[0001] 本发明涉及耐火材料技术领域，尤其涉及一种高导热氟云母/氧化铝陶瓷海绵的制备方法。

[0002] 动力电池系统（电池包）作为新能源汽车整车的核心动力源，是新能源汽车最为关键的组成部分之一。该系统通常由电池模组、电气系统、热管理系统、电池管理系统以及结
构件等关键组件构成。动力电池包壳体在其中扮演着至关重要的角色，它不仅承载着电池
模组、电气模块、冷却模块等动力电池系统核心部件，而且在面对外部碰撞、挤压等潜在威
胁时，能够有效保护电池和电气系统免受破坏，确保动力电池系统的安全运行。为确保动力
电池系统在各种复杂工况下的安全性，动力电池包壳体需要满足高强度、高刚度等设计要
求。目前，许多纯电动汽车为了提升底盘动力电池的安全性，倾向于选择钢或铝合金材料作
为电池包的保护外壳。这些材料在一定程度上提供了对动力电池的安全保护，但同时也带
来了电池组自重大、整车质量增加、电耗提升、续航里程减少等问题，甚至对车辆的操控性
能产生不利影响。

[0003] 随着汽车行业对节能环保和轻量化发展的追求，电池壳体材料也开始向着轻量化方向发展。云母片或耐温的陶瓷纤维等新型轻量化材料逐渐被广泛使用。专利
CN202311274185.0提供了一种抗烧蚀电池包壳体材料，包括经模压成型的碳化硅纤维布，
以及均匀涂布于碳化硅纤维布表面的耐烧蚀树脂和SiC/ZrB2抗烧蚀填料的混合料及其在
电池包壳体中的应用，然而聚脲成本导致电池包的整体成本上升，并且在高温环境下聚脲
可能会出现软化、变形等现象，以及聚脲缓冲层与电池包壳体的粘接强度不足，可能会导致
在碰撞过程中缓冲层与壳体脱离，从而失去其保护作用。

[0017] 下面进一步详细描述本发明。

[0018] 以下描述用于揭露本发明以本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的
本发明的基本原理可以用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本
发明的精神和范围的其他技术方案。

[0019] 本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置其仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或原件必须具有
特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

[0020] 可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

[0021] 本申请提供一种高导热氟云母/氧化铝陶瓷海绵的制备方法，制备前准备原料：无机前驱体铝源、溶剂、助纺剂、氟云母、催化剂，它们的质量比为10‑30：50‑130：0.5‑5：5‑20：
0.5‑2；然后采用以下步骤制备：
步骤一、将无机前驱体铝源和溶剂混合，在搅拌速率为50rpm‑1500rpm的条件下机
械搅拌，搅拌温度为25℃‑100℃，搅拌时间为2h‑24h，配制成氟云母/氧化铝前驱体溶液；其
中无机前驱体铝源为九水合硝酸铝、六水合氯化铝、醋酸铝、硫酸铝、异丙醇铝、三甲氧基
铝、三乙醇铝、三正丙氧基铝、正丁醇铝、仲丁醇铝、叔丁醇铝中的一种或多种，溶剂为甲醇、
乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、乙二醇、丁二醇、己二醇或丙三醇中的一种或多种。

[0022] 步骤二、在上述氟云母/氧化铝前驱体溶液中加入浓度为0.1%‑10%助纺剂，在搅拌速率为200rpm‑1500rpm的条件下机械搅拌，配制成无机/有机混合纺丝溶液；其中助纺剂为
聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、水解聚丙烯酰胺、聚丙烯酸及其盐、聚乙烯醇、聚氧乙烯等聚
合物一种或多种。

[0023] 步骤三、在上述的无机/有机混合纺丝溶液加入氟云母和催化剂，在搅拌速率为200rpm‑1500rpm、搅拌温度为30℃‑80℃环境中继续搅拌0.5h‑2h，获得可以纺织的无机/有
机混合纺丝溶液。

[0024] 步骤四、上述的无机/有机混合纺丝溶液采用静电纺丝机纺丝，获得高导热氟云母/氧化铝陶瓷海绵材料；具体采用商用静电纺丝机进行，静电纺丝机纺丝的工艺参数为：
正压为20kV‑100kV，负压为0‑100kV，接收距离为30cm‑100cm，灌注速率为10mL/h‑4000mL/
h，纺丝温度为25℃‑45℃，相对湿度为20%‑50%。

[0025] 步骤五、采用热压成型机对上述制备的海绵材料进行热压，控制热压温度50℃‑300℃、热压时间1min‑10min，热压压力为1kPa‑1000kPa，获得高导热氟云母/氧化铝陶瓷海
绵。

[0026] 本申请配制氟云母/氧化铝前驱体溶液，并且加入极少量助纺剂作为辅助材料即可连续制备陶瓷海绵。这种海绵材料轻质、力学性能优异、柔性好、导热性能好、绝缘、防烧
蚀。
实施例

[0027] 在具体实施过程中，本海绵材料制备使用的原料有无机前驱体铝源、溶剂、助纺剂、氟云母、催化剂，它们的质量比为12：70：2：12：0.8；
步骤一、将六水合氯化铝溶于乙醇中搅拌，搅拌时间为24h，搅拌速率为1200rpm，
搅拌温度为70℃，可根据搅拌温度的升高适当减少搅拌时间，缩短制备工艺时长；
步骤二、在上述的溶液中加入2%助纺剂聚乙烯吡咯烷，搅拌时间12h，搅拌转速
800rpm，搅拌温度50℃，最终形成可以连续静电纺丝无机/有机混合纺丝液；
步骤三、在上述的无机/有机混合纺丝液中加入氟云母和催化剂（二月桂酸二丁基
锡、SICAT‑03），在50℃环境中继续搅拌1h，搅拌速度为500rpm；
步骤四、采用商用静电纺丝机进行，纺丝的工艺参数为：正压为50kV，负压为‑
40kV，接收距离为30‑100cm，灌注速率为1000mL/h，纺丝温度为25℃，相对湿度为40%，获得
高导热氟云母/氧化铝陶瓷海绵材料；
步骤五、采用热压成型机对上述制备的海绵材料进行热压，热压温度100℃、时间
5min，压力为500kPa，最终获得结构强度高、耐热流冲击、质量轻、耐振动强度的海绵材料。
本海绵材料在试验后没有机械损坏、变形的现象。
实施例

[0028] 本海绵材料制备使用的原料有无机前驱体铝源、溶剂、助纺剂、催化剂，它们的质量比为12：70：2：0.8；
步骤一、将六水合氯化铝溶于溶乙醇中搅拌，搅拌时间为24h，搅拌速率为
1200rpm，搅拌温度为70℃，可根据搅拌温度的升高适当减少搅拌时间，缩短制备工艺时长；
步骤二、在上述的溶液中加入2%助纺剂聚乙烯吡咯烷，搅拌时间12h，搅拌转速
800rpm，搅拌温度50℃，最终形成可以连续静电纺丝无机/有机混合纺丝液；
步骤三、采用商用静电纺丝机进行，纺丝的工艺参数为：正压为50kV，负压为‑
40kV，接收距离为30‑100cm，灌注速率为1000mL/h，纺丝温度为25℃，相对湿度为40%，获得
高导热氟云母/氧化铝陶瓷海绵材料；
步骤四、采用热压成型机对上述制备的海绵材料进行热压，热压温度100℃、时间
5min，压力为500kPa，最终获得结构强度高、耐热流冲击、质量轻、耐振动强度的海绵材料，
且这种材料在试验后没有机械损坏、变形的现象。

[0029] 本将实施例1和实施例2进行热导率测试表征，获得实施例1的热导率为0.057W/（m·K），实施例2为0.025W/（m·K）。增加云母的氧化铝陶瓷海绵材料的热导率更大，导热性
能更好。

[0030] 本发明利用云母材料本身具有优异的耐高温绝缘性能，能在500℃‑1200℃的使用环境下保持良好的绝缘性能。这种特性使得陶瓷海绵轻质、力学性能优异、柔性好、导热性
能好、绝缘、防烧蚀，具有更广泛的应用，其在新能源电池包盖板中能够有效地承受高温环
境，确保电池包的安全运行。

[0031] 本发明高导热氟云母/氧化铝陶瓷海绵体现了良好的导热性能有效地促进热量传递，在电池领域应用能避免热量在电池内部过度积聚，从而防止电池过热，可以提高电池包
的散热性能、延长电池寿命具有重要意义。

[0032] 本发明还具有优异的电绝缘性能：盖板应与电池导电极柱之间具有良好的绝缘性能，防止短路事故的发生。

[0033] 本发明还具有柔软轻量化设计：云母和氧化铝陶瓷纳米纤维海绵材料具有较低的密度和体积，有助于实现电池包盖板的轻量化设计，提高新能源汽车的续航里程。

[0034] 本发明还具有环保与安全性：高导热氟云母/氧化铝陶瓷海绵在高温下不产生有毒气体。

[0035] 本发明的高导热氟云母/氧化铝陶瓷海绵可以应用在新能源汽车的电池包盖板中，密度为1 ‑50 ，不仅可以将电池包的高热量快速导出，并且优异的绝缘性
能可以防止短路事故的发生，提高了新能源汽车的安全性、降低了能耗、提高了动力电池的
使用里程。

[0036] 本领域技术人员应理解，上述描述及本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能以及结构原理已在实施例中展示
和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。