包括膨胀层的电池的制作方法

包括膨胀层的电池
1.本发明涉及一种包括由可固化的膨胀型组合物沉积的交联膨胀层的电池，以及一种为电池和/或包括电池的制品(特别是包括锂离子电池的车辆)提供防火保护的方法。


背景技术：

2.电池长期以来一直被用作移动电源。特别是锂离子电池的发展导致功率密度的提高。因此，锂离子电池的使用在多种应用中已经变得广泛，这些应用包含消费性电子产品(特别是移动电话、平板电脑和膝上型计算机)、医疗装置、工业设备，并且特别是混合动力/电动车辆。
3.然而，许多电池，特别是锂离子电池，易于热失控，在热失控期间热量和气体从电池快速释放并产生火灾危险。电池，特别是锂离子电池，可包括电解质组合物，该电解质组合物含有可燃有机溶剂，其增加了与电池(特别是锂离子电池)相关的火灾危险。此外，在上述示例性应用中使用的电池主要是包括多个单独的电池单元的电池组。用于混合动力或电动车辆(如轿车、公共汽车和卡车)的锂离子电池可含数千个单独的电池单元。热失控可由制造缺陷、热量蓄积、内部短路或外部冲击或创伤引起。一个电池单元中的热失控可能影响相邻的电池单元，从而导致不可控的连锁反应，结果整个电池组可能着火，在包括这些电池的车辆的情况下，这些火灾可能遍布整个车辆，从而使驾驶员和乘客处于危险之中。
4.近来，由于电池组的热失控而导致手机或电动汽车着火的事故表明，需要为电池、电池单元以及包括所述电池的设备(诸如移动电话、平板电脑或膝上型计算机以及混合动力或电动车辆)及其使用者提供更好的防火保护。
5.因此，本发明的目的为提供电池，其中在电池单元或整个电池的热失控的情况下，在延长的时间段内防止或至少抑制火灾的蔓延。
6.本发明的另一个目的为保护包括电池的制品及其使用者免受与电池的热失控相关的火灾危险。


技术实现要素：

7.这些目的和其它目的通过一种电池实现，该电池包括选自涂料和自支撑膜或片的交联膨胀层，该层由可固化的膨胀型组合物形成，该可固化的膨胀型组合物包括：
8.(a)树脂组分，其包括一种或多种具有多个官能团的低聚或聚合化合物；
9.(b)任选地，固化剂，其具有多个可与树脂组分(a)的低聚或聚合化合物的官能团反应的官能团；以及
10.(c)在热分解时提供膨胀气体的化合物；其中化合物(a)至(c)彼此不同。
11.本发明还涉及一种包括电池的制品，其中将根据本发明的交联膨胀层应用至该制品的一部分，该部分位于电池和制品之间且与电池相邻。特别地，该制品可为包括锂离子电池和客舱的车辆，并且交联膨胀层被应用于车辆的地板的至少一部分，该部分位于电池和制品之间且与电池相邻。
12.根据另一方面，本发明涉及根据本发明定义的可固化膨胀型组合物用于为电池提
供防火保护和/或当应用于电池的任何部分时减少或防止电池的热失控的用途。
13.根据又一方面，本发明涉及根据本发明定义的可固化膨胀型组合物在应用于电池和制品之间的邻近电池的制品的一部分上为包括电池的制品提供防火保护的用途。特别地，该制品可为包括锂离子电池和客舱的车辆，并且可固化膨胀型组合物用于保护车辆的客舱免受电池火灾。
14.根据又一方面，本发明涉及一种为电池提供防火保护或减少或防止电池的热失控的方法，其通过将根据本发明定义的可固化膨胀型组合物应用于电池的任何部分以在其上形成涂料并固化该涂料以在其上获得交联的膨胀型涂料。
15.根据又一方面，本发明涉及一种为电池提供防火保护或减少或防止电池的热失控的方法，其通过将根据本发明定义的可固化膨胀型组合物形成为膨胀型自支撑膜或片，并将该膨胀型自支撑膜或片应用于电池上，并在应用于电池之前或之后将膨胀型自支撑膜或片固化。
16.根据又一方面，本发明涉及一种为包括电池的制品提供防火保护的方法，其通过将根据本发明定义的可固化膨胀型组合物应用于电池和制品之间的邻近电池的制品的一部分上，以在其上形成涂料，并将该涂料固化以在其上获得交联膨胀型涂料。特别地，该制品可为包括锂离子电池和客舱的车辆，并且该交联膨胀型涂料被定位以保护车辆的客舱免受电池火灾。
17.根据又一方面，本发明涉及一种为包括电池的制品提供防火保护的方法，其通过将根据本发明定义的可固化膨胀型组合物形成膨胀型自支撑膜或片，将该膨胀型自支撑膜或片应用于电池和制品之间的邻近电池的制品的一部分上，并在应用于该制品的一部分之前或之后将该膨胀型自支撑膜或片固化。特别地，该制品可为包括锂离子电池和客舱的车辆，并且交联的膨胀型自支撑膜或片被定位以保护该车辆的客舱免受电池火灾。
18.根据本发明，电池可为锂离子电池。
附图说明
19.图1图示了根据本发明的5mm厚的样品的温度性能。
20.图2图示了根据本发明的1mm、2mm和5mm厚的样品的温度性能。
21.图3图示了根据本发明的5mm厚的样品的温度性能。
22.图4图示了根据本发明的0.18mm厚的样品的温度性能。
23.图5图示了根据本发明的1mm、2mm和6mm厚的样品的温度性能。
具体实施方式
24.除了在任何操作实例中，或在另外指出的情况下，在说明书和权利要求书中使用的表示成分、反应条件等的量的所有数字应理解为在所有情况下由术语“约”修饰。因此，除非有相反指示，否则在以下说明书和所附权利要求书中提出的数字参数为近似值，其可根据本发明需要获得的所需性质而变化。至少，并且不试图将等同原则的应用限制于权利要求的范围，每个数值参数应当至少根据所报道的有效数字的数量并通过应用普通舍入技术来解释。
25.尽管阐述本发明的宽范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体实例中阐述的
数值是尽可能精确地报告的。然而，任何数值固有地含有某些误差，这些误差由在它们各自的测试测量中的标准偏差必然产生。
26.此外，应当理解，本文所述的任何数值范围旨在包含其中包含的所有子范围。例如，范围“1至10”旨在包含在所述最小值1和所述最大值10之间(并且包含)的所有子范围，即，具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。
27.如在本说明书和所附权利要求中所使用的，冠词“一(a、an)”和“该(the)”包含复数指示物，除非明确且不含糊地限于一个指示物。例如，尽管提及“一种”聚合物，“一种”固化剂，“一种”碳源，“一种”发泡剂，“一种”酸源，“一种”增强纤维，“一种”无机添加剂，“一种”涂料组合物等，但可使用任何这些组分中的一种或多种。
28.本文中的术语“烃基”是指包括碳和氢原子的基团，其中与碳原子直接键合的氢原子中的一个或多个可以被其它基团(诸如
‑
oh、
‑
sh等)替代或取代。
29.本文中的术语“长链烃取代基”是指具有至少6个碳原子的烃基。
30.在整个权利要求和说明书中使用的术语“电池”指的是单个电池单元以及包括多个电池单元的电池组。
31.根据本发明的电池包括选自涂料和自支撑膜或片的层，该层由可固化的膨胀型组合物形成，该可固化的膨胀型组合物包括：
32.(a)树脂组分，其包括一种或多种具有多个官能团的低聚或聚合化合物；
33.(b)任选地，固化剂，其具有多个可与树脂组分(a)的低聚或聚合化合物的官能团反应的官能团；以及
34.(c)在热分解时提供膨胀气体的化合物；其中化合物(a)至(c)彼此不同。
35.树脂组分(a)
36.用于本发明的带有多个官能团的低聚或聚合化合物没有特别限制，其包含但不限于环氧树脂、丙烯酸树脂、聚硅氧烷、聚氨酯、聚脲、聚乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂、聚酰亚胺、三聚氰胺树脂、聚酯树脂和氰酸酯树脂。在这些树脂中，环氧树脂、丙烯酸树脂和/或聚氨酯树脂是特别合适的。
37.树脂组分(a)的官能团可选自：酮、酰肼、碳二亚胺、恶唑啉、环氧、胺、乙烯基、酰胺、氨基甲酸酯、脲、硫醇、羧酸、(甲基)丙烯酰基、异氰酸酯、烷氧基甲硅烷基、酸酐、羟基、烷氧基、能够彼此反应的官能团及其组合。
38.能够彼此反应的合适官能团可选自n
‑
羟甲基酰胺基；具有硅键合的可水解或可缩合基团例如氯、羟基、烷氧基、乙酰氧基和/或酮肟基的硅烷基；烯键式不饱和脂肪酸基团，例如能够通过例如空气氧进行氧化干燥；甲亚胺基团；氮杂环丁烷基团；能够热可逆diels
‑
alder反应的基团，例如呋喃/马来酰亚胺。如果树脂组分(a)含有能够彼此反应的官能团，则认为是自交联的，并且固化剂(b)的存在不必提供形成本发明的交联膨胀层的可固化膨胀型组合物。
39.树脂组分(a)还可含有能够彼此反应的官能团和能够与固化剂(b)的官能团反应的官能团的组合。在这种情况下，除了能够彼此反应的官能团之间的交联之外，还可另外存在固化剂(b)，以在固化时提供其它官能团与固化剂(b)之间的交联。然而，如果树脂组分(a)不具有能够彼此反应的官能团，则固化剂(b)的存在是强制性的。
40.用于树脂组分(a)的合适的环氧树脂包括至少一种聚环氧化物。该聚环氧化物具
有至少两个1,2
‑
环氧基。聚环氧化物的环氧当量通常为80至6000，通常为100至700。环氧化合物可以为饱和的或不饱和的、环状的、脂肪族的、脂环族的、芳香族的或杂环的。它们可包括取代基，诸如卤素、羟基和醚基。
41.聚环氧化物的实例是具有多于1个或通常约两个1,2
‑
环氧当量的那些；也就是说，每个分子平均具有两个环氧基团的聚环氧化物。最常用的聚环氧化物例如为多酚的多缩水甘油醚，多酚诸如2,2
‑
双(4
‑
羟苯基)丙烷(双酚a)、间苯二酚、对苯二酚、苯二甲醇、间苯三酚、双酚f和邻苯二酚；或多元醇的多缩水甘油醚，多元醇诸如脂环族多元醇，诸如1,2
‑
环己烷二醇、1,4
‑
环己烷二醇、2,2
‑
双(4
‑
羟基环己基)丙烷、1,1
‑
双(4
‑
羟基环己基)乙烷、2
‑
甲基
‑
1,1
‑
双(4
‑
羟基环己基)丙烷、2,2
‑
双(4
‑
羟基
‑3‑
叔丁基环己基)丙烷、1,3
‑
双(羟甲基)环己烷和1,2
‑
双(羟甲基)环己烷。脂族多元醇的实例特别包含三羟甲基戊二醇、乙二醇、二甘醇、三甘醇、1,2
‑
丙二醇、1,4
‑
丁二醇、1,5
‑
戊二醇、1,2,6
‑
己三醇、环己烷二甲醇、甘油、三羟甲基丙烷、氢化双酚a、氢化双酚f或聚醚二醇，例如聚(氧四亚甲基)二醇、聚(氧乙烯)二醇、聚(氧丙烯)二醇和新戊二醇。
42.特别合适的聚环氧化物的环氧当量小于300g/当量。该实例包含epon 828，其可从hexion inc.商购获得。
43.另一组合适的环氧树脂包含多元羧酸的多缩水甘油醚，其通过环氧化合物(诸如表氯醇)与脂族或芳族多元羧酸(诸如草酸、琥珀酸、戊二酸、对苯二甲酸、2,6
‑
萘二羧酸或二聚亚油酸)的反应形成。
44.可根据本发明使用的其它合适的环氧树脂包括环氧化的烯键式不饱和脂环族材料，诸如环氧脂环族醚和酯、含有氧化烯基的环氧树脂、环氧酚醛清漆树脂，其通过使表卤代醇与醛与一元或多元酚的缩合产物诸如环氧苯酚酚醛清漆树脂或环氧甲酚酚醛清漆树脂反应制备。
45.此外，根据本发明可以有利地使用柔性聚环氧化物树脂作为本发明的膨胀型组合物的多环氧官能化合物(a)。这些树脂通常是基本上线性的材料，尽管可以容许少量的支化。合适的材料的实例为环氧化大豆油、二聚酸基材料，诸如可从basf se(ludwigshafen germany)商购的empol 1010树脂，以及橡胶改性聚环氧化物树脂诸如由双酚a的多缩水甘油醚和酸官能聚丁二烯制备的产物。
46.根据本发明使用的柔性聚环氧化物的其它合适实例包含由柔性酸官能聚酯和聚环氧化物制备的环氧官能加合物。
47.酸官能聚酯的酸值通常为至少10mg koh/g，通常为约140至约350mg koh/g，并且合适地为约180至约260mg koh/g(通过astm 974
‑
87测定)。
48.线性聚酯比支化聚酯更适合用于本发明。酸官能聚酯可以通过有机多元羧酸或其酸酐与有机多元醇的聚酯化来制备。通常，多元羧酸和多元醇为脂族或芳族二元酸和二醇。
49.通常用于制备聚酯的二醇包含亚烷基二醇，诸如乙二醇、二乙二醇、新戊二醇和其它二醇，诸如氢化双酚a、环己二醇、环己烷二甲醇、己内酯二醇，例如ε
‑
己内酯和乙二醇的反应产物，羟基
‑
烷基化双酚、聚醚二醇，例如聚(氧四亚甲基)二醇、聚(氧亚乙基)二醇、聚(氧丙烯)二醇等。也可以使用更高官能度的多元醇，尽管二醇更合适。实例包含三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、甘油、异山梨醇、四甲基环丁二醇等，以及较高分子量多元醇，诸如通过将较低分子量多元醇进行烷氧基化而制得的那些。
50.聚酯的酸组分包括每分子具有2至36个碳原子的单体二羧酸或酸酐。其中有用的酸为邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、马来酸、戊二酸、氯菌酸、四氯邻苯二甲酸、四溴邻苯二甲酸、癸二酸、十二烷二酸、松香酸、联酚酸、没食子酸以及其它不同类型的二羧酸，例如，不饱和c
18
脂肪酸的diels
‑
alder加合物。
51.聚酯可包含少量的一元酸，诸如苯甲酸、硬脂酸、乙酸、羟基硬脂酸和油酸。还可使用高级多元羧酸，诸如偏苯三酸。在酸如上所述的情况下，应理解，可使用形成酸酐的那些酸的酸酐代替酸。此外，可以使用酸的低级烷基酯，诸如戊二酸二甲酯和对苯二甲酸二甲酯。
52.根据本发明，用于制备环氧官能加合物的聚酯可由包括具有7至16个碳原子的多元羧酸或酸的混合物的多元羧酸组分和包括一部分二甘醇的多元醇组分制备。
53.用于制备柔性酸官能聚酯和聚环氧化物的环氧官能加合物的聚环氧化物可以选自以上对于根据本发明的聚环氧化物官能组分所定义的那些。
54.其它合适的多环氧官能化合物为环氧官能丙烯酸树脂。此类树脂可通过任选地与乙烯基单体或包括至少一个碳碳双键的其它单体组合的(甲基)丙烯酸类单体的自由基加成聚合来制备，其中该单体组合物包括至少一种具有一个碳碳双键的环氧官能化合物。
55.合适的环氧官能烯键式不饱和单体可选自：(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚、乙烯基缩水甘油醚、乙烯基环氧环己烷、氧化柠檬烯、丙烯酸2
‑
乙基缩水甘油酯、甲基丙烯酸2
‑
乙基缩水甘油酯、丙烯酸2
‑
(正丙基)缩水甘油酯、甲基丙烯酸2
‑
(正丙基)缩水甘油酯、丙烯酸2
‑
(正丁基)缩水甘油酯、甲基丙烯酸2
‑
(正丁基)缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲基缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯、(3',4'
‑
环氧庚基)
‑2‑
乙基丙烯酸酯、(3',4'
‑
环氧庚基)
‑2‑
乙基甲基丙烯酸酯、(6',7'
‑
环氧庚基)丙烯酸酯、(6',7'
‑
环氧庚基)甲基丙烯酸酯、烯丙基
‑
3,4
‑
环氧庚基醚、6,7
‑
环氧庚基烯丙基醚、乙烯基
‑
3,4
‑
环氧庚基醚、3,4
‑
环氧庚基乙烯基醚、6,7
‑
环氧庚基乙烯基醚、邻乙烯基苄基缩水甘油醚、间乙烯基苄基缩水甘油醚、对乙烯基苄基缩水甘油醚、3
‑
乙烯基环氧环己烷、甲基丙烯酸α
‑
甲基缩水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4
‑
环氧环己基甲酯及其组合。(甲基)丙烯酸缩水甘油酯是特别合适的。
56.用于制备环氧官能丙烯酸树脂的合适的另外的单体可选自
57.‑
烯键式不饱和腈化合物；
58.‑
乙烯基芳族单体；
59.‑
烯键式不饱和酸的烷基酯；
60.‑
烯键式不饱和酸的羟烷基酯；
61.‑
烯键式不饱和酸的酰胺；
62.‑
烯键式不饱和酸；
63.‑
烯键式不饱和磺酸单体和/或烯键式不饱和含磷的酸单体
64.‑
羧酸乙烯酯；
65.‑
共轭二烯；
66.‑
具有至少两个烯键式不饱和基团的单体；以及
67.‑
其组合。
68.可用于制备环氧官能丙烯酸树脂的烯键式不饱和腈单体的实例包含可聚合的不
饱和脂族腈单体，其含有2至4个以直链或支链排列的碳原子，其可被乙酰基或另外的腈基团取代。此类腈单体包含丙烯腈、甲基丙烯腈、α
‑
氰乙基丙烯腈、富马腈及其组合，其中丙烯腈是特别合适的。
69.乙烯基芳族单体的代表包含，例如，苯乙烯、α
‑
甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯和乙烯基甲苯。合适地，乙烯基芳族单体选自苯乙烯、α
‑
甲基苯乙烯及其组合。
70.可用于制备环氧官能丙烯酸树脂的(甲基)丙烯酸的酯包含丙烯酸或(甲基)丙烯酸的正烷基酯、异烷基酯或叔烷基酯，其中烷基具有1至20个碳原子，甲基丙烯酸与新酸(诸如叔碳酸、新癸酸或新戊酸)的缩水甘油酯的反应产物，以及(甲基)丙烯酸羟烷基酯和(甲基)丙烯酸烷氧基烷基酯单体。
71.通常，(甲基)丙烯酸的合适的烷基酯可选自(甲基)丙烯酸c1‑
c
20
烷基酯，合适地(甲基)丙烯酸c1‑
c
10
烷基酯。此类丙烯酸酯单体的实例包含丙烯酸正丁酯、丙烯酸仲丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸己酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸2
‑
乙基己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸4
‑
甲基
‑2‑
戊酯、丙烯酸2
‑
甲基丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸环己酯和甲基丙烯酸鲸蜡酯。特别适合从(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2
‑
乙基己酯及其组合中选择(甲基)丙烯酸的酯。
72.可用于制备环氧官能丙烯酸树脂的(甲基)丙烯酸羟烷基酯单体包含基于环氧乙烷、环氧丙烷和高级氧化烯或其混合物的丙烯酸羟烷基酯和甲基丙烯酸羟烷基酯单体。实例为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯和丙烯酸羟丁酯。合适地，(甲基)丙烯酸羟烷基酯单体选自(甲基)丙烯酸2
‑
羟乙酯。
73.可用于制备环氧官能丙烯酸树脂的烯键式不饱和酸的酰胺包含丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺和双丙酮丙烯酰胺。特别合适的酰胺单体为(甲基)丙烯酰胺。
74.可用于制备环氧官能丙烯酸树脂的乙烯基酯单体包含乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯、2
‑
乙基己酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯和叔碳酸的乙烯基酯。特别合适的乙烯基酯为乙酸乙烯酯。
75.适用于制备环氧官能丙烯酸树脂的烯键式不饱和羧酸单体包含单羧酸和二羧酸单体以及二羧酸的单酯。实施本发明，特别适合使用含有3至5个碳原子的烯键式不饱和脂肪族单羧酸或二羧酸或酸酐。单羧酸单体的实例包含丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸，二羧酸单体的实例包含富马酸、衣康酸、马来酸和马来酸酐。其它合适的烯键式不饱和酸的实例包含乙烯基乙酸、乙烯基乳酸、乙烯基磺酸、2
‑
甲基
‑2‑
丙烯
‑1‑
磺酸、苯乙烯磺酸、丙烯酰胺基甲基丙磺酸及其盐。合适地，烯键式不饱和羧酸单体选自(甲基)丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、马来酸、富马酸及其组合。
76.适用于制备环氧官能丙烯酸树脂的共轭二烯单体包含共轭二烯单体，其选自1,3
‑
丁二烯、异戊二烯、2,3
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丁二烯、2,3
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丁二烯、2
‑
氯
‑
1,3
‑
丁二烯、1,3
‑
戊二烯、1,3
‑
己二烯、2,4
‑
己二烯、1,3
‑
辛二烯、2
‑
甲基
‑
1,3
‑
戊二烯、2,3
‑
二甲基
‑
1,3
‑
戊二烯、3,4
‑
二甲基
‑
1,3
‑
己二烯、2,3
‑
二乙基
‑
1,3
‑
丁二烯、4,5
‑
二乙基
‑
1,3
‑
辛二烯、3
‑
丁基
‑
1,3
‑
辛二烯、3,7
‑
二甲基
‑
1,3,6
‑
辛三烯、2
‑
甲基
‑6‑
亚甲基
‑
1,7
‑
辛二烯、7
‑
甲基
‑3‑
亚甲基
‑
1,6
‑
辛二烯、1,3,7
‑
辛三烯、2
‑
乙基
‑
1,3
‑
丁二烯、2
‑
戊基
‑
1,3
‑
丁二烯、3,7
‑
二甲基
‑
1,3,7
‑
辛三烯、3,7
‑
二甲基
‑
1,3,6
‑
辛三烯、3,7,11
‑
三甲基
‑
1,3,6,10
‑
十二碳四烯、7,11
‑
二甲基
‑3‑
亚甲基
‑
1,6,10
‑
十二碳三烯、2,6
‑
二甲基
‑
2,4,6
‑
辛三烯、2
‑
苯基
‑
1,3
‑
丁二烯和2
‑
甲基
‑3‑
异丙基
‑
1,3
‑
丁二烯和1,3
‑
环己二烯。1,3
‑
丁二烯、异戊二烯及其组合是特别合适的共轭二烯。
77.还可以在树脂组分(a)中使用两种或更多种(诸如三种或更多种，或四种或更多种)不同的多环氧官能化合物的组合，该树脂组分可以选自如上所述的那些。
78.根据本发明的合适的多环氧官能化合物可选自：双酚a的二缩水甘油醚、双酚f的二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、环氧苯酚酚醛清漆树脂、环氧甲酚酚醛清漆树脂、环氧官能(聚)硅氧烷、环氧官能聚硅氧烷、酸官能聚酯和聚环氧化物的环氧官能加合物，例如上述那些。
79.用于本发明的丙烯酸树脂包含一种或多种丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯，任选地与一种或多种其它可聚合的烯键式不饱和单体的共聚物。有用的丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯包含在烷基中含有1至30，诸如4至18个碳原子的脂族烷基酯。非限制性实例包含甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸2
‑
乙基己酯。合适的其它可共聚的烯键式不饱和单体包含乙烯基芳族化合物，诸如苯乙烯和乙烯基甲苯；腈，诸如丙烯腈和4
‑
甲基丙烯腈；乙烯基和亚乙烯基卤化物，诸如氯乙烯和偏二氟乙烯，以及乙烯基酯，诸如乙酸乙烯酯。
80.丙烯酸类共聚物可以包含羟基官能团，这些羟基官能团通常通过在用于生产该共聚物的反应物中包含一种或多种羟基官能单体而结合到该聚合物中。有用的羟基官能单体包含丙烯酸羟烷基酯和甲基丙烯酸羟烷基酯，通常在羟烷基中具有2至4个碳原子，诸如丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸4
‑
羟丁酯、己内酯和丙烯酸羟烷基酯的羟基官能加合物，以及相应的甲基丙烯酸酯，以及下述的β
‑
羟基酯官能单体。丙烯酸类聚合物还可用n
‑
(烷氧基甲基)丙烯酰胺和n
‑
(烷氧基甲基)甲基丙烯酰胺制备。
81.β
‑
羟基酯官能单体可由烯键式不饱和环氧官能单体和具有5至20个碳原子的羧酸制备，或者由烯键式不饱和酸官能单体和含至少5个碳原子的环氧化合物制备，该环氧化合物不可与烯键式不饱和酸官能单体聚合。
82.用于本发明的聚合物还可以为聚氨酯。可以使用的聚氨酯为聚合多元醇，其通过使聚酯多元醇或丙烯酸多元醇(诸如上述那些)与多异氰酸酯反应制备，使得oh/nco当量比大于1:1，从而使得游离羟基存在于产物中。
83.适用于形成含活性氢的阳离子聚合物的聚氨酯聚合物的其他实例包含通过使聚醚多元醇和/或聚醚多元胺与多异氰酸酯反应制备的聚氨酯、聚脲和聚(氨基甲酸酯
‑
脲)聚合物。这种聚氨酯聚合物描述于美国专利号6,248,225中。
84.根据本发明，对于树脂组分(a)，还可以使用具有多个不同化学性质的官能团的多种低聚或聚合化合物，包含环氧树脂和丙烯酸树脂或环氧树脂和聚氨酯树脂的组合，如例如美国5,108,832或美国5,070,119中所公开的。
85.在树脂组分(a)包括环氧树脂和多元胺和/或多硫醇官能化合物用作固化剂的情况下，如下文所述，树脂组分(a)可进一步包括：
86.(i)(甲基)丙烯酸的β
‑
羟基酯；
87.(ii)不同于化合物(i)的(甲基)丙烯酸酯官能化合物；或其组合。
88.(甲基)丙烯酸的β
‑
羟基酯可包括由聚环氧化物与(甲基)丙烯酸的反应产生的多个(甲基)丙烯酸酯基团的β
‑
羟基酯。聚环氧化物可以与(甲基)丙烯酸以1:0.1至1:1.2，合适地1:0.5至1:1.2，更合适地1:1至1:1.05的环氧
‑
羧酸当量比反应。
89.可用于聚环氧化物与(甲基)丙烯酸的反应产物的聚环氧化物可选自以上关于本发明的膨胀型组合物的组分(a)公开的那些聚环氧化物。可用于制备根据本发明的膨胀型组合物的(甲基)丙烯酸的β
‑
羟基酯(组分(b))的特别合适的环氧化物选自双酚a的二缩水甘油醚、双酚f的二缩水甘油醚、环氧苯基酚醛清漆树脂、环氧甲酚酚醛清漆树脂、环氧官能丙烯酸树脂、环氧官能聚酯或其组合。
90.特别合适的(甲基)丙烯酸的β
‑
羟基酯为epikote 828(双酚a与表氯醇的反应产物)与丙烯酸的反应产物，可以ebecryl 3720商购自allnex。
91.作为(甲基)丙烯酸的β
‑
羟基酯(i)的补充或替代，不同于化合物(i)的(甲基)丙烯酸酯官能化合物(ii)可存在于树脂组分(a)中。因此，可以适当地调节本发明的膨胀型组合物的粘度。因此，认为任选组分(ii)在本发明的膨胀型组合物中起到反应性稀释剂的作用。本发明的膨胀型组合物的任选的(甲基)丙烯酸酯官能组分(ii)可选自以下的聚(甲基)丙烯酸酯：1,4
‑
丁二醇、新戊二醇、乙二醇、1,2
‑
丙二醇、1,3
‑
丙二醇、2,2,4
‑
三甲基
‑
1,3
‑
戊二醇、1,6
‑
己二醇、1,4
‑
环己烷二甲醇、对二甲苯二醇、1,4
‑
环己二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇、聚醚二醇，例如聚(氧四亚甲基)二醇、聚(氧亚乙基)二醇、聚(氧丙烯)二醇及其组合。
92.本发明人发现，添加(甲基)丙烯酸的β
‑
羟基酯(i)和/或与其不同的(甲基)丙烯酸酯官能化合物(ii)导致组合物的固化速率的显著提高。
93.不希望受理论束缚，据信这种固化速率的提高归因于(甲基)丙烯酸的β
‑
羟基酯(i)的丙烯酸基团或与其不同的(甲基)丙烯酸酯官能化合物(ii)与多元胺和/或多硫醇官能化合物之间的迈克尔加成反应。
94.在本发明的膨胀型组合物中，环氧树脂的存在量可为20至95wt％，合适地为40至95wt％，而(甲基)丙烯酸的β
‑
羟基酯(i)的存在量可为5至80wt％，合适地为5至60wt％，其中重量百分比基于环氧树脂和(甲基)丙烯酸的β
‑
羟基酯(i)的总重量。
95.此外，在本发明的膨胀型组合物中，环氧树脂(a)的存在量可为25至95wt％，合适地40至95wt％，(甲基)丙烯酸的β
‑
羟基酯(i)的存在量可为5至75wt％，合适地5至60wt％，而与化合物(i)不同的(甲基)丙烯酸酯官能化合物(ii)的存在量可为0至50wt％，合适地5至30wt％，其中重量百分比基于化合物(a)、(i)和(ii)的总重量。
96.在本发明的膨胀型组合物中，基于膨胀型组合物的总固体重量，树脂组分(a)的量可为10
‑
40wt％，诸如15
‑
38wt％、22
‑
36wt％或23
‑
30wt％。或者，本发明的组合物中的聚合物的量可为10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％至30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％、35wt％、36wt％、37wt％、38wt％、39wt％、40wt％。上述范围的端点可以任意组合以限定本发明的膨胀型组合物中聚合物的量。
97.固化剂(b)
98.对用于本发明的可固化膨胀型组合物中的固化剂没有特别的限制，只要其可与树脂组分(a)的低聚或聚合化合物的官能团反应并使其固化即可。合适的固化剂包含多元胺，
诸如聚醚胺、聚酰胺、聚环氧化物、氨基塑料树脂、酚醛树脂、多异氰酸酯、多硫醇和多元醇等。固化可以在环境温度下或在施加热时进行。
99.固化剂也可为潜固化剂或封闭型固化剂，其中与树脂组分(a)的官能团反应的实际官能团在固化条件(诸如高温)下在去封闭反应中产生或恢复。所述类型的合适的固化剂为例如封端多异氰酸酯。因此，本文所用的术语多异氰酸酯涵盖封端和游离的多异氰酸酯。潜固化剂或封闭型固化剂特别适合于提供单组分组合物以确保在施加和固化之前足够的储存稳定性和适用期。
100.多元胺固化剂可以选自脂肪族多元胺、芳香族多元胺、多元胺酰胺、聚醚胺，例如可从huntsman cooperation(the woodlands,texas)商购的那些，聚硅氧烷胺、聚硫化物胺或其组合。实例包含二亚乙基三胺、3,3
‑
氨基
‑
双丙胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、间苯二甲胺、异佛尔酮二胺、1,3
‑
双(氨基乙基)环己烷、双(4
‑
氨基环己基)甲烷、n
‑
氨基乙基哌嗪、4,4'
‑
二氨基二苯基甲烷、4,4'
‑
二氨基
‑
3,3'
‑
二乙基二苯基甲烷和二氨基二苯基砜以及多元胺和脂族脂肪酸的反应产物，诸如由basf以商标versamid销售的一系列材料，后者是特别合适的。
101.此外，也可以使用任何上述多元胺的加合物。多元胺的加合物通过使多元胺与合适的反应性化合物(诸如环氧树脂)反应形成。该反应将降低固化剂中游离胺的含量，使其在低温和/或高湿度环境下更有用。
102.作为固化剂，也可以使用各种聚醚胺，诸如可从huntsman corp.购得的各种jeffamine，包含但不限于jeffamine d
‑
230、jeffamine d
‑
400、jeffamine 600、jeffamine 1000、jeffamine 2005和jeffamine 2070等。
103.作为固化剂，也可以使用各种聚酰胺。通常，聚酰胺含有二聚脂肪酸和聚乙烯胺的反应产物，以及少量的单体脂肪酸。二聚脂肪酸通过单体脂肪酸的低聚制备。聚乙烯胺可以为任何高级聚乙烯胺，诸如二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺等，其中最常用的是二亚乙基三胺。当使用聚酰胺作为固化剂时，可以使该层在耐腐蚀性和防水性之间具有良好的平衡。此外，聚酰胺还可以使该层具有良好的柔性、适当的固化速率和其它有利因素。
104.多硫醇化合物可选自聚硫硫醇、聚醚硫醇、聚酯硫醇、季戊四醇基硫醇；或其组合。特别合适的多硫醇化合物为g4，可商购自akzo nobel functional chemicals gmbh&co kg(greiz,germany)。
105.如上所述，如果树脂组分(a)包括环氧树脂，则可以使用多元胺、多硫醇化合物或其组合作为固化剂(b)。
106.在本发明的膨胀型组合物中，组分(a)中的组合官能团诸如环氧基和(甲基)丙烯酸酯基与组分(b)中的官能团的当量比可为2:1至1:2，合适地为1.05:1.0至1:2，特别合适地为1:1.4至1:2。
107.在本发明的膨胀型组合物中，基于膨胀型组合物的总固体重量，固化剂(b)的量通常为10
‑
30wt％，诸如15
‑
20wt％，16
‑
19wt％或17
‑
19wt％。或者，在本发明的组合物中固化剂的量可为10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％至18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％或25wt％。上述范围的端点可以任意组合以限定本发明的膨胀型组合物中各种固化剂的量。
108.本发明的膨胀型组合物还可包括固化促进剂。固化促进剂为可以加速树脂固化，降低固化温度，缩短固化时间的一种材料。典型的固化促进剂包含脂族胺促进剂，诸如三乙醇胺、三亚乙基二胺等；酸酐促进剂，诸如bdma、dbu等；聚醚胺催化剂；锡促进剂，诸如二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡等。在本发明的一个实施例中，固化促进剂为ancamine k54，其可商购自air products。
109.基于膨胀型组合物的总固体重量，固化促进剂的合适量为0.1至5wt％，更合适地为1至3wt％。
110.热分解时提供膨胀气体的化合物(c)
111.本发明的膨胀型组合物还包括在热分解时提供膨胀气体的化合物作为组分(c)。
112.膨胀气体用于使防火膨胀型组合物在暴露于火焰的高温时发泡和膨胀。这种膨胀的结果是，所形成的炭是一种厚的、多蜂窝状的材料，其用于绝缘和保护下面的基材。可用于本发明的膨胀型组合物的膨胀气体源为含氮材料。合适的含氮材料的实例包含三聚氰胺、磷酸盐、胍、羟甲基化三聚氰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺、脲、二甲基脲、三聚氰胺焦磷酸盐、双氰胺、磷酸脒基脲和甘氨酸。合适地，使用三聚氰胺。也可以使用其它常规的膨胀气体源，诸如释放二氧化碳的那些材料。实例为碱土金属，诸如碳酸钙或碳酸镁。也可以使用在加热分解时释放水蒸气的化合物，例如氢氧化钙、氢氧化镁或氢氧化铝。这种化合物的其它实例为硼酸和硼酸衍生物，诸如硼酸酯和金属硼酸盐。
113.本发明的膨胀型组合物中组分(c)的合适量可为0.1至25wt％，合适地为1至10wt％，其中重量百分比基于组合物的总固体重量。
114.本发明的膨胀型组合物可包括任选的添加剂，该添加剂选自：磷源、硼源、锌源、酸源、金属氧化物，例如预水解的原硅酸四乙酯、氧化铝、异丙醇钛、碳源、无机填料、矿物纤维，例如来自ppg的chopvantage、来自lapinus的coatforce或roxul纤维、流变添加剂、有机溶剂、颜料、泡沫稳定剂及其组合。
115.任选的磷源可以选自各种材料，诸如例如，磷酸、磷酸一铵和磷酸二铵、磷酸三(2
‑
氯乙基)酯、含磷酰胺诸如磷酰胺和焦磷酸三聚氰胺。合适地，磷源为由式(nh4)
n 2
p
n o
3n 1
表示的多磷酸铵，其中n为至少2的整数，合适地n为至少50的整数。基于组合物的总固体重量，本发明的膨胀型组合物可含有0.05至30wt％，合适地0.5至10wt％的磷。据信磷在膨胀型组合物中起到炭促进剂的作用。
116.任选的锌源可以选自各种材料。认为锌材料有助于在炭中形成小孔结构。炭的小孔提供更好的基材绝缘性，并且即使在不存在外部增强材料的情况下也能够更好地保持炭的完整性并粘附到基材。因此，炭的开裂及其从基材的脱离被最小化，并且为下面的钢提供更大程度的保护。作为锌源的合适材料的实例包含氧化锌、锌盐，诸如硼酸锌和磷酸锌、碳酸锌；也可以使用锌金属。合适地，使用硼酸锌。基于组合物的总固体重量，本发明的膨胀型组合物可含有量在0.1至25wt％，合适地0.5至12wt％的范围内的锌。
117.硼源可选自五硼酸铵或硼酸锌、氧化硼、硼酸盐诸如硼酸钠、硼酸钾和硼酸铵，硼酸酯诸如硼酸丁酯或硼酸苯酯及其组合。本发明的膨胀型组合物可含有量在0.1至10wt％，合适地1至6wt％的范围内的硼，其中重量百分比基于组合物的总固体重量。
118.酸源可选自磷酸铵、多磷酸铵、二磷酸二铵、五硼酸二铵、产生磷酸的材料、硼酸、金属或有机硼酸盐及其组合。基于组合物的总固体重量，酸源(如果存在)的总量可为5至
30wt％。
119.本发明的膨胀型组合物还包括碳源。在暴露于火或热时，碳源转化成炭，从而在基材上形成防火保护层。根据本发明，碳源可以为，例如，芳族化合物和/或妥尔油脂肪酸(tofa)和/或多羟基化合物诸如季戊四醇、二季戊四醇、甘油、低聚甘油、木糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇和聚合物诸如聚酰胺、聚碳酸酯、聚氨酯及其组合。本发明的发明人惊奇地发现，当使用包含芳族化合物和/或妥尔油脂肪酸的碳源作为本发明的膨胀型涂料组合物中的碳源时，所得到的膨胀层不仅具有与相似类型的膨胀层相当或甚至更好的防火性能，而且还可以在经历低温后保持这些所需的性能。还应当理解，聚合物也可以是碳源。
120.在本发明的膨胀型组合物中，基于膨胀型组合物的总重量，碳源的量可以高达18wt％，诸如5
‑
18wt％、11
‑
17wt％或12
‑
16wt％。或者，本发明的组合物中的碳源的量可以为5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％至15wt％、16wt％、17wt％、18wt％。上述范围的端点可以任意组合以限定本发明的膨胀型组合物中各种碳源的量。
121.应当理解，磷、锌、硼和膨胀气体可以各自由单独的源材料提供，或者可选地，单一材料可以是多于一种前述附加组分的源。例如，三聚氰胺焦磷酸盐可以提供磷源和膨胀气体源。
122.任选的增强填料可选自大量常规使用的材料，包含纤维增强材料和片状增强材料，其与其它填料相比是合适的。纤维增强材料的实例包含玻璃纤维、陶瓷纤维，例如，氧化铝/氧化硅和石墨纤维。片状增强材料包含锤磨机玻璃薄片、云母和硅灰石。其它合适的填料包含金属氧化物、氧化钛、粘土、滑石、二氧化硅、硅藻土、纤维和各种颜料。据信增强填料有助于在炭形成之前和期间控制防火组合物的膨胀，使得所得炭坚硬和均匀。当存在时，基于膨胀型组合物的总固体重量，增强填料通常以1至50wt％的量存在于组合物中。
123.本发明的膨胀型组合物还可含有各种常规添加剂，诸如流变添加剂、有机溶剂、泡沫稳定剂、颜料、火焰蔓延控制剂等。这些成分是任选的并且可以以不同的量添加。
124.如上所述，交联的膨胀层在高于活化温度的温度下膨胀以诱导化合物(c)的热分解并任选地炭化。在热和火的作用下，膨胀的泡沫开始炭化，其中树脂材料和任选存在的另外的碳源形成多孔碳网络，该多孔碳网络在高温下显示出稳定性并且提供热绝缘以便在延长的时间段内防止或至少抑制电池或单个电池单元的热失控。
125.膨胀型组合物可被配置为双包装系统，其中树脂组分(a)在第一包装(a)，而组分(b)在第二包装(b)中，其中在热分解时提供膨胀气体的化合物(c)和任何添加剂(d)(如果存在的话)以任意组合包括在包装(a)或包装(b)中，或包括在包装(a)和包装(b)两者中，或包括在一个或多个另外的包装(c)中。在使用膨胀型组合物之前将各个包装混合。
126.当制备本发明的可固化膨胀型组合物时，其通常为厚材料(诸如胶泥)的形式。该组合物是无溶剂的并且是喷涂的是特别合适的。如果需要，可以用各种常规溶剂(诸如二甲苯、二氯甲烷或1,1,1
‑
三氯乙烷)实现稀释。
127.本发明的可固化膨胀型涂料组合物可根据需要施加以提供各种干燥涂料厚度。合适的干燥涂料厚度可以在10
‑
20,000微米，诸如50
‑
5000微米，诸如100
‑
2000微米的范围内。
128.或者，本发明的可固化膨胀型组合物可形成自支撑膜或片。该自支撑膜或片随后
固化以形成交联的膨胀型自支撑膜或片。通常，本发明的可固化的膨胀型组合物可以通过本领域技术人员熟知的任何技术(例如铸塑成型工艺)形成膜或片。在将交联的膨胀型自支撑膜或片应用于基材上之前，可将膜或片固化以形成交联的膨胀型自支撑膜或片。也在本发明的范围内的是，在形成步骤之后，将未固化的膜或片应用于基材上，然后固化以获得根据本发明的交联膨胀层。本技术不限于为电池或包括电池的制品提供防火保护，而是适用于任何要防火的基材。
129.本发明的可固化膨胀型涂料组合物或交联膨胀型自支撑膜或片可应用于电池(特别是锂离子电池)的任何结构元件，以获得根据本发明的电池。电池可包括限定壳体的外壁元件和任选的内壁元件，其中交联的膨胀型涂料或交联的膨胀型自支撑膜或片至少部分地应用于任何外壁元件的外侧和/或内侧和/或任何内壁元件(如果存在)的任何一侧。外壁和/或内壁元件可包括选自复合材料、钢、铝和聚碳酸酯中的任一种的材料。
130.电池，特别是锂离子电池，可为包括多个单独的电池单元的电池组，其中交联的膨胀型涂料或交联的膨胀型自支撑膜或片定位成将处于膨胀和任选地炭化状态的单独的电池单元中的至少一些彼此热绝缘。此外，如上所述，可固化的膨胀型涂料组合物或交联的膨胀型自支撑膜或片可应用于电池组的壳体壁和内部隔离壁上。
131.为了为包括电池的制品及其使用者提供防火保护，将可固化的膨胀型涂料组合物或交联的膨胀型自支撑膜或片应用于电池和制品之间的与电池相邻的制品的一部分上，以使制品与电池绝缘，也在本发明的范围内。在这种情况下，可以使用常规电池或根据本发明的电池。该制品可为，例如，移动电话、平板电脑或膝上型计算机。
132.可替代地，该制品可为车辆，诸如混合动力或电动轿车、公共汽车或卡车。在这样的车辆中，通常将电池(特别是锂离子电池)，由于其作为扁平电池组的重量而定位在车辆的车身(例如轿车车身)的地板部分下方。在这种情况下，可以将本发明的可固化的膨胀型涂料或交联的膨胀型自支撑膜或片应用于电池和车身之间的电池相邻的车辆的地板部分上。由此，在电池热失控或电池着火的情况下，车身，尤其是客舱，通过交联的膨胀层保护，使得火灾不会扩散到客舱中，并且客舱的加热将被限制延长的时间段，使得乘客将有足够的时间在发生这种事故的情况下安全地从车辆中逃脱。
133.通过以下方面进一步描述本发明：
134.方面1.一种包括交联膨胀层的电池，所述交联膨胀层选自涂料和自支撑膜或片，所述层由可固化的膨胀型组合物形成，所述可固化的膨胀型组合物包括：
135.(a)树脂组分，其包括一种或多种具有多个官能团的低聚或聚合化合物；
136.(b)任选地，固化剂，其具有多个可与树脂组分(a)的低聚或聚合化合物的官能团反应的官能团；以及
137.(c)在热分解时提供膨胀气体的化合物；其中化合物(a)至(c)彼此不同。
138.方面2.根据方面1所述的电池，其中所述树脂组分(a)包括一种或多种环氧树脂、聚硅氧烷树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚脲树脂、聚乙烯树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、聚酰亚胺树脂、三聚氰胺树脂、聚酯树脂和氰酸酯树脂。
139.方面3.根据方面1或2中任一项所述的电池，其中所述树脂组分(a)的官能团选自：环氧基、胺、乙烯基、酰胺、氨基甲酸酯、脲、硫醇、羧酸、(甲基)丙烯酰基、异氰酸酯、烷氧基甲硅烷基、酸酐、羟基、烷氧基、能够彼此反应的官能团及其组合。
140.方面4.根据方面3所述的电池，其中所述能够彼此反应的官能团选自：n
‑
羟甲基酰胺基；具有硅键合的可水解或可缩合基团的硅烷基；烯键式不饱和脂肪酸基团；甲亚胺基团；氮杂环丁烷基团；能够进行热可逆diels
‑
alder反应的基团。
141.方面5.根据前述方面中任一项所述的电池，其中如果所述树脂组分(a)不具有能够彼此反应的官能团，则所述固化剂(b)的存在是强制性的。
142.方面6.根据前述方面中任一项所述的电池，其中所述固化剂(b)包括多元胺、聚酰胺、多元醇、多硫醇、氨基塑料树脂、酚醛树脂、多异氰酸酯和聚环氧化物中的一种或多种。
143.方面7.根据前述方面中任一项所述的电池，其中所述树脂化合物(a)包括环氧树脂，并且所述固化剂(b)是强制性的并且包括
144.‑
多元胺官能化合物，其可选自脂族多元胺、芳族多元胺、聚(胺
‑
酰胺)聚醚胺及其组合或
145.‑
多硫醇官能化合物，其可选自多硫化物硫醇、聚醚硫醇、聚酯硫醇、季戊四醇基硫醇及其组合或
146.‑
其组合。
147.方面8.根据方面2
‑
7中任一项所述的电池，其中所述环氧树脂选自双酚a的二缩水甘油醚、双酚f的二缩水甘油醚、环氧苯酚酚醛清漆树脂、环氧甲酚酚醛清漆树脂、环氧官能丙烯酸树脂、环氧官能聚酯或其组合。
148.方面9.根据前述方面中任一项所述的电池，其中所述在热分解时提供膨胀气体的化合物(c)选自三聚氰胺、磷酸的铵盐、胍、羟甲基化三聚氰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺、脲、二甲基脲、三聚氰胺焦磷酸盐、双氰胺、磷酸脒基脲、甘氨酸、碳酸钙、碳酸镁、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸和硼酸酯。
149.方面10.根据前述方面中任一项所述的电池，其还包括选自以下的添加剂(d)：磷源、硼源、锌源、酸源、碳源、增强填料、流变添加剂、有机溶剂、颜料、泡沫稳定剂、粘合促进剂、腐蚀抑制剂、uv稳定剂及其组合。
150.方面11.根据方面10所述的电池，其中所述另外的添加剂包括磷源、硼源、锌源、酸源和任选的碳源的组合，其中单一的材料可为两种或更多种所定义要素的源。
151.方面12.根据方面7
‑
11中任一项所述的电池，其中所述树脂组分(a)进一步包括(i)(甲基)丙烯酸的β
‑
羟基酯；
152.(ii)不同于化合物(i)的(甲基)丙烯酸酯官能化合物；或其组合。
153.方面13.根据方面12所述的电池，其中所述(甲基)丙烯酸的β
‑
羟基酯(i)包括多个由聚环氧化物与(甲基)丙烯酸的反应产生的β
‑
羟基(甲基)丙烯酸酯基团，其中所述聚环氧化物可选自双酚a的二缩水甘油醚、双酚f的二缩水甘油醚、环氧苯酚酚醛清漆树脂、环氧甲酚酚醛清漆树脂、环氧官能丙烯酸树脂、环氧官能聚酯或其组合。
154.方面14.根据方面13所述的电池，其中所述(甲基)丙烯酸的β
‑
羟基酯(i)包括聚环氧化物与(甲基)丙烯酸以1:0.1至1:1.015的环氧羧酸当量比反应的产物。
155.方面15.根据方面12至14中任一项所述的电池，其中所述(甲基)丙烯酸酯官能化合物(ii)选自以下的聚(甲基)丙烯酸酯：1,4
‑
丁二醇、新戊二醇、乙二醇、1,2
‑
丙二醇、1,3
‑
丙二醇、2,2,4
‑
三甲基
‑
1,3
‑
戊二醇、1,6
‑
己二醇、1,4
‑
环己烷二甲醇、对二甲苯二醇、1,4
‑
环己二醇、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、季戊四醇及其组合。
156.方面16.根据前述方面中任一项所述的电池，其中
157.‑
基于所述组合物的总固体重量，所述树脂组分(a)的总量为10至40wt％；
158.‑
基于所述组合物的总固体重量，所述固化剂(b)的总量为10至30wt％；
159.‑
基于所述组合物的总固体重量，所述在热分解时提供膨胀气体的化合物(c)的总重量为0.1至25wt％；
160.‑
基于所述组合物的总固体重量，磷源(如果存在)的总量为0.05至20wt％；
161.‑
基于所述组合物的总固体重量，锌源(如果存在)的总量为0.1至25wt％；
162.‑
基于所述组合物的总固体重量，硼源(如果存在)的总量为0.1至10wt％；
163.‑
基于所述组合物的总固体重量，酸源(如果存在)的总量为5至30wt％。
164.方面17.根据前述方面中任一项所述的电池，其中所述交联的膨胀层在暴露于高于活化温度的温度以引起化合物(c)的热分解时膨胀并且任选地被炭化。
165.方面18.根据前述方面中任一项所述的电池，其还包括限定壳体的外壁元件和任选的内壁元件，其中所述交联的膨胀层至少部分应用于所述外壁元件中的任一个的外侧和/或内侧和/或所述内壁元件(如果存在)中的任一个的任一侧。
166.方面19.根据方面18所述的电池，其中所述外壁和/或内壁元件中的任一个包括选自复合材料、钢、铝和聚碳酸酯中的任一种的材料。
167.方面20.根据方面19所述的电池，其中所述电池为包括多个单独的电池单元的电池组，其中所述交联的膨胀层定位成使所述单独的电池单元中的至少一个在所述膨胀状态和任选地所述炭化状态下彼此热绝缘。
168.方面21.根据前述方面中任一项所述的电池，其中所述电池为锂离子电池。
169.方面22.一种包括电池的制品，其中将根据方面1
‑
17中任一项所定义的交联膨胀层应用于所述电池和制品之间的与所述电池相邻的制品的一部分。
170.方面23.根据方面22所述的制品，其中所述电池为根据方面1
‑
21中任一项所定义的电池。
171.方面24.根据方面22或23中任一项所述的制品，其中所述制品为包括锂离子电池和客舱的车辆，并且所述交联的膨胀层被应用于所述车辆的地板的至少一部分上，所述部分位于所述电池和所述车身之间且与所述电池相邻。
172.方面25.根据方面1
‑
17中任一项所定义的可固化膨胀型组合物用于为电池提供防火保护和/或当应用于电池的任何部分时减少或防止电池的热失控的用途。
173.方面26.根据方面25所述的用途，其中所述电池为锂离子电池。
174.方面27.根据方面1
‑
17中任一项所定义的可固化膨胀型组合物在应用于电池和制品之间的与所述电池相邻的所述制品的一部分上时为包括电池的制品提供防火保护的用途。
175.方面28.根据方面27所述的用途，其中所述制品是包括锂离子电池和客舱的车辆，并且所述可固化膨胀型涂料组合物用于保护所述车辆的客舱免受电池火灾。
176.方面29.一种为电池提供防火保护或减少或防止电池的热失控的方法，其通过将根据方面1
‑
17中任一项所定义的可固化膨胀型组合物应用于所述电池的任何部分以在其上形成涂料并将所述涂料固化以在其上获得交联的膨胀型涂料。
177.方面30.一种为电池提供防火保护或减少或防止电池热失控的方法，其通过将根
据方面1
‑
17中任一项所定义的可固化的膨胀型组合物形成为膨胀型自支撑膜或片，并将所述膨胀型自支撑膜或片应用于所述电池上，并在应用于电池之前或之后将所述膨胀型自支撑膜或片固化。
178.方面31.根据方面29或30中任一项所述的方法，其中所述电池为锂离子电池。
179.方面32.一种为包括电池的制品提供防火保护的方法，其通过将根据方面1
‑
17中任一项所定义的可固化膨胀型涂料组合物应用于所述电池和制品之间的与所述电池相邻的所述制品的一部分上，以在其上形成涂料，并将所述涂料固化以在其上获得交联的膨胀型涂料。
180.方面33.一种为包括电池的制品提供防火保护的方法，其通过将根据方面1
‑
17中任一项所定义的可固化的膨胀型组合物形成膨胀型自支撑膜或片，并将所述膨胀型自支撑膜或片应用于所述电池和制品之间的与所述电池相邻的所述制品的一部分上，并在应用于所述制品的部分之前或之后将所述膨胀型自支撑膜或片固化。
181.方面34.根据权利要求33或34中任一项所述的方法，其中所述制品为包括锂离子电池和客舱的车辆，并且所述交联的膨胀型涂料被定位成保护所述车辆的客舱免受电池火灾。
182.以下实施例旨在说明本发明而非限制本发明。
183.实例
184.实例1
185.分别以75wt％和25wt％的量混合xp组分a(一种环氧基树脂包)和xp组分b(一种含有多元胺固化剂和三聚氰胺作为气体源的固化包)，两者均购自ppg industries pittsburg pa。使用graco多组分喷雾器将混合物喷涂至新喷砂的钢板(厚度＝5mm，尺寸15.24cm
×
15.24cm，sa 2.5)上，并使其在23℃下固化最少七天。固化涂料的干燥涂料厚度为5mm。
186.在涂覆样品的背面，在中心点附接热电偶，以监测通过样品的温度。然后将涂覆板的中心定位在距丙烷喷枪4cm的距离处(直径3.5cm，丙烷)，其中交联的膨胀型涂料在朝向喷枪的方向上。通过靠近火焰底部放置的第二热电偶监测火焰温度，发现在900
‑
1000℃之间保持稳定。在延长的时间段内测量该涂覆的基材背面的温度并且用于比较未涂覆的相同钢板。结果如图1所示。
187.实例2
188.重复实例1，不同之处在于钢板的尺寸为25.4cm
×
25.4cm，并且通过手工刷涂以1mm、2mm和5mm的固化涂料的各种干燥涂料厚度施加涂料组合物。
189.尽管没有膨胀型涂料的对照样品在暴露于火焰30min内达到360℃的最高温度，但对于涂覆有1mm膨胀型涂料的钢，温度仅增加至最高147℃，对于2mm涂料，温度仅增加至最高114℃，对于5mm涂料，温度仅增加至最高80℃。结果如图2所示。
190.实例3
191.使用矩形模具(由聚丙烯片切割)浇铸实例1的膨胀型涂料组合物的游离膜(厚度＝1mm、2mm和5mm)，并使其在23℃下固化七天。在膜剥离之后，在每个膜的背面上施加在一侧上有衬里的市售粘合剂膜(3m 950转印带)。将样品切成钢板尺寸(15.24cm
×
15.24cm)，然后释放衬里，将膨胀型涂料压在钢基材上(钢板：厚度5mm，尺寸15.24cm
×
15.24cm)。
192.重复如实例1中的火焰测试。尽管没有膨胀型涂料的对照样品在暴露于火焰30min内达到360℃的最高温度，但对于涂覆有1mm膨胀型涂料的钢，温度仅增加至最高102℃，对于2mm涂料，温度仅增加至最高107℃，对于5mm涂料，温度仅增加至最高93℃。
193.实例4
194.重复实例1，不同之处在于用通常用于锂离子电池的燃烧液体电解质(在3/7w/w碳酸亚乙酯/碳酸甲乙酯中的1.2m li

oh
‑
)代替丙烷喷枪。火焰温度为约650℃。
195.重复如实例1中的火焰测试。尽管没有膨胀型涂料的对照样品在暴露于火焰30min内达到最高温度142℃，但对于涂覆有5mm涂料的钢，温度仅增加至最高71℃。
196.结果如图3所示。
197.实例5
198.分别以45wt％和55wt％的量混合951组分a(一种环氧基树脂包和作为气体源的三聚氰胺)以及951组分b(一种含有多元胺固化剂的固化包)，两者均购自ppg industries pittsburg pa。使用graco多组分喷雾器将混合物喷涂到铝板(厚度＝0.64mm，尺寸7.5cm
×
15.1cm)上，并使其在23℃下固化最少七天。固化涂料的干燥涂料厚度为0.18mm。
199.在涂覆样品的背面，在中心点附接热电偶，以监测通过样品的温度。板的背面覆盖有隔热棉。然后将涂覆板的中心定位在距丙烷喷枪17cm的距离处，其中交联的膨胀型涂料在朝向喷枪的方向上。通过靠近火焰底部放置的第二热电偶监测火焰温度，并发现在850
‑
1000℃之间保持稳定。在3min内测量该涂覆的基材背面的温度并用于比较未涂覆的相同铝板。
200.结果如图4所示。
201.实例6
202.重复实例5，不同之处在于使用具有以下尺寸的钢板(厚度＝5mm，尺寸为25cm
×
25cm)。通过手工刷涂将涂料组合物施涂到钢板上，并使其在23℃下干燥最少七天。观察固化涂料的各种干燥涂料厚度(1mm、2mm和6mm)。
203.尽管没有膨胀膜的对照样品在暴露于火焰30min内达到360℃的最高温度，但对于涂覆有1mm 2k cpfp膜的钢，温度仅增加至最高209℃，对于2mm膜，温度仅增加至最高160℃，对于6mm膜，温度仅增加至最高117℃。
204.结果如图5所示。