一种高导热新能源电池胶及其制备方法和应用与流程

一种高导热新能源电池胶及其制备方法和应用
【技术领域】
1.本发明属于导热胶技术领域，具体涉及一种高导热新能源电池胶及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着能源短缺、全球变暖以及环境污染问题的加剧，电动汽车因相比于传统汽车具有噪音小、能源利用率高和环境保护的优点，因此发展新能源汽车已成为世界流行趋势。其中，动力锂聚合物电池组作为新能源汽车的核心部件影响着新能源汽车的发展。目前制约着新能源汽车发展最重要因素就是电池的热安全性、循环效率和使用寿命。而电池组的最高温度和温度均匀性这两个因素影响着整个电池系统的性能。目前，对于新能源汽车的电池热管理研究主要集中在散热结构的设计，而对于新能源汽车电池组散热材料方面的研究相对较少。一般来说，散热性能较好的液体散热系统一般使用的通道壁材主要为铜和铝，这些金属材料通常具有较高的热导率，但是密度大、柔韧性低且具有导电性。而在一些特殊场合，电池热管理需要低密度、低导电性、高柔韧性和高导热性的材料。因此，开发出一款具有较低的密度、良好的绝缘性能和导热性能的柔性材料作为电池组散热材料显得尤为重要。
3.但是现在市面上类似产品存着很多的缺点如：粘结强度低、导热系数低、产品耐高低温性能不好、固化产物阻燃性差、产品断裂伸长率低等，这类产品不能满足电动汽车发展的需求，从而限制了电动汽车的发展速度。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种高结合力高导热阻燃环氧树脂胶及其制备方法，本发明的环氧树脂胶具备密度低、导热性能好、阻燃性能优异、绝缘性能好等优点，特别适合新能源电池使用。
5.为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：
6.提供一种环氧树脂电池胶，所述环氧树脂电池胶由组分a和组分b固化而成；所述组分a包括：环氧树脂、增韧剂、稀释剂、气相二氧化硅、导热剂、阻燃剂和偶联剂；所述组分b包括：固化剂、促进剂、导热剂、阻燃剂；且所述导热剂选自ag粒子改性氧化铝空心微球，所述阻燃剂选自改性氢氧化铝。
7.优选的，所述环氧树脂为双酚a环氧树脂或双酚f环氧树脂。
8.优选的，所述环氧树脂的固化温度为80-120℃。
9.优选的，本发明的增韧剂选自液体聚硫橡胶、液体丁苯橡胶、液体氯丁橡胶、液体聚醚、液体丁橡胶中的一种或多种，以100重量份的环氧树脂计，所述组分a含有5-25份增韧剂，优选含有8-20份增韧剂，更优选含有10-15份增韧剂。
10.优选的，本发明的稀释剂选自丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或多种，以100重量份的环氧树脂计，所
述组分a含有5-10份稀释剂。
11.优选的,本发明中，以100重量份的环氧树脂计，所述组分a含有8-12份气相二氧化硅。
12.优选的，本发明的导热剂选自银粒子改性氧化铝空心微球，所述ag粒子的负载量为氧化铝空心微球的1-3％，所述组分a中环氧树脂与改性氧化铝空心微球的质量比为100：1-6，优选为100：2-5，更优选为100：3-4；所述组分a中环氧树脂与组分b中改性氧化铝空心微球的质量比为100：1-6，优选为100：2-5，更优选为100：3-4。
13.优选的，本发明的ag粒子改性氧化铝空心微球由氧化铝空心微球、硝酸银和硼氢化钠在反应溶剂中经还原反应、负载化制备得到，所述ag粒子的负载量约为1-3％，优选为2％；优选的，所述氧化铝空心微球的粒径为10-20微米。
14.优选的，本发明的阻燃剂选自改性氢氧化铝，以100重量份的环氧树脂计，所述组分a中改性氢氧化铝的重量份为10-15，组分b中改性氢氧化铝的重量份为10-15。
15.优选的，本发明所述的改性氢氧化铝由以下方法制备得到：将100份氢氧化铝于混合装置中，加入浓度为乙烯基三甲氧基硅烷的乙醇溶液，所述氢氧化铝与乙烯基三甲氧基硅烷的质量比为100：10-15，加毕在40-60℃的温度下继续搅拌混合12小时，产物过滤后用乙醇洗涤，真空干燥，密封保存备用；优选的所述氢氧化铝的粒径为10-20微米。
16.优选的,本发明的偶联剂选自2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或两种，以100重量份的环氧树脂计，所述组分a含有0.5-4重量份偶联剂，优选含有1-3重量份偶联剂，最优选含有2重量份偶联剂。
17.优选的,本发明的固化剂选自聚硫醇、聚酰胺中的一种或两种，以100重量份的环氧树脂计，所述组分b含有20-30重量份固化剂，优选含有25重量份固化剂。
18.优选的,本发明的促进剂选自2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、三乙醇胺中的一种或两种，以100重量份的环氧树脂计，所述组分b含有0.5-2重量份促进剂，优选含有0.8-1.6重量份促进剂，最优选含有1-1.2重量份促进剂。
19.本发明具有以下有益效果：本发明制备得到的环氧树脂电池胶具有良好的导热性，密度相对较低，兼具良好的阻燃性能和绝缘性能良好等特点，特别适用于新能源电池。
具体实施方式
20.为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
21.实施例1：改性氢氧化铝的制备：
22.将30g粒径为5-15微米的al(oh)3和300g无水乙醇依次加入到500ml的圆底烧瓶中，逐滴加入5g乙烯基三甲氧基硅烷，于50℃、400r/min搅拌反应12h，产物过滤后用乙醇洗3次，并在真空烘箱中80℃烘干至恒重后，研磨粉碎，密封保存备用。
23.实施例2：ag粒子改性氧化铝空心微球的制备：
24.在氮气保护下，在圆底烧瓶中加入3g粒径为10-20微米的空心al2o3微球和30ml水，按照摩尔比为1：1.1加入agno3和nabh4，其中agno3的质量为96mg，整个反应都在冰浴条件下反应4小时。将还原好的溶液真空抽滤收集，用纯化水洗涤三次，然后设定烘箱温度为50℃，把滤饼放入烘箱干燥12h，得到银粒子负载的al2o
3-ag空心微球，所述ag粒子的负载率约为
2％。
25.实施例3：环氧树脂电池胶的制备：
26.将双酚a环氧树脂100份、液体丁苯橡胶10份、丁二醇二缩水甘油醚7份、气相二氧化硅10份，银粒子改性氧化铝空心微球3份，改性氢氧化铝10份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份来配制a组分；
27.以聚硫醇25份、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚1份、银粒子改性氧化铝空心微球3份，改性氢氧化铝10份来配制b组分。
28.将所述a组分和b组分混合均匀，超声消泡，在80℃的温度下固化反应12小时。
29.实施例4：环氧树脂电池胶的制备：
30.将双酚a环氧树脂100份、液体丁苯橡胶10份、丁二醇二缩水甘油醚7份、气相二氧化硅10份，银粒子改性氧化铝空心微球3份，改性氢氧化铝10份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份来配制a组分；
31.以聚硫醇25份、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚1份、银粒子改性氧化铝空心微球3份，改性氢氧化铝10份来配制b组分。
32.将所述a组分和b组分混合均匀，超声消泡，在120℃的温度下固化反应8小时。
33.实施例5：环氧树脂电池胶的制备：
34.将双酚a环氧树脂100份、液体丁苯橡胶10份、丁二醇二缩水甘油醚7份、气相二氧化硅10份，银粒子改性氧化铝空心微球3份，改性氢氧化铝10份，γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份来配制a组分；
35.以聚酰胺(聚酰胺650)25份、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚1份、银粒子改性氧化铝空心微球3份，改性氢氧化铝10份来配制b组分。
36.将所述a组分和b组分混合均匀，超声消泡，在120℃的温度下固化反应8小时。
37.对比例1：组分比例和固化方法参照实施例3，不同之处在于，使用相同质量份的氧化铝空心微球代替ag粒子改性氧化铝空心微球。
38.对比例2：组分比例和固化方法参照实施例3，不同之处在于，使用相同体积相同粒径的普通氧化铝微球代替ag粒子改性氧化铝空心微球。
39.对比例3：组分比例和固化方法参照实施例3，不同之处在于，使用相同体积相同粒径的普通氢氧化铝代替改性氢氧化铝。
40.对比例4：组分比例和固化方法参照实施例3，不同之处在于，组分a中不含有气相二氧化硅。
41.对比例5：组分比例和固化方法参照实施例3，不同之处在于，ag粒子改性氧化铝空心微球的ag粒子负载量为0.5％(即实施例2中硝酸银和硼氢化钠等比降低)。
42.对比例5：组分比例和固化方法参照实施例3，不同之处在于，ag粒子改性氧化铝空心微球的ag粒子负载量为5％(即实施例2中硝酸银和硼氢化钠等比增加)。
43.实施例6：组分比例和固化方法参照实施例3，不同之处在于，ag粒子改性氧化铝空心微球的ag粒子负载量为1％(即实施例2中硝酸银和硼氢化钠等比降低)。
44.测试例1
45.导热系数：将实施例3-5、对比例1-4固化得到的电池胶按照gb/t10297-2015测试导热系数，合格标准≥1.5w/mk；
46.阻燃等级按gb/t10707—2008垂直燃烧法测试，样品尺寸为130mm
×
13mm
×
3mm。
47.体积电阻率按照gb/t 1410-2006方法进行测试。
48.所得结果参见表1。
49.表1
[0050][0051]
结合以上数据可以看出，本发明的气相二氧化硅、改性的氢氧化铝的使用改善了其他填料在环氧树脂中的分散均匀度，空心氧化铝微球具有较低的密度，ag粒子改性空心氧化铝微球改善了其导热性能，本技术的电池胶中的填料相辅相成，协同使得固化后的电池胶具有密度小，导热率高等特点，同时兼具较高的阻燃性和绝缘性能，特别适用于新能源电池。对于ag粒子的负载率，低于1％则不能有效改善环氧树脂的导热率，增加ag粒子的负载率至5％，虽然可以提升导热率，但是并不与ag粒子的增加量程正比，经济效益不明显。
[0052]
以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。