TWM657332U - 耐高溫絕緣薄膜及包含其之電池模組 - Google Patents

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Abstract

本案揭示一種耐高溫絕緣薄膜，包括上附加層、雲母層和下附加層。耐高溫絕緣薄膜不僅具有優良的耐高溫性能、優良的力學性能以及優良的絕緣性能，而且成本大大低於一般的塑膠薄膜。

Description

耐高溫絕緣薄膜及包含其之電池模組
本案涉及薄膜領域，特別涉及一種耐高溫絕緣薄膜。
絕緣薄膜被用於隔離各類電子裝置或部件，以避免電子裝置或部件之間，或電子裝置或部件中電子元氣件因短路，擊穿等引起的失效。一些絕緣薄膜還需要具有耐高溫能力，以降低電子裝置或部件局部高溫帶來的影響，從而保障各類電子裝置或部件的正常工作。
本案的目的是提供一種耐高溫絕緣薄膜，該耐高溫絕緣薄膜被用於電子裝置或部件，既能滿足電子裝置或部件對於絕緣性的要求，又具有較好的耐高溫能力。同時這種耐高溫絕緣薄膜還具有力學性能好等特點，以滿足使用環境的需求。
本案在第一方面提供了一種耐高溫絕緣薄膜，包括：上附加層；雲母層；和下附加層；其中所述上附加層的外表面形成所述耐高溫絕緣薄膜的第一外表面，所述上附加層的內表面附接至所述雲母層的上表面；並且其中所述下附加層的內表面附接至所述雲母層的下表面，所述下附加層的外表面形成所述耐高溫絕緣薄膜的第二外表面。
根據上述第一方面，所述上附加層直接地附著至所述雲母層的上表面；及所述下附加層直接地附著至所述雲母層的下表面。
根據上述第一方面，所述上附加層是上加固層；及所述下附加層是下加固層。
根據上述第一方面，所述上附加層的材料有非固化狀態和固化狀態，當所述上附加層的材料處於非固化狀態時，所述上附加層的材料黏結至所述雲母層的上表面，當所述上附加層轉化成固化狀態時，所述上附加層的材料形成所述上加固層；及所述下附加層的材料有非固化狀態和固化狀態，當所述下附加層的材料處於非固化狀態時，所述下附加層的材料黏結至所述雲母層的下表面，當所述下附加層轉化成固化狀態時，所述下附加層的材料形成所述下加固層。
根據上述第一方面，所述上附加層和所述下附加層的固化狀態為化學交聯的固化塗層。
根據上述第一方面，所述上附加層和所述下附加層通過輻射引發從非固化狀態轉化為固化狀態。
根據上述第一方面，所述上附加層和所述下附加層通過加熱或乾燥從非固化狀態轉化為固化狀態。
根據上述第一方面，所述上附加層和所述下附加層的材料為環氧樹脂塗料或PU塗料。
根據上述第一方面，所述雲母層的厚度為0.1~3mm。
根據上述第一方面，所述上附加層和所述下附加層的厚度為100μm以內。
本案在第二方面提供了一種耐高溫絕緣薄膜，包括：上附加層和上黏結層；雲母層；及下附加層和下黏結層；其中所述上附加層的外表面形成所述耐高溫絕緣薄膜的第一外表面，所述上附加層的內表面通過所述上黏結層黏結到所述雲母層的上表面；並且其中所述下附加層的內表面通過所述下黏結層黏結到所述雲母層的下表面，所述下附加層的外表面形成所述耐高溫絕緣薄膜的第二外表面。
根據上述第二方面，所述上附加層和下附加層是塑膠薄膜，所述上附加層是上加固層；及所述下附加層是下加固層。
根據上述第二方面，所述上附加層和所述下附加層為PET薄膜或PP薄膜。
根據上述第二方面，所述上黏結層和所述下黏結層為膠水。
根據上述第二方面，通過層壓製程，所述上附加層通過所述上黏結層黏接至所述雲母層的上表面，並且所述下附加層通過所述下黏結層黏接至所述雲母層的下表面。
根據上述第二方面，所述雲母層的厚度為0.1~3mm。
根據上述第二方面，所述上附加層和所述上黏結層的總厚度以及所述下附加層與所述下黏結層的總厚度均為100μm以內。
本案在協力廠商面提供了一種電池模組，包括：殼體；數個電池單元，所述數個電池單元並排地設置在所述殼體中；及耐高溫絕緣薄膜，所述耐高溫絕緣薄膜被設置在所述數個電池單元中相鄰的兩個電池單元之間，或者所述數個電池單元與所述殼體之間；其中所述耐高溫絕緣薄膜如第一方面或第二方面中任一項所述。
下面將參考構成本說明書一部分的附圖對本案的各種具體實施方式進行描述。應該理解的是，雖然在本案中使用表示方向的術語，諸如 「前」、「後」、「上」、「下」、「左」、「右」、「頂」、「底」、「內」、「外」等描述本案的各種示例結構部分和元件，但是在此使用這些術語只是為了方便說明的目的，基於附圖中顯示的示例方位而決定的。由於本案所揭示的實施例可以按照不同的方向設置，所以這些表示方向的術語只是作為說明而不應視作為限制。
在本案中，若非特指，所有設備和原料均可從市場購得或是本行業常用的，下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域一般方法。
本案中的雲母層由雲母紙或雲母粉通過與黏結劑黏合，然後加溫壓制而成。其中的雲母重量占約90%左右，黏結劑重量占約10%左右。作為一個示例，黏結劑為有機矽膠水。雲母紙或雲母粉可以為金雲母、白雲母或其他合成雲母。在某些實施例中，雲母層為市售的雲母片或雲主機板。
圖1A和圖1B示出根據本案的一個實施例的耐高溫絕緣薄膜100的具體結構。如圖1A和圖1B所示，耐高溫絕緣薄膜100包括雲母層101、上附加層102和下附加層103。作為一個示例，雲母層101的厚度為0.1~3mm，上附加層102和下附加層103的厚度在100μm以內。
上附加層102的內表面附接至雲母層101的上表面，並且上附加層102的外表面形成耐高溫絕緣薄膜100的第一外表面（即上部外表面）。在圖1A和圖1B所示的實施例中，上附加層102的內表面直接附著至雲母層101的上表面。下附加層103的內表面附接至雲母層101的下表面，並且下附加層103的外表面形成耐高溫絕緣薄膜100的第二外表面（即下部外表面）。在本實施例中，下附加層103的內表面直接附著至雲母層101的下表面。
上附加層102和下附加層103為不同於雲母層101的材料。上附加層102和下附加層103可以為相同的材料，也可以為不同的材料。在本實施例中，上附加層102和下附加層103為相同的材料。上附加層102和下附加層103的材料具有非固化狀態和固化狀態。當上附加層102和下附加層103的材料處於非固化狀態時，上附加層102和下附加層103被施加並黏接至雲母層101的上表面和下表面。當上附加層102和下附加層103的材料轉化為固化狀態時，上附加層102和下附加層103分別形成上加固層和下加固層。上加固層和下加固層是指，能夠增強雲母層機械性能的附加層。
上附加層102和下附加層103的固化狀態為化學交聯的固化塗層。在生產程序中，先將非固化狀態的材料通過滾塗製程、刮塗製程或噴塗製程塗覆到雲母層101的上表面和下表面後，再將非固化狀態的材料轉化為固化狀態，即可得到固化狀態的上附加層102和下附加層103。在一些實施例中，上附加層102和下附加層103從非固化狀態轉化為固化狀態是通過輻射引發的。在一個具體的實施例中，能夠通過輻射引發固化的非固化狀態的材料為一般市售的UV光固化膠水塗料，該塗料的塗覆厚度為0.02~0.05mm，並且該塗料通過波長為300~370nm、光源輻射強度為60~120w/cm的紫外光照射引發，即可轉化為固化狀態。在另一些實施例中，上附加層102和下附加層103從非固化狀態轉化為固化狀態是通過加熱或乾燥進行的。在一個具體的實施例中，能夠通過加熱或乾燥引發固化的非固化狀態的材料是環氧樹脂塗料，該塗料的塗覆厚度為0.02~0.1mm，並且該塗料通過加熱到60~120℃即可轉化為固化狀態。在另一個具體的實施例中，能夠通過加熱或乾燥引發固化的非固化狀態的材料是PU（聚氨酯）塗料，該塗料通過在空氣中乾燥即可轉化為固化狀態。
圖1C和圖1D示出根據本案的另一個實施例的耐高溫絕緣薄膜130的具體結構。如圖1C和圖1D所示，耐高溫絕緣薄膜130包括雲母層101、上附加層102和上黏結層122、以及下附加層103和下黏結層123。作為一個示例，雲母層101的厚度為0.1~3mm，上附加層102和上黏結層122的總厚度在100μm以內，且下附加層103和下黏結層123也均在100μm以內。在本實施例中，上附加層102和下附加層103不能起到黏結的作用，也就是說僅靠上附加層102和下附加層103，不能直接附著至雲母層101的上、下表面。而上黏結層122和下黏結層123不能起到加固的作用，也就是說上黏結層122和下黏結層123不能增強雲母層101的機械性能。
在圖1C和圖1D所示的實施例中，上附加層102的內表面通過上黏結層122附接至雲母層101的上表面，並且上附加層102的外表面形成耐高溫絕緣薄膜130的第一外表面（即上部外表面）。下附加層103的內表面通過下黏結層123附接至雲母層101的下表面，並且下附加層103的外表面形成耐高溫絕緣薄膜130的第二外表面（即下部外表面）。
上附加層102和下附加層103為不同於雲母層101的材料。上附加層102和下附加層103可以為相同的材料，也可以為不同的材料。在本實施例中，上附加層102和下附加層103為相同的材料。在一些實施例中，上附加層102和下附加層103是塑膠薄膜，例如塑膠薄膜為PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）薄膜或PP（聚丙烯）薄膜。上黏結層122和下黏結層123為膠水，例如熱熔膠或熱固化的膠水等。在本實施例中膠水為熱熔膠。上附加層102和下附加層103分別形成上加固層和下加固層，起到增強雲母層101的機械性能的作用。而上黏結層122和下黏結層123不作為加固層。
具體來說，在生產程序中，先將熱熔膠通過滾塗製程、刮塗製程或噴塗製程塗覆到雲母層101的上表面和下表面以分別得到上黏結層122和下黏結層123後，再向上黏結層122和下黏結層123分別施加塑膠薄膜，最後通過層壓製程將塑膠薄膜黏接到雲母層101的上表面和下表面，以形成上附加層102和上黏結層122，以及下附加層103和下黏結層123。在一些實施例中，上黏結層122和下黏結層123的塗覆厚度為0.01~0.05mm。
本領域技藝人士可以知曉的是，上附加層102和下附加層103的材料不限於上述描述的實施例。
本案的各個實施例的耐高溫絕緣薄膜具有優良的耐高溫性能，耐熱溫度能夠達到600~700℃以上。並且耐高溫絕緣薄膜具有優良的高溫絕緣性，在600~700℃的高溫下仍然保持絕緣。耐高溫絕緣薄膜還具有很好的力學性能，拉伸強度可以到達100Mpa以上。相較於一般的塑膠材質的絕緣薄膜，本案的耐高溫絕緣薄膜不僅具有更高溫度下的耐熱性，而且成本低。
申請人發現，一般市售的雲母片或雲主機板由於其在生產程序中需要利用黏結劑黏合、壓制等，容易在運輸或安裝到其他部件時脫落碎屑。在一些電子產品的應用環境中，脫落的碎屑會對電子產品的性能穩定性造成影響，並且不利於環保。
而本案的耐高溫絕緣薄膜的表面不再是雲母層，而是各個附加層的外表面，因此能夠有效防止雲母層產生碎屑，即使產生了碎屑，碎屑也不容易脫落，從而不會對電子產品的性能穩定性造成影響。
此外，申請人還發現，雖然上附加層和下附加層的厚度相對於雲母層來說很薄，但是能夠對雲母層起到很好的力學性能改善效果。例如本案的耐高溫絕緣薄膜相對於現有的雲母片或雲主機板來說，能夠具有更好的抗彎折能力和防破碎能力，即使耐高溫絕緣薄膜在受力彎折時，也不容易破碎。作為一個具體的示例，現有的雲主機板在彎折60°的情況下，彎折2次就會斷裂及脫落碎屑。而本案的耐高溫絕緣薄膜能夠重複彎折7-9次，耐高溫絕緣薄膜仍然保持不會斷裂或脫落碎屑。
以下結合圖2A-圖2D具體描述耐高溫絕緣薄膜100和130的生產方法。圖2A圖示耐高溫絕緣薄膜100的生產方法的流程。圖2B圖示耐高溫絕緣薄膜130的生產方法的流程。圖2C示出將非固化狀態的材料塗覆到雲母層101的上表面和下表面的噴塗設備的示意圖。圖2D示出將塑膠薄膜層壓到耐高溫絕緣薄膜130的上黏結層122和下黏結層123上的層壓設備的示意圖。
如圖2A和圖2C所示，在步驟231中，非固化狀態的材料通過噴塗製程塗覆到雲母層101的上表面和下表面。具體來說，在生產程序中，噴塗設備的一對噴頭207分別固定在雲母層101的上方和下方。雲母層101在一對噴頭207之間被從左向右輸送，以分別在雲母層101的上表面和下表面上塗覆非固化狀態的上附加層102和下附加層103。噴塗完成後進入步驟232。在步驟232中，通過輻射、加熱或乾燥等方式使非固化狀態的上附加層102和下附加層103固化，即可得到耐高溫絕緣薄膜100。
如圖2B和圖2D所示，在步驟234中，將熱熔膠塗覆到雲母層101的上表面和下表面，得到塗覆有上黏結層122和下黏結層123的雲母層101。然後在步驟235中，將塑膠薄膜通過層壓製程附接到上黏結層122和下黏結層123上。具體來說，在生產程序中，將塗覆有上黏結層122和下黏結層123的雲母層101在一對輥筒206之間從左向右輸送，在將雲母層101輸送經過一對輥筒206的同時，使得塑膠薄膜也輸送經過一對輥筒206，以從上黏結層122的上方和下黏結層123的下方分別施加塑膠薄膜。施加塑膠薄膜的速度為2~20m/min。一對輥筒206向相反的方向轉動，並且通過加溫和加壓，將塑膠薄膜與相應的黏結層連接，從而使得塑膠薄膜附接到雲母層101的上、下表面。 在本實施例中，雲母層101上方的輥筒206沿逆時針方向轉動，雲母層101下方的輥筒206沿順時針方向轉動，以將塑膠薄膜分別壓到上黏結層122和下黏結層123上。兩個輥筒206向從它們中間經過的雲母層101和塑膠薄膜施加的壓力為3~25Mpa，並且將雲母層101和塑膠薄膜經過兩個輥筒206之間時的溫度(即，層壓溫度)控制在95~125℃。
本案的耐高溫絕緣薄膜可以用於各種電子產品或設備以說明電子產品和設備的散熱。這種電子產品或設備可以是電池模組、加熱線圈或者電機等電器設備。
圖3A和圖3B為包括本案的耐高溫絕緣薄膜100的電池模組的一個實施例的結構示意圖，其中圖3A示出電池模組310的整體結構，圖3B示出電池模組310的分解結構。如圖3A和圖3B所示，電池模組310包括數個電池單元312和殼體311。殼體311包括大致為方形的盒體315和上蓋313，盒體315中具有容腔308，上蓋313蓋設在盒體315上方，以封閉容腔308。數個電池單元312被容納在盒體315的容腔308中。每個電池單元312具有各自的連接端子305。這些電池單元312各自的連接端子305按照預定的電路電連接在一起後，再通過設置在殼體311上的總連接端子(圖中未示出)向外供電及/或充電。
耐高溫絕緣薄膜100設置在相鄰的電池單元312之間，並且設置在各個電池單元312和盒體315之間。在一些實施例中，耐高溫絕緣薄膜100通過螺栓等緊韌體連接 至相鄰的電池單元312之間或電池單元312與盒體315之間。在一些實施例中，耐高溫絕緣薄膜100通過膠水黏接至相鄰的電池單元312之間或電池單元312與盒體315之間。耐高溫絕緣薄膜100除了能夠使相鄰的電池單元312之間絕緣以外，還能夠防止部分電池單元312發熱量過大、溫度過高，引起電池模組310整體損壞。
此外，在電池模組310運輸程序中，耐高溫絕緣薄膜100還能起到一定程度上的支撐作用，防止電池單元312之間相互擠壓導致變形。
如果在電池單元312之間使用耐高溫的塑膠薄膜，不僅成本較高、而且支撐效果有限。此外即使是耐高溫的塑膠薄膜的耐熱溫度也有限，如果電池單元312溫度過高，塑膠薄膜仍然可能熔化或損壞。而如果在電池單元312之間使用一般市售的雲母片，雖然耐熱性能得到了提升，但是在運輸和安裝程序中，雲母片容易掉落碎屑，碎屑掉落至盒體315中，可能影響電池模組310的性能。
而本案的耐高溫絕緣薄膜使用雲母片作為中間層，並在雲母層的上方和下方設置附加層，以在保留雲母層自身耐高溫性能的基礎上，加強了雲母層的機械性能，並且防止雲母層掉落碎屑，方便了耐高溫絕緣薄膜的運輸和安裝。而且特別適合於用於電池單元內部的散熱和支撐。
最後，本案的耐高溫絕緣薄膜具有諸多有益技術效果，以下列出如下本案的耐高溫絕緣薄膜的至少部分技術效果：
1. 優良的耐高溫性能，耐熱溫度能夠達到600~700℃以上，能夠滿足電子產品和設備的耐熱要求。 2. 優良的力學性能，拉伸強度可以達到100Mpa以上，並且可以重複彎折，使得能夠在運輸、包裝及電子產品及設備生產商對其加工成型程序中不容破損。 3. 優良的絕緣性能，特別是高溫下的絕緣性能，能夠滿足電子產品和設備對絕緣性的要求。 4. 生產製程簡單。 5. 使用方便，節省成本，成本大大低於一般的塑膠薄膜。
儘管已經結合以上概述的實施例的實例描述了本案，但是對於本領域中至少具有普通技術的人員而言，各種替代方案、修改、變化、改進及/或基本等同方案，無論是已知的或是現在或可以不久預見的，都可能是顯而易見的。因此，如上陳述的本案的實施例的實例旨在是說明性而不是限制性的。在不背離本案的精神或範圍的情況下，可以進行各種改變。因此，本案旨在包括所有已知或較早開發的替代方案、修改、變化、改進及/或基本等同方案。本說明書中的技術效果和技術問題是示例性而不是限制性的。應當注意，本說明書中描述的實施例可以具有其他技術效果並且可以解決其他技術問題。
100:耐高溫絕緣薄膜 101:雲母層 102:上附加層 103:下附加層 122:上黏結層 123:下黏結層 130:耐高溫絕緣薄膜 206:輥筒 207:噴頭 231:步驟 232:步驟 234:步驟 235:步驟 305:連接端子 308:容腔 310:電池模組 311:殼體 312:電池單元 313:上蓋 315:盒體 A-A:線 B-B:線
圖1A為根據本案的耐高溫絕緣薄膜的一個實施例的立體結構示意圖；
圖1B為如圖1A所示的耐高溫絕緣薄膜的沿A-A線的剖視圖；
圖1C為根據本案的耐高溫絕緣薄膜的另一個實施例的立體結構示意圖；
圖1D為如圖1C所示的耐高溫絕緣薄膜的沿B-B線的剖視圖；
圖2A為生產如圖1A所示的耐高溫絕緣薄膜的流程圖；
圖2B為生產如圖1A所示的耐高溫絕緣薄膜的流程圖；
圖2C為噴塗設備的示意圖；
圖2D為層壓設備的示意圖；
圖3A為包括如圖1A所示的耐高溫絕緣薄膜的電池模組的立體結構示意圖；
圖3B為圖3A所示的電池模組的分解圖。
100:耐高溫絕緣薄膜
101:雲母層
102:上附加層
103:下附加層
A-A:線

Claims (18)

  1. 一種耐高溫絕緣薄膜，其特徵在於包括：上附加層(102)；雲母層(101)；和下附加層(103)；其中所述上附加層(102)的外表面形成所述耐高溫絕緣薄膜(100)的第一外表面，所述上附加層(102)的內表面附接至所述雲母層(101)的上表面；並且其中所述下附加層(103)的內表面附接至所述雲母層(101)的下表面，所述下附加層(103)的外表面形成所述耐高溫絕緣薄膜(100)的第二外表面。
  2. 根據請求項1之耐高溫絕緣薄膜，其中：所述上附加層(102)直接地附著至所述雲母層(101)的上表面；及所述下附加層(103)直接地附著至所述雲母層(101)的下表面。
  3. 根據請求項2之耐高溫絕緣薄膜，其中：所述上附加層(102)是上加固層；及所述下附加層(103)是下加固層。
  4. 根據請求項3之耐高溫絕緣薄膜，其中：所述上附加層(102)的材料有非固化狀態和固化狀態，當所述上附加層(102)的材料處於非固化狀態時，所述上附加層(102)的材料黏結至所述雲母層(101)的上表面，當所述上附加層(102)轉化成固化狀態時， 所述上附加層(102)的材料形成所述上加固層；及所述下附加層(103)的材料有非固化狀態和固化狀態，當所述下附加層(103)的材料處於非固化狀態時，所述下附加層(103)的材料黏結至所述雲母層(101)的下表面，當所述下附加層(103)轉化成固化狀態時，所述下附加層(103)的材料形成所述下加固層。
  5. 根據請求項4之耐高溫絕緣薄膜，其中：所述上附加層(102)和所述下附加層(103)的固化狀態為化學交聯的固化塗層。
  6. 根據請求項5之耐高溫絕緣薄膜，其中：所述上附加層(102)和所述下附加層(103)通過輻射引發從非固化狀態轉化為固化狀態。
  7. 根據請求項5之耐高溫絕緣薄膜，其中：所述上附加層(102)和所述下附加層(103)通過加熱或乾燥從非固化狀態轉化為固化狀態。
  8. 根據請求項7之耐高溫絕緣薄膜，其中：所述上附加層(102)和所述下附加層(103)的材料為環氧樹脂塗料或PU塗料。
  9. 根據請求項1之耐高溫絕緣薄膜，其中：所述雲母層(101)的厚度為0.1~3mm。
  10. 根據請求項9之耐高溫絕緣薄膜，其中：所述上附加層(102)和所述下附加層(103)的厚度為100μm以內。
  11. 一種耐高溫絕緣薄膜，其特徵在於包括： 上附加層(102)和上黏結層(122)；雲母層(101)；及下附加層(103)和下黏結層(123)；其中所述上附加層(102)的外表面形成所述耐高溫絕緣薄膜(100)的第一外表面，所述上附加層(102)的內表面通過所述上黏結層(122)黏結到所述雲母層(101)的上表面；並且其中所述下附加層(103)的內表面通過所述下黏結層(123)黏結到所述雲母層(101)的下表面，所述下附加層(103)的外表面形成所述耐高溫絕緣薄膜(100)的第二外表面。
  12. 根據請求項11之耐高溫絕緣薄膜，其中：所述上附加層(102)和下附加層(103)是塑膠薄膜，所述上附加層(102)是上加固層；及所述下附加層(103)是下加固層。
  13. 根據請求項12之耐高溫絕緣薄膜，其中：所述上附加層(102)和所述下附加層(103)為PET薄膜或PP薄膜。
  14. 根據請求項11之耐高溫絕緣薄膜，其中：所述上黏結層(122)和所述下黏結層(123)為熱熔膠。
  15. 根據請求項11之耐高溫絕緣薄膜，其中：通過層壓製程，所述上附加層(102)通過所述上黏結層(122)黏接至所述雲母層(101)的上表面，並 且所述下附加層(103)通過所述下黏結層(123)黏接至所述雲母層(101)的下表面。
  16. 根據請求項11之耐高溫絕緣薄膜，其中：所述雲母層(101)的厚度為0.1~3mm。
  17. 根據請求項11之耐高溫絕緣薄膜，其中：所述上附加層(102)和所述上黏結層(122)的總厚度以及所述下附加層(103)與所述下黏結層(123)的總厚度均為100μm以內。
  18. 一種電池模組，其特徵在於包括：殼體(311)；數個電池單元(312)，所述數個電池單元(312)並排地設置在所述殼體(311)中；及如請求項1-17中任一項所述之耐高溫絕緣薄膜(100)，所述耐高溫絕緣薄膜(100)被設置在所述數個電池單元(312)中相鄰的兩個電池單元(312)之間，或者所述數個電池單元(312)與所述殼體(311)之間。
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