具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式，使得本领域技术人员可以容易地实现本发明的技术思想。应当理解，本发明不限于以下实施方式，并且可以以不同方式实施。

本发明提供了一种具有夹层结构的复合隔热材料，其包括：由具有25mW/m-K以下的热导率的气凝胶材料组成的内层；以及包含阻燃树脂基质的两个阻燃层，其中，所述内层被所述两个阻燃层夹在中间，并且所述阻燃层还包含膨胀性石墨、高温分解性材料和相变材料作为分散在所述阻燃树脂基质中的功能填料。

图1是本发明的具有夹层结构的复合隔热材料的示意性截面。

现在参照图1具体描述复合隔热材料。

如图1所示，复合隔热材料100包括气凝胶材料的内层110，其被两个阻燃层120夹在中间。换言之，内层110在其相对侧上施加有两个阻燃层120。单个阻燃层120含有作为基质的阻燃树脂130，以及分散在阻燃树脂基质中的膨胀性石墨140、高温分解性材料150和相变材料160这三种功能填料。

内层110由具有适当孔隙率和厚度的气凝胶材料制成，使得内层110可具有低至25mW/m-K以下的热导率。

气凝胶材料具有超低热导率，因为其具有高孔隙率以及材料内部的曲折孔隙连接。已知传热主要通过气体传导、固体传导和辐射传导这三种方式来进行。其中，气体传导具有可以传递的最少量的热量，因为大多数气体具有非常低的热导率。因此，通常大多数绝热材料具有多孔结构，其中空气占据固体材料的部分体积，使得材料的整体热导率可以降低。

本发明的气凝胶材料具有比最常见的绝热材料高得多的孔隙率。气凝胶材料的孔隙率可以空气体积百分比(％)表示。在一些实施方式中，气凝胶材料可具有大于95％，优选地大于97％，且更优选地大于99％的空气体积百分比。在一些实施方式中，气凝胶材料可具有100nm以下，更优选50nm以下，最优选10nm以下的孔径。

本发明的气凝胶材料可具有约300μm以上，优选约500μm以上，且更优选约1000μm以上的厚度。如果厚度小于300μm，则可能无法获得期望的隔热效应。厚度的上限没有特别限制，但考虑到其易于制造和与电池包的尺寸匹配，优选2000μm以下，更优选1200μm以下。

如上所述，本发明的气凝胶材料具有25mW/m-K以下，更优选5mW/m-K以下的热导率。如果热导率大于25mW/m-K，则不能获得所需的隔热效应。

根据本发明，气凝胶材料可由选自二氧化硅、氧化钛、氧化铬、氧化铁、氧化钒、氧化钕、氧化钐、氧化钬、碳(包括碳纳米管)或任何其它金属氧化物或其任何组合的纳米尺寸材料制成。更优选地，气凝胶材料由二氧化硅、氧化钛、碳或其任何组合制成。最优选地，气凝胶材料由二氧化硅制成。这里，术语“纳米尺寸”是指材料具有纳米级的粒径，例如500nm以下，优选100nm以下，更优选50nm以下的粒径。

作为选择，气凝胶材料可含有上文列出的气凝胶形成材料作为主要组分和添加剂。在包含添加剂的情况下，基于气凝胶材料的总重量，气凝胶材料可含有约60重量％至90重量％的气凝胶形成材料。添加剂可用于增强气凝胶材料的结构稳定性或内聚性，或提供其它物理益处。例如，气凝胶材料可包含玻璃纤维作为粘合剂以增强具有适当机械强度的复合材料，例如长度为10μm至2mm的玻璃纤维。另外，可能发生辐射传热，尤其是在高温下。因此，通常气凝胶材料可包括遮光剂如SiC、TiO₂或碳黑以阻挡热辐射，尤其是在高温下。遮光剂可以是单晶或多晶的形式。遮光剂可以呈颗粒形式，并且可以具有1μm至50μm的粒径。粒径可通过激光粒径分析仪如HORIBA LA-960测量。这里，粒径可以指多晶颗粒的二次粒径。

在一些实施方式中，基于气凝胶材料的总重量，本发明的气凝胶材料可含有约60重量％至90重量％的气凝胶形成材料(例如粒径10nm的SiO₂或纳米尺寸SiO₂与纳米尺寸TiO₂的组合)，5重量％至30重量％的粒径为例如20μm的SiO₂，以及2重量％至10重量％的长度100μm的玻璃纤维。

本发明的气凝胶材料不仅可提供超低热导率，而且具有诸如低轻量及高热稳定性等优点，因此可用于本发明中。

气凝胶通常由溶胶-凝胶聚合制成，其中用于形成气凝胶骨架的单体彼此反应以形成溶胶，该溶胶由结合的交联大分子组成，并且液体溶液的沉积物填充大分子内的泡孔。

然后，所得物在超临界条件下进行超临界干燥。超临界条件没有特别限制，并且超临界干燥可以在本领域常用的条件下进行。例如，老化的凝胶可以在高于超临界干燥介质的临界温度的超临界温度下温育以获得气凝胶。超临界干燥介质可选自二氧化碳、甲醇或乙醇，并且可优选为二氧化碳。超临界干燥可以在30℃至60℃，优选40℃至45℃的超临界温度下，在1.01MPa以上(优选5.06MPa以上，更优选7.38MPa以上)的压力下进行，保持时间为2小时至5小时，优选2小时至3小时。

在超临界干燥过程中，液体溶液被蒸发出，并留下结合的交联大分子骨架。为了具有低的固体传导性，所得物应具有较小的粒径(5至20nm)，其能够实现高接触电阻和通过固体基质的曲折热路径。这降低了热量可以通过固体传导流动的速率。关于气体传导，由于纳米材料(例如热解SiO₂)的孔径小于空气分子的平均自由传输路径(74nm)，因此其可具有低对流传热。

另外，本发明的气凝胶材料在高温下具有极低的收缩率。例如，气凝胶材料在600℃下加热24小时后可具有小于0.5％，优选小于0.1％，且更优选约0％的收缩率。另外，气凝胶材料在900℃下加热24小时后可具有小于2％，优选小于1.5％，且更优选小于1％的收缩率。

根据本发明，当气凝胶材料由于电池工作期间的热膨胀而受到相邻电池所施加的压缩力时，气凝胶材料会变形。具体地，在将10kg(5×5mm²)的负载施加至尺寸为3×3mm²且厚度为1mm的试件1小时的压缩实验中，本发明的气凝胶材料具有10％以上，优选10％至15％的压缩形变。

气凝胶材料的形成涉及用于形成气凝胶材料的溶液，其含有用于形成气凝胶骨架的单体、溶剂和任选的上述添加剂。

用于形成气凝胶材料的溶剂不受特别限制，且可使用本领域中常用的任何用于形成气凝胶的溶剂。例如，溶剂可以是水性液体如水或水/乙醇混合物，或有机溶剂如碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯，或离子液体如1-乙基-3-甲基咪唑鎓双[(三氟甲基)磺酰基]酰胺。

制备本发明的气凝胶材料的具体方法将在以下段落中描述。

如上所述，气凝胶材料内层110被两个阻燃层120夹在中间。如图1所示，内层110在其相对侧上施加有两个阻燃层120。根据实际需要，两个阻燃层120可以具有相同或不同的组成。

单个阻燃层120含有作为其基质的阻燃树脂130和分散在基质中的三种功能填料140、150、160。阻燃树脂可提供机械支撑并充当三种功能填料的主体。

阻燃树脂是主体功能材料的耐热聚合物并提供机械强度。其具体类型没有特别限制，只要其是耐热的并且可以为复合隔热材料提供机械支撑即可。其具体实例包括具有通过硫连接的芳环的聚合物，例如聚苯硫醚(PPS)；具有芳族杂环的聚合物，例如聚酰亚胺、聚苯并噁唑、聚苯并咪唑和聚苯并噻唑(PBT)；梯形聚合物；以及由硅-氮、硼-氮和磷-氮单体制备的无机和半有机聚合物。例如，聚硅酸盐可以是具体类型的可以热稳定的无机聚合物。

另外，阻燃树脂可以包括含有杂原子作为附加阻燃剂的添加剂。添加剂还可以包括以下无机材料，例如，金属氢氧化物如三水合铝、氢氧化镁或勃姆石；金属氧化物如硼酸锌、氧化锌；以及无机盐如羟基锡酸锌。长度为10μm至2mm的玻璃纤维也可以作为粘合剂加入以改善复合材料的机械强度。

如上所述，阻燃树脂基质130中包括三种功能填料，膨胀性石墨140、高温分解性材料150和相变材料160。本发明的发明人惊奇地发现，当与气凝胶材料内层一起使用时，外部树脂层中的三种功能填料的组合可显著地改善当一个电池热失控时对热传播的抑制，因此可保护电池包免受由于一个电池的热失控而引起的热损坏，并确保电池包的安全设计。

虽然具体的机理还不清楚，但据推测，当一个电池在电池包中热失控时，在温度高于临界温度时，膨胀性石墨的体积可能显著增加，因此膨胀的材料将从热失控的电池中挤出空气；高温分解性材料可分解为无机化合物和具有灭火功能的气体(例如CO₂)，从而可增强阻燃性能；并且相变材料可以在高温下进行相变反应，其可以吸收大量的热。

因此，与提供超低热导率以阻止热失控的内部气凝胶材料一起，复合隔热材料可在一个电池热失控时抑制热传播，并且提高电池包的安全性。

根据本发明，两个阻燃层120占复合隔热材料总重量的10至30重量％，优选15至25重量％。另外，基于阻燃层120的总重量，每个阻燃层120含有50至70重量％，优选55至65重量％的阻燃树脂基质130。基于阻燃层120的总重量，每个阻燃层120还含有15至40重量％，优选20至35重量％的量的膨胀性石墨140。基于阻燃层120的总重量，每个阻燃层120还含有10至30重量％，优选15至25重量％的量的高温分解性材料150。另外，基于阻燃层120的总重量，每个阻燃层120还含有5至10重量％，优选6至8重量％的量的相变材料160。

根据本发明，阻燃层120具有100μm以上，优选200μm以上的厚度。如果厚度小于100μm，则不能获得期望的绝热和阻燃性能。另外，考虑到易于制造和对电池包的适应性，阻燃层120可具有1000μm以下，优选800μm以下的厚度。

膨胀性石墨140可以是颗粒或薄片的形式。如上所述，膨胀性石墨可在高温下具有极度的体积膨胀以将空气挤出包。通常，膨胀性石墨通过将天然石墨浸入铬酸浴，然后浸入浓硫酸中来制备，这迫使晶格面分开，从而使石墨膨胀以获得具有大比表面积的层状结构。在该方法中，含硫或含氮化合物可以作为插层剂加入其中。

在热的影响下，膨胀性石墨中的各层像手风琴一样分离，并且石墨薄片膨胀。膨胀可以在180℃至250℃的温度下进行，这取决于插层剂的量。膨胀现象突然且迅速地发生。膨胀性石墨在膨胀后的最终体积可以是初始体积的500倍以上。膨胀性石墨在膨胀前可具有20μm以下的初始粒径。

膨胀性石墨可以以15至40重量％，优选20至35重量％的量包含在阻燃层120中，如上所述。如果该量小于15重量％，则不能获得所需的膨胀效果，因此将热失控电池的空气挤出电池的效果是不够的。

高温分解性材料可在升高的温度(例如高于200℃)下分解，以产生不可燃气体(例如CO₂)，从而阻止工作电池的热失控。高温分解性材料没有特别限制，只要其可以在高温下分解并产生不可燃气体即可。其具体实例包括无机碳酸盐如CaCO₃、Na₂CO₃、NaHCO₃、K₂CO₃、KHCO₃、CaHCO₃和MgCO₃；和有机碳酸酯如聚碳酸亚丙酯(PPC)和聚碳酸亚乙酯。

如上所述，高温分解性材料可以以10至30重量％，优选15至25重量％的量包含在阻燃层120中。如果该量小于10重量％，则不能获得所需的气体产生效果，因此由气体产生的灭火功能不足。

相变材料160可以在诸如250℃至300℃的高温下的相变期间具有大量的热吸收，并且在改变相态的同时能够存储大量的能量。因此，其可用于阻燃层120中以冷却整个电池系统的温度。相变材料没有特别限制，只要其可以在上述温度范围内发生相变即可。其具体实例可包括石蜡、甲酸、癸酸、甘油、棕榈酸甲酯、十五烷酮或其它碳水化合物和脂质衍生物。

如上所述，相变材料可以以5至10重量％，优选6至8重量％的量包含在阻燃层120中。如果该量小于5重量％，则不能获得期望的吸热效果。

阻燃层120可通过常规涂覆方法如旋涂和刮涂施加到内层气凝胶材料的两侧上。例如，可将膨胀性石墨、高温分解性材料和相变材料的填料混合到阻燃树脂中，并捏合以将填料均匀地分散在阻燃树脂中。然后，通过旋涂将所得物施加到内层气凝胶材料的两侧上，固化以获得阻燃层120。固化过程可以包括添加有机酸，例如具有-COOH、-SO₃H、-RSOOH或-RCOSH官能团的有机酸、三氟化硼等，以引发交联反应，从而获得阻燃层120。

根据本发明，通过包括以下工序的方法制备复合隔热材料：形成气凝胶材料内层的工艺；以及在所述内层的两侧施加阻燃层的工序。

在一些优选的实施方式中，形成内层的方法包括以下步骤：

(1)形成用于形成气溶胶的前体的稳定溶液；

(2)通过缩聚反应使所述溶液凝胶化；

(3)使步骤(2)中所得溶胶老化；并且

(4)将老化的凝胶进行超临界干燥，并将其成形为所需的形式或形状。

具体地，在步骤(1)中，形成用于形成气溶胶的前体的稳定溶液。如上所述，前体可以是选自二氧化硅、氧化钛、氧化铬、氧化铁、氧化钒、氧化钕、氧化钐、氧化钬、碳(包括碳纳米管)或任何其它金属氧化物或其任何组合的纳米尺寸材料，如上所述。另外，溶液中可包含遮光剂如SiC、TiO₂或碳黑或粘合剂如玻璃纤维作为添加剂。因此，在一个实施方式中，步骤(1)可涉及形成前体、遮光剂和粘合剂的稳定溶液。

形成稳定溶液的方法没有特别限制，可以使用任何合适的方法，只要其不会影响本发明的所需性质。例如，前体和任选的添加剂可以溶解或分散在溶剂中，所述溶剂选自水性液体如水和水/乙醇混合物，以及有机溶剂如N-甲基吡咯烷酮和碳酸亚丙酯。

根据本发明，优选地，步骤(1)包括用水制备稳定的硅酸盐溶液。

接着，在步骤(2)中，含有纳米尺寸前体的溶液可以通过缩聚反应形成氧化物桥接或醇桥接的网络而凝胶化。结果，溶液的粘度显著增加。

根据本发明，优选地，可以通过改变溶液的pH引发缩聚反应。具体地，可以向溶液中加入碱性溶液以调节含有纳米尺寸前体的溶液的pH。碱性溶液在本发明中没有特别限制，其实例可以包括碱金属氢氧化物如NaOH或KOH的溶液、碱土金属氢氧化物如MgOH的溶液、和碳酸盐如Na₂CO₃的溶液。目标pH也没有限制，可以根据纳米尺寸前体的类型确定。

例如，根据本发明，当纳米尺寸前体含有硅酸盐和钛酸盐时，可以使用碱性溶液如NaOH将溶液的pH调节至3～4以形成SiO₂/TiO₂溶胶。

接着，在步骤(3)中，将所得凝胶老化，在此期间，伴随着凝胶网络的收缩和溶剂从凝胶孔中排出，缩聚反应继续进行直到溶胶转化成凝胶。老化过程对于防止已经形成的凝胶中的裂纹是关键的。

老化过程可以在45℃至60℃，优选50℃至55℃的温度下进行8小时至24小时，优选8小时至10小时的时间。

例如，在步骤(2)中形成SiO₂/TiO₂溶胶的情况下，SiO₂/TiO₂溶胶可以在50℃下老化10小时以形成凝胶。

接着，在步骤(4)中，将所得凝胶进行超临界干燥，然后成形为所需形式或形状。在该步骤中，除去溶剂。

如上所述，老化的凝胶可以在高于超临界干燥介质的临界温度的超临界温度下温育以获得气凝胶。超临界干燥介质可选自二氧化碳、甲醇或乙醇，并且可优选为二氧化碳。超临界干燥可以在30℃至60℃，优选40℃至45℃的超临界温度下进行，保持时间为2小时至5小时，优选2小时至3小时。

例如，在步骤(3)中形成SiO₂/TiO₂凝胶的情况下，老化的凝胶可以在超临界CO₂介质中在50℃的超临界温度下温育2小时以形成SiO₂/TiO₂气凝胶。

通过上述步骤(1)至(4)，可获得具有所需孔隙率及厚度的气凝胶材料，并留待进一步使用。

根据本发明，制备隔热材料的方法还可以包括步骤(5)，在内层的两侧施加阻燃层。

如上所述，阻燃层可通过常规涂覆方法施加到内层气凝胶材料的两侧上。例如，可将膨胀性石墨、高温分解性材料和相变材料的填料混合到阻燃树脂中，并捏合以获得用于形成阻燃层的混合物。然后，通过旋涂将混合物施加到内气凝胶材料的两侧上，固化以获得阻燃层。如此，本发明的复合隔热材料可以通过上述步骤(1)至(5)形成。

根据本发明的另一方面，提供了一种电池包，其包括多个电池和设置在两个相邻电池之间的隔片，其中所述隔片包含本发明的复合隔热材料。

换言之，复合隔热材料可以用作两个相邻电池之间的缓冲材料。例如，复合隔热材料可以是置于电池包中的两个相邻电池之间的隔热片或膜。当电池经历热失控时，其可以保护相邻电池免于热传播(如图2所示)。

作为电池包中的电池单元，电池可以是本领域中使用的普通二次电池，例如锂二次电池，并且没有特别限制。例如，电池可以是棱柱型电池或袋型电池。通常，电池包含正极、负极和电解质。

根据本发明，还提供了一种包含本发明的电池包的装置。电池包用作所述装置的电源。例如，所述装置可以是包括电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)或插电式混合动力电动汽车(PHEV)在内的电动车辆中的一种或多种。

实施例

在下文中，使用实例详细描述实施例，但不限于所述实施例。

比较例1

使用厚度为1mm的云母(IEC-60371-2，AXIMMICA)作为隔热膜。

将隔热膜置于热板(Heatpad,MHI)上，使其一侧接触热板，并且加热至600℃，持续300秒。记录隔热膜的另一侧的温度。结果列于下面的表1中。

比较例2

使用厚度为2mm的云母(IEC-60371-2，AXIMMICA)作为隔热膜。

将隔热膜置于热板上，使其一侧接触热板，并且加热至600℃，持续300秒。记录隔热膜的另一侧的温度。结果列于下面的表1中。

实施例1

SiO₂/TiO₂气凝胶的制备

通过如下步骤(1)至(4)制备SiO₂/TiO₂气凝胶：

(1)首先，称取具有纳米尺寸的4g Na₄SiO₄(Sigma Aldrich)和3g Na₂Ti₃O₇(SigmaAldrich)并加入100ml蒸馏水中，充分搅拌以制备Na₄SiO₄和Na₂Ti₃O₇的稳定水溶液。

(2)将碱性溶液(1M KOH，Sigma Aldrich)缓慢加入稳定溶液中以将稳定溶液的pH调节至3.5，从而形成SiO₂/TiO₂溶胶。

(3)所得SiO₂/TiO₂溶胶在水中老化10小时以形成凝胶。

(4)将老化的凝胶在超临界CO₂介质中在50℃的超临界温度下温育2小时以形成SiO₂/TiO₂气凝胶。

通过上述步骤(1)至(4)，获得含有72重量％的SiO₂/TiO₂的气凝胶。另外，在步骤(1)中还添加25重量％的SiC(遮光剂，Sigma Aldrich，378097)和3重量％的玻璃纤维(粘合剂，Asashi Kasei，PA66)。所得SiO₂/TiO₂气凝胶用作内隔热层，厚度为0.5mm。

阻燃层的制备

在该工序中，将聚苯硫醚(PPS)树脂(18235，Sigma Aldrich)用作所得气凝胶两侧上的涂层的基质树脂。具体地，将膨胀性石墨(808121，Sigma Aldrich)(20μm)、聚碳酸亚丙酯(PPC)(389024，Sigma Aldrich)(10μm)和石蜡(327204，Sigma Aldrich)混合到PPS树脂中，使得基于混合物的总重量，膨胀性石墨的含量为20重量％，PPC的含量为10重量％并且石蜡的含量为5重量％，并且进行捏合以将三种填料均匀地分散在树脂中。

通过旋涂将所得混合物施加到所得气凝胶的两侧上，并固化以获得在每侧上具有0.2mm厚度的阻燃层。

将复合隔热膜置于热板上，使其一侧接触热板，并且加热至600℃，持续300秒。记录隔热膜的另一侧的温度。结果列于下面的表1中。

实施例2

通过与实施例1中所述相同的方法制备复合隔热膜，不同之处在于制备的气凝胶的厚度为1mm。

将复合隔热膜置于热板上，使其一侧接触热板，并且加热至600℃，持续300秒。记录隔热膜的另一侧的温度。结果列于下面的表1中。

实施例3

通过与实施例1中所述相同的方法制备复合隔热膜，不同之处在于制备的气凝胶的厚度为2mm。

将复合隔热膜置于热板上，使其一侧接触热板，并且加热至600℃，持续300秒。记录隔热膜的另一侧的温度。结果列于下面的表1中。

实施例4

在本实施例中使用如实施例1中制备的多层复合材料。

将所得多层复合材料置于热板上，使其一侧接触热板，并加热至600℃，持续600秒。记录多层复合材料的另一侧的温度。结果列于下面的表1中。

实施例5

在本实施例中使用如实施例2中制备的多层复合材料。

将所得多层复合材料置于热板上，使其一侧接触热板，并加热至600℃，持续600秒。记录多层复合材料的另一侧的温度。结果列于下面的表1中。

实施例6

在本实施例中使用如实施例3中制备的多层复合材料。

将所得多层复合材料置于热板上，使其一侧接触热板，并加热至600℃，持续600秒。记录多层复合材料的另一侧的温度。结果列于下面的表1中。

表1.比较例1至2和实施例1至6的结果

从表1可见，在加热至600℃持续300秒之后，与比较例1至2相比，具有相似厚度的实施例1至3在另一侧具有低得多的表面温度。另外，从比较例1至2和实施例4至6之间的比较可以看出，即使将材料加热至600℃持续600秒，在另一侧也获得低得多的表面温度，这显示出通过本发明的复合隔热材料实现的优异的绝热效果。另外，通过比较实施例1至3和实施例4至6，可以看出气凝胶层越厚，绝热效果越好。

比较例3

使用厚度为1mm的云母(IEC-60371-2,AXIM MICA)作为隔热膜，其用于如下所述的评估电池包中的绝热效果的测试中。

图2是示意性地示出测试用电池包的结构的透视图。

如图2所示，具有4个棱柱电池(230Wh/kg，560Wh/L)的电池包200用作测试载具。电池1、电池2、电池3和电池4在图2中被指定为210、220、230和240，并且并联地设置。在相邻两个电池之间插入一片隔热膜。因此，在该电池包中总共使用3片隔热膜(如图2所示)。电池1受迫具有热失控。记录其余电池的热失控等待时间。

比较例3的结果示于表2中。

实施例7

根据如实施例1中所述的方法制备多层复合材料，不同之处在于阻燃层仅含有10重量％的膨胀性石墨(20μm)。

对多层复合材料进行如比较例3中所述的用于评价绝热效果的测试。电池1受迫具有热失控。记录其他电池的热失控等待时间。

实施例7的结果示于表2中。

实施例8

根据如实施例1中所述的方法制备多层复合材料，不同之处在于阻燃层仅含有10重量％的膨胀性石墨(20μm)和20重量％的PPC(10μm)。

对多层复合材料进行如比较例3中所述的用于评价绝热效果的测试。电池1受迫具有热失控。记录剩余电池的热失控等待时间。

实施例8的结果示于表2中。

实施例9

在本实施例中使用实施例1中制备的多层复合材料。

对多层复合材料进行如比较例3中所述的用于评价绝热效果的测试。电池1受迫具有热失控。记录剩余电池的热失控等待时间。

实施例9的结果示于表2中。

表2.比较例3和实施例7至9的结果。

从表2可以看出，与比较例3相比，包含膨胀性石墨的实施例7可以显著延长电池2、3和4的热失控等待时间。如从实施例7和8之间的比较可以看出，添加PPC可以进一步延长等待时间；继而，如实施例8和9所示，添加石蜡可以进一步延长等待时间。因此，从表2可以看出，与常规隔热材料相比，本发明的复合隔热材料可以具有优异的绝热效果。

对于表2，已知达到热失控的等待时间的数分钟的提高在本领域中是巨大的改善。另外，在实施例中，石蜡以相对较小的量(5重量％)加入，然而，从表2可以看出，石蜡具有明显的效果。可以预期，通过增加石蜡的使用量可以进一步提高绝热效果。

因此，从表1和2可见，可以预期本发明的复合隔热材料可用于电池包中以阻止热传播，这归因于其如上所证实的优异的绝热效果。

实施例10

在本实施例中使用实施例1中制备的气凝胶。将所得气凝胶分成具有相同尺寸的三个试件。

收缩率的测量

所得气凝胶根据ASTM C356和专用的“内部(in-house)”技术进行收缩率测量。在这种“完全浸泡”暴露的方法中，将测试材料完全浸泡并分别加热至100℃、600℃、900℃，持续24小时的时间，之后测量尺寸变化。实施例10的结果示于表3中。

实施例11

以与实施例1中相同的方式制备SiO₂/TiO₂气凝胶，不同指出在于所得气凝胶含有63重量％的SiO₂/TiO₂、34重量％的SiC和3重量％的玻璃纤维。将所得气凝胶分成具有相同尺寸的三个试件。

收缩率的测量

所得气凝胶根据ASTM C356和专用的“内部”技术进行收缩率测量。在这种“完全浸泡”暴露的方法中，将测试材料完全浸泡并分别加热至100℃、600℃、900℃，持续24小时的时间，之后测量尺寸变化。实施例11的结果示于表4中。

表3.实施例10至11的结果

如表3所示，实施例10至11的SiO₂/TiO₂气凝胶在高温下显示了极低的收缩率。例如，在实施例10至11中，气凝胶在100℃和600℃下加热24小时后没有表现出收缩(0％)。即使在900℃的较高温度下，气凝胶在其加热24小时后在实施例10中显示出至多1.7％的收缩率。众所周知，随着温度升高，SiO₂/TiO₂颗粒开始烧结并熔合在一起，改变了结构的性质并增加了传热的固体传导成分。然而，使用本发明的微孔绝缘结构可以获得极低的收缩率，当用于电池中时，其将几乎不会对有效性能具有任何影响。

比较例4

使用面积为3×3mm²且厚度为1mm的云母(IEC-60371-2,AXIM MICA)作为本实施例中的试件。

压缩率的测量

将云母用10kg(5×5mm²)的载荷压缩1小时。记录压缩测试前和压缩测试后的试件的厚度，根据以下公式确定试件的压缩变形。

压缩形变(％)＝(t₀-t)/t₀，

其中，t₀表示压缩测试前的试件的厚度，t表示压缩测试后的试件的厚度。

比较例4的结果示于表4中。

实施例12

以与实施例1中所述的相同方法制备气凝胶，不同指出在于制备的气凝胶具有3×3mm²的面积和1mm的厚度。

压缩率的测量

将所得气凝胶用10kg(5×5mm²)的载荷压缩1小时。记录压缩测试前和压缩测试后的试件的厚度，以便根据比较例4中的公式确定试件的压缩形变。实施例12的结果示于表4中。

实施例13

以与实施例1中所述的相同方法制备气凝胶，不同之处在于气凝胶含有63重量％的SiO₂/TiO₂、34重量％的SiC和3重量％的玻璃纤维。制备的气凝胶具有3×3mm²的面积和1mm的厚度。

压缩率的测量

将所得气凝胶用10kg(5×5mm²)的载荷压缩1小时。记录压缩测试前和压缩测试后的试件的厚度，以便根据比较例4中的公式确定试件的压缩形变。实施例13的结果示于表4中。

表4.比较例4和实施例12至13的结果

由上表4可见，与比较例4中的云母材料相比，实施例12至13中作为本发明的复合隔热材料内层的气凝胶材料具有高得多的压缩形变(压缩率)，这表明当复合隔热材料由于电池中的热膨胀而经受相邻电池施加的压缩力时，复合隔热材料可适当地变形。因此，可以理解，本发明的复合隔热材料可以是可压缩的，以便适应锂二次电池运行期间的体积变化，这对于袋式电池中的应用特别有利。

虽然上面已经描述了本发明的具体实施方式，但是在不脱离本发明的范围的情况下，各种应用和修改对于本领域技术人员将变得显而易见。