一种由石墨烯导热膜构成的动力锂电池均温散热系统技术方案

本发明专利技术涉及电动车电池散热技术领域，尤其涉及一种由石墨烯导热膜构成的动力锂电池均温散热系统。包括锂电池本体以及包覆于锂电池本体的铜基石墨烯纳米微片复合导热膜，所述铜基石墨烯纳米微片复合导热膜由内到外依次包括铜箔基层和石墨烯纳米微片导热层；按照质量份，所述石墨烯纳米微片导热层以环烷酸铜和边缘氧化石墨烯纳米微片为石墨烯纳米微片导热层的主要组分，通过边缘氧化石墨烯纳米微片的芳香层和环烷酸铜之间的共轭作用，构建出具有三维多孔结构的氧化石墨烯‑铜基复合材料，通过多孔结构有效提高散热性能。

A uniform temperature cooling system of power lithium battery composed of graphene heat conducting film

【技术实现步骤摘要】
一种由石墨烯导热膜构成的动力锂电池均温散热系统
本专利技术涉及电动车电池散热
，尤其涉及一种由石墨烯导热膜构成的动力锂电池均温散热系统。
技术介绍
随着环境污染的日益严重，人们的环保意识不断提高，低碳、绿色逐渐成为生活的主流，二轮电动车以其轻便、省力越发成为人们的重要出行工具，电动车简而言之就是以电力为驱动，以电力为能源的车子。因其驱动能量全部来自电池的供给，如果电池的散热性能较差，会影响电池的寿命和工作效率。申请号为CN201621455172.9的专利文件公开了这样一种具有铜基石墨烯复合散热膜的电池，其包括壳体，所述壳体由两个圆柱体结构的电池单元壳交叉组成，每个电池单元壳内设有一个电池腔，电池芯固定在电池腔内，每个电池腔外壁包覆一圈铜基石墨烯复合散热膜，所述铜基石墨烯复合散热膜的截面形状为中空的正方形结构；所述铜基石墨烯复合散热膜，包括外层铜箔、散热层和内层铜箔，外层铜箔的截面形状为正方形结构，内层铜箔的截面形状为正方形结构，散热层设置在内层铜箔与外层铜箔之间，所述散热层包括铜支架和石墨烯填料，石墨烯填料填充在内层铜箔和外层铜箔之间。这种普通的铜基石墨烯复合散热膜的散热效果还不够好。
技术实现思路
本专利技术要解决上述问题，提供一种由石墨烯导热膜构成的动力锂电池均温散热系统。本专利技术解决问题的技术方案是，提供一种由石墨烯导热膜构成的动力锂电池均温散热系统，包括锂电池本体以及包覆于锂电池本体的铜基石墨烯纳米微片复合导热膜，所述铜基石墨烯纳米微片复合导热膜由内到外依次包括铜箔基层和石墨烯纳米微片导热层；按照质量份，所述石墨烯纳米微片导热层包括环烷酸铜7-10份、边缘氧化石墨烯纳米微片45-55份、分散剂1-4份以及助剂0.5-2份。其中，边缘氧化石墨烯纳米微片是指边缘被氧化、层状结构内部保留了石墨原有共轭结构的石墨烯纳米片。铜具有良好的导热性。优选地，所述铜基石墨烯纳米微片复合导热膜通过以下步骤制备：（1）将边缘氧化石墨烯纳米微片加入到50%的乙醇溶液中，超声处理1-2h，然后将得到的悬浮液快速加入到环烷酸铜和乙醇的混合液中，搅拌均匀后，静置30-60min，得到多孔结构的铜基石墨烯材料；（2）将多孔结构的铜基石墨烯材料、分散剂以及助剂送入挤出机熔融，挤出后用刮刀将挤出物涂覆于所述铜箔基层，在100-120℃下真空干燥2-2.5h，然后在40-50℃下固化20-24h。优选地，还包括对所述铜箔基层表面进行预处理步骤：对铜箔基层表面进行粗化处理，并且在铜箔表面均匀分布有多个孔洞。优选地，所述助剂包括有机硅树脂。有机硅树脂是高度交联的网状结构的聚有机硅氧烷，通常是用甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷的各种混合物，在有机溶剂如甲苯存在下，在较低温度下加水分解，得到酸性水解物。水解的初始产物是环状的、线型的和交联聚合物的混合物，通常还含有相当多的羟基。水解物经水洗除去酸，中性的初缩聚体于空气中热氧化或在催化剂存在下进一步缩聚，最后形成高度交联的立体网络结构。其具有良好的绝缘性和耐热性。优选地，所述助剂包括抗氧剂，所述抗氧剂选自四季戊四醇酯或四双膦酸酯中的一种。优选地，所述分散剂选自硬脂酸钙或双硬脂酸酰胺中的一种或多种。优选地，所述边缘氧化石墨烯纳米微片通过以下步骤制备：（1）将浓硫酸和石墨烯纳米微片混合，冰盐浴冷却至0℃以下；此为前准备步骤，低温下硫酸的氧化性不高，难以对石墨进行插层反应。（2）加入高锰酸钾，体系升温至30-40℃，搅拌2-3h后冰盐浴冷却至0℃以下；当加入高猛酸钾后，体系的氧化能力得到一定程度的提高，石墨层的边缘首先被氧化，部分碳原子失去电子变成正离子，硫酸氢根离子和具有极性的硫酸分子通过静电力吸附在石墨片层的边缘，这些通过静电力吸附在石墨片层边缘的硫酸根离子和硫酸分子与石墨烯正离子形成硫酸-石墨边缘复合物。随着高锰酸钾的添加，体系温度升高，此时高猛酸钾的强氧化作用使得不充分氧化的硫酸-石墨边缘复合物进一步氧化。（3）加入去离子水，搅拌至高锰酸钾反应完毕后，抽滤，以去离子和稀盐水交替洗涤滤饼；残留的浓硫酸与水作用使混合液的温度迅速升高，剩余未氧化的硫酸-石墨边缘复合物发生水解。（4）将滤饼超声20-40min后，以12000-15000r/min的转速离心3-5min，得黑色粉末于60-80℃下真空干燥18-30h。优选地，所述石墨烯纳米微片以天然鳞片石墨为原料，钢针为研磨体，针料质量比（40-60）：1，双氧水为研磨介质，在磁场变换频率为2000-2500r/min下研磨8-10h得到。采用磁场驱动替代滚动、搅拌、气流冲击等传统的机械驱动方式，利用微小尺寸、高强福度及大作用面积的钢针袋替代钢球、玛瑙球等研磨介质，在磁场的高频转换下，钢针飞速旋转，所产生的剪切力、碰撞力和摩擦力可有效对石墨材料进行厚度和粒径上的减小，从而得到纳米尺度的石墨烯材料。同时，采用双氧水为研磨介质，双氧水可分解产生氧气和水，可对石墨边缘进行微氧化。本专利技术的有益效果：1.以环烷酸铜和边缘氧化石墨烯纳米微片为石墨烯纳米微片导热层的主要组分，通过边缘氧化石墨烯纳米微片的芳香层和环烷酸铜之间的共轭作用，构建出具有三维多孔结构的氧化石墨烯-铜基复合材料，通过多孔结构有效提高散热性能。2.铜箔基层除了利用自身铜材料的导热性能提高散热效果外，还在表面作出多孔结构，一方面加强与石墨烯纳米微片导热层的结合，另一方面提高与石墨烯纳米微片导热层的接触面积，加速热量导入到石墨烯纳米微片导热层，从而加速热量伞散出。附图说明图1是实施例1中制备得到的多孔结构的铜基石墨烯材料的SEM表征图。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施方式，并对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。实施例1一种由石墨烯导热膜构成的动力锂电池均温散热系统，包括锂电池本体以及包覆于锂电池本体的铜基石墨烯纳米微片复合导热膜，铜基石墨烯纳米微片复合导热膜由内到外依次包括铜箔基层和石墨烯纳米微片导热层。本实施例中，按照质量份，石墨烯纳米微片导热层包括环烷酸铜8份、边缘氧化石墨烯纳米微片50份、分散剂3份以及助剂1份。其中，分散剂选用硬脂酸钙。助剂包括有机硅树脂0.5份和四季戊四醇酯0.5份。边缘氧化石墨烯纳米微片通过以下步骤制备：a.以天然鳞片石墨为原料，钢针为研磨体，针料质量比50：1，双氧水为研磨介质，在磁场变换频率为2200r/min下研磨9h得到石墨烯纳米微片。b.将浓硫酸和石墨烯纳米微片以25mL：1g的比例混合，冰盐浴冷却至0℃以下。c.加入质量为石墨烯纳米微片的3倍的高锰酸钾，体系升温至35℃，搅拌2.5h后冰盐浴冷却至0℃以下；d.加入体积为浓硫酸体积6倍的去离子水，搅拌至高锰酸钾反应完毕后，抽滤，以去离子和稀盐水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由石墨烯导热膜构成的动力锂电池均温散热系统，其特征在于：包括锂电池本体以及包覆于锂电池本体的铜基石墨烯纳米微片复合导热膜，所述铜基石墨烯纳米微片复合导热膜由内到外依次包括铜箔基层和石墨烯纳米微片导热层；按照质量份，所述石墨烯纳米微片导热层包括环烷酸铜7-10份、边缘氧化石墨烯纳米微片45-55份、分散剂1-4份以及助剂0.5-2份。/n

【技术特征摘要】
1.一种由石墨烯导热膜构成的动力锂电池均温散热系统，其特征在于：包括锂电池本体以及包覆于锂电池本体的铜基石墨烯纳米微片复合导热膜，所述铜基石墨烯纳米微片复合导热膜由内到外依次包括铜箔基层和石墨烯纳米微片导热层；按照质量份，所述石墨烯纳米微片导热层包括环烷酸铜7-10份、边缘氧化石墨烯纳米微片45-55份、分散剂1-4份以及助剂0.5-2份。


2.根据权利要求1所述的一种由石墨烯导热膜构成的动力锂电池均温散热系统，其特征在于：所述铜基石墨烯纳米微片复合导热膜通过以下步骤制备：
（1）将边缘氧化石墨烯纳米微片加入到50%的乙醇溶液中，超声处理1-2h，然后将得到的悬浮液快速加入到环烷酸铜和乙醇的混合液中，搅拌均匀后，静置30-60min，得到多孔结构的铜基石墨烯材料；
（2）将多孔结构的铜基石墨烯材料、分散剂以及助剂送入挤出机熔融，挤出后用刮刀将挤出物涂覆于所述铜箔基层，在100-120℃下真空干燥2-2.5h，然后在40-50℃下固化20-24h。


3.根据权利要求2所述的一种由石墨烯导热膜构成的动力锂电池均温散热系统，其特征在于：还包括对所述铜箔基层表面进行预处理步骤：对铜箔基层表面进行粗化处理，并且在铜箔表面均匀分布有多个孔洞。


4.根据权利要求2所述的一种由石墨烯导热膜构成的动力锂电池均温散热系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪捷，陈文胜，张芳勇，陶兴华，冯岩，
申请(专利权)人：浙江绿源电动车有限公司，苏州东能达石墨烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33