新的用于冷却锂储存电池的传热液体制造技术

本发明专利技术涉及新的用于锂储存电池的基本上无水的防冻剂和冷却剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】新的用于冷却锂储存电池的传热液体本专利技术涉及新的用于冷却锂可再充电电池的基本上无水的防冻剂和冷却剂，优选用于机动车辆、特别优选用于乘用和公用车辆(所谓的轻型和重型车辆)。用于移动用途、特别是用于机动车辆中的锂可再充电电池，在甚至于低至约-40℃的低外部温度下，必须是可工作的。因此，防霜冻的冷却回路是必不可少的。另外，在电池的快速充电过程中，可达到最高约100℃的温度，因此，热量必须移出，以便不损害所述特殊的元件。对于锂可再充电电池，特别低的温度和特别高的温度通常都是不利的：在约180℃的高温下，某些可再充电电池，例如包含钴氧化物，钴酸锂(lithiumcobalt(III)oxide)、二氧化镍或混合氧化物(例如锂镍锰钴氧化物)的那些，表现出热失控(thermalrunaway)行为，其中所用的氧化物分解并释放出氧气，氧气可导致电池内部发生放热反应，例如与氢气发生反应，从而可导致火灾或电池损坏。电解质材料还具有在高温下分解的趋势。因此，制造商通常建议在放电过程中将锂可再充电电池的工作温度限制在+60℃。相反，所述可再充电电池的工作能力受到低温下的各种影响的限制，例如电解质的冻结或沉淀、电解质材料的粘度增加、离子迁移减少或电池内电阻升高。因此，制造商通常建议在放电过程中使用所述可再充电电池时，温度范围为约0℃至+40℃，最佳为18℃至25℃。在特别低的温度下充电还会导致电极材料的严重老化和不可逆转的损坏，因此通常建议将0℃作为充电的温度下限。因此，冷却剂的一个目的是将可再充电电池保持在最佳功能的温度范围内，并且在充电和放电过程中均没有损坏的风险。这允许对如此冷却的可再充电电池进行更有效的温度管理。在内燃机中使用的基于水和单亚烷基二醇(任选地与丙三醇结合)的常规含水防冻剂不可能用于可再充电电池、燃料电池和/或没有完全电绝缘的冷却剂通道的蓄电池中，因为由于这些防冻剂中存在作为腐蚀抑制剂的盐和可电离化合物，这些防冻剂具有过高导电率，其可对燃料电池或蓄电池的功能产生不利影响。此外，例如在发生电解液泄漏的事故的情况下，由于电池接线端子与冷却液的接触和/或带来额外潜在风险的由于电解而析出氢气，存在短路的风险。然而，用作电解质的盐通过进行水解与水反应。例如，在A.V.Plakhotnyk等人，JournalofFluorineChemistry，126(2005)27-31中已知，在LiPF6溶解于非质子有机溶剂的情况下，即使在水含量为0.5重量％下，在约23天内也总共有约10摩尔％的所用LiPF6被水解。因此，电解质LiPF6的水解改变了电解质的组成，并因此导可再充电电池功能的变化的不确定性。水解进一步导致形成有毒的氢氟酸。因此，需要在与电解质液体接触时不发生显著反应的冷却剂。WO95/07323公开了一种无水冷却剂，其水含量低于0.5重量％，基于丙二醇和任选的乙二醇计，但仅用于内燃机。不建议用于电子组件的冷却。冷却剂还必须在很长一段时间内保持其通常的最初的低电导率，并且不因各种分解过程(通常形成离子)而使电导率增加。在现有技术例如US8394287中广泛地记载无水冷却剂浓缩物，其中将防冻组分——通常为单乙二醇——与各种添加剂例如腐蚀抑制剂、抗氧化剂、消泡剂、苦味剂和染料混合。US8394287还记载了在浓缩物中存在至少一种其他防冻组分，例如单丙二醇、高级乙二醇同系物或丙三醇。这些冷却剂浓缩物的目的始终是后期用水稀释以用作冷却剂(通常水含量为30体积％至70体积％)；不意欲将未稀释的浓缩物用作冷却剂。通常还记载了所谓的超浓缩物，其是在相对少的防冻组分——通常是单乙二醇或单丙二醇——中的上述添加剂的高度浓缩的制剂。这些超浓缩物的目的始终是在后期用防冻剂稀释以产生冷却剂浓缩物，然后由其产生实际的冷却剂。不意欲将未稀释的超浓缩物用作冷却剂。以上文件中既没有记载也没有建议作为可再充电电池的冷却剂的用途。因此，本专利技术的目的是研发冷却剂，该冷却剂允许锂可再充电电池的近单元冷却(at-cellcooling)，而冷却剂在与所用的电解质液体接触后不会与所用的电解质液体发生显著反应；该冷却剂具有低电导率，并且在低温下仍可使用，即不固化也不表现出严重的粘度增加，并且即使在高温下也能够除去热量。此外，冷却剂还应表现出低电导率并且还在运行中保持该特性，因此低腐蚀性是尤其必要的，因为腐蚀使得离子引入到冷却剂中，这会增加电导率。该目的通过传热液体用于冷却锂离子可再充电电池的用途实现，所述锂离子可再充电电池包含作为电解质(E)的至少一种选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、磷酸锂(Li3PO4)和二(草酸)硼酸锂(LiBOB)的化合物，所述传热液体包含(A)至少一种式(I)的亚烷基二醇衍生物其中R1为氢或C1-至C4-烷基，优选氢、甲基或乙基，特别优选氢或甲基，以及非常特别优选氢，R2为C1-至C4-烷基，优选甲基、乙基或正丁基，特别优选甲基或正丁基，以及非常特别优选甲基，R3为氢或甲基，优选氢，以及n为以算术平均值计的3.0至4.0的数值，和(B)至少一种选自以下的腐蚀抑制剂：(Ba)原硅酸酯和/或烷氧基烷基硅烷(Bb)唑衍生物(Bc)通式(II)的化合物其中R4为具有6至10个碳原子的有机基团，特别是具有6至10个碳原子、优选7至9个和特别优选8个碳原子的直链或支链、优选直链的烷基或烯基，p和q彼此独立地为1至30、优选1至20、特别优选1至10、非常特别优选1至5和特别是1至3、尤其是1或2的正整数，和i＝1至p和1至q的每个Xi彼此独立地选自-CH2-CH2-O-、-CH2-CH(CH3)-O-、-CH(CH3)-CH2-O-、-CH2-C(CH3)2-O-、-C(CH3)2-CH2-O-、-CH2-CH(C2H5)-O-、-CH(C2H5)-CH2-O-、-CH(CH3)-CH(CH3)-O-、-CH2-CH2-CH2-O-和-CH2-CH2-CH2-CH2-O-，优选选自-CH2-CH2-O-、-CH2-CH(CH3)-O-和-CH(CH3)-CH2-O-，特别优选为-CH2-CH2-O-，条件是所述组合物-包含小于1重量％的水，优选小于0.75，特别优选小于0.5重量％，非常特别优选小于0.4重量％，特别是小于0.3重量％，尤其是小于0.2重量％。本专利技术的组合物的优点在于，如果所用的组分(A)与用于锂离子可再充电电池的电解质(E)由于例如对电池的机械损害而彼此接触，则所用的组分(A)不会与所述电解质(E)发生显著反应。各组分在下文中进行更详细的描述：组分(A)在所述至少一种式(I)的亚烷基二醇衍生物中R1为氢或C1-至C4-烷基，优选氢、甲基或乙基，特别优选氢或甲基，非常特本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.传热液体用于冷却锂离子可再充电电池的用途，所述锂离子可再充电电池包含作为电解质(E)的至少一种选自六氟磷酸锂(LiPF

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181106 EP 18204600.3;20190212 EP 19156713.0;20191.传热液体用于冷却锂离子可再充电电池的用途，所述锂离子可再充电电池包含作为电解质(E)的至少一种选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、磷酸锂(Li3PO4)和二(草酸)硼酸锂(LiBOB)的化合物，所述传热液体包含
(A)至少一种式(I)的亚烷基二醇衍生物



其中
R1为氢或C1-至C4-烷基，优选氢、甲基或乙基，特别优选氢或甲基，以及非常特别优选氢，
R2为C1-至C4-烷基，优选甲基、乙基或正丁基，特别优选甲基或正丁基，以及非常特别优选甲基，
R3为氢或甲基，优选氢，以及
n为以算术平均值计的3.0至4.0的数值，
和
(B)至少一种选自以下的腐蚀抑制剂：
(Ba)原硅酸酯和/或烷氧基烷基硅烷
(Bb)唑衍生物
(Bc)通式(II)的化合物



其中
R4为具有6至10个碳原子的有机基团，特别是具有6至10个碳原子、优选7至9个和特别优选8个碳原子的直链或支链、优选直链的烷基或烯基，
p和q彼此独立地为1至30、优选1至20、特别优选1至10、非常特别优选1至5和特别是1至3、尤其是1或2的正整数，和
i＝1至p和1至q的每个Xi彼此独立地选自-CH2-CH2-O-、-CH2-CH(CH3)-O-、-CH(CH3)-CH2-O-、-CH2-C(CH3)2-O-、-C(CH3)2-CH2-O-、-CH2-CH(C2H5)-O-、-CH(C2H5)-CH2-O-、-CH(CH3)-CH(CH3)-O-、-CH2-CH2-CH2-O-和-CH2-CH2-CH2-CH2-O-，优选选自-CH2-CH2-O-、-CH2-CH(CH3)-O-和-CH(CH3)-CH2-O-，特别优选为-CH2-CH2-O-，
条件是所述组合物
-包含小于1重量％的水，优选小于0.75，特别优选小于0.5重量％，非常特别优选小于0.4重量％，特别是小于0.3重量％，尤其是小于0.2重量％。


2.根据权利要求1所述的用途，其中所述电解质为LiPF6。

【专利技术属性】
技术研发人员：H·迪特尔，R·西格，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE