相变导热浆料、导热隔膜及锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及相变导热浆料、导热隔膜及锂离子电池，所述相变导热材料浆料包括膨胀石墨复合石蜡相变材料、粘合剂与溶剂；所述相变导热浆料的固含量为30

【技术实现步骤摘要】
相变导热浆料、导热隔膜及锂离子电池


[0001]本专利技术属于新能源
，涉及一种电池隔膜，尤其涉及相变导热浆料、导热隔膜及锂离子电池。

技术介绍

[0002]随着新能源汽车的蓬勃发展，新能源汽车的安全性越来越受到广泛的关注。目前，新能源汽车所用的动力电池为锂离子电池，其在充电、针刺以及碰撞等情况下易发生连锁放热反应而造成热失控，从而导致汽车冒烟、失火，甚至发生爆炸等严重的安全事故。而且，动力电池的能量密度、使用寿命以及放电倍率等性能受温度的影响较大，所以，动力电池热管理技术是新能源汽车的核心研发方向之一。
[0003]理想的锂离子电池在工作时应该能保证单体电池处于适宜的工作温度范围，能够在高温环境中将热量及时转移、低温环境中迅速加热或保温；同时应减小单体电池内部不同位置之间的温度差异，保证单体电池的温度能够分布均匀。
[0004]锂离子电池在倍率充放电测试过程中容易积累大量的热量，其热量主要来源于焦耳热，例如：电池中电极反应时的产热、电荷界面转移阻抗，导电性能较差的部分和电池部件的接触电阻等。在如今的锂离子电池设计中，单体电芯的热量主要通过正负极集流体扩散出去，扩散途径较为单一，因此单体电芯的导热性能较差。而且，传统的隔膜材料多为聚烯烃类物质，这类材料制造工艺成熟且成本低廉，在锂离子电池领域被广泛应用。但由于聚烯烃类高分子材料的导热性能差，无法将产生的热量即使扩散出去，容易造成锂离子电池在工作时局部热量堆积，增大电芯内部热失控的风险。
[0005]CN 204991880U公开了一种控制温升的锂离子单体电池，包括电芯和吸热片，电芯由正极片、隔膜以及负极片组成，吸热片为涂有相变材料的铜箔或铝箔。吸热片叠放在锂离子单体电池的电芯外侧，吸热片裸露的箔材与电池的正极或负极集流体形成叠层，通过焊接固定在相应的极耳上，最后通过外包装包覆吸热片和电芯。铝箔和铜箔具有很高的导热率，电芯产生的热量能够快速地通过箔材传递到涂覆在箔材表面的相变材料，并被相变材料吸收，相变材料能够在其相变温度吸收大量的热量，进而有效控制锂离子单体电池的温升。但该控制温升的锂离子单体电池结构复杂，吸热片的添加也增加了电池的体积，不利于电池结构的优化。
[0006]CN 112310513A公开了一种利用相变材料实现热管埋的车载锂离子电池，包括壳体、电池正极、负极、隔膜、微降囊涂层和细管；壳体的内表面设有微胶囊涂层，中心设有隔膜，电池正极和负极位于隔膜两侧的空间，多个用于降低单体锂离子电池温度的封装有固液相变材料的细管排布在隔膜两侧，并垂直粘结在壳体内上底面与下底面；所述细管内封装有固液相变材料；所述微胶囊涂层包覆有固液相变材料。细管为圆柱体，其排列方式为垂直于单体锂离子电池上下内底面并与上下内地面粘结，排布在隔膜两侧并平行于隔膜呈交叉排列。虽然其通过细管的设置实现了不同温度需求的单体电池热管理，但其结构复杂，同样不可避免的增加了电芯的体积，不利于电池结构的优化。
[0007]因此，提供一种结构简单，并能够有效控制电芯温度的装置结构，有利于提高动力电池在实际应用过程中的安全性，有利于新能源汽车的工业化生产与发展。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种相变导热材料、导热隔膜及锂离子电池，所述相变导热材料通过膨胀石墨复合石蜡相变材料的使用，解决了传统聚烯烃类基膜材料以及传统无极颗粒配置的陶瓷涂层本身导热性差的问题；降低了电芯局部区域过热导致热量聚集，基膜熔融后正负极搭接短路的风险，提高了电芯本体在循环以及倍率高动力学测试中的热安全性能。
[0009]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种相变导热浆料，所述相变导热浆料包括膨胀石墨复合石蜡相变材料、粘合剂与溶剂；
[0011]所述相变导热浆料的固含量为30
‑
75wt％。
[0012]所述膨胀石墨复核石蜡相变材料由膨胀石墨与石蜡制备而成，本专利技术通过膨胀石墨复合石蜡相变材料的使用，解决了传统聚烯烃类基膜材料以及传统无极颗粒配置的陶瓷涂层本身导热性差的问题；降低了电芯局部区域过热导致热量聚集，基膜熔融后正负极搭接短路的风险，提高了电芯本体在循环以及倍率高动力学测试中的热安全性能。
[0013]而且，本专利技术所述相变导热浆料的固含量为30
‑
75wt％，例如可以是30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％或75wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。本专利技术通过控制相变导热浆料的固含量，使其应用于隔膜时，对隔膜的物性参数影响较小；而且在保证良好导热性能的同时，保证了隔膜结构的稳定性。
[0014]优选地，所述膨胀石墨复合石蜡相变材料与所述粘合剂的质量比为(40
‑
95):(5
‑
20)，例如可以是40:5、50:10、60:15、70:20、80:10或95:5，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0015]本专利技术提供的相变导热浆料中无需添加过多的粘合剂，即可保证所得其用于隔膜时所得导热隔膜的结构强度。而且，较少的粘合剂有利于提高所得相变导热浆料的流动性，便于其在基膜表面的涂覆。
[0016]优选地，所述粘合剂包括高分子共聚物或均聚物，优选为羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚酰亚胺或聚乙烯中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括羧甲基纤维素与聚偏氟乙烯的组合，聚偏氟乙烯与丁苯橡胶的组合，丁苯橡胶与聚酰亚胺的组合，聚酰亚胺与聚乙烯的组合，羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯与丁苯橡胶的组合，聚偏氟乙烯、丁苯橡胶与聚酰亚胺的组合，丁苯橡胶、聚酰亚胺与聚乙烯的组合，或羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚酰亚胺与聚乙烯的组合。
[0017]所述粘合剂中的组合不仅仅包括各物料的组合，还包括各物料中聚合物单体的共聚物或均聚物组合。
[0018]优选地，所述溶剂包括水、丙酮、乙醇、二氯甲烷、甲醇、乙醚或戊烷中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括水与丙酮的组合，丙酮与乙醇的组合，乙醇与二氯甲烷的组合，二氯甲烷与甲醇的组合，甲醇与乙醚的组合，乙醚与戊烷的组合，丙酮、
乙醇与二氯甲烷的组合，二氯甲烷、甲醇与乙醚的组合，丙酮、乙醇、二氯甲烷与甲醇的组合，乙醇、二氯甲烷、甲醇与乙醚的组合，或水、丙酮、乙醇、二氯甲烷、甲醇、乙醚与戊烷的组合。
[0019]优选地，所述膨胀石墨复合石蜡相变材料采用如下方法制备得到，所述方法包括如下步骤：混合膨胀石墨与石蜡，加热条件下搅拌共混，得到所述膨胀石墨复合石蜡相变材料。
[0020]优选地，所述石蜡的熔点为56
‑
60℃，例如可以是56℃、57℃、58℃、59℃或60℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，所述膨胀石墨与所述石蜡的质量比为1:(1
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相变导热浆料，其特征在于，所述相变导热浆料包括膨胀石墨复合石蜡相变材料、粘合剂与溶剂；所述相变导热浆料的固含量为30
‑
75wt％。2.根据权利要求1所述的相变导热浆料，其特征在于，所述膨胀石墨复合石蜡相变材料与所述粘合剂的质量比为(40
‑
95):(5
‑
20)；优选地，所述粘合剂包括高分子共聚物或均聚物，优选为羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、聚酰亚胺或聚乙烯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述溶剂包括水、丙酮、乙醇、二氯甲烷、甲醇、乙醚或戊烷中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的相变导热浆料，其特征在于，所述膨胀石墨复合石蜡相变材料采用如下方法制备得到，所述方法包括如下步骤：混合膨胀石墨与石蜡，加热条件下搅拌共混，得到所述膨胀石墨复合石蜡相变材料。4.根据权利要求3所述的相变导热浆料，其特征在于，所述石蜡的熔点为56
‑
60℃；优选地，所述膨胀石墨与所述石蜡的质量比为1:(1
‑
1.25)；优选地，所述加热条件的温度为70
‑
80℃；优选地，所述搅拌共混的时间为至少60min；优选地，所述膨胀石墨由可膨胀石墨经过依次进行的干燥与热处理得到；优选地，所述可膨胀石墨的膨胀率为150
‑
250mL/g；优选地，所述可膨胀石墨的平均粒度为40
‑
80目；优选地，所述干燥的温度为65
‑
70℃，所述干燥的时间为至少16h；优选地，所述热处理的温度为800
‑
850℃，所述热处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：