柔性复合相变材料及其制备方法和应用、电池加热件、具有低温热管理系统的离子电池组技术方案

本发明专利技术属于离子电池技术领域，具体涉及柔性复合相变材料及其制备方法和应用、电池加热件、具有低温热管理系统的离子电池组。本发明专利技术提供一种柔性复合相变材料，包括以下质量份数的组分：球形导电填料20～35份，多维导电填料1～5份，聚合物基质20～30份和有机相变材料40～50份。本发明专利技术提供的柔性复合相变材料具有柔性特点，可以很好地贴合电池表面，减少传热阻力，避免局部热点的出现；同时具有良好的导电性，施加小电压即可快速加热，从而快速、高效率地对电池进行预热；而且能够实现恒温加热，具有更高的安全性。有更高的安全性。有更高的安全性。

【技术实现步骤摘要】
柔性复合相变材料及其制备方法和应用、电池加热件、具有低温热管理系统的离子电池组


[0001]本专利技术属于离子电池
，具体涉及柔性复合相变材料及其制备方法和应用、电池加热件、具有低温热管理系统的离子电池组。

技术介绍

[0002]锂离子电池广泛应用于各种交通工具如汽车、无人机以及电子设备中。然而，锂离子电池在低温环境中使用，低温会降低电解液的电导率和锂离子的扩散速率，导致电池电压下降、电池容量迅速衰减而引起电池组的续航下降，甚至永久电容量损失和锂镀。锂镀会增加电池内部短路的风险，导致起火、爆炸。因此，锂离子电池在低温环境中使用时需要采用动力电池热管理系统对电池进行热管理。
[0003]目前，动力电池的热管理方式主要有：(1)通过金属或半导体热敏电阻(PTC)加热器、热泵对空气进行预热，然后通过热空气来预热电池。这种预热方式加热速率慢，损耗高，且热泵的成本高、设备体积大；(2)通过加热垫片等直接对电池进行加热，通过热传导的方式，可以有效提高加热速率。
[0004]无人机应用范围已经拓展至军用、商用、民用等各个领域。而且无人机的使用场景往往比陆地交通工具更加复杂，高空的气温多变，严寒情况对无人机飞行的里程甚至其安全性具有较大的影响。由于无人机动力电池对体积、重量要求极高，因此其电池组无法使用传统动力电池的热管理方式如热泵等。但是普通电加热垫片是一种刚性材料，无法和电池贴合紧密，易出现局部热点，也无法满足无人机动力电池组的热管理需求。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了柔性复合相变材料及其制备方法和应用、电池加热件、具有低温热管理系统的离子电池组。本专利技术提供的柔性复合相变材料柔性好，有效避免局部热点的出现；且导电性可调，能够实现快速、高效率地对电池进行预热后恒温加热，具有更高的安全性。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种柔性复合相变材料，包括以下质量份数的组分：
[0007]球形导电填料20～35份，多维导电填料1～5份，聚合物基质20～30份和有机相变材料40～50份。
[0008]优选的，所述球形导电填料包括碳黑和/或球形镍粉。
[0009]优选的，所述多维导电填料包括膨胀石墨。
[0010]优选的，所述聚合物基质包括氢化苯乙烯
‑
丁二烯嵌段共聚物。
[0011]优选的，所述有机相变材料包括石蜡、醇类化合物和脂类化合物中的一种或多种。
[0012]本专利技术提供上述技术方案所述的柔性复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将聚合物基质、有机相变材料、球形导电填料和多维导电填料混合，得到混合料；
[0014]将所述混合料进行开炼，得到所述柔性复合相变材料。
[0015]本专利技术提供所述的柔性复合相变材料或上述技术方案所述的制备方法制得到的柔性复合相变材料在离子电池加热垫片或离子电池加热外壳中的应用。
[0016]本专利技术提供一种离子电池加热件，包括电加热膜和加热电极；所述加热电极位于所述电加热膜的边缘位置，所述电加热膜为上述技术方案所述的柔性复合相变材料或上述技术方案所述制备方法制得到的柔性复合相变材料制备得到。
[0017]本专利技术提供一种具有低温热管理系统的离子电池组，包括离子电池组和多个加热垫片；所述离子电池组包括至少2个离子电池单体；每1个所述离子电池单体设置于任意相邻2个加热垫片之间；所述加热垫片包括电加热膜和与所述加热膜电连接的加热电极；所述加热电极位于所述电加热膜的边缘位置，所述电加热膜为上述技术方案所述的柔性复合相变材料或上述技术方案所述制备方法制得到的柔性复合相变材料制备得到。
[0018]本专利技术提供一种具有低温热管理系统的离子电池组，包括离子电池组和加热外壳；所述离子电池组包括至少2个离子电池单体，所述加热外壳设置有与所述离子电池单体相匹配的电池孔，1个所述离子电池单体设置于1个所述电池孔中；所述加热外壳由电加热膜形成蜂窝状结构，所述加热外壳还包括与电加热膜电连接的加热电极；所述加热电极位于所述电加热膜的边缘位置，所述电加热膜为上述技术方案所述的柔性复合相变材料或上述技术方案所述制备方法制得到的柔性复合相变材料制备得到。
[0019]本专利技术提供一种柔性复合相变材料，包括以下质量份数的组分：球形导电填料20～35份，多维导电填料1～5份，聚合物基质20～30份和有机相变材料40～50份。本专利技术按照上述质量份数将两种形状的导电填料、聚合物基质和有机相变材料组合形成的柔性复合相变材料，具有柔性特点，可以很好地贴合电池表面，减少传热阻力，避免局部热点的出现；同时，两种形状的导电填料相互配合使本专利技术提供的柔性相变材料具有良好的导电性，施加小电压即可快速加热，从而快速、高效率地对电池进行预热；本专利技术通过有机相变材料组分实现了在材料加热温度达到相变温度时，由相变使材料的电阻迅速升高、随即加热功率降低，从而实现恒温加热，具有更高的安全性。
[0020]而且，本专利技术提供的柔性复合相变材料柔性好，可以满足各种形状的离子电池以及电池组布局，可以通过注塑成型的方式制备电池组框架，不仅具有很好的灵活性，并且体积小、重量轻，可以很好地满足无人机电池热管理的需求。
附图说明
[0021]图1为实施例制备的加热垫片用于方形电池低温热管理系统截面图；
[0022]图2为实施例制备的复合柔性相变材料用于圆柱形电池组低温热管理系统剖面图；
[0023]图3实施例制备的复合柔性相变材料的电阻率随温度变化情况；
[0024]图4实施例制备的加热垫片在恒定直流电压下的温度变化情况；
[0025]图中，1
‑
1为本专利技术提供的复合柔性相变材料制备得到的加热垫片，1
‑
2为本专利技术提供的复合柔性相变材料制备得到的电池组外壳，2为铜片，3为电池单体。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供一种柔性复合相变材料，包括以下质量份数的组分：
[0027]球形导电填料20～35份，多维导电填料1～5份，聚合物基质20～30份和有机相变材料40～50份。
[0028]在本专利技术中，若无特殊说明，所用原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
[0029]以质量分数计，本专利技术提供的柔性复合相变材料包括20～35份球形导电填料，优选为22.5～32份，更优选为25～30份。
[0030]在本专利技术中，所述球形导电填料优选包括碳黑和/或球形镍粉，更优选为碳黑。
[0031]以所述球形导电填料的质量份数计，本专利技术提供的柔性复合相变材料包括1～5份的多维导电填料，优选为1.5～4份，更优选为2～3.5份。
[0032]在本专利技术中，所述多维导电填料优选包括膨胀石墨。
[0033]以所述球形导电填料的质量份数计，本专利技术提供的柔性复合相变材料包括20～30份的聚合物基质，优选为22.5～28份，更优选为25～27份。
[0034]在本专利技术中，所述聚合物基质优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性复合相变材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：球形导电填料20～35份，多维导电填料1～5份，聚合物基质20～30份和有机相变材料40～50份。2.根据权利要求1所述的柔性复合相变材料，其特征性在于，所述球形导电填料包括碳黑和/或球形镍粉。3.根据权利要求1所述的柔性复合相变材料，其特征性在于，所述多维导电填料包括膨胀石墨。4.根据权利要求1所述的柔性复合相变材料，其特征性在于，所述聚合物基质包括氢化苯乙烯
‑
丁二烯嵌段共聚物。5.根据权利要求1所述的柔性复合相变材料，其特征性在于，所述有机相变材料包括石蜡、醇类化合物和脂类化合物中的一种或多种。6.权利要求1～5任一项所述的柔性复合相变材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚合物基质、有机相变材料、球形导电填料和多维导电填料混合，得到混合料；将所述混合料进行开炼，得到所述柔性复合相变材料。7.权利要求1～5任一项所述的柔性复合相变材料或权利要求6所述的制备方法制得到的柔性复合相变材料在离子电池加热垫片或离子电池加热外壳中的应用。8.一种离子电池加热件，其特征在于，包括电加热膜和加热电极；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗明昀，凌子夜，张正国，方晓明，
申请(专利权)人：华南协同创新研究院，
类型：发明
国别省市：