一种柔性复合相变材料及其制备方法和电池技术

本发明专利技术公开了一种柔性复合相变材料及其制备方法和电池，该柔性复合相变材料，包括以下重量含量的组成：相变材料50%~88%、导热填料2%~25%、柔性材料5%~15%、聚苯乙烯

【技术实现步骤摘要】
一种柔性复合相变材料及其制备方法和电池


[0001]本专利技术属于电池热管理
，尤其涉及一种柔性复合相变材料及其制备方法和电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池广泛应用于电子器件和电动汽车中，然而，锂离子电池在充放电过程中受温度影响很大，其最佳的工作温度范围为20
‑
50℃。当温度高于50℃时，锂离子电池的功率和容量会明显降低。锂离子电池工作温度过高还会使其固体电解质界面(SEI)膜发生分解，从而引发热失控，甚至导致燃烧、爆炸等事故。锂电池发热部分主要有两块：一是电池在放电过程中其内阻产生的焦耳热；二是电池极耳和电极帽处产生的焦耳热。目前电动汽车中主要采用风冷、水冷等技术对电池主体进行冷却降温。由于电极帽的形状和位置，这些已有的冷却技术无法对其进行有效冷却。然而，电极帽温度过高会导致电池局部高温，以及导致电池内部的温差增大，对电池的使用过程安全造成极大的风险。
[0003]相变材料作为一种潜热型储能材料，在融化时可以吸收大量热量，从而起到对电池的冷却作用。传统相变材料具有热导率低，并且存在固液相变泄露等问题。当前研究中，通过将相变材料与多孔碳材料如膨胀石墨等复合得到高导热复合相变材料，被广泛用于电池热管理研究。然而，该种刚性复合相变材料仅适合用于电池主体的冷却。而电极帽尺寸小、发热量大，石墨基复合相变材料难以较好地覆盖电极帽，并且导电性的问题容易造成电池发生短路。
[0004]有鉴于此，确有必要研发一款用于电极帽散热的复合相变材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种用于电极帽散热的柔性复合相变材料及其制备方法，本专利技术提供的柔性复合相变材料具有热导率较高、柔性好、可以通过注塑成型的方式被定制成特殊形状，安装于电极帽处，当电极帽温度超过材料的相变温度时，相变材料吸热相变，从而防止电极帽温度过高。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种柔性复合相变材料，包括以下重量含量的组成：相变材料 50%~88%导热填料 2%~25%柔性材料 5%~15%聚苯乙烯
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聚乙烯
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聚丁烯
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聚苯乙烯嵌段共聚物 5%~30%。
[0007]在根据本专利技术的一实施例中，所述相变材料为石蜡。
[0008]在根据本专利技术的一实施例中，所述导热填料为氮化硼、氮化铝中至少一种。
[0009]在根据本专利技术的一实施例中，所述柔性材料为硅油。
[0010]在根据本专利技术的一实施例中，所述柔性复合相变材料的相变温度为40~60℃，热导
率为1
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3W/mK。
[0011]在根据本专利技术的一实施例中，所述柔性复合相变材料在常温下的硬度为30~62HA，超过相变温度后硬度降为0HA。
[0012]此外，本专利技术还提供一种所述的柔性复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：1）按配比称取各原材料；2）将导热填料加入熔融状态的相变材料中，搅拌混合均匀，得到导热改性的相变材料；3）将导热改性的相变材料与聚苯乙烯
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聚乙烯
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聚丁烯
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聚苯乙烯嵌段共聚物和柔性材料混合，在135℃~145℃温度下搅拌混合30~60分钟，即得到柔性复合相变材料。
[0013]在根据本专利技术的一实施例中，还包括步骤4）将制得的柔性复合相变材料通过注塑成型的方式制作成与电极帽相适配的形状。
[0014]此外，本专利技术还提供一种电池，包括电池主体及盖合于电池主体的电极帽，所述电极帽外表面通过过盈配合的方式包裹有本专利技术所述的柔性复合相变材料。
[0015]相比于现有技术，本专利技术至少具有以下有益效果：1）本专利技术的复合相变材料中的聚苯乙烯
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聚乙烯
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聚丁烯
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聚苯乙烯嵌段共聚物长链部分形成吸附网络，相变材料和柔性材料填充其中，常温液态的柔性材料的填充使得相变材料在常温下即使被吸附在网络中仍旧拥有活动空间，从而兼具常温柔性，而导热填料可以提高复合相变材料的热导率。
[0016]2）本专利技术制备得到的复合相变材料具有较好的柔性，可以通过注塑成型的方式制作成电极帽的特殊形状外壳，包裹在电极帽外对其进行有效冷却。
[0017]3）本专利技术制备得到的复合相变材料，可以通过过盈配合的方式套在电极帽外，保证了电极帽与相变材料的良好接触，大大降低了接触热阻。
[0018]4）本专利技术制备得到的复合相变材料，其热导率相比于纯相变材料大幅提高，并且保持较好的绝缘性，适用于电池电极帽冷却，当电极帽的温度高于材料的相变温度时，材料发生相变并且吸收电极帽产生的热量，从而降低电极帽的温度。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的电池结构示意图。
[0020]图2为本专利技术的柔性复合相变材料用于电池电极帽冷却温度曲线图。
[0021]图中：1
‑
电池主体；2
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电极帽；3
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柔性复合相变材料。
具体实施方式
[0022]下面结合具体实施方式和说明书附图，对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0023]实施例1柔性复合相变材料本实施例一种柔性复合相变材料，包括以下重量含量的组成：石蜡 70%氮化硼 10%
硅油 5%聚苯乙烯
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聚乙烯
‑
聚丁烯
‑
聚苯乙烯嵌段共聚物 15%。
[0024]其中，柔性复合相变材料的相变温度为40~60℃，热导率为1
‑
3W/mK。
[0025]其中，柔性复合相变材料在常温下的硬度为30~62HA，超过相变温度后硬度降为0HA。
[0026]柔性复合相变材料的制备本实施例一种柔性复合相变材料的制备方法，包括以下步骤：1）按配比称取各原材料；2）将氮化硼加入熔融状态的石蜡中，搅拌混合均匀，得到导热改性的相变材料；3）将导热改性的相变材料与聚苯乙烯
‑
聚乙烯
‑
聚丁烯
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聚苯乙烯嵌段共聚物和硅油混合，在135℃温度下搅拌混合30分钟，即得到柔性复合相变材料；4）将制得的柔性复合相变材料通过注塑成型的方式制作成与电极帽相适配的形状。
[0027]电池如图1所示，本实施例一种电池，包括电池主体1及盖合于电池主体的电极帽2，电极帽外表面通过过盈配合的方式包裹有本专利技术所述的柔性复合相变材料3。其中，电池主体及电极帽制备工艺与常规工艺相同，这里不再赘述。
[0028]实施例2与实施例1不同的是，本实施例一种柔性复合相变材料，包括以下重量含量的组成：石蜡 55%氮化铝 15%硅油 10%聚苯乙烯
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聚乙烯
‑
聚丁烯
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聚苯乙烯嵌段共聚物 20%。
[0029]其他同实施例1，这里不再赘述。
[0030]实施例本文档来自技高网...

【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，包括以下重量含量的组成：相变材料 50%~88%导热填料 2%~25%柔性材料 5%~15%聚苯乙烯
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聚乙烯
‑
聚丁烯
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聚苯乙烯嵌段共聚物 5%~30%。2.根据权利要求1所述的柔性复合相变材料，其特征在于：所述相变材料为石蜡。3.根据权利要求1所述的柔性复合相变材料，其特征在于：所述导热填料为氮化硼、氮化铝中至少一种。4.根据权利要求1所述的柔性复合相变材料，其特征在于：所述柔性材料为硅油。5.根据权利要求1所述的柔性复合相变材料，其特征在于：所述柔性复合相变材料的相变温度为40~60℃，热导率为1
‑
3W/mK。6.根据权利要求1所述的柔性复合相变材料，其特征在于：所述柔性复合相变材料在常温下的硬度为30~62HA，超...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔武，黄保进，丁丽英，殷旭，
申请(专利权)人：广东嘉拓新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：