一种适用于电池热管理的相变蜡复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种适用于电池热管理的相变蜡复合材料，以质量分数计，包括67％基体，1

【技术实现步骤摘要】
一种适用于电池热管理的相变蜡复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及相变储能材料
，尤其涉及一种适用于电池热管理的相变蜡复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]在能源紧缺和环境污染日趋严重的情况下，世界各大汽车厂商均在研发以电动汽车为代表的新能源汽车。目前锂离子电池主要应用于电动汽车、电动自行车、电动摩托车、电动设备及工具驱动电源的电池。而锂电池散热是否充分、温度分布是否均匀直接影响电池的使用效率、循环寿命及安全性能，从而影响电动车整车性能。
[0003]目前，锂电池主要采用风冷、液冷、相变冷等几种方式。其中风冷主要利用自然对流和强制对流通过空气与锂电池的温度差形成局部的密度差，将电池冷却，虽然价格便宜，但是随着电池使用温度的提高，仅靠风冷难以降低电池的温度，并且风冷还不适用于当前一些手持式大功率放电的电动设备及工具驱动电源的电池，如无线吸尘器、手持无线电钻、无线割草机。液体冷却方式是利用液体介质的对流换热作用，带走铿电池产生的热量，控制电池温度的升高。液体冷却介质换热系数比空气高得多，且液体边界层比空气边界层更薄，换热能力更强。但是液体冷却对结构的要求更为复杂，重量大，容易发生泄漏，密封性和绝缘性要求非常高，需要风机、泵等辅助部件，消耗了铿电池自身有限的电量，降低了电池使用效率，制造和维修维修成本较高。相比于风冷、液冷等传统冷却方式，相变冷却因相变材料潜热大，散热效率高，不需要额外消耗泵功等优势，而成为一种充满研究前景的冷却方式。因此，研究相变冷锂电池却对锂离子电池热管理技术的进步具有重要意义。
[0004]锂离子电池在充放电过程中，伴随着一系列复杂的电化学反应，对温度十分敏感。温度是影响电动汽车性能的关键因素。低温会导致锂电池容量快速衰减，在低温下充电，可能会发生瞬间过充甚至析理现象，引起锂电池内部短路。长期的高温过热会使锂电池热量积累，从而引发内部隔膜熔化而短路，最终导致锂电池冒烟起火甚至爆炸等热失控事件。另外，当锂电池在挤压、过放、穿刺等极端工况下，电池温度也会急剧上升，达到安全上限值，最后出现热失控。
[0005]高温对锂离子电池有双重影响。一方面，电解液活性随着温度升高而提高，电池内阻减小，改善了电池性能。但是，另一方面较高的温度同时会加快电极降解和电解液分解，对电池内部结构造成损伤，严重影响锂电池的循环使用寿命。尤其在大功率放电时，如果锂电池温度过高，会对电池容量、充放电效率、安全性能都会有非常大的影响。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本专利技术提出了一种适用于电池热管理的相变蜡复合材料及其制备方法，具有制备工艺简单、可控、低成本、适合大规模生产、较好的阻燃性、高焓值、无腐蚀性、导热性以及优异的抗析出性等优点。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种适用于电池热管理的相变
蜡复合材料，其特征在于，包括50
‑
67％基体，1
‑
8％弹性体，1
‑
10％导热剂，5
‑
30％阻燃剂以及0.5
‑
5％补强剂；
[0008]所述基材为52号石蜡、50号石蜡、48号石蜡、54号石蜡、56号石蜡、58号石蜡、50号费托蜡、52号费托蜡、54号费托蜡中的一种或其组合物。
[0009]进一步地，所述弹性体为苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯、非晶态α
‑
烯烃共聚物、热塑性弹性体、天然橡胶中的一种或其组合物。
[0010]进一步地，所述导热剂为碳纤维、碳纳米管、碳化硼、石墨粉、可膨胀石墨中的一种或其组合物。
[0011]进一步地，所述阻燃剂为聚磷酸铵、氯化石蜡、三聚氰胺聚磷酸盐、三聚氰胺氰尿酸盐、三氧化二锑中的一种或其组合物。
[0012]进一步地，所述补强剂为玻璃纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维中的一种或其组合物。
[0013]进一步地，以质量分数计，包括67％52号石蜡，3％苯乙烯嵌段共聚物，2％膨胀石墨，15％聚磷酸铵以及3％玻纤。
[0014]进一步地，一种适用于电池热管理的相变蜡复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0015]S1、向融化的基体液中加入弹性体于高速搅拌下形成均一溶液；
[0016]S2、向S1中所得溶液之中依次加入导热剂、阻燃剂以及补强剂后混合均匀即得新型相变蜡复合材料。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：改良后的新型相变蜡复合材料具有较好的高焓值、阻燃性、导热性、无腐蚀性以及优异的抗析出性，可用于锂电池包、动力电池等相变材料。
具体实施方式
[0018]容易理解，根据本专利技术的技术方案，在不变更本专利技术实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式仅是对本专利技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本专利技术的全部或者视为对本专利技术技术方案的限定或限制。
[0019]实施例1
[0020](1)将基材52号石蜡(质量分数为67％)加热至140℃。
[0021](2)向融化的蜡液中加入弹性体苯乙烯嵌段共聚物(质量分数为3％)在高速搅拌下形成均一溶液，再加入导热剂膨胀石墨(质量分数为2％)、阻燃剂聚磷酸铵(15％)、补强剂玻纤(质量分数为3％),混合均匀即制得新型相变蜡复合材料。
[0022]其焓值为170.1kJ/kg，相变温度为52℃，阻燃等级V0，导热系数5.4W/m
·
K，热循环损失率为0.5％(热循环损失率测试条件：将复合相变材料50g放置于100ml玻璃烧杯中，进行程序化升温及降温过程，以测量实际使用过程中循环热损失量，并查看是否有蜡析出。升温及降温速率0.5℃/min，升温及降温区间：0—90℃。循环升降温500次。)，无蜡析出。
[0023]实施例2
[0024]本实施例与实施例1的区别在于步骤(2)中基材为50号费托蜡，其他处理手段均与实施例1一致。其焓值为180.1kJ/kg，相变温度为51℃，阻燃等级V0，导热系数5.3W/m
·
K，热
循环损失率为0.4％，无蜡析出。
[0025]实施例3
[0026]本实施例与实施例1的区别在于步骤(2)中基材为54号费托蜡，其他处理手段均与实施例1一致。其焓值为187.7kJ/kg，相变温度为53℃，阻燃等级V0，导热系数5.1W/m
·
K，热循环损失率为0.2％，无蜡析出。
[0027]实施例4
[0028]本实施例与实施例1的区别在于步骤(2)中弹性体为非晶态α
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烯烃共聚物，其他处理手段均与实施例1一致。其焓值为166.7kJ/kg，相变温度为52℃，阻燃等级V0，导热系数4.7W/m
·
K，热循环损失率为0.2％，无蜡析出。
[0029]实施例5
[0030]本实施例与实施例1的区别在于步骤(2)中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于电池热管理的相变蜡复合材料，其特征在于，以质量分数计，包括50
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67％基体，1
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8％弹性体，1
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10％导热剂，5
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30％阻燃剂以及0.5
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5％补强剂；所述基材为52号石蜡、50号石蜡、48号石蜡、54号石蜡、56号石蜡、58号石蜡、50号费托蜡、52号费托蜡、54号费托蜡中的一种或其组合物。2.根据权利要求1所述的适用于电池热管理的相变蜡复合材料，其特征在于，所述弹性体为苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯、非晶态α
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烯烃共聚物、热塑性弹性体、天然橡胶中的一种或其组合物。3.根据权利要求1所述的适用于电池热管理的相变蜡复合材料，其特征在于，所述导热剂为碳纤维、碳纳米管、碳化硼、石墨粉、可膨胀石墨中的一种或其组...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑晓平，沈业鹏，李佼佼，于海阔，于天诗，
申请(专利权)人：扬州天诗新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：