二次电池与超级电容的热管理多层膜、薄片及中空物件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于二次电池与超级电容外壳、套管的热管理多层膜、薄片及中空物件，通过上述的多层膜、薄片及中空物件，可以达到有效地控制运作中二次电池与超级电容的温度。本发明专利技术的热管理多层膜、薄片及中空物件包含了复数可替换的金属层、塑料层及黏着层的层状体，且塑料层及黏着层包含了母相树脂、热传导粒子以及微粒包覆相变化材料（ＭＣＰＣＭ）粒子。热传导粒子促进了热传导性，而ＭＣＰＣＭ粒子则在二次电池与超级电容放电时吸收了所产生的热能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用在单颗二次电池与超级电容以及多颗二次电池与超级电容 串并联组成的电池包的外壳、套管的具有热传导、隔绝与吸收的热处理功能的多层膜、薄片 及中空物件。上述的多层膜、薄片及中空物件分散有微粒包覆相变化材料(MCPCM)粒子及 热传导粒子，以吸收及分散二次电池及超级电容在充电与放电间所产生的热。上述的多层 膜、薄片及中空物件可作为相变化形式的散热体和/或隔绝体，以保护二次电池及超级电 容不受高温环境的热影响。在多层膜、薄片及中空物件中，塑料层可用黏着层置换，或是对 塑料层进行化学改质，以提供各层间足够的黏着强度。
技术介绍
一种已知的微粒包覆相变化热吸收材料记载在美国专利第5224356号公告案，其 中揭露了使用包含热能吸收材料的基材，以冷却如集成电路及电阻的电子组件，可有效地 减少约65-80 %的表面温度。烷烃与共熔金属可被选为相变化材料，以获得不同操作温度下 的最佳热性质。参照美国专利第7270910号公告案则揭露了另一种已知用于具有复数个二次电 池的热管理系统，其中一种用于冷却无线动力工具的二次电池的热管理系统，包含了具有 微粒包覆相变化材料(MCPCM)的胶体包覆层，参照美国专利第7270910号的附图说明图12A，12B，上 述的热管理系统使用胶体包覆层所包覆的相变化材料的融熔潜热，来吸收二次电池所散出 的热。胶体包覆层包含了塑料载体与MCPCM。该系统的优点在于，无需移动的机械零件来进 行冷却，且分散相完全地包覆于二次电池包，因此不需任何额外的空气流或散热体将热量 传递到二次电池的外面，可被循环地使用数千次以上。但该系统的缺点在于，不具有可将热 分散至环境中的充分热传导性，且由于胶体包覆层的生产，必须采用塑料射出成形的方式， 因此无法有效地达到高效率的生产，造成成本昂贵及人力浪费。为了改善上述二次电池胶 体包覆层的缺点，本专利技术提出了一种具有热传导颗粒的金属层和/或塑料层的多层膜、薄 片及中空物件，其中热传导颗粒可充分地改善热分散至环境的热传导性，并且可将热吸收 于分散其中的MCPCM物质。根据本专利技术所制造的多层膜、薄片及中空物件，是使用共挤出及 挤出涂布制程，具有可连续生产的特性，可以提高生产的效率，同时降低人力的成本。热管 理多层膜及MCPCM物质的应用虽然已在上述的现有
技术实现思路
中有所揭示，但现有技术的内 容中均没有任何对其利用共挤出及挤出涂布制程以改善及应用在二次电池与超级电容的 教诲。在Journal of Power Sources 99 (2001) 70-77 的内容中，揭露了锂离子二次电池 与镍氢二次电池在充电与放电过程中热的产生。充电与放电的效率就如同二次电池的寿 命，是受到二次电池温度的影响。因此，对于二次电池而言温度控制是很重要的，提供二次 电池及超级电容的具有热管理功能的外壳或套管因而具有实际意义。本专利技术提供一种新颖 的具有热管理功能的多层膜、薄片及中空物件，其具有如下性质有效且高效率地在充电与 放电时将热从二次电池或超级电容吸收或移除，多层膜、薄片及中空物件的不同材质间的良好的黏着性，以及可连续生产的制程。二次电池包与超级电容包是由复数的二次电池与超级电容所串并联构成，其中由具有热管理功能的多层膜、薄片及中空物件制成外壳和/或套管，其可有效地延长二次电 池与超级电容的寿命，提供较佳的充电与放电效率与稳定性，并且有效且经济地生产二次 电池、超级电容与二次电池包、超级电容包。
技术实现思路
本专利技术通过提供二次电池与超级电容一种改良的热管理多层膜、薄片及中空物 件，可以有效地克服现有技术中使用胶体包覆层方法的缺点，并且具有较佳的散热性，同时 简化了二次电池包与超级电容包的制程。本专利技术尤其涉及一种用于二次电池与超级电容的热管理外壳与套管，通过提供具 有金属层、塑料层与黏着层的多层膜、薄片及中空物件，可达成上述的效果。本专利技术所述的热管理多层膜、薄片及中空物件的结构包含了复数层可选择的金属 层、塑料层与黏着层的层状体。且多层膜、薄片及中空物件的制造方法可为共挤出、铸造共 挤出以及将塑料/黏着层挤出涂布至另一金属层。因此金属层可包含镍、铜、钨、钼、铝、钢、 银、金或其它可能的金属与金属合金。塑料层与黏着层由母相树脂、热传导粒子及微粒包覆相变化材料(MCPCM)粒子所 构成。MCPCM粒子与热传导粒子通过复合材料制程分散在塑料层与黏着层的母相树脂之中， 且塑料层与黏着层的母相树脂可为挤出级的丙烯腈-丁二烯-苯二烯共聚物(ABS)、玻璃纸 (CEL)、硝酸纤维素(CN)、醋酸纤维素(CA)、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、定 向聚丙烯(OPP)、离子聚合物(10)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚砜(PS)、聚醚(PESU)、聚酰亚胺(PI)、聚醚酰亚胺 (Polyetherimides)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺(尼龙4、尼龙6、尼龙7、尼龙11、尼 龙12、尼龙(4，6)、尼龙(6，6)、尼龙(6，8)、尼龙(6，10)、尼龙(6，12)、四氟化聚乙烯(PTFE) 和其它含氟聚合物、EVOH共聚物、EVA共聚物。黏着层的典型的母相树脂为常见的黏着层， 其商品名称为PLEXAR、BYNEL, ADMER、NOVATEC、CXA。黏着层母相树脂的特征在于在金属层 与塑料层之间有绝佳的黏着性。本专利技术使用挤出级的黏着层母相树脂，利用共挤出与挤出涂布的制程，以结合两 个彼此黏着性不佳的不同材质。因此使得本专利技术的热管理多层膜、薄片及中空物件可对每 一种的材料具有独特的黏着特性。例如，高密度聚乙烯对于乙烯-乙烯醇共聚物的黏着性很差。通过使用Plexar (例如Plexar 1000)作为上述的黏着层材料，可创造结合EVOH的低透氧性与高密度聚乙烯的刚度的多层结构。且塑料层的母相树脂也具有足够的抗穿透性，以抵挡外部水分、氧气和内 部电解质。对于分布在上述塑料层与黏着层母相树脂中的热传导粒子，其材质主要由金属元 素或陶瓷所构成。热传导粒子均勻地分布在上述的塑料层中，其主要的功效为有效地将热 由二次电池或超级电容的内部传导至外部的环境。换言之，热传导粒子增加塑料层与黏着 层的热传导性。为了有效地增进热传导的有效性与效率，在选择热传导粒子时必须考虑热 传导粒子的大小、形态以及使用多种热传导粒子的互相影响的功效。理想的热传导粒子的材料可选自金属或是含碳材料，例如包覆有银的铜粉、银、 镍、铝、铜、锡粉、合金金属粉末、氢化物-脱氢钛粉、不锈钢粉、石墨粉末、碳黑粉、纳米碳管 (CNTs)、钻石粉末、纳米金属粉末、球形氧化铝粉末、超细致球形氧化铝粉末，或是非氧化物 粉体，如氮化铝粉末、六面体氮化硼粉末、碳化硼(B4C)、磷化镓(GaP)、磷化铟(InP)、硼化镧 (LaB6)、二硫化钼(MoS2)、氮化硅(Si3N4)、氮化钽(TaN)、碳化钛(TiC)、氮化钛(TiN)、碳化 钨(WC)、碳化钨/钴(WC/Co)、氟化镱(YbF3)及上述粒子任意混合物的烧结体也可选择氧化物粉末例如氧化铝(A1A)、氢氧化铝(Al (OH)3)、三氧化二硼 (B2O3)、碳酸钡(BaCO3)、硫酸钡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于二次电池与超级电容的热管理多层膜／薄片，包含：复数的热传导粒子；复数的微粒包覆相变化材料粒子；以及至少一层的塑料层，其中上述的复数热传导粒子及复数微粒包覆相变化材料粒子均匀地分散于该塑料层中；其中该塑料层形成层状体多层膜／薄片结构，且在该塑料层超过一层的情况时，该塑料层彼此依序重叠。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张建龙，魏建隆，
申请(专利权)人：旭正隆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]