一种基于类水凝胶的复合相变材料制造技术

本发明专利技术公开了一种基于类水凝胶的复合相变材料的制备方法以及其在电池模组上的应用

【技术实现步骤摘要】
一种基于类水凝胶的复合相变材料


[0001]本申请涉及相变材料
，尤其涉及一种具有较高导热系数和良好形状稳定性的基于类水凝胶的复合相变材料的制作方法以及其在电池模组上的应用
。

技术介绍

[0002]近年来，由于温室效应和能源短缺的问题，交通运输部门正着力于转向电气化，大力发展纯电动汽车
(EV)
和混合动力汽车
(HEV)
，以此来取代传统的燃油汽车，从而减轻温室效应以及环境恶化的现象加剧
。
作为电动汽车的动力核心
——
动力电池，也逐渐引起了人们的广泛的关注
。
锂离子电池由于具有较高的能量密度
、
较低维护成本低等优势，而成为电动汽车最为理想的储能选择
。
但锂离子电池对温度极为敏感，在实际应用中，如果锂离子电池的产生的大量热量无法及时排出，将会造成对电池性能造成损害，严重时还有可能会发生热失控，而引发电动汽车的着火甚至是爆炸
。
因此，十分有必要给锂离子电池提供一个高效可靠的电池热管理系统，将电池模组的温度控制安全的范围内
。
[0003]目前，根据功耗可将热管理系统分为主动和被动两大类
。
其中，主动冷却包括了强制空气冷却
、
液体冷却和热电冷却；被动冷却包括了相变材料冷却和热管冷却
。
其中，主动冷却由于需要消耗额外的功率，而且体积一般较为庞大
。
作为被动冷却的热管冷却虽然不需要消耗额外的功率，但其系统较为复杂且成本较高
。
相比之下，相变材料冷却既不需要消耗额外的功率，而且成本较低，也可很好的控制电池模组内部的温度均匀性
。
石蜡
(PA)
由于具有较高的相变潜热和适宜的温度，已被广泛应用在电池热管理系统中
。
但石蜡
(PA)
的导热系数较低而且容易泄漏，所以通常在其中加入导热添加剂和支撑材料以提高其导热系数和抗泄漏率，因此制备一种导热系数高和形状稳定性好的复合相变材料对于电池热管理来说是非常有必要的
。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种基于类水凝胶的复合相变材料的制备方法及其在电池模组上的应用，用于解决相变材料导热系数低和容易泄漏的问题
。
[0005]有鉴于此，本申请第一方面提供了一种基于类水凝胶的复合相变材料的制备方法，原料包括二水合乙酸锌
、
一水合柠檬酸
、
苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯聚合物
、
相变材料
、
导热添加剂，其制备步骤如下：
[0006]步骤一：将所述的苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯聚合物浸泡在四氯化碳溶液中，使苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯聚合物得到充分的溶解；
[0007]步骤二：将二水合乙酸锌和一水合柠檬酸加入到含有三乙胺的水溶液中，进行螯合，得到类似于水凝胶的三维金属有机网络；
[0008]步骤三：将所述的类水凝胶
、
苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯聚合物
、
膨胀石墨和相变基材混合，然后，将所得到的相变基材混合物固化并干燥以去除多余的水分，得到基于类水凝胶的复合相变材料；
[0009]优选地，所述的金属离子和一水合柠檬酸的螯合时间为
1h。
[0010]优选地，所述的苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯聚合物的浸泡时间为
24h。
[0011]优选地，所述复合相变材料在制备过程中的融化温度为
150℃。
[0012]优选地，所述复合相变材料的干燥温度为
40℃。
[0013]本专利技术实施例提供了一种基于类水凝胶的复合相变材料的制备方法，本专利技术通过利用二水合乙酸锌在碱性条件下可与一水合柠檬酸的羧基发生螯合，从而可形成三维金属有机网络，可有效封装相变基材，并且由于金属离子的存在，还可提高复合相变材料的导热系数
。
[0014]本专利技术的主要添加剂为膨胀石墨，利用膨胀石墨优异的传热通道大幅提高复合相变材料的导热系数
。
[0015]本专利技术将苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯聚合物作为一种辅助的支撑材料加入复合相变材料中，可改善复合相变材料内部的传热通道，进一步提高复合相变材料的导热系数；并且也可提高对相变材料的封装率，即可提高复合相变材料的相变潜热
。
[0016]从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
[0017]本申请实施例提供了一种基于类水凝胶的复合相变材料的制备方法，该复合相变材料具有较高的导热系数
——1.64W/mK
，同时具备较高的相变潜热
——185.4J/g。
附图说明
[0018]图1为按照实施例一
、
对比例一和对比例二所制得的不同复合相变材料的
SEM
和锌金属元素的
EDS
元素映射图；
[0019]图2为按照实施例一
、
对比例一和对比例二所制得的不同复合相变材料的导热系数；
[0020]图3为按照实施例一
、
对比例一和对比例二所制得的不同复合相变材料在
60℃
下加热
1h
后的质量保持率图；
[0021]图4为应用例中电池模组结构示意图；其中，1：电池，2：复合相变材料；3：电池模组
。
[0022]图5为实施例1和对比例1‑2制得的不同复合相变材料组成的电池模组在环境温度为
25℃
下的
2C
放电性能测试试验图
。
具体实施方式
[0023]为了使本申请方案的目的
、
特征
、
优点能够更加明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围
。
[0024]实施例一
[0025](1)
将苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯聚合物浸泡在四氯化碳溶液中，常温下，浸泡
24h
；
[0026](2)
将二水合乙酸锌和一水合柠檬酸按照摩尔比为
3∶2
加入到含有三乙胺的水溶液
(10
％
)
中，进行螯合，得到类似于水凝胶的三维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于类水凝胶的复合相变材料的制备方法，其特征在于，原料包括金属离子
——
二水合乙酸锌
、
螯合剂
——
一水合柠檬酸
、
相变材料
——
石蜡
、
导热添加剂
——
膨胀石墨和辅助支撑材料
——
苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯聚合物，其制备步骤如下：步骤一：将苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯聚合物浸泡在四氯化碳溶液中，使苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯聚合物得到充分的溶解；步骤二：将二水合乙酸锌和一水合柠檬酸加入到含有三乙胺的水溶液中，进行螯合，得到类似于水凝胶的三维金属有机网络；步骤三：将所述的类水凝胶
、
苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯聚合物
、
膨胀石墨和相变基材混合，然后，将所得到的相变基材混合物固化并干燥以去除多余的水分，得到基于类水凝胶的复合相变材料
。2.
根据权利要求1所述的一种基于类水凝胶的复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述的金属离子和一水合柠檬酸的摩尔比为
3∶2
，螯合时间为
0.5
‑
1h。3.
根据权利要求1所述的一种基于类水凝胶的复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述的苯乙烯
‑
丁二烯
‑
苯乙烯聚合物的浸泡时间为
12
‑
24h。4.
根据权利要求1所述的一种基于类水凝胶...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新喜，邓晴，张国庆，刘效洲，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：