【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二次化学电源，具体涉及一种适用于临近空间环境的超高比能电池组用复合相变材料。
技术介绍
1、临近空间是指海拔高度20km-100km的空间区域，这里空气稀薄，处于大气层与太空的交界地带，是介于普通航空飞机的飞行空间和航天器轨道空间之间的区域。在这个区域，常规的飞机飞不上去，卫星下不来，地基观测和天基观测都存在各自的短板，目前仅有高空科学气球能够在此长期稳定运行，缺乏丰富有效的长期原位探测手段。基于上述情况，也发展出临近空间飞行器装备这一概念，即指利用临近空间，用于破坏与干扰空间目标(距地面100km以上)及实施通信、遥测、侦查、输送、拦截和打击陆地、海洋与空中目标的飞行器。
2、临近空间飞行器能提供更多的信息，成本相对卫星较低，工作时间比一般的飞机要长。在民用领域，临近空间飞行器可以长时间重点对某区域进行环境监测，相对卫星需要受限于轨道和速度，其监测更加灵敏准确。然而，储能电池在这个区域使用，将面临着低温低气压的难题。例如，海拔20km时，气压将降低至5470pa，温度下降至-57℃，而当海拔继续升高至30km时，气压将降低至1200pa，已经无限接近于真空。
3、针对保温，可以采用气凝胶等隔热材料进行有效隔绝外界温度交换，因为在低气压下，对流行为已经大幅削弱，热传导等行为也没有相应的解除面可以传播，此外，仅剩的辐射传播路径也可以用吸波反射涂层来隔绝。因此，相较于如何保温，专利技术人通过低温低气压实验发现，真正的难题在于如何控制在高度独立绝热的系统中，储能电池因充放电导致的内部温度分布不均问
4、专利技术专利cn109802196a公开了一种水合盐相变材料的电池快速加热装置，包括：腔体、设置在所述腔体内的若干电池、填充设置在所述腔体内并直接包裹电池的相变材料，所述相变材料为无机水合盐；所述腔体的开口处通过顶盖和橡胶密封条密封，所述腔体的底部设置有触发所述相变材料凝固过程释放潜热快速加热电池的潜热释放装置。
5、专利技术专利cn102268245a公开了一种室温无机相变材料的制备方法，包括如下步骤：
6、(1)将氯化钙或其水合物在50℃～80℃加热完全融化，制备成50％氯化钙溶液；(2)在搅拌条件下，加入改性剂水氯镁石，配制成含水氯镁石0％～33％的盐水化合物；(3)向盐水化合物中加入为其2％的成核剂，重新加热至融化成均匀流体状的盐水化合物；(4)将均匀流体状的盐水化合物在10℃低温结晶，再经30℃～40℃融化灌入容器中封装。
7、然而，在当前技术中，尚没有一款针对临近空间低温低气压环境储能电池的控温技术，尤其是相变材料自身具有高度柔性、可塑性便于安装和使用，不需要事先封装在密封的框架中即可实现相变储能，因为密封框架会在长期低压下会破裂失效。
技术实现思路
1、为填补现有技术空白，本专利技术提出了一种适用于临近空间环境的超高比能电池组用复合相变材料来降低临近空间环境下超高比能电池组内部温度梯度的差值。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术提供一种复合相变材料，所述复合相变材料在使用状态下为多孔材料，其主要成份由相变材料、造孔剂、功能增加剂组成；所述相变材料的主要成份为动物油和六水氯化钙。所述复合相变材料不使用之前是没有孔的，其孔是在应用时抽真空实现。应用环境为不高于10000pa的低气压环境；如临近空间环境。
4、作为本专利技术的一个实施方案，所述复合相变材料的相变温度区间在25℃～40℃。
5、作为本专利技术的一个实施方案，所述造孔剂为碳酸氢钠、碳酸钠、柠檬酸中的至少一种。
6、作为本专利技术的一个实施方案，所述功能增加剂为氧化铍、氧化铝、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅中的至少一种。
7、作为本专利技术的一个实施方案，所述动物油为猪油、羊油、牛油、鱼油、熊油、骆驼油、马油、驴油、狗油、猫油中至少一种。
8、作为本专利技术的一个实施方案，所述复合相变材料中相变材料、造孔剂、功能增加剂的质量占比分别为20％～98.5％、0.5％～35％、1％～45％。
9、作为本专利技术的一个实施方案，所述相变材料中动物油和六水氯化钙的质量比为1:0.1～9。
10、本专利技术还涉及一种复合相变材料在作为临近空间环境的超高比能电池组用复合相变材料中的用途，所述复合相变材料用于对所述电池组进行温控调控。具体是用于来降低临近空间环境下超高比能电池组内部温度梯度的差值。
11、作为一个实施示例，所述复合相变材料填充于所述电池组的内部电芯空间缝隙，对所述电池组进行温控调控。
12、作为本专利技术的一个实施方案，将固化状态的复合相变材料加热至形成膏状凝胶体，缓慢注入所述电池组的内部电芯空间缝隙中；在室温下待其凝固成固体，再将所述电池组置于不高于2000pa的低气压环境中至少1h，即可得到多孔状的复合相变材料。在一些实施例中，将电池组置于不高于2000pa的低气压环境中1～6h。
13、作为本专利技术的一个实施方案，所述加热温度为30℃～45℃。
14、作为本专利技术的一个实施方案，所述临近空间环境的超高比能电池组的能量密度不低于400wh/kg。
15、本专利技术还涉及一种复合相变材料的制备方法，所述方法包含如下步骤：
16、s1、将所述相变材料升温至40℃～80℃，待完全融化成液体后，快速加入造孔剂和功能增加剂，持续搅拌，获得固液混合态复合相变材料；
17、s2、将所述固液混合复合相变材料快速冷却至20℃以下，得到完全固化后的复合相变材料。
18、作为本专利技术的一个实施方案，步骤s1中，所述相变材料是在放置在容器中进行升温。所述容器材质是聚四氟乙烯、对位聚苯、陶瓷或金属。
19、在一些实施例中，步骤s2中，固液混合复合相变材料在10min内快速冷却至20℃以下。
20、作为本专利技术的一个实施方案，上述制备方法中，所有工序均需在湿度＜3％的条件下进行。
21、相比与传统的室温相变材料，本专利技术首次引入仿生概念来进行相变材料改性。为解决临近空间环境电池组内部电池实际上需要长期处于25-40℃的室温环境中，将相变温度相近的动物油通过合理的调配，获得柔性相变材料基材。此外，六水氯化钙是一种相变温度在29℃的无机固体粉末，但其极易吸水，因而一般不能单独做相变材料，通常需要用单独的密封容器中将其密封后隔绝空气接触，而本专利技术不需要设置额外的容器，依靠猪油及生物油衍生物就可将其制备成任一形状，更方便的与超高比能电池组的内部电芯进行贴合。通过引入与其相变温度相近的生物油，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合相变材料，其特征在于，所述复合相变材料在使用状态下为多孔材料，其主要成份由相变材料、造孔剂、功能增加剂组成；所述相变材料的主要成份为动物油和六水氯化钙。
2.根据权利要求1所述的复合相变材料，其特征在于，所述复合相变材料的相变温度区间在25℃～40℃。
3.根据权利要求1所述的复合相变材料，其特征在于，所述造孔剂为碳酸氢钠、碳酸钠、柠檬酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的复合相变材料，其特征在于，所述功能增加剂为氧化铍、氧化铝、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的复合相变材料，其特征在于，所述动物油为猪油、羊油、牛油、鱼油、熊油、骆驼油、马油、驴油、狗油、猫油中至少一种。
6.根据权利要求1所述的复合相变材料，其特征在于，所述复合相变材料中相变材料、造孔剂、功能增加剂的质量占比分别为20％～98.5％、0.5％～35％、1％～45％；所述相变材料中动物油和六水氯化钙的质量比为1:0.1～9。
7.一种根据权利要求1-6中任一项所述的复合相变材料在作为临近空间
8.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，将固化状态的复合相变材料加热至形成膏状凝胶体，注入所述电池组的内部电芯空间缝隙中；在室温下待其凝固成固体，再将所述电池组置于不高于2000pa的低气压环境至少1h，即可得到多孔状的复合相变材料。
9.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述临近空间环境的超高比能电池组的能量密度不低于400Wh/kg。
10.一种根据权利要求1-6中任一项所述的复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种复合相变材料，其特征在于，所述复合相变材料在使用状态下为多孔材料，其主要成份由相变材料、造孔剂、功能增加剂组成；所述相变材料的主要成份为动物油和六水氯化钙。
2.根据权利要求1所述的复合相变材料，其特征在于，所述复合相变材料的相变温度区间在25℃～40℃。
3.根据权利要求1所述的复合相变材料，其特征在于，所述造孔剂为碳酸氢钠、碳酸钠、柠檬酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的复合相变材料，其特征在于，所述功能增加剂为氧化铍、氧化铝、氮化铝、氮化硼、氮化硅、碳化硅中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的复合相变材料，其特征在于，所述动物油为猪油、羊油、牛油、鱼油、熊油、骆驼油、马油、驴油、狗油、猫油中至少一种。
6.根据权利要求1所述的复合相变材料，其特征在于，所述复合相变材料中相变材料、造孔剂、功能增加剂的质...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭灏，田千秋，胡文彬，欧阳晓平，韩晓鹏，李金阳，王星凯，吴忠，黄贺，张文，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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