【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池安全，特别是涉及一种凝胶热控制复合材料，具有散热、隔热、保温、预热和柔性减震缓冲凝胶复合材料及其应用的方法。
技术介绍
1、电池适宜温度一般为10～30℃，但实际动力电池工作环境温度一般在-30～50℃及以上。同时电池内部因为内阻和电气部件阻抗的存在，在充放电条件下，电池包内部会发热，电流越大，发热量越大，如不能及时把内部热量散出，会影响电池寿命，导致电池使用寿命快速衰减，重则引起热失控带来安全问题。
2、动力电池热处理诉求对电池技术的应用提出了苛刻的要求。因此电池热管理需要使全周期使用工况下运行在一个适合电池工作的温度，设计目标控制电池单体的工作温度和控制不同电池单体的工作温度差，从而确保使用安全，减缓整个电池包的性能、寿命衰减和电池包内部一致性变差、短板效应。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种凝胶热控制复合材料及其制备方法和应用，以解决
技术介绍
中提到的技术问题。
2、电池热管理系统需要对电池单元和电池模块有效温控，满足电池适宜工作温度；设计使电池单元与电池模块保持温度均衡，有效保证电池使用性能和寿命。当电池热失控时能形成阻隔预防、控制危险，提高使用安全性。
3、通过含有相变材料、热控制材料、阻燃剂的凝胶热控制复合材料；凝胶复合材料封装于阻隔绝缘封装膜袋，对电池单元，电池模块具有均匀散热，隔热，储能保温以及减震缓冲提高电池包稳定性的作用。
4、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
6、进一步的，所述的柔性凝胶基质含有聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸羟乙基、2-羟丙烯酸乙酯、1,3,5-苯三羧酸、纤维素纳米纤维、聚丙烯酸丁酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素和羟丙甲纤维素的一种或多种。
7、进一步的，所述的柔性凝胶交联剂含有戊二醛、乙二醛、三聚磷酸盐、n,n-亚甲基双丙烯酰胺、聚n,n-二甲基丙烯酰胺、甘羟铝、氢氧化铝、淀粉铝、二氧化硅气凝胶、锂皂石和粘土的一种或多种。
8、进一步的，所述的柔性凝胶基质还含有水、丙三醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、二丙二醇、四甲基乙二胺、亚硫酸氢钠、过硫酸铵、过硫酸钾、核黄素、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、n-乙烯基-2-吡咯烷酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、十二烷基硫酸钠和柠檬酸中的一种或多种。
9、进一步的，所述的相变材料包括白色凡士林、混合脂肪酸甘油酯、聚乙二醇、碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、硫酸氢盐、磷酸盐、醋酸盐、草酸盐的一种或多种。
10、进一步的，所述的热控制材料包括碳基石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、纳米金属颗粒铝粉、铜粉、陶瓷氮化硼、氮化铝和碳化硅的1种或多种。
11、进一步的，所述的阻燃剂包括玻璃纤维、纤维素纳米晶体、聚磷酰胺、氢氧化铝、二氧化硅气凝胶、矿棉、石棉和陶瓷棉中的一种或多种。
12、进一步的，所述的阻隔绝缘封装膜袋包括聚乙烯，单层聚丙烯以及三层聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的复合膜、铝及氧化物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺和无纺布中的一种或两种以上。
13、进一步的，所述的阻隔绝缘封装膜袋含有环氧树脂、陶瓷和玻璃纤维的一种或两种。
14、本专利技术还公开了一种凝胶热控制复合材料的制备方法，包括以下步骤：在真空或氮气或惰性气体环境，通过聚合和/或离子和/或交联反应制得凝胶，加入相变材料、热控制材料、阻燃剂保温使均匀后中止反应，即得；
15、具体过程如下：
16、将聚丙烯酸钠、丙烯酸、sds分散于去离子水中，搅拌至溶解，再加入n,n-亚甲基双丙烯酰胺、氢氧化铝、硫酸氢钠，搅拌至溶解，随后在上述溶解有聚丙烯酸钠、丙烯酸和n,n-亚甲基双丙烯酰胺、氢氧化铝的溶液中通入高纯氮气，以排出空气，并加入过硫酸铵，聚合反应结束后形成水凝胶，再加入相变材料、热控制材料和阻燃剂，保温使均匀后中止反应，即得。
17、进一步的，所述的柔性凝胶通过真空或超声辅助法、热压密封法复合阻隔绝缘封装膜袋。
18、本专利技术还公开了凝胶热控制复合材料在电池、电子产品热管理安全防护中的应用。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
20、本专利技术的凝胶热控制复合材料的制备和应用，提供热管理的系统结构设计。柔性凝胶基质，具有高吸热、隔热和潜热性能，三维网络可控调节孔径和空隙率，使相变材料有效热吸附。柔性凝胶基质含有的相变材料、热控制材料、阻燃剂，强化热量交换进行有效传递电池热量，达到热管理要求指标。柔性凝胶基质聚合制备，可以使相变材料、热控制材料、阻燃剂凝聚成膜、微囊或微乳，形成二次封装，进一步提高复合材料整体强度、均匀性和稳定性。柔性凝胶基质、相变材料、热控制材料、阻燃剂的协同作用，使复合材料具有散热、隔热、灭火、保温等功能。
21、本专利技术的凝胶热控制复合材料灌装封包在阻隔绝缘封装膜袋，提高柔性凝胶复合材料的封装有效性。同时超声辅助法，解决封装均匀性和潜在破包风险，有利于后续耦合系统装备的优化及匹配。
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1.一种凝胶热控制复合材料，其特征在于：所述的复合材料包括柔性凝胶基质、相变材料、热控制材料和阻燃剂；所述的复合材料通过真空和超声辅助法加入阻隔绝缘封装膜袋中。
2.根据权利要求1所述的一种凝胶热控制复合材料，其特征在于：所述的柔性凝胶基质含有聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸羟乙基、2-羟丙烯酸乙酯、1,3,5-苯三羧酸、纤维素纳米纤维、聚丙烯酸丁酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素和羟丙甲纤维素的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种凝胶热控制复合材料，其特征在于：所述的柔性凝胶交联剂含有戊二醛、乙二醛、三聚磷酸盐、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、聚N,N-二甲基丙烯酰胺、甘羟铝、氢氧化铝、淀粉铝、二氧化硅气凝胶、锂皂石和粘土的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的一种凝胶热控制复合材料，其特征在于：所述的柔性凝胶基质还含有水、丙三醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、二丙二醇、四甲基乙二胺、亚硫酸氢钠、过硫酸铵、过硫酸钾、核黄素、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、2-羟基-2-
5.根据权利要求1所述的一种凝胶热控制复合材料，其特征在于：所述的相变材料包括白色凡士林、混合脂肪酸甘油酯、聚乙二醇的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种凝胶热控制复合材料，其特征在于：所述的热控制材料包括碳基石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、纳米金属颗粒铝粉、铜粉、陶瓷氮化硼、氮化铝和碳化硅的1种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种凝胶热控制复合材料，其特征在于：所述的阻燃剂包括玻璃纤维、纤维素纳米晶体、聚磷酰胺、氢氧化铝、二氧化硅气凝胶、矿棉、石棉和陶瓷棉中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种凝胶热控制复合材料，其特征在于：所述的阻隔绝缘封装膜袋包括聚乙烯，单层聚丙烯以及三层聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的复合膜、铝及氧化物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺和无纺布中的一种或两种以上。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的一种凝胶热控制复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：在真空或氮气或惰性气体环境，通过聚合和/或离子和/或交联反应制得凝胶，加入相变材料、热控制材料、阻燃剂保温使均匀后中止反应，即得。
10.一种如权利要求9制备的凝胶热控制复合材料在电池、电子产品热管理安全防护中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种凝胶热控制复合材料，其特征在于：所述的复合材料包括柔性凝胶基质、相变材料、热控制材料和阻燃剂；所述的复合材料通过真空和超声辅助法加入阻隔绝缘封装膜袋中。
2.根据权利要求1所述的一种凝胶热控制复合材料，其特征在于：所述的柔性凝胶基质含有聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸羟乙基、2-羟丙烯酸乙酯、1,3,5-苯三羧酸、纤维素纳米纤维、聚丙烯酸丁酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素和羟丙甲纤维素的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种凝胶热控制复合材料，其特征在于：所述的柔性凝胶交联剂含有戊二醛、乙二醛、三聚磷酸盐、n,n-亚甲基双丙烯酰胺、聚n,n-二甲基丙烯酰胺、甘羟铝、氢氧化铝、淀粉铝、二氧化硅气凝胶、锂皂石和粘土的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的一种凝胶热控制复合材料，其特征在于：所述的柔性凝胶基质还含有水、丙三醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、二丙二醇、四甲基乙二胺、亚硫酸氢钠、过硫酸铵、过硫酸钾、核黄素、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、n-乙烯基-2-吡咯烷酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮、十二烷基硫酸钠和柠檬酸中的一种或多种。
【专利技术属性】
技术研发人员：朱杏容，
申请(专利权)人：尚五阳武汉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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