本公开涉及在目视检查时可容易地与水区分开的工作流体。
背景技术：
：例如，各种有色工作流体描述于美国专利7,708,903、4,758,366和7,276,177中。技术实现要素：在一些实施方案中，提供了工作流体。所述工作流体包含基于工作流体的总重量计至少80重量％的量的一种或多种卤化化合物。所述工作流体还包含着色剂，所述着色剂以使得所述着色剂可由人的肉眼检测到的量均匀地分布在整个所述工作流体中。所述工作流体是不易燃的。本公开的以上概述不旨在描述本公开的每个实施方案。本公开中的一个或多个实施方案的细节也阐述在以下说明中。依据说明书和权利要求书，本公开的其它特征、目标和优点将显而易见。具体实施方式电气化车辆中的电子部件通常需要热管理。寻求改进的热管理方法以简化热量向/从部件的传递，或提高热量向/从部件传递的效率，这是性能、可靠性、安全性和增加使用寿命所需的。电子器件或电化学电池的浸渍冷却已被确定为一种提高热性能的方式。浸渍冷却流体的所需性质包括高热导率、低电导率和不易燃性(即无闪点)或低易燃性。氟化烃，诸如部分氟化或全氟化的碳氟化合物、氟代醚、氟代酮和氟代烯烃，具有这些所需的性质。然而，这些流体通常是澄清且无色的。在汽车应用中，用于热管理、润滑或其他应用的其他流体也可能在外观上类似(例如，水)。因此，需要用于区分浸渍冷却流体与电气化车辆中使用的其他流体的方法。此类方法还有利于诊断车辆运行或维修期间的流体泄漏。此类组合物应该是可靠的，并且不会影响浸渍冷却流体的性能(例如在热导率、电导率和易燃性方面)。氟化流体对汽车应用中使用的常见着色剂具有很小的溶解度甚至不具有溶解度。可使用增溶剂来提高着色剂溶解度。这些增溶剂通常为烃溶剂，例如己烷、辛烷、癸烷和十六烷、二甲基醚、矿物油、二甲苯和萘。然而，此类溶剂是高度易燃的，因此会在电子或储能浸渍冷却应用中造成安全风险。此外，增溶剂通常还与体系材料不相容。例如，邻苯二甲酸二辛酯(dop)(存在于电气化车辆系统中的橡胶密封件和柔软管的常用增塑剂)在二甲苯中具有良好的溶解度。因此，需要与未着色工作流体表现相当(例如在热导率、电导率、易燃性和材料相容性方面)的着色工作流体。如本文所用，“链中杂原子”意指除了碳之外的原子(例如，氧、氮或硫)，该原子键合至碳链(直链或支链或在环内)中的至少两个碳原子以便形成碳-杂原子-碳链。如本文所用，“氟-”(例如，涉及基团或部分，诸如“氟代亚烷基”或“氟代烷基”或“氟烃”)或“氟化的”意指(i)部分地氟化，使得存在至少一个键合碳的氢原子，或者(ii)全氟化的。如本文所用，“全氟-”(例如，涉及基团或部分，诸如“全氟亚烷基”或“全氟烷基”或“全氟烃”)或“全氟化的”意指完全地氟化，使得除非另外表明，否则不存在可被氟替换的键合碳的氢原子。如本文所用，“增溶剂”意指烃溶剂，诸如己烷、辛烷、癸烷和十六烷、二甲基醚、矿物油、二甲苯、萘、甲苯等。此类烃溶剂包括含有碳和氢并且还可含有杂原子(诸如氧、氮或硫)的化合物。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”、和“所述”包括复数指代，除非内容清楚指示其它含义。如本说明书和所附实施方案中所用的，除非所述内容明确地另有规定，否则术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用。如本文所用，通过端点表述的数值范围包括该范围内所包含的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5)。除非另外指明，否则本说明书和实施方案中所使用的表达量或成分、特性测量等的所有数字在所有情况下均应理解成由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附实施方案列表中示出的数值参数可根据本领域的技术人员利用本公开的教导内容寻求获得的期望特性而变化。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到受权利要求书保护的实施方案的范围内的情况下，每个数值参数应至少根据所报告的有效位数并通过应用惯常的四舍五入法来解释。在一些实施方案中，本公开涉及工作流体，所述工作流体(i)基于目视检查可易于识别(例如，易于与水或其他未着色/澄清流体区分)；以及(ii)表现出当前未着色工作流体的所需性能属性。在一些实施方案中，此类工作流体可包含一种或多种卤化化合物、一种或多种着色剂和任选的一种或多种增溶剂。在一些实施方案中，卤化化合物可包括氟化化合物、氯化化合物、溴化化合物或它们的组合。在一些实施方案中，卤化化合物可包括氟化化合物。氟化化合物可包括表现出以下特性中的任一个、任何组合或全部的任何氟化化合物：足够低的熔点(例如，<-40℃)和高沸点(例如，对于单相热传递>80℃)、高热导率(例如，>0.05w/m-k)、高比热容(例如，>800j/kg-k)、低粘度(例如，在室温下<2cst)、低电导率(例如，<1e-7s/cm)和不易燃性(例如，无闭杯闪点)或低易燃性(例如，闪点>100f)。在一些实施方案中，此类氟化化合物可包括氟代醚、碳氟化合物、氟代酮、氟代砜和氟代烯烃中的任一种或它们的组合或由其组成。在一些实施方案中，氟化化合物可包括部分氟化化合物或由部分氟化化合物组成。在各种实施方案中，氟化化合物可包括全氟化化合物或由全氟化化合物组成。在一些实施方案中，工作流体可以包含部分氟化化合物和全氟化化合物。在一些实施方案中，卤化化合物可以基于工作流体的总重量计至少50重量％、至少80重量％、至少90重量％、至少95重量％、或至少99重量％的量存在于工作流体中。在一些实施方案中，本公开的工作流体可包含一种或多种着色剂(或染料或颜料)。如本文所用，术语“着色剂”是指向存在着色剂的组合物赋予颜色和/或其他不透明度和/或其他视觉效果的任何物质。在一些实施方案中，着色剂可包括吸收电磁波谱的可见光区域内的光的材料。例如，合适的着色剂可包括用于偶氮(例如，油红o)和蒽醌(例如，溶剂蓝35)族着色剂的可商购获得的染料。在一些实施方案中，合适的着色剂可包括有机染料，诸如偶氮、蒽醌、酞菁蓝和酞菁绿、喹吖啶酮、二恶嗪、异吲哚啉酮或还原染料。在一些实施方案中，着色剂可以使得人的肉眼可检测到的浓度存在于工作流体中。出于本申请的目的，“人的肉眼可检测到”意指在自然光条件下，人的肉眼(即，没有受益于除标准矫正镜片之外的放大光学装置)可将包含着色剂的工作流体组合物与不含着色剂的相同组合物区分开。在一些实施方案中，着色剂可以基于工作流体的总重量计至少百万分之10重量份、至少百万分之1重量份、至少百万分之0.1重量份的量存在于工作流体中。在一些实施方案中，着色剂可以基于工作流体的总重量计介于百万分之10和百万分之100之间、介于百万分之1和百万分之10之间、或介于百万分之0.1和百万分之1之间的量存在于工作流体中。在一些实施方案中，着色剂可分散、溶解或以其他方式分布在工作流体中，使得工作流体在广泛范围的操作温度下(例如，介于-40摄氏度和85摄氏度之间、介于-20摄氏度和60摄氏度之间、或介于0摄氏度和40摄氏度之间)在其整个组合物中具有均匀或基本上均匀的颜色。在一些实施方案中，着色剂可为稳定的，即，(i)与工作流体不反应或基本上不与工作流体反应或不被工作流体消耗；以及(ii)在广泛范围的操作温度下，在至少1天、至少1小时、或至少15分钟时期内，保持均匀或基本上均匀地分散、溶解或以其他方式分布在工作流体中。例如，在一些实施方案中，着色剂可在工作流体中保持人肉眼可检测并且在介于-40摄氏度和85摄氏度之间、介于-20摄氏度和60摄氏度之间、或介于0摄氏度和40摄氏度之间的温度下在至少1年、至少1个月、或至少24小时的时期内保持稳定。如上所述，可能不希望在本发明的工作流体中存在增溶剂，这至少是因为这些增溶剂促进增加易燃性和材料不相容性。令人惊讶的是，发现一些非氟化染料在不使用增溶剂的情况下在氟化流体中具有足够的溶解度，使得工作流体在某些热管理应用所关注的温度范围内在其整个组合物中具有均匀或基本上均匀的颜色。就这一点而言，在一些实施方案中，本公开的工作流体可以不含增溶剂或包含少量增溶剂(使得工作流体是/保持不易燃的)。如本文所用，“不易燃”是指根据astmd-3278-96“通过小号闭杯设备进行的液体闪点的标准测试方法(standardtestmethodsforflashpointofliquidsbysmallscaleclosed-cupapparatus)”所测定，在60摄氏度或更低温度下不具有闪点的组合物或流体。就这一点而言，在一些实施方案中，增溶剂可以基于工作流体的总重量计小于10重量％、小于5重量％、小于1重量％、或小于0.5重量％的量存在于工作流体中。在工作流体包含部分氟化化合物的实施方案中，本公开的工作流体可以不含增溶剂或包含基于工作流体的总重量计小于10重量％、小于5重量％、小于1重量％、或小于0.5重量％的量的增溶剂。在工作流体包含全氟化化合物的实施方案中，本公开的工作流体可以包含基于工作流体的总重量计小于10重量％、小于5重量％、小于1重量％、或小于0.5重量％的量的增溶剂。在一些实施方案中，本公开的工作流体除了易于通过目视检查基于颜色来识别之外，还可以具有使得它们适于用作直接和间接接触电子浸渍冷却应用的热管理流体的特性。如本文所用，“直接接触电子浸渍”是指允许工作流体与待热管理的电子部件直接物理接触(而不是例如经由热交换器间接热接触)的应用。在一些实施方案中，如根据类似于astmd257的方法在室温下测量的，工作流体可具有小于1e-7、小于1e-11、或小于1e-15的电导率。在一些实施方案中，工作流体可具有高热导率(＞0.05w/m-k)、高比热容(＞800j/kg-k)和低粘度(在室温下<2cst)。在一些实施方案中，本公开的工作流体可具有介于10℃-200℃、或30℃-150℃、70℃-100℃之间；或大于70℃、大于30℃、或大于10℃的沸点。在一些实施方案中，本公开的工作流体可具有介于-100℃-0℃、或-70℃-20℃、-50℃-40℃之间；或小于0℃℃、小于-20℃、或小于-40℃的熔点。在一些实施方案中，本公开的工作流体可以是相对化学惰性的、热稳定的和无毒的。工作流体可具有低环境影响。就这一点而言，本公开的工作流体可具有零或接近零的臭氧损耗潜势(odp)和小于500、300、200、100或小于10的全球变暖潜势(gwp，100yrith)。电化学电池(例如，锂离子电池)在世界范围内广泛用于从混合动力车辆和电动车辆到动力工具、便携式计算机和移动设备的大量电气和电子器件。常常需要用于电化学电池组(例如，锂离子电池组)的热管理系统来使电池的循环寿命最大化。这些类型的热管理系统用来控制/保持电池组内每个电池的均匀温度。高温可能增加电池的容量衰减速率和阻抗，同时降低其生命周期。理想的是，电池组内的每个单独的电池将处于相同的环境温度下。虽然电化学电池通常是安全可靠的储能器件，但锂离子电池在某些条件下会遭受被称为热失控的灾难性故障。热失控是通过热触发的一系列内部放热反应。过量热的产生可能来自电过充电、热过热、或来自内部电短路。内部短路通常由制造缺陷或杂质、树枝状锂形成或机械损坏引起。电化学电池或电化学电池组的直接接触流体浸渍可减轻灾难性的热失控事件，同时还为电池组的有效正常操作提供必要的持续热管理。电池的浸渍冷却和热管理可使用设计用于单相或两相浸渍冷却的系统来实现。在任一种情况下，流体被设置成与电化学电池热连通以保持、增加或降低电化学电池的温度(即，热量可经由流体传递至电池或从电池传递)。在一些实施方案中，本公开涉及根据一些实施方案的包含本公开的工作流体的电化学电池组。一般来讲，电化学电池组可包括容纳多个电化学电池单元的外壳。本公开的工作流体可设置在外壳内，使得流体与电化学电池中的一个或多个(至多全部)电化学电池热连通。热连通可通过直接接触浸渍或间接热接触来实现。在采用直接接触浸渍的实施方案中，工作流体可围绕并直接接触电化学电池的一个或多个(至多全部)电化学电池的任何部分(至多完全围绕并直接接触)。在一些实施方案中，电化学电池可以是可再充电电池(例如，可再充电锂离子电池)。在一些实施方案(未示出)中，工作流体可在外壳内或向外壳/从外壳循环(例如，经由泵)。例如，工作流体可通过管道或软管提供给外壳，并且可在周期性地或连续地路由到散热器或热交换器之前围绕电化学电池或在电化学电池之间流动。在一些实施方案中，在流经散热器或热交换器之后，工作流体可再次被路由到电化学电池。另选地，工作流体可以不在外壳内或不向外壳/从外壳循环。本公开的电化学电池组可设置在任何数量的器件或机器中，并且被构造成向任何数量的器件或机器供电。例如，此类设备或机器可包括汽车、摩托车、船、飞机、动力工具或任何其他器件或机器。虽然本公开主要涉及在电化学电池的热管理中使用工作流体，但应当理解，本公开的工作流体可用于可能需要快速、目视识别工作流体的任何热管理应用中。此类应用可包括半导体制造和电子器件冷却(例如，电力电子器件、变压器或计算机/服务器)。在一些实施方案中，本公开可涉及用于冷却电子部件的方法。一般来讲，所述方法可包括至少部分地将热电子生成部件(例如，电化学电池)浸入本公开的工作流体中。所述方法还可包括使用工作流体传递来自发热电子部件的热量。在一些实施方案中，本发明还涉及用于热传递的装置，该装置包括器件以及用于向器件或从器件传递热的机构。传递热量的机制可包括本公开的工作流体。所提供的用于热传递的装置可包括器件。器件可为待冷却、加热或维持在预定温度或温度范围内的部件、工件、器件、机器或组件等。此类器件包括电子部件、机械部件和光学部件。在一些实施方案中，器件可包括冷却器、加热器或它们的组合。所提供的装置可包括用于传递热的机构。机制可包括本公开的工作流体。可通过将热传递机构放置成与器件热接触来传递热。当将热传递机构放置成与器件热接触时，热传递机构从器件除去热或向器件提供热，或将器件维持在选定温度或温度范围。热流的方向(从器件流出或流向器件)由器件和热传递机构之间的相对温差决定。热传递机构可包括用于管理热传递流体的设施，包括但不限于泵、阀门、流体约束系统、压力控制系统、冷凝器、换热器、热源、散热器、制冷系统、主动温度控制系统和被动温度控制系统。可通过将热传递机构放置成与器件热连通来传递热。当将热传递机构放置成与器件热连通时，热传递机构从设备除去热或向设备提供热，或将设备保持在选定温度或温度范围。热流的方向(从器件流出或流向器件)由器件和热传递机构之间的相对温差决定。所提供的装置还可包括制冷系统、冷却系统、测试设备和加工装置。实施方案列举1.一种工作流体，所述工作流体包含：基于所述工作流体的总重量计至少80重量％的量的一种或多种卤化化合物；着色剂，所述着色剂以使得所述着色剂可由人的肉眼检测到的量均匀地分布在整个所述工作流体中；其中所述工作流体是不易燃的。2.根据实施方案1所述的工作流体，其中所述卤化化合物包括氟化化合物。3.根据实施方案2所述的工作流体，其中所述氟化化合物包括氟代醚、碳氟化合物、氟代酮、氟代砜或氟代烯烃。4.根据实施方案2-3中任一项所述的工作流体，其中所述氟化化合物包括部分氟化化合物。5.根据实施方案2-3中任一项所述的工作流体，其中所述氟化化合物由部分氟化化合物组成。6.根据实施方案2-3中任一项所述的工作流体，其中所述氟化化合物包括一种或多种全氟化化合物与一种或多种部分氟化化合物的混合物。7.根据实施方案2-3中任一项所述的工作流体，其中所述氟化化合物由一种或多种全氟化化合物组成。8.根据前述实施方案中任一项所述的工作流体，其中所述着色剂包括有机染料。9.根据前述实施方案中任一项所述的工作流体，其中基于所述工作流体的总重量计，所述着色剂以介于百万分之10和百万分之100之间的量存在。10.根据前述实施方案中任一项所述的工作流体，其中所述着色剂至少部分地溶解于所述卤化化合物中。11.根据前述实施方案中任一项所述的工作流体，其中基于所述工作流体的总重量计，任何增溶剂共同以小于10重量％的量存在于所述工作流体中。12.根据前述实施方案中任一项所述的工作流体，其中所述工作流体具有大于0.05w/m-k的热导率。13.根据前述实施方案中任一项所述的工作流体，其中所述工作流体具有大于800j/kg-k的比热容。14.根据前述实施方案中任一项所述的工作流体，其中所述工作流体在室温下具有小于2cst的粘度。15.根据前述实施方案中任一项所述的工作流体，其中所述工作流体具有介于10摄氏度和200摄氏度之间的沸点。16.一种热管理系统，所述热管理系统包括：具有内部空间的壳体；设置在所述内部空间内的电化学电池；以及根据实施方案1-15中任一项所述的工作流体，所述工作流体设置在所述内部空间内，使得所述电化学电池与所述工作流体热连通。17.一种电动车辆，所述电动车辆包括根据实施方案16所述的热管理系统。实施例本公开的目标和优点通过下面的例示性实施例进一步说明。除非另外指明，否则实施例和说明书的其余部分中使用的所有份数、百分比、比例等均按重量计，并且实施例中使用的所有试剂均得自或可得自一般化学品供应商，诸如例如美国密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(sigma-aldrichcorp.，saintlouis，mo，us)，或者可通过常规的方法合成。本文使用以下缩写：hr＝小时，min＝分钟，g＝克，μm＝微米(10-6m)，℃＝摄氏度，重量％＝重量百分比，ml-毫升。实施例1-6：不添加增溶剂如下在室温下制备工作流体实施例1-6。通过将少量的油红o和溶剂蓝35染料添加到大约4g的每种氟化流体中直至过量的染料以固体颗粒的形式可见，使每种流体样品饱和。用手搅拌样品大约5秒，然后在室温(大约25℃)下保持大约24小时，之后用whatman#5(2.5μm)滤纸对其各自进行过滤。然后在室温(大约25℃)和-50℃下目视观察样品的颜色，结果汇总于表1中。在表1、3和6中，等级“o”表示肉眼不可见颜色，“xo”表示实例具有一些视觉上可检测的颜色，“x”表示工作流体具有易于检测的颜色。表1.在室温和-50℃下目视检查工作流体实施例7-12：少量增溶剂实施例7-12在室温(大约25℃)下通过首先以表2中所示的量制备大约油红o染料或溶剂蓝35染料在二甲苯中的溶液来制备。随后将每种染料/二甲苯溶液引入大约4克工作流体中，直到溶解的染料的浓度在0.006重量％-0.009重量％的范围内，如表3所示。表2.用于制备实施例7-12的染料+溶解剂溶液将样品在室温(大约25℃)下保持大约24小时，之后用whatman#5(2.5μm)滤纸对其各自进行过滤。然后使用与实施例1-6所用标度相同的标度，在室温(大约25℃)和-50℃下目视观察样品的颜色。结果汇总于表3中。表3.在室温和-50℃下目视检查工作流体实施例12-13：氟化流体的混合物实施例13和14包含氟化流体的混合物，并且如下制备。通过将大约10ml的甲苯与溶剂蓝35染料混合来制备染料在甲苯中的饱和溶液，从而确保在溶液中可目视观察到未溶解的染料。用手搅拌甲苯+染料样品大约5秒，然后在室温下静置大约30分钟，之后用whatman#5(2.5μm)滤纸过滤。为了测定染料在甲苯中的浓度，将已知样品重量的混合物置于铝称量舟皿中并干燥超过24小时。称量残余物，然后计算流体中染料的浓度，如表4所示。表4.用于制备实施例13和14的染料/溶剂溶液单位量称量舟皿(空)质量g1.0834称量舟皿+甲苯/染料溶液质量g2.2603称量舟皿+染料(干燥后)质量g1.1007甲苯/染料溶液质量g1.1769染料质量g0.0173甲苯/染料饱和溶液中的染料重量％1.47为了制备实施例13和14，将一定量的染料/甲苯溶液和novec7200(列于表5中)与大约4gfc-3283以该顺序在玻璃小瓶中混合。然后用手搅拌混合物大约5秒。将样品在室温下保持大约30min，之后用whatman#5(2.5μm)滤纸对其各自进行过滤。然后使用与实施例1-12所用标度相同的标度，在室温(大约25℃)和-50℃下目视观察样品的颜色。结果汇总于表6中。表5.氟化流体混合物的组成表6.在室温和-50℃下目视检查工作流体实施例25℃-50℃13xo#o*14xx#观察到非常浅的颜色。*fc-3283在-50℃下冻结，这导致与novec7200相分离实施例14-21：氟化流体和溶解剂的混合物的易燃性以表7中所列的量制备novec7200氟化流体和甲苯的混合物，并根据astmd-3278-96e-1“通过小号闭杯设备进行的液体闪点的标准测试方法(standardtestmethodsforflashpointofliquidsbysmallscaleclosed-cupapparatus)”中概述的程序测试闭杯闪点。如表7所示，根据astm测试方法，发现包含至多9重量％并包括9重量％甲苯的混合物是不易燃的(即，未表现出闪点)。表7.氟化流体和增溶剂混合物的闭杯闪点实施例甲苯(重量％)闪点(℃)151无162无173无184无195无206无217无228无239无2410-12525-22650-3在不脱离本公开的范围和实质的情况下，对本公开进行的各种变型和更改对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。应当理解，本公开并不旨在受本文中示出的例示性实施方案和实施例的不当限制，并且此类实施例和实施方案仅以举例的方式呈现，本公开的范围旨在仅受本文中如下示出的权利要求书的限制。在本公开中引用的所有参考文献都以引用的方式全文并入本申请。当前第1页12