一种大容量电池用含磷系阻燃剂的热管的制作方法

1.本发明属于储能电池技术领域，涉及大容量的安全技术，具体为一种大容量电池用含磷系阻燃剂的热管。


背景技术：

2.近年来，锂电池技术得到快速发展，已应用到越来越多的领域。同时随着新能源汽车的快速发展，对电池的容量要求也越来越大。因此，大容量锂电池的热度一直不减，大容量锂电池的使用温度为充电0℃～45℃，放电-20℃～45℃，最佳使用温度为20～45℃。但是在严寒条件下，低温严重影响电池的寿命和使用效率。在常温或高温条件下，由于锂电池的原理和构造特性，在反复使用过程中常因内阻发热产生较大热量，而且热量会逐渐增加。如果堆积的热量无法得到有效散发，则会影响电池使用的稳定性，并且缩短锂电池使用寿命。温度进一步升高，里面的电解液和溶剂就会分解、燃烧、爆炸。因此，大容量锂电池在工作过程中需要对工作温度进行控制和调节，但是现有的控制和调节结构都比较复杂。
3.当大容量锂电池内部聚集大量热量时，容易导致电池内部发生热失控，因此，对于大容量电池内部发生热失控时的控制也是大容量锂电池必须要考虑的，现有的针对热失控的处理办法为传统的灭火剂灭火，而该方法只能扑灭电池外部的火源，无法扑灭电池内的火源，即不能从根本上解决问题，严重时可能还会引起电池的二次复燃。
4.公开号为cn111912268a的专利，其公开了一种具有导热和消防功能的热管，热管底部与容器连接，在容器内储存导热消防介质，容器上设置释放管组，释放管组上设置有阀门。采用此结构常温下可以导热，在电池包故障起热时，容器中的介质会喷射到电池包内，达到降温和灭火的目的。但是这种热管需要单独的导热消防介质储存容器，结构复杂，增大了电池的附加体积，实用性能差。


技术实现要素：

5.针对上述现有的大容量锂电池工作温度的控制和调节装置比较复杂，同时现有的电池热失控不能从根本上控制的问题，本发明提出了一种大容量电池用含磷系阻燃剂的热管。
6.本发明主要是在热管本体额管腔内连接加热部件或冷却部件，加热部件或冷却部件延伸至热管本体的外侧，通过加热部件在大容量电池处于低温状态时，对电池内部进行加热；通过冷却部件，在电池内部温度较高时，将热管本体导出的热量快速散发掉，实现大容量电池内部工作温度的调节和控制；同时在热管本体的管壁上设置释放组件，通过释放组件可在电池出现热失控时打开，将添加有阻燃剂的导热介质释放至电池内部，阻燃剂与电池电解液混合，使电解液钝化，对电池内部进行热失控控制，即从根源上解决热失控的问题；其具体技术方案如下：
7.一种大容量电池用含磷系阻燃剂的热管，包括热管本体,以及与热管本体的管腔连接的加热部件或冷却部件，所述加热部件或冷却部件延伸至热管本体的外侧，所述加热
部件或冷却部件与热管本体一体化集成设置。
8.进一步限定，所述热管本体的管腔内充注有导热介质，所述导热介质内含有磷系阻燃剂；所述热管本体的管壁上设置有释放组件。
9.进一步限定，所述导热介质与磷系阻燃剂的质量之比为1:2～3:1。
10.进一步限定，所述磷系阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂、亚磷酸酯类阻燃剂、膦酸酯类阻燃剂及磷腈中的一种或两种及两种以上的组合。
11.进一步限定，所述磷酸酯类阻燃剂为磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、氟代烷基磷酸酯、磷酸甲酚二苯酯、磷酸二苯一辛磷酸三苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三甲酯、异丙基苯基二苯基磷酸酯、三(4-甲氧基苯基)磷酸酯、磷酸甲苯二苯酯、二苯基磷酸辛酯、磷酸三辛酯、磷酸三乙酯、乙烯乙基磷酸酯、三(β-氯乙基)磷酸酯、磷酸三(2,2,3,3,3-五氟丙基)酯或磷酸三(1,1,1,3,3,3-氟-2-丙基)酯。
12.进一步限定，所述亚磷酸酯类阻燃剂为亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三丁酯、三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸盐或亚磷酸三酯。
13.进一步限定，所述膦酸酯类阻燃剂为甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、苯基膦酸二乙酯、双(2，2，2-三氟乙基)甲基膦酸酯、双(2，2，2-三氟乙基)乙基膦酸酯或2-(噻吩甲基)膦酸二乙酯。
14.进一步限定，所述磷腈为六甲氧基环三磷腈、六(甲氧基乙氧基乙氧基)环三磷腈、不饱和烷氧基环三磷腈、六(2,2,2-三氟乙氧基)环三磷腈、乙氧基五氟环三磷腈、苯氧基五氟环三磷腈、4-甲氧基-苯氧基五氟环三磷腈、2-氯-4-甲氧基-苯氧基五氟环三磷腈、聚[双(甲氧基乙氧基乙氧基)磷腈]、聚[双(乙氧基乙氧基乙氧基)磷腈]、磷腈小分子、六氟环三磷腈、乙氧基(五氟)环三磷腈或六氯环三磷腈。
[0015]
进一步限定，所述加热部件为加热带、加热棒或加热丝。
[0016]
进一步限定，所述冷却部件为涡流管。
[0017]
进一步限定，所述释放组件为感温释放组件，所述感温释放组件为易熔金属件、感温泄爆膜、感温泄爆阀或感温玻璃球。
[0018]
进一步限定，所述感温释放组件的释放温度＞150℃。
[0019]
进一步限定，所述释放组件为感压释放组件，所述感压释放组件为刻划槽或薄弱孔。
[0020]
进一步限定，所述感压释放组件的释放压力＞0.5mpa。
[0021]
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0022]
1、本发明一种大容量电池用含磷系阻燃剂的热管，其包括热管本体，以及与热管本体的管腔连接的加热部件或冷却部件，加热部件或冷却部件延伸至热管本体的外侧。在电池处于严寒环境中时，加热部件通过热管本体将热量传递至电池内部，对电池进行加热；当电池正常工作散热时，可通过热管本体将电池内部的热量导出，对电池内部进行冷却，使电池始终处在最佳的工作温度范围内，确保电池的工作效率最大；同时本发明的热管不会增加额外的体积，实用性强。
[0023]
2、在热管本体的管腔内充注有导热介质，导热介质内含有磷系阻燃剂；热管本体的管壁上设置有释放组件；在电池内部出现热失控时，通过电池热失控产生的高温或高压将释放组件打开，使得热管本体管腔内含有磷系阻燃剂的导热介质进入大容量电池内部，
阻燃剂与电池的电解液混合，时电解液钝化；对热失控进行控制，防止热失控进行蔓延，从根本上对热失控进行控制，确保大容量电池不会出现二次燃烧。
附图说明
[0024]
图1为实施例1中大容量电池用含磷系阻燃剂的热管的结构示意图；
[0025]
图2为实施例2中大容量电池用含磷系阻燃剂的热管的结构示意图；
[0026]
图3为实施例3中大容量电池用含磷系阻燃剂的热管的结构示意图；
[0027]
其中，1-热管本体，2-管腔，3-吸液芯，4-加热棒，5-薄弱孔，6-感温泄爆阀，7-涡流管，8-刻划槽。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行进一步地解释说明，但本发明并不限于以下说明的实施方式。
[0029]
本发明一种大容量电池用含磷系阻燃剂的热管，包括热管本体1,以及与热管本体1的管腔2连接的加热部件或冷却部件，加热部件或冷却部件延伸至热管本体1的外侧，加热部件或冷却部件与热管本体1一体化集成设置。热管本体1的管腔2内充注有导热介质，导热介质内含有磷系阻燃剂；热管本体1的管壁上设置有释放组件。导热介质与磷系阻燃剂的质量之比为1:2～3:1。磷系阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂、亚磷酸酯类阻燃剂、膦酸酯类阻燃剂及磷腈中的一种或两种及两种以上的组合。磷酸酯类阻燃剂为磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、氟代烷基磷酸酯、磷酸甲酚二苯酯、磷酸二苯一辛磷酸三苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三甲酯、异丙基苯基二苯基磷酸酯、三(4-甲氧基苯基)磷酸酯、磷酸甲苯二苯酯、二苯基磷酸辛酯、磷酸三辛酯、磷酸三乙酯、乙烯乙基磷酸酯、三(β-氯乙基)磷酸酯、磷酸三(2,2,3,3,3-五氟丙基)酯或磷酸三(1,1,1,3,3,3-氟-2-丙基)酯。亚磷酸酯类阻燃剂为亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸三丁酯、三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸盐或亚磷酸三酯。膦酸酯类阻燃剂为甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、苯基膦酸二乙酯、双(2，2，2-三氟乙基)甲基膦酸酯、双(2，2，2-三氟乙基)乙基膦酸酯或2-(噻吩甲基)膦酸二乙酯。磷腈为六甲氧基环三磷腈、六(甲氧基乙氧基乙氧基)环三磷腈、不饱和烷氧基环三磷腈、六(2,2,2-三氟乙氧基)环三磷腈、乙氧基五氟环三磷腈、苯氧基五氟环三磷腈、4-甲氧基-苯氧基五氟环三磷腈、2-氯-4-甲氧基-苯氧基五氟环三磷腈、聚[双(甲氧基乙氧基乙氧基)磷腈]、聚[双(乙氧基乙氧基乙氧基)磷腈]、磷腈小分子、六氟环三磷腈、乙氧基(五氟)环三磷腈或六氯环三磷腈。加热部件为加热带、加热棒4或加热丝。冷却部件为涡流管7。释放组件为感温释放组件，感温释放组件为易熔金属件、感温泄爆膜、感温泄爆阀6或感温玻璃球。感温释放组件的释放温度＞150℃。释放组件为感压释放组件，感压释放组件为刻划槽8或薄弱孔5。感压释放组件的释放压力＞0.5mpa。
[0030]
实施例1
[0031]
参见图1，本实施例一种大容量电池用含磷系阻燃剂的热管，其包括热管本体1，在热管本体1的管腔2内设置有加热部件，在管腔2内贴合管腔2的内壁还设置有吸液芯3，加热部件的一端部置于热管本体1的管腔2内，另一端部延伸至热管本体1的外侧，在大容量电池处于严寒环境中时，加热部件通过热管本体1对大容量电池进行加热，确保大容量电池在低
温环境中仍能处在最佳的工作温度，加热部件或冷却部件与热管本体1一体化集成设置。
[0032]
本实施例的热管本体1的管腔2内充注有导热介质，在导热介质内含有磷系阻燃剂，该磷系阻燃剂可以是磷酸酯类阻燃剂、亚磷酸酯类阻燃剂、膦酸酯类阻燃剂及磷腈中的一种或两种及两种以上的组合。在热管本体1的管壁上设置有释放组件。
[0033]
优选的，本实施例的磷系阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂中的磷酸三甲酯。
[0034]
优选的，本实施例的导热介质为水，其中，导热介质与磷酸三甲酯的质量比为1:2。
[0035]
优选的，本实施例的加热部件加热棒4。
[0036]
优选的，本实施例的释放组件为感压释放组件，具体的感压释放组件为薄弱孔5，薄弱孔5的底壁厚度为热管本体1管壁厚度的四分之一；薄弱孔5的释放压力＞0.5mpa。
[0037]
实施例2
[0038]
参见图2，本实施例一种大容量电池用含磷系阻燃剂的热管，其包括热管本体1，在热管本体1的管腔2内设置有加热部件，在管腔2内贴合管腔2的内壁还设置有吸液芯3，加热部件的一端部置于热管本体1的管腔2内，另一端部延伸至热管本体1的外侧，在大容量电池处于严寒环境中时，加热部件通过热管本体1对大容量电池进行加热，确保大容量电池在低温环境中仍能处在最佳的工作温度，加热部件或冷却部件与热管本体1一体化集成设置。
[0039]
本实施例的热管本体1的管腔2内充注有导热介质，在导热介质内含有磷系阻燃剂，该磷系阻燃剂可以是磷酸酯类阻燃剂、亚磷酸酯类阻燃剂、膦酸酯类阻燃剂及磷腈中的一种或两种及两种以上的组合。在热管本体1的管壁上设置有释放组件。
[0040]
优选的，本实施例的释放组件设置在热管本体1的底部。
[0041]
优选的，本实施例的磷系阻燃剂为亚磷酸酯类阻燃剂中的亚磷酸三乙酯。
[0042]
优选的，本实施例的导热介质为氨水，其中，导热介质与磷酸三甲酯的质量比为3:1。
[0043]
优选的，本实施例的加热部件加热丝。
[0044]
优选的，本实施例的释放组件为感温释放组件，具体的感温释放组件为感温泄爆阀6，感温泄爆阀6的释放温度＞150℃，优选的，释放温度为160℃。
[0045]
实施例3
[0046]
参见图3，一种大容量电池用含磷系阻燃剂的热管，其包括热管本体1，在热管本体1的管腔2内设置有冷却部件，在管腔2内贴合管腔2的内壁还设置有吸液芯3，冷却部件的一端部置于热管本体1的管腔2内，另一端部延伸至热管本体1的外侧，在大容量电池正常工作产生热量时，冷却部件通过热管本体1对大容量电池内部进行散热，确保大容量电池内部产生的热量能够及时导出、散发，加热部件或冷却部件与热管本体1一体化集成设置。
[0047]
本实施例的热管本体1的管腔2内充注有导热介质，在导热介质内含有磷系阻燃剂，该磷系阻燃剂可以是磷酸酯类阻燃剂、亚磷酸酯类阻燃剂、膦酸酯类阻燃剂及磷腈中的一种或两种及两种以上的组合。在热管本体1的管壁上设置有释放组件。
[0048]
优选的，本实施例的释放组件设置在热管本体1的底部。
[0049]
优选的，本实施例的磷系阻燃剂为磷腈中的六甲氧基环三磷腈。
[0050]
优选的，本实施例的导热介质为酒精，其中，导热介质与磷酸三甲酯的质量比为3:1。
[0051]
优选的，本实施例的冷却部件为涡流管7。
[0052]
优选的，本实施例的释放组件为感压释放组件，具体的感压释放组件为刻划槽8，刻划槽8的释放压力＞0.5mpa，优选的，释放压力为0.6mpa。
[0053]
需要说明的是，本发明的感温释放组件还可以是易熔金属件、感温泄爆膜或感温玻璃球中的一种。本发明的冷却部件还可以是涡流管或散热风机。本发明的磷酸酯类阻燃剂还可以是磷酸三乙酯、磷酸三苯酯、氟代烷基磷酸酯、磷酸甲酚二苯酯、磷酸二苯一辛磷酸三苯酯、磷酸三丁酯、磷酸三甲酯、异丙基苯基二苯基磷酸酯、三(4-甲氧基苯基)磷酸酯、磷酸甲苯二苯酯、二苯基磷酸辛酯、磷酸三辛酯、磷酸三乙酯、乙烯乙基磷酸酯、三(β-氯乙基)磷酸酯、磷酸三(2,2,3,3,3-五氟丙基)酯或磷酸三(1,1,1,3,3,3-氟-2-丙基)酯。本发明的亚磷酸酯类阻燃剂还可以是亚磷酸三甲酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三丁酯、三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸盐或亚磷酸三酯。本发明的膦酸酯类阻燃剂为甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯、苯基膦酸二乙酯、双(2，2，2-三氟乙基)甲基膦酸酯、双(2，2，2-三氟乙基)乙基膦酸酯或2-(噻吩甲基)膦酸二乙酯。本发明的磷腈还可以是六(甲氧基乙氧基乙氧基)环三磷腈、不饱和烷氧基环三磷腈、六(2,2,2-三氟乙氧基)环三磷腈、乙氧基五氟环三磷腈、苯氧基五氟环三磷腈、4-甲氧基-苯氧基五氟环三磷腈、2-氯-4-甲氧基-苯氧基五氟环三磷腈、聚[双(甲氧基乙氧基乙氧基)磷腈]、聚[双(乙氧基乙氧基乙氧基)磷腈]、磷腈小分子、六氟环三磷腈、乙氧基(五氟)环三磷腈或六氯环三磷腈。
[0054]
本发明的一种大容量电池用含磷系阻燃剂的热管，其工作过程为：在使用时，在安装有加热部件和制冷部件的热管本体1插接在大容量电池的腔体中，将热管本体1上连接加热部件和制冷部件的端部伸出大容量电池的腔体；当电池处于低温环境中时，安装有加热部件的热管本体1工作，加热部件产生的热量通过热管本体1传导至大容量电池内部，对大容量电池的内部进行加热；在电池工作产生热量时通过安装有冷却部件的热管本体1将大容量电池内部的热量导出并通过冷却部件散发掉，通过本发明热管能够很好地对大容量电池的工作温度进行调节和控制，确保大容量电池工作在最佳的工作温度范围内，始终处于高效工作。当大容量电池内部出现热失控时，热失控产生的高温、高压将热管本体1上的释放组件打开，含有磷系阻燃剂的导热介质流入至大容量电池的内部，磷系阻燃剂与电池电解液发生放应，使电解液钝化，对热控制进行控制，防止热失控蔓延。
[0055]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。