一种柔性膜封装的吸热装置及其制作方法
【专利摘要】本发明公开一种柔性膜封装的吸热装置及其制作方法，包括柔性模壳体、填充封装于柔性膜壳体内的由相变主体材料、导热填充剂和增稠剂组成的吸热相变混合物，其中：相变主体材料70%～90%（质量）、导热填充材料5%～29%（质量），增稠剂1%～5%（质量）。柔性膜作为吸热材料的外壳很廉价，并且利用本发明很容易可以生产加工出锂电池匹配的吸热材料；柔性膜是聚合物膜，有热封性能，封装后不易泄露；相变主体材料可以根据使用条件不同，选择不同相变温度的材料；导热填充剂的加入使得热量在吸热材料中传递更快，吸热材料各部分热量更均匀；使用增稠剂解决了导热填充剂在液态相变主体材料中沉降的问题，使导热填充剂分散更加均匀。
【专利说明】
一种柔性膜封装的吸热装置及其制作方法
技术领域
[0001]本发明属于电池吸热材料技术领域，尤其是一种柔性膜封装的吸热装置及其制作方法，可应用于高倍率锂电池的热量管理。
【背景技术】
[0002]高倍率锂电池在工作时，数分钟内会产生大量的热量，传统的散热方式是用金属隔板进行被动式散热，锂电池的热量被转移至金属隔板上，隔板与金属外壳接触，热量被传递到外壳。这样的方案有个几个缺陷:大量的热量将金属隔板的温度升至很高，发热体及整个系统的温度依然很高；金属隔板占用很大空间，导致整个系统的体积比能量不高；金属隔板不能绝缘，容易造成电池短路，越来越不能满足高能量密度的新型锂电池的热管理需要。
[0003]
【发明内容】
[0004]针对【背景技术】存在的问题，本发明的目的在于提供一种吸热性更加均匀、吸热快，且绝缘性好、可靠性高的柔性膜封装的吸热装置及这种柔性膜封装的吸热装置的制造方法。使用相变材料的电池热管理系统，利用相变材料的相变晗吸收电池产生的热量，长时间保持电池的温度出于适宜范围。
[0005]为达到上述目的，本发明设计的柔性膜封装的吸热装置，其特征在于:包括柔性模壳体，填充封装于柔性膜壳体内的由相变主体材料、导热填充剂和增稠剂组成的吸热相变混合物，其中:相变主体材料70%?90% (质量)、导热填充材料5%?29% (质量)，增稠剂
1%?5% (质量)。
[0006]优选的，所述相变主体材料为石蜡、硬脂酸-正丁醇酯、硬脂酸-异丙醇酯、硬脂酸-丙三醇三酯、聚亚氨酯嵌段共聚物(PUPCM)中的一种或多种。
[0007]优选的，所述导热填充材料为石墨、铝粉、铜粉中的一种或多种。
[0008]优选的，所述增稠剂为硬脂酸钠、硬脂酸镁、二硬脂酸铝中的一种或多种。
[0009]优选的，所述柔性膜为聚合物封装膜，为一层或多层复合膜。
[0010]制作上述柔性膜封装的吸热装置的方法，包括以下步骤:
一)按照产品设计形状剪裁柔性膜，用膜成型机在柔性膜上冲壳成产品设计形状，备用；
二)将相变主体材料加入带具有分散功能的搅拌釜中，根据选用的相变主体材料的相变温度加热到一定温度，按照比例加入导热填充材料和增稠剂，搅拌分散均匀；
三)将分散均匀的由相变主体材料、导热填充剂和增稠剂组成的混合物趁热注入冲壳成型好的柔性膜中，冷却；
四)翻折柔性膜，根据柔性膜的物理特性用热封机将翻折后的柔性膜的部分外边沿封
P ； 五)用抽真空封口机抽真空并对步骤四)中未封口的外边沿进行封口，制得柔性膜封装的吸热装置。
[0011]优选的，步骤二)中所述加热温度为40°C?80°C。
[0012]优选的，所述步骤四)中的封口温度为180°C?200°C，封口压力为0.3MPa?
0.6MPa，封口时间为3秒?5秒。
[0013]优选的，所述步骤五)中的封口温度为180°C?200°C，封口压力为0.3MPa?
0.6MPa，封P时间为3秒?5秒，真空值为-0.09MPa?0.1MPa0
[0014]为了保证符合吸热材料在使用中的寿命和可靠性，作为优选方案，将柔性膜封口边剪裁至3mm?5mm宽，并将其折叠粘贴在吸热材料壳体的外侧壁。
[0015]本发明的有益效果是:柔性膜作为吸热材料的外壳很廉价，并且利用本发明很容易可以生产加工出锂电池匹配的吸热材料；柔性膜是聚合物膜，有热封性能，封装后不易泄露；相变主体材料可以根据使用条件不同，选择不同相变温度的材料；导热填充剂的加入使得热量在吸热材料中传递更快，吸热材料各部分热量更均匀；使用增稠剂解决了导热填充剂在液态相变主体材料中沉降的问题，使导热填充剂分散更加均匀。
【附图说明】
[0016]图1是本发明符合吸热材料的结构示意图，其中掀开了其中一表面。
[0017]图2是本发明柔性膜冲壳示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面通过图1和图2以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述，本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围。
[0019]如图1所示，本发明设计的柔性膜封装的吸热装置，其特征在于:包括柔性膜壳体1，填充封装于柔性膜壳体I内的由相变主体材料、导热填充剂和增稠剂组成的混合物2，其中:相变主体材料70%?90% (质量)、导热填充材料5%?29% (质量)，增稠剂1%?5% (质量)。
[0020]优选的，所述相变主体材料为石蜡、硬脂酸-正丁醇酯、硬脂酸-异丙醇酯、硬脂酸-丙三醇三酯、聚亚氨酯嵌段共聚物(PUPCM)中的一种或多种。
[0021]优选的，所述导热填充材料为石墨、铝粉、铜粉中的一种或多种。
[0022]优选的，所述增稠剂为硬脂酸钠、硬脂酸镁、二硬脂酸铝中的一种或多种。
[0023]优选的，所述柔性膜为聚合物封装膜，为一层或多层复合膜。
[0024]下面给出制作上述其中的部分柔性膜封装的吸热装置的方法:
实施方式一
1.按照产品设计形状剪裁柔性膜，用膜成型机将柔性模冲压成型如图2形状，备用，型腔的尺寸和冲壳深度可以根据锂电池的外形尺寸和柔性膜冲深性能调整；
2.将质量分数为85%石蜡(60°C相变石蜡)加入具有分散功能的搅拌釜中，加热至65 0C ~75°C 保温；
3.按照比例加入质量分数为2%的硬脂酸钠，开启搅拌5分钟，开启分散，转速为3000转/分钟，分散15分钟；
4.加入质量分数为13%的铜粉(200目)，搅拌、分散30分钟，测量粘度为6000?1000Pa.s即可，保温；
5.将上述热的混合物注入冲壳成型好的柔性膜型腔内，冷却；
6.将柔性模沿着对折线3对折，用热封机将柔性模的第一外沿边4和第二外沿边5封装；
7.用抽真空封口机将第三外沿边6抽真空封口封口，制成符合吸热材料；
上述用到热封机、抽真空封口机参数为:热封头温度为180°C?20(TC，压缩空气0.3MPa?0.6MPa，真空度为-0.09MPa?0.1MPa,封装时间为3?5秒。
[0025]优选的，将第一至第三外沿边4 - 6剪切至3?5mm，将第一至第三外沿边4 - 6沿着型腔厚度方向折起后，用3?5_的聚酰亚胺胶带粘在型腔外侧壁。
[0026]实施方式二
1.按照产品设计形状剪裁柔性膜，用膜成型机将柔性模冲压成型如图2形状，备用，型腔的尺寸和冲壳深度可以根据锂电池的外形尺寸和柔性膜冲深性能调整；
2.将质量分数为70%石蜡(540C相变石蜡)加入具有分散功能的搅拌釜中，加热至600C保温；
3.按照比例加入质量分数为2%的硬脂酸钠，开启搅拌5分钟，开启分散，转速为3000转/分钟，分散15分钟；
4.加入质量分数为28%的石墨粉(100目)，搅拌、分散30分钟，测量粘度为6000?10000Pa*s即可，可以调节温度至粘度合格为止，保温；
5.将上述热的混合物注入冲壳成型好的柔性膜型腔内，冷却；
6.将柔性模沿着对折线3对折，用热封机将柔性模的第一外沿边4和第二外沿边5封装；
7.用抽真空封口机将第三外沿边6抽真空封口封口，制成符合吸热材料；
上述用到热封机、抽真空封口机参数为:热封头温度为180°C?20(TC，压缩空气0.3MPa?0.6MPa，真空度为-0.09MPa?0.1MPa,封装时间为3?5秒。
[0027]优选的，将第一至第三外沿边4 - 6剪切至3?5mm，将第一至第三外沿边4 - 6沿着型腔厚度方向折起后，用3?5_的聚酰亚胺胶带粘在型腔外侧壁。
[0028]实施方式三
1.按照产品设计形状剪裁柔性膜，用膜成型机将柔性模冲压成型如图2形状，备用，型腔的尺寸和冲壳深度可以根据锂电池的外形尺寸和柔性膜冲深性能调整；
2.将质量分数为90%PUPCM(聚亚氨酯嵌段共聚物)(70°C相变)加入具有分散功能的搅拌釜中，加热至80°C保温；
3.按照比例加入质量分数为1%的硬脂酸镁，开启搅拌5分钟，开启分散，转速为3000转/分钟，分散15分钟；
4.加入质量分数为9%的铝粉(200目)，搅拌、分散30分钟，测量粘度为6000~10000Pa*s即可，可以调节温度至粘度合格为止，保温；
5.将上述热的混合物注入冲壳成型好的柔性膜型腔内，冷却；
6.将柔性模沿着对折线3对折，用热封机将柔性模的第一外沿边4和第二外沿边5封装；
7.用抽真空封口机将第三外沿边6抽真空封口封口，制成符合吸热材料；
上述用到热封机、抽真空封口机参数为:热封头温度为180°C?20(TC，压缩空气
0.3MPa?0.6MPa，真空度为-0.09MPa?0.1MPa,封装时间为3?5秒。
[0029]优选的，将第一至第三外沿边4 - 6剪切至3?5mm，将第一至第三外沿边4 - 6沿着型腔厚度方向折起后，用3?5_的聚酰亚胺胶带粘在型腔外侧壁。
【主权项】
1.一种柔性膜封装的吸热装置，其特征在于:包括柔性模壳体、填充封装于柔性膜壳体内的由相变主体材料、导热填充剂和增稠剂组成的吸热相变混合物，其中:相变主体材料70%?90% (质量)、导热填充材料5%?29% (质量)，增稠剂1%?5% (质量)。2.根据权利要求1所述的柔性膜封装的吸热装置，其特征在于:所述相变主体材料为石蜡、硬脂酸-正丁醇酯、硬脂酸-异丙醇酯、硬脂酸-丙三醇三酯、聚亚氨酯嵌段共聚物(PUPCM)中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的柔性膜封装的吸热装置，其特征在于:所述导热填充材料为石墨、铝粉、铜粉中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的柔性膜封装的吸热装置，其特征在于:所述增稠剂为硬脂酸钠、硬脂酸镁、二硬脂酸铝中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的柔性膜封装的吸热装置，其特征在于:所述柔性膜为聚合物封装膜，为一层或多层复合膜。6.制作权利要求1所述柔性膜封装的吸热装置的方法，包括以下步骤: 一)按照产品设计形状剪裁柔性膜，用膜成型机在柔性膜上冲壳成产品设计形状，备用； 二)将相变主体材料加入带具有分散功能的搅拌釜中，根据选用的相变主体材料的相变温度加热到一定温度，按照比例加入导热填充材料和增稠剂，搅拌分散均匀； 三)将分散均匀的由相变主体材料、导热填充剂和增稠剂组成的混合物趁热注入冲壳成型好的柔性膜中，冷却； 四)翻折柔性膜，根据柔性膜的物理特性用热封机将翻折后的柔性膜的部分外边沿封P ； 五)用抽真空封口机抽真空并对步骤四)中未封口的外边沿进行封口，制得柔性膜封装的吸热装置。7.根据权利要求6所述的柔性膜封装的吸热装置制作方法，其特征在于:步骤二)中所述加热温度为40°C?80°C。8.根据权利要求6所述的柔性膜封装的吸热装置制作方法，其特征在于:所述步骤四)中的封口温度为180°C?200°C，封口压力为0.3MPa?0.6MPa，封口时间为3秒?5秒。9.根据权利要求6所述的柔性膜封装的吸热装置制作方法，其特征在于:所述步骤五)中的封口温度为180°C?200°C，封口压力为0.3MPa?0.6MPa，封口时间为3秒?5秒，真空值为-0.09MPa ?-0.1MPa。10.根据权利要求6所述的柔性膜封装的吸热装置制作方法，还包括步骤:将柔性膜封口边剪裁至3mm?5mm宽，并将其折叠粘贴在吸热材料壳体的外侧壁。
【文档编号】H01M10/6569GK105895985SQ201510455115
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年7月30日
【发明人】汪丽丽, 桂成新, 蔡浩, 胡德
【申请人】武汉环材科技有限公司