高强度电绝缘定型复合相变材料的制备方法及装置、电池热管理方法

涉及高强度电绝缘定型复合相变材料的制备与应用领域，具体涉及一种高强度电绝缘定型复合相变材料的制备方法及装置、电池热管理方法。

背景技术：

1、随着电动汽车的快速发展，汽车行业对动力锂离子电池的需求也快速增长。动力锂离子电池具有能量密度高、自放电率低和循环寿命长等优点，但电池性能受温度影响明显。电池温度过高或者电池模块内部温度分布不均匀都会加速电池老化，造成电池寿命快速衰减，严重情况下会导致电池出现燃烧和爆炸等现象。电池最佳的工作温度区间为20～50℃，单体电池间的温差不应大于5℃。因此为了使电池始终工作在安全高效的温度范围内，电池热管理是一项必不可少的技术。

2、相变材料储能技术作为一种新兴热管理技术，具有耗能低、结构简单以及温度均匀性好等优点，在电池热管理中应用潜力巨大。但基于相变材料的电池热管理技术高度依赖于相变材料的自身特性。石蜡作为一种有机固—液相变材料，具有原料易得、相变温度合适、相变焓值高和电绝缘性能好等优点，适合作为应用于电池热管理的复合相变材料基体。但石蜡在相变过程中形貌不稳定，抗压强度有限，易发生泄露问题，这些缺点将会限制其在电池热管理中的应用。

3、因此，设计制备高强度电绝缘定型复合相变材料和制定合适的热管理策略有利于实现高效率电池热管理系统。为了解决相变材料基体存在的各种问题，需要设计材料制备流程，以优化复合相变材料的抗压强度和电绝缘性能等功能参数。

技术实现思路

1、为解决现有技术中，适合作为电池热管理的相变材料会因在相变过程中形貌不稳定，抗压强度有限，易发生泄露等问题，进而限制其在电池热管理中的应用的技术问题，本发明提供的技术方案为：

2、高强度电绝缘定型复合相变材料的制备方法，所述方法包括：

3、预设复合相变材料的总质量为x的步骤；

4、将60％～80％x的初始相变材料进行加热融化，融化后加入5％～20％x的多孔吸附材料，并搅拌得到熔融共混物的步骤；

5、将5％～15％x的融化后的高分子聚合物加入所述熔融共混物，并搅拌得到三元共混物的步骤；

6、将1％～3％x的导热添加剂加入所述三元共混物，并搅拌得到四元共混物，作为复合相变材料的步骤。

7、进一步，提供一个优选实施方式，所述高分子聚合物为烯烃嵌段共聚物。

8、进一步，提供一个优选实施方式，所述导热添加剂为膨胀石墨。

9、进一步，提供一个优选实施方式，得到所述熔融共混物的步骤中，搅拌速率为300～500r/min。

10、进一步，提供一个优选实施方式，得到所述三元共混物的步骤中，搅拌速率为500～700r/min，并保持170℃的温度。

11、进一步，提供一个优选实施方式，得到所述四元共混物的步骤中，搅拌速率为500～700r/min，并保持70℃的温度。

12、基于同一发明构思，本发明还提供了高强度电绝缘定型复合相变材料的制备装置，为电池热管理设备制备相变材料，所述装置用于实现所述的高强度电绝缘定型复合相变材料的制备方法，所述装置包括：

13、用于容置所述复合相变材料的容器，所述容器还用于加热所述初始相变材料、熔融共混物、三元共混物和四元共混物；

14、和用于加热所述高分子聚合物的容器。

15、基于同一发明构思，本发明还提供了电池热管理方法，应用于电池模组，所述方法包括：

16、通过所述的高强度电绝缘定型复合相变材料的制备方法得到复合相变材料的步骤；

17、将所述复合相变材料倒入匹配所述电池尺寸的模具并压制直至定型的步骤；

18、将定型后的复合相变材料安装在所述电池模组中，电池之间的夹层中，作为所述电池的相变材料的步骤。

19、进一步，提供一个优选实施方式，所述方法还包括：在所述复合相变材料和所述电池的接触面上涂抹导热硅脂的步骤。

20、进一步，提供一个优选实施方式，所述压制直至定型的步骤中，压制的压力为5～10mpa，压制的时间为3～6min。

21、与现有技术相比，本发明提供的技术方案的有益之处在于：

22、本发明提供的高强度电绝缘定型复合相变材料的制备方法，用于制备相变材料，该相变材料具有泄露率低、抗压强度高和电绝缘的优点，同时具有较高的相变焓值和热导率。

23、本发明提供的高强度电绝缘定型复合相变材料的制备方法，通过多步熔融共混法提供了一种高强度电绝缘的定型高强度电绝缘定型复合相变材料的制备方法，该复合相变材料定型后具有较强的抗压强度，形貌稳定性好，电绝缘性能好，并且具有相变焓值较高、热导率较高等良好热物性。

24、本发明提供的高强度电绝缘定型复合相变材料的制备方法，制备的复合相变材料应用在电池热管理中，具有良好的控温能力，并且具有较高的安全性。对于易发生鼓包现象的软包电池来说，该复合相变材料在定型后还能起到一定的形状支撑作用，起到了保证了电池性能高效释放和安全保护的双重功能。

25、适合应用于电池热管理材料制备的工作中。

技术特征：

1.高强度电绝缘定型复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的高强度电绝缘定型复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物为烯烃嵌段共聚物。

3.根据权利要求1所述的高强度电绝缘定型复合相变材料的制备方法，其特征在于，所述导热添加剂为膨胀石墨。

4.根据权利要求1所述的高强度电绝缘定型复合相变材料的制备方法，其特征在于，得到所述熔融共混物的步骤中，搅拌速率为300-500r/min。

5.根据权利要求1所述的高强度电绝缘定型复合相变材料的制备方法，其特征在于，得到所述三元共混物的步骤中，搅拌速率为500-700r/min，并保持170℃的温度。

6.根据权利要求1所述的高强度电绝缘定型复合相变材料的制备方法，其特征在于，得到所述四元共混物的步骤中，搅拌速率为500-700r/min，并保持70℃的温度。

7.高强度电绝缘定型复合相变材料的制备装置，用于为电池制备相变材料，其特征在于，所述装置用于实现权利要求1所述的方法，所述装置包括：

8.电池热管理方法，应用于电池模组，其特征在于，所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的电池热管理方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述复合相变材料和所述电池的接触面上涂抹导热硅脂的步骤。

10.根据权利要求8所述的电池热管理方法，其特征在于，所述压制直至定型的步骤中，压制的压力为5-10mpa，压制的时间为3-6min。

技术总结
高强度电绝缘定型复合相变材料的制备方法及装置、电池热管理方法，涉及高强度复合相变材料制备与应用领域。为解决现有技术中相变材料形貌稳定性差和强度低等缺陷，限制其在电池热管理中应用的技术问题，本发明提供的技术方案为：复合相变材料制备方法，包括：将初始相变材料进行加热融化，之后加入多孔吸附材料，得到熔融共混物；将融化后的烯烃嵌段共聚物加入共混物，得到三元共混物；将膨胀石墨加入共混物，得到四元共混物，作为复合相变材料。应用于电池热管理材料制备的工作中。基于定型复合相变材料的电池热管理技术可以提供良好的储热能力、机械性能和电绝缘性能，降低了电池出现热失控、机械损伤和漏电引发电池模组安全事故的风险。

技术研发人员：何玉荣,汪张洲,程珙,胡彦伟,唐天琪,刘杰
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16