一种浸没式冷却液的制作方法

本发明涉及冷却液，具体地说，涉及一种浸没式冷却液。

背景技术：

1、在推进绿色低碳转型的新时代背景下，新能源汽车产销量逐年攀升。其中，动力电池作为新能源汽车的动力来源，是整车中最重要的系统，占整车成本的30-40%，直接影响到新能源汽车的性能。

2、在实际的车辆使用过程中，电池会面临的使用工况复杂多变。为了提高续航里程，车辆需要在一定的空间内布置尽可能多的电芯，因此车辆上电池包的空间非常有限。电池在车辆运行过程中产生大量的热量且随着时间的累积在相对狭小的空间内积聚。由于电池包内电芯的密集堆放，也在一定程度上造成中间区域散热相对更困难，加剧了电芯间的温度不一致，其结果会降低电池的充放电效率，影响电池的功率，严重时还会导致热失控，影响系统的安全性和寿命。

3、为了防止电池在使用时出现问题，保证电池的高效率，电池热管理系统就显得非常重要。电池热管理系统主要是让电池组能够始终保持在一个合适的温度范围内进行工作，从而来维持电池组最佳的工作状态。电池的热管理主要包括冷却、加热以及温度均衡等功能。冷却和加热功能，主要是针对外部环境温度对电池可能造成的影响来进行相应的调整。温度均衡则是用来减小电池组内部的温度差异，防止某一部分电池过热造成的快速衰减。通常我们期望电池在20-40℃的温度范围内工作，这样能实现车辆最佳的功率输出和输入、最大的可用能量，以及最长的循环寿命。

4、一般来说，动力电池的冷却模式主要分为风冷、液冷、直冷和浸没式冷却。风冷模式是利用自然风或者乘客舱内的制冷风流经电池的表面达到换热冷却的效果。液冷一般使用独立的冷却液管路用来加热或冷却动力电池。直冷系统则是直接使用制冷剂对动力电池进行冷却。而浸没式液冷，是将发热器件浸在冷却液中，依靠冷却液的循环流动带走热量。相较于风冷、液冷与直冷等技术，浸没式液冷有着优异的冷却效率和最好的温度均一性，而且设备构造相对简单，不需频繁补充冷却液，而且其容器密封性要求不是特别高，可以大大降低成本，同时降低热失控的风险和影响。

5、除电池系统以外，功率电子(power electronic)通过将电能从一种电平电压和频率转换至另一种电平电压和频率,使得许多高效、强大的创新成为可能，典型的如电动汽车与混合动力汽车的电动驱动电机。但是，功率电子工作过程中因自身功率高产生大量热量，随着温度的升高，其设备的效率、可靠性和寿命都会下降，特别体现在键合线的脱落、焊接点的疲劳(温度每升高20k，寿命下降3-4倍),热-机械应力作用导致金属化重构,热应力作用导致设备的基底形变,尤其体现在混合动力汽车和电动汽车内部的dc-dc转换器和逆变器系统。由此可知，高温不利于功率电子的可靠性与可持续使用，亟待需要引入可以直接接触的浸入式冷却液对功率电子工作过程中的温度进行高效率地控制。

6、当前，主流汽车制造商都在进行浸没式冷却液以及与之配套的浸没式冷却系统的研发及试验工作，具体参见cn110709373a、ep3236727a2与ep4124194a1等专利。如m＆imaterial，solvay和3m等公司已经开发了专门设计用于电动车电池的浸没式冷却液；xingmobility在2018年推出了全球首个商用电动汽车浸没式冷却系统；mclaren gtr原装电池和升级版电池均采用介电流体进行冷却；梅赛德斯c63 amg使用介电流体来冷却电池主体的中心部分等。其中，在研究中的介电流体包括：氟化物、硅油、酯类油、矿物油、植物油、全合成油等，氟化物有着密度高，整体传热性能好的优点，但是太容易挥发，氟化物被排入大气后容易对生态环境造成破坏；酯类油的耐水性能较差，材料兼容性一般；矿物油有价格低的优势，但粘度较高，散热效果不好；植物油同样成本低廉，原料易得且不依赖石油产品，但具有黏度高、易水解、流动性不佳的缺陷；硅油具有很好的粘温性能，但是摩擦性能差，热膨胀系数大。与它们相比，全合成基础油具有极佳的介电性能、传热性能、高低温性能，不易挥发，耐水性好，合适的成本，是作为浸没式冷却液的理想材料。对于全合成基础油而言，作为浸没式冷却液使用还需要提高其比热容与导热系数，从而更好发挥传递热量的作用。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提供一种浸没式冷却液。

2、为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

3、一种浸没式冷却液，所述冷却液包括以下组分：组分a和组分b，所述组分a包含主链上具有1个甲基侧链的链烷烃，组分b包含主链上具有2个侧链的链烷烃，其中一个侧链为甲基，另外一个侧链为碳数至少为4的直链烷基；

4、所述组分a包含的链烷烃碳数为12-30，100℃下运动黏度为1.0-3.0mm2•s-1，40℃下运动黏度为3.5-9.0mm2•s-1；

5、所述组分b包含的链烷烃碳数为18-48，100℃下运动黏度为1.5-8.0 mm2•s-1，40℃下运动黏度为4.5-50 mm2•s-1。

6、作为优选，所述组分b包含至少两种不同运动黏度的链烷烃组合。

7、作为优选，所述组分b包含的链烷烃为茂金属聚α烯烃三聚体，所述茂金属聚α烯烃三聚体由线性α-烯烃在茂金属催化剂体系下聚合反应再经过加氢饱和得到。

8、其中，以上所述的线性α-烯烃可以相同或者不同，组分b包括但不限于加氢饱和的1-辛烯三聚体、1-癸烯三聚体，或者1-辛烯与1-癸烯混合的α-烯烃三聚体。再优选，组分b选自加氢饱和的1-辛烯三聚体和/或1-癸烯三聚体，进一步优选的，组分b选自加氢饱和的1-辛烯三聚体。

9、作为优选，所述组分a包含的链烷烃的碳数为20-30；优选的，链烷烃选自9-甲基十九烷和/或11-甲基二十三烷。

10、作为优选，所述冷却液原料用量按照百分比计，组分a用量为1-99wt%，组分b用量为1-99wt%；优选，组分a用量为5-45wt%，组分b用量为15-75wt%；再优选，组分a用量为5-35wt%，组分b用量为25-75wt%。

11、作为优选，所述茂金属催化剂体系包含至少一种茂金属催化剂，所述茂金属催化剂为含有至少一个茂环或者茂环衍生物作为配体、至少一种ⅳb族过渡元素作为中心原子的无机-有机配合物。

12、作为优选，所述冷却液还包括基础油，所述基础油为api-ii、api-iii、api-v基础油中的一种或多种，其组分用量为20-50wt%；优选的，冷却液还包括api-iii基础油，其组分用量为20-50wt%。

13、作为优选，所述api-iii基础油的碳数为10-60，100℃下运动黏度为1.0-8.0mm2•s-1；优选的，所述api-iii基础油包括ultra-s系列基础油，如ultra s-2，ultra s-3，ultras-4，ultra s-6,ultra s-8等；yubase系列基础油，如yubase2，yubase3，yubase4，yubase6,yubase8等；adbase系列基础油，如adbase2，adbase3，adbase4，adbase6,adbase8等；nexbase系列基础油，如nexbase2，nexbase3，nexbase4，nexbase6,nexbase8等；iccsyn系列基础油，如iccsyn2，iccsyn3，iccsyn4，iccsyn6等，sinopure系列基础油，如2828h，2835，2835h等。

14、作为优选，所述冷却液还包括一种或多种的抗氧化剂、腐蚀抑制剂、抑泡剂、抗磨添加剂、分散剂、清洁剂、粘度改进剂以及其任何组合的添加剂；优选的，冷却液还包括一种或多种的抗氧化剂与抑泡剂；再优选，冷却液还包括抗氧剂2,6-二叔丁基对甲基苯酚和新兴一号复合抗泡剂。

15、作为优选，所述冷却液的倾点不高于-20℃，再优选，所述冷却液的倾点不高于-40℃，其中，倾点采用gb/t 3535的标准进行测试。

16、作为优选，所述冷却液在100℃下的运动黏度(kv@100℃)不低于2.50 mm2·s-1，在40℃下的运动黏度(kv@40℃)不低于9.00 mm2·s-1，其中，运动黏度采用gb/t 265的标准进行测试。

17、作为优选，所述冷却液的黏度指数不低于100，再优选，所述冷却液的黏度指数不低于110，其中，黏度指数采用gb/t 1995的标准进行计算。

18、作为优选，所述冷却液的闪点不低于160℃，再优选，所述冷却液的闪点不低于170℃，其中，闪点采用标准gb/t 3536的克利夫兰开口杯法进行测试。

19、作为优选，所述冷却液在40℃下的比热容不低于2.10(j·g-1·k-1)，其中，比热容采用astm e1269-2011的标准进行测试。

20、作为优选，所述冷却液的导热系数不低于0.190(w·m-1·k-1)，其中，导热系数采用astm d 2717-2009的标准进行测试。

21、作为优选，所述冷却液的介电强度不低于30kv，再优选，再优选，所述冷却液的介电强度不低于33kv，其中，介电强度采用标准yd/t 3982-2021中5.1的测试方法进行测试。

22、作为优选，所述冷却液的氧化安定性不低于300min，再优选，所述冷却液的氧化安定性不低于340min，其中，氧化安定性采用标准sh/t 0193的旋转氧弹法(rbot)进行测试。

23、作为优选，所述冷却液的抗磨擦性能平均磨斑直径小于1.00mm，其中，抗磨擦性能采用标准nb/sh/t 0189-2017的四球试验法测试平均磨斑直径。

24、进一步，本发明还公开了所述一种浸没式冷却液的制备方法，制备方法包括将组分a和组分b进行混合，即得浸没式冷却液；

25、优选的，制备方法还包括将组分a与组分b的混合物与添加剂、基础油进行混合；

26、优选的，混合完成后经过滤得到浸没式冷却液；

27、优选的，所述混合在室温至60℃下进行；

28、优选的，所述混合的时间为5-60min。

29、进一步，本发明还公开了一种电池系统，所述电池系统包含：电池以及所述的浸没式冷却液，浸没式冷却液与电池发生直接接触；优选的，电池的至少一部分浸没在浸没式冷却液中；优选的，所述电池为锂离子电池。

30、进一步，本发明还公开了一种功率电子，功率电子是指电能从一种电平电压和频率转换至另一种电平电压和频率并为负载提供电力供给的大功率设备。其中，功率电子包含：发热部件以及所述的浸没式冷却液，浸没式冷却液与发热部件发生直接接触；优选的，发热部件的至少一部分浸没在浸没式冷却液中；优选的，所述功率电子为充电桩的功率器件、电动汽车的电控系统、储能电池的电控系统。

31、本发明的有益效果为：本发明提出的浸没式冷却液将主链上具有1个甲基侧链的链烷烃(组分a)与主链上具有2个侧链的链烷烃(组分b)搭配使用，由此得到传热性能更高的浸没式冷却液，改变两种组分的含量可以调整冷却液的性能，提高组分a的用量能够提高冷却液的传热性能，同时提高倾点，不利于冷却液的低温流动性，提高组分b的用量能够降低倾点、提高低温流动性，但相应的传热性能也有所降低；同时，在组分b的基础上添加组分a所制备的冷却液在不添加抗磨剂的条件下具有更高的抗磨擦性能，由此可知，本发明制备的浸没式冷却液除了较好的传热性能之外还兼具作为润滑剂使用的潜力。

32、本发明提供的冷却液具有较好的传热性能与抗磨擦性能，较高的金属腐蚀抑制性、较好的绝缘性能与抗氧化性。同时，可按照上述规律，根据不同应用场景对浸没式冷却液的配方进行调整，在对低温流动性要求不高的场合下增加组分a的含量提高传热性能，在对低温流动性要求高的场合下增加组分b的含量降低倾点。