本发明涉及锂离子电池技术领域，具体是一种用于锂离子动力电池的散热材料。
背景技术：
动力电池如锂离子电池能量密度高，体积小，循环寿命较长，在电动乘用车、商务车上应用潜力很大。然而由于锂离子电池在充放电过程中温度升高影响自身性能与循环寿命，过高的温度甚至引起热失控，导致自燃、爆炸等事故，常规的钴酸锂正极材料电池温度需要控制在50摄氏度以内，以避免热失控和起火爆炸，提高安全性。随着电池材料和工艺的进步，以磷酸铁锂为正极材料的电池工作温度虽然可以提升到60摄氏度或更高，但随着温度进一步上升，电池容量衰减明显，在高温下仍然会发生热失控和着火现象。因此锂离子动力电池散热技术的研究和实施尤为迫切。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种具有良好散热效果的用于锂离子动力电池的散热材料。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于锂离子动力电池的散热材料，按重量份数计，由氮化硅粉100份、石英粉25-32份、三聚氰胺10-14份、短切玻璃纤维8-11份、聚乙烯醇6-9份和烧结助剂12-15份组成；所述的烧结助剂，按重量份数计，由硫酸钙晶须100份、海泡石5-8份和氧化镁25-35份组成。
作为本发明进一步的方案：所述的氮化硅粉的平均粒度为5-10μm，密度为2-2.2g/cm3。
作为本发明进一步的方案：所述的烧结助剂由以下步骤制得：按比例称取硫酸钙晶须、海泡石和氧化镁原料，混合，加入尼龙球磨罐中，以无水乙醇为分散剂、氧化锆球为球磨介质进行湿法球磨，原料：无水乙醇：氧化锆球的用量比＝1g：(0.6-0.8)ml：(1.8-2.8)g，在450r/min的转速下球磨6-10h后进行料球分离得到混合浆料，再于75-88℃温度下干燥，过100目筛，得到烧结助剂。
作为本发明进一步的方案：原料：无水乙醇：氧化锆球的用量比＝1g：0.8ml：2.5g。
所述的用于锂离子动力电池的散热材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：按比例依次称取氮化硅粉、石英粉、三聚氰胺、短切玻璃纤维、聚乙烯醇和烧结助剂原料，加入尼龙球磨罐中，以氧化锆球为球磨介质进行球磨，原料：氧化锆球的质量比＝1：(2-3)，在400r/min的转速下球磨30-60min后进行料球分离得到浆料；接着对浆料进行真空搅拌除泡，得到混合浆料；
(2)成型：将混合浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程，得到湿坯片；
(3)干燥：取出湿坯片进行干燥处理，干燥温度50-58℃，干燥时间5-8h，得到干坯片；
(4)烧结：将至少2层干坯片层叠后放入热压模具，将装有干坯片的热压模具置于热压炉中进行高温烧结压制，先升温至1340-1420℃保温1-1.5h，接着继续升温至1550-1580℃保温2.5-3h，再降温冷却，破碎分级，过筛，得到所需的散热材料。
作为本发明进一步的方案：所述的步骤(1)中，原料：氧化锆球的质量比＝1：3。
作为本发明进一步的方案：所述的步骤(4)中，先升温至1380℃保温1.5h，接着继续升温至1560℃保温2.8h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明散热材料以氮化硅和石英为主，以三聚氰胺和短切玻璃纤维为辅，通过采用适当的烧结制度、选取合适的烧结助剂，实现了材料的致密化，大大提高了材料的热导率。尤其三聚氰胺在高温下可以生产氮化铝和氮化碳，增加了材料的硬度和表面光泽度。
本发明散热材料导热系数大，耐热性能优，抗弯强度高，不存在弯曲、翘曲等现象。用该材料组装成的全电池，其散热性能明显优于同批次的其他全电池，保证了电池的安全性能和循环寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种用于锂离子动力电池的散热材料，按重量份数计，由氮化硅粉100份、石英粉32份、三聚氰胺10份、短切玻璃纤维11份、聚乙烯醇6份和烧结助剂15份组成；氮化硅粉的平均粒度为5-10μm，密度为2-2.2g/cm3；烧结助剂，按重量份数计，由硫酸钙晶须100份、海泡石8份和氧化镁25份组成，由以下步骤制得：按比例称取硫酸钙晶须、海泡石和氧化镁原料，混合，加入尼龙球磨罐中，以无水乙醇为分散剂、氧化锆球为球磨介质进行湿法球磨，原料：无水乙醇：氧化锆球的用量比＝1g：0.8ml：1.8g，在450r/min的转速下球磨6h后进行料球分离得到混合浆料，再于88℃温度下干燥，过100目筛，得到烧结助剂。
所述的用于锂离子动力电池的散热材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：按比例依次称取氮化硅粉、石英粉、三聚氰胺、短切玻璃纤维、聚乙烯醇和烧结助剂原料，加入尼龙球磨罐中，以氧化锆球为球磨介质进行球磨，原料：氧化锆球的质量比＝1：2，在400r/min的转速下球磨30min后进行料球分离得到浆料；接着对浆料进行真空搅拌除泡，得到混合浆料；
(2)成型：将混合浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程，得到湿坯片；
(3)干燥：取出湿坯片进行干燥处理，干燥温度50℃，干燥时间8h，得到干坯片；
(4)烧结：将至少2层干坯片层叠后放入热压模具，将装有干坯片的热压模具置于热压炉中进行高温烧结压制，先升温至1420℃保温1h，接着继续升温至1580℃保温2.5h，再降温冷却，破碎分级，过筛，得到所需的散热材料。
实施例2
本发明实施例中，一种用于锂离子动力电池的散热材料，按重量份数计，由氮化硅粉100份、石英粉25份、三聚氰胺14份、短切玻璃纤维8份、聚乙烯醇9份和烧结助剂12份组成；氮化硅粉的平均粒度为5-10μm，密度为2-2.2g/cm3；烧结助剂，按重量份数计，由硫酸钙晶须100份、海泡石5份和氧化镁35份组成，由以下步骤制得：按比例称取硫酸钙晶须、海泡石和氧化镁原料，混合，加入尼龙球磨罐中，以无水乙醇为分散剂、氧化锆球为球磨介质进行湿法球磨，原料：无水乙醇：氧化锆球的用量比＝1g：0.6ml：2.8g，在450r/min的转速下球磨10h后进行料球分离得到混合浆料，再于75℃温度下干燥，过100目筛，得到烧结助剂。
所述的用于锂离子动力电池的散热材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：按比例依次称取氮化硅粉、石英粉、三聚氰胺、短切玻璃纤维、聚乙烯醇和烧结助剂原料，加入尼龙球磨罐中，以氧化锆球为球磨介质进行球磨，原料：氧化锆球的质量比＝1：3，在400r/min的转速下球磨60min后进行料球分离得到浆料；接着对浆料进行真空搅拌除泡，得到混合浆料；
(2)成型：将混合浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程，得到湿坯片；
(3)干燥：取出湿坯片进行干燥处理，干燥温度58℃，干燥时间5h，得到干坯片；
(4)烧结：将至少2层干坯片层叠后放入热压模具，将装有干坯片的热压模具置于热压炉中进行高温烧结压制，先升温至1340℃保温1.5h，接着继续升温至1550℃保温3h，再降温冷却，破碎分级，过筛，得到所需的散热材料。
实施例3
本发明实施例中，一种用于锂离子动力电池的散热材料，按重量份数计，由氮化硅粉100份、石英粉30份、三聚氰胺11份、短切玻璃纤维10份、聚乙烯醇7份和烧结助剂14份组成；氮化硅粉的平均粒度为5-10μm，密度为2-2.2g/cm3；烧结助剂，按重量份数计，由硫酸钙晶须100份、海泡石7份和氧化镁26份组成，由以下步骤制得：按比例称取硫酸钙晶须、海泡石和氧化镁原料，混合，加入尼龙球磨罐中，以无水乙醇为分散剂、氧化锆球为球磨介质进行湿法球磨，原料：无水乙醇：氧化锆球的用量比＝1g：0.8ml：1.8g，在450r/min的转速下球磨6h后进行料球分离得到混合浆料，再于88℃温度下干燥，过100目筛，得到烧结助剂。
所述的用于锂离子动力电池的散热材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：按比例依次称取氮化硅粉、石英粉、三聚氰胺、短切玻璃纤维、聚乙烯醇和烧结助剂原料，加入尼龙球磨罐中，以氧化锆球为球磨介质进行球磨，原料：氧化锆球的质量比＝1：2，在400r/min的转速下球磨30min后进行料球分离得到浆料；接着对浆料进行真空搅拌除泡，得到混合浆料；
(2)成型：将混合浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程，得到湿坯片；
(3)干燥：取出湿坯片进行干燥处理，干燥温度50℃，干燥时间8h，得到干坯片；
(4)烧结：将至少2层干坯片层叠后放入热压模具，将装有干坯片的热压模具置于热压炉中进行高温烧结压制，先升温至1420℃保温1h，接着继续升温至1580℃保温2.5h，再降温冷却，破碎分级，过筛，得到所需的散热材料。
实施例4
本发明实施例中，一种用于锂离子动力电池的散热材料，按重量份数计，由氮化硅粉100份、石英粉26份、三聚氰胺13份、短切玻璃纤维9份、聚乙烯醇8份和烧结助剂13份组成；氮化硅粉的平均粒度为5-10μm，密度为2-2.2g/cm3；烧结助剂，按重量份数计，由硫酸钙晶须100份、海泡石6份和氧化镁32份组成，由以下步骤制得：按比例称取硫酸钙晶须、海泡石和氧化镁原料，混合，加入尼龙球磨罐中，以无水乙醇为分散剂、氧化锆球为球磨介质进行湿法球磨，原料：无水乙醇：氧化锆球的用量比＝1g：0.6ml：2.8g，在450r/min的转速下球磨10h后进行料球分离得到混合浆料，再于75℃温度下干燥，过100目筛，得到烧结助剂。
所述的用于锂离子动力电池的散热材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：按比例依次称取氮化硅粉、石英粉、三聚氰胺、短切玻璃纤维、聚乙烯醇和烧结助剂原料，加入尼龙球磨罐中，以氧化锆球为球磨介质进行球磨，原料：氧化锆球的质量比＝1：3，在400r/min的转速下球磨60min后进行料球分离得到浆料；接着对浆料进行真空搅拌除泡，得到混合浆料；
(2)成型：将混合浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程，得到湿坯片；
(3)干燥：取出湿坯片进行干燥处理，干燥温度58℃，干燥时间5h，得到干坯片；
(4)烧结：将至少2层干坯片层叠后放入热压模具，将装有干坯片的热压模具置于热压炉中进行高温烧结压制，先升温至1340℃保温1.5h，接着继续升温至1550℃保温3h，再降温冷却，破碎分级，过筛，得到所需的散热材料。
实施例5
本发明实施例中，一种用于锂离子动力电池的散热材料，按重量份数计，由氮化硅粉100份、石英粉28份、三聚氰胺12份、短切玻璃纤维10份、聚乙烯醇7份和烧结助剂13份组成；氮化硅粉的平均粒度为5-10μm，密度为2-2.2g/cm3；烧结助剂，按重量份数计，由硫酸钙晶须100份、海泡石6份和氧化镁30份组成，由以下步骤制得：按比例称取硫酸钙晶须、海泡石和氧化镁原料，混合，加入尼龙球磨罐中，以无水乙醇为分散剂、氧化锆球为球磨介质进行湿法球磨，原料：无水乙醇：氧化锆球的用量比＝1g：0.8ml：2.5g，在450r/min的转速下球磨10h后进行料球分离得到混合浆料，再于75℃温度下干燥，过100目筛，得到烧结助剂。
所述的用于锂离子动力电池的散热材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：按比例依次称取氮化硅粉、石英粉、三聚氰胺、短切玻璃纤维、聚乙烯醇和烧结助剂原料，加入尼龙球磨罐中，以氧化锆球为球磨介质进行球磨，原料：氧化锆球的质量比＝1：1：3，在400r/min的转速下球磨60min后进行料球分离得到浆料；接着对浆料进行真空搅拌除泡，得到混合浆料；
(2)成型：将混合浆料由模具底部压入模具中，自然放置完成凝胶过程，得到湿坯片；
(3)干燥：取出湿坯片进行干燥处理，干燥温度55℃，干燥时间7h，得到干坯片；
(4)烧结：将至少2层干坯片层叠后放入热压模具，将装有干坯片的热压模具置于热压炉中进行高温烧结压制，先升温至1380℃保温1.5h，接着继续升温至1560℃保温2.8h，再降温冷却，破碎分级，过筛，得到所需的散热材料。
将实施例1-5制得的散热材料分别涂刷到20100140型方形铝壳电池上，做成全电池并组装成电池组，作为实施例1-5。此外，取未涂刷本散热材料的20100140型方形铝壳电池上，做成全电池并组装成电池组，作为对比例，进行对比。电池制作完成后测试5个并联电池组倍率放电(以0.5C、1C、2C和3C倍率放电，均以0.33C充电)条件下电池外壳及相邻单体电池间隙处的温度变化，测试的结果如表1所示。
由表1可以看出，与未采用散热材料的对比例相比较，采用实施例1-5的散热材料所制备的全电池具有很好的散热效果。
表1各电池的外壳及内部的温度值
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。