CN106785222B

CN106785222B - 一种用于电池恒温控制的冷却液及其制备方法

Info

Publication number: CN106785222B
Application number: CN201710085637.9A
Authority: CN
Inventors: 严军表
Original assignee: JIANGSU LOPAL TECH Co Ltd
Current assignee: JIANGSU LOPAL TECH Co Ltd
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2017-02-17
Publication date: 2019-07-23
Anticipated expiration: 2037-02-17
Also published as: CN106785222A

Abstract

本发明公开了一种用于电池恒温控制的冷却液及其制备方法，该冷却液包括：相变材料16～50％、乳化剂3～15％、添加剂助剂1～10％及溶剂30～60％；制法包括将相变材料升温至70～80℃，开启搅拌至2000～6000rpm，加入乳化剂搅拌均匀后，加入添加剂助剂搅拌，最后加入溶剂，加速搅拌至4000～6000rpm，充分均质乳化，即可。优点为该冷却液与传统的冷却液相比具有高热容，低电导率、高阻燃等级、高热传导力、高闪点及低挥发性，且通过相变材料实现对电池模块的热量进行储能，实现恒温控制的技术要求；同时，制备时通过采用高速分散的乳化技术结合相变技术，优化了冷却液的热容以及阻燃、抗电解化学反应。

Description

一种用于电池恒温控制的冷却液及其制备方法

技术领域

本发明属于冷却液领域，尤其涉及一种用于电池恒温控制的冷却液及其制备方法。

背景技术

当今纯电动车需求和使用范围日益扩大，地球南北温差和电池能耗将成为制约纯电动车普及的重要因素，从设计的有效性和实用性来看，解决上述问题主要有两种途径：一是采用新型材料，如电池材料、电池耐热材料和导热材料；二是部件的结构、布置结构以及控制策略的优化，改善EV热管理系统，合理的部件结构和布局有利于热传递和热保护，完善温度场和流场：同时使用高精度电控冷却加热方案实现精确控制，最大程度提高热管理系统性能、智能化、模块化和集成化。

当电池温度在-20～0℃需加热时，采用加热膜技术；当在0～38℃时，不需要加热也不需要冷却；当在38～45℃时，主要靠电池散热器散热；当超过45℃时，需电池包另一散热器Chiller辅助散热，由空调系统的一之路提供冷源。Chiller实质上是新能源汽车上专用的紧凑型冷却器装置，类似于空调系统中双蒸发器系统中的一个分支，Chiller中蒸发器被流经动力电池散热板的冷却液包裹，冷媒通过热交换将冷却液的热量带走，起到给电池降温。

纯电动汽车冷却系统主要是对动力电池、驱动电机、电机控制器、DC/DC以及车载充电器等多个电器单元进行冷却。其在轻量化、低能耗、高效率、低成本等方面上的要求与传统车辆的冷却系统一致，不同的是纯电动汽车冷却系统针对的足电器部件，受温度影响更加明显，所以对温度的控制要求更加精确。同时，由于纯电动汽车的动力系统和供电系统的电子部件耐受温度低，整车降噪小，使得纯电动汽车对冷却系统的散热性能和噪声的要求较传动车辆更为严格。因此，开发高效可靠的冷却系统，势必成为纯电动汽车动力系统进一步提高。

电传动车辆主要的热源有电池、控制器、电机等。在这样一个系统中，总的散热量大概相当于同功率普通机械传动装置的2.5～3倍，而这些热源的工作温度范围又有较大的差别，要将这些部件的热量及时散走，维持部件可靠工作，必须有一套有效的通风冷却系统，并且要综合考虑冷却散热部件的体积、重量、尺寸等问题，使之满足车辆总体要求。

电池的工作一般在60～100℃，须设有专门的冷却装置，由于冷却水的温差小，所需散热器的体积大。美国研制的燃料电池电动汽车用的散热器体积是相同功率内燃机用散热器体积的1.5倍。燃料电池的冷却介质为无离子水，这是由电池本身决定的。一般其排热方式有：电池组本体外部冷却法，冷却剂通过电池组内部管道进行循环，电极气体通过外部冷却器进行循环。

锂离子电池可在40～50℃温度内工作，一般采用自然冷却或强制通风冷却方式。如果蓄电池在低温条件下工作，其性能也会很差，所以一般采取的措施是在蓄电池的外部装一个套，在冬季环境下进行加温，而在夏季进行通风冷却降温。

而电动汽车的性能特别是高温环境下的最大速度、最大爬坡度在很大程度上取决于冷却系统的热负荷特性，所以研究一款适合电动汽车的冷却液是整个电动汽车热管理系统核心的技术，无论从热容、热传导、高抗电解能力以及恒温储能性能等等，都与原有内燃机冷却液不同。目前来说国内没有一款专门意义上的电动汽车的冷却液，无论在技术和产品上都处于空白状态。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种具有高热熔、低电导率、高阻燃性且具有相变能力的用于电池恒温控制的冷却液；本发明的第二目的是提供该冷却液的制备方法。

技术方案：本发明用于电池恒温控制的冷却液，其特征在于按质量百分数计包括如下原料：相变材料16～50％、乳化剂3～15％、添加剂助剂1～10％、溶剂30～60％。

优选的，相变材料20～45％、乳化剂5～10％、添加剂助剂1～10％、溶剂35～60％。

本发明通过添加相变材料、乳化剂及添加剂助剂，不仅能够实现对电池模块的热量进行储能，实现恒温控制的技术要求，且促进体系高速分散实现均质乳化，增强体系的稳定性，此外添加溶剂，结合相变和乳化技术，优化了冷却液的热容以及阻燃、抗电解化学反应。优选的，相变材料至少可包括石蜡、嵌段聚醚、氨基聚醚或乳化腊中的一种；乳化剂可包括壬基酚聚氧乙烯醚、辛基苯酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚或失水山梨糖醇脂肪酸酯中的任意两种或三种；添加剂助剂可为卡波姆1342或卡波姆934；溶剂可为水、乙二醇或丙二醇中的任意两种。

本发明制备用于电池恒温控制的冷却液的方法，包括如下步骤：按质量百分数将相变材料升温至70～80℃，开启搅拌至2000～6000rpm，加入乳化剂搅拌均匀后，加入添加剂助剂搅拌，最后加入溶剂，加速搅拌至4000～6000rpm，充分均质乳化，即可制成冷却液。

进一步说，本发明加入乳化剂搅拌20～60min；加入添加剂助剂搅拌5～20min。

有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：该用于电池恒温控制的冷却液与传统的冷却液相比具有高3-5倍的热容，电导率低于100μs/cm，高阻燃等级、热传导能力高于50％乙二醇溶液、高闪点(＞180℃)及低挥发性，且通过相变材料实现对电池模块的热量进行储能，实现恒温控制的技术要求；同时，制备时通过采用高速分散的乳化技术结合相变技术，并且通过升温溶解和高速分散设备的均质乳化，优化了冷却液的热容以及阻燃、抗电解化学反应。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明用于电池恒温控制的冷却液，按质量百分数计包括相变材料16～50％、乳化剂3～15％、添加剂助剂1～10％及溶剂30～60％，其中，相变材料包括石蜡、嵌段聚醚、氨基聚醚或乳化腊；乳化剂包括壬基酚聚氧乙烯醚(NP100)、辛基苯酚聚氧乙烯醚(OP100)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO3)、失水山梨糖醇脂肪酸酯(span80)中任意两种或三种；添加剂助剂为卡波姆1342或卡波姆934；溶剂为水、乙二醇或丙二醇中的任意两种。

上述原料均可从市场上购买得到。

实施例1

原料及其配比如表1所示。

表1实施例1的原料及其配比

原料

石蜡

NP100

AEO3

卡波姆1342

水

乙二醇

配比

40％

4％

16％

32％

制备方法：将相变材料石蜡投入到加热的分散釜中，升温至70℃，直至石蜡融解完成，开启搅拌至2000rpm，加入乳化剂NP100、AEO3，搅拌20min，缓慢地加入卡波姆1342水溶液，搅拌5min，加入水、乙二醇溶剂，并且加速至4000rpm，充分均质乳化，形成高稳定性的乳液即可。

实施例2

原料及其配比如表2所示。

表2实施例2的原料及其配比

原料

氨基聚醚

NP100

SPAN80

卡波姆934

水

丙二醇

配比

40％

3％

4％

3％

25％

制备方法：将相变材料氨基聚醚投入到加热的分散釜中，升温至80℃，直至相变材料融解完成，开启搅拌至2000rpm，加入乳化剂NP100、SPAN80，搅拌20min，缓慢地加入卡波姆934水溶液，搅拌5min，加入水、丙二醇溶剂，并且加速至4000rpm，充分均质乳化，形成高稳定性的乳液即可。

实施例3

原料及其配比如表3所示。

表3实施例3的原料及其配比

项目

嵌段聚醚

NP100

OP100

AEO3

卡波姆1342

水

乙二醇

配比

45％

3％

6％

20％

制备方法：将相变材料嵌段聚醚投入到加热的分散釜中，升温至80℃，直至相变材料融解完成，开启搅拌至2000rpm，加入乳化剂NP100、OP100、AEO3，搅拌60min，缓慢地加入卡波姆1342水溶液，搅拌20min，加入水、乙二醇溶剂，并且加速至4000rpm，充分均质乳化，形成高稳定性的乳液即可。

将实施例1-3制备的冷却液进行性能检测，获得的结果如表4所示。

表4实施例1-3制备的冷却液的性能对照表

通过表4可知，本发明通过添加相变材料、乳化剂及添加剂助剂，不仅能够实现对电池模块的热量进行储能，实现恒温控制的技术要求，且促进体系高速分散实现均质乳化，增强体系的稳定性，此外添加溶剂，结合相变和乳化技术，优化了冷却液的热容以及阻燃、抗电解化学反应。四种原料间的协同作用，使制备出的冷却液具有高比热容、低电导率、高阻燃等级、高热传导能力、高闪点及低挥发性。

实施例4

基本步骤与实施例3相同，不同之处在于原料的组分及其含量，具体如下所示：

1、石蜡8％、乳化腊8％、OP100 7％、SPAN80 8％、卡波姆1342 10％、乙二醇29％、丙二醇30％；

2、石蜡25％、乳化腊25％、OP100 1％、SPAN80 2％、卡波姆1342 1％、乙二醇23％、丙二醇23％；

3、石蜡25％、乳化腊25％、OP100 5％、SPAN80 5％、卡波姆1342 10％、乙二醇15％、丙二醇15％；

4、石蜡10％、乳化腊10％、OP100 5％、SPAN80 5％、卡波姆1342 10％、乙二醇30％、丙二醇30％；

5、石蜡23％、乳化腊22％、OP100 2％、SPAN80 3％、卡波姆1342 1％、乙二醇24％、丙二醇25％；

6、石蜡23％、乳化腊22％、OP100 5％、SPAN80 5％、卡波姆1342 10％、乙二醇17％、丙二醇18％。

对比例1

基本步骤与实施例4相同，不同之处在于原料的组分及含量为本发明范围外的含量，具体为：乳化腊12％、OP100 10％、SPAN80 10％、卡波姆1342 0.5％、乙二醇33.5％、丙二醇34％。

对比例2

基本步骤与实施例4相同，不同之处在于原料的组分及含量为本发明范围外的含量，具体为：乳化腊60％、OP100 1％、SPAN80 1％、卡波姆1342 20％、乙二醇9％、丙二醇10％。

将实施例4及对比例1-2制备的冷却液进行性能检测，获得的结果如表5所示。

表5实施例4及对比例1-2制备的冷却液的性能对照表

通过表5可知，采用本发明范围含量内的原料，四者的协同作用，使制备出的冷却液具有高比热容、低电导率、高阻燃等级、高热传导能力、高闪点及低挥发性。

对比例3

组分含量与实施例3相同，不同之处在于制备工艺，制备方法包括如下步骤：将相变材料嵌段聚醚投入到加热的分散釜中，升温至80℃，直至相变材料融解完成，开启搅拌至500rpm，加入乳化剂NP100、OP100、AEO3，搅拌20min，缓慢地加入卡波姆1342水溶液，搅拌5min，加入水、乙二醇溶剂，并且加速至1000rpm，充分均质乳化，形成高稳定性的乳液即可。

表6实施例3及对比例3制备的冷却液的性能对照表

通过表6可知，本发明在制备时通过采用高速分散的乳化技术结合相变技术，并且通过升温溶解和高速分散设备的均质乳化，优化了冷却液的热容以及阻燃、抗电解化学反应。

Claims

1.一种用于电池恒温控制的冷却液，其特征在于按质量百分数计包括如下原料：相变材料16～50％、乳化剂3～15％、添加剂助剂1～10％及溶剂30～60％；所述相变材料包括石蜡、嵌段聚醚、氨基聚醚或乳化腊；乳化剂包括壬基酚聚氧乙烯醚、辛基苯酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、失水山梨糖醇脂肪酸酯中任意两种或三种；添加剂助剂为卡波姆1342或卡波姆934；

该冷却液的制备方法包括如下步骤：

按质量百分数将相变材料升温至70～80℃，开启搅拌至2000～6000rpm，加入乳化剂搅拌均匀后，加入添加剂助剂搅拌，最后加入溶剂，加速搅拌至4000～6000rpm，充分均质乳化，即可制成冷却液。

2.根据权利要求 1所述的用于电池恒温控制的冷却液，其特征在于：相变材料20～45％、乳化剂5～10％、添加剂助剂1～10％、溶剂35～60％。

3.根据权利要求1所述的用于电池恒温控制的冷却液，其特征在于：所述溶剂为水、乙二醇或丙二醇中的任意两种。

4.根据权利要求1所述用于电池恒温控制的冷却液，其特征在于：所述加入乳化剂搅拌20～60min。

5.根据权利要求1所述用于电池恒温控制的冷却液，其特征在于：所述加入添加剂助剂搅拌5～20min。