CN108511842A - 一种增强锂离子电池散热性能的方法 - Google Patents

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陈乐意
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Abstract

本发明涉及一种增强锂离子电池散热性能的方法，包括锂离子电池、石墨烯导热浆料、将石墨烯导热浆料涂覆在电池外壳的方法。所述石墨烯导热浆料包含石墨烯、绝缘材料、分散剂、粘结剂、溶剂，可以在常温下快速干燥，所述将快速干燥石墨烯导热浆料涂覆在电池外壳的方法，包括喷涂、凹版印刷、线棒涂布等方法。本发明技术方案克服了传统锂离子电池在大电流充放电条件下，锂离子电池温升大导致的安全性能差、循环衰减快问题，增强了锂离子电池散热性能，减小了温升，改善了安全性能、循环性能。

Description

一种增强锂离子电池散热性能的方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种增强锂离子电池散热性能的方法。
背景技术
锂离子电池作为可再生能源储能的重要途径之一，其性能瓶颈越来越突出。在没有更好的储能技术替代的条件下，增强锂离子电池的大电流充放电性能的需求非常迫切。锂离子电池在大电流充放电过程中，产生大量的热，如果不将热量及时散发出去，容易引燃电池里面的金属锂，造成电池自燃。同时，因为电池工作过程中，温度高，导致循环衰减快。
本发明使用石墨烯导热浆料作为散热材料，将浆料均匀的涂覆在电池外壳上，快速干燥后，在电池外壳上形成均匀的导热涂层，使得大电流充放电产生的热量能够快速均匀的散发出去。
为解决上述技术问题，本发明因此而来。
发明内容
为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：
一种增强锂离子电池散热性能的方法，包括锂离子电池、石墨烯导热浆料、将石墨烯导热浆料涂覆在电池外壳的方法。所述石墨烯导热浆料包含石墨烯、绝缘材料、分散剂、粘结剂、溶剂，可以在常温下快速干燥。将快速干燥石墨烯导热浆料涂覆在电池外壳的方法，包括喷涂、凹版印刷、线棒涂布等方法。所述的石墨烯导热浆料粘度在100mPa·s以下。
本发明技术方案中增强锂离子电池散热性能的石墨烯导热浆料，其包括：1-50wt％石墨烯材料、1-5wt％绝缘材料、0.5-2wt％分散剂、1-5wt％粘结剂、50-95wt％溶剂，在常温下快速干燥。
所述的石墨烯导热浆料中的绝缘材料包含氮化硼、氧化锆、气相二氧化硅、石膏粉。优选的材料是石膏粉。重量百分比为1-5wt％。
石墨烯层数小于15层。优选的层数是5-10层。
分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮、硅烷偶联剂、曲拉通X-100、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、亚甲基二奈硫酸二钠中的一种或多种。优选的分散剂是硅烷偶联剂。重量百分比为0.5-2wt％。
粘结剂包括但不限于聚氟乙烯、环氧树脂、硅树脂中的一种或几种。优选的粘结剂是环氧树脂。重量百分比为1-5wt％。
溶剂包括氮甲基吡络烷酮、甲苯、乙醇、水等一种或多种。优选的溶剂是乙醇和水的混合物。重量百分比为5-95wt％。
所述的石墨烯的制备方法包含但不限于化学沉积法、液相剥离法、氧化还原法等。优选的制备方法是氧化还原法。
石墨烯导热浆料的制备步骤如下：
(1)取上述比例中的石墨烯粉体、绝缘材料、分散剂、粘结剂、溶剂按比例称量好，先将溶剂、分散剂、粘结剂在低速分散机中混合均匀；
(2)加入石墨烯粉体、绝缘材料，在高速分散机中预分散1-60min；
(3)将混合好的预混体在砂磨机中进行砂磨0.5-12小时，即制备出锂离子电池用石墨烯导热浆料。
将石墨烯导热浆料涂覆在锂离子电池外壳上的方法包含但不限于喷涂、凹版印刷、线棒涂布等方法。优选的方法是喷涂。
本发明技术方案中将石墨烯导热浆料均匀的涂覆在电池的铝塑膜、钢壳、铝壳等外壳上，快速干燥后，在电池外壳上形成均匀的导热涂层，使得大电流充放电产生的热量能够快速均匀的散发出去。
上述的均匀导热涂层的方法步骤如下：
(A)用绝缘物将电池的正负极包覆好，
(B)利用喷枪将石墨烯导热材料均匀的喷覆在电池外壳上，置于常温下干燥1-30min，
(C)将干燥好的样品再次使用喷枪，再次用石墨烯导热材料均匀的喷覆，干燥1-60min。即在电池外壳上制备出均匀的导热涂层。
本发明的方法增强锂离子电池散热性能，电池在大电流充放电条件下减小了电池温升，增加了电池温度的均匀性，改善了安全性能、循环性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
介绍和概述
本发明通过举例而非给出限制的方式来进行说明。应注意的是，在本公开文件中所述的“一”或“一种”实施方式未必是指同一种具体实施方式，而是指至少有一种。
下文将描述本发明的各个方面。然而，对于本领域中的技术人员显而易见的是，可根据本发明的仅一些或所有方面来实施本发明。为说明起见，本文给出具体的编号、材料和配置，以使人们能够透彻地理解本发明。然而，对于本领域中的技术人员将显而易见的是，本发明无需具体的细节即可实施。在其他例子中，为不使本发明费解而省略或简化了众所周知的特征。
实施例1
称取50g酒精、15g水、10g水性环氧树脂、0.5g聚乙烯吡咯烷酮，置于分散机中低速800转分散0.5小时，分散完成后加入10g石墨烯和5g石膏粉。高速分散0.5小时得到预混物。将预混物放入砂磨机中砂磨2小时。制备出石墨烯导热浆料。
用绝缘胶布将电池中的正负极包覆好。用喷枪将石墨烯导热浆料均匀的喷覆在电池包面，置于常温干燥箱中通入干燥气体静置干燥0.5小时，干燥完成后再第二次喷覆石墨烯导热浆料，均匀喷涂后置于干燥箱中静置干燥1.5小时，制备出散热性能好的锂离子电池。
实施例2
称取50g酒精、15g水、10g水性聚氨酯、0.3g硅烷偶联剂，置于分散机中低速800转分散0.5小时，分散完成后加入10g石墨烯和5g气相二氧化硅。高速分散0.5小时得到预混物。将预混物放入砂磨机中砂磨2小时。制备出石墨烯导热浆料。
用绝缘胶布将电池中的正负极包覆好。用喷枪将石墨烯导热浆料均匀的喷覆在电池包面，置于常温干燥箱中通入干燥气体静置干燥0.5小时，干燥完成后再第二次喷覆石墨烯导热浆料，均匀喷涂后置于干燥箱中静置干燥1.5小时，制备出散热性能好的锂离子电池。
实施例3
称取30g酒精、35g水、8g水性环氧树脂、0.6g曲拉通X-100，置于分散机中低速800转分散0.5小时，分散完成后加入15g石墨烯和5g石膏粉。高速分散0.5小时得到预混物。将预混物放入砂磨机中砂磨2小时。制备出石墨烯导热浆料。
用绝缘胶布将电池中的正负极包覆好。用喷枪将石墨烯导热浆料均匀的喷覆在电池包面，置于常温干燥箱中通入干燥气体静置干燥0.5小时，干燥完成后再第二次喷覆石墨烯导热浆料，均匀喷涂后置于干燥箱中静置干燥1.5小时，制备出散热性能好的锂离子电池。
实施例4
称取40g酒精、25g水、10g水性聚氨酯、0.5g硅烷偶联剂，置于分散机中低速800转分散0.5小时，分散完成后加入10g石墨烯和5g石膏粉。高速分散0.5小时得到预混物。将预混物放入砂磨机中砂磨2小时。制备出石墨烯导热浆料。
用绝缘胶布将电池中的正负极包覆好。用喷枪将石墨烯导热浆料均匀的喷覆在电池包面，置于常温干燥箱中通入干燥气体静置干燥0.5小时，干燥完成后再第二次喷覆石墨烯导热浆料，均匀喷涂后置于干燥箱中静置干燥1.5小时，制备出散热性能好的锂离子电池。
以下数据为上述实施例锂离子电池在大电流充电条件下，电池表面的最高温度对比数据。
根据上述实施例，在3C、5C大电流充电条件下，电池表面最高温度降低了10-15℃。
以上所述具体实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进或替换，这些改进或替换也应当视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种增强锂离子电池散热性能的方法，其特征在于，将石墨烯导热浆料涂覆在锂离子电池外壳的方法。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石墨烯导热浆料包含：1-50wt％石墨烯材料、1-5wt％绝缘材料、0.5-2wt％分散剂、1-5wt％粘结剂、50-95wt％溶剂。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，石墨烯导热浆料的制备步骤如下：
(1)取上述比例中的石墨烯粉体、绝缘材料、分散剂、粘结剂、溶剂按比例称量好，先将溶剂、分散剂、粘结剂在低速分散机中混合均匀；
(2)加入石墨烯粉体、绝缘材料，在高速分散机中预分散1-60min；
(3)将混合好的预混体在砂磨机中进行砂磨0.5-12小时，即制备出锂离子电池用石墨烯导热浆料。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的石墨烯导热浆料在常温下快速干燥。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的石墨烯导热浆料中的绝缘材料包含氮化硼、氧化锆、气相二氧化硅、石膏粉。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的石墨烯层数小于15层。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的分散剂包括聚乙烯吡咯烷酮、硅烷偶联剂、曲拉通X-100、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、亚甲基二奈硫酸二钠中的一种或多种。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的粘结剂包括聚氟乙烯、环氧树脂、硅树脂中的一种或几种。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的溶剂包括氮甲基吡络烷酮、甲苯、乙醇、水中一种或多种。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将石墨烯导热浆料涂覆在锂离子电池外壳上的方法包含喷涂、凹版印刷、线棒涂布方法。
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