CN109378545A - 基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺 - Google Patents

基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池散热技术领域，公开了一种基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺，包括：通过模具成形集成工艺在液冷板主体的第一表面集成隔热层，通过辊涂集成工艺在第二表面集成导热层；隔热层集成方法包括：将液冷板主体放置于固定模具中，形成模腔；向模腔内注入发泡料；使发泡料熟化，形成隔热层；取出液冷板主体；导热层集成方法：将导热材料的各组分混合；在液冷板主体的第二表面涂布导热材料；通过涂布辊在液冷板主体的第二表面进行辊涂；使液冷板主体上的导热材料固化，形成导热层。本发明形成的隔热层和导热层会直接粘接固化在液冷板主体的表面，简化了制作工艺，提高了工作效率和液冷板的散热效率和能力，有利于自动化实现。

Description

基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺
技术领域
本发明涉及电池散热技术领域，尤其涉及一种基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺。
背景技术
电动汽车属于新能源汽车的一种，现在越来越受到人们的关注。在电动汽车中，动力电池是其核心元件，动力电池的充放电效率直接关系到电动汽车性能，由于动力电池一般是化学能与电能的相互转化，其充放电效率受到温度的影响。
动力电池在工作过程中会产生大量的热量，如果这些热量不能快速有效地散发的话，就会使动力电池的温度升高，如果升高的温度超出其合理的温度范围(例如25～45℃)，就会降低动力电池的效率和使用寿命，严重时还会引起热失控，导致电池起火甚至爆炸等安全事故。因此，电动汽车在使用中要密切注意动力电池的冷却处理。由于电池本身特性，车辆低温充电，低温启动受到诸多限制，因此电池保温性能直接决定了车辆在低温下的表现。液冷板作为一种高效的热交换设备被广泛应用于电池包温度控制，包括散热和加热。
普通液冷板多为钣金结构，由于钣金本身固有特点，液冷板表面的平整度就很难保证，有些大尺寸的冷板平整度甚至达几毫米，因板子表面的高低不平而形成的间隙会造成非常大的热阻进而大大降低冷板的散热效率和能力，为保证电芯发热量能有效的传导至液冷板并交换出去，必须对间隙进行填充。目前常规方法是在电池模组和液冷板之间放置导热垫片，一方面导热垫片作为一种片材，无法做到与液冷板完全贴合，其间隙降低散热效率和能力，另一方面导热垫片需要通过粘接方式固定到水冷板表面，工序复杂且不利于自动化。因而，亟需一种集成制作工艺，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺，克服现有制作工艺存在的缺陷。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺，所述集成工艺包括：通过模具成形集成工艺在液冷板主体的第一表面集成隔热层，通过辊涂集成工艺在所述液冷板主体的第二表面集成导热层；
所述通过模具成形集成工艺在液冷板主体的第一表面集成隔热层，具体包括：将待集成隔热层的液冷板主体放置于固定模具中，所述液冷板主体的第一表面与固定模具的内表面形成有模腔；向所述模腔内注入发泡料；按照预定的熟化温度和熟化时间，使所述液冷板主体上的发泡料熟化，形成隔热层；从所述固定模具中取出第一表面已形成有隔热层的液冷板主体；
所述通过辊涂集成工艺在液冷板主体的第二表面集成导热层，具体包括：将待集成导热层的液冷板主体放置于加工工位；将导热材料的各组分混合；在所述液冷板主体的第二表面涂布所述导热材料；通过涂布辊在所述液冷板主体的第二表面进行辊涂，使得所述导热材料均匀分布；按照预定的固化温度和固化时间，使所述液冷板主体上的导热材料固化，形成导热层。
可选的，先在所述液冷板主体的第一表面集成所述隔热层，再在所述液冷板主体的第二表面集成所述导热层。
可选的，所述模腔的高度不小于所述隔热层的厚度设定值。
可选的，所述熟化温度为室温20-30℃，熟化时间为15min；所述固化温度为室温80℃，固化时间为30min。
可选的，所述发泡料为聚氨酯泡棉、硅泡棉、气凝胶、发泡橡胶、发泡聚乙烯、发泡聚丙烯、发泡聚苯乙烯、发泡乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种。
可选的，所述导热材料为导热硅胶、导热硅胶、导热聚氨酯胶、导热丙烯酸酯胶、导热环氧胶中的至少一种。
可选的，所述导热层的厚度为0.1-10mm。
可选的，所述导热层的厚度为1-5mm。
可选的，所述隔热层的厚度为0.5-15mm。
可选的，所述隔热层的厚度为3-10mm。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明直接通过模具成形集成工艺在液冷板主体的第一表面集成隔热层，通过辊涂集成工艺在液冷板主体的第二表面集成导热层，最终形成的隔热层和导热层会直接粘接固化在液冷板主体的表面，不仅简化制作工艺，而且大大提高工作效率，提高液冷板的散热效率和能力，还有利于自动化实现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的通过模具成形集成工艺在液冷板主体的第一表面集成隔热层的工艺流程图；
图2为本发明实施例提供的通过辊涂集成工艺在液冷板主体的第二表面集成导热层的工艺流程图；
图3为本发明实施例提供的集成有隔热层和导热层的液冷板的整体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的集成有隔热层和导热层的液冷板的爆炸图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心思想为：提供一种基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺，包括：通过模具成形集成工艺，在液冷板主体的第一表面集成隔热层；通过喷涂集成工艺，在所述液冷板主体的第二表面集成导热层。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1为本实施例提供的通过模具成形集成工艺在液冷板主体的第一表面集成隔热层的工艺，包括：
步骤101、将待集成隔热层的液冷板主体放置于固定模具中，合模后液冷板主体的第一表面与固定模具的内表面形成有所需要尺寸的模腔。
本步骤中，模腔将用于盛放发泡料，而该发泡料在熟化后形成隔热层，因而模腔的大小需要满足一定的尺寸条件，如高度不低于隔离层的厚度设定值，以使得隔热层能够达到所需的厚度。
步骤102、向模腔内注入发泡料。
发泡料可以为聚氨酯泡棉、硅泡棉、气凝胶、发泡橡胶、发泡聚乙烯、发泡聚丙烯、发泡聚苯乙烯、发泡乙烯-醋酸乙烯共聚物中的任意一种。
根据所需隔热层的厚度，来计算和控制发泡料的注入量。
步骤103、按照预定的熟化温度和熟化时间，使模腔内的发泡料熟化，最终在液冷板主体的第一表面形成一层隔热层。
本步骤中，熟化温度可以为室温20-30℃，熟化时间可以为15min。
步骤104、熟化完成后，打开固定模具，取出表面已形成有隔热层的液冷板主体。
以下将提供一个应用实例：
液冷板主体的尺寸200*600*10mm，隔热层厚度为3mm，隔热层为聚氨酯发泡材料，密度为200Kg/m3，那么需要注入质量为72g。
具体的集成工艺为：
(1)固定：将液冷板主体放置在固定模具中，固定模具的尺寸为200*600*13mm，从而形成的模腔的高度为3mm。
(2)注入发泡料：通过注料机向模腔内注入72g发泡料。
注料机可以是低压灌注机，高压灌注机，具体不限制。
(3)熟化：在室温20-30℃下，待发泡料在模腔内熟化形成隔热层，熟化时间15min。
(4)取模：打开固定模具，取出表面已形成隔热层的液冷板主体。
图2为本实施例提供的通过辊涂集成工艺在液冷板主体的第二表面集成导热层的工艺，包括：
步骤201、将待集成导热层的液冷板主体放置于加工工位。
步骤202、将导热材料的各组分混合。
导热材料可以为导热硅胶、导热硅胶、导热聚氨酯胶、导热丙烯酸酯胶、导热环氧胶或其它具有高导热系数的胶黏剂。
步骤203、在液冷板主体的第二表面涂布导热材料。
液冷板主体包括两个板面，分别为工作面和非工作面，为实现有效的散热功能，于工作面进行导热材料的涂布。
在涂布前，可根据所需的导热层的厚度以及液冷板主体的尺寸，来计算涂布量。
在液冷板主体的表面涂胶时，可以仅在液冷板主体的中心位置进行施胶。
步骤204、通过涂布辊在液冷板主体的第二表面进行辊涂，使得导热材料均匀分布于涂布面，保持平整度。
步骤205、按照预定的固化条件，使液冷板主体上的导热材料固化，最终在液冷板主体的第二表面形成一层导热层。
本步骤中，固化温度可以为室温80℃，固化时间可以为30min。
以下将提供一个应用实例：
液冷板主体的尺寸200*200mm，所需的导热层厚度为2mm，那么最少需要涂布80cm3的胶黏剂。
具体的集成工艺为：
(1)固定：将液冷板主体放置在固定工位上。
(2)混胶：将组成导热材料的A组分和B组分，通过混胶机按比例混合。
(3)涂布：在液冷板主体的表面的中心位置施加导热材料。
(4)辊涂：控制涂布辊在涂有导热材料的液冷板主体表面以滚动方式运动，可以反复运动，控制导热材料的厚度达到规定值，涂布圆形辊加工精度可以为±0.1mm，高度调整精度可以为±0.1mm。
(5)固化：将表面集成导热层的液冷板主体放置在80℃烘箱内，30min后取出。
本实施例中，可先在液冷板主体的第一表面集成隔热层，再在液冷板主体的第二表面集成导热层；也可以先在液冷板主体的第二表面集成导热层，再在液冷板主体的第一表面集成隔热层，均在本发明的保护范围内。
图3和图4为应用上述集成工艺制成的液冷板，包括液冷板主体2，所述液冷板主体2的上端面设有导热层1，所述导热层1的厚度为0.1-10mm，最优厚度为1-5mm，所述导热层1为胶黏剂，所述导热层1由导热硅胶、导热硅胶、导热聚氨酯胶、导热丙烯酸酯胶、导热环氧胶或其它具有高导热系数的胶黏剂中的其中一种制成，胶黏剂与液冷板本体2的上端面粘接固化连接，所述液冷板主体2的下端面设有隔热层3，隔热层3通过原位发泡工艺固定在液冷板主体2的下端，所述隔热层3为多孔结构，所述隔热层3的厚度为0.5-15mm，最优厚度为3-10mm，所述隔热层3为多孔结构，隔热层由聚氨酯泡棉、硅泡棉、气凝胶、发泡橡胶、发泡聚乙烯、发破案聚丙烯、发泡聚苯乙烯、发泡乙烯-醋酸乙烯共聚物中的其中一种制成。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺，其特征在于，包括：通过模具成形集成工艺在液冷板主体的第一表面集成隔热层，通过辊涂集成工艺在所述液冷板主体的第二表面集成导热层；
所述通过模具成形集成工艺在液冷板主体的第一表面集成隔热层，具体包括：将待集成隔热层的液冷板主体放置于固定模具中，所述液冷板主体的第一表面与固定模具的内表面形成有模腔；向所述模腔内注入发泡料；按照预定的熟化温度和熟化时间，使所述液冷板主体上的发泡料熟化，形成隔热层；从所述固定模具中取出第一表面已形成有隔热层的液冷板主体；
所述通过辊涂集成工艺在液冷板主体的第二表面集成导热层，具体包括：将待集成导热层的液冷板主体放置于加工工位；将导热材料的各组分混合；在所述液冷板主体的第二表面涂布所述导热材料；通过涂布辊在所述液冷板主体的第二表面进行辊涂，使得所述导热材料均匀分布；按照预定的固化温度和固化时间，使所述液冷板主体上的导热材料固化，形成导热层。
2.根据权利要求1所述的基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺，其特征在于，先在所述液冷板主体的第一表面集成所述隔热层，再在所述液冷板主体的第二表面集成所述导热层。
3.根据权利要求1所述的基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺，其特征在于，所述模腔的高度不小于所述隔热层的厚度设定值。
4.根据权利要求2所述的基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺，其特征在于，所述熟化温度为室温20-30℃，熟化时间为15min；所述固化温度为室温80℃，固化时间为30min。
5.根据权利要求1所述的基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺，其特征在于，所述发泡料为聚氨酯泡棉、硅泡棉、气凝胶、发泡橡胶、发泡聚乙烯、发泡聚丙烯、发泡聚苯乙烯、发泡乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺，其特征在于，所述导热材料为导热硅胶、导热硅胶、导热聚氨酯胶、导热丙烯酸酯胶、导热环氧胶中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺，其特征在于，所述导热层的厚度为0.1-10mm。
8.根据权利要求1所述的基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺，其特征在于，所述导热层的厚度为1-5mm。
9.根据权利要求1所述的基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺，其特征在于，所述隔热层的厚度为0.5-15mm。
10.根据权利要求1所述的基于液冷板的隔热层和导热层集成工艺，其特征在于，所述隔热层的厚度为3-10mm。
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GR01 Patent grant
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Denomination of invention: Integrated process of heat insulation layer and heat conduction layer based on liquid cooling plate

Effective date of registration: 20211230

Granted publication date: 20201229

Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd. South Lake branch

Pledgor: ZHEJIANG QINGYOU MATERIAL TECHNOLOGY CO.,LTD.

Registration number: Y2021980017131

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Date of cancellation: 20220107

Granted publication date: 20201229

Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd. South Lake branch

Pledgor: ZHEJIANG QINGYOU MATERIAL TECHNOLOGY CO.,LTD.

Registration number: Y2021980017131

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Denomination of invention: Integrated process of heat insulation layer and heat conduction layer based on liquid cooling plate

Effective date of registration: 20220111

Granted publication date: 20201229

Pledgee: Agricultural Bank of China Limited by Share Ltd. South Lake branch

Pledgor: ZHEJIANG QINGYOU MATERIAL TECHNOLOGY CO.,LTD.

Registration number: Y2022330000045