CN110055037A - 一种动力锂电池用浸没式散热冷却液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力锂电池用浸没式散热冷却液及其制备方法，它涉及化工领域。由以下重量配比的配方组成：氢氟醚类化合物30份‑70份，卤代烃30份‑50份，醇类化合物1份‑10份，抗氧化剂0.01份‑0.5份，防腐剂0.01份‑0.5份，纳米金属氧化物0.01份‑0.5份。本发明以氢氟醚类化合物为主，通过与卤代烃、醇类等化合物混合形成共沸物，并辅以抗氧剂、防腐剂及不导电纳米金属氧化物添加剂等形成冷却液组合物。本发明散热效果好，具有高比热、低膨胀、低毒性、高绝缘、阻燃、惰性、材料兼容性强等特征，能快速的实现热传递效果，有效地解决动力锂电池发热及散热问题，提高电池使用寿命，降低失效风险，增强电池的安全性。

Description

一种动力锂电池用浸没式散热冷却液及其制备方法
技术领域
本发明涉及的是化工领域，具体涉及一种动力锂电池用浸没式散热冷却液及其制备方法。
背景技术
随着新能源汽车的快速发展，动力锂电池的应用更加广泛，但同时也面临一系列急需解决的问题，比如由于电池发热导致其寿命减少、可靠性及安全降低等。锂电池散热技术主要包括间接散热冷却技术和直接冷却技术，现有的动力锂电池主要采用的是自然冷却、风冷、管道式液体冷却等间接的散热模式，此类散热技术在一定程度上可以缓解电池的散热问题，但是不足以满足高热流密度动力锂电池组的散热要求，其缺点明显，传热过程复杂，存在接触热阻及对流换热热阻，热阻总和大，换热效率低，同时可能导致内部热量叠加，从而导致电池组内的温度越来越高，最终直接影响电池组的使用寿命及安全性。此外，一些如电动汽车用动力锂电池使用环境恶劣、使用频率高，对锂电池组要求更加严格，要求电池组内温度场均匀，间接式散热冷却技术难以满足。直接冷却技术主要采用的是浸没冷却技术，即将整个电池组完全浸没在冷却介质中。根据冷却介质沸点的不同，分为相变浸没冷却和单相浸没冷却。相变浸没冷却是通过冷却介质在电池组发热处蒸发为气态上升至密闭空间的上方，与上方的换热器换热重新冷却为液体完成循环；单相浸没冷却通过介质泵完成循环，实现热量的交换。浸没式直接冷却由于其冷却介质比热大，散热速度快，制冷效率远高于间接散热冷却技术。在浸没式冷却技术中，相变冷却由于是利用制冷剂沸腾时的汽化潜热带走热量，汽化潜热比比热要大很多，因此其蒸发冷却的冷却效果更为显著
目前用于动力锂电池浸没式冷却液主要包括矿物油、硅油、天然酯油、合成酯油等，其沸点均较高，其散热的原理主要为单相浸没冷却，相对于相变冷却效果较差。因此，探索新型相变浸没冷却液用于动力锂电池的散热冷却是一项重要的工作。
综上所述，本发明设计了一种动力锂电池用浸没式散热冷却液及其制备方法。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种动力锂电池用浸没式散热冷却液及其制备方法，散热效果好，具有高比热、低膨胀、低毒性、高绝缘、阻燃、惰性、材料兼容性强等特征，能快速的实现热传递效果，有效地解决动力锂电池发热及散热问题，提高电池使用寿命，降低失效风险，增强电池的安全性。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种动力锂电池用浸没式散热冷却液，由以下重量配比的配方组成：氢氟醚类化合物30份-70份，卤代烃30份-50份，醇类化合物1份-10份，抗氧化剂0.01份-0.5份，防腐剂0.01份-0.5份，纳米金属氧化物0.01份-0.5份。
作为优选，所述的氢氟醚类共沸物由氢氟醚类化合物、卤代烃、醇等混合形成，具有高比热、低膨胀、低毒性、高绝缘、阻燃、惰性、材料兼容性强等特征，能快速的实现热传递效果，有效地解决动力锂电池发热及散热问题，提高电池使用寿命，降低失效风险，增强电池的安全性。
作为优选，所述的抗氧化剂为双酚类化合物。
作为优选，所述的防腐剂为咪唑类化合物，能防止电池组件中金属材料的腐蚀氧化。
作为优选，所述的不导电纳米金属氧化物为纳米二氧化钛、氧化铝、氧化锌等化合物，其分散在冷却液中，提高冷却液比表面和比热容量，增加粒子间碰撞机会，改善导热性能，增强液体乱流及湍流效果，提升热分布性能，减少热梯度和消除热极化。
动力锂电池用浸没式散热冷却液的制备方法，包括以下步骤：
1、在装有搅拌装置的反应器中加入一定量氢氟醚类化合物，保持室温25℃左右；
2、开启搅拌，边搅拌边分别加入适当比例的卤代烃和醇类化合物，搅拌大约15分钟，形成共沸物；
3、待步骤2制备好氢氟醚类共沸物后，再依次加入抗氧化剂和防腐剂，分别搅拌约15分钟；
4、 将纳米金属氧化物添加剂加入到步骤3中制备的液体中，以转速2000转/分钟高速搅拌30分钟，即制得动力锂电池用浸没式散热冷却液；
5、将步骤4制得的动力锂电池用浸没式散热冷却液成品液装入塑料桶中，密封保存。
本发明以氢氟醚类化合物为主，通过与卤代烃、醇类等化合物混合形成共沸物，并辅以抗氧剂、防腐剂及不导电纳米金属氧化物添加剂等形成冷却液组合物。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明所使用氢氟醚类化合物其沸在50℃-60℃，与卤代烃、醇类等形成的共沸物沸点在40℃-60℃，对于用于动力锂电池组浸没式散热为相变式散热，散热效率高。使电池组可以在极端环境下使用都保持在一个最适合电池工作的温度。
2、本发明冷却液材料兼容性强，对电池电芯、壳体及浸没在冷却液内的零部件和材料不会发生化学反应。
3、本发明使用的不导电纳米金属氧化物作为添加剂，其分散在冷却液中，提高冷却液比表面和比热容量，增加粒子间碰撞机会，改善导热性能，增强液体乱流及湍流效果，提升热分布性能，减少热梯度和消除热极化。
4、本发明冷却液具有高比热、低膨胀、低毒性、高绝缘、阻燃、惰性、材料兼容性强等特征。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
本具体实施方式采用以下技术方案：一种动力锂电池用浸没式散热冷却液，由以下重量配比的配方组成：氢氟醚类化合物30份-70份，卤代烃30份-50份，醇类化合物1份-10份，抗氧化剂0.01份-0.5份，防腐剂0.01份-0.5份，纳米金属氧化物0.01份-0.5份。其制备方法为：
1、在装有搅拌装置的反应器中加入一定量氢氟醚类化合物，保持室温25℃左右；
2、开启搅拌，边搅拌边分别加入适当比例的卤代烃和醇类化合物，搅拌大约15分钟，形成共沸物；
3、待步骤2制备好氢氟醚类共沸物后，再依次加入抗氧化剂和防腐剂，分别搅拌约15分钟；
4、将纳米金属氧化物添加剂加入到步骤3中制备的液体中，以转速2000转/分钟高速搅拌30分钟，即制得动力锂电池用浸没式散热冷却液；
5、将步骤4制得的动力锂电池用浸没式散热冷却液成品液装入塑料桶中，密封保存。
本具体实施方式的冷却液组合物除满足高比热、低膨胀、低毒性、高绝缘、阻燃等性能要求外，还具备惰性、材料兼容性强等特征，对电池电芯、壳体及浸没在冷却液内的零部件和材料不会发生化学反应。能够直接有效地解决动力锂电池的发热问题。
实施例1：一种动力锂电池用浸没式散热冷却液，由以下重量配比的配方组成：1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚（HFE-347）：55份；1,1-二氯乙烷：42份；甲醇：2份；苯酚：0.05份；苯并三唑：0.1份；纳米二氧化钛：0.02份；纳米氧化铝：0.03份。
上述所述的动力锂电池用浸没式散热冷却液的制备方法如下：
1、在装有搅拌装置的反应器中加入55份1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚（HFE-347），保持室温25℃左右。
2、开启搅拌，边搅拌边分别加入42份1,1-二氯乙烷和2份甲醇，搅拌大约15分钟，形成共沸物。
3、待步骤2制备好氢氟醚类共沸物后，再依次加入0.05份苯酚和0.1份苯并三唑，分别搅拌约15分钟。
4、将0.02份纳米二氧化钛和0.03份纳米氧化铝加入到步骤3中制备的液体中，以转速2000转/分钟高速搅拌30分钟，即制得动力锂电池用浸没式散热冷却液。
5、将步骤4制得的动力锂电池用浸没式散热冷却液成品液装入塑料桶中，密封保存。
实施例2：一种动力锂电池用浸没式散热冷却液，由以下重量配比的配方组成：1,1,2,2-四氟乙基乙基醚：65份；1,1-二氯乙烷：32份；甲醇：2.5份；苯酚：0.05份；苯并三唑：0.1份；纳米氧化锌：0.2份；纳米氧化铝：0.15份。
上述所述的动力锂电池用浸没式散热冷却液的制备方法如下：
1、在装有搅拌装置的反应器中加入65份1,1,2,2-四氟乙基乙基醚，保持室温25℃左右。
2、开启搅拌，边搅拌边分别加入32份1,1-二氯乙烷和2.5份甲醇，搅拌大约15分钟，形成共沸物。
3、待步骤2制备好氢氟醚类共沸物后，再依次加入0.05份苯酚和0.1份苯并三唑，分别搅拌约15分钟。
4、将0.2份纳米氧化锌和0.15份纳米氧化铝加入到步骤3中制备的液体中，以转速2000转/分钟高速搅拌30分钟，即制得动力锂电池用浸没式散热冷却液。
5、将步骤4制得的动力锂电池用浸没式散热冷却液成品液装入塑料桶中，密封保存。
实施例3：一种动力锂电池用浸没式散热冷却液，由以下重量配比的配方组成：1,1,1,2,3,3-六氟-3-甲氧基丙烷（HFE-356mec）：75份；1,1-二氯乙烷：22份；甲醇：2.8份；苯酚：0.05份；苯并三唑：0.1份；纳米二氧化钛：0.02份；纳米氧化铝：0.03份。
上述所述的动力锂电池用浸没式散热冷却液的制备方法如下：
1、在装有搅拌装置的反应器中加入75份1,1,1,2,3,3-六氟-3-甲氧基丙烷（HFE-356mec），保持室温25℃左右。
2、开启搅拌，边搅拌边分别加入22份1,1-二氯乙烷和2.8份甲醇，搅拌大约15分钟，形成共沸物。
3、待步骤2制备好氢氟醚类共沸物后，再依次加入0.05份苯酚和0.1份苯并三唑，分别搅拌约15分钟。
4、将0.02份纳米二氧化钛和0.03份纳米氧化铝加入到步骤3中制备的液体中，以转速2000转/分钟高速搅拌30分钟，即制得动力锂电池用浸没式散热冷却液。
5、将步骤4制得的动力锂电池用浸没式散热冷却液成品液装入塑料桶中，密封保存。
实施例4：一种动力锂电池用浸没式散热冷却液，由以下重量配比的配方组成：甲基九氟丁醚（HFE-7100）：53份；1,2-二氯乙烯：45份；乙醇：2份；苯酚：0.05份；苯并三唑：0.1份；纳米二氧化钛：0.02份；纳米氧化铝：0.03份。
上述所述的动力锂电池用浸没式散热冷却液的制备方法如下：
1、 在装有搅拌装置的反应器中加入53份甲基九氟丁醚（HFE-7100），保持室温25℃左右。
2、开启搅拌，边搅拌边分别加入45份1,2-二氯乙烯和2份乙醇，搅拌大约15分钟，形成共沸物。
3、待步骤2制备好氢氟醚类共沸物后，再依次加入0.05份苯酚和0.1份苯并三唑，分别搅拌约15分钟。
4、将0.02份纳米二氧化钛和0.03份纳米氧化铝加入到步骤3中制备的液体中，以转速2000转/分钟高速搅拌30分钟，即制得动力锂电池用浸没式散热冷却液。
5、将步骤4制得的动力锂电池用浸没式散热冷却液成品液装入塑料桶中，密封保存。
实施例5：一种动力锂电池用浸没式散热冷却液，由以下重量配比的配方组成：1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚（HFE-347）：55份；1,1-二氯乙烷：42份；甲醇：2份；苯酚：0.05份；苯并三唑：0.1份；纳米二氧化钛：0.02份；纳米氧化铝：0.03份；纳米氧化锌：0.05份。
上述所述的动力锂电池用浸没式散热冷却液的制备方法如下：
1、在装有搅拌装置的反应器中加入55份1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚（HFE-347），保持室温25℃左右。
2、开启搅拌，边搅拌边分别加入42份1,1-二氯乙烷和2份甲醇，搅拌大约15分钟，形成共沸物。
3、待步骤2制备好氢氟醚类共沸物后，再依次加入0.05份苯酚和0.1份苯并三唑，分别搅拌约15分钟。
4、将0.02份纳米二氧化钛、0.03份纳米氧化铝和0.05份纳米氧化锌加入到步骤3中制备的液体中，以转速2000转/分钟高速搅拌30分钟，即制得动力锂电池用浸没式散热冷却液。
5、将步骤4制得的动力锂电池用浸没式散热冷却液成品液装入塑料桶中，密封保存。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种动力锂电池用浸没式散热冷却液及其制备方法，其特征在于，由以下重量配比的配方组成：氢氟醚类化合物30份-70份，卤代烃30份-50份，醇类化合物1份-10份，抗氧化剂0.01份-0.5份，防腐剂0.01份-0.5份，纳米金属氧化物0.01份-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种动力锂电池用浸没式散热冷却液及其制备方法，其特征在于，所述的氢氟醚类共沸物为氢氟醚类化合物、卤代烃、醇的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种动力锂电池用浸没式散热冷却液及其制备方法，其特征在于，所述的抗氧化剂为双酚类化合物。
4.根据权利要求1所述的一种动力锂电池用浸没式散热冷却液及其制备方法，其特征在于，所述的防腐剂为咪唑类化合物。
5.根据权利要求1所述的一种动力锂电池用浸没式散热冷却液及其制备方法，其特征在于，所述的不导电纳米金属氧化物为纳米二氧化钛、氧化铝、氧化锌类的化合物。
6.动力锂电池用浸没式散热冷却液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、在装有搅拌装置的反应器中加入一定量氢氟醚类化合物，保持室温25℃左右；
(2)、开启搅拌，边搅拌边分别加入适当比例的卤代烃和醇类化合物，搅拌大约15分钟，形成共沸物；
(3)、待步骤(2)制备好氢氟醚类共沸物后，再依次加入抗氧化剂和防腐剂，分别搅拌约15分钟；
(4)、 将纳米金属氧化物添加剂加入到步骤(3中制备的液体中，以转速2000转/分钟高速搅拌30分钟，即制得动力锂电池用浸没式散热冷却液；
(5)、将步骤(4)制得的动力锂电池用浸没式散热冷却液成品液装入塑料桶中，密封保存。
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