CN111051698B - 用于确定用于散热材料的分配装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于确定用于散热材料的分配装置的方法，并且根据本发明的一个方面，提供了用于确定用于散热材料的分配装置的方法，其包括以下步骤：由从分配装置排出的散热材料检测分配装置的内部材料；以及基于内部材料的检测量确定分配装置的适合性。

Description

用于确定用于散热材料的分配装置的方法
技术领域
本发明涉及用于确定用于散热材料的分配装置的方法。
本申请要求基于在2017年8月22日提交的韩国专利申请第10-2017-0105934号和在2018年8月22日提交的韩国专利申请第10-2018-0097734号的优先权的权益，它们的公开内容通过引用整体并入本文。
背景技术
电池、电视、录像机、计算机、医疗仪器、办公机器或通信设备等在运行期间产生热，并且归因于热的温度升高导致运行失败或破坏等，因此提出了用于抑制温度升高的散热方法或用于该方法的散热构件等。
例如，已知存在如下方法：其中将热转移至冷却介质例如冷却水，或者使用具有高热导率的金属板等(例如，铝或铜)通过热传导至散热器来抑制温度升高。
为了有效地将热从热源转移至冷却介质或散热器，有利的是使热源尽可能紧密地附着至冷却介质或散热器或者与其热连接，并且可以将散热材料用于该目的。
另一方面，需要这样的分配装置：其由于电池模块的高功率输出而需要高散热性能，增加了散热填料的填充量，并且在填充时将热阻减小薄的厚度的同时可适用于不规则部分。
此外，在选择分配装置时，重要的是通过预测由于磨损而引起的寿命和耐久性问题来确定分配装置。
发明内容
技术问题
本发明要解决的问题是提供用于确定用于散热材料的分配装置的方法，所述方法能够预测归因于磨损的寿命和耐久性。
技术方案
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了用于确定用于散热材料的分配装置的方法，其包括以下步骤：由从分配装置排出的散热材料检测分配装置的内部材料；以及基于内部材料的检测量确定分配装置的适合性。
此外，在确定适合性的步骤中，如果检测到内部材料为预定量以下，则可以确定分配装置是合适的。
此外，内部材料可以包含铁(Fe)。
此外，在确定适合性的步骤中，如果检测到铁为30mg/kg以下，则可以确定分配装置是合适的。
此外，在确定适合性的步骤中，优选地，如果检测到铁为10mg/kg以下，则可以确定分配装置是合适的。
此外，散热材料可以包括氨酯系的树脂组分和导热填料。
此外，散热材料可以包括摩氏硬度为8或更大的填料。
此外，在散热材料中，摩氏硬度为8或更大的填料可以为全部填料的80重量％或更大。
此外，在散热材料中，填料重量可以为全部糊料重量的70重量％或更大。
此外，分配装置可以包括：配备有第一供给盒部分和第二供给盒部分的分配部；以及分别与第一供给盒部分和第二供给盒部分单独连接的一个或更多个静态混合器。此时，散热材料通过静态混合器流出。本发明涉及由通过静态混合器流出的散热材料检测分配装置的内部材料。
此外，第一供给盒部分可以设置成向静态混合器供给主树脂和导热填料，以及第二供给盒部分可以设置成向静态混合器供给固化剂和导热填料。
此外，第一供给盒部分和第二供给盒部分可以分别配置为齿轮泵型或柱塞型。
有益效果
如上所述，根据与本发明的一个实例有关的用于确定用于散热材料的分配装置的方法，可以通过由从分配装置排出的散热材料检测分配装置的内部材料来确定分配装置的适合性。
附图说明
图1是示出在与本发明的一个实例有关的用于确定用于散热材料的分配装置的方法中使用的分配装置的示意图。
图2是示出分配装置的另一个实施方案的示意图。
图3和4是示出其中将散热材料注入第一外部设备中的实施方案的示意图。
图5是图1所示的静态混合器的示意图。
图6是构成电池模块的模块壳体的示意图。
图7是示出电池模块的示意图。
图8是用于说明模块壳体的注入孔的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的一个实例的用于确定用于散热材料的分配装置的方法。
此外，无论附图标记如何，给予相同或相应的组件相同或相似的附图标记，其冗余的说明将被省略，并且为了便于说明，所示的各个组成构件的尺寸和形状可以被放大或缩小。
图1是示出在与本发明的一个实例有关的用于确定散热材料的分配装置的方法中使用的分配装置10的示意图，图2是示出分配装置10’的另一个实施方案的示意图，以及图3和4是示出其中将散热材料注入第一外部设备200中的实施方案的示意图。
此外，图5是图1所示的静态混合器100的示意图。
与本发明有关的用于散热材料的分配装置10、10’是用于将包含室温固化填料的散热材料注入外部设备中的装置。
参照图1，可以通过分配装置10将散热材料注入外部设备200、300中。分配装置10包括分配部20和与分配部20连接的一个或更多个静态混合器100。外部设备可以是电池模块。
在本文中，第一外部设备是指第一电池模块，第二外部设备是指第二电池模块。第一电池模块和第二电池模块仅仅是为了依次说明处理单元而单独陈述的术语，并且具有相同的结构。
在分配装置10、10’中，通过静态混合器100来进行散热材料的混合和注入。此外，散热材料的混合可以在各个静态混合器100中进行，并且用于一个电池模块的散热材料的注入可以通过复数个静态混合器100进行。
图6是构成电池模块的模块壳体210的示意图，图7是示出电池模块200的示意图，以及图8是用于说明模块壳体的注入孔230的示意图。
电池模块200包括模块壳体210和配置在模块壳体210中的复数个电池单元220。电池单元220可以是袋型二次电池。电池单元200通常可以包括电极组合件、电解质和袋外部材料。散热材料被注入到模块壳体中的电池单元之间的空间中并且起耗散电池单元220中产生的热的作用。
模块壳体210可以具有例如立方体形状并且可以具有底表面211、侧表面212和顶表面213。此时，可以在顶表面213上形成一个或更多个注入孔230。此时，将一个静态混合器100与一个注入孔230连接，使得流出静态混合器100的散热材料可以通过注入孔230被注入到电池模块200中。
此外，注入散热材料的步骤可以在复数个电池模块上依次进行。例如，参照图1，在将散热材料完全注入第一电池模块200中之后，可以将散热材料注入第二电池模块300中。第一电池模块200和第二电池模块300通过转移部(例如，带式输送机)转移并依次通过分配装置100，由此可以注入散热材料。
在注入散热材料时，参照图3，还可以通过一个静态混合器将散热材料注入一个电池模块(例如，第一电池模块200)中，并且参照图4，可以通过复数个静态混合器100将散热材料注入一个电池模块(例如，第一电池模块200)中。
与本发明有关的用于混合和注入散热材料的分配装置100包括分配部20和与分配部20连接的一个或更多个静态混合器100。静态混合器100可以可交换地设置。
此外，通过静态混合器混合并注入电池模块中的散热材料涉及导热树脂组合物。该树脂组合物可以包含树脂组分和导热填料。
分配部20包括第一供给盒部分21和第二供给盒部分22。此时，第一供给盒部分21和第二供给盒部分22单独地与静态混合器100连接。第一供给盒部分21向静态混合器100供给用于形成树脂组合物的主树脂和导热填料，第二供给盒部分22向静态混合器100供给固化剂和导热填料。
参照图5，静态混合器100具有流入部101和流出部102。如上所述，流入部101设置成与第一供给盒部分21和第二供给盒部分22分别连接，流出部102设置成与设置在电池模块200的模块壳体210处的注入孔230连接。
静态混合器100包括用于混合和转移的螺杆部120。螺杆部120由复数个单元121构成，并且一个单元121形成一级B，其中单元121的数量(单元数)可以称为级数。
此时，静态混合器100的单元121的数量(单元数)可以为5至25。如果单元121的数量(单元数)不足，则混合效率降低，这可能影响固化速度、粘合力、绝缘特性等，或者引起可靠性问题。或者，如果单元121的数量(单元数)过大，则使用具有小直径和长长度的混合器保持相同的混合器容量，并因此过程速度降低。
在一个实施方案中，静态混合器100的混合器内径D为约9mm，其中设置有螺杆部120，螺杆部120宽度为5mm，流出部102直径A为3mm，混合器长度L为225mm，以及级数为24。
第一供给盒部分21和第二供给盒部分22可以各自包括用于向静态混合器供给主树脂和固化剂的容积式泵。容积式泵是具有在往复运动部分或旋转部分中设置有空间并且流体(例如，主树脂/固化剂)被放置在该空间中并同时依次排出的类型的泵，其分为往复泵和旋转泵。第一供给盒部分21和第二供给盒部分22可以各自包括往复泵或旋转泵。
容积式泵的特征是排出量在运行期间波动但产生高压并且效率良好。此外，即使压力改变，排出量也不改变。
往复泵是通过使活塞或柱塞在气缸中往复运动来抽吸流体并在期望的压力下压缩并排出流体的泵。存在几种类型的泵。存在排出阀安装在活塞上的手动泵，在杆状柱塞往复运动时被抽吸和排出的单作用柱塞泵，以及在柱塞的每个往复运动中进行抽吸和排出的双作用柱塞泵，此外，为了增加流量并减小排出量的变化，还存在其中将两个或更多个单作用泵并联连接的泵。
此外，往复泵具有少量的泵送排出量，但是具有简单的结构并适用于高上升高度(高压)。然而，由于在往复作用中产生的供水压力的波动剧烈，因此排出量变化并且难以进行量控制。
此外，旋转泵是通过一至三个转子的旋转来泵送液体的泵，其在结构方面是简单的并且易于处理。该泵的特征是泵送排出量的波动小，并且相对容易获得高压并且适用于输送具有高粘度的液体例如油。根据转子的形状或结构，存在许多种类，但是其典型实例包括叶片泵、齿轮泵、螺杆泵等。
本发明涉及用于确定用于散热材料的分配装置的方法。
用于确定用于散热材料的分配装置的方法包括以下步骤：由从分配装置排出的散热材料检测分配装置的内部材料；以及基于内部材料的检测量确定分配装置的适合性。流出分配装置的散热材料意指从静态混合器排出的散热材料。
此外，可以使用ICP分析方法作为检测内部材料的方法。例如，使用的仪器可以为ICP-OES(Optima 8300DV)，并且可以用硝酸/过氧化氢处理0.2g从静态混合器中排出的散热材料，然后将其使用0.45μm PTFE注射器过滤并通过ICP-OES进行分析。
基于分析结果，在确定适合性的步骤中，如果检测到内部材料为预定量以下，则可以确定分配装置是合适的。
此外，内部材料可以包含铁(Fe)。
此外，在确定适合性的步骤中，如果检测到铁为30mg/kg以下，则可以确定分配装置是合适的。
此外，在确定适合性的步骤中，优选地，如果检测到铁为10mg/kg以下，则可以确定分配装置是合适的。
此外，散热材料可以包括氨酯系的树脂组分和导热填料。
此外，散热材料可以包括摩氏硬度为8或更大的填料。
此外，在散热材料中，摩氏硬度为8或更大的填料可以为全部填料的80重量％或更大。
此外，在散热材料中，填料重量可以为全部糊料重量的70重量％或更大。
[表1]
Figure GDA0003215204850000071
参见上表1，优选散热材料包括摩氏硬度为8或更大的填料，并且在散热材料中优选摩氏硬度为8或更大的填料为全部填料的80重量％或更大。此外，第一供给盒部分和第二供给盒部分可以配置为齿轮泵型或柱塞泵型。
另一方面，散热材料涉及导热树脂组合物。该树脂组合物可以包含树脂组分和导热填料。
在一个实例中，树脂组合物可以为粘合剂组合物，例如，能够通过固化反应等形成粘合剂的组合物。这样的树脂组合物可以为溶剂型树脂组合物、基于水的树脂组合物或无溶剂型树脂组合物。例如，树脂组合物可以通过将下面描述的导热填料配混到能够形成已知的丙烯酸类粘合剂、环氧粘合剂、聚氨酯粘合剂、烯烃粘合剂、EVA(乙烯乙酸乙烯酯)粘合剂或有机硅粘合剂中来制备。
术语树脂组分通常被用作包含被称为树脂的组分以及可以通过固化反应或聚合反应转化为树脂的组分的含义。
在一个实例中，作为树脂组分，可以应用粘合剂树脂或能够形成粘合树脂的前体。这样的树脂组分的实例包括丙烯酸类树脂、环氧树脂、氨酯树脂、烯烃树脂、EVA(乙烯乙酸乙烯酯)树脂或有机硅树脂等，或者诸如多元醇或异氰酸酯化合物的前体等，但不限于此。
树脂组合物可以包含导热填料以及树脂组分。术语导热填料意指热导率为约1W/mK或更大、约5W/mK或更大、约10W/mK或更大、或者约15W/mK或更大的材料。导热填料的热导率可以为约400W/mK或更小、约350W/mK或更小、或者约300W/mK或更小。导热填料的种类没有特别限制，但考虑到绝缘性等可以应用陶瓷填料。例如，可以使用陶瓷颗粒例如氧化铝、AlN(氮化铝)、BN(氮化硼)、氮化硅、SiC或BeO。如果可以确保绝缘特性，则也可以考虑应用碳填料，例如石墨。
相对于100重量份的树脂组分，树脂组合物可以包含约600重量份或更多的导热填料。在另一个实例中，相对于100重量份的树脂组分，填料的比例可以为650重量份或更大、或者700重量份或更大。相对于100重量份的树脂组分，该比例可以为约2,000重量份或更小、约1,500重量份或更小、或者约1,100重量份或更小。在填料的比例范围内，可以确保期望的物理特性，例如导热性和绝缘性。
如果为了确保导热性和绝缘性而应用过量的如上填料，则树脂组合物的粘度大大增加，并因此，处理特性降低，并且甚至在形成树脂材料之后，其包含气泡或空隙，因此导热性可能劣化。
因此，可以以预定比例将具有至少三个不同直径的填料施加至树脂组合物。
填料的形状没有特别限制，其可以考虑树脂组合物的粘度和触变性、在组合物中沉降性、目标热阻或热导率、绝缘性、填充效果或分散性等来选择。例如，考虑到待填充的量，使用球形填料是有利的，但是考虑到网络结构的形成、导电性、触变性等，还可以使用非球形填料，例如具有诸如针状或板状的形状的填料。
树脂组合物基本上包含以上组分，即树脂组分和导热填料，并且如有必要，其还可以包含其他组分。例如，树脂组合物还可以包含用于控制粘度的粘度控制剂例如触变剂、稀释剂、分散剂、表面处理剂或偶联剂，例如，以增加或降低粘度，或者以根据剪切力控制粘度。
触变剂可以根据树脂组合物的剪切力控制粘度，因此可以有效地进行电池模块的制造过程。可用的触变剂可以例举热解法二氧化硅等。
稀释剂或分散剂通常用于降低树脂组合物的粘度，并且可以没有限制地使用本领域中已知的各种种类中的任一种，只要其可以表现出以上作用即可。
表面处理剂用于对引入到树脂组合物中的填料进行表面处理，并且可以没有限制地使用本领域中已知的各种种类中的任一种，只要其可以表现出以上作用即可。
偶联剂可以用于例如改善导热填料例如氧化铝的分散性，并且可以没有限制地使用本领域中已知的各种种类中的任一种，只要其可以表现出以上作用即可。
树脂组合物还可以包含阻燃剂或阻燃助剂等。这样的树脂组合物可以形成阻燃树脂组合物。作为阻燃剂，可以没有特别限制地应用各种已知的阻燃剂，并且例如，可以应用固体填料状的阻燃剂或液体阻燃剂等。阻燃剂包括例如有机阻燃剂(如三聚氰胺氰尿酸酯)或无机阻燃剂(如氢氧化镁)等，但不限于此。
当待填充在树脂组合物中的填料的量大时，还可以使用液体型阻燃材料(TEP，磷酸三乙酯；或TCPP，三(1,3-氯-2-丙基)磷酸酯；等等)。此外，还可以添加能够用作阻燃增效剂的硅烷偶联剂。
如上所述的本发明的优选实例是出于示例性目的而公开的，其中具有本发明的普通知识的本领域技术人员可以在本发明的思想和范围内进行各种修正、修改和添加，并且这样的修正、修改和添加都应被认为落入以下权利要求的范围内。
工业实用性
如上所述，根据与本发明的一个实例有关的用于确定用于散热材料的分配装置的方法，可以通过由从分配装置排出的散热材料检测分配装置的内部材料来确定分配装置的适合性。

Claims (6)

1.一种用于确定用于散热材料的分配装置的方法，
包括以下步骤：由从所述分配装置排出的散热材料检测分配装置的内部材料；以及
基于所述内部材料的检测量确定所述分配装置的适合性，
其中所述内部材料包含铁，其中如果检测到所述铁为30mg/kg以下，则确定所述分配装置是合适的，
其中所述散热材料包括氨酯系的树脂组分和导热填料，其中所述散热材料包括摩氏硬度为8或更大的填料，在所述散热材料中，所述摩氏硬度为8或更大的填料为全部填料的80重量％或更大，以及
其中使用ICP分析方法检测所述内部材料。
2.根据权利要求1所述的用于确定用于散热材料的分配装置的方法，
其中如果检测到所述铁为10mg/kg以下，则确定所述分配装置是合适的。
3.根据权利要求1所述的用于确定用于散热材料的分配装置的方法，
其中在所述散热材料中，填料重量为全部糊料重量的70重量％或更大。
4.根据权利要求1所述的用于确定用于散热材料的分配装置的方法，
其中所述分配装置包括：配备有第一供给盒部分和第二供给盒部分的分配部；以及分别与所述第一供给盒部分和所述第二供给盒部分单独连接的一个或更多个静态混合器，以及
所述散热材料通过所述静态混合器流出。
5.根据权利要求4所述的用于确定用于散热材料的分配装置的方法，
其中所述第一供给盒部分设置成向所述静态混合器供给主树脂和导热填料，以及
所述第二供给盒部分设置成向所述静态混合器供给固化剂和导热填料。
6.根据权利要求4所述的用于确定用于散热材料的分配装置的方法，
其中所述第一供给盒部分和所述第二供给盒部分分别被配置为齿轮泵型或柱塞型。
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