CN112662237A - 感温变色涂料及高温预警电池模组 - Google Patents

Abstract

本发明属于储能模组技术领域，提供了一种感温变色涂料，包括石墨烯微粒、双炔材料、有机溶剂和分散剂，其中双炔材料和有机溶剂的质量体积比为1‑10mg/ml，石墨烯和双炔的质量比为0.02：1‑0.5：1，双炔和分散剂的质量比为0.1：1‑1：1；通过将双炔材料溶于有机溶剂，可以获得成分均匀的混合液体，溶液中的双炔材料聚合成的聚双炔材料具有感温变色功能，而石墨烯材料具有良好的导热性能，通过将石墨烯微粒加入混合液体，在分散剂的作用下，石墨烯微粒均匀分布在混合液体中，从而获得具有感温变色功能的混合物涂料；将该涂料涂在电池模组的电芯上，通过一系列结构设计，能够得到具有高温预警功能的电池模组，便于工作人员日常快速巡检，便于及时发现故障模组。

Description

感温变色涂料及高温预警电池模组

技术领域

本发明属于储能模组技术领域，具体为感温变色涂料及高温预警电池模组。

背景技术

电池模组内部有温度传感器，需要使用专业的设备用数据线连接电池模组来采集电池模组内部温度数据。电池模组通过无线数据传输，控制平台接收信号并且显示电池包内部温度。必须有额外的设备，人员或网络平台等支持才能采集读取电池内部温度，设备成本、人力成本高。

有温度传感器的电池模组，必须有专业的设备、人员和网络平台等软硬件支持才能读取电池模组内部温度，需要投入设备、人力等软硬件。

无温度传感器的电池模组，无法得到电池内部温度参数，电池容易发生热失控。从发生热失控温度升高到起火燃烧时间较短，容易发生火灾，造成人员财产损失。

发明内容

本发明提供一种感温变色涂料，利用感温变色材料的特性，通过将具有高导热性能的石墨烯与之混合并制成具有高灵敏度的变色液态涂料，可以在物体上涂刷该涂料，并用于预警物体温度的变化。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种感温变色涂料，其特征在于：包括石墨烯微粒、双炔材料、有机溶剂和分散剂，其中双炔材料和有机溶剂的质量体积比为1-10mg/ml，石墨烯和双炔的质量比为0.02：1-0.5：1，双炔和分散剂的质量比为0.1：1-1：1。

优选地，所述双炔材料为一类含有1，3-丁二炔结构单元的分子，所述有机溶剂为二氯甲烷、乙醇、四氢呋喃、环戊酮中一种或多种；所述分散剂为聚苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚氧化乙烯中的一种。

在上述技术方案中，通过将双炔材料溶于有机溶剂，可以获得成分均匀的混合液体，并该混合液还具有感温变色功能，而石墨烯材料具有良好的导热性能，通过将石墨烯微粒加入混合液体，在分散剂的作用下，石墨烯微粒均匀分布在混合液体中。混合溶液中的双炔材料经紫外光照(或压力或γ照射或温度)聚合后形成聚双炔材料，聚双炔具有感温变色功能，从而使得混合溶液成为具备感温变色功能的混合物涂料，且该涂料能够附着并凝结在物体表面，因此可以将该涂料涂覆在物体表面并用于预警物体温度的变化。

另外，本发明还提供一种具有高温预警功能的电池模组，用以改变现有电池模组的高温预警功能结构复杂、错报及故障率高的问题。该电池模组包括模组外壳和装在模组外壳内部的电芯，其特征在于：所述电芯的外表设置包括权利要求所述的感温变色涂料的警示涂层，并在模组外壳上设置观测区，透过观测区能够看到警示涂层。

该技术方案提供的电池模组的电芯的表面涂抹感温变色涂料，感温变色涂料凝固后成为警示涂层，并在警示涂层上设置观测区，从而可以在电池模组外部直接观察到警示涂层。警示涂层在温度刺激下双炔材料先发生聚合，得到蓝色的聚双炔和石墨烯复合材料。当电芯温度变化时，警示涂层的颜色会做相应变化，由于警示涂层直接涂在电芯上，因此可以直接感知温度变化，且其只有薄薄的一层，因此可以快速变化；另外，由于警示涂层在模组外壳以内，因此可以减小电池模组外部温度对其影响，从而降低该警示涂层的错误警示率。基于上述结构特征，该电池模组具有良好的高温预警功能，便于工作人员日常快速巡检，便于及时发现故障模组。

优选地，所述警示涂层的外表为一层透明的隔离层，该隔离层完全覆盖警示涂层，以避免警示涂层暴露于空气中，因此可以防止警示涂层受到破坏或被尘土覆盖，另外也可以防止警示涂层脱落。

优选地，所述观测区包括设置在模组外壳上的安装口，还包括正对安装口设置的导光组件，该导光组件的内端部贴合警示涂层，光线进入导光组件后能够提高警示涂层的亮度，并能通过导光组件直接观测警示涂层，在光纤不足的情况下，通过增加照明来照亮警示涂层，以克服警示涂层不能发光以及在黑暗环境下无法识别的缺陷

在采用导光组件的技术方案的基础上，观测区还包括照明装置，照明装置的灯珠贴合导光组件设置，照明装置开启后照亮水晶头内部，通过将照明装置设置在电池模组上，只需要开启照明装置即可进行观察，因此无需工作人员自己携带照明灯具。

优选地，所述电芯并列设置，所述警示涂层对称涂覆在相邻的电芯的相邻侧面；所述导光组件包括安装在安装口处的导光棒，还包括连接导光棒并延伸至涂覆有警示涂层的相邻的两个电芯之间的若干观测柱。采用上述结构，一侧的照明装置的光纤进入导光棒后，部分光纤进入观测柱中，因此可以将多个电芯上的警示涂层全部照亮。

优选地，至少在导光组件的导光棒中分布反光颗粒，当光纤进入导光棒后，在反光颗粒的作用下，会有更多的管线反射进入观测柱中，从而提高观测柱中的亮度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明中电池模组的一个实施例的切面结构示意图。

图2为图1中局部观测柱与电芯的位置关系放大图。

图中，模组外壳1、电芯2、警示涂层3、隔离层4、导光棒5、观测柱6、安装口7、照明装置8。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

本发明的感温变色涂料包括石墨烯微粒、双炔材料、有机溶剂和分散剂，其中有机溶剂为二氯甲烷(也可以为乙醇或四氢呋喃或环戊酮，也可以为上述物质的混合物)，双炔材料为一类含有1，3-丁二炔结构单元的分子，分散剂为聚苯乙烯或聚乙烯吡咯烷酮或聚氨酯或聚氧化乙烯，其中双炔材料和有机溶剂的质量体积比为1-10mg/ml，石墨烯和双炔的质量比为0.02：1-0.5：1，双炔和分散剂的质量比为0.1：1-1：1；将双炔材料溶解在有机溶剂中，加入分散剂搅拌溶解均匀，再加入石墨烯微粒，机械搅拌并用超声波装置震荡搅拌至石墨烯微粒分散均匀，得到石墨烯和双炔混合液，搅拌均匀后得到具有粘附性的感温变色涂料。

上述感温变色涂料中，双炔材料经紫外光照(或压力或γ照射或温度)聚合后形成聚双炔材料，聚双炔具有感温变色功能，通过将双炔材料溶于有机溶剂，可以获得成分均匀的混合液体，并该混合液还具有感温变色功能，而石墨烯材料具有良好的导热性能，通过将石墨烯微粒加入混合液体，在分散剂的作用下，石墨烯微粒均匀分布在混合液体中，从而获得具有感温变色功能的混合物涂料，且该涂料在物体表面凝结后具有高灵敏感温变色性能。具体地，该涂料的感温度变色范围为0-120℃，当温度在0-55℃时，警示涂层显示为蓝色；当温度在55℃-65℃时，警示涂层显示为紫色；当温度在65℃-80℃时，警示涂层显示为红色；当温度在80℃-120℃，警示涂层显示为橘红色，且上述各变化过程均可逆发生，当温度恢复到室温时，警示涂层颜色可以从橘红色恢复到蓝色。基于该涂料的上述特征，可以将该涂料涂覆在物体表面并用于预警物体温度的变化。

另外，本发明还提供一种具有高温预警功能的电池模组的实施例，用以改变现有电池模组的高温预警功能结构复杂、错报及故障率高的问题。该电池模组包括模组外壳1和装在模组外壳内部的电芯2，所述电芯的外表设置包括权利要求3所述的感温变色涂料的警示涂层，并在模组外壳上设置观测区，透过观测区能够看到警示涂层。

该技术方案提供的电池模组的电芯2的表面涂抹感温变色涂料，感温变色涂料凝固后成为警示涂层3，并在警示涂层3上设置观测区，从而可以在电池模组外部直接观察到警示涂层3。电芯产生的温度使涂料中的双炔材料发生聚合，由于聚双炔具有感温变色功能，因此当电芯2温度变化时，警示涂层3的颜色会做相应变化。由于警示涂层2直接涂在电芯2上，因此可以直接感知温度变化，且其只有薄薄的一层，因此可以快速变化；另外，由于警示涂层3在模组外壳1以内，因此可以减小电池模组外部温度对其影响，从而降低该警示涂层3的错误警示率。基于上述结构特征，该电池模组具有良好的高温预警功能，便于工作人员日常快速巡检，便于及时发现故障模组。

具体地，所述警示涂层的外表为一层透明的隔离层4，该隔离层完全覆盖警示涂层3，以避免警示涂层暴露于空气中，因此可以防止警示涂层3受到破坏或被尘土覆盖，另外也可以防止警示涂层3脱落。所述电芯并列设置，所述警示涂层对称涂覆在相邻的电芯的相邻侧面；导光组件包括安装在安装口7处的导光棒5，还包括连接导光棒5并延伸至涂覆有警示涂层的相邻的两个电芯之间的若干观测柱6，且导光棒5和观测柱6内部分布反光颗粒，右侧的照明装置8的光纤进入导光棒5后，部分光纤进入观测柱6中，因此可以将多个电芯2上的警示涂层3全部照亮。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种感温变色涂料，其特征在于：包括石墨烯微粒、双炔材料、有机溶剂和分散剂，其中双炔材料和有机溶剂的质量体积比为1-10mg/ml，石墨烯和双炔的质量比为0.02：1-0.5：1，双炔和分散剂的质量比为0.1：1-1：1。

2.如权利要求1所述的一种感温变色涂料，其特征在于：所述双炔材料为一类含有1，3-丁二炔结构单元的分子，所述有机溶剂为二氯甲烷、乙醇、四氢呋喃、环戊酮中一种或多种；所述分散剂为聚苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚氧化乙烯中的一种。

3.一种具有高温预警功能的电池模组，包括模组外壳1和装在模组外壳内部的电芯，其特征在于：所述电芯的外表设置包括权利要求2所述的感温变色涂料的警示涂层，并在模组外壳上设置观测区，透过观测区能够看到警示涂层。

4.如权利要求3所述的一种具有高温预警功能的电池模组，其特征在于：所述警示涂层的外表为一层透明的隔离层，该隔离层完全覆盖警示涂层。

5.如权利要4所述的一种感温变色涂料及具有高温预警功能的电池模组，其特征在于：所述观测区包括设置在模组外壳上的安装口，还包括正对安装口设置的导光组件，该导光组件的内端部贴合警示涂层，光线进入导光组件后能够提高警示涂层的亮度，并能通过导光组件直接观测警示涂层。

6.如权利要求5所述的一种感温变色涂料及具有高温预警功能的电池模组，其特征在于：所述观测区还包括照明装置，照明装置的灯珠贴合导光组件设置，照明装置开启后照亮水晶头内部。

7.如权利要求5或6所述的一种感温变色涂料及具有高温预警功能的电池模组，其特征在于：所述电芯并列设置，所述警示涂层对称涂覆在相邻的电芯的相邻侧面；所述导光组件包括安装在安装口处的导光棒，还包括连接导光棒5并延伸至涂覆有警示涂层的相邻的两个电芯之间的若干观测柱。

8.如权利要求7所述的一种感温变色涂料及具有高温预警功能的电池模组，其特征在于：至少在导光组件的导光棒中分布反光颗粒。

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