CN113921953A - 一种锂离子电池用复合热管理膜的制备方法 - Google Patents

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张祥功
张明
林雨
吴骐
赵�权
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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池用复合热管理膜的制备方法，以相变材料、聚合物和导热增强剂为外绝缘体，以电阻丝为内导电发热体，经高温高压热合而成，制备得到的复合热管理膜具有低温加热、高温储热功能；在外部电源对复合热管理膜供电时，电阻丝发热，相变材料吸收热量发生固液转换，在聚合物的有效包裹下，相变材料软化无液体渗漏，相变材料相变软化充分接触被加热物体表面，减少接触间隙，避免局部过热；在物体释放热或者环境温度较高时，该热管理膜能够有效地吸收热量，降低系统温度。复合热管理膜能够有效增大系统整体比热容，均匀向外释放热量，缓和电阻丝加热速度。

Description

一种锂离子电池用复合热管理膜的制备方法
技术领域
本发明属于热管理技术领域，涉及一种锂离子电池用复合热管理膜的制备方法。
背景技术
热管理涉及到生活的方方面面，尤其在新能源装置领域。
锂离子电池工作性能、使用寿命及安全性都与工作温度紧密相关，其内部的电化学反应受温度的影响主要表现在三方面：1）低温下，电池的有效容量衰减及放电倍率降低；2）高温下，加速电池性能老化、加剧电池的不一致性，电池的循环寿命下降；3）高温下，容易引起热失控，导致着火、爆炸等安全事故。
目前市面上尚不存在用于锂离子电池中能够冷热兼顾的复合热管理膜，因此如何兼顾锂离子电池的高低温热管理是亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种锂离子电池用复合热管理膜的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锂离子电池用复合热管理膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）将相变材料、聚合物、导热增强剂按照比例混合均匀，其中相变材料的质量比例不低于80%，聚合物的质量比例不低于15%，将混合物放入60～100℃的恒温水浴锅中加热熔融，采用高速搅拌器对融化后的混合物进行搅拌，使其混合均匀；
（2）将电阻丝放入容器中，调整电阻丝高度，将熔融状态的混合物倒入容器中冷却至室温，形成特定尺寸的热管理膜，得到内置电阻丝的复合热管理膜。其绝缘层为相变材料、聚合物、导热增强剂混合物；
（3）采用热压机对复合热管理膜进行热压成型，温度设置为60～80℃，压力为2～5Mpa。
所述的一种锂离子电池用复合热管理膜的制备方法，其相变材料材质是脂肪酸、石蜡、硬脂酸甲酯、棕榈酸乙酯、乙酰甲苯、乙酰胺、聚乙二醇的一种或多种混合物。
所述的一种锂离子电池用复合热管理膜的制备方法，其聚合物材质是聚乙烯、聚苯乙烯、乙烯-丁二烯-苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物的一种或多种混合物。
所述的一种锂离子电池用复合热管理膜的制备方法，其导热增强剂是氧化铝、氧化镁、氮化铝、氮化硼、碳化硅的一种或混合物。
所述的一种锂离子电池用复合热管理膜的制备方法，其电阻丝材质是镍铬铝合金、镍铬合金的一种或多种混合物。
所述的一种锂离子电池用复合热管理膜的制备方法，其容器深度为8～10mm，电阻丝高度为4～5mm。
本发明具有如下有益效果：本发明以相变材料、聚合物和导热增强剂的混合物为外绝缘体，以电阻丝为内导电发热体，经高温高压热合而成的复合热管理膜具有低温加热、高温储热功能；锂离子电池的外部电源对热管理装置供电时，电阻丝发热，相变材料吸收热量发生固液转换，相变材料相变软化充分接触被加热物体表面，减少接触间隙，避免局部过热，由于聚合物的有效包裹，相变材料软化无液体渗漏；同时电池释放热或者环境温度较高时，该热管理膜能够有效地吸收热量，减缓被加热物体的温升，降低系统温度。
附图说明
图1是本发明专利复合热管理膜的截面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
（1）选择硬脂酸甲酯、棕榈酸乙酯、乙酰甲苯、乙酰胺、聚乙二醇的一种或混合物作为相变材料，聚乙烯、乙烯-丁二烯-苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物的一种或混合物作为聚合物，氧化铝、氮化铝、氮化硼、碳化硅的一种或混合物作为导热增强剂，将相变材料、聚合物、导热增强剂按照比例混合均匀，其中相变材料的质量比例不低于80%，聚合物的质量比例不低于15%。将混合物放入60～100℃的恒温水浴锅中加热熔融，采用高速搅拌器对融化后的混合物进行搅拌，使其混合均匀。
（2）将镍铬合金电阻丝放入容器中，调整电阻丝高度，将熔融状态的混合物倒入容器中冷却至室温，形成特定尺寸的热管理膜，得到内置电阻丝的复合热管理膜，其绝缘层为相变材料、聚合物、导热增强剂混合物。
当内置的电阻丝加热时，相变材料相变软化充分接触被加热物体表面，减少接触间隙，避免局部过热。因此本发明复合热管理膜能够增加电阻丝的比热容，同时也避免电阻丝与被加热物体直接接触，缓冲电阻丝对被加热物体的热冲击，而被加热物体释放热量时，复合热管理膜能够吸收热量，减缓被加热物体的温升。
实施例2
（1）将石蜡、聚苯乙烯、氧化镁按照80:15:5的比例混合均匀，放入恒温水浴锅，温度调节为100℃，加热熔融，采用高速搅拌器对融化后的混合物进行搅拌，使其混合均匀。
（2）将镍铬铝合金放入容器中，调整电阻丝高度为4mm，将熔融状态的混合物倒入容器中，容器深度为8mm，冷却至室温，形成锂离子电池用复合热管理膜。
（3）采用热压机对复合热管理膜进行热压成型，温度设置为65℃，压力为3Mpa。
实施例3
（1）将脂肪酸、聚苯乙烯、氧化镁按照比例混合均匀，放入恒温水浴锅，温度调节为100℃，加热熔融，采用高速搅拌器对融化后的混合物进行搅拌，使其混合均匀。
（2）将电阻丝放入容器中，调整电阻丝高度为5mm，将熔融状态的混合物倒入容器中，容器深度为10mm，冷却至室温，形成锂离子电池用复合热管理膜。
本专利复合热管理膜能够有效增大系统整体比热容，均匀向外释放热量，缓和电阻丝加热速度，同时也避免电阻丝与被加热物体直接接触，缓冲电阻丝对被加热物体的热冲击，而被加热物体释放热量时，复合热管理膜能够吸收热量。在加热时充分接触被加热物体表面向外释放热量，在放热时能够吸收热量，降低系统温度。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种锂离子电池用复合热管理膜的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）按质量百分比，将不低于80%的相变材料，不低于15%的聚合物和余量的导热增强剂混合放入60～100℃的恒温水浴锅中加热熔融，搅拌使其混合均匀；
（2）将电阻丝放入容器中，调整电阻丝高度，将熔融状态的混合物倒入容器中冷却至室温，得到内置电阻丝的复合热管理膜；
（3）采用热压机对复合热管理膜进行热压成型，温度设置为60～80℃，压力为2～5Mpa。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用复合热管理膜的制备方法，其特征在于，所述的相变材料是脂肪酸、石蜡、硬脂酸甲酯、棕榈酸乙酯、乙酰甲苯、乙酰胺、聚乙二醇的一种或多种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用复合热管理膜的制备方法，其特征在于，所述的聚合物是聚乙烯、聚苯乙烯、乙烯-丁二烯-苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物的一种或多种混合物。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用复合热管理膜的制备方法，其特征在于，所述的导热增强剂是氧化铝、氧化镁、氮化铝、氮化硼、碳化硅的一种或多种混合物。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用复合热管理膜的制备方法，其特征在于，所述的电阻丝是镍铬铝合金、镍铬合金的一种或多种混合物。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种锂离子电池用复合热管理膜的制备方法，其特征在于，所述的容器深度为8～10mm，电阻丝高度为4～5mm。
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