CN114613609B - 一种用于超级电池表面散热的烯碳复合材料 - Google Patents
一种用于超级电池表面散热的烯碳复合材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114613609B CN114613609B CN202210323479.7A CN202210323479A CN114613609B CN 114613609 B CN114613609 B CN 114613609B CN 202210323479 A CN202210323479 A CN 202210323479A CN 114613609 B CN114613609 B CN 114613609B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polytetrafluoroethylene
- carbon
- protective layer
- heat
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- -1 Allyl carbon Chemical compound 0.000 title claims abstract description 63
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 43
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 title claims description 16
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 40
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 40
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 125000003903 2-propenyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])=C([H])[H] 0.000 claims description 6
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims description 5
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 3
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 3
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004831 Hot glue Substances 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims description 2
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims description 2
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 8
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 3
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/48—Conductive polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/22—Electrodes
- H01G11/30—Electrodes characterised by their material
- H01G11/32—Carbon-based
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
- H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
- H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
本发明公开了一种用于超级电池表面散热的烯碳复合材料，包括位于外侧的聚四氟乙烯防护层和位于内侧的烯碳导热层，聚四氟乙烯防护层的正反面上设有若干个用于烯碳导热层吸热的沉槽，聚四氟乙烯防护层的侧面设有用于烯碳导热层将热导出的缺口；通过聚四氟乙烯防护层的作用，以类似于刚挠结合板的设计方式，通过若干个吸热凹槽，将烯碳复合材料直接作用在超级电池的表面，并通过聚四氟乙烯的防护作用，防止烯碳复合材料(AFG)将热量传递至其他精密元件的表面，从而既保证了吸热效率，又起到了一定的防护效果。适用于电动汽车之类的能源密度、电子元器件密度均较高的产品中。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于超级电池表面散热的烯碳复合材料。
背景技术
物质的热传导方式主要分为两种，其中无机非金属材料的导热基体为声子导热的方式，热量的传导是通过晶格或晶体点阵的振动来实现的，晶格振动的能量是量子化的，晶格振动的量子称为声子，所以无机非金属材料的热传导是通过声子相互作用来实现的，即声子导热。高温时无机非金属材料中的电磁辐射热传的比重增大，也存在光子导热。
而在金属材料中，金属中的电子相互作用或碰撞是金属材料导热的主要形式，即电子导热。此外，由于金属晶格或点阵的振动，也存在少量的声子导热。
烯碳复合材料(AFG)作为一种新型的导热材料，其原理是在石墨片层中种植金属原子，通过金属原子产生的电子导热解决石墨层间导热的弊端，导热机理综合了金属材料与非金属材料，即既包括声子导热又包括电子导热，所以材料的纵向导热与横向导热性能均要优于均热板，且综合造价也低于传统的均热板。
超级电池作为现有新能源车辆的重要动力组成部分，其能量密度远大于传统的铅酸蓄电池以及锂电池，但其在使用的过程中，可能会由于温度、湿度的变化从而导致内部产生大量的热量，这些热量需要及时向外排出，否则会影响新能源汽车的安全性。传统的散热方式往往是采用金属材料构成的均热板进行散热，但是其造价高，且由于金属材料具有良好的导电性能以及较大的密度，所以在电动汽车这种移动式的设备中，相比于非金属材料具有天生的劣势，且并不能很好的实现新能源汽车的长久续航能力的提升。
发明内容
为了解决现有技术的不足，提出了一种用于超级电池表面散热的烯碳复合材料(AFG)。
一种用于超级电池表面散热的烯碳复合材料，包括位于外侧的聚四氟乙烯防护层和位于内侧的烯碳导热层，聚四氟乙烯防护层的正反面上设有若干个用于烯碳导热层吸热的沉槽，聚四氟乙烯防护层的侧面设有用于烯碳导热层将热导出的缺口；
所述的烯碳导热层与聚四氟乙烯防护层的叠合方式包括以下步骤：
S1、将聚酰亚胺高分子膜进行分切，分切成尺寸不同的若干个片状结构；
S2、对分切好的片状结构进行碳化以及石墨化处理；
S3、在催化剂的条件下，在石墨化的片状结构表面种植若干层金属离子；
S4、按照设计需要，将位于中心处的烯碳材料埋入在聚四氟乙烯材料中，并在聚四氟乙烯防护层的表面和侧面分切出多个沉槽；
S5、第一次复合处理，在沉槽处复合新的烯碳材料；
S6、进行硬度检测，测试复合完成后的烯碳复合材料的硬度；
S7、进行第一次热压，并测试烯碳材料是否凸出在聚四氟乙烯防护层的表面；
S8、重复S5-S7，直至烯碳材料在缺口处完全凸出在聚四氟乙烯防护层的外表面；
S9、成品检验。
为了保证聚四氟乙烯与烯碳材料之间的连接强度，聚四氟乙烯防护层的内表面进行酸洗粗糙化处理。
进一步的，完成后的成品经过多次超声波清洗，并在清洗完成后，进行多次热压，保证聚四氟乙烯防护层与位于中心处的烯碳导热层之间紧密连接。
进一步的，聚四氟乙烯防护层与烯碳导热层之间设有热熔胶。
进一步的，表面金属化种植的金属离子，包括Al、Cu或Ag。
有益效果：
烯碳复合材料(AFG)作为石墨烯导热材料的延伸，其导热系数可以达到5000W/m.K以上，拥有远超过金属材料的导热能力，应用在超级电池的表面散热上，可以有效的增强对超级电池的保护作用。
同时，通过聚四氟乙烯防护层的作用，以类似于刚挠结合板的设计方式，通过若干个吸热凹槽，将烯碳复合材料直接作用在超级电池的表面，并通过聚四氟乙烯的防护作用，防止烯碳复合材料将热量传递至其他精密元件的表面，从而既保证了吸热效率，又起到了一定的防护效果。适用于电动汽车之类的能源密度、电子元器件密度均较高的产品中。
附图说明
图1是一种用于超级电池表面散热的烯碳复合材料；
1.聚四氟乙烯防护层2.烯碳导热层。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施示例：
一种用于超级电池表面散热的烯碳复合材料，包括位于外侧的聚四氟乙烯防护层和位于内侧的烯碳导热层，聚四氟乙烯防护层的正反面上设有若干个用于烯碳导热层吸热的沉槽，聚四氟乙烯防护层的侧面设有用于烯碳导热层将热导出的缺口；
所述的烯碳导热层与聚四氟乙烯防护层的叠合方式包括以下步骤：
S1、将聚酰亚胺高分子膜进行分切，分切成尺寸不同的若干个片状结构；
S2、对分切好的片状结构进行碳化以及石墨化处理；
S3、在催化剂的条件下，在石墨化的片状结构表面种植若干层Ag金属离子；
S4、按照设计需要，将位于中心处的烯碳材料埋入在聚四氟乙烯材料中，并在聚四氟乙烯防护层的表面和侧面分切出多个沉槽；
S5、第一次复合处理，在沉槽处复合新的烯碳材料(AFG)；
S6、进行硬度检测，测试复合完成后的烯碳复合材料的硬度；
S7、进行第一次热压，并测试烯碳材料是否凸出在聚四氟乙烯防护层的表面；
S8、重复S5-S7，直至烯碳材料在缺口处完全凸出在聚四氟乙烯防护层的外表面；
S9、成品检验。
在使用时，通过针对实际进行设计，连接完成后，烯碳导热材料2直接接触在超级电池的表面，并将热量从凹槽处吸收，再从侧面将烯碳导热材料向外引出，并外接散热板，将热量及时向外散出。具体的散热板设计在高速汽车中，可同时设计多个风冷与水冷。
作为进一步改进，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于超级电池表面散热的烯碳复合材料，其特征在于，包括位于外侧的聚四氟乙烯防护层和位于内侧的烯碳导热层，聚四氟乙烯防护层的正反面上设有若干个用于烯碳导热层吸热的沉槽，聚四氟乙烯防护层的侧面设有用于烯碳导热层将热导出的缺口；
其中聚四氟乙烯防护层位于外层，烯碳导热层位于内层；
所述的烯碳导热层与聚四氟乙烯防护层的叠合方式包括以下步骤：
S1、将聚酰亚胺高分子膜进行分切，分切成尺寸不同的若干个片状结构；
S2、对分切好的片状结构进行碳化以及石墨化处理；
S3、在催化剂的条件下，在石墨化的片状结构表面种植若干层金属离子；
S4、按照设计需要，将位于中心处的烯碳材料埋入在聚四氟乙烯材料中，并在聚四氟乙烯防护层的表面和侧面分切出多个沉槽；
S5、第一次复合处理，在沉槽处复合新的烯碳材料；
S6、进行硬度检测，测试复合完成后的烯碳复合材料的硬度；
S7、进行第一次热压，并测试烯碳材料是否凸出在聚四氟乙烯防护层的表面；
S8、重复S5-S7，直至烯碳材料在缺口处完全凸出在聚四氟乙烯防护层的外表面；
S9、成品检验。
2.根据权利要求1所述的一种用于超级电池表面散热的烯碳复合材料，其特征在于，聚四氟乙烯防护层的内表面进行酸洗粗糙化处理。
3.根据权利要求1所述的一种用于超级电池表面散热的烯碳复合材料，其特征在于，完成后的成品经过多次超声波清洗，并在清洗完成后，进行多次热压，保证聚四氟乙烯防护层与位于中心处的烯碳导热层之间紧密连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于超级电池表面散热的烯碳复合材料，其特征在于，聚四氟乙烯防护层与烯碳导热层之间设有热熔胶。
5.根据权利要求1所述的一种用于超级电池表面散热的烯碳复合材料，其特征在于，表面金属化种植的金属离子，包括Al、Cu或Ag。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210323479.7A CN114613609B (zh) | 2022-03-30 | 2022-03-30 | 一种用于超级电池表面散热的烯碳复合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210323479.7A CN114613609B (zh) | 2022-03-30 | 2022-03-30 | 一种用于超级电池表面散热的烯碳复合材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114613609A CN114613609A (zh) | 2022-06-10 |
| CN114613609B true CN114613609B (zh) | 2023-12-08 |
Family
ID=81867609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210323479.7A Active CN114613609B (zh) | 2022-03-30 | 2022-03-30 | 一种用于超级电池表面散热的烯碳复合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114613609B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115417406A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-02 | 安徽碳华新材料科技有限公司 | 一种650-800mm的宽幅AFG材料的制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107513168A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-12-26 | 江苏泛亚微透科技股份有限公司 | 具有导热、隔热、导电、电磁屏蔽等功能的膨体聚四氟乙烯膜涂层复合材料及其制备方法 |
| KR20200140002A (ko) * | 2019-06-05 | 2020-12-15 | 에스케이씨 주식회사 | 복합 시트 및 이를 이용한 배터리 셀 모듈 |
| CN112406212A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-02-26 | 东莞市鸿亿导热材料有限公司 | 一种应用于5g终端的烯碳导热膜 |
| CN113999657A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-02-01 | 安徽碳华新材料科技有限公司 | 一种烯碳复合材料的加工工艺 |
-
2022
- 2022-03-30 CN CN202210323479.7A patent/CN114613609B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107513168A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-12-26 | 江苏泛亚微透科技股份有限公司 | 具有导热、隔热、导电、电磁屏蔽等功能的膨体聚四氟乙烯膜涂层复合材料及其制备方法 |
| KR20200140002A (ko) * | 2019-06-05 | 2020-12-15 | 에스케이씨 주식회사 | 복합 시트 및 이를 이용한 배터리 셀 모듈 |
| CN112406212A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-02-26 | 东莞市鸿亿导热材料有限公司 | 一种应用于5g终端的烯碳导热膜 |
| CN113999657A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-02-01 | 安徽碳华新材料科技有限公司 | 一种烯碳复合材料的加工工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114613609A (zh) | 2022-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Flexible and multifunctional phase change composites featuring high-efficiency electromagnetic interference shielding and thermal management for use in electronic devices | |
| KR101849073B1 (ko) | 방열 구리 포일 및 그래핀 복합재료 | |
| US20100209755A1 (en) | Solar battery unit | |
| DE112021001133T5 (de) | Wärmemanagement-Mehrlagenfolie für eine Batterie | |
| CN106025434B (zh) | 一种电池模组 | |
| US9647303B2 (en) | Energy storage system preventing self from overheating, a method for preventing energy storage system from overheating and a method for forming a heat dissipation coating on energy storage system | |
| CN114613609B (zh) | 一种用于超级电池表面散热的烯碳复合材料 | |
| KR101235541B1 (ko) | 열확산, 전자파 차폐 및 충격흡수 기능을 갖는 복합기능 박막시트 및 적용 전자제품 | |
| CN109228575A (zh) | 一种铝塑膜结构 | |
| CN109830774A (zh) | 自冷却散热集流体及动力电池电芯 | |
| CN209652218U (zh) | 镀镍铜箔屏蔽胶带 | |
| CN106591903A (zh) | 一种适用电子设备的导热膜石墨复合材料 | |
| CN109119725A (zh) | 超薄铝带热管结合复合相变材料的动力电池热管理系统 | |
| CN203618272U (zh) | 一种新型导热绝缘结构 | |
| CN208819916U (zh) | 一种具有散热功能的新型软包装锂离子电池用铝塑膜 | |
| CN108183281A (zh) | 一种内设散热结构的锂离子电池 | |
| CN114750490B (zh) | 一种具有高效散热能力的烯碳复合材料 | |
| CN205657144U (zh) | 具有散热单元的电池组 | |
| CN216359814U (zh) | 一种三维导热吸波增强复合膜 | |
| CN212062423U (zh) | 一种散热性能高的石墨烯散热片 | |
| CN212654002U (zh) | 一种导热复合薄膜 | |
| CN207896177U (zh) | 一种新型软包装锂离子电池用铝塑膜 | |
| CN214757570U (zh) | 一种导热效果好的石墨片 | |
| CN211829113U (zh) | 包裹于锂聚合物电池表面的散热片 | |
| CN111509323A (zh) | 一种新能源汽车动力电池石墨烯热管理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |