CN117203303A - 介电热管理流体及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本公开总体上涉及热管理流体。更特别地，本公开涉及适合用于通过直接冷却来管理电池组系统中的热量的介电热管理流体，例如用于电动车辆、电动机和电力电子器件中的锂离子电池组、使用这样的热管理流体的方法，以及包括这样的热管理体系的系统。

Description

介电热管理流体及其使用方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年2月24日提交的美国临时专利申请号63/153155的优先权权益，其在此通过引用以其整体并入本文。
公开背景
公开领域
本公开总体上涉及热管理流体。本公开更特别地涉及适合用于通过直接冷却来管理电池组系统中的热量的介电热管理流体，例如用于电动车辆、电动机和电力电子器件中的锂离子电池组、使用这样的热管理流体的方法，以及包括这样的热管理体系的系统。
技术背景
全球销售的电动车辆(即，使用电力用于其全部或部分动力的车辆，例如电池组电动车辆(BEV)、混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)等)的数量在过去几年已经增加，并且预期将继续增加。最终，绝大多数车辆将可能是电动的。随着电动车辆技术的持续发展，需要提供改进的电源(例如电池组系统或模块)。例如，合意的是增加这样的车辆在不需要对电池组再充电的情况下可以行驶的距离，以改进这样的电池组的性能，并且降低与电池组充电相关联的成本和时间。
大多数电池组在向电池组递送电流或从电池组汲取电流时将产生热量。通常，随着流入或流出电池组的电流量的增加，产生的热量也会增加。如果产生的热量没有散发，电池组的温度将会升高。大多数电池组具有有效操作温度范围，并且如果电池组超过最大操作温度，电池组可变得无效，或甚至导致热失控和故障。在某些情况下，温度略有升高之后，电池组可能能够通过简单的散热器或无需任何热管理将热量散发到周围环境。在其它情况下，需要更特定的热管理体系来散发电池组产生的热量。
目前，电池组供电的电动车辆几乎完全采用锂离子电池组技术。锂离子电池组提供优于可比较的镍金属氢化物电池组的许多优点，但是与镍金属氢化物电池组相比，锂离子电池组更容易受到电池组温度变化的影响，并因此具有更严格的热管理要求。例如，最佳的锂离子电池组操作温度在10℃至35℃范围内。随着温度从35℃升高到70℃，操作效率越来越低，并且更关键地，在这些温度下的操作随着时间的推移可能损坏电池组。超过70℃的温度存在热失控的增加的风险。结果是，锂离子电池组需要在车辆操作过程中调节其温度的特定热管理体系。此外，在充电过程中，高达10％的输入功率最终成为热量。随着锂离子电池组的快速充电变得更加普遍，仍然需要用于电池组的热管理的高效体系。
锂离子电池组可以使用热管理流体直接或间接冷却，以从电池组组件将热量带走(即，作为冷却流体或冷却剂)。直接冷却有利地允许热管理流体与热组件直接接触以从热组件将热量带走。在间接冷却中，热组件被电绝缘屏障电屏蔽，并且热管理流体将通过该屏障的热量带走。最常见的热管理流体基于水与二醇的混合物。但是因为水基流体通常导电，它们不能用于锂离子电池组的电气组件的直接冷却。虽然间接冷却允许使用水基冷却剂，但是电屏蔽的要求可能对冷却过程的热流产生瓶颈。存在由于其非导电性质而可以用于直接冷却电气组件的介电热管理流体；实例包括常规用于冷却电力变压器的那些。然而，与水-二醇相比，这样的介电热管理流体的热性质通常是差的。
因此，仍然需要改进的介电热管理体系，尤其是适用于冷却锂离子电池组的那些。
公开概述
本公开的一个方面提供热管理流体，其具有根据ASTM D93测得的至少100℃的闪点，并且在25℃下具有至少1.5的介电常数。这样的介电热管理流体包含：
一种或多种式(I)的介电化合物：
其中
n是整数1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12；
m是整数1、2或3；
R1为C1-C5烷基；
R2为C1-C5烷基；
每个R3、R4、R5和R6独立地选自H、C1-C8烷基和R7O-(CH2)0-1-，其中R7是C1-C5烷基,
条件是R3、R4、R5和R6中不超过两个为R7O-(CH2)0-1-；
基于热管理流体的总重量计，一种或多种介电化合物以1重量％至100重量％的总量存在。
本公开的另一个方面提供一种电池组系统。所述电池组系统包括：外壳；一个或多个电化学电池，其设置在所述外壳中；流体路径，所述流体路径在所述外壳中延伸并且与所述一个或多个电化学电池基本热连通；以及如本文所述的设置在流体路径中的本公开的热管理流体。
在另一个方面，本公开提供一种电动车辆，其包括如本文所述的本公开的电池组系统。
在另一个方面，本公开提供热管理回路，其包括：流体路径，其围绕和/或穿过热源延伸；和本公开的热管理流体，其设置在所述流体路径中且被配置为在所述流体路径中循环并吸收由所述热源产生的热能，其中所述流体设置在所述流体路径、热交换器、泵和连接导管中。
本公开的另一个方面提供一种方法，所述方法包括使本公开的热管理流体与具有至少25℃(例如，至少30℃)的温度的表面接触，所述表面与热源基本热连通；以及通过所述表面将热能从所述热源吸收到所述热管理流体中。
本公开的另一个方面提供一种制备本公开的热管理流体的方法。这样的方法包括将式(II)的化合物与(C1-C5烷基)-L接触以得到本公开的介电化合物，
其中
n是整数1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12；
m是整数1、2或3；
每个R3、R4、R5和R6独立地选自H、C1-C8烷基和R7O-(CH2)0-1-，其中R7是H或C1-C5烷基，
条件是R3、R4、R5和R6中不超过两个为R7O-(CH2)0-1-；
其中L为离去基团。
附图简述
包括附图以提供对本公开的组合物和方法的进一步理解，并且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图不一定是按比例的，并且为了清楚起见，各种元件的尺寸可能是变形的。附图图示本公开的一个或多个实施方案，并且与说明书一起用于解释本公开的原理和操作。
图1是根据本公开的一个实施方案的热管理回路的示意性横截面视图。
图2是根据本公开的另一个实施方案的热管理回路的示意性横截面视图。
详细描述
本发明人已经注意到，在许多情况下，合意的热管理流体将具有高容量以在与特定电气装置或系统(例如锂离子电池组)的操作相关的温度范围内将热量带走，又具有足够高的介电常数以适用于该装置或系统的直接冷却。关键地是，因为总有氧可能进入整个系统的风险，合意的热管理流体将有利地具有高闪点以降低点燃的风险。并且为了在操作过程中提供更高效的热传递，合意的热管理流体将有利地具有低粘度，从而允许在特定电气装置或系统中具有更好的流动性。
本发明人已经确定了热管理流体组合物，其不仅提供合意的低粘度而且具有高闪点，因此它们可以容易地泵送通过系统而具有低甚至无点燃风险。具体地，本发明人认识到常规的介电流体(例如有机或硅树脂)通常具有良好的导热性和比热容，但具有不合意的高粘度。然而，典型的低粘度介电流体通常具有不可接受的低闪点(和其它点燃特性)，这使得它们不适合用作其中温度可能升高且存在点燃风险的系统中的冷却剂。本发明人已经确定本公开的介电化合物可以提供不具有低闪点并且有利地具有低粘度的热管理流体。热管理流体的这些特性使其特别适合于例如电气设备和系统的直接冷却。
本公开的热管理流体和方法可具有优于常规流体的许多额外优点。值得注意的是，在各种实施方案中，本公开的热管理流体还可以提供合意的高热导率、低点燃风险、高介电常数和快速温度响应中的一种或多种。在各种实施方案中，本公开的热管理流体还可以具有比常规低粘度介电流体更低的表面张力。
因此，本公开的一个方面提供了一种热管理流体，其包含一种或多种式(I)的介电化合物，所述一种或多种介电化合物以1重量％至100重量％的总量存在。这样的热管理流体可以具有根据ASTM D93(“Standard Test Methods for Flash Point by Pensky-Martens Closed Cup Tester”)测得的至少100℃的闪点，以及在25℃下至少1.5的介电常数。
因为总是存在氧可能进入系统的一些风险，所以本公开的热管理流体有利地具有高闪点以防止点燃。如上所述，本公开的热管理流体可具有根据ASTM D93测得的至少100℃的闪点。例如，在各种实施方案中，如本文另外描述的热管理流体具有根据ASTM D93测得的至少110℃，例如至少120℃、至少125℃、至少130℃或至少135℃的闪点。在各种实施方案中，如本文另外描述的热管理流体具有根据ASTM D93测得的至少140℃、例如至少145℃、至少150℃、或至少155℃的闪点。出于本公开的目的，不具有低于100℃的闪点的材料被认为具有高于100℃的闪点，即使该材料的闪点无法测量(即，由于材料在低于测得闪点的温度下的分解)。
热管理流体通常需要低粘度，以简化其通过系统的泵送，尤其是当使用相对狭窄的通道时。本领域普通技术人员将基于本公开选择组分以提供具有合意粘度的热管理流体，例如，以方便地引导通过系统。因此，在各种实施方案中，如本文另外描述的热管理流体在40℃下具有1.5至20cSt，例如1.5至15cSt、或3至20cSt、或3至15cSt、或5至20cSt、或5至15cSt的运动粘度。在各种实施方案中，如本文另外描述的热管理流体在40℃下具有根据ASTM D455测得的1.5至10cSt，例如1.5至8cSt、或1.5至6cSt、或3至10cSt、或3至8cSt、或3至6cSt、或5至10cSt、或5至8cSt、或5至6cSt、或6至10cSt、或8至10cSt的运动粘度。并且在各种实施方案中，如本文另外描述的热管理流体在40℃下具有根据ASTM D455测得的1.5至5cSt，例如1.5至4cSt、或1.5至3cSt、或3至5cSt、或3至4cSt、或4至5cSt的运动粘度。
本公开的热管理流体合意地是介电的，使得它们可以用于直接冷却应用。因此，它们具有在25℃下测得的至少1.5的介电常数。介电常数使用同轴探针法、使用ASTM D924进行测量。在各种实施方案中，本公开的热管理流体具有在25℃下测得的至少1.75，例如至少2.0或至少2.25的介电常数。在各种实施方案中，本公开的热管理流体具有1.5至10，例如1.8至10、或1.5至2.8、或1.8至2.8的介电常数。
在本公开的各个实施方案中，本公开的热管理流体可具有在25℃下的不大于1.1g/cm3的密度。例如，在本公开的各个实施方案中，本公开的热管理流体可具有在25℃下的不大于1g/cm3的密度。
在本公开的各个实施方案中，本公开的热管理流体可具有在25℃的至少1J/g·K、或至少1.2J/g·K、或甚至至少1.5J/g·K的热容量。在本公开的各个实施方案中，本公开的热管理流体可具有在25℃下的0.05W/m·K至1W/m·K的热导率。在本公开的各种实施方案中，本公开的热管理流体可具有不大于1100×10-6/K(例如，不大于1050×10-6/K，或不大于1000×10-6/K)的热膨胀系数。
如上所述，本公开的热管理流体包含一种或多种式(I)的介电化合物。
在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的化合物中是基于二醇的中心部分。例如，在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的化合物中，n是5-12的整数(即，5、6、7、8、9、10、11和12中的任一个)，并且R3为H或C1-C8烷基。在某些这样的实施方案中，n是5-10的整数，例如5-8。在某些这样的实施方案中，n是6-12的整数，例如6-10或6-8。在某些这样的实施方案中，in是8-12的整数，例如8-10。例如，在本文另外描述的某些其它实施方案中，在式(I)的化合物中，n是1-4的整数(即，1、2、3和4中的任一个)，并且R3是H或C1-C8烷基。本领域普通技术人员可以基于本文的公开内容使用二醇链长来选择总体材料的性质，例如粘度和闪点。
在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的基于二醇的化合物中，R3是H。在其它实施方案中，在式(I)的基于二醇的化合物中，R3是甲基或乙基。在其它实施方案中，在式(I)的基于二醇的化合物中，R3是C4-C8烷基，例如C5-C8烷基或C6-C8烷基。
在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的基于二醇的化合物中，R4、R5和R6各自是H。
例如，在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的基于二醇的化合物中，R3、R4、R5和R6各自是H。这样的化合物具有以下通式
其中R1、R2、n和m如本文中另外描述的。
在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的基于二醇的化合物中，R3是C1-C8烷基。这样的式(I)的基于二醇的化合物可以衍生自(即，R1-和R2-取代的)1,4-壬二醇、3,6-壬二醇、2,5-壬二醇、7-甲基-1,4-辛二醇、2-戊基-1,4-丁二醇、2-乙基-1,4-庚二醇、6,6-二甲基-1,4-庚二醇、4,7-癸二醇、6-甲基-1,4-辛二醇、2-(3-甲基丁基)-1,4-丁二醇、1,4-癸二醇、3,6-癸二醇、2,5-癸二醇、2-己基-1,4-丁二醇、2,6-二甲基-1,4-庚二醇、1,4-十一烷二醇、8-甲基-1,4-壬二醇、2,5-十一烷二醇、2-庚基-1,4-丁二醇、7-乙基-1,4-壬二醇和类似二醇。在各种实施方案中，在式(I)的基于二醇的化合物中，R3是C1-C8烷基(例如甲基或乙基，或例如C6-C8烷基)并且R4、R5和R6各自是H。这样的化合物具有以下通式
其中R1、R2、n和m如本文中另外描述的。
在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的基于二醇的化合物中，m是1。这样的化合物具有以下通式
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6和n如本文另外描述的。例如，某些这样的化合物具有以下结构
在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的基于二醇的化合物中，m是1；n是整数6、7、8、9或10；并且R4、R5和R6独立地是H。在某些这样的实施方案中，R1是C3-C5烷基；并且R2为C3-C5烷基。在某些这样的实施方案中，R3是H。
例如，在本文另外描述的各种实施方案中，式(I)的化合物具有下式
其中Ra和Rb各自独立地为甲基，并且Rc和Rd各自独立地为甲基或乙基。
本公开还考虑了基于三醇核心部分的介电化合物。因此，在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的化合物中，n是1，并且R3是R7O-(CH2)0-1-，例如R7O-CH2-。
在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的基于三醇的化合物中，R4、R5和R6各自是H。这样的化合物具有甘油核心部分。在本文另外描述的其它实施方案中，R4、R5和R6各自独立地是H、甲基或乙基，例如H或甲基。
在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的基于三醇的化合物中，m是1。
在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的基于三醇的化合物中，m是1；并且R4、R5和R6独立地是H。在某些这样的实施方案中，R1是C3-C5烷基；R2为C3-C5烷基；并且R7为C3-C5烷基。
例如，在本文另外描述的各种实施方案中，式(I)的化合物具有下式
其中Ra、Rb、Rd、Re、Rg和Rh各自独立地为甲基，且Rc、Rf和Ri各自独立地为甲基或乙基。
本公开还考虑了基于四醇核心部分的介电化合物。因此，在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的化合物中，n是2，并且一个R5和一个R6独立地是R7O-(CH2)0-1-，例如R7O-CH2-。
在如本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的基于四醇的化合物中，R3和R4独立地为H。在如本文另外描述的其它实施方案中，R3、R4、R5之一和R6之一R独立地为H、甲基或乙基，例如H或甲基。
在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的基于四醇的化合物中，m是1。
在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的基于四醇的化合物中，m是1；并且R3、R4、R5之一和R6之一独立地为H。在某些这样的实施方案中，R1为C3-C5烷基；R2为C3-C5烷基；且R7为C3-C5烷基。
例如，在本文另外描述的各种实施方案中，式(I)的化合物具有下式
其中Ra、Rb、Rd、Re、Rg、Rh、Re、Rj和Rk各自独立地是甲基，且Rc、Rf、Ri和Rl各自独立地是甲基或乙基。
本领域普通技术人员可以基于本文的公开内容选择R7的链长和支化，以选择总体材料的性质，例如粘度和闪点。在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的基于三醇或基于四醇的化合物中，R7是C3-C5烷基。在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的基于三醇或基于四醇的化合物中，R7是支化C1-C5烷基，例如支化C3-C5烷基。R7的支化可以位于例如R7所键合的氧原子的α-位。在本文另外描述的各种实施方案中，在式(I)的基于三醇或基于四醇的化合物中，R7是-C(Rg)(Rh)(Ri)，其中Rg、Rh和Ri各自独立地为甲基或乙基。
本领域普通技术人员可以基于本文的公开内容选择R1的链长和支化，以选择总体材料的性质，例如粘度和闪点。在本文另外描述的各种实施方案中，在一种或多种式(I)的介电化合物中，R1是C3-C5烷基。在本文另外描述的各种实施方案中，在一种或多种式(I)的介电化合物中，R1是支化C1-C5烷基，例如支化C3-C5烷基。支化可以例如位于相对于R1所键合的氧原子的α-位或β-位。在各种实施方案中，支化位于相对于氧原子的α-位。例如，在本文另外描述的各种实施方案中，在一种或多种式(I)的介电化合物中，R1是α-支化C1-C5烷基，例如叔丁基或叔戊基。在本文另外描述的各种实施方案中，在一种或多种式(I)的介电化合物中，R1是-C(Ra)(Rb)(Rc)，其中Ra、Rb和Rc各自独立地为甲基或乙基。
本领域普通技术人员可以基于本文的公开内容选择R2的链长和支化，以选择总体材料的性质，例如粘度和闪点。在本文另外描述的各种实施方案中，在一种或多种式(I)的介电化合物中，R2是C3-C5烷基。在本文另外描述的各种实施方案中，在一种或多种式(I)的介电化合物中，R2是支化C1-C5烷基，例如支化C3-C5烷基。支化可以例如位于相对于R2所键合的氧原子的α-位或β-位。在各种实施方案中，支化位于相对于氧原子的α-位。例如，在本文另外描述的各种实施方案中，在一种或多种式(I)的介电化合物中，R2是α-支化C1-C5烷基，例如叔丁基或叔戊基。在本文另外描述的各种实施方案中，在一种或多种式(I)的介电化合物中，R2是-C(Rd)(Re)(Rf)，其中Ra、Rb和Rc各自独立地为甲基或乙基。
在本文另外描述的各种实施方案中，在一种或多种式(I)的介电化合物中，R1和R2相同。在如本文另外描述的各种实施方案中，在其中R3是R7O-(CH2)0-1-的一种或多种式(I)的介电化合物中，R1、R2和R7相同。在本文另外描述的各种实施方案中，在其中一个R5和一个R6独立地为R7O-(CH2)0-1-的一种或多种式(I)的介电化合物中，R1、R2和各个R7相同。
在本文另外描述的各种实施方案中，在一种或多种式(I)的介电化合物中，R1和R2不同。在如本文另外描述的各种实施方案中，在其中R3为R7O-(CH2)0-1-的一种或多种式(I)的介电化合物中，R1、R2和R7不同。在本文另外描述的各种实施方案中，在其中一个R5和一个R6独立地为R7O-(CH2)0-1-的一种或多种式(I)的介电化合物中，R1、R2和各个R7相同。
在本文另外描述的各种实施方案中，一种或多种式(I)的介电化合物含有10至50个(例如，10至40个、10至30个、10至20个、16至50个、16至40个、16至30个、16至20个、18至50个、18至40个、18至30个、18至20个、20至50个、20至40个、或20至30个)的碳原子总数。例如，在各种实施方案中，一种或多种式(I)的介电化合物含有12至22个的碳原子总数。在各种实施方案中，一种或多种式(I)的介电化合物含有16至22个的碳原子总数。在各种实施方案中，一种或多种式(I)的介电化合物含有14至20个的碳原子总数。
本公开的式(I)的化合物的实例包括但不限于：
在各种实施方案中，一种或多种式(I)的介电化合物是
在本文另外描述的各种实施方案中，热管理流体的一种或多种介电化合物具有根据ASTM D93测得的至少100℃的闪点。本发明人已经有利地确定，使用本公开的具有高闪点的介电化合物可以提供具有高闪点的整体热管理流体，且从而降低点燃的风险。在如本文另外描述的热管理流体的各种实施方案中，一种或多种介电化合物具有根据ASTM D93测得的至少110℃(例如，至少120℃、至少125℃、至少130℃、或至少135℃)或至少140℃(例如，至少145℃、至少150℃、或至少155℃)的闪点。
本发明人已有利地确定本文所述的一种或多种介电化合物具有相对低的粘度但点燃的风险降低。因此，在本文另外描述的热管理流体的各种实施方案中，一种或多种介电化合物具有在40℃下的1.5至20cSt，例如1.5至15cSt、或3至20cSt、或3至15cSt、或5至20cSt、或5至15cSt的运动粘度。在如本文另外描述的热管理流体的各种实施方案中，一种或多种介电化合物具有根据ASTM D455测得的在40℃下的1.5至10cSt，例如1.5至8cSt、或1.5至6cSt、或3至10cSt、或3至8cSt、或3至6cSt、或5至10cSt、或5至8cSt、或5至6cSt、或6至10cSt、或8至10cSt的运动粘度。并且在本文另外描述的热管理流体的各种实施方案中，一种或多种介电化合物具有根据ASTM D455测得的在40℃下的1.5至5cSt、或1.5至4cSt、或1.5至3cSt、或3至5cSt、或3至4cSt、或4至5cSt的运动粘度。
本领域普通技术人员将理解，本公开的介电化合物的各种组合可以用于本公开的热管理流体中。因此，上述介电化合物的实施方案可以以任何数量和任何组合组合在本公开的热管理流体中。当两种或更多种介电化合物用于热管理流体中时，两种的相对量可以基于本文的公开内容而变化，这取决于所需的效果。在各种实施方案中，第一介电化合物与第二介电化合物的质量比为1:9至9:1(例如，1:5至5:1，或1:5至1:1，或1:1至5:1)。
一种或多种介电化合物可以以各种量存在于本文描述的热管理流体中。在本文另外描述的各种实施方案中，一种或多种介电化合物以基于热管理流体的总重量计的1重量％至100重量％(例如，5重量％至100重量％，或10重量％至100重量％，或20重量％至100重量％)的总量存在。例如，在本文另外描述的热管理流体的各种实施方案中，一种或多种介电化合物以基于热管理流体的总重量计的1重量％至99.9重量％(例如，5重量％至99.9重量％，或10重量％至99.9重量％，或20重量％至99.9重量％)，或50重量％至99.9重量％，例如75重量％至99.9重量％，或85重量％至99.9重量％，或90重量％至99.9重量％，或95重量％至99.9重量％，或98重量％至99.9重量％的总量存在。在如本文另外描述的热管理流体的各种实施方案中，一种或多种介电化合物以基于热管理流体的总重量计的1重量％至99重量％(例如，5重量％至99重量％，或10重量％至99重量％，或20重量％至99重量％)，或50重量％至99重量％，例如75重量％至99重量％，或85重量％至99重量％，或90重量％至99重量％，或95重量％至99重量％的总量存在。在如本文另外描述的热管理流体的各种实施方案中，一种或多种介电化合物以基于热管理流体的总重量计的1重量％至95重量％(例如，5重量％至95重量％，或10重量％至95重量％，或20重量％至95重量％)，或50重量％至95重量％，例如75重量％至95重量％，或85重量％至95重量％的总量存在。在如本文另外描述的热管理流体的各种实施方案中，一种或多种介电化合物以基于热管理流体的总重量计的1重量％至85重量％(例如，5重量％至85重量％，或10重量％至85重量％，或20重量％至85重量％)，或50重量％至85重量％，例如65重量％至85重量％，或75重量％至85重量％的总量存在。基于本文的公开内容，本领域普通技术人员将提供一定量的(一种或多种)介电化合物，以向热管理流体提供期望的高闪点，此外还具有任何其它期望的性质(例如，粘度)。
如本领域普通技术人员将理解的是，本公开的热管理流体还可以包含各种其它组分，例如用于热管理应用的组合物中常规的那些。例如，热管理流体还可以包含油，例如矿物油、合成油或硅油。例如，在各种实施方案中，油是如美国石油协会(APIPublication1509)所定义的低粘度II、III、IV或V类基础油。这些如表1中所示。
表1-基础油料API指南
II类和III类基础油(例如加氢裂化和加氢处理的基础油以及合成油例如烃油、聚α-烯烃、烷基芳烃和合成酯)和IV类基础油(例如聚α-烯烃(PAO))是众所周知的基础油。在许多实施方案中，适合用作变压器油的油可以适合用于本公开的组合物、体系和方法中。例如，酯也形成有用的基础油料，包括合成酯，GTL(气转液)材料，特别是衍生自烃源的那些也是如此。例如，二元酸与一元醇的酯或一元羧酸的多元醇酯可用作本公开的基础油料。生物衍生的油如脂肪酸甲酯也可以是有用的。
在各种实施方案中，本公开的热管理流体还包含II类、III类、IV类或V类基础油。例如，在各种实施方案中，本公开的热管理流体还包含II类或III类基础油。在某些其它实施方案中，本公开的热管理流体还包含IV类基础油，例如聚α-烯烃(PAO)。在某些其它实施方案中，本公开的热管理流体还包含酯基础油料。
在各种实施方案中，本公开的热管理流体还包含以下中的一种或多种：腐蚀抑制剂、抗氧化剂(例如酚类和胺类抗氧化剂)、倾点下降剂、止泡剂、消泡剂、粘度指数调节剂、防腐剂、杀生物剂、表面活性剂、密封溶胀添加剂及其组合。在各种实施方案中，腐蚀抑制剂、抗氧化剂(例如酚类和胺类抗氧化剂)、倾点下降剂、止泡剂、消泡剂、粘度指数调节剂、防腐剂、杀生物剂、表面活性剂、密封溶胀添加剂及其组合，例如，可以以基于热管理流体的总重量计的至多5.0重量％的量存在。在某些这样的实施方案中，腐蚀抑制剂、抗氧化剂(例如酚类和胺类抗氧化剂)、倾点下降剂、止泡剂、消泡剂、粘度指数调节剂、防腐剂、杀生物剂、表面活性剂、密封溶胀添加剂及其组合中的一种或多种以基于热管理流体的总重量计的0.2重量％至5.0重量％，例如1.0重量％至2.0重量％，或0.2重量％至1.0重量％，或0.2重量％至0.5重量％，或0.05重量％至0.2重量％的量存在。在各种实施方案中，本公开的热管理流体还包含一种或多种阻燃剂，例如，其量为基于热管理流体的总重量计的至多20重量％、至多10重量％或至多5重量％。然而，在其它实施方案中，不存在阻燃剂。
本公开的另一个方面提供了一种方法，该方法包括使本文所述的热管理流体与具有至少25℃的温度的表面接触，该表面与热源基本热连通，并且通过该表面将热能从热源吸收在热管理流体中。
热管理流体与表面的接触可以是动态的或静态的(即，传导的)。例如，在各种实施方案中，热管理流体与表面的接触可以通过使流体在表面上循环(例如通过泵送或以其它方式流动)来执行。在各种实施方案中，接触也可以在没有循环的情况下进行，例如通过使表面与作为流体静止体的热管理流体接触。
表面的温度可能变化；热管理流体可适用于各种温度。在如本文另外描述的各种实施方案中，表面的温度为25℃至150℃，例如25℃至100℃、或25℃至90℃、或25℃至85℃、或25℃至80℃、或25℃至75℃、或25℃至70℃。在如本文另外描述的各种实施方案中，表面的温度为30℃至150℃，例如30℃至100℃，或30℃至90℃，或30℃至85℃，或30℃至80℃，或30℃至75℃，或30℃至70℃。在如本文另外描述的各种实施方案中，表面的温度为40℃至150℃，例如50℃至150℃，或60℃至150℃，或70℃至150℃，或80℃至150℃，或90℃至150℃，或100℃至150℃，或110℃至150℃。在如本文另外描述的各种实施方案中，表面的温度为50℃至150℃，例如50℃至140℃，或50℃至130℃，或50℃至130℃，或50℃至110℃，或50℃至100℃，或50℃至90℃，或50℃至80℃。各种实施方案中的表面温度(以及在装置或系统操作过程中的某些时间)不超过热管理体系的一种或多种式(I)的介电化合物中的任一种的沸点。在各种实施方案中，在整个接触过程中，一种或多种式(I)的介电化合物中的每一种均未达到其沸点。
参考图1图示本公开的方法的实施方案。在图1中的示意性横截面侧视图中显示热管理回路100。热管理回路100包括通过回路循环并在表面142上通过的热管理流体120。与热管理流体120的温度相比，表面142的温度升高。结果是，在热管理流体120中吸收来自表面142的热能。
在如本文另外描述的各种实施方案中，所述方法包括通过操作电气组件来产生热能。例如，热管理回路100与在操作过程中产生热量的电气组件140相关联。在各种实施方案中，当电气组件的元件充电和放电时产生热量。如本领域普通技术人员将理解的，当电流通过回路和电气组件的元件时，电气组件的操作中的低效率和对应回路的回路中的电阻产生热量。例如，来自电气组件140的操作的热量引起表面142的温度升高，这随后导致热能传递到热管理流体120。在其它实施方案中，热能通过化学反应(例如放热反应)或通过摩擦产生。在再其它实施方案中，将热管理流体冷却，并从环境温度或稍微升高的温度下的表面吸收热能。
在如本文另外描述的某些实施方案中，电气组件包括电池组系统、电容器、逆变器、电缆、燃料电池、电机或计算机。例如，在各种实施方案中，电气组件是包括设置在外壳中的一个或多个电化学电池的电池组系统。在其它实施方案中，电气组件是一个或多个电容器，例如电解电容器或双电层电容器，例如超级电容器。在再其它实施方案中，电气组件是一个或多个燃料电池，例如聚合物电解质膜燃料电池、直接甲醇燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池或可逆燃料电池。在各种实施方案中，电气组件是电动机。在其它实施方案中，电气组件是计算机，例如个人计算机或服务器。在再其它实施方案中，电气组件是高功率充电设备。
本公开的电气组件可以以直流电(DC)或交流电(AC)操作。在如本文另外描述的各种实施方案中，电气组件在高于48V的DC或AC电压下操作。在如本文另外描述的各种实施方案中，电气组件在高于100V、高于200V或高于300V的DC或AC电压下操作。
在如本文另外描述的各种实施方案中，表面是电气组件的表面。例如，在图1中，电气组件140的外壳150含有热管理流体120的储器。将包括产生热量的某些回路的电气组件的元件浸没在热管理流体120中，并且热管理流体直接从电气组件140的外表面142吸收热能。
在如本文另外描述的各种实施方案中，表面是导管的内表面。例如，图2显示包括电气组件240的热管理回路200，该电气组件240包括多个单独的单元244。具体而言，电气组件240是包括多个电化学电池244的电池组。电气组件240进一步包括通过电气组件的内部延伸并在电化学电池244之间延伸的导管246。当电气组件产生热能时，导管246的内表面242被加热，并且通过热管理流体220吸收热能。
在如本文另外描述的各种实施方案中，导管通过围绕电气组件的外壳。例如，热管理回路200中的导管246通过围绕电气组件240的外壳250中的孔252延伸，这允许热管理流体220传送到热管理回路200的其它元件。
本公开的另一个方面提供一种电池组系统，其包括：外壳；一个或多个电化学电池，其设置在所述外壳中；流体路径，其通过所述外壳延伸并与所述一个或多个电化学电池基本热连通；和根据上述实施方案中任一项所述的热管理流体，其设置在所述流体路径中。例如，图2中的热管理回路200包括电池组系统210。电池组系统包括设置在外壳250内部的多个电化学电池244。导管246形成通过外壳延伸的流体路径。设置在导管246中的热管理流体220由此置于与电化学电池244热连通。当电化学电池244充电和放电时，它们产生热量，该热量被热管理流体220吸收。在各种实施方案中，电化学电池经受快速充电，这产生大量的热量。热管理流体的高热容能够随着热量的产生而迅速地吸收该大量的热量。
在如本文另外描述的各种实施方案中，流体路径至少部分地由外壳的腔限定。例如，在各种实施方案中，流体路径的至少一部分在电化学电池和外壳的内壁之间形成，类似于组件140中的流体路径122。
在如本文另外描述的各种实施方案中，流体路径至少部分地由设置在外壳中的至少一个导管限定。例如，在电池组系统210中，导管246提供通过外壳250的流体路径222。
在本文另外描述的各种实施方案中，电化学电池是锂离子电化学电池。在其它实施方案中，电化学电池是固态电池、锂硫电池、磷酸铁锂电池、锂离子聚合物电池、钠离子电池、铝离子电池、铅酸电池或镁离子电池。
在如本文另外描述的各种实施方案中，电池组系统是电动车辆的组件。在一些实施方案中，电动车辆是全电动车辆或混合动力电动车辆。在其它实施方案中，电池组系统是功率电机的组件，例如电动机或电力电子器件中的电机。在其它实施方案中，电池组系统是固定能量存储解决方案(例如与本地可再生能源(例如太阳能电池板或风力涡轮机)协作操作的家庭能量存储解决方案)的一部分。
本公开的另一个方面提供一种热管理回路，其包括：流体路径，所述流体路径围绕和/或穿过热源延伸；根据上述实施方案中任一项所述的热管理流体，所述热管理流体设置在所述流体路径中且被配置为在所述流体路径中循环并吸收由所述热源产生的热能，其中所述流体设置在所述流体路径、热交换器、泵和连接导管中。例如，在图1中所示的热管理回路100包括围绕电气组件140延伸的流体路径122。热管理流体120流过路径122，吸收来自电气组件140的热能。热管理流体120通过第一导管130从流体路径122流到热交换器160。在流体通过第二导管132流到泵170之前，从热交换器160内的流体中除去已经积聚在热管理流体120中的热能。在泵170之后，热管理流体120通过第三导管134，将其返回到围绕电气组件140的流体路径122。图1中所示的回路100是采用所述热管理流体的不复杂的实施方案的示意性描绘。在其它实施方案中，热管理回路包括另外的元件，例如阀、泵、热交换器、储器和导管的任何组合。
在如本文另外描述的各种实施方案中，热源是包括多个电化学电池的电池组，并且其中流体路径在电化学电池中的至少两个之间通过。
在如本文另外描述的各种实施方案中，流体路径由围绕电气组件的外壳限定。例如，图1中的外壳150围绕电气组件140并为热管理流体120提供腔。电气组件140以距外壳150的壁的一定距离保持在外壳中，这允许在外壳150和电气组件140之间形成用于热管理流体120的路径。虽然外壳150具有封闭的形状，其具有提供热管理流体120的入口的特定孔152，在其它实施方案中，外壳的顶部是打开的，并且热管理流体通过重力保留在外壳中。
在如本文另外描述的各种实施方案中，流体路径被配置为将热管理流体定位成与电气组件基本热连通，以吸收由电气组件产生的热能。例如，在热管理回路100中，流体路径122围绕电气组件140延伸并与电气组件140的表面直接接触。此外，在热管理回路200中，流体路径222通过导管246，该导管246邻近电气组件240的元件延伸。在两种情况下，流体路径将热管理流体放置成靠近电气组件，使得热管理流体容易从组件吸收热能。
在如本文另外描述的各种实施方案中，热管理回路进一步包括与流体路径流体连通的热交换器，其中热管理流体被配置为在流体路径和热交换器之间循环以通过热交换器散热。在如本文另外描述的各种实施方案中，热交换器被配置为从热管理流体除去热量。例如，在热管理回路100中，在热管理流体120泵出外壳150之后，它通向热交换器160，在那里热能传递到较冷的流体，例如环境空气或冷却液。
在如本文另外描述的各种实施方案中，热管理回路包括根据上述实施方案中任一项所述的电池组系统。例如，热管理回路200包括电池组系统210。在如本文另外描述的各种实施方案中，热管理回路包括根据上述实施方案中的任一者设置的固定干燥剂材料。例如，热管理回路300包括电池组干燥剂材料360。
本文显示的细节通过实例的方式，并且仅仅是为了说明性讨论本发明的某些实施方案的目的，并且是为了提供据信是最有用和容易理解的本发明的各种实施方案的原理和概念方面的描述而呈现。在这方面，除了基本理解本发明所必需的，不试图更详细地显示本发明的结构细节，结合附图和/或实例进行的描述使得本领域技术人员显而易见可如何在实践中体现本发明的若干形式。因此，在描述所公开的方法和装置之前，应当理解，本文描述的各方面不限于特定实施方案、设备或配置，并因此当然可以变化。还应理解，本文所用的术语仅是为了描述特定方面的目的，并且除非本文特别定义，否则不旨在限制。
除非本文另有指示或与上下文明显矛盾，否则在描述本发明的上下文中(尤其是在以下实施方案和权利要求的上下文中)使用的术语“一”、“一个”、“该”和类似指示物应解释为涵盖单数和复数两者。
除非另有说明，本文所用的术语“烷基”是指含有1至12个碳原子的直链或支链烃。烷基的代表性实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、正庚基、正辛基、正壬基和正癸基。当“烷基”基团是两个其它部分之间的连接基团时，那么它也可以是直链或支链；实例包括但不限于-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CHC(CH3)-和-CH2CH(CH2CH3)CH2-。
除非本文另有指示或以其它方式与上下文明显矛盾，否则本文所述的所有方法可以以任何合适的步骤顺序进行。本文提供的任何和所有实例或示例性语言(例如，“例如”)的使用仅旨在更好地说明本发明，而不是对另外要求保护的本发明的范围造成限制。说明书中的语言不应解释为指示对本发明的实践必要的任何未要求保护的要素。
除非上下文另外明确地要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包含”、“包括”等应解释为包含性意义，与排他性或穷举性意义相对；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。使用单数或复数的词语也分别包括复数和单数。另外，词语“本文”、“以上”和“以下”以及类似含义的词语当在本申请中使用时应当是指本申请作为整体而不是本申请的任何特定部分。
如本领域普通技术人员将理解的，本文公开的每个实施方案可以包括其特定陈述的要素、步骤、成分或组分，基本由其组成或由其组成。如本文所用，过渡术语“包含”、“包括”是指包括但不限于，并且允许包括未指定的要素、步骤、成分或组分，甚至呈主要量。过渡短语“由……组成”排除未指定的任何要素、步骤、成分或组分。过渡短语“基本由……组成”将实施方案的范围限制到指定的要素、步骤、成分或组分以及不会实质上影响实施方案的那些要素、步骤、成分或组分。
除非另有说明，否则本文中所有的百分比、比率和比例均以重量计。
尽管阐述本公开宽范围的数值范围和参数是近似值，但在具体实例中阐述的数值尽可能精确地报道。然而，任何数值固有地含有必然由在它们各自的测试测量中发现的标准偏差引起的某些误差。
本公开的替代要素或实施方案的分组不应解释为限制。每个组成员可以单独地或与该组的其它成员或本文中发现的其它要素任意组合地提及并要求保护。预期出于方便和/或专利性的原因，组的一个或多个成员可以包括在组中或从组中删除。当发生任何这样的包括或删除时，认为说明书含有经修改的组，因此满足所附权利要求中使用的所有马库什组的书面描述。
本文描述了本公开的各种方面的一些实施方案，包括发明人已知的用于实施本文所述的方法的最佳模式。当然，在阅读前述描述之后，这些描述的实施方案的变化对于本领域的普通技术人员将变得显而易见。技术人员将适当地采用这样的变化，并且本公开的这样的方法可以以不同于本文具体描述的方式实施。因此，本公开的范围包括适用法律所允许的于此所附权利要求中所述主题的所有修改和等同物。此外，除非本文另有指示或以其它方式与上下文明显矛盾，否则本发明包括上述要素在其所有其可能变化中的任何组合。
实施例
通过以下实施例进一步说明本公开的方法，其不应被解释为将本公开的范围或精神限制于其中描述的具体程序和化合物。
式(I)的介电化合物的制备
本公开的化合物可以容易地由廉价的起始材料制备，例如二醇(例如1,8-辛二醇)、三醇(例如甘油)和四醇(季戊四醇)，如方案1中所示。
方案1
其中R3-R6、m和n如本文所定义的，R是如本文所定义的R1或R2，并且L是离去基团。
实施例1：
将癸烷-1,10-二醇(200g，1.15mol，1.0当量)装入已用氩气吹扫的10L带夹套容器(配备有温度探头、冷凝器、加料漏斗和氩气管线)中。添加EtOAc(1.4L，7.0体积)并搅拌混合物，同时加热至60℃。同时，将Boc2O(1.76kg，8.03mol，7.0当量)添加至5L圆底烧瓶中，随后添加EtOAc(1.2L，6.0体积)并在室温下搅拌混合物直至完全溶解。将Mg(ClO4)2(14.2g，115mmol，0.1当量)添加至反应容器中的癸烷-1,10-二醇溶液中，随后在4.5小时内缓慢添加Boc2O溶液。观察到二氧化碳的剧烈释放并小心地排出。将反应在60℃加热过夜。等分试样的GC分析显示有1,10-二醇(痕量)、单醚(10％)、产物(69％)和高沸点杂质(20％)。将反应冷却至室温，在旋转蒸发器上浓缩(40℃，从170毫巴至20毫巴)，以得到400g澄清油。将其用庚烷(1L)稀释，用H2O(2×100mL)和盐水(100mL)洗涤并浓缩，以得到380g澄清油，其含有80％二烷基化产物。通过将材料通过用庚烷预润湿的二氧化硅塞柱(plug)来纯化该材料。用庚烷和数体积的含有1％、2％、5％和20％EtOAc的EtOAc/庚烷冲洗柱。将合并的级分浓缩，以得到323g澄清油，其含有单醚(3％)和二醚产物(95％)。通过分级蒸馏纯化混合物以提供367g(74％)呈油状的产物，通过GC分析其纯度高于98％。1H-NMR(400MHz，CDCl3)：δ3.35(4H，t，CH2O)，1.50(4H，m，CH2CH2O)，1.27(12H，m，CH2)，1.17(18H，s，CH3)。13C-NMR(400MHz，CDCl3)：δ72.47、61.75、30.81、29.66、29.61、27.67、26.33。
实施例2-1：
/>
将十二烷-1,12-二醇(1g)、HClO4(0.005当量)、乙酸叔丁酯(12.5体积)的溶液密封在反应小瓶中并在30℃下搅拌24小时。反应混合物的GC分析鉴定出单醚(2.4％)、二醚产物(74.7％)和作为副产物的双乙酸酯(20.3％)。用Na2CO3淬灭反应，过滤并将所得油在NaOH在甲醇水溶液中的溶液中回流，分离有机相，并通过蒸馏分离产物，纯度高于98％。1H-NMR(400MHz，CDCl3)：δ3.34(4H，t，CH2O)，1.51(4H，m，CH2CH2O)，1.27-1.29(14H，m，CH2)，1.16(18H，s，CH3)。13C-NMR(400MHz，CDCl3)：δ72.29、62.01、30.19、29.8、29.82、27.75、26.75。
实施例2-2：
将十二烷-1,12-二醇(1g)、HClO4(0.005当量)、新戊酸叔丁酯(12.5体积)的溶液密封在反应小瓶中并在30℃下搅拌72小时。反应混合物的GC分析鉴定出单醚(2％)、二醚产物(89％)和较高沸点副产物(7.4％)。用Na2CO3淬灭反应，过滤并通过蒸馏分离产物，纯度高于98％。
实施例3：
表2中提供了本公开的几种介电化合物及其模拟物理性质。
表2.
/>
除了上述指出值之外，1,10-二叔丁氧基癸烷也估计具有156℃的闪点。
参考以下列举的实施方案描述了本公开的其它方面，这些实施方案可以以不是技术上或逻辑上不一致的任何方式和任何数量进行组合。
实施方案1涉及一种热管理流体，其包含：
一种或多种式(I)的介电化合物：
其中
n是整数1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12；
m是整数1、2或3；
R1为C1-C5烷基；
R2为C1-C5烷基；
每个R3、R4、R5和R6独立地选自H、C1-C8烷基和R7O-(CH2)0-1-，其中R7是C1-C5烷基,
条件是R3、R4、R5和R6中不超过两个为R7O-(CH2)0-1-；
基于热管理流体的总重量计，一种或多种介电化合物以1重量％至100重量％的总量存在；和
其中热管理流体具有根据ASTM D93测得的至少100℃的闪点，并且热管理流体在25℃下具有至少1.5的介电常数。
实施方案2涉及实施方案1的热管理流体，其中一种或多种化合物中的每一种含有10至50个(例如，10至40个、10至30个、10至20个、16至50个、16至40个、16至30个、16至20个、18至50个、18至40个、18至30个、18至22个、18至20个、20至50个、20至40个、或20至30个)的碳原子总数。
实施方案3涉及实施方案1的热管理流体，其中一种或多种化合物中的每一种含有12至22的碳原子总数。
实施方案4涉及实施方案1-3中任一项的热管理流体，其中n是5-12的整数(例如5-10或5-8)，并且R3是H或C1-C8烷基(例如C1-C6烷基)。
实施方案5涉及实施方案4的热管理流体，其中n是6-12的整数，例如6-10或6-8；或者其中n是8-12的整数，例如8-10。
实施方案6涉及实施方案4或实施方案5的热管理流体，其中R3是H。
实施方案7涉及实施方案4或实施方案5的热管理流体，其中R3是甲基或乙基。
实施方案8涉及实施方案1-3中任一项的热管理流体，其中n是1-4的整数(例如，1或2、或1-3)，并且R3是H或C1-C8烷基(例如，C4-C8烷基、或C5-C8烷基、或C6-C8烷基)。
实施方案9涉及实施方案4-8中任一项的热管理流体，其中R4、R5和R6各自是H。
实施方案10涉及实施方案4-9中任一项的热管理流体，其中R3、R4、R5和R6各自是H，即，化合物具有下式
实施方案11涉及实施方案4-9中任一项的热管理流体，其中R4、R5和R6各自是H，并且其中R3是C1-C8烷基(例如甲基或乙基，或例如C6-C8烷基)，即化合物具有下式
实施方案12涉及实施方案4-11中任一项的热管理流体，其中m是1，即，一种或多种介电化合物具有下式
实施方案13涉及实施方案12的热管理流体，具有下式：
实施方案14涉及实施方案4-7的热管理流体，其中m为1；n是整数6、7、8、9或10；并且R4、R5和R6独立地为H。
实施方案15涉及实施方案14的热管理流体，其中R1为C3-C5烷基；并且R2为C3-C5烷基。
实施方案16涉及实施方案14或实施方案15的热管理流体，其中R3是H。
实施方案17涉及实施方案1-6中任一项的热管理流体，其中一种或多种式(I)的化合物具有下式
其中Ra和Rb各自独立地为甲基，并且Rc和Rd各自独立地为甲基或乙基。
实施方案18涉及实施方案1-3中任一项的热管理流体，其中n是1，并且R3是R7O-(CH2)0-1-，例如R7O-CH2-。
实施方案19涉及实施方案18的热管理流体，其中R4、R5和R6各自是H。
实施方案20涉及实施方案18或20的热管理流体，其中m是1。
实施方案21涉及实施方案18的热管理流体，其中m为1；并且R4、R5和R6独立地为H。
实施方案22涉及实施方案21的热管理流体，其中R1是C3-C5烷基；R2为C3-C5烷基；并且R7为C3-C5烷基。
实施方案23涉及实施方案1-3中任一项的热管理流体，其中n为2，并且一个R5和一个R6独立地为R7O-(CH2)0-1-，例如R7O-CH2-。
实施方案24涉及实施方案23的热管理流体，其中R3和R4各自为H。
实施方案25涉及实施方案23或24的热管理流体，其中m是1。
实施方案26涉及实施方案23的热管理流体，其中m为1；并且R3、R4、R5之一和R6之一独立地为H。
实施方案27涉及实施方案26的热管理流体，其中R1是C3-C5烷基；R2为C3-C5烷基；并且R7为C3-C5烷基。
实施方案28涉及实施方案18-27中任一项的热管理流体，其中R7是C3-C5烷基。
实施方案29涉及实施方案18-27中任一项的热管理流体，其中R7是支化C1-C5烷基，例如支化C3-C5烷基。
实施方案30涉及实施方案29的热管理流体，其中R7的支化位于R7所键合的氧原子的α-位。
实施方案31涉及实施方案18-27中任一项的热管理流体，其中R7是-C(Rg)(Rh)(Ri)，其中Rg、Rh和Ri各自独立地为甲基或乙基。
实施方案32涉及实施方案1-3中任一项的热管理流体，其中一种或多种式(I)的化合物具有下式
其中Ra、Rb、Rd、Re、Rg和Rh各自独立地为甲基，且Rc、Rf和Ri各自独立地为甲基或乙基。
实施方案33涉及实施方案1-3中任一项的热管理流体，其中一种或多种式(I)的化合物具有下式
其中Ra、Rb、Rd、Re、Rg、Rh、Re、Rj和Rk各自独立地是甲基，且Rc、Rf、Ri和Rl各自独立地是甲基或乙基。
实施方案34涉及实施方案1-14、16、18-21、23-26和28-31中任一项的热管理流体，其中R1是C3-C5烷基。
实施方案35涉及实施方案1-14、16、18-21、23-26和28-31中任一项的热管理流体，其中R1是支化C1-C5烷基，例如支化C3-C5烷基。
实施方案36涉及实施方案35的热管理流体，其中R1的支化位于R1所键合的氧原子的α-位。
实施方案37涉及实施方案1-14、16、18-21、23-26和28-31中任一项的热管理流体，其中R1是-C(Ra)(Rb)(Rc)，其中Ra、Rb和Rc各自独立地为甲基或乙基。
实施方案38涉及实施方案1-14、16、18-21、23-26和28-37中任一项的热管理流体，其中R2是C3-C5烷基。
实施方案39涉及实施方案1-14、16、18-21、23-26和28-37中任一项的热管理流体，其中R2是支化C1-C5烷基，例如支化C3-C5烷基。
实施方案40涉及实施方案39的热管理流体，其中R2的支化位于R2所键合的氧原子的α-位。
实施方案41涉及实施方案1-14、16、18-21、23-26和28-37中任一项的热管理流体，其中R2是-C(Rd)(Re)(Rf)，其中Rd、Re和Rf各自独立地为甲基或乙基。
实施方案42涉及实施方案1的热管理流体，其中一种或多种介电化合物独立地选自：
/>
实施方案43涉及实施方案1的热管理流体，其中介电化合物是：
实施方案44涉及实施方案1-43中任一项的热管理流体，其中一种或多种介电化合物具有根据ASTM D93测得的至少100℃，例如至少110℃(例如至少120℃、125℃、130℃或135℃)或至少140℃(例如，至少145℃、150℃或155℃)的闪点。
实施方案45涉及实施方案1-44中任一项的热管理流体，其中一种或多种介电化合物具有根据ASTM D455测得的在40℃下的1.5至20cSt，例如1.5至15cSt，或3至20cSt，或3至15cSt，或5至20cSt，或5至15cSt的运动粘度。
实施方案46涉及实施方案1-44中任一项的热管理流体，其中一种或多种介电化合物具有根据ASTM D455测得的在40℃下的1.5至10cSt，例如1.5至8cSt，或1.5至6cSt，或3至10cSt，或3至8cSt，或3至6cSt，或5至10cSt，或5至8cSt，或5至6cSt，或6至10cSt，或8至10cSt的运动粘度。
实施方案47涉及实施方案1-44中任一项的热管理流体，其中所述一种或多种介电化合物具有根据ASTM D455测得的在40℃下的1.5至5cSt、或1.5至4cSt、或1.5至3cSt，或3至5cSt，或3至4cSt，或4至5cSt的运动粘度。
实施方案48涉及实施方案1-47中任一项的热管理流体，其中一种或多种介电化合物以基于热管理流体的总重量计的5重量％至100重量％、或10重量％至100重量％，或20重量％至100重量％的量存在。
实施方案49涉及实施方案1-47中任一项的热管理流体，其中一种或多种介电化合物以基于热管理流体的总重量计的50重量％至100重量％，例如75重量％至100重量％、或85重量％至100重量％、或90重量％至100重量％、或95重量％至100重量％、或98重量％至100重量％的量存在。
实施方案50涉及实施方案1-47中任一项的热管理流体，其中一种或多种介电化合物以基于热管理流体的总重量计的1重量％至99.9重量％(例如5重量％至99.9重量％，或10重量％至99.9重量％，或20重量％至99.9重量％)，或50重量％至99.9重量％，例如75重量％至99.9重量％，或85重量％至99.9重量％，或90重量％至99.9重量％，或95重量％至99.9重量％，或98重量％至99.9重量％的量存在。
实施方案51涉及实施方案1-47中任一项的热管理流体，其中一种或多种介电化合物以基于热管理流体的总重量计的1重量％至99重量％(例如5重量％至99重量％，或10重量％至99重量％，或20重量％至99重量％)，或50重量％至99重量％，例如80重量％至99重量％，或85重量％至99重量％，或90重量％至99重量％，或95重量％至99重量％的量存在。
实施方案52涉及实施方案1-47中任一项的热管理流体，其中一种或多种介电化合物以基于热管理流体的总重量计的1重量％至95重量％(例如5重量％至95重量％，或10重量％至95重量％，或20重量％至95重量％)，或50重量％至95重量％，例如75重量％至95重量％，或85重量％至95重量％；或1重量％至85重量％(例如，5重量％至85重量％，或10重量％至85重量％，或20重量％至85重量％)，或50重量％至85重量％，例如65重量％至85重量％，或75重量％至85重量％的量存在。
实施方案53涉及实施方案1-52中任一项的热管理流体，其还包含II类、III类、IV类或V类基础油。
实施方案54涉及实施方案1-52中任一项的热管理流体，其还包含II类或III类基础油。
实施方案55涉及实施方案1-52中任一项的热管理流体，其还包含IV类基础油(例如聚α-烯烃(PAO))。
实施方案56涉及实施方案1-52中任一项的热管理流体，其还包含酯基础油料。
实施方案57涉及实施方案1-56中任一项的热管理流体，其还包含腐蚀抑制剂、抗氧化剂(例如酚类和胺类抗氧化剂)、倾点下降剂、止泡剂、消泡剂、粘度指数调节剂、防腐剂、杀生物剂、表面活性剂、密封溶胀添加剂、阻燃剂及其组合中的一种或多种，例如其量为至多0.5重量％、至多1.0重量％或至多5.0重量％。
实施方案58涉及实施方案1-57中任一项的热管理流体，其还包含一种或多种阻燃剂，例如，其量为至多20重量％、至多10重量％、或至多5重量％。
实施方案59涉及实施方案1-58中任一项的热管理流体，其中热管理流体具有根据ASTM D93测得的至少110℃，例如至少120℃、至少125℃、至少130℃，或至少135℃的闪点。
实施方案60涉及实施方案1-58中任一项的热管理流体，其中热管理流体具有根据ASTM D93测得的至少140℃，例如至少145℃、至少150℃或至少150℃的闪点。
实施方案61涉及实施方案1-60中任一项的热管理流体，其具有根据ASTM D455测得的在40℃下的1.5至20cSt，例如1.5至15cSt，或3至20cSt，或3至15cSt，或5至20cSt的运动粘度。
实施方案62涉及实施方案1-60中任一项的热管理流体，其具有根据ASTM D455测得的在40℃下的1.5至10cSt，例如1.5至8cSt，或1.5至6cSt，或3至10cSt，或3至8cSt，或3至6cSt，或5至10cSt，或5至8cSt，或5至6cSt，或6至10cSt，或8至10cSt的运动粘度。
实施方案63涉及实施方案1-60中任一项的热管理流体，其具有根据ASTM D455测得的在40℃下的1.5至5cSt、或1.5至4cSt、或1.5至3cSt、或3至5cSt，或3至4cSt，或4至5cSt的运动粘度。
实施方案64涉及实施方案1-63中任一项的热管理流体，其具有在25℃下测得的至少1.75，例如至少2.0或至少2.25的介电常数。
实施方案65涉及实施方案1-63中任一项的热管理流体，其具有1.5至10、或1.8至10、或1.5至2.8、或1.8至2.8的介电常数。
实施方案66涉及实施方案1-65中任一项的热管理流体，其具有在25℃下不大于1.1g/cm3(例如，在25℃下不大于1g/cm3)的密度。
实施方案67涉及实施方案1-66中任一项的热管理流体，其在25℃下具有0.05W/m·K至1W/m·K的热导率。
实施方案68涉及实施方案1-67中任一项的热管理流体，其具有至少1J/g·K(例如，在25℃下的至少1.2J/g·K，或至少1.5J/g·K)的比热容。
实施方案69涉及实施方案1-68中任一项的热管理流体，其具有不大于1100×10-6/K(例如，不大于1050×10-6/K，或不大于1000×10-6/K)的热膨胀系数。
实施方案70涉及一种方法，其包括：
使实施方案1-69的热管理流体与具有至少25℃的温度的表面接触，该表面与热源基本热连通；和
通过表面从热源将热能吸收在热管理流体中。
实施方案71涉及根据实施方案70所述的方法，其中所述表面具有至少30℃，例如至少40℃的温度。
实施方案72涉及根据实施方案70所述的方法，其中所述表面具有25℃至150℃，例如25℃至100℃，或25℃至90℃，或25℃至85℃，或25℃至80℃，或25℃至75℃，或25℃至70℃的温度。
实施方案73涉及根据实施方案70所述的方法，其中所述表面具有30℃至150℃，例如30℃至100℃，或30℃至90℃，或30℃至85℃，或30℃至80℃，或30℃至75℃，或30℃至70℃的温度。
实施方案74涉及根据实施方案70所述的方法，其中所述表面具有40℃至150℃，例如50℃至150℃，或60℃至150℃，或70℃至150℃，或80℃至150℃，或90℃至150℃，或100℃至150℃，或110℃至150℃的温度。
实施方案75涉及根据实施方案70所述的方法，其中所述表面具有50℃至150℃，例如50℃至140℃，或50℃至130℃，或50℃至120℃，或50℃至110℃，或50℃至100℃，或50℃至90℃，或50℃至80℃的温度。
实施方案76涉及根据实施方案70-75中任一项的方法，其中热管理流体是流体的静止体(即，不循环)。
实施方案77涉及根据实施方案70-75中任一项的方法，其中通过使热管理流体在表面上循环来执行接触。
实施方案78涉及根据实施方案70-75中任一项的方法，其中通过使热管理流体在热交换器与表面之间循环来执行接触。
实施方案79涉及根据实施方案70-78中任一项的方法，其中热源是操作中的电气组件。
实施方案80涉及根据实施方案70-78中任一项的方法，其中所述热源是电池包、电容器、逆变器、电缆、燃料电池、电机、计算机或高功率充电设备。
实施方案81涉及根据实施方案70-78中任一项的方法，其中所述热源是电化学电池。
实施方案82涉及实施方案81的方法，其中电化学电池选自固态电化学电池、锂-硫电化学电池、磷酸铁锂电化学电池、锂离子聚合物电化学电池、钠离子电化学电池、铝离子电化学电池、铅酸电池和镁离子电池。
实施方案83涉及根据实施方案70-82中任一项的方法，其中所述表面是与热源基本热连通的导管的内表面。
实施方案84涉及根据实施方案83的方法，其中导管穿过围绕电气组件的外壳。
实施方案85涉及一种电池组系统，其包括：
外壳；
一个或多个电化学电池，其设置在外壳中；
流体路径，其在外壳中延伸并且与一个或多个电化学电池基本热连通；和
实施方案1-69中任一项的热管理流体，其设置在流体路径中。
实施方案86涉及实施方案85的电池组系统，其中电化学电池是锂离子电化学电池。
实施方案87涉及实施方案85的电池组系统，其中电化学电池为固态电化学电池、锂-硫电化学电池、磷酸铁锂电化学电池、锂离子聚合物电化学电池、钠离子电化学电池、铝离子电池、铅酸电池或镁离子电池。
实施方案88涉及一种包括实施方案85-87中任一项的电池组系统的电动车辆。
实施方案89涉及一种热管理回路，其包括：
流体路径，其围绕和/或穿过热源延伸；
实施方案1-69中任一项的热管理流体，其设置在流体路径中且被配置为在流体路径中循环并吸收由热源产生的热能，
其中流体设置于流体路径、热交换器、泵以及连接导管中。
实施方案90涉及一种用于制备实施方案1-69中任一项所述的热管理流体的方法，所述方法包括：
使式(II)的化合物与(C1-C5烷基)-L接触以得到式(I)的介电化合物
其中
n是整数1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12；
m是整数1、2或3；
每个R3、R4、R5和R6独立地选自H、C1-C8烷基和R7O-(CH2)0-1-，其中R7是H或C1-C5烷基，
条件是R3、R4、R5和R6中不超过两个为R7O-(CH2)0-1-；
其中L为离去基团。
实施方案91涉及实施方案90的方法，其中式(II)的化合物与(C1-C5烷基)-L的接触是在催化剂存在下进行的。
实施方案92涉及实施方案90或91的方法，其还包括将基于热管理流体的总重量计的1重量％至99.9重量％的量的介电化合物与以下中的一种或多种混合：基础油、腐蚀抑制剂、抗氧化剂(例如酚类和胺类抗氧化剂)、倾点下降剂、止泡剂、消泡剂、粘度指数调节剂、防腐剂、杀生物剂、表面活性剂、密封溶胀添加剂、阻燃剂及其组合。
最后，应当理解，本文的各种实施方案是对本公开的方法的说明。可以采用的其它修改也在本公开的范围内。因此，作为实例而非限制，可以根据本文的教导来利用该方法的替代配置。因此，本公开的方法不限于精确地示出和描述的方法。

Claims (15)

1.一种热管理流体，其包含：
一种或多种式(I)的介电化合物：
其中
n是整数1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12；
m是整数1、2或3；
R1为C1-C5烷基；
R2为C1-C5烷基；
每个R3、R4、R5和R6独立地选自H、C1-C8烷基和R7O-(CH2)0-1-，其中R7是C1-C5烷基,
条件是R3、R4、R5和R6中不超过两个为R7O-(CH2)0-1-；
基于所述热管理流体的总重量计，所述一种或多种介电化合物以1重量％至100重量％的总量存在；和
其中所述热管理流体具有根据ASTM D93测得的至少100℃的闪点，并且所述热管理流体在25℃下具有至少1.5的介电常数。
2.根据权利要求1所述的热管理流体，其中所述一种或多种化合物中的每一种含有10至50个(例如，10至40个、10至30个、10至20个、16至50个、16至40个、16至30个、16至20个、18至50个、18至40个、18至30个、18至22个、18至20个、20至50个、20至40个、或20至30个)的碳原子总数；或者其中所述一种或多种化合物中的每一种含有12至22个的碳原子总数。
3.根据权利要求1或2所述的热管理流体，其中n为5-12的整数(例如5-10或5-8)，并且R3为H或C1-C8烷基(例如C1-C6烷基、或C1-C5烷基、或C3-C6烷基)；或者其中n是1-4的整数(例如，1或2，或1-3)，并且R3是H或C1-C8烷基(例如，C4-C8烷基，或C5-C8烷基或C6-C8烷基)。
4.根据权利要求3所述的热管理流体，其中R4、R5和R6各自为H，即所述化合物具有下式
5.根据权利要求1或2所述的热管理流体，其中n为1，并且R3为R7O-(CH2)0-1-(例如，R7O-CH2-)，优选其中R4、R5和R6各自为H。
6.根据权利要求1或2所述的热管理流体，其中n为2，并且一个R5和一个R6独立地为R7O-(CH2)0-1-(例如，R7O-CH2-)，优选其中R3、R4、R5之一和R6之一独立地为H。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的热管理流体，其中
R1为C3-C5烷基，或R1为支化C1-C5烷基，例如支化C3-C5烷基，或R1为-C(Ra)(Rb)(Rc)，其中Ra、Rb和Rc各自独立地为甲基或乙基；和/或
R2为C3-C5烷基，或R2为支化C1-C5烷基，例如支化C3-C5烷基，或R2为-C(Ra)(Rb)(Rc)，其中Ra、Rb和Rc各自独立地为甲基或乙基；和/或
如果存在，R7为C3-C5烷基，或R7为支化C1-C5烷基，例如支化C3-C5烷基，或R7为-C(Rg)(Rh)(Ri)，其中Rg、Rh和Ri各自独立地为甲基或乙基。
8.根据权利要求1-8中任一项所述的热管理流体，其中m为1。
9.根据权利要求1或2所述的热管理流体，其中所述一种或多种式(I)的化合物具有下式
其中Ra和Rb各自独立地为甲基，并且Rc和Rd各自独立地为甲基或乙基；
其中一种或多种式(I)的化合物具有下式
其中Ra、Rb、Rd、Re、Rg和Rh各自独立地为甲基，且Rc、Rf和Ri各自独立地为甲基或乙基；和/或
其中一种或多种式(I)的化合物具有下式
其中Ra、Rb、Rd、Re、Rg、Rh、Re、Rj和Rk各自独立地是甲基，且Rc、Rf、Ri和Rl各自独立地是甲基或乙基。
10.根据权利要求1所述的热管理流体，其中所述一种或多种介电化合物独立地选自：
11.根据权利要求1-10中任一项所述的热管理流体，其中所述一种或多种介电化合物以50重量％至99.9重量％，例如60重量％至99.9重量％，或70重量％至99.9重量％，或75重量％至99.9重量％，或80重量％至99.9重量％，或85重量％至99.9重量％，或90重量％至99.9重量％，或95重量％至99.9重量％，或98重量％至99.9重量％的量存在。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的热管理流体，其中所述热管理流体具有根据ASTM D93测得的至少100℃的闪点，以及在40℃下根据ASTM D455测得的1.5至20cSt的运动粘度。
13.一种方法，其包括：
使根据权利要求1-12所述的热管理流体与具有至少25℃的温度的表面接触，所述表面与热源基本热连通；和
通过所述表面从所述热源将热能吸收在所述热管理流体中。
14.一种电池组系统，其包括：
外壳；
设置在所述外壳中的一个或多个电化学电池；
流体路径，其在所述外壳中延伸并且与所述一个或多个电化学电池基本热连通；和
根据权利要求1-12中任一项所述的热管理流体，其设置在所述流体路径中。
15.一种热管理回路，其包括：
围绕和/或穿过热源延伸的流体路径；
根据权利要求1-12中任一项所述的热管理流体，其设置在所述流体路径中且被配置为在所述流体路径中循环并吸收由所述热源产生的热能，
其中所述流体设置于所述流体路径、热交换器、泵以及连接导管中。
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