CN117363238B - 一种循环散热的新能源蓄电池用散热冷凝胶 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种循环散热的新能源蓄电池用散热冷凝胶，所述冷凝胶包括胶层、包覆层、水凝胶层；其中，所述水凝胶层的制备原料包括：增稠剂、聚丙烯酸钠、气凝胶、阳离子高分子聚合物和聚合单体。本发明散热功能的水凝胶，同时整体配方考虑到了水凝胶的体积变化以及接触热阻等情况，具有优异长久散热、高效散热效果。
Description
技术领域
本发明涉及高分子技术领域，尤其是涉及一种循环散热的新能源蓄电池用散热冷凝胶。
背景技术
目前，电子器件的散热、冷却问题成为了器件高效提升的一大障碍，其原因电子器件的发热量巨大。而对于散热装置来说轻量化是高要求。一般来说，由于使用场景的需求，散热装置的高效散热、柔性化散热、循环散热等都是逐渐成为常规要求。
水凝胶通过自身水分蒸发带走热量从而可以用作散热降温等领域。常见的水凝胶有物理交联、化学交联、混合交联等方式得到。同样的，比如物理交联得到的水凝胶其力学性能和热稳定性略差。
CN113644189A公开了一种基于双网络水凝胶散热的可穿戴热电制冷器件及其制备方法，采用浸泡过吸湿盐溶液的双网络水凝胶作为柔性热电制冷器件的散热器，有效的提高了器件性能。
发明内容
本发明提供一种循环散热的新能源蓄电池用散热冷凝胶，所述冷凝胶包括胶层、包覆层、水凝胶层；
其中，所述水凝胶层的制备原料包括：增稠剂、聚丙烯酸钠、气凝胶、阳离子高分子聚合物和聚合单体。
作为本发明的一种实施方式，所述增稠剂选自羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、瓜尔胶、黄原胶、卡拉胶中的一种或多种。
作为本发明的一种实施方式，所述阳离子高分子聚合物为聚季铵盐。
作为本发明的一种实施方式，所述聚合单体选择丙烯酰胺、N-[2-(二乙基氨基)乙基]丙烯酰胺、N-(3-甲氧基丙基)丙烯酰胺、丙烯酸甲酯中的一种或多种。
作为本发明的一种实施方式，所述包覆层为聚烯烃层。
作为本发明的一种实施方式，所述包覆层的制备原料为改性聚乙烯树脂。
作为本发明的一种实施方式，所述胶层的制备原料包括：丙烯酸酯树脂、稀释剂、固化剂、填料和松香树脂。
作为本发明的一种实施方式，所述填料为纳米氧化铝、氮化硅、氮化硼、碳化硅、石墨烯中的一种或多种。
作为本发明的一种实施方式，所述填料在进行制备胶层前进行超声处理。
作为本发明的一种实施方式，所述水凝胶还包括pp丝网层。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明散热功能的水凝胶，同时整体配方考虑到了水凝胶的体积变化以及接触热阻等情况，具有优异长久散热、高效散热效果。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。
本发明提供一种循环散热的新能源蓄电池用散热冷凝胶，所述冷凝胶包括胶层、包覆层、水凝胶层；
其中，所述水凝胶层的制备原料包括：增稠剂、聚丙烯酸钠、气凝胶、阳离子高分子聚合物和聚合单体。
水凝胶层
增稠剂
本发明中，所述增稠剂选自羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、瓜尔胶、黄原胶、卡拉胶中的一种或多种。
作为本发明的一种实施方式，所述增稠剂还包括如下方法制备得到的增稠剂A：其步骤如下：S01 在反应釜中，将0.1重量份含烯丙基的烷基醇醚磷酸酯、0.6重量份十二烷基苯磺酸纳、0.05重量份三烯丙基异氰脲酸酯和水混合搅拌；S02 将10份丙烯酸、5份丙烯酸甲酯、3份甲基丙烯酸甲酯混合后加入反应中釜中，缓慢升温至在85℃下保温2h后降至室温即增稠剂A。
本发明中，所述增稠剂为瓜尔胶和增稠剂A的混合物，质量比为1:1。
阳离子高分子聚合物
本发明中所述阳离子高分子聚合物为聚季铵盐；具体为聚季铵盐；作为本发明的一种优选方式，所述阳离子高分子聚合物为聚季铵盐-51。
聚合单体
所述聚合单体选择丙烯酰胺、N-[2-(二乙基氨基)乙基]丙烯酰胺、N-(3-甲氧基丙基)丙烯酰胺、丙烯酸甲酯中的一种或多种。
优选地，所述聚合单体为丙烯酰胺、N-[2-(二乙基氨基)乙基]丙烯酰胺和丙烯酸甲酯；且比例为8:1.1:0.9。
包覆层
本发明中所述聚烯烃层为包覆层，具体制备原料为改性聚乙烯树脂。
作为本发明的一种实施方式，所述改性聚乙烯树脂的制备方法如下：将埃克森美孚化工Escorene™ Ultra AD2528树脂，将其放置浓度为1mol/L～2mol/L的盐酸溶剂中，室温恒温超声处理10分钟，随后取出分别用乙醇和蒸馏水交替洗3组，即可。
胶层
所述胶层的制备原料包括：丙烯酸酯树脂、稀释剂、固化剂、填料和松香树脂。
作为本发明的一种实施方式，所述填料为纳米氧化铝、氮化硅、氮化硼、碳化硅、石墨烯中的一种或多种。
作为本发明的一种实施方式，所述填料在进行制备胶层前进行超声处理。
作为本发明的一种优选方式，所述胶层的制备方法如下：将18质量份稀释剂乙酸乙酯、3.2质量份固化剂过氧化二苯甲酰混合均匀后，再向其中加入丙烯酸酯树脂31质量份、5质量份松香橡胶继续混合搅拌均匀，最后再加入20质量份纳米氧化铝、10质量份碳化硅搅拌均匀后，搅拌反应0.5小时即可。
作为本发明的一种实施方式，所述水凝胶还包括pp丝网层。
作为本发明的一种实施方式，所述冷凝胶的制备如下：
将水凝胶的制备原料混合搅拌反应后制备得到水凝胶；随后进行灌装凝胶，将水凝胶灌装至包覆层内；随后再胶层的两边分别涂敷胶层和PP丝网层。
下面结合具体实施例进行详细说明。
实施例1:本实施例提供一种循环散热的新能源蓄电池用散热冷凝胶，所述冷凝胶包括胶层、包覆层、水凝胶层；其中，胶层、包覆层、水凝胶层的质量比为0.1:0.3:20。
所述水凝胶层的制备原料包括：增稠剂、聚丙烯酸钠、气凝胶、聚季铵盐-51和聚合单体。
所述增稠剂为瓜尔胶和增稠剂A的混合物，质量比为1:1。增稠剂A：其步骤如下：S01 在反应釜中，将0.1重量份含烯丙基的烷基醇醚磷酸酯、0.6重量份十二烷基苯磺酸纳、0.05重量份三烯丙基异氰脲酸酯和水混合搅拌；S02 将10份丙烯酸、5份丙烯酸甲酯、3份甲基丙烯酸甲酯混合后加入反应中釜中，缓慢升温至在85℃下保温2h后降至室温即增稠剂A。
所述聚合单体为丙烯酰胺、N-[2-(二乙基氨基)乙基]丙烯酰胺和丙烯酸甲酯；且比例为8:1.1:0.9。
所述水凝胶层的制备方法如下：将70wt%蒸馏水、12.2wt%增稠剂、8wt%聚丙稀酸钠、0.6wt%气凝胶、4wt%丙三醇混合搅拌均匀后，加入0.15wt%聚季铵盐-51和5wt%聚合单体；随后加入适量催化剂偶氮二异丁脒盐和0.05wt%甲叉双丙酰胺，室温反应3g后，得到水凝胶层。
所述包覆层为改性聚乙烯树脂，其制备方法如下：将埃克森美孚化工Escorene™Ultra AD2528树脂，将其放置浓度为1mol/L～2mol/L的盐酸溶剂中，室温恒温超声处理10分钟，随后取出分别用乙醇和蒸馏水交替洗3组，即可。
所述胶层的制备方法如下：将18质量份稀释剂乙酸乙酯、3.2质量份固化剂过氧化二苯甲酰混合均匀后，再向其中加入丙烯酸酯树脂31质量份、5质量份松香橡胶继续混合搅拌均匀，最后再加入20质量份纳米氧化铝、10质量份碳化硅搅拌均匀后，搅拌反应0.5小时即可。本实施例中胶层填料在制备胶层前超声浸泡于乙醇中24h。
实施例2: 本实施例提供一种循环散热的新能源蓄电池用散热冷凝胶，所述冷凝胶包括胶层、包覆层、水凝胶层；其中，胶层、包覆层、水凝胶层的质量比为0.1:0.3:20。
所述水凝胶层的制备原料包括：增稠剂、聚丙烯酸钠、气凝胶、聚季铵盐-51和聚合单体。
所述增稠剂为瓜尔胶。
所述聚合单体为丙烯酰胺、N-[2-(二乙基氨基)乙基]丙烯酰胺和丙烯酸甲酯；且比例为8:1.1:0.9。
所述水凝胶层的制备方法同实施例1。
所述包覆层为改性聚乙烯树脂，其制备方法如下：将埃克森美孚化工Escorene™Ultra AD2528树脂，将其放置浓度为1mol/L～2mol/L的盐酸溶剂中，室温恒温超声处理10分钟，随后取出分别用乙醇和蒸馏水交替洗3组，即可。
所述胶层的制备方法如下：将18质量份稀释剂乙酸乙酯、3.2质量份固化剂过氧化二苯甲酰混合均匀后，再向其中加入丙烯酸酯树脂31质量份、5质量份松香橡胶继续混合搅拌均匀，最后再加入20质量份纳米氧化铝、10质量份碳化硅搅拌均匀后，搅拌反应0.5小时即可。本实施例中胶层填料在制备胶层前超声浸泡于乙醇中24h。
实施例3：本实施例提供一种循环散热的新能源蓄电池用散热冷凝胶，所述冷凝胶包括胶层、包覆层、水凝胶层；其中，胶层、包覆层、水凝胶层的质量比为0.1:0.3:20。
所述水凝胶层的制备原料包括：增稠剂、聚丙烯酸钠、气凝胶和聚合单体。
所述增稠剂为瓜尔胶和增稠剂A的混合物，质量比为1:1。增稠剂A：其步骤如下：S01 在反应釜中，将0.1重量份含烯丙基的烷基醇醚磷酸酯、0.6重量份十二烷基苯磺酸纳、0.05重量份三烯丙基异氰脲酸酯和水混合搅拌；S02 将10份丙烯酸、5份丙烯酸甲酯、3份甲基丙烯酸甲酯混合后加入反应中釜中，缓慢升温至在85℃下保温2h后降至室温即增稠剂A。
所述聚合单体为丙烯酰胺、N-[2-(二乙基氨基)乙基]丙烯酰胺和丙烯酸甲酯；且比例为8:1.1:0.9。
所述水凝胶层的制备方法同实施例1。
所述包覆层为改性聚乙烯树脂，其制备方法如下：将埃克森美孚化工Escorene™Ultra AD2528树脂，将其放置浓度为1mol/L～2mol/L的盐酸溶剂中，室温恒温超声处理10分钟，随后取出分别用乙醇和蒸馏水交替洗3组，即可。
所述胶层的制备方法如下：将18质量份稀释剂乙酸乙酯、3.2质量份固化剂过氧化二苯甲酰混合均匀后，再向其中加入丙烯酸酯树脂31质量份、5质量份松香橡胶继续混合搅拌均匀，最后再加入20质量份纳米氧化铝、10质量份碳化硅搅拌均匀后，搅拌反应0.5小时即可。本实施例中胶层填料在制备胶层前超声浸泡于乙醇中24h。
实施例5：本实施例提供一种循环散热的新能源蓄电池用散热冷凝胶，所述冷凝胶包括胶层、包覆层、水凝胶层；其中，胶层、包覆层、水凝胶层的质量比为0.1:0.3:20。
所述水凝胶层的制备原料包括：增稠剂、聚丙烯酸钠、气凝胶、聚季铵盐-51和聚合单体。
所述增稠剂为瓜尔胶和增稠剂A的混合物，质量比为1:1。增稠剂A：其步骤如下：S01 在反应釜中，将0.1重量份含烯丙基的烷基醇醚磷酸酯、0.6重量份十二烷基苯磺酸纳、0.05重量份三烯丙基异氰脲酸酯和水混合搅拌；S02 将10份丙烯酸、5份丙烯酸甲酯、3份甲基丙烯酸甲酯混合后加入反应中釜中，缓慢升温至在85℃下保温2h后降至室温即增稠剂A。
所述聚合单体为丙烯酰胺、N-[2-(二乙基氨基)乙基]丙烯酰胺和丙烯酸甲酯；且比例为8:1.1:0.9。
所述水凝胶层的制备方法同实施例1。
所述包覆层为聚乙烯树脂，牌号为埃克森美孚化工Escorene™ Ultra AD2528树脂。
所述胶层的制备方法如下：将18质量份稀释剂乙酸乙酯、3.2质量份固化剂过氧化二苯甲酰混合均匀后，再向其中加入丙烯酸酯树脂31质量份、5质量份松香橡胶继续混合搅拌均匀，最后再加入20质量份纳米氧化铝、10质量份碳化硅搅拌均匀后，搅拌反应0.5小时即可。本实施例中胶层填料在制备胶层前超声浸泡于乙醇中24h。
实施例6：本实施例提供一种循环散热的新能源蓄电池用散热冷凝胶，所述冷凝胶包括包覆层、水凝胶层；其中，包覆层、水凝胶层的质量比为0.3:20。
所述水凝胶层的制备原料包括：增稠剂、聚丙烯酸钠、气凝胶、聚季铵盐-51和聚合单体。
所述增稠剂为瓜尔胶和增稠剂A的混合物，质量比为1:1。增稠剂A：其步骤如下：S01 在反应釜中，将0.1重量份含烯丙基的烷基醇醚磷酸酯、0.6重量份十二烷基苯磺酸纳、0.05重量份三烯丙基异氰脲酸酯和水混合搅拌；S02 将10份丙烯酸、5份丙烯酸甲酯、3份甲基丙烯酸甲酯混合后加入反应中釜中，缓慢升温至在85℃下保温2h后降至室温即增稠剂A。
所述聚合单体为丙烯酰胺、N-[2-(二乙基氨基)乙基]丙烯酰胺和丙烯酸甲酯；且比例为8:1.1:0.9。
所述水凝胶层的制备方法同实施例1。
所述包覆层为改性聚乙烯树脂，其制备方法如下：将埃克森美孚化工Escorene™Ultra AD2528树脂，将其放置浓度为1mol/L～2mol/L的盐酸溶剂中，室温恒温超声处理10分钟，随后取出分别用乙醇和蒸馏水交替洗3组，即可。
实施例7：本实施例提供一种循环散热的新能源蓄电池用散热冷凝胶。
所述水凝胶层的制备原料包括：增稠剂、聚丙烯酸钠、气凝胶、聚季铵盐-51和聚合单体。
所述增稠剂为瓜尔胶和增稠剂A的混合物，质量比为1:1。增稠剂A：其步骤如下：S01 在反应釜中，将0.1重量份含烯丙基的烷基醇醚磷酸酯、0.6重量份十二烷基苯磺酸纳、0.05重量份三烯丙基异氰脲酸酯和水混合搅拌；S02 将10份丙烯酸、5份丙烯酸甲酯、3份甲基丙烯酸甲酯混合后加入反应中釜中，缓慢升温至在85℃下保温2h后降至室温即增稠剂A。
所述聚合单体为丙烯酰胺、N-[2-(二乙基氨基)乙基]丙烯酰胺和丙烯酸甲酯；且比例为8:1.1:0.9。
所述水凝胶层的制备方法同实施例1。
性能测试
1.将实施例1-7制备得到的水凝胶贴附在软包锂离子电池的外表面。以产热功率20kW/m3模拟10个单体电池组成的模组产热2h，使用贴在锂离子电池表面的热电偶测试电池的温度。
| 实施例 | 电池最高温度/℃ | 电池最低温度/℃ |
| 实施例1 | 48.12 | 41.25 |
| 实施例2 | 50.25 | 42.29 |
| 实施例3 | 51.57 | 44.71 |
| 实施例4 | 58.35 | 46.27 |
| 实施例5 | 55.91 | 43.17 |
| 实施例6 | 59.01 | 48.67 |
| 实施例7 | 59.13 | 50.13 |
同样的将已经使用过的实施例1-7的水凝胶冷却静置24h后，重复性能测试1的测试。实验结果如下：
| 实施例 | 电池最高温度/℃ | 电池最低温度/℃ |
| 实施例1 | 48.91 | 42.05 |
| 实施例2 | 51.35 | 43.39 |
| 实施例3 | 53.07 | 46.31 |
| 实施例4 | 60.17 | 48.31 |
| 实施例5 | 58.01 | 45.24 |
| 实施例6 | 61.28 | 51.17 |
| 实施例7 | 62.25 | 53.29 |
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (2)
1.一种循环散热的新能源蓄电池用散热冷凝胶，其特征在于，所述冷凝胶包括胶层、包覆层、水凝胶层；其中，胶层、包覆层、水凝胶层的质量比为0.1:0.3:20；
所述水凝胶层的制备原料包括：增稠剂、聚丙烯酸钠、气凝胶、聚季铵盐-51和聚合单体；
所述增稠剂为瓜尔胶和增稠剂A的混合物，质量比为1:1；
增稠剂A的步骤如下：
S01 在反应釜中，将0.1重量份含烯丙基的烷基醇醚磷酸酯、0.6重量份十二烷基苯磺酸纳、0.05重量份三烯丙基异氰脲酸酯和水混合搅拌；
S02 将10份丙烯酸、5份丙烯酸甲酯、3份甲基丙烯酸甲酯混合后加入反应中釜中，缓慢升温至在85℃下保温2h后降至室温即增稠剂A；
所述聚合单体为丙烯酰胺、N-[2-(二乙基氨基)乙基]丙烯酰胺和丙烯酸甲酯；且比例为8:1.1:0.9；
所述胶层的制备方法如下：将18质量份稀释剂乙酸乙酯、3.2质量份固化剂过氧化二苯甲酰混合均匀后，再向其中加入丙烯酸酯树脂31质量份、5质量份松香橡胶继续混合搅拌均匀，最后再加入20质量份纳米氧化铝、10质量份碳化硅搅拌均匀后，搅拌反应0.5小时即可；所述纳米氧化铝和碳化硅为填料，且所述填料在制备胶层前超声浸泡于乙醇中24h。
2.权利要求1所述的循环散热的新能源蓄电池用散热冷凝胶，其特征在于，所述水凝胶还包括pp丝网层。
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