KR20220002409A - 유전체 열 관리 유체 및 이를 사용하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시는 일반적으로 열 관리 유체에 관한 것이다. 본 개시는 보다 구체적으로 배터리 시스템에서 열을 관리하는데 사용하기에 적합한 유전체 열 관리 유체, 이러한 열 관리 유체를 사용하는 방법, 및 이러한 열 관리 시스템을 포함하는 시스템에 관한 것이다.

Description

유전체 열 관리 유체 및 이를 사용하기 위한 방법

본 개시는 일반적으로 열 관리 유체에 관한 것이다. 본 발명은 보다 구체적으로 전기 차량, 전기 모터, 및 전력 전자 장치에 사용되는 리튬-이온 배터리와 같은, 직접 냉각을 통해 배터리 시스템에서 열을 관리하는데 사용하기에 적합한 유전체 열 관리 유체, 이러한 열 관리 유체를 사용하는 방법, 및 이러한 열 관리 시스템을 포함하는 시스템에 관한 것이다.

전 세계적으로 판매되는 전기 차량 (즉, 배터리 전기 차량 (BEV), 하이브리드 전기 차량 (HEV), 플러그인 하이브리드 전기 차량 (PHEV) 등과 같이 동력의 전부 또는 일부를 이용하여 전력을 사용하는 차량) 의 수는 최근 몇 년 동안 증가하였으며, 계속해서 증가할 것으로 예상된다. 궁극적으로, 대부분의 차량은 전기차가 될 가능성이 높다. 전기 차량 기술이 계속 발전함에 따라, 개선된 전원 (예를 들면, 배터리 시스템 또는 모듈) 을 제공할 필요가 있다. 예를 들어, 그러한 차량이 배터리를 재충전할 필요 없이 이동할 수 있는 거리를 늘리고, 그러한 배터리의 성능을 개선하고, 배터리 충전과 관련된 비용 및 시간을 줄이는 것이 바람직하다.

현재, 배터리 구동 전기 차량은 거의 독점적으로 리튬 이온 배터리 기술을 사용한다. 리튬 이온 배터리는 동급 니켈 금속 수소 배터리에 비해 많은 이점을 제공하지만, 니켈 금속 수소 배터리에 비해 리튬 이온 배터리는 배터리 온도 변화에 더 민감하므로 더 엄격한 열 관리 요구 사항이 있다. 예를 들어, 최적의 리튬 이온 배터리 동작 온도는 10 ℃ 내지 35 ℃ 이다. 온도가 35 ℃ 에서 70 ℃ 로 상승함에 따라 동작이 점점 비효율적이게 되며, 더 중요한 것은 이러한 온도에서의 동작은 시간이 지남에 따라 배터리를 손상시킬 수 있다는 것이다. 70 ℃ 이상의 온도는 열 폭주 위험이 증가한다. 결과적으로, 리튬 이온 배터리는 차량 동작 중에 온도를 조절하는 시스템이 필요하다. 또한, 충전 중에는 입력된 전력의 최대 10% 가 열이 된다. 리튬 이온 배터리의 급속 충전이 보다 보편화됨에 따라, 배터리의 열 관리를 위한 효율적인 시스템에 대한 필요성이 남아 있다.

리튬 이온 배터리들은 (즉, 냉각 유체 또는 냉각제로서) 배터리 컴포넌트로부터 열을 가져가는 열 관리 유체들을 사용하여 간접적으로 또는 직접적으로 냉각될 수도 있다. 직접 냉각은 유리하게 열 관리 유체가 고온 컴포넌트들과 직접 접촉하게 하여 컴포넌트들로부터 열을 가져가게 한다. 간접 냉각시, 고온 컴포넌트는 전기 절연성 배리어에 의해 전기적으로 차폐되고 열 관리 유체는 이 배리어를 통과하는 열을 가져간다. 가장 일반적인 열 관리 유체들은 글리콜과 물의 혼합물들에 기반을 둔다. 그러나, 수계 유체들이 일반적으로 전기 전도성이기 때문에 이들은 리튬 이온 배터리들의 전기 컴포넌트들의 직접 냉각에 사용될 수 없다. 간접 냉각은 수계 냉각제가 사용될 수 있게 하지만, 전기 차폐의 요건은 냉각 프로세스에 대한 병목 현상을 형성할 수 있다. 비 전기 전도성 특성으로 인해 전기 컴포넌트의 직접 냉각을 위해 사용될 수 있는 기존의 유전체 열 관리 유체가 존재하며; 그 예는 전기 변압기의 냉각에 통상적으로 사용되는 것들을 포함한다. 그러나, 이러한 유전체 열 관리 유체들의 열 특성들은 통상적으로 물-글리콜에 비해 양호하지 못하다.

따라서, 개선된 유전체 열 관리 유체, 특히 리튬 이온 배터리들의 냉각에 사용하기에 적합한 것들에 대한 요구가 있게 된다.

본 개시의 일 양태는 ASTM D93 에 따라 측정된 120 ℃ 미만의 인화점을 가지지 않고, 25 ℃ 에서 적어도 1.5 의 유전 상수를 가지는 열 관리 유체를 제공한다. 이러한 유전체 열 관리 유체는: 하나 이상의 유전체 물질들을 포함하는 유전체 유체로서, 상기 유전체 유체는 ASTM D93 에 따라 측정된 150 ℃ 미만의 인화점을 가지고 25 ℃ 에서 적어도 1.5 의 유전 상수를 가지며, 상기 유전체 유체는 75 wt% 내지 99.9 wt% 범위의 총량으로 존재하는, 상기 유전체 유체; 및 각각 60 ℃ 내지 200 ℃ 범위의 비등점을 가지고 0.1 wt% 내지 20 wt% 범위의 총량으로 존재하며, 유전체 열 관리 유체에 균일하게 분산되는 하나 이상의 할로카본들을 포함한다.

본 개시의 일 양태는 배터리 시스템을 제공한다. 베터리 시스템은, 하우징; 하우징에 배치된 하나 이상의 전기화학 전지들; 하우징에서 연장되고 하나 이상의 전기화학 전지들과 실질적으로 열 연통하는 유체 경로; 및 유체 경로에 배치되된, 본 명세서에 설명된 것과 같은 본 개시의 열 관리 유체를 포함한다.

다른 양태에서, 본 개시는 본 명세서에 설명된 것과 같은 본 개시의 배터리 시스템을 포함하는 전기 차량을 제공한다.

또 다른 양태에서, 본 개시는 열 관리 회로를 제공하고, 이는 열원 주변으로 및/또는 열원을 통하여 연장되는 유체 경로; 및 유체 경로에 배치되고 유체 경로에서 순환하고 열원에 의해 생성된 열을 흡수하도록 구성되는 본 개시의 열 관리 유체를 포함하고, 유체는 유체 경로, 열 교환기, 펌프 및 연결 덕트에 배치된다.

본 개시의 다른 양태는 본 개시의 열 관리 유체를 적어도 25 ℃ (예를 들어, 적어도 30 ℃) 의 온도를 가지는 표면과 접촉하는 단계로서, 상기 표면은 열원과 실질적으로 열 연통하는, 상기 표면과 접촉하는 단계; 및 열원으로부터 표면을 통하여 열 관리 유체에서 열 에너지를 흡수하는 단계를 포함한다.

첨부된 도면은 본 개시의 조성물 및 방법에 대한 추가 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 포함되고 그 일부를 구성한다. 도면은 반드시 축척된 것일 필요는 없으며 명확성을 위해 다양한 엘리먼트의 크기가 왜곡될 수 있다. 도면은 본 개시의 하나 이상의 실시형태(들)를 예시하고, 설명과 함께 본 개시의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
도 1 은 본 개시의 일 실시형태에 따른 열 관리 회로의 개략적 단면도이다.
도 2 는 본 개시의 다른 실시형태에 따른 열 관리 회로의 개략적 단면도이다.
도 3a 은 본 개시의 일 실시형태에 따른 열 관리 회로의 개략적 단면도이다.
도 3b 는 본 개시의 일 실시형태에 따른 열 관리 회로의 개략적 단면도이다.

본 발명자는 바람직한 열 관리 유체가 다수의 경우에 특정 전기 디바이스 또는 시스템 (예를 들어, 리튬 이온 배터리) 의 작동과 관련된 온도 범위에서 열을 전달하는 고용량을 갖고, 더욱이 디바이스 또는 시스템의 직접 냉각에 사용하기에 적합하도록 충분히 높은 유전 상수를 가지는 점을 주목했다. 결정적으로, 산소가 전체 시스템에 유입될 수 있는 위험이 항상 있기 때문에 바람직한 열 관리 유체는 점화 위험을 줄이기 위해 인화점이 높거나 이상적으로 인화점이 없다. 그리고 동작 동안 보다 효율적인 열 전달을 제공하기 위해, 바람직한 열 관리 유체는 유리하게는 특정 전기 디바이스 또는 시스템에서 보다 양호한 유동성을 허용하는 낮은 점도를 가질 것이다.

본 발명자들은, 바람직하게는 낮은 점도를 제공할 뿐만 아니라 낮은 인화점을 결여하여, 이들이 시스템을 통해 용이하게 펌핑될 수 있지만 점화의 위험성이 낮거나 없는 열 관리 유체 조성물을 확인하였다. 구체적으로, 본 발명자들은 종래의 유전체 유체 (예를 들어, 유기 또는 실리콘) 가 전형적으로 양호한 열 전도도 및 비열 용량을 갖는다는 것을 인식하였다. 그러나, 전형적인 저점도 유전체 유체는 저분자량 탄화수소에 기초하고, 일반적으로 용납할 수 없게 낮은 인화점 (및 다른 점화 특성) 을 가져서, 점화가 위험할 경우 온도가 상승할 가능성이 있는 시스템에서 냉각제로서 사용하기에 적합하지 않다. 본 발명자들은 저-인화점 유전체 유체와 할로카본의 조합이 저 인화점을 가지지 않는 열 관리 유체를 제공할 수 있다는 것을 결정하였다. 많은 할로카본은 인화점이 높거나 심지어는 인화점이 전혀 없다. 따라서, 본 발명자들은 저-인화점 유전체 유체의 점화의 위험을 개선시키기 위해 할로카본의 기화가 시스템에서 충분히 높은 농도의 할로카본 증기를 생성할 수 있다는 것을 결정하였다. 본 발명자들은 소량의 (예를 들어, 20 wt% 이하의) 하나 이상의 적합한 할로카본이 낮은 인화점을 가지지 않는 열 관리 유체를 제공할 수 있음을 결정하였다. 이는 열 관리 유체의 벌크로서 종래의 유전체 유체, 및 단지 소량의 전형적으로 더 비싼 할로카본의 사용을 허용한다. 그리고 본 명세서에 기술된 열 관리 유체는 유리하게 낮은 점도를 가질 수 있다. 할로카본의 존재는 비교적 저점도 베이스 유전체가 실질적으로 점화의 위험이 낮아지는 상태로 사용될 수 있게 하고, 많은 할로카본 자체는 점도가 낮다. 이는 본 개시의 개선된 열 관리 유체를 발생하는 소량의 할로카본(들)과 유전체 유체의 조합이며, 할로카본 성분은 점화의 전체 위험을 낮추고, 많은 경우에 낮아진 점도를 제공한다. 유전체 유체 성분은, 예를 들어, 전기 디바이스들 및 시스템들의 직접 냉각에 적합한, 전체적으로 바람직한 열 흐름 및 핸들링 특성들을 제공하도록 선택될 수 있다.

본 개시의 열 관리 유체들 및 방법들은 통상의 유체들에 비해 다수의 추가의 이점들을 가질 수 있다. 특히, 본 개시의 열 관리 유체 내의 물질들의 조합은 또한 다양한 실시형태에서 바람직하게는 높은 열 전도율, 낮은 점화 위험, 높은 유전 상수 및 더 빠른 온도 응답 중 하나 이상을 제공할 수 있다. 본 개시의 열 관리 유체는 또한 특정 실시형태들에서 종래의 저점도 유전체 유체보다 더 낮은 표면 장력 및 더 양호한 엘라스토머 상용성을 가질 수 있다.

따라서, 본 개시의 일 양태는 열 관리 유체를 제공하고, 이 열 관리 유체는: 하나 이상의 유전체 물질들을 포함하는 유전체 유체로서, 상기 유전체 유체는 ASTM D93 에 따라 측정된 150 ℃ 미만의 인화점을 갖고 25 ℃ 에서 적어도 1.5 의 유전 상수를 가지며, 상기 유전체 유체 성분 75 wt% 내지 99.9 wt% 범위의 총량으로 존재하는, 상기 유전체 유체; 및 각각 60 ℃ 내지 200 ℃ 범위의 비등점을 가지고 0.1 wt% 내지 20 wt% 범위의 총량으로 존재하며, 유전체 열 관리 유체에 균일하게 분산되는 하나 이상의 할로카본들들을 포함한다. 본 개시의 이러한 양태의 열 관리 유체는 ASTM D93 에 따라 측정된 120 ℃ 초과의 인화점, 및 25 ℃ 에서 적어도 1.5 의 유전 상수를 갖는다.

전술한 바와 같이, 본 개시의 열 관리 유체는 유전체 유체를 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 유전체 유체는 25 ℃ 에서 액체이고, 25 ℃ 에서 적어도 1.5 의 유전 상수를 갖는다. 본 명세서에 기재된 열 관리 유체에서 사용하기에 특히 바람직한 유전체 유체는 비교적 높은 열 전도도 (예를 들어, 25 ℃ 에서 적어도 0.05 W/m·K, 또는 적어도 0.1 W/m·K, 또는 심지어 적어도 0.12 W/m·K) 및/또는 비교적 높은 비열 용량 (예를 들어, 25 ℃ 에서 적어도 1 J/g·K, 또는 적어도 1.2 J/g·K, 또는 심지어 적어도 1.5 J/g·K) 을 갖는다.

전술한 바와 같이, 열 관리 유체의 유전체 유체 성분은 ASTM D93 에 따라 측정된 150 ℃ 미만의 인화점을 갖는다. 본 발명자들은 할로카본의 사용이 그러한 저-인화점 유체가 사용될 때 전형적으로 존재하는 점화의 위험을 감소시킬 수 있다는 것을 유리하게 결정하였다. 본 명세서에서 다르게 설명되는 바와 같은 열 관리 유체의 특정 실시형태들에서, 유전체 유체는 140 ℃ 이하, 예를 들어, 120 ℃ 이하 또는 100 ℃ 이하의 인화점을 갖는다. 본 명세서에서 다르게 기술된 바와 같은 열 관리 유체의 다른 실시형태에서, 유전체 유체는 ASTM D93 에 따라 측정된 80 ℃ 이하, 예를 들어, 60 ℃ 이하, 또는 심지어 55 ℃ 이하의 인화점을 갖는다.

본 발명자들은 유리하게는, 본 명세서에 기술된 바와 같은 유전체 유체와 할로카본의 조합이 점화의 위험이 감소된 저점도 유전체 유체의 사용을 허용할 수 있다는 것을 결정하였다. 실제로, 저점도 유체는 종종 비교적 낮은 분자량을 가지는 탄화수소로 제조되며, 이는 종종 낮은 인화점으로 변환된다. 따라서, 본 명세서에 다르게 기술된 바와 같은 열 관리 유체의 특정 실시형태에서, 유전 유체는 40 ℃ 에서 2 내지 20 cSt 범위, 예를 들어, 2 내지 15 cSt, 또는 3 내지 20 cSt, 또는 3 내지 15 cSt, 또는 5 내지 20 cSt, 또는 5 내지 15 cSt 범위의 동적 점도를 갖는다. 본원에서 달리 기재된 열 관리 유체의 특정 실시형태에서, 유전체 유체는 40 ℃에서 ASTM D455 에 따라 측정된 것과 같이 2 내지 10 cSt, 예를 들어 2 내지 8 cSt, 또는 2 내지 6 cSt, 또는 3 내지 10 cSt, 또는 3 내지 8 cSt, 또는 3 내지 6 cSt, 또는 5 내지 10 cSt, 또는 5 내지 8 cSt, 또는 5 내지 6 cSt, 또는 6 내지 10 cSt, 또는 8 내지 10 cSt 범위의 동적 점도를 갖는다. 그리고 본 명세서에 다르게 기술된 바와 같은 열 관리 유체의 특정 실시형태에서, 유전체 유체는 ASTM D455 에 따라 측정된 것과 같이, 40 ℃ 에서 2 내지 5 cSt 범위, 또는 2 내지 4 cSt, 또는 2 내지 3 cSt, 또는 3 내지 5 cSt, 또는 3 내지 4 cSt, 또는 4 내지 5 cSt 범위의 동적 점도를 갖는다.

본 개시의 유전체 유체는 하나 이상의 유전체 물질들을 포함한다. 당업계에 공지된 다양한 유전체 물질들은 본 명세서에 기재된 조성물, 시스템 및 방법에 적합하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에서 달리 설명된 특정 실시형태에서, 하나 이상의 유전체 물질들은 지방족 (예를 들면, C₁₄-C₅₀ 알킬, C₁₄-C₅₀ 알케닐, C₁₄-C₅₀ 알키닐, 폴리올레핀, 예컨대 폴리-α-올레핀), 지방족 산소화물 (예를 들면, 케톤, 에테르, 에스테르 또는 아미드), 방향족 (예를 들면, 디알킬벤젠, 예컨대 디에틸벤젠, 시클로헥실벤젠, 1-알킬나프탈렌, 2-알킬나프탈렌, 디벤질톨루엔 및 알킬화 비페닐), 방향족 산소화물 (예를 들면, 케톤, 에테르, 에스테르 또는 아미드), 실리콘 (예를 들면, 실리콘 오일 및 실리케이트 에스테르) 및 이들의 임의의 조합물로부터 선택될 수 있다. 유전체 유체는, 본 명세서에 다르게 기술된 바와 같은 특정 실시형태에서, 적어도 80 wt% 의 이러한 물질, 예를 들어 적어도 85 wt% 또는 심지어 적어도 90 wt% 의 이러한 물질로 형성될 수 있다. 특정 실시형태들에서, 하나 이상의 유전체 물질 각각은 C₁₄-C₅₀ 알킬, 폴리올레핀, 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다.

본원에서 다르게 설명된 바와 같은 특정 실시형태에서, 유전체 유체는 오일, 예를 들어 미네랄 오일, 합성 오일, 또는 실리콘 오일이다. 예를 들면, 특정 실시형태들에서, 유전체 유체는 American Petroleum Institute (API 간행물 1509) 에 의해 정의된 저점도 I 족, II 족, III 족 또는 V 족 베이스 오일이다. 이들은 표 1 에 도시된다.

표 1 - 베이스 오일 재고 API 가이드라인

II 족 및 III 족 베이스 오일 (예컨대 탄화수소 오일, 폴리알파올레핀, 알킬 방향족 및 합성 에스테르와 같은 합성 오일뿐만 아니라, 수소 첨가 분해 및 수첨 가공된 베이스 오일) 및 IV 족 베이스 오일 (예컨대 폴리알파올레핀 (PAO)) 은 잘 알려져 있는 베이스 오일이다. 변압기 오일로 사용하기에 적합한 오일은 많은 실시형태에서 본 개시의 조성물, 시스템 및 방법에서 유전체 유체로 사용하기에 적합할 수 있다.

상업적으로 입수 가능한 유전체 유체에는 Perfecto™ TR UN (영국의 Castrol Industrial 에서 입수 가능) 및 MIDEL 7131 (영국의 M&I Materials Ltd. 에서 입수 가능) 이 포함된다. 상업적으로 입수가능한 베이스 오일의 예들은 YUBASE 3 및 YUBASE 4 (대한민국 SK Lubricants Co. Ltd. 에서 입수 가능), DURASYN® 162 및 DURASYN® 164 (텍사스주 휴스턴 INEOS Oligomers 에서 입수 가능) 및 PRIOLUBE^TM 오일 (영국 CRODA 에서 입수 가능) 을 포함한다.

특정 실시형태들에서, 유전체 유체는 II 족, III 족, IV 족, 또는 V 족 베이스 오일이다. 예를 들어, 특정 실시형태들에서, 유전체 유체는 II 족 베이스 오일이다. 특정 다른 실시형태들에서, 유전체 유체는 폴리알파올레핀 (PAO) 과 같은 IV 족 베이스 오일이다.

본 명세서에서 다르게 기재되는 바와 같은 특정 실시형태에서, 유전체 유체는 높은 인화점 (예를 들어, 55 ℃ 초과, 150 ℃ 미만, 특정 실시형태에서는 상기 기재된 인화점 이하) 및 옵션적으로 낮은 황 함량 (예를 들어, 3000 ppm 미만, 2000 ppm 미만, 1000 ppm 미만, 또는 300 ppm 미만) 으로 제형화된 디젤 탄화수소일 수 있다.

본원의 개시에 기초하여, 유전체 유체는 바람직한 전체 열 용량 및 열 전도도를 가지는 본 개시의 열 관리 유체들을 제공하도록 선택될 수 있다. 또한, 하나 이상의 유전체 물질은, 이들이 사용되는 시스템의 다른 컴포넌트들에 대해 낮은 반응성을 갖도록, 그리고, 적합한 양의 하나 이상의 할로카본과 조합될 때, 원하는 점도를 가지는 열 관리 유체를 제공하도록 선택될 수 있다. 유전체 유체를 선택할 때 다른 고려 사항에는 유전 상수, 독성, 환경 영향 및 비용이 포함될 수 있다.

또한, 유전체 유체가 일반적으로 본 명세서에서 단수로 설명되지만, 복수의 오일 또는 다른 유전체 유체가 본 개시의 열 관리 유체의 유전체 유체 성분을 제공하기 위해 함께 제형화될 수 있다.

본 개시의 열 관리 유체들은, 예를 들어, 열 관리 유체에 대량의 열 용량 및 물리적 특성들을 제공하도록, 높은 비율의 유전체 유체를 유리하게 가질 수 있다. 비교적 저렴한 미네랄 또는 실리콘 오일-기반 유전체 유체의 사용은 또한, 특히 특수 할로카본-기반 열 관리 유체의 비용에 비해 저비용의 재료를 제공할 수 있다. 따라서, 본 개시의 상기 양태에서, 유전체 유체는 열 관리 유체의 총 중량을 기준으로 75 wt% 내지 99.9 wt% 범위의 총량으로 열 관리 유체에 존재한다. 예를 들어, 본 명세서에 다르게 기술된 바와 같은 열 관리 유체의 특정 실시형태들에서, 유전체 유체는 열 관리 유체의 총 중량을 기준으로 80 wt% 내지 99.9 wt% 의 범위, 예를 들어 85 wt% 내지 99.9 wt%, 또는 90 wt% 내지 99.9 wt%, 또는 95 wt% 내지 99.9 wt%, 또는 98 wt% 내지 99.9 wt% 의 범위의 총량으로 존재한다. 본 명세서에 다르게 기술된 바와 같은 열 관리 유체의 특정 실시형태들에서, 유전체 유체는 열 관리 유체의 총 중량을 기준으로 75 wt% 내지 99.5 wt% 의 범위, 예를 들어 80 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 85 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 90 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 95 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 98 wt% 내지 99.5 wt% 의 범위의 총량으로 존재한다. 본 명세서에 다르게 기술된 바와 같은 열 관리 유체의 특정 실시형태들에서, 유전체 유체는 열 관리 유체의 총 중량을 기준으로 75 wt% 내지 99 wt% 의 범위, 예를 들어 80 wt% 내지 99 wt%, 또는 85 wt% 내지 99 wt%, 또는 90 wt% 내지 99 wt%, 또는 95 wt% 내지 99 wt% 의 범위의 총량으로 존재한다. 본 명세서에 다르게 기술된 바와 같은 열 관리 유체의 특정 실시형태들에서, 유전체 유체는 열 관리 유체의 총 중량을 기준으로 75 wt% 내지 98 wt% 의 범위, 예를 들어 80 wt% 내지 98 wt%, 또는 85 wt% 내지 98 wt%, 또는 90 wt% 내지 98 wt%, 또는 95 wt% 내지 98 wt% 의 범위의 총량으로 존재한다. 본 명세서에 다르게 기술된 바와 같은 열 관리 유체의 특정 실시형태들에서, 유전체 유체는 열 관리 유체의 총 중량을 기준으로 75 wt% 내지 95 wt% 의 범위, 예를 들어 80 wt% 내지 95 wt%, 또는 85 wt% 내지 95 wt%, 또는 90 wt% 내지 95 wt%, 또는 80 wt% 내지 90 wt%, 85 wt% 내지 90 wt%, 또는 80 wt% 내지 85 wt% 의 범위의 총량으로 존재한다. 유전체 유체의 총량은, 예를 들어 원하는 냉각 거동을 제공하는데 필요한 할로카본(들)의 총량, 및 열 관리 유체에 바람직한 특성을 제공하는데 필요한 다른 첨가제의 양을 기준으로 본원의 개시를 고려하여 선택될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 개시의 열 관리 유체는 유전체 유체를 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "할로카본"은 불소, 염소, 브롬 및 요오드 중 하나 이상을 포함하는 유기 화합물이다. 본 개시의 할로카본은 부분 할로겐화 화합물 (즉, 화합물의 구조에 하나 이상의 C-할로겐 결합이 있지만 또한 하나 이상의 C-H 결합이 있음) 또는 완전 할로겐화 화합물 (즉, 화합물에, 예컨대 과불소화 화합물에 C-할로겐 결합이 있고 C-H 결합이 없음) 일 수 있다. 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 본 개시의 할로카본은, 예를 들어, 할로겐화된 지방족 탄화수소, 및/또는 이의 산소화물의 형태일 수 있다.

하나 이상의 할로카본 각각은 60 ℃ 내지 200 ℃ 범위의 비등점 (즉, 1 atm) 을 갖는다. 본 발명자들은 이러한 비등점을 가지는 할로카본이 유리하게는 상승된 온도에서 불연성 증기상을 제공하는 것을 도울 수 있고, 이에 의해 본 개시의 열 관리 유체의 점화 온도를 효과적으로 증가시킬 수 있다는 것을 주목하였다. 하나 이상의 할로카본 각각의 동일성 (및 따라서 비등점) 은 고려중인 특정 시스템 또는 공정의 원하는 작동 온도를 기반으로 선택될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 특정 실시형태들에서, 하나 이상의 할로카본 각각은 70 ℃ 내지 200 ℃, 예를 들어 85 ℃ 내지 200 ℃, 또는 100 ℃ 내지 200 ℃, 또는 125 ℃ 내지 200 ℃, 또는 150 ℃ 내지 200 ℃ 범위의 비등점을 갖는다. 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 특정 실시형태들에서, 하나 이상의 할로카본 각각은 60 ℃ 내지 175 ℃, 예를 들어 70 ℃ 내지 175 ℃, 또는 85 ℃ 내지 175 ℃, 또는 100 ℃ 내지 175 ℃, 또는 125 ℃ 내지 175 ℃, 또는 150 ℃ 내지 175 ℃ 범위의 비등점을 갖는다. 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 특정 실시형태들에서, 하나 이상의 할로카본 각각은 60 ℃ 내지 150 ℃, 예를 들어 70 ℃ 내지 150 ℃, 또는 85 ℃ 내지 150 ℃, 또는 100 ℃ 내지 150 ℃, 또는 125 ℃ 내지 150 ℃ 범위의 비등점을 갖는다. 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 특정 실시형태들에서, 하나 이상의 할로카본 각각은 60 ℃ 내지 125 ℃, 예를 들어 70 ℃ 내지 125 ℃, 또는 85 ℃ 내지 125 ℃, 또는 100 ℃ 내지 125 ℃, 또는 70 ℃ 내지 100 ℃, 또는 85 ℃ 내지 100 ℃, 또는 70 ℃ 내지 85 ℃ 범위의 비등점을 갖는다.

본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 특정 실시형태들에서, 본 개시의 열 관리 유체는 60 내지 200 ℃ 범위의 비등점을 가지는 단일 할로카본만을 포함한다. 그러나, 본 발명자들은 일부 실시형태들에서 2 이상의 상이한 할로카본을 가지는 열 관리를 제공하는 것이 바람직할 수 있음을 주목하였다. 특정 실시형태에서, 할로카본은 실질적으로 상이한 비등점 (예를 들어, 비등점에서 적어도 10 ℃ 차이, 또는 비등점에서 적어도 20 ℃ 차이, 또는 심지어 비등점에서 적어도 50 ℃ 차이) 을 가질 수 있다. 예를 들어, 특정 실시형태에서, 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 열 관리 유체는 60 ℃ 내지 125 ℃ 범위의 비등점을 가지는 제 1 할로카본 및 150 ℃ 내지 200 ℃ 범위의 비등점을 가지는 제 2 할로카본을 포함한다. 특정 실시형태에서, 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 열 관리 유체는 60 ℃ 내지 100 ℃ 범위의 비등점을 가지는 제 1 할로카본 및 150 ℃ 내지 200 ℃ 범위의 비등점을 가지는 제 2 할로카본을 포함한다. 그러나, 다른 실시형태들에서, 열 관리 유체 내의 2 개의 할로카본은 비교적 유사한 비등점 (예를 들어, 비등점에서 5 ℃ 이하의 차이, 또는 비등점에서 2 ℃ 이하의 차이, 또는 비등점에서 1 ℃ 이하의 차이) 을 가질 수 있다. 어느 경우든, 2 이상의 할로카본은 전체 열 관리 유체의 점도 및 다른 물리적 특성의 조정을 허용하도록 선택될 수도 있다.

2 이상의 할로카본이 열 관리 유체에서 사용되는 경우, 둘의 상대적인 양은 원하는 효과에 따라 본원의 개시를 기반으로 변경될 수 있다. 특정 실시형태에서, 제 1 할로카본 대 제 2 할로카본의 질량비는 1:9 내지 9:1 범위이다.

다양한 할로카본이 본 개시의 열 관리 유체에서 사용될 수 있다. 본원에 달리 설명된 특정 실시형태에서, 각각의 하나 이상의 할로카본들은 그의 할로겐(들)으로서 염소, 불소 및 브롬 중 하나 이상, 예를 들면 염소 및 불소 중 하나 이상을 포함한다. 특정 실시형태들에서, 하나 이상의 할로카본 각각은 그의 할로겐(들)으로서 불소를 갖는다. 다양한 충분히 휘발성인 할로카본은, 예를 들어, 할로겐화된 탄화수소 및 그의 산소화물, 할로겐화된 방향족 및 할로겐화된 에테르의 형태로 당업계에서 이용가능하다. 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 특정 실시형태에서, 하나 이상의 할로카본 각각은 예를 들어, 할로겐화된 알케인 또는 그 산소화물로서, 플루오로카본, 클로로카본 및 클로로플루오로카본으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 적합한 플루오로카본은 플루오로알칸 및 그의 산소화물 (예컨대, 퍼플루오로헵탄, 퍼플루오로옥탄, 퍼플루오로메틸사이클로헥산, 퍼플루오로-1,3-디메틸사이클로헥산, 퍼플루오로데칼린, 퍼플루오로메틸데칼린, 에틸 노나플루오로부틸 에테르, 에톡시-노나플루오로부탄, 테트라데카플루오로-2-메틸헥산-3-온, 테트라데카플루오로-2,4-디메틸펜탄-3-온, 3-메톡시퍼플루오로(2-메틸펜탄), 3-에톡시퍼플루오로(2-메틸펜탄), 3-에톡시퍼플루오로(2-메틸헥산), 및 2,3,4,4-펜타플루오로-5-메톡시-2,5-비스(퍼플루오로프로판-2-일)테트라하이드로푸란), 플루오로알켄 및 그의 산소화물 (예컨대, 퍼플루오로도데센), 플루오로방향족 화합물, 및 플루오르화 에테르 (예컨대, 에틸 노나플루오로부틸 에테르) 를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 적합한 클로로카본은 클로로알칸 및 이의 산소화물 (예를 들면, 디클로로메탄, 1,1,1,2- 및 1,1,2,2-테트라클로로에탄 및 펜타클로로에탄), 클로로알켄 및 이의 산소화물 (1,1,1-트리클로로에틸렌 및 cis-1,2-디클로로에틸렌) 및 클로로방향족 화합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

예를 들어, 특정 실시형태들에서, 본원에 다르게 설명된 바와 같은 열 관리 유체의 하나 이상의 할로카본 각각은 예를 들어, 플루오로알칸이다. 특정 실시형태들에서, 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 열 관리 유체는 하나 이상의 할로카본이 플루오로알칸의 산소화물을 포함하는 것이다. 특정 실시형태들에서, 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 열 관리 유체는 하나 이상의 할로카본이 플루오로카본 및 클로로카본을 포함하는 것이다.

일부 적합한 상업적으로 입수가능한 할로카본은 3M, Saint Paul, Minnesota 로부터 입수가능한 상표명 NOVEC^TM (예를 들어, Novec 774, 7200, 8200, 7300, 7300DL, 7500, 및 7700) 하에 판매되는 것들 및 TMC Industries, Inc., Waconia, Minnesota 로부터 입수가능한 상표명 GALDEN® (예를 들어, Galden HT70, HT80, HT119, HT135, HT170, 및 HT200) 하에 판매되는 것들을 포함한다.

본원의 개시에 기초하여, 하나 이상의 할로카본들은 관심있는 공정 또는 시스템과 관련된 점도를 갖도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 각각의 할로카본은 (예를 들어, 유전체 유체의 점도 미만의 점도를 가짐으로써) 유전체 유체의 점도에 비해 열 관리 유체에 전체적으로 더 낮은 점도를 제공하도록 선택될 수 있다. 더욱이, 하나 이상의 할로카본들은 이들이 사용되는 시스템의 다른 컴포넌트에 대해 낮은 반응성을 가질 뿐만 아니라 원하는 열용량 및 열전도도를 가지는 전체 열 관리 유체를 제공하도록 선택될 수 있다. 하나 이상의 할로카본들을 선택할 때 다른 고려 사항에는 독성 및 환경 영향이 포함될 수 있다.

유리하게는, 할로카본은 전술한 바와 같은 중간 비등점 뿐만 아니라 높은 인화점을 갖거나, 또는 일부 경우에 인화점이 없도록 선택될 수 있다. 이러한 경우에, 할로카본은 열 관리 유체 위의 헤드스페이스에서 상당한 증기압을 가질 것이지만, 헤드스페이스 내의 증기의 전체 혼합물을 점화하기 훨씬 더 어렵게 만들 것이다 (즉, 유전체 유체 단독의 경우와 비교하여). 예를 들어, 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 특정 실시형태들에서, 하나 이상의 할로카본 각각은 ASTM D93 에 따라 측정된 150 ℃ 미만, 예를 들어 160 ℃ 미만, 또는 170 ℃ 미만의 인화점을 가지지 않는다. 특정 실시형태들에서, 하나 이상의 할로카본 각각은 ASTM D93 에 따라 측정된 180 ℃ 미만, 예를 들어 190 ℃ 미만, 또는 200 ℃ 미만의 인화점을 가지지 않는다. 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 특정 실시형태들에서, 하나 이상의 할로카본 각각은 ASTM D93 에 따라 측정가능한 인화점을 가지지 않는다.

하나 이상의 할로카본들은 본원에 기재된 열 관리 유체에 다양한 양으로 존재할 수 있다. 본 명세서에 설명된 것과 같은 특정 실시형태에서, 하나 이상의 할로카본들은 열 관리 유체의 총 중량을 기준으로 0.1 wt% 내지 20 wt% 범위의 총량으로 존재한다. 예를 들어, 본 명세서에 다르게 설명된 것과 같은 열 관리 유체의 특정 실시형태에서, 하나 이상의 할로카본들은 열 관리 유체의 총 중량을 기준으로 0.1 wt% 내지 15 wt%, 예를 들면 0.1 wt% 내지 10 wt%, 또는 0.1 wt% 내지 5 wt%, 또는 0.1 wt% 내지 2 wt% 의 총량으로 존재한다. 본 명세서에 다르게 설명된 것과 같은 관리 유체의 특정 실시형태에서, 하나 이상의 할로카본들은 열 관리 유체의 총 중량을 기준으로 0.5 wt% 내지 20 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 15 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 10 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 5 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 2 wt%, 또는 1 wt% 내지 20 wt%, 또는 1 wt% 내지 15 wt%, 또는 1 wt% 내지 10 wt%, 또는 1 wt% 내지 5 wt%, 또는 2 wt% 내지 20 wt%, 또는 2 wt% 내지 15 wt%, 또는 2 wt% 내지 10 wt%, 또는 2 wt% 내지 5 wt% 의 총량으로 존재한다. 본 명세서에 다르게 설명된 것과 같은 열 관리 유체의 특정 실시형태에서, 하나 이상의 할로카본들은 열 관리 유체의 총 중량을 기준으로 5 wt% 내지 20 wt%, 예를 들면 5 wt% 내지 15 wt%, 또는 5 wt% 내지 10 wt%, 또는 10 wt% 내지 20 wt%, 또는 10 wt% 내지 15 wt%, 또는 15 wt% 내지 20 wt% 의 총량으로 존재한다. 본 명세서에 다르게 설명된 것과 같은 열 관리 유체의 특정 실시형태에서, 하나 이상의 할로카본들은 본 명세서에 다르게 설명된 것과 같은 열 관리 유체의 특정 실시형태의 총량으로 존재하고, 하나 이상의 할로카본들은 열 관리 유체의 총 중량을 기준으로 1 wt% 내지 10 wt%, 예를 들어 1 wt% 내지 8 wt%, 또는 1 wt% 내지 5 wt%, 또는 2 wt% 내지 10 wt%, 또는 2 wt% 내지 8 wt%, 또는 2 wt% 내지 5 wt% 의 총량으로 존재한다. 당업자는, 본 명세서의 개시에 기초하여, 임의의 다른 원하는 특성들 (예를 들어, 점도) 과 함께, 열 관리 유체에 원하는 높은 또는 측정불가능한 인화점을 제공하는 양으로 할로카본(들)을 제공할 것이다.

본 명세서 전반에 걸쳐, "균일하게 분산된" 이라는 용어는 하나 이상의 할로카본이 열 관리 유체에 걸쳐 균등하게 (또는 균일하게) 혼합되거나, 또는 더 바람직하게는 하나 이상의 할로카본이 열 관리 유체에 본질적으로 용해되는 작은 입자 (예를 들면, 직경이 최대 10μm, 최대 50μm 또는 심지어 최대 100μm 인 입자) 로 존재할 수 있음을 의미한다. 하나 이상의 할로카본이 균일하게 분산되지만 최소한의 잔류물이 분산되지 않은 상태로 있을 수 있으며, 이것은 매우 적은 양, 즉 할로카본 물질의 1 중량% 미만, 0.5 중량% 미만, 또는 심지어 0.1 중량% 미만일 것임을 의미한다.

당업자가 기반으로 이해할 수 있는 바와 같이, 본 개시의 열 관리 유체는 또한 열 관리 애플리케이션을 위한 조성물에서 통상적인 것과 같은 다양한 다른 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예로서 부식 억제제, 산화 방지제 (예를 들면, 페놀 및 아민 산화 방지제), 유동점 강하제, 소포제, 탈포제, 점도 지수 조정제, 방부제, 살생물제, 계면활성제, 씰 팽창 첨가제 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 특정 실시형태에서, 부식 억제제, 산화 방지제 (예를 들면, 페놀 및 아민 산화 방지제), 유동점 강하제, 소포제, 탈포제, 점도 지수 조정제, 방부제, 살생물제, 계면활성제, 씰 팽창 첨가제, 및 이들의 조합은, 예를 들어, 열 관리 유체의 총 중량을 기준으로 최대 5.0 wt% 의 양으로 존재할 수 있다. 이러한 특정 실시형태에서, 부식 억제제, 산화 방지제 (예를 들면, 페놀 및 아민 산화 방지제), 유동점 강하제, 소포제, 탈포제, 점도 지수 조정제, 방부제, 살생물제, 계면활성제, 씰 팽창 첨가제, 및 이들의 조합 중 하나 이상은 열 관리 유체의 총 중량을 기준으로 0.2 wt% 내지 5.0 wt%, 또는 1.0 wt% 내지 2.0 wt%, 또는 0.2 내지 1.0 wt%, 또는 0.2 내지 0.5 wt%, 또는 0.05 wt% 0.2 wt% 범위의 양으로 존재한다.

당업자는 다양한 다른 컴포넌트가 본 개시의 열 관리 유체에 존재할 수 있음을 인식할 것이다. 그러나, 본 발명자는 할로카본과 조합된 실질적으로 유전체 유체로 구성된 물질이 본 명세서에 기재된 바와 같은 바람직한 활성 및 이점을 제공할 수 있다고 결정했다. 따라서, 특정 바람직한 실시형태에서, 유전체 유체 및 하나 이상의 할로카본의 총량은 열 관리 유체의 총 중량의 적어도 80 wt% 이다. 이러한 특정 실시형태에서, 열 관리 유체의 총 중량의 적어도 85 wt%, 적어도 90 wt%, 적어도 95%, 적어도 98 wt%, 또는 심지어 적어도 98 wt% 는 유전체 유체 및 하나 이상의 할로카본으로 구성된다. 본원에서 설명된 바와 같은 특정 실시형태에서, 본 개시의 열 관리 유체는 다른 컴포넌트가 실질적으로 없거나 또는 없고, 그리고 본질적으로 유전체 유체 및 하나 이상의 할로카본 만을 포함하거나 또는 이들로만 구성된다.

산소가 시스템에 들어갈 수 있는 위험이 항상 있기 때문에, 본 개시의 열 관리 유체는 유리하게는 점화를 방지하기 위해 높은 인화점을 갖는다. 본 발명자는 할로카본이 높거나 일부 경우에는 인화점이 없을 수도 있음을 주목했다. 따라서, 바람직한 실시형태에서, 할로카본의 기화는 작동 조건 동안 점화될 가능성이 없기 때문에 실질적인 점화 위험을 제기하지 않는다. 그리고, 전술한 바와 같이, 할로카본은 존재할 수도 있는 유전체 유체의 임의의 증기의 점화를 억제하는 양으로 열 관리 유체 위에 증기상으로 존재할 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 개시의 열 관리 유체는 ASTM D93 에 따라 측정된 것과 같이, 120 ℃ 미만의 인화점이 결여될 수 있다 ("Standard Test Methods for Flash Point by Pensky-Martens Closed Cup Tester"). 예를 들어, 특정 실시형태들에서, 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 열 관리 유체는 ASTM D93 에 따라 측정된 130 ℃ 미만, 예를 들어 150 ℃ 미만의 인화점을 가지지 않는다. 특정 실시형태들에서, 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 열 관리 유체는 ASTM D93 에 따라 측정된 160 ℃ 미만, 예를 들어 170 ℃ 미만의 인화점을 가지지 않는다. 특정 실시형태들에서, 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 열 관리 유체는 ASTM D93 에 따라 측정된 180 ℃ 미만, 예를 들어 190 ℃ 미만의 인화점을 가지지 않는다. 특정 실시형태들에서, 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 열 관리 유체는 ASTM D93 에 따라 측정된 200 ℃ 미만, 210 ℃ 미만, 220 ℃ 미만, 또는 250 ℃ 미만의 인화점을 가지지 않는다. 그리고 특정 실시형태들에서, 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 열 관리 유체는 ASTM D93 에 따라 측정가능한 인화점을 가지지 않는다.

전술한 바와 같이, 본 발명자들은 유전체 유체와 할로카본(들)의 조합이 (즉, 훨씬 더 높은 인화점을 가지는 열 관리 유체를 제공함으로써) 유전체 유체의 유효 인화점을 크게 증가시킬 수 있다는 것을 결정하였다. 본 명세서에서 다르게 설명되는 바와 같은 특정 실시형태들에서, 열 관리 유체는 유전체 유체의 인화점보다 10 도 이상 낮은, 예를 들어 20 도 이상 낮은 인화점을 가지지 않는다. 본 명세서에서 다르게 설명되는 바와 같은 특정 실시형태들에서, 열 관리 유체는 유전체 유체의 인화점보다 35 도 이상 낮은, 예를 들어 50 도 이상 낮은 인화점을 가지지 않는다.

특히 비교적 좁은 통로가 사용될 때, 시스템을 통한 이의 펌핑을 단순화하기 위해, 열 관리 유체에 대해 낮은 점도가 종종 요구된다. 당업자는 본 개시에 기초하여, 예를 들어 시스템을 통해 편리하게 수행될 원하는 점도를 가지는 열 관리 유체를 제공하기 위해 컴포넌트를 선택할 것이다. 유리하게는, 비교적 저점도의 유전체 유체가 베이스로서 사용될 수 있고; 그러한 유전체 유체 자체가 낮은 인화점을 가지는 경우에도, 전체 열 관리 유체는 안전하게 사용되기에 충분히 높은 인화점을 가질 수 있다. 많은 할로카본, 특히 플루오로카본은 또한 낮은 점도를 가지며, 전체 열 관리 유체의 점도를 더 낮출 수 있다. 따라서, 특정 실시형태에서, 본 명세서에 다르게 기술된 바와 같은 열 관리 유체는 40 ℃ 에서 2 내지 20 cSt 범위, 예를 들어, 2 내지 15 cSt, 또는 3 내지 20 cSt, 또는 3 내지 15 cSt, 또는 5 내지 20 cSt, 또는 5 내지 15 cSt 범위의 동적 점도를 갖는다. 특정 실시형태들에서, 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 열 관리 유체는 40 ℃ 에서 ASTM D455 에 따라 측정된 것과 같이 2 내지 10 cSt, 예를 들어 2 내지 8 cSt, 또는 2 내지 6 cSt, 또는 3 내지 10 cSt, 또는 3 내지 8 cSt, 또는 3 내지 6 cSt, 또는 5 내지 10 cSt, 또는 5 내지 8 cSt, 또는 5 내지 6 cSt, 또는 6 내지 10 cSt, 또는 8 내지 10 cSt 범위의 동적 점도를 갖는다. 그리고 특정 실시형태에서, 본 명세서에 다르게 기술된 바와 같은 열 관리 유체는 ASTM D455 에 따라 측정된 것과 같이, 40 ℃ 에서 2 내지 5 cSt 범위, 또는 2 내지 4 cSt, 또는 2 내지 3 cSt, 또는 3 내지 5 cSt, 또는 3 내지 4 cSt, 또는 4 내지 5 cSt 범위의 동적 점도를 갖는다.

본 개시의 특정 실시형태들에서, 본 개시의 열 관리 유체는 25 ℃ 에서 1.1 g/cm³ 이하의 밀도를 가질 수도 있다. 예를 들어, 본 개시의 특정 실시형태들에서, 본 개시의 열 관리 유체는 25 ℃ 에서 1 g/cm³ 이하의 밀도를 가질 수도 있다.

본 개시의 특정 실시형태들에서, 본 개시의 열 관리 유체는 25 ℃ 에서 적어도 1 J/g·K, 또는 적어도 1.2 J/g·K, 또는 심지어 적어도 1.5 J/g·K 의 열 용량을 가질 수도 있다. 본 개시의 특정 실시형태에서, 본 개시의 열 관리 유체는 40 ℃ 에서 0.05 W/m·K 내지 1 W/m·K 범위의 열 전도도를 가질 수도 있다.

본 개시의 열 관리 유체는 바람직하게는 유전성이므로 직접 냉각 애플리케이션에 사용될 수 있다. 따라서, 25 ℃ 에서 측정된 것과 같이 적어도 1.5 의 유전 상수를 갖는다. 유전 상수는 동축 프로브 방법을 사용하여, 예를 들어 ASTM D924 를 사용하여 측정된다. 특정 실시형태들에서, 본 개시의 열 관리 유체는 25 ℃ 에서 측정된 바와 같은 적어도 1.75, 적어도 2.0, 적어도 2.25 의 유전 상수를 갖는다. 특정 실시형태들에서, 본 발명의 열 관리 유체는 1.5 내지 10, 또는 1.8 내지 10, 또는 1.5 내지 2.8, 또는 1.8 내지 2.8 의 유전 상수를 갖는다.

본 개시의 다른 양태는 본 명세서에 기재된 바와 같은 열 관리 유체를 적어도 30 ℃ 의 온도를 가지는 표면과 접촉하는 단계로서, 상기 표면은 열원과 실질적으로 열 연통하는, 상기 표면과 접촉하는 단계; 및 열원으로부터 표면을 통하여 열 관리 유체에서 열 에너지를 흡수하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 특정 실시형태들에서, 본 개시의 방법은 각각의 증발된 할로 카본을 응축하고 이를 다시 열 관리 유체로 되돌리는 것을 더 포함한다. 그러나, 다른 실시형태들에서, 할로카본의 하나 이상은 (예를 들어, 고온에서) 열 안전장치로서 작용할 수 있고, 시스템으로부터 배출될 수 있다. 이러한 경우들에, 시스템은 연속 동작 전에, 열 관리 유체 (또는 적어도, 배출된 할로 카본 컴포넌트) 로 보충되는 것이 필요할 수도 있지만--임의의 이벤트에서는 극한의 온도에서의 열적 이탈이 회피될 수도 있다.

열 관리 유체를 표면과 접촉하는 것은 예를 들어, 표면 상에서 유체를 펌핑하거나 또는 달르게는 유동시키는 것에 의해 수행될 수 있다.

표면의 온도는 다양할 수 있고; 열 관리 유체는 여러 온도들에서 사용하기 위해 적응될 수 있다. 특정 실시형태들에서, 표면의 온도는 25 C 내지 150 ℃, 예를 들어 25 ℃ 내지 100 ℃, 또는 25 ℃ 내지 90 ℃, 또는 25 ℃ 내지 85 ℃, 또는 25 ℃ 내지 80 ℃, 또는 25 ℃ 내지 75 ℃, 또는 25 ℃ 내지 70 ℃ 의 범위이다. 특정 실시형태들에서, 표면의 온도는 30 C 내지 150 ℃, 예를 들어 30 ℃ 내지 100 ℃, 또는 30 ℃ 내지 90 ℃, 또는 30 ℃ 내지 85 ℃, 또는 30 ℃ 내지 80 ℃, 또는 30 ℃ 내지 75 ℃, 또는 30 ℃ 내지 70 ℃ 의 범위이다. 본 명세서에서 다르게 기술된 바와 같은 특정 실시형태들에서, 표면의 온도는 40 ℃ 내지 150 ℃, 예를 들어, 50 ℃ 내지 150 ℃, 또는 60 ℃ 내지 150 ℃, 또는 70 ℃ 내지 150 ℃, 또는 80 ℃ 내지 150 ℃, 또는 90 ℃ 내지 150 ℃, 또는 100 ℃ 내지 150 ℃, 또는 110 ℃ 내지 150 ℃, 또는 30 ℃ 내지 100 ℃, 또는 40 ℃ 내지 100 ℃, 또는 50 ℃ 내지 100 ℃, 또는 60 ℃ 내지 100 ℃, 또는 70 ℃ 내지 100 ℃, 또는 80 ℃ 내지 100 ℃, 또는 30 ℃ 내지 90 ℃, 또는 40 ℃ 내지 90 ℃, 또는 50 ℃ 내지 90 ℃, 또는 60 ℃ 내지 90 ℃, 또는 30 ℃ 내지 85 ℃, 또는 40 ℃ 내지 85 ℃, 또는 45 ℃ 내지 85 ℃, 또는 50 ℃ 내지 85 ℃, 또는 60 ℃ 내지 85 ℃, 또는 30 ℃ 내지 80 ℃, 또는 40 ℃ 내지 80 ℃, 또는 45 ℃ 내지 80 ℃, 또는 50 ℃ 내지 80 ℃, 또는 60 ℃ 내지 80 ℃, 또는 30 ℃ 내지 75 ℃, 또는 40 ℃ 내지 75 ℃, 또는 45 ℃ 내지 75 ℃, 또는 50 ℃ 내지 75 ℃, 또는 60 ℃ 내지 75 ℃, 또는 30 ℃ 내지 70 ℃, 또는 40 ℃ 내지 70 ℃, 또는 45 ℃ 내지 70 ℃, 또는 50 ℃ 내지 70 ℃, 또는 60 ℃ 내지 70 ℃, 또는 65 ℃ 내지 75 ℃ 의 범위이다. 특정 실시형태들에서 (그리고 디바이스 또는 시스템의 동작 동안 특정 시간들에서) 표면의 온도는 열 관리 시스템의 하나 이상의 할로카본들 중 임의의 것의 비등점 이하이다. 특정 실시형태들에서, 접촉하는 것 전체에 걸쳐, 하나 이상의 할로카본들의 각각은 그의 비등점에 도달하지 않는다.

본 개시의 방법의 일 실시형태는 도 1 을 참조하여 설명된다. 열 관리 회로 (100) 는 도 1 에서의 단면 측면도에 도시되어 있다. 열 관리 회로 (100) 는 회로를 통하여 순환되고 표면 (142) 상에서 전달되는 열 관리 유체 (120) 를 포함한다. 표면 (142) 의 온도는 열 관리 유체 (120) 의 온도에 비해 상승된다. 그 결과, 열 에너지는 표면 (142) 으로부터 열 관리 유체 (120) 에 흡수된다.

본 명세서에서 달리 설명되는 특정 실시형태들에서, 본 방법은 전기 컴포넌트를 동작시키는 것에 의해 열 에너지를 생성하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 열 관리 회로 (100) 는 작동 중에 열을 생성하는 전기 컴포넌트 (140) 와 관련된다. 특정 실시형태에서 열은 전기 컴포넌트 충전 및 방전의 엘리먼트로서 생성된다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 전기 컴포넌트의 작동의 비효율성 및 대응 회로들 내의 저항성은 전류가 전기 컴포넌트의 회로 및 엘리먼트를 통과할 때 열을 생성한다. 예를 들어, 전기 컴포넌트 (140) 의 작동으로부터의 열은 표면 (142) 의 온도 상승을 야기하고, 그 결과 열 에너지가 열 관리 유체 (120) 로 전달된다. 다른 실시형태에서, 열 에너지는 발열 반응과 같은 화학 반응 또는 마찰에 의해 생성된다. 또 다른 실시형태에서, 열 관리 유체는 냉각되고 주변 온도 또는 약간 상승된 온도의 표면으로부터 열 에너지를 흡수한다.

본 명세서에서 달리 설명된 바와 같은 특정 실시형태에서, 전기 컴포넌트는 배터리 시스템, 커패시터, 인버터, 전기 케이블링, 연료 전지, 모터 또는 컴퓨터를 포함한다. 예를 들어, 특정 실시형태에서 전기 컴포넌트는 하우징에 배치된 하나 이상의 전기화학 전지를 포함하는 배터리 시스템이다. 다른 실시형태에서, 전기 컴포넌트는 전해 커패시터 또는 전기 이중층 커패시터, 예를 들어 슈퍼커패시터와 같은 하나 이상의 커패시터이다. 또 다른 실시형태에서, 전기 컴포넌트는 고분자 전해질 막 연료 전지, 직접 메탄올 연료 전지, 알칼리 연료 전지, 인산 연료 전지, 용융 탄산염 연료 전지, 고체 산화물 연료 전지 또는 가역 연료 전지와 같은 하나 이상의 연료 전지이다. 특정 실시형태에서 전기 컴포넌트는 전기 모터이다. 또 다른 실시형태에서, 전기 컴포넌트는 컴퓨터, 예를 들어 개인용 컴퓨터 또는 서버이다.

본 개시의 전기 컴포넌트는 직류 (DC) 또는 교류 (AC) 상에서 동작할 수 있다. 본 명세서에서 달리 설명되는 바와 같은 특정 실시형태들에서, 전기 컴포넌트는 48 V 초과의 DC 또는 AC 전압에서 동작한다. 본 명세서에서 달리 설명되는 바와 같은 특정 실시형태들에서, 전기 컴포넌트는 100 V 초과, 200 V 초과, 300 V 초과의 DC 또는 AC 전압에서 동작한다.

본 명세서에 달리 설명된 특정 실시형태에서, 표면은 전기 컴포넌트의 표면이다. 예를 들어, 도 1 에서, 전기 컴포넌트 (140) 의 150 인 하우징은 열 관리 유체 (120) 의 저장소를 포함한다. 열을 생성하는 특정 회로를 포함하는 전기 컴포넌트의 엘리먼트는 열 관리 유체 (120) 에 잠기고 열 관리 유체는 전기 컴포넌트 (140) 의 외부 표면 (142) 으로부터 직접 열 에너지를 흡수한다.

본원에 달리 설명된 특정 실시형태에서, 표면은 도관의 내부 표면이다. 예를 들어, 도 2 는 복수의 개별 유닛 (244) 을 포함하는 전기 컴포넌트 (240) 를 포함하는 열 관리 회로 (200) 를 도시한다. 특히, 전기 컴포넌트 (240) 는 복수의 전기화학 전지 (244) 를 포함하는 배터리이다. 전기 컴포넌트 (240) 는 전기화학 전지 (244) 사이에서 전기 컴포넌트의 내부를 통해 연장되는 도관 (246) 을 더 포함한다. 전기 컴포넌트가 열 에너지를 생성함에 따라, 도관 (246) 의 내부 표면 (242) 이 가열되고 열 에너지가 열 관리 유체 (220) 에 의해 흡수된다.

본 명세서에서 달리 설명된 특정 실시형태에서, 도관은 전기 컴포넌트를 둘러싸는 하우징을 통과한다. 예를 들어, 열 관리 회로 (200) 의 도관 (246) 은 전기 컴포넌트 (240) 를 둘러싸는 하우징 (250) 의 개구부 (252) 를 통해 연장되고, 이는 열 관리 유체 (220) 가 열 관리 회로 (200) 의 다른 엘리먼트로 전달될 수 있게 한다.

본 개시의 다른 양태는 배터리 시스템을 제공하고, 베터리 시스템은, 하우징; 하우징에 배치된 하나 이상의 전기화학 전지; 하우징을 통해 연장되고 하나 이상의 전기화학 전지와 실질적으로 열 연통하는 유체 경로; 및 유체 경로에 배치되는 전술된 실시형태들의 임의의 것에 따른 열 관리 유체를 포함한다. 예를 들어, 도 2 에서의 열 관리 회로 (200) 는 배터리 시스템 (210) 을 포함한다. 배터리 시스템은 하우징 (250) 내부에 배치되는 복수의 전기화학 전지 (244) 를 포함한다. 도관 (246) 은 하우징을 통하여 연장되는 유체 경로를 형성한다. 도관 (246) 에 배치된 열 관리 유체 (220) 는 이에 의해 전기화학 전지 (244) 와 열 연통하여 배치된다. 전기화학 전지 (244) 가 충전 및 방전할 때, 이들은 열 관리 유체 (220) 에 의해 흡수되는 열을 생성한다. 특정 실시형태들에서 전기화학 전지는 대량의 열을 생성하는 고속 충전을 겪는다. 열 관리 유체의 높은 열용량은 이것이 생성될 때 신속하게 이 대량의 열을 흡수가능하다.

본 명세서에서 달리 설명되는 바와 같은 특정 실시형태들에서 유체 경로는 하우징의 공동에 의해 적어도 부분적으로 정의된다. 예를 들어, 특정 실시형태들에서 유체 경로의 적어도 일부분은 컴포넌트 (140) 에서의 유체 경로 (122) 와 유사하게, 전기화학 전지와 하우징의 내부 벽 사이에 형성된다.

본 명세서에서 달리 설명되는 바와 같은 특정 실시형태들에서 유체 경로는 하우징에 배치된 적어도 하나의 도관에 의해 적어도 부분적으로 정의된다. 예를 들어, 배터리 시스템 (210) 에서, 도관 (246) 은 하우징 (250) 을 통하여 유체 경로 (222) 를 제공한다.

열 관리 유체는 일반적으로 전기 부품을 냉각하기 때문에, 전기 절연 특성을 유지하기 위해 물 오염으로부터 자유롭게 유지되는 것이 중요하다. 물은 일반적으로 유전체 유체와 혼합되지 않는다. 소량 (낮은 ppm) 의 물이 유전체 유체에 용해될 수도 있다. 더 많은 양은 물이 제 2 액체 층으로 상 분리되게 할 것이다. 따라서, 배터리 시스템으로부터 임의의 물을 제거하는 것이 바람직하다. 본 명세서에 달리 설명된 바와 같은 특정 실시형태들에서, 배터리 시스템은 유체 경로에 배치된 고정화된 건조제 재료를 더 포함한다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b 의 열 관리 회로 (300) 는 하우징 (350) 내부에 배치되는 복수의 전기화학 전지들 (344) 을 포함하는 배터리 시스템 (310) 을 포함한다. 배터리 시스템은 하우징 (350) 내부에 배치되는 고정화된 건조제 (360) 를 포함한다. 일반적으로, 고정화된 건조제는 물 층이 형성될 것으로 예상되는 곳에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 열 관리 유체의 밀도가 1 g/cm³ 미만인 경우 (즉, 물의 밀도 미만), 고정화된 건조제는 도 3a 에 도시된 바와 같이 하우징의 하부 내부 표면에 (즉, 통상적으로 사용되는 바와 같은 배터리 팩의 하부에) 배치될 수도 있다. 다른 예에서, 상기 고정화된 건조제는 상기 열관리 유체의 밀도가 1 g/cm³ 이상 (즉, 물의 밀도 이상) 인 경우, 도 3b 에 도시된 바와 같이 상기 하우징의 상부 내면에 (즉, 통상적으로 사용되는 바와 같은 배터리 팩의 상부에) 배치될 수도 있다.

본 개시의 고정화된 건조제 재료는 고체 입자 또는 과립의 형태일 수도 있고, 이들 고체 입자 또는 과립은 배터리 시스템 내에, 예를 들어 용기 내에 억제된다. 본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 특정 실시형태들에서, 용기는 파우치 내에 저장 공간을 형성하는 투과성 재료의 하나 이상의 벽을 포함하는 파우치의 형태이고, 건조제 재료는 저장 공간에 배치된다. 특정 실시형태들에서, 용기는 내부에 저장 공간을 형성하는 외벽을 가지는 케이스를 포함하고, 건조제 재료는 저장 공간에 배치되고, 외벽의 적어도 일부는 다공성이다.

본 명세서에 달리 기술된 바와 같은 특정 실시형태들에서, 용기는 외부 벽의 제 1 다공성 섹션에 의해 형성된 입구 및 외부 벽의 제 2 다공성 섹션에 의해 형성된 출구를 포함하는 케이스를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 외벽은 복수의 다공성 섹션을 포함하고, 이들 각각은 입구를 형성한다. 다른 실시형태들에서, 외벽의 복수의 다공성 섹션들은 케이스로부터의 출구를 형성한다. 또 다른 실시예에서, 케이스는 외부 벽 내의 다공성 섹션에 의해 형성된 1 초과의 입구 및 외부 벽 내의 다른 다공성 섹션에 의해 형성된 1 초과의 출구를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 전체 외벽은 다공성일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 외벽은 각각 스크린의 형태인 벽 섹션들에 의해 형성된다.

건조제 재료의 특정 양 및 아이덴티티는 충분한 물 제거를 제공하기 위해 본 명세서의 개시에 기초하여 선택될 수 있다. 다양한 건조제 재료들이 당업계에 공지되고, 본 명세서에 기재된 조성물, 시스템 및 방법에 적합하게 사용될 수 있다. 예를 들어, 적합한 건조제 재료는 분자체, 실리카 겔, 제올라이트, 활성화된 차콜, 칼슘 클로라이드, 마그네슘 설페이트, 나트륨 설페이트, 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 건조제 재료의 양은 시스템 내의 예상된 물의 양에 기초하여 결정된다. 특정 실시형태에서, 건조제 재료의 양은 시스템 내의 수위를 100 ppm 미만으로 유지하기에 충분할 것이다. 특정 실시형태에서, 건조제 재료는 열 관리 유체의 총 중량을 기준으로 최대 5.0 wt% 의 양으로 존재할 수도 있다. 예를 들어, 건조제 재료는 열 관리 유체의 총 중량을 기준으로 0.2 wt% 내지 5.0 wt%, 또는 1.0 wt% 내지 2.0 wt%, 또는 0.2 wt% 내지 1.0 wt%, 또는 0.2 wt% 내지 0.5 wt%, 또는 0.05 wt% 내지 0.2 wt% 범위의 양으로 존재한다.

특정 실시형태들에서, 건조제 재료는 유체 밖으로 침강하는 불용성 입자를 제거하기에 적합한 재료 (즉, 입자 트랩 재료) 와 조합될 수도 있다.

본원에서 다르게 설명된 바와 같은 특정 실시형태들에서, 전기화학 전지는 리튬 이온 전기화학 전지이다. 다른 실시형태에서, 전기화학 전지는 알루미늄 이온 전지, 납산 전지 또는 마그네슘 이온 전지이다.

본 명세서에서 다르게 설명되는 것과 같은 특정 실시형태에서, 배터리 시스템은 전기 차량의 컴포넌트이다. 일부 실시형태들에서, 전기 차량은 완전 전기 차량 또는 하이브리드 전기 차량이다. 다른 실시형태들에서, 배터리 시스템은 전력 모터, 예를 들어 전력 전자장치에서의 전기 모터 또는 모터의 컴포넌트이다. 다른 실시형태에서, 배터리 시스템은 고정식 에너지 저장 솔루션, 예를 들어 태양 패널 또는 풍력 터빈과 같은 지역 재생가능 에너지 원과 협력하여 작동하는 가정용 에너지 저장 솔루션의 일부이다.

본 개시의 또 다른 양태는 열 관리 회로를 제공하고 이는 열원 주변에 및/또는 열원을 통하여 연장되는 유체 경로; 및 유체 경로에 배치되고 유체 경로에서 순환하고 열원에 의해 생성된 열을 흡수하도록 구성되는 본 개시의 열 관리 유체를 포함하고, 유체는 유체 경로, 열 교환기, 펌프 및 연결 덕트에 배치된다. 예를 들어, 도 1 에 도시된 열 관리 회로 (100) 는 전기 컴포넌트 (140) 주위로 이어지는 유체 경로 (122) 를 포함한다. 열 관리 유체 (120) 는 경로 (122) 를 통해 흘러 전기 컴포넌트 (140) 로부터의 열 에너지를 흡수한다. 유체 경로 (122) 로부터, 열 관리 유체 (120) 는 제 1 덕트 (130) 를 통해 열 교환기 (160) 로 흐른다. 열 관리 유체 (120) 에 축적된 열 에너지는, 유체가 제 2 덕트 (132) 를 통해 펌프 (170) 로 흐르기 이전에 열 교환기 (160) 내에서 유체로부터 제거된다. 펌프 (170) 후에, 열 관리 유체 (120) 는 제 3 덕트 (134) 를 통과하여, 전기 컴포넌트 (140) 를 둘러싸는 유체 경로 (122) 로 유체를 되돌린다. 도 1 에 도시된 회로 (100) 는 설명된 열 관리 유체를 채택하는 복잡하지 않는 실시형태의 개략도이다. 다른 실시형태에서, 열 관리 회로는 밸브, 펌프, 열 교환기, 저장소 및 덕트의 임의의 조합과 같은 추가 엘리먼트를 포함한다.

본 명세서에 달리 설명된 특정 실시형태들에서, 열원은 복수의 전기화학 전지들을 포함하는 배터리이며, 유체 경로는 적어도 2 개의 전기화학 전지 사이를 통과한다.

본 명세서에 다르게 설명된 바와 같은 특정 실시형태에서, 유체 경로는 전기 컴포넌트 주변의 하우징에 의해 정의된다. 예를 들어, 도 1 에서의 하우징 (150) 은 전기 컴포넌트 (140) 를 둘러싸고 열 관리 유체 (120) 에 대한 공동을 제공한다. 전기 컴포넌트 (140) 는 하우징 (150) 의 벽들로부터 일정 거리로 하우징에 유지되어 있고 이는 열 관리 유체 (120) 에 대한 경로가 하우징 (150) 과 전기 컴포넌트 (140) 사이를 형성하는 것을 허용한다. 하우징 (150) 이 열 관리 유체 (120) 에 대한 액세스를 제공하는 특정 개구 (152) 를 가지는 인클로징된 형상을 가지지만, 다른 실시형태에서, 하우징의 상단은 개방되어 있고 열 관리 유체는 중력에 의해 하우징에 유지된다.

본원에서 달리 설명되는 특정 실시형태들에서, 유체 경로는 전기 컴포넌트에 의해 생성된 열 에너지를 흡수하도록, 전기 컴포넌트와 실질적으로 열 연통하는 열 관리 유체를 포지셔닝하도록 구성된다. 예를 들어, 열 관리 회로 (100) 에서, 유체 경로 (122) 는 전기 컴포넌트 (140) 주변으로 연장되고, 전기 컴포넌트 (140) 의 표면과 직접 접촉한다. 추가로, 열 관리 회로 (200) 에서, 유체 경로 (222) 는 전기 컴포넌트 (240) 의 엘리먼트들에 인접하여 뻗어있는 도관 (246) 을 통과한다. 양쪽 경우들에, 유체 경로는 전기 컴포넌트에 근접하여 열 관리 유체를 배치하여, 열 관리 유체가 컴포넌트로부터 열 에너지를 쉽게 흡수하게 한다.

본원에서 달리 설명되는 특정 실시형태들에서, 열 관리 도관은 유체 경로와 유체 연통하는 열 교환기를 더 포함하고, 열 관리 유체는 열 교환기를 통하여 열을 소산하도록 유체 경로와 열 교환기 사이를 순환하도록 구성된다. 본원에서 달리 설명되는 특정 실시형태들에서, 열 교환기는 열 관리 유체로부터 열을 제거하도록 구성된다. 예를 들어, 열 관리 회로 (100) 에서, 열 관리 유체 (120) 가 하우징 (150) 외부로 펌핑된 후, 유체는 열 교환기 (160) 로 전달되며, 여기서 열 에너지가 냉각기 유체, 이를 테면, 주변 공기 또는 냉각 액체로 전달된다.

본원에서 달리 설명되는 특정 실시형태들에서, 열 관리 회로는 위에 설명된 임의의 실시형태들에 따라 배터리 시스템을 포함한다. 예를 들어, 열 관리 회로 (200) 는 배터리 시스템 (210) 을 포함한다. 본원에서 달리 설명되는 특정 실시형태들에서, 열 관리 회로는 위에 설명된 임의의 실시형태들에 따라 배치된 고정화된 건조제 재료를 포함한다. 예를 들어, 열 관리 회로 (300) 는 배터리 건조제 재료 (360) 를 포함한다.

본원에 나타낸 세부 사항은 본 발명의 특정 실시형태에 대한 예시적인 논의의 목적으로만 예로서 제공되며, 본 발명의 다양한 실시형태의 원리 및 개념적 양태에 대한 가장 유용하고 쉽게 이해되는 설명이라고 생각되는 것을 제공하는 원인으로 제시된다. 이와 관련하여, 본 발명의 근본적인 이해에 필요한 것보다 더 상세하게 본 발명의 구조적 세부 사항을 보여주려는 시도는 이루어지지 않았으며, 도면 및/또는 예시와 함께 취해진 설명은 본 발명의 여러 형태가 실제로 구현될 수 있는 방법을 당업자에게 명백하게 한다. 따라서, 개시된 프로세스 및 디바이스가 설명되기 이전에, 본원에 설명된 양태는 특정 실시형태, 장치 또는 구성으로 제한되지 않으며, 물론 변경될 수 있음을 이해해야 한다. 또한 본원에서 사용되는 용어는 본원에 특별히 정의되지 않는 한 특정의 양태만을 설명하기 위한 목적이고, 제한하려고 하는 것이 아님을 이해해야 한다.

본 발명을 설명하는 문맥에서 (특히, 하기 실시형태 및 청구범위의 문맥에서) 사용된 관사 ("a," "an," "the") 및 유사한 지시어는, 본원에서 달리 제시되지 않거나 명백히 문맥에 의해 상충되지 않는 한, 단복수 모두를 커버하는 것으로 해석되어야 한다.

본원에 설명된 모든 방법은 본원에 달리 표시되지 않거나 또는 문맥에 의해 달리 명백히 상충되지 않는 한 임의의 적절한 순서로 수행될 수 있다. 본원에 제공된 임의의 모든 예 또는 예시적 언어 (예를 들어, "예컨대") 의 사용은 단지 본 발명을 보다 잘 예시하기 위한 것으로 의도되며, 달리 청구되지 않는 한, 본 발명의 범위에 제한을 두지 않는다. 명세서에서의 어떠한 말도 임의의 청구되지 않은 엘리먼트를 본 발명의 실시에 필수적인 것으로 시사하는 것으로 간주되어서는 안 된다.

문맥이 달리 명확하게 요구하지 않는 한, 명세서 및 청구범위 전체에서, '포함하다 (comprise)', '포함하는 (comprising)' 등의 단어는 배제적이거나 배타적인 의미와는 반대인 포괄적인 의미, 즉, "~ 을 포함하지만, 이에 제한되지 않는" 의 의미로 해석되어야 한다. 단수 또는 복수를 사용하는 단어는 각각 복수 또는 단수도 또한 포함한다. 또한, 본 출원에서 사용되는 경우, "본원", "위" 및 "아래" 라는 단어와 유사한 의미의 단어는 본 출원의 임의의 특정 부분이 아닌 본 출원의 전체를 지칭하는 것이다.

당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 본원에 개시된 각각의 실시형태는 그의 특정 언급된 엘리먼트, 단계, 성분 또는 컴포넌트를 포함하거나, 이들로 본질적으로 구성되거나, 또는 이들로 구성될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 접속어 "포함하다" ("comprise" 또는 "comprises") 는, 심지어는 다량의, 비특정 엘리먼트, 단계, 성분 또는 컴포넌트의 포함을 의미하고 (이에 제한되지는 않음), 그리고 이들의 포함을 허용한다. 접속구 "∼로 구성되는 (consisting of)" 은 명시되지 않은 임의의 엘리먼트, 단계, 성분 또는 컴포넌트를 배제한다. 접속구 "~로 본질적으로 구성되는" 은 실시형태의 범위를 특정된 엘리먼트, 단계, 성분 또는 컴포넌트 및 실시형태에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것들로 제한한다.

본원에서 모든 백분율, 비율 및 배율은 달리 명시되지 않는 한 중량 기준이다.

본원의 광범위한 범위를 설정하는 수치 범위 및 매개변수들은 근사치들임에도 불구하고, 특정 실시예들에 설정된 수치값들은 가능한 정확하게 보고된다. 하지만, 임의의 수치값은 본질적으로 각 시험 측정마다 발견되는 표준 편차로 인한 특정 오류를 필연적으로 포함한다.

본원에 개시된 본 발명의 대안적인 엘리먼트 또는 실시형태의 그룹화는 제한으로 해석되어서는 안된다. 각 그룹 멤버는 개별적으로 또는 그룹의 다른 멤버 또는 본원에서의 다른 엘리먼트와의 조합으로 언급되고 청구될 수 있다. 그룹의 하나 이상의 멤버가 편의성 및/또는 특허성을 이유로 그룹에 포함되거나 그룹에서 삭제될 수 있음을 알 수 있다. 그러한 임의의 포함 또는 삭제가 발생하면, 명세서는 수정된 그룹을 포함하는 것으로 간주되어 첨부된 청구범위에 사용된 모든 마쿠쉬 (Markush) 그룹의 기록된 설명을 충족한다.

본 발명을 수행하기 위해 발명자들에게 공지된 최선의 모드를 포함하는 본 발명의 일부 실시형태가 본원에 설명된다. 물론, 그러한 기재된 실시형태의 변형이 앞서의 설명을 읽을 때 당업자에게 명백하게 될 수도 있다. 발명자는 숙련된 기술자가 이러한 변형을 적절하게 채용할 것을 기대하고, 발명자는 본 발명이 본원에 구체적으로 설명되는 것과는 달리 실시될 것을 의도한다. 따라서, 본 발명은 본원에 첨부되는 청구범위에서 언급되는 청구물의 모든 수정들 및 등가물을 적용 가능한 법률에 의해 허용되는 것으로서 포함한다. 더구나, 모든 가능한 변형들에서의 위에서 설명된 엘리먼트들의 임의의 조합이 본 명세서에서 달리 나타내거나 또는 맥락에 의해 분명히 부정하지 않는 한 본 발명에 의해 포함된다.

본 개시의 다양한 예시적인 실시형태들은, 기술적으로 또는 논리적으로 일관되지 않는 임의의 수 및 임의의 조합으로 조합될 수 있는, 아래에 열거된 실시형태들을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

실시형태 1 은 열 관리 유체를 제공하며,

하나 이상의 유전체 물질들을 포함하는 유전체 유체로서, 상기 유전체 유체는 ASTM D93 에 따라 측정된 150 ℃ 미만의 인화점을 가지고, 25 ℃ 에서 적어도 1.5 의 유전 상수를 가지며, 상기 유전체 유체는 75 wt% 내지 99.9 wt% 범위의 총량으로 존재하는, 상기 유전체 유체; 및

각각 60 ℃ 내지 200 ℃ 범위의 비등점을 갖고 0.1 wt% 내지 20 wt% 범위의 총량으로 존재하는 하나 이상의 할로카본들을 포함하며,

상기 하나 이상의 할로카본들은 상기 열 관리 유체에 균일하게 분산되고; 그리고

상기 열 관리 유체는 ASTM D93 에 따라 측정된 120 ℃ 미만의 인화점을 가지지 않고, 상기 열 관리 유체는 25 ℃ 에서 적어도 1.5 의 유전 상수를 갖는다.

실시형태 2 는 실시형태 1 의 열 관리 유체를 제공하고, 여기서 유전체 유체는 140 ℃ 이하, 예를 들어 120 ℃ 이하 또는 100 ℃ 이하의 인화점을 갖는다.

실시형태 3 은 실시형태 1 의 열 관리 유체를 제공하고, 여기서 유전체 유체는 ASTM D93 따라 측정된 80 ℃ 이하, 60 ℃ 이하 또는 심지어 55 ℃ 이하의 인화점을 갖는다.

실시형태 4 는 실시형태 1 내지 3 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하고, 여기서 유전체 유체는 ASTM D455 에 따라 측정된 것과 같이, 40 ℃ 에서 2 내지 20 cSt 범위, 예를 들어, 2 내지 15 cSt, 3 내지 20 cSt, 3 내지 15 cSt, 또는 5 내지 20 cSt 범위의 동적 점도를 갖는다.

실시형태 5 는 실시형태 1 내지 3 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하고, 여기서 유전체 유체는 ASTM D455 에 따라 측정된 것과 같이, 40 ℃ 에서 2 내지 10 cSt, 예를 들어 2 내지 8 cSt, 또는 2 내지 6 cSt, 또는 3 내지 10 cSt, 또는 3 내지 8 cSt, 또는 3 내지 6 cSt, 또는 5 내지 10 cSt, 또는 5 내지 8 cSt, 또는 5 내지 6 cSt, 또는 6 내지 10 cSt, 또는 8 내지 10 cSt 범위의 동적 점도를 갖는다.

실시형태 6 은 실시형태 1 내지 3 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하고, 여기서 유전체 유체는 ASTM D455 에 따라 측정된 것과 같이, 40 ℃ 에서 2 내지 5 cSt 범위, 또는 2 내지 4 cSt, 또는 2 내지 3 cSt, 또는 3 내지 5 cSt, 또는 3 내지 4 cSt, 또는 4 내지 5 cSt 범위의 동적 점도를 갖는다.

실시형태 7 은 실시형태 1 내지 6 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하고, 여기서 하나 이상의 유전체 물질들의 각각은 지방족 (예를 들면, C₆-C₅₀ 알킬, 폴리올레핀, 예컨대 폴리-α-올레핀), 지방족 산소화물 (예를 들면, 케톤, 에테르, 에스테르 또는 아미드), 방향족 (예를 들면, 디알킬벤젠, 예컨대 디에틸벤젠, 시클로헥실벤젠, 1-알킬나프탈렌, 2-알킬나프탈렌, 디벤질톨루엔 및 알킬화 비페닐), 방향족 산소화물 (예를 들면, 케톤, 에테르, 에스테르 또는 아미드), 실리콘 (예를 들면, 실리콘 오일 및 실리케이트 에스테르) 및 이들의 임의의 조합물로부터 선택된다.

실시형태 8 은 실시형태 1 내지 6 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하고, 여기서 하나 이상의 유전체 물질들의 각각은 C₁₄-C₅₀ 알킬, 폴리올레핀 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다.

실시형태 9 는 실시형태 1 내지 8 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하고, 여기서 유전체 유체는 II 족, III 족, IV 족, 또는 V 족 베이스 오일이다.

실시형태 10 은 실시형태 1 내지 8 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하고, 여기서 유전체 유체는 II 족 베이스 오일이다.

실시형태 11 은 실시형태 1 내지 8 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하고, 여기서 유전체 유체는 V 족 베이스 오일 (예컨대, 폴리알파올레핀 (PAO)) 이다.

실시형태 12 는 실시형태 1 내지 11 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 유전체 유체는 80 wt% 내지 99.9 wt%, 예를 들어 85 wt% 내지 99.9 wt%, 또는 90 wt% 내지 99.9 wt%, 또는 95 wt% 내지 99.9 wt%, 또는 98 wt% 내지 99.9 wt% 범위의 양으로 존재한다.

실시형태 13 은 실시형태 1 내지 11 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하고, 여기서 유전체 유체는 75 wt% 내지 99.5 wt%, 예를 들어 80 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 85 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 90 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 95 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 98 wt% 내지 99.5 wt%, 또는 75 wt% 내지 99 wt%, 또는 80 wt% 내지 99 wt%, 또는 85 wt% 내지 99 wt%, 또는 90 wt% 내지 99 wt%, 또는 95 wt% 내지 99 wt%, 또는 75 wt% 내지 98 wt%, 또는 80 wt% 내지 98 wt%, 또는 85 wt% 내지 98 wt%, 또는 90 wt% 내지 98 wt%, 또는 95 wt% 내지 98 wt% 범위의 양으로 존재한다

실시형태 14 는 실시형태 1 내지 11 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 유전체 유체는 75 wt% 내지 95 wt%, 예를 들어 80 wt% 내지 95 wt%, 또는 85 wt% 내지 95 wt%, 또는 90 wt% 내지 95 wt%, 또는 80 wt% 내지 90 wt%, 또는 85 wt% 내지 90 wt%, 또는 80 wt% 내지 85 wt% 범위의 양으로 존재한다.

실시형태 15 는 실시형태 1 내지 14 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 하나 이상의 할로카본들의 각각은 70 ℃ 내지 200 ℃, 예를 들어 85 ℃ 내지 200 ℃, 또는 100 ℃ 내지 200 ℃, 또는 125 ℃ 내지 200 ℃, 또는 150 ℃ 내지 200 ℃ 범위의 비등점을 갖는다.

실시형태 16 은 실시형태 1 내지 14 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 하나 이상의 할로카본들의 각각은 60 ℃ 내지 175 ℃, 예를 들어 70 ℃ 내지 175 ℃, 또는 85 ℃ 내지 175 ℃, 또는 100 ℃ 내지 175 ℃, 또는 125 ℃ 내지 175 ℃, 또는 150 ℃ 내지 175 ℃ 범위의 비등점을 갖는다.

실시형태 17 는 실시형태 1 내지 14 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 하나 이상의 할로카본들의 각각은 60 ℃ 내지 150 ℃, 예를 들어 70 ℃ 내지 150 ℃, 또는 85 ℃ 내지 150 ℃, 또는 100 ℃ 내지 150 ℃, 또는 125 ℃ 내지 150 ℃ 범위의 비등점을 갖는다.

실시형태 18 은 실시형태 1 내지 14 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 하나 이상의 할로카본 각각은 60 ℃ 내지 125 ℃, 예를 들어 70 ℃ 내지 125 ℃, 또는 85 ℃ 내지 125 ℃, 또는 100 ℃ 내지 125 ℃, 또는 70 ℃ 내지 100 ℃, 또는 85 ℃ 내지 100 ℃, 또는 70 ℃ 내지 85 ℃ 범위의 비등점을 갖는다.

실시형태 19 는 실시형태 1 내지 18 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 하나 이상의 할로카본들의 각각은 그의 할로겐(들)으로서 염소, 불소 및 브롬 중 하나 이상을 포함한다.

실시형태 20 는 실시형태 1 내지 18 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 하나 이상의 할로카본들의 각각은 그의 할로겐(들)으로서 염소 및 불소 중 하나 이상을 포함한다.

실시형태 21 는 실시형태 1 내지 18 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 하나 이상의 할로카본들의 각각은 그의 할로겐(들)으로서 불소를 포함한다.

실시형태 22 는 실시형태 1 내지 18 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 하나 이상의 할로카본들 중 적어도 하나는 플루오로알칸 및 그의 산소화물 (예컨대, 퍼플루오로헵탄, 퍼플루오로옥탄, 퍼플루오로메틸사이클로헥산, 퍼플루오로-1,3-디메틸사이클로헥산, 퍼플루오로데칼린, 퍼플루오로메틸데칼린, 에틸 노나플루오로부틸 에테르, 에톡시-노나플루오로부탄, 테트라데카플루오로-2-메틸헥산-3-온, 테트라데카플루오로-2,4-디메틸펜탄-3-온, 3-메톡시퍼플루오로(2-메틸펜탄), 3-에톡시퍼플루오로(2-메틸펜탄), 3-에톡시퍼플루오로(2-메틸헥산), 및 2,3,4,4-펜타플루오로-5-메톡시-2,5-비스(퍼플루오로프로판-2-일)테트라하이드로푸란), 플루오로알켄 및 그의 산소화물 (예컨대, 퍼플루오로도데센), 플루오로방향족 화합물, 및 플루오르화 에테르 (예컨대, 에틸 노나플루오로부틸 에테르) 로부터 선택된 플루오로카본이다.

실시형태 23 은 실시형태 1 내지 18 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 하나 이상의 할로카본들 중 적어도 하나는 클로로알칸 및 그의 산소화물 (예를 들면, 1,1,1,2- 및 1,1,2,2-테트라클로로에탄 및 펜타클로로에탄), 클로로알켄 및 이의 산소화물 (예컨대, 1,1,1-트리클로로에틸렌 및 cis-1,2-디클로로에틸렌) 및 클로로방향족 화합물로부터 선택된 클로로카본이다.

실시형태 24 는 실시형태 1 내지 23 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 하나 이상의 할로카본들의 각각은 ASTM D93 에 따라 측정된 150 ℃ 미만, 예를 들어 160 ℃ 미만, 또는 170 ℃ 미만의 인화점을 가지지 않는다.

실시형태 25 는 실시형태 1 내지 23 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 하나 이상의 할로카본들의 각각은 ASTM D93 에 따라 측정된 180 ℃ 미만, 예를 들어 190 ℃ 미만, 또는 200 ℃ 미만의 인화점을 가지지 않는다.

실시형태 26 은 실시형태 1 내지 23 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 하나 이상의 할로카본들의 각각은 ASTM D93 에 따라 측정가능한 인화점을 가지지 않는다.

실시형태 27 은 실시형태 1 내지 26 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 하나 이상의 할로카본들은 0.1 wt% 내지 20 wt%, 예를 들어 0.1 wt% 내지 15 wt%, 또는 0.1 wt% 내지 10 wt%, 또는 0.1 wt% 내지 5 wt%, 또는 0.1 wt% 내지 2 wt% 범위의 총량으로 존재한다.

실시형태 28 은 실시형태 1 내지 26 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 하나 이상의 할로카본들은 0.5 wt% 내지 20 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 15 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 10 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 5 wt%, 또는 0.5 wt% 내지 2 wt%, 또는 1 wt% 내지 20 wt%, 또는 1 wt% 내지 15 wt%, 또는 1 wt% 내지 10 wt%, 또는 1 wt% 내지 5 wt%, 또는 2 wt% 내지 20 wt%, 또는 2 wt% 내지 15 wt%, 또는 2 wt% 내지 10 wt%, 또는 2 wt% 내지 5 wt% 범위의 총량으로 존재한다.

실시형태 29 은 실시형태 1 내지 28 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 하나 이상의 할로카본들은 열 관리 유체의 중량을 기준으로 5 wt% 내지 20 wt%, 예를 들면 5 wt% 내지 15 wt%, 또는 5 wt% 내지 10 wt%, 또는 10 wt% 내지 20 wt%, 또는 10 wt% 내지 15 wt%, 또는 15 wt% 내지 20 wt% 범위의 총량으로 존재한다.

실시형태 30 은 실시형태 1 내지 29 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 열 관리 유체 내의 유전체 유체 및 하나 이상의 할로카본들의 총량은 적어도 80%, 예를 들어, 적어도 85%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95%, 또는 적어도 98%, 또는 적어도 99% 이다.

실시형태 31 은 실시형태 1 내지 30 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 열 관리 유체는 ASTM D93 에 따라 측정된 130 ℃ 미만, 예를 들어 150 ℃, 160 ℃ 또는 170 ℃ 미만의 인화점을 가지지 않는다.

실시형태 32 는 실시형태 1 내지 30 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 열 관리 유체는 ASTM D93 에 따라 측정된 180 ℃ 미만, 예를 들어 190 ℃ 미만의 인화점을 가지지 않는다.

실시형태 33 은 실시형태 1 내지 30 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 열 관리 유체는 ASTM D93 에 따라 측정된 200 ℃ 미만, 210 ℃ 미만, 220 ℃ 미만, 또는 250 ℃ 미만의 인화점을 가지지 않는다.

실시형태 34 는 실시형태 1 내지 30 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 열 관리 유체는 ASTM D93 에 따라 측정가능한 인화점을 가지지 않는다.

실시형태 35 는 실시형태 1 내지 34 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 열 관리 유체는 유전체 유체의 인화점보다 10 도 이상 낮은 인화점을 가지지 않는다.

실시형태 36 은 실시형태 1 내지 34 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하며, 여기서 열 관리 유체는 유전체 유체의 인화점보다 20 도 이상 낮은 인화점을 가지지 않는다.

실시형태 37 은 실시형태 1 내지 36 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하고, ASTM D455 에 따라 측정된 것과 같이, 40 ℃ 에서 2 내지 20 cSt 범위, 예를 들어, 2 내지 15 cSt, 3 내지 20 cSt, 3 내지 15 cSt, 또는 5 내지 20 cSt 범위의 동적 점도를 갖는다.

실시형태 38 은 실시형태 1 내지 36 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하고, ASTM D455 에 따라 측정된 것과 같이, 40 ℃ 에서 2 내지 10 cSt, 예를 들어 2 내지 8 cSt, 또는 2 내지 6 cSt, 또는 3 내지 10 cSt, 또는 3 내지 8 cSt, 또는 3 내지 6 cSt, 또는 5 내지 10 cSt, 또는 5 내지 8 cSt, 또는 5 내지 6 cSt, 또는 6 내지 10 cSt, 또는 8 내지 10 cSt 범위의 동적 점도를 갖는다.

실시형태 39 는 실시형태 1 내지 36 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하고, ASTM D455 에 따라 측정된 것과 같이, 40 ℃ 에서 2 내지 5 cSt 범위, 또는 2 내지 4 cSt, 또는 2 내지 3 cSt, 또는 3 내지 5 cSt, 또는 3 내지 4 cSt, 또는 4 내지 5 cSt 범위의 동적 점도를 갖는다.

실시형태 40 은 실시형태 1 내지 39 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하고, 25 ℃ 에서 1 g/ cm³ 이하의 밀도를 갖는다.

실시형태 41 은 실시형태 1 내지 39 중 어느 하나의 열 관리 유체를 제공하고, 25 ℃ 에서 1.1 g/ cm³ 이하의 밀도를 갖는다.

실시형태 42 는 배터리 시스템을 제공하고, 배터리 시스템은:

하우징;

상기 하우징에 배치된 하나 이상의 전기화학 전지들;

상기 하우징에서 연장되고 하나 이상의 전기화학 전지들과 실질적으로 열 연통하는 유체 경로; 및

유체 경로에 배치된 실시형태들 1 내지 41 중 어느 하나의 열 관리 유체를 포함한다.

실시형태 43 은 실시형태 42 의 배터리 시스템을 제공하고, 유체 경로에 배치된 고정화된 건조제 재료를 더 포함하며, 상기 건조제 재료는 유체 경로를 통과하는 열 관리 유체에서 수성 오염물을 제거하도록 구성된다.

실시형태 44 는 실시형태 43 의 배터리 시스템을 제공하고, 여기서 유체 경로에 배치된 고정화된 건조제 재료는 하우징의 하부 내부 표면에 배치된다.

실시형태 45 는 실시형태 44 의 배터리 시스템을 제공하고, 여기서 열 관리 유체는 1 g/cm³ 미만의 밀도를 갖는다.

실시형태 46 는 실시형태 43 의 배터리 시스템을 제공하고, 여기서 유체 경로에 배치된 고정화된 건조제 재료는 하우징의 상부 내부 표면에 있다.

실시형태 47 은 실시형태 46 의 배터리 시스템을 제공하고, 여기서 열 관리 유체는 1 g/cm³ 초과의 밀도를 갖는다.

실시형태 48 은 실시형태 42 내지 47 중 어느 하나의 배터리 시스템을 제공하고, 예를 들어 고체 입자 또는 과립의 형태로 건조제 재료를 유지하는 용기를 더 포함한다.

실시형태 49 는 실시형태 48 의 배터리 시스템을 제공하고, 여기서 용기는 파우치 내에 저장 공간을 형성하는 투과성 재료의 하나 이상의 벽을 포함하는 파우치의 형태이고, 여기서 건조제 재료는 저장 공간에 배치된다.

실시형태 50 은 실시형태 48 의 배터리 시스템을 제공하고, 여기서 용기는 내부에 저장 공간을 형성하는 외벽을 가지는 케이스를 포함하고, 건조제 재료는 저장 공간에 배치되고, 외벽의 적어도 일부는 다공성이다.

실시형태 51 은 실시형태 50 의 배터리 시스템을 제공하고, 여기서 케이스는 외벽의 제 1 다공성 섹션에 의해 형성된 입구 및 외벽의 제 2 다공성 섹션에 의해 형성된 출구를 갖는다.

실시형태 52 는 실시형태 48 내지 51 중 어느 하나의 배터리 시스템을 제공하고, 여기서 건조제 재료는 분자체, 실리카겔, 제올라이트, 활성탄, 염화칼슘, 황산마그네슘, 황산나트륨, 또는 이들의 조합이다.

실시형태 53 은 실시형태 48 내지 51 중 어느 하나의 배터리 시스템을 제공하고, 여기서 건조제 재료의 양은 시스템 내의 수위를 100 ppm 미만으로 유지하기에 충분하다.

실시형태 54 는 실시형태 42 내지 53 중 어느 하나의 배터리 팩을 제공하며, 여기서 전기화학 전지는 리튬-이온 전기화학 전지이다.

실시형태 55 는 실시형태 42 내지 52 중 어느 하나의 배터리 시스템을 포함하는 전기 차량이다.

실시형태 56 은 열 관리 유체를 제공하고,

열원 주변에 및/또는 열원을 통하여 연장되는 유체 경로;

유체 경로에 배치되고 유체 경로에서 순환하고 열원에 의해 생성된 열 에너지를 흡수하도록 구성되는 실시형태들 1 내지 41 중 어느 하나의 열 관리 유체를 포함하고,

상기 유체는 유체 경로, 열 교환기, 펌프 및 연결 덕트에 배치된다.

실시형태 57 은 실시형태 56 의 열 관리 회로를 제공하고, 유체 경로에 배치된 고정화된 건조제 재료를 더 포함하며, 상기 건조제 재료는 유체 경로를 통과하는 열 관리 유체에서 수성 오염물을 제거하도록 구성된다.

실시형태 58 은 실시형태 57 의 열 관리 회로를 제공하고, 여기서 고정화된 건조제 재료는 하우징의 하부 내부 표면에 유체 경로에 배치된다.

실시형태 59 는 실시형태 58 의 열 관리 회로를 제공하고, 여기서 열 관리 유체는 1 g/cm³ 미만의 밀도를 갖는다.

실시형태 60 은 실시형태 57 의 열 관리 회로를 제공하고, 여기서 고정화된 건조제 재료는 하우징의 하부 내부 표면에 배치된다.

실시형태 61 은 실시형태 60 의 열 관리 회로를 제공하고, 여기서 열 관리 유체는 1 g/cm³ 초과의 밀도를 갖는다.

실시형태 62 는 실시형태 57 내지 61 중 어느 하나의 열 관리 회로를 제공하고, 예를 들어 고체 입자 또는 과립의 형태로 건조제 재료를 유지하는 용기를 더 포함한다.

실시형태 63 는 실시형태 62 의 열 관리 회로를 제공하고, 여기서 용기는 파우치 내에 저장 공간을 형성하는 투과성 재료의 하나 이상의 벽을 포함하는 파우치의 형태이고, 여기서 건조제 재료는 저장 공간에 배치된다.

실시형태 64 은 실시형태 62 의 열 관리 회로를 제공하고, 여기서 용기는 내부에 저장 공간을 형성하는 외벽을 가지는 케이스를 포함하고, 여기서 활성 재료는 저장 공간에 배치되고, 외벽의 적어도 일부는 다공성이다.

실시형태 65 는 실시형태 57 내지 64 중 어느 하나의 열 관리 회로를 제공하고, 여기서 건조제 재료는 분자체, 실리카겔, 제올라이트, 활성탄, 염화칼슘, 황산마그네슘, 황산나트륨, 또는 이들의 조합이다.

실시형태 66 은 실시형태 57 내지 65 중 어느 하나의 열 관리 회로를 제공하고, 여기서 건조제 재료의 양은 시스템 내의 수위를 100 ppm 미만으로 유지하기에 충분하다.

실시형태 67 은 방법을 제공하고,

실시형태 1 내지 41 의 열 관리 유체를 적어도 25 ℃ 의 온도를 가지는 표면과 접촉하는 단계로서, 상기 표면은 열원과 실질적으로 열 연통하는, 상기 표면과 접촉하는 단계; 및

표면을 통하여 열원으로부터 열 관리 유체에서 열 에너지를 흡수하는 단계를 포함한다.

실시형태 68 은 실시형태 67 에 따른 방법을 제공하며, 여기서 표면은 적어도 30℃, 예를 들어, 적어도 40℃, 적어도 50℃, 적어도 60℃, 또는 적어도 70℃ 의 온도를 갖는다.

실시형태 69 는 실시형태 67 또는 실시형태 68 에 따른 방법을 제공하며, 여기서 접촉 동안, 표면은 하나 이상의 할로카본들 중 어느 할로카본의 비등점 이하의 온도를 갖는다.

실시형태 70 은 실시형태 67 내지 69 중 어느 하나에 따른 방법을 제공하며, 여기서 접촉하는 것 전체에 걸쳐, 하나 이상의 할로카본 각각이 그 비등점에 도달하지 않는다.

실시형태 71 은 실시형태 67 내지 70 중 어느 하나에 따른 방법을 제공하고, 여기서 접촉하는 것은 저장소와 표면 사이에서 열 관리 유체를 순환시킴으로써 수행된다.

실시형태 72 는 실시형태 67 내지 71 중 어느 하나에 따른 방법을 제공하고, 여기서 접촉하는 것은 열 교환기와 표면 사이에서 열 관리 유체를 순환시킴으로써 수행된다.

실시형태 73 은 실시형태 67 내지 72 중 어느 하나에 따른 방법을 제공하고, 고정화된 건조제 재료 위로 열 관리 유체를 통과시키는 단계를 더 포함하고, 건조제 재료는 건조제 재료 위를 통과하는 열 관리 유체에서 수성 오염물을 제거하도록 구성된다.

본 명세서 전반에 걸쳐 특허 및 인쇄 간행물에 대한 수많은 참조가 이루어졌다. 각각의 인용된 참고 문헌 및 인쇄된 간행물은 그 전체가 참고로 본원에 개별적으로 포함된다.

끝으로, 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시형태는 본 발명의 원리를 예시하는 것임을 이해해야 한다. 채용될 수 있는 다른 수정은 본 발명의 범위 내에 있다. 따라서, 제한이 아닌 예로서, 본 발명의 대안적인 구성이 본 명세서의 교시에 따라 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 정확하게 도시되고 기술된 것에 제한되지 않는다.

Claims (25)

1. 열 관리 유체로서,
   하나 이상의 유전체 물질들을 포함하는 유전체 유체로서, 상기 유전체 유체는 ASTM D93 에 따라 측정된 150 ℃ 미만의 인화점을 가지고 25 ℃ 에서 적어도 1.5 의 유전 상수를 가지며, 상기 유전체 유체는 75 wt% 내지 99.9 wt% 범위의 총량으로 존재하는, 상기 유전체 유체; 및
   각각 60 ℃ 내지 200 ℃ 범위의 비등점을 가지고 0.1 wt% 내지 20 wt% 범위의 총량으로 존재하는 하나 이상의 할로카본들을 포함하며,
   상기 하나 이상의 할로카본들은 상기 열 관리 유체에 균일하게 분산되고; 그리고
   상기 열 관리 유체는 ASTM D93 에 따라 측정된 120 ℃ 미만의 인화점을 가지지 않고, 상기 열 관리 유체는 25 ℃ 에서 적어도 1.5 의 유전 상수를 가지는, 열 관리 유체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 유전체 유체는 ASTM D455 에 따라 측정된 바와 같은 40 ℃ 에서 2 내지 10 cSt 범위의 동적 점도를 가지는, 열 관리 유체.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 유전체 물질들의 각각은 C₁₄-C₅₀ 알킬, 폴리올레핀 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는, 열 관리 유체.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 유전체 유체는 II 족, III 족, IV 족, 또는 V 족 베이스 오일인, 열 관리 유체.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유전체 유체는 80 wt% 내지 99.9 wt% 범위의 양으로 존재하는, 열 관리 유체.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 할로카본들의 각각은 85 ℃ 내지 200 ℃ 범위의 비등점을 가지는, 열 관리 유체.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 할로카본들 중 적어도 하나는 플루오로알칸 및 이의 산소화물, 플루오로알켄 및 이의 산소화물, 플루오로방향족 화합물, 및 플루오르화 에테르로부터 선택된 플루오로카본이거나; 또는
   상기 하나 이상의 할로카본들 중 적어도 하나는 클로로알칸 및 이의 산소화물, 클로로알켄 및 이의 산소화물, 및 클로로방향족 화합물로부터 선택된 클로로카본인, 열 관리 유체.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 할로카본들의 각각은 ASTM D93 에 따라 측정된 180 ℃ 미만의 인화점을 가지지 않는, 열 관리 유체.
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 할로카본들의 각각은 ASTM D93 에 따라 측정가능한 인화점을 가지지 않는, 열 관리 유체.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 할로카본들은 0.5 wt% 내지 15 wt% 범위의 총량으로 존재하는, 열 관리 유체.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 관리 유체 내의 상기 유전체 유체 및 상기 하나 이상의 할로카본들의 총량은 적어도 95% 인, 열 관리 유체.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 관리 유체는 ASTM D93 에 따라 측정된 180 ℃ 미만의 인화점을 가지지 않는, 열 관리 유체.
13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 관리 유체는 ASTM D93 에 따라 측정가능한 인화점을 가지지 않는, 열 관리 유체.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 관리 유체는 상기 유전체 유체의 인화점보다 10 도 이상 낮은 인화점을 가지지 않는, 열 관리 유체.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    ASTM D455 에 따라 측정된 바와 같은 40 ℃ 에서 2 내지 10 cSt 범위의 동적 점도를 가지는, 열 관리 유체.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    25 ℃ 에서 1 g/ cm³ 이하의 밀도를 가지는, 열 관리 유체.
17. 배터리 시스템으로서,
    하우징;
    상기 하우징에 배치된 하나 이상의 전기화학 전지들;
    상기 하우징에서 연장되고 상기 하나 이상의 전기화학 전지들과 실질적으로 열 연통하는 유체 경로; 및
    상기 유체 경로에 배치된, 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 기재된 열 관리 유체를 포함하는, 배터리 시스템.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 유체 경로에 배치된 고정화된 건조제 재료를 더 포함하며, 상기 건조제 재료는 상기 유체 경로를 통과하는 상기 열 관리 유체에서 수성 오염물을 제거하도록 구성되는, 배터리 시스템.
19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 열 관리 유체는 1 g/cm³ 미만의 밀도를 가지는, 배터리 시스템.
20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 기재된 배터리 시스템을 포함하는 전기 차량.
21. 열 관리 회로로서,
    열원 주변으로 및/또는 열원을 통하여 연장되는 유체 경로;
    상기 유체 경로에 배치되고 상기 유체 경로에서 순환하고 상기 열원에 의해 생성된 열 에너지를 흡수하도록 구성되는, 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 기재된 열 관리 유체를 포함하고,
    상기 유체는 상기 유체 경로, 열 교환기, 펌프 및 연결 덕트에 배치되는, 열 관리 회로.
22. 제 21 항에 있어서,
    상기 유체 경로에 배치된 고정화된 건조제 재료를 더 포함하며, 상기 건조제 재료는 상기 유체 경로를 통과하는 상기 열 관리 유체에서 수성 오염물을 제거하도록 구성되는, 열 관리 회로.
23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 열 관리 유체는 1 g/cm³ 미만의 밀도를 가지는, 열 관리 회로.
24. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 기재된 열 관리 유체를 적어도 25 ℃ 의 온도를 가지는 표면과 접촉하는 단계로서, 상기 표면은 열원과 실질적으로 열 연통하는, 상기 표면과 접촉하는 단계; 및
    상기 표면을 통하여 상기 열원으로부터 상기 열 관리 유체에서 열 에너지를 흡수하는 단계를 포함하는, 방법.
25. 제 24 항에 있어서,
    상기 접촉하는 단계 전체에 걸쳐, 하나 이상의 할로카본들의 각각이 비등점에 도달하지 않는, 방법.

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