[發明專利]一種基于相變微膠囊的導熱灌封硅膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201711068139.X
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN107815286B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 張雅倩;金兆國;黨廣洲;張靖馳;陳建;紀旭陽;劉斌;張天翔
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: C09J183/07
• 分類號: C09J183/07;C09J11/04;C09J11/08;C09K5/14;H01M10/625;H01M10/653
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 譚輝;周嬌嬌

本發明涉及一種基于相變微膠囊的導熱灌封硅膠及其制備方法，所述導熱灌封硅膠由以質量百分比計的雙組分灌封硅膠50％～90％、相變微膠囊5％～25％和表面處理過的導熱填料5％～25％組成。所述制備方法包括：導熱填料的表面處理；導熱復合填料的制備；雙組分灌封硅膠中A組分和B組分的制備；導熱灌封硅膠中A1組分與B1組分的制備；和導熱灌封硅膠的制備。本發明在制備過程中對導熱填料進行了表面處理，增加了導熱填料在硅膠基體中的分散性，提高了導熱灌封硅膠的導熱性能，且加入相變微膠囊使得導熱灌封硅膠具有儲熱控溫性能。本發明中的導熱灌封硅膠具有好的導熱性能和儲熱控溫性能。

技術領域

本發明涉及電池熱管理技術領域，尤其涉及一種基于相變微膠囊的導熱灌封硅膠及其制備方法。

背景技術

電池例如二次電池已經被廣泛地作用于無線移動裝置的能量源，例如可以作為用于電動車輛、混合電動車輛和插電式混合電動車輛的電源等，從而解決由使用石油燃料的車輛引起的諸如空氣污染等問題，小型的無線移動裝置可能會使用一個或多個電池單元，而中型或大型無線裝置例如車輛可能會使用包括相互連接的多個電池單元的中型或大型電池模塊，這樣的中型或大型電池模塊通常被制造成具有盡可能小的尺寸和重量，因而這些電池模塊中堆疊的電池單元集成度非常高。

在電池的充電和放電期間，電池會產生大量的熱。特別是電池模塊常在其表面上涂覆的地熱導率的聚合物材料，難以有效地降低電池單元的總體溫度。如果電池模塊在充電和放電期間產生的熱量未能被有效地移除，那么熱量會在電池模塊中積聚，導致電池模塊加速劣化，降低使用壽命。有時候電池模塊甚至可能著火或者爆炸等安全相關的事件。因此一般都需要對電池進行熱管理，以控制電池的工作環境溫度。

目前，電池的熱管理系統一般分為空氣冷卻和液體冷式。空氣冷卻是目前主要采用的方法，空氣冷卻比較容易實現，但冷卻效果不佳，液體冷卻散熱效果較好，但是結構復雜，成本較高，且冷卻介質容易泄露，可靠性差。

導熱儲熱灌封硅膠是一種導熱雙組分加成型有機硅灌封硅膠，可以室溫固化，也可加熱快速固化，且具有良好的絕緣、防震、耐水、耐臭氧、耐老化性能，能有效防止水汽的滲入，將外界因素的不良影響降到最低。廣泛應用于有大功率電子元器件，對散熱和耐溫要求較高的模塊電源和線路板的灌封保護。如新能源汽車動力鋰電池、太陽能板、電子元器件的防水、散熱、緩沖灌封。

傳統的灌封材料導熱能力差，在防護的同時，會造成設備工作時熱量不易傳導、散發不及時，形成局部高溫，進而影響設備正常工作甚至引發安全事故。

相變材料(PCMs)是指物質發生相變使能夠吸收或者放出熱量而該物質本身溫度不變或者變化不大的一種智能材料。由于其獨特的自適應環境溫度調控等功能，因而廣泛用于太陽能利用、工業余熱廢熱回收、建筑節能、恒溫服飾、蓄冷蓄熱空調以及電器件恒溫等能源、材料、航空航天、紡織、電力、醫學儀器、建筑節能等領域。因此，有人提出了相變材料應用動力電池的熱管理系統中。

申請號為201510414903.9的中國專利申請中公開了一種導熱硅膠復合相變材料，包含：A)50％～80％的導熱硅膠，其為普通的AB雙組分有機硅灌封硅膠；B)20％～50％的相變復合材料，其為35℃～55℃的石蠟；C)0％～20％的導熱劑，其為膨脹石墨；以及D)0％～20％的阻燃劑，其為三氧化二銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁中的一種或幾種，其中導熱硅膠、相變材料和導熱劑等均勻混合、真空排氣、固化成型。但是該專利申請中的相變復合材料中導熱劑為膨脹石墨，其對相變材料的吸附能力有限，重復使用會導致相變材料融熔流動和滲透遷移的嚴重問題；另外，膨脹石墨導熱填料會嚴重影響灌封硅膠的絕緣性能，不利于導電場合的灌封應用，作為動力電池的熱管理系統，其對動力電池整體安全性與可靠性有較大影響，不適合推廣應用；其次，該專利申請中的導熱硅膠中所使用的導熱劑為氧化鋁、氧化鎂，其未經過表面處理，直接添加的填料與硅膠基體之間相容性較差，導致導熱填料在硅膠基體中的均勻分散性變差、填料/基體間相界面處的熱阻增大，導熱性能變差。

發明內容