[發明專利]一種相變熱管理構件的成型方法及成型得到的相變熱管理構件

有效

• 申請號: 201711275115.1
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN108000845B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 張雅倩;金兆國;黨廣洲;張靖馳;劉妍;陳建;紀旭陽;秦磊;丁頗
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: B29C48/92
• 分類號: B29C48/92;B29C45/77;B29C45/78;B29B9/06;C08L91/06;C08L23/06;C08L53/02;C08L45/00;C08K7/24;C08K3/22;C08K5/06
• 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

本發明涉及一種相變熱管理構件的成型方法及成型得到的相變熱管理構件。所述方法包括步驟有：原料預混：將相變材料、導熱填料、樹脂基材料和阻燃劑混合均勻，得到混合料；擠出造粒：將得到的混合料進行擠出造粒處理，得到相變熱管理粒料；和干燥及成型：將得到的相變熱管理粒料依次進行干燥和注塑成型處理，得到相變熱管理構件。本發明可制得尺寸精度高、絕緣性好的熱管理構件以及實現構件的批量化生產。本發明成型的構件具有高熱導率、良好的控溫效果，能將動力電池的溫度控制在最佳工作范圍內，提高動力電池電池組的整體壽命與安全性。

技術領域

本發明涉及相變材料技術領域，尤其涉及一種相變熱管理構件的成型方法及成型得到的相變熱管理構件。

背景技術

隨著動力電池在電動汽車、通訊系統、機器人等行業的快速發展，動力電池的安全性、可靠性、壽命等性能在產品開發與應用中越來越顯重視。由于鋰電池具有更高的能量密度和較低的自放電率，因此被全球普遍應用于電子產品及電動汽車上，如何使動力電池的性能達到最優是現階段的主要研究方向。由于電池的產熱特性，決定了溫度是影響電池性能的一個主要因素，當溫度過高(高于50℃)時，會增加電池內部的熱反應率，產生更大的熱量，甚至可能會導致爆炸或火災。而在極冷的溫度，由于高內阻，池性能釋放緩慢，充放電效果不好。因此，電池的工作溫度必須保持在20℃至40℃之間才能實現良好的性能，使用壽命也會更長。此外為了避免短路或局部退化導致的熱點，整個電池組溫度分布均勻性也很重要。同時，當電池組中有一個大的溫度變化時，會引起電池組中的單體電池電壓不平衡而導致安全問題。因此，規定單體和單體之間以及模組和模組之間的溫差值都不能超過5℃。

伴隨著動力電池的發展，電池熱管理系統在電池管理系統的基礎上應運而生，電池熱管理系統的目的是為電池提供有效的冷卻解決方案，合理的熱管理系統可將動力電池控制在最佳工作溫度范圍內，提升電池性能、循環壽命，避免燃燒和爆炸事故的發生。因此，電池熱管理系統作為制約動力電池性能的核心技術之一，一直是業內研究的熱點和重點。

電池熱管理系統的目的是為電池提供有效的冷卻解決方案，它包括以下幾個方面的功能：1)電池和環境溫度的準確測量與監控；2)溫度過高時的有效散熱；3)低溫條件下的快速加熱；4)電池包內有害氣體的有效通風；5)整個電池組溫度均勻性的保證。先進的電池熱管理系統將成為電動汽車、動力電池的主要營銷手段和盈利點。

電池組熱管理系統對于提高動力電池組的性能和使用壽命起到關鍵性作用。熱管理系統可以分為主動式、被動式兩類。從傳熱介質的角度，熱管理系統又可以分為：空氣冷卻式熱管理、液體冷卻式熱管理，以及相變蓄熱式熱管理。

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。液體冷卻有較好的冷卻效果，而且可以使電池組的溫度分布均勻，但是液體冷卻對電池包的密封性有很高的要求，如果采用水這類導電液體，需用水套將液體和電池單體隔開，這樣不僅增加了系統的復雜性而且降低了冷卻效果。

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。

近年來采用相變材料(PCMs)作為冷卻介質的電池熱管理系統在國內外均展現出良好前景。利用PCM進行電池冷卻原理是：當電池進行大電流放電時，PCM吸收電池放出的熱量，自身發生相變，而使電池溫度迅速降低。此過程是系統把熱量以相變熱的形式儲存在PCM中。當電池進行充電的時候，特別是在低溫環境下(即大氣溫度遠低于相變溫度)，PCM又把儲存的熱量通過液-固相變將能量釋放出來。相變材料既能實現動力電池在比較惡劣的熱環境下有效降溫，又能滿足電池單體間溫度分布的均衡，將電池的最大溫差控制10℃以內，保證動力電池在最佳溫度范圍內工作。