[發明專利]一種具有低熱阻、高壓縮性、緩沖功能的電動汽車專用石墨烯散熱組件及其制備方法

在審

• 申請號: 202110360100.5
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113097604A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 林怡君;朱海寬;朱夕昀
• 申請（專利權）人: 信驊（上海）器材有限公司
• 主分類號: H01M10/653
• 分類號: H01M10/653;H01M10/613;H01M10/625;H01M50/242;H01M50/244;H01M50/249
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 宋艷艷

本發明涉及一種具有低熱阻、高壓縮性、緩沖功能的電動汽車專用石墨烯散熱組件及其制備方法。所述石墨烯散熱組件包括由上至下依次連接的頂層石墨片、石墨海綿復合圓筒、和底層石墨片；所述石墨海綿復合圓筒包括改性圓筒海綿和包覆石墨片，所述包覆石墨片卷繞包裹于所述改性圓筒海綿表面。所述電動汽車專用石墨烯散熱組件，其海綿微孔結構可以吸收外部沖擊力，保護電動汽車的電池組件；同時，填充于海綿微孔中的石墨烯能傳導熱能，降低電池組的熱阻及提高散熱性與均溫性，解決由此產生的熱聚集，從而防止汽車自燃或內阻增加的情況。

技術領域

本發明屬于散熱材料制造領域，具體涉及一種具有低熱阻、高壓縮性、緩沖功能的電動汽車專用石墨烯散熱組件及其制備方法。

背景技術

受到車內電子化、安全性的趨勢之下，加上5G時代的來臨，更多的數據量足以被傳輸與運算，意味著車用半導體的市場也逐年擴大，包含未來ADAS、自動駕駛等也驅使更多應用與感應組件的需求。電動汽車的盛行，自動駕駛、高續航旅程的電動車等新世代產業大趨勢，隨著電池電壓和功率不斷增加，電池組的熱量迅速積累、增加，日益顯現出熱量如何發散的問題而直接影響CPU、GPU、備援系統等的散熱模塊的穩定度。對于新能源汽車來講由于其能量來源及汽車發動結構與傳統汽車存在差異，因此其熱管理的重點對象也有所不同，除了車身空調系統，還包括電池包管理系統，電機電控管理系統等，整個新能源熱管理系統的價值量得到提升。

新能源熱管理系統對部件的功能提出了更高核心的要求，不僅要求降溫，更要求部件保持溫度的均衡性。電池的適宜溫度約在10～40℃之間，過高或過低的溫度都將引起電池壽命的較快衰減,對續航和電池壽命，甚至電動汽車的安全性有決定性的影響。石墨烯及其復合材料散熱片具有許多非常優異的散熱特性，例如人造石墨膜，其xy方向熱傳導率高達1600W/mK，密度約為1.6～1.9g/cm³。但石墨烯及其復合材料散熱片的缺點是太薄。以目前的技術最厚也只能做到百微米級別，且結構為平面結構，無法提供如海綿結構般的緩沖功能，這種厚度及結構的散熱片無法克服動力電池在車輛行駛時所產生振動。振動容易使動力電池內部結構產生沖擊造成電池短路。同時大功率的電池組熱能累積上限較高，如此薄及平面結構的散熱片無法使動力電池的總溫度下降到一個令人滿意的絕對安全值。

當電動汽車的電池模塊被加熱達到一定溫度(90～120℃)時，溫度會因為化學不穩定性開始急遽上升，尤其電動汽車鋰電池組在受到顛簸、撞擊或本身因一致性偏差不穩定時，鋰電池短路或電壓不平衡時瞬間釋放大量熱量，此現象稱作熱失控，發生熱失控時電池所噴出之氣體會產生閃燃的現象，進而產生火焰，燒毀電池甚至車子，產生安全性之巨大隱憂。

故基于此，提出本發明技術方案。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種具有低熱阻、高壓縮性、緩沖功能的電動汽車專用石墨烯散熱組件及其制備方法。本發明所述電動汽車專用石墨烯散熱組件可以解決鋰電池由此產生的熱聚集，進行散熱與均溫處理；從而防止汽車自燃或內阻增加的情況。

本發明的方案是，提供一種具有低熱阻、高壓縮性、緩沖功能的電動汽車專用石墨烯散熱組件，包括由上至下依次連接的頂層石墨片、石墨海綿復合圓筒、和底層石墨片；所述石墨海綿復合圓筒包括改性圓筒海綿和包覆石墨片，所述包覆石墨片卷繞包裹于所述改性圓筒海綿表面。

基于相同的技術構思，本發明的再一方案是，提供一種具有低熱阻、高壓縮性、緩沖功能的電動汽車專用石墨烯散熱組件的制備方法，包括如下步驟：

(i)將石墨烯漿料、水性樹脂和分散劑調配，得混合漿料；

(ii)取發泡海綿依次清洗、干燥，得凈海綿；再將凈海綿浸漬于所述混合漿料，依次經水熱自組裝及還原、真空冷凍干燥和微波處理，得改性圓桶海綿；

(iii)將包覆石墨片通過導熱膠卷繞粘結于所述改性圓桶海綿表面，形成石墨海綿復合圓筒；