[發(fā)明專利]一種納米金屬復(fù)合相變材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110430316.4
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113122186A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊淇鈞;王長宏;胡錦鵬;吳婷婷;佘增偉;劉鈺雯;熊子琪
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;C09K5/14;B82Y30/00;B82Y40/00;H01M10/613;H01M10/625;H01M10/653;H01M10/659
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 楊小紅

本申請屬于相變材料技術(shù)領(lǐng)域。本申請?zhí)峁┝艘环N納米金屬復(fù)合相變材料及其制備方法，包括S1：在弱酸環(huán)境下，將膨脹石墨與納米金屬混合，依次進行球磨和退火處理，得到導(dǎo)熱增強材料；S2：將碳材料進行預(yù)分散，得到定型材料；S3：將導(dǎo)熱增強材料和定型材料分散于液體石蠟中加熱反應(yīng)，高溫固化、冷卻，得到所述納米金屬復(fù)合相變材料。通過將納米金屬均勻吸附于膨脹石墨的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)中，能防止納米金屬沉降團聚問題，大大提高復(fù)合相變材料的潛熱值；采用碳材料作為定型材料與導(dǎo)熱增強材料混合，能夠形成封閉的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并牢固覆蓋在復(fù)合相變材料上，有效避免復(fù)合相變材料中的裂紋擴散和斷裂，防止泄露問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于相變材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種納米金屬復(fù)合相變材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，汽車的使用越來越普及。然而傳統(tǒng)的燃油汽車已經(jīng)不能符合現(xiàn)代社會發(fā)展的要求。燃油汽車產(chǎn)生的汽車尾氣造成生態(tài)環(huán)境不可逆轉(zhuǎn)的破壞，同時燃油汽車也在消耗著大量不可再生的資源，能源資源的短缺制約了燃油汽車的發(fā)展，迫使汽車行業(yè)向著更干凈、更環(huán)保的方向發(fā)展。近幾年政策扶持的以動力電池驅(qū)動的新能源汽車正在慢慢代替使用燃油作動力的傳統(tǒng)燃油汽車。然而以動力電池驅(qū)動的新能源汽車仍處于發(fā)展的前期，仍有不少未被解決的缺點，例如電池續(xù)航里程短、充放電過程中產(chǎn)生大量熱量等，如果動力電池的熱管理沒有得以解決，致使電池溫度過高，容易造成電池效率降低、電池容量減少過快以及縮短電池使用壽命，甚至造成汽車自燃等安全問題。

目前，動力電池的常見冷卻方式有空氣介質(zhì)熱管理、液體介質(zhì)熱管理和相變材料介質(zhì)熱管理。其中，空氣介質(zhì)熱管理存在著散熱性能差，散熱不均勻，工作可靠性差等缺點。液體介質(zhì)熱管理存在著散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安全等級要求高，成本高，需要外界能源消耗幫助等缺點。而傳統(tǒng)相變材料介質(zhì)熱管理存在著導(dǎo)熱系數(shù)低，容易發(fā)生泄漏等缺點。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N納米金屬復(fù)合相變材料及其制備方法，在防止泄露的情況下提高導(dǎo)熱系數(shù)和散熱性能，降低動力電池模組的溫度，保證其在正常的工作溫度下工作。

本申請的具體技術(shù)方案如下：

本申請?zhí)峁┮环N納米金屬復(fù)合相變材料的制備方法，包括如下步驟：

S1：在弱酸環(huán)境下，將膨脹石墨與納米金屬混合，依次進行球磨和退火處理，得到導(dǎo)熱增強材料；

S2：將碳材料進行預(yù)分散，得到定型材料；

S3：將所述導(dǎo)熱增強材料和所述定型材料分散于液體石蠟中加熱反應(yīng)，高溫固化、冷卻，得到所述納米金屬復(fù)合相變材料。

本申請中，納米金屬具有更高的導(dǎo)熱系數(shù)，在石蠟中可以改變原相變材料的結(jié)構(gòu)，增強復(fù)合相變材料的能量傳遞效率，從而提高復(fù)合相變材料的導(dǎo)熱系數(shù)；納米金屬與液體石蠟之間存在微對流現(xiàn)象，有利于與液體石蠟之間的能量傳遞；經(jīng)過球磨、退火處理后的納米金屬能夠形成致密的納米界面，均勻分布于復(fù)合相變材料中，改善碳納米管與石蠟復(fù)合過程中接觸熱阻過高的問題，強化傳熱性能。

通過將納米金屬均勻吸附于膨脹石墨的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)中，能防止納米金屬沉降團聚問題，大大提高復(fù)合相變材料的潛熱值，且具有良好的擴散體積，使用較少量便可形成穩(wěn)定的導(dǎo)熱通道，將影響潛熱值的風(fēng)險因素降到最低。選用膨脹石墨作為納米金屬的載體，在發(fā)生熱失控問題時，能夠迅速形成膨脹炭化層包裹電池基體，具有絕熱以及隔氧的作用，能在一定程度上抑制電池內(nèi)部過高的熱量以及隔離火焰的蔓延。經(jīng)過球磨、退火處理后的膨脹石墨重新晶化，能夠?qū)⒓{米金屬包裹于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，從而制備穩(wěn)定的導(dǎo)熱增強材料。

采用碳材料作為定型材料與導(dǎo)熱增強材料混合，能夠形成封閉的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)并牢固覆蓋在復(fù)合相變材料上，能有效避免復(fù)合相變材料中的裂紋擴散和斷裂，防止泄露問題。石蠟利用外界環(huán)境溫度變化進行相變過程吸收大量熱量，而自身溫度幾乎保持恒定，形成一個寬的溫度平臺，在相變過程中吸收熱量來進行熱量的快速轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)高效散熱。