[發明專利]一種相變儲能蓄熱材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110740955.0
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113372885B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 歐陽春;趙忠
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 郭俊玲

本發明提供了一種高導熱相變儲能蓄熱材料及其制備工藝方法。制備原材料包括Si粉、Bi粉及Sb粉、Al₂O₃粉體及石蠟，Si粉、Bi粉及Sb粉的混合粉體先燒結粉碎后與Al₂O₃粉體混合溶解，再與石蠟混合；相變儲能蓄熱材料的制備方法相比于現有技術更加簡單易于操作，且制備的相變儲能蓄熱材料能夠適用于鋰離子電池。

技術領域

本發明涉及相變儲能蓄熱材料，更具體地，本發明提供了一種相變儲能蓄熱材料及其制備方法。

背景技術

高能量密度的動力鋰離子電池作為汽車作用的理想儲能設備，廣泛應用于汽車產業中，其帶來的電池發熱造成的自燃問題日益凸顯出來，鋰離子電池最佳工作溫度范圍為15～50℃，因此，電池熱管理系統對于提高電池壽命以及電池安全性能至關重要。

傳統液冷技術散熱效果好，但整個系統復雜，成本較高不利于維護，液體泄露會影響整個電池組。相比于其他的電池熱管理系統，相變材料冷卻具有回收利用率高、溫度平臺寬，相變過程體積變化小等優勢，通過相變材料儲能吸熱，以達到冷卻鋰離子電池組，可以解決冷系統的復雜性且降低電池包的體積，提升電池包的體積功率密度的問題。

但是傳統的相變儲能蓄熱材料的單位體積儲能低，導熱性差，相變導熱率較低，一般需要耦合其他散熱系統；且當鋰離子電池過熱產生燃料時也快速燃燒，加大了鋰離子電池包的危險性。

相變儲能吸熱在精密工業中具有很大的作用，而相變儲能形式可以分為固-固相變儲能和固液相變儲能，其中的固-固相變儲能蓄熱材料是通過晶體結構的轉變來吸收或放出熱量，而固-液相變儲能則是通過固液形態轉變來存儲能量。為了克服固液相變中液體存在的流動性造成對保護材料和環境的污染，而固-固儲能材料無液體產生、無腐蝕，對制作技術要求不高是一類很有前景的蓄勢材料。

一些無機鹽類相變可以承受較高溫度，多元醇類則在40～200℃具有較好的相變吸熱能力。因些開發一些復合相變儲能材料，一方面可以提升材料蓄熱能力，另一方面改善相變材料的導熱性能。

石蠟作為精煉石油的副產品，由直烷烴混合而成，具有性能穩定、相變潛能大、過冷度小、無腐蝕性、價格低廉的等特點；此外石蠟的相變溫度與動力鋰電池的工作溫度范圍較為接近，能經歷多次相變而不改變其熱特性，因而稱為目前常用的鋰電池熱管理用相變材料，但是石蠟作為相變材料的缺點是導熱率低，現有技術中已有通過添加高導熱率的材料來提高相變材料整體的導熱率；例如，公開文件“泡沫鋁_石蠟復合相變材料蓄熱實驗研究”中記載到通過在實例中添加高導熱率的多孔介質，例如泡沫金屬，可以提高石蠟相變材料的導熱系數，尤其是采用多孔泡沫鋁-石蠟復合相變材料吸放熱，一方面，泡沫鋁制造成本較高，不利于商業化應用，另一方面，只有當多孔鋁材料達到一定的量和體積時才能達到隔熱儲能效果，用量較大，不適用于汽車鋰離子電池，不利于提高動力電池的能量體積比，這種多孔泡沫鋁-石蠟復合相變材料以及現有技術中的其他復合相變材料均存在制備工藝復雜、成本高的問題。

發明內容

為解決以上存在的技術問題，本發明提供了一種相變儲能蓄熱材料及其制備方法，通過增加單位體積的儲能值，改善了相變材料的熱傳導率，實現相變材料在明火發生時也不發生明火燃燒，且大幅度降低了相變材料的制備成本。

本發明提供一種相變儲能蓄熱材料的制備方法，所述方法包括：

步驟S1：稱取一定量的Si粉、Bi粉及Sb粉的混合粉體(簡稱混合粉體MA)燒結粉碎，直至獲得的Si-Bi-Sb粉體中微米球直徑范圍在0.5～1.5μm，再用乙醇和丙酮進行清洗、真空干燥；