[发明专利]一种有利于锂离子电池散热的复合相变涂层的制备方法

说明书

本发明提供一种有利于锂离子电池散热的复合相变涂层的制备方法，是通过在80℃水浴条件下，将相变剂石蜡熔融，加入凹凸棒土，使相变剂封装于具有孔道结构的凹凸棒土中而形成相变前驱体，再将相变前驱体与氧化铝溶胶混合、球磨分散得到均匀的浆料，然后进行涂覆而形成复合相变涂层。本发明采用石蜡作为相变剂，相变潜热大，凹凸棒土为相变剂吸附载体，内部表面积大，具有良好的吸附性能，在减小涂层厚度的同时增加了石蜡相变剂的吸附量，氧化铝溶胶为成膜基体，其优良的导热性能可以克服石蜡导热系数低的缺点，有效提高了涂层的导热散热性能，将复合相变涂层涂覆在电池外壳，电池内部温度可降低2‑5℃，达到了高效散热的目的。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种有利于锂离子电池散热的复合相变涂层的制备方法。

背景技术

近些年来，电动汽车由于绿色环保的优势，在新能源汽车中占据了重要的地位，具有可观的发展前景，也是国家和各大汽车企业重点发展的对象，动力电池是电动汽车的核心组成部分，其性能对于整车性能具有极大影响，锂离子电池具有比能量和比功率高、平均输出电压高、自放电率低、循环性能好、充放电速度快等优点，是电动汽车理想的动力电池。随着锂离子电池技术的飞速发展，特别是在安全性、续航能力等方面的大幅提高，使其逐步被应用于纯电动汽车和混合动力汽车。

锂离子电池在充放电过程中会不可避免地产生热量，尤其在大倍率放电下，产生的热量会更多。据研究，锂离子电池的工作温度一般在-20-60℃之间，锂离子电池在使用过程中，由于散热条件不佳而长时间超过合适的工作温度时，会损坏电池并缩短使用寿命，尤其是当锂离子电池的工作环境条件较差，比如短路、过充电的时候，还会带来电解液和电极材料的强放热反应，大量热量的积累不仅降低了电池模块的性能，严重时还会导致燃烧、爆炸，因此，安全性问题是限制锂离子电池普及的关键。

为了提高锂离子电池的安全性能，通常需要对电池进行热管理，常见的方式有空气冷却、相变材料冷却、液冷以及热管辅助散热等，其中基于相变材料的冷却方法由于在相变时吸热量大且温度不变的特性也广泛用于动力电池的热管理研究，不过，由于单纯的相变材料（如石蜡）导热系数非常低，散热效果不是很理想，一般通过加入高导热系数的物质来制成复合相变材料，比如在相变剂中加入导热粒子，刘臣臻（广东工业大学）等将石蜡与膨胀石墨进行复合，并经过压制工艺做成板状膨胀石墨/石蜡复合材料，以解决石蜡导热性能差以及相变后变成液体流动的问题，或将相变剂嵌入多孔材料，如金标（广东科技学院）等将石蜡吸附于泡沫铜作为动力锂电池散热材料，王子晨（北京交通大学）等以泡沫铝为导热载体，吸附石蜡作为复合相变蓄热材料用于锂电池散热，虽然这类研究中的复合相变材料有效地阻止了电池热失控，但是其较大的体积和质量增加了电池的占用体积，同时也增加了电池的运行负荷。

发明内容

本发明的目的是提供一种有利于锂离子电池散热的复合相变涂层的制备方法，既可减小涂层厚度和电池占用的体积，又可有效散去锂离子电池内部的热量，达到散热的目的。

本发明采用以下技术方案：

一种有利于锂离子电池散热的复合相变涂层的制备方法，是通过将相变剂封装于具有孔道结构的凹凸棒土中制成相变前驱体，再将相变前驱体与氧化铝溶胶混合而制成浆料，然后进行锂电池涂覆，干燥后形成复合相变涂层。

进一步的，所述相变剂为石蜡。

进一步的，所述凹凸棒土纯度≥85%。

具体地，包括以下步骤：

S1、制备相变前驱体：

在80℃水浴条件下，将石蜡熔融，加入凹凸棒土, 所述凹凸棒土与石蜡质量比为1.5：1~3：1，搅拌时间为20~60min，得到相变前驱体；

S2、制备氧化铝溶胶：

在90℃条件下，将异丙醇铝溶于水中配置成水溶液，用pH调节剂调整溶液pH=2~4，充分搅拌至溶液澄清，静置24h，得到氧化铝溶胶；