[发明专利]一种大过冷度二元低共熔结晶水合盐相变材料的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种二元低共熔结晶水合盐相变材料的制备方法及应用。该类型的单组分相变材料的配方及质量百分比为：CH₃COONa·3H₂O10％～20％，Na₂S₂O₃·5H₂O80％～90％，按照一定的质量比配方，将三水醋酸钠(乙酸钠)和五水硫代硫酸钠混合溶解均匀后获得二元低共熔混合物，很大程度上降低了单组分水合盐的相变温度，提高相变材料的过冷度，并将混合后的二元混合物应用于动力电池热管理方向，该相变材料能够在低温环境下释放潜热加热动力电池周围温度，提高了动力电池在冬季低温环境下的续航里程，经济和社会效益显著。

技术领域

本发明属于相变蓄热材料领域，特别涉及了一种大过冷度二元低共熔结晶水合盐相变材料的制备方法及其应用。

背景技术

由于目前国家汽车使用越来越普及，消耗大量的石油化工燃料，而且这些燃料的使用能够促使引发能源危机和环境污染等问题，为能够克服该问题，现如今国家大力推广新能源汽车，通过使用动力电池为汽车提供动力，但是动力电池使用有如下问题，限制了发展。在夏季高温环境中，动力电池长期运行导致电池温度过高，热量难以高效排出，降低了电池工作效率。在冬季寒冷环境下，目前动力电池汽车，采用加热膜提前预热，消耗了电池的电力，缩短了电池的续航里程。

对于相变蓄热材料分为有机相变材料和无机相变材料，由于无机相变材料主要有结晶水合盐、熔融类盐、金属和合金，而结晶水合盐由于相变温度范围广、价格低廉、潜热值大等优点因此可以用于作为蓄热材料，而结晶水合盐存在过冷度、相分离等问题因此在应用上有所限制。对于三水醋酸钠来说，相变温度为58℃，潜热值为226kJ/kg，五水硫代硫酸钠的相变温度为49℃，潜热值为210kJ/kg。

如果能够通过设计一种包裹着电池的相变蓄热材料，在夏季先吸收动力电池散发出的热量，熔融相变，成为液态的相变材料可以当做电池冷却液，经循环泵循环至制冷剂处交换热量，把动力电池运行时产生的热量释放。而在冬季严寒地区，白天由于动力电池运行时间长，温度容易达到预警温度(50℃)，首先是电池周围的相变材料吸收动力电池释放的热量，发生相变，若温度持续升高，则汽车制冷系统介入降温，保证动力电池正常工作，在晚上，汽车处于停止状态，外界温度持续低温，但由于材料的大过冷度特性，相变材料依旧保持为液态状态，保证不相变放热，直到天亮一直保持稳定的液态，等到需要启动车辆的时候，通过汽车的电击触发方式，诱发相变材料结晶放热，相变材料状态由液态变为固态，释放出潜热值，升高电池的温度，能够达到预热状态。而对于单组分结晶水合盐不会有满足这些特点的材料。

发明内容

根据现有的相变材料低温应用存在的问题以及动力电池低温启动问题，本发明公开了一种中低温应用的大过冷度二元低共熔结晶水合盐相变材料的制备方法及应用。将一定比例的三水醋酸钠(乙酸钠)和五水硫代硫酸钠配成混合溶液，然后充分混合封装，从而制备成一种二元低共熔结晶水合盐相变材料。在这类材料中混合后的溶液能够既能保持大的过冷度又能够解决相分离和高熔点问题，并将制得的相变材料应用于动力电池热管理方面。

本发明提供一种适应于中低温46℃～48℃的大过冷度二元低共熔结晶水合盐相变材料(混合物)，材料的质量百分比配方为：三水醋酸钠(CH₃COONa·3H₂O)10％～20％，五水硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃·5H₂O)80％～90％；

所述的一种大过冷度二元低共熔结晶水合盐相变材料是通过如下方法制备的：

(1)配料：分别按照上述材料的质量百分比称取三水醋酸钠(乙酸钠)和五水硫代硫酸钠；

(2)配样：将步骤(1)配料的结晶水合盐研磨粉碎混合均匀，再将混合后的固体混合物粉末放在50℃下恒温水浴中加热溶解，溶解过程中搅拌混合均匀，得到混合均匀的溶液；