一种用于新能源电池热管理的复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及新能源电池，更具体的是，本发明涉及一种用于新能源电池热管理的复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、为了缓解日益严峻的环境问题和能源危机，新能源车辆由于其节能减排的效果显著正在逐步取代传统燃油汽车，新能源车辆成本较低，噪声也更低，因此，新能源车辆已经成为未来汽车行业重要发展方向之一。

2、新能源电池作为新能源车辆的动力源或主要动力源，主要包括铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池和燃料电池，其中锂离子电池具有能量密度高、充电快速和寿命较长的特点得到了广泛应用，但是，在实际应用中，锂离子电池的性能主要受温度影响，低温会导致锂离子电池的电池容量降低，而高温会导致热量的积聚，从而损耗电池的使用寿命，甚至引发电池的燃烧或爆炸，由此，现有研究中会通过电池热管理系统对新能源电池的温度进行调节，电池热管理系统根据冷却介质的不同分为空气冷却系统、液体冷却系统、相变材料冷却系统和热管冷却系统，其中相变材料冷却系统是指通过相变材料对电池组进行冷却，相变材料在相变的过程中会吸收或放出大量潜热，从而冷却新能源电池。但是现有相变材料冷却系统的重量及成本较高，而且热导率低、温度场不均匀，导致热管理性能不佳的问题。

3、因此，亟需研究对新能源电池的热传导率更高的相变材料。

技术实现思路

1、本发明的目的是设计开发了一种用于新能源电池热管理的复合材料，通过在石蜡中添加氮化硼和膨胀石墨，提高复合材料的导热性能，同时结合液体硅橡胶和多层石墨烯，保证了电池的密封性能。

2、本发明还设计开发了一种用于新能源电池热管理的复合材料的制备方法，通过调节各个组分的配比，提高了对新能源电池的控温效果，保证电池工作在安全的温度区间，提高电池的使用寿命。

3、本发明提供的技术方案为：

4、一种用于新能源电池热管理的复合材料，所述复合材料包括石蜡、氮化硼、膨胀石墨、ab双组份液体硅橡胶和多层石墨烯，所述石蜡、氮化硼和ab双组份液体硅橡胶的质量比为9:1:9，所述膨胀石墨的质量为石蜡和氮化硼总质量的5~8%，所述多层石墨烯的质量为ab双组份液体硅橡胶质量的2%。

5、优选的是，所述ab双组份液体硅橡胶的a组分和b组分质量之比为1：1。

6、一种用于新能源电池热管理的复合材料的制备方法，包括如下步骤：

7、步骤一、将石蜡加热熔化并保持熔融状态；

8、步骤二、在融化后的石蜡中加入氮化硼，超声震荡30min，获得混合溶液；

9、其中，所述石蜡和氮化硼的质量比为9:1；

10、步骤三、向所述混合溶液中加入膨胀石墨，搅拌1~2h后，冷却至室温，获得初始相变材料；

11、其中，所述膨胀石墨的添加质量为混合溶液总质量的5~8%；

12、步骤四、将ab双组份液体硅橡胶中加入多层石墨烯搅拌均匀后，再加入初始相变材料，混合均匀，固化成型获得用于新能源电池热管理的复合材料；

13、其中，ab双组份液体硅橡胶与石蜡的质量比为1:1。

14、优选的是，所述步骤一通过水浴锅加热，所述加热温度为70℃。

15、优选的是，所述膨胀石墨的制备包括如下步骤：

16、步骤1、将天然石墨在60℃真空干燥箱中烘干16h，获得干燥石墨；

17、步骤2、将干燥石墨放入马弗炉中加热，获得膨胀石墨；

18、其中，加热温度为800℃，且每次加热干燥石墨的质量为0.5g。

19、优选的是，所述ab双组份液体硅橡胶的a组分和b组分质量之比为1：1。

20、优选的是，所述多层石墨烯的加入质量为ab双组份液体硅橡胶质量的2%。

21、优选的是，所述步骤1中的天然石墨含碳量大于99.99%。

22、优选的是，所述膨胀石墨的粒径为80目，膨胀率为200~300 ml/g。

23、本发明所述的有益效果：

24、（1）本发明设计开发的一种用于新能源电池热管理的复合材料，通过石蜡对氮化硼的内部进行填充，膨胀石墨和石蜡相互吸附，提高了填充度，液体硅橡胶和多层石墨烯在氮化硼层状结构基础上，又使表面结构光滑，既能保证导热的协同效果，又能保证石蜡在相变时不易泄漏，提高导热效果。

25、（2）本发明设计开发的用于新能源电池热管理的复合材料的制备方法，通过调节原料各个组分的配比，提高了对新能源电池的控温效果，保证电池工作在安全的温度区间，提高电池的使用寿命。

技术特征：

1.一种用于新能源电池热管理的复合材料，其特征在于，所述复合材料包括石蜡、氮化硼、膨胀石墨、ab双组份液体硅橡胶和多层石墨烯，所述石蜡、氮化硼和ab双组份液体硅橡胶的质量比为9:1:9，所述膨胀石墨的质量为石蜡和氮化硼总质量的5~8%，所述多层石墨烯的质量为ab双组份液体硅橡胶质量的2%。

2.如权利要求1所述的用于新能源电池热管理的复合材料，其特征在于，所述ab双组份液体硅橡胶的a组分和b组分质量之比为1：1。

3.一种用于新能源电池热管理的复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.如权利要求3所述的用于新能源电池热管理的复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一通过水浴锅加热，所述加热温度为70℃。

5.如权利要求4所述的用于新能源电池热管理的复合材料的制备方法，其特征在于，所述膨胀石墨的制备包括如下步骤：

6.如权利要求5所述的用于新能源电池热管理的复合材料的制备方法，其特征在于，所述ab双组份液体硅橡胶的a组分和b组分质量之比为1：1。

7.如权利要求6所述的用于新能源电池热管理的复合材料的制备方法，其特征在于，所述多层石墨烯的加入质量为ab双组份液体硅橡胶质量的2%。

8.如权利要求7所述的用于新能源电池热管理的复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的天然石墨含碳量大于99.99%。

9.如权利要求8所述的用于新能源电池热管理的复合材料的制备方法，其特征在于，所述膨胀石墨的粒径为80目，膨胀率为200~300 ml/g。

技术总结
本发明公开了一种用于新能源电池热管理的复合材料及其制备方法，本发明涉及新能源电池技术领域，所述复合材料包括石蜡、氮化硼、膨胀石墨、AB双组份液体硅橡胶和多层石墨烯，所述石蜡、氮化硼和AB双组份液体硅橡胶的质量比为9:1:9，所述膨胀石墨的质量为石蜡和氮化硼总质量的5~8%，所述多层石墨烯的质量为AB双组份液体硅橡胶质量的2%。本发明还公开了一种用于新能源电池热管理的复合材料的制备方法，通过调节各个组分的含量，提高对新能源电池的控温效果，保证电池工作在安全的温度区间，提高电池的使用寿命。

技术研发人员：刘明,佟丽珠,王小毓,蔡文博,高伟健,刘欢,郝俊,张秋实,韩精滢,张斯钰
受保护的技术使用者：长春汽车工业高等专科学校
技术研发日：
技术公布日：2024/12/23