[发明专利]用于动力锂电池热调控的相变储热胶囊

说明书

本发明提供了一种用于动力锂电池热调控的相变储热胶囊，属于动力电池技术领域。相变储热胶囊的储能介质包括20～35wt％硝酸锂、1.5～5wt％硝酸钠、2.5～10wt％硝酸钾、2～10wt％硝酸钙、5～15wt％亚硝酸钠、15～35wt％氯化钠、1～6wt％碳酸钾、1～8wt％硫酸钾，储能介质作为内核材料被封装于致密的二氧化硅薄膜层中，形成小球体状的所述相变储热胶囊。本发明具有控温效果等优点。

技术领域

本发明属于动力电池技术领域，涉及一种用于动力锂电池热调控的相变储热胶囊。

背景技术

近年来，国内外新能源电动汽车市场发展火热，其动力来源主要是锂电池。锂离子电池综合电化学性能优异、比能量密度高达250WhKg^-1，且在不断改进提高，同时制造成本不断下降，具有巨大的发展前景。然而锂离子电池也有其短板，在其频繁充放电过程中容易产热升温，如果该热量及温度不能及时加以控制，将极容易导致热失控而引起电池短路起火甚至爆炸，如：特斯拉电动汽车最近几年的多起燃烧爆炸事故。而一般情况下，动力锂电池的工作温度范围为10～60℃，因此其热安全性越来越受到重视。这些事故的主要原因是锂电池在充放电使用过程中的热失控现象。要解决锂电池的热失控现象，一个可行的方法是及时将锂电池在使用过程中产生的热及时吸收或者消除，以便电池维持在一个安全的温度范围(不超过60℃)。

相对于繁琐且效率不高的强制风冷技术和直接液体冷却技术，相变储能材料可以在恒定的温度或很小的温度范围内吸收大量热量而维持电池处于低温安全状态。因此采用相变储能材料解决锂电池的热失控问题是一种非常行之有效的方法。混合熔盐作为常见的相变储能材料之一具有很多优点，如：高导热系数、高热稳定温度、高相变焓、低蒸汽压等等，其熔点可以通过优化组成及配方降至很低，例如60℃以下。

已有的两种混合熔盐相变储能材料，如ZL201510056451.1和ZL201510056440.3。但这些材料的熔点均超过65℃，不适合作为锂电池热调控的相变储能材料。另外，当以上两种混合熔盐相变储能材料在吸热过程中发生固-液相变的时候，液态熔盐易流失渗漏且具有一定的腐蚀性。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于动力锂电池热调控的相变储热胶囊，待解决的问题是：如何使胶囊具有固液相变效果，使温度不超过50～55℃。

本发明目的通过如下技术方案实现：

用于动力锂电池热调控的相变储热胶囊，其特征在于，相变储热胶囊的储能介质包括20～35wt％硝酸锂、1.5～5wt％硝酸钠、2.5～10wt％硝酸钾、2～10wt％硝酸钙、5～15wt％亚硝酸钠、15～35wt％氯化钠、1～6wt％碳酸钾、1～8wt％硫酸钾，储能介质作为内核材料被封装于致密的二氧化硅薄膜层中，形成小球体状的所述相变储热胶囊。

作为另一种技术方案，所述储能介质包括20～35wt％无水硝酸锂、1.5～5wt％硝酸钠、2.5～10wt％硝酸钾、2～10wt％无水硝酸钙、5～15wt％亚硝酸钠、15～35wt％氯化钠、1～6wt％碳酸钾、1～8wt％硫酸钾。

作为另一种技术方案，所述储能介质包括35～63wt％三水硝酸锂、1.5～5wt％硝酸钠、2.5～10wt％硝酸钾、2.5～15wt％四水硝酸钙、5～15wt％亚硝酸钠、15～35wt％氯化钠、1～6wt％碳酸钾、1～8wt％硫酸钾。

其作用机理是，在内核材料(即储能介质)硝酸锂～硝酸钠～硝酸钾～硝酸钙～亚硝酸钠～氯化钠～碳酸钾～硫酸钾体系中存在一个组成点，该点的相变温度为50～55℃之间。将该相变微胶囊(即相变储热胶囊)用于动力锂电池恒温控制时，当环境温度超过50～55℃时，该微胶囊里面的内核材料即发生固～液相变，从而吸收大量热量而使锂电池温度不超过50～55℃，以获得稳定的安全状态，胶囊外壳很好地避免了液态内核材料的渗漏和腐蚀。