[发明专利]现场固化轻质导热界面

说明书

本发明提供了一种被配置为设置在散热器与热释放设备之间的热界面构件，该热界面构件包括热界面构件。热界面构件具有导热的现场固化聚合物泡沫垫，该导热的现场固化聚合物泡沫垫被配置为保持与散热器和热释放设备中的每一者均匀接触。热界面构件另外被配置为吸收由热释放设备释放的热能，并且将该释放的热能引导到散热器。聚合物泡沫垫具有包括各向异性导热各向异性填充材料和各向同性导热各向异性填充材料中的至少一者的基体结构，并且其特征在于泡沫材料密度低于0.5g/cm³。

背景技术

本公开涉及在热能源与邻近的结构之间的现场固化轻质导热界面。

各种电动和电子设备(诸如能量存储电池、控制模块、电动机、计算机等)释放废热作为其主要操作的副产品。

能量存储电池(例如，电池)可广泛分类为一次能量存储单元和二次能量存储单元。一次能量存储电池(例如，一次性电池)旨在使用直到耗尽，之后它们简单地用一个或多个新的能量存储电池替换。二次能量存储电池(例如，可再充电电池)能够被再充电和再使用，因此与一次性能量存储单元相比提供了经济、环保和易用的益处。一次能量存储电池和二次能量存储电池两者可互连并组织成能量存储电池组，以递送期望的电压、容量或电力密度。

与一次电池相比，二次电池诸如锂离子电池往往更容易发生热失控或内部温度不受控制的升高。具体地讲，当内部反应速率增加直至生成的热多于可撤出的热时，发生热失控，从而导致反应速率和热生成两者的进一步增加。最终，生成热的量可能足以导致电池的效用的损失以及电池附近材料的损坏。二次能量存储电池中的热失控可通过电池内的短路、不正确的电池使用、物理损坏、制造缺陷或电池暴露于极端外部温度而引发。

在热失控事件期间，快速释放大量热能，从而将整个电池加热至高达900℃或更高的温度。由于电池温度增加经历热失控，电池组内邻近的电池的温度通常也会增加。如果允许邻近的电池的温度不受阻碍地增加，则此类电池也可能进入热失控状态，从而导致级联效应，其中单个电池内的热失控的引发在整个存储电池组中传播。因此，来自电池组的电力可被中断，而采用电池组的系统可能由于热失控的规模和相关联的热能释放而引起附带损坏。

发明内容

被配置为设置在散热器与热释放设备之间的热界面构件包括热界面构件。热界面构件具有导热的现场固化聚合物泡沫垫，该导热的现场固化聚合物泡沫垫被配置为保持与散热器和热释放设备中的每一者均匀接触。热界面构件另外被配置为吸收由热释放设备释放的热能，并且将该释放的热能引导到散热器。聚合物泡沫垫具有包括各向异性导热填充材料和各向同性导热填充材料中的至少一者的基体结构，并且其特征在于泡沫材料密度低于0.5g/cm³。

热界面构件可包括各向异性导热层，该各向异性导热层被配置为将由热释放设备释放的热能引导到散热器。

导热层可为各向异性的并且包括氮化硼、石墨和石墨烯中的至少一者。

导热层可为各向同性的并且包括氮化铝、碳化硅、氧化铝、氧化锌、金属粉末和合成金刚石中的至少一者。

聚合物泡沫垫可包括耐热的热固性聚合物，该耐热的热固性聚合物具有有机硅、丙烯酸、聚氨酯、聚乙烯酯、聚环烯烃、聚烯烃和聚苯乙烯中的至少一者。

聚合物泡沫垫的基体结构可具有开孔或闭孔泡沫构造。此外，闭孔泡沫构造可包括被配置为微胶囊的发泡剂。

聚合物泡沫垫可为导电的，并且热界面构件可另外包括电隔离层。

电隔离层可被配置为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。

聚合物泡沫垫可为非导电的并且其特征在于不存在电隔离构件。