[发明专利]一种水合盐相变储能材料及其制备方法、电池热管理系统

说明书

本发明公开了一种水合盐相变储能材料及其制备方法、电池热管理系统，所述储能材料由以下原料制成：40~90%的水合盐，0~15%的温度调节剂，1~5%的成核剂，0~2%的增稠剂，9~38%的多孔吸附基质。制备方法包括步骤：（1）将温度调节剂与水合盐混合均匀，得混合物；（2）加热使混合物熔化；（3）搅拌均匀步骤（2）所得混合物，得到熔融态混合物；（4）将增稠剂、成核剂加入熔融态混合物持续搅拌至均相；（5）将步骤（4）所得均相混合物加入到多孔吸附基质中，持续搅拌至混合物完全吸附至多孔基质中；（6）冷却凝固。本发明具有双温段控温能力，实现全温程范围内对电池组的温度调控，提高电池组使用性能和寿命的同时，提高其安全性。

技术领域

本发明涉及电池热管理技术领域，特别涉及一种相变储能和热化学储能一体化的水合盐相变储能材料及其制备方法、电池热管理系统。

背景技术

运输行业的迅猛发展，给能源安全问题带来了巨大的考验，消耗化石能源的同时制造大量的二氧化碳，加剧环境恶化。针对交通工具造成的能源和环境问题，世界各国积极推广更高效、更清洁的新能源电动汽车。随着电动汽车市场的持续扩大，锂离子电池的性能和安全问题也受到了持续的关注。电池需要在最佳工作温度范围内才能保证持续稳定的性能输出，温度过高或过低会显著降低电池的有效容量和循环寿命，甚至还会带来灾难性的事故，因此电池在较大的温度范围内均有对热管理的需求。目前常见电池热管理系统有：空气热管理、热管热管理、液体热管理和相变材料热管理。其中，相变材料热管理系统结构简单紧凑、传热效率高、温度均匀性好、不需要附加供能、成本低，具有明显的应用优势。

目前，由于高级脂肪烃、高级脂肪醇、烷烃型石蜡等有机相变材料温度合适、稳定性好、成本低，成为了相变材料电池热管理的热点。但是，有机相变材料价格昂贵，在实际应用中存在着经济效益的问题。更重要的是，上述有机相变材料控温段单一，在电池热失控阶段的应用还需要其他热管理手段的辅助，同时存在着可燃的风险。在现有的相变材料电池热管理系统研究中，高级脂肪烃、高级脂肪醇、烷烃型石蜡等有机相变材料并不能同时解决中温段电池性能衰减和高温段电池热失控的问题。而水合盐相变材料兼备相变储能和热化学储能的能力，应用在电池热管理中具有双温度段控温作用；同时其阻燃性有效防止电池组因过热出现的燃烧问题，极大地提高电池组的安全性能；其价格低廉，资源广泛，具有很高的经济效益和实用价值。

发明内容

针对以上技术的一个或多个问题，本发明提供了一种相变储能和热化学储能一体化的水合盐相变储能材料及其制备方法、电池热管理系统，可用于动力电池双温度段混合热管理系统。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种水合盐相变储能材料，以质量百分比计算，由以下原料制成：

40~90 %的水合盐，0~15 %的温度调节剂，1~5 %的成核剂，0~2 %的增稠剂，9~38 %的多孔吸附基质。

优选的，所述的水合盐为纯度为99%以上的三水醋酸钠。

优选的，所述的温度调节剂为纯度为99%以上尿素。

优选的，所述成核剂包括石墨粉、铝粉、十水磷酸钠、硫酸钾、氯化钾的一种或两种以上。

优选的，所述增稠剂包括羟甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、海藻酸钠、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷的一种或两种以上。

优选的，所述多孔吸附基质包括膨胀石墨、石墨、石墨粉、铝颗粒、蜂窝状铝板、碳纤维中的一种。

一种如所述水合盐相变储能材料的制备方法，包括步骤：

（1）将温度调节剂与水合盐混合均匀，得混合物；

（2）加热使步骤（1）所得混合物熔化；