[发明专利]一种纳米金属复合相变材料及其制备方法

说明书

本申请属于相变材料技术领域。本申请提供了一种纳米金属复合相变材料及其制备方法，包括S1：在弱酸环境下，将膨胀石墨与纳米金属混合，依次进行球磨和退火处理，得到导热增强材料；S2：将碳材料进行预分散，得到定型材料；S3：将导热增强材料和定型材料分散于液体石蜡中加热反应，高温固化、冷却，得到所述纳米金属复合相变材料。通过将纳米金属均匀吸附于膨胀石墨的导热网络中，能防止纳米金属沉降团聚问题，大大提高复合相变材料的潜热值；采用碳材料作为定型材料与导热增强材料混合，能够形成封闭的三维网络结构并牢固覆盖在复合相变材料上，有效避免复合相变材料中的裂纹扩散和断裂，防止泄露问题。

技术领域

本申请属于相变材料技术领域，尤其涉及一种纳米金属复合相变材料及其制备方法。

背景技术

随着现代社会的不断发展，汽车的使用越来越普及。然而传统的燃油汽车已经不能符合现代社会发展的要求。燃油汽车产生的汽车尾气造成生态环境不可逆转的破坏，同时燃油汽车也在消耗着大量不可再生的资源，能源资源的短缺制约了燃油汽车的发展，迫使汽车行业向着更干净、更环保的方向发展。近几年政策扶持的以动力电池驱动的新能源汽车正在慢慢代替使用燃油作动力的传统燃油汽车。然而以动力电池驱动的新能源汽车仍处于发展的前期，仍有不少未被解决的缺点，例如电池续航里程短、充放电过程中产生大量热量等，如果动力电池的热管理没有得以解决，致使电池温度过高，容易造成电池效率降低、电池容量减少过快以及缩短电池使用寿命，甚至造成汽车自燃等安全问题。

目前，动力电池的常见冷却方式有空气介质热管理、液体介质热管理和相变材料介质热管理。其中，空气介质热管理存在着散热性能差，散热不均匀，工作可靠性差等缺点。液体介质热管理存在着散热系统结构复杂，安全等级要求高，成本高，需要外界能源消耗帮助等缺点。而传统相变材料介质热管理存在着导热系数低，容易发生泄漏等缺点。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种纳米金属复合相变材料及其制备方法，在防止泄露的情况下提高导热系数和散热性能，降低动力电池模组的温度，保证其在正常的工作温度下工作。

本申请的具体技术方案如下：

本申请提供一种纳米金属复合相变材料的制备方法，包括如下步骤：

S1：在弱酸环境下，将膨胀石墨与纳米金属混合，依次进行球磨和退火处理，得到导热增强材料；

S2：将碳材料进行预分散，得到定型材料；

S3：将所述导热增强材料和所述定型材料分散于液体石蜡中加热反应，高温固化、冷却，得到所述纳米金属复合相变材料。

本申请中，纳米金属具有更高的导热系数，在石蜡中可以改变原相变材料的结构，增强复合相变材料的能量传递效率，从而提高复合相变材料的导热系数；纳米金属与液体石蜡之间存在微对流现象，有利于与液体石蜡之间的能量传递；经过球磨、退火处理后的纳米金属能够形成致密的纳米界面，均匀分布于复合相变材料中，改善碳纳米管与石蜡复合过程中接触热阻过高的问题，强化传热性能。

通过将纳米金属均匀吸附于膨胀石墨的导热网络中，能防止纳米金属沉降团聚问题，大大提高复合相变材料的潜热值，且具有良好的扩散体积，使用较少量便可形成稳定的导热通道，将影响潜热值的风险因素降到最低。选用膨胀石墨作为纳米金属的载体，在发生热失控问题时，能够迅速形成膨胀炭化层包裹电池基体，具有绝热以及隔氧的作用，能在一定程度上抑制电池内部过高的热量以及隔离火焰的蔓延。经过球磨、退火处理后的膨胀石墨重新晶化，能够将纳米金属包裹于网状结构中，从而制备稳定的导热增强材料。

采用碳材料作为定型材料与导热增强材料混合，能够形成封闭的三维网络结构并牢固覆盖在复合相变材料上，能有效避免复合相变材料中的裂纹扩散和断裂，防止泄露问题。石蜡利用外界环境温度变化进行相变过程吸收大量热量，而自身温度几乎保持恒定，形成一个宽的温度平台，在相变过程中吸收热量来进行热量的快速转移，实现高效散热。