[发明专利]一种动力电池热管理用相变材料的制备方法及其封装工艺

说明书

本发明属于热管理材料技术领域，具体涉及一种动力电池热管理用相变复合材料的制备方法及其封装工艺。一种动力电池热管理用相变复合材料的制备方法，包括以下步骤：制备熔点在25℃以下的低熔点金属合金(LMA)；向LMA中添加纳米材料，以进一步提升其导热性能，得纳米材料/LMA复合材料；将复合材料用于动力电池组封装的热管理材料，并依据电池组的结构。本发明利用纳米材料/LMA复合材料在相变时所引起的界面接触热阻的明显变化，来调控电池和电池组热量的传递，进而控制其运行温度的，达到高温散热和低温保温的效果，确保了电池在合理的温度范围内运行。

技术领域

本发明属于热管理材料技术领域，具体涉及一种动力电池热管理用相变材料的制备方法及其封装工艺。

背景技术

研究表明，电动汽车动力电池必须在20～30℃的温度环境下才能发挥出最佳性能，电池组温度高于40℃或低于15℃时，电池组的容量和能量会产生剧烈衰减，并可能发生短路等危险。因此，需要有效的电池热管理系统来保障电池组的性能和安全。为了解决电池低温失效问题，通常采用辅助加热的方式，但是这种方式存在功耗浪费、升温缓慢等问题，另外，额外的加热装置会增加系统的体积、重量和复杂性，也不符合元器件向小型化和轻量化的发展趋势，因此，目前解决电池低温失效的措施存在很多缺陷。此外，当前研究众多的动力电池热管理材料主要起到散热的作用，并不能发挥低温保温的效果。

目前，相变复合材料在电子元器件的热管理系统中已经发挥出越来越重要的作用，利用相变材料的相变潜热，可以对电子元器件起到短时间的降温与升温作用。中国专利CN113684006A公开了一种固液两相金属-高分子导热相变复合材料的制备方法，利用金属的高导热系数和相变潜热，从而实现复合材料的高导热性，通过调控金属的固相液相比例以及相变潜热来控制导热相变复合材料的导热系数(0.2～30.0W/mK)，以满足不同类型电子设备的散热要求。但是通过这种方式制备的复合材料针对每一个不同导热系数的相变复合材料，应用于不同的电子设备，主要起到导热散热的作用，对于同一种材料来说不能同时起到高温散热和低温保温的作用，在比较低的外界环境下，不能起到保温的作用。

发明内容

基于此现状，本发明提供了一种能够随温度的高低变化而起到散热和保温作用的动力电池热管理材料的制备方法及其封装工艺。包括以下步骤：

(1)制备熔点在25℃以下的低熔点金属合金(LMA)；

(2)向低熔点金属合金中添加纳米材料，以进一步提升其导热性能，得纳米材料/低熔点金属合金复合材料；

(3)将复合材料用于动力电池组封装的热管理材料，并依据电池组的结构，采用合适的封装工艺进行封装。

所述低熔点金属合金是由金属镓、铟和锡复合而成。

所述低熔点金属合金，除了以镓(Ga)、铟(In)、锡(Sn)为主元素进行复合外，为了进一步降低合金的熔点，可以少量复配金属锌(Zn)、铝(Al)和镁(Mg)中的一种或多种；合金中各金属元素所占的比例因合金熔点的需要而变化。

优选的，所述纳米材料主要是指石墨烯、碳纳米管、纳米银和纳米铜颗粒；所述纳米材料的含量为0.5～5wt％。

所述将纳米材料/低熔点金属合金复合材料用于动力电池热管理材料时，其封装工艺如下(具体如图2所示)：

(1)将电池外面包裹一层导热膜，导热膜与电池之间填充热界面材料(TIMs)；

(2)将经导热膜包裹的电池置于电池组中，进行封装和固定；

(3)将纳米材料/LMA复合材料灌注于电池组的空隙中，灌满后进行封装保护。

优选的，所述导热膜为电绝缘导热膜，以氮化硼导热膜为主。

优选的，所述TIMs以导热硅脂为主。