[发明专利]一种基于相变微胶囊的导热灌封硅胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于相变微胶囊的导热灌封硅胶及其制备方法，所述导热灌封硅胶由以质量百分比计的双组分灌封硅胶50％～90％、相变微胶囊5％～25％和表面处理过的导热填料5％～25％组成。所述制备方法包括：导热填料的表面处理；导热复合填料的制备；双组分灌封硅胶中A组分和B组分的制备；导热灌封硅胶中A1组分与B1组分的制备；和导热灌封硅胶的制备。本发明在制备过程中对导热填料进行了表面处理，增加了导热填料在硅胶基体中的分散性，提高了导热灌封硅胶的导热性能，且加入相变微胶囊使得导热灌封硅胶具有储热控温性能。本发明中的导热灌封硅胶具有好的导热性能和储热控温性能。

技术领域

本发明涉及电池热管理技术领域，尤其涉及一种基于相变微胶囊的导热灌封硅胶及其制备方法。

背景技术

电池例如二次电池已经被广泛地作用于无线移动装置的能量源，例如可以作为用于电动车辆、混合电动车辆和插电式混合电动车辆的电源等，从而解决由使用石油燃料的车辆引起的诸如空气污染等问题，小型的无线移动装置可能会使用一个或多个电池单元，而中型或大型无线装置例如车辆可能会使用包括相互连接的多个电池单元的中型或大型电池模块，这样的中型或大型电池模块通常被制造成具有尽可能小的尺寸和重量，因而这些电池模块中堆叠的电池单元集成度非常高。

在电池的充电和放电期间，电池会产生大量的热。特别是电池模块常在其表面上涂覆的地热导率的聚合物材料，难以有效地降低电池单元的总体温度。如果电池模块在充电和放电期间产生的热量未能被有效地移除，那么热量会在电池模块中积聚，导致电池模块加速劣化，降低使用寿命。有时候电池模块甚至可能着火或者爆炸等安全相关的事件。因此一般都需要对电池进行热管理，以控制电池的工作环境温度。

目前，电池的热管理系统一般分为空气冷却和液体冷式。空气冷却是目前主要采用的方法，空气冷却比较容易实现，但冷却效果不佳，液体冷却散热效果较好，但是结构复杂，成本较高，且冷却介质容易泄露，可靠性差。

导热储热灌封硅胶是一种导热双组分加成型有机硅灌封硅胶，可以室温固化，也可加热快速固化，且具有良好的绝缘、防震、耐水、耐臭氧、耐老化性能，能有效防止水汽的渗入，将外界因素的不良影响降到最低。广泛应用于有大功率电子元器件，对散热和耐温要求较高的模块电源和线路板的灌封保护。如新能源汽车动力锂电池、太阳能板、电子元器件的防水、散热、缓冲灌封。

传统的灌封材料导热能力差，在防护的同时，会造成设备工作时热量不易传导、散发不及时，形成局部高温，进而影响设备正常工作甚至引发安全事故。

相变材料(PCMs)是指物质发生相变使能够吸收或者放出热量而该物质本身温度不变或者变化不大的一种智能材料。由于其独特的自适应环境温度调控等功能，因而广泛用于太阳能利用、工业余热废热回收、建筑节能、恒温服饰、蓄冷蓄热空调以及电器件恒温等能源、材料、航空航天、纺织、电力、医学仪器、建筑节能等领域。因此，有人提出了相变材料应用动力电池的热管理系统中。

申请号为201510414903.9的中国专利申请中公开了一种导热硅胶复合相变材料，包含：A)50％～80％的导热硅胶，其为普通的AB双组分有机硅灌封硅胶；B)20％～50％的相变复合材料，其为35℃～55℃的石蜡；C)0％～20％的导热剂，其为膨胀石墨；以及D)0％～20％的阻燃剂，其为三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或几种，其中导热硅胶、相变材料和导热剂等均匀混合、真空排气、固化成型。但是该专利申请中的相变复合材料中导热剂为膨胀石墨，其对相变材料的吸附能力有限，重复使用会导致相变材料融熔流动和渗透迁移的严重问题；另外，膨胀石墨导热填料会严重影响灌封硅胶的绝缘性能，不利于导电场合的灌封应用，作为动力电池的热管理系统，其对动力电池整体安全性与可靠性有较大影响，不适合推广应用；其次，该专利申请中的导热硅胶中所使用的导热剂为氧化铝、氧化镁，其未经过表面处理，直接添加的填料与硅胶基体之间相容性较差，导致导热填料在硅胶基体中的均匀分散性变差、填料/基体间相界面处的热阻增大，导热性能变差。

发明内容