[发明专利]一种锂离子电池用导热橡胶材料及制备方法

说明书

本发明提供一种用于锂电池系统耐电解液并导热的复合材料，主要由液态烯烃橡胶和导热填料组成，在动力电池装配过程中引入锂离子电池系统发热部件和散热片之间的间隙，提供具有优异散热性能的电池散热结构。本发明还提供这种用于锂电池系统耐电解液并导热的复合材料的制备方法和使用方法。本发明提供的导热复合材料除具有较高的导热率以外，还具备优良的耐锂电池电解液性能，可在贴近电池(cell)附近使用。本发明简单易行，适合大规模生产应用。

技术领域

本发明涉及一种聚合物复合材料，尤其涉及一种用于动力锂离子电池用导热橡胶材料及其制备方法。

背景技术

电池模块(pack)由若干电池单体(battery cell)串并联组合形成，是组成电池组的元素。实际上，人们往往把模块看成一块大电池。温度是制约电动汽车性能提升的关键因素，较高的温度会导致电极和电解液老化，电池循环次数降低。锂离子电池在进行充放电时，内部将产生大量的热量。如果散热不及时，会导致电池局部温度快速上升，电池使用寿命大大缩短，严重时甚至会造成电池热失控，汽车发生爆燃。温度上升，电池内阻减小，电池效率提高。但温度的升高，又会加速电池内部有害化学反应速率，进而破坏电池。一般来说，温度上升10℃，化学反应速率增加一倍。

相反，在较低的温度下运行时，由于电解液活性低，离子扩散速度慢，电池内阻增加，放电容量会显著降低，充电期间内压上升较快，影响电池的使用安全。电池内部温度及温度均匀性是保证电池组性能及其使用寿命的最重要前提。温度过高或者过低都不利于动力电池的性能发挥。为延长动力电池寿命，提升其电化学性能以及能量效率，必须设计合理的电池热量管理系统，在高温条件下对电池进行散热、低温条件下对电池进行加热或保温，以提升电动汽车整车性能。电池模块热管理是非常重要的电池功能部件。

电池热管理的目标是为电池模块提供一个合理且均匀的工作环境温度。另外、，作为一个汽车零部件，电动车电池热管理系统还必须满足汽车厂的规范和要求：紧凑、重量轻、低成本、易安装，并且要适合不同车型、不同安装位置的特殊需求。

现有的冷却方式有空气对流，液体冷却，相变材料冷却，热管冷却，空调制冷，冷板冷却等，或者两种及其以上方式相互耦合的方式。这些方式都能够将热量从电池模块转移，但是，模块内部一些装配死角、空隙等，会因为传热不及时发生热量富集，温度急剧升高。因此，在模块内部间隙的快速传热非常重要。一般间隙会填充一些导热硅胶，或其它导热材料。电池间隙导热材料既需要优良的导热能力，同时也要满足耐电解液的要求，以防止电解液泄露产生的安全问题。常用的导热材料导热硅胶对电池的电解液耐受能力比较弱，不是一个最优选择。目前的文献，较少关注耐锂离子电解液的导热软胶材料。

发明内容

本发明目的是针对现有导热软胶材料不耐电解液的问题，提供一种用于锂电池系统耐电解液并导热的复合材料，解决现有技术中导热但不耐电解液的缺陷。同时复合材料有足够的可塑性，便于填充，施胶。

本发明的另一目的是提供一种用于锂电池的用于锂电池系统耐电解液并导热的复合材料的制备方法。

本发明的第三目的是提供一种耐电解液的低粘度导热复合材料。

本发明的第四目的是提供将上述导热复合材料引入锂离子电池系统发热部件和散热片之间间隙的方法以及提供具有优异散热性能的电池散热结构。

本发明的上述目的通过包含以下组分的导热组合物来达到。

所述聚烯烃包括所有烯烃(指含有C＝C键(碳-碳双键)(烯键)的碳氢化合物)聚合物以及含第三种或更多单元的共聚物。包括其中一种或多种的共混物。优选分子量较低的聚烯烃弹性体。

所述液态橡胶包括数均分子量在100,000以下的粘稠状可流动液态橡胶。优选烯烃类液态橡胶。更优选的，所述液态橡胶的数均分子量为5000-50000，分子量的分布指数为1.0-1.3。