[发明专利]相变隔热材料及其制备方法和应用

说明书

本申请提供一种相变隔热材料，包括按重量份计混合的如下组分：相变微胶囊20份～50份、气凝胶1份～10份和基质40份～70份，所述基质包括甲基丙烯酸改性有机硅、活性稀释剂、光引发剂、催化剂和硅烷偶联剂。本申请所述相变隔热材料固化速度快、固化深度深且空间利用率高，既能防止元器件局部过热，又能降低元器件产热对终端的影响。本申请还提供一种所述相变隔热材料的制备方法及应用。

技术领域

本申请涉及隔热材料技术领域，尤其涉及一种相变隔热材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着5G时代的来临、快充技术的发展，电池充放电电流和功率不断提高，产热量急剧增加。电池的发热不仅影响自身的正常工作和使用寿命，还会将热量传导至电子终端，影响用户手感，甚至导致应用程序频繁关闭，严重影响用户体验。因此如何有效降低电池发热对电子终端的影响已成为电池散热技术的研究重点。

为了阻隔电池热量向电子终端(例如，包括但不限于手机)的传导，通常使用隔热材料。由于气凝胶具有0.02W/m·K以下的导热系数，根据傅里叶定律，将气凝胶隔热材料用于电池发热元器件与手机之间，可以起到比空气更好的隔热效果。使用隔热材料虽然可以有效减少电池传导至手机的热量，但热量被封锁在发热元器件附近，会导致电池温度进一步升高，元器件失效率增加，影响电池的安全性和使用寿命。为了解决这一问题，可以引入相变材料。相变材料通过材料的物态变化进行热量的储存和利用，结合相变材料制备的相变隔热材料，既能够吸收热量防止元器件过热，又能够减少电池传导至手机终端的热量。针对手机电池有限的狭小空间，相变隔热材料具有比传统隔热材料更高的隔热效率。

目前的相变隔热材料有的是将隔热材料与相变材料叠层使用，例如，通过依次将相变材料和气凝胶浆料涂覆在PET基底上，制备相变隔热膜材，但电池的热源PCB板(电池保护电路板)凹凸不平，采用膜材贴覆易残留大量空气间隙，空间利用率低；并且相变层、隔热层和基底的结合力较低，实际使用中易出现分层、掉粉等问题。还有的相变隔热材料采用水性基质，但该材料固化依靠溶剂挥发，表干时间较长，产能较低；此外水性溶剂的存在会导致金属元器件腐蚀，不适用于锂电池PCB。还有的相变隔热材料需要加入大量颗粒填料，UV固化型基质难以达到较好的固化深度。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种相变隔热材料，以解决现有技术的相变隔热材料固化速度慢、固化深度不足以及空间利用率低的问题。

另，还有必要提供一种制备上述相变隔热材料的方法。

另，还有必要提供一种上述相变隔热材料在电池中的应用。

本申请一实施方式提供一种相变隔热材料，包括按重量份计混合的如下组分：相变微胶囊20份～50份、气凝胶1份～10份和基质40份～70份。其中，基质包括甲基丙烯酸改性有机硅、活性稀释剂、光引发剂、催化剂和硅烷偶联剂。

相变微胶囊赋予相变隔热材料吸热储能的能力，且可有效减少堵塞气凝胶孔洞，降低对隔热性能的影响。气凝胶赋予相变隔热材料隔热能力，气凝胶的导热系数可以低至接近空气，气凝胶的孔径尺寸小于空气的平均自由程(70nm)，即空气在气凝胶中无法进行热对流，使得气凝胶的气态导热系数进一步降低。气凝胶中含量极少的固体骨架由纳米颗粒组成，接触面积极小，导致气凝胶的固态导热系数同样很小。基于这种特殊结构，气凝胶的导热系数(小于0.02W/m·K)可以低于常温静态空气。由于气凝胶具有0.02W/m·K以下的导热系数，根据傅里叶定律，将气凝胶用于元器件(例如，包括但不限于电池的PCB)与电子终端(例如，包括但不限于手机)之间，可以起到比空气更好的隔热效果。相变微胶囊和气凝胶的结合，既能防止元器件局部过热，又能降低元器件产热对电子终端的影响。基质包括甲基丙烯酸改性有机硅、活性稀释剂、光引发剂、催化剂和硅烷偶联剂，赋予相变隔热材料固化成型能力，相变隔热材料能够通过紫外光(UV)照射达到快速表干和定型，能够通过湿气固化解决阴影区域及UV光照固化不完全区域的固化问题。