[发明专利]一种固固相变材料及制备方法和应用

说明书

本发明提供一种固固相变材料及制备方法和应用，属于固固相变材料技术领域，固固相变材料由相变材料和阻燃材料混合制成，相变材料由石蜡、高密度聚乙烯和氢化苯乙烯‑丁二烯嵌段共聚物制成，阻燃材料由聚磷酸铵、膨胀石墨、季戊四醇和蒙脱土制成，用于电池热管理的应用；固固相变材料导热系数和相变潜热较高，性能较好；相变温度在燃料电池的最佳温度区间；在热管理初步失控时，固固相变材料初步分解成水和不燃性气体，可以带走部分热量并稀释空气；在高温大火中固固相变材料能够形成多孔炭质层，延迟石蜡蒸发，捕获可燃物，并阻止氧气和热量进入基体，有效防止火势蔓延，减少损失。

技术领域

本发明涉及固固相变材料技术领域，特别涉及一种固固相变材料及制备方法和应用。

背景技术

电池热管理，是根据温度对电池性能的影响，结合电池的电化学特性与产热机理，基于具体电池的最佳充放电温度区间，通过合理的设计，建立在材料学、电化学、传热学、分子动力学等多学科多领域基础之上，为解决电池在温度过高或过低情况下工作而引起热散逸或热失控问题，以提升电池整体性能的一门新技术；电池的运行温度过低，将降低燃料电池的性能；运行温度过高，会导致膜脱水从而影响电池寿命，甚至引起燃烧；

在纯电动汽车，混合电动汽车以及其它以动电池为动力来源的动力系统，电池热管理意义巨大。电池热管理主要包括：风冷，液体冷却，热电冷却，热管冷却以及相变材料热管理等多种方式。其中相变材料热管理，一般采用固液相变材料，但是固液相变材料在相变过程中体积变化大，且易泄露，长期相变容易变性的缺点，现有技术中用于电池热管理开始采用固固相变材料，固固相变材料是通过物质晶体结构的转换来吸收和释放热量，体积变化小，没有过冷、泄露等问题；

例如申请号为CN202110003648.4的发明专利公开了一种固-固复合相变材料，包括固-固相变组分和载体，所述固-固相变组分为多元醇、糖类高分子、酯类缩聚的高分子以及层状钙钛矿中的一种；载体为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝以及泡沫铁中的一种，并将制备后的固固复合相变材料用在终焊焊印上涂抹或压铸复合相变材料，节约了成本，节约了涂抹或压铸的时间。

例如申请号为CN202210230824.2的发明专利公开了一种新型的聚氨酯基固- 固相变材料及制备方法和应用，将相变储能材料聚乙二醇与异佛尔酮二异氰酸酯及1，4-丁二醇在无水无氧的加热环境中进行预聚和扩链反应，反应完成后再将得到的材料进行干燥，获得新型的聚氨酯基固-固相变材料，材料具有优异的热稳定性；该材料用于热管理时，制备的薄膜可以任意弯曲压缩折叠，同时相较其他方法制备的聚氨酯基固-固相变材料具有优异的可拉伸性能。

当对于具有较大碰撞风险的汽车来说，燃料电池一旦受到猛烈撞击或在撞击中被穿透。燃料电池将容易迅速燃烧并传递热量至周围，进而引发爆炸。以上公开专利及现有技术均未针对燃料电池起火后的应对方法，也没有应对起火时的固固相变材料。

发明内容

本发明为克服以上技术问题，提供一种固固相变材料，并将其应用于电池热管理。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种固固相变材料，所述固固相变材料由相变材料和阻燃材料混合制成，所述相变材料由石蜡、高密度聚乙烯和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物制成，所述阻燃材料由聚磷酸铵、膨胀石墨、季戊四醇和蒙脱土制成。

上述方案中，石蜡主要是用来调节相变材料的相变潜热和相变温度，作主储热剂；高密度聚乙烯和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物配合使用形成三维网络结构。从而限制相变材料的流动，使相变材料保持固态，防止因熔融而泄露；