一種柔性膜封裝的吸熱裝置及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種柔性膜封裝的吸熱裝置及其制作方法，包括柔性模殼體、填充封裝于柔性膜殼體內(nèi)的由相變主體材料、導(dǎo)熱填充劑和增稠劑組成的吸熱相變混合物，其中：相變主體材料70%～90%（質(zhì)量）、導(dǎo)熱填充材料5%～29%（質(zhì)量），增稠劑1%～5%（質(zhì)量）。柔性膜作為吸熱材料的外殼很廉價(jià)，并且利用本發(fā)明很容易可以生產(chǎn)加工出鋰電池匹配的吸熱材料；柔性膜是聚合物膜，有熱封性能，封裝后不易泄露；相變主體材料可以根據(jù)使用條件不同，選擇不同相變溫度的材料；導(dǎo)熱填充劑的加入使得熱量在吸熱材料中傳遞更快，吸熱材料各部分熱量更均勻；使用增稠劑解決了導(dǎo)熱填充劑在液態(tài)相變主體材料中沉降的問題，使導(dǎo)熱填充劑分散更加均勻。
【專利說明】
一種柔性膜封裝的吸熱裝置及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電池吸熱材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種柔性膜封裝的吸熱裝置及其制作方法，可應(yīng)用于高倍率鋰電池的熱量管理。
【背景技術(shù)】
[0002]高倍率鋰電池在工作時(shí)，數(shù)分鐘內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，傳統(tǒng)的散熱方式是用金屬隔板進(jìn)行被動(dòng)式散熱，鋰電池的熱量被轉(zhuǎn)移至金屬隔板上，隔板與金屬外殼接觸，熱量被傳遞到外殼。這樣的方案有個(gè)幾個(gè)缺陷:大量的熱量將金屬隔板的溫度升至很高，發(fā)熱體及整個(gè)系統(tǒng)的溫度依然很高；金屬隔板占用很大空間，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的體積比能量不高；金屬隔板不能絕緣，容易造成電池短路，越來越不能滿足高能量密度的新型鋰電池的熱管理需要。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對(duì)【背景技術(shù)】存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種吸熱性更加均勻、吸熱快，且絕緣性好、可靠性高的柔性膜封裝的吸熱裝置及這種柔性膜封裝的吸熱裝置的制造方法。使用相變材料的電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，利用相變材料的相變晗吸收電池產(chǎn)生的熱量，長時(shí)間保持電池的溫度出于適宜范圍。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)的柔性膜封裝的吸熱裝置，其特征在于:包括柔性模殼體，填充封裝于柔性膜殼體內(nèi)的由相變主體材料、導(dǎo)熱填充劑和增稠劑組成的吸熱相變混合物，其中:相變主體材料70%?90% (質(zhì)量)、導(dǎo)熱填充材料5%?29% (質(zhì)量)，增稠劑
1%?5% (質(zhì)量)。
[0006]優(yōu)選的，所述相變主體材料為石蠟、硬脂酸-正丁醇酯、硬脂酸-異丙醇酯、硬脂酸-丙三醇三酯、聚亞氨酯嵌段共聚物(PUPCM)中的一種或多種。
[0007]優(yōu)選的，所述導(dǎo)熱填充材料為石墨、鋁粉、銅粉中的一種或多種。
[0008]優(yōu)選的，所述增稠劑為硬脂酸鈉、硬脂酸鎂、二硬脂酸鋁中的一種或多種。
[0009]優(yōu)選的，所述柔性膜為聚合物封裝膜，為一層或多層復(fù)合膜。
[0010]制作上述柔性膜封裝的吸熱裝置的方法，包括以下步驟:
一)按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)形狀剪裁柔性膜，用膜成型機(jī)在柔性膜上沖殼成產(chǎn)品設(shè)計(jì)形狀，備用；
二)將相變主體材料加入帶具有分散功能的攪拌釜中，根據(jù)選用的相變主體材料的相變溫度加熱到一定溫度，按照比例加入導(dǎo)熱填充材料和增稠劑，攪拌分散均勻；
三)將分散均勻的由相變主體材料、導(dǎo)熱填充劑和增稠劑組成的混合物趁熱注入沖殼成型好的柔性膜中，冷卻；
四)翻折柔性膜，根據(jù)柔性膜的物理特性用熱封機(jī)將翻折后的柔性膜的部分外邊沿封
P ； 五)用抽真空封口機(jī)抽真空并對(duì)步驟四)中未封口的外邊沿進(jìn)行封口，制得柔性膜封裝的吸熱裝置。
[0011]優(yōu)選的，步驟二)中所述加熱溫度為40°C?80°C。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟四)中的封口溫度為180°C?200°C，封口壓力為0.3MPa?
0.6MPa，封口時(shí)間為3秒?5秒。
[0013]優(yōu)選的，所述步驟五)中的封口溫度為180°C?200°C，封口壓力為0.3MPa?
0.6MPa，封P時(shí)間為3秒?5秒，真空值為-0.09MPa?0.1MPa0
[0014]為了保證符合吸熱材料在使用中的壽命和可靠性，作為優(yōu)選方案，將柔性膜封口邊剪裁至3mm?5mm寬，并將其折疊粘貼在吸熱材料殼體的外側(cè)壁。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:柔性膜作為吸熱材料的外殼很廉價(jià)，并且利用本發(fā)明很容易可以生產(chǎn)加工出鋰電池匹配的吸熱材料；柔性膜是聚合物膜，有熱封性能，封裝后不易泄露；相變主體材料可以根據(jù)使用條件不同，選擇不同相變溫度的材料；導(dǎo)熱填充劑的加入使得熱量在吸熱材料中傳遞更快，吸熱材料各部分熱量更均勻；使用增稠劑解決了導(dǎo)熱填充劑在液態(tài)相變主體材料中沉降的問題，使導(dǎo)熱填充劑分散更加均勻。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明符合吸熱材料的結(jié)構(gòu)示意圖，其中掀開了其中一表面。
[0017]圖2是本發(fā)明柔性膜沖殼示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面通過圖1和圖2以及列舉本發(fā)明的一些可選實(shí)施例的方式，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案(包括優(yōu)選技術(shù)方案)做進(jìn)一步的詳細(xì)描述，本實(shí)施例內(nèi)的任何技術(shù)特征以及任何技術(shù)方案均不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明設(shè)計(jì)的柔性膜封裝的吸熱裝置，其特征在于:包括柔性膜殼體1，填充封裝于柔性膜殼體I內(nèi)的由相變主體材料、導(dǎo)熱填充劑和增稠劑組成的混合物2，其中:相變主體材料70%?90% (質(zhì)量)、導(dǎo)熱填充材料5%?29% (質(zhì)量)，增稠劑1%?5% (質(zhì)量)。
[0020]優(yōu)選的，所述相變主體材料為石蠟、硬脂酸-正丁醇酯、硬脂酸-異丙醇酯、硬脂酸-丙三醇三酯、聚亞氨酯嵌段共聚物(PUPCM)中的一種或多種。
[0021]優(yōu)選的，所述導(dǎo)熱填充材料為石墨、鋁粉、銅粉中的一種或多種。
[0022]優(yōu)選的，所述增稠劑為硬脂酸鈉、硬脂酸鎂、二硬脂酸鋁中的一種或多種。
[0023]優(yōu)選的，所述柔性膜為聚合物封裝膜，為一層或多層復(fù)合膜。
[0024]下面給出制作上述其中的部分柔性膜封裝的吸熱裝置的方法:
實(shí)施方式一
1.按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)形狀剪裁柔性膜，用膜成型機(jī)將柔性模沖壓成型如圖2形狀，備用，型腔的尺寸和沖殼深度可以根據(jù)鋰電池的外形尺寸和柔性膜沖深性能調(diào)整；
2.將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%石蠟(60°C相變石蠟)加入具有分散功能的攪拌釜中，加熱至65 0C ~75°C 保溫；
3.按照比例加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的硬脂酸鈉，開啟攪拌5分鐘，開啟分散，轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘，分散15分鐘；
4.加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%的銅粉(200目)，攪拌、分散30分鐘，測量粘度為6000?1000Pa.s即可，保溫；
5.將上述熱的混合物注入沖殼成型好的柔性膜型腔內(nèi)，冷卻；
6.將柔性模沿著對(duì)折線3對(duì)折，用熱封機(jī)將柔性模的第一外沿邊4和第二外沿邊5封裝；
7.用抽真空封口機(jī)將第三外沿邊6抽真空封口封口，制成符合吸熱材料；
上述用到熱封機(jī)、抽真空封口機(jī)參數(shù)為:熱封頭溫度為180°C?20(TC，壓縮空氣0.3MPa?0.6MPa，真空度為-0.09MPa?0.1MPa,封裝時(shí)間為3?5秒。
[0025]優(yōu)選的，將第一至第三外沿邊4 - 6剪切至3?5mm，將第一至第三外沿邊4 - 6沿著型腔厚度方向折起后，用3?5_的聚酰亞胺膠帶粘在型腔外側(cè)壁。
[0026]實(shí)施方式二
1.按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)形狀剪裁柔性膜，用膜成型機(jī)將柔性模沖壓成型如圖2形狀，備用，型腔的尺寸和沖殼深度可以根據(jù)鋰電池的外形尺寸和柔性膜沖深性能調(diào)整；
2.將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%石蠟(540C相變石蠟)加入具有分散功能的攪拌釜中，加熱至600C保溫；
3.按照比例加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的硬脂酸鈉，開啟攪拌5分鐘，開啟分散，轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘，分散15分鐘；
4.加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28%的石墨粉(100目)，攪拌、分散30分鐘，測量粘度為6000?10000Pa*s即可，可以調(diào)節(jié)溫度至粘度合格為止，保溫；
5.將上述熱的混合物注入沖殼成型好的柔性膜型腔內(nèi)，冷卻；
6.將柔性模沿著對(duì)折線3對(duì)折，用熱封機(jī)將柔性模的第一外沿邊4和第二外沿邊5封裝；
7.用抽真空封口機(jī)將第三外沿邊6抽真空封口封口，制成符合吸熱材料；
上述用到熱封機(jī)、抽真空封口機(jī)參數(shù)為:熱封頭溫度為180°C?20(TC，壓縮空氣0.3MPa?0.6MPa，真空度為-0.09MPa?0.1MPa,封裝時(shí)間為3?5秒。
[0027]優(yōu)選的，將第一至第三外沿邊4 - 6剪切至3?5mm，將第一至第三外沿邊4 - 6沿著型腔厚度方向折起后，用3?5_的聚酰亞胺膠帶粘在型腔外側(cè)壁。
[0028]實(shí)施方式三
1.按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)形狀剪裁柔性膜，用膜成型機(jī)將柔性模沖壓成型如圖2形狀，備用，型腔的尺寸和沖殼深度可以根據(jù)鋰電池的外形尺寸和柔性膜沖深性能調(diào)整；
2.將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%PUPCM(聚亞氨酯嵌段共聚物)(70°C相變)加入具有分散功能的攪拌釜中，加熱至80°C保溫；
3.按照比例加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的硬脂酸鎂，開啟攪拌5分鐘，開啟分散，轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘，分散15分鐘；
4.加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9%的鋁粉(200目)，攪拌、分散30分鐘，測量粘度為6000~10000Pa*s即可，可以調(diào)節(jié)溫度至粘度合格為止，保溫；
5.將上述熱的混合物注入沖殼成型好的柔性膜型腔內(nèi)，冷卻；
6.將柔性模沿著對(duì)折線3對(duì)折，用熱封機(jī)將柔性模的第一外沿邊4和第二外沿邊5封裝；
7.用抽真空封口機(jī)將第三外沿邊6抽真空封口封口，制成符合吸熱材料；
上述用到熱封機(jī)、抽真空封口機(jī)參數(shù)為:熱封頭溫度為180°C?20(TC，壓縮空氣
0.3MPa?0.6MPa，真空度為-0.09MPa?0.1MPa,封裝時(shí)間為3?5秒。
[0029]優(yōu)選的，將第一至第三外沿邊4 - 6剪切至3?5mm，將第一至第三外沿邊4 - 6沿著型腔厚度方向折起后，用3?5_的聚酰亞胺膠帶粘在型腔外側(cè)壁。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柔性膜封裝的吸熱裝置，其特征在于:包括柔性模殼體、填充封裝于柔性膜殼體內(nèi)的由相變主體材料、導(dǎo)熱填充劑和增稠劑組成的吸熱相變混合物，其中:相變主體材料70%?90% (質(zhì)量)、導(dǎo)熱填充材料5%?29% (質(zhì)量)，增稠劑1%?5% (質(zhì)量)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性膜封裝的吸熱裝置，其特征在于:所述相變主體材料為石蠟、硬脂酸-正丁醇酯、硬脂酸-異丙醇酯、硬脂酸-丙三醇三酯、聚亞氨酯嵌段共聚物(PUPCM)中的一種或多種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性膜封裝的吸熱裝置，其特征在于:所述導(dǎo)熱填充材料為石墨、鋁粉、銅粉中的一種或多種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性膜封裝的吸熱裝置，其特征在于:所述增稠劑為硬脂酸鈉、硬脂酸鎂、二硬脂酸鋁中的一種或多種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性膜封裝的吸熱裝置，其特征在于:所述柔性膜為聚合物封裝膜，為一層或多層復(fù)合膜。6.制作權(quán)利要求1所述柔性膜封裝的吸熱裝置的方法，包括以下步驟: 一)按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)形狀剪裁柔性膜，用膜成型機(jī)在柔性膜上沖殼成產(chǎn)品設(shè)計(jì)形狀，備用； 二)將相變主體材料加入帶具有分散功能的攪拌釜中，根據(jù)選用的相變主體材料的相變溫度加熱到一定溫度，按照比例加入導(dǎo)熱填充材料和增稠劑，攪拌分散均勻； 三)將分散均勻的由相變主體材料、導(dǎo)熱填充劑和增稠劑組成的混合物趁熱注入沖殼成型好的柔性膜中，冷卻； 四)翻折柔性膜，根據(jù)柔性膜的物理特性用熱封機(jī)將翻折后的柔性膜的部分外邊沿封P ； 五)用抽真空封口機(jī)抽真空并對(duì)步驟四)中未封口的外邊沿進(jìn)行封口，制得柔性膜封裝的吸熱裝置。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柔性膜封裝的吸熱裝置制作方法，其特征在于:步驟二)中所述加熱溫度為40°C?80°C。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柔性膜封裝的吸熱裝置制作方法，其特征在于:所述步驟四)中的封口溫度為180°C?200°C，封口壓力為0.3MPa?0.6MPa，封口時(shí)間為3秒?5秒。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柔性膜封裝的吸熱裝置制作方法，其特征在于:所述步驟五)中的封口溫度為180°C?200°C，封口壓力為0.3MPa?0.6MPa，封口時(shí)間為3秒?5秒，真空值為-0.09MPa ?-0.1MPa。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柔性膜封裝的吸熱裝置制作方法，還包括步驟:將柔性膜封口邊剪裁至3mm?5mm寬，并將其折疊粘貼在吸熱材料殼體的外側(cè)壁。
【文檔編號(hào)】H01M10/6569GK105895985SQ201510455115
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年7月30日
【發(fā)明人】汪麗麗, 桂成新, 蔡浩, 胡德
【申請(qǐng)人】武漢環(huán)材科技有限公司