相变复合材料及制备方法与流程

本申请涉及相变材料，具体而言，涉及一种相变复合材料及制备方法。

背景技术：

1、储能装置的能效和寿命受温度的影响很大，相较于风冷和液冷这两种热管理方式，相变材料的热管理因结构简单、温度一致性好，且无须加装驱动装置等优势成为当前的研究热点。具体而言，相变材料能够在储能装置的充放电过程中吸收热量；在储能装置的静置过程，能够与外界进行热交换以释放热量。研究人员发现，相关技术中，在相变材料的实际应用过程中会面临材料泄漏，且导热系数低等技术问题。

技术实现思路

1、本申请的一个主要目的在于提供一种能够有效提高热管理的可靠性的相变复合材料及制备方法。

2、为实现上述申请目的，本申请采用如下技术方案：

3、根据本申请的一个方面，提供一种相变复合材料，包括：

4、骨架载体，所述骨架载体形成有多孔隙结构，且所述骨架载体具有羟基；导热填料，分散在所述骨架载体中；相变材料，填充在所述骨架载体的孔隙内，且所述相变材料具有羟基，所述相变材料的羟基与所述骨架载体的羟基形成氢键。

5、本申请实施方式中，相变材料在骨架载体的孔隙内可通过孔吸附和氢键的双重作用，避免相变材料发生泄露的情况，从而保证相变复合材料的热管理的可靠性；另外，由于骨架载体内分散有导热填料，以提高相变复合材料的导热效果，进一步保证相变复合材料的热管理的可靠性。

6、根据本申请的一实施方式，其中，所述相变复合材料还包括针刺纤维毡，所述针刺纤维毡贯穿所述骨架载体和所述导热填料。

7、根据本申请的一实施方式，其中，所述针刺纤维毡包括针刺碳纤维毡、预氧丝纤维毡、针刺玻璃纤维毡中的至少一种。

8、本申请实施方式中，以针刺纤维贯穿骨架载体，从而使得骨架载体的结构更为稳定，以提高相变复合材料的机械性能；另外，选择针刺碳纤维毡，能够同时提高复合箱变材料的导热性能。

9、根据本申请的一实施方式，其中，所述骨架载体为酚醛气凝胶，且所述酚醛气凝胶的孔隙率大于或等于70％。

10、根据本申请的一实施方式，其中，所述导热填料包括三氧化二铝、铜粉、碳化物、硼化物、硅化物中的至少一种。

11、本申请实施方式中，选择三氧化二铝、铜粉、碳化物、硼化物、硅化物等无机导热填料，以保证制备的相变复合材料具有更优的导热效果。

12、根据本申请的一实施方式，其中，所述相变材料为聚乙二醇，且所述相变材料的平均分子量为300～15000。

13、根据本申请的一实施方式，其中，所述相变材料的平均分子量为500～900。

14、本申请实施方式中，通过设置相变材料的平均分子量，以保证相变材料具有合适的熔点，进而保证相变复合材料的热管理的可靠性。

15、根据本申请的一实施方式，其中，所述相变复合材料的表面具有导热膜。

16、本申请实施方式中，通过导热膜的设置，提高相变复合材料导热的均匀性，以进一步提高相变复合材料的热管理的可靠性。

17、根据本申请的一个方面，提供一种相变复合材料的制备方法，包括：

18、将间苯二酚、甲醛和水混合均匀得到前驱体溶液，并在所述前驱体溶液中加入导热填料后进行搅拌以得到混合均匀的悬浊液；在所述悬浊液中加入催化剂进行凝胶反应，得到具有羟基且分散有导热填料的气凝胶骨架；对所述气凝胶骨架进行干燥，得到分散有导热填料的骨架载体；在具有羟基且呈液态的相变材料中浸泡所述骨架载体，以得到相变复合材料。

19、本申请实施方式中，可得到具有多孔结构和羟基，且分散有导热填料的骨架载体，进而将骨架载体在液态的相变材料中浸泡后，可在骨架载体与相变材料之间通过孔吸附和氢键的双重作用保证相变材料稳固在骨架载体的孔隙中，从而得到相变材料不会轻易泄露的相变复合材料，保证相变复合材料的热管理的可靠性。另外，在制作得到骨架载体时，由于加入了导热填料，从而使得骨架载体中分散有导热颗粒，进而便于提高骨架载体的导热效果，以进一步保证了相变复合材料的热管理的可靠性。

20、根据本申请的一实施方式，其中，进行凝胶反应的反应时长为15～40秒，且反应温度为20～35摄氏度。

21、本申请实施方式中，通过控制间苯二酚和甲醛的反应时长和反应温度，以保证间苯二酚与甲醛具有合适的反应温度，同时在较高的反应速率下减小导热填料发生的沉积，进而保证气凝胶骨架中导热填料的均匀分布。

22、根据本申请的一实施方式，其中，在所述悬浊液中加入催化剂之前，还包括：在所述悬浊液中加入针刺纤维毡。

23、根据本申请的一实施方式，其中，对所述气凝胶骨架进行干燥包括：对所述气凝胶骨架进行多个温度阶段的烘干，且所述多个温度阶段的烘干温度逐渐递增，且每个温度阶段的烘干时长为8～24小时；所述多个温度阶段中的第一温度阶段的烘干温度为45～55摄氏度，所述多个温度阶段中的最后一个温度阶段的烘干温度为85～95摄氏度。

24、本申请实施方式中，通过对气凝胶骨架先进行低温烘干，再逐渐升温进行烘干，以保证烘干完成后骨架载体的制备效果，同时保证骨架载体上的孔隙率。

25、根据本申请的一实施方式，其中，所述导热填料的质量与所述间苯二酚、所述甲醛的总质量的比值为1～15:10。

26、本申请实施方式中，通过调整导热填料的加入量，避免导热填料较少，从而保证进行凝胶反应后的骨架载体具有较优的导热效果，同时避免前驱体溶液中的导热填料过量，影响后续的凝胶反应。

27、根据本申请的一实施方式，其中，所述相变材料的质量与所述间苯二酚、所述甲醛的总质量的比值为2～6:10。

28、本申请实施方式中，限定相变材料的含量，保证骨架载体的孔隙中填充足够量的相变材料，从而保证得到的相变复合材料具有可靠的热管理性能；同时避免相变材料过量，造成制作得到的相变复合材料发生相变材料泄露的情况。

29、根据本申请的一实施方式，其中，在具有羟基且呈液态的相变材料中浸泡所述骨架载体之后，还包括：在浸泡后的骨架载体的表面涂覆导热膜。

30、根据本申请的一实施方式，其中，所述催化剂为盐酸、磷酸、亚磷酸、草酸、三氟乙酸和乙酸中的至少一种。

31、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种相变复合材料，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的相变复合材料，其特征在于，所述相变复合材料(100)还包括针刺纤维毡(40)，所述针刺纤维毡(40)贯穿所述骨架载体(10)和所述导热填料(20)。

3.如权利要求2所述的相变复合材料，其特征在于，所述针刺纤维毡(40)包括针刺碳纤维毡、预氧丝纤维毡、针刺玻璃纤维毡中的至少一种。

4.如权利要求1-3任一所述的相变复合材料，其特征在于，所述骨架载体(10)为酚醛气凝胶，且所述酚醛气凝胶的孔隙率大于或等于70％。

5.如权利要求1-3任一所述的相变复合材料，其特征在于，所述导热填料(20)包括三氧化二铝、铜粉、碳化物、硼化物、硅化物中的至少一种。

6.如权利要求1-3任一所述的相变复合材料，其特征在于，所述相变材料(30)为聚乙二醇，且所述相变材料(30)的平均分子量为300～15000。

7.如权利要求6所述的相变复合材料，其特征在于，所述相变材料(30)的平均分子量为500～900。

8.如权利要求1-3任一所述的相变复合材料，其特征在于，所述相变复合材料(100)的表面具有导热膜。

9.一种相变复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，进行凝胶反应的反应时长为15～40秒，且反应温度为20～35摄氏度。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述悬浊液中加入催化剂之前，还包括：在所述悬浊液中加入针刺纤维毡。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，对所述气凝胶骨架进行干燥包括：

13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述导热填料的质量与所述间苯二酚、所述甲醛的总质量的比值为1～15:10。

14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述相变材料的质量与所述间苯二酚、所述甲醛的总质量的比值为2～6:10。

15.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在具有羟基且呈液态的相变材料中浸泡所述骨架载体之后，还包括：在浸泡后的骨架载体的表面涂覆导热膜。

16.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述催化剂为盐酸、磷酸、亚磷酸、草酸、三氟乙酸和乙酸中的至少一种。

技术总结本申请公开了一种相变复合材料及制备方法，涉及相变材料技术领域。该相变复合材料包括：骨架载体，骨架载体形成有多孔隙结构，且骨架载体具有羟基；导热填料，分散在骨架载体中；相变材料，填充在骨架载体的孔隙内，且相变材料具有羟基，相变材料的羟基与骨架载体的羟基形成氢键。本申请实施方式中，相变材料在骨架载体的孔隙内可通过孔吸附和氢键的双重作用，避免相变材料发生泄露的情况，从而保证相变复合材料的热管理的可靠性；另外，由于骨架载体内分散有导热填料，以提高相变复合材料的导热效果，进一步保证相变复合材料的热管理的可靠性。技术研发人员：李鹏飞受保护的技术使用者：厦门海辰储能科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29