本發明涉及電池領域,尤其涉及一種鋁殼涂層及鋰電池
背景技術:
1、隨著儲能市場的蓬勃發展,市場對儲能系統、電池的容量要求越來越高。以大容量為特點的儲能電池“進階”進程加速,不同企業紛紛推出300ah+的電池,如305ah、314ah、320ah、325ah等不同規格的儲能電池不斷涌現,這些大容量電池逐漸替代280ah儲能電池。
2、然而,大容量電芯的發展面臨著嚴峻的散熱挑戰。由于高能量密度電芯散熱量較高,傳統的普通散熱設計難以滿足其散熱需求。在電芯循環過程中,內部會不斷釋放熱量,這使得電芯內部和表面的溫度不一致。這種溫度差異直接影響了電芯循環性能的穩定性,進而降低電池的使用壽命和安全性。例如,在高溫環境下,電池的化學反應速率加快,可能導致電池容量快速衰減;而在低溫環境下,電池的內阻增大,充放電效率降低。此外,若電芯熱量不能及時散發,當熱量積聚到一定程度時,還可能引發熱失控,甚至導致電池起火、爆炸等嚴重安全事故。
3、針對上述問題,現有技術在散熱結構件的設計上進行了諸多嘗試。部分技術通過增加散熱片的方式來提高散熱效率,但這種方式往往增加了電池的體積和重量,不符合儲能設備輕量化、小型化的發展趨勢;還有一些技術采用液體冷卻的方法,雖然散熱效果較好,但存在泄漏風險,且系統復雜,成本較高。目前,亟需一種能夠有效解決大容量電芯散熱問題,同時具備高效、簡便、環境友好等特點的技術方案,以滿足市場對高性能儲能電池的需求。
技術實現思路
1、為了克服現有技術中的缺陷,本發明第一目的是提供一種用于電池的散熱涂料的制備方法,發明第二目的是提供一種復合涂層,本發明第三目的是提供一種鋰電池,本發明第四目的是提供一種用電裝置。
2、為達到上述目的,本發明采用的技術方案是:
3、第一方面,一種用于電池的散熱涂料的制備方法,包括以下步驟:
4、將六方氮化硼與槲皮素混合于無水乙醇中,經超聲分散得到混合溶液;
5、將混合溶液進行離心分散,洗滌并干燥,得到改性六方氮化硼粉末;
6、將改性六方氮化硼粉末與環氧樹脂、環氧固化劑分散于溶劑中,超聲處理得到散熱涂料。
7、本發明中六方氮化硼具有良好的熱導率,將其作為基礎材料,通過加入槲皮素對六方氮化硼進行改性。槲皮素中的-oh基團與六方氮化硼表面發生作用,增強六方氮化硼在極性溶劑中的分散穩定性。分散穩定性的提高意味著在涂層中,六方氮化硼顆粒之間相互接觸并形成熱傳導路徑的可能性更高,從而降低了改性六方氮化硼與樹脂之間的熱阻。同時,槲皮素中的-oh基團能夠與樹脂基體相互作用,促進其在樹脂中的更均勻分布,進一步優化了熱傳導路徑。由散熱涂料制備的復合涂層的熱導率達到2.38w?m-1k-1,能夠快速地將電芯的熱量傳遞出去,有效改善了電池的散熱性能,尤其適用于大于280ah的大容量鋰電池。
8、優選的,所述將六方氮化硼與槲皮素混合于無水乙醇中,經超聲分散得到混合溶液,包括:
9、將六方氮化硼加入無水乙醇中,經超聲分散得到第一混合溶液;
10、將槲皮素加入第一混合溶液中,經超聲分散得到第二混合溶液。
11、將六方氮化硼與槲皮素分兩步進行超聲分散,有助于六方氮化硼和槲皮素在無水乙醇中更充分地混合,提高分散均勻性。利于后續形成穩定的改性六方氮化硼粉末,從而提高復合涂層的性能穩定性,保證散熱效果的一致性。
12、優選的,所述將六方氮化硼與槲皮素混合于無水乙醇中,經超聲分散得到混合溶液,包括:
13、將六方氮化硼加入無水乙醇中,經15~25min超聲分散得到第一混合溶液;
14、將槲皮素加入第一混合溶液中,攪拌25~35min,再經1.5~2.5h超聲分散,在該超聲處理過程中每隔預設時長攪拌5min,最后在攪拌25~35min得到第二混合溶液。在實際加工過程中,可通過磁力攪拌器進行攪拌。在混合過程中進行攪拌,可以提高溶液混合的效率,防止溶液過熱,避免反應過快。所述預設時長可以是半小時。
15、優選的,所述六方氮化硼與槲皮素按質量比(25-35):(6-10)混合于無水乙醇中。進一步優選的,所述六方氮化硼與槲皮素按質量比30:8混合于無水乙醇中。
16、將六方氮化硼加入無水乙醇中超聲分散,形成第一混合溶液。這一步利用超聲的能量使六方氮化硼在無水乙醇中初步分散均勻。之后加入槲皮素,繼續攪拌和超聲分散。槲皮素中的-oh基團能與六方氮化硼表面相互作用,通過非共價修飾的方式增強六方氮化硼在無水乙醇中的分散穩定性。按特定質量比(30:8)混合,能保證兩者充分相互作用,優化后續性能。
17、優選的,所述將混合溶液進行離心分散,洗滌并干燥,得到改性六方氮化硼粉末,包括:
18、將第二混合溶液進行離心分散,得到粗產物;
19、將粗產物用無水乙醇洗滌至少三次,經干燥得到改性六方氮化硼粉末。
20、對混合溶液進行離心分散,使改性后的六方氮化硼與溶液中的其他雜質分離,得到粗產物。用無水乙醇多次洗滌粗產物,進一步去除殘留雜質,確保產物純度。干燥處理得到改性六方氮化硼粉末,為后續制備散熱涂料提供純凈的關鍵原料。
21、優選的,所述將改性六方氮化硼粉末與環氧樹脂、環氧固化劑分散于溶劑中,超聲處理得到散熱涂料,包括:
22、將改性六方氮化硼粉末加入乙醇中,經超聲處理得到改性六方氮化硼-乙醇分散液;
23、將環氧樹脂、環氧固化劑加入改性六方氮化硼-乙醇分散液中,經超聲處理得到散熱涂料;
24、其中,改性六方氮化硼粉末、環氧樹脂、環氧固化劑的質量比為(0.8-1.2):(0.8-1.2):(0.4-0.6)。
25、第二方面,一種復合涂層,所述復合涂層由上述散熱涂料的制備方法制備得到的散熱涂料涂覆于電池鋁殼表面并經固化后形成。
26、優選的,所述復合涂層的zeta電位絕對值≥20mv。zeta電位又叫電動電位,是指剪切面(滑動面)與溶液本體之間的電位差。它是表征膠體分散系穩定性的重要指標。
27、第三方面,一種鋰電池,包括電芯和包裹于所述電芯外的鋁殼,所述鋁殼表面設有上述復合涂層。
28、第四方面,一種用電裝置,所述用電裝置包括上述鋰電池。
29、本發明通過制備特定的散熱涂料并將其應用于鋰電池鋁殼,以解決大容量電芯散熱問題。通過利用六方氮化硼良好的熱導率、槲皮素對六方氮化硼的改性作用,以及環氧樹脂和環氧固化劑形成穩定涂層的特性,提高熱傳導效率,快速將電芯熱量傳遞出去。
30、由于上述技術方案運用,本發明與現有技術相比具有下列優點:
31、六方氮化硼具有良好的熱導率,將其作為基礎材料,通過加入槲皮素對六方氮化硼進行改性。槲皮素中的-oh基團與六方氮化硼表面發生作用,增強六方氮化硼在極性溶劑中的分散穩定性。分散穩定性的提高意味著在涂層中,六方氮化硼顆粒之間相互接觸并形成熱傳導路徑的可能性更高,從而降低了改性六方氮化硼與樹脂之間的熱阻。同時,槲皮素中的-oh基團能夠與樹脂基體相互作用,促進其在樹脂中的更均勻分布,進一步優化了熱傳導路徑。由散熱涂料制備的復合涂層的熱導率達到2.38w?m-1k-1,能夠快速地將電芯的熱量傳遞出去,有效改善了電池的散熱性能,尤其適用于大于280ah的大容量鋰電池。
32、為讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例,并配合所附圖式,作詳細說明如下。