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一种新能源汽车电池散热石墨导热胶及其制备方法

申请号 CN202311316387.7 申请日 2023-10-12 公开(公告)号 CN117327400B 公开(公告)日 2024-04-12
申请人 东莞市鸿亿导热材料有限公司; 发明人 郑志成; 朱全红; 周招团; 黄治豪;
摘要 本 申请 涉及锂 电池 散热 材料领域,尤其涉及一种新 能源 汽车 锂电池散热用 石墨 导热 硅 胶及其制备方法。一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶,包括以下 质量 份数的原料:硅 橡胶 生胶60‑70份、填料13‑18份、 石墨烯 8‑10份、改性石墨18‑22份、分散剂2‑4份、 偶联剂 0.5‑1份、 固化 剂0.3‑0.8份。本申请通过改性石墨烯和改性石墨的添加有效提高了石墨导热硅胶的导热性能,使其具有较高的导热系数、优良的绝缘性能、高击穿 电压 和一定的 力 学弹性,能够满足新能源汽车锂电池的散热需求,并具有较高的安全性和可靠性。
权利要求

1.一种新能源汽车电池散热石墨导热胶,其特征在于,包括以下质量份数的原料:硅橡胶生胶60‑70份、填料13‑18份、石墨烯8‑10份、改性石墨18‑22份、分散剂2‑4份、偶联剂0.5‑1份、固化剂0.3‑0.8份,其中,所述填料包括纳米氮化5‑7份、其颗粒粒径35nm‑
55nm,纳米氮化4‑7份、其颗粒粒径75nm‑85nm,纳米化硅2‑9份、其颗粒粒径50nm‑80nm;
所述石墨烯为改性石墨烯,其制备方法,包括以下步骤:
S21:将浓度为4g/L的化石墨烯溶液升温至55‑60℃;
S22:在氧化石墨烯溶液缓慢加入叔丁基肼,70‑75℃浴条件下反应20‑23小时;
S23:反应完毕后对所得溶液进行离心分离,将溶液洗涤至中性,最后真空干燥,真空干燥的温度为5℃,且干燥时间为60小时,得到石墨烯粉末;
S24:将10‑15g硅烷偶联剂,40‑50g乙醇、200‑400g水混合,缓慢加入100g石墨烯粉末,充分搅拌,加热到80℃,回流120min,将处理后的改性石墨烯分离、烘干待用;
在步骤S22中,所述氧化石墨烯与所述叔丁基肼的质量比为1:10‑15;在步骤S24中,所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β‑甲氧乙氧基)硅烷、γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种;
所述改性石墨的制备方法为:将10g乙烯基三乙氧基硅烷,60g乙醇、200‑300g水混合,缓慢加入200g石墨粉末,充分搅拌,加热到70℃,回流100min,将处理后的改性石墨进行抽滤,烘干并粉碎,然后在功率为1000W、氧气的体积浓度为5%的条件下进行,等离子体表面处理5s,得到颗粒粒径为2‑8μm的改性石墨,待用;
所述分散剂为聚甲酸酯、聚乙烯醇、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷按照质量比7:
1‑4:2‑6:1‑2的组合物;
所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶中的一种;
所述固化剂为三甲基已二胺、过氧化二叔丁基、乙烯基三胺、二乙胺基丙胺中的一种或多种;所述偶联剂为γ‑氨丙基三乙氧基硅烷、N‑(β一氨乙基)‑γ‑氨丙基三甲(乙)氧基硅烷、γ‑(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ‑二乙烯三胺丙烯三乙氧基硅烷中的一种或多种。
2.一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶的制备方法,其特征在于,采用权利要求1所述一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶的原料,包括以下步骤:
S91、按照质量份数,将硅橡胶生胶、填料、石墨烯、改性石墨、偶联剂、固化剂混合均匀,搅拌时间20‑30min,搅拌速度为300 400r/min,得到初步混合物;
S92、对初步混合物高速搅拌,得到半成品,其中搅拌温度为95‑120℃,搅拌时间30‑
40min,搅拌速度为3000‑4000r/min;
S93、将分散剂加入半成品内并搅拌均匀,搅拌时间10‑15min,搅拌速度为300‑400r/min;
S94、交联固化,得到石墨导热硅胶。
3.根据权利要求2所述一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶的制备方法,其特征在于,在步骤S94中,所述交联固化温度为130℃‑170℃。

说明书全文

一种新能源汽车电池散热石墨导热胶及其制备方法

技术领域

[0001] 本申请涉及锂电池散热材料领域,尤其涉及一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶及其制备方法。

背景技术

[0002] 新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源汽车等。其中纯电动汽车是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车,它利用蓄电池作为储能动力源,通过电池向电动机提供电能,驱动电动机运转,从而推动汽车行驶,目前大多数的新能源汽车都指的是纯电动汽车。
[0003] 作为新能源汽车动力核心的锂离子电池,它是通过并联再串联的方向形成汽车电池组,由于电池之间密集的组装方式,很容易形成高温环境,对电池性能与荷电状态造成一定的影响,严重的话会导致新能源汽车动力系统控制失效。
[0004] 目前常见的新能源汽车动力电池散热方法,通过在电池组之间与电池底部散热板增加导热硅胶片,而电池组的侧面则通过空气散热,除了能起到很好的热量传导工作,还能在电池组之间形成很好的隔离减震作用,能够有效的避免电池之间的因摩擦震动导致的短路、磨损现象。但是目前的导热硅胶的导热效果不佳,需要解决。发明内容
[0005] 本申请目的在于针对当前技术的不足,提供一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶及其制备方法。
[0006] 第一方面,本申请提供一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶,采用如下技术方案:
[0007] 一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶,包括以下质量份数的原料:硅橡胶生胶60‑70份、填料13‑18份、石墨烯8‑10份、改性石墨18‑22份、分散剂2‑4份、偶联剂0.5‑1份、固化剂0.3‑0.8份,其中,所述填料包括纳米氮化铝5‑7份、其颗粒粒径35nm‑55nm,纳米氮化4‑7份、其颗粒粒径75nm‑85nm,纳米化硅2‑9份、其颗粒粒径50nm‑80nm。
[0008] 通过采用上述技术方案,在本申请的新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶中,各组分的作用及协同作用如下:硅橡胶生胶:作为硅胶基体,提供胶体的保护性质,增加材料的柔韧性和弹性,使之具有一定的力学弹性特性。填料:填料用于增加石墨导热硅胶的稠度和加强其机械强度。纳米氮化铝、纳米氮化硼和纳米碳化硅是常用的填料。纳米氮化铝和纳米氮化硼的颗粒粒径较小,提供更大的表面积,能够增加材料与其他组分之间的接触面积,提高导热性能。纳米碳化硅在填料中起到增加材料的导热性能的作用。石墨烯:石墨烯作为一种具有优异的导热性能的材料,能够提高整个石墨导热硅胶的导热系数。石墨烯的加入可以增加材料的导热路径,改善导热性能,提高材料的散热效果。改性石墨:改性石墨可以增加石墨导热硅胶的导热性能和稳定性。改性石墨通常具有较高的热导率和较好的热稳定性,能够有效地提高散热效果,并保持材料的导热性能。分散剂:分散剂的作用是将各种原料均匀分散在硅胶基体中,确保各组分之间的有效接触,提高材料的整体导热性能。偶联剂:偶联剂的作用是在填料和硅胶基体之间形成化学键,增加填料与基体之间的粘附力,提高材料的机械强度和热导率。固化剂:固化剂的作用是使石墨导热硅胶在固化过程中形成稳定的化学结构,增加材料的绝缘性能、击穿电压及机械强度。通过这些组分的作用及协同作用,使得石墨导热硅胶具有良好的导热性能、导热系数,并且具有优异的绝缘性能、高击穿电压和适当的力学弹性,能够满足新能源汽车锂电池散热使用的要求。
[0009] 优选的,所述石墨烯为改性石墨烯,其制备方法,包括以下步骤:
[0010] S21:将浓度为4g/L的化石墨烯溶液升温至55‑60℃;
[0011] S22:在氧化石墨烯溶液缓慢加入叔丁基肼,70‑75℃浴条件下反应20‑23小时;
[0012] S23:反应完毕后对所得溶液进行离心分离,将溶液洗涤至中性,最后真空干燥,真空干燥的温度为‑5℃,且干燥时间为60小时,得到石墨烯粉末;
[0013] S24:将10‑15g硅烷偶联剂,40‑50g乙醇、200‑400g水混合,缓慢加入100g石墨烯粉末,充分搅拌,加热到80℃,回流120min,将处理后的改性石墨烯分离、烘干待用。
[0014] 优选的,所述氧化石墨烯与所述叔丁基肼的质量比为1:10‑15,所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β‑甲氧乙氧基)硅烷、γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种。
[0015] 通过采用上述技术方案,在本申请中,氧化石墨烯与叔丁基肼反应生成改性石墨烯,用作石墨导热硅胶材料的填料之一。氧化石墨烯在加热条件下与叔丁基肼反应,可以使氧化石墨烯表面的羟基被还原生成醇基,从而降低其亲水性,并引入有机基团,从而提高改性石墨烯在硅烷偶联剂中的分散性和相容性。硅烷偶联剂是一种可以在有机物和无机物之间形成化学键的功能性化合物。在本申请中,硅烷偶联剂的作用是与改性石墨烯表面的醇基发生化学反应,形成硅‑氧‑碳键,从而将改性石墨烯有效地与硅橡胶生胶和其他成分相互连接,提高材料的强度和稳定性。不同种类的硅烷偶联剂在改性石墨烯中起到不同的作用。乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三甲氧基硅烷可以在改性石墨烯表面形成稳定的键,提高石墨烯与硅橡胶生胶的黏附性和分散性;乙烯基三(β‑甲氧乙氧基)硅烷可以通过其β‑甲氧乙氧基基团增加改性石墨烯与硅橡胶生胶之间的相互作用;γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷在改性石墨烯表面形成更密的化学键结构,提高改性石墨烯在石墨导热硅胶中的分散性和稳定性。在石墨导热硅胶中,石墨烯和改性石墨的存在可以提高材料的导热性能,增加散热效果。纳米氮化铝、纳米氮化硼和纳米碳化硅等填料的加入可以增加材料的导热性能,并提高材料的强度和抗压性能。分散剂和偶联剂的使用可以提高填料的分散性和与基体的相容性,从而增加材料的稳定性和抗老化性能。固化剂的加入可以使石墨导热硅胶形成坚固的网络结构,提高材料的耐高温性能。
[0016] 综上所述,该石墨导热硅胶中各种原料的选择和配比可以相互促进,共同发挥作用,充分发挥石墨烯和改性石墨的导热和增强作用,提高石墨导热硅胶的导热性能和力学性能,适用于新能源汽车锂电池的散热使用。
[0017] 优选的,所述改性石墨的制备方法为:将10g乙烯基三乙氧基硅烷,60g乙醇、200‑300g水混合,缓慢加入200g石墨粉末,充分搅拌,加热到70℃,回流100min,将处理后的改性石墨进行抽滤,烘干并粉碎,然后在功率为1000W、氧气的体积浓度为5%的条件下进行,等离子体表面处理5s,得到颗粒粒径为2‑8μm的改性石墨,待用。
[0018] 通过采用上述技术方案,在本申请中,改性石墨是石墨导热硅胶中的主要成分之一,其制备方法可以通过与乙烯基三乙氧基硅烷反应来实现。在反应过程中,乙烯基三乙氧基硅烷起到了偶联剂的作用。它与石墨表面的碳基团发生化学反应,形成硅‑碳键,将改性石墨与其他成分有效地结合起来。这样可以提高改性石墨在石墨导热硅胶中的分散性、相容性以及与硅橡胶的黏附性。在制备改性石墨的过程中,还采用了等离子体表面处理的方法。等离子体通过激发氧分子生成大量氧离子,并形成一种活性的等离子体气体。这种等离子体气体与改性石墨的表面发生反应,引入氧化官能团,增加改性石墨表面的化学活性。这样可以提高改性石墨与其他成分的相容性和分散性。通过以上方法制备得到的改性石墨具有适当的颗粒粒径,可以在石墨导热硅胶中提供良好的填充效果。改性石墨的加入可以增加石墨导热硅胶的导热性能,并发挥它在材料中的增强作用,提高材料的机械强度和抗压性能。
[0019] 优选的,所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶中的一种。
[0020] 优选的,所述分散剂为聚甲酸酯、聚乙烯醇、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷按照质量比7:1‑4:2‑6:1‑2的组合物。
[0021] 通过采用上述技术方案,在本申请中,分散剂是石墨导热硅胶中的一个重要成分,其由聚氨基甲酸酯、聚乙烯醇、二甲基硅油和甲基三甲氧基硅烷按照一定比例组合而成。分散剂的加入可以降低填料和石墨烯等固体颗粒的表面能,提高石墨导热硅胶对填料的分散性。这样可以使填料更加均匀地分散在硅胶基质中,避免出现团聚和堆积现象,提高导热性能。分散剂中的聚氨基甲酸酯和聚乙烯醇具有良好的胶黏性和粘接性,可以增强硅胶与填料、改性石墨等成分之间的粘合力。这种粘合力的增强有助于提高硅胶的力学强度和抗压强度。散剂中的甲基三甲氧基硅烷具有较高的表面活性,可以在填料表面形成一层覆盖,改变填料表面的性质。这样可以提高填料与硅胶之间的相容性,增强二者间的黏附力,进一步提高硅胶的绝缘性能和耐高温性能。分散剂中的二甲基硅油具有良好的润湿性,可以使硅胶与填料、改性石墨等成分之间的接触更加紧密。这样有助于提高热量的传导效率,提高石墨导热硅胶的导热性能。因此,在石墨导热硅胶中,分散剂起着增强填料分散性、粘合硅胶与填料之间的力学强度、改善表面性质和润湿性的作用。同时,分散剂与其他成分的协同作用可以进一步提高石墨导热硅胶的导热性能和绝缘性能,满足新能源汽车锂电池的散热需求。
[0022] 优选的,所述固化剂为三甲基已二胺、过氧化二叔丁基、乙烯基三胺、二乙胺基丙胺中的一种或多种。
[0023] 优选的,所述偶联剂为γ氨丙基三乙氧基硅烷、N(β一氨乙基)γ氨丙基三甲(乙)氧基硅烷、γ(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ二乙烯三胺丙烯三乙氧基硅烷中的一种或多种。
[0024] 第二方面,本申请提供一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶的制备方法,采用如下的技术方案:
[0025] 一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶的制备方法,采用上述一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶的原料,包括以下步骤:
[0026] S91、按照质量份数,将硅橡胶生胶、填料、石墨烯、改性石墨、偶联剂和固化剂混合均匀,搅拌时间20‑30min,搅拌速度为300‑400r/min,得到初步混合物;
[0027] S92、对初步混合物高速搅拌,得到半成品,其中搅拌温度为95‑120℃,搅拌时间30‑40min,搅拌速度为3000‑4000r/min;
[0028] S93、将分散剂加入半成品内并搅拌均匀,搅拌时间10‑15min,搅拌速度为300‑400r/min;
[0029] S94、交联固化,得到石墨导热硅胶。
[0030] 优选的,在步骤S94中,所述交联固化温度为130℃‑170℃。
[0031] 通过采用上述技术方案,本申请的石墨导热硅胶具有良好的导热性能、优良的绝缘性能、高击穿电压和一定的力学弹性,能够满足新能源汽车锂电池的散热需求,并具有一定的安全性和可靠性。
[0032] 综上所述,本申请的有益技术效果:
[0033] 1.良好的导热性能:石墨烯和改性石墨的添加有效提高了石墨导热硅胶的导热性能,使其具有较高的导热系数。这可以提高新能源汽车锂电池的散热效率,避免电池过热导致性能下降或安全问题。
[0034] 2.优良的绝缘性能:由于硅橡胶生胶的加入和分散剂的作用,石墨导热硅胶具有良好的绝缘性能。这可以防止电池内部发生短路或漏电等安全问题,提高电池的可靠性。
[0035] 3.高击穿电压:石墨导热硅胶的硅橡胶和固化剂的加入使其具有较高的击穿电压。这可以提高电池的抗电击穿能力,降低电池故障的险。
[0036] 4.一定的力学弹性:石墨导热硅胶的硅橡胶生胶的添加使其具有一定的力学弹性,不易被压碎或压裂。这可以在电池的振动或外界冲击下保护电池结构的完整性,提高电池的使用寿命。

具体实施方式

[0037] 下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本申请,而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0038] 实施例1
[0039] 一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶,包括以下质量份数的原料:甲基乙烯基硅橡胶60g、填料13g、石墨烯8g、改性石墨18g、分散剂2g、γ氨丙基三乙氧基硅烷0.5g、三甲基已二胺0.8g,其中,所述填料包括纳米氮化铝5g、其颗粒粒径35nm‑55nm,纳米氮化硼4g、其颗粒粒径75nm‑85nm,纳米碳化硅4g、其颗粒粒径50nm‑80nm,所述分散剂为聚氨基甲酸酯、聚乙烯醇、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷按照质量比7:1:2:1的组合物。
[0040] 所述石墨烯为改性石墨烯,其制备方法,包括以下步骤:
[0041] S21:将10L浓度为4g/L的氧化石墨烯溶液升温至55℃;
[0042] S22:在氧化石墨烯溶液缓慢加入叔丁基肼400g,70℃水浴条件下反应20小时;
[0043] S23:反应完毕后对所得溶液进行离心分离,将溶液洗涤至中性,最后真空干燥,真空干燥的温度为‑5℃,且干燥时间为60小时,得到石墨烯粉末;
[0044] S24:将10g乙烯基三乙氧基硅烷,40g乙醇、200g水混合,缓慢加入100g石墨烯粉末,充分搅拌,加热到80℃,回流120min,将处理后的改性石墨烯分离、烘干待用。
[0045] 所述改性石墨的制备方法为:将10g乙烯基三乙氧基硅烷,60g乙醇、200g水混合,缓慢加入200g石墨粉末,充分搅拌,加热到70℃,回流100min,将处理后的改性石墨进行抽滤,烘干并粉碎,然后在功率为1000W、氧气的体积浓度为5%的条件下进行,等离子体表面处理5s,得到颗粒粒径为2‑8μm的改性石墨,待用。
[0046] 一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶的制备方法,采用上述一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶的原料,包括以下步骤:
[0047] S91、按照质量份数,将甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、填料、石墨烯、改性石墨、γ氨丙基三乙氧基硅烷、三甲基已二胺混合均匀,搅拌时间20min,搅拌速度为300r/min,得到初步混合物;
[0048] S92、对初步混合物高速搅拌,得到半成品,其中搅拌温度为95℃,搅拌时间30min,搅拌速度为3000r/min;
[0049] S93、将分散剂加入半成品内并搅拌均匀,搅拌时间10min,搅拌速度为300r/min;
[0050] S94、交联固化,所述交联固化温度为130℃,得到石墨导热硅胶。
[0051] 实施例2
[0052] 一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶,包括以下质量份数的原料:甲基苯基乙烯基硅橡胶70g、填料18g、石墨烯10g、改性石墨22g、分散剂4g、N(β一氨乙基)γ氨丙基三甲(乙)氧基硅烷1g、过氧化二叔丁基0.8g,其中,所述填料包括纳米氮化铝7g、其颗粒粒径35nm‑55nm,纳米氮化硼4g、其颗粒粒径75nm‑85nm,纳米碳化硅8g、其颗粒粒径50nm‑80nm,所述分散剂为聚氨基甲酸酯、聚乙烯醇、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷按照质量比
7:4:6:2的组合物。
[0053] 所述石墨烯为改性石墨烯,其制备方法,包括以下步骤:
[0054] S21:将10L浓度为4g/L的氧化石墨烯溶液升温至60℃;
[0055] S22:在氧化石墨烯溶液缓慢加入叔丁基肼600g,75℃水浴条件下反应23小时;
[0056] S23:反应完毕后对所得溶液进行离心分离,将溶液洗涤至中性,最后真空干燥,真空干燥的温度为‑5℃,且干燥时间为60小时,得到石墨烯粉末;
[0057] S24:将15g乙烯基三甲氧基硅烷,50g乙醇、400g水混合,缓慢加入100g石墨烯粉末,充分搅拌,加热到80℃,回流120min,将处理后的改性石墨烯分离、烘干待用。
[0058] 所述改性石墨的制备方法为:将10g乙烯基三乙氧基硅烷,60g乙醇、300g水混合,缓慢加入200g石墨粉末,充分搅拌,加热到70℃,回流100min,将处理后的改性石墨进行抽滤,烘干并粉碎,然后在功率为1000W、氧气的体积浓度为5%的条件下进行,等离子体表面处理5s,得到颗粒粒径为2‑8μm的改性石墨,待用。
[0059] 一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶的制备方法,采用上述一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶的原料,包括以下步骤:
[0060] S91、按照质量份数,将甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、填料、石墨烯、改性石墨、N(β一氨乙基)γ氨丙基三甲(乙)氧基硅烷、过氧化二叔丁基混合均匀,搅拌时间30min,搅拌速度为400r/min,得到初步混合物;
[0061] S92、对初步混合物高速搅拌,得到半成品,其中搅拌温度为120℃,搅拌时间40min,搅拌速度为4000r/min;
[0062] S93、将分散剂加入半成品内并搅拌均匀,搅拌时间15min,搅拌速度为400r/min;
[0063] S94、交联固化,所述交联固化温度为170℃,得到石墨导热硅胶。
[0064] 实施例3
[0065] 一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶,包括以下质量份数的原料:甲基乙烯基硅橡胶65g、填料16g、石墨烯9g、改性石墨20g、分散剂3g、γ(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷0.8g、乙烯基三胺0.5g,其中,所述填料包括纳米氮化铝6g、其颗粒粒径35nm‑55nm,纳米氮化硼5g、其颗粒粒径75nm‑85nm,纳米碳化硅5g、其颗粒粒径50nm‑80nm,所述分散剂为聚氨基甲酸酯、聚乙烯醇、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷按照质量比7:2:4:1.5的组合物。
[0066] 所述石墨烯为改性石墨烯,其制备方法,包括以下步骤:
[0067] S21:将10L浓度为4g/L的氧化石墨烯溶液升温至58℃;
[0068] S22:在氧化石墨烯溶液缓慢加入叔丁基肼500g,73℃水浴条件下反应22小时;
[0069] S23:反应完毕后对所得溶液进行离心分离,将溶液洗涤至中性,最后真空干燥,真空干燥的温度为‑5℃,且干燥时间为60小时,得到石墨烯粉末;
[0070] S24:将13g乙烯基三(β‑甲氧乙氧基)硅烷,45g乙醇、300g水混合,缓慢加入100g石墨烯粉末,充分搅拌,加热到80℃,回流120min,将处理后的改性石墨烯分离、烘干待用。
[0071] 所述改性石墨的制备方法为:将10g乙烯基三乙氧基硅烷,60g乙醇、250g水混合,缓慢加入200g石墨粉末,充分搅拌,加热到70℃,回流100min,将处理后的改性石墨进行抽滤,烘干并粉碎,然后在功率为1000W、氧气的体积浓度为5%的条件下进行,等离子体表面处理5s,得到颗粒粒径为2‑8μm的改性石墨,待用。
[0072] 一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶的制备方法,采用上述一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶的原料,包括以下步骤:
[0073] S91、按照质量份数,将甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、填料、石墨烯、改性石墨、γ(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三胺混合均匀,搅拌时间25min,搅拌速度为350r/min,得到初步混合物;
[0074] S92、对初步混合物高速搅拌,得到半成品,其中搅拌温度为110℃,搅拌时间35min,搅拌速度为3500r/min;
[0075] S93、将分散剂加入半成品内并搅拌均匀,搅拌时间12min,搅拌速度为350r/min;
[0076] S94、交联固化,所述交联固化温度为150℃,得到石墨导热硅胶。
[0077] 实施例4
[0078] 一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶,包括以下质量份数的原料:甲基苯基乙烯基硅橡胶65g、填料15g、石墨烯9g、改性石墨20g、分散剂3g、γ二乙烯三胺丙烯三乙氧基硅烷0.8g、二乙胺基丙胺0.5g,其中,所述填料包括纳米氮化铝5g、其颗粒粒径35nm‑55nm,纳米氮化硼4‑g、其颗粒粒径75nm‑85nm,纳米碳化硅9g、其颗粒粒径50nm‑80nm,所述分散剂为聚氨基甲酸酯、聚乙烯醇、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷按照质量比7:3:4:1.5的组合物。
[0079] 所述石墨烯为改性石墨烯,其制备方法,包括以下步骤:
[0080] S21:将10L浓度为4g/L的氧化石墨烯溶液升温至58℃;
[0081] S22:在氧化石墨烯溶液缓慢加入叔丁基肼500g,73℃水浴条件下反应22小时;
[0082] S23:反应完毕后对所得溶液进行离心分离,将溶液洗涤至中性,最后真空干燥,真空干燥的温度为‑5℃,且干燥时间为60小时,得到石墨烯粉末;
[0083] S24:将13gγ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,45g乙醇、300g水混合,缓慢加入100g石墨烯粉末,充分搅拌,加热到80℃,回流120min,将处理后的改性石墨烯分离、烘干待用。
[0084] 所述改性石墨的制备方法为:将10g乙烯基三乙氧基硅烷,60g乙醇、250g水混合,缓慢加入200g石墨粉末,充分搅拌,加热到70℃,回流100min,将处理后的改性石墨进行抽滤,烘干并粉碎,然后在功率为1000W、氧气的体积浓度为5%的条件下进行,等离子体表面处理5s,得到颗粒粒径为2‑8μm的改性石墨,待用。
[0085] 一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶的制备方法,采用上述一种新能源汽车锂电池散热用石墨导热硅胶的原料,包括以下步骤:
[0086] S91、按照质量份数,将甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基乙烯基硅橡胶、填料、石墨烯、改性石墨、γ二乙烯三胺丙烯三乙氧基硅烷、二乙胺基丙胺混合均匀,搅拌时间25min,搅拌速度为350r/min,得到初步混合物;
[0087] S92、对初步混合物高速搅拌,得到半成品,其中搅拌温度为110℃,搅拌时间35min,搅拌速度为3500r/min;
[0088] S93、将分散剂加入半成品内并搅拌均匀,搅拌时间13min,搅拌速度为350r/min;
[0089] S94、交联固化,所述交联固化温度为160℃,得到石墨导热硅胶。
[0090] 实施例5
[0091] 与实施例4相同,不同之处,采用γ氨丙基三乙氧基硅烷0.2g、N(β一氨乙基)γ氨丙基三甲(乙)氧基硅烷0.2g、γ(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷0.2g、γ二乙烯三胺丙烯三乙氧基硅烷0.2g代替γ二乙烯三胺丙烯三乙氧基硅烷0.8g。
[0092] 对比例1
[0093] 与实施例5相同,不同之处,在于所述分散剂为聚氨基甲酸酯3g。
[0094] 对比例2
[0095] 与实施例5相同,不同之处,在于所述分散剂为聚乙烯醇3g。
[0096] 对比例3
[0097] 与实施例5相同,不同之处,在于所述分散剂为二甲基硅油3g。
[0098] 对比例4
[0099] 与实施例5相同,不同之处,在于所述分散剂为甲基三甲氧基硅烷3g。
[0100] 对比例5
[0101] 与实施例4相同,不同之处,采用常规的石墨烯9g代替本申请制备的石墨烯9g。
[0102] 对比例6
[0103] 与实施例4相同,不同之处,采用填料9g代替本申请制备的石墨烯9g。
[0104] 对比例7
[0105] 与实施例4相同,不同之处,采用常规的石墨20g代替本申请制备的改性石墨20g。
[0106] 对比例8
[0107] 与实施例4相同,不同之处,采用填料20g代替本申请制备的改性石墨20g。
[0108] 性能测试
[0109] 将实施例15和对比例1‑8的石墨导热硅胶进行性能测试,其结果如表1所示。
[0110] 导热系数参考ASTM D5470进行测试,试样尺寸31mm×31mm,厚度2mm,上模板温度80℃,压力10psi。
[0111] 介电击穿电压参考ASTM D149进行测试,试样直径100mm,厚度2mm,升压速率500V/s。
[0112] 体积电阻率参考ASTM D257进行测试,试样直径100mm,调制电压500V。
[0113] 硬度参考ASTM D2240进行测试,试样厚度至少6mm(可叠加),压针和试样接触位置距离边缘至少12mm。
[0114] 压缩永久变形参考ASTM D395(方法B)进行测试,压缩量30%,温度70℃,时间22小时。
[0115] 表1
[0116]
[0117] 从表1可知,实施例1‑5制得石墨导热硅胶有良好的导热性能导热系数≥7.32W/(mk),而且绝缘性能优良,击穿电压≥25.3kV,具有一定的力学弹性,不易被压碎、压裂,可以满足新能源汽车锂电池散热使用。
[0118] 从表1可知,实施例5和对比1‑4制得的石墨导热硅胶性能对比分析,分散剂为聚氨基甲酸酯、聚乙烯醇、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷按照质量比7:3:4:1.5的组合物获得的石墨导热硅胶的性能比其单独的采用聚氨基甲酸酯、聚乙烯醇、二甲基硅油、甲基三甲氧基硅烷获得的石墨导热硅胶的性能好。
[0119] 从表1可知,实施例5和对比5‑6制得的石墨导热硅胶性能对比分析,采用本申请制备的石墨烯添加的石墨导热硅胶具有很好的性能。
[0120] 从表1可知,实施例5和对比7‑8制得的石墨导热硅胶性能对比分析,采用本申请制备的改性石墨添加的石墨导热硅胶具有很好的性能。
[0121] 以上实施例仅用以解释说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管上述实施例对本发明进行了具体的说明,相关技术人员应当理解,依然可对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改和等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。