JP2022529905A - 誘電性熱管理流体およびその使用方法 - Google Patents

誘電性熱管理流体およびその使用方法 Download PDF

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Abstract

誘電性熱管理流体およびその使用方法である本開示は、概して、熱管理流体に関する。本開示は、より詳細には、電池システム内の熱を管理する使用に適した誘電性熱管理流体、そのような熱管理流体を使用する方法、およびそのような熱管理システムを含むシステムに関する。【選択図】図１

Description

開示の分野
本開示は、概して、熱管理流体に関する。本開示は、より詳細には、電気自動車、電気モーター、およびパワーエレクトロニクスで使用されるリチウムイオン電池などの直接冷却を介して電池システム内の熱を管理するために使用するのに適した誘電性熱管理流体、そのような熱管理流体を使用する方法、およびそのような熱管理システムを含むシステムに関する。
世界的に販売されている電気自動車（すなわち、電池電気自動車（ＢＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）などの動力の全部または一部に電力を使用する車両）の数は、過去数年にわたって増加しており、増加し続けることが予想される。最終的には、車両の大部分は電気式になると思われる。電気自動車技術が進化し続けるにつれて、改良された電源（例えば、電池システムまたはモジュール）を提供する必要がある。例えば、そのような車両が電池を再充電する必要なしに走行できる距離を増加させ、そのような電池の性能を向上させ、電池充電に関連するコストおよび時間を低減させることが望ましい。
現在、電池駆動の電気自動車は、ほぼ専らリチウムイオン電池技術を使用している。リチウムイオン電池は、同等のニッケル水素電池と比較して多くの利点を提供するが、ニッケル水素電池と比較して、リチウムイオン電池は、電池温度の変動の影響をより受けやすく、従って、より厳しい熱管理要件を有する。たとえば、最適なリチウムイオン電池の作動温度は１０～３５℃の範囲である。温度が３５～７０℃に上昇するにつれて、作動はますます非効率的になり、さらに決定的には、これらの温度で作動させると、時間が経つにつれて電池が損傷する可能性がある。７０℃以上の温度では、熱暴走の危険性が高まる。その結果、リチウムイオン蓄電池は、車両走行時の温度を調整するシステムを必要とする。また、充電時には、投入電力の１０％までが熱となる。リチウムイオン蓄電池の高速充電がより一般的になるにつれて、蓄電池の熱管理のための効率的なシステムの必要性が残っている。
リチウムイオン電池は、熱管理流体を使用して直接的または間接的に冷却されて、熱を電池部品から（すなわち、冷却流体または冷却剤として）運び去ることができる。直接冷却は、有利には、熱管理流体が、熱い構成要素と直接接触して、そこから熱を運び去ることを可能にする。間接冷却では、高温の部品は電気絶縁バリアによって電気的に遮蔽され、熱管理流体はこのバリアを通過する熱を運び去る。最も一般的な熱管理流体は、水とグリコールとの混合物に基づく。しかし、水性流体は典型的には電気を伝導するため、リチウムイオン電池の電気部品の直接冷却には使用できない。間接的冷却は水性の冷却剤を使用することを可能にするが、電気的遮蔽の必要性は、冷却プロセスのボトルネックを作り出す可能性がある。電気部品の非導電性のため、電気部品の直接冷却に使用できる誘電性熱管理流体が存在する。例としては、電気トランスの冷却に従来使用されていたものが挙げられる。しかしながら、このような誘電性熱管理流体の熱特性は、典型的には、水－グリコールと比較して劣っている。
従って、改良された誘電性熱管理流体、特にリチウムイオン電池の冷却に使用するのに適したものに対するニーズが残っている。
本開示の一態様は、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１２０℃未満の引火点を有さず、２５℃で少なくとも１．５の誘電率を有する熱管理流体を提供する。そのような誘電性熱管理流体は、以下が含まれる：１つまたはそれ以上の誘電性物質を含む誘電性流体であって、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１５０℃未満の引火点を有し、および２５℃で少なくとも１．５の誘電率を有し、誘電性流体が７５ｗｔ％～９９．９ｗｔ％の範囲の総量で存在し、および６０℃～２００℃の範囲の沸点をそれぞれが有する１つまたはそれ以上のハロカーボンが、０．１ｗｔ％～２０ｗｔ％の範囲の総量で存在し、誘電性熱管理流体中に均質に分散される。
本開示の別の態様は、電池システムを提供する。電池システムは、ハウジングと、ハウジング内に配置された１つまたはそれ以上の電気化学セルと、ハウジング内に延在し、１つまたはそれ以上の電気化学セルと実質的に熱連通している流体経路と、流体経路内に配置された、本明細書に記載されるような本開示の熱管理流体とを含む。
別の態様では、本開示は、本明細書に記載の本開示の電池システムを含む電気自動車を提供する。
別の態様では、本開示は、熱源の周囲および／またはそれを通って延在する流体経路と、流体経路内に配置され、流体経路内を循環し、熱源によって生成された熱エネルギーを吸収するように構成された、本開示の熱管理流体とを含む熱管理回路を提供し、流体は、流体経路、熱交換器、ポンプ、および接続ダクト内に配置される。
本開示の別の態様は、本開示の熱管理流体を、少なくとも２５℃（例えば、少なくとも３０℃）の温度を有する表面と接触させ、前記表面が熱源と実質的に熱連通しており、さらに熱源から表面を通って熱管理流体中に熱エネルギーを吸収することを含む方法を提供する。
添付の図面は、本開示の組成物および方法のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。図面は必ずしも縮尺通りではなく、明瞭にするために様々な要素の大きさが歪んでいてもよい。図面は、開示された１つまたはそれ以上の実施形態を示し、詳細な説明と共に、開示の原理および作動を説明するために役立つ。
本開示の一実施形態による熱管理回路の概略断面図である。 本開示の別の実施形態による熱管理回路の概略断面図である。 本開示の一実施形態による熱管理回路の概略断面図である。 本開示の一実施形態による熱管理回路の概略断面図である。
詳細な説明
本発明者らは、多くの場合、望ましい熱管理流体は、特定の電気デバイスまたはシステム（例えば、リチウムイオン電池）の作動に関連する温度範囲で熱を運び去るための高い容量を有し、しかも、デバイスまたはシステムの直接冷却に使用するのに適した十分に高い誘電率を有するであろうことに留意した。臨界的には、酸素がシステム全体に入る危険性が常にあるので、望ましい熱管理流体は、有利には、発火の危険性を低減するために、引火点が高いか、または理想的にはない。また、操作中のより効率的な熱伝達を提供するために、望ましい熱管理流体は、有利には、特定の電気デバイスまたはシステムにおけるより良好な流動性を可能にする低粘度を有する。
本発明者らは、望ましくは低い粘度を提供するだけでなく、低い引火点をも欠く熱管理流体組成物を同定し、それらは、システムを通って容易にポンプ輸送することができるが、発火の危険性が低い～無いことを提供することができる。具体的には、本発明者らは、従来の誘電性流体（例えば、有機またはシリコーン）は、典型的には、良好な熱伝導率および比熱容量を有することを認識した。しかし、典型的な低粘度誘電性流体は、低分子量炭化水素に基づいており、一般的に有する許容できないほど低い引火点（および他の発火特性）を有するため、発火が危険となる温度上昇の可能性があるシステムでは、冷却剤としての使用には不適である。本発明者らは、ハロカーボンと低引火点誘電性流体との組み合わせにより、低引火点を有しない熱管理流体を提供できると判断した。多くのハロカーボンは引火点が高いか、まったく引火点がない。このように、本発明者らは、ハロカーボンの気化により、低引火点誘電性流体の発火の危険性を改善するために、システム内に十分に高濃度のハロカーボン蒸気を生成することができると判断した。本発明者らは、少量（例えば、２０ｗｔ％以下）の１つまたはそれ以上の適切なハロカーボンが、低い引火点を有しない熱管理流体を提供することができると決定した。これにより、従来の誘電性流体を熱管理流体のバルクとして使用することができ、少量の典型的により高価なハロカーボンのみを使用することができる。そして、本明細書に記載される熱管理流体は、有利には低い粘度を有することができる。ハロカーボンの存在は、比較的低粘度の基油誘電体を、実質的に低い発火リスクで使用することを可能にし、多くのハロカーボンは、それ自体、低い粘度である。少量のハロカーボンと誘電性流体との組み合わせで、開示の改善された熱管理流体をもたらし、ハロカーボン部品は、発火の全体的な危険性を低下させ、多くの場合、粘度を低下させる。誘電性流体部品は、例えば、電気装置およびシステムの直接冷却に好適な全体的な望ましい熱の流れおよび取り扱い特性を提供するように選択することができる。
本開示の熱管理流体および方法は、従来の流体よりも多くのさらなる利点を有することができる。顕著には、開示の熱管理流体における材料の組み合わせは、また、様々な実施形態において、望ましくは高い熱伝導率、低い発火のリスク、高い誘電率、および高速温度応答のうちの１つまたはそれ以上を提供することができる。本開示の熱管理流体はまた、特定の実施形態では、従来の低粘度誘電性流体よりも低い表面張力およびより良好なエラストマー適合性を有することができる。
したがって、本開示の１つの態様は、１つまたはそれ以上の誘電性物質を含む誘電性流体であって、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１５０℃未満の引火点を有し、２５℃で少なくとも１．５の誘電率を有し、誘電性流体成分が７５ｗｔ％～９９．９ｗｔ％の範囲の総量で存在する誘電性流体と、６０℃～２００℃の範囲の沸点を有し、０．１ｗｔ％～２０ｗｔ％の範囲の総量で存在し、誘電性熱管理流体中に均質に分散された１つまたはそれ以上のハロカーボンとを含む熱管理流体を提供する。本開示のこの態様の熱管理流体は、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１２０℃超の引火点と、２５℃で少なくとも１．５の誘電率とを有する。
上述したように、開示の熱管理流体は、誘電性流体を含む。本明細書で使用される誘電性流体は、２５℃で液体であり、２５℃で少なくとも１．５の誘電率を有する。本明細書に記載される熱管理流体での使用に特に望ましい誘電性流体は、比較的高い熱伝導率（例えば、２５℃で、少なくとも０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ、または少なくとも０．１Ｗ／ｍ・Ｋ、またはさらに少なくとも０．１２Ｗ／ｍ・Ｋ）、および／または比較的高い比熱容量（例えば、２５℃で少なくとも１Ｊ／ｇ・Ｋ、または少なくとも１．２Ｊ／ｇ・Ｋ、またはさらに少なくとも１．５Ｊ／ｇ・Ｋ）を有する。
上述のように、熱管理流体の誘電性流体部品は、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１５０℃未満の引火点を有する。本発明者らは、有利には、ハロカーボンを使用することにより、そのような低引火点流体を使用した場合に典型的に存在する発火の危険性を減少させることができると判断した。本明細書に別途記載されるような熱管理流体の特定の実施形態では、誘電性流体は、１４０℃以下、例えば、１２０℃以下または１００℃以下の引火点を有する。本明細書に別途記載されるような熱管理流体の他の実施形態では、誘電性流体は、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される８０℃以下、例えば６０℃以下、またはさらには５５℃以下の引火点を有する。
本発明者らは、誘電性流体と、本明細書に記載されるハロカーボンとの組み合わせが、発火の危険性が低減された低粘度誘電性流体の使用を可能にすることができることを有利に決定した。実際、粘度の低い流体は、しばしば、比較的低い分子量を有する炭化水素から作製され、これは、しばしば、低い引火点に変換される。したがって、本明細書に別途記載されるような熱管理流体の特定の実施形態では、誘電性流体は、４０℃で、２～２０ｃＳｔの範囲、例えば、２～１５ｃＳｔ、または３～２０ｃＳｔ、または３～１５ｃＳｔ、または５～２０ｃＳｔ、または５～１５ｃＳｔの範囲の動粘度を有する。本明細書に別途記載されるような熱管理流体の特定の実施形態では、誘電性流体は、ＡＳＴＭ Ｄ４５５に従って測定される４０℃で、２～１０ｃＳｔ、例えば、２～８ｃＳｔ、または２～６ｃＳｔ、または３～１０ｃＳｔ、または３～８ｃＳｔ、または３～６ｃＳｔ、または５～１０ｃＳｔ、または５～８ｃＳｔ、または５～６ｃＳｔ、または６～１０ｃＳｔ、または８～１０ｃＳｔの範囲の動粘度を有する。また、本明細書に別途記載されるような熱管理流体の特定の実施形態では、誘電性流体は、ＡＳＴＭ Ｄ４５５に従って測定される４０℃で、２～５ｃＳｔ、または２～４ｃＳｔ、または２～３ｃＳｔ、または３～５ｃＳｔ、または３～４ｃＳｔ、または４～５ｃＳｔの範囲の動粘度を有する。
本開示の誘電性流体は、１つまたはそれ以上の誘電性物質を含む。種々の誘電性物質が当技術分野で公知であり、本明細書に記載の組成物、システムおよび方法において好適に使用することができる。例えば、本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、１つまたはそれ以上の誘電性物質は、脂肪族（例えば、Ｃ１４－Ｃ５０アルキル、Ｃ１４－Ｃ５０アルケニル、Ｃ１４－Ｃ５０アルキニル、ポリ－ａ－オレフィンなどのポリオレフィン）、脂肪族酸素化物（例えば、ケトン、エーテル、エステル、またはアミド）、芳香族（例えば、ジエチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、１－アルキルナフタレン、２－アルキルナフタレン、ジベンジルトルエン、およびアルキル化ビフェニルなどのジアルキルベンゼン）、芳香族酸素化物（例えば、ケトン、エーテル、エステル、またはアミド）、シリコーン（例えば、シリコーン油およびケイ酸エステル）、およびそれらの任意の組み合わせから選択され得る。誘電性流体は、本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、少なくとも８０ｗｔ％のそのような物質、例えば、少なくとも８５ｗｔ％、またはさらには少なくとも９０ｗｔ％のそのような物質から形成することができる。特定の実施形態では、そのそれぞれは１つまたはそれ以上の誘電性物質は、Ｃ１４－Ｃ５０アルキル、ポリオレフィン、およびそれらの任意の組み合わせから選択される。
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、誘電性流体は、油、例えば、鉱油、合成油、またはシリコーン油である。例えば、特定の実施形態では、誘電性流体は、米国石油研究所（ＡＰＩ公開第１５０９号）によって定義されるように、低粘度グループＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、またはＶの基油である。これらを表１に示す。
Figure 2022529905000002
グループＩＩおよびグループＩＩＩ基油（水素化分解および水素化処理された基油ならびに合成油、例えば炭化水素油、ポリアルファオレフィン、アルキル芳香族、および合成エステルなど）、およびグループＩＶ基油（ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）など）は、十分に知られた基油である。変圧器油としての使用に適した油は、多くの実施形態において、本開示の組成物、システムおよび方法における誘電性流体としての使用に適していることができる。
市販の誘電性流体には、Ｐｅｒｆｅｃｔｏ（商標）ＴＲ ＵＮ（英国のＣａｓｔｒｏｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌから入手可能）、およびＭＩＤＥＬ ７１３１（英国のＭ＆Ｉ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｌｔｄ．から入手可能）が含まれる。市販の基油の例としては、ＹＵＢＡＳＥ ３およびＹＵＢＡＳＥ ４（大韓民国のＳＫ Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能）、ＤＵＲＡＳＹＮ（登録商標）１６２およびＤＵＲＡＳＹＮ（登録商標）１６４（テキサス州ヒユーストンのＩＮＥＯＳ Ｏｌｉｇｏｍｅｒｓから入手可能）、ならびにＰＲＩＯＬＵＢＥ（商標）油（英国のＣＲＯＤＡから入手可能）が挙げられる。
特定の実施形態では、誘電性流体は、グループＩＩ、グループＩＩＩ、グループＩＶ、またはグループＶの基油である。例えば、特定の実施形態では、誘電性流体は、グループＩＩの基油である。特定の他の実施形態では、誘電性流体は、ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）などのグループＩＶ基油である。
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、誘電性流体は、高い引火点（例えば、５５℃超、１５０℃未満、および特定の実施形態では、上記の引火点以下）、および任意に低い硫黄含有量（例えば、３０００ｐｐｍ未満、２０００ｐｐｍ未満、１０００ｐｐｍ未満、または３００ｐｐｍ未満）に配合されたディーゼル炭化水素であってもよい。
本明細書の開示に基づいて、誘電性流体は、開示の熱管理流体に望ましい全体の熱容量および熱伝導率を提供するように選択され得る。さらに、１つまたはそれ以上の誘電性物質は、それらが使用されるシステムの他の構成要素に対して低い反応性を有するように、および適切な量の１つまたはそれ以上のハロカーボンと組み合わせた場合に、熱管理流体に所望の粘度を提供するように選択することができる。誘電性流体を選択する際の他の考慮事項には、それらの誘電率、毒性、環境影響およびコストが含まれ得る。
さらに、誘電性流体は、本明細書では一般に単数で説明されるが、複数の油または他の誘電性流体を一緒に調合して、開示の熱管理流体の誘電性流体成分を提供することができる。
開示の熱管理流体は、例えば、熱容量および物理的特性の大部分を熱管理流体に提供するように、高比率の誘電性流体を有利に有することができる。比較的安価な鉱油またはシリコーン油ベースの誘電性流体の使用はまた、特に、特殊なハロカーボンベースの熱管理流体のコストと比較して、低コストの材料を提供することができる。したがって、本開示のこの態様では、誘電性流体は、熱管理流体の総重量に基づいて、７５ｗｔ％～９９．９ｗｔ％の範囲の総量で熱管理流体中に存在する。例えば、本明細書に別途記載されるような熱管理流体の特定の実施形態では、誘電性流体は、熱管理流体の総重量に基づいて、８０ｗｔ％～９９．９ｗｔ％、例えば、８５ｗｔ％～９９．９ｗｔ％、または９０ｗｔ％～９９．９ｗｔ％、または９５ｗｔ％～９９．９ｗｔ％、または９８ｗｔ％～９９．９ｗｔ％の範囲の総量で存在する。ある種の本明細書に別途記載されるような熱管理流体の実施形態では、誘電性流体は、熱管理流体の総重量に基づいて、７５ｗｔ％～９９．５ｗｔ％、例えば、８０ｗｔ％～９９．５ｗｔ％、または８５ｗｔ％～９９．５ｗｔ％、または９０ｗｔ％～９９．５ｗｔ％、または９５ｗｔ％～９９．５ｗｔ％、または９８ｗｔ％～９９．５ｗｔ％の範囲の総量で存在する。本明細書に別途記載されるような熱管理流体の特定の実施形態では、誘電性流体は、熱管理流体の総重量に基づいて、７５ｗｔ％～９９ｗｔ％、例えば、８０ｗｔ％～９９ｗｔ％、または８５ｗｔ％～９９ｗｔ％、または９０ｗｔ％～９９ｗｔ％、または９５ｗｔ％～９９ｗｔ％の範囲の総量で存在する。本明細書に別途記載されるような熱管理流体の特定の実施形態では、誘電性流体は、熱管理流体の総重量に基づいて、７５ｗｔ％～９８ｗｔ％、例えば、８０ｗｔ％～９８ｗｔ％、または８５ｗｔ％～９８ｗｔ％、または９０ｗｔ％～９８ｗｔ％、または９５ｗｔ％～９８ｗｔ％の範囲の総量で存在する。本明細書に別途記載されるような熱管理流体の特定の実施形態では、誘電性流体は、熱管理流体の総重量に基づいて、７５ｗｔ％～９５ｗｔ％、例えば、８０ｗｔ％～９５ｗｔ％、または８５ｗｔ％～９５ｗｔ％、または９０ｗｔ％～９５ｗｔ％、または８０ｗｔ％～９０ｗｔ％、または８５ｗｔ％～９０ｗｔ％、または８０ｗｔ％～８５ｗｔ％の範囲の総量で存在する。誘電性流体の総量は、例えば、所望の冷却作用を提供するのに必要なハロカーボンの総量、および熱管理流体に望ましい特性を提供するのに必要な他の添加剤の量に基づいて、本明細書の開示を考慮して選択することができる。
上述のように、本開示の熱管理流体は、１つまたはそれ以上のハロカーボンを含む。本明細書中で使用される場合、「ハロカーボン」は、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素の１つまたはそれ以上を含む有機化合物である。本開示のハロカーボンは、部分的にハロゲン化された化合物（すなわち、１つまたはそれ以上のＣ－ハロゲン結合が存在するが、化合物の構造中に１つまたはそれ以上のＣ－Ｈ結合もまた存在する）、または完全にハロゲン化された化合物（すなわち、ペルフルオロ化合物中のように、化合物中にＣ－ハロゲン結合が存在し、およびＣ－Ｈ結合が存在しない）であり得る。以下により詳細に記載されるように、本開示のハロカーボンは、例えば、ハロゲン化脂肪族炭化水素、および／またはその酸素化物の形態であり得る。
１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、６０℃～２００℃の範囲の沸点（すなわち、１気圧）を有する。本発明者らは、このような沸点を有するハロカーボンは、高温で不燃性気相を提供するのに有利に役立ち、それによって本開示の熱管理流体の発火温度を効果的に上昇させることができることに注目した。１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれの同一性（したがって沸点）は、考慮中の特定のシステムまたはプロセスの所望の操作温度に基づいて選択することができる。したがって、本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、７０℃～２００℃、例えば８５℃～２００℃、または１００℃～２００℃、または１２５℃～２００℃、または１５０℃～２００℃の範囲の沸点を有する。本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、６０℃～１７５℃、例えば、７０℃～１７５℃、または８５℃～１７５℃、または１００℃～１７５℃、または１２５℃～１７５℃、または１５０℃～１７５℃の範囲の沸点を有する。本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、６０℃～１５０℃、例えば、７０℃～１５０℃、または８５℃～１５０℃、または１００℃～１５０℃、または１２５℃～１５０℃の範囲の沸点を有する。本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、６０℃～１２５℃、例えば、７０℃～１２５℃、または８５℃～１２５℃、または１００℃～１２５℃、または７０℃～１００℃、または８５℃～１００℃、または７０℃～８５℃の範囲の沸点を有する。
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、本開示の熱管理流体は、６０～２００℃の範囲の沸点を有する単一のハロカーボンのみを含む。しかしながら、本発明者らは、いくつかの実施形態では、２つまたはそれ以上の異なるハロカーボンを熱管理に提供することが好ましいことに留意した。特定の実施形態では、ハロカーボンは、実質的に異なる沸点（例えば、沸点の少なくとも１０℃差、または沸点の少なくとも２０℃差、または沸点の少なくとも５０℃差）を有することができる。例えば、特定の実施形態では、本明細書に特に記載されるような熱管理流体は、６０℃～１２５℃の範囲の沸点を有する第１のハロカーボンと、１５０℃～２００℃の範囲の沸点を有する第２のハロカーボンとを含む。特定の実施形態では、本明細書に別途記載されるような熱管理流体は、６０℃～１００℃の範囲の沸点を有する第１のハロカーボンと、１５０℃～２００℃の範囲の沸点を有する第２のハロカーボンとを含む。しかしながら、他の実施形態では、熱管理流体中の２つのハロカーボンは、比較的類似の沸点（例えば、沸点の５℃以下の差、または沸点の２℃以下の差、または沸点の１℃以下の差）を有することができる。いずれの場合も、２つまたはそれ以上のハロカーボンは、全体的な熱管理流体の粘度および他の物理的特性の調整を可能にするように選択されてもよい。
２つまたはそれ以上のハロカーボンが熱管理流体において使用される場合、２つの相対量は、所望の効果に応じて、本明細書の開示に基づいて変更され得る。特定の実施形態では、第１のハロカーボンと第２のハロカーボンとの質量比は、１：９～９：１の範囲である。
本開示の熱管理流体において、種々のハロカーボンを使用することができる。本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、そのハロゲンとして、塩素、フッ素および臭素の１つまたはそれ以上、例えば、塩素およびフッ素の１つまたはそれ以上を含む。特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、そのハロゲンとしてフッ素を有する。種々の十分に揮発性のハロカーボンが、当技術分野で入手可能であり、例えば、ハロゲン化炭化水素およびその酸素化物、ハロゲン化芳香族およびハロゲン化エーテルの形態である。本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、フルオロカーボン、クロロカーボン、クロロフルオロカーボンから、例えば、ハロゲン化アルカンまたはそれらの酸素化物として選択されてもよい。例えば、好適なフルオロカーボンとしては、フルオロアルカンおよびその酸素化物（ペルフルオロヘプタン、ペルフルオロオクタン、ペルフルオロメチルシクロヘキサン、ペルフルオロ－１，３－ジメチルシクロヘキサン、ペルフルオロデカリン、ペルフルオロメチルデカリン、エチルノナフルオロブチルエーテル、エトキシ－ノナフルオロブタン、テトラデカフルオロ－２－メチルヘキサン－３－ｏｎｅ、テトラデカフルオロ－２，４－ジメチルペンタン－３－ｏｎｅ、３－メトキシペルフルオロ（２－メチルペンタン）、３－エトキシペルフルオロ（２－メチルペンタン）、３－エトキシペルフルオロ（２－メチルヘキサン）、および２，３，３，４，４－ペンタフルオロ－５－メトキシ－２，５－ｂｉｓ（ペルフルオロプロパン－２－イル）テトラヒドロフラン）、フルオロアルケンおよびその酸素化物（ペルフルオロドデセンなど）、フルオロ芳香族化合物、およびフッ素化エーテル（エチルノナフルオロブチルエーテルなど）が挙げられるが、これらに限定されない。好適なクロロカーボンとしては、クロロアルカンおよびその酸素化物（ジクロロメタン、１，１，１，２－および１，１，２，２－テトラクロロエタン、およびペンタクロロエタンなど）、クロロアルケンおよびその酸素化物（１，１，１－トリクロロエチレンおよびｃｉｓ－１，２－ジクロロエチレンなど）、およびクロロ芳香族化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
例えば、特定の実施形態では、本明細書に別途記載されるような熱管理流体の１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、フルオロカーボン、例えば、フルオロアルカンである。特定の実施形態では、本明細書に別途記載される熱管理流体は、１つまたはそれ以上のハロカーボンがフルオロアルカンの酸素化物を含む。特定の実施形態では、本明細書に別途記載される熱管理流体は、１つまたはそれ以上のハロカーボンがフルオロカーボンおよびクロロカーボンを含む。
一部の適当な市販されているハロカーボンには、ミネソタ州セントポールの３Ｍから入手可能な、ＮＯＶＥＣ（商標）の商品名（例えば、Ｎｏｖｅｃ ７７４、７２００、８２００、７３００、７３００ＤＬ、７５００、および７７００）で販売されているもの、およびミネソタ州ワコニアから入手可能な、ＧＡＬＤＥＮ（登録商標）の商品名（例えば、Ｇａｌｄｅｎ ＨＴ７０、ＨＴ８０、ＨＴ１１９、ＨＴ１３５、ＨＴ１７０、およびＨＴ２００）で販売されているものがある。
本明細書の開示に基づいて、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、目的のプロセスまたはシステムに関連する粘度を有するように選択することができる。例えば、各ハロカーボンは、誘電性流体の粘度と比較して（例えば、誘電性流体の粘度未満の粘度を有することによって）、熱管理流体に全体的に低い粘度を提供するように選択することができる。その上、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、それらが使用されるシステムの他の成分に関して低い反応性を有するように、全体的な熱管理流体に所望の熱容量および熱伝導率を提供するのと同様に選択することができる。１つまたはそれ以上のハロカーボンを選択する際の他の考慮事項には、毒性および環境への影響が含まれることがある。
有利には、ハロカーボンは、上述のような中間沸点だけでなく、高い引火点、または場合によっては引火点さえ有しないように選択することができる。このような場合、ハロカーボンは、熱管理流体の上方のヘッドスペース内で有意な蒸気圧を有するが、ヘッドスペース内の蒸気の全体的な混合物を（すなわち、誘電性流体のみの場合と比較して）発火することをはるかに困難にする。例えば、本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、１５０℃未満、例えば、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１６０℃未満、または１７０℃未満の引火点を有しない。特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１８０℃未満、例えば、１９０℃未満、または２００℃未満の引火点を有しない。本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定可能な引火点を有しない。
１つまたはそれ以上のハロカーボンは、本明細書に記載される熱管理流体中に様々な量で存在することができる。本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、熱管理流体の総重量に基づいて、０．１ｗｔ％～２０ｗｔ％の範囲の総量で存在する。例えば、本明細書に別途記載されるような熱管理流体の特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、熱管理流体の総重量に基づいて、０．１ｗｔ％～１５ｗｔ％、例えば、０．１ｗｔ％～１０ｗｔ％、または０．１ｗｔ％～５ｗｔ％、または０．１ｗｔ％～２ｗｔ％の総量で存在する。本明細書に別途記載されるような熱管理流体の特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、熱管理流体の総重量に基づいて、０．５ｗｔ％～２０ｗｔ％、例えば、０．５ｗｔ％～１５ｗｔ％、または０．５ｗｔ％～１０ｗｔ％、または０．５ｗｔ％～５ｗｔ％、または０．５ｗｔ％～２ｗｔ％、または１ｗｔ％～２０ｗｔ％、または１ｗｔ％～１５ｗｔ％、または１ｗｔ％～１０ｗｔ％、または１ｗｔ％～５ｗｔ％、または２ｗｔ％～２０ｗｔ％、または２ｗｔ％～１５ｗｔ％、または２ｗｔ％～１０ｗｔ％、または２ｗｔ％～５ｗｔ％の総量で存在する。本明細書に別途記載されるような熱管理流体の特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、熱管理流体の総重量に基づいて、５ｗｔ％～２０ｗｔ％、例えば、５ｗｔ％～１５ｗｔ％、または５ｗｔ％～１０ｗｔ％、または１０ｗｔ％～２０ｗｔ％、または１０ｗｔ％～１５ｗｔ％、または１５ｗｔ％～２０ｗｔ％の総量で存在する。本明細書に別途記載されるような熱管理流体の特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、本明細書に別途記載されるような熱管理流体の特定の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボンは、熱管理流体の総重量に基づいて、１ｗｔ％～１０ｗｔ％、例えば、１ｗｔ％～８ｗｔ％、または１ｗｔ％～５ｗｔ％、または２ｗｔ％～１０ｗｔ％、または２ｗｔ％～８ｗｔ％、または２ｗｔ％～５ｗｔ％の総量で存在する。当業者は、本明細書の開示に基づいて、任意の他の所望の特性（例えば、粘度）に加えて、熱管理流体に所望の高いまたは測定不可能な引火点を提供する量のハロカーボンを提供する。
本明細書全体を通して、用語「均質に分散された」は、１つまたはそれ以上のハロカーボンが、小さな粒子（例えば、直径で１０μｍまで、５０μｍまで、または１００μｍまでの液滴）として存在し得、熱管理流体全体にわたって、均一に（または均質に）混合されること、またはより好ましくは、１つまたはそれ以上のハロカーボンが、熱管理流体中に本質的に溶解されることを意味する。１つまたはそれ以上のハロカーボンは、均質に分散され得るが、わずかな残留物は分散されないが、これは、非常に少量、すなわち、ハロカーボン材料の１ｗｔ％未満、または０．５ｗｔ％、またはさらには０．１ｗｔ％であることが理解される。
当業者が理解するように、本開示の熱管理流体はまた、熱管理用途のための組成物における、従来のものなどの様々な他の構成要素を含むことができる。例としては、腐食防止剤、酸化防止剤（フェノール系およびアミン系酸化防止剤など）、流動点降下剤、消泡剤、泡抑止剤、粘度指数調整剤、防腐剤、殺生物剤、界面活性剤、シール膨潤添加剤、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、腐食防止剤、酸化防止剤（フェノール系およびアミン系酸化防止剤など）、流動点降下剤、消泡剤、泡抑止剤、粘度指数調整剤、防腐剤、殺生物剤、界面活性剤、シール膨潤添加剤、およびそれらの組み合わせは、例えば、熱管理流体の総重量に基づいて５．０ｗｔ％までの量で存在し得る。特定のそのような実施形態では、腐食防止剤、酸化防止剤（フェノール系およびアミン系酸化防止剤など）、流動点降下剤、消泡剤、泡抑止剤、粘度指数調整剤、防腐剤、殺生物剤、界面活性剤、シール膨潤添加剤、およびそれらの組み合わせのうちの１つまたはそれ以上は、熱管理流体の総重量に基づいて、０．２ｗｔ％～５．０ｗｔ％、または１．０ｗｔ％～２．０ｗｔ％、または０．２ｗｔ％～１．０ｗｔ％、または０．２ｗｔ％～０．５ｗｔ％、または０．０５ｗｔ％～０．２ｗｔ％の範囲の量で存在する。
当業者は、様々な他の構成要素が本開示の熱管理流体中に存在し得ることを理解するであろう。しかしながら、本発明者らは、ハロカーボンと組み合わせて誘電性流体から実質的に構成される材料が、本明細書に記載されるような望ましい活性および利点を提供し得ることを決定した。したがって、特定の望ましい実施形態では、誘電性流体および１つまたはそれ以上のハロカーボンの総量は、熱管理流体の総重量の少なくとも８０ｗｔ％である。特定のこのような実施形態では、熱管理流体の総重量の少なくとも８５ｗｔ％、少なくとも９０ｗｔ％、少なくとも９５ｗｔ％、少なくとも９８ｗｔ％、またはさらに少なくとも９８ｗｔ％は、誘電性流体および１つまたはそれ以上のハロカーボンから構成される。本明細書に記載されるような特定の実施形態では、本開示の熱管理流体は、他の構成要素を実質的に含まないか、または含まず、本質的に、誘電性流体および１つまたはそれ以上のハロカーボンのみを含むか、またはこれらからなる。
酸素がシステムに入る危険性が常にあるので、本開示の熱管理流体は、有利には、発火を防止するために高い引火点を有する。本発明者らは、ハロカーボンは、高い、または場合によっては引火点を有しないことさえできることに注目した。したがって、望ましい実施形態では、操作条件の間、ハロカーボンの気化は、発火しそうもないので、実質的な発火の危険をもたらさない。そして、上述したように、ハロカーボンは、存在し得る誘電性流体の任意の気相の発火を抑制するような量で、熱管理流体の上方の気相中に存在することができる。上述のように、本開示の熱管理流体は、ＡＳＴＭ Ｄ９３（「Ｐｅｎｓｋｙ－Ｍａｒｔｅｎｓ Ｃｌｏｓｅｄ Ｃｕｐ Ｔｅｓｔｅｒによる引火点の標準試験方法」）に従って測定されるように、１２０℃未満の引火点を欠くことができる。例えば、特定の実施形態では、本明細書に別途記載されるような熱管理流体は、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１３０℃未満、例えば１５０℃未満の引火点を有しない。特定の実施形態では、本明細書に別途記載されるような熱管理流体は、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１６０℃未満、例えば１７０℃未満の引火点を有しない。特定の実施形態では、本明細書に別途記載されるような熱管理流体は、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１８０℃未満、例えば１９０℃未満の引火点を有しない。特定の実施形態では、本明細書に別途記載されるような熱管理流体は、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される２００℃未満、２１０℃未満、２２０℃未満、または２５０℃未満の引火点を有しない。特定の実施形態では、本明細書に別途記載されるような熱管理流体は、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定可能な引火点を有しない。
上述のように、本発明者らは、ハロカーボン（複数可）と誘電性流体との組み合わせが、誘電性流体の有効引火点を大幅に増加させることができることを（すなわち、はるかに高い引火点を有する熱管理流体を提供することによって）突き止めた。本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、熱管理流体は、誘電性流体の引火点の１０℃超、例えば、２０℃超より低い引火点を有しない。本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、熱管理流体は、誘電性流体の引火点の３５℃超、例えば、５０℃超より低い引火点を有しない。
低粘度は、特に比較的狭い通路がある場合には、システムを通るそのポンピングを簡素化するために、熱管理流体のためにしばしば所望される。当業者は、本開示に基づいて、例えば、システムを通して都合よく行われるように、所望の粘度を有する熱管理流体を提供するための部品を選択する。有利には、比較的粘度の低い誘電性流体を基油として使用することができる。そのような誘電性流体自体が低い引火点を有する場合であっても、全体的な熱管理流体は、安全に使用することができる十分に高い引火点を有することができる。多くのハロカーボン、特にフルオロカーボンはまた、低い粘度を有し、熱管理流体全体の粘度をさらに低下させることができる。したがって、特定の実施形態では、本明細書に別途記載されるような熱管理流体は、４０℃で２～２０ｃＳｔの範囲、例えば、２～１５ｃＳｔ、または３～２０ｃＳｔ、または３～１５ｃＳｔ、または５～２０ｃＳｔ、または５～１５ｃＳｔの範囲の動粘度を有する。特定の実施態様において、本明細書に別途記載するような熱管理流体は、ＡＳＴＭ Ｄ４５５に従って測定される４０℃で２～１０ｃＳｔ、例えば２～８ｃＳｔ、または２～６ｃＳｔ、または３～１０ｃＳｔ、または３～８ｃＳｔ、または３～６ｃＳｔ、または５～１０ｃＳｔ、または５～８ｃＳｔ、または５～６ｃＳｔ、または６～１０ｃＳｔ、または８～１０ｃＳｔの範囲の動粘度を有する。また、特定の実施形態では、本明細書に別途記載されるような熱管理流体は、ＡＳＴＭ Ｄ４５５に従って測定される４０℃で２～５ｃＳｔ、または２～４ｃＳｔ、または２～３ｃＳｔ、または３～５ｃＳｔ、または３～４ｃＳｔ、または４～５ｃＳｔの範囲の動粘度を有する。
本開示の特定の実施形態では、本開示の熱管理流体は、２５℃で１．１ｇ／ｃｍ３以下の濃度を有してもよい。例えば、本開示の特定の実施形態では、本開示の熱管理流体は、２５℃で１ｇ／ｃｍ３以下の濃度を有してもよい。
本開示の特定の実施形態では、本開示の熱管理流体は、少なくとも１Ｊ／ｇ・Ｋ、または少なくとも１．２Ｊ／ｇ・Ｋ、またはさらには少なくとも２５℃で１．５Ｊ／ｇ・Ｋの熱容量を有してもよい。本開示の特定の実施形態では、開示の熱管理液は、４０℃で０．０５Ｗ／ｍ・Ｋ～１Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の熱伝導率を有してもよい。
開示の熱管理流体は、望ましくは誘電体であるため、直接冷却用途で使用することができる。従って、それらは、２５℃で測定される少なくとも１．５の誘電率を有する。誘電率は、同軸プローブ法を用いて、例えばＡＳＴＭ ０９２４を用いて測定される。特定の実施形態では、本開示の熱管理流体は、２５℃で測定される誘電率が少なくとも１．７５、少なくとも２．０、少なくとも２．２５である。特定の実施形態では、本開示の熱管理流体は、１．５～１０、または１．８～１０、または１．５～２．８、または１．８～２．８の誘電率を有する。
本開示の別の態様は、本明細書に記載されるような熱管理流体と、少なくとも３０℃の温度を有する表面と接触させ、表面が熱源と実質的に熱連通しており、熱源から表面を通って熱管理流体中に熱エネルギーを吸収することを含む方法を提供する。特定の実施形態では、本開示の方法は、各気化ハロカーボンを凝縮させ、それを熱管理流体に戻すことをさらに含む。しかしながら、他の実施形態では、１つまたはそれ以上のハロカーボン（例えば、高温で）は、熱安全装置として作用し得、システムから排出され得る。このような場合、運転を継続する前に、システムに熱管理流体（または、少なくとも、排出されたハロカーボン成分）を補充する必要があるかもしれないが、いかなる場合でも、極端な温度での熱暴走は避けることができる。
熱管理流体と表面との接触は、例えば、流体を表面上にポンピングまたは他の方法で流すことによって行うことができる。
表面の温度は変化することができ、熱管理流体は、様々な温度での使用に適合させることができる。特定の実施形態では、表面の温度は２５℃～１５０℃、例えば２５℃～１００℃、または２５℃～９０℃、または２５℃～８５℃、または２５℃～８０℃、または２５℃～７５℃、または２５℃～７０℃の範囲内である。特定の実施形態では、表面の温度は３０℃～１５０℃、例えば３０℃～１００℃、または３０℃～９０℃、または３０℃～８５℃、または３０℃～８０℃、または３０℃～７５℃、または３０℃～７０℃の範囲内である。本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、表面の温度は４０℃～１５０℃、例えば５０℃～１５０℃、または６０℃～１５０℃、または７０℃～１５０℃の範囲、または８０℃～１５０℃、または９０℃～１５０℃、または１００℃～１５０℃、または１１０℃～１５０℃、または３０℃～１００℃、または４０℃～１００℃、または５０℃～１００℃、または６０℃～１００℃、または７０℃～１００℃、または８０℃～１００℃、または３０℃～９０℃、または４０℃～９０℃、または５０℃～９０℃、または６０℃～９０℃、または３０℃～８５℃、または４０℃～８５℃、または４５℃～８５℃、または５０℃～８５℃、または６０℃～８５℃、または３０℃～８０℃、または４０℃～８０℃、または４５℃～８０℃、または５０℃～８０℃、または６０℃～８０℃、または３０℃～７５℃、または４０℃～７５℃、または４５℃～７５℃、または５０℃～７５℃、または６０℃～７５℃、または３０℃～７０℃、または４０℃～７０℃、または４５℃～７０℃、または５０℃～７０℃、または６０℃～７０℃、または６５℃～７５℃の範囲内である。特定の実施形態では（およびデバイスまたはシステムの作動中の特定の時間で）、表面の温度は、熱管理システムの１つまたはそれ以上のハロカーボンのいずれかの沸点以下である。特定の実施形態では、接触中、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれは、その沸点に達しない。
本開示の方法の一実施形態が、図１を参照して例示される。熱管理回路１００が、図１の概略断面側面図に示されている。熱管理回路１００は、回路を通って循環され、表面１４２上を通過する熱管理流体１２０を含む。表面１４２の温度は、熱管理流体１２０の温度と比較して上昇する。その結果、熱エネルギーは、表面１４２から熱管理流体１２０に吸収される。
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、この方法は、電気部品を作動することによって熱エネルギーを生成することを含む。例えば、熱管理回路１００は、作動中に熱を生成する電気部品１４０と関連している。特定の実施形態では、熱は、電気部品の充電および放電する要素として生成される。当業者には理解されるように、電気部品の作動における非効率性および回路内の抵抗は、電流が電気部品の回路および要素を通過するときに熱を発生させる。例えば、電気部品１４０の作動からの熱は、表面１４２を温度上昇させ、次いで、熱管理流体１２０に熱の転写をもたらす。他の実施形態では、熱エネルギーは、発熱反応などの化学反応によって、または摩擦によって生成される。さらに他の実施形態では、熱管理流体は冷却され、周囲温度またはわずかに上昇した温度で表面から熱エネルギーを吸収する。
本明細書に別途記載される特定の実施形態では、電気部品は、電池システム、キャパシタ、インバータ、電気ケーブル配線、燃料セル、モーター、またはコンピュータを含む。例えば、特定の実施形態では、電気部品は、ハウジング内に配置された１つまたはそれ以上の電気化学セルを含む電池システムである。他の実施形態では、電気部品は、電解キャパシタまたは電気二重層キャパシタ、例えばスーパーキャパシタのような１つまたはそれ以上のキャパシタである。さらに他の実施形態では、電気部品は、高分子電解質膜燃料セル、直接メタノール燃料セル、アルカリ燃料セル、リン酸燃料セル、溶融炭酸塩型燃料セル、固体酸化物燃料セル、または可逆性燃料セルなどの１つまたはそれ以上の燃料セルである。特定の実施形態では、電気部品は電気モーターである。さらに他の実施形態では、電気部品は、コンピュータ、例えば、パーソナルコンピュータまたはサーバである。
開示の電気部品は、直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）で作動することができる。本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、電気部品は、４８Ｖ超のＤＣまたはＡＣ電圧で作動する。本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、電気部品は、１００Ｖ超、２００Ｖ超、または３００Ｖ超のＤＣまたはＡＣ電圧で作動する。
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、表面は、電気部品の表面である。例えば、図１において、電気部品１４０のハウジング１５０は、熱管理流体１２０のリザーバを含む。熱を生成する特定の回路を含む電気部品の要素は、熱管理流体１２０に沈められ、熱管理流体は、電気部品１４０の外面１４２から直接熱エネルギーを吸収する。
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、表面は、導管の内部表面である。例えば、図２は、複数の個々のユニット２４４を含む電気部品２４０を含む熱管理回路２００を示す。特に、電気部品２４０は、複数の電気化学セル２４４を含む電池である。電気部品２４０は、電気部品の内側を通って電気化学セル２４４の間に延在する導管２４６をさらに含む。電気部品が熱エネルギーを生成すると、導管２４６の内部表面２４２が加熱され、熱エネルギーが熱管理流体２２０によって吸収される。
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、導管は、電気部品を取り囲むハウジングを通過する。例えば、熱管理回路２００内の導管２４６は、電気部品２４０を取り囲むハウジング２５０内の開口部２５２を通って延在し、これにより熱管理流体２２０を熱管理回路２００の他の要素に搬送することができる。
本開示の別の態様は、ハウジングと、ハウジング内に配置された１つまたはそれ以上の電気化学セルと、ハウジングを通って延在し、１つまたはそれ以上の電気化学セルと実質的に熱連通している流体経路と、流体経路内に配置された、上述の実施形態のいずれかによる熱管理流体とを含む電池システムを提供する。例えば、図２の熱管理回路２００は、電池システム２１０を含む。電池システムは、ハウジング２５０の内側に配置された複数の電気化学セル２４４を含む。導管２４６は、ハウジングを通って延在する流体経路を形成する。導管２４６内に配置された熱管理流体２２０は、それによって、電気化学セル２４４と熱連通するように配置される。電気化学セル２４４が充電および放電すると、それらは熱を生成し、熱管理流体２２０によって吸収される。特定の実施形態では、電気化学セルは、大量の熱を生じる高速充電にさらされる。熱管理流体の高熱容量は、生成されるときにこの大量の熱を迅速に吸収することができる。
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、流体経路は、ハウジングの空洞によって少なくとも部分的に画定される。例えば、特定の実施形態では、流体経路の少なくとも一部は、部品１４０内の流体経路１２２と同様に、電気化学セルとハウジングの内壁との間に形成される。
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、流体経路は、ハウジング内に配置された少なくとも１つの導管によって少なくとも部分的に画定される。例えば、電池システム２１０では、導管２４６は、ハウジング２５０を通る流体経路２２２を提供する。
熱管理流体は一般に電気部品を冷却するため、それらの電気絶縁特性を維持するために、水汚染がない状態を維持することが重要である。水は一般に誘電性流体と混和しない。少量（低ｐｐｍ）の水を誘電性流体に溶解させることができる。より多量になると、水は第２の液体層に相分離する。従って、電池システムからいかなる水も除去することが望ましい。本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、電池システムは、流体経路内に配置された固定化された乾燥剤材料をさらに含む。例えば、図３Ａおよび３Ｂの熱管理回路３００は、ハウジング３５０の内側に配置される複数の電気化学セル３４４を含む電池システム３１０を含む。電池システムは、ハウジング３５０の内側に配置された固定化された乾燥剤３６０を含む。一般に、固定化された乾燥剤は、水層が形成されることが予想される場所に配備されてもよい。例えば、熱管理流体が１ｇ／ｃｍ３未満（すなわち、水の濃度未満）の濃度を有する場合、固定化された乾燥剤は、図３Ａに示されるように、ハウジングの底部内面（すなわち、通常使用されるような電池パックの底部）に配置され得る。別の例では、固定化された乾燥剤は、熱管理流体が１ｇ／ｃｍ３超（すなわち、水の濃度を超える）濃度を有する場合、図３Ｂに示されるように、ハウジングの上部内側表面（すなわち、通常使用されるような電池パックの上部）に配置され得る。
本開示の固定化された乾燥剤材料は、固体粒子または顆粒の形態であってもよく、これらの固体粒子または顆粒は、例えば容器内で電池システム内に拘束される。本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、容器は、パウチ内に貯蔵空間を形成する透過性材料の１つまたはそれ以上の壁を含むパウチの形態であり、乾燥剤材料は、貯蔵空間内に配置される。特定の実施形態では、容器は、内部に貯蔵空間を形成する外壁を有するケースを備え、乾燥剤材料は、貯蔵空間に配置され、外壁の少なくとも一部は多孔質である。
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、容器は、外壁の第１の多孔質セクションによって形成される入口と、外壁の第２の多孔質セクションによって形成される出口とを含むケースを含む。いくつかの実施形態では、外壁は、それぞれが入口を形成する複数の多孔質セクションを含む。他の実施形態では、外壁中の複数の多孔質セクションは、ケースからの出口を形成する。さらに他の実施形態では、ケースは、外壁中の多孔質セクションによって形成された１つ以上の入口と、外壁中の他の多孔質セクションによって形成された１つ以上の出口とを含む。さらに他の実施形態では、外壁全体を多孔質とすることができる。例えば、いくつかの実施形態では、外壁は、それぞれスクリーンの形態である壁セクションによって形成される。
乾燥剤材料の特定の量および同一性は、十分な水除去を提供するために、ここでの開示に基づいて選択することができる。様々な乾燥剤材料が当技術分野で公知であり、本明細書に記載の組成物、システムおよび方法において好適に使用することができる。例えば、適切な乾燥剤材料は、モレキュラーシーブ、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、またはそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。乾燥剤物質の量は、システム内の予想される水量に基づいて決定される。特定の実施形態では、乾燥剤材料の量は、システム内の水位を１００ｐｐｍ未満に維持するのに十分である。特定の実施形態では、乾燥剤材料は、熱管理流体の総重量に基づいて、５．０ｗｔ％までの量で存在してもよい。例えば、乾燥剤材料は、熱管理流体の総重量に基づいて、０．２ｗｔ％～５．０ｗｔ％、または１．０ｗｔ％～２．０ｗｔ％、または０．２ｗｔ％～１．０ｗｔ％、または０．２ｗｔ％～０．５ｗｔ％、または０．０５ｗｔ％～０．２ｗｔ％の範囲の量で存在する。
特定の実施形態では、乾燥剤材料は、流体から沈降する不溶性粒子（すなわち、粒子トラップ材料）を除去するのに適した材料と組み合わせることができる。
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、電気化学セルは、リチウムイオン電気化学セルである。他の実施形態では、電気化学セルは、アルミニウムイオンセル、鉛酸セル、またはマグネシウムイオンセルである。
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、電池システムは、電気自動車の構成要素である。いくつかの実施態様において、電気自動車は、完全電気自動車またはハイブリッド電気自動車である。他の実施形態では、電池システムは、電力モーターの構成要素であり、例えば、電力電子機器内の電気モーターまたはモーターである。他の実施形態では、電池システムは、例えば、ソーラーパネルまたは風力タービンのような地域の再生可能エネルギー源と協働して作動する家庭用エネルギー蓄積ソリューションのような、定置式エネルギー蓄積ソリューションの一部である。
本開示の別の態様は、熱源の周囲および／または熱源を通って延在する流体経路と、流体経路内に配置され、流体経路内を循環し、熱源によって生成された熱エネルギーを吸収するように構成された、上述の実施形態のいずれかに記載の熱管理流体とを含む熱管理回路を提供し、流体は、流体経路、熱交換器、ポンプおよび接続ダクト内に配置される。例えば、図１に示す熱管理回路１００は、電気部品１４０の周囲を流れる流体経路１２２を含む。熱管理流体１２０は、電子部品１４０からの熱エネルギーを吸収する経路１２２を通って流れる。流体経路１２２から、熱管理流体１２０は、第１ダクト１３０を通って熱交換器１６０に流れる。熱管理流体１２０内に蓄積された熱エネルギーは、流体が第２ダクト１３２を通ってポンプ１７０に流れる前に、熱交換器１６０内の流体から除去される。ポンプ１７０の後、熱管理流体１２０は、電気部品１４０を取り囲む流体経路１２２に戻る第３ダクト１３４を通過する。図１に示される回路１００は、記載された熱管理流体を使用する複雑でない実施形態の概略図である。他の実施形態では、熱管理回路は、バルブ、ポンプ、熱交換器、リザーバおよびダクトの任意の組み合わせなどの追加要素を含む。
本明細書に別途記載されるような、特定の実施形態では、熱源は、複数の電気化学セルを含む電池であり、流体経路は、電気化学セルの少なくとも２つの間を通過する。
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、流体経路は、電気部品の周りのハウジングによって画定される。例えば、図１のハウジング１５０は、電気部品１４０を取り囲み、熱管理流体１２０のための空洞を提供する。電気部品１４０は、ハウジング１５０の壁から距離を置いてハウジング内に保持され、これにより、熱管理流体１２０がハウジング１５０と電気部品１４０との間の経路の形成が可能になる。ハウジング１５０は、熱管理流体１２０へのアクセスを提供する特定の開口部１５２を有する取り囲まれた形状を有するが、他の実施形態では、ハウジングの頂部は開口しており、熱管理流体は重力によってハウジング内に保持される。
本明細書に別途記載される特定の実施形態では、流体経路は、電気部品によって生成される熱エネルギーを吸収するように、電気部品と実質的に熱連通するように熱管理流体を位置決めするように構成される。例えば、熱管理回路１００では、流体経路１２２は、電気部品１４０の周囲に延在し、電気部品１４０の表面と直接接触している。さらに、熱管理回路２００では、流体経路２２２は、電気部品２４０の要素に隣接して延在する導管２４６を通過する。いずれの場合も、流体経路は、熱管理流体が構成要素からの熱エネルギーを容易に吸収するように、電気部品に近接して熱管理流体を配置する。
本明細書に別途記載される特定の実施形態では、熱管理回路は、流体経路と流体連通している熱交換器をさらに含み、熱管理流体は、流体経路と熱交換器との間を循環して熱交換器を通る熱を消散するように構成される。本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、熱交換器は、熱管理流体から熱を除去するように構成される。例えば、熱管理回路１００では、熱管理流体１２０がハウジング１５０からポンプで送り出された後、熱エネルギーが熱交換器１６０に渡され、そこで熱エネルギーが周囲空気または冷却液などのより冷却された流体に伝達される。
本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、熱管理回路は、上述の実施形態のいずれかによる電池システムを含む。例えば、熱管理回路２００は、電池システム２１０を含む。本明細書に別途記載されるような特定の実施形態では、熱管理回路は、上述の実施形態のいずれかに従って配置された固定化乾燥剤材料を含む。例えば、熱管理回路３００は、電池乾燥剤材料３６０を含む。
本明細書に示されている詳細は、例として、本発明の特定の実施形態の例示的な議論の目的のためのみであり、本発明の様々な実施形態の原理および概念的態様の最も有用であり、容易に理解される説明であると考えられるものを提供するために提示される。この点に関して、本発明の幾つかの形態が実際にどのように具体化され得るかを当業者に明らかにする図面および／または実施例を用いて取られた説明は、本発明の基本的な理解のために必要である以上に詳細に本発明の構造的詳細を示す試みはなされていない。したがって、開示されたプロセスおよびデバイスが記載される前に、本明細書に記載される態様は、特定の実施形態、装置、または構成に限定されず、当然ながら、変化し得ることが理解されるべきである。本明細書で使用される用語は、以下の目的のためであることも理解されるべきである。特定の態様のみを記載し、本明細書中で特に定義しない限り、限定することを意図しない。
本発明を説明する文脈において使用される用語「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」および類似の冠詞は、（特に、以下の実施形態および特許請求の範囲の文脈において）、本明細書中に別途指示がない限り、または文脈と明らかに矛盾しない限り、単数形および複数形の両方を意味すると解釈されるべきである。
本明細書中に記載される全ての方法は、本明細書中に別途指示がない限り、または文脈と明らかに矛盾しない限り、任意の適切な順序のステップで実施することができる。本明細書中に提供される任意のおよびすべての例、または例示的な言葉（例えば、「そのような」）の使用は、単に、本発明をよりよく証明することを意図しており、そうでなければ本発明の特許請求の範囲に限定をもたらすものではない。明細書中のいかなる文言も、本発明の実施に不可欠ないかなるクレームされていない要素も示すものと解釈されるべきではない。
文脈上明らかに別途要求がない限り、明細書および特許請求の範囲を通して、「含む」、「含んでいる」等の語は、排他的または網羅的な意味とは対照的な包括的な意味で、すなわち、「含む、しかし限定されない」と、解釈されるべきである。単数形または複数形を使用する語は、それぞれ複数形および単数形も含む。また、本願において使用される場合、「ここで」、「上述の」および「下記の」および類似に意味する語は、本願全体を意味し、本願の特定の部分を意味するものではない。
当業者によって理解されるように、本明細書に開示される各実施形態は、その特定の記載された要素、ステップ、成分または構成要素を含み、本質的に構成され、または構成され得る。本明細書中で使用される場合、遷移用語「含む（複数形）」または「含む（単数形）」は、含むことを意味するが、これらに限定されるものではなく、および不特定の元素、ステップ、成分、または構成要素を、主な量であっても、含むことができる。遷移フレーズ「構成されている（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」は、特定されていない任意の要素、ステップ、成分、または構成要素を含まない。「本質的に構成されている（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」は、実施形態の範囲を特定の要素、ステップ、成分または構成要素および実施形態に実質的な影響を及ぼさないものに限定される。
全てのパーセント、割合および比率は特に記載のない限り質量である。
本発明の広い範囲を記載する数値範囲およびパラメータは近似値であるにもかかわらず、特定の実施例に記載される数値は、可能な限り正確に報告される。しかしながら、任意の数値は、本質的に、それらのそれぞれの試験測定において見出される標準偏差から必然的に生じる特定の誤差を含む。
本明細書に開示される本発明の代替要素または実施形態のグループ化は、限定として解釈されるべきではない。各グループメンバーは、個別に、またはグループの他のメンバーまたは本明細書中に見出される他の要素との任意の組み合わせで、参照および特許請求され得る。便宜性および／または特許性の理由のために、グループの１つまたはそれ以上のメンバーが、グループに含まれ得るか、またはグループから削除され得ることが予想される。そのような包含または欠失が生じる場合、明細書は、添付の特許請求の範囲で使用されるすべてのマーカッシュグループの文書による説明を満たすように修正されたグループを含むと見なされる。
本発明を実施するために本発明者らに公知の最良の形態を含む、本発明のいくつかの実施形態が本明細書に記載される。もちろん、これらの記載された実施形態の変形は、前述の説明により、当業者に明らかになるであろう。本発明者は、当業者がそのような変形を適切に採用することを期待し、本発明者は、本発明が、本明細書に具体的に記載される以外に実施されることを意図する。従って本発明は、準拠法で許されているように、本明細書に添付された請求項に記載の内容の修正および均等物をすべて含む。更に、上述の要素のあらゆる可能な変形でのあらゆる組み合わせが、本明細書に別途指示がない限り、または明らかに文脈に矛盾しない限り、本発明に包含される。
本開示の様々な例示的実施形態は、以下に列挙される実施形態を含むが、これらに限定されず、これらは、技術的または論理的に矛盾しない任意の数および任意の組み合わせで組み合わせることができる。
実施形態１は、
１つまたはそれ以上の誘電性物質を含み、前記誘電性流体は、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１５０℃未満の引火点を有し、２５℃で少なくとも１．５の誘電率を有し、前記誘電性流体は、７５ｗｔ％～９９．９ｗｔ％の範囲の総量で存在し、および
１つまたはそれ以上のハロカーボンを含み、前記ハロカーボンはそれぞれ、６０℃～２００℃の範囲の沸点を有し、０．１ｗｔ％～２０ｗｔ％の範囲の総量で存在し、
ここで、前記１つまたはそれ以上のハロカーボンは、前記熱管理流体中に均質に分散され、および
前記熱管理流体は、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１２０℃未満の引火点を有さず、さらに前記熱管理流体は、２５℃で少なくとも１．５の誘電率を有する
熱管理流体を提供する。
実施形態２は、誘電性流体が、１４０℃以下、例えば、１２０℃以下または１００℃以下の引火点を有する実施形態１に記載の熱管理流体を提供する。
実施形態３は、誘電性流体が、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される８０℃以下、例えば６０℃以下、またさらには５５℃以下の引火点を有する実施形態１に記載の熱管理流体を提供する。
実施形態４は、誘電性流体が、ＡＳＴＭ Ｄ４５５に従って測定される４０℃で２～２０ｃＳｔの範囲、例えば、２～１５ｃＳｔ、または３～２０ｃＳｔ、または３～１５ｃＳｔ、または５～２０ｃＳｔの範囲の動粘度を有する実施形態１～３のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態５は、誘電性流体が、ＡＳＴＭ Ｄ４５５に従って測定される４０℃で２～１０ｃＳｔ、例えば、２～８ｃＳｔ、または２～６ｃＳｔ、または３～１０ｃＳｔ、または３～８ｃＳｔ、または３～６ｃＳｔ、または５～１０ｃＳｔ、または５～８ｃＳｔ、または５～６ｃＳｔ、または６～１０ｃＳｔ、または８～１０ｃＳｔの範囲の動粘度を有する実施形態１～３のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態６は、誘電性流体が、ＡＳＴＭ Ｄ４５５に従って測定される４０℃で２～５ｃＳｔ、または２～４ｃＳｔ、または２～３ｃＳｔ、または３～５ｃＳｔ、または３～４ｃＳｔ、または４～５ｃＳｔの範囲の動粘度を有する実施形態１～３のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態７は、１つまたはそれ以上の誘電性物質のそれぞれが、脂肪族（例えば、Ｃ６－Ｃ５０アルキル、ポリ－α－オレフィンなどのポリオレフィン）、脂肪族酸素化物（例えば、ケトン、エーテル、エステル、またはアミド）、芳香族（例えば、ジエチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、１－アルキルナフタレン、２－アルキルナフタレン、ジベンジルトルエン、およびアルキル化ビフェニルなどのジアルキルベンゼン）、芳香族酸素化物（例えば、ケトン、エーテル、エステル、またはアミド）、シリコーン（例えば、シリコーン油およびケイ酸エステル）、ならびにそれらの任意の組み合わせから選択される実施形態１～６のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態８は、１つまたはそれ以上の誘電性物質のそれぞれが、Ｃ１４－Ｃ５０アルキル、ポリオレフィン、およびそれらの任意の組み合わせから選択される実施形態１～６のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態９は、誘電性流体がグループＩＩ、グループＩＩＩ、グループＩＶ、またはグループＶの基油である実施形態１～８のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態１０は、誘電性流体がグループＩＩの基油である実施形態１８のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態１１は、誘電性流体が第ＩＶ族基油（ポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）など）である、実施形態１～８のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態１２は、誘電性流体が、８０ｗｔ％～９９．９ｗｔ％、例えば、８５ｗｔ％～９９．９ｗｔ％、または９０ｗｔ％～９９．９ｗｔ％、または９５ｗｔ％～９９．９ｗｔ％、または９８ｗｔ％～９９．９ｗｔ％の範囲の量で存在する実施形態１～１１のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態１３は、誘電性流体が、７５ｗｔ％～９９．５ｗｔ％、例えば、８０ｗｔ％～９９．５ｗｔ％、または８５ｗｔ％～９９．５ｗｔ％、または９０ｗｔ％～９９．５ｗｔ％、または９５ｗｔ％～９９．５ｗｔ％、または９８ｗｔ％～９９．５ｗｔ％、または７５ｗｔ％～９９ｗｔ％、または８０ｗｔ％～９９ｗｔ％、または８５ｗｔ％～９９ｗｔ％、または９０ｗｔ％～９９ｗｔ％、または９５ｗｔ％～９９ｗｔ％、または７５ｗｔ％～９８ｗｔ％、または８０ｗｔ％～９８ｗｔ％、または８５ｗｔ％～９８ｗｔ％、または９０ｗｔ％～９８ｗｔ％、または９５ｗｔ％～９８ｗｔ％の範囲の量で存在する実施形態１～１１のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態１４は、誘電性流体が、７５ｗｔ％～９５ｗｔ％、例えば、８０ｗｔ％～９５ｗｔ％、または８５ｗｔ％～９５ｗｔ％、または９０ｗｔ％～９５ｗｔ％、または８０ｗｔ％～９０ｗｔ％、または８５ｗｔ％～９０ｗｔ％、または８０ｗｔ％～８５ｗｔ％の範囲の量で存在する実施形態１～１１のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態１５は、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、７０℃～２００℃、例えば、８５℃～２００℃、または１００℃～２００℃、または１２５℃～２００℃、または１５０℃～２００℃の範囲の沸点を有する実施形態１～１４のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態１６は、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、６０℃～１７５℃、例えば、７０℃～１７５℃、または８５℃～１７５℃、または１００℃～１７５℃、または１２５℃～１７５℃、または１５０℃～１７５℃の範囲の沸点を有する実施形態１～１４のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態１７は、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、６０℃～１５０℃、例えば、７０℃～１５０℃、または８５℃～１５０℃、または１００℃～１５０℃、または１２５℃～１５０℃の範囲の沸点を有する実施形態１～１４のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態１８は、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、６０℃～１２５℃、例えば、７０℃～１２５℃、または８５℃～１２５℃、または１００℃～１２５℃、または７０℃～１００℃、または８５℃～１００℃、または７０℃～８５℃の範囲の沸点を有する実施形態１～１４のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態１９は、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、そのハロゲンとして、塩素、フッ素および臭素のうちの１つまたはそれ以上を含む実施形態１～１８のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態２０は、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、そのハロゲンとして、塩素およびフッ素のうちの１つまたはそれ以上を含む実施形態１～１８のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態２１は、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、そのハロゲンとして、フッ素を有する実施形態１～１８のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態２２は、１つまたはそれ以上のハロカーボンのうちの少なくとも１つが、フルオロアルカン、およびそれらの酸化物（ペルフルオロヘプタン、ペルフルオロオクタン、ペルフルオロメチルシクロヘキサン、ペルフルオロ－１，３－ジメチルシクロヘキサン、ペルフルオロデカリン、ペルフルオロメチルデカリン、エチルノナフルオロブチルエーテル、エトキシ－ノナフルオロブタン、テトラデカフルオロ－２－メチルヘキサン－３－ｏｎｅ、テトラデカフルオロ－２，４－ジメチルペンタン－３－ｏｎｅ、３－メトキシペルフルオロ（２－メチルペンタン）、３－エトキシペルフルオロ（２－メチルペンタン）、３－エトキシペルフルオロ（２－メチルヘキサン）、および２，３，３，４，４－ペンタフルオロ－５－メトキシ－２，５－ｂｉｓ（ペルフルオロプロパン－２－ｙｌ）テトラヒドロフラン）、フルオロアルケンおよびその酸素化物（ペルフルオロドデセンなど）、フルオロ芳香族化合物、およびフッ素化エーテル（エチルノナフルオロブチルエーテルなど）から選択されるフルオロカーボンである実施形態１～１８のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態２３は、１つまたはそれ以上のハロカーボンの少なくとも１つが、クロロアルカンおよびその酸素化物（１，１，１，２－および１，１，２，２－テトラクロロエタン、およびペンタクロロエタンなど）、クロロアルケンおよびその酸素化物（１，１，１－トリクロロエチレンおよびｃｉｓ－１，２－ジクロロエチレンなど）、ならびにクロロ芳香族化合物から選択されるクロロカーボンである実施形態１～１８のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態２４は、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１５０℃未満、例えば、１６０℃未満、または１７０℃未満の引火点を有しない実施形態１～２３のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態２５は、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１８０℃未満、例えば、１９０℃未満、または２００℃未満の引火点を有しない実施形態１～２３のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態２６は、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定可能な引火点を有しない実施形態１～２３のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態２７は、１つまたはそれ以上のハロカーボンが、０．１ｗｔ％～２０ｗｔ％、例えば、０．１ｗｔ％～１５ｗｔ％、または０．１ｗｔ％～１０ｗｔ％、または０．１ｗｔ％～５ｗｔ％、または０．１ｗｔ％～２ｗｔ％の範囲の総量で存在する実施形態１～２６のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態２８は、１つまたはそれ以上のハロカーボンが、０．５ｗｔ％～２０ｗｔ％、例えば、０．５ｗｔ％～１５ｗｔ％、または０．５ｗｔ％～１０ｗｔ％、または０．５ｗｔ％～５ｗｔ％、または０．５ｗｔ％～２ｗｔ％、または１ｗｔ％～２０ｗｔ％、または１ｗｔ％～１５ｗｔ％、または１ｗｔ％～１０ｗｔ％、または１ｗｔ％～５ｗｔ％、または２ｗｔ％～２０ｗｔ％、または２ｗｔ％～１５ｗｔ％、または２ｗｔ％～１０ｗｔ％、または２ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲の総量で存在する実施形態１～２６のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態２９は、１つまたはそれ以上のハロカーボンが、熱管理流体の重量に基づいて、５ｗｔ％～２０ｗｔ％、例えば、５ｗｔ％～１５ｗｔ％、または５ｗｔ％～１０ｗｔ％、または１０ｗｔ％～２０ｗｔ％、または１０ｗｔ％～１５ｗｔ％、または１５ｗｔ％～２０ｗｔ％の範囲の総量で存在する実施形態１～２８のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態３０は、熱管理流体中の誘電性流体および１つまたはそれ以上のハロカーボンの総量が、少なくとも８０％、例えば、少なくとも８５％、または少なくとも９０％、または少なくとも９５％、または少なくとも９８％、または少なくとも９９％である実施形態１～２９のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態３１は、熱管理流体が、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１３０℃未満、例えば、１５０℃、１６０℃、または１７０℃未満の引火点を有しない実施形態１～３０のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態３２は、熱管理流体が、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１８０℃未満、例えば１９０℃未満の引火点を有しない実施形態１～３０のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態３３は、熱管理流体が、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される２００℃未満、２１０℃未満、２２０℃未満、または２５０℃未満の引火点を有しない実施形態１～３０のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態３４は、熱管理流体がＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定可能な引火点を有しない実施形態１～３０のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態３５は、熱管理流体が、誘電性流体の引火点の１０℃超より低い引火点を有しない実施形態１～３４のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態３６は、熱管理流体が、誘電性流体の引火点の２０℃超より低い引火点を有しない実施形態１～３４のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態３７は、ＡＳＴＭ Ｄ４５５に従って測定される４０℃で２～２０ｃＳｔの範囲、例えば、２～１５ｃＳｔ、または３～２０ｃＳｔ、または３～１５ｃＳｔ、または５～２０ｃＳｔの範囲の動粘度を有する実施形態１～３６のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態３８は、ＡＳＴＭ Ｄ４５５に従って測定される４０℃で２～１０ｃＳｔ、例えば、２～８ｃＳｔ、または２～６ｃＳｔ、または３～１０ｃＳｔ、または３～８ｃＳｔ、または３～６ｃＳｔ、または５～１０ｃＳｔ、または５～８ｃＳｔ、または５～６ｃＳｔ、または６～１０ｃＳｔ、または８～１０ｃＳｔの範囲の動粘度を有する実施形態１～３６のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態３９は、ＡＳＴＭ Ｄ４５５に従って測定される４０℃で２～５ｃＳｔ、または２～４ｃＳｔ、または２～３ｃＳｔ、または３～５ｃＳｔ、または３～４ｃＳｔ、または４～５ｃＳｔの範囲の動粘度を有する実施形態１～３６のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態４０は、２５℃で１ｇ／ｃｍ３以下の濃度を有する実施形態１～３９のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態４１は、２５℃で１．１ｇ／ｃｍ３以下の濃度を有する実施形態１～３９のいずれかに記載の熱管理流体を提供する。
実施形態４２は、
ハウジングと、
ハウジング内に配置された１つまたはそれ以上の電気化学セルと、
ハウジング内に延在し、１つまたはそれ以上の電気化学セルと実質的に熱連通する流体経路と、および
流体経路内に配置される実施形態１～４１のいずれかに記載の熱管理流体と
を含む電池システムを提供する。
実施形態４３は、流体経路内に配置された固定化された乾燥剤材料をさらに含み、乾燥剤材料は、流体経路を通過する熱管理流体内の水性汚染物質を除去するように構成される実施形態４２に記載の電池システムを提供する。
実施形態４４は、流体経路に配置された固定化された乾燥剤材料がハウジングの底部内面に配置される実施形態４３に記載の電池システムを提供する。
実施形態４５は、熱管理流体が１ｇ／ｃｍ３未満の濃度を有する実施形態４４に記載の電池システムを提供する。
実施形態４６は、流体経路に配置された固定化された乾燥剤材料がハウジングの上部内面にある実施形態４３に記載の電池システムを提供する。
実施形態４７は、熱管理流体が１ｇ／ｃｍ３超の濃度を有する実施形態４６に記載の電池システムを提供する。
実施形態４８は、乾燥剤材料を、例えば、固体粒子または顆粒の形態で保持する容器をさらに含む実施形態４２～４７のいずれかに記載の電池システムを提供する。
実施形態４９は、容器が、パウチ内に貯蔵空間を形成する透過性材料の１つまたはそれ以上の壁を含むパウチの形態であり、乾燥剤材料が貯蔵空間に配置される実施形態４８に記載の電池システムを提供する。
実施形態５０は、容器が、内部に貯蔵空間を形成する外壁を有するケースを備え、乾燥剤材料が貯蔵空間に配置され、外壁の少なくとも一部が多孔質である実施形態４８に記載の電池システムを提供する。
実施形態５１は、ケースが、外壁の第１の多孔質部分によって形成された注入口と、外壁の第２の多孔質部分によって形成された排出口とを有する実施形態５０の電池システムを提供する。
実施形態５２は、乾燥剤材料がモレキュラーシーブ、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、またはそれらの組み合わせである実施形態４８～５１のいずれかに記載の電池システムを提供する。
実施形態５３は、乾燥剤材料の量が、システム内の水位を１００ｐｐｍ未満に維持するのに十分である実施形態４８～５１のいずれかに記載の電池システムを提供する。
実施形態５４は、電気化学セルがリチウムイオン電気化学セルである実施形態４２～５３のいずれかに記載の電池システムを提供する。
実施形態５５は、実施形態４２～５２のいずれかに記載の電池システムを含む電気自動車を提供する。
実施形態５６は、
熱源の周囲および／またはそれを通って延在する流体経路と、
流体経路内を循環し、熱源によって生成された熱エネルギーを吸収するように配置および構成される、実施形態１～４１のいずれかに記載の熱管理流体と、
ここで、流体が流体経路、熱交換器、ポンプおよび接続ダクト内に配置されること、
を含む熱管理回路を提供する。
実施形態５７は、流体経路内に配置された固定化された乾燥剤材料をさらに含み、乾燥剤材料は、流体経路を通過する熱管理流体内の水性汚染物質を除去するように構成される実施形態５６に記載の熱管理回路を提供する。
実施形態５８は、固定化された乾燥剤材料がハウジングの底部内面の流体経路に配置された実施形態５７に記載の熱管理回路を提供する。
実施形態５９は、熱管理流体が、１ｇ／ｃｍ３未満の濃度を有する実施形態５８に記載の熱管理回路を提供する。
実施形態６０は、固定化された乾燥剤材料が、ハウジングの上部内面に配置された実施形態５７に記載の熱管理回路を提供する。
実施形態６１は、熱管理流体が、１ｇ／ｃｍ３超の濃度を有する実施形態６０に記載の熱管理回路を提供する。
実施形態６２は、乾燥剤材料を、例えば、固体粒子または顆粒の形態で保持する容器をさらに含む実施形態５７～６１のいずれかに記載の熱管理回路を提供する。
実施形態６３は、容器が、パウチ内に貯蔵空間を形成する透過性材料の１つまたはそれ以上の壁を含むパウチの形態であり、乾燥剤材料が貯蔵空間に配置される実施形態６２に記載の熱管理回路を提供する。
実施形態６４は、容器が、内部に貯蔵空間を形成する外壁を有するケースを備え、活物質が貯蔵空間に配置され、外壁の少なくとも一部が多孔質である実施形態６２に記載の熱管理回路を提供する。
実施形態６５は、乾燥剤材料がモレキュラーシーブ、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸ナトリウム、またはそれらの組み合わせである実施形態５７～６４のいずれかに記載の熱管理回路を提供する。
実施形態６６は、乾燥剤材料の量が、システム内の水位を１００ｐｐｍ未満に維持するのに十分である実施形態５７～６５のいずれかに記載の熱管理回路を提供する。
実施形態６７は、
実施形態１～４１のいずれかに記載の熱管理流体を、少なくとも２５℃の温度を有する表面と接触させ、前記表面は熱源と実質的に熱連通しており、さらに
熱源から表面を通って熱管理流体内に熱エネルギーを吸収すること
を含む方法を提供する。
実施形態６８は、表面が、少なくとも３０℃、例えば、少なくとも４０℃、少なくとも５０℃、少なくとも６０℃、または少なくとも７０℃の温度を有する実施形態６７に記載の方法を提供する。
実施形態６９は、接触中に、表面が１つまたはそれ以上のハロカーボンのいずれかの沸点以下の温度を有する実施形態６７または実施形態６８に記載の方法を提供する。
実施形態７０は、接触している間、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれがその沸点に達しない実施形態６７～６９のいずれかに記載の方法を提供する。
実施形態７１は、接触が、リザーバと表面との間で熱管理流体を循環させることによって行われる実施形態６７～７０のいずれかに記載の方法を提供する。
実施形態７２は、接触が、熱交換器と表面との間で熱管理流体を循環させることによって行われる実施形態６７～７１のいずれかに記載の方法を提供する。
実施形態７３は、熱管理流体を固定化された乾燥剤材料の上を通過することをさらに含み、乾燥剤材料は、乾燥剤材料の上を通過する熱管理流体中の水性汚染物質を除去するように構成される実施形態６７～７２のいずれかに記載の方法を提供する。
本明細書全体を通して、特許および発行された出版物を多く参照している。引用された参考文献および発行された刊行物のそれぞれは、その全体が参照により本明細書に個々に組み込まれる。
最後に、本明細書に開示される本発明の実施形態は、本発明の原理の例示であることを理解されたい。使用され得る他の変更点は、本発明の範囲内である。したがって、限定ではなく例として、本発明の代替構成を、本明細書の教示に従って利用することができる。したがって、本発明は、正確に図示および説明されたものに限定されるものではない。

Claims (25)

  1. 熱管理流体であって、
    １つまたはそれ以上の誘電性物質を含み、前記誘電性流体は、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１５０℃未満の引火点を有し、２５℃で少なくとも１．５の誘電率を有し、前記誘電性流体は、７５ｗｔ％～９９．９ｗｔ％の範囲の総量で存在し、および
    １つまたはそれ以上のハロカーボンを含み、前記ハロカーボンはそれぞれ、６０℃～２００℃の範囲の沸点を有し、０．１ｗｔ％～２０ｗｔ％の範囲の総量で存在し、
    ここで、前記１つまたはそれ以上のハロカーボンは、前記熱管理流体中に均質に分散され、および
    ここで、前記熱管理流体は、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１２０℃未満の引火点を有さず、さらに前記熱管理流体は、２５℃で少なくとも１．５の誘電率を有する
    熱管理流体。
  2. 前記誘電性流体が、ＡＳＴＭ Ｄ４５５に従って測定される４０℃で２～１０ｃＳｔの範囲の動粘度を有する請求項１に記載の熱管理流体。
  3. 前記１つまたはそれ以上の誘電性物質のそれぞれが、Ｃ１４－Ｃ５０アルキル、ポリオレフィン、およびそれらの任意の組み合わせから選択される請求項１または２に記載の熱管理流体。
  4. 前記誘電性流体が、グループＩＩ、グループＩＩＩ、グループＩＶ、またはグループＶの基油である請求項１または２に記載の熱管理流体。
  5. 前記誘電性流体が、８０ｗｔ％～９９．９ｗｔ％の範囲の量で存在する請求項１～４のいずれか一項に記載の熱管理流体。
  6. 前記１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、８５℃～２００℃の範囲の沸点を有する請求項１～５のいずれか一項に記載の熱管理流体。
  7. 前記１つまたはそれ以上のハロカーボンの少なくとも１つが、フルオロアルカンおよびその酸素化物、フルオロアルケンおよびその酸素化物、フルオロ芳香族化合物、およびフッ素化エーテルから選択されるフルオロカーボンであるか、または１つまたはそれ以上のハロカーボンの少なくとも１つが、クロロアルカンおよびその酸素化物、クロロアルケンおよびその酸素化物、ならびにクロロ芳香族化合物から選択されるクロロカーボンである請求項１～６のいずれか一項に記載の熱管理流体。
  8. 前記１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１８０℃未満の引火点を有しない請求項１～７のいずれか一項に記載の熱管理流体。
  9. 前記１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれが、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定可能な引火点を有しない請求項１～７のいずれか一項に記載の熱管理流体。
  10. 前記１つまたはそれ以上のハロカーボンが、０．５ｗｔ％～１５ｗｔ％の範囲の総量で存在する請求項１～９のいずれか一項に記載の熱管理流体。
  11. 前記熱管理流体中の誘電性流体および１つまたはそれ以上のハロカーボンの総量が、少なくとも９５％である請求項１～１０のいずれか一項に記載の熱管理流体。
  12. 前記熱管理流体が、ＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定される１８０℃未満の引火点を有しない請求項１～１１のいずれか一項に記載の熱管理流体。
  13. 前記熱管理流体がＡＳＴＭ Ｄ９３に従って測定可能な引火点を有しない請求項１～１１のいずれか一項に記載の熱管理流体。
  14. 前記熱管理流体が、誘電性流体の引火点の１０℃超より低い引火点を有しない請求項１～１３のいずれか一項に記載の熱管理流体。
  15. ＡＳＴＭ Ｄ４５５に従って測定される４０℃で２～１０ｃＳｔの範囲の動粘度を有する請求項１～１４のいずれか一項に記載の熱管理流体。
  16. ２５℃で１ｇ／ｃｍ３以下の濃度を有する請求項１～１５のいずれか一項に記載の熱管理流体。
  17. 電池システムであって
    ハウジングと、
    前記ハウジング内に配置された１つまたはそれ以上の電気化学セルと、
    前記ハウジング内に延在し、１つまたはそれ以上の前記電気化学セルと実質的に熱連通している流体経路と、および
    前記流体経路内に配置された請求項１～１６のいずれか一項に記載の熱管理流体と
    を含む電池システム。
  18. 前記流体経路内に配置された固定化された乾燥剤材料をさらに含み、前記乾燥剤材料は、前記流体経路を通過する前記熱管理流体内の水性汚染物質を除去するように構成される請求項１７に記載の電池システム。
  19. 前記熱管理流体が、１ｇ／ｃｍ３未満の濃度を有する請求項１７または１８に記載の電池システム。
  20. 請求項１７～１９のいずれか一項に記載の電池システムを備える電気自動車。
  21. 熱管理回路であって
    熱源の周囲および／またはそれを通って延在する流体経路と、
    前記流体経路内を循環し、前記熱源によって生成された熱エネルギーを吸収するように配置および構成された請求項１～１６のいずれか一項に記載の熱管理流体と、
    ここで、前記流体が前記流体経路、前記熱交換器、前記ポンプおよび前記接続ダクト内に配置されること、
    を含む熱管理回路。
  22. 前記流体経路内に配置された固定化された乾燥剤材料をさらに含み、前記乾燥剤材料は、前記流体経路を通過する前記熱管理流体内の水性汚染物質を除去するように構成される請求項２１に記載の熱管理回路。
  23. 前記熱管理流体が、１ｇ／ｃｍ３未満の濃度を有する請求項２１または２２に記載の熱管理回路。
  24. 方法であって、
    請求項１～１６に記載の熱管理流体を、少なくとも２５℃の温度を有する表面と接触させ、前記表面は熱源と実質的に熱連通しており、さらに
    前記熱源から前記表面を通って前記熱管理流体内に熱エネルギーを吸収すること、
    を含む方法。
  25. 前記接触している間、１つまたはそれ以上のハロカーボンのそれぞれがその沸点に達しない請求項２４に記載の方法。
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