CN106505170A

CN106505170A - 一种用于锂离子动力与储能电池的聚合物材质的电池盒

Info

Publication number: CN106505170A
Application number: CN201611236989.1A
Authority: CN
Inventors: 张辉闪; 彭伟伟; 龙小翊; 周奇洋; 文斌; 邬珩梁; 李其梅
Original assignee: Ningbo Ecot Sci & Tech Co Ltd
Current assignee: Ningbo Ecot Sci & Tech Co Ltd
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2017-03-15

Abstract

本发明提供一种用于锂离子动力与储能电池的聚合物材质的电池盒及其制备方法，所述电池盒的盒体和上盖是以注塑挤出、吹塑或者模压等方式加工而成的，并采用熔接方式将上述的盒体和上盖熔接，加工方便，生产效率高，设计自由度高，可以制备任意设计结构和形状的电池盒；所述电池盒的盒体和上盖是采用聚合物或其复合材料制备得到的，其能有效防止锂离子电池电解液对电池盒的腐蚀作用，有效地解决了普通聚合物材料在直接接触电解液时会因有机溶剂的溶胀或无机填料的腐蚀而失去强度等问题，使锂离子电池盒的使用寿命显著提高，同时所述聚合物或其复合材料还具有一定的耐热性能；另外，由于聚合物或其复合材料的不导电性，避免了现有的金属材质的电池盒的导电而引起的不安全的问题。

Description

一种用于锂离子动力与储能电池的聚合物材质的电池盒

技术领域

本发明涉及一种二次电池的电池盒及其制备技术领域，具体涉及一种用于锂离子动力与储能电池的聚合物材质的电池盒。

背景技术

随着石油价格的逐年攀升以及环境污染问题的日趋严重，作为汽柴油汽车的替代，人们研制出了各种采用新型能源技术的动力机车，其中最具有应用前景的是电动汽车。电动汽车的核心技术是动力电池技术，目前认为，锂离子动力与储能电池是最有前景的动力电池方案。

锂离子动力与储能电池主要包括壳体以及壳体内置的电解液及采用叠片或卷绕装配方式装配的正极、电池隔膜及负极片。通过正极接线柱及负极接线柱向外输出电力。其中，锂离子动力与储能电池的壳体主要采用铝或其它金属压制，在内层内衬一层聚合物薄膜。但是，这种金属的电池壳体，存在加工困难、外形有限等缺陷，导致锂离子动力与储能电池的设计受限；而且，电池金属外壳导电，安全性不能完全保证。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于锂离子动力与储能电池的聚合物材质的电池盒及其制备方法。

本发明目的可以通过如下技术方案来实现：

一种用于锂离子动力与储能电池的电池盒，其中，所述电池盒包括电池盒体和上盖，所述电池盒的盒体与上盖形成密闭空间；所述盒体和上盖是由聚合物或其复合材料经注塑、挤出、吹塑或者模压等聚合物材料的加工方式制备得到；所述聚合物选自下述的耐化学性和耐热性的聚合物中的一种或多种的共混物：含苯硫基的聚合物(例如：聚苯硫醚)、聚苯醚、聚醚醚酮、聚砜、聚酰亚胺、聚芳酯、聚苯乙烯(如间规聚苯乙烯等)、聚酯(如PET、PBT、PCT)、聚酰胺(如芳香族聚酰胺)、聚烯烃或其共聚物(如聚丙烯、聚乙烯、乙烯/α-烯烃共聚物(如乙烯辛烯共聚物)、丙烯/α-烯烃共聚物(如丙烯乙烯共聚物)等)、环氧乙烯基酯树脂、酚醛环氧乙烯基酯树脂、氯化不饱和聚酯树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等。

本发明中，所述电池盒用于内置电解液和采用叠片或卷绕装配方式装配的正极、电池隔膜及负极片。

优选地，所述聚合物选自聚苯硫醚、聚苯醚、聚酯、聚酰胺(如芳香族聚酰胺)、聚苯乙烯(如间规聚苯乙烯)、氯化不饱和聚酯树脂中的一种或多种的共混物；或者选自聚苯硫醚、聚苯醚、聚酯、聚酰胺(如芳香族聚酰胺)、聚苯乙烯(如间规聚苯乙烯)、氯化不饱和聚酯树脂中的至少一种与聚烯烃或其共聚物(如聚丙烯、聚乙烯、乙烯/α-烯烃共聚物(如乙烯辛烯共聚物)、丙烯/α-烯烃共聚物(如丙烯乙烯共聚物)等)中的至少一种的共混物。

根据本发明，所述聚合物的复合材料，除包括上述聚合物的一种或多种的共混物外，还可以含有增强材料。

根据本发明，所述的增强材料可选自碳纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、玻璃纤维中的一种或多种。

根据本发明，所述聚合物的复合材料中，增强材料的含量为0-90wt％，优选0-60wt％。

根据本发明，所述电池盒还包括主电源接孔(包括正极接孔和负极接孔)和感应器接孔，设置在盒体一侧或设置在上盖上。所述主电源接孔和感应器接孔用于电池盒内部的电池出线，所述电池出线用于内外连接，引出导线。

本发明中，并不限定盒体和上盖的形状，可以在设计盒体和上盖时依据具体应用场景设计成各种结构，保证电池组结构紧凑，适应各种电动汽车装配，也可提升电动汽车的设计空间。

根据本发明，所述盒体和/或上盖的大面积平面外侧还可以设置有加强筋，其是为了增加强度、防止变形，并提高盒体和/或上盖的承载能力。

本发明还提供上述用于锂离子动力与储能电池的电池盒的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

a)将上述的聚合物或其复合材料，采用注塑、挤出、吹塑或者模压等聚合物材料的加工方式，制成盒体和上盖；

b)采用熔接方式将上述的盒体和上盖熔接，形成密闭空间，即制备得到所述的电池盒。

根据本发明，所述盒体和上盖的结构和形状，不受限制，可以依据具体应用场景设计成各种结构和形状，只要保证电池组结构紧凑即可。可以适应各种电动汽车装配，也可提升电动汽车的设计空间。所述结构可以是正方体型、长方体型、圆柱型或异型等结构。

根据本发明，在步骤a)中，所述加工方式优选注塑或模压加工。

根据本发明，在步骤b)中，所述的熔接方式可以采取超声波焊接、振动焊、热丝焊或激光焊等方式；或者采取胶黏剂粘接。

根据本发明，所述的制备方法还可以包括在盒体和/或上盖的大面积平面外侧设置加强筋，其是为了增加强度、防止变形，并提高盒体和/或上盖的承载能力。

本发明的有益效果：

本发明提供一种用于锂离子动力与储能电池的聚合物材质的电池盒及其制备方法，所述电池盒的盒体和上盖是以注塑挤出、吹塑或者模压等方式加工而成的，并采用熔接方式将上述的盒体和上盖熔接，所述电池盒的加工方法方便且生产效率高，设计自由度高，可以制备任意设计结构和形状的电池盒；所述电池盒的盒体和上盖是采用聚合物或其复合材料制备得到的，其能有效防止锂离子电池电解液对电池盒的腐蚀作用，有效地解决了普通聚合物材料在直接接触电解液时会因有机溶剂的溶胀或无机填料的腐蚀而失去强度等问题，使锂离子电池盒的使用寿命显著提高，同时所述聚合物或其复合材料还具有一定的耐热性能；另外，由于聚合物或其复合材料的不导电性，避免了现有的金属材质的电池盒的导电而引起的不安全的问题。本发明所述的电池盒盒体和上盖的结构简单、设计空间大，能够实现电池盒的快速组合，并且组合方便、快捷，可用于各种类型的电动汽车或储能电池。

附图说明

图1为本发明实施例1中所示的电池盒；其中，1为盒体；2为上盖；3为电源接口(包括主电源接孔和感应器接孔)。

图2为本发明实施例2中所述的电池盒；其中，11为盒体；12为上盖；13为电源接口(包括主电源接孔和感应器接孔)。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，应理解，在阅读了本发明所记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。

下述实施例中使用的材料，若没有特别限定，均是商业上购买得到的。

实施例1

本实施例制备得到的用于锂离子动力与储能电池的电池盒，如图1所示，包括盒体1，上盖2和电源接口3，所述电源接口包括主电源接孔(包括正极接孔和负极接孔)和感应器接孔，所述电池盒为长方体型结构。

制备电池盒的盒体和上盖的聚合物材料选自聚苯硫醚，采用注塑方式，在模具中注塑成长方体结构的盒体1和上盖2，所述盒体1和上盖2采用激光焊接技术连接。所述主电源接孔和感应器接孔3通过模内注塑的方式固定。这样就可以制得本发明的电池盒。

所述电池盒的具体使用方式是：在盒体与上盖连接前，在所述电池盒的盒体内灌装三元锂电解液、配装电极以及隔膜。

实施例1制备得到的电池盒在三元锂电解液中浸泡240小时的实验中强度保持率在98％以上。

实施例2

本实施例制备得到的用于锂离子动力与储能电池的电池盒，如图2所示，包括盒体11，上盖12和电源接口13，所述电源接口包括主电源接孔(包括正极接孔和负极接孔)和感应器接孔，所述电池盒为圆柱体型结构。

制备电池盒的盒体和上盖的聚合物材料选自聚苯硫醚，采用注塑方式，在模具中注塑成圆柱体型结构的盒体11和上盖12，所述盒体11和上盖12采用激光焊接技术连接。所述主电源接孔和感应器接孔13通过模内注塑的方式固定。这样就可以制得本发明的电池盒。

实施例2制备得到的电池盒在三元锂电解液中浸泡240小时的实验中强度保持率在98％以上。

实施例3

采用实施例1的电池盒结构及其制备方法，区别仅在于制备电池盒的盒体和上盖的聚合物材料选用氯化不饱和聚酯树脂。

实施例3制备得到的锂离子电池盒在三元锂电解液中浸泡240小时的实验中强度保持率在95％以上。

实施例4

采用实施例2的电池盒结构及其制备方法，区别仅在于制备电池盒的盒体和上盖的聚合物材料选用间规聚苯乙烯(SPS)。

实施例4制备得到的锂离子电池盒在三元锂电解液中浸泡240小时的实验中强度保持率在95％以上。

实施例5

采用实施例1的电池盒结构及其制备方法，区别仅在于制备电池盒的盒体和上盖的聚合物材料选用聚苯硫醚与聚丙烯的共混物，其中聚苯硫醚的含量为80wt％，聚丙烯的含量为20wt％。所述共混是简单的机械混合。

实施例5制备得到的锂离子电池盒在三元锂电解液中浸泡240小时的实验中强度保持率在97％以上。

实施例6

采用实施例1的电池盒结构及其制备方法，区别仅在于制备电池盒的盒体和上盖的聚合物材料选用聚苯硫醚、乙烯辛烯共聚物和碳纤维的复合材料，其中聚苯硫醚的含量为70wt％，乙烯辛烯共聚物的含量为10wt％，碳纤维的含量为20wt％。所述复合材料采用下述方式制备得到：按含量称取聚苯硫醚树脂、乙烯辛烯共聚物和碳纤维，将其一同放进混合机中进行充分混合；将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出造粒机组进行熔融共混，加工温度为310℃，经双螺杆挤出造粒机组进行切粒制成均匀颗粒，得所述复合材料。

实施例6制备得到的锂离子电池盒在三元锂电解液中浸泡240小时的实验中强度保持率在96％以上。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于锂离子动力与储能电池的电池盒，其特征在于，所述电池盒包括电池盒体和上盖，所述电池盒的盒体与上盖形成密闭空间；所述盒体和上盖是由聚合物或其复合材料经注塑、挤出、吹塑或者模压等聚合物材料的加工方式制备得到；所述聚合物选自下述的耐化学性和耐热性的聚合物中的一种或多种的共混物：含苯硫基的聚合物(例如：聚苯硫醚)、聚苯醚、聚醚醚酮、聚砜、聚酰亚胺、聚芳酯、聚苯乙烯(如间规聚苯乙烯)、聚酯(如PET、PBT、PCT)、聚酰胺(如芳香族聚酰胺)、聚烯烃或其共聚物(如聚丙烯、聚乙烯、乙烯/α-烯烃共聚物(如乙烯辛烯共聚物)、丙烯/α-烯烃共聚物(如丙烯乙烯共聚物)等)、环氧乙烯基酯树脂、酚醛环氧乙烯基酯树脂、氯化不饱和聚酯树脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等。

2.根据权利要求1所述的电池盒，其特征在于，所述聚合物选自聚苯硫醚、聚苯醚、聚酯、聚酰胺(如芳香族聚酰胺)、聚苯乙烯(如间规聚苯乙烯)、氯化不饱和聚酯树脂中的一种或多种的共混物；或者选自聚苯硫醚、聚苯醚、聚酯、聚酰胺(如芳香族聚酰胺)、聚苯乙烯(如间规聚苯乙烯)、氯化不饱和聚酯树脂中的至少一种与聚烯烃或其共聚物(如聚丙烯、聚乙烯、乙烯/α-烯烃共聚物(如乙烯辛烯共聚物)、丙烯/α-烯烃共聚物(如丙烯乙烯共聚物)等)中的至少一种的共混物。

3.根据权利要求1或2所述的电池盒，其特征在于，所述聚合物的复合材料，除包括上述聚合物的一种或多种的共混物外，还可以含有增强材料。

4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的电池盒，其特征在于，所述的增强材料可选自碳纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、玻璃纤维中的一种或多种。

优选地，所述聚合物的复合材料中，增强材料的含量为0-90wt％，优选0-60wt％。

5.根据权利要求1-4中任一项权利要求所述的电池盒，其特征在于，所述电池盒还包括主电源接孔(包括正极接孔和负极接孔)和感应器接孔，设置在盒体一侧或设置在上盖上。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电池盒，其特征在于，所述盒体和/或上盖的大面积平面外侧还可以设置有加强筋，其是为了增加强度、防止变形，并提高盒体和/或上盖的承载能力。

7.权利要求1-6中任一项所述的用于锂离子动力与储能电池的电池盒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述盒体和上盖的结构和形状，不受限制，可以依据具体应用场景设计成各种结构和形状，只要保证电池组结构紧凑即可。可以适应各种电动汽车装配，也可提升电动汽车的设计空间。所述结构可以是正方体型、长方体型、圆柱型或异型等结构。

9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，在步骤a)中，所述加工方式优选注塑或模压加工。

优选地，在步骤b)中，所述的熔接方式可以采取超声波焊接、振动焊、热丝焊或激光焊等方式；或者采取胶黏剂粘接。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法还可以包括在盒体和/或上盖的大面积平面外侧设置加强筋，其是为了增加强度、防止变形，并提高盒体和/或上盖的承载能力。