CN108559385A - 一种新能源动力电池用保温外壳及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新能源动力电池用保温外壳及其制备方法，其中所述保温外壳包括基底壳体，及设于基底壳体内端面上的保温层；所述保温层由占比为10％‑90％的A组分与占比为10％‑90％的B组分反应固化形成；其中，所述A组分包括如下质量占比的原料：多元醇30‑97.6份，交联剂1‑30份，发泡剂0.1‑8份，稳泡剂0.1‑10份，催化剂0.1‑3份和功能助剂0‑50份；所述B组分包括二异氰酸酯、多异氰酸酯、二异氰酸酯的预聚物和/或多异氰酸酯的预聚物。本发明得到的保温外壳其保温效果好，且一体成型；同时便于了对保温层厚度的控制，进而实现了对保温层的保温效率的有效控制。

Description

一种新能源动力电池用保温外壳及其制备方法
技术领域
本发明涉及电池外壳相关的技术领域，特别是涉及一种新能源动力电池用保温外壳及其制备方法。
背景技术
可以理解，动力电池壳体作为新能源汽车动力电池的保护件，主要用于保护动力电池在受到外界碰撞，挤压时不会损坏，其设计需满足QC/T 989-2014《电动汽车用动力蓄电池箱通用要求》的一般要求外，还需要满足外观尺寸，机械强度和安全性能的要求。目前选用的材料主要是钢板，铝合金，玻璃增强复合材料，SMC，碳纤维增强复合材料等。
目前，现有的用于新能源动力电池壳体的设计主要考虑外壳对电池模组的机械性能的保护，有如中国大陆专利申请(专利号:ZL2015102738359)所公开的具有吸能结构的动力电池外壳，其从碰撞吸能角出发，保留位于该动力电池外壳内的动力电池模组，进而起到动力电池的安全性能。
可以理解，动力电池的充放电的过程是属于化学变化，且反应过程对环境温度非常敏感，使得电池的性能受温度因素的影响，其放电效率随温度变化而变化，从而影响了对应电动汽车的性能。
其中，动力电池外壳造型复杂，特别是上盖和下盖，因此需要考虑模组，电池管理***，热管理***等结构部件的放置，故其结构往往都为异形。然而目前常规的对动力电池外壳的保温处理，有两种，分别采用内部贴合保温材料，或者内部灌注保温。由于动力电池外壳整体结构为异形，使得内部贴合保护材料的保温处理方式，效率低，而且对应的保温效果差；而采用内部灌注的方式来实现动力电池外壳保温，其效率低，无法量产。
故此，提供一种带有保温技术，来实现对动力电池外壳的保温就显得尤为必要。
发明内容
基于此，有必要针对上述存在的技术问题，提供一种新能源动力电池用保温外壳及其制备方法。
一种新能源动力电池用保温外壳，所述保温外壳包括基底壳体，及设于基底壳体的内端面上的保温层；所述保温层由占比为10％-90％的A组分与占比为10％-90％的B组分反应固化形成；其中，
所述A组分包括如下质量占比的原料：多元醇30-97.6份，交联剂1-30份，发泡剂0.1-8份，稳泡剂0.1-10份，催化剂0.1-3份和功能助剂0-50份；
所述B组分包括二异氰酸酯、多异氰酸酯、二异氰酸酯的预聚物和/或多异氰酸酯的预聚物。
作为本发明的优选方案，所述保温层为A组分与B组分混合后以喷涂的方式喷涂在基底壳体上并反应固化形成的。
作为本发明的优选方案，所述A组分的多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇与异氰酸酯的预聚物和/或聚酯多元醇与异氰酸酯的预聚物。
作为本发明的优选方案，所述交联剂包括多元胺和分子量小于500的小分子多元醇。
作为本发明的优选方案，所述催化剂包括有机金属催化剂和叔胺催化剂。
作为本发明的优选方案，所述功能助剂包括阻燃剂、填料、抗氧化剂和/或抗黄变剂。
作为本发明的优选方案，所述发泡剂包括水。
本发明还请求保护一种新能源动力电池用保温外壳的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
制备得到基底壳体；
按质量比混合多元醇、交联剂、阻燃剂、发泡剂、稳泡剂、催化剂和/或功能助剂并得到A组分；用二异氰酸酯、多异氰酸酯、二异氰酸酯的预聚物和/或多异氰酸酯的预聚物混合得到B组分；
将A组分与B组分按质量比混合；
将A组分与B组分混合后得到的混合物以喷涂的方式喷射在基底壳体的内端面上并形成保温层。
其中，所述步骤“将A组分与B组分混合后得到的混合物以喷涂的方式喷射在基底壳体的内端面上并形成保温层”中喷涂的输出压力为5-10Mpa，得到的保温层的厚度为0.1—80mm。
由于上述技术手段的应用，本发明相较于现有技术具有如下优点：
本发明所提供的新能源动力电池用保温外壳及其制备方法，以喷涂工艺的方式在基底壳体的内端面上通过A组分与B组分混合反应固化得到的保温层，其不受基底壳体外在结构形状的影响，在基底壳体上成型保温层的效果好，且一体成型；同时由于基底壳体上的保温层由喷涂工艺形成的，便于了对保温层厚度的控制，进而对保温层的保温效率实现了有效控制。
附图说明
图1为本发明所提供的新能源动力电池用保温外壳的结构示意图。
其中，10、基底壳体；20、保温层。
具体实施方式
请参阅图1，本发明请求保护的新能源动力电池用保温外壳及其制备方法，具体是在基底壳体10的内端面上以喷涂工艺的方式形成保温层20，以此实现该保温外壳的保温效果。
本实施例的基底壳体10设置为异形的结构，具体可由钢板、铝合金、玻璃增强复合材料、玻璃钢复合材料和/或碳纤维增强复合材料制备而成。
在本实施例中，所述保温层20是由占比为10％-90％的A组分与占比为10％-90％的B组分反应固化形成；也就是说，本实施例的保温层20具体是按照不同的质量比将A组分与B组分混合后，将A组分与B组分混合后的混合物以喷涂的方式喷涂至基底壳体10的内端面上，并通过A组分与B组分的反应固化，最后得到设于基底壳体10上的保温层20。
其中，所述A组分包括如下质量占比的原料：多元醇30-97.6份，交联剂1-30份，发泡剂0.1-8份，稳泡剂0.1-10份，催化剂0.1-3份和功能助剂0-50份。
在本实施例中，所述多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇与异氰酸酯的预聚物和/或聚酯多元醇与异氰酸酯的预聚物，也就是说，所述A组分中的多元醇为聚醚多元醇，聚酯多元醇，聚醚多元醇与异氰酸酯的预聚物，聚酯多元醇与异氰酸酯的预聚物中的一种或者几种混合而成。而所述交联剂包括多元胺，分子量小于500的小分子多元醇，所述发泡剂为水，所述稳泡剂为有机硅泡沫稳定剂，所述催化剂包括有机金属催化剂和叔胺催化剂，所述功能助剂包括阻燃剂，填料、抗氧化剂和/或抗黄变剂，也可以不添加。
所述B组分包括二异氰酸酯、多异氰酸酯、二异氰酸酯的预聚物和/或多异氰酸酯的预聚物。
由上可知，本实施例的保温层20具体是由A组分中的多元醇与B组分中的二异氰酸酯、多异氰酸酯、二异氰酸酯的预聚物和/或多异氰酸酯的预聚物在相互混合后发生化学反应，并得到具有保温功能的膜层，也就是保温层20。
下面就不同配比的A组分，与不同配比的B组分按照一定比例混合后，以喷涂方式喷涂在基底壳体10的内端面上所形成的保温层20，分别进行保温试验；以及将同一材质，不同厚度的保温层20材质进行保温测试。
在实施例中，所用原料说明如下：
多元醇：聚醚多元醇VORANOL 4701，美国陶氏化学，分子量5000，羟值34mg KOH/g；
交联剂1：1,4-丁二醇；
交联剂2：小分子多元醇CP450,美国陶氏化学，分子量450，羟值383mg KOH/g；
交联剂3：三乙醇胺；
催化剂1：二月桂酸二丁基锡催化剂
催化剂2：叔胺类催化剂，Dabco 33-LV，美国空气化工产品公司；
B组分1：多异氰酸酯，Suprasec 5005，美国Huntsman聚氨酯公司，NCO值30.7％，官能度2.7；
B组分2：二苯基甲烷二异氰酸酯预聚物，NCO值20％，粘度2500mPa﹒s；
B组分3：二异氰酸酯类，Lupranate MM 103C，BASF公司产品，NCO含量29.5％。
实施例1：
按质量占比为30％的聚醚多元醇VORANOL 4701，30％的1，4-丁二醇，0.2％的水，0.2％的稳泡剂，以及0.6％的二月桂酸二丁基锡催化剂，以及39％的三聚氰胺阻燃剂混合得到A组分；然后与B组分1按照1:1的配比，将A组分与B组分混合并喷涂在基底壳体的内端面上，并得到基底壳体内端面上的保温层。
实施例2：
按质量占比为65％的聚醚多元醇VORANOL 4701，33.8％的403(3官能度400分子量的多元醇)，0.5％的水，0.5％的稳泡剂，以及0.2％二月桂酸二丁基锡催化剂混合得到A组分；然后与B组分2按照1:1的配比，将A组分与B组分混合并喷涂在基底壳体的内端面上，并得到基底壳体内端面上的保温层。
实施例3：
按质量占比为93.6％的聚醚多元醇VORANOL 4701，5％的三乙醇胺，1.0％的水，0.2％的稳泡剂，以及0.2％的催化剂Dabco 33-LV(美国空气化工产品公司，叔胺类催化剂)混合得到A组分；然后与B组分3按照100:30的配比，将A组分与B组分混合并喷涂在基底壳体的内端面上，并得到基底壳体内端面上的保温层。
将上述实施例1、实施例2、实施例3制备得到的电池外壳分别装配形成电池箱，然后将三个电池箱分别放置在-30℃环境中，箱体内部放置参照电芯材料，初始温度40℃，电芯材料比热容1420J/Kg·K，最后分别测试实施例1，实施例2及实施例3中电芯材料温度降到-10℃所需的时间如下表格所示：
电芯温度下降到-10℃所需时间
无保温层 4h
实施例1的保温层 20h
实施例2的保温层 22h
实施例3的保温层 18h
本实施例还将上述实施例1中的A组分与B组分混合后分别喷涂在三个基底壳体的内端面上，并利用喷涂工艺的控制，使得对应得到三个基底壳体上的保温层厚度分别为0.5mm，5mm及10mm，再将三个基底壳体分别装配形成电池箱，然后将电池箱分别放置在-30℃环境中，箱体内部放置参照电芯材料，初始温度40℃，电芯材料比热容1420J/Kg·K，最后分别测试对应三个保温外壳中电芯材料温度降到-10℃所需的时间如下表格所示：
实施例1的保温层厚度 电芯温度下降到-10℃所需时间
无 4h
0.5mm 8h
5mm 20h
10mm 26h
本发明所公开的新能源动力电池用保温外壳的制备方法，包括以下步骤：
制备得到基底壳体；
按质量比混合多元醇、交联剂、阻燃剂、发泡剂、稳泡剂、催化剂和/或功能助剂并得到A组分；用二异氰酸酯、多异氰酸酯、二异氰酸酯的预聚物和/或多异氰酸酯的预聚物混合得到B组分；
将A组分与B组分按质量比混合；
将A组分与B组分混合后得到的混合物以喷涂的方式喷射在基底壳体的内端面上并形成保温层。
其中，所述步骤“将A组分与B组分混合后得到的混合物以喷涂的方式喷射在基底壳体的内端面上并形成保温层”中喷涂的输出压力为5-10Mpa，且得到的保温层厚度控制在0.1-80mm,优选为1.0-15mm。
综上，本发明所提供的新能源动力电池用保温外壳及其制备方法，以喷涂工艺的方式在基底壳体的内端面上通过A组分与B组分混合反应固化得到的保温层，其不受基底壳体外在结构形状的影响，在基底壳体上成型保温层的效果好，且一体成型；同时由于基底壳体上的保温层由喷涂工艺形成的，便于了对保温层厚度的控制，进而实现了对保温层的保温效率的有效控制。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种新能源动力电池用保温外壳，其特征在于：所述保温外壳包括基底壳体，及设于基底壳体内端面上的保温层；所述保温层由占比为10％-90％的A组分与占比为10％-90％的B组分反应固化形成；其中，
所述A组分包括如下质量占比的原料：多元醇30-97.6份，交联剂1-30份，发泡剂0.1-8份，稳泡剂0.1-10份，催化剂0.1-3份和功能助剂0-50份；
所述B组分包括二异氰酸酯、多异氰酸酯、二异氰酸酯的预聚物和/或多异氰酸酯的预聚物。
2.根据权利要求1所述的新能源动力电池用保温外壳，其特征在于：所述保温层为A组分与B组分混合后以喷涂的方式喷涂在基底壳体内端面上并反应固化形成的。
3.根据权利要求1所述的新能源动力电池用保温外壳，其特征在于：所述A组分的多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇与异氰酸酯的预聚物和/或聚酯多元醇与异氰酸酯的预聚物。
4.根据权利要求1所述的新能源动力电池用保温外壳，其特征在于：所述交联剂包括多元胺和分子量小于500的小分子多元醇。
5.根据权利要求1所述的新能源动力电池用保温外壳，其特征在于：所述催化剂包括有机金属催化剂和叔胺催化剂。
6.根据权利要求1所述的新能源动力电池用保温外壳，其特征在于：所述功能助剂包括阻燃剂、填料、抗氧化剂和/或抗黄变剂。
7.根据权利要求1所述的新能源动力电池用保温外壳，其特征在于：所述发泡剂包括水。
8.一种新能源动力电池用保温外壳的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：
制备得到基底壳体；
按质量比混合多元醇、交联剂、发泡剂、稳泡剂、催化剂和/或功能助剂并得到A组分；用二异氰酸酯、多异氰酸酯、二异氰酸酯的预聚物和/或多异氰酸酯的预聚物混合得到B组分；
将A组分与B组分按质量比混合；
将A组分与B组分混合后得到的混合物以喷涂的方式喷射在基底壳体的内端面上并形成保温层。
9.根据权利要求8所述的新能源动力电池用保温外壳的制备方法，其特征在于：所述步骤“将A组分与B组分混合后得到的混合物以喷涂的方式喷射在基底壳体的内端面上并形成保温层”中喷涂的输出压力为5-10Mpa。
10.根据权利要求8所述的新能源动力电池用保温外壳的制备方法，其特征在于：所述步骤“将A组分与B组分混合后得到的混合物以喷涂的方式喷射在基底壳体的内端面上并形成保温层”中得到保温层的厚度为0.1—80mm。
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