CN113206353A - 一种电池模组用电芯连接板及其制备方法和用途 - Google Patents
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- H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
Abstract
本发明公开了一种电池模组用电芯连接板及其制备方法和用途。所述电芯连接板包括金属基体和分散于所述金属基体中的石墨烯。本发明的电芯连接件中,石墨烯发挥超导作用,少量添加不仅能够提高电芯连接件的导热系数和电导率,还能够提升强度并满足电芯连接件的轻量化需求,用于电池模组中电芯和电芯的连接,可以提高模组的性能,对于轻量化电池模组的发展具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于电池技术领域,涉及一种电池模组用电芯连接板及其制备方法和用途。
背景技术
在新能源汽车行业,电动汽车的驱动一般需要动力电池提供能量,而动力电池一般由多个模组组成。模组中电芯与电芯的连接是模组设计中一大重点,而电芯连接板的材质和性能直接决定了整个模组的性能。目前动力电池中电芯的连接主要采用两种材料;铜排和铝排,但传统连接材料各有利弊:
1.铜的导电和热导性能较好,但是铜本身密度大,采用铜排不利于模组的轻量化;
2.传统铝排本身密度低、延展性好,但是铝排的导热系数和电导率仅为铜排的59.1%和64.8%,采用铝排会降低模组性能。
因而,研究一种新材料兼具轻量化、高导电、热导性能,对于电池模组的应用和推广具有重要意义。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题,本发明的目的在于提供一种电池模组用电芯连接板及其制备方法和用途。
为达上述目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种电池模组用电芯连接板,所述电芯连接板包括金属基体和分散于所述金属基体中的石墨烯。
本发明的电芯连接件中,石墨烯发挥超导作用,少量添加不仅能够提高电芯连接件的导热系数和电导率,还能够提升强度并满足电芯连接件的轻量化需求,用于电池模组中电芯和电芯的连接,可以提高模组的性能,对于轻量化电池模组的发展具有重要意义。
优选地,所述金属基体选自铜或铝中的任意一种,可根据模组电芯的过流能力和轻量化需求进行选定(铜的过流能力较优,铝的轻量化性能较优)。
优选地,以所述电芯连接板的质量为100%计,所述石墨烯的含量为0.1%~2%,例如0.1%、0.3%、0.5%、0.8%、1%、1.5%或2%等,若石墨烯的含量低于0.1%,石墨烯含量过低会导致效果改善不明显;若石墨烯含量大于2%,石墨烯含量过高会导致其脆性明显,不利于电芯连接板的实际应用,更优选为0.5%~1%。
第二方面,本发明提供一种如第一方面所述的电池模组用电芯连接板的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)将金属粉与石墨烯溶液混合,得到混合浆料;
(2)对所述的混合浆料进行干燥后球磨,得到复合粉体;
(3)将成型剂与所述复合粉体混合,成型,得到所述的电池模组用电芯连接板。
本发明的方法中,成型剂的加入有利于提高晶粒之间的结合性,进而提升连接板的强度,烧结温度一般高于成型剂的挥发或分解温度,从而使成型剂在烧结过程中被去除。
本发明的方法中,步骤(2)采用干法球磨,一方面可以细化粉体,另一方面可以打碎金属(例如铝)表面的氧化膜,暴露活性表面,提高表面能,提升金属粉与石墨烯的结合性和分散性,提升电芯连接板的性能。
本发明的方法简单,解决了石墨烯在铝基体的分散问题,提高了石墨烯铝排的性能。
作为本发明所述方法的优选技术方案,步骤(1)所述混合浆料中,金属粉与石墨烯的质量比为49:1~999:1,例如50:1、60:1、65:1、70:1、80:1、100:1、120:1、150:1、180:1、200:1、300:1、350:1、400:1、500:1、600:1、700:1、800:1或900:1等。
优选地,步骤(1)所述金属粉为铝粉或铜粉,可根据模组电芯的过流能力和轻量化需求进行选定(铜的过流能力较优,铝的轻量化性能较优)。
优选地,步骤(1)所述混合为:将石墨烯分散至无水乙醇中,进行一次超声振荡,静置一段时间,然后加入金属粉,进行二次超声振荡,得到混合浆料。
优选地,每1g石墨烯对应的无水乙醇的体积为200mL~400mL,例如200mL、240mL、265mL、280mL、300mL、350mL或400mL等。
优选地,所述一次超声振荡的频率为40KHz~80KHz,例如40KHz、45KHz、50KHz、60KHz、70KHz或80KHz等。
优选地,所述一次超声振荡的时间为15min~30min,例如15min、20min、25min或30min等。
优选地,所述一次超声振荡后静置的时间为7min~12min,例如8min、10min或12min等。
优选地,所述二次超声振荡的频率为40KHz~80KHz,例如40KHz、45KHz、50KHz、60KHz、70KHz或80KHz等。
优选地,所述二次超声振荡的时间为60min~90min,例如60min、65min、70min、75min、80min、85min或90min等。
优选地,步骤(2)所述干燥的温度为80℃~120℃,例如80℃、90℃、100℃、110℃或120℃等。
优选地,步骤(2)所述干燥的时间为2h~3h,例如2h、2.2h、2.5h或3h等。
优选地,步骤(2)所述干燥为真空干燥,真空度为-0.04Mpa~-0.06Mpa,例如-0.04Mpa、-0.05Mpa或-0.06Mpa等。在真空环境下干燥可以避免金属迅速氧化。
优选地,步骤(2)所述球磨的转速为200rpm~400rpm,例如200rpm、220rpm、260rpm、300rpm、350rpm或400rpm等。在此优选范围内既可以保证不因球磨速度过大导致颗粒表面破坏而影响烧结性能,又可以获得良好的混合效果。
优选地,步骤(2)所述球磨的时间为1h~2h,例如1h、1.2h、1.5h、1.8h或2h等。
优选地,步骤(2)所述球磨为真空球磨,真空度为-0.04Mpa~-0.06Mpa,例如-0.04Mpa、-0.05Mpa或-0.06Mpa等。真空环境下球磨可以避免金属迅速氧化。
优选地,步骤(3)所述成型剂包括硬质酸盐。
优选地,步骤(3)的混合原料中还包括润滑剂。
优选地,所述润滑剂包括液状石蜡。
优选地,步骤(3)中,以所述成型剂、润滑剂与复合粉体的总质量为100%计,所述成型剂和润滑剂的总量≤2%,例如2%、1.8%、1.5%、1%、0.8%、0.6%、0.5%、0.4%、0.3%或0.2%等。由于成型剂和润滑剂在烧结过程中会产生气化从而在电芯连接体工件中产生孔隙,因而二者的添加会影响制备得到的电芯连接体的相对密度,发明人从理论分析和实际实验两方面评估了二者的添加量的优选范围,限定最大用量≤2%时有利于获得更佳的工件相对密度。
从理论分析方面评估添加量的思路为:
润滑剂和成型剂由于在烧结过程中会产生气化从而在工件内部产生孔隙,粉末压制中最终相对密度f决定了可添加润滑剂的最大用量,即所设定的工件理论相对密度来决定润滑剂和成型剂的添加量,成型剂和润滑剂质量分数WL就可以根据相对密度和理论密度进行计算出,即
WL------成型剂和润滑剂的总质量分数(%)
f------复合材料相对密度(%)
Pf------成型剂和润滑剂的平均密度(g/cm3)
PL------复合材料理论密度(g/cm3)。
本发明对步骤(3)混合的方式不作限定,可能用到的设备例如有混料机、球磨机、搅拌机等,只要能达到混合均匀的目的即可。
优选地,步骤(3)所述成型的方式包括热压烧结的方式、或者冷压+烧结的方式,优选为热压烧结。
对于热压烧结,可以将热压和烧结工序合并,降低加工时间节约工序。此外,热压烧结所需的压力较小,一般仅为冷压的1/10且烧结温度可以更低,所得到的成品性能更优于冷压+烧结工艺所得到的成品。
本发明中,所述“冷压+烧结”指:冷压之后进行单独的烧结工序。
优选地,所述热压烧结的压力范围为30MPa~60MPa,例如30MPa、35MPa、40MPa、45MPa、50MPa、55MPa或60MPa等。热压的成型压力较低,一般热压烧结的压力仅为冷压成型的1/10,同时考虑到热压烧结工艺一般采用石墨作为模具,所设置的压力不宜过高。
优选地,所述热压烧结的烧结温度为金属熔点的0.7倍~0.99倍,例如0.7倍、0.8倍、0.85倍、0.9倍、0.95倍、0.98倍或0.99倍等。
热压烧结的烧结温度选择来源于粉末冶金,在粉末冶金中固相烧结温度一般为材料(主要材料,例如本发明中的金属粉末)熔点的70%-90%,示例性的,铝的熔点为660℃,对应的范围为462℃~594℃,在此基础上进行初期测试,根据成品信息最终确定500℃~650℃为较优,最优选为550℃~620℃。
优选地,金属粉为铝粉,所述热压烧结的烧结温度范围为500℃~650℃,例如500℃、525℃、550℃、575℃、600℃、620℃、630℃或650℃等。
优选地,金属粉为铜粉,所述热压烧结的烧结温度范围为800℃~1000℃,例如800℃、820℃、850℃、880℃、900℃、950℃或1000℃等。
优选地,步骤(3)所选热压烧结的时间为30min-60min,例如30min、40min、45min、50min、55min或60min等。热压烧结的时间包括升温时间和保温时间,示例性的,升温时间10min,保温时间20min~50min。
优选地,所述冷压+烧结的方式为冷压后进行烧结,冷压的压力范围为100Mpa~200Mpa,例如100Mpa、120Mpa、150Mpa、160Mpa、180Mpa或200Mpa等。
优选地,所述冷压+烧结的方式中,烧结的温度为金属熔点的0.8倍~0.99倍,例如0.8倍、0.85倍、0.9倍、0.92倍、0.95倍或0.99倍等。
优选地,金属粉为铝粉,所述冷压+烧结的方式中,烧结的温度为500℃~650℃,例如500℃、525℃、550℃、580℃、600℃、610℃、630℃或650℃等,优选为550℃~620℃。
优选地,所述冷压+烧结的方式中,烧结的时间为2h~4h,例如2h、2.5h、3h、3.5h或4h等。此处的烧结时间包括升温时间和保温时间,升温的时间例如可以是10min~20min。
本发明的方法中,若烧结温度过低,会导致烧结过程中烧结颈的成长不足,烧结后成品的孔隙率增大,相对密度不足,最终导致成品的机械强度和电导率下降;若烧结温度过高,会导致整个烧结过程由固相烧结向液相烧结转变,而铝的润湿性较差,在液相烧结中,铝与石墨烯的结合能力以及材料整体的成型能力较差,材料性能随之下降。
作为本发明所述方法的进一步优选技术方案,所述方法包括以下步骤(工艺流程图参见图1):
S1混粉:将石墨烯称量后加入无水乙醇中,每1g石墨烯对应添加200ml~400ml无水乙醇,在40KHz~80KHz的超声频率下超声振荡15min~30min,之后静置5min~10min,加入铝粉,铝粉与石墨烯的质量比为49:1~999:1,在40KHz~80KHz的超声频率下超声振荡60min-90min,得到复合料;
S2真空干燥:将混粉后得到的复合料置于真空干燥箱中进行真空干燥,设置温度为80℃~120℃,真空度为-0.04Mpa~-0.06MPa,设置时间为2h~3h;
S3球磨:将干燥后的复合粉体进行真空球磨,设置转速为:200rpm~400rpm,设置球磨时间为1h~2h,设置真空度为-0.04Mpa~-0.06MPa,得到细化的复合粉体;
S4加入成型剂和润滑剂:在细化的复合粉体中加入一定量的硬质酸盐和液状石蜡,置于混料机中进行混料,设置混料时间为30min~60min,混料机转速为60rpm~80rpm;
其中,以硬质酸盐、液状石蜡与细化的复合粉体的总质量为100%计,所述硬质酸盐和液状石蜡的总量≤2%;
S5热压烧结,或者冷压+烧结:
热压烧结:将复合粉体置于热压烧结炉中进行热压烧结,压力30MPa~60MPa,烧结时间设定为30min~60min,烧结温度设定为500℃~650℃。
冷压+烧结:将复合粉体置于模具中在常温下进行冷压,压力范围为100MPa~200MPa。将冷压后的工件置于真空烧结炉进行烧结,烧结温度范围为500℃~650℃,烧结时间为2h~4h,随炉冷后取出工件。按照上述优选技术方案,可以制备得到超导石墨烯铝排,其性能相比于常规的铝排有显著提升。
第三方面,本发明提供一种如第一方面所述的电池模组用电芯连接板的用途,所述电芯连接板用于电池模组中电芯和电芯的连接。
与已有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)解决了传统铝排或铜排无法兼顾良好的导电性、热导效率低以及满足电池模组轻量化需求的问题。
(2)经过实际验证,本发明的方法可以有效地调整所制备工件中石墨烯的含量,以满足不同工况条件下对于电芯连接件的需求。而且,本发明的方法解决了石墨烯在铝基体的分散问题,提高了石墨烯铝排的性能,所制备的石墨烯铝排的电导率在42S/m以上,热导率在285W/mK以上,显微硬度在35HV以上,相对密度在98%以上。
附图说明
图1是本发明制备电池模组用电芯连接板的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供一种电池模组用电芯连接板及其制备方法,其制备方法包括以下步骤:
S1混粉:将石墨烯称量后加入无水乙醇中,每1g石墨烯对应添加200ml无水乙醇,在60KHz的超声频率下超声振荡20min,之后静置10min,加入铝粉(粒径D50为15μm),铝粉与石墨烯的质量比为199:1,在60KHz的超声频率下超声振荡90min,得到复合料;
S2真空干燥:将混粉后得到的复合料置于真空干燥箱中进行真空干燥,设置温度为120℃,真空度为-0.06MPa,设置时间为2h,经真空干燥,在蒸发残余酒精的同时可以防止干燥过程中粉末再次氧化;
S3真空球磨:将干燥后的复合粉体进行真空球磨,设置转速为:200rpm,设置球磨时间为2h,设置真空度为-0.06MPa,得到细化的复合粉体;
S4加入成型剂和润滑剂:在细化的复合粉体中加入一定量的硬脂酸锌和液状石蜡,置于混料机中进行混料,设置混料时间为60min,混料机转速为60rpm;
其中,以硬质酸锌、液状石蜡与细化的复合粉体的总质量为100%计,所述硬质酸锌含量为1%,液状石蜡含量为1%;
S5热压烧结:将复合粉体置于石墨模中进行热压烧结,设定压力为40MPa,烧结温度为600℃,烧结时间为45min,随炉冷后取出电芯连接板工件,得到超导石墨烯铝排。
以本实施例得到的超导石墨烯铝排的质量为100%计,石墨烯的含量为0.5%。
实施例2
本实施例提供一种电池模组用电芯连接板及其制备方法,其制备方法包括以下步骤:
S1混粉:将石墨烯称量后加入无水乙醇中,每1g石墨烯对应添加200ml无水乙醇,在60KHz的超声频率下超声振荡20min,之后静置10min,加入铝粉(粒径D50为15μm),铝粉与石墨烯的质量比为99:1,在60KHz的超声频率下超声振荡90min,得到复合料;
S2真空干燥:将混粉后得到的复合料置于真空干燥箱中进行真空干燥,设置温度为120℃,真空度为-0.06MPa,设置时间为2h;
S3真空球磨:将干燥后的复合粉体进行真空球磨,设置转速为:200rpm,设置球磨时间为2h,设置真空度为-0.06MPa,得到细化的复合粉体;
S4加入成型剂和润滑剂:在细化的复合粉体中加入一定量的硬脂酸锌和液状石蜡,置于混料机中进行混料,设置混料时间为60min,混料机转速为60rpm;
其中,以硬质酸锌、液状石蜡与细化的复合粉体的总质量为100%计,所述硬质酸锌含量为1%,液状石蜡含量为1%;
S5热压烧结:将复合粉体置于石墨模中进行热压烧结,设定压力为40MPa,烧结温度为600℃,烧结时间为45min,随炉冷后取出电芯连接板工件,得到超导石墨烯铝排。
以本实施例得到的超导石墨烯铝排的质量为100%计,石墨烯的含量为1%。
实施例3
本实施例提供一种电池模组用电芯连接板及其制备方法,其制备方法包括以下步骤:
S1混粉:将石墨烯称量后加入无水乙醇中,每1g石墨烯对应添加200ml无水乙醇,在60KHz的超声频率下超声振荡20min,之后静置10min,加入铝粉(粒径D50为15μm),铝粉与石墨烯的质量比为197:3,在60KHz的超声频率下超声振荡90min,得到复合料;
S2真空干燥:将混粉后得到的复合料置于真空干燥箱中进行真空干燥,设置温度为120℃,真空度为-0.06MPa,设置时间为2h;
S3真空球磨:将干燥后的复合粉体进行真空球磨,设置转速为:200rpm,设置球磨时间为2h,设置真空度为-0.06MPa,得到细化的复合粉体;
S4加入成型剂和润滑剂:在细化的复合粉体中加入一定量的硬脂酸锌和液状石蜡,置于混料机中进行混料,设置混料时间为60min,混料机转速为60rpm;
其中,以硬质酸锌、液状石蜡与细化的复合粉体的总质量为100%计,所述硬质酸锌含量为1%,液状石蜡含量为1%;
S5热压烧结:将复合粉体置于石墨模中进行热压烧结,设定压力为40MPa,烧结温度为600℃,烧结时间为45min,随炉冷后取出电芯连接板工件,得到超导石墨烯铝排。
以本实施例得到的超导石墨烯铝排的质量为100%计,石墨烯的含量为1.5%。
实施例4
与实施例1的区别在于,调整步骤S1中铝粉与石墨烯的质量比,使超导石墨烯铝排中石墨烯的含量为2%。
实施例5
与实施例1的区别在于,步骤S5烧结的温度为500℃。
实施例6
与实施例1的区别在于,步骤S5烧结的温度为550℃。
实施例7
与实施例1的区别在于,步骤S5烧结的温度为650℃。
对比例1
本对比例为市售的铝排。
测试:
电导率:测试成品的电阻值及尺寸,将结果带入电导率公式进行计算。
热导率:参照国标《GBT3651-2008-金属高温导热系数测量方法》。
显微硬度:将制成品进行研磨、抛光,之后置于显微硬度仪下进行测试。
相对密度:采用真空天平测试成品质量,采用阿基米德排水法计算成品体积,得到实际密度,然后根据公式计算其相对密度,相对密度=实际密度/理论密度。
表1
分析:
由上表可知,本发明制备的超导石墨烯铝排相比于市售的铝排具有下述优势:所制备的超导石墨烯铝排的导电率和热导率相较于市售铝排,其导电、散热及机械性能方面均有提高,而且显微硬度高,相对密度大,尤其适用于电池模组中电芯和电芯之间的连接。
通过实施例1与实施例2-4的对比可知,超导石墨烯铝排中石墨烯的含量对产品性能有重要影响,石墨烯含量在0.5%~2%范围内均可以改善超导石墨烯铝排的导电、导热、硬度等性能。但当材料中的石墨烯含量达到一定阈值时,石墨烯对材料硬度(机械性能)的强化会逐渐削弱。同时,随着石墨烯含量的提高,材料的脆性也会随之上升。
通过实施例1与实施例5-7的对比可知,烧结温度对产品性能有重要影响,当烧结温度过低时,烧结过程中烧结颈长大的趋势不明显,此时分子间的空隙较大,材料致密度和显微硬度较低;当烧结温度过高时,烧结温度接近熔点,热压烧结过程由固相烧结向液相烧结转变,由于铝本身的润湿性能较差,在液相烧结中,铝与石墨烯的结合能力以及材料整体的成型能力较差,材料性能随之下降。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法,但本发明并不局限于上述详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种电池模组用电芯连接板,其特征在于,所述电芯连接板包括金属基体和分散于所述金属基体中的石墨烯。
2.根据权利要求1所述的电芯连接板,其特征在于,所述金属基体选自铜或铝中的任意一种。
3.根据权利要求1或2所述的电芯连接板,其特征在于,以所述电芯连接板的质量为100%计,所述石墨烯的含量为0.1%~2%。
4.根据权利要求3所述的电芯连接板,其特征在于,以所述电芯连接板的质量为100%计,所述石墨烯的含量为0.5%~1%。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的电池模组用电芯连接板的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)将金属粉与石墨烯溶液混合,得到混合浆料;
(2)对所述的混合浆料进行干燥后球磨,得到复合粉体;
(3)将成型剂与所述复合粉体混合,成型,得到所述的电池模组用电芯连接板。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤(1)所述混合浆料中,金属粉与石墨烯的质量比为49:1~999:1;
优选地,步骤(1)所述金属粉为铝粉或铜粉;
优选地,步骤(1)所述混合为:将石墨烯分散至无水乙醇中,进行一次超声振荡,静置一段时间,然后加入金属粉,进行二次超声振荡,得到混合浆料;
优选地,每1g石墨烯对应的无水乙醇的体积为200mL~400mL;
优选地,所述一次超声振荡的频率为40KHz~80KHz;
优选地,所述一次超声振荡的时间为15min~30min;
优选地,所述一次超声振荡后静置的时间为7min~12min;
优选地,所述二次超声振荡的频率为40KHz~80KHz;
优选地,所述二次超声振荡的时间为60min~90min。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述干燥的温度为80℃~120℃;
优选地,步骤(2)所述干燥的时间为2h~3h;
优选地,步骤(2)所述干燥为真空干燥,真空度为-0.04Mpa~-0.06Mpa;
优选地,步骤(2)所述球磨的转速为200rpm~400rpm;
优选地,步骤(2)所述球磨的时间为1h~2h;
优选地,步骤(2)所述球磨为真空球磨,真空度为-0.04Mpa~-0.06Mpa。
8.根据权利要求5-7任一项所述的方法,其特征在于,步骤(3)所述成型剂包括硬质酸盐;
优选地,步骤(3)的混合原料中还包括润滑剂;
优选地,所述润滑剂包括液状石蜡;
优选地,步骤(3)中,以原料总质量为100%计,所述成型剂和润滑剂的总量≤2%;
优选地,步骤(3)所述成型的方式包括热压烧结的方式、或者冷压+烧结的方式,优选为热压烧结;
优选地,所述热压烧结的压力范围为30MPa~60MPa;
优选地,所述热压烧结的烧结温度为金属熔点的0.7倍~0.99倍;
优选地,金属粉为铝粉,所述热压烧结的烧结温度范围为500℃~650℃,优选为550℃~620℃;
优选地,金属粉为铜粉,所述热压烧结的烧结温度范围为800℃~1000℃;
优选地,步骤(3)所选热压烧结的时间为30min-60min;
优选地,所述冷压+烧结的方式为冷压后进行烧结,冷压的压力范围为100Mpa~200Mpa;优选地,所述冷压+烧结的方式中,烧结的温度为金属熔点的0.8倍~0.99倍;
优选地,金属粉为铝粉,所述冷压+烧结的方式中,烧结的温度为500℃~650℃,优选为550℃~620℃;
优选地,所述冷压+烧结的方式中,烧结的时间为2h~4h。
9.根据权利要求5-8任一项所述的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
S1混粉:将石墨烯称量后加入无水乙醇中,每1g石墨烯对应添加200ml~400ml无水乙醇,在40KHz~80KHz的超声频率下超声振荡15min~30min,之后静置5min~10min,加入铝粉,铝粉与石墨烯的质量比为49:1~999:1,在40KHz~80KHz的超声频率下超声振荡60min-90min,得到复合料;
S2真空干燥:将混粉后得到的复合料置于真空干燥箱中进行真空干燥,设置温度为80℃~120℃,真空度为-0.04Mpa~-0.06MPa,设置时间为2h~3h;
S3球磨:将干燥后的复合粉体进行真空球磨,设置转速为:200rpm~400rpm,设置球磨时间为1h~2h,设置真空度为-0.04Mpa~-0.06MPa,得到细化的复合粉体;
S4加入成型剂和润滑剂:在细化的复合粉体中加入一定量的硬质酸盐和液状石蜡,置于混料机中进行混料,设置混料时间为30min~60min,混料机转速为60rpm~80rpm;
其中,以硬质酸盐、液状石蜡与细化的复合粉体的总质量为100%计,所述硬质酸盐和液状石蜡的总量≤2%;
S5热压烧结,或者冷压+烧结:
热压烧结:将复合粉体置于热压烧结炉中进行热压烧结,压力30Mpa~60MPa,烧结时间设定为30min~60min,烧结温度设定为500℃~650℃;
冷压+烧结:将复合粉体置于模具中在常温下进行冷压,压力范围为100MPa~200Mpa,将冷压后的工件置于真空烧结炉进行烧结,烧结温度范围为500℃~650℃,烧结时间为2h~4h,随炉冷后取出工件。
10.一种如权利要求1-4任一项所述的电池模组用电芯连接板的用途,其特征在于,所述电芯连接板用于电池模组中电芯和电芯的连接。
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Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102385938A (zh) * | 2011-11-10 | 2012-03-21 | 电子科技大学 | 一种金属基石墨烯复合电接触材料及其制备方法 |
CN104032154A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-10 | 武汉大学 | 一种石墨烯/金属基复合材料及其制备方法 |
CN105861865A (zh) * | 2016-06-03 | 2016-08-17 | 南昌航空大学 | 一种微波烧结制备石墨烯增强铝基复合材料的方法 |
CN106226365A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-12-14 | 安徽省宁国天成电工有限公司 | 一种石墨烯/铜复合材料及其制备方法和应用 |
US20170014908A1 (en) * | 2014-04-04 | 2017-01-19 | Avic Beijing Institute Of Aeronautical Materials | Method for reinforcing metal material by means of graphene |
CN108707785A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-10-26 | 宁波至晟机械制造有限公司 | 一种高强度拖拉机连杆及其制备方法 |
CN110819842A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-21 | 中国航发北京航空材料研究院 | 基于还原氧化石墨烯和铜复合材料的成型件制备方法 |
CN110981452A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-04-10 | 安徽云数推网络科技有限公司 | 一种氧化石墨烯增韧氧化铝基陶瓷刀具的制备工艺 |
WO2020154759A1 (en) * | 2019-01-29 | 2020-08-06 | Re:Start Charging Services Pty Ltd | Battery pack |
CN111876622A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-11-03 | 南京理工大学 | 一种石墨烯增强铝合金抗拉导热复合材料的制备方法 |
-
2021
- 2021-04-29 CN CN202110476718.8A patent/CN113206353A/zh active Pending
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102385938A (zh) * | 2011-11-10 | 2012-03-21 | 电子科技大学 | 一种金属基石墨烯复合电接触材料及其制备方法 |
US20170014908A1 (en) * | 2014-04-04 | 2017-01-19 | Avic Beijing Institute Of Aeronautical Materials | Method for reinforcing metal material by means of graphene |
CN104032154A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-10 | 武汉大学 | 一种石墨烯/金属基复合材料及其制备方法 |
CN105861865A (zh) * | 2016-06-03 | 2016-08-17 | 南昌航空大学 | 一种微波烧结制备石墨烯增强铝基复合材料的方法 |
CN106226365A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-12-14 | 安徽省宁国天成电工有限公司 | 一种石墨烯/铜复合材料及其制备方法和应用 |
CN108707785A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-10-26 | 宁波至晟机械制造有限公司 | 一种高强度拖拉机连杆及其制备方法 |
WO2020154759A1 (en) * | 2019-01-29 | 2020-08-06 | Re:Start Charging Services Pty Ltd | Battery pack |
CN110819842A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-21 | 中国航发北京航空材料研究院 | 基于还原氧化石墨烯和铜复合材料的成型件制备方法 |
CN110981452A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-04-10 | 安徽云数推网络科技有限公司 | 一种氧化石墨烯增韧氧化铝基陶瓷刀具的制备工艺 |
CN111876622A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-11-03 | 南京理工大学 | 一种石墨烯增强铝合金抗拉导热复合材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
同济大学材料科学与工程学院: "《材料科学与工程专业实践教学指导书》", 武汉理工大学出版社, pages: 211 * |
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