一种锂电池用绝热防火复合材料电池箱盖及其制造方法

技术领域

本发明属于树脂基复合材料和新能源电动汽车零部件技术领域，具体涉及一种锂电池用绝热防火复合材料电池箱盖，以及其制造方法。

背景技术

锂电池用复合材料外壳是将复合材料应用于电动汽车的核心部件--电池包，以有效降低电池包重量提高能量密度，达到增加续航里程的效果。复合材料因其质轻、高比强度、耐腐蚀、一体化成型等诸多有点，目前在新能源电动汽车锂电池包上被广泛应用。

云母制品在新能源汽车行业中主要作为动力电池热失控防护材料使用。云母材料应用于电池热失控防护具有较长的历史，方案成熟已被行业内较多企业使用。目前主要用于模组与模组间及模组与电池箱盖之间，随着无模组化趋势的发展，云母材料将主要应用在电芯与电池箱盖间进行热失控防护。

名称为“一种防热失控云母板及电池包”的CN219321463U号中国专利申请及名称为“一种U形云母防火盖板及加工设备”的CN114889221A号中国专利申请公开的云母板设计有装配面，通过装配工艺将云母板嵌入模组与模组间及模组与电池箱盖之间，其在建立隔热屏障，阻断热失控的传播方面仍然存在不足。

发明内容

本发明的目的之一在于针对现有技术的上述需求，提供一种锂电池用绝热防火复合材料电池箱盖。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锂电池用绝热防火复合材料电池箱盖，包括一体式结构的复合材料层和云母层，外表面的复合材料层为SMC片材堆叠层，内表面的云母层为云母过胶纸堆叠层，电池箱盖边缘设置有飞边，飞边设置有螺纹孔，箱盖通过螺纹孔与下箱体连接，电池箱盖内表面有伸至电池箱盖边缘的完整云母层。

本发明的目的之二是提供一种锂电池用绝热防火复合材料电池箱盖的制造方法，步骤为：

步骤1，按照产品的尺寸形状裁剪SMC片材，裁剪完成后按顺序摆放，做好标记便于铺设取用，对预热模具加热使内表面温度到达预定的60℃～80℃区间后，将SMC片材在预热模具中铺设完成后开始模压，将液压机的模压程序设置为6MPa，加压1min后卸压取出，得到复合材料预成形体；

步骤2，按照产品的尺寸裁剪云母过胶纸，将裁剪的云母过胶纸铺叠到模具工装中，得到云母预成形体；

步骤3，将复合材料预成形体取出后快速放置于另一预热模具内，对预热模具加热使内表面温度180℃～220℃，再将云母预成形体叠放于复合材料预成形体上方；

步骤4，铺设完成后开始模压，将液压机的模压程序设置为分阶段加压：在第一阶段1min内升至6MPa，保压2min；然后进入第二阶段，在1min内继续加压至12MPa，保压时间20min；完成后液压机开始卸压，打开模具准备取件；

步骤5，将取出的产品放置自然冷却，完成产品毛坯的制备，然后修剪飞边的毛刺，打磨、钻孔得到锂电池用绝热防火复合材料电池箱盖。

进一步，所述的步骤2是先铺放整张的云母过胶纸，达到一定厚度，再根据异性特征，在拐角处堆叠云母过胶纸形成圆弧倒角、在局部增厚处叠放相应尺寸的云母过胶纸形成凸台、在凹陷处裁剪云母过胶纸的重叠部分，并在剪裁处铺放云母过胶纸覆盖。

更进一步，所述的复合材料预成形体厚度3mm～15mm。所述的云母预成形体厚度1mm～3mm。

再进一步，所述的SMC片材为乙烯基树脂/玻璃纤维体系片材。

本发明的有益效果是：

本发明在传统复合材料电池箱盖内表面增加云母层，利用云母板超强的耐高温能力和优良的绝缘性能，有效避免异常高温对电池组以及汽车的损害，云母层设计在电池箱内表面，降低了材料防火反应时间，提高了防火效果，更加安全可靠；

本发明方法通过合理的复合材料铺层设计和云母结构设计，复合材料层与云母层通过热模一体化成型工艺成型为整体结构，实现了材料、结构和功能一体化；

本发明一体成型的复合材料电池箱盖有利于锂电池内部的空间利用率，提高了锂电池箱的绝缘隔热性能与机械性能，同时减少安装零部件的数量，避免了复合材料层与云母层的组装问题，同时减轻了结构重量，提高了锂电池组的装配效率。

附图说明

图1是本发明电池箱盖正面的结构示意图；

图2是本发明电池箱盖背面的结构示意图。

实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

参照图1、图2所示，本发明公开的一种锂电池用绝热防火复合材料电池箱盖，包括一体式结构的复合材料层和云母层，其制造方法由热模压一体成型；正面的复合材料层由SMC片材预浸料堆叠/层以达到需求厚度，背面的云母层由云母过胶纸堆叠以达到需求厚度；所述电池箱盖异型部位由云母过胶纸局部堆叠，先得到相应异形结构的预成型体，最后通过热模压一体成型；电池箱盖边缘设置有飞边，飞边设置有螺纹孔，箱盖通过螺纹孔与下箱体连接；电池箱盖内表面有完整了的云母层，延伸至电池箱盖边缘。

实施例2

本发明公开的一种锂电池用绝热防火复合材料电池箱盖的制造方法，包括如下步骤。

步骤1，按照产品的尺寸形状裁剪SMC片材，裁剪完成后按顺序摆放，做好标记便于铺设取用；对预热模具加热使内表面温度到达预定的60℃～80℃区间后，将SMC片材在预热模具中铺设完成后开始模压，将液压机的模压程序设置为6MPa，加压1min后卸压取出，得到复合材料预成形体。

步骤2，按照产品的尺寸裁剪云母过胶纸，将裁剪的云母过胶纸铺叠到模具工装中，先铺放整张的云母过胶纸，达到一定厚度，再根据异性特征，在拐角处堆叠云母过胶纸形成圆弧倒角、在局部增厚处叠放相应尺寸的云母过胶纸形成凸台、在凹陷处裁剪云母纸的重叠部分，并在剪裁处铺放云母纸覆盖，得到云母预成形体。

步骤3，将复合材料预成形体取出后快速放置于另一预热模具内，对预热模具加热使内表面温度180℃～220℃，再将云母预成形体叠放于复合材料预成形体上方。

步骤4，铺设完成后开始模压，将液压机的模压程序设置为分阶段加压：在第一阶段1min内升至6MPa，保压2min；然后进入第二阶段，在1min内继续加压至12MPa，保压时间20min。完成后液压机开始卸压，打开模具准备取件。

步骤5，将取出的产品放置自然冷却，完成产品毛坯的制备，然后修剪飞边的毛刺，打磨、钻孔得到锂电池用绝热防火复合材料电池箱盖。

所述的复合材料预成形体是根据产品厚度3mm～15mm计算原材料用量，将原材料压制成具有一定厚度的预成形体。所述的云母预成形体厚度1mm～3mm，将云母过胶纸堆叠达到一定厚度，根据异性特征，在拐角处堆叠云母过胶纸形成圆弧倒角、在局部增厚处叠放相应尺寸的云母过胶纸形成凸台、在凹陷处裁剪云母纸的重叠部分，并在剪裁处铺放云母纸覆盖

本发明的云母层具有异性特征，包括拐角、局部增厚、凹陷造型，通过云母纸的裁剪、堆叠方案设计，内表面云母层完整、无缺口。云母层设计在电池箱内表面，降低了材料防火反应时间，提高了防火效果，复合材料层与云母层通过热模一体化成型工艺成型为整体结构，实现了材料、结构和功能一体化。

实施例3

本实施例制备的一种强耐腐蚀的铅酸蓄电池箱盖，某型号长500mm、宽300mm、厚30mm，蓄电池箱盖上开有6个极柱孔，孔径为Φ70；4个水冷管孔，孔径为Φ25；4个螺纹孔，孔径为Φ40。其制造方法的步骤依次为模具准备，嵌件准备，片材准备，铺设片材，模压，升模取件，修理飞边和后固化。

本产品使用乙烯基树脂/玻璃纤维体系的SMC片材为原料，采用SMC模压成型工艺进行铅酸蓄电池箱盖的制造。蓄电池箱盖外观好、色泽均匀、无气孔裂纹等缺陷，具有强耐酸液腐蚀性能，在50℃硫酸溶液（1.32g/cm

蓄电池箱盖制造方法，包括如下步骤：

步骤1，将阴模和阳模安装到液压机上，将阴模和阳模清理干净，将4个螺纹嵌件放置到阴模固定位置上。

步骤2，加温至145℃～150℃进行预热，将脱模剂与水按重量比10：1搅拌均匀，喷涂在半模内表面及嵌件表面，待脱模剂自然干燥。

步骤3，将乙烯基树脂/玻璃纤维体系的SMC片材按预定的形状进行裁剪，按顺序分类摆放。

步骤4，将片材堆铺在阴模上。

步骤5，液压机合模，模压35MPa，保压时间20min。

步骤6，升模取件，取下产品上的螺纹嵌件。

步骤7，修理产品毛坯的飞边，产品后固化80℃，6h。

蓄电池箱盖的阴模、阳模、螺纹嵌件合模后的型腔与产品的尺寸比例为100：99.95。螺纹嵌件可直接放置在阴模的固定位置，产品固化成型后，随产品脱模，再从产品上拧出。

实施例4

本实施例制备的一种强耐腐蚀的铅酸蓄电池箱盖，某型号铅酸蓄电池箱盖长600mm、宽300mm、厚30mm，蓄电池箱盖上开有12个极柱孔，孔径为Φ50；4个水冷管孔，孔径为Φ15；3个不同尺寸的螺纹孔，孔径为Φ60、Φ30、Φ25。其制造方法的步骤依次为模具准备，嵌件准备，片材准备，铺设片材，模压，升模取件，修理飞边和后固化。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。