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一种动力电池外壳材料

2021-02-03 21:08:48

一种动力电池外壳材料

  技术领域

  本发明属于蓄电池生产技术领域,涉及一种电池外壳技术,具体是一种动力电池外壳材料。

  背景技术

  动力电池即为工具提供动力来源的电源,多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。其主要区别于用于汽车发动机起动的起动电池。多采用阀口密封式铅酸蓄电池、敞口式管式铅酸蓄电池以及磷酸铁锂蓄电池。2018年7月31日,新能源汽车国家监测与动力蓄电池回收利用溯源综合管理平台在北京启动运行。

  现有技术中,电动车用铅酸蓄电池外壳材料是ABS,在使用过程中,因为运输、搬运、安装等发生碰撞,导致外壳破损开裂,特别是冬天气温低的时候,因为材料发脆、冲击性能下降,开裂更加明显;在电池充电的时候,伴随着内部活化物质转化而产生热量,因为外壳导热性差,不能及时散热,达到或者接近材料热变形温度的时候,会导致外壳臌胀变形,尤其是夏天气温高的时候,臌胀变形比较严重。因此这些材料性能存在以下问题:(1)冬天开裂:是因为材料脆,冲击强度低;(2)夏天变形:是因为电池产生热量,材料热变形温度低,为此,我们提出一种动力电池外壳材料。

  发明内容

  针对现有技术存在的不足,本发明目的是提供一种动力电池外壳材料,以解决上述背景技术中提出的问题。

  本发明的目的可以通过以下技术方案实现:一种动力电池外壳材料,所述动力电池外壳由以下质量份的原料组成:ABS再生料40-45份、PETG再生料10-15 份、增强纤维15-20份、阻燃剂8-10份、增韧剂1-3份、耐寒剂1-2份、抗氧化剂1-2份和加工助剂1-2份;

  所述动力电池外壳由如下步骤制备而成:

  步骤S1:首先将配方量的ABS再生料和PETG再生料投入混匀机,低速搅拌 7-15分钟;然后在混匀物料中加入配方量的增强纤维和阻燃剂,低速搅拌6-8 分钟;其次在混匀物料中加入配方量的增韧剂和耐寒剂,搅拌混匀4-5分钟;最后在混匀物料中加入配方量的抗氧化剂和加工助剂,搅拌混匀1-3分钟,得到动力电池外壳的初坯料;

  步骤S2:将混合均匀的初坯料通过挤出机挤入至具有一定温度的成型模具中;

  步骤S3:初坯料在成型模具中进行加工成型,通过液压设备施加一定的压力,保压一定时间,通过模压制得动力电池外壳;

  步骤S4:将动力电池外壳浸入30-70℃的脱脂清洗液中清洗5-10分钟;然后通过自来水冲洗动力电池外壳;其次再将动力电池外壳浸入30-80℃的碱液中 2-8分钟;最后再将动力电池外壳浸入30-80℃的酸液中2-8分钟;

  步骤S5:动力电池外壳浸入相应电解液中作为阳极,动力电池外壳内外表面生成一层钝化层。

  进一步地,所述ABS再生料具体由高冲击强度ABS材料和耐高温ABS材料组成,所述高冲击强度ABS材料为LGHI-130 ABS材料、D120N ABS材料中的一种,所述耐高温ABS材料为PA-777D ABS材料、D470 ABS材料中的一种。

  进一步地,所述阻燃剂为磷系阻燃剂与金属化合物、氧化物的组合阻燃剂,所述磷系阻燃剂与金属化合物、氧化物的重量比为6:2:1,所述磷系阻燃剂为聚硫代苯基膦酸酯或苯基二羧苯基氧化磷,所述金属化合物为碳酸锌或磷酸锆,所述氧化物为二氧化硅。

  进一步地,所述增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维中的一种或多种;所述增韧剂为丙烯酸正丁酯-缩水甘油酯、POE-g-GMA、丁腈橡胶、SBS和高胶粉中的一种或多种;所述耐寒剂为丁基橡胶或乙烯三元共聚物的一种;所述抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧剂和抗氧化剂1010;所述加工助剂为三乙二醇醚- 二(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、硬脂酸镁或聚丙烯蜡中的一种或多种。

  进一步地,所述脱脂清洗液的成分包含汽油、四氯化碳、三氯乙烯中的一种或多种;所述碱液的成分包含氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠中的一种或多种;所述酸液的成分包含硝酸、硫酸、磷酸中的一种或多种;所述电解液的温度为 15-35℃、电压为15-30V。

  进一步地,所述成型模具的温度为65-95℃,所述液压设备施加的压力为 6-15MPa,所述液压设备的保压时间为60-120秒;所述挤出机的转速为80-100r/ 分钟、喂料速度为30-40r/分钟,所述挤出机的螺杆加热温度为200-230℃。

  进一步地,所述步骤S3中的成型模具包括伸缩气缸、顶板、导向杆、下模座、底座、定模、动模以及上模座,所述底座上侧固定有下模座,所述下模座上侧固定有定模,所述底座上侧且位于上模座的两侧对称安装有导向杆,所述导向杆上端固定有顶板,所述顶板内部中间位置装配有伸缩气缸,所述导向杆外侧滑动安装有滑动环,所述导向杆外侧且位于滑动环上下两侧套装有套簧,所述滑动环内侧固定连接有上模座,所述伸缩气缸的活塞端与上模座上端面中间位置相连接,所述上模座下侧固定安装有动模,所述下模座内部开设有调节槽,所述调节槽内部滑动安装有调节块,所述调节槽内部安装有调节螺杆,所述调节螺杆贯穿调节块,所述调节块上侧面开设有插接孔,所述插接孔内部固定插接有插接杆,所述插接杆上端固定安装有夹持板,所述夹持板位于定模的两侧。

  进一步地,所述下模座内部两侧对称开设有螺纹孔,且螺孔通过螺纹与调节螺杆相啮合,所述调节块内部开设有螺孔,且螺孔通过螺纹与调节螺杆相啮合,所述调节螺杆外侧固定安装有转动块,所述调节螺杆与螺纹孔连接处安装有固定螺母。

  进一步地,所述调节槽内壁安装有转动连接座,所述调节螺杆通过转动连接座与调节槽转动连接,所述夹持板靠近定模的一侧面粘贴有防滑软胶垫,所述插接孔与插接杆相互匹配。

  本发明的有益效果:

  1、本发明在动力电池外壳材料中添加了高冲击强度ABS材料,有效避免在使用过程中,因运输、搬运、安装等因素导致动力电池外壳破损开裂;本发明在动力电池外壳材料中添加了耐高温ABS材料,在电池充电的时候,特别是夏天时,在动力电池伴随着内部活化物质转化而产生热量,且动力电池外壳导热性和散热性能较差时,动力电池外壳不会因高温导致外壳膨胀变形;

  2、本发明在动力电池外壳材料中添加了PETG再生料,PETG再生料具备突出的韧性和抗冲击强度,大大增加了动力电池外壳的结构强度;动力电池外壳中添加了耐寒剂,在冬天气温低时,有效避免动力电池外壳的开裂,大大增加动力电池外壳的冲击性能;动力电池外壳材料中添加了增韧剂和增强纤维,降低动力电池外壳的脆性,增大韧性,提高承载强度,大大增加了动力电池外壳的结构强度;

  3、本发明在动力电池外壳材料中添加了阻燃剂,在动力电池因充电产生高温引发燃烧时,阻燃剂能够分解吸收大量燃烧区的热量,使燃烧区的温度降低到燃烧临界温度以下燃烧实现自熄,从而对动力电池外壳起到阻燃作用;同时抗氧化剂的投入使用,能抑制或延缓动力电池外壳材料的氧化速率,从而延长动力电池外壳的使用寿命。

  附图说明

  为了便于本领域技术人员理解,下面结合附图对本发明作进一步的说明。

  图1为本发明一种动力电池外壳材料中成型模具的整体结构示意图;

  图2为本发明一种动力电池外壳材料中下模座的俯视图;

  图3为本发明一种动力电池外壳材料中调节块的俯视图;

  图4为本发明一种动力电池外壳材料中夹持板的侧视结构图;

  图中:1、伸缩气缸;2、顶板;3、套簧;4、滑动环;5、导向杆;6、下模座;7、底座;8、转动块;9、夹紧板;10、定模;11、动模;12、上模座;13、调节螺杆;14、调节槽;15、调节块;16、插接孔;17、插接杆。

  具体实施方式

  下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。

  如图1-图4所示,一种动力电池外壳材料,所述动力电池外壳由以下质量份的原料组成:ABS再生料40-45份、PETG再生料10-15份、增强纤维15-20 份、阻燃剂8-10份、增韧剂1-3份、耐寒剂1-2份、抗氧化剂1-2份和加工助剂1-2份;

  所述动力电池外壳由如下步骤制备而成:

  步骤S1:首先将配方量的ABS再生料和PETG再生料投入混匀机,低速搅拌 7-15分钟;然后在混匀物料中加入配方量的增强纤维和阻燃剂,低速搅拌6-8 分钟;其次在混匀物料中加入配方量的增韧剂和耐寒剂,搅拌混匀4-5分钟;最后在混匀物料中加入配方量的抗氧化剂和加工助剂,搅拌混匀1-3分钟,得到动力电池外壳的初坯料;

  步骤S2:将混合均匀的初坯料通过挤出机挤入至具有一定温度的成型模具中;

  步骤S3:初坯料在成型模具中进行加工成型,通过液压设备施加一定的压力,保压一定时间,通过模压制得动力电池外壳;

  步骤S4:将动力电池外壳浸入30-70℃的脱脂清洗液中清洗5-10分钟;然后通过自来水冲洗动力电池外壳;其次再将动力电池外壳浸入30-80℃的碱液中 2-8分钟;最后再将动力电池外壳浸入30-80℃的酸液中2-8分钟;

  步骤S5:动力电池外壳浸入相应电解液中作为阳极,动力电池外壳内外表面生成一层钝化层。

  其中,所述ABS再生料具体由高冲击强度ABS材料和耐高温ABS材料组成,所述高冲击强度ABS材料为LGHI-130 ABS材料、D120N ABS材料中的一种,所述耐高温ABS材料为PA-777D ABS材料、D470 ABS材料中的一种。

  其中,所述阻燃剂为磷系阻燃剂与金属化合物、氧化物的组合阻燃剂,所述磷系阻燃剂与金属化合物、氧化物的重量比为6:2:1,所述磷系阻燃剂为聚硫代苯基膦酸酯或苯基二羧苯基氧化磷,所述金属化合物为碳酸锌或磷酸锆,所述氧化物为二氧化硅。

  其中,所述增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维中的一种或多种;所述增韧剂为丙烯酸正丁酯-缩水甘油酯、POE-g-GMA、丁腈橡胶、SBS和高胶粉中的一种或多种;所述耐寒剂为丁基橡胶或乙烯三元共聚物的一种;所述抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧剂和抗氧化剂1010;所述加工助剂为三乙二醇醚-二3- 叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基丙酸酯、硬脂酸镁或聚丙烯蜡中的一种或多种。

  其中,所述脱脂清洗液的成分包含汽油、四氯化碳、三氯乙烯中的一种或多种;所述碱液的成分包含氢氧化钠、硅酸钠、碳酸钠中的一种或多种;所述酸液的成分包含硝酸、硫酸、磷酸中的一种或多种;所述电解液的温度为 15-35℃、电压为15-30V。

  其中,所述成型模具的温度为65-95℃,所述液压设备施加的压力为 6-15MPa,所述液压设备的保压时间为60-120秒;所述挤出机的转速为80-100r/ 分钟、喂料速度为30-40r/分钟,所述挤出机的螺杆加热温度为200-230℃。

  其中,所述步骤S3中的成型模具包括伸缩气缸1、顶板2、导向杆5、下模座6、底座7、定模10、动模11以及上模座12,所述底座7上侧固定有下模座 6,所述下模座6上侧固定有定模10,所述底座7上侧且位于上模座12的两侧对称安装有导向杆5,所述导向杆5上端固定有顶板2,所述顶板2内部中间位置装配有伸缩气缸1,所述导向杆5外侧滑动安装有滑动环4,所述导向杆5外侧且位于滑动环4上下两侧套装有套簧3,所述滑动环4内侧固定连接有上模座 12,所述伸缩气缸1的活塞端与上模座12上端面中间位置相连接,所述上模座 12下侧固定安装有动模11,所述下模座6内部开设有调节槽14,所述调节槽 14内部滑动安装有调节块15,所述调节槽14内部安装有调节螺杆13,所述调节螺杆13贯穿调节块15,所述调节块15上侧面开设有插接孔16,所述插接孔 16内部固定插接有插接杆17,所述插接杆17上端固定安装有夹持板9,所述夹持板9位于定模10的两侧。

  其中,所述下模座6内部两侧对称开设有螺纹孔,且螺孔通过螺纹与调节螺杆13相啮合,所述调节块15内部开设有螺纹孔,且螺孔通过螺纹与调节螺杆13相啮合,所述调节螺杆13外侧固定安装有转动块8,所述调节螺杆13与螺纹孔连接处安装有固定螺母。

  其中,所述调节槽14内壁安装有转动连接座,所述调节螺杆通过转动连接座与调节槽14转动连接,所述夹持板9靠近定模10的一侧面粘贴有防滑软胶垫,所述插接孔16与插接杆17相互匹配。

  工作原理:夹紧板9通过插接杆17嵌入至调节块15内部的插接孔16,而后通过转动块8带动调节螺杆13在调节槽14内转动,进而带动调节块15由外向内运动,直至夹紧板9贴合在定模10两侧,最后在调节螺杆13与螺纹孔连接处安装上固定螺母;

  混合均匀的ABS再生料、PETG再生料、增强纤维、阻燃剂、增韧剂、耐寒剂、抗氧化剂和加工助剂通过挤出机注入成型模具中,通过伸缩气缸1带动上模座12和动模11沿着导向杆5向下滑动,动模11对定模10内的初坯料施加一定的压力,并保压一定时间,通过模压制得动力电池外壳;

  将动力电池外壳浸入30-70℃的脱脂清洗液中清洗5-10分钟;然后通过自来水冲洗动力电池外壳;其次再将动力电池外壳浸入30-80℃的碱液中2-8分钟;最后再将动力电池外壳浸入30-80℃的酸液中2-8分钟;动力电池外壳浸入相应电解液中作为阳极,动力电池外壳内外表面生成一层钝化层;

  动力电池外壳材料中添加了高冲击强度ABS材料,有效避免在使用过程中,因运输、搬运、安装等因素导致动力电池外壳破损开裂;本发明在动力电池外壳材料中添加了耐高温ABS材料,在电池充电的时候,特别是夏天时,在动力电池伴随着内部活化物质转化而产生热量,且动力电池外壳导热性和散热性能较差时,动力电池外壳不会因高温导致外壳膨胀变形;

  在动力电池外壳材料中添加了PETG再生料,PETG再生料具备突出的韧性和高抗冲击强度,大大增加了动力电池外壳的结构强度;动力电池外壳中添加了耐寒剂,在冬天气温低时,有效避免动力电池外壳的开裂,大大增加动力电池外壳的冲击性能;动力电池外壳材料中添加了增韧剂和增强纤维,降低动力电池外壳的脆性,增大韧性,提高承载强度,大大增加了动力电池外壳的结构强度;

  动力电池外壳材料中添加了阻燃剂,在动力电池因充电产生高温引发燃烧时,阻燃剂能够分解吸收大量燃烧区的热量,使燃烧区的温度降低到燃烧临界温度以下燃烧实现自熄,从而对动力电池外壳起到阻燃作用;同时抗氧化剂的投入使用,能抑制或延缓动力电池外壳材料的氧化速率,从而延长动力电池外壳的使用寿命。

  实施例1:

  一种动力电池外壳材料,所述动力电池外壳由以下质量份的原料组成:ABS 再生料40份、PETG再生料10份、增强纤维15份、阻燃剂8份、增韧剂1份、耐寒剂1份、抗氧化剂1份和加工助剂1份;

  所述ABS再生料具体由高冲击强度ABS材料和耐高温ABS材料组成,所述高冲击强度ABS材料采用韩国LGHI-130 ABS材料,所述耐高温ABS材料采用中国台湾奇美PA-777DABS材料,中国台湾奇美PA-777D ABS材料与韩国LGHI-130 ABS材料的混合比例为3:1。

  实施例2:

  一种动力电池外壳材料,所述动力电池外壳由以下质量份的原料组成:ABS 再生料41份、PETG再生料11份、增强纤维16份、阻燃剂9份、增韧剂1份、耐寒剂1份、抗氧化剂1份和加工助剂1份;

  所述ABS再生料具体由高冲击强度ABS材料和耐高温ABS材料组成,所述高冲击强度ABS材料采用韩国LGHI-130 ABS材料,所述耐高温ABS材料采用中国台湾奇美PA-777DABS材料,中国台湾奇美PA-777D ABS材料与韩国LGHI-130 ABS材料的混合比例为1:1。

  实施例3:

  一种动力电池外壳材料,所述动力电池外壳由以下质量份的原料组成:ABS 再生料43份、PETG再生料13份、增强纤维18份、阻燃剂10份、增韧剂3份、耐寒剂2份、抗氧化剂2份和加工助剂2份;

  所述ABS再生料具体由高冲击强度ABS材料和耐高温ABS材料组成,所述高冲击强度ABS材料采用韩国LGHI-130 ABS材料,所述耐高温ABS材料采用中国台湾奇美PA-777DABS材料,中国台湾奇美PA-777D ABS材料与韩国LGHI-130 ABS材料的混合比例为1:3。

  实施例4:

  一种动力电池外壳材料,所述动力电池外壳由以下质量份的原料组成:ABS 再生料42份、PETG再生料12份、增强纤维17份、阻燃剂9份、增韧剂2份、耐寒剂1份、抗氧化剂2份和加工助剂2份;

  所述ABS再生料具体由高冲击强度ABS材料和耐高温ABS材料组成,所述高冲击强度ABS材料采用国乔D120N ABS材料,所述耐高温ABS材料采用国乔 D470 ABS材料,国乔D470 ABS材料与国乔D120N ABS材料的混合比例为3:1。

  实施例5:

  一种动力电池外壳材料,所述动力电池外壳由以下质量份的原料组成:ABS 再生料45份、PETG再生料15份、增强纤维20份、阻燃剂10份、增韧剂3份、耐寒剂2份、抗氧化剂2份和加工助剂2份;

  所述ABS再生料具体由高冲击强度ABS材料和耐高温ABS材料组成,所述高冲击强度ABS材料采用国乔D120N ABS材料,所述耐高温ABS材料采用国乔 D470 ABS材料,国乔D470 ABS材料与国乔D120N ABS材料的混合比例为1:1。

  对照例:

  一种动力电池外壳材料,所述动力电池外壳由以下质量份的原料组成:普通ABS材料40份和加工助剂1份;

  所述普通ABS材料采用DG-417 ABS材料。

  对实施例1-5以及对照例制备得到的动力电池外壳做如下性能测试,测试结果如下:

  

  由上表可知,实施例1-5制备得到的动力电池外壳的冲击强度均高于16.05 KJ/m2,热变形温度均大于89.2℃,远远高于对照例得到的动力电池外壳的冲击强度和热变形温度,说明本发明制备得到的动力电池外壳,大大提升了动力电池外壳的耐冲击强度和耐高温性能。

  以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

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