CN106328874A - 锂电芯隔板及锂电池包 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电芯隔板及锂电池包，其中，锂电池隔板包括发泡体和骨架，所述骨架为金属冲压件，且在所述骨架上通过冲压的形式向两侧形成均匀布置的Z形折弯，所述Z形折弯的端部为用于和电芯配合的平面状支撑点；所述发泡体复合在骨架上且发泡体的两侧主表面位于Z形折弯的内部。本隔板综合了无机发泡体和金属板的双重优点，金属板具有抗冲击、弹力、支撑的作用，无机发泡具有抗爆的性能要求，具有很广的使用空间。

Description

锂电芯隔板及锂电池包

技术领域

该发明涉及电芯分隔板技术领域，具体地说是锂电芯隔板及电池包。

背景技术

由于对油价的不确定性以及对碳氢化合物燃料的环境影响日渐增加的忧虑，因而在改变能量的使用中并且使用可替代的能源中存在很大的意义。此忧虑对汽车有着特殊的影响，因为通常汽车使用一个相当大的量的衍生自石油的烃燃料并且可以产生不同的污染物。这样，汽车产业一直在寻求开发混合动力的及电动的车辆。

混合动力的和电动的车辆两者均利用了电存储器，经常是电池以及其他基于化学品的电存储系统。例如，在混合动力的车辆中，当时该车辆被使用时电池放电，但它还可以在刹车的过程中通过能量恢复或者通过小型内燃机驱动的发电机来充电。对于电动车辆，电池在使用过程中放电并且当它们不再使用中时典型地通过将它们插接到一个电源上再充电。

在每种情况下，这些电储存单元的放电和再充电产生了热量，该热量可以增加在该电储存单元内的温度。增加的温度可以使电池及其他基于化学品的储存单元降解，从而降低了电池的寿命。此外，过高的温度可以使这些电储存单元周围的部件降解，包括壳体、以及灌封材料，并且在极端的情况下甚至可以引起火灾。

这样，一种改进的电储存单元将是令人希望的。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种锂电芯隔板及锂电池包，用于现有的锂电池装配工艺，解决现有的电芯之间采用塑料隔板安全性能低、易燃、易爆的技术问题，同时提供了这种隔板在锂电池包中的应用方式。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

锂电池隔板，其特征在于，包括发泡体和骨架，所述骨架为金属冲压件，且在所述骨架上通过冲压的形式向两侧形成均匀布置的条状格栅，所述条状格栅的端部为用于和电芯配合的平面状支撑面；所述发泡体复合在骨架上且发泡体的两侧主表面位于条状格栅的内部；

所述发泡体是由基准含普通硅酸盐水泥230kg、铁铝酸盐水泥20kg、玻化微珠30kg、石粉1kg、双氧水10kg、减水剂1kg、水75kg和胶粉0.1kg经发泡工艺形成的一定厚度的发泡板；

所述发泡体的两侧主表层设有一织物支持层；

在所述发泡体的表面喷一层涂料层。

进一步地，所述织物支持层为无纺布、玻璃纤维布中的一种。

进一步地，所述涂料层为防火涂料、防火漆中的一种。

锂电池隔板的制造方法，其特征在于，

首先，利用金属板冲压成型模具得到所需要的骨架，将骨架放置在模具中待用；

然后，进行发泡体材料的配置，其具体工艺步骤如下：

步骤1)、配料：按照基准含普通硅酸盐水泥230kg，铁铝酸盐水泥20kg，玻化微珠30kg，石粉1kg，双氧水10kg，减水剂1kg，水75kg，胶粉0.1kg的比例备料，散装车运来的水泥和石粉、玻化微珠分别储存在水泥罐中，采用电子秤称重对上述各个原料通过微机控制精确自动计量配料；

步骤2)、自动混合搅拌：采用高速搅拌机将普通硅酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、玻化微珠，石粉、胶粉、水、减水剂同加入高速搅拌机内搅拌2分钟后，往搅拌好的浆料中加入双氧水；

步骤3)、浇注：加入双氧水后搅拌8至12秒，将汽动阀门打开，使浆体注入所述模具中；

步骤4)、发泡：浆料在模具里自动产生气泡，并充满空间；

步骤5)、养护窑中恒温养护24小时后强度已达到5Mpa；

继续养护24小时后在所述发泡体的表面喷一层涂料层。

进一步地，在所述配料中还包括二烯烃弹性体、氟弹性体、聚乙烯颗粒或聚丙烯颗粒。

进一步地，在步骤4中还包括一个在发泡体表面贴合织物支持层的过程。

一种锂电池包，包括包括电芯、电池包壳体和隔板，其中，壳体优选铝合金壳体，电芯为方形电芯，隔板与所述电芯彼此间隔设置并安装在壳体内，在隔板的端使用定位卡条进行固定，并在电芯与壳体之间形成气流通道，所有气流通道的一端汇集为气流进口，另一端汇集为气流出口。

所述定位卡条为长条状，断面为T形，且在定位卡条上设置有与所述骨架边沿扣合的长槽。

本发明的有益效果是：

1、结构简单，易于实现，能够很好的实现批量化、流水线生产。

2、成本低，采用发泡技术和金属冲压板制作，效果好。

3、抗爆性能好，无机发泡技术的应用，具有不燃、抗爆的效果，适应性广。

4、本隔板综合了无机发泡体和金属板的双重优点，金属板具有抗冲击、弹力、支撑的作用，无机发泡具有抗爆的性能要求，具有很广的使用空间。

5、具有一定的抗冲击性能，能够缓冲撞车过程中对于电芯的损伤。

附图说明

图1为本发明的原理图。

图2为单个气流通道的示意图。

图3为骨架的立体图。

图4为隔板的立体图。

图5为图4中A处局部放大图。

图中：1电芯，2隔板，21发泡体，22骨架，221条状格栅，222支撑面，23气流通道，3壳体，4定位卡条。

具体实施方式

参考图1至图5，同时本发明提供的在一个具体的实施方案中，一种能源供应锂电池包，包括电芯1、电池包壳体3和隔板2，其中隔板2是由发泡体21和金属骨架22复合而成。

壳体3优选铝合金壳体。

在一个实例中，该发泡体21可以具有一种令人希望的热稳定性、柔性和防爆性能。此外，该发泡体的两侧主表层可以包括一种织物支持体，例如无纺布、玻璃纤维布等。具体地讲，该织物支持体被布置在发泡体上，以增强其强度、抗冲击性能以及成型性能。

还包括一个合金的骨架22，该合金的骨架为金属冲压件，采用一个合金平板，尤其是一种具有良好冲压性能的平板，通过冲压的形式形成向两侧突出的突起，突起为条状格栅221，该突起的均匀形成，使得平板的两侧形成若干支撑面222，该支撑面的存在可以与电芯之间形成接触。

上述的骨架22与发泡体21进行复合形成一种复合体，参考图4和图5，其中，发泡体21两侧的主表面位于突起的内部。当两侧的支撑面222与电芯形成点状支撑时，在电芯1主表面和发泡体21主表面之间形成一个气流通道23。当气流通道中有高温气体通过时，可以对电芯1进行加热，当气流通道中有冷气通过时，可以对电芯进行冷却。

在一个具体的实例中，发泡体21和骨架22的制作方法如下：

首先利用金属板冲压成型模具得到所需要的骨架22，然后将骨架放置在一个模具中。

然后进行发泡体21材料的配置，原料配比：

基准含普通硅酸盐水泥230kg；其它原料占普通硅酸盐水泥质量比如下：铁铝酸盐水泥20kg，玻化微珠30kg，石粉1kg，双氧水10kg，减水剂1kg，水75kg，胶粉0.1kg。

其具体工艺步骤如下：

步骤1)、配料：按照上述比例备料，散装车运来的水泥和石粉、玻化微珠分别储存在水泥罐中，采用电子秤称重对上述各个原料通过微机控制精确自动计量配料；

步骤2)、自动混合搅拌：采用高速搅拌机将普通硅酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、玻化微珠，石粉、胶粉、水、减水剂同加入高速搅拌机内搅拌2分钟后，往搅拌好的浆料中加入双氧水；

步骤3)、浇注：加入双氧水后搅拌8—12秒，将汽动阀门打开，使浆体注入上述模具中；

步骤4)、发泡：浆料在模具里自动产生气泡，并充满空间；

步骤5)、养护窑中恒温养护24小时后强度已达到5Mpa。

继续养护24小时候即可。

在上述的配方汇中可以增加少量的二烯烃弹性体、氟弹性体、聚乙烯颗粒、聚丙烯颗粒等，可以进一步地降低上述发泡层的密度，提供一种更加轻质的发泡体。

上述的各个组分之间的混合可以采用混合装置，如一个和面机或者混凝土搅拌器。

此外，该发泡体内可以包括填充剂类以及添加剂类。例如，该填充剂可以包括一种导热性填充剂。一种示例性的导热层包括一种金属氧化物、一种金属氮化物、一种金属碳化物、或者它们的任一组合。

一种示例性的金属氧化物包括硅石、氧化铝、三水合氧化铝、氧化锌、氧化锆、氧化镁、或者它们的任一组合。

一种示例性的非金属物包括石墨材料。具体地讲，针对导热率选择导热性填充剂。例如，该填充剂的导热率可以是至少30W/mK。

此外，该泡沫还可以包括其他的添加剂类以及填充剂类。例如，该泡沫可以包括UV稳定剂类。

能够以基于该发泡体21的总重的1.0wt％至40wt％范围内的量值来包括适合于包括在该泡沫层内的阻燃剂。一种示例性的阻燃剂可以是泡沸的或者而非泡沸的。典型地，这些阻燃剂是不含卤素的并且是无锑的。适合的阻燃剂的例子包括基于有机磷化合物或者红磷材料的非卤化的阻燃剂的那些。适合的还作为导热性填充剂起作用的阻燃剂的例子包括氢氧化铝以及氢氧化镁。此外，可以使用多种阻燃剂的共混物。

该发泡体内的孔可以由于在固化或者凝固之前发泡，有用的发泡剂包括夹带的气体/高压可注射的气体；发泡剂，如化学发泡剂以及物理发泡剂；膨胀的或者未膨胀的聚合物泡；以及它们的多种组合。例如，该泡沫的孔可以因为使用一种惰性气体(如氮气、二氧化碳、空气、另一种气体、或者它们的任一组)发泡而形成。在另一个实例中，该泡沫的这些孔可以由于一种物理发泡剂，(如烃类、醚类、酯类和部分卤化的烃类、醚类和酯类，等，或者它们的任一组合)而形成。

在形成之后，发泡体21的泡沫可以是一种闭孔泡沫或者可以是一种开放孔的泡沫。具体地讲，该泡沫可以是一种闭孔泡沫。此外，该泡沫可以具有的密度不大于1500kg/m³，如密度不大于1200kg/m³，不大于1000kg/m³，或者甚至密度不大于800kg/m³。在一个实例中，该密度是至少20kg/m³，如至少100kg/m³，或者甚至至少200kg/m³。

除令人希望的低密度之外，发泡体的泡沫可以具有一种令人希望的刚性，具有支撑性能。例如，例如，该泡沫的肖氏A硬度可以是不低于60，在一个附加实例中。

上述隔板2特别有用于包围电池以及将两个相邻的电芯进行隔离。在一种典型的汽车应用中，多个电芯被装入一个壳体中进行封装。上述隔板特别适用于单独地将每个电芯进行隔离，形成独立的空间。

具体地，该隔板具有分割性能，类似于一个个房间，每个房间内放置一个电芯，在电芯放电的过程中，避免相邻的电芯之间的影响，尤其是在其中一个电芯出现自爆、自燃等意外情况时，无机发泡的片材本身具有隔爆的作用，防止对邻近的电芯造成损伤。

此外，该发泡体在强烈撞击、冲击的情况下可以发生碎性破裂，降低冲击能量对电芯的损伤。

该隔板中的骨架与这些电芯相接触，骨架本身为合金材质，已具有一定的弹性，电芯在充放电的过程中存在一定程度的热膨胀，该热膨胀可以由当放电或者再充电的过程中电储存装置增加的温度而造成，骨架本身的变形可以抵消这部分热膨胀，使得电池包内的整体体积保持在一定。

一辆车辆包括一个电系统。电系统包括一个能量供应部分，该能量供应部分包括多个能量储存装置，例如电池包。每个电池包由壳体3、电芯和隔板组成，形成一种具有立体空间的部件。

隔板位于两个相邻的电芯之间，以及电芯与壳体之间，形成一种分离式的支撑，并形成气流通道。

在组装上述结构的过程中，在隔板的端使用定位卡条4进行固定，定位卡条为长条状，断面为T形，且在其上设置有与隔板上的骨架22边沿扣合的长槽，对骨架的两侧进行固定，参考图2。

气流通道

当电池是在使用中时，气流通道可以冷却电芯，实现降温。当处于恶劣的气候，尤其是冬季，该气流通道内通入加热的气体可以加热这些电芯。

可以在发泡体的表面喷一层涂料层，例如防火涂料、防火漆等，片材形成防水结构，避免冷气或者热气中的水汽吸附进入片材的内部。

在发泡体的内侧可以设置一个玻璃纤维织物，以增强其强度，防止发生脱落，整体感更强。

以上对于多个具体的实施方案说明了多种益处、其他的优点、以及对问题的解决方案。然而，这些益处、优点、对于问题的解决方案、以及任何一项或多项特征(它们可以致使任何益处、优点、对于问题的解决方案发生或变得更突出)不得被解释为是任何或所有权利要求中的一个关键性的、所要求的、或者必不可少的特征。

在阅读本说明书之后，熟练的技术人员将理解为了清楚起见在多个分离的实施方案的背景下在此描述的某些特征也可以组合在一起而提供在一个单一的实施方案中。与此相反，为了简洁起见，在一个单一的实施方案的背景中描述的多个不同特征还可以分别地或以任何子组合的方式来提供。另外，所提及的以范围来说明的数值包括在该范围之内的每一个值。

Claims (7)

1.锂电池隔板，其特征在于，包括发泡体(21)和骨架(22)，所述骨架为金属冲压件，且在所述骨架上通过冲压的形式向两侧形成均匀布置的条状格栅(221)，所述条状格栅(221)为用于和电芯配合的支撑面(222)；所述发泡体(21)复合在骨架上且发泡体的两侧主表面位于条状格栅的内部；

所述发泡体的两侧主表层设有一织物支持层；

在所述发泡体的表面喷一层涂料层。

2.根据权利要求1所述的锂电池隔板，其特征在于，所述织物支持层为无纺布、玻璃纤维布中的一种。

3.根据权利要求1所述的锂电池隔板，其特征在于，所述涂料层为防火涂料、防火漆中的一种。

4.根据权利要求1所述的锂电池隔板，其特征在于，所述发泡体是由基准含普通硅酸盐水泥230kg、铁铝酸盐水泥20kg、玻化微珠30kg、石粉1kg、双氧水10kg、减水剂1kg、水75kg和胶粉0.1kg经发泡工艺形成的一定厚度的发泡板。

5.锂电池包，包括包括电芯、电池包壳体和隔板，所述电芯为方形电芯，其特征在于，其中，所述隔板为权利要求1至3中任意一项所述的锂电池隔板，隔板与所述电芯彼此间隔设置并安装在壳体内，在隔板的端使用定位卡条进行固定，并在电芯与壳体之间形成气流通道，所有气流通道的一端汇集为气流进口，另一端汇集为气流出口。

6.根据权利要求5所述的锂电池包，其特征在于，所述定位卡条为长条状，断面为T形，且在定位卡条上设置有与所述骨架边沿扣合的长槽。

7.根据权利要求5所述的锂电池包，其特征在于，所述壳体为铝合金壳体。