CN107083012A - 热固性塑料及其制造方法及由该塑料制成的动力锂电池组安全支架 - Google Patents

热固性塑料及其制造方法及由该塑料制成的动力锂电池组安全支架 Download PDF

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Abstract

本发明涉及热固性塑料及其制造方法及由该塑料制成的动力锂电池组安全支架，热固性塑料包括基体、填料、增强材料和助剂，基体采用热固性树脂，包括不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂；填料采用无机非金属填料，包括硅灰石、重晶石。制造方法包括：(1)高速分散；(2)搅拌混合、捏合、浸渍；(3)固化成型。安全支架包括软包锂电池支架和18650锂电池支架，软包支架包括插入式支架和螺栓固定式支架。本发明主要特性：1、热变形温度超过250℃，高于锂化物和粘结剂的反应温度；2、阻燃耐高温，过火不坍塌；3、有效抵抗电池短路的火花放电；4、通过不同填料搭配，兼具绝缘性和导热性，方便电池组设计；使用安全、可靠。

Description

热固性塑料及其制造方法及由该塑料制成的动力锂电池组安全支架
技术领域
本发明涉及热固性塑料和动力锂电池组技术领域，尤其是一种耐高温的热固性塑料及其制造方法，以及由该热固性塑料制成的电动车用动力锂电池组安全支架。
背景技术
目前，作为新能源车辆的各种电动车迅猛发展，电动车的核心部件动力锂电池组有多种安装形式。锂电池单元在组合成模块时所需的安全支架，现在一般都是由热塑性塑料制成的，以提供锂电池软包或硬包的组装和隔绝。在通常的正常工况时，热塑性塑料安全支架工作在正常温度范围内，其性能能够满足电动车的要求。但在车辆发生事故或电池出现故障时，电池因为短路或过载产生大量的热能，超出BMS(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，电池管理系统)的控制范围，BMS是电池与用户之间的纽带，主要对象是二次电池。动力锂电池热能积聚产生高温，热塑性塑料材质的安全支架会熔融坍塌，导致支持失败，电池单元与电池单元发生接触，容易导致电池故障呈连锁链式反应，导致事故进一步扩大，从而产生严重的安全事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐高温热固性塑料及其制造方法，以及由该热固性塑料制成的防火阻燃动力锂电池组安全支架。
本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的：
热固性塑料，包括基体、填料、增强材料和助剂，所述基体采用热固性树脂，包括但不限于不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、DAP树脂、环氧树脂、酚醛树脂，以及上述任意二项或二项以上树脂的组合物；
所述填料采用无机非金属填料，包括但不限于硅灰石、重晶石、碳酸钙、 氢氧化铝、氢氧化镁、滑石、高岭土、膨润土、蒙脱土、氧化铝、氧化锌、碳化硅、氮化硅、氮化铝，以及上述任意二项或二项以上填料的组合物；
所述增强材料采用增强纤维，包括但不限于玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维、高分子量聚乙烯纤维，以及上述任意二项或二项以上纤维的组合物；
所述助剂包括催化剂或引发剂、脱模剂或离型剂、阻燃剂、收缩率调整剂或低收缩剂，以及上述任意二项或二项以上助剂的组合物。
作为本发明的优选技术方案，所述热固性塑料的重量比配方如下：
作为本发明的优选技术方案，所述热固性塑料的重量比配方如下：
热固性塑料的制造方法，包括以下步骤：
(1)按配方的配比称量基体树脂、填料、增强纤维和助剂，放入高速分散机内分散均匀；
(2)将上述基体树脂、填料、增强纤维和助剂放入搅拌机内高速混合，然后通过捏合机捏合，再进行浸渍处理，得到热固性塑料混合物；
(3)在规定的温度和压力条件下，将上述热固性塑料混合物在产品的模具内固化成型，在所述混合物固化的同时固定产品的形状。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(1)中的助剂包括催化剂、脱模剂 和阻燃剂，先将所述催化剂和脱模剂的组合物高速混合，再添加阻燃剂，混合均匀后得到助剂混合物，然后放入高速分散机内分散均匀。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(1)中的助剂包括催化剂、脱模剂、阻燃剂和低收缩剂，先将催化剂、脱模剂和低收缩剂的组合物高速混合，再添加阻燃剂，混合均匀后得到助剂混合物，然后放入高速分散机内分散均匀。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤(1)先按配方中的基体树脂、填料和增强纤维按配比称量后，投入高速分散机内分散均匀，再投入助剂，分散均匀后移出，作为混合树脂料通过步骤(2)进行搅拌混合，再进行捏合和浸渍处理，然后按照通常的方法进行生产。
由热固性塑料制成的动力锂电池组安全支架，所述安全支架包括但不限于软包锂电池支架和18650锂电池支架，所述软包锂电池支架包括插入式支架和螺栓固定式支架，支架本体设为矩形或正方形中空框体结构；所述插入式支架的框体上设有用于连接的凸台和凹槽，所述螺栓固定式支架框体上设有凸片，凸片上设有连接孔；
所述18650锂电池支架设为平板结构，支架本体设有若干与锂电池相配合的定位孔，所述定位孔呈矩阵式排列分布，相邻4个定位孔底部的交汇处设有挡片，挡片延伸至周围的4个定位孔内，并分别覆盖4个定位孔的一部分，相邻两个挡片之间设有供锂电池连接片通过的通道。
作为本发明的优选技术方案，所述插入式支架框体的四条边上各设置两个以上贯通槽，贯通槽将框体外侧与框体内侧连通。
作为本发明的优选技术方案，所述18650锂电池支架挡片为正方形，厚度为2～5mm；所述相邻两定位孔之间的壁厚为2～5mm；所述支架本体每四个定位孔的中心位置设有连接固定孔。
本发明的有益效果是：相对于现有技术，本发明得到的热固性塑料(AMM)，其主要的特性如下：
1、热变形温度超过250℃，高于锂电池单元内锂化物和粘结剂的反应温度；
2、阻燃且在高温或过火环境下不坍塌，能够保持初始的形状以维持支撑；
3、自身是绝缘材料，且耐电弧性和漏电起痕指数均很高，能有效抵抗电池短路时的火花放电；
4、通过不同填料的搭配，能同时兼具绝缘性和导热性，方便整体电池组的设计。
本发明AMM热固性塑料可以通过压制、移送、注射等标准塑料成型工艺在加热加压下成型，得到最终的锂电池单元安全支架。
本发明选用AMM热固性塑料做动力锂电池组的安全支架，能有效预防电池组中个别动力锂电池出现事故时，产生高温导致电池间相互接触传播，从而避免事故扩大化，有利于即时控制险情，减小事故损失，使用更加安全、可靠。
附图说明
图1是本发明软包锂电池插入式支架的结构示意图。
图2是本发明软包锂电池螺栓固定式支架的结构示意图。
图中：1、支架本体，2、凸台，3、凸片，4、连接孔，5、定位孔。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明：
热固性塑料，包括基体、填料、增强材料和助剂，所述基体采用热固性树脂，包括但不限于不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、DAP树脂、环氧树脂、酚醛树脂，以及上述任意二项或二项以上树脂的组合物；所述填料采用无机非金属填料，包括但不限于硅灰石、重晶石、碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、滑石、高岭土、膨润土、蒙脱土、氧化铝、氧化锌、碳化硅、氮化硅、氮化铝，以及 上述任意二项或二项以上填料的组合物；所述增强材料采用增强纤维，包括但不限于玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维、高分子量聚乙烯纤维，以及上述任意二项或二项以上纤维的组合物；所述助剂包括催化剂或引发剂、脱模剂或离型剂、阻燃剂、收缩率调整剂或低收缩剂，以及上述任意二项或二项以上助剂的组合物。
实施例一，热固性塑料的重量比配方如下：
实施例二，热固性塑料的重量比配方如下：
热固性塑料的制造方法，包括以下步骤：
(1)按配方的配比称量基体树脂、填料、增强纤维和助剂，放入高速分散机内分散均匀；
(2)将上述基体树脂、填料、增强纤维和助剂放入搅拌机内高速混合，然后通过捏合机捏合，再进行浸渍处理，得到热固性塑料混合物；
(3)在规定的温度和压力条件下，将上述热固性塑料混合物在产品的模具内固化成型，在所述混合物固化的同时固定产品的形状。
所述步骤(1)中的助剂包括催化剂、脱模剂和阻燃剂，先将所述催化剂和脱模剂的组合物高速混合，再添加阻燃剂，混合均匀后得到助剂混合物，然后放入高速分散机内分散均匀。
所述步骤(1)中的助剂包括催化剂、脱模剂、阻燃剂和低收缩剂，先将催化剂、脱模剂和低收缩剂的组合物高速混合，再添加阻燃剂，混合均匀后得到助剂混合物，然后放入高速分散机内分散均匀。
所述步骤(1)先按配方中的基体树脂、填料和增强纤维按配比称量后，投入高速分散机内分散均匀，再投入助剂，分散均匀后移出，作为混合树脂料通过步骤(2)进行搅拌混合，再进行捏合和浸渍处理，然后按照通常的方法进行生产。
如图1和图2所示，由热固性塑料制成的动力锂电池组安全支架，所述安全支架包括软包锂电池支架和18650锂电池支架，软包锂电池支架包括插入式支架和螺栓固定式支架，支架本体1设为矩形或正方形中空框体结构；所述插入式支架的框体上设有用于连接的凸台2和凹槽，所述螺栓固定式支架框体上设有凸片3，凸片3上设有连接孔4；所述18650锂电池支架设为平板结构，支架本体1设有若干与锂电池相配合的定位孔5，所述定位孔5呈矩阵式排列分布，相邻4个定位孔5底部的交汇处设有挡片，挡片延伸至周围的4个定位孔内，并分别覆盖4个定位孔5的一部分，相邻两个挡片之间设有供锂电池连接片通过的通道。
本实施例中，所述插入式支架框体的四条边上各设置两个以上贯通槽，贯通槽将框体外侧与框体内侧连通。所述18650锂电池支架挡片为正方形，厚度为2～5mm；所述相邻两定位孔5之间的壁厚为2～5mm；支架本体1每四个定位孔5的中心位置设有连接固定孔。
本发明安全支架可以采用多种形式，其主要的用途是将多个锂电池单元(圆柱、软包、硬包)采用机械连接方式组合成整体，以便于将整个锂电池模组装配到电动车或其它用电装置上。上述实施例仅限于说明本发明的构思和技术特 征，其目的在于让本领域的技术人员了解发明的技术方案和实施方式，并不能据此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明技术方案所作的等同替换或等效变化，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热固性塑料，包括基体、填料、增强材料和助剂，其特征是：所述基体采用热固性树脂，包括但不限于不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、DAP树脂、环氧树脂、酚醛树脂，以及上述任意二项或二项以上树脂的组合物；
所述填料采用无机非金属填料，包括但不限于硅灰石、重晶石、碳酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、滑石、高岭土、膨润土、蒙脱土、氧化铝、氧化锌、碳化硅、氮化硅、氮化铝，以及上述任意二项或二项以上填料的组合物；
所述增强材料采用增强纤维，包括但不限于玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维、高分子量聚乙烯纤维，以及上述任意二项或二项以上纤维的组合物；
所述助剂包括催化剂或引发剂、脱模剂或离型剂、阻燃剂、收缩率调整剂或低收缩剂，以及上述任意二项或二项以上助剂的组合物。
2.根据权利要求1所述的热固性塑料，其特征是所述热固性塑料的重量比配方如下：
3.根据权利要求1所述的热固性塑料，其特征是所述热固性塑料的重量比配方如下：
4.一种如权利要求1至3任一项所述热固性塑料的制造方法，其特征是所述方法包括以下步骤：
(1)按配方的配比称量基体树脂、填料、增强纤维和助剂，放入高速分散机内分散均匀；
(2)将上述基体树脂、填料、增强纤维和助剂放入搅拌机内高速混合，然后通过捏合机捏合，再进行浸渍处理，得到热固性塑料混合物；
(3)在规定的温度和压力条件下，将上述热固性塑料混合物在产品的模具内固化成型，在所述混合物固化的同时固定产品的形状。
5.根据权利要求4所述热固性塑料的制造方法，其特征是：所述步骤(1)中的助剂包括催化剂、脱模剂和阻燃剂，先将所述催化剂和脱模剂的组合物高速混合，再添加阻燃剂，混合均匀后得到助剂混合物，然后放入高速分散机内分散均匀。
6.根据权利要求4所述热固性塑料的制造方法，其特征是：所述步骤(1)中的助剂包括催化剂、脱模剂、阻燃剂和低收缩剂，先将催化剂、脱模剂和低收缩剂的组合物高速混合，再添加阻燃剂，混合均匀后得到助剂混合物，然后放入高速分散机内分散均匀。
7.根据权利要求4所述热固性塑料的制造方法，其特征是：所述步骤(1)先按配方中的基体树脂、填料和增强纤维按配比称量后，投入高速分散机内分散均匀，再投入助剂，分散均匀后移出，作为混合树脂料通过步骤(2)进行搅拌混合，再进行捏合和浸渍处理，然后按照通常的方法进行生产。
8.一种由权利要求1至3任一项所述热固性塑料制成的动力锂电池组安全支架，其特征是：所述安全支架包括但不限于软包锂电池支架和18650锂电池支架，所述软包锂电池支架包括插入式支架和螺栓固定式支架，支架本体设为矩形或正方形中空框体结构；所述插入式支架的框体上设有用于连接的凸台和凹槽，所述螺栓固定式支架框体上设有凸片，凸片上设有连接孔；
所述18650锂电池支架设为平板结构，支架本体设有若干与锂电池相配合的定位孔，所述定位孔呈矩阵式排列分布，相邻4个定位孔底部的交汇处设有挡片，挡片延伸至周围的4个定位孔内，并分别覆盖4个定位孔的一部分，相邻两个挡片之间设有供锂电池连接片通过的通道。
9.根据权利要求8所述的动力锂电池组安全支架，其特征是：所述插入式支架框体的四条边上各设置两个以上贯通槽，贯通槽将框体外侧与框体内侧连通。
10.根据权利要求8所述的动力锂电池组安全支架，其特征是：所述18650锂电池支架挡片为正方形，厚度为2～5mm；所述相邻两定位孔之间的壁厚为2～5mm；所述支架本体每四个定位孔的中心位置设有连接固定孔。
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