CN109435097A - 一种锂电池容器的制法及其容器成品 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种锂电池容器的制法，以聚苯硫醚树脂为基材注塑成型，包括步骤：聚苯硫醚改性造粒，将聚苯硫醚树脂和两种以上改性制剂按比例混合并一起喂入双螺杆挤出机，通过熔融、混合、均化、分散，挤出后经过水冷、风干、切粒成型，其中聚苯硫醚树脂的含量40‑99%；注塑成型，将聚苯硫醚改性粒子喂入注塑机，在锂电池容器的成型模具中注塑并冷却成型，其中注塑温度为260‑320℃，注塑压力为注塑机额定压力的30%‑70%，冷却时间8‑20s。通过该制法可成型锂电池支架或锂电池周转箱等容器。应用本发明上述制法所得该锂电池容器具有更高的耐温性、耐腐蚀性、阻燃防火及尺寸稳定；使用寿命更长久，安全性能更高，可有效防止或延缓因电池、线路等故障引起的火灾事故及损失。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，该锂电池广泛应用于新能源汽车、电气部件中，尤其涉及一种高安全性的锂电池容器的制法及其容器成品。
背景技术
锂电池作为绿色环保新能源被广泛应用，除了在新能源汽车上广泛应用外，在电站储能、军工航天等方面也不断拓展，需求急速提升。作为锂电池应用的基础，与锂电池配套的相关硬件产品在产业规划上也在不断发展壮大，其中比较具有代表性的便是锂电池支架。无论何种应用，锂电池自身的结构特性决定了其无法直接应用于任何实体产品上，必须解决其相接、定位固定和环境隔绝等方面的问题。目前，各类应用中对锂电池安全性越来越高，造成对其支架的要求也非常高。锂电池容器作为应用媒体之间的链接纽带，其主要起到绝缘、散热、阻燃、防腐蚀以及防震等作用，由此保障锂电池性能的高效发挥和安全可靠性。
现有的锂电池支架多采用PC/ABS、PPO及PA66等，存在的主要问题有耐温性差、耐电池的电解液性能差、阻燃防火性能差以及尺寸稳定性不好。
而聚苯硫醚（英文简称PPS）是一种集耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃性较强、绝缘、尺寸稳定性较强、易于成型加工等优越新能于一身的半结晶性工程材料。随着国内PPS制造技术的起步和飞速发展，现有材料在锂电池支架原料方面的应用渐渐无法满足日渐提高的性能要求。为此对该锂电池支架进行材料和结构方面的综合改良，将有助于锂电池在汽车研发制造等行业的应用发展。
发明内容
本发明的目的旨在提出一种锂电池容器的制法及其容器成品，克服当前市场常见支架、周转箱等在容器材料性能上的缺点，解决锂电池的防护问题。
本发明实现上述一个目的的技术解决方案是，一种锂电池容器的制法，以聚苯硫醚树脂为基材注塑成型，其特征在于包括：
聚苯硫醚改性造粒，将聚苯硫醚树脂和两种以上改性制剂按比例混合并一起喂入双螺杆挤出机，通过熔融、混合、均化、分散，挤出后经过水冷、风干、切粒成型，其中聚苯硫醚树脂的含量40-99%，挤出前的造粒温度区间为220-300℃，造粒压力为0.8MPa-3.0MPa，螺杆转速为300-500rpm，挤出后的切粒速度为400-1500rpm；
注塑成型，将聚苯硫醚改性粒子喂入注塑机，在锂电池容器的成型模具中注塑并冷却成型，其中注塑温度为260-320℃，注塑压力为注塑机额定压力的30%-70%，冷却时间8-20s。
进一步地，所述改性制剂包括50%以下的添加剂，且添加剂为SEBS、EMA、POE、ACR(丙烯酸酯类)、MBS(丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PTW(乙烯-丙烯酸丁酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物)、E-MA-GMA(乙烯-丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物)、有机硅材料、纳米CaCO3、玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、聚酰亚胺纤维、金属纤维中的一种或多种组合。
进一步地，所述改性制剂包括小于5%的抗氧化剂，且抗氧化剂为硅氧类抗氧剂、磷酸酯类抗氧剂、蒙脱土、半受阻酚类抗氧剂、硫醚类抗氧剂中的一种或多种组合。
进一步地，所述改性制剂包括15%以下的流动性改善剂，且流动性改善剂为硅酸镁、碳化硅、碳微球、纳米二氧化硅或玻璃微珠中的一种或多种组合。
进一步地，按质量百分比70:12:10:1:7取聚苯硫醚树脂、SEBS、玻璃纤维、半受阻酚类抗氧剂和碳微球，混合并一起喂入双螺杆挤出机，在温度区间220-300℃、造粒压力0.8MPa-3.0MPa下熔融，并在螺杆转速400rpm下均化、分散，而后在切粒速度900rpm下切割成颗粒；将聚苯硫醚改性粒子喂入注塑机，在锂电池容器的成型模具中注塑并冷却成型，其中注塑温度为260-320℃，注塑压力为注塑机额定压力的60%，冷却时间16s。
本发明实现上述另一个目的的技术解决方案是，一种锂电池的容器成品，其特征在于：所述容器成品为利用前述制法得到的锂电池支架，且锂电池支架具有若干个阵列排布、多联式的电池仓。
进一步地，所述锂电池支架对应每个电池仓的外壁处及电池仓的相接隔断处均设有加厚筋肋。
进一步地，所述电池仓具有对应单节锂电池外形的圆柱形或方柱形容腔。
本发明实现上述另一个目的的技术解决方案是，一种锂电池的容器成品，其特征在于：所述容器成品为利用前述制法得到的锂电池周转箱，且锂电池周转箱具有五十个以上阵列排布、多联式的电池仓。
应用本发明的锂电池容器的制法及其容器成品，具备突出的实质性特点和显著的进步性：所得该锂电池容器具有更高的耐温性（≥240℃）、耐腐蚀性（可长久耐电解液腐蚀）、阻燃防火（自身阻燃，离火自灭，燃烧速度≤102mm/分钟）、尺寸稳定（吸水率≤0.02%）；用在新能源汽车上，使用寿命更长久，安全性能更高，可有效防止或延缓因电池、线路等故障引起的火灾事故及损失。
附图说明
图1是本发明锂电池支架实施例的结构示意图。
图2是本发明锂电池周转箱实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握，从而对本发明的保护范围做出更为清晰的界定。
本发明设计者在长期从事锂电池应用的设计和制造过程中，分析并研究了当前锂电池容器在结构及尺寸稳定性强度、耐高温、耐腐蚀、耐辐射、阻燃性等方面无法取得全面高性能，满足一方面但无法满足另一方面性能要求的情况下，结合自身对容器材料的研发，创新提出了一种锂电池容器的制法及其容器成品，克服当前市场常见支架、周转箱等在容器材料性能上的缺点，解决锂电池的防护问题。
从本发明技术概述来看，该锂电池容器的制法仍以聚苯硫醚树脂为基材注塑成型，惟在现有技术的基础上，开拓思路对其进行改性复合，以提升注塑后的成品质量。其主要包括如下两方面的制造步骤。
聚苯硫醚改性造粒，将聚苯硫醚树脂和两种以上改性制剂按比例混合并一起喂入双螺杆挤出机，通过熔融、混合、均化、分散，挤出后经过水冷、风干、切粒成型，其中聚苯硫醚树脂的含量40-99%，挤出前的造粒温度区间为220-300℃，造粒压力为0.8MPa-3.0MPa，螺杆转速为300-500rpm，挤出后的切粒速度为400-1500rpm。
注塑成型，将聚苯硫醚改性粒子喂入注塑机，在锂电池容器的成型模具中注塑并冷却成型，其中注塑温度为260-320℃，注塑压力为注塑机额定压力的30%-70%，冷却时间8-20s。
从进一步的细化方案来看，其中改性制剂包括50%以下的添加剂，且添加剂为SEBS、EMA、POE、ACR(丙烯酸酯类)、MBS(丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PTW(乙烯-丙烯酸丁酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物)、E-MA-GMA(乙烯-丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物)、有机硅材料、纳米CaCO3、玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、聚酰亚胺纤维、金属纤维中的一种或多种组合。
还包括小于5%的抗氧化剂，且抗氧化剂为硅氧类抗氧剂、磷酸酯类抗氧剂、蒙脱土、半受阻酚类抗氧剂、硫醚类抗氧剂中的一种或多种组合。
还包括15%以下的流动性改善剂，且流动性改善剂为硅酸镁、碳化硅、碳微球、纳米二氧化硅或玻璃微珠中的一种或多种组合。
在上述针对聚苯硫醚改性的基础上，可以通过设计模具注塑成型制成各种锂电池容器，其中至少包括但不限于锂电池支架和锂电池周转箱。且这些容器通常根据应用需求具有十个乃至百个阵列排布、多联式共存的电池仓，从而保障锂电池能够保持整齐、同向存在于相应的容器中，投入实际应用。
实施例1、如图1所示，是本发明锂电池支架实施例的结构示意图。从图示可见，该锂电池支架1为对应21700型锂电池的支架，其电池仓3为3*6联式。根据常规锂电池尺寸设计，该支架的长度为141mm，宽度为71.5mm，高度为15mm，支架每一联的内径皆为21mm，径深为13mm。从图示不难看出，该锂电池支架的电池仓为圆柱形容腔且锂电池支架对应每个电池仓的外壁处及电池仓的相接隔断处均设有加厚筋肋11。
从锂电池支架的制作过程来看，按质量百分比70:12:10:1:7取聚苯硫醚树脂、SEBS、玻璃纤维、半受阻酚类抗氧剂和碳微球，混合并一起喂入双螺杆挤出机，在温度区间220-300℃、造粒压力0.8MPa-3.0MPa下熔融，并在螺杆转速400rpm下均化、分散，而后在切粒速度900rpm下切割成颗粒；将聚苯硫醚改性粒子喂入注塑机，在锂电池容器的成型模具中注塑并冷却成型，其中注塑温度为260-320℃，注塑压力为注塑机额定压力（80KT）的60%，冷却时间16s。
鉴于以上聚苯硫醚树脂的改性和锂电池支架的结构优化，注塑成型的锂电池支架各方面性能显著提升，能满足现代工业对锂电池应用的要求。
当然，图1所示的锂电池支架是针对21700型锂电池容纳的，在锂电池本身特定其它形状的前提下，上述电池仓可以是方柱形容腔。
实施例2、如图2所示，是本发明锂电池周转箱实施例的结构示意图。从图示可见，该锂电池周转箱2也为对应21700型锂电池的支架，其电池仓3为9*18联式。根据常规锂电池尺寸设计，该周转箱中每一联的内径皆为21mm，径深为13mm。从图示不难看出，该周转箱作为批量运载转移锂电池的容器，除了容量上需要达到较高的水平外，其结构抗挤压强度也要更高，在该周转箱外圈具有一定宽度的翻边。并且为了提供周转箱更好的方向辨识性和堆叠能力，该周转箱的翻边上还设有对位容槽21和防错位标识位22。
从锂电池周转的制作过程来看，按质量百分比76:10:5:5:0.5:3.5取聚苯硫醚树脂、ACR、玻璃纤维、碳纤维、硫醚类抗氧剂和碳微球，混合并一起喂入双螺杆挤出机，在温度区间220-300℃、造粒压力0.8MPa-3.0MPa下熔融，并在螺杆转速400rpm下均化、分散，而后在切粒速度900rpm下切割成颗粒；将聚苯硫醚改性粒子喂入注塑机，在锂电池容器的成型模具中注塑并冷却成型，其中注塑温度为260-320℃，注塑压力为注塑机额定压力（100KT）的60%，冷却时间16s。
鉴于以上聚苯硫醚树脂的改性和锂电池周转箱的结构优化，注塑成型的锂电池周转箱各方面性能显著提升，尤其在锂电池容量提升的前提下结构强度能更好地保持尺寸一致性，从而符合现代工业对锂电池应用的要求。
应用本发明的锂电池容器的制法及其容器成品，具备突出的实质性特点和显著的进步性：基于上述改性制剂的添加，其中玻璃纤维和碳纤维大致可以提升成型强度50%-200%，而增韧材料sebs EMA约可提升成型强度达30%-150%，抗氧化剂能提升相关容器在室温环境下大于一年的抗氧异变能力同时提高遭受火种状态下分离氧气阻燃性能。由此推算可知该锂电池容器具有更高的耐温性（≥240℃）、耐腐蚀性（可长久耐电解液腐蚀）、阻燃防火（自身阻燃，离火自灭，燃烧速度≤102mm/分钟）、尺寸稳定（吸水率≤0.02%）；用在新能源汽车上，使用寿命更长久，安全性能更高，可有效防止或延缓因电池、线路等故障引起的火灾事故及损失。
Claims (9)
1.一种锂电池容器的制法，以聚苯硫醚树脂为基材注塑成型，其特征在于包括：
聚苯硫醚改性造粒，将聚苯硫醚树脂和两种以上改性制剂按比例混合并一起喂入双螺杆挤出机，通过熔融、混合、均化、分散，挤出后经过水冷、风干、切粒成型，其中聚苯硫醚树脂的含量40-99%，挤出前的造粒温度区间为220-300℃，造粒压力为0.8MPa-3.0MPa，螺杆转速为300-500rpm，挤出后的切粒速度为400-1500rpm；
注塑成型，将聚苯硫醚改性粒子喂入注塑机，在锂电池容器的成型模具中注塑并冷却成型，其中注塑温度为260-320℃，注塑压力为注塑机额定压力的30%-70%，冷却时间8-20s。
2.根据权利要求1所述锂电池容器的制法，其特征在于：所述改性制剂包括50%以下的添加剂，且添加剂为SEBS、EMA、POE、丙烯酸酯类、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯—甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、有机硅材料、纳米碳酸钙、玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、聚酰亚胺纤维、金属纤维中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述锂电池容器的制法，其特征在于：所述改性制剂包括小于5%的抗氧化剂，且抗氧化剂为硅氧类抗氧剂、磷酸酯类抗氧剂、蒙脱土、半受阻酚类抗氧剂、硫醚类抗氧剂中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述锂电池容器的制法，其特征在于：所述改性制剂包括15%以下的流动性改善剂，且流动性改善剂为硅酸镁、碳化硅、碳微球、纳米二氧化硅或玻璃微珠中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述锂电池电容的制法，其特征在于：按质量百分比70:12:10:1:7取聚苯硫醚树脂、SEBS、玻璃纤维、半受阻酚类抗氧剂和碳微球，混合并一起喂入双螺杆挤出机，在温度区间220-300℃、造粒压力0.8MPa-3.0MPa下熔融，并在螺杆转速400rpm下均化、分散，而后在切粒速度900rpm下切割成颗粒；将聚苯硫醚改性粒子喂入注塑机，在锂电池容器的成型模具中注塑并冷却成型，其中注塑温度为260-320℃，注塑压力为注塑机额定压力的60%，冷却时间16s。
6.一种锂电池的容器成品，其特征在于：所述容器成品为利用权利要求1所述制法得到的锂电池支架，且锂电池支架具有若干个阵列排布、多联式的电池仓。
7.根据权利要求6所述锂电池的容器成品，其特征在于：所述锂电池支架对应每个电池仓的外壁处及电池仓的相接隔断处均设有加厚筋肋。
8.根据权利要求6所述锂电池的容器成品，其特征在于：所述电池仓具有对应单节锂电池外形的圆柱形或方柱形容腔。
9.一种锂电池的容器成品，其特征在于：所述容器成品为利用权利要求1所述制法得到的锂电池周转箱，且锂电池周转箱具有五十个以上阵列排布、多联式的电池仓。
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2018
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