动力电池顶盖用复合绝缘块制造技术

本发明专利技术属于动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池顶盖用复合绝缘块，包括耐高温陶瓷组分A和绝缘可塑组分B，所述复合绝缘块的延伸率大于或等于15%，耐热温度大于或等于150℃。相比于现有技术，本发明专利技术由耐高温陶瓷组分A和绝缘可塑组分B形成的复合绝缘块，不仅克服了传统聚乙烯等绝缘塑料易老化、结构不稳定而且长期循环性能差的问题，满足了顶盖用绝缘块耐热耐高温的使用要求，同时还克服了陶瓷、云母、玻璃等材料一致性差、易破碎等缺陷；而且由于其极强的可塑性，因而可碾成很薄的薄片，从而能够降低极柱的高度，提高电池的体积和质量能量密度，降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于动力电池
，尤其涉及一种动力电池顶盖用复合绝缘块。
技术介绍
随着现代社会的发展和人们环保意识的增强，越来越多的设备选择以锂电池作为电源，如手机、笔记本电脑、电动工具和电动汽车等等，这为锂电池的应用与发展提供了广阔的空间。其中，电动工具和电动汽车等所使用的锂电池一般称之为动力电池。目前动力电池结构件设计都比较复杂，尤其是顶盖结构。考虑到电芯安全，目前很多顶盖在负极极柱位置增加了绝缘材料以将顶盖与负极极柱之间进行绝缘，如采用聚乙烯、聚丙烯等绝缘塑料，然而试验测试表明，当电芯在一些滥用测试环境下，电芯表面温度会达到150℃以上，上述高温足以熔化绝缘塑料，从而导致二次安全隐患的发生；而且，此类塑料本身容易老化，在长期的使用过程中，经过反反复复的升温和降温，极易出现开裂和脱落，从而影响整个结构的稳定性；另外，上述绝缘塑料在较高温环境下还会出现软化甚至熔化，无法循环使用。此外，现有技术中还有在负极极柱增加陶瓷、云母或者玻璃材料来保证高温绝缘，虽然此类材料不会被融化，但是其绝缘和密封效果差，一致性较难控制；而且此类材料韧性和抗弯曲能力差，而目前的绝缘块基本都是如图1中42’所示的圆环形结构，套设于极柱上。众所周知，陶瓷材料、玻璃材料都很脆，容易压裂。所以基本上都要很高的厚度才能确保强度。而且，对于环形陶瓷绝缘块，上下表面需要足够平才能很好的抗压，这往往需要后加工磨平。这样一方面会导致成本过高，不利于动力电池的批量生产；另一方面会导致极柱高度太高，致电芯高度增加，大大降低模组的利用空间。有鉴于此，确有必要提供一种重量轻、可塑性强、一致性高的动力电池顶盖用绝缘块，使其既能够消除电芯在滥用环境下的安全隐患，同时还能够有效降低顶盖高度和重量，提高模组利用空间，降低生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有动力电池顶盖生产成本高、滥用测试安全性能低的不足，而提供一种重量轻、耐高温、可塑性强、一致性高的动力电池顶盖用绝缘块，使其既能够保证高绝缘性和高密封性，同时还能够有效降低顶盖高度和重量，提高电池的体积和质量能量密度，降低生产成本。为了实现上述目的，本专利技术采用以下解决方案：一种动力电池顶盖用复合绝缘块，包括耐高温陶瓷组分A和绝缘可塑组分B，所述复合绝缘块的延伸率大于或等于15％，耐热温度大于或等于150℃。其中，本专利技术选择的耐高温陶瓷组分A是一种优异的耐高温、耐腐蚀的绝缘材料；绝缘可塑组分B具有极强的可塑性和耐热性。当动力电池在使用过程中出现高温时，复合绝缘块不会发生熔化，因此可以避免极柱受高温后与电池顶盖直接接触，预防因正、负极极柱都与电池顶盖接触引发的短路，改善动力电池的安全性能。因此，由耐高温陶瓷组分A和绝缘可塑组分B形成的复合绝缘块，不仅克服了传统聚乙烯等绝缘塑料易老化、结构不稳定而且长期循环性能差的问题，满足了顶盖用绝缘块耐热耐高温的使用要求，同时还克服了陶瓷、云母、玻璃等材料一致性差、易破碎等缺陷；而且由于其极强的可塑性，因而可碾成很薄的薄片，从而能够降低极柱的高度，提高模组的利用空间，降低生产成本。优选地，所述耐高温陶瓷组分A的含量为30～80wt％，所述绝缘可塑组分B的含量为20～70wt％。若组分A的含量过低，会导致复合绝缘块的耐高温性能下降，起不到耐热耐高温的作用；若组分A的含量过高，可能会导致复合绝缘块的脆性增强，而使复合绝缘块容易发生破碎。此外，若组分B的含量过低，复合绝缘块的可塑性将会大大降低；若组分B的含量过高，复合绝缘块的耐高温性能将会下降。因此，将耐高温陶瓷组分A和绝缘可塑组分B设置在上述范围时，能够同时保证复合绝缘块的耐高温性能和可塑性能，从而使复合绝缘块能够满足实际的使用需求。优选地，所述复合绝缘块的延伸率大于或等于30％，耐热温度大于或等于350℃。其中，延伸率(δ)是描述材料塑性性能的指标，其表示试样拉伸断裂后标距段的总变形ΔL与原标距长度L之比的百分数，即δ＝ΔL/L×100％。工程上常将δ≥5％的材料称为塑性材料，将δ＜5％的材料成为脆性材料。而本专利技术复合绝缘块的延伸率δ≥15％，优选为δ≥30％；远大于标准值，表明了本专利技术复合绝缘块具有极强的可塑性。此外，复合绝缘块的耐热温度远大于一般安全测试条件下的电芯表面温度，完全能够满足高温下的使用要求。优选地，所述复合绝缘块的绝缘电阻大于或等于1Mohm，耐击穿电压大于或等于1kV。更为优选地，绝缘电阻大于或等于200Mohm，耐击穿电压大于或等于2kV。由于耐高温陶瓷组分A和绝缘可塑组分B均为高绝缘性能材料，使得其混合形成的复合绝缘块完全能够满足绝缘要求。优选地，所述耐高温陶瓷组分A为Al2O3、SiC、Si3N4、TiC、ZrC、BN、AlN、MgO、CaO、SiO2、BeO、ThO2、ZrO2、Cr2O3、Y2SiO5、Y2Si2O7、BaZrO3、BaCeO3、CaTiO3和Si3C4中的至少一种。上述陶瓷材料均具有绝缘、耐高温的特性，完全能够满足复合绝缘块的耐高温性能需求。优选地，所述绝缘可塑组分B为聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚苯并咪唑、聚全氟烷氧基、聚邻苯二甲酰胺、聚甲醛树脂、聚砜、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚对苯二甲酸丁二酯和氟橡胶中的至少一种。上述绝缘材料均为可塑性强、耐热性能优的材料，完全能够满足复合绝缘块高温下的使用需求。优选地，所述复合绝缘块的厚度为0.01～25mm；更优选为0.01～5mm。由于复合绝缘块具有极高的可塑性，因而其可碾成很薄的薄片，从而降低极柱的高度和重量，从而提高电池的体积和质量能量密度。优选地，所述复合绝缘块的形状为圆环形、椭圆环形和方环形中的一种。其中，由于本专利技术复合绝缘块极强的可塑性，因此复合绝缘块还可以根据实际需求设置为其它形状。优选地，所述复合绝缘块的制备方法为：步骤一，将耐高温陶瓷组分A和绝缘可塑组分B按比例混合均匀，在模子内压制成型；步骤二，将压制成型的复合绝缘块进行通风处理，处理温度为20～30℃，处理时间为6～12h；步骤三，接着进入干燥炉中干燥，干燥温度为80～100℃，干燥时间为6～10h。优选地，所述复合绝缘块的制备方法为：步骤一，将耐高温陶瓷组分A和绝缘可塑组分B按比例混合制备成混合粉末；步骤二，将粉末混合均匀后放在球磨罐中，用玛瑙球和去离子水作为球磨介质球磨；步骤三，将球磨好后的粉体放在80～100℃烘箱中烘干，然后将烘干的粉体放在模子内压制成型，接着在100～120℃下恒温烧结1～2h。本专利技术的有益效果在于：本专利技术一种动力电池顶盖用复合绝缘块，包括耐高温陶瓷组分A和绝缘可塑组分B，所述复合绝缘块的延伸率大于或等于15％，耐热温度大于或等于150℃。本专利技术由耐高温陶瓷组分A和绝缘可塑组分B形成的复合绝缘块，不仅克服了传统聚乙烯等绝缘塑料易老化、结构不稳定而且长期循环性能差的问题，满足了顶盖用绝缘块耐热耐高温的使用要求，同时还克服了陶瓷、云母、玻璃等材料一致性差、易破碎等缺陷；而且由于其极强的可塑性，因而可碾成很薄的薄片，从而能够降低极柱的高度，提高电池的体积和质量能量密度，降低生产成本。附图说明图1为现有技术中动力电池顶盖用绝缘块的结构示意图。图2为动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力电池顶盖用复合绝缘块，其特征在于：包括耐高温陶瓷组分A和绝缘可塑组分B，所述复合绝缘块的延伸率大于或等于15%，耐热温度大于或等于150℃。

【技术特征摘要】
1.一种动力电池顶盖用复合绝缘块，其特征在于：包括耐高温陶瓷组分A和绝缘可塑组分B，所述复合绝缘块的延伸率大于或等于15%，耐热温度大于或等于150℃。2.根据权利要求1所述的动力电池顶盖用复合绝缘块，其特征在于：所述耐高温陶瓷组分A的含量为30~80wt%，所述绝缘可塑组分B的含量为20~70wt%。3.根据权利要求1所述的动力电池顶盖用复合绝缘块，其特征在于：所述复合绝缘块的延伸率大于或等于30%，耐热温度大于或等于350℃。4.根据权利要求1所述的动力电池顶盖用复合绝缘块，其特征在于：所述复合绝缘块的绝缘电阻大于或等于1Mohm，耐击穿电压大于或等于1kV。5.根据权利要求1所述的动力电池顶盖用复合绝缘块，其特征在于：所述耐高温陶瓷组分A为Al2O3、SiC、Si3N4、TiC、ZrC、BN、AlN、MgO、CaO、SiO2、BeO、ThO2、ZrO2、Cr2O3、Y2SiO5、Y2Si2O7、BaZrO3、BaCeO3、CaTiO3和Si3C4中的至少一种。6.根据权利要求1所述的动力电池顶盖用复合绝缘块，其特征在于：所述绝缘可塑组分B为聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚苯并咪唑、聚全氟烷氧基、聚邻苯二甲酰胺、聚甲醛树脂、聚砜、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王程，李勇军，江柯成，华秉杨，
申请(专利权)人：东莞永蓝电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44