碳纤维电池包壳体的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维电池包壳体的制备方法及其应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)织物准备：将碳纤维织物按铺层信息装载至料卷辊上；(2)织物裁剪和焊接：将不同料卷辊上的碳纤维织物放卷叠放，焊接成一个整体料块，卸载料块；(3)预成型：将料块放入加热平台进行预热后，放入预成型压机内，合模，冷压，裁掉边缘多余织物，制得预制体；(4)预制体入模：抓取预制体放入HP‑RTM模具中；(5)合模和注胶：将HP‑RTM模具进行合模和注胶，(6)固化：加热固化加工成为产品；(7)脱模：待产品固化后起模，取出产品，即制成碳纤维电池包壳体；整个过程实现全自动化生产，生产节拍短，可达到汽车行业部件生产节拍等级。

Preparation and Application of Carbon Fiber Battery Shell

The invention discloses a preparation method and application of carbon fiber battery cladding, which comprises the following steps: (1) fabric preparation: loading carbon fiber fabric onto rollers according to laying information; (2) fabric cutting and welding: laying carbon fiber fabric on rollers, welding into a whole material block, unloading material block; (3) pre-forming: placing material block into rollers; After the heating platform is preheated, it is put into the pre-forming press to close the mould, cold-press and cut off the edge surplus fabrics to make the prefabricated body; (4) prefabricated body injection: grab the prefabricated body and put it into the HP RTM mould; (5) die-closing and gluing: the HP RTM mould is bonded and glued; (6) curing: heating and curing into the product; (7) demoulding: when the product is cured, take out the product, that is to make it. Carbon fiber battery cladding; the whole process to achieve full automation production, production rhythm is short, can reach the automotive industry parts production rhythm level.

【技术实现步骤摘要】
碳纤维电池包壳体的制备方法及其应用
本专利技术是关于碳纤维电池包壳体领域，特别是关于一种碳纤维电池包壳体的制备方法及其应用。
技术介绍
汽车轻量化是指在保证汽车整体强度及安全性能的前提下，尽可能减轻汽车整体的质量，从而提高汽车的动力性，减少能源消耗从而减少排气污染。汽车轻量化目前已成为全球范围内汽车研发过程的一项关键性技术。其中，在环境与能源双重危机下得到快速发展的纯电动汽车，由于电池续航能力无法满足消费者日常需求，已成为新能源汽车快速发展的最大阻力。因此，纯电动汽车更加需要应用轻量化技术来弥补现在动力电池的不足，提升其在市场上的竞争力。动力电池包壳体通常采用多件钣金冲压拼焊成型，其生产工艺复杂，制造成本较高，且多使用厚重箱体，增加车身整体质量。因此，在满足电池包壳体防水、碰撞等基本性能要求的基础上，亟待对电池包壳体进行轻量化设计，推进电动汽车的快速发展。目前采用碳纤维复合材料实现电池包壳体轻量化方案较多，且已在某些样车实际应用。目前碳纤维电池包壳体方案有采用注塑工艺、低压RTM、VARI等传统工艺，其中注塑工艺采用碳纤维、树脂、填料等混合加工后加热熔融注入模具固化后制得产品，选用短切碳纤维，强度较低，无法满足较高力学性能要求。采用连续纤维增强电池包壳体可充分满足产品所需力学性能，低压RTM、VARI均采用连续碳纤维织物注入树脂加热固化成型。低压RTM整个操作过程自动化程度低，生产效率低下，且人员操作影响因素较大，导致产品质量均一性较差。电池包壳体作为汽车领零部件，生产节拍需与其他金属零部件一致才能满足生产需求，且应保证产品质量均一性，低压RTM工艺主要缺点有：(1)碳纤维铺层过程需逐层铺覆，耗时较长，且人员铺覆技术不同导致产品质量不均；(2)注胶过程需将模具/管路内空气排出，待出胶管路中溢出的树脂没有气泡后停止注胶，整个节拍耗时20-60min，且无法保证完全将气泡排出，产品表面存在缺陷风险；(3)脱模需在固化完成后，模具温度降至60℃以下时，进行脱模；由于模具升温、降温过程耗时较长，严重影响生产节拍。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种碳纤维电池包壳体的制备方法及其应用，该制备方法其采用HP-RTM(即，高压树脂传递模塑成型，HighPressureResinTransferMolding)工艺，整个过程实现全自动化生产，且生产节拍短，可达到汽车行业部件生产节拍等级。为实现上述目的，本专利技术提供了一种碳纤维电池包壳体的制备方法，包括以下步骤：(1)织物准备：将碳纤维织物按铺层信息装载至料卷辊上；(2)织物裁剪和焊接：将不同料卷辊上的碳纤维织物放卷叠放、首端对齐在裁料台面展开裁切，并通过超声焊接技术将裁切后的碳纤维织物焊接成为一个整体的料块，卸载所述料块；(3)预成型：将所述料块放入加热平台进行预热，使得所述料块表面的粘合剂熔融，用机械手取出所述料块放入预成型压机内，合模，进行冷压，用机械手取出在预成型压机内经过预压后的料块放入后处理工装上，裁掉边缘多余的织物，制得预制体；(4)预制体入模：将所述预制体放入成型上料区，通过机械手抓取所述预制体放入HP-RTM模具中；(5)合模和注胶：将所述HP-RTM模具合模、抽真空，并将预热后的树脂、固化剂及内脱模剂通过混合注胶的方式注入所述HP-RTM模具内，其中，所述树脂、固化剂和内脱模剂的质量比依次为100：(25-29)：(1-2)；(6)固化：待所述预制体在所述HP-RTM模具中经过合模、锁紧和注胶后，进一步通过加热固化加工成为产品，其中，所述HP-RTM模具通过施加锁紧力进行锁紧，具体的锁紧力大小可根据产品结构、尺寸大小进行计算确定；以及(7)脱模：待产品固化后起模，取出所述产品，即制成所述碳纤维电池包壳体。在一优选的实施方式中，所述步骤(3)中，将所述料块放入加热平台预热至180℃～220℃使得所述料块表面的粘合剂熔融。在一优选的实施方式中，所述步骤(3)中，所述预成型压机内的温度为60℃～70℃。在一优选的实施方式中，所述步骤(5)中，所述树脂采用的是阻燃树脂，以满足产品使用性能的要求。在一优选的实施方式中，所述步骤(5)中，所述树脂包括环氧体系和聚氨酯体系，根据所述树脂的种类加入对应的固化剂和内脱模剂。在一优选的实施方式中，所述步骤(5)中，混合注胶速度为20-40g/s，混合注胶时的注射压力为90～150Bar。在一优选的实施方式中，所述步骤(6)中，固化温度为110℃～120℃，固化时间为2min～4min。在一优选的实施方式中，所述碳纤维电池包壳体的制备方法生产单个产品的生产周期不超过6min。本专利技术还提供了一种碳纤维电池包壳体，所述碳纤维电池包壳体是通过上述碳纤维电池包壳体的制备方法所制备出来的。本专利技术还提供了上述碳纤维电池包壳体的制备方法或上述碳纤维电池包壳体在电动车领域中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术所涉及的碳纤维电池包壳体的制备方法实现全自动化生产，单个产品生产节拍可降低至6min以内；(2)本专利技术所涉及的碳纤维电池包壳体的制备方法通过在高压条件下将树脂快速充满模腔，减少注胶时间，并改善树脂浸渍增强材料的质量，使产品具有卓越的表面性能和质量；(3)通过本专利技术所涉及的碳纤维电池包壳体的制备方法所生产出的碳纤维电池包壳体的厚度和尺寸偏差低，具有高的工艺稳定性和重复性。附图说明图1是根据本专利技术一实施方式的碳纤维电池包壳体的制备方法的流程图。主要附图标记说明：A：织物准备，B：裁剪和焊接，C：置入预成型模具，D：预成型，E：预制体，F：预制体入模，G：合模和注胶，H：固化，I：脱模。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径可购得。如图1所示，根据本专利技术优选实施方式的一种碳纤维电池包壳体的制备方法，包括以下步骤：(1)织物准备：将碳纤维织物按铺层信息装载至料卷辊上；(2)织物裁剪和焊接：将不同料卷辊上的碳纤维织物放卷叠放、首端对齐在裁料台面展开裁切，并通过超声焊接技术将裁切后的碳纤维织物焊接成为一个整体的料块，卸载所述料块；(3)预成型：将所述料块放入加热平台进行预热，使得所述料块表面的粘合剂熔融，用机械手取出所述料块放入预成型压机内，合模，进行冷压，用机械手取出在预成型压机内经过预压后的料块放入后处理工装上，裁掉边缘多余的织物，制得预制体；(4)预制体入模：将所述预制体放入成型上料区，通过机械手抓取所述预制体放入HP-RTM模具中；(5)合模和注胶：将所述HP-RTM模具合模、抽真空，并将预热后的树脂、固化剂及内脱模剂通过混合注胶的方式注入所述HP-RTM模具内，其中，所述树脂、固化剂和内脱模剂的质量比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维电池包壳体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)织物准备：将碳纤维织物按铺层信息装载至料卷辊上；(2)织物裁剪和焊接：将不同料卷辊上的碳纤维织物放卷叠放、首端对齐在裁料台面展开裁切，并通过超声焊接技术将裁切后的碳纤维织物焊接成为一个整体的料块，卸载所述料块；(3)预成型：将所述料块放入加热平台进行预热，使得所述料块表面的粘合剂熔融，用机械手取出所述料块放入预成型压机内，合模，进行冷压，用机械手取出在预成型压机内经过预压后的料块放入后处理工装上，裁掉边缘多余的织物，制得预制体；(4)预制体入模：将所述预制体放入成型上料区，通过机械手抓取所述预制体放入HP‑RTM模具中；(5)合模和注胶：将所述HP‑RTM模具合模、抽真空，并将预热后的树脂、固化剂及内脱模剂通过混合注胶的方式注入所述HP‑RTM模具内，其中，所述树脂、固化剂和内脱模剂的质量比依次为100：(25‑29)：(1‑2)；(6)固化：待所述预制体在所述HP‑RTM模具中经过合模、锁紧和注胶后，进一步通过加热固化加工成为产品，其中，所述HP‑RTM模具通过施加锁紧力进行锁紧；以及(7)脱模：待产品固化后起模，取出所述产品，即制成所述碳纤维电池包壳体。...

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维电池包壳体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)织物准备：将碳纤维织物按铺层信息装载至料卷辊上；(2)织物裁剪和焊接：将不同料卷辊上的碳纤维织物放卷叠放、首端对齐在裁料台面展开裁切，并通过超声焊接技术将裁切后的碳纤维织物焊接成为一个整体的料块，卸载所述料块；(3)预成型：将所述料块放入加热平台进行预热，使得所述料块表面的粘合剂熔融，用机械手取出所述料块放入预成型压机内，合模，进行冷压，用机械手取出在预成型压机内经过预压后的料块放入后处理工装上，裁掉边缘多余的织物，制得预制体；(4)预制体入模：将所述预制体放入成型上料区，通过机械手抓取所述预制体放入HP-RTM模具中；(5)合模和注胶：将所述HP-RTM模具合模、抽真空，并将预热后的树脂、固化剂及内脱模剂通过混合注胶的方式注入所述HP-RTM模具内，其中，所述树脂、固化剂和内脱模剂的质量比依次为100：(25-29)：(1-2)；(6)固化：待所述预制体在所述HP-RTM模具中经过合模、锁紧和注胶后，进一步通过加热固化加工成为产品，其中，所述HP-RTM模具通过施加锁紧力进行锁紧；以及(7)脱模：待产品固化后起模，取出所述产品，即制成所述碳纤维电池包壳体。2.如权利要求1所述的碳纤维电池包壳体的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：安鹏，谭艺蓓，何鹏，段振锦，
申请(专利权)人：康得复合材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河北,13