高强度轻量化新能源汽车电池壳体及其生产工艺制造技术

本发明专利技术揭示了一种高强度轻量化新能源汽车电池壳体，所述壳体包括碳纤维复合芯壳，所述碳纤维复合芯壳的内侧壁上设置有合金内壳，所述碳纤维复合芯壳的外侧壁上设置有合金外壳，所述碳纤维复合芯壳的侧壁上开设有若干泄压孔。本发明专利技术通过使用碳纤维复合材料与铝基合金材料的配合，再保证新能源汽车电池壳体足够强度的前提下，可大幅减轻壳体的重量，满足轻量化设计的需求，可大幅提升新能源汽车的续航和性能；碳纤维复合芯壳上设置的通孔可作为泄压孔使用，在电池包内温度过高或内部压力过大时，铝基合金材料会熔融并及时泄压，可减少爆炸的风险；同时与单纯使用碳纤维材料相比，可节省接近一半的材料成本，便于普及。

High strength and lightweight new energy vehicle battery shell and its production process

【技术实现步骤摘要】
高强度轻量化新能源汽车电池壳体及其生产工艺
本专利技术属于新能源汽车电池壳体
，具体涉及一种高强度轻量化新能源汽车电池壳体及其生产工艺。
技术介绍
新能源汽车的电池壳体主要用于对电池包的保护，要具有一定的耐振动强度和耐冲击强度，在新能源汽车中发挥者重要的作用。现有技术中的新能源汽车电池壳体一般为钢制壳体和铝合金壳体，钢制壳体是最原始的动力电池包壳体材料，一般采用铸造钢板焊接而成，强度高、刚性高，但是质量重，而且表面必须进行防腐防锈处理，其稳定性不高。铝合金壳体具有易加工、耐腐蚀性好的特点，但是加工工艺工序多，工艺复杂，流程长，虽然其质量比钢制壳体轻，但是仍具有较大的质量，不利于轻量化的发展。目前，碳纤维复合材料的密度约为1.7g/cm3，拉伸强度3000MPa，弹性模量230GPa，而钢材的密度为7.85g/cm3，抗拉强度为300～600MPa，弹性模量1901GPa，由此可见，碳纤维复合材料与现有技术中常用的钢材相比，具有明显的强度和轻量化优势，但是由于其材料的单位成本较高，全部使用碳纤维复合材料会导致电池壳体的成本大幅提升，无法得到普及，而且碳纤维复合材料的耐高温性能较大，可以耐受2000℃以上的高温，当蓄电池发生高温等故障时，不能及时泄压，会增加电池包爆炸的风险。因此，针对上述技术问题，有必要提供高强度轻量化新能源汽车电池壳体及其生产工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高强度轻量化新能源汽车电池壳体及其生产工艺，以解决上述的问题。为了实现上述目的，本专利技术一实施例提供的技术方案如下：一种高强度轻量化新能源汽车电池壳体，所述壳体包括碳纤维复合芯壳，所述碳纤维复合芯壳的内侧壁上设置有合金内壳，所述碳纤维复合芯壳的外侧壁上设置有合金外壳，所述碳纤维复合芯壳的侧壁上开设有若干泄压孔，所述合金内壳和合金外壳之间固定连接有一体化连接柱，所述一体化连接柱贯穿泄压孔。一实施例中，所述泄压孔包括若干侧壁通孔和若干底板通孔，若干所述侧壁通孔均匀分布在碳纤维复合芯壳的侧壁上，若干所述底板通孔均匀分在碳纤维复合芯壳的底板上。一实施例中，所述合金内壳、合金外壳和一体化连接柱为一体化结构。一实施例中，所述合金内壳、合金外壳和一体化连接柱均为相同的铝基合金材料。一实施例中，所述铝基合金材料包含的元素和质量组分为：Si：≤0.4Cu：≤0.1Mg：4.0～4.9Zn：0.2～0.3Mn：0.40～1.0Ti：≤0.15Cr：0.05～0.25Fe：0.3～0.5。剩余部分为Al和其他杂质。一实施例中，所述合金内壳和合金外壳远离碳纤维复合芯壳的侧壁上均涂有聚四氟乙烯涂层。一实施例中，所述碳纤维复合芯壳的平均厚度大于合金内壳或合金外壳的平均厚度。一种高强度轻量化新能源汽车电池壳体的生产工艺，包括以下步骤：S1、将碳纤维复合材料的原料按配方百分比投入高混机内，在90～100℃的温度条件下进行搅拌，直至含水率为0.2～0.4％，然后通过输送装置进入平行同向双螺杆造粒机进行造粒，即为原料颗粒；S2、将S1中的原料颗粒放入注塑机进行注塑成型，其中注塑机内预留有侧壁通孔和底板通孔的通孔，成型后即为碳纤维复合芯壳；S3、将S2中的碳纤维复合芯壳固定在铸造模具中，铸造模具预留有合金内壳和合金外壳的空间，同时将铝基合金材料熔融为铝基合金液体，将足够的铝基合金液体导入铸造模具中；S4、冷却后将S3中铸造模具内的壳体取出，进行适当的修整后涂覆聚四氟乙烯涂层，生产完成。一实施例中，S1中，所述碳纤维复合材料的原料及质量百分比为：聚酰胺树脂30～50％、陶瓷微珠20～30％、碳纤维10～30％、硅烷偶联剂0.5～3％、气相二氧化硅5～20％、硅微粉10～20％，上述各组分用量之和为100％。一实施例中，S4中，所述聚四氟乙烯涂层的厚度为20～30μm。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术通过使用碳纤维复合材料与铝基合金材料的配合，再保证新能源汽车电池壳体足够强度的前提下，可大幅减轻壳体的重量，满足轻量化设计的需求，可大幅提升新能源汽车的续航和性能；碳纤维复合芯壳上设置的通孔可作为泄压孔使用，在电池包内温度过高或内部压力过大时，铝基合金材料会熔融并及时泄压，可减少爆炸的风险；同时与单纯使用碳纤维材料相比，可节省接近一半的材料成本，便于普及。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例中高强度轻量化新能源汽车电池壳体的结构示意图；图2为本专利技术一实施例中高强度轻量化新能源汽车电池壳体的剖面图；图3为图2中A处的结构示意图；图4为本专利技术一实施例中高强度轻量化新能源汽车电池壳体的爆炸图。图中：1.碳纤维复合芯壳、101.侧壁通孔、102.底板通孔、3.合金内壳、4.合金外壳、5.一体化连接柱。具体实施方式以下将结合附图所示的各实施方式对本专利技术进行详细描述。但该等实施方式并不限制本专利技术，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本专利技术的保护范围内。本专利技术公开了高强度轻量化新能源汽车电池壳体，参图1～图4所示，壳体包括碳纤维复合芯壳1，碳纤维复合芯壳1的内侧壁上设置有合金内壳3，碳纤维复合芯壳1的外侧壁上设置有合金外壳4，碳纤维复合芯壳1为主要受力板，强度大，合金内壳3和合金外壳4具有塑性与耐腐蚀性高的特点，中等强度，其密度在2～3g/cm3，可满足轻量化的需求，同时不易影响壳体的整体强度，可大幅减少碳纤维复合芯壳1的材料使用。参图4所示，碳纤维复合芯壳1的侧壁上开设有若干泄压孔，合金内壳3和合金外壳4之间固定连接有一体化连接柱5，一体化连接柱5贯穿泄压孔，泄压孔包括若干侧壁通孔101和若干底板通孔102，若干侧壁通孔101均匀分布在碳纤维复合芯壳1的侧壁上，若干底板通孔102均匀分在碳纤维复合芯壳1的底板上，底板通孔102的分布密度较小，侧壁通孔101的分布密度较大，碳纤维复合芯壳1的底板与车辆底盘接触，底板通孔102分布密度小安全性更高，在电池包内温度过高或内部压力过大时，合金内壳3、合金外壳4和一体化连接柱5会熔融并及时通过侧壁通孔101或底板通孔102泄压，可减少爆炸的风险。合金内壳3和合金外壳4远离碳纤维复合芯壳1的侧壁上均涂有聚四氟乙烯涂层，可再次提升耐腐蚀的效果，且聚四氟乙烯涂层具有超低的摩擦系数，不易粘附杂质，易于保持壳体的清洁。参图2～图3所示，碳纤维复合芯壳1的平均厚度大于合金内壳3或合金外壳4的平均厚度，可保证碳纤维复合芯壳1为主要受本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度轻量化新能源汽车电池壳体，其特征在于，所述壳体包括碳纤维复合芯壳(1)，所述碳纤维复合芯壳(1)的内侧壁上设置有合金内壳(3)，所述碳纤维复合芯壳(1)的外侧壁上设置有合金外壳(4)，所述碳纤维复合芯壳(1)的侧壁上开设有若干泄压孔，所述合金内壳(3)和合金外壳(4)之间固定连接有一体化连接柱(5)，所述一体化连接柱(5)贯穿泄压孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度轻量化新能源汽车电池壳体，其特征在于，所述壳体包括碳纤维复合芯壳(1)，所述碳纤维复合芯壳(1)的内侧壁上设置有合金内壳(3)，所述碳纤维复合芯壳(1)的外侧壁上设置有合金外壳(4)，所述碳纤维复合芯壳(1)的侧壁上开设有若干泄压孔，所述合金内壳(3)和合金外壳(4)之间固定连接有一体化连接柱(5)，所述一体化连接柱(5)贯穿泄压孔。


2.根据权利要求1所述的高强度轻量化新能源汽车电池壳体，其特征在于，所述泄压孔包括若干侧壁通孔(101)和若干底板通孔(102)，若干所述侧壁通孔(101)均匀分布在碳纤维复合芯壳(1)的侧壁上，若干所述底板通孔(102)均匀分在碳纤维复合芯壳(1)的底板上。


3.根据权利要求1所述的高强度轻量化新能源汽车电池壳体，其特征在于，所述合金内壳(3)、合金外壳(4)和一体化连接柱(5)为一体化结构。


4.根据权利要求1所述的高强度轻量化新能源汽车电池壳体，其特征在于，所述合金内壳(3)、合金外壳(4)和一体化连接柱(5)均为相同的铝基合金材料。


5.根据权利要求4所述的高强度轻量化新能源汽车电池壳体，其特征在于，所述铝基合金材料包含的元素和质量组分为：
Si：≤0.4
Cu：≤0.1
Mg：4.0～4.9
Zn：0.2～0.3
Mn：0.40～1.0
Ti：≤0.15
Cr：0.05～0.25
Fe：0.3～0.5。
剩余部分为Al和其他杂质。


6.根据权利要求1所述的高强度轻量化新能源汽车电池壳体，其特征在于，所述合金内...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勤，
申请(专利权)人：苏州宝优际科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32