汽车复合材料电池箱壳体层合结构的量产制备方法技术

本发明专利技术公开了一种汽车复合材料电池箱壳体层合结构的量产制备方法，通过使用高性能纤维织物及合理的结构铺层设计，可极大程度实现电池箱体的轻量化，同时复合材料部件成型时结合防火层和/或电磁屏蔽层与快速固化树脂与高性能纤维织物一次性固化成型，且达到更好的阻燃防火与隔热效果、良好的电磁屏蔽性能；通过湿法模压工艺一次性快速固化成型的方式，实现节拍时间短，简化工艺步骤，在满足电池箱体轻量化、电池箱防火及电磁屏蔽需求的同时，生产成本大幅度降低。

Mass production method for laminated structure of automobile composite battery box shell

【技术实现步骤摘要】
汽车复合材料电池箱壳体层合结构的量产制备方法
本专利技术属于汽车电池箱
，具体涉及汽车复合材料电池箱壳体层合结构的量产制备方法。
技术介绍
随着电动汽车市场的持续增长，以及电池系统安全性、能量密度比要求的不断提高，对电池箱的轻量化和防火等性能提出了更高的要求。原先单一材质已难以同时满足汽车轻量化和电池箱热失控防火要求，如金属材质不符合轻量化需求，而铝合金、玻纤SMC材质均难以单一材质满足热失控要求。为了提供轻量化和热失控防火均满足要求的箱体部件，需要从材料选择及实施工艺上兼顾这两种需求；另一方面，实施的工艺也较为复杂，往往需要二次成型或是较高的成型温度，如部件表面添加涂层的方式还会存在易剥离的风险，因此，不仅带来较高的能耗、成本，较长的节拍时间，及性能稳定的风险，也较难满足产品量产节拍和成本要求以应对不断增长的市场供应需求。此外，电磁波干扰也是影响汽车行驶安全的另一重要隐患。虽然传统金属电池箱体材料可以满足电磁屏蔽性，但其结构较重，不符合新能源汽车的轻量化需求。而纯复合材料电池箱虽然在结构上更加符合轻量化的需求，但是其材质并不具备足够的电磁屏蔽性，从而存在电池系统与其他电器系统的电磁波相互干扰的风险。现有的具备电磁屏蔽功能的复合材料电池箱基本是通过使用某种金属材质的电磁屏蔽层以赋予结构一定的电磁屏蔽效果，一方面金属材质的电磁屏蔽层的重量较复合材料更大，另一方面，尤其是针对复合材料的液体成型工艺，容易存在树脂浸润的问题，从而导致缺陷的出现，影响产品的成品率，而且该工艺需要较长的成型时间，通常＞30min，难以满足量产的节拍需求。
技术实现思路
针对上述现有技术问题的不足，本专利技术提供了汽车复合材料电池箱壳体层合结构的量产制备方法，所制成的复合材料电池箱壳体在满足结构刚强度要求的同时，根据产品需求兼具更好的耐火耐温性、电磁屏蔽性、经济性，及轻量化效果。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：汽车复合材料电池箱壳体层合结构的量产制备方法，所述电池箱壳体层合结构包括功能层和复合材料层，采用湿法模压工艺进行快速固化一体成型；所述制备方法包括以下步骤：步骤1，将纤维织物铺叠，裁切备用；步骤2，将叠层料块进行处理，使其连结形成连结体；步骤3，将预热的树脂材料涂覆在步骤2的连结体上；步骤4，将步骤3的料块置于模具中，模具温度为70℃~150℃，然后合模、锁模，进行固化，即可得到电池箱壳体。进一步地，所述复合材料层以固化树脂为基体材料、纤维织物为增强材料。进一步地，所述纤维织物的材质选自碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维中的一种或几种。进一步地，所述功能层为防火层和/或电磁屏蔽层。进一步地，所述防火层采用高温激活式膨胀材料，防火层的厚度为0.1mm~1.5mm。进一步地，所述防火层在步骤1中与纤维织物一起铺叠，可置于电池箱壳体的单侧表层、双侧表层或纤维织物之间。进一步地，所述电磁屏蔽层采用带镍涂层的碳纤维毡，其厚度为0.05mm~1mm。进一步地，所述电磁屏蔽层在步骤3进行涂覆前先放置在连结体上，再进行预热树脂材料的涂覆。本专利技术提供的汽车复合材料电池箱壳体层合结构的量产制备方法，其结构包括功能层与复合材料层，使用湿法模压工艺进行快速固化一体成型。其中的功能层可选择防火层和/或电磁屏蔽层：防火层为高温激活式膨胀材料，在180℃~230℃的激活温度下进行原防火层厚度≥3倍的膨胀，形成稳定的惰性材料层从而有效隔绝火焰与高温，其厚度为0.1mm~1.5mm；电磁屏蔽层为一种带有金属涂层的碳纤维毡，其厚度为0.05mm~1mm，在频率为1~8.5GHz时的电磁屏蔽效能为30dB~120dB。复合材料层采用高性能纤维织物以提供结构强度，其纤维种类包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、混合纤维等；采用高性能快速固化树脂作为复合材料的基体材料，在一定的温度下进行混合并涂覆在纤维织物层上，合模后在一定的模温和压力下进行快速固化达到与功能层的一体成型，形成界面性能优良且具备优异的防火性能和/或电磁屏蔽性能的复合材料层合板结构电池箱壳体，其中复合材料层合结构厚度为0.5mm~10mm。本专利技术通过使用高性能纤维织物及合理的结构铺层设计，可极大程度实现电池箱体的轻量化，同时复合材料部件成型时结合防火层和/或电磁屏蔽层与快速固化树脂与高性能纤维织物一次性固化成型，且达到更好的阻燃防火与隔热效果、良好的电磁屏蔽性能；通过湿法模压工艺一次性快速固化成型的方式，实现节拍时间短，简化工艺步骤，在满足电池箱体轻量化、电池箱防火及电磁屏蔽需求的同时，生产成本大幅度降低。综合上述，采用这种快速成型工艺实现材料、结构和功能一体化，可有效解决现有技术中存在的缺陷，并更好的迎合市场需求。具体实施方式以下实施例进一步说明本专利技术的内容，但不应理解为对本专利技术的限制。在不背离本专利技术精神和实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件的实验方法及未说明配方的试剂均为按照本领域常规条件。实施例1一种汽车复合材料电池箱壳体，由防火功能层和复合材料层构成。功能层为柔性材料，拥有良好的铺覆性和随形性。在本实施例中采用防火层作为功能层，赋予电池箱防火效果，其厚度为0.1mm~1.5mm。具体地，防火层是由无序纤维作为载体，包括玻璃纤维或陶瓷纤维等，添加膨胀石墨、高温矿物纤维，并配合少量的有机粘结剂组成的毡。复合材料层以高性能快速固化树脂作为基体材料，加入高性能纤维织物作为增强材料，复合材料层的总厚度为0.5mm~10mm。具体地，高性能纤维织物可为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、混合纤维等；在本实施例中采用环氧快速固化树脂作为基体材料。其工艺制备方法包括以下步骤：S1：备料：将上述纤维织物及防火层按制定的铺叠顺序装置在料卷辊上，其中防火层可选择置于电池箱壳体的单侧表层或双侧表层或纤维织物之间的某一层，其具体铺层位置应符合制定的铺叠顺序；S2：叠层及裁切：将料卷辊上织物的在展料台上进行对齐、展料和叠放，而后裁切为料块；S3：料块连结：将裁切好的叠层料块用局部加热的各层材料连结为一个可抓取的整体；S4：树脂涂覆：将上述的整体料块抓取至工作平台上，并在设定的区域位置上均匀涂覆已预热混合的树脂，其中树脂、固化剂及内脱模剂的配比为100：（90~120）：（1~4），混合的温度为40℃~80℃；S5：模压固化：待上述涂覆树脂的料块抓取至恒温压机模具中，温度为70℃~150℃，而后进行合模、锁模、固化，模压为10~50bar，该步骤时间为≤5min；S6：上述步骤完成后进行冷却和顶出，并取出完成的电池箱壳体。上述步骤均可选择自动化生产以最大程度的实现去人工化操作，从而缩短生产节拍，大幅度提高了生产效率，同时也提升了生产的稳定性和产品质量。上述S1-S6为一个件的生产节拍，时间为≤10min。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.汽车复合材料电池箱壳体层合结构的量产制备方法，其特征在于：/n所述电池箱壳体层合结构包括功能层和复合材料层，采用湿法模压工艺进行快速固化一体成型；/n所述制备方法包括以下步骤：/n步骤1，将纤维织物铺叠，裁切备用；/n步骤2，将叠层料块进行处理，使其连结形成连结体；/n步骤3，将预热的树脂材料涂覆在步骤2的连结体上；/n步骤4，将步骤3的料块置于模具中，模具温度为70℃~150℃，然后合模、锁模，进行固化，即可得到电池箱壳体。/n

【技术特征摘要】
1.汽车复合材料电池箱壳体层合结构的量产制备方法，其特征在于：
所述电池箱壳体层合结构包括功能层和复合材料层，采用湿法模压工艺进行快速固化一体成型；
所述制备方法包括以下步骤：
步骤1，将纤维织物铺叠，裁切备用；
步骤2，将叠层料块进行处理，使其连结形成连结体；
步骤3，将预热的树脂材料涂覆在步骤2的连结体上；
步骤4，将步骤3的料块置于模具中，模具温度为70℃~150℃，然后合模、锁模，进行固化，即可得到电池箱壳体。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述复合材料层以固化树脂为基体材料、纤维织物为增强材料。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述纤维织物的材质选自碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维中的一种或几种。


4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄姿禹，颜磊，张伟，何鹏，
申请(专利权)人：杭州卡涞复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33