一种绝缘喷涂电池壳体制造技术

本发明专利技术提供一种绝缘喷涂电池壳体，采用静电喷涂的方法对电池壳体进行各向异性喷涂绝缘粉末涂料形成电池壳体的绝缘层，电池大面和侧面涂层为双层，包括内层树脂材料绝缘涂层和外层无机材料绝缘涂层。电池底面涂层为单层树脂材料绝缘涂层，内层绝缘粉末涂料涂层主体绝缘材料为树脂材料，外层绝缘粉末涂料涂层主体绝缘材料为无机材料，具有压缩性且表面粗糙度较高的绝缘涂层。本发明专利技术有效简化电芯生产工序；并避免因外绝缘膜粘贴过程中产生的气泡、褶皱等缺陷影响模组内的电芯装配；通过大面喷涂具有压缩性且表面粗糙度较高的碱金属硅酸盐和硅溶胶绝缘涂层，有效减少电芯间结构胶的用量；通过电芯底部喷涂高导热系数的绝缘涂层，增加电芯的散热能力。增加电芯的散热能力。增加电芯的散热能力。

【技术实现步骤摘要】
一种绝缘喷涂电池壳体


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种绝缘喷涂电池壳体。

技术介绍

[0002]电池壳体通常采用带电的设计，以防止锂离子嵌入电池铝壳产生电化学腐蚀，进而造成电解液泄漏引起绝缘失效，由于绝大多数电池壳体均带电，为了保证电池系统安全，需要对电池壳体进行绝缘保护，以防止电池壳体发生电化学腐蚀。现有电芯外部绝缘方法均采用PET膜、PI膜、PP膜、PBT膜、PVC膜或PPS膜等材质对进行电池壳体进行包覆，随着电芯尺寸的增加，电池壳体外部包膜过程较难控制，且易产生气泡、褶皱等缺陷，缺陷将影响电芯后续在模组或者整包内的组装。包膜后的电池，在模组成组过程中需要再电池表面进行结构胶、导热胶的涂覆。
[0003]现有技术公开了一种铝合金电池壳体表面复合绝缘层的制备方法，所述方法包括：1、采用清洗剂对铝合金电池壳体表面进行清洗，以去除油污，完成对铝合金电池壳体表面的预处理；2、在经步骤1预处理后得到的铝合金电池壳体表面制备出微弧氧化陶瓷层；3、将聚甲基苯基有机硅树脂与无水乙醇混合得到有机硅树脂喷涂液，利用有机硅树脂喷涂液对经步骤2得到的微弧氧化陶瓷层进行喷涂、固化处理，在铝合金电池壳体上制备出复合绝缘层。但是所述微弧氧化陶瓷层在电池壳体的拐角等非平面的位置存在厚度不均匀的问题。
[0004]现有技术还公开了一种锂离子电池金属外壳绝缘保护层和其制作方法，外壳的开口部分1～10mm为氧化保护层，其余部分为氧化层，并在氧化保护层开口部分焊接封口后，外壳的外层涂上胶体绝缘层。该专利技术虽然能够有效防止锂离子电池金属外壳带电带来的安全隐患，但是所述胶体绝缘层是在电池组装后涂覆，固化时需要考虑电池内部电解液、隔膜等对温度比较敏感的部分是否适合进行二次加热；若所述胶体绝缘层通过自干方式固化，其与电池外壳的附着力会比较差，同样，无法耐受长期高温高湿环境，绝缘层容易剥离。
[0005]现有技术还公开了一种用于蓄电池单池的壳体，该壳体具有用于电绝缘的漆涂层，其中，漆涂层包括含有粘合剂的颗粒，颗粒的粘合剂在特定条件下是可活化的，优选地在夹紧具有这种壳体的多个蓄电池单池时通过压力是可活化的，从而提高壳体的接触面的摩擦系数。该专利技术虽然可以满足电池壳体的绝缘要求，但是该专利技术没有陈述电池壳体表面涂覆绝缘层是如何夹持，承载电池的夹具应该在电池哪个部分施加力，让电池外表面能够进行表面涂覆，缺乏可操作性。
[0006]综上，为避免在电池转运过程或模组装配过程中，电池正极和负极都与电池壳体连接造成短路而导致爆炸，需要对电池壳体表面进行绝缘处理。传统的PET、PI、PP等材质外绝缘膜虽具有一定的绝缘性能，但是该种绝缘膜的贴膜工艺操作复杂，易产生气泡、褶皱等缺陷影响电池间结构胶、导热胶的涂覆效果。电池在组装成模组的过程中需要施加预紧力以约束电芯的膨胀，提升电池的循环寿命，电池大面间需要涂结构胶，以保证模组顺利完成装配，电池底部需要涂导热胶，以保证电池的散热能力。传统的PET材质外绝缘膜的包覆效
果及外绝缘膜与导热胶、结构胶的兼容性，对电池的性能影响较大。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种绝缘喷涂电池壳体，以解决电池壳体绝缘防护的问题。防止锂离子嵌入电池铝壳产生电化学腐蚀，进而造成电解液泄漏引起绝缘失效，由于绝大多数电池壳体均带电，为了保证电池系统安全，需要对电池壳体进行绝缘保护，以防止电池壳体发生电化学腐蚀。通过大面喷涂具有压缩性且表面粗糙度较高的绝缘涂层，有效减少电芯间结构胶的用量；通过电芯底部喷涂高导热系数的绝缘涂层，增加电芯的散热能力。
[0008]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0009]一种绝缘喷涂电池壳体，采用静电喷涂的方法对电池壳体进行各向异性喷涂绝缘粉末涂料形成电池壳体的绝缘层，电池大面和侧面涂层为双层，包括内层树脂材料绝缘涂层和外层无机材料绝缘涂层。电池底面涂层为单层树脂材料绝缘涂层；所述内层绝缘粉末涂料涂层主体绝缘材料为树脂材料，外层绝缘粉末涂料涂层主体绝缘材料为无机材料，具有压缩性且表面粗糙度较高的绝缘涂层。
[0010]进一步地，所述无机涂层为压缩性较好且表面粗糙度较高的碱金属硅酸盐或硅溶胶绝缘涂层，材料表面具有纳米二氧化钛包覆。
[0011]更进一步地，所述硅溶胶与丙烯酸酯、醋酸乙烯等乳液任意相溶。
[0012]更进一步地，所述碱金属硅酸盐体系中溶质为硅酸钠、氢氧化钠、碳酸钠、二氧化硅、二氧化锆、二氧化锡。
[0013]进一步地，所述内层绝缘粉末涂料涂层主体绝缘材料为树脂材料，包括酚醛树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚氯乙烯树脂中的一种或者至少两种的组合。
[0014]进一步地，所述内层绝缘粉末涂料包括绝缘材料、导热材料和流平材料，所述流平材料包括苯酚、甲醛和聚丙烯酸。
[0015]更进一步地，所述导热材料包括氮化硼、氮化铝、碳化硅、氮化硅、氧化铝、氮化镓、砷化镓、磷化镓、锌氧化物、磷化铟、铍氧化物、镁氧化物、氮化硅镁中的至少一种。
[0016]更进一步地，所述流平材料包括苯酚、甲醛和聚丙烯酸。
[0017]进一步地，对于电池大面、侧面，所用的内层绝缘涂料成分如下：内层绝缘粉末涂料的质量为100％计，所述绝缘剂的质量百分含量为55
‑
90％，所述聚酯树脂和酚醛树脂的质量百分含量分别为15
‑
30％、20
‑
35％，所述导热材料的质量百分含量为2
‑
5％，所述流平材料的质量百分含量为5
‑
15％内层绝缘材料厚度为100um
‑
150um，外层绝缘材料厚度为250um
‑
400um。进一步地，对于电池底面，所用的绝缘涂料成分如下：绝缘粉末涂料的质量为100％计，所述绝缘剂的质量百分含量为45
‑
80％，例如可以是50％、60％、70％或80％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；优选为45
‑
70％。所述聚酯树脂和酚醛树脂的质量百分含量分别为15
‑
30％、20
‑
30％。电池底面的导热材料质量百分含量为25
‑
35％。所述流平材料的质量百分含量为5
‑
15％。底部绝缘材料厚度为200um
‑
300um。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0019]本专利技术采用静电喷涂的方法，对电池壳体进行各向异性喷涂，壳体大面、侧面及底面涂层的层数、成分、厚度、导热系数和弹性均有不同。通过各向异性的绝缘静电喷涂，使电
芯壳体外壁能够有效绝缘，电芯壳体外壁无需包覆PET等材质的外绝缘膜，简化电芯生产工序；同时避免因外绝缘膜粘贴过程中产生的气泡、褶皱等缺陷影响模组内的电芯装配；通过大面喷涂具有压缩性且表面粗糙度较高的碱金属硅酸盐和硅溶胶绝缘涂层，有效减少电芯间结构胶的用量；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绝缘喷涂电池壳体，其特征在于：采用静电喷涂的方法对电池壳体进行各向异性喷涂绝缘粉末涂料形成电池壳体的绝缘层，电池大面和侧面涂层为双层，包括内层树脂材料绝缘涂层和外层无机材料绝缘涂层，电池底面涂层为单层树脂材料绝缘涂层；所述内层绝缘粉末涂料涂层主体绝缘材料为树脂材料，外层绝缘粉末涂料涂层主体绝缘材料为无机材料，具有压缩性且表面粗糙度较高的绝缘涂层。2.根据权利要求1所述的一种绝缘喷涂电池壳体，其特征在于：所述无机涂层为压缩性较好且表面粗糙度较高的碱金属硅酸盐或硅溶胶绝缘涂层，材料表面具有纳米二氧化钛包覆。3.根据权利要求2所述的一种绝缘喷涂电池壳体，其特征在于：所述硅溶胶与丙烯酸酯、醋酸乙烯等乳液任意相溶。4.根据权利要求2所述的一种绝缘喷涂电池壳体，其特征在于：所述碱金属硅酸盐体系中溶质为硅酸钠、氢氧化钠、碳酸钠、二氧化硅、二氧化锆、二氧化锡。5.根据权利要求1所述的一种绝缘喷涂电池壳体，其特征在于：所述内层绝缘粉末涂料涂层主体绝缘材料为树脂材料，包括酚醛树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚氯乙烯树脂中的一种或者至少两种的组合。6.根据权利要求1所述的一种绝缘喷涂电池壳体，其特征在于：所述内层绝缘粉末涂料包括绝缘材料、导热材料和流平材料，所述流平材料包括苯酚、甲醛和聚丙烯酸。7.根据权利要求6所述的一种绝缘喷涂电池壳体，其特征在于：所述导热材料包括氮化硼、氮化铝、碳化硅、氮化硅、氧化铝、氮化镓、砷化镓、磷化镓、锌氧化物、磷化铟、铍氧化物、镁氧化物、氮化硅镁中的至少一种。8.根据权利要求6所述的一种绝缘喷涂电池壳体，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫晟睿，刘晓蕾，姜涛，王书洋，翟喜民，高天一，孙焕丽，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：