覆盖制品、包含该覆盖制品的电池包以及该电池包的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种3D形状的覆盖制品，其包含作为芯层的反应注射成型产品，以及位于芯层两侧的两个金属片，还涉及一种包含该覆盖制品的电池包，以及该电池包的制备方法。以及该电池包的制备方法。以及该电池包的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】覆盖制品、包含该覆盖制品的电池包以及该电池包的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种新型覆盖制品、包含该覆盖制品的电池包以及该电池包的制备方法。所述电池包包括上盖和底部托盘，所述上盖为反应注射成型(reaction injection molded，RIM)产品；所述底部托盘包括作为芯层的反应注射成型产品和位于芯层两侧的两个金属片。

技术介绍

[0002]随着电动车辆的发展，电池的轻量化设计和容量限制越来越受到关注。目前，人们主要使用冲压金属片作为电池包的上盖和底部托盘以保护其中的电池部件。尽管金属材料显示出良好的机械性能，但是它们的密度以及因此部件重量高。因此，迫切需要提供一种新的轻质部件来代替金属壳体。
[0003]夹层部件由面片、中间的芯层以及将芯层与面片粘合的粘合层组成。夹层部件因其高强度/重量比而广泛应用于航空航天领域。面片包括金属例如钢、铝合金以及由碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维等增强的复合板等。芯层材料包括泡沫状或致密的聚合物、蜂窝状结构和微桁架结构。例如，US2019/0153185A1公开了一种以平面形式构造的夹层部件及其作为非承重壁元件、外壁包层和天花板元件的用途；然而，它没有公开或暗示这种夹层部件可以用作电池包的底部托盘。就电池包的底部托盘而言，需要满足诸如机械强度和阻燃性等特殊性能的要求，还需要弯曲的甚至有图样的部件形状以满足电池的复杂轮廓。
[0004]现有技术公开了基于聚丙烯或聚酰胺的注塑件作为电池包的上盖。然而，这种聚丙烯或聚酰胺材料注射成型解决方案难以实现诸如上盖等非常大尺寸的部件；注射成型需要高加工成本、高注射压力和温度。截至目前，没有出版物或专利公开或暗示反应注射成型(RIM)产品，如聚氨酯等，可以用作电池上盖。
[0005]因此，仍需要提供一种新型3D形状的覆盖制品，其重量轻，且同时具有良好的机械强度和阻燃性。
附图说明
[0006]图1示出了电池包的上盖和底部托盘，其中上盖是基于聚氨酯，底部托盘包括聚氨酯芯层和位于聚氨酯芯层两侧的两个金属片。
[0007]图2是制备3D形状夹层部件的单步工艺(single
‑
step process)。
[0008]图3
‑
4示出了具有肋条图样设计、优化的厚度分布以及推荐的肋条图样的上盖。
[0009]图5
‑
6示出了底部托盘的结构、其中内板的细节以及弯曲/焊接工艺。
[0010]图7示出了法兰的密封设计。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的是克服上述现有技术的问题，并提供一种电池包的制造方法及其结构，该电池包的重量轻，且同时具有良好的机械强度和阻燃性。
[0012]令人惊讶的是，专利技术人已经发现，上述目的可以通过覆盖制品来实现，所述覆盖制品包含作为芯层的反应注射成型产品和位于芯层两侧的两个金属片，其中所述覆盖制品是3D形状制品。
[0013]在另一方面，本专利技术涉及一种电池包，其包括上盖；底部托盘，其中所述底部托盘是如上所述的覆盖制品。
[0014]在又一方面，本专利技术涉及用于制备本专利技术的电池包的方法，包括以下步骤：
[0015]‑
通过反应注射成型(RIM工艺)提供上盖，以及
[0016]‑
提供底部托盘，其包括以下步骤：
[0017]1)将平的金属片弯曲成目标3D形状的顶部和底部金属片，并在开口转角(open corner)处焊接；
[0018]2)将所述顶部和底部金属片固定到RIM模具中，然后闭合所述模具；
[0019]3)将反应物注射到所述金属片之间的空腔中以通过所述反应注射成型(RIM工艺)形成模塑芯层；
[0020]4)脱模和任选地修整。
[0021]在本申请中已令人惊讶地发现，包含基于反应注射成型(RIM)产品的覆盖制品的电池包表现出重量减轻，同时也表现出良好的机械强度和阻燃性。
具体实施方式
[0022]除非另有定义，否则本文中使用的所有技术术语和科学术语均具有本专利技术所属领域的技术人员通常理解的含义。如本文中所用，除非另有说明，否则以下术语具有下文赋予它们的含义。
[0023]如本文中所用，冠词“一(a)”和“一个(an)”是指一个或多于一个(即，至少一个)冠词的语法对象。例如，“一个元件”是指一个元件或多于一个元件。
[0024]如本文中所用，表述“包含”还涵盖表述“由
……
组成”。
[0025]除非另有说明，否则所有百分比(％)均是指“重量百分比”。
[0026]除非另有说明，否则温度是指室温，压力是指环境压力。
[0027]覆盖制品
[0028]在一方面，本专利技术提供了一种覆盖制品，其包含作为芯层的反应注射成型产品和位于芯层两侧的两个金属片，其中所述覆盖制品是3D形状的制品。
[0029]反应注射成型(RIM)是一种工艺，其包括两种或多种反应性、低粘度液体的加压混合，然后将其注射到模腔中，在几分钟甚至几秒钟内聚合从而固化出零件的形状。RIM可以通过增加撞击流的速度来实现试剂的有效混合。RIM相对低的压力和温度要求转化为低的工具成本，RIM可以成功地成型含有厚壁和薄壁的高分辨率复杂零件。所述反应注射成型产品选自聚氨酯、聚酰胺、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂(phenol
‑
formaldehyde resin)，优选聚氨酯。
[0030]在本专利技术中，覆盖制品通过以下步骤制备：1)将平的金属片弯曲成目标3D形状的
material，ACM)、丁腈橡胶(nitrile butadiene rubber，NBR)、氟橡胶(fluorocarbon rubber，FPM)、三元乙丙橡胶(ethylene propylene diene rubber，EPDM)、氢化丁腈橡胶(hydrogenated acrylonitrile butadiene rubber，HNBR)、甲基乙烯基硅橡胶(methyl
‑
vinyl silicone rubber，MVQ)、有机硅和氟硅橡胶，优选肖氏A硬度为45至60的AEM弹性体。优选地，微小凸缘(micro lips)位于垫片的顶侧和底侧，以进一步集中垫片表面压力并将对法兰的反作用力降至最低。
[0044]在本专利技术中，所述凹槽的深度在5mm至10mm的范围内，优选在6mm至7mm的范围内，所述凹槽的宽度在2mm至5mm的范围内，优选在3mm至4mm的范围内。
[0045]RIM最常用于通过使液体多元醇和多异氰酸酯反应形成氨基甲酸酯键，从而制备热固性聚氨酯(polyurethane，PU)网络。此外，RIM还可用于制备聚酰胺(polyamide，PA)、不饱和聚酯树脂(unsaturated polyester resin，UPR)、环氧树脂、酚醛树脂等，前提是其反应物的粘度范围适合RIM工艺。在本专利技术中，反应注射成型(RIM)产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种覆盖制品，其包含作为芯层的反应注射成型产品和位于芯层两侧的两个金属片，其中所述覆盖制品是3D形状的制品。2.根据权利要求1所述的覆盖制品，其中所述反应注射成型产品选自聚氨酯、聚酰胺、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂，优选聚氨酯。3.根据权利要求1所述的覆盖制品，其中所述金属片是从铝合金、铁、钢、铝中选择的相同或不同材料。4.根据权利要求1所述的覆盖制品，其中所述金属片的四边以80
°
至100
°
弯曲，优选以90
°
弯曲，然后通过焊接连接开口转角。5.根据权利要求4所述的覆盖制品，其中弯曲角度的曲率半径在0至10mm的范围内，优选在2至5mm的范围内。6.根据权利要求1所述的覆盖制品，其中所述金属片的厚度在0.08和0.6mm之间，优选在0.12和0.4mm之间，更优选在0.2和0.3mm之间。7.根据权利要求1所述的覆盖制品，其中所述芯层的厚度在0.8和5mm之间，优选在2和3mm之间；所述芯层的密度在600和2000kg/m3之间，优选在900和1300kg/m3之间，更优选在900和1100kg/m3之间。8.根据权利要求1至7中任一项所述的覆盖制品，其中所述覆盖制品通过以下步骤制备：1)将平的金属片弯曲成目标3D形状的顶部和底部金属片，并在开口转角处焊接；2)将所述顶部和底部金属片固定到模具中；3)将反应物注射到金属片之间的空腔中以通过反应注射成型形成模塑芯层；4)脱模和任选地修整。9.根据权利要求1
‑
8中任一项所述的覆盖制品作为电池包的底部托盘的用途。10.一种电池包，其包括：上盖；底部托盘，其中所述底部托盘是根据权利要求1
‑
8中任一项所述的覆盖制品。11.根据权利要求10所述的电池包，其中所述上盖是选自聚氨酯、聚酰胺、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂的反应注射成型产品，优选所述上盖是选自聚氨酯的反应注射成型产品。12.根据权利要求10或11所述的电池包，其中所述上盖设置有肋条图样，例如规则的肋条图样或不规则的肋条图样。13.根据权利要求12所述的电池包，其中所述肋条的高度在3mm至30mm的范围内，优选为3mm至8mm的范围内。14.根据权利要求10所述的电池包，其中所述上盖的总厚度在1至5mm的范围内，优选1.5至4mm的范围内，更优选2至3mm的范围内；所述底部托盘的总厚度在1至5mm的范围内，优选1.5至4mm的范围内，更优选2至3mm的范围内。15.根据权利要求10所述的电池包，其中所述底部托盘的金属片具有波浪状表面。16.根据权利要求10所述的电池包，其中所述上盖和所述底部托盘用法兰上的凹槽和凹槽中的竖直椭圆形垫片密封。17.根据权利要求16所述的电池包，其中所述垫片的顶部和底部都有微小凸缘。
18.根据权利要求16所述的电池包，其中所述凹槽的深度在5mm至10mm的范围内，优选在6mm至7mm的范围内，所述凹槽的宽度在2mm至5mm的范围内，优选在3mm至4mm的范围内。19.根据权利要求16至17中任一项所述的电池包，其中所述垫片材料选自聚氨酯泡沫、乙烯丙烯酸酯橡胶(AEM)、丙烯酸酯材料(ACM)、丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FPM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)、有机硅和氟硅橡胶。20.根据权利要求11所述的电池包，其中用于聚氨酯成型产品的双组分反应体系包括：异氰酸酯组分，其由以下组成：a)至少一种异氰酸酯，以及树脂组分，其由以下物质组成：b)至少一种对异氰酸酯呈反应性的物质，c)任选地扩链剂和/或交联剂，d)阻燃剂，e)填料，f)发泡剂，g)催化剂，以及任选地h)添加剂和/或助剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：马艳刚，孙磊，A，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：