申请/专利权人：比亚迪股份有限公司

申请日：2016-05-31

公开（公告）日：2020-03-31

公开（公告）号：CN107452905B

主分类号：H01M2/10(20060101)

分类号：H01M2/10(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.03.31#授权;2018.04.17#实质审查的生效;2017.12.08#公开

摘要：本发明提供了一种电池包密封盖、电池包体、动力电池及电动汽车。其中，电池包装材料包括纤维层，所述纤维层中含有网状结构，所述网状结构的孔洞中填充有粘结剂，重量轻，成本低，绝缘，特别是更安全的，能制备更安全的电池包密封盖、电池包体、动力电池及电动汽车。

主权项：1.一种电池包密封盖，其特征在于，所述电池包密封盖的材料包括电池包装材料，所述电池包装材料包括纤维层，所述纤维层中含有网状结构，所述网状结构的孔洞中填充有粘结剂，所述孔洞中填充的粘结剂可在高温下熔解或挥发，使电池包密封盖具有透气性，所述高温的温度为80-120℃。

全文数据：一种电池包装材料和其制备方法、电池包密封盖、电池包体、动力电池及电动汽车技术领域[0001]本发明涉及电池领域，尤其指用于电动汽车上的动力电池领域，具体涉及一种电池包装材料和其制备方法、电池包密封盖、电池包体、动力电池及电动汽车。背景技术[0002]电池作为储能单元在各行各业均有重要作用，例如动力电池广泛用于新能源汽车等领域，其中动力电池的电池包内可以具有由多个单体电池相互串联成电池模组以实现充放电的工作。其中，动力电池在充放电过程中，通常通过BMS电池管理系统监控电压和电流的变化计算荷电态。如果电压采样出现问题，就可能导致电池过充，特别是对于三元体系来说，如过充达到一定程度更会出现电池燃烧爆炸的危险。随着其在混合动力车和纯电动车中的飞速发展，重量和安全问题也越来越受到重视。现有动力电池的电池包密封盖一般采用PP聚丙烯）吸塑密封盖或者金属例如钢、铝密封盖。金属密封盖重量重，成本高，且不绝缘。较多采用PP吸塑密封盖，其绝缘、重量轻，但PP吸塑密封盖为塑料PP通过吸塑方式制备而成，一般为单层PP结构，如包体内电池组内部起火，其无法阻止火势蔓延，反而会加剧火势蔓延，给安全埋下隐患。发明内容[0003]为克服现有技术中的电池包装材料重量重，成本高，不绝缘，或者不安全等问题，本发明提供了一种重量轻，成本低，绝缘，特别是更安全的电池包装材料、其制备方法及由其制备的电池包密封盖、电池包体、动力电池和电动汽车。[0004]本发明的第一个目的是提供一种电池包装材料，包括纤维层，所述纤维层中含有网状结构，所述网状结构的孔洞中填充有粘结剂。[0005]本发明的填充是指孔洞中含有粘结剂，可以填满孔洞也可以部分填充，例如，孔洞中也还可以填充高分子绝缘材料等;或者纤维层表面还附着有粘结剂层或粘结剂与高分子绝缘材料的混合物层，粘结剂层或粘结剂与高分子绝缘材料的混合物层可以在纤维层的单面或者双面附着，此时，纤维层中的网状结构中只要渗入有一些粘结剂等即可。[0006]本发明的第二个目的是提供一种上述电池包装材料的制备方法，包括在纤维层的表面附着含有粘结剂或粘结剂和高分子绝缘材料的浆料，后干燥。[0007]本发明的第三个目的是提供一种电池包密封盖，其中，电池包密封盖的材料包括上述电池包装材料。[0008]本发明的第四个目的是提供一种电池包体，包括托盘以及与托盘密封形成电池容纳空间的电池包密封盖，其中，电池包密封盖为上述电池包密封盖。[0009]本发明的第五个目的是提供一种动力电池，包括电池包体及位于电池包体内部的电池组，其中，电池包体为上述电池包体。[0010]本发明的第六个目的是提供一种电动汽车，包括上述动力电池。[0011]本发明的电池包装材料中含有网状结构，通过在网状结构的孔洞中填充粘结剂，其是一个可密封的整体，正常情况下电池防水，其重量轻、成本低、绝缘，同时本发明的电池包装材料在极端情况下，孔洞中填充的粘结剂可在高温下熔解或挥发，使电池包装材料呈现网状结构，具有透气作用，可以有效排出电池产生的气体，缓解内压。[0012]特别是使用本发明的电池包装材料制得的电池包密封盖正常情况下与PP吸塑密封盖无异，固化的粘结剂与纤维一起形成强度较高的硬质密封盖，并且具备防水功能。极端情况下，当电池包短路、过充等引发电池包内部着火时，密封盖上的粘结剂可在高温下熔解或挥发，密封盖呈现网状结构，具有透气作用，可以有效排出气体，避免电池在极端情况下会产生的气体迅速积累，造成电池包体内部压力迅速增加，而发生爆炸等危险。且本发明的电池包密封盖具有隔火功能，能阻止火势蔓延至电池包体外，尤其是向驾驶舱内蔓延，提高整车的安全性，保护电动汽车乘员的安全，较大程度上提高了电池的安全性能。同时本发明的电池包密封盖重量轻，有利于动力电池的轻量化，且本发明的电池包密封盖绝缘、成本低。附图说明[0013]图1是本发明具体实施方式中纤维层内部网状结构的结构示意图；图2是本发明具体实施方式中提供的电池包密封盖的立体结构示意图；图3是本发明具体实施方式中提供的动力电池的立体结构示意图；其中，1、电池包密封盖;2、托盘。具体实施方式[0014]为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0015]本发明提供了一种电池包装材料，包括纤维层，所述纤维层中含有网状结构，所述网状结构的孔洞中填充有粘结剂，形成一个可密封的整体，重量轻、成本低、绝缘，孔洞中填充的粘结剂可在高温下熔解或挥发，使电池包装材料具有透气性，可以有效排出电池产生的气体。本发明的高温是指电池异常可能会进一步发生危险的温度，本发明优选，高温的温度可以为80-120°C。填充的方式本发明也没有限制，可以采用各种填充方法实现。[0016]其中，网状结构本发明没有限制，可以是有序网状结构，也可以是无序网状结构，由纤维层中的纤维材料形成。优选，网状结构为纤维编织网状结构。如附图1所示，可以为有序的编织状网状结构。本发明优选纤维层为纤维材料形成的整体单层结构。优选，纤维层的材料包括碳纤维或玻璃纤维中的一种或两种，碳纤维和玻璃纤维都具有高强度、耐腐蚀、耐高温等特性，可方便的形成网状结构，以实现网状结构的隔火作用。进一步优选网状结构为玻璃纤维束和或碳纤维束相互交叉成网状结构。进一步优选网状结构为碳纤维束与炜向玻璃纤维束相互交叉成网状结构，示意图如附图1为有序的编织状网状结构。进一步优选，玻璃纤维束由2000〜5000根玻璃纤维丝捻合而成，碳纤维束由3000-10000根碳纤维丝捻合而成。优选，玻璃纤维丝的直径为l〇-25um，所述碳纤维丝纤维径为5-8um。形成的纤维层网路结构更完美，更有利于粘结剂的渗入和高温时形成更完美的孔洞结构，而且性能的电池包装材料强度更高，更利于制备性能优良的电池包密封盖。优选，纤维层的厚度为0.5-1.5mm，可更有效的实现正常情况下电池包密封盖的防水、密封、保护等作用。同时当粘结剂失效挥发后，尤其是燃烧等极端情况时，又可较好的实现其对内部明火的覆盖，以隔绝内部火焰向外部延伸，尤其是向驾驶舱内蔓延，提高整车的安全性。[0017]粘结剂在纤维层内的填充量本发明没有限制，一般饱和较佳，具体的可以采用纤维层浸渍或涂覆等方式在纤维层中渗入填充粘结剂，达到饱和即可。[0018]本发明优选，网状结构的孔洞中还填充有高分子绝缘材料，进一步增强整个盖板结构的机械性能和绝缘性能。可以采用粘结剂和高分子绝缘材料混合渗入填充的方式。优选，粘结剂与高分子绝缘材料的重量比为1:〇.8〜1:1.2。[0019]优选，纤维层表面还复合有绝缘膜层，可以单面复合也可以双面复合，以增大密封盖结构的绝缘性能，提高整个电池包体的安全性，其中，所述绝缘膜层的材料包括粘结剂和高分子绝缘材料即上述的粘结剂和高分子绝缘材料的混合物层，一般，在纤维层中填充粘结剂或者粘结剂和高分子绝缘材料会在纤维层表面残留膜层，本发明复合的绝缘膜层可以为此残留膜层，残留膜层可以稀薄，优选为均匀膜层，厚度一般较薄;粘结剂与高分子绝缘材料的重量比为1:〇.8〜1:1.2。常温时，绝缘膜层能提高电池的绝缘性能，高温时绝缘膜层也能溶解或挥发，使电池包装材料具有透气性。[0020]优选，上述高分子绝缘材料聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯或聚甲醛中的一种或几种，进一步增大密封盖结构的绝缘性能，提高整个电池包体的安全性，绝缘膜层中的高分子绝缘材料与纤维层中填充的高分子绝缘材料分别独立选择。本发明优选相同，可以采用浸渍或涂覆的方式的直接制备本发明的电池包装材料。[0021]优选，粘结剂为玻璃化转变温度在80-120°C的材料，当电池在日常使用过程中，发生碰撞、火烧、短路等极端情况时，内部电池温度升高，此时盖板中的粘结剂能够在发生危险之前挥发或溶解，避免爆炸等极端危险的发生，进一步优选，粘结剂选自环氧树脂或聚氨酯树脂中的一种或几种，粘结剂软化温度相对较低，一般为80_100°C，可有效实现电池包在高温情况下的密封失效，从而及时排除电池包内部的气体，有效降低电池包的爆炸风险。更进一步优选粘结剂为水性聚氨酯树脂，其在动力电池高温起火时，不会挥发出有毒气体，且由于其耐溶剂性能，电池高温产生的气体会加速其黏结失效，更有利于内部气体的挥发。绝缘膜层中的粘结剂与纤维层中填充的粘结剂分别独立选择。[0022]其中，绝缘膜层中的粘结剂和高分子绝缘材料与纤维层中填充的粘结剂和高分子绝缘材料可以相同也可以不同，本发明优选相同。具体可以采用在纤维层表面涂覆由粘结剂和高分子绝缘材料制备的浆料，粘结剂和高分子绝缘材料渗入纤维层的网状结构中，一般纤维层的表面会残留有绝缘膜层。[0023]本发明同时提供了一种电池包装材料的制备方法，包括在纤维层的表面附着含有粘结剂或粘结剂和高分子绝缘材料的浆料，后干燥。其中，干燥本发明没有限制，例如可以是自然风干等。此方法为上述电池包装材料的优选制备方法。[0024]附着本发明没有限制，例如可以通过浸渍法、涂覆法等，优选，在纤维层的表面附着含有粘结剂或粘结剂和高分子绝缘材料的浆料包括将纤维层基底浸渍含有粘结剂或粘结剂和高分子绝缘材料的混合浆料中，浸渍10-15min，取出晾干。[0025]本发明的电池包装材料可以广泛应用于电池的各种包装中，例如，作为单体电池的壳体、盖板等，优先，特别适用于电池包密封盖1。本发明同时提供了一种电池包密封盖1，其中，电池包密封盖1的材料包括上述电池包装材料。上述电池包装材料可以单独用作电池包密封盖1的材料，也可以与其他材料复合，具体的，可以将上述制备好的电池包装材料材置入盖板模具内，模压成型，模具压力1500〜1800TM2，上模温度20〜50°C，下模温度20〜50°C，保压时间40〜90s，脱模。也可以先模压成型纤维层电池包密封盖基体，后附着粘结剂或粘结剂和高分子绝缘材料的浆料，干燥等。[0026]本发明同时还提供了一种电池包体，包括托盘2以及与托盘2密封形成电池容纳空间的电池包密封盖1，其中，电池包密封盖1为上述电池包密封盖1。[0027]其中，托盘2为本领域技术人员公知的各种托盘2,在此不再赘述。托盘和电池包密封盖1的形状根据实际需求进行设计。[0028]本发明同时还提供了一种动力电池，包括电池包体及位于电池包体内部的电池组，其中，所述电池包体为上述电池包体。电池组位于托盘2与电池包密封盖1形成的电池容纳空间中，电池组一般由若干单体电池组成，单体电池的个数根据实际需要进行设计，根据实际需要动力电池也可包括多个电池包体及位于这些电池包体内部的多个电池组。动力电池中的其他结构，例如电池包体之间、电池组内部结构，电池包体内其他结构可以采用现有技术，在此不再赘述。[0029]本发明同时提供了一种电动汽车，其包括上述描述的动力电池。本例仅对电动汽车中的动力电池进行改进，其他不再赘述。[0030]实施例1如外购市售方形电池，按照电动汽车的排布或功能要求，进行并联或串联，排布在一起，电池下面采用承重结构如托盘2,上层采用电池包密封盖1密封。上下层通过机械连接的方式密封，实现对内部电池的密封、绝缘及保护的功能。本实施例采用玻璃纤维和碳纤维混合呈网状，玻璃纤维采用玻璃纤维丝直径为20um，由3000根纤维丝捻合而成玻璃纤维束;碳纤维丝纤维径为6um，由8000根碳纤维丝捻合而成碳纤维束，两者交叉排布成网状，形成纤维层厚度1.3mm，将网状纤维层浸渍在软化温度为90°C的水性聚氨酯树脂和聚苯乙烯的混合浆料中，浸渍l〇min，取出晾干，表面残留有部分绝缘膜层。水性聚氨酯树脂和聚苯乙烯的配比为1:1，制得复合片材，将复合片材置入盖板模具内，模压成型，模具压力1500〜1800TM2，上模温度50°C，下模温度50°C，保压时间80s，脱模制得本实施例的电池包密封盖1.将制备好的电池组安置于外购市售托盘2上，将上述制备的电池包密封盖1与托盘2密封，制得如图3所示的内部含电池组的动力电池。[0031]实施例2采用与实施例1相同的方法制备动力电池，不同的是采用玻璃纤维混合呈网状，玻璃纤维采用玻璃纤维丝直径为25um，由5000根纤维丝捻合而成玻璃纤维束;玻璃纤维束交叉排布成网状，纤维层厚度1.5_。[0032]实施例3采用与实施例1相同的方法制备动力电池，不同的是粘结剂为环氧树脂玻璃软化温度为80°C。[0033]实施例4采用与实施例1相同的方法制备动力电池，不同的是浆料中的高分子绝缘材料采用聚乙烯。[0034]对比例1采用与实施例1相同的方法制备动力电池，不同的是电池包密封盖采用现有的3_厚的PP吸塑密封盖。[0035]对比例2采用与实施例1相同的方法制备动力电池，不同的是电池包密封盖采用现有的3_厚的钢密封盖。[0036]对比例3采用与实施例1相同的方法制备动力电池，不同的是电池包密封盖采用1.8_厚的玻璃纤维织物层碳纤维织物层高强聚乙烯纤维织物层玻璃纤维织物层多层复合的密封盖，各层之间由粘结剂粘结为一体。[0037]性能测试：1、按照GBT31467.3-2015进行电池包外部火烧实验。[0038]2、动力电池总成在20°C±5°C的环境中，采用某种方法使中部位置的单体电池热失控。一般采用的热失控方式为模组中间单体用400°C温度加热5分钟以内（如果单体内部热量失控可停止）。[0039]测试结果如表1。[0040]表1[0041]本发明提供的密封盖可有效排出极端情况下，电池包内部产生的气体，提高电池包安全性能。[0042]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种电池包装材料，其特征在于，包括纤维层，所述纤维层中含有网状结构，所述网状结构的孔洞中填充有粘结剂。2.根据权利要求1所述的电池包装材料，其特征在于，所述孔洞中填充的粘结剂可在高温下熔解或挥发，使电池包装材料具有透气性。3.根据权利要求1所述的电池包装材料，其特征在于，所述高温的温度为80-120°C。4.根据权利要求1所述的电池包装材料，其特征在于，所述网状结构为纤维编织网状结构。5.根据权利要求1所述的电池包装材料，其特征在于，所述纤维层的材料包括碳纤维或玻璃纤维中的一种或两种。6.根据权利要求5所述的电池包装材料，其特征在于，所述网状结构为玻璃纤维束和或碳纤维束相互交叉成网状结构。7.根据权利要求6所述的电池包装材料，其特征在于，所述网状结构为碳纤维束与炜向玻璃纤维束相互交叉成网状结构。8.根据权利要求7所述的电池包装材料，其特征在于，所述玻璃纤维束由2000〜5000根玻璃纤维丝捻合而成，所述碳纤维束由3000-10000根碳纤维丝捻合而成。9.根据权利要求8所述的电池包装材料，其特征在于，所述玻璃纤维丝的直径为10-25um，所述碳纤维丝纤维径为5_8um。10.根据权利要求1所述的电池包装材料，其特征在于，所述纤维层的厚度为0.5-1.5mm〇11.根据权利要求1所述的电池包装材料，其特征在于，所述网状结构的孔洞中还填充有高分子绝缘材料。12.根据权利要求11所述的电池包装材料，其特征在于，所述粘结剂与高分子绝缘材料的重量比为1:0.8〜1:1.2。13.根据权利要求1所述的电池包装材料，其特征在于，所述纤维层表面还复合有绝缘膜层，所述绝缘膜层的材料包括粘结剂和高分子绝缘材料。14.根据权利要求13所述的电池包装材料，其特征在于，所述粘结剂与高分子绝缘材料的重量比为1:0.8〜1:1.2。15.根据权利要求11-14任意一项所述的电池包装材料，其特征在于，所述高分子绝缘材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二酯或聚甲醛中的一种或几种。16.根据权利要求1-14任意一项所述的电池包装材料，其特征在于，所述粘结剂为玻璃化转变温度在80-120°C的材料。17.根据权利要求16所述的电池包装材料，其特征在于，所述粘结剂选自环氧树脂或聚氨酯树脂中的一种或几种。18.根据权利要求17所述的电池包装材料，其特征在于，所述粘结剂为水性聚氨酯树脂。19.一种如权利要求1-18任意一项所述的电池包装材料的制备方法，其特征在于，包括在纤维层的表面附着含有粘结剂或粘结剂和高分子绝缘材料的浆料，后干燥。20.根据权利要求19所述的电池包装材料的制备方法，其特征在于，所述在纤维层的表面附着含有粘结剂或粘结剂和高分子绝缘材料的浆料包括将纤维层基底浸渍含有粘结剂或粘结剂和高分子绝缘材料的浆料中，浸渍10-15min，取出晾干。21.—种电池包密封盖，其特征在于，所述电池包密封盖的材料包括权利要求1-18任意一项所述的电池包装材料。22.根据权利要求21所述的电池包密封盖，其特征在于，所述电池包密封盖的粘结剂可在电池异常产生高温情况下熔解或挥发，使电池包密封盖具有透气性。23.—种电池包体，包括托盘以及与托盘密封形成电池容纳空间的电池包密封盖，其特征在于，所述电池包密封盖为权利要求21或22所述的电池包密封盖。24.—种动力电池，包括电池包体及位于电池包体内部的电池组，其特征在于，所述电池包体为权利要求23所述的电池包体。25.根据权利要求24所述的动力电池，其特征在于，所述纤维层表面复合有绝缘膜层，所述绝缘膜层位于电池包密封盖的外表面。26.—种电动汽车，其特征在于，包括权利要求24或25所述的动力电池。

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