新能源液冷板的片状模塑料复合成型工艺的制作方法

本发明涉及新能源电池热管理的，尤其是涉及一种新能源液冷板的片状模塑料（molding fiber-reinforced plastic，以下简称mfp））复合成型工艺。

背景技术：

1、液冷板是新能源汽车动力电池热管理系统的核心部件，通过冷却液在液冷板内部的流道中循环流动，将电芯工作时产生的热量带走，维持电池包在适宜的温度范围内工作，确保电池的安全性、一致性和使用寿命。液冷板通常设置在电池模组的下方，与电芯直接接触或通过导热界面材料间接接触，因此液冷板不仅需要具备高效的导热性能，还需要满足电池包对电绝缘性、耐腐蚀性和轻量化的要求。

2、目前，现有的电池包液冷板在材料选择和制造工艺方面主要存在以下不足：

3、其一，公开号cn119381655a的中国专利公开了“一种复合材料箱体底板及其加工工艺”，其采用mfp复合材料模压成型电池箱体底板，但液冷板仍采用铝合金钎焊冲压板单独制造，然后将铝合金液冷板与mfp箱体底板通过螺栓铆接和胶体粘接进行装配。然而，该方案存在以下缺陷：（1）液冷板本体仍为金属材料，未实现液冷板本身的轻量化和电绝缘化；（2）mfp箱体底板与铝合金液冷板为不同材质，两者通过螺栓和胶体装配，存在界面结合可靠性不足的问题，在长期振动和热循环工况下螺栓连接处容易松动导致冷却液泄漏；（3）装配工序复杂，需要分别制造mfp底板和金属液冷板后再进行二次装配，生产效率低。

4、其二，公开号cn224153490u的中国专利公开了“一种非金属并联液冷电池箱体”，其电池箱体采用mfp复合材料，但液冷板仍为铝合金材质的倒t型冷却板，通过榫接头与mfp箱体底座咬合固定。然而，该方案同样存在液冷板本体为金属材质、mfp箱体与金属冷却板为异质材料连接的问题，且倒t型铝合金冷却板的制造工艺与mfp箱体的模压工艺完全不同，无法实现一体化生产。

5、其三，公开号cn117677128a的中国专利公开了“一种用于发热元器件散热的复合材料液冷板及其制作方法”，其采用高导热粉末与粘结剂热压成型复合材料基板，并将铜管盘绕嵌埋于基板中的管道槽内形成液冷管路。然而，该方案存在以下局限：（1）液冷管路依赖金属铜管，铜管的弯折和布置限制了流道的设计自由度，难以实现复杂的流道拓扑结构；（2）铜管与复合材料基板之间仅通过粘合剂嵌埋固定，在冷却液内压和热胀冷缩循环下，铜管与基体的界面容易产生缝隙导致泄漏；（3）该方案面向航空航天领域的小尺寸发热元器件，其基础层采用高导热粉末灌装消失模具成型，工艺复杂、生产效率低，不适用于新能源汽车电池包液冷板的大规模生产需求。

6、综上所述，现有的电池包液冷板存在金属材料重量大、mfp与金属异质连接可靠性不足、金属管路限制流道设计自由度，以及复合材料液冷板工艺复杂不适应大规模生产等问题，尤其缺乏一种液冷板本体完全采用mfp复合材料、上下板分体模压后一体化粘接成型且适合大规模生产的新能源液冷板制造工艺。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种新能源液冷板的片状模塑料复合成型工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种新能源液冷板的片状模塑料复合成型工艺采用如下的技术方案：

3、一种新能源液冷板的片状模塑料复合成型工艺，包括以下步骤：

4、s1：制备导热mfp片料和结构mfp片料，所述导热mfp片料含有导热填料，所述结构mfp片料中导热填料的体积占比不超过所述导热mfp片料中导热填料体积占比的10%，且所述结构mfp片料中导热填料的体积占比不超过2.5%；

5、s2：将所述导热mfp片料置于第一模具中进行模压成型，得到上板体；将所述结构mfp片料置于第二模具中进行模压成型，得到下板体，所述第二模具的型腔中设有流道成型结构，使所述下板体一体模压成型出冷却液流道；

6、s3：对所述上板体的下表面和/或所述下板体的上表面进行表面活化处理；

7、s4：在所述上板体的下表面和/或所述下板体的上表面涂覆结构胶；

8、s5：将所述上板体与所述下板体对位贴合，使所述上板体的下表面与所述下板体的上表面通过所述结构胶粘接；

9、所述上板体与所述下板体对位贴合时，在两者之间设置限位结构，用于控制所述结构胶的最终固化厚度为0.1mm～0.3mm；

10、经加压固化，使所述上板体与所述下板体固定连接为一体，得到所述液冷板。

11、通过采用上述技术方案，本发明将液冷板分为上板体和下板体分别模压成型，上板体采用含有导热填料的导热mfp片料，下板体采用导热填料含量极低的结构mfp片料并在型腔中一体模压出冷却液流道，实现了液冷板本体完全mfp化，避免了现有技术中mfp箱体与金属液冷板异质连接的可靠性问题；同时，上下板体分别模压后通过表面活化处理和结构胶粘接合为一体，冷却液流道在下板体模压时一次成型，无需嵌埋金属管路。此外，导热mfp片料与结构mfp片料的差异化设计使上板体兼顾导热功能与电绝缘性，下板体兼顾结构强度与流道密封性。

12、优选的，步骤s2中，所述导热mfp片料中的导热填料沿所述上板体的厚度方向呈梯度分布，所述上板体靠近电芯一侧的导热填料含量高于靠近所述下板体一侧的导热填料含量，使所述上板体的导热系数≥3w/m·k。

13、通过采用上述技术方案，导热填料的梯度分布使上板体靠近电芯一侧具有更高的导热系数，有利于电芯热量快速传入液冷板；而靠近下板体一侧的导热填料含量较低，有利于上板体与下板体之间的结构胶粘接强度，避免了导热填料含量过高导致mfp基体树脂含量不足而影响粘接界面强度的问题。梯度分布实现了导热性能与粘接强度的最优平衡。

14、优选的，步骤s2中，所述上板体的下表面设有第一接合结构，所述下板体的上表面设有第二接合结构，所述第一接合结构与所述第二接合结构为凹凸配合结构；所述s5中，所述上板体与所述下板体对位贴合时，所述第一接合结构与所述第二接合结构相互嵌合。

15、通过采用上述技术方案，凹凸配合结构在上下板体对位贴合时提供机械定位和初始固定功能，防止在涂覆结构胶后加压固化过程中上下板体发生相对滑移错位，确保上下板体之间的流道腔体对准精度；同时凹凸配合结构增加了上下板体粘接界面的有效接触面积，进一步提高了粘接强度。

16、优选的，所述第一接合结构为凸筋，所述第二接合结构为凹槽；所述凸筋与所述凹槽嵌合后，形成环绕所述冷却液流道的环形密封结构，所述凸筋和凹槽的截面均设置为弧形。

17、通过采用上述技术方案，凸筋与凹槽嵌合后，结构胶填充于凸筋与凹槽的配合间隙中，形成环绕冷却液流道的连续密封胶环。该环形密封结构在冷却液内压作用下，内压越高凸筋与凹槽的配合越紧密，形成自紧密封效应，显著提高了液冷板的耐压密封可靠性，降低了冷却液泄漏风险。

18、优选的，步骤s2中，所述下板体还一体模压成型有进出水口结构，所述进出水口结构包括进水管嘴和出水管嘴，所述进水管嘴和所述出水管嘴分别与所述冷却液流道的两端连通。

19、通过采用上述技术方案，进出水口结构与下板体一体模压成型，无需后续焊接或螺纹连接金属管嘴，避免了异质材料连接处的泄漏隐患，同时减少了装配工序，提高了生产效率和产品密封可靠性。

20、优选的，步骤s2中，所述冷却液流道内一体模压成型有扰流结构，所述扰流结构为多个间隔设置于流道内的凸起部或扰流柱。

21、通过采用上述技术方案，扰流结构使冷却液在流道内产生紊流，破坏了层流状态下流道壁面附近的热边界层，显著提高了流道内壁的对流换热系数，使电芯热量更高效地传递给冷却液，降低了电池包内部的温度不均匀性。

22、优选的，步骤s3中，所述表面活化处理为等离子处理或电晕处理。

23、通过采用上述技术方案，等离子处理或电晕处理使mfp板材表面的树脂分子链断裂产生活性基团，显著提高了mfp表面的表面能和润湿性，使后续涂覆的结构胶能够更充分地铺展和渗透到mfp表面的微观结构中，形成更强的界面粘接结合。

24、优选的，步骤s5中，所述加压固化在真空条件下进行，真空度为-0.08mpa至-0.1mpa。

25、通过采用上述技术方案，真空条件排除了结构胶层和粘接界面处的气泡和挥发物，避免了气泡残留在粘接层中形成局部弱点，确保了上下板体粘接界面的连续性和致密性，进一步提高了液冷板的耐压密封性能和长期可靠性。

26、优选的，步骤s2中，所述上板体与所述下板体分别模压成型至不完全固化状态，所述不完全固化状态是指通过差示扫描量热法（dsc）测得的固化度为50%～75%，且所述上板体与所述下板体的表面仍保留有未完全交联的活性树脂基团；所述s5中的加压固化，是将不完全固化状态的所述上板体与所述下板体贴合后，再次加压加热进行二次固化，使所述上板体与所述下板体表面的活性树脂基团与所述结构胶发生交联反应，在粘接界面处形成树脂与结构胶的互穿网络结构，使两者通过化学交联结合为一体。

27、通过采用上述技术方案，不完全固化状态的mfp板体表面仍含有未完全交联的活性树脂基团，在s5二次固化过程中，上下板体表面的活性树脂基团与结构胶发生交联反应，在粘接界面处形成mfp树脂与结构胶的互穿网络结构，使上下板体之间的连接从单纯的胶粘接提升为化学交联结合，显著提高了粘接界面的强度和耐久性。

28、本发明通过上下板体分体模压、差异化mfp材料设计、表面活化处理和结构胶粘接的工艺组合，实现了液冷板本体的全mfp复合材料化，具有轻量化、电绝缘、耐腐蚀、导热与结构分区优化、密封可靠性高、工艺简单高效的优点，适合新能源汽车电池包液冷板的大规模生产。进一步的，通过将上下板体模压至不完全固化状态后二次固化，使上下板体表面的活性树脂基团与结构胶发生化学交联，在粘接界面处形成互穿网络结构，显著提高了粘接界面的结合强度和长期耐久性。