一种改善电池上盖表面质量的方法及复合电池上盖与流程

1.本发明属于复合材料成型工艺领域，具体涉及一种采用电子布复合预浸料成型改善电池上盖表面质量的方法，以及通过该方法制得的复合电池上盖。


背景技术：

2.预浸料(prepreg，preimpregnated materials)是把基体(matrix)浸渍在强化纤维(reinforced fiber)中制成的预浸片材产品，是复合材料的中间材料，也是复合材料半成品的一种重要类型，近年来发展非常迅速。预浸料制备的复合材料质量轻、强度高，简化了零件制造工艺，降低了零件加工、装配过程，减少了生产成本，提高了产品可靠性，减少了维修费用，降低了寿命周期成本，还可在满足材料性能要求的前提下实现轻量化。因而预浸料广泛应用于汽车工程、轨道交通、建筑建材、航空航天等行业中。
3.新能源汽车是当前国内大力推行的一个行业。当前新能源汽车电池上盖大部分采用钣金件和smc材料，随着对轻量化要求的逐步提高，采用预浸料复合材料生产电池上盖壁厚可达0.9mm，轻量化目标极具优势。
4.预浸料复合材料模压成型工艺是先将一定量的纤维预浸料放入金属对模中，在一定温度和压力作用下，固化成型制品的方法。预浸料是把基体浸渍在强化纤维中制成的预浸片材产品，这种采用网格布纤维制作的预浸料有极高的强度，能实现产品轻量化的目的，但因网格布预浸料在成型过程中容易出现沙眼孔隙的问题导致产品密封性失效、产品缺料以及外观异常等问题，会大大降低产品的合格率。电子布是指用于电子工业的电子级玻璃纤维布的总称，它是电子级玻璃纤维布中的高档产品，能与网格布纤维制作的预浸料充分融合。
5.现有的预浸料新能源汽车电池上盖是由大克重预浸料制作而成，局部表面质量在生产过程中容易出现砂眼、凹坑、漏气的问题，导致产品不良，目前产品成型返修率率90％，同时该局部位置在安装时存在装配漏气的风险。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对以上要解决的技术问题，提供一种改善电池上盖表面质量的方法，使电池上盖的表面质量有所提高，产品密封性良好。
7.为了实现以上发明目的，本发明提供了一种改善电池上盖表面质量的方法，包括如下步骤：
8.(1)将预浸料铺设于模具的整个内衬中；
9.(2)在所述预浸料的局部位置放置电子布；
10.(3)启动压机合模并进行模压成型操作，所述模压成型操作包括连续的第一阶段模压成型和第二阶段模压成型，所述第一阶段模压成型参数为：模压压力为20
‑
50t，保压时间为15
‑
60秒；所述第二阶段模压成型参数为：模压压力为160
‑
240t，保压时间为240
‑
480秒；合模速度为5～10mm/s；模具温度为：上模153℃～163℃，下模155～165℃；
11.(4)开模，取出产品。
12.根据本发明的方法，优选地，所述局部位置为所述预浸料的周边位置。
13.根据本发明的方法，优选地，所述局部位置为所述预浸料的转角位置。
14.本发明还提供了一种复合电池上盖，其包括盖体，所述盖体具有开口，沿所述开口周围具有向外侧突出的盖沿，所述盖体由第一预浸料层组成，所述盖沿处由第一预浸料层和第二电子布层组成。
15.根据本发明的复合电池上盖，优选地，所述第一预浸料层具有第一强度，所述第二电子布层具有第二强度，所述第一强度与所述第二强度不同。更优选地，所述第二强度大于所述第一强度。
16.根据本发明的复合电池上盖，优选地，所述盖沿是用于所述电池上盖与电池壳体连接的法兰边缘。
17.根据本发明的复合电池上盖，优选地，所述盖沿上设有多个安装孔。
18.根据本发明的复合电池上盖，优选地，所述第二电子布层位于所述盖沿的与电池壳体连接的一侧。
19.另一方面，本发明还提供了一种电池外壳，其包括电池壳体和所述的电池上盖。
20.本发明首次将电子布应用于新能源汽车电池上盖用于改善产品外观表面质量，该技术能够有效改善局部表面质量砂眼、凹坑、漏气问题，返修率从90％下降至30％，大大降低返修成本，提高生产效益，实现了电子布在新能源汽车电池上盖生产上的量产化应用，产品结构简单，密封性良好，通过电子布复合预浸料生产的工艺技术，实现电池盖产品工艺性及密封性的结合，能够大大提高电池盖的表面质量和密封性合格率，此外能够提高电池上盖的阻燃性，可用于其他高阻燃领域。
附图说明
21.图1是用于本发明的采用电子布复合预浸料成型改善电池上盖表面质量的方法的模具结构示意图。
22.图2是根据本发明的复合电池上盖的结构示意图。
23.图3是根据本发明的复合电池上盖的剖面结构简图。
具体实施方式
24.以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明，而非用于限制本发明的范围。
25.实施例
26.图1示出了用于本发明的采用电子布复合预浸料成型改善电池上盖表面质量的方法的模具结构示意图。
27.本发明的改善电池上盖表面质量的方法包括如下步骤：
28.(1)将预浸料铺设于模具的整个内衬中；
29.(2)在所述预浸料的局部位置放置电子布；
30.(3)启动压机合模并进行模压成型操作，所述模压成型操作包括连续的第一阶段模压成型和第二阶段模压成型，所述第一阶段模压成型参数为：模压压力为20
‑
50t，保压时
间为15
‑
60秒；所述第二阶段模压成型参数为：模压压力为160
‑
240t，保压时间为240
‑
480秒；合模速度为5～10mm/s；模具温度为：上模153℃～163℃，下模155～165℃。
31.(4)开模，取出产品。
32.如图1所示，本发明方法所使用的压机模具包括下模1和上模2，上模2与压机控制面板5电连接，通过压机控制面板5可输入相关的模压参数(包括模压压力、模压时间、保压时间、模压速度等)，并控制上模2的下压动作，从而实现模压成型过程。该压机可以是本领域通用的任何合模压机。为简明清楚起见，图1中未示出压机的其他部件，然而本领域技术人员理解，除图1所示出的上模2、下模1和压机控制面板5之外，该压机还包括其他的部件，包括但不限于支架、致动机构等，而其与上模2、下模1及压机控制面板5之间的连接方式也是公知的。
33.在模压成型铺料时，采用预浸料为主体，可以根据实际需要取用裁切好的不同尺寸规格的预浸料满铺于内衬上，确保材料铺满整个内衬。根据外观表面质量分析产品局部表面质量较差位置，在这些质量较差的局部位置进行电子布复合从而进行增强，该局部位置可以如图1所示，铺设的尺寸可以是例如990
×
50mm、660
×
50mm，但也可以根据实际情况进行调整。
34.本发明所用的预浸料是用树脂基体浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，可以是本领域通用的适合于制备电池上盖的任何预浸料。例如，本发明可以使用的预浸料由30
‑
45％(重量)的环氧树脂浸渍55
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70％(重量)的玻璃纤维制得。
35.本发明所用的电子布是指用于电子工业的电子级玻璃纤维布的总称，主要规格有7628、7625、1506、2116、1080、1086、1078、1067、1526、1035、106、104等，主要用于覆铜板的制造。适用于本发明的电子布可以是本领域现有的任何电子布，厚度可以是12μm～254μm，优选厚度为150μm的电子布，其尺寸规格可以例如为1m*100m。
36.合模时，合模速度为5～10mm/s(最优选8mm/s)；模具温度为：上模153℃～163℃(最优选158℃)，下模155～165℃(最优选160℃)。在第一阶段模压成型期间，模压压力为20
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50t(最优选50t)，保压时间为15
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60秒(最优选45秒)，能够使电子布材料及预浸料熔融并且两者充分融合。在第二阶段模压成型期间，模压压力为160
‑
240t(最优选240t)，保压时间为240
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480秒(最优选480秒)，在此条件下，使熔融并融合的预浸料与电子布能够进一步固化结合成型，预浸料与电子布充分结合，形成强度良好的复合材料，从而改善了产品的表面质量。
37.这种产品具有局部增强的强度，特别适用于新能源汽车的电池上盖，包括但不限于电池上盖边缘用于连接的部分，例如开口周边的法兰区域(如图2所示)，该区域能够有效提高产品的密封性能及表面强度。用于增加电子布以提高强度的区域可以是任何意图增强的产品部位。
38.图2是根据本发明的一个实施例的复合电池上盖的结构示意图。图3是电池上盖的剖面简图。如图2和图3所示，该复合电池上盖包括盖体6，该盖体6具有开口7，沿该开口7周围具有向外侧突出的盖沿8。盖体6由具有第一强度的第一预浸料层9组成，盖沿8处由具有第一强度的第一预浸料层9和具有第二强度的第二电子布层10压合而成，第一强度与第二强度不同。第二强度可以大于第一强度，反之亦然。盖沿8可以是用于电池上盖与电池壳体连接的法兰边缘，其上设有多个安装孔(见图2)，以将电池上盖与电池壳体稳固连接。
39.如图3所示，例如电子布的第二层10优选位于盖沿8的与电池壳体连接的一侧，即图中所示的下侧，其与电池上盖的顶侧相反。
40.本发明还提供了一种电池外壳，包括电池壳体和以上所述的电池上盖。
41.将利用实施例的方法制得的电动汽车电池上盖安装到电池壳体后，依照国标gb/t 31467.3
‑
2015《电动汽车用锂离子动力蓄电池包盒系统第3部分：安全性要求与测试方法》，对其进行气密性检测。将仅由相同预浸料(不含电子布)模压制得的电池上盖(对比例3)作为对照。检测结果如以下表1所示。
42.表1
43.