一种轻量化防穿刺复合材料电池包壳体的制作方法

1.本发明涉及新能源汽车电池包技术领域，具体涉及一种轻量化防穿刺复合材料电池包壳体。


背景技术：

2.电动汽车作为低排放的绿色环保汽车近年来得到迅速发展，但其续航里程、安全性等问题一直存在，而将复合材料及其轻量化技术应用于电池包上，可以有效的降低核心部件的重量、提高能量密度、增加续航里程、降低换电技术难度，同时复合材料的一体成型优势便于集成功能化要求，以解决电池失控的安全问题，提高汽车企业产品的核心竞争力。
3.目前，现有的复合材料轻量化技术在电池包系统的应用上受限于电池包上壳体及玻璃纤维增强复合材料或smc材料，在减重的同时会造成强度降低，降低安全性能。下壳体目前的开发方向以碳纤维复合材料的应用为主，突出碳纤维比强度比模量高的优势，忽略了复合材料的可设计性和碳纤维性能不耐冲击和穿刺的缺点，导致其碰撞安全性降低。
4.鉴于此现状，提出了一种轻量化防穿刺复合材料电池包壳体。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明公开了一种轻量化防穿刺复合材料电池包壳体。
6.为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：一种轻量化防穿刺复合材料电池包壳体，包括下端开口的上壳体、上端开口的下壳体及上壳体与下壳体内表面上均附有隔热防火层，所述上壳体的顶板包括依次粘接的上蒙皮、上方格布、第一防穿刺夹芯、骨架、下方格布及下蒙皮，所述下壳体包括底板及底板上端边缘处设有的防撞梁，所述底板包括依次粘接的面板、上防撞击夹芯、第二防穿刺夹芯、下防撞击夹芯及底侧蒙皮。下蒙皮为上壳体内顶端侧，面板为下壳体内底端侧。
7.作为本发明的一种改进，所述隔热防火层为无机发泡涂层与陶瓷涂层复合形成。隔热防火层起到隔热、防火作用。
8.作为本发明的一种改进，所述上蒙皮、下蒙皮均为玻璃纤维复材蒙皮，所述上蒙皮的纤维方向为[(
±
45)/(0,90)]，所述下蒙皮的纤维方向为[(0,90)/(
±
45)]，所述上蒙皮与下蒙皮的玻璃纤维预浸料的面密度为250
‑
350g/
㎡
。
[0009]
作为本发明的一种改进，所述上方格布、下方格布均为碳纤维方格布，所述上方格布与下方格布上的方格尺寸均为3
‑
6cm。
[0010]
作为本发明的一种改进，所述骨架为碳纤维骨架。
[0011]
作为本发明的一种改进，所述第一防穿刺夹芯、第二防穿刺夹芯均为凯夫拉纤维防穿刺夹芯，所述第一防穿刺夹芯的厚度2
‑
4mm。
[0012]
作为本发明的一种改进，所述上防撞击夹芯、下防撞击夹芯均为硬质泡沫夹芯，所述防撞梁外侧附有防护蒙皮，所述底侧蒙皮、防护蒙皮均采用碳纤维增强复合材料制备，所述防撞梁采用碳纤维芳纶纤维混编增强复合材料制备，所述面板采用碳纤维复合材料制
备。
[0013]
作为本发明的一种改进，所述防撞梁包括若干防撞块及防撞块之间设有的连接件。防撞块数量为二以上。
[0014]
作为本发明的一种改进，所述防撞块包括管壳、管壳内端中侧且沿其长度方向设有的加强梁及管壳内且位于加强梁位置两侧均填充设有的防撞击夹芯层。
[0015]
作为本发明的一种改进，所述加强梁包括一组间隔的竖直块及竖直块之间中侧位置间隔设有的一组水平块，所述防撞击夹芯层为硬质泡沫夹芯层。加强梁由竖直块及水平块组成，竖直块与水平块之间组合形成一个方形空间，连接件长度方向端部可插入该方形空间内，从而实现防撞块之间的连接。
[0016]
相对于现有技术，本发明具有如下优点：该电池包壳体的材料布设及结构布设，实现了轻量化和功能化的集成，较现有电池包壳体实现减重，并解决了现有复合材料电池包高成本，不防穿刺、不耐冲击及不耐热失控的缺点。
附图说明
[0017]
图1为本发明一种轻量化防穿刺复合材料电池包壳体整体结构示意图；
[0018]
图2为所述上壳体示意图；
[0019]
图3为所述顶板截面结构示意图；
[0020]
图4为所述下壳体示意图；
[0021]
图5为所述底板截面结构示意图；
[0022]
图6为所述防撞块结构示意图；
[0023]
图7为所述连接件位置示意图；
[0024]
附图标记列表：1、上壳体；2、下壳体；3、顶板；4、上蒙皮；5、上方格布；6、第一防穿刺夹芯；7、骨架；8、下方格布；9、下蒙皮；10、底板；11、防撞梁；12、面板；13、上防撞击夹芯；14、第二防穿刺夹芯；15、下防撞击夹芯；16、底侧蒙皮；17、防护蒙皮；18、防撞块；19、连接件；20、管壳；21、加强梁；22、防撞击夹芯层。
具体实施方式
[0025]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0026]
如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种轻量化防穿刺复合材料电池包壳体，包括下端开口的上壳体1、上端开口的下壳体2及上壳体1与下壳体2内表面上均附有隔热防火层，所述上壳体1的顶板3包括依次粘接的上蒙皮4、上方格布5、第一防穿刺夹芯6、骨架7、下方格布8及下蒙皮9，所述下壳体2包括底板10及底板10上端边缘处设有的防撞梁11，所述底板10包括依次粘接的面板12、上防撞击夹芯13、第二防穿刺夹芯14、下防撞击夹芯15及底侧蒙皮16。顶板的结构布设可达到高强度、低变形量、绝缘、轻量化、防冲击及防穿刺的效果。
[0027]
进一步，如图1所示，所述隔热防火层为无机发泡涂层与陶瓷涂层复合形成。无机发泡涂层具有低导热系数和耐高温性能，陶瓷涂层能够耐高温并提供红外线反射和散射性能，隔热防火层在电池失效时有效保护电池包壳体，提供充裕的逃生时间。
[0028]
进一步，如图3所示，所述上蒙皮4、下蒙皮9均为玻璃纤维复材蒙皮，所述上蒙皮4的纤维方向为[(
±
45)/(0,90)]，所述下蒙皮9的纤维方向为[(0,90)/(
±
45)]，所述上蒙皮
4与下蒙皮9的玻璃纤维预浸料的面密度为250
‑
350g/
㎡
。玻璃纤维复材蒙皮具有良好的绝缘性能和良好的表层韧性，还可增加减重效果、降低成本。上蒙皮、下蒙皮也可为碳纤维或芳纶纤维蒙皮。
[0029]
进一步，如图3所示，所述上方格布5、下方格布8均为碳纤维方格布，所述上方格布5与下方格布8上的方格尺寸均为3
‑
6cm。碳纤维方格布能够承受并分散较大冲击力以应对电池失效时产生的高压，还可增加减重效果、降低成本。
[0030]
进一步，如图3所示，所述骨架7为碳纤维骨架。碳纤维骨架能够使上壳体具有良好的刚度。
[0031]
进一步，如图3、图5所示，所述第一防穿刺夹芯6、第二防穿刺夹芯14均为凯夫拉纤维防穿刺夹芯，所述第一防穿刺夹芯6的厚度2
‑
4mm。凯夫拉纤维防穿刺夹芯具有很强的防穿刺效果，能够抵御汽车碰撞时尖锐零件的刺入，防止电池穿刺爆炸。
[0032]
进一步，如图4、图5所示，所述上防撞击夹芯13、下防撞击夹芯15均为硬质泡沫夹芯，所述防撞梁11外侧附有防护蒙皮17，所述底侧蒙皮16、防护蒙皮17均采用碳纤维增强复合材料制备，所述防撞梁11采用碳纤维芳纶纤维混编增强复合材料制备，所述面板12采用碳纤维复合材料制备。碳纤维增强复合材料制备的蒙皮，可提高壳体整体刚度；碳纤维芳纶纤维混编增强复合材料制备的防撞梁，充分发挥芳纶纤维的抗冲击韧性，以弥补碳纤维不耐冲击的缺点，提升汽车碰撞事故中电池包的安全性；凯夫拉纤维防穿刺夹芯、硬质泡沫夹芯在实现底板大幅减重的同时，还增加了刚性和防穿刺功能。底板中硬质泡沫夹芯为pmi泡沫，也可使用pet、pvc、酚醛泡沫代替pmi泡沫。
[0033]
进一步，如图4、图6、图7所示，所述防撞梁11包括若干防撞块18及防撞块18之间设有的连接件19。防撞梁中各段防撞块之间使用连接件榫卯配合及结构胶实现连接。
[0034]
进一步，如图6、图7所示，所述防撞块18包括管壳20、管壳20内端中侧且沿其长度方向设有的加强梁21及管壳20内且位于加强梁21位置两侧均填充设有的防撞击夹芯层22。加强梁配合防撞击夹芯层，可提供更好的刚度和承力效果。
[0035]
进一步，如图6、图7所示，所述加强梁21包括一组间隔的竖直块及竖直块之间中侧位置间隔设有的一组水平块，所述防撞击夹芯层22为硬质泡沫夹芯层。竖直块与水平块之间组合形成一个方形空间，连接件长度方向端部可插入该方形空间内，从而实现防撞块之间的连接。
[0036]
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。