一种动力电池的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种动力电池。


背景技术：

2.随着人类文明的发展，能源问题日益突出。汽车作为人类出行的便捷交通工具，正从传统的燃油汽车逐渐向新能源汽车快速发展。世界上多个国家及地区也发布了关于可预见的未来逐渐取消使用燃油车的政令。鉴于此，动力电池作为新能源汽车的重要部件也得到了迅猛的发展。然而，严格的安全标准要求，使得动力电池的内部和外部均需作相应的绝缘保护。
3.对于动力电池的内部而言，电芯的外部通常会包裹一层塑料绝缘薄膜，用于电芯与金属壳体之间的绝缘保护。市面上经常被使用的塑料绝缘薄膜厚度多为100μm的纯pp薄膜。动力电池生产厂商通常还会在塑料绝缘薄膜上打孔，便于电解液通过微孔渗透达到平衡，以提高电解液的注液效率。
4.对于动力电池的外部而言，壳体外部通常会使用一种压敏绝缘胶带包裹金属壳体，用于动力电池与外部之间的绝缘保护。市面上经常被使用的压敏绝缘胶带厚度多为100～300μm左右的pet蓝膜胶带。为了使其对金属外壳具有良好的贴服性和绝缘性，该压敏绝缘胶带具有复杂的结构，通常由离型层/pet薄膜层/丙烯酸胶水层/pet薄膜层/丙烯酸胶水层的多层结构构成，需要通过多步涂布、干燥、收卷、复卷等工艺流程制备，工艺复杂；另外，采用胶带贴合包裹的方式，尤其是外壳的拐角、变形处不利于胶带的粘贴，会导致良率的降低。


技术实现要素：

5.本发明解决的技术问题在于提供一种动力电池，该动力电池由于壳体的内表面和/或外表面涂覆有聚酰亚胺涂层，使得壳体具有良好的绝缘性能和耐高温性能，最终使得动力电池的内部和/或外部具有较好的绝缘耐温保护。
6.有鉴于此，本技术提供了一种动力电池，包括壳体和置于所述壳体内部的电芯，所述壳体的内表面和/或外表面涂覆有聚酰亚胺涂层。
7.优选的，所述壳体为铝合金壳体。
8.优选的，所述聚酰亚胺涂层的厚度为1～60μm。
9.优选的，所述壳体的内表面涂覆有聚酰亚胺涂层，且所述电芯的表面不包覆塑料绝缘薄膜。
10.优选的，所述壳体的外表面涂覆有聚酰亚胺涂层，且所述壳体的外表面不包裹压敏绝缘胶带。
11.优选的，所述壳体的内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层，且所述电芯的表面不包覆塑料绝缘薄膜，所述壳体的外表面不包裹压敏绝缘胶带。
12.优选的，所述聚酰亚胺涂层由聚酰亚胺的电泳液经过电泳沉积、再干燥成膜后得
到。
13.优选的，所述聚酰亚胺的电泳液包括聚酰亚胺、碱性化合物、导热填料、醇或酮、水溶性极性溶剂和去离子水。
14.优选的，所述聚酰亚胺的电泳液呈弱碱性，以所述聚酰亚胺的阴离子基团的理论量为标准，所述碱性化合物的中和率为50～200％。
15.优选的，以所述聚酰亚胺的电泳液为基准，所述聚酰亚胺的含量为1～15wt％，所述醇或酮的含量为10～50wt％，所述水溶性极性溶剂的含量为20～60wt％，所述导热填料的含量为0.1～50wt％，所述去离子水的含量为10～40wt％。
16.优选的，所述聚酰亚胺为四羧酸二酐化合物和二胺化合物按照1:(0.95～1.05)的摩尔比反应后得到，所述聚酰亚胺的重均分子量为20000～150000；
17.所述四羧酸二酐化合物为含有乙炔基团的四羧酸二酐化合物和芳香族的四羧酸二酐化合物，具体选自4,4`-(乙炔-1,2-二基)二酞酸酐、均苯四甲酸二酐、3,3`,4,4`-联苯四甲酸二酐、双(3,4-二羧基苯基)醚二酐、3,3`,4,4`-二苯甲酮四甲酸二酐、双环[2,2,2]辛-7-烯-2,3,5,6-四甲酸二酐、2,2`-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐和3,3`,4,4`-联苯砜四甲酸二酐中的一种或多种；所述二胺化合物为含有带有硅氧键结合的二胺化合物和芳香族二胺化合物，选自聚硅氧烷二胺化合物、间苯二胺、对苯二胺、2,4-二氨基甲苯、4,4`-二氨基-3,3`-二甲基-1,1`-联苯、4,4`-二氨基3,3`-二羟基-1,1`-联苯、3,4`-二氨基二苯基醚、4,4`-二氨基二苯基醚、3,3`-二氨基二苯基砜、4,4`-二氨基二苯基砜、4,4`-二氨基二苯基硫醚、2,2`-双(4-氨基苯基)丙烷、2,2`-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、4,4`-双(4-氨基苯氧基)联苯、1,3-双[2-(4-氨基苯基)-2-丙基]苯、1,4-双[2-(4-氨基苯基)-2-丙基]苯、2,2`-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2`-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、2,6-二氨基吡啶、2,6-二氨基-4-甲基吡啶、4,4`-(9-亚芴基)二苯胺和α,α-双(4-氨基苯基)-1,3-二异丙基苯中的一种或多种；
[0018]
所述碱性化合物选自n,n-二甲基氨基乙醇、三乙胺、三乙醇胺、n-二甲基苄胺、氨等伯胺、仲胺、叔胺、吡咯、咪唑、噁唑、吡唑、异噁唑、噻唑、异噻唑、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、哌啶、哌嗪和吗啉中的一种或多种；所述醇选自苄醇、4-甲基苄醇、4-甲氧基苄醇、乙二醇单苯基醚、苯氧基-2-乙醇、肉桂醇、糠醇、萘基甲醇、1-丙醇、异丙醇、乙二醇类和丙二醇类中的一种或多种，所述酮选自苯乙酮；所述水溶性极性溶剂选自n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、n-甲基吡咯烷酮、γ-丁内酯、γ-戊内酯和环丁砜中的一种或者多种。
[0019]
优选的，所述电泳的电压为20～80v，电荷量为0.01～100c；所述干燥分为3个阶段，第一阶段的温度为70～110℃，时间为10～60min，第二阶段的温度为160～180℃，时间为10～60min，第三阶段的温度为240～260℃，时间为30～60min。
[0020]
本技术提供了一种动力电池，其包括壳体和置于所述壳体内部的电芯，所述壳体的内表面和/或外表面涂覆有聚酰亚胺涂层。本技术提供的动力电池的壳体的内表面和/或外表面涂覆有聚酰亚胺涂层，该涂层厚度均一，外观美观；具有优异的绝缘性能耐电压可达到20kv，绝缘阻抗dc 1kv、5s下大于15gω以上，漏电流dc 2.7kv、60s下小于0.2μa；具有优异的耐高温性能，350℃条件下可耐温超过1h；具有良好的散热性能，导热系数大于0.2w/m·
k；与壳体附着力优异，达到100/100水平；硬度高，达到2h水平。因此，由于壳体内部和/或外部具有良好的绝缘性能，能够有效替代行业现在普遍使用的塑料绝缘薄膜和/或压敏绝缘胶带，从而优化组装工序和提升组装效率、节省相应的设备人力等成本投入。
[0021]
另一方面，由于聚酰亚胺涂层的存在，壳体内部可以省去塑料绝缘薄膜的使用，电解液平衡不需要通过微孔缓慢渗透达到，可以进一步提高电解液的注液效率；壳体外部可以省去压敏绝缘胶带的使用，相对压敏绝缘胶带，聚酰亚胺涂层厚度更薄、热阻更低，更有利于动力电池模组的散热；此外，壳体内部和/或外部替换掉塑料绝缘薄膜和/或压敏绝缘胶带的使用，由于聚酰亚胺涂层更加优越的绝缘性能，聚酰亚胺涂层的厚度相对于塑料绝缘薄膜和/或压敏绝缘胶带的厚度可以大幅减薄，从而节省出可观的电池使用空间，充分利用该电池使用空间，可以有效提升动力电池的能量密度。
具体实施方式
[0022]
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0023]
针对现有技术中动力电池的内部和外部均需绝缘保护以及现有技术中的绝缘保护工艺复杂等问题，申请人对聚酰亚胺涂层进行了深入研究，得到了如下结论：如果壳体内表面能够直接以聚酰亚胺涂层绝缘，就可以替换掉塑料绝缘薄膜的使用。通过减少使用塑料绝缘薄膜，一方面可以减少电芯包裹等组装工序，从而很好的提高组装效率和节省相应的设备人力等成本投入；另一方面电解液平衡不需要通过微孔缓慢渗透，可以进一步提高电解液的注液效率。如果壳体外表面能够以聚酰亚胺涂层绝缘，就可以替换掉压敏绝缘胶带的使用。通过减少使用压敏绝缘胶带，一方面可以减少包裹等组装工序，从而很好的提高组装效率和节省相应的设备人力等成本投入；另一方面相对压敏绝缘胶带，聚酰亚胺涂层厚度更薄、热阻更低，有利于动力电池模组的散热。此外，如果壳体内表面和/或外表面以聚酰亚胺涂层绝缘，替换掉塑料绝缘薄膜和/或压敏绝缘胶带的使用，由于聚酰亚胺更加优越的绝缘性能，聚酰亚胺涂层厚度相对于塑料绝缘薄膜和压敏绝缘胶带可以大幅减薄，从而节省出可观的电池使用空间，充分利用该电池使用空间，可以有效提升动力电池的能量密度。
[0024]
鉴于上述分析，本发明实施例公开了一种动力电池，包括壳体和置于所述壳体内部的电芯，所述壳体的内表面和/或外表面涂覆有聚酰亚胺涂层。
[0025]
本技术提供的动力电池包括壳体和置于所述壳体内部的电芯，在壳体内表面和/或外表面涂覆有聚酰亚胺涂层。在此基础上，为了获得更好的效果，在聚酰亚胺涂层存在的情况下，本技术提供了一种方案，具体是所述壳体的内表面涂覆有聚酰亚胺涂层，且所述电芯的表面不包覆塑料绝缘薄膜；本技术还提供了一种方案，具体是所述壳体的外表面涂覆有聚酰亚胺涂层，且所述壳体的外表面不包裹压敏绝缘胶带；本技术还提供了一种方案，具体是所述壳体的内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层，且所述电芯的表面不包覆塑料绝缘薄膜，所述壳体的外表面不包裹压敏绝缘胶带。上述方案，使得动力电池的内部和/或外部具有良好的绝缘，由此可以有效替代行业现在普遍使用的塑料绝缘薄膜和/或压敏绝缘胶带。
[0026]
本发明中，所述动力电池的壳体可以是各种结构的，例如常见的方形、圆形等，壳体的形状和大小并没有特别的限制；此外，所述壳体的材料也不作特别的限制，从成型性和强度的角度出发，可以选用铜、铝、铁、银、金、镍、钛、钨等，优选为铜、铝等，更优选为铝，特别优选为铝合金。
[0027]
在本技术中，所述聚酰亚胺涂层是由聚酰亚胺的电泳液经过电泳沉积、再干燥成膜后得到。
[0028]
所述聚酰亚胺的电泳液是由溶剂可溶性的聚酰亚胺高分子分散于水性的混合溶剂中得到的电泳液混合物，其呈弱碱性，中和率为50～200％，优选为70～150％，以保证聚酰亚胺涂层能够在壳体表面均匀连续涂覆；其中，中和率指碱性化合物与聚酰亚胺高分子聚合物中阴离子基团的理论比例。
[0029]
具体来说，该聚酰亚胺的电泳液由聚酰亚胺、碱性化学物、导热填料、醇或者酮、水溶性极性溶剂、去离子水多种成分混合而成。
[0030]
在所述聚酰亚胺的电泳液中，所述聚酰亚胺为溶剂可溶性的聚酰亚胺高分子聚合物，可以通过四羧酸二酐化合物与二胺化合物缩聚反应制得。
[0031]
所述四羧酸二酐化合物是含有乙炔基团的四羧酸二酐化合物，优选为4,4`-(乙炔-1,2-二基)二酞酸酐；除此以外，还包含有其他的四羧酸二酐化合物，为了提高聚酰亚胺的耐热性、与被电泳物质的附着力、聚合度等效果，通常选用芳香族的四羧酸二酐化合物，示例的，该类化合物可以是均苯四甲酸二酐、3,3`,4,4`-联苯四甲酸二酐、双(3,4-二羧基苯基)醚二酐、3,3`,4,4`-二苯甲酮四甲酸二酐、双环[2,2,2]辛-7-烯-2,3,5,6-四甲酸二酐、2,2`-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、3,3`,4,4`-联苯砜四甲酸二酐；从聚酰亚胺的耐热性、与被电泳物的附着力、与二胺化合物的相容性的角度出发，优选为3,3`,4,4`-联苯四甲酸二酐、双(3,4-二羧基苯基)醚二酐、3,3`,4,4`-二苯甲酮四甲酸二酐、双环[2,2,2]辛-7-烯-2,3,5,6-四甲酸二酐、3,3`,4,4`-联苯砜四甲酸二酐；上述化合物可以2种及其以上混合使用。
[0032]
所述二胺化合物只要能与四羧酸二酐化合物进行亚胺化反应即可，并不做特别的限制，但为了提高聚酰亚胺的耐热性、与被电泳物的附着力、聚合度等性能，在本技术中，所述二胺化合物优选为芳香族二胺化合物，示例的，上述化合物可以是间苯二胺、对苯二胺、2,4-二氨基甲苯、4,4`-二氨基-3,3`-二甲基-1,1`-联苯、4,4`-二氨基3,3`-二羟基-1,1`-联苯、3,4`-二氨基二苯基醚、4,4`-二氨基二苯基醚、3,3`-二氨基二苯基砜、4,4`-二氨基二苯基砜、4,4`-二氨基二苯基硫醚、2,2`-双(4-氨基苯基)丙烷、2,2`-双(4-氨基苯基)六氟丙烷、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、4,4`-双(4-氨基苯氧基)联苯、1,3-双[2-(4-氨基苯基)-2-丙基]苯、1,4-双[2-(4-氨基苯基)-2-丙基]苯、2,2`-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2`-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、2,6-二氨基吡啶、2,6-二氨基-4-甲基吡啶、4,4`-(9-亚芴基)二苯胺和α,α-双(4-氨基苯基)-1,3-二异丙基苯中的一种或多种。从溶剂的溶解性、耐热性的角度出发，这些芳香族二胺化合物适合组合使用。具体来说，从溶剂的溶解性出发，优选为分子中含有双键结构、异丙基结构、醚键结构、磺基结构等芳香族二胺化合物，具体的，可以是双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、1,3-双[2-(4-氨基苯基)-2-丙基]苯基和1,4-双[2-(4-氨基苯基)-2-丙基]苯中的一种或多
种。从耐热性和柔韧性的角度出发，优选为2,2`-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷。所述二胺化合物还可以是含有带有硅氧键结合的二胺化合物，通过在分子主链中引入硅氧键结合，可以提高聚酰亚胺涂层的柔韧性，有效预防聚酰亚胺涂层的剥离、皲裂等不良。该类化合物可以通过市售的方式购入，例如，聚硅氧烷二胺化合物kf-8010(信越化学工业公司生产)等。
[0033]
所述四羧酸二酐化合物和二胺化合物按照近乎等比例的摩尔比进行添加，优选为1：(0.95～1.05)，以保证聚酰亚胺聚合物的耐温性能，最终保证聚酰亚胺涂层的耐高温性。
[0034]
所述碱性化合物只要能够中和聚酰亚胺分子中的阴离子基团即可，并不做特别的限制，优选为碱性的含氮化合物，示例的，所述碱性化合物选自n,n-二甲基氨基乙醇、三乙胺、三乙醇胺、n-二甲基苄胺、氨等伯胺、仲胺、叔胺等；此外，还可以是五元或六元杂环化合物，例如，吡咯、咪唑、噁唑、吡唑、异噁唑、噻唑、异噻唑、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、哌啶、哌嗪、吗啉等；从毒性的角度出发，优选为含氮杂环化合物，更优选为哌啶。碱性化合物的使用量(中和率)以聚酰亚胺分子中的阴离子基团的理论量为标准，优选为摩尔比例50～200％，更优选为70～150％，再优选为120～150％；当使用量低于50％的时候，聚酰亚胺微粒子与水进行分散过程中，非常不容易分散；当使用量大于200％的时候，聚酰亚胺的溶解性大大增加，在分散过程中，聚酰亚胺的一部分或者全部会溶解，无法得到稳定状态的聚酰亚胺电泳涂料的悬浊液。此外，尤其是120～150％的摩尔比例时，悬浊液的稳定性好，保存过程中不容易发生沉降。
[0035]
所述导热填料为绝缘性的导热填料，可以选自氧化硅、氧化铝、氧化锌、氮化硼、氮化硅、氮化铝等无机材料，导热填料的添加量为0.1～50wt％。动力电池对温度极其敏感，通过导热填料的添加，可以很好的提高聚酰亚胺涂层的导热性能，便于提高动力电池包内部散热效率，对充分发挥电池性能、延长电池寿命都有重要意义。
[0036]
所述醇或者酮，可以是含有苯基、糠基或者萘基的醇或者酮，示例的，所述酮或醇分别为苯乙酮、苄醇、4-甲基苄醇、4-甲氧基苄醇、乙二醇单苯基醚、苯氧基-2-乙醇、肉桂醇、糠醇、萘基甲醇等。从溶剂毒性的角度出发，优选为带有醚键的脂肪族醇类溶剂，示例的，所述醇具体选自1-丙醇、异丙醇、乙二醇类、丙二醇类，其中乙二醇类、丙二醇类又可以列举为二丙二醇、三丙二醇、乙二醇单乙醚、丙二醇单甲醚、丙二醇甲基醚乙酸酯等。这些溶剂可以一种单独使用，也可以2种及其以上混合使用。醇或者酮的使用量，可以根据后续的稀释过程中根据聚酰亚胺微粒子的析出状态进行决定，以涂料混合物的总量为标准，优选为10～50wt％，更优选为10～40wt％，再优选为10～35wt％。醇或者酮的添加量不足10％的情况下，聚酰亚胺的溶解性大大增加，无法得到稳定状态的聚酰亚胺电泳涂料的悬浊液；超过50％的情况下，在与水进行分散过程中，不容易分散。
[0037]
所述水溶性的极性溶剂，示例的，选自n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺(dmac)、二甲基亚砜(dmso)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)、γ-丁内酯、γ-戊内酯及环丁砜中的一种或者多种，优选为nmp。所述水溶性极性溶剂的含量为20～60wt％，优选的，所述水溶性极性溶剂的含量为30～55wt％。
[0038]
所述聚酰亚胺高分子聚合物的重均分子量(mw)优选为20000～150000，更优选为30000～100000。该分子量低于20000时，电泳所得的聚酰亚胺涂层的柔韧性偏低、耐热性呈现下降的趋势，此外，外观也会变得粗糙，耐电压性能也会下降；当分子量大于150000的时
候，聚酰亚胺高分子的溶解性会下降，在后续的悬浊液的制备工艺中出现分散困难的倾向。本发明涉及的重均分子量通过gpc仪器测试，通过标准的高分子聚乙烯进行换算得到。所述聚酰亚胺的含量为1～15wt％，优选为5～10wt％。
[0039]
所述聚酰亚胺的电泳液则是上述聚酰亚胺、碱性化合物、导热填料、醇或酮、水溶性极性溶剂和去离子水的混合液。
[0040]
本发明动力电池的壳体通过在壳体上进行电泳方式得到，具体步骤为：首先将壳体表面进行清洗，清洗方式可以是碱洗、酸洗、溶剂洗、激光清洗和等离子清洗等，随后将清洗干净的壳体完全浸入到电泳液中，此时，该壳体作为正极，加电压20～80v，通电进行电泳。通过电流和通电时间来控制电荷量，以使电荷量为0.01～100c，通过电荷量的控制即可让聚酰亚胺涂层慢慢在壳体表面进行生长，最终得到聚酰亚胺涂层。电泳完成后取出，使用气流吹掉表面残留的电泳液，对被电泳的材料进行程序式升温干燥成膜处理后得到最终的聚酰亚胺涂层。
[0041]
上述程序式升温干燥的目的是为了表面涂层溶剂的有序完全挥发，从而使其厚度更加均一、外观更加美观以及对壳体的附着力更好。在具体实施例中，所述干燥过程分为3个阶段进行，第一阶段为70～110℃的条件下干燥10～60min，升温至160～180℃的条件下干燥10～60min，进一步升温至240～260℃的条件下干燥30～60min。
[0042]
本发明提供了一种动力电池，该动力电池的壳体内部和/或外部具有良好的绝缘性能，能够有效替代行业现在普遍使用的塑料绝缘薄膜和/或压敏绝缘胶带，从而优化组装工序和提升组装效率、节省相应的设备人力等成本投入。另一方面，壳体内部省去了塑料绝缘薄膜的使用，电解液平衡不需要通过微孔缓慢渗透达到，可以进一步提高电解液的注液效率；壳体外部省去了压敏绝缘胶带的使用，相对压敏绝缘胶带，聚酰亚胺涂层厚度更薄、热阻更低，更有利于动力电池模组的散热；此外，壳体内部和/或外部替换掉塑料绝缘薄膜和/或压敏绝缘胶带的使用，由于聚酰亚胺更加优越的绝缘性能，聚酰亚胺涂层的厚度相对于塑料绝缘薄膜和压敏绝缘胶带的厚度可以大幅减薄，从而节省出可观的电池使用空间，充分利用该电池使用空间，可以有效提升动力电池的能量密度。
[0043]
本发明提供了一种动力电池，该动力电池壳体的耐温性能优异，350℃条件下耐温可超过1h，较现有应用的压敏绝缘胶带具有更高的耐热温度，现有压敏绝缘胶带仅能耐温180℃左右；具有很好的附着力，涂层不易剥离脱落；具有优异的表面硬度，能够有效防止壳体在电池组装过程中受到损坏。
[0044]
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的动力电池进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
[0045]
本技术动力电池的性能检测按照下述方式进行：
[0046]
1)耐电压特性测试
[0047]
准备1cm幅宽的锡箔，将待测样品夹于两锡箔中间，接通电路，逐步加大电压，加电压的速度为100v/s，读取破坏时的电压；
[0048]
2)绝缘阻抗测试
[0049]
取试样夹于正负电极之间，中间不触及任何其他物质，接通电源，电压上升速度每秒不应超过100v，逐步升高电压至1kv，测试其绝缘阻抗；
[0050]
3)漏电流测试
[0051]
取试样夹于正负电极之间，中间不触及任何其他物质，接通电源，电压上升速度每秒不应超过100v，逐步升高电压至2.7kv，保持60s，测试其漏电流；
[0052]
4)导热系数测试
[0053]
使用导热系数测试仪进行测试，根据jis a1412标准测试；
[0054]
5)附着力测试
[0055]
通过百格法进行测试，根据jis k5600标准测试；
[0056]
6)硬度测试
[0057]
根据jis k5600标准测试；
[0058]
7)膜厚测试
[0059]
使用涡电流式膜厚计测量；
[0060]
8)耐高温性能测试
[0061]
选用需要进行耐高温测试的壳体，置于鼓风式烘箱加热至350℃，保留一定时间后取出冷却至室温，观察壳体外观，并进行耐电压特性测试、绝缘阻抗测试、漏电流测试、导热系数测试、附着力测试和硬度测试；
[0062]
注：上述1)～8)性能测试项目中，鉴于测试方法的限制，对于下述实施例和对比例中的各种壳体性能测试内容做如下说明：
[0063]
说明1：对于仅外表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体和仅内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体分别进行耐电压、绝缘阻抗、漏电流和导热特性测试；
[0064]
说明2：对于内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体进行附着力和硬度测试。
[0065]
实施例1
[0066]
在3口的不锈钢反应器中，装上带有搅拌叶的搅拌设备，装上可以用于回流冷却的回流冷凝管，装入温度计；依次投入双-(3,4-二羧基苯基)醚二酐(以下记为odpa)40.33g(0.13mol)，聚硅氧烷二胺化合物kf-8010(信越化学工业公司生产，以下记为kf-8010)54.86g(0.065mol)、γ-戊内酯7.83g(0.078mol)、吡啶12.38g(0.157mol)、n-甲基-2-吡咯烷酮(以下记为nmp)504.6g，室温条件下，通氮气置换，保持搅拌速度200rmp搅拌30min后，升温至180℃保持2h，反应过程中除水，然后，加入3,5-二氨基苯甲酸(以下记为3,5-daba)39.56g(0.26mol)、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(以下记为bapp)53.37g(0.13mol)、1,3-双[2-(4-氨基苯基)-2-丙基]苯(以下记为bisaniline m)111.96g(0.325mol)、双环[2,2,2]辛-7-烯-2,3,5,6-四甲酸二酐(以下记为bta)32.26g(0.13mol)、4,4`-(乙炔-1,2-二基)二酞酸酐(以下记为ebpa)124.90g(0.393mol)、odpa40.33g(0.13mol)、nmp 590.6g，180℃、200rmp条件下搅拌反应7h，除去反应过程中的水回流物，冷却，继续加入nmp 312.9g进行稀释，得到固含量为25wt％的聚酰亚胺溶液，测试所得聚酰亚胺高分子的分子量，经过换算后为57000。
[0067]
取上述制备的聚酰亚胺溶液1000g，投入3口不锈钢搅拌釜，投入nmp 580g、哌啶17.7g(中和率为150％)，室温下搅拌30min，逐步滴加丙二醇单甲醚747g至白色浑浊状，继续搅拌1h，得到2344g聚酰亚胺电泳涂料的中间体，该中间体的固含量为10.7wt％；取该中间体按照与水的比例4:1进行分散混合，得到固含量8.5wt％的聚酰亚胺电泳涂料的电泳液。
[0068]
取经过表面酸碱洗处理的方形铝壳浸入上述电泳液中，作为正极，通电直流电压40v开始电泳，通过电流大小的控制电泳时间3min20s(电荷量为45c)，让聚酰亚胺涂层慢慢在壳体的表面进行生长，在壳体的内表面和/或外表面得到聚酰亚胺涂层。
[0069]
在上述过程中，通过电泳液与壳体的接触位置来实现壳体不同部位的电泳沉积，最终得到三种不同的壳体，分别为壳体内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体、仅壳体外表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体和仅壳体内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体。
[0070]
电泳沉积完成后取出，使用气流吹掉表面残留的电泳液，对被电泳的材料进行程序式升温干燥处理：第一阶段为80℃的条件下干燥20min，升温至160℃的条件下干燥20min，进一步升温至240℃的条件下干燥60min。
[0071]
将上述方式制备的内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体、仅外表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体和仅内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体分别进行膜厚测试，通过各部位、尤其是拐角等异形处的膜厚测试，显示结果为40
±
3μm，表明涂层厚度均一。
[0072]
将仅外表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体和仅内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体分别进行耐电压、绝缘阻抗、漏电流和导热特性测试，耐电压均达到10kv，绝缘阻抗dc 1kv、5s下达到17gω，漏电流dc 2.7kv、60s下达到0.1μa，导热系数为0.25w/m
·
k。
[0073]
将内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体进行附着力和硬度测试，结果显示与壳体附着力达到100/100水平，硬度达到2h水平。
[0074]
实施例2
[0075]
取用实施例1中所制聚酰亚胺溶液1000g，投入3口不锈钢搅拌釜，投入nmp 531g、哌啶12g(中和率为100％)，室温下搅拌30min，逐步滴加丙二醇单甲醚716g至白色浑浊状，继续搅拌1h，得到2259g聚酰亚胺电泳涂料的中间体，该中间体的固含量为11.1wt％；取该中间体按照与水的比例4:1进行分散混合，得到固含量10wt％的聚酰亚胺电泳涂料的电泳液。
[0076]
取经过表面酸碱洗处理的圆形铝壳浸入该电泳液中，作为正极，通电直流电压40v开始电泳，通过电流大小的控制电泳时间3s(电荷量为0.1c)，让聚酰亚胺涂层慢慢在被电泳物质的表面进行生长，最终在壳体的内表面和/或外表面得到聚酰亚胺涂层。
[0077]
在上述过程中，通过控制电泳液与壳体的接触位置来实现对壳体不同部位的电泳沉积，最终得到三种不同的壳体，分别为内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体、仅外表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体和仅内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体。电泳沉积完成后取出，使用气流吹掉表面残留的电泳液，对被电泳的材料进行程序式升温干燥处理：第一阶段为80℃的条件下干燥10min，升温至160℃的条件下干燥30min，进一步升温至260℃的条件下干燥40min。
[0078]
将上述方式制备的内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体、仅外表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体和仅内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体分别进行膜厚测试，通过各部位、尤其是拐角等异形处的膜厚测试，显示结果为10
±
3μm，表明涂层厚度均一。
[0079]
将仅外表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体和仅内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体分别进行耐电压、绝缘阻抗、漏电流和导热特性测试，耐电压均达到3kv，绝缘阻抗dc 1kv、5s下达到15gω，漏电流dc 2.7kv、60s下达到0.16μa，导热系数为0.28w/m
·
k。
[0080]
将内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体进行附着力和硬度测试，结果显
示与壳体附着力达到100/100水平，硬度达到2h水平。
[0081]
实施例3
[0082]
取未经绝缘塑料pp薄膜包裹的电芯直接装入上述实施例1中内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体中按照现有技术的常规方法进行电池组装、注液、充放电作业等，试验样本1000个，统计发生短路等不良的样本数量为零，由此表明铝壳内表面的绝缘涂层很好的起到了使电芯与铝壳之间的绝缘作用。
[0083]
实施例4
[0084]
取未经绝缘塑料pp薄膜包裹的电芯直接装入上述实施例1中内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体，其中，壳体尺寸为148
×
98
×
28mm，按照现有技术的常规方法进行电池组装、注液，记录注液时间小于5s。
[0085]
实施例5
[0086]
取上述实施例1中仅内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体、仅外表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体，放入100℃烘箱保持30min，随后取出，放置于标准实验条件下23℃
×
50％湿度，1min后测试表面温度均为35℃。
[0087]
取上述实施例1中内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体，放入100℃烘箱保持30min，随后取出，放置于标准实验条件下23℃
×
50％湿度，1min后测试表面温度为30℃。
[0088]
实施例6
[0089]
取上述实施例1中制备的聚酰亚胺溶液1000g，投入3口不锈钢搅拌釜，投入nmp 580g、哌啶17.7g(中和率为150％)，氮化硼50g，室温下搅拌30min，逐步滴加丙二醇单甲醚747g至白色浑浊状，继续搅拌1h，得到2395g聚酰亚胺电泳涂料的中间体，该中间体的固含量为12.5wt％；取该中间体按照与水的比例4:1进行分散混合，得到固含量8.5wt％的聚酰亚胺电泳涂料的电泳液。
[0090]
取经过表面酸碱洗处理的方形铝壳浸入上述电泳液中，作为正极，通电直流电压80v开始电泳，通过电流大小的控制电泳时间5min30s(电荷量为100c)，让聚酰亚胺涂层慢慢在壳体的表面进行生长，在壳体的内表面和/或外表面得到聚酰亚胺涂层。
[0091]
在上述过程中，通过控制电泳液与壳体的接触位置来实现对壳体不同部位的电泳沉积，最终得到三种不同的壳体，分别为内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体、仅外表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体和仅内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体。
[0092]
电泳沉积完成后取出，使用气流吹掉表面残留的电泳液，对被电泳的材料进行程序式升温干燥处理：第一阶段为80℃的条件下干燥60min，升温至160℃的条件下干燥60min，进一步升温至240℃的条件下干燥60min。
[0093]
将上述方式制备的内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体、仅外表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体和仅内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体分别进行膜厚测试，通过各部位、尤其是拐角等异形处的膜厚测试，显示结果为60
±
3μm，表明涂层厚度均一。
[0094]
将仅外表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体和仅内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体分别进行耐电压、绝缘阻抗、漏电流和导热特性测试，耐电压均达到20kv，绝缘阻抗dc 1kv、5s下达到20gω，漏电流dc 2.7kv、60s下达到0.05μa，导热系数为0.3w/m
·
k。
[0095]
将内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体进行附着力和硬度测试，结果显
示与壳体附着力达到100/100水平，硬度达到2h水平。
[0096]
实施例7
[0097]
取上述实施例1中带有聚酰亚胺涂层的壳体，放入350℃高温烘箱中保持1h后取出，冷却至室温，观察壳体外观良好，对其进行综合性能评估。
[0098]
将仅外表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体和仅内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体分别进行耐电压、绝缘阻抗、漏电流和导热特性测试，耐电压均达到10kv，绝缘阻抗dc 1kv、5s下达到17gω，漏电流dc 2.7kv、60s下达到0.1μa，导热系数为0.25w/m
·
k。
[0099]
将内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体进行附着力和硬度测试，结果显示与壳体附着力达到100/100水平，硬度达到2h水平。
[0100]
通过以上结果显示，涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体具有优异的耐高温性能，350℃条件下可耐温超过1h。
[0101]
对比例1
[0102]
在3口的不锈钢反应器中，装上带有搅拌叶的搅拌设备，装上可以用于回流冷却的回流冷凝管，装入温度计；依次投入odpa 40.33g(0.13mol)，kf-8010 54.86g(0.065mol)，γ-戊内酯7.83g(0.078mol)、吡啶12.38g(0.157mol)、nmp 504.6g，室温条件下，通氮气置换，保持搅拌速度200rmp搅拌30min后，升温至180℃保持2h，反应过程中除水；然后，加入3,5-daba 39.56g(0.26mol)、bapp 53.37g(0.13mol)、bisaniline m 111.96g(0.325mol)、bta 32.26g(0.13mol)、bpda 115.63g(0.393mol)、odpa 40.33g(0.13mol)、nmp 590.6g、180℃、200rmp条件下搅拌反应6h，除去反应过程中的水回流物；冷却，继续加入nmp 304g进行稀释，得到固含量为25wt％的聚酰亚胺溶液；测试所得聚酰亚胺高分子的分子量，经过换算后为57000。
[0103]
取上述制备的聚酰亚胺溶液1000g，投入3口不锈钢搅拌釜，投入nmp 580g、哌啶17.7g(中和率为150％)，室温下搅拌30min，逐步滴加丙二醇单甲醚747g至白色浑浊状，继续搅拌1h，得到2344g聚酰亚胺电泳涂料的中间体，该中间体的固含量为10.7wt％；取该中间体按照与水的比例4:1进行分散混合，得到固含量8.5wt％的聚酰亚胺电泳涂料的电泳液。
[0104]
取经过表面酸碱洗处理的方形铝壳浸入该电泳液中，作为正极，40v直流电通电开始电泳，通过电流大小的控制电泳时间3min 20s(电荷量为45c)，让聚酰亚胺涂层慢慢在被电泳物质的表面进行生长，最终在壳体的内表面和/或外表面得到聚酰亚胺涂层。
[0105]
在上述过程中，通过控制电泳液与壳体的接触位置来实现对壳体不同部位的电泳沉积，最终得到三种不同的壳体，分别为内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体、仅外表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体和仅内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体。电泳沉积完成后取出，使用气流吹掉表面残留的电泳液，对被电泳的材料进行程序式升温干燥处理：第一阶段为80℃的条件下干燥20min，升温至160℃的条件下干燥20min，进一步升温至240℃的条件下干燥60min。
[0106]
将上述方式制备的内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体、仅外表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体和仅内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体分别进行膜厚测试，通过各部位、尤其是拐角等异形处的膜厚测试，显示结果为40
±
3μm，表明涂层厚度均一。
[0107]
将仅外表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体和仅内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体
分别进行耐电压、绝缘阻抗、漏电流和导热特性测试，耐电压均达到7.5kv，绝缘阻抗dc 1kv、5s下达到15gω，漏电流dc 2.7kv、60s下达到0.2μa，导热系数为0.15w/m
·
k。
[0108]
将内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体进行附着力和硬度测试，结果显示与壳体附着力达到83/100水平，硬度达到1h水平。
[0109]
对比例2
[0110]
取用实施例1中所制聚酰亚胺溶液1000g，投入3口不锈钢搅拌釜，投入nmp 531g、哌啶29.4g(中和率为250％)，室温下搅拌30min，逐步滴加丙二醇单甲醚686g至白色浑浊状，继续搅拌1h，得到2246g聚酰亚胺电泳涂料的中间体，该中间体的固含量为11.1wt％；取该中间体按照与水的比例4:1进行分散混合，得到固含量9wt％的聚酰亚胺电泳涂料的电泳液。
[0111]
取经过表面酸碱洗处理的圆形铝壳完全浸入该电泳液中，作为正极，通电直流电压40v开始电泳，壳体表面产生大量气泡，无法正常进行电泳沉积。
[0112]
对比例3
[0113]
通过市场购入动力电池用pet蓝膜胶带(厚度为120～130μm)，使用自动贴合设备对壳体外表面(无聚酰亚胺涂层)进行胶带贴合试机，自动贴合1000个为基本单位，出现贴合位置偏移、贴合气泡、贴合折皱则记为不良，统计最终的合格率为99/100，表明胶带贴合不可避免会导致贴合不良，导致返工。
[0114]
此外，将贴合好pet蓝膜胶带的壳体进行耐电压特性、绝缘阻抗和漏电流测试，结果如下：耐电压达到6kv，绝缘阻抗dc 1kv、5s下达到5gω，漏电流dc 2.7kv、60s下达到0.02ma。
[0115]
对比例4
[0116]
取未经绝缘塑料薄膜包裹的电芯直接装入金属壳体(壳体内部未涂覆聚酰亚胺涂层)，按照现有技术的常规方法进行电池组装、注液、充放电作业等，试验样本500个，统计发生短路等不良的样本，结果全部短路。
[0117]
对比例5
[0118]
购入市售水性聚酯绝缘电泳漆，取经过表面酸碱洗处理的方形铝壳浸入该电泳液中，通电开始电泳，通过电流大小的控制聚酯涂层慢慢在被电泳物质的表面进行生长，在壳体的内表面和/或外表面均得到聚酯涂层。
[0119]
在上述过程中，通过控制电泳液与壳体的接触位置来实现对壳体不同部位的电泳沉积，最终得到三种不同的壳体，分别为壳体内表面和外表面均涂覆有聚酯涂层的壳体、仅外表面涂覆有聚酯涂层的壳体和仅内表面涂覆有聚酯涂层的壳体。电泳沉积完成后取出，使用气流吹掉表面残留的电泳液，对被电泳的材料进行程序式升温干燥处理：第一阶段为80℃的条件下干燥30min，升温至150℃的条件下干燥30min。
[0120]
将上述方式制备的内表面和外表面均涂覆有聚酯涂层的壳体、仅外表面涂覆有聚酯涂层的壳体和仅内表面涂覆有聚酯涂层的壳体分别进行膜厚测试，通过各部位、尤其是拐角等异形处的膜厚测试，显示结果为40
±
5μm，表明涂层厚度均一。
[0121]
将仅外表面涂覆有聚酯涂层的壳体和仅内表面涂覆有聚酯涂层的壳体分别进行耐电压、绝缘阻抗、漏电流和导热特性测试，耐电压均达到4kv，绝缘阻抗dc 1kv、5s下达到3gω，漏电流dc 2.7kv、60s下达到0.1ma，导热系数为0.13w/m
·
k。
[0122]
将内表面和外表面均涂覆有聚酯涂层的壳体进行导热特性、附着力和硬度测试，结果显示与壳体附着力达到100/100水平，硬度达到1h水平。
[0123]
对比例6
[0124]
取经绝缘塑料pp薄膜包裹的电芯直接装入上述实施例1中内表面带有聚酰亚胺涂层的方形铝壳，其中，壳体尺寸为148
×
98
×
28mm，按照现有技术的常规方法电池组装、注液，记录注液时间为15s。
[0125]
对比例7
[0126]
取实施例5中同样尺寸的不带有聚酰亚胺涂层的电池壳体，采用市售pet蓝膜胶带进行表面包裹，放入100℃烘箱保持30min，随后取出，放置于标准实验条件下23℃
×
50％湿度，1min后测试表面温度为55℃。
[0127]
对比例8
[0128]
取实施例1中刚刚电泳完毕的壳体进行程序升温干燥，其中程序升温设定为第一阶段为80℃的条件下干燥10min，升温至160℃的条件下干燥30min。
[0129]
将上述方式制备的内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体、仅外表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体和仅内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体分别进行膜厚测试，通过各部位、尤其是拐角等异形处的膜厚测试，显示结果为40
±
3μm，表明涂层厚度均一。
[0130]
将仅外表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体、仅内表面涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体分别进行耐电压、绝缘阻抗、漏电流和导热特性测试，耐电压均达到5kv，绝缘阻抗dc 1kv、5s下达到14gω，漏电流dc 2.7kv、60s下达到0.21μa，导热系数为0.25w/m
·
k。
[0131]
将内表面和外表面均涂覆有聚酰亚胺涂层的壳体进行导热特性、附着力和硬度测试，结果显示与壳体附着力达到90/100水平，硬度达到f水平。
[0132]
对比例9
[0133]
取与实施例7同样尺寸的壳体(不带聚酰亚胺涂层)，使用市售pet蓝膜胶带进行外部包裹，放入350℃高温烘箱中保持1h后取出，冷却至室温，观察壳体外观，pet蓝膜胶带脆化，无法进行后续测试。
[0134]
通过实施例和对比例可以发现，本发明所提供的动力电池用的壳体具有良好的绝缘性能、耐高温性能和散热性能；其中，具有优异的绝缘性能，耐电压达到20kv，绝缘阻抗dc 1kv、5s下大于15gω，漏电流dc 2.7kv、60s下小于0.2μa；具有优异的耐高温性能，350℃条件下可耐温超过1h；具有良好的散热性能，导热系数大于0.2w/m
·
k；与壳体附着力优异，达到100/100水平；硬度高，达到2h水平。通过该涂层的使用，动力电池的壳体内部和/或外部均可以进行有效的涂层电泳，可以有效替代壳体内部的塑料类绝缘薄膜和/或壳体外部的绝缘压敏胶带的使用。
[0135]
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
[0136]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。