一种用于锂离子动力与储能电池的含聚苯硫醚的电池盒及其制备方法与流程

本发明涉及一种二次电池的电池盒及其制备技术领域，具体涉及一种用于锂离子动力与储能电池的含聚苯硫醚的电池盒及其制备方法。

背景技术：

随着石油价格的逐年攀升以及环境污染问题的日趋严重，作为汽柴油汽车的替代，人们研制出了各种采用新型能源技术的动力机车，其中最具有应用前景的是电动汽车。电动汽车的核心技术是动力电池技术，目前认为，锂离子电池是最有前景的动力电池方案。

锂离子动力与储能电池主要包括壳体以及壳体内置的电解液及采用叠片或卷绕装配方式装配的正极、电池隔膜及负极片。通过正极接线柱及负极接线柱向外输出电力。其中，锂离子动力与储能电池的壳体主要采用铝或其它金属压制，在内层内衬一层聚合物薄膜。但是，这种金属的电池壳体，存在加工困难、外形有限等缺陷，导致锂离子动力与储能电池的设计受限；而且，电池金属外壳导电，安全性不能完全保证。

锂离子动力与储能电池的电池盒所使用的材料必须耐电解液浸泡，在锂离子动力与储能电池中，电解液含有锂盐、非水有机溶剂如环状碳酸酯、链状碳酸酯等。多数聚合物材料在上述的电解液中浸泡时，均会发生溶胀、降解、渗透等问题。因为具体的工况需求，聚合物材料往往需要通过改性共混或复合部分有机或无机材料以达到增强、增韧、阻燃或其它功能性需求。

在上述的电解液中浸泡时，上述共混或复合过程中添加的成分往往会因为电解液的作用失效。如何制备一种聚合物材料形成的电池盒以克服上述问题是一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于锂离子动力与储能电池的电池盒及其制备方法，所述电池盒包括电池盒体和上盖，所述电池盒的盒体和上盖是采用聚苯硫醚复合材料制得；所述制备方法加工效率高，且并不限定盒体的形状，可以在设计盒体时依据具体应用场景设计成各种结构，保证电池组结构紧凑，适应各种电动汽车装配，也可提升电动汽车的设计空间。

研究发现，工程塑料具有优异的稳定性、良好的耐热和耐化学性以及高强度，同时，工程塑料比金属材料轻，易成型加工，成型能耗少，可以代替某些金属做结构材料使用。在上述工程塑料中，研究发现，聚苯硫醚是一种适合于本发明的材料，并以此设计了本发明。

本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种用于锂离子动力与储能电池的电池盒，所述电池盒包括电池盒体和上盖，所述电池盒的盒体和上盖是采用聚苯硫醚复合材料制得，所述聚苯硫醚复合材料通过包括以下组分的组合物加工而成：

聚苯硫醚：100重量份；

复合抗氧剂：0.1～4重量份；优选为：0.1～2重量份。

根据本发明，所述电池盒在锂离子动力与储能电池用电解液中浸泡240小时后，强度保持率在90％以上。

根据本发明，所述复合抗氧剂中的主抗氧剂选自芳香胺类抗氧剂或酚类抗氧剂，辅助抗氧剂选自亚磷酸酯或硫酯。

优选地，所述酚类抗氧剂选自抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)、抗氧剂1076(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯)、抗氧剂264(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)、维生素E中的一种或多种。

优选地，所述芳香胺类抗氧剂选自二苯胺、对苯二胺和二氢喹啉等化合物或其聚合物中的一种或多种。

优选地，所述亚磷酸酯选自抗氧剂168(三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)、三辛基亚磷酸酯、三癸基亚磷酸酯、三[十二碳烷基]亚磷酸酯和三[十六碳烷基]亚磷酸酯中的一种或多种。

优选地，所述硫酯选自硫代二丙酸双酯，如选自硫代二丙酸双十二碳醇酯、硫代二丙酸双十四碳醇酯或硫代二丙酸双十八碳醇酯中的一种或多种。

还优选地，所述复合抗氧剂的主抗氧剂选自酚类抗氧剂、辅助抗氧剂选自亚磷酸酯，例如为抗氧剂1098和抗氧剂168的复合抗氧剂、抗氧剂1076和抗氧剂168的复合抗氧剂。

根据本发明，所述组合物中还包括其他助剂0～80重量份，优选为0.1～60重量份，还优选为1～30重量份。

根据本发明，所述的其他助剂选自抗静电剂、润滑剂、偶联剂、相容剂、着色剂、填充剂中的一种或几种。

优选地，所述的其他助剂选自填充剂、或填充剂与抗静电剂、润滑剂、偶联剂、相容剂、着色剂中的至少一种的混合助剂。

根据本发明，所述的填充剂选自硫酸钡、云母、氧化镁、氧化钙、滑石粉中的一种或多种。

优选地，所述的填充剂选自硫酸钡、云母、氧化镁中的一种或多种。

根据本发明，所述的抗静电剂、润滑剂、偶联剂、相容剂、着色剂均没有特别的限定，适用于聚苯硫醚复合体系即可。

根据本发明，所述组合物中还包括共混树脂0～100重量份，优选为0.1～65重量份，还优选为1～50重量份。

根据本发明，所述的共混树脂可以是聚烯烃及其共聚物(如聚丙烯、聚乙烯、乙烯/α-烯烃共聚物(如乙烯辛烯共聚物)、丙烯/α-烯烃共聚物(如丙烯乙烯共聚物)等)、聚酯(PET、PBT、PCT)、聚苯醚、聚四氟乙烯、聚苯乙烯(如间规聚苯乙烯)、聚酰胺(如芳香族聚酰胺)中的一种或多种。

根据本发明，所述组合物还可以包括增强材料0～90重量份，优选为0.1～60重量份，还优选为1～50重量份。

根据本发明，所述的增强材料选自碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维中的一种或多种。

优选地，所述的增强材料选自碳纤维、芳纶纤维中的一种或两种。

优选地，所述的增强材料选自芳纶纤维。

根据本发明，所述盒体和/或上盖的大面积平面外侧还设置有加强筋，其是为了增加强度、防止变形，并提高盒体和/或上盖的承载能力。

本发明还提供上述用于锂离子动力与储能电池的电池盒的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

a)按重量份数称取组合物中的各组分，并混合均匀，得到混合物料；

b)将步骤a)中得到的混合物料，进行熔融造粒，制备得到所述聚苯硫醚复合材料；

c)将上述聚苯硫醚复合材料采用注塑、挤出、吹塑或者模压等聚合物材料的加工方式，分别制得所述电池盒的盒体和上盖；

d)采用熔接方式将上述的盒体和上盖熔接，形成密闭空间，即制备得到所述的电池盒。

根据本发明，在步骤a)中，所述的混合可以在混合机中进行充分混合。

根据本发明，在步骤b)中，所述的熔融造粒具体是将制备得到的混合物料，加入到双螺杆挤出造粒机组进行熔融，所述熔融温度为280～360℃(优选为290～330℃)，经双螺杆挤出造粒机组进行切粒制成均匀颗粒。

根据本发明，在步骤d)中，所述的熔接方式可以采取超声波焊接、振动焊、热丝焊、激光焊等方式；或者采取胶黏剂粘接。

根据本发明，所述的制备方法还可以包括在盒体和/或上盖的大面积平面外侧设置加强筋，其是为了增加强度、防止变形，并提高盒体和/或上盖的承载能力。

本发明的有益效果：

1.本发明提供一种用于锂离子动力与储能电池的电池盒及其制备方法，所述电池盒包括电池盒体和上盖，所述电池盒的盒体和上盖是采用聚苯硫醚复合材料制备得到的；所述电池盒的加工效率高，并不限定盒体的形状，可以在设计盒体时依据具体应用场景设计成各种结构，保证电池组结构紧凑，适应各种电动汽车装配，也可提升电动汽车的设计空间；采用所述聚苯硫醚复合材料注塑成型电池盒中盒体和上盖可以采用聚合物材料常用的熔接方式熔接，形成密闭空间。熔接方式可采取超声波焊接、振动焊、热丝焊、激光焊等方式；或者采取胶黏剂粘接，达到焊接强度高，结构稳定的目的。

2.本发明提供的聚苯硫醚复合材料的耐热性优异，同时，所述组合物中的组分间相容性好，无析出；不仅可以耐受锂离子电池电解液浸泡，而且浸泡基本不影响材料的机械性能。另外，组合物中的基体树脂聚苯硫醚本身具有较好的阻燃性能。

3.本发明提供的复合材料和制备的电池盒可通用于液态锂离子电池和聚合物锂离子电池，可耐受通用的各种锂离子电解液浸泡，包括磷酸铁锂电池、钛酸锂离子电池、钴酸锂离子电池、锰酸锂离子电池、镍酸锂离子电池、三元锂离子电池等锂离子电池电解液。

附图说明

图1实施例1制备的电池盒的结构示意图。其中，1盒体，2上盖，3电源接口(包括主电源接孔(正极接孔和负极接孔)和感应器接孔)。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，应理解，在阅读了本发明所记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。

下述实施例中选用的复合抗氧剂为抗氧剂1098和抗氧剂168的复合抗氧剂，或者是抗氧剂1076和抗氧剂168的复合抗氧剂。

实施例1

按重量分数称取聚苯硫醚100份、复合抗氧剂0.15份，将其一同放进混合机中进行充分混合；将混合均匀的物料加入到双螺杆挤出造粒机组进行熔融共混，加工温度为310℃，经双螺杆挤出造粒机组进行切粒制成均匀颗粒，得到聚苯硫醚复合材料。将上述复合材料采用注塑加工方式，得到长方体型结构的盒体和上盖。通过模内注塑的方式在所述盒体的一侧安装电源接口3，所述电源接口包括主电源接孔(包括正极接孔和负极接孔)和感应器接孔。采用激光焊接的方式将上述的盒体和上盖熔接，形成密闭空间，即制备得到本发明的电池盒，如图1所示。

将实施例1制备得到的电池盒在三元锂离子电池电解液中浸泡240小时，其强度保持率在98％以上。

实施例2-8

采用实施例1相同的方法制备电池盒，不同仅在于所述复合材料中的组分和含量，具体列于表1中。

实施例2-8的电池盒的性能测试结果也列于表1中。

表1实施例2-8的复合材料的组成和含量、电池盒的性能

实施例2-8的电池盒，没有观察到显著的纤维增强材料和填充剂(其他助剂)的失效，一方面是由于所述聚苯硫醚的抗腐蚀性优异，有效保护了掺杂于其中的纤维增强材料和填充剂(其他助剂)不被电解液腐蚀而失效。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。