储能波纹夹芯板及其制备方法

1.本发明涉及复合材料技术领域，尤其是涉及一种储能波纹夹芯板及其制备方法。


背景技术：

2.波纹夹心结构在众多领域中以其轻质高强可设计性强的性能发挥着无法取代的作用。以航空航天领域为例，夹心结构的应用不仅涉及到了飞机机翼面、机身箱体、舵面等承载结构件，还可以作为防热、防火、隔热构件以及阻尼减震构件。在交通运输领域，波纹夹心板广泛应用于汽车、高铁，如新能源汽车车身、高铁地板等。
3.当前波纹夹芯板的功能性应用仅限于承载、防火和隔热等，尚未有对波纹夹芯板进行储能方面的应用。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种储能波纹夹芯板，所述储能波纹夹芯板，具有更高的结构强度、更好的储能容量，大大提升了鲁棒性。
5.本发明还提出了一种应用于上述储能波纹夹芯板的制备方法。
6.根据本发明实施例的所述储能波纹夹芯板包括：上面板、下面板和储能波纹夹芯板本体，所述储能波纹夹芯板本体设置在所述上面板和所述下面板之间，所述储能波纹夹芯板本体依次包括：上板、负极板、隔膜板、正极板和下板；所述上面板、所述下面板、所述上板和所述下板由绝缘封装复合材料构成，所述负极板、所述正极板均由改性碳纤维材料和对应的改性活性物构成，所述隔膜板通过浸泡预设的电解液制成。
7.根据本发明的储能波纹夹芯板，具有更高的结构强度、更好的储能容量，大大提升了鲁棒性。
8.根据本发明一个实施例的储能波纹夹芯板，所述储能波纹夹芯板本体还包括：正极耳和负极耳，所述正极耳设置在所述正极板上，所述负极耳设置在所述负极板上。
9.根据本发明一个实施例的储能波纹夹芯板，所述绝缘封装复合材料为碳纤维增强织物复合材料、碳纤维增强单向增强织物复合材料、玻璃纤维增强织物复合材料、玻璃纤维增强单向复合材料中的一种。
10.根据本发明一个实施例的储能波纹夹芯板，所述改性碳纤维材料为聚丙烯腈基。
11.根据本发明一个实施例的储能波纹夹芯板，所述负极板对应的所述改性活性物为石墨烯、四氧化三钴中的一种，所述正极板对应的所述改性活性物为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂中的一种。
12.根据本发明一个实施例的储能波纹夹芯板，所述正极板还包括：碳纳米管，所述碳纳米管设置在所述正极板的表面。
13.根据本发明一个实施例的储能波纹夹芯板，所述隔膜板为聚丙烯、聚乙烯和纤维素微孔膜中的一种。
14.根据本发明一个实施例的储能波纹夹芯板，所述预设的电解液为锂盐有机电解液，包括：高氯酸锂、六氟磷酸锂中的一种或两者的混合液。
15.根据本发明一个实施例的储能波纹夹芯板，所述储能波纹夹芯板的板型为三角形构型、梯形构型、帽型构型、钻石构型和正弦构型中的一种。
16.根据本发明的第二方面的储能波纹夹芯板制备方法，应用在如第一方面任一种所述的储能波纹夹芯板上，包括以下步骤：
17.s1，将碳纤维原料进行洗涤处理，使用体积比为1：1的丙酮和无水乙醇混合溶液，去除碳纤维表面的环氧浆料涂层；
18.s2，对洗涤干燥的碳纤维进行氧化处理，使用体积比为3：1的硝酸和浓硫酸作为氧化剂，在碳纤维表面生成一定浓度的含氧官能团；
19.s3，将碳纤维与活性物质的甲醇溶液剧烈搅拌，并加入二甲基咪唑生成前驱体，随后进行表面煅烧改性处理，合成表面附着有活性物质的正极板和负极板，通过导电银浆在正极板粘接正极耳，在负极板粘接负极耳；
20.s4，在惰性气体环境下，将隔膜板浸润在锂盐电解质中，使电解液完全渗透进入隔膜板；
21.s5，使纤维增强的上板和下板充分浸润树脂，按照对应顺序铺放波纹板叠层；
22.s6，通过拉挤成型或模压成型方式，将s5中层叠后的复合材料布固化成储能波纹夹芯板本体；
23.s7，将上面板和下面板内侧粘贴胶膜，与储能波纹夹芯本体粘接，制备成储能波纹夹芯板。
24.综上，根据本发明的第二方面的储能波纹夹芯板制备方法，具有使储能波纹夹芯板具有更高的结构强度、更好的储能容量和更高的鲁棒性等优势。
25.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
26.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
27.图1是根据本发明实施例的储能波纹夹芯板的结构示意图；
28.图2是根据本发明实施例的储能波纹夹芯板本体的结构示意图；
29.图3是根据本发明实施例的储能波纹夹芯板制备方法的步骤流程图。
30.附图标记：
31.100-储能波纹夹芯板，1-上面板，2-下面板，3-储能波纹夹芯板本体，31-上板，32-负极板，33-隔膜板，34-正极板，35-下板，36-正极耳，37-负极耳。
具体实施方式
32.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的储能波纹夹芯板100。如图1所示，根据本发明实施例的储能波纹夹芯板100可以包括：上面板1、下面板2和储能波纹夹芯板本体3，具体地，储能波纹夹芯板本体3设置在上面板1和下面板2之间，进一步地，如图2所示，储能波纹夹芯板本体3依次包括：上板31、负极板32、隔膜板33、正极板34和下板35；进一步地，上面板1、下面板2、上板31和下板35由绝缘封装复合材料构成，进一步地，负极板32、正极板34均由改性碳纤维材料和对应的改性活性物构成，通过负极板32、正极板34可以实现储能波纹夹芯板100的储能功能。进一步地，隔膜板33通过浸泡预设的电解液制成。
35.根据本发明的储能波纹夹芯板100，具有更高的结构强度、更好的储能容量，大大提升了鲁棒性。
36.根据本发明一个实施例的储能波纹夹芯板100，如图2所示，储能波纹夹芯板本体3还可以包括：正极耳36和负极耳37，进一步地，正极耳36设置在正极板34上，进一步地，负极耳37设置在负极板32上。
37.根据本发明一个实施例的储能波纹夹芯板100，绝缘封装复合材料为碳纤维增强织物复合材料、碳纤维增强单向增强织物复合材料、玻璃纤维增强织物复合材料、玻璃纤维增强单向复合材料中的一种。例如，在一个具体的实施例中，绝缘封装复合材料可以为碳纤维增强织物复合材料。
38.根据本发明一个实施例的储能波纹夹芯板100，改性碳纤维材料为聚丙烯腈基。
39.根据本发明一个实施例的储能波纹夹芯板100，负极板32对应的改性活性物为石墨烯、四氧化三钴中的一种，例如，在一个具体的实施例中，负极板32对应的改性活性物可以为石墨烯；在另一个具体的实施例中，负极板32对应的改性活性物可以为四氧化三钴；进一步地，正极板34对应的改性活性物为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂中的一种，例如，在一个具体的实施例中，正极板34对应的改性活性物可以为磷酸铁锂；在另一个具体的实施例中，正极板34对应的改性活性物可以为钴酸锂。
40.根据本发明一个实施例的储能波纹夹芯板100，正极板34还包括：碳纳米管(图中未示出)，具体地，碳纳米管设置在正极板34的表面，这样有利于提升正极板34对应的改性活性物的导电性。
41.根据本发明一个实施例的储能波纹夹芯板100，隔膜板33为聚丙烯、聚乙烯和纤维素微孔膜中的一种，例如，在一个具体的实施例中，隔膜板33可以为聚丙烯。
42.根据本发明一个实施例的储能波纹夹芯板100，预设的电解液为锂盐有机电解液，包括：高氯酸锂、六氟磷酸锂中的一种或两者的混合液。例如，在一个具体的实施例中，预设的电解液可以为高氯酸锂；在另一个具体的实施例中，预设的电解液可以为高氯酸锂、六氟磷酸锂两者的混合液。
43.根据本发明一个实施例的储能波纹夹芯板100，储能波纹夹芯板100的板型为三角形构型、梯形构型、帽型构型、钻石构型和正弦构型中的一种。例如，在一个具体的实施例
中，储能波纹夹芯板100的板型可以为三角形构型；在另一个具体的实施例中，储能波纹夹芯板100的板型可以为梯形构型。
44.综上所述，根据本发明的储能波纹夹芯板100，具有更高的结构强度、更好的储能容量，大大提升了鲁棒性。
45.根据本发明的第二方面的储能波纹夹芯板100制备方法，应用在如第一方面任一种的储能波纹夹芯板100上，包括以下步骤：
46.s1，将碳纤维原料进行洗涤处理，使用体积比为1：1的丙酮和无水乙醇混合溶液，去除碳纤维表面的环氧浆料涂层；
47.s2，对洗涤干燥的碳纤维进行氧化处理，使用体积比为3：1的硝酸和浓硫酸作为氧化剂，在碳纤维表面生成一定浓度的含氧官能团；
48.s3，将碳纤维与活性物质的甲醇溶液剧烈搅拌，并加入二甲基咪唑生成前驱体，随后进行表面煅烧改性处理，合成表面附着有活性物质的正极板34和负极板32，通过导电银浆在正极板34粘接正极耳36，在负极板32粘接负极耳37；
49.s4，在惰性气体环境下，将隔膜板33浸润在锂盐电解质中，使电解液完全渗透进入隔膜板33；
50.s5，使纤维增强的上板31和下板35充分浸润树脂，按照对应顺序铺放波纹板叠层；需要说明的是，使纤维增强的上板31和下板35充分浸润树脂可以提升上板31和下板35的绝缘性和密封性。
51.s6，通过拉挤成型或模压成型方式，将s5中层叠后的复合材料布固化成储能波纹夹芯板本体3；这样有利于提升储能波纹夹芯板本体3的结构强度。
52.s7，将上面板1和下面板2内侧粘贴胶膜，与储能波纹夹芯本体粘接，制备成储能波纹夹芯板100。
53.综上，根据本发明的第二方面的储能波纹夹芯板制备方法，具有使储能波纹夹芯板100具有更高的结构强度、更好的储能容量和更高的鲁棒性等优势。
54.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
55.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。