一种汽车锂电池加热板及其制备方法与流程

1.本发明涉及汽车锂电池加热技术领域，尤其涉及一种汽车锂电池加热板及其制备方法。


背景技术：

2.在较低温的环境中，锂电池充放电的能量和功率会出现严重衰减，为提高锂电池在低温环境下性能，需要对其进行加热。现有的汽车锂电池一般采用加热板的方式进行加热，现有的加热板采用蚀刻电路的方式制备发热片，将蚀刻电路发热片贴附于聚酰亚胺薄膜后，再使用3m胶带将加热板固定电池组件中，然而蚀刻技术在加工过程中，会产生较大的污染和废液，对环境损害较大。市面上也有采用金属丝绕制而成的发热片，将金属丝缠绕成电路并使用硅胶覆合，然后再固定在电池组件中，采用这种工艺，需要对发热丝进行绕线布置，生产效率不高，发热丝的绕线不均匀时，会产生发热不均匀的缺点。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提出一种汽车锂电池加热板及其制备方法，采用丝网印刷银浆的方式在塑胶层的上表面印制加热导电线路，不产生腐蚀废液，对环境起到保护作用，加热效果均匀。
4.为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种汽车锂电池加热板，包括加热基板，所述加热基板包括塑胶层、金属片层和绝缘油墨层，所述金属片层镶嵌在所述塑胶层中，所述金属片层的上下两个端面分别与所述塑胶层的上下两个表面处于同一水平面，所述塑胶层的上表面采用丝网印刷银浆的方式印制有加热导电线路，所述加热导电线路与所述金属片层连接，所述绝缘油墨层设置在所述塑胶层的上表面，且所述绝缘油墨层覆盖所述加热导电线路。
5.优选的，还包括铜箔层，所述铜箔层覆盖在所述金属片层的上方，所述铜箔层导通连接所述金属片层和所述加热导电线路。
6.一种汽车锂电池加热板的制备方法，包括下述步骤：
7.选取共混改性材料制备塑胶层；
8.在制备塑胶层时加入无机填料；
9.在制备塑胶层时加入阻燃剂；
10.在模具开设两个凹槽，将两个金属片镶嵌在对应的凹槽内，在模具内注塑完成塑胶层的制备工艺；
11.采用丝网印刷银浆的方式，在塑胶层的上表面印制发热电路形成加热导电线路，印制的发热电路的端部搭接在金属片的上表面；
12.采用丝网印刷绝缘油墨的方式，在加热导电线路上表面印制覆盖绝缘油墨。
13.优选的，所述共混改性材料为聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚和聚酯中的一种或多种。
14.优选的，所述无机填料为玻璃短纤维、滑石、云母、碳酸钙、蒙脱土、硅灰石和空心玻璃微珠中的一种或多种。
15.优选的，所述无机填料只采用玻璃短纤维一种材料时，玻璃短纤维的用量不超过塑胶层总体的剂量的30％；所述无机填料只采用滑石粉一种材料时，滑石粉的用量不超过塑胶层总体的剂量的30％；所述无机填料只采用空心玻璃微珠一种材料时，空心玻璃微珠的用量不超过塑胶层总体的剂量的30％；所述无机填料采用玻璃短纤维、滑石、云母、碳酸钙、蒙脱土、硅灰石和空心玻璃微珠中任意两种或两种以上的材料时，其总体的用量不超过塑胶层总体的剂量的30％。
16.优选的，所述阻燃剂采用无机填料类型时，所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁或三氧化二锑的一种或多种。
17.优选的，所述阻燃剂采用有机填料类型时，所述阻燃剂为溴系阻燃剂、磷氮系阻燃剂、磷系阻燃剂或氮系阻燃剂中的任意一种；所述阻燃剂采用磷氮系阻燃剂时，磷氮系阻燃剂的用量为塑胶层总体的剂量的10％至30％；所述阻燃剂采用氮系阻燃剂时，磷氮系阻燃剂的用量为塑胶层总体的剂量的20％至30％；所述阻燃剂采用磷系阻燃剂时，磷氮系阻燃剂的用量为塑胶层总体的剂量的10％至30％。
18.优选的，所述阻燃剂采用三氧化二锑时，在阻燃剂中加入有机溴系阻燃剂，有机溴系阻燃剂和三氧化二锑的混合的摩尔比为1-6：1，有机溴系阻燃剂和三氧化二锑的用量为塑胶层总体的剂量的10％至20％；
19.所述阻燃剂采用氢氧化铝或氢氧化镁时，在阻燃剂中加入有机磷系阻燃剂，氢氧化铝和有机磷系阻燃剂的混合的摩尔比为2-5：1；氢氧化镁和有机磷系阻燃剂的混合的摩尔比为2-5：1；氢氧化铝和有机磷系阻燃剂的用量或氢氧化镁和有机磷系阻燃剂的用量为塑胶层总体的剂量的30％至50％。
20.优选的，采用丝网印刷银浆时，印刷的银层厚度不超过10um，在印刷完银层时，将塑胶层进行加热烘干，加热烘干温度为120-150摄氏度，加热时间为5-30分钟。
21.本发明的一个技术方案的有益效果：本发明通过在塑胶层镶嵌金属片层，与加热导电线路连接，作为正负电极的焊接部位，金属片层的上下表面内凹于塑胶层，方便加热导电线路与金属片层连接形成通路；采用丝网印刷银浆的方式在塑胶层的上表面印制加热导电线路，相对于蚀刻工艺，丝网印刷银浆的加工方式基本没有产生腐蚀废液，对环境起到保护作用，制备的加热导电线路，不会产生明显的凸起，使发热面能够紧密地贴合在锂电池的表面，实现均匀加热的目的。绝缘油墨层起到保护加热导电线路的作用，防止外物划损加热导电线路。本发明的加热板具有发热均匀、加热效率快等优点，通过丝网印刷银浆制备加热导电电路，解决了低温银浆无法焊接问题。
附图说明
22.图1是本发明一个实施例的结构示意图之一；
23.图2是本发明一个实施例的结构示意图之二。
24.其中：加热基板1、塑胶层11、金属片层12、绝缘油墨层13、铜箔层14。
具体实施方式
25.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
26.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。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.参阅图1和图2所示，一种汽车锂电池加热板，包括加热基板1，所述加热基板1包括塑胶层11、金属片层12和绝缘油墨层13，所述金属片层12镶嵌在所述塑胶层11的中，所述金属片层12的上下两个端面分别与所述塑胶层11的上下两个表面处于同一水平面，所述塑胶层11的上表面采用丝网印刷银浆的方式印制有加热导电线路，所述加热导电线路与所述金属片层12连接，所述绝缘油墨层13设置在所述塑胶层11的上表面，且所述绝缘油墨层13覆盖所述加热导电线路。
30.在较低温的环境中，锂电池充放电的能量和功率会出现严重衰减，为提高锂电池在低温环境下性能，需要对其进行加热。现有的汽车锂电池一般采用加热板的方式进行加热，现有的加热板采用蚀刻电路的方式制备发热片，将蚀刻电路发热片贴附于聚酰亚胺薄膜后，再使用3m胶带将加热板固定电池组件中，然而蚀刻技术在加工过程中，会产生较大的污染和废液，对环境损害较大。市面上也有采用金属丝绕制而成的发热片，将金属丝缠绕成电路并使用硅胶覆合，然后再固定在电池组件中，采用这种工艺，需要对发热丝进行绕线布置，生产效率不高，发热丝的绕线不均匀时，会产生发热不均匀的缺点。
31.本发明通过在塑胶层11镶嵌金属片层12，与加热导电线路连接，作为正负电极的焊接部位，金属片层12的上下表面内凹于塑胶层11，方便加热导电线路与金属片层12连接形成通路；采用丝网印刷银浆的方式在塑胶层11的上表面印制加热导电线路，相对于蚀刻工艺，丝网印刷银浆的加工方式基本没有产生腐蚀废液，对环境起到保护作用，制备的加热导电线路，不会产生明显的凸起，使发热面能够紧密地贴合在锂电池的表面，实现均匀加热的目的。绝缘油墨层13起到保护加热导电线路的作用，防止外物划损加热导电线路。本发明的加热板具有发热均匀、加热效率快等优点，通过丝网印刷银浆制备加热导电电路，解决了低温银浆无法焊接问题。
32.优选的，还包括铜箔层14，所述铜箔层14覆盖在所述金属片层12的上方，所述铜箔层14导通连接所述金属片层12和所述加热导电线路。在金属片层12和加热导电线路的连接
部位设置铜箔层14，防止金属片层12和加热导电线路断开，保证加热导电线路的连接稳定。
33.一种汽车锂电池加热板的制备方法，包括下述步骤：
34.选取共混改性材料制备塑胶层；
35.在制备塑胶层时加入无机填料；
36.在制备塑胶层时加入阻燃剂；
37.在模具开设两个凹槽，将两个金属片镶嵌在对应的凹槽内，在模具内注塑完成塑胶层的制备工艺；
38.采用丝网印刷银浆的方式，在塑胶层的上表面印制发热电路形成加热导电线路，印制的发热电路的端部搭接在金属片的上表面；
39.采用丝网印刷绝缘油墨的方式，在加热导电线路上表面印制覆盖绝缘油墨。
40.现有的汽车锂电池加热片及其电极连接方式主要有以下：发热电路采用蚀刻制作，用pi覆铜膜进行蚀刻，采用覆铝膜的较少，因铝的氧化问题，导致长期使用老化不佳。发热电路的引线采用焊接铜导线的方式引出，在焊接点容易产生凸起，此时会导致贴合不紧密，引起传热不均匀；由于柔性pi膜较柔软易变形，机械手无法夹取，因此采用柔性pi膜组装时需要大量的人工，难以机械手操作；蚀刻产生废液需要进行污水处理，增加了生产成本。发热电路采用金属丝缠绕成电路，并使用硅胶覆合在基板，采用金属丝也容易出现凸起，导致传热不佳，金属丝的热转换效率较低，需要加大功率才能达到加热要求；覆盖硅胶后的发热体夹取易变形，不适用于后续的焊接和自动化组装。
41.本发明采用塑胶层作为基体，在注塑过程中，在塑胶层内加入共混改性材料，提高塑胶层的耐热性能，加入无机填料，能够提高塑胶层的耐热性能，力学性能和尺寸的稳定性，加入阻燃剂，能够提高塑胶层的阻燃性能，通过制备获得硬质的、耐热、结构强度高、阻燃效果好的塑胶层，解决了后续自动化焊接和组装工艺的问题，在生产过程中，采用丝网印刷银浆的方式印制发热电路，用于车载锂电池的加热保温，生产过程中，基本不产生废水，起到环保的作用。
42.本发明采用的是注塑的方式制备塑胶层，在嵌入金属片的工艺中，在注塑模具上预设两个金属片的卡槽位，将金属片放进卡槽位后，进行注塑，从而形成牢固的镶嵌有金属片的塑胶层。金属片优选采用不锈钢、铜、银等高导电金属。金属片的厚度略薄于塑胶层的厚度，并裸漏出两金属面，若有树脂覆盖，需用机械加工方式去除。在印刷银浆时，发热电路直接搭接在金属上面，形成通路，在金属片的端面焊接引线并引出。使用这种工艺，要优于后续在塑胶层上机械加工卡槽位并安装金属片的方法，后者的方法金属片容易在汽车运行时松动。
43.采用丝网印刷银浆的方式印制发热电路，相对于铜箔腐蚀法，基本不产生腐蚀废液，具有环保作用。相对于金属丝绕线的发热体，印刷银层厚度较薄，不会产生明显的凸起，使发热面能够紧密地贴合在需要加热的锂电池表面。根据实际使用要求，可以采用单面印刷发热银浆电路或双面印刷银浆发热电路。采用丝网印刷银浆的方式具有极大的灵活性，可以适应不同的生产批量，适应不同的产品规格，同时做到较低的制造成本。
44.优选的，所述共混改性材料为聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚和聚酯中的一种或多种。本实施例中，优选采用聚酯中的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂，在潮湿、高温的环境下，能保持电性能稳定，是制造电子、电气零件的理想材料。
45.优选的，所述无机填料为玻璃短纤维、滑石、云母、碳酸钙、蒙脱土、硅灰石和空心玻璃微珠中的一种或多种。
46.具体地，所述无机填料只采用玻璃短纤维一种材料时，玻璃短纤维的用量不超过塑胶层总体的剂量的30％；所述无机填料只采用滑石粉一种材料时，滑石粉的用量不超过塑胶层总体的剂量的30％；所述无机填料只采用空心玻璃微珠一种材料时，空心玻璃微珠的用量不超过塑胶层总体的剂量的30％；所述无机填料采用玻璃短纤维、滑石、云母、碳酸钙、蒙脱土、硅灰石和空心玻璃微珠中任意两种或两种以上的材料时，其总体的用量不超过塑胶层总体的剂量的30％。
47.加入无机填料能够改进塑胶层的耐热性能、力学性能和尺寸稳定性，本实施例中，优选采用纤维类填料，如玻璃短纤维，其对于提高塑胶层的耐热性能、力学性能和尺寸稳定性具有显著的效果。采用空心玻璃微珠作为无机填料时，能够提高塑胶层的保温隔热效果。
48.本技术中，所述阻燃剂采用无机填料类型时，所述阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁或三氧化二锑的一种或多种。
49.同时，所述阻燃剂采用有机填料类型时，所述阻燃剂为溴系阻燃剂、磷氮系阻燃剂、磷系阻燃剂或氮系阻燃剂中的任意一种；所述阻燃剂采用磷氮系阻燃剂时，磷氮系阻燃剂的用量为塑胶层总体的剂量的10％至30％；所述阻燃剂采用氮系阻燃剂时，磷氮系阻燃剂的用量为塑胶层总体的剂量的20％至30％；所述阻燃剂采用磷系阻燃剂时，磷氮系阻燃剂的用量为塑胶层总体的剂量的10％至30％。
50.具体地，所述阻燃剂采用三氧化二锑时，在阻燃剂中加入有机溴系阻燃剂，有机溴系阻燃剂和三氧化二锑的混合的摩尔比为1-6：1，有机溴系阻燃剂和三氧化二锑的用量为塑胶层总体的剂量的10％至20％。
51.所述阻燃剂采用氢氧化铝或氢氧化镁时，在阻燃剂中加入有机磷系阻燃剂，氢氧化铝和有机磷系阻燃剂的混合的摩尔比为2-5：1；氢氧化镁和有机磷系阻燃剂的混合的摩尔比为2-5：1；氢氧化铝和有机磷系阻燃剂的用量或氢氧化镁和有机磷系阻燃剂的用量为塑胶层总体的剂量的30％至50％。
52.为改善材料的阻燃性能，防止锂电池燃烧扩散，本发明在塑胶层中添加阻燃剂，当阻燃剂采用氢氧化铝和氢氧化镁时，其总体用量需达到40-60％，制备的塑胶层力学性能影响很大，可加入有机磷系阻燃剂，降低总体用量降低至30-50％，还能保证制备塑胶层的结构稳定。通过填料填充的方式赋予塑胶层具有阻燃、隔热等功能，能够简化后续的组装制造工艺。
53.优选的，采用丝网印刷银浆时，印刷的银层厚度不超过10um，在印刷完银层时，将塑胶层进行加热烘干，加热烘干温度为120-150摄氏度，加热时间为5-30分钟；所述绝缘油墨采用丝印方式方便生产，与贴附聚亚酰胺膜相比成本低，绝缘效果更好，不会产生漏电。
54.在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“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.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术
人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。