电池包用片材论文和设计-魏嵬

全文摘要

本实用新型提供一种电池包用片材，所述电池包用片材依次包括低密度层、电磁屏蔽层和保温层，其中所述低密度层的密度为0.80‑1.5克\/立方厘米且厚度为1‑20mm；所述电磁屏蔽层的厚度为0.005‑2mm；并且所述保温层的密度为1.05‑2.5克\/立方厘米且厚度为0.3‑3mm。由根据本实用新型的电池包用片材制成的电池包重量轻、具有良好的电磁屏蔽性能和隔热性能，可以减弱外界环境温度对电池包的不良影响，提高电池包与水冷板之间的换热能力。

主设计要求

1.一种电池包用片材，其特征在于，所述电池包用片材依次包括低密度层、电磁屏蔽层和保温层，其中所述低密度层的密度为0.80-1.5克\/立方厘米且厚度为1-20mm；所述电磁屏蔽层的厚度为0.005-2mm；并且所述保温层的密度为1.05-2.5克\/立方厘米且厚度为0.3-3mm。

设计方案

2.根据权利要求1所述的电池包用片材，其中所述低密度层由作为分散相的中空玻璃微球和作为连续相的第一聚合物组成。

3.根据权利要求2所述的电池包用片材，其中所述中空玻璃微球的平均粒径在15-65μm的范围内且壁厚在0.5-1.5μm的范围内。

4.根据权利要求2所述的电池包用片材，其中所述第一聚合物为团状模塑料或片状模塑料。

5.根据权利要求1所述的电池包用片材，其中所述电磁屏蔽层为金属层。

6.根据权利要求5所述的电池包用片材，其中所述金属层为铜层、镍层或银层。

7.根据权利要求1所述的电池包用片材，其中所述保温层由作为分散相的玻璃微球和作为连续相的第二聚合物组成。

8.根据权利要求7所述的电池包用片材，其中所述玻璃微球的平均粒径在15-65μm的范围内。

9.根据权利要求7所述的电池包用片材，其中所述第二聚合物为聚氨酯、硫化硅橡胶、丙烯酸类环氧树脂、聚氯乙烯或异氰酸聚亚甲基亚苯基酯。

10.根据权利要求1所述的电池包用片材，其中所述电池包用片材在所述低密度层和所述电磁屏蔽层之间还包括图案化电磁波吸收层，其中所述图案化电磁波吸收层的总面积与所述低密度层的总面积的比率在10％至90％的范围内。

11.根据权利要求10所述的电池包用片材，其中所述图案化电磁波吸收层包括平行排列的多个电磁波吸收条。

12.根据权利要求11所述的电池包用片材，其中每个电磁波吸收条的宽度在1mm至50mm的范围内；每个电磁波吸收条的厚度在5μm至100μm的范围内；并且每相邻的两个电磁波吸收条之间的间距在5mm至200mm的范围内。

13.根据权利要求11所述的电池包用片材，其中所述平行排列的多个电磁波吸收条中的每一个电磁波吸收条由间隔排列的多个电磁波吸收片段组成，其中所述多个电磁波吸收片段中的每一个的长度大于或等于15mm。

14.根据权利要求10所述的电池包用片材，其中所述图案化电磁波吸收层的总面积与所述低密度层的总面积的比率在20％至80％的范围内。

15.根据权利要求13所述的电池包用片材，其中所述电磁波吸收片段在所述低密度层的平面上的正投影为正方形、长方形、椭圆形或圆形。

16.根据权利要求15所述的电池包用片材，其中所述椭圆形的长径比在1至10的范围内。

17.根据权利要求10所述的电池包用片材，其中所述图案化电磁波吸收层为金属磁性颗粒层、铁氧体类吸波材料层、合金类吸波材料层或陶瓷类吸波材料层。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及用于电动汽车的电池包的技术领域，具体地，涉及一种电池包用片材。

背景技术

当前，中国将新能源汽车作为七大战略性产业之一，中国的新能源汽车市场需求正在呈螺旋式上升的发展趋势。

电动汽车的动力电池包是纯电动汽车的动力输出源泉，其成本占整车成本的40％以上，其重要性不言而喻。电池包的壳体作为电池模块的承载体，对电池模块的安全工作和防护起着非常重要的作用。目前，市场上通常采用钢板、铝合金等材料来制备电动汽车的电池包的壳体。然而，这些材料通常隔热性差，外界环境温度对电池包影响显著，导致电池包与水冷板之间的换热能力降低。另外，这些材料通常较重，而这与电动汽车领域中普遍追求的轻量化要求相违背。此外，出于对电动汽车的动力电池的电磁辐射的担忧，降低动力电池的电磁辐射是当前普遍研究的一个热点。

因此，开发一种重量轻、具有良好的电磁屏蔽性能和隔热性能的电池包用片材具有重要的意义。

实用新型内容

从以上阐述的技术问题出发，本实用新型的目的之一是提供一种电池包用片材，所述电磁屏蔽片材的重量轻、具有良好的电磁屏蔽性能和隔热性能。

具体地，本实用新型提供一种电池包用片材，所述电池包用片材依次包括低密度层、电磁屏蔽层和保温层，其中所述低密度层的密度为0.80-1.5克\/立方厘米且厚度为1-20mm；所述电磁屏蔽层的厚度为0.005-2mm；并且所述保温层的密度为1.05-2.5克\/立方厘米且厚度为0.3-3mm。

根据本实用新型的某些优选实施方案，所述低密度层由作为分散相的中空玻璃微球和作为连续相的第一聚合物组成。

根据本实用新型的某些优选实施方案，所述中空玻璃微球的平均粒径在15-65μm的范围内且壁厚在0.5-1.5μm的范围内。

根据本实用新型的某些优选实施方案，所述第一聚合物为团状模塑料或片状模塑料。

根据本实用新型的某些优选实施方案，所述电磁屏蔽层为金属层。

根据本实用新型的某些优选实施方案，所述金属层为铜层、镍层或银层。

根据本实用新型的某些优选实施方案，所述保温层由作为分散相的玻璃微球和作为连续相的第二聚合物组成。

根据本实用新型的某些优选实施方案，所述玻璃微球的平均粒径在15-65μm的范围内。

根据本实用新型的某些优选实施方案，所述第二聚合物为聚氨酯、硫化硅橡胶、丙烯酸类环氧树脂、聚氯乙烯或异氰酸聚亚甲基亚苯基酯。

根据本实用新型的某些优选实施方案，所述电池包用片材在所述低密度层和所述电磁屏蔽层之间还包括图案化电磁波吸收层，其中所述图案化电磁波吸收层的总面积与所述低密度层的总面积的比率在10％至90％的范围内。

根据本实用新型的某些优选实施方案，所述图案化电磁波吸收层包括平行排列的多个电磁波吸收条。

根据本实用新型的某些优选实施方案，每个电磁波吸收条的宽度在1mm至50mm的范围内；每个电磁波吸收条的厚度在5μm至100μm的范围内；并且每相邻的两个电磁波吸收条之间的间距在5mm至200mm的范围内。

根据本实用新型的某些优选实施方案，所述平行排列的多个电磁波吸收条中的每一个电磁波吸收条由间隔排列的多个电磁波吸收片段组成，其中所述多个电磁波吸收片段中的每一个的长度大于或等于15mm。

根据本实用新型的某些优选实施方案，所述图案化电磁波吸收层的总面积与所述低密度层的总面积的比率在20％至80％的范围内。

根据本实用新型的某些优选实施方案，所述电磁波吸收片段在所述低密度层的平面上的正投影为正方形、长方形、椭圆形或圆形。

根据本实用新型的某些优选实施方案，所述椭圆形的长径比在1至10的范围内。

根据本实用新型的某些优选实施方案，所述图案化电磁波吸收层为金属磁性颗粒层、铁氧体类吸波材料层、合金类吸波材料层或陶瓷类吸波材料层。

与现有技术中的电磁屏蔽片材相比，根据本实用新型的电池包用片材的优点在于：

1.重量轻，从而降低电池包的总重量，进而大幅降低电动汽车的总重量，从而延长电动汽车的续驶里程；

2.具有良好的电磁屏蔽性能,能够大幅降低电动汽车的动力电池的电磁辐射；和

3.具有良好的隔热性能,可以减弱外界环境温度对电池包的不良影响，提高电池包与水冷板之间的换热能力。

附图说明

图1显示根据本实用新型的一个实施方案的电池包用片材的截面图；

图2显示根据本实用新型的另一个实施方案的电池包用片材的截面图；

图3显示根据本实用新型的一个实施方案的在与低密度层所在平面垂直的方向上的电池包用片材的透射图，其中图案化电磁波吸收层包括平行排列的多个电磁波吸收条；

图4显示根据本实用新型的另一个实施方案的在与低密度层所在平面垂直的方向上的电池包用片材的透射图，其中每一个电磁波吸收条由间隔排列的多个电磁波吸收片段组成，并且所述电磁波吸收片段在所述导电性基材的平面上的正投影为正方形；

图5显示根据本实用新型的再一个实施方案的在与低密度层所在平面垂直的方向上的电池包用片材的透射图，其中每一个电磁波吸收条由间隔排列的多个电磁波吸收片段组成，并且所述电磁波吸收片段在所述导电性基材的平面上的正投影为长方形；和

图6显示根据本实用新型的又一个实施方案的在与低密度层所在平面垂直的方向上的电池包用片材的透射图，其中每一个电磁波吸收条由间隔排列的多个电磁波吸收片段组成，并且所述电磁波吸收片段在所述导电性基材的平面上的正投影为椭圆形。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。将会懂得，考虑了其他实施方式，且不脱离本实用新型的范围或精神，可以实施这些其他实施方式。因此，以下的详细描述是非限制性的。

除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物化特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。

为了使得电池包用片材具有较轻的重量以及良好的电磁屏蔽性能和隔热性能，所述电池包用片材依次包括低密度层、电磁屏蔽层和保温层，其中所述低密度层的密度为0.80-1.5克\/立方厘米且厚度为1-20mm；所述电磁屏蔽层的厚度为0.005-2mm；并且所述保温层的密度为1.05-2.5克\/立方厘米且厚度为0.3-3mm。

具体地，为了使得电池包用片材轻量化从而减轻动力电池重量以达到增程的目的，所述电池包用片材包括低密度层作为最内层。所述低密度层的密度为0.80-1.5克\/立方厘米,优选0.98-1.5克\/立方厘米，更优选1.0-1.25克\/立方厘米。通过将低密度层的密度控制在所述范围内，能够在保证电池包用片材基本结构强度的情况下大幅度降低电池包用片材的重量。此外，所述低密度层的厚度为1-30mm，优选1-20mm，更优选3-16mm。对构成所述低密度层的材料类型没有特别限制，该材料可以从本领域中常规采用的低密度片材中适当选择。优选地，为了实现降低材料层密度的目的，可以向所述材料中掺加本领域中通常采用的中空微球。优选地，所述中空微球为中空玻璃微球。根据本实用新型的一个优选方案，所述低密度层由作为分散相的中空玻璃微球和作为连续相的第一聚合物组成。所述中空玻璃微球的平均粒径在15-65μm的范围内且壁厚在0.5-1.5μm的范围内。对可以在本实用新型中采用的第一聚合物的具体类型没有特别限制，优选地，所述第一聚合物为团状模塑料(BMC)或片状模塑料(SMC)。对所述团状模塑料(BMC)或片状模塑料(SMC)的具体类型没有特别限制并且其可以是目前市场通常可获得的产品。

另外，为了对电池包用片材提供电磁屏蔽性能，所述电池包用片材包括电磁屏蔽层。所述电磁屏蔽层的厚度为0.005-2mm并且密度为1.5-5.0克\/立方厘米。优选地，所述电磁屏蔽层为本领域中通常用于电磁屏蔽目的的金属层。根据本实用新型的一个优选方案，所述金属层为铜层、镍层或银层等。

此外，为了对电池包用片材提供隔热性能以减弱外界环境温度对电池包的不良影响，从而提高电池包与水冷板之间的换热能力，所述电池包用片材包括保温层。所述保温层的密度为1.05-2.5克\/立方厘米且厚度为0.3-3mm。通过将保温层的密度和厚度控制在所述范围内，能够降低电池包中的动力电池对环境的温度的敏感度，有效保证电池的工作状态。对构成所述保温层的材料类型没有特别限制，该材料可以从本领域中常规采用的保温材料中适当选择。优选地，为了实现降隔热保温目的，可以向所述材料中掺加本领域中通常采用的玻璃微球。根据本实用新型的一个优选方案，所述保温层由作为分散相的玻璃微球和作为连续相的第二聚合物组成。所述玻璃微球的平均粒径在15-65μm的范围内。对可以在本实用新型中采用的第二聚合物的具体类型没有特别限制，优选地，所述第二聚合物为聚氨酯、硫化硅橡胶、丙烯酸类环氧树脂、聚氯乙烯或异氰酸聚亚甲基亚苯基酯等多元醇组分。

图1显示了根据本实用新型的一个实施方案的电池包用片材1的截面图。所述电池包用片材1依次包括低密度层2、电磁屏蔽层3和保温层4，其中所述低密度层2的密度为0.98-1.5克\/立方厘米且厚度为1-30mm；所述电磁屏蔽层3的厚度为0.005-2mm；并且所述保温层4的密度为1.05-2.5克\/立方厘米且厚度为0.3-3mm。

根据本实用新型的技术方案，申请人意外地发现，当在所述低密度层和所述电磁屏蔽层之间进一步提供图案化电磁波吸收层时，能够进一步大幅提高电池包用片材的电磁屏蔽性能，此外，所述图案化电磁波吸收层还能通过降低电磁噪声的反射以避免电磁屏蔽性能下降。因此，根据本实用新型，所述电池包用片材在所述低密度层和所述电磁屏蔽层之间还包括图案化电磁波吸收层，其中所述图案化电磁波吸收层的总面积与所述低密度层的总面积的比率在10％至90％的范围内。根据本实用新型的技术方案，对图案化电磁波吸收层的图案化方式进行了特定选择，以实现提高电磁屏蔽性能的目的。具体地，所述图案化电磁波吸收层包括平行排列的多个电磁波吸收条，所述图案化电磁波吸收层的总面积与所述低密度层的总面积的比率(在本实用新型中，也称为“吸波材料面积百分比”)在10％至90％的范围内。此外，每个电磁波吸收条的宽度在1mm至50mm的范围内；每个电磁波吸收条的厚度在5μm至100μm的范围内；并且每相邻的两个电磁波吸收条之间的间距在5mm至200mm的范围内。

图2显示了根据本实用新型的另一个实施方案的电池包用片材1的截面图。如图2所述，所述电池包用片材1依次包括低密度层2、图案化电磁波吸收层5、电磁屏蔽层3和保温层4，其中所述低密度层2的密度为0.80-1.5克\/立方厘米且厚度为1-20mm；所述电磁屏蔽层3的厚度为0.005-2mm；并且所述保温层4的密度为1.05-2.5克\/立方厘米且厚度为0.3-3mm，其中所述图案化电磁波吸收层5的总面积与所述低密度层2的总面积的比率在10％至90％的范围内。

根据本实用新型的一个实施方案，所述图案化电磁波吸收层包括平行排列的多个电磁波吸收条。图3显示了根据本实用新型的一个实施方案的在与低密度层2所在平面垂直的方向上的电池包用片材1的透射图，其中图案化电磁波吸收层5包括平行排列的多个电磁波吸收条6。在平行排列的多个电磁波吸收条6中，每个电磁波吸收条6的宽度W在1mm至50mm的范围内；每个电磁波吸收条6的厚度在5μm至100μm的范围内；并且每相邻的两个电磁波吸收条6之间的间距D在5mm至200mm的范围内。根据本实用新型所述的电磁波吸收条的“厚度”是指所述电磁波吸收条在与所述导电性基材所在的平面垂直的方向上的厚度。

根据本实用新型的某些优选实施方案，所述平行排列的多个电磁波吸收条中的每一个电磁波吸收条由间隔排列的多个电磁波吸收片段组成。优选地，为了提高电磁屏蔽性能并且降低电磁噪声反射，所述多个电磁波吸收片段中的每一个的长度大于或等于15mm。图4显示了根据本实用新型的另一个实施方案的在与低密度层2所在平面垂直的方向上的电池包用片材1的透射图，其中每一个电磁波吸收条6由间隔排列的多个电磁波吸收片段7组成，每个电磁波吸收片段7的长度L大于或等于15mm，并且所述电磁波吸收片段7在所述低密度层2的平面上的正投影为正方形。图5显示了根据本实用新型的再一个实施方案的在与低密度层2所在平面垂直的方向上的电池包用片材1的透射图，其中每一个电磁波吸收条6由间隔排列的多个电磁波吸收片段7组成，每个电磁波吸收片段7的长度L大于或等于15mm，并且所述电磁波吸收片段7在所述低密度层2的平面上的正投影为长方形。图6显示了根据本实用新型的又一个实施方案的在与低密度层2所在平面垂直的方向上的电池包用片材的透射图，其中每一个电磁波吸收条6由间隔排列的多个电磁波吸收片段7组成，每个电磁波吸收片段7的长度L大于或等于15mm，并且所述电磁波吸收片段7在所述低密度层2的平面上的正投影为椭圆形。优选地，为了更好地实现本实用新型的技术效果，所述椭圆形的长径比在1至10的范围内。需要指出的是，所述电磁波吸收片段在所述低密度层的平面上的正投影不限于以上所述的正方形、长方形或椭圆形，所述电磁波吸收片段在所述低密度层的平面上的正投影还可以是其他形状，例如圆形。

优选地，所述图案化电磁波吸收层的总面积与所述低密度层的总面积的比率在20％至80％的范围内。当将该比率控制在以上范围内时，可以最大程度上提高电磁屏蔽性能。

优选地，所述图案化电磁波吸收层为金属磁性颗粒层、铁氧体吸波材料层、合金类吸波材料层或陶瓷类吸波材料层。

根据本实用新型的电池包用片材可以通过本领域中通常采用的多层材料复合方法制备。

具体地，可以通过将第一聚合物(例如，片状模塑料(SMC)或团状模塑料(BMC)，其密度范围为1.9-2.5克\/立方厘米)与高强度、低密度的中空玻璃微球(例如，3M公司型号为im16K的中空玻璃微球)混合，在不改变其机械强度的情况下，可制得轻量化低密度的低密度板材，其密度范围为0.98-1.5克\/立方厘米,相同面积的板材重量可以减轻20％-50％，实现电池包用外壳体材料的轻量化。

其后，使用干法(干法主要包括物理气相沉积和化学气相沉积等)或湿法(湿法主要包括化学镀、电镀以及化学还原等物理或化学手段)，在低密度板材表面镀上一定厚度的金属,如金属铜，金属镍，金属银等，使其表面呈现出金属的电磁屏蔽特性，从而形成电磁屏蔽层。金属电磁屏蔽层的厚度为0.001mm-0.1mm。或者，可以使用薄型金属片材(如厚度为0.1mm-1mm的铜箔、铝箔等)贴敷在低密度板材上,从而形成电磁屏蔽层。

然后，在电磁屏蔽层上层压保温层，以得到所述电池包用片材。所述保温层可以通过将玻璃微球和第二聚合物混合并固化而制备。

关于所述电池包用片材在所述低密度层和所述电磁屏蔽层之间还包括图案化电磁波吸收层的技术方案，在制备得到低密度板材以后，通过常规涂布方法在所述低密度板材上以图案化的形式涂布电磁波吸收涂料，以得到图案化电磁波吸收层，然后根据如上所述的方法在所述图案化电磁波吸收层上依次制备金属电磁屏蔽层和保温层。备选地，可以在薄型金属片材(如厚度为0.1mm-1mm的铜箔、铝箔等)的表面上以图案化的形式涂布电磁波吸收涂料，以得到图案化电磁波吸收层，然后将该具有图案化电磁波吸收层的薄型金属片材贴附到低密度板材，其中所述图案化电磁波吸收层位于薄型金属片材和低密度板材之间。

对可以在本实用新型中使用的电磁波吸收涂料的具体类型没有特别限制，其可以是本领域中通常用于电磁屏蔽的常用涂布材料，包括金属磁性颗粒(例如羰基铁粉C I P),铁氧体类吸波材料(例如，镍锌铁氧体、锰锌铁氧体和钡铁氧体)、合金类吸波材料(例如，铁硅铝)以及陶瓷类吸波材料(例如，碳化硅和硼硅酸铝)。优选地，所述电磁波吸收涂料包含羰基铁粉。为了便于羰基铁粉在低密度层上均匀分布并且牢固粘合，通常将羰基铁粉分散在液体有机硅油中并且将所得到的混合物用作涂布材料。

对图案化电磁波吸收层的具体涂布方法没有特别限制。典型地，在涂布过程中，通过绕线线棒或可计量刮刀来控制每个条纹的厚度，通过涂布材料的流量和线速度控制每个条纹的宽度，此外，通过涂布材料输送装置中的流道之间的间隙来控制条纹之间的宽度。

显然，本领域的技术人员可以对本公开内容进行各种改动和变型而不脱离本公开内容的精神和范围。这样，倘若本公开内容的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开内容也意图包含这些改动和变型在内。

设计图

电池包用片材论文和设计

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