[发明专利]复合塑料及制法及用其制造的封装壳体、锂电池和电池组

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池封装技术领域，尤其涉及一种用于锂离子电池制造的复合塑料、其制备方法及用其制造的锂离子电池封装壳体、锂离子电池和电池组。

背景技术

锂离子电池的封装壳体是锂离子电池的重要组成部分，目前广泛采用的锂离子电池结构壳体封装主要有三种类型：其一，采用钢质外壳封装构成的外壳负极锂离子电池，其二，采用铝质外壳封装构成的外壳正极锂离子电池，其三，采用铝塑复合材料封装构成的隐性外壳正极锂离子电池。

在将锂离子电池串联构成电池组时，由于各层级的锂离子电池壳体间存在电位差，在采用上述非绝缘型壳体的锂离子电池串联成组时，极易产生串联层级间的锂离子电池壳体短路，并且在构成高电压电池组时，锂离子电池外壳带电存在操作触电风险，因此必须对锂离子电池外壳进行绝缘处理，满足电池组的安装结构、散热、电气绝缘的技术条件和组装过程的制工程技术安全等方面要求。目前普遍采取在锂离子电池的金属外壳上包覆绝缘薄膜方式处理，此方法虽然可在一定程度上改善成组的电气绝缘性能和组装时的安全性，但由于绝缘包覆材料厚度较薄且与锂离子电池的金属外壳间存在气隙，因而存在系统导热效率较低、绝缘强度较低且易破损、不易形成完全包覆等问题，致使锂离子电池组的散热效果较差、绝缘及散热结构复杂、能量/体积比低、电气绝缘可靠性低、制工程技术安全性低、产品及制工程成本高。

采用塑料材料构成锂离子电池外壳，可解决电池组串联层级间的壳体绝缘问题，可解决高压型电池组制工程技术安全问题，可简化电池间绝缘及散热结构并减小电池组体积。但由于锂离子电池电解液存在腐蚀性、充放电时存在集流热效应、电池封装需要气密闭等技术条件，因而采用一般的工程塑料，不能满足锂离子电池壳体对耐电解液腐蚀性、导热性等方面的技术要求。而现有耐锂离子电池电解液腐蚀的塑料存在导热性差、机械强度较低、脱模后易产生变形等问题。

发明内容

因此，本发明的一目的在于提供一种用于锂离子电池制造的高导热率复合塑料。

本发明的又一目的在于提供该复合塑料的制备方法。

本发明的又一目的在于提供用该复合塑料制造的锂离子电池封装壳体。

本发明的又一目的在于提供用该复合塑料制造的锂离子电池。

本发明的再一目的在于提供用该复合塑料制造的锂离子电池构成锂离子电池组。

为实现上述目的，本发明提供一种复合塑料，其主要包括按质量百分比计的下列成分：

复合塑料基体30％～98％，其成分包括一或多种耐锂离子电池电解液腐蚀的塑料材料；

复合补强填料1％～50％，其成分包括一或多种力学性能改性填充材料；

复合导热填料1％～50％，其成分包括一或多种导热性能改性填充材料。

其中，按质量百分比计，所述复合塑料机体中包括聚丙烯0～100％、聚乙烯0～100％及聚偏氟乙烯0～100％。

其中，按质量百分比计，所述复合补强填料中包括无机纤维0～100％、有机纤维0～90％、石棉0～50％及滑石粉0～50％。

其中，按质量百分比计，所述复合导热填料中包括氮化铝0～100％、氧化铝0～100％、氮化硼0～100％、氮化硅0～100％、碳化硅0～100％及氧化铋0～100％。

本发明还提供一种复合塑料的制备方法，包括：

步骤一、采用一或多种耐锂离子电池电解液腐蚀的塑料材料按预定配比共混，经干燥、混料、挤出造粒，得到复合塑料基体母粒；采用耐锂离子电池电解液腐蚀的聚丙烯(Polypropylene，简称PP)、聚乙烯(polyethylene，简称PE)、聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride，简称PVDF)，通过对材料牌号、组分、配比及共混工艺的设定，以一种塑料或在其中添加一种或多种塑料共混制得复合塑料基体；此步骤得到的复合塑料基体，具有较高的熔融粘接性，可直接用于注塑制造锂离子电池壳体的注液孔熔胶塞等部件；

步骤二，采用一或多种力学性能改性填充材料按预定配比共混，经混料、烘干、粉碎，得到复合补强填料；采用无机纤维、有机纤维、石棉、滑石粉等力学性能改性填充材料，通过对各组分填充材料牌号、纯度、配比及共混工艺的设定，以一种填充材料或在其中添加一种或多种填充材料共混，制得用于复合塑料基体力学性能改性的复合填料；