[发明专利]一种金属及复合材料板混合设计的电池壳结构及制备工艺

权利要求书

1.一种金属-复合材料板混合设计的电池壳结构，包括电池壳主体和电池壳盖，其特征在于：所述电池壳主体包括电池壳侧壁和电池壳底板，所述电池壳盖与电池壳主体连接；所述电池壳侧壁由一整片金属-复合材料层压板弯折并首尾铆接或胶接连接围成，并与电池壳盖连接一侧弯折出翻边，便于连接；所述电池壳底板由一整片金属-复合材料层压板弯折而成，通过裁剪及边缘弯折形成翻边与电池壳侧壁连接；所述电池壳盖由一块金属-复合材料层压板冲压形成具有凸起平面的电池壳盖，增大了电池壳内部空间及电池壳盖的侧向抗冲击载荷性能，所述电池壳盖与电池壳侧壁的翻边连接。

2.根据权利要求1所述的金属-复合材料板混合设计的电池壳结构，其特征在于：当电池壳壳体壁厚小于3mm时，为增加电池壳主体的侧向承载能力，在电池壳主体内部设有多条加强筋，所述加强筋与电池壳侧壁的连接平面通过金属-复合材料层压板向侧向弯折所形成；所述加强筋采用金属-复合材料层压板通过冲裁工艺制成，再通过胶粘或铆接工艺与电池壳体的外壁连接成所需要的耳片；加强筋的交汇部分采用嵌锁工艺实现搭接；当金属层与复合材料层在3mm-16mm的较大壁厚下，由金属层与复合材料层中的一个壁厚恒定，而另一个渐变壁厚，也可两者都渐变壁厚。

3.根据权利要求1所述的金属-复合材料板混合设计的电池壳结构，其特征在于：所述金属为钢或铝；所述复合材料为碳纤维或玻璃纤维增强复合材料。

4.根据权利要求1所述的金属-复合材料板混合设计的电池壳结构，其特征在于：所述金属-复合材料层压板由玻璃纤维复合材料和铝合金薄板压合而成，所述玻璃纤维复合材料和铝合金薄板为由4层铝合金板加3层玻璃纤维-环氧树脂复合材板料板构成的层压板，每层玻璃纤维复合材料板厚度可为0.2-2mm,每层铝合金板厚度为0.8-2mm。

5.根据权利要求1所述的金属-复合材料板混合设计的电池壳结构，其特征在于：所述电池壳侧壁采用金属-复合材料层压板进行弯折时，将一整块金属-复合材料层压板生成带有4个圆角的方形电池壳四面侧壁，通过铆接实现侧壁的闭合连接；所述电池壳底板由一块方形缺角金属-复合材料层压板弯折而成，形成四条翻边与电池壳体侧壁连接。

6.根据权利要求2所述的金属-复合材料板混合设计的电池壳结构，其特征在于：所述加强筋外形轮廓为长条形、鱼腹梁形或楔形。

7.一种金属-复合材料板混合设计的电池壳结构制备工艺，其特征在于：实现步骤如下：

步骤一：通过自动化生产线完成对电池壳侧壁及电池壳底板所需金属-复合材料金属-复合材料层压板的上料，裁剪；

步骤二：通过自动化生产线上弯折设备将金属-复合材料层压板弯折成预定形状，制成电池壳侧壁与电池壳底板，并弯折出铆接时所需要的耳片，便于后续连接；

步骤三：通过弯折工艺制造金属-复合材料层压板材质的加强筋及加强筋与电池壳侧壁的粘接平面，加强筋与电池壳侧壁的粘接平面通过金属-复合材料层压板向侧向弯折所形成的，过程为：首先对长条状金属-复合材料层压板沿等间距切割或裁剪出半通槽，得到裙片，便于后续分段弯折形成加强筋连接部分；之后通过弯折设备将加强筋上相邻各段裙片相反方向弯曲90°，形成垂直于加强筋的连接用耳片；

步骤四：在铆接前对需要连接的金属-复合材料层压板冲铆钉孔，也可采用胶粘连接：对需要连接的金属-复合材料层压板表面进行磨砂处理，形成粗糙表面，按预定施胶方案施加工程用结构胶后进行固化，将电池壳体的侧壁和底板，加强筋进行连接，连接成为电池壳体。

8.一种金属-复合材料板混合设计的电池壳结构制备工艺，其特征在于：对于渐变壁厚的电池壳，电池壳主体包含的制备步骤为：

步骤一：轧制渐变壁厚金属板，按照设计外形尺寸对金属板进行裁切，通过焊接渐变壁厚的金属板边缘，形成金属的电池壳的侧壁及底板，即电池壳主体的初步外形；

步骤二：在金属壳体基础上在电池壳主体内部进行复合材料铺层及树脂灌注，根据壁厚变化改变纤维铺层厚度；采用模压或袋压方法进行固化，固化之后复合材料层即与金属层连为一体,也可用铆钉进行后续固定。

9.根据权利要求1所述的一种金属-复合材料板混合设计的电池壳结构，其特征在于：所述步骤二中，对金属-复合材料层压板一层厚度不满足电池壳主体承载力学性能要求时，采用多层金属-复合材料层压板分别弯折，之后各层之间采用胶粘连接。

10.根据权利要求8或9所述的一种金属-复合材料板混合设计的电池壳结构，其特征在于：在所述电池主体与电池壳盖连接翻边或承载作用不显著的区域，可不加复合材料，只保留金属部分。