碳碳复合材料电池保护板的制作方法

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种碳碳复合材料电池保护板。

背景技术：

碳碳复合材料板是重要高温结构材料，其中高温碳碳复合材料具有低比重、高比强度、高比模量、低热膨胀系数等综合优异特性，在高温结构材料应用环境下有着其他高分子复合材料和金属材料无可比拟的应用前景。在电池使用过程中，电池的过热膨胀导致爆炸是安全使用电池需要考虑的问题。

因此，有必要提供一种新型的碳碳复合材料电池保护板，以克服上述缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新型的碳碳复合材料电池保护板，其强度高，耐冲击力强，结构稳定。

为了达到上述目的，本发明提供一种碳碳复合材料电池保护板，包括中间气凝胶层、设置在气凝胶层两侧的无纺布层、设置在无纺布层两侧的陶瓷材料层、设置在陶瓷材料层两侧的碳碳复合材料层、设置在碳碳复合材料层两侧的保护涂层。

进一步，所述碳碳复合材料层采用三维编织碳碳复合材料板。

进一步，所述陶瓷材料层采用陶瓷纤维。

进一步，所述保护涂层采用碳化钨层。

进一步，所述陶瓷纤维采用碳化硅纤维、氧化铝纤维、碳化硼纤维、氮化硼纤维中的至少两种混合。

与相关技术相比较，本发明的碳碳复合材料电池保护板采用气凝胶层，气凝胶能够拥有耐冲击力强，耐热性好，且碳碳复合材料耐冲击力和抗热导能力强，两相配合能够极大的提高电池保护板的结构性能，陶瓷材料能够增强耐受性能以及结构强度，保护涂层能够降低提高抗冲击力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明的碳碳复合材料电池保护板整体结构示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种碳碳复合材料电池保护板，包括中间气凝胶层1、设置在气凝胶层1两侧的无纺布层2、设置在无纺布层2两侧的陶瓷材料层3、设置在陶瓷材料层3两侧的碳碳复合材料层4、设置在碳碳复合材料层4两侧的保护涂层5。

电池指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。如太阳能电池、锂离子电池，干电池等。利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。

其中锂离子电池是现在被广泛普遍使用的电池之一，锂离子电池的安全性问题，其内在原因是电池内部发生了热失控，热量不断的累积，造成电池内部温度持续上升，其外在的表现是燃烧、爆炸等剧烈的能量释放现象。

在锂离子电池的使用过程中，降低危害事件发生的概率，要从正负极材料、电解液、隔离膜等主要成分入手，选择化学稳定性和热稳定性优良的材料，具有良好的阻燃特性，在出现内外部热失控的诱因时，降低内部副反应的发热量，或者具有很高的燃点温度，避免热失控现象的发生；同时在电池结构和壳体设计以及材料上面，要充分考虑结构稳定性，达到足够的机械强度，能够耐受外部的应力，确保内部不发生明显的变形。

碳碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料。具有低密度、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，常备用于制造航空等领域，以及热防护中的应用。

所述碳碳复合材料层采用三维编织碳碳复合材料板。所述三维编织碳碳复合材料板采用如下方法制作：s1预制体的制备，以三向编织碳毡为预制体；s2浸渍，将预制体放入浸渍树脂中，经过真空浸渍2-5h，加热固化3-6h；s3高温碳化、石墨化处理，制得碳碳复合材料。所述浸渍树脂采用硼酚醛树脂。

气凝胶多孔、无序、具有纳米量级连续网络结构的低密度材料，其坚固耐用，抗压能力强，纳米微孔洞抑制了气体分子对热传导的贡献，同时导热性能很低。优选的本发明中采用硅气凝胶，硅气凝胶纤细的纳米网络结构有效地限制了局域热激发的传播。

无纺布层主要起到一个缓冲的作用，陶瓷材料层具有增强碳碳复合材料电池保护板强度的作用，同时进一步提高抗压能力。

所述陶瓷材料层采用陶瓷纤维。所述陶瓷纤维采用碳化硅纤维、氧化铝纤维、碳化硼纤维、氮化硼纤维中的至少两种混合。

所述保护涂层采用碳化钨层。碳化钨能够进一步提高电池保护板的抗爆性能。

与相关技术相比较，本发明的碳碳复合材料电池保护板采用气凝胶层，气凝胶能够拥有耐冲击力强，耐热性好，且碳碳复合材料耐冲击力和抗热导能力强，两相配合能够极大的提高电池保护板的结构性能，陶瓷材料能够增强耐受性能以及结构强度，保护涂层能够降低提高抗冲击力。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：

1.一种碳碳复合材料电池保护板，其特征在于，包括中间气凝胶层、设置在气凝胶层两侧的无纺布层、设置在无纺布层两侧的陶瓷材料层、设置在陶瓷材料层两侧的碳碳复合材料层、设置在碳碳复合材料层两侧的保护涂层。

2.根据权利要求1所述的碳碳复合材料电池保护板，其特征在于，所述碳碳复合材料层采用三维编织碳碳复合材料板。

3.根据权利要求1所述的碳碳复合材料电池保护板，其特征在于，所述陶瓷材料层采用陶瓷纤维。

4.根据权利要求1所述的碳碳复合材料电池保护板，其特征在于，所述保护涂层采用碳化钨层。

5.根据权利要求3所述的碳碳复合材料电池保护板，其特征在于，所述陶瓷纤维采用碳化硅纤维、氧化铝纤维、碳化硼纤维、氮化硼纤维中的至少两种混合。

技术总结
本发明提供一种碳碳复合材料电池保护板，包括中间气凝胶层、设置在气凝胶层两侧的无纺布层、设置在无纺布层两侧的陶瓷材料层、设置在陶瓷材料层两侧的碳碳复合材料层、设置在碳碳复合材料层两侧的保护涂层。与相关技术相比，本发明提供的碳碳复合材料电池保护板，其强度高，耐冲击力强，结构稳定。

技术研发人员：黄湛明;陈敬业
受保护的技术使用者：湖南众德新材料科技有限公司
技术研发日：2019.11.11
技术公布日：2021.05.11