一种电池包上壳体复合材料及其制备方法

本发明涉及材料，尤其涉及一种电池包上壳体复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、电池包是新能源汽车的核心，为整车提供驱动电能，其由壳体包覆电池模块而构成电池包主体，电池壳体对电池模块的安全和防护至关重要。目前乘用车电池包上盖70％为塑料基复合材料，当电池包起火时，电池包壳体材料起到阻燃或者延缓电池包热失效的作用，可以给驾乘人员争取足够的逃生时间。

2、目前新能源车用电池包上盖材料主要为金属材料和片状模塑料材料。其中，金属材料密度大，成型工艺复杂耗时较长，片状模塑料密度小，但生产过程中容易产生有毒气体，危害环境和人体健康。聚丙烯具有密度小、耐腐蚀、无毒无味、易回收等优点，被广泛使用于各个行业。但是聚丙烯存在低温脆性大、阻燃性差等缺点而限制了其在电池包上壳体上的应用。因此，需要对聚丙烯进行改性，使其满足电池包上壳体冲击和阻燃等性能要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电池包上壳体阻燃纤维素/纳米碳酸钙/聚丙烯复合材料制备方法，可以有效解决现有的电池包上壳体材料成本高、密度大以及环境污染等问题。

2、一种电池包上壳体复合材料，其原料按照质量份计，包括：

3、改性纤维素20-30份，改性纳米碳酸钙20-25，聚丙烯50-55份，偶联剂1-5份。

4、进一步地，如上所述的电池包上壳体复合材料，所述改性纤维素采用以下方法制备得到：

5、1)将磷酸盐、尿素、纤维素加入去离子水中，得到共混液；

6、2)将所述共混液置于恒温磁力搅拌器中进行氨基硅油磷酸化改性，干燥后用去离子水洗涤数次，并使用氢氧化钠溶液调节ph值，经过抽滤和干燥后获得氨基硅油磷酸化改性纤维素。

7、进一步地，如上所述的电池包上壳体复合材料，所述改性纳米碳酸钙采用以下方法制备得到：

8、将一定的钛酸丁酯加入到无水乙醇中，得到钛酸丁酯溶液；然后向钛酸丁酯溶液中加入一定量的酸性溶液，将得到的共混溶液置于恒温磁力搅拌器中室温搅拌改性一段时间，随后向溶液中加入氢氧化镍进行温搅拌改性一段时间后，再向溶液中加入纳米碳酸钙搅拌改性一段时间，最后经过滤、清洗、烘干后获得改性纳米碳酸钙。

9、一种电池包上壳体复合材料的制备方法包括以下步骤：

10、1)将磷酸盐、尿素、纤维素加入去离子水中，得到共混液；

11、2)将所述共混液置于恒温磁力搅拌器中进行氨基硅油磷酸化改性，干燥后用去离子水洗涤数次，并使用氢氧化钠溶液调节ph值，经过抽滤和干燥后获得氨基硅油磷酸化改性纤维素；

12、3)将一定的钛酸丁酯加入到无水乙醇中，得到钛酸丁酯溶液；然后向钛酸丁酯溶液中加入一定量的酸性溶液，将得到的共混溶液置于恒温磁力搅拌器中室温搅拌改性一段时间，随后向溶液中加入氢氧化镍进行温搅拌改性一段时间后，再向溶液中加入纳米碳酸钙搅拌改性一段时间，经过滤、清洗、烘干后获得改性纳米碳酸钙；

13、4)将步骤2)改性纤维素和步骤3)改性纳米碳酸钙与干燥后的聚丙烯、偶联剂放入喂料机经过混料、再将混料经过挤出机挤出、造粒，最后再经过注塑机注塑后，即可得到所述电池包上壳体复合材料。

14、进一步地，如上所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述纤维素：磷酸盐：尿素摩尔比为1:1.2-2.4:4.9。

15、进一步地，如上所述的制备方法，步骤1)中，步骤1)中，所述纤维素在混合溶液中的浓度为4％。

16、进一步地，如上所述的制备方法，步骤2)中，恒温改性温度为80℃，改性30min；，ph值调节为9.5。

17、进一步地，如上所述的制备方法，步骤3)中，按照重量份计，钛酸丁酯40-50份，氢氧化镍30份，纳米碳酸钙20-30份；酸性溶液可为乙酸、盐酸、柠檬酸中的一种；

18、室温搅拌改性时间为4-5h，氢氧化镍室温搅拌改性的时间为0.5-1h，纳米碳酸钙在40-50℃下搅拌改性12-13h。

19、进一步地，如上所述的制备方法，步骤3)中，烘干的条件为：400℃下烘干2-3h。

20、进一步地，如上所述的制备方法，步骤4)中，挤出机机头温度175℃，ⅰ区温度180℃，ⅱ区温度185℃，ⅲ区温度185℃，ⅳ区温度180℃；

21、喂料机转速7rpm，主机转速8rpm；

22、注塑机温度为180℃-185℃-185℃-180℃，注射压力为70mpa，冷却时间为15-20s。

23、本发明提供的复合材料，其原材料纤维素和聚丙烯来源广、成本低、可再生、绿色环保可回收，符合可持续环保发展理念；磷酸化纤维素燃烧后不会释放有毒气体，对人体无害；改性纳米碳酸钙不仅可以提高复合材料的阻燃性，而且还可以改善在聚丙烯中的分散性，进一步增强聚丙烯复合材料的力学性能。

技术特征：

1.一种电池包上壳体复合材料，其特征在于，其原料按照质量份计，包括：

2.根据权利要求1所述的电池包上壳体复合材料，其特征在于，所述改性纤维素采用以下方法制备得到：

3.根据权利要求1所述的电池包上壳体复合材料，其特征在于，所述改性纳米碳酸钙采用以下方法制备得到：

4.根据权利要求1所述的电池包上壳体复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述纤维素：磷酸盐：尿素摩尔比为1:1.2-2.4:4.9。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述纤维素在混合溶液中的浓度为4％。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，恒温改性温度为80℃，改性30min；，ph值调节为9.5。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，按照重量份计，钛酸丁酯40-50份，氢氧化镍30份，纳米碳酸钙20-30份；酸性溶液可为乙酸、盐酸、柠檬酸中的一种；

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，烘干的条件为：400℃下烘干2-3h。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，挤出机机头温度175℃，ⅰ区温度180℃，ⅱ区温度185℃，ⅲ区温度185℃，ⅳ区温度180℃；

技术总结
本发明提供一种电池包上壳体复合材料及其制备方法。该复合材料的原料按照质量份计，包括：改性纤维素20‑30份，改性纳米碳酸钙20‑25，聚丙烯50‑55份，偶联剂1‑5份。本发明提供的复合材料，其原材料纤维素和聚丙烯来源广、成本低、可再生、绿色环保可回收，符合可持续环保发展理念；磷酸化纤维素燃烧后不会释放有毒气体，对人体无害；改性纳米碳酸钙不仅可以提高复合材料的阻燃性，而且还可以改善在聚丙烯中的分散性，进一步增强聚丙烯复合材料的力学性能。

技术研发人员：徐世伟,袁泉,何莉萍,秦云
受保护的技术使用者：湖南大学苏州研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8