新能源电池壳的零VOC双组分防火膨胀涂料及其制备方法以及电池舱与流程

本发明涉及新能源电池生产，特别是涉及一种新能源电池壳的零voc双组分防火膨胀涂料及其制备方法以及电池舱。

背景技术：

1、新能源电池是新能源汽车、储能站及其他新能源设备的核心能源，主要包括电芯、电池管理系统(bms)、热管理系统、电池壳等结构。其中，新能源电池壳作为电芯的承载体，对电芯的安全工作和防护起着关键作用。

2、目前，电池壳的设计需要综合考虑材质的硬度、耐腐蚀性、绝缘性及安全性等方面。但是，传统的技术对电池壳的安全性还是相对比较薄弱，主要体现在电池壳的阻燃性和防火性均较弱。

3、而为了解决上述的技术问题，有些学者又研发出一种新型的电池壳防火涂层材料，诸如专利cn114891416a公开了一种用于锂离子电池包外壳的隔热阻燃防火涂层材料，并具体公开了包括卤族负荷环氧树脂与胺类固化的成膜体系20％～60％、阻燃剂15％～40％、发泡膨胀剂5％～15％、成炭剂5％～15％、碳基增强填料1％～5％和空心微珠1％～10％，所述卤族负荷环氧树脂体系由卤代环氧树脂与氯化橡胶、氯化醇酸树脂、氯化聚酯、聚偏二氯乙烯或者氯化石蜡构成。虽然传统的防火涂层材料对电池壳能起到较好的阻燃性和防火性能，但却存在防火涂层与电池壳连接性较差的现象，从而导致新能源电池壳结构稳定性较差。此外，传防火涂层材料的厚度相对较厚及较高倍的膨胀(高于20倍)，不仅不利于新能源电池壳的薄型化发展，而且较高的膨胀不适应于有限的封闭空间的应用，尤其是涂覆在电池壳的内部时，容易引发较大的安全事故，从而降低了电池使用的安全性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种环保薄型防火膨胀涂料、同时还兼顾较好阻燃隔热性、结构稳定性及安全性的新能源电池壳的零voc双组分防火膨胀涂料及其制备方法以及电池舱。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种新能源电池壳的零voc双组分防火膨胀涂料，所述零voc双组分防火膨胀涂料包括a组分和b组分，所述a组分包括如下各质量份数：

4、

5、所述b组分包括如下各质量份数：

6、三聚氰胺25份～50份；

7、含胺固化剂12份～45份；

8、碳填料1份～10份；

9、所述零voc双组分防火膨胀涂料的膨胀率为10倍～20倍；所述零voc双组分防火膨胀涂料用于涂覆在电池壳的内表面。

10、在其中一个实施例中，所述a组分与所述b组分的质量比为(2.5～3)：1。

11、在其中一个实施例中，所述含胺固化剂包括间苯二甲胺、三乙烯四胺和改性三亚乙基四胺聚合物中的至少一种。

12、在其中一个实施例中，所述a组分和所述b组分的黏度均在6000mpa～10000mpa。

13、在其中一个实施例中，所述零voc双组分防火膨胀涂料涂覆在电池壳内表面的涂层厚度为100μm～1500μm。

14、在其中一个实施例中，碳填料包括山梨醇、淀粉、酚醛树脂、单季戊四醇和双季戊四醇中的至少一种。

15、在其中一个实施例中，所述电池壳为金属壳或塑胶壳。

16、一种新能源电池壳的零voc双组分防火膨胀涂料制备方法，所述零voc双组分防火膨胀涂料制备方法包括如下步骤：

17、对酚醛环氧树脂、溴化环氧树脂和碳填料进行混合操作，得到一级混合物；

18、向所述一级混合物加入液态阻燃剂进行混合操作，得到二级混合物；

19、向所述二级混合物加入多磷酸铵、树脂稳定剂、偶联剂及增韧剂进行混合操作，得到三级混合物；

20、向所述三级混合物加入触变剂进行混合操作，得到上述任一实施例中所述的所述的a组分；

21、对三聚氰胺、含胺固化剂和碳填料进行混合操作，得到上述任一实施例中中所述的b组分；及，

22、将所述a组分和所述b组分分别密封保存。

23、在其中一个实施例中，在真空的条件下进行混合操作，并且所述混合操作的条件为：温度30℃～70℃，转速800rpm～1200rpm，时间90min～120min。

24、一种电池舱，包括电池壳和多个电芯，所述电池壳的内表面涂覆有零voc双组分防火膨胀涂料，所述零voc双组分防火膨胀涂料采用上述任一实施例中所述的零voc双组分防火膨胀涂料制备方法制备得到。

25、与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

26、1、上述的零voc双组分防火膨胀涂料，通过将酚醛环氧树脂和溴化环氧树脂进行复配使用，能有效地改善零voc双组分防火膨胀涂料固化后容易出现翘起与开裂的现象，同时还能提高零voc双组分防火膨胀涂料与电池壳的粘合力，从而提高新能源电池壳结构稳定性；加入的液态阻燃剂，一方面能作为溶剂使用，能有效地减少零voc双组分防火膨胀涂料中的溶剂的含量，使得a组分与b组分混合反应时不会产生挥发性有机物质，以实现零voc，另一方面液态阻燃剂能与溴化环氧树脂、液态阻燃剂起到很好的增效作用，以提高零voc双组分防火膨胀涂料的阻燃隔热性，加入碳填料不仅能作为成炭剂，而且能与多磷酸铵、三聚氰胺起到协同增效的作用，能在电池壳内表面的燃烧面上形成膨胀细密的泡沫炭层，从而能有效阻止燃烧过程中热量的传递及火焰的溢出，以达到终止燃烧进程，同时还能有效地防止因熔体滴落而导致的燃烧蔓延；加入树脂稳定剂、偶联剂、增韧剂和触变剂有助于a组分与b组分反应时能快速地在电池壳的表面固化得到稳定性好防火涂料层，以确保防火涂料层与电池壳连接的稳定性。

27、2、上述的零voc双组分防火膨胀涂料，通过将零voc双组分防火膨胀涂料分成a、b两组分，一方面便于使用者独自控制a、b两组分的黏度，以确保两者的黏度处于相对接近的范围内，以便使用者能快地将a、b两组分混合均匀，不仅节省了混合时间，而且能在电池壳的表面快速固化得到稳定性好防火涂料层，以确保防火涂料层与电池壳连接的稳定性；另一方面便于使用者独自控制a、b两组分的固体含量，以确保a、b两组分的溶剂在混合时能完全反应，不会产生挥发性的有机物质，以达到100％的固体含量、零voc，从而更利于环保。

28、3、上述的零voc双组分防火膨胀涂料，相对传统高于20倍的防火涂料来说，由于电池内的空间有限，较高的膨胀倍率能在电池壳内表面的燃烧面上形成膨胀较高的泡沫炭层，会对电池壳与电芯同时产生挤压力，严重时会产生爆炸，从而提高了危险性。而本技术通过科学地控制a、b两组分中p-c-n体系的配比，使得加入的a组分的多磷酸铵、碳填料与b组分的三聚氰胺和碳填料不会大幅度地降低酚醛环氧树脂和溴化环氧树脂的粘合力的条件下，同时还兼顾零voc双组分防火膨胀涂料的碳化膨胀结构达到相对稳定的状态，即确保零voc双组分防火膨胀涂料的膨胀倍率控制在10倍～20倍这个区间，从而协调了高倍率膨胀与阻燃隔热性、结构稳定性、安全性及环保这四方面的平衡，以确保新能源电池壳在涂覆较薄的零voc双组分防火膨胀涂料仍具有较好阻燃隔热性、结构稳定性、安全性及环保，从而更利于电池壳的薄型化发展，尤其适用于新能源电池舱的电池壳内部的防火应用。