一种应用于锂离子电池电芯铝壳表面的绝缘涂料及制备方法与流程

本发明涉及绝缘涂料，特别是涉及一种应用于锂离子电池电芯铝壳表面的绝缘涂料及制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池在应用于电动汽车等实际载体时，铝壳电芯组装为pack模组。公开号cn107706449a发明专利申请公开一种方形硬壳锂离子电池及其模组，该电池包括电池壳体、收容于电池壳体内的电芯、以及密封组接于电池壳体上的电池盖板，所述电池壳体的两侧分别向内凹陷形成有第一凹槽，所述电池盖板的两侧分别向内凹陷形成有与第一凹槽相匹配的第二凹槽。当将该电池并排组成电池模组时，集合成的凹槽空间可便于散热管道的布设，而且能够有效增加单体电池与散热系统的接触面，从而提高整个电池模组的散热效率。现有技术中，铝壳表面多涂覆有绝缘层，在生产或运转过程中易被外界物质、硬质颗粒等划伤、破坏，导致绝缘失效，影响电池的安全性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种应用于锂离子电池电芯铝壳表面的绝缘涂料的制备方法，本发明所得绝缘涂料有效提供绝缘性能的同时兼顾良好的导热性，储存稳定，流平效果好。

2、为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种应用于锂离子电池电芯铝壳表面绝缘涂料的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤一、将液体聚乙二醇和纳米级al2o3-sio2复合氧化物填料搅拌混合，液体聚乙二醇包覆并吸附进入至al2o3-sio2多孔结构，得到分散有聚乙二醇的al2o3-sio2复合氧化物填料；

4、步骤二、向步骤一所得混合物料中加入固化剂分散5min至10min，搅拌分散均匀；

5、步骤三、将步骤二中混合物料加入高速气流冲击机，成型固化得到具有疏松球状结构的纳米填料-固化剂组分；

6、步骤四、将步骤三所得纳米填料-固化剂组分、双酚a环氧树脂、流平剂和安息香充分混合均匀；熔融挤出，压片，破碎，粉碎，过筛，得到绝缘粉末涂料；

7、步骤五、所述绝缘粉末涂料静电喷涂于锂离子电池电芯铝壳表面，加热固化，聚乙二醇在纳米级a l2o3-s io2复合氧化物的催化下与al2o3-s io2复合氧化物周围的环氧树脂亲核加成，同时环氧树脂与固化剂交联成膜反应，得导热绝缘膜层。

8、优选所述绝缘粉末涂料按照质量份数包括以下物质：

9、

10、优选所述绝缘粉末涂料还包括咪唑类固化促进剂，所述咪唑类固化促进剂的质量份数为2份至5份；所述咪唑类固化促进剂的添加包括以下步骤：

11、s1、将咪唑类固化促进剂分散在去离水中，将纳米级al2o3-s io2复合氧化物也分散在咪唑类固化促进剂-去离子水分散体系中，纳米级al2o3-s io2复合氧化物的多孔结构吸附溶解在去离子水中的咪唑类固化促进剂形成负载；

12、s2、过滤s1中的固体，80℃至85℃真空烘干；

13、将s2所得的负载有咪唑类固化促进剂的al2o3-s io2复合氧化物通过步骤一的方式与液体聚乙二醇混合，形成聚乙二醇对负载于a l2o3-s io2复合氧化物中咪唑类固化促进剂的包覆。

14、本发明利用al2o3-s io2复合氧化物多孔的特性，将溶解在水中的咪唑类固化促进剂通过吸附的方式进行负载，将al2o3-s io2复合氧化物-咪唑类固化促过滤烘干后使用液态的聚乙二醇包覆，由于聚乙二醇的液体特性包围并吸附在al2o3-s io2复合氧化物形成对咪唑类固化促与其他物质的隔离，尤其是与环氧树脂的有效隔离。咪唑类固化促进剂具有两个氮分子，分别出在仲胺和叔胺的位置，仲胺基的活泼氢在固化温度以下与环氧基进行反应，以连锁反应的方式与环氧树脂反应，因此，如果不能将咪唑类固化促进剂有效与环氧树脂分离，所得绝缘粉末涂料在成膜固化的过程中流平时间大大的缩短，从而导致所得膜层粗糙，也不利于导热性的改善。

15、优选所述多孔结构al2o3-s io2复合氧化物的制备方法包括以下步骤：

16、s1、将有机模板p123、硅源正硅酸四丁酯和铝源硝酸铝置于硝酸水溶液中搅拌混合均匀；

17、s2、水热反应制得前驱体；所得沉淀清洗干燥；

18、s3、煅烧s2所得沉淀，去除有机模板，获得多孔结构的al2o3-s io2复合氧化物。

19、本发明制得了具有孔结构的纳米al2o3-s io2复合氧化物，一方面有效负载咪唑类固化促进剂，同时利用自身的固体酸特性在成膜固化的过程催化聚乙二醇与环氧树脂加成反应，共同参与成膜；咪唑类固化促进剂也通过流平的过程才能接触环氧基开环聚合，在流平前因为聚乙二醇的存在以及a l2o3-s io2复合氧化物孔道的限位有效的与环氧树脂分离，因此所得绝缘导热粉末涂料流平充分，成膜光滑致密，利于热量的传递。

20、优选s1中硝酸水溶液的ph值为3至4；

21、硅与铝的摩尔比为(7至8):1；

22、p123与硅源的质量比为1:(3至5)。本发明通过硅源、铝源以及有机模板的用量控制，保证所得孔道结构的形成以及作为填料的结构稳定性。

23、优选s2中水热反应工艺条件为：反应温度105℃至130℃；反应时间10h至12h。

24、优选s3中煅烧的工艺条件如下：

25、550℃至600℃煅烧6至8小时。

26、本发明有效去除有机模板，保证硅铝复合氧化物的载体作用和催化作用。

27、优选步骤五中喷涂的工艺参数如下：

28、工作电压70kv；

29、出粉气压0.1mpa；

30、喷粉量100g/min；

31、喷涂距离150微米至200微米；

32、喷涂厚度为150μm。

33、本发明所得膜层致密，表面光滑，导热性能好。

34、优选步骤五中加热固化的操作如下：

35、喷涂完后，静置2min至3min；

36、固化温度为：180℃至200℃；

37、固化时间为：20min至25min。

38、优选s2中水热反应工艺条件为：反应温度105℃至130℃；反应时间10h至12h。

39、优选s3中煅烧的工艺条件如下：

40、550℃至600℃煅烧6至8小时。

41、优选步骤五中喷涂的工艺参数如下：

42、工作电压70kv；

43、出粉气压0.1mpa；

44、喷粉量100g/min；

45、喷涂距离150微米至200微米；

46、喷涂厚度为130μm至150μm。

47、优选步骤五中加热固化的操作如下：

48、喷涂完后，静置2min至3min；

49、固化温度为：180℃至200℃；

50、固化时间为：20min至25min。

51、固化后所得涂层的厚度为100μm至120μm。

52、本发明的另一目的在于提供一种由本发明的制备方法制得的应用于锂离子电池电芯铝壳表面的绝缘涂料。

53、通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：

54、本发明按照时间顺序先将液体聚乙二醇和纳米级a l2o3-s io2复合氧化物填料搅拌混合，液体聚乙二醇包覆并吸附进入至a l2o3-s io2多孔结构，得到分散有聚乙二醇的al2o3-s io2复合氧化物填料；而后向步骤一所得混合物料中加入固化剂分散搅拌均匀，高速气流冲击成型固化得到具有疏松球状结构的纳米填料-固化剂组分，从而实现使用固化剂和al2o3-s io2复合氧化物共同对液体聚乙二醇的分散和定位；进一步将所得纳米填料-固化剂组分、双酚a环氧树脂、咪唑、流平剂和安息香充分混合均匀；熔融挤出，压片，破碎，粉碎，过筛，得到绝缘粉末涂料；所述绝缘粉末涂料静电喷涂于锂离子电池电芯铝壳表面，加热固化，聚乙二醇在纳米级a l2o3-s io2复合氧化物的催化下与al2o3-s io2复合氧化物周围的环氧树脂亲核加成，同时环氧树脂与固化剂交联成膜反应，得导热绝缘膜层。

55、绝缘粉末涂料全部融化后开始缓慢流动，在工件表面形成薄而平整各组分相互接触发生化学反应而固化；本发明中吸附分散于多孔al2o3-s io2复合氧化物的液态聚乙二醇，a l2o3-s io2作为固体酸催化环氧基与羟基开环加成从而实现环氧树脂与多孔纳米填料的有效连接和接触，有效促进纳米填料的分散，同时也加强了填料与成膜物质的连接，所得膜层致密，且纳米填料比表面积大，有效促进导热网络的形成。相较于现有技术中使用微米级的填料或者是多种填料尺寸配合且填料的质量分数要大于40％时才能保证有效导热网络的形成，不利于膜层自身的保护性能的形成或者整体的涂层厚度要求较高；

56、本发明使用多孔纳米a l2o3-s io2复合氧化物作为绝缘导热填料的同时，也利用了氧化铝引入氧化硅使得复合氧化物具有固体酸特性，保证液体聚乙二醇与环氧树脂的有效反应，即所得膜层与绝缘填料具有良好的界面相容性，所得膜层致密，同时纳米绝缘填料借助于液体聚乙二醇的物相促进纳米绝缘填料与固体剂的相对分散，通过增大空间位阻与其余组分混料制成的过程中增加混合的均匀性，固化成膜后所得绝缘导热涂层仅需要较薄的厚度即可获得较高的导热系数，同时具有良好的化学稳定性。