一种自绝缘电池模组及其底部绝缘层的覆盖方法与流程

本发明涉及新能源储能电池绝缘技术，尤其涉及一种自绝缘电池模组及其底部绝缘层的覆盖方法。

背景技术：

1、近年来，受国际形势和国内政策影响，新能源储能电池吸引了大量的研究兴趣。但是，电池模组的绝缘始终作为电池系统安全的核心问题，一直受到广大研究者的关注。目前，电池模组的主要绝缘措施为，电池模组上特别是与机箱等金属接触的位置粘贴聚碳酸酯(pc)、聚丙烯(pp)绝缘纸等绝缘材料，实现绝缘，而这种绝缘方式增加了产品的生产加工成本且降低了电池包的空间利用率。

2、因此，开发一款易制备、低成本且具有自绝缘的电池模组成为当下储能行业的主要任务。而具有半导体性质的过渡金属和后过渡金属氧化物是一种良好的氧化物介电材料。然而，高质量、晶圆级尺寸的氧化物薄膜，特别是对于非层状晶体结构的氧化物而言，其合成和转移一直是一个技术难题；并且现有的从液态金属表面剥离的金属氧化物薄膜面积小，无空间上限域的图案化，均为一次氧化得到，会出现氧化后金属的浪费。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，提供一种自绝缘电池模组及其底部绝缘层的覆盖方法，通过在非浸润液态镓表面自限制制备了ga2o3薄膜，通过限域按压的手段制备到电芯表面，可覆盖在电池模组蓝膜的任意位置，实现了电池模组的自绝缘。

2、为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种自绝缘电池模组，包括多个大面正反交替排列的方形电芯，所述方形电芯的电极向上，其顶部设置有连接方形电芯上电极的ccs铝排；多个所述方形电芯构成长条形的电池模组，所述电池模组底面覆盖有ga2o3薄膜层，该ga2o3薄膜层构成绝缘层，所述电池模组的左右两端分别设置有一块一体式塑料端板，所述ccs铝排底部两端分别与电池模组左右两端的两块一体式塑料端板顶部固定连接在一起；所述电池模组及左右两端的两块一体式塑料端板外侧通过塑钢带捆扎在一起。

3、作为优选，所述一体式塑料端板与对应的方形电芯之间设置有端部泡棉层，所述端部泡棉层的中心部位设置有镂空；所述一体式塑料端板上对应方形电芯的正面设置有内凹的控胶槽，所述镂空与所述控胶槽相互对应。

4、作为优选，相邻两组方形电芯之间设置有间隔泡棉层。

5、作为优选，所述一体式塑料端板的顶部设置有预埋螺母，所述预埋螺母具有多个，其沿一体式塑料端板的左右长度方向均布设置，所述ccs铝排通过螺栓与一体式塑料端板上对应的预埋螺母固定连接在一起。

6、作为优选，所述一体式塑料端板的背面设置有能够加强其结构强度的栅格槽，左右两侧设置有相互对称的凹槽。

7、作为优选，所述塑钢带具有多个，上下设置，塑钢带上对应其中一块一体式塑料端板的内侧面设置有呈锯齿状的限位凸起。

8、一种自绝缘电池模组底部绝缘层的覆盖方法，包括以下步骤：

9、(a)先对电池模组底部进行丙酮、异丙醇、去离子水清洗，清除油脂等有机残留，并使电池模组底部蓝膜表面富羟基化；

10、(b)通过氧等离子体表面处理仪对电池模组底部再进行氧等离子体处理，使电池模组底部蓝膜表面活化；

11、(c)在50℃的加热台上加热镓锭，直至镓锭完全融化；

12、(d)使用移液枪滴取80ml液态镓至定制的覆膜槽中；

13、(e)在可控氧环境下，对覆膜槽中的液态镓进行氧化，持续60min；

14、(f)通过吊装工装将底部表面处理后的电池模组吊到覆膜槽上方，然后对电池模组进行按压，使其底面与覆膜槽内的液态镓接触，按压20min后抬起，等待60min后再行按压，重复3～5次，直到电池模组底部蓝膜覆盖满ga2o3薄膜层；

15、(g)将底面覆盖满ga2o3薄膜层的电池模组吊至恒温恒湿房，保持60min，完成自绝缘模组的制备。

16、作为优选，所述吊装工装由左右对称设置的两组支架和架设在两组支架之间的吊板组成；所述电池模组通过设置在两端的吊装把手吊挂在所述吊板上，所述覆膜槽位于对称设置的两组支架之间，其位于电池模组的正下方；所述支架包括底座，底座上设置有竖向向上的支撑柱，所述支撑柱上沿其高度方向上下等间距并列设置有若干顶面水平的托板，所述吊板的端部架设在其中一块托板上，吊板的左右两端高度保持一致。

17、作为优选，所述吊装把手呈“π”形结构，其由两根左右并列设置的吊臂以及连接两根吊臂顶部的横杆组成，所述吊臂的底部前端设置有吊钩，所述吊钩、吊臂和横杆一体成型。

18、作为优选，所述覆膜槽为al2o3槽。

19、与现有技术相比，这种自绝缘电池模组及其底部绝缘层的覆盖方法具有以下优点：

20、(1)通过定量液态液态镓注入定制模槽，覆膜时通过按压形式破坏了薄膜与液态金属的形态，多次氧化直至金属耗尽，无需剥离便使薄膜覆盖需求区域，薄膜面积大，可实现区域化、图案化，且一定程度上减少了液态镓的浪费，通过空间上的限制，实现宏观大面积制备，且可以在宏观物体的任意位置，以任意面积呈现，实现了无污染、大面积氧化镓薄膜的制备，解决了氧化镓难以大面积、无污染制备的难题。

21、(2)由具有超宽禁带的氧化镓作为电池模组的绝缘增强层，同时将电池模组上使用了一体式塑料端板及塑钢带，取消了所有电池模组与电池包机箱接触位置的绝缘片，实现了电池模组的自绝缘，减少了pc、pp等绝缘增强材料的使用，减少了物料数量，降低了成本与生产难度，增加了电池空间利用率，提高了市场竞争力。

技术特征：

1.一种自绝缘电池模组，其特征是，包括多个大面正反交替排列的方形电芯(12)，所述方形电芯(12)的电极向上，其顶部设置有连接方形电芯(12)上电极的ccs铝排(13)；多个所述方形电芯(12)构成长条形的电池模组，所述电池模组底面覆盖有ga2o3薄膜层，该ga2o3薄膜层构成绝缘层(11)，所述电池模组的左右两端分别设置有一块一体式塑料端板(14)，所述ccs铝排(13)底部两端分别与电池模组左右两端的两块一体式塑料端板(14)顶部固定连接在一起；所述电池模组及左右两端的两块一体式塑料端板(14)外侧通过塑钢带(15)捆扎在一起。

2.根据权利要求1所述的一种自绝缘电池模组，其特征是，所述一体式塑料端板(14)与对应的方形电芯(12)之间设置有端部泡棉层(17)，所述端部泡棉层(17)的中心部位设置有镂空(171)；所述一体式塑料端板(14)上对应方形电芯(12)的正面设置有内凹的控胶槽(140)，所述镂空(171)与所述控胶槽(140)相互对应。

3.根据权利要求1所述的一种自绝缘电池模组，其特征是，相邻两组方形电芯(12)之间设置有间隔泡棉层(16)。

4.根据权利要求1所述的一种自绝缘电池模组，其特征是，所述一体式塑料端板(14)的顶部设置有预埋螺母(143)，所述预埋螺母(143)具有多个，其沿一体式塑料端板(14)的左右长度方向均布设置，所述ccs铝排(13)通过螺栓与一体式塑料端板(14)上对应的预埋螺母(143)固定连接在一起。

5.根据权利要求1所述的一种自绝缘电池模组，其特征是，所述一体式塑料端板(14)的背面设置有能够加强其结构强度的栅格槽(41)，左右两侧设置有相互对称的凹槽(142)。

6.根据权利要求1所述的一种自绝缘电池模组，其特征是，所述塑钢带(15)具有多个，上下设置，塑钢带(15)上对应其中一块一体式塑料端板(14)的内侧面设置有呈锯齿状的限位凸起(151)。

7.一种如权利要求1中自绝缘电池模组底部绝缘层的覆盖方法，其特征是，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种自绝缘电池模组底部绝缘层的覆盖方法，其特征是，所述吊装工装由左右对称设置的两组支架(4)和架设在两组支架(4)之间的吊板(5)组成；所述电池模组通过设置在两端的吊装把手(2)吊挂在所述吊板(5)上，所述覆膜槽(3)位于对称设置的两组支架(4)之间，其位于电池模组的正下方；所述支架(4)包括底座(41)，底座(41)上设置有竖向向上的支撑柱(42)，所述支撑柱(42)上沿其高度方向上下等间距并列设置有若干顶面水平的托板(43)，所述吊板(5)的端部架设在其中一块托板(43)上，吊板(5)的左右两端高度保持一致。

9.根据权利要求8所述的一种自绝缘电池模组底部绝缘层的覆盖方法，其特征是，所述吊装把手(2)呈“π”形结构，其由两根左右并列设置的吊臂(21)以及连接两根吊臂(21)顶部的横杆(22)组成，所述吊臂(21)的底部前端设置有吊钩(23)，所述吊钩(23)、吊臂(21)和横杆(22)一体成型。

10.根据权利要求7所述的一种自绝缘电池模组底部绝缘层的覆盖方法，其特征是，所述覆膜槽(3)为al2o3槽。

技术总结
本发明公开了一种自绝缘电池模组及其底部绝缘层的覆盖方法，所述自绝缘电池模组包括多个大面正反交替排列的方形电芯，其顶部设置有CCS铝排；多个所述方形电芯构成电池模组，所述电池模组底面覆盖有Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;薄膜层，构成绝缘层，电池模组的左右两端分别设置有一块一体式塑料端板，所述电池模组及左右两端的两块一体式塑料端板外侧通过塑钢带捆扎在一起。这种自绝缘电池模组及其底部绝缘层的覆盖方法无需剥离便使薄膜覆盖需求区域，薄膜面积大，可实现区域化、图案化，且一定程度上减少了液态镓的浪费，解决了氧化镓难以大面积、无污染制备的难题，实现了电池模组的自绝缘，降低了成本与生产难度，增加了电池空间利用率，提高了市场竞争力。

技术研发人员：赵鹏,顾亮亮,张驰远,张佳杰,王瑞,赵锐,谢韵,林枭斌
受保护的技术使用者：南通沃太新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16