本申请涉及电池,特别是涉及一种电池外壳及其制备方法和二次电池。
背景技术:
1、传统化石燃料的规模使用导致资源短缺和环境污染等问题日益加重,加快能源结构转型和开发清洁可再生新能源具有重要意义。其中,锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长、倍率性能好和造价成本低等优点,在3c产品、储能系统和动力电池领域应用广泛。
2、在传统的锂离子电池中,电芯壳体大多采用具有导电性、容易带电的金属铝壳。为保证电池的使用安全性,通常需要对电芯外表面进行绝缘防护处理。目前,锂离子电池普遍在金属铝壳上贴覆一层蓝膜作为防护膜,以起到绝缘防护和磨损防护的作用。但是,蓝膜具有热导率低、不耐高温和可燃等缺陷,严重限制了电池的散热性能和高温防护性能。
技术实现思路
1、基于此,有必要提供一种电池外壳及其制备方法和二次电池,以解决蓝膜的热导率低,严重阻碍了锂离子电池的散热的问题。
2、本申请的上述目的是通过如下技术方案进行实现的:
3、本申请第一方面,提供一种电池外壳,包括壳体以及覆盖于所述壳体之上的导热绝缘涂层;
4、所述导热绝缘涂层包括如下重量份的原料:
5、水性环氧树脂40份~60份、
6、固化剂10份~30份、
7、改性填料5.1份~20.5份、
8、流平剂0.2份~2份、以及
9、阻燃剂2份~6份;
10、所述改性填料包括导热填料以及负载于所述导热填料之上的硅烷偶联剂;
11、所述导热填料和所述硅烷偶联剂的质量比为(5~20):(0.1~0.5)。
12、在其中一个实施例中,所述导热填料包括氮化铝、氮化硼、氮化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化铍以及氧化硅中的一种或几种。
13、在其中一个实施例中,所述硅烷偶联剂包括3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷以及3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
14、在其中一个实施例中,所述水性环氧树脂包括双酚a型环氧树脂、四溴双酚a型环氧树脂、氟化环氧树脂、酚醛环氧树脂以及缩水甘油胺型环氧树脂中的一种或几种。
15、在其中一个实施例中,所述固化剂包括胺类固化剂、酸酐类固化剂、咪唑类固化剂以及酰肼类固化剂中的一种或几种。
16、在其中一个实施例中,所述流平剂包括聚乙二醇、聚乙烯亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚丙烯酸含氟酯中的一种或多种。
17、在其中一个实施例中,所述阻燃剂包括二氧化硅、滑石粉、氢氧化铝、磷酸铵以及四溴双酚a双(二溴丙基)醚中的一种或多种。
18、在其中一个实施例中,所述导热绝缘涂层还包括0.1份~1份颜料,所述颜料包括氧化铁红、氧化铁蓝、酞青蓝、酞青绿、钼铬红以及铬黄中的一种或几种。
19、在其中一个实施例中,所述导热绝缘涂层的厚度为100μm~300μm;
20、所述壳体面向所述导热绝缘涂层的一侧设有多个凹槽,所述凹槽的深度小于所述壳体的厚度,所述凹槽的深度小于所述导热绝缘涂层的厚度。
21、在其中一个实施例中,所述凹槽的深度为所述壳体的厚度的2%~30%。
22、本申请第二方面,提供一种如上所述的电池外壳的制备方法,包括以下步骤:
23、提供含有水性环氧树脂、固化剂、改性填料、流平剂、阻燃剂以及颜料的水性涂料;
24、将所述水性涂料覆盖于壳体之上,形成液膜;
25、于80℃~160℃下固化处理2h~4h,使所述液膜固化形成导热绝缘涂层。
26、在其中一个实施例中,所述水性涂料的制备方法包括以下步骤:
27、将所述改性填料均匀分散于所述水性环氧树脂中,得到胶液;
28、混合所述胶液、所述固化剂、所述流平剂、所述阻燃剂、所述颜料以及所述水,得到所述水性涂料;
29、其中,所述改性填料的制备方法包括以下步骤:
30、混合所述导热填料、所述硅烷偶联剂和溶剂,于60℃~80℃下改性反应4h~6h,以使所述硅烷偶联剂负载于所述导热填料之上,得到混合物;
31、将所述混合物进行纯化处理、研磨处理和筛分处理,得到所述改性填料。
32、在其中一个实施例中,在将所述水性涂料覆盖于壳体之上的步骤之前,还包括以下步骤:
33、通过压制成型法,在所述壳体面向所述导热绝缘涂层的一侧形成多个凹槽。
34、本申请第三方面,提供一种二次电池,包括如上所述的电池外壳,或者包括采用如上所述的电池外壳的制备方法制得的电池外壳。
35、本申请至少具有以下有益效果:
36、本申请采用电阻率高、介电损耗低、机械性能优异、化学稳定性好以及耐高温的水性环氧树脂为基体,使得导热绝缘涂层具备良好的绝缘性、机械强度和耐高温性能;采用绝缘性高和导热性高的导热填料,并在其表面负载硅烷偶联剂,使其可以均匀分散于导热绝缘涂层之中,并构筑形成稳定完善的导热网络和绝缘网络,使得导热绝缘涂层具备优异的绝缘耐高压性能和导热性能;固化剂用于使水洗环氧树脂固化,阻燃剂用于提升阻燃效果,流平剂用于形成平整均匀、没有气泡的涂层。将特定配比的水性环氧树脂、固化剂、改性填料等原料制成导热绝缘涂层,并将导热绝缘涂层覆盖于壳体之上,能够有效地提升电池外壳的绝缘性能、散热性能和高温防护性能,从而提高电池的使用安全性并降低电池的热管理能耗。此外,本申请提供的电池外壳的生产工艺简单、无环境污染、制备成本低,非常适合批量生产。
1.一种电池外壳,其特征在于,包括壳体以及覆盖于所述壳体之上的导热绝缘涂层;
2.如权利要求1所述的电池外壳,其特征在于,所述导热填料包括氮化铝、氮化硼、氮化硅、氧化铝、氧化镁、氧化锌、氧化铍以及氧化硅中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的电池外壳,其特征在于,所述硅烷偶联剂包括3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-(异丁烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷以及3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
4.如权利要求1~3中任一项所述的电池外壳,其特征在于,满足以下条件中的一个或几个:
5.如权利要求4所述的电池外壳,其特征在于,所述导热绝缘涂层的厚度为100μm~300μm;
6.如权利要求5所述的电池外壳,其特征在于,所述凹槽的深度为所述壳体的厚度的2%~30%。
7.一种如权利要求1~6中任一项所述的电池外壳的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
8.如权利要求7所述的电池外壳的制备方法,其特征在于,所述改性填料的制备方法包括以下步骤:
9.如权利要求7所述的电池外壳的制备方法,其特征在于,在将所述水性涂料覆盖于壳体之上的步骤之前,还包括以下步骤:
10.一种二次电池,其特征在于,包括如权利要求1~6中任一项所述的电池外壳,或者包括采用如权利要求7~9中任一项所述的电池外壳的制备方法制得的电池外壳。