1.本发明涉及新能源汽车领域，特别涉及一种防火抗石击的电池包箱体及其制备方法。
背景技术：
2.锂电池是由锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的电池，广泛用于各种需要电池供电的产品设备上，是最具实用价值的供电电源之一。在锂电池的使用环境中，温度对锂电池的充放电性能影响最大，适当的温度环境是保持锂电池充放电性能的关键所在；为了使锂电池能够在低温环境下使用，传统的解决办法是更改锂电池内部的材质，用特殊材质来制作电池，称之为“低温电池”，使之能在低温环境中使用；但是“低温电池”的制造工艺难度大，价格昂贵，能够承受的低温门限有限，且在温差较大的环境下无法承受高温的冲击。
3.在新能源电动车的推广应用中，当环境温度比较低时，电池续航里程差，特别是在冬季，续航里程比车企标定的续航里程缩短近一半，这是电动车车主烦恼的问题，也是电动车在我国北方没有得到广泛推广和接纳的原因；另外，电池理想的工作温度为15～40℃，电池中的电解液低温下冷却变粘稠，锂离子的活性下降，化学反应阻力变大，电池充放电速度变慢，容量下降，在低温寒冬条件下，充电过程对温度的要求更为严苛，锂电池在0℃以下充电易产生析锂现象，引起不可逆的损伤和安全问题，甚至会诱发短路和自燃，存在安全隐患。
4.硬质聚氨酯泡沫是最理想的保温材料之一，目前已广泛应用于冰箱、冷柜、集装箱、建筑、lng船等需要保温的领域。在电池包上覆盖一层聚氨酯保温层，将大大降低电池包内部电芯与外界环境的热传递，从而保证在外界环境温度低时，电芯依然能否维持在较理想的工作温度，但常规的聚氨酯泡沫存在易燃、防火等级低、压缩强度低、硬度小、不抗石击的不足之处。
5.中国专利cn 108559385a公开了一种新能源动力电池用保温外壳及其制备方法，其中所述保温外壳包括基底壳体，及设于基底壳体内端面上的保温层；所述保温层由占比为10～90％的a组分与占比为10～90％的b组分反应固化形成；其中，所述a组分包括如下质量占比的原料：多元醇30～97.6份，交联剂1～30份，发泡剂0.1～8份，稳泡剂0.1～10份，催化剂0.1～3份和功能助剂0～50份；所述b组分包括二异氰酸酯、多异氰酸酯、二异氰酸酯的预聚物和/或多异氰酸酯的预聚物，但其保温层设置于基底壳体内端面上，空间有限，若电池热失控的话，存在安全隐患；且并未公开保温层的物理性能，无法满足新能源电动车电池包对防火性能、保温性能、抗石击性能的指标要求。
6.中国专利cn 109585734 a公开了一种新能源动力电池箱体及喷涂工艺，通过以喷涂工艺的方式在壳体的内外部设置保温层，其不受壳体外在结构形状的影响，保温效果好且一体成型；由于基底外壳上的保温层由喷涂工艺形成的，便于对保温层厚度和均匀性控制；但其缺少详细的数据支撑，无法确保所喷涂的聚氨酯泡沫层能够达到电动车材料需要
满足的防火性能、保温性能、抗石击性能的要求，且其电池性能随温度的衰减较快，不利于电池续航里程的稳定。
技术实现要素：
7.本发明所要解决的技术问题之一是，现有技术中电池包箱体的防火性能差、不抗石击、保温性能差导致电池在极寒天气条件下续航里程降低的问题，提供一种防火抗石击的电池包箱体，该电池包箱体具有防火性能好、压缩强度大、抗石击性能好、保温效果好使得电池在极寒天气条件下续航里程降低少的优点。
8.本发明所要解决的技术问题之二是，提供一种与技术问题之一相对应的防火抗石击电池包箱体的制备方法。
9.为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种防火抗石击的电池包箱体，包括上盖板1和电池托盘2，上盖板1的顶面外侧设有顶面保温层4-1，电池托盘2的外侧至少设有底面保温层4-2；其中，所述的顶面保温层4-1和底面保温层4-2均为聚氨酯泡沫，由组分a和组分b组成，组分a与组分b的重量比为1：1～1.1，组分a以重量份数计包括：低粘度聚醚多元醇4～6份、高官聚醚多元醇4～6份、阻燃聚酯多元醇60～65份、阻燃剂20～25份、泡沫稳定剂0.5～1.5份、催化剂3～5份、物理发泡剂0.5～1份、抗氧剂0.5～1份；其中，低粘度聚醚多元醇为以甘油为起始剂的多元醇，粘度＜700mpa
·
s、官能度为2～4、羟值为160～260mgkoh/g；高官聚醚多元醇为以山梨醇或蔗糖为主要起始剂的聚醚多元醇，官能度为4～6，羟值为380～550mgkoh/g；阻燃聚酯多元醇的官能度为2～3、羟值为210～280mgkoh/g；组分b为多次甲基多苯基多异氰酸酯；且所述的聚氨酯泡沫层的密度为150～300kg/m3，压缩强度＞1600kpa，表面卲c硬度≥65，防火等级为v0，导热系数《0.03w/m
·
k@25℃。
10.进一步地，所述的低粘度聚醚多元醇选自che-307或che-310中的至少一种；高官聚醚多元醇选自nj-8238、nj-6305c或nj-4110a中的至少一种；阻燃聚酯多元醇选自ps7001、terol 250、skr-240b或hf8730中的至少一种。
11.进一步地，所述的阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂；泡沫稳定剂选自非水解硅类表面活性剂或聚硅氧烷型表面活性剂中的至少一种；催化剂选自胺类催化剂或金属催化剂中的至少一种。
12.进一步地，阻燃剂选自tep、tcpp、tcep、tdcpp、fr530或dmmp中的至少一种；泡沫稳定剂选自l6900、l6100、dc193、b8462、lk443或lk221中的至少一种；催化剂选自pc5、pc8、pc-41、tmr-2、a33、k15、pc46、kac或bdmaee中的至少三种。
13.进一步地，所述的抗氧剂选自irganox 1076、anox pp18或irganox 1135中的至少一种；物理发泡剂选自hfc 245fa、hfc 365/227、hfo 1233zd或hfo 1336mzz中的至少一种；所述的多次甲基多苯基多异氰酸酯选自m20s、pm200或suprasec5005中的至少一种。
14.进一步地，所述的阻燃聚酯多元醇选自ps7001、terol 250、skr-240b或hf8730中的至少两种；催化剂选自pc5、pc8、pc-41、tmr-2、a33、k15、pc46、kac或bdmaee中的至少四种。
15.进一步地，电池托盘2的外侧还设有侧面保温层4-3，该侧面保温层4-3为聚氨酯泡沫，其密度为150～300kg/m3，压缩强度＞1600kpa，表面卲c硬度≥65，防火等级为v0，导热系
数《0.03w/m
·
k@25℃。
16.进一步地，上盖板1与顶面保温层4-1之间设有顶面胶水层3-1，电池托盘2底面与底面保温层4-2之间设有底面胶水层3-2，电池托盘侧面与侧面保温层4-3之间设有侧面胶水层3-3，且胶水层的涂覆量为50～100g/m2。
17.进一步地，所述的顶面胶水层3-1、底面胶水层3-2和侧面胶水层3-3所用胶水的粘度为2000～3800mpa
·
s@25℃，nco％为13～18％，比重为1.12～1.20％。
18.进一步地，顶面保温层4-1、底面保温层4-2和侧面保温层4-3的密度为180～250kg/m3。
19.进一步地，所述的顶面保温层4-1、底面保温层4-2和侧面保温层4-3的厚度为2～30mm。
20.进一步地，所述的顶面保温层4-1、底面保温层4-2和侧面保温层4-3的厚度为7～27mm。
21.进一步地，所述的顶面保温层4-1、底面保温层4-2和侧面保温层4-3通过喷涂或贴合的方式与相邻层连接。
22.为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种防火抗石击的电池包箱体的制备方法，包括以下步骤：
23.(a)准备好上盖板1和电池托盘2；
24.(b)在上盖板1的顶面外侧喷涂或贴合聚氨酯泡沫，形成顶面保温层4-1；
25.(c)至少在电池托盘2的底面外侧喷涂或贴合聚氨酯泡沫，形成底面保温层4-2，得到防火抗石击的电池包箱体；
26.其中，所述的聚氨酯泡沫的密度为150～300kg/m3，压缩强度＞1600kpa，表面卲c硬度≥65，防火等级为v0，导热系数《0.03w/m
·
k@25℃。
27.进一步地，所述的聚氨酯泡沫由组分a和组分b组成，组分a与组分b的重量比为1：1～1.1，组分a以重量份数计包括：低粘度聚醚多元醇4～6份、高官聚醚多元醇4～6份、阻燃聚酯多元醇60～65份、阻燃剂20～25份、泡沫稳定剂0.5～1.5份、催化剂3～5份、物理发泡剂0.5～1份、抗氧剂0.5～1份；其中，低粘度聚醚多元醇为以甘油为起始剂的多元醇，粘度＜700mpa
·
s、官能度为2～4、羟值为160～260mgkoh/g；高官聚醚多元醇为以山梨醇或蔗糖为主要起始剂的聚醚多元醇，官能度为4～6，羟值为380～550mgkoh/g；阻燃聚酯多元醇的官能度为2～3、羟值为210～280mgkoh/g；组分b为多次甲基多苯基多异氰酸酯。
28.进一步地，所述的低粘度聚醚多元醇选自che-307或che-310中的至少一种；高官聚醚多元醇选自nj-8238、nj-6305c或nj-4110a中的至少一种；阻燃聚酯多元醇选自ps7001、terol250或hf8730中的至少一种。
29.进一步地，所述的阻燃剂选自tep、tcpp、tcep、tdcpp、fr530或dmmp中的至少一种；泡沫稳定剂选自l6900、l6100、dc193、b8462、lk443或lk221中的至少一种；催化剂选自pc5、pc8、pc41、tmr-2、a33、k15、pc46、kac或bdmaee中的至少三种。
30.进一步地，所述的抗氧剂选自irganox 1076、anox pp18或irganox 1135中的至少一种；物理发泡剂选自hfc 245fa、hfc 365/227、hfo 1233zd或hfo 1336mzz中的至少一种。
31.进一步地，在电池托盘的侧面外侧也喷涂或贴合聚氨酯泡沫层，形成侧面保温层4-3。
32.进一步地，在喷涂或贴合聚氨酯泡沫之前，先喷涂胶水，形成顶面胶水层3-1、底面胶水层3-2和侧面胶水层3-3，所述胶水的粘度为2000～3800mpa
·
s@25℃，nco％为13～18％，比重为1.12～1.20％。
33.进一步地，喷涂时将组分a与组分b按照重量份数比1：1～1.1通过高压喷涂机均匀混合，雾化发泡，泡沫迅速成型熟化形成聚氨酯泡沫层；其中，高压喷涂机的操作条件为：喷枪口与基面距离为300～450mm，移动速度均匀，喷涂施工环境温度为10～25℃，相对湿度小于85％，施工时风速不超过5m/s
34.本发明提供的防火抗石击的电池包箱体，通过在电池托盘底面外侧、侧面外侧及上盖板的顶面外侧设置聚氨酯泡沫保温层，该聚氨酯泡沫的密度为150～300kg/m3、压缩强度＞1600kpa、表面卲c硬度≥65，抗石击性能好；通过ul-94v0的防火性能测试，防火性能好；导热系数《0.03w/m
·
k@25℃，保温效果好；使得电池包箱体同时具有防火性能好、抗石击，保温效果好、电池性能受温度影响小的优点，可有效降低电池包与外界环境的热量传递；另外，胶水层的设置还使得聚氨酯泡沫保温层与电池托盘或上盖板之间的粘结性更好，低温下不易脱落，取得了好的技术效果。
35.本说明书中聚氨酯泡沫及电池包箱体的性能数据采用的检测标准如下：
36.密度：gb/t 6343-2009
37.压缩强度：gb/t 8813-2020
38.表面卲c硬度：gb/t 2411-2008
39.导热系数：gb/t 10294-2008
40.防火等级：ul-94
41.温降时间：铝盒模拟实验，具体过程为：制作两个铝盒模拟电池托盘，一个无保温层，另一个按本发明的技术方案进行喷涂保温，铝盒内放置参照电芯，并在铝盒内部的中间、次外层、外层位置分别安装温度传感器。先将两个铝盒放置在25℃的恒温环境中，然后同时放进-20℃的恒温环境中，记录铝盒内各点温度从25℃降到0℃所需的时间，记为温降时间。
附图说明
42.附图1是本发明中防火抗石击的电池包箱体的结构截面示意图。
43.附图1中，1为上盖板，2为电池托盘，3-1为顶面胶水层，3-2为底面胶水层，3-3为侧面胶水层，4-1为顶面保温层，4-2为底面保温层，4-3为侧面保温层。
具体实施方式
44.下面将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
45.表1原料清单
46.[0047][0048]
【实施例1】
[0049]
一种防火抗石击的电池包箱体的制备方法，包括以下步骤：
[0050]
(a)准备好上盖板1和电池托盘2；
[0051]
(b)在上盖板1的顶面外侧喷涂聚氨酯泡沫，形成厚度为7mm的顶面保温层4-1；
[0052]
(c)在电池托盘2的底面外侧和侧面外侧喷涂聚氨酯泡沫，分别形成厚度为7mm的底面保温层4-2、侧面保温层4-3，得到防火抗石击的电池包箱体；
[0053]
其中，所述的聚氨酯泡沫的密度为180kg/m3，压缩强度为1652kpa，防火等级为v0，25℃的导热系数为0.025w/m
·
k；
[0054]
其中，聚氨酯泡沫由组分a和组分b组成，组分a以重量份数计包括：低粘度聚醚多元醇che-307 5份、高官聚醚多元醇nj-6305c 5份、阻燃聚酯多元醇terol 250 18份、hf 8730 45份、阻燃剂tep 23份、泡沫稳定剂dc193 0.8份、催化剂pc-5 1.5份、a33 0.6份、k15 0.4份、tmr-2 0.5份、物理发泡剂hfc 245fa 1.0份、抗氧剂irganox 1076 0.5份；组分b为多次甲基多苯基多异氰酸酯m20s 105份；
[0055]
喷涂时将组分a与组分b按照重量份数比通过高压喷涂机均匀混合，雾化发泡，泡沫迅速成型熟化形成聚氨酯泡沫层；其中，高压喷涂机的操作条件为：喷枪口与基面距离为400mm，移动速度均匀，喷涂施工环境温度为23℃，相对湿度小于85％，施工时风速不超过5m/s。
[0056]
【实施例2】
[0057]
一种防火抗石击的电池包箱体的制备方法，包括以下步骤：
[0058]
(a)准备好上盖板1和电池托盘2；
[0059]
(b)在上盖板1的顶面外侧喷涂胶水suprasec 2060，形成涂覆量为50～100g/m2的顶面胶水层3-1；在电池托盘2的底面外侧及侧面外侧喷涂涂覆量为50～100g/m2的胶水，分别形成底面胶水层3-2、侧面胶水层3-3；
[0060]
(c)在顶面胶水层3-1、底面胶水层3-2的外侧分别喷涂厚度为22mm的聚氨酯泡沫，形成顶面保温层4-1、底面保温层4-2，在侧面胶水层3-3的外侧贴合厚度为22mm的聚氨酯泡沫，形成侧面保温层4-3，得到防火抗石击的电池包箱体；
[0061]
其中，聚氨酯泡沫的性能指标数据为：密度200kg/m3，压缩强度1695kpa，防火等级v0，25℃的导热系数0.025w/m
·
k，具体的聚氨酯泡沫的配方组成见表2所示，喷涂发泡时高压喷涂机的操作条件与实施例1相同。
[0062]
【实施例3】
[0063]
一种防火抗石击的电池包箱体的制备方法，包括以下步骤：
[0064]
(a)准备好上盖板1和电池托盘2；
[0065]
(b)在上盖板1的顶面外侧喷涂聚氨酯泡沫，形成厚度为7mm的顶面保温层4-1，电池托盘2的底面和侧面外侧喷涂聚氨酯泡沫，分别形成厚度为7mm的底面保温层4-2、侧面保温层4-3，得到防火抗石击的电池包箱体；
[0066]
其中，聚氨酯泡沫的性能指标数据为：密度243kg/m3，压缩强度1785kpa，防火等级v0，25℃的导热系数0.026w/m
·
k，具体的聚氨酯泡沫的配方组成见表2所示，喷涂发泡时高压喷涂机的操作条件与实施例1相同。
[0067]
【实施例4】
[0068]
一种防火抗石击的电池包箱体的制备方法，包括以下步骤：
[0069]
(a)准备好上盖板1和电池托盘2；
[0070]
(b)在上盖板1的顶面外侧喷涂胶水suprasec 2060，形成厚度为涂覆量为50～
100g/m2的顶面胶水层3-1；在电池托盘2的底面外侧及侧面外侧喷涂厚度为涂覆量为50～100g/m2的胶水，分别形成底面胶水层3-2、侧面胶水层3-3；
[0071]
在顶面胶水层3-1、底面胶水层3-2的外侧分别喷涂厚度为22mm的聚氨酯泡沫，形成顶面保温层4-1、底面保温层4-2，在侧面胶水层3-3的外侧贴合厚度为22mm的聚氨酯泡沫，形成侧面保温层4-3，得到防火抗石击的电池包箱体；
[0072]
其中，聚氨酯泡沫的性能指标数据为：密度218kg/m3，压缩强度1732kpa，防火等级v0，25℃的导热系数0.026w/m
·
k，具体的聚氨酯泡沫的配方组成见表2所示，喷涂发泡时高压喷涂机的操作条件与实施例1相同。
[0073]
【实施例5】
[0074]
一种防火抗石击的电池包箱体的制备方法，包括以下步骤：
[0075]
(a)准备好上盖板1和电池托盘2；
[0076]
(b)在上盖板1的顶面外侧喷涂胶水suprasec 2060，形成厚度为涂覆量为50～100g/m2的顶面胶水层3-1；在电池托盘2的底面外侧及侧面外侧喷涂厚度为涂覆量为50～100g/m2的胶水，分别形成底面胶水层3-2、侧面胶水层3-3；
[0077]
在顶面胶水层3-1、底面胶水层3-2的外侧分别喷涂厚度为27mm的聚氨酯泡沫，形成顶面保温层4-1、底面保温层4-2，在侧面胶水层3-3的外侧贴合厚度为27mm的聚氨酯泡沫，形成侧面保温层4-3，得到防火抗石击的电池包箱体；
[0078]
其中，聚氨酯泡沫的性能指标数据为：密度246kg/m3，压缩强度1799kpa，防火等级v0，25℃的导热系数0.026w/m
·
k，具体的聚氨酯泡沫的配方组成见表2所示，喷涂发泡时高压喷涂机的操作条件与实施例1相同。
[0079]
【实施例6】
[0080]
电池包箱体的保温效果模拟实验，具体过程如下：
[0081]
(a)准备6个尺寸为24cm
×
24cm
×
12cm的铝盒替代电池包箱体，铝盒分别标记为1#、2#、3#、4#、5#、6#，铝盒内均放置参照电芯材料，并在铝盒内部中心位置、次外侧位置、外侧位置分别安装温度传感器；
[0082]
(b)在2#～6#铝盒的外表面分别按照实施例1～5的技术方案进行箱体保温处理，得到分别具有实施例1～5保温层结构的模拟电池包箱体；
[0083]
将未经保温处理的1#铝盒，以及经过保温处理的2#～6#铝盒，同时放入25℃的环境中进行恒温处理，然后同时放进-20℃的恒温环境中，记录铝盒内不同位置温度从25℃降到0℃所需的时间，记为温降时间，具体结果见表2所示。
[0084]
表2铝盒模拟实验结果数据
[0085][0086]
采用本发明的电池包箱体的防火等级为v0，防火性能好，实施例6中保温模拟实验表明采用实施例1～5保温方案的铝盒(2#～6#)内部温度随低温环境温度变化的衰减小，温降时间长，保温效果好；且本发明的技术方案不需要额外增设聚脲或钢板，就具有表面硬度大、抗石击的优点；胶水的使用还进一步增强了聚氨酯泡沫与电池托盘或上盖板之间的粘结性，不易脱落；可用于新能源电动车的电池包箱体的工业生产中。