[发明专利]一种金属及复合材料板混合设计的电池壳结构及制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种由金属及复合材料板混合制成的电池壳结构及制备工艺，具体涉及一种由金属及复合材料板混合设计层合板制成的电池壳外壁及内部可采用的加强筋结构，金属-复合材料层压板及其弯折工艺在制造电池壳中的应用及电池壳各部分之间的连接工艺。

背景技术

随着电动车产业的不断发展及汽车被动安全要求的不断提高，也提高了对电池壳抗冲击性能要求。在电动汽车行驶过程中，汽车底盘会受到路面砂石的冲击，具有较大动能的石块容易对电池壳底部造成冲击破坏。当汽车受到侧面撞击时，电池壳整体受到较大冲击破坏载荷。纯纤维增强复合材料制成的电池壳由于复合材料固有的脆性断裂特性，在此工况下吸能能力不如传统带有延性损伤特性的金属材料电池壳。金属-复合材料层压板具有复合材料的高比刚，高比强的特点，同时具有类似金属的延性特性，因此制成的电池壳具有良好的抗冲击吸能效果。传统复合材料电池壳一般通过模压制成原材料及设备成本较高。较薄的金属-复合材料层压板具有较好的弯曲塑性，弯折工艺对原材料及设备要求简单，易于实现工业大批量生产。

目前关于金属-复合材料层压板具有类似金属的延性特性的研究有，Cheng Liu,Dandan Du,Huaguan Li,Yubing Hu,Yiwei Xu,Jingming Tian,Gang Tao,Jie Tao,Interlaminar failure behavior of GLARE laminates under short-beam three-point-bendingload,In Composites Part B:Engineering,Volume 97,2016,Pages 361-367,ISSN 1359-8368,https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.05.003.

(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S135983681630573X)

Keywords:A.Hybrid；A.Laminates；B.Debonding；D.Mechanical testing

该文献为材料的理论研究，介绍了金属-复合材料层压板的弯曲力学性能，未涉及到工程应用。

专利，一般复合材料电池壳设计专利如CN201110065599，CN97116987，CN201510164046只采用单一复合材料，没有将复合材料与金属结合，因而结构的抗冲击能力差，断裂脆性强，不利于电池壳的冲击吸能。

发明内容

本发明技术解决问题：为了解决复合材料电池壳现有的批量生产成本高，受冲击断裂韧性差的缺点，提供一种金属及复合材料板混合设计的电池壳结构及制备工艺，利用金属-复合材料层压板的弯折性能，将弯折后金属-复合材料层压板组件组合成复杂的电池壳体结构，能大批量生产，大幅降低制作成本,使得金属-复合材料层压板复合材料在汽车零部件生产中占有一席之地。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种金属-复合材料板混合设计的电池壳结构，包括电池壳主体和电池壳盖，所述电池壳主体包括电池壳侧壁和电池壳底板，所述电池壳盖与电池壳主体连接；所述电池壳侧壁由一整片金属-复合材料层压板弯折并首尾铆接或胶接连接围成，并与电池壳盖连接一侧弯折出翻边，便于连接；所述电池壳底板由一整片金属-复合材料层压板弯折而成，通过裁剪及边缘弯折形成翻边与电池壳侧壁铆接连接；所述电池壳盖由一块金属-复合材料层压板冲压形成具有凸起平面的电池壳盖，相较于平板状电池壳盖，凸起增大了电池壳内部空间及电池壳盖的侧向抗冲击载荷性能，所述电池壳盖通过螺栓与电池壳侧壁的翻边连接。

当电池壳壳体壁厚小于3mm时，为增加电池壳主体的侧向承载能力，在电池壳主体内部设有多条加强筋，所述加强筋与电池壳侧壁的连接平面金属-复合材料层压板向侧向弯折所形成；所述加强筋采用金属-复合材料层压板通过冲裁工艺制成，再通过胶粘或铆接工艺与电池壳体的外壁连接成所需要的耳片；加强筋的交汇部分采用嵌锁工艺实现搭接；当金属层与复合材料层在3mm-16mm的较大壁厚下，可由金属层与复合材料层中的一个壁厚恒定，而另一个渐变壁厚，也可两者都渐变壁厚。

所述金属为钢或铝；所述复合材料为碳纤维或玻璃纤维增强复合材料。