[发明专利]一种金属电池盒防火涂层的制备方法及金属电池盒

说明书

本发明公开了一种金属电池盒防火涂层的制备方法及金属电池盒，在金属电池盒外表面依次制备金属粘结层和稀土钽酸盐热障涂层；在稀土钽酸盐热障涂层上包覆第一纤维棉层；其中，第一纤维棉层外表面涂有防火涂层；采用粘结剂在防火涂层上包覆第二纤维棉层；本发明通过在金属电池盒外表面制备稀土钽酸盐热障涂层，并结合两层纤维棉以及防火涂层，大大地提升了隔热效果，且可以避免金属电池盒的氧腐蚀和水腐蚀，避免了氧气进入电池盒，进而防止高温自燃的发生。

技术领域

本发明属于新能源汽车的电池盒技术领域，尤其涉及一种金属电池盒防火涂层的制备方法及金属电池盒。

背景技术

传统电动汽车金属电池盒的材料多采用钢材或铝材，通过冲压、焊接或铸造的加工方式获得。作为电池总成之一的电池盒是电池的承载和保护装置。电池盒内的热失控会导致其内部发生短路，从而引起电池正负极材料发生剧烈化学反应，导致电芯温度急剧上升、压力过大、外壳破裂、整车自燃起火甚至爆炸等事故。

目前动力电池已经采取了很多的安全措施来尽量避免事故的发生，如通过电池结构设计、提高壳体材料防火性能、改善电池散热系统等等。此外，铺设防火毡材料为主要防火渠道，当电池发生热失控后，依靠防火毡材料可以有效隔绝热量扩散和控制火势走向，延缓电池热扩散时间，从而提高电池包防火安全性。防火毡贴敷在电池盒上盖外表面，以减缓电池盒热扩散时对乘员舱的热量传递。

虽然防火毡可以隔绝热量扩散、控制火势走向和延缓电池热扩散。但增加防火毡方案隔热效果仍较差，且也存在质量增加和设计施工过程中局限性大等问题

发明内容

本发明的目的是提供一种金属电池盒防火涂层的制备方法及金属电池盒，以进一步提升金属电池盒的隔热效果。

本发明采用以下技术方案：一种金属电池盒防火涂层的制备方法，包括以下步骤：

在金属电池盒外表面依次制备金属粘结层和稀土钽酸盐热障涂层；

在稀土钽酸盐热障涂层上包覆第一纤维棉层；其中，第一纤维棉层外表面涂有防火涂层；

采用粘结剂在防火涂层上包覆第二纤维棉层；

其中，防火涂层的制备方法为：

将氧化钙在去离子水中搅拌、分散均匀后得到固化剂；

称取稀土钽酸盐、氧化锆、二氧化硅、二氧化钛、氢氧化铝、玻璃粉和粘结剂，在搅拌机中搅拌均匀后与固化剂混合，再次搅拌均匀后，将其涂在第一纤维棉层上。

进一步地，采用超音速火焰喷涂在金属电池盒外表面制备金属粘结层；

金属粘结层的成分为NiCrAlY或CoCrAlY或NiCoCrAlY，球形率97％，流动性为20～60s/50g，厚度为40～80μm；

超音速火焰喷涂方法的参数为：

金属电池盒的外表面温度为150～200℃，x轴喷枪枪速50～600mm/s，y轴喷枪枪速50～450mm/s，喷枪步距为5～12mm，喷枪枪距为0～360mm，燃烧室压力为0～160Pa，送粉速度为4～10rpm，氧气流量为500～1800scfh，载气流量为0～25scfh，进水温度为0～30℃，回水温度不高于50℃。

进一步地，稀土钽酸盐热障涂层以YTaO₄为原料，采用大气等离子喷涂方法制备；

YTaO₄的球形率97％，流动性为20～45s/50g，其在900℃的热导率为1.1～1.4Wm^-1k^-1；

稀土钽酸盐热障涂层厚度为100～150μm；

大气等离子喷涂方法的参数为：