一种具有阻燃特性的电池模组采集集成组件及其制备方法与流程

本发明属于新能源动力电池包及储能，具体涉及一种具有阻燃特性的电池模组采集集成组件及其制备方法。

背景技术：

1、采集集成母排（ccs或ibb）是一种高度集成化的电池信号采集（如温度采集、压力采集等）及管理系统，现有的ccs主要由fpc组件和导电汇流连接铝排（铝巴）通过一定方式组装而成，fpc组件包括fpc板、连接器、镍片、ntc电阻等。shan等人概述了将所有的部件通过焊接连接后，使用黑膜进行热压合进行组装，使其成为一个整体部件，提高了整体产品的可靠性。

2、但是，由于电池包的工况较为复杂，目前工业技术领域还没有成熟的技术完全避免电芯的热失控出现。当电芯出现热失控时，防爆阀会启动工作，把电芯中的高温高压气体泄出。这个高温高压的气体温度常达500℃以上，虽然目前市面上的ccs产品均为阻燃材料制成，但采集电路（如fpc）表面覆盖的有机胶膜耐温等级只有150℃（pet）或250℃（pi），遇到500℃的高温会出现软化、流体化和收缩变形，这会导致采集电路的铜线路固定变差，一旦发生铜线路的搭接，就会发生短路打火，引起整个电池包不可控制的剧烈燃烧，造成重大的财产及人身安全损失。

3、在我们的前期专利cn116505204a中，通过在胶膜层上粘覆云母片、柔性陶瓷薄片、麦拉片或防火纸等阻燃片层，以达到阻燃效果，提高电路稳定性和安全性。但通过粘覆阻燃片层的方式一方面增加了电池包组装工序，另一方面阻燃片层的粘覆稳定性较差，同时与采集电路组件的紧密贴合性较差，电芯热失控时易脱层，阻燃可靠性还有待进一步提高。

技术实现思路

1、针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种具有阻燃特性的电池模组采集集成组件。本发明的电池模组采集集成组件采用涂布阻燃胶的pet基膜固定采集电路组件，隔热阻燃层与采集电路紧密贴合在一起，可以保持该组件在部分电芯热失控时不脱层，不会让高温气体接触到采集电路从而引起短路打火风险，不会让该失控蔓延。

2、本发明的另一目的在于提供一种具有阻燃特性的电池模组采集集成组件的制备方法。

3、本发明目的通过以下技术方案实现：

4、一种具有阻燃特性的电池模组采集集成组件，包括涂布阻燃胶层的pet基膜和热压封装于pet基膜阻燃胶层一侧的采集电路组件；所述阻燃胶层包括如下按重量份计的组分：热固化树脂20~80份、固化剂5~20份、阻燃剂20~80份。

5、进一步地，所述pet基膜的厚度为0.03~0.5mm，阻燃胶层的厚度为0.1~1mm。

6、进一步地，所述采集电路组件包括导电线路和与导电线路连接的多个导电汇流连接排。

7、进一步地，所述导电线路为fpc（柔性电路板，flexible printed circuit），fpc通过镍片中转与每个导电汇流连接排单独连接；或所述导电线路为ffc（柔性扁平电缆，flexible flat cable），ffc通过镍片中转与每个导电汇流连接排单独连接；或所述导电线路为fdc（柔性模切连接线，flexible die cutting circuit），fdc通过镍片中转与每个导电汇流连接排单独连接或fdc与每个导电汇流连接排直接连接；或所述导电线路为fcc，即采用ffc线路通过fpc小板中转与每个导电汇流排单独连接。

8、进一步地，所述热固化树脂为丁腈橡胶、环氧树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂中的一种或几种。

9、进一步地，所述固化剂为4,4'-二氨基二苯砜，双氰胺，酸酐，咪唑，hdi，tdi，三聚氰胺中的一种或几种。

10、进一步地，所述阻燃剂为二乙基次膦酸铝，六苯氧基环三磷腈，聚磷酸铵中的一种或几种。

11、另外，为进一步提高该采集集成组件的阻燃隔热效果，可以在pet基膜与采集电路组件之间增设云母片、云母纸、柔性陶瓷、防火纸、气凝胶或陶瓷片等阻燃片层。该阻燃片层与采集电路组件之间及阻燃片层与pet基膜之间涂布上述阻燃胶层。

12、采集电路组件可以在电芯防爆阀部位开孔避让，也可以不开孔；当有开孔时，采集电路组件对着电芯一侧设置或不设置阻燃胶层；当不开孔时，采集电路组件对着电芯一侧设置阻燃胶层。

13、本技术未进行记载的常规结构可参考前期专利cn 116505204 a中的记载。

14、一种具有阻燃特性的电池模组采集集成组件的制备方法，包括如下制备步骤：

15、（1）将对苯二甲酸、异氰酸酯丙烯酸乙酯和有机锡催化剂加入到乙酸乙酯溶剂中加热搅拌反应，得到交联单体溶液；

16、（2）将步骤（1）所得交联单体溶液与丙烯酸单体和丙烯酸酯类单体混合后加入乙酸乙酯溶剂稀释，氮气除氧后加入引发剂加热进行共聚反应，得到改性丙烯酸树脂溶液；

17、（3）将步骤（2）所得改性丙烯酸树脂溶液与环氧树脂混合后加热反应，冷却至室温后加入阻燃剂和固化剂混匀，得到混合胶液；

18、（4）将步骤（3）所得混合胶液涂布于pet基膜，然后粘贴固定采集电路组件后整体热压封装固化，得到具有阻燃特性的电池模组采集集成组件。

19、进一步地，步骤（1）中所述对苯二甲酸与异氰酸酯丙烯酸乙酯的摩尔比为1:2；所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡；所述加热搅拌反应的温度为60~90℃。

20、进一步地，步骤（2）中所述丙烯酸单体为丙烯酸和甲基丙烯酸中的一种或两种的混合；所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯中的至少一种。

21、进一步地，步骤（2）中所述交联单体溶液中所含交联单体与丙烯酸单体和丙烯酸酯类单体的质量比为0.05~0.3:1~2:1~2。

22、进一步地，步骤（2）中所述加入乙酸乙酯溶剂稀释的加入量使反应体系固含量为30%~50%；所述引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈；所述加热进行共聚反应的温度为60~80℃。

23、进一步地，步骤（3）中所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂或双酚f型环氧树脂；所述改性丙烯酸树脂溶液中所含改性丙烯酸树脂与环氧树脂混合的质量比为2~4:1~2。

24、进一步地，步骤（3）中所述加热反应的温度为40~60℃，加热反应的时间为0.5~3h。通过加热反应使环氧树脂的部分环氧基与改性丙烯酸树脂中的丙烯酸链段进行接枝反应，从而改善混合胶液的相容稳定性及提高阻燃胶的粘结固化效果。

25、进一步地，步骤（4）中所述混合胶液涂布于pet基膜采用卷对卷工艺。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、（1）本发明采用特定的阻燃胶层实现采集电路组件的隔热阻燃，相比常规耐高温绝缘的阻燃片层，其具有与采集电路组件粘合性强的优点，隔热阻燃层与采集电路紧密贴合在一起，可以保持该组件在部分电芯热失控时不脱层，不会让高温气体接触到采集电路从而引起短路打火风险，不会让该失控蔓延。

28、（2）本发明所采用的涂布阻燃胶层的pet基膜可以实现卷对卷的生产制备，相比常规耐高温绝缘的阻燃片层复合的方案，具有可靠性高、生产效率高、成本低等优点。

29、（3）本发明进一步采用改性丙烯酸树脂与环氧树脂的热固化树脂体系，具有良好的热固化效果和粘结效果；通过采用对苯二甲酸与异氰酸酯丙烯酸乙酯反应得到的交联单体对丙烯酸树脂进行共聚交联改性，一方面可以提高树脂内聚强度，另一方面可以改善与pet基膜的结合力，提高阻燃胶膜层与pet基膜和采集电路组件的粘结强度，实现高阻燃剂添加量条件下采集电路组件的粘贴复合和热压封装，并最终提高热压采集电路组件的结构稳定性和阻燃效果。