本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种防火保温的电池包箱体、制备方法及其用途。
背景技术：
1、近年来，随着传统能源的不断消耗，国际能源供应紧张导致其价格不断上涨，加之全球环境保护呼声的日益高涨，新能源汽车的发展得到了越来越多的关注。新能源汽车具有零排放、低噪音、使用成本低等优点，成为越来越多人的选择。新能源汽车依靠搭载的电池包提供电能，现有电池包的壳体基于强度考虑通常使用金属材料，但金属材质壳体的导热系数较大，电池包保温效果差，而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，能够承受的低温有限，且在温差较大的环境下无法承受高温的冲击。因此，提供一种保温性能好的电池包箱体就显得尤为重要。
2、中国专利cn115566352a公开了一种电池箱的上箱盖、电池箱、电池包及电动汽车，其上箱盖包括箱盖外壳、隔热层和保护层，隔热层和保护层依次覆盖并固定于箱盖外壳朝向下箱体一侧，箱盖外壳由非金属复合材料制成，隔热层优选聚合物发泡材料层或气凝胶毡层；保护层优选防火布层或金属箔层，保温效果较好，适用于寒冷地区使用，满足电池箱的强度要求，但其没有具体公开保温层的物理性能及阻燃性能。
3、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，通过喷涂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，保温效果较好且一体成型；但当保温层设于壳体内部时，聚氨酯泡沫喷涂工艺的不稳定性易导致保温层尺寸不均匀、表面不平整，影响后期电池模组的装配。
4、气凝胶，是一种固体物质形态，由胶体粒子或高聚物分子相互聚结构成纳米多孔网络结构，并在孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料，也是现有材料中密度很小的固体之一，其具有超低密度、高比表面积、高孔隙率、导热系数极低等优异性能。
5、soc(state of charge)，即荷电状态，用来反映电池的剩余容量，其数值上定义为剩余容量占电池容量的比值，常用百分数表示；其取值范围为0～1，当soc＝0时表示电池放电完全，当soc＝1时表示电池完全充满。电池soc不能直接测量，只能通过电池端电压、充放电电流及内阻等参数来估算，而这些参数还会受到电池老化、环境温度变化及汽车行驶状态等多种不确定因素的影响，因此准确的soc估计已成为电动汽车发展中亟待解决的问题。
6、bms系统是电池管理系统，智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态，可用于电动汽车、电瓶车、机器人等。
7、wltc工况是全球轻型汽车测试循环工况，该工况中没有周期性的加速、减速，更好地体现了不同拥堵程度的路面车速时快时慢的情况；由于工况变化没有周期性，加大了车企在标定发动机时“耍心眼儿”的难度。且相比于nedc测试体系，wltc更长的测试周期和更高的平均速度，更贴近车辆实际行驶情况，而且更广的速度区间对车辆综合性能的考验也更严格，已成为新能源电动车续航里程测试的标准之一。
技术实现思路
1、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保温效果差、防火性能差，聚氨酯泡沫喷涂层外观不平整、尺寸不均匀、影响电池模组装配的问题，提供一种防火保温的电池包箱体，该电池包箱体具有保温效果好、防火性能好，电池包箱体内表面外观平整度好、尺寸均匀，电池模组装配方便的优点。
2、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保温的电池包箱体的制备方法。
3、本发明所要解决的技术问题之三是，提供一种与技术问题之一相对应的防火保温的电池包箱体的用途。
4、为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种防火保温的电池包箱体，包括上盖7、下壳体1和至少设于下壳体1内侧底壁的防火保温层9，上盖7与下壳体1之间形成容纳电池模组8的空腔；其中，防火保温层9自外而内依次包括粘结层2、第一聚脲复合层3、聚氨酯泡沫层4和第二聚脲复合层5；所述的第一聚脲复合层3和第二聚脲复合层5为含有气凝胶颗粒的聚脲复合层；所述的粘结层2与下壳体1或上盖7的内壁粘合。
5、上述技术方案中，优选地，所述的聚氨酯泡沫层4的侧面设有侧面聚脲复合层6，侧面聚脲复合层6、第一聚脲复合层3和第二聚脲复合层5一起形成聚氨酯泡沫层4的外侧包裹层。
6、上述技术方案中，优选地，所述的侧面聚脲复合层6、第一聚脲复合层3和第二聚脲复合层5以喷涂的方式包裹于聚氨酯泡沫层4的外侧。
7、上述技术方案中，优选地，所述的聚氨酯泡沫层4的密度为60～150kg/m3，压缩强度＞300kpa，防火等级为v0，导热系数<0.03w/m·k@25℃。
8、上述技术方案中，优选地，所述的聚氨酯泡沫层4的厚度为5～8mm。
9、上述技术方案中，优选地，所述的聚氨酯泡沫层4的密度为80～130g/cm3。
10、上述技术方案中，优选地，所述的侧面聚脲复合层6、第一聚脲复合层3和第二聚脲复合层5中气凝胶颗粒占聚脲的质量百分比为5～15％。
11、上述技术方案中，优选地，所述的侧面聚脲复合层6、第一聚脲复合层3和第二聚脲复合层5中气凝胶颗粒占聚脲的质量百分比为10～15％。
12、上述技术方案中，优选地，所述的侧面聚脲复合层6、第一聚脲复合层3和第二聚脲复合层5的厚度为1～3mm。
13、上述技术方案中，优选地，所述的气凝胶颗粒选自二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、富勒烯气凝胶或炭气气凝胶中的至少一种。
14、上述技术方案中，优选地，所述的聚脲选自芳香族聚脲、脂肪族聚脲或聚天门冬氨酸酯聚脲中的至少一种。
15、上述技术方案中，优选地，所述的粘结层2选自胶水层或双面胶层中的至少一种。
16、上述技术方案中，优选地，所述的粘结层2为双面聚酯胶带层。
17、上述技术方案中，优选地，所述的粘结层2为3m双面胶9473，粘结层2的剥离强度＞1.6n/mm。
18、上述技术方案中，优选地，所述的上盖7的内侧壁也设有防火保温层9。
19、上述技术方案中，优选地，所述的下壳体1选自铝制壳体、钢制壳体或复合金属壳体中的至少一种。
20、为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种防火保温的电池包箱体的制备方法，包括以下步骤：
21、(a)准备好聚氨酯泡沫发泡的物料，以及添加有气凝胶颗粒的聚脲喷涂料；
22、(b)通过聚氨酯发泡机在发泡容器中发泡制得聚氨酯泡沫块；
23、(c)将制得的聚氨酯泡沫块进行熟化处理；
24、(d)将熟化后的聚氨酯泡沫块进行裁剪，得到与电池包上盖7或下壳体1内壁形状尺寸相一致的泡沫片材，吹扫泡沫片材表面的泡屑、灰尘后得到聚氨酯泡沫层4；
25、(e)至少在聚氨酯泡沫层4的顶面和底面喷涂聚脲复合层，形成第一聚脲复合层3、聚氨酯泡沫层4和第二聚脲复合层5的复合板材；
26、(f)在第一聚脲复合层3的外表面粘贴粘结层2，将其粘接在上盖7或下壳体1的内壁上，
27、得到防火保温的电池包箱体。
28、上述技术方案中，优选地，所述的步骤(c)将制得的聚氨酯泡沫块放入50～70℃烘箱中熟化10～14h。
29、上述技术方案中，优选地，所述的步骤(d)将熟化后的聚氨酯泡沫块送入线切割机中进行裁剪。
30、上述技术方案中，优选地，所述的步骤(f)将粘结层2粘接在上盖7或下壳体1的内壁上，并用滚轮轻轻滚压1～3次。
31、上述技术方案中，优选地，所述的聚氨酯泡沫层4的密度为60～150kg/m3，压缩强度＞300kpa，防火等级为v0，导热系数<0.03w/m·k@25℃。
32、上述技术方案中，优选地，所述的聚氨酯泡沫层4的密度为80～130kg/m3。
33、上述技术方案中，优选地，在聚氨酯泡沫层4的外周均喷涂聚脲复合层，聚氨酯泡沫层被包裹其中。
34、上述技术方案中，优选地，所述的聚氨酯泡沫层4的厚度为5～8mm。
35、上述技术方案中，优选地，所述的聚脲喷涂料中气凝胶颗粒的添加量为占聚脲的质量百分比5～15％。
36、上述技术方案中，优选地，所述的聚脲喷涂料中气凝胶颗粒的添加量为占聚脲的质量百分比10～15％。
37、上述技术方案中，优选地，所述的喷涂后形成的聚脲复合层的厚度为1～3mm。
38、上述技术方案中，优选地，所述的气凝胶颗粒选自二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、富勒烯气凝胶或炭气气凝胶中的至少一种。
39、上述技术方案中，优选地，所述的聚脲选自芳香族聚脲、脂肪族聚脲或聚天门冬氨酸酯聚脲中的至少一种。
40、上述技术方案中，优选地，所述的粘结层2选自胶水层或双面胶层中的至少一种。
41、上述技术方案中，优选地，所述的粘结层2为双面聚酯胶带层。
42、上述技术方案中，优选地，所述的粘结层2为3m双面胶9473，粘结层2的剥离强度＞1.6n/mm。
43、上述技术方案中，优选地，所述的上盖7的内侧壁也设有防火保温层9。
44、上述技术方案中，优选地，所述的下壳体1选自铝制壳体、钢制壳体或复合金属壳体中的至少一种。
45、本发明提供的防火保温的电池包箱体及其制备方法，通过在聚脲中添加气凝胶颗粒，克服了单独聚脲层保温性差的缺点，聚氨酯泡沫层和添加有气凝胶颗粒的聚脲复合层的协同配合，提高了防火保温层的防火等级和保温性能；制备方法中通过聚氨酯泡沫切片，及在聚氨酯泡沫片材表面喷涂包裹聚脲复合层的方式，使得聚氨酯泡沫层的外侧被聚脲复合层包裹，不仅改善了防火保温层的外观平整度、尺寸均匀，更有利于电池模组的装配，还可以防止水汽进入聚氨酯泡沫层内部，具有防水性能，同时使得粘结层与下壳体或上盖之间的粘结更牢固；制得的防火保温的电池包箱体同时具有防火、保温、防水、箱体内表面外观平整度好和粘结更牢固的优点，取得了好的技术效果。
46、本说明书中聚氨酯泡沫及防火保温的电池包箱体的性能数据采用的检测标准如下：
47、密度：gb/t 6343-2009；
48、压缩强度：gb/t 8813-2020；
49、导热系数：gb/t 10294-2008；
50、防火等级：ul-94；
51、剥离强度：gb/t 2792-2014；
52、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包的下壳体和上盖，一个无防火保温层，另一个按本发明的技术方案进行防火保温层设置，铝盒内放置参照电芯模拟电池模组，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。
53、续航里程测试：具体过程为，选用同款汽车电池包两个，一个无防火保温层，另一个按照本发明的技术方案进行防火保温层设置；将电池包放入测试电池台架上，采用wltc标准循环工况，电池包在电池台架上实现同步模拟电气载荷、环境温度和水冷循环温度，测试在气候室中完成，气候室温度设定为-20℃，记录测试过程中电池台架数据及电池通讯数据；测试过程中，输入参数为欧版仿真电池模型参数的电流、电压、水冷系统进出口温度及流量，输出参数为电池荷电状态soc及bms系统的电池温度；确定满电量电池开始放电的时刻为wltc循环开始的时刻，记录当soc为5％时的wltc循环用时t秒，通过仿真行车系统计算得出wltc循环t秒的行驶距离即为该电池包测试的续航里程h。
1.一种防火保温的电池包箱体，包括上盖(7)、下壳体(1)和至少设于下壳体(1)内侧底壁的防火保温层(9)，上盖(7)与下壳体(1)之间形成容纳电池模组(8)的空腔，其特征在于，防火保温层(9)自外而内依次包括粘结层(2)、第一聚脲复合层(3)、聚氨酯泡沫层(4)和第二聚脲复合层(5)；其中，所述的第一聚脲复合层(3)和第二聚脲复合层(5)为含有气凝胶颗粒的聚脲复合层；所述的粘结层(2)与下壳体(1)或上盖(7)的内壁粘合。
2.根据权利要求1所述的防火保温的电池包箱体，其特征在于，所述的聚氨酯泡沫层(4)的侧面设有侧面聚脲复合层(6)，侧面聚脲复合层(6)、第一聚脲复合层(3)和第二聚脲复合层(5)一起形成聚氨酯泡沫层(4)的外侧包裹层；所述的聚氨酯泡沫层(4)的密度为60～150kg/m3，压缩强度＞300kpa，防火等级为v0，导热系数<0.03w/m·k@25℃，厚度为5～8mm。
3.根据权利要求2所述的防火保温的电池包箱体，其特征在于，所述的侧面聚脲复合层(6)、第一聚脲复合层(3)和第二聚脲复合层(5)的厚度为1～3mm，其中气凝胶颗粒占聚脲的质量百分比为5～15％。
4.根据权利要求3所述的防火保温的电池包箱体，其特征在于，所述的侧面聚脲复合层(6)、第一聚脲复合层(3)和第二聚脲复合层(5)中气凝胶颗粒占聚脲的质量百分比为10～15％。
5.根据权利要求1所述的防火保温的电池包箱体，其特征在于，所述的气凝胶颗粒选自二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、富勒烯气凝胶或炭气气凝胶中的至少一种；所述的聚脲选自芳香族聚脲、脂肪族聚脲或聚天门冬氨酸酯聚脲中的至少一种；所述的粘结层(2)为双面聚酯胶带层。
6.根据权利要求1所述的防火保温的电池包箱体，其特征在于，所述上盖(7)的内侧壁也设有防火保温层(9)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的防火保温的电池包箱体，其特征在于，所述的下壳体(1)选自铝制壳体、钢制壳体或复合金属壳体中的至少一种。
8.一种权利要求1所述的防火保温的电池包箱体的制备方法，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的防火保温的电池包箱体的制备方法，其特征在于，所述的聚氨酯泡沫层(4)的密度为60～150kg/m3，压缩强度＞300kpa，防火等级为v0，导热系数<0.03w/m·k@25℃；所述的聚脲喷涂料中气凝胶颗粒的添加量为占聚脲的质量百分比5～15％；所述的气凝胶颗粒选自二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、富勒烯气凝胶或炭气气凝胶中的至少一种；所述的聚脲选自芳香族聚脲、脂肪族聚脲或聚天门冬氨酸酯聚脲中的至少一种；所述的粘结层(2)为双面聚酯胶带层；所述的下壳体(1)选自铝制壳体、钢制壳体或复合金属壳体中的至少一种；步骤(c)中将制得的聚氨酯泡沫块放入50～70℃烘箱中熟化10～14h。
10.一种权利要求1所述的防火保温的电池包箱体在新能源汽车电池包箱体中的应用。
