A battery module and a preparation method thereof

Abstract

The present invention provides a battery module comprising at least one battery cell and a polyurethane potting foam, wherein the battery cell is potted in the polyurethane potting foam, and a polymer layer with wetting tension of less than or equal to 32 mN / m, preferably less than or equal to 28 mN / m, more preferably less than or equal to 25 mN / m, most preferably 16 to 25 mN / m is applied on a contact interface between the battery cell and the polyurethane potting foam, the wetting tension is measured according to GB / T 14216-2008. The present invention provides a battery module with rapidly detachable battery cells, which is suitable for industrial large-scale production. Thus, it is possible to detach and replace specific battery cells, greatly reduce the maintenance cost of battery modules, and recycle waste battery cells, which meets environmental requirements to the greatest extent.

Description

A battery module and a preparation method thereofTechnical Field

[0001] The present invention relates to a battery module and a preparation method thereof.Prior Art

[0002] Polyurethane materials are widely used in such fields as automotive interior, building insulation, central air conditioning, thermal insulation boxes, and chemical tanks due to their properties such as outstanding energy absorption, excellent high strength and adhesion, excellent thermal insulation, excellent environmental compatibility, excellent durability, high flame retardancy, moisture resistance, and high temperature resistance. In particular, its combination of thermal insulation, flame retardancy and high adhesive strength to the substrate has attracted extensive attention and research interest from battery cell bonding manufacturers and electric vehicle manufacturers.

[0003] Electric vehicle batteries have gone through a process of research and development from battery module design, Cell to Pack (CTP) to Cell to Chassis (CTC) . In this development process, the combination of the development of polyurethane system performance and the efficient processing of polyurethane resin system is becoming more and more important in the research and development of Cell to Pack (CTP) to Cell to Chassis (CTC) .

[0004] With the development of electric vehicles and these technologies, the number of cells in a single battery module is increasing, and the layout is more compact, which requires a more consistent rigidity and strength of the entire battery pack and the Cell to Chassis (CTC) , whereby higher challenges are posed to the cell potting process.

[0005] Battery cells are important and costly components in the entire electric vehicle. Cylindrical cells are one of the development directions for electric vehicles. Comparing to traditional cylindrical cells, cylindrical cells for electric vehicles are designed for higher capacity and energy storage. Therefore, the size and weight of cylindrical cells are much higher. Comparing to pouch cells, cylindrical cells have a rigid casing to provide a better protection and higher mechanical strength. The distance between the cylindrical cells is about 1.5mm. The polyurethane potting foam has quite high density and mechanical strength, and bonds firmly with the cells, so it is difficult to be physically detached without damage.

[0006] At present, if a few of battery cells are abnormal and need to be replaced, their replacement will damage the potting material around. If the cells are potted again, it will be difficult for the cells to form sufficient adhesion with the rest potting material there around, resulting in a significant decrease in the overall strength of the battery. Therefore, all the potting material in the battery has to be removed from the battery, and the overall potting is carried out after maintenance and replacement. This leads to extended maintenance time and a significant increase in maintenance costs. In addition, the potting process requires specific equipment. The maintenance factories are unable to carry out such a process, and hardly ensure the potting quality, thereby affecting the use of batteries and the safety of electric vehicles.

[0007] Meanwhile, the global low-carbon economy encourages and forces electric vehicle manufacturers to recycle and use battery cells on a larger scale and extent. Efficient and fast detachment of polyurethane potting materials without damaging the battery cells is a challenge that all electric vehicle manufacturers and battery producers face and need to solve.

[0008] WO2022 / 188050 discloses a method for potting a battery, including injecting a reaction mixture into the gaps around the battery so that the reaction mixture is allowed to react, expend and cure. The patent application does not involve the detachment and recycling of battery cells.

[0009] WO2019 / 161292 discloses a method for potting a battery cell, including applying a potting composition as a liquid such that the potting composition flows through gaps between adjacent cells and between the cells and the walls of the battery casing. The liquid potting composition is sufficiently flowable to stay at substantially the same height before curing to form a potting compound, and hardens to a solid and forms a potting compound after application. Said potting composition comprises at least 15 wt. %of a liquid flame retardant. The patent application does not involve the detachment and recycling of battery cells either.

[0010] The currently developed methods for the recovery and degradation of polyurethane solids or foams require physical crushing of polyurethane, and then recovery by means of chemical degradation such as alcoholysis, ammonolysis or hydrolysis. These methods are characterized by harsh reaction conditions, such as high temperatures and pressures, and the use of alcohols and strong bases.

[0011] For example, CN 111909336A discloses a method for degradation of polyurethane solid waste, wherein the polyurethane solid waste is crushed into powder of 0.1-1 mm, and mixed with a degradation agent, and then the mixture is subject to preliminary photodegradation treatment with a xenon lamp as light source. Then the mixture after photodegradation is degraded in water in an autoclave at 150 to 170℃ and 5 to 20MPa for 20 to 40 minutes to obtain the final degradation product. In this degradation method, the polyurethane is disintegrated by the combination of the degradation agent and the xenon lamp irradiation, and then hydrolyzed at high temperature and high pressure to complete the degradation of polyurethane.

[0012] As the battery cells usually carry a certain amount of electric power, there is a risk of flammability for charged operation. It is not feasible to use conventional chemical degradation or solvent swelling for detachment. Moreover, conventional degradation methods may damage the battery structure and could not be used for battery recycling.

[0013] Therefore, there is an urgent need to develop a fast removable polyurethane potting material, a battery with rapidly disassemble battery cells and a processing method thereof, which are suitable for industrial large-scale production.Summary of the invention

[0014] In an aspect, the present invention provides a battery module comprising at least one battery cell and a polyurethane potting foam, wherein the battery cell is potted in the polyurethane potting foam, and a polymer layer with wetting tension of less than or equal to 32 mN / m (i.e. dynes / cm) as measured according to GB / T 14216-2008 is applied between the outer surface of the battery cell and the polyurethane potting foam; the polymer layer directly contacts with the polyurethane potting foam; and the polyurethane potting foam is a cured polyurethane potting composition comprising:

[0015] component (I) comprising one or more isocyanate reactive component (A) and a foaming agent (B) ; and

[0016] component (II) comprising one or more organic polyisocyanates (C) ;

[0017] wherein the battery cell has a metal casing.

[0018] In another aspect, the present invention provides a battery pack or battery comprising two or more battery modules according to the present invention.

[0019] In another aspect, the present invention provides a method for preparing the battery module, the battery pack or battery.

[0020] In yet another aspect, the present invention also provides a method for disassembling the battery module, which includes applying an external force to the battery cells potted in the polyurethane potting foam, so as to remove the battery cells out of the polyurethane potting foam.

[0021] Embodiments

[0022] General definitions and terms

[0023] Unless indicated otherwise, all publications, patent applications, patents and other reference documents mentioned herein are incorporated herein by reference.

[0024] Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those skilled in the art. In case of conflict, the definition provided herein shall prevail.

[0025] Unless stated otherwise, all percentages, parts, proportions, etc. are by weight. Those skilled in the art should understand that the sum of all components in the composition may be appropriately 100%. If quantity, concentration or other values or parameters are given as ranges, preferred ranges or preferred upper and lower limit values or specific values, it should be understood that all ranges formed by the paired values of any upper limit range or preferred value and any lower limit range or preferred value are specifically disclosed, regardless of whether the ranges are disclosed specifically.

[0026] If a numerical range is referenced herein, the range includes its endpoints, and all integers and fractions within the range, unless stated otherwise.

[0027] If the term "about" or "approximately" is used with a numerical variable, it generally means that the value of the variable and all values of the variable are within the experimental error (for example, within the 95%confidence interval of the mean value) or within ± 10%of the specified value, or within a wider range.

[0028] The term "optional" or "optionally" as used herein means that the event or situation described subsequently may or may not occur, which includes the occurrence and non-occurrence of the event or situation, as well as the optional situation of the content described subsequently. For example, if the content of a component herein is of 0%to 5%, it means that the component may be optionally present, that is, both the case of absence (0%) and presence (>0-5%) are covered.

[0029] The terms "including" , "comprising" , "having" , "containing" or "involving" and other variations thereof herein are inclusive or open, and do not exclude other elements or process steps not listed. Those skilled in the art should understand that the above terms such as "comprising" cover the meaning of "consisting of…" . The expression "consisting of…" excludes any unspecified elements, steps or ingredients. The expression "substantially consisting of…" means that the scope is limited to the specified elements, steps or components, as well as optional elements, steps or components that will not materially affect the basic and new features of the subject matter to be claimed. It should be understood that the expression "comprising" covers the expressions "substantially consisting of…" and "consisting of…" . The term "selected from... " refers to one or more elements in the group listed below, which are selected independently, and may include a combination of two or more elements.

[0030] The term "one or more" or "at least one" as used herein refers to one, two, three, four, five, six, seven, eight, nine or more.

[0031] The terms "and / or" used herein include "and" and "or" . A plurality of elements, parts or steps defined by "and / or" represent any one of the elements, parts or steps and any combination thereof. For example, "A and / or B" covers A, B and A+B; "A, B and / or C" covers A, B, C, A+B, A+C, B+C and A+B+C.

[0032] Unless stated otherwise, the terms "combination thereof" , "any combination thereof" and "mixture thereof" refer to multi-component mixtures of the elements, such as mixtures of two, three, four and up to the maximum possible components.

[0033] In addition, if the number is not indicated in front of the part or component of the present invention, it means that there is no limit on the occurrence (or existence) number of the part or component. Therefore, it should be interpreted as including one or at least one, and the singular form of the part or component also includes the plural, unless the number clearly indicates the singular.

[0034] Herein, "multiple" or "several" means two or more, without specific requirements on which of them, unless specified otherwise. Unless explicitly stated in the context, "a" may cover the singular and the plural.

[0035] Herein, "battery cell" refers to a single electrochemical cell containing positive and negative electrodes, which is the smallest unit of a battery, especially an electric vehicle battery, and also an energy storage unit. A "battery module" comprises a plurality of cells and usually also a casing, wherein a plurality of cells are potted together in the casing to form a module that can be connected to the outside through the same boundary. A "battery pack" is usually composed of multiple battery modules and is also known as a battery in some applications.

[0036] In addition to the polyurethane potting foam and the battery cells, the battery module may also comprise various battery elements including bus bars, cooling pipes, battery management systems and the like.

[0037] The present invention provides a battery module comprising at least one battery cell and a polyurethane potting foam, wherein the battery cell is potted in the polyurethane potting foam, and a polymer layer with wetting tension of less than 32 mN / m (i.e. dynes / cm) is applied on a contact interface between the battery cell and the polyurethane potting foam, the wetting tension is measured according to GB / T 14216-2008 or ISO 8296: 2003; the polymer layer directly contacts with the polyurethane potting foam; and the polyurethane potting foam is a cured polyurethane potting composition comprising:

[0038] component (I) comprising one or more isocyanate reactive components (A) and a foaming agent (B) ; and

[0039] component (II) comprising one or more organic polyisocyanates (C) ;

[0040] wherein the battery cell has a metal casing.

[0041] In one embodiment of the present invention, the battery cell is a cylindrical cell which is applicable to electric vehicles. The battery cell comprises a metal casing, a cathode, an anode and electrolyte. The metal casing is used to encapsulate the cathode, the anode and electrolyte. The metal casing can be stainless steel, aluminum, steel or alloy, preferably is stainless steel.

[0042] In another embodiment of the present invention, the battery cell is a non-cylindrical battery cell, e.g. prismatic battery cell, that require the detachment of battery cells and where the battery cells are encapsulated with the polyurethane foam. The casing of the prismatic battery cells is a rigid one, preferably is a metal casing or a rigid plastic.

[0043] In the present invention, the contact interface between the battery cell and the polyurethane potting foam is the contact surface (contact area) between the polyurethane potting foam and the surface of the battery cell if the polymer layer is not arranged. In the present invention, the polymer layer is preferably applied on the battery cell. Generally, the contact surface may be the peripheral surface of the battery cell, or the peripheral surface and the bottom surface of the battery cell. If the battery cell is completely potted in polyurethane potting foam, the contact surface may also be the peripheral surface, the bottom surface and the upper surface of the battery cell.

[0044] In the battery module of the present invention, the battery cell potted in the polyurethane potting foam is detachable from the polyurethane potting foam and / or replaceable, thus facilitating the recycling of waste batteries, faulty batteries and old batteries and the maintenance of the battery module.

[0045] In the present invention, the polymer layer directly contacts with the polyurethane potting foam; The polymer layer is set on the outside of the metal casing of the battery cells.

[0046] In the present invention, the polymer layer preferably covers the contact interface of the battery cell, at least 95%or more of the contact interface area of the battery cell, preferably 98%or more, more preferably 100%.

[0047] In the present invention, the polymer layer is one with wetting tension of less than or equal to 32 mN / m, preferably less than or equal to 28 mN / m, more preferably less than or equal to 25 mN / m, most preferably 16-25 mN / m, wherein the wetting tension is tested according to GB / T 14216-2008 or ISO 8296: 2003. The polymer layer in the present invention may be in a form of various conventional layers in the art, such as a film and / or coating. The thickness of the polymer layer is chosen according to the adhesion between the battery cell and the polyurethane potting foam, the impact resistance and the difficulty to be detached, and preferably less than or equal to 1mm, more preferably 50μm to 1mm, and most preferably 0.01 to 0.6mm.

[0048] In a first embodiment of the invention, the polymer layer is a polymer film, wherein the polymer includes one or more of polyhexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polytrifluoroethylene, polytrifluorochloroethylene, polyvinylidene difluoride, polyvinyl fluoride, polyethylene, polypropylene, any mixture thereof and any copolymer thereof, preferably polyhexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polytrifluoroethylene, polytrifluorochloroethylene, polyvinylidene difluoride, polyvinyl fluoride, any mixture thereof and any copolymer thereof. The copolymers preferably include one or more of tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene difluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene difluoride-trifluorochloroethylene copolymer, ethylene-trifluorochloroethylene copolymer and ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, fluorinated ethylene propylene and any mixture thereof.

[0049] In the present embodiment of the invention, the number average molecular weight of the polymer film is preferably 50,000 to 2,000,000, tested according to GB / T 36214.1-2018.

[0050] In the present embodiment of the invention, the polymer layer may comprise one or more layers of polymer films, preferably with a thickness of the polymer layer of less than or equal to 1mm, more preferably 0.01 to 1mm, and most preferably 0.01 to 0.6mm. The layer number of the polymer film is generally of 1-3.

[0051] In a second embodiment of the invention, the polymer layer is a polymer coating, wherein the polymer includes one or more of silicone release agents, fluorine-containing release agents, and wax release agents, and any mixture thereof. The silicone release agent includes one or more of methyl trichlorosilane, dimethyl dichlorosilane, phenyl trichlorosilane, diphenyl dichlorosilane, and carboxyl modified dimethyl polysiloxane. The fluorine-containing release agent includes one or more of perfluoroalkyl polymers, polytrifluoroethylene, polytrifluorochloroethylene, polyvinylidene difluoride, and polyvinyl fluoride, such as one or more of the aqueous fluorine-containing release agents GW4010, GA-9700, and GA-9750 from Daikin, Japan. The wax release agent includes one or more of paraffin wax and polyethylene wax.

[0052] In the present embodiment of the invention, the polymer coating may be applied on the contact interface by conventional methods in the art, such as coating a solution containing the polymer on the contact interface and drying to form a film.

[0053] In the present embodiment of the invention, the coating times of the solution containing the polymer can be adjusted according to the thickness of the polymer layer, generally of 1-3 times.

[0054] In the present embodiment of the invention, there is no special requirement on the concentration of the solution containing the polymer, which may be adjusted according to the thickness of the polymer layer and the coating times, typically being of 30-95%by weight, preferably 30-80%by weight, relative to the mass of the solution.

[0055] In the present embodiment of the invention, there is no special requirement on the solvent of the solution containing the polymer. A solvent that can dissolve the polymer and does not damage the surface of the battery cells is usually chosen.

[0056] In the present invention, there is no special requirement on the surface morphology of the polymer layer, which may be a smooth surface, patterned surface, rough surface, matte surface, or stereoscopic surface.

[0057] In the present invention, there is no restriction on the manner in which the polymer layer is applied on the contact interface, as long as it can cover the contact interface. The manner of application that can be listed includes winding, wrapping, or coating. In general, the polymer film is adsorbent and flexible, and can cover the contact interface without adhesives, if the thickness of the polymer layer is within the range of less than or equal to 1mm as described in the present invention.

[0058] The free rise density and the molded density of the polyurethane potting foam in the present invention preferably conform to the density ratio%of formula (a) :

[0059] wherein the free rise density is tested according to ISO845, and the molded density is tested according to ASTM C303, and wherein the free rise density is greater than or equal to 90kg / m3.

[0060] The molded density refers to the density of the polyurethane foam obtained after the polyurethane potting composition injected into the mold is foamed in the mold, which is expressed as the ratio of the weight of the injected polyurethane potting composition to the volume of the mold cavity and can be tested according to ASTM C303.

[0061] In the present invention, the free rise density of the polyurethane potting foam is preferably greater than or equal to 100 kg / m3, more preferably 150 kg / m3.

[0062] In the present invention, the density ratio is preferably 30%-800%, more preferably 30%-300%, most preferably 30%-200%. Surprisingly, if the free rise density and the molded density of the polyurethane potting foam meet the relationship of formula (a) and the free rise density is greater than or equal to 90kg / m3, it not only enables the polyurethane potting foam to maintain good performance during the use of the battery module, for example, no shrinkage and deformation of the potting foam and no deformation of battery cell, but also enables the polyurethane potting foam to pot and fix the battery cell, as well as to detach the battery cell from the polyurethane potting foam without damaging the polyurethane potting foam and the battery cell.

[0063] In terms of chemical structure, polyurethane is a polymer containing urethan repeat units. In the sense of the present invention, it includes the addition products of polyfunctional isocyanates and polyols (sometimes, although not completely correct, also called polycondensation products) . In addition to the basic polyurethane structure mentioned above, polyurethane products usually comprise other structures, such as those with urea bond. The polyurethane with both the polyurethane basic structure and the structures other than the pure polyurethane basic structure is also included in the scope of the polyurethane of the present invention, and does not deviate from the present invention.

[0064] The polyurethane potting composition according to the present invention comprises component (I) comprising one or more isocyanate reactive component (A) and a foaming agent (B) .

[0065] In the present invention, the term "isocyanate reactive component" comprises at least one polyol, or consists of one or more polyols. All polyols for preparing polyurethanes are called the polyol component of the polyurethane or the isocyanate reactive component. The term "polyol" includes all polyols known to those skilled in the art in polyurethane chemistry, especially for example, polyether polyols, polyester polyols, polyether ester polyols, polyether carbonate polyols, polyolefin polyols and vegetable oil polyols and the like. The expression "polyol" also covers the embodiment of using two or more different polyols in the production of polyurethane. This is also the case with the same category of polyol, including one or more polyols of the same category. Therefore, where, for example, "polyether polyol" (or "polyester polyol" , etc. ) is mentioned below, the term also covers the embodiment of using two or more different polyether polyols (or two or more different polyester polyols, etc. ) in the production of polyurethane.

[0066] The polyether polyols are conventional oligomers or polymers in the art, which have molecular end groups and / or side groups containing two or more hydroxyl groups and a molecular main chain containing an ether chain (-R-O-R'-) . The polyether polyols can be prepared by a known process, for example, by reacting an olefin oxide with a starter in the presence of a catalyst. The catalyst includes, but is not limited to, alkaline hydroxide, alkaline alkoxide, antimony pentachloride, boron fluoride etherate, or combinations thereof. The olefin oxide includes, but is not limited to, tetrahydrofuran, ethylene oxide, propylene oxide, 1, 2-butylene oxide, 2, 3-butylene oxide, styrene oxide, or any their combination of two or more, particularly preferably ethylene oxide and / or propylene oxide. The starter may be adjusted according to the properties of the polyether polyol such as the functionality and the viscosity, preferably but not limited to one or more members selected from polyhydroxy compounds, polyamino compounds and alcohol amine compounds. The polyhydroxy compound includes, but is not limited to, one or more members selected from sorbitol, water, ethylene glycol, 1, 2-propanediol, 1, 3-propanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, trimethylolpropane, glycerin, pentaerythritol, xylitol, mannitol, sucrose, bisphenol A, bisphenol S, and combinations thereof. The polyamino compound includes, but is not limited to, ethylenediamine, propylenediamine, triethanolamine, butylenediamine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, diethylenetriamine, diethylenetriamine, toluenediamine, and combinations thereof. The molecular weight of the polyether polyol may be within the conventional range of polyether polyols used in polyurethane potting materials in this field, preferably 200-20,000, more preferably 200-10,000, wherein the molecular weight is determined by GPC high-performance liquid chromatography, and the test method is in accordance with GB / T 21863-2008. The functionality of the polyether polyol is preferably of 2-8, more preferably of 2-6. The hydroxyl value of the polyether polyol is preferably 16-1200 mgKOH / g, wherein the hydroxyl value refers to the number of milligrams of potassium hydroxide equivalent to the hydroxyl group in 1g of the sample, and the test method is in accordance with ISO 14900-2017.

[0067] The polyester polyols may be aliphatic or aromatic polyester polyols, preferably aliphatic polyester polyols. The polyester polyol may be prepared by reacting dicarboxylic acid or dicarboxylic acid anhydride with polyol. The dicarboxylic acid includes, but is not limited to, aliphatic carboxylic acids and aromatic carboxylic acids containing 2-12 carbon atoms. The aliphatic carboxylic acids and aromatic carboxylic acids containing 2-12 carbon atoms include, but are not limited to, succinic acid, malonic acid, glutaric acid, adipic acid, heptanoic acid, octanedioic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, maleic acid, fumaric acid, phthalic acid, isophthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, and combinations thereof. The dicarboxylic acid anhydride includes, but is not limited to, phthalic anhydride, tetrachlorophthalic anhydride, maleic anhydride, and combinations thereof. The polyol reacted with the dicarboxylic acid or dicarboxylic acid anhydride includes, but is not limited to, ethylene glycol (EG) , diethylene glycol (DEG) , 1, 2-propanediol (1, 2-PG) , 1, 3-propanediol (1, 3-PG) , dipropylene glycol, 1, 3-butanediol, 1, 3-methylpropanediol, 1, 4-butanediol (BDO) , 1, 5-pentanediol, 3-methyl-1, 5-pentanediol, 2, 4-diethyl-1, 5-pentanediol, 2, 2, 4-trimethyl-1, 3-pentanediol, 1, 6-hexanediol (1, 6-HDO) , neopentyl glycol (NPG) , 1, 10-decanediol, glycerol, trimethylolpropane, or combinations thereof. The polyester polyols may also include those prepared from lactones. The polyester polyol prepared from lactones is preferably, but not limited to, ε-caprolactone. The molecular weight of the polyester polyols may be within the conventional range of polyester polyols used in polyurethane potting materials in this field, preferably 200-6000, more preferably 200-5000, and the molecular weight is determined by GPC high-performance liquid chromatography, and the test method is in accordance with GB / T 21863-2008. The functionality of the polyester polyols is preferably of 2-4. The hydroxyl value of the polyester polyols is preferably 18-800 mgKOH / g. The hydroxyl value refers to the number of milligrams of potassium hydroxide equivalent to the hydroxyl group in 1g of the sample , and the test method is in accordance with ISO 14900-2017.

[0068] In the present invention, the viscosity of the isocyanate reactive component or the polyol is preferably of 200-2000 mPa·s, which is determined according to DIN 53019-1-3 at 25℃.

[0069] The component (I) also comprises one or more foaming agents (B) . The foaming agents may be such commonly used in polyurethane rigid foams or polyurethane soft foams, including but not limited to one or more members selected from water and physical foaming agents. The physical foaming agents include fluorocarbons, hydrochlorocarbons, chlorofluorocarbons, hydrofluorocarbons, hydrocarbons, and combinations thereof. In the present invention, the foaming agent (B) is preferably water or a combination of water with at least one physical foaming agent.

[0070] In the present invention, water as the foaming agent is preferably used in an amount of 0.2 to 0.5 parts by mass, based on the isocyanate reactive component (A) being 100 parts by mass.

[0071] In the present invention, the physical foaming agent is preferably used in an amount of 0 to 12 parts by mass, more preferably 0 or 5 to 12 parts by mass, based on the isocyanate reactive component (A) being 100 parts by mass.

[0072] The polyurethane potting composition according to the present invention comprises component (II) comprising one or more organic polyisocyanates (C) .

[0073] The organic polyisocyanate may be one or more members selected from any pure aliphatic, alicyclic, and aromatic polyisocyanates known for the preparation of polyurethanes, preferably aromatic polyisocyanates. The organic polyisocyanates of the present invention are isocyanates containing two or more isocyanate groups, and therefore include diisocyanates and triisocyanates.

[0074] The aromatic polyisocyanates include, but are not limited to, toluene diisocyanate (TDI) , p-phenylene diisocyanate (PPDI) , diphenylmethane diisocyanate (MDI) , polyphenylene methylene polyisocyanate (pMDI) , 1, 5-naphthalene diisocyanate (NDI) , p-xylylene diisocyanate (XDI) , tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI) , any polymer thereof and any combination thereof. The aromatic polyisocyanates include their isomers, such as diphenylmethane diisocyanate (MDI) including 4, 4'-diphenylmethane diisocyanate, 2, 4-diphenylmethane diisocyanate, and any mixture thereof.

[0075] The pure aliphatic polyisocyanates include, but are not limited to, hexamethylene diisocyanate (HDI) , pentamethylene diisocyanate (PDI) , any polymer thereof and any combination thereof.

[0076] The alicyclic polyisocyanates include, but are not limited to, methylcyclohexyldiisocyanate (HTDI) , 4, 4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (H12MDI) , isophorone diisocyanate (IPDI) , 1, 4-cyclohexane diisocyanate (CHDI) , any polymer thereof and any combination thereof.

[0077] In the present invention, the organic polyisocyanate is preferably polyphenylene methylene polyisocyanate, also known as crude MDI in the field.

[0078] The functionality of the organic polyisocyanate usable in the present invention is preferably 2.0 to 3.5, particularly preferably 2.1 to 2.9, which is determined according to GPC. The viscosity of the organic polyisocyanate is preferably 5 to 700 mPa·s, particularly preferably 10 to 300 mPa·s, more preferably 100 to 300mPa·s, which is measured at 25℃ according to DIN 53019-1-3.

[0079] The organic polyisocyanate may include dimers, trimers, tetramers, pentamers, other polymers of the polyisocyanate, or combinations thereof.

[0080] The term "organic polyisocyanate" also covers, of course, the embodiment of using two or more different isocyanates (such as a mixture of MDI and TDI) in the production of polyurethane. This is also the case with the same category of isocyanate (thus it also applies to different MDI types, for example) . All organic polyisocyanates for producing polyurethane are called organic polyisocyanate component [component (II) ] of polyurethane. The organic polyisocyanate component comprises at least one organic polyisocyanate. The organic polyisocyanate may comprise different isomers, such as TDI isomers 2, 4-TDI and 2, 6 -TDI, MDI isomers 2, 4 '-MDI and 4, 4'-MDI.

[0081] In the present invention, the mass ratio of component (II) to component (I) in the polyurethane potting composition is preferably 1: 10 to 10: 1, more preferably 5: 1 to 1: 5, most preferably 3: 1 to 1: 3, such as 3: 1, 2: 1, 1: 1, 1: 2, 1: 3.

[0082] In the present invention, the component (I) and / or component (II) may further comprise a flame retardant (D) . In a preferable embodiment of the present invention, the component (I) comprises the flame retardant (D) .

[0083] In the present invention, the flame retardant (D) may be various conventional flame retardants in the field, including but not limited to an additive flame retardant and / or a reactive flame retardant.

[0084] The reactive flame retardant is a flame retardant whose flame retardant component is chemically bonded into polyurethane materials. The reactive flame retardant may be various liquid or solid flame retardant polyols containing phosphorus, nitrogen, and / or halogens, including but not limited to one or more members selected from tris (dipropylene glycol) phosphite (P430) , tris (polyolefin oxide) phosphate, tris (polyolefin oxide) phosphite, dimethyl N, N-di (2-hydroxyethyl) aminomethylphosphonate, diethyl N, N-di (2-hydroxyethyl) aminomethylphosphonate, a solution of tri (cyanided polyol) phosphate dibromopentylenediol in polyether polyol, brominated pentaerythritol, and tetrabromophthalic anhydride diol.

[0085] The additive flame retardant refers to a flame retardant that has a flame retardant effect but does not participate in the polyurethane reaction, including but not limited to one or more members selected from halogenated phosphate flame retardants, phosphonate flame retardants, and inorganic solid flame retardants. The halogenated phosphate flame retardants may be selected from one or more of tris (2-chloropropyl) phosphate (TCPP) , tris (2-chloroethyl) phosphate (TCEP) , tris (dichloropropyl) phosphate (TDCPP) , tris (dibromopropyl) phosphate, tetrakis (2-chloroethyl) ethylenediphosphate, bis[di (2-chloroethyl) ] diethylene glycol phosphate, 2, 2-dimethyl-3-chloropropyl-bis (1, 3-dichloro-2-propyl) phosphate, 2, 2-dimethyl-3-bromo-propyl-β-bromoethyl phosphate and di-and polyphosphate. The phosphonate flame retardants may be selected from one or more of dimethyl methylphosphonate (DMMP) , diethyl ethylphosphonate, dimethyl propylphosphonate, triisopropylphenyl phosphate, and triethyl phosphate. Inorganic solid flame retardants may be selected from one or more of melamine and its derivatives, red phosphorus and its complexes, aluminum hydroxide powder.

[0086] In a preferable embodiment of the present invention, the flame retardant (D) is a liquid flame retardant, or a mixture of liquid flame retardant and solid flame retardant. In the present invention, the liquid flame retardant refers to a flame retardant that is liquid at a temperature of 20 to 40℃. The mixture of liquid flame retardant and solid flame retardant is preferably liquid at a temperature of 20 to 40℃.

[0087] Commonly used liquid flame retardants are halogenated phosphate flame retardants, which might be selected from one or more of tris (2-chloropropyl) phosphate (TCPP) , tris (2-chloroethyl) phosphate (TCEP) , tris (dichloropropyl) phosphate (TDCPP) , dimethyl methylphosphonate (DMMP) , tris (dibromopropyl) phosphate, tris (2, 2-dichloroisopropyl) phosphate, tetrakis (2-chloroethyl) ethylenediphosphate, bis [di (2-chloroethyl) ] diethylene glycol phosphate, 2, 2-dimethyl-3-chloropropyl bis (1, 3-dichloro-2-propyl) phosphate, 2, 2-dimethyl-3-bromo-propyl-β-bromoethyl phosphate, di-and polyphosphate are preferably used.

[0088] The content of the flame retardant (D) in the polyurethane potting composition generally needs to reach a certain amount to achieve the flame retardant effect. Relative to the polyurethane potting composition, the flame retardant is preferably used in an amount of 5 to 50%by weight, preferably 15 to 40%by weight, to achieve a flame retardant grade of V-2, preferably V-1, more preferably V-0, tested in accordance with UL-94 with the sample thickness of 4 mm.

[0089] Of course, the battery module may not contain a flame retardants, if the application thereof does not need to meet the requirement of flame retardancy.

[0090] In the present invention, the component (I) or component (II) may also comprises one or more conventional additives (E) in the art, including but not limited to catalysts, foam stabilizers, light stabilizers, crosslinking agents, antioxidants, internal releasing agents, coloring agents, filler, anti-smoke agents, antistatic agents, diluents, coupling agents, surface wetting agents, leveling agents, thixotropic agents, plasticizers, foam homogenizing agents, free radical reaction inhibitors and combinations thereof. The additives (E) here do not include the foaming agent (B) and the flame retardant (D) .

[0091] In a preferable embodiment of the present invention, the component (I) comprises one or more additives (E) . The additive (E) is preferably used in an amount of 0 to 10 parts by mass, preferably 1 to 5 parts by mass, based on the isocyanate reactive component (A) being 100 parts by mass.

[0092] The polyurethane potting composition of the present invention may be foamed to form polyurethane soft foams or polyurethane rigid foams, which are collectively referred to as the polyurethane potting foams. The polyurethane potting foams may have a density of 100-600 kg / m3, preferably 150-500 kg / m3.

[0093] The polyurethane potting foam according to the present invention may be obtained by a conventional method including mixing the component (I) and component (II) of the polyurethane foam composition to obtain a reaction mixture for the polyurethane potting foam, which is reacted, foamed and cured preferably at 10 to 40℃, and more preferably at 20 to 35℃ to obtain the polyurethane potting foam.

[0094] In the present invention, the battery module preferably further comprises an upper cover.

[0095] The number of the cells in the battery module is preferably 1 to 1000, more preferably 10 to 900. The distance between adjacent cells is preferably 0.5 to 10 mm , preferably 0.5 to 5 mm.

[0096] The present invention also provides a battery pack or battery comprising two or more battery modules according to the present invention.

[0097] The present invention also provides a method for preparing the battery module or the battery pack or battery, including: injecting the polyurethane potting composition into one or more gaps between the battery cells and / or between the battery cells and the battery module casing, rendering the polyurethane potting composition to flow to the gaps that have not been injected with the polyurethane potting composition, and foaming and curing; wherein a polymer layer with wetting tension of less than or equal to 32 mN / m is applied on a contact interface of the battery cells.

[0098] In the present invention, the gaps that have not been injected with the polyurethane potting composition may be one or more, preferably all gaps that have not been injected with the polyurethane composition.

[0099] In a preferable embodiment of the present invention, the polyurethane potting composition starts foaming and curing after it flows to the gaps that have not been injected with the polyurethane composition, preferably to all gaps that have not been injected with the polyurethane composition. In some cases, the flowing and the foaming of the polyurethane potting composition are simultaneous within a certain time period.

[0100] In a preferred embodiment of the present invention, the method includes that (1) arranging the polymer layer on the contact interfaces of one or more the battery cells; (2) injecting the polyurethane potting composition into one or more gaps between the cells and / or between the cells and the battery module casing, rendering the polyurethane potting composition to flow to the gaps that have not been injected with the polyurethane potting composition, and foaming and curing. The contact interface is preferably the peripheral surface, or the peripheral surface and the bottom surface, or the peripheral surface, the bottom surface and the upper surface of the battery cells.

[0101] In a preferred embodiment of the present invention, the polymer layer has been applied on the contact interface of the battery cells, before the preparation method is carried out. For example, the polymer layer has been applied, such as wrapped or coated, before the battery cells leave the factory, so that the polyurethane potting composition can be directly potted / injected during the preparation of the battery module, thus saving time and also protecting the battery cells.

[0102] In a preferred embodiment of the present invention, the polymer layer may be applied by means of various methods for applying films or coatings, for example, one or more of winding, wrapping and coating, so as to apply the polymer layer on the contact interface.

[0103] In a preferred embodiment of the present invention, all battery cells may be installed inside the battery module casing according to the battery design before step (1) .

[0104] In a preferred embodiment of the present invention, in the method for preparing the battery pack and battery, the obtained battery module (s) is / are assembled to obtain the battery pack or battery. Alternatively, all battery cells may be installed into the battery pack or battery according to the battery design, and then the potting is carried out according to steps (1) and (2) as above to obtain the battery pack or battery.

[0105] In another aspect, the present invention also provides a method for disassembling the battery module, which includes applying an external force to the battery cells potted in the polyurethane potting foam, so as to remove the battery cells out of the polyurethane potting foam.

[0106] The battery module, the battery pack and the battery in the present invention are mainly used in electric vehicles.

[0107] Beneficial effects

[0108] The present invention provides a battery module with rapidly detachable battery cells, which is suitable for industrial large-scale production. Thus, it is possible to detach and replace specific battery cells, greatly reduce the maintenance cost of battery modules, and recycle waste battery cells, which meets environmental requirements to the greatest extent. When the battery cells are detached from the battery module of the present invention, neither the polyurethane potting foam nor the battery cells are damaged, so that the battery module can still work well after the battery cells are reinserted into the polyurethane potting foam.

[0109] Description of the drawings

[0110] Figure 1 is an enlarged photograph of the battery cell in Example 1 after being detached.

[0111] Figure 2 is a partial photograph of the battery module obtained in Example 1.

[0112] Figure 3 is a partial photograph of the disassembled battery module in Example 1.

[0113] Figure 4 is a photograph of the polyurethane potting foam after the battery cells being detached in Example 2.

[0114] Figure 5 is a photograph of the battery cell in Example 5, wherein Figure 5a is a photograph of the battery cell before being potted, and Figure 5b is a photograph of the battery cell after being detached.

[0115] Figure 6 is a photograph of the polyurethane potting foam after being detached in Example 5.

[0116] Figure 7 is a partial photograph of the battery module in Comparative Example 1.

[0117] Figure 8 is a photograph of the battery module after being disassembled in Comparative Example 1.

[0118] Figure 9 is a photograph of the battery module after being disassembled in Comparative Example 2.Examples

[0119] The present invention is further described in combination with specific examples. However, it should be understood that these examples are only used to illustrate the present invention and do not limit the scope of the present invention.

[0120] The test methods without specific conditions in the following examples are usually carried out according to the conventional conditions or the conditions recommended by the manufacturers. Unless stated otherwise or conflicting, percentages and parts used herein are by weight.

[0121] Materials, instruments and test methods:

[0122] Desmodur 44V20 L: polymeric MDI, available from Covestro (Shanghai) Investment Co., Ltd., NCO%=30.5 ± 0.5; viscosity 200 mPa·sat 25℃.

[0123] Desmodur 44P01 : modified MDI, available from Covestro (Shanghai) Investment Co., Ltd., NCO%=29.0 ± 0.5; viscosity 140 mPa·sat 25℃.

[0124] Desmodur 26BD14: modified MDI, available from Covestro (Shanghai) Investment Co., Ltd., NCO%=27.5 ± 0.5; viscosity 290 mPa·sat 25℃.

[0125] Desmodur 26IK01: modified MDI, available from Covestro (Shanghai) Investment Co., Ltd., NCO%=29.0 ± 0.5; viscosity 140 mPa·sat 25℃.

[0126] Desmodur 44V10 L: polymeric MDI, available from Covestro (Shanghai) Investment Co., Ltd., NCO%=30.5 ± 0.5; viscosity 100 mPa·sat 25℃.

[0127] BAYSAFE BEF 66IF79: polyol component of polyurethane rigid foams, available from Covestro (Shanghai) Investment Co., Ltd., with hydroxyl value of 143 KOH / g; viscosity 2500 mPa·sat 25℃.

[0128] BAYSAFE BEF 66IF95: polyol component of polyurethane rigid foams, available from Covestro (Shanghai) Investment Co., Ltd., with hydroxyl value of 330 KOH / g; viscosity 600 mPa·sat 25℃.

[0129] Baydur 60IK20: polyol component of polyurethane rigid foams, available from Covestro (Shanghai) Investment Co., Ltd., with hydroxyl value of 490 KOH / g; viscosity 1250 mPa·sat 20℃.

[0130] Baydur 60BD33: polyol component of polyurethane rigid foams, available from Covestro (Shanghai) Investment Co., Ltd., with hydroxyl value of 498 KOH / g; viscosity 2500 mPa·sat 20℃.

[0131] Baydur 31BD21: polyol component of polyurethane rigid foams, available from Covestro (Shanghai) Investment Co., Ltd., with hydroxyl value of 425 KOH / g; viscosity 800 mPa·sat 20℃. Exolit AP 422: ammonium polyphosphate flame retardant, available from Clariant Company. FR CROS 484: ammonium polyphosphate flame retardant, available from Budenheim Company, Germany.

[0132] 41-90: quick curing release agent, fluorine-containing release agents, available from Chem-Trend Germany, USA.

[0133] Foaming agent: Water is used as foaming agent which is already present in the aforementioned commercial polyol components.

[0134] Polytetrafluoroethylene film: available from Jiangsu Zhenjiang Yangzhong Wanshun Fluoroplastic Co., Ltd.

[0135] Polyvinylidene difluoride film: available from Shandong Bona Biotechnology Group Co., Ltd.

[0136] Polyethylene film: available from Hebei Langfang Paiheng Energy saving Science and Technology Co., Ltd.

[0137] Polyhexafluoropropylene film: available from Jiangsu Taizhou Tong Ji Da New Materials Co., Ltd Polytrifluoropropylene film: available from Jiangsu Taizhou Tong Ji Da New Materials Co., Ltd.

[0138] Nylon-11 film: available from Suzhou Hengtuo Packaging Materials Co., Ltd.

[0139] Nylon 6 film: available from Shandong Bona Biotechnology Group Co., Ltd.

[0140] Polyvinyl chloride film: available from Zengyiheng (Shenzhen) Plastics Co., Ltd.

[0141] The Hennecke's HK270 was used as the potting equipment with potting flow rate of 200g / s. Polyol functionality refers to the value measured according to the formula in the industry: functionality = hydroxyl value × molecular weight  / 56100; wherein the molecular weight is determined by GPC high performance liquid chromatography;

[0142] Cream time: The difference between the time point of the beginning of mixing of the polyol-containing component and the polyisocyanate component (counted as 0 second) and the time point of the beginning of milky white appearance of the polyurethane composition.

[0143] Gel time: The time period from the beginning of mixing of the polyol-containing component and the polyisocyanate component (counted as 0 second) to the curing of the polyurethane composition (until the composition begins to become viscous and filaments can be pulled out upon contacting with a rod-shaped solid) .

[0144] Tack free time: The time from the beginning of mixing of the polyol-containing component and the polyisocyanate component until the surface of the foam is not tacky any more.

[0145] Viscosity: measured at 25℃ according to DIN 53019-1-3.

[0146] Wetting tension: tested according to GB / T 14216-2008.

[0147] Free rise density: tested according to ISO845.

[0148] Molded Density: tested according to ASTM C303.

[0149] Compression strength and compression modulus: tested according to DIN 53421.

[0150] Tensile strength, tensile modulus, and tensile elongation at break: tested according to DIN EN ISO 527-2012.

[0151] Bending strength and bending modulus: tested according to DIN 53452.

[0152] Surface hardness (Shore D) : tested according to DIN 53505.

[0153] Flame retardant grade: tested according to UL94 with sample thickness = 4mm.

[0154] Example 1

[0155] Two layers of polytetrafluoroethylene film with a thickness of 0.01 mm and wetting tension of 20 mN / m were wrapped on the surface of the battery cells (the thickness of polymer layer of 0.02 mm) . 64 wrapped battery cells were installed into the battery module casing (with necessary battery components having been installed) . The component BAYSAFE BEF 66IF95 and the component Desmodur 44V20 L were mixed in a ratio of 100 parts by weight to 112 parts by weight to obtain a polyurethane potting composition (sample 1) . The polyurethane potting combination was potted into the gaps between the battery cells by the potting equipment, flowed to all the gaps, and was foamed and cured to obtain the battery module, as shown in Figure 2. The reaction parameters of sample 1 and the properties of the cured polyurethane potting foam were shown in Table 1.

[0156] The molded density of the cured polyurethane potting foam was 260 kg / m3, and the free rise density was 160 kg / m3. After the battery module was stored for 24 hours, the battery cell wrapped with the polytetrafluoroethylene film could be detached by tapping it on its bottom. As shown in Figure 1, the polytetrafluoroethylene film wound on the surface of the battery cell was free of damage, and the surface was free of polyurethane potting foam contamination. The partial enlarged photograph of the detached polyurethane potting foam was shown in Figure 3, in which the polyurethane potting foam was smooth and undamaged.

[0157] Table 1

[0158] Example 2

[0159] Two layers of polyvinylidene difluoride film with a thickness of 0.005 mm and wetting tension of 25 mN / m were wrapped on the surface of one battery cell (the thickness of polymer layer of 0.01 mm) . Two layers of polyethylene film with a thickness of 0.005 mm and wetting tension of 29 mN / m were wrapped on the surface of the other battery cell. The component Baydur 60IK20 and the component Desmodur 44P01 were mixed in a ratio of 100 parts by weight to 140 parts by weight to obtain the polyurethane potting composition (sample 2) . The battery cell wrapped with polyvinylidene difluoride film and the battery cell wrapped with polyethylene film were placed respectively in a paper mold. The polyurethane potting composition was potted into the mold, flowed to all the gaps, and was foamed and cured to obtain the cured polyurethane potting foam. The reaction parameters of sample 2 and the properties of the cured polyurethane potting foam were shown in Table 1.

[0160] The molded density of the cured polyurethane potting foam was 600 kg / m3, and the free rise density was 180 kg / m3. After the mold was stored at room temperature for 24 hours, the two battery cells wrapped with the polymer layers could be removed by tapping them from the bottom of the mold. The photograph of the detached polyurethane potting foam was shown in Figure 4. The polyurethane potting foam was smooth and undamaged.

[0161] Example 3

[0162] Three layers of polyhexafluoropropylene film with a thickness of 0.01 mm and the wetting tension of 16 mN / m were wrapped on the surface of battery cells (the thickness of polymer layer of 0.03 mm) . The component Baydur 60IK20 was premixed with the flame retardant Exolit AP 422, and then the premixture was mixed with the component Desmodur 44P01 to obtain a polyurethane potting composition (sample 3) , wherein the mixing ratio of Baydur 60IK20, Exolit AP 422, and Desmodur 44P01 was of 100 parts by weight: 15 parts by weight: 140 parts by weight. 24 battery cells wrapped with polyhexafluoropropylene film were installed in a potting mold. The polyurethane potting composition was potted into the gaps between the battery cells by the potting equipment, flowed to all the gaps, and was foamed and cured to obtain the cured polyurethane potting foam. The reaction parameters of sample 3 and the properties of the cured polyurethane potting foam were shown in Table 1.

[0163] The molded density of the cured polyurethane potting foam was 600 kg / m3, and the free rise density was 185 kg / m3, and the flame retardant grade reached UL94 V-0 and UL94 5VA. After the potting mold was stored at room temperature for 24 hours, the three battery cells wrapped with polyhexafluoropropylene film could be detached by tapping them from the bottom of the mold, while other battery cells were not affected. The detached polyurethane potting foam was smooth and undamaged.

[0164] Example 4

[0165] Three layers of polytrifluoropropylene film with a thickness of 0.01 mm and wetting tension of 22 mN / m were wrapped on the surface of a battery cells. The battery cell wrapped with polytrifluoropropylene was applied in the potting mold in a spaced arrangement. The component Baydur 60BD33 and the component Desmodur 26BD14 were mixed in a ratio of 100 parts by weight to 150 parts by weight to obtain a polyurethane potting composition (sample 4) . 14 wrapped battery cells were installed in the potting mold in a spaced arrangement. The polyurethane potting composition was potted into the gaps between the battery cells by the potting equipment, flowed to all the gaps, and was foamed and cured to obtain the battery cell module. The reaction parameters of sample 4 and the properties of the cured polyurethane potting foam were shown in Table 2.

[0166] The molded density of the cured polyurethane potting foam was 550 kg / m3, and the free rise density was 145 kg / m3. After the mold was left at room temperature for 24 hours, 7 battery cells wrapped with the polymer layer could be detached by tapping them from the bottom of the mold, while other battery cells were not affected. The detached polyurethane potting foam was smooth and undamaged.

[0167] Example 5

[0168] 14 battery cells with a blue film (PET film which is wrapped as protection layer when leaving the factory) attached thereon as shown in Figure 5a were used. A layer of release agent  41-90 was coated outside of the film. After the release agent was dried, the polymer layer of the invention is formed, its wetting tension was of 26 mN / m and the thickness was of 50μm. The component Baydur 60BD33 and FR CROS 484 were mixed in a ratio of 100 parts by weight to 15 parts by weight to obtain a premix. Then, the premix was mixed with 145 parts by weight of the component Desmodur 26IK01 to obtain a polyurethane potting composition (sample 5) . The 14 battery cells coated with a release agent were installed in the potting mold. The polyurethane potting composition was potted into the gaps between the cells by the potting equipment, flowed to all the gaps, and was foamed and cured to obtain the battery cell module. The reaction parameters of sample 5 and the properties of the cured polyurethane potting foam were shown in Table 2.

[0169] Table 2

[0170] The molded density of the cured polyurethane potting foam was 550 kg / m3, and the free rise density was 148 kg / m3. After the mold was stored at room temperature for 24 hours, 3 battery cells could be detached by tapping them from the bottom of the mold, as shown in Figure 5b, while other battery cells were not affected. The photograph of the detached polyurethane potting foam was shown in Figure 6, and the polyurethane potting foam was smooth and undamaged.

[0171] Comparative Example 1

[0172] 11 battery cells wrapped on the surface with 2 layers of Nylon-11 film with a thickness of 0.01mm and wetting tension of 33 mN / m, and 3 battery cells wrapped on the surface with 2 layers of polytetrafluoroethylene film with a thickness of 0.01mm and wetting tension of 20 mN / m (marked as No. 1-3 in figure 7) were installed in the mold according to the layout shown in Figure 7. The same polyurethane potting composition as that used in Example 1 (sample 1) was potted into the gaps between the battery cells by the potting equipment, flowed to all the gaps, and was foamed and cured to obtain the battery cell module.

[0173] The molded density of the cured polyurethane potting foam was 260 kg / m3, and the free rise density was 160 kg / m3. After the mold was stored at room temperature for 24 hours, all the battery cells were tapped from the bottom of the mold. Only battery cells No. 1-3 were successfully detached from the polyurethane potting foam, while the other battery cells wrapped with Nylon film could not be detached. The photograph of the detached polyurethane potting foam was shown in Figure 8, in which the polyurethane potting foam at the detachment position was smooth and undamaged.

[0174] Comparative Example 2

[0175] A Nylon 6 film with a thickness of 0.01 mm and wetting tension of 42 mN / m and a polyvinyl chloride film with a thickness of 0.02 mm and wetting tension of 39 mN / m were respectively wrapped on the surface of the battery cells. All the battery cells were installed in the potting mold. Sample 2 was potted into the gaps between the battery cells by the potting equipment, flowed to all the gaps, and was foamed and cured to obtain the battery cell module.

[0176] The molded density of the cured polyurethane potting foam was 450 kg / m3, and the free rise density was 180 kg / m3. After the mold was stored at room temperature for 24 hours, no battery cells could be detached by tapping all battery cells from the bottom of the mold, as shown in Figure 9.

[0177] Example 6

[0178] The battery cells wrapped with Polytetrafluoroethylene film from Example 1 were used. The component Baydur 31BD21 and the component Desmodur 44V10 L were mixed in a ratio of 100 parts by weight to 138 parts by weight to obtain a polyurethane potting composition (sample 6) . The battery cells were installed in the potting mold. Sample 6 was poured into the gaps between the battery cells by the potting equipment. The polyurethane potting composition flowed to all the gaps, and was foamed and cured to obtain the battery cell module. The reaction parameters of sample 6 and the properties of the cured polyurethane potting foam were shown in Table 3.

[0179] The molded density of the cured polyurethane potting foam was 120 kg / m3, and the free rise density was 100kg / m3. After the mold was stored at room temperature for 24 hours, the potting foam was inverted and the battery cells were tapped. The battery cell partially slipped out of the potting foam, which indicated that the fixing effect of the polyurethane potting foam on the battery cells was not as good as that when the density ratio was of >30%.

[0180] Table 3

[0181] Example 7

[0182] The battery cells wrapped with polytetrafluoroethylene film as shown in Figure 1 were used. The component BAYSAFE BEF 66IF79 and the component Desmodur 44V20 L were mixed in a ratio of 100 parts by weight to 64 parts by weight to obtain a polyurethane potting composition. Battery cells were installed in the potting mold. The polyurethane potting composition was potted into the gaps between the cells by the potting equipment. The polyurethane potting composition flowed to all the gaps, and was foamed and cured to obtain the battery cell module.

[0183] The molded density of the cured polyurethane potting foam was 250 kg / m3, and the free rise density was 88 kg / m3. After the mold was stored at room temperature for 24 hours, the polyurethane potting foam could not contact closely with the battery cells, and it was difficult to achieve the function for fixing the battery. Nevertheless, battery cells could be detached by tapping them from the bottom of the mold.

[0184] Although the specific embodiments of the present invention are described above, those skilled in the art should understand that this is only illustrative, and the protection scope of the present invention is defined by the appended claims. Those skilled in the art can make various changes or modifications to these embodiments without departing from the principle and essence of the present invention, and these changes and modifications fall within the protection scope of the present invention.

Claims

1.A battery module comprising at least one battery cell and a polyurethane potting foam, wherein the battery cell is potted in the polyurethane potting foam, and a polymer layer with wetting tension of less than or equal to 32 mN / m, preferably less than or equal to 28 mN / m, more preferably less than or equal to 25 mN / m, most preferably 16 to 25 mN / m is applied on a contact interface between the battery cell and the polyurethane potting foam, the wetting tension is measured according to GB / T 14216-2008; the polymer layer directly contacts the polyurethane potting foam, and the polyurethane potting foam is a cured polyurethane potting composition comprising:component (I) comprising one or more isocyanate reactive components (A) and a foaming agent (B) ; andcomponent (II) comprising one or more organic polyisocyanates (C) ;wherein the battery cell has a metal casing.2.The battery module as claimed in claim 1, characterized in that the polymer layer has a thickness of less than or equal to 1mm, preferably 50μm to 1mm, and more preferably 0.01mm to 0.6mm.3.The battery module as claimed in claim 1, characterized in that the battery cell is detachable from the polyurethane potting foam and / or replaceable.4.The battery module as claimed in any one of claims 1 to 3, characterized in thatthe polymer layer is a polymer film, wherein the polymer in the polymer film comprises one or more of polyhexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polytrifluoroethylene, polytrifluorochloroethylene, polyvinylidene difluoride, polyvinyl fluoride, polyethylene, and polypropylene, any mixture thereof or any copolymer thereof, preferably one or more of polyhexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polytrifluoroethylene, polytrifluorochloroethylene, polyvinylidene difluoride and polyvinyl fluoride, or any copolymer thereof; and the copolymer preferably comprises one or more of tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene difluoride-hexafluoropropylene copolymer, vinylidene difluoride-trifluorochloroethylene copolymer, ethylene-trifluorochloroethylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, and fluorinated ethylene propylene, and any mixture thereof; and / orthe polymer layer is a polymer coating, wherein the polymer in the polymer coating comprises one or more of silicone release agents, fluorine-containing release agents, and wax release agents, and any mixture thereof.5.The battery module as claimed in any one of claims 1 to 4, characterized in that the free rise density and the molded density of the polyurethane potting foam conform to the relationship of formula (a) : wherein the free rise density is tested according to ISO845, and the molded density is tested according to ASTM C303, and wherein the free rise density is greater than or equal to 90kg / m3.6.The battery module as claimed in any one of claims 1 to 5, characterized in that the mass ratio of component (II) to component (I) in the polyurethane potting composition is 1: 10 to 10: 1, preferably 5: 1 to 1: 5, and more preferably 3: 1 to 1: 3.7.The battery module as claimed in any one of claims 1 to 6, characterized in that the viscosity of the isocyanate reactive component (A) is 200 to 2000 mPa·s, which is measured according to DIN 53019-1-3 at 25℃; and / or the viscosity of the organic polyisocyanate (C) is 5 to 700 mPa·s, preferably 10 to 300 mPa·s, more preferably 100 to 300 mPa·s, which is measured according to DIN 53019-1-3 at 25℃.8.The battery module as claimed in any one of claims 1 to 7, characterized in that the component (I) and / or component (II) further comprises a flame retardant (D) including an additive flame retardant and / or a reactive flame retardant; wherein the reactive flame retardant is preferably one or more of tris (dipropylene glycol) phosphite, tris (polyolefin oxide) phosphate, tris (polyolefin oxide) phosphite, dimethyl N, N-di (2-hydroxyethyl) aminomethylphosphonate, diethyl N, N-di (2-hydroxyethyl) aminomethylphosphonate, a solution of tri (cyanided polyol) phosphate dibromopentylenediol in polyether polyol, brominated pentaerythritol, and tetrabromophthalic anhydride diol or any mixture thereof; and the additive flame retardant is preferably one or more of halogenated phosphate flame retardants, phosphonate flame retardants, and inorganic solid flame retardants or any mixture thereof; wherein the halogenated phosphate flame retardant is preferably one or more of tris (2-chloropropyl) phosphate, tris (2-chloroethyl) phosphate, tris (dichloropropyl) phosphate, tris (dibromopropyl) phosphate, tetra (2-chloroethyl) ethylenediphosphate, bis [di (2-chloroethyl) ] diethylene glycol phosphate, 2, 2-dimethyl-3-chloropropyl bis (1, 3-dichloro-2-propyl) phosphate, 2, 2-dimethyl-3-bromo-propyl-β-bromoethyl phosphate and dimeric phosphate, polymeric phosphate or any mixture thereof; the phosphonate flame retardant is preferably one or more of dimethyl methylphosphonate, diethyl ethylphosphonate, dimethyl propylphosphonate, triisopropylphenyl phosphate, triethyl phosphate, or any mixture thereof; and the inorganic solid flame retardant is preferably one or more of melamine and its derivatives, red phosphorus and its complexes, aluminum hydroxide powder or any mixture thereof.9.A battery pack or battery comprising two or more battery modules as claimed in any one of claims 1 to 8.10.A method for preparing the battery module as claimed in any one of claims 1 to 8 or the battery pack or battery as claimed in claim 9, including: injecting the polyurethane potting composition into one or more gaps between the battery cells and / or between the battery cells and the battery module casing, rendering the polyurethane potting composition to flow to the gaps that have not been injected with the polyurethane potting composition, and foaming and curing; wherein the polymer layer with wetting tension of less than or equal to 32 mN / m is applied on a contact interface of the battery cells.11.The method for preparing as claimed in claim 10, characterized in that it includes (1) arranging the polymer layer on the contact interfaces of one or more battery cells; (2) injecting the polyurethane potting composition into one or more gaps between the cells and / or between the cells and the battery module casing, rendering the polyurethane potting composition to flow to the gaps that have not been injected with the polyurethane potting composition, and foaming and curing; wherein the contact interface is preferably the peripheral surface, or the peripheral surface and the bottom surface, or the peripheral surface, the bottom surface and the upper surface of the battery cells.12.The method for preparing as claimed in claim 11, characterized in that the polymer layer is applied on the contact interface by one or more means of winding, wrapping, and coating.13.A method for disassembling the battery module as claimed in any one of claims 1 to 8, characterized in that an external force is applied to the battery cells potted in the polyurethane potting foam, so that the battery cells are removed out of the polyurethane potting foam.

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