專利名稱：安全防爆硬殼鋰離子二次電池的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是硬殼鋰離子二次電池，尤其是一種安全防爆硬殼鋰離子二次電池。
背景技術：
隨著現代社會技術的發展，移動設備的廣泛應用，推動了二次電池產業的飛速發展，特別對高能電池有強烈需求。其中液態電解質鋰離子電池，膠體或固態電解質的聚合物鋰離子電池已在上述領域獲得了廣泛的應用。硬殼鋰離子二次電池具有能量密度高、制造工藝簡單、無液體泄漏、保存期長、使用壽命長等優點。現有硬殼二次鋰離子電池的外殼通常由鋼質或鋁質的殼體和蓋帽構成，外殼的壁厚15到120毫米。這種硬殼二次鋰離子電池所用外殼具有成本低，制造工藝簡單，外殼的機械強度允許內部有一定的氣體，密封強度高等特點。但二次電芯在使用或存儲中會產生部分氣體，硬殼二次電池的外殼雖具有一定的機械強度，可以承受一定的內部氣壓，但是，當電芯出現短路或工作異常時可能產生大量氣體，瞬間產生的氣體導致電芯內部的壓力急劇增加，當內部的壓力超過外殼承受的壓力時會導致電芯爆炸。電芯的爆炸會導致電芯的使用者受到傷害，甚至會導致火災。為防止二次電池因內部壓力急劇增加可能發生的爆炸，現有防爆方法是使用防爆線，但防爆線的加工精度不夠，防爆的臨界壓力范圍大，探測度低，防爆的效果不好。當電芯出現異常產生大量氣體，防爆線不能及時有效起動，失去真空保護功能，內部氣體壓力不能及時釋放，導致電芯爆炸，最終導致安全問題。也有采用在卸壓孔上安裝減壓閥來釋放電池芯內部壓力的，但其結構較復雜，成本高。
發明內容
本實用新型的目的是針對上述硬殼鋰離子二次電池存在的不足，提供一種防爆壓力設計穩定、防爆效果好的安全防爆硬殼鋰離子二次電池。
本實用新型安全防爆硬殼鋰離子二次電池，包括金屬外殼和安裝在其內的電池芯，所述金屬外殼由殼體和蓋帽組成，蓋帽上設有注液孔、卸壓孔和極柱，其特征在于蓋帽表面覆有鉻化層，磷化層或鉻電鍍層；蓋帽的鉻化層，磷化層或鉻電鍍層表面粘貼有可將卸壓孔封閉的防爆金屬復合膜；所述的防爆金屬復合膜由金屬膜層、聚乙烯膜層或聚丙烯膜層和覆合在金屬膜層、聚乙烯膜層或聚丙烯膜層間的鉻化層或磷化層或鉻電鍍層組成。
所述防爆金屬復合膜的金屬膜層是鋁箔或銅箔；所述防爆金屬復合膜的金屬膜層的厚度H1＝10～50um；所述防爆金屬復合膜的鉻化層或磷化層或鉻電鍍層的厚度H2＝0.1～2um；所述防爆金屬復合膜的聚乙烯膜層或聚丙烯膜層的厚度H3＝5～80um
所述蓋帽表面鉻化層或磷化層或鉻電鍍層的厚度H4＝0.1～2um。
所述防爆金屬復合膜通過熱壓熔粘貼在卸壓孔部位之蓋帽表面。
本實用新型安全防爆硬殼鋰離子二次電池的設計原理是通過泄壓的方式釋放電芯內部壓力，避免電芯爆炸。防爆金屬復合膜的聚乙烯膜層或聚丙烯膜層熔點決定卸壓溫度；防爆金屬復合膜的金屬膜層抗壓機械強度決定卸壓壓力。防爆金屬復合膜對卸壓孔的粘結密封既能抵抗電池體內部電解液的腐蝕，又能防止外界氣體和水通過卸壓孔進入電池體內。在電池芯正常工作時，由防爆金屬復合膜封閉的卸壓孔不會影響電池芯的正常工作，當電池芯內部出現異常時，電池芯內部溫度升高并產生氣體，當溫度接近或達到聚乙烯膜層或聚丙烯膜層的熔點溫度時，聚乙烯膜層或聚丙烯膜層的粘結力下降，在內部氣體的壓力下與外殼表面分離，釋放電池芯內部壓力；當電池芯內部氣壓上升到卸壓壓力時，金屬復合膜破裂，釋放電池芯內部壓力。
本實用新型安全防爆硬殼鋰離子二次電池的設計科學，結構簡單、合理。這種利用防爆金屬復合膜高壓破裂并打開卸壓孔之防爆方式，防爆卸壓壓力設計穩定、可靠，防爆效果好。可有效提高硬殼鋰離子二次電池的安全性。本實用新型技術方案適用于包括方形鋼殼鋰離子二次電池，方形鋁殼二次鋰離子電池或圓柱型鋁殼鋰離子二次電池。
本實用新型安全防爆硬殼鋰離子二次電池的具體結構由以下附圖和實施例詳細給出。
圖1是安全防爆硬殼鋰離子二次電池的結構示意圖；
圖2是圖1所示安全防爆硬殼鋰離子二次電池A-A向剖面放大結構示意圖。
具體實施方式
實施例從圖1可以清楚地看到這是一種方型安全防爆硬殼鋰離子二次電池，由外殼1和設置在其內的電池芯2組成，所述外殼1由鋁質殼體11和蓋帽12構成，蓋帽12上設有極柱10、注液孔13和卸壓孔14。蓋帽12表面覆有厚度H4＝0.5um的鉻化層15(見圖2)。卸壓孔14部位之蓋帽表面粘貼有可將其封閉的防爆金屬復合膜3。防爆金屬復合膜3由厚度H1＝25um的鋁箔層31、厚度H3＝20um的聚丙烯膜層33和覆在鋁箔層31與聚丙烯膜層33間厚度H2＝0.5um的鉻化層32構成(見圖2)。
所述聚丙烯膜層33的熔點為140℃。
所述防爆金屬復合膜3通過熱壓熔粘貼在表面覆有鉻化層15的蓋帽12之卸壓孔14部位。
當設置在外殼1內的電池芯2發生異常，內部溫度高過120℃時，聚丙烯膜層33的粘結力下降，在高溫引起的內壓作用下，迫使由金屬膜復合層3封閉的卸壓孔14之粘貼面間發生泄漏，通過泄漏可釋放外殼1內部壓力和熱量，避免電池芯2爆炸；當電池芯2異常，內部氣壓高過時，金屬膜復合層3的金屬膜層31破裂，釋放內部壓力，避免電池芯2爆炸。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，其架構形式能夠靈活多變，可以派生系列產品。只是做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型由所提交的權利要求書確定的專利保護范圍。
權利要求1.一種安全防爆硬殼鋰離子二次電池，包括金屬外殼和安裝在其內的電池芯，所述金屬外殼由殼體和蓋帽組成，蓋帽上設有注液孔、卸壓孔和極柱，其特征在于蓋帽表面覆有鉻化層或磷化層或鉻電鍍層；覆有鉻化層或磷化層或鉻電鍍層的蓋帽表面粘貼有可將卸壓孔封閉的防爆金屬復合膜；所述的防爆金屬復合膜由金屬膜層、聚乙烯膜層或聚丙烯膜層和覆在金屬膜層、聚乙烯膜層或聚丙烯膜層間的鉻化層或磷化層或鉻電鍍層組成。
2.根據權利要求1所述的安全防爆硬殼鋰離子二次電池，其特征在于防爆金屬復合膜的金屬膜層是鋁箔膜層或銅箔膜層。
3.根據權利要求1或2所述的安全防爆硬殼鋰離子二次電池，其特征在于所述金屬膜層的厚度H1＝10～50um。
4.根據權利要求1所述的安全防爆硬殼鋰離子二次電池，其特征在于所述防暴金屬復合膜的鉻化層或磷化層或鉻電鍍層的厚度H2＝0.1～2um。
5.根據權利要求1所述的安全防爆硬殼鋰離子二次電池，其特征在于所述防爆金屬復合膜的聚乙烯膜層或聚丙烯膜層的厚度H3＝5～80um。
6.根據權利要求1所述的安全防爆硬殼鋰離子二次電池，其特征在于所述蓋帽表面鉻化層或磷化層或鉻電鍍層的厚度H4＝0.1～2um。
7.根據權利要求1所述的安全防爆硬殼鋰離子二次電池，其特征在于所述防爆金屬復合膜通過熱壓熔粘貼在覆有鉻化層或磷化層或鉻電鍍層的蓋帽之卸壓孔部位。
專利摘要一種安全防爆硬殼鋰離子二次電池，包括金屬外殼和安裝在其內的電池芯，所述金屬外殼由殼體和蓋帽組成，蓋帽上設有注液孔和卸壓孔，其特征在于蓋帽表面鍍覆有鉻化層或磷化層或鉻電鍍層；蓋帽的鉻化層或磷化層面粘貼有可將卸壓孔封閉的防爆金屬復合膜；所述的防爆金屬復合膜由金屬膜層、聚乙烯膜層或聚丙烯膜層和鍍覆在金屬膜層、聚乙烯膜層或聚丙烯膜層間的鉻化層或磷化層或鉻電鍍層組成。這種利用防爆金屬復合膜高壓破裂并打開卸壓孔之防爆方式，防爆卸壓壓力設計穩定、可靠，防爆效果好。可有效提高硬殼鋰離子二次電池的安全性。本實用新型技術方案適用于包括方形鋼殼鋰離子二次電池，方形鋁殼二次鋰離子電池或圓柱型鋁殼鋰離子二次電池。
文檔編號H01M2/12GK2904308SQ20062001715
公開日2007年5月23日 申請日期2006年5月24日 優先權日2006年5月24日
發明者殷世抒 申請人:殷世抒