專利名稱：一種防爆鎳電池及其所使用的防爆球和它們的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種鎳電池及其制備方法，尤其涉及一種防爆鎳電池及其所使用的防爆球和它們的制備方法。
背景技術：
上世紀90年代一來，大量新型、便攜式電子產品的出現，不僅推動著鎳電池產業 的發展，也對鎳電池的安全性能尤其是防爆性能提出了更高的要求。為提高電池的安全性 能，通常在電池外殼上設置蓋帽(也叫安全閥組件)。蓋帽包括設有排氣孔的上蓋、底蓋及 設置在兩者之間的防爆球。當電池出現意外如短路時，電池溫度急劇升高，蓋帽啟動，產生 的氣體由上蓋的氣孔排出，防止電池因氣體聚集而爆炸。現有的鎳電池采用尼龍66材料作為密封圈，采用三元乙丙橡膠、炭黑為主要材料 作為防爆球。這兩者的組合，對于電池的密封性能和防爆性能得到了保證。但這樣的組合 也存在很多弊端，如下防爆球主要成分是三元乙丙橡膠、炭黑、促進劑、硫化劑，由三元乙 丙橡膠在Iio 140°C溫度下塑煉，再經混煉，壓延，壓出，硫化，成型等工序完成制作。這樣 制作出的防爆球有很寬的使用范圍，使用溫度-40 150°C，在這個溫度范圍內防爆球防爆 壓力變化很小。當電池外部短路時候，電池溫度急劇升高，最高溫度可達到150°C，電池內壓 急劇上升。可能存在因防爆球不能及時泄氣，造成電池壓力過大發生爆炸；傳統的密封圈成 分是尼龍66，而尼龍66材質的密封圈軟化或熔化溫度為250 260°C。當電池內部短路時 候，正負極直接接觸，有可能負極燃燒。電池溫度急劇升高，最高溫度可達到220度，電池內 壓急劇上升，防爆球來不及泄氣，可能造成電池壓力過大造成電池爆炸或因熱量無法及時 散發而發生電池熱爆炸。
發明內容
本發明目的就是克服現有技術的不足，提供一種可有效防止鎳電池爆炸的電池及 其所使用的防爆球和它們的制備方法。為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種防爆鎳電池，包括電池本體及蓋 帽，電池本體包括設置于其中的密封圈，蓋帽包括設置于其中的防爆球，所述密封圈由聚丙 烯及助劑經注塑而成；所述防爆球由三元乙丙橡膠經150 200°C塑煉再與助劑混煉、壓 延、壓出、硫化及成型而成。另一方面，本發明還提供一種防爆鎳電池的制備方法，包括密封圈及防爆球的制 備，所述密封圈由聚丙烯及助劑經注塑而成；所述防爆球由三元乙丙橡膠經150 200°C塑 煉再與助劑混煉、壓延、壓出、硫化及成型而成。另一方面，本發明還提供一種防爆鎳電池用防爆球，所述防爆球由三元乙丙橡膠 經150 200°C塑煉再與助劑混煉、壓延、壓出、硫化及成型而成。另一方面，本發明還提供一種防爆鎳電池用防爆球的制備方法，所述防爆球由三 元乙丙橡膠經150 200°C塑煉再與助劑混煉、壓延、壓出、硫化及成型而成。
本發明中，鎳電池主要指鎳氫電池、鎳鎘電池和鎳鋅電池。本發明的有益效果當電池出現故障如短路使其內部溫度升高到約80°C后，防爆 球壓力開始下降甚至失效，有利于短路產生的氣體逸出，從而阻止因內壓過大而造成的電 池爆炸；若電池內溫度繼續升高到約160°C后，采用PP為主要材料的密封圈及時融化，有利 于產生的氣體逸出，有利于產生的大量熱量及時散發出去，從而阻止電池發生壓力爆炸和 熱爆炸。
圖1是根據本發明優選實施例的電池蓋帽及現有電池蓋帽防爆壓力隨溫度變化 曲線。圖2是根據本發明優選實施例的電池及現有電池在短路時電池內部溫度變化曲線。
具體實施例方式本發明使用高溫塑煉的防爆球和以聚丙烯為主要材料制成密封圈相結合來實現 防止電池爆炸的目的。本發明中，防爆球由三元乙丙橡膠經150 200°C塑煉再與助劑混煉、壓延、壓出、 硫化及成型而成。防爆球制備所用的助劑包括炭黑、促進劑及硫化劑，促進劑優選為二硫化 二苯并噻唑、N-環己基-2-苯并噻唑次磺酰胺及二甲基二硫代氨基甲酸鋅中的任意一種， 硫化劑優選為N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺、硫磺中的任意一種。各組分的用量不是關鍵的控 制因素，通常其中三元乙丙橡膠含量80 95%，炭黑1 20%，促進劑0. 01 1 %，硫化劑 0. 01 1%，以上各成分含量為重量百分比。制造中各工序采用本領域常用的工藝方法，在 此不做詳細描述。本發明中，密封圈由聚丙烯及助劑經注塑而成。密封圈制備所用的助劑包括韌性 添加劑和強度劑，韌性添加劑優選為鈦白粉、滑石粉、季戊四醇硬脂酸酯中的任意一種，強 度劑優選為碳酸鈣、聚甲醛中的任意一種。各組分的用量不是關鍵的控制因素，通常其中PP 的含量95 100%，韌性添加劑0. 1 5%，強度劑0. 1 2%。以上各成分含量為重量百 分比。制備工序包括高溫融化、注模、冷卻、脫模、去毛邊、檢驗等，為本領域常規方法，在此 不做詳細描述。下面結合實施例，對本發明做進一步的說明。實施例1一種圓柱鎳氫電池防爆球制作方法，先按比例稱取三元乙丙橡膠，經塑煉，溫度 150°C。經添加炭黑和二甲基二硫代氨基甲酸鋅(PZ，下同)壓延，壓出，硫化，成型等工序完 成制作。其中三元乙丙橡膠含量86%，炭黑13. 5%，PZ 0. 2%，硫磺(硫化劑)0. 3%，以上 各成分含量為重量百分比。把制作好的AA防爆球，與冷軋碳素鋼板搭配制作AA蓋帽。使 用本發明制作的蓋帽與不使用本發明制作的蓋帽性能對比測試。實施例2一種圓柱鎳氫電池防爆球制作方法，先按比例稱取三元乙丙橡膠，經塑煉，溫度 180°C。經添加炭黑和PZ，混煉，壓延，壓出，硫化，成型等工序完成制作。其中三元乙丙橡膠含量86%，炭黑13.5%，PZ 0.2%，硫磺(硫化劑)0. 3%，以上各成分含量為重量百分比。 把制作好的AA防爆球，與冷軋碳素鋼板搭配制作AA蓋帽。使用本發明制作的蓋帽與不使 用本發明制作的蓋帽性能對比測試。實施例3 一種圓柱鎳氫電池防爆球制作方法，先按比例稱取三元乙丙橡膠，經塑煉，溫度 200°C。經添加炭黑和PZ，混煉，壓延，壓出，硫化，成型等工序完成制作。其中三元乙丙橡膠 含量86%，炭黑13.5%，PZ 0.2%，硫磺(硫化劑)0. 3%，以上各成分含量為重量百分比。 把制作好的AA防爆球，與冷軋碳素鋼板搭配制作AA蓋帽。對比例4使用本發明制作的蓋帽與不使用本發明制作的蓋帽性能對比測試。并將測試結果 繪制成曲線，如圖1，圖中畫斜線部分為蓋帽正常使用溫度，1-4分別代表實施例1-3及現有 普通蓋帽的曲線。測試方法分別取使用本發明的AA蓋帽和不使用本發明的AA蓋帽各80只，分別 測試在20°C時候，蓋帽防爆壓力P1，再高溫環境擱置60min，從高溫環境取出，冷卻到20°C， 測試蓋帽防爆壓力P2，蓋帽防爆壓力下降=(P1-P2)/P1X100%。測試結果見下表 從上表及圖1可以看到，使用本發明的防爆球制成的蓋帽不影響電池的正常使 用，即在不高于80°C溫度范圍內可正常使用。當電池短路的時候，電池溫度急劇升高，電池 內壓急劇升高。使用本發明的蓋帽，隨溫度升高，壓力下降幅度大，有利于電池內部氣壓更 快釋放。防止電池爆炸。
實施例5一種圓柱鎳氫電 池，密封圈由聚丙烯(PP，下同)、季戊四醇硬脂酸酯(韌性添加 劑)、聚甲醛(強度劑)經過高溫融化、注模、冷卻、脫模、去毛邊，檢驗入庫得到。其中PP的 含量98.8%，季戊四醇硬脂酸酯1%，聚甲醛0.2%。以上各成分比為重量百分比。對比例6 使用普通密封圈圓柱鎳氫AA2300型號電池和使用本發明PP密封圈圓柱鎳氫 AA2300型號電池進行短路對比測試。測試方法電池用0.2C充滿電，擱置60min ；使用直徑為Imm的銅針，從電池中部 穿過，造成電池內部短路；使用溫度感應器記錄電池溫度的變化。將電池內部在電池短路過程中溫度隨時間變化繪制成曲線如圖2所示。從圖2可 以看出，使用本發明PP密封圈當電池內部短路的時候，PP密封圈及時熔化，電池內部與外 界連通。防止電池發生壓力過大造成的爆炸和熱量來不及散發產生電池熱爆炸。因為普通密封圈使用尼龍66材料，尼龍66的熔化溫度250 260°C，電池短路的 時候，密封圈不能熔化。而本發明PP密封圈，熔化溫度160 170°C，電池短路的時候可以 熔化，有利于降低電池內壓和電池內部產生的熱量散發。防止電池因短路造成的爆炸。可 以提高電池的安全性能。以上實施例以鎳氫電池為例，只需稍作變化即可適用于鎳鎘電池和鎳鋅電池，此 處不再詳細舉例闡述。
權利要求
一種防爆鎳電池，包括電池本體及蓋帽，電池本體包括設置于其中的密封圈，蓋帽包括設置于其中的防爆球，其特征在于所述密封圈由聚丙烯及助劑經注塑而成；所述防爆球由三元乙丙橡膠經150～200℃塑煉再與助劑混煉、壓延、壓出、硫化及成型而成。
2.根據權利要求1所述的防爆鎳電池，其特征在于所述密封圈中用的助劑包括韌性 添加劑和強度劑，韌性添加劑為選自鈦白粉、滑石粉、季戊四醇硬脂酸酯中的任意一種，強 度劑為選自碳酸鈣、聚甲醛中的任意一種。
3.根據權利要求1所述的防爆鎳電池，其特征在于所述防爆球中用的助劑包括炭黑、 促進劑及硫化劑，促進劑為選自二硫化二苯并噻唑、N-環己基-2-苯并噻唑次磺酰胺及二 甲基二硫代氨基甲酸鋅中的任意一種，硫化劑為N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺、硫磺中的任意 一種。
4.一種防爆鎳電池的制備方法，包括密封圈及防爆球的制備，其特征在于所述密封 圈由聚丙烯及助劑經注塑而成；所述防爆球由三元乙丙橡膠經150 200°C塑煉再與助劑 混煉、壓延、壓出、硫化及成型而成。
5.根據權利要求4所述的防爆鎳電池的制備方法，其特征在于所述密封圈中用的助 劑包括韌性添加劑和強度劑，韌性添加劑為選自鈦白粉、滑石粉、季戊四醇硬脂酸酯中的任 意一種，強度劑為選自碳酸鈣、聚甲醛中的任意一種。
6.根據權利要求4所述的防爆鎳電池的制備方法，其特征在于所述防爆球中用的助 劑包括炭黑、促進劑及硫化劑，促進劑為選自二硫化二苯并噻唑、N-環己基-2-苯并噻唑次 磺酰胺及二甲基二硫代氨基甲酸鋅中的任意一種，硫化劑為N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺、硫 磺中的任意一種。
7.一種防爆鎳電池用防爆球，其特征在于所述防爆球由三元乙丙橡膠經150 200°C 塑煉再與助劑混煉、壓延、壓出、硫化及成型而成。
8.根據權利要求7所述的防爆鎳電池用防爆球，其特征在于所述助劑包括炭黑、促進 劑及硫化劑，促進劑為選自二硫化二苯并噻唑、N-環己基-2-苯并噻唑次磺酰胺及二甲基 二硫代氨基甲酸鋅中的任意一種，硫化劑為N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺、硫磺中的任意一種。
9.一種防爆鎳電池用防爆球的制備方法，其特征在于所述防爆球由三元乙丙橡膠經 150 200°C塑煉再與助劑混煉、壓延、壓出、硫化及成型而成。
10.根據權利要求9所述的防爆鎳電池用防爆球的制備方法，其特征在于所述助劑包 括炭黑、促進劑及硫化劑，促進劑為選自二硫化二苯并噻唑、N-環己基-2-苯并噻唑次磺酰 胺及二甲基二硫代氨基甲酸鋅中的任意一種，硫化劑為N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺、硫磺中 的任意一種。
全文摘要
本發明提供一種防爆鎳電池及其使用的防爆球和它們的制備方法。這種防爆鎳電池，包括電池本體及蓋帽，電池本體包括設置于其中的密封圈，蓋帽包括設置于其中的防爆球，所述密封圈由聚丙烯及助劑經注塑而成；所述防爆球由三元乙丙橡膠經150～200℃塑煉再與助劑混煉、壓延、壓出、硫化及成型而成。根據本發明的防爆鎳電池，當電池出現故障如短路使其內部溫度升高到約80℃后，防爆球壓力開始下降甚至失效，有利于短路產生的氣體逸出，從而阻止因內壓過大而造成的電池爆炸；若電池內溫度繼續升高到約160℃后，采用PP為主要材料的密封圈及時融化，有利于產生的氣體逸出，有利于產生的大量熱量及時散發出去，從而阻止電池發生壓力爆炸和熱爆炸。
文檔編號H01M10/30GK101867067SQ20091013379
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月17日 優先權日2009年4月17日
發明者劉淼, 胡彥慶, 賈紅杰 申請人:深圳市格瑞普電池有限公司