專利名稱：鋰電池用預警式防爆塞的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電池用防爆塞，特別涉及一種鋰電池用預警式防爆塞。
背景技術：
目前，各種電池、特別是鋰電池在市場上有了廣泛的應用，但是由于電池的過充、 過放或內部短路等原因導致電池工作電流過大，從而使電池的溫度過高，產生高溫高壓的氣體，使電池內部的壓力和溫度都很高，當電池內的壓力和溫度超過電池包裝容器的承受能力時，包裝容器被炸開，里面的易燃易爆物質外流，從而引起爆炸、起火等嚴重的事故，故此，電池上特別是鋰電池上都需要設置有專門的防爆塞，防止電池爆炸。目前防爆塞的結構主要由防爆膜構成泄壓室的方式形成，一般的情況采用薄膜結構形式，有以下幾種結構 一、包括基體及設置在基體上的導電極，所述的基體表面上設有臺階孔，臺階孔內設置有防爆膜和壓塊，所述的壓塊壓在防爆膜上方并與臺階孔內壁密封緊配合；二、包括基體及設于其上的導電極，在基體表面還設有臺階孔，防爆膜置于臺階孔內，中心開孔的壓塊壓在防爆膜上方并和臺階孔內壁密封緊配固定，構成鑲嵌式防爆結構；三、包括基體及設于其上的安全孔，在安全孔內設有防爆膜，該防爆膜和基體為一體式壓展成型結構，且防爆膜位于安全孔內一定深度處，即防爆膜的上、下表面分別距基體的上、下表面均有高度差，在該防爆膜的表面上、靠近安全孔的內壁處還至少設有一圈凹槽，構成防爆斷裂圈；或者是采用壓痕結構模式，壓痕結構是將帶有開裂結構的頂蓋裝設到殼體上，當電池內部的壓力超過開裂槽下方的薄肉部的承受能力時，整個開裂槽就會被炸開。但是無論其采取的是壓痕結構還是薄膜結構的技術特征，目前所有防爆塞最終需要達成的目的都在于，一旦電池內部壓力過大，則立即沖破防爆膜，將電池內氣體泄去，降低電池內部壓力，完成防爆工作。但是，此類結構只能釋放壓力，在此類結構由于保護需要被破壞打開后，電池內部的易燃易爆物質就暴露在空氣中，而由于沒有報警的存在，所以電池還有可能繼續充放電而被加熱，并進一步把電池內部的易燃易爆物質噴出來，導致起火或爆炸。對比技術一中國專利公告號CN201266631U，公告日2009年7月1日，公開了一種可充電池的防爆保護裝置，包括中空的閥體，通過下述泄壓斷電組件與電池電芯形成電連接；設于閥體內的可將電池內部與大氣連通的同時切斷閥體與電池電芯之間電連接的泄壓斷電組件，泄壓斷電組件包括一個與閥體絕緣固接的閥針；一端與閥體形成電連接，另一端與閥針電接觸或分離同時將電池內部與大氣隔絕或連通的活動閥芯；一個向閥芯施加與電池內部壓力方向相反的作用力的彈性組件。這樣的結構能起到預警的作用，但是結構較為復雜，設備成本較高，不適宜用于大多數電池設備。對比技術二中國專利公告號CN101645496A，公告日2010年2月10日，公開了一種用于動力電池防爆結構的防爆片，所述防爆壓痕加工形成在所述防爆片上。更確切的說所述的壓痕為加工在防爆片中部的壓痕。此對比技術，功能上和技術方案上與傳統的壓痕結構相似，都缺少完整功能的預警作用。對比技術三(參見附圖9)中國專利公告號CN101916833A，公告日2010年12月15日，公開了一種鋰電池防爆蓋帽，防爆閥向電池內部凸起，其形狀為圓柱形，圓柱形凸起端面中間設凸起的錐度，防爆焊點設在該錐度的頂面；在圓柱形凸起的邊緣，設防爆筋，所述的防爆筋設在朝向隔板的一面上，所述的防爆筋為圓環形的壓痕，所述的防爆筋位置與所述的排氣孔相對應。此對比技術，同樣缺少預警作用，無法在電池出現小問題時就進行預
Sfc目。
發明內容
本發明的目的在于解決上述現有技術中只有破壞壓痕結構或薄膜結構釋放壓力， 無法預警，導致將電池內部的易燃易爆物質就暴露在空氣中起火或爆炸的問題，提供一種結構簡單，能在受壓達到一定程度時進行預警，電池壓力過大采用必要的泄壓措施的鋰電池用預警式防爆塞。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種鋰電池用預警式防爆塞，受電池預警系統監測，與電池蓋板中的注液孔匹配，包括密封塞、密封墊和防爆片，所述的密封墊墊設在注液孔的底部，所述的密封墊、防爆片和密封塞自下而上固定為一整體，所述的密封墊中部設置有通孔，所述的防爆片由水平的防爆片環和在防爆片中部下凹形成的預警防爆凹坑構成，所述防爆片環與預警防爆凹坑的連接處設有切痕槽，所述的預警防爆凹坑為形狀受電池預警系統監測的預警防爆凹坑。這樣設置，本發明的防爆片在工作時共有三個狀態，第一狀態為正常狀態，第二狀態為預警狀態，第三狀態為報警狀態，當電池內部壓力正常時，防爆片為第一狀態；當電池內部由于過充、過放或內部短路等原因導致電池工作電流過大，從而使電池的溫度過高，產生高溫高壓的氣體，當電池內部氣壓到達警戒程度時， 預警防爆凹坑底部受壓產生形變，防爆片為第二狀態，預警防爆凹坑凸起，此時，監測預警防爆凹坑形狀的電池預警系統即發出預警信號，說明電池內部已經承受了超過了正常壓力值的壓力，使用者應該采取必要措施，防止電池內部氣壓過大；當電池內部氣壓繼續增加， 達到電池內部壓力界限時，防爆片自切痕槽處斷裂，防爆片為第三狀態，電池內部通過注液孔與外部連通，完成電池內部的泄壓工作，此時，監測預警防爆凹坑形狀的電池預警系統即可發出警報信號，使用者必須要采取必要措施。對比文件一、對比文件二和對比文件三披露的技術方案均屬于本發明的技術領域，更確切的說都是壓痕結構的防爆片技術。比文件一披露的技術特征為中空的閥體，通過下述泄壓斷電組件與電池電芯形成電連接；設于閥體內的可將電池內部與大氣連通的同時切斷閥體與電池電芯之間電連接的泄壓斷電組件。對比文件二披露的技術特征為所述防爆壓痕加工形成在所述防爆片上，更確切的說所述的壓痕為加工在防爆片中部的壓痕。對比文件三披露的技術特征為防爆閥向電池內部凸起，其形狀為圓柱形，圓柱形凸起端面中間設凸起的錐度，防爆焊點設在該錐度的頂面；在圓柱形凸起的邊緣，設防爆筋，所述的防爆筋設在朝向隔板的一面上，所述的防爆筋為圓環形的壓痕，所述的防爆筋位置與所述的排氣孔相對應。對比文件三披露的本發明技術特征最多，對比文件三是本發明最接近的現有技術。但是對比文件三披露的技術方案在工作時，只有兩個狀態，此技術方案的第一狀態即為正常狀態，此技術方案的第二狀態也是防爆閥進行形變，技術特征也是在圓柱形凸起的邊緣設防爆筋，其技術特征與本發明的技術特征貌似類似。但是，本發明和此技術方案對比還是存在有實質性的進步的第一，實際上，對比文件三技術方案中防爆閥進行形變這個技術特征想要達到的技術目的是通過破壞防爆焊點，導通排氣孔，完成電池內部泄壓的目的，也就是說此技術方案實質上仍然是普通的壓痕式的防爆結構，與本發明的技術方案對比，對比文件三披露的技術方案在電池到達警戒狀態時，沒有任何的報警、預警措施，使得此技術方案實質上在電池安全保護上只有一次報警的機會， 與本發明披露的防爆片擁有兩次形變報警機會，在防爆片第二狀態進行預警、在防爆片第三狀態時進行報警，進行了多次報警的技術方案不同，兩者實質上的技術特征是不同的，而且對比文件三披露的技術方案不符合多重安全保險的要求，安全系數上明顯不如本發明的技術方案，所以本發明與對比文件三披露的技術方案相比是具有實質性進步的；第二，對比文件三披露的技術方案中，防爆筋的作用與本發明技術方案中切痕槽的作用也不相同，因為對比文件三披露的技術方案中，防爆筋的作用是輔助防爆閥進行形變，而本發明中切痕槽的作用是降低預警防爆凹坑與防爆片環之間的結構強度，在電池內部氣壓較大時，破壞防爆片，通過注液孔完成電池內泄壓的工作，兩者解決的技術問題是不同的。而對比文件二披露的技術方案也為壓痕結構，但是，此技術方案同樣不具備多次報警的功能。對比文件一披露的技術方案雖然能夠完成預警，但是此技術方案顯然結構過于復雜，設備成本較高，不適宜用于大多數電池設備。因此本發明披露的技術方案對比現有技術而言具有結構簡單、 預警準確、泄壓報警適時顯著的實質性優點。作為優選，所述的切痕槽切設在防爆片環與預警防爆凹坑連接處的下部。切痕槽切設在防爆片環與預警防爆凹坑連接處的下部能夠再足夠的壓力下將防爆片環與預警防爆凹坑斷裂。作為優選，所述切痕槽深度為防爆片環與預警防爆凹坑的連接處厚度的5%至 40%。這樣設置由防爆片環與預警防爆凹坑的連接處厚度決定電池內部氣壓壓力界限，進而決定防爆片自切痕槽處斷裂的壓力，即防爆片環與預警防爆凹坑的連接處厚度越厚，預警防爆凹坑產生第一次形變所需的壓力越大，切痕槽深度越深，防爆片破裂的所需壓力越小； 同時，切痕槽深度最少為防爆片環與預警防爆凹坑的連接處厚度的5%至40%，保證了預警防爆凹坑產生第一次形變所需的壓力與防爆片破裂的所需壓力之間存在一個較為合理的壓力差，能夠起到階梯性保護的目的，既保證了預警防爆凹坑必然會先產生第一次形變，然后才會發生防爆片破裂，杜絕了防爆片先行破裂這種情況的產生，又保證了預警防爆凹坑第一次形變所需的壓力與防爆片破裂的所需壓力之間差值不會過大，防止了預警無意義情況的產生。作為優選，所述的密封塞中部設置有扳手通孔，所述密封塞下部中心處設置有凹槽。這樣設置，扳手通孔為方便密封塞的安裝，而密封塞下部中心處設置有凹槽保證了防爆片形變時有足夠的空間使得預警防爆凹坑可以由凹坑形式變為凸起形式。作為優選，所述的防爆片整體呈圓形，所述的預警防爆凹坑呈圓形，所述的凹槽也呈圓形，所述凹槽的半徑大于所述預警防爆凹坑的半徑。這樣設置，保證了防爆片形變時有足夠的空間使得預警防爆凹坑由凸起形式變為破裂形式，保證了當電池內部氣壓過大時， 防爆片能順利破裂泄壓。作為優選，所述的通孔呈圓形，所述的預警防爆凹坑呈圓形，所述通孔直徑小于等于所述預警防爆凹坑的直徑。這樣設置，當防爆片破裂后，防爆片不會掉入電池容器內。本發明的有益效果是本發明結構簡單，能在受壓達到一定程度時進行預警，電池壓力過大采用必要的泄壓措施，預警與報警之間存在合理過渡。
圖1是本發明的一種截面結構示意圖； 圖2是本發明的一種截面結構正視示意圖； 圖3是本發明中防爆片的一種結構示意圖； 圖4是本發明中防爆片的一種截面示意圖； 圖5是本發明中密封墊的一種結構示意圖； 圖6是本發明中密封塞的一種結構示意圖7是本發明中防爆片A處的局部放大示意圖； 圖8是與本發明配合的一種電池預警系統的電路示意圖； 圖9是與本發明配合的另一種電池預警系統的電路示意圖。圖中1、密封塞，2、防爆片，3、密封墊，4、電池蓋板，11、扳手通孔，21、預警防爆凹坑，22、防爆片環，23、切痕槽，31、通孔，41、控制芯片，42、光電傳感器。
具體實施例方式下面通過具體實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步的具體說明。實施例1:
一種鋰電池用預警式防爆塞(參見附圖1和附圖2)，與電池蓋板4中的注液孔匹配，包括密封塞1、密封墊3和防爆片2，密封墊3墊設在注液孔的底部，密封墊3、防爆片2和密封塞1自下而上固定為一整體，密封墊3中部設置有通孔，防爆片2 (參見附圖3和附圖4)為圓鋁片制成，由水平的防爆片環22和在防爆片2中部下凹形成的預警防爆凹坑21構成，預警防爆凹坑21呈圓形，預警防爆凹坑23為形狀受電池預警系統監測的預警防爆凹坑23，防爆片環22 (參見附圖7)與預警防爆凹坑21的連接處設有切痕槽23，切痕槽23切設在防爆片環22與預警防爆凹坑21連接處的下部，切痕槽23深度為防爆片環22與預警防爆凹坑 21的連接處厚度的25%，即防爆片環22與預警防爆凹坑21的連接處厚度為0. 2毫米，切痕槽23由激光精密化加工切割，切痕槽23的厚度為0. 05毫米，密封塞1 (參見附圖6)整體呈圓柱形，密封塞1的直徑大于防爆片21的直徑，密封塞1的中部設置有貫穿密封塞1上下表面的扳手通孔11，扳手通孔11為內六角螺孔，密封塞1下部中心處設置有凹槽12，凹槽12的槽底面與扳手通孔11連通，凹槽12呈圓形，凹槽12的半徑大于預警防爆凹坑21 的半徑，密封墊3 (參見附圖5)整體也呈圓柱形，密封墊3的外徑大于防爆片2的直徑，密封墊3為氟橡膠材質，密封墊3的中部設置有貫穿密封墊3上下表面的通孔31，通孔31的直徑小于預警防爆凹坑21的直徑。本實施例中，防爆片環22與預警防爆凹坑21的連接處厚度越厚，預警防爆凹坑21產生第一次形變所需的壓力越大，切痕槽23深度越深，促使防爆片2破裂的所需壓力越小，防爆片環22與預警防爆凹坑21的連接處厚度為0. 2毫米，說明當電池內部氣壓到達0. 6MPa時，預警防爆凹坑21底部受壓產生形變，防爆片2形變為第二狀態；切痕槽23的厚度為0. 05毫米，說明當電池內部氣壓到達IMPa時，防爆片2自切痕槽23處斷裂，防爆片2破碎形成第三狀態。保證了預警防爆凹坑21產生第一次形變所需的壓力與防爆片2破裂的所需壓力之間存在一個較為合理的壓力差，能夠起到階梯性保護的目的，既保證了預警防爆凹坑21必然會先產生第一次形變，然后才會發生防爆片2破裂，杜絕了防爆片2先行破裂這種情況的產生，又保證了預警防爆凹坑21第一次形變所需的壓力與防爆片2破裂的所需壓力之間差值不會過大，防止了預警無意義的情況產生。本實施例使用時，受電池預警系統監測，電池預警系統可以由電池使用者自行定制，現采用如下電路一種電池預警系統，包括直流電源、報警燈Li、電容Cl、電鈴和微動開關K1，其中，電容Cl與電鈴串聯后與報警燈Ll并聯，報警燈Li、微動開關Kl和直流電源三者構成回路。其中微動開關Kl為常開開關。微動開關Kl與預警防爆凹坑21抵接。本實施例工作時，防爆片2在共有三個狀態，第一狀態為正常狀態，第二狀態為預警狀態，第三狀態為報警狀態。當電池內部壓力正常時，防爆片為第一狀態，即預警防爆凹坑21保持下凹狀態，此時微動開關Kl保持常開狀態，電鈴和報警燈Ll均不工作；當電池內部由于過充、過放或內部短路等各種原因導致電池工作電流過大，從而使電池的溫度過高， 產生高溫高壓的氣體，當電池內部氣壓到達警戒程度時，本實施例中根據防爆片2的厚度可知，當電池內部氣壓到達0. 6MPa時，預警防爆凹坑21底部受壓產生形變，防爆片2為第二狀態，預警防爆凹坑21變為上凸形狀，此時，微動開關Kl受動觸合，直流電源給報警燈Ll 供電，同時給電容Cl充電，監測預警防爆凹坑21形狀的電池預警系統即可發出預警信號， 也就是報警燈Ll點亮，說明電池內部已經承受了很大的超過了正常壓力值的壓力，應該采取必要措施，例如換電池；當電池內部氣壓繼續增加，達到電池內部壓力界限時，本實施例中根據防爆片2的厚度以及切痕槽23的厚度可知，當電池內部氣壓到達IMPa時，防爆片2 自切痕槽23處斷裂，防爆片為第三狀態，電池內部通過注液孔與外部連通，完成電池內部的泄壓工作，此時，微動開關Kl重新斷開電路，電容Cl放電，維持電鈴一段時間的聲音報警后，監測預警防爆凹坑21形狀的電池預警系統斷路，此時，報警燈Ll不工作，進一步提醒使用者防爆片2已經破裂，此時必須采取措施。實施例2
本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于扳手通孔11為三角形孔，本實施例不受電池預警系統的監測，本實施例工作時，可作為普通的壓痕結構防爆塞使用，使用時，不產生預警效果，只產生泄壓防爆效果。實施例3:
本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于扳手通孔11為一字形通孔，本實施例中電池預警系統的監測為以光電傳感器為核心的電池預警系統(參加附圖9)，電池預警系統包括控制芯片41、光電傳感器42、警示燈L2和警示燈L3，本實施例中的警示燈L2為綠燈、 警示燈L2為紅燈，光電傳感器42監測防爆片2的形變，控制器2根據光電傳感器42的信號控制警示燈L2和警示燈L3的開閉，當防爆片2進行第一次形變時，控制器2根據光電傳感器42的信號控制警示燈L2發光，警示燈L3不工作；當防爆片2破裂時，控制器2根據光電傳感器42的信號控制警示燈L3發光，警示燈L2不工作，達到報警目的。實施例4
本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于本實施例中切痕槽23深度為防爆片環 22與預警防爆凹坑21的連接處厚度的5%。所以，本實施例中的電池內部壓力界限較高， 實施例1中的電池壓力界限為IMPa，而本實施例的壓力界限為1. 2MPa。實施例5
本實施例與實施例1基本相同，不同之處在于本實施例中切痕槽23深度為防爆片環22與預警防爆凹坑21的連接處厚度的40%。所以，本實施例中的電池內部壓力界限較低， 實施例1中的電池壓力界限為IMPa，而本實施例的壓力界限為0. 7MPa。
以上所述的實施例只是本發明的一種較佳的方案，并非對本發明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。
權利要求
1.一種鋰電池用預警式防爆塞，受電池預警系統監測，與電池蓋板中的注液孔匹配， 包括密封塞、密封墊和防爆片，所述的密封墊墊設在注液孔的底部，所述的密封墊、防爆片和密封塞自下而上固定為一整體，所述的密封墊中部設置有通孔，其特征在于所述的防爆片由水平的防爆片環和在防爆片中部下凹形成的預警防爆凹坑構成，所述防爆片環與預警防爆凹坑的連接處設有切痕槽，所述的預警防爆凹坑為形狀受電池預警系統監測的預警防爆凹坑。
2.根據權利要求1所述的鋰電池用預警式防爆塞，其特征在于所述的切痕槽切設在防爆片環與預警防爆凹坑連接處的下部。
3.根據權利要求1所述的鋰電池用預警式防爆塞，其特征在于所述切痕槽深度為防爆片環與預警防爆凹坑的連接處厚度的5%至40%。
4.根據權利要求1所述的鋰電池用預警式防爆塞，其特征在于所述的密封塞中部設置有扳手通孔，所述密封塞下部中心處設置有凹槽。
5.根據權利要求4所述的鋰電池用預警式防爆塞，其特征在于所述的防爆片整體呈圓形，所述的預警防爆凹坑呈圓形，所述的凹槽也呈圓形，所述凹槽的半徑大于所述預警防爆凹坑的半徑。
6.根據權利要求1或2或3或4所述的鋰電池用預警式防爆塞，其特征在于所述的通孔呈圓形，所述的預警防爆凹坑呈圓形，所述通孔直徑小于等于所述預警防爆凹坑的直徑。
全文摘要
本發明涉及一種電池用防爆塞。本發明的目的在于解決上述現有技術無法預警，導致將電池起火或爆炸的問題，其技術方案要點是，一種鋰電池用預警式防爆塞，受電池預警系統監測，與電池蓋板中的注液孔匹配，包括密封塞、密封墊和防爆片，所述的密封墊墊設在注液孔的底部，所述的密封墊、防爆片和密封塞自下而上固定為一整體，所述的密封墊中部設置有通孔，所述的防爆片由水平的防爆片環和在防爆片中部下凹形成的預警防爆凹坑構成，所述防爆片環與預警防爆凹坑的連接處設有切痕槽，所述的預警防爆凹坑為形狀受電池預警系統監測的預警防爆凹坑。本發明能在受壓達到一定程度時進行預警、報警和泄壓措施，預警壓力值與報警壓力值設置合理。
文檔編號H01M2/12GK102447087SQ201110386630
公開日2012年5月9日 申請日期2011年11月29日 優先權日2011年11月29日
發明者官彬, 胡振寧, 胡澤軍 申請人:浙江海鋰子新能源有限公司