一種復合防爆閥、蓋板組件及電池的制作方法

本實用新型涉及電池領域，尤其指安裝在電池蓋板組件上的復合防爆閥，含有該防爆閥的蓋板組件及電池。

背景技術：

隨著科學技術的逐步發展，大量應用在汽車、儲能裝置、電子設備等上的電池的安全性越來越受人關注，其中，當電池發生故障導致內部產生大量可燃性氣體，使電池內部氣壓顯著升高，如果不及時采取措施，可能導致電池發生爆炸。

為此，為防止電池爆炸的發生，一般均在電池蓋板上安裝有壓控防爆閥（或稱安全閥）。現有壓控防爆閥一般均包括一層或多層壓控防爆膜。當電池內部氣壓超過防爆閥的開啟壓力時，防爆閥開啟，釋放掉電池內部的可燃性氣體，以防止電池爆炸。然而，申請人在電池研發和生產過程中發現，部分具有上述結構壓控防爆閥的電池，特別是三元正極材料的鋰離子電池，當電池內部溫度達到電池正極材料的熱失控溫度時，電池已經失控，但其內部壓力還較小，無法啟動壓控防爆閥，然后，經3-5秒的溫升區后，超過5秒，其溫度會瞬間上升，內部壓力瞬間上升，這時，雖然設置了一層或多層壓控防爆膜的壓控防爆閥，電池內部產生的大量可燃性氣體從壓控防爆閥瞬間噴出，仍然存在電池燃燒或者爆炸的風險。

技術實現要素：

為克服現有壓控防爆閥仍然存在電池燃燒或者爆炸風險的問題，本實用新型提供了一種復合防爆閥、蓋板組件及電池。

本實用新型一方面提供了一種復合防爆閥，包括至少兩層防爆膜及位于兩層防爆膜之間的阻燃結構。

進一步地，還包括基體；所述基體上設有泄壓孔，兩層防爆膜分別安裝于所述泄壓孔的兩端；所述阻燃結構設置在兩層防爆膜之間的泄壓孔內。

進一步地，所述防爆膜為壓控防爆膜。

進一步地，所述壓控防爆膜的開啟壓力0.1-2Mpa。

進一步地，所述防爆膜為溫控防爆膜。

進一步地，所述溫控防爆膜的周沿形成安裝部，所述安裝部內嵌有骨架，所述溫控防爆膜的中心部分設有開啟區域。

進一步地，所述開啟區域相對于安裝部整體壓薄或逐漸減薄；所述骨架為碳纖維骨架或記憶合金骨架；所述溫控防爆膜的安裝部厚度為0.2-5mm。

進一步地，所述基體下端形成臺階狀的底部安裝臺階，一層所述防爆膜安裝在所述底部安裝臺階內；所述基體上端形成臺階狀的頂部安裝臺階，另一層所述防爆膜安裝在所述頂部安裝臺階內。

進一步地，所述阻燃結構為堆疊的阻燃劑固態粉末。

進一步地，所述阻燃結構為內含阻燃劑的微型膠囊。

本實用新型第二方面還提供了一種蓋板組件，包括蓋板本體，所述蓋板本體上安裝有復合防爆閥。

本實用新型第三方面提供了一種電池，所述電池包括外殼、極芯和蓋板組件，所述蓋板組件和外殼形成封閉空間，所述極芯安裝于所述封閉空間內。

本實用新型提供的電池、蓋板組件及其復合防爆閥，其電池的蓋板組件上設有本實用新型改進后的復合防爆閥，由于復合防爆閥在兩層防爆膜之間設置有阻燃結構。當電池（例如內部溫度或者內部壓力）異常時，第一層防爆膜開啟，在阻燃結構的作用下，復合防爆閥處于局部缺氧狀態，電池噴出的高溫可燃物質在局部缺氧的條件下難以著火，如此，復合防爆閥在電池異常時能及時泄壓，有效隔絕外部氧氣進入，防止電池燃燒和爆炸的發生，避免引起次生災害和更大的異常。

附圖說明

圖1是本實用新型具體實施方式中提供的電池立體示意圖。

圖2是本實用新型一個具體實施方式中提供的復合防爆閥剖視示意圖。

圖3是圖2提供的復合防爆閥的俯視示意圖。

圖4是本實用新型另一個具體實施方式中提供的復合防爆閥剖視示意圖。

其中，1、蓋板本體；2、外殼；3、第一電極組件；4、第二電極組件；5、注液孔罩；6、復合防爆閥；60、基體；61、第一層防爆膜；62、第二層防爆膜；63、阻燃結構；603、泄壓孔；604、頂部安裝臺階；605、底部安裝臺階；610、焊接部；611、壓力開啟部；612、防爆刻痕；613、波谷；614、波峰；615、焊縫；621、開啟區域；622、安裝部；623、骨架。

具體實施方式

為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

實施例

本例將對本實用新型公開的電池、蓋板組件和復合防爆閥6進行具體解釋說明。

如圖1所示，本例公開了一種電池，所述電池包括外殼2、極芯和蓋板組件，所述蓋板組件和外殼2形成封閉空間，所述極芯安裝于所述封閉空間內。本例中的電池可以為鋰離子電池，也可以為其他類型的鎳電池等。所述極芯由正極片、隔膜、負極片卷繞或者疊置形成，其為公眾所知。其中，上述蓋板組件包括蓋板本體1，所述蓋板本體1上安裝有復合防爆閥6。其中，一般在蓋板組件上還絕緣安裝有極性相異的第一電極組件3和第二電極組件4。第一電極組件3一般包括第一電極和第一絕緣件等，第一絕緣件使第一電極和蓋板本體1絕緣；第二電極組件4一般包括第二電極和第二絕緣件等，第二絕緣件使第二電極和蓋板本體1絕緣；上述第一電極為正極時，則第二電極為負極，反之，第一電極為負極時，則第二電極為正極。其中，其正極與極芯的正極片電連接，負極與極芯的負極片電連接。一般在該蓋板本體1上還設有注液孔，注液孔上罩設有注液孔罩5。

由于本例并不對電池的蓋板組件上復合防爆閥6以外的結構進行改進，因此，下面僅對其復合防爆閥6的結構進行具體解釋說明。

如圖2、圖4所示，本例中提供的復合防爆閥6，包括基體60、第一層防爆膜61和第二層防爆膜62；所述基體60上設有泄壓孔603，所述第二層防爆膜62和第一層防爆膜61分別安裝于所述泄壓孔603的兩端；其中，所述第一層防爆膜61安裝于所述泄壓孔603的外端，所述第二層防爆膜62安裝于所述泄壓孔603的內端；所述第二層防爆膜62和第一層防爆膜61之間的泄壓孔603內設置有阻燃結構63。

基體60用來與蓋板本體1焊接（或者也可安裝在外殼2上，本例中選擇安裝在蓋板本體1上），或者該基體60也可與蓋板本體1一體沖壓成型，自身作為蓋板本體1的一部分。即該基體60可以是與蓋板本體1或者外殼2相獨立的結構，或者，也可以在蓋板本體1或者外殼2上一體成型出基體60，換句話說，也即蓋板本體1或者外殼2作為復合防爆閥6的基體60。

其中，第一層防爆膜61、第二層防爆膜62可以分別為壓控防爆膜或溫控防爆膜，即，第一層防爆膜61、第二層防爆膜62可以均為壓控防爆膜；也可以均為溫控防爆膜；還可以第一層防爆膜61為壓控防爆膜，第二層防爆膜62為溫控防爆膜；或者第二層防爆膜62為壓控防爆膜，第一層防爆膜61為溫控防爆膜。

其中，溫控防爆膜優選，溫控防爆膜的開啟溫度為100-200℃。所謂的開啟溫度，指當該溫控防爆膜受熱開啟的溫度，溫控防爆膜受熱，溫度達到該開啟溫度時，該溫控防爆膜即開啟。該開啟溫度低于電池正極材料的熱失控溫度。現有鋰離子電池的正極材料的熱失控溫度一般為200-600℃。經試驗發現，所述溫控防爆膜的開啟溫度為100-150℃時效果最佳，其在該溫度范圍內時，既不會提前開啟，也能在電池的正極材料熱失控之前保證溫控防爆膜開啟。

具體地，如附圖2所示，關于溫控防爆膜，所述溫控防爆膜的周沿形成安裝部622，所述安裝部622內嵌有骨架623，所述溫控防爆膜的中心部分設有開啟區域621。該骨架623用來支撐和固定溫控防爆膜，其所述骨架623為碳纖維骨架或記憶合金骨架。其可以通過注塑的方式注塑在溫控防爆膜的基體60內，或者將溫控防爆膜的周沿翻轉包邊，將骨架623包裹固定在所述安裝部622上。

溫控防爆膜具體的可以通過膠粘、壓接或者焊接等方式安裝。如此，當溫度過高時，溫控防爆膜受熱收縮，其開啟區域621在伴隨內部溫度增加的同時，會首先被拉開，然后，其安裝部622也會以骨架623為基礎進一步收縮，加大排氣開口，以實現受熱開啟的功能。

其中，所述開啟區域621相對于安裝部622整體壓薄或逐漸減薄。關于該開啟區域621，可以形成如圖3中所示的十字形形狀，或者也可以為一字型，或者其他任何合適的形狀。

關于溫控防爆膜的材料并不特別限制，只要其能耐腐蝕，并受溫度影響，當其溫度超過某預設溫度時，受熱收縮開啟即可。本例中為非金屬材料。比如，溫控防爆膜的材料為PP（中文全稱：聚丙烯；英文全稱：Polypropylene）、PE（中文名稱：聚乙烯；英文名稱：Polyethylene）、PPO(中文名稱：聚苯醚，英文名稱：Polyphenylene Oxide）、PET（中文名稱：聚對苯二甲酸乙二醇酯，英文名稱：：Polyethylene Terephthalate）或PVDF(中文名稱：聚偏氟乙烯，英文名稱：Polyvinylidene Fluoride)中的一種。

其中，所述溫控防爆膜的安裝部622厚度為0.2-5mm。優選所述溫控防爆膜的安裝部622厚度為0.5-2mm。

其中，所述溫控防爆膜的開啟區域621的厚度為0.02-3mm，寬度為0.3-10mm。作為優選的實施方式，所述溫控防爆膜的開啟區域621的厚度為0.05-0.15mm，作為優選實施例的十字形的寬度為1-5mm。

其中，壓控防爆膜優選的開啟壓力0.1-2Mpa。所謂的開啟壓力，指受壓控防爆膜受壓開啟的壓力，當電池內部的壓力大于該開啟壓力時，該壓控防爆膜即開啟；作為優選的方式，所述壓控防爆膜的開啟壓力0.2-0.8Mpa。

其中，如圖4所示，所述壓控防爆膜包括周緣的焊接部610和中間的壓力開啟部611，所述焊接部610焊接在所述基體60上。所述壓控防爆膜的壓力開啟部611上設有防爆刻痕612。其中，在該焊接部610與基體60之間，設有焊縫615，該焊縫615內填充焊料以實現將壓控防爆膜焊接在基體60上。

壓控防爆膜的材質可以采用本領域技術人員所熟知的鋁箔，也可以為其他本領域技術人員熟知的材料。

由于壓控防爆膜是采用焊接的方式安裝在基體60上的，當壓控防爆膜張得很緊的時候，焊接過程中容易損壞壓控防爆膜，為此，作為優選的方式，所述壓控防爆膜的壓力開啟部611上還設有柔性緩沖結構。通過該柔性緩沖結構，可以有效避免進行激光焊接時焊縫615兩側收縮造成的防爆刻痕612拉裂或者拉斷，保證制作過程中防爆閥的成品率。同時，采用上述柔性緩沖結構，可以大大提高壓控防爆膜的啟動壓力的一致性和可靠性，同時也能很好的提升壓控防爆膜的耐疲勞性能。

其中，所述柔性緩沖結構設置在焊縫615和所述防爆刻痕612之間。

具體地，所述柔性緩沖結構為環形。關于柔性緩沖結構的形式，并不特別限定，本例中，所述柔性緩沖結構包括一個以上的波峰614和/或波谷613。具體地，本例中，所述柔性緩沖結構包括一個波峰614和波谷613。

其中，所述壓控防爆膜的焊接部610厚度為0.2-0.8mm，所述壓控防爆膜的壓力開啟部611厚度為0.05-0.15mm。所述波峰614和波谷613與壓力開啟部表面之間的高度為所述壓力開啟部611厚度的1-8倍。此處所謂的高度，指波峰614的最高處相對于壓力開啟部611的上表面以及波谷613的最低處相對于壓力開啟部611的下表面之間的距離。

關于上述阻燃結構63的具體構造和材質，并不特別限定，只要其能使內部可燃性氣體及時通過該阻燃結構63泄露出去，同時又能在阻燃結構63處形成缺氧狀態，使外部氧氣不能進入其中即可。比如，阻燃結構63的內部具有空隙（或者孔洞）等，如此，在內部內部壓力較大的情況下，使電池內部的可燃性氣體通過上述空隙可以及時泄露出去，而氧氣難以通過空隙進入電池內部。

其中，所述阻燃結構63中含有阻燃劑。所述阻燃劑可以為固態粉末狀，所述阻燃結構63由固態粉末狀的阻燃劑經壓縮、振實后形成。或者，所述阻燃結構為內含阻燃劑的微型膠囊。所述阻燃劑包括有機阻燃劑、無機阻燃劑或無機阻燃劑和有機阻燃劑混合形成的混合阻燃劑。其中，所述有機阻燃劑包括鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、磷-鹵系阻燃劑中的一種或幾種。所述無機阻燃劑包括三氧化二銻、氫氧化鎂、氫氧化鋁，硅系氧化物中的一種或幾種。所述混合阻燃劑由上述提供的有機阻燃劑和無機阻燃劑混合而成，比如，本例中，提供一種改進后的混合阻燃劑，該組合阻燃劑包括紅磷、氫氧化鋁以及膨脹性石墨。

如附圖4所示，本實施例中，安裝于所述泄壓孔603的外端的第一層防爆膜61及安裝于所述泄壓孔603的內端的第二層防爆膜62均為壓控防爆膜，

具體的，所述基體60下端形成臺階狀的底部安裝臺階605，一層所述壓控防爆膜安裝在所述底部安裝臺階605內。所述基體60上端形成臺階狀的頂部安裝臺階604，另一層所述壓控防爆膜安裝在所述頂部安裝臺階604內。本例提供的具有復合防爆閥6的電池工作原理描述如下：當電池內部出現異常導致壓力升高，當內部氣壓增大到壓控防爆膜的開啟壓力時，壓控防爆膜從其防爆刻痕61處開啟。此時，由于有阻燃結構63的存在，在該復合防爆閥6處實現阻燃功能，隔絕外部氧氣進入電池內，有效防止出現電池燃燒和爆炸的事故。

如附圖4所示，本實施例中，安裝于所述泄壓孔603的外端的第一層防爆膜61及安裝于所述泄壓孔603的內端的第二層防爆膜62均為溫控防爆膜，具體的，所述基體60下端形成臺階狀的底部安裝臺階605，一層所述溫控防爆膜安裝在所述底部安裝臺階605內。所述基體60上端形成臺階狀的頂部安裝臺階604，另一層所述溫控防爆膜安裝在所述頂部安裝臺階604內。本例提供的具有復合防爆閥6的電池工作原理描述如下：當電池內部出現異常導致溫度升高，內部產生可燃性氣體時，當溫度升高至溫控防爆膜的開啟溫度時，溫控防爆閥受熱收縮，其開啟區域621會首先被拉開，然后，其安裝部622也會以骨架623為基礎進一步收縮，加大排氣開口，以實現受熱開啟的功能。由于有阻燃結構63的存在，在該復合防爆閥6處實現阻燃功能，隔絕外部氧氣進入電池內，有效防止出現電池燃燒和爆炸的事故。

作為優選的方式，該復合防爆閥6還包括閥罩（圖中未標記），閥罩安裝在基體60上，用來防止外力對復合防爆閥6造成損傷。

本例提供的電池、蓋板組件及其復合防爆閥6，其電池的蓋板組件上設有本實用新型改進后的復合防爆閥6，由于復合防爆閥6上安裝了至少兩層防爆膜，并在兩層防爆膜之間設置有阻燃結構63。當電池異常時，防爆膜開啟，在阻燃結構63的作用下，復合防爆閥6處于局部缺氧狀態，電池噴出的高溫可燃物質在局部缺氧的條件下難以著火，如此，復合防爆閥在電池異常時能及時泄壓，有效隔絕外部氧氣進入，防止電池燃燒和爆炸的發生，避免引起次生災害和更大的異常。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。