专利名称：锂电池用预警式防爆塞的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池用防爆塞，特别涉及一种锂电池用预警式防爆塞。
背景技术：
目前，各种电池、特别是锂电池在市场上有了广泛的应用，但是由于电池的过充、 过放或内部短路等原因导致电池工作电流过大，从而使电池的温度过高，产生高温高压的气体，使电池内部的压力和温度都很高，当电池内的压力和温度超过电池包装容器的承受能力时，包装容器被炸开，里面的易燃易爆物质外流，从而引起爆炸、起火等严重的事故，故此，电池上特别是锂电池上都需要设置有专门的防爆塞，防止电池爆炸。目前防爆塞的结构主要由防爆膜构成泄压室的方式形成，一般的情况采用薄膜结构形式，有以下几种结构 一、包括基体及设置在基体上的导电极，所述的基体表面上设有台阶孔，台阶孔内设置有防爆膜和压块，所述的压块压在防爆膜上方并与台阶孔内壁密封紧配合；二、包括基体及设于其上的导电极，在基体表面还设有台阶孔，防爆膜置于台阶孔内，中心开孔的压块压在防爆膜上方并和台阶孔内壁密封紧配固定，构成镶嵌式防爆结构；三、包括基体及设于其上的安全孔，在安全孔内设有防爆膜，该防爆膜和基体为一体式压展成型结构，且防爆膜位于安全孔内一定深度处，即防爆膜的上、下表面分别距基体的上、下表面均有高度差，在该防爆膜的表面上、靠近安全孔的内壁处还至少设有一圈凹槽，构成防爆断裂圈；或者是采用压痕结构模式，压痕结构是将带有开裂结构的顶盖装设到壳体上，当电池内部的压力超过开裂槽下方的薄肉部的承受能力时，整个开裂槽就会被炸开。但是无论其采取的是压痕结构还是薄膜结构的技术特征，目前所有防爆塞最终需要达成的目的都在于，一旦电池内部压力过大，则立即冲破防爆膜，将电池内气体泄去，降低电池内部压力，完成防爆工作。但是，此类结构只能释放压力，在此类结构由于保护需要被破坏打开后，电池内部的易燃易爆物质就暴露在空气中，而由于没有报警的存在，所以电池还有可能继续充放电而被加热，并进一步把电池内部的易燃易爆物质喷出来，导致起火或爆炸。对比技术一中国专利公告号CN201266631U，公告日2009年7月1日，公开了一种可充电池的防爆保护装置，包括中空的阀体，通过下述泄压断电组件与电池电芯形成电连接；设于阀体内的可将电池内部与大气连通的同时切断阀体与电池电芯之间电连接的泄压断电组件，泄压断电组件包括一个与阀体绝缘固接的阀针；一端与阀体形成电连接，另一端与阀针电接触或分离同时将电池内部与大气隔绝或连通的活动阀芯；一个向阀芯施加与电池内部压力方向相反的作用力的弹性组件。这样的结构能起到预警的作用，但是结构较为复杂，设备成本较高，不适宜用于大多数电池设备。对比技术二中国专利公告号CN101645496A，公告日2010年2月10日，公开了一种用于动力电池防爆结构的防爆片，所述防爆压痕加工形成在所述防爆片上。更确切的说所述的压痕为加工在防爆片中部的压痕。此对比技术，功能上和技术方案上与传统的压痕结构相似，都缺少完整功能的预警作用。对比技术三(参见附图9)中国专利公告号CN101916833A，公告日2010年12月15日，公开了一种锂电池防爆盖帽，防爆阀向电池内部凸起，其形状为圆柱形，圆柱形凸起端面中间设凸起的锥度，防爆焊点设在该锥度的顶面；在圆柱形凸起的边缘，设防爆筋，所述的防爆筋设在朝向隔板的一面上，所述的防爆筋为圆环形的压痕，所述的防爆筋位置与所述的排气孔相对应。此对比技术，同样缺少预警作用，无法在电池出现小问题时就进行预
Sfc目。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中只有破坏压痕结构或薄膜结构释放压力， 无法预警，导致将电池内部的易燃易爆物质就暴露在空气中起火或爆炸的问题，提供一种结构简单，能在受压达到一定程度时进行预警，电池压力过大采用必要的泄压措施的锂电池用预警式防爆塞。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种锂电池用预警式防爆塞，受电池预警系统监测，与电池盖板中的注液孔匹配，包括密封塞、密封垫和防爆片，所述的密封垫垫设在注液孔的底部，所述的密封垫、防爆片和密封塞自下而上固定为一整体，所述的密封垫中部设置有通孔，所述的防爆片由水平的防爆片环和在防爆片中部下凹形成的预警防爆凹坑构成，所述防爆片环与预警防爆凹坑的连接处设有切痕槽，所述的预警防爆凹坑为形状受电池预警系统监测的预警防爆凹坑。这样设置，本发明的防爆片在工作时共有三个状态，第一状态为正常状态，第二状态为预警状态，第三状态为报警状态，当电池内部压力正常时，防爆片为第一状态；当电池内部由于过充、过放或内部短路等原因导致电池工作电流过大，从而使电池的温度过高，产生高温高压的气体，当电池内部气压到达警戒程度时， 预警防爆凹坑底部受压产生形变，防爆片为第二状态，预警防爆凹坑凸起，此时，监测预警防爆凹坑形状的电池预警系统即发出预警信号，说明电池内部已经承受了超过了正常压力值的压力，使用者应该采取必要措施，防止电池内部气压过大；当电池内部气压继续增加， 达到电池内部压力界限时，防爆片自切痕槽处断裂，防爆片为第三状态，电池内部通过注液孔与外部连通，完成电池内部的泄压工作，此时，监测预警防爆凹坑形状的电池预警系统即可发出警报信号，使用者必须要采取必要措施。对比文件一、对比文件二和对比文件三披露的技术方案均属于本发明的技术领域，更确切的说都是压痕结构的防爆片技术。比文件一披露的技术特征为中空的阀体，通过下述泄压断电组件与电池电芯形成电连接；设于阀体内的可将电池内部与大气连通的同时切断阀体与电池电芯之间电连接的泄压断电组件。对比文件二披露的技术特征为所述防爆压痕加工形成在所述防爆片上，更确切的说所述的压痕为加工在防爆片中部的压痕。对比文件三披露的技术特征为防爆阀向电池内部凸起，其形状为圆柱形，圆柱形凸起端面中间设凸起的锥度，防爆焊点设在该锥度的顶面；在圆柱形凸起的边缘，设防爆筋，所述的防爆筋设在朝向隔板的一面上，所述的防爆筋为圆环形的压痕，所述的防爆筋位置与所述的排气孔相对应。对比文件三披露的本发明技术特征最多，对比文件三是本发明最接近的现有技术。但是对比文件三披露的技术方案在工作时，只有两个状态，此技术方案的第一状态即为正常状态，此技术方案的第二状态也是防爆阀进行形变，技术特征也是在圆柱形凸起的边缘设防爆筋，其技术特征与本发明的技术特征貌似类似。但是，本发明和此技术方案对比还是存在有实质性的进步的第一，实际上，对比文件三技术方案中防爆阀进行形变这个技术特征想要达到的技术目的是通过破坏防爆焊点，导通排气孔，完成电池内部泄压的目的，也就是说此技术方案实质上仍然是普通的压痕式的防爆结构，与本发明的技术方案对比，对比文件三披露的技术方案在电池到达警戒状态时，没有任何的报警、预警措施，使得此技术方案实质上在电池安全保护上只有一次报警的机会， 与本发明披露的防爆片拥有两次形变报警机会，在防爆片第二状态进行预警、在防爆片第三状态时进行报警，进行了多次报警的技术方案不同，两者实质上的技术特征是不同的，而且对比文件三披露的技术方案不符合多重安全保险的要求，安全系数上明显不如本发明的技术方案，所以本发明与对比文件三披露的技术方案相比是具有实质性进步的；第二，对比文件三披露的技术方案中，防爆筋的作用与本发明技术方案中切痕槽的作用也不相同，因为对比文件三披露的技术方案中，防爆筋的作用是辅助防爆阀进行形变，而本发明中切痕槽的作用是降低预警防爆凹坑与防爆片环之间的结构强度，在电池内部气压较大时，破坏防爆片，通过注液孔完成电池内泄压的工作，两者解决的技术问题是不同的。而对比文件二披露的技术方案也为压痕结构，但是，此技术方案同样不具备多次报警的功能。对比文件一披露的技术方案虽然能够完成预警，但是此技术方案显然结构过于复杂，设备成本较高，不适宜用于大多数电池设备。因此本发明披露的技术方案对比现有技术而言具有结构简单、 预警准确、泄压报警适时显著的实质性优点。作为优选，所述的切痕槽切设在防爆片环与预警防爆凹坑连接处的下部。切痕槽切设在防爆片环与预警防爆凹坑连接处的下部能够再足够的压力下将防爆片环与预警防爆凹坑断裂。作为优选，所述切痕槽深度为防爆片环与预警防爆凹坑的连接处厚度的5%至 40%。这样设置由防爆片环与预警防爆凹坑的连接处厚度决定电池内部气压压力界限，进而决定防爆片自切痕槽处断裂的压力，即防爆片环与预警防爆凹坑的连接处厚度越厚，预警防爆凹坑产生第一次形变所需的压力越大，切痕槽深度越深，防爆片破裂的所需压力越小； 同时，切痕槽深度最少为防爆片环与预警防爆凹坑的连接处厚度的5%至40%，保证了预警防爆凹坑产生第一次形变所需的压力与防爆片破裂的所需压力之间存在一个较为合理的压力差，能够起到阶梯性保护的目的，既保证了预警防爆凹坑必然会先产生第一次形变，然后才会发生防爆片破裂，杜绝了防爆片先行破裂这种情况的产生，又保证了预警防爆凹坑第一次形变所需的压力与防爆片破裂的所需压力之间差值不会过大，防止了预警无意义情况的产生。作为优选，所述的密封塞中部设置有扳手通孔，所述密封塞下部中心处设置有凹槽。这样设置，扳手通孔为方便密封塞的安装，而密封塞下部中心处设置有凹槽保证了防爆片形变时有足够的空间使得预警防爆凹坑可以由凹坑形式变为凸起形式。作为优选，所述的防爆片整体呈圆形，所述的预警防爆凹坑呈圆形，所述的凹槽也呈圆形，所述凹槽的半径大于所述预警防爆凹坑的半径。这样设置，保证了防爆片形变时有足够的空间使得预警防爆凹坑由凸起形式变为破裂形式，保证了当电池内部气压过大时， 防爆片能顺利破裂泄压。作为优选，所述的通孔呈圆形，所述的预警防爆凹坑呈圆形，所述通孔直径小于等于所述预警防爆凹坑的直径。这样设置，当防爆片破裂后，防爆片不会掉入电池容器内。本发明的有益效果是本发明结构简单，能在受压达到一定程度时进行预警，电池压力过大采用必要的泄压措施，预警与报警之间存在合理过渡。
图1是本发明的一种截面结构示意图； 图2是本发明的一种截面结构正视示意图； 图3是本发明中防爆片的一种结构示意图； 图4是本发明中防爆片的一种截面示意图； 图5是本发明中密封垫的一种结构示意图； 图6是本发明中密封塞的一种结构示意图7是本发明中防爆片A处的局部放大示意图； 图8是与本发明配合的一种电池预警系统的电路示意图； 图9是与本发明配合的另一种电池预警系统的电路示意图。图中1、密封塞，2、防爆片，3、密封垫，4、电池盖板，11、扳手通孔，21、预警防爆凹坑，22、防爆片环，23、切痕槽，31、通孔，41、控制芯片，42、光电传感器。
具体实施例方式下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。实施例1:
一种锂电池用预警式防爆塞(参见附图1和附图2)，与电池盖板4中的注液孔匹配，包括密封塞1、密封垫3和防爆片2，密封垫3垫设在注液孔的底部，密封垫3、防爆片2和密封塞1自下而上固定为一整体，密封垫3中部设置有通孔，防爆片2 (参见附图3和附图4)为圆铝片制成，由水平的防爆片环22和在防爆片2中部下凹形成的预警防爆凹坑21构成，预警防爆凹坑21呈圆形，预警防爆凹坑23为形状受电池预警系统监测的预警防爆凹坑23，防爆片环22 (参见附图7)与预警防爆凹坑21的连接处设有切痕槽23，切痕槽23切设在防爆片环22与预警防爆凹坑21连接处的下部，切痕槽23深度为防爆片环22与预警防爆凹坑 21的连接处厚度的25%，即防爆片环22与预警防爆凹坑21的连接处厚度为0. 2毫米，切痕槽23由激光精密化加工切割，切痕槽23的厚度为0. 05毫米，密封塞1 (参见附图6)整体呈圆柱形，密封塞1的直径大于防爆片21的直径，密封塞1的中部设置有贯穿密封塞1上下表面的扳手通孔11，扳手通孔11为内六角螺孔，密封塞1下部中心处设置有凹槽12，凹槽12的槽底面与扳手通孔11连通，凹槽12呈圆形，凹槽12的半径大于预警防爆凹坑21 的半径，密封垫3 (参见附图5)整体也呈圆柱形，密封垫3的外径大于防爆片2的直径，密封垫3为氟橡胶材质，密封垫3的中部设置有贯穿密封垫3上下表面的通孔31，通孔31的直径小于预警防爆凹坑21的直径。本实施例中，防爆片环22与预警防爆凹坑21的连接处厚度越厚，预警防爆凹坑21产生第一次形变所需的压力越大，切痕槽23深度越深，促使防爆片2破裂的所需压力越小，防爆片环22与预警防爆凹坑21的连接处厚度为0. 2毫米，说明当电池内部气压到达0. 6MPa时，预警防爆凹坑21底部受压产生形变，防爆片2形变为第二状态；切痕槽23的厚度为0. 05毫米，说明当电池内部气压到达IMPa时，防爆片2自切痕槽23处断裂，防爆片2破碎形成第三状态。保证了预警防爆凹坑21产生第一次形变所需的压力与防爆片2破裂的所需压力之间存在一个较为合理的压力差，能够起到阶梯性保护的目的，既保证了预警防爆凹坑21必然会先产生第一次形变，然后才会发生防爆片2破裂，杜绝了防爆片2先行破裂这种情况的产生，又保证了预警防爆凹坑21第一次形变所需的压力与防爆片2破裂的所需压力之间差值不会过大，防止了预警无意义的情况产生。本实施例使用时，受电池预警系统监测，电池预警系统可以由电池使用者自行定制，现采用如下电路一种电池预警系统，包括直流电源、报警灯Li、电容Cl、电铃和微动开关K1，其中，电容Cl与电铃串联后与报警灯Ll并联，报警灯Li、微动开关Kl和直流电源三者构成回路。其中微动开关Kl为常开开关。微动开关Kl与预警防爆凹坑21抵接。本实施例工作时，防爆片2在共有三个状态，第一状态为正常状态，第二状态为预警状态，第三状态为报警状态。当电池内部压力正常时，防爆片为第一状态，即预警防爆凹坑21保持下凹状态，此时微动开关Kl保持常开状态，电铃和报警灯Ll均不工作；当电池内部由于过充、过放或内部短路等各种原因导致电池工作电流过大，从而使电池的温度过高， 产生高温高压的气体，当电池内部气压到达警戒程度时，本实施例中根据防爆片2的厚度可知，当电池内部气压到达0. 6MPa时，预警防爆凹坑21底部受压产生形变，防爆片2为第二状态，预警防爆凹坑21变为上凸形状，此时，微动开关Kl受动触合，直流电源给报警灯Ll 供电，同时给电容Cl充电，监测预警防爆凹坑21形状的电池预警系统即可发出预警信号， 也就是报警灯Ll点亮，说明电池内部已经承受了很大的超过了正常压力值的压力，应该采取必要措施，例如换电池；当电池内部气压继续增加，达到电池内部压力界限时，本实施例中根据防爆片2的厚度以及切痕槽23的厚度可知，当电池内部气压到达IMPa时，防爆片2 自切痕槽23处断裂，防爆片为第三状态，电池内部通过注液孔与外部连通，完成电池内部的泄压工作，此时，微动开关Kl重新断开电路，电容Cl放电，维持电铃一段时间的声音报警后，监测预警防爆凹坑21形状的电池预警系统断路，此时，报警灯Ll不工作，进一步提醒使用者防爆片2已经破裂，此时必须采取措施。实施例2
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于扳手通孔11为三角形孔，本实施例不受电池预警系统的监测，本实施例工作时，可作为普通的压痕结构防爆塞使用，使用时，不产生预警效果，只产生泄压防爆效果。实施例3:
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于扳手通孔11为一字形通孔，本实施例中电池预警系统的监测为以光电传感器为核心的电池预警系统(参加附图9)，电池预警系统包括控制芯片41、光电传感器42、警示灯L2和警示灯L3，本实施例中的警示灯L2为绿灯、 警示灯L2为红灯，光电传感器42监测防爆片2的形变，控制器2根据光电传感器42的信号控制警示灯L2和警示灯L3的开闭，当防爆片2进行第一次形变时，控制器2根据光电传感器42的信号控制警示灯L2发光，警示灯L3不工作；当防爆片2破裂时，控制器2根据光电传感器42的信号控制警示灯L3发光，警示灯L2不工作，达到报警目的。实施例4
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例中切痕槽23深度为防爆片环 22与预警防爆凹坑21的连接处厚度的5%。所以，本实施例中的电池内部压力界限较高， 实施例1中的电池压力界限为IMPa，而本实施例的压力界限为1. 2MPa。实施例5
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于本实施例中切痕槽23深度为防爆片环22与预警防爆凹坑21的连接处厚度的40%。所以，本实施例中的电池内部压力界限较低， 实施例1中的电池压力界限为IMPa，而本实施例的压力界限为0. 7MPa。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
权利要求
1.一种锂电池用预警式防爆塞，受电池预警系统监测，与电池盖板中的注液孔匹配， 包括密封塞、密封垫和防爆片，所述的密封垫垫设在注液孔的底部，所述的密封垫、防爆片和密封塞自下而上固定为一整体，所述的密封垫中部设置有通孔，其特征在于所述的防爆片由水平的防爆片环和在防爆片中部下凹形成的预警防爆凹坑构成，所述防爆片环与预警防爆凹坑的连接处设有切痕槽，所述的预警防爆凹坑为形状受电池预警系统监测的预警防爆凹坑。
2.根据权利要求1所述的锂电池用预警式防爆塞，其特征在于所述的切痕槽切设在防爆片环与预警防爆凹坑连接处的下部。
3.根据权利要求1所述的锂电池用预警式防爆塞，其特征在于所述切痕槽深度为防爆片环与预警防爆凹坑的连接处厚度的5%至40%。
4.根据权利要求1所述的锂电池用预警式防爆塞，其特征在于所述的密封塞中部设置有扳手通孔，所述密封塞下部中心处设置有凹槽。
5.根据权利要求4所述的锂电池用预警式防爆塞，其特征在于所述的防爆片整体呈圆形，所述的预警防爆凹坑呈圆形，所述的凹槽也呈圆形，所述凹槽的半径大于所述预警防爆凹坑的半径。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的锂电池用预警式防爆塞，其特征在于所述的通孔呈圆形，所述的预警防爆凹坑呈圆形，所述通孔直径小于等于所述预警防爆凹坑的直径。
全文摘要
本发明涉及一种电池用防爆塞。本发明的目的在于解决上述现有技术无法预警，导致将电池起火或爆炸的问题，其技术方案要点是，一种锂电池用预警式防爆塞，受电池预警系统监测，与电池盖板中的注液孔匹配，包括密封塞、密封垫和防爆片，所述的密封垫垫设在注液孔的底部，所述的密封垫、防爆片和密封塞自下而上固定为一整体，所述的密封垫中部设置有通孔，所述的防爆片由水平的防爆片环和在防爆片中部下凹形成的预警防爆凹坑构成，所述防爆片环与预警防爆凹坑的连接处设有切痕槽，所述的预警防爆凹坑为形状受电池预警系统监测的预警防爆凹坑。本发明能在受压达到一定程度时进行预警、报警和泄压措施，预警压力值与报警压力值设置合理。
文档编号H01M2/12GK102447087SQ201110386630
公开日2012年5月9日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者官彬, 胡振宁, 胡泽军 申请人:浙江海锂子新能源有限公司