电池防爆结构及包括其的电池的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种电池防爆结构及包括其的电池，该电池防爆结构包括一电池壳盖、一压紧螺母、一防爆针、和一防爆膜，所述电池壳盖上设有一沉孔，所述沉孔具有一台阶面，所述防爆膜和压紧螺母依次设置在所述台阶面上，所述防爆针固接于压紧螺母的顶面的中心且指向所述防爆膜，所述压紧螺母的顶面上设有至少一个通气孔，所述防爆针具有至少三个针尖，所述针尖的尖端位于一个平面，且能围成一定的面积，所述平面与防爆膜所在的平面平行。该电池包括一电池壳体及上述的电池防爆结构。本发明结构简单，便于安装，在提高生产效率的同时，也降低了安装过程中产生的装配误差，提高了泄压启动压力的精确度，加强了防爆安全可靠性。
【专利说明】电池防爆结构及包括其的电池
【技术领域】
[0001]本发明特别涉及一种电池防爆结构及包括其的电池。
【背景技术】
[0002]锂离子电池具有工作电压高，比能量高，使用温度范围宽等优点，近年来在电动工具中的广泛应用，为满足电动工具在行驶时的大功率要求，电池体积越做越大。为此，当电池在使用过程中出现短路、过充、过放等异常情况时，电池内部将产生大量气体，导致电池内部压力急剧增大，引起电池壳体的变形甚至发生爆炸的危险。
[0003]现今应用的动力电池，特别是塑壳动力电池，多采用带有弹簧结构的防爆装置。此类防爆阀零部件相对较多，装配过程相对比较复杂，在装配过程中将产生的较大误差，影响电池的密封效果，导致电池漏液，使用过程中产生安全隐患；弹簧长期处于压缩状态，超过其弹性限度范围，弹簧将无法恢复到原来的状态，弹簧的失效和装配误差也会影响防爆阀的防爆性能，不能精确控制泄压的启动压力，当电池发生异常情况不能立即放气泄压时，会导致电池发生爆炸。
[0004]此外，有的动力电池采用带有防爆针的防爆装置，有些防爆针的头部装配有锥形针尖的针状结构，由于此防爆针头部与防爆膜接触面积较小，此防爆针头部比较锋利，在装配过程中的操作误差或外部因素的作用下可能会误伤防爆膜；在电池发生异常的情况下，防爆膜刺破过程中，由于此防爆针头部与防爆膜接触面积较小，刺破面积较小，不利于电池内部气体的排出，从而也会影响电池的安全性。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中防爆针在装配过程中容易误伤防爆膜、防爆针刺破防爆膜面积较小而导致安全性差等缺陷，提供一种电池防爆结构及包括其的电池。
[0006]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题:
[0007]—种电池防爆结构,其包括一电池壳盖、一压紧螺母、一防爆针、和一防爆膜，所述电池壳盖上设有一沉孔，所述沉孔具有一台阶面，所述防爆膜和压紧螺母依次设置在所述台阶面上，所述防爆针固接于压紧螺母的顶面的中心且指向所述防爆膜，所述压紧螺母的顶面上设有至少一个通气孔，其特点在于，所述防爆针具有至少三个针尖，所述针尖的尖端位于一个平面，且能围成一定的面积，所述平面与防爆膜所在的平面平行。
[0008]较佳地，所述防爆膜的边缘区域比所述防爆膜的中央区域厚。这样可以避免厚度均一的防爆膜长期与密封环紧密接触而老化破损。
[0009]较佳地，所述防爆膜的底面的中央区域形成一下凹陷部，所述台阶面的内缘向上形成一限位环，所述下凹陷部的边缘与所述限位环相抵靠。这样既可以进一步增强密封性，又可以很稳固地将防爆膜限位在台阶面上，有利于装配。
[0010]较佳地，所述电池防爆结构还包括一密封环，所述密封环设于所述防爆膜和所述压紧螺母之间。这样，防爆膜的顶面与密封环线密封，防爆膜的底面与台阶面密封，确保密封可靠性，且防爆膜的整体受力更加均匀，设置密封环还可以避免压紧螺母直接压紧在防爆膜上，从而防止压紧螺母在旋紧过程中与防爆膜发生摩擦而将防爆膜损坏的可能。
[0011]较佳地，所述压紧螺母的顶面的中央具有一通孔，所述防爆针设于所述通孔内，并与所述压紧螺母固接。
[0012]较佳地，所述压紧螺母的材料为树脂，所述防爆针与所述压紧螺母注塑连接。
[0013]较佳地，所述压紧螺母的材料为金属，所述防爆针与所述压紧螺母焊接连接。
[0014]较佳地，所述防爆膜的顶面的中央区域形成一上凹陷部。
[0015]较佳地，所述防爆膜的中央区域的厚度为0.05?0.25毫米。
[0016]较佳地，所述压紧螺母的顶面上环设有若干固定孔，用于旋紧或旋松所述压紧螺母。
[0017]较佳地，所述针尖的数量为四个。
[0018]较佳地，所述针尖的尖端围成的面积为I?6平方毫米。这样，当电池出现异常情况，电池内部气压迅速增大，防爆膜向上鼓起，气压达到设定启动压力(0.25-0.3MPa)时，防爆针的四个针尖同时与防爆膜接触，同时刺破防爆膜，从而防爆膜将迅速地形成一个面积较大的刺破口，使得电池内部的气体从压紧螺母上的排气孔迅速排出，防止电池发生爆炸。
[0019]较佳地，所述针尖的尖端至所述防爆膜的距离为1.5?6毫米。
[0020]本发明还提供一种电池，其包括一电池壳体，其特点在于，所述电池还包括上述的电池防爆结构。
[0021]本发明的积极进步效果在于:本发明的电池防爆结构及包括其的电池结构简单，便于安装，在提高生产效率的同时，也降低了安装过程中产生的装配误差，提高了泄压启动压力的精确度，加强了防爆安全可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本发明较佳实施例的电池防爆结构的剖视图。
[0023]图2为本发明较佳实施例的防爆膜的剖视图。
[0024]图3为本发明较佳实施例的防爆针的立体示意图。
[0025]图4为本发明较佳实施例的电池防爆结构的爆炸示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
[0027]如图1-4所示，本发明的电池防爆结构包括电池壳盖1、压紧螺母2、防爆针3和防爆膜4。电池壳盖I上设有一沉孔，沉孔具有台阶面11，防爆膜4和压紧螺母2依次设置在台阶面11上。沉孔的内壁上设有与压紧螺母2配合的内螺纹12，压紧螺母2通过外螺纹与沉孔内壁上的内螺纹12固定连接。压紧螺母2的顶面上设有四个排气孔21，用于在电池内气体冲破防爆膜4的时候排出气体。当然，排气口的个数无需局限于四个，只要有一个以上排气孔，能够让气体排出即可。
[0028]防爆针3固接于压紧螺母2的顶面的中心且指向防爆膜4，防爆针3具有四个针尖31，所有针尖31的尖端位于一个平面，且该平面与防爆膜4所在的平面平行。当电池出现异常情况时，电池内部气压迅速增大，防爆膜4向上鼓起，当气压达到设定启动压力(0.25-0.3MPa)时，防爆针3的四个针尖31同时与防爆膜4接触，同时刺破防爆膜4，从而防爆膜4将迅速地形成一个面积较大的刺破口，使得电池内部的气体从压紧螺母2上的排气孔21迅速排出，防止电池发生爆炸。采用四个针尖31可以避免锥形结构的防爆针在刺破的过程中只生成一个很小的孔，气体在没来的急排出的情况下，电池就已发生爆炸的危险后果。当然，本领域技术人员应当理解，此处选择四个针尖31只是一种较优的方案，也可以采用其他个数的针尖，例如三个或者五个，只要该些针尖能围成一定的面积即可。
[0029]压紧螺母2的顶面的中央具有一通孔22，防爆针3设于通孔22内，并与压紧螺母2通过注塑或焊接的方式固接，形成一体结构。防爆针3与压紧螺母2的一体式结构设计，使得防爆针3的高度低于压紧螺母2底部平面，避免了在装配过程中误伤防爆膜的情况发生。当压紧螺母2的材料为树脂时，防爆针3与压紧螺母2注塑连接。当压紧螺母2的材料为金属时，防爆针3与压紧螺母2焊接连接。
[0030]该电池防爆结构还包括一密封环5，密封环5设于防爆膜4和压紧螺母2之间。密封环5为金属材质。防爆膜4的顶面与密封环5线密封，防爆膜4的底面与台阶面11密封，确保密封可靠性，且防爆膜4的整体受力更加均匀。设置密封环5还可以避免压紧螺母2直接压紧在防爆膜4上，从而防止压紧螺母2在旋紧过程中与防爆膜4发生摩擦而将防爆膜4损坏的可能。
[0031]防爆膜4的边缘区域比中央区域厚。具体的实现方式可以有几种，比如说在防爆膜4的底面的中央区域形成一下凹陷部，或者在防爆膜4的顶面的中央区域形成一上凹陷部，还可以如本实施例中这样，既设置上凹陷部42、也设置下凹陷部41。此种设计避免了厚度均一的防爆膜4长期与密封环5紧密接触而老化破损。
[0032]台阶面11的内缘向上形成一限位环13，防爆膜4的下凹陷部41的边缘与限位环13相抵靠。这样，一方面可以进一步增强密封性，另一方面则可以很稳固地将防爆膜4限位在台阶面11上，有利于装配。
[0033]在本实施例中，电池壳盖I为聚丙烯材质，防爆针3与防爆膜4的垂直距离为4毫米；防爆针3材质为316钢，防爆针3的四个针尖31的尖端包围的面积为4平方毫米；防爆膜4的材质为三元乙丙橡胶，其中央区域的厚度为0.15毫米；压紧螺母2为聚丙烯材质，防爆针3注塑于压紧螺母2上。泄压设定的启动压力可根据防爆针3到防爆膜4的垂直距离、防爆膜4的中央区域的厚度和防爆针3的针尖31的尖端包围的面积的变化进行调整。其中，防爆针3到防爆膜4的垂直距离可以是1.5?6毫米，防爆膜4的中央区域的厚度可以是0.05?0.25毫米，防爆针3的针尖31的尖端包围的面积可以是I?6平方毫米。
[0034]此外，压紧螺母2的顶面上还环设有若干固定孔23，用于旋紧或旋松压紧螺母2。
[0035]虽然以上描述了本发明的【具体实施方式】，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种电池防爆结构,其包括一电池壳盖、一压紧螺母、一防爆针、和一防爆膜，所述电池壳盖上设有一沉孔，所述沉孔具有一台阶面，所述防爆膜和压紧螺母依次设置在所述台阶面上，所述防爆针固接于压紧螺母的顶面的中心且指向所述防爆膜，所述压紧螺母的顶面上设有至少一个通气孔，其特征在于，所述防爆针具有至少三个针尖，所述针尖的尖端位于一个平面，且能围成一定的面积，所述平面与防爆膜所在的平面平行。
2.如权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于，所述防爆膜的边缘区域比所述防爆膜的中央区域厚。
3.如权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于，所述防爆膜的底面的中央区域形成一下凹陷部，所述台阶面的内缘向上形成一限位环，所述下凹陷部的边缘与所述限位环相抵靠。
4.如权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于，所述电池防爆结构还包括一密封环，所述密封环设于所述防爆膜和所述压紧螺母之间。
5.如权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于，所述压紧螺母的顶面的中央具有一通孔，所述防爆针设于所述通孔内，并与所述压紧螺母固接。
6.如权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于，所述压紧螺母的材料为树脂，所述防爆针与所述压紧螺母注塑连接。
7.如权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于，所述压紧螺母的材料为金属，所述防爆针与所述压紧螺母焊接连接。
8.如权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于，所述防爆膜的顶面的中央区域形成一上凹陷部。
9.如权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于，所述防爆膜的中央区域的厚度为0.05?0.25毫米。
10.如权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于，所述压紧螺母的顶面上环设有若干固定孔，用于旋紧或旋松所述压紧螺母。
11.如权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于，所述针尖的数量为四个。
12.如权利要求1所述的电池防爆结构，其特征在于，所述针尖的尖端围成的面积为I?6平方毫米。
13.如权利要求1-12中任意一项所述的电池防爆结构，其特征在于，所述针尖的尖端至所述防爆膜的距离为1.5?6毫米。
14.一种电池,其包括一电池壳体，其特征在于，所述电池还包括如权利要求1-13中任意一项所述的电池防爆结构。
【文档编号】H01M2/12GK104425786SQ201310388385
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】李宝玉, 乔敏, 潘楠, 曹文成, 马紫峰 申请人:天津中聚新能源科技有限公司