一种复合防爆阀、盖板组件及电池的制作方法

本实用新型涉及电池领域，尤其指安装在电池盖板组件上的复合防爆阀，含有该防爆阀的盖板组件及电池。

背景技术：

随着科学技术的逐步发展，大量应用在汽车、储能装置、电子设备等上的电池的安全性越来越受人关注，其中，当电池发生故障导致内部产生大量可燃性气体，使电池内部气压显著升高，如果不及时采取措施，可能导致电池发生爆炸。

为此，为防止电池爆炸的发生，一般均在电池盖板上安装有压控防爆阀（或称安全阀）。现有压控防爆阀一般均包括一层或多层压控防爆膜。当电池内部气压超过防爆阀的开启压力时，防爆阀开启，释放掉电池内部的可燃性气体，以防止电池爆炸。然而，申请人在电池研发和生产过程中发现，部分具有上述结构压控防爆阀的电池，特别是三元正极材料的锂离子电池，当电池内部温度达到电池正极材料的热失控温度时，电池已经失控，但其内部压力还较小，无法启动压控防爆阀，然后，经3-5秒的温升区后，超过5秒，其温度会瞬间上升，内部压力瞬间上升，这时，虽然设置了一层或多层压控防爆膜的压控防爆阀，电池内部产生的大量可燃性气体从压控防爆阀瞬间喷出，仍然存在电池燃烧或者爆炸的风险。

技术实现要素：

为克服现有压控防爆阀仍然存在电池燃烧或者爆炸风险的问题，本实用新型提供了一种复合防爆阀、盖板组件及电池。

本实用新型一方面提供了一种复合防爆阀，包括至少两层防爆膜及位于两层防爆膜之间的阻燃结构。

进一步地，还包括基体；所述基体上设有泄压孔，两层防爆膜分别安装于所述泄压孔的两端；所述阻燃结构设置在两层防爆膜之间的泄压孔内。

进一步地，所述防爆膜为压控防爆膜。

进一步地，所述压控防爆膜的开启压力0.1-2Mpa。

进一步地，所述防爆膜为温控防爆膜。

进一步地，所述温控防爆膜的周沿形成安装部，所述安装部内嵌有骨架，所述温控防爆膜的中心部分设有开启区域。

进一步地，所述开启区域相对于安装部整体压薄或逐渐减薄；所述骨架为碳纤维骨架或记忆合金骨架；所述温控防爆膜的安装部厚度为0.2-5mm。

进一步地，所述基体下端形成台阶状的底部安装台阶，一层所述防爆膜安装在所述底部安装台阶内；所述基体上端形成台阶状的顶部安装台阶，另一层所述防爆膜安装在所述顶部安装台阶内。

进一步地，所述阻燃结构为堆叠的阻燃剂固态粉末。

进一步地，所述阻燃结构为内含阻燃剂的微型胶囊。

本实用新型第二方面还提供了一种盖板组件，包括盖板本体，所述盖板本体上安装有复合防爆阀。

本实用新型第三方面提供了一种电池，所述电池包括外壳、极芯和盖板组件，所述盖板组件和外壳形成封闭空间，所述极芯安装于所述封闭空间内。

本实用新型提供的电池、盖板组件及其复合防爆阀，其电池的盖板组件上设有本实用新型改进后的复合防爆阀，由于复合防爆阀在两层防爆膜之间设置有阻燃结构。当电池（例如内部温度或者内部压力）异常时，第一层防爆膜开启，在阻燃结构的作用下，复合防爆阀处于局部缺氧状态，电池喷出的高温可燃物质在局部缺氧的条件下难以着火，如此，复合防爆阀在电池异常时能及时泄压，有效隔绝外部氧气进入，防止电池燃烧和爆炸的发生，避免引起次生灾害和更大的异常。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式中提供的电池立体示意图。

图2是本实用新型一个具体实施方式中提供的复合防爆阀剖视示意图。

图3是图2提供的复合防爆阀的俯视示意图。

图4是本实用新型另一个具体实施方式中提供的复合防爆阀剖视示意图。

其中，1、盖板本体；2、外壳；3、第一电极组件；4、第二电极组件；5、注液孔罩；6、复合防爆阀；60、基体；61、第一层防爆膜；62、第二层防爆膜；63、阻燃结构；603、泄压孔；604、顶部安装台阶；605、底部安装台阶；610、焊接部；611、压力开启部；612、防爆刻痕；613、波谷；614、波峰；615、焊缝；621、开启区域；622、安装部；623、骨架。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

本例将对本实用新型公开的电池、盖板组件和复合防爆阀6进行具体解释说明。

如图1所示，本例公开了一种电池，所述电池包括外壳2、极芯和盖板组件，所述盖板组件和外壳2形成封闭空间，所述极芯安装于所述封闭空间内。本例中的电池可以为锂离子电池，也可以为其他类型的镍电池等。所述极芯由正极片、隔膜、负极片卷绕或者叠置形成，其为公众所知。其中，上述盖板组件包括盖板本体1，所述盖板本体1上安装有复合防爆阀6。其中，一般在盖板组件上还绝缘安装有极性相异的第一电极组件3和第二电极组件4。第一电极组件3一般包括第一电极和第一绝缘件等，第一绝缘件使第一电极和盖板本体1绝缘；第二电极组件4一般包括第二电极和第二绝缘件等，第二绝缘件使第二电极和盖板本体1绝缘；上述第一电极为正极时，则第二电极为负极，反之，第一电极为负极时，则第二电极为正极。其中，其正极与极芯的正极片电连接，负极与极芯的负极片电连接。一般在该盖板本体1上还设有注液孔，注液孔上罩设有注液孔罩5。

由于本例并不对电池的盖板组件上复合防爆阀6以外的结构进行改进，因此，下面仅对其复合防爆阀6的结构进行具体解释说明。

如图2、图4所示，本例中提供的复合防爆阀6，包括基体60、第一层防爆膜61和第二层防爆膜62；所述基体60上设有泄压孔603，所述第二层防爆膜62和第一层防爆膜61分别安装于所述泄压孔603的两端；其中，所述第一层防爆膜61安装于所述泄压孔603的外端，所述第二层防爆膜62安装于所述泄压孔603的内端；所述第二层防爆膜62和第一层防爆膜61之间的泄压孔603内设置有阻燃结构63。

基体60用来与盖板本体1焊接（或者也可安装在外壳2上，本例中选择安装在盖板本体1上），或者该基体60也可与盖板本体1一体冲压成型，自身作为盖板本体1的一部分。即该基体60可以是与盖板本体1或者外壳2相独立的结构，或者，也可以在盖板本体1或者外壳2上一体成型出基体60，换句话说，也即盖板本体1或者外壳2作为复合防爆阀6的基体60。

其中，第一层防爆膜61、第二层防爆膜62可以分别为压控防爆膜或温控防爆膜，即，第一层防爆膜61、第二层防爆膜62可以均为压控防爆膜；也可以均为温控防爆膜；还可以第一层防爆膜61为压控防爆膜，第二层防爆膜62为温控防爆膜；或者第二层防爆膜62为压控防爆膜，第一层防爆膜61为温控防爆膜。

其中，温控防爆膜优选，温控防爆膜的开启温度为100-200℃。所谓的开启温度，指当该温控防爆膜受热开启的温度，温控防爆膜受热，温度达到该开启温度时，该温控防爆膜即开启。该开启温度低于电池正极材料的热失控温度。现有锂离子电池的正极材料的热失控温度一般为200-600℃。经试验发现，所述温控防爆膜的开启温度为100-150℃时效果最佳，其在该温度范围内时，既不会提前开启，也能在电池的正极材料热失控之前保证温控防爆膜开启。

具体地，如附图2所示，关于温控防爆膜，所述温控防爆膜的周沿形成安装部622，所述安装部622内嵌有骨架623，所述温控防爆膜的中心部分设有开启区域621。该骨架623用来支撑和固定温控防爆膜，其所述骨架623为碳纤维骨架或记忆合金骨架。其可以通过注塑的方式注塑在温控防爆膜的基体60内，或者将温控防爆膜的周沿翻转包边，将骨架623包裹固定在所述安装部622上。

温控防爆膜具体的可以通过胶粘、压接或者焊接等方式安装。如此，当温度过高时，温控防爆膜受热收缩，其开启区域621在伴随内部温度增加的同时，会首先被拉开，然后，其安装部622也会以骨架623为基础进一步收缩，加大排气开口，以实现受热开启的功能。

其中，所述开启区域621相对于安装部622整体压薄或逐渐减薄。关于该开启区域621，可以形成如图3中所示的十字形形状，或者也可以为一字型，或者其他任何合适的形状。

关于温控防爆膜的材料并不特别限制，只要其能耐腐蚀，并受温度影响，当其温度超过某预设温度时，受热收缩开启即可。本例中为非金属材料。比如，温控防爆膜的材料为PP（中文全称：聚丙烯；英文全称：Polypropylene）、PE（中文名称：聚乙烯；英文名称：Polyethylene）、PPO(中文名称：聚苯醚，英文名称：Polyphenylene Oxide）、PET（中文名称：聚对苯二甲酸乙二醇酯，英文名称：：Polyethylene Terephthalate）或PVDF(中文名称：聚偏氟乙烯，英文名称：Polyvinylidene Fluoride)中的一种。

其中，所述温控防爆膜的安装部622厚度为0.2-5mm。优选所述温控防爆膜的安装部622厚度为0.5-2mm。

其中，所述温控防爆膜的开启区域621的厚度为0.02-3mm，宽度为0.3-10mm。作为优选的实施方式，所述温控防爆膜的开启区域621的厚度为0.05-0.15mm，作为优选实施例的十字形的宽度为1-5mm。

其中，压控防爆膜优选的开启压力0.1-2Mpa。所谓的开启压力，指受压控防爆膜受压开启的压力，当电池内部的压力大于该开启压力时，该压控防爆膜即开启；作为优选的方式，所述压控防爆膜的开启压力0.2-0.8Mpa。

其中，如图4所示，所述压控防爆膜包括周缘的焊接部610和中间的压力开启部611，所述焊接部610焊接在所述基体60上。所述压控防爆膜的压力开启部611上设有防爆刻痕612。其中，在该焊接部610与基体60之间，设有焊缝615，该焊缝615内填充焊料以实现将压控防爆膜焊接在基体60上。

压控防爆膜的材质可以采用本领域技术人员所熟知的铝箔，也可以为其他本领域技术人员熟知的材料。

由于压控防爆膜是采用焊接的方式安装在基体60上的，当压控防爆膜张得很紧的时候，焊接过程中容易损坏压控防爆膜，为此，作为优选的方式，所述压控防爆膜的压力开启部611上还设有柔性缓冲结构。通过该柔性缓冲结构，可以有效避免进行激光焊接时焊缝615两侧收缩造成的防爆刻痕612拉裂或者拉断，保证制作过程中防爆阀的成品率。同时，采用上述柔性缓冲结构，可以大大提高压控防爆膜的启动压力的一致性和可靠性，同时也能很好的提升压控防爆膜的耐疲劳性能。

其中，所述柔性缓冲结构设置在焊缝615和所述防爆刻痕612之间。

具体地，所述柔性缓冲结构为环形。关于柔性缓冲结构的形式，并不特别限定，本例中，所述柔性缓冲结构包括一个以上的波峰614和/或波谷613。具体地，本例中，所述柔性缓冲结构包括一个波峰614和波谷613。

其中，所述压控防爆膜的焊接部610厚度为0.2-0.8mm，所述压控防爆膜的压力开启部611厚度为0.05-0.15mm。所述波峰614和波谷613与压力开启部表面之间的高度为所述压力开启部611厚度的1-8倍。此处所谓的高度，指波峰614的最高处相对于压力开启部611的上表面以及波谷613的最低处相对于压力开启部611的下表面之间的距离。

关于上述阻燃结构63的具体构造和材质，并不特别限定，只要其能使内部可燃性气体及时通过该阻燃结构63泄露出去，同时又能在阻燃结构63处形成缺氧状态，使外部氧气不能进入其中即可。比如，阻燃结构63的内部具有空隙（或者孔洞）等，如此，在内部内部压力较大的情况下，使电池内部的可燃性气体通过上述空隙可以及时泄露出去，而氧气难以通过空隙进入电池内部。

其中，所述阻燃结构63中含有阻燃剂。所述阻燃剂可以为固态粉末状，所述阻燃结构63由固态粉末状的阻燃剂经压缩、振实后形成。或者，所述阻燃结构为内含阻燃剂的微型胶囊。所述阻燃剂包括有机阻燃剂、无机阻燃剂或无机阻燃剂和有机阻燃剂混合形成的混合阻燃剂。其中，所述有机阻燃剂包括卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、磷-卤系阻燃剂中的一种或几种。所述无机阻燃剂包括三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝，硅系氧化物中的一种或几种。所述混合阻燃剂由上述提供的有机阻燃剂和无机阻燃剂混合而成，比如，本例中，提供一种改进后的混合阻燃剂，该组合阻燃剂包括红磷、氢氧化铝以及膨胀性石墨。

如附图4所示，本实施例中，安装于所述泄压孔603的外端的第一层防爆膜61及安装于所述泄压孔603的内端的第二层防爆膜62均为压控防爆膜，

具体的，所述基体60下端形成台阶状的底部安装台阶605，一层所述压控防爆膜安装在所述底部安装台阶605内。所述基体60上端形成台阶状的顶部安装台阶604，另一层所述压控防爆膜安装在所述顶部安装台阶604内。本例提供的具有复合防爆阀6的电池工作原理描述如下：当电池内部出现异常导致压力升高，当内部气压增大到压控防爆膜的开启压力时，压控防爆膜从其防爆刻痕61处开启。此时，由于有阻燃结构63的存在，在该复合防爆阀6处实现阻燃功能，隔绝外部氧气进入电池内，有效防止出现电池燃烧和爆炸的事故。

如附图4所示，本实施例中，安装于所述泄压孔603的外端的第一层防爆膜61及安装于所述泄压孔603的内端的第二层防爆膜62均为温控防爆膜，具体的，所述基体60下端形成台阶状的底部安装台阶605，一层所述温控防爆膜安装在所述底部安装台阶605内。所述基体60上端形成台阶状的顶部安装台阶604，另一层所述温控防爆膜安装在所述顶部安装台阶604内。本例提供的具有复合防爆阀6的电池工作原理描述如下：当电池内部出现异常导致温度升高，内部产生可燃性气体时，当温度升高至温控防爆膜的开启温度时，温控防爆阀受热收缩，其开启区域621会首先被拉开，然后，其安装部622也会以骨架623为基础进一步收缩，加大排气开口，以实现受热开启的功能。由于有阻燃结构63的存在，在该复合防爆阀6处实现阻燃功能，隔绝外部氧气进入电池内，有效防止出现电池燃烧和爆炸的事故。

作为优选的方式，该复合防爆阀6还包括阀罩（图中未标记），阀罩安装在基体60上，用来防止外力对复合防爆阀6造成损伤。

本例提供的电池、盖板组件及其复合防爆阀6，其电池的盖板组件上设有本实用新型改进后的复合防爆阀6，由于复合防爆阀6上安装了至少两层防爆膜，并在两层防爆膜之间设置有阻燃结构63。当电池异常时，防爆膜开启，在阻燃结构63的作用下，复合防爆阀6处于局部缺氧状态，电池喷出的高温可燃物质在局部缺氧的条件下难以着火，如此，复合防爆阀在电池异常时能及时泄压，有效隔绝外部氧气进入，防止电池燃烧和爆炸的发生，避免引起次生灾害和更大的异常。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。