电池及电池保护方法与流程

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种电池及电池保护方法。

背景技术：

随着电子产品的普及，电子产品配套的电池越来越多。目前电池基本分为铝壳电池和聚合物电池，铝壳电池因拆卸方便，结构坚固，尺寸精度高，成本相对较低而受到广泛使用，但也因为电池外表面为金属铝壳，一旦电芯内部发生反应，如长期大倍率充放电、过充放电、生产中电解液有杂质、制备过程中水分控制不好、跌落等造成电芯内部发生短路，很容易造成电池鼓包，然而由于其外部结构是铝制壳体，因此硬度较大，当电芯鼓胀到一定程度就会爆发出来，造成爆炸、起火等危险情况。

目前为了预防电池爆炸，通常会在电池铝壳上设置一块防爆块，或者直接将电池电解液注入到采用防爆钢壳和防爆盖构成的电池壳内，从而在电池发生鼓包等情况时起到防爆作用，降低和避免对终端及用户的伤害。

但是在实现本实施例的过程中，发明人发现现有技术中存在以下问题：虽然上述两种方法都可以在电池发生鼓包等情况时起到防爆的作用，但是却对现有的电池结构进行了改动，增加了工艺复杂度，并且为了与上述电池配套使用，甚至需要对电池保护板以及终端内部进行相应的改进，这无疑增加了实现成本。

技术实现要素：

本发明实施方式的目的在于提供一种电池及电池保护方法，使得可以在不增加电池制备工艺复杂度和实现成本的情况下，达到防爆作用，从而提升电池安全性。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电池，该电池包括卷芯、铝制壳体及防爆保护膜；其中，铝制壳体上开设有泄压孔，防爆保护膜覆盖泄压孔；防爆保护膜与铝制壳体合为一体，包覆卷芯。

本发明的实施方式还提供了一种电池保护方法，基于本发明任意实施例中的电池，该电池保护方法包括：在电池的使用过程中，当电池内部气压大于第一阈值时，防爆保护膜在电池内部气压的压力下挤压形成突破口，电池内部气压通过突破口释放。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过在包覆电池卷芯的铝制壳体上开设泄压孔，并使用防爆保护膜覆盖开设的泄压孔，从而在电池的使用过程中，出现鼓包、铝制壳体包覆的密闭空间中气压过大时，防爆保护膜在受到挤压时能够及时被突破，将电池内部的气压释放，避免电池发生爆炸，并且由于无需对电池结构进行改动，从而有效的降低了电池制备过程中工艺的复杂度和成本。

另外，铝制壳体呈长方体形，其中，泄压孔开设在铝制壳体的面积最大的表面。由于电池在使用过程中，电池面积越大的面在发生跌落、挤压、过充、过放时越容易发生鼓包、膨胀等形变情况，因此将泄压孔开设在包覆卷芯的铝制壳体面积最大的表面上，在电池发生形变时，可以更容易突破覆盖在泄压孔上的防爆保护膜，从而可以更好的达到防爆效果。

另外，泄压孔位于面积最大的表面的中心区域。通过将泄压孔开设在电池最容易发生形变的中心区域，从而可以及时检测到电池的形变，进行泄压，进一步提高了电池的防爆效果。

另外，泄压孔位于面积最大的表面中远离电池后盖的一面。本发明实施例中通过将泄压孔设置在远离电池后盖的面积最大的表面中，从而可以有效避免由于跌落或者用户过度按压对防爆保护膜的损坏，在保证电池防爆效果的同时，也保证了电池的正常使用寿命。

另外，泄压孔的面积与面积最大的表面的面积的比率在40％～60％之间。本发明实施例中通过将开设的泄压孔的面积大小限制为占铝制壳体面积最大的表面面积的40％～60％之间，从而可以即保证电池的强度，又使电池具有较好的防爆效果。

另外，防爆保护膜以镀铝复合膜制作，并通过热压合工艺覆盖在铝制壳体上。本发明实施例中，采用具有防火，防爆，防潮，抗穿刺，高韧性，耐腐蚀等良好防护性能的镀铝复合膜作为防爆保护膜，即保证了电池的强度，同时在电池发生形变时，相比铝制壳体又更容易突破，形成突破口，从而能够及时释放电池内部气压，避免电池发生爆炸，达到防爆效果。

另外，防爆保护膜的表面涂覆有温度感应材料；温度感应材料用于检测卷芯的温度变化；电池还包括电池保护芯片，电池保护芯片用于根据温度感应材料检测到的卷芯的温度变化控制电池的充电和/或放电。本发明实施例中通过在防爆保护膜上涂覆一层温度感应材料，从而可以根据电池卷芯的温度变化对电池的充放电进行控制，进一步提高防爆效果。

另外，泄压孔是在铝制壳体进行弯折前，以冲压工艺形成。在铝制壳体弯折前，以冲压工艺形成泄压孔，从而避免在铝制壳体弯折包覆卷芯后才进行开设泄压孔的操作导致对卷芯的损坏，并且在铝制壳体弯折前，以冲压工艺形成泄压孔还可以进行批量生产，提高制备效率。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明第一实施方式的电池的结构示意图；

图2是本发明第一实施方式的电池的剖面结果示意图；

图3是本发明第一实施方式的电池的铝制壳体弯折前泄压孔开设位置的示意图；

图4是本发明第二实施方式的电池的铝制壳体弯折前泄压孔开设位置的示意图；

图5是本发明第三实施方式的电池保护方法的流程图；

图6是本发明第四实施方式的电池保护方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种电池，如图1至图3所示。该电池包括：卷芯1、铝制壳体2及防爆保护膜3。其中，铝制壳体2上开设有泄压孔4，防爆保护膜3覆盖泄压孔4，且防爆保护膜3与铝制壳体2合为一体，包覆卷芯1。

具体的说，铝制壳体2呈长方体形，因此会具有两个最大的表面，而电池在使用的过程中，这两个最大的表面在发生跌落、挤压、过充、过放时相对其他四个面更容易发生鼓包、膨胀等形变情况，因此为了在电池发生上述形变情况时，电池内部气压可以及时突破覆盖在泄压孔4上的防爆保护膜3，释放内部气压，避免电池发生爆炸，通常会将泄压孔4开设在铝制壳体2面积最大的表面上。

需要说明的是，在实际应用中电池容量越大，在发生鼓包、膨胀等形变时，电池内部的气压也会越大，因此为了保证安全性，铝制壳体2的厚度通常会根据电池容量的大小进行合适的调整，并不局限于一个固定的厚度，关于铝制壳体2的厚度与电池容量的对应关系，本领域的技术人员可以根据现有技术进行合理选择，此处不做赘述。

另外，由于电池的中心区域是最容易发送形变的，因此为了在电池发生形变时，能够及时突破防爆保护膜3进行泄压，通常会将泄压孔4开设于铝制壳体2最大表面的中心区域，且开设的泄压孔4的面积一般占该表面面积的40％～60％，较佳地可以选择50％，从而可以即保证电池的强度，又能够具备较好的防爆效果。

值得一提的是，本发明实施方式中在铝制壳体2上开设泄压孔4时，是在铝制壳体4进行弯折之前，采用冲压工艺形成的，因此，避免在铝片弯折形成铝制壳体2包覆卷芯1后才进行开设泄压孔4的操作导致对卷芯1损坏的问题，并且由于弯折形成铝制壳体2的铝片一般不会太厚，因此在实际生产中可以同时叠放多张铝片，然后采用冲压工艺形成，这样就可以同时在每张铝片上都开设好泄压孔4，从而实现批量生产，提高制备效率。

另外，本实施方式中的防爆保护膜3采用的是具有防火，防爆，防潮，抗穿刺，高韧性，耐腐蚀等良好防护性能的镀铝复合膜制作而成的，在制作好后通过热压合工艺覆盖到铝制壳体2上的泄压孔4上，并且为了保证防爆保护膜可以完整的将泄压孔4覆盖，与铝制壳体2合为一体，制作的防爆保护膜3通常会比泄压孔4的长、宽大几毫米，如0.5mm，具体数值此处不做限制，在实际生产中，根据情况进行制备即可。

需要说明书的是，虽然本实施方式中的防爆保护膜3是采用镀铝复合膜制作而成的，但是在实际应用中制作防爆保护膜3的材料并不局限于此，在生成过程中，根据电池的时间使用场景选择合适的材料制作即可，这里不做限制。

另外，值得一提的是，在实际应用中，为了进一步提高电池的防爆效果，避免电池由于过充等情况，造成电池温度上升导致对电池内部卷芯1的损坏以及在防爆保护膜3还未被挤压形成突破口时，由于温度过高出现爆炸的情况，还可以在防爆保护膜3的表面涂覆一层温度感应材料，实时检测卷芯1的温度变化，并将检测到的温度信息传送给与之电连接的电池保护芯片，从而电池保护芯片可以根据温度感应材料检测到的卷芯1的温度变化控制电池的充电和/或放电，进一步提高了电池在使用过程中的安全性。

与现有技术相比，本实施方式中通过在包覆电池卷芯的铝制壳体上开设泄压孔，并使用防爆保护膜覆盖开设的泄压孔，从而在电池的使用过程中，出现鼓包、铝制壳体包覆的密闭空间中气压过大时，防爆保护膜在受到挤压时能够及时被突破，将电池内部的气压释放，避免电池发生爆炸，并且由于无需对电池结构进行改动，从而有效的降低了电池制备过程中工艺的复杂度和成本。

本发明的第二实施方式涉及一种电池。本实施方式在第一实施方式的基础上做了进一步改进，具体改进之处为：将泄压孔4开设于铝制壳体2面积最大的表面中远离电池后盖的一面中，具体如图4所示。

与现有技术相比，本发明实施例中通过将泄压孔4开设于铝制壳体2面积最大的表面中远离电池后盖的一面中，从而可以有效避免由于跌落或者用户过度按压对防爆保护膜3的损坏，在保证电池防爆效果的同时，也保证了电池的正常使用寿命。

本发明的第三实施方式涉及一种电池保护方法，应用于本发明任意实施例中的电池。本实施方式中，在电池的使用过程中，当电池内部气压大于第一阈值时，防爆保护膜在电池内部气压的压力下挤压形成突破口，从而内部气压可以通过突破口释放。具体流程如图5所示，其包括：

在步骤501中，判断电池内部气压是否大于第一阈值。

具体的说，在电池的使用过程中，由于使用场景不同、用户具体的使用情况不同，会导致电池内部气压出现变化，因此需要对电池内部气压进行监控，如果电池内部气压大于第一阈值，则进入步骤502；否则，继续监控电池内部气压的变化，直到进入步骤502为止。

需要说明的是，本实施方式中用于与电池内部气压进行比对的第一阈值是通过模拟电池爆炸过程中测得的临界气压值确定的，并且为了保证结果的准确性，可以针对造成电池爆炸的多种因素、场景进行多次测试，得到最终的第一阈值。

在步骤502中，在防爆保护膜上形成突破口，释放电池内部气压。

具体的说，在电池的使用过程中，当电池内部气压大于第一阈值时，防爆保护膜会在电池内部气压的压力下挤压形成突破口，然后电池内部的气压就会通过突破口释放，达到泄压的作用，从而避免电池由于内部气压过大，出现爆炸的现在。

值得一提的是，形成突破口泄压后，外界的空气会从突破口进入电池内部，由于空气中包含了多种物质，特别是氧气和水份，而这些物质会导致电池内部发生短路，因此在形成突破口泄压后，电池就不会向外输出电压和/或电流，终端也无法开启，此时用户就需要及时送修，避免电池内部的电解液通过突破口溢出，造成损坏终端。

与现有技术相比，由于防爆保护膜要比铝制壳体，或其他金属材质更容易突破，因此，在电池过度膨胀，内部气压大于电池可以正常使用的安全气压时，防爆保护膜会在内部气压的挤压下更加容易的形成突破口，进行释放内部气压，从而达到泄压防爆的效果。

本发明的第四实施方式涉及一种电池保护方法。本实施方式在第三实施方式的基础上做了进一步改进，具体改进之处为：在电池的使用过程中，电池内部气压通过突破口释放之前，还会进一步判断电池的温度是否大于第二阈值，并会根据判断结果控制电池的使用，具体流程如图6所示。

在步骤601中，判断电池内部气压是否大于第一阈值。如果电池内部气压大于第一阈值，则进入步骤602；否则，继续监控电池内部气压的变化，直到进入步骤602为止。

在步骤602中，在防爆保护膜上形成突破口。

由于步骤601和步骤602与第三实施方式中的步骤501和步骤502大致相同，旨在当电池在使用过程中，电池内部气压大于第一阈值时，防爆保护膜会在电池内部气压的压力下挤压形成突破口，此处不再赘述。

在步骤603中，判断电池的温度是否大于第二阈值。

具体的说，在电池的使用过程中，当电池内部气压大于第一阈值时，防爆保护膜会在电池内部气压的压力下挤压形成突破口，电池内部气压通过突破口释放之前会先对电池当前的温度进行判断，如果电池的温度大于第二阈值，则进入步骤604；否则，直接进入步骤605，通过突破了释放电池内部气压。

需要说明的是，导致电池爆炸的直接原因是由于电池内部气压过大，但是造成电池内部气压发生变化的因素却不是唯一的，温度的急速上升就是其中之一，如果在电池充电的过程中接入的电压、电流过大，充电时间过长，电池内部短路都会导致电池温度急速上升，同时造成电池内部气压变大，此时虽然防爆保护膜在电池内部气压的压力的挤压下形成了突破口，但是如果电池仍然在使用，如充电等，其温度还是会不断上升，而此时如果突破口还较小，释放的气压远远小于气压增长的速度，那么仍然会导致电池出现爆炸或者烧毁终端内部器件等现象，因此通过在防爆保护膜上涂覆一层温度感应材料，并与电池保护芯片电连接，电池保护芯片就可以根据温度感应材料检测到的温度变化控制电池的充电和/或放电，从而阻止了温度继续上升，也保证了电池内部气压不在上升。

另外，本实施方式中用于与电池温度进行比对的第二阈值是通过模拟电池爆炸过程中测得的临界温度值确定的，并且为了保证结果的准确性，可以针对造成电池爆炸的多种因素、场景进行多次测试，得到最终的第二阈值。

在步骤604中，电池停止使用。

具体的说，在电池的温度大于第二阈值时，电池停止使用。

在步骤605中，释放电池内部气压。

与现有技术相比，在电池的使用过程中，电池内部气压通过突破口释放之前，电池保护芯片根据涂覆在防爆保护膜上的温度感应材料检测到的电池温度变化，实现对电池的充电和/或放电的控制，从而可以在电池温度大于安全的温度值时，及时停止电池的使用，进一步提升了电池的防爆效果和安全性。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。