专利名称：电池安全封口塞及其封口盖板和电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种离子安全电池，更具体地说，本实用新型涉及一种离子电池及其封口塞及其盖板。
背景技术：
高容量比的离子电池尤其如锂离子电池成为手机等通讯产品提供能源的重要配件，这些离子电池由壳体、盖板、电解液与电极等组成。目前锂离子电池一般采用方形结构，壳体为扁平状，上部开口，上部盖板与壳体间一般采用焊接密封。锂离子电池在保护电路失灵、过充和高温等非正常使用时存在爆炸的危险，为防止电池爆炸，现有技术采用以下方法1)在组合盖板中设有铝箔或其合金箔，采用复杂的壳体和封口结构等，构成泄压安全阀。
如申请号为96197652.7的中国专利文件公开了一种封闭式电池用防爆封口板及其制造方法。该防爆封口板由铝构成的上部金属箔的中央部设置具有18～24kg/cm2抗断强度的薄壁部，同样，在由铝构成的下部金属箔的中央部设置具有10～13kg/cm2抗断强度的薄壁部，并将上部金属箔的薄壁部直径A与下部金属箔的薄壁部直径B的关系设为A≥B，通过夹入绝缘密封垫圈而将该2枚金属箔的各自的金属箔中央部焊接，然后通过将其插入具有4个通气孔的铝制金属壳体中，在其上部放置温度电阻体及具有4个通气孔的金属罩壳，封住金属壳体的周缘部而获得封口板，据称该技术能解决因过分充电或误使用等学反应而在电池内部产生异常气体以致电池内部的压力过大、电池破裂，避免给相关的电子设备带来损伤，且当电池内部压力上升时能可靠地切断电流，更高精度地防止着火之类的事故并可抑制因电解液的渗透导致电阻上升。
但是上述技术方案中的多层次防爆措施虽可提高防爆保险系数，但任何一种防爆动作均会对电池的继续使用带来不可逆的破坏，只要适当改进其中一种防爆措施均可得到同样得防爆效果；从此意义上说，其安全阀结构过于复杂，制造成本太高。
2)采用冲压工艺在盖板或壳体上冲出一定深度的刻痕，以期达到一定压力下爆破的目的的。
如专利号为99203712.3的中国专利文件公开了一种安全方形可充锂离子电池的改进，它由钢质外壳、电极片、绝缘片、盖板、正极片等组成，外壳的宽面中心部设有“×”型凹槽安全阀。该技术主要是在机械变形最快、最大处的外壳的宽面中心部，设有一定形状、一定深度的凹痕，以期达到在一定压力下泄压的目的。据称该技术结构简单，防爆反应快、灵敏度高，使用安全可靠。设置简单，制造成本低，防爆效果好，电池使用安全。但是实际上，该技术的设计依据和目的的是颇有问题的，因为其凹痕式安全阀的位置虽然可能是开在变形量最大的位置上，但并不一定是在安全阀容易开启的壳体位置上，而且肯定是在凹痕式安全阀的开启压力不好计算控制的地方，这同样会影响安全阀准确、快速泄压，给电池的安全性造成隐患。
申请号为00228154.6的中国专利文件公开了一种电池防爆装置及具有此装置的锂离子电池，通过对金属壳的壁面做机械冲压，使形成一定形状的同质金属填块与缺陷金属壳壁之间以形变的断裂面齿合而构成该防爆装置，据称具有此装置的锂离子电池制造成本低，泄压性能好，有效而可靠地防止电池爆炸。
但是，上述技术方案由于冲床的精度很难保证，加上冲头的磨损变形，刻痕的深度很难把握一致，因此安全泄压压力难以精确保证，或者同时还具有安全阀结构复杂，制造成本高缺点。
3)在铝盖板上冲出一个防爆孔，通过真空冷压在防爆孔上焊铝箔；或在合金铝盖板上穿防爆孔，然后通过高温在孔口上复合粘结金属膜。当电池产生过分热量时，上述防爆孔起到防爆的作用。
如申请号为01252383.6的中国专利文件公开了一种防爆锂离子电池，其包括电池壳，电池壳上密封连接电池盖，电池壳内设的正负极隔膜卷芯、电池盖连接正负极卷芯，电解液，电池盖和/或电池盖上设防爆安全阀。据称当电池发生短路，内部能量急剧放出时，电池内部气压增大。当内部压力达到防爆安全阀的承压极限时，防爆安全阀开启，排出高压气体，降低电池内的压力，从而达到防止电池爆炸的目的。该防爆锂离子电池防爆装置简单，制造成本低，防爆效果好，电池使用安全。
与此类似的有申请号为01259835.6的中国专利文件公开了一种手机专用锂电池安全封口塞，由于锂电池能量较高，长时间放电会产生较大的热能，据称其将防爆孔的截面设置为椭圆形，因而具有较强的击穿压力，可提高防爆孔的薄膜的耐撕裂力。与现有技术相比，该专用锂电池安全封口塞能有效防爆。
还有申请号为01229719.4的中国专利文件公开了一种手机专用电池安全封口塞，包括盖板和与盖板连接的辅助极板的盖板设有电能液注入孔，在盖板上设有凹槽，凹槽使盖板形成一个可起安全阀作用的薄膜，其击穿压力符合国际标准，且该薄膜可一体性压成，据称与现有技术相比，该专用电池安全封口塞能有效防爆。
但是上述技术方案或者对设备加工精度要求高，系统复杂，制造成本高或者由于高温复膜时易使金属膜在高温下变硬，且金属膜的厚度变得不均匀，复膜式防爆孔盖板的实际击穿量大于标准量，同时防爆孔的硬软分子交接处易产生微裂变，产品的合格率低。
4)在防爆孔上施加压力加盖弹性密封块。当电池产生过分热量时，上述防爆孔起到防爆的作用。
与此类似的有申请号为02258513.3的中国专利文件公开了一种圆柱形锂离子电池封口是在电池上口外壳中依次压入密封圈、正极片、热敏电阻片、盖板、防爆块、盖帽等后，由机械方式向内侧卷边封住上口而成。一热敏电阻片夹在正极片和盖板之间呈电联结，盖板上有两个孔，一个放气孔位于盖板中心，孔上盖有弹性密封块，密封块被盖在盖帽内侧，该密封块式矮柱形或球形，且其直径均大于放气孔的直径。据称其优点是能有效防止电池短路、发热、爆裂、渗漏，加注电解液操作方便，电池密封性好，对生产环境条件要求低，产出的电池性能更可靠。该技术完全依靠弹性密封块来密封放气孔，但是未能详述弹性密封块的结构和原理，弹性密封块如果是有机聚合物，则存在老化失效问题，如果是金属件的弹性密封块，则该文件并未充分公开其实现的结构。因此仅仅通过其公开的弹性密封块和压住弹性密封块的透气的金属盖帽很难保证泄压准确度。
此外，上述的方法对一些小型号电池尤其不适采用，因为，小型号电池盖板给予生产设计者的空间小，难以合理可靠地安排固定电极端子的铆钉、电解液注入孔、防爆孔和极耳焊接的位置。
发明内容针对现有技术的上述缺点，本实用新型所要达到的技术目的是要提供一种制造成本低，防爆膜泄压稳定性高的电池安全封口塞；本实用新型所要达到的另一技术目的是要提供一种在保证上述优点同时还能合理可靠地安排固定电极端子的铆钉、电解液注入孔、防爆孔和极耳焊接的位置的电池盖板及其电池。
为此，本实用新型的技术方案之一是一种电池安全封口塞，该电池包括盖板及与盖板密封连接的电池壳体，盖板与所述电池壳体均为刚性材质，该电池盖板上包括正、负极端子和泄压安全孔，正、负极端子通过绝缘体相互连接且分别与壳体内部的正、负极耳相连接，安全封口塞与所述泄压安全孔配合使用，而安全封口塞包括上部的防爆膜和下部的弹性密封塞，弹性密封塞为树脂弹性体，防爆膜的面积大于所述密封塞截面积，密封塞被固接在所述防爆膜下表面的中部，防爆膜的其余下表面上涂敷有胶粘剂；密封塞的截面尺寸和形状与所述泄压安全孔相当。本实用新型的安全封口塞采用上大下小的倒置草帽的形状，上部为较为抗老化和其它环境影响的防爆膜，用上部的防爆膜与盖板粘合来将下部的密封塞充分密封遮蔽，可以增加下部密封塞的有效期，而下部用树脂弹性体的密封塞塞进泄压安全孔中，可以通过选择合适温度弹性系数、合适老化期的树脂弹性体来实现较为准确的泄压数值。而且安全封口塞包括防爆膜和弹性密封塞的一体结构便于在电池盖板的泄压安全孔周围准确定位地贴附防爆膜而取消热压贴附设施和工序，可以提高封装工效，此外，本实用新型的安全封口塞具有双重的防爆泄压功能，在其中一个失效或失准的情况下，另一个还仍然可以发挥密封泄压作用，可以增加电池产品的安全密封性能。
为进一步提高安全封口塞的稳定性和降低成本，本实用新型采取如下较具体改进措施所述防爆膜为铝塑复合膜或铝膜或铝合金膜。所述防爆膜的厚度为0.02mm～0.08mm，所述密封塞的厚度为0.2mm～1.0mm。
与上述技术方案紧密联系的为本实用新型的另一技术方案即一种采用上述电池安全封口塞的电池盖板，该电池包括盖板及与该盖板密封连接的电池壳体，盖板与所述电池壳体均为刚性材质，该电池盖板上包括正、负极端子、电解液注入孔和泄压安全孔，正、负极端子通过绝缘体相互连接且分别与壳体内部的正、负极耳相连接，安全封口塞与所述泄压安全孔配合使用，而安全封口塞包括上部的防爆膜和下部的弹性密封塞，密封塞为树脂弹性体，防爆膜的面积大于所述密封塞截面积，密封塞被固接在所述防爆膜下表面的中部，防爆膜的其余下表面上涂敷有胶粘剂；密封塞的截面尺寸和形状与所述泄压安全孔相当。
本实用新型的电池盖板上的泄压安全孔采用上大下小的倒置草帽的形状的防爆膜进行密封和泄压，可以增加密封塞的有效期、便于在电池盖板的泄压安全孔周围准确定位地贴附防爆膜、可以取消传统的热压贴附设施和工序、提高封装工效，增加电池盖板及电池的安全密封性。
为进一步提高本实用新型的盖板的安全密封可靠性，提高封装工效和降低成本，本实用新型采取如下较具体改进措施泄压安全孔为大孔在上小孔在下的阶梯形开孔，所述的防爆膜通过其下表面涂敷的胶粘剂与所述泄压安全孔的大孔底面相粘结，所述密封塞弹性配合在所述泄压安全孔的小孔中。泄压安全孔的大孔与小孔为圆形或椭圆形，防爆膜的平面形状和尺寸与所述大孔的截面形状和尺寸相同，所述密封塞的形状和尺寸与所述小孔的形状和尺寸相当。所述的盖板为铝或铝合金材质或铝塑复合板。这样，防爆膜更容易操作对位，更不容易受到使用运输过程中的擦刮损伤。
为了能合理可靠地在电池盖板上安排固定电极端子的铆钉、电解液注入孔、防爆孔以及电池中极耳焊接的位置，本实用新型采取合并所述的电解液注入孔和泄压安全孔为同一个孔。
与上述诸技术方案紧密联系的为本实用新型的又一技术方案即一种采用上述电池盖板的电池，该电池包括所述盖板及与该盖板密封连接的电池壳体，盖板与所述电池壳体均为刚性材质，该电池盖板上包括正、负极端子、电解液注入孔和泄压安全孔，所述正、负极端子通过绝缘体相互连接且分别与壳体内部的正、负极耳相连接，所述的安全封口塞与所述泄压安全孔配合使用，其特征在于所述的安全封口塞包括上部的防爆膜和下部的弹性密封塞，所述密封塞为树脂弹性体，所述的防爆膜的面积大于所述密封塞截面积，所述密封塞被固接在所述防爆膜下表面的中部，所述防爆膜的其余下表面上涂敷有胶粘剂；所述密封塞的截面尺寸和形状与所述泄压安全孔相当。
总之，本实用新型的的结构改进具有实施简便、有效、成本低廉的优点，提高了防爆安全性能以及生产装配工效。
以下，结合具体实施例和附图对本实用新型的技术解决方案作进一步说明。
图1为本实用新型电池安全封口塞实施例的结构主示意图。
图2为图1的A-A剖视示意图。
图3为装配有本实用新型安全封口塞、电池盖板的电池实施例的结构主示意图。
图4为图3的俯视示意图。
具体实施方式实施例1如图1、2所示的一种电池安全封口塞10，该安全封口塞10包括上部的防爆膜11和下部的弹性密封塞12，密封塞12为树脂弹性体，防爆膜11的面积大于密封塞12截面积，密封塞12被固接在防爆膜11下表面的中部，防爆膜11的其余下表面上涂敷有胶粘剂13；密封塞12的截面尺寸和形状与电池的盖板20上的泄压安全孔30相当。其中，防爆膜11为铝膜。防爆膜11的厚度为0.05mm。密封塞的厚度为0.5mm。
实施例2如图3、4所示的一种装配有本实用新型安全封口塞10、电池盖板20的电池，该电池盖板20与电池壳体40密封连接，电池壳体40为刚性材质，该电池盖板20上包括正、负极端子50、51，电解液注入和泄压安全合一孔30，正、负极端子50、51通过绝缘体60相互连接且分别与壳体40内部的正、负极耳相连接(未详示)，电池盖板20与负极端子51相导通。安全封口塞10包括上部的防爆膜11和下部的弹性密封塞12，密封塞12为树脂弹性体，防爆膜11的面积大于密封塞12截面积，密封塞12被固接在防爆膜11下表面的中部，防爆膜11的其余下表面上涂敷有胶粘剂13；泄压安全孔30为大孔31在上，小孔32在下的阶梯形开孔，防爆膜11通过其下表面涂敷的胶粘剂13与泄压安全孔的大孔31底面相粘结，密封塞12弹性配合在泄压安全孔的小孔32中。
泄压安全孔的大孔31与小孔32为圆形，防爆膜11的平面形状和尺寸与大孔31的截面形状和尺寸相同，密封塞12的形状和尺寸与小孔32的形状和尺寸相当。
更具体地说，盖板20采用LF21铝合金板，厚度为1.2mm，长度为21.6mm，宽度为5.2mm。在距盖板20短边一端6mm处盖板中心线位置冲出铆钉孔位置，铆钉穿越上、下密封圈式绝缘体60及盖板20的开孔，并经铆压成为一正极端子50。距盖板20另一短边10mm处盖板中心线位置冲出电解液注入口30，上下两孔31、32尺寸如下上孔31尺寸宽为3.0mm，长为6.0mm，孔深0.6mm，下孔32尺寸为直径1.2mm，孔深0.6mm。利用夹具定位，铝箔材防爆膜11的厚度为0.05mm，置于电解液注入孔下孔32之上，采用一定压力密封电解液注入口30，形成了本实用新型铝盖板20及其电池。
权利要求1.一种电池安全封口塞，所述的电池包括盖板及与盖板密封连接的电池壳体，所述盖板与所述电池壳体均为刚性材质，该电池盖板上包括正、负极端子和泄压安全孔，所述正、负极端子通过绝缘体相互连接且分别与壳体内部的正、负极耳相连接，所述的安全封口塞与所述泄压安全孔配合使用，其特征在于所述的安全封口塞包括上部的防爆膜和下部的弹性密封塞，所述密封塞为树脂弹性体，所述的防爆膜的面积大于所述密封塞截面积，所述密封塞被固接在所述防爆膜下表面的中部，所述防爆膜的其余下表面上涂敷有胶粘剂；所述密封塞的截面尺寸和形状与所述泄压安全孔相当。
2.如权利要求1所述的电池安全封口塞，其特征在于所述防爆膜为铝塑复合膜或铝膜或铝合金膜。
3.如权利要求1或2所述的电池安全封口塞，其特征在于所述防爆膜的厚度为0.02mm～0.08mm。
4.如权利要求3所述的电池安全封口塞，其特征在于所述密封塞的厚度为0.2mm～1.0mm。
5.一种采用如权利要求1～4之一所述电池安全封口塞的电池盖板，所述的电池包括所述的盖板及与该盖板密封连接的电池壳体，所述盖板与所述电池壳体均为刚性材质，该电池盖板上包括正、负极端子、电解液注入孔和泄压安全孔，所述正、负极端子通过绝缘体相互连接且分别与壳体内部的正、负极耳相连接，所述的安全封口塞与所述泄压安全孔配合使用，其特征在于所述的安全封口塞包括上部的防爆膜和下部的弹性密封塞，所述密封塞为树脂弹性体，所述的防爆膜的面积大于所述密封塞截面积，所述密封塞被固接在所述防爆膜下表面的中部，所述防爆膜的其余下表面上涂敷有胶粘剂；所述密封塞的截面尺寸和形状与所述泄压安全孔相当。
6.如权利要求5所述的电池盖板，其特征在于所述的泄压安全孔为大孔在上小孔在下的阶梯形开孔，所述的防爆膜通过其下表面涂敷的胶粘剂与所述泄压安全孔的大孔底面相粘结，所述密封塞弹性配合在所述泄压安全孔的小孔中。
7.如权利要求6所述的电池盖板，其特征在于所述泄压安全孔的大孔与小孔为圆形或椭圆形，所述防爆膜的平面形状和尺寸与所述大孔的截面形状和尺寸相同，所述密封塞的形状和尺寸与所述小孔的形状和尺寸相当。
8.如权利要求5～7之一所述的电池盖板，其特征在于所述的电解液注入孔和泄压安全孔为同一个孔。
9.如权利要求5～7之一所述的电池盖板，其特征在于所述的盖板为铝或铝合金材质或铝塑复合板。
10.一种采用如权利要求5～9之一所述电池盖板的电池，所述的电池包括所述盖板及与该盖板密封连接的电池壳体，所述盖板与所述电池壳体均为刚性材质，该电池盖板上包括正、负极端子、电解液注入孔和泄压安全孔，所述正、负极端子通过绝缘体相互连接且分别与壳体内部的正、负极耳相连接，所述的安全封口塞与所述泄压安全孔配合使用，其特征在于所述的安全封口塞包括上部的防爆膜和下部的弹性密封塞，所述密封塞为树脂弹性体，所述的防爆膜的面积大于所述密封塞截面积，所述密封塞被固接在所述防爆膜下表面的中部，所述防爆膜的其余下表面上涂敷有胶粘剂；所述密封塞的截面尺寸和形状与所述泄压安全孔相当。
专利摘要一种电池安全封口塞及其电池盖板、电池。该电池包括盖板及与盖板密封连接的电池壳体，盖板与电池壳体均为刚性材质，该电池盖板上包括正、负极端子和泄压安全孔，正、负极端子通过绝缘体相互连接且分别与壳体内部的正、负极耳相连接，安全封口塞与泄压安全孔配合使用，而安全封口塞包括上部的防爆膜和下部的弹性密封塞，弹性密封塞为树脂弹性体，防爆膜的面积大于密封塞截面积，密封塞被固接在防爆膜下表面的中部，防爆膜的其余下表面上涂敷有胶粘剂；密封塞的截面尺寸和形状与泄压安全孔相当。本实用新型安全封口塞制造成本低，防爆膜泄压稳定性，且可合理可靠地安排固定电极端子的铆钉、电解液注入孔、防爆孔和极耳焊接的位置。
文档编号H01M2/04GK2701082SQ200420046439
公开日2005年5月18日 申请日期2004年6月1日 优先权日2004年6月1日
发明者董克求, 黄凯, 蒋梅芳, 叶涛, 左志良 申请人:肇庆市风华锂电池有限公司