专利名称：塑料电池罐的安全结构的制作方法
技术领域：
一种塑料电池罐的安全结构，主要是指塑料制二次电池罐的内部压力安全释放 结构设计。
背景技术：
二次锂电池由于材料技术的大幅突破，已可作为高电量需求的供电源(如:磷酸铁锂二次电池)，例如使用于电动自行车、电动轮椅等高电力需求的设备，此种高容 量的非水电解液二次锂电池其储电量及供电量均较传统锂电池大，前述二次锂电池其电池罐通常为铝制的金属罐，在电池罐内收容有电极板及非水电解液后，为了保持电池内部的长期稳定密封，在电池罐的开口部位，会以封口板透过雷射熔接技术而将其确实封闭。
上述的二次锂电池，在过度充电状态而导致内部电流超出正常值，或因为误用 而造成电池短路状态时，均会导致电池罐内的非水电解液被剧烈分解，而瞬间产生 大量的瓦斯气体，当密闭状态的电池罐内部气体内压值升高超过电池罐的内压承受 值时，该电池罐会发生急剧爆裂且瓦斯气体大量强力喷出的情况，而导致用电设备 的损坏或电解液污染。
因此，如前述现有非水电解液二次锂电池，于电池罐的铝制封口板上，通常预 先开设有一通气孔，并以一较薄的铝制安全阀片常态封闭该通气孔，俾于电池罐内 部的瓦斯气体压力超出预定值时，该瓦斯气体得以冲破铝制安全阀片而泄除电池内 部的气体压力。
值得注意的是，前述安全阀片是位于封口板的端面，从电池的整体来看，距离 电极板中段较远，且该通气孔受限于封口板的面积，通常孔径不大，若要透过气体 压力冲破该安全阀片所耗的时间需相当久，常见的状况是，当电池罐内部异常气体 升高时，该电池罐的中段罐身瞬间被内压鼓起而急剧爆开，但安全阀片却未作动， 由此显见习知安全阀片的设计，并无法确实维护电池的安全问题。
因此，请参阅图l所示，此为美国专利第6964690号的铝制角形电池罐的安全机 构，其主要于铝制电池壳10的长侧面外部形成数个切削沟11，并在切削沟ll底部与电池壳10对应的内面侧之间，成型壁面较薄的易破裂部位，俾于电池内部气体压力 值超出设定值时，瓦斯气体得以自该易破裂部位撑破电池罐壁面而顺利释放气体压力。
前述于金属制电池罐外部挖设切削沟并藉以形成易破裂部的安全泄气设计，在 电池内部气体压力异常上升状况发生时，气体压力会瞬间从对应于切削沟的易破裂 部位壁面爆开，值得注意的是，由于大量的气体压力是在极短时间内冲击该相对面 积较小的易破裂部位，会导致该电池罐的破裂孔尺寸相当大，此将会造成瓦斯气体 及非水电解液自该破裂孔急剧强力喷出，且电池内部的电极板透过该破裂孔大面积 外露，这对于用电设备而言，是一个极大的负面威胁，用电设备可能因此而被波及 损坏。
因此，本发明的设计课题，在于使电池罐在内部气体压力异常升高时，先缓冲 气体最强的冲击压力，再透过较小的安全裂缝使气体压力逐渐释出，藉此解决现有 电池罐设计的诸多缺陷问题。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种塑料电池罐的安全结构
本发明是以塑料一体制成一电池罐，并于该电池罐的内部壁面预设有数个作用 凹槽，该作用凹槽的槽口朝向电池罐内部，当该电池罐内部气体压力过高时，距离 最近的作用凹槽会瞬间被鼓起，该鼓起的作动部位壁面并不会马上破裂，而会延缓 直到壁面厚度少于零时才有一裂缝，使电池罐内的瓦斯气体自该裂缝释出及解除压 力，藉此，可避免大量瓦斯气体在瞬间急剧且强力地喷出电池罐，而导致用电设备 污染损坏。
本发明的另一目的，本发明于该电池罐的内部壁面所设的作用凹槽，是为槽口 朝向内部的结构，该作用凹槽的槽口方向恰得与气体压力相对，可汇集压力而有助 于该作用凹槽的瞬间鼓起。 具体的说，本发明是通过以下方式实现的
本发明提供了一种塑料电池罐的安全结构，所述电池罐是以塑料一体制设成型 的，所述电池罐内成型有一具有开口的容置空间，而得以将电极板及电解液，自开 口置入电池罐内，并以一电池盖封闭该开口，使电池罐的容置空间成为密闭状态， 其特征在于
所述电池罐在容置空间的内部壁面预先成型有至少一个作用凹槽，该作用凹槽的槽口朝向电池罐内部，且该作用凹槽的底部与电池罐的外部壁面之间，形成为该 电池罐整体壁面厚度最薄的一作动部位，该作动部位在该电池罐内部气体压力异常 超出时，可朝电池罐径向外部大幅度的鼓起，并逐渐变薄形成有一裂缝，将压力气 体自该裂缝释出。
其中，所述作用凹槽，是为截面呈「V」字型的结构，且所述作用凹槽的所述槽口 方向是朝向所述电池罐内部。
所述作用凹槽的开设排列方向为纵向开设或所述作用凹槽的开设排列方向为纵向 及横向开设。
本发明的有益效果在于当电池罐在内部气体压力异常升高时，先缓冲气体最强 的冲击压力，再透过较小的安全裂缝使气体压力逐渐释出，可避免大量瓦斯气体在 瞬间急剧且强力地喷出电池罐，而导致用电设备污染损坏，藉此解决现有电池罐设 计的诸多缺陷问题。
图l是美国专利第6964690号铝制角形电池安全结构立体示意图。
图2是本发明塑料圆形电池罐及电芯的立体分解示意图。
图3是本发明塑料圆形电池罐完成组配状态的纵向剖视示意图。
图4是本发明塑料圆形电池罐完成组配并模拟作动部位鼓起的横向剖视示意图。
图5是图4的作动部位瞬间鼓起状态纵向剖视示意图。
图6是图4的作动部位鼓起后破裂释放瓦斯气体状态纵向剖视示意图。
图7是本发明塑料圆形电池罐成型有纵向及横向作动凹槽及电芯的立体分解示意 图。
图8是图7电池罐完成组配且纵向及横向作动部位鼓起后破裂释放瓦斯气体状态
纵向剖视示意图。
图9是本发明塑料角形电池罐及电芯的立体分解示意图。
图IO是图9电池罐完成组配且作动部位鼓起后破裂释放瓦斯气体状态纵向剖视示 意图。
主要组件符号说明
IO铝制电池壳 ll切削沟20 20a电池罐
21容置空间
22结合缘
23电池盖
24螺丝
30 30a作用凹槽
31槽口
32作动部位
33裂缝
40电芯
50非水电解液
60防漏垫片
70瓦斯气体
具体实施方式
关于本发明为达成上述目的，所采用的技术、手段及功效，现举一较佳可行实 施例并配合图式详细说明如后，首先，请配合参阅图2、 3、 4所示，本发明实施例 所提供的塑料电池罐的安全结构，主要是在一电池罐的内部预先成型有至少一个作 用凹槽所构成的，其中
该电池罐20是以塑料一体制设成型的圆形电池罐，该圆形电池罐20内成型为具 有一开口的容置空间21,而得以将电芯40、防漏垫片60及非水电解液50等电池构件 的容置及设置，自该开口置入电池罐20内，在开口的端缘并凸设成型有一结合缘22， 而得以将一电池盖23封闭该开口，并透过螺丝24穿锁设该电池盖23与结合缘22，使 电池罐20的容置空间21成为密闭状态；
本发明特别在该电池罐20容置空间21的内部壁面，预设成型有至少一个作用凹 槽30，该作用凹槽30的槽口31朝向电池罐20内部，且该作用凹槽30的底部与电池罐 20的外部壁面之间，成型为该电池罐20整体壁面厚度最薄的一作动部位32。
当该电池因异常因素(包括:过度充电、极片短路、过载等)，导致非水电解液被
剧烈分解成高压瓦斯气体时，该作动部位可朝电池罐径向外部大幅度的鼓起，并逐 渐变薄形成有一裂缝，而将压力瓦斯自该裂缝释出。
以上所述即为本发明电池罐的安全结构型态及制设的关系位置，本发明以塑料 构成电池罐，并在电池罐的内壁预先成型有作用凹槽，在电池罐内部压力超出设定 值时，该作用凹槽的作动部位以先鼓起变薄后再破裂一裂缝释压的流程，保护电池 不会在瞬间爆裂，而得以在安全的状态下释除内部压力，现将其作动状态详细说明 如下-
请复参阅图2、 3、 4所示，本发明特别以塑料一体制设成型一电池罐20，并于 该电池罐20的内部壁面设有数个作用凹槽30,并于作用凹槽30的底部与电池罐20的 外部壁面之间，形成一电池罐20壁面最薄的一作动部位32，而该作用凹槽30的设置 数量，得以电池罐20的实际尺寸作考虑，以一般直径20公分以内的圆形电池罐20为 例，可于圆形电池罐20的内部壁面轴向设有四个作用凹槽30，且该各个作用凹槽30 之间以平均相等距配置。
藉此，请参阅图4、 5、 6所示，当该电池因异常因素，导致非水电解液被被剧 烈分解成高压瓦斯气体70时，该气体压力会自该电池罐20内部向外膨胀，值得注意 的是，该电池内部异常的发生点，可能仅位于电池罐20内部的某一单侧面，而电池 罐20该侧内部壁面所直接承受的压力值最高，距离压力高点最近的该作用凹槽30会 因受力而导致作动部位32瞬间鼓起，该电池罐20是采用塑料所制成，该电池罐20壁 面具有塑料材料的绕性，因此该瞬间鼓起的作动部位32并不会马上破裂，而会将时 间延长到作动部位32的壁面厚度少于零时，才有一细微的裂缝33,此时电池内的瓦 斯气体70会自该裂缝33释出。
附带一提的是，本发明以塑料制设成型电池罐，相较于传统的铝罐电池，塑料 电池罐更有助于通过电池的摔落试验。
值得注意的是，请参阅图4所示，本发明中该作用凹槽30，是为截面呈「V」字 型的结构，且该作用凹槽30的槽口31方向是朝向该电池罐20内部，当异常的气体压 力朝该电池罐20的内部壁面施压时，该作用凹槽30的槽口31方向恰与气体压力的方 向相对，可汇集压力而有助于被施力，并促使壁面最薄的该作动部位32顺利朝电池 径向外部鼓起，最终并破裂形成一裂缝33，进而达成安全释压，由此可见该槽口31 的朝向电池罐20内部非常重要。
再者，该作用凹槽30的开设位置，将会是电池罐20内瓦斯气体40的释出位置， 透过本发明的结构设计，该作用凹槽30的位置可被安排位于预定的适当位置，藉使 瓦斯气体70的释出位置可被预期，以避免用电设备的污染、冲击损坏，此外，该作 用凹槽30的开设排列方向，除了可如图7所示朝电池罐20的纵向开设排列，实务上 亦可朝横向排列开设，如图8所示，是同时采用纵向作用凹槽30及横向作用凹槽30a 排列，亦可达到相同的安全释压效果。
此外，本发明的安全结构设计，除了可适合作为圆形电池罐的安全释压结构之 外，亦可适用作为角形电池罐的安全释压，请参阅图9所示，此为将本发明的作用
凹槽30及作动部位32成型于角形电池罐20a状态示意图，请参阅图10所示，此为前 述角形电池20a的作动部位32鼓起后破裂释压状态示意图。
经过以上的说明可知，本发明主要是于电池罐内部壁面开设有至少一个的作用 凹槽，藉由塑料制电池罐具有材料绕性的特点，使电池罐内部气体压力异常上升时， 该作用凹槽底部的作动部位可瞬间顺利朝外鼓起，并逐渐变薄而破裂释压，换言之， 该电池罐的安全释压原理是透过塑料的绕性鼓起，而使异常气体压力上升的强烈冲 击力先被缓沖后再释出。
权利要求
1.一种塑料电池罐的安全结构，所述电池罐是以塑料一体制设成型，所述电池罐内成型有一具有开口的容置空间，而得以将电极板及电解液，自开口置入电池罐内，并以一电池盖封闭该开口，使电池罐的容置空间成为密闭状态，其特征在于所述电池罐在容置空间的内部壁面预先成型有至少一个作用凹槽，该作用凹槽的槽口朝向电池罐内部，且该作用凹槽的底部与电池罐的外部壁面之间，形成为该电池罐整体壁面厚度最薄的一作动部位，该作动部位在该电池罐内部气体压力异常超出时，可朝电池罐径向外部大幅度的鼓起，并逐渐变薄形成有一裂缝，将压力气体自该裂缝释出。
2. 根据权利要求1所述的塑料电池罐的安全结构，其特征在于，所述作用凹槽，是为 截面呈「V」字型的结构，且所述作用凹槽的所述槽口方向是朝向所述电池罐内部。
3. 根据权利要求l所述的塑料电池罐的安全结构，其特征在于，所述作用凹槽的开 设排列方向为纵向开设。
4. 根据权利要求l所述的塑料电池罐的安全结构，其特征在于，所述作用凹槽的开 设排列方向为纵向及横向开设。
全文摘要
一种塑料电池罐的安全结构，本发明特别以塑料一体制设成型一电池罐，并于该电池罐的内部壁面设有至少一个作用凹槽，该作用凹槽的槽口朝向电池罐内部，该槽口朝向内部的型态可有助于压力汇集，该作用凹槽的底部成型为电池罐整体壁面厚度最薄的作动部位，当该电池因异常因素而导致内部气体压力升高时，距离压力高点最近的作用凹槽会因受力而瞬间大幅度鼓起，该电池罐壁面具有塑料材料的绕性，鼓起的作动部位壁面并不会马上破裂，而是直至壁面厚度变薄且少于零时才会形成有一裂缝，并将压力气体自该裂缝安全释出。
文档编号H01M2/12GK101202334SQ20061016720
公开日2008年6月18日 申请日期2006年12月13日 优先权日2006年12月13日
发明者伍必翔 申请人:伍必翔