一种防电池撞爆法与去爆电池的制作方法

本发明属于电能储能技术领域，具体说，涉及电储能器所包含的电池、电容器安全技术，是一种如何防止电储能器中内含电极结构的电池、电容器等电储能器在被可导电的锐器穿刺或钝器撞击挤压时发生爆炸的方法以及按此法制造的去爆电池技术。

背景技术：

在说明本申请的背景技术之前说明一下本申请的名称问题：因“电池”一词比“电储能器”一词常见，所以本申请的名称中只表明了防电池撞击爆炸法与去爆电池。但实际应用中，不少用电器所采用的电源就是电容器，尤其是在激光应用领域里采用电力电容器是很普遍的，但大众对“电力电容器”没有对“电池”那么熟悉。现实中“电力电容器”被撞时与同等容量的电池被撞时产生的破坏力近似相等，因此，对于电力电容器而言，同样要采取防撞防爆措施。

众所周知，环保意识、节能减排的低碳生活方式逐渐深入人心，对大气的清洁度要求逐渐增高，人们采用电力驱动的电动汽车的数量越来越大。

然而，电动汽车是需要使用电池的，并且开动电动汽车是要参与社会交通活动的，并且不是某一辆电动汽车在道路上行驶，而是许许多多辆电动汽车都在参与社会交通活动——多辆电动汽车同时在某一条道路上行驶。多辆电动汽车同时在同一条道路上行驶就存在发生碰撞的可能，也就是说，电动汽车的电池是在被撞击的可能性很高的运动状态下工作的，尤其是电池受到可导电的锐器的穿透撞击或受到钝器的挤压撞击时造成电池内部正负电极短路而发生爆炸的可能性很大。这类电动汽车电池爆炸、手机电池爆炸事件已经造成了多起惨案。因此，电池的安全性能已经不是个别事件的问题，而是成为一个普遍要求电池安全性能必须迅速提高的问题了。

为了提高电池的安全性能，人们对电池的安全性做出了许多努力，但是，就电池的安全性而言至今提高不明显。究其原因，其中电池安全性检验标准太宽松、不客观、不实际就是最主要的原因之一。譬如，某电池生产厂家关于电池的检验厂标中最主要的安全性的关键检验条件是：

a.电池外形的撞击形变度为小于30％；

b.采用可导电的锐器穿透形式的电池安全性检测，尚未采用钝器撞击挤压形式的电池安全性检测(有些厂标中对电池钝器撞击挤压形式的安全性有限值红线的要求)。

所谓电池检验厂标应该是所限定的产品产生中各级标准中基层标准，也是最严格的标准。但是该厂的电池检验厂标中条件与检验方式是不科学不合理不安全的：

第一，如何确保电动汽车动力电池在万众使用过程中，电动汽车动力电池被撞击后的形变量必须小于30％？如果不能确保“形变量必须小于30％”，则意味着动力电池被撞击后的形变量万一大于30％，该电池仍然要爆炸，且是正常的？当电池被撞后“形变量大于30％”时，电池爆炸了仍然是“达标”产品吗？

第二，人们所采用的电池安全测试只能被“可导电的锐器穿透方式”的撞击， 为何不考虑世间还存在“钝器挤压方式”的撞击？这样的假定测试条件是不全面的。总之，如此安全性能的汽车动力电池是对使用者的安全是没有负到应有责任的。因此，电池的安全性能测试标准还要大幅提高，必须要加上“钝器挤压方式”的撞击测试条件和电池被任何方式的撞击后彻底穿透或者彻底挤压形变量达到100％的撞击测试条件。只有通过了如此检测条件的检测才能以合格品质的产品出厂。否则，出厂的电池得不到安全保障保，则不能成为商品。

现有电动汽车的动力电池极少配备了电池碰撞时瞬间启动有效的释能系统，在碰撞过程结束后，形变的电池内部仍然储藏了若干电能，仍然存在延缓一段不确定的时间之后再爆炸的可能。

技术实现要素：

本发明的目的在于就是针对上述的问题提出一种防止电池、电容器等内含正负电极的电储能器无论是被可导电的锐器穿透撞击还是被钝器挤压撞击均不能造成其极间短路之方法，以及可以按此方法设计与制造的去爆电池、去爆电容器等去爆电储能器。

为了达到上述目的，本发明中制定的解决方案是根据机械原理和电气原理以及电气材料和电气材料在不同结构所体现出来的性质和规律来设计的，该方案中含有防止电储能器中包括其内含电极结构的电池、电容器受撞压形变而引起正负电极短路、爆炸的方法之采用将用作电极板的小块极板导体电气连接成大电极板之方法，与在电储能器的正负电极板之间设有隔离物的电气性能受撞压形变的瞬间从导电状态变成绝缘状态的隔离物之方法一起共同构成的电储能器防爆方法，该法由六个措施构成，表述如下：

措施一，将电极化大为小、连小成大；将通常整块形式的电极板换成采用导体将小块极板导体电气连接成电池、电容器需要的大导体充当电极板的方法；

措施二，打磨电极板的棱角；用于连接成大电极板的所有小块极板导体不受几何形状的限制，但所有小块极板导体的边缘全部要磨圆，不允许锋利的棱角存在；

措施三，保证电极板上非导电区的绝缘性能；构成大电极的每一个小块极板导体的周边侧面之表面是不允许导电的工艺部分，其表面紧密地覆盖的绝缘物由具有符合设计要求的机械强度和耐酸耐碱耐温的塑性绝缘材料充当；

措施四，确保电极板上导电区的导电性能；每一个小块极板导体除了周边侧面之表面被绝缘物覆盖之外，其上两个大平面是必须导电的工艺部分，要求该大平面与电解液有充分良好地电气接触，而不允许绝缘物以紧密方式的覆盖于该大平面；

措施五，在电储能器的正负电极之间设置采用可塑性绝缘材料制成的隔离物；

措施六，在电储能器的安全距离之外设置快速释能系统；

按照上述各条措施所设计的去爆电池和去爆电容器之去爆电储能器无论遭受到可导电的锐器穿透撞击还是遭受到钝器挤压撞击都不允许也不会发生爆炸，其特征是，采用电储能器所必须遵守的各项技术要求的、表面设有绝缘层的导电截面适度 的导体将符合电储能器所必须遵守的各项技术要求的合适几何形状和大小的小块极板导体电气连接成整体形式的电极极板之方法，将置于电储能器壳体内的电极无论是正极还是负极均由连接导体电气连接小块极板导体而构成，在小块极板导体的周边侧面之表面均由绝缘材料构成的边缘绝缘层所紧密覆盖，在小块极板导体上的两个大平面部分均不允许存在绝缘物以紧密方式的覆盖，该两个大平面都是小块极板导体的导电面，并在小块极板导体的周边侧面电气连接着连接导体，通过连接导体可以将小块极板导体电气连接成电池、电容器所需要大小的电极；在正负电极之间按照电极导电面相向的空间里安装有极间绝缘物，极间绝缘物是一种在电储能器未受撞压而变形之前，不阻碍正负电极之间的正常导电，但只要当电储能器受撞压而形变，可塑隔离物瞬间变形、延展响应而在正负电极可能短路之前实施电气封锁导电通道并紧密地覆盖在电极的导电区上，杜绝正负电极之间短路的可能，实现由不阻碍正负电极的正常导电状态快速变成阻断电储能器内部正负极之间短路电流的绝缘状态之隔离物；极间绝缘物可以采用由多个高低不等的“工”字形的上中下分层且以周期性间隔而连续的“工字形绝缘物”所构成的柔软的轮廓线近似于板状的可塑隔离物，也可以采用弥散小孔的多孔结构的绝缘材料制成的柔软的轮廓线近似于板状的可塑隔离物；当电池、电容器受撞压形变达设定值时，能快速启动自动渐强释能系统由受撞压形成初始形变开始时瞬间自动接通放电电流逐渐加大的电路担当。

为了达到上述目的，本发明采用电储能器结构中必须遵守的各项技术要求、外表面设有绝缘层的导电截面适度和机械强度适度的导体充当连接导体，连接导体的两端分别与两块不同的小块极板导体侧面实施电气连接且对其所有侧面全部紧密地覆盖边缘绝缘层，小块极板导体的大小与几何形状均无限制，允许它们之间存在可以接受的面积差异，且其两个大平面均为导电面，在导电面上除了小块极板导体的周边侧面紧密地覆盖着边缘绝缘层之外，两个大平面全部为导电区，且要求具有良好的导电性能。

为了达到上述目的，本发明要求小块极板导体的机械强度要比连接导体的机械强度大，以至于受到可导电的锐器的穿透撞击时必须先于小块极板导体断裂来尽量保护小块极板导体免遭破损、变形或位移。

为了达到上述目的，本发明采用的电储能器内部的电极极板之间插装极间绝缘物，插装的极间绝缘物将保持电储能器在撞压前后正负电极电气性能可变性不变而体现正负电极之间的隔空功能。

为了达到上述目的，本发明采用的极间绝缘物由具有符合设计要求的机械强度和耐酸耐碱耐温的可塑性绝缘材料制成饼状的绝缘饼在相同材料制成的l绝缘杆、w绝缘杆和h绝缘杆的连接下构成的工字形绝缘物，l绝缘杆、w绝缘杆和h绝缘杆组合连接后形成的体积大小取决于正负电极电气性能要求的极间距离，和小块极板导 体组成的导电区面积大小相匹配。

为了达到上述目的，当本发明中所采用的当电储能器的正负电极固定在电池壳内之后，再将极间绝缘物紧配合地压装于正负电极之间，从安装在电池内部正负电极之间的极间绝缘物的大平面的法线方向看进去，工字形绝缘物所构成的可塑隔离物覆盖小块极板导体上的全部导电区，以至于当受到钝器的撞击挤压时，极间绝缘物必须迅速受压形变封锁工字形绝缘物所构成的可塑隔离物中所有预设的导电通道，并延展扩大其覆盖面积而将小块极板导体上的导电区全部紧密覆盖，此时极间绝缘物中绝缘物的绝缘性能阻断电储能器内部正负电极之间的短路电流。

为了达到上述目的，当本发明中所采用的电储能器受撞压形变达设定值时，即快速启动自动渐强释能系统中的放电电路由控制器、放电电阻组、急冷冷却剂和壳体所组成，其中放电电阻组中的电阻是按控制电路的指令逐个依次并入放电电路，使得放电的开始阶段，放电电阻阻值最大，然后随着放电电阻的逐个并入电路，放电电阻组的等效阻值逐步降低，产生对应的放电电流则会被放电电阻组所限流而不会瞬间快速上升、造成瞬间过热而致使电池爆炸的恶果。

为了达到上述目的，本发明中采用的快速释能系统是将外表装有散热片的放电电阻所构成的放电电阻组置于盛有快速冷却剂的箱体内，箱盖上设有气孔。

与当前市场所销售和人们正在运用的电池，尤其是电动汽车的动力电池相比，推广应用本发明的方法与去爆电池，对国家和电池使用者的有益效果就是在任何形式的撞击下都不会爆炸的安全电池(内部含有正负电极的电池和电容器种种电能储能器的简称)，有利于使用者的生命安全，有利于推广应用电动汽车，有利于节能减排，有利于环境保护，具有很多现有电池不具备的技术先进点和经济点。

说明书附图说明

说明书附图是根据本发明装置的结构及其体现的工作原理之示意图，并非实际施工的加工图和装配图。

附图1是电储能器去掉外壳后其内部的电极极板的结构示意图，它图示了小块极板导体通过连接导体电气连接成电池所需要的电极板的连接技术特征。

附图2是电储能器去掉外壳后其内部的电极之间绝缘物的结构示意图，它图示了极间绝缘物中绝缘饼与l绝缘杆和w绝缘杆的连接技术特征。

附图3是电储能器去掉外壳后其内部的正负电极与极间隔离物安装位置示意图，它图示了正负电极与其间的隔离物安装位置的技术特征。

具体技术措施

措施一，电储能器内部所安装的电极板不再设计成传统的整板完整平面的结构，而是制成由若干周边侧面用耐酸耐碱耐温的可塑性绝缘材料紧密覆盖的小块极板导体由合适的导线电气连接成一个导电面积满足需要的电极板。

措施二，在电储能器的正负电极之间设置采用可塑性绝缘材料制成的隔离物。

措施三，在电储能器的安全距离之外设置快速释能系统。

附图1描述了按照防电池撞爆法设计的电储能器内部的电极板的构成技术特征。所依该法设计的去爆电池、去爆电容器无论遭受到可导电的锐器穿透撞击还是遭受到钝器挤压撞击都不允许也不会发生爆炸，它们采用电池、电容器所必须遵守的各项技术要求的、表面设有绝缘层的导电截面适度的导体将符合电池、电容器所必须遵守的各项技术要求的合适几何形状和大小的小块极板导体(1)电气连接成整体形式的电极极板之方法，将置于电储能器壳体内的电极无论是正极还是负极均由连接导体电气连接小块极板导体而构成，在小块极板导体(1)的周边侧面之表面均由绝缘材料构成的边缘绝缘层(4)所紧密覆盖，在小块极板导体(1)上的两个大平面部分均不允许存在绝缘物以紧密方式的覆盖，该两个大平面都是小块极板导体(1)的导电面(3)，并在小块极板导体(1)的周边侧面电气连接着连接导体(2)，通过连接导体(2)可以将小块极板导体(1)电气连接成电池、电容器所需要大小的电极；在正负电极之间按照电极导电面相向的空间里安装有极间绝缘物(5)，极间绝缘物(5)是一种在电储能器未受撞压而变形之前，不阻碍正负电极之间的正常导电，但只要当电储能器受撞压而形变，可塑隔离物瞬间变形、延展响应而在正负电极可能短路之前实施电气封锁导电通道并紧密地覆盖在电极的导电区上，杜绝极间短路的可能，实现由不阻碍正负电极的正常导电状态快速变成阻断电储能器内部正负极之间短路电流的绝缘状态之隔离物；极间绝缘物(5)可以采用由多个高低不等的“工”字形的上中下分层存在周期性间隔而连续的“工字形绝缘物”所构成的柔软的轮廓线近似于板状的可塑隔离物，也可以采用弥散小孔的多孔结构的绝缘材料制成的柔软的轮廓线近似于板状的可塑隔离物；当电池、电容器受撞压形变达设定值时，能快速启动自动渐强释能系统由受撞压形成初始形变开始时瞬间自动接通放电电流逐渐加大的电路担当。

并采用电储能器结构中必须遵守的各项技术要求、外表面设有绝缘层的导电截面适度和机械强度适度的导体充当连接导体(2)，连接导体(2)的两端分别与两块不同的小块极板导体(1)侧面实施电气连接且对其所有侧面全部紧密地覆盖边缘绝缘层(4)，小块极板导体(1)的大小与几何形状均无限制，允许它们之间存在可以接受的面积差异，且其两个大平面均为导电面(3)，在导电面(3)上除了小块极板导体(1)的周边侧面紧密地覆盖着边缘绝缘层(4)之外，两个大平面全部为导电区，且要求具有良好的导电性能。

以及小块极板导体(1)的机械强度要比连接导体(2)的机械强度大，以至于受到可导电的锐器的穿透撞击时必须先于小块极板导体(1)断裂来尽量保护小块极板导体(1)免遭破损、变形或位移。

附图2描述了按照防电池撞炸法设计的可塑隔离物的构成技术特征。电储能器内部的电极极板之间插装极间绝缘物(5)，插装的极间绝缘物(5)将保持电储能器在撞压前后正负电极电气性能可变性不变而体现正负电极之间的隔空功能。

以及极间绝缘物(5)由具有符合设计要求的机械强度和耐酸耐碱耐温的可塑性 绝缘材料制成饼状的绝缘饼(5.1)在相同材料制成的l绝缘杆(5.2)、w绝缘杆(5.3)和h绝缘杆(5.4)的连接下构成的工字形绝缘物，l绝缘杆(5.2)、w绝缘杆(5.3)和h绝缘杆(5.4)组合连接后形成的体积大小取决于正负电极电气性能要求的极间距离，和小块极板导体(1)组成的导电区面积大小相匹配。

附图3描绘了按照防电池撞炸法设计的电池内部的电极板与可塑隔离物安装位置的技术特征。当电储能器的正负电极固定在电池壳内之后，再将极间绝缘物(5)紧配合地压装于正负电极之间，从安装在电池内部正负电极之间的极间绝缘物(5)的大平面的法线方向看进去，工字形绝缘物所构成的可塑隔离物覆盖小块极板导体(1)上的全部导电区，以至于当受到钝器的撞击挤压时，极间绝缘物(5)必须迅速受压形变封锁工字形绝缘物所构成的可塑隔离物中所有预设的导电通道，并延展扩大其覆盖面积而将小块极板导体(1)上的导电区全部紧密覆盖，此时极间绝缘物(5)中绝缘物的绝缘性能阻断电储能器内部正负电极之间的短路电流。

另外，当电储能器受撞压形变达设定值时，即快速启动自动渐强释能系统中的放电电路由控制器、放电电阻组、急冷冷却剂和壳体所组成，其中放电电阻组中的电阻是按控制电路的指令逐个依次并入放电电路，使得放电的开始阶段，放电电阻阻值最大，然后随着放电电阻的逐个并入电路，放电电阻组的等效阻值逐步降低，产生对应的放电电流则会被放电电阻组所限流而不会瞬间快速上升、造成瞬间过热而致使电池爆炸的恶果。

以及将外表装有散热片的放电电阻所构成的放电电阻组置于盛有快速冷却剂的箱体内，箱盖上设有气孔。

本发明的主要原理

本发明专利技术就是机械原理和电气原理以及电气材料和电气材料在不同结构所体现出来的性质与规律的综合运用。

本发明的主要功能

本发明具有当电储能器的正负电极板之间所设置的隔离物之电气性能受撞压形变的瞬间从导电状态变成绝缘状态的电气性能之功能。基于隔离物电气性能可变功能而令电储能器具有受撞压形变而避免正负电极短路而爆炸的功能——电储能器去爆之功能。