电池防爆结构的制作方法

1.本技术涉及电池安全防护技术领域，更具体地说，是涉及一种电池防爆结构。


背景技术：

2.锂离子电池具有能量密度高，循环寿命长，绿色环保等优点，因此被广泛应用于穿戴、数码、储能以及动力等领域。电池安全问题一直备受关注，对于穿戴类产品而言，电池安全的重要性显得尤为突出。为了保证电池安全，电池制造商采取了众多安全措施。最常见措施为在电池上刻蚀防爆线，但是目前厂商防爆线规格和尺寸各不相同，电池泄压压力也是未知的，部分产品电池防爆线在热失控发生时无法打开的现象，没有精确地防爆线刻蚀方案。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种电池防爆结构，解决现有技术中存在的电池防爆线在热失控发生时无法打开的技术问题。
4.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种电池防爆结构，其特征在于，包括：
5.壳体，所述壳体内部用于容纳电芯；以及
6.防爆线，所述防爆线设于所述壳体的内表面和/或外表面，所述防爆线为开设于所述壳体表面的凹槽，所述凹槽为在壳体表面延伸的线条形槽体，所述防爆线所在的面为开设面，所述开设面为圆形或正多边形或长方形，所述开设面具有中心点，所述防爆线经过所述开设面的中心点，所述防爆线的开设深度为壳体厚度的40％-80％。
7.在其中一个实施例中，所述防爆线的开设深度为壳体厚度的70％。
8.在其中一个实施例中，所述防爆线在壳体表面延伸形成圆弧形，所述凹槽的宽度从槽底到槽口逐渐变大。
9.在其中一个实施例中，所述防爆线所对应的圆心角为150
°‑
240
°
。
10.在其中一个实施例中，所述防爆线所对应的圆心角为180
°
。
11.在其中一个实施例中，所述防爆线为两条，两条所述防爆线相切，且切点为所述中心点。
12.在其中一个实施例中，所述中心点为两条防爆线在长度方向上的中点。
13.在其中一个实施例中，所述防爆线所在圆的半径为2.0mm-3.5mm。
14.在其中一个实施例中，所述防爆线所在圆的半径为3.5mm。
15.在其中一个实施例中，在所述壳体上还设有加强筋，所述加强筋设于所述开设面上，所述加强筋在所述开设面上的布设延伸形状与所述防爆线在所述开设面上的布设延伸形状相适配，所述加强筋与所述防爆线的距离为0.1mm-2mm，所述加强筋为壳体经过冲压形成的一侧凸出，另一侧凹陷的阶梯结构。
16.本技术提供的电池防爆结构的有益效果在于，本防爆结构设置了防爆线，其中防
爆线的具体设置深度占壳体厚度的40％-80％，在此深度占比范围内，能够保证防爆线起到先于壳体裂开，避免壳体发生爆炸，起到提前泄压的作用，如果占比小于40％，则防爆线强度较大，不会轻易裂开，这样不能起到泄压效果，当占比大于80％，则在运输等的过程中由于碰撞等因素可能会导致防爆线裂开，此时也不符合使用要求，所以本技术提供的防爆线深度占壳体厚度的40％-80％属于较理想的范围，能够有效地保证防爆线提前裂开泄压的效果，防止发生电池爆炸的事故，并且防爆线经过开设面的中心点，能够在一定程度上降低防爆线的强度，使其易于裂开。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本技术实施例提供的电池防爆结构的壳体的结构示意图；
19.图2为本技术实施例提供的电池防爆结构中防爆线和加强筋设置形式的结构示意图；
20.图3为图2沿a-a向的局部剖视结构示意图；
21.图4为本技术另一实施例提供的防爆线设置形式的结构示意图；
22.图5为本技术又一实施例提供的防爆线设置形式的结构示意图；
23.图6为本技术再一实施例提供的防爆线设置形式的结构示意图；
24.图7为防爆线深度与壳体厚度的比例与泄压压力的关系图；
25.图8为防爆线所对应圆心角度数与泄压压力的关系图；
26.图9为防爆线所在圆的半径与泄压压力的关系图。
27.图中，1、壳体；2、防爆线；3、加强筋；4、中心点；5、上盖；6、下盖；7、侧壁。
具体实施方式
28.为了使本技术所要解决的技术问题、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，对本技术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技术，并不用于限定本技术。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
30.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
31.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指
示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
32.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
33.请参阅图1、图2、图3，本技术提供了一个电池防爆结构的具体实施例，包括壳体1、防爆线2；本技术的电池可以为锂电池、钠电池、锌电池。
34.其中，壳体1是具有内腔的一个结构，其内腔用于容纳电芯；壳体1的作用在用于容纳电芯，从而对电芯进行保护，壳体1的内腔是一个相对密闭的空间，能够防止外界对电芯的工作环境造成影响，同时当电芯热失控且膨胀的时候，壳体1还能够承受一定的压力；
35.壳体1可以采用的材质根据具体的需要选择，可以为钢壳、铝塑膜壳、铝合金壳、铝壳等等，可根据其需要承受的压力强度选择抗压不同的材质。
36.为了防止壳体1在超出极限承压强度之后发生爆炸，所以本技术设置了防爆线2，防爆线2可以设置在壳体1的内表面和/或外表面，一般为了便于设置，通常将防爆线2设置在壳体1的外表面。
37.防爆线2为开设于所述壳体1表面的凹槽，所述凹槽为在壳体1表面延伸的线条形槽体，所述防爆线2所在的面为开设面，所述开设面为圆形或正多边形或长方形，所述开设面具有中心点4，所述防爆线2经过所述开设面的中心点4，所述防爆线2的开设深度为壳体1厚度的40％-80％。
38.具体地，防爆线2为刻蚀在壳体1表面的具有一定深度的凹槽，并且此凹槽沿着壳体1的表面延伸，形成线条形状的槽体，称为线条形槽体，所以称之为防爆线2，由于凹槽具有一定的深度，所以相对降低了壳体1的厚度，降低了壳体1的强度，能够先于壳体1产生破裂，从而达到泄压的效果。
39.所谓线条形槽体，即凹槽是沿着线条形进行长度的延伸的。
40.本实施例采用的壳体1是至少一个面为圆形或者正多边形或长方形，该面为开设面，该面具有中心点4。
41.当开设面为圆形时，中心点4为圆心点，当开设面为长方形时，中心点4为两个对角线的交点，当开设面为正多边形时，中心点4为内切圆或外切圆的圆心。所以中心点4可以定义为与开设面的各个边的垂直距离相等(当为圆形时则该距离为半径的长度)或与开设面各个端角的连线距离相等的点。
42.中心点4距离壳体1的折角处较远，强度相对较低，并且将防爆线2经过此中心点4，则进一步降低了此处壳体1的强度，有利于破裂和泄压，而本实施例提供的防爆线2的开设深度为壳体1厚度的40％-80％是基于防爆线2经过中心点4的情况下而对应设置的。
43.具体地，本实施例提供的壳体1可以是圆柱形，优选为圆柱形，还可以为截面为多边形的柱状结构，例如为异形电池、长方体形状，若为异形电池，则需至少有一个面具有所述中心点4。
44.如图1-图3，本实施例优选壳体为圆柱形，当为圆柱形时，其包括上盖5、侧壁7和下
盖6。其中侧壁7和下盖6为一体结构，是通过钢材冲压得到的。上盖5和侧壁7之间的连接方式可以是激光焊接，也可以通过机械铆合连接。防爆线一般在上盖5或下盖6，便于泄压。
45.所以，本技术提供的电池防爆结构的有益效果在于，本防爆结构设置了防爆线2，其中防爆线2的具体设置深度占壳体1厚度的40％-80％，在此深度占比范围内，能够保证防爆线2起到先于壳体1裂开，避免壳体1发生爆炸，起到提前泄压的作用，如果占比小于40％，则防爆线2强度较大，不会轻易裂开，这样不能起到泄压效果，当占比大于80％，则在达不到泄压压力或者运输等的过程中由于碰撞等因素可能会导致防爆线2裂开，此时也不符合使用要求，所以本技术提供的防爆线2深度占壳体1厚度的40％-80％属于较理想的范围，能够有效地保证防爆线2提前裂开泄压的效果，防止发生电池爆炸的事故，并且防爆线2经过开设面的中心点4，能够在一定程度上降低防爆线2的强度，使其易于裂开。
46.作为本实施例提供的电池防爆结构的优选实施方式，防爆线2的开设深度为壳体1厚度的70％。
47.本实施方式提供了优选的开设深度占比，具体为70％，即防爆线2的深度为壳体1整体厚度的70％，在此占比值之下，既能够保证在一定压力下能够裂开，又能够保证在日常碰撞下不会裂开，效果较好。
48.如图7所示，为在影响泄压压力的其它参数固定的条件下(例如壳体材质、强度、防爆线布线等)，防爆线2泄压压力与深度占比的关系图，从图7中可知，当大于80％的时候，则泄压压力明显降低，此时不实用，因为壳体1内部压力稍微增大，则会产生防爆线2的破裂，除非壳体1采用强度特别大的材质，造成成本增加，所以一定要低于80％，随着占比降低，泄压压力会增大，但是不能过低，要大于40％，如果小于40％，则泄压压力过大，不能够实现很好的泄压，要想实现较好的泄压势必要改变其它参数条件，例如必须将壳体1的强度大大降低，此种方式并不实用易造成壳体1的碰撞损坏，所以本实施例选择的40％-80％属于较理想的范围。所以本实施例提供的40％-80％是满足常规设置的最佳选择。
49.所以需要说明的是，图7中y轴显示的泄压压力值并不是固定的，当其它参数改变时，例如壳体1强度变大或防爆线2布线减少，则泄压压力对应升高，强度变小防爆线2布线增加，则对应泄压压力降低，可根据具体需要选择适合材质适合强度的壳体1等，图7中仅仅是为了显示深度占比与泄压压力的之间的变化关系趋势。为了保证泄压效果,又不会使泄压压力过小，所以本实施例采用防爆线2深度占壳体1厚度的40％-80％，优选为70％。
50.如图2和图3，作为本实施例提供的电池防爆结构的优选实施方式，防爆线2在壳体1表面延伸形成圆弧形，所述凹槽的宽度从槽底到槽口逐渐变大。
51.具体地，防爆线2在壳体1表面延伸，优选为可延伸成圆弧形，因为在同样面积的情况下，圆弧形的所能达到的长度较大，反过来讲就是在防爆线2长度一定的情况下，选择圆弧形所占用的面积较小。
52.再者，凹槽的宽度从槽底到槽口逐渐变大，具体可以截面形状为u形或者v形的槽体，由于口大底小，降低了撕裂时的应力，使其易于裂开。
53.进一步地，本实施例还提供了当防爆线2为圆弧形时，所述防爆线2所对应的圆心角优选为150
°‑
240
°
。其中优选为180
°
。
54.具体地，本实施例选择圆心角为150
°‑
240
°
，如图8所示，防爆线2泄压压力与圆心角的对应关系为，180度时泄压压力最小，从180度到300度，泄压压力逐渐上升，从150度到
180度时泄压压力逐渐降低。所以150
°‑
240
°
时泄压压力较小，能够进一步地保证泄压效果，使防爆线2容易裂开。
55.同样，图8中y轴显示的泄压压力值并不是固定的，当影响泄压压力的其它参数改变时，其也会对应上升或者下降，例如当圆心角采用150
°‑
240
°
时，如果壳体1强度较大，则y轴所对应泄压压力也会随之增大，壳体1强度较小时，则y轴所对应的泄压压力随之减小，可根据需要选择设置其它参数，但是变化趋势不变，所以本实施例选择150
°‑
240
°
。其中优选为180
°
，此时所对应的泄压压力较小，易于防爆线2裂开，保证泄压效果。
56.具体地，本实施例选择圆心角为150
°‑
240
°
的原因还在于，通常常规电池安全期望泄压压力为1.5-2.5mpa，在图8中，其它参数条件例如壳体1强度等选择了常规设置，据图8则可得知本实施例选择的150
°‑
240
°
的圆心角能够使得泄压压力在1.5-2.5mpa范围内，满足常规电池的使用要求。
57.本实施例选择的150
°‑
240
°
是针对使用最为广泛的常规电池、常规设置而言最适用的角度选择。
58.图7和图8分别是显示了深度占比、圆心角与泄压压力的对应关系图，当其它参数条件改变时，其两图中y轴的泄压压力值可对应变化，并且两者均选取了对应泄压压力较低的数值区间，并且在此数值区间内泄压压力又不会过低，效果较好，能够保证泄压效果。需要说明的是图7中40％-80％的深度比所对应的泄压压力不在1.5-2.5mpa范围内，因为影响泄压压力的其它条件如壳体强度可能选择的较大，当其它条件改变时，例如均采用常规设置时，则40％-80％的深度比对应的y轴数值会在1.5-2.5mpa范围内，图7仅体现了变化趋势。
59.如图2，进一步地，本实施例优选采用防爆线2为两条，并且两条所述防爆线2相切，且切点为所述中心点4。
60.具体地，本实施例采用两条防爆线2，进一步降低了壳体1强度，保证了其泄压效果，并且两条防爆线2均采用圆弧形，并且可都采用圆心角为180度的圆弧形，两条防爆线2相切，并且切点位于中心点4，这样使得两个防爆线2均经过中心点4，可进一步地降低泄压压力。
61.需要说明的是，本实施例所采用的所有能够进一步降低泄压压力的实施方式都是能够保证泄压压力在合理区间内的，通常为1.5-2.5mpa，目的是为了能够让其在合理区间保证泄压效果，而不会使泄压压力变得过小，因为过小的话可能在不需要泄压的时候就破裂了，或者由于碰撞即破裂，这些都是不符合要求的。
62.进一步地，中心点4为两条防爆线2在长度方向上的中点。将中心点4设置在防爆线2长度方向上的中点，起到了对称的效果，比较美观，并且使防爆线2能够有效地的处于开设面的居中位置，保证泄压效果。
63.本实施例还提供了防爆线2的另一个优选实施方式，即防爆线2采用圆弧形时圆弧所在圆的半径参数，防爆线2所在圆的半径为2.0mm-3.5mm。优选为3.5mm。
64.与上述圆心角的选择方式相似，如图9所示，本实施例提供了半径与泄压压力所对应的关系图，具体地，其也是在其它参数条件固定的情况下，随着半径的变化，泄压压力的变化图，即随着半径的增大，泄压压力越小，所以本实施方式选择了泄压压力较小的半径为2.0mm-3.5mm，优选为3.5mm，能够保证泄压效果，使防爆线2顺利裂开。
65.同样，如图9，常规电池安全期望泄压压力为1.5-2.5mpa，在其它参数条件例如壳体1强度等选择常规设置的情况下，本实施例选择的2.0mm-3.5mm的半径能够使得泄压压力在1.5-2.5mpa范围内，满足常规电池的使用要求。
66.但是同时考虑到电芯直径限制，半径不能过大，所以将半径选择2.0mm-3.5mm，所以图9中只提供了半径2.0mm-3.5mm时的对应泄压压力值，且在1.5-2.5mpa范围内，如果电芯直径较大，还可选择半径大于3.5mm，但是对应泄压压力需大于1.5mpa。
67.所以本实施例选择的半径为2.0mm-3.5mm，也是针对常规电池、常规设置以及常规电芯尺寸下的最适合的选择长度。
68.需要强调的是，本技术中所提到的影响泄压压力的参数的常规设置在本领域内属于现有技术，例如壳体1厚度、壳体1材质、壳体1的强度等参数，其具有行业标准。例如材质一般可选钢、铝塑膜、铝合金、铝等，一般壳体1厚度都是以毫米或者厘米为单位设置，还有防爆线2布线一般采用一条或几条线属于常规设置，如果将防爆线2无间隙的布满整个壳体1，则属于非常规设置。
69.在非常规设置下，即使防爆线2的深度占比、圆心角以及半径均符合本技术的要求，但是其泄压压力也不能够达到要求，例如在壳体1强度过大，深度占比即使达到90％也降低不了泄压压力、圆心角即使采用180度也降低不了泄压压力、半径再大也降低不了泄压压力；再如，如果壳体1强度过小，即使深度占比小于40％也无法达到泄压压力、即使圆心角远大于或远小于180度也无法达到泄压压力、即使半径再小也无法达到泄压压力，最终使得壳体1易破碎。
70.所以本技术所选择的深度占比、圆心角以及半径为适应常规使用的最合适的选择，具有较好的效果。
71.再者，需要说明的是，本技术中图7、图8以及图9中的关系图，为经过仿真模拟以及试验得到的。
72.另外，本技术还可以采取其它的防爆线2布线形式，具体可以为：
73.防爆线2为具有一定长度的线段形，或采用线段与圆弧的组合布设形式，其具体实施例可以为：一、如图4，采用三个线段的一端均为中心点4且三个线段之间的夹角均为120度；二、如图5，采用两个线段十字交叉的形式，交叉点为中心点4；三、如图6，采用一个半圆弧和一个线段的组合形式，半圆弧与中心点4相切且切点位于弧长的中点，线段的一端经过中心点4。
74.所以本技术可采取的布线形式包括但不限于上述实施例。
75.如图2和图3，作为本实施例提供的优选实施方式，在所述壳体1上还设有加强筋3，加强筋3的设置是为了能够更好的让防爆线2裂开，加强筋3设于开设面上，加强筋3在开设面上的布设延伸形状与所述防爆线2在开设面上的布设延伸形状相适配，并且加强筋3与所述防爆线2的距离为0.1-2mm。
76.具体地，加强筋3处的壳体1更加薄，并且距离防爆线2也比较近，在电池内部产生压力时，加强筋3位置的压强更大，更加有利于附近的防爆线2裂开，起到安全保护作用。
77.加强筋3的形状与防爆线2的形状类似，例如当防爆线2为半圆形的时候，加强筋3也为半圆形，并且与防爆线2延伸方向一致，两者相距仅为0.1-2mm。
78.如图3，加强筋3为壳体1经过冲压形成的一侧凸出，另一侧凹陷的阶梯结构。相当
于经过冲压后此处壳体1产生了错位，错位之后加强筋3与相邻的壳体1连接处的厚度会变薄，具体为图3中l处的厚度相比壳体1厚度变薄。
79.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。