鋰離子電池緩釋壓力安全閥的制作方法
【專利摘要】一種鋰離子電池緩釋壓力安全閥，由凸沿內(nèi)脹管(1)下端脹入脹套(2)，凸沿內(nèi)脹管(1)上端脹入環(huán)扣脹套(7)，下拱釋壓片(5)安裝于凸沿內(nèi)脹管(1)上端由環(huán)扣脹套(7)扣緊，下拱釋壓片(5)壓緊內(nèi)密封圈(4)，向心錐刺管6的向心錐端與下拱釋壓片5相向安裝于環(huán)扣脹套(7)上端內(nèi)圓孔中，凸沿內(nèi)脹管(1)壓緊外密封圈構(gòu)成，下拱釋壓片(5)釋放壓力是一個(gè)緩釋壓力過程，在保證鋰離子電池內(nèi)壓力增高安全性措施同時(shí)，避免了現(xiàn)有的爆破片瞬間爆破，電池內(nèi)部正負(fù)極材料隨著瞬間泄放壓力噴發(fā)而出，導(dǎo)致含有電解液物質(zhì)迅速在空氣中劇烈氧化引發(fā)劇烈燃燒，造成次生災(zāi)害。
【專利說明】鋰離子電池緩釋壓力安全閥

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及鋰離子電池制造領(lǐng)域，特別是鋰離子電池緩釋壓力安全閥。

【背景技術(shù)】
[0002] 動力型鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度大、自放電小等優(yōu)良特性，是我國新 能源的重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目，隨著我國的環(huán)境保護(hù)政不斷加強(qiáng)，電動汽車正在加速推廣應(yīng)用。動力 型鋰電池單體不斷在增大大、能量密度不斷在增高、電動汽車用鋰離子電池使用環(huán)境惡劣， 鋰離子電池意外產(chǎn)氣引起爆炸的可能性及爆炸造成的危害程度也在增大。鋰離子電池的爆 炸多數(shù)是由電池內(nèi)部產(chǎn)氣引起，當(dāng)電池內(nèi)置安全保護(hù)電路失效，過熱、穿刺、擠壓和撞擊等 情況發(fā)生時(shí)，電池內(nèi)部會因高溫產(chǎn)生出大量氣體，而鋰離子電池必須是密封結(jié)構(gòu)，氣體無法 及時(shí)排出電池之外，導(dǎo)致電池內(nèi)部壓力迅速增高，直至引發(fā)爆炸，因此需要在鋰離子電池中 設(shè)置排氣防爆裝置來減少電池的爆炸事故發(fā)生。
[0003] 大多數(shù)動力鋰離子電池都設(shè)有安全閥，但是現(xiàn)有的安全閥都存在一定的缺陷，有 的安全閥中的安全閥膜為聚偏氟乙烯（PVDF)材質(zhì)膜，PVDF材質(zhì)膜比較軟，為了氣密性需要 通過壓緊密封，螺紋鎖緊時(shí)往往造成閥膜起皺，引起電池密封失效，導(dǎo)致漏液現(xiàn)象發(fā)生，有 的安全閥使用的銅膜，銅材質(zhì)延伸率大、耐壓高，易導(dǎo)致過高壓無法爆裂的情況，從而導(dǎo)致 電池爆炸。
[0004] 傳統(tǒng)的安全閥爆破片在鋰離子電池中應(yīng)用有一定的局限性，傳統(tǒng)爆破片結(jié)構(gòu)形式 較多，它是一種靠壓差驅(qū)動的緊急泄壓裝置，主要結(jié)構(gòu)形式有正拱形和反拱形，正拱形爆破 片，爆破片凹面接觸介質(zhì)，凸面處于泄放側(cè)。一般情況下，爆破片在工作壓力下不會產(chǎn)生顯 著的塑性變形。隨著所受壓力及受壓力施壓次數(shù)的增加，在足夠大的交變應(yīng)力下，將產(chǎn)生蠕 變，使拱高變形，爆破片在壓力作用下由于受壓次數(shù)的增加，使爆破片材料疲勞、蠕變。拱高 變形量在受壓過程中的初期增長較快，而后為緩步增長。這是正拱爆破片的時(shí)效效應(yīng)，這種 時(shí)效效應(yīng)給安全起效釋放壓力帶來一定的不確定性。
[0005] 而反拱形爆破片則基本無時(shí)效效應(yīng)。這是因?yàn)檎靶伪破褂脮r(shí)，凹面朝向受 壓側(cè)，超壓時(shí)爆破片受拉伸破壞，其爆破壓力由材料的抗拉強(qiáng)度所決定；反拱形爆破片使用 時(shí)凸面朝向受壓側(cè)，超壓時(shí)爆破片發(fā)生壓縮失穩(wěn)，需要到達(dá)壓力臨界時(shí)翻轉(zhuǎn)反拱形為正拱 形，翻轉(zhuǎn)后沿變形區(qū)域撕裂，反拱帶刀爆破片則由安裝在爆破片凹面的刀刃割裂，其臨界 翻轉(zhuǎn)反拱形為正拱形的壓力閾值，主要與安全閥爆破片材料的彈性模量比有關(guān)。反拱帶刀 爆破片的安全可靠性仍存在一定的不確定，安裝在爆破片凹面的刀刃割裂能否起效，還會 因?yàn)榈度信c爆破片的相對硬度即刀刃的鋒利程度有關(guān)，通常大多數(shù)爆破片的材質(zhì)采用了， 不銹鋼、碳鋼、銅、鎳、鈦、蒙乃爾合金等，這些材質(zhì)都具有較高的硬度，必須保證刀刃的鋒利 足于割破才能起效，反拱帶刀爆破片其刀刃處于爆破片中央，一旦刀刃不足于割破爆破片， 爆破片受到壓力塑性變形，即沿著刀刃兩側(cè)變形，出現(xiàn)此種狀況屬于爆破壓力閾值失效，這 種失效將引發(fā)嚴(yán)重后果。
[0006] 平板型爆破片的爆破閾值是取決于緊固邊界與變形區(qū)域相鄰區(qū)，在緊固失效或 緊固滑移時(shí)，爆破片的受力區(qū)域?qū)l(fā)生改變，通常爆破片安裝緊固措施都是螺紋結(jié)構(gòu)，這 種結(jié)構(gòu)存在人為操作誤差，這是平板型爆破片的可靠性差的一個(gè)主要原因。公開專利 CN202712304U方形動力鋰電池安全閥，采用了銅箔閥膜焊接閥座，銅材質(zhì)延伸率大，隨著多 次電池內(nèi)壓增高引起塑性變形，導(dǎo)致爆破閾值不確定，安全性差。CN20240535U鋰離子電池 安全閥膜，采用圓刻痕技術(shù)，爆破閾值取決于刻痕深淺，CN102306723A鋰離子動力電池安全 閥，防爆基片采用預(yù)切爆破槽，其爆破閾值同樣取決于預(yù)切爆破槽深淺，這兩種爆破槽結(jié)構(gòu) 會因?yàn)榍胁鄣毒呷锌诓町惛淖儼踩崎撝怠?br> [0007] 現(xiàn)有鋰離子電池安全閥存在更為嚴(yán)重缺陷是，爆破片瞬間爆破時(shí)，形成一個(gè)全開 通孔，鋰離子電池內(nèi)部正負(fù)極材料隨著瞬間泄放壓力噴發(fā)而出，這些含有鋰離子電池電解 液物質(zhì)迅速在空氣中劇烈氧化引發(fā)劇烈燃燒，造成次生災(zāi)害。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0008] 本實(shí)用新型的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提出一種鋰離子電池緩釋壓力安全 閥。
[0009] 鋰離子電池緩釋壓力安全閥的原理：下拱釋壓片安裝于安全閥的凸沿內(nèi)脹管上 端，由環(huán)扣脹套扣緊，下拱釋壓片在環(huán)扣脹套扣緊的壓力下，壓緊安裝在下拱釋壓片與凸沿 內(nèi)脹管上端的內(nèi)密封圈，內(nèi)密封圈將電池內(nèi)與電池外隔離密封。下拱釋壓片的上方安裝向 心錐刺管，向心錐刺管的向心錐端與下拱釋壓片相向，固定在環(huán)扣脹套的環(huán)內(nèi)孔中。當(dāng)鋰電 池內(nèi)壓增高時(shí)，下拱釋壓片翻轉(zhuǎn)為上拱，翻轉(zhuǎn)為的上拱下拱釋壓片，其拱高與向心錐刺管相 切，隨著內(nèi)壓增高，拱高增高，向心錐刺管的錐刺將下拱釋壓片刺破，此時(shí)，僅為向心錐刺管 的錐刺尖刺入釋壓片，形成小孔釋放電池內(nèi)的壓力，電池內(nèi)壓力經(jīng)釋放氣體，即迅速減壓， 減壓之后鋰電池不再蓄積壓力引發(fā)危險(xiǎn)，即使向心錐刺管的錐刺尖刺入形成的小孔釋放 電池內(nèi)壓力不足于減低鋰電池內(nèi)壓，釋壓片的拱高將繼續(xù)增高，釋壓片繼續(xù)增高，向心錐刺 管的錐刺尖刺入形成的孔徑受到錐管半徑增大孔也將增大，此時(shí)釋放鋰電池內(nèi)氣體加快， 直至拱高不再受到內(nèi)壓力為止，這種緩釋放鋰電池內(nèi)壓力方式克服了現(xiàn)有爆破片瞬間爆破 時(shí)，鋰離子電池內(nèi)部正負(fù)極材料隨著瞬間泄放壓力噴發(fā)而出缺陷。
[0010] 所述的下拱釋壓片采用鋁材制造。所述的密封圈采用聚四氟乙烯材質(zhì)制造。所述 的向心錐刺管采用不銹鋼、碳素工具鋼或合金工具鋼的一種，優(yōu)選碳素工具鋼制造。
[0011] 實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案
[0012] 凸沿內(nèi)脹管下端脹入脹套，凸沿內(nèi)脹管上端脹入環(huán)扣脹套，下拱釋壓片安裝于凸 沿內(nèi)脹管上端由環(huán)扣脹套扣緊，下拱釋壓片壓緊內(nèi)密封圈，向心錐刺管安裝于環(huán)扣脹套上 端內(nèi)圓孔中，凸沿內(nèi)脹管壓緊外密封圈。向心錐刺管的向心錐端與下拱釋壓片相向固定在 環(huán)扣脹套的環(huán)內(nèi)孔中。下拱釋壓片采用鋁材制造，所述的外密封圈、內(nèi)密封圈采用聚四氟乙 烯材質(zhì)制造，所述的向心錐刺管材質(zhì)是選自不銹鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼其中的一種。
[0013] 本實(shí)用新型的有益效果是，采用了向心錐刺管的錐刺刺破下拱釋壓片釋放壓力是 一個(gè)緩釋壓力過程，在保證鋰離子電池內(nèi)壓力增高安全性措施同時(shí)，避免了現(xiàn)有的爆破片 瞬間爆破時(shí)，鋰離子電池內(nèi)部正負(fù)極材料隨著瞬間泄放壓力噴發(fā)而出，導(dǎo)致含有鋰離子電 池電解液物質(zhì)迅速在空氣中劇烈氧化引發(fā)劇烈燃燒，造成次生災(zāi)害。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是本實(shí)用新型鋰離子電池緩釋壓力安全閥結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，1凸沿內(nèi)脹管、2 脹套、3外密封圈、4內(nèi)密封圈、5下拱釋壓片、6向心錐刺管、7環(huán)扣脹套、8鋰電池殼端板。
[0015] 圖2是向心錐刺管外形圖
[0016] 圖3是圖2的仰視圖
[0017] 圖4是圖2的A-A剖視圖
[0018] 圖5是下拱釋壓片示意圖
[0019] 圖6是下拱釋壓片受鋰離子電池內(nèi)壓變形，拱向上示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 如圖1所示，凸沿內(nèi)脹管1下端脹入脹套2,凸沿內(nèi)脹管1上端脹入環(huán)扣脹套7,下 拱釋壓片5安裝于凸沿內(nèi)脹管1上端由環(huán)扣脹套7扣緊，下拱釋壓片5壓緊內(nèi)密封圈4,向 心錐刺管6的向心錐端與下拱釋壓片5相向安裝于環(huán)扣脹套7上端內(nèi)圓孔中，凸沿內(nèi)脹管 1壓緊外密封圈。
[0021] 所述的下拱釋壓片5采用鋁材制造，所述的外密封圈3、內(nèi)密封圈4采用聚四氟乙 烯材質(zhì)制造，所述的向心錐刺管6材質(zhì)選自不銹鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼其中的一種。
【權(quán)利要求】
1. 一種鋰離子電池緩釋壓力安全閥，由凸沿內(nèi)脹管（1)、脹套（2)、外密封圈（3)、內(nèi)密 封圈（4)、下拱釋壓片（5)、向心錐刺管￠)、環(huán)扣脹套（7)組成，其特征是，凸沿內(nèi)脹管（1) 下端脹入脹套（2)，凸沿內(nèi)脹管（1)上端脹入環(huán)扣脹套（7)，下拱釋壓片（5)安裝于凸沿內(nèi) 脹管⑴上端由環(huán)扣脹套（7)扣緊，下拱釋壓片（5)壓緊內(nèi)密封圈（4)，向心錐刺管（6)的 向心錐端與下拱釋壓片（5)相向安裝于環(huán)扣脹套（7)上端內(nèi)圓孔中，凸沿內(nèi)脹管（1)壓緊 外密封圈。
2. 按權(quán)利要求1所述的鋰離子電池緩釋壓力安全閥，其特征是，下拱釋壓片（5)采用鋁 材制造，所述的外密封圈（3)、內(nèi)密封圈（4)采用聚四氟乙烯材質(zhì)制造，所述的向心錐刺管 (6)材質(zhì)選自不銹鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼其中的一種。
【文檔編號】H01M2/12GK203910891SQ201420216612
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】鄧昌滬 申請人:鄧昌滬