阻燃防爆電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池，尤其是涉及一種阻燃防爆電池。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的電池是裸電芯外層包覆一層銅箔，裸電芯是由陽(yáng)極、隔離膜、陰極卷繞而成，裸電芯內(nèi)具有電解液。這類電池受到壓力時(shí)，外層銅箔容易變形，電池容易泄露，造成電池報(bào)廢，甚至造成電池自燃、爆炸。在檢測(cè)電池安全指數(shù)時(shí)，通常采用針刺機(jī)做針刺試驗(yàn)，利用金屬針貫穿電池，測(cè)試電池是否自燃或者爆炸。當(dāng)金屬針穿過(guò)電池時(shí)，金屬針接觸銅箔和裸電芯，造成短路，產(chǎn)生較大電流，金屬針的溫度升高，而現(xiàn)有電池的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致熱量無(wú)法釋放，外界空氣通過(guò)金屬針穿孔進(jìn)入電池內(nèi)，空氣內(nèi)的氧氣作為助燃?xì)怏w，使電池自燃甚至爆炸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種能夠增強(qiáng)電池外部結(jié)構(gòu)、避免電池變形、在電池被針刺時(shí)防止助燃?xì)怏w進(jìn)入、并且減緩電流增加、降低電池內(nèi)部熱量、防止電池燃燒和爆炸的阻燃防爆電池。
[0004]本發(fā)明的目的主要是通過(guò)下述方案得以實(shí)現(xiàn)的:一種阻燃防爆電池，包括裸電芯和外層銅箔，所述的裸電芯與外層銅箔之間設(shè)置有金屬保護(hù)層，金屬保護(hù)層與外層銅箔之間設(shè)置有容置腔，容置腔內(nèi)設(shè)置有隔套，隔套為絕緣體，隔套為內(nèi)部中空的雙層套狀結(jié)構(gòu)，外層銅箔內(nèi)表面設(shè)置有絕緣膜，金屬保護(hù)層上設(shè)置有單向閥，容置腔通過(guò)單向閥與裸電芯連通，單向閥的方向是由裸電芯朝向容置腔，容置腔內(nèi)填充有氣壓低于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的低壓氣體，隔套內(nèi)部填充有阻燃物質(zhì)。在裸電芯和外層銅箔之間設(shè)置金屬保護(hù)層，金屬保護(hù)層與外層銅箔之間具有間隙形成容置腔，容置腔內(nèi)設(shè)置有隔套，隔套呈內(nèi)部中空的雙層套狀結(jié)構(gòu)，即隔套內(nèi)部是密封的腔體，在腔體內(nèi)填充阻燃物質(zhì)，在容置腔內(nèi)填充低壓氣體，低壓氣體是氣壓低于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的氣體，使容置腔內(nèi)的壓力小于裸電芯內(nèi)的壓力。隔套能夠?qū)ν鈱鱼~箔支撐，增強(qiáng)外層銅箔結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使外層銅箔始終與金屬保護(hù)層同軸，避免電池變形。當(dāng)電池使用一段時(shí)間后，裸電芯內(nèi)部產(chǎn)生反應(yīng)后的廢氣。由于金屬保護(hù)層上設(shè)置有單向閥，容置腔通過(guò)單向閥與裸電芯連通，而且單向閥的方向是由裸電芯朝向容置腔，裸電芯內(nèi)的廢氣通過(guò)單向閥進(jìn)入氣壓較低的容置腔內(nèi)，此時(shí)容置腔與隔套之間的腔體內(nèi)是廢氣和低壓氣體的混合氣體，容置腔作為容器收集電池使用產(chǎn)生的廢氣，避免電池鼓脹，防止電池爆炸。當(dāng)容置腔吸收了電池產(chǎn)生廢氣后，容置腔與隔套之間是廢氣和低壓氣體的混合氣體，而隔套內(nèi)是阻燃物質(zhì)。電池受到針刺時(shí)，針刺穿過(guò)外層銅箔，進(jìn)入容置腔的瞬間，容置腔內(nèi)的廢氣和低壓氣體的混合氣體外泄，能夠阻止空氣的外界助燃?xì)怏w進(jìn)入。隨著金屬針針刺穿入隔套內(nèi)，隔套內(nèi)的阻燃物質(zhì)外泄，與廢氣和低壓氣體共同阻止助燃?xì)怏w進(jìn)入電池，而且阻燃物質(zhì)能夠防止電池燃燒。當(dāng)金屬針貫穿電池時(shí)，外層銅箔內(nèi)表面設(shè)置有絕緣膜，外層銅箔、金屬保護(hù)層和金屬針之間形成一條電流回路，裸電芯與金屬針之間形成一條電流回路，減緩電流聚集，減小金屬針的溫度漲幅，隔套內(nèi)的阻燃物質(zhì)能夠跟隨金屬針進(jìn)入電池內(nèi)部，不僅能夠?qū)饘籴樳M(jìn)行冷卻，而且能夠防止電池燃燒和爆炸。電池在正常使用時(shí)不易變形，而且隔套內(nèi)的阻燃物質(zhì)不會(huì)對(duì)電池的使用造成干擾，容置腔內(nèi)的低壓能夠吸收裸電芯內(nèi)產(chǎn)生廢氣，使容置腔作為容器收集廢氣，避免電池鼓脹。當(dāng)電池暴利使用造成針刺時(shí)，多條電流回路減緩電流聚集，減小溫度升高，阻燃物質(zhì)外泄時(shí)能夠阻止空氣等助燃?xì)怏w進(jìn)入，進(jìn)一步防止電池自燃，使電池安全可靠。
[0005]作為優(yōu)選，所述的隔套內(nèi)部設(shè)置有隔條，隔條呈螺旋狀圍繞在隔套內(nèi)部。隔套內(nèi)部設(shè)置有隔條，通過(guò)隔條對(duì)隔套兩側(cè)的側(cè)壁支撐，避免隔套受到廢氣的壓力造成隔套變形，隔條呈螺旋狀圍繞在隔套內(nèi)，使隔套內(nèi)的腔體呈螺旋狀，當(dāng)外層銅箔被刺穿時(shí)，隔套內(nèi)的阻燃物質(zhì)外泄，螺旋狀的隔套內(nèi)部能夠增大阻燃物質(zhì)移動(dòng)的路徑，進(jìn)而控制外泄量，使阻燃物質(zhì)緩緩流出，延長(zhǎng)阻燃物質(zhì)外泄的時(shí)間，進(jìn)而延長(zhǎng)阻隔空氣進(jìn)入的時(shí)間，保證金屬針完全貫穿電池后，仍然能夠有阻燃物質(zhì)外泄出來(lái)阻隔助燃?xì)怏w進(jìn)入，防止電池燃燒。
[0006]作為優(yōu)選，隔條厚度是隔套壁厚的2倍到3倍。隔條厚度過(guò)大容易導(dǎo)致隔套內(nèi)部體積被過(guò)度占用，在保證隔套內(nèi)部體積得到合理利用的條件下，隔條厚度是隔套厚度的2倍到3倍，能夠增大隔條與隔套的接觸面積，進(jìn)而增強(qiáng)隔條對(duì)隔套的支撐，同時(shí)避免隔條彎曲變形。
[0007]作為優(yōu)選，相鄰兩層隔條之間的軸向距離是隔條厚度的1.5倍到3倍。隔條圍繞的圈數(shù)越多，隔套內(nèi)部被隔條占用的體積越大，在保證隔套內(nèi)部體積得到合理利用的條件下，相鄰兩層隔條之間的軸向距離是隔條厚度的1.5倍到3倍，能夠增強(qiáng)隔條對(duì)隔套的支撐。
[0008]作為優(yōu)選，金屬保護(hù)層與裸電芯之間設(shè)置有隔膜。
[0009]作為優(yōu)選，阻燃物質(zhì)所占體積與低壓氣體所占體積之間的比例為0.5:1到2:1之間。阻燃物質(zhì)用于在電池受到針刺等暴力使用后外泄時(shí)阻止助燃?xì)怏w進(jìn)入電池，同時(shí)阻止電池自燃的作用；低壓氣體用于減小容置腔內(nèi)的氣壓，提供吸收廢氣的動(dòng)力，而且低壓氣體所占的體積的一部分是用來(lái)作為容器收集廢氣，阻燃物質(zhì)的量和低壓氣體的量都具有特定功能，阻燃物質(zhì)所占體積與低壓氣體所占體積之間的比例為0.5:1到2:1之間，能夠保證電池使用一萬(wàn)次時(shí)所產(chǎn)生的廢氣都能得到容置腔的吸收，而電池受到針刺外泄時(shí)，阻燃物質(zhì)能夠始終緩緩?fù)庑菇M織電池燃燒。
[0010]作為優(yōu)選，所述的低壓氣體為稀薄的氮?dú)狻５蛪簹怏w為稀薄的氮?dú)?，稀薄的氮?dú)饽軌驕p小容置腔內(nèi)的氣壓，便于廢氣吸入，同時(shí)氮?dú)饽軌蜃枞迹?dāng)電池受到針刺外泄時(shí)，氮?dú)饽軌蚋S阻燃物質(zhì)一同外泄，阻止空氣等助燃?xì)怏w進(jìn)入電池，進(jìn)一步防止電池自燃。
[0011]作為優(yōu)選，阻燃物質(zhì)為干粉或者氯化鈉水溶液。阻燃物質(zhì)可以是干粉，針刺貫穿時(shí)，干粉能夠阻燃，甚至在產(chǎn)生零星火星的瞬間熄滅明火。阻燃物質(zhì)可也以是氯化鈉水溶液，氯化鈉水溶液能夠在金屬針穿過(guò)時(shí)附著在金屬針上，對(duì)金屬針冷卻，同時(shí)能夠起到阻燃和熄滅明火的作用。
[0012]作為優(yōu)選，金屬保護(hù)層的上下兩端均設(shè)置有單向閥。金屬保護(hù)層的上下兩端均設(shè)置有單向閥，不管電池正極在上還是負(fù)極在上，不管阻燃物質(zhì)沉底在下還是漂浮在上，至少保證容置腔與裸電芯之間都有一個(gè)單向閥沒有被堵塞。
[0013]—種阻燃防爆電池，其特征在于，包括裸電芯和外層銅箔，裸電芯是由陰極、隔離片、陽(yáng)極卷繞而成，裸電芯與外層銅箔之間設(shè)置有金屬保護(hù)層，金屬保護(hù)層與裸電芯之間設(shè)置有隔膜，金屬保護(hù)層與外層銅箔之間設(shè)置有容置腔，容置腔內(nèi)設(shè)置有隔套，隔套為絕緣體，隔套為內(nèi)部中空的雙層套狀結(jié)構(gòu)，隔套內(nèi)部設(shè)置有隔條，隔條呈螺旋狀圍繞在隔套內(nèi)部，隔條厚度是隔套壁厚的2.5倍，相鄰兩層隔條之間的軸向距離是隔條厚度的2倍，外層銅箔內(nèi)表面設(shè)置有絕緣膜，金屬保護(hù)層外壁的上下兩端均設(shè)置有單向閥，容置腔通過(guò)單向閥與裸電芯連通，單向閥的方向是由裸電芯朝向容置腔，容置腔內(nèi)填充有氣壓低于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的低壓氣體，隔套內(nèi)部填充有阻燃物質(zhì)，低壓氣體為稀薄的氮?dú)?，阻燃物質(zhì)為氯化鈉水溶液，阻燃物質(zhì)所占體積與低壓氣體所占體積之間的比例為1:1。
[0014]因此，本發(fā)明的阻燃防爆電池具備下述優(yōu)點(diǎn):1、在裸電芯和外層銅箔之間設(shè)置金屬保護(hù)層，金屬保護(hù)層與外層銅箔之間具有間隙形成容置腔，容置腔內(nèi)設(shè)置有隔套，隔套呈內(nèi)部中空的雙層套狀結(jié)構(gòu)，即隔套內(nèi)部是密封的腔體，在腔體內(nèi)填充阻燃物質(zhì)，在容置腔內(nèi)填充低壓氣體，低壓氣體是氣壓低于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的氣體，使容置腔內(nèi)的壓力小于裸電芯內(nèi)的壓力，隔套能夠?qū)ν鈱鱼~箔支撐，增強(qiáng)外層銅箔結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使外層銅箔始終與金屬保護(hù)層同軸，避免電池變形；2、當(dāng)電池使用一段時(shí)間后，裸電芯內(nèi)部產(chǎn)生反應(yīng)后的廢氣，由于金屬保護(hù)層上設(shè)置有單向閥，容置腔通過(guò)單向閥與裸電芯連通，而且單向閥的方向是由裸電芯朝向容置腔，裸電芯內(nèi)的廢氣通過(guò)單向閥進(jìn)入氣壓較低的容置腔內(nèi)，此時(shí)容置腔與隔套之間的腔體內(nèi)是廢氣和低壓氣體的混合氣體，容置腔作為容器收集電池使用產(chǎn)生的廢氣，避免電池鼓脹，防止電池爆炸；3、電池受到針刺時(shí)，針刺穿過(guò)外層銅箔，進(jìn)入容置腔的瞬間，容置腔內(nèi)的廢氣和低壓氣體的混合氣體外泄，能夠阻止空氣的外界助燃?xì)怏w進(jìn)入，隨著金屬針針刺穿入隔套內(nèi)，隔套內(nèi)的阻燃物質(zhì)外泄，與廢氣和低壓氣體共同阻止助燃?xì)怏w進(jìn)入電池，而且阻燃物質(zhì)能夠防止電池燃燒；4、當(dāng)金屬針貫穿電池時(shí)，外層銅箔內(nèi)表面設(shè)置有絕緣膜，外層銅箔、金屬保護(hù)層和金屬針之間形成一條電流回路，裸電芯與金屬針之間形成一條電流回路，減緩電流聚集，減小金屬針的溫度漲幅，隔套內(nèi)的阻燃物質(zhì)能夠跟隨金屬針進(jìn)入電池內(nèi)部，不僅能夠?qū)饘籴樳M(jìn)行冷卻，而且能夠防止電池燃燒和爆炸。
【附圖說(shuō)明】
[0015]附圖1是本發(fā)明的一種局部剖示圖；
附圖2是附圖1中A處局部放大圖；
附圖3是本發(fā)明的橫截面示意圖；
附圖4是附圖3中B處局部放大圖；
附圖5是在針刺試驗(yàn)狀態(tài)下的局部放大