CN100468828C - 一种电池防爆铝壳及其铝壳防爆电池 - Google Patents

一种电池防爆铝壳及其铝壳防爆电池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电池防爆铝壳及其铝壳防爆电池，该铝壳包括一体成型的矩形的侧面和底面，在前后两侧面之一上形成有相对较薄弱的防爆印，而所述防爆印的形状为相互交汇的线段，交汇的线段在交汇处形成至少3个交角，且各交角的角度范围在15°～165°，所述交汇线段交点处于前、后侧面之一的四角处四个方形边角区其中之一内，所述方形边角区的各边长范围不大于12mm。本发明的电池防爆铝壳其上防爆印的平面位置及形状设计合理，便于加工控制残余厚度，能够保证其二次电池产品安全、准确地起爆。

Description

一种电池防爆铝壳及其铝壳防爆电池
技术领域
本发明涉及一种化学电源，更具体地说，本发明涉及一种带有防爆结构的铝壳及其二次电池。
背景技术
锂离子二次电池在过充电、不适用条件(例如置火中、水中)、内部异常及外力作用下造成内部短路，产生大量的热量甚至着火，使电解液分解瞬间产生大量气体。当内部压力超过壳体承受的压力极限时，电池即发生爆炸。因此，安全性是二次电池如锂电池的一项重要的性能指标。锂电池其中一种是采用铝或铝合金材质制成外壳，而为了防爆，目前国内外铝壳电池防爆阀主要采用盖板贴膜和壳体打防爆印这两种方式：盖板贴膜的方式因其成本高、加工性不好在一定程度上制约了它的应用和推广；在壳体上压制防爆印的方式，因其制造相对容易、成本低，又不会给电池制造过程添加任何麻烦，所以在国内外得到了广泛的应用。目前国内常用的几种铝壳电池防爆印如图1、图2、图3、图4所示。
壳体上压制防爆印的方式虽然得到了广泛的应用，但由于防爆印残余厚度控制困难，防爆印结构设计不合理，从而使得防爆印难于真正起到防爆作用：通常起爆压力一般设计在8～12kg/mm2，为使防爆印达到防爆效果，防爆印残余厚度必须要足够小，一般残余厚在0.12mm以下才能起到防爆效果。大量的实验证明，当防爆印残余厚度小到接近0.08mm时，壳体就有被打穿造成漏液的隐患。0.08mm～0.12mm的残余厚度是一个很难控制的范围，为了避免壳体漏液的隐患，许多厂商只好适当地增加防爆印残余厚度，从而使防爆印不能真正起到防爆作用。使防爆印安全、准确地起爆，除了准确控制防爆印残余加工厚度，关键还在于其平面定位及形状，这样才能真正保证防爆印安全、准确地起爆。而传统的铝壳电池防爆印如图1～图4，其结构设计以及平面布置均不尽合理，不利于防爆印安全、准确地起爆。
在此领域，有专利号为01264333.5的中国专利文件公开了一种镍金属氢化物碱性蓄电池10，其包括电池外壳1，在电池外壳1内，设有正电极3和负电极5，在正电极3和负电极5之间设有隔膜4。在电池10的电池外壳1上设有泻压阀式的防爆安全装置20。据称：该改进能保证在电池遇到偶然事件，或者遇有紧急不安全因素时，能够有效地释放电池内部压力及热量，从而避免出现意外事故。显然，泻压阀式的防爆安全装置与残余厚度型的防爆印结构不同，而且前者生产工艺复杂，因为电解液成分问题，安全可靠性性也置疑。
发明内容
针对现有技术的上述缺点，本发明的目的是要提供一种电池防爆铝壳，该电池防爆铝壳具有如下优点：其上防爆印的平面位置及形状设计合理，便于加工控制残余厚度，能够保证其二次电池产品安全、准确地起爆。
本发明的另一相关目的是要提供一种采本发明结构的电池防爆铝壳的铝壳防爆电池，该铝壳防爆电池具有如下优点：防爆印的平面位置及形状设计合理，能够保证本发明电池安全、准确地起爆。
为此，本发明的技术解决方案之一是一种电池防爆铝壳，该铝壳包括一体成型的矩形侧面和底面，在前、后两侧面之一上形成有相对较薄弱的防爆印，而所述防爆印的形状为相互交汇的线段，交汇的线段在交汇处形成至少3个交角，且各交角的角度范围在15°～165°，所述交汇线段交点处于前、后两侧面之一的四角处四个方形边角区其中之一内，所述方形边角区的各边长范围不大于12mm；所述防爆印的残余厚度在0.05～0.15mm范围。
本发明电池防爆铝壳上的交汇线段式防爆印，除了线段交点处适于爆破外，还独到地注意到铝壳内部受力膨胀变形最大的区域：因为受到相交边界制约，曲率变形最大的区域主要集中在铝壳前后两侧面的4角处4个方形边角区。本发明利用这一几何变形的结构特点，将交汇线段式防爆印加工在膨胀导致的曲率变形最大的区间之一内，除了便于控制加工残余厚度外、更重要的是获得一种规范的初始变形从而启动防爆印准确起爆，减少起爆压力对残余厚度波动的敏感程度。大量的试验证明，如将残余厚度地控制在0.05～0.15mm，其起爆压力可准确、全部落在7～12kg/mm2之间。起爆准确性大幅提高，电池整体安全性能大大加强。
为优化或细化本发明的上述基本优点，本发明电池防爆铝壳的结构改进还包括：所述的交汇线段为直线和/或曲线。
所述交汇线段为两段相交的直线段。
所述交汇线段其中之一为直线且对称于其所在方形边角区对应的侧面交角的两边。
所述方形边角区的边长为侧面宽度的30％～40％。
所述铝壳上，在相邻的矩形侧面之间形成有过渡性的壳壁倒角。
所述电池防爆铝壳为纯铝或铝合金材质。
本发明的技术解决方案之二是一种采用如上所述防爆铝壳的铝壳防爆电池，包括铝壳、封口盖板和置于壳体内部的正负极板、隔膜和电解液，该铝壳包括一体成型的矩形的侧面和底面，在上、下两侧面之一上形成有相对较薄弱的防爆印，而所述防爆印的形状为相互交汇的线段，交汇的线段在交汇处形成至少3个交角，且各交角的角度范围在15°～165°，所述交汇线段交点处于前后侧面之一的四角处四个方形边角区其中之一内，所述方形边角区的各边长范围不大于12mm。所述防爆印的残余厚度在0.05～0.15mm范围。
本发明所述铝壳防爆电池为锂离子二次电池。
总之，本发明结构改进实施简单，效果显著，便于推广实施。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1-4为四种传统防爆印的铝壳电池的示意图。
图5为本发明的铝壳防爆电池实施例1及其防爆印区域示意图。
图6为图5中的防爆印的截面局部放大示意图。
图7为本发明的铝壳防爆电池实施例1的俯视示意图。
图8为本发明的铝壳防爆电池实施例2的俯视示意图。
图9-11为本发明铝壳防爆电池4种防爆印形状实施例的示意图。
如图1-4，所示为四种传统防爆印的铝壳电池的示意图。该四种传统铝壳电池均包括铝壳1、封口盖2和设于封口盖2上的电极(不予图示)，铝壳1的前后侧面之一上形成有相对较薄的防爆印3，这些防爆印3包括图1中的短弧形、图2中的长弧形、图3中的直线形和图4中的斜线形。
具体实施方式
电池实施例1：
如图5、6、7，所示为本发明的锂离子铝壳防爆电池实施例1的示意图。该铝壳防爆电池包括矩形铝壳1、封口盖2和设于封口盖2上的电极、置于壳体内部的正负极板、隔膜和电解液(均不予图示)，该铝壳1包括一体成型的矩形的侧面11和底面12，该铝壳1前后侧面11之一上形成有相对较薄的防爆印3，而所述防爆印包括两段垂直相交的直线段A、B，所述交汇线段其中之一A与其所在方形边角区4对应的侧面11边缘的交角为45度且对称于其所在方形边角区4对应的侧面11交角的两边。
所述交汇线段A、B处于矩形铝壳1开口部位的一个方形边角区4内，所述方形边角区4的边长分别为12mm，该边长为侧面宽度的30％～40％。
所述防爆印3的残余厚度T在0.05～0.15mm范围。所述防爆印3截面上的其它相关尺寸如图6所示。
如图9-11，为本发明的电池防爆铝壳1矩形侧面上的4种防爆印3，分别为直线和弧线线段的不同交汇形状。
电池实施例2：
如图8，所示为本发明的铝壳防爆电池实施例2的俯视示意图。该铝壳防爆电池与实施例1的其它结构相似，但是从其俯视示意图看，该实施例铝壳1在相邻的矩形侧面11之间形成有过渡性的壳壁圆角。

Claims (9)

1、一种电池防爆铝壳，该铝壳包括一体成型的矩形的侧面和底面，在前、后两侧面之一上形成有相对较薄弱的防爆印，其特征在于：所述防爆印的形状为相互交汇的线段，交汇的线段在交汇处形成至少3个交角，且各交角的角度范围在15°～165°，所述交汇线段交点处于前后侧面之一的四角处四个方形边角区其中之一内，所述方形边角区的各边长范围不大于12mm；所述防爆印的残余厚度在0.05～0.15mm范围。
2、如权利要求1所述的电池防爆铝壳，其特征在于：所述的交汇线段为直线和/或曲线。
3、如权利要求1、2之一所述的电池防爆铝壳，其特征在于：所述交汇线段为两段相交的直线段。
4、如权利要求1、2之一所述的电池防爆铝壳，其特征在于：所述交汇线段其中之一为直线且对称于其所在方形边角区对应的侧面交角的两边。
5、如权利要求1、2之一所述的电池防爆铝壳，其特征在于：所述方形边角区的边长为侧面宽度的30％～40％。
6、如权利要求1、2之一所述的电池防爆铝壳，其特征在于：所述铝壳上，在前、后两侧面之间壳壁形成有过渡性的圆角。
7、如权利要求1、2之一所述的电池防爆铝壳，其特征在于：所述电池防爆铝壳为纯铝或铝合金材质。
8、一种采用如权利要求1-7之一的电池防爆铝壳的铝壳防爆电池，包括铝壳、封口盖板和置于壳体内部的正负极板、隔膜和电解液，该铝壳包括一体成型的矩形的侧面和底面，在前、后两侧面之一上形成有相对较薄弱的防爆印，其特征在于：所述防爆印的形状为相互交汇的线段，交汇的线段在交汇处形成至少3个交角，且各交角的角度范围在15°～165°，所述交汇线段交点处于前、后侧面之一的四角处四个方形边角区其中之一内，所述方形边角区的各边长范围不大于12mm；所述防爆印的残余厚度在0.05～0.15mm范围。
9、如权利要求8所述的铝壳防爆电池，其特征在于：所述铝壳防爆电池为锂离子二次电池。
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