CN100517806C - 防爆膜的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种防爆膜的制备方法，其中，该方法包括在金属基材上制备盲孔，然后将腐蚀溶液与盲孔接触，接触的条件使得到的防爆膜的厚度为0.015-0.025毫米。本发明提供的防爆膜的制备方法简单，对材料的收缩比没有要求，生产成本低，且采用本发明提供的方法制备得到的防爆膜的厚度均一，可广泛应用于二次充电电池的防爆装置以及各种安全阀门和外包装材料中，尤其可有效应用于制作在低压下准确破裂的安全阀块上。

Description

防爆膜的制备方法

技术领域

本发明是关于一种防爆装置的制备方法，具体地说，本发明是关于一种防爆膜的制备方法。

背景技术

当容器里的气体压力达到一定值时，就需要把里面的气体释放出来，否则就有可能出现压力越来越大导致容器发生爆炸的危险，所以，在各种可能发生爆炸的密闭容器中，一般都设置有安全装置。当系统压力过高时，安全装置就能够自动将系统中过剩的介质排放到低压系统或大气中去。安全装置包括安全阀和防爆装置等，防爆膜就是防爆装置中的一种。在系统压力升高速度很快的情况下，特别是，当发生爆炸或伴随有个别震爆情况发生的放热反应时，安全阀往往来不及作用，而安全防爆膜的动作速度则比安全阀快得多。

以电池防爆膜为例，电池防爆膜的主要作用有：(1)在电池正常工作的情况下，防爆膜能隔绝电池内外环境，防止空气进入电池而氧化极芯，同时可以防止内部电解液漏出；(2)在电池非正常工作的情况下，如电池内压突然增加到一定压力时，防爆膜会破裂，引导高压气体从防爆孔泄出，从而能有效防止内部气压进一步升高而避免电池发生爆炸。

二次电池是一种封闭式的电池，主要包括各种碱性电池和锂离子电池，这些都属于能量密度高的电池。对于能量密度高的封闭式电池，会使充电器的相关设备发生故障，过充电或导致其它使用不当的情况发生，在这些情况下，随着电池内部化学反应的继续，电池内部产生异常气体，导致电池内部压力过大，使电池有发生爆炸的危险。因此，为了防止由于电池内部压力过高而引发电池爆炸的发生，电池一般都设置有防爆装置。

如CN2514496Y公开了一种防爆锂离子电池，该锂离子电池的内盖板包括开有防爆孔的金属盖板基体和覆盖防爆孔的防爆膜，所述防爆膜是通过粘接或焊接的方法紧密固定在金属盖板的防爆孔上将它密封。

CN1374710A公开了一种具有防爆膜的锂电池电芯盖板大片的制造方法，该方法包括先在盖板大片上事先冲出一定直径的小孔，再在小孔上覆盖一片箔材，其特征在于，箔材与盖板大片的连接方式为钎焊。

CN1400678A公开了一种具有防爆膜的锂电池电芯盖板及其制造方法，其特征在于，这种防爆盖板由盖板基体和箔材组焊而成，在盖板上事先制造出一定直径的小孔，在孔周围超声波焊接箔材，在超声波焊接箔材前，预先在焊接面涂密封胶，涂后进行超声波焊接，通过控制箔材的厚度和防爆孔的大小及形状，达到一定压力下爆破的目的。

上述方法中，在采用焊接的方法将防爆膜固定在电池盖板上的防爆孔上时，因为防爆膜太薄，要求焊接的技术较高，因此操作较为困难。除了采用焊接的方法将防爆膜固定在防爆孔上还可以采用在高温下将金属薄膜复合在金属基材上的方法，采用这种方法时，金属薄膜很容易在高温下变硬，使金属薄膜的厚度变得不均匀，从而影响防爆膜功能的发挥和敏感度。

US6150037A公开了一种用于安全阀的覆层金属材料，该材料包括金属基材，在该金属基材上有多个开孔，还包括层压在该金属基材上的金属薄膜，将金属基材上的孔覆盖封闭。该覆层金属材料中的金属基材的至少一个表面和与之相对的金属薄膜的表面分别通过干腐蚀得到腐蚀面，然后将金属基材的腐蚀面和金属薄膜的腐蚀面面对面的通过冷压延层压在一起得到用于生产安全阀的覆层金属材料。该方法中对原材料基体的收缩比要求较高，对金属箔和金属基体的收缩比要求控制在0.1-30％之间，因此能量耗损大，且设备制作复杂且制作成本较高，生产环境要求在无尘、密封、真空环境中进行，且在冷压过程还伴随有加热现象。

发明内容

本发明的目的是克服现有的制备防爆膜的方法复杂，操作困难，使得到的防爆膜的厚度不均匀的缺陷而提供一种方法简单、操作容易且使得到的防爆膜厚度均匀的防爆膜的制备方法。

本发明提供了一种防爆膜的制备方法，其中，该方法包括在金属基材上制备盲孔，然后将腐蚀溶液与盲孔接触，接触的条件使得到的防爆膜的厚度为0.015-0.025毫米。

与本领域中的其它防爆膜的制备方法比较，本发明提供的制备防爆膜的方法操作简单，对材料的收缩比没有要求，生产成本低。且采用本发明提供的方法制备得到的防爆膜的厚度均一，可广泛应用于二次充电电池的防爆装置以及各种安全阀门和外包装材料中，尤其可有效应用于制作在低压下准确破裂的安全阀块上。

具体实施方式

按照本发明，优选情况下，接触的条件使得到的防爆膜的厚度为0.018-0.022毫米。

按照本发明，所述盲孔为金属基材上的非通孔，所述盲孔的制备可以采用本领域技术人员共知的方法进行制备，如采用铣床或冲床在金属基材上进行加工，以除去大部分金属基材而得到盲孔。

所述金属基材可以为各种可以用于制备防爆膜的金属材料，如铝板、钢板、不锈钢板等，所述金属基材的表面还可以含有金属镀层，所述镀层金属可以是镍、铜、铝、铅、铬、银等中的一种或几种。所述将镀层金属镀在金属基材上的方法为本领域技术人员所共知，如可以采用化学镀或电镀的方法将镀层金属镀在金属基材的一面或两面上。所述镀层厚度为0.015-0.025毫米，优选为0.018-0.022毫米。如，所述表面含有金属镀层的金属基材可以是镀镍铝板、镀锌铝板、镀银钢板、镀铜锌板等。本发明对所述金属基材的厚度没有特别限定，根据所制作的盖板强度决定，一般情况下，所述金属基材的厚度为0.8-3.0毫米。对盲孔的形状和大小没有特别限定，所述盲孔可以为任意形状，如圆形、方形或腰形，一般情况下，优选为腰形孔或圆形孔，所述腰形为一中间为方形，方形的一对边两端为弧形的形状，所述两个弧形的顶点之间的长度优选为3.0-6.0毫米，弧形的弦长优选为2.5-5.0毫米。所述圆形盲孔优选为直径为2.0-5.0毫米的圆形孔。对孔间距也没有特别限制，所述盲孔的孔间距由盖板制作过程中盖板的几何尺寸及其机械加工余量决定。

按照本发明，当金属基材的表面含有金属镀层时，所述镀层可以在金属基材的一面或者两面上。当金属基材为一面含有镀层时，在无镀层一面的金属基材表面加工盲孔。若金属基材的两面都含有镀层，则可选择金属基材的任意一面加工盲孔，在所述金属基材上加工得到盲孔后，也就是将盲孔上的大部分金属基材除去而得到厚度较薄的金属基材，然后用腐蚀溶液对盲孔进行腐蚀而得到所需厚度的防爆膜。在腐蚀的过程中，因为镀层金属的化学活泼性比基材金属差，因此，腐蚀溶液会将基材金属溶解，而不与镀层金属反应，因而得到的防爆膜的厚度即为镀层金属的厚度，即，使得到的防爆膜的厚度为0.015-0.025毫米。

所述腐蚀溶液为酸性溶液或碱性溶液。所述酸性溶液优选为盐酸、醋酸、磷酸、碳酸、硫酸的水溶液中的一种或几种；所述碱性溶液优选为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、醋酸钠、碳酸钠、氢氧化钙等水溶液中的一种或几种。

所述酸性溶液的pH值为2-6.5，所述碱性溶液的pH值为7.5-13。

更优选情况下，所述酸性溶液或碱性溶液为弱酸或弱碱性的水溶液，因为弱酸或弱碱性水溶液的pH值更接近中性，因此，更容易通过控制腐蚀溶液的pH值控制腐蚀速度，溶液的pH值越小，腐蚀速度越慢，从而使防爆膜的表面更光滑，厚度更均匀。所述优选的酸性溶液的pH值为5-6.5，优选的碱性溶液的pH值为7.5-9。优选情况下，所述腐蚀溶液的体积为金属基材体积的40-60倍。

对于不同金属基材的化学性能选用适当的腐蚀溶液，如基材为铝，则选用碱性腐蚀液；若基体为钢，则选用酸性腐蚀液。

按照本发明，将所述腐蚀溶液与盲孔接触的方法包括将腐蚀溶液与含有盲孔的金属基材接触或者将腐蚀溶液直接与盲孔接触。如果在用腐蚀溶液对含有盲孔的金属基材进行整体腐蚀后，所述防爆膜还有不能达到厚度要求的，本发明所述的接触方法还包括先将腐蚀溶液与含有盲孔的金属基材接触后再与厚度过大的盲孔接触，进行再腐蚀。

所述腐蚀溶液与盲孔接触的时间可以根据腐蚀溶液的浓度和所需得到的防爆膜的厚度而定。对于不含镀层的金属基材来说，所述腐蚀溶液与盲孔的接触时间根据所需得到的防爆膜的厚度以及腐蚀溶液的浓度而定，通常为10分钟-2小时。对于含有镀层的金属基材来说，由于镀层金属的金属活泼性远远比金属基材的金属活泼性差，因此镀层金属基本或完全不与酸性或碱性的腐蚀溶液反应，因此对于含有镀层的金属基材与腐蚀溶液的接触时间没有特别限制，只要满足使最终得到的防爆膜的厚度在0.015-0.025毫米之间即为镀层金属的厚度即可。

下面将通过实施例对本发明作进一步地描述。

实施例1

该实施例说明本发明提供的防爆膜的制备。

(1)将尺寸为50毫米×30毫米×1.2毫米的铝板，在冲床上加工盲孔，得到加工后的金属基材的盲孔底部厚度为0.22毫米，盲孔的孔间距为10毫米，盲孔距离铝板边缘为5毫米的直径为4.8毫米的15个圆形盲孔。

(2)将上述加工有盲孔的铝板浸泡在10升pH值为8的氢氧化钠水溶液中，对铝板进行整体腐蚀，腐蚀1小时后得到防爆膜。所述防爆膜的厚度为0.018-0.026毫米，并用千分表测量，对所得到的防爆膜的厚度进行筛选，按两个公差范围0.02_-0.002 ^+0.002mm、0.02_+0.002 ^+0.006mm对防爆膜进行分类，对于厚度过厚的防爆膜即公差范围为0.02_+0.002 ^+0.006mm的防爆膜在盲孔中继续滴加上述氢氧化钠溶液，滴加的量和反应时间使最后得到的防爆膜的厚度为0.018-0.022毫米。最后得到的盲孔直径为5毫米。

实施例2

该实施例说明本发明提供的防爆膜的制备。

按照实施例1的方法制备防爆膜，在对铝板进行整体腐蚀得到厚度在0.018-0.026毫米的防爆膜后，用通用的千分表测量，对所得到的防爆膜的厚度进行筛选，按两个公差范围0.02_-0.002 ^+0.002mm和0.02_+0.002 ^+0.006mm对防爆膜进行分类，不同的是，先将厚度过厚的防爆膜即公差范围为0.02_+0.002 ^+0.006mm的防爆膜加工成电池盖板，然后将防爆膜厚度为0.02_+0.002 ^+0.006mm的盖板浸泡在与实施例1相同的氢氧化钠水溶液中，进行腐蚀，腐蚀的时间使最后得到的防爆膜的厚度为0.018-0.022毫米。最后得到的盲孔直径为5毫米，盖板厚度为1毫米。

实施例3

该实施例说明本发明提供的防爆膜的制备。

(1)将尺寸为50毫米×30毫米×1.2毫米，镀层厚度为0.018毫米的单层镀银钢板用铣床在镀银钢板的没有镀层的一面上加工盲孔，得到加工后的金属基材的盲孔底部厚度为0.22毫米，盲孔的孔间距为10毫米，孔距离镀银钢板边缘5毫米的直径为4.6毫米的15个圆形盲孔。

(2)将上述加工有盲孔的镀银钢板浸泡在10升pH值为5的盐酸水溶液中，对镀银钢板进行整体腐蚀，腐蚀的时间使得到防爆膜厚度为0.018毫米。由于钢中的铁元素能溶解于盐酸水溶液而被腐蚀，而银不与盐酸发生化学反应，因此得到的防爆膜的厚度即为金属镀层的厚度。腐蚀时间的长短对防爆膜的厚度没有特别影响，只使得盲孔的直径有所增大，最后得到的盲孔的直径为5毫米。

实施例4

该实施例说明本发明提供的防爆膜的制备。

(1)在尺寸为50毫米×30毫米×1.0毫米，每面镀层厚度为0.022毫米的双面化学镀金属镍的铝板用铣床在镀镍铝板的任意一面上加工盲孔，得到加工后的金属基材的盲孔底部厚度为0.24毫米，盲孔的孔间距为10毫米，孔距离镀镍铝板边缘5毫米的直径为4.6毫米的15个圆形盲孔。

(2)将上述加工有盲孔的镀镍铝板浸泡在10升pH值为8的氢氧化钠水溶液中对镀镍铝板进行整体腐蚀，腐蚀时间使最终得到的防爆膜的厚度为0.022毫米。所述防爆膜的厚度为即为金属镀层镍的厚度。最后得到的盲孔直径为5毫米。

Claims (12)

1、一种防爆膜的制备方法，其中，该方法包括在金属基材上制备盲孔，然后将腐蚀溶液与盲孔接触，接触的条件使得到的防爆膜的厚度为0.015-0.025毫米。

2、根据权利要求1所述的方法，其中，接触的条件使得到的防爆膜的厚度为0.018-0.022毫米。

3、根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属基材含或不含镀层。

4、根据权利要求3所述的方法，其中，所述含有镀层的金属基材的镀层为不与腐蚀溶液反应的金属，所述镀层金属选自镍、铜、铝、铅、铬、银中的一种或几种。

5、根据权利要求3所述的方法，其中，所述金属基材为铝板或钢板。

6、根据权利要求5所述的方法，其中，所述铝板选自镀镍铝板、镀铬铝板和镀锌铝板中的一种；所述钢板为不锈钢板或镀锌钢板。

7、根据权利要求4所述的方法，其中，所述金属基材的镀层厚度为0.015-0.025毫米。

8、根据权利要求1所述的方法，其中，所述盲孔为圆形孔或腰形孔；所述腰形为一中间为方形，方形的一对边两端为弧形的形状。

9、根据权利要求1所述的方法，其中，所述腐蚀溶液为酸性溶液或碱性溶液，所述酸性溶液的pH值为2-6.5，所述碱性溶液的pH值为7.5-13。

10、根据权利要求9所述的方法，其中，所述酸性溶液的pH值为5-6.5，所述碱性溶液的pH值为7.5-9。

11、根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述酸性溶液选自盐酸、醋酸、磷酸、碳酸、硫酸的水溶液中的一种或几种；所述碱性溶液选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、醋酸钠、碳酸钠、氢氧化钙的水溶液中的一种或几种。

12、根据权利要求1所述的方法，其中，所述腐蚀溶液与盲孔接触的方法为将腐蚀溶液与含有盲孔的金属基材接触，或者将腐蚀溶液直接与盲孔接触，或者先将腐蚀溶液与含有盲孔的金属基材接触后再与盲孔接触。