CN101728503A - 锂离子蓄电池防爆阀 - Google Patents

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李宝玉
朱中洲
原骏
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Zhuhai Liyuan New Energy Technology Co., Ltd.
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Abstract

本发明公开了一种结构简单、安全可靠性高的锂离子蓄电池防爆阀。该防爆阀包括阀体(1)、针体(2)和防爆膜(3)，所述阀体(1)上设置有通气孔(4)，所述针体(2)固定连接在所述通气孔(4)的上端，所述针体(2)的下表面设置锥形触针(5)，所述防爆膜(3)设置在所述通气孔(4)的下端并与所述阀体(1)密封装配，所述锥形触针(5)指向所述防爆膜(3)，防爆膜(3)采用三元乙丙橡胶为原材料制成，弹性好而且厚度较大，不会轻易破裂，相比现有的采用铜箔、铝箔等金属材料来制作而言，大大提高了电池的安全可靠性，延长了使用寿命。

Description

锂离子蓄电池防爆阀
技术领域
本发明涉及一种锂离子蓄电池防爆阀。
背景技术
21世纪以来，人们越来越强烈地寄希望于新能源技术的进步以缓和现在石油等不可再生资源的紧张情况。锂离子电池由于能量比大，符合环保要求而受到特别的青睐，但锂离子电池的安全性是人们普遍关注关心的重大问题。普通锂离子电池主要采用刻痕、焊防爆膜等方式作为电池的防爆装置，电池内部升温导致气压增大，当压力增大到一定程度时防爆装置会脱焊或者破裂，避免电池爆炸，但是这样的防爆装置不能精确的控制破坏防爆装置的压力，启动压力值也比较大，往往在电池达到额定压力的情况下不能实现放气泄压，造成事故。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、安全可靠性高的锂离子蓄电池防爆阀。
本发明所采用的技术方案是：本发明包括阀体、针体和防爆膜，所述阀体上设置有通气孔，所述针体固定连接在所述通气孔的上端，所述针体的下表面设置锥形触针，所述防爆膜设置在所述通气孔的下端并与所述阀体密封装配，所述锥形触针指向所述防爆膜。
所述针体呈条状，在所述阀体的上表面开有凹槽，所述针体固定设置在所述凹槽内。
所述锥形触针与所述防爆膜之间设定距离为1～7mm。
所述锥形触针与所述防爆膜之间设定的最佳距离为5.5mm。
所述防爆膜是以三元乙丙橡胶为原材料制成。
所述防爆膜是以三元乙丙橡胶为原材料，按重量比添加0.5～1％氧化锌、0.5～1％炭黑、2％～5％硬脂酸、0～0.5％防老剂和0～0.5％分散剂等添加剂来制成。
所述防爆膜的厚度为0.1～0.3mm。
所述防爆膜的最佳厚度为0.2mm。
所述阀体设置外螺纹，通过外螺纹与蓄电池的盖板固定连接并压紧所述防爆膜。
在所述防爆膜的外周设置有一凸卡，所述阀体压紧于所述凸卡的内侧。
本发明的有益效果是：由于本发明包括阀体、针体和防爆膜，三者都是独立部件分体式安装，结构简单；所述针体的下表面设置锥形触针，所述锥形触针指向所述防爆膜，采用锥形触针和防爆膜的组合结构来实现放气泄压，能精确的保证在额定压力下使防爆膜破裂，可靠性高；由于所述锥形触针与所述防爆膜之间设定距离为1～7mm并可根据需要来调节，可适应不同型号的电池。
由于目前行业内普遍使用铜箔、铝箔等金属材料制作的防爆膜，其在一定压力下，也能爆破而达到防爆的功效，但由于他是金属的，弹性较小，不易密封，而且材料性质较脆，厚度较薄，在受到外界力如手指甲不小心碰到容易破裂而导致废品。而本发明中用三元乙丙橡胶制作的防爆膜弹性较好，用其他部件压紧即可以实现密封，而且厚度较大，不会轻易破裂，另外在制作时还可添加0.5～1％氧化锌、0.5～1％炭黑、2％～5％硬脂酸、0～0.5％防老剂和0～0.5％分散剂等添加剂来提高防爆膜的弹性和使用寿命。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中阀体的结构示意图；
图3是本发明中防爆膜的结构示意图；
图4是本发明中防爆膜的断面示意图；
图5是本发明防爆阀在防爆膜膨胀变形情况下的结构示意图；
图6是本发明中防爆膜在不同压力下变形示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明包括阀体1、针体2和防爆膜3，所述阀体1上设置有圆形的通气孔4，所述针体2固定连接在所述通气孔4的上端，所述针体2的下表面设置锥形触针5，所述防爆膜3设置在所述通气孔4的下端并与所述阀体1密封装配，所述锥形触针5指向所述防爆膜3。针体2呈扁平的条状，在所述阀体1的上表面开有相应的凹槽6，所述针体2固定焊接在在所述凹槽6内，由于通气孔4为圆孔，固定焊接在阀体上的针体2为扁平的，不会完全堵塞通气孔4，这样可以保证内部的气体顺利泄压。上述锥形触针5与所述防爆膜3之间根据防爆压力设定距离为1～7mm，可以根据各种不同型号的电池来调节。
在防爆阀与电池盖板7装配时，由于所述阀体1设置外螺纹，使用时先把防爆膜3放到盖板7的防爆孔的平台9上并贴紧，然后放入有外螺纹的阀体1，将阀体1旋紧以压紧防爆膜3。防爆膜3会随着电池内压的增大而逐渐鼓起，当电池内压达到一定程度后，防爆膜3会接触锥形触针5而导致剌穿以至放气而达到防爆的目的。如图5所示，由于防爆膜3与锥形触针5有一定距离，所以在安全压力下，防爆膜3虽然鼓起，但并不排气，从而延长了电池寿命。
另外见图3和图4，还可以在防爆膜3的外周上设置成一凸卡8的形状，在防爆膜3与盖板7的防爆孔的平台9相装配时，先将凸卡8与平台9上卡位相配合，再用阀体1旋紧在盖板7上，所述阀体1机械压紧于所述凸卡8的内侧，这种结构大大提高了此处装配的密封性。
相比目前行业内普遍使用铜箔、铝箔等金属材料制作的防爆膜，本实施例的防爆膜是以三元乙丙橡胶为原材料制成，三元乙丙橡胶是一种优质的橡胶材料，它具有优良的耐酸碱性，在锂离子电解液中不会发生化学反应。在以三元乙丙橡胶为原材料的基础上，还可以按重量比添加0.5～1％氧化锌、0.5～1％炭黑、2％～5％硬脂酸、0～0.5％防老剂、0～0.5％分散剂等添加剂，在常压、100～150℃温度下制作成本发明所涉及的防爆膜。其厚度为0.1～0.3mm，具有良好的形变性能，此厚度根据不同电池爆破气压的增加而增大，具体见下表：
  序号   防爆膜厚度(mm)   爆破气压(kg/cm2)
  0   0.10   0.3
  1   0.15   0.5
  2   0.192   0.9
5 0.195 1.0
  4   0.205   1.0
  3   0.213   1.0
  6   0.22   1.2
  7   0.25   1.5
  8   0.3   1.8
具体以0.2mm厚度的三元乙丙橡胶防爆膜制造的防爆阀，刀尖与防爆膜距离5.5mm，防爆阀变形示意图如图6所示，在防爆膜处于A位置时，防爆膜没有膨胀没有变形，压力为0MPa，变形高度为0mm，当防爆膜由于内部正压逐渐膨胀，处于B位置时，压力为0.25MPa，变形高度为2.5mm，进一步处于C位置时，压力为0.5MPa，变形高度为4mm，进一步处于D位置时，压力为0.75MPa，变形高度为5mm，最后当防爆膜到达E位置，压力为0.1MPa，变形高度为5.8mm，防爆膜鼓起的高度超过刀尖与防爆膜的距离而导致刀口刺穿防爆膜，电池泄气而达到防爆效果。

Claims (10)

1.一种锂离子蓄电池防爆阀，包括阀体(1)、针体(2)和防爆膜(3)，其特征在于：所述阀体(1)上设置有通气孔(4)，所述针体(2)固定连接在所述通气孔(4)的上端，所述针体(2)的下表面设置锥形触针(5)，所述防爆膜(3)设置在所述通气孔(4)的下端并与所述阀体(1)密封装配，所述锥形触针(5)指向所述防爆膜(3)。
2.根据权利要求1所述的锂离子蓄电池防爆阀，其特征在于：所述针体(2)呈条状，在所述阀体(1)的上表面开有凹槽(6)，所述针体(2)固定设置在所述凹槽(6)内。
3.根据权利要求1所述的锂离子蓄电池防爆阀，其特征在于：所述锥形触针(5)与所述防爆膜(3)之间设定距离为1～7mm。
4.根据权利要求3所述的锂离子蓄电池防爆阀，其特征在于：所述锥形触针(5)与所述防爆膜(3)之间设定距离为5.5mm。
5.根据权利要求1所述的锂离子蓄电池防爆阀，其特征在于：所述防爆膜(3)是以三元乙丙橡胶为原材料制成。
6.根据权利要求1所述的锂离子蓄电池防爆阀，其特征在于：所述防爆膜(3)是以三元乙丙橡胶为原材料，按重量比添加0.5～1％氧化锌、0.5～1％炭黑、2％～5％硬脂酸、0～0.5％防老剂和0～0.5％分散剂来制成。
7.根据权利要求5或6所述的锂离子蓄电池防爆阀，其特征在于：所述防爆膜(3)的厚度为0.1～0.3mm。
8.根据权利要求7所述的锂离子蓄电池防爆阀，其特征在于：所述防爆膜(3)的厚度为0.2mm。
9.根据权利要求1至6任一项所述的锂离子蓄电池防爆阀，其特征在于：所述阀体(1)设置外螺纹，通过外螺纹与蓄电池的盖板(7)固定连接并压紧所述防爆膜(3)。
10.根据权利要求1至6任一项所述的锂离子蓄电池防爆阀，其特征在于：在所述防爆膜(3)的外周设置有一凸卡(8)，所述阀体(1)压紧于所述凸卡(8)的内侧。
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