CN102290547A - 电池正极帽、其制备方法及使用该电池正极帽的二次电池 - Google Patents

电池正极帽、其制备方法及使用该电池正极帽的二次电池 Download PDF

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Abstract

一种电池正极帽，包括上盖帽、与所述上盖帽连接的下盖帽、设置于所述上盖帽和所述下盖帽之间的防爆组件，所述上盖帽和所述防爆组件之间设有安全弹片，所述安全弹片的材料包括聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺。电池正极帽通过设置特殊材料制成的安全弹片，有利于气体的及时排出，使得使用该电池正极帽的二次的电池内部的压力下降，从而较大幅度地提升了使用该电池正极帽的二次电池的安全性能。进一步提供了上述电池正极帽的制备方法，还提供使用上述电池正极帽的二次电池。

Description

电池正极帽、其制备方法及使用该电池正极帽的二次电池
【技术领域】
本发明涉及二次电池领域，特别是涉及一种电池正极帽、其制备方法及使用该电池正极帽的二次电池。
【背景技术】
二次电池包括镍氢电池、镍镉电池、镍锌电池和锂离子电池。在日常生活中，如果这些电池在错误方法及恶劣条件下的使用，如短路、大电流过充、曝于明火中、接近热源、串联时错误安装等，会导致二次电池内部产生大量的气体(例如氢气、氧气、二氧化碳、一氧化碳等)，当这些大量气体无法正常排出时电池就会爆炸，从而给使用者带来较大的安全隐患。
为了解决上述问题，传统的电池盒盖上一般安装有正极帽，当电池出于意外的原因引起内压急剧增大时，正极帽的防爆组件会及时收缩将气体排出而降低电池内压。
常规的正极帽采用单一的三元乙丙橡胶材料或者弹簧制作正极帽。当电池出现高温高压情况时，三元乙丙橡胶材料或者弹簧在高温和常温下的排气速度相差不大，在高温高压情况下大量气体不能及时排出，从而无法快速地降低电池的内压，十分不安全。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种具有优良排气性能的电池正极帽。
此外，还提供一种上述电池正极帽的制备方法。
进一步地，还提供一种使用上述电池正极帽的二次电池。
一种电池正极帽，包括上盖帽、与所述上盖帽连接的下盖帽、设置于所述上盖帽和所述下盖帽之间的防爆组件，所述上盖帽和所述防爆组件之间设有安全弹片，所述安全弹片的材料包括聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺。
优选的，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯            30.00％-99.98％；
聚酰胺66          0.01％-40.00％；
聚己二酰丁二胺    0.01％-30.00％。
优选的，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯            60％；
聚酰胺66          20％；
聚己二酰丁二胺    20％。
优选的，所述安全弹片的材料还包括聚乙烯和聚氯乙烯，所述聚丙烯、所述聚酰胺66、所述聚己二酰丁二胺、所述聚乙烯和所述聚氯乙烯的质量百分比为：
Figure BDA0000079445700000021
优选的，所述聚丙烯、所述聚酰胺66、所述聚己二酰丁二胺、所述聚乙烯和所述聚氯乙烯的质量百分比为：
一种制造电池正极帽的方法，包括如下步骤：
步骤一：提供上盖帽、下盖帽和防爆组件；
步骤二：按熔融注塑的方法制备安全弹片，安全弹片的材料包括：聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯             30.00％-99.98％；
聚酰胺66           0.01％-40.00％；
聚己二酰丁二胺     0.01％-30.00％；
步骤三：将所述安全弹片放置于所述上盖帽内部，连接所述上盖帽和所述下盖帽，将所述防爆组件设置于所述上盖帽和所述下盖帽之间，形成所述电池正极帽。
优选的，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯              60％；
聚酰胺66            20％；
聚己二酰丁二胺      20％。
一种二次电池，包括电池本体和设置于所述电池本体顶部的电池正极帽，所述电池正极帽包括上盖帽、与所述上盖帽连接的下盖帽、设置于所述上盖帽和所述下盖帽之间的防爆组件以及设置于所述上盖帽和所述防爆组件之间的安全弹片，所述安全弹片的材料包括聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺。
优选的，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯               30.00％-99.98％；
聚酰胺66             0.01％-40.00％；
聚己二酰丁二胺       0.01％-30.00％。
优选的，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯                60％；
聚酰胺66              20％；
聚己二酰丁二胺        20％。
上述电池正极帽设置了由特殊材料制成的安全弹片。该安全弹片在100℃以内收缩幅度较小，正极帽开启压力下降较小，在100～150℃时软化收缩幅度较大，150℃以上会融化或汽化，从而释放出足够的空间，有利于气体的及时排出，使得使用该电池内部的压力下降，从而较大幅度地提升了使用该电池正极帽的二次电池的安全性能。
【附图说明】
图1为一实施例的电池正极帽的结构示意图；
图2为使用图1所示电池正极帽的二次电池的结构示意图；
图3为图1所示电池正极帽在高温下开启的结构示意图；
图4为不同温度下现有电池正极帽与一实施例的电池正极帽的开启压强曲线对比图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例来对电池正极帽及使用该电池正极帽的二次电池进行说明。
请参阅图1和图2，一实施方式的二次电池300，包括电池本体200和电池正极帽100。
二次电池300可以为镍氢电池、镍镉电池、镍锌电池或锂离子电池。
电池正极帽100包括上盖帽10、与上盖帽10连接的下盖帽30、设置于上盖帽10和下盖帽30之间的防爆组件20。上盖帽10和防爆组件20之间设有安全弹片40。
上盖帽10为由顶盖11和与顶盖11的边缘相连的侧壁12组成的中空柱形结构。
侧壁12上设有多个排气孔121，排气孔121用于排放二次电池在充放电过程和极端情况下电池内部产生的气体。
在本实施例中，排气孔121的数量为2，对称设置于侧壁12的两侧。可以理解，排气孔121的数量可以为多个。
下盖帽30为由下盖体31和与下盖体31的顶部相连的下侧壁32组成的中空倒T性柱形结构。
下盖体31的底部中心设有防爆孔311。下帽盖30设置在电池本体200的顶部，在电池本体200的内部压力过大的情况下，防爆孔311会自动打开泄压，有利于防止出现爆炸的现象。
上盖帽10的侧壁12和下盖帽20的下侧壁32之间通过点焊的方式连接。连接后，上盖帽10和下盖帽20的中部形成容置空间50。
防爆组件20为圆柱结构。在其他实施例中，也可以设置为球形或方柱形。防爆组件20设置于上盖帽10和下盖帽30之间形成的容置空间50内。
在正常情况下，防爆组件20用于密封电池正极帽100，防止电池漏液。在高温高压的异常情况下，防爆组件20可以收缩而释放出排气空间。
安全弹片40设置于上盖帽10的内部，并于防爆组件20相连。安全弹片40设置成与上盖帽10内径相当的任意形状。本实施例中，安全弹片40的材料成包括聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺。
其中，上述聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯                  30.00％-99.98％；；
聚酰胺66                0.01％-40.00％；
聚己二酰丁二胺          0.01％-30.00％。
优选的，上述聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯                  60％；
聚酰胺66                20％；
聚己二酰丁二胺          20％。
聚丙烯和聚酰胺66用于控制安全弹片40在高温下收缩幅度较大，聚己二酰丁二胺用于控制安全弹片40在低温下收缩幅度较小。
在另外的实施例中，安全弹片40的材料还包括聚乙烯和聚氯乙烯。聚乙烯和聚氯乙烯可以进一步提高安全弹片40在高温下收缩幅度较大的效果。
聚丙烯、聚酰胺66、聚己二酰丁二胺、聚乙烯和聚氯乙烯的质量百分比为：
Figure BDA0000079445700000051
Figure BDA0000079445700000061
优选的，聚丙烯、聚酰胺66、聚己二酰丁二胺、聚乙烯和聚氯乙烯的质量百分比为：
Figure BDA0000079445700000062
在二次电池领域，电池正极帽开启压力在100℃以内小幅度下降，可提高电池的过充性能，在100℃以上开启压力迅速下降可改善电池的安全性能。
传统的材料无法实现电池正极帽开启压力在100℃以内小幅度下降，100℃以上大幅度下降的效果。
安全弹片40采用特殊材料制成，在100℃以内收缩幅度小。但当温度上升到100℃以上时，如图3所示，安全弹片40软化收缩幅度较大。
在150℃以上时，安全弹片40就会融化或汽化从排气孔中排出，释放出足够的空间，有利于气体的及时排出。
安全弹片40在不同温度区间内的具有不同的物理状态，因此可以释放足够的排气空间，从而可以调节电池正极帽在不同温度下的开启压力。
请参阅表1和图4，图4中曲线1为现有的电池正极帽在不同的温度下的开启压力曲线，曲线2为一实施例的电池正极帽在不同温度下的开启压力曲线。现有的电池正极帽在100℃以上的开启压力下降幅度不大，尤其是在140℃以上时，开启压力呈稳定趋势。一实施例的电池正极帽，在100℃以上时，开启压力迅速下降，在100℃时，该电池正极帽的开启压力为2.6MPa，当温度达到220℃时，开启压力下降至0.3MPa，下降幅度达88.5％。
通过安全弹片40的设置，一实施例的电池正极帽在100℃以内开启压力下降幅度较小，100℃以上开启压力迅速下降，可达到提高电池的过充性能和改善二次电池的安全性能的目的。
表1 不同温度下现有电池正极帽与一实施例的电池正极帽的开启压强
Figure BDA0000079445700000071
上述电池正极帽，设置了特殊材料制成的安全弹片，使得电池正极帽在100℃以内开启压力下降幅度较小，100℃以上开启压力迅速下降，具有优良的排气性能，从而改善了使用该电池正极帽的二次电池的安全性能。
以下以具体实施例来说明。
实施例1 一种电池正极帽
在本实施例中，聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯                  60％；
聚酰胺66                20％；
聚己二酰丁二胺          20％。
实施例2 一种电池正极帽
在本实施例中，聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯                  99.98％；
聚酰胺66                0.01％；
聚己二酰丁二胺          0.01％。
实施例3 一种电池正极帽
在本实施例中，聚丙烯、聚酰胺66、聚己二酰丁二胺、聚乙烯和聚氯乙烯的质量百分比为：
Figure BDA0000079445700000072
请参阅表2，上述实施例的电池正极帽，通过设置特殊材料制成的安全弹片，使得在高温条件下，电池正极帽的开启压强迅速下降，从而改善了使用该电池正极帽的二次电池的安全性。
表2 不同温度下实施例1、实施例2和实施例3的电池正极帽开启压强
Figure BDA0000079445700000081
实施例4 一种制备电池正极帽的方法
一种制备电池正极帽的方法，包括如下步骤：
步骤一、提供上盖帽、下盖帽和防爆组件。
步骤二、按熔融注塑的方法制备安全弹片，安全弹片的材料包括：聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺，聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯                  60％；
聚酰胺66                20％；
聚己二酰丁二胺          20％。
步骤三、将安全弹片放置于上盖帽内部，连接上盖帽和下盖帽，将防爆组件设置于上盖帽和下盖帽之间，形成正极帽。
实施例5 一种制备电池正极帽的方法
一种制备电池正极帽的方法，包括如下步骤：
步骤一、提供上盖帽、下盖帽和防爆组件。
步骤二、按熔融注塑的方法制备安全弹片，安全弹片的材料包括：聚丙烯、聚酰胺66、聚己二酰丁二胺、聚乙烯和聚氯乙烯，聚丙烯、聚酰胺66、聚己二酰丁二胺、聚乙烯和聚氯乙烯的质量百分比为：
Figure BDA0000079445700000091
步骤三、将安全弹片放置于上盖帽内部，连接上盖帽和下盖帽，将防爆组件设置于上盖帽和下盖帽之间，形成正极帽。
实施例6 一种使用电池正极帽的二次电池
使用一实施例的电池正极帽的二次电池，包括电池本体和电池正级帽，其中正极帽包括上盖帽、下盖帽、设置于上盖帽和下盖帽之间形成的空间的防爆组件，上盖帽和防爆组件之间设置有安全弹片，安全弹片的材料包括聚丙烯、聚酰胺66、和聚己二酰丁二胺。
在本实施例中，聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯                  60％；
聚酰胺66                20％；
聚己二酰丁二胺          20％。
上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池正极帽，包括上盖帽、与所述上盖帽连接的下盖帽、设置于所述上盖帽和所述下盖帽之间的防爆组件，其特征在于，所述上盖帽和所述防爆组件之间设有安全弹片，所述安全弹片的材料包括聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺。
2.根据权利要求1所述的电池正极帽，其特征在于，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯                  30.00％-99.98％；
聚酰胺66                0.01％-40.00％；
聚己二酰丁二胺          0.01％-30.00％。
3.根据权利要求1或2所述的电池正极帽，其特征在于，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯                   60％；
聚酰胺66                 20％；
聚己二酰丁二胺           20％。
4.根据权利要求1所述的电池正极帽，其特征在于，所述安全弹片的材料还包括聚乙烯和聚氯乙烯，所述聚丙烯、所述聚酰胺66、所述聚己二酰丁二胺、所述聚乙烯和所述聚氯乙烯的质量百分比为：
Figure FDA0000079445690000011
5.根据权利要求4所述的电池正极帽，其特征在于，所述聚丙烯、所述聚酰胺66、所述聚己二酰丁二胺、所述聚乙烯和所述聚氯乙烯的质量百分比为：
Figure FDA0000079445690000012
Figure FDA0000079445690000021
6.一种制造电池正极帽的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：提供上盖帽、下盖帽和防爆组件；
步骤二：按熔融注塑的方法制备安全弹片，安全弹片的材料包括：聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯                     30.00％-99.98％；
聚酰胺66                   0.01％-40.00％；
聚己二酰丁二胺             0.01％-30.00％；
步骤三：将所述安全弹片放置于所述上盖帽内部，连接所述上盖帽和所述下盖帽，将所述防爆组件设置于所述上盖帽和所述下盖帽之间，形成所述电池正极帽。
7.根据权利要求6所述的电池正极帽的方法，其特征在于，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯                      60％；
聚酰胺66                    20％；
聚己二酰丁二胺              20％。
8.一种二次电池，包括电池本体和设置于所述电池本体顶部的电池正极帽，其特征在于，所述电池正极帽包括上盖帽、与所述上盖帽连接的下盖帽、设置于所述上盖帽和所述下盖帽之间的防爆组件以及设置于所述上盖帽和所述防爆组件之间的安全弹片，所述安全弹片的材料包括聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺。
9.根据权利要求8所述的二次电池，其特征在于，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯                      30.00％-99.98％；
聚酰胺66                    0.01％-40.00％；
聚己二酰丁二胺              0.01％-30.00％。
10.根据权利要求8或9所述的二次电池，其特征在于，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的质量百分比为：
聚丙烯                    60％；
聚酰胺66                  20％；
聚己二酰丁二胺            20％。
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