CN102403477A - 适用于大容量、高功率锂-二氧化锰电池的防爆装置 - Google Patents

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房汉华
廉雪萍
刘培棠
陈爱松
谭茂
孔令国
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Abstract

本发明是一种适用于大容量、高功率锂-二氧化锰电池的防爆装置，包括电池上盖的弹簧式安全排气阀，特征是，电池上盖还设有一膜式防爆阀，所述膜式防爆阀包括电池上盖设置的泄压孔、泄压孔周边设置的与泄压孔同心的环形凹台，所述环形凹台支撑有覆盖泄压孔的以聚丙烯薄膜为基材的圆形铝塑复合防爆膜，所述圆形铝塑复合防爆膜其基材与所对应的环形凹台粘接结合，环形凹台周边设有与电池上盖焊接接合的、并与圆形铝塑复合防爆膜周边紧密接合的环形压片。本防爆装置包括弹簧式安全排气阀和膜式防爆阀，为二次防爆装置，当安全排气阀失灵时，膜式防爆阀将起到代替作用，确保电池安全。本发明具有防爆作用可靠，结构简单的突出优点。

Description

适用于大容量、高功率锂-二氧化锰电池的防爆装置
技术领域
本发明属于化学电池，特别是涉及一种适用于大容量、高功率锂-二氧化锰电池的防爆装置。
背景技术
本申请涉及的大容量、高功率锂-二氧化锰电池其容量在200～400Ah之间，其正极活性物质是电解MnO2，负极活性物质是活性很强的金属锂，电解质为过氯酸锂(LiClO4)，属于强氧化剂有机电解质。
上述电池在短路或其它滥用条件下其内部温度将升高，当温度升到锂的熔点(185℃)或更高温度时，熔解锂将与电池内部的非水电解质、正极活性物质以及有机隔膜发生剧烈反应而产生大量气体，使电池内压骤增，急剧上升的电池内压将会而引起电池爆炸、起火。因此，大容量、高功率锂-二氧化锰电池的设计均包括防爆装置。
现有大容量、高功率锂-二氧化锰电池的防爆装置主要是设置在电池上盖的弹簧式安全排气阀，当电池内压升高到排气阀开启阀值压力时，排气阀将自动排气泄压。但是，经较长期使用或贮存的锂电池其安全排气阀特别是排气阀的弹簧有可能疲劳或锈蚀而失灵，失灵的安全排气阀将构成安全隐患。
近年来，针对安全排气阀特别是排气阀的弹簧有可能疲劳和锈蚀而失灵的安全隐患，一种以防爆膜片为基本特征的锂电池的防爆技术方案已经公开。
申请号201010615035.8的发明专利申请<动力电池防爆装置>，包括设有防爆孔的电池顶盖和密封防爆孔的防爆膜片，其中，防爆膜片是由耐腐蚀材料制成，电池顶盖通气孔上覆盖并固定有橡胶片，橡胶片是厚度为0.01-1mm的聚四氟乙烯膜或聚丙烯膜。所述防爆膜片设有金属层和包覆金属层，所述金属层为铜箔、铝箔、镍箔或铁箔，所述金属层表面设有防腐材料层，所述防腐材料层是凡士林层、防锈油层、塑料层或防腐橡胶层。防爆膜片采用注塑、热压或超声波焊接密封在电池顶盖的防爆孔。包含防腐材料层和金属层的防爆膜片可以直接通过钎焊或回流焊密封在电池顶盖的防爆孔上，也可以先将金属层密封焊接在电池顶盖上然后再在金属层上喷涂防腐材料层。包含防腐材料层和金属层的防爆膜片还可以通过内螺纹安装孔、垫圈、设有外螺纹的内套挤压在防爆孔上。
上述<动力电池防爆装置>中将包含防腐材料层和金属层的防爆膜片直接通过钎焊或回流焊密封在电池顶盖做法不仅防腐材料层影响焊接效果，并且焊接温度有可能伤及防爆膜片中的橡胶片；包含防腐材料层和金属层的防爆膜片采用外螺纹内套与内螺纹安装孔和垫圈挤压在防爆孔上的做法其结构较复杂。
发明内容
本发明是为了解决上述防爆膜片与防爆孔的结合结构存在影响焊接效果和结构较复杂的技术问题而公开一种适用于大容量、高功率锂-二氧化锰电池的防爆装置。
本发明为实现上述目的采取以下技术方案：本防爆装置包括电池上盖的弹簧式安全排气阀，特征是，电池上盖还设有一膜式防爆阀，所述膜式防爆阀包括电池上盖设置的泄压孔、泄压孔周边设置的与泄压孔同心的环形凹台，所述环形凹台支撑有覆盖泄压孔的以聚丙烯薄膜为基材的圆形铝塑复合防爆膜，所述圆形铝塑复合防爆膜其基材与所对应的环形凹台粘接结合，环形凹台周边设有与电池上盖焊接接合的、并与圆形铝塑复合防爆膜周边紧密接合的环形压片。
本发明还可以采取以下技术措施：
所述电池上盖设有与其焊接接合的覆盖环形压片以及圆形铝塑复合防爆膜的防护罩，所述防护罩的侧壁对称设有通孔。
本发明的有益效果和优点在于：本适用于大容量、高功率锂-二氧化锰电池的防爆装置包括弹簧式安全排气阀和膜式防爆阀，为二次防爆装置，当安全排气阀失灵时，膜式防爆阀将起到代替作用，确保电池安全。经破坏性试验得知，容量达200～400Ah的大容量、高功率锂-二氧化锰电池在短路时的最大内部压力值为4～4.5Mpa，因此本防爆装置的弹簧式安全排气阀和膜式防爆阀的开启阀值压力设计为3～4Mpa。本防爆装置的防爆膜采用铝塑复合膜，其塑性基材一面便于与金属电池上盖热熔粘接密封，环形压片以及防护罩与电池上盖的焊接固定，工艺既简单也不会伤及铝塑复合膜的塑性基材。本发明具有防爆作用可靠，结构简单的突出优点。
附图说明
附图1是实施例结构局部剖面示意图。
附图2是图1A部放大视图。
图中标记：1壳体，1-1泄压孔，2正极接线柱，3弹簧式安全排气阀，4膜式防爆阀，4-1防爆膜，4-2环形压片，4-3防护罩，4-3-1通孔，5负极接线柱。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步说明本发明。
如图1、2所示实施例，方形不锈钢的壳体1的上盖设有正极接线柱2和负极接线柱5以及弹簧式安全排气阀3，电池上盖还设有膜式防爆阀4。
膜式防爆阀4包括电池上盖设置的泄压孔1-1、泄压孔周边设置的与泄压孔同心的环形凹台，环形凹台支撑有覆盖泄压孔1-1的以聚丙烯薄膜为基材的圆形铝塑复合防爆膜4-1。圆形铝塑复合防爆膜其基材与所对应的环形凹台热熔粘接结合，环形凹台周边设有与电池上盖点焊焊接接合的、并与圆形铝塑复合防爆膜4-1周边紧密接合的可焊金属的环形压片4-2。
另外，电池上盖还设有与其点焊焊接接合的覆盖环形压片以及圆形铝塑复合防爆膜的防护罩4-3，防护罩的侧壁对称设有通孔4-3-1。
如图所示实施例的圆形铝塑复合防爆膜4-1厚度为0.15～0.17mm、直径为φ14的圆片。环形压片4-2是厚0.35～0.4mm、外圆直径为φ16、内圆直径为φ5的不锈钢冲件。防护罩4-3是厚0.3～0.4mm的不锈钢冲件，防护罩直径为φ20，高10mm，防护罩的侧壁对称设有3个φ3的通孔4-3-1。

Claims (2)

1.一种适用于大容量、高功率锂-二氧化锰电池的防爆装置，包括电池上盖的弹簧式安全排气阀，其特征在于：电池上盖还设有一膜式防爆阀，所述膜式防爆阀包括电池上盖设置的泄压孔、泄压孔周边设置的与泄压孔同心的环形凹台，所述环形凹台支撑有覆盖泄压孔的以聚丙烯薄膜为基材的圆形铝塑复合防爆膜，所述圆形铝塑复合防爆膜其基材与所对应的环形凹台粘接结合，环形凹台周边设有与电池上盖焊接接合的、并与圆形铝塑复合防爆膜周边紧密接合的环形压片。
2.根据权利要求1所述的防爆装置，其特征在于：所述电池上盖设有与其焊接接合的覆盖环形压片以及圆形铝塑复合防爆膜的防护罩，所述防护罩的侧壁对称设有通孔。
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