CN105470432B - 针刺试验防燃电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池，尤其是涉及一种针刺试验防燃电池。该针刺试验防燃电池，包括裸电芯和外层铜箔，所述的裸电芯与外层铜箔之间设置有金属保护层，金属保护层与外层铜箔之间设置有容置腔，容置腔内设置有隔条，隔条为绝缘体，外层铜箔内表面设置有绝缘膜，隔条的一侧与绝缘膜贴合、另一侧与金属保护层外表面贴合，金属保护层上设置有单向阀，容置腔通过单向阀与裸电芯连通，单向阀的方向是由裸电芯朝向容置腔，容置腔内填充有阻燃物质和气压低于一个标准大气压的低压气体。本发明具有能够增强电池外部结构、避免电池变形、在电池被针刺时防止助燃气体进入、并且减缓电流增加、降低电池内部热量、防止电池燃烧和爆炸等有益效果。

Description

针刺试验防燃电池

技术领域

本发明涉及一种电池，尤其是涉及一种针刺试验防燃电池。

背景技术

现有的电池是裸电芯外层包覆一层铜箔，裸电芯是由阳极、隔离膜、阴极卷绕而成，裸电芯内具有电解液。这类电池受到压力时，外层铜箔容易变形，电池容易泄露，造成电池报废，甚至造成电池自燃、爆炸。在检测电池安全指数时，通常采用针刺机做针刺试验，利用金属针贯穿电池，测试电池是否自燃或者爆炸。当金属针穿过电池时，金属针接触铜箔和裸电芯，造成短路，产生较大电流，金属针的温度升高，而现有电池的结构导致热量无法释放，外界空气通过金属针穿孔进入电池内，空气内的氧气作为助燃气体，使电池自燃甚至爆炸。

发明内容

本发明主要是针对上述问题，提供一种能够增强电池外部结构、避免电池变形、在电池被针刺时防止助燃气体进入、并且减缓电流增加、降低电池内部热量、防止电池燃烧和爆炸的针刺试验防燃电池。

本发明的目的主要是通过下述方案得以实现的：一种针刺试验防燃电池，包括裸电芯和外层铜箔，所述的裸电芯与外层铜箔之间设置有金属保护层，金属保护层与外层铜箔之间设置有容置腔，容置腔内设置有隔条，隔条为绝缘体，外层铜箔内表面设置有绝缘膜，隔条的一侧与绝缘膜贴合、另一侧与金属保护层外表面贴合，金属保护层上设置有单向阀，容置腔通过单向阀与裸电芯连通，单向阀的方向是由裸电芯朝向容置腔，容置腔内填充有阻燃物质和气压低于一个标准大气压的低压气体。在裸电芯和外层铜箔之间设置金属保护层，金属保护层与外层铜箔之间具有间隙形成容置腔。容置腔内设置有隔条，隔条为绝缘体，通过隔条能够增强外层铜箔和金属保护层的结构强度，隔条能够对外层铜箔支撑，避免外层铜箔受压变形。在容置腔内填充阻燃物质和低压气体，低压气体的气压低于一个标准大气压，即容置腔内的压力小于裸电芯内的压力。当电池使用一段时间后，裸电芯内部产生反应后的废气。由于金属保护层上设置有单向阀，容置腔通过单向阀与裸电芯连通，而且单向阀的方向是由裸电芯朝向容置腔，裸电芯内的废气通过单向阀进入气压较低的容置腔内，此时，容置腔能够作为容器收集废气，避免电池鼓胀，防止电池爆炸。当容置腔吸收了电池产生废气后，容置腔内含有废气和阻燃物质，电池受到针刺时，针刺穿过外层铜箔，进入容置腔的瞬间，容置腔内的废气和阻燃物质同时沿着金属针外泄，有效地防止空气等助燃气体进入电池内部，防止电池自燃。当金属针贯穿电池时，外层铜箔内表面设置有绝缘膜，外层铜箔、金属保护层和金属针之间形成一条电流回路，裸电芯与金属针之间形成一条电流回路，减缓电流聚集，减小金属针的温度涨幅，容置腔内的阻燃物质能够跟随金属针进入电池内部，不仅能够对金属针进行冷却，而且能够防止电池燃烧和爆炸。电池在正常使用时不易变形，而且容置腔内的阻燃物质不会对电池的使用造成干扰，容置腔内的低压能够吸收裸电芯内产生废气，使容置腔作为容器收集废气，避免电池鼓胀。当电池暴利使用造成针刺时，多条电流回路减缓电流聚集，减小温度升高，阻燃物质外泄时能够阻止空气等助燃气体进入，进一步防止电池自燃，使电池安全可靠。

作为优选，所述的隔条呈螺旋状围绕在容置腔内并将容置腔间隔呈螺旋腔体。隔条呈螺旋状围绕在容置腔内，螺旋状的隔条能够对外层铜箔支撑，使外层铜箔始终与金属保护层保持同轴，避免电池变形。当外层铜箔被刺穿时，容置腔内的废气和阻燃物质外泄，螺旋状的容置腔能够增大阻燃物质和废气移动的路径，进而控制外泄量，使阻燃物质缓缓流出，延长阻燃物质外泄的时间，进而延长阻隔空气进入的时间，保证金属针完全贯穿电池后，仍然能够有阻燃物质外泄出来阻隔助燃气体进入，防止电池燃烧。

作为优选，隔条厚度是外层铜箔厚度的2倍到3倍。隔条厚度过大容易导致容置腔体积被过度占用，在保证容置腔体积得到合理利用的条件下，隔条厚度是外层铜箔厚度的2倍到3倍，能够增大隔条与外层铜箔的接触面积，进而增强隔条对外层铜箔的支撑，同时避免隔条弯曲变形。

作为优选，相邻两层隔条之间的轴向距离是隔条厚度的1.5倍到3倍。隔条围绕的圈数越多，容置腔被隔条占用的体积越大，在保证容置腔体积得到合理利用的条件下，相邻两层隔条之间的轴向距离是隔条厚度的1.5倍到3倍，能够增强隔条对外层铜箔的支撑。

作为优选，金属保护层与裸电芯之间设置有隔膜。

作为优选，阻燃物质所占体积与低压气体所占体积之间的比例为0.5:1到2:1之间。阻燃物质用于在电池受到针刺等暴力使用后外泄时阻止助燃气体进入电池，同时阻止电池自燃的作用；低压气体用于减小容置腔内的气压，提供吸收废气的动力，而且低压气体所占的体积的一部分是用来作为容器收集废气，阻燃物质的量和低压气体的量都具有特定功能，阻燃物质所占体积与低压气体所占体积之间的比例为0.5:1到2:1之间，能够保证电池使用一万次时所产生的废气都能得到容置腔的吸收，而电池受到针刺外泄时，阻燃物质能够始终缓缓外泄组织电池燃烧。

作为优选，所述的低压气体为稀薄的氮气。低压气体为稀薄的氮气，稀薄的氮气能够减小容置腔内的气压，便于废气吸入，同时氮气能够阻燃，当电池受到针刺外泄时，氮气能够跟随阻燃物质一同外泄，阻止空气等助燃气体进入电池，进一步防止电池自燃。

作为优选，阻燃物质为干粉或者氯化钠水溶液。阻燃物质可以是干粉，针刺贯穿时，干粉能够阻燃，甚至在产生零星火星的瞬间熄灭明火。阻燃物质可也以是氯化钠水溶液，氯化钠水溶液能够在金属针穿过时附着在金属针上，对金属针冷却，同时能够起到阻燃和熄灭明火的作用。

作为优选，金属保护层的上下两端均设置有单向阀。金属保护层的上下两端均设置有单向阀，不管电池正极在上还是负极在上，不管阻燃物质沉底在下还是漂浮在上，至少保证容置腔与裸电芯之间都有一个单向阀没有被堵塞。

一种针刺试验防燃电池，其特征在于，包括裸电芯和外层铜箔，裸电芯是由阴极、隔离片、阳极卷绕而成，裸电芯与外层铜箔之间设置有金属保护层，金属保护层与裸电芯之间设置有隔膜，金属保护层与外层铜箔之间间隔设置形成容置腔，容置腔内设置有隔条，隔条为绝缘体，隔条呈螺旋状围绕在容置腔内并将容置腔间隔呈螺旋腔体，隔条厚度是外层铜箔厚度的2.5倍，相邻两层隔条之间的轴向距离是隔条厚度的2倍，外层铜箔内表面设置有绝缘膜，隔条的一侧与绝缘膜贴合、另一侧与金属保护层外表面贴合，金属保护层侧壁的上下两端均设置有单向阀，容置腔通过单向阀与裸电芯连通，单向阀的方向是由裸电芯朝向容置腔，容置腔内填充有阻燃物质和气压低于一个标准大气压的低压气体，阻燃物质为干粉，低压气体为稀薄的氮气，阻燃物质所占体积与低压气体所占体积之间的比例为1:1。

因此，本发明的针刺试验防燃电池具备下述优点：1、在裸电芯和外层铜箔之间设置金属保护层，金属保护层与外层铜箔之间具有间隙形成容置腔，容置腔内设置有隔条，隔条为绝缘体，通过隔条能够增强外层铜箔和金属保护层的结构强度，隔条能够对外层铜箔支撑，避免外层铜箔受压变形；2、在容置腔内填充阻燃物质和低压气体，低压气体的气压低于一个标准大气压，即容置腔内的压力小于裸电芯内的压力，当电池使用一段时间后，裸电芯内部产生反应后的废气，由于金属保护层上设置有单向阀，容置腔通过单向阀与裸电芯连通，而且单向阀的方向是由裸电芯朝向容置腔，裸电芯内的废气通过单向阀进入气压较低的容置腔内，此时，容置腔能够作为容器收集废气，避免电池鼓胀，防止电池爆炸，当容置腔吸收了电池产生废气后，容置腔内含有废气和阻燃物质，电池受到针刺时，针刺穿过外层铜箔，进入容置腔的瞬间，容置腔内的废气和阻燃物质同时沿着金属针外泄，有效地防止空气等助燃气体进入电池内部，防止电池自燃；3、当金属针贯穿电池时，外层铜箔内表面设置有绝缘膜，外层铜箔、金属保护层和金属针之间形成一条电流回路，裸电芯与金属针之间形成一条电流回路，减缓电流聚集，减小金属针的温度涨幅，容置腔内的阻燃物质能够跟随金属针进入电池内部，不仅能够对金属针进行冷却，而且能够防止电池燃烧和爆炸。

附图说明

附图1是本发明的一种局部剖示图；

附图2是本发明的横截面示意图；

附图3是附图1中A处局部放大图；

附图4是本发明在针刺试验状态下的结构示意图；

附图5是在针刺试验状态下的局部放大图。

图示说明：01-裸电芯，011-阴极，012-阳极，013-隔离膜，02-金属保护层，03-隔膜，04-外层铜箔，05-容置腔，06-阻燃物质，07-隔条，08-单向阀，09-金属针。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：如图1、2、3所示，一种针刺试验防燃电池，包括裸电芯01和外层铜箔04，裸电芯是由阴极011、隔离片013、阳极012卷绕而成。裸电芯与外层铜箔之间设置有金属保护层02，金属保护层与裸电芯之间设置有隔膜03。金属保护层与外层铜箔之间间隔设置形成容置腔05，容置腔内设置有隔条07，隔条为绝缘体，隔条呈螺旋状围绕在容置腔内并将容置腔间隔呈螺旋腔体。隔条厚度是外层铜箔厚度的2.5倍，相邻两层隔条之间的轴向距离是隔条厚度的2倍。外层铜箔内表面设置有绝缘膜，隔条的一侧与绝缘膜贴合、另一侧与金属保护层外表面贴合。金属保护层侧壁的上下两端均设置有单向阀08，容置腔通过单向阀与裸电芯连通，单向阀的方向是由裸电芯朝向容置腔，容置腔内填充有阻燃物质06和气压低于一个标准大气压的低压气体。阻燃物质为干粉，低压气体为稀薄的氮气。阻燃物质所占体积与低压气体所占体积之间的比例为1:1。

在裸电芯和外层铜箔之间设置金属保护层，金属保护层与外层铜箔之间具有间隙形成容置腔。容置腔内设置有隔条，隔条为绝缘体，通过隔条能够增强外层铜箔和金属保护层的结构强度，隔条能够对外层铜箔支撑，避免外层铜箔受压变形。在容置腔内填充阻燃物质和低压气体，低压气体的气压低于一个标准大气压，即容置腔内的压力小于裸电芯内的压力。当电池使用一段时间后，裸电芯内部产生反应后的废气。由于金属保护层上设置有单向阀，容置腔通过单向阀与裸电芯连通，而且单向阀的方向是由裸电芯朝向容置腔，裸电芯内的废气通过单向阀进入气压较低的容置腔内，此时，容置腔能够作为容器收集废气，避免电池鼓胀，防止电池爆炸。当容置腔吸收了电池产生废气后，容置腔内含有废气和阻燃物质，电池受到针刺时，如图4、5所示，针刺穿过外层铜箔，进入容置腔的瞬间，容置腔内的废气和阻燃物质同时沿着金属针09外泄，有效地防止空气等助燃气体进入电池内部，防止电池自燃。当金属针贯穿电池时，外层铜箔内表面设置有绝缘膜，外层铜箔、金属保护层和金属针之间形成一条电流回路，裸电芯与金属针之间形成一条电流回路，减缓电流聚集，减小金属针的温度涨幅，容置腔内的阻燃物质能够跟随金属针进入电池内部，不仅能够对金属针进行冷却，而且能够防止电池燃烧和爆炸。电池在正常使用时不易变形，而且容置腔内的阻燃物质不会对电池的使用造成干扰，容置腔内的低压能够吸收裸电芯内产生废气，使容置腔作为容器收集废气，避免电池鼓胀。当电池暴利使用造成针刺时，多条电流回路减缓电流聚集，减小温度升高，阻燃物质外泄时能够阻止空气等助燃气体进入，进一步防止电池自燃，使电池安全可靠。隔条呈螺旋状围绕在容置腔内，螺旋状的隔条能够对外层铜箔支撑，使外层铜箔始终与金属保护层保持同轴，避免电池变形。当外层铜箔被刺穿时，容置腔内的废气和阻燃物质外泄，螺旋状的容置腔能够增大阻燃物质和废气移动的路径，进而控制外泄量，使阻燃物质缓缓流出，延长阻燃物质外泄的时间，进而延长阻隔空气进入的时间，保证金属针完全贯穿电池后，仍然能够有阻燃物质外泄出来阻隔助燃气体进入，防止电池燃烧。隔条厚度过大容易导致容置腔体积被过度占用，在保证容置腔体积得到合理利用的条件下，隔条厚度是外层铜箔厚度的2.5倍，能够增大隔条与外层铜箔的接触面积，进而增强隔条对外层铜箔的支撑，同时避免隔条弯曲变形。隔条围绕的圈数越多，容置腔被隔条占用的体积越大，在保证容置腔体积得到合理利用的条件下，相邻两层隔条之间的轴向距离是隔条厚度的2.5倍，能够增强隔条对外层铜箔的支撑。阻燃物质用于在电池受到针刺等暴力使用后外泄时阻止助燃气体进入电池，同时阻止电池自燃的作用；低压气体用于减小容置腔内的气压，提供吸收废气的动力，而且低压气体所占的体积的一部分是用来作为容器收集废气，阻燃物质的量和低压气体的量都具有特定功能，阻燃物质所占体积与低压气体所占体积之间的比例为1:1，能够保证电池使用一万次时所产生的废气都能得到容置腔的吸收，而电池受到针刺外泄时，阻燃物质能够始终缓缓外泄组织电池燃烧。低压气体为稀薄的氮气，稀薄的氮气能够减小容置腔内的气压，便于废气吸入，同时氮气能够阻燃，当电池受到针刺外泄时，氮气能够跟随阻燃物质一同外泄，阻止空气等助燃气体进入电池，进一步防止电池自燃。阻燃物质可以是干粉，针刺贯穿时，干粉能够阻燃，甚至在产生零星火星的瞬间熄灭明火。金属保护层的上下两端均设置有单向阀，不管电池正极在上还是负极在上，不管阻燃物质沉底在下还是漂浮在上，至少保证容置腔与裸电芯之间都有一个单向阀没有被堵塞。

应理解，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种针刺试验防燃电池，包括裸电芯和外层铜箔，其特征在于，所述的裸电芯与外层铜箔之间设置有金属保护层，金属保护层与外层铜箔之间设置有容置腔，容置腔内设置有隔条，隔条为绝缘体，外层铜箔内表面设置有绝缘膜，隔条的一侧与绝缘膜贴合、另一侧与金属保护层外表面贴合，金属保护层上设置有单向阀，容置腔通过单向阀与裸电芯连通，单向阀的方向是由裸电芯朝向容置腔，容置腔内填充有阻燃物质和气压低于一个标准大气压的低压气体。

2.根据权利要求1所述的针刺试验防燃电池，其特征在于，所述的隔条呈螺旋状围绕在容置腔内并将容置腔间隔呈螺旋腔体。

3.根据权利要求1所述的针刺试验防燃电池，其特征在于，隔条厚度是外层铜箔厚度的2倍到3倍。

4.根据权利要求1所述的针刺试验防燃电池，其特征在于，相邻两层隔条之间的轴向距离是隔条厚度的1.5倍到3倍。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的针刺试验防燃电池，其特征在于，金属保护层与裸电芯之间设置有隔膜。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的针刺试验防燃电池，其特征在于，阻燃物质所占体积与低压气体所占体积之间的比例为0.5:1到2:1之间。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的针刺试验防燃电池，其特征在于，所述的低压气体为稀薄的氮气。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的针刺试验防燃电池，其特征在于，阻燃物质为干粉或者氯化钠水溶液。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的针刺试验防燃电池，其特征在于，金属保护层的上下两端均设置有单向阀。

10.一种针刺试验防燃电池，其特征在于，包括裸电芯和外层铜箔，裸电芯是由阴极、隔离片、阳极卷绕而成，裸电芯与外层铜箔之间设置有金属保护层，金属保护层与裸电芯之间设置有隔膜，金属保护层与外层铜箔之间间隔设置形成容置腔，容置腔内设置有隔条，隔条为绝缘体，隔条呈螺旋状围绕在容置腔内并将容置腔间隔呈螺旋腔体，隔条厚度是外层铜箔厚度的2.5倍，相邻两层隔条之间的轴向距离是隔条厚度的2倍，外层铜箔内表面设置有绝缘膜，隔条的一侧与绝缘膜贴合、另一侧与金属保护层外表面贴合，金属保护层侧壁的上下两端均设置有单向阀，容置腔通过单向阀与裸电芯连通，单向阀的方向是由裸电芯朝向容置腔，容置腔内填充有阻燃物质和气压低于一个标准大气压的低压气体，阻燃物质为干粉，低压气体为稀薄的氮气，阻燃物质所占体积与低压气体所占体积之间的比例为1:1。