CN111864152A - 一种动力电池防爆阀用透气型防爆膜及其制备方法 - Google Patents

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张云
李炳健
丁荣华
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Abstract

本发明公开了一种动力电池防爆阀用透气型防爆膜及其制备方法，该防爆膜为多孔防水透气聚四氟乙烯PTFE膜，其结构是用每个微米级聚四氟乙烯悬浮树脂微球表面熔融相互连接，堆积成具有多透气孔道的微孔膜，通过控制防爆膜的孔径大小和孔隙率来调节透气量，达到平衡电池包内外压力的目的；动力电池防爆阀用透气型防爆膜的制备方法，包括：将多孔防水透气聚四氟乙烯PTFE膜通过改性聚四氟乙烯悬浮树脂或/和成孔剂混和均匀，经模压成坯、烧结工艺、冷却后再经车削工艺收卷而制成。通过上述方式，本发明能够平衡电池包内外压力，实现在没有刺破结构的情况下，使防爆膜能够达到可控爆破的效果。

Description

一种动力电池防爆阀用透气型防爆膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种动力电池防爆阀用透气型防爆膜及其制备方法。
背景技术
动力电池包主要采用防爆阀作为防爆装置，电池防爆阀体一般包括：本体、泄压口、刺破结构和防爆膜等结构。当电池芯失效，导致电池包温度过高，内部的气体发生膨胀，电池包的内部压力逐步增大，达到一定程度时防爆阀体中的刺破结构将防爆膜刺破，达到快速泄压的目的，防爆阀的存在提高了动力电池的安全性能。目前动力电池防爆阀体中防爆膜有透气型防爆膜和非透气型防爆膜两类，透气型防爆膜为膨体聚四氟乙烯膜（ePTFE），非透气型防爆膜为PE膜、PET膜、PP膜等。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种动力电池防爆阀用透气型防爆膜及其制备方法，能够平衡电池包内外压力，实现在没有刺破结构的情况下，使防爆膜能够达到可控爆破的效果。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种动力电池防爆阀用透气型防爆膜，该防爆膜为多孔防水透气聚四氟乙烯PTFE膜，其结构是用每个微米级聚四氟乙烯悬浮树脂微球表面熔融相互连接，堆积成具有多透气孔道的微孔膜，通过控制防爆膜的孔径大小和孔隙率来调节透气量，达到平衡电池包内外压力的目的。
在本发明一个较佳实施例中，所述透气型防爆膜采用超声波焊接工艺或热熔焊接工艺焊接在防爆阀体的环形棱筋上。
在本发明一个较佳实施例中，当电池芯升温，电池包的内部气体膨胀，防爆阀体内部压力会通过防爆膜的微孔向外部排出泄压，维持电池包内外压力的平衡；当内外压差大于爆破压力临界值时，防爆膜将实施爆破，快速释放电池包的内部压力。
在本发明一个较佳实施例中，所述聚四氟乙烯悬浮树脂粒径为1~10μm。
在本发明一个较佳实施例中，所述透气型防爆膜孔径大小为0.3~20μm，孔隙率≥90%。
在本发明一个较佳实施例中，所述透气型防爆膜透气量≥200 ml/min/cm2@1kPa，耐水压≥15 kPa。
在本发明一个较佳实施例中，所述透气型防爆膜具有优异的阻燃性能，达到UL94V-0等级。
在本发明还涉及一种动力电池防爆阀用透气型防爆膜的制备方法，包括：将多孔防水透气聚四氟乙烯PTFE膜通过改性聚四氟乙烯悬浮树脂或/和成孔剂混和均匀，经模压成坯、烧结工艺、冷却后再经车削工艺收卷而制成。
在本发明一个较佳实施例中，所述的成孔剂优选地为碳酸氢钠、碳酸氢铵、氯化铵和烷烃油一种或多种物质，添加含量在PTFE悬浮粉体基料的1wt%～10wt%。
在本发明一个较佳实施例中，所述的透气型防爆膜制备方法还包括通过控制模压压力、烧结温度和时间来调节膜的微孔孔径大小。
本发明的有益效果是：本发明通过控制防爆膜的孔径大小和孔隙率来调节透气量，达到平衡电池包内外压力的目的。当电池芯升温，电池包的内部气体膨胀，内部压力会通过防爆膜的微孔向外部排出泄压，维持电池包内外压力的平衡；当内外压差大于爆破压力临界值时，防爆膜将实施爆破，快速释放电池包的内部压力，从而保证电池包的安全，避免造成对人员伤害的危险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明动力电池防爆阀用透气型防爆膜一较佳实施例的微观结构扫描电镜图（SEM）；
图2是本发明动力电池防爆阀用透气型防爆膜在防爆阀体中的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明实施例包括：
实施例1：
一种动力电池防爆阀用透气型防爆膜4，所述透气型防爆膜4为一种新型多孔防水透气聚四氟乙烯（PTFE）膜。
实施例中，所述的新型多孔防水透气PTFE膜结构：每个微米级PTFE悬浮树脂微球1表面熔融相互连接，堆积成具有多透气孔道2的微孔膜4，通过控制防爆膜4的孔径2大小和孔隙率来调节透气量，达到平衡电池包内外压力的目的。
实施例中，所述透气型防爆膜4原理：当电池芯升温，电池包的内部气体膨胀，内部压力会通过防爆膜4的微孔3向外部排出泄压，维持电池包内外压力的平衡；当内外压差大于爆破压力临界值时，防爆膜4将实施爆破，快速释放电池包的内部压力，从而保证电池包的安全，避免造成对人员伤害的危险。
实施例中，所述透气型防爆膜4采用超声波焊接工艺或热熔焊接工艺焊接在防爆阀体6的环形棱筋5上。
实施例中，所述PTFE悬浮树脂1粒径为5μm。
实施例中，所述透气型防爆膜4孔径大小为15μm，孔隙率为92%。
实施例中，所述透气型防爆膜4透气量为300 ml/min/cm2@1kPa，耐水压为15 kPa。
实施例中，所述透气型防爆膜4具有优异的阻燃性能，达到UL94 V-0等级。
一种动力电池防爆阀用透气型防爆膜其制备方法：包括，将PTFE多孔透气膜通过改性聚四氟乙烯悬浮树脂1或/和成孔剂混和均匀，经模压成坯、烧结工艺、冷却后再经车削工艺收卷而制成。
实施例中，所述的成孔剂优选地为碳酸氢钠、碳酸氢铵、氯化铵、烷烃油等一种或多种物质，添加含量在PTFE悬浮粉体基料的1wt%～10wt%。
实施例中，所述的透气型防爆膜4制备方法，控制模压压力为20mPa、烧结温度为380℃、烧结时间为30min，调节膜的微孔孔径大小为15μm。
实施例中，所述透气型防爆膜4具有防油防水、防尘、耐高温、耐化学腐蚀和电气绝缘性能，可广泛应用于动力电池防爆阀领域。
实施例2：
一种动力电池防爆阀用透气型防爆膜4，所述透气型防爆膜4为一种新型多孔防水透气聚四氟乙烯（PTFE）膜，实施例中，所述的新型多孔防水透气PTFE膜结构：每个微米级PTFE悬浮树脂微球1表面熔融相互连接，堆积成具有多透气孔道2的微孔膜4，通过控制防爆膜4的孔径2大小和孔隙率来调节透气量，达到平衡电池包内外压力的目的。
实施例中，所述透气型防爆膜4原理：当电池芯升温，电池包的内部气体膨胀，内部压力会通过防爆膜4的微孔3向外部排出泄压，维持电池包内外压力的平衡；当内外压差大于爆破压力临界值时，防爆膜4将实施爆破，快速释放电池包的内部压力，从而保证电池包的安全，避免造成对人员伤害的危险。
实施例中，所述透气型防爆膜4采用超声波焊接工艺或热熔焊接工艺焊接在防爆阀体6的环形棱筋5上。
实施例中，所述PTFE悬浮树脂1粒径为3μm。
实施例中，所述透气型防爆膜4孔径大小为10μm，孔隙率为90%。
实施例中，所述透气型防爆膜4透气量为220 ml/min/cm2@1kPa，耐水压为22 kPa。
实施例中，所述透气型防爆膜4具有优异的阻燃性能，达到UL94 V-0等级。
一种动力电池防爆阀用透气型防爆膜的制备方法，包括：PTFE多孔透气膜通过改性聚四氟乙烯悬浮树脂1或/和成孔剂混和均匀，经模压成坯、烧结工艺、冷却后再经车削工艺收卷而制成。
实施例中，所述的成孔剂优选地为碳酸氢钠、碳酸氢铵、氯化铵、烷烃油等一种或多种物质，添加含量在PTFE悬浮粉体基料的1wt%～10wt%。
实施例中，所述的透气型防爆膜4制备方法，控制模压压力为30mPa、烧结温度为385℃、烧结时间为35min，调节膜的微孔孔径大小为10μm。
实施例中，所述透气型防爆膜4具有防油防水、防尘、耐高温、耐化学腐蚀和电气绝缘性能，可广泛应用于动力电池防爆阀领域。
实施例3：
一种动力电池防爆阀用透气型防爆膜，所述透气型防爆膜4为一种新型多孔防水透气聚四氟乙烯（PTFE）膜。
实施例中，所述的新型多孔防水透气PTFE膜结构：每个微米级PTFE悬浮树脂微球1表面熔融相互连接，堆积成具有多透气孔道2的微孔膜4，通过控制防爆膜4的孔径2大小和孔隙率来调节透气量，达到平衡电池包内外压力的目的。
实施例中，所述透气型防爆膜4原理：当电池芯升温，电池包的内部气体膨胀，内部压力会通过防爆膜4的微孔3向外部排出泄压，维持电池包内外压力的平衡；当内外压差大于爆破压力临界值时，防爆膜4将实施爆破，快速释放电池包的内部压力，从而保证电池包的安全，避免造成对人员伤害的危险。
实施例中，所述透气型防爆膜4采用超声波焊接工艺或热熔焊接工艺焊接在防爆阀体6的环形棱筋5上。
实施例中，所述PTFE悬浮树脂1粒径为10μm。
实施例中，所述透气型防爆膜4孔径大小为17μm，孔隙率为94%。
实施例中，所述透气型防爆膜4透气量为350 ml/min/cm2@1kPa，耐水压为25 kPa。
实施例中，所述透气型防爆膜4具有优异的阻燃性能，达到UL94 V-0等级。
一种动力电池防爆阀用透气型防爆膜其制备方法：包括，将PTFE多孔透气膜通过改性聚四氟乙烯悬浮树脂1或/和成孔剂混和均匀，经模压成坯、烧结工艺、冷却后再经车削工艺收卷而制成。
实施例中，所述的成孔剂优选地为碳酸氢钠、碳酸氢铵、氯化铵、烷烃油等一种或多种物质，添加含量在PTFE悬浮粉体基料的1wt%～10wt%。
实施例中，所述的透气型防爆膜4制备方法，控制模压压力为20mPa、烧结温度为380℃、烧结时间为30min，调节膜的微孔孔径大小为15μm。
实施例中，所述透气型防爆膜4具有防油防水、防尘、耐高温、耐化学腐蚀和电气绝缘性能，可广泛应用于动力电池防爆阀领域。
本发明一种动力电池防爆阀用透气型防爆膜及其制备方法的有益效果是：通过控制防爆膜的孔径大小和孔隙率来调节透气量，达到平衡电池包内外压力的目的。当电池芯升温，电池包的内部气体膨胀，内部压力会通过防爆膜的微孔向外部排出泄压，维持电池包内外压力的平衡；当内外压差大于爆破压力临界值时，防爆膜将实施爆破，快速释放电池包的内部压力，从而保证电池包的安全，避免造成对人员伤害的危险。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种动力电池防爆阀用透气型防爆膜，其特征在于，该防爆膜为多孔防水透气聚四氟乙烯PTFE膜，其结构是用每个微米级聚四氟乙烯悬浮树脂微球表面熔融相互连接，堆积成具有多透气孔道的微孔膜，通过控制防爆膜的孔径大小和孔隙率来调节透气量，达到平衡电池包内外压力的目的。
2.根据权利要求1所述的动力电池防爆阀用透气型防爆膜，其特征在于，所述透气型防爆膜采用超声波焊接工艺或热熔焊接工艺焊接在防爆阀体的环形棱筋上。
3.根据权利要求1所述的动力电池防爆阀用透气型防爆膜，其特征在于，当电池芯升温，电池包的内部气体膨胀，防爆阀体内部压力会通过防爆膜的微孔向外部排出泄压，维持电池包内外压力的平衡；当内外压差大于爆破压力临界值时，防爆膜将实施爆破，快速释放电池包的内部压力。
4.根据权利要求1所述的动力电池防爆阀用透气型防爆膜，其特征在于，所述聚四氟乙烯悬浮树脂粒径为1~10μm。
5.根据权利要求1所述的动力电池防爆阀用透气型防爆膜，其特征在于，所述透气型防爆膜孔径大小为0.3~20μm，孔隙率≥90%。
6.根据权利要求1所述的动力电池防爆阀用透气型防爆膜，其特征在于，所述透气型防爆膜透气量≥200 ml/min/cm2@1kPa，耐水压≥15 kPa。
7.根据权利要求1所述的动力电池防爆阀用透气型防爆膜，其特征在于，所述透气型防爆膜具有优异的阻燃性能，达到UL94 V-0等级。
8.根据权利要求1所述的动力电池防爆阀用透气型防爆膜的制备方法，其特征在于，包括：将多孔防水透气聚四氟乙烯PTFE膜通过改性聚四氟乙烯悬浮树脂或/和成孔剂混和均匀，经模压成坯、烧结工艺、冷却后再经车削工艺收卷而制成。
9.根据权利要求1-7任一所述的动力电池防爆阀用透气型防爆膜的制备方法，其特征在于，所述的成孔剂优选地为碳酸氢钠、碳酸氢铵、氯化铵和烷烃油一种或多种物质，添加含量在PTFE悬浮粉体基料的1wt%～10wt%。
10.根据权利要求8所述的动力电池防爆阀用透气型防爆膜的制备方法，其特征在于，所述的透气型防爆膜制备方法还包括通过控制模压压力、烧结温度和时间来调节膜的微孔孔径大小。
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