專利名稱：一種防爆鎳電池及其所使用的防爆球和它們的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎳電池及其制備方法，尤其涉及一種防爆鎳電池及其所使用的防爆球和它們的制備方法。
背景技術(shù)：
上世紀(jì)90年代一來(lái)，大量新型、便攜式電子產(chǎn)品的出現(xiàn)，不僅推動(dòng)著鎳電池產(chǎn)業(yè) 的發(fā)展，也對(duì)鎳電池的安全性能尤其是防爆性能提出了更高的要求。為提高電池的安全性 能，通常在電池外殼上設(shè)置蓋帽(也叫安全閥組件)。蓋帽包括設(shè)有排氣孔的上蓋、底蓋及 設(shè)置在兩者之間的防爆球。當(dāng)電池出現(xiàn)意外如短路時(shí)，電池溫度急劇升高，蓋帽啟動(dòng)，產(chǎn)生 的氣體由上蓋的氣孔排出，防止電池因氣體聚集而爆炸?，F(xiàn)有的鎳電池采用尼龍66材料作為密封圈，采用三元乙丙橡膠、炭黑為主要材料 作為防爆球。這兩者的組合，對(duì)于電池的密封性能和防爆性能得到了保證。但這樣的組合 也存在很多弊端，如下防爆球主要成分是三元乙丙橡膠、炭黑、促進(jìn)劑、硫化劑，由三元乙 丙橡膠在Iio 140°C溫度下塑煉，再經(jīng)混煉，壓延，壓出，硫化，成型等工序完成制作。這樣 制作出的防爆球有很寬的使用范圍，使用溫度-40 150°C，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)防爆球防爆 壓力變化很小。當(dāng)電池外部短路時(shí)候，電池溫度急劇升高，最高溫度可達(dá)到150°C，電池內(nèi)壓 急劇上升?？赡艽嬖谝蚍辣虿荒芗皶r(shí)泄氣，造成電池壓力過(guò)大發(fā)生爆炸；傳統(tǒng)的密封圈成 分是尼龍66，而尼龍66材質(zhì)的密封圈軟化或熔化溫度為250 260°C。當(dāng)電池內(nèi)部短路時(shí) 候，正負(fù)極直接接觸，有可能負(fù)極燃燒。電池溫度急劇升高，最高溫度可達(dá)到220度，電池內(nèi) 壓急劇上升，防爆球來(lái)不及泄氣，可能造成電池壓力過(guò)大造成電池爆炸或因熱量無(wú)法及時(shí) 散發(fā)而發(fā)生電池?zé)岜ā?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可有效防止鎳電池爆炸的電池及 其所使用的防爆球和它們的制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種防爆鎳電池，包括電池本體及蓋 帽，電池本體包括設(shè)置于其中的密封圈，蓋帽包括設(shè)置于其中的防爆球，所述密封圈由聚丙 烯及助劑經(jīng)注塑而成；所述防爆球由三元乙丙橡膠經(jīng)150 200°C塑煉再與助劑混煉、壓 延、壓出、硫化及成型而成。另一方面，本發(fā)明還提供一種防爆鎳電池的制備方法，包括密封圈及防爆球的制 備，所述密封圈由聚丙烯及助劑經(jīng)注塑而成；所述防爆球由三元乙丙橡膠經(jīng)150 200°C塑 煉再與助劑混煉、壓延、壓出、硫化及成型而成。另一方面，本發(fā)明還提供一種防爆鎳電池用防爆球，所述防爆球由三元乙丙橡膠 經(jīng)150 200°C塑煉再與助劑混煉、壓延、壓出、硫化及成型而成。另一方面，本發(fā)明還提供一種防爆鎳電池用防爆球的制備方法，所述防爆球由三 元乙丙橡膠經(jīng)150 200°C塑煉再與助劑混煉、壓延、壓出、硫化及成型而成。
本發(fā)明中，鎳電池主要指鎳氫電池、鎳鎘電池和鎳鋅電池。本發(fā)明的有益效果當(dāng)電池出現(xiàn)故障如短路使其內(nèi)部溫度升高到約80°C后，防爆 球壓力開(kāi)始下降甚至失效，有利于短路產(chǎn)生的氣體逸出，從而阻止因內(nèi)壓過(guò)大而造成的電 池爆炸；若電池內(nèi)溫度繼續(xù)升高到約160°C后，采用PP為主要材料的密封圈及時(shí)融化，有利 于產(chǎn)生的氣體逸出，有利于產(chǎn)生的大量熱量及時(shí)散發(fā)出去，從而阻止電池發(fā)生壓力爆炸和 熱爆炸。


圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電池蓋帽及現(xiàn)有電池蓋帽防爆壓力隨溫度變化 曲線。圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電池及現(xiàn)有電池在短路時(shí)電池內(nèi)部溫度變化曲線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明使用高溫塑煉的防爆球和以聚丙烯為主要材料制成密封圈相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn) 防止電池爆炸的目的。本發(fā)明中，防爆球由三元乙丙橡膠經(jīng)150 200°C塑煉再與助劑混煉、壓延、壓出、 硫化及成型而成。防爆球制備所用的助劑包括炭黑、促進(jìn)劑及硫化劑，促進(jìn)劑優(yōu)選為二硫化 二苯并噻唑、N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺及二甲基二硫代氨基甲酸鋅中的任意一種， 硫化劑優(yōu)選為N’ -間苯撐雙馬來(lái)酰亞胺、硫磺中的任意一種。各組分的用量不是關(guān)鍵的控 制因素，通常其中三元乙丙橡膠含量80 95%，炭黑1 20%，促進(jìn)劑0. 01 1 %，硫化劑 0. 01 1%，以上各成分含量為重量百分比。制造中各工序采用本領(lǐng)域常用的工藝方法，在 此不做詳細(xì)描述。本發(fā)明中，密封圈由聚丙烯及助劑經(jīng)注塑而成。密封圈制備所用的助劑包括韌性 添加劑和強(qiáng)度劑，韌性添加劑優(yōu)選為鈦白粉、滑石粉、季戊四醇硬脂酸酯中的任意一種，強(qiáng) 度劑優(yōu)選為碳酸鈣、聚甲醛中的任意一種。各組分的用量不是關(guān)鍵的控制因素，通常其中PP 的含量95 100%，韌性添加劑0. 1 5%，強(qiáng)度劑0. 1 2%。以上各成分含量為重量百 分比。制備工序包括高溫融化、注模、冷卻、脫模、去毛邊、檢驗(yàn)等，為本領(lǐng)域常規(guī)方法，在此 不做詳細(xì)描述。下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例1一種圓柱鎳氫電池防爆球制作方法，先按比例稱取三元乙丙橡膠，經(jīng)塑煉，溫度 150°C。經(jīng)添加炭黑和二甲基二硫代氨基甲酸鋅(PZ，下同)壓延，壓出，硫化，成型等工序完 成制作。其中三元乙丙橡膠含量86%，炭黑13. 5%，PZ 0. 2%，硫磺(硫化劑)0. 3%，以上 各成分含量為重量百分比。把制作好的AA防爆球，與冷軋?zhí)妓劁摪宕钆渲谱鰽A蓋帽。使 用本發(fā)明制作的蓋帽與不使用本發(fā)明制作的蓋帽性能對(duì)比測(cè)試。實(shí)施例2一種圓柱鎳氫電池防爆球制作方法，先按比例稱取三元乙丙橡膠，經(jīng)塑煉，溫度 180°C。經(jīng)添加炭黑和PZ，混煉，壓延，壓出，硫化，成型等工序完成制作。其中三元乙丙橡膠含量86%，炭黑13.5%，PZ 0.2%，硫磺(硫化劑)0. 3%，以上各成分含量為重量百分比。 把制作好的AA防爆球，與冷軋?zhí)妓劁摪宕钆渲谱鰽A蓋帽。使用本發(fā)明制作的蓋帽與不使 用本發(fā)明制作的蓋帽性能對(duì)比測(cè)試。實(shí)施例3 一種圓柱鎳氫電池防爆球制作方法，先按比例稱取三元乙丙橡膠，經(jīng)塑煉，溫度 200°C。經(jīng)添加炭黑和PZ，混煉，壓延，壓出，硫化，成型等工序完成制作。其中三元乙丙橡膠 含量86%，炭黑13.5%，PZ 0.2%，硫磺(硫化劑)0. 3%，以上各成分含量為重量百分比。 把制作好的AA防爆球，與冷軋?zhí)妓劁摪宕钆渲谱鰽A蓋帽。對(duì)比例4使用本發(fā)明制作的蓋帽與不使用本發(fā)明制作的蓋帽性能對(duì)比測(cè)試。并將測(cè)試結(jié)果 繪制成曲線，如圖1，圖中畫(huà)斜線部分為蓋帽正常使用溫度，1-4分別代表實(shí)施例1-3及現(xiàn)有 普通蓋帽的曲線。測(cè)試方法分別取使用本發(fā)明的AA蓋帽和不使用本發(fā)明的AA蓋帽各80只，分別 測(cè)試在20°C時(shí)候，蓋帽防爆壓力P1，再高溫環(huán)境擱置60min，從高溫環(huán)境取出，冷卻到20°C， 測(cè)試蓋帽防爆壓力P2，蓋帽防爆壓力下降=(P1-P2)/P1X100%。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表 從上表及圖1可以看到，使用本發(fā)明的防爆球制成的蓋帽不影響電池的正常使 用，即在不高于80°C溫度范圍內(nèi)可正常使用。當(dāng)電池短路的時(shí)候，電池溫度急劇升高，電池 內(nèi)壓急劇升高。使用本發(fā)明的蓋帽，隨溫度升高，壓力下降幅度大，有利于電池內(nèi)部氣壓更 快釋放。防止電池爆炸。
實(shí)施例5一種圓柱鎳氫電 池，密封圈由聚丙烯(PP，下同)、季戊四醇硬脂酸酯(韌性添加 劑)、聚甲醛(強(qiáng)度劑)經(jīng)過(guò)高溫融化、注模、冷卻、脫模、去毛邊，檢驗(yàn)入庫(kù)得到。其中PP的 含量98.8%，季戊四醇硬脂酸酯1%，聚甲醛0.2%。以上各成分比為重量百分比。對(duì)比例6 使用普通密封圈圓柱鎳氫AA2300型號(hào)電池和使用本發(fā)明PP密封圈圓柱鎳氫 AA2300型號(hào)電池進(jìn)行短路對(duì)比測(cè)試。測(cè)試方法電池用0.2C充滿電，擱置60min ；使用直徑為Imm的銅針，從電池中部 穿過(guò)，造成電池內(nèi)部短路；使用溫度感應(yīng)器記錄電池溫度的變化。將電池內(nèi)部在電池短路過(guò)程中溫度隨時(shí)間變化繪制成曲線如圖2所示。從圖2可 以看出，使用本發(fā)明PP密封圈當(dāng)電池內(nèi)部短路的時(shí)候，PP密封圈及時(shí)熔化，電池內(nèi)部與外 界連通。防止電池發(fā)生壓力過(guò)大造成的爆炸和熱量來(lái)不及散發(fā)產(chǎn)生電池?zé)岜?。因?yàn)槠胀芊馊κ褂媚猃?6材料，尼龍66的熔化溫度250 260°C，電池短路的 時(shí)候，密封圈不能熔化。而本發(fā)明PP密封圈，熔化溫度160 170°C，電池短路的時(shí)候可以 熔化，有利于降低電池內(nèi)壓和電池內(nèi)部產(chǎn)生的熱量散發(fā)。防止電池因短路造成的爆炸。可 以提高電池的安全性能。以上實(shí)施例以鎳氫電池為例，只需稍作變化即可適用于鎳鎘電池和鎳鋅電池，此 處不再詳細(xì)舉例闡述。
權(quán)利要求
一種防爆鎳電池，包括電池本體及蓋帽，電池本體包括設(shè)置于其中的密封圈，蓋帽包括設(shè)置于其中的防爆球，其特征在于所述密封圈由聚丙烯及助劑經(jīng)注塑而成；所述防爆球由三元乙丙橡膠經(jīng)150～200℃塑煉再與助劑混煉、壓延、壓出、硫化及成型而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防爆鎳電池，其特征在于所述密封圈中用的助劑包括韌性 添加劑和強(qiáng)度劑，韌性添加劑為選自鈦白粉、滑石粉、季戊四醇硬脂酸酯中的任意一種，強(qiáng) 度劑為選自碳酸鈣、聚甲醛中的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防爆鎳電池，其特征在于所述防爆球中用的助劑包括炭黑、 促進(jìn)劑及硫化劑，促進(jìn)劑為選自二硫化二苯并噻唑、N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺及二 甲基二硫代氨基甲酸鋅中的任意一種，硫化劑為N’ -間苯撐雙馬來(lái)酰亞胺、硫磺中的任意 一種。
4.一種防爆鎳電池的制備方法，包括密封圈及防爆球的制備，其特征在于所述密封 圈由聚丙烯及助劑經(jīng)注塑而成；所述防爆球由三元乙丙橡膠經(jīng)150 200°C塑煉再與助劑 混煉、壓延、壓出、硫化及成型而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的防爆鎳電池的制備方法，其特征在于所述密封圈中用的助 劑包括韌性添加劑和強(qiáng)度劑，韌性添加劑為選自鈦白粉、滑石粉、季戊四醇硬脂酸酯中的任 意一種，強(qiáng)度劑為選自碳酸鈣、聚甲醛中的任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的防爆鎳電池的制備方法，其特征在于所述防爆球中用的助 劑包括炭黑、促進(jìn)劑及硫化劑，促進(jìn)劑為選自二硫化二苯并噻唑、N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次 磺酰胺及二甲基二硫代氨基甲酸鋅中的任意一種，硫化劑為N’ -間苯撐雙馬來(lái)酰亞胺、硫 磺中的任意一種。
7.一種防爆鎳電池用防爆球，其特征在于所述防爆球由三元乙丙橡膠經(jīng)150 200°C 塑煉再與助劑混煉、壓延、壓出、硫化及成型而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的防爆鎳電池用防爆球，其特征在于所述助劑包括炭黑、促進(jìn) 劑及硫化劑，促進(jìn)劑為選自二硫化二苯并噻唑、N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺及二甲基 二硫代氨基甲酸鋅中的任意一種，硫化劑為N’ -間苯撐雙馬來(lái)酰亞胺、硫磺中的任意一種。
9.一種防爆鎳電池用防爆球的制備方法，其特征在于所述防爆球由三元乙丙橡膠經(jīng) 150 200°C塑煉再與助劑混煉、壓延、壓出、硫化及成型而成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的防爆鎳電池用防爆球的制備方法，其特征在于所述助劑包 括炭黑、促進(jìn)劑及硫化劑，促進(jìn)劑為選自二硫化二苯并噻唑、N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰 胺及二甲基二硫代氨基甲酸鋅中的任意一種，硫化劑為N’ -間苯撐雙馬來(lái)酰亞胺、硫磺中 的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種防爆鎳電池及其使用的防爆球和它們的制備方法。這種防爆鎳電池，包括電池本體及蓋帽，電池本體包括設(shè)置于其中的密封圈，蓋帽包括設(shè)置于其中的防爆球，所述密封圈由聚丙烯及助劑經(jīng)注塑而成；所述防爆球由三元乙丙橡膠經(jīng)150～200℃塑煉再與助劑混煉、壓延、壓出、硫化及成型而成。根據(jù)本發(fā)明的防爆鎳電池，當(dāng)電池出現(xiàn)故障如短路使其內(nèi)部溫度升高到約80℃后，防爆球壓力開(kāi)始下降甚至失效，有利于短路產(chǎn)生的氣體逸出，從而阻止因內(nèi)壓過(guò)大而造成的電池爆炸；若電池內(nèi)溫度繼續(xù)升高到約160℃后，采用PP為主要材料的密封圈及時(shí)融化，有利于產(chǎn)生的氣體逸出，有利于產(chǎn)生的大量熱量及時(shí)散發(fā)出去，從而阻止電池發(fā)生壓力爆炸和熱爆炸。
文檔編號(hào)H01M10/30GK101867067SQ20091013379
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者劉淼, 胡彥慶, 賈紅杰 申請(qǐng)人:深圳市格瑞普電池有限公司