專利名稱：防爆膜及具有該防爆膜的鋰離子電池的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種防爆膜及具有該防爆膜的鋰離子電池。
技術背景當容器里的氣體壓力達到一定值時，就需要把里面的氣體釋放出來，否則就有可能出現(xiàn)壓力越來越大導致容器發(fā)生爆炸的危險，所以，在各種可能發(fā)生爆炸的密閉容器中， 一般都設置有安全裝置。當系統(tǒng)壓力過高時，安全裝置就能夠自動將系統(tǒng)中過剩的介質排放到低壓系統(tǒng)或大氣中去。安全裝置包括安全閥和防爆裝置等，防爆膜就是防爆裝置中的一種。在系統(tǒng)壓力升高速度很快的情況下，特別是，當發(fā)生爆炸或伴隨有個別震爆情況發(fā)生的放熱反應時，安全閥往往來不及作用，而安全防爆膜的動作速度則比安全閥快得多。鋰離子電池是屬于能量密度高的電池。對于能量密度高的封閉式電池，會使充電器的相關設備發(fā)生故障，過充電或導致其它使用不當?shù)那闆r發(fā)生，在這些情況下，隨著電池內部化學反應的繼續(xù)，電池內部產生異常氣體，導致電池內部壓力過大，使電池有發(fā)生爆炸的危險。因此，鋰離子電池在電池內部壓力過高、保護電路失靈或過充、過放、高溫等場合存在爆炸的危險，為了防止電池爆炸的發(fā)生，電池一般都設置有防爆裝置?，F(xiàn)有電池防爆裝置采用以下結構1.在組合蓋板中設有鉛箔、鋁箔、銅箔，構成泄壓安全閥；2.在鋁蓋板上防爆孔處焊鋁箔防爆膜；在鋼蓋板上防爆孔處焊銅箔防爆膜。結構1的安全閥結構復雜，制造成本高，銅箔易腐蝕；結構2的防爆膜基本為平面，爆破時希望被拉裂，但組裝時張力不好控制且易起皺，起爆一致性差，而且拉裂需要較大應力，并且對設備加工精度要求高，系統(tǒng)復雜，箔材易刺破及腐蝕，制造成本高
實用新型內容
本實用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術存在的不足而提供一種起爆一致性好、破裂需要的應力較小、結構簡單、安全性能好的防爆膜。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是防爆膜，其包括有膜片本體，膜片本體的周緣向上彎折形成Z字型彎折部，膜片本體的中部向上凸起形成凸球面，Z字型彎折部與凸球面段的結合處成夾角，凸球面段外側設有刻痕。本實用新型相對于現(xiàn)有技術，Z字型的高度為防爆膜的拱起破裂提供了足夠的空間，使得拱起部分(即凸球面)不會超出電池蓋板，避免了由于電池蓋板的阻擋而無法破裂的問題，不會占用蓋板上的空間；Z字型彎折部與凸球面段的結合處成夾角，可以引導防爆膜的形變，以及消弱刻痕的強度，使得較小的氣壓強度就可以沖破防爆膜，大大提高了電池的安全性能，同時，還可以提升防爆膜的破裂一致性；凸球面段外側設有刻痕，為防爆膜提供了破裂的薄弱區(qū)域，該刻痕通常通過沖壓或激光雕刻的方式再加工形成，加工簡便。其中，所述Z字型彎折部包括上邊、斜邊和下邊，上邊與斜邊切線的夾角為30 85°，當防爆膜的凸球面受力時，上邊和斜邊切線的在夾角為30 85°下，不會發(fā)生較大的形變，既保證了足夠的空間，又保證了足夠的強度；所述的下邊和斜邊切線的夾角為 15 30°，夾角較小形成疊加，使得下邊的剛度較大，可以避免防爆膜向上拱起過程中下邊被拉扯而變形，提高防爆膜破裂的一致性。所述刻痕為封閉的圓形或者橢圓形或者其它不規(guī)則形狀；所述刻痕為不封閉的圓形或者橢圓形或者其它不規(guī)則形狀，當刻痕位置剩余的厚度較薄時，采用不封閉的刻痕，可以避免防爆膜的凸球面斷裂而落入電池電芯內。所述刻痕的截面形狀為三角形或梯形或者其它的形狀。所述Z字型彎折部與凸球面段的結合處的夾角為90 180°，可以引導防爆膜的形變，以及消弱刻痕的強度，使得較小的氣壓強度就可以沖破防爆膜，大大提高了電池的安全性能，同時，還可以提升防爆膜的破裂一致性。其中本實用新型所述Z字型彎折部與凸球面段的結合處的夾角進一步優(yōu)選為 160°。所述凸球面段的曲率半徑為3 35mm。當凸球面段為平直時，需要一定量的氣壓才可以形成凸起，氣壓再繼續(xù)增加時才會破裂；而本實用新型為了提高電池的安全性，采用凸球面段的曲率半徑為3 35mm就可以實現(xiàn)較小的氣壓破裂防爆膜。本實用新型還公開具有上述防爆膜的鋰離子電池，它包括有電池蓋板、防爆膜，電池蓋板上開設有防爆孔，防爆膜由電池蓋板的內側遮蓋住防爆孔，且防爆膜的周緣焊接密封固定在電池蓋板的內側表面上。所述防爆膜周緣的內表面上焊接固定有鋼圈，進一步加固防爆膜與電池蓋板的連接強度。所述鋼圈與防爆膜結合的表面上凸設有凸臺。本實用新型有益效果在于本實用新型其包括有膜片本體，膜片本體的周緣向上彎折形成Z字型彎折部，膜片本體的中部向上凸起形成凸球面，Z字型彎折部與凸球面段的結合處成夾角，凸球面段外側設有刻痕。所以防爆片破裂需要的應力較小，當電池出現(xiàn)異常情況下，可實現(xiàn)破裂泄氣，不至于出現(xiàn)爆炸等安全隱患，結構簡單、安全性能好。
圖1為本實用新型防爆膜的截面圖；圖2為圖1中A處的放大圖；圖3為本實用新型鋰離子電池的俯視圖；圖4為本實用新型鋰離子電池的剖視圖；圖5為本實用新型鋰離子電池的另一種結構剖視圖；圖6為圖5中B處的放大圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明，見圖1-6所示，本實用新型的防爆膜1的材質為鎳、不銹鋼、鈦或其它金屬材料，也可以這些材料的合金。防爆膜1其包括有膜片本體11，膜片本體11的周緣向上彎折形成Z字型彎折部 12，Z字型彎折部12有較高的支撐剛度。膜片本體11的中部向上凸起形成凸球面13，凸球面段13的曲率半徑為3-35mm。所述Z字型彎折部12包括上邊121、斜邊122和下邊123， 上邊121與斜邊122切線的夾角為30 85°，所述的下邊123與斜邊122切線的夾角為 15 30°，保證了 Z字型彎折部12有較高的支撐剛度；Z字型彎折部12與凸球面段13的結合處設有一定的夾角14且外側設有一圈圓形封閉的刻痕15，夾角14的角度為90 180°， 優(yōu)選為160度?？毯?5的截面形狀為三角形或梯形，形狀一致性較好，當然刻痕15也可以是不封閉的，刻痕15通過機械加工或激光雕刻方式成型。具有上述防爆膜1的鋰離子電池，它包括有鋼質電池蓋板2、防爆膜1，電池蓋板2 上開設有防爆孔21，防爆膜1由電池蓋板2的內側遮蓋住防爆孔21，且防爆膜1的周緣焊接密封固定在電池蓋板2的內側表面上。防爆膜1周緣的內表面上焊接固定有鋼圈3，鋼圈3與防爆膜1結合的表面為平面，也可以是鋼圈3在與防爆膜1結合的表面上凸設有凸臺31，使得鋼圈3與防爆膜1結合更牢固。防爆膜1、鋼圈3、電池蓋板2之間通過超聲波焊接、電阻焊接或激光焊接。鎳、不銹鋼或鈦材質的防爆膜1機械加工性能穩(wěn)定，形狀一致性較好，耐電解液腐蝕、耐電化學腐蝕性能優(yōu)良。但這些材質的防爆膜1強度偏硬、爆破值偏大，因而本實用新型通過沖壓或激光雕刻的方式在防爆膜1上加工出一道刻痕15，使防爆膜1有個薄弱點。 再經機械加工的方式預先折為有一定曲率的凸球面段13，并且中部凸球面段13的初始狀態(tài)曲率已經很大，該凸球面段13為預先加工出的，起爆一致性較好，在該曲率下凸球面段 13周圈的刻痕15已有輕微的折裂，且Z字型彎折部與凸球面段的結合處設有的夾角14，形成了薄弱點處又有引導彎度，利于折裂及折裂的一致性。再加上凸起的凸球面段13受力時是拉扯刻痕15處的，所以防爆膜1破裂需要的應力較小，在電池內通過較小的壓力，就能破裂泄氣，當電池出現(xiàn)異常情況下，可實現(xiàn)破裂泄氣，不至于出現(xiàn)爆炸等安全隱患，結構簡單、 安全性能好。本實用新型的結構通過氣體打壓測試，爆開值及一致性有明顯的改善。
權利要求1.防爆膜，其特征在于其包括有膜片本體(11)，膜片本體(11)的周緣向上彎折形成 Z字型彎折部(12)，膜片本體(11)的中部向上凸起形成凸球面(13)，Z字型彎折部(12)與凸球面段(13)的結合處成夾角(14)，凸球面段(13)外側設有刻痕(15)。
2.根據(jù)權利要求1所述的防爆膜，其特征在于所述Z字型彎折部(1 包括上邊 (121)、斜邊(122)和下邊(123)，上邊(121)與斜邊(122)的切線夾角為30 85°，所述的下邊(123)和斜邊(122)的切線夾角為15 30°。
3.根據(jù)權利要求1所述的防爆膜，其特征在于所述刻痕(1 為封閉的或不封閉的。
4.根據(jù)權利要求1所述的防爆膜，其特征在于所述刻痕(1 的截面形狀為三角形或梯形。
5.根據(jù)權利要求1所述的防爆膜，其特征在于所述Z字型彎折部(1 與凸球面段 (13)的結合處的夾角為90 180°。
6.根據(jù)權利要求5所述的防爆膜，其特征在于所述Z字型彎折部(1 與凸球面段 (13)的結合處的夾角為160°。
7.根據(jù)權利要求1所述的防爆膜，其特征在于所述凸球面段(1 的曲率半徑為3 35mm0
8.具有權利要求1-7任意一項所述防爆膜的鋰離子電池，其特征在于它包括有電池蓋板O)、防爆膜(1)，電池蓋板⑵上開設有防爆孔(21)，防爆膜⑴由電池蓋板(2)的內側遮蓋住防爆孔(21)，且防爆膜(1)的周緣焊接密封固定在電池蓋板O)的內側表面上。
9.根據(jù)權利要求8所述的鋰離子電池，其特征在于所述防爆膜(1)周緣的內表面上焊接固定有鋼圈(3)。
10.根據(jù)權利要求9所述的鋰離子電池，其特征在于所述鋼圈(3)與防爆膜⑴結合的表面上凸設有凸臺(31)。
專利摘要本實用新型涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及防爆膜及具有該防爆膜的鋰離子電池，防爆膜包括有膜片本體，膜片本體的周緣向上彎折形成Z字型彎折部，膜片本體的中部向上凸起形成凸球面，Z字型彎折部與凸球面段的結合處成夾角，凸球面段外側設有刻痕。所以防爆片破裂需要的應力較小，當電池出現(xiàn)異常情況下，可實現(xiàn)破裂泄氣，不至于出現(xiàn)爆炸等安全隱患，結構簡單、安全性能好。
文檔編號H01M2/12GK201966267SQ20102065639
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權日2010年12月10日
發(fā)明者趙賓 申請人:東莞新能源電子科技有限公司, 東莞新能源科技有限公司