專利名稱：電池安全封口塞及其封口蓋板和電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種離子安全電池，更具體地說，本實(shí)用新型涉及一種離子電池及其封口塞及其蓋板。
背景技術(shù)：
高容量比的離子電池尤其如鋰離子電池成為手機(jī)等通訊產(chǎn)品提供能源的重要配件，這些離子電池由殼體、蓋板、電解液與電極等組成。目前鋰離子電池一般采用方形結(jié)構(gòu)，殼體為扁平狀，上部開口，上部蓋板與殼體間一般采用焊接密封。鋰離子電池在保護(hù)電路失靈、過充和高溫等非正常使用時(shí)存在爆炸的危險(xiǎn)，為防止電池爆炸，現(xiàn)有技術(shù)采用以下方法1)在組合蓋板中設(shè)有鋁箔或其合金箔，采用復(fù)雜的殼體和封口結(jié)構(gòu)等，構(gòu)成泄壓安全閥。
如申請(qǐng)?zhí)枮?6197652.7的中國專利文件公開了一種封閉式電池用防爆封口板及其制造方法。該防爆封口板由鋁構(gòu)成的上部金屬箔的中央部設(shè)置具有18～24kg/cm2抗斷強(qiáng)度的薄壁部，同樣，在由鋁構(gòu)成的下部金屬箔的中央部設(shè)置具有10～13kg/cm2抗斷強(qiáng)度的薄壁部，并將上部金屬箔的薄壁部直徑A與下部金屬箔的薄壁部直徑B的關(guān)系設(shè)為A≥B，通過夾入絕緣密封墊圈而將該2枚金屬箔的各自的金屬箔中央部焊接，然后通過將其插入具有4個(gè)通氣孔的鋁制金屬殼體中，在其上部放置溫度電阻體及具有4個(gè)通氣孔的金屬罩殼，封住金屬殼體的周緣部而獲得封口板，據(jù)稱該技術(shù)能解決因過分充電或誤使用等學(xué)反應(yīng)而在電池內(nèi)部產(chǎn)生異常氣體以致電池內(nèi)部的壓力過大、電池破裂，避免給相關(guān)的電子設(shè)備帶來損傷，且當(dāng)電池內(nèi)部壓力上升時(shí)能可靠地切斷電流，更高精度地防止著火之類的事故并可抑制因電解液的滲透導(dǎo)致電阻上升。
但是上述技術(shù)方案中的多層次防爆措施雖可提高防爆保險(xiǎn)系數(shù)，但任何一種防爆動(dòng)作均會(huì)對(duì)電池的繼續(xù)使用帶來不可逆的破壞，只要適當(dāng)改進(jìn)其中一種防爆措施均可得到同樣得防爆效果；從此意義上說，其安全閥結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，制造成本太高。
2)采用沖壓工藝在蓋板或殼體上沖出一定深度的刻痕，以期達(dá)到一定壓力下爆破的目的的。
如專利號(hào)為99203712.3的中國專利文件公開了一種安全方形可充鋰離子電池的改進(jìn)，它由鋼質(zhì)外殼、電極片、絕緣片、蓋板、正極片等組成，外殼的寬面中心部設(shè)有“×”型凹槽安全閥。該技術(shù)主要是在機(jī)械變形最快、最大處的外殼的寬面中心部，設(shè)有一定形狀、一定深度的凹痕，以期達(dá)到在一定壓力下泄壓的目的。據(jù)稱該技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單，防爆反應(yīng)快、靈敏度高，使用安全可靠。設(shè)置簡單，制造成本低，防爆效果好，電池使用安全。但是實(shí)際上，該技術(shù)的設(shè)計(jì)依據(jù)和目的的是頗有問題的，因?yàn)槠浒己凼桨踩y的位置雖然可能是開在變形量最大的位置上，但并不一定是在安全閥容易開啟的殼體位置上，而且肯定是在凹痕式安全閥的開啟壓力不好計(jì)算控制的地方，這同樣會(huì)影響安全閥準(zhǔn)確、快速泄壓，給電池的安全性造成隱患。
申請(qǐng)?zhí)枮?0228154.6的中國專利文件公開了一種電池防爆裝置及具有此裝置的鋰離子電池，通過對(duì)金屬殼的壁面做機(jī)械沖壓，使形成一定形狀的同質(zhì)金屬填塊與缺陷金屬殼壁之間以形變的斷裂面齒合而構(gòu)成該防爆裝置，據(jù)稱具有此裝置的鋰離子電池制造成本低，泄壓性能好，有效而可靠地防止電池爆炸。
但是，上述技術(shù)方案由于沖床的精度很難保證，加上沖頭的磨損變形，刻痕的深度很難把握一致，因此安全泄壓壓力難以精確保證，或者同時(shí)還具有安全閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高缺點(diǎn)。
3)在鋁蓋板上沖出一個(gè)防爆孔，通過真空冷壓在防爆孔上焊鋁箔；或在合金鋁蓋板上穿防爆孔，然后通過高溫在孔口上復(fù)合粘結(jié)金屬膜。當(dāng)電池產(chǎn)生過分熱量時(shí)，上述防爆孔起到防爆的作用。
如申請(qǐng)?zhí)枮?1252383.6的中國專利文件公開了一種防爆鋰離子電池，其包括電池殼，電池殼上密封連接電池蓋，電池殼內(nèi)設(shè)的正負(fù)極隔膜卷芯、電池蓋連接正負(fù)極卷芯，電解液，電池蓋和/或電池蓋上設(shè)防爆安全閥。據(jù)稱當(dāng)電池發(fā)生短路，內(nèi)部能量急劇放出時(shí)，電池內(nèi)部氣壓增大。當(dāng)內(nèi)部壓力達(dá)到防爆安全閥的承壓極限時(shí)，防爆安全閥開啟，排出高壓氣體，降低電池內(nèi)的壓力，從而達(dá)到防止電池爆炸的目的。該防爆鋰離子電池防爆裝置簡單，制造成本低，防爆效果好，電池使用安全。
與此類似的有申請(qǐng)?zhí)枮?1259835.6的中國專利文件公開了一種手機(jī)專用鋰電池安全封口塞，由于鋰電池能量較高，長時(shí)間放電會(huì)產(chǎn)生較大的熱能，據(jù)稱其將防爆孔的截面設(shè)置為橢圓形，因而具有較強(qiáng)的擊穿壓力，可提高防爆孔的薄膜的耐撕裂力。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該專用鋰電池安全封口塞能有效防爆。
還有申請(qǐng)?zhí)枮?1229719.4的中國專利文件公開了一種手機(jī)專用電池安全封口塞，包括蓋板和與蓋板連接的輔助極板的蓋板設(shè)有電能液注入孔，在蓋板上設(shè)有凹槽，凹槽使蓋板形成一個(gè)可起安全閥作用的薄膜，其擊穿壓力符合國際標(biāo)準(zhǔn)，且該薄膜可一體性壓成，據(jù)稱與現(xiàn)有技術(shù)相比，該專用電池安全封口塞能有效防爆。
但是上述技術(shù)方案或者對(duì)設(shè)備加工精度要求高，系統(tǒng)復(fù)雜，制造成本高或者由于高溫復(fù)膜時(shí)易使金屬膜在高溫下變硬，且金屬膜的厚度變得不均勻，復(fù)膜式防爆孔蓋板的實(shí)際擊穿量大于標(biāo)準(zhǔn)量，同時(shí)防爆孔的硬軟分子交接處易產(chǎn)生微裂變，產(chǎn)品的合格率低。
4)在防爆孔上施加壓力加蓋彈性密封塊。當(dāng)電池產(chǎn)生過分熱量時(shí)，上述防爆孔起到防爆的作用。
與此類似的有申請(qǐng)?zhí)枮?2258513.3的中國專利文件公開了一種圓柱形鋰離子電池封口是在電池上口外殼中依次壓入密封圈、正極片、熱敏電阻片、蓋板、防爆塊、蓋帽等后，由機(jī)械方式向內(nèi)側(cè)卷邊封住上口而成。一熱敏電阻片夾在正極片和蓋板之間呈電聯(lián)結(jié)，蓋板上有兩個(gè)孔，一個(gè)放氣孔位于蓋板中心，孔上蓋有彈性密封塊，密封塊被蓋在蓋帽內(nèi)側(cè)，該密封塊式矮柱形或球形，且其直徑均大于放氣孔的直徑。據(jù)稱其優(yōu)點(diǎn)是能有效防止電池短路、發(fā)熱、爆裂、滲漏，加注電解液操作方便，電池密封性好，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境條件要求低，產(chǎn)出的電池性能更可靠。該技術(shù)完全依靠彈性密封塊來密封放氣孔，但是未能詳述彈性密封塊的結(jié)構(gòu)和原理，彈性密封塊如果是有機(jī)聚合物，則存在老化失效問題，如果是金屬件的彈性密封塊，則該文件并未充分公開其實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)。因此僅僅通過其公開的彈性密封塊和壓住彈性密封塊的透氣的金屬蓋帽很難保證泄壓準(zhǔn)確度。
此外，上述的方法對(duì)一些小型號(hào)電池尤其不適采用，因?yàn)?，小型?hào)電池蓋板給予生產(chǎn)設(shè)計(jì)者的空間小，難以合理可靠地安排固定電極端子的鉚釘、電解液注入孔、防爆孔和極耳焊接的位置。

發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本實(shí)用新型所要達(dá)到的技術(shù)目的是要提供一種制造成本低，防爆膜泄壓穩(wěn)定性高的電池安全封口塞；本實(shí)用新型所要達(dá)到的另一技術(shù)目的是要提供一種在保證上述優(yōu)點(diǎn)同時(shí)還能合理可靠地安排固定電極端子的鉚釘、電解液注入孔、防爆孔和極耳焊接的位置的電池蓋板及其電池。
為此，本實(shí)用新型的技術(shù)方案之一是一種電池安全封口塞，該電池包括蓋板及與蓋板密封連接的電池殼體，蓋板與所述電池殼體均為剛性材質(zhì)，該電池蓋板上包括正、負(fù)極端子和泄壓安全孔，正、負(fù)極端子通過絕緣體相互連接且分別與殼體內(nèi)部的正、負(fù)極耳相連接，安全封口塞與所述泄壓安全孔配合使用，而安全封口塞包括上部的防爆膜和下部的彈性密封塞，彈性密封塞為樹脂彈性體，防爆膜的面積大于所述密封塞截面積，密封塞被固接在所述防爆膜下表面的中部，防爆膜的其余下表面上涂敷有膠粘劑；密封塞的截面尺寸和形狀與所述泄壓安全孔相當(dāng)。本實(shí)用新型的安全封口塞采用上大下小的倒置草帽的形狀，上部為較為抗老化和其它環(huán)境影響的防爆膜，用上部的防爆膜與蓋板粘合來將下部的密封塞充分密封遮蔽，可以增加下部密封塞的有效期，而下部用樹脂彈性體的密封塞塞進(jìn)泄壓安全孔中，可以通過選擇合適溫度彈性系數(shù)、合適老化期的樹脂彈性體來實(shí)現(xiàn)較為準(zhǔn)確的泄壓數(shù)值。而且安全封口塞包括防爆膜和彈性密封塞的一體結(jié)構(gòu)便于在電池蓋板的泄壓安全孔周圍準(zhǔn)確定位地貼附防爆膜而取消熱壓貼附設(shè)施和工序，可以提高封裝工效，此外，本實(shí)用新型的安全封口塞具有雙重的防爆泄壓功能，在其中一個(gè)失效或失準(zhǔn)的情況下，另一個(gè)還仍然可以發(fā)揮密封泄壓作用，可以增加電池產(chǎn)品的安全密封性能。
為進(jìn)一步提高安全封口塞的穩(wěn)定性和降低成本，本實(shí)用新型采取如下較具體改進(jìn)措施所述防爆膜為鋁塑復(fù)合膜或鋁膜或鋁合金膜。所述防爆膜的厚度為0.02mm～0.08mm，所述密封塞的厚度為0.2mm～1.0mm。
與上述技術(shù)方案緊密聯(lián)系的為本實(shí)用新型的另一技術(shù)方案即一種采用上述電池安全封口塞的電池蓋板，該電池包括蓋板及與該蓋板密封連接的電池殼體，蓋板與所述電池殼體均為剛性材質(zhì)，該電池蓋板上包括正、負(fù)極端子、電解液注入孔和泄壓安全孔，正、負(fù)極端子通過絕緣體相互連接且分別與殼體內(nèi)部的正、負(fù)極耳相連接，安全封口塞與所述泄壓安全孔配合使用，而安全封口塞包括上部的防爆膜和下部的彈性密封塞，密封塞為樹脂彈性體，防爆膜的面積大于所述密封塞截面積，密封塞被固接在所述防爆膜下表面的中部，防爆膜的其余下表面上涂敷有膠粘劑；密封塞的截面尺寸和形狀與所述泄壓安全孔相當(dāng)。
本實(shí)用新型的電池蓋板上的泄壓安全孔采用上大下小的倒置草帽的形狀的防爆膜進(jìn)行密封和泄壓，可以增加密封塞的有效期、便于在電池蓋板的泄壓安全孔周圍準(zhǔn)確定位地貼附防爆膜、可以取消傳統(tǒng)的熱壓貼附設(shè)施和工序、提高封裝工效，增加電池蓋板及電池的安全密封性。
為進(jìn)一步提高本實(shí)用新型的蓋板的安全密封可靠性，提高封裝工效和降低成本，本實(shí)用新型采取如下較具體改進(jìn)措施泄壓安全孔為大孔在上小孔在下的階梯形開孔，所述的防爆膜通過其下表面涂敷的膠粘劑與所述泄壓安全孔的大孔底面相粘結(jié)，所述密封塞彈性配合在所述泄壓安全孔的小孔中。泄壓安全孔的大孔與小孔為圓形或橢圓形，防爆膜的平面形狀和尺寸與所述大孔的截面形狀和尺寸相同，所述密封塞的形狀和尺寸與所述小孔的形狀和尺寸相當(dāng)。所述的蓋板為鋁或鋁合金材質(zhì)或鋁塑復(fù)合板。這樣，防爆膜更容易操作對(duì)位，更不容易受到使用運(yùn)輸過程中的擦刮損傷。
為了能合理可靠地在電池蓋板上安排固定電極端子的鉚釘、電解液注入孔、防爆孔以及電池中極耳焊接的位置，本實(shí)用新型采取合并所述的電解液注入孔和泄壓安全孔為同一個(gè)孔。
與上述諸技術(shù)方案緊密聯(lián)系的為本實(shí)用新型的又一技術(shù)方案即一種采用上述電池蓋板的電池，該電池包括所述蓋板及與該蓋板密封連接的電池殼體，蓋板與所述電池殼體均為剛性材質(zhì)，該電池蓋板上包括正、負(fù)極端子、電解液注入孔和泄壓安全孔，所述正、負(fù)極端子通過絕緣體相互連接且分別與殼體內(nèi)部的正、負(fù)極耳相連接，所述的安全封口塞與所述泄壓安全孔配合使用，其特征在于所述的安全封口塞包括上部的防爆膜和下部的彈性密封塞，所述密封塞為樹脂彈性體，所述的防爆膜的面積大于所述密封塞截面積，所述密封塞被固接在所述防爆膜下表面的中部，所述防爆膜的其余下表面上涂敷有膠粘劑；所述密封塞的截面尺寸和形狀與所述泄壓安全孔相當(dāng)。
總之，本實(shí)用新型的的結(jié)構(gòu)改進(jìn)具有實(shí)施簡便、有效、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，提高了防爆安全性能以及生產(chǎn)裝配工效。
以下，結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案作進(jìn)一步說明。

圖1為本實(shí)用新型電池安全封口塞實(shí)施例的結(jié)構(gòu)主示意圖。
圖2為圖1的A-A剖視示意圖。
圖3為裝配有本實(shí)用新型安全封口塞、電池蓋板的電池實(shí)施例的結(jié)構(gòu)主示意圖。
圖4為圖3的俯視示意圖。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1如圖1、2所示的一種電池安全封口塞10，該安全封口塞10包括上部的防爆膜11和下部的彈性密封塞12，密封塞12為樹脂彈性體，防爆膜11的面積大于密封塞12截面積，密封塞12被固接在防爆膜11下表面的中部，防爆膜11的其余下表面上涂敷有膠粘劑13；密封塞12的截面尺寸和形狀與電池的蓋板20上的泄壓安全孔30相當(dāng)。其中，防爆膜11為鋁膜。防爆膜11的厚度為0.05mm。密封塞的厚度為0.5mm。
實(shí)施例2如圖3、4所示的一種裝配有本實(shí)用新型安全封口塞10、電池蓋板20的電池，該電池蓋板20與電池殼體40密封連接，電池殼體40為剛性材質(zhì)，該電池蓋板20上包括正、負(fù)極端子50、51，電解液注入和泄壓安全合一孔30，正、負(fù)極端子50、51通過絕緣體60相互連接且分別與殼體40內(nèi)部的正、負(fù)極耳相連接(未詳示)，電池蓋板20與負(fù)極端子51相導(dǎo)通。安全封口塞10包括上部的防爆膜11和下部的彈性密封塞12，密封塞12為樹脂彈性體，防爆膜11的面積大于密封塞12截面積，密封塞12被固接在防爆膜11下表面的中部，防爆膜11的其余下表面上涂敷有膠粘劑13；泄壓安全孔30為大孔31在上，小孔32在下的階梯形開孔，防爆膜11通過其下表面涂敷的膠粘劑13與泄壓安全孔的大孔31底面相粘結(jié)，密封塞12彈性配合在泄壓安全孔的小孔32中。
泄壓安全孔的大孔31與小孔32為圓形，防爆膜11的平面形狀和尺寸與大孔31的截面形狀和尺寸相同，密封塞12的形狀和尺寸與小孔32的形狀和尺寸相當(dāng)。
更具體地說，蓋板20采用LF21鋁合金板，厚度為1.2mm，長度為21.6mm，寬度為5.2mm。在距蓋板20短邊一端6mm處蓋板中心線位置沖出鉚釘孔位置，鉚釘穿越上、下密封圈式絕緣體60及蓋板20的開孔，并經(jīng)鉚壓成為一正極端子50。距蓋板20另一短邊10mm處蓋板中心線位置沖出電解液注入口30，上下兩孔31、32尺寸如下上孔31尺寸寬為3.0mm，長為6.0mm，孔深0.6mm，下孔32尺寸為直徑1.2mm，孔深0.6mm。利用夾具定位，鋁箔材防爆膜11的厚度為0.05mm，置于電解液注入孔下孔32之上，采用一定壓力密封電解液注入口30，形成了本實(shí)用新型鋁蓋板20及其電池。
權(quán)利要求1.一種電池安全封口塞，所述的電池包括蓋板及與蓋板密封連接的電池殼體，所述蓋板與所述電池殼體均為剛性材質(zhì)，該電池蓋板上包括正、負(fù)極端子和泄壓安全孔，所述正、負(fù)極端子通過絕緣體相互連接且分別與殼體內(nèi)部的正、負(fù)極耳相連接，所述的安全封口塞與所述泄壓安全孔配合使用，其特征在于所述的安全封口塞包括上部的防爆膜和下部的彈性密封塞，所述密封塞為樹脂彈性體，所述的防爆膜的面積大于所述密封塞截面積，所述密封塞被固接在所述防爆膜下表面的中部，所述防爆膜的其余下表面上涂敷有膠粘劑；所述密封塞的截面尺寸和形狀與所述泄壓安全孔相當(dāng)。
2.如權(quán)利要求1所述的電池安全封口塞，其特征在于所述防爆膜為鋁塑復(fù)合膜或鋁膜或鋁合金膜。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電池安全封口塞，其特征在于所述防爆膜的厚度為0.02mm～0.08mm。
4.如權(quán)利要求3所述的電池安全封口塞，其特征在于所述密封塞的厚度為0.2mm～1.0mm。
5.一種采用如權(quán)利要求1～4之一所述電池安全封口塞的電池蓋板，所述的電池包括所述的蓋板及與該蓋板密封連接的電池殼體，所述蓋板與所述電池殼體均為剛性材質(zhì)，該電池蓋板上包括正、負(fù)極端子、電解液注入孔和泄壓安全孔，所述正、負(fù)極端子通過絕緣體相互連接且分別與殼體內(nèi)部的正、負(fù)極耳相連接，所述的安全封口塞與所述泄壓安全孔配合使用，其特征在于所述的安全封口塞包括上部的防爆膜和下部的彈性密封塞，所述密封塞為樹脂彈性體，所述的防爆膜的面積大于所述密封塞截面積，所述密封塞被固接在所述防爆膜下表面的中部，所述防爆膜的其余下表面上涂敷有膠粘劑；所述密封塞的截面尺寸和形狀與所述泄壓安全孔相當(dāng)。
6.如權(quán)利要求5所述的電池蓋板，其特征在于所述的泄壓安全孔為大孔在上小孔在下的階梯形開孔，所述的防爆膜通過其下表面涂敷的膠粘劑與所述泄壓安全孔的大孔底面相粘結(jié)，所述密封塞彈性配合在所述泄壓安全孔的小孔中。
7.如權(quán)利要求6所述的電池蓋板，其特征在于所述泄壓安全孔的大孔與小孔為圓形或橢圓形，所述防爆膜的平面形狀和尺寸與所述大孔的截面形狀和尺寸相同，所述密封塞的形狀和尺寸與所述小孔的形狀和尺寸相當(dāng)。
8.如權(quán)利要求5～7之一所述的電池蓋板，其特征在于所述的電解液注入孔和泄壓安全孔為同一個(gè)孔。
9.如權(quán)利要求5～7之一所述的電池蓋板，其特征在于所述的蓋板為鋁或鋁合金材質(zhì)或鋁塑復(fù)合板。
10.一種采用如權(quán)利要求5～9之一所述電池蓋板的電池，所述的電池包括所述蓋板及與該蓋板密封連接的電池殼體，所述蓋板與所述電池殼體均為剛性材質(zhì)，該電池蓋板上包括正、負(fù)極端子、電解液注入孔和泄壓安全孔，所述正、負(fù)極端子通過絕緣體相互連接且分別與殼體內(nèi)部的正、負(fù)極耳相連接，所述的安全封口塞與所述泄壓安全孔配合使用，其特征在于所述的安全封口塞包括上部的防爆膜和下部的彈性密封塞，所述密封塞為樹脂彈性體，所述的防爆膜的面積大于所述密封塞截面積，所述密封塞被固接在所述防爆膜下表面的中部，所述防爆膜的其余下表面上涂敷有膠粘劑；所述密封塞的截面尺寸和形狀與所述泄壓安全孔相當(dāng)。
專利摘要一種電池安全封口塞及其電池蓋板、電池。該電池包括蓋板及與蓋板密封連接的電池殼體，蓋板與電池殼體均為剛性材質(zhì)，該電池蓋板上包括正、負(fù)極端子和泄壓安全孔，正、負(fù)極端子通過絕緣體相互連接且分別與殼體內(nèi)部的正、負(fù)極耳相連接，安全封口塞與泄壓安全孔配合使用，而安全封口塞包括上部的防爆膜和下部的彈性密封塞，彈性密封塞為樹脂彈性體，防爆膜的面積大于密封塞截面積，密封塞被固接在防爆膜下表面的中部，防爆膜的其余下表面上涂敷有膠粘劑；密封塞的截面尺寸和形狀與泄壓安全孔相當(dāng)。本實(shí)用新型安全封口塞制造成本低，防爆膜泄壓穩(wěn)定性，且可合理可靠地安排固定電極端子的鉚釘、電解液注入孔、防爆孔和極耳焊接的位置。
文檔編號(hào)H01M2/04GK2701082SQ200420046439
公開日2005年5月18日 申請(qǐng)日期2004年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月1日
發(fā)明者董克求, 黃凱, 蔣梅芳, 葉濤, 左志良 申請(qǐng)人:肇慶市風(fēng)華鋰電池有限公司