阻燃防爆電池的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電池，尤其是涉及一種阻燃防爆電池。
【背景技術】
[0002]現有的電池是裸電芯外層包覆一層銅箔，裸電芯是由陽極、隔離膜、陰極卷繞而成，裸電芯內具有電解液。這類電池受到壓力時，外層銅箔容易變形，電池容易泄露，造成電池報廢，甚至造成電池自燃、爆炸。在檢測電池安全指數時，通常采用針刺機做針刺試驗，利用金屬針貫穿電池，測試電池是否自燃或者爆炸。當金屬針穿過電池時，金屬針接觸銅箔和裸電芯，造成短路，產生較大電流，金屬針的溫度升高，而現有電池的結構導致熱量無法釋放，外界空氣通過金屬針穿孔進入電池內，空氣內的氧氣作為助燃氣體，使電池自燃甚至爆炸。

【發明內容】

[0003]本發明主要是針對上述問題，提供一種能夠增強電池外部結構、避免電池變形、在電池被針刺時防止助燃氣體進入、并且減緩電流增加、降低電池內部熱量、防止電池燃燒和爆炸的阻燃防爆電池。
[0004]本發明的目的主要是通過下述方案得以實現的:一種阻燃防爆電池，包括裸電芯和外層銅箔，所述的裸電芯與外層銅箔之間設置有金屬保護層，金屬保護層與外層銅箔之間設置有容置腔，容置腔內設置有隔套，隔套為絕緣體，隔套為內部中空的雙層套狀結構，外層銅箔內表面設置有絕緣膜，金屬保護層上設置有單向閥，容置腔通過單向閥與裸電芯連通，單向閥的方向是由裸電芯朝向容置腔，容置腔內填充有氣壓低于一個標準大氣壓的低壓氣體，隔套內部填充有阻燃物質。在裸電芯和外層銅箔之間設置金屬保護層，金屬保護層與外層銅箔之間具有間隙形成容置腔，容置腔內設置有隔套，隔套呈內部中空的雙層套狀結構，即隔套內部是密封的腔體，在腔體內填充阻燃物質，在容置腔內填充低壓氣體，低壓氣體是氣壓低于一個標準大氣壓的氣體，使容置腔內的壓力小于裸電芯內的壓力。隔套能夠對外層銅箔支撐，增強外層銅箔結構強度，使外層銅箔始終與金屬保護層同軸，避免電池變形。當電池使用一段時間后，裸電芯內部產生反應后的廢氣。由于金屬保護層上設置有單向閥，容置腔通過單向閥與裸電芯連通，而且單向閥的方向是由裸電芯朝向容置腔，裸電芯內的廢氣通過單向閥進入氣壓較低的容置腔內，此時容置腔與隔套之間的腔體內是廢氣和低壓氣體的混合氣體，容置腔作為容器收集電池使用產生的廢氣，避免電池鼓脹，防止電池爆炸。當容置腔吸收了電池產生廢氣后，容置腔與隔套之間是廢氣和低壓氣體的混合氣體，而隔套內是阻燃物質。電池受到針刺時，針刺穿過外層銅箔，進入容置腔的瞬間，容置腔內的廢氣和低壓氣體的混合氣體外泄，能夠阻止空氣的外界助燃氣體進入。隨著金屬針針刺穿入隔套內，隔套內的阻燃物質外泄，與廢氣和低壓氣體共同阻止助燃氣體進入電池，而且阻燃物質能夠防止電池燃燒。當金屬針貫穿電池時，外層銅箔內表面設置有絕緣膜，外層銅箔、金屬保護層和金屬針之間形成一條電流回路，裸電芯與金屬針之間形成一條電流回路，減緩電流聚集，減小金屬針的溫度漲幅，隔套內的阻燃物質能夠跟隨金屬針進入電池內部，不僅能夠對金屬針進行冷卻，而且能夠防止電池燃燒和爆炸。電池在正常使用時不易變形，而且隔套內的阻燃物質不會對電池的使用造成干擾，容置腔內的低壓能夠吸收裸電芯內產生廢氣，使容置腔作為容器收集廢氣，避免電池鼓脹。當電池暴利使用造成針刺時，多條電流回路減緩電流聚集，減小溫度升高，阻燃物質外泄時能夠阻止空氣等助燃氣體進入，進一步防止電池自燃，使電池安全可靠。
[0005]作為優選，所述的隔套內部設置有隔條，隔條呈螺旋狀圍繞在隔套內部。隔套內部設置有隔條，通過隔條對隔套兩側的側壁支撐，避免隔套受到廢氣的壓力造成隔套變形，隔條呈螺旋狀圍繞在隔套內，使隔套內的腔體呈螺旋狀，當外層銅箔被刺穿時，隔套內的阻燃物質外泄，螺旋狀的隔套內部能夠增大阻燃物質移動的路徑，進而控制外泄量，使阻燃物質緩緩流出，延長阻燃物質外泄的時間，進而延長阻隔空氣進入的時間，保證金屬針完全貫穿電池后，仍然能夠有阻燃物質外泄出來阻隔助燃氣體進入，防止電池燃燒。
[0006]作為優選，隔條厚度是隔套壁厚的2倍到3倍。隔條厚度過大容易導致隔套內部體積被過度占用，在保證隔套內部體積得到合理利用的條件下，隔條厚度是隔套厚度的2倍到3倍，能夠增大隔條與隔套的接觸面積，進而增強隔條對隔套的支撐，同時避免隔條彎曲變形。
[0007]作為優選，相鄰兩層隔條之間的軸向距離是隔條厚度的1.5倍到3倍。隔條圍繞的圈數越多，隔套內部被隔條占用的體積越大，在保證隔套內部體積得到合理利用的條件下，相鄰兩層隔條之間的軸向距離是隔條厚度的1.5倍到3倍，能夠增強隔條對隔套的支撐。
[0008]作為優選，金屬保護層與裸電芯之間設置有隔膜。
[0009]作為優選，阻燃物質所占體積與低壓氣體所占體積之間的比例為0.5:1到2:1之間。阻燃物質用于在電池受到針刺等暴力使用后外泄時阻止助燃氣體進入電池，同時阻止電池自燃的作用；低壓氣體用于減小容置腔內的氣壓，提供吸收廢氣的動力，而且低壓氣體所占的體積的一部分是用來作為容器收集廢氣，阻燃物質的量和低壓氣體的量都具有特定功能，阻燃物質所占體積與低壓氣體所占體積之間的比例為0.5:1到2:1之間，能夠保證電池使用一萬次時所產生的廢氣都能得到容置腔的吸收，而電池受到針刺外泄時，阻燃物質能夠始終緩緩外泄組織電池燃燒。
[0010]作為優選，所述的低壓氣體為稀薄的氮氣。低壓氣體為稀薄的氮氣，稀薄的氮氣能夠減小容置腔內的氣壓，便于廢氣吸入，同時氮氣能夠阻燃，當電池受到針刺外泄時，氮氣能夠跟隨阻燃物質一同外泄，阻止空氣等助燃氣體進入電池，進一步防止電池自燃。
[0011]作為優選，阻燃物質為干粉或者氯化鈉水溶液。阻燃物質可以是干粉，針刺貫穿時，干粉能夠阻燃，甚至在產生零星火星的瞬間熄滅明火。阻燃物質可也以是氯化鈉水溶液，氯化鈉水溶液能夠在金屬針穿過時附著在金屬針上，對金屬針冷卻，同時能夠起到阻燃和熄滅明火的作用。
[0012]作為優選，金屬保護層的上下兩端均設置有單向閥。金屬保護層的上下兩端均設置有單向閥，不管電池正極在上還是負極在上，不管阻燃物質沉底在下還是漂浮在上，至少保證容置腔與裸電芯之間都有一個單向閥沒有被堵塞。
[0013]—種阻燃防爆電池，其特征在于，包括裸電芯和外層銅箔，裸電芯是由陰極、隔離片、陽極卷繞而成，裸電芯與外層銅箔之間設置有金屬保護層，金屬保護層與裸電芯之間設置有隔膜，金屬保護層與外層銅箔之間設置有容置腔，容置腔內設置有隔套，隔套為絕緣體，隔套為內部中空的雙層套狀結構，隔套內部設置有隔條，隔條呈螺旋狀圍繞在隔套內部，隔條厚度是隔套壁厚的2.5倍，相鄰兩層隔條之間的軸向距離是隔條厚度的2倍，外層銅箔內表面設置有絕緣膜，金屬保護層外壁的上下兩端均設置有單向閥，容置腔通過單向閥與裸電芯連通，單向閥的方向是由裸電芯朝向容置腔，容置腔內填充有氣壓低于一個標準大氣壓的低壓氣體，隔套內部填充有阻燃物質，低壓氣體為稀薄的氮氣，阻燃物質為氯化鈉水溶液，阻燃物質所占體積與低壓氣體所占體積之間的比例為1:1。
[0014]因此，本發明的阻燃防爆電池具備下述優點:1、在裸電芯和外層銅箔之間設置金屬保護層，金屬保護層與外層銅箔之間具有間隙形成容置腔，容置腔內設置有隔套，隔套呈內部中空的雙層套狀結構，即隔套內部是密封的腔體，在腔體內填充阻燃物質，在容置腔內填充低壓氣體，低壓氣體是氣壓低于一個標準大氣壓的氣體，使容置腔內的壓力小于裸電芯內的壓力，隔套能夠對外層銅箔支撐，增強外層銅箔結構強度，使外層銅箔始終與金屬保護層同軸，避免電池變形；2、當電池使用一段時間后，裸電芯內部產生反應后的廢氣，由于金屬保護層上設置有單向閥，容置腔通過單向閥與裸電芯連通，而且單向閥的方向是由裸電芯朝向容置腔，裸電芯內的廢氣通過單向閥進入氣壓較低的容置腔內，此時容置腔與隔套之間的腔體內是廢氣和低壓氣體的混合氣體，容置腔作為容器收集電池使用產生的廢氣，避免電池鼓脹，防止電池爆炸；3、電池受到針刺時，針刺穿過外層銅箔，進入容置腔的瞬間，容置腔內的廢氣和低壓氣體的混合氣體外泄，能夠阻止空氣的外界助燃氣體進入，隨著金屬針針刺穿入隔套內，隔套內的阻燃物質外泄，與廢氣和低壓氣體共同阻止助燃氣體進入電池，而且阻燃物質能夠防止電池燃燒；4、當金屬針貫穿電池時，外層銅箔內表面設置有絕緣膜，外層銅箔、金屬保護層和金屬針之間形成一條電流回路，裸電芯與金屬針之間形成一條電流回路，減緩電流聚集，減小金屬針的溫度漲幅，隔套內的阻燃物質能夠跟隨金屬針進入電池內部，不僅能夠對金屬針進行冷卻，而且能夠防止電池燃燒和爆炸。
【附圖說明】
[0015]附圖1是本發明的一種局部剖示圖；
附圖2是附圖1中A處局部放大圖；
附圖3是本發明的橫截面示意圖；
附圖4是附圖3中B處局部放大圖；
附圖5是在針刺試驗狀態下的局部放大