防爆阀、新能源电池盖板和新能源电池的制作方法

1.本发明涉及新能源电池设备技术领域，尤其涉及防爆阀、新能源电池盖板和新能源电池。


背景技术：

2.目前，新能源电池顶盖上的防爆阀以及储能用电池顶盖上的防爆阀大多是使用激光焊接技术制造成型，即，将提前冲压好的顶盖片和提前冲压好的防爆阀单体装配到一起，利用激光焊接机的热量熔化两者的结合处，将两个零部件焊接在一起，然后再与电池铝壳密封，在内部注入磷酸铁锂或者三元锂电解液，组成电池。
3.要求整个电池不能有漏液，并且在电池内部的离子充放电产生热量或气压达到设定压力，如0.6
±
0.2mpa时，防爆阀能够从最薄的刻痕处爆开进行被动泄压，以避免电池因压力过大而爆炸。目前，经常出现新能源汽车电池包起火事故，这种焊接式防爆阀不能按照设计的开阀要求开阀泄压，是导致电池爆炸的一个重要原因，对新能源汽车和储能基站都会造成重大的人员伤亡和设备资产损失。
4.激光焊接成型出来的防爆阀通常会在两个零部件的结合处存在较多的质量问题：
5.1、一旦两个零部件装配不到位就直接焊接成型，会极易造成防爆阀的不良或报废，不仅浪费工时，还浪费材料，提升成本；
6.2、存在焊缝不均匀、焊接虚焊、焊接处有气孔等问题，在不达到爆破开阀的压力要求(如0.6
±
0.2mpa)时难以检测出来；
7.3、焊接式防爆阀的开阀压力的一致性和稳定性较差，仅在1.6左右；
8.4、焊缝焊接厚度不均匀，导致电池工作时不能按照设计的开阀压力进行开阀，提前开阀或者达到开阀压力又不能开阀，都会造成电池事故。


技术实现要素：

9.本发明的一个优势在于提供一种防爆阀，其中在预定条件下，内过滤结构定向移动触压压电感应元件，进而通过爆破元件实现主动爆破，能够极大的提高防爆阀的质量，使其能够按照设定的条件进行精确的开阀泄压，避免提前泄压或达到泄压条件而又不能泄压等问题的发生，从而能够确保新能源电池的安全性和稳定性，同时，防爆腔作为泄压的缓冲地带，能够卸掉一部分压力，从而减少爆破顶板发生形变的次数，减弱疲劳效应，进而提高防爆阀的使用寿命。
10.本发明的一个优势在于提供一种防爆阀，其中防爆腔的内侧面褶皱式设计，并设置有多处凸起结构和凹陷结构，能够基于防爆顶板的延展性能轻松化解防爆腔内轻微的气压变化，不至于对防爆阀造成反复的疲劳损坏，进一步提高了防爆阀的使用寿命。
11.本发明的一个优势在于提供一种防爆阀，其中通过外过滤结构和/或内过滤结构上的多层滤膜以及滤膜之间的氧化铜粉末或氧化铜片，能够在泄压的同时避免氢气的泄漏，更加安全，此外，外过滤结构和/或内过滤结构还可以阻挡较小的气压，配合作为缓冲地
带的防爆腔能够进一步减小工作过程中防爆阀的形变，减弱疲劳效应，从而进一步提高防爆阀的使用寿命。
12.本发明的一个优势在于提供一种防爆阀，其中防水隔板能够在通过滤膜泄放空气、过滤氢气的同时，还能够确保爆破元件进行单向爆破，来阻挡或者大幅减弱对电池内部的影响。
13.本发明的一个优势在于提供一种防爆阀，其中防水隔板通过弹性件弹性连接在爆破顶板上，能够基于弹性件的弹性势能合理设置防爆阀的泄压时机，同时还能够在爆破元件实施爆破后通过弹性件对防水隔板形成回拉的复位力，从而加强防水隔板对电池内部的防护强度，更加安全。
14.本发明的一个优势在于提供一种新能源电池盖板，其包括上述防爆阀，能够在预定条件下通过爆破元件实现主动爆破，极大的提高防爆阀的质量，使其能够按照设定的条件进行精确的开阀泄压，避免提前泄压或达到泄压条件而又不能泄压等问题的发生，从而能够确保新能源电池盖板的安全性和稳定性，同时，防爆腔作为泄压的缓冲地带，能够卸掉一部分压力，从而减少爆破顶板发生形变的次数，减弱疲劳效应，进而提高防爆阀的使用寿命。
15.本发明的一个优势在于提供一种新能源电池，其包括上述新能源电池盖板，能够通过主动泄压来确保电池的安全性，工作更加稳定可靠，具有较长的使用寿命。
16.为达到本发明以上至少一个优势，第一方面，本发明提供一种防爆阀，包括阀体，所述阀体形成一防爆腔，并具有围绕形成所述防爆腔的爆破顶板、泄气底板和侧围板，其中所述爆破顶板和所述泄气底板沿所述防爆腔的延伸方向相对的连接在所述侧围板的两端，所述爆破顶板具有至少一处易破壁，所述泄气底板为镂空式设计，具有间隔分布的多个泄气孔；
17.所述防爆阀还包括：
18.爆破元件，所述爆破元件与所述易破壁相配合，被对应设置于所述防爆腔内；
19.压电感应元件，所述压电感应元件位于所述防爆腔内，并电信号连接所述爆破元件；以及
20.过滤结构，所述过滤结构以能够过滤氢气，并泄出空气的方式被设置于所述阀体的下部，其中所述过滤结构包括靠近所述泄气底板的内侧面的内过滤结构，所述内过滤结构以能够沿所述防爆腔的延伸方向定向移动的方式被设置于所述防爆腔内，以在所述内过滤结构与所述泄气底板之间的压力增大时，能够被驱使而朝靠近所述爆破顶板的方向移动触压所述压电感应元件，进而通过所述爆破元件实现对对应所述易破壁的主动爆破。
21.根据本发明一实施例，所述爆破顶板为褶皱式设计，并于靠近所述防爆腔的内侧面设置有多处凸起结构和凹陷结构。
22.根据本发明一实施例，所述内过滤结构包括防水隔板以及多层滤膜，其中所述防水隔板上设置有多个通孔，每个所述通孔内均密封设置有所述多层滤膜，且相邻两层滤膜之间夹设有氧化铜粉末或氧化铜片。
23.根据本发明一实施例，所述过滤结构还包括外过滤结构，其中所述外过滤结构被设置于所述泄气底板的外侧面，并被实施为防水透气膜。
24.根据本发明一实施例，所述外过滤结构由多层滤膜组成，且相邻两层滤膜之间夹
设有氧化铜粉末或氧化铜片。
25.根据本发明一实施例，所述过滤结构还包括外过滤结构，所述外过滤结构包括防水不透气膜和多个尖锐件，其中所述防水不透气膜被设置于所述泄气底板的外侧面，多个所述尖锐件被分别设置于所述泄气底板的泄气孔内，所述尖锐件具有朝所述防水不透气膜的方向延伸的尖锐端，所述尖锐端不凸出所述泄气底板的外侧面。
26.根据本发明一实施例，所述内过滤结构包括防水隔板以及防水透气膜，其中所述防水隔板上设置有多个通孔，每个所述通孔内均密封设置有所述防水透气膜；
27.所述过滤结构还包括外过滤结构，其中所述外过滤结构被设置于所述泄气底板的外侧面，所述外过滤结构被实施为防水透气膜，由多层滤膜组成，且相邻两层滤膜之间夹设有氧化铜粉末或氧化铜片。
28.根据本发明一实施例，所述内过滤结构还包括多个导向槽和弹性件，其中所述导向槽沿所述防爆腔的延伸方向设置于所述侧围板的内侧面，所述防水隔板的侧端设置有与所述导向槽相配合的滑动结构，所述弹性件位于所述导向槽内，并弹性连接在所述滑动结构和所述爆破顶板之间。
29.第二方面，本发明还提供了一种新能源电池盖板，包括基板，其中前述防爆阀上的所述爆破顶板与所述基板一体成型，其中所述基板远离所述泄气底板的外侧部设置有正极柱和负极柱，且所述正极柱和所述负极柱被相对的设置在所述爆破顶板的两侧。
30.第三方面，本发明还提供了一种新能源电池，包括前述新能源电池盖板。
31.本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，得以充分体现。
附图说明
32.图1示出了本技术新能源电池盖板的倒立结构示意图。
33.图2示出了本技术新能源电池盖板的主视剖视示意图。
34.图3示出了另一实施例新能源电池盖板的主视剖视示意图。
35.图4示出了另一实施例新能源电池盖板的主视剖视示意图。
36.附图标记：100-防爆阀，10-阀体，101-防爆腔，102-泄气孔，11-爆破顶板，111-易破壁，12-泄气底板，13-侧围板，20-爆破元件，30-压电感应元件，41-内过滤结构，411-防水隔板，412-多层滤膜，413-防水透气膜，414-滑动结构，401-通孔，42-外过滤结构，421-防水不透气膜，422-尖锐件，90-新能源电池盖板，91-基板，92-正极柱，93-负极柱。
具体实施方式
37.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
38.本领域技术人员应理解的是，在说明书的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，上述术
语不能理解为对本发明的限制。
39.可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
40.参考图1和图2，依本发明一较佳实施例的一种防爆阀将在以下被详细地阐述，其中所述防爆阀100包括阀体10、爆破元件20、压电感应元件30以及过滤结构。所述阀体10形成一个防爆腔101，并具有围绕形成所述防爆腔101的爆破顶板11、泄气底板12和侧围板13，其中所述爆破顶板11和所述泄气底板12沿所述防爆腔101的延伸方向相对的连接在所述侧围板13的两端，同时，所述爆破顶板11具有至少一处易破壁111。一般情况下，所述易破壁111指的是厚度较薄的壁，从而能够被轻易击穿或者被爆破出缺口，以实现泄气泄压。所述爆破元件20，比如电子雷管，与所述易破壁111相配合，被对应设置于所述防爆腔101内，而所述压电感应元件30，比如压电传感器，位于所述防爆腔101内，并电信号连接所述爆破元件20。所述泄气底板12为镂空式设计，具有间隔分布的多个泄气孔102。此外，所述过滤结构以能够过滤氢气，并泄出空气的方式被设置于所述阀体10的下部，即靠近所述泄气底板12。所述过滤结构包括靠近所述泄气底板12的内侧面的内过滤结构41，同时，所述内过滤结构41以能够沿所述防爆腔101的延伸方向定向移动的方式被设置于所述防爆腔101内。
41.比如，当在所述内过滤结构41与所述泄气底板12之间的压力增大时，在压强作用下，所述内过滤结构41能够被驱使而朝靠近所述爆破顶板11的方向移动，去触压所述压电感应元件30，所述压电感应元件30将压力信号转化为电信号传递给所述爆破元件20，进而通过所述爆破元件20实现对对应所述易破壁111的主动爆破，形成主动式爆破泄压。这样一来，在达到预定条件，比如电池内部的压强增大时，本技术提供的防爆阀100能够通过主动爆破的方式实现主动泄压，而非被动式泄压，相比传统在达到压力要求时的自动爆破泄压，能够通过设置相对应的预定条件来精准的控制爆破的时机，显然，在预定条件被实施为气压时，这个气压是小于传统爆破所需压力要求的气压的，也就使得该防爆阀100不存在传统的提前开阀泄压或者到了开阀压力而又不能泄压开阀的问题，进而极大的提高了该防爆阀100的质量，提高了安装该防爆阀100的新能源电池盖板的质量和使用寿命，提高了安装该防爆阀100的新能源电池的质量、安全系数和使用寿命，能够有效降低企业成本，节约工时，节约原材料。
42.还值得一提的是，相对于传统通过焊接成型的防爆阀，本技术提供的防爆阀100在所述爆破顶板11上直接一体成型设置所述易破壁111，可以是一处易破壁，也可以是多处易破壁。比如，通过伺服高精度冲床，并经过20-40道不等的轻拍、挤压和冲压成型工艺，从而在铝板或不锈钢板上一次性冲压出不同厚度的爆破顶板11和一致性很均匀的易破壁111，也可以称之为爆破刻痕。精密模具和特殊型号的伺服精密冲床能够确保所述爆破顶板11的厚度和刻痕的一致性、均匀性与稳定性，能够大大提高该防爆阀100的开阀压力的稳定性和一致性。经抽样检测，cpk可达到4以上，显然是远远大于传统防爆阀的cpk值的。
43.所述爆破顶板11被优选实施为具有预定延展性能的金属，比如铝材或不锈钢材，同时，所述爆破顶板11为褶皱式设计，并于靠近所述防爆腔101的内侧面设置有多处凸起结构和凹陷结构。在电池内部的气压发生变化时，基于所述爆破顶板11良好的延展性能以及褶皱式设计，能够轻松化解电池内部轻微的气压变化，不至于对该防爆阀100造成反复的疲
劳损坏而降低防爆阀100的使用寿命。而传统高焊接式防爆阀是平面设计，没有任何褶皱设计，当电池里面的气压发生变化时，平面设计的防爆阀没有任何伸展性，在电池工作期间，内部气压变化下，对防爆阀会造成持续的疲劳破坏，很容易在防爆阀最薄的爆破刻痕处造成破损，从而降低电池的使用寿命和造成电池故障。
44.在防爆阀的耐久性方面，比如在对电池持续进行10万次充放电、50万次充放电后，本技术提供的防爆阀100经检测均无任何破裂或裂痕。在0.6
±
0.2mpa的开阀压力下，实测开阀压力最大为0.642mpa，最小为0.618mpa，均值为0.626mpa，极差为0.024。50万次充放电后均在规格0.6
±
0.2mpa的开阀压力下开阀泄压，耐久性更优良，均无破裂或裂痕。
45.而焊接式防爆阀在电池持续10万次充放电后，经检测，就已经出现破裂或裂痕。在0.6
±
0.2mpa的开阀压力下，实测开阀压力最大为0.682mpa，最小为0.659mpa，均值为0.672mpa，极差为0.023，但耐久性很差。防爆阀的使用寿命明显比本技术提供的防爆阀要差很多很多。相关数据如下表：
[0046][0047][0048][0049]
作为一较佳实施例，所述内过滤结构41包括防水隔板411以及多层滤膜412，其中所述防水隔板411上设置有多个通孔401，每个所述通孔401内均密封设置有所述多层滤膜
412，且相邻两层滤膜之间夹设有氧化铜粉末或氧化铜片，其中所述多层滤膜412包括两层滤膜、三层滤膜或者更多层滤膜，进而能够通过相邻两层滤膜之间的氧化铜粉末或氧化铜片吸收气体中的倾斜，在泄压过程中避免氢气外泄，对环境和人体更加安全。此外，所述防水隔板411具有一定的厚度，一般情况下为1mm～3mm，在所述爆破元件20实施爆破时，能够起到一定的阻挡作用，使所述爆破元件20进行单向爆破，从而能够有效防护电池的内部，确保了安全性。
[0050]
此外，所述防水隔板411也可以被实施为能够被所述爆破元件爆破的材料。当所述爆破元件20被主动引爆时，能够将所述易破壁111和所述防水隔板411同时炸开，这样一来，可以大大提高该防爆阀100的泄压能力，包括泄压速度和泄压效率。
[0051]
进一步优选地，所述过滤结构还包括外过滤结构42，其中所述外过滤结构42被设置于所述泄气底板12的外侧面，并被实施为防水透气膜，能够是气体向所述防爆腔101内更快的泄压，提高泄压效果。在工作过程中，所述外过滤结构42和所述内过滤结构41都能够减少内部气压向所述防爆腔101泄压的频率，使该防爆阀100不易疲劳，进而提高该防爆阀100的使用寿命。此外，所述防爆腔101也可以作为缓冲地带，气体先泄压到所述防爆腔101内，而所述防爆腔101不会因为较小的气压而在所述爆破顶板11上多次产生形变，也能够减弱该防爆阀100的疲劳效果，提高防爆阀100的使用寿命。
[0052]
进一步优选地，所述外过滤结构42由多层滤膜组成，且相邻两层滤膜之间夹设有氧化铜粉末或氧化铜片，从而配合所述内过滤结构41上的多层滤膜412共同过滤氢气。显然，在所述内过滤结构41和所述外过滤结构42的双重保障下，该防爆阀100以及使用该防爆阀100的新能源电池盖板和新能源电池的安全系数更高。
[0053]
作为另一较佳实施例，结合图3，所述过滤结构还包括外过滤结构42，其中所述外过滤结构包括防水不透气膜421和多个尖锐件422，其中所述防水不透气膜421被设置于所述泄气底板12的外侧面，而多个所述尖锐件422被分别设置于所述泄气底板12的泄气孔102内，同时，所述尖锐件422具有朝所述防水不透气膜421的方向延伸的尖锐端，且所述尖锐端不凸出所述泄气底板12的外侧面，以免在正常工作情况下刺破所述防水不透气膜421。一般情况下，所述尖锐端距离所述泄气底板12的外侧面0～0.6mm。所述尖锐件422可以被实施为在所述泄气孔102内均匀分布的尖锐支架，也可以为单向延伸的尖锐物，从而既能够刺破所述外过滤结构42上的防水不透气膜421，又能够确保空气在所述泄气孔102内的泄放。
[0054]
正常情况下，所述防水不透气膜421能够使电池内部产生的气体不会在第一时间进入到所述防爆腔101内，从而使该防爆阀100处于一种”龟息”的状态，只有在电池内部的气压驱使所述防水不透气膜421朝所述泄气底板12的方向移动，并嵌入所述泄气孔102被所述尖锐件422刺破时，电池内部的气体才会进入到所述防爆腔101内，从而逐渐“唤醒”该防爆阀100进行主动爆破泄压。因此，本技术提供的防爆阀100并不是时刻在运转的，从而能够极大的延长该防爆阀100的使用寿命，降低企业对防爆阀100的使用成本和维护成本。
[0055]
作为一较佳实施例，结合图4，所述内过滤结构41包括防水隔板411以及防水透气膜413，其中所述防水隔板411上设置有多个通孔401，而每个所述通孔401内均密封设置有所述防水透气膜413；
[0056]
同时，所述过滤结构还包括外过滤结构42，其中所述外过滤结构42被设置于所述泄气底板12的外侧面。所述外过滤结构42被实施为防水透气膜，由多层滤膜组成，且相邻两
层滤膜之间夹设有氧化铜粉末或氧化铜片。这样一来，能够在主动爆破泄压的过程中，通过所述外过滤结构42实现对气体中氢气的过滤，同时，所述防水隔板411能够确保所述爆破元件20的单向爆破，进而防护电池的内部，而所述内过滤结构41上的所述防水透气膜413能够在爆破前阻挡较小的气压，以减轻甚至避免所述爆破顶板11的形变量，减少形变次数，并在爆破后能够直接泄放空气，达到泄压的效果。
[0057]
进一步优选地，所述内过滤结构41还包括多个导向槽和弹性件，其中所述导向槽沿所述防爆腔101的延伸方向设置于所述侧围板13的内侧面，同时，所述防水隔板411的侧端设置有与所述导向槽相配合的滑动结构414，比如导向轮、滑轮或者球状体，此外，所述弹性件位于所述导向槽内，并弹性连接在所述滑动结构414和所述爆破顶板11之间，以在所述防水隔板411朝靠近所述爆破顶板11的方向移动时，能够逐渐降低所述防水隔板411的移动速度，防止其损坏所述压电感应元件30，并在所述防水隔板411朝远离所述爆破顶板11的方向移动时，能够形成对所述防水隔板411的复位回拉力，从而降低甚至避免所述爆破元件20的爆破对电池内部的影响。显然，在该防爆阀100中，主动实施爆破预先设定的条件是综合考虑了所述弹性件的弹性势能和电池内部产生的气体所带来的压强的。
[0058]
还值得一提的是，所述导向槽被优选实施为内径大、外径小的圆弧形槽，或者ω型槽，不仅能够在所述防爆腔的延伸方向进行导向，还能够避免所述防水隔板脱离所述导向槽，另外，所述弹性件被优选实施为弹性或者碟簧。
[0059]
第二方面，本发明还提供了一种新能源电池盖板90，包括基板91，其中前述防爆阀100上的所述爆破顶板11与所述基板91一体成型，其中所述基板91远离所述泄气底板12的外侧部设置有正极柱92和负极柱93，且所述正极柱92和所述负极柱93被相对的设置在所述爆破顶板11的两侧。
[0060]
第三方面，本发明还提供了一种新能源电池，包括前述新能源电池盖板90。
[0061]
需要说明的是，本发明中用语“第一、第二以及第三”仅用于描述目的，不表示任何顺序，不能理解为指示或者暗示相对重要性，可将这些用语解释为名称。
[0062]
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的优势已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。