專利名稱：電池正極帽、其制備方法及使用該電池正極帽的二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二次電池領(lǐng)域，特別是涉及一種電池正極帽、其制備方法及使用該電池正極帽的二次電池。
背景技術(shù)：
二次電池包括鎳氫電池、鎳鎘電池、鎳鋅電池和鋰離子電池。在日常生活中，如果這些電池在錯(cuò)誤方法及惡劣條件下的使用，如短路、大電流過充、曝于明火中、接近熱源、串聯(lián)時(shí)錯(cuò)誤安裝等，會(huì)導(dǎo)致二次電池內(nèi)部產(chǎn)生大量的氣體(例如氫氣、氧氣、二氧化碳、一氧化碳等)，當(dāng)這些大量氣體無法正常排出時(shí)電池就會(huì)爆炸，從而給使用者帶來較大的安全隱
串
)Qi、O為了解決上述問題，傳統(tǒng)的電池盒蓋上一般安裝有正極帽，當(dāng)電池出于意外的原因引起內(nèi)壓急劇增大時(shí)，正極帽的防爆組件會(huì)及時(shí)收縮將氣體排出而降低電池內(nèi)壓。常規(guī)的正極帽采用單一的三元乙丙橡膠材料或者彈簧制作正極帽。當(dāng)電池出現(xiàn)高溫高壓情況時(shí)，三元乙丙橡膠材料或者彈簧在高溫和常溫下的排氣速度相差不大，在高溫高壓情況下大量氣體不能及時(shí)排出，從而無法快速地降低電池的內(nèi)壓，十分不安全。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種具有優(yōu)良排氣性能的電池正極帽。此外，還提供一種上述電池正極帽的制備方法。進(jìn)一步地，還提供一種使用上述電池正極帽的二次電池。一種電池正極帽，包括上蓋帽、與所述上蓋帽連接的下蓋帽、設(shè)置于所述上蓋帽和所述下蓋帽之間的防爆組件，所述上蓋帽和所述防爆組件之間設(shè)有安全彈片，所述安全彈片的材料包括聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺。優(yōu)選的，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的質(zhì)量百分比為聚丙烯30. 00%-99. 98% ；聚酰胺660. 01% -40. 00% ；聚己二酰丁二胺0. 01%-30. 00%。優(yōu)選的，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的質(zhì)量百分比為聚丙烯60% ；聚酰胺6620% ；聚己二酰丁二胺20%。優(yōu)選的，所述安全彈片的材料還包括聚乙烯和聚氯乙烯，所述聚丙烯、所述聚酰胺 66、所述聚己二酰丁二胺、所述聚乙烯和所述聚氯乙烯的質(zhì)量百分比為聚丙烯30.00%-99.98%;
聚酰胺 660.005%-20.00%;
聚己二酰丁二胺0.005%-30.00%;
聚乙烯0.005%-15%;
聚氯乙烯0.005%-5%。優(yōu)選的，所述聚丙烯、所述聚酰胺66、所述聚己二酰丁二胺、所述聚乙烯和所述聚氯乙烯的質(zhì)量百分比為
聚丙烯60%聚酰胺665%;聚己二酰丁二胺15%聚乙烯15%聚氯乙烯5%。一種制造電池正極帽的方法，包括如下步驟步驟一提供上蓋帽、下蓋帽和防爆組件；步驟二 按熔融注塑的方法制備安全彈片，安全彈片的材料包括聚丙烯、聚酰胺 66和聚己二酰丁二胺，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的質(zhì)量百分比為聚丙烯30. 00%-99. 98% ；聚酰胺660. 01% -40. 00% ；聚己二酰丁二胺0. 01 % -30. 00 % ；步驟三將所述安全彈片放置于所述上蓋帽內(nèi)部，連接所述上蓋帽和所述下蓋帽， 將所述防爆組件設(shè)置于所述上蓋帽和所述下蓋帽之間，形成所述電池正極帽。優(yōu)選的，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的質(zhì)量百分比為聚丙烯60% ；聚酰胺6620% ；聚己二酰丁二胺20%。一種二次電池，包括電池本體和設(shè)置于所述電池本體頂部的電池正極帽，所述電池正極帽包括上蓋帽、與所述上蓋帽連接的下蓋帽、設(shè)置于所述上蓋帽和所述下蓋帽之間的防爆組件以及設(shè)置于所述上蓋帽和所述防爆組件之間的安全彈片，所述安全彈片的材料包括聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺。優(yōu)選的，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的質(zhì)量百分比為聚丙烯30. 00%-99. 98% ；聚酰胺660. 01% -40. 00% ；聚己二酰丁二胺0. 01 % -30. 00 %。
優(yōu)選的，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的質(zhì)量百分比為聚丙烯60% ；聚酰胺6620% ；聚己二酰丁二胺20%。上述電池正極帽設(shè)置了由特殊材料制成的安全彈片。該安全彈片在100°C以內(nèi)收縮幅度較小，正極帽開啟壓力下降較小，在100 150°C時(shí)軟化收縮幅度較大，150°C以上會(huì)融化或汽化，從而釋放出足夠的空間，有利于氣體的及時(shí)排出，使得使用該電池內(nèi)部的壓力下降，從而較大幅度地提升了使用該電池正極帽的二次電池的安全性能。

圖1為一實(shí)施例的電池正極帽的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為使用圖1所示電池正極帽的二次電池的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1所示電池正極帽在高溫下開啟的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為不同溫度下現(xiàn)有電池正極帽與一實(shí)施例的電池正極帽的開啟壓強(qiáng)曲線對(duì)比圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來對(duì)電池正極帽及使用該電池正極帽的二次電池進(jìn)行說明。請(qǐng)參閱圖1和圖2，一實(shí)施方式的二次電池300，包括電池本體200和電池正極帽 100。二次電池300可以為鎳氫電池、鎳鎘電池、鎳鋅電池或鋰離子電池。電池正極帽100包括上蓋帽10、與上蓋帽10連接的下蓋帽30、設(shè)置于上蓋帽10 和下蓋帽30之間的防爆組件20。上蓋帽10和防爆組件20之間設(shè)有安全彈片40。上蓋帽10為由頂蓋11和與頂蓋11的邊緣相連的側(cè)壁12組成的中空柱形結(jié)構(gòu)。側(cè)壁12上設(shè)有多個(gè)排氣孔121，排氣孔121用于排放二次電池在充放電過程和極端情況下電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體。在本實(shí)施例中，排氣孔121的數(shù)量為2，對(duì)稱設(shè)置于側(cè)壁12的兩側(cè)?？梢岳斫?，排氣孔121的數(shù)量可以為多個(gè)。下蓋帽30為由下蓋體31和與下蓋體31的頂部相連的下側(cè)壁32組成的中空倒T 性柱形結(jié)構(gòu)。下蓋體31的底部中心設(shè)有防爆孔311。下帽蓋30設(shè)置在電池本體200的頂部，在電池本體200的內(nèi)部壓力過大的情況下，防爆孔311會(huì)自動(dòng)打開泄壓，有利于防止出現(xiàn)爆炸的現(xiàn)象。上蓋帽10的側(cè)壁12和下蓋帽20的下側(cè)壁32之間通過點(diǎn)焊的方式連接。連接后， 上蓋帽10和下蓋帽20的中部形成容置空間50。防爆組件20為圓柱結(jié)構(gòu)。在其他實(shí)施例中，也可以設(shè)置為球形或方柱形。防爆組件20設(shè)置于上蓋帽10和下蓋帽30之間形成的容置空間50內(nèi)。在正常情況下，防爆組件20用于密封電池正極帽100，防止電池漏液。在高溫高壓的異常情況下，防爆組件20可以收縮而釋放出排氣空間。安全彈片40設(shè)置于上蓋帽10的內(nèi)部，并于防爆組件20相連。安全彈片40設(shè)置成與上蓋帽10內(nèi)徑相當(dāng)?shù)娜我庑螤睢１緦?shí)施例中，安全彈片40的材料成包括聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺。其中，上述聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺的質(zhì)量百分比為聚丙烯30. 00%-99. 98% ；；聚酰胺660. 01% -40. 00% ；聚己二酰丁二胺0. 01 % -30. 00 %。優(yōu)選的，上述聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺的質(zhì)量百分比為聚丙烯60% ；聚酰胺6620% ；聚己二酰丁二胺20%。聚丙烯和聚酰胺66用于控制安全彈片40在高溫下收縮幅度較大，聚己二酰丁二胺用于控制安全彈片40在低溫下收縮幅度較小。在另外的實(shí)施例中，安全彈片40的材料還包括聚乙烯和聚氯乙烯。聚乙烯和聚氯乙烯可以進(jìn)一步提高安全彈片40在高溫下收縮幅度較大的效果。聚丙烯、聚酰胺66、聚己二酰丁二胺、聚乙烯和聚氯乙烯的質(zhì)量百分比為
聚丙烯30.00%-99.98%;
聚酰胺 660.005%-20.00%;
聚己二酰丁二胺0.005%-30.00%;
為
聚乙烯0.005%-15%;
聚氯乙烯0.005%-5%。
優(yōu)選的，聚丙烯、聚酰胺66、聚己二酰丁二胺、聚乙烯和聚氯乙烯的質(zhì)量百分比
聚丙烯60%;聚酰胺665%;聚己二酰丁二胺15%;聚乙烯15%;聚氯乙烯5%。在二次電池領(lǐng)域，電池正極帽開啟壓力在100°C以內(nèi)小幅度下降，可提高電池的過充性能，在100°C以上開啟壓力迅速下降可改善電池的安全性能。傳統(tǒng)的材料無法實(shí)現(xiàn)電池正極帽開啟壓力在100°C以內(nèi)小幅度下降，100°C以上大幅度下降的效果。
安全彈片40采用特殊材料制成，在100°C以內(nèi)收縮幅度小。但當(dāng)溫度上升到100°C 以上時(shí)，如圖3所示，安全彈片40軟化收縮幅度較大。在150°C以上時(shí)，安全彈片40就會(huì)融化或汽化從排氣孔中排出，釋放出足夠的空間，有利于氣體的及時(shí)排出。安全彈片40在不同溫度區(qū)間內(nèi)的具有不同的物理狀態(tài)，因此可以釋放足夠的排氣空間，從而可以調(diào)節(jié)電池正極帽在不同溫度下的開啟壓力。請(qǐng)參閱表1和圖4，圖4中曲線1為現(xiàn)有的電池正極帽在不同的溫度下的開啟壓力曲線，曲線2為一實(shí)施例的電池正極帽在不同溫度下的開啟壓力曲線?，F(xiàn)有的電池正極帽在100°C以上的開啟壓力下降幅度不大，尤其是在140°C以上時(shí)，開啟壓力呈穩(wěn)定趨勢(shì)。一實(shí)施例的電池正極帽，在100°C以上時(shí)，開啟壓力迅速下降，在100°C時(shí)，該電池正極帽的開啟壓力為2. 6MPa,當(dāng)溫度達(dá)到220°C時(shí)，開啟壓力下降至0. 3MPa，下降幅度達(dá)88. 5%。通過安全彈片40的設(shè)置，一實(shí)施例的電池正極帽在100°C以內(nèi)開啟壓力下降幅度較小，100°C以上開啟壓力迅速下降，可達(dá)到提高電池的過充性能和改善二次電池的安全性能的目的。表1不同溫度下現(xiàn)有電池正極帽與一實(shí)施例的電池正極帽的開啟壓強(qiáng)
權(quán)利要求
1.一種電池正極帽，包括上蓋帽、與所述上蓋帽連接的下蓋帽、設(shè)置于所述上蓋帽和所述下蓋帽之間的防爆組件，其特征在于，所述上蓋帽和所述防爆組件之間設(shè)有安全彈片，所述安全彈片的材料包括聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池正極帽，其特征在于，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的質(zhì)量百分比為聚丙烯30. 00%-99. 98% ；聚酰胺 660. 01% -40. 00% ；聚己二酰丁二胺0.01%-30. 00%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電池正極帽，其特征在于，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的質(zhì)量百分比為聚丙烯60% ；聚酰胺6620% ；聚己二酰丁二胺20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池正極帽，其特征在于，所述安全彈片的材料還包括聚乙烯和聚氯乙烯，所述聚丙烯、所述聚酰胺66、所述聚己二酰丁二胺、所述聚乙烯和所述聚氯乙烯的質(zhì)量百分比為聚丙烯30.00%-99.98%;聚酰胺 660.005%-20.00%;聚己二酰丁二胺0.005%-30.00%;聚乙烯0.005%-15%;聚氯乙烯0.005%-5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池正極帽，其特征在于，所述聚丙烯、所述聚酰胺66、所述聚己二酰丁二胺、所述聚乙烯和所述聚氯乙烯的質(zhì)量百分比為聚丙烯60%;聚酰胺665%;聚己二酰丁二胺15%;聚乙烯15%;聚氯乙烯5%。
6.一種制造電池正極帽的方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟一提供上蓋帽、下蓋帽和防爆組件；步驟二 按熔融注塑的方法制備安全彈片，安全彈片的材料包括聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的質(zhì)量百分比為 聚丙烯30. 00%-99. 98% ；聚酰胺 660. 01% -40. 00% ；聚己二酰丁二胺0. 01% -30. 00% ；步驟三將所述安全彈片放置于所述上蓋帽內(nèi)部，連接所述上蓋帽和所述下蓋帽，將所述防爆組件設(shè)置于所述上蓋帽和所述下蓋帽之間，形成所述電池正極帽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池正極帽的方法，其特征在于，所述聚丙烯、所述聚酰胺66 和所述聚己二酰丁二胺的質(zhì)量百分比為
8.一種二次電池，包括電池本體和設(shè)置于所述電池本體頂部的電池正極帽，其特征在于，所述電池正極帽包括上蓋帽、與所述上蓋帽連接的下蓋帽、設(shè)置于所述上蓋帽和所述下蓋帽之間的防爆組件以及設(shè)置于所述上蓋帽和所述防爆組件之間的安全彈片，所述安全彈片的材料包括聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的二次電池，其特征在于，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的質(zhì)量百分比為聚丙烯30. 00%-99. 98% ；聚酰胺 660. 01% -40. 00% ；聚己二酰丁二胺0.01%-30. 00%。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的二次電池，其特征在于，所述聚丙烯、所述聚酰胺66和所述聚己二酰丁二胺的質(zhì)量百分比為聚丙烯60% ；聚酰胺6620% ；聚己二酰丁二胺20%。聚丙烯聚酰胺66聚己二酰丁二胺60% ； 20% ；20%。
全文摘要
一種電池正極帽，包括上蓋帽、與所述上蓋帽連接的下蓋帽、設(shè)置于所述上蓋帽和所述下蓋帽之間的防爆組件，所述上蓋帽和所述防爆組件之間設(shè)有安全彈片，所述安全彈片的材料包括聚丙烯、聚酰胺66和聚己二酰丁二胺。電池正極帽通過設(shè)置特殊材料制成的安全彈片，有利于氣體的及時(shí)排出，使得使用該電池正極帽的二次的電池內(nèi)部的壓力下降，從而較大幅度地提升了使用該電池正極帽的二次電池的安全性能。進(jìn)一步提供了上述電池正極帽的制備方法，還提供使用上述電池正極帽的二次電池。
文檔編號(hào)H01M2/10GK102290547SQ201110213908
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月28日
發(fā)明者孔令坤, 廖興群, 張立天, 梁德聲, 蔡小娟, 鄒劍平 申請(qǐng)人:深圳市豪鵬科技有限公司