本發(fā)明涉及二次電池領(lǐng)域，尤其涉及一種防爆組件及二次電池頂蓋。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，可充電的二次電池被越來(lái)越多的電器設(shè)備選為電源，如電動(dòng)工具、儲(chǔ)能站和電動(dòng)汽車(chē)等等，這為可充電的二次電池的應(yīng)用與發(fā)展提供了廣闊的空間。眾所周知，電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能站等一般需要使用具有大容量的鋰離子電池作為電源。然而，大容量也意味著高風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)電池由于充電不當(dāng)、短路或暴露于高溫等惡劣環(huán)境中而發(fā)生意外時(shí)，高能量的電池就會(huì)產(chǎn)生大量的氣體并且溫度急劇升高。如果這些發(fā)生意外的電池所聚集的能量得不到釋放，則其本身就是一個(gè)隱患體，存在一定的安全問(wèn)題，并且如果電池發(fā)生意外后再繼續(xù)過(guò)充電，則會(huì)引發(fā)更大的安全事故，例如發(fā)生爆炸等。

常見(jiàn)的安全保護(hù)方式是利用金屬薄片防爆膜結(jié)構(gòu)。當(dāng)電芯內(nèi)的氣體壓力高于結(jié)構(gòu)閥值時(shí)，金屬薄片防爆膜受力斷裂，氣體沖開(kāi)防爆膜以達(dá)到泄壓的目的，在一定程度上可以提高電池的安全性能。

防爆膜主要起及時(shí)泄壓作用，即在壓力未超過(guò)安全閥值上限時(shí)，及時(shí)爆破泄氣，以避免安全隱患。但是，出于可靠性及壽命因素，又要求其不能在電芯內(nèi)氣壓小于安全閥值下限值就提早爆破。通過(guò)簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，目前很多防爆膜設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)均能出現(xiàn)初始爆破壓力在安全閥值上限值與安全閥值下限值之間，但隨著防爆膜工作年限的增長(zhǎng)，會(huì)不斷出現(xiàn)在電芯內(nèi)氣壓未達(dá)到安全閥值下限值時(shí)就提前爆破的現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)可靠性較低。

結(jié)構(gòu)上，為了防爆膜能在一定氣體壓力下(例如0.5mpa)實(shí)現(xiàn)爆破，防爆膜被迫設(shè)計(jì)成一非常薄的金屬片，并且常常會(huì)設(shè)置刻痕，防爆膜的刻痕厚度僅0.04mm～0.08mm。電芯在使用期間，在受到冷熱沖擊、振動(dòng)時(shí)不可避免會(huì)發(fā)生產(chǎn)氣，產(chǎn)氣氣壓越來(lái)越大，并帶有微小氣壓波動(dòng)，該波動(dòng)的又持續(xù)增 長(zhǎng)的氣壓，一直作用在這一薄片防爆膜，很容易導(dǎo)致防爆膜的蠕變失效或疲勞失效。薄片防爆膜越薄，越容易發(fā)生蠕變失效或疲勞失效，尤其是在刻痕地方，該地方容易引起應(yīng)力集中，長(zhǎng)期承受拉應(yīng)力，且沖壓過(guò)程中又不可避免的殘留微裂紋等初始缺陷。這些應(yīng)力集中、初始缺陷，加速了蠕變失效及疲勞失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種防爆組件及二次電池頂蓋，其能減少防爆組件結(jié)構(gòu)尺寸的敏感性，減緩防爆組件的疲勞失效，保證防爆組件爆破的穩(wěn)定性和一致性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在第一方面，本發(fā)明提供了一種防爆組件，其包括：上蓋片；以及防爆膜，設(shè)置在上蓋片的下方，且防爆膜的爆破壓力大于上蓋片的爆破壓力。其中，在上蓋片和防爆膜之間圍成封閉空間，且封閉空間的內(nèi)部氣壓小于大氣氣壓。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在第二方面，本發(fā)明提供了一種二次電池頂蓋，其包括頂蓋板。其中，頂蓋板上開(kāi)設(shè)有防爆孔，頂蓋板的對(duì)應(yīng)防爆孔處設(shè)置有本發(fā)明第一方面所述的防爆組件。

本發(fā)明的有益效果如下：

在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件中，防爆膜爆破是由于防爆膜下表面受到的氣壓壓力大于防爆膜上表面受到的氣壓壓力(即防爆膜上下表面壓力差)。由于封閉空間內(nèi)的氣壓小于大氣氣壓，相比于現(xiàn)有的防爆膜(防爆膜上表面直接暴露于大氣氣壓下)，本發(fā)明的防爆組件的防爆膜的上下表面的壓力差增大，因此同樣厚度下本發(fā)明的防爆膜更容易爆破，也就意味著本發(fā)明的防爆膜的最薄弱區(qū)可以做得更厚一些。增大防爆膜的最薄弱區(qū)的厚度，能夠減少防爆膜的結(jié)構(gòu)尺寸的敏感性，提高防爆膜的抗干擾能力，減緩防爆膜的疲勞失效，保證防爆膜爆破的穩(wěn)定性和一致性；同時(shí)，由于上蓋片的爆破壓力小于防爆膜的爆破壓力，所以當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明的防爆組件的裝置的內(nèi)部氣壓沖破防爆膜后能夠直接沖破上蓋片，達(dá)到泄壓的目的，防止該裝置爆炸。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的防爆組件的示意圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的二次電池頂蓋的示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的防爆組件及二次電池頂蓋的一實(shí)施例的示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明的防爆組件及二次電池頂蓋的另一實(shí)施例成型前的示意圖；

圖5為圖4的防爆組件及二次電池頂蓋成型后的示意圖；

圖6為圖5的立體圖；

圖7為根據(jù)本發(fā)明的防爆組件及二次電池頂蓋的又一實(shí)施例的示意圖。

其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：

1上蓋片3密封塞

11第一刻痕p頂蓋板

12抽氣孔p1凸起

2防爆膜p2防爆孔

21第二刻痕s封閉空間

具體實(shí)施方式

下面參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的防爆組件及二次電池頂蓋。

首先說(shuō)明本發(fā)明第一方面的防爆組件。

參照?qǐng)D1至圖7，根據(jù)本發(fā)明的防爆組件包括：上蓋片1；以及防爆膜2，設(shè)置在上蓋片1的下方，且防爆膜2的爆破壓力大于上蓋片1的爆破壓力。其中，在上蓋片1和防爆膜2之間圍成封閉空間s，且封閉空間s的內(nèi)部氣壓小于大氣氣壓。特別說(shuō)明地，封閉空間s可以只由上蓋片1和防爆膜2兩個(gè)部件共同圍成，也可以引入其他部件(例如后述的頂蓋板p)使其與上蓋片1和防爆膜2共同圍成封閉空間s。

在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件中，防爆膜2爆破是由于防爆膜2下表面受到的氣壓壓力大于防爆膜2上表面受到的氣壓壓力(即防爆膜2上下表面壓力差)。由于封閉空間s內(nèi)的氣壓小于大氣氣壓，相比于現(xiàn)有的防爆膜(防爆膜上表面直接暴露于大氣氣壓下)，本發(fā)明的防爆組件的防爆膜2的上下表面的壓力差增大，因此同樣厚度下本發(fā)明的防爆膜2更容易爆破，也就意味 著本發(fā)明的防爆膜2的最薄弱區(qū)可以做得更厚一些。增大防爆膜2的最薄弱區(qū)的厚度，能夠減少防爆膜2的結(jié)構(gòu)尺寸的敏感性，提高防爆膜2的抗干擾能力，減緩防爆膜2的疲勞失效，保證防爆膜2爆破的穩(wěn)定性和一致性；同時(shí)，由于上蓋片1的爆破壓力小于防爆膜2的爆破壓力，所以當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明的防爆組件的裝置(例如二次電池)的內(nèi)部氣壓沖破防爆膜2后能夠直接沖破上蓋片1，達(dá)到泄壓的目的，防止該裝置爆炸。

在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件的一實(shí)施例中，上蓋片1的最小厚度小于防爆膜2的最小厚度。因此，防爆膜2的爆破壓力大于上蓋片1的爆破壓力。

在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件的一實(shí)施例中，參照?qǐng)D1、圖3、圖4、圖5及圖7，上蓋片1設(shè)置有第一刻痕11，防爆膜2設(shè)置有第二刻痕21。第一刻痕11能夠確保上蓋片1被沖破的位置，避免上蓋片1被沖破時(shí)產(chǎn)生碎片。同理，第二刻痕21能夠確保防爆膜2被沖破的位置，避免防爆膜2被沖破時(shí)產(chǎn)生碎片。

在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件的一實(shí)施例中，上蓋片1在第一刻痕11的厚度小于防爆膜2在第二刻痕21處的厚度。因此，防爆膜2的爆破壓力大于上蓋片1的爆破壓力。

在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件的一實(shí)施例中，第一刻痕11為跑道形或圓形；第二刻痕21為跑道形或圓形。

在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件的一實(shí)施例中，第一刻痕11的截面為梯形或半圓形。

在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件的一實(shí)施例中，第二刻痕21的截面為梯形或半圓形。

在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件的一實(shí)施例中，參照?qǐng)D1、圖3、圖4、圖5及圖7，第一刻痕11形成于上蓋片1的位于封閉空間s一側(cè)的表面。第一刻痕11優(yōu)選靠近上蓋片1的周緣。

在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件的一實(shí)施例中，參照?qǐng)D1、圖3、圖4、圖5及圖7，第二刻痕21形成于防爆膜2的位于封閉空間s一側(cè)的表面。第二刻痕21優(yōu)選靠近防爆膜2的周緣。

在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件的一實(shí)施例中，參照?qǐng)D1、圖3、圖4、圖5及圖7，第一刻痕11和第二刻痕21沿上下方向直接面對(duì)。

在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件的一實(shí)施例中，上蓋片1通過(guò)焊接固定連接于防爆膜2的上側(cè)。

在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件的一實(shí)施例中，參照?qǐng)D6，上蓋片1的外輪廓為跑道形或圓形。

在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件的一實(shí)施例中，防爆膜2的外輪廓為跑道形或圓形。

在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件的一實(shí)施例中，參照?qǐng)D1，上蓋片1還具有：抽氣孔12，與封閉空間s相連通；對(duì)應(yīng)地，防爆組件還包括：密封塞3，密封抽氣孔12。利用抽真空設(shè)備經(jīng)由抽氣孔12對(duì)上蓋片1和防爆膜2之間的封閉空間s抽氣，抽氣完成后利用密封塞3對(duì)抽氣孔12進(jìn)行密封，最終，在封閉空間s內(nèi)部形成負(fù)壓。

在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件的一實(shí)施例中，參照?qǐng)D5和圖7，上蓋片1為向上凸出的曲面結(jié)構(gòu)。在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件的成型過(guò)程中，參照?qǐng)D4，首先在大氣壓下將上蓋片1以下凹的形態(tài)固定于防爆膜2上并形成封閉空間s(此時(shí)封閉空間s內(nèi)的氣壓等于大氣氣壓)，然后將上蓋片1翻轉(zhuǎn)為上凸的形態(tài)(參照?qǐng)D5)。由于上蓋片1從下凹的形態(tài)翻轉(zhuǎn)為上凸的形態(tài)后，封閉空間s的空間增大，因此封閉空間s內(nèi)的氣壓減小(即此時(shí)封閉空間s內(nèi)的氣壓小于大氣氣壓)。

在根據(jù)本發(fā)明的防爆組件的一實(shí)施例中，在真空條件下將上蓋片1固定在防爆膜2上。這樣，既能在封閉空間s內(nèi)部形成負(fù)壓，還能減小上蓋片1與防爆膜2焊接時(shí)的缺陷。

其次說(shuō)明本發(fā)明第二方面的二次電池頂蓋。

參照?qǐng)D2至圖7，根據(jù)本發(fā)明的二次電池頂蓋包括頂蓋板p，其中，頂蓋板p上開(kāi)設(shè)有防爆孔p2，頂蓋板p的對(duì)應(yīng)防爆孔p2處設(shè)置有本發(fā)明第一方面所述的防爆組件。

在根據(jù)本發(fā)明的二次電池頂蓋的一實(shí)施例中，防爆膜2固定在頂蓋板p的下方，上蓋片1固定在頂蓋板p的上方(如圖3、圖4、圖5和圖7所示)；或防爆膜2和上蓋片1均固定在頂蓋板p的上方。其中，由上蓋片1、頂蓋板p及防爆膜2圍成封閉空間s，且封閉空間s的內(nèi)部氣壓小于大氣氣壓。

在根據(jù)本發(fā)明的二次電池頂蓋的一實(shí)施例中，參照?qǐng)D3、圖4、圖5和圖7，頂蓋板p上設(shè)有凸起p1，上蓋片1固定在凸起p1的上方，防爆膜2設(shè)置在凸起p1的下方，其中，由上蓋片1、頂蓋板p及防爆膜2圍成封閉空間s，且封閉空間s的內(nèi)部氣壓小于大氣氣壓。

在根據(jù)本發(fā)明的二次電池頂蓋一實(shí)施例中，凸起p1與頂蓋板p通過(guò)沖壓一體形成。凸起p1不僅有加強(qiáng)筋的作用，提高強(qiáng)度，同時(shí)，頂蓋板p在與凸起p1對(duì)應(yīng)的部位形成沉頭孔，便于防爆膜2的固定。另外，防爆膜2的下表面優(yōu)選與頂蓋板p的下表面齊平，這樣就可以采用焊接密封性好的對(duì)接焊，而無(wú)需采用焊接密封性差的搭接焊或穿透焊。

在根據(jù)本發(fā)明的二次電池頂蓋中，防爆膜2爆破是由于防爆膜2下表面受到的氣壓壓力大于防爆膜2上表面受到的氣壓壓力(即防爆膜2上下表面壓力差)。由于封閉空間s內(nèi)的氣壓小于大氣氣壓，相比于現(xiàn)有的防爆膜(防爆膜上表面直接暴露于大氣氣壓下)，本發(fā)明的防爆組件的防爆膜2的上下表面的壓力差增大，因此同樣厚度下本發(fā)明防爆膜2更容易爆破，也就意味著本發(fā)明的防爆膜2的最薄弱區(qū)可以做得更厚一些。增大防爆膜2的最薄弱區(qū)的厚度，能夠減少防爆膜2的結(jié)構(gòu)尺寸的敏感性，提高防爆膜2的抗干擾能力，減緩防爆膜2的疲勞失效，保證防爆膜2爆破的穩(wěn)定性和一致性；同時(shí)，由于上蓋片1的爆破壓力小于防爆膜2的爆破壓力，所以當(dāng)二次電池的內(nèi)部氣壓沖破防爆膜2后能夠直接沖破上蓋片1，達(dá)到泄壓的目的，防止二次電池爆炸。