(57)【要約】  本開示は、バッテリーの蓋板アセンブリに取り付けられた複合防爆弁を提供し、蓋板アセンブリは、防爆弁、およびバッテリーを含む。複合防爆弁は、防爆膜の２つの層と、防爆膜の２つの層間にある難燃性構造とを含む。バッテリーが異常である（例えば、内部温度または内圧が異常である）とき、防爆膜の第１の層が動作可能にされ、複合防爆弁は局部的に酸素欠乏状態になり、バッテリーから噴霧される高温可燃材料が点火する可能性は低くなる。このようにして、複合防爆弁は、異常状態においてバッテリーの圧力を放出でき、外部酸素を流入しないように効果的に隔離および遮断でき、バッテリーが点火するのを防止し、および爆発の発生を防止し、それにより、二次災害およびより大きな異常を回避する。
2019531575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
防爆膜の少なくとも２つの層と、
前記防爆膜の少なくとも２つの層の間に位置する難燃性構造と
を含む、複合防爆弁。
【請求項２】
さらに、ベース本体を含み、前記ベース本体は圧力除去孔を備え、
前記防爆膜の少なくとも２つの層は、それぞれ、前記圧力除去孔の２つの端部に取り付けられ
前記難燃性構造は、前記防爆膜の少なくとも２つの層間の前記圧力除去孔に配置される、
請求項１に記載の複合防爆弁。
【請求項３】
前記防爆膜は圧力制御防爆膜である、
請求項１に記載の複合防爆弁。
【請求項４】
前記圧力制御防爆膜の開口圧力は０．１〜２ＭＰａである、
請求項３に記載の複合防爆弁。
【請求項５】
前記圧力制御防爆膜の前記開口圧力は０．２〜０．８ＭＰａである、
請求項４に記載の複合防爆弁。
【請求項６】
前記防爆膜は温度制御防爆膜である、
請求項１に記載の複合防爆弁。
【請求項７】
前記温度制御防爆膜の開温度は１００〜２００℃である、
請求項６に記載の複合防爆弁。
【請求項８】
前記温度制御防爆膜の前記開温度は１００〜１５０℃である、
請求項７に記載の複合防爆弁。
【請求項９】
前記防爆膜の少なくとも２つの層は、前記圧力除去孔の外側端部に取り付けられた圧力制御防爆膜と、前記圧力除去孔の内側端部に取り付けられた温度制御防爆膜とを含む、
請求項２に記載の複合防爆弁。
【請求項１０】
前記防爆膜の少なくとも２つの層は、前記圧力除去孔の内側端部に取り付けられた圧力制御防爆膜と、前記圧力除去孔の外側端部に取り付けられた温度制御防爆膜とを含む、
請求項２に記載の複合防爆弁。
【請求項１１】
前記ベース本体の下方端部に階段状底部取り付け段が形成され、防爆膜の一方の層が前記底部取り付け段に取り付けられ
前記ベース本体の上方端部に階段状上部取り付け段が形成され、防爆膜の他方の層が前記上部取り付け段に取り付けられる、
請求項２に記載の複合防爆弁。
【請求項１２】
前記温度制御防爆膜の周縁部に取り付け部が形成され、前記取り付け部にフレームワークが埋め込まれ、かつ、前記温度制御防爆膜の中心部が開放領域を備える、
請求項６に記載の複合防爆弁。
【請求項１３】
前記開放領域が、前記取り付け部に対して、一体的にプレスして薄くされているか、または徐々に薄くされている、
請求項１２に記載の複合防爆弁。
【請求項１４】
前記温度制御防爆膜の材料は非金属材料である、
請求項１３に記載の複合防爆弁。
【請求項１５】
前記温度制御防爆膜の前記材料が、ＰＰ、ＰＥ、ＰＰＯ、ＰＥＴ、またはＰＶＤＦのうちの１種である、
請求項１４に記載の複合防爆弁。
【請求項１６】
前記フレームワークは、炭素繊維製フレームワークまたは記憶合金製フレームワークである、
請求項１５に記載の複合防爆弁。
【請求項１７】
前記温度制御防爆膜の前記取り付け部の厚さは０．２〜５ｍｍである、
請求項１２に記載の複合防爆弁。
【請求項１８】
前記温度制御防爆膜の前記取り付け部の厚さは０．５〜２ｍｍである、
請求項１５に記載の複合防爆弁。
【請求項１９】
前記温度制御防爆膜の前記開放領域は十字形状であり、前記開放領域の厚さは０．０２〜３ｍｍであり、前記開放領域の幅は０．３〜１０ｍｍである、
請求項１２に記載の複合防爆弁。
【請求項２０】
前記温度制御防爆膜の前記開放領域の前記厚さは０．０５〜０．１５ｍｍであり、前記開放領域の前記幅は１〜５ｍｍである、
請求項１９に記載の複合防爆弁。
【請求項２１】
前記難燃性構造の内側部分は間隙を含む、
請求項１に記載の複合防爆弁。
【請求項２２】
前記難燃性構造は難燃剤を含む、
請求項２１に記載の複合防爆弁。
【請求項２３】
前記難燃剤は固体粉末の形態にあり、
前記難燃性構造は、前記固体粉末の形態にある前記難燃剤を圧縮し、突き固めることによって形成される、
請求項２２に記載の複合防爆弁。
【請求項２４】
前記難燃性構造は、前記難燃剤を含むマイクロカプセルである、
請求項２２に記載の複合防爆弁。
【請求項２５】
前記難燃剤は、有機難燃剤として、無機難燃剤として、または、前記無機難燃剤を前記有機難燃剤と混合することによって形成された混合難燃剤として構成されている、
請求項２２に記載の複合防爆弁。
【請求項２６】
前記有機難燃剤は、ハロゲンベースの難燃剤、リンベースの難燃剤、窒素ベースの難燃剤、および、リン−ハロゲンベースの難燃剤のうちの１種以上を含む、
請求項２５に記載の複合防爆弁。
【請求項２７】
前記無機難燃剤は、酸化アンチモン、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、または、シリコンベースの酸化物のうちの１種以上を含む、
請求項２５に記載の複合防爆弁。
【請求項２８】
前記混合難燃剤は、赤リン、水酸化アルミニウム、および、膨張黒鉛を含む、
請求項２５に記載の複合防爆弁。
【請求項２９】
前記防爆膜は圧力制御防爆膜であり、前記圧力制御防爆膜は、周縁部に溶接部、および中央に圧力開口部を含み、前記溶接部は前記上部取り付け段に溶接されている、
請求項１１に記載の複合防爆弁。
【請求項３０】
前記圧力制御防爆膜の前記圧力開口部は防爆用切り欠き部を備える、
請求項２９に記載の複合防爆弁。
【請求項３１】
前記圧力制御防爆膜の前記圧力開口部は、さらに、可撓性緩衝構造を備える、
請求項３０に記載の複合防爆弁。
【請求項３２】
前記可撓性緩衝構造は、前記溶接部と前記上部取り付け段との間の溶接継ぎ目と、前記防爆用切り欠き部との間に配置される、
請求項３１に記載の複合防爆弁。
【請求項３３】
前記可撓性緩衝構造は環状である、
請求項３２に記載の複合防爆弁。
【請求項３４】
前記可撓性緩衝構造は１つ以上の波頂および／または波底を含む、
請求項３３に記載の複合防爆弁。
【請求項３５】
前記可撓性緩衝構造は１つの波頂および１つの波底を含む、
請求項３４に記載の複合防爆弁。
【請求項３６】
蓋板本体を含む蓋板アセンブリであって、請求項１〜３５のいずれか１項に記載の複合防爆弁が、前記蓋板本体に取り付けられている、
蓋板アセンブリ。
【請求項３７】
シェル、電極芯、および蓋板アセンブリを含む、バッテリーであって、
前記蓋板アセンブリと前記シェルが密閉空間を形成し、
前記電極芯は前記密閉空間に取り付けられ
前記蓋板アセンブリは、請求項３６に記載の蓋板アセンブリである、
バッテリー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はバッテリーの分野に関し、詳細には、バッテリー蓋板アセンブリに取り付けられた複合防爆弁（ｃｏｍｐｏｕｎｄ  ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ−ｐｒｏｏｆ  ｖａｌｖｅ）、防爆弁を含む蓋板アセンブリ、およびバッテリーに関する。
【背景技術】
【０００２】
科学技術が徐々に発展するにつれて、バッテリーは、車両、エネルギー貯蔵装置、エレクトロニクス製品および他の装置に広く適用され、さらに、人々がバッテリーの安全性にますます注意を払うようになっている。バッテリーに欠陥があり、かつ大量の可燃性ガスがバッテリー内に発生するとき、バッテリーの内部ガス圧が著しく高まり、かつ、対策が適時に（ｉｎ  ｔｉｍｅ）取られない場合は、バッテリーの爆発が起こり得る。
【０００３】
それゆえ、バッテリーの爆発の発生を防止するために、一般的に、圧力制御防爆弁（ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ−ｐｒｏｏｆ  ｖａｌｖｅ）（または安全弁と称す）が、バッテリー蓋板に取り付けられている。既存の圧力制御防爆弁は、一般的に、圧力制御防爆膜の１つ以上の層を含む。バッテリーの内部ガス圧が防爆弁の開口圧力を上回ると、防爆弁は開放して、バッテリー内の可燃性ガスを放出し、バッテリーの爆発を防止する。しかしながら、バッテリーの研究、開発および生産プロセスにおいて、本開示の発明者は、圧力制御防爆弁構造を備えるいくつかのバッテリー、特に三元系正極物質のリチウムイオンバッテリーでは、バッテリーの内部温度がバッテリーの正極物質の熱暴走温度に達すると、バッテリーは制御不能となるが、バッテリーの内圧は依然として小さく、しかも圧力制御防爆弁は始動され得ないことを見出している；その場合、温度上昇の３〜５秒後に、温度が急速に上昇し、内圧が急速に上昇する；この時点では、圧力制御防爆膜の１つ以上の層を備える圧力制御防爆弁が配置されているが、バッテリー内に発生した大量の可燃性ガスが圧力制御防爆弁から急速に噴出されるため、バッテリーの燃焼または爆発の危険が依然として存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、従来技術に存在する技術的問題の少なくとも１つを解決することを目指す。それゆえ、本開示は、複合防爆弁、蓋板アセンブリ、およびバッテリーを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の第１の態様は、防爆膜の少なくとも２つの層と、防爆膜の少なくとも２つの層の間に位置する難燃性構造とを含む、複合防爆弁を提供する。
【０００６】
さらに、複合防爆弁はさらにベース本体を含む；ベース本体は、圧力除去孔を備え、防爆膜の少なくとも２つの層は、それぞれ、圧力除去孔の２つの端部に取り付けられる；難燃性構造は、防爆膜の少なくとも２つの層間の圧力除去孔内に配置される。
【０００７】
さらに、防爆膜は圧力制御防爆膜である。
【０００８】
さらに、圧力制御防爆膜の開口圧力は０．１〜２ＭＰａである。
【０００９】
さらに、圧力制御防爆膜の開口圧力は０．２〜０．８ＭＰａである。
【００１０】
さらに、防爆膜は温度制御防爆膜である。
【００１１】
さらに、温度制御防爆膜の開温度は１００〜２００℃である。
【００１２】
さらに、温度制御防爆膜の開温度は１００〜１５０℃である。
【００１３】
さらに、防爆膜の少なくとも２つの層は、圧力除去孔の外側端部に取り付けられた圧力制御防爆膜と、圧力除去孔の内側端部に取り付けられた温度制御防爆膜とを含む。
【００１４】
さらに、防爆膜の少なくとも２つの層は、圧力除去孔の内側端部に取り付けられた圧力制御防爆膜と、圧力除去孔の外側端部に取り付けられた温度制御防爆膜とを含む。
【００１５】
さらに、階段状底部取り付け段がベース本体の下方端部に形成され、防爆膜の一方の層は、底部取り付け段に取り付けられる；階段状上部取り付け段がベース本体の上方端部に形成され、防爆膜の他方の層は上部取り付け段に取り付けられる。
【００１６】
さらに、温度制御防爆膜の周縁部に取り付け部が形成され、取り付け部にはフレームワークが埋め込まれ、温度制御防爆膜の中心部は開放領域を備える。
【００１７】
さらに、開放領域は、取り付け部に対して、一体的にプレスして薄くされているか（ｉｎｔｅｇｒａｌｌｙ  ｐｒｅｓｓ−ｔｈｉｎｎｅｄ）または徐々に薄くされている。
【００１８】
さらに、温度制御防爆膜の材料は非金属材料である。
【００１９】
さらに、温度制御防爆膜の材料は、ＰＰ、ＰＥ、ＰＰＯ、ＰＥＴ、またはＰＶＤＦのうちの１種である。
【００２０】
さらに、フレームワークは、炭素繊維製フレームワークまたは記憶合金製フレームワークである。
【００２１】
さらに、温度制御防爆膜の取り付け部の厚さは０．２〜５ｍｍである。
【００２２】
さらに、温度制御防爆膜の取り付け部の厚さは０．５〜２ｍｍである。
【００２３】
さらに、温度制御防爆膜の開放領域は十字形状であり、開放領域の厚さは０．０２〜３ｍｍであり、開放領域の幅は０．３〜１０ｍｍである。
【００２４】
さらに、温度制御防爆膜の開放領域の厚さは０．０５〜０．１５ｍｍであり、開放領域の幅は１〜５ｍｍである。
【００２５】
さらに、難燃性構造の内側部分は間隙を含む。
【００２６】
さらに、難燃性構造は難燃剤を含む。
【００２７】
さらに、難燃剤は固体粉末の形態にあり、難燃性構造は、固体粉末の形態の難燃剤を圧縮し、突き固めることによって形成される。
【００２８】
さらに、難燃性構造は、難燃剤を含むマイクロカプセルである。
【００２９】
さらに、難燃剤は、有機難燃剤として、無機難燃剤として、または無機難燃剤を有機難燃剤と混合することによって形成された混合難燃剤として構成される。
【００３０】
さらに、有機難燃剤は、ハロゲンベースの難燃剤、リンベースの難燃剤、窒素ベースの難燃剤、およびリン−ハロゲンベースの難燃剤のうちの１種以上を含む。
【００３１】
さらに、無機難燃剤は、酸化アンチモン、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、またはシリコンベースの酸化物のうちの１種以上を含む。
【００３２】
さらに、混合難燃剤は、赤リン、水酸化アルミニウム、および膨張黒鉛を含む。
【００３３】
さらに、防爆膜は圧力制御防爆膜であり、圧力制御防爆膜は、周縁部に溶接部、および中央に圧力開口部を含み、溶接部は上部取り付け段に溶接される。
【００３４】
さらに、圧力制御防爆膜の圧力開口部は防爆用切り欠き部（ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ−ｐｒｏｏｆ  ｎｏｔｃｈ）を備える。
【００３５】
さらに、圧力制御防爆膜の圧力開口部は、さらに、可撓性緩衝構造を備えるため、レーザ溶接を行っている間に溶接継ぎ目の２つの側面が収縮することによって生じる防爆用切り欠き部での亀裂または破壊が、効果的に回避されて、製造プロセスにおける防爆弁の完成品比（ｆｉｎｉｓｈｅｄ  ｐｒｏｄｕｃｔ  ｒａｔｉｏ）を保証し得る。さらに、上述の可撓性緩衝構造を採用することによって、防爆弁の始動圧力の均一性および信頼性が著しく改善され得、防爆弁の疲労抵抗もかなり改善され得る。
【００３６】
さらに、可撓性緩衝構造は、溶接部と上部取り付け段との間の溶接継ぎ目と、防爆用切り欠き部との間に配置される。
【００３７】
さらに、可撓性緩衝構造は環状である。
【００３８】
さらに、可撓性緩衝構造は１つ以上の波頂および／または波底を含む。
【００３９】
さらに、可撓性緩衝構造は１つの波頂および１つの波底を含む。
【００４０】
本開示の第２の態様は、さらに、蓋板本体を含み、複合防爆弁が蓋板本体に取り付けられる、蓋板アセンブリを提供する。
【００４１】
本開示の第３の態様は、シェル、電極芯、および蓋板アセンブリを含み、蓋板アセンブリおよびシェルは密閉空間を形成し、電極芯は密閉空間に取り付けられる、バッテリーを提供する。
【００４２】
本開示によって提供されるバッテリー、蓋板アセンブリ、および複合防爆弁によれば、バッテリーの蓋板アセンブリは、本開示の改良型の複合防爆弁を備える；防爆膜の少なくとも２つの層は複合防爆弁に取り付けられ、難燃性構造は、防爆膜の少なくとも２つの層間に配置されるため、バッテリー（例えば内部温度または内圧）が異常であるとき、防爆膜の第１の層が開放される；難燃性構造の作用下では、複合防爆弁は局部的な酸素欠乏状態にあり、局部的な酸素欠乏条件下で、バッテリーから噴出される高温可燃性物が点火することは困難である；それゆえ、複合防爆弁は、バッテリーが異常であるとき、適時に圧力を除去でき、外部酸素を流入しないように効果的に隔離し、それにより、バッテリーの燃焼および爆発の発生を防止し、かつ二次災害およびより大きな異常が回避される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本開示の具体的な一実施形態において提供されるバッテリーの三次元の概略図である。
【図２】本開示の具体的な一実施形態において提供される複合防爆弁の断面図である。
【図３】本開示の具体的な一実施形態において提供される複合防爆弁の上面図である。
【図４】本開示の具体的な別の実施形態において提供される複合防爆弁の断面図である。
【図５】本開示の具体的な一実施形態において提供される複合防爆弁のベース本体の断面図である。
【図６】本開示の具体的な別の実施形態において提供される複合防爆弁の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図面では、１．蓋板本体；２．シェル；３．第１の電極集合体；４．第２の電極集合体；５．注液孔カバー；６．複合防爆弁；６０．ベース本体；６１．防爆膜の第１の層；６２．防爆膜の第２の層；６３．難燃性構造；６０１．ベース部；６０２．突起状ボス部（ｌｕｇ  ｂｏｓｓ  ｐａｒｔ）；６０３．圧力除去孔；６０４．上部取り付け段；６０５．底部取り付け段；６１０．溶接部；６１１．圧力開口部；６１２．防爆用切り欠き部；６１３．波底；６１４．波頂；６１５．溶接継ぎ目；６２１．開放領域；６２２．取り付け部；６２３．フレームワーク。
【００４５】
本発明によって解決される技術的問題、技術的解決法、および有益な効果をより分かりやすくするために、下記では、添付図面および実施形態を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。本明細書で説明する具体的な実施形態は、本開示を限定する代わりに、本開示を説明するために使用されるにすぎないことが理解されるべきである。
【００４６】
本開示によって提供されるバッテリー、蓋板アセンブリ、および複合防爆弁６について、下記で具体的に説明する。
【００４７】
図１に示すように、本実施形態はバッテリーを開示している。バッテリーは、シェル２、電極芯、および蓋板アセンブリを含み、ここでは、蓋板アセンブリおよびシェル２は密閉空間を形成し、電極芯は密閉空間内に取り付けられている。本実施形態のバッテリーは、リチウムイオンバッテリーとしても、または別のタイプのニッケルバッテリーなどとしてもよい。電極芯は、正極シート、隔膜および負極シートを巻き付けるかまたは重ねることによって形成され、これは、一般に知られている。蓋板アセンブリは蓋板本体１を含み、蓋板本体１には複合防爆弁６が取り付けられている。一般的に、極性の異なる第１の電極集合体３と第２の電極集合体４とが、さらに、絶縁モードで蓋板アセンブリに取り付けられる。一般的に、第１の電極集合体３は、第１の電極、第１の絶縁部などを含み、第１の電極および蓋板本体１は、第１の絶縁部によって絶縁される。一般的に、第２の電極集合体４は、第２の電極、第２の絶縁部などを含み、第２の電極および蓋板本体１は、第２の絶縁部によって絶縁される。第１の電極が正極であるとき、第２の電極は負極である；そうでなければ、第１の電極が負極であるとき、第２の電極は正極である。正極は、電極芯の正極シートに電気的に接続され、負極は、電極芯の負極シートに電気的に接続される。一般的に、蓋板本体１はさらに注液孔を備え、注液孔カバー５が注液孔を覆う。
【００４８】
本開示は、バッテリーの蓋板アセンブリの複合防爆弁６以外の構造を改善しないため、複合防爆弁６の構造のみを下記で具体的に説明する。
【００４９】
図２および図４〜図６に示すように、本実施形態によって提供される複合防爆弁６は、ベース本体６０、防爆膜の第１の層６１、および防爆膜の第２の層６２を含む；ベース本体６０は圧力除去孔６０３を備え、防爆膜の第２の層６２および防爆膜の第１の層６１は、それぞれ、圧力除去孔６０３の２つの端部に取り付けられる；防爆膜の第１の層６１は、圧力除去孔６０３の外側端部に取り付けられ、防爆膜の第２の層６２は、圧力除去孔６０３の内側端部に取り付けられる；難燃性構造６３が、圧力除去孔６０３内で防爆膜の第２の層６２と防爆膜の第１の層６１との間に配置される。
【００５０】
ベース本体６０は、蓋板本体１と一緒に溶接されるように構成されるか（または、ベース本体６０は、シェル２に取り付けられてもよく、本実施形態では、ベース本体６０は、選択的に蓋板本体１に取り付けられる）、またはベース本体６０は、蓋板本体１と一体的に打ち抜き成形されて、蓋板本体１の一部の機能を果たし得る、すなわち、ベース本体６０は、蓋板本体１またはシェル２とは無関係の構造としても、または蓋板本体１またはシェル２と一体的に形成されてもよい、換言すると、複合防爆弁６のベース本体６０は、蓋板本体１またはシェル２の一部として形成される。
【００５１】
本開示のいくつかの実施形態では、図５および図６に示すように、ベース本体６０は、ベース部６０１と、ベース部６０１から突出する突起状ボス部６０２とを含み、圧力除去孔６０３は、ベース部６０１の中心から上方に引き伸ばされて突起状ボス部６０２を貫通することによって、形成される。ベース部６０１は、蓋板本体１と溶接されるように構成されるか（またはベース部６０１は、シェル２に取り付けられてもよく、本実施形態では、ベース部６０１は、選択的に蓋板本体１に取り付けられる）、またはベース部６０１は、蓋板本体１と一体的に打ち抜き成形されて、蓋板本体１の一部の機能を果たし得る、すなわち、ベース部６０１は、蓋板本体１またはシェル２とは無関係な構造としても、または蓋板本体１またはシェル２と一体的に形成されてもよい、換言すると、複合防爆弁６のベース部６０１は、蓋板本体１またはシェル２の一部として形成され得る。
【００５２】
防爆膜の第１の層６１および防爆膜の第２の層６２は、それぞれ圧力制御防爆膜または温度制御防爆膜とし得る、すなわち、防爆膜の第１の層６１および防爆膜の第２の層６２は双方とも圧力制御防爆膜とし得る；防爆膜の第１の層６１および防爆膜の第２の層６２は双方とも温度制御防爆膜とし得る；防爆膜の第１の層６１は圧力制御防爆膜とし得、かつ、防爆膜の第２の層６２は温度制御防爆膜とし得る；または防爆膜の第２の層６２は圧力制御防爆膜とし得、かつ、防爆膜の第１の層６１は温度制御防爆膜とし得る。
【００５３】
例えば、図２に示すように、圧力除去孔６０３の外側端部に取り付けられた防爆膜の第１の層６１、および圧力除去孔６０３の内側端部に取り付けられた防爆膜の第２の層６２は双方とも、温度制御防爆膜である。図４に示すように、圧力除去孔６０３の外側端部に取り付けられた防爆膜の第１の層６１、および圧力除去孔６０３の内側端部に取り付けられた防爆膜の第２の層６２は双方とも、圧力制御防爆膜である。図６に示すように、圧力制御防爆膜は圧力除去孔６０３の外側端部に取り付けられ、温度制御防爆膜は圧力除去孔６０３の内側端部に取り付けられる。
【００５４】
温度制御防爆膜の開温度は１００〜２００℃である。開温度は、温度制御防爆膜が加熱されて開放される温度を指す。温度制御防爆膜が加熱され、かつ温度が開温度に達すると、温度制御防爆膜が開放される。開温度は、バッテリーの正極物質の熱暴走温度よりも低い。既存のリチウムイオンバッテリーの正極物質の熱暴走温度は、一般的に２００〜６００℃である。試験によって、温度制御防爆膜の開温度が１００〜１５０℃であると効果が最適であり、その温度範囲では、温度制御防爆膜は前もって開放され得ず、バッテリーの正極物質の熱暴走前に確実に開放され得ることが示されている。
【００５５】
具体的には、図２および図６に示すように、取り付け部６２２は、温度制御防爆膜の周縁部に形成され、取り付け部６２２にはフレームワーク６２３が埋め込まれ、温度制御防爆膜の中心部は開放領域６２１を備える。フレームワーク６２３は、温度制御防爆膜を支持および固定するように構成され、フレームワーク６２３は、炭素繊維製フレームワークまたは記憶合金製フレームワークである。フレームワーク６２３は、射出成形モードで温度制御防爆膜のベース本体６０に射出成形され得るか、または温度制御防爆膜の周縁部がひっくり返されて、取り付け部６２２にあるフレームワーク６２３を包んで固定するように覆う。
【００５６】
具体的には、温度制御防爆膜は、接着、クリンピング、溶接などのモードで取り付けられ得る。このようにして、温度が過度に高いと、温度制御防爆膜は加熱されて収縮し、内部温度が上昇する間に、開放領域６２１が初めに引き離され、その後、フレームワーク６２３を固定点として取ることによって、取り付け部６２２がさらに収縮して排気口を拡大させ、加熱によって温度制御防爆膜を開放する機能を達成する。
【００５７】
開放領域６２１は、取り付け部６２２に対して、一体的にプレスして薄くされているか、または徐々に薄くされている。開放領域６２１は、図３に示すように十字形状に形成されても、または直線形状または任意の他の好適な形状に形成されてもよい。
【００５８】
温度制御防爆膜の材料は、材料が、腐食に耐え、温度の影響を受け、温度が事前設定温度を超えるときに温度制御防爆膜を開放するように、加熱されて収縮し得る限り、特に限定されない。本実施形態では、温度制御防爆膜の材料は非金属材料である。例えば、温度制御防爆膜の材料は、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、またはＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）のうちの１種である。
【００５９】
温度制御防爆膜の取り付け部６２２の厚さは０．２〜５ｍｍである。好ましくは、温度制御防爆膜の取り付け部６２２の厚さは０．５〜２ｍｍである。
【００６０】
温度制御防爆膜の開放領域６２１の厚さは０．０２〜３ｍｍであり、開放領域６２１の幅は０．３〜１０ｍｍである。好ましい実施例では、温度制御防爆膜の開放領域６２１の厚さは０．０５〜０．１５ｍｍであり、好ましい実施形態では、十字形状の幅は１〜５ｍｍである。
【００６１】
圧力制御防爆膜の好ましい開口圧力は０．１〜２ＭＰａである。開口圧力は、圧力制御防爆膜が圧迫されて開放される圧力を指す；バッテリーの内圧が開口圧力よりも大きくなると、圧力制御防爆膜が開放される；好ましくは、圧力制御防爆膜の開口圧力は０．２〜０．８ＭＰａである。
【００６２】
図４および図６に示すように、圧力制御防爆膜は、周縁部に溶接部６１０、および中央に圧力開口部６１１を含み、溶接部６１０はベース本体６０に溶接される。圧力制御防爆膜の圧力開口部６１１は防爆用切り欠き部６１２を備える。溶接部６１０とベース本体６０との間に溶接継ぎ目６１５が形成され、溶接継ぎ目６１５は、溶接用フラックスが充填されて、圧力制御防爆膜をベース本体６０に溶接する。
【００６３】
図２および図４〜図６に示すように、本開示のいくつかの実施形態では、階段状底部取り付け段６０５がベース本体６０の下方端部に形成され、防爆膜の一方の層が、底部取り付け段６０５に取り付けられる；階段状上部取り付け段６０４がベース本体６０の上方端部に形成され、防爆膜の他方の層が上部取り付け段６０４に取り付けられる。
【００６４】
圧力制御防爆膜の材料は、当業者によく知られているアルミニウム箔としても、または当業者によく知られている別の材料としてもよい。
【００６５】
圧力制御防爆膜は、溶接モードでベース本体６０に取り付けられるため、圧力制御防爆膜にしっかりと張力がかけられると、圧力制御防爆膜は溶接プロセスにおいて簡単に損傷される。それゆえ、好ましくは、圧力制御防爆膜の圧力開口部６１１はまた、可撓性緩衝構造を備える。可撓性緩衝構造は、レーザ溶接を行っている間に溶接継ぎ目６１５の２つの側面が収縮することによって生じる防爆用切り欠き部６１２での亀裂または破壊を効果的に回避して、製造プロセスにおける防爆弁の完成品比を保証し得る。さらに、上述の可撓性緩衝構造を採用することによって、圧力制御防爆膜の始動圧力の均一性および信頼性がかなり改善され得、圧力制御防爆膜の疲労抵抗もかなり改善され得る。
【００６６】
可撓性緩衝構造は、溶接継ぎ目６１５と防爆用切り欠き部６１２との間に配置される。
【００６７】
具体的には、可撓性緩衝構造は環状である。可撓性緩衝構造は、構造において特に限定されず、可撓性緩衝構造は、１つ以上の波頂６１４および／または波底６１３を含み得る。具体的には、本実施形態では、可撓性緩衝構造は、１つの波頂６１４および１つの波底６１３を含む。
【００６８】
圧力制御防爆膜の溶接部６１０の厚さは０．２〜０．８ｍｍであり、圧力制御防爆膜の圧力開口部６１１の厚さは０．０５〜０．１５ｍｍである。
【００６９】
波頂６１４および波底６１３と、圧力開口部の表面との間の高低差は、圧力開口部６１１の厚さの１〜８倍である。本明細書では、高低差は、波頂６１４の最高点と圧力開口部６１１の上面との間の距離、および波底６１３の最下点と圧力開口部６１１の下面との間の距離を指す。
【００７０】
難燃性構造６３の特定の構造および材料は、その構造および材料が、内部の可燃性ガスが適時に難燃性構造６３から漏れ出て難燃性構造６３が酸素欠乏状態を形成し、外部酸素ガスが流入するのを防止し得ることを保証し得る限り、特に限定されない。例えば、難燃性構造６３の内側部分は間隙（または孔）などを含むため、内圧が大きい条件下では、バッテリー内の可燃性ガスは、適時に間隙を通って漏れ出るため、酸素ガスが間隙を通ってバッテリーに流入するのは困難である。
【００７１】
難燃性構造６３は難燃剤を含む。難燃剤は固体粉末の形態にあるとしてもよく、難燃性構造６３は、固体粉末の形態の難燃剤を圧縮し、突き固めることによって、形成される。あるいは、難燃性構造は、難燃剤を含むマイクロカプセルである。難燃剤は、有機難燃剤として、無機難燃剤として、または無機難燃剤を有機難燃剤と混合することによって形成された混合難燃剤として構成され得る。有機難燃剤は、ハロゲンベースの難燃剤、リンベースの難燃剤、窒素ベースの難燃剤、およびリン−ハロゲンベースの難燃剤のうちの１種以上を含む。無機難燃剤は、酸化アンチモン、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、またはシリコンベースの酸化物のうちの１種以上を含む。混合難燃剤は、有機難燃剤を無機難燃剤と混合することによって形成される。例えば、本実施形態は、改良型の混合難燃剤を提供し、および混合難燃剤は、赤リン、水酸化アルミニウム、および膨張黒鉛を含む。
【００７２】
図２に示すように、本実施形態では、圧力除去孔６０３の外側端部に取り付けられた防爆膜の第１の層６１、および圧力除去孔６０３の内側端部に取り付けられた防爆膜の第２の層６２の双方ともが、温度制御防爆膜である。具体的には、階段状底部取り付け段６０５がベース本体６０の下方端部に形成され、温度制御防爆膜の一方の層が底部取り付け段６０５に取り付けられる；階段状上部取り付け段６０４がベース本体６０の上方端部に形成され、温度制御防爆膜の他方の層が上部取り付け段６０４に取り付けられる。複合防爆弁６を備えかつ本実施形態によって提供されるバッテリーの動作原理は、以下の通り説明される：バッテリー内の異常に起因して温度が上昇し、かつ可燃性ガスがバッテリー内に発生するとき、そして、温度が温度制御防爆膜の開温度まで上昇するとき、温度制御防爆弁が加熱されて収縮し、開放領域６２１が初めに引き離され、その後、フレームワーク６２３を固定点として取ることによって、取り付け部６２２がさらに収縮して排気口を拡大させ、加熱によって温度制御防爆膜を開放する機能を達成する。難燃性構造６３が存在するため、難燃機能は、複合防爆弁６において達成されて、外部酸素ガスをバッテリーに流入しないように隔離し、それにより、バッテリーの燃焼および爆発の事故の発生を効果的に防止する。
【００７３】
図４に示すように、本実施形態では、圧力除去孔６０３の外側端部に取り付けられた防爆膜の第１の層６１、および圧力除去孔６０３の内側端部に取り付けられた防爆膜の第２の層６２の双方ともが、圧力制御防爆膜である。具体的には、階段状底部取り付け段６０５がベース本体６０の下方端部に形成され、圧力制御防爆膜の一方の層が底部取り付け段６０５に取り付けられる；階段状上部取り付け段６０４がベース本体６０の上方端部に形成され、圧力制御防爆膜の他方の層が上部取り付け段６０４に取り付けられる。複合防爆弁６を備えかつ本実施形態によって提供されるバッテリーの動作原理は、以下の通り説明される：圧力が、バッテリー内の異常に起因して上昇し、内部ガス圧が圧力制御防爆膜の開口圧力まで上昇すると、圧力制御防爆膜は、防爆用切り欠き部６１２から開放される。この時点では、難燃性構造６３が存在するため、難燃機能は複合防爆弁６において達成されて、外部酸素ガスをバッテリーに流入しないように隔離し、それにより、バッテリーの燃焼および爆発の事故の発生を効果的に防止する。
【００７４】
図６に示すように、本実施形態では、圧力除去孔６０３の外側端部に取り付けられた防爆膜の第１の層６１は圧力制御防爆膜であり、および圧力除去孔６０３の内側端部に取り付けられた防爆膜の第２の層６２は温度制御防爆膜である。具体的には、階段状底部取り付け段６０５がベース本体６０の下方端部に形成され、温度制御防爆膜が底部取り付け段６０５に取り付けられる；階段状上部取り付け段６０４がベース本体６０の上方端部に形成され、圧力制御防爆膜が上部取り付け段６０４に取り付けられる。溶接部６１０は上部取り付け段６０４に溶接され、溶接部６１０と上部取り付け段６０４との間に溶接継ぎ目６１５が形成され、溶接継ぎ目６１５は溶接用フラックスが充填されて、圧力制御防爆膜６１を上部取り付け段６０４に溶接する。複合防爆弁６を備えかつ本実施形態によって提供されるバッテリーの動作原理は、以下の通り説明される：温度が、バッテリー内の異常に起因して上昇し、可燃性ガスがバッテリー内で発生するとき、そして、温度が、温度制御防爆膜の開温度まで上昇するとき、温度制御防爆膜が加熱されて収縮し、内部温度が上昇する間に開放領域６２１が初めに引き離され、その後、フレームワーク６２３を固定点として取って、取り付け部６２２がさらに収縮して排気口を拡大させ、加熱によって温度制御防爆膜を開放する機能を達成するようにする。この時点では、内部の正極物質は制御不能ではないため、３〜５秒後に、バッテリーの内部温度は著しく上昇し、内部ガス圧がさらに高まり、そして、内部ガス圧が圧力制御防爆膜の開口圧力まで上昇すると、圧力制御防爆膜が防爆用切り欠き部６１２から開放される。この時点では、難燃性構造６３が存在するため、難燃機能は複合防爆弁６において達成されて、外部酸素ガスをバッテリーに流入しないように隔離し、それにより、バッテリーの燃焼および爆発の事故の発生を効果的に防止する。
【００７５】
好ましいモードとして、複合防爆弁６は、さらに、弁蓋（図面では印をしていない）を含み、弁蓋は、ベース本体６０に取り付けられ、複合防爆弁６が外力によって損傷されるのを防止するために使用される。
【００７６】
本開示によって提供されるバッテリー、蓋板アセンブリ、および複合防爆弁６によれば、バッテリーの蓋板アセンブリは、本開示の改良型の複合防爆弁６を備える；防爆膜の少なくとも２つの層が複合防爆弁６に取り付けられ、難燃性構造６３が防爆膜の２つの層の間に配置されるため、バッテリーが異常のとき、防爆膜は開放される；難燃性構造６３の作用下で、複合防爆弁６は局部的な酸素欠乏状態にあり、バッテリーから噴出される高温の可燃性物が、局部的な酸素欠乏条件下で点火することは困難である；それゆえ、複合防爆弁は、バッテリーが異常であるときに適時に圧力を除去し、かつ外部酸素を流入しないように効果的に隔離し、それによりバッテリーの燃焼および爆発の発生を防止し、かつ二次災害およびより大きな異常を回避できる。
【００７７】
上述の説明は本開示の好ましい実施形態にすぎず、本開示の限定を意図するものではない。本開示の趣旨および原理内で行われる任意の修正、等価の置換、または改良は、本開示の保護範囲内にある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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