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1.安全閥
光聽這個(gè)名字就知道它在電池零件中的地位了。安全閥位于蓋帽與卷包電芯之間,作用就是保護(hù)電池和使用者安全,成為電池防爆的終極屏障。
鋰離子電池內(nèi)部的有機(jī)電解液或聚合物在大電流、高溫的條件下會(huì)被電解,電解產(chǎn)生氣體,氣體急速膨脹,導(dǎo)致內(nèi)部壓力升高,嚴(yán)重會(huì)沖破殼體,發(fā)生爆炸?,F(xiàn)在絕大多數(shù)電池都使用鋼殼、鋁殼等金屬殼體進(jìn)行封裝,在過度充電、短路、溫度過高甚至電池被擠壓的情況下,會(huì)使其內(nèi)部壓力驟增,當(dāng)超過殼體的承受值時(shí),電池便會(huì)爆炸。這也讓聚合物軟包迅速發(fā)展,當(dāng)電池內(nèi)部產(chǎn)生氣體發(fā)生鼓氣現(xiàn)象時(shí),氣體可更早地突破軟包殼體,避免聚集過多,產(chǎn)生激烈爆炸,但聚合物軟包電池只是換了一種電池形式,并沒有消除電池爆炸的困擾。
安全閥就很好地解決了這個(gè)問題,它能杜絕大部分的電池脹氣爆炸的發(fā)生。安全閥是每一顆18650電池的標(biāo)配,也是最重要的一道防爆屏障,當(dāng)電池內(nèi)部氣壓升高到1.0-1.2Mpa時(shí),其頂部安全閥會(huì)自動(dòng)開啟排氣減壓,避免爆炸。但是,當(dāng)安全閥開啟之后,電池內(nèi)部泄露出的化學(xué)物質(zhì)在高溫的條件下會(huì)與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng),仍然有可能出現(xiàn)起火的情況,所以不能將安全都寄托于安全閥。另外,現(xiàn)在部分18650電池還自帶保護(hù)板,具有過充過放和短路保護(hù)等功能,為電池提供雙重保護(hù)。現(xiàn)在正規(guī)電池的安全性能都十分高,發(fā)生爆炸的可能性非常低,但是,如果電池發(fā)生意外,安全閥的存在就會(huì)是“救命”的關(guān)鍵。
正是這些小零件的存在才保障了電池的正常工作,也保護(hù)著使用者的安全,甚至在電池發(fā)生意外時(shí)會(huì)成為“救命”的最后稻草,而國(guó)家對(duì)這一領(lǐng)域的重視也促使電池小零件變得更加規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。
2.密封圈
密封圈位于電池蓋帽之下,作用是確保電池?fù)碛辛己玫拿芊庑裕钃蹼娊庖旱男孤?,為電池?nèi)部反應(yīng)提供良好的密閉環(huán)境。同時(shí)在電池蓋帽下壓時(shí)還能起到減壓緩沖作用,保證電池內(nèi)部組件的正常運(yùn)行,為電池的壽命和安全提供重要保障。
密封圈的作用不只是保障電池密封性能,在關(guān)鍵時(shí)刻還能“救命”。一般在密封圈上都會(huì)設(shè)置至少一處薄弱部位,其強(qiáng)度要低于主體平面的其他部位。當(dāng)電池內(nèi)部的氣體壓力異常增大到電池爆炸壓力之前,密封圈的薄弱部位即可斷裂,將電池內(nèi)部的氣體從斷裂處釋放,同時(shí)根據(jù)設(shè)定好的氣體流向路線排放,杜絕產(chǎn)生不可預(yù)料的氣流,避免電池發(fā)生強(qiáng)烈的爆炸。
而密封圈的材質(zhì)根據(jù)不同的電池種類、形狀、使用環(huán)境都會(huì)有不同的選擇。最常用就是全氟橡膠密封圈,其具有高價(jià)格高性能的特點(diǎn),然而鋰電池里密封件的成本不僅僅要考慮密封件的購(gòu)買價(jià)格,更要考慮使用壽命和故障、維修所帶來的損失等。全氟橡膠密封圈價(jià)格較高但它的使用效果和使用壽命都是最佳,綜合而言是最具性價(jià)比的材料。
然而大多數(shù)橡膠密封圈在壓力作用下,會(huì)產(chǎn)生彈性變形,隨著壓力的增大,也會(huì)出現(xiàn)永久的塑性變形,將會(huì)影響電池的使用壽命。對(duì)于一些特殊性電池顯然達(dá)不到其要求,這就需要一些其他材料的新型密封圈,陶瓷材料具有良好的耐酸堿、抗腐蝕,耐高溫等特性使其成為新的選擇?,F(xiàn)在陶瓷密封圈也被越來越多的應(yīng)用于動(dòng)力電池行業(yè),工信部近日征集《動(dòng)力型鋰離子電池陶瓷密封圈》的標(biāo)準(zhǔn),將會(huì)對(duì)陶瓷密封圈的規(guī)格和使用做出更加詳細(xì)的規(guī)定。
3.阻燃絕緣、終止膠帶
電池內(nèi)部和外部都會(huì)纏有各種顏色的膠粘帶,有些還會(huì)印有商標(biāo)編碼,但它不光是為了“顏值”,更是電池使用安全中必不可少的一部分。電池中的膠帶一般分為兩種,一種是存在于電池內(nèi)部的終止膠帶,用于電極繞卷、極片保護(hù)、和卷芯終止等工序的壓敏膠粘帶,確保電池反應(yīng)的正常運(yùn)行。另一種就是用于電池外面的“衣服”,為電池提供最基本的保護(hù):防碰撞,阻高溫。而在電池發(fā)生意外爆炸時(shí),這層“外衣”也會(huì)起到爆炸緩沖阻止燃燒的作用,成為電池安全的一把保護(hù)傘。
鋰電池終止膠帶又稱鋰電芯專用膠帶,厚度一般為0.016-0.055cm。終止膠帶屬于壓敏膠帶的一種,除了壓敏膠帶的一般特性外,還必須要具有一定的耐酸、耐堿、耐高溫、耐電解液的能力?,F(xiàn)在市面上的終止膠帶主要采用聚酯薄膜(PET)或聚丙烯薄膜(PP)為基材,涂布耐鋰電池電解液的丙烯酸酯類或橡膠類專用膠水,專門用于鋰電芯終止及其它部位的絕緣保護(hù)和固定。
電池外殼用絕緣阻燃膠粘帶為電池提供了最直接的保護(hù),較終止膠帶厚度更高,在電池受到碰撞時(shí)起緩沖作用,還具有較高的阻燃、密封、耐高溫特性,防止外力對(duì)電池造成破壞,可優(yōu)化電池質(zhì)量,延長(zhǎng)電池的使用壽命。而它最重要的作用是可以保障使用者的安全。當(dāng)電池發(fā)生電解液的泄漏時(shí),其具有的密封性,可以阻擋電解液可能對(duì)使用者造成的傷害。在電池意外燃燒甚至爆炸時(shí),其具有的超強(qiáng)阻燃性,可阻擋電池的燃燒,從而最大限度地降低危害。絕緣阻燃膠粘帶的顏色也更加多種多樣,有些會(huì)印制產(chǎn)品編碼和商標(biāo),提高了電池的“顏值”,側(cè)面也帶動(dòng)了電池的銷量。
工信部發(fā)布的《動(dòng)力電池外殼用絕緣阻燃膠粘帶》征集,也將會(huì)對(duì)電池用膠帶的顏色、規(guī)格、性能做出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),使絕緣阻燃使膠帶的應(yīng)用更加規(guī)范,有利于電池行業(yè)的發(fā)展,也加強(qiáng)了對(duì)我們自身的安全保障。
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