專利名稱：防爆膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種防爆裝置的制備方法，具體地說，本發(fā)明是關(guān)于一種防爆膜的制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)容器里的氣體壓力達(dá)到一定值時，就需要把里面的氣體釋放出來，否則就有可能出現(xiàn)壓力越來越大導(dǎo)致容器發(fā)生爆炸的危險，所以，在各種可能發(fā)生爆炸的密閉容器中，一般都設(shè)置有安全裝置。當(dāng)系統(tǒng)壓力過高時，安全裝置就能夠自動將系統(tǒng)中過剩的介質(zhì)排放到低壓系統(tǒng)或大氣中去。安全裝置包括安全閥和防爆裝置等，防爆膜就是防爆裝置中的一種。在系統(tǒng)壓力升高速度很快的情況下，特別是，當(dāng)發(fā)生爆炸或伴隨有個別震爆情況發(fā)生的放熱反應(yīng)時，安全閥往往來不及作用，而安全防爆膜的動作速度則比安全閥快得多。
以電池防爆膜為例，電池防爆膜的主要作用有(1)在電池正常工作的情況下，防爆膜能隔絕電池內(nèi)外環(huán)境，防止空氣進(jìn)入電池而氧化極芯，同時可以防止內(nèi)部電解液漏出；(2)在電池非正常工作的情況下，如電池內(nèi)壓突然增加到一定壓力時，防爆膜會破裂，引導(dǎo)高壓氣體從防爆孔泄出，從而能有效防止內(nèi)部氣壓進(jìn)一步升高而避免電池發(fā)生爆炸。
二次電池是一種封閉式的電池，主要包括各種堿性電池和鋰離子電池，這些都屬于能量密度高的電池。對于能量密度高的封閉式電池，會使充電器的相關(guān)設(shè)備發(fā)生故障，過充電或?qū)е缕渌褂貌划?dāng)?shù)那闆r發(fā)生，在這些情況下，隨著電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的繼續(xù)，電池內(nèi)部產(chǎn)生異常氣體，導(dǎo)致電池內(nèi)部壓力過大，使電池有發(fā)生爆炸的危險。因此，為了防止由于電池內(nèi)部壓力過高而引發(fā)電池爆炸的發(fā)生，電池一般都設(shè)置有防爆裝置。
如CN2514496Y公開了一種防爆鋰離子電池，該鋰離子電池的內(nèi)蓋板包括開有防爆孔的金屬蓋板基體和覆蓋防爆孔的防爆膜，所述防爆膜是通過粘接或焊接的方法緊密固定在金屬蓋板的防爆孔上將它密封。
CN1374710A公開了一種具有防爆膜的鋰電池電芯蓋板大片的制造方法，該方法包括先在蓋板大片上事先沖出一定直徑的小孔，再在小孔上覆蓋一片箔材，其特征在于，箔材與蓋板大片的連接方式為釬焊。
CN1400678A公開了一種具有防爆膜的鋰電池電芯蓋板及其制造方法，其特征在于，這種防爆蓋板由蓋板基體和箔材組焊而成，在蓋板上事先制造出一定直徑的小孔，在孔周圍超聲波焊接箔材，在超聲波焊接箔材前，預(yù)先在焊接面涂密封膠，涂后進(jìn)行超聲波焊接，通過控制箔材的厚度和防爆孔的大小及形狀，達(dá)到一定壓力下爆破的目的。
上述方法中，在采用焊接的方法將防爆膜固定在電池蓋板上的防爆孔上時，因?yàn)榉辣ぬ?，要求焊接的技術(shù)較高，因此操作較為困難。除了采用焊接的方法將防爆膜固定在防爆孔上還可以采用在高溫下將金屬薄膜復(fù)合在金屬基材上的方法，采用這種方法時，金屬薄膜很容易在高溫下變硬，使金屬薄膜的厚度變得不均勻，從而影響防爆膜功能的發(fā)揮和敏感度。
US6150037A公開了一種用于安全閥的覆層金屬材料，該材料包括金屬基材，在該金屬基材上有多個開孔，還包括層壓在該金屬基材上的金屬薄膜，將金屬基材上的孔覆蓋封閉。該覆層金屬材料中的金屬基材的至少一個表面和與之相對的金屬薄膜的表面分別通過干腐蝕得到腐蝕面，然后將金屬基材的腐蝕面和金屬薄膜的腐蝕面面對面的通過冷壓延層壓在一起得到用于生產(chǎn)安全閥的覆層金屬材料。該方法中對原材料基體的收縮比要求較高，對金屬箔和金屬基體的收縮比要求控制在0.1-30％之間，因此能量耗損大，且設(shè)備制作復(fù)雜且制作成本較高，生產(chǎn)環(huán)境要求在無塵、密封、真空環(huán)境中進(jìn)行，且在冷壓過程還伴隨有加熱現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的制備防爆膜的方法復(fù)雜，操作困難，使得到的防爆膜的厚度不均勻的缺陷而提供一種方法簡單、操作容易且使得到的防爆膜厚度均勻的防爆膜的制備方法。
本發(fā)明提供了一種防爆膜的制備方法，其中，該方法包括在金屬基材上制備盲孔，然后將腐蝕溶液與盲孔接觸，接觸的條件使得到的防爆膜的厚度為0.015-0.025毫米。
與本領(lǐng)域中的其它防爆膜的制備方法比較，本發(fā)明提供的制備防爆膜的方法操作簡單，對材料的收縮比沒有要求，生產(chǎn)成本低。且采用本發(fā)明提供的方法制備得到的防爆膜的厚度均一，可廣泛應(yīng)用于二次充電電池的防爆裝置以及各種安全閥門和外包裝材料中，尤其可有效應(yīng)用于制作在低壓下準(zhǔn)確破裂的安全閥塊上。
具體實(shí)施例方式
按照本發(fā)明，優(yōu)選情況下，接觸的條件使得到的防爆膜的厚度為0.018-0.022毫米。
按照本發(fā)明，所述盲孔為金屬基材上的非通孔，所述盲孔的制備可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員共知的方法進(jìn)行制備，如采用銑床或沖床在金屬基材上進(jìn)行加工，以除去大部分金屬基材而得到盲孔。
所述金屬基材可以為各種可以用于制備防爆膜的金屬材料，如鋁板、鋼板、不銹鋼板等，所述金屬基材的表面還可以含有金屬鍍層，所述鍍層金屬可以是鎳、銅、鋁、鉛、鉻、銀等中的一種或幾種。所述將鍍層金屬鍍在金屬基材上的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所共知，如可以采用化學(xué)鍍或電鍍的方法將鍍層金屬鍍在金屬基材的一面或兩面上。所述鍍層厚度為0.015-0.025毫米，優(yōu)選為0.018-0.022毫米。如，所述表面含有金屬鍍層的金屬基材可以是鍍鎳鋁板、鍍鋅鋁板、鍍銀鋼板、鍍銅鋅板等。本發(fā)明對所述金屬基材的厚度沒有特別限定，根據(jù)所制作的蓋板強(qiáng)度決定，一般情況下，所述金屬基材的厚度為0.8-3.0毫米。對盲孔的形狀和大小沒有特別限定，所述盲孔可以為任意形狀，如圓形、方形或腰形，一般情況下，優(yōu)選為腰形孔或圓形孔，所述腰形為一中間為方形，方形的一對邊兩端為弧形的形狀，所述兩個弧形的頂點(diǎn)之間的長度優(yōu)選為3.0-6.0毫米，弧形的弦長優(yōu)選為2.5-5.0毫米。所述圓形盲孔優(yōu)選為直徑為2.0-5.0毫米的圓形孔。對孔間距也沒有特別限制，所述盲孔的孔間距由蓋板制作過程中蓋板的幾何尺寸及其機(jī)械加工余量決定。
按照本發(fā)明，當(dāng)金屬基材的表面含有金屬鍍層時，所述鍍層可以在金屬基材的一面或者兩面上。當(dāng)金屬基材為一面含有鍍層時，在無鍍層一面的金屬基材表面加工盲孔。若金屬基材的兩面都含有鍍層，則可選擇金屬基材的任意一面加工盲孔，在所述金屬基材上加工得到盲孔后，也就是將盲孔上的大部分金屬基材除去而得到厚度較薄的金屬基材，然后用腐蝕溶液對盲孔進(jìn)行腐蝕而得到所需厚度的防爆膜。在腐蝕的過程中，因?yàn)殄儗咏饘俚幕瘜W(xué)活潑性比基材金屬差，因此，腐蝕溶液會將基材金屬溶解，而不與鍍層金屬反應(yīng)，因而得到的防爆膜的厚度即為鍍層金屬的厚度，即，使得到的防爆膜的厚度為0.015-0.025毫米。
所述腐蝕溶液為酸性溶液或堿性溶液。所述酸性溶液優(yōu)選為鹽酸、醋酸、磷酸、碳酸、硫酸的水溶液中的一種或幾種；所述堿性溶液優(yōu)選為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉、醋酸鈉、碳酸鈉、氫氧化鈣等水溶液中的一種或幾種。
所述酸性溶液的pH值為2-6.5，所述堿性溶液的pH值為7.5-13。
更優(yōu)選情況下，所述酸性溶液或堿性溶液為弱酸或弱堿性的水溶液，因?yàn)槿跛峄蛉鯄A性水溶液的pH值更接近中性，因此，更容易通過控制腐蝕溶液的pH值控制腐蝕速度，溶液的pH值越小，腐蝕速度越慢，從而使防爆膜的表面更光滑，厚度更均勻。所述優(yōu)選的酸性溶液的pH值為5-6.5，優(yōu)選的堿性溶液的pH值為7.5-9。優(yōu)選情況下，所述腐蝕溶液的體積為金屬基材體積的40-60倍。
對于不同金屬基材的化學(xué)性能選用適當(dāng)?shù)母g溶液，如基材為鋁，則選用堿性腐蝕液；若基體為鋼，則選用酸性腐蝕液。
按照本發(fā)明，將所述腐蝕溶液與盲孔接觸的方法包括將腐蝕溶液與含有肓孔的金屬基材接觸或者將腐蝕溶液直接與盲孔接觸。如果在用腐蝕溶液對含有盲孔的金屬基材進(jìn)行整體腐蝕后，所述防爆膜還有不能達(dá)到厚度要求的，本發(fā)明所述的接觸方法還包括先將腐蝕溶液與含有盲孔的金屬基材接觸后再與厚度過大的盲孔接觸，進(jìn)行再腐蝕。
所述腐蝕溶液與盲孔接觸的時間可以根據(jù)腐蝕溶液的濃度和所需得到的防爆膜的厚度而定。對于不含鍍層的金屬基材來說，所述腐蝕溶液與盲孔的接觸時間根據(jù)所需得到的防爆膜的厚度以及腐蝕溶液的濃度而定，通常為10分鐘-2小時。對于含有鍍層的金屬基材來說，由于鍍層金屬的金屬活潑性遠(yuǎn)遠(yuǎn)比金屬基材的金屬活潑性差，因此鍍層金屬基本或完全不與酸性或堿性的腐蝕溶液反應(yīng)，因此對于含有鍍層的金屬基材與腐蝕溶液的接觸時間沒有特別限制，只要滿足使最終得到的防爆膜的厚度在0.015-0.025毫米之間即為鍍層金屬的厚度即可。
下面將通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。
實(shí)施例1該實(shí)施例說明本發(fā)明提供的防爆膜的制備。
(1)將尺寸為50毫米×30毫米×1.2毫米的鋁板，在沖床上加工盲孔，得到加工后的金屬基材的盲孔底部厚度為0.22毫米，盲孔的孔間距為10毫米，盲孔距離鋁板邊緣為5毫米的直徑為4.8毫米的15個圓形盲孔。
(2)將上述加工有盲孔的鋁板浸泡在10升pH值為8的氫氧化鈉水溶液中，對鋁板進(jìn)行整體腐蝕，腐蝕1小時后得到防爆膜。所述防爆膜的厚度為0.018-0.026毫米，并用千分表測量，對所得到的防爆膜的厚度進(jìn)行篩選，按兩個公差范圍0.02-0.002+0.002mm、0.02+0.002+0.006mm對防爆膜進(jìn)行分類，對于厚度過厚的防爆膜即公差范圍為0.02+0.002+0.006mm的防爆膜在盲孔中繼續(xù)滴加上述氫氧化鈉溶液，滴加的量和反應(yīng)時間使最后得到的防爆膜的厚度為0.018-0.022毫米。最后得到的盲孔直徑為5毫米。
實(shí)施例2該實(shí)施例說明本發(fā)明提供的防爆膜的制備。
按照實(shí)施例1的方法制備防爆膜，在對鋁板進(jìn)行整體腐蝕得到厚度在0.018-0.026毫米的防爆膜后，用通用的千分表測量，對所得到的防爆膜的厚度進(jìn)行篩選，按兩個公差范圍0.02-0.002+0.002mm和0.02+0.002+0.006mm對防爆膜進(jìn)行分類，不同的是，先將厚度過厚的防爆膜即公差范圍為0.02+0.002+0.006mm的防爆膜加工成電池蓋板，然后將防爆膜厚度為0.02+0.002+0.006mm的蓋板浸泡在與實(shí)施例1相同的氫氧化鈉水溶液中，進(jìn)行腐蝕，腐蝕的時間使最后得到的防爆膜的厚度為0.018-0.022毫米。最后得到的盲孔直徑為5毫米，蓋板厚度為1毫米。
實(shí)施例3該實(shí)施例說明本發(fā)明提供的防爆膜的制備。
(1)將尺寸為50毫米×30毫米×1.2毫米，鍍層厚度為0.018毫米的單層鍍銀鋼板用銑床在鍍銀鋼板的沒有鍍層的一面上加工盲孔，得到加工后的金屬基材的盲孔底部厚度為0.22毫米，盲孔的孔間距為10毫米，孔距離鍍銀鋼板邊緣5毫米的直徑為4.6毫米的15個圓形盲孔。
(2)將上述加工有盲孔的鍍銀鋼板浸泡在10升pH值為5的鹽酸水溶液中，對鍍銀鋼板進(jìn)行整體腐蝕，腐蝕的時間使得到防爆膜厚度為0.018毫米。由于鋼中的鐵元素能溶解于鹽酸水溶液而被腐蝕，而銀不與鹽酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此得到的防爆膜的厚度即為金屬鍍層的厚度。腐蝕時間的長短對防爆膜的厚度沒有特別影響，只使得盲孔的直徑有所增大，最后得到的盲孔的直徑為5毫米。
實(shí)施例4該實(shí)施例說明本發(fā)明提供的防爆膜的制備。
(1)在尺寸為50毫米×30毫米×1.0毫米，每面鍍層厚度為0.022毫米的雙面化學(xué)鍍金屬鎳的鋁板用銑床在鍍鎳鋁板的任意一面上加工盲孔，得到加工后的金屬基材的盲孔底部厚度為0.24毫米，盲孔的孔間距為10毫米，孔距離鍍鎳鋁板邊緣5毫米的直徑為4.6毫米的15個圓形盲孔。
(2)將上述加工有盲孔的鍍鎳鋁板浸泡在10升pH值為8的氫氧化鈉水溶液中對鍍鎳鋁板進(jìn)行整體腐蝕，腐蝕時間使最終得到的防爆膜的厚度為0.022毫米。所述防爆膜的厚度為即為金屬鍍層鎳的厚度。最后得到的盲孔直徑為5毫米。
權(quán)利要求
1.一種防爆膜的制備方法，其中，該方法包括在金屬基材上制備盲孔，然后將腐蝕溶液與盲孔接觸，接觸的條件使得到的防爆膜的厚度為0.015-0.025毫米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，接觸的條件使得到的防爆膜的厚度為0.018-0.022毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述金屬基材含或不含鍍層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述含有鍍層的金屬基材的鍍層為不與腐蝕溶液反應(yīng)的金屬，所述鍍層金屬選自鎳、銅、鋁、鉛、鉻、銀中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述金屬基材選自鋁板、鋼板、不銹鋼板、鍍鎳鋁板、鍍鉻鋁板、鍍鋅鋁板、鍍鋅鋼板中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述金屬基材的鍍層厚度為0.015-0.025毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述盲孔為圓形孔或腰形孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述腐蝕溶液為酸性溶液或堿性溶液，所述酸性溶液的pH值為2-6.5，所述堿性溶液的pH值為7.5-13。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述酸性溶液的pH值為5-6.5，所述堿性溶液的pH值為7.5-9。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，所述酸性溶液選自鹽酸、醋酸、磷酸、碳酸、硫酸的水溶液中的一種或幾種；所述堿性溶液選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉、醋酸鈉、碳酸鈉、氫氧化鈣的水溶液中的一種或幾種。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述腐蝕溶液與盲孔接觸的方法為將腐蝕溶液與含有盲孔的金屬基材接觸，或者將腐蝕溶液直接與盲孔接觸，或者先將腐蝕溶液與含有盲孔的金屬基材接觸后再與盲孔接觸。
全文摘要
一種防爆膜的制備方法，其中，該方法包括在金屬基材上制備盲孔，然后將腐蝕溶液與盲孔接觸，接觸的條件使得到的防爆膜的厚度為0.015－0.025毫米。本發(fā)明提供的防爆膜的制備方法簡單，對材料的收縮比沒有要求，生產(chǎn)成本低，且采用本發(fā)明提供的方法制備得到的防爆膜的厚度均一，可廣泛應(yīng)用于二次充電電池的防爆裝置以及各種安全閥門和外包裝材料中，尤其可有效應(yīng)用于制作在低壓下準(zhǔn)確破裂的安全閥塊上。
文檔編號H01M2/14GK101060168SQ200610075718
公開日2007年10月24日 申請日期2006年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月18日
發(fā)明者董俊卿, 劉觀, 周勇 申請人:比亞迪股份有限公司