[发明专利]一种透气防爆膜片及应用

说明书

针对电芯防爆安全问题，本发明提出了一种透气防爆膜片及其应用的解决方案：在电芯封盖上表面安装透气防爆膜片，隔离电芯外部的水分及水汽，减少异常反应发生的机率；在电芯异常反应的初始以及快充的过程中，缓慢的滤出过多的气体，不断降低异常反应时电芯内部的压强，避免电池包内外部压力的失衡。

技术领域

本发明涉及一种电池单体（或称电芯）用透气防爆膜片，属于透气膜技术领域。

背景技术

在电芯生产工艺过程中，电池首次充电，电解液发生氧化还原反应，形成固体电解质膜（SEI）的同时伴随着化成产气，这时产生的气体可以储存于气袋后续排出，不会对电芯产生明显影响。

当电芯封装完成后，电芯会成为了一个相对意义上的热力学封闭系统，如果电芯内部发生异常反应会造成气体量过多，气体缓慢累积无法排除，气体积压过多会引起电芯鼓胀，导致电芯性能下降。特别是随着现在快充电芯技术不断提升，电芯中的电解液在快充时更容易产生气体，使得气体积压，电芯内部压力增高，容易撑开外包装铝箔，出现漏液和腐蚀现象，因此电芯需要释放其内部压力。

另一方面，造成电芯异常反应的主要原因在于电芯体系对于水分的敏感性，水含量异常会导致电芯发生异常反应，因此电芯需要隔绝水分，不仅仅是隔绝液态水，更需要隔绝水汽（即使电芯处于潮湿的环境中也不会有水分或者水汽进入电芯内部），因此需要一种材质可以透出气体但是不透水汽，这样才能提高电芯的使用寿命和安全性能。

同时，当电芯出现巨大异常现象，电芯内部压力突然暴增，如果电芯内部的压力不能及时排放，很容易会出现电池爆炸的安全事故，因此需要设置电芯的安全压力限值，在电芯出现内部压力剧增的时候，能有一个稳定的泄压开关，保证电芯不会出现爆炸的安全事故。

关于电池包防爆解决方案，相关技术提出在电池包上设置防爆阀。中国专利文献CN211629199U公开了一种电池包的防爆阀，该专利文献指出现有的防爆阀多采用顶针式爆破和弹簧式爆破两种方式，这两种防爆阀的成本较高，且防爆压力存在局限性。该专利文献公开的电池包的防爆阀具有防爆透气膜，该文献第0005段记载了“所述防爆透气膜设于防护盖与主体支架之间，防爆透气膜与所述防护盖之间具有缓冲空间，所述防爆透气膜遮挡所述第一开口，所述气流通道的流体透过防爆透气膜”。该文献中并未记载有所述防爆透气膜的水蒸气透过量、气体透过量、孔隙率以及安全爆破压力的技术特征。基于该文献的发明意图其创造性之处在于防爆阀的结构特征，防爆透气膜作为隔膜具有缓冲作用。

目前动力电池防爆阀体中防爆膜有透气型防爆膜和非透气型防爆膜两类，透气型防爆膜为膨体聚四氟乙烯膜（ePTFE），非透气型防爆膜为PE膜、PET膜、PP膜等。CN111864152A公开了一种动力电池防爆阀用透气型防爆膜及其制备方法，在其权利要求1中记载了“，该防爆膜为多孔防水透气聚四氟乙烯PTFE膜，其结构是用每个微米级聚四氟乙烯悬浮树脂微球表面熔融相互连接，堆积成具有多透气孔道的微孔膜，通过控制防爆膜的孔径大小和孔隙率来调节透气量，达到平衡电池包内外压力的目的”。

在其据权利要求5中记载了“所述的动力电池防爆阀用透气型防爆膜，其特征在于，所述透气型防爆膜孔径大小为0 .3~20μm，孔隙率≥90%”。

在其权利要求6中记载了“所述的动力电池防爆阀用透气型防爆膜，其特征在于，所述透气型防爆膜透气量≥200ml/min/cm2@1kPa，耐水压≥15 kPa”。

关于透气膜的相关文献中，中国专利文献CN113881096A公开了适用于气体传感器的具有良好透气性和疏水特性的一种聚四氟乙烯防水透气膜及其制备方法，文献0007段记载了“所述防水透气膜由聚四氟乙烯乳液基材、造孔剂填料氧化锌和氧化铝、交联分散剂无水硫酸钠和氯化钠，均匀混合后模压烧结和车削加工制成得到膜片基材。该文献记载的发明的意图是要求防水透气膜的透气量尽可能的低，避免透气量过高导致气体传感器的灵敏度过高，致使气体传感器的测量结果不精准。同时要求防水透气膜强度尽可能的高，能够在各个方向具有延展特性。该文献中并未记载有所述防爆透气膜的水蒸气透过量、气体透过量、孔隙率的技术特征。