專利名稱：一種電池的負(fù)極密封組件及其制作方法、以及一種鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池的密封技術(shù)領(lǐng)域；主要涉及一種電池的負(fù)極密封組件及其制作方法、以及一種鋰離子電池。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的鋰離子電池的密封中，密封組件的蓋板和芯柱主要是通過玻璃體封接。長(zhǎng)期使用后，玻璃體易受電解液腐蝕，同時(shí)玻璃的性脆，抗沖擊強(qiáng)度、抗熱震性等方面性能也較差。目前電池所用芯柱多為4J系列的Kovar合金，然而隨著電池容量逐步增大，中心芯柱的長(zhǎng)度、直徑對(duì)隨著增大，會(huì)影響電池的正常工作。因此目前新的方案是使用鋁材和銅材分別作為電池正負(fù)極芯柱的材料，因?yàn)閮烧呔哂械偷碾娮杪剩梢源蠓冉档托局膶?shí)際電阻值。針對(duì)負(fù)極而言，銅的熔點(diǎn)偏低，為1083°C，一般玻璃封接溫度在1000°C左右，對(duì)銅的封接因接近銅材熔點(diǎn)，難以保證封接質(zhì)量。為克服這一缺點(diǎn)，目前現(xiàn)有的思路是采用陶瓷封接的方法(US6696199B2)，將陶瓷和金屬銅焊接在一起，實(shí)現(xiàn)密封。目前通用的陶瓷和銅焊接材料主要有Ag基和Au基兩種。兩種材料各有如下缺點(diǎn)=Ag基焊料在電池環(huán)境下，陶瓷-金屬焊接層易受到電解液腐蝕破壞，降低封接穩(wěn)定性，使結(jié)構(gòu)失效。Au基焊料耐腐蝕性強(qiáng)于Ag基，但是含Au成分過高(35%-80%)，價(jià)格過于昂貴。同時(shí)，焊接使用的陶瓷一般為氧化鋁，其膨脹系數(shù)為8X10-6/°C，和金屬銅膨脹系數(shù)(17X10-6/°C)差別較大，焊接熱處理過程易因?yàn)榕蛎浵禂?shù)不匹配產(chǎn)生熱應(yīng)力，降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度或產(chǎn)生失效。形成封接結(jié)構(gòu)后其穩(wěn)定性、抗熱沖擊性也不夠聞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中電池的密封組件采用陶瓷和金屬進(jìn)行封接，穩(wěn)定性、抗熱沖擊性較差的技術(shù)問題，從而提供一種穩(wěn)定性和抗熱沖擊性能好的電池負(fù)極密封組件及其制備方法和含有該密封組件的鋰離子電池。本發(fā)明提供了一種電池的負(fù)極密封組件，該負(fù)極密封組件包括:包括:金屬環(huán)、陶瓷環(huán)和芯柱，所述金屬環(huán)的中部設(shè)置有安裝孔，所述金屬環(huán)套接于所述陶瓷環(huán)的外側(cè)，所述陶瓷環(huán)的中部設(shè)有收容孔，所述芯柱形成于所述收容孔內(nèi)，所述芯柱包括金屬-金屬復(fù)合體；所述金屬-金屬復(fù)合體包括金屬復(fù)合多孔體和金屬材料，所述金屬復(fù)合多孔體與金屬材料通過熔滲形成致密的金屬-金屬復(fù)合體結(jié)構(gòu)，所述金屬材料填充于所述金屬復(fù)合多孔體的孔隙內(nèi)；所述金屬復(fù)合多孔體包括第一金屬和第二金屬，所述第一金屬為銅，所述第二金屬為鎢和/或鑰；以金屬復(fù)合多孔體的總重量為基準(zhǔn)，所述第一金屬的含量為5-40wt%，所述第二金屬的含量為60-95wt%,所述金屬材料為銅。本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明所述的電池的負(fù)極密封組件的制作方法，包括下述步驟: 步驟1、成型陶瓷環(huán)，所述陶瓷環(huán)的中部形成有收容孔；
步驟2、將第一金屬和第二金屬混合，壓制后填入所述陶瓷環(huán)的收容孔中，真空下燒結(jié)后得到金屬復(fù)合多孔體；
步驟3、將金屬材料填入所述陶瓷環(huán)的收容孔中，并置于燒結(jié)后的金屬復(fù)合多孔體的上方，在金屬材料的熔點(diǎn)以上的溫度下進(jìn)行處理，熔融的金屬材料滲入所述金屬復(fù)合多孔體中，冷卻后形成致密金屬-金屬復(fù)合體；
步驟4、將金屬環(huán)焊接于陶瓷環(huán)的外側(cè)。本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池，包括:至少一端開口的殼體、密封于所述殼體的開口端的密封組件，所述殼體與密封組件之間形成密封空間，所述密封空間內(nèi)收容有極芯和電解液，所述密封組件采用本發(fā)明所述的電池的密封組件，其中，所述電池的密封組件的金屬環(huán)與殼體相連接，所述電池的密封組件的芯柱與所述極芯相連接。通過該方法，可以形成穩(wěn)定的陶瓷環(huán)與致密金屬-金屬復(fù)合材料的氣密封接。特別的，通過控制金屬合金相的成分，可以使復(fù)合材料得到與陶瓷母體接近的適合膨脹系數(shù)。復(fù)合材料屬于導(dǎo)電體，如果使用這種工藝形成致密金屬-金屬復(fù)合體與陶瓷結(jié)構(gòu)體的氣密封接，由于兩者膨脹系數(shù)接近，所形成的封接體穩(wěn)定度高于一般的陶瓷-金屬封接，因?yàn)橐话銇碚f，陶瓷與金屬的膨脹系數(shù)相差較大。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的電池的負(fù)極密封組件的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種電池的負(fù)極密封組件，該負(fù)極密封組件包括:金屬環(huán)、陶瓷環(huán)和芯柱，所述金屬環(huán)的中部設(shè)置有安裝孔，所述金屬環(huán)套接于所述陶瓷環(huán)的外側(cè)，所述陶瓷環(huán)的中部設(shè)有收容孔，所述芯柱形成于所述收容孔內(nèi)，所述芯柱包括金屬-金屬復(fù)合體；所述金屬-金屬復(fù)合體包括金屬復(fù)合多孔體和金屬材料，所述金屬復(fù)合多孔體與金屬材料通過熔滲形成致密的金屬-金屬復(fù)合體結(jié)構(gòu)，所述金屬材料填充于所述金屬復(fù)合多孔體的孔隙內(nèi)；所述金屬復(fù)合多孔體包括第一金屬和第二金屬，所述第一金屬為銅，所述第二金屬為鶴和/或鑰；以金屬復(fù)合多孔體的總重量為基準(zhǔn)，所述第一金屬的含量為5_40wt%，所述第二金屬的含量為60_95wt%,所述金屬材料為銅。所述金屬復(fù)合多孔體包括銅和鑰，以金屬復(fù)合多孔體的總重量為基準(zhǔn)，所述銅的含量為10-40wt%，所述鑰的含量為60_90wt%。所述金屬復(fù)合多孔體包括銅和鎢，以金屬復(fù)合多孔體的總重量為基準(zhǔn)，所述銅的含量為5-20wt%，所述鎢的含量為80-95wt%。在所述的電池的密封組件中，所述陶瓷環(huán)為氧化鋁陶瓷環(huán)、氧化鋯陶瓷環(huán)、氮化鋁陶瓷環(huán)、氮化硼陶瓷環(huán)、氮化硅陶瓷環(huán)、氧化鋁和氧化鋯的復(fù)合陶瓷環(huán)中的一種；所述金屬環(huán)為鋁環(huán)或者鋁合金環(huán)。在所述的電池的密封組件中，為了使金屬材料與金屬復(fù)合多孔體能夠更好的熔滲，優(yōu)選地，所述金屬材料與金屬復(fù)合多孔體質(zhì)量比為1-2:1_19。本發(fā)明還提供了一種電池的負(fù)極密封組件的制作方法，該方法包括下述步驟: 步驟1、成型陶瓷環(huán)，所述陶瓷環(huán)的中部形成有收容孔；
步驟2、將第一金屬和第二金屬混合，壓制后填入所述陶瓷環(huán)的收容孔中，真空下燒結(jié)后得到金屬復(fù)合多孔體；
步驟3、將金屬材料填入所述陶瓷環(huán)的收容孔中，并置于燒結(jié)后的金屬復(fù)合多孔體的上方，在金屬材料的熔點(diǎn)以上的溫度下進(jìn)行處理，熔融的金屬材料滲入所述金屬復(fù)合多孔體中，冷卻后形成致密金屬-金屬復(fù)合體；
步驟4、將金屬環(huán)焊接于陶瓷環(huán)的外側(cè)。在本發(fā)明所述的制作方法中，其中，步驟2中，同時(shí)對(duì)陶瓷環(huán)和填充于陶瓷環(huán)中的第一金屬和第二金屬進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)后形成金屬復(fù)合多孔體。步驟2中所述的燒結(jié)溫度為 1300±100°C，時(shí)間為 2±lh。在本發(fā)明所述的制作方法中，在步驟4中，采用釬焊工藝將所述金屬環(huán)套接于陶瓷環(huán)的外側(cè)；所述釬焊工藝的焊接溫度為570-660°C，焊接時(shí)間為5-30min，氣氛為真空或惰性氣體氣氛。所述釬焊工藝所采用的焊料為Al-Si合金；所述Al-Si合金中Si的含量為0-12wt%，余量為 Al。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種鋰離子電池，包括:至少一端開口的殼體、密封于所述殼體的開口端的密封組件，所述殼體與密封組件之間形成密封空間，所述密封空間內(nèi)收容有極芯和電解液，所述密封組件采用本發(fā)明所述的電池的密封組件，其中，所述電池的密封組件的金屬環(huán)與殼體相連接，所述電池的密封組件的芯柱與所述極芯相連接。在本發(fā)明的電池的密封組件中，金屬環(huán)與芯柱之間通過設(shè)置陶瓷環(huán)進(jìn)行連接，使得殼體與芯柱之間保持絕緣并形成密封封接；其中，芯柱作為電池的電極用于與電池的極芯電連接，所述芯柱包括致密金屬-金屬復(fù)合體，所述致密金屬-金屬復(fù)合體包括金屬復(fù)合多孔體和填充于所述金屬復(fù)合多孔體的孔隙內(nèi)的金屬材料，所述金屬復(fù)合多孔體通過將第一金屬和第二金屬的混合物填入所述陶瓷環(huán)的收容孔中，燒結(jié)后形成，因而能夠與陶瓷環(huán)之間形成一定的連接，然后再將金屬材料熔融后滲入所述金屬復(fù)合多孔體中，所述金屬材料與金屬復(fù)合多孔體形成良好的結(jié)合，并且液相滲入陶瓷環(huán)與金屬復(fù)合多孔體界面處，形成良好的密封連接。整個(gè)密封組件的連接可靠，密封效果好，并且，陶瓷環(huán)具有較強(qiáng)的抗腐蝕性、良好的絕緣性能，能夠有效提高鋰離子電池的使用壽命。為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。 下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明的電池的密封組件用于電池的密封，更多地用于鋰離子電池的負(fù)極密封，尤其是大功率鋰離子電池，例如:鋰離子動(dòng)力電池、鋰離子儲(chǔ)能電池的密封。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道鋰離子電池主要包括:至少一端開口的殼體、放置于殼體內(nèi)的極芯、以及收容于殼體內(nèi)的電解液。為了避免電解液的漏出，采用密封組件對(duì)殼體的開口端進(jìn)行密封。其中，所述殼體一般為鋁殼或鋼殼，用于放置極芯和容納電解液，其至少一端開口。所述極芯由正極片、隔膜、負(fù)極片依次疊置或卷繞形成，極芯的結(jié)構(gòu)和制作方法可通過現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在此不做贅述。本發(fā)明的改進(jìn)之處主要在于密封組件，如圖1所示，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電池的負(fù)極密封組件，包括:陶瓷環(huán)3、金屬環(huán)4和芯柱2，所述金屬環(huán)4套接于所述陶瓷環(huán)3的外側(cè)，所述陶瓷環(huán)3的中部設(shè)有收容孔31，所述芯柱2形成于所述收容孔31內(nèi)，所述芯柱2包括致密金屬-金屬復(fù)合體，所述致密金屬-金屬復(fù)合體包括金屬復(fù)合多孔體和金屬材料，所述金屬復(fù)合多孔體與金屬材料形成致密金屬-金屬復(fù)合體結(jié)構(gòu)，所述金屬材料填充于所述陶瓷多孔體的孔隙內(nèi)。具體來說，所述金屬環(huán)4為鋁環(huán)或者鋁合金環(huán)，金屬環(huán)4與鋰離子電池的殼體相焊接，以使密封組件密封殼體的開口端；當(dāng)然，所述金屬環(huán)4還可以為與殼體相同材質(zhì)的其它金屬板，例如:鋼板，金屬環(huán)4用于與鋰離子電池的殼體相連接(一般通過焊接實(shí)現(xiàn)連接)，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的整個(gè)密封組件與鋰離子電池主體的密封連接。所述金屬環(huán)4的中部形成安裝孔41，安裝孔41的孔徑等于陶瓷環(huán)3的外徑；用于安裝陶瓷環(huán)3。值得一提的是，因?yàn)樾局?用作電池的一極,而殼體一般可作為電池的另一極，金屬環(huán)4與殼體相連接，因而需要保證芯柱2與金屬環(huán)4相絕緣，通過陶瓷環(huán)3的設(shè)置，將芯柱2與金屬環(huán)4相連接并保證它們之間的絕緣。所述陶瓷環(huán)3為氧化鋁陶瓷環(huán)、氧化鋯陶瓷環(huán)、氮化鋁陶瓷環(huán)、氮化硼陶瓷環(huán)、氮化娃陶瓷環(huán)、氧化招和氧化錯(cuò)的復(fù)合陶瓷環(huán)中的一種，優(yōu)選氧化招陶瓷環(huán)、氧化招和氧化錯(cuò)的復(fù)合陶瓷環(huán)，以便與金屬-金屬復(fù)合體形成良好地敷接。陶瓷環(huán)3用于連接芯柱2與金屬環(huán)4，并保證芯柱2與金屬環(huán)4之間的絕緣；陶瓷環(huán)3的耐腐蝕性能非常好，不會(huì)被電解液腐蝕，能夠保證鋰離子電池的使用壽命；并且陶瓷環(huán)3的抗沖擊強(qiáng)度、抗熱震性能優(yōu)于玻璃體，使得密封組件的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，密封效果更佳；采用陶瓷環(huán)3作為封接介質(zhì)，相較于采用陶瓷板，其厚度較厚，抗熱沖擊性能和熱循環(huán)性能更佳，在本發(fā)明中，所述陶瓷環(huán)3中部形成的收容孔用于制作芯柱2，因而要求陶瓷環(huán)3具有一定的厚度，優(yōu)選地，陶瓷環(huán)3的厚度為6.5±3mm，陶瓷環(huán)3的外徑為0 20± 1臟，其中部形成的收容孔的孔徑為0 10± 1mm。本發(fā)明的主要改進(jìn)之處在于，所述芯柱2包括致密金屬-金屬復(fù)合體21，在本實(shí)施例中，所述芯柱2由致密金屬-金屬復(fù)合體21組成，所述致密金屬-金屬復(fù)合體21包括金屬復(fù)合多孔體和金屬材料，所述金屬復(fù)合多孔體與陶瓷環(huán)形成陶瓷-金屬復(fù)合體結(jié)構(gòu)，所述金屬材料填充于所述金屬復(fù)合多孔體的孔隙內(nèi)。所述金屬復(fù)合多孔體包括第一金屬和第二金屬，所述第一金屬為銅，所述第二金屬為鎢或鑰；以金屬復(fù)合多孔體的總重量為基準(zhǔn)，所述第一金屬的含量為5-40wt%,所述第二金屬的含量為60-95wt%,所述金屬材料為銅。所述致密金屬-金屬復(fù)合體不僅具有良好的導(dǎo)電性能，能夠與鋰離子電池的極芯形成良好的電性連接，更重要的是，由于所述致密金屬-金屬復(fù)合體與陶瓷環(huán)可形成陶瓷-金屬復(fù)合體的一體結(jié)構(gòu)，將所述金屬材料熔融后填充于所述金屬復(fù)合多孔體中(具體的制作方法詳見下述)。金屬材料能夠與金屬復(fù)合多孔體通過毛細(xì)作用熔滲成一個(gè)整體，并且整個(gè)致密金屬-金屬復(fù)合體能夠與陶瓷環(huán)形成良好的結(jié)合，使得整個(gè)密封組件的連接可靠，密封效果好。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的電池負(fù)極的密封組件的制作:
電池負(fù)極的密封組件的制作方法，包括下述步驟:
步驟1、成型陶瓷環(huán):將95wt%的氧化鋁的陶瓷粉(還含有5wt%的玻璃助燒相，如成分為CaO-MgO-Al2O3-B2O3的玻璃)采用干壓成型的方法壓制成陶瓷環(huán)，將陶瓷環(huán)在1500°C燒結(jié)致密，所述陶瓷環(huán)的中部形成有收容孔；
步驟2、成型金屬復(fù)合多孔體:將占總重量的95%的金屬W粉體和占總重量的2.5%的Cu粉球磨混合，按照與陶瓷環(huán)收容孔相匹配的尺寸壓制成型，填入陶瓷環(huán)收容孔中，然后將陶瓷環(huán)和填充于陶瓷環(huán)中的金屬放入燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，5°C /min升溫到1350°C真空氣氛下燒結(jié)2h，燒結(jié)后得到金屬復(fù)合多孔體，所述金屬復(fù)合多孔體形成于整個(gè)的陶瓷環(huán)的收容孔內(nèi)；
步驟3、制作致密金屬-金屬復(fù)合體:將銅粉按照與步驟2的金屬復(fù)合多孔體的重量比為1:19的比例，填入燒結(jié)后的陶瓷環(huán)的收容孔中，并置于燒結(jié)后的金屬復(fù)合多孔體的上方，在真空下，在1250°C保溫2h，上述銅熔融滲入到金屬復(fù)合多孔體中，并與陶瓷環(huán)內(nèi)壁形成緊密封接；
步驟4、安裝金屬環(huán):使用Al-Si合金為助焊劑，在真空氣氛下，在600°C下將金屬環(huán)焊接于陶瓷環(huán)的外側(cè),得到電池負(fù)極的密封組件All。實(shí)施例2
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的電池負(fù)極的密封組件的制作:
電池負(fù)極的密封組件的制作方法，包括下述步驟:
步驟1、成型陶瓷環(huán):將95wt%的氧化鋁的陶瓷粉采用干壓成型的方法壓制成陶瓷環(huán)，將陶瓷環(huán)在1650°C燒結(jié)致密，所述陶瓷環(huán)的中部形成有收容孔；
步驟2、成型陶瓷多孔體:將占總重量的80%的金屬W粉體和占總重量的20%的Cu粉球磨混合，按照與陶瓷環(huán)收容孔相匹配的尺寸壓制成型，填入陶瓷環(huán)收容孔中，然后將陶瓷環(huán)和填充于陶瓷環(huán)中的金屬復(fù)合多孔材料放入燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，5°C /min升溫到1400°C真空氣氛下燒結(jié)2h，燒結(jié)后得到金屬復(fù)合多孔體，所述金屬復(fù)合多孔體形成于陶瓷環(huán)的收容孔內(nèi)；
步驟3、制作致密復(fù)合體:將銅粉按照與步驟2的金屬復(fù)合多孔體的重量比為1:4的比例，填入燒結(jié)后的陶瓷環(huán)的收容孔中，并置于燒結(jié)后的金屬復(fù)合多孔體的上方，在真空下，在1230°C保溫2h，上述銅完全滲入到陶瓷多孔體中，并與陶瓷環(huán)內(nèi)壁形成緊密封接；
步驟4、安裝金屬環(huán):使用Al-Si合金為助焊劑，在真空氣氛下，在600°C下將金屬環(huán)焊接于陶瓷環(huán)的外側(cè),得到電池負(fù)極的密封組件A12。實(shí)施例3
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的電池負(fù)極的密封組件的制作:
電池負(fù)極的密封組件的制作方法，包括下述步驟:
步驟1、成型陶瓷環(huán):將95wt%的氧化鋁的陶瓷粉采用干壓成型的方法壓制成陶瓷環(huán)，，將陶瓷環(huán)在1500°C燒結(jié)致密，所述陶瓷環(huán)的中部形成有收容孔；
步驟2、成型金屬復(fù)合多孔體:占總重量的90%的金屬M(fèi)o粉體和占總重量的10%的Cu粉球磨混合，按照與陶瓷環(huán)收容孔相匹配的尺寸壓制成型，填入陶瓷環(huán)收容孔中，然后將陶瓷環(huán)和填充于陶瓷環(huán)中的金屬復(fù)合多孔材料放入燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，5°C /min升溫到1300°C真空氣氛下燒結(jié)2h，燒結(jié)后得到金屬復(fù)合多孔體，所述金屬復(fù)合多孔體填充于整個(gè)陶瓷環(huán)收容孔內(nèi)；
步驟3、制作致密金屬-金屬復(fù)合體:將銅粉按照與步驟2的金屬復(fù)合多孔體的重量比為1:1的比例，填入燒結(jié)后的陶瓷環(huán)的收容孔中，并置于燒結(jié)后的金屬復(fù)合多孔體的上方，在真空下，在1230°c保溫2h，上述銅粉完全滲入到金屬復(fù)合多孔體中，形成致密金屬-金屬復(fù)合體，并與陶瓷環(huán)內(nèi)壁形成緊密封接；
步驟4、安裝金屬環(huán):使用Al-Si合金為助焊劑，在真空氣氛下，在60(TC下將金屬環(huán)焊接于陶瓷環(huán)的外側(cè),得到電池負(fù)極的密封組件A13。實(shí)施例4
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的電池負(fù)極的密封組件的制作:
電池負(fù)極的密封組件的制作方法，包括下述步驟:
步驟1、成型陶瓷環(huán):將95wt%的氧化鋁的陶瓷粉采用干壓成型的方法壓制成陶瓷環(huán)，將陶瓷環(huán)在1500°C燒結(jié)致密，所述陶瓷環(huán)的中部形成有收容孔；
步驟2、成型金屬復(fù)合多孔體:將占總重量的60%的金屬M(fèi)o粉體和占總重量的40%的Cu粉球磨混合，按照與陶瓷環(huán)收容孔相匹配的尺寸壓制成型，填入陶瓷環(huán)收容孔中，然后將陶瓷環(huán)和填充于陶瓷環(huán)中的金屬復(fù)合多孔材料放入燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，5°C /min升溫到1300°C真空氣氛下燒結(jié)2h，燒結(jié)后得到金屬復(fù)合多孔體，所述復(fù)合金屬多孔體位于于陶瓷環(huán)收容內(nèi)；；
步驟3、制作金屬-金屬復(fù)合體:將銅粉按照與步驟2的金屬復(fù)合多孔體的重量比為1:9.5的比例，填入燒結(jié)后的陶瓷環(huán)的收容孔中，并置于燒結(jié)后的合金屬復(fù)多孔體的上方，在真空下，在1240°C保溫2h，上述銅粉熔融后滲入到復(fù)合金屬多孔體中，形成致密金屬-金屬復(fù)合體，并與陶瓷環(huán)內(nèi)壁形成緊密封接；
步驟4、安裝金屬環(huán):使用Al-Si合金為助焊劑，在真空氣氛下，在600°C下將金屬環(huán)焊接于陶瓷環(huán)的外側(cè),得到電池負(fù)極的密封組件A14。實(shí)施例5
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的電池負(fù)極的密封組件的制作:
電池負(fù)極的密封組件的制作方法，包括下述步驟:
步驟1、成型陶瓷環(huán):將95wt%的氧化鋁的陶瓷粉采用干壓成型的方法壓制成陶瓷環(huán)，將陶瓷環(huán)在1500°C燒結(jié)致密，所述陶瓷環(huán)的中部形成有收容孔；
步驟2、成型金屬復(fù)合多孔體:將占總重量的60%的金屬M(fèi)o粉體的、占總重量的20%的金屬W粉體和占總重量20%的Cu粉球磨混合，按照與陶瓷環(huán)收容孔相匹配的尺寸壓制成型，填入陶瓷環(huán)收容孔中，然后將陶瓷環(huán)和填充于陶瓷環(huán)中的金屬復(fù)合多孔材料放入燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，5°C /min升溫到1300°C真空氣氛下燒結(jié)2h，燒結(jié)后得到金屬復(fù)合多孔體，所述金屬復(fù)合多孔體填充于整個(gè)陶瓷環(huán)收容孔內(nèi)；
步驟3、制作金屬-金屬復(fù)合體:將銅粉按照與步驟2的金屬復(fù)合多孔體的重量比為2:I的比例，填入燒結(jié)后的陶瓷環(huán)的收容孔中，并置于燒結(jié)后的金屬復(fù)合多孔體的上方，在真空下，在1235°C保溫2h，上述銅粉完全滲入到陶瓷多孔體中，并與陶瓷環(huán)內(nèi)壁形成緊密封接；
步驟4、安裝金屬環(huán):使用Al-Si合金為助焊劑，在真空氣氛下，在600°C下將金屬環(huán)焊接于陶瓷環(huán)的外側(cè)，得到電池負(fù)極的密封組件A15。對(duì)比例I
對(duì)比例I用于說明現(xiàn)有的一種的電池的密封組件的制作:采用CN201397827公開的玻璃體封接的方法，通過玻璃體對(duì)上蓋和金屬鋁、銅制作的芯柱進(jìn)行封接，得到電池負(fù)極的密封組件Dl。對(duì)比例2
對(duì)比例2用于說明現(xiàn)有的另一種的電池的密封組件的制作:
采用陶瓷封接的方法，分別將陶瓷環(huán)與金屬鋁、銅制作的芯柱焊接在一起，得到電池負(fù)極的密封組件D2。性能測(cè)試
1、氣密性測(cè)試
將實(shí)施例1-5制得的密封組件A11-A15與對(duì)比例1、2制得的密封組件Dl、D2置于密封夾腔中，將待測(cè)試的密封組件的連接部位裸露出密封夾腔，腔體中充0.7MPa壓力，保壓3min，同時(shí)在連接部位滴水，如果冒泡，視為漏氣，若沒有冒泡現(xiàn)象，則視為氣密性滿足要求，測(cè)試結(jié)果如表I所示。表權(quán)利要求
1.一種電池的負(fù)極密封組件，其特征在于，包括:金屬環(huán)、陶瓷環(huán)和芯柱，所述金屬環(huán)的中部設(shè)置有安裝孔，所述金屬環(huán)套接于所述陶瓷環(huán)的外側(cè)，所述陶瓷環(huán)的中部設(shè)有收容孔，所述芯柱形成于所述收容孔內(nèi)，所述芯柱包括金屬-金屬復(fù)合體；所述金屬-金屬復(fù)合體包括金屬復(fù)合多孔體和金屬材料，所述金屬復(fù)合多孔體與金屬材料通過熔滲形成致密的金屬-金屬復(fù)合體結(jié)構(gòu)，所述金屬材料填充于所述金屬復(fù)合多孔體的孔隙內(nèi)；所述金屬復(fù)合多孔體包括第一金屬和第二金屬，所述第一金屬為銅，所述第二金屬為鎢和/或鑰；以金屬復(fù)合多孔體的總重量為基準(zhǔn)，所述第一金屬的含量為5-40wt%，所述第二金屬的含量為60-95wt%，所述金屬材料為銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極密封組件，其特征在于，所述金屬復(fù)合多孔體包括銅和鑰，以金屬復(fù)合多孔體的總重量為基準(zhǔn)，所述銅的含量為10-40wt%，所述鑰的含量為60-90wt%o
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)極密封組件，其特征在于，所述金屬復(fù)合多孔體包括銅和鎢，以金屬復(fù)合多孔體的總重量為基準(zhǔn)，所述銅的含量為5-20wt%，所述鎢的含量為80_95wt%o
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的電池的密封組件，其特征在于，所述陶瓷環(huán)為氧化鋁陶瓷環(huán)、氧化鋯陶瓷環(huán)、氮化鋁陶瓷環(huán)、氮化硼陶瓷環(huán)、氮化硅陶瓷環(huán)、氧化鋁和氧化鋯的復(fù)合陶瓷環(huán)中的一種；所述金屬環(huán)為鋁環(huán)或者鋁合金環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池的密封組件，其特征在于，所述金屬材料與金屬復(fù)合多孔體的質(zhì)量比為1_2:1_19。
6.—種如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的電池的負(fù)極密封組件的制作方法，該方法包括下述步驟: 步驟1、成型陶瓷環(huán)，所述陶瓷環(huán)的中部形成有收容孔； 步驟2、將第一金屬和第二金屬混合，壓制后填入所述陶瓷環(huán)的收容孔中，真空下燒結(jié)后得到金屬復(fù)合多孔體； 步驟3、將金屬材料填入所述陶瓷環(huán)的收容孔中，并置于燒結(jié)后的金屬復(fù)合多孔體的上方，在金屬材料的熔點(diǎn)以上的溫度下進(jìn)行處理，熔融的金屬材料滲入所述金屬復(fù)合多孔體中，冷卻后形成致密金屬-金屬復(fù)合體； 步驟4、將金屬環(huán)焊接于陶瓷環(huán)的外側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制作方法，其特征在于，步驟2中，同時(shí)對(duì)陶瓷環(huán)和填充于陶瓷環(huán)中的第一金屬和第二金屬進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)后形成金屬復(fù)合多孔體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于，步驟2中所述的燒結(jié)溫度為1300±100°C，時(shí)間為 2±lh。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制作方法，其特征在于，在步驟4中，采用釬焊工藝將所述金屬環(huán)套接于陶瓷環(huán)的外側(cè)；所述釬焊工藝的焊接溫度為570-660°C，焊接時(shí)間為5-30min，氣氛為真空或惰性氣體氣氛。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制作方法，其特征在于，所述釬焊工藝所采用的焊料為Al-Si合金；所述Al-Si合金中Si的含量為0-12wt%，余量為Al。
11.一種鋰離子電池，包括:至少一端開口的殼體、密封于所述殼體的開口端的密封組件，所述殼體與密封組件之間形成密封空間，所述密封空間內(nèi)收容有極芯和電解液，其特征在于，所述密封組件采用如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的電池的密封組件，其中，所述電池的密封組件的金屬環(huán)與殼體相連接， 所述電池的密封組件的芯柱與所述極芯相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池的負(fù)極密封組件，包括金屬環(huán)、陶瓷環(huán)和芯柱，金屬環(huán)的中部設(shè)置有安裝孔，金屬環(huán)套接于所述陶瓷環(huán)的外側(cè)，陶瓷環(huán)的中部設(shè)有收容孔，芯柱形成于所述收容孔內(nèi)，芯柱包括金屬-金屬復(fù)合體；金屬-金屬復(fù)合體包括金屬復(fù)合多孔體和金屬材料，金屬復(fù)合多孔體與金屬材料通過熔滲形成致密的金屬-金屬復(fù)合體結(jié)構(gòu)；金屬復(fù)合多孔體包括第一金屬和第二金屬，第一金屬為銅，第二金屬為鎢和/或鉬；以金屬復(fù)合多孔體的總重量為基準(zhǔn)，第一金屬的含量為5-40wt%，第二金屬的含量為60-95wt%，金屬材料為銅。另外，本發(fā)明還提供了采用這種密封組件的鋰離子電池。本發(fā)明的電池的密封組件的連接可靠，密封效果佳。
文檔編號(hào)H01M10/058GK103187544SQ201110446810
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者宮清, 林信平, 周龍飛, 張偉鋒 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司