一種陶瓷密封電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電池密封技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種混合動力汽車或純電動汽車動力電池的密封技術(shù)及結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有動力電池的密封方式絕大部分使用有機材料密封圈(如聚乙烯、氟橡膠、PFA等有機材質(zhì))，該類密封圈在應(yīng)力及高溫條件下長時間使用存在老化變硬，變脆的可能，從而失去其密封性，密封性失去會造成空氣中的水和氧氣進入電池內(nèi)，電池會過早失效，也會給電池的安全性能帶來隱患。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種密封性能更好、壽命更長、可靠性更好的陶瓷密封的電池。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種陶瓷密封電池，包括電池殼體，所述電池殼體上設(shè)置有蓋板，所述蓋板上插裝有極柱，所述極柱與蓋板之間焊接固定有陶瓷環(huán)，所述陶瓷環(huán)密封在所述極柱與蓋板之間。
[0006]在本方案中，極柱與蓋板之間通過陶瓷環(huán)密封，具有良好的耐高溫、高強度、高硬度，良好的電性能、熱性能和化學穩(wěn)定性。采用高溫陶瓷絕緣密封的方式延長了密封的有效壽命，同時也延長了電池的使用壽命。另外，通過焊接的方式，能夠讓陶瓷環(huán)穩(wěn)固地與極柱以及蓋板緊密連接。
[0007]進一步地，所述極柱與陶瓷環(huán)之間以及蓋板與陶瓷環(huán)之間分別設(shè)有的金屬層，因而能夠更好地實現(xiàn)焊接。
[0008]進一步地，所述金屬層的材料為銀、銅、鋁、鎳、鉬、錳中的一種或至少兩種的混合。
[0009]進一步地，所述金屬層的厚度為0.1~100 μπι。金屬層厚度的優(yōu)點在于金屬層與陶瓷的結(jié)合力較好，當厚度大于100 μπι時，金屬層與陶瓷結(jié)合力會受影響，變成整個結(jié)構(gòu)件的短板。
[0010]進一步地，，所述陶瓷環(huán)與極柱及蓋板之間通過釬焊焊接。釬焊可焊異種金屬，也可焊異種材料，且對工件厚度差無嚴格限制，因而適合陶瓷環(huán)與極柱、蓋板之間的焊接。另夕卜，釬焊的耐熱性不高，當電池遇到高溫情況時，焊接處被高溫破壞，此時極柱和蓋板間的密封性將會被破壞，故可以起到泄氣的功能，需要說明的是，電池破壞一般都是因為發(fā)生不可控反應(yīng)，短時間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱量和氣體，如果不能適時釋放熱量和氣體，電池就會發(fā)生爆炸。因此本方案能夠讓電池在產(chǎn)生高溫的情況下自動開啟泄氣功能，從而泄壓，避免電池發(fā)生爆炸。
[0011]進一步地，釬焊使用的釬料為Sn、Ag、Cu、Mg、Al、S1、Ni中的一種或至少兩種的混合。焊接鋁或鋁合金與陶瓷時，焊接溫度為300~660°C，在空氣中焊接或在真空、N2、氮氫混合氣中進行焊接；焊接銅或銅合金與陶瓷時，焊接溫度為300~1083°C，在空氣中焊接或在真空、N2、氮氫混合氣中進行焊接。通過實驗，上述釬焊方案可以讓電池的焊接處會在250~400°C間被高溫破壞，更有利于電池的防爆功能，安全性更好。
[0012]進一步地，所述陶瓷環(huán)的材質(zhì)為氧化鋁、氧化鋯、氧化硅、氮化硅或氮化鋁中的一種或至少兩種的混合。
[0013]進一步地，所述陶瓷環(huán)為圓環(huán)形狀或帶凸臺的圓環(huán)形狀或工字圓環(huán)狀。帶凸臺的圓形環(huán)狀或工字圓環(huán)狀可以確保與極柱及蓋板的接觸面積，使得密封更為穩(wěn)固及可靠，密封性能更好。
[0014]進一步地，所述極柱和蓋板的材料為銅、銅合金、鋁、鋁合金中的一種，所述極柱和蓋板的表面設(shè)有電鍍層，電鍍層的材料為金、銀、銅、鉻、錫、鎳中的一種或至少兩種的復合。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0016]由于極柱與蓋板之間通過陶瓷環(huán)密封，因而具有良好的耐高溫、高強度、高硬度，良好的電性能、熱性能和化學穩(wěn)定性。采用高溫陶瓷絕緣密封的方式延長了密封的有效壽命，同時也延長了電池的使用壽命。另外，通過焊接的方式，能夠讓陶瓷環(huán)穩(wěn)固地與極柱以及蓋板緊密連接。另外，通過釬焊的方式進行焊接，能夠讓電池在產(chǎn)生高溫的情況下自動開啟泄氣功能，從而泄壓，避免電池發(fā)生爆炸。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型陶瓷密封的電池的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為極柱位置的橫截面放大圖。
[0019]圖3為極柱橫截面局部放大圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合【具體實施方式】對本實用新型作進一步的說明。其中，附圖僅用于示例性說明，表示的僅是示意圖，而非實物圖，不能理解為對本專利的限制；為了更好地說明本實用新型的實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。
[0021]如圖1所示，本實用新型公開一種陶瓷密封的電池，包括電池殼體、設(shè)于殼體內(nèi)的電池卷芯、設(shè)于殼體內(nèi)的集流板、設(shè)于電池殼體上的蓋板3及插裝于蓋板3上的正、負極柱1、2，正、負極柱1、2通過極耳與集流板連接，其中，極柱1、2通過陶瓷環(huán)4與蓋板3密封連接。電池外殼，包括極柱1、2、陶瓷環(huán)4等組件外部可以用PP (高聚物聚丙烯)、PC (聚碳酸酯)等有機材料進行保護。陶瓷環(huán)4為圓環(huán)形狀或帶凸臺的圓環(huán)形狀或工字圓環(huán)狀。
[0022]陶瓷環(huán)4為陶瓷制得，陶瓷即為用一種或多種金屬氧化物或氮化物為原料制成，具有較高的熔融溫度，在氧化氣氛中非常穩(wěn)定，且較高的機械強度、電絕緣性能和化學穩(wěn)定性。本實施例中，陶瓷環(huán)的材質(zhì)為氧化鋁、氧化鋯、氧化硅、氮化硅或氮化鋁中的一種或至少兩種的混合。
[0023]所述陶瓷環(huán)4與極柱1、2及蓋板3之間通過釬焊固定。為了實現(xiàn)更好的焊接效果，所述陶瓷環(huán)4與極柱1、2及蓋板3接觸位置均經(jīng)過金屬化處理形成一金屬層5，即為通過各種表面處理技術(shù)在陶瓷環(huán)與極柱及蓋板的非金屬表面形成一層金屬層。所述金屬層材料為銀、銅、鋁、鎳、鉬、錳中的一種或至少兩種的混合。金屬層厚度為0.1~100μπι。釬焊使用的釬料為Sn、Ag、Cu、Mg、Al、S1、Ni中的一種或至少兩種的混。
[0024]極柱、蓋板材料為銅或銅合金，焊接銅或銅合金與陶瓷環(huán)時，焊接溫度為300~1083°C，在空氣中焊接或在真空、N2、氮氫混合氣中進行焊接；由于陶瓷材料表面結(jié)構(gòu)與金屬材料表面結(jié)構(gòu)不同，焊接往往不能潤濕陶瓷表面，也不能與之作用而形成牢固的黏結(jié)，因而陶瓷與金屬的封接是一種特殊的工藝方法，即金屬化的方法:先在陶瓷表面牢固的黏附一層金屬薄膜，從而實現(xiàn)陶瓷與金屬的焊接。
[0025]除此之外，所述極柱、蓋板材料若為鋁或鋁合金，焊接鋁或鋁合金與陶瓷環(huán)時，焊接溫度為300~660°C，在空氣中焊接或在真空、N2、氮氫混合氣中進行焊接。或者，也可在極柱、蓋板表面鍍上鎳層，鎳層的工藝與上述工藝類似。
[0026]本實施例中，正極極柱I材質(zhì)為鋁或鋁合金，負極極柱2材質(zhì)為銅或銅合金，蓋板3材質(zhì)為鋁、鋁合金或不銹鋼中的一種，陶瓷環(huán)4兩側(cè)分別通過高溫處理和電鍍的方式，在表面形成一層厚度約30 μπι的鎳層。圖2為極柱位置的橫截面放大圖。
[0027]制作工序:首先把正、負極極柱、蓋板分別套上陶瓷圓環(huán)中，極柱在里層，陶瓷環(huán)在中間，蓋板在外層，如圖2所示，圓環(huán)與極柱間均勻涂上主要材質(zhì)為Ag、Sn、Cu、Mg、Ni中的一種或幾種的釬料，在真空氣氛下，300°C條件下高溫處理，讓陶瓷環(huán)與正負極極柱、蓋板焊接在一起。
[0028]把焊接好負極極柱的陶瓷環(huán)與蓋板相連，并把正極極柱與另一個陶瓷環(huán)以及蓋板相互套接，極柱在里層，陶瓷環(huán)在中間，蓋板在外層，如圖3所示(圖3為極柱橫截面局部放大圖)。各層間間隙均勻地涂上主要材質(zhì)為Ag、Sn、Cu、Mg、Ni中的一種或幾種的釬料。
[0029]如圖3中的5所示，在N2保護氣氛，300°C條件下高溫處理，讓陶瓷環(huán)與正極極柱，蓋板焊接在一起。
[0030]顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種陶瓷密封電池，包括電池殼體，其特征在于，所述電池殼體上設(shè)置有蓋板，所述蓋板上插裝有極柱，所述極柱與蓋板之間焊接固定有陶瓷環(huán)，所述陶瓷環(huán)密封在所述極柱與蓋板之間； 所述極柱與陶瓷環(huán)之間以及蓋板與陶瓷環(huán)之間分別設(shè)有的金屬層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷密封電池，其特征在于，所述金屬層的材料為銀、銅、鋁、鎳、鉬、錳中的一種。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的陶瓷密封電池，其特征在于，所述金屬層的厚度為0.1-100 μ m04.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷密封電池，其特征在于，所述陶瓷環(huán)與極柱及蓋板之間通過釬焊焊接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的陶瓷密封電池，其特征在于，釬焊使用的釬料為Sn、Ag、Cu、Mg、Al、S1、Ni 中的一種。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的陶瓷密封電池，其特征在于，焊接鋁或鋁合金與陶瓷環(huán)時，焊接溫度為300~660°C，在空氣中焊接或在真空、N2、氮氫混合氣中進行焊接；焊接銅或銅合金與陶瓷時，焊接溫度為300~1083°C，在空氣中焊接或在真空、N2、氮氫混合氣中進行焊接。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷密封電池，其特征在于，所述陶瓷環(huán)的材質(zhì)為氧化鋁、氧化鋯、氧化硅、氮化硅或氮化鋁中的一種。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷密封電池，其特征在于，所述陶瓷環(huán)為圓環(huán)形狀或帶凸臺的圓環(huán)形狀或工字圓環(huán)狀。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷密封電池，其特征在于，所述極柱和蓋板的材料為銅、銅合金、鋁、鋁合金中的一種，所述極柱和蓋板的表面設(shè)有電鍍層，電鍍層的材料為金、銀、銅、鉻、錫、鎳中的一種或至少兩種的復合。
【專利摘要】本實用新型涉及電池密封技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種陶瓷密封電池,包括電池殼體，所述電池殼體上設(shè)置有蓋板，所述蓋板上插裝有極柱，所述極柱與蓋板之間焊接固定有陶瓷環(huán)，所述陶瓷環(huán)密封在所述極柱與蓋板之間。本實用新型一種陶瓷密封電池的密封性能更好、壽命更長、可靠性更好。
【IPC分類】H01M2/12, H01M2/08
【公開號】CN204632818
【申請?zhí)枴緾N201520135035
【發(fā)明人】黃志彬, 梁偉雄, 李昶怡
【申請人】廣州力柏電動科技有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年3月10日