專(zhuān)利名稱(chēng)：一種電池的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；具體而言，本發(fā)明涉及一種電池的密封組件及其制作方法、以及一種鋰離子電池。
背景技術(shù)：
目前，在常用的電池的封裝工藝中，按照封裝材料可以分為塑料封裝、玻璃封裝和陶瓷封裝三大類(lèi)；其中，塑料連接從使用壽命角度考慮，較難滿足長(zhǎng)壽命(20年以上)儲(chǔ)能電池及可靠性動(dòng)力電池的使用要求。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(guò)玻璃體連接。例如:CN2419690公開(kāi)了一種鋰離子電池的盒蓋。電池盒蓋板和電極引芯用玻璃體固封；在電池盒蓋板上開(kāi)有注液孔，注液孔用安全閥片焊封。電池盒、玻璃體和電極引芯的溫度系數(shù)應(yīng)相同或相近。能確保電池的密封和危險(xiǎn)壓力的釋放，從而提高鋰離子電池的效率和安全性能。
但是，在鋰離子電池長(zhǎng)期使用和儲(chǔ)存后，與鋰離子電池的電解液直接接觸的玻璃體下層會(huì)被腐蝕。例如:法國(guó)SAFT公司通過(guò)加速老化試驗(yàn)方法對(duì)玻璃體進(jìn)行抗腐蝕測(cè)試，將密封組件與鋰離子電池本體組裝成鋰離子電池后，在150°C下放置7天，結(jié)果發(fā)現(xiàn)玻璃體表面被腐蝕，密封組件的氣密性降低，小于1.0X10_7m3.Pa/s。產(chǎn)生這種現(xiàn)有的主要原因是:金屬鋰會(huì)還原玻璃中的二氧化硅，且會(huì)不斷地滲入到玻璃體中，不僅降低玻璃的絕緣性能，更會(huì)造成鋰電池的漏液。目前，國(guó)外解決此類(lèi)問(wèn)題主要通過(guò)開(kāi)發(fā)不含二氧化硅的抗腐蝕性絕緣玻璃，而這種玻璃的連接溫度較高，對(duì)設(shè)備及工藝條件的要求都非?？量?。
因而，陶瓷密封成為本領(lǐng)域技術(shù)人員重點(diǎn)研究的方向，本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，現(xiàn)有的電池大多采用鋁材和銅材分別作為電池的正、負(fù)極芯柱的材料。但是，陶瓷與金屬鋁、銅連接時(shí)必須使用活性焊料作為焊接層，例如:陶瓷與金屬鋁進(jìn)行焊接時(shí)需要Al-Si或Al-S1-Mg活性焊料；Si在電池充放電時(shí)會(huì)與電解液中的鋰離子發(fā)生嵌鋰脫鋰反應(yīng)，含Si焊接層會(huì)因被腐蝕而失效，導(dǎo)致電池漏液；當(dāng)陶瓷與金屬銅進(jìn)行焊接時(shí)，則需要使用Ag基、Au基焊料，這兩種焊料不僅價(jià)格極其昂貴，而且Ag基焊料層在電池充放電時(shí)會(huì)受電解液腐蝕失效，導(dǎo)致電池漏液，難以滿足使用壽命長(zhǎng)的要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的電池的密封組件采用鋁材和銅材作為電池的正、負(fù)極芯柱的材料，然后采用陶瓷與金屬鋁、銅連接時(shí)使用活性焊料作為焊接層，所采用的活性焊料會(huì)因受電解液腐蝕而失效，導(dǎo)致電池漏液，難以滿足使用壽命長(zhǎng)的要求的技術(shù)問(wèn)題。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種電池的密封組件，包括:陶瓷環(huán)、金屬環(huán)以及芯柱，所述陶瓷環(huán)的中部形成有內(nèi)孔，所述金屬環(huán)連接于所述陶瓷環(huán)外側(cè)，所述芯柱連接于所述陶瓷環(huán)的內(nèi)孔中，所述芯柱為鈦或鈦合金的芯柱，所述鈦或鈦合金的芯柱與所述陶瓷環(huán)之間設(shè)有鈦基焊料層。
在所述的電池的密封組件中，優(yōu)選地，所述鈦合金選自鈦鋁合金、鈦鑰合金、鈦鈀合金、鈦鐵合金、鈦鎳合金中的一種。
在所述的電池的密封組件中，優(yōu)選地，所述鈦基焊料包含Ti，并且還包含Zr、N1、Cu中的一種或幾種。
在所述的電池的密封組件中，優(yōu)選地，所述陶瓷環(huán)為氧化鋁陶瓷環(huán)、氧化鋯陶瓷環(huán)、氧化鋁氧化鋯復(fù)合的陶瓷環(huán)中的一種。
在所述的電池的密封組件中，優(yōu)選地，所述金屬環(huán)為鋁或鋁合金環(huán)。
在所述的電池的密封組件中，優(yōu)選地，所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)之間還設(shè)有鋁基焊料層，所述鋁基焊料包含Al，并且還包含S1、Mg中的一種或兩種。
本發(fā)明還提供了上述電池的密封組件的制作方法，包括下述步驟: 步驟1:將鈦或鈦合金的芯柱連接于陶瓷環(huán)的內(nèi)孔中； 步驟2:將金屬環(huán)連接于陶瓷環(huán)的外側(cè)，得到所述的電池的密封組件。
在所述的制作方法中，優(yōu)選地，在步驟I中，將鈦或鈦合金的芯柱安裝于陶瓷環(huán)的內(nèi)孔中，然后采用焊接工藝將所述鈦或鈦合金的芯柱與陶瓷環(huán)的內(nèi)孔壁相焊接；所述焊接工藝采用的焊料為鈦基焊料，焊接工藝的條件:在真空氣氛下，焊接溫度為830-900°C，焊接時(shí)間為3-15分鐘。
在所述的制作方法中，優(yōu)選地，在步驟2中，所述金屬環(huán)采用釬焊工藝連接于陶瓷環(huán)的外側(cè)；所述釬焊工藝采用的焊料為鋁基焊料，所述鋁基焊料包含Al，并且還包含S1、Mg中的一種或兩種；釬焊工藝的條件:釬焊溫度為570-660°C，釬焊時(shí)間為3-15分鐘，氣氛為真空或惰性氣體氣氛。
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(kāi)口的殼體、密封于所述殼體的開(kāi)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，所述密封組件采用如上所述的電池的密封組件，其中，所述金屬環(huán)與殼體相連接，所述鈦或鈦合金的芯柱與所述極芯相連接。
本發(fā)明采用鈦或鈦合金作為芯柱，并且采用鈦基焊料對(duì)所述芯柱與陶瓷環(huán)進(jìn)行焊接，所述鈦基焊料層不含可發(fā)生嵌鋰、脫鋰的成分，在耐電化學(xué)腐蝕方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，使得本發(fā)明的電池的密封組件具有更長(zhǎng)的使用壽命。并且所述鈦或鈦合金的芯柱與陶瓷環(huán)之間具有相近的膨脹系數(shù)，耐冷熱沖擊性能更好，成本較低，適合大批量生產(chǎn)；與現(xiàn)有的密封組件相比，本發(fā)明的密封組件能夠很好的滿足電池連接長(zhǎng)壽命和穩(wěn)定性的要求。


圖1是本發(fā)明的電池的密封組件的示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)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(shuō)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(shuō)明。本文中，相同附圖標(biāo)記表示相同組成部分。
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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(guò)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在此不做贅述。
本實(shí)用新型的改進(jìn)之處主要在于密封組件，如圖1所示，本發(fā)明的電池的密封組件，包括:陶瓷環(huán)2、芯柱3、金屬環(huán)1，金屬環(huán)I連接于所述陶瓷環(huán)2的外側(cè)，陶瓷環(huán)2形成有內(nèi)孔，芯柱3穿設(shè)于所述內(nèi)孔，并與所述內(nèi)孔相連接；在本發(fā)明中，所述芯柱3為鈦或鈦合金的芯柱，并且所述鈦或鈦合金的芯柱與所述陶瓷環(huán)之間設(shè)有鈦基焊料層4，以將所述鈦或鈦合金的芯柱與所述陶瓷環(huán)2的內(nèi)部相連接。
現(xiàn)有的電池大多采用鋁材和銅材分別作為電池的正、負(fù)極芯柱的材料，但是，陶瓷與金屬鋁、銅連接時(shí)必須使用活性焊料作為焊接層，陶瓷與金屬鋁進(jìn)行焊接時(shí)需要采用Al-Si或Al-S1-Mg活性焊料，陶瓷與金屬銅進(jìn)行焊接時(shí)，需要使用Ag基、Au基焊料，這些焊料在電池充放電時(shí)會(huì)與電解液中的鋰離子發(fā)生嵌鋰脫鋰反應(yīng)，受電解液腐蝕失效，導(dǎo)致電池漏液，難以滿足使用壽命長(zhǎng)的要求。本發(fā)明的發(fā)明人在對(duì)電池的長(zhǎng)期研究過(guò)程中，意外的發(fā)現(xiàn)可以采用鈦或鈦合金作為電池的正、負(fù)極芯柱的材料，并且采用鈦基焊料將鈦或鈦合金的芯柱與陶瓷進(jìn)行焊接，這個(gè)鈦基焊料不含可發(fā)生嵌鋰、脫鋰的成分，在耐電化學(xué)腐蝕方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，使得本發(fā)明的電池的密封組件具有更長(zhǎng)的使用壽命。
具體來(lái)說(shuō)，所述金屬環(huán)I為鋁環(huán)或者鋁合金環(huán)，例如:采用3003鋁合金環(huán)。金屬環(huán)I與鋰離子電池的殼體相焊接，以使密封組件密封殼體的開(kāi)口端；當(dāng)然，所述金屬環(huán)I還可以為與殼體相同材質(zhì)的其它金屬環(huán)，例如:鋼環(huán)，金屬環(huán)I用于與鋰離子電池的殼體相連接(一般通過(guò)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)I的中部形成安裝孔，安裝孔的孔徑等于陶瓷環(huán)2的外徑，用于連接陶瓷環(huán)2。金屬環(huán)I與殼體相連接，因而需要保證芯柱3與金屬環(huán)I相絕緣，在本發(fā)明中，通過(guò)陶瓷環(huán)2的設(shè)置，將芯柱3與金屬環(huán)I相連接并保證它們之間的絕緣。所述金屬環(huán)I與所述陶瓷環(huán)2通過(guò)鋁基焊料進(jìn)行焊接，從而在所述金屬環(huán)I與所述陶瓷環(huán)2之間形成有鋁基焊料層5，所述鋁基焊料可以為Al-Si焊料、Al-Mg焊料或Al-S1-Mg焊料，金屬環(huán)I與陶瓷環(huán)2的焊接及其采用的鋁基焊料已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，需要說(shuō)明的是，雖然金屬環(huán)I與陶瓷環(huán)2之間的鋁基焊料層5中也含有Si，但是由于鋁基焊料層5不會(huì)在電池充放電時(shí)與電解液中的鋰離子發(fā)生嵌鋰脫鋰反應(yīng)，其一直處于零電位，因而要求沒(méi)有焊接芯柱與陶瓷環(huán)的焊料的要求嚴(yán)格。
陶瓷環(huán)2用于連接芯柱3與金屬環(huán)I，進(jìn)而將芯柱3固定于金屬環(huán)I上，并保證芯柱3與金屬環(huán)I之間的絕緣；陶瓷環(huán)2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)2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。在本實(shí)施例中，所述陶瓷環(huán)2優(yōu)選氧化鋁陶瓷環(huán)、氧化鋯陶瓷環(huán)、氧化鋁氧化鋯復(fù)合的陶瓷環(huán)中的一種，這些陶瓷環(huán)2的熱膨脹系數(shù)與鈦或鈦合金的熱膨脹系數(shù)相近，例如:氧化鋁陶瓷的熱膨脹系數(shù)為7.5ppm/K，氧化鋯陶瓷的熱膨脹系數(shù)為10.5ppm/K)，使得密封組件的耐冷熱沖擊性能更好，使用壽命更長(zhǎng)。
本發(fā)明的主要改進(jìn)之處在于芯柱3，本發(fā)明的芯柱為鈦或鈦合金的芯柱，采用純鈦或鈦合金制作而成，所述鈦合金可以選擇常規(guī)的鈦合金，例如選自為鈦鋁合金、鈦鑰合金、鈦IE合金、鈦鐵合金、鈦鎳合金中的一種。由于鈦或鈦合金的熱膨脹系數(shù)(8-10 ppm/K)相較于鋁或鋁合金、銅或銅合金的熱膨脹系數(shù)較小，例如:純鋁的熱膨脹系數(shù)a2=23.2ppm/K。本發(fā)明采用鈦或鈦合金的芯柱，可以克服陶瓷環(huán)與芯柱之間的熱膨脹系數(shù)的差異，使得芯柱與陶瓷環(huán)的熱膨脹系數(shù)相匹配。更為重要的是，所述芯柱為鈦或鈦合金的芯柱，使得芯柱與陶瓷環(huán)的焊接可以采用鈦基焊料進(jìn)行焊接，所述鈦基焊料包含Ti，并且還包含Zr、N1、Cu中的一種或幾種；所述鈦基焊料層4不含有在電池充放電時(shí)與電解液中的鋰離子發(fā)生嵌鋰、脫鋰的成分，因而在耐電化學(xué)腐蝕方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，使得本發(fā)明的電池的密封組件具有更長(zhǎng)的使用壽命。
在本發(fā)明中，所述芯柱3的上、下兩端露出所述陶瓷環(huán)2，芯柱3的上端露出陶瓷環(huán)2可用于負(fù)極或負(fù)極引出端，外接用電設(shè)備；其下端露出陶瓷環(huán)2，用于與鋰離子電池的極芯電性連接，以實(shí)現(xiàn)鋰離子電池的內(nèi)部和外部的電連接。
本發(fā)明提供了上述的電池的密封組件的制作方法，包括下述步驟: 步驟1、提供陶瓷環(huán)、金屬環(huán)、鈦或鈦合金的芯柱；在本步驟中，所陶瓷環(huán)、金屬環(huán)、鈦或鈦合金芯柱可采用現(xiàn)有的制作方法制作而成，例如:可以采用干壓成型的方法成型陶瓷環(huán)坯，然后經(jīng)過(guò)排膠、燒結(jié)后得到陶瓷環(huán)，所述排膠的溫度為600-700°C，時(shí)間為2-3h，所述燒結(jié)的溫度為1500-1800°C，時(shí)間為2-10h?？梢圆捎闷胀C(jī)床加工成型鈦或鈦合金的芯柱。
步驟2、將鈦或鈦合金的芯柱連接于陶瓷環(huán)的內(nèi)孔中；在本步驟中，將鈦或鈦合金的芯柱安裝于陶瓷環(huán)的內(nèi)孔中，然后采用焊接工藝將所述鈦或鈦合金的芯柱與陶瓷環(huán)的內(nèi)孔壁相焊接，從而將鈦或鈦合金的芯柱連接于陶瓷環(huán)的內(nèi)孔中；所述焊接工藝采用的焊料為鈦基焊料，焊接工藝的條件:在真空氣氛下，焊接溫度為830-900°C，焊接時(shí)間為3-15分鐘。
步驟2、將金屬環(huán)連接于陶瓷環(huán)的外側(cè)；在本步驟中，所述金屬環(huán)與陶瓷環(huán)采用釬焊工藝相焊接，所述釬焊工藝需要在金屬母材熔點(diǎn)以下使用焊料實(shí)現(xiàn)焊接，釬焊工藝所采用的焊料可為Al-Si合金、Al-Mg合金、Al-S1-Mg合金等用于焊接陶瓷和招的焊料,在優(yōu)選情況下，釬焊工藝所采用的焊料為Al-S1-Mg合金，其中，Si的含量為0-12wt%，Mg的含量為0-12wt%，余量為Al，使得焊接效果更佳；釬焊工藝的溫度為570-660°C，氣氛為真空或惰性氣體氣氛，所述惰性氣體氣氛優(yōu)選為氮?dú)鈿夥铡Ｔ阝F焊后，在所述金屬環(huán)與陶瓷環(huán)之間形成鋁基焊料層5，金屬環(huán)與陶瓷環(huán)通過(guò)所述鋁基焊料層5相連接。
將上述電池的密封組件用于組裝整個(gè)鋰離子電池時(shí)，例如:以將鋰離子電池的殼體作為正極，將密封組件的芯柱作為負(fù)極為例，密封組件為電池負(fù)極的密封組件，殼體的一端開(kāi)口，將極芯放置于殼體內(nèi)，并向殼體內(nèi)注液(或者后續(xù)通過(guò)金屬環(huán)上的注液孔進(jìn)行注液，已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知)，然后將密封組件安裝于殼體的該開(kāi)口端，在這個(gè)過(guò)程中，將密封組件的金屬環(huán)與殼體相焊接，并將密封組件的芯柱與極芯相連接，安裝后，密封組件與殼體之間形成密封空間，在該密封空間內(nèi)收容有極芯和電解液，殼體和芯柱分別作為鋰離子電池的兩極，可外接用電設(shè)備。
再例如:以殼體的兩端均開(kāi)口，分別安裝密封組件，其中一密封組件為電池正極的密封組件，而另一密封組件為電池負(fù)極的密封組件為例，將該兩個(gè)密封組件分別安裝于殼體的兩開(kāi)口端，在此過(guò)程中，將該兩個(gè)密封組件的金屬環(huán)與殼體相焊接，并將該兩個(gè)密封組件的芯柱與極芯相連接，安裝后，該兩個(gè)密封組件與殼體之間形成密封空間，在該密封空間內(nèi)收容有極芯和電解液，該兩個(gè)密封組件的芯柱分別作為鋰離子電池的兩極，外接用電設(shè)備。
綜上所述，本發(fā)明具有以下特點(diǎn):本發(fā)明采用鈦或鈦合金作為芯柱，并且采用鈦基焊料對(duì)所述芯柱與陶瓷環(huán)進(jìn)行焊接，所述鈦基焊料層不含有可發(fā)生嵌鋰、脫鋰的成分，在耐電化學(xué)腐蝕方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，使得本發(fā)明的電池的密封組件具有更長(zhǎng)的使用壽命。并且所述鈦或鈦合金的芯柱與陶瓷環(huán)之間具有相近的膨脹系數(shù)，耐冷熱沖擊性能更好，整個(gè)密封組件的連接可靠。另外，鈦或鈦合金芯柱的成本較低，適合大批量生產(chǎn)；與現(xiàn)有的密封組件相比，本發(fā)明的密封組件能夠很好的滿足電池連接長(zhǎng)壽命和穩(wěn)定性的要求。
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例1 本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明公開(kāi)的電池的密封組件及其制備方法； 步驟1、提供純鈦金屬芯柱、鋁錳合金環(huán)，并制作氧化鋁陶瓷環(huán)，制作方法為:使用95wt%的造粒氧化鋁陶瓷粉，壓制成陶瓷環(huán)坯。之后將陶瓷環(huán)坯放入燒結(jié)爐中，以1°C /min的速度升溫到600°C排膠2h，然后5°C /min升溫到1650°C燒結(jié)2h ;得到氧化鋁陶瓷環(huán)；步驟2、將鈦金屬芯柱安裝于氧化鋁陶瓷環(huán)的內(nèi)孔中，然后放置在真空爐中，采用T1-Ni焊料，在900°C下焊接8分鐘，使鈦金屬芯柱與氧化鋁陶瓷環(huán)的內(nèi)孔壁之間形成緊密連接； 步驟3、將鋁錳合金環(huán)套在氧化鋁陶瓷環(huán)的外側(cè)，在真空氣氛下，采用Al-Si焊料，在615°C下焊接5分鐘，將鋁錳合金環(huán)焊接于氧化鋁陶瓷環(huán)外側(cè)，得到電池的密封組件Al。
實(shí)施例2 步驟1、提供鈦鑰合金芯柱、鋁錳合金環(huán)，并制作氧化鋯陶瓷環(huán)，制作方法為:使用95wt%的造粒氧化鋯陶瓷粉，壓制成陶瓷環(huán)坯。之后將陶瓷環(huán)坯放入燒結(jié)爐中，以2V /min的速度升溫到600°C排膠3h，然后5°C /min升溫到1700°C燒結(jié)2h ;得到氧化鋯陶瓷環(huán)；步驟2、將鈦鑰合金芯柱安裝于氧化鋯陶瓷環(huán)的內(nèi)孔中，然后放置在真空爐中，采用T1-Zr焊料，在900°C下焊接10分鐘，使鈦合金芯柱與氧化鋯陶瓷環(huán)的內(nèi)孔壁之間形成緊密連接； 步驟3、將鋁錳合金環(huán)套在陶瓷環(huán)的外側(cè)，在真空氣氛下，采用Al-S1-Mg焊料，在650°C下焊接10分鐘，將鋁錳合金環(huán)焊接于陶瓷環(huán)外側(cè)，得到電池的密封組件A2。
實(shí)施例3步驟1、提供鈦鈀金屬芯柱、純鋁金屬環(huán)，并制作氧化鋁陶瓷環(huán)，制作方法為:使用90wt%的造粒氧化鋁陶瓷粉，壓制成陶瓷環(huán)坯。之后將陶瓷環(huán)坯放入燒結(jié)爐中，以1°C /min的速度升溫到600°C排膠2h，然后5°C /min升溫到1600°C燒結(jié)2h ;得到氧化鋁陶瓷環(huán)；步驟2、將鈦金屬芯柱安裝于陶瓷環(huán)的內(nèi)孔中，然后放置在真空爐中，采用T1-Zr-Ni焊料，在850°C下焊接5分鐘，使鈦金屬芯柱與陶瓷環(huán)的內(nèi)孔壁之間形成緊密連接； 步驟3、將鋁金屬環(huán)套在陶瓷環(huán)的外側(cè)，在真空氣氛下，采用Al-S1-Mg焊料，在620°C下焊接3分鐘，將鋁金屬環(huán)焊接于陶瓷環(huán)外側(cè)，得到電池的密封組件A3。
實(shí)施例4步驟1、提供鈦鎳合金芯柱、鋁鎂合金環(huán)，并制作氧化鋁陶瓷環(huán)，制作方法為:使用96wt%的造粒氧化鋁陶瓷粉以及氧化鋯陶瓷粉，壓制成陶瓷環(huán)坯。之后將陶瓷環(huán)坯放入燒結(jié)爐中，以10C /min的速度升溫到600。。排膠2h，然后5°C /min升溫到1650°C燒結(jié)2h ;得至Ij氧化鋁和氧化鋯的復(fù)合陶瓷環(huán)； 步驟2、將鈦金屬芯柱安裝于所述復(fù)合陶瓷環(huán)的內(nèi)孔中，然后放置在真空爐中，采用T1-N1-Cu焊料，在920°C下焊接5分鐘，使鈦金屬芯柱與陶瓷環(huán)的內(nèi)孔壁之間形成緊密連接； 步驟3、將鋁合金環(huán)套在陶瓷環(huán)的外側(cè)，在真空氣氛下，采用Al-Mg焊料，在600°C下焊接12分鐘，將鋁合金環(huán)焊接于陶瓷環(huán)外側(cè)，得到電池的密封組件A4。
對(duì)比例I 對(duì)比例I用于說(shuō)明現(xiàn)有電池的密封組件的制作； 采用陶瓷封接的方法，在真空條件下，將陶瓷環(huán)與金屬鋁、銅制作的芯柱采用Al基焊料焊接在一起，然后焊接金屬環(huán)，制作成電池正極的密封組件Dl ;將陶瓷環(huán)與金屬銅制作的芯柱采用Ag基、Au基焊料焊接在一起，然后焊接金屬環(huán)制作成電池負(fù)極的密封組件D2。
性能測(cè)試 將實(shí)施例1-4制得的電池的密封組件A1-A4以及對(duì)比例I制得的電池的密封組件D1、D2進(jìn)行測(cè)試，在0°C以下的冷水中放置3min，立即轉(zhuǎn)移至100°C以上的沸水中保溫3min，重復(fù)這一過(guò)程，測(cè)試密封組件在完成多少次循環(huán)后，仍能通過(guò)氣密性測(cè)試，氣密性測(cè)試的過(guò)程為: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0.6MPa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(méi)有冒泡現(xiàn)象，則視為氣密性滿足要求，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表I。
表I_ I性能 ~密封組件Al完成400次冷熱沖擊循環(huán)試驗(yàn),仍能通過(guò)氣密性測(cè)試。密封組件A2完成400次冷熱沖擊循環(huán)試驗(yàn),仍能通過(guò)氣密性測(cè)試。
~密封組件A3完成400次冷熱沖擊循環(huán)試驗(yàn),仍能通過(guò)氣密性測(cè)試。
A4密封組件A4完成400次冷熱沖擊循環(huán)試驗(yàn),仍能通過(guò)氣密性測(cè)試。
~密封組件Dl在完成20 0次冷熱沖擊循環(huán)試驗(yàn)后，未能通過(guò)氣密性測(cè)試。
D2|密封組件D2在完成200次冷熱沖擊循環(huán)試驗(yàn)后，未能通過(guò)氣密性測(cè)試。
從表I中可以看出，本發(fā)明的實(shí)施例1-4制作的密封組件A1-4在經(jīng)過(guò)400次冷熱沖擊循環(huán)試驗(yàn)后仍能通過(guò)氣密性測(cè)試，而對(duì)比例2制作的密封組件D3、D4雖然在經(jīng)過(guò)200次冷熱沖擊循環(huán)試驗(yàn)后未能通過(guò)氣密性測(cè)試，充分說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例1-4所制作的密封組件的連接可靠，密封效果好。
本領(lǐng)域技術(shù)人員容易知道，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書(shū)確定。
權(quán)利要求
1.一種電池的密封組件，其特征在于，所述電池的密封組件包括:陶瓷環(huán)、金屬環(huán)以及芯柱，所述陶瓷環(huán)形成有內(nèi)孔，所述金屬環(huán)連接于所述陶瓷環(huán)外側(cè)，所述芯柱連接于所述陶瓷環(huán)的內(nèi)孔中，所述芯柱為鈦或鈦合金的芯柱，所述鈦或鈦合金的芯柱與所述陶瓷環(huán)之間設(shè)有欽基焊料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池的密封組件，其特征在于，所述鈦合金選自鈦鋁合金、鈦鑰合金、鈦鈕合金、鈦鐵合金、鈦鎳合金中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池的密封組件，其特征在于，所述鈦基焊料包含Ti，并且還包含Zr、N1、Cu中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池的密封組件，其特征在于，所述陶瓷環(huán)為氧化鋁陶瓷環(huán)、氧化鋯陶瓷環(huán)、氧化鋁氧化鋯復(fù)合的陶瓷環(huán)中的一種。
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，所述金屬環(huán)為鋁或鋁合金環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的電池的密封組件，其特征在于，所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)之間還設(shè)有鋁基焊料層，所述鋁基焊料包含Al，并且還包含S1、Mg中的一種或兩種。
7.—種如權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的電池的密封組件的制作方法,其特征在于,包括下述步驟: 步驟1:將鈦或鈦合金的芯柱連接于陶瓷環(huán)的內(nèi)孔中； 步驟2:將金屬環(huán)連接于陶瓷環(huán)的外側(cè)，得到所述的電池的密封組件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于，在步驟I中，將鈦或鈦合金的芯柱安裝于陶瓷環(huán)的內(nèi)孔中，然后采用焊接工藝將所述鈦或鈦合金的芯柱與陶瓷環(huán)的內(nèi)孔壁相焊接；所述焊接工藝采用的焊料為鈦基焊料，焊接工藝的條件:在真空氣氛下，焊接溫度為830-900°C，焊接時(shí)間為3-15分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于，在步驟2中，所述金屬環(huán)采用釬焊工藝連接于陶瓷環(huán)的外側(cè)；所述釬焊工藝采用的焊料為鋁基焊料，所述鋁基焊料包含Al，并且還包含S1、Mg中的一種或兩種；釬焊工藝的條件:釬焊溫度為570-660°C，釬焊時(shí)間為3-15分鐘，氣氛為真空或惰性氣體氣氛。
10.一種鋰離子電池，包括:至少一端開(kāi)口的殼體、密封于所述殼體的開(kāi)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1-6任意一項(xiàng)所述的電池的密封組件，其中，所述金屬環(huán)與殼體相連接，所述鈦或鈦合金的芯柱與所述極芯相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池的密封組件及其制作方法，所述密封組件包括包括陶瓷環(huán)、金屬環(huán)以及芯柱，所述陶瓷環(huán)的中部形成有內(nèi)孔，所述金屬環(huán)連接于所述陶瓷環(huán)外側(cè)，所述芯柱連接于所述陶瓷環(huán)的內(nèi)孔中，所述芯柱為鈦或鈦合金的芯柱。所述制作方法包括下述步驟將鈦或鈦合金的芯柱連接于陶瓷環(huán)的內(nèi)孔中；再將金屬環(huán)連接于陶瓷環(huán)的外側(cè)，得到所述的電池的密封組件。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)明采用鈦或鈦合金作為芯柱，并且采用鈦基焊料對(duì)所述芯柱與陶瓷環(huán)進(jìn)行焊接，所述鈦基焊料層不含可發(fā)生嵌鋰、脫鋰的成分，在耐電化學(xué)腐蝕方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，使得本發(fā)明的電池的密封組件具有更長(zhǎng)的使用壽命。
文檔編號(hào)H01M10/0525GK103137917SQ20111037955
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者林信平, 周龍飛, 張偉鋒 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司