CN103187543A - 一种电池的密封组件及其制作方法、以及一种锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池的密封组件及其制作方法，所述密封组件包括：金属环、陶瓷环以及芯柱，所述金属环的中部形成有安装孔、所述陶瓷环的中部形成有连接孔，所述陶瓷环安装于所述金属环的安装孔中，所述芯柱安装于所述陶瓷环的连接孔中，所述金属环与所述陶瓷环的接合面和/或所述陶瓷环与所述芯柱的连接面与陶瓷环中心线之间呈1-45度。所述制作方法包括下述步骤：将所述金属环与所述陶瓷环的接合面和/或所述陶瓷环与所述芯柱的连接面制作成与陶瓷环中心线呈1-45度；将芯柱安装于陶瓷环的连接孔中，然后将陶瓷环安装于金属环的安装孔中。本发明还提供了采用这种密封组件的锂离子电池。本发明的密封组件的结构更稳定、气密性和剥离强度更佳。
Description
技术领域
本发明涉及电池的密封技术领域；具体而言，本发明涉及一种电池的密封组件及其制作方法、以及一种锂离子电池。
背景技术
目前，在常用的电池的封装工艺中，按照封装材料可以分为塑料封装、玻璃封装和陶瓷封装三大类；其中，塑料连接从使用寿命角度考虑，较难满足长寿命（20年以上）储能电池及可靠性动力电池的使用要求。而通过玻璃体连接。在锂离子电池长期使用和储存后，与锂离子电池的电解液直接接触的玻璃体下层会被腐蚀。不仅降低玻璃的绝缘性能，更会造成锂电池的漏液。目前，国外解决此类问题主要通过开发不含二氧化硅的抗腐蚀性绝缘玻璃，而这种玻璃的连接温度较高，对设备及工艺条件的要求都非常苛刻。
因而，陶瓷密封成为本领域技术人员重点研究的方向，如图1所示，现有的电池的密封组件包括：主要由三个部分组成：中间作为集流体的芯柱3′、外侧用于与电池外壳相连接的金属环1′、以及用于绝缘连接芯柱3′和金属环1′的陶瓷环2′，所述金属环1′的中部形成有安装孔、所述陶瓷环2′的中部形成有连接孔，所述陶瓷环2′安装于所述金属环1′的安装孔中，所述芯柱3′安装于所述陶瓷环2′的连接孔中，然后采用活性焊料将陶瓷环2′与芯柱3′进行钎焊，将陶瓷环2′与金属环1′进行钎焊，在金属环1′与所述陶瓷环2′、所述陶瓷环2′与芯柱3′的接触面之间形成钎焊层4′、5′。这种密封组件采用陶瓷环对芯柱和金属环进行连接，使得密封组件具有较好的耐冷热冲击性能，能够有效提高锂离子电池的使用寿命。然而，上述陶瓷环与芯柱、金属环与所述陶瓷环的接触面均垂直于水平面设置，钎焊均是在垂直于水平面的圆环面上进行，这种钎焊的方式有不可避免的弊端，即对各密封组件的尺寸精度要求较高，在钎焊时要保证密封组件之间的同心，缝隙宽度合适且一致，在钎焊时需要相应的夹具辅助固定。由于缝隙宽度较难控制，容易出现钎料无法完全流动填充满缝隙的情况，导致密封组件的气密性较差。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的电池的密封组件的陶瓷环与芯柱、金属环与所述陶瓷环的接触面均垂直于水平面设置，钎焊均是在垂直于水平面的圆环面上进行，这种钎焊的方式有不可避免的弊端，容易出现钎料无法完全流动填充满焊缝的情况，导致密封组件的气密性较差的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电池的密封组件，所述电池的密封组件包括：金属环、陶瓷环以及芯柱，所述金属环的中部形成有安装孔、所述陶瓷环的中部形成有连接孔，所述陶瓷环安装于所述金属环的安装孔中，所述芯柱安装于所述陶瓷环的连接孔中，其中，所述金属环与所述陶瓷环的接合面和/或所述陶瓷环与所述芯柱的连接面与陶瓷环中心线之间呈1-45度。
在所述的电池的密封组件中，优选地，所述金属环与所述陶瓷环的接合面与陶瓷环中心线之间以及所述陶瓷环与所述芯柱的连接面与陶瓷环中心线之间均呈1-45度。
在所述的电池的密封组件中，优选地，所述金属环与所述陶瓷环的接合面与陶瓷环中心线之间和/或所述陶瓷环与所述芯柱的连接面与陶瓷环中心线之间呈2-10度。
在所述的电池的密封组件中，优选地，所述陶瓷环的外侧面形成第一接合面，所述金属环的安装孔壁形成与之配合的第二接合面，所述第一接合面、第二接合面与陶瓷环中心线呈1-45度，并且所述第一接合面与第二接合面之间设有第一钎料层。
在所述的电池的密封组件中，优选地，所述陶瓷环为氧化铝陶瓷环、氧化锆陶瓷环、氧化铝和氧化锆复合的陶瓷环中的一种；所述金属环为铝镁或铝锰合金环；所述第一钎料层为铝基钎料层，所述铝基钎料包含Al，并且还包含Si、Mg中的一种或两种。
在所述的电池的密封组件中，优选地，所述芯柱的外侧面形成第一连接面，所述陶瓷环的连接孔壁形成与之配合的第二连接面，所述第一连接面、第二连接面与陶瓷环中心线呈1-45度，并且所述第一连接面与第二连接面之间设有第二钎料层。
在所述的电池的密封组件中，优选地，所述电池的密封组件为电池正极的密封组件，所述芯柱为采用铝、钛中的至少一种金属制作的芯柱；所述陶瓷环为氧化铝陶瓷环、氧化锆陶瓷环、氧化铝和氧化锆复合的陶瓷环中的一种；所述第二钎料层为铝基或钛基钎料层；所述铝基钎料包含Al，并且还包含Si、Mg中的一种或两种；所述钛基钎料包含Ti，并且还包含Zr、Ni、Cu中的一种或几种。
在所述的电池的密封组件中，优选地，所述电池的密封组件为电池负极的密封组件，所述芯柱采用铜、镍、钛中的至少一种金属制作的芯柱；所述陶瓷环为氧化铝陶瓷环、氧化锆陶瓷环、氧化铝和氧化锆复合的陶瓷环中的一种；所述第二钎料层为钛基或Au-Cu基钎料层；所述钛基钎料包含Ti，并且还包含Zr、Ni、Cu中的一种或几种。
本发明还提供了上述电池的密封组件的制作方法，包括下述步骤：
步骤1：将所述金属环与所述陶瓷环的接合面和/或所述陶瓷环与所述芯柱的连接面制作成与陶瓷环中心线呈1-45度。
步骤2、将芯柱安装于陶瓷环的连接孔中，然后将陶瓷环安装于金属环的安装孔中，得到所述的电池的密封组件。
在所述的制作方法中，优选地，在步骤1中，将所述金属环与所述陶瓷环的接合面以及所述陶瓷环与所述芯柱的连接面均制作成与陶瓷环中心线之间呈2-10度。
在所述的制作方法中，优选地，在步骤2中，将芯柱安装于陶瓷环的连接孔中，然后采用钎焊工艺将所述芯柱的外侧面与陶瓷环的连接孔壁相钎焊；所述钎焊工艺的条件：气氛为真空或惰性气体气氛，钎焊温度高于钎料的温度而低于芯柱的熔融温度，钎焊时间为1-10分钟。
在所述的制作方法中，优选地，在步骤2中，将陶瓷环安装于所述金属环的安装孔中，然后采用钎焊工艺将所述陶瓷环的外侧面与金属环的安装孔壁相钎焊；所述钎焊工艺采用的钎料为铝基钎料，所述铝基钎料包含Al，并且还包含Si、Mg中的一种或两种；钎焊工艺的条件：钎焊温度为580℃-640℃，钎焊时间为1-5分钟，气氛为真空或惰性气体气氛。
本发明进一步提供了一种锂离子电池，包括：至少一端开口的壳体、密封于所述壳体的开口端的密封组件，所述壳体与密封组件之间形成密封空间，所述密封空间内收容有极芯和电解液，所述密封组件采用如上所述的电池的密封组件，其中，所述金属环与壳体相连接，所述芯柱与所述极芯相连接。
本发明将所述金属环与所述陶瓷环的接合面和/或所述陶瓷环与所述芯柱的连接面制作成与陶瓷环中心线呈1-45°倾角的曲面，使其能够相偰合，在钎焊的过程中，可以利用密封组件的自重调节缝隙宽度，保证钎料熔化后能够完全流动填充满缝隙，避免了由于缝隙宽度不均或不适合造成钎料无法完全填充满缝隙的情况，能够大大提高钎焊的质量和良率。并且，通过改变密封组件的钎焊面的形状，增大了钎焊面积，提高了钎焊的剥离强度，与现有技术相比，本发明的密封组件的结构更稳定、气密性和剥离强度更佳。
附图说明
图1是现有技术中的电池的密封组件的示意图。
图2是本发明的电池的密封组件的示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。本文中，相同附图标记表示相同组成部分。在本文中，所述的陶瓷环中心线为陶瓷环的旋转对称轴，即对称中心线，在图2中以标号23表示。所述金属环与所述陶瓷环的接合面即为金属环与陶瓷环用于通过钎焊相连接的两个相配合的表面，相似地，所述陶瓷环与所述芯柱的连接面是指陶瓷环与芯柱通过钎焊相连接的两个相配合的表面。
本发明的电池的密封组件用于电池的密封，更多地用于锂离子电池的密封，尤其是大功率锂离子电池，例如：锂离子动力电池、锂离子储能电池的密封。本领域的技术人员知道锂离子电池主要包括：至少一端开口的壳体、放置于壳体内的极芯、以及收容于壳体内的电解液。为了避免电解液的漏出，采用密封组件对壳体的开口端进行密封。其中，壳体一般为铝壳或钢壳，用于放置极芯和容纳电解液，其至少一端开口。所述极芯由正极片、隔膜、负极片依次叠置或卷绕形成，极芯的结构和制作方法可通过现有技术实现，在此不做赘述。
本发明的改进之处主要在于密封组件，如图2所示，本发明的电池的密封组件，包括：金属环1、陶瓷环2、芯柱3，所述金属环1的中部形成有安装孔、所述陶瓷环2的中部形成有连接孔，所述陶瓷环2安装于所述金属环1的安装孔中，所述芯柱3安装于所述陶瓷环2的连接孔中；所述陶瓷环2与所述金属环1的结合面之间设有第一钎料层4，以将所述陶瓷环2与所述金属环1相连接，所述芯柱3与所述陶瓷环2的连接面之间设有第二钎料层5，以将所述芯柱3与所述陶瓷环2相连接。本发明的主要改进之间在于，所述金属环1与所述陶瓷环2的接合面与陶瓷环中心线23之间和/或所述陶瓷环2与所述芯柱3的连接面与陶瓷环中心线23之间呈1-45度。
在本发明中，在优选的情况下，所述金属环1与所述陶瓷环2的接合面与陶瓷环中心线23之间和/或所述陶瓷环2与所述芯柱3的连接面与陶瓷环中心线23之间呈2-10度。所述优选的角度能够增大钎焊面积，提高钎焊的剥离强度，使金属环1、芯柱3与陶瓷环2的结合更好，并且更便于钎焊。
单独使所述金属环1与所述陶瓷环2的接合面与陶瓷环中心线23之间或所述陶瓷环2与所述芯柱3的连接面与陶瓷环中心线23之间呈1-45度虽然也能够使相应的组件的结合性更佳，但是未设置倾斜度的组件之间的连接也存在现有的弊端，因而在优选的情况下，所述金属环1与所述陶瓷环2的接合面和所述陶瓷环2与所述芯柱3的连接面与陶瓷环中心线23之间均呈1-45度，优选呈2-10度。值得一提的是，所述金属环1与所述陶瓷环2的接合面的倾斜角度与所述陶瓷环2与所述芯柱3的连接面与陶瓷环中心线23之间的倾斜角度可以不相同，在1-45度的范围内进行制作即可。
具体来说，所述陶瓷环2的外侧面形成第一接合面21，所述金属环1的安装孔壁形成与之配合的第二接合面11，第一接合面21、第二接合面11与陶瓷环中心线23呈1-45度，优选呈1-10度，并且第一接合面21与第二接合面11之间设置所述第一钎料层4。
所述金属环1为铝镁或铝锰合金环。金属环1与锂离子电池的壳体相钎焊，以使密封组件密封壳体的开口端；当然，所述金属环1还可以为与壳体相同材质的其它金属环1，例如：纯铝环、钢环，金属环1用于与锂离子电池的壳体相连接（一般通过钎焊实现连接），以实现本发明的整个密封组件与锂离子电池主体的密封连接。所述金属环1的中部形成安装孔，安装孔的孔径与陶瓷环2的外径相适配，用于安装陶瓷环2，所述安装孔的设置使得陶瓷环2的第一接合面21和金属环1的第二接合面11之间形成间隙，用于钎焊焊料形成第一钎料层4，来实现金属环1和陶瓷环2的连接。在本发明中，通过陶瓷环2的设置，将芯柱3与金属环1相连接并保证它们之间的绝缘。所述陶瓷环2为氧化铝陶瓷环、氧化锆陶瓷环、氧化铝和氧化锆复合的陶瓷环中的一种；所述金属环1与所述陶瓷环2通过钎料进行钎焊，从而在所述金属环1与所述陶瓷环2之间形成有第一钎料层4，所述第一钎料层4为铝基钎料层，所述铝基钎料包含Al，并且还包含Si、Mg中的一种或两种，例如：可以为Al-Si钎料、Al-Mg钎料或Al-Si-Mg钎料。
陶瓷环2用于连接芯柱3与金属环1，进而将芯柱3固定于金属环1上，并保证芯柱3与金属环1之间的绝缘；所述陶瓷环2的中部形成有连接孔，所述陶瓷环2的连接孔壁和/或外侧面与陶瓷环中心线23之间呈1-45度。在本实施例中，所述陶瓷环2优选氧化铝陶瓷环、氧化锆陶瓷环、氧化铝和氧化锆复合的陶瓷环中的一种，这些陶瓷环2的热膨胀系数与金属的热膨胀系数相近，例如：氧化铝陶瓷的热膨胀系数为7.5ppm/K，氧化锆陶瓷的热膨胀系数为10.5ppm/K），使得密封组件的耐冷热冲击性能更好，使用寿命更长。并且在优选的情况下，采用钼锰法和化学镀镍法对陶瓷环2进行金属化处理，在陶瓷环2的表面镀上钼锰或镀上镍，所述钼锰法和化学镀镍法已为本领域技术人员所公知。
在本发明中，所述芯柱3的外侧面形成第一连接面31，所述陶瓷环2的连接孔壁形成与之配合的第二连接面22，所述第一连接面31、第二连接面22与陶瓷环中心线23呈1-45度，优选为1-10度，并且所述第一连接面31与第二连接面22之间设有第二钎料层5。当所述电池的密封组件为电池正极的密封组件，所述芯柱3为由铝、钛中的至少一种金属制作的芯柱3；所述第二钎料层5为铝基或钛基钎料层；所述铝基钎料包含Al，并且还包含Si、Mg中的一种或两种；所述钛基钎料包含Ti，并且还包含Zr、Ni、Cu中的一种或几种。当所述电池的密封组件为电池负极的密封组件，所述芯柱3为铜、镍、钛中的至少一种金属制作的芯柱3。所述第二钎料层5为钛基或Au-Cu基钎料层；所述钛基钎料包含Ti，并且还包含Zr、Ni、Cu中的一种或几种。
本发明优选芯柱3为钛或钛合金的芯柱3，采用纯钛或钛合金制作而成，钛合金可以选择常规的钛合金，例如选自为钛铝合金、钛钼合金、钛钯合金、钛铁合金、钛镍合金中的一种。由于钛或钛合金的热膨胀系数（8-10 ppm/K）相较于铝或铝合金、铜或铜合金的热膨胀系数较小，例如：纯铝的热膨胀系数α2=23.2ppm/K。本发明采用钛或钛合金的芯柱，可以克服陶瓷环2与芯柱3之间的热膨胀系数的差异，使得芯柱3与陶瓷环2的热膨胀系数相匹配。更为重要的是，所述芯柱3为钛或钛合金的芯柱，使得芯柱3与陶瓷环2的钎焊可以采用钛基钎料进行钎焊，所述钛基钎料包含Ti，并且还包含Zr、Ni、Cu中的一种或几种；所述钛基钎料层不含有在电池充放电时与电解液中的锂离子发生嵌锂、脱锂的成分，因而在耐电化学腐蚀方面具有很强的优势，使得本发明的电池的密封组件具有更长的使用寿命。
在本发明中，通过将所述金属环1与所述陶瓷环2的接合面和/或所述陶瓷环2与所述芯柱3的连接面制作成与陶瓷环中心线23呈1-45°倾角（优选为2-10°）的曲面，使密封组件之间能够相偰合，在钎焊的过程中，可以利用密封组件的自重调节缝隙宽度，保证钎料熔化后能够完全流动填充满缝隙，避免了由于缝隙宽度不均或不适合造成钎料无法完全填充满缝隙的情况，能够大大提高钎焊的质量和良率。并且，通过改变密封组件的钎焊面的形状，增大了钎焊面积，提高了钎焊的剥离强度，与现有技术相比，本发明的密封组件的结构更稳定、气密性和剥离强度更佳。
本发明提供了上述的电池的密封组件的制作方法，包括下述步骤：
步骤1、制作金属环1、陶瓷环2、芯柱3，使所述金属环1的中部形成安装孔、所述陶瓷环2的中部形成连接孔；并将所述金属环1与所述陶瓷环2的接合面和/或所述陶瓷环2与所述芯柱3的连接面制作成与陶瓷环中心线23呈1-45度。在本步骤中，所述金属环1、陶瓷环2、芯柱3可采用现有的制作方法制作而成，例如：可以采用干压成型的方法成型陶瓷环坯，然后经过排胶、烧结后得到陶瓷环2，所述排胶的温度为600-700℃，时间为2-3h，所述烧结的温度为1500-1800℃，时间为2-10h。可以采用普通机床加工成型或冲压成型金属环1，芯柱3。在制作金属环1、陶瓷环2、芯柱3的过程中，将所述金属环1与所述陶瓷环2的接合面和所述陶瓷环2与所述芯柱3的连接面制作成与陶瓷环中心线23呈1-45度。具体来说，是将所述陶瓷环2作为第一接合面21的外侧面，所述金属环1的安装孔壁与第一接合面21配合的第二接合面11制作成与陶瓷环中心线23呈1-45度，优选为1-10度；还可同时将所述芯柱3作为第一连接面31的外侧面，所述陶瓷环2的连接孔壁与第一连接面31配合的第二连接面22制作成与陶瓷环中心线23呈1-45度，优选为1-10度，以使陶瓷环2、金属环1、芯柱3之间能够形成了良好的配合，可以利用它们自身的自重调节它们之间的缝隙宽度，对密封组件在钎焊时的同心度和缝隙的精度要求降低，并且由于金属环1、陶瓷环2、芯柱3之间相互偰合，在钎焊时无需相应的夹具辅助固定，节约成本和时间。
步骤2、将芯柱3连接于陶瓷环2的连接孔中，然后将陶瓷环2连接于金属环1的安装孔中，得到所述的电池的密封组件。
在本步骤中，将芯柱3安装于陶瓷环2的连接孔中，在芯柱3和陶瓷环2之间安装钎焊片，然后采用钎焊工艺将所述芯柱3的外侧面与陶瓷环2的连接孔壁相钎焊，从而将芯柱3连接于陶瓷环2的连接孔中；所述钎焊工艺已为本领域技术人员所公知，即采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充组件之间间隙实现连接焊件的方法。所述钎焊可以使用钎焊片（钎焊片安装就是通过冲压成型曲面圆环将其安装），钎焊膏（通过涂覆的方法）进行钎焊，钎焊工艺的条件：气氛为真空或惰性气体气氛，钎焊温度高于钎料的温度而低于芯柱3的熔融温度，钎焊时间为1-10分钟。
当所述电池的密封组件为电池正极的密封组件，所述芯柱3为由铝、钛中的至少一种金属制作的芯柱，采用的钎料为铝基或钛基钎料层。当所述电池的密封组件为电池负极的密封组件，所述芯柱3为铜、镍、钛中的至少一种金属制作的芯柱。所采用的钎料为钛基或Au-Cu基钎料。例如:当芯柱3为钛或钛合金芯柱，所述钎焊工艺采用的钎料为钛基钎料、Au-Cu系钎料时，钎焊工艺的条件为在真空气氛或惰性气体气氛下，钎焊温度为890-1000℃，钎焊时间为1-5分钟。当芯柱3为铝或铝合金芯柱，所述钎焊工艺采用的钎料为铝基钎料时，钎焊温度为580℃-640℃，钎焊时间为1-5min。当芯柱3为铜或铜合金芯柱，所述钎焊工艺采用的钎料为Au-Cu系钎料时，钎焊温度为钎焊温度为890℃-1000℃，钎焊时间1-5min。当芯柱3为镍或镍合金芯柱时，所述钎焊工艺采用的钎料为Au-Cu系钎料时，钎焊温度为钎焊温度为890℃-1000℃，钎焊时间1-5min。在钎焊的过程中，由于陶瓷环2与芯柱3的连接面与陶瓷环中心线23之间呈1-45度，可以利用陶瓷环2与芯柱3的自重调节缝隙宽度，保证钎料熔化后能够完全流动填充满缝隙，避免了由于缝隙宽度不均或不适合造成钎料无法完全填充满缝隙的情况，能够大大提高钎焊的质量和良率。在钎焊后，在所述陶瓷环2与所述芯柱3的连接面之间形成第二钎料层5，金属环1与陶瓷环2通过所述第二钎料层5相连接。
在本步骤中，所述金属环1与陶瓷环2采用钎焊工艺相钎焊，钎焊工艺需要在金属母材熔点以下使用钎料实现钎焊，钎焊工艺所采用的钎料可为Al-Si合金、Al-Mg合金、Al-Si-Mg合金等用于钎焊陶瓷和铝合金的钎料，在优选情况下，钎焊工艺所采用的钎料为Al-Si-Mg合金，其中，Si的含量为0-12wt%，Mg的含量为0-12wt%，余量为Al，使得钎焊效果更佳；钎焊工艺的温度为580℃-640℃，钎焊时间为1-5min；气氛为真空或惰性气体气氛，所述惰性气体气氛优选为氮气气氛。在钎焊的过程中，由于金属环1与陶瓷环2的接合面与陶瓷环中心线23之间呈1-45度，可以利用金属环1与陶瓷环2的自重调节缝隙宽度，保证钎料熔化后能够完全流动填充满缝隙，避免了由于缝隙宽度不均或不适合造成钎料无法完全填充满缝隙的情况，能够大大提高钎焊的质量和良率。在钎焊后，在所述金属环1与陶瓷环2的接合面之间形成第一钎料层4，金属环1与陶瓷环2通过第一钎料层4相连接。
值得一提的是，如果第二钎焊层使用的钛基和Au-Cu基钎料，则首先钎焊芯柱3和陶瓷环2（钛基和Au-Cu基钎料的钎焊温度在890-1000℃），然后再钎焊金属环1与陶瓷环2形成第一钎焊层（Al基钎料的钎焊温度在580-640℃）；如果第二钎焊层使用的也是Al基钎焊料，则可以对芯柱3和陶瓷环2、金属环1与陶瓷环2同时进行钎焊。
将上述电池的密封组件用于组装整个锂离子电池时，以壳体的两端均开口为例，分别安装密封组件，其中一密封组件为电池正极的密封组件，而另一密封组件为电池负极的密封组件为例，将该两个密封组件分别安装于壳体的两开口端，在此过程中，将该两个密封组件的金属环1与壳体相钎焊，并将该两个密封组件的芯柱3与极芯相连接，安装后，该两个密封组件与壳体之间形成密封空间，在该密封空间内收容有极芯和电解液（或者后续通过金属环1上的注液孔进行注液，已为本领域技术人员所知），该两个密封组件的芯柱3分别作为锂离子电池的两极，外接用电设备。
综上所述，本发明具有以下特点：将所述金属环与所述陶瓷环的接合面和/或所述陶瓷环与所述芯柱的连接面制作成与陶瓷环中心线23呈1-45°（优选为1-20°）倾角的曲面，使其能够相偰合，在钎焊的过程中，可以利用密封组件的自重调节缝隙宽度，保证钎料熔化后能够完全流动填充满缝隙，避免了由于缝隙宽度不均或不适合造成钎料无法完全填充满缝隙的情况，能够大大提高钎焊的质量和良率。并且，通过改变密封组件的钎焊面的形状，增大了钎焊面积，提高了钎焊的剥离强度，与现有技术相比，本发明的密封组件的结构更稳定、气密性和剥离强度更佳。
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例1用于说明本发明公开的电池正极的密封组件及其制备方法；
步骤1、提供氧化铝陶瓷环、铝镁合金环、钛金属芯柱，所述铝镁合金环的中部形成有安装孔、所述氧化铝陶瓷环的中部形成有连接孔，将所述铝镁合金环与所述氧化铝陶瓷环的接合面、以及所述氧化铝陶瓷环与所述钛金属芯柱的连接面制作成与陶瓷环中心线23呈5度倾角的圆环面；即将所述氧化铝陶瓷环的外侧面形成的第一接合面，所述铝镁合金环的安装孔壁与之配合的第二接合面制作成与陶瓷环中心线23呈5度，所述钛金属芯柱的外侧面形成的第一连接面，所述氧化铝陶瓷环的连接孔壁与之配合的第二连接面制作成与陶瓷环中心线23呈30度；
步骤2、将钛金属芯柱安装于氧化铝陶瓷环的连接孔中，将钎焊片安装于芯柱和陶瓷环的接合面之间，然后放置在真空炉中，采用Ti-Cu-Ni系钎料，在900℃下钎焊5分钟，使钛金属芯柱的外侧面与氧化铝陶瓷环的连接孔壁之间形成紧密连接；然后将氧化铝陶瓷环安装于铝镁合金环的安装孔中，将钎焊片安装在氧化铝陶瓷环和铝镁合金环的连接面之间，在真空气氛下，采用Al-Si钎料，在615℃下钎焊5分钟，使铝镁合金环的安装孔壁与氧化铝陶瓷环的外侧面形成紧密连接，得到电池的密封组件A1。
实施例2
本实施例2用于说明本发明公开的电池正极的密封组件及其制备方法；
步骤1、提供陶瓷环、金属环、芯柱，所述金属环的中部形成有安装孔、所述陶瓷环的中部形成有连接孔，所述芯柱为铝金属芯柱，所述陶瓷环为氧化锆陶瓷环，所述金属环为铝镁合金环，将所述金属环与所述陶瓷环的接合面制作成与陶瓷环中心线呈15度倾角的圆环面、并所述陶瓷环与所述芯柱的连接面制作成与陶瓷环中心线呈20度倾角的圆环面；即将所述陶瓷环的外侧面形成的第一接合面，所述金属环的安装孔壁与之配合的第二接合面制作成与陶瓷环中心线呈15度，所述芯柱的外侧面形成的第一连接面，所述陶瓷环的连接孔壁与之配合的第二连接面制作成与陶瓷环中心线呈20度；
步骤2、将芯柱安装于陶瓷环的连接孔中，将钎焊片安装于芯柱和陶瓷环之间，然后放置在真空炉中，采用Al-Si系钎料，在600℃下钎焊5分钟，使铝金属芯柱的外侧面与氧化锆陶瓷环的连接孔壁之间形成紧密连接；然后将铝镁合金环套在氧化铝陶瓷环的外侧面，在真空气氛下，采用Al-Si钎料，在615℃下钎焊5分钟，使铝镁合金环的安装孔壁与氧化锆陶瓷环的外侧面形成紧密连接，得到电池的密封组件A2。
实施例3
本实施例3用于说明本发明公开的电池负极的密封组件及其制备方法；
步骤1、提供陶瓷环、金属环、芯柱，所述金属环的中部形成有安装孔、所述陶瓷环的中部形成有连接孔，所述芯柱为钛金属芯柱，所述陶瓷环为氧化锆陶瓷环，所述金属环为铝锰合金环，将所述金属环与所述陶瓷环的接合面制作成与陶瓷环中心线呈10度倾角的圆环面、并所述陶瓷环与所述芯柱的连接面制作成与陶瓷环中心线呈10度倾角的圆环面；即将所述陶瓷环的外侧面形成的第一接合面，所述金属环的安装孔壁与之配合的第二接合面制作成与陶瓷环中心线呈10度，所述芯柱的外侧面形成的第一连接面，所述陶瓷环的连接孔壁与之配合的第二连接面制作成与陶瓷环中心线呈10度；
步骤2、将芯柱安装于陶瓷环的连接孔中，将钎焊片安装于芯柱和陶瓷环之间，然后放置在真空炉中，采用Au-Cu系钎料，在1000℃下钎焊3分钟，使钛金属芯柱的外侧面与氧化锆陶瓷环的连接孔壁之间形成紧密连接；然后将铝锰合金环套在氧化铝陶瓷环的外侧面，在真空气氛下，采用Al-Si钎料，在640℃下钎焊3分钟，使铝锰合金环的安装孔壁与氧化锆陶瓷环的外侧面形成紧密连接，得到电池的密封组件A3。
实施例4
本实施例4用于说明本发明公开的电池负极的密封组件及其制备方法；
步骤1、提供陶瓷环、金属环、芯柱，所述芯柱为铜金属芯柱，所述陶瓷环为氧化锆和氧化铝复合的陶瓷环，所述金属环为铝锰合金环；所述金属环的中部形成有安装孔、所述陶瓷环的中部形成有连接孔，将所述金属环与所述陶瓷环的接合面制作成与陶瓷环中心线呈15度倾角的圆环面；即将所述陶瓷环的外侧面形成的第一接合面，所述金属环的安装孔壁与之配合的第二接合面制作成与陶瓷环中心线呈15度；
步骤2、将芯柱安装于陶瓷环的连接孔，将钎焊片安装于芯柱和陶瓷环之间，然后放置在真空炉中，采用Au-Cu系钎料，在950℃下钎焊5分钟，使铜金属芯柱的外侧面与复合陶瓷环的连接孔壁之间形成紧密连接；然后将铝锰合金环套在复合陶瓷环的外侧面，在真空气氛下，采用Al-Si钎料，在615℃下钎焊3分钟，，使铝锰合金环的安装孔壁与复合陶瓷环的外侧面形成紧密连接，得到电池的密封组件A4。
实施例5
本实施例5用于说明本发明公开的电池负极的密封组件及其制备方法；
步骤1、提供陶瓷环、金属环、芯柱，所述芯柱为镍金属芯柱，所述陶瓷环为氧化铝陶瓷环，所述金属环为铝镁合金环，所述金属环的中部形成有安装孔、所述陶瓷环的中部形成有连接孔，将所述金属环与所述陶瓷环的接合面制作成与陶瓷环中心线平行，并所述陶瓷环与所述芯柱的连接面制作成与陶瓷环中心线呈45度倾角的圆环面；即芯柱的外侧面形成的第一连接面，所述陶瓷环的连接孔壁与之配合的第二连接面制作成与陶瓷环中心线呈45度；
步骤2、将芯柱安装于陶瓷环的连接孔，将钎焊片安装于芯柱和陶瓷环之间，然后放置在真空炉中，采用Au-Cu系钎料，在1000℃下钎焊5分钟，使镍金属芯柱的外侧面与氧化铝陶瓷环的连接孔壁之间形成紧密连接；然后将氧化铝陶瓷环安装于铝镁合金环的安装孔中，在真空气氛下，采用Al-Si钎料，在600℃下钎焊5分钟，使铝镁合金环的安装孔壁与氧化铝陶瓷环的外侧面形成紧密连接，得到电池的密封组件A5。
对比例1
对比例1用于说明现有电池的密封组件的制作；
对比例1的电池的密封组件的制作方法与实施例1相似，区别仅在于，所述金属环与所述陶瓷环的接合面、以及所述陶瓷环与所述芯柱的连接面与水平面垂直，制作成电池正极的密封组件D1。
性能测试 将实施例1-5制得的电池的密封组件A1-A5以及对比例1制得的电池的密封组件D1进行测试，在0℃以下的冷水中放置3min，立即转移至100℃以上的沸水中保温3min，重复这一过程，测试密封组件在完成多少次循环后，仍能通过气密性测试，气密性测试的过程为：将待测试的密封组件的连接部位裸露出密封夹腔，腔体中充0.6MPa压力，保压3min，同时在连接部位滴水，如果冒泡，视为漏气，若没有冒泡现象，则视为气密性满足要求，测试结果见表1。
表1
| 性能 | |
| A1 | 密封组件A1完成500次冷热冲击循环试验，仍能通过气密性测试。 |
| A2 | 密封组件A2完成500次冷热冲击循环试验，仍能通过气密性测试。 |
| A3 | 密封组件A3完成500次冷热冲击循环试验，仍能通过气密性测试。 |
| A4 | 密封组件A4在完成400次冷热冲击循环试验后，仍能通过气密性测试，但完成500次冷热冲击循环试验后，未能通过气密性测试。 |
| A5 | 密封组件A5在完成400次冷热冲击循环试验后，仍能通过气密性测试，但完成500次冷热冲击循环试验后，未能通过气密性测试。 |
| D1 | 密封组件D1在完成300次冷热冲击循环试验后，未能通过气密性测试。 |
从表1中可以看出，本发明的实施例1-5制作的密封组件A1-5在经过400次冷热冲击循环试验后仍能通过气密性测试，充分说明本发明的实施例1-5所制作的密封组件的连接可靠，密封效果好；对比实施例1-3和实施例4、5，实施例4、5的部分密封组件的接触面未倾斜设置，实施例1-3制作的密封组件A1-3比实施例4、5制作的密封组件A4、A5的密封效果好。
本领域技术人员容易知道，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围由权利要求书确定。
Claims (13)
1.一种电池的密封组件，所述电池的密封组件包括：金属环、陶瓷环以及芯柱，所述金属环的中部形成有安装孔、所述陶瓷环的中部形成有连接孔，所述陶瓷环安装于所述金属环的安装孔中，所述芯柱安装于所述陶瓷环的连接孔中，其特征在于，所述金属环与所述陶瓷环的接合面与陶瓷环中心线之间和/或所述陶瓷环与所述芯柱的连接面与陶瓷环中心线之间呈1-45度。
2.根据权利要求1所述的电池的密封组件，其特征在于，所述金属环与所述陶瓷环的接合面与陶瓷环中心线之间以及所述陶瓷环与所述芯柱的连接面与陶瓷环中心线之间均呈1-45度。
3.根据权利要求1所述的电池的密封组件，其特征在于，所述金属环与所述陶瓷环的接合面与陶瓷环中心线之间和/或所述陶瓷环与所述芯柱的连接面与陶瓷环中心线之间呈2-10度。
4.根据权利要求1所述的电池的密封组件，其特征在于，所述陶瓷环的外侧面形成第一接合面，所述金属环的安装孔壁形成与之配合的第二接合面，所述第一接合面、第二接合面与陶瓷环中心线呈1-45度，并且所述第一接合面与第二接合面之间设有第一钎料层。
5.根据权利要求4所述的电池的密封组件，其特征在于，所述陶瓷环为氧化铝陶瓷环、氧化锆陶瓷环、氧化铝和氧化锆复合的陶瓷环中的一种；所述金属环为铝镁或铝锰合金环；所述第一钎料层为铝基钎料层，所述铝基钎料包含Al，并且还包含Si、Mg中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的电池的密封组件，其特征在于，所述芯柱的外侧面形成第一连接面，所述陶瓷环的连接孔壁形成与之配合的第二连接面，所述第一连接面、第二连接面与陶瓷环中心线呈1-45度，并且所述第一连接面与第二连接面之间设有第二钎料层。
7.根据权利要求6所述的电池的密封组件，其特征在于，所述电池的密封组件为电池正极的密封组件，所述芯柱为采用铝、钛中的至少一种金属制作的芯柱；所述陶瓷环为氧化铝陶瓷环、氧化锆陶瓷环、氧化铝和氧化锆复合的陶瓷环中的一种；所述第二钎料层为铝基或钛基钎料层；所述铝基钎料包含Al，并且还包含Si、Mg中的一种或两种；所述钛基钎料包含Ti，并且还包含Zr、Ni、Cu中的一种或几种。
8.根据权利要求6所述的电池的密封组件，其特征在于，所述电池的密封组件为电池负极的密封组件，所述芯柱采用铜、镍、钛中的至少一种金属制作的芯柱；所述陶瓷环为氧化铝陶瓷环、氧化锆陶瓷环、氧化铝和氧化锆复合的陶瓷环中的一种；所述第二钎料层为钛基或金铜基钎料层；所述钛基钎料包含Ti，并且还包含Zr、Ni、Cu中的一种或几种。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述的电池的密封组件的制作方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤1：制作金属环、陶瓷环、芯柱，使所述金属环的中部形成安装孔、所述陶瓷环的中部形成连接孔；并将所述金属环与所述陶瓷环的接合面和/或所述陶瓷环与所述芯柱的连接面制作成与陶瓷环中心线呈1-45度；
步骤2、将芯柱连接于陶瓷环的连接孔中，然后将陶瓷环连接于金属环的安装孔中，得到所述的电池的密封组件。
10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，在步骤1中，将所述金属环与所述陶瓷环的接合面以及所述陶瓷环与所述芯柱的连接面均制作成与陶瓷环中心线之间呈2-10度。
11.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，在步骤2中，将芯柱安装于陶瓷环的连接孔中，然后采用钎焊工艺将所述芯柱的外侧面与陶瓷环的连接孔壁相钎焊；所述钎焊工艺的条件：气氛为真空或惰性气体气氛，钎焊温度高于钎料的温度而低于芯柱的熔融温度，钎焊时间为1-10分钟。
12.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，在步骤2中，将陶瓷环安装于所述金属环的安装孔中，然后采用钎焊工艺将所述陶瓷环的外侧面与金属环的安装孔壁相钎焊；所述钎焊工艺采用的钎料为铝基钎料，所述铝基钎料包含Al，并且还包含Si、Mg中的一种或两种；钎焊工艺的条件：钎焊温度为580℃-640℃，钎焊时间为1-5分钟，气氛为真空或惰性气体气氛。
13.一种锂离子电池，包括：两端开口的壳体、密封于所述壳体的开口端的密封组件，所述壳体与密封组件之间形成密封空间，所述密封空间内收容有极芯和电解液，其特征在于，所述密封组件采用如权利要求1-8任意一项所述的电池的密封组件，其中，所述金属环与壳体相连接，所述芯柱与所述极芯相连接。
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