CN103441224A

CN103441224A - 一种陶瓷密封的电池

Info

Publication number: CN103441224A
Application number: CN2013103917569A
Authority: CN
Inventors: 黄志彬; 梁伟雄; 李健; 李昶怡
Original assignee: LITHIUM FORCE HOLDING Co Ltd
Current assignee: LITHIUM FORCE HOLDING Co Ltd
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2013-12-11

Abstract

本发明涉及电池密封技术领域，具体涉及一种陶瓷密封的电池，包括电池壳体、设于电池壳体上的盖板及插装于盖板上的正、负极柱，其中，所述极柱通过陶瓷密封环与盖板密封连接；所述陶瓷密封环为氧化物或氮化物陶瓷制得。本发明具有良好的耐高温、高强度、高硬度，良好的电性能、热性能和化学稳定性。采用高温陶瓷绝缘密封的方式延长了密封的有效寿命，同时也延长了电池的使用寿命。

Description

一种陶瓷密封的电池

技术领域

本发明涉及电池密封技术领域，更具体的，涉及一种混合动力汽车或纯电动汽车动力电池的密封技术及结构。

背景技术

现有动力电池的密封方式绝大部分使用有机材料密封圈（如聚乙烯、氟橡胶、PFA等有机材质），如中国专利，专利号为CN200420076617.3，名称为半密封电池盖柱式锂电池，其包括柱式锂电池主体，电池盖，电池盖与柱式锂电池主体之间的塑封连接层，该专利采用塑封连接层作为电池盖密封圈，使电池的密封性增强了，电池可承受更大的内部压力而不泄漏，提高了电池的密封性。然而，该类密封圈在应力及高温条件下长时间使用存在老化变硬，变脆的可能，从而失去其密封性，密封性失去会造成空气中的水和氧气进入电池内，电池会过早失效，也会给电池的安全性能带来隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种密封性能更好、寿命更长、可靠性更好的陶瓷密封的电池。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种陶瓷密封的电池，包括电池壳体、设于电池壳体上的盖板及插装于盖板上的正、负极柱，其中，所述极柱通过陶瓷密封环与盖板密封连接。

本方案中，极柱与盖板通过陶瓷密封环密封，具有良好的耐高温、高强度、高硬度，良好的电性能、热性能和化学稳定性。采用高温陶瓷绝缘密封的方式延长了密封的有效寿命，同时也延长了电池的使用寿命。

所述陶瓷密封环为氧化物或氮化物陶瓷制得。

进一步的，陶瓷主要材质为氧化铝、氧化锆、氧化硅、氮化硅或氮化铝中的一种或几种。

所述陶瓷密封环与极柱及盖板之间通过焊接固定。为了更好实现焊接，所述陶瓷密封环与极柱及盖板接触位置均经过金属化处理形成一金属层。

所述金属层材料为铜、铝、镍、钼、锰中的一种或几种混合。

所述金属层厚度为0.1~100μm。金属层厚度的优点在于金属层与陶瓷的结合力较好，当厚度大于100μm时，金属层与陶瓷结合力会受影响，变成整个结构件的短板。

钎焊使用的钎料主要由Ag、Cu、Mg、Al、Si、Ni中的一种或多种材料组成。

所述极柱、盖板材料为铜或铜合金，焊接铜或铜合金与陶瓷密封环时，焊接温度为700~1083℃，需要真空、N2、氮氢混合气中的其中一种；或者，所述极柱、盖板材料为铝或铝合金，焊接铝或铝合金与陶瓷密封环时，焊接温度为400~660℃，需要真空、N2、氮氢混合气中的其中一种；或者，在极柱、盖板表面镀上镍层。

所述陶瓷密封环为圆环形状或带凸台的圆环形状或工字圆环状。带凸台的圆环形状或工字圆环状可确保与极柱及盖板的接触面积，使得密封更为稳固及可靠，密封性能更好。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过极柱与盖板通过陶瓷密封环密封，具有良好的耐高温、高强度、高硬度，良好的电性能、热性能和化学稳定性。采用高温陶瓷绝缘密封的方式延长了密封的有效寿命，同时也延长了电池的使用寿命。

附图说明

图1为本发明陶瓷密封的电池的俯视结构示意图；

图2为极柱位置的横截面放大图；

图3为极柱横截面局部放大图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明公开一种陶瓷密封的电池，包括电池壳体、设于壳体内的电池卷芯、设于壳体内的集流板、设于电池壳体上的盖板3及插装于盖板3上的正、负极柱1、2，正、负极柱1、2通过极耳与集流板连接，其中，所述极柱1、2通过陶瓷密封环4与盖板3密封连接。电池外壳，包括极柱1、2、陶瓷密封环4等组件外部可以用PP（高聚物聚丙烯）、PC（聚碳酸酯）等有机材料进行保护。所述陶瓷密封环4为圆环形状或带凸台的圆环形状或工字圆环状。

进一步的，所述陶瓷密封环4为陶瓷制得，所述陶瓷即为用一种或多种金属氧化物或氮化物为原料制成，具有较高的熔融温度，在氧化气氛中非常稳定，且较高的机械强度、电绝缘性能和化学稳定性。本实施例中，所述陶瓷，其原料为氧化铝、氧化锆、氧化硅、氮化硅或氮化铝中的一种或几种。

所述陶瓷密封环4与极柱1、2及盖板3之间通过焊接固定。为了实现更好的焊接效果，所述陶瓷密封环4与极柱1、2及盖板3接触位置均经过金属化处理形成一金属层5，即为通过各种表面处理技术在陶瓷密封环与极柱及盖板的非金属表面形成一层金属层。所述金属层材料为铜、铝、镍、钼、锰中的一种或几种混合。所述金属层厚度为0.1~100μm。钎焊使用的钎料主要由Ag、Cu、Mg、Al、Si、Ni中的一种或多种材料组成。

所述极柱、盖板材料为铜或铜合金，焊接铜或铜合金与陶瓷密封环时，焊接温度为700~1083℃，需要真空、N2、氮氢混合气中的其中一种；由于陶瓷材料表面结构与金属材料表面结构不同，焊接往往不能润湿陶瓷表面，也不能与之作用而形成牢固的黏结，因而陶瓷与金属的封接是一种特殊的工艺方法，即金属化的方法：先在陶瓷表面牢固的黏附一层金属薄膜，从而实现陶瓷与金属的焊接。

除此之外，所述极柱、盖板材料若为铝或铝合金，焊接铝或铝合金与陶瓷密封环时，焊接温度为400~660℃，需要真空、N2、氮氢混合气中的其中一种。

或者，也可在极柱、盖板表面镀上镍层，镍层的工艺与上述工艺类似。

本实施例中，正极极柱1材质为铝或铝合金，负极极柱2材质为铜或铜合金，盖板3材质为铝、铝合金或不锈钢中的一种，陶瓷密封环4两侧分别通过高温处理和电镀的方式，在表面形成一层厚度约30μm的镍层。图2为极柱位置的横截面放大图。

制作工序：首先把负极极柱套在陶瓷密封环中，陶瓷密封环与极柱间均匀涂上主要材质为Ag、Cu、Mg、Ni中的一种或几种，在真空气氛下，1000℃条件下高温处理，让陶瓷环与负极极柱焊接在一起。

把焊接好负极极柱的陶瓷密封环与盖板相连，并把正极极柱与另一个陶瓷密封环以及盖板相互套接，极柱在里层，陶瓷密封环在中间，盖板在外层，如图3所示（图3为极柱横截面局部放大图）。各层间间隙均匀地涂上主要材质为Mg、Al、Si、Ni中的一种或几种，如图3中5所示，在N₂保护气氛，600℃条件下高温处理，让陶瓷密封环与正极极柱，盖板焊接在一起。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1. 一种陶瓷密封的电池，包括电池壳体、设于电池壳体上的盖板及插装于盖板上的正、负极柱，其特征在于，所述极柱通过陶瓷密封环与盖板密封连接。

2. 根据权利要求1所述的陶瓷密封的电池，其特征在于，所述陶瓷密封环为氧化物或氮化物陶瓷制得。

3. 根据权利要求2所述的陶瓷密封的电池，其特征在于，所述陶瓷主要材质为氧化铝、氧化锆、氧化硅、氮化硅或氮化铝中的一种或几种。

4. 根据权利要求1所述的陶瓷密封的电池，其特征在于，所述陶瓷密封环与极柱及盖板之间通过焊接固定。

5. 根据权利要求4所述的陶瓷密封的电池，其特征在于，所述陶瓷密封环与极柱及盖板接触位置均经过金属化处理形成一金属层。

6. 根据权利要求5所述的陶瓷密封的电池，其特征在于，所述金属层材料为铜、铝、镍、钼、锰中的一种或几种混合。

7. 根据权利要求5所述的陶瓷密封的电池，其特征在于，所述金属层厚度为0.1~100μm。

8. 根据权利要求4所述的陶瓷密封的电池，其特征在于，钎焊使用的钎料主要由Ag、Cu、Mg、Al、Si、Ni中的一种或多种材料组成。

9. 根据权利要求8所述的陶瓷密封的电池，其特征在于，所述极柱、盖板材料为铜或铜合金，焊接铜或铜合金与陶瓷密封环时，焊接温度为700~1083℃，需要真空、N2、氮氢混合气中的其中一种；或者，所述极柱、盖板材料为铝或铝合金，焊接铝或铝合金与陶瓷密封环时，焊接温度为400~660℃，需要真空、N2、氮氢混合气中的其中一种；或者，在极柱、盖板表面镀上镍层。

10. 根据权利要求1至9任一项所述的陶瓷密封的电池，其特征在于，所述陶瓷密封环为圆环形状或带凸台的圆环形状或工字圆环状。