CN105679989A - 一种电池电极端子制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电池电极端子制作方法，包括如下步骤：清洗，使用弱碱性清洗剂对铝极柱进行清洗并烘干；焊膏涂覆，陶瓷焊接部位金属化后镀镍，并对陶瓷焊膏涂覆；组装，将铝极柱与陶瓷进行组装形成电极端子；钎焊，将装配后待钎焊的电极端子置于氮气保护连续式网带炉中钎焊；表面处理，将钎焊后的电极端子放置于65℃的清洗剂中清洗5-10分钟，随后用热水冲洗干净。本发明的电池电极端子制作方法，在原有金属化陶瓷与铝钎焊的基础上，通过选择氮气气氛下能够与铝和陶瓷良好浸润的铝硅焊料，减少可伐过渡金属片，并且使用氮气保护连续式网带炉来钎焊，降低材料成本及能耗，提高电极端子合格率及生产效率。

Description

一种电池电极端子制作方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，特别是涉及一种电池电极端子制作方法。
背景技术
近年来，电动车、储能、智能电网快速增加，引发了动力电池的爆发式增长，而方形磷酸铁锂动力电池占据了相当大的份额，已经出现供不应求的局面。动力电池中铝和陶瓷钎焊结构电极端子正逐渐代替塑料软连接的电极端子，并成为一种趋势。
有部分企业在动力电池电极端子中使用金属化陶瓷与铝极柱钎焊的方案，但主要是在铝极柱和金属化陶瓷之间增加可伐过渡金属片来实现的，这种增加可伐过渡片的方式虽然在一定程度上解决了铝极柱和陶瓷膨胀系数差异大的问题，但是这种方式的不足之处在于增加了可伐金属片后钎焊位置就由一个变成了两个(陶瓷与可伐金属钎焊、可伐金属与铝钎焊)，也就等同于泄露点由一个变成了两个，且这种方式装配较复杂，材料成本及制作成本较高。
目前有人研究共晶烧结工艺并采用刮擦钎焊的办法实现了陶瓷与铝的低温连接，这种连接方式目前仅局限于高校的小量样品的研究，未应用到生产实际中去；也有研究陶瓷与铝合金的真空钎焊连接，真空钎焊生产效率低，能耗高，不利于大批量生产；也有使用氢气或氨分解制氢通进铝钎焊炉中形成还原气氛进行钎焊，该方法对厂房及操作人员要求高，如果氢气使用不当也将形成一个巨大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种电池电极端子制作方法，在原有金属化陶瓷与铝钎焊的基础上，通过选择氮气气氛下能够与铝和陶瓷良好浸润的铝硅焊料，减少了可伐过渡金属片，并且使用氮气保护连续式网带炉来钎焊，降低材料成本及能耗，提高电极端子合格率及生产效率。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种电池电极端子制作方法，包括如下步骤：
清洗，使用弱碱性清洗剂对铝极柱进行清洗并烘干；
焊膏涂覆，陶瓷的焊接部位金属化后镀镍，并对陶瓷焊膏涂覆；
组装，将铝极柱与陶瓷进行组装形成电极端子；
钎焊，将装配后待钎焊的电极端子置于氮气保护连续式网带炉中钎焊；
表面处理，将钎焊后的电极端子放置于65℃的清洗剂中清洗5-10分钟，随后用热水冲洗干净。
在其中一个实施例中，使用超声波对铝极柱进行清洗，使用温度条件为20℃～100℃，使用浓度为弱碱性清洗剂按1％～40％兑水使用，清洗时间为5min～60min。
在其中一个实施例中，钎焊时，氮气保护连续式网带炉的链带速度为200mm/min～1000mm/min。
在其中一个实施例中，氮气保护连续式网带炉使用时需冲氮气，确保氮气保护连续式网带炉内氧气含量在10ppm以下。
在其中一个实施例中，氮气保护连续式网带炉包括干燥段、前帘室、预热段、钎焊段、干冷室、后帘室、风冷却室、排气管道及电气控制系统。
在其中一个实施例中，表面处理的清洗剂配制如下：硝酸为2％-30％，重铬酸钠为1％-10％，硝酸添加剂为1％-10％。
本发明的电池电极端子制作方法，在原有金属化陶瓷与铝钎焊的基础上，通过选择氮气气氛下能够与铝和陶瓷良好浸润的铝硅焊料，减少了可伐过渡金属片，并且使用氮气保护连续式网带炉来钎焊，降低了材料成本及能耗，提高了电极端子合格率及生产效率。本发明加工过程简单、安全，更适合大批量、规模化生产，可以满足动力电池市场日益迅速增长的需求。
附图说明
图1为本发明一实施例的电池电极端子制作方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明提供一种电池电极端子制作方法，用于对铝和陶瓷进行钎焊。铝极柱可以是纯铝，也可以是铝合金，优选纯铝1060。陶瓷材质可以为氧化铝陶瓷，也可以是氧化锆陶瓷，还可以是氮化硅陶瓷，优选95％氧化铝陶瓷。
如图1所示，其为本发明一实施例的电池电极端子制作方法的步骤流程图。
电池电极端子制作方法包括如下步骤：
清洗，使用弱碱性清洗剂对铝极柱进行清洗并烘干；
焊膏涂覆，陶瓷的焊接部位金属化后镀镍，并对陶瓷焊膏涂覆；
组装，将铝极柱与陶瓷进行组装形成电极端子；
钎焊，将装配后待钎焊的电极端子置于氮气保护连续式网带炉中钎焊；
表面处理，将钎焊后的电极端子放置于65℃的清洗剂中清洗5-10分钟，随后用热水冲洗干净。
对铝极柱进行清洗，可采用超声波清洗、浸洗、手洗，在本实施例中优选超声波清洗。对铝极柱进行清洗需满足以下条件：
使用温度条件为20℃～100℃，优选20℃～70℃；
使用浓度为弱碱性清洗剂按1％～40％兑水使用，优选5％～15％；
清洗时间为5min～60min，优选5min～15min。
在本实施例中，铝极柱清洗使用弱碱性清洗剂，其主要成分为：硅酸钠、非离子表面活性剂、稳定剂等，PH值7-11。弱碱性清洗剂用于去除铝极柱表面的油污，同时破坏铝极柱表面的氧化膜，使铝极柱在钎焊时能够与焊料良好的结合。
钎焊时，氮气保护连续式网带炉的链带速度为200mm/min～1000mm/min，优选300mm/min～700mm/min；氮气保护连续式网带炉使用时需冲氮气，确保氮气保护连续式网带炉内氧气含量在10ppm以下；氮气保护连续式网带炉包括干燥段、前帘室、预热段、钎焊段、干冷室、后帘室、风冷却室、排气管道及电气控制系统。
对于干燥段：工件通过干燥段后得到充分干燥，是提供产品进入钎焊室气氛质量的必要条件之一，达到焊接质量，干燥段与钎焊段之间还设有钎剂收集槽。干燥段运行温度为20℃～350℃，优选100℃～250℃。
对于预热段：预热段是为了工件迅速达到工作温度而设计，预热段运行温度为400℃～550℃，优选450℃～550℃。
对于钎焊段：钎焊段使钎剂熔化，使产品钎焊成型，钎焊段运行温度为570℃～650℃，优选575℃～630℃。
表面处理的清洗剂按如下方法进行配制(其成分以其总重量为基准)，该配方可以防止零件的腐蚀，硝酸为2％-30％，重铬酸钠为1％-10％，硝酸添加剂为1％-10％。
在本实施例中，陶瓷的焊接部位金属化后镀镍，陶瓷金属化厚度为10μm～70μm，镀镍层厚度为1μm～7μm。
在本实施例中，铝钎焊膏用铝硅合金加K1-3AlF4-6无腐蚀性氟铝酸钾钎剂混合而成，其中铝硅合金中硅的含量为9％～15％，优选11％～13％。
由于烘干、焊膏涂覆工艺步骤和参数已为本领域技术人员所公知，在此不做赘述。
要说明的是，电极端子钎焊后进行表面处理，表面处理的目的是去除钎焊后电极端子表面的氧化膜及焊渣，该表面处理方法比使用喷砂处理效率更高，节省人工，且不会对铝极柱表面破坏。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
1、陶瓷使用95％氧化铝陶瓷，陶瓷的焊接部位金属化后镀镍，陶瓷金属化厚度为50μm，镀镍层厚度为7μm。
2、铝钎焊膏采用铝硅合金加K1-3AlF4-6无腐蚀性氟铝酸钾钎剂混合而成，其中铝硅合金中硅的含量为13％。
3、铝极柱使用纯铝1060，用超声波清洗，清洗温度为70℃，清洗剂浓度为5％，清洗时间为10min。
4、陶瓷表面焊膏涂覆后与清洗烘干后的铝极柱进行组装。
5、将装配的待钎焊的电极端子置于氮气保护连续式网带炉中钎焊。
6、钎焊时氮气保护连续式网带炉的链带速度为600mm/min。
7、钎焊时氮气保护连续式网带炉使用时需充氮气，确保氮气保护连续式网带炉内氧气含量在10ppm以下。
8、氮气保护连续式网带炉干燥段运行温度为250℃，预热段运行温度为500℃，钎焊段运行温度为610℃。
9、将钎焊好的电极端子放于68℃的清洗剂中清洗10分钟，随后用热水冲干净。
10、表面处理的清洗剂按如下方法进行配制。
硝酸15％，
重铬酸钠5％，
硝酸添加剂3％。
11、铝和陶瓷钎焊后的结合力用电子万能试验机测试，测试速度10mm/min，零件的压力可达到4000N以上，远大于行业内制定的3000N的标准。
12、使用氦质谱检测仪测试密封性为：2.1×10-10Pa·m3/s，结果好于动力电池密封性≤1.0×10-8Pa·m3/s的要求。
本发明的电池电极端子制作方法，在原有金属化陶瓷与铝钎焊的基础上，通过选择氮气气氛下能够与铝和陶瓷良好浸润的铝硅焊料，减少了可伐过渡金属片，并且使用氮气保护连续式网带炉来钎焊，降低了材料成本及能耗，提高了电极端子合格率及生产效率。本发明加工过程简单、安全，更适合大批量、规模化生产，可以满足动力电池市场日益迅速增长的需求。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电池电极端子制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
清洗，使用弱碱性清洗剂对铝极柱进行清洗并烘干；
焊膏涂覆，陶瓷的焊接部位金属化后镀镍，并对陶瓷焊膏涂覆；
组装，将铝极柱与陶瓷进行组装形成电极端子；
钎焊，将装配后待钎焊的电极端子置于氮气保护连续式网带炉中钎焊；
表面处理，将钎焊后的电极端子放置于65℃的清洗剂中清洗5-10分钟，随后用热水冲洗干净。
2.根据权利要求1所述的电池电极端子制作方法，其特征在于，使用超声波对铝极柱进行清洗，使用温度条件为20℃～100℃，使用浓度为弱碱性清洗剂按1％～40％兑水使用，清洗时间为5min～60min。
3.根据权利要求1所述的电池电极端子制作方法，其特征在于，钎焊时，氮气保护连续式网带炉的链带速度为200mm/min～1000mm/min。
4.根据权利要求3所述的电池电极端子制作方法，其特征在于，氮气保护连续式网带炉使用时需冲氮气，确保氮气保护连续式网带炉内氧气含量在10ppm以下。
5.根据权利要求4所述的电池电极端子制作方法，其特征在于，氮气保护连续式网带炉包括干燥段、前帘室、预热段、钎焊段、干冷室、后帘室、风冷却室、排气管道及电气控制系统。
6.根据权利要求1所述的电池电极端子制作方法，其特征在于，表面处理的清洗剂配制如下：硝酸为2％-30％，重铬酸钠为1％-10％，硝酸添加剂为1％-10％。
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