CN106450068B - 一种动力电池极柱陶瓷密封装置及密封实现方法 - Google Patents

一种动力电池极柱陶瓷密封装置及密封实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种动力电池极柱陶瓷密封装置及密封实现方法，所述装置包括：用于与动力电池壳体配合对内部的电池芯形成整体密封的盖板；用于将动力电池盖板安装到动力电池壳体上的极柱；用于将所述极柱和盖板进行定位和密封的第一陶瓷件；与所述盖板连接，放置于所述盖板和用于锁紧所述极柱的螺母之间，用于将所述极柱和盖板进行定位和密封的第二陶瓷件；所述盖板上插装有极柱，盖板和极柱之间、盖板和螺母之间通过陶瓷件进行定位、绝缘。本发明中极柱通过陶瓷件的通孔和盖板连接在一起，通过特殊陶瓷胶粘连在一起，从而实现动力电池密封，结构简单新颖、产品环保、性能可靠、密封效果好。

Description

一种动力电池极柱陶瓷密封装置及密封实现方法
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及的是一种动力电池极柱陶瓷密封装置及密封实现方法。
背景技术
随着环境污染问题的日益突出，低碳经济已经成为未来经济发展的主流。动力电池一般是指锂离子电池，锂离子电池是20世纪开发成功的一种新型电池，因其具有比能量高、放电电压稳定、没有记忆效应、绿色环保等优点，近年来已广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等，以代替传统电池。目前，容量大于3Ah的锂离子动力电池已在电动代步车、电动自行车、UPS电源和便携式电动工具中应用，还有望成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，而且在人造卫星、航空航天和储能方面具有广阔的前景。
通常，电池盖板装置与壳体配合对内部的电池芯形成整体密封，盖板装置一般包括：盖板、与所述盖板连接的正、负极端子和安全阀等。最初的动力电池为圆柱形，其盖板装置采取单铆钉结构，所述铆钉结构包含铆钉及相应的胶垫及密封胶；其中，固定于盖板上的铆钉直接作为正(负)极端子，而铆钉与电池壳体内部的卷芯正(负)极极耳相连。由于电池芯在圆柱形的壳体内组合排列比较浪费空间，所以进一步改进为方形动力电池。方形的锂离子动力电池的壳体为长方体形，其盖板装置采用双螺柱结构，该结构将螺柱作为电池的正、负极端子，螺柱结构的优势非常明显，多个电池串并联时，外部连接不必采用焊接的方式，只需用螺母固定金属连接片与螺柱即可实现，简便易行，能够避免点焊连接的虚焊问题。
混合动力电池和电动汽车作为新能源汽车的代表，逐渐得到了消费者的认可。动力电池是新能源电池的重要组成部分，是新能源汽车的发展方向，因而动力电池的安全性能尤为重要。动力电池的密封性是影响电池安全性能和耐用性能的重要因素之一，防渗防漏一直是动力电池的技术难题。
陶瓷是各类动力电池常用的配件，有着极为重要的作用。在市场上目前应用的各类动力电池顶盖中，其作用主要是定位、绝缘。
现有动力电池中的陶瓷部分的密封方式绝大部分采用有机材料密封圈(如聚乙烯、氟橡胶、PFA等有机材质)，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。
另外，动力电池采用塑胶件进行密封和绝缘，但是采用塑胶件作为密封件具有以下缺陷：
1.塑胶件长时间接触电解液会被腐蚀，其密封性和耐老化性大大降低，导致塑胶件老化、密封失效，造成电池内部漏液；
2.当电池工作环境的温度波动较大时，塑胶件收缩变化比较大，使密封效果大大降低；
3.电池在剧烈震动环境中，塑胶件的密封效果无法保证。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种动力电池极柱陶瓷密封装置及密封实现方法，本发明中极柱通过陶瓷件的通孔和盖板连接在一起，通过特殊陶瓷胶粘连在一起，最后用螺母固定，从而实现动力电池密封，结构简单新颖、产品环保、性能可靠、密封效果好。
本发明的技术方案如下：
一种动力电池极柱陶瓷密封装置，其中，所述动力电池极柱陶瓷密封装置包括：
用于与动力电池壳体配合对内部的电池芯形成整体密封的盖板；
与所述盖板连接，用于将动力电池盖板安装到动力电池壳体上的极柱；
与所述极柱和盖板连接，放置于所述极柱和盖板中间，用于将所述极柱和盖板进行定位和密封的第一陶瓷件；
与所述盖板连接，放置于所述盖板和用于锁紧所述极柱的螺母之间，用于将所述极柱和盖板进行定位和密封的第二陶瓷件；
所述盖板上插装有极柱，所述极柱与盖板之间固定有第一陶瓷件，所述第一陶瓷件密封在所述极柱与盖板之间；所述盖板与螺母之间固定有第二陶瓷件，所述第二陶瓷件密封在所述盖板与螺母之间。
优选地，所述动力电池极柱陶瓷密封装置，其中，所述第一陶瓷件和第二陶瓷件中心分别设置有用于所述极柱安装时通过的第一中心通孔和第二中心通孔，所述第一中心通孔和第二中心通孔为圆柱形。
优选地，所述动力电池极柱陶瓷密封装置，其中，所述盖板中心设置有用于安装到所述极柱和所述第一陶瓷件上方的通孔，所述通孔的直径大于所述第一中心通孔的直径等于第二中心通孔的直径。
优选地，所述动力电池极柱陶瓷密封装置，其中，所述第一陶瓷件为二级台阶形状。
优选地，所述动力电池极柱陶瓷密封装置，其中，所述极柱通过所述第一陶瓷件和第二陶瓷件的通孔和盖板连接，接触部位使用用于将陶瓷件粘贴到设备基材表面对设备基材进行耐磨防护的陶瓷胶进行粘接。
优选地，所述动力电池极柱陶瓷密封装置，其中，所述盖板左右对称安装有两个极柱，两个极柱设置为两种不同的颜色。
优选地，所述动力电池极柱陶瓷密封装置，其中，所述极柱为“T”字形。
优选地，所述动力电池极柱陶瓷密封装置，其中，所述第一陶瓷件和第二陶瓷件的材质为氧化铝、氧化锆、氧化硅或氧化氮中的一种或至少两种的混合。
一种动力电池极柱陶瓷密封实现方法，其中，所述方法包括：
步骤A：通过极柱穿过第一陶瓷件的第一中心通孔放置在所述极柱的上方；
步骤B：将用于与动力电池壳体配合的盖板通过所述盖板的通孔放置在第一陶瓷件上方；
步骤C：将第二陶瓷件通过第二中心通孔贴合在所述盖板上方，所述盖板的通孔的内壁以及所述第二陶瓷件的第二中心通孔的内壁和所述第一陶瓷件的第二级台阶的外壁相接触；
步骤D：通过陶瓷胶将所述盖板的通孔的内壁以及所述第二陶瓷件的第二中心通孔的内壁和所述第一陶瓷件的第二级台阶的外壁相接触的部位进行粘接；
步骤E：在陶瓷胶凝固之后，通过螺母将所述极柱进行锁紧。
优选地，所述动力电池极柱陶瓷密封实现方法，其中，所述极柱通过所述第一陶瓷件和第二陶瓷件的通孔和盖板连接，接触部位使用用于将陶瓷件粘贴到设备基材表面对设备基材进行耐磨防护的陶瓷胶进行粘接，通过烧结冷却形成陶瓷密封层，用于密封和绝缘。
有益效果：本发明提出了一种动力电池极柱陶瓷密封装置及密封实现方法，所述装置包括：用于与动力电池壳体配合对内部的电池芯形成整体密封的盖板；用于将动力电池盖板安装到动力电池壳体上的极柱；放置于所述极柱和盖板中间，用于将所述极柱和盖板进行定位和密封的第一陶瓷件；与所述盖板连接，放置于所述盖板和用于锁紧所述极柱的螺母之间，用于将所述极柱和盖板进行定位和密封的第二陶瓷件；所述盖板上插装有极柱，所述极柱与盖板之间固定有第一陶瓷件，所述第一陶瓷件密封在所述极柱与盖板之间；所述盖板与螺母之间固定有第二陶瓷件，所述第二陶瓷件密封在所述盖板与螺母之间。本发明中极柱通过陶瓷件的通孔和盖板连接在一起，通过特殊陶瓷胶粘连在一起，从而实现动力电池密封，结构简单新颖、产品环保、性能可靠、密封效果好。
由于极柱与盖板之间通过陶瓷件密封，因而具有良好的耐高温、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是本发明动力电池极柱陶瓷密封装置结构示意图。
图2是本发明动力电池极柱陶瓷密封装置中第一陶瓷件结构示意图。
图3是本发明动力电池极柱陶瓷密封装置中第一陶瓷件剖视图。
图4是本发明动力电池极柱陶瓷密封装置中第二陶瓷件结构示意图。
图5是本发明动力电池极柱陶瓷密封装置中陶瓷胶分布结构示意图。
图6是本发明动力电池极柱陶瓷密封装置中极柱安装结构示意图。
图7是本发明动力电池极柱陶瓷密封实现方法较佳实施例流程图。
具体实施方式
本发明提供一种动力电池极柱陶瓷密封装置及密封实现方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。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。
如图1所示，本发明提供了一种动力电池极柱陶瓷密封装置，其特征在于，所述动力电池极柱陶瓷密封装置包括：
用于与动力电池壳体配合对内部的电池芯形成整体密封的盖板20；
与所述盖板20连接，用于将动力电池盖板安装到动力电池壳体上的极柱10；
与所述极柱10和盖板20连接，放置于所述极柱10和盖板20中间，用于将所述极柱10和盖板20进行定位和密封的第一陶瓷件30；
与所述盖板20连接，放置于所述盖板20和用于锁紧所述极柱10的螺母50之间，用于将所述极柱10和盖板20进行定位和密封的第二陶瓷件40；
所述盖板20上插装有极柱10，所述极柱10与盖板20之间固定有第一陶瓷件30，所述第一陶瓷件30密封在所述极柱10与盖板20之间；所述盖板20与螺母50之间固定有第二陶瓷件40，所述第二陶瓷件40密封在所述盖板20与螺母50之间。
如图2、图3以及图4所示，所述第一陶瓷件30和第二陶瓷件40中心分别设置有用于所述极柱安装时通过的第一中心通孔33和第二中心通孔41，所述第一中心通孔33和第二中心通孔41为圆柱形。
所述盖板20中心设置有用于安装到所述极柱10和所述第一陶瓷件30上方的通孔，所述通孔的直径大于所述第一中心通孔33的直径等于第二中心通孔41的直径。所述第一中心通孔33的设置是为了便于所述极柱10的插入，当所述极柱10插入到所述第一陶瓷件30的第一中心通孔33后，将所述盖板20套设在所述第一陶瓷件30上方，所以所述盖板20的通孔直径等于或者略大于第二中心通孔41的直径，而且所述第一陶瓷件30的第一中心通孔33的直径小于所述第二陶瓷件40的第二中心通孔41的直径。
如图2所示，所述第一陶瓷件30为二级台阶形状，所述第一陶瓷件30包括第一级台阶31和第二级台阶32，所述第二级台阶32相当于在第一级台阶31上方的一个凸台，如图3所示，所述第一中心通孔33的直径等于所述凸台的内径。
如图4所示，所述第二陶瓷件40中心开设有第二中心通孔41，在所述盖板20安装在所述第一陶瓷件30之后，所述第二陶瓷件40安装在所述盖板20上方，刚好与所述第一陶瓷件30的第二级台阶32上方齐平。所述第二陶瓷件40的高度等于第一陶瓷件30的第一级台阶31的高度。
如图5所示，所述极柱10通过所述第一陶瓷件30和第二陶瓷件40的通孔和盖板20连接，当安装好两个陶瓷件以后，接触部位必定会有一定的空隙，所以接触部位使用用于将陶瓷件粘贴到设备基材表面对设备基材进行耐磨防护的陶瓷胶进行粘接，进行陶瓷胶进行粘接的部位为陶瓷胶粘接处60，即图5中椭圆形标示的区域。
在极柱与盖板、陶瓷件接触的部位之间灌注陶瓷胶，通过烧结冷却形成陶瓷密封层，使得电池盖板与极柱通过陶瓷密封层形成一个整体结构。因此动力电池在剧烈震动情况下，也能保证了良好的密封效果，同时也减少了组装程序，提高了加工效率，降低了成本。
如图6所示，所述盖板20左右对称安装有两个极柱10，两个极柱10设置为两种不同的颜色，用于区分正电极和负电极，避免使用者弄错，从而提高电池的使用安全性。所述极柱10为“T”字形。
陶瓷件为陶瓷制得，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，所述第一陶瓷件30和第二陶瓷件40的材质为氧化铝、氧化锆、氧化硅或氧化氮中的一种或至少两种的混合。
进一步地，基于上述所述为一种动力电池极柱陶瓷密封装置，本发明实施例还提供了一种动力电池极柱陶瓷密封实现方法，进一步的进行解释说明，如图7所示，为本发明的动力电池极柱陶瓷密封实现方法的流程图，该方法包括如下步骤：
S100，通过极柱穿过第一陶瓷件的第一中心通孔放置在所述极柱的上方。
所述极柱传入第一陶瓷件，极柱所在竖直方向的直径等于或者略小于第一陶瓷件的第一中心通孔的直径，所以极柱才能很方便的穿过第一中心通孔，或者通过将第一陶瓷件直接放置于(套设)所述极柱上方，无论通过何种方式都可以完成第一陶瓷件和极柱的安装。
S200，将用于与动力电池壳体配合的盖板通过所述盖板的通孔放置在第一陶瓷件上方。
当第一陶瓷件和极柱完成安装之后，接下来就是将所述盖板安装在所述第一陶瓷件的上方，所述盖板开始有通孔，很明显，所述通孔的直径大于第一中心通孔的直径，等于或略大于第一陶瓷件的第二级台阶的外径，同样也是为了便于将盖板安装到第一陶瓷件上方。
S300，将第二陶瓷件通过第二中心通孔贴合在所述盖板上方，所述盖板的通孔的内壁以及所述第二陶瓷件的第二中心通孔的内壁和所述第一陶瓷件的第二级台阶的外壁相接触。
当盖板和第一陶瓷件完成安装之后，将第二陶瓷件通过第二中心通孔贴合在所述盖板上方，第二中心通孔的直径等于或者略大于第一陶瓷件的第二节台阶的外径，第二陶瓷件的高度等于第一陶瓷件的第一级台阶的高度，当第二陶瓷件安装完成后，恰好将第一陶瓷件超出盖板的第一陶瓷件的第二级台阶凸出的部位盖住，所述第二陶瓷件就相当于第一陶瓷件的第一级台阶，所述盖板的通孔的内壁以及所述第二陶瓷件的第二中心通孔的内壁和所述第一陶瓷件的第二级台阶的外壁相接触，并且接触的部位由于直径的不同或者误差必然存在一定的空隙。
S400，通过陶瓷胶将所述盖板的通孔的内壁以及所述第二陶瓷件的第二中心通孔的内壁和所述第一陶瓷件的第二级台阶的外壁相接触的部位进行粘接。
当第二陶瓷件和盖板完成安装以后，由于所述盖板的通孔的内壁以及所述第二陶瓷件的第二中心通孔的内壁和所述第一陶瓷件的第二级台阶的外壁相接触，并且接触的部位由于直径的不同或者误差必然存在一定的空隙，那么为了保证密封的效果，使用用于将陶瓷件粘贴到设备基材表面对设备基材进行耐磨防护的陶瓷胶对接触部位(空隙)进行粘接，防止出现空隙而无法密封。
S500，在陶瓷胶凝固之后，通过螺母将所述极柱进行锁紧。
当陶瓷胶粘接完成后，通过烧结冷却形成陶瓷密封层，然后通过螺母将所述极柱进行锁紧，使得电池盖板与极柱通过陶瓷密封层形成一个整体结构，达到完全密封的效果。
所述极柱通过所述第一陶瓷件和第二陶瓷件的通孔和盖板连接，接触部位使用陶瓷胶进行粘接，通过烧结冷却形成陶瓷密封层，用于密封和绝缘。
在上述实施例的动力电池极柱陶瓷密封装置结构中，在前面技术方案的基础上具体还可以是，陶瓷密封层沿盖板表面以极柱为中心向外延伸，形成环形隔离层。这样可以进一步加强电池盖板的密封、防漏防渗的效果。
综上所述，本发明公开了一种动力电池极柱陶瓷密封装置及密封实现方法，所述装置包括：用于与动力电池壳体配合对内部的电池芯形成整体密封的盖板；用于将动力电池盖板安装到动力电池壳体上的极柱；放置于所述极柱和盖板中间，用于将所述极柱和盖板进行定位和密封的第一陶瓷件；与所述盖板连接，放置于所述盖板和用于锁紧所述极柱的螺母之间，用于将所述极柱和盖板进行定位和密封的第二陶瓷件；所述盖板上插装有极柱，所述极柱与盖板之间固定有第一陶瓷件，所述第一陶瓷件密封在所述极柱与盖板之间；所述盖板与螺母之间固定有第二陶瓷件，所述第二陶瓷件密封在所述盖板与螺母之间。本发明中极柱通过陶瓷件的通孔和盖板连接在一起，通过特殊陶瓷胶粘连在一起，从而实现动力电池密封，结构简单新颖、产品环保、性能可靠、密封效果好。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种动力电池极柱陶瓷密封装置，其特征在于，所述动力电池极柱陶瓷密封装置包括：
用于与动力电池壳体配合对内部的电池芯形成整体密封的盖板；
与所述盖板连接，用于将动力电池盖板安装到动力电池壳体上的极柱；
与所述极柱和盖板连接，放置于所述极柱和盖板中间，用于将所述极柱和盖板进行定位和密封的第一陶瓷件；
与所述盖板连接，放置于所述盖板和用于锁紧所述极柱的螺母之间，用于将所述极柱和盖板进行定位和密封的第二陶瓷件；
所述盖板上插装有极柱，所述极柱与盖板之间固定有第一陶瓷件，所述第一陶瓷件密封在所述极柱与盖板之间；所述盖板与螺母之间固定有第二陶瓷件，所述第二陶瓷件密封在所述盖板与螺母之间；
所述第一陶瓷件和第二陶瓷件中心分别设置有用于所述极柱安装时通过的第一中心通孔和第二中心通孔，所述第一中心通孔和第二中心通孔为圆柱形；
所述盖板中心设置有用于安装到所述极柱和所述第一陶瓷件上方的通孔，所述通孔的直径大于所述第一中心通孔的直径，且等于第二中心通孔的直径；
所述第一陶瓷件包括第一级台阶和第二级台阶，所述第一陶瓷件为二级台阶形状；
所述极柱通过所述第一陶瓷件和第二陶瓷件的通孔和盖板连接，所述盖板的通孔的内壁以及所述第二陶瓷件的第二中心通孔的内壁和所述第一陶瓷件的第二级台阶的外壁相接触，接触部位使用用于将陶瓷件粘贴到设备基材表面对设备基材进行耐磨防护的陶瓷胶进行粘接，所述陶瓷胶进行粘接的部位为陶瓷胶粘接处，在所述极柱与盖板、陶瓷件接触的部位之间灌注陶瓷胶，所述陶瓷胶通过烧结冷却形成陶瓷密封层，所述电池盖板与极柱通过陶瓷密封层形成一个整体结构。
2.根据权利要求1所述动力电池极柱陶瓷密封装置，其特征在于，所述盖板左右对称安装有两个极柱，两个极柱设置为两种不同的颜色。
3.根据权利要求1所述动力电池极柱陶瓷密封装置，其特征在于，所述极柱为“T”字形。
4.根据权利要求1所述动力电池极柱陶瓷密封装置，其特征在于，所述第一陶瓷件和第二陶瓷件的材质为氧化铝、氧化锆或氧化硅中的一种或至少两种的混合。
5.一种动力电池极柱陶瓷密封实现方法，所述方法应用于权利要求1所述动力电池极柱陶瓷密封装置，其特征在于，所述方法包括：
步骤A：通过极柱穿过第一陶瓷件的第一中心通孔放置在所述极柱的上方；
步骤B：将用于与动力电池壳体配合的盖板通过所述盖板的通孔放置在第一陶瓷件上方；
步骤C：将第二陶瓷件通过第二中心通孔贴合在所述盖板上方，所述盖板的通孔的内壁以及所述第二陶瓷件的第二中心通孔的内壁和所述第一陶瓷件的第二级台阶的外壁相接触；
步骤D：通过陶瓷胶将所述盖板的通孔的内壁以及所述第二陶瓷件的第二中心通孔的内壁和所述第一陶瓷件的第二级台阶的外壁相接触的部位进行粘接；
步骤E：在陶瓷胶凝固之后，通过螺母将所述极柱进行锁紧。
6.根据权利要求5所述的动力电池极柱陶瓷密封实现方法，其特征在于，所述极柱通过所述第一陶瓷件和第二陶瓷件的通孔和盖板连接，接触部位使用用于将陶瓷件粘贴到设备基材表面对设备基材进行耐磨防护的陶瓷胶进行粘接，通过烧结冷却形成陶瓷密封层，用于密封和绝缘。
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