CN108134016A - 一种电池密封盖及其制造方法和电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池密封盖及其制造方法和电池，包括铝极柱，铝极柱通过玻璃介质封接不锈钢盖板，玻璃介质为高膨胀玻璃；玻璃介质穿过不锈钢盖板，铝极柱穿过玻璃介质；铝极柱包括伸入玻璃介质的第一段和设置在玻璃介质下方的第二段，且铝极柱第二段的截面面积大于第一段的截面面积。解决了现有电池盖组件正极极柱与盖板之间的有机绝缘密封介质的连接强度和密封性差，并且其耐腐蚀性差，易老化的问题；采用普通玻璃作为密封介质时，其加入电解液和混入水蒸气带来的化学反应造成电池失效的问题。
Description
技术领域
本发明属于锂电池密封技术领域；具体涉及一种电池密封盖，还涉及该密封盖的制造方法，还涉及一种具有上述密封盖的电池。
背景技术
由于日益紧迫的能源和环境保护压力，许多国家竞相开发绿色能源技术，其中锂电池和超级电容电池的发展最为迅速。锂电池和超级电容具有高的能量比，重量轻，寿命长，绿色环保等优点。
现有的锂电池盖帽内阻偏大，有机绝缘密封介质寿命短，密封性差，不耐高低温，容易泄露电解液。普通玻璃密封介质不能密封不锈钢和铝，并且普通玻璃加入到水蒸气混入电解质后产生的氢氟酸和电解质产生的链式化学反应，从而破坏密封，破坏电解液，减少电池寿命，降低电池和超级电容的容量。
发明内容
本发明提供了一种电池密封盖，解决了现有电池盖组件正极极柱与盖板之间的有机绝缘密封介质的连接强度和密封性差，并且其耐腐蚀性差，易老化的问题；采用普通玻璃作为密封介质时，其加入电解液和混入水蒸气带来的化学反应造成电池失效的问题。
本发明还提供了上述电池密封盖的制造方法，该方法实现了将不锈钢盖板和铝极柱之间通过玻璃介质进行密封，实现了电池密封盖的气密封和绝缘。
本发明还提供了具有上述电池密封盖的电池。
本发明的技术方案是：一种电池密封盖，包括铝极柱，铝极柱通过玻璃介质封接不锈钢盖板，玻璃介质为高膨胀玻璃；玻璃介质穿过不锈钢盖板，铝极柱穿过玻璃介质；铝极柱包括伸入玻璃介质的第一段和设置在玻璃介质下方的第二段，且铝极柱第二段的截面面积大于第一段的截面面积。
更进一步的，本发明的特点还在于：
其中玻璃介质包括封接在不锈钢盖板与铝极柱第一段之间的密封玻璃，还包括封接在不锈钢盖板与铝极柱第二段之间的承压玻璃。
其中不锈钢盖板上开有注液孔。
其中铝极柱第二段用于设置在电池内部。
本发明还提供了上述电池密封盖的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，将不锈钢盖板和铝极柱进行清洗，然后对不锈钢盖板和铝极柱进行氧化，得到氧化的不锈钢盖板和氧化的铝极柱；
步骤S2，将承压玻璃套在氧化的铝极柱上，具体的使承压玻璃套在氧化的铝极柱的第一段上，同时承压玻璃的下表面与氧化的铝极柱的第二段的上表面接触；
步骤S3，将氧化的不锈钢盖板套在氧化的铝极柱的第一段上，并且氧化的不锈钢盖板的下表面与承压玻璃的上表面接触，然后将密封玻璃插入不锈钢盖板与氧化的铝极柱的第一段之间的间隙内，得到装配零件；
步骤S4，将装配零件在气氛保护下加热至550-610℃，并且保温15-80min，完成密封玻璃和承压玻璃的熔融封接，得到熔融密封盖；
步骤S5，将熔融密封盖降温到280-350℃，并且保温20-40min，然后进行退火处理，冷却至室温后，得到电池密封盖。
更进一步的，本发明的特点还在于：
其中步骤S1中氧化的具体过程是，将不锈钢盖板加热至150-200℃，并且保温20-30min，得到氧化的不锈钢盖板铝极柱；将铝极柱在质量浓度为30-35％的硝酸中浸泡5-10min，然后水洗、烘干，得到氧化的铝极柱。
其中步骤S5中还包括对电池密封盖进行清洗和抛光。
本发明还提供了一种电池，该电池具有上述的电池密封盖。
更进一步的，本发明的特点还在于：
其中铝极柱第二段设置在电池内部，且铝极柱第二段上连接有正极极耳。
其中不锈钢盖板与电池外壳进行钎焊或激光焊接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：使用单一材料铝作为极柱，大大降低了锂电池和超级电容电池的内阻，并且减少了在极柱上进行焊接或者铆压的工序；铝极柱通过其第二段和第一段的结构提高了极柱与不锈钢盖板之间的气密性、封接强度和防爆能力；同时采用高膨胀玻璃，高膨胀玻璃不会与电池电解液和混入的水蒸气发生化学反应，避免了电池内会产生氢氟酸破坏电解液的问题。
更近一步的，玻璃介质分为两段，其中密封玻璃用于实现对不锈钢盖板和铝极柱之间的密封，承压玻璃用于实现铝极柱和不锈钢盖板对电池内部压力的承压。
更进一步的，注射孔方便了向电池内部注射电解液；由于铝极柱第二段的横截面积大，因此将其设置在电池内部，方便了正极极耳的焊接。
本发明的有益效果还在于：在制备该电池密封盖的过程中，为实现不锈钢盖板和铝极柱之间的封接，首先对不锈钢盖板和铝极柱进行氧化，使不锈钢盖板和铝极柱的表面易于粘接；然后按照铝极柱、承压玻璃、不锈钢盖板和密封玻璃的装配顺序进行安装；然后在高温环境下对承压玻璃和密封玻璃进行熔融封接，实现将不锈钢盖板和铝极柱与玻璃介质封接起来；然后通过退火处理，消除不同材料之间封接因为热膨胀系数差异过大而产生的内应力，保证密封盖封接的可靠性。
更进一步的，提供了不锈钢加热完成氧化的工序，以及铝极柱通过浓硝酸的浸泡完成铝极柱氧化的工序。
更进一步的，对电池密封盖进行清洗和抛光，除去电池密封盖上存在的氧化层，便于后续电池组装的钎焊或者激光焊接，完成电池密封盖的封接工艺。
本发明还提供了一种电池，该电池具有上述电池密封盖；由于该电池密封盖的密封效果好，且采用高膨胀玻璃达到了更好的防爆承压能力，并且该电池的电池盖的连接强度和密封性好，同时由于采用高膨胀玻璃，其耐腐蚀性高，并且不易老化。
更进一步的，由于铝极柱第二段的横截面积大，因此其设置在电池内部，方便了与正极极耳的连接。
附图说明
图1为本发明电池密封盖的结构示意图；
图2为本发明电池密封盖的俯视图；
图3为本发明电池密封盖的仰视图；
图4为本发明电池密封盖中承压玻璃的装配示意图；
图5为本发明电池密封盖中密封玻璃的装配示意图；
图6为本发明电池的结构示意图。
图中：1为不锈钢盖板；2为玻璃介质；2-1为密封玻璃；2-2为承压玻璃；3为铝极柱；4为注液孔；5为电池外壳；6为正极极耳；7为焊缝。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步说明。
本发明提供了一种电池密封盖，如图1所示，包括铝极柱3，铝极柱3包括第一段和第二段，其中铝极柱3第二段的横截面面积大于第一段的横截面面积；铝极柱3第一段的外部套有玻璃介质2，玻璃介质2为高膨胀玻璃；玻璃介质2的外部套有不锈钢盖板1；如图2-3所示，玻璃介质2包括密封玻璃2-1和承压玻璃2-2，其中密封玻璃2-1设置在不锈钢盖板1和铝极柱3第一段之间，承压玻璃2-2设置在不锈钢盖板1和铝极柱3第二段之间，且铝极柱3第二段设置在承压玻璃2-2的下方，即铝极柱3第二段的上表面与承压玻璃2-2的下表面接触，同时承压玻璃2-2的上表面与不锈钢盖板1的下表面接触。
其中不锈钢盖板1的中部设置有穿过密封玻璃2-1的通孔，及密封玻璃2-1的外周与该通孔匹配；密封玻璃2-1和承压玻璃2-2的中部开有用于穿过铝极柱3第一段的通孔，该通孔与铝极柱3第一段的外周相匹配。
如图1-3所示，铝极柱3第一段和第二段均为圆柱形，且第二段的直径大于第一段的直径，因此密封玻璃2-1和承压玻璃2-2中部的通孔为圆孔，其直径与铝极柱3第一段的直径相同，能够保证铝极柱3第一段插入密封玻璃2-1和承压玻璃2-2中部的通孔内；如图2所示，设置密封玻璃2-1的外周为圆形，相应的不锈钢盖板1中部的通孔为圆形，其直径与密封玻璃2-1的直径相同，保证密封玻璃2-1能够插入不锈钢盖板1的通孔内。
优选的，如图1-3所示，不锈钢盖板1上还开有注液孔4，注液孔4用于向电池内注入电解液。
优选的，高碰撞玻璃选用磷酸盐玻璃或铅玻璃。
本发明还提供了上述电池密封盖的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，将不锈钢盖板和铝极柱进行清洗，然后对不锈钢盖板和铝极柱进行氧化，得到氧化的不锈钢盖板和氧化的铝极柱；氧化的具体过程是，将不锈钢盖板加热至150-200℃，并且保温20-30min，得到氧化的不锈钢盖板铝极柱；将铝极柱在质量浓度为30-35％的硝酸中浸泡5-10min，然后水洗、烘干，得到氧化的铝极柱。
步骤S2，将承压玻璃套在氧化的铝极柱上，如图4所示，使承压玻璃套在氧化的铝极柱的第一段上，同时承压玻璃的下表面与氧化的铝极柱的第二段的上表面接触。
步骤S3，如图5所示，将氧化的不锈钢盖板套在氧化的铝极柱的第一段上，并且氧化的不锈钢盖板的下表面与承压玻璃的上表面接触，然后将密封玻璃插入不锈钢盖板与氧化的铝极柱的第一段之间的间隙内，得到装配零件。
步骤S4，将装配零件在气氛保护下加热至550-610℃，并且保温15-80min，完成密封玻璃和承压玻璃的熔融封接，得到熔融密封盖。
步骤S5，将熔融密封盖降温到280-350℃，并且保温20-40min，然后进行退火处理，冷却至室温后，得到电池密封盖；然后对电池密封盖进行清洗和抛光。
本发明制备电池密封盖的具体实施例为：
实施例1
通过磷酸盐玻璃作为玻璃介质制备该电池密封盖，具体过程如下：
步骤S1，将不锈钢盖板和铝极柱进行清洗，然后对不锈钢盖板和铝极柱进行氧化，得到氧化的不锈钢盖板和氧化的铝极柱；氧化的具体过程是，将不锈钢盖板加热至150℃，并且保温20min，得到氧化的不锈钢盖板铝极柱；将铝极柱在质量浓度为30％的硝酸中浸泡5min，然后水洗、烘干，得到氧化的铝极柱。
步骤S2，采用磷酸盐玻璃制备得到承压玻璃和密封玻璃，将承压玻璃套在氧化的铝极柱上，如图4所示，使承压玻璃套在氧化的铝极柱的第一段上，同时承压玻璃的下表面与氧化的铝极柱的第二段的上表面接触。
步骤S3，如图5所示，将氧化的不锈钢盖板套在氧化的铝极柱的第一段上，并且氧化的不锈钢盖板的下表面与承压玻璃的上表面接触，然后将密封玻璃插入不锈钢盖板与氧化的铝极柱的第一段之间的间隙内，得到装配零件。
步骤S4，将装配零件在气氛保护下加热至550℃，并且保温15min，完成密封玻璃和承压玻璃的熔融封接，得到熔融密封盖。
步骤S5，将熔融密封盖降温到280℃，并且保温20min，然后进行退火处理，冷却至室温后，得到电池密封盖；然后对电池密封盖进行清洗和抛光。
实施例2
通过铅玻璃作为玻璃介质制备该电池密封盖，具体过程如下：
步骤S1，将不锈钢盖板和铝极柱进行清洗，然后对不锈钢盖板和铝极柱进行氧化，得到氧化的不锈钢盖板和氧化的铝极柱；氧化的具体过程是，将不锈钢盖板加热至180℃，并且保温25min，得到氧化的不锈钢盖板铝极柱；将铝极柱在质量浓度为32％的硝酸中浸泡8min，然后水洗、烘干，得到氧化的铝极柱。
步骤S2，采用铅玻璃制备得到承压玻璃和密封玻璃，将承压玻璃套在氧化的铝极柱上，如图4所示，使承压玻璃套在氧化的铝极柱的第一段上，同时承压玻璃的下表面与氧化的铝极柱的第二段的上表面接触。
步骤S3，如图5所示，将氧化的不锈钢盖板套在氧化的铝极柱的第一段上，并且氧化的不锈钢盖板的下表面与承压玻璃的上表面接触，然后将密封玻璃插入不锈钢盖板与氧化的铝极柱的第一段之间的间隙内，得到装配零件。
步骤S4，将装配零件在气氛保护下加热至580℃，并且保温60min，完成密封玻璃和承压玻璃的熔融封接，得到熔融密封盖。
步骤S5，将熔融密封盖降温到300℃，并且保温30min，然后进行退火处理，冷却至室温后，得到电池密封盖；然后对电池密封盖进行清洗和抛光。
实施例3
通过铅玻璃作为玻璃介质制备该电池密封盖，具体过程如下：
步骤S1，将不锈钢盖板和铝极柱进行清洗，然后对不锈钢盖板和铝极柱进行氧化，得到氧化的不锈钢盖板和氧化的铝极柱；氧化的具体过程是，将不锈钢盖板加热至200℃，并且保温30min，得到氧化的不锈钢盖板铝极柱；将铝极柱在质量浓度为35％的硝酸中浸泡10min，然后水洗、烘干，得到氧化的铝极柱。
步骤S2，采用铅玻璃制备得到承压玻璃和密封玻璃，将承压玻璃套在氧化的铝极柱上，如图4所示，使承压玻璃套在氧化的铝极柱的第一段上，同时承压玻璃的下表面与氧化的铝极柱的第二段的上表面接触。
步骤S3，如图5所示，将氧化的不锈钢盖板套在氧化的铝极柱的第一段上，并且氧化的不锈钢盖板的下表面与承压玻璃的上表面接触，然后将密封玻璃插入不锈钢盖板与氧化的铝极柱的第一段之间的间隙内，得到装配零件。
步骤S4，将装配零件在气氛保护下加热至610℃，并且保温80min，完成密封玻璃和承压玻璃的熔融封接，得到熔融密封盖。
步骤S5，将熔融密封盖降温到350℃，并且保温40min，然后进行退火处理，冷却至室温后，得到电池密封盖；然后对电池密封盖进行清洗和抛光。
本发明还提供了一种电池，如图6所示，该电池采用上述电池密封盖进行密封，其中铝极柱3的第二段设置在电池内部，且第二段的端面上通过焊接等方式连接正极极耳6；不锈钢盖板1与电池外壳5通过钎焊或者激光焊接连接并且形成焊缝7，
本发明所述的电池为锂电池或超级电容电池。
Claims (10)
1.一种电池密封盖，其特征在于，包括铝极柱(3)，铝极柱(3)通过玻璃介质(2)封接不锈钢盖板(1)，其中玻璃介质(2)为高膨胀玻璃；
所述玻璃介质(2)穿过不锈钢盖板(1)，铝极柱(3)穿过玻璃介质(2)；
所述铝极柱(3)包括伸入玻璃介质(2)的第一段和设置在玻璃介质(2)下方的第二段，且铝极柱(3)第二段的截面面积大于第一段的截面面积。
2.根据权利要求1所述的电池密封盖，其特征在于，所述玻璃介质(2)包括封接在不锈钢盖板(1)与铝极柱(3)第一段之间的密封玻璃(2-1)，还包括封接在不锈钢盖板(1)与铝极柱(3)第二段之间的承压玻璃(2-2)。
3.根据权利要求1所述的电池密封盖，其特征在于，所述不锈钢盖板(1)上开有注液孔(4)。
4.根据权利要求1所述的电池密封盖，其特征在于，所述铝极柱(3)第二段用于设置在电池内部。
5.一种如权利要求1所述的电池密封盖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，将不锈钢盖板和铝极柱进行清洗，然后对不锈钢盖板和铝极柱进行氧化，得到氧化的不锈钢盖板和氧化的铝极柱；
步骤S2，将承压玻璃套在氧化的铝极柱上，具体的使承压玻璃套在氧化的铝极柱的第一段上，同时承压玻璃的下表面与氧化的铝极柱的第二段的上表面接触；
步骤S3，将氧化的不锈钢盖板套在氧化的铝极柱的第一段上，并且氧化的不锈钢盖板的下表面与承压玻璃的上表面接触，然后将密封玻璃插入不锈钢盖板与氧化的铝极柱的第一段之间的间隙内，得到装配零件；
步骤S4，将装配零件在气氛保护下加热至550-610℃，并且保温15-80min，完成密封玻璃和承压玻璃的熔融封接，得到熔融密封盖；
步骤S5，将熔融密封盖降温到280-350℃，并且保温20-40min，然后进行退火处理，冷却至室温后，得到电池密封盖。
6.根据权利要求5所述的电池密封盖的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中氧化的具体过程是，将不锈钢盖板加热至150-200℃，并且保温20-30min，得到氧化的不锈钢盖板铝极柱；将铝极柱在质量浓度为30-35％的硝酸中浸泡5-10min，然后水洗、烘干，得到氧化的铝极柱。
7.根据权利要求5所述的电池密封盖的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中还包括对电池密封盖进行清洗和抛光。
8.一种电池，其特征在于，该电池具有如权利要求1所述的电池密封盖。
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述铝极柱(3)第二段设置在电池内部，且铝极柱(3)第二段上连接有正极极耳(6)。
10.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述不锈钢盖板(1)与电池外壳(5)进行钎焊或激光焊接。
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2017
- 2017-12-12 CN CN201711322646.1A patent/CN108134016A/zh active Pending
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