CN111916586A - 一种电池盖及其制作方法、电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池盖及其制作方法、电池。电池盖包括：金属盖板，其为环形，用于与电池的负极耳连接作为电池的负极；钼芯柱，其设于金属盖板的中心处且其材质为钼，用于与电池的正极耳连接作为电池的正极；绝缘玻璃，其设于金属盖板与钼芯柱之间，用于将金属盖板与钼芯柱绝缘，绝缘玻璃为耐HF酸的玻璃材料制成；金属盖板、钼芯柱及绝缘玻璃采用烧结工艺制成电池盖。本发明的电池盖采用耐HF酸的玻璃材料作为绝缘玻璃，避免了电池中形成的HF酸腐蚀绝缘玻璃；采用钼芯柱作为电池的中心柱，钼的膨胀系数较低，有利于金属盖板与绝缘玻璃封接；且采用绝缘玻璃烧结在金属盖板和钼芯柱之间的工艺可以提升电池盖的密封性，防止漏液。

Description

一种电池盖及其制作方法、电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池盖及其制作方法、电池。
背景技术
一般的，锂可充电池或电容包括壳体和盖体，盖体盖合在壳体上实现密封，盖体包括中心柱、塑胶绝缘件和金属盖板，中心柱、塑胶绝缘件和金属盖板由内到外依次设置，使得塑胶绝缘件在中心柱和金属盖板之间实现绝缘，金属盖板包裹塑料密封加压而成形。由于锂可充电池或电容的电解液中盐的成份均为含氟的锂盐，在微量水份的作用下，会形成HF酸(HydroFluoric Acid，氢氟酸，是氟化氢气体的水溶液)，HF酸是玻璃的天敌，会导致玻璃被腐蚀。
另外，上述密封方式在极端高低温时会由于塑料与金属的热膨胀系数不一，造成电解液泄露，电解液的减少导致电池或电容的寿命缩短。因此，上述密封方式导致电池或电容的适应环境能力差，只能在-10℃-45℃之间工作，无法适应更宽广的温度如-40℃-85℃下工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能避免绝缘玻璃被腐蚀以及能避免漏液的电池盖。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种电池盖，包括：
金属盖板，其为环形，用于与电池的负极耳连接作为所述电池的负极；
钼芯柱，其设于所述金属盖板的中心处且其材质为钼，用于与所述电池的正极耳连接作为所述电池的正极；
绝缘玻璃，其设于所述金属盖板与所述钼芯柱之间，用于将所述金属盖板与所述钼芯柱绝缘，所述绝缘玻璃为耐HF酸的玻璃材料制成；
其中，所述金属盖板、所述钼芯柱及所述绝缘玻璃采用烧结工艺制成所述电池盖。
可选的，所述钼芯柱与所述电池的正极耳连接的一端设置有凸头，以增大所述钼芯柱与所述正极耳焊接的面积。
可选的，所述绝缘玻璃的材料成分包括Si、B、AL、碱金属元素中的一种或多种。
可选的，所述金属盖板的材质为不锈钢。
本发明还提供一种制作如上所述电池盖的制作方法，包括如下步骤：
A、用耐HF酸的玻璃材料制作成环形的绝缘玻璃；
B、冲压出环形的金属盖板，环形的金属盖板能套设在绝缘玻璃外围；
C、将金属盖板、绝缘玻璃以及钼芯柱安装于夹具中，钼芯柱置于绝缘玻璃的中心孔中，金属盖板套设在绝缘玻璃外围，将组装好的金属盖板、绝缘玻璃以及钼芯柱置于封接炉中进行融封烧结，形成电池盖。
可选的，所述步骤A具体包括：
将耐HF酸的玻璃材料研磨成粉末，经过球磨、制浆、造粒、冷压制作成环形的绝缘玻璃。
可选的，所述步骤C中的所述夹具为石墨碳夹具。
本发明还提供一种电池，包括如上所述的电池盖，还包括：
电池壳体，所述电池壳体具有开口，所述开口用于向所述电池壳体内注液；所述电池盖用于在完成注液后密封盖设在所述开口处；
电芯，置于所述电池壳体内，其包括正极耳和负极耳，所述正极耳与所述钼芯柱焊接，以使所述钼芯柱作为所述电池的正极；所述负极耳与所述电池壳体连接，所述电池壳体与所述金属盖板焊接，以使所述金属盖板作为所述电池的负极。
可选的，所述钼芯柱与所述正极耳通过电磁脉冲焊焊接。
可选的，所述开口处设置有挡边及焊接面，所述焊接面位于所述挡边的外围，所述金属盖板焊接在所述焊接面上。
本发明的有益之处在于：电池盖采用耐HF酸的玻璃材料作为绝缘玻璃，避免了电池中形成的HF酸腐蚀绝缘玻璃导致漏液；采用钼芯柱作为电池的中心柱，钼的膨胀系数较低，有利于金属盖板与绝缘玻璃封接；且采用绝缘玻璃烧结在金属盖板和钼芯柱之间的工艺可以提升电池盖的密封性，防止漏液。
附图说明
图1是本发明电池盖实施例的立体结构示意图；
图2是本发明图1所示结构的分解结构示意图；
图3是本发明电池盖另一实施例的立体结构示意图；
图4是本发明电池盖的制作方法实施例的流程框图；
图5是本发明电池的立体结构示意图；
图6是本发明图5所示结构的第一分解状态的结构示意图；
图7是本发明图5所示结构的第二分解状态的结构示意图；
图8是本发明图6所示结构的截面的结构示意图。
图中：
10、电池盖；11、金属盖板；12、钼芯柱；13、绝缘玻璃；14、封接孔；15、凸头；
20、电池壳体；21、开口；22、挡边；23、焊接面。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
本发明提供了一种电池盖，可以理解的是，电池盖也可以用作电容盖，装配到电容器上，在此不作限制。如图1和图2所示，电池盖10包括金属盖板11、钼芯柱12和绝缘玻璃13，金属盖板11大致环形，环形中间设置有封接孔14，金属盖板11用于与电池的负极耳连接使金属盖板11作为电池的负极。钼芯柱12设定在金属盖板11的中心处，且钼芯柱12的材质为钼，钼芯柱12用于与电池的正极耳连接，以使钼芯柱12作为电池的正极。绝缘玻璃13设置在金属盖板11与钼芯柱12之间，用于将金属盖板11与钼芯柱12绝缘，绝缘玻璃13为耐HF酸的玻璃材料制成。绝缘玻璃13采用耐HF酸的玻璃材料制成使得绝缘玻璃13可以耐HF酸腐蚀，避免在电池使用过程中电解液中的锂盐与水分作用形成的HF酸腐蚀绝缘玻璃13。
金属盖板11、钼芯柱12和绝缘玻璃13采用烧结工艺制成电池盖10，相对于背景技术中提出的在金属盖板11和中心柱之间采用塑胶绝缘的方式，本发明可提升电池盖10的密封性能，因为采用绝缘玻璃13烧结在金属盖板11和钼芯柱12之间的工艺可以使电池盖10具有较高的密封性，防止漏液，不会发生由于塑胶和金属的热膨胀系数不一，造成电解液泄露的问题，本发明的电池盖10可避免电解液泄露，延长电池的使用寿命。
另外，钼芯柱12的材质为钼，钼的膨胀系数较低，有利于金属盖板11与绝缘玻璃13封接。并且，因为钼的导电性高，有利于电容器的充放电性能的提高，并且金属钼的耐腐蚀性很好，特别是耐HF酸腐蚀的性能优越，所以选用金属钼作为电池的中心柱可以耐HF酸腐蚀。当然中心柱也不仅限于选用钼柱，其它与钼具有同等效果的材料均可以。
本发明通过防腐的绝缘玻璃13及钼芯柱12与金属盖板11烧结制成电池盖10，或者是电容盖，用此电池盖10或电容盖制作出来的锂可充电池或电容能完全实现宽温-40℃-85℃的应用要求，极端温度达150℃，整个电池或电容均不会发生漏液，在经过长达10年甚至20年的使用过程中这种电池或电容内部的电解液均不会发生差减少或微漏，确保电池或电容的内部稳定性和安全性。
绝缘玻璃13的材料为耐HF酸的玻璃材料，此耐HF酸的玻璃材料成分中包括Si、B、AL、碱金属元素中的一种或多种。这种耐HF酸的玻璃材料主要通过调整玻璃粉中的Si、B、AL、碱金属元素的配比，在融制过程中实现更多稳定的四面体网络结构，加强玻璃的物理、化学稳定性，从而提高玻璃抗HF腐蚀的能力。
钼芯柱12可以为圆柱形，为了便于将钼芯柱12与电池的正极耳焊接，如图3所示，还可以在钼芯柱12与电池的正极耳连接的一端设置有凸头15，设置了凸头15之后使得整个钼芯柱12大致为倒T形结构，凸头15用于与正极耳焊接，设置凸头15增大了钼芯柱12与正极耳焊接的面积，便于将钼芯柱12与正极耳焊接在一起。
金属盖板11的材质为不锈钢，例如304不锈钢，及304L、305、316、316L系列不锈钢均可。本发明选用304不锈钢。金属盖板11选用不锈钢材质可以避免金属盖板11生锈。另外，不锈钢材质还能耐HF酸，避免腐蚀。
图4是本发明电池盖的制作方法实施例的流程框图，如图4所示，本发明还提供一种制作上述电池盖10的制作方法，该制作方法包括如下步骤：
步骤S100、用耐HF酸的玻璃材料制作成环形的绝缘玻璃13，即；
绝缘玻璃13为环形是为了将钼芯柱12置于环形的绝缘玻璃13的中心孔中，绝缘玻璃13的内径和外径需要根据钼芯柱12的直径和金属盖板11的封接孔14直径来确定，以确保绝缘玻璃13能放入金属盖板11的封接孔14中，且钼芯柱12能放置在绝缘玻璃13的中心孔中；
步骤S200、冲压出环形的金属盖板11，环形的金属盖板11能套设在绝缘玻璃13外围；
可以理解的是，步骤S100和步骤S200的顺序可以调换，或同时进行，在此不作限制；
步骤S300、将金属盖板11、绝缘玻璃13以及钼芯柱12安装于夹具中，钼芯柱12置于绝缘玻璃13的中心孔中，金属盖板11套设在绝缘玻璃13外围，将组装好的金属盖板11、绝缘玻璃13以及钼芯柱12置于封接炉中进行融封烧结，形成电池盖10；
融封为高温融融封，例如500℃-1000℃融封，使得金属盖板11、绝缘玻璃13以及钼芯柱12烧结为一体，形成一体式的电池盖10。
采用本发明的电池盖的制作方法制作的电池盖10至少具有上述电池盖10所具有的好处和效果，在此不再重复赘述。
进一步地，所述步骤S100具体包括：
将耐HF酸的玻璃材料研磨成粉末，经过球磨、制浆、造粒、冷压制作成环形的绝缘玻璃13。
经过上述工艺制成的绝缘玻璃13具有较高的均匀度和稳定性，有利于绝缘玻璃13防腐。
另外，步骤S300中的夹具为石墨碳夹具，石墨碳具有极好的耐高温性能，在高温烧结过程中具有较高的结构稳定性，确保顺利的将金属盖板11、绝缘玻璃13以及钼芯柱12烧结为电池盖10或电容盖。
本发明还提供一种电池，如图5至图7所示，电池包括如上所述的电池盖10，还包括电池壳体20，如图6所示，电池壳体20具有开口21，开口21用于向电池壳体20内注液，电池盖10用于在完成注液后密封盖设在开口21处。这样从电池壳体20上的开口21向电池壳体20内注入电解液，就不用在电池盖10上设置注液孔了，从开口21向电池壳体20注液完后，再将电池盖10盖在电池壳体20上，这样可以无需在电池盖10上设置注液孔，避免了注液孔发生漏液的风险，注液完成后，将电池盖10焊接在电池壳体20上即可。
电池还包括电芯，电芯置于电池壳体内，电芯包括正极耳和负极耳，正极耳与钼芯柱12焊接，以使钼芯柱12作为电池的正极。负极耳与电池壳体20连接，电池壳体20与金属盖板11焊接，以使金属盖板11作为电池的负极。
本发明中，钼芯柱12与正极耳通过电磁脉冲焊焊接，电磁脉冲焊能较好的将钼芯柱12与正极耳焊接在一起，保证两者焊接的稳定性。
请参考图6及图8，电池壳体20的开口21处设置有挡边22及焊接面23，焊接面23位于挡边22的外围，金属盖板11焊接在焊接面23上，挡边22沿电池壳体20的周向设置一圈，当金属盖板11与电池壳体20焊接时，挡边22可以阻挡焊渣，避免焊渣掉落到电池壳体20内，从而避免了焊渣污染电池壳体20内的电解液，也避免了焊渣掉落到电池壳体20内导致电池存在安全隐患的问题，提升了电池的安全性能。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚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，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。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 (10)

1.一种电池盖，其特征在于，包括：
金属盖板(11)，其为环形，用于与电池的负极耳连接作为所述电池的负极；
钼芯柱(12)，其设于所述金属盖板(11)的中心处且其材质为钼，用于与所述电池的正极耳连接作为所述电池的正极；
绝缘玻璃(13)，其设于所述金属盖板(11)与所述钼芯柱(12)之间，用于将所述金属盖板(11)与所述钼芯柱(12)绝缘，所述绝缘玻璃(13)为耐HF酸的玻璃材料制成；
其中，所述金属盖板(11)、所述钼芯柱(12)及所述绝缘玻璃(13)采用烧结工艺制成所述电池盖。
2.根据权利要求1所述的电池盖，其特征在于，所述钼芯柱(12)与所述电池的正极耳连接的一端设置有凸头(15)，以增大所述钼芯柱(12)与所述正极耳焊接的面积。
3.根据权利要求1所述的电池盖，其特征在于，所述绝缘玻璃(13)的材料成分包括Si、B、AL、碱金属元素中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的电池盖，其特征在于，所述金属盖板(11)的材质为不锈钢。
5.一种制作如权利要求1-4任一项所述电池盖的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、用耐HF酸的玻璃材料制作成环形的绝缘玻璃(13)；
B、冲压出环形的金属盖板(11)，环形的金属盖板(11)能套设在绝缘玻璃(13)外围；
C、将金属盖板(11)、绝缘玻璃(13)以及钼芯柱(12)安装于夹具中，钼芯柱(12)置于绝缘玻璃(13)的中心孔中，金属盖板(11)套设在绝缘玻璃(13)外围，将组装好的金属盖板(11)、绝缘玻璃(13)以及钼芯柱(12)置于封接炉中进行融封烧结，形成电池盖。
6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：
将耐HF酸的玻璃材料研磨成粉末，经过球磨、制浆、造粒、冷压制作成环形的绝缘玻璃(13)。
7.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述步骤C中的所述夹具为石墨碳夹具。
8.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1-4任一项所述的电池盖，还包括：
电池壳体(20)，所述电池壳体(20)具有开口(21)，所述开口(21)用于向所述电池壳体(20)内注液；所述电池盖用于在完成注液后密封盖设在所述开口(21)处；
电芯，置于所述电池壳体(20)内，其包括正极耳和负极耳，所述正极耳与所述钼芯柱(12)焊接，以使所述钼芯柱(12)作为所述电池的正极；所述负极耳与所述电池壳体(20)连接，所述电池壳体(20)与所述金属盖板(11)焊接，以使所述金属盖板(11)作为所述电池的负极。
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述钼芯柱(12)与所述正极耳通过电磁脉冲焊焊接。
10.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述开口(21)处设置有挡边(22)及焊接面(23)，所述焊接面(23)位于所述挡边(22)的外围，所述金属盖板(11)焊接在所述焊接面(23)上。
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