[發(fā)明專利]一種電池的密封組件及其制作方法、以及一種鋰離子電池

有效

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• 申請日: 2011-11-25
• 公開（公告）號: CN103137916A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宮清;林信平;徐述榮;林勇釗;張旭
• 申請（專利權(quán)）人: 比亞迪股份有限公司
• 主分類號: H01M2/08
• 分類號: H01M2/08;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池的密封技術(shù)領(lǐng)域；具體而言，本發(fā)明涉及一種電池的密封組件及其制作方法、以及一種鋰離子電池。??

背景技術(shù)

目前，在常用的電池的封裝工藝中，按照封裝材料可以分為塑料封裝、玻璃封裝和陶瓷封裝三大類；其中，塑料封接從使用壽命角度考慮，較難滿足長壽命（20年以上）儲能電池及可靠性動力電池的使用要求。在現(xiàn)有的鋰離子電池的密封中，密封組件的蓋板和芯柱主要是通過玻璃體封接。例如：CN2419690公開了一種鋰離子電池的盒蓋，電池盒蓋板和電極引芯用玻璃體固封；在電池盒蓋板上開有注液孔，注液孔用安全閥片焊封。電池盒、玻璃體和電極引芯的溫度系數(shù)應(yīng)相同或相近。能確保電池的密封和危險壓力的釋放，從而提高鋰離子電池的效率和安全性能。?

但是，在鋰離子電池長期使用和儲存后，與鋰離子電池的電解液直接接觸的玻璃體下層會被腐蝕。例如：法國SAFT公司通過加速老化試驗方法對玻璃體進(jìn)行抗腐蝕測試，將密封組件與鋰離子電池本體組裝成鋰離子電池后，在150℃下放置7天，結(jié)果發(fā)現(xiàn)玻璃體表面被腐蝕，密封組件的氣密性降低，小于1.0×10^-7m³·Pa/s。產(chǎn)生這種現(xiàn)有的主要原因是：金屬鋰會還原玻璃中的二氧化硅，且會不斷地滲入到玻璃體中，不僅降低玻璃的絕緣性能，更會造成鋰電池的漏液。目前，國外解決此類問題主要通過開發(fā)不含二氧化硅的抗腐蝕性絕緣玻璃，而這種玻璃的封接溫度較高，對設(shè)備及工藝條件的要求都非常苛刻。?

因而，陶瓷密封成為本領(lǐng)域技術(shù)人員重點研究的方向，本領(lǐng)域的技術(shù)人員知道，現(xiàn)有的電池大多采用鋁材和銅材作為電池的正、負(fù)極芯柱的材料。因為兩者具有低的電阻率，可以大幅度降低芯柱的實際電阻值；并采用鋁或鋁合金外殼以達(dá)到減重及提高散熱性能的目的。然而，鋁和銅的熔點偏低，分別為660℃和1083℃，一般玻璃體的封接溫度則在1000℃左右，因而，當(dāng)采用玻璃體封接鋁芯柱時，由于需要在鋁的熔點以下進(jìn)行封接，無法滿足玻璃體的封接要求，難以實現(xiàn)對鋁芯柱的封接；而當(dāng)采用玻璃體封接銅芯柱時，也因接近銅的熔點，難以保證封接質(zhì)量；同時，玻璃封接工藝還存在力學(xué)性能不足的特點，不適合動力電池使用。?

因而，陶瓷密封成為本領(lǐng)域技術(shù)人員重點研究的方向，然而，目前陶瓷密封工藝需要克服的技術(shù)問題是，陶瓷與鋁、銅的熱膨脹系數(shù)存在巨大差異，在產(chǎn)品制備以及后續(xù)使用過程（冷熱循環(huán)）中，陶瓷與鋁、銅的連接處存在因熱失配導(dǎo)致密封失效的風(fēng)險。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中電池的密封組件采用陶瓷進(jìn)行封接，陶瓷與鋁、銅的熱膨脹系數(shù)存在差異，從而存在因熱失配導(dǎo)致密封失效的風(fēng)險的技術(shù)問題。?

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電池的密封組件，包括：金屬環(huán)、陶瓷環(huán)和芯柱，所述金屬環(huán)套接于所述陶瓷環(huán)的外側(cè)，所述陶瓷環(huán)的中部設(shè)有通孔，所述芯柱形成于所述通孔內(nèi)，所述芯柱為金屬陶瓷復(fù)合體；所述金屬陶瓷復(fù)合體包括陶瓷多孔體和金屬材料，所述金屬材料填充于所述陶瓷多孔體的孔隙內(nèi)。?

在所述的電池的密封組件中，優(yōu)選地，所述芯柱的下端形成有安裝孔，所述安裝孔中安裝有用于連接電池的極芯的連接件。?

在所述的電池的密封組件中，優(yōu)選地，所述陶瓷多孔體為氧化鋁陶瓷多孔體、氧化鋯陶瓷多孔體、碳化鈦陶瓷多孔體、氮化鋁陶瓷多孔體、氮化硼陶瓷多孔體、氧化鋁和氧化鋯的復(fù)合陶瓷多孔體中的一種。?

在所述的電池的密封組件中，優(yōu)選地，所述陶瓷環(huán)為氧化鋁陶瓷環(huán)、氧化鋯陶瓷環(huán)、碳化鈦陶瓷環(huán)、氮化鋁陶瓷環(huán)、氮化硼陶瓷環(huán)、氮化硅陶瓷環(huán)、氧化鋁和氧化鋯的復(fù)合陶瓷環(huán)中的一種；所述金屬環(huán)為鋁環(huán)或者鋁合金環(huán)。?

在所述的電池的密封組件中，優(yōu)選地，所述電池的密封組件為電池正極的密封組件，所述金屬材料為鋁或鋁合金。?

在所述的電池的密封組件中，優(yōu)選地，所述電池的密封組件為電池負(fù)極的密封組件，所述金屬材料為銅或銅合金。?

本發(fā)明還提供了上述電池的密封組件的制作方法，包括下述步驟：?

步驟1、提供陶瓷環(huán)，所述陶瓷環(huán)的中部形成有通孔；

步驟2、將陶瓷粉體、粘結(jié)劑、表面活性劑進(jìn)行混料后，在陶瓷環(huán)的通孔中制作成生坯，然后經(jīng)排膠、預(yù)燒后制得陶瓷多孔體；

步驟3、將金屬材料在金屬材料的熔點以上的溫度下進(jìn)行處理，使熔融的金屬材料滲入所述陶瓷多孔體的孔隙中，冷卻后形成金屬陶瓷復(fù)合體；

步驟4、將金屬環(huán)焊接于陶瓷環(huán)的外側(cè)。