[發明專利]一種鋰電池用陶瓷密封器及其制備方法

在審

• 申請號: 202210936026.1
• 申請日: 2022-08-05
• 公開（公告）號: CN115360463A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 周柏如;羅小清
• 申請（專利權）人: 新化柏盛陶瓷科技有限公司
• 主分類號: H01M50/184
• 分類號: H01M50/184;H01M50/188;H01M50/19;H01M50/191;H01M50/193;H01M50/198;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 伍志祥

本發明涉及陶瓷材料領域，具體為一種鋰電池用陶瓷密封器及其制備方法，包括陶瓷環、金屬環、極柱；所述陶瓷環的中部形成有通孔，所述極柱設于所述通孔內；所述金屬環套接于所述陶瓷環的外側；所述陶瓷環與所述極柱之間，所述陶瓷環與所述金屬環之間之間均通過填充層連接固定；所述填充層的制備原料包括Al?Si?Cu?Mg釬料，本發明所制備的陶瓷密封器對于電池具有良好的密封效果，而且耐高溫、抗熱沖擊性能良好，剪切強度≥45MPa。

技術領域

本發明涉及陶瓷材料領域，具體為一種鋰電池用陶瓷密封器及其制備方法。

背景技術

動力電池是電動車的“心臟”，其使用壽命和安全性被認為是電動車能否大規模普及的關鍵。其中動力電池中端面蓋板的密封性又是決定動力電池的安全性能的關鍵，然而目前國內主要新能源材料研究重點關注的是鋰離子電池的正極、負極、隔膜及電解質材料，往往對電池兩電極極柱的封接問題少有涉及。動力電池的正、負極柱的密封不但與電池的安全性息息相關，而且對電池的能量密度也有極大影響。

一般電動汽車的能源是由電池包或電池組提供的，包含若干個電池單元通過串并聯組合而成，作為電池單元的鋰離子電池，其結構包括電芯、容納電芯的電池殼以及電池殼一端的電池蓋板組件。

而蓋板上的正負極柱，就是成品電池對外部導通電路的正負極。一般電池蓋板組件通過激光焊連接到電池殼體上，其氣密性容易得到保證，但電極極柱與電池蓋板上通孔內壁之間的電絕緣密封材料是薄弱環節，容易發生泄漏而影響電池壽命并產生安全隱患，最嚴重的情況是發生燃燒和爆炸。所以電池極柱的密封性、耐老化性、電絕緣性等具有很重要的意義。

陶瓷材質的密封環具有高絕緣、高強度、耐高溫、耐老化、耐腐蝕等特性，通過金屬化焊接后具備良好的氣密性。但陶瓷金屬化封接技術涉及釬焊料的使用，高溫容易導致陶瓷密封材料與被封接的金屬基體之間存在多層界面，使界面開裂，影響密封性。

發明內容

發明目的：針對上述技術問題，本發明提出了一種鋰電池用陶瓷密封器及其制備方法。

所采用的技術方案如下：

一種鋰電池用陶瓷密封器，包括陶瓷環、金屬環、極柱；

所述陶瓷環的中部形成有通孔，所述極柱設于所述通孔內；

所述金屬環套接于所述陶瓷環的外側；

所述陶瓷環與所述極柱之間，所述陶瓷環與所述金屬環之間之間均通過填充層連接固定；

所述填充層的制備原料包括Al-Si-Cu-Mg釬料。

進一步地，還包括密封環，所述密封環套接于所述金屬環的外側，所述密封環與所述金屬環一體成型或通過焊接固定。

進一步地，所述陶瓷環的組成成分包括氮化硅納米線、氧化鋁和氧化釔。

進一步地，所述氮化硅納米線、氧化鋁和氧化釔的質量比為1：1-3：0.1-0.2。

進一步地，所述填充層的制備原料還包括聚碳硅烷。

本發明還提供了一種鋰電池用陶瓷密封器的制備方法，包括以下步驟：

S1：將Al-Si-Cu-Mg釬料、聚碳硅烷混合均勻得到復合釬料，按照極柱、復合釬料、陶瓷環的順序進行裝配，隨后放入真空釬焊爐中進行真空釬焊，先升溫至550-580℃，保溫30-40min后降溫至200-250℃，然后隨爐冷卻至室溫放置在載物臺上；

S2：電阻爐預熱至400-450℃，將載物臺放入電阻爐內，電阻爐升溫至500-520℃，控制電壓為20-30KV，用2-4mA電流的電子束轟擊在陶瓷環的外壁上，轟擊2-5min后停止1-3min，將電子束電流增大至8-12mA，繼續轟擊30-40s后，隨爐冷卻至室溫出爐得到半成品；