陶瓷密封電池的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種陶瓷密封電池，包括電池殼體、具有電極安裝孔的蓋板、以及垂直貫穿蓋板的安裝孔的電極柱，陶瓷密封電池還包括位于蓋板的安裝孔的陶瓷密封環(huán)，該陶瓷密封環(huán)沿電極柱的軸向方向套設在電極柱外部；陶瓷密封環(huán)的外周側壁上設有卡合槽，該卡合槽沿陶瓷密封環(huán)的徑向方向設置且首尾相接，蓋板卡合在該卡合槽內；且陶瓷密封環(huán)與電極柱之間、及陶瓷密封環(huán)與蓋板之間設置有陶瓷密封膠。采用本實用新型的上述陶瓷密封電池，將電極柱與蓋板之間通過陶瓷密封環(huán)密封。一方面延長了密封的有效壽命；另一方面，陶瓷密封環(huán)與電極柱及蓋板之間通過陶瓷密封膠層粘貼，密封和連接更加緊密，且電池安全性高。
【專利說明】
陶瓷密封電池
技術領域
[0001]本實用新型涉及技術電池密封技術領域，尤其涉及一種陶瓷密封電池。
【背景技術】
[0002]在動力電池制備環(huán)節(jié)中，蓋板部位上安裝電極之后的縫隙密封至為重要，因為電池密封所采用的密封結構和方式直接決定了密封的效果和電池壽命。其中，
[0003]早期第一代的密封采用的是在電池蓋板上打電極孔，然后將電極插入孔中，電極與蓋板之間大約留2mm的縫隙，并將縫隙用玻璃粉填充，填充之后將電池于550°C熔化后冷卻實現密封連接。但是該密封的方式采用的密封玻璃材料容易被電池中的六氟磷酸鋰所腐蝕，且玻璃自身的機械韌性和強度不足，基本已經較少使用。
[0004]在國內采用的較多的是第二代的PFA/氟橡膠封裝，封裝的過程是在電池蓋板上打電極孔，然后將電極插入孔中，電極與蓋板之間大約留3mm的縫隙，用PFA/氟橡膠材質制成的密封圈冷壓到縫隙中直至密封圈擠壓到槽內實現密封。但是該方式中，一方面PFA/氟橡膠等有機材質是柔性材質，在動態(tài)的工況下，有2~3%的密封圈產生了彈性形變，使后續(xù)電池的使用中密封性降低從而可能導致電解液泄露。另一方面，該密封圈采用PFA/氟橡膠等有機材質在應力及高溫條件下長時間使用會老化變硬，從而失去其密封性造成空氣中的水和氧氣進入電池內，電池會過早失效，同時也會給電池的安全性能帶來隱患。
【實用新型內容】
[0005]基于上述電池密封的不足，本實用新型的主要目的在于提供一種密封性能更好、壽命更長、可靠性更好的陶瓷密封電池。
[0006]為實現上述目的，本實用新型提供的陶瓷密封電池，包括電池殼體、具有電極安裝孔的蓋板、以及垂直貫穿所述蓋板的安裝孔的電極柱，所述陶瓷密封電池還包括位于所述蓋板的安裝孔的陶瓷密封環(huán)，該陶瓷密封環(huán)沿所述電極柱的軸向方向套設在電極柱外部；
[0007]所述陶瓷密封環(huán)的外周側壁上設有卡合槽，該卡合槽沿所述陶瓷密封環(huán)的徑向方向設置且首尾相接，所述蓋板卡合在該卡合槽內；
[0008]所述陶瓷密封環(huán)與電極柱之間、及所述陶瓷密封環(huán)與蓋板之間設置有陶瓷密封膠。
[0009]本實用新型的上述陶瓷密封電池，將電極柱與蓋板之間通過陶瓷密封環(huán)密封。本身的陶瓷材質具有良好的耐高溫、高強度、高硬度，良好的電性能、熱性能和化學穩(wěn)定性，采用高溫陶瓷絕緣密封的方式一方面延長了密封的有效壽命，也延長了電池的使用壽命;另一方面，陶瓷密封環(huán)與電極柱及蓋板之間通過陶瓷密封膠層粘貼，該陶瓷密封膠層采用液態(tài)的膠水形成可以隨意粘貼，能夠讓陶瓷密封環(huán)穩(wěn)固地與電極柱以及蓋板緊密連接。且通過膠層粘貼的方式，對工件厚度差無嚴格限制，還能讓電池在產生高溫的環(huán)境下長期正常的工作。
[0010]優(yōu)選地，所述陶瓷密封環(huán)的材質為氧化鋁、氧化鋯、氧化硅陶瓷、氮化硅或氮化鋁中的一種或至少兩種的混合。
[0011]優(yōu)選地，所述電極柱的側表面上設置有卡凸，所述陶瓷密封環(huán)的頂部卡合在該卡凸內。
[0012]優(yōu)選地，所述電極柱與陶瓷密封環(huán)的接合表面和/或所述蓋板與陶瓷密封環(huán)的接合表面設置有金屬鍍層。
[0013]優(yōu)選地，所述金屬鍍層為金、銀、銅、鉻、錫、鎳中的一種或多種。
[0014]優(yōu)選地，所述殼體內設置有集流板，所述電極柱通過極耳與該集流板連接。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的陶瓷密封電池的結構示意圖；
[0016]圖2為圖1中A部放大圖；
[0017]圖3為陶瓷密封環(huán)的剖面示意圖。
[0018]本實用新型目的的實現、功能特點及優(yōu)點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0019]應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0020]本實用新型提供一種陶瓷密封電池，該陶瓷密封電池的密封結構可以參照圖1-3;其中圖1為本實用新型陶瓷密封電池的結構示意圖，圖2為圖1中A部放大圖，圖3為陶瓷密封環(huán)的剖面示意圖。
[0021]本實用新型的陶瓷密封電池，包括電池殼體10和設置在該電池殼體10上的蓋板20，且該蓋板20上設置用于安裝電極柱30的安裝孔(附圖1-2中，該安裝孔內已經填裝了電極柱30，且屬于技術人員熟知的公知常識，因此未單獨標示出)，電極柱30從蓋板20外側通過該安裝孔貫穿至蓋板20內側，直至與殼體10內設置的電池集流板連接。這一部分屬于電池的常規(guī)技術結構，因此對殼體10、蓋板20和電極柱30的材質、形狀和細節(jié)的結構等等，本案中不再細節(jié)贅述。
[0022]在本案中，重點描述對電極柱30與蓋板20之間間隙的密封方式，該方式通過陶瓷密封環(huán)40實現。其中，陶瓷密封環(huán)40沿電極柱30的軸向方向，嵌套套設在電極柱30外部。為了進一步提升陶瓷密封環(huán)40與蓋板20之間的接合緊密度，陶瓷密封環(huán)40的形狀如圖2中所示，沿著陶瓷密封環(huán)40的徑向方向在陶瓷密封環(huán)40的外周側壁上設置有一個卡合槽44，該卡合槽44的目的用來與蓋板20卡合從而實現陶瓷密封環(huán)40的固定，因此卡合槽44是一個首尾相接的閉合環(huán)形。當然，采用設置該卡合槽44之后，陶瓷密封環(huán)40整體沿軸向方向被分成3段，具體包括上環(huán)段41(位于殼體10外的部分)、中間段42、以及下環(huán)段43(位于殼體10內的部分);并且進一步從圖中還可以看出，中間段42徑向方向的外徑要小于上環(huán)段41和下環(huán)段43的外徑。這3段可以直接制成一個整體，或者根據安裝的需要可以單獨將上環(huán)段41或者下環(huán)段43分離做成單獨的部分，以方便安裝，技術人員可以根據需要進行采用，在此不做限定。采用該卡合槽44 一方面可以增大陶瓷密封環(huán)40與蓋板20之間接合的接觸面積，另一方面可以有利于輔助添加密封材料，同時還有助于陶瓷密封環(huán)40自身的固定。當然，實施過程中基于技術人員的常識，中間段42的外徑采用與蓋板20的安裝孔的內徑適配，密封的效果最佳。
[0023]當然，上述的陶瓷密封環(huán)40為本案中最優(yōu)選的形狀實例，在使用的過程中基于相同的目的，技術人員也可以采用其他的形狀設計，比如更為簡單的圓環(huán)形狀設計，T柱形外形等均可，只要能實現較好的密封效果的形狀均可，在本案中不做唯一限定。
[0024]上述僅僅采用陶瓷密封環(huán)40，并不能達到完全的密封，因此進一步本案中采用在陶瓷密封環(huán)40與電極柱30的接合部位之間，以及陶瓷密封環(huán)40與蓋板20的接合部位之間填加設陶瓷密封膠層(由于該膠層基本無厚度，因此附圖中無示出)，通過陶瓷密封膠層的貼粘和縫隙填充，能進一步讓陶瓷密封環(huán)40穩(wěn)固地與電極柱30以及蓋板20緊密連接，實現完全的密封的效果。技術人員在具體的實施中，陶瓷密封膠和耐腐蝕的陶瓷密封環(huán)40以熔結的方式粘貼完成。
[0025]本實用新型的上述陶瓷密封電池，將電極柱30與蓋板20之間通過陶瓷密封環(huán)40密封。本身的陶瓷材質具有良好的耐高溫、高強度、高硬度，良好的電性能、熱性能和化學穩(wěn)定性，采用高溫陶瓷絕緣密封的方式一方面延長了密封的有效壽命，也延長了電池的使用壽命;另一方面，陶瓷密封環(huán)40與電極柱30及蓋板20之間通過陶瓷密封膠層粘貼，該陶瓷密封膠層采用液態(tài)的膠水形成可以隨意粘貼，能夠讓陶瓷密封環(huán)40穩(wěn)固地與電極柱30以及蓋板20緊密連接。且通過膠層粘貼的方式，對工件厚度差無嚴格限制，還能讓電池在產生高溫的環(huán)境下長期正常的工作。
[0026]進一步，本案中采用的上述陶瓷密封環(huán)40，其陶瓷的材質可以采用通常的氧化鋁、氧化鋯、氧化硅、氮化硅或氮化鋁中的一種或至少兩種的混合。具有較高的熔融溫度，在氧化氛中非常穩(wěn)定，且較高的機械程度、電絕緣性能和化學穩(wěn)定性。
[0027]而本案中采用的陶瓷密封膠可以直接通過購買市售“陶瓷密封膠”產品獲得即可，其成分通常是環(huán)氧樹脂、熱塑性樹脂、硅酮、聚氨酯/酚醛-縮醛樹脂中的一種或者多種。陶瓷密封膠水造價低，比較傳統(tǒng)工藝能省出50%以上的成本，并且陶瓷膠水常溫下耐高溫1200度，能在300度情況下長時間正常使用。
[0028]采用上述陶瓷密封環(huán)40，其材質成分與通常銅、銅合金、鋁、鋁合金制備的蓋板20因為材質的熱敏系數不一樣，在當電池猛然遇到高溫情況時，粘貼處的陶瓷密封膠會熱脹冷縮原理破壞，此時電極柱30和蓋板20間的密封性將會被破壞，從可以起到泄氣的功能。需要說明的是，電池一般都是因為發(fā)生不可控反應，短時間內產生大量的熱氣和氣體，如果不能適時釋放熱量和氣體，電池就會發(fā)生爆炸。因此本實用新型的上述方案能夠讓電池在產生高溫的情況下自動開啟泄氣功能，從而泄壓，避免電池發(fā)生爆炸，也提升了電池的安全性。
[0029]基于本案中上述陶瓷密封環(huán)40的形狀和結構，為了進一步保證陶瓷密封環(huán)40與電極柱30之間連接的穩(wěn)定，在電極柱30的周側壁上設置有卡凸31，陶瓷密封環(huán)40的上端頂部卡合在卡凸31內，卡凸31以旋轉鉚接的方式壓緊陶瓷密封環(huán)40，進一步避免密封性降低的可能。
[0030]進一步，在本案的實施中，出于進一步提升密封性的效果上，本領域技術人員還可以采用分級焊接(先平面850度釬焊、再平面650度鋁焊)的技術進行處理，進一步提升品質；當然，分級焊接不是本案的技術，在此不做詳細描述。
[0031]在上述實施方式的基礎上，還可以在電極柱30與陶瓷密封環(huán)40的接合表面上、以及蓋板20與陶瓷密封環(huán)40的接合表面上還添設有金屬鍍層(圖中未示出)，該金屬鍍層的材料為金、銀、銅、鉻、錫、鎳中的一種或至少兩種的復合;鍍層可以通過電鍍、沉降等方式實現，技術人員可以根據需要自行考量，在此不做限定。并且，進一步殼體10內具有必要的電池卷芯、集流板等功能部件，電極柱30通過極耳與集流板連接。同時，電極柱30中的正極柱用鋁或鋁合金制備、負極柱用銅或銅合金制備。
[0032]以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
【主權項】
1.一種陶瓷密封電池，包括電池殼體、具有電極安裝孔的蓋板、以及垂直貫穿所述蓋板的安裝孔的電極柱，其特征在于，所述陶瓷密封電池還包括位于所述蓋板的安裝孔的陶瓷密封環(huán)，該陶瓷密封環(huán)沿所述電極柱的軸向方向套設在電極柱外部； 所述陶瓷密封環(huán)的外周側壁上設有卡合槽，該卡合槽沿所述陶瓷密封環(huán)的徑向方向設置且首尾相接，所述蓋板卡合在該卡合槽內； 所述陶瓷密封環(huán)與電極柱之間、及所述陶瓷密封環(huán)與蓋板之間設置有陶瓷密封膠。2.如權利要求1所述的陶瓷密封電池，其特征在于，所述陶瓷密封環(huán)的材質為氧化鋁、氧化鋯、氧化硅陶瓷、氮化硅或氮化鋁中的一種或至少兩種的混合。3.如權利要求1或2所述的陶瓷密封電池，其特征在于，所述電極柱的側表面上設置有卡凸，所述陶瓷密封環(huán)的頂部卡合在該卡凸內。4.如權利要求1或2所述的陶瓷密封電池，其特征在于，所述電極柱與陶瓷密封環(huán)的接合表面和/或所述蓋板與陶瓷密封環(huán)的接合表面設置有金屬鍍層。5.如權利要求4所述的陶瓷密封電池，其特征在于，所述金屬鍍層為金、銀、銅、鉻、錫、鎳中的一種或多種。6.如權利要求1或2所述的陶瓷密封電池，其特征在于，所述殼體內設置有集流板，所述電極柱通過極耳與該集流板連接。
【文檔編號】H01M2/08GK205657098SQ201620450900
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年5月18日 公開號201620450900.0, CN 201620450900, CN 205657098 U, CN 205657098U, CN-U-205657098, CN201620450900, CN201620450900.0, CN205657098 U, CN205657098U
【發(fā)明人】王鵬, 鄧越川
【申請人】深圳市亞陸行新能源材料有限公司