专利名称:用于密封引线端子部件的引线柱的封接的制作方法
本发明涉及密封引线端子部件，并更详细地涉及一种在导电引线柱和该部件壁之间的、改进的封接结构，该引线柱从该部件里面穿过该壁到达外部空间。
通常熟知的加工电气引线端子部件的工艺是利用几层不同的材料把引线柱封接到外壳上。例如，在颁发给本杰明·鲍乌斯基(Benjamin Bowsky)的第4，308，323号美国专利中指出以第一种和第二种玻璃材料彼此同轴地套在一起并延伸出去，而引线柱从电池内穿过电池壁延伸出去;第一种材料与引线柱相结合，而第二种材料结合到第一种材料和电池壁上;使用共同延伸的、不同的第一种和第二种材料的目的是提供一种整体的封接，而这种封接比用各别或单一材料的封接呈现出较高的抵抗化学侵蚀的能力。在更近期，1985年4月30日颁发给詹姆斯C·基利(James C.Kyle)的第4，514，590号美国专利中，使用不同材料的引线柱封接层，每一层在引线柱和外壳之间、垂直于引线柱的纵轴、与其它层形成夹层平板状扩展;不同材料层有着不同的热膨胀系数，以补偿由于温度变化在引线端子部件中产生的应力。
本发明不同于先有技术，考虑到在气密封接部件的内外存在着不同的电化学条件，于是以独特而新颖的方法来解决在气密封接部件中封接引线柱时这一已考虑到的问题，该方法在既直截了当而又高效生产和装配的工序下，所需材料和加工步骤减至最少，同时，保证在密封部件的内外，引线柱都有着耐久的封接。上述这些可以用本发明的结构来达到，而不牺牲封接物的化学完善性和稳定性，该结构提供一种能抵抗已考虑到的不同条件下的湿度和腐蚀的封接构造，而在其中不致出现不希望有的气泡和凹坑，且具备受控制的封接应力条件，通过调整材料的粘度(viscosity)和收缩特性，利用这种受控应力条件可获得效率更高和更有效的封接。当如上面提到的早先申请(本申请是它的部分连续申请)中所述那样，按照端盖结构方案来建造时，本发明的结构能容易地用于密封引线端子部件，特别是比如锂电池。
所属技术领域：
内的专业人员在读了下面所披露的内容后，对本发明的其它各种特点将是显而易见的。虽然从任何意义上来说，本发明独有的结构特点没有被认为受到限制，但它对电池工艺，尤其是锂电池工艺特别有用。
更具体地说，本发明提供一种在密封引线端子部件中的改进的孔封接结构，该部件有一引线柱，此引线柱从该部件里面穿过开孔的部件壁延伸到外部空间。此改进的封接结构包括第一封接层，它有着在引线柱和部件壁之间扩展的内外两表面，内表面邻近部件里面的构造，第一封接层有着对部件里面的化学成分的侵蚀产生预定抵抗能力的电化学性能;以及第二封接层，它有着在引线柱和部件壁之间扩展的内外两表面，外表面邻近外部空间，第二封接层有着不同于第一封接层的电化学性能，以对来自外部环境条件的化学侵蚀产生预定的抵抗能力。此外，本发明提供介于第一和第二层之间的第三层，以形成一阻挡屏蔽层，来限制在第一和第二层之间、不希望有的、破坏性能的流通。
要明白，所属技术领域：
内的专业人员在不偏离本发明的范围和精神的情况下，可以对在此处披露的，本发明的若干部分作各种各样的变动。例如，根据密封部件内外各种存在情况，可以对这些封接层的化学组成和性质以及它们的几何形状作出改动。
参阅附图，在附图示出了本发明一个有优点的实施例，以及它的改进实施例。
图1是独特而新颖端盖的平面图，按端盖的平面图，此端盖中有一孔，并有一围绕着此孔与端盖成整体延伸出来的围壁部分，此端盖设置在用于密封引线端子部件的外壳内。
图2是取自通过图1的2-2线的断面图，它示出了外壳和端盖的上部。
图3是图1和图2中端盖局部放大断面图，它示出本发明用于穿过端盖孔延伸的引线柱的封接结构。
图4是类似于图3的放大断面图，它示出了用于通常带孔端盖的本发明另一种封接结构方式。
参阅附图中的图1和图2，此两图中示出了已经装有端盖3的密封引线端子部件的外壳2。端盖3包括图形的主体部分4，主体部分4具有从它的外周延伸出去的外周缘6。利用一适当的焊接装置，例如激光束焊接装置(未示出)能把端盖3的外周缘6封接到外壳2的内壁上。端盖3的主体部分4的中心开有一圆孔7，导电引线柱8从外壳2的里面穿过圆孔7延伸到外部空间。包括外壳2和端盖3这些构件能用于许多类型密封引线端子部件中的任一种类型，例如用于锂电池类型。如同能导电的引线柱8那样，这些构件可以用合适的不锈钢材料制成。构件材料的化学组成和化学性质与所用封接材料的化学组成和性质相关联。在图1-3的实施例中，所示出的端盖3和早先申请中的相似(本申请是该早先申请的部分连续申请)，包括可以是很薄的主体部分4和围壁部分10。围壁部分10围绕着孔7并从主体部分4以一选定的角度延伸出去一选定的距离。在图2的结构实施例中，围壁10大体上垂直于主体部分4延伸出基本上等于外周缘6高度的距离。要明白，取决于密封引线端子部件用途的性质，此处所公开的几部分也可采用其它几何形状，而端盖也可有其它的构造，并可有一个以上的穿过端盖而延伸的引线柱。
参阅图3，图中示出了本发明的封接物9在引线柱8的外周壁和由孔限定的、从端盖3的主体部分4延伸出的围壁部分10之间的孔7内扩展。关于这一点要明白，如果需要，可以用一适当开孔的钢质小环封接在主体部分4的孔7内。按照本发明的一个优越的实施例(图3)，封接物9是由两封接层11和13所组成的，每一层均有内表面和外表面，每一层都在引线柱8和端盖3的主体部分10之间、在一与引线柱8的纵轴相垂直的平面上扩展。封接层11和13选用例如玻璃那样的有着不同电化学性能的合适材料，封接材料成分取决于引线柱8和端盖3的主体部分4所用材料的成分，还取决于引线端子部件里面的化学情况和外部环境。
层11的内表面与外壳2内部件里面的构造相邻，所以最好层11以能对部件里面化学成分的侵蚀产生预定抵抗能力的电化学性能的材料来制成。同样，最好封接层13是以不同于层11的材料来制成的，以使得层13邻近外部环境的外表面有着能对周围环境的化学成分的侵蚀，例如腐蚀，产生预定抵抗能力的电化学性能。此外，在选择封接层11和13的化学组成和化学性质时，最好在熔化状态期间每一层的流动粘度和膨胀系数特性要相仿，并且它们的膨胀系数与制成引线柱和端盖主体部分的材料膨胀系数要相容，以使得在进行把引线柱封接到部件上去的有关熔化成形工序后，由这些层造成的整个封接物是收缩的。要注意的是，在组装前为了要改进接合能力，用以形成层11和13的选用的玻璃珠表面，可象与之封接的材料那样，适当地以氧化物进行处理或酸洗。
曾经发现，在锂电池部件中可以成功地运用不同电化学性能的玻璃材料，同时其内表面靠近部件里面的层11的SiO2含量，按重量来计算大体上小于外表面邻近周围环境的层13的SiO2含量。这种差别用以增加每一封接层的表面对它所暴露的特定环境(对层11来说是部件里面，对层13来说是外部的环境)中化学侵蚀的抵抗能力。
更确切地说，在锂电池部件中，最靠近密封引线端子里面电解液的层11，大致以化学成分重量计，可以包括10-45%的SiO2、10-25%的B2O3、3-10%的Al2O3、2-10%的La2O3、10-30%的化学元素周期表内第二族的轻金属氧化物(包括MgO、CaO、SrO和BaO)以及5-25%的化学元素周期表内第一族的轻金属氧化物(包括Li2O、Na2O和K2O)。层13，大致以化学成分重量计，可以包括50-65%的SiO2、4-12%的B2O3、1-5%的Al2O3、5-15%的化学元素周期表内第二族的轻金属氧化物(包括CaO、SrO和BaO)以及5-20%的化学元素周期表内第一族的轻金属氧化物(包括Li2O、Na2O和K2O)。要注意的是有着上述化学成分的封接层11和13的流动粘度和膨胀系数特性都要大致相近，而膨胀系数要选择得与相近的金属材料的膨胀系数相容，例如，用于引线柱的金属材料是446不锈钢，小环和端盖是304L不锈钢。因此，封接层11和13在熔化时的连结力增强，而整个密封物9在引线柱8和端盖3的主体部分4之间收缩。
参阅图4可看到本发明进一步的实施例，其中，在封接物9的层11和13之间有一中间层14，中间层14可以以合适的陶瓷材料制成，用以阻止在层11和13之间腐蚀的迁移。要明白，中间陶瓷层的化学组成与化学性质是这样选择的，它的膨胀系数特性与层11和13的相仿，而且陶瓷层14是多孔性的，在组装过程的热熔工序期间，这种多孔性增强了围绕着层14的层11和13与它的连结力。
如前所述，所属技术领域：
内的专业人员在不偏离本发明的范围或精神的情况下，为了对封接物9的任一面或两面的化学侵蚀产生较大的抵抗能力，可以对此处披露的若干部分的相互关联的化学组成和化学性质以及实际的几何形状作各种各样的变动。
权利要求
1.一种在密封引线端子部件内的改进的孔封接结构，所述部件有一引线柱，所述引线柱从所述部件里面穿过开孔的部件壁延伸到外部空间，所述改进的封接结构包括第一封接层，它有着在所述引线柱和所述部件壁之间扩展的内外两表面，所述内表面邻近所述部件里面的构造，所述第一封接层有着对部件里面的化学成分的侵蚀产生预定的抵抗能力的电化学性能；第二封接层，它有着在所述引线柱和所述部件壁之间扩展的内外两表面，所述外表面邻近外部空间，所述第二封接层有着不同于所述第一封接层的电化学性能，以对来自外部环境条件的化学侵蚀产生预定的抵抗能力。
2.根据权利要求
1的封接结构，所述第一和第二封接层有着邻接的表面。
3.根据权利要求
1的封接结构，被所述引线柱延伸穿过的所述部件壁包括一个带有孔的端盖以及一个围绕着所述孔与端盖成整体延伸的围壁部分，所述围壁部分与所述主体部分成一选定的角度延伸出去一选定的距离，所述第一和第二封接层在所述引线柱和所述延伸的围壁部分之间扩展。
4.根据权利要求
1的封接结构，所述引线端子部件包括一个端盖和一个带孔小环，所述引线柱穿过所述小环并与之封接。
5.根据权利要求
1的封接结构，所述第一和所述第二封接层具有不同的电化学性能，但有着相近的粘度和膨胀系数，所述膨胀系数和与两封接层相封焊连结的材料的膨胀系数相容。
6.根据权利要求
1的封接结构，所述第一和所述第二封接层是有着不同电化学性能的玻璃。
7.根据权利要求
1的结构，所述引线端子部件包括一个锂电池部件，所述第一和所述第二封接层是具有不同电化学性能的玻璃，且所述第一层内的SiO2成分以重量计实质上低于所述第二层内的SiO2成分，以增强对锂电池电解液腐蚀的抵抗能力。
8.根据权利要求
1的结构，它包括一位于所述第一和第二封接层之间的中间层，所述中间层具有阻止在所述第一和第二封接层之间腐蚀迁移的性能。
9.根据权利要求
1的结构，所述引线端子部件包括一锂电池部件，所述第一层的成分以重量计大致为10-45%的SiO2、10-25%的B2O3、3-10%的Al2O3、2-10%的La2O3、10-30%的化学元素周期表内第二族的轻金属氧化物以及5-25%的化学元素周期表内第一族轻金属的氧化物，所述第二层的成分以重量计大致为50-65%的SiO2、4-12%的B2O3、1-5%的Al2O3、5-15%的化学元素周期表内第二族的轻金属氧化物以及5-20的化学元素周期表内第一族的轻金属氧化物。
10.根据权利要求
9的结构，所述第一层的第二族的轻金属氧化物包括MgO、CaO、SrO以及BaO，而第一族轻金属氧化物包括Li2O、Na2O以及K2O;所述第二层的第二族的轻金属氧化物包括CaO、SrO以及BaO，而第一族的轻金属氧化物包括Li2O、Na2O以及K2O。
11.一种改进的锂电池部件，它包括一个内盛锂电解液的电池外壳;一个用于所述电池外壳的、开有一孔的端盖;一个熔焊在所述端盖孔内的金属环;一个穿过所述环而延伸的金属引线柱;在所述引线柱和所述金属环内壁之间扩展的封接结构，它包括第一玻璃封接层和第二玻璃封接层，所述第一玻璃封接层有着在所述引线柱和所述金属环的内壁之间扩展的内外两表面，且所述内表面邻近所述电池外壳内的锂电解液，所述第一玻璃层的成分以重量计大致为10-45%的SiO2、10-25%的B2O3、3-20%的Al2O3、2-10%的La2O3、10-30%的轻金属氧化物(包括MgO、CaO、SrO和BaO)以及5-25%的轻金属氧化物(包括Li2O、Na2O和K2O);所述第二玻璃封接层有着在所述引线柱和所述金属环的所述内壁之间扩展的内外两表面，且所述第二层的所述内表面邻接所述第一层的所述外表面，所述第二层的所述外表面暴露于外部环境内，所述第二玻璃封接层的成分以重量计大致为50-65%的SiO2、4-12%的B2O3、1-5%的Al2O3、5-15%的轻金属氧化物(包括CaO、SrO和BaO)以及5-20%的轻金属氧化物(包括Li2O、Na2O和K2O);所述第一和所述第二玻璃封接层有着相仿的粘度和膨胀系数，所述膨胀系数与封焊到所述玻璃层上的金属材料的膨胀系数相容。
专利摘要
一种用于密封引线端子部件的引线柱封接物(9)包括至少两层(11，13)，一层(11)的内表面邻近部件里面的结构，此层有着抵抗来自装置里面的化学成分的侵蚀的电化学性能，另一层(13)的外表面邻近外部环境，此层的电化学性能不同于面向着部件外壳那层(11)的电化学性能，这样，可对来自外部环境的化学侵蚀产生较强的抵抗能力。
文档编号H01M2/06GK87106453SQ87106453
公开日1988年4月6日 申请日期1987年9月22日
发明者理查德·李·蒂福, 格伦·安东尼·杭康, 唐纳德·哈罗德·霍尔 申请人:埃墨森电气公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan