陶瓷密封电池的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种陶瓷密封电池，包括电池壳体、具有电极安装孔的盖板、以及垂直贯穿盖板的安装孔的电极柱，陶瓷密封电池还包括位于盖板的安装孔的陶瓷密封环，该陶瓷密封环沿电极柱的轴向方向套设在电极柱外部；陶瓷密封环的外周侧壁上设有卡合槽，该卡合槽沿陶瓷密封环的径向方向设置且首尾相接，盖板卡合在该卡合槽内；且陶瓷密封环与电极柱之间、及陶瓷密封环与盖板之间设置有陶瓷密封胶。采用本实用新型的上述陶瓷密封电池，将电极柱与盖板之间通过陶瓷密封环密封。一方面延长了密封的有效寿命；另一方面，陶瓷密封环与电极柱及盖板之间通过陶瓷密封胶层粘贴，密封和连接更加紧密，且电池安全性高。
【专利说明】
陶瓷密封电池
技术领域
[0001]本实用新型涉及技术电池密封技术领域，尤其涉及一种陶瓷密封电池。
【背景技术】
[0002]在动力电池制备环节中，盖板部位上安装电极之后的缝隙密封至为重要，因为电池密封所采用的密封结构和方式直接决定了密封的效果和电池寿命。其中，
[0003]早期第一代的密封采用的是在电池盖板上打电极孔，然后将电极插入孔中，电极与盖板之间大约留2mm的缝隙，并将缝隙用玻璃粉填充，填充之后将电池于550°C熔化后冷却实现密封连接。但是该密封的方式采用的密封玻璃材料容易被电池中的六氟磷酸锂所腐蚀，且玻璃自身的机械韧性和强度不足，基本已经较少使用。
[0004]在国内采用的较多的是第二代的PFA/氟橡胶封装，封装的过程是在电池盖板上打电极孔，然后将电极插入孔中，电极与盖板之间大约留3mm的缝隙，用PFA/氟橡胶材质制成的密封圈冷压到缝隙中直至密封圈挤压到槽内实现密封。但是该方式中，一方面PFA/氟橡胶等有机材质是柔性材质，在动态的工况下，有2~3%的密封圈产生了弹性形变，使后续电池的使用中密封性降低从而可能导致电解液泄露。另一方面，该密封圈采用PFA/氟橡胶等有机材质在应力及高温条件下长时间使用会老化变硬，从而失去其密封性造成空气中的水和氧气进入电池内，电池会过早失效，同时也会给电池的安全性能带来隐患。
【实用新型内容】
[0005]基于上述电池密封的不足，本实用新型的主要目的在于提供一种密封性能更好、寿命更长、可靠性更好的陶瓷密封电池。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供的陶瓷密封电池，包括电池壳体、具有电极安装孔的盖板、以及垂直贯穿所述盖板的安装孔的电极柱，所述陶瓷密封电池还包括位于所述盖板的安装孔的陶瓷密封环，该陶瓷密封环沿所述电极柱的轴向方向套设在电极柱外部；
[0007]所述陶瓷密封环的外周侧壁上设有卡合槽，该卡合槽沿所述陶瓷密封环的径向方向设置且首尾相接，所述盖板卡合在该卡合槽内；
[0008]所述陶瓷密封环与电极柱之间、及所述陶瓷密封环与盖板之间设置有陶瓷密封胶。
[0009]本实用新型的上述陶瓷密封电池，将电极柱与盖板之间通过陶瓷密封环密封。本身的陶瓷材质具有良好的耐高温、高强度、高硬度，良好的电性能、热性能和化学稳定性，采用高温陶瓷绝缘密封的方式一方面延长了密封的有效寿命，也延长了电池的使用寿命;另一方面，陶瓷密封环与电极柱及盖板之间通过陶瓷密封胶层粘贴，该陶瓷密封胶层采用液态的胶水形成可以随意粘贴，能够让陶瓷密封环稳固地与电极柱以及盖板紧密连接。且通过胶层粘贴的方式，对工件厚度差无严格限制，还能让电池在产生高温的环境下长期正常的工作。
[0010]优选地，所述陶瓷密封环的材质为氧化铝、氧化锆、氧化硅陶瓷、氮化硅或氮化铝中的一种或至少两种的混合。
[0011]优选地，所述电极柱的侧表面上设置有卡凸，所述陶瓷密封环的顶部卡合在该卡凸内。
[0012]优选地，所述电极柱与陶瓷密封环的接合表面和/或所述盖板与陶瓷密封环的接合表面设置有金属镀层。
[0013]优选地，所述金属镀层为金、银、铜、铬、锡、镍中的一种或多种。
[0014]优选地，所述壳体内设置有集流板，所述电极柱通过极耳与该集流板连接。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的陶瓷密封电池的结构示意图；
[0016]图2为图1中A部放大图；
[0017]图3为陶瓷密封环的剖面示意图。
[0018]本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0019]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0020]本实用新型提供一种陶瓷密封电池，该陶瓷密封电池的密封结构可以参照图1-3;其中图1为本实用新型陶瓷密封电池的结构示意图，图2为图1中A部放大图，图3为陶瓷密封环的剖面示意图。
[0021]本实用新型的陶瓷密封电池，包括电池壳体10和设置在该电池壳体10上的盖板20，且该盖板20上设置用于安装电极柱30的安装孔(附图1-2中，该安装孔内已经填装了电极柱30，且属于技术人员熟知的公知常识，因此未单独标示出)，电极柱30从盖板20外侧通过该安装孔贯穿至盖板20内侧，直至与壳体10内设置的电池集流板连接。这一部分属于电池的常规技术结构，因此对壳体10、盖板20和电极柱30的材质、形状和细节的结构等等，本案中不再细节赘述。
[0022]在本案中，重点描述对电极柱30与盖板20之间间隙的密封方式，该方式通过陶瓷密封环40实现。其中，陶瓷密封环40沿电极柱30的轴向方向，嵌套套设在电极柱30外部。为了进一步提升陶瓷密封环40与盖板20之间的接合紧密度，陶瓷密封环40的形状如图2中所示，沿着陶瓷密封环40的径向方向在陶瓷密封环40的外周侧壁上设置有一个卡合槽44，该卡合槽44的目的用来与盖板20卡合从而实现陶瓷密封环40的固定，因此卡合槽44是一个首尾相接的闭合环形。当然，采用设置该卡合槽44之后，陶瓷密封环40整体沿轴向方向被分成3段，具体包括上环段41(位于壳体10外的部分)、中间段42、以及下环段43(位于壳体10内的部分);并且进一步从图中还可以看出，中间段42径向方向的外径要小于上环段41和下环段43的外径。这3段可以直接制成一个整体，或者根据安装的需要可以单独将上环段41或者下环段43分离做成单独的部分，以方便安装，技术人员可以根据需要进行采用，在此不做限定。采用该卡合槽44 一方面可以增大陶瓷密封环40与盖板20之间接合的接触面积，另一方面可以有利于辅助添加密封材料，同时还有助于陶瓷密封环40自身的固定。当然，实施过程中基于技术人员的常识，中间段42的外径采用与盖板20的安装孔的内径适配，密封的效果最佳。
[0023]当然，上述的陶瓷密封环40为本案中最优选的形状实例，在使用的过程中基于相同的目的，技术人员也可以采用其他的形状设计，比如更为简单的圆环形状设计，T柱形外形等均可，只要能实现较好的密封效果的形状均可，在本案中不做唯一限定。
[0024]上述仅仅采用陶瓷密封环40，并不能达到完全的密封，因此进一步本案中采用在陶瓷密封环40与电极柱30的接合部位之间，以及陶瓷密封环40与盖板20的接合部位之间填加设陶瓷密封胶层(由于该胶层基本无厚度，因此附图中无示出)，通过陶瓷密封胶层的贴粘和缝隙填充，能进一步让陶瓷密封环40稳固地与电极柱30以及盖板20紧密连接，实现完全的密封的效果。技术人员在具体的实施中，陶瓷密封胶和耐腐蚀的陶瓷密封环40以熔结的方式粘贴完成。
[0025]本实用新型的上述陶瓷密封电池，将电极柱30与盖板20之间通过陶瓷密封环40密封。本身的陶瓷材质具有良好的耐高温、高强度、高硬度，良好的电性能、热性能和化学稳定性，采用高温陶瓷绝缘密封的方式一方面延长了密封的有效寿命，也延长了电池的使用寿命;另一方面，陶瓷密封环40与电极柱30及盖板20之间通过陶瓷密封胶层粘贴，该陶瓷密封胶层采用液态的胶水形成可以随意粘贴，能够让陶瓷密封环40稳固地与电极柱30以及盖板20紧密连接。且通过胶层粘贴的方式，对工件厚度差无严格限制，还能让电池在产生高温的环境下长期正常的工作。
[0026]进一步，本案中采用的上述陶瓷密封环40，其陶瓷的材质可以采用通常的氧化铝、氧化锆、氧化硅、氮化硅或氮化铝中的一种或至少两种的混合。具有较高的熔融温度，在氧化氛中非常稳定，且较高的机械程度、电绝缘性能和化学稳定性。
[0027]而本案中采用的陶瓷密封胶可以直接通过购买市售“陶瓷密封胶”产品获得即可，其成分通常是环氧树脂、热塑性树脂、硅酮、聚氨酯/酚醛-缩醛树脂中的一种或者多种。陶瓷密封胶水造价低，比较传统工艺能省出50%以上的成本，并且陶瓷胶水常温下耐高温1200度，能在300度情况下长时间正常使用。
[0028]采用上述陶瓷密封环40，其材质成分与通常铜、铜合金、铝、铝合金制备的盖板20因为材质的热敏系数不一样，在当电池猛然遇到高温情况时，粘贴处的陶瓷密封胶会热胀冷缩原理破坏，此时电极柱30和盖板20间的密封性将会被破坏，从可以起到泄气的功能。需要说明的是，电池一般都是因为发生不可控反应，短时间内产生大量的热气和气体，如果不能适时释放热量和气体，电池就会发生爆炸。因此本实用新型的上述方案能够让电池在产生高温的情况下自动开启泄气功能，从而泄压，避免电池发生爆炸，也提升了电池的安全性。
[0029]基于本案中上述陶瓷密封环40的形状和结构，为了进一步保证陶瓷密封环40与电极柱30之间连接的稳定，在电极柱30的周侧壁上设置有卡凸31，陶瓷密封环40的上端顶部卡合在卡凸31内，卡凸31以旋转铆接的方式压紧陶瓷密封环40，进一步避免密封性降低的可能。
[0030]进一步，在本案的实施中，出于进一步提升密封性的效果上，本领域技术人员还可以采用分级焊接(先平面850度钎焊、再平面650度铝焊)的技术进行处理，进一步提升品质；当然，分级焊接不是本案的技术，在此不做详细描述。
[0031]在上述实施方式的基础上，还可以在电极柱30与陶瓷密封环40的接合表面上、以及盖板20与陶瓷密封环40的接合表面上还添设有金属镀层(图中未示出)，该金属镀层的材料为金、银、铜、铬、锡、镍中的一种或至少两种的复合;镀层可以通过电镀、沉降等方式实现，技术人员可以根据需要自行考量，在此不做限定。并且，进一步壳体10内具有必要的电池卷芯、集流板等功能部件，电极柱30通过极耳与集流板连接。同时，电极柱30中的正极柱用铝或铝合金制备、负极柱用铜或铜合金制备。
[0032]以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种陶瓷密封电池，包括电池壳体、具有电极安装孔的盖板、以及垂直贯穿所述盖板的安装孔的电极柱，其特征在于，所述陶瓷密封电池还包括位于所述盖板的安装孔的陶瓷密封环，该陶瓷密封环沿所述电极柱的轴向方向套设在电极柱外部； 所述陶瓷密封环的外周侧壁上设有卡合槽，该卡合槽沿所述陶瓷密封环的径向方向设置且首尾相接，所述盖板卡合在该卡合槽内； 所述陶瓷密封环与电极柱之间、及所述陶瓷密封环与盖板之间设置有陶瓷密封胶。2.如权利要求1所述的陶瓷密封电池，其特征在于，所述陶瓷密封环的材质为氧化铝、氧化锆、氧化硅陶瓷、氮化硅或氮化铝中的一种或至少两种的混合。3.如权利要求1或2所述的陶瓷密封电池，其特征在于，所述电极柱的侧表面上设置有卡凸，所述陶瓷密封环的顶部卡合在该卡凸内。4.如权利要求1或2所述的陶瓷密封电池，其特征在于，所述电极柱与陶瓷密封环的接合表面和/或所述盖板与陶瓷密封环的接合表面设置有金属镀层。5.如权利要求4所述的陶瓷密封电池，其特征在于，所述金属镀层为金、银、铜、铬、锡、镍中的一种或多种。6.如权利要求1或2所述的陶瓷密封电池，其特征在于，所述壳体内设置有集流板，所述电极柱通过极耳与该集流板连接。
【文档编号】H01M2/08GK205657098SQ201620450900
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年5月18日 公开号201620450900.0, CN 201620450900, CN 205657098 U, CN 205657098U, CN-U-205657098, CN201620450900, CN201620450900.0, CN205657098 U, CN205657098U
【发明人】王鹏, 邓越川
【申请人】深圳市亚陆行新能源材料有限公司