一种陶瓷密封电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电池密封技术领域，更具体的，涉及一种混合动力汽车或纯电动汽车动力电池的密封技术及结构。
【背景技术】
[0002]现有动力电池的密封方式绝大部分使用有机材料密封圈(如聚乙烯、氟橡胶、PFA等有机材质)，该类密封圈在应力及高温条件下长时间使用存在老化变硬，变脆的可能，从而失去其密封性，密封性失去会造成空气中的水和氧气进入电池内，电池会过早失效，也会给电池的安全性能带来隐患。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种密封性能更好、寿命更长、可靠性更好的陶瓷密封的电池。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0005]一种陶瓷密封电池，包括电池壳体，所述电池壳体上设置有盖板，所述盖板上插装有极柱，所述极柱与盖板之间焊接固定有陶瓷环，所述陶瓷环密封在所述极柱与盖板之间。
[0006]在本方案中，极柱与盖板之间通过陶瓷环密封，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延长了密封的有效寿命，同时也延长了电池的使用寿命。另外，通过焊接的方式，能够让陶瓷环稳固地与极柱以及盖板紧密连接。
[0007]进一步地，所述极柱与陶瓷环之间以及盖板与陶瓷环之间分别设有的金属层，因而能够更好地实现焊接。
[0008]进一步地，所述金属层的材料为银、铜、铝、镍、钼、锰中的一种或至少两种的混合。
[0009]进一步地，所述金属层的厚度为0.1~100 μπι。金属层厚度的优点在于金属层与陶瓷的结合力较好，当厚度大于100 μπι时，金属层与陶瓷结合力会受影响，变成整个结构件的短板。
[0010]进一步地，，所述陶瓷环与极柱及盖板之间通过钎焊焊接。钎焊可焊异种金属，也可焊异种材料，且对工件厚度差无严格限制，因而适合陶瓷环与极柱、盖板之间的焊接。另夕卜，钎焊的耐热性不高，当电池遇到高温情况时，焊接处被高温破坏，此时极柱和盖板间的密封性将会被破坏，故可以起到泄气的功能，需要说明的是，电池破坏一般都是因为发生不可控反应，短时间内产生大量的热量和气体，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。
[0011]进一步地，钎焊使用的钎料为Sn、Ag、Cu、Mg、Al、S1、Ni中的一种或至少两种的混合。焊接铝或铝合金与陶瓷时，焊接温度为300~660°C，在空气中焊接或在真空、N2、氮氢混合气中进行焊接；焊接铜或铜合金与陶瓷时，焊接温度为300~1083°C，在空气中焊接或在真空、N2、氮氢混合气中进行焊接。通过实验，上述钎焊方案可以让电池的焊接处会在250~400°C间被高温破坏，更有利于电池的防爆功能，安全性更好。
[0012]进一步地，所述陶瓷环的材质为氧化铝、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。
[0013]进一步地，所述陶瓷环为圆环形状或带凸台的圆环形状或工字圆环状。带凸台的圆形环状或工字圆环状可以确保与极柱及盖板的接触面积，使得密封更为稳固及可靠，密封性能更好。
[0014]进一步地，所述极柱和盖板的材料为铜、铜合金、铝、铝合金中的一种，所述极柱和盖板的表面设有电镀层，电镀层的材料为金、银、铜、铬、锡、镍中的一种或至少两种的复合。
[0015]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0016]由于极柱与盖板之间通过陶瓷环密封，因而具有良好的耐高温、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延长了密封的有效寿命，同时也延长了电池的使用寿命。另外，通过焊接的方式，能够让陶瓷环稳固地与极柱以及盖板紧密连接。另外，通过钎焊的方式进行焊接，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。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型陶瓷密封的电池的俯视结构示意图。
[0018]图2为极柱位置的横截面放大图。
[0019]图3为极柱横截面局部放大图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合【具体实施方式】对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0021]如图1所示，本实用新型公开一种陶瓷密封的电池，包括电池壳体、设于壳体内的电池卷芯、设于壳体内的集流板、设于电池壳体上的盖板3及插装于盖板3上的正、负极柱1、2，正、负极柱1、2通过极耳与集流板连接，其中，极柱1、2通过陶瓷环4与盖板3密封连接。电池外壳，包括极柱1、2、陶瓷环4等组件外部可以用PP (高聚物聚丙烯)、PC (聚碳酸酯)等有机材料进行保护。陶瓷环4为圆环形状或带凸台的圆环形状或工字圆环状。
[0022]陶瓷环4为陶瓷制得，陶瓷即为用一种或多种金属氧化物或氮化物为原料制成，具有较高的熔融温度，在氧化气氛中非常稳定，且较高的机械强度、电绝缘性能和化学稳定性。本实施例中，陶瓷环的材质为氧化铝、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。
[0023]所述陶瓷环4与极柱1、2及盖板3之间通过钎焊固定。为了实现更好的焊接效果，所述陶瓷环4与极柱1、2及盖板3接触位置均经过金属化处理形成一金属层5，即为通过各种表面处理技术在陶瓷环与极柱及盖板的非金属表面形成一层金属层。所述金属层材料为银、铜、铝、镍、钼、锰中的一种或至少两种的混合。金属层厚度为0.1~100μπι。钎焊使用的钎料为Sn、Ag、Cu、Mg、Al、S1、Ni中的一种或至少两种的混。
[0024]极柱、盖板材料为铜或铜合金，焊接铜或铜合金与陶瓷环时，焊接温度为300~1083°C，在空气中焊接或在真空、N2、氮氢混合气中进行焊接；由于陶瓷材料表面结构与金属材料表面结构不同，焊接往往不能润湿陶瓷表面，也不能与之作用而形成牢固的黏结，因而陶瓷与金属的封接是一种特殊的工艺方法，即金属化的方法:先在陶瓷表面牢固的黏附一层金属薄膜，从而实现陶瓷与金属的焊接。
[0025]除此之外，所述极柱、盖板材料若为铝或铝合金，焊接铝或铝合金与陶瓷环时，焊接温度为300~660°C，在空气中焊接或在真空、N2、氮氢混合气中进行焊接。或者，也可在极柱、盖板表面镀上镍层，镍层的工艺与上述工艺类似。
[0026]本实施例中，正极极柱I材质为铝或铝合金，负极极柱2材质为铜或铜合金，盖板3材质为铝、铝合金或不锈钢中的一种，陶瓷环4两侧分别通过高温处理和电镀的方式，在表面形成一层厚度约30 μπι的镍层。图2为极柱位置的横截面放大图。
[0027]制作工序:首先把正、负极极柱、盖板分别套上陶瓷圆环中，极柱在里层，陶瓷环在中间，盖板在外层，如图2所示，圆环与极柱间均匀涂上主要材质为Ag、Sn、Cu、Mg、Ni中的一种或几种的钎料，在真空气氛下，300°C条件下高温处理，让陶瓷环与正负极极柱、盖板焊接在一起。
[0028]把焊接好负极极柱的陶瓷环与盖板相连，并把正极极柱与另一个陶瓷环以及盖板相互套接，极柱在里层，陶瓷环在中间，盖板在外层，如图3所示(图3为极柱横截面局部放大图)。各层间间隙均匀地涂上主要材质为Ag、Sn、Cu、Mg、Ni中的一种或几种的钎料。
[0029]如图3中的5所示，在N2保护气氛，300°C条件下高温处理，让陶瓷环与正极极柱，盖板焊接在一起。
[0030]显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种陶瓷密封电池，包括电池壳体，其特征在于，所述电池壳体上设置有盖板，所述盖板上插装有极柱，所述极柱与盖板之间焊接固定有陶瓷环，所述陶瓷环密封在所述极柱与盖板之间； 所述极柱与陶瓷环之间以及盖板与陶瓷环之间分别设有的金属层。2.根据权利要求1所述的陶瓷密封电池，其特征在于，所述金属层的材料为银、铜、铝、镍、钼、锰中的一种。3.根据权利要求2所述的陶瓷密封电池，其特征在于，所述金属层的厚度为0.1-100 μ m04.根据权利要求1所述的陶瓷密封电池，其特征在于，所述陶瓷环与极柱及盖板之间通过钎焊焊接。5.根据权利要求4所述的陶瓷密封电池，其特征在于，钎焊使用的钎料为Sn、Ag、Cu、Mg、Al、S1、Ni 中的一种。6.根据权利要求5所述的陶瓷密封电池，其特征在于，焊接铝或铝合金与陶瓷环时，焊接温度为300~660°C，在空气中焊接或在真空、N2、氮氢混合气中进行焊接；焊接铜或铜合金与陶瓷时，焊接温度为300~1083°C，在空气中焊接或在真空、N2、氮氢混合气中进行焊接。7.根据权利要求1所述的陶瓷密封电池，其特征在于，所述陶瓷环的材质为氧化铝、氧化锆、氧化硅、氮化硅或氮化铝中的一种。8.根据权利要求1所述的陶瓷密封电池，其特征在于，所述陶瓷环为圆环形状或带凸台的圆环形状或工字圆环状。9.根据权利要求1所述的陶瓷密封电池，其特征在于，所述极柱和盖板的材料为铜、铜合金、铝、铝合金中的一种，所述极柱和盖板的表面设有电镀层，电镀层的材料为金、银、铜、铬、锡、镍中的一种或至少两种的复合。
【专利摘要】本实用新型涉及电池密封技术领域，更具体的，涉及一种陶瓷密封电池,包括电池壳体，所述电池壳体上设置有盖板，所述盖板上插装有极柱，所述极柱与盖板之间焊接固定有陶瓷环，所述陶瓷环密封在所述极柱与盖板之间。本实用新型一种陶瓷密封电池的密封性能更好、寿命更长、可靠性更好。
【IPC分类】H01M2/12, H01M2/08
【公开号】CN204632818
【申请号】CN201520135035
【发明人】黄志彬, 梁伟雄, 李昶怡
【申请人】广州力柏电动科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月10日