[发明专利]一种电池的密封组件及其制作方法、以及一种锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池的密封技术领域；具体而言，本发明涉及一种电池的密封组件及其制作方法、以及一种锂离子电池。  

背景技术

目前，在常用的电池的封装工艺中，按照封装材料可以分为塑料封装、玻璃封装和陶瓷封装三大类；其中，塑料封接从使用寿命角度考虑，较难满足长寿命（20年以上）储能电池及可靠性动力电池的使用要求。在现有的锂离子电池的密封中，密封组件的盖板和芯柱主要是通过玻璃体封接。例如：CN2419690公开了一种锂离子电池的盒盖，电池盒盖板和电极引芯用玻璃体固封；在电池盒盖板上开有注液孔，注液孔用安全阀片焊封。电池盒、玻璃体和电极引芯的温度系数应相同或相近。能确保电池的密封和危险压力的释放，从而提高锂离子电池的效率和安全性能。 

但是，在锂离子电池长期使用和储存后，与锂离子电池的电解液直接接触的玻璃体下层会被腐蚀。例如：法国SAFT公司通过加速老化试验方法对玻璃体进行抗腐蚀测试，将密封组件与锂离子电池本体组装成锂离子电池后，在150℃下放置7天，结果发现玻璃体表面被腐蚀，密封组件的气密性降低，小于1.0×10^-7m³·Pa/s。产生这种现有的主要原因是：金属锂会还原玻璃中的二氧化硅，且会不断地渗入到玻璃体中，不仅降低玻璃的绝缘性能，更会造成锂电池的漏液。目前，国外解决此类问题主要通过开发不含二氧化硅的抗腐蚀性绝缘玻璃，而这种玻璃的封接温度较高，对设备及工艺条件的要求都非常苛刻。 

因而，陶瓷密封成为本领域技术人员重点研究的方向，本领域的技术人员知道，现有的电池大多采用铝材和铜材作为电池的正、负极芯柱的材料。因为两者具有低的电阻率，可以大幅度降低芯柱的实际电阻值；并采用铝或铝合金外壳以达到减重及提高散热性能的目的。然而，铝和铜的熔点偏低，分别为660℃和1083℃，一般玻璃体的封接温度则在1000℃左右，因而，当采用玻璃体封接铝芯柱时，由于需要在铝的熔点以下进行封接，无法满足玻璃体的封接要求，难以实现对铝芯柱的封接；而当采用玻璃体封接铜芯柱时，也因接近铜的熔点，难以保证封接质量；同时，玻璃封接工艺还存在力学性能不足的特点，不适合动力电池使用。 

因而，陶瓷密封成为本领域技术人员重点研究的方向，然而，目前陶瓷密封工艺需要克服的技术问题是，陶瓷与铝、铜的热膨胀系数存在巨大差异，在产品制备以及后续使用过程（冷热循环）中，陶瓷与铝、铜的连接处存在因热失配导致密封失效的风险。 

发明内容

本发明为解决现有技术中电池的密封组件采用陶瓷进行封接，陶瓷与铝、铜的热膨胀系数存在差异，从而存在因热失配导致密封失效的风险的技术问题。 

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电池的密封组件，包括：金属环、陶瓷环和芯柱，所述金属环套接于所述陶瓷环的外侧，所述陶瓷环的中部设有通孔，所述芯柱形成于所述通孔内，所述芯柱为金属陶瓷复合体；所述金属陶瓷复合体包括陶瓷多孔体和金属材料，所述金属材料填充于所述陶瓷多孔体的孔隙内。 

在所述的电池的密封组件中，优选地，所述芯柱的下端形成有安装孔，所述安装孔中安装有用于连接电池的极芯的连接件。 

在所述的电池的密封组件中，优选地，所述陶瓷多孔体为氧化铝陶瓷多孔体、氧化锆陶瓷多孔体、碳化钛陶瓷多孔体、氮化铝陶瓷多孔体、氮化硼陶瓷多孔体、氧化铝和氧化锆的复合陶瓷多孔体中的一种。 

在所述的电池的密封组件中，优选地，所述陶瓷环为氧化铝陶瓷环、氧化锆陶瓷环、碳化钛陶瓷环、氮化铝陶瓷环、氮化硼陶瓷环、氮化硅陶瓷环、氧化铝和氧化锆的复合陶瓷环中的一种；所述金属环为铝环或者铝合金环。 

在所述的电池的密封组件中，优选地，所述电池的密封组件为电池正极的密封组件，所述金属材料为铝或铝合金。 

在所述的电池的密封组件中，优选地，所述电池的密封组件为电池负极的密封组件，所述金属材料为铜或铜合金。 

本发明还提供了上述电池的密封组件的制作方法，包括下述步骤： 

步骤1、提供陶瓷环，所述陶瓷环的中部形成有通孔；

步骤2、将陶瓷粉体、粘结剂、表面活性剂进行混料后，在陶瓷环的通孔中制作成生坯，然后经排胶、预烧后制得陶瓷多孔体；

步骤3、将金属材料在金属材料的熔点以上的温度下进行处理，使熔融的金属材料渗入所述陶瓷多孔体的孔隙中，冷却后形成金属陶瓷复合体；

步骤4、将金属环焊接于陶瓷环的外侧。