[发明专利]一种铜封接玻璃粉及其制备方法及应用及电池的电极

说明书

技术领域

本发明涉及封接玻璃材料领域，尤其涉及一种铜封接玻璃粉及其制备方法及应用及电池的电极。

背景技术

封接玻璃材料广泛应用于电真空和微电子技术、激光和红外技术、高能物理、能源、宇宙、汽车等众多领域，实现了玻璃、陶瓷、金属、半导体间的相互封接。封接玻璃材料需具有良好的耐热性与化学稳定性及较高的机械强度，尤其低温封接玻璃需具有较低的熔化温度与封接温度。

封接玻璃材料用于电子元器件封接时，封接玻璃的热膨胀系数需与电子元器件的材料的热膨胀系数相匹配，尤其对于电连接器的壳体和接触件为铜合金材料时，用于封接电连接器壳体和接触件的封接材料在满足封接温度低与性能稳定的同时，该封接材料的热膨胀系数与铜合金的热膨胀系数需较好的匹配。例如，目前使用的大容量电池因其能量密度高，电池电极需承受较大电流、较高热量及耐腐蚀的考验，而传统的可伐合金与不锈钢等材质作为电极材料已很难达到上述要求；因此，研究人员选用了铜合金作为电池电极的材料，铜合金材料作为电池电极可提高电流传输速度、减少电阻损耗及满足上述大容量电池的发展需求。将铜合金应用于电池电极材料，需要设计合理的电池电极的壳体与芯柱的结构，更应考虑到用于封接壳体和芯柱的玻璃材料的膨胀系数必须和铜合金电极材料的热膨胀系数相匹配，铜合金具有较高的热膨胀系数，其在25℃-300℃的温度条件下为170×10^-7-185×10^-7/℃，要求用于封接铜合金电极的玻璃材料性能稳定、密封性能好及封接温度较低。

目前使用的高膨胀系数无铅低温封接玻璃多为磷酸盐玻璃，需要在还原气氛下生产和封接，不利于产业化应用，且玻璃物化性能极不稳定，严重影响封接产品的电绝缘性能、机械性能及气密性等。现有技术公开了一种磷酸盐类的高膨胀系数铜封接玻璃粉，该铜封接玻璃粉的封接温度为600℃-780℃，玻璃的比重为2-3.5，玻璃的热膨胀系数为160×10^-7-195×10^-7/℃(25℃-300℃)，与铜膨胀系数相近，但该铜封玻璃粉的组分中P₂O₅的质量百分比高达45％-65％，含量较多的磷会导致玻璃性能极不稳定，可靠性较低；因此，上述铜封接玻璃粉不适合用于铜合金电子元器件的封接。现有技术还公开了一种主要组分为SiO₂、BaO及Al₂O₃的铜封接玻璃粉，该玻璃的封接温度为850℃-890℃，玻璃的比重为2.86-3.06，热膨胀系数为88×10^-7-92×10^-7/℃(25℃-400℃)，该玻璃粉的封接温度较高，加大了封接难度，热膨胀系数偏低，与铜的膨胀系数匹配性较差；因此，上述铜封接玻璃粉也不适用于铜合金电子元器件的封接。上述两种铜封接玻璃粉尤其不适用于铜合金电连接器的封接，更不适用于大容量电池的铜芯铝壳电极的封接。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种铜封接玻璃粉及其制备方法及应用及电池的电极，主要目的是解决铜封接玻璃粉与铜合金的热膨胀系数匹配性差，封接难度大及封接性能不稳定的问题。

为达到上述目的，本发明主要提供了如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种铜封接玻璃粉，其原料由如下质量百分含量的组分组成：

作为优选，所述铜封接玻璃粉的原料由如下质量百分含量的组分组成：

作为优选，所述B₂O₃与ZnO的质量比0.5-1.2:1。

作为优选，所述铜封接玻璃粉在20℃-300℃条件下的热膨胀系数为105×10^-7-130×10^-71/℃。

作为优选，所述铜封接玻璃粉的软化温度为330℃-470℃；所述铜封接玻璃粉的转变温度为302℃-410℃。

作为优选，所述铜封接玻璃粉的封接温度为480℃-600℃；所述铜封接玻璃粉的比重为3.8-4.4。

另一方面，本发明提供了上述铜封接玻璃粉的制备方法，该方法包括：按原料配方制备玻璃混合料，将所述玻璃混合料熔化成玻璃液，将所述玻璃液冷却并制成玻璃片，将所述玻璃片制成玻璃原粉，所述玻璃原粉过120目-200目的筛网后得到铜封接玻璃粉。