[发明专利]一种电池电极极柱玻璃封接结构及其封接方法

说明书

本发明公开了一种电池电极极柱玻璃封接结构及封接方法。该封接结构包括：依次套在电极铝质芯柱上的玻璃下垫圈、电池盖板、玻璃上垫圈、垫圈固定片、固定环和焊料环；玻璃下垫圈、电池盖板和玻璃上垫圈均与电极铝质芯柱之间具有直径大致相等的环形间隙，环形间隙内填充封接玻璃。作业方法是先将前述封接结构组装完毕，然后在低于350℃的温度下在空气或氧化性气氛下预氧化，然后在有气氛保护的条件下升温并保持在350℃至600℃的温度区间内于1小时之内完成封接。其中，玻璃可采用磷酸盐玻璃或者硅钛酸盐玻璃，本发明还提供了具体的配方。本发明的电池电极极柱玻璃封接结构，具有良好的抗热冲击和抗机械冲击性能，封接作业一次性完成，简洁高效。

技术领域

本发明涉及一种电池电极极柱玻璃封接结构，属于电池电极封接技术领域，尤其涉及一种电池电极极柱玻璃封接结构及其封接方法。

背景技术

电池是指盛有电极、膈膜、和电解质溶液的能将化学能转化成电能的装置，具有正极、负极之分。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻等。利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，和受外界影响很小的电流。电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。

可充电的锂离子电池，其结构包括电芯、容纳电芯的电池壳、以及电池壳一端的电池盖板组件。电芯包括负极板、正极板、介于正负极板之间的可防止短路的隔膜、和电解液等。电芯装入不锈钢、塑料壳，铝金属外壳或软包装薄膜的电池容器或壳体中。电芯与外界的电导通是通过与极板连接的极耳和极柱上的连接片来完成的。电池盖板组件的构成包括注液口、防爆阀、正和负电极通孔、穿过通孔的正、负电极极柱，以及通孔与极柱之间的密封材料或密封结构。

铝壳动力方形锂离子电池的密封之所以重要是因为现有的电解液(全固态锂离子电池除外)有严重的腐蚀性。具体而言，锂离子电池的电解质一般为含六氟磷锂(LiPF6)的有机物混合液，电池外的水或水汽如果渗入到电池内与电解质混合，则会形成氢氟酸(HF)溶液，将严重腐蚀电池部件，造成短路甚至引起爆炸事故：如果电解质泄漏到电池表面之外，外界的水或空气中的水分同样会与电解质发生反应，严重损坏电池，对汽车的安全和使用寿命造成致命的不良影响。

现有的铝壳动力锂离子电池的电极极柱的防漏密封方法大都采用传统的塑料密封技术，然而人们越来越明确地认识到，塑料封接不耐温，容易被腐蚀，老化，抗温度变化性能差，不抗震动，寿命短，界面无化学键结合造成容易泄露；另外一种已经实用化的动力电池电极封接工艺是金属化陶瓷封接，然而陶瓷与金属间的焊接较为困难，且金属化材料不耐腐蚀需要加保护镀层，此外陶瓷本身易碎，由于热膨胀系数的较大不同导致焊接过程产生残余热应力，这些腐蚀倾向性与界面热应力的存在导致损害封接件的可靠性、稳定性、和使用寿命，此外还有制造工艺复杂的缺点。

国外德国肖特公司倡导了电池电极极柱的玻璃封接技术，并在中国展示了实物样品，国内在玻璃封接方面起步较晚，目前国内还没有成熟的动力电池电极玻璃封接产品问世。由于铝壳动力电池的正极极柱材料是铝和铝合金，而负极极柱材料是铜或铜合金，为了节省成本和减低重量，负极极柱材料进一步地采用铝/铜双金属材料，使负极芯柱部分为铝或铝合金，这样动力电池电极的玻璃封接问题就归一为铝-铝之间的玻璃封接问题。

目前铝-铝玻璃封接存在的主要问题是：随着工业上对技术标准越来越严苛，现有封接玻璃的抗热冲击和抗机械冲击性能已经不能够很好地符合预期。现有的许多国内实用新型专利没有考虑到电极极柱玻璃密封组件的机械牢固性问题，也没有说明用什么样的封接玻璃材料和如何匹配各部件的热膨胀系数，导致实际上的玻璃封接可行性欠佳。

发明内容

针对以上现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种电池电极极柱玻璃封接结构，具有良好的抗热冲击和抗机械冲击性能。

本发明的另一目的是提供一种上述电池电极极柱玻璃封接结构的封接方法，各个部件组装后可一次性封接/焊接成电极极柱密封组件，工艺较为简单。