一种动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，包括金属盖板、玻璃复合材料、树脂及金属极柱，所述玻璃复合材料包括玻璃基体和第二相粒子；所述玻璃复合材料内侧与金属极柱相连；所述玻璃复合材料外侧与金属盖板相连；所述树脂覆盖在玻璃复合材料之上；所述金属盖板与玻璃复合材料相连的底部有向玻璃复合材料一侧收缩的一段圆弧；所述金属极柱与玻璃复合材料相连的部分在剖面图中为一段圆弧；所述金属盖板与玻璃复合材料相连的界面上，金属盖板上形成了一层阳极氧化层。本发明专利技术的动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件的结构简单，且制作方法的工艺流程不复杂，整体的生产成本较低。 1

Glass sealing component for power battery cover plate and pole post and its making method

The invention discloses a glass sealing component of a power battery cover plate and pole, which includes a metal cover plate, a glass composite material, a resin and a metal pole. The glass composite material includes a glass matrix and a second phase particle, the inside of the glass composite material is connected with a metal pole, and the glass composite material is outside and metal. The resin is covered with the glass composite material; the bottom of the metal cover plate is connected to the glass composite material with a section of the arc that is contracted to the side of the glass composite material; the part of the metal pole and the glass composite material is a section of the arc in the section diagram; the metal cover plate and the glass composite material are used. An anodic oxide layer is formed on the metal cover on the connected interface. The structure of the power battery cover plate of the invention and the glass sealing component of the pole column is simple, and the process flow of the making method is not complex, and the overall production cost is low. One

【技术实现步骤摘要】
一种动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件及其制作方法
本专利技术涉及一种电动汽车用锂离子电池
，特别是涉及一种动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件及其制作方法。
技术介绍
随着锂离子电动汽车的逐渐普及以及在汽车领域中所占比例越来越大，锂离子电池本身的安全性和耐用性也因此受到越来越大的重视。锂离子电池完成充放电过程必须要在一个无氧和无水的环境中进行，因此锂离子电池由各部件组装完成后需进行密封封装。目前锂离子电池金属极柱与金属外壳之间的封接主要采用的是塑料材质的密封圈或者陶瓷金属化封接的方式。另一方面，由于铝合金在轻量化和高导电率方面的优势，现在锂离子电池金属外壳和极柱均更倾向使用铝合金材质。目前市面上铝合金封接实用化的产品还是局限在塑料或陶瓷金属化封接上。而已有的一些铝合金的玻璃封接组件设计还是存在一定的缺点，且具体方法也未见报导或相关专利等。塑料密封圈封接存在易老化和不耐外界交变物理场(温度、应力和振动)影响等缺点，特别是塑料的热膨胀系数远大于铝合金材质的电池外壳，这将导致其随着外界温度长期冷热变化后无法保证有效的密封性，进而导致电解液渗漏、电池性能下降等缺陷，因此塑料封接已显露出被市场淘汰的趋势。陶瓷金属化的封接方式由于其有着较好的气密性和长期使用可靠性，已经被一些大型电池厂家所采用，但其整体制作工艺复杂繁琐，成本高昂。而已公布的玻璃封接方案大多结构复杂，且相关结构设计不利于提升整个封接件的耐机械冲击能力和整体可靠性。专利CN20479338U为了避免铝合金外壳和中间极柱形成短路，在玻璃封接体的下方加入了一个陶瓷垫片，虽然可有效避免短路，但是陶瓷材料和玻璃之间显著的热膨胀系数差异将导致玻璃与陶瓷接触面上产生较多热应力裂纹，进而影响整个玻璃封接件的长期可靠性，另外额外增加一个陶瓷垫片也相应的增加了成本。且此专利中没有玻璃相关的描述。专利CN205004363U具有与专利CN20479338U相似的结构设计，只是在陶瓷片上额外增加了陶瓷金属化的流程，一方面增加了整个工艺的复杂程度，另一方面将导致成本的继续上升。且此专利中没有玻璃相关的描述。专利CN104752646A中公布了一种玻璃封接铝合金结构，但是玻璃在高温熔化后有较好的流动性，其所公布的结构将无法保证玻璃形成确定的形状，进而形成有效的封接。另外其设计的结构中，玻璃有多个直角拐角，在受到外力冲击的时候，在拐角处将形成应力集中，极易导致玻璃产生裂纹，进而导致封接失效。且此专利中没有玻璃相关的描述。
技术实现思路
鉴于上述各类技术或专利技术的不足，为了解决现有玻璃封接结构设计不合理或者结构设计过于复杂导致成本较高的问题，本专利技术的目的是提供一种可靠的用于铝合金之间或是铝铜合金之间封接的动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件。本专利技术的另一目的是提供一种上述动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件的制作方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，包括金属盖板、玻璃复合材料、树脂及金属极柱，所述玻璃复合材料包括玻璃基体和第二相粒子；所述玻璃复合材料内侧与金属极柱相连；所述玻璃复合材料外侧与金属盖板相连；所述树脂覆盖在玻璃复合材料之上；所述金属盖板与玻璃复合材料相连的底部有向玻璃复合材料一侧收缩的一段第一圆弧；所述金属极柱与玻璃复合材料相连的部分在剖面图中为一段第二圆弧；所述金属盖板与玻璃复合材料相连的界面上，金属盖板上形成了一层第一阳极氧化层；所述金属极柱可以为纯铝、铝合金或是纯铜材料，当所述金属极柱材质为纯铝或是铝合金时，与玻璃复合材料相连的界面上，纯铝或铝合金极柱上形成了一层第二阳极氧化层；当所述金属极柱材质为纯铜时，与玻璃复合材料相连的界面上，纯铜极柱上形成了氧化层。优选地，所述金属盖板为纯铝或是铝合金；优选地，所述树脂为环氧树脂；优选地，按摩尔占比计，玻璃复合材料中玻璃基体包含或由下列组分组成：P2O550-65％，Li2O1-15％，Na2O2-25％，K2O2-25％，B2O30.5-10％，Al2O30.1-10％，Fe2O30.1-10％，ZnO0-10％，Bi2O30-9％，Er2O30-6％，MgO0.1-6％，Cr2O30-5％，Y2O30.1-5％，La2O30-5％，Ce2O30-5％，ZrO20.1-5％，CuO0-5％，Co2O30-4％，Sb2O30.1-3％。优选地，所述金属盖板向玻璃复合材料侧收缩的圆弧半径s为0.4-0.8mm。优选地，所述金属极柱与玻璃复合材料相连部分为一段圆弧，其角度Q为20-30°。优选地，玻璃复合材料的高度E为2-3mm。优选地，所述第二相粒子选自氧化钛、部分稳定的氧化锆、氧化铝、碳化钛或氮化钛中的一种或几种。一种动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件制作方法，包括如下步骤：1、制作玻璃复合材料预制体按照上述玻璃基体的成分，称取确定化学计量比的原料混合均匀，然后将混合好的原料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入高温炉中，高温炉以5-7℃/min的升温速率升至1100-1200℃，并在1100-1200℃保温2小时，而后直接将盛有玻璃的坩埚取出，将玻璃水淬。水淬后的玻璃经过烘干后用球磨机球磨，得到中位径为25±2μm的玻璃粉。接着，配置如下比例的浆料：1-4wt％有机粘结剂、0.1-0.4wt％脱模剂、2-15wt％第二相粒子和玻璃粉，此浆料通过离心造粒技术制备出玻璃复合材料的球型造粒粉，造粒粉通过压片机压制出对应尺寸的玻璃复合材料坯体，玻璃复合材料坯体放入排胶炉中，排胶炉以2-4℃/min的升温速率升至350-450℃并停留20分钟，随后排胶炉以5-10℃的降温速率降至室温，至此获得合适尺寸的玻璃复合材料预制体。2、金属盖板和金属极柱的阳极氧化或预氧化2.1铝或铝合金金属盖板选择性地进行阳极氧化处理，如下：阳极氧化处理的位置与玻璃复合材料预制体熔融后的位置刚好对应，尤其地，阳极氧化层的厚度为1-5μm，阳极氧化层的高度与玻璃复合材料相同。2.2铝或铝合金金属极柱选择性地进行阳极氧化处理，如下：阳极氧化处理的位置与玻璃复合材料预制体熔融后的位置刚好对应，尤其地，阳极氧化层的厚度为1-5μm，阳极氧化层的高度与玻璃复合材料相同。如果金属极柱材质选用纯铜材料时，纯铜极柱需进行预氧化处理，具体步骤如下：a、将纯铜极柱放入气氛烧结炉中随炉升温，升温速率为5-7℃/min，升至325-355℃并保温10分钟；b、保温结束时立即将气氛烧结炉抽真空至10-4Pa，同时开始降温至室温，降温速率为8-10℃/min。3、各部件的组装和封接。a、先将金属极柱放入石墨基座中，而后将玻璃复合材料预制体套入金属极柱，接着将金属盖板套入玻璃复合材料预制体上，即组装完毕。b、将步骤a的组装件放入高温炉中，高温炉以5-7℃/min的升温速率升至340-420℃并保温5-10分钟，接着高温炉以4-6℃/min的升温速率升至540-600℃并保温10-20分钟，然后高温炉以4-6℃/min的降温速率降至350-400℃并保温5-15分钟，最后高温炉以5-8℃/min的降温速率降至室温。如果金属极柱的材质为纯铜材料，本步骤全程在氮气气氛下完成。4、如果金属极柱的材质为铝或铝合金，则直接跳过此步骤。否则按如下步骤操作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，其特征在于：包括金属盖板、玻璃复合材

【技术特征摘要】
1.一种动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，其特征在于：包括金属盖板、玻璃复合材料、树脂及金属极柱，所述玻璃复合材料包括玻璃基体和第二相粒子；所述玻璃复合材料内侧与金属极柱相连；所述玻璃复合材料外侧与金属盖板相连；所述树脂覆盖在玻璃复合材料之上；所述金属盖板与玻璃复合材料相连的底部有向玻璃复合材料一侧收缩的一段第一圆弧；所述金属极柱与玻璃复合材料相连的部分在剖面图中为一段第二圆弧；所述金属盖板与玻璃复合材料相连的界面上，金属盖板上形成了一层第一阳极氧化层；所述金属极柱可以为纯铝、铝合金或是纯铜材料，当所述金属极柱材质为纯铝或是铝合金时，与玻璃复合材料相连的界面上，纯铝或铝合金极柱上形成了一层第二阳极氧化层；当所述金属极柱材质为纯铜时，与玻璃复合材料相连的界面上，纯铜极柱上形成了氧化层。2.根据权利要求1所述的动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，其特征在于：所述金属盖板为纯铝或是铝合金；所述树脂为环氧树脂。3.根据权利要求1所述的动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，其特征在于：按摩尔占比计，所述玻璃基体包含下列组分：P2O550-65％，Li2O1-15％，Na2O2-25％，K2O2-25％，B2O30.5-10％，Al2O30.1-10％，Fe2O30.1-10％，ZnO0-10％，Bi2O30-9％，Er2O30-6％，MgO0.1-6％，Cr2O30-5％，Y2O30.1-5％，La2O30-5％，Ce2O30-5％，ZrO20.1-5％，CuO0-5％，Co2O30-4％，Sb2O30.1-3％。4.根据权利要求1所述的动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，其特征在于：所述金属盖板向玻璃复合材料侧收缩的第一圆弧半径s为0.4-0.8mm；所述金属极柱与玻璃复合材料相连部分为一段第二圆弧，其角度Q为20-30°。5.根据权利要求1所述的动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，其特征在于：所述玻璃复合材料的高度E为2-3mm。6.根据权利要求1所述的动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，其特征在于：所述第二相粒子选自氧化钛、部分稳定的氧化锆、氧化铝、碳化钛或氮化钛中的一种或几种。7.一种动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：1)制作玻璃复合材料预制体按照玻璃基体的成分，称取确定化学计量比的原料混合均匀，然后将混合好的原料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入高温炉中，高温炉以5-7℃/min的升温速率升至1100-1200℃，并在1100-1200℃保温2小时，而后直接将盛有玻璃的坩埚取出，将玻璃水淬；水淬后的玻璃经过烘干后用球磨机球磨，得到中位径为25±2μm的玻璃粉；接着配置如下比例的浆料：1-4wt％有机粘结剂、0.1-0.4wt％脱模剂、2-15wt％第二相粒子和80.6-96.9wt％玻璃粉，此浆料通过离心造...

【专利技术属性】
技术研发人员：申亮，缪锡根，周小鹏，何纪生，缪波，
申请(专利权)人：中澳科创深圳新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44