一种电池的密封组件及其制作方法、以及一种锂离子电池技术

本发明专利技术涉及一种电池的密封组件及其制作方法，所述密封组件包括：包括：陶瓷环、金属环以及芯柱，所述陶瓷环的中部形成有内孔，所述金属环连接于所述陶瓷环外侧，所述芯柱连接于所述陶瓷环的内孔中，所述芯柱为钛或钛合金的芯柱。所述制作方法包括下述步骤：将钛或钛合金的芯柱连接于陶瓷环的内孔中；再将金属环连接于陶瓷环的外侧，得到所述的电池的密封组件。本发明专利技术还提供了采用这种密封组件的锂离子电池。本发明专利技术采用钛或钛合金作为芯柱，并且采用钛基焊料对所述芯柱与陶瓷环进行焊接，所述钛基焊料层不含可发生嵌锂、脱锂的成分，在耐电化学腐蚀方面具有很强的优势，使得本发明专利技术的电池的密封组件具有更长的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池的密封
；具体而言，本专利技术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。
技术介绍
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，塑料连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连接。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°C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1.0X10_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，而这种玻璃的连接温度较高，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分别作为电池的正、负极芯柱的材料。但是，陶瓷与金属铝、铜连接时必须使用活性焊料作为焊接层，例如:陶瓷与金属铝进行焊接时需要Al-Si或Al-S1-Mg活性焊料；Si在电池充放电时会与电解液中的锂离子发生嵌锂脱锂反应，含Si焊接层会因被腐蚀而失效，导致电池漏液；当陶瓷与金属铜进行焊接时，则需要使用Ag基、Au基焊料，这两种焊料不仅价格极其昂贵，而且Ag基焊料层在电池充放电时会受电解液腐蚀失效，导致电池漏液，难以满足使用寿命长的要求。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的电池的密封组件采用铝材和铜材作为电池的正、负极芯柱的材料，然后采用陶瓷与金属铝、铜连接时使用活性焊料作为焊接层，所采用的活性焊料会因受电解液腐蚀而失效，导致电池漏液，难以满足使用寿命长的要求的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电池的密封组件，包括:陶瓷环、金属环以及芯柱，所述陶瓷环的中部形成有内孔，所述金属环连接于所述陶瓷环外侧，所述芯柱连接于所述陶瓷环的内孔中，所述芯柱为钛或钛合金的芯柱，所述钛或钛合金的芯柱与所述陶瓷环之间设有钛基焊料层。在所述的电池的密封组件中，优选地，所述钛合金选自钛铝合金、钛钥合金、钛钯合金、钛铁合金、钛镍合金中的一种。在所述的电池的密封组件中，优选地，所述钛基焊料包含Ti，并且还包含Zr、N1、Cu中的一种或几种。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、氧化铝氧化锆复合的陶瓷环中的一种。在所述的电池的密封组件中，优选地，所述金属环为铝或铝合金环。在所述的电池的密封组件中，优选地，所述金属环与所述陶瓷环之间还设有铝基焊料层，所述铝基焊料包含Al，并且还包含S1、Mg中的一种或两种。本专利技术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:将钛或钛合金的芯柱连接于陶瓷环的内孔中； 步骤2:将金属环连接于陶瓷环的外侧，得到所述的电池的密封组件。在所述的制作方法中，优选地，在步骤I中，将钛或钛合金的芯柱安装于陶瓷环的内孔中，然后采用焊接工艺将所述钛或钛合金的芯柱与陶瓷环的内孔壁相焊接；所述焊接工艺采用的焊料为钛基焊料，焊接工艺的条件:在真空气氛下，焊接温度为830-900°C，焊接时间为3-15分钟。在所述的制作方法中，优选地，在步骤2中，所述金属环采用钎焊工艺连接于陶瓷环的外侧；所述钎焊工艺采用的焊料为铝基焊料，所述铝基焊料包含Al，并且还包含S1、Mg中的一种或两种；钎焊工艺的条件:钎焊温度为570-660°C，钎焊时间为3-15分钟，气氛为真空或惰性气体气氛。本专利技术进一步提供了一种锂离子电池，包括:至少一端开口的壳体、密封于所述壳体的开口端的密封组件，所述壳体与密封组件之间形成密封空间，所述密封空间内收容有极芯和电解液，所述密封组件采用如上所述的电池的密封组件，其中，所述金属环与壳体相连接，所述钛或钛合金的芯柱与所述极芯相连接。本专利技术采用钛或钛合金作为芯柱，并且采用钛基焊料对所述芯柱与陶瓷环进行焊接，所述钛基焊料层不含可发生嵌锂、脱锂的成分，在耐电化学腐蚀方面具有很强的优势，使得本专利技术的电池的密封组件具有更长的使用寿命。并且所述钛或钛合金的芯柱与陶瓷环之间具有相近的膨胀系数，耐冷热冲击性能更好，成本较低，适合大批量生产；与现有的密封组件相比，本专利技术的密封组件能够很好的满足电池连接长寿命和稳定性的要求。附图说明图1是本专利技术的电池的密封组件的示意图。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面参照附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。本文中，相同附图标记表示相同组成部分。本专利技术的电池的密封组件用于电池的密封，更多地用于锂离子电池的密封，尤其是大功率锂离子电池，例如:锂离子动力电池、锂离子储能电池的密封。本领域的技术人员知道锂离子电池主要包括:至少一端开口的壳体、放置于壳体内的极芯、以及收容于壳体内的电解液。为了避免电解液的漏出，采用密封组件对壳体的开口端进行密封。其中，所述壳体一般为铝壳或钢壳，用于放置极芯和容纳电解液，其至少一端开口。所述极芯由正极片、隔膜、负极片依次叠置或卷绕形成，极芯的结构和制作方法可通过现有技术实现，在此不做赘述。本技术的改进之处主要在于密封组件，如图1所示，本专利技术的电池的密封组件，包括:陶瓷环2、芯柱3、金属环1，金属环I连接于所述陶瓷环2的外侧，陶瓷环2形成有内孔，芯柱3穿设于所述内孔，并与所述内孔相连接；在本专利技术中，所述芯柱3为钛或钛合金的芯柱，并且所述钛或钛合金的芯柱与所述陶瓷环之间设有钛基焊料层4，以将所述钛或钛合金的芯柱与所述陶瓷环2的内部相连接。现有的电池大多采用铝材和铜材分别作为电池的正、负极芯柱的材料，但是，陶瓷与金属铝、铜连接时必须使用活性焊料作为焊接层，陶瓷与金属铝进行焊接时需要采用Al-Si或Al-S1-Mg活性焊料，陶瓷与金属铜进行焊接时，需要使用Ag基、Au基焊料，这些焊料在电池充放电时会与电解液中的锂离子发生嵌锂脱锂反应，受电解液腐蚀失效，导致电池漏液，难以满足使用寿命长的要求。本专利技术的专利技术人在对电池的长期研究过程中，意外的发现可以采用钛或钛合金作为电池的正、负极芯柱的材料，并且采用钛基焊料将钛或钛合金的芯柱与陶瓷进行焊接，这个钛基焊料不含可发生嵌锂、脱锂的成分，在耐电化学腐蚀方面具有很强的优势，使得本专利技术的电池的密封组件具有更长的使用寿命。具体来说，所述金属环I为铝环或者铝合金环，例如:采用3003铝合金环。金属环I与锂离子电池的壳体相焊接，以使密封组件密封壳体的开口端；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池的密封组件，其特征在于，所述电池的密封组件包括：陶瓷环、金属环以及芯柱，所述陶瓷环形成有内孔，所述金属环连接于所述陶瓷环外侧，所述芯柱连接于所述陶瓷环的内孔中，所述芯柱为钛或钛合金的芯柱，所述钛或钛合金的芯柱与所述陶瓷环之间设有钛基焊料层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林信平，周龙飞，张伟锋，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：