本發(fā)明涉及一種用于電池及半導(dǎo)體產(chǎn)品的封裝材料，具體是一種用于陶瓷-陶瓷、陶瓷-金屬材料的無機(jī)連接以及密封的玻璃密封用造粒料、制備工藝及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、電動汽車的電池包或電池組是由若干個電池單元通過串并聯(lián)組合而成，電池單元鋰離子電池包括電芯、容納電芯的電池殼以及電池殼一端的電池蓋板組件，蓋板上的正負(fù)極柱。一般電池蓋板組件通過激光焊連接到電池殼體上，但電極極柱與電池蓋板上通孔內(nèi)壁之間的密封是薄弱環(huán)節(jié)，容易發(fā)生泄漏而影響電池壽命并產(chǎn)生安全隱患，最嚴(yán)重的情況是發(fā)生燃燒和爆炸。

2、電池電極極柱的密封最早采用的是塑料密封，塑料的電絕緣性好同時塑料的易變形性使得它能與接觸面形成緊密物理接觸，從而起到密封作用。但塑料易老化，且容易因為溫度變化或震動時的交變應(yīng)力而造成較大形變，使密封效果大大降低，導(dǎo)致電解液泄漏或潮氣滲入，引起安全問題。并且塑料密封圈耐溫性差，當(dāng)電池溫度異常時，可能會熔化使內(nèi)部可燃?xì)怏w外溢而產(chǎn)生燃燒。

3、玻璃封接也是一種封接的方法，其核心在于構(gòu)建穿貫件結(jié)構(gòu)，它包括金屬芯柱、金屬環(huán)形密封蓋和位于二者之間的封接玻璃，其作用是電絕緣和密封。玻璃密封耐高溫性能好，在新能源及半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前常用的玻璃密封過程為：玻璃粉造粒、壓制成特定的形狀、預(yù)燒結(jié)定型、熔封。該過程在使用過程中面臨一個很重要的問題便是密封件的裝配問題，造成這種問題的根源便是現(xiàn)在所使用的技術(shù)制備出的玻璃粉生坯強(qiáng)度較低，預(yù)燒后脆性很大，即使和工件有很小的尺寸公差也很難進(jìn)行有效的裝配，從而造成生產(chǎn)效率低下，浪費(fèi)材料并增高成本。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種密封用彈性易裝配玻璃坯體、制備工藝及應(yīng)用，以解決玻璃密封環(huán)生坯的裝配問題。本發(fā)明通過使用新型的造粒工藝和造粒原料，制備出添加劑成分和含量不同于傳統(tǒng)玻璃粉壓制用造粒粉的原料，使用本發(fā)明制備的玻璃粉造粒料成型后的密封件生坯有極好的彈性和強(qiáng)度，在密封處的實際尺寸和設(shè)計尺寸有一定公差的情況下也可以放進(jìn)工件中，從而提高了材料利用率和生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

3、一種玻璃密封用造粒料的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：

4、步驟1.?將玻璃粉加入攪拌器、捏合機(jī)或密煉機(jī)中進(jìn)行攪拌、捏合或密煉，并預(yù)熱到50-150℃；

5、步驟2.?保持?jǐn)嚢?、捏合或密煉的溫度，向預(yù)熱后的玻璃粉中加入表面活性劑，所述表面活性劑的加入量為玻璃粉質(zhì)量的1wt%-3wt%；加入表面活性劑后繼續(xù)攪拌、捏合或密煉10min-360min；

6、步驟3.?加入粘結(jié)劑、增塑劑和脫模劑，其中粘結(jié)劑為高分子聚合物，加入量為玻璃粉質(zhì)量的2wt%-5wt%，增塑劑加入量為玻璃粉質(zhì)量的0.5wt%-1.5wt%，脫模劑的加入量為玻璃粉質(zhì)量的2wt%-4wt%；加入粘結(jié)劑、增塑劑和脫模劑后，繼續(xù)攪拌、捏合或密煉30-720min；

7、步驟4.?停止加熱，繼續(xù)攪拌、捏合或密煉至物料冷卻至室溫，獲得粉狀或顆粒狀造粒料。

8、進(jìn)一步地，步驟1中采用雙行星攪拌機(jī)攪拌，攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速0-100r/min，攪拌時長20-120min。

9、進(jìn)一步地，步驟2中所述的表面活性劑為硬脂酸、油酸中的一種或兩種的混合物。

10、進(jìn)一步地，所述高分子聚合物為低密度聚乙烯、聚丙烯，聚氯乙烯、丙烯酸樹脂、聚乙烯醇中的一種或多種。

11、進(jìn)一步地，所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯（dbp）、鄰苯二甲酸二辛酯（dop）、環(huán)氧大豆油、磷酸三甲苯酯（tcp）、磷酸三苯酯（tpp）、癸二酸二辛酯、氯化石蠟中的一種或多種。

12、進(jìn)一步地，所述脫模劑為石蠟、乳化石蠟、微晶石蠟、蜂蠟、硬脂酸鋅中的一種或多種。

13、進(jìn)一步地，壓制成型的壓制壓力5-300mpa，模具溫度0℃-100℃。

14、由上述造粒料的制備工藝制備的玻璃密封用造粒料，其特征在于，由玻璃粉、表面活性劑、粘結(jié)劑、增塑劑和脫模劑經(jīng)在50-150℃溫度下攪拌、捏合或密煉后，造粒而成；所述粘結(jié)劑為高分子聚合物，所述表面活性劑、粘結(jié)劑、增塑劑、脫模劑的加入量分別為玻璃粉質(zhì)量的1wt%-3wt%、2wt%-5wt%、0.5wt%-1.5wt%、2wt%-4wt%。

15、所述玻璃密封用造粒料的應(yīng)用，其特征在于，用于陶瓷-陶瓷材料、陶瓷-金屬材料之間的連接以及密封，將造粒料壓制成型制成彈性易裝配玻璃坯體，直接將所述玻璃坯體裝配到待密封部位，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后實現(xiàn)密封。

16、進(jìn)一步的，用于鋰電池、鈉-硫電池、鈉鎳電池、固體燃料電池的電極密封，或芯片的封裝。

17、本發(fā)明在玻璃粉中加入高分子聚合物材料，如聚乙烯、聚丙烯等，這類材料由于具有較長的分子鏈，具有優(yōu)異的力學(xué)性能，同時易于獲得；通過在玻璃粉中引入高分子聚合物材料，大大提高了造粒料及由該造粒料制成的坯體的彈性等力學(xué)性能。同時，為了克服高分子聚合物材料與玻璃粉表面性能差別較大、難以復(fù)合在一起的問題，通過加入表面活性劑來解決兩者的相容性問題。表面活性劑有著特殊的分子結(jié)構(gòu)：其極性基團(tuán)可以和玻璃粉很好地結(jié)合在一起，而非極性基團(tuán)可以和有機(jī)物很好地結(jié)合，通過表面活性劑就可以在玻璃粉和高分子粘結(jié)劑之間建立起一座橋梁，將兩者進(jìn)行偶聯(lián)并很好地結(jié)合在一起。由于粘結(jié)劑的分子較大且內(nèi)聚力很強(qiáng)，在混料的過程中很難打開，為了使粘結(jié)劑分子很好地分散在整個材料體系中，需要加入一定量的增塑劑。增塑劑的主要作用是嵌入高分子鏈之間，促進(jìn)高分子鏈相互滑動，這不僅可以在混料階段促進(jìn)高分子粘結(jié)劑和玻璃粉的結(jié)合，還可以在成型過程中促進(jìn)造粒料的滑移，減少氣孔。脫模劑主要是蠟質(zhì)材料，和金屬相容性較差，有利于原料在壓制成型后從模具中脫除。

18、本發(fā)明所述的玻璃密封用造粒料中增加了造粒料中的有機(jī)物的含量在5wt%-12wt%?之間，而現(xiàn)有的造粒料中有機(jī)物的含量僅為0.5wt%-2.5wt%。本發(fā)明使用具有較高力學(xué)性能和塑性的高分子作為粘結(jié)劑，增加所壓制生坯的彈性、柔韌性和抗拉強(qiáng)度，不易破碎。不僅能在密封處的實際尺寸和設(shè)計尺寸有一定公差的情況下也可以放進(jìn)工件中，能夠有效解決玻璃密封環(huán)生坯的裝配問題；而且由于該造粒料壓制而成的生坯具有較高的強(qiáng)度，不需要預(yù)燒，可以直接裝配到待密封的位置，省略了傳統(tǒng)坯體壓制成型后的預(yù)燒結(jié)步驟；極大地提高了材料利用率，簡化了密封工藝，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

19、本發(fā)明在攪拌、捏合或密煉條件下，將高溫的物料冷卻到室溫，可以直接得到顆粒狀或粉末狀的造粒料，且該造粒料的粒徑比玻璃粉的粒徑更大、更圓滑，流動性更好，在后續(xù)的壓制成型過程中使壓制而成的生坯質(zhì)地更緊密、更均勻。相較于傳統(tǒng)的玻璃液噴霧造粒，該工藝獲得的造粒料中各組分的混合更加均勻、分布更為離散，且原料利用率更高。且本發(fā)明的造粒料使用機(jī)械加熱攪拌、捏合或密煉的方式，物料混合效率更高，能耗大幅降低。

20、綜上所述，本發(fā)明的制備的玻璃環(huán)生坯力學(xué)性能更好，整個過程簡單、能耗少且效率較高。與傳統(tǒng)的噴霧造粒相比，極大地節(jié)省了設(shè)備、能耗、場地和人力。另外，本發(fā)明所使用的高分子粘結(jié)劑易于獲得，甚至可以利用廢舊塑料，因此該工藝可對資源進(jìn)行循環(huán)利用，有利于環(huán)境保護(hù)。