專利名稱：一種電池的密封組件及其制作方法、以及一種鋰離子電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電池的密封技術領域；具體而言，本發(fā)明涉及一種電池的密封組件及其制作方法、以及一種鋰離子電池。
背景技術：
目前，在常用的電池的封裝工藝中，按照封裝材料可以分為塑料封裝、玻璃封裝和陶瓷封裝三大類；其中，塑料連接從使用壽命角度考慮，較難滿足長壽命(20年以上)儲能電池及可靠性動力電池的使用要求。而通過玻璃體連接。在鋰離子電池長期使用和儲存后，與鋰離子電池的電解液直接接觸的玻璃體下層會被腐蝕。不僅降低玻璃的絕緣性能，更會造成鋰電池的漏液。目前，國外解決此類問題主要通過開發(fā)不含二氧化硅的抗腐蝕性絕緣玻璃，而這種玻璃的連接溫度較高，對設備及工藝條件的要求都非?？量獭Ｒ蚨?，陶瓷密封成為本領域技術人員重點研究的方向，如圖1所示，現(xiàn)有的電池的密封組件包括:主要由三個部分組成:中間作為集流體的芯柱3'、外側用于與電池外殼相連接的金屬環(huán)P、以及用于絕緣連接芯柱3'和金屬環(huán)I'的陶瓷環(huán)2'，所述金屬環(huán)I'的中部形成有安裝孔、所述陶瓷環(huán)2'的中部形成有連接孔，所述陶瓷環(huán)2'安裝于所述金屬環(huán)P的安裝孔中，所述芯柱3'安裝于所述陶瓷環(huán)2'的連接孔中，然后采用活性焊料將陶瓷環(huán)2'與芯柱3'進行釬焊，將陶瓷環(huán)2'與金屬環(huán)I'進行釬焊，在金屬環(huán)I'與所述陶瓷環(huán)2'、所述陶瓷環(huán)2'與芯柱3'的接觸面之間形成釬焊層4'、5'。這種密封組件采用陶瓷環(huán)對芯柱和金屬環(huán)進行連接，使得密封組件具有較好的耐冷熱沖擊性能，能夠有效提高鋰離子電池的使用壽命。然而，上述陶瓷環(huán)與芯柱、金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接觸面均垂直于水平面設置，釬焊均是在垂直于水平面的圓環(huán)面上進行，這種釬焊的方式有不可避免的弊端，即對各密封組件的尺寸精度要求較高，在釬焊時要保證密封組件之間的同心，縫隙寬度合適且一致，在釬焊時需要相應的夾具輔助固定。由于縫隙寬度較難控制，容易出現(xiàn)釬料無法完全流動填充滿縫隙的情況，導致密封組件的氣密性較差。

發(fā)明內容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術中的電池的密封組件的陶瓷環(huán)與芯柱、金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接觸面均垂直于水平面設置，釬焊均是在垂直于水平面的圓環(huán)面上進行，這種釬焊的方式有不可避免的弊端，容易出現(xiàn)釬料無法完全流動填充滿焊縫的情況，導致密封組件的氣密性較差的技術問題。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種電池的密封組件，所述電池的密封組件包括:金屬環(huán)、陶瓷環(huán)以及芯柱，所述金屬環(huán)的中部形成有安裝孔、所述陶瓷環(huán)的中部形成有連接孔，所述陶瓷環(huán)安裝于所述金屬環(huán)的安裝孔中，所述芯柱安裝于所述陶瓷環(huán)的連接孔中，其中，所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面和/或所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面與陶瓷環(huán)中心線之間呈1-45度。在所述的電池的密封組件中，優(yōu)選地，所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面與陶瓷環(huán)中心線之間以及所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面與陶瓷環(huán)中心線之間均呈1-45度。在所述的電池的密封組件中，優(yōu)選地，所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面與陶瓷環(huán)中心線之間和/或所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面與陶瓷環(huán)中心線之間呈2-10度。在所述的電池的密封組件中，優(yōu)選地，所述陶瓷環(huán)的外側面形成第一接合面，所述金屬環(huán)的安裝孔壁形成與之配合的第二接合面，所述第一接合面、第二接合面與陶瓷環(huán)中心線呈1-45度，并且所述第一接合面與第二接合面之間設有第一釬料層。在所述的電池的密封組件中，優(yōu)選地，所述陶瓷環(huán)為氧化鋁陶瓷環(huán)、氧化鋯陶瓷環(huán)、氧化鋁和氧化鋯復合的陶瓷環(huán)中的一種；所述金屬環(huán)為鋁鎂或鋁錳合金環(huán)；所述第一釬料層為鋁基釬料層，所述鋁基釬料包含Al，并且還包含S1、Mg中的一種或兩種。在所述的電池的密封組件中，優(yōu)選地，所述芯柱的外側面形成第一連接面，所述陶瓷環(huán)的連接孔壁形成與之配合的第二連接面，所述第一連接面、第二連接面與陶瓷環(huán)中心線呈1-45度，并且所述第一連接面與第二連接面之間設有第二釬料層。 在所述的電池的密封組件中，優(yōu)選地，所述電池的密封組件為電池正極的密封組件，所述芯柱為采用鋁、鈦中的至少一種金屬制作的芯柱；所述陶瓷環(huán)為氧化鋁陶瓷環(huán)、氧化鋯陶瓷環(huán)、氧化鋁和氧化鋯復合的陶瓷環(huán)中的一種；所述第二釬料層為鋁基或鈦基釬料層；所述鋁基釬料包含Al，并且還包含S1、Mg中的一種或兩種；所述鈦基釬料包含Ti，并且還包含Zr、N1、Cu中的一種或幾種。在所述的電池的密封組件中，優(yōu)選地，所述電池的密封組件為電池負極的密封組件，所述芯柱采用銅、鎳、鈦中的至少一種金屬制作的芯柱；所述陶瓷環(huán)為氧化鋁陶瓷環(huán)、氧化鋯陶瓷環(huán)、氧化鋁和氧化鋯復合的陶瓷環(huán)中的一種；所述第二釬料層為鈦基或Au-Cu基釬料層；所述鈦基釬料包含Ti，并且還包含Zr、N1、Cu中的一種或幾種。本發(fā)明還提供了上述電池的密封組件的制作方法，包括下述步驟:
步驟1:將所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面和/或所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面制作成與陶瓷環(huán)中心線呈1-45度。步驟2、將芯柱安裝于陶瓷環(huán)的連接孔中，然后將陶瓷環(huán)安裝于金屬環(huán)的安裝孔中,得到所述的電池的密封組件。在所述的制作方法中，優(yōu)選地，在步驟I中，將所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面以及所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面均制作成與陶瓷環(huán)中心線之間呈2-10度。在所述的制作方法中，優(yōu)選地，在步驟2中，將芯柱安裝于陶瓷環(huán)的連接孔中，然后采用釬焊工藝將所述芯柱的外側面與陶瓷環(huán)的連接孔壁相釬焊；所述釬焊工藝的條件:氣氛為真空或惰性氣體氣氛，釬焊溫度高于釬料的溫度而低于芯柱的熔融溫度，釬焊時間為1-10分鐘。在所述的制作方法中，優(yōu)選地，在步驟2中，將陶瓷環(huán)安裝于所述金屬環(huán)的安裝孔中，然后采用釬焊工藝將所述陶瓷環(huán)的外側面與金屬環(huán)的安裝孔壁相釬焊；所述釬焊工藝采用的釬料為鋁基釬料，所述鋁基釬料包含Al，并且還包含Si ,Mg中的一種或兩種；釬焊工藝的條件:釬焊溫度為580°C _640°C，釬焊時間為1-5分鐘，氣氛為真空或惰性氣體氣氛。本發(fā)明進一步提供了一種鋰離子電池，包括:至少一端開口的殼體、密封于所述殼體的開口端的密封組件，所述殼體與密封組件之間形成密封空間，所述密封空間內收容有極芯和電解液，所述密封組件采用如上所述的電池的密封組件，其中，所述金屬環(huán)與殼體相連接，所述芯柱與所述極芯相連接。本發(fā)明將所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面和/或所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面制作成與陶瓷環(huán)中心線呈1-45°傾角的曲面，使其能夠相鍥合，在釬焊的過程中，可以利用密封組件的自重調節(jié)縫隙寬度，保證釬料熔化后能夠完全流動填充滿縫隙，避免了由于縫隙寬度不均或不適合造成釬料無法完全填充滿縫隙的情況，能夠大大提高釬焊的質量和良率。并且，通過改變密封組件的釬焊面的形狀，增大了釬焊面積，提高了釬焊的剝離強度，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的密封組件的結構更穩(wěn)定、氣密性和剝離強度更佳。


圖1是現(xiàn)有技術中的電池的密封組件的示意圖。圖2是本發(fā)明的電池的密封組件的示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。下面參照附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明。本文中，相同附圖標記表示相同組成部分。在本文中，所述的陶瓷環(huán)中心線為陶瓷環(huán)的旋轉對稱軸，即對稱中心線，在圖2中以標號23表示。所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面即為金屬環(huán)與陶瓷環(huán)用于通過釬焊相連接的兩個相配合的表面，相似地，所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面是指陶瓷環(huán)與芯柱通過釬焊相連接的兩個相配合的表面。本發(fā)明的電池的密封組件用于電池的密封，更多地用于鋰離子電池的密封，尤其是大功率鋰離子電池，例如:鋰離子動力電池、鋰離子儲能電池的密封。本領域的技術人員知道鋰離子電池主要包括:至少一端開口的殼體、放置于殼體內的極芯、以及收容于殼體內的電解液。為了避免電解液的漏出，采用密封組件對殼體的開口端進行密封。其中，殼體一般為鋁殼或鋼殼，用于放置極芯和容納電解液，其至少一端開口。所述極芯由正極片、隔膜、負極片依次疊置或卷繞形成，極芯的結構和制作方法可通過現(xiàn)有技術實現(xiàn)，在此不做贅述。本發(fā)明的改進之處主要在于密封組件，如圖2所示，本發(fā)明的電池的密封組件，包括:金屬環(huán)1、陶瓷環(huán)2、芯柱3，所述金屬環(huán)I的中部形成有安裝孔、所述陶瓷環(huán)2的中部形成有連接孔，所述陶瓷環(huán)2安裝于所述金屬環(huán)I的安裝孔中，所述芯柱3安裝于所述陶瓷環(huán)2的連接孔中；所述陶瓷環(huán)2與所述金屬環(huán)I的結合面之間設有第一釬料層4，以將所述陶瓷環(huán)2與所述金屬環(huán)I相連接，所述芯柱3與所述陶瓷環(huán)2的連接面之間設有第二釬料層5，以將所述芯柱3與所述陶瓷環(huán)2相連接。本發(fā)明的主要改進之間在于，所述金屬環(huán)I與所述陶瓷環(huán)2的接合面與陶瓷環(huán)中心線23之間和/或所述陶瓷環(huán)2與所述芯柱3的連接面與陶瓷環(huán)中心線23之間呈1-45度。在本發(fā)明中，在優(yōu)選的情況下，所述金屬環(huán)I與所述陶瓷環(huán)2的接合面與陶瓷環(huán)中心線23之間和/或所述陶瓷環(huán)2與所述芯柱3的連接面與陶瓷環(huán)中心線23之間呈2-10度。所述優(yōu)選的角度能夠增大釬焊面積，提高釬焊的剝離強度，使金屬環(huán)1、芯柱3與陶瓷環(huán)2的結合更好，并且更便于釬焊。
單獨使所述金屬環(huán)I與所述陶瓷環(huán)2的接合面與陶瓷環(huán)中心線23之間或所述陶瓷環(huán)2與所述芯柱3的連接面與陶瓷環(huán)中心線23之間呈1-45度雖然也能夠使相應的組件的結合性更佳，但是未設置傾斜度的組件之間的連接也存在現(xiàn)有的弊端，因而在優(yōu)選的情況下，所述金屬環(huán)I與所述陶瓷環(huán)2的接合面和所述陶瓷環(huán)2與所述芯柱3的連接面與陶瓷環(huán)中心線23之間均呈1-45度，優(yōu)選呈2-10度。值得一提的是，所述金屬環(huán)I與所述陶瓷環(huán)2的接合面的傾斜角度與所述陶瓷環(huán)2與所述芯柱3的連接面與陶瓷環(huán)中心線23之間的傾斜角度可以不相同，在1-45度的范圍內進行制作即可。具體來說，所述陶瓷環(huán)2的外側面形成第一接合面21，所述金屬環(huán)I的安裝孔壁形成與之配合的第二接合面11，第一接合面21、第二接合面11與陶瓷環(huán)中心線23呈1-45度，優(yōu)選呈1-10度，并且第一接合面21與第二接合面11之間設置所述第一釬料層4。所述金屬環(huán)I為鋁鎂或鋁錳合金環(huán)。金屬環(huán)I與鋰離子電池的殼體相釬焊，以使密封組件密封殼體的開口端；當然，所述金屬環(huán)I還可以為與殼體相同材質的其它金屬環(huán)1，例如:純鋁環(huán)、鋼環(huán)，金屬環(huán)I用于與鋰離子電池的殼體相連接(一般通過釬焊實現(xiàn)連接)，以實現(xiàn)本發(fā)明的整個密封組件與鋰離子電池主體的密封連接。所述金屬環(huán)I的中部形成安裝孔，安裝孔的孔徑與陶瓷環(huán)2的外徑相適配，用于安裝陶瓷環(huán)2，所述安裝孔的設置使得陶瓷環(huán)2的第一接合面21和金屬環(huán)I的第二接合面11之間形成間隙，用于釬焊焊料形成第一釬料層4，來實現(xiàn)金屬環(huán)I和陶瓷環(huán)2的連接。在本發(fā)明中，通過陶瓷環(huán)2的設置，將芯柱3與金屬環(huán)I相連接并保證它們之間的絕緣。所述陶瓷環(huán)2為氧化鋁陶瓷環(huán)、氧化鋯陶瓷環(huán)、氧化鋁和氧化鋯復合的陶瓷環(huán)中的一種；所述金屬環(huán)I與所述陶瓷環(huán)2通過釬料進行釬焊，從而在所述金屬環(huán)I與所述陶瓷環(huán)2之間形成有第一釬料層4，所述第一釬料層4為鋁基釬料層，所述鋁基釬料包含Al，并且還包含S1、Mg中的一種或兩種，例如:可以為Al-Si釬料、Al-Mg釬料或Al-S1-Mg釬料。陶瓷環(huán)2用于連接芯柱3與金屬環(huán)I，進而將芯柱3固定于金屬環(huán)I上，并保證芯柱3與金屬環(huán)I之間的絕緣；所述陶瓷環(huán)2的中部形成有連接孔，所述陶瓷環(huán)2的連接孔壁和/或外側面與陶瓷環(huán)中心線23之間呈1-45度。在本實施例中，所述陶瓷環(huán)2優(yōu)選氧化鋁陶瓷環(huán)、氧化鋯陶瓷環(huán)、氧化鋁和氧化鋯復合的陶瓷環(huán)中的一種，這些陶瓷環(huán)2的熱膨脹系數(shù)與金屬的熱膨脹系數(shù)相近，例如:氧化鋁陶瓷的熱膨脹系數(shù)為7.5ppm/K，氧化鋯陶瓷的熱膨脹系數(shù)為10.5ppm/K),使得密封組件的耐冷熱沖擊性能更好，使用壽命更長。并且在優(yōu)選的情況下，采用鑰錳法和化學鍍鎳法對陶瓷環(huán)2進行金屬化處理，在陶瓷環(huán)2的表面鍍上鑰錳或鍍上鎳，所述鑰錳法和化學鍍鎳法已為本領域技術人員所公知。在本發(fā)明中，所述芯柱3的外側面形成第一連接面31，所述陶瓷環(huán)2的連接孔壁形成與之配合的第二連接面22，所述第一連接面31、第二連接面22與陶瓷環(huán)中心線23呈1-45度，優(yōu)選為1-10度，并且所述第一連接面31與第二連接面22之間設有第二釬料層5。當所述電池的密封組件為電池正極的密封組件，所述芯柱3為由鋁、鈦中的至少一種金屬制作的芯柱3 ;所述第二釬料層5為鋁基或鈦基釬料層；所述鋁基釬料包含Al，并且還包含S1、Mg中的一種或兩種；所述鈦基釬料包含Ti,并且還包含Zr、N1、Cu中的一種或幾種。當所述電池的密封組件為電池負極的密封組件，所述芯柱3為銅、鎳、鈦中的至少一種金屬制作的芯柱3。所述第二釬料層5為鈦基或Au-Cu基釬料層；所述鈦基釬料包含Ti，并且還包含Zr、N1、Cu中的一種或幾種。
本發(fā)明優(yōu)選芯柱3為鈦或鈦合金的芯柱3，采用純鈦或鈦合金制作而成，鈦合金可以選擇常規(guī)的鈦合金，例如選自為鈦招合金、鈦鑰合金、鈦IE合金、鈦鐵合金、鈦鎳合金中的一種。由于鈦或鈦合金的熱膨脹系數(shù)(8-10 ppm/K)相較于鋁或鋁合金、銅或銅合金的熱膨脹系數(shù)較小，例如:純鋁的熱膨脹系數(shù)a2=23.2ppm/K。本發(fā)明采用鈦或鈦合金的芯柱，可以克服陶瓷環(huán)2與芯柱3之間的熱膨脹系數(shù)的差異，使得芯柱3與陶瓷環(huán)2的熱膨脹系數(shù)相匹配。更為重要的是，所述芯柱3為鈦或鈦合金的芯柱，使得芯柱3與陶瓷環(huán)2的釬焊可以采用鈦基釬料進行釬焊，所述鈦基釬料包含Ti，并且還包含Zr、N1、Cu中的一種或幾種；所述鈦基釬料層不含有在電池充放電時與電解液中的鋰離子發(fā)生嵌鋰、脫鋰的成分，因而在耐電化學腐蝕方面具有很強的優(yōu)勢，使得本發(fā)明的電池的密封組件具有更長的使用壽命。在本發(fā)明中，通過將所述金屬環(huán)I與所述陶瓷環(huán)2的接合面和/或所述陶瓷環(huán)2與所述芯柱3的連接面制作成與陶瓷環(huán)中心線23呈1-45°傾角(優(yōu)選為2-10° )的曲面，使密封組件之間能夠相鍥合，在釬焊的過程中，可以利用密封組件的自重調節(jié)縫隙寬度，保證釬料熔化后能夠完全流動填充滿縫隙，避免了由于縫隙寬度不均或不適合造成釬料無法完全填充滿縫隙的情況，能夠大大提高釬焊的質量和良率。并且，通過改變密封組件的釬焊面的形狀，增大了釬焊面積，提高了釬焊的剝離強度，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的密封組件的結構更穩(wěn)定、氣密性和剝離強度更佳。本發(fā)明提供了上述的電池的密封組件的制作方法，包括下述步驟:
步驟1、制作金屬環(huán)1、陶瓷環(huán)2、芯柱3，使所述金屬環(huán)I的中部形成安裝孔、所述陶瓷環(huán)2的中部形成連接孔；并將所述金屬環(huán)I與所述陶瓷環(huán)2的接合面和/或所述陶瓷環(huán)2與所述芯柱3的連接面制作成與陶瓷環(huán)中心線23呈1-45度。在本步驟中，所述金屬環(huán)1、陶瓷環(huán)2、芯柱3可采用現(xiàn)有的制作方法制作而成，例如:可以采用干壓成型的方法成型陶瓷環(huán)坯，然后經(jīng)過排膠、燒結后得到陶瓷環(huán)2，所述排膠的溫度為600-700°C，時間為2-3h，所述燒結的溫度為1500-1800°C，時間為2-10h?？梢圆捎闷胀C床加工成型或沖壓成型金屬環(huán)1，芯柱3。在制作金屬環(huán)1、陶瓷環(huán)2、芯柱3的過程中，將所述金屬環(huán)I與所述陶瓷環(huán)2的接合面和所述陶瓷環(huán)2與所述芯柱3的連接面制作成與陶瓷環(huán)中心線23呈1-45度。具體來說，是將所述陶瓷環(huán)2作為第一接合面21的外側面，所述金屬環(huán)I的安裝孔壁與第一接合面21配合的第二接合面11制作成與陶瓷環(huán)中心線23呈1-45度，優(yōu)選為1_10度；還可同時將所述芯柱3作為第一連接面31的外側面，所述陶瓷環(huán)2的連接孔壁與第一連接面31配合的第二連接面22制作成與陶瓷環(huán)中心線23呈1-45度，優(yōu)選為1_10度，以使陶瓷環(huán)2、金屬環(huán)1、芯柱3之間能夠形成了良好的配合，可以利用它們自身的自重調節(jié)它們之間的縫隙寬度，對密封組件在釬焊時的同心度和縫隙的精度要求降低，并且由于金屬環(huán)1、陶瓷環(huán)2、芯柱3之間相互鍥合，在釬焊時無需相應的夾具輔助固定，節(jié)約成本和時間。步驟2、將芯柱3連接于陶瓷環(huán)2的連接孔中，然后將陶瓷環(huán)2連接于金屬環(huán)I的安裝孔中，得到所述的電池的密封組件。在本步驟中，將芯柱3安裝于陶瓷環(huán)2的連接孔中，在芯柱3和陶瓷環(huán)2之間安裝釬焊片，然后采用釬焊工藝將所述芯柱3的外側面與陶瓷環(huán)2的連接孔壁相釬焊，從而將芯柱3連接于陶瓷環(huán)2的連接孔中；所述釬焊工藝已為本領域技術人員所公知，即采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點，低于母材熔點的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充組件之間間隙實現(xiàn)連接焊件的方法。所述釬焊可以使用釬焊片(釬焊片安裝就是通過沖壓成型曲面圓環(huán)將其安裝)，釬焊膏(通過涂覆的方法)進行釬焊，釬焊工藝的條件:氣氛為真空或惰性氣體氣氛，釬焊溫度高于釬料的溫度而低于芯柱3的熔融溫度，釬焊時間為1-10分鐘。當所述電池的密封組件為電池正極的密封組件，所述芯柱3為由鋁、鈦中的至少一種金屬制作的芯柱，采用的釬料為鋁基或鈦基釬料層。當所述電池的密封組件為電池負極的密封組件，所述芯柱3為銅、鎳、鈦中的至少一種金屬制作的芯柱。所采用的釬料為鈦基或Au-Cu基釬料。例如:當芯柱3為鈦或鈦合金芯柱，所述釬焊工藝采用的釬料為鈦基釬料、Au-Cu系釬料時，釬焊工藝的條件為在真空氣氛或惰性氣體氣氛下，釬焊溫度為890-1000°C，釬焊時間為1-5分鐘。當芯柱3為鋁或鋁合金芯柱，所述釬焊工藝采用的釬料為鋁基釬料時，釬焊溫度為580°C _640°C，釬焊時間為l-5min。當芯柱3為銅或銅合金芯柱，所述釬焊工藝采用的釬料為Au-Cu系釬料時，釬焊溫度為釬焊溫度為890°C -1OOO0C，釬焊時間l-5min。當芯柱3為鎳或鎳合金芯柱時，所述釬焊工藝采用的釬料為Au-Cu系釬料時，釬焊溫度為釬焊溫度為890°C -1000°C，釬焊時間l_5min。在釬焊的過程中，由于陶瓷環(huán)2與芯柱3的連接面與陶瓷環(huán)中心線23之間呈1-45度，可以利用陶瓷環(huán)2與芯柱3的自重調節(jié)縫隙寬度，保證釬料熔化后能夠完全流動填充滿縫隙，避免了由于縫隙寬度不均或不適合造成釬料無法完全填充滿縫隙的情況，能夠大大提高釬焊的質量和良率。在釬焊后，在所述陶瓷環(huán)2與所述芯柱3的連接面之間形成第二釬料層5，金屬環(huán)I與陶瓷環(huán)2通過所述第二釬料層5相連接。在本步驟中，所述金屬環(huán)I與陶瓷環(huán)2采用釬焊工藝相釬焊，釬焊工藝需要在金屬母材熔點以下使用釬料實現(xiàn)釬焊，釬焊工藝所采用的釬料可為Al-Si合金、Al-Mg合金、Al-S1-Mg合金等用于釬焊陶瓷和鋁合金的釬料，在優(yōu)選情況下，釬焊工藝所采用的釬料為Al-S1-Mg合金，其中，Si的含量為0-12wt%，Mg的含量為0_12wt%，余量為Al，使得釬焊效果更佳；釬焊工藝的溫度為580°C _640°C，釬焊時間為l_5min ;氣氛為真空或惰性氣體氣氛，所述惰性氣體氣氛優(yōu)選為氮氣氣氛。在釬焊的過程中，由于金屬環(huán)I與陶瓷環(huán)2的接合面與陶瓷環(huán)中心線23之間呈1-45度，可以利用金屬環(huán)I與陶瓷環(huán)2的自重調節(jié)縫隙寬度，保證釬料熔化后能夠完全流動填充滿縫隙，避免了由于縫隙寬度不均或不適合造成釬料無法完全填充滿縫隙的情況，能夠大大提高釬焊的質量和良率。在釬焊后，在所述金屬環(huán)I與陶瓷環(huán)2的接合面之間形成第一釬料層4，金屬環(huán)I與陶瓷環(huán)2通過第一釬料層4相連接。值得一提的是，如果第二釬焊層使用的鈦基和Au-Cu基釬料，則首先釬焊芯柱3和陶瓷環(huán)2 (鈦基和Au-Cu基釬料的釬焊溫度在890-1000°C)，然后再釬焊金屬環(huán)I與陶瓷環(huán)2形成第一釬焊層(Al基釬料的釬焊溫度在580-640°C);如果第二釬焊層使用的也是Al基釬焊料，則可以對芯柱3和陶瓷環(huán)2、金屬環(huán)I與陶瓷環(huán)2同時進行釬焊。將上述電池的密封組件用于組裝整個鋰離子電池時，以殼體的兩端均開口為例，分別安裝密封組件，其中一密封組件為電池正極的密封組件，而另一密封組件為電池負極的密封組件為例，將該兩個密封組件分別安裝于殼體的兩開口端，在此過程中，將該兩個密封組件的金屬環(huán)I與殼體相釬焊，并將該兩個密封組件的芯柱3與極芯相連接，安裝后，該兩個密封組件與殼體之間形成密封空間，在該密封空間內收容有極芯和電解液(或者后續(xù)通過金屬環(huán)I上的注液孔進行注液，已為本領域技術人員所知)，該兩個密封組件的芯柱3分別作為鋰離子電池的兩極，外接用電設備。
綜上所述，本發(fā)明具有以下特點:將所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面和/或所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面制作成與陶瓷環(huán)中心線23呈1-45° (優(yōu)選為1-20° )傾角的曲面，使其能夠相鍥合，在釬焊的過程中，可以利用密封組件的自重調節(jié)縫隙寬度，保證釬料熔化后能夠完全流動填充滿縫隙，避免了由于縫隙寬度不均或不適合造成釬料無法完全填充滿縫隙的情況，能夠大大提高釬焊的質量和良率。并且，通過改變密封組件的釬焊面的形狀，增大了釬焊面積，提高了釬焊的剝離強度，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的密封組件的結構更穩(wěn)定、氣密性和剝離強度更佳。下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的說明。實施例1
本實施例1用于說明本發(fā)明公開的電池正極的密封組件及其制備方法；
步驟1、提供氧化鋁陶瓷環(huán)、鋁鎂合金環(huán)、鈦金屬芯柱，所述鋁鎂合金環(huán)的中部形成有安裝孔、所述氧化鋁陶瓷環(huán)的中部形成有連接孔，將所述鋁鎂合金環(huán)與所述氧化鋁陶瓷環(huán)的接合面、以及所述氧化鋁陶瓷環(huán)與所述鈦金屬芯柱的連接面制作成與陶瓷環(huán)中心線23呈5度傾角的圓環(huán)面；即將所述氧化鋁陶瓷環(huán)的外側面形成的第一接合面，所述鋁鎂合金環(huán)的安裝孔壁與之配合的第二接合面制作成與陶瓷環(huán)中心線23呈5度，所述鈦金屬芯柱的外側面形成的第一連接面，所述氧化鋁陶瓷環(huán)的連接孔壁與之配合的第二連接面制作成與陶瓷環(huán)中心線23呈30度；
步驟2、將鈦金屬芯柱安裝于氧化鋁陶瓷環(huán)的連接孔中，將釬焊片安裝于芯柱和陶瓷環(huán)的接合面之間，然后放置在真空爐中，采用T1-Cu-Ni系釬料，在900°C下釬焊5分鐘，使鈦金屬芯柱的外側面與氧化鋁陶瓷環(huán)的連接孔壁之間形成緊密連接；然后將氧化鋁陶瓷環(huán)安裝于鋁鎂合金環(huán)的安裝孔中，將釬焊片安裝在氧化鋁陶瓷環(huán)和鋁鎂合金環(huán)的連接面之間，在真空氣氛下，采用Al-Si釬料，在615°C下釬焊5分鐘，使鋁鎂合金環(huán)的安裝孔壁與氧化鋁陶瓷環(huán)的外側面形成緊密連接，得到電池的密封組件Al。實施例2
本實施例2用于說明本發(fā)明公開的電池正極的密封組件及其制備方法；
步驟1、提供陶瓷環(huán)、金屬環(huán)、芯柱，所述金屬環(huán)的中部形成有安裝孔、所述陶瓷環(huán)的中部形成有連接孔，所述芯柱為鋁金屬芯柱，所述陶瓷環(huán)為氧化鋯陶瓷環(huán)，所述金屬環(huán)為鋁鎂合金環(huán)，將所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面制作成與陶瓷環(huán)中心線呈15度傾角的圓環(huán)面、并所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面制作成與陶瓷環(huán)中心線呈20度傾角的圓環(huán)面；即將所述陶瓷環(huán)的外側面形成的第一接合面，所述金屬環(huán)的安裝孔壁與之配合的第二接合面制作成與陶瓷環(huán)中心線呈15度，所述芯柱的外側面形成的第一連接面，所述陶瓷環(huán)的連接孔壁與之配合的第二連接面制作成與陶瓷環(huán)中心線呈20度；
步驟2、將芯柱安裝于陶瓷環(huán)的連接孔中，將釬焊片安裝于芯柱和陶瓷環(huán)之間，然后放置在真空爐中，采用Al-Si系釬料，在600°C下釬焊5分鐘，使鋁金屬芯柱的外側面與氧化鋯陶瓷環(huán)的連接孔壁之間形成緊密連接；然后將鋁鎂合金環(huán)套在氧化鋁陶瓷環(huán)的外側面，在真空氣氛下，采用Al-Si釬料，在615°C下釬焊5分鐘，使鋁鎂合金環(huán)的安裝孔壁與氧化鋯陶瓷環(huán)的外側面形成緊密連接，得到電池的密封組件A2。實施例3
本實施例3用于說明本發(fā)明公開的電池負極的密封組件及其制備方法； 步驟1、提供陶瓷環(huán)、金屬環(huán)、芯柱，所述金屬環(huán)的中部形成有安裝孔、所述陶瓷環(huán)的中部形成有連接孔，所述芯柱為鈦金屬芯柱，所述陶瓷環(huán)為氧化鋯陶瓷環(huán)，所述金屬環(huán)為鋁錳合金環(huán)，將所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面制作成與陶瓷環(huán)中心線呈10度傾角的圓環(huán)面、并所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面制作成與陶瓷環(huán)中心線呈10度傾角的圓環(huán)面；即將所述陶瓷環(huán)的外側面形成的第一接合面，所述金屬環(huán)的安裝孔壁與之配合的第二接合面制作成與陶瓷環(huán)中心線呈10度，所述芯柱的外側面形成的第一連接面，所述陶瓷環(huán)的連接孔壁與之配合的第二連接面制作成與陶瓷環(huán)中心線呈10度；
步驟2、將芯柱安裝于陶瓷環(huán)的連接孔中，將釬焊片安裝于芯柱和陶瓷環(huán)之間，然后放置在真空爐中，采用Au-Cu系釬料，在1000°C下釬焊3分鐘，使鈦金屬芯柱的外側面與氧化鋯陶瓷環(huán)的連接孔壁之間形成緊密連接；然后將鋁錳合金環(huán)套在氧化鋁陶瓷環(huán)的外側面，在真空氣氛下，采用Al-Si釬料，在640°C下釬焊3分鐘，使鋁錳合金環(huán)的安裝孔壁與氧化鋯陶瓷環(huán)的外側面形成緊密連接，得到電池的密封組件A3。實施例4
本實施例4用于說明本發(fā)明公開的電池負極的密封組件及其制備方法；
步驟1、提供陶瓷環(huán)、金屬環(huán)、芯柱，所述芯柱為銅金屬芯柱，所述陶瓷環(huán)為氧化鋯和氧化鋁復合的陶瓷環(huán)，所述金屬環(huán)為鋁錳合金環(huán)；所述金屬環(huán)的中部形成有安裝孔、所述陶瓷環(huán)的中部形成有連接孔，將所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面制作成與陶瓷環(huán)中心線呈15度傾角的圓環(huán)面；即將所述陶瓷環(huán)的外側面形成的第一接合面，所述金屬環(huán)的安裝孔壁與之配合的第二接合面制作成與陶瓷環(huán)中心線呈15度；
步驟2、將芯柱安裝于陶瓷環(huán)的連接孔，將釬焊片安裝于芯柱和陶瓷環(huán)之間，然后放置在真空爐中，采用Au-Cu系釬料，在950°C下釬焊5分鐘，使銅金屬芯柱的外側面與復合陶瓷環(huán)的連接孔壁之間形成緊密連接；然后將鋁錳合金環(huán)套在復合陶瓷環(huán)的外側面，在真空氣氛下，采用Al-Si釬料，在615°C下釬焊3分鐘，，使鋁錳合金環(huán)的安裝孔壁與復合陶瓷環(huán)的外側面形成緊密連接，得到電池的密封組件A4。實施例5
本實施例5用于說明本發(fā)明公開的電池負極的密封組件及其制備方法；
步驟1、提供陶瓷環(huán)、金屬環(huán)、芯柱，所述芯柱為鎳金屬芯柱，所述陶瓷環(huán)為氧化鋁陶瓷環(huán)，所述金屬環(huán)為鋁鎂合金環(huán)，所述金屬環(huán)的中部形成有安裝孔、所述陶瓷環(huán)的中部形成有連接孔，將所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面制作成與陶瓷環(huán)中心線平行，并所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面制作成與陶瓷環(huán)中心線呈45度傾角的圓環(huán)面；即芯柱的外側面形成的第一連接面，所述陶瓷環(huán)的連接孔壁與之配合的第二連接面制作成與陶瓷環(huán)中心線呈45度；
步驟2、將芯柱安裝于陶瓷環(huán)的連接孔，將釬焊片安裝于芯柱和陶瓷環(huán)之間，然后放置在真空爐中，采用Au-Cu系釬料，在1000°C下釬焊5分鐘，使鎳金屬芯柱的外側面與氧化鋁陶瓷環(huán)的連接孔壁之間形成緊密連接；然后將氧化鋁陶瓷環(huán)安裝于鋁鎂合金環(huán)的安裝孔中，在真空氣氛下，采用Al-Si釬料，在600°C下釬焊5分鐘，使鋁鎂合金環(huán)的安裝孔壁與氧化鋁陶瓷環(huán)的外側面形成緊密連接，得到電池的密封組件A5。對比例I
對比例I用于說明現(xiàn)有電池的密封組件的制作；對比例I的電池的密封組件的制作方法與實施例1相似，區(qū)別僅在于，所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面、以及所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面與水平面垂直，制作成電池正極的密封組件Dl。性能測試將實施例1-5制得的電池的密封組件A1-A5以及對比例I制得的電池的密封組件Dl進行測試，在(TC以下的冷水中放置3min，立即轉移至100°C以上的沸水中保溫3min，重復這一過程，測試密封組件在完成多少次循環(huán)后，仍能通過氣密性測試，氣密性測試的過程為:將待測試的密封組件的連接部位裸露出密封夾腔，腔體中充0.6MPa壓力，保壓3min，同時在連接部位滴水，如果冒泡，視為漏氣，若沒有冒泡現(xiàn)象，則視為氣密性滿足要求，測試結果見表I。表權利要求
1.一種電池的密封組件，所述電池的密封組件包括:金屬環(huán)、陶瓷環(huán)以及芯柱，所述金屬環(huán)的中部形成有安裝孔、所述陶瓷環(huán)的中部形成有連接孔，所述陶瓷環(huán)安裝于所述金屬環(huán)的安裝孔中，所述芯柱安裝于所述陶瓷環(huán)的連接孔中，其特征在于，所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面與陶瓷環(huán)中心線之間和/或所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面與陶瓷環(huán)中心線之間呈1-45度。
2.根據(jù)權利要求1所述的電池的密封組件，其特征在于，所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面與陶瓷環(huán)中心線之間以及所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面與陶瓷環(huán)中心線之間均呈1-45度。
3.根據(jù)權利要求1所述的電池的密封組件，其特征在于，所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面與陶瓷環(huán)中心線之間和/或所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面與陶瓷環(huán)中心線之間呈2-10度。
4.根據(jù)權利要求1所述的電池的密封組件，其特征在于，所述陶瓷環(huán)的外側面形成第一接合面，所述金屬環(huán)的安裝孔壁形成與之配合的第二接合面，所述第一接合面、第二接合面與陶瓷環(huán)中心線呈1-45度，并且所述第一接合面與第二接合面之間設有第一釬料層。
5.根據(jù)權利要求4所述的電池的密封組件，其特征在于，所述陶瓷環(huán)為氧化鋁陶瓷環(huán)、氧化鋯陶瓷環(huán)、氧化鋁和氧化鋯復合的陶瓷環(huán)中的一種；所述金屬環(huán)為鋁鎂或鋁錳合金環(huán)；所述第一釬料層為鋁基釬料層，所述鋁基釬料包含Al，并且還包含S1、Mg中的一種或兩種。
6.根據(jù)權利要求1所述的電池的密封組件，其特征在于，所述芯柱的外側面形成第一連接面，所述陶瓷環(huán)的連接孔壁形成與之配合的第二連接面，所述第一連接面、第二連接面與陶瓷環(huán)中心線呈1-45度，并且所述第一連接面與第二連接面之間設有第二釬料層。
7.根據(jù)權利要求6所述的電池的密封組件，其特征在于，所述電池的密封組件為電池正極的密封組件，所述芯柱為采用鋁、鈦中的至少一種金屬制作的芯柱；所述陶瓷環(huán)為氧化鋁陶瓷環(huán)、氧 化鋯陶瓷環(huán)、氧化鋁和氧化鋯復合的陶瓷環(huán)中的一種；所述第二釬料層為鋁基或鈦基釬料層；所述鋁基釬料包含Al，并且還包含S1、Mg中的一種或兩種；所述鈦基釬料包含Ti，并且還包含Zr、N1、Cu中的一種或幾種。
8.根據(jù)權利要求6所述的電池的密封組件，其特征在于，所述電池的密封組件為電池負極的密封組件，所述芯柱采用銅、鎳、鈦中的至少一種金屬制作的芯柱；所述陶瓷環(huán)為氧化鋁陶瓷環(huán)、氧化鋯陶瓷環(huán)、氧化鋁和氧化鋯復合的陶瓷環(huán)中的一種；所述第二釬料層為鈦基或金銅基釬料層；所述鈦基釬料包含Ti，并且還包含Zr、N1、Cu中的一種或幾種。
9.一種如權利要求1-8任意一項所述的電池的密封組件的制作方法，其特征在于，包括下述步驟: 步驟1:制作金屬環(huán)、陶瓷環(huán)、芯柱，使所述金屬環(huán)的中部形成安裝孔、所述陶瓷環(huán)的中部形成連接孔；并將所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面和/或所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面制作成與陶瓷環(huán)中心線呈1-45度； 步驟2、將芯柱連接于陶瓷環(huán)的連接孔中，然后將陶瓷環(huán)連接于金屬環(huán)的安裝孔中，得到所述的電池的密封組件。
10.根據(jù)權利要求9所述的制作方法，其特征在于，在步驟I中，將所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面以及所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面均制作成與陶瓷環(huán)中心線之間呈2-10度。
11.根據(jù)權利要求9所述的制作方法，其特征在于，在步驟2中，將芯柱安裝于陶瓷環(huán)的連接孔中，然后采用釬焊工藝將所述芯柱的外側面與陶瓷環(huán)的連接孔壁相釬焊；所述釬焊工藝的條件:氣氛為真空或惰性氣體氣氛，釬焊溫度高于釬料的溫度而低于芯柱的熔融溫度，釬焊時間為1-10分鐘。
12.根據(jù)權利要求9所述的制作方法，其特征在于，在步驟2中，將陶瓷環(huán)安裝于所述金屬環(huán)的安裝孔中，然后采用釬焊工藝將所述陶瓷環(huán)的外側面與金屬環(huán)的安裝孔壁相釬焊；所述釬焊工藝采用的釬料為鋁基釬料，所述鋁基釬料包含Al，并且還包含S1、Mg中的一種或兩種；釬焊工藝的條件:釬焊溫度為580°C _640°C，釬焊時間為1-5分鐘，氣氛為真空或惰性氣體氣氛。
13.一種鋰離子電池，包括:兩端開口的殼體、密封于所述殼體的開口端的密封組件，所述殼體與密封組件之間形成密封空間，所述密封空間內收容有極芯和電解液，其特征在于，所述密封組件采用如權利要求1-8任意一項所述的電池的密封組件，其中，所述金屬環(huán)與殼體相連接，所述芯柱與所述極芯相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池的密封組件及其制作方法，所述密封組件包括金屬環(huán)、陶瓷環(huán)以及芯柱，所述金屬環(huán)的中部形成有安裝孔、所述陶瓷環(huán)的中部形成有連接孔，所述陶瓷環(huán)安裝于所述金屬環(huán)的安裝孔中，所述芯柱安裝于所述陶瓷環(huán)的連接孔中，所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面和/或所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面與陶瓷環(huán)中心線之間呈1-45度。所述制作方法包括下述步驟將所述金屬環(huán)與所述陶瓷環(huán)的接合面和/或所述陶瓷環(huán)與所述芯柱的連接面制作成與陶瓷環(huán)中心線呈1-45度；將芯柱安裝于陶瓷環(huán)的連接孔中，然后將陶瓷環(huán)安裝于金屬環(huán)的安裝孔中。本發(fā)明還提供了采用這種密封組件的鋰離子電池。本發(fā)明的密封組件的結構更穩(wěn)定、氣密性和剝離強度更佳。
文檔編號H01M10/0525GK103187543SQ20121003242
公開日2013年7月3日 申請日期2012年2月14日 優(yōu)先權日2011年12月27日
發(fā)明者宮清, 林信平, 張旭, 林勇釗, 徐述榮 申請人:比亞迪股份有限公司