[发明专利]一种锂离子电池盖板组件用铝极柱与不锈钢壳体的玻璃封接方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池盖板组件用铝极柱与不锈钢壳体的玻璃封接方法，其中极柱包括两种形态：一是铝为圆柱形态；二是铝为圆锥形态，而不锈钢壳体为带有凹槽圆台，用玻璃封接方法为：把极柱、壳体和制成坯体的玻璃装配在设计好的模具中，在氮气保护气氛下进行烧结，对极柱、壳体和封接玻璃具有保护作用，无需后续的表面处理工艺即可直接使用，通过在460～490℃下保温20～40min，随炉冷却以慢慢消除组件中的应力，降低封接温度，简化封接工艺，提高了封接组件中各项性能以及成品率，烧结过程中只使用单一廉价的氮气保护气体，成本低廉，工艺简单，操作性与实用性极强，本方法生产的封接件，性能稳定，质量可靠，是一种高阻抗高气密性的封接产品。

技术领域

本发明属于铝与不锈钢封接工艺，尤其涉及一种铝极柱与不锈钢壳体的玻璃封接方法，具体涉及锂离子电池盖板组件用铝-不锈钢间封接用铋酸盐玻璃的封接方法。

背景技术

随着锂离子电池的快速发展，其电池包装部分中的盖板组件也越来越受到重视与关注，目前市场上常见的锂离子电池所采用的电池盖板组件多采用可伐合金封接件，铝封的少之又少，特别是铝与不锈钢之间的封接更是严重缺乏。本发明中铝极柱-不锈钢壳体封接可以解决铝极柱-铝壳体封接件中铝壳体与作为外壳强度过低易变形的问题，因此市场广阔，需求巨大。

传统的金属-玻璃封接一般采用高温熔封的方法将金属与玻璃熔封在一起。这种方法要求金属与金属以及玻璃之间的热膨胀系数较为匹配，且退火工艺需严格控制，因而其存在以下缺点：(1)封接温度过高，对金属的熔点要求很高，只能选用高熔点金属，因此可采用的金属种类大打折扣；(2)封接工艺控制困难，且工艺重复性较差，可用于封接的金属仅限于低碳钢、不锈钢及可伐合金等，种类较少；(3)铝与不锈钢封接技术空缺，市场空白，市面上有大量的需求却至今没有得到满足；(4)因工艺和材料选择问题造成封接产品各项性能较差、稳定性不足，及其封接件成品率较低等问题严重影响企业生产效益以及整个行业或相关行业的科技进步；(5)产品表面状态较差，给后续表面处理造成教大的麻烦，同时提高了生产成本与效率。为此，专利CN101259985A提出了一种玻璃封接工艺，它是通过控制烧结气氛的方法使金属与玻璃封接在一起，同时达到适度表面处理的效果。但是，这种玻璃封接工艺工程中气氛需要随不同温度段而不断变换，工艺比较复杂且难以控制，同时，这种方法不能解决不同热膨胀系数材料之间的封接。

随着对金属-玻璃封接制品的绝缘性、气密性、可靠性及其工作环境的要求越来越高,传统的可伐合金-玻璃封接组件耐化学腐蚀性差、电流输出密度低及弱磁性等特点使其应用受到了较大的限制。与可伐合金材料相比，金属铝兼具力学性能好、耐腐蚀性强、电阻率小、电流输出密度高及可焊接性能优异等特点，是金属-玻璃封接中一种较为优异的材料。铝-玻璃密封组件主要应用于锂离子电池铝电极电池盖组，与传统的可伐-玻璃封接组件相比，铝-玻璃密封组件应用于锂离子电池铝电极电池盖组过程中耐电解液腐蚀能力更强、输出电流高，制成的电池储存时间更长，可以大大提高电池的使用寿命。

铝和铝合金具有质量轻、成本低、易加工等优点，而且又是无磁性材料，具有质量轻、信号干扰小等优点。但铝是一种高膨胀系数的金属，线热膨胀系数达到了23×10-6/℃，而不锈钢的膨胀系数为15×10-6/℃，二者之间的膨胀系数差异较大，而且随着封接温度的下降，特别是在退火过程中，内部的铝极柱会对中间的封接玻璃产生一定的压应力，因此导致铝-玻璃-不锈钢之间的封接也别的困难，从而显得本技术的优越之处与独特之处。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池盖板组件用铝极柱与不锈钢壳体的玻璃封接方法，以解决铝和不锈钢之间封接的难题，为锂离子电池盖组的应用提供了解决方法。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种锂离子电池盖板组件用铝极柱与不锈钢壳体的玻璃封接方法，具体包含如下步骤：

将铝或者铝合金极柱以及不锈钢壳体进行表面清洁处理；