[发明专利]防爆锂原电池盖组及封接玻璃的制备方法和封接工艺

说明书

本发明公开了防爆锂原电池盖组及封接玻璃的制备方法和封接工艺，提供了一种耐电解液腐蚀、电化学性能优异、机械强度可控，用于锂原电池盖组封接的玻璃材料，通过设计玻璃成分以及封接厚度来实现控制玻璃抗压强度。其防爆原理在于当电池使用过程中内部压力大于设计压力时，即电池压力过载，刚好达到玻璃材料的承压强度，使得玻璃开裂，缓慢释放电池内部压力，从而使得电池不会发剧烈爆炸等危险情形。其中壳体采用的金属为不锈钢系列和碳钢系列，其中不锈钢系列包含304L、316L等，芯柱采用的是合金4J28、4J50、4J52等系列铁镍合金。选取SiO₂‑B₂O₃‑BaO‑Na₂O₃玻璃体系为主体，通过添加各类金属氧化物来调整玻璃的热膨胀系数、玻璃软化温度、化学稳定性以及玻璃的机械性能。

技术领域

本发明属封接玻璃及其制备领域，特别是涉及防爆锂原电池盖组及封接玻璃的制备方法和封接工艺。

背景技术

锂原电池发生爆炸主要可以分为以下几个方面：(1)锂电池在组装或者使用过程中电池内部水分含量太高水分会与锂电池的电解质发生反应而产生气体，与金属锂发生反应而产生氧化锂，这会损失电池的容量，这一系列产生的气体会增加电池的内部压力，当电池壳无法承受时，锂电池会爆炸。(2)电池内部短路，电池会以大电流放电，从而产生大量热量，并且通过燃烧隔膜会发生更大的短路，这会导致电池温度升高，导致电解质分解为气体，从而导致内部压力过大。如果电池盒无法承受此压力，则电池会爆炸。(3)操作不当或使用不当会导致外部短路。由于外部短路，电池放电电流非常大，导致电池发热，并且高温导致电池中的内部隔膜收缩或完全破裂，从而导致锂电池的内部短路发生爆炸。

随着物联网以及人工智能的发展，锂原电池越来越受到人们的重视与应用，现广泛应用于智能电表、水表、热量表、燃气表、智能交通(ETC)、智能城市(井盖防护、与桥路感知)、烟雾报警器、温度监控器、无线通讯、夜视仪、跟踪和定位设备。在这些使用产品中有些应用环境比较苛刻，比如有低温高湿的环境、机械震动的环境等。在锂原电池使过程中能够保证电池的安全可靠，对于设备和人员来说至关重要。因此制备具有防爆功能的锂原电池盖组便显的格外有意义。

不锈钢与铁镍合金具有成本低、易加工、导热性、导电性好等优点。另外，在空气中和中性水环境下，该种金属材料具有非常好的化学稳定性以及耐腐蚀性能，被广泛应用于锂电池中。

目前常用的防爆锂原电池盖组封接所用的玻璃多为高硅酸盐玻璃，耐电解液腐蚀性能差，抗机械振动性能差等因素造成电池容易漏液，使得电池的寿命和性能受到严重的限制，而本发明的玻璃属于低硅酸盐玻璃，耐腐蚀性能优异，同时通过设计配方，可以制备出封接玻璃抗压强度可调的锂原电池封接盖组。

发明内容

针对目前锂原电池盖组所存在的问题，本发明提供了一种防爆锂原电池盖组，具有耐电解液腐蚀、电化学性能优异、机械强度可控，当电池使用过程中内部压力大于设计压力时，使得玻璃开裂，缓慢释放电池内部压力，从而使得电池不会发剧烈爆炸等危险情形。

本发明公开了一种防爆锂原电池盖组封接玻璃材料及其结构设计，提供了一种耐电解液腐蚀、电化学性能优异、机械强度可控，用于锂原电池盖组封接的玻璃材料。其防爆原理在于当电池使用过程中内部压力大于设计压力时，即电池压力过载，刚好达到玻璃材料的承压强度，使得玻璃开裂，缓慢释放电池内部压力，从而使得电池不会发剧烈爆炸等危险情形。本发明选择了成本低、易加工、导热性、导电性的金属用于防爆锂原电池盖组，提高了防爆锂原电池盖组玻璃的耐腐蚀性能，既保证了封接件的气密性，又提高了封接件的化学稳定性和高温高压绝缘性，特别是抗压强度可调，且制备工艺简单，适合于工业化生产。

防爆锂原电池盖组封接玻璃的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)、按以下摩尔百分比选原料：

SiO₂：40％～60％