[发明专利]一种极柱密封模块及包含其的电池顶盖

说明书

本发明提供一种极柱密封模块及包含其的电池顶盖。本发明采用具有凹凸结构的金属塑料粘结剂/纳米氧化物复合膜层作为密封结合层，密封结合层协同纳米注塑件将极柱和扣环紧密配合得到极柱密封模块，气密性测试氦气泄漏率小于10^‑8(Pa·m³)/s。本发明提供的极柱密封模块将难以解决的极柱与电池顶盖的密封问题集中于模块化处理，提高了电池顶盖的生产效率和成品率。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体涉及一种极柱密封模块及包含其的电池顶盖。

背景技术

随着新能源电动汽车的日渐普及，锂离子电池的安全性和耐用性成为大众关注的问题。锂离子电池需要在无水无氧的环境中完成充放电过程，因此锂离子电池顶盖的密封封装要求很高。

即使只有少量的湿气通过电极与顶盖的密封部位渗入动力电池内部，也会在电池单元内部形成水汽，进而与锂离子发生剧烈的化学反应，影响电池的性能。与此同时，湿气的进入会改变电池的化学成分(如产生氢氟酸等)，导致容量损耗、阻抗增加并最终导致电池的寿命缩短，安全性降低。目前广泛使用的密封封装技术上是橡胶密封圈密封，但是密封圈密封存在热膨胀系数远大于铝合金材质的电池外壳，这将导致其随着外界温度长期冷热变化后无法保证有效的密封性，进而导致电解液渗漏、电池性能下降等缺陷。

其次也有采用纳米注塑工艺进行整体一体封装的工艺，省去密封圈，但是气密性一般在10^-5～10^-7数量级，而且都是采用顶盖与极柱同时进行纳米处理，不仅造成纳米处理药液的极大浪费，不必要的纳米处理还会使顶盖无需密封的地方耐候性变差且成品率不高。

因此急需一种气密性好、生产效率高且成品率高的电池顶盖。

发明内容

本发明提供一种极柱密封模块，该密封模块包括：极柱、扣环和纳米注塑件，所述极柱和扣环的表面均设置有密封结合层，所述密封结合层为有机粘结剂/纳米氧化物复合膜层；所述纳米注塑件至少包括在所述扣环密封结合层和极柱密封结合层之间成型的第一注塑部分。

优选的，所述有机粘结剂为金属塑料粘结剂。

优选的，所述金属塑料粘结剂为具有-O-、-S-、-N-中至少一种共价键的酸性或偏酸性有机粘结剂。

更优选的，所述金属塑料粘结剂还具有氨基或胺基等碱性基团。

优选的，所述金属塑料粘结剂包括三聚硫氰酸及其衍生物。

优选的，所述密封结合层具有凹凸结构，所述密封结合层通过化学键的键合作用以及凹凸结构的锚固作用将所述极柱、扣环与所述纳米注塑件密封连接。

优选的，所述极柱和扣环的材质为金属。

优选的，所述扣环的材质为纯铝或铝合金。

优选的，所述极柱包括正极柱和负极柱。

优选的，所述正极柱的材质为纯铝或铝合金。

更优选的，所述铝合金为1系铝合金或3系铝合金。其中，1系铝合金为含铝99.00％以上的高纯铝合金，导电性能好，耐腐蚀性能好，焊接性能好；3系铝合金为以锰为主要合金元素的铝合金，具有优良的耐腐蚀性能和焊接性能，且塑性好。铝在0～100℃范围内的线膨胀系数α为23.8×10^-6/℃。

优选的，所述负极柱的材质为纯铜或铜铝复合板材。纯铜和铜铝合金在20～100℃范围内的线膨胀系数α为17～18×10^-6/℃。

铜铝复合板材，是在铝板的表面包覆一层铜的复合材料。铜铝复合板材的生产方法主要有轧制复合法、爆炸复合法、模铸复合法、铸压法等。