[发明专利]一种动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件及其制作方法

摘要

本发明公开了一种动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，包括金属盖板、玻璃复合材料、树脂及金属极柱，所述玻璃复合材料包括玻璃基体和第二相粒子；所述玻璃复合材料内侧与金属极柱相连；所述玻璃复合材料外侧与金属盖板相连；所述树脂覆盖在玻璃复合材料之上；所述金属盖板与玻璃复合材料相连的底部有向玻璃复合材料一侧收缩的一段圆弧；所述金属极柱与玻璃复合材料相连的部分在剖面图中为一段圆弧；所述金属盖板与玻璃复合材料相连的界面上，金属盖板上形成了一层阳极氧化层。本发明的动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件的结构简单，且制作方法的工艺流程不复杂，整体的生产成本较低。 1

主权项

1.一种动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，其特征在于：包括金属盖板、玻璃复合材料、树脂及金属极柱，所述玻璃复合材料包括玻璃基体和第二相粒子；

所述玻璃复合材料内侧与金属极柱相连；所述玻璃复合材料外侧与金属盖板相连；所述树脂覆盖在玻璃复合材料之上；

所述金属盖板与玻璃复合材料相连的底部有向玻璃复合材料一侧收缩的一段第一圆弧；所述金属极柱与玻璃复合材料相连的部分在剖面图中为一段第二圆弧；所述金属盖板与玻璃复合材料相连的界面上，金属盖板上形成了一层第一阳极氧化层；

所述金属极柱可以为纯铝、铝合金或是纯铜材料，当所述金属极柱材质为纯铝或是铝合金时，与玻璃复合材料相连的界面上，纯铝或铝合金极柱上形成了一层第二阳极氧化层；当所述金属极柱材质为纯铜时，与玻璃复合材料相连的界面上，纯铜极柱上形成了氧化层。

2.根据权利要求1所述的动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，其特征在于：所述金属盖板为纯铝或是铝合金；所述树脂为环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，其特征在于：按摩尔占比计，所述玻璃基体包含下列组分：

P₂O₅ 50‑65％，Li₂O 1‑15％，Na₂O 2‑25％，K₂O 2‑25％，B₂O₃ 0.5‑10％，Al₂O₃ 0.1‑10％，Fe₂O₃ 0.1‑10％，ZnO 0‑10％，Bi₂O₃ 0‑9％，Er₂O₃ 0‑6％，MgO 0.1‑6％，Cr₂O₃ 0‑5％，Y₂O₃ 0.1‑5％，La₂O₃ 0‑5％，Ce₂O₃ 0‑5％，ZrO₂ 0.1‑5％，CuO 0‑5％，Co₂O₃ 0‑4％，Sb₂O₃ 0.1‑3％。

4.根据权利要求1所述的动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，其特征在于：所述金属盖板向玻璃复合材料侧收缩的第一圆弧半径s为0.4‑0.8mm；所述金属极柱与玻璃复合材料相连部分为一段第二圆弧，其角度Q为20‑30°。

5.根据权利要求1所述的动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，其特征在于：所述玻璃复合材料的高度E为2‑3mm。

6.根据权利要求1所述的动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，其特征在于：所述第二相粒子选自氧化钛、部分稳定的氧化锆、氧化铝、碳化钛或氮化钛中的一种或几种。

7.一种动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)制作玻璃复合材料预制体

按照玻璃基体的成分，称取确定化学计量比的原料混合均匀，然后将混合好的原料放入氧化铝坩埚中，然后将坩埚放入高温炉中，高温炉以5‑7℃/min的升温速率升至1100‑1200℃，并在1100‑1200℃保温2小时，而后直接将盛有玻璃的坩埚取出，将玻璃水淬；水淬后的玻璃经过烘干后用球磨机球磨，得到中位径为25±2μm的玻璃粉；

接着配置如下比例的浆料：

1‑4wt％有机粘结剂、0.1‑0.4wt％脱模剂、2‑15wt％第二相粒子和80.6‑96.9wt％玻璃粉，此浆料通过离心造粒技术制备出玻璃复合材料的球型造粒粉，造粒粉通过压片机压制出对应尺寸的玻璃复合材料坯体，玻璃复合材料坯体放入排胶炉中，排胶炉以2‑4℃/min的升温速率升至350‑450℃并停留20分钟，随后排胶炉以5‑10℃的降温速率降至室温，至此获得合适尺寸的玻璃复合材料预制体；

2)金属盖板和金属极柱的阳极氧化或预氧化

21)铝或铝合金金属盖板选择性地进行阳极氧化处理：

22)铝或铝合金金属极柱选择性地进行阳极氧化处理：

3)各部件的组装和封接

a、先将金属极柱放入石墨基座中，而后将玻璃复合材料预制体套入金属极柱，接着将金属盖板套入玻璃复合材料预制体上，即组装完毕；

b、将步骤a的组装件放入高温炉中，高温炉以5‑7℃/min的升温速率升至340‑420℃并保温5‑10分钟，接着高温炉以4‑6℃/min的升温速率升至540‑600℃并保温10‑20分钟，然后高温炉以4‑6℃/min的降温速率降至350‑400℃并保温5‑15分钟，最后高温炉以5‑8℃/min的降温速率降至室温；如果金属极柱的材质为纯铜材料，本步骤全程在氮气气氛下完成。

8.根据权利要求7所述的动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，其特征在于：步骤21)中，阳极氧化处理的位置与玻璃复合材料预制体熔融后的位置刚好对应，阳极氧化层的厚度为1‑5μm，阳极氧化层的高度与玻璃复合材料相同；

步骤22)中，阳极氧化处理的位置与玻璃复合材料预制体熔融后的位置刚好对应，阳极氧化层的厚度为1‑5μm，阳极氧化层的高度与玻璃复合材料相同；

如果金属极柱材质选用纯铜材料时，纯铜极柱需进行预氧化处理，具体步骤如下：

a、将纯铜极柱放入气氛烧结炉中随炉升温，升温速率为5‑7℃/min，升至325‑355℃并保温10分钟；

b、保温结束时立即将气氛烧结炉抽真空至10^‑4Pa，同时开始降温至室温，降温速率为8‑10℃/min。

9.根据权利要求8所述的动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，其特征在于：

步骤4)如果金属极柱的材质为铝或铝合金，则直接跳过此步骤；

否则按如下步骤5)操作：

先将密封组件放入0.3‑1mol/L的稀盐酸溶液中超声清洗5‑15分钟，主要是将纯铜极柱表面未被玻璃覆盖部分上的氧化层去掉；再将密封组件放入纯水中超声清洗5‑15分钟，而后在70℃烘箱中烘干。

10.根据权利要求9所述的动力电池盖板与极柱的玻璃密封组件，其特征在于：所述用环氧树脂喷涂在已密封完成的组件中的玻璃复合材料上，而后在50‑80℃的烘箱内固化；

所述步骤1中玻璃复合材料预制体的外径H小于金属盖板的通孔内径R，尤其是0.05mm<R‑H<0.2mm；所述步骤1中玻璃复合材料预制体的内径h大于金属极柱的外径r，尤其是0.05mm<h‑r<0.2mm；

所述步骤5中环氧树脂固化后的高度F为0.5‑1.5mm。