锂电池密封结构改进探究

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1、锂电池密封结构改进探究摘要：电池密封性是电池寿命及安全的重要保障，为提高其寿命，利用陶瓷材料良好的耐酸碱、抗腐蚀，耐高温等特性，研究了一种金属和陶瓷焊接丁艺，使用陶瓷材料作为密封结构中的主要材料，从而提高了密封结构的可靠性和寿命，同时也进行了实际测试，验证了该工艺及结构在电池中应用的可行性。关键词：锂电池；陶瓷；密封中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1673-1069(2016)22-178-21概述锂离子电池由于具冇电压和能量密度高、循坏寿命长、能量效率高、自放电小、无记忆效应和无污染等优点，成为目前最有前途和竞

2、争力的二次电池。锂离子电池己经广泛应用于便携式消费电子产品，如MP3、智能手机、笔记本电脑、数码相机、电动工具等。并且，随着成本降低、寿命和可靠性等性能的进一步提高，锂离子电池在电动汽车和能源存储等应用领域已经崭露头角。电池材料一般包括下列物质[1]:正极:钻酸锂(LiCo02)、鎳酸锂(LiNi02)、猛酸锂(LiMn204)等;负极：人造石墨系列、天然石墨系列、焦炭系列等；隔膜：聚乙烯(PE)、聚丙稀(PP)等组成的单层或者多层的微多孔薄膜，尤其是PP/PE/PP三层隔膜具有较高的抗穿刺强度，起到了热保险作用。电解液

3、：碳酸丙稀酯（PC）、碳酸乙烯酯（EC）、二甲基碳酸酯（DMC）、二乙基碳酸酯（DEC）、甲基乙基碳酸酯（MEC）等组成的一元、二元或者三元的混合物。内部各种材料都容易与氧气或者水发生反应，如负极与氧气反应，电解液与水（找文献和反应式）在猛酸锂体系电池中与水分相关的反应如下所示［2-3］：H20+LiPF6—P0F3+LiF+2HFR0C02Li+HF-R0C02H+LiFLi2C03+2HF-H2C03+2LiF4H++2LiMn204f31-MnO2+Mn2++2Li++2H2发牛反应后电池性能将会急剧下降，且冇发牛

4、燃烧、爆炸的风险，所以电池的密封性是电池使用寿命和安全性能的重耍参数。极柱和盖板间的密封主要依靠橡胶密封圈，通过挤压变形的方式来保证密封，而有机物的抗腐蚀性、耐高温性能均要远较陶瓷等无机非金属材料要差，本文就是研究陶瓷与金属间的焊接工艺，探索使用陶瓷作为密封材料，并应用于电池上的可能性。2试验方法试验原料：铝合金盖板、铜合金极柱、铝合金极柱，金属化陶瓷环试验方法：通过高温处理方法，将陶瓷表面进行金属化，使陶瓷表面覆上一层银，或者钳猛金属。在金属化陶瓷环表面涂覆上一层钎料，并将铝合金盖板、金属化陶瓷环、铜、铝合金极柱按顺序

5、叠加，放入气氛炉中,加热至600°C,保温3分钟，冷却后取出。3结果分析讨论焊接后需对组件进行功能性测试。测试项目根据电池实际需耍，分别有：①密封性测试；②耐高温测试；③拉力测试。3.1密封测试测试H的：测试焊接组件是否能达到密封的功能性要求。测试方法，自制夹具，通入1・OMPa的压力，观察3分钟，看是否有气泡冒出，如无则证明焊接后样件密封。3.2耐高温测试测试目的：因电池使用环境可能包括高温环境，测试焊接后功能件是否能在承受长期高温环境。测试方法：对焊接后盖板放置于130°C环境下，保持72h,然后再重新对盖板进行密封

6、性测试，盖板保持密封性即为通过。3.3温度冲击测试测试目的：因电池使用环境可能在高低温中切换，检测结构件在温度冲击的情况下，结构件是否仍满足使用要求。测试方法：结构件在110°C加热lOmin以上，丢入0°C水屮，循环10次。3.4拉力测试测试目的：考察焊接强度；同时试验组件在保持密封功能性的前提下,所能承受的极限破坏力。测试方法：使用万能试验机。3.5结果分析从测试结果来看，该焊接方法可以保持密封性，且可以通过一些滥用测试中，说明该方法可以在电池上应用。4结论本文预先对陶瓷进行金属化处理，后续通过使用合适的钎料，利用钎

7、焊工艺，实现陶瓷和金属的焊接连接，并保持焊接件的密封性，并通过电池平时的使用环境和条件，模拟电池在极限条件和环境的使用，验证了该工艺在这些条件下仍可以保持密封性，证明了该工艺可以应用于电池结构上，对电池密封结构的改善提供了T艺支持。参考文献[1]M.Wakihara.MaterialsScienceandEngineering,2001.33：109-134.[2]ETN-ELTY.Anewperspectiveontheformat!onandstructureofthesolidelectrolyteinterfac

8、eatthegraphiteanodeofLi-ioncells[J]・SolidStateLett,1999(2)：212-214.[3]EDSTROMK,HERRANENM.ThermalstabilityoftheHOPG/li-quidelectrolyteinterphasestudiedbyinsitue