中国粉体网讯 随着新能源汽车产业的加速发展，陶瓷材料在新能源汽车中的作用也愈发突出，今天我们要讲到的陶瓷材料是电动汽车动力电池的重要部件——陶瓷密封圈。
大家可不要小看了这个小部件，在国内安地亚斯、美程陶瓷等电子陶瓷企业技术取得突破之前，这一领域严重依赖国外产品，它可是保证动力电池安全使用的关键部件。
图片来源：美程陶瓷
密封圈是什么？
可充电的锂离子电池，其结构包括电芯、容纳电芯的电池壳以及电池壳一端的电池盖板组件，电池盖板组件的构成又包括注液口、防爆阀、正负电极通孔、穿过通孔的正负电极极柱，以及通孔与极柱之间的密封材料。电池盖板组件是通过激光焊连接到电池壳体上去的，其气密性容易得到保证，但电极极柱与电池盖板上通孔内壁之间的电绝缘材料是薄弱环节，容易发生泄漏而影响电池寿命并产生安全隐患，最严重的情况是发生燃烧和爆炸。所以电池盖板组件，其安全性、使用寿命、密封性、耐老化性、电绝缘性以及在电池里占有的空间大小等具有很重要的意义。
一种方形动力锂离子电池的结构示意图
密封圈正是位于电池盖板之下，用于动力电池盖板和极柱之间形成密封导电连接，确保电池拥有良好的密封性，阻挡电解液的泄露，为电池内部反应供应良好的密闭环境。同时在电池盖板下压时还能起到减压缓冲用途，保证电池内部组件的正常运行，为电池的寿命和安全供应重要保障。
图片来源：安地亚斯
密封圈的用途不只是保障电池密封性能，在关键时刻还能救命。一般在密封圈上都会设置至少一处薄弱部位，其强度要低于主体平面的其他部位。当电池内部的气体压力异常增大到电池爆炸压力之前，密封圈的薄弱部位即可断裂，将电池内部的气体从断裂处释放，同时根据设定好的气体流向路线排放，杜绝出现不可预料的气流，防止电池发生强烈的爆炸。
陶瓷密封连接技术
密封圈的材质根据不同的电池种类、形状、使用环境都会有不同的选择，一般有塑料密封、玻璃密封、陶瓷密封等。
塑料密封技术是最早被采用的，但是有机物的抗腐蚀性、耐高温性能均要远较陶瓷等无机非金属材料要差。经过多年的实际应用，人们逐渐发现塑料密封的寿命短(一般小于3年)和安全性差的问题。例如，当动力电池出现异常时，会产生500℃以上的高温，导致不耐高温的塑料密封圈熔化，使密封失效，电池内可燃气体外溢而产生燃烧。因为密封环和注入的塑料与金属盖板以及金属极片或底座间的界面结合不属于化学键结合，所以塑料封接的问题根源是只有界面的物理接触，影响了气密性，使得寿命较短、安全性能较低，现在使用塑料封接的电池基本上被认为是低端产品。
玻璃封接的缺点是玻璃的强度和韧性有限，需要对玻璃的受应力状态进行合理的设计，如预先施加一压应力，使热膨胀系数匹配，或设计应力缓冲结构等。此外由于玻璃严苛的使用环境，单一玻璃较难满足电池电极的气密性封接要求。
陶瓷作为金属间的电绝缘材料具有优越性，然而要使金属与陶瓷之间的界面结合致密并具有气密性就比较有挑战性了。陶瓷与金属的连接技术在锂离子电池的出现之前就已经是相当成熟了，所以采用陶瓷材料来封接电极的一般方法自然是先做陶瓷金属化，即让金属熔化，使金属熔体浸润陶瓷表面，并与陶瓷发生界面反应或组元扩散，实现陶瓷表面的金属属性，然后使用钎焊料使金属极柱和金属密封盖焊接在一起。
一种电池电极的陶瓷金属化密封结构示意图
目前，大多数塑料或玻璃密封圈在压力用途下，会出现损毁失效，将会影响电池的使用寿命。关于一些特殊性电池显然达不到其要求，这就要一些其他材料的新型密封圈，陶瓷材料具有良好的耐酸碱、抗腐蚀，耐高温等特性使其成为新的选择。现在陶瓷密封圈也被越来越多的应用于动力锂电池行业。
参考来源：
[1]缪锡根等.动力锂离子电池玻璃封接技术的专利文献综述
[2]张红阳.最后的稻草 关键时刻可以“救命”的电池部件. 电池中国
（中国粉体网编辑整理/山川）
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