[發(fā)明專利]一種用作電池外殼的鍍覆含鈷納米線的多層復(fù)合薄膜的鋼帶及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010110347.3
• 申請日: 2010-02-10
• 公開（公告）號: CN101958405A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘勇;周益春;王建興;李瑋;堵艷艷;杜超;周兆峰
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號: H01M2/02
• 分類號: H01M2/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于電池殼體的鍍覆含鈷納米線的多層復(fù)合薄膜的鋼帶及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著人們對電池性能的要求越來越高，堿錳電池、鎳氫電池和鋰離子動力電池等電池的殼體材料的性能也越來越受到廣大專業(yè)人士的關(guān)注。堿錳電池外殼作為一個密封的容器，由于強堿性電解液的填充，要求其有足夠強的耐腐蝕性能。另外，在堿錳電池中電池外殼還充當(dāng)電池正極集流體，因此電池外殼的內(nèi)阻也是影響電池性能的一個重要因素。

中國專利CN1600904A公開了一種覆鎳深沖鋼帶及其生產(chǎn)方法，在低碳鋼帶上連續(xù)電鍍2～3μm鎳薄膜，通過熱處理和激光沖擊處理，使鎳鍍層和基材材料通過熱擴散形成鎳/鐵擴散層，然后通過精整工序得到所需尺寸的耐腐蝕鋼帶。鍍層延伸率不小于8％，耐腐蝕性能達8級，具有優(yōu)良的延伸率和耐腐蝕性能，主要用于高性能電池外殼材料。特別是堿性電池的外殼。

美國專利US4760002公開了一種電池鋼帶及其生產(chǎn)方法，先在低碳鋼帶上鍍覆一層鎳薄膜，然后再鍍一層鈷薄膜，最后經(jīng)過熱擴散處理形成含鎳-鈷或鎳-鈷-鐵擴散層的合金鋼帶。在同等條件下，用該鋼帶深沖的電池殼，與鍍鎳電池殼相比，堿錳電池的存儲性能提高了30％，同時電池的放電性能也有較大幅度的提高。其原因在于含有鈷的電池鋼殼能有效降低電池的內(nèi)阻，而且耐腐蝕性能更加優(yōu)良。

日本專利特開平10-172521號公報、特開平10-152522號公報中公開了一種鍍覆鎳-鈷合金鍍層，或者先鍍鎳再鍍鎳-鈷合金鍍層的電池殼體鋼帶及其制備方法。由于鎳-鈷合金的硬度高，在沖壓加工時，鍍層中易生成非常細(xì)的裂紋，致使鍍層表面凹凸不平、粗糙度比較大，從而改善了與正極材料的接觸，提高了電池性能。

由于鋼帶要求較高的表面硬度，一般會在鋼帶表面鍍覆硬度高的金屬鍍層或合金鍍層，而且采用一系列的工藝使所制備的鍍層具有較小的晶粒尺寸，鍍層致密。然而，這樣的鍍層往往具有較高的內(nèi)應(yīng)力，會降低鍍層的韌性，導(dǎo)致鍍層變脆。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于電池殼體的的鋼帶，其具有良好的耐腐蝕性能及沖壓性能。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述鋼帶的制備方法。

本發(fā)明的目的是通過下述方式實現(xiàn)。

一種用作電池外殼的鍍覆含鈷納米線的多層復(fù)合薄膜的鋼帶，以鋼帶為基底，在鋼帶兩面分別鍍覆多層膜；在鋼帶對應(yīng)于形成電池殼體外表面的一側(cè)鍍覆的多層膜的外底層是晶粒尺寸為50～100nm，厚度為0.1～1.0μm的納米晶鎳-鈷合金鍍層；外中間層是晶粒尺寸為0.2～0.5μm，厚度為0.5～2μm的微米晶鎳鍍層；外表層是晶粒尺寸為20～50nm，厚度為0.1～0.5μm的納米晶鎳-鈷合金鍍層；在鋼帶對應(yīng)于形成電池殼體內(nèi)表面的一側(cè)鍍覆的多層膜的內(nèi)底層是晶粒尺寸為50～100nm，厚度為0.1～1.0μm的納米晶鎳-鈷合金鍍層；內(nèi)中間層是晶粒尺寸為0.2～0.5μm，厚度為0.5～2μm的微米晶鎳鍍層；內(nèi)表層是晶粒尺寸為50～100nm，厚度為0.1～1.0μm的含鈷納米線的鎳復(fù)合鍍層。

所述的含鈷納米線的鎳復(fù)合鍍層中鈷納米線直徑為20～40nm，長度為0.5～1μm。

所述的含鈷納米線的鎳復(fù)合鍍層中鈷納米線含量為0.5～5wt％，優(yōu)選為2wt％。

所述多層復(fù)合薄膜的外底層、外表層以及內(nèi)底層的鎳-鈷合金鍍層的鈷含量為0.5～5wt％。優(yōu)選為2wt％。

上述的用作電池外殼的鍍覆有含鈷納米線的多層復(fù)合薄膜的鋼帶的制備方法：以低碳鋼帶為基底，通過脈沖電鍍的方式在低碳鋼帶兩面鍍覆一層鎳-鈷合金鍍層；然后通過直流電鍍的方式在鋼帶兩面表面鍍覆一層鎳鍍層；通過脈沖噴射電鍍的方式在鋼帶構(gòu)成電池殼體外表面的一側(cè)表面鍍覆一層鎳-鈷合金鍍層；最后通過脈沖電鍍的方式在鋼帶構(gòu)成電池殼體內(nèi)表面的一側(cè)表面鍍覆一層含鈷納米線的鎳復(fù)合鍍層。各鍍層的厚度由電鍍的時間決定。

上述鋼帶具體的工藝流程和條件如下：

1、將低碳鋼帶鍍前處理：