[發(fā)明專利]一種含鎳鈷合金鍍層的鍍鎳銅材及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510471336.0
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN105063685B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹業(yè)文;竇坤鵬;楊陽陽;田檳鋮;周亮;羅凌云
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南永盛新材料股份有限公司
• 主分類號: C25D3/56
• 分類號: C25D3/56;C25D5/18;C25D3/12;C25D5/34;C25D5/50
• 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)明涉及一種含鎳鈷合金鍍層的鍍鎳銅材及其制備方法和應(yīng)用；屬于電池制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前商業(yè)化的鋰離子電池很難實(shí)現(xiàn)20C倍率以上的持續(xù)放電，其主要原因是電池在大倍率放電時，極耳發(fā)熱嚴(yán)重，電池整體溫度過高，使得電池容易熱失控，從而導(dǎo)致電池倍率性放電性能和循環(huán)性能變差。常規(guī)的鋰離子電池生產(chǎn)廠家負(fù)極采用鎳極耳，其電導(dǎo)率較差，電導(dǎo)率為1.4×10⁵S/cm，正極采用鋁極耳，其電導(dǎo)率為3.69×10⁵S/cm。在高倍率放電時，由于負(fù)極耳的電導(dǎo)率較低，導(dǎo)熱性能差，導(dǎo)致電池表面溫度過高，從而影響電池的高倍率放電性能。鍍鎳銅帶雖然具有導(dǎo)電性能優(yōu)異，導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足鋰離子電池的高倍率放電的要求，但是鍍鎳銅帶因?qū)嵝阅芎茫婂冞^程中析氫等原因，導(dǎo)致該材料上錫困難，點(diǎn)焊不良，抗折次數(shù)不達(dá)標(biāo)以及材料的耐腐蝕性能較差。

為了解決上述問題，目前許多廠家總是以犧牲鍍鎳銅帶的某一項(xiàng)性能來滿足其他的標(biāo)準(zhǔn)。如：為了提高鍍鎳銅帶的耐蝕性能，將鎳鍍層電鍍至約2.5μm，而該材料的抗折次數(shù)卻只能達(dá)到5～6次；為了提高鍍鎳銅帶的抗折次數(shù)及耐蝕性，對該材料進(jìn)行重鉻酸鉀鈍化處理，導(dǎo)致該材料無法上錫，且電阻點(diǎn)焊效果差。因此，目前國內(nèi)尚沒有能夠同時解決上述問題的鍍鎳銅帶工藝方法。

發(fā)明專利CN 102330124 A涉及一種鍍鎳銅帶的脈沖電化學(xué)沉積和組織調(diào)整工藝，其工藝包括脈沖電鍍及后處理等創(chuàng)新點(diǎn)，但是該工藝沒有明確指出該材料的具體應(yīng)用領(lǐng)域，在其后處理中冷軋工藝容易因物理損傷造成鎳鍍層的破壞，降低材料的耐蝕性；發(fā)明專利CN 101245480 A公開了一種在金屬表面制備鎳鍍層的方法，為了達(dá)到防腐的效果，該工藝在鍍鎳之前首先鍍上錫層，鍍完鎳層之后采用重鉻酸鉀鈍化及除氫熱處理和高溫退火擴(kuò)散熱處理，由大量的實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)鈍化后的鎳鍍層無法上錫；發(fā)明專利CN 101705509 A公開了一種低應(yīng)力鍍鎳工藝，其應(yīng)用主要為高強(qiáng)度不銹鋼的防腐領(lǐng)域，其創(chuàng)新點(diǎn)包括材料電鍍之前及電鍍之后的除氫熱處理，消除材料的析氫內(nèi)應(yīng)力，防止析氫腐蝕。雖然有關(guān)鍍鎳及其后處理工藝的專利很多，但是沒有一種適合制備高倍率鋰離子電池極耳材料的專利。眾所周知鍍鎳銅帶高倍率鋰離子負(fù)極極耳材料主要考察材料的鍍層與基材的結(jié)合力，耐電池電解液腐蝕性能，錫焊、點(diǎn)焊性能以及180°抗折性能。由于鍍鎳銅極耳對鎳鍍層的要求與其他領(lǐng)域金屬材料鍍鎳產(chǎn)品的要求不同，導(dǎo)致普通的工藝方法無法滿足生產(chǎn)高倍率鋰離子電池負(fù)極極耳的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鍍層結(jié)合力強(qiáng)、耐腐蝕、抗折疊、焊接性能優(yōu)良的鍍鎳銅材及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明所述的一種含鎳鈷合金鍍層的鍍鎳銅材，從內(nèi)到外依次包括純銅、鎳鈷銅合金層、鎳鈷合金層、鎳層。

本發(fā)明所述的一種含鎳鈷合金鍍層的鍍鎳銅材，所述純銅為帶材，根據(jù)所使用高倍率鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域、型號等不同，其厚度控制在0.05～0.4mm之間，軟態(tài)純銅維氏硬度為45～65，半硬態(tài)純銅維氏硬度為95～115，其純度≥99.9％。

本發(fā)明所述的一種含鎳鈷合金鍍層的鍍鎳銅材，所述鎳鈷銅合金層是通過所述純銅與鎳鈷合金層相互熱擴(kuò)散得到的；其厚度為0.2～0.6μm。

本發(fā)明所述的一種含鎳鈷合金鍍層的鍍鎳銅材，所述鎳鈷合金層的厚度為0.2～0.6μm，其晶粒尺寸為50～100nm。

本發(fā)明所述的一種含鎳鈷合金鍍層的鍍鎳銅材，所述鎳鈷合金層中，鈷的質(zhì)量為鎳鈷合金層總質(zhì)量的0.5～2％。

本發(fā)明所述的一種含鎳鈷合金鍍層的鍍鎳銅材，所述鎳層的厚度為0.6～2.6μm，其晶粒尺寸為100～600nm。

本發(fā)明所述的一種含鎳鈷合金鍍層的鍍鎳銅材，鎳鈷銅合金層、鎳鈷合金層、鎳層的總厚度大于1μm小于等于3μm.

本發(fā)明所述的一種含鎳鈷合金鍍層的鍍鎳銅材的制備方法，包括下述步驟：

步驟一

以活化的純銅為陰極，以含Ni離子、Co離子的溶液做為鍍液，采用脈沖電源進(jìn)行電鍍，在陰極得到Cu/NiCo材料；所述Cu/NiCo材料是在所述活化的銅材表面均勻電鍍有0.2～0.6μm的鎳鈷合金層的材料；所述鍍液由水溶性鎳鹽、水溶性鈷鹽、硼酸、去離子水組成；電鍍時，控制鍍液的pH值為3.2～3.8，控制陰極的電流密度為2～4A/dm²；

步驟二