CN101383407A - 一种锂离子电池正极极耳材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂离子电池制造技术领域，公开了一种锂离子电池正极极耳及其制备方法，包括铝基体层，在铝基体层一端的上下表面结合一层非铝金属层，如镍或锡镍合金层。本发明还提供了一种锂离子电池正极极耳的制备方法，该方法包括铝基体层一端的上下表面通过电镀或非电镀的方式形成结合牢固的一层非铝金属层，如镍或锡镍合金层的过程。本发明采用电镀或非电镀的方式在铝基体层上结合牢固的一层非铝金属层，如镍或锡镍合金层，可以提高正极电导率、降低内阻，在铝基体的一端所形成的合金层具有散热快、柔韧性好、不易折断等特点，使极耳具有良好的机械性能和使用性能，同时本发明极耳材料既有成本低廉的特点。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种锂离子电池，尤其涉及一种锂离子电池正极的极耳材料及其制备方法。
背景技术
锂离子二次电池以其高比能量、高电压、体积小、重量轻、安全性好等特点，近年来获得了巨大的发展。目前市场上的锂离子电池从其外包装方面可分为不锈纲或铝壳的硬包装电池，用铝塑复合物包装软包装电池。软包装电池同硬包装锂电池相比，在安全性和能量密度方面具有更强的优势，在市场上呈快速增长。近年来，软包装锂离子电池制造技术有了很大的进步，但有些看似技术细节，实际上很大程度上影响着电池整体性能和生产成本及产品质量，成本。例如，在软包装锂离子电池的正极片的制片工艺中，现有的正极片都是在极片的末端超焊铝带作为正极耳。但由于铝带的不可焊性，业界提出了一种解决铝带的不可焊性的问题，如采用激光穿孔焊接或采用胶粘方法，如申请号为200510122316.9的专利采用铝带一端与一条非铝金属重叠，在叠置处复合热熔材料，将铝带与所述非铝金属条连接为一体，这样就解决了铝带不可焊性的问题，但是由于叠合处会产生一定的接触内阻，且只有铝带的一面与非铝金属条接触，从而增加了电池内阻，降低了电池的放电性能；由于在生产过程中，需要人工对铝带极耳进行粘非铝金属片处理，增加了电池生产人工成本；另外，由于粘接胶老化或粘接非铝金属片处理工作的不到位，影响了电池产品的质量和成品率，也导致了产品成本的提高；在生产过程中，常采用镍条作为非铝金属条，由于镍为稀有金属，价格高，也提高了电池生产的原材料成本。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是提供一种制造成本低、使用性能良好的锂离子电池的正极极耳材料。为解决上述技术问题，本发明提供一种用于锂离子电池制造的正极复合材料，包括铝基体层，在铝基体层的一端表面结合一层非铝金属，如镍、锡镍合金层。
作为本发明内容是对锂离子电池的正极极耳材料进行改进，是在铝带为正极极耳材料上进行的。在铝带的一端的上下表面基体层上均匀地结合一层非铝金属，如镍、锡镍合金层。铝基体的厚度选择范围可为0.1～0.15mm，非铝金属层，如镍金属层或锡镍合金层的厚度可为0.5～2.5μm，非铝金属层的长度可为0.5～20.0mm，铝基体的厚度可优选为0.1～0.11mm，非铝金属层的厚度可优选为0.8～1.5μm，非铝金属层的长度优选为10～15mm(见附图)。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种制造成本低、使用性能优良的锂离子电池的正极极耳材料的制备方法。为解决该技术问题，本发明提供一种锂离子电池正极极耳材料的制备方法，该方法包括在铝基体的一端上下表面通过电镀或非电镀方法结合一层非铝金属层，如镍或锡镍合金层的过程，也包括对结合了一层非铝金属层，如镍或锡镍合金层的铝带进行进一步加工成锂离子电池正极极耳的过程。
在铝基体层的上下表面电镀一层非铝金属层，如镍或锡镍合金层时，所用的电镀液中包括镍盐或镍盐、锡盐和pH调节剂以及表面活性剂。所用镍盐为硫酸镍、氯化镍或硝酸镍；锡盐可为硫酸锡、氯化亚锡、四氯化锡；pH调节剂为硼酸、表面活性剂为长碳链硫酸盐，如十二烷基硫酸钠。
在铝基体上电镀镍或锡镍合金制备锂离子电池正极极耳材料的过程为：
化学除油→水洗→碱蚀→水洗→化学抛光→水洗→一次浸锌→水洗→酸洗→水洗→二次浸锌→水洗→电镀→高温烘烤。
电镀时所用电流密度为1.5～5.0A/dm2，镀液pH为4.0～5.5，温度为40～60℃，时间为1.0～2.0分钟。
烘烤温度为60～100℃。
在在铝基体上非电镀一层非铝金属层，如镍或锡镍合金层制备锂离子电池正极极耳材料的过程为：
化学除油→水洗→碱蚀→水洗→化学抛光→水洗→一次浸锌→水洗→酸洗→水洗→二次浸锌→水洗→非电镀→高温烘烤。
所用的非电镀液中包括镍盐或镍盐、锡盐和复合络合剂、还原剂。所用镍盐为硫酸镍、氯化镍或硝酸镍；锡盐可为硫酸锡、氯化亚锡、四氯化锡；复合络合剂为混合酸、还原剂为次磷酸钠。
非电镀时所用镀液pH为4.0～5.5，温度为80～95℃，时间为2.0～4.0分钟。
本发明采用在铝片一端的上下表面通过电镀或非电镀方式结合一层非铝金属层，如镍或锡镍合金层而制备的金属复合材料，根据锂离子电池生产需求，经过高精密分条机对其切割分条，加工成具有一定尺寸的金属带，作为锂离子电池正极极耳材料。
本发明采用在铝带一端的上下表面通过电镀或非电镀方式结合一层非铝金属层，如镍或锡镍合金层，形成金属复合材料，解决了铝作为锂离子电池正极极耳材料时的可焊性差的问题。通过电镀在铝带一端的上下表面结合了一层非铝金属层，如镍或锡镍合金，可以提高电导率、降低电池内阻；而合金层中的锡可以改善导热性，采用镍可以提高极耳的柔韧性，使极耳具有良好的机械性能。采用本发明所制备的正极极耳具有成本低、良好的可焊性能、机械性能和抗腐蚀性能，由此制备的锂离子电池具有热导性好、电导率较高、内阻低，质量稳定等特点。
附图说明
为本发明的一种锂离子电池正极极耳沿长度方向横剖示意图
图中标记分别为：1、铝条2、非铝金属层
具体实施实例1
以厚度为0.15mm、长度为30cm、宽度为10cm的铝带为基体材料，经过除油、酸洗活化和浸锌处理后，从长度方向将铝带下缘、宽度为1.5cm的部分浸入非电镀溶液，进行酸性非电镀镍，非电镀溶液组成和工艺参数为：六水硫酸镍20g/L，次磷酸钠10g/L，复合络合剂20g/L，pH为5.0，温度为90℃，时间为4分钟。完成浸镀后，用蒸馏水将铝带清洗，放入氮气氛，于80℃下干燥4分钟。干燥后的铝带进入高精密分条机对其切割分条。
具体实施实例2
以厚度为0.15mm、长度为30cm、宽度为10cm的铝带为基体材料，经过除油、酸洗活化和浸锌处理后，从长度方向将铝带下缘、宽度为1.5cm的部分浸入电镀溶液，进行酸性电镀镍，电镀溶液组成和工艺参数为：六水硫酸镍20g/L，硫酸锡5g/L，次磷酸钠10g/L，硼酸10g/L，pH为4.5，温度为55℃，电流密度为2.0A/dm2，电镀时间为1.0分钟。完成电镀后，用蒸馏水将铝带清洗，放入氮气氛，于80℃下干燥4分钟。干燥后的铝带进入高精密分条机对其切割分条。
Claims (11)
1、一种锂离子电池正极极耳材料，其特征在于：包括铝基体层，在所述铝基体层的一端的上下表面结合一层非铝金属，如镍、锡镍合金层。
2、根据权利要求1所述的锂离子电池正极极耳材料，其特征在于：所述铝基体一端的上下表面结合一层非铝金属，如镍、锡镍合金层，合金层的长度可为0.5～20.0mm。
3、根据权利要求1或2所述的锂离子电池正极极耳材料，其特征在于：所述铝基体的厚度选择范围可为0.1～0.15mm，非铝金属层的厚度可为0.5～2.5μm。
4、根据权利要求1所述的锂离子电池正极极耳材料，其特征在于：在所述铝基体一端的上下表面通过电镀或非电镀方法结合一层非铝金属，如镍、锡镍合金层。
5、根据权利要求4所述的锂离子电池正极极耳材料，其特征在于：进行电镀或非电镀之前，将铝基体层的边缘切齐。
6、根据权利要求4所述的锂离子电池正极极耳材料，其特征在于：在铝基体一端的上下表面电镀一层非铝金属，如镍、锡镍合金层时，所用电镀液中包括镍盐或镍盐、锡盐和pH调节剂以及表面活性剂。所用镍盐为硫酸镍、氯化镍或硝酸镍；锡盐可为硫酸锡、氯化亚锡、四氯化锡；pH调节剂为硼酸、表面活性剂为长碳链硫酸盐，如十二烷基硫酸钠。
7、根据权利要求4所述的锂离子电池正极极耳材料，其特征在于：在铝基体一端的上下表面非电镀一层非铝金属，如镍、锡镍合金层时，所用非电镀液中包括镍盐或镍盐、锡盐、还原剂和pH调节剂以及表面活性剂。所用镍盐为硫酸镍、氯化镍或硝酸镍；锡盐可为硫酸锡、氯化亚锡、四氯化锡；pH调节剂为硼酸、还原剂为次磷酸钠、表面活性剂为长碳链硫酸盐，如十二烷基硫酸钠。
8、根据权利要求5或6所述的锂离子电池正极极耳材料，其特征在于：对经过电镀或非电镀处理得到的铝基体进行烘烤，烘烤温度为60～100℃，烘烤在具有保护气氛的环境下进行。
9、根据权利要求7所述的锂离子电池正极极耳，其特征在于：所述保护气氛为氮气。
10、根据权利要求7所述的锂离子电池正极极耳材料，其特征在于：烘烤时间为3～5分钟。
11、根据权利要求9所述的锂离子电池正极极耳材料，其特征在于：烘烤后，对结合了一层非铝金属，如镍、锡镍合金层的铝带进行分条。
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