CN106935784B - 一种锂电池极耳表面处理方法 - Google Patents

一种锂电池极耳表面处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及极耳生产技术领域，特别涉及一种锂电池极耳表面处理方法，包括以下步骤：1）预处理：采用40‑60℃清洗液清洗极耳4‑5min；2）一级水洗：用热水清洗，再用凉水清洗两遍；3）碱洗：在40‑60℃的碱液中清洗4‑5min；4）二级水洗：先用热水清洗，再用凉水清洗两遍；5）酸洗：在40‑6‑的酸液中清2‑4min；6）三级水洗：用凉水清洗三遍；7）钝化处理：浸泡钝化液中3‑5min，形成保护膜；8）四级水洗：先用凉水清洗三遍，再用热水清洗一遍，固化保护膜。本发明制备得到的极耳在130℃高温、6‑8h或100℃、24小时的电解液浸泡条件下拉力测试能达到≧1.5N/mm。

Description

一种锂电池极耳表面处理方法
技术领域
本发明涉及极耳生产技术领域，特别涉及一种锂电池极耳表面处理方法。
背景技术
锂电池是一种可充电电池，由于其工作电压高、循环寿命长、比能量高、无记忆效应、自放电小等优点，被广泛应用于手机、笔记本电脑、摄像机数码产品及新能源电动车等电子设备和器件中。
和普通锂电池不同，大容量高倍率聚合物锂电池作为电动汽车的动力来源，具有单体容量大（可达30Ah——80Ah）、充放电电流大（启动加速时可达3C，瞬间可达5C）、工作环境恶劣（环境温度可高达70-80度）的特点。在极端的充放电情况下，极耳部分承受的电流极大，这就造成动力电池极耳的发热量要远远大于小型的锂电池。另外，由于是在汽车上使用，电池本身的环境温度可能会高达七八十度以上。在高温的情况下，现有常用工艺处理的锂电池极耳会出现耐腐蚀性能降低、和极耳胶之间的粘接性下降等缺陷，从而增加电芯漏液并进一步导致电池失效的风险。这就对动力电池极耳提出了特殊的要求：即在发热量大和通过电流大的情况下，正负极极耳的耐电解液腐蚀性能和粘接性能必须不能降低。
金属镍由于本身就具有良好的防护性能，但是镍属于非极性金属，如果不进行有效处理，它和属于极性物质的极耳胶层CPP（氯化聚丙烯）之间的粘接性能比较差，因此对于镍极耳的处理着眼于改变其表面的非极性状态，使其能够和极耳胶的粘接力能达到相关指标要求。同时，对于镍的不同的化学处理方式必须要符合国家的相关环保要求，最后的产品必须通过欧盟的RoHS认证。
现在国内普遍的极耳处理工艺铝大多采用六价铬钝化处理，而镍一般用铬酸进行处理，六价铬和络酸的使用造成了产品不能通过欧盟的RoHS标准，从而降低了下游产品的国际竞争力。
一种用于锂离子电池负极极耳的镍金属条的表面处理方法，申请号为201310080486.X，公开了包含酸洗、含络化合物处理的工艺步骤，但是其处理后含络达不到RoHS标准，同时其并没有解决与极耳胶之间在高温情况下粘接性差的技术难点。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种锂电池极耳表面处理方法，其能使镍极耳表面和极耳胶间粘接性好，同时具有良好的耐腐蚀性，使电池具有寿命长的优点。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：
一种锂电池极耳表面处理方法，包括以下步骤：
1）预处理：采用45-60℃清洗液清洗极耳4-5min；
2）一级水洗：先用热水清洗，再用凉水清洗两遍；
3）碱洗：在40-60℃的碱液中清洗4-5min；
4）二级水洗：先用热水清洗，再用凉水清洗两遍；
5）酸洗：在40-60℃的酸液中清洗2-4min；
6）三级水洗：用凉水清洗三遍；
7）钝化处理：浸泡钝化液中3-5min，形成保护膜；
8）四级水洗：先用凉水清洗三遍，再用热水清洗一遍，固化保护膜。
优选的，步骤1），所述清洗液为乙醇、乙二醇、丙三醇中一种或多种的水溶液，浓度为8-10wt%。
优选的，所述热水温度为75-85℃。
优选的，所述碱液为碳酸钠和/或碳酸氢钠的水溶液，浓度为5-8wt%。
优选的，步骤5），所述酸液为醋酸和/或盐酸的水溶液，浓度为50-80wt%。
优选的，步骤7），所述钝化液浓度为5-8wt%。
优选的，所述钝化液，按重量份数计，包括以下组分：α-甲基苯乙烯1-5份、聚乙烯二氧噻吩15-20份、氟化钠5-8份、盐酸钾3-7份、纳米二氧化硅1-3份。
优选的，所述钝化液，按重量份数计，包括以下组分：α-甲基苯乙烯2-5份、聚乙烯二氧噻吩15-18份、氟化钠7-8份、盐酸钾5-7份、纳米二氧化硅2-3份。
为了配置成上述浓度的钝化液，根据具体的浓度值添加溶剂乙醇。
优选的，所述保护膜厚度为20-35微米，保护膜具有纳孔结构，表面极性降低，增强与极耳胶之间的粘接性。
本发明有益效果：
一、极耳表面采用化学极化处理，和CPP极耳胶粘合后在90℃以上、含水3000ppm以上的锂电池电解液中浸泡72h，极耳胶从金属表面剥离后胶表面呈均匀的乳白色，剥离力≥B×9/15mmN（B为极耳金属带宽度）；极耳表面接触电阻小，低于0.04Ω/cm2，其中正极极耳可低于0.025Ω/cm2；采用本申请所述的极耳封装后电池充放电循环寿命长，1C充1C放循环次数≥2800周，2C充3C放循环次数≥2000周，尤其是在高电流循环放电中即2C充5C放循环次数≥1600周。
二、在130℃高温、6-8h或100℃、24小时的电解液浸泡条件下拉力测试能达到≧1.5N/mm。
三、先除去带材表面油污及其他能损坏到最后产品性能的杂质，再经过酸、碱的处理有效去除表层金属钝化层，减少各种杂质金属对带材导电的影响。经过碱洗或酸洗后，清洗处理后采用热水、冷水相结合的清洁处时方式，表面固化效果好，避免在碱洗或酸洗后受到环境的影响，从而使表面处理后受到污染和再次氧化。前段的表面清洁处理后进入钝化处理过程，本过程采用钝化处理的方式，并加以常温清水及规定温度的热水处理，使带材表面生成的保护膜与带材结合的更为紧密，使其与CPP胶的粘接效果更高从而大大提高产品的剥离强度。
四、本发明钝化液采用无铬的成分，环保安全，最终形成的保护膜与带材间紧密结合，保护膜与CPP胶间粘接性强，不易脱落，耐电解液的浸泡，大大提高了电池的使用寿命，同时也使电池充放电稳定性增强，不会造成电流起伏不定。
具体实施方式
实施例1
一种锂电池极耳表面处理方法，包括以下步骤：
1）预处理：采用45℃的8wt%清洗液清洗极耳4min，极耳匀速通过装有清洗液的槽；
2）一级水洗：先用75℃热水清洗，再用凉水清洗两遍；
3）碱洗：在40℃的5wt%碱液中清洗4min，具体为匀速通过碱液槽，使极耳表面赃物能均匀的被清除；
4）二级水洗：先用80℃热水清洗，再用凉水清洗两遍；
5）酸洗：在40℃的50wt%酸液中清洗2min，具体为匀速通过酸液槽，使极耳表面氧化层能均匀的被清除，采用匀速通过酸液槽可使极耳表面更平整；
6）三级水洗：用凉水清洗三遍；
7）钝化处理：浸泡在5wt%钝化液中3min，形成保护膜，即匀速通过装有钝化液的槽，在表面形成保护膜，使保护膜含有纳孔，降低了表面极性，从而增强和极耳胶的粘接性；为了获得一定厚度的保护膜可多次匀速通过装钝化液的槽；
8）四级水洗：先用凉水清洗三遍，再用75℃热水清洗一遍，固化保护膜。
实施例2
一种锂电池极耳表面处理方法，包括以下步骤：
1）预处理：采用50℃的9wt%清洗液清洗极耳4min，极耳匀速通过装有清洗液的槽；
2）一级水洗：先用80℃热水清洗，再用凉水清洗两遍；
3）碱洗：在45℃的7wt%碱液中清洗5min；
4）二级水洗：先用80℃热水清洗，再用凉水清洗两遍；
5）酸洗：在50℃的70wt%酸液中清洗3min；
6）三级水洗：用凉水清洗三遍；
7）钝化处理：浸泡在8wt%钝化液中3min，形成保护膜；
8）四级水洗：先用凉水清洗三遍，再用85℃热水清洗一遍，固化保护膜。
实施例3
一种锂电池极耳表面处理方法，包括以下步骤：
1）预处理：采用60℃的10wt%清洗液清洗极耳5min，极耳匀速通过装有清洗液的槽；
2）一级水洗：先用85℃热水清洗，再用凉水清洗两遍；
3）碱洗：在60℃的8wt%碱液中清洗5min；
4）二级水洗：先用85℃热水清洗，再用凉水清洗两遍；
5）酸洗：在60℃的80wt%酸液中清洗4min；
6）三级水洗：用凉水清洗三遍；
7）钝化处理：浸泡在8wt%钝化液中5min，形成保护膜；
8）四级水洗：先用凉水清洗三遍，再用80℃热水清洗一遍，固化保护膜。
以上所述内容仅为本发明用于例举说明的优选具体实施例，而并未涵盖本发明的所有可能参数和方式。本领域技术人员在说明书公开内容的基础上，可领会本发明的精神及主旨，从而清楚并确定本发明的保护范围，而本领域技术人员依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种锂电池极耳表面处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)预处理：采用45-60℃清洗液清洗极耳4-5min；所述清洗液为乙醇、乙二醇、丙三醇中一种或多种的水溶液，浓度为8-10wt％
2)一级水洗：先用热水清洗，再用凉水清洗两遍；
3)碱洗：在40-60℃的碱液中清洗4-5min；所述碱液为碳酸钠和/或碳酸氢钠的水溶液，浓度为5-8wt％
4)二级水洗：先用热水清洗，再用凉水清洗两遍；
5)酸洗：在40-60℃的酸液中清洗2-4min；所述酸液为醋酸和/或盐酸的水溶液，浓度为50-80wt％
6)三级水洗：用凉水清洗三遍；
7)钝化处理：浸泡钝化液中3-5min，形成保护膜；所述钝化液，按重量份数计，包括以下组分：α-甲基苯乙烯1-5份、聚乙烯二氧噻吩15-20份、氟化钠5-8份、盐酸钾3-7份、纳米二氧化硅1-3份
8)四级水洗：先用凉水清洗三遍，再用热水清洗一遍，固化保护膜。
2.根据权利要求1所述锂电池极耳表面处理方法，其特征在于：所述热水温度为75-85℃。
3.根据权利要求1所述锂电池极耳表面处理方法，其特征在于：步骤7)，所述钝化液浓度为5-8wt％。
4.根据权利要求1所述锂电池极耳表面处理方法，其特征在于：所述钝化液，按重量份数计，包括以下组分：α-甲基苯乙烯2-5份、聚乙烯二氧噻吩15-18份、氟化钠7-8份、盐酸钾5-7份、纳米二氧化硅2-3份。
5.根据权利要求1所述锂电池极耳表面处理方法，其特征在于：所述保护膜厚度为20-35微米。
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