CN108155304A - 一种电池壳体的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池壳体的处理方法，包括：将电池金属壳体通过磨具压制成波浪形，然后对波浪形的金属壳体进行处理使金属表面形成蜂窝状孔层，通过注塑使得树脂进入蜂窝状孔层，实现金属与树脂的紧密连接。本发明可有效避免功率型全极耳电芯与壳体接触导致的短路问题，并且节省了卷芯包胶这一工序，提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

一种电池壳体的处理方法
技术领域
本发明涉及电池壳体制作技术领域，具体涉及一种电池壳体的处理方法。
背景技术
在国家高能量密度(300Wh/kg)政策的推动下，研发人员及企业纷纷将目光转向高镍三元体系材料，通过在材料烧结过程中添加适量的镁化合物进行掺杂，增大了镍钴锰酸锂NCM523三元材料颗粒中单晶粒子尺寸，提高了材料的压实密度，通过有限壳体空间内增加电池容量来增加电池的能量密度。在追求高能量密度的道路上，高镍三元材料的安全问题一直是人们关注的焦点，通过电解液中安全添加剂的引入和使用耐高温的陶瓷隔膜，在制备得到高能量密度的锂离子动力电池的同时保证了电池的安全性；通过在三元正极材料表面包覆多种纳米金属盐和/或纳米金属氧化物，进而改善其表面残碱度及其安全性能。
但目前所采用的通过电解液中安全添加剂的引入和使用耐高温的陶瓷隔膜方法制作的电池壳体，不仅存在极耳电芯与壳体之间接触短路的问题，增加了卷芯包胶这一工序，降低了生产效率，同时也增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池壳体的处理方法，可有效避免功率型全极耳电芯与壳体接触导致的短路问题，并且节省了卷芯包胶这一工序，提高了生产效率，降低了生产成本。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种电池壳体的处理方法，包括以下步骤：将电池金属壳体通过磨具压制成波浪形，然后对波浪形的金属壳体进行处理使金属表面形成蜂窝状孔层，通过注塑使得树脂进入蜂窝状孔层，实现金属与树脂的紧密连接，所述金属壳体的波浪形的波峰H满足：0.5δ≤H≤0.75δ；波谷h，满足：0.25δ≤h≤ 0.45δ，其中，δ为原电池壳体的厚度。
进一步的，所述对波浪形的金属壳体进行处理使金属表面形成蜂窝状孔层，通过注塑使得树脂进入蜂窝状孔层，实现金属与树脂的紧密连接，具体包括以下顺序步骤：
(1)将波浪形的金属壳体放入碱液中浸泡约10-20min除去表面杂质；
(2)将脱脂后的金属壳体浸泡在酸液中，中和多余的碱液；
(3)将金属壳体置于相应的电解液中作为阳极，并在特定条件进行电解，使金属壳体表面形成一层氧化物薄层，该氧化物薄层在酸的腐蚀下形成蜂窝状孔层；
(4)对步骤(3)中得到的金属壳体采用超声波法或高压水冲淋法清洗金属壳体后进行干燥处理；
(5)将金属壳体采用阳离子型表面活性剂进行处理，所述阳离子型表面活性剂包括胺盐型、季铵盐型及鎓盐型。
(6)将树脂通过注塑渗入处理后形成的蜂窝状孔层里，使树脂与金属紧密的结合在一起。
进一步的，所述树脂为PPS，PBT、PA6、PA66或PPA中的一种。
进一步的，步骤(3)中，所述特定条件指温度范围为15～30℃，电压为 10～15V及酸浓度为150～260g/L条件下。
由上述技术方案可知，本发明通过波浪形结构设计实现壳体轻薄化设计，并通过NMT技术实现金属壳体与树脂的紧密结合，高分子树脂材料的绝缘性可有效避免功率型全极耳电芯与壳体接触导致的短路问题，并且节省了卷芯包胶这一工序，提高了生产效率，降低了生产成本。通过此安全轻薄化的电池壳体设计可一定程度上提高电池的能量密度。
附图说明
图1是本发明的金属壳体波浪形的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
选取三元(NCM111)方形8Ah功率型电芯(1211985)，此电芯为全极耳设计。
实施例一
将电池金属壳体通过磨具压制成波浪形，对波浪形的金属壳体进行处理使金属表面形成蜂窝状孔层，通过注塑使得树脂进入蜂窝状孔层，实现金属与树脂的紧密连接。该金属壳体材质为铝合金材质，如原电池壳体厚度为1mm，则规则波浪形的波峰H为0.5mm，波谷h厚度为0.25mm；本实施例采用的树脂为 PPS。
对波浪形的金属壳体进行处理使金属表面形成蜂窝状孔层，通过注塑使得树脂进入蜂窝状孔层，实现金属与树脂的紧密连接，具体步骤如下：
S1：将电池金属壳体通过磨具压制成波浪形；
S2：对波浪形的金属壳体进行处理使金属表面形成蜂窝状孔层，通过注塑使得树脂进入蜂窝状孔层，实现金属与树脂的紧密连接。
S21：将波浪形的金属壳体放入NaOH碱液(60g/L)中浸泡约10min除去表面杂质；
S22：将脱脂后的金属壳体浸泡在硝酸中约15min，中和多余的碱液；
S23：将金属壳体置于相应的电解液(180g/L草酸浓度)作为阳极，并在温度15℃、电压10V、硫酸浓度为150g/L条件下和外加电流作用下进行电解，使金属壳体表面形成一层氧化物薄层，该氧化物薄层在酸的腐蚀下形成蜂窝状孔层；
S24：采用超声波法或高压水冲淋法清洗金属壳体后进行干燥处理；
S25：将金属壳体采用兼顾有机/无机物化性能的阳离子季铵盐型表面活性剂进行处理；
S26：将树脂通过注塑渗入处理后形成的蜂窝状孔层里，使树脂与金属紧密的结合在一起。
实施例二
将电池金属壳体通过磨具压制成波浪形，对波浪形的金属壳体进行处理使金属表面形成蜂窝状孔层，通过注塑使得树脂进入蜂窝状孔层，实现金属与树脂的紧密连接。该金属壳体材质为铝合金材质，如原电池壳体厚度为1mm，则规则波浪形的波峰H为0.75mm，波谷h厚度为0.45mm；本实施例采用的树脂为PBT。
对波浪形的金属壳体进行处理使金属表面形成蜂窝状孔层，通过注塑使得树脂进入蜂窝状孔层，实现金属与树脂的紧密连接，具体步骤如下：
S1：将电池金属壳体通过磨具压制成波浪形；
S2：对波浪形的金属壳体进行处理使金属表面形成蜂窝状孔层，通过注塑使得树脂进入蜂窝状孔层，实现金属与树脂的紧密连接。
S21：将波浪形的金属壳体放入NaOH碱液(60g/L)中浸泡约20min除去表面杂质；
S22：将脱脂后的金属壳体浸泡在硝酸中约15min，中和多余的碱液；
S23：将金属壳体置于相应的电解液(180g/L草酸浓度)作为阳极，并在温度30℃、电压15V、硫酸浓度为260g/L条件下和外加电流作用下进行电解，使金属壳体表面形成一层氧化物薄层，该氧化物薄层在酸的腐蚀下形成蜂窝状孔层；
S24：采用超声波法或高压水冲淋法清洗金属壳体后进行干燥处理；
S25：将金属壳体采用兼顾有机/无机物化性能的阳离子胺盐型表面活性剂进行处理；
S26：将树脂通过注塑渗入处理后形成的蜂窝状孔层里，使树脂与金属紧密的结合在一起。
实施例三
将电池金属壳体通过磨具压制成波浪形，对波浪形的金属壳体进行处理使金属表面形成蜂窝状孔层，通过注塑使得树脂进入蜂窝状孔层，实现金属与树脂的紧密连接。该金属壳体材质为铝合金材质，如原电池壳体厚度为1mm，则规则波浪形的波峰H为0.6mm，波谷h厚度为0.3mm；本实施例采用的树脂为 PA66。
对波浪形的金属壳体进行处理使金属表面形成蜂窝状孔层，通过注塑使得树脂进入蜂窝状孔层，实现金属与树脂的紧密连接，具体步骤如下：
S1：将电池金属壳体通过磨具压制成波浪形；
S2：对波浪形的金属壳体进行处理使金属表面形成蜂窝状孔层，通过注塑使得树脂进入蜂窝状孔层，实现金属与树脂的紧密连接。
S21：将波浪形的金属壳体放入NaOH碱液(60g/L)中浸泡约15min除去表面杂质；
S22：将脱脂后的金属壳体浸泡在硝酸中约15min，中和多余的碱液；
S23：将金属壳体置于相应的电解液(180g/L草酸浓度)作为阳极，并在温度20℃、电压12V、硫酸浓度为230g/L条件下和外加电流作用下进行电解，使金属壳体表面形成一层氧化物薄层，该氧化物薄层在酸的腐蚀下形成蜂窝状孔层；
S24：采用超声波法或高压水冲淋法清洗金属壳体后进行干燥处理；
S25：将金属壳体采用兼顾有机/无机物化性能的阳离子鎓盐型表面活性剂进行处理；
S26：将树脂通过注塑渗入处理后形成的蜂窝状孔层里，使树脂与金属紧密的结合在一起。
对比例一
选取三元(NCM111)方形8Ah功率型电芯(1211985)，此电芯为全极耳设计，电芯壳体选取钢壳电池壳，工艺制作过程中卷芯有包胶环节。
电池成品短路率/％ 能量密度/(Wh/kg)
实施例1 5％ 120
对比例1 10％ 110
以上，此新型电池壳体通过减小电池成品短路率提高了电池直通率，且跳过了电池包胶工艺环节，缩短了制造工序时间，更有利于产业化，并且一定程度上提高了电池能量密度。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种电池壳体的处理方法，其特征在于：将电池金属壳体通过磨具压制成波浪形，然后对波浪形的金属壳体进行处理使金属表面形成蜂窝状孔层，通过注塑使得树脂进入蜂窝状孔层，实现金属与树脂的紧密连接。
2.根据权利要求1所述的电池壳体的处理方法，其特征在于：所述对波浪形的金属壳体进行处理使金属表面形成蜂窝状孔层，通过注塑使得树脂进入蜂窝状孔层，实现金属与树脂的紧密连接，具体包括以下顺序步骤：
（1）将波浪形的金属壳体放入碱液中浸泡约10-20min除去表面杂质；
（2）将脱脂后的金属壳体浸泡在酸液中，中和多余的碱液；
（3）将金属壳体置于相应的电解液中作为阳极，并在特定条件进行电解，使金属壳体表面形成一层氧化物薄层，该氧化物薄层在酸的腐蚀下形成蜂窝状孔层；
（4）对步骤（3）中得到的金属壳体进行干燥处理；
（5）将金属壳体采用阳离子型表面活性剂进行处理；
（6）将树脂通过注塑渗入处理后形成的蜂窝状孔层里，使树脂与金属紧密的结合在一起。
3.根据权利要求1所述的电池壳体的处理方法，其特征在于：所述金属壳体的波浪形的波峰H满足：0.5δ≤H≤0.75δ；波谷h，满足：0.25δ≤h≤0.45δ，其中，δ为原电池壳体的厚度。
4.根据权利要求1所述的电池壳体的处理方法，其特征在于：所述树脂为PPS，PBT、PA6、PA66或PPA中的一种。
5.根据权利要求2所述的电池壳体的处理方法，其特征在于：步骤（3）中，所述特定条件指温度范围为15～30℃，电压为10～15V及酸浓度为150～260g/L条件下。
6.根据权利要求2所述的电池壳体的处理方法，其特征在于：步骤（5）中，所述阳离子型表面活性剂包括胺盐型、季铵盐型及鎓盐型。
7.根据权利要求2所述的电池壳体的处理方法，其特征在于：步骤（4）中，采用超声波法或高压水冲淋法清洗金属壳体后进行干燥处理。
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