CN110565103A - 一种用于制作软包动力电池正极极耳所需铝带的表面处理工艺 - Google Patents
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Abstract
一种用于制作软包动力电池正极极耳所需铝带的表面处理工艺,包括:1)一级水洗:用40‑70℃热水清洗铝带1‑3min;2)低浓度酸洗或碱洗:采用10‑40℃的酸液或者碱液中清洗铝带0.5‑3min;3)二级水洗:用高压水对铝带冲洗1‑3min;4)高浓度酸洗:采用10‑40℃的酸液清洗铝带0.2‑2min;5)三级水洗:用高压水对铝带冲洗1‑3min;6)钝化处理:铝带浸泡在10‑40℃的处理液中1‑5min,形成镍带表面涂层;7)四级水洗:用高压水对铝带冲洗1‑3min;8)五级水洗:用高压水对铝带冲洗1‑3min;9)六级水洗:用高压水对铝带冲洗1‑2min;10)风干:冷风吹干1‑3min;11)烘箱烘干:用50‑80℃的温度进行烘干1‑3min,固化铝带表面涂层,其能使铝极耳表面和极耳胶间粘接性好,并具有良好的耐腐蚀性,使电池具有寿命长的优点。
Description
技术领域
本发明属于动力软包电池技术领域,尤其涉及的一种用于制作软包动力电 池正极极耳所需铝带的表面处理工艺。
背景技术
软包动力锂电池是一种可充电电池,由于其工作电压高、安全性能好、内 阻小、能量密度高、循环寿命长、电池设计灵活、无记忆效应等优点,被广泛 应用于无人机、新能源电动车、电动飞机、储能电站等电子设备、电动运输工 具和储能产业中。
和普通锂电池不同,大容量高倍率聚合物锂电池作为新能源电动汽车的主 要动力来源,具有以下特点:单体容量大(可达30Ah——80Ah)、能量密度大、 工作环境恶劣(环境温度可高达70-80度)、使用年限长(由原有的八年保质期 改为十年)等特点。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,电池本身所处的环境温度可能会高达七八十度以上。在这样的情况下, 以往工艺处理的锂电池极耳会出现耐腐蚀性能降低、金属带和极耳胶之间的粘 接性下降等缺陷。增加了电池电芯漏液的情况从而进一步导致整个电池失效的 风险。所以电池厂商就对动力电池极耳提出了两点特殊的要求: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要强和金属带与极耳 胶之间的粘接性不能降低。
铝本身作为金属其表面氧化物就有良好的耐腐蚀性能,但由于铝本身是非 极性金属,如果不对其进行处理,就与已经改性为极性物质的极耳胶之间的粘 接性差,所以我们对铝带的处理不止于改变其非极性的状态,并且要使其能都 和极耳胶之间的粘接力达到对应的技术指标。同时对于铝带的不同化学处理方 式要符合符合国家相关的环保要求,使得产品通过欧盟RoHS认证。
目前国内普遍的铝极耳处理工艺大多采用六价铬钝化处理,而六价铬的使 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在国际上的竞 争力,如公开号为CN10319473A的中国专利申请其公开了一种用于锂离子电池 负极极耳的镍金属带的表面处理方法,其处理后含铬量超过了欧盟的RoHS标 准,同时其并没有解决金属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
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足,提供一种一种用于制作软包 动力电池正极极耳所需铝带的表面处理工艺,其能使铝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。
本发明是这样实现的,提供一种用于制作软包动力电池正极极耳所需铝带 的表面处理工艺,包括如下步骤:
1)一级水洗:用40-70℃热水清洗铝带1-3min;
2)低浓度酸洗或碱洗:采用10-40℃的酸液或者碱液中清洗铝带0.5-3min;
3)二级水洗:用高压水对铝带冲洗1-3min;
4)高浓度酸洗:采用10-40℃的酸液清洗铝带0.2-2min;
5)三级水洗:用高压水对铝带冲洗1-3min;
6)钝化处理:铝带浸泡在10-40℃的处理液中1-5min,形成镍带表面涂层;
7)四级水洗:用高压水对铝带冲洗1-3min;
8)五级水洗:用高压水对铝带冲洗1-3min;
9)六级水洗:用高压水对铝带冲洗1-2min;
10)风干:冷风吹干1-3min;
11)烘箱烘干:用50-80℃的温度进行烘干1-3min,固化铝带表面涂层。
进一步地,步骤2),所述酸洗液为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、氟化钠中的 一种或多种的水溶液,浓度为2-5wt%。
进一步地,步骤2),所述碱洗液为氢氧化钠,磷酸钠,碳酸钠,硅酸钠, 表面活性剂中的一种或者多种的水溶液,浓度为0.5-2wt%。
进一步地,步骤4),所述酸洗液为硝酸、硫酸、盐酸中的一种或者多种的 无机酸水溶液,浓度为5-10wt%。
进一步地,步骤7),所述处理液浓度为1-8%。
进一步地,所述处理液为硫酸铬、氯化铬、磷酸钠、氟化氢铵、表面活性 剂和成膜剂按照1:1:1复配得到。
进一步地,所述涂层厚度为30-50微米。
本发明的有益效果是:本发明提供的一种用于制作软包动力电池正极极耳 所需铝带的表面处理工艺,先通过除去铝镍材料表面油污和脏污以及去除表层 金属钝化层,减少各种杂质金属对带材导电的影响,并使其更容易与后续溶液 进行反应,再经过一次高浓度的酸洗后,使得铝带表面更加平整,使得后续涂 层能够均匀的分布在铝带表面,然后采用冷水清洁的方式,使得表面固化效果 好,避免了酸洗后的铝带因环境导致其表面处理后再次污染和再次氧化的现象, 铝带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吹干烘干,使铝带材料表面生成的涂层与铝带材料结合的 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,这样, 极耳表面采用化学极化处理,和CPP极耳胶粘合后在85℃以上、含水5000ppm 以上的锂电池电解液中浸泡672h,极耳胶从金属表面剥离后胶表面呈均匀的乳 白色,剥离力≥20/(10×B)N/mm(B为极耳胶宽度);极耳表面接触电阻小, 低于0.025Ω/cm2,并且在85℃高温、672小时、1000ppm水份的电解液浸泡条 件下拉力测试能达到≥2N/mm。
另外,本发明处理液采用低浓度三价铬的成分,环保安全,符合欧盟RoHS 标准,最终形成的保护膜与铜带镀镍材料之间紧密结合,保护膜与极耳胶间粘 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的现象。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明实施例提供了供一种用于制作软包动力电池正极极耳所需铝带的表 面处理工艺,包括如下步骤:
1)一级水洗:用40-70℃热水清洗铝带1-3min;
2)低浓度酸洗或碱洗:采用10-40℃的酸液或者碱液中清洗铝带0.5-3min;
3)二级水洗:用高压水对铝带冲洗1-3min;
4)高浓度酸洗:采用10-40℃的酸液清洗铝带0.2-2min;
5)三级水洗:用高压水对铝带冲洗1-3min;
6)钝化处理:铝带浸泡在10-40℃的处理液中1-5min,形成镍带表面涂层;
7)四级水洗:用高压水对铝带冲洗1-3min;
8)五级水洗:用高压水对铝带冲洗1-3min;
9)六级水洗:用高压水对铝带冲洗1-2min;
10)风干:冷风吹干1-3min;
11)烘箱烘干:用50-80℃的温度进行烘干1-3min,固化铝带表面涂层。
进一步地,步骤2),所述酸洗液为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、氟化钠中的 一种或多种的水溶液,浓度为2-5wt%。
进一步地,步骤2),所述碱洗液为氢氧化钠,磷酸钠,碳酸钠,硅酸钠, 表面活性剂中的一种或者多种的水溶液,浓度为0.5-2wt%。
进一步地,步骤4),所述酸洗液为硝酸、硫酸、盐酸中的一种或者多种的 无机酸水溶液,浓度为5-10wt%。
进一步地,步骤7),所述处理液浓度为1-8%。
进一步地,所述处理液为硫酸铬、氯化铬、磷酸钠、氟化氢铵、表面活性 剂和成膜剂按照1:1:1复配得到。
进一步地,所述涂层厚度为30-50微米。
本发明的有益效果是:本发明提供的一种用于制作软包动力电池正极极耳 所需铝带的表面处理工艺,先通过除去铝镍材料表面油污和脏污以及去除表层 金属钝化层,减少各种杂质金属对带材导电的影响,并使其更容易与后续溶液 进行反应,再经过一次高浓度的酸洗后,使得铝带表面更加平整,使得后续涂 层能够均匀的分布在铝带表面,然后采用冷水清洁的方式,使得表面固化效果 好,避免了酸洗后的铝带因环境导致其表面处理后再次污染和再次氧化的现象, 铝带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吹干烘干,使铝带材料表面生成的涂层与铝带材料结合的 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,这样, 极耳表面采用化学极化处理,和CPP极耳胶粘合后在85℃以上、含水5000ppm 以上的锂电池电解液中浸泡672h,极耳胶从金属表面剥离后胶表面呈均匀的乳 白色,剥离力≥20/(10×B)N/mm(B为极耳胶宽度);极耳表面接触电阻小, 低于0.025Ω/cm2,并且在85℃高温、672小时、1000ppm水份的电解液浸泡条 件下拉力测试能达到≥2N/mm。
另外,本发明处理液采用低浓度三价铬的成分,环保安全,符合欧盟RoHS 标准,最终形成的保护膜与铜带镀镍材料之间紧密结合,保护膜与极耳胶间粘 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的现象。
现结合具体实例,对本发明实施例一种用于制作软包动力锂电池铝极耳所 需铝带的表面处理方法进行进一步详细说明。
实施例1
一种用于制作软包动力电池正极极耳所需铝带的表面处理工艺,包括以下 步骤:
1)一级水洗:用50℃热水清洗铝带2min;
2)低浓度酸洗:采用20℃的3wt%酸液清洗铝带1min,铝带匀速通过装有 酸洗液的槽清洗表面油污和氧化膜;
3)二级水洗:用高压水对铝带冲洗1min
4)高浓度酸洗:采用20℃的5wt%酸液清洗铝带0.5min,铝带匀速通过装有 高浓度酸洗液的槽使得其铝带表面更加平整;
5)三级水洗:用高压水对铝带冲洗1min
6)钝化处理:铝带浸泡在20℃下3wt%处理液中2min,形成涂层,即匀速 通过装有处理液的槽,在铝带表面形成涂层,使涂层含有纳米孔隙结构,降低 了表面极性,从而增强和极耳胶的粘接性;
7)四级水洗:用高压水对铝带冲洗1min;
8)五级水洗:用高压水对铝带冲洗1min;
9)六级水洗:用高压水对铝带冲洗1min;
10)风干:冷风吹干铝带表面2min;
11)烘箱烘干:用70℃的温度进行烘干1min,固化铝带表面涂层。
实施例2
一种用于制作软包动力电池正极极耳所需铝带的表面处理工艺,包括以下 步骤:
1)一级水洗:用50℃热水清洗铝带2min;
2)低浓度酸洗:采用40℃的2wt%酸液清洗铝带1.5min,铝带匀速通过装有 酸洗液的槽清洗表面油污和氧化膜;
3)二级水洗:用高压水对铝带冲洗2min
4)高浓度酸洗:采用40℃的8wt%酸液清洗铝带1min,铝带匀速通过装有 高浓度酸洗液的槽使得其铝带表面更加平整;
5)三级水洗:用高压水对铝带冲洗2min
6)钝化处理:铝带浸泡在40℃1wt%处理液中3min,形成涂层,即匀速通过 装有处理液的槽,在铝带表面形成涂层,使涂层含有纳米孔隙结构,降低了表 面极性,从而增强和极耳胶的粘接性;
7)四级水洗:用高压水对铝带冲洗2min;
8)五级水洗:用高压水对铝带冲洗2min;
9)六级水洗:用高压水对铝带冲洗2min;
10)风干:冷风吹干铝带表面3min;
11)烘箱烘干:用80℃的温度进行烘干2min,固化铝带表面涂层。
实施例3
一种用于制作软包动力电池正极极耳所需铝带的表面处理工艺,包括以下 步骤:
1)一级水洗:用40℃热水清洗铝带3min;
2)低浓度碱洗:采用30℃的2wt%碱液清洗铝带0.5min,铝带匀速通过装有 酸洗液的槽清洗表面油污和氧化膜;
3)二级水洗:用高压水对铝带冲洗1min
4)高浓度酸洗:采用30℃的10wt%酸液清洗铝带0.5min,铝带匀速通过装 有高浓度酸洗液的槽使得其铝带表面更加平整;
5)三级水洗:用高压水对铝带冲洗1min
6)钝化处理:铝带浸泡在40℃8wt%处理液中1min,形成涂层,即匀速通过 装有处理液的槽,在铝带表面形成涂层,使涂层含有纳米孔隙结构,降低了表 面极性,从而增强和极耳胶的粘接性;
7)四级水洗:用高压水对铝带冲洗1min;
8)五级水洗:用高压水对铝带冲洗1min;
9)六级水洗:用高压水对铝带冲洗1min;
10)风干:冷风吹干铝带表面1min;
11)烘箱烘干:用60℃的温度对铝带进行烘干3min,固化铝带表面涂层。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技 术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这 些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于制作软包动力电池正极极耳所需铝带的表面处理工艺,其特征在于,包括以下步骤:
1)一级水洗:用40-70℃热水清洗铝带1-3min;
2)低浓度酸洗或碱洗:采用10-40℃的酸液或者碱液中清洗铝带0.5-3min;
3)二级水洗:用高压水对铝带冲洗1-3min;
4)高浓度酸洗:采用10-40℃的酸液清洗铝带0.2-2min;
5)三级水洗:用高压水对铝带冲洗1-3min;
6)钝化处理:铝带浸泡在10-40℃的处理液中1-5min,形成镍带表面涂层;
7)四级水洗:用高压水对铝带冲洗1-3min;
8)五级水洗:用高压水对铝带冲洗1-3min;
9)六级水洗:用高压水对铝带冲洗1-2min;
10)风干:冷风吹干1-3min;
11)烘箱烘干:用50-80℃的温度进行烘干1-3min,固化铝带表面涂层。
2.根据权利要求1所述的一种用于制作软包动力电池正极极耳所需铝带的表面处理工艺,其特征在于,步骤2),所述酸洗液为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、氟化钠中的一种或多种的水溶液,浓度为2-5wt%。
3.根据权利要求1所述的一种用于制作软包动力电池正极极耳所需铝带的表面处理工艺,其特征在于,步骤2),所述碱洗液为氢氧化钠,磷酸钠,碳酸钠,硅酸钠,表面活性剂中的一种或者多种的水溶液,浓度为0.5-2wt%。
4.根据权利要求1所述的一种用于制作软包动力电池正极极耳所需铝带的表面处理工艺,其特征在于,步骤4),所述酸洗液为硝酸、硫酸、盐酸中的一种或者多种的无机酸水溶液,浓度为5-10wt%。
5.根据权利要求1所述的一种用于制作软包动力电池正极极耳所需铝带的表面处理工艺,其特征在于,步骤7),所述处理液浓度为1-8%。
6.根据权利要求5所述的一种用于制作软包动力电池正极极耳所需铝带的表面处理工艺,其特征在于,所述处理液为硫酸铬、氯化铬、磷酸钠、氟化氢铵、表面活性剂和成膜剂按照1:1:1复配得到。
7.根据权利要求1所述的一种用于制作软包动力电池正极极耳所需铝带的表面处理工艺,其特征在于,所述涂层厚度为30-50微米。
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CN112593236A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-04-02 | 常熟市电热合金材料厂有限公司 | 一种电热合金丝的酸洗液及酸洗方法 |
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