CN113174619A - 一种电池壳及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池壳及其制备方法和用途。所述制备方法包括:在电池壳基材的表面进行电镀镍,然后进行超声滚压,得到预镀镍电池壳,深冲,得到所述电池壳。本发明通过在电池壳电镀镍后,采用超声滚压进行处理,通过表面的剧烈塑性变形使其达到封孔的目的,降低了镀镍层的孔隙率,增加了电池壳表面的平整度,细化了电池壳的表层晶粒,提高了深冲性能,提高了电池壳的耐腐蚀性能;在镀镍后,引入超声滚压处理,使得封孔&光整一步到位,并且代替了现有的热处理和平整处理工艺,简化了电池壳的制备工序,减少了制备时间,使得效率提高,同时还节约了成本。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池的技术领域,涉及一种电池壳及其制备方法和用途。
背景技术
目前圆柱形锂离子电池(如18650/26650型)等主要采用镀镍钢材作为电池外壳材质,原因是这类电池钢壳的物理性能稳定,抗压能力优于铝外壳材料和塑料外壳材料,主要有以下优点(1)钢壳内外镀层可以不等厚,满足防腐要求,同时利于控制成本;(2)材料符合冲压二次电池的性能要求;(3)具有较高的强度和刚度,能更好保护电池内部的结构;(4)与不锈钢外壳相比,生产成本低。
目前行业通用的钢壳防腐蚀方法是在钢带上进行预镀镍处理,其工艺包括,在进行连续电镀镍后,需要进行热处理和精整来进行封孔和光整。这是因为在预镀镍钢带表面会出现微细孔洞,并且这些孔隙会在冲壳时进一步拉伸扩大,从而造成钢壳的耐蚀性能降低;
目前常采用的方法是热处理,使得晶粒长大,来减小或者消除孔隙;
该方法在应用过程中存在的缺陷:①复杂:热处理工艺复杂,不易控制;②经过热处理后,晶粒的不均匀长大,造成壁厚均匀性差或者拉伸性能降低,需加入平整处理工艺。
CN1861389A公开了一种高精度镍复合钢带及其生产工艺,具体地说是广泛用于高能充电电池及普通民用电池中的钢壳材料,属于电池钢壳基板材料技术领域。其主要采用冷轧钢带单面或双面分别经酸冼、冷轧、切边、脱脂、热处理、平整、拉矫、电镀镍层,再经扩散退火、平整、分剪为成品。该文献中镀镍后的处理依然为热处理,工序复杂,并且经过热处理后,晶粒的不均匀长大,造成壁厚均匀性差和拉伸性能降低,同时还需加入平整处理工艺,极大的增加了制备的时间。
因此如何提高钢壳表面的平整度,以及降低表层晶粒尺寸以及镀镍层的孔隙率,提高冲壳性能和抗腐蚀性能,是亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池壳及其制备方法和用途。本发明通过在电池壳电镀镍后,采用超声滚压进行处理,通过表面的剧烈塑性变形使其达到封孔的目的,降低了镀镍层的孔隙率,增加了电池壳表面的平整度,细化了电池壳的表层晶粒,提高了深冲性能,提高了电池壳的耐腐蚀性能;在镀镍后,引入超声滚压处理,使得封孔和光整一步到位,并且代替了现有的热处理和平整处理工艺,简化了电池壳的制备工序,减少了制备时间,使得效率提高,同时还节约了成本。
为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种电池壳的制备方法,所述制备方法包括:
在电池壳基材的表面进行电镀镍后,进行超声滚压,得到预镀镍电池壳,深冲,得到所述电池壳。
本发明通过在电镀镍后进行超声滚压处理,替代了常规制备方法中的热处理、精整以及封孔处理,非常明显的简化了制备工序,通过表面的剧烈塑性变形使其达到封孔的目的,降低了镀镍层的孔隙率,增加了电池壳表面的平整度,细化了电池壳的表层晶粒,提高了深冲性能,提高了电池壳的耐腐蚀性能,减少了制备时间,使得效率提高,同时还节约了成本。
优选地,所述电池壳基材包括铝带和/或钢带。
本发明中,所述钢带的型号包括SPCC、SPCD或SPCE中的任意一种或至少两种的组合。
优选地,所述电镀镍之前还包括依次对电池壳基材进行冷轧、脱脂、退火和精整。
优选地,所述超声滚压中的超声振幅为2~20μm,例如2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm或20μm等。
本发明中,超声振幅过小,不能实现深度封孔和细化更底部的微观组织,而超声振幅过大,则会导致镀镍层破裂和脱落。
优选地,所述超声滚压中的静压力为20~80N,例如20N、30N、40N、50N、60N、70N或80N等。
本发明中,超声滚压过程中静压力过小,会导致对材料表面的冲击不足,出现仅仅表面的很薄的一层发生塑性变形,其实镀层内部孔洞并没有发生拜变化,过大,会导致材料塑性变形过于严重,造成加工硬化严重,甚至导致材料表面出现裂纹。
优选地,所述超声滚压中的超声频率为2~200KHz,例如2KHz、10KHz、20KHz、40KHz、50KHz、60KHz、80KHz、90KHz、100KHz、120KHz、150KHz、180KHz或200KHz等。
优选地,所述超声滚压中的走带速度为0.005~100mm/min,例如0.005mm/min、0.05mm/min、0.5mm/min、1mm/min、10mm/min、20mm/min、30mm/min、40mm/min、50mm/min、60mm/min、70mm/min、80mm/min、90mm/min或100mm/min等。
本发明中,在超声滚压过程中,走带速度不能过大,过大会使得两次冲击之间重复区域过小或不重叠,不能达到良好的光整和塑性变形封孔的效果。
优选地,所述超声滚压结束后,依次进行分条、冲制和清洗封闭,然后得到预镀镍电池壳。
作为优选的技术方案,所述电池壳的制备方法包括:
对电池壳基材的表面依次进行冷轧、脱脂、退火、精整和电镀镍,然后进行超声滚压,其中,超声频率为2~200KHz,超声振幅为2~20μm,超声滚压的为静压力20~80N,超声滚压的走带速度为0.005~100mm/min,随后依次进行分条、冲制和清洗封闭,得到预镀镍电池壳,最后进行深冲,得到所述电池壳。
第二方面,本发明提供一种电池壳,所述电池壳由第一方面所述的电池壳的制备方法制备得到。
第三方面,本发明还提供一种锂离子电池,所述锂离子电池包括如第一方面所述的电池壳。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明通过在电池壳电镀镍后,采用超声滚压进行处理,通过表面的剧烈塑性变形使其达到封孔的目的,降低了镀镍层的孔隙率,增加了电池壳表面的平整度,细化了电池壳的表层晶粒,提高了深冲性能,提高了电池壳的耐腐蚀性能;在镀镍后,引入超声滚压处理,使得封孔和光整一步到位,并且代替了现有的热处理和平整处理工艺,简化了电池壳的制备工序,减少了制备时间,使得效率提高,同时还节约了成本。
附图说明
图1为实施例1所提供的电池壳的制备方法的流程图。
图2为实施例1中超声滚压的示意图。
图3为对比例1中所提供的电池壳的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种电池壳的制备方法,所述方法如下:
如图1所示,对SPCC型钢带的表面依次进行冷轧、脱脂、退火、精整和电镀镍,然后进行超声滚压(超声滚压的示意图参见图2),其中,超声滚压的频率是100KHz,超声振幅为10μm,静压力为40N的静压力,走带速度为50mm/min,随后依次进行分条、冲制和清洗封闭,得到预镀镍电池壳,最后进行深冲,得到所述电池壳。
实施例2
本实施例提供一种电池壳的制备方法,所述方法如下:
对SPCD型钢带的表面依次进行冷轧、脱脂、退火、精整和电镀镍,然后进行超声滚压,其中,超声滚压的频率是2KHz,超声振幅为2μm,静压力为20N的静压力,走带速度为0.005mm/min,随后依次进行分条、冲制和清洗封闭,得到预镀镍电池壳,最后进行深冲,得到所述电池壳。
实施例3
本实施例提供一种电池壳的制备方法,所述方法如下:
对铝带的表面依次进行冷轧、脱脂、退火、精整和电镀镍,然后进行超声滚压,其中,超声滚压的频率是200KHz,超声振幅为20μm,静压力为80N的静压力,走带速度为100mm/min,随后依次进行分条、冲制和清洗封闭,得到预镀镍电池壳,最后进行深冲,得到所述电池壳。
实施例4
本实施例与实施例1的区别为,本实施例中超声振幅为1μm。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例5
本实施例与实施例1的区别为,本实施例中超声振幅为25μm。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例6
本实施例与实施例1的区别为,本实施例中静压力为15N。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例7
本实施例与实施例1的区别为,本实施例中静压力为85N。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
实施例8
本实施例与实施例1的区别为,本实施例中走带速度为110mm/min。
其余制备方法与参数与实施例1保持一致。
对比例1
本对比例提供一种电池壳的制备方法,所述制备方法如下:
如图3所示,对SPCC型钢带的表面依次进行冷轧、脱脂、退火、精整、电镀镍、热处理、精整、分条、冲制和清洗封闭,得到预镀镍电池壳,最后进行深冲,得到所述电池壳。
实施例1-8和对比例1中镀镍后的电池壳中镀镍层中的平均孔隙大小如表1所示。
表1
平均孔隙大小/μm | |
实施例1 | 0 |
实施例2 | 33 |
实施例3 | 32 |
实施例4 | 40 |
实施例5 | 0 |
实施例6 | 39 |
实施例7 | 0 |
实施例8 | 0 |
对比例1 | 50 |
镀镍层中平均孔隙大小可以表明镀镍层中孔隙的存在,其结果越小,代表其表面的平整度越好。
从实施例1与实施例4和5的数据结果可知,超声滚压过程中,超声振幅过小,不能实现深度封孔和细化更底部的微观组织,而超声振幅过大,虽然平均孔隙会变小,但是由于振幅过大,可能会导致镀镍层破裂和脱落。
从实施例1与实施例6和7的数据结果可知,超声滚压过程中静压力过小,会导致对材料表面的冲击不足,出现仅仅表面的很薄的一层发生塑性变形,其实镀层内部孔洞并没有发生拜变化,过大,虽然平均孔隙会变小,但是可能会导致材料塑性变形过于严重,造成加工硬化严重,甚至导致材料表面出现裂纹。
从实施例1与实施例8的数据结果可知,走带速度不能过大,虽然过大时,其平均孔隙会变小,但是可能会使得两次冲击之间重复区域过小或不重叠,不能达到良好的光整和塑性变形封孔的效果。
从实施例1和对比例1的数据结果可知,本发明中通过超声滚压可以有效地减少镀镍层的孔隙。
综上所述,本发明所提供的超声滚压替代常规的热处理和精整过程,来降低或消除镀镍层的孔隙率以及细化表层微观组织,其主要是利用滚压头高频的冲击,使得表层镀镍层发生剧烈塑性变形层,实现表层晶粒的细化;并且在滚压头的连续冲击和自由滚动下,依然可以降低镀镍钢带表面孔隙,使得镀镍层的平均孔隙大小在40μm以下,甚至可以平整到没有孔隙的存在。
本发明通过在电池壳电镀镍后,采用超声滚压进行处理,通过表面的剧烈塑性变形使其达到封孔的目的,降低了镀镍层的孔隙率,增加了电池壳表面的平整度,细化了电池壳的表层晶粒,提高了深冲性能,提高了电池壳的耐腐蚀性能;在镀镍后,引入超声滚压处理,使得封孔和光整一步到位,并且代替了现有的热处理和平整处理工艺,简化了电池壳的制备工序,减少了制备时间,使得效率提高,同时还节约了成本。
申请人声明,以上所述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,所属技术领域的技术人员应该明了,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种电池壳的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
在电池壳基材的表面进行电镀镍后,进行超声滚压,得到预镀镍电池壳,深冲,得到所述电池壳。
2.根据权利要求1所述的电池壳的制备方法,其特征在于,所述电池壳基材包括铝带和/或钢带;
优选地,所述电镀镍之前还包括依次对电池壳基材进行冷轧、脱脂、退火和精整。
3.根据权利要求1或2所述的电池壳的制备方法,其特征在于,所述超声滚压中的超声振幅为2~20μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电池壳的制备方法,其特征在于,所述超声滚压中的静压力为20~80N。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电池壳的制备方法,其特征在于,所述超声滚压中的超声频率为2~200KHz。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电池壳的制备方法,其特征在于,所述超声滚压中的走带速度为0.005~100mm/min。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电池壳的制备方法,其特征在于,所述超声滚压结束后,依次进行分条、冲制和清洗封闭,然后得到预镀镍电池壳。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电池壳的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
对电池壳基材的表面依次进行冷轧、脱脂、退火、精整和电镀镍,然后进行超声滚压,其中,超声频率为2~200KHz,超声振幅为2~20μm,超声滚压的为静压力20~80N,超声滚压的走带速度为0.005~100mm/min,随后依次进行分条、冲制和清洗封闭,得到预镀镍电池壳,最后进行深冲,得到所述电池壳。
9.一种电池壳,其特征在于,所述电池壳由权利要求1-8任一项所述的电池壳的制备方法制备得到。
10.一种锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池包括如权利要求9所述的电池壳。
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