CN115295934B - 圆柱电池壳、圆柱电池及其制造工艺 - Google Patents

圆柱电池壳、圆柱电池及其制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种圆柱电池壳、圆柱电池及其制造工艺，包括采用冲压拉伸工艺一体成型电池壳体，其中，所述电池壳体包括一底板以及一体成型在所述底板边缘的筒体，所述底板的上表面与筒体的内圆面相接形成电池壳体的内表面，所述底板的下表面及筒体的外圆面相接形成电池壳体的外表面；在所述电池壳体的内表面和外表面均匀溅射导电层；在所述筒体的外圆面对应的导电层上均匀溅射绝缘层，得到圆柱电池壳，形成的导电层和绝缘层具有较高的致密性和附着力，从而降低能够有效降低圆柱电池失效的风险。

Description

圆柱电池壳、圆柱电池及其制造工艺
技术领域
本发明涉及新能源动力电池技术领域，特别是涉及一种圆柱电池壳、圆柱电池及其制造工艺。
背景技术
圆柱电池壳作为圆柱电池的核心构件，其强度以及耐腐蚀性能等将直接影响圆柱电池的安全及可靠性；为保证圆柱电池不被腐蚀，通常需要在圆柱电池上增加镀层来对圆柱电池壳进行保护。
目前，常用的工艺包括采用原材料预电镀的方式在圆柱电池壳成型之前增加镀层以及采用成型后电镀的方式增加镀层。但由于采用原材料预电镀的方式在后续的圆柱电池壳冲压成型过程中容易对镀层造成局部破坏，而采用圆柱电池壳冲压成型后电镀的方式电镀后镀层的致密性及附着力差，基于此，该两种方式都极易引起圆柱电池失效。同时，由于圆柱电池在使用时的成组要求，各圆柱电池之间需要保持绝缘，目前常用的方式是在圆柱电池的表面包覆一层绝缘膜，但该绝缘膜在长期的使用过程中易磨损，且耐侯性及耐温差性差，也极易引起圆柱电池失效。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种圆柱电池壳、圆柱电池及其制造工艺，以解决现有技术中因镀层破坏、致密性与附着力差以及绝缘膜磨损导致的圆柱电池失效的问题。
为达到上述目的，本发明的第一方面提供一种圆柱电池壳的制造工艺，具体包括以下步骤：
成型电池壳体：采用冲压拉伸工艺一体成型电池壳体，其中，所述电池壳体包括一底板以及一体成型在所述底板边缘的筒体，所述底板的上表面与筒体的内圆面相接形成电池壳体的内表面，所述底板的下表面及筒体的外圆面相接形成电池壳体的外表面；
溅射导电层：在所述电池壳体的内表面和外表面均匀溅射导电层；
溅射绝缘层：在所述筒体的外圆面对应的导电层上均匀溅射绝缘层，得到圆柱电池壳。
进一步的，在所述溅射导电层的步骤之前，还包括以下步骤：
电池壳体预处理：对成型的电池壳体的内表面和外表面进行预处理。
进一步的，在所述电池壳体预处理的步骤中，对电池壳体的内表面和外表面进行清洗的具体方法为：
将成型后的电池壳体置于碳氢溶液中浸泡，其中，浸泡温度为30～50℃，浸泡时间为1～5min；
对浸泡完成的电池壳体进行清洗，其中，清洗温度为30～50℃，清洗时间为1～5min；
对清洗完成的电池壳体进行真空干燥，其中，真空干燥温度为40～120℃，真空干燥时间为1～5min。
进一步的，在所述溅射导电层的步骤中，采用PVD工艺在所述电池壳体的内表面和外表面溅射导电层，具体方法为：
将预处理的电池壳体置于PVD溅射设备的真空室内，向真空室内通入溅射气体，并利用第一靶材在电池壳体的内表面和外表面分别进行磁控溅射沉积镀膜形成导电层，其中，所述第一靶材为镍、铬、钛、锌、银的金属靶材中的一种或多种或者为铬-铝、硅-铝、铜-银的导电金属合金靶材中的一种或多种。
进一步的，在所述溅射绝缘层的步骤中，采用PVD工艺在筒体的外圆面对应的导电层上溅射绝缘层，具体方法为：
将镀有导电层的电池壳体置于PVD溅射设备的真空室内并利用一夹具夹持固定，向真空室内通入溅射气体，并利用第二靶材在筒体的外圆面对应的导电层上进行磁控溅射沉积镀膜形成绝缘层，其中，所述第二靶材为氧化铝、氧化锆、氮化硼或氮化硅的陶瓷靶材中的一种或多种。
进一步的，在所述溅射绝缘层的步骤中，所述夹具采用两端夹持的方式对镀有导电层的电池壳体进行夹持，所述夹具包括相对设置的第一夹持件和第二夹持件，所述第一夹持件与第二夹持件相对的一侧形成有与所述电池壳体对应于底板的一端仿形的第一仿形面，所述第二夹持件与第一夹持件相对的一侧形成有与所述电池壳体对应于筒体远离底板的一端仿形的第二仿形面，所述电池壳体夹持固定于所述第一仿形面与第二仿形面之间。
进一步的，在采用PVD工艺对电池壳体的内表面和外表面溅射形成导电层以及对筒体的外圆面对应的导电层上溅射形成绝缘层时，溅射气压为0.5～1.0Pa，溅射功率为20～100W，溅射时间为30～60min，溅射厚度为0.3～5μm。
本发明的第二方面提供一种圆柱电池壳，包括一体成型的且一端封闭另一端开口的电池壳体，所述电池壳体包括一底板以及一体成型在所述底板边缘的筒体，所述电池壳体具有包括底板的上表面与筒体的内圆面相接形成的内表面以及包括底板的下表面及筒体的外圆面相接形成的外表面，还包括采用如上所述的圆柱电池壳的制造工艺形成于所述电池壳体的内表面和外表面上的导电层以及采用如上所述的圆柱电池壳的制造工艺形成于所述筒体的外圆面对应的导电层上的绝缘层。
本发明的第三方面提供一种圆柱电池的制造工艺，具体包括以下步骤：
采用如上所述的圆柱电池壳的制造工艺制备得到圆柱电池壳；
将预先制备完成的正极耳、负极耳和电芯与所述圆柱电池壳进行封装，得到圆柱电池。
本发明的第四方面提供一种圆柱电池，包括采用如上所述的圆柱电池的制造工艺制造得到的圆柱电池。
本发明采用PVD工艺在成型后的电池壳体的内、外表面分别溅射沉积形成导电层，使得导电层均匀沉积在电池壳体的内、外表面，导电层致密性和附着力高；同时，在筒体的外圆面对应的导电层上再次采用PVD工艺溅射沉积形成绝缘层，通过预加工的方式将绝缘层在电池壳体的表面处理阶段即加工上，可替代后续圆柱电池组装完成后的贴附绝缘膜的步骤，并且采用PVD工艺形成的绝缘层具有较高的致密性和附着力，不易磨损，进而降低圆柱电池失效的风险。另，并且镀层厚度相较于传统工艺大大降低，有效节约了生产成本，并且导电层和绝缘层均可采用同一镀膜设备实现，批量化水平高，有利于提高生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例1的圆柱电池壳的制造工艺的流程图。
图2为电池壳体的结构示意图。
图3为电池壳体的另一结构示意图。
图4为夹具的结构示意图。
图5为本发明实施例2的圆柱电池壳的结构示意图。
图6为本发明实施例3的圆柱电池的制造工艺的流程图。
说明书附图标记：
电池壳体1、内表面1a、外表面1b、底板11、下表面11b、筒体12、外圆面12b、导电层2、绝缘层3、夹具4、第一夹持件41、第一仿形面41a、第一硅胶层411、第二夹持件42、第二仿形面42a、第二硅胶层421。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
实施例1
如图1所示，为本实施例的圆柱电池壳的制造工艺的流程图。本实施例虽记载的是圆柱电池壳的制造工艺，但在具体实现时，可用于其他一切与圆柱电池的结构类似的动力电池(如方形电池、纽扣电池、异形电池等)的壳体的制造。本实施例具体包括以下步骤：
S101：对原材料进行冲压形成电池壳体1。
具体的，对原材料采用冲压拉伸工艺一体成型电池壳体1。在本实施例中，所述电池壳体1的厚度为0.2～0.6mm，所述电池壳体1采用铝、冷轧钢等金属材料制成，综合考虑圆柱电池壳的制造成本及成型后电池壳体1的硬度，优选采用厚度为0.4mm的冷轧钢材质成型所述电池壳体1。
如图2和图3所示，所述电池壳体1包括一底板11以及一体成型在所述底板11边缘的筒体12，所述电池壳体1具有内表面1a和外表面1b，所述内表面1a包括所述底板11的上表面以及与底板11的上表面(图未示)相接的筒体12的内圆面，所述外表面1b包括所述底板11的下表面11b以及与底板11的下表面11b相接的筒体12的外圆面12b，所述电池壳体1的内表面1a和外表面1b用作为后续溅射导电层2和/或绝缘层3的溅射面。
S102：对电池壳体1的内表面1a和外表面1b进行预处理。
由于电池壳体1的内表面1a和外表面1b在冲压成型后，其表面附着有油污、锈蚀和/或水垢等，为避免油污、锈蚀、水垢影响后续导电层2的溅射效果，需对成型的电池壳体1的内表面1a和外表面1b进行预处理，以去除电池壳体1内表面1a和外表面1b上的油污、锈蚀和/或水垢，进而清洁电池壳体1的内表面1a和外表面1b，确保电池壳体1的内表面1a和外表面1b与后续溅射过程中的靶材具有良好的结合力。当然，在其他的一些实施例中，还可在对电池壳体1的内表面1a和外表面1b进行清洁后，再次采用机械抛光、电化学抛光或喷砂处理的方式对电池壳体1的内表面1a和外表面1b进行处理，以改善电池壳体1内表面1a及外表面1b的状况，确保溅射的镀层满足亮度和粗糙度的质量要求。
具体的，对所述电池壳体1的内表面1a和外表面1b进行预处理的具体方法为：
首先，将成型后的电池壳体1置于加热后的碳氢溶液中浸泡；浸泡时碳氢溶液没过电池壳体1以与电池壳体1的内表面1a和外表面1b充分接触，进而使碳氢溶液能够与附着在电池壳体1内表面1a及外表面1b的油污(如润滑油、防锈油、机油等)充分反应以溶解油污。对所述碳氢溶液的加热温度(也即电池壳体1的浸泡温度)为30～50℃，浸泡时间为1～5min；在本实施例中，所述浸泡温度优选为40℃，浸泡时间优选为2min，以达到去除电池壳体1内表面1a和外表面1b上的油污的目的。
然后，将经碳氢溶液浸泡后的电池壳体1在常压下置于真空超声清洗机中，使清洗液与电池壳体1的内表面1a及外表面1b充分接触后进行减压抽真空，使清洗液与附着在电池壳体1内表面1a和外表面1b上的锈蚀、污垢、水垢等充分接触，直至在真空状态下，启动真空超声清洗机，利用超声波剥除附着在电池壳体1内表面1a和外表面1b上的锈蚀、污垢、水垢。对所述电池壳体1的内表面1a和外表面1b进行清洗的清洗温度为30～50℃，清洗时间为1～5min；在本实施例中，所述清洗温度优选为40℃，清洗时间优选为2min，以达到去除电池壳体1内表面1a和外表面1b上的锈蚀、污垢、水垢的目的，实现电池壳体1的清洗。
最后，将经真空超声清洗机清洗后的电池壳体1置于真空干燥设备中，并使电池壳体1处于真空负压条件，同时对其进行加热，使附着在电池壳体1内表面1a和外表面1b上的水分达到沸点而蒸发，以去除电池壳体1内表面1a和外表面1b上的水渍。对所述电池壳体1的内表面1a和外表面1b进行真空干燥时的真空干燥温度为40～120℃，真空干燥时间为1～5min；在本实施例中，所述真空干燥温度优选为80℃，真空干燥时间优选为5min，以达到干燥电池壳体1内表面1a和外表面1b的目的。
S103：在电池壳体1的内表面1a和外表面1b溅射导电层2。
采用物理气相沉积工艺(即PVD工艺)对预处理后的电池壳体1的内表面1a和外表面1b进行镀膜，使电池壳体1的内表面1a和外表面1b均匀溅射形成一导电层2。
具体的，将预处理后的电池壳体1置于PVD溅射设备的真空室内，向真空室内通入溅射气体，并利用第一靶材在电池壳体1的内表面1a和外表面1b分别进行磁控溅射沉积镀膜形成导电层2。即控制真空室内的溅射气压达到预设值并控制溅射功率至预设值后使用高电压使溅射气体产生辉光放电，进而使溅射气体电离加速轰击至第一靶材的表面，从而将第一靶材溅射出来并均匀沉积至电池壳体1的内表面1a或外表面1b，同时，通入反应气体(如氮气、乙炔等)，使反应气体与溅射出来的第一靶材材料发生反应，溅射一定时间后，在电池壳体1的内表面1a和外表面1b上形成第一化合物薄膜，得到导电层2，在满足导电性能的同时，还具有良好的致密性和附着力。
所述第一靶材为镍、铬、钛、锌、银的金属靶材中的一种或多种或者为铬-铝、硅-铝、铜-银的导电金属合金靶材中的一种或多种；在本实施例中，所述第一靶材优选为铬金属，以使得圆柱电池壳能够具有良好的导电性能；同时，所述溅射气体优选采用氩气实现。
在采用PVD工艺对电池壳体1的内表面1a和外表面1b溅射形成导电层2时，所述溅射气压控制在0.5～1.0Pa之间，溅射功率控制在20～100W(用于控制溅射时的电压)，溅射时间为30～60min，溅射厚度为0.3～5μm。在本实施例中，所述溅射气压优选为0.8Pa，所述溅射功率优选为60W，所述溅射时间优选为30min，所述溅射厚度优选为1～2.5μm。
S104：在筒体12的外圆面12b溅射绝缘层3。
采用PVD工艺对溅射有导电层2的电池壳体1对应于筒体12的外圆面12b进行镀膜，使筒体12的外圆面12b对应的导电层2上均匀溅射形成一绝缘层3，以制备得到圆柱电池壳。
具体的，将镀有导电层2的电池壳体1置于PVD溅射设备的真空室内并利用一夹具4夹持固定，向真空室内通入溅射气体，并利用第二靶材在筒体12的外圆面12b对应的导电层2上进行磁控溅射沉积镀膜形成绝缘层3。即控制真空室内的溅射气压达到预设值并控制溅射功率至预设值后使用高电压使溅射气体产生辉光放电，进而使溅射气体电离加速轰击至第二靶材的表面，从而将第二靶材溅射出来并均匀沉积至电池壳体1对应于筒体12的外圆面12b上的导电层2表面，同时，通入反应气体(如氮气、乙炔等)，使反应气体与溅射出来的第二靶材材料发生反应，溅射一定时间后，在电池壳体1对应于筒体12的外圆面12b上的导电层2表面形成第二化合物薄膜，得到绝缘层3。
所述第二靶材为氧化铝、氧化锆、氮化硼或氮化硅的陶瓷靶材中的一种或多种。在本实施例中，所述第二靶材优选为氧化硅，以使最终制备得到的圆柱电池壳具有稳定的绝缘性能；同时，所述溅射气体优选采用氩气实现。
在采用PVD工艺对筒体12的外圆面12b对应的导电层2上溅射形成绝缘层3时，所述溅射气压控制在0.5～1.0Pa之间，溅射功率控制在20～100W(用于控制溅射时的电压)，溅射时间为30～60min，溅射厚度为0.3～5μm。在本实施例中，所述溅射气压优选为0.8Pa，所述溅射功率优选为60W，所述溅射时间优选为30min，所述溅射厚度优选为1～2.5μm。
如图4所示，在形成绝缘膜时由于只需在筒体12的外圆面12b上溅射第二靶材，因此为避免在非绝缘膜溅射区溅射上第二靶材，需对非绝缘膜溅射区进行遮蔽。在本实施例中，利用一夹具4采用采用两端夹持的方式对镀有导电层2的电池壳体1进行夹持固定，从而使电池壳体1仅筒体12的外圆面12b显露在于并能够与溅射出的第二靶材接触，以此保证绝缘膜的成型位置准确。
所述夹具4包括相对设置的第一夹持件41和第二夹持件42，所述电池壳体1夹持于第一夹持件41和第二夹持件42之间，且所述第一夹持件41和第二夹持件42能够固定在所述PVD溅射设备的真空室内，以便在绝缘膜的溅射过程中对电池壳体1夹持固定。所述第一夹持件41与第二夹持件42相对的一侧形成有与所述电池壳体1对应于底板11的一端仿形的第一仿形面41a，所述第二夹持件42与第一夹持件41相对的一侧形成有与所述电池壳体1对应于筒体12远离底板11的一端仿形的第二仿形面42a，使得所述电池壳体1的两端恰好能够与对应端的第一仿形面41a和第二仿形面42a配合，进而夹持固定于所述第一仿形面41a与第二仿形面42a之间，以避免第二靶材在溅射过程中溅射至电池壳体1的内表面1a以及底板11的下表面11b。可理解的，在其他的一些实施例中，在设置第一仿形面41a和第二仿形面42a时，还可以是第一仿形面41a与电池壳体1对应于筒体12远离底板11的一端仿形而第二仿形面42a与电池壳体1对应于底板11的一端仿形。
作为本实施例的一种优选方式，所述第一夹持件41和第二夹持件42相对的一侧分别固置有第一硅胶层411和第二硅胶层421，所述第一仿形面41a及第二仿形面42a分别形成于对应侧的第一硅胶层411和第二硅胶层421上，以避免夹具4在对电池壳体1夹持的过程中造成导电层2的磨损。
为进一步说明本实施例采用PVD工艺依次形成的导电膜和绝缘膜制备得到的圆柱电池壳的防腐性能和绝缘性能的可靠性，以本实施例的镀膜方法形成的导电膜及绝缘膜(或镀层)和传统工艺(冲压成型后电镀或预电镀)形成导电膜和绝缘膜制备得到的圆柱电池壳分别进行膜厚、中性盐雾测试以及250℃烘烤后的百格测试，两个工艺的测试数据/情况如下表1所示：
本实施例的制造工艺 传统工艺
膜厚 1～2.5μm 5～25μm
中性盐雾测试 ＞120H 96H时开始被腐蚀
250℃烘烤后百格测试 镀层无脱落 镀层脱落
表1
由上表1可以看出，采用本实施例的制造工艺制造得到的导电膜和绝缘膜进行中性盐雾测试时，耐腐蚀性大于120小时，而传统工艺的导电膜和绝缘膜在96小时即已开始被腐蚀，并且本实施例制备得到的圆柱电池壳在进行250℃烘烤后的百格测试时，未出现镀层脱落的情况，由此，本实施例制造的圆柱电池壳的耐腐蚀性能明显优于传统工艺，且耐候性、致密性以及附着力也明显优于传统工艺。同时，本实施例制备得到的导电膜和绝缘膜的膜厚明显较传统工艺的薄得多，在确保圆柱电池壳良好的导电性能及绝缘性能的同时，有利于节约材料，进而降低生产成本。
本实施例的圆柱电池壳的制造工艺，采用PVD工艺在电池壳体1的对应面上分别溅射沉积形成导电层2和绝缘层3，使得沉积的导电层2和绝缘层3具有较高的致密性和附着力，不易磨损和脱落，有效保证的圆柱电池壳的在使用时的性能稳定性，进而降低圆柱电池失效的风险；并且，采用PVD工艺得到的导电层2和绝缘层3的镀层厚度相较于传统工艺大大降低，有效节约了生产成本。另，绝缘膜的成型可与导电膜的成型共用一套设备，有利于缩短工艺时间，且批量化水平高，有利于提高生产效率。
实施例2
如图5所示，为本实施例的圆柱电池壳的结构示意图。本实施例的圆柱电池壳采用实施例1的圆柱电池壳的制造工艺制造得到。
具体的，本实施例包括一体成型且呈一端开口而另一端封闭的电池壳体1、一形成于电池壳体1内表面1a和外表面1b导电层2以及一形成于部分导电层2上的绝缘层3，在本实施例中，所述导电层2和绝缘层3均采用PVD工艺溅射沉积形成，以增加导电层2和绝缘层3的致密性和附着力，进而提高圆柱电池壳的可靠性，满足圆柱电池壳防腐蚀性能的要求。
所述电池壳体1包括一底板11以及一体成型在所述底板11边缘的筒体12。在本实施例中，所述电池壳体1采用原材料冲压拉伸工艺一体成型得到，所述电池壳体1的厚度为0.2～0.6mm，所述电池壳体1采用铝、冷轧钢等金属材料制成，综合考虑圆柱电池壳的制造成本及成型后电池壳体1的硬度，优选采用厚度为0.4mm的冷轧钢材质成型所述电池壳体1。所述电池壳体1具有包括底板11的上表面与筒体12的内圆面相接形成的内表面1a以及包括底板11的下表面11b及筒体12的外圆面12b相接形成的外表面1b，所述内表面1a和外表面1b用于溅射沉积导电层2，所述筒体12的外圆面12b用于在溅射沉积导电层2后在对应位置的导电层2上溅射沉积绝缘层3。
所述导电层2溅射形成于所述电池壳体1的内表面1a和外表面1b上，且所述导电层2以镍、铬、钛、锌、银的金属靶材中的一种或多种或者为铬-铝、硅-铝、铜-银的导电金属合金靶材中的一种或多种为第一靶材溅射沉积得到；在本实施例中，所述第一靶材优选为铬金属，以使得圆柱电池壳能够具有良好的导电性能，且所述导电层2的厚度要选为1～2.5μm。所述绝缘层3溅射形成于所述筒体12的外圆面12b对应的导电层2上，且所述绝缘层3以氧化铝、氧化锆、氮化硼或氮化硅的陶瓷靶材中的一种或多种为第二靶材溅射沉积得到；在本实施例中，所述第二靶材优选为氧化硅，以使最终制备得到的圆柱电池壳具有稳定的绝缘性能，且所述绝缘层3的厚度要选为1～2.5μm。
本实施例的圆柱电池壳，通过设置以PVD工艺形成的导电层2，致密性和附着力高，不易损坏，进而提高圆柱电池壳的防腐蚀性能，可靠性高，能够降低后续制备得到的圆柱电池失效的风险，同时，还在导电层2的对应位置设置以PVD工艺形成的绝缘层3，不易磨损，以提高圆柱电池壳的绝缘性能，以进一步降低圆柱电池失效的风险。
实施例3
如图6所示，为本实施例的圆柱电池的制造工艺的流程图。本实施例的圆柱电池的制造工艺基于实施例1的圆柱电池壳的制造工艺实现，包括与实施例1的方法和功能相同或相似的流程或步骤，以在实施例1制备得到的圆柱电池壳的基础上，进行圆柱电池的制造。具体的，本实施例包括以下步骤：
S301：制备圆柱电池壳。
具体的，采用实施例1的圆柱电池壳的制造工艺依次进行电池壳体1的成型和预处理，并依次在预处理后的电池壳体1的内表面1a和外表面1b溅射沉积一层导电层2以及在筒体12的外圆面12b上对应的导电层2表面溅射沉积一层绝缘层3，以制备得到圆柱电池壳。所述圆柱电池壳的具体制备方式参照实施例1的相关描述，本实施例不做赘述。
S302：圆柱电池的封装。
基于步骤S301中制备得到的圆柱电池壳，将预先制备完成的正极耳、负极耳和电芯与所述圆柱电池壳进行组装并密封，得到圆柱电池。在本实施例中，所述正极耳、负极耳以及电芯的制备以及圆柱电池壳与正极耳、负极耳和电芯的封装均可采用传统方式制备或封装，本实施例不做赘述；只是由于本实施例的圆柱电池壳在制备阶段即已预先在筒体12外圆面12b对应的导电层2表面形成有一层绝缘层3，在后续封装过程无需再次进行绝缘处理，且由于绝缘层3采用PVD工艺形成，具有良好的致密性和附着力，不易磨损，同时由于绝缘膜的厚度小于传统工艺，在确保良好绝缘性能的同时还能够有效降低封装尺寸。
本实施例的圆柱电池的制造工艺，通过采用PVD工艺在电池壳体1上形成导电层2和绝缘层3来制备圆柱电池壳，并基于制备的圆柱电池壳制备圆柱电池，导电层2和绝缘层3的致密性和附着力高，不易磨损和脱落，能够有效提高圆柱电池的导电性能和绝缘性能；并且，绝缘膜在圆柱电池壳的制造阶段即已将预加工至导电膜上，以替代圆柱电池加工完成后的再贴膜工序，有利于简化圆柱电池的封装工艺流程，进而提高圆柱电池的生产效率。
实施例4
本实施例的圆柱电池(图未示)采用实施例3的圆柱电池的制造工艺制备得到。本实施例的圆柱电池包括一呈一端开口而另一端封闭圆柱电池壳、一内置于圆柱电池壳的电芯、一封装于圆柱电池壳的封闭端的负极耳以及一封装于圆柱电池壳的开口端的负极耳，所述电芯的两端分别与对应端的正极耳和负极耳电连接。
请返回参考图5，所述圆柱电池壳包括一体成型且呈一端开口而另一端封闭的电池壳体1、一形成于电池壳体1内表面1a和外表面1b导电层2以及一形成于部分导电层2上的绝缘层3，在本实施例中，所述导电层2和绝缘层3均采用PVD工艺溅射沉积形成，以增加导电层2和绝缘层3的致密性和附着力，进而提高圆柱电池壳的可靠性，满足圆柱电池壳防腐蚀性能的要求。
本实施例的圆柱电池，通过设置采用PVD工艺形成有导电层2和绝缘层3的圆柱电池壳，导电层2和绝缘层3的致密度高以及附着力好，能够满足圆柱电池耐腐蚀性以及耐磨性的要求，且成本低廉、批量化水平高。

Claims (7)

1.一种圆柱电池壳的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
成型电池壳体：采用冲压拉伸工艺一体成型电池壳体，其中，所述电池壳体包括一底板以及一体成型在所述底板边缘的筒体，所述底板的上表面与筒体的内圆面相接形成电池壳体的内表面，所述底板的下表面及筒体的外圆面相接形成电池壳体的外表面；
溅射导电层：采用PVD工艺在所述电池壳体的内表面和外表面溅射导电层，将预处理的电池壳体置于PVD溅射设备的真空室内，向真空室内通入溅射气体，并利用第一靶材在电池壳体的内表面和外表面分别进行磁控溅射沉积镀膜形成导电层，其中，所述第一靶材为镍、铬、钛、锌、银的金属靶材中的一种或多种或者为铬-铝、硅-铝、铜-银的导电金属合金靶材中的一种或多种；
溅射绝缘层：采用PVD工艺在筒体的外圆面对应的导电层上溅射绝缘层，将镀有导电层的电池壳体置于PVD溅射设备的真空室内并利用一夹具夹持固定，向真空室内通入溅射气体，并利用第二靶材在筒体的外圆面对应的导电层上进行磁控溅射沉积镀膜形成绝缘层，其中，所述第二靶材为氧化铝、氧化锆、氮化硼或氮化硅的陶瓷靶材中的一种或多种；
在采用PVD工艺对电池壳体的内表面和外表面溅射形成导电层以及对筒体的外圆面对应的导电层上溅射形成绝缘层时，溅射气压为0.5~1.0Pa，溅射功率为20~100W，溅射时间为30~60min，溅射厚度为0.3~5μm。
2.根据权利要求1所述的圆柱电池壳的制造工艺，其特征在于，在所述溅射导电层的步骤之前，还包括以下步骤：
电池壳体预处理：对成型的电池壳体的内表面和外表面进行预处理。
3.根据权利要求2所述的圆柱电池壳的制造工艺，其特征在于，在所述电池壳体预处理的步骤中，对电池壳体的内表面和外表面进行清洗的具体方法为：
将成型后的电池壳体置于碳氢溶液中浸泡，其中，浸泡温度为30~50℃，浸泡时间为1~5min；
对浸泡完成的电池壳体进行清洗，其中，清洗温度为30~50℃，清洗时间为1~5min；
对清洗完成的电池壳体进行真空干燥，其中，真空干燥温度为40~120℃，真空干燥时间为1~5min。
4.根据权利要求1所述的圆柱电池壳的制造工艺，其特征在于，在所述溅射绝缘层的步骤中，所述夹具采用两端夹持的方式对镀有导电层的电池壳体进行夹持，所述夹具包括相对设置的第一夹持件和第二夹持件，所述第一夹持件与第二夹持件相对的一侧形成有与所述电池壳体对应于底板的一端仿形的第一仿形面，所述第二夹持件与第一夹持件相对的一侧形成有与所述电池壳体对应于筒体远离底板的一端仿形的第二仿形面，所述电池壳体夹持固定于所述第一仿形面与第二仿形面之间。
5.一种圆柱电池壳，包括一体成型的且一端封闭另一端开口的电池壳体，所述电池壳体包括一底板以及一体成型在所述底板边缘的筒体，所述电池壳体具有包括底板的上表面与筒体的内圆面相接形成的内表面以及包括底板的下表面及筒体的外圆面相接形成的外表面，其特征在于，还包括采用如权利要求1~4任一项所述的圆柱电池壳的制造工艺形成于所述电池壳体的内表面和外表面上的导电层以及采用如权利要求1~4任一项所述的圆柱电池壳的制造工艺形成于所述筒体的外圆面对应的导电层上的绝缘层。
6.一种圆柱电池的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
采用如权利要求1~4任一项所述的圆柱电池壳的制造工艺制备得到圆柱电池壳；
将预先制备完成的正极耳、负极耳和电芯与所述圆柱电池壳进行封装，得到圆柱电池。
7.一种圆柱电池，其特征在于，包括采用如权利要求6所述的圆柱电池的制造工艺制造得到的圆柱电池。
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