[实用新型]一种镀覆镍-钴/镍/镍-钴多层膜的电池壳体钢带

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于电池壳体的镀覆多层膜的钢带及其制备方法。 

背景技术

近年来，随着人们对电池性能的要求越来越高，碱锰电池、镍氢电池和锂离子动力电池等电池的壳体材料的性能也越来越受到广大专业人士的关注。电池外壳作为一个密封的容器，由于强腐蚀性电解液的填充，要求其有足够强的耐腐蚀性能。另外，在碱锰电池中电池外壳还充当电池正极集流体，因此电池外壳材料的电导率也是影响电池性能的一个重要因素。 

中国专利CN1600904A公开了一种覆镍深冲钢带及其生产方法，在低碳钢带上连续电镀2～3μm镍薄膜，通过热处理和激光冲击处理，使镍镀层和基底材料通过热扩散形成镍/铁扩散层，然后通过精整工序得到所需厚度的耐腐蚀钢带。镀层延伸率不小于8％，耐腐蚀性能达8级，具有优良的延伸率和耐腐蚀性能，主要用于高性能电池外壳。 

美国专利US4760002公开了一种电池钢带及其生产方法，先在低碳钢带上镀覆一层镍薄膜，然后再镀一层钴薄膜，最后经过热扩散处理形成含镍-钴或镍-钴-铁扩散层的合金钢带。在同等条件下，用该钢带深冲的电池壳，与镀镍电池壳相比，碱锰电池的存储性能提高了30％，同时电池的放电性能也有较大幅度的提高。其原因在于含有钴的电池钢壳能有效降低电池的内阻，而且耐腐蚀性能更加优良。 

日本专利特开平10-172521号公报、特开平10-152522号公报中公开了一种镀覆镍-钴合金镀层，或者先镀镍再镀镍-钴合金镀层的电池壳体钢带及其制备方法。由于镍-钴合金的硬度高，在冲压加工时，镀层中易生成非常细的裂纹，致使镀层表面凹凸不平、粗糙度比较大，从而改善了与正极材料的接触，提高了电池性能。 

目前许多研究工作主要集中在钢带电镀镍或镍基合金的工艺优化等方面，并且已经取得了长足的进展。但是镀层结构的优化以及镀层晶粒尺寸的精确控制，也是提高电池壳体钢带耐腐蚀性能和冲压性能的有效途径。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种镀覆有多层膜结构的钢带，通过制备不同晶粒尺寸的多层膜结构，使整体镀层的性能得以优化，进而得到具有良好的耐腐蚀性能和冲压性能的电池壳体钢带。 

本实用新型的目的通过下述方式实现。 

一种镀覆镍-钴/镍/镍-钴多层膜的电池壳体钢带，以钢带为基底，钢带的两面分别镀覆了镍-钴/镍/镍-钴多层膜。多层膜的底层为镍-钴合金镀层，厚度为0.1～0.5μm；中间层为镍镀层，厚度为0.5～2μm；表层为镍-钴合金镀层，厚度为0.1～0.5μm。 

多层膜的底层镀层晶粒尺寸为50～100nm；中间层镀层的晶粒尺寸0.2～0.5μm；表层镀层的晶粒尺寸为20～50nm。 

多层膜的底层和表层的钴含量为0.5～5wt％，其中最优选含量为2wt％。 

本实用新型所述的用于电池壳体的镀覆镍-钴/镍/镍-钴的钢带，其镀层结构如图1所示，采用低碳钢带作为基底(1)，多层膜的底层(2)为纳米晶镍-钴合金镀层，中间层(3)为微米晶的镍镀层，表层(4)为纳米晶镍-钴合金 镀层。由于本实用新型采用了多层膜结构，且实用新型人对各层的薄膜的厚度和构成薄膜的晶粒尺寸进行了精心设计，使得本实用新型的材料在力学、电学、磁学以及材料的耐腐蚀性能方面显示出明显不同于传统单层材料的优良性质。多层膜结构具有较高的强度，可以提高基底与镀层的结合力，减少镀层中的空隙，可以改善镀层内应力和裂纹的分布，从而提高了材料的耐腐蚀性能，降低了钢壳内壁和正极材料的接触电阻。 

本实用新型的底层(2)纳米晶镍-钴合金镀层通过脉冲电镀的工艺制备而成，其晶粒尺寸为50～100nm。底层(2)镍-钴合金颗粒填充了基底材料微米级的晶粒之间的缝隙，并与基底材料的微米晶颗粒形成良好的啮合，所以提高了镀层与基底之间的结合力。本实用新型底层(2)镍-钴合金镀层的厚度特选在0.1～0.5μm的范围内，是因为当镀层厚度小于0.1μm时，纳米晶镍-钴合金晶粒不能很好填充基底材料微米级的晶粒之间的缝隙，不能形成有效的啮合，导致镀层与基底的结合力下降，还将会导致漏铁率增加；当镀层厚度大于0.5μm时，会导致成本增加。 

本实用新型的中间层(3)微米晶镍镀层通过直流电镀的工艺制备而成，该方法是本技术领域中的一种常规的制备方法，其晶粒尺寸为0.2～0.5μm。厚度特选在0.5～2μm的范围内，是因为当镍镀层厚度小于0.5μm时，不能达到较好的防腐蚀效果；当镍镀层厚度大于2μm时，会导致成本的增加。