[发明专利]一种动力电池外壳单体喷镀装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力电池外壳单体喷镀装置及方法，特别涉及一种圆柱形动力电池壳电镀金属薄膜的动力电池外壳单体喷镀装置及方法。

背景技术

20世纪70年代以来，由于石油资源和环境问题的凸现，汽车工业致力于发展清洁能源技术，采用高比能二次电池作为动力能源的电动汽车受到了重视。现代电动汽车清洁无污染，能量效率高及能源多样化，结构简单，维修使用方便，是21世纪重要的新型绿色环保交通工具。

锂离子电池是20世纪开发成功的新型高能电池。因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，已广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等、部分代替了传统电池。近十几年来，在各国政府的支持与推动下，锂离子动力电池技术迅速发展，已经成为电动汽车用动力电池主要的发展方向。锂离子动力电池已在电动汽车中试用，将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。

以电动汽车为应用目标，锂离子动力电池必须进一步完善性能指标、降低成本、提高安全性能和使用寿命。其中动力电池的安全性能是限制动力汽车发展的瓶颈。围绕成本、安全性能和使用寿命，电池材料、电池体系设计和相关技术的研究已广泛开展起来。

电池由正极、负极、电解液、隔膜纸和外壳构成。目前，人们对正极、负极、电解液、隔膜纸的研究比较多，条件也比较成熟。而对电池外壳的关注比较少。而电池外壳的性能对动力电池的存储性能、耐腐蚀性能以及安全性能都有非常大的影响。动力电池中最关键的问题是防爆炸和防漏液，电池外壳镀层厚度及均一性，外壳内外表面是否有裂纹则是动力电池耐爆炸和耐漏液性能的关键。并且，电池外壳占整个电池成本的1/3左右。因此，对动力电池外壳的研究十分必要。

电池外壳材料的制备是锂动力电池制备过程中一个重要环节，直接决定锂动力电池的各项性能，是一项非常关键的技术指标。动力锂电池需要满足大电流充放电，多次循环使用，因此对其电池壳的耐腐蚀性能提出了更高的要求。目前，全球已实现产业化并投产的电动汽车，绝大部分采用圆柱形动力锂电池(例如采用多个18650或26650单体电池串、并联的方式组装成电池组)，这种圆柱形动力锂电池对其电池壳内孔的镍镀层要求大于1.5μm以上，同时要保证电池具有良好的封口性能及整体耐腐蚀性能。

目前传统的二次电池和碱性一次电池壳生产工艺是用低碳钢带，冲压成型后，再用滚镀镍的方式镀覆一层金属镍，用于防锈防蚀。由于电池壳是深孔零件，滚镀镍过程中的清洗困难，镀镍溶液的深镀能力和均镀能力有限，造成电池壳内孔漏镀和镀层的厚薄不均，使电池壳的次品率高且电池的使用寿命较低，不能满足动力锂电池的要求，而且滚镀对环境的污染较大。

还有一种较为先进的电池壳电镀镍的方式是采取预镀的方式，即先将钢带电镀镍再拉伸冲压成电池壳，这种方法的优点在于电池壳内外镀层均匀，不会出现漏镀，但是也有明显的缺点就是镀层在深冲的过程中容易出现开裂，力学性能和耐腐蚀性能变差，不能满足动力锂电池的要求。

除上述两种常用工艺外，目前高端动力锂电池壳还会采用预镀钢板冲压成型后再进行滚镀的方法，但这种方法的不足之处在于制造成本高，并且不能有效解决镀层的均一性问题。

针对电池壳的制备方法，前人也做了许多相关的研究。专利CN200910251294.4提出了在电池内部插入空心管，并且与电池上下盖导通的方法来改变电池的散热性，提高安全性能。专利CN200720183467.X提出了采用上下盖的方式，上下盖用一圈焊缝连接并密封，防止外部水分进入电池内部，提高安全性能。专利CN200920260102.1提出了在电池壳体内和/或外表面包覆单向导热层，改变散热性，安全性。

上述几种电池外壳生产方法，虽然对电池壳性能提升起到了一定的作用，但是对都没有解决电池壳内外表面镀层厚度不均以及镀层开裂的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，改变了对电池外壳批量加工的传统方法，本发明提出了一种利用PLC控制器控制机械臂运作，结合喷镀的方式对电池外壳进行单体喷镀，既能满足镀层均一，又能保证镀层不开裂，电池壳整体具有良好的耐腐蚀性能的动力电池外壳单体喷镀装置及方法。