一种基于原位生成法制备硬质氧化铝膜在铝壳锂电池绝缘密封中的应用制造技术

本专利公布了一种基于原位生成法制备硬质氧化铝膜在锂电池壳体绝缘密封中的应用。以原位生成法，先后在在铝质电池壳体表面生成了两层致密的氧化铝膜，并且此膜在壳体表面附着力强，不易脱落。在电池封口过程中，经此方法处理过的电池壳体能够以极大的强度与盖帽直接抱为一体，避免了绝缘胶圈的使用。原位生成的氧化铝膜介于壳体与盖帽之间充当绝缘层，相比于传统封口方式，本专利中铝壳体与盖帽之间距离缩短为仅一百多微米，大大节省了电池内部空间，有利于提高电池能量密度，而且由于氧化铝层质地坚硬，可以保证电池封口的高强度，有利于提高电池的长期稳定性。

Application of hard alumina film based on in-situ generation in the insulation and sealing of aluminum shell lithium battery

【技术实现步骤摘要】
一种基于原位生成法制备硬质氧化铝膜在铝壳锂电池绝缘密封中的应用
本专利技术涉及锂电池领域，更具体地说涉及铝质锂电池外壳的绝缘封口处理方法。
技术介绍
随着锂电池在动力领域中的应用越来越广泛，对锂电池的性能要求也愈加苛刻。锂电池不仅需要高能量密度，还需要长循环寿命。但众所周知，锂电池对氧和水分非常敏感，电池即使有微泄漏，也会造成性能严重下降，如果泄漏严重，则可能引发燃烧爆炸事故。因此锂电池的密封性能不仅是其性能发挥的基础和保证，还涉及到安全问题，是至关重要的一环。以18650电池为例，电池的密封工艺通常是在壳体与盖帽之间加绝缘胶圈，使用封口设备以一定的机械强度使壳体卷绕包裹住绝缘胶圈，从而使电池密封。但由于绝缘胶圈厚度大且质地较软，电池封口强度难以得到保证，并且随着时间的累积，绝缘胶圈老化，导致电池气密性差，同时绝缘胶圈占用电池较大空间，导致电池能量密度降低。本专利对于锂电池封口方法进行了大量的研究，为了从根本上解决上述问题，本专利提出了大胆的创新方法，不再使用绝缘胶圈，而是直接在电池壳体表面原位生成致密且坚硬的氧化铝膜，使附有氧化铝膜的壳体以极大的机械强度与盖帽直接抱为一体。利用氧化铝膜的绝缘性能及致密坚硬特点，保证电池既能两极绝缘又可以达到密封性能良好效果。为了实现附有氧化铝膜的壳体与盖帽之间的软接触，避免两硬质物体间的磨蹭，预先将盖帽的封口接触部位涂敷100μm左右锂离子电池密封胶。
技术实现思路
本专利公布了一种基于原位生成法制备硬质氧化铝膜在锂电池壳体绝缘密封中的应用。以原位生成法，先后在在铝质电池壳体表面生成了两层致密的氧化铝膜，并且此膜在壳体表面附着力强，不易脱落。在电池封口过程中，经此方法处理过的电池壳体能够以极大的强度与盖帽直接抱为一体，避免了绝缘胶圈的使用。原位生成的氧化铝膜介于壳体与盖帽之间充当绝缘层，相比于传统封口方式，本专利中铝壳体与盖帽之间距离缩短为仅一百多微米，大大节省了电池内部空间，有利于提高电池能量密度，而且由于氧化铝层质地坚硬，可以保证电池封口的高强度，有利于提高电池的长期稳定性。在本专利实施过程中，为了实现氧化铝膜壳体与盖帽之间的软接触，避免两硬质物体间的磨蹭造成接触面间的划伤，预先将盖帽的封口接触部位涂敷100μm左右锂离子电池密封胶。具体实施方式本专利技术采用以下技术方案在锂电池壳体上基于原位生成法制备硬质氧化铝膜，步骤如下。（1）对铝质电池壳体的待加工部位进行预处理，处理流程包括，首先依次使用400目、800目、1000目砂纸打磨，然后用抛光粉抛光，将待加工部位的粉尘用蒸馏水冲洗干净之后，浸于丙酮中进行超声波清洗除油5min~2h，最后置于0.1mol/L~5mol/L硫酸溶液中进行表面侵蚀5s~2min，用蒸馏水清洗干净表面硫酸溶液，烘干待用。（2）进行首次电化学原位生成法制备氧化铝膜，将（1）中所得预处理过的铝质电池壳体的待加工部位浸入电解槽中的浓度介于0.5mol/L~2mol/L的硫酸电解液内，以惰性电极作阴极、铝壳作阳极，控制电解环境在之间±2℃，以20mA~100mA电流条件下对阳极进行原位生成1h~3h，得到厚度约为10μm的氧化铝膜。（3）进行二次电化学原位生成法制备氧化铝膜，以惰性电极作阴极、以步骤（2）中所得到的初步形成一定厚度氧化铝膜的铝质电池壳体的待加工部位作阳极，所用电解液为浓度介于3mol/L~5mol/L的硫酸溶液，电解槽温度控制在10℃~30℃之间，原位生成的电流为500mA~1A之间，原位生成的时间为3h~5h，再次制得厚度约为20μm的致密的氧化铝膜；（4）将附有两次原位生成法制备的氧化铝膜的铝质电池壳体置于PH=5~7的去离子水中，控制温度85℃~100℃，进行封孔操作30min~1h。（5）将经原位生成法处理过的电池壳体用于锂电池的生产，经过装入电芯、安装预处理过的盖帽之后，将电池置于封口设备上，0.1MPa/cm2~1MPa/cm2的机械强度，使附有氧化铝膜的壳体卷绕后直接包裹住涂敷有密封胶的盖帽，铝壳卷绕包裹长度为1.5cm，氧化铝膜介于壳体和涂敷有密封胶的盖帽之间，既充当绝缘层，又起气密作用。下面通过对50125型号电池的具体实施例进一步说明本专利技术的内容。实施例1（1）对50125铝质电池壳体的待加工部位进行预处理，铝壳厚度0.3cm，从封口端算起的2cm内的壳体内外表面及端面，依次使用400目、800目、1000目砂纸打磨，抛光粉抛光，然后用蒸馏水将粉尘冲洗干净之后，浸于丙酮中进行超声波清洗除油10min，最后置于0.5mol/L硫酸溶液中进行表面侵蚀30s，用蒸馏水清洗干净表面硫酸溶液，烘干待用。（2）进行首次电化学原位生成法制备氧化铝膜，将（1）中所得50125电池壳体悬挂在电解槽上方，使预处理过的2cm封口面浸入电解槽中的电解液内，电解液为1mol/L的硫酸，以惰性电极作阴极、铝壳作阳极，控制电解环境在±2℃之间，在80mA电流条件下对阳极进行原位生成3h，得到厚度约为10μm的氧化铝膜。（3）进行二次电化学原位生成法制备氧化铝膜，以惰性电极作阴极、以步骤（2）中所得到的初步形成一定厚度氧化铝膜的铝质电池壳体的待加工部位作阳极，所用电解液为浓度介于3mol/L的硫酸溶液，电解槽温度控制在25℃之间，原位生成的电流为800mA之间，原位生成的时间为3.5h，再次制得厚度约为20μm的致密的氧化铝膜。（4）将附有两次原位生成法制备的氧化铝膜的50125电池壳体置于PH=5~7的去离子水中，控制温度95℃，进行封孔操作50min。（5）将经过原位生成法处理过的50125电池壳体用于锂电池的生产，经过装入电芯、安装涂敷有密封胶的盖帽之后，将电池置于封口设备上，以0.5MPa/cm2的机械强度，使附有氧化铝膜的壳体卷绕后直接包裹住涂敷有密封胶的盖帽，铝壳卷绕包裹长度为1.5cm，氧化铝膜介于壳体和涂敷有密封胶的盖帽之间，既充当绝缘层，又起气密作用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于原位生成法制备硬质氧化铝膜在铝壳锂电池绝缘密封中的应用，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）对铝质电池壳体的待加工部位进行预处理，处理流程包括，首先依次使用400目、800目、1000目砂纸打磨，然后用抛光粉抛光，将待加工部位的粉尘用蒸馏水冲洗干净之后，浸于丙酮溶液中进行超声波清洗除油5min~10min，然后置于浓度介于0.1mol/L~5 mol/L的硫酸或1mol/L~10 mol/L氢氧化钠侵蚀液中进行表面侵蚀10s~2min，最后用蒸馏水清洗干净表面侵蚀液，烘干待用；/n（2）进行首次原位生成法制备氧化铝膜，将步骤（1）中预处理过的铝质电池壳体的待加工部位浸入电解槽中的电解液内，以惰性电极作阴极、铝质电池壳体待加工部位作阳极，控制电解环境为特定温度，一定的电流下对阳极进行原位生成一定时间，初步形成一层致密的氧化铝膜；/n（3）进行二次原位生成法制备氧化铝膜，改变电解槽中电解液浓度和温度，以惰性电极作阴极，以步骤（2）中所得到的初步形成一定厚度氧化铝膜的铝质电池壳体的待加工部位作阳极，在一定的电流和时间下，进行二次原位生成法制备氧化铝膜，二次制得一定厚度的氧化铝膜；/n（4）将附有两次原位生成法制备的氧化铝膜的铝质电池壳体置于PH=5~7的去离子水中，控制温度85℃~100℃，进行封孔操作30min~1h。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于原位生成法制备硬质氧化铝膜在铝壳锂电池绝缘密封中的应用，其特征在于，包括以下步骤：
（1）对铝质电池壳体的待加工部位进行预处理，处理流程包括，首先依次使用400目、800目、1000目砂纸打磨，然后用抛光粉抛光，将待加工部位的粉尘用蒸馏水冲洗干净之后，浸于丙酮溶液中进行超声波清洗除油5min~10min，然后置于浓度介于0.1mol/L~5mol/L的硫酸或1mol/L~10mol/L氢氧化钠侵蚀液中进行表面侵蚀10s~2min，最后用蒸馏水清洗干净表面侵蚀液，烘干待用；
（2）进行首次原位生成法制备氧化铝膜，将步骤（1）中预处理过的铝质电池壳体的待加工部位浸入电解槽中的电解液内，以惰性电极作阴极、铝质电池壳体待加工部位作阳极，控制电解环境为特定温度，一定的电流下对阳极进行原位生成一定时间，初步形成一层致密的氧化铝膜；
（3）进行二次原位生成法制备氧化铝膜，改变电解槽中电解液浓度和温度，以惰性电极作阴极，以步骤（2）中所得到的初步形成一定厚度氧化铝膜的铝质电池壳体的待加工部位作阳极，在一定的电流和时间下，进行二次原位生成法制备氧化铝膜，二次制得一定厚度的氧化铝膜；
（4）将附有两次原位生成法制备的氧化铝膜的铝质电池壳体置于PH=5~7的去离子水中，控制温度85℃~100℃，进行封孔操作30min~1h。


2.如权利要求书1.所述的一种基于原位生成法制备硬质氧化铝膜在铝壳锂电池绝缘密封中的应用，其特征在于，所述步骤（1）中，所处理的锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：马世闯，米国民，
申请(专利权)人：丹东思诚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21