高强度强结合力型泡沫镍材料的制备方法技术

一种高强度超强结合力型泡沫镍材料及其制备方法，生产工艺为：模芯导电化－电沉积－抽真空或氢气氛保护下的热处理，模芯导电化可以是化学镀镍、涂复导电胶、真空镀膜，电沉积为复合电沉积。本发明专利技术能提高材料抗拉强度和极大提高与泡沫镍基板的附着强度，提高电池性能。本发明专利技术设计合理、技术先进、性能优良，是高品质碱性电池和镍氢动力电池正负极理想的基板材料。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型材料及其制备方法，具体涉及一种有别于普通泡沫镍的新型泡沫镍材料及其制备方法。普通泡沫镍材料如海绵状泡沫镍材料为具有多孔隙的金属镍网板，可作为电池正、负极板的集流体和活性物质的载体，制作高能电池电极板时，利用这些孔隙，可使极板活性物质得到充分利用，减小电池内阻，增大反应面积，提高电池性能。泡沫镍材料的面密度和单位长度上的孔数以及辗轧方式、加工过程的拉伸状态都对该材料的抗拉强度有很大影响。普通泡沫镍材料在足够放大倍数显微镜下观察呈表面光滑状，肋条表面光滑，粗糙度不够，因此制作电池极板时，电极活性物质接触的真实表面积少，导电性差，电池内阻高，活性物质利用率偏低，电池的容量也可能偏低，放电电流较难提高，所以，影响电池性能，特别是电池浆料与泡沫镍极板光滑表面结合力差，电极活性物质容易从泡沫镍基材表面脱落，影响电池寿命，如要使光滑表面保持足够的结合力，必然增加粘接剂，减少活性物质，导致电池容量降低。因此普通泡沫镍的抗拉强度、粗糙度、结合力以及合格品率都极待提高。本专利技术之目的旨在提供一种泡沫镍表面和肋条粗糙度好、真实表面积大、有效改善电极活性物质与泡沫镍基板的附着强度、提高电池容量、降低内阻、延长电池寿命、特别适用于高品质碱性电池和大电流镍氢动力电池的。本专利技术的技术解决方案是这种高强度超强结合力型泡沫镍由下述生产工艺制备而成模芯导电化-电沉积-抽真空或氢气氛保护下的热处理；所述的模芯导电化工艺可以是(1)化学镀镍，(2)涂复导电胶，导电介质可以是镍粉，也可以是石墨、碳黑、乙炔黑等，导电介质的颗粒度应是50纳米(nm)左右至100(μm)左右，(3)真空镀膜，镀复的金属为镍；所述的电沉积可以是连续化带状的连续作业，也可以是块状间断作业，在泡沫镍肋条表面制成较高粗糙度的主要技术措施为复合电沉积；所述的热处理是在抽真空或氢气保护的气氛下进行，热处理温度在400-1300℃之间。本专利技术是一种有别于普通泡沫镍的新型材料，由模芯导电化-电沉积-抽真空或氢气氛保护下进行热处理的新工艺制备而成，通过合理选择面密度、单位长度上的孔数、辗轧方式、加工过程的拉伸状态等，有效提高该材料的纵向或横向抗拉强度4-40％，本专利技术通过提高泡沫镍肋条表面的粗糙度显著增加肋条的表面积3-10倍来实现超强结合力。因此，本专利技术的高强度超强结合力型泡沫镍不仅可降低拉浆断带率，使不合格品率下降5％左右，而且能有效改善电极活性物质与泡沫镍基板的附着强度，提高电池容量2.5％，降低内阻1％以上，提高电池寿命25％，特别适用于大电流放电，是镍氢动力电池理想的正极基板和负极基板材料。本专利技术的突出实质性特点和显著效果还由下述附图比较来证明附图说明图1为常规泡沫镍肋条金相放大图，图2为本专利技术的高强度超强结合力型泡沫镍肋条金相放大图，图3为普通型泡沫镍金相放大4为本专利技术的高强度超强结合力型泡沫镍金相放大图。从上述附图可以明显看出常规泡沫镍肋条光滑明亮，与电池浆料及电极活性物质结合力差，真实表面积少，而本专利技术肋条粗糙度高，结合力强，同时合理选择了面密度和单位长度上的孔数，有效提高抗拉强度。下面对本专利技术作进一步详细说明这种高强度超强结合力型泡沫镍的生产制备工艺为模芯导电化-电沉积-抽真空或氢气氛保护下的热处理。一、模芯导电化工艺可以是(1)化学镀镍；(2)涂复导电胶，导电介质可以是镍粉，也可以是石墨、碳黑、乙炔黑等，导电介质的颗粒度应是50纳米(nm)左右至100微米(μm)左右；(3)真空镀膜，镀覆的金属为镍。1、模芯可以是聚氨酯，聚酯型或聚醚型，该材料是由末端带有两个以上羟基的聚酯多元醇或聚醚多元醇和二异氰酸酯、水、表面活性剂、催化剂及其他添加剂发生聚合反应后形成的在主链上含有许多重复的-NH-C-O-基团的高分子化合物，俗称聚氨酯海绵。模芯也可以是尼龙、聚丙烯等化学纤维或棉质纤维纺织品的网状材料。模芯可以是上述海绵或网材单层，也可以是由它们组成的双层或多层，例如网材-海绵-网材，或海绵-网材-海绵。2、模芯导电化工艺中的化学镀镍模芯在化学镀镍之前，必须进行除油污、粗化、亲水、敏化、活化等前期处理，以保护化学镀镍的质量，使后续工艺能顺利进行。除油污可按金属或非金属表面处理的一般工艺进行，选择的处理剂及浓度可以为下述几种氢氢化钠10-50g/L，碳酸钠10-50g/L，磷酸三钠4-25g/L及硅酸钠2-15g/L，表面活性剂OP乳化剂1-5g/L。粗化是对模芯表面状态进行改性的重要工序步骤，可采用酸性介质进行处理，如铬酐2-50g/L、双氧水2-30g/L、高锰酸钾1-100g/L、氟化铵1g/L及10g/L以下的磷酸、硫酸、醋酸、盐酸。亲水亲水处理可以与粗化同步进行，也可以单独进行，选择对粗化后的模芯有良好亲水性的阳离子表面活性剂进行处理，如30g/L以下的烷基胺盐、氨基醇脂肪酸、多胺脂肪酸吡啶，以及两性表面活性剂，如丙氨酸、甘氨酸、非离子型表面活性剂如聚乙二醇等。敏化是以20g/L以下的氯化亚锡和100mL/L(37％)的盐酸混合液进行继续处理。活化活化分离子型和胶体钯型，离子型又分银离子型、钯离子型和金离子型。银离子型用100g/L以下的硝酸银和120mL/L(25％)的氨水混合液进行处理；钯离子型为0.5g/L以下氯化钯、20mL/L以下盐酸、30g/L以下硼酸、以及5g/L以下的酸性有机物络合剂进行处理；金离子型为1g/L以上的氯金酸(HAuCL4.4H2O)和10g/L以下的盐酸混合液进行处理，上述离子型活化液的工作温度均在50℃以下，处理时间为20分钟以下。胶体钯型是将敏化与活化工序合并成一道工序，从而提高钯离子对工作表面的附着能力。胶体钯溶液以下述方法配制1.5g/L以下的氯化钯(PdCl2)，10g/L以下的氯化亚锡(SnCl2.2H2O)，350ml/L以下的盐酸(HCl)，10g/L以下的锡酸钠(Na2SnO3.3H2O)，温度50℃以下，处理时间1-30min；或1g/L以下的氯化钯，50g/L以下氯化亚锡，350ml/L的盐酸，温度60℃以下，处理时间1-10min；或原液为0.5g/L以下的氯化钯，10g/L以下的氯化亚锡，200ml/L盐酸，250g/L氯化钠(NaCl)，50g/L尿素(CO(NH2)2)，1g/L锡酸钠，2g/L间苯二酚(C6H6O2)，温度50℃以下，处理1-10min。补充液为1g/L氯化钯，10g/L氯化亚锡，100ml/L盐酸，200g/L氯化钠及50g/L尿素。经上述工序处理后的模芯进行化学镀镍处理，由于选用的模芯多为有机材料，为防止高温变形，化学镀镍常选用中低温处理溶液。常用的化学镀镍溶液为30g/L以下的硫酸镍(NiSO4.7H2O)，25g/L以下的次亚磷酸钠(NaH2PO2.H2O)，60g/L以下的柠檬酸钠(Na3C6H5O7.2H2O)，温度为50℃以下，处理时间1-10min。3、模芯导电化工艺中的涂复导电胶模芯也可采用涂复导电胶的方式进行导电化处理，导电胶由导电介质、粘结剂和溶剂组成，导电介质常用导电石墨、乙炔黑镍粉，粘结剂为醇酸树脂、丙烯酸树脂、聚丙烯、聚氨酯胶等，溶剂为丙酮、乙醇、三氯甲烷等。导电胶的涂复方式可以是浸涂，也可以是喷涂，涂复导电胶的模芯需在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度超强结合力型泡沫镍材料及其制备方法，其特征在于由下述生产工艺制备而成：模芯导电化－电沉积－抽真空或氢气氛保护下的热处理；所述的模芯导电化工艺可以是（１）化学镀镍；（２）涂复导电胶，导电介质可以是镍粉，也可以是石墨、碳黑、乙炔黑，导电介质的颗粒度应是５０纳米（ｎｍ）左右至１００微米（μｍ）左右；（３）真空镀膜，镀覆的金属为镍；所述的电沉积可以是连续化带状的连续作业，也可以是块状间断作业，在泡沫镍肋条表面制成较高粗糙度的主要技术措施为复合电沉积；所述的热处理是在抽真空或氢气保护的气氛下进行，热处理温度在４００－１３００℃之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟发平，陶维正，
申请(专利权)人：长沙力元新材料股份有限公司，钟发平，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]