电池外壳用表面处理钢板,电池外壳,其制备方法和电池技术

本发明专利技术的目的是提供具有优越的耐碱特性和长时间保持放电水平的性能的电池外壳用经表面处理的钢板，电池外壳和相应的制备方法。在本发明专利技术中，在钢板上形成了镍－铋合金层后，在３００～６５０℃不活泼气体或非氧化气体中对钢板热处理２４０～６００分钟以便在每一边界表面形成铁－镍扩散层和镍－铋扩散层。通过利用由钢板制成的电池外壳来制备电池，其中在钢板上形成选自铁－镍扩散层，镍层，镍－铋扩散层，铁－镍－铋合金层的一层或多层。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】,用表面处理钢板制造的电池外壳,其制备方法和电池的制作方法工业领域本专利技术涉及用作电池外壳的经表面处理的钢板，尤其是用于如碱性电池或锰电池的一次电池的外壳的经表面处理的钢板，用经表面处理的钢板做的电池外壳和电池。为了提高电池的性能，要增加外壳的内表面与正电极活性材料之间的粘附性。同时，为增加外壳内缘表面的面积，在完成了形成一层由镍-磷合金或镍-锡合金等等制成的硬的电镀层的步骤后提出了不同的方法来降低外壳的内阻。在这种情况下，尽管从降低内阻来看镍-锡电池是优越的，但有一个缺点。即，当合金层与碱性液体长时间接触后放电性能会变坏。如果选择和使用相对于钢外壳和正电极活性材料有好的粘附性且其程度可与镍-锡合金相比的金属或合金，同时具有在该金属或合金与碱性液体长时间接触后不会变坏的优良放电性，上述缺点将会克服而且这类电池的寿命将会延长。为实现以上目的，根据本专利技术的方法的特征在于对于用于电池外壳的表面处理钢板，在钢板的至少一面上形成镍-铋合金层，且通过电镀的方法形成该合金层，电池外壳的内表面用电池外壳用钢板和其中扩散有镍-铋合金层的钢板复合后的金属制成。如果采用了仅使用铋金属的钢板，镀层容易剥落。一旦镀层开始剥落，内部的镍层直接和碱性溶液接触。这种现象是不可取的。通过使用这种包括扩散合金层的钢板，用作外壳的钢板和合金层之间的粘附性是恰当的而且因为甚至在合金与碱性液体长时间接触时与碱性溶液接触的合金的溶解量明显减少，所以放电性不会变坏。关于镀镍方法，可以采用常规的非电解电镀方法或电解电镀方法。更进一步，关于电解电镀的方法，常规的watt电镀液，氨基磺酸(sulfamin acid)电镀液，硼的氟化物(boric fluoride)电镀液等等可以用作电镀液。镍镀层的厚度优选地为1μm～10μm。为了增加关于以下铋镀层的粘附性进行镀镍处理。厚度优选地小于或等于10μm。如果厚度小于1μm，在操作以下的处理步骤中，将很难形成扩散层。镀铋可以在常规的电解电镀液如高氯酸电镀液，焦磷酸电镀液，柠檬酸电镀液，偏磺酸(metasulfonic acid)电镀液，铋的氯化物电镀液中处理因为这些电镀液中的基本组分对本专利技术的目的是适合的。一般地，如果有机组分加入到电镀液中，需要严格的电镀液控制以致于费用易于变得较高。然而，在依据本专利技术形成一层非常薄的电镀层的情况下，上述缺点不会变得很严重。在氯化物电镀液中，其组分仅仅是80-120g/L的氯化铋，15-20g/L的氯化钠和大约200m1/L的盐酸。虽然组分非常简单，但是操作步骤却非常复杂。例如，需要启动交替地使用阴极10.5秒和使用阳极5秒的极性循环。在形成冲击电镀镍层的情况下，当镀层浸在电镀液中以致于电镀层不得不浸没在电镀液中持续仅仅一个阳极循环时，镍层会被溶解。在偏磺酸电镀液的情况下，基本的电镀液组分是偏磺酸和溶解在其中的氧化铋从而最终Bi3+是20g/L且游离酸密度是2N。此外，选择地添加分散剂和光亮剂。例如，聚乙烯乙二醇壬基苯基醚可以用作分散剂以及20％胺醛系溶液可以用作光亮剂。为什么添加光亮剂的原因是避免镀层表面发生粉化。如果含有了光亮剂，阴极电势易于漂移到一个产生氢以便镀层表面的晶粒能够更加细化的电势水平。为了获得最合适的效果，光亮剂相对于分散剂的比率在1-1.5范围内。如果单独使用光亮剂或分散剂，不能获得上述效果。电镀液的温度优选地为20～25℃以及电流密度优选地为2～5A/dm2。在这类电镀液的情况下，镀铋层的厚度优选地一般为0.01～1.0μm。通过调节电镀时间能够控制镀层的厚度。在钢板上形成电镀层的情况下，通过冲击电镀在钢板两面进行镀镍处理。依据相应产品的目的，可以选择一种在钢板内表面进行镀铋处理的方法和另一种在钢板两个表面进行镀铋处理的方法。(3)扩散层的形成扩散层是经热处理形成的。在两步镀覆镍层和镀覆铋层的情况下，热处理的目的是形成镍铋合金层。通过提供钢板的铁材料与镍铋合金层之间的扩散层，当钢板加工时镀层不会倾向于剥落而且电池外壳内表面的内阻会降低。为了防止在合金层表面形成氧化膜，热处理优选地在非氧化/还原性的保护气体中处理。关于非氧化气体，使用所谓的不活泼气体如氮，氩，氖。另一方面，关于还原气体，适合利用氢气，氨气。关于热处理，有箱式退火法和连续退火法。任何一种方法都是可以选择的。优选的是热处理温度等于或大于300℃和热处理时间是30秒～10小时。然而，热处理条件依赖于钢板种类。例如，如果采用了碳含量小于或等于0.003重量％的超低碳钢板，温度必须恒温而且处理时间必须是短时间，因为钢板的再结晶温度较高。(4)电池外壳的成型电池外壳通过DI(冲压和展薄拉伸(drawing and ironing))法和DTR(冲压变薄和再冲压(drawing thin and redraw))法来成型。在DI法的情况下，形成其表面是包括上述组分的镍-铋合金的薄钢板。制备一个其直径稍微大于电池外壳的外径浅冲压杯体。为顺序减少冲压直径，通过同轴排列的许多的多步骤冲压模具对薄钢板加工。通过前端有园角的冲头的施压，连续加工钢板而不会发生变薄破裂(draw-down)在DTR法的情况下，与DI法类似，为再次冲压杯体必须预备浅冲压杯体。在下一步，制备直径小于前一冲压杯体而高度高于前一冲压杯体的新的冲压杯体。然后，经此顺序加工制成冲压杯体。在再冲压过程中，通过嵌入在压杯体内的环形挤压件固定压杯体同时在压杯体下面安放再冲压模具。相对于模具轴向设置的再冲压冲头在加压部位内往复运动。按顺序依次地使用不同直径的再冲压冲头。如果需要可以使用其它的生产电池外壳的方法。(5)制造碱性锰电池通过混合二氧化锰、碳粉和碱性溶液生产碱性锰电池的正极活性材料。二氧化锰作为氧化组分源要求它具有高的活性和高的纯度。优选地使用含有MnO2等于或大于91％的电解二氧化锰。关于碳粉的特性，要求高的纯度和化学稳定性、好的导电性、混合材料的可加工性和保持溶液的特性。例如，乙炔黑，各种碳黑的变性产品、石墨化的碳黑和合成石墨粉可作为满足上述要求的碳黑使用。最近，主要使用合成碳黑。在生产正极活性材料的情况下，电解二氧化锰相对于石墨的比率为5∶1～10∶1。然后，向它们中加入氢氧化钾溶液以便根据适当的方法混合材料。另一方面，为了在电池外壳钢板和正极活性材料之间有恰当的电导性，如石墨、热固性树脂、甲基乙基酮等等有机溶剂混合物通过喷涂等等方法涂覆在电池外壳的内表面并随后干燥。为了形成环形的正极活性材料片在模具中对混合物施压。该片附着在电池外壳内部并施压。通过在电池外壳开口端下部处的预先确定的位置利用径缩(neck-in)加工将其上点焊有阴极集电棒的阴极板连接到电池外壳上。用于电池的隔板的作用是阻止负极活性材料颗粒及其产物和正极活性材料颗粒的相互移动。因此通过避免在隔板产生阴极产物来阻止电池外壳的自放电和内部短路。具有耐碱特性的纤维材料或非编织纤维被用作隔板。关于其材料，可用如维尼纶、聚烯烃、聚酰胺等等合成树脂，棉浆，丝光木浆或α-纤维素含量等于或大于98％的再生纤维素。沿着压在电池外壳上的正极活性材料片的内表面嵌入这些纤维隔板中的一种。其中的锌颗粒和氧化锌饱和的氢氧化钾制成的阳极凝胶注入电池外壳内。关于锌颗粒，优选地是直径约200本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电池外壳的经表面处理的钢板，其中在所说的经表面处理的钢板的至少一面形成镍－铋合金层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：大村等，友森龙夫，大村英雄，大屿达也，
申请(专利权)人：东洋钢钣株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]