一种动力电池极板用穿孔钢带制造技术

本发明专利技术提供一种动力电池极板用穿孔钢带，带面上具有冲压穿孔，带上所有的穿孔孔边设有毛刺，所述毛刺间隔地在所述穿孔钢带的两侧面上分布。在所述穿孔钢带上设置的电镀层不仅包括有镍还包括比镍的电化学性能更好的金属材料。本发明专利技术提供的动力电池极板用穿孔钢带填充性和粘接性和导电性大大提高，其电化学性能也得到提高，从而可以延长用其作正极或负极的极板的电池的寿命，并且其造价远远低于现有产品，这些都为推动动力电池实现产业化起到积极作用。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池材料领域，涉及一种电池极板用材料，尤其是一种动力电池极板用穿孔钢带。信息、能源和材料并称当今社会发展的三大支柱，储能材料集信息、能源及材料于一体，其发展正在快速地改变着世界文明的发展进程。二十世纪八十年代中期以来，以储能材料为代表的镍氢电池、锂离子电池等小型化学能源的出现，为移动通讯的飞速发展提供了动力，使人类步入了通讯时代。如今，以储能材料为代表的化学能源正在进入交通工具中，成为汽车摩托车等的动力，这种动力电池的出现，不仅能妥善地解决环境污染与能源危机两大制约人类文明发展的障碍，而且由此可以改变世界能源的供给结构。动力电池性能的优劣决定于其中的储能材料的性能，而在化学电池中较重要的储能材料就是其中的正极材料和负极材料。而作为正、负的极板，其性能又对由其构成的正、负极板，以至于构成的动力电池的充、放电性能、价格成本等都有重大影响。穿孔镀镍钢带以其低成本、耐大电流充放电等突出的优点，正在迅速取代发泡镍，成为动力电池的首选极板材料。穿孔钢带在电池制造过程中有两个主要作用第一个作用是用作电池负极或正极材料的载体。对它的要求是在穿孔钢带上应尽可能多的填充所述的活性物质，且对其上的活性物质有更强的粘接性能。中国专利号为ZL98241828.0，名称为“电池极板用穿孔钢带”的技术专利公开了一种穿孔钢带，其对穿孔钢带上活性物质的填充量的增大有积极的贡献，其特定的穿孔排列和穿孔形状使得钢带的孔隙率得到很大的提高。但是其对穿孔钢带的粘接性能的探索却是比较粗浅的。在电池极板材料制造行业中有一种普遍的认识穿孔钢带上穿孔孔边有毛刺是有害的，但在实际的冲压过程中，孔边或多或少总会出现一些毛刺，因此，在该行业中就有穿孔毛刺(亦称为披峰)不能超过0.01mm的行业标准。在上述专利中，专利技术人已经认识到毛刺的存在对穿孔钢带在粘接活性物质上有利，但是，仍然没有摆脱惯常的观念，对毛刺的高度仍然作了控制在0.5mm以下的规定。使其在制造用作动力电池极板材料时对要填充的比一般电池更大量的活性物质的粘接性能较差。穿孔钢带在电池制造过程中的第二个作用是用作电池的集流体，在充放电过程中，起导电作用。具体要求是导电性好、内阻小，再有是抗腐蚀性。上述专利所提供的穿孔钢带在导电性和减小内阻方面不够，其中的钢带在与活性物质结合时，由于毛刺较少和较低，使钢带与活性材料的接触面积较小，致使导电性较差。另外，包括前述专利在内的现有技术中，穿孔钢带的表面均是设有一层单一材料电镀层，是镍电镀层。镍是良好的防电极极板腐蚀的材料，但其电化学特性不是很好的，尤其是用在动力电池这类要求具有很高电化学性质，如很高的析氧过电位或析氢过电位等方面，均不能令人满意。本专利技术的目的在于改进现有技术的缺陷，提供一种可适于制作高充放电性能的动力电池极板的穿孔钢带，其具有高的充放电性能对用其制作的动力电池的大量活性物质有很高的填充性和粘接性。本专利技术进一步的目的在于提供一种具有很低析氢或析氧过电位，电化学特性优良的穿孔钢带。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术提供的动力电池极板用穿孔钢带，为带状结构，带面上具有冲压穿孔，带上所有的穿孔孔边设有毛刺，所述毛刺间隔地在所述穿孔钢带的两侧面上分布。所述毛刺在穿孔钢带的两个侧面上间隔分布可以是如下规律在所述穿孔钢带的任意一个侧面上，其中间任意一个孔的该侧面上无毛刺(毛刺在另一侧面上)，它周围的圆周上至少在两个方向上相邻的孔上有所述毛刺。当穿孔钢带上的穿孔为直排时(即各行各列的穿孔左右、前后均对齐地排列)，相邻两排孔的毛刺分别设于穿孔钢带的两个侧面上，即毛刺隔行两面交错排列。此时，如果任意选定一个侧面上的一个在该侧面上无毛刺的孔，在该孔的两个方向上的相邻的孔上有毛刺。当穿孔为直排时，毛刺更好的排列方式是同行同列上相邻穿孔上的毛刺交错地设于钢带两侧，即在同一行穿孔中，相邻两孔的毛刺分别设在钢带的两个侧面上，而同一列穿孔中，相邻两孔的毛刺亦分别设在钢带的两个侧面上。还有一种穿孔的排列方式，即错排任意两行穿孔中，一行穿孔的位置与另一与之相邻行穿孔的间隙的位置对齐，错排的穿孔，其上毛刺在同一行穿孔中，相邻两孔的毛刺分别设在钢带的两个侧面上，而同一列穿孔中，相邻两孔的毛刺亦分别设在钢带的两个侧面上。在上述直排交错毛刺分布和错排交错毛刺分布两种情况下，任意一个在一侧面上无毛刺的穿孔，在该侧孔在其周围四个方向上的相邻孔均有毛刺。毛刺的作用是提高极板对制作电池中设于其上的活性物质的填充性和粘接性。没有毛刺或毛刺较少的穿孔钢带，其只是通过其上的穿孔容纳活性物质，而穿孔钢带的孔隙率(单位面积钢带上穿孔面积的百分率)如果过大，则穿孔钢带的抗拉强度将降低，使穿孔钢带的力学性能降低，所以一般穿孔钢带的孔隙率不超过60％。有了穿孔边上的毛刺，等于在钢带表面上通过各孔上的毛刺又构成了容纳活性物质的新空间，因此，穿孔钢带上各孔皆设毛刺和毛刺在钢带的两个侧面上均匀有序地分布，对大大提高穿孔钢带对活性物质的填充性非常有利。同时，所述这类毛刺对附于其钢带上的活性物质的粘接性的提高也是非常有利的，通过冲制，钢带成孔，成孔位置上的钢材破裂竖于孔边缘形成毛刺，毛刺的边缘十分粗糙，因此，它对附着在钢带上的活性物质的粘接性很强，另外，穿孔钢板上又高又多的毛刺可以增大用于动力电池的单位面积极板与活性物质的接触面积，从而提高充电性能。所述穿孔上的毛刺在钢带的两个侧面上均匀分布可以避免在其作极板时活性物质由其上脱落。但如果不是均匀地分布，也是可以的，但在毛刺分布较稀疏的地方会出现掉粉的现象，所述在这种情况下，在靠边缘处的穿孔的毛刺分布应较密集一些。所述毛刺的高度可以为0.5-5mm。为了最大限度地提高本穿孔钢带的填充性和粘接性以及导电性，在冲制钢带穿孔时不使冲下的金属掉落，而完全转化成毛刺是最佳方案，即一个所述穿孔边缘通过冲压形成的毛刺是由作为穿孔处的孔内全部材料构成。这样除了可获得更好的填充性和粘接性及导电性，而且可有效地提高了原材料的利用率。本钢带在加工过程中可以通过两次冲孔实现钢带两侧毛刺均匀的分布，也可以通过在钢带的上下面设冲头一次冲成。为了使本专利技术提供的动力电池极板的穿孔钢带在制成电池后在作负极时减少析氢气量，在作正极时减少析氧气量，从而减小电池的内阻和自放电倾向，在穿孔钢带上设置这样的电镀层所述电镀层中包括有其电化学性能优于镍的元素，在本钢带用作正极极板时，电镀层中可包括析氧过电位高于镍的金属，如钴(Co)、铜(Cu)、银(Ag)或钯(Pd)等，在本钢带用作负极极板时，电镀层中可包括析氢过电位高于镍的金属，如锌(Zn)、锡(Sn)或镉(Cd)。其中一种方案是在穿孔钢带上设镀镍层，在所述镍层之上再电镀设置一金属层，在穿孔钢带上设镀镍层，在所述镍层之上再电镀设置一其电化学性能更好的金属镀层，在本钢带作为电池的负极时，所述的金属层为其析氢过电位比镍更高的金属层，如锌层、锡层或镉层；在本钢带作为电池的正极时，所述的金属层为其析氧过电位比镍更高的金属层，如钴层、铜层、银或钯层。在镀镍层上设上述各金属之一的镀层均可以有效地提高正极极板的电化学性能。但是，钴、铜、银、钯或锌、锡、镉的成本均高于镍，且两层金属电镀层在加工过程中要通过两次电镀来实现，为提高极板的电化学性能还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力电池极板用穿孔钢带，为带状结构，带面上具有穿孔，其特征在于：所述钢带上所有的穿孔孔边设有毛刺，所述毛刺间隔地在所述穿孔钢带的两侧面上分布；在所述穿孔钢带上设置电镀层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，薛庆忠，
申请(专利权)人：许开华，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]