[发明专利]一种用作电池外壳的镀覆含钴纳米线的多层复合薄膜的钢带及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电池壳体的镀覆含钴纳米线的多层复合薄膜的钢带及其制备方法。

背景技术

近年来，随着人们对电池性能的要求越来越高，碱锰电池、镍氢电池和锂离子动力电池等电池的壳体材料的性能也越来越受到广大专业人士的关注。碱锰电池外壳作为一个密封的容器，由于强碱性电解液的填充，要求其有足够强的耐腐蚀性能。另外，在碱锰电池中电池外壳还充当电池正极集流体，因此电池外壳的内阻也是影响电池性能的一个重要因素。

中国专利CN1600904A公开了一种覆镍深冲钢带及其生产方法，在低碳钢带上连续电镀2～3μm镍薄膜，通过热处理和激光冲击处理，使镍镀层和基材材料通过热扩散形成镍/铁扩散层，然后通过精整工序得到所需尺寸的耐腐蚀钢带。镀层延伸率不小于8％，耐腐蚀性能达8级，具有优良的延伸率和耐腐蚀性能，主要用于高性能电池外壳材料。特别是碱性电池的外壳。

美国专利US4760002公开了一种电池钢带及其生产方法，先在低碳钢带上镀覆一层镍薄膜，然后再镀一层钴薄膜，最后经过热扩散处理形成含镍-钴或镍-钴-铁扩散层的合金钢带。在同等条件下，用该钢带深冲的电池壳，与镀镍电池壳相比，碱锰电池的存储性能提高了30％，同时电池的放电性能也有较大幅度的提高。其原因在于含有钴的电池钢壳能有效降低电池的内阻，而且耐腐蚀性能更加优良。

日本专利特开平10-172521号公报、特开平10-152522号公报中公开了一种镀覆镍-钴合金镀层，或者先镀镍再镀镍-钴合金镀层的电池壳体钢带及其制备方法。由于镍-钴合金的硬度高，在冲压加工时，镀层中易生成非常细的裂纹，致使镀层表面凹凸不平、粗糙度比较大，从而改善了与正极材料的接触，提高了电池性能。

由于钢带要求较高的表面硬度，一般会在钢带表面镀覆硬度高的金属镀层或合金镀层，而且采用一系列的工艺使所制备的镀层具有较小的晶粒尺寸，镀层致密。然而，这样的镀层往往具有较高的内应力，会降低镀层的韧性，导致镀层变脆。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于电池壳体的的钢带，其具有良好的耐腐蚀性能及冲压性能。

本发明的另一目的在于提供上述钢带的制备方法。

本发明的目的是通过下述方式实现。

一种用作电池外壳的镀覆含钴纳米线的多层复合薄膜的钢带，以钢带为基底，在钢带两面分别镀覆多层膜；在钢带对应于形成电池壳体外表面的一侧镀覆的多层膜的外底层是晶粒尺寸为50～100nm，厚度为0.1～1.0μm的纳米晶镍-钴合金镀层；外中间层是晶粒尺寸为0.2～0.5μm，厚度为0.5～2μm的微米晶镍镀层；外表层是晶粒尺寸为20～50nm，厚度为0.1～0.5μm的纳米晶镍-钴合金镀层；在钢带对应于形成电池壳体内表面的一侧镀覆的多层膜的内底层是晶粒尺寸为50～100nm，厚度为0.1～1.0μm的纳米晶镍-钴合金镀层；内中间层是晶粒尺寸为0.2～0.5μm，厚度为0.5～2μm的微米晶镍镀层；内表层是晶粒尺寸为50～100nm，厚度为0.1～1.0μm的含钴纳米线的镍复合镀层。

所述的含钴纳米线的镍复合镀层中钴纳米线直径为20～40nm，长度为0.5～1μm。

所述的含钴纳米线的镍复合镀层中钴纳米线含量为0.5～5wt％，优选为2wt％。

所述多层复合薄膜的外底层、外表层以及内底层的镍-钴合金镀层的钴含量为0.5～5wt％。优选为2wt％。

上述的用作电池外壳的镀覆有含钴纳米线的多层复合薄膜的钢带的制备方法：以低碳钢带为基底，通过脉冲电镀的方式在低碳钢带两面镀覆一层镍-钴合金镀层；然后通过直流电镀的方式在钢带两面表面镀覆一层镍镀层；通过脉冲喷射电镀的方式在钢带构成电池壳体外表面的一侧表面镀覆一层镍-钴合金镀层；最后通过脉冲电镀的方式在钢带构成电池壳体内表面的一侧表面镀覆一层含钴纳米线的镍复合镀层。各镀层的厚度由电镀的时间决定。

上述钢带具体的工艺流程和条件如下：

1、将低碳钢带镀前处理：