[发明专利]电池用金属极板表面耐蚀导电复合涂层、电池用金属极板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电池用金属极板表面耐蚀导电复合涂层、电池用金属极板及其制备方法，复合涂层包括覆盖在金属极板上的类金刚石碳膜层以及覆盖在类金刚石碳膜层上的类石墨膜层。电池用金属极板包括金属基板，以及覆盖在金属基板上的上述耐蚀导电复合涂层。制备方法包括：(1)以碳靶材为蒸发源，以氩气和烷烃类气体的混合气体为工作气体，采用离子镀工艺在金属极板表面沉积类金刚石碳膜层；(2)以碳靶材为蒸发源，以氩气为工作气体，采用离子镀工艺在类金刚石碳膜层沉积类石墨膜层。该耐蚀导电复合涂层具有电导率高、面电阻小、导热性优、气密性佳、腐蚀率低等优点，电池用金属极板制备方法简单、高效，适宜于大批量、工业化生产。

技术领域

本发明涉及新能源材料制造技术领域，具体涉及一种电池用金属极板表面耐蚀导电复合涂层、电池用金属极板及其制备方法。

背景技术

近些年来，以燃料电池、液流电池、锂电池等为代表的各类新能源电池取得了快速的发展，伴随具体各种服役环境对于新能源电池诸如功率密度、能量密度、循环性能、充电时间等要求的提高，在这些新能源电池设计时，对于起汇集电流作用的导电基板也提出了新的要求。为适应各类电池的体积小型化发展之要求，传统耐腐蚀性能良好的石墨极板多数已由强度更优、厚度更薄的金属基板取代。

然而，考虑到金属极板与各类电池活性物质充分接触的服役环境，要求这类金属极板必须具有优异的耐腐蚀性能(腐蚀速率低)和良好的导电性能(电导率、面电阻等)。因此，开发一种电池用金属极板表面离子镀耐蚀导电复合涂层的工艺技术至关重要，对新能源电池产业的后续发展有重要的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种电导率高、面电阻小、导热性优、气密性佳、腐蚀率低的电池用金属极板表面耐蚀导电复合涂层，还相应提供一种具有该复合涂层的电池用金属极板及其适宜于大批量、工业化生产的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种电池用金属极板表面耐蚀导电复合涂层，包括覆盖在金属极板上的类金刚石碳膜层以及覆盖在类金刚石碳膜层上的类石墨膜层。

优选的，所述类石墨膜层中弥散分布有Ag纳米粒子。

优选的，所述类石墨膜层中，Ag纳米粒子的质量百分含量≤30％。

优选的，所述类金刚石碳膜层的厚度为1～5μm，所述类石墨膜层的厚度为1～5μm。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种电池用金属极板，包括金属基板，以及覆盖在金属基板上的上述的电池用金属极板表面耐蚀导电复合涂层。

优选的，所述金属基板的材质为不锈钢、铝合金或镁合金中的一种。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的电池用金属极板的制备方法，包括以下步骤：

(1)以碳靶材为蒸发源，以氩气和烷烃类气体的混合气体为工作气体，在真空条件下采用离子镀工艺在金属极板表面沉积一层类金刚石碳膜层；

(2)以碳靶材为蒸发源，以氩气为工作气体，在真空条件下采用离子镀工艺在类金刚石碳膜层沉积一层类石墨膜层。

优选的，所述步骤(2)中，在沉积类石墨膜层的过程中，随碳靶材的开启，同步开启银靶材，银靶材的功率密度调控在0.1mA/cm²～10mA/cm²。

优选的，所述步骤(1)中，工作气压为1.0×10^-1Pa～9.5×10^-1Pa，所述烷烃类气体分压≤80％，碳靶材的功率密度为0.005A/cm²～0.5A/cm²，沉积时间为10min～60min。