[发明专利]一种改进的锂离子电池外壳材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种改进的锂离子电池外壳材料及其制备方法和应用，属于锂离子电池技术领域。该改进的锂离子电池外壳材料包括电池外壳基材和位于所述电池外壳基材外表面的陶瓷层；所述电池外壳基材的厚度为0.35‑0.5mm，所述陶瓷层的厚度为2.0‑3.0μm，改进的锂离子电池外壳材料的硬度为925‑1300HV。其制备方法为：采用射频磁控溅射的方式在所述电池外壳基材的外表面形成所述陶瓷层获得改进的锂离子电池外壳材料。陶瓷层极大地提升了锂离子电池外壳的硬度，从而实现在保证锂离子电池外壳厚度尽可能薄的同时，使其仍然具有很高的强度，极大地提升了对极组的束缚能力。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种改进的锂离子电池外壳材料及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池作为新能源汽车的核心部件，对其相关性能也提出了很高的要求，例如电性能和安全性能等。例如，方型锂离子刀片电池在其设计过程中，对于包裹极组的铝材外壳(即铝壳)要求极高。铝壳的厚度要尽可能的薄，这样才能够在叠片时提高级组内极片的数量，从而提高电池的能量密度。

但是随之而来的则是由于铝壳的厚度较薄使得其强度低(铝壳维氏硬度：69HV)，对极组的束缚能力差，不经意间的碰撞都可能使铝壳变形甚至破损。此类外壳有缺陷的电池具有很高的安全风险，根本无法使用，只能报废，严重降低经济效益。另外，在铝壳外还要包覆一层蓝膜以达到绝缘的效果，增加了生产工序，提高了生产成本。

因此，现有锂离子电池外壳存在无法兼顾较薄的尺寸与较高的强度及束缚能力的问题，以及包覆蓝膜，生产成本较高的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有锂离子电池外壳存在厚度较薄的情况下强度低、易破损的问题，以及包覆蓝膜，生产成本较高的问题，从而提供一种改进的锂离子电池外壳材料及其制备方法和应用。

本发明的技术方案：

一种改进的锂离子电池外壳材料，包括电池外壳基材和位于所述电池外壳基材外表面的陶瓷层；所述电池外壳基材的厚度为0.35-0.5mm，所述陶瓷层的厚度为2.0-3.0μm，改进的锂离子电池外壳材料的硬度为925-1300HV。

所述陶瓷层的成分为氮化钛。

所述电池外壳基材的材料为铝材。

还包括位于所述电池外壳基材与所述陶瓷层之间的过渡层；优选的，所述过渡层为钛膜，所述钛膜的厚度为150nm-200nm。

一种改进的锂离子电池外壳材料的制备方法，在所述电池外壳基材的外表面涂布或溅射所述陶瓷层获得改进的锂离子电池外壳材料。

所述陶瓷层的成分为氮化钛，采用射频磁控溅射的方式在所述电池外壳基材的外表面沉积所述氮化钛。所述改进的锂离子电池外壳材料的制备包括以下步骤：对所述电池外壳基材进行清洗后置于溅射室内；对所述溅射室内进行抽真空至真空度为6.0×10^-4Pa以下；向所述溅射室内通入流量为10sccm的氩气，并进行预溅射以清洗钛靶，预溅射时所述电池外壳基材被挡板保护；保持通入氩气下按照氩氮流量比为10：(2-5)通入氮气；采用功率为200-400瓦的钛靶对旋转的所述电池外壳基材进行溅射以在所述电池外壳基材的外表面沉积氮化钛陶瓷层；真空气氛下冷却后，打开所述溅射室，获得改进的锂离子电池外壳材料。

在预溅射结束后还包括采用钛靶对旋转的所述电池外壳基材进行溅射以在所述电池外壳基材的外表面形成钛膜过渡层的步骤；优选的，形成所述钛膜过渡层时所述钛靶的功率为180瓦。

同时通入氩气和氮气下所述溅射室内的总气压为0.3Pa。

所述氮气的纯度为99.999％，所述钛靶的纯度为99.9％。

所述的一种改进的锂离子电池外壳材料或所述的制备方法获得的一种改进的锂离子电池外壳材料在锂离子电池中的应用。