一種電池極板用穿孔鋼帶的製作方法

2023-11-06 18:13:37 2

專利名稱：一種電池極板用穿孔鋼帶的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電池極板用穿孔鋼帶。
背景技術：
能源危機是二十一世紀全球重點關注的的問題，世界各國都在大力發展新型 化學能源。上世紀八十年代，Ni/MH電池在日本研製成功，它以能量密度大、 充電次數多、記憶效應小、不含汞鎘等有害金屬一系列優點，迅速被市場認可， 得到迅猛發展，也被列為我國"九五"重大高技術攻關項目。經多年來的研究 與發展，Ni/MH電池目前已成為可再充電電池市場(特別是手機市場)的主導產 品，目前，這種新型化學能源正在向交通工具邁進，成為電動自行車、電動汽 車等的動力。
在電池的製作過程中，正、負極均採用金屬基板負載活性物質製做，因此電 池基體材料的性能直接影響電池的性能。從電池的的成本及電池性能綜合考慮， 正極基板為泡沫鎳及負極基板為鍍鎳穿孔鋼帶為行業常用的優選方式。美國在 "一種儲氫合金電極和使用該電極的電池"(專利號US5527638A)中披露了用 於製造電池極板的穿孔金屬帶，該帶為帶有穿孔的長金屬帶巻，其中具有一系 列穿孔區域和沒有任何穿孔的帶狀區域；穿孔直徑保持在1. 0-2. 5毫米範圍內， 穿孔.為圓形，縱向、橫向交錯排列；穿孔金屬帶的厚度在0. 04到0. 08毫米範 圍內，穿孔率在35%到61%範圍內。周中斌等在其專利"電池極板用穿孔鋼帶及 其生產工藝和專用設備"(專利號ZL98120285.3)中提出穿孔的縱向與縱向間
距為1. 0-5. 0毫米，橫向與橫向間距為1. 0-5. 0毫米，當穿孔孔徑為1. 5毫米 時，橫向間距為1. 0-1. 02毫米，縱向間距為1. 73-1. 77毫米，當穿孔孔徑為1. 7 毫米時，橫向間距為L15毫米，縱向間距為2.0毫米，穿孔口具有毛刺孔。許 開華等在其專利"一種動力電池極板用穿孔鋼帶"(專利號ZL00134512.5)中 提出鋼帶上所有的穿孔孔邊設有毛刺，毛刺分別排列在鋼帶的兩個側面，毛刺 的高度為O. 5-5毫米。
經過多年的研究發現，按照上述方法生產的鍍鎳穿孔鋼帶，由於橫向間距小 於縱向間距，電池廠家在生產中橫向巻曲時，易出現斷片現象，生產成品率低。 現有的技術追求高開孔率，這樣雖然可以多填充活性物質，但由於載體的減少， 活性物質的粘敷性降低，造成"掉粉"現象，從而降低電池容量及使用壽命。 鍍鎳穿孔鋼帶的毛刺在連續加工過程中受控制極板厚度的夾具等阻礙產生毛刺 變形及"偏帶"現象，從而影響電池質量，並且毛刺過長還可能導致電池製作 時造成短路。在穿孔鋼帶表面上直接鍍覆一層鎳，由於鐵-鎳鍍層中容易形成一 種鐵鎳脆性相，因此將降低鍍層與基體的結合強度，造成脫鎳現象，降低鍍鎳 鋼帶的抗腐蝕性能，有損電池的容量和使用壽命。穿孔鋼帶在電鍍過程中，部 分鐵離子會被電解到電鍍液中，引起電鍍液鐵離子含量超標，電鍍液中添加的 化工原料也含有一定的雜質，會融入到鍍液中去，鍍液長時間不淨化，雜質含 量超標，電鍍出的產品表面出現黃斑、白斑現象，影響鍍層質量，存在很多不 足之處。
實用新型內容
本實用新型目的在於提供一種電池極板用穿孔鋼帶，以解決制約極板生產中 所產生的斷片、掉粉、毛刺變形、脫鎳問題。
為了實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案 一種電池極板用穿孔鋼 帶，帶面上設有穿孔，帶面上的穿孔橫向錯位排列，穿孔的橫向距離為1.0 2.0
毫米、縱向距離為0.5 2.0毫米，橫向間距大於縱向間距。
當穿孔孔徑為1. 0毫米時，橫向間距為1. 20 1. 30毫米，縱向間距為0. 6 0. 7毫米。
當穿孔孔徑為1. 5毫米時，橫向間距為1. 70 1. 80毫米，縱向間距為1. 0 1.05毫米。
當穿孔孔徑為1.7毫米時，橫向間距為1.95 2.0毫米，縱向間距為1.10 1.15毫米。
所述的鋼帶上由內向外依次電鍍有金屬銅層和金屬鎳層。 所述的金屬銅層的厚度為0. 1 0. 5Mm，所述金屬鎳層的厚度為0. 5 2Mm。 本實用新型與現有技術相比具有如下優點
1、 穿孔鋼帶橫向間距大於縱向間距，電池生產廠家在使用過程中，橫向巻 曲不容易斷片，開孔率雖然降低了，但填充的活性物質更容易粘敷在鋼帶上， 無"掉粉"現象，衝壓帶出的毛刺經步進擠壓回孔內，有效地克服了鋼帶"偏 帶"和因毛刺過長導致電池短路的弊病，提高了電池的合格率及容量、壽命等 性能。
2、 由於銅和鐵有很高的親和性，銅與鎳能無限固溶，在穿孔鋼帶和鎳鍍層 之間加鍍一層金屬銅層後，直接避免了鐵鎳脆性相的形成，保證了鍍層與基體 的結合強度，有效控制了脫鎳現象的發生，改善了鍍鎳穿孔鋼帶的產品質量。
3、 金屬銅的導電性和電化學性能非常優異，在鋼帶上面先鍍覆一層銅層， 使得鋼帶的導電性能也得到提高。
4、電鍍後的穿孔鋼帶經過熱處理後，鎳鍍層原子、銅鍍層原子與基體金屬 原子相互擴散，形成擴散層結構，提高了鍍層的結合力，分散了腐蝕電流，使 鋼帶具有優良的耐腐蝕性。而且鋼帶經熱處理後，拉伸強度、延伸率都優於原 基帶，在製作電池過程中更容易巻曲，且不易斷片，提高了電池容量、使用壽 命及電化學性能。

圖1是本實用新型穿孔鋼帶的結構示意圖； 圖2是穿孔鋼帶橫向與縱向孔孔距示意圖； 圖3是穿孔鋼帶用五金模具衝針排列示意圖； 圖4是擠壓毛刺用一組步進示意圖； 圖5是本實用新型穿孔鋼帶鍍層示意圖； 圖6是本實用新型電解槽示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型具體說明如下
將成巻鋼帶送入普通衝床，利用常規五金模具，採用跳步方式進行穿孔，衝 床前後有自動送料器和自動收料器，配備有感應開關，衝床上安裝有步進、連 杆、凸輪軸，與衝床大飛輪連接，同步進行，鋼帶經過專用模具衝孔後，部分 穿孔口周圍不可避免的有毛刺，採取用步進擠壓的方法，如圖4所示，將毛刺 壓回孔內，表面上不產生毛刺。衝床上裝有常規五金模具，模具由下模架、上 模架、背板、下模板、上模板、導柱、衝針、回彈器件等組成，上模板與背板 固定，在背板與上模板間設有回彈器，用調節螺釘固定背板與上模板間的間距， 再固定於上模架上，回彈器件採用聚胺脂橡膠製成。模具上衝針排列橫向錯位
排列，如圖3所示，衝針直徑為0.9 2.0毫米，橫向間距為1.0—2.0毫米， 縱向間距為0.5—2.0毫米，橫向間距大於縱向間距，上模板、下模板上的針孔 位相對應，導向則利用在上模板、下模板四角上安裝導柱，下模板安裝在下模 架上，上模板作用為導向壓板，用於扶持衝針不晃動，正確進入下模板針孔， 工作時間用低行程衝床，上模不脫離導柱緊密滑動。如圖2所示，當穿孔孔徑 1為1.0毫米時，橫向間距2為1.30毫米，縱向間距3為0.7毫米。當穿孔孔 徑1為1.5毫米時，橫向間距2為1.77毫米，縱向間距3為1.02毫米。當穿 孔孔徑1為1.7毫米時，橫向間距2為2.0毫米，縱向間距3為1.15毫米。
如圖1和圖5所示，鋼帶穿孔後，採用碳酸鈉、氫氧化鈉、磷酸三鈉溶液將 穿孔鋼帶表面上的油漬清洗乾淨，然後採用常規電鍍銅的工藝方法在穿孔鋼帶 基體4上均勻電鍍一層金屬銅層5，電鍍液為10 20亳升/升的硫酸銅溶液，電 鍍電流為2 7A/dm2，電鍍液溫度為55 60攝氏度，等銅鍍層厚度達到0. l— 0.5Mm時，穿孔鋼帶離開電鍍銅液，表面用清水衝洗後，再採用常規電鍍鎳的工 藝方法在金屬銅層表面均勻電鍍一層金屬鎳層6，電鍍液為20 30亳升/升的硫 酸鎳溶液，電鍍電流為2 7A/dm'，電鍍液溫度為55 60攝氏度，待鎳鍍層厚 度達到0.5—2Mm時,將電鍍後的穿孔鋼帶離開電鍍鎳液，表面用清水衝洗乾淨 後，經過烘箱高溫烘烤乾，烘箱溫度控制在200 400攝氏度，這時，電鍍工藝 全部完成，之後對電鍍後的穿孔鋼帶進行熱處理，熱處理溫度控制在400 700 °C,恆溫時間控制在1 4小時，在熱處理過程中用氬氣保護，壓力控制在0. 04 O.l大氣壓，然後隨爐冷卻。
如圖6所示，在電鍍槽旁安裝小型輔助槽，槽內陰極吊掛電解板，在輔助槽 上安裝有循環泵、動態電解電源、超聲波攪拌儀，開有溢流孔8。在電鍍槽旁用
PVC材料製作一個小型輔助槽，安裝有循環泵、動態電解電源，槽下方開有溢流 口，槽內陰極7吊掛鎳板，要求鎳板做成凹凸的表面(如瓦愣形)。循環泵可使 電鍍液在電鍍槽與輔助槽之間不停的循環，達到在電鍍工作的同時進行鍍液淨 化的目的，動態電解電源可以為電解液提供周期性電源，功率為5000W，輸出電 流為0 300A，電流上升(下降)周期為5 15分鐘，陰極板主要是粘附電解出 的雜質，超聲波攪拌儀用來在電解過程中攪拌電鍍液，加速雜質運動，使它與 電極的接觸機會增多，提高處理效果。具體技術方案是首先用循環泵將需要 電解處理的鍍液從電鍍槽中抽入到輔助槽內，用超聲波攪拌儀攪拌鍍液，打開 電解電源，電流密度由每平方分米O. 1 0.5安逐漸上升，然後再由每平方分米 0.5 0.1安逐漸下降，以此循環操作，可使鍍液中不同電位的金屬雜質離子在 極板沉積，電解後的鍍液由輔助槽下方的溢流口 8流入電鍍槽中，達到在電鍍 工作的同時進行鍍液淨化的目的。由於電解處理的時間一般都比較長，在長時 間的電解過程中，陰極7吊掛的鎳板上可能會產生疏鬆的沉積物，它的脫落會 重新沾汙鍍液，所以在電解一段時間後，應將陰極7取出刷洗，把陰極7上疏 松或不良的沉積物刷去後再繼續電解。
電解設備可以使電鍍和電解處理同時進行，不必停止生產。電鍍液經過電解 淨化後，鐵、鋁等金屬雜質離子在極板上沉積，從而確保鍍液不被雜質沾汙， 有效地提高電鍍產品的鍍層質量。
權利要求1、一種電池極板用穿孔鋼帶，帶面上設有穿孔，其特徵在於帶面上的穿孔橫向錯位排列，穿孔的橫向距離為1.0～2.0毫米、縱向距離為0.5～2.0毫米，橫向間距大於縱向間距。
2、 根據權利要求1所述的一種電池極板用穿孔鋼帶，其特徵在於當穿孔 孔徑為1.0毫米時，橫向間距為1.20 1.30毫米，縱向間距為0.6 0.7亳米。
3、 根據權利要求1所述的一種電池極板用穿孔鋼帶，其特徵在於當穿孔 孔徑為1. 5毫米時，橫向間距為1. 70 1. 80毫米，縱向間距為1. 0 1. 05毫米。
4、 根據權利要求1所述的一種電池極板用穿孔鋼帶，其特徵在於當穿孔 孔徑為1. 7毫米時，橫向間距為1. 95 2. 0毫米，縱向間距為1. 10 1.15毫米。
5、 根據權利要求l-4任一條所述的一種電池極板用穿孔鋼帶，其特徵在於: 所述的鋼帶上由內向外依次電鍍有金屬銅層和金屬鎳層。
6、 根據權利要求5所述的一種電池極板用穿孔鋼帶，其特徵在於所述的 金屬銅層的厚度為0. 1 0. 5Mm，所述金屬鎳層的厚度為0. 5 2Mm。
專利摘要一種電池極板用穿孔鋼帶，帶面上設有穿孔，帶面上的穿孔橫向錯位排列，穿孔的橫向距離為1.0～2.0毫米、縱向距離為0.5～2.0毫米，橫向間距大於縱向間距；剛帶上由內向外依次電鍍有金屬銅層和金屬鎳層。本實用新型可以解決制約極板生產中所產生的斷片、掉粉、毛刺變形、脫鎳等問題。
文檔編號H01M4/80GK201207404SQ200820068848
公開日2009年3月11日 申請日期2008年1月8日 優先權日2008年1月8日
發明者邢光強 申請人:平輿縣鑫材金屬製品有限公司