车载动力电池正极基板材料泡沫镍的制备方法与流程

本发明涉及一种泡沫镍的制备方法，特别涉及一种车载动力电池正极基板材料泡沫镍的制备方法。

背景技术：

泡沫镍由于具有三维网状结构，具有较大的比表面积，被广泛用作电池正极极板材料。常规的泡沫镍制备工艺，采用市场上较为成熟的瓦特镍体系以及常规的焚烧、还原的热处理工艺，所制备出来的材料其微观晶体结构较粗糙，尺寸大小不一，这种材料在制作电池时，化学电阻较高，无法承受较大电流的冲击，特别是应用于纯电动汽车领域，容易造成由泡沫镍制作成的正极极板在电池工作过程中产生断裂，从而影响到电池的使用寿命与使用安全。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种可使得泡沫镍材料的微观晶体尺寸更均匀、结构更加致密的车载动力电池正极基板材料泡沫镍的制备方法。

本发明通过以下方案实现：

一种车载动力电池正极基板材料泡沫镍的制备方法，包括以下步骤：

（1）海绵基材导电化：通过物理气相沉积法、化学镀法、涂覆导电胶法等现有导电化处理工艺方法中的一种，在海绵基材上沉积金属镍层。

（2）电沉积镍：将导电化后的海绵基材经脉冲电流的预电沉积和深度电沉积金属镍层。其中预电沉积采用低应力亮镍电沉积工艺，在电流频率为800～1000HZ，占空比为45～65%的条件下进行电沉积。深度电沉积则采用高应力暗镍电沉积工艺。

（3）热处理：先将电沉积镍层后的材料置于热处理装置中，材料首先在300～500℃焚烧海绵基材后，然后在800～1100℃且具有保护气氛的还原装置中进行还原热处理；

（4）晶化处理：将上述热处理后的材料置于温度为800～1200℃、真空度为0.6×10^-2～1.0×10^-2Pa的真空热处理装置中处理，处理时间一般为每平米材料60～125min。

与现有技术相比，本发明的优点体现于：

1、本发明的方法，工艺简单，易于实现规模化生产。

2、使用本发明方法制备得到的泡沫镍，具有较均匀的晶体结构，有效增强了泡沫镍内部孔连接结构的致密性和强度，提高了材料的导电性，有效改善了泡沫镍材料用于极片制备过程中容易出现断裂及内阻过大的问题，更能满足车载动力电池的需要。

3、使用本发明方法制备得到的泡沫镍制作成的电池具有较低的电池内阻。

附图说明

图1 实施例1方法制备得到的泡沫镍与现有常规泡沫镍的微观结构图

图2 实施例1方法制备得到的泡沫镍与现有常规泡沫镍分别制作的电池的电化学阻抗检测对比图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。

实施例1

一种车载动力电池正极基板材料泡沫镍的制备方法，包括以下步骤：

（1）海绵基材导电化：以高纯电解镍靶为溅射基材，在真空度为1.8×10^-2Pa，溅射功率3.5Kw，靶极距为40mm的条件下，通过物理气相沉积法（PVD）在厚度为1.0mm聚氨酯海绵基材上沉积金属镍层，镍沉积量为0.3g/m²；

（2）电沉积镍：将导电化后的海绵基材经脉冲电流的预电沉积和深度电沉积金属镍层。其中预电沉积采用低应力亮镍电沉积工艺，具体为将导电化后的海绵基材置于由180g/L的硫酸镍、28g/L的氯化镍、28g/L的硼酸和0.05g/L的光亮剂组成的混合溶液中，其PH值为4.0，在温度为40℃，电流密度为0.5A/dm²，电流频率为800HZ，占空比为45%的条件下进行电沉积；深度电沉积则采用高应力暗镍电沉积工艺，具体为将经预电沉积后的材料置于由180g/L的硫酸镍、65g/L的氯化镍和28g/L的硼酸组成的混合溶液中，其PH值为4.0，在温度为40℃，电流密度为1.5A/dm²的条件下进行电沉积；

（3）热处理：先将电沉积镍层后的材料置于热处理装置中，材料首先在300℃焚烧海绵基材后，然后在800℃且具有氢氮保护气氛的还原装置中进行热还原处理，热处理速度为0.7m/min；

（4）晶化处理：将上述热处理后的材料置于温度为800℃、真空度为1.0×10^-2Pa的真空热处理炉中处理，处理时间为每平米材料60min。

将经实施例1方法制备得到的泡沫镍与现有常规泡沫镍，分别在电镜下观察其微观结构，具体如图1所示，其中，（a）为现有常规泡沫镍的微观结构图，（b）为经实施例1方法制备得到的泡沫镍，从图中可明显看出，经实施例1方法制备得到的泡沫镍其晶体结构更为均匀。

使用经实施例1方法制备得到的泡沫镍与现有常规泡沫镍，分别按镍氢D6000电池的工艺制作成电池，并将制作成的电池分别进行电化学阻抗检测，其检测结果如图2所示，其中“●”绘制的曲线代表由经实施例1方法制备得到的泡沫镍制作成的电池，“■”绘制的曲线代表由现有常规泡沫镍制作成的电池，图2中的高频区与实轴的交点所截取的阻值为欧姆阻值Re，代表电解液阻抗；中频区圆弧对应的阻值代表电荷传递阻抗Rct；低频区的直线与扩散系数相关联。由图2可看出，经实施例1方法制备得到的泡沫镍制作成的电池具有较小的电荷传递阻抗Rct，最终反应在电池上就显示为电池内阻较小。

实施例2

一种车载动力电池正极基板材料泡沫镍的制备方法，与实施例1的方法基本相同，与其不同的工艺条件如下：

1、海绵基材的厚度为1.5mm；

2、电沉积镍步骤中，预电沉积的混合溶液由200g/L的硫酸镍、30g/L的氯化镍、30g/L的硼酸和0.1g/L的光亮剂组成，其PH值为4.5，温度为45℃，电流密度为0.8A/dm²，电流频率为900HZ，占空比为50%；深度电沉积的混合溶液由200g/L的硫酸镍、70g/L的氯化镍和30g/L的硼酸组成，其PH值为4.5，温度为50℃，电流密度为2.0A/dm²；

3、焚烧处理的温度为400℃，热处理温度为950℃，热处理速度为0.8m/min。

4、晶化处理步骤中的温度为900℃、真空度为0.8×10^-2Pa，处理时间为每平米材料100min。

实施例3

一种车载动力电池正极基板材料泡沫镍的制备方法，与实施例1的方法基本相同，与其不同的工艺条件如下：

1、海绵基材的厚度为2.0mm；

2、电沉积镍步骤中，预电沉积在电流频率为1000HZ，占空比为65%条件下进行；

3、焚烧处理的温度为500℃，热处理温度为1100℃，热处理速度为1.0m/min。

4、晶化处理步骤中的温度为1200℃、真空度为0.6×10^-2Pa，处理时间为每平米材料125min。