東時(shí)創(chuàng )展韓壽南：預鍍鎳材料鋼殼對電池一致性、安全性的重要作用
廣州東時(shí)創(chuàng )展能源材料有限公司總經(jīng)理韓壽南作主題演講
11月17日，“2017’第二屆動(dòng)力電池應用國際峰會(huì )暨第三屆中國電池行業(yè)智能制造研討會(huì )”在北京精彩召開(kāi)。本屆峰會(huì )由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )和電池中國網(wǎng)共同主辦，天津力神電池股份有限公司聯(lián)合主辦；中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )動(dòng)力電池應用分會(huì )承辦，無(wú)錫先導智能裝備股份有限公司聯(lián)合承辦。參加此次峰會(huì )人數超600人。
在動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng )新分論壇上，廣州東時(shí)創(chuàng )展能源材料有限公司總經(jīng)理韓壽南作主題演講，就鋰電池預鍍鎳鋼殼材料的發(fā)展進(jìn)行了詳盡的介紹。
以下為韓壽南演講內容：
我們公司自1994年開(kāi)始關(guān)注電池行業(yè)殼體用材，1999年協(xié)同日本的新日鐵住金株式會(huì )社細分研發(fā)出堿性、二次、扣式電池鋼殼專(zhuān)用材料，近二十年來(lái)，我們致力于圓柱電池殼體材料的研發(fā)和品質(zhì)提升。近兩年針對鋁殼、防爆片、反轉片等方型鋰電池相關(guān)材料開(kāi)發(fā)，在提高鋰電池一致性、容量提升、延長(cháng)電池壽命面等方面持續努力。
目前國內絕大多數電池鋼殼采用的是冷板沖制成鋼殼再電鍍的方式，按不同細分電池殼體的需求使用不同的材料牌號。目前我們主要有針對堿性電池鋼殼的SPCEN-BTD-SB、二次電池鋼殼的SPCC-BT-SD、扣式電池的SPCC-BT-SB,這是參考日本工業(yè)標準的表示方法。國內主流中高端電池采用就是這幾款材料，主要由我們東時(shí)供應，或者其他渠道供應部分。
鋼殼對電池有什么重要性呢？它是電池能量來(lái)源的一個(gè)載體，所有的正負極材料，電解液都是儲存在這個(gè)殼體基礎上的，如果殼體保存不好，有很大風(fēng)險，正常的能量就無(wú)法發(fā)揮出來(lái)。穩定、耐腐蝕性能、導電導熱性能，還有焊接性能，都是鋼殼必須具備的。從這幾個(gè)方面探討我們如何選擇一個(gè)好的鋼殼，首先是基材，這是我們這二十年來(lái)為什么能夠生存下來(lái)的原因，因為新日鐵住金生產(chǎn)的基材雜質(zhì)成分相對比較少，而且長(cháng)期控制得比較穩定。對電池來(lái)說(shuō)，出現漏液的可能性幾率較低。此外，基材加工性能和強度的平衡。特別我們在電池制造時(shí)需要做二次加工，比如鋰電池的滾槽環(huán)節，也有一部分的影響。如何保證鋼殼強度的同時(shí)，保證一定的加工性能，這是我們材料的優(yōu)勢。其次，沖壓鋼殼的尺寸精度、一致性高，有利于電池高速自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的裝配。第三，電鍍環(huán)節，鍍層的均勻性會(huì )影響電池的品質(zhì)和安全性能。后面我會(huì )再介紹。最后就是物流和保存環(huán)節。
剛才介紹的是我們原來(lái)的一些舊的技術(shù)基礎，今天我們要講的新技術(shù)，新日鐵住金的預鍍鎳材料。原來(lái)的生產(chǎn)模式用冷軋鋼板（簡(jiǎn)單一點(diǎn)就是鐵），沖制成鋼殼之后再去做電鍍。這款材料是我們在平板的時(shí)候已經(jīng)做好了電鍍處理，跟原來(lái)傳統電鍍方式有些不同的地方，是它有一個(gè)擴散層，我們也叫合金層（鎳鐵合金）。我給大家舉一個(gè)形象的例子，比如說(shuō)原來(lái)鍍層的原理是這樣的方式，我們手掌碰手掌，只是附著(zhù)在上面的方式，而鎳鐵擴散則是十指相扣的方式。這種擴散方式，對材料本身或者用這個(gè)材料做成的產(chǎn)品，耐腐蝕性能和鎳的附著(zhù)性比較好。我們可以根據不同鋼殼的加工要求，比如沖壓變薄的拉伸比，對鋼板的材質(zhì)做一些改進(jìn)。還有表面，亮一點(diǎn)的表面或者粗糙一點(diǎn)，做一些調制，具體的使用案例，在右邊綠色的框框里面，堿性，鎳氫，鎳鉻。
這是簡(jiǎn)單的一個(gè)生產(chǎn)工藝的介紹，我們在電鍍這個(gè)環(huán)節，除了高純度的電鍍工藝之外，還有一個(gè)退火的工藝，會(huì )形成我們的鎳鐵合金的狀態(tài)。這個(gè)鎳鐵合金層，這是一個(gè)圖表，
我們先看右邊是沒(méi)有擴散的材料，藍色線(xiàn)條是代表鎳，紅色線(xiàn)條是代表鐵，他們在過(guò)渡過(guò)程中，比如我在穿過(guò)鎳之后，馬上它那個(gè)曲線(xiàn)下滑是很厲害的，馬上就沒(méi)有了，就變成鐵了，等于平滑性是很快的。最左邊這個(gè)是有一個(gè)比較寬的擴散層，這里會(huì )影響到我們整個(gè)材料的耐腐蝕性能。下面這個(gè)圖表是指對比了三種方式，一個(gè)是沒(méi)有擴散的，還有一個(gè)輕微擴散的，還有我們耐腐蝕的材料。
預鍍鎳與后電鍍鋼殼的比較，預鍍鎳殼體內面鍍層更均勻，因通過(guò)擴散處理，擁有卓越的電鍍粘合性，加工沖壓性能良好。后電鍍殼體，特別是內面底部周?chē)?，出現幾乎無(wú)電鍍的狀況。這就是我剛才解釋的殼體外部和內部鍍層均勻性的問(wèn)題。
我們看一看紅色線(xiàn)條和其他顏色的線(xiàn)條，紅色線(xiàn)條是我們的預電鍍材料，沖壓之后能保證鍍層在一個(gè)平穩的狀態(tài)。但是如果用后電鍍的方式，大家可以看到左邊跟右邊的上端的部分比較容易附著(zhù)到鎳，那個(gè)鍍層是比較厚。在殼的下端和底部，鍍層的厚度是很薄的。到了殼體外側，我們紅線(xiàn)處于很平穩的水平，但是用后電鍍的工藝，有些地方很厚，有些地方很薄，這對鎳的原材料是浪費的。
這個(gè)PPT是介紹我們在進(jìn)行二次加工滾槽的時(shí)候發(fā)生的一些問(wèn)題，預電鍍鋼殼，這個(gè)位置大家可以看到色差，最表面是鎳，這部分開(kāi)裂的情況不太明顯。后電鍍鋼殼則有出現一些裂紋，這個(gè)是一個(gè)致命的風(fēng)險。大家都知道日本的索尼公司是鋰電池的鼻祖，2006年當時(shí)出現過(guò)一次鋰電池筆記本爆炸。以前他們也是用后電鍍的工藝生產(chǎn)電池，后來(lái)經(jīng)過(guò)這次爆炸事故之后，他們發(fā)現主要是金屬粉末的掉落殘留，導致的安全隱患，所以把鋼殼的后電鍍工藝改成預電鍍的工藝。
目前預電鍍鋼殼，堿性一次性電池使用也比較廣泛，對氣體產(chǎn)生量和導致漏液的情況控制比較好，所以他們基本能夠保證十年以上的使用期。另一方面，鋰離子二次電池部分，可以減少鐵離子的溶出，提高電池的安全性。此外，我們在后電鍍工藝中，很多電鍍廠(chǎng)商為了增加鋼殼外觀(guān)色澤、亮度，會(huì )加入硫這個(gè)因素，硫其實(shí)對電池來(lái)說(shuō)是一些不好的成分。我們做了一個(gè)測試，如果含硫的鍍鎳板，會(huì )檢測出一毫安的溶解電流，在初充電前溶解的風(fēng)險大，也就是有發(fā)生微短路的風(fēng)險。
還有一個(gè)問(wèn)題，我們殼體的殼口部分，這個(gè)是毛刺，左邊部分是比較大的，這個(gè)毛刺我們在滾槽封口的時(shí)候，很容易脫落，是一個(gè)風(fēng)險。右邊我們毛刺比較少，脫落的幾率也相對少一些。
舉個(gè)例子，日韓電池企業(yè)為什么能夠做到高容量，比如日本企業(yè)18650能做到3700mA,他們采用的殼體材料方面也有一定的差異。另外，國外的電池企業(yè)據我了解，基本沒(méi)有做SST的測試，也沒(méi)有反映質(zhì)量問(wèn)題。
目前除了這款材料我們東時(shí)還能做什么呢？我們持續針對一些殼體材料進(jìn)行研發(fā)和技術(shù)方面的提升，比如材料的耐腐蝕性能的優(yōu)化等。還有提升電池容量、增加強度的一些材料，我們都愿意跟客戶(hù)一起去開(kāi)發(fā)，甚至跟結構件的廠(chǎng)商做一些設備和工藝方面的改進(jìn)。我們目前也給很多國內的電池結構件的廠(chǎng)商提供整套的解決方案，從材料到設備到清洗各方面都有。我們還做一件事情，比如我們現在很多圓柱型的殼體有防爆線(xiàn)，防爆線(xiàn)怎么設計，我們可以來(lái)做電腦模擬，通過(guò)對刻槽的模擬解析，提供最合適的安全閥建議。。
我們很歡迎在座的專(zhuān)家和朋友能夠跟我們一起來(lái)做一些有關(guān)電池性能提升方面的技術(shù)交流。謝謝大家！最后再次感謝一下主辦方給我們這個(gè)機會(huì )可以跟大家交流分享。謝謝大家！
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