鎳-鈷-鎳-鎳-鈷多層膜的制備及耐腐蝕性研究.pdf

1、湘潭大學材料與器件課題組研發(fā)的覆鎳深沖鋼帶是在低碳鋼帶上連續(xù)電鍍2-3μm鎳薄膜,通過控制不同鍍層的晶粒尺寸,簡化并去除了同類進口產品的精整和熱處理工序,降低了產品的制造成本。用這種方法制備出的預鍍鎳鋼帶具有較好的延伸率和耐腐蝕性能,基本上能滿足高性能無汞堿性電池外殼的性能要求。隨著人們對堿性電池存儲性能和耐腐蝕性能的要求不斷提高,是否有更好的鍍層材料滿足以上的要求是長期以來制約堿性電池殼體材料發(fā)展的一個瓶頸。
　　近年來隨著電動

2、汽車的迅猛發(fā)展,電池的安全性和使用壽命等問題已經成為制約電動汽車發(fā)展的技術難題。目前鋰離子動力電池主要是以圓柱形鋰離子電池為主導,其殼體的制備工藝主要有滾鍍、預鍍以及先預鍍后滾鍍。其中的滾鍍和預鍍都不能滿足動力鋰離子電池對殼體性能的要求。先預鍍后滾鍍的鋼殼制造工藝復雜、成本高。因此,如何設計并優(yōu)化鍍覆在電池鋼帶上的鍍層,提高電池的存儲性能和耐腐蝕性能,是圓柱形鋰離子動力電池和上述堿性電池殼體制備過程中有待于解決的一個問題。
　　基

3、于以上原因,本文設計出一種鎳-鈷/鎳/鎳-鈷多層膜(鍍層)材料及其制備工藝,旨在解決圓柱形鋰離子動力電池和上述堿性電池的存儲性能和耐腐蝕性能要求。首先采用直流和脈沖相結合的電沉積工藝在低碳鋼帶上制備出鎳-鈷/鎳/鎳-鈷多層膜,然后從織構、表面形貌、截面形貌等方面對鎳-鈷/鎳/鎳-鈷多層膜的微觀結構進行了研究,并從鹽霧試驗、腐蝕電化學等方面對鎳-鈷/鎳/鎳-鈷多層膜的耐腐蝕性能進行了詳細的研究。具體的工作和結果概括為以下幾個方面:

4、　　第一,采用直流和脈沖相結合的方式成功制備了鎳-鈷/鎳/鎳-鈷多層膜。將自制的控制晶粒尺寸的半光添加劑添加到瓦特鍍液體系中,采用脈沖電鍍的方式制備出作為多層膜底層的鎳-鈷合金薄膜;中間層的微米晶鎳鍍層通過直流電鍍的方式制備而成;將自制的控制晶粒尺寸的全光添加劑添加到瓦特鍍液體系中,采用脈沖電鍍的方式制備出作為多層膜表層的鎳-鈷合金薄膜。
　　第二,通過SEM、XRD和AFM等手段研究了作為多層膜的每一層的織構和形貌。能譜顯示作為

5、多層膜表層的全光亮鎳-鈷合金鍍層和作為底層的半光亮鎳-鈷合金鍍層的鈷含量均為5％左右。XRD結果顯示,鎳-鈷形成了以鈷為溶質、鎳為溶劑的固溶體,晶格結構為面心立方結構。SEM結果顯示表層的全光鎳-鈷合金鍍層晶粒細小、鍍層致密。多層膜截面形貌顯示表層的鎳-鈷合金鍍層有效地填充了微米晶鎳鍍層的孔洞和針孔。多層膜表面AFM結果顯示,多層膜表面更加致密,晶粒更加細小。
　　第三,通過鹽霧試驗、塔菲爾外推法、交流阻抗等手段對在電池專用鋼帶上

6、沉積的不同鍍層進行腐蝕實驗表征。塔菲爾曲線結果顯示,鎳-鈷/鎳/鎳-鈷多層膜的表面鈍化效果明顯優(yōu)于同等厚度的單層和雙層的含鈷鍍層。交流阻抗結果顯示,鎳-鈷/鎳/鎳-鈷多層膜在有氯離子存在的酸性腐蝕液中的電荷傳質電阻明顯大于覆鎳深沖鋼帶和兩層。鹽霧試驗結果顯示,和其他比較樣品相比鎳-鈷/鎳/鎳-鈷多層膜8小時鹽霧后,表面紅色銹點最少。
　　總之,鎳-鈷/鎳/鎳-鈷多層膜各層的晶粒尺寸及厚度均有限定設計,在融合各單層膜的優(yōu)點的同時又相