一种两步电镀制备镀镍铝极耳的方法

专利名称：一种两步电镀制备镀镍铝极耳的方法
技术领域：
本发明属于电池制造的技术领域，涉及一种锂电池和锂离子电池的极耳，特别是 聚合物锂离子电池、软包装锂离子电池和硬壳锂离子电池的极耳的制备方法。
背景技术：
铝及铝合金具有密度小、延展性和韧性好、易于加工等优良性能，广泛作为锂电池 和锂离子电池的极耳，特别是聚合物锂离子电池、软包装锂离子电池和硬壳锂离子电池的 极耳。然而，铝及铝合金本身易受腐蚀、不耐磨、接触电阻大、焊接困难。而镍金属表面能够 迅速生成极薄的钝化膜，较铝极耳有更好的抵抗腐蚀能力。因此，多采用铆接、超声波点焊 或激光焊等方式，在电池使用的铝极耳上连接镍极耳(即转镍)，再将镍极耳的另一头焊接 在IC电路板上。这样，正极极片到IC电路板之间存在”铝-铝”、”铝-镍”、”镍-铜“几个 连接点(或焊点)。由于这种连接属于点连接，连接点(或焊点)面积小，存在连接(或焊 接)不牢、虚连接(或虚焊)、连接点(或焊点)接触电阻大、连接点(或焊点)存放时易被 氧化等问题，制备的电池存在批次性能不稳定等问题。电池放电时，特别是大电流放电时， 连接点(或焊点)焊接点可能因电阻过大而产生过多的热量等问题，使电池对外做功能力 明显减弱，也造成电池使用的安全性问题。在充电时，可能因连接点(或焊点)脱焊和焊接 电阻过大而造成充电困难及充电引起的发热、燃烧等安全隐患。此外，转镍过程增加了电池 制备的步骤，从而增加了电池的成本。为了克服以上不足，本发明提供了一种通过制备大片镀镍铝片获得镀镍铝极耳的 方法。这种镀镍铝极耳可以广泛作为锂电池和锂离子电池的极耳，特别是作为聚合物锂离 子电池、软包装锂离子电池和硬壳锂离子电池的极耳。当本发明的镀镍铝极耳作为锂电池 和锂离子电池的极耳时，正极极片到IC电路板之间只有”铝-铝”、”镍-铜“连接点，而将 原来“铝-镍”间点连接改为“铝-镀镍合金”的面连接或体连接，明显减小了接触电阻，改 善了连接区域的耐用性能，提高了电池批次性能的一致性。改善了电池的充放电性能，特别 是大电流充放电性能。实用新型专利ZL2008202125092涉及一种锂电池铝极耳，包括带状铝条，在铝条 的一端有化学镀镍层。不过，该专利并没有涉及镀镍铝极耳的具体制备方法和完整的结构 形式。虽然已有不少论文和专利涉及铝上镀镍的方法，如专利ZL 018091091涉及一种在含 硅的铝线、片、棒上镀镍的方法，专利ZL981149332涉及一种在钢基材上电镀低应力镍的方 法，专利CN101245480涉及一种在碳、铁、铜表面电镀镍的方法。不过，这些专利都没有涉及 一种适合作为电池铝极耳的镀镍的方法。由于用于锂(离子)电池的镀镍铝极耳对镀镍层 的要求与普通的镀镍铝片的对镀层的要求不同，其中，要重点考虑镀镍铝极耳中镀镍层与 铝片之间接触电阻、耐弯曲性能。散热性能、耐电解液腐蚀性能等因素，对于镀镍铝片的光 亮度并不关心。

发明内容
本发明先制备大片镀镍铝片，再将大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳。制备大片镀 镍铝片由以下两步电镀步骤组成两步电镀的第一步镀镍的溶液配方，以IOOOml计=NiSO4 · 6H20 240g 300g， NiCl2 ·6Η20 2g 20g，H3BO3 35g 55g,MgSO4 ·7Η20 30g 50g，表面活性剂 0. Olg 13. 5g。镀液温度50V 70°C，镀液pH 3. 1 5. 5。所述的表面活性剂是指浓度在0. lg/L 13. 5g/L范围的十二烷基硫酸钠、十二烷 基苯磺酸钠或烷基酚聚氧乙烯醚，或者是浓度在0. 01g/L 2. Og/L范围的硬脂酸、甜菜碱 或聚山梨酯。两步电镀的第二步镀镍的溶液配方，以IOOOml计NiSO4 · 6H20 200g 400g， NiCl2 · 6H20 20g IOOg, H3BO3 20g 50g,十二烷基硫酸钠0. Olg 13. 5g，初级光亮剂 0. Ig 5g，次级光亮剂0. 05g 2g。镀液温度45°C 75°C，pH 3. 2 5. 2。所述的初级光亮剂是糖精、苯亚磺酸钠、对甲苯磺酰胺或不饱和脂肪酸；所述的次 级光亮剂是丁炔二醇、丙炔醇或香豆素，或者是丁炔二醇与环氧乙烷的反应产物，或者是丁 炔二醇与环氧氯丙烷的反应产物。上述两步电镀的电流波形是不对称方波、不对称正弦波、不对称余弦波、不对称三 角波或者脉冲波，或者是上述两种电流波形组合成的一种电流波形；电流频率为0. IHz 10000Hz,占空比为1/100 10000/100，电流密度为0. ΟΙΑ/dm2 2. 5A/dm2，电镀时间为0. 1 秒 35分钟。将制备的大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳时，大片镀镍铝片的面积是镀镍铝极耳 的3倍至10000倍，且镀镍铝极耳的宽度为1毫米至200毫米之间的任意宽度。这里指定 镀镍铝极耳的尺寸满足以下关系长度>宽度>厚度。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明进行进一步说明。实施例仅是对本发明的进一步补充和 说明，而不是对本发明专利的限制。实施例1本实施例先制备大片镀镍铝片，再将大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳。制备大片 镀镍铝片由以下两步电镀步骤组成第一步镀镍溶液以1000ml 计的配方如下=NiSO4 ·6Η20 240g,NiCl2 ·6Η20 2g，H3BO3 35g，MgSO4 · 7H20 30g，十二烷基硫酸钠0. lg，镀液温度50°C，镀液pH 3. 1。第一步电镀的电流波形为不对称方波，电流频率为0. IHz,占空比为1/100，电流 密度为0. ΟΙΑ/dm2，电镀时间为0. 1秒。第二步镀镍的溶液以1000ml 计的配方如下=NiSO4 · 6H20 200g, NiCl2 · 6H2020g, H3BO3 20g,十二烷基硫酸钠0. Olg,苯亚磺酸钠0. Ig,丙炔醇0. 05g。镀液温度45°C，pH 3.2。第二步镀镍电流波形可以为不对称方波，电流频率为0. IHz,占空比为1/100，电 流密度为0. ΟΙΑ/dm2，电镀时间为0. 1秒。
将制备的大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳时，大片镀镍铝片的面积是镀镍铝极耳 的3倍，且镀镍铝极耳的宽度为1毫米。实施例2本实施例先制备大片镀镍铝片，再将大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳。制备大片 镀镍铝片由以下两步电镀步骤组成第一步镀镍溶液以IOOOml 计的配方如下=NiSO4 · 6H20 240g, NiCl2 · 6H202g, H3BO3 35g，MgSO4 · 7H20 30g，十二烷基苯磺酸钠13. 5g，镀液温度50°C，镀液pH 3. 1第一步镀镍的电流波形为不对称正弦波，电流频率为0. IHz,占空比为1/100，电 流密度为0. ΟΙΑ/dm2，电镀时间为0. 1秒。第二步镀镍溶液以IOOOml 计的配方如下=NiSO4 · 6H20 400g, NiCl2 · 6H2010g，， H3BO3 50g，十二烷基硫酸钠13. 5g，对甲苯磺酰胺5g，香豆素0. 2g。镀液温度75 °C，镀液pH5. 2。第二步镀镍电流波形为不对称三角波，电流频率为10000Hz，占空比为 10000/100,电流密度为2. 5A/dm2，电镀时间为35分钟。将制备的大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳时，大片镀镍铝片的面积是镀镍铝极耳 的3000倍，且镀镍铝极耳的宽度为10毫米。实施例3本实施例先制备大片镀镍铝片，再将大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳。制备大片 镀镍铝片由以下两步电镀步骤组成第一步镀镍溶液以1000ml 计的配方如下=NiSO4 · 6H20 300g, NiCl2 · 6H20 20g， H3BO3 55g，MgSO4 · 7H20 50g，烷基酚聚氧乙烯醚 3g。镀液温度70 V，镀液pH5. 5第一步镀镍的电流波形为不对称三角波，电流频率为10000Hz，占空比为 10000/100,电流密度为2. 5A/dm2，电镀时间为35分钟。第二步镀镍的溶液以1000ml 计的配方如下=NiSO4 · 6H20 400g, NiCl2 · 6H20100g, H3BO3 50g,十二烷基硫酸钠3g，糖精5g，香豆素2g。镀液温度75°C，pH 5.2。第二步镀镍的电流波形为脉冲波，电流频率为10000Hz，占空比为10000/100，电 流密度为2. 5A/dm2，电镀时间为35分钟。将制备的大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳时，大片镀镍铝片的面积是镀镍铝极耳 的300倍，且镀镍铝极耳的宽度为100毫米。实施例4本实施例先制备大片镀镍铝片，再将大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳。制备大片 镀镍铝片由以下两步电镀步骤组成第一步镀镍溶液以1000ml 计的配方如下=NiSO4 ·6Η20 300g,NiCl2 ·6Η2020δ,H3BO3 55g，MgSO4 · 7H20 50g，硬脂酸 0. Olgo电镀时镀液温度70°C，镀液pH 5. 5。第一步镀镍的电流波形为不对称方波，电流频率为10000Hz，占空比为 10000/100,电流密度为2. 5A/dm2，电镀时间为35分钟。
第二步镀镍溶液以IOOOml 计的配方如下=NiSO4 · 6H20 200g, NiCl2 · 6H20 15g， H3BO3 20g,十二烷基硫酸钠0. Olg,苯亚磺酸钠0. Ig, 丁炔二醇0. 05g。镀液温度45°C，pH 3.2。第二步镀镍的电流波形为不对称脉冲波，电流频率为0. IHz,占空比为1/100，电 流密度为0. ΟΙΑ/dm2，电镀时间为0. 1秒。将制备的大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳时，大片镀镍铝片的面积是镀镍铝极耳 的10000倍，且镀镍铝极耳的宽度为1毫米。实施例5本实施例先制备大片镀镍铝片，再将大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳。制备大片 镀镍铝片由以下两步电镀步骤组成第一步镀镍溶液以IOOOml 计的配方如下=NiSO4 ·6Η20 270g,NiCl2 ·6Η2012δ,H3BO3 45g，MgSO4 · 7H20 40g，十二烷基苯磺酸钠 0. 5g。镀液温度60 V，镀液pH 4. 6。第一步镀镍的电流波形为不对称方波与脉冲波组合成一种电流波形，电流频率为 IOOOHz,占空比为50/100，电流密度为1. 5A/dm2，电镀时间为15分钟。第二步镀镍溶液以IOOOml 计的配方如下=NiSO4 · 6H20 300g, NiCl2 · 6H20 60g， H3BO3 50g，十二烷基硫酸钠2. 8g，对甲苯磺酰胺4. 5g，丙炔醇1. 5g。镀液温度70°C，pH 5· 1。第二步镀镍的电流波形为不对称方波，电流频率为5000Hz，占空比为10000/100， 电流密度为1. lA/dm2，电镀时间为5分钟。将制备的大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳时，大片镀镍铝片的面积是镀镍铝极耳 的10倍，且镀镍铝极耳的宽度为10毫米。实施例6本实施例先制备大片镀镍铝片，再将大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳。制备大片 镀镍铝片由以下两步电镀步骤组成第一步镀镍溶液以IOOOml 计的配方如下=NiSO4 · 6H20 240g, NiCl2 · 6H202g, H3BO3 35g，MgSO4 · 7H20 30g，甜菜碱 2. Ogo 镀液温度50 V，镀液pH 3. 1。第一步电镀的电流波形为脉冲波，电流频率为10000Hz，占空比为10/100，电流密 度为0. lA/dm2，电镀时间为100秒。第二步镀镍溶液以1000ml 计的配方如 =NiSO4 · 6H20 200g, NiCl2 · 6H20 20g， H3BO3 20g,十二烷基硫酸钠0. Olg,苯亚磺酸钠0. Ig, 丁炔二醇2g。镀液温度75°C，pH 5.2。第二步镀镍的电流波形为不对称三角波，电流频率为10000Hz，占空比为1/100， 电流密度为2. lA/dm2，电镀时间为30秒。将制备的大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳时，大片镀镍铝片的面积是镀镍铝极耳 的10000倍，且镀镍铝极耳的宽度为1毫米。实施例7本实施例先制备大片镀镍铝片，再将大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳。制备大片镀镍铝片由以下两步电镀步骤组成第一步镀镍溶液以IOOOml 计的配方如下=NiSO4 ·6Η20 240g,NiCl2 ·6Η20 2g，H3BO3 35g，MgSO4 · 7H20 30g，聚山梨酯 0. Olgo电镀时镀液温度50°C，镀液pH 5. 5。第一步镀镍的电流波形为不对称正弦波，电流频率为500Hz，占空比为1/100，电 流密度为0. ΟΙΑ/dm2，电镀时间为20分钟。第二步镀镍溶液以IOOOml 计的配方如下=NiSO4 ·6Η20 400g,NiCl2 ·6Η2020δ,H3BO3 20g，十二烷基硫酸钠0. 5g，苯亚磺酸钠lg，香豆素2g。电镀镀液温度75 °C，pH 5. 2。第二步镀镍的电流波形为不对称正弦波，电流频率为50Hz，占空比为1/100，电流 密度为0. ΟΙΑ/dm2，电镀时间为1分钟。将制备的大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳时，大片镀镍铝片的面积是镀镍铝极耳 的1000倍，且镀镍铝极耳的宽度为200毫米。
权利要求
一种两步电镀制备镀镍铝极耳的方法，其特征在于先制备大片镀镍铝片，再将大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳，制备大片镀镍铝片由以下两步电镀步骤组成第一步镀镍的溶液配方，以1000ml溶液计NiSO4·6H2O 240g～300g，NiCl2·6H2O 2g～20g，H3BO3 35g～55g，MgSO4·7H2O 30g～50g，表面活性剂0.01g～13.5g，镀液温度50℃～70℃，镀液pH 3.1～5.5；第二步镀镍的溶液配方，以1000ml溶液计NiSO4·6H2O 200g～400g，NiCl2·6H2O 20g～100g，H3BO3 20g～50g，十二烷基硫酸钠0.01g～13.5g，初级光亮剂0.1g～5g，次级光亮剂0.05g～2g，镀液温度45℃～75℃，pH3.2～5.2。两步电镀的电流波形是不对称方波、不对称正弦波、不对称余弦波、不对称三角波或者脉冲波之一，或者是上述两种波形的组合成的一种电流波形；电流频率为0.1Hz～10000Hz，占空比为1/100～10000/100，电流密度为0.01A/dm2～2.5A/dm2，电镀时间为0.1秒～35分钟；
2.根据权利要求1所述的一种两步电镀制备镀镍铝极耳的方法，其特征在于所述的所 述的表面活性剂是浓度在0. lg/L 13. 5g/L范围的十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或 烷基酚聚氧乙烯醚，或者是浓度在0. 01g/L 2. Og/L范围的硬脂酸、甜菜碱、脂肪酸甘油酯 或聚山梨酯；
3.根据权利要求1所述的一种两步电镀制备镀镍铝极耳的方法，其特征在于所述的初 级光亮剂是糖精、苯亚磺酸钠、对甲苯磺酰胺或不饱和脂肪酸衍生物之一；这里的次级光亮 剂是丁炔二醇、丙炔醇或香豆素一，或者是丁炔二醇与环氧乙烷反应产物，或者是丁炔二醇 与环氧氯丙烷的反应产物；
4.根据权利要求1所述的一种两步电镀制备镀镍铝极耳的方法，其特征在于所述的 将制备的大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳时，大片镀镍铝片的面积是镀镍铝极耳的3倍至 10000倍，且镀镍铝极耳的宽度为1毫米至200毫米之间的任意宽度；这里指定镀镍铝极耳 的尺寸满足以下关系长度>宽度>厚度。
5.根据权利要求1所述的一种两步电镀制备镀镍铝极耳的方法，其特征在于制备大片 镀镍铝片的电镀时间是0. 1秒至35分钟之内的任一时间。
6.根据权利要求1所述的一种两步电镀制备镀镍铝极耳的方法，其特征在于两步电镀 的电流波形为不对称方波、不对称正弦波、不对称余弦波、不对称三角波或者脉冲波，或者 是上述两种电流波形的组合成的一种电流波形。
全文摘要
本发明涉及一种两步电镀制备镀镍铝极耳的方法，其特征在于先制备大片镀镍铝片，再将大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳。两步电镀的电流波形为不对称方波、不对称正弦波、不对称余弦波、不对称三角波或者脉冲波之一，或者是上述两种电流波形组合成的一种电流波形。将制备的大片镀镍铝片裁剪为镀镍铝极耳时，大片镀镍铝片的面积是镀镍铝极耳的3倍至10000倍，且镀镍铝极耳的宽度是1毫米至200毫米之间的任意宽度之一。采用镀镍铝极耳作为电池正极集流体，可以使制备的电池减少制备工序，具有安全可靠等显著优点。
文档编号H01M10/24GK101899695SQ20101024171
公开日2010年12月1日 申请日期2010年7月30日 优先权日2010年7月30日
发明者曾宝珊, 杜洪彦, 林燕燕, 童庆松, 郑华杰, 陈梅蓉, 黄行康 申请人:福建师范大学