東時創展韓壽南：預鍍鎳材料鋼殼對電池一致性、安全性的重要作用
廣州東時創展能源材料有限公司總經理韓壽南作主題演講
11月17日，“2017’第二屆動力電池應用國際峰會暨第三屆中國電池行業智能制造研討會”在北京精彩召開。本屆峰會由中國化學與物理電源行業協會和電池中國網共同主辦，天津力神電池股份有限公司聯合主辦；中國化學與物理電源行業協會動力電池應用分會承辦，無錫先導智能裝備股份有限公司聯合承辦。參加此次峰會人數超600人。
在動力電池技術創新分論壇上，廣州東時創展能源材料有限公司總經理韓壽南作主題演講，就鋰電池預鍍鎳鋼殼材料的發展進行了詳盡的介紹。
以下為韓壽南演講內容：
我們公司自1994年開始關注電池行業殼體用材，1999年協同日本的新日鐵住金株式會社細分研發出堿性、二次、扣式電池鋼殼專用材料，近二十年來，我們致力于圓柱電池殼體材料的研發和品質提升。近兩年針對鋁殼、防爆片、反轉片等方型鋰電池相關材料開發，在提高鋰電池一致性、容量提升、延長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？它是電池能量來源的一個載體，所有的正負極材料，電解液都是儲存在這個殼體基礎上的，如果殼體保存不好，有很大風險，正常的能量就無法發揮出來。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。從這幾個方面探討我們如何選擇一個好的鋼殼，首先是基材，這是我們這二十年來為什么能夠生存下來的原因，因為新日鐵住金生產的基材雜質成分相對比較少，而且長期控制得比較穩定。對電池來說，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需要做二次加工，比如鋰電池的滾槽環節，也有一部分的影響。如何保證鋼殼強度的同時，保證一定的加工性能，這是我們材料的優勢。其次，沖壓鋼殼的尺寸精度、一致性高，有利于電池高速自動生產線的裝配。第三，電鍍環節，鍍層的均勻性會影響電池的品質和安全性能。后面我會再介紹。最后就是物流和保存環節。
剛才介紹的是我們原來的一些舊的技術基礎，今天我們要講的新技術，新日鐵住金的預鍍鎳材料。原來的生產模式用冷軋鋼板（簡單一點就是鐵），沖制成鋼殼之后再去做電鍍。這款材料是我們在平板的時候已經做好了電鍍處理，跟原來傳統電鍍方式有些不同的地方，是它有一個擴散層，我們也叫合金層（鎳鐵合金）。我給大家舉一個形象的例子，比如說原來鍍層的原理是這樣的方式，我們手掌碰手掌，只是附著在上面的方式，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材料做成的產品，耐腐蝕性能和鎳的附著性比較好。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，對鋼板的材質做一些改進。還有表面，亮一點的表面或者粗糙一點，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。
這是簡單的一個生產工藝的介紹，我們在電鍍這個環節，除了高純度的電鍍工藝之外，還有一個退火的工藝，會形成我們的鎳鐵合金的狀態。這個鎳鐵合金層，這是一個圖表，
我們先看右邊是沒有擴散的材料，藍色線條是代表鎳，紅色線條是代表鐵，他們在過渡過程中，比如我在穿過鎳之后，馬上它那個曲線下滑是很厲害的，馬上就沒有了，就變成鐵了，等于平滑性是很快的。最左邊這個是有一個比較寬的擴散層，這里會影響到我們整個材料的耐腐蝕性能。下面這個圖表是指對比了三種方式，一個是沒有擴散的，還有一個輕微擴散的，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，特別是內面底部周圍，出現幾乎無電鍍的狀況。這就是我剛才解釋的殼體外部和內部鍍層均勻性的問題。
我們看一看紅色線條和其他顏色的線條，紅色線條是我們的預電鍍材料，沖壓之后能保證鍍層在一個平穩的狀態。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到鎳，那個鍍層是比較厚。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PPT是介紹我們在進行二次加工滾槽的時候發生的一些問題，預電鍍鋼殼，這個位置大家可以看到色差，最表面是鎳，這部分開裂的情況不太明顯。后電鍍鋼殼則有出現一些裂紋，這個是一個致命的風險。大家都知道日本的索尼公司是鋰電池的鼻祖，2006年當時出現過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電池，后來經過這次爆炸事故之后，他們發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，很多電鍍廠商為了增加鋼殼外觀色澤、亮度，會加入硫這個因素，硫其實對電池來說是一些不好的成分。我們做了一個測試，如果含硫的鍍鎳板，會檢測出一毫安的溶解電流，在初充電前溶解的風險大，也就是有發生微短路的風險。
還有一個問題，我們殼體的殼口部分，這個是毛刺，左邊部分是比較大的，這個毛刺我們在滾槽封口的時候，很容易脫落，是一個風險。右邊我們毛刺比較少，脫落的幾率也相對少一些。
舉個例子，日韓電池企業為什么能夠做到高容量，比如日本企業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，國外的電池企業據我了解，基本沒有做SST的測試，也沒有反映質量問題。
目前除了這款材料我們東時還能做什么呢？我們持續針對一些殼體材料進行研發和技術方面的提升，比如材料的耐腐蝕性能的優化等。還有提升電池容量、增加強度的一些材料，我們都愿意跟客戶一起去開發，甚至跟結構件的廠商做一些設備和工藝方面的改進。我們目前也給很多國內的電池結構件的廠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，防爆線怎么設計，我們可以來做電腦模擬，通過對刻槽的模擬解析，提供最合適的安全閥建議。。
我們很歡迎在座的專家和朋友能夠跟我們一起來做一些有關電池性能提升方面的技術交流。謝謝大家！最后再次感謝一下主辦方給我們這個機會可以跟大家交流分享。謝謝大家！
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