一种开阀值稳定的新能源电池防爆片的制备方法与流程

本发明涉及圆柱动力电池安全及表面处理，更具体的涉及一种开阀值稳定的新能源电池防爆片的制备方法。

背景技术：

1、动力电池防爆片是电池顶盖上的关键安全泄压部件，当电池内部因热失控导致压力异常升高时，能够在刻痕处实现定向爆破以释放压力，防止电池爆炸。

2、spcc冷轧钢是一种常见的防爆片基材，但其耐蚀性较差，尤其是在含氟离子的电解液环境中，极易发生腐蚀产生安全隐患，因此需要做表面防护处理。

3、部分现有技术虽提出可采用真空镀、电镀或喷涂等工艺进行处理，但实际应用中仍存在诸多缺陷：例如传统电镀镍受限于电场分布特性，在微细刻痕根部存在严重的电力线屏蔽，导致该处镀层偏薄甚至完全漏镀，不仅耐蚀性不足，且因刻痕处厚度分布不均造成批开阀值波动、一致性差，难以满足车规级防爆片对过程能力指数cpk＞1.67的严苛要求。

4、因此，亟需一种专门针对spcc钢质基材开发的、工序简洁且能保证刻痕均匀覆盖的防爆片处理新工艺，在实现高耐蚀的同时，严格保证开阀精度与批次一致性，为电池安全提供保障。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种开阀值稳定的新能源电池防爆片的制备方法。本发明的目的在于解决spcc钢质防爆片因缺乏针对性表面处理导致的耐腐蚀能力差及开阀值不稳定的问题；通过工艺创新与镀层参数控制，在保证开阀值精度的前提下，实现长效防腐与车规级量产的一致性。

2、本发明目的之一，提供一种开阀值稳定的新能源电池防爆片，包括：spcc冷轧钢制成的设有定向泄压爆破刻痕的防爆片基体，以及通过化学镀和钝化工艺在防爆片基体表面制备的防护层，所述防护层包括镍磷合金镀层及其表面的钝化层，所述镍磷合金镀层的厚度为3μm~6μm，且在爆破刻痕区域的镀层厚度与非刻痕区域的镀层厚度的相对偏差不大于10%。

3、优选的，所述防爆片基体的厚度为0.3mm~0.8mm，所述爆破刻痕为环形，刻痕深度为防爆片基体厚度的50%~80%。

4、进一步优选的，防爆片基体厚度为0.5 mm，刻痕深度为基体厚度的70%。

5、优选的，所述镍磷合金镀层磷元素的质量百分比为9%~13%，呈非晶态结构。

6、优选的，同一生产批次的所述防爆片，开阀值极差不大于0.30mpa，过程能力指数cpk＞1.67，保证了防爆片在长期服役环境下的开阀一致性。

7、本发明目的之二，提供一种防爆片的制备方法，包括以下步骤：

8、s1、前处理：对spcc钢质防爆片基体依次进行除油、活化处理，获得洁净且具催化活性的表面，并在30s内转移至处于工作状态的镀液中；

9、s2、化学镀：将处理后的基体浸入化学镀液，控制施镀温度为85℃~90℃，ph值为4.5~5.0，时间为20~40min，通过自催化反应在基体（包括刻痕根部）沉积形成磷含量为9%~13%、厚度为3μm~6μm的均匀镍磷合金镀层，清洗干净；

10、s3、后处理：采用钝化液对镀层表面进行钝化处理，并清洗干净；

11、s4、热处理：将后处理的防爆片在200℃~250℃下进行1~2h的热处理，消除镀层残余应力，降低氢脆，得到成品防爆片。

12、经200℃~250℃热处理后，所述镍磷合金防护层与spcc基体间的结合力达到gb/t9286划格法0级，中性盐雾试验时间24h基体无红锈。

13、优选的，步骤s1中，所述除油包括有机溶剂除油、化学除油、超声除油、电解除油中的一种或多种。

14、优选的，步骤s1中，所述活化为在体积分数10%~50%的稀盐酸或稀硫酸中常温浸泡处理，处理时间为0.5~3min。

15、优选的，步骤s2中，所述镀液包含主盐硫酸镍、还原剂次磷酸钠、络合剂、ph缓冲剂、去应力剂和稳定剂。

16、优选的，所述化学镀液包含20g/l~30g/l硫酸镍、25g/l~35g/l次磷酸钠、15g/l~20g/l络合剂、10g/l~20g/l ph缓冲剂、5g/l~10g/l去应力剂、1mg/l~20mg/l稳定剂。

17、优选的，所述络合剂为乳酸、苹果酸、柠檬酸、丁二酸中的一种或多种；

18、所述缓冲剂为醋酸、醋酸钠、氨水中的一种或多种；

19、所述去应力剂为糖精钠、双苯磺酰亚胺、烯丙基磺酸钠中的一种或多种；

20、所述稳定剂为碘酸钾、碘化钾、硫脲中的一种或多种。

21、优选的，步骤s3中，所述钝化为无铬钝化。无铬钝化剂由10～20 g/l氢氧化钠、30～50 g/l 钼酸盐、0.5～1.0 g/l 氟硅酸盐和10～20 g/l ph缓冲剂组成。所述ph缓冲剂可选自醋酸钠。钝化工艺为：温度40～60 ℃，时间3～10 min。

22、本发明利用化学镀仿形特性，保证了刻痕区域的均匀覆盖，使批量生产时开阀值的过程能力指数cpk提高到1.67以上；并结合高磷非晶态镀层的高耐蚀特性，使防爆片的耐盐雾时间达到24h，在保证开阀精度的同时实现了高耐蚀目标，显著提升了动力电池的本质安全水平与车规级一致性。

23、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种开阀值稳定的新能源电池用spcc钢基材防爆片的制备工艺。区别于现有宽泛的表面处理手段，本发明利用化学镀的自催化仿形特性，克服了传统电镀在微细刻痕处的电场屏蔽缺陷，从结构上保障了防爆片的均匀防护；同时通过选择去应力剂、调配镍盐和还原剂比例等方法，获得低应力、高磷含量的非晶态镀层，并结合钝化及热处理工艺，使防爆片耐盐雾时间大于24h无红锈和开阀值的稳定。

1.一种开阀值稳定的新能源电池防爆片，其特征在于，包括：spcc冷轧钢防爆片基体，所述防爆片基体上设有用于定向泄压的爆破刻痕，所述防爆片基体表面设有防护层；其中，

2.根据权利要求1所述的一种开阀值稳定的新能源电池防爆片，其特征在于，所述防爆片基体的厚度为0.3mm~0.8mm，所述爆破刻痕为环形，刻痕深度为防爆片基体厚度的50%~80%。

3.根据权利要求1所述的一种开阀值稳定的新能源电池防爆片，其特征在于，所述镍磷合金镀层中磷元素的质量百分比为9%~13%，呈非晶态结构。

4.根据权利要求1所述的一种开阀值稳定的新能源电池防爆片，其特征在于，同一生产批次的所述防爆片，开阀值极差不大于0.30mpa，过程能力指数cpk＞1.67。

5.根据权利要求1-4任一所述新能源电池防爆片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述镀液包含主盐硫酸镍、还原剂次磷酸钠、络合剂、ph缓冲剂、去应力剂和稳定剂。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述化学镀液包含20g/l~30g/l 硫酸镍、25g/l~35g/l次磷酸钠、15g/l~20g/l络合剂、10g/l~20g/l ph缓冲剂、5g/l~10g/l去应力剂、1mg/l~20mg/l稳定剂。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述络合剂为乳酸、苹果酸、柠檬酸、丁二酸中的一种或多种；

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述钝化为无铬钝化，无铬钝化剂由10～20 g/l氢氧化钠、30～50 g/l 钼酸盐、0.5～1.0 g/l 氟硅酸盐和10～20 g/l ph缓冲剂组成。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述钝化处理具体为：温度40～60 ℃，时间3～10 min。