王靜峰，樓毅杰，裘 璇

［1.寧波富邦電池有限公司，浙江寧波 315104;2.中銀(寧波)電池有限公司，浙江寧波 315040］

作為堿性鋅錳電池的正極集流體，鋼殼自身的導(dǎo)電能力及內(nèi)表面的均勻性，影響集流效果及正極部分的內(nèi)阻［1］。為了促進(jìn)正極的集流及改善導(dǎo)電性，通常在鋼殼內(nèi)表面涂覆導(dǎo)電涂層。導(dǎo)電涂層的主要作用有:提高電接觸，減少電池內(nèi)阻、改善放電效率并延長(zhǎng)壽命;可防止或緩解正極物質(zhì)對(duì)鋼殼內(nèi)表面的氧化［2］。在實(shí)際生產(chǎn)中，導(dǎo)電涂層還起到填充鋼殼內(nèi)表面的缺陷及正極環(huán)嵌入鋼殼時(shí)潤(rùn)滑的作用。在現(xiàn)有的富士生產(chǎn)工藝中，正極環(huán)的外徑大于鋼殼內(nèi)徑，兩者以過盈的方式裝配［3］。在正極環(huán)嵌入時(shí)，鋼殼內(nèi)表面與導(dǎo)電涂層黏結(jié)性不好，可能會(huì)造成局部涂層的褶皺、脫落，影響鋼殼內(nèi)表面的導(dǎo)電、抗氧化性，進(jìn)而影響電池的電性能。

本文作者在保持其他工藝不變的前提下，討論LR6電池鋼殼內(nèi)表面與導(dǎo)電涂層黏結(jié)性對(duì)電池電性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 不同導(dǎo)電涂層黏結(jié)性鋼殼的試制

將108導(dǎo)電劑(青島產(chǎn)，電池級(jí))與2-丁酮(青島產(chǎn)，AR)按質(zhì)量比1∶1混合，配制導(dǎo)電涂層。每只LR6鋼殼(上海產(chǎn))在涂15 mg導(dǎo)電涂層后，放入鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，在50℃、80℃、120℃、150℃和170℃下恒溫5 min后取出，冷卻。用透明包裝膠帶覆在導(dǎo)電涂層上并撕起，測(cè)試導(dǎo)電涂層的黏結(jié)性。

1.2 樣品電池試制及測(cè)試

將制備的鋼殼在本公司LR6富士生產(chǎn)線上試制成電池，鋼殼處理溫度為50℃、80℃、120℃、150℃和170℃的電池分別標(biāo)識(shí)為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)和5號(hào)。

測(cè)試電池在初始期、高溫儲(chǔ)存(60℃、20 d)后的內(nèi)阻及放電性能:放電測(cè)試溫度為20±2℃，使用DM-2000型恒電阻放電柜(蘇州產(chǎn))和DM-3000型恒電流放電柜(蘇州產(chǎn))，放電方式分別為:10 Ω 連放(24 h/d，0.9 V)、1 000 mA 脈沖(10 s/m，1 h/d，0.9 V)、3.9 Ω 間放(1 h/d，0.9 V)、24 Ω 間放(15 s/m，8 h/d，0.9 V)［4］;內(nèi)阻測(cè)試為室溫 25 ℃，使用BS-VR型電池內(nèi)阻測(cè)試儀(廣州產(chǎn))。

2 結(jié)果與討論

2.1 對(duì)鋼殼導(dǎo)電層黏結(jié)性的影響

鋼殼導(dǎo)電層的黏結(jié)情況見圖1。

圖1 不同烘箱溫度下鋼殼導(dǎo)電層的黏結(jié)情況Fig.1 Adhesion condition of the conductive coating on steel can under different oven temperature

從圖1可知，鋼殼在50℃處理后，導(dǎo)電層的黏結(jié)性最差，隨著烘箱溫度的上升，導(dǎo)電層的黏結(jié)性改善，在150℃、170℃處理后，黏結(jié)性能最好。已涂層鋼殼的黏結(jié)性，在烘箱溫度達(dá)到150、170℃時(shí)為最佳。

2.2 對(duì)電池內(nèi)阻的影響

電池在新電及高溫儲(chǔ)存后的內(nèi)阻測(cè)試結(jié)果見表1。

表1 電池內(nèi)阻的變化Table 1 Changes of internal resistance of batteries

從表1可知:電池的新電內(nèi)阻接近，1號(hào)電池的內(nèi)阻較2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)和5號(hào)電池略大，但差異較小。電池在高溫儲(chǔ)存后的內(nèi)阻差異較大，1號(hào)電池內(nèi)阻上升的幅度最大，其次為2號(hào)、3號(hào)電池，4號(hào)、5號(hào)電池內(nèi)阻上升的幅度最小。

2.3 對(duì)電池電性能的影響

電池的新電(常溫儲(chǔ)存7 d)和在60℃下儲(chǔ)存20 d后的性能測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 電池的電性能測(cè)試結(jié)果Table 2 Electric performance test results of batteries

從表2可知:在新電初始期電性能對(duì)比中，電池在各項(xiàng)放電方式中性能均較為接近，即隨著導(dǎo)電層黏結(jié)性的改善在新電電性能上未有明顯波動(dòng)。導(dǎo)電層黏結(jié)性能較好電池的高溫儲(chǔ)存性能更好。4號(hào)、5號(hào)電池經(jīng)過60℃、20 d高溫儲(chǔ)存后，在大中電流的連放、間放項(xiàng)目上均有一定的優(yōu)勢(shì)。

從電池新電的內(nèi)阻、電性能測(cè)試來看，導(dǎo)電層黏結(jié)性的好壞對(duì)電池在初始期的內(nèi)阻、電性能的影響不明顯。從高溫儲(chǔ)存后的結(jié)果來看，導(dǎo)電層黏結(jié)性好的電池的高溫儲(chǔ)存性能更好。導(dǎo)電層黏結(jié)性不同的電池經(jīng)高溫儲(chǔ)存后，在內(nèi)阻上存在較大的差異，黏結(jié)性較差電池的內(nèi)阻上升幅度遠(yuǎn)大于黏結(jié)性好的電池，造成電池內(nèi)部的電接觸特性差異較大，對(duì)放電性能產(chǎn)生影響［5］，尤其體現(xiàn)在大電流負(fù)載時(shí)(1 000 mA脈沖、3.9 Ω間放)。導(dǎo)電涂層黏結(jié)性良好的電池高溫儲(chǔ)存后大電流放電較黏結(jié)性差的電池提升10%。

3 結(jié)論

鋼殼內(nèi)表面與導(dǎo)電涂層黏結(jié)性良好有利于電池的高溫儲(chǔ)存性能，尤其體現(xiàn)在高溫儲(chǔ)存后的大電流間放(1 000 mA脈沖、3.9 Ω間放)性能上，大電流高溫性能提升10%。可通過對(duì)涂導(dǎo)電層的鋼殼進(jìn)行高溫烘箱處理，增加鋼殼內(nèi)表面與導(dǎo)電層的黏結(jié)性。后處理溫度在150℃或170℃時(shí)效果最好，考慮到實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境因素，烘箱溫度控制在150℃較好。

［1］WANG Li-zhen(王力臻)，GU Shu-hua(谷書華)，LIN Wen-de(林文德)，et al.堿錳電池用鋼殼內(nèi)表面的性質(zhì)［J］.Diachi Gongye(電池工業(yè))，2002，7(3－4):196－199.

［2］ZHANG Bai-sheng(張柏生).關(guān)于導(dǎo)電涂料導(dǎo)電性能的討論［J］.Paint＆ Coating Industry(涂料工業(yè))，1996，1(1):31 －37.

［3］GU Shu-hua(谷書華)，WANG Li-zhen(王力臻)，F(xiàn)ANG Chun(方春)，et al.堿性鋅錳電池鋼殼內(nèi)表面導(dǎo)電涂層研究［J］.Dianchi Gongye(電池工業(yè))，2005，10(6):342 －345.

［4］IEC 60086-2:2011，Primary Batteries-Part 2:Physical and Electrical Specifications［S］.

［5］JIN Cheng-chang(金成昌)，CAI Shao-xiong(蔡紹雄)，CHANG Huai-wei(常懷偉).不同堿錳電池鋼殼的 SEM研究［J］.Battery Bimonthly(電池)，2002，32(6):332－334.