鋼殼內表面涂層對LR6電池性能的影響

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，鋼殼自身的導電能力及內表面的均勻性，影響集流效果及正極部分的內阻［1］。為了促進正極的集流及改善導電性，通常在鋼殼內表面涂覆導電涂層。導電涂層的主要作用有:提高電接觸，減少電池內阻、改善放電效率并延長壽命;可防止或緩解正極物質對鋼殼內表面的氧化［2］。在實際生產(chǎn)中，導電涂層還起到填充鋼殼內表面的缺陷及正極環(huán)嵌入鋼殼時潤滑的作用。在現(xiàn)有的富士生產(chǎn)工藝中，正極環(huán)的外徑大于鋼殼內徑，兩者以過盈的方式裝配［3］。在正極環(huán)嵌入時，鋼殼內表面與導電涂層黏結性不好，可能會造成局部涂層的褶皺、脫落，影響鋼殼內表面的導電、抗氧化性，進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電池鋼殼內表面與導電涂層黏結性對電池電性能的影響。

1 實驗

1.1 不同導電涂層黏結性鋼殼的試制

將108導電劑(青島產(chǎn)，電池級)與2-丁酮(青島產(chǎn)，AR)按質量比1∶1混合，配制導電涂層。每只LR6鋼殼(上海產(chǎn))在涂15 mg導電涂層后，放入鼓風干燥箱內，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電涂層上并撕起，測試導電涂層的黏結性。

1.2 樣品電池試制及測試

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℃的電池分別標識為1號、2號、3號、4號和5號。

測試電池在初始期、高溫儲存(60℃、20 d)后的內阻及放電性能:放電測試溫度為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］;內阻測試為室溫 25 ℃，使用BS-VR型電池內阻測試儀(廣州產(chǎn))。

2 結果與討論

2.1 對鋼殼導電層黏結性的影響

鋼殼導電層的黏結情況見圖1。

圖1 不同烘箱溫度下鋼殼導電層的黏結情況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，導電層的黏結性最差，隨著烘箱溫度的上升，導電層的黏結性改善，在150℃、170℃處理后，黏結性能最好。已涂層鋼殼的黏結性，在烘箱溫度達到150、170℃時為最佳。

2.2 對電池內阻的影響

電池在新電及高溫儲存后的內阻測試結果見表1。

表1 電池內阻的變化Table 1 Changes of internal resistance of batteries

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

2.3 對電池電性能的影響

電池的新電(常溫儲存7 d)和在60℃下儲存20 d后的性能測試結果見表2。

表2 電池的電性能測試結果Table 2 Electric performance test results of batteries

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

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

3 結論

鋼殼內表面與導電涂層黏結性良好有利于電池的高溫儲存性能，尤其體現(xiàn)在高溫儲存后的大電流間放(1 000 mA脈沖、3.9 Ω間放)性能上，大電流高溫性能提升10%。可通過對涂導電層的鋼殼進行高溫烘箱處理，增加鋼殼內表面與導電層的黏結性。后處理溫度在150℃或170℃時效果最好，考慮到實際生產(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.堿錳電池用鋼殼內表面的性質［J］.Diachi Gongye(電池工業(yè))，2002，7(3－4):196－199.

［2］ZHANG Bai-sheng(張柏生).關于導電涂料導電性能的討論［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表面導電涂層研究［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.