電鍍技術(shù)在新能源汽車上的應(yīng)用研究

鄭沛峰 汪鴻 何曉桐 陳海新

摘要：隨著環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)和技術(shù)的不斷進(jìn)步，新能源汽車正逐漸崛起，從而使電鍍技術(shù)得到了更廣泛的應(yīng)用。闡述了電鍍技術(shù)在新能源汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用及其重要性，分別介紹了電鍍技術(shù)在新能源汽車中電池的正負(fù)極材料、外觀件，以及汽車電子器件中的應(yīng)用。通過(guò)分析可知，隨著新能源汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，電鍍技術(shù)將朝著更環(huán)保、高效和多功能的方向行進(jìn)。

關(guān)鍵詞：電鍍技術(shù);新能源汽車;電池；外觀件；電子器件

中圖分類號(hào)：U469.7? 收稿日期：2024-02-15

DOI：1019999/jcnki1004-0226202405023

1 前言

新能源汽車的興起是應(yīng)對(duì)環(huán)境污染和能源短缺的重要舉措，也是未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)[1]。而在新能源汽車的制造過(guò)程中，電鍍技術(shù)扮演著不可或缺的角色。

在燃油車時(shí)代，電鍍技術(shù)主要用于提高零部件的耐腐蝕性、美觀性和使用壽命。隨著新能源汽車的發(fā)展，電鍍技術(shù)也得到了新的應(yīng)用，特別是在電池制造、輕量化車身結(jié)構(gòu)，以及車載電子設(shè)備的精密互聯(lián)等方面，電鍍技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)新型輕量化材料的高效沉積以降低成本和提高性能，而且還在功能性、耐腐蝕性、導(dǎo)電性及環(huán)保要求上不斷提升，有力推動(dòng)了整個(gè)新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)升級(jí)與可持續(xù)發(fā)展。

2 電鍍概述

電鍍技術(shù)又稱為電沉積，是一種通過(guò)在金屬表面沉積其他金屬或合金來(lái)改變金屬表面性能和外觀的技術(shù)。其主要原理是通過(guò)電解質(zhì)溶液中的直流電流，使陽(yáng)極（通常為金屬）離子在陰極（待鍍工件）上還原析出，從而形成均勻、致密的金屬鍍層[2]，如圖1所示。這種技術(shù)可以有效增強(qiáng)金屬的耐腐蝕性、耐磨性和導(dǎo)電性，同時(shí)也可以提高金屬的外觀質(zhì)量和裝飾效果。

電鍍技術(shù)的發(fā)展歷史可以追溯到19世紀(jì)初，當(dāng)時(shí)研究者開始探索在金屬表面涂覆其他金屬的方法[3]。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電鍍技術(shù)得到了快速發(fā)展和完善。20世紀(jì)中葉以后，隨著新材料、新工藝和新設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，電鍍技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，并在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。同時(shí)，隨著環(huán)保意識(shí)的提高，電鍍技術(shù)的綠色、環(huán)?；厔?shì)也逐漸顯現(xiàn)，成為了各個(gè)行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)之一。

3 電鍍技術(shù)在新能源汽車電池中的應(yīng)用

31 電鍍技術(shù)在電池正極材料中的應(yīng)用

電鍍技術(shù)在鋰離子電池正極材料中起著重要作用。通過(guò)電鍍，可以修飾和功能化材料表面，例如在正極材料表面沉積金屬氧化物薄膜，如氧化鈷、五氧化二釩等，以提升各種性能[4]。電鍍還可以調(diào)控材料的顆粒形貌和結(jié)構(gòu)，提高比表面積和離子傳輸速率，從而提高電池的能量密度和循環(huán)壽命。通過(guò)精密的電鍍工藝，可以優(yōu)化正極材料的性能（圖2），為鋰離子電池的發(fā)展提供技術(shù)支持[5]。

32 電鍍技術(shù)在電池負(fù)極材料中的應(yīng)用

電鍍工藝廣泛應(yīng)用于銅箔制備，特別在鋰離子電池中。銅箔集流體是一種重要的基礎(chǔ)材料，既作為負(fù)極活性物質(zhì)的載體，又承擔(dān)著負(fù)極電子的收集和傳輸功能。在電解液中通過(guò)電沉積制備電解銅箔，具有簡(jiǎn)單、高效、低成本和安全等優(yōu)點(diǎn)。目前也有許多學(xué)者對(duì)銅箔進(jìn)行進(jìn)一步表面處理，使其作為負(fù)極，可以擁有更優(yōu)良的性能。例如，馮敏[6]采用電沉積技術(shù)在銅箔表面制備致密的非晶硅薄膜，而Tang等[7]和Umh等[8]研究人員成功制備了可控孔體積和表面積的三維多孔集流體，有效抑制了枝晶生長(zhǎng)。圖3所示為通過(guò)電解銅箔獲得的電池負(fù)極集流體。

4 電鍍?cè)谛履茉雌囃庥^件的應(yīng)用

外觀件不僅直接影響著新能源汽車的整體美觀度，還需要具備良好的耐腐蝕性和耐磨損性，以應(yīng)對(duì)各種惡劣的環(huán)境條件。電鍍技術(shù)通過(guò)在外觀件表面形成金屬鍍層，實(shí)現(xiàn)了這些要求。

在新能源汽車的車身表面，常常涂覆一層鍍鉻、鍍銅或者鍍鎳等金屬材料。這些金屬覆蓋層不僅能提高車身的光澤度和質(zhì)感，還能提高其抗腐蝕性和抗劃傷性，增加車身的使用壽命。在制造輪轂和排氣管等部件時(shí)，電鍍出來(lái)的金屬鍍層，可以提高強(qiáng)度、耐磨性和耐高溫、耐腐蝕性，延長(zhǎng)使用壽命。電鍍也適用于雨刷器、車門把手、車窗裝飾條等外觀件，提高抗腐蝕、耐磨和耐候性，確保長(zhǎng)期正常使用。電鍍沉積出的金屬鍍層的反射性能還可以降低表面溫度，改善舒適度，減少空調(diào)負(fù)荷。除此之外，通過(guò)不同顏色和效果的鍍層滿足個(gè)性化需求，實(shí)現(xiàn)外觀件表面的定制化處理，促進(jìn)了汽車外觀件行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展[9]。

在未來(lái)，隨著新能源汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展，對(duì)外觀件更高質(zhì)量的要求也在不斷提升。電鍍技術(shù)將繼續(xù)在新能源汽車外觀件中發(fā)揮重要作用，并逐漸向更高效、環(huán)保的方向發(fā)展。

5 電鍍?cè)谛履茉雌囯娮悠骷械膽?yīng)用

電鍍技術(shù)在新能源汽車電子器件中的應(yīng)用至關(guān)重要。隨著汽車智能化和電子化水平的提升，電子器件在車輛中的比重逐漸增加。電鍍技術(shù)通過(guò)形成金屬鍍層提高電子器件的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性和可靠性。在惡劣環(huán)境工作條件下，電鍍技術(shù)的選擇和優(yōu)化直接影響電子器件的性能和壽命。因此，在新能源汽車電子器件制造中，電鍍技術(shù)的研究和應(yīng)用具有重要意義。新能源汽車的電子器件連接器和引腳經(jīng)常采用電鍍技術(shù)進(jìn)行防腐蝕處理。連接器和引腳對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要，穩(wěn)定的電氣連接和良好的導(dǎo)電性能不可或缺。通過(guò)電鍍鍍層可以提高連接器和引腳的抗氧化和耐腐蝕性能，降低接觸電阻，確保可靠的電氣傳輸和信號(hào)傳輸。

除此之外，電鍍技術(shù)可以用于制備電子器件的耐磨層和防刮層，提高其表面的耐磨損性和抗刮傷性，減少因外界環(huán)境引起的損壞和故障。此外，電鍍技術(shù)還可以用于制備電子器件的散熱層和隔熱層，提高電子器件的散熱效果和耐高溫性能，保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和長(zhǎng)壽命。

隨著新能源汽車市場(chǎng)和電子技術(shù)的發(fā)展，電鍍技術(shù)在新能源汽車電子器件領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。隨著電子器件尺寸的減小和功耗的降低，電鍍技術(shù)需不斷創(chuàng)新以滿足需求。未來(lái)的發(fā)展將專注于材料選擇、工藝控制和環(huán)境友好性，以確保新能源汽車電子器件的可靠性和持久性。

6 電鍍技術(shù)在新能源汽車領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展方向

電鍍技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和前景是令人期待的。隨著新能源汽車市場(chǎng)的不斷發(fā)展和全球?qū)Νh(huán)境友好型交通工具的需求增加，電鍍技術(shù)在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛和深入。

電鍍技術(shù)將趨于環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展。目前的電鍍過(guò)程中常常使用一些稀有金屬和有害物質(zhì)，給環(huán)境帶來(lái)一定程度的污染。未來(lái)，研究人員將會(huì)繼續(xù)致力于開發(fā)更加環(huán)保和可持續(xù)的電鍍技術(shù)，減少對(duì)稀有金屬和有害物質(zhì)的使用。

電鍍技術(shù)將朝著高性能和多功能方向發(fā)展，以應(yīng)對(duì)新能源汽車智能化和電子化的需求。未來(lái)的發(fā)展將注重金屬鍍層的性能和功能，包括改變光學(xué)性能、實(shí)現(xiàn)車身顏色可調(diào)節(jié)和太陽(yáng)能反射高效率。此外，電鍍技術(shù)在新型電池材料和器件制備方面也將得到進(jìn)一步發(fā)展，以提高儲(chǔ)能密度和循環(huán)性能，并改善器件性能和穩(wěn)定性。

電鍍技術(shù)將逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和數(shù)字化。隨著工業(yè)40的推動(dòng)，自動(dòng)化生產(chǎn)和智能制造將成為主流。引入機(jī)器人和自動(dòng)化設(shè)備可提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，減少人為干預(yù)。數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用將實(shí)現(xiàn)電鍍工藝的精準(zhǔn)監(jiān)控和優(yōu)化，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵參數(shù)和數(shù)據(jù)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，降低成本和環(huán)境影響。

7 結(jié)語(yǔ)

電鍍技術(shù)在新能源汽車領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。未來(lái)，電鍍技術(shù)將朝著環(huán)?？沙掷m(xù)、高性能、多功能和自動(dòng)化數(shù)字化方向邁進(jìn)。這將極大地推動(dòng)新能源汽車行業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)新能源汽車的性能提升和市場(chǎng)普及。與此同時(shí)，電鍍技術(shù)的發(fā)展也需要各方共同努力，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李龍，夏承東，宋友寶，等鋁合金在新能源汽車工業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J]輕合金加工技術(shù)，2017，45（9）：18-25

[2]劉仁志電鍍技術(shù)的再認(rèn)識(shí)[J]表面工程與再制造，2023，23（3）：3-6

[3]劉學(xué)武高頻脈沖電鍍鎳鈷合金內(nèi)應(yīng)力、形貌和結(jié)構(gòu)及耐磨性的研究[D]北京：北京交通大學(xué)，2014

[4]李延偉，蒙廣偉，姚金環(huán)，等CTAB輔助電沉積V2O5薄膜及儲(chǔ)鋰性能研究[J]電鍍與精飾，2014，36（11）：16-19

[5]魯霞電沉積制備殼聚糖改性PbO2作鉛酸電池正極電化學(xué)性能及電池性能研究[D]昆明：昆明理工大學(xué)，2023.

[6]馮敏電沉積制備鋰離子電池硅薄膜負(fù)極材料及電化學(xué)性能研究[D]淄博：山東理工大學(xué)，2023

[7]Tang Y，Shen K，Lv Z，et alThree-dimensional ordered macroporous Cu current collector for lithium metal anode：Uniform nucleation by seed crystal[J]Journal of Power Sources，2018，403：82

[8]Umh H N，Park J，Yeo J，et alLithium metal anode on a copper dendritic superstructure[J]Electrochemistry Communications，2019，99：27

[9]劉京飛，王華東淺談溫度對(duì)鍍鎘彩色鈍化膜影響[J]廣東化工，2019，46（11）：99-101

作者簡(jiǎn)介：

鄭沛峰，男，1998年生，碩士研究生，研究方向?yàn)槠嚤砻嫣幚怼?/p>