CN109536871A - 锂电池极片生产中的传输辊的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所述锂电池极片生产中的传输辊的制造方法，其特点是包括以下步骤：用金属基材（如铝或钢）制作传输辊基体，传输辊基体经过前处理后，在传输辊基体的辊面上涂置陶瓷涂层或金属陶瓷涂层。涂层显微硬度1100‑1300HV0，涂层需要磨削抛光，光洁度达到0.01‑0.2Ra。本发明由于采用在传输辊基体上涂置陶瓷涂层或金属陶瓷涂层的方法，大幅提高了传输辊的耐磨性能，一般是同等厚度下镀铬层的3‑5倍，因此传输辊具有良好的使用性能和很长的使用寿命，而且金属陶瓷涂层或者陶瓷涂层磨粒磨损后产生的粉末较细，既使进入到极片中也不会危害锂电池的安全性能，提高锂电池的安全性。

Description

锂电池极片生产中的传输辊的制造方法
技术领域
本发明涉及锂电池生产领域,特别是一种锂电池极片生产中的传输辊的制造方法。
背景技术
随着智能装备和新能源汽车的大规模发展，锂离子电池（简称锂电池）获得了大量的应用。在锂离子电池的性能中关键的是正极和负极极片，包括极片的密度均匀性以及极片中有害金属的含量。极片的这些性能关系到锂离子电池的寿命和安全性。
锂电池行业中极片制造时，分切、传输设备的耐磨性能、使用寿命和表面质量是衡量锂电池极片品质和经济性的主要指标，直接关系到企业的产品质量和经济效益。分切、传输设备昂贵且易磨损，一般阳极氧化或镀铬处理的部件工作寿命只有1-3个月不等，频繁更换不仅影响产品质量，而且影响生产效率，也会很快报废，而传输辊基体犁沟磨损后形成较大的片状金属材料会直接进入到极片中，形成有害金属片，如果这些金属片在电池中划破极片和极片之间的隔膜，就会形成短路，危害锂电池的安全性能。而且由于技术的进步，锂电池分切、传输设备生产速度由原来的30-50米/分钟提高到120米/分钟以上，为了减轻重量出现用铝合金代替钢材的趋势，铝合金本身耐磨性不够，需要进行表面硬化，国内部分厂家采用电镀硬铬或阳极氧化，但阳极氧化镀层比较薄只有几个微米，一般使用一个月左右就会露出传输辊基体，传输辊基体磨损后金属材料会直接进入到极片中。电镀铬虽然涂层厚一般0.1mm，但由于耐磨性不够也只能是用3-4个月，而且铬作为有害金属对锂电池安全性能危害较大。特别是对于动力电池，由于动力电池生产过程中速度更快，达到每分钟80-100米，对分切传输辊的耐磨性要求更高，而且动力电池基于安全性要求对极片中有害金属的含量要求更高。所以现有锂电池极片生产中的传输辊难以满足广大生产厂家的要求。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种在生产中能减少传输辊基体和极片之间的磨损，阻隔传输辊基体金属进入锂电池极片中，减少锂电池极片中有害金属的含量和提高锂电池的安全性，且制造方法简易的锂电池极片生产中的传输辊的制造方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明所述锂电池极片生产中的传输辊的制造方法，其特点是包括以下步骤：用金属基材（如铝或钢）制作传输辊基体，传输辊基体经过前处理后，在传输辊基体的辊面上涂置陶瓷涂层或金属陶瓷涂层。涂层显微硬度1100-1300HV0。涂层需要磨削抛光，光洁度达到0.01-0.2Ra。
其中，陶瓷涂层是采用等离子喷涂的方式,陶瓷涂层为氧化铬、氧化钛、氧化锆、氧化铝中的一种或几种组合的涂层，陶瓷涂层厚度在0.1-1.0mm之间。优选方案是0.15-0.5mm。为使陶瓷涂层能更好地附着在传输辊基体上，本发明在喷涂陶瓷涂层前，先喷涂镍铝或者镍铬合金过渡层作为底层。
金属陶瓷涂层是采用超音速火焰喷涂或者***喷涂的方式，所述金属陶瓷涂层为钴基、镍基或者钴铬基碳化钨涂层，该金属陶瓷涂层厚度在0.05-0.5mm之间。优选方案0.05-0.2mm。
本发明由于采用在传输辊基体上涂置陶瓷涂层或金属陶瓷涂层的方法，大幅提高传输辊的耐磨性能，一般是同等厚度下镀铬层的3-5倍，因此传输辊具有良好的使用性能和很长的使用寿命，而且金属陶瓷涂层或者陶瓷涂层一般是磨粒磨损后产生的粉末较细，既使进入到极片中也不会危害锂电池的安全性能。特别是对于动力电池，采用增加陶瓷涂层或金属陶瓷涂层这种安全性能效果就更加明显。
具体实施方式
本发明所述锂电池极片生产中的传输辊的制造方法，包括以下步骤：按图纸要求用金属基材（铝或钢）制作传输辊基体，一般来说传输辊外径比最终尺寸会小0.1到2mm。传输辊基体经过前处理（如除油喷砂）后，在传输辊基体的辊面上涂置陶瓷涂层或金属陶瓷涂层。涂层显微硬度1100-1300HV0，涂层需要磨削抛光，光洁度达到Ra0.2以下（0.01-0.2Ra）。涂层厚度0.05-1.0mm。本发明所述方法增加了传输辊的耐磨性和防腐蚀性，又将传输辊基体和极片进行了有效隔绝，防止传输辊基体的金属大颗粒进入到极片中，由于陶瓷或者金属陶瓷的耐磨性是镀铬的3-5倍，耐磨性能的增加，涂层磨损量非常少，而且这些陶瓷或者金属陶瓷一般磨损方式是磨粒磨损，磨损下来的粉末较细，这些成分不会影响极片的安全性，这些粉末颗粒就算进入到极片中也不会刺破隔膜，所以可以提高锂电池的安全性。
其中，陶瓷涂层是采用等离子喷涂的方式,陶瓷涂层为氧化铬、氧化钛、氧化锆、氧化铝中的一种或几种组合的涂层，陶瓷涂层厚度在0.1-1.0mm之间。优选方案是0.15-0.5mm。为了进一步的加强其结构的可靠性，在喷涂陶瓷涂层前，先喷涂镍铝过渡层或者镍铬合金过渡层作为底层。金属陶瓷涂层是采用超音速火焰喷涂或者***喷涂的方式，所述金属陶瓷涂层可为钴基、镍基或者钴铬基碳化钨涂层，该金属陶瓷涂层厚度在0.05-0.5mm之间。优选方案0.05-0.2mm。
以下结合实施例对本发明作进一步详细的描述：
实施例一：
制作直径80mm的铝辊作为传输辊基体，将外径加工到79.6mm，然后经过常规的除油喷砂后，用超音速火焰HVOFK2喷枪喷涂碳化钨12钴涂层，参数是喷距煤油25L/min，氧气900L/min，喷距380mm，工件线速度100m/min， 送粉率100g/min，喷涂涂层厚度0.3mm，磨削加工和抛光后尺寸到80.00mm，涂层厚度0.25mm。光洁度达到Ra0.2以下（如0.1）。经上机使用9个月后测量几乎没有磨损，可以继续使用，至今已使用了18个月涂层还有0.2mm以上。比原来镀铬的提高了8倍以上使用寿命。不但提高了极片的表面质量，而且减少了大量有害金属进入到极片中，为最终制造的锂电池也提高了安全性。
实施例二：
直径80mm的铝辊作为传输辊基体，将外径加工到79.0mm，然后经过常规的除油喷砂，用等离子F4喷枪喷涂氧化铬涂层，先喷涂过渡层0.1mm厚，然后再喷涂氧化铬涂层0.55mm厚，喷涂参数是电流600A电压70V，氩气40L/min，氢气12L/min，喷距120mm，工件线速度70m/min，送粉率40g/min，磨削加工和抛光后尺寸到80.00mm，涂层厚度0.5mm。光洁度达到Ra0.2以下。经上机使用后，6个月测量几乎没有磨损可以继续使用，至今已使用了12个月涂层还有0.45mm以上。比原来镀铬的提高了4倍以上使用寿命。不但提高了极片的表面质量，而且减少了大量有害金属进入到极片中，为最终制造的锂电池也提高了安全性。
尽管本发明是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本发明构成限制。参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种锂电池极片生产中的传输辊的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：用金属基材制作传输辊基体，传输辊基体经过前处理后，在传输辊基体的辊面上涂置陶瓷涂层或金属陶瓷涂层。
2.根据权利要求1所述锂电池极片生产中的传输辊的制造方法，其特征在于：陶瓷涂层或金属陶瓷涂层的显微硬度为1100-1300HV0，涂层需要磨削抛光，光洁度达到0.01-0.2Ra。
3.根据权利要求1或2所述锂电池极片生产中的传输辊的制造方法，其特征在于：涂层厚度为0.05-1.0mm。
4.根据权利要求1所述锂电池极片生产中的传输辊的制造方法，其特征在于：陶瓷涂层是采用等离子喷涂的方式,陶瓷涂层为氧化铬、氧化钛、氧化锆、氧化铝中的一种或几种组合的涂层，陶瓷涂层厚度在0.1-1.0mm之间。
5.根据权利要求1或4所述锂电池极片生产中的传输辊的制造方法，其特征在于：在喷涂陶瓷涂层前，先喷涂镍铝过渡层或者镍铬合金过渡层作为底层。
6.根据权利要求1所述锂电池极片生产中的传输辊的制造方法，其特征在于：金属陶瓷涂层是采用超音速火焰喷涂或者***喷涂的方式，所述金属陶瓷涂层为钴基、镍基或者钴铬基碳化钨涂层，该金属陶瓷涂层厚度在0.05-0.5mm之间。
7.根据权利要求1所述的锂电池极片生产中的传输辊的制造方法，其特征在于：上述传输辊基体的前处理方法是将其表面除油喷砂。
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