[发明专利]一种含镍钴合金镀层的镀镍铜材及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种含镍钴合金镀层的镀镍铜材及其制备方法和应用；属于电池制造技术领域。

背景技术

目前商业化的锂离子电池很难实现20C倍率以上的持续放电，其主要原因是电池在大倍率放电时，极耳发热严重，电池整体温度过高，使得电池容易热失控，从而导致电池倍率性放电性能和循环性能变差。常规的锂离子电池生产厂家负极采用镍极耳，其电导率较差，电导率为1.4×10⁵S/cm，正极采用铝极耳，其电导率为3.69×10⁵S/cm。在高倍率放电时，由于负极耳的电导率较低，导热性能差，导致电池表面温度过高，从而影响电池的高倍率放电性能。镀镍铜带虽然具有导电性能优异，导热性能好等优点，能够满足锂离子电池的高倍率放电的要求，但是镀镍铜带因导热性能好，电镀过程中析氢等原因，导致该材料上锡困难，点焊不良，抗折次数不达标以及材料的耐腐蚀性能较差。

为了解决上述问题，目前许多厂家总是以牺牲镀镍铜带的某一项性能来满足其他的标准。如：为了提高镀镍铜带的耐蚀性能，将镍镀层电镀至约2.5μm，而该材料的抗折次数却只能达到5～6次；为了提高镀镍铜带的抗折次数及耐蚀性，对该材料进行重铬酸钾钝化处理，导致该材料无法上锡，且电阻点焊效果差。因此，目前国内尚没有能够同时解决上述问题的镀镍铜带工艺方法。

发明专利CN 102330124 A涉及一种镀镍铜带的脉冲电化学沉积和组织调整工艺，其工艺包括脉冲电镀及后处理等创新点，但是该工艺没有明确指出该材料的具体应用领域，在其后处理中冷轧工艺容易因物理损伤造成镍镀层的破坏，降低材料的耐蚀性；发明专利CN 101245480 A公开了一种在金属表面制备镍镀层的方法，为了达到防腐的效果，该工艺在镀镍之前首先镀上锡层，镀完镍层之后采用重铬酸钾钝化及除氢热处理和高温退火扩散热处理，由大量的实验表明，经钝化后的镍镀层无法上锡；发明专利CN 101705509 A公开了一种低应力镀镍工艺，其应用主要为高强度不锈钢的防腐领域，其创新点包括材料电镀之前及电镀之后的除氢热处理，消除材料的析氢内应力，防止析氢腐蚀。虽然有关镀镍及其后处理工艺的专利很多，但是没有一种适合制备高倍率锂离子电池极耳材料的专利。众所周知镀镍铜带高倍率锂离子负极极耳材料主要考察材料的镀层与基材的结合力，耐电池电解液腐蚀性能，锡焊、点焊性能以及180°抗折性能。由于镀镍铜极耳对镍镀层的要求与其他领域金属材料镀镍产品的要求不同，导致普通的工艺方法无法满足生产高倍率锂离子电池负极极耳的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种镀层结合力强、耐腐蚀、抗折叠、焊接性能优良的镀镍铜材及其制备方法和应用。

本发明所述的一种含镍钴合金镀层的镀镍铜材，从内到外依次包括纯铜、镍钴铜合金层、镍钴合金层、镍层。

本发明所述的一种含镍钴合金镀层的镀镍铜材，所述纯铜为带材，根据所使用高倍率锂离子电池应用领域、型号等不同，其厚度控制在0.05～0.4mm之间，软态纯铜维氏硬度为45～65，半硬态纯铜维氏硬度为95～115，其纯度≥99.9％。

本发明所述的一种含镍钴合金镀层的镀镍铜材，所述镍钴铜合金层是通过所述纯铜与镍钴合金层相互热扩散得到的；其厚度为0.2～0.6μm。

本发明所述的一种含镍钴合金镀层的镀镍铜材，所述镍钴合金层的厚度为0.2～0.6μm，其晶粒尺寸为50～100nm。

本发明所述的一种含镍钴合金镀层的镀镍铜材，所述镍钴合金层中，钴的质量为镍钴合金层总质量的0.5～2％。

本发明所述的一种含镍钴合金镀层的镀镍铜材，所述镍层的厚度为0.6～2.6μm，其晶粒尺寸为100～600nm。

本发明所述的一种含镍钴合金镀层的镀镍铜材，镍钴铜合金层、镍钴合金层、镍层的总厚度大于1μm小于等于3μm.

本发明所述的一种含镍钴合金镀层的镀镍铜材的制备方法，包括下述步骤：

步骤一

以活化的纯铜为阴极，以含Ni离子、Co离子的溶液做为镀液，采用脉冲电源进行电镀，在阴极得到Cu/NiCo材料；所述Cu/NiCo材料是在所述活化的铜材表面均匀电镀有0.2～0.6μm的镍钴合金层的材料；所述镀液由水溶性镍盐、水溶性钴盐、硼酸、去离子水组成；电镀时，控制镀液的pH值为3.2～3.8，控制阴极的电流密度为2～4A/dm²；

步骤二