一种电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺及电芯的制作方法

1.本发明属于新能源技术领域，涉及一种电芯包裹膜，特别是一种电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺及电芯。


背景技术：

2.目前新能源汽车电芯铝壳基本以聚丙烯或聚酯材质进行包裹，达到阻隔单个电芯的目的，以避免单个电芯因各种故障对其他电芯造成影响。但生产过程中易出现划痕、破损、气泡、褶皱等缺陷，不仅影响外观而且可能对产品功能造成损害。
3.例如，中国专利文献曾公开了阳极氧化液、电池外壳及其绝缘保护方法和应用【中国专利号：202111163688.1】，本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种阳极氧化液、电池外壳及其绝缘保护方法和应用。本发明提供的电池外壳，所述电池外壳包括外壳本体，以及设置在外壳本体表面的保护层，保护层材料为氧化铝和聚苯胺形成的复合材料。本发明提供的电池外壳可大大提高电池外壳的绝缘性能和耐腐蚀性能。
4.上述技术方案，保护层采用氧化铝成分的同时仍需复合聚苯胺成分，由此该复合膜的保护性能仍有待提高。


技术实现要素：

5.本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺及电芯，使用特定成分比例的电解液对铝壳进行电化学常温硬质氧化工艺，使其表面生成性能更优的氧化铝膜。
6.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺，包括以下步骤：
7.s1、将电芯铝壳置于脱脂槽内，在脱脂去离子水溶液中浸泡，利用脱脂剂对污物的溶解、皂化、润湿、渗透、分散等作用，使电芯铝壳表面油污去除；
8.s2、将电芯铝壳置于中和槽内，在15～25℃，由硫酸含量150～200克/升、硝酸铁含量20～30克/升组成的中和去离子水溶液中浸泡，除去电芯铝壳表面残留的挂灰；
9.s3、将电芯铝壳置于氧化槽内，在20～30℃，由硫酸含量100～200克/升、草酸含量10～30克/升、柠檬酸含量10～30克/升、酒石酸含量10～30克/升组成的氧化去离子水溶液中浸泡且通入电流，使铝材在常温氧化的作用下表面生成氧化铝膜；
10.s4、将电芯铝壳置于封孔槽内，在93～97℃，由醋酸镍含量8～10克/升、苯磺酸钠含量1～3克/升、醋酸钠含量0.2～0.7克/升的封孔去离子水溶液中浸泡，醋酸镍水解填充于氧化膜孔内，同时高温将非晶态氧化铝转化成三水合氧化铝，形成体积膨胀以封闭氧化膜孔；
11.s5、将电芯铝壳置于除灰槽内，在15～25℃，由硫酸含量150～200克/升的除灰去离子水溶液中浸泡，所述除灰去离子水溶液中的氢离子中和所述电芯铝壳上残留氢氧根离子。
12.在上述的电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺中，步骤s1中，所述脱脂槽具体采用304不锈钢材质槽体。
13.在上述的电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺中，步骤s1中，所述脱脂去离子水溶液由碳酸钠含量20～30克/升、硅酸钠含量20～30克/升、葡萄糖酸钠10～20克/升、表面活性剂十二烷基苯磺酸钠含量1～2克/升组成；所述脱脂去离子水溶液的温度为50～60℃，所述电芯铝壳在所述脱脂去离子水溶液中浸泡的时长为1～5分钟。
14.在上述的电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺中，步骤s2中，所述中和槽具体采用聚丙烯材质槽体；所述电芯铝壳在所述中和去离子水溶液中浸泡的时长为1～3分钟，利用三价铁离子的强氧化性在不损伤铝材的基础上起到去灰、增白、增光的作用。
15.在上述的电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺中，步骤s3中，所述氧化槽具体采用聚丙烯材质槽体，所述氧化槽的两边固定石墨板，所述氧化槽的上方固定铜v座，所述石墨板与所述铜v座在外加电流作用下形成闭合回路。
16.在上述的电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺中，步骤s3中，所述氧化去离子水溶液通入的电流密度为2～2.5a/dm2，所述电芯铝壳在所述氧化去离子水溶液中浸泡的时长为60～120分钟，所述氧化铝膜的厚度为60～100um。
17.在上述的电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺中，步骤s4中，所述封孔槽具体采用304不锈钢材质槽体；所述电芯铝壳在所述封孔去离子高温水溶液中浸泡的时长为60～80分钟；利用氧化铝与无机盐根离子与水结合形成一种羟基无机酸盐以达到封闭膜孔的作用，同时所述非晶态氧化铝转化成所述三水合氧化铝体积膨胀30％左右以填充微细膜孔。
18.在上述的电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺中，步骤s5中，所述除灰槽具体采用聚丙烯材质槽体；所述电芯铝壳在所述除灰去离子水溶液中浸泡的时长为1～3分钟。
19.一种电芯，包括如上述电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺所制成的电芯铝壳绝缘膜。
20.与现有技术相比，本电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺及电芯具有以下有益效果：
21.1、本发明使常温状态下进行厚膜氧化成为现实，不仅兼顾氧化膜的耐磨性、耐蚀性、绝缘性、热稳定性、高硬度，而且氧化膜的柔韧度远超低温硬质氧化膜，此外，常温硬质氧化铝膜已经通过电芯铝壳的各项可靠性测试。
22.2、本发明不仅能实现电芯铝壳氧化成膜的批量生产，而且可以改善其他铝材阳极氧化厚膜硬脆的缺陷。
23.3、本发明采用常温硬质氧化，还具有加工能耗低、耐击穿电压高等优势。
附图说明
24.图1是本电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺的流程框图。
具体实施方式
25.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案做进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
26.实施例一
27.一种电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺，包括以下步骤：
28.s1、将电芯铝壳置于脱脂槽内，脱脂槽具体采用304不锈钢材质槽体。电芯铝壳在
50～60℃，由碳酸钠含量20～30克/升、硅酸钠含量20～30克/升、葡萄糖酸钠10～20克/升、表面活性剂十二烷基苯磺酸钠含量1～2克/升组成的去离子水溶液中浸泡的时长为1～5分钟。利用脱脂剂对污物的溶解、皂化、润湿、渗透、分散等作用，根据油脂与碱发生化学反应生成肥皂和甘油，使电芯铝壳表面油污去除。
29.s2、将电芯铝壳置于中和槽内，中和槽具体采用聚丙烯材质槽体。电芯铝壳在15～25℃，由硫酸含量150～200克/升、硝酸铁含量20～30克/升组成的中和去离子水溶液中浸泡1～3分钟，中和去离子水溶液中的氢离子及三价铁离子中和电芯铝壳上残留氢氧根离子及挂灰。利用三价铁离子的强氧化性在不损伤铝材的基础上起到去灰、增白、增光的作用。
30.s3、将电芯铝壳置于氧化槽内，氧化槽具体采用聚丙烯材质槽体，氧化槽的两边固定石墨板，氧化槽的上方固定铜v座，石墨板与铜v座在外加电流作用下形成闭合回路。
31.电芯铝壳在20～30℃，由硫酸含量100～200克/升、草酸含量10～30克/升、柠檬酸含量10～30克/升、酒石酸含量10～30克/升组成的氧化去离子水溶液中浸泡60～120分钟，且通入电流密度为2～2.5a/dm2的电流，使铝材在常温氧化的作用下表面生成厚度为60～100um的氧化铝膜。
32.添加10～30克/升草酸利用其无孔的致密内层和多孔的外层以及溶液对铝合金及其氧化膜的溶解度小，能够获得较厚的膜层，且膜层致密度高、耐腐蚀好、硬度高、抗氧化性强、绝缘电压高和绝缘性能稳定。
33.添加10～30克/升柠檬酸主要起到控制槽液酸度和增加槽液中的离子浓度以达到增强槽液导电性的作用；同时，其作为络合剂捕捉阳极氧化过程中产生的金属离子，防止它们在氧化过程中再沉积回到阳极上，从而保证氧化膜层的均匀性和紧密性以达到增强氧化膜耐磨性、耐蚀性及硬度的作用。
34.添加10～30克/升酒石酸利用其溶液对铝合金氧化膜的溶解度小，能够获得较厚的膜层且膜层孔隙率低、均匀性好、硬度高、耐腐蚀强及绝缘电压高。
35.s4、将电芯铝壳置于封孔槽内，封孔槽具体采用304不锈钢材质槽体。电芯铝壳在93～97℃，由醋酸镍含量8～10克/升、苯磺酸钠含量1—3克/升、醋酸钠含量0.2～0.7克/升的封孔去离子水溶液中浸泡60～80分钟，利用氧化铝与无机盐根离子与水结合形成一种羟基无机酸盐以达到封闭膜孔的作用，同时所述非晶态氧化铝转化成所述三水合氧化铝体积膨胀30％左右以填充微细膜孔。
36.苯磺酸钠能够与溶液发生离子交换作用，从而减少封孔剂中的离子浓度以降低粘度；同时，苯磺酸钠还能够和水分子强烈结合，提升封孔溶液的流动性。
37.s5、将电芯铝壳置于除灰槽内，除灰槽具体采用聚丙烯材质槽体。电芯铝壳在15～25℃，由硫酸含量150～200克/升的除灰去离子水溶液中浸泡1～3分钟，除灰去离子水溶液中的氢离子中和电芯铝壳上残留氢氧根离子。
38.本常温硬质阳极氧化工艺对比低温硬质氧化工艺的优势如下：
[0039][0040]
上述表格所示对比，本发明采用常温硬质氧化，具有加工能耗低、耐击穿电压高、
成品氧化膜柔韧度高等优势。
[0041]
与现有技术相比，本电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺具有以下有益效果：
[0042]
1、本发明使常温状态下进行厚膜氧化成为现实，不仅兼顾氧化膜的耐磨性、耐蚀性、绝缘性、热稳定性、高硬度，而且氧化膜的柔韧度远超低温硬质氧化膜，此外，常温硬质氧化铝膜已经通过电芯铝壳的各项可靠性测试。
[0043]
2、本发明不仅能实现电芯铝壳氧化成膜的批量生产，而且可以改善其他铝材阳极氧化厚膜硬脆的缺陷。
[0044]
3、本发明采用常温硬质氧化，还具有加工能耗低、耐击穿电压高等优势。
[0045]
实施例二
[0046]
基于实施例一，本实施例的区别为：
[0047]
一种电芯，包括如上述电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺所制成的电芯铝壳绝缘膜。
[0048]
电芯铝壳绝缘膜测试结果如下表：
[0049][0050]
与现有技术相比，本电芯具有以下有益效果：
[0051]
1、本发明使常温状态下进行厚膜氧化成为现实，不仅兼顾氧化膜的耐磨性、耐蚀性、绝缘性、热稳定性、高硬度，而且氧化膜的柔韧度远超低温硬质氧化膜，此外，常温硬质氧化铝膜已经通过电芯铝壳的各项可靠性测试。
[0052]
2、本发明不仅能实现电芯铝壳氧化成膜的批量生产，而且可以改善其他铝材阳极氧化厚膜硬脆的缺陷。
[0053]
3、本发明采用常温硬质氧化，还具有加工能耗低、耐击穿电压高等优势。
[0054]
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

技术特征：
1.一种电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺，其特征在于，包括以下步骤：s1、将电芯铝壳置于脱脂槽内，在脱脂去离子水溶液中浸泡，根据油脂与碱发生化学反应生成肥皂和甘油，使电芯铝壳表面油污去除；s2、将电芯铝壳置于中和槽内，在15～25℃，由硫酸含量150～200克/升、硝酸铁含量20～30克/升组成的中和去离子水溶液中浸泡，除去电芯铝壳表面残留的挂灰；s3、将电芯铝壳置于氧化槽内，在20～30℃，由硫酸含量100～200克/升、草酸含量10～30克/升、柠檬酸含量10～30克/升、酒石酸含量10～30克/升组成的氧化去离子水溶液中浸泡且通入电流，使铝材在常温氧化的作用下表面生成氧化铝膜；s4、将电芯铝壳置于封孔槽内，在93～97℃，由醋酸镍含量8～10克/升、苯磺酸钠含量1～3克/升、醋酸钠含量0.2～0.7克/升的封孔去离子水溶液中浸泡，醋酸镍水解填充于氧化膜孔内，同时高温将非晶态氧化铝转化成三水合氧化铝，形成体积膨胀以封闭氧化膜孔；s5、将电芯铝壳置于除灰槽内，在15～25℃，由硫酸含量150～200克/升的除灰去离子水溶液中浸泡，所述除灰去离子水溶液中的氢离子中和所述电芯铝壳上残留氢氧根离子。2.如权利要求1所述的电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺，其特征在于，步骤s1中，所述脱脂槽具体采用304不锈钢材质槽体。3.如权利要求1所述的电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺，其特征在于，步骤s1中，所述脱脂去离子水溶液由碳酸钠含量20～30克/升、硅酸钠含量20～30克/升、葡萄糖酸钠10～20克/升、表面活性剂十二烷基苯磺酸钠含量1～2克/升组成；所述脱脂去离子水溶液的温度为50～60℃，所述电芯铝壳在所述脱脂去离子水溶液中浸泡的时长为1～5分钟。4.如权利要求1所述的电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺，其特征在于，步骤s2中，所述中和槽具体采用聚丙烯材质槽体；所述电芯铝壳在所述中和去离子水溶液中浸泡的时长为1～3分钟。5.如权利要求1所述的电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺，其特征在于，步骤s3中，所述氧化槽具体采用聚丙烯材质槽体，所述氧化槽的两边固定石墨板，所述氧化槽的上方固定铜v座，所述石墨板与所述铜v座在外加电流作用下形成闭合回路。6.如权利要求1所述的电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺，其特征在于，步骤s3中，所述氧化去离子水溶液通入的电流密度为2～2.5a/dm2，所述电芯铝壳在所述氧化去离子水溶液中浸泡的时长为60～120分钟，所述氧化铝膜的厚度为60～100um。7.如权利要求1所述的电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺，其特征在于，步骤s4中，所述封孔槽具体采用304不锈钢材质槽体；所述电芯铝壳在所述封孔去离子高温水溶液中浸泡的时长为60～80分钟。8.如权利要求1所述的电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺，其特征在于，步骤s5中，所述除灰槽具体采用聚丙烯材质槽体；所述电芯铝壳在所述除灰去离子水溶液中浸泡的时长为1～3分钟。9.一种电芯，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺所制成的电芯铝壳绝缘膜。

技术总结
本发明提供了一种电芯铝壳的阳极氧化成膜工艺及电芯，解决了生产过程中易出现划痕、破损、气泡、褶皱等缺陷，不仅影响外观而且可能对电芯功能造成损害的问题。成膜工艺包括以下步骤：S1、脱脂；S2、中和；S3、常温硬质氧化；S4、封孔；S5、除灰。本发明使常温状态下进行厚膜氧化成为现实，不仅兼顾氧化膜的耐磨性、耐蚀性、绝缘性、热稳定性、高硬度，而且氧化膜的柔韧度优于低温硬质氧化膜，此外，常温硬质氧化铝膜已经通过电芯铝壳的各项可靠性测试。本发明不仅能实现电芯铝壳氧化成膜的批量生产，而且可以改善其他铝材阳极氧化厚膜硬脆的缺陷。本发明采用常温硬质氧化，还具有加工能耗低、耐击穿电压高等优势。穿电压高等优势。穿电压高等优势。


技术研发人员：林瑞明 董云龙 林宏飞
受保护的技术使用者：立铠精密科技（盐城）有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/8/13