钢壳内表面涂层对LR6电池性能的影响

王静峰，楼毅杰，裘 璇

［1.宁波富邦电池有限公司，浙江宁波 315104;2.中银(宁波)电池有限公司，浙江宁波 315040］

作为碱性锌锰电池的正极集流体，钢壳自身的导电能力及内表面的均匀性，影响集流效果及正极部分的内阻［1］。为了促进正极的集流及改善导电性，通常在钢壳内表面涂覆导电涂层。导电涂层的主要作用有:提高电接触，减少电池内阻、改善放电效率并延长寿命;可防止或缓解正极物质对钢壳内表面的氧化［2］。在实际生产中，导电涂层还起到填充钢壳内表面的缺陷及正极环嵌入钢壳时润滑的作用。在现有的富士生产工艺中，正极环的外径大于钢壳内径，两者以过盈的方式装配［3］。在正极环嵌入时，钢壳内表面与导电涂层黏结性不好，可能会造成局部涂层的褶皱、脱落，影响钢壳内表面的导电、抗氧化性，进而影响电池的电性能。

本文作者在保持其他工艺不变的前提下，讨论LR6电池钢壳内表面与导电涂层黏结性对电池电性能的影响。

1 实验

1.1 不同导电涂层黏结性钢壳的试制

将108导电剂(青岛产，电池级)与2-丁酮(青岛产，AR)按质量比1∶1混合，配制导电涂层。每只LR6钢壳(上海产)在涂15 mg导电涂层后，放入鼓风干燥箱内，在50℃、80℃、120℃、150℃和170℃下恒温5 min后取出，冷却。用透明包装胶带覆在导电涂层上并撕起，测试导电涂层的黏结性。

1.2 样品电池试制及测试

将制备的钢壳在本公司LR6富士生产线上试制成电池，钢壳处理温度为50℃、80℃、120℃、150℃和170℃的电池分别标识为1号、2号、3号、4号和5号。

测试电池在初始期、高温储存(60℃、20 d)后的内阻及放电性能:放电测试温度为20±2℃，使用DM-2000型恒电阻放电柜(苏州产)和DM-3000型恒电流放电柜(苏州产)，放电方式分别为:10 Ω 连放(24 h/d，0.9 V)、1 000 mA 脉冲(10 s/m，1 h/d，0.9 V)、3.9 Ω 间放(1 h/d，0.9 V)、24 Ω 间放(15 s/m，8 h/d，0.9 V)［4］;内阻测试为室温 25 ℃，使用BS-VR型电池内阻测试仪(广州产)。

2 结果与讨论

2.1 对钢壳导电层黏结性的影响

钢壳导电层的黏结情况见图1。

图1 不同烘箱温度下钢壳导电层的黏结情况Fig.1 Adhesion condition of the conductive coating on steel can under different oven temperature

从图1可知，钢壳在50℃处理后，导电层的黏结性最差，随着烘箱温度的上升，导电层的黏结性改善，在150℃、170℃处理后，黏结性能最好。已涂层钢壳的黏结性，在烘箱温度达到150、170℃时为最佳。

2.2 对电池内阻的影响

电池在新电及高温储存后的内阻测试结果见表1。

表1 电池内阻的变化Table 1 Changes of internal resistance of batteries

从表1可知:电池的新电内阻接近，1号电池的内阻较2号、3号、4号和5号电池略大，但差异较小。电池在高温储存后的内阻差异较大，1号电池内阻上升的幅度最大，其次为2号、3号电池，4号、5号电池内阻上升的幅度最小。

2.3 对电池电性能的影响

电池的新电(常温储存7 d)和在60℃下储存20 d后的性能测试结果见表2。

表2 电池的电性能测试结果Table 2 Electric performance test results of batteries

从表2可知:在新电初始期电性能对比中，电池在各项放电方式中性能均较为接近，即随着导电层黏结性的改善在新电电性能上未有明显波动。导电层黏结性能较好电池的高温储存性能更好。4号、5号电池经过60℃、20 d高温储存后，在大中电流的连放、间放项目上均有一定的优势。

从电池新电的内阻、电性能测试来看，导电层黏结性的好坏对电池在初始期的内阻、电性能的影响不明显。从高温储存后的结果来看，导电层黏结性好的电池的高温储存性能更好。导电层黏结性不同的电池经高温储存后，在内阻上存在较大的差异，黏结性较差电池的内阻上升幅度远大于黏结性好的电池，造成电池内部的电接触特性差异较大，对放电性能产生影响［5］，尤其体现在大电流负载时(1 000 mA脉冲、3.9 Ω间放)。导电涂层黏结性良好的电池高温储存后大电流放电较黏结性差的电池提升10%。

3 结论

钢壳内表面与导电涂层黏结性良好有利于电池的高温储存性能，尤其体现在高温储存后的大电流间放(1 000 mA脉冲、3.9 Ω间放)性能上，大电流高温性能提升10%。可通过对涂导电层的钢壳进行高温烘箱处理，增加钢壳内表面与导电层的黏结性。后处理温度在150℃或170℃时效果最好，考虑到实际生产环境因素，烘箱温度控制在150℃较好。

［1］WANG Li-zhen(王力臻)，GU Shu-hua(谷书华)，LIN Wen-de(林文德)，et al.碱锰电池用钢壳内表面的性质［J］.Diachi Gongye(电池工业)，2002，7(3－4):196－199.

［2］ZHANG Bai-sheng(张柏生).关于导电涂料导电性能的讨论［J］.Paint＆ Coating Industry(涂料工业)，1996，1(1):31 －37.

［3］GU Shu-hua(谷书华)，WANG Li-zhen(王力臻)，FANG Chun(方春)，et al.碱性锌锰电池钢壳内表面导电涂层研究［J］.Dianchi Gongye(电池工业)，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(蔡绍雄)，CHANG Huai-wei(常怀伟).不同碱锰电池钢壳的 SEM研究［J］.Battery Bimonthly(电池)，2002，32(6):332－334.