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泡沫镍沉积厚度均匀性的影响因素研究

作　者: 熊轶智
导　师: 陈玉喜
学　校: 湖南大学
专　业: 材料工程
关键词: HEV镍氢电池泡沫镍沉积厚度均匀性沉积厚度比电镀面密度
分类号: TM912
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

作为镍氢电池正极集流体,带状泡沫镍自1990年代后期起得到电池厂家的普遍采用。相对于其它正极活性材料的载体,带状泡沫镍的加工难度低、孔隙率高、孔径均匀、装载容量高、可连续涂浆操作等优势较明显。随着油电混合动力汽车(HEV)的市场前景看好,专用于动力电池的泡沫镍制造技术遇到新的挑战。相比于常规民用小型电池方面的应用,HEV专用泡沫镍对材料洁净度、有害杂质含量、孔密度、沉积厚度均匀性等几个方面有更严格的要求。沉积厚度均匀性差的泡沫镍制作的镍氢电池组的各单节电池正极片的容量一致性低,镍氢电池多次循环后的容量下降较大。本文针对泡沫镍的沉积厚度均匀性进行课题攻关,对泡沫镍不同位置的电镀沉积厚度的差异进行改善。取得的研究成果如下：(1)改善了沉积厚度比的测量方法,包括泡沫镍的固化方法、断面的规范控制、拍照方式及测量方法。以课题开展前的现状为参照,技术攻关后达到了固化制样成功率高、样品内气泡变小乃至消失的效果,达到了泡沫镍断面的筋条的边界清晰且平滑的效果,达到了测量点位置合理、照片大小适中且清晰、测量线角度与长度合理的效果。通过上述工作,数据的说服力增强,测量得以再现。(2)对厚度方向的沉积厚度均匀性,即电镀深镀效果与分散能力的各因素进行了系统分析,找寻出了关键因子。通过实验依次验证工序的关联程度,验证电镀温度、电流密度、溶液对流程度等的影响,在实验室和生产线上制得泡沫镍并获得测量数据,对多个影响因子的相关程度做出了判断。对于改善高孔数泡沫镍的沉积厚度均匀性的有效措施包括：①提高预镀上镍量；②降低主镀电流密度降低泡沫镍移动速度；③镀液升温；④主镀区加强溶液对流。(3)对平面的沉积厚度均匀性(面密度)进行了相关研究,通过实验对比与生产数据统计,识别了以下因素：导电化上镍量分布不产生影响；海绵结构周期波动影响面密度；横向电力线强度的分布影响面密度；现场操作与设备控制影响面密度；特殊阳极应用能改变横向面密度分布。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
第1章绪论  12-21
  1.1 引言  12-13
  1.2 新能源汽车的类型与前景  13
  1.3 新能源汽车电池的类型与前景  13-14
  1.4 镍氢电池概述  14-18
    1.4.1 MH-Ni电池充放电特性  15
    1.4.2 MH-Ni电池耐过充过放  15-16
    1.4.3 MH-Ni电池自放电特性  16
    1.4.4 MH-Ni电池循环寿命  16
    1.4.5 MH-Ni电池结构与应用  16-18
  1.5 泡沫镍简介  18-20
  1.6 本论文研究目的与研究内容  20-21
第2章 DTR测量方法研究与改进  21-28
  2.1 DTR检测原理介绍  21
  2.2 检测操作方法  21-23
  2.3 测量方法的改进  23-26
    2.3.1 树脂凝胶反应的改进  23
    2.3.2 浇模及脱模的改进  23-24
    2.3.3 断面处理的控制  24
    2.3.4 光学显微镜拍照方式的改进  24-26
    2.3.5 测量划线方式的规范  26
  2.4 测量再现性  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章泡沫镍DTR影响因子的分析与验证  28-50
  3.1 实验方法  28-31
    3.1.1 生产线路径  28-30
    3.1.2 实验室路径  30-31
  3.2 影响因子分析  31
  3.3 实验过程与数据分析  31-47
    3.3.1 工序分析  31-33
    3.3.2 导电化工艺参数分析  33-37
    3.3.3 电镀工艺参数分析  37-47
  3.4 实验室与生产线对比分析  47-49
  3.5 本章小结  49-50
第4章泡沫镍面密度均匀性的影响因子研究  50-66
  4.1 面密度指标介绍  50-51
  4.2 实验方法  51
  4.3 泡沫镍面密度的影响因素概述  51-54
    4.3.1 泡沫镍电镀电流密度的特点  51-53
    4.3.2 泡沫镍电镀电流效率的特点  53
    4.3.3 泡沫镍电镀生产现场因素对面密度的影响  53-54
  4.4 实验过程与分析  54-64
    4.4.1 改善计划  54-55
    4.4.2 导电化半成品上镍量对面密度均匀性的影响  55-56
    4.4.3 横向电力线强度分布对面密度影响  56-59
    4.4.4 海绵结构对面密度影响  59-61
    4.4.5 生产现场控制手段对面密度的影响  61-63
    4.4.6 小阳极应用对面密度的影响  63-64
  4.5 本章小结  64-66
结论  66-67
参考文献  67-70
致谢  70

泡沫镍沉积厚度均匀性的影响因素研究

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