阅读说明：本技术 电池极耳表面处理方法 (Surface treatment method for battery tab ) 是由 唐永炳 蒋春磊 孟醒 石磊 于 2018-06-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种电池极耳表面处理方法,涉及电池技术领域,该电池极耳表面处理方法,将极耳清洗后进行等离子体刻蚀去除极耳表面的钝化层后,完成对极耳的表面处理,利用该处理方法能够缓解现有技术的处理方法工艺复杂、污染环境以及成本高的技术问题,达到了简化工艺,避免污染,降低成本和提高焊锡与极耳的结合强度的目的。(The invention provides a battery tab surface treatment method, which relates to the technical field of batteries and is characterized in that after a tab is cleaned, plasma etching is carried out to remove a passivation layer on the surface of the tab, and then the surface treatment of the tab is completed.)

电池极耳表面处理方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电池极耳表面处理方法。

背景技术

随着现代科技日新月异，能源与环境问题成为人们关注的热点，随之而来的新能源产业蓬勃发展，手机、笔记本电脑、电动汽车、电动工具等产品对电池的要求也越来越高，锂离子电池作为一种具有电压平台高、循环寿命长、比能量高和自放电小等众多优异性能的可充电电池备受关注。

在锂电池结构中，极耳是将正负极从电芯中引出来的金属导电体，通常正极使用铝材料，负极为镍或铜镀镍材料，是锂电池充放电时的接触点，在锂电池结构中，极耳一端连接外电路，另一端与电池内部相连接。但是极耳材料长时间暴露在空气中容易在表面形成一层钝化层，不仅造成节点处导电性差，增加电池容量损失以及发热等现象，还会影响后续焊锡工艺，表面钝化层会降低极耳的焊接质量，进而影响电池的充放电性能，造成一定的安全隐患。因此，要想得到一种可焊性良好，焊点质量高的极耳，避免焊接时出现虚焊等焊接不良，需要去除极耳材料表面的钝化层。

目前，常用的解决极耳表面钝化的方法主要有化学法或镀层法。化学法即利用酸碱溶液去除极耳表面钝化层，使极耳表面具有良好的锡焊浸润性，使产品的质量能够得到有效控制。镀层法是在极耳表面制备镀层以提高极耳的可锡焊性以及耐腐蚀性。其中，化学法处理工艺复杂，容易造成环境污染；而镀层法制备多层结构，虽然提高了极耳材料的锡焊性能和耐蚀性，但镀层结构工艺复杂、质量不稳定、成本高，此外，化学法和电镀法都不符合现今的环保理念。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池极耳表面处理方法，以缓解现有技术的处理方法工艺复杂、污染环境以及成本高的技术问题。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种电池极耳表面处理方法，将极耳清洗后进行等离子体刻蚀去除极耳表面的钝化层后，完成对极耳的表面处理。

进一步的，所述清洗包括超声清洗。

进一步的，所述极耳依次经超声清洗和和去离子水清洗后完成清洗过程。

进一步的，所述清洗包括以下步骤：

先将极耳放入酮类中超声清洗15～20min，再用去离子水冲洗后放入醇类溶液中超声清洗15～20min，然后取出再次用去离子水冲洗，之后放入去离子水中超声清洗7～12min，完成清洗过程；

优选地，先将极耳放入丙酮中超声清洗15～20min，再用去离子水冲洗后放入乙醇溶液中超声清洗15～20min，然后取出再次用去离子水冲洗，之后放入去离子水中超声清洗7～12min，完成清洗过程。

进一步的，所述等离子体刻蚀的工艺条件为：真空度为(2.8～3.5)×10^－3Pa，离子源电压为50～100V，通入惰性气体和刻蚀气体的混合气体，压强10～25Pa，基底偏压为－400～－800V，处理时间20～40min。

进一步的，所述等离子体刻蚀的工艺条件为：真空度为(3.0～3.3)×10^－3Pa，离子源电压为60～90V，通入惰性气体和刻蚀气体的混合气体，压强15～20Pa，基底偏压为－500～－700V，处理时间30～40min。

进一步的，所述惰性气体包括氩气、氦气、氖气或氙气。

进一步的，所述刻蚀气体包括O₂、CF₄、H₂或N₂中的任一项或几种的组合。

进一步的，所述惰性气体和所述刻蚀气体的体积比为5：1～3：2。

进一步的，所述极耳的材质为铝、镍或铜镀镍。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的电池极耳表面处理方法，是将极耳清洗后进行等离子体刻蚀以去除极耳表面的钝化层。相对于传统的化学法处理工艺，该方法中无需使用酸碱溶液对极耳材料进行腐蚀，因此，更环保。相对于复杂的镀层法，该处理方法工艺更简单，极耳表面处理后质量稳定性更好。

采用本发明提供的处理方法，用等离子刻蚀材料表面，去除材料表面的钝化层，可以获得粗糙的表面结构，进而有利于焊锡的浸润性，进而提高焊锡与极耳的结合强度。因此，该处理方法更为简单高效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为处理前极耳的表面形貌结构示意图；

图2为处理后极耳的表面形貌结构示意图。

图标：10－极耳基底；11－钝化层。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明提供了一种电池极耳表面处理方法，将极耳清洗后进行等离子体刻蚀去除极耳表面的钝化层后，完成对极耳的表面处理。

本发明提供的电池极耳表面处理方法，是将极耳清洗后进行等离子体刻蚀以去除极耳表面的钝化层。相对于传统的化学法处理工艺，该方法中无需使用酸碱溶液对极耳材料进行腐蚀，因此，更环保。相对于复杂的镀层法，该处理方法工艺更简单，极耳表面处理后质量稳定性更好。

采用本发明提供的处理方法，用等离子刻蚀材料表面，去除材料表面的钝化层，可以获得粗糙的表面结构，提高极耳表面的比表面积，进而有利于焊锡的浸润性，进而提高焊锡与极耳的结合强度。因此，该处理方法更为简单高效。

利用本发明提供的处理方法可以对不同材质的极耳进行处理，例如，极耳的材质可以为铝、镍或铜镀镍，其中，铜镀镍是指在铜基材上镀镍。

在本发明的一些实施方式中，所述清洗包括超声清洗。例如，所述极耳依次经超声清洗和去离子水清洗后完成清洗过程。采用超声清洗和去离子水清洗对极耳进行预处理，既可以有效去除极耳表面的杂质，提高后期的等离子体刻蚀效果，又可以减少污染，满足环保的要求。

在本发明的一些实施方式中，所述清洗包括以下步骤：

先将极耳放入丙酮中超声清洗15～20min，再用去离子水冲洗后放入乙醇溶液中超声清洗15～20min，然后取出再次用去离子水冲洗，之后放入去离子水中超声清洗7～12min，完成清洗过程。

上述实施方式中，超声清洗过程中采用的是丙酮、乙醇溶液以及去离子水，整个清洗过程中均未使用带有酸碱溶液，整个清洗过程均属物理清洗，不会发生化学腐蚀，不用对环境以及操作人员造成污染和伤害，同时超声清洗过程中使用的丙酮和乙醇方便回收利用，成本较低。

在本发明的一些实施方式中，所述等离子体刻蚀的工艺条件为：真空度为(2.8～3.5)×10^－3Pa，离子源电压为50～100V，通入惰性气体和刻蚀气体的混合气体，压强10～25Pa，基底偏压为－400～－800V，处理时间20～40min。等离子体刻蚀的工艺条件可以进一步设置为所述等离子体刻蚀的工艺条件为：真空度为(3.0～3.3)×10^－3Pa，离子源电压为60～90V，通入惰性气体和刻蚀气体的混合气体，压强15～20Pa，基底偏压为－500～－700V，处理时间30～40min。其中，惰性气体例如可以为氩气、氦气、氖气或氙气，刻蚀气体包括O₂、CF₄、H₂或N₂中的任一项或几种的组合；所述惰性气体和所述刻蚀气体的体积比为5：1～3：2。

通过通入不同种类和重量比的刻蚀气体可以对不同材质的极耳进行等离子体清洗，再通过控制等离子体刻蚀的工艺条件，可以调整等离子体的密度和轰击速度等，从而提高等离子体刻蚀速率，进而对极耳进行不同程度的刻蚀。

上述实施方式中，惰性气体和刻蚀气体的体积比例如可以为5：1，3：1，2：1，3：2或5：2。

下面将结合实施例和对比例对本发明做进一步详细的说明。

实施例1

本实施例是一种电池极耳表面处理方法，极耳在处理前其表面形貌结构如图1所示，处理前，极耳包括极耳基底10和钝化层11，利用该处理方法处理后的表面形貌如图2所示。从图1和图2的对比可以看出，处理后，极耳表面为粗糙表面，具有较大的比表面积。

具体的，本实施例的处理方法包括以下步骤：

a)先将铜镀镍极耳放入丙酮中超声清洗15min，再将极耳用去离子水冲洗后放入乙醇溶液中超声清洗15min，取出后再次用去离子水冲洗，之后再将极耳放入去离子水中超声清洗10min，然后用干燥氮气将极耳表面吹干，最后再将极耳放入鼓风干燥箱中80℃烘干，烘干后取出，开始下一步操作；

b)将烘干后的极耳固定在夹具中，并固定于离子源真空设备中；关闭真空室门，抽真空，当真空度达到3.2×10－3Pa时，开始进行等离子体刻蚀；

c)对极耳进行等离子体刻蚀，工艺条件包括：离子源电压为50V，通入H₂气，Ar：H₂体积比为3：1，工作压强15Pa，基底偏压为－600V，处理时间30min；

d)出炉：当等离子体刻蚀处理结束以后，关闭离子源、偏压电源，接着关闭气体质量流量计与气瓶主阀和减压阀；然后关闭真空泵组和抽气阀，打开放气阀，打开真空室门(只有真空室腔体的压强和外界压强平衡后才能打开)，然后将极耳取出，密封保存；关闭真空室门，抽真空，最后关闭真空泵、抽气阀、水冷机组及设备的总电源。

实施例2

本实施例是一种电池极耳表面处理方法，包括以下步骤：

a)先将铝制极耳放入丙酮中超声清洗18min，再将极耳用去离子水冲洗后放入乙醇溶液中超声清洗20min，取出后再次用去离子水冲洗，之后再将极耳放入去离子水中超声清洗12min，然后用干燥氮气将衬底表面吹干，最后再将极耳放入鼓风干燥箱中80℃烘干，烘干后取出，开始下一步操作；

b)将烘干后的极耳固定在夹具中，并固定于离子源真空设备中；关闭真空室门，抽真空，当真空度达到3.0×10^－3Pa时，开始进行等离子体刻蚀；

c)对极耳进行等离子体刻蚀，工艺条件包括：离子源电压为50V，通入CF₄气体，Ar：CF₄体积比为3：1，工作压强15Pa，基底偏压为－600V，处理时间30min；

d)出炉：当处理结束以后，关闭离子源、偏压电源，接着关闭气体质量流量计与气瓶主阀和减压阀；然后关闭真空泵组和抽气阀，打开放气阀，打开真空室门(只有真空室腔体的压强和外界压强平衡后才能打开)，然后将极耳取出，密封保存；关闭真空室门，抽真空，最后关闭真空泵、抽气阀、水冷机组及设备的总电源。

实施例3

本实施例是一种电池极耳表面处理方法，包括以下步骤：

a)先将铝制极耳放入丙酮中超声清洗20min，再将极耳用去离子水冲洗后放入乙醇溶液中超声清洗18min，取出后再次用去离子水冲洗，之后再将极耳放入去离子水中超声清洗7min，然后用干燥氮气将衬底表面吹干，最后再将极耳放入鼓风干燥箱中80℃烘干，烘干后取出，开始下一步操作；

b)将烘干后的极耳固定在夹具中，并固定于离子源真空设备中；关闭真空室门，抽真空。当真空度达到3.2×10^－3Pa时，开始进行等离子体刻蚀；

c)对极耳进行等离子体刻蚀，工艺条件包括：离子源电压为50V，通入CF₄气体，Ar：CF₄体积比为5：2，工作压强25Pa，基底偏压为－600V，处理时间30min；

d)出炉：当处理结束以后，关闭离子源、偏压电源，接着关闭气体质量流量计与气瓶主阀和减压阀；然后关闭真空泵组和抽气阀，打开放气阀，打开真空室门(只有真空室腔体的压强和外界压强平衡后才能打开)，然后将极耳取出，密封保存；关闭真空室门，抽真空，最后关闭真空泵、抽气阀、水冷机组及设备的总电源。

实施例4

本实施例是一种电池极耳表面处理方法，包括以下步骤：

a)先将铜制极耳放入丙酮中超声清洗15min，再将极耳用去离子水冲洗后放入乙醇溶液中超声清洗15min，取出后再次用去离子水冲洗，之后再将极耳放入去离子水中超声清洗10min，然后用干燥氮气将衬底表面吹干，最后再将极耳放入鼓风干燥箱中80℃烘干，烘干后取出，开始下一步操作；

b)将烘干后的极耳固定在夹具中，并固定于离子源真空设备中；关闭真空室门，抽真空。当真空度达到3.2×10－3Pa时，开始进行等离子体刻蚀；

c)对极耳进行等离子体刻蚀，工艺条件包括：离子源电压为50V，通入H₂气体，Ar：H₂体积比为5：1，工作压强15Pa，基底偏压为－600V，处理时间35min；

d)出炉：当处理结束以后，关闭离子源、偏压电源，接着关闭气体质量流量计与气瓶主阀和减压阀；然后关闭真空泵组和抽气阀，打开放气阀，打开真空室门(只有真空室腔体的压强和外界压强平衡后才能打开)，然后将极耳取出，密封保存；关闭真空室门，抽真空，最后关闭真空泵、抽气阀、水冷机组及设备的总电源。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。