[00954823]化学电源外壳材料关键技术的研发及其工程应用

中国在《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》等纲要中多次重点指出：中国将要大力发展电动汽车，并把比容量，控制的可靠性和智能化当作衡量电池的关键性能指标，应该重点突破动力电池的安全性、一致性、耐久性与低成本等一系列关键技术。电池外壳材料占据了电池成本的25%以上，因此，提高外壳材料的性能并降低其生产成本是发展先进化学电源科技生产力的关键，具有重要意义。先进化学电源的外壳材料应具有高耐腐蚀、高均一、高存储和高安全等优异性能，而国际上所应用的材料却因耐蚀性差、容易划伤、剥落而达不到这些要求。为此，该项目同时从化学电源外壳材料的结构和功能上创新，开发出一系列多层复合薄膜材料，并对其材料设计、制备工艺、性能表征以及产业化关键技术进行了系统的研究和开发，建立了国际领先的示范性生产线，实现了工程化应用，不仅打破了国外的技术垄断，而且主要技术指标大大超过了国际最高水平，居于国际领先水平。主要技术内容：针对化学电源外壳材料耐蚀性差、易划伤、易剥落等重大工程应用问题，课题组创造性地研发了一系列多层复合薄膜外壳材料，具体包括：微/纳米晶镍多层薄膜、含镍纳米线多层复合薄膜、含钴纳米线多层复合薄膜：实现了这些薄膜材料在化学电源外壳材料的产业化应用：发展了一系列评价这些薄膜材料关键力学、物理性能的方法，并在国际上首次研制了定量评价薄膜界面结合性能的多功能薄膜力学性能检测装置。主要科技创新；(1)提出了一种镀覆微/纳米晶镍多层薄膜的外壳材料及其制备方法，其具有优异的耐腐蚀性能和冲压性能，镀层结合力好、表面硬度高且致密，很好地解决了镀层脱落以及表面划伤的难题。(2)提出了一种镀覆含镍纳米线复合薄膜的外壳材料及其制备方法，并对其热稳定性及其物理机制进行了分析，该复合薄膜具有优异的耐腐蚀性能、冲压性能、抗强载荷性能，使用中儿乎不发生涂层脱落或者表面划伤问题。(3)将含钴纳米线多层膜复合技术应用于电池外壳材料，提出了一种含钴纳米线复合薄膜的钢带及其制备方法。该复合薄膜可以在不降低多层膜表层硬度的同时，提高多层膜镀层的韧性。同时，发展了同时考虑尺度效应和基底效应后表征这些薄膜材料关键物理、力学性能的理论模型、实验方法，并研制了可同时侧量弹性模量、屈服强度、应力应变关系、界而结合性能等多个力学参数的多功能薄膜力学性能检测装置。技术成果:获得了国家自然科学基金杰出青年基金项目、“863”项目(2项)、湖南省科技重大专项、湖南省战略性新兴产业科技攻关等项目的支持，通过了由中国工程院院士、著名材料科学家李恒德先生作为鉴定委员会主任的专家组的鉴定；受到了中央电视台科技频道、湖南省教育台等媒体的专题报道；申请15项国家发明专利，其中已授权的有6项，在Int.J.Plast，ActaMater等国际顶尖杂志上发表论文30余篇。