使用了该技术的产品。
也许你并没有过多地关注，几年前，我们身边那些看似技术含量不高的电池，却一直使用着进口钢材做外壳。我国是电池生产和消费大国，每年电池产量约占世界总产量的1/3，我国每年要大量向日本和美国进口用于电池外壳的特殊钢材。
在0.3毫米钢板上展身手
前些年，电池钢壳的生产工艺是先将钢带冲压成电池钢壳，然后对成型钢壳进行镀镍，这种工艺的缺点是钢壳内侧，特别是凹陷部分镀不上镍或镀层厚度不均匀。为解决这一问题，国际上少数制造商开始研发“先镀后冲”技术。使用这种技术生产的产品叫电沉积镍镀层薄膜（又称覆镍深冲钢带），它是用电镀的方法将镍电沉积在低碳钢带的基底表面上，再对界面进行扩散处理。这种电沉积薄膜是一种新型的高性能电池外壳材料，因为工艺要求较高，几年前，国内尚无厂家能够生产，国外则只有日本和德国能够生产。
“国内之所以生产不出这种材料，其中一个重要原因就是在冲制成电池壳过程中，镍镀层与基底材料不能同步延伸，镍镀层容易脱落。”湘潭大学副校长、湘潭大学材料与光电物理学院教授周益春对《科学时报》记者说：“作为高性能电池外壳材料，要求其要有很好的深冲性能（深度冲压）。冲压后基材钢板只有0.3毫米，这要求镍镀层与基底材料有很好的同步延伸性能。”
从1994年开始，周益春课题组先后承担了8项国家自然科学基金项目，对覆镍深冲钢带进行了深入研究，开发了具有自主知识产权的覆镍深冲钢带产品，其主要性能指标尤其是耐腐蚀性、深冲性等均优于国外同类产品，改变了我国高性能电池外壳材料依赖进口的落后局面。
“我们在对该技术的工艺流程和机理研究中发现，在达到镍—铁间原子扩散的能量蓄积及高温条件下，两种原子扩散形成铁—镍合金新相，在此条件下形成的镍—铁合金复合结合力非常强，可以满足深冲时不脱落的要求。”周益春说。
该项目组成员、湘潭大学材料与光电物理学院教授潘勇说：“该材料是碱性一次电池、一些钮扣电池和二次电池的外壳，由电沉积镍涂层和低碳钢带紧密结合而成，具有优良的延伸率和耐蚀性，是便携式通信设备、笔记本电脑、文字处理机、电动工具、混合电动车所用电池的首选材料，市场前景十分广阔。”
开发出一套完整的生产工艺
随着信息技术的发展，对高性能电池及电池材料的需求也越来越大。2002年6月，该项目通过国家教育部主持的专家鉴定，以原国际材料研究学会联合会主席、中国材料研究学会名誉理事长、中国工程院院士、清华大学教授李恒德先生为首的鉴定委员会对此给予了高度评价。
同年12月，由湖南利德投资股份有限公司和湘潭大学共同组建了湖南利德材料科技股份有限公司，对覆镍深冲钢带实施产业化。在“863”项目和科学基金项目的先后资助下，该成果现在成功地解决了从实验室到生产线过程中遇到的如“覆镍厚度不均匀”、“轧制控制变形量”、“深冲过程中的匹配问题”等难题，独立地开发出了一套完整的生产工艺，生产出的覆镍深冲钢带产品得到用户认可和广泛应用。
经过3年努力，他们实现了覆镍深冲钢带的产业化，目前已建成国际上最宽的生产线（1米宽的生产线）。2007年，该公司实现销售收入8000万元，当年共生产4000吨产品。
“利用该项目的研究成果，目前覆镍深冲钢带的基材由上海宝钢进行生产，电池外壳的冲制由四川长虹研制并进行生产。这样，使无汞即绿色的高性能电池外壳在我国实现了完全国产化。目前长虹电池、金刚电池和几家国内、国外电池品牌的代工，也用我们的产品。”潘勇说。
提高对结合性能的认识
上世纪90年代以来，涂层和薄膜的制备及其应用是学术界及工程界广泛关注的热点问题之一。“特别是涂层和薄膜失效和界面的剥离问题至今仍存在诸多模糊认识，包括基本概念的明晰、表征指标的提炼、评价标准的完善以及界面优化工艺的开发，这在一定程度上影响着理论研究和生产补足的进一步拓展和深化。”周益春说。
电池外壳本来是电化学工作者的研究领域，周益春课题组成功地将其与固体力学结合起来，即将问题的关键归并为界面结合性能问题。提出了如界面扩散层、激光热冲击消除残余应力等新的思想。其研究成果在国内外发表论文20多篇。
该课题组将基础研究的成果应用于实际中，在实际应用过程中获得更深入的基础研究课题，通过这种方式培养学生的科技创新能力。2005年，科学出版社出版了周益春的专著——《材料固体力学》。师昌绪在给该书作序时写到：《材料固体力学》凝结了周益春教授10余年的讲授经验，更凝聚了他和其指导的研究生在材料力学行为方面的研究成果。它将进一步推动固体力学与材料科学的交叉与结合。
“该项成果不仅获得很好的实际应用，而且使基础研究和应用研究互相促进。通过该项目，我们进一步提高了对界面结合性能的认识：基于界面结合性能的断裂强度和断裂韧性表征，界面结合问题更为完善；将薄膜体系用韧脆程度分类更易于研究和评价界面结合问题。”据周益春透露，由于该方面的前期研究工作做得不错，他们又进一步获得了国家自然科学基金杰出青年基金和国家自然科学基金重点项目的资助。
《科学时报》 (2008-10-20 A4科学基金)
