CN105755327B - 低能高效放电合金铝箔及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低能高效放电合金铝箔及其制备方法及其制备方法，低能高效放电合金铝箔包括铝箔层、通过烧结方式设置于所述铝箔层一侧用于粘结陶瓷焊接衬垫的烧结连接层，所述铝箔层，其化学成分及重量百分比为：铁：0.60%~0.80%，硅：0.50%~0.60%，锌：＜0.05%，镁：＜0.05%，锰：＜0.05%，钛：0.45%~0.55%，铜：0.10~0.20%，锆：0.35%~0.40%，不可去除杂质单个含量＜0.05%，不可去除杂质合计含量＜0.15%，其余成分为铝，所述烧结连接层包括纳米二氧化锆以及稀土添加剂。
Description
技术领域
本发明属于铝箔加工技术领域，涉及一种低能高效放电合金铝箔及其制备方法。
背景技术
全球金融危机促成了新能源产业的诞生和兴起，以美国＼中国为首的众多国家已经将新能源战略提升为国家战略。锂离子电池以其高比能量、长循环寿命、无记忆效应、安全可靠以及能快速充放电等优点而成为新兴电源技术研究的热点，锂电池最佳储存电压为3.85V 左右，在车载 GPS、手机、笔记本电脑等各种便携式电子产品用电池领域，成为了维持这些工具运转的重要部件。由于石油资源日趋短缺，并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重（尤其是在大、中城市），随着混合动力、燃料电池、化学电池等替代内燃机的新型能源装置的研究与开发，超级电容器电池，成了继锂电池产品之后，在汽车领域混合动力方面的又一个新兴电源技术研究的热点，超级电容器以其优异的特性扬长避短，可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和启动能源，并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途。正因为如此，世界各国（特别是西方发达国家）都不遗余力地对超级电容器进行研究与开发。其中美国、日本和俄罗斯等国家不仅在研发生产上走在前面，而且还建立了专门的国家管理机构（如 ：美国的 USABC、日本的 SUN、俄罗斯的 REVA等），制定国家发展计划，由国家投入巨资和人力，积极推进。就超级电容器技术水平而言，目前俄罗斯走在世界前面，其产品已经进行商业化生产和应用，并被第17届国际电动车年会（EVS—17）评为最先进产品，日本、德国、法国、英国、澳大利亚等国家也在急起直追，目前各国推广应用超级电容器的领域已相当广泛。在我国推广使用超级电容器，能够减少石油消耗，减轻对石油进口的依赖，有利于国家石油安全 ；有效地解决城市尾气污染和铅酸电池污染问题；有利于解决车辆的低温启动问题。因此，铝箔作为超级电容器电池关键的电极组件之一，在超级电容器电池较大的需求空间拉动下，其市场规模也呈现出快速增长的趋势。
超级电容器电池又叫双电层电容器、电化学电容器、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。
超级电容器电池多以活性炭材料为负极，以含锂的化合物作正极，当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过LiClO4有机电解液运动到负极。而作为负极的活性炭材料有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时，嵌在负极碳层中的锂离子脱出， 又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。人们通常所说的电池容量指的就是放电容量。超级电容器电池电极在分离出电荷中存储能量，用于存储电荷的面积越大、分离出的电荷越密集，其电容量越大。 如何生产一种低密度、高性能的铝锂合金新型结构材料，使其比强度和比刚度高，低温性能好，还具有良好的耐腐蚀性能和非常好的超塑性适合做超级电容器电池的正极。是本领域技术人员有待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种低能高效放电合金铝箔，具有铝箔组织均匀、化学成分范围窄、平整无波浪、箔面色泽一致、无条纹、无孔洞针孔、端面整齐无毛刺、厚度偏差范围小，抗拉强度介于 220~250Mpa 之间。
为实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种低能高效放电合金铝箔，包括铝箔层、设置于所述铝箔层外表面的金属涂层，所述铝箔层以铝锂系合金为基础，在所述铝锂系合金中硅的含量＜ 0.15wt%，铁的含量＜ 0.40wt%，铜的含量＜ 0.01wt%，锰的含量为0.2~0.50wt%，镁的含量＜ 0.01wt%，锌的含量为＜ 0.01wt%，钛的含量为＜ 0.05wt%，锂的含量为 1.0~4.2wt%，铬的含量为 0.08~0.15wt%，不可去除杂质单个含量＜ 0.05wt%，不可去除杂质合计含量＜ 0.15wt%，其余成分为铝，所述金属涂层为纳米银颗粒以及二氧化钛颗粒。
该铝箔属于Al~Li 系合金，该合金是一种具有低密度、高性能的新型结构材料，它比常规铝合金的密度低 10％，而弹性模量却提高了 10％，其比强度和比刚度高，低温性能好，还具有良好的耐腐蚀性能和非常好的超塑性。该铝锂合金在602℃发生共晶反应，液体→AL+LiAl3，室温下，铝锂合金中锂元素以LiAl3化合物形式存在。
此外通过设置金属涂层，纳米银颗粒能够产生大量的游离银离子，增强导电性能，而且二氧化钛能够发出紫外线，增强游离银离子的活性。
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供低能高效放电合金铝箔的制备方法。
为实现上述目的，一种低能高效放电合金铝箔及其制备方法的制备方法，所述制备方法包括：
S1 ：首先准备好熔炼炉和权利要求1 所述的原料，并将原料装入熔炼炉内熔化；
S2 ：对熔化后的原料进行搅拌、扒渣并调整原料成分 ；
S3 ：将扒渣后的原料在熔炼炉内进行精炼处理 ；
S4 ：将精炼处理后原料再转入转炉内进行二次精炼及静置处理 ；
S5 ：将二次精炼处理后的原料排入除气箱进行除气扒渣处理；
S6 ：将扒渣处理后的原料用过滤箱的双通道双级陶瓷过滤板进行过滤除渣；
S7 ：再将过滤除渣后的原料排出并输送到到铸轧机后，连续进行两次热轧，由铸轧机将排出的原料通过第一次热轧轧制成铝合金带材 ；
S8 ：将第一次热轧后的铝合金带材再进行第二次热轧 ；
S9 ：将第二次热轧后的铝合金卷材进行第一次均匀化退火处理 ；
S10 ：将第一次均匀化退火处理后铝合金卷材进行三至四次冷轧 ；
S11 ：将三至四次冷轧后的铝合金卷材进行第二次退火处理 ；
S12 ：将第二次退火处理后的铝合金卷材再进行六至七次箔轧，铝合金箔，
S13 ：在铝合金箔表面进行金属涂层制备。
本发明的优点和有益效果在于：该铝箔属于Al~Li 系合金，该合金是一种具有低密度、高性能的新型结构材料，它比常规铝合金的密度低 10％，而弹性模量却提高了10％，其比强度和比刚度高，低温性能好，还具有良好的耐腐蚀性能和非常好的超塑性。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
一种低能高效放电合金铝箔，包括铝箔层、设置于所述铝箔层外表面的金属涂层，所述铝箔层以铝锂系合金为基础，在所述铝锂系合金中硅的含量＜ 0.15wt%，铁的含量＜0.40wt%，铜的含量＜ 0.01wt%，锰的含量为 0.2~0.50wt%，镁的含量＜ 0.01wt%，锌的含量为＜ 0.01wt%，钛的含量为＜ 0.05wt%，锂的含量为 1.0~4.2wt%，铬的含量为 0.08~0.15wt%，不可去除杂质单个含量＜ 0.05wt%，不可去除杂质合计含量＜ 0.15wt%，其余成分为铝，所述金属涂层为纳米银颗粒以及二氧化钛颗粒。
一种低能高效放电合金铝箔的制备方法，所述制备方法包括：
S1 ：首先准备好熔炼炉和权利要求1 所述的原料，并将原料装入熔炼炉内熔化；
S2 ：对熔化后的原料进行搅拌、扒渣并调整原料成分 ；
S3 ：将扒渣后的原料在熔炼炉内进行精炼处理 ；
S4 ：将精炼处理后原料再转入转炉内进行二次精炼及静置处理 ；
S5 ：将二次精炼处理后的原料排入除气箱进行除气扒渣处理；
S6 ：将扒渣处理后的原料用过滤箱的双通道双级陶瓷过滤板进行过滤除渣；
S7 ：再将过滤除渣后的原料排出并输送到到铸轧机后，连续进行两次热轧，由铸轧机将排出的原料通过第一次热轧轧制成铝合金带材 ；
S8 ：将第一次热轧后的铝合金带材再进行第二次热轧 ；
S9 ：将第二次热轧后的铝合金卷材进行第一次均匀化退火处理 ；
S10 ：将第一次均匀化退火处理后铝合金卷材进行三至四次冷轧 ；
S11 ：将三至四次冷轧后的铝合金卷材进行第二次退火处理 ；
S12 ：将第二次退火处理后的铝合金卷材再进行六至七次箔轧，铝合金箔，
S13 ：在铝合金箔表面进行金属涂层制备。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种低能高效放电合金铝箔，其特征在于，包括铝箔层、设置于所述铝箔层外表面的金属涂层，所述铝箔层以铝锂系合金为基础，在所述铝锂系合金中硅的含量＜ 0 .15wt%，铁 的含量＜ 0 .40wt%，铜的含量＜ 0 .01wt%，锰的含量为 0 .2 ~ 0 .50wt%，镁的含量＜ 0 .01wt%，锌的含量为＜ 0 .01wt%，钛的含量为＜ 0 .05wt%，锂的含量为 1 .0 ~ 4.2wt%，铬的 含量为 0 .08 ~ 0 .15wt%，不可去除杂质单个含量＜ 0 .05wt%，不可去除杂质合计含量＜ 0 .15wt%，其余成分为铝，所述金属涂层为纳米银颗粒以及二氧化钛颗粒。
2.如权利要求1所述低能高效放电合金铝箔的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：
S1 ：首先准备好熔炼炉和权利要求1 所述铝箔层的原料，所述铝箔层以铝锂系合金为基础，在所述铝锂系合金中硅的含量＜ 0 .15wt%，铁 的含量＜ 0 .40wt%，铜的含量＜0 .01wt%，锰的含量为 0 .2 ~ 0 .50wt%，镁的含量＜ 0 .01wt%，锌的含量为＜ 0.01wt%，钛的含量为＜ 0 .05wt%，锂的含量为 1 .0 ~ 4 .2wt%，铬的 含量为 0 .08 ~ 0.15wt%，不可去除杂质单个含量＜ 0 .05wt%，不可去除杂质合计含量＜ 0 .15wt%，其余成分为铝，并将原料装入熔炼炉内熔化 ；
S2 ：对熔化后的原料进行搅拌、扒渣并调整原料成分 ；
S3 ：将扒渣后的原料在熔炼炉内进行精炼处理 ；
S4 ：将精炼处理后原料再转入转炉内进行二次精炼及静置处理 ；
S5 ：将二次精炼处理后的原料排入除气箱进行除气扒渣处理；
S6 ：将扒渣处理后的原料用过滤箱的双通道双级陶瓷过滤板进行过滤除渣；
S7 ：再将过滤除渣后的原料排出并输送到到铸轧机后，连续进行两次热轧，由铸轧机将排出的原料通过第一次热轧轧制成铝合金带材 ；
S8 ：将第一次热轧后的铝合金带材再进行第二次热轧 ；
S9 ：将第二次热轧后的铝合金卷材进行第一次均匀化退火处理 ；
S10 ：将第一次均匀化退火处理后铝合金卷材进行三至四次冷轧 ；
S11 ：将三至四次冷轧后的铝合金卷材进行第二次退火处理 ；
S12 ：将第二次退火处理后的铝合金卷材再进行六至七次箔轧，铝合金箔；
S13 ：在铝合金箔表面进行金属涂层制备。
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