CN107012370B - 高性能1230a合金锂离子电池用铝箔及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高性能1230A合金锂离子电池用铝箔及其制备方法,锂离子电池用铝箔的成分及其质量百分比为:Fe:0.35‑0.5%;Si:0.1‑0.2%;Cu:0.02‑0.1%;Mn:≤0.05%;Mg:≤0.05%;Zn:≤0.01%;Ti:0.01‑0.03%;Al:≥99.30,其制备方法包括如下步骤:(1)熔炼、铸轧;(2)热处理;(3)冷轧:将坯料进行轧制;(4)铝箔轧制;(5)离线板形检测,合格入库;本发明的有益效果为:采新改进后的1230A合金,合金配比为合理,工艺科学,有利于提高产品的机械性能指标,抗拉强度和延伸率均高于国内同类产品,可以满足客户的使用要求。
Description
技术领域
本发明属于铝合金材料技术领域,特别涉及一种高性能1230A合金锂离子电池用铝箔及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高,环境意识的提升,干净环保的能源社会需求量巨大,作为动力源的动力电池是锂电池;锂电池的正极电子集流体是铝箔;这种铝箔要求尺寸精度高,铝箔表面色泽均匀、干净﹑无腐蚀痕﹑无色差﹑无擦划伤﹑无横纹等缺陷,板型平整,一般用于制造铝箔的合金是1235,铝箔机械性能一般,抗拉强度和延伸率较差,使得锂电池性能一般。
发明内容
本发明为解决现存问题提供了一种高性能1230A合金锂离子电池用铝箔生产工艺,其解决技术问题的技术方案是:
高性能1230A合金锂离子电池用铝箔,所述锂离子电池用铝箔的成分及其质量百分比为:Fe:0.35‐0.5%;Si:0.1‐0.2%;Cu:0.02‐0.1%;Mn:≤0.05%;Mg:≤0.05%;Zn:≤0.01%;Ti:0.01‐0.03%;Al:≥99.30,余量为不可避免的杂质。
优选地,所述锂离子电池用铝箔的成分及其质量百分比为:Fe:0.35%;Si:0.2%;Cu:0.03%;Mn:≤0.04%;Mg:≤0.04%;Zn:≤0.01%;Ti:0.01%;Al:≥99.30,余量为不可避免的杂质。
优选地,所述锂离子电池用铝箔的成分及其质量百分比为:Fe:0.38%;Si:0.12%;Cu:0.1%;Mn:≤0.02%;Mg:≤0.03%;Zn:≤0.01%;Ti:0.03%;Al:≥99.30,余量为不可避免的杂质。
优选地,所述锂离子电池用铝箔的成分及其质量百分比为:Fe:0.50%;Si:0.10%;Cu:0.02%;Mn:≤0.02%;Mg:≤0.02%;Zn:≤0.01%;Ti:0.02%;Al:≥99.30,余量为不可避免的杂质。
上述所述的高性能1230A合金锂离子电池用铝箔的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
(1)熔炼、铸轧:将成分及其质量百分比如上所述的原料及电解铝水加热熔炼成生产高性能1230A合金锂离子电池用铝箔的铝合金熔体;然后依次进行精炼、过滤处理;再将过滤后的铝合金熔体连续铸轧成7.0±0.2mm的坯料;
(2)热处理:将坯料进行退火处理;冷却2小时出炉;
(3)冷轧:将坯料进行八道轧制,坯料厚度由7.0mm轧制到坯料厚度为0.18mm;
(4)铝箔轧制:将冷轧的铝箔精轧成厚度为0.012‐0.02mm的铝箔卷,将铝箔卷分切,即可得成品锂电池用铝箔;
(5)离线板形检测:使用红外探头测试料卷在一定张力下,检测表面波动的高度。
优选地,所述步骤(1)熔炼时,冷料与铝水加入比例为3.5:6.0~4.0:6.5,液体精炼处理的时间为15~25min,熔炼炉精炼温度740±10℃,保温炉精炼时间3~4h/次;过滤采用管式过滤箱过滤,过滤箱温度控制在715±10℃,过滤管等级为RAA,可以除去的颗粒大小为100um。
优选地,所述步骤(2)热处理时,当来料宽度为1000~1300mm时,第一次退火处理时,退火炉内温度为260℃,保温3小时,当坯料表面温度达到530℃时,保温5小时,将退火炉内温度降至420℃,保温3小时,程序结束,冷却2小时出炉;当来料宽度为1301~1500mm时,第一次退火处理时,退火炉内温度为260℃,保温3小时,当坯料表面温度达到530℃时,保温5小时,将退火炉内温度降至420℃,保温3小时,程序结束,冷却2小时出炉;当来料宽度为1501~1750mm时,第一次退火处理时,退火炉内温度为260℃,保温3小时,当坯料表面温度达到530℃时,保温12小时,将退火炉内温度降至420℃,保温5小时,程序结束,冷却2小时出炉。
优选地,所述步骤(3)冷轧轧制时,工艺流程为:第一道次由7.0mm压至3.8mm,第二道次由3.8mm压至2.2mm,第三道次由2.2mm压至1.4mm,进行中切,第四道次由1.4mm压至0.95mm;第五道次由0.95mm压至0.63mm,第六道次由0.63mm压至0.42mm,进行成品切边后,冷却12小时,第七道次由0.42mm压至0.25mm,第八道次由0.25mm压至0.18mm。
优选地,所述步骤(4)箔轧轧制时,工艺流程为:
当生产0.02mm厚度的铝箔时,第一道次由0.18mm压至0.075mm,第二道次由0.075mm压至0.035mm,第三道次由0.035mm压至0.02mm,切边,第四道次由0.02mm压至0.015mm;
当生产0.015mm~<0.02mm厚度的铝箔时,第一道次由0.18mm压至0.075mm,第二道次由0.075mm压至0.035mm,切边,第三道次由0.035mm压至0.015mm~<0.02mm;
当生产0.012mm~<0.015mm厚度的铝箔时,第一道次由0.18mm压至0.075mm,第二道次由0.075mm压至0.035mm,第三道次由0.035mm压至0.017mm;切边,第四道次由0.017mm压至0.012mm~<0.015mm。
优选地,所述步骤(5)离线板形检测,合格板型标准:测试单位张力为1kgf/mm2,有效行程为2m,下塌量≤4mm;需评审板型标准:测试单位张力为1kgf/mm2,有效行程为2m,下塌量4~6mm;不合格板型标准:测试单位张力为1kgf/mm2,有效行程为2m,下塌量>6mm。
本发明的有益效果为:
1.采新改进后的1230A合金,合金配比为合理,工艺科学,有利于提高产品的机械性能指标,抗拉强度和延伸率均高于国内同类产品,可以满足客户的使用要求。
2.采用高纯度电解铝液进行生产,铝液纯度达到99.70%以上,提高了产品的内在质量。
3.采用管式过滤进行铸轧工序的生产,进一步提高产品熔体质量。
4.采用热处理工艺,有效改进产品内在组织性能。
5.改进轧制工序轧制油添加剂配比,有效提高轧制油膜强度,保证了产品的表面质量。
6.改进了高强度铝箔产品的轧制工艺,有效的提高了产品的生产效率。
7.采用先进的离线板形检测系统,量化板形质量检测结果,确保了产品的板形质量。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
高性能1230A合金锂离子电池用铝箔,所述锂离子电池用铝箔的成分及其质量百分比为:Fe:0.35%;Si:0.2%;Cu:0.03%;Mn:≤0.04%;Mg:≤0.04%;Zn:≤0.01%;Ti:0.01%;Al:≥99.30,余量为不可避免的杂质。
上述所述的高性能1230A合金锂离子电池用铝箔的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
(1)熔炼、铸轧:将所述的成分及其质量百分比的原料及电解铝水加热熔炼成生产高性能1230A合金锂离子电池用铝箔的铝合金熔体;然后依次进行精炼、过滤处理;再将过滤后的铝合金熔体连续铸轧成7.0±0.2mm的坯料;
(2)热处理:将坯料进行退火处理;冷却2小时出炉;
(3)冷轧:将坯料进行八道轧制,坯料厚度由7.0mm轧制到坯料厚度为0.18mm;
(4)铝箔轧制:将冷轧的铝箔精轧成厚度为0.012‐0.02mm的铝箔卷,将铝箔卷分切,即可得成品锂电池用铝箔;
(5)离线板形检测:使用红外探头测试料卷在一定张力下,检测表面波动的高度。
优选地,所述步骤(1)熔炼时,冷料与铝水加入比例为4.0:6.5,液体精炼处理的时间为15min,熔炼炉精炼温度740±10℃,保温炉精炼时间3.3h/次;过滤采用管式过滤箱过滤,过滤箱温度控制在715±10℃,过滤管等级为RAA,可以除去的颗粒大小为100um。
优选地,所述步骤(2)热处理时,当来料宽度为1000~1300mm时,第一次退火处理时,退火炉内温度为260℃,保温3小时,当坯料表面温度达到530℃时,保温5小时,将退火炉内温度降至420℃,保温3小时,程序结束,冷却2小时出炉;当来料宽度为1301~1500mm时,第一次退火处理时,退火炉内温度为260℃,保温3小时,当坯料表面温度达到530℃时,保温5小时,将退火炉内温度降至420℃,保温3小时,程序结束,冷却2小时出炉;当来料宽度为1501~1750mm时,第一次退火处理时,退火炉内温度为260℃,保温3小时,当坯料表面温度达到530℃时,保温12小时,将退火炉内温度降至420℃,保温5小时,程序结束,冷却2小时出炉。
优选地,所述步骤(3)冷轧轧制时,工艺流程为:第一道次由7.0mm压至3.8mm,第二道次由3.8mm压至2.2mm,第三道次由2.2mm压至1.4mm,进行中切,第四道次由1.4mm压至0.95mm;第五道次由0.95mm压至0.63mm,第六道次由0.63mm压至0.42mm,进行成品切边后,冷却12小时,第七道次由0.42mm压至0.25mm,第八道次由0.25mm压至0.18mm。
优选地,所述步骤(4)箔轧轧制时,工艺流程为:
当生产0.02mm厚度的铝箔时,第一道次由0.18mm压至0.075mm,第二道次由0.075mm压至0.035mm,第三道次由0.035mm压至0.02mm,切边,第四道次由0.02mm压至0.015mm;
当生产0.015mm~<0.02mm厚度的铝箔时,第一道次由0.18mm压至0.075mm,第二道次由0.075mm压至0.035mm,切边,第三道次由0.035mm压至0.015mm~<0.02mm;
当生产0.012mm~<0.015mm厚度的铝箔时,第一道次由0.18mm压至0.075mm,第二道次由0.075mm压至0.035mm,第三道次由0.035mm压至0.017mm;切边,第四道次由0.017mm压至0.012mm~<0.015mm。
离线板形检测,测试单位张力为1kgf/mm2,有效行程为2m,下塌量3.5mm;机械性能检测:铝箔厚度为0.02mm,抗拉强度235Mpa,比国内同类产品≥170高,延伸率为4.2%,比国内同类产品≥2.5%好;铝箔厚度为0.015mm,抗拉强度240Mpa,比国内同类产品≥180好,延伸率为3.8%,比国内同类产品≥2.0%好;铝箔厚度为0.012mm,抗拉强度245Mpa,比国内同类产品≥190好,延伸率为3.3%,比国内同类产品≥1.5%好。
实施例2
高性能1230A合金锂离子电池用铝箔,所述锂离子电池用铝箔的成分及其质量百分比为:Fe:0.38%;Si:0.12%;Cu:0.1%;Mn:≤0.02%;Mg:≤0.03%;Zn:≤0.01%;Ti:0.03%;Al:≥99.30,余量为不可避免的杂质。
上述所述的高性能1230A合金锂离子电池用铝箔的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
(1)熔炼、铸轧:将所述的成分及其质量百分比的原料及电解铝水加热熔炼成生产高性能1230A合金锂离子电池用铝箔的铝合金熔体;然后依次进行精炼、过滤处理;再将过滤后的铝合金熔体连续铸轧成7.0±0.2mm的坯料;
(2)热处理:将坯料进行退火处理;冷却2小时出炉;
(3)冷轧:将坯料进行八道轧制,坯料厚度由7.0mm轧制到坯料厚度为0.18mm;
(4)铝箔轧制:将冷轧的铝箔精轧成厚度为0.012‐0.02mm的铝箔卷,将铝箔卷分切,即可得成品锂电池用铝箔;
(5)离线板形检测:使用红外探头测试料卷在一定张力下,检测表面波动的高度。
优选地,所述步骤(1)熔炼时,冷料与铝水加入比例为3.8:6.3,液体精炼处理的时间为20min,熔炼炉精炼温度740±10℃,保温炉精炼时间3.5h/次;过滤采用管式过滤箱过滤,过滤箱温度控制在715±10℃,过滤管等级为RAA,可以除去的颗粒大小为100um。
优选地,所述步骤(2)热处理时,当来料宽度为1000~1300mm时,第一次退火处理时,退火炉内温度为260℃,保温3小时,当坯料表面温度达到530℃时,保温5小时,将退火炉内温度降至420℃,保温3小时,程序结束,冷却2小时出炉;当来料宽度为1301~1500mm时,第一次退火处理时,退火炉内温度为260℃,保温3小时,当坯料表面温度达到530℃时,保温5小时,将退火炉内温度降至420℃,保温3小时,程序结束,冷却2小时出炉;当来料宽度为1501~1750mm时,第一次退火处理时,退火炉内温度为260℃,保温3小时,当坯料表面温度达到530℃时,保温12小时,将退火炉内温度降至420℃,保温5小时,程序结束,冷却2小时出炉。
优选地,所述步骤(3)冷轧轧制时,工艺流程为:第一道次由7.0mm压至3.8mm,第二道次由3.8mm压至2.2mm,第三道次由2.2mm压至1.4mm,进行中切,第四道次由1.4mm压至0.95mm;第五道次由0.95mm压至0.63mm,第六道次由0.63mm压至0.42mm,进行成品切边后,冷却12小时,第七道次由0.42mm压至0.25mm,第八道次由0.25mm压至0.18mm。
优选地,所述步骤(4)箔轧轧制时,工艺流程为:
当生产0.02mm厚度的铝箔时,第一道次由0.18mm压至0.075mm,第二道次由0.075mm压至0.035mm,第三道次由0.035mm压至0.02mm,切边,第四道次由0.02mm压至0.015mm;
当生产0.015mm~<0.02mm厚度的铝箔时,第一道次由0.18mm压至0.075mm,第二道次由0.075mm压至0.035mm,切边,第三道次由0.035mm压至0.015mm~<0.02mm;
当生产0.012mm~<0.015mm厚度的铝箔时,第一道次由0.18mm压至0.075mm,第二道次由0.075mm压至0.035mm,第三道次由0.035mm压至0.017mm;切边,第四道次由0.017mm压至0.012mm~<0.015mm。
离线板形检测,测试单位张力为1kgf/mm2,有效行程为2m,下塌量3.8mm;机械性能检测:铝箔厚度为0.02mm,抗拉强度233Mpa,比国内同类产品≥170高;延伸率为4.1%,比国内同类产品≥2.5%好;铝箔厚度为0.015mm,抗拉强度为241Mpa,比国内同类产品≥180好,延伸率为3.6%,比国内同类产品≥2.0%好;铝箔厚度为0.014mm,抗拉强度248Mpa,比国内同类产品≥190好,延伸率为3.2%,比国内同类产品≥1.5%好。
实施例3
高性能1230A合金锂离子电池用铝箔,所述锂离子电池用铝箔的成分及其质量百分比为:Fe:0.50%;Si:0.10%;Cu:0.02%;Mn:≤0.02%;Mg:≤0.02%;Zn:≤0.01%;Ti:0.02%;Al:≥99.30,余量为不可避免的杂质。
上述所述的高性能1230A合金锂离子电池用铝箔的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
(1)熔炼、铸轧:将所述的成分及其质量百分比的原料及电解铝水加热熔炼成生产高性能1230A合金锂离子电池用铝箔的铝合金熔体;然后依次进行精炼、过滤处理;再将过滤后的铝合金熔体连续铸轧成7.0±0.2mm的坯料;
(2)热处理:将坯料进行退火处理;冷却2小时出炉;
(3)冷轧:将坯料进行八道轧制,坯料厚度由7.0mm轧制到坯料厚度为0.18mm;
(4)铝箔轧制:将冷轧的铝箔精轧成厚度为0.012‐0.02mm的铝箔卷,将铝箔卷分切,即可得成品锂电池用铝箔;
(5)离线板形检测:使用红外探头测试料卷在一定张力下,检测表面波动的高度。
优选地,所述步骤(1)熔炼时,冷料与铝水加入比例为3.6:6.2,液体精炼处理的时间为25min,熔炼炉精炼温度740±10℃,保温炉精炼时间3.4h/次;过滤采用管式过滤箱过滤,过滤箱温度控制在715±10℃,过滤管等级为RAA,可以除去的颗粒大小为100um。
优选地,所述步骤(2)热处理时,当来料宽度为1000~1300mm时,第一次退火处理时,退火炉内温度为260℃,保温3小时,当坯料表面温度达到530℃时,保温5小时,将退火炉内温度降至420℃,保温3小时,程序结束,冷却2小时出炉;当来料宽度为1301~1500mm时,第一次退火处理时,退火炉内温度为260℃,保温3小时,当坯料表面温度达到530℃时,保温5小时,将退火炉内温度降至420℃,保温3小时,程序结束,冷却2小时出炉;当来料宽度为1501~1750mm时,第一次退火处理时,退火炉内温度为260℃,保温3小时,当坯料表面温度达到530℃时,保温12小时,将退火炉内温度降至420℃,保温5小时,程序结束,冷却2小时出炉。
优选地,所述步骤(3)冷轧轧制时,工艺流程为:第一道次由7.0mm压至3.8mm,第二道次由3.8mm压至2.2mm,第三道次由2.2mm压至1.4mm,进行中切,第四道次由1.4mm压至0.95mm;第五道次由0.95mm压至0.63mm,第六道次由0.63mm压至0.42mm,进行成品切边后,冷却12小时,第七道次由0.42mm压至0.25mm,第八道次由0.25mm压至0.18mm。
优选地,所述步骤(4)箔轧轧制时,工艺流程为:
当生产0.02mm厚度的铝箔时,第一道次由0.18mm压至0.075mm,第二道次由0.075mm压至0.035mm,第三道次由0.035mm压至0.02mm,切边,第四道次由0.02mm压至0.015mm;
当生产0.015mm~<0.02mm厚度的铝箔时,第一道次由0.18mm压至0.075mm,第二道次由0.075mm压至0.035mm,切边,第三道次由0.035mm压至0.015mm~<0.02mm;
当生产0.012mm~<0.015mm厚度的铝箔时,第一道次由0.18mm压至0.075mm,第二道次由0.075mm压至0.035mm,第三道次由0.035mm压至0.017mm;切边,第四道次由0.017mm压至0.012mm~<0.015mm。
离线板形检测,测试单位张力为1kgf/mm2,有效行程为2m,下塌量3.7mm;机械性能检测:铝箔厚度为0.02mm,抗拉强度235Mpa,比国内同类产品≥170高;延伸率为4.1%,比国内同类产品≥2.5%高;铝箔厚度为0.015mm,抗拉强度为245Mpa,比国内同类产品≥180高,延伸率为3.9%,比国内同类产品≥2.0%高;铝箔厚度为0.013mm,抗拉强度242Mpa,比国内同类产品≥190高,延伸率为3.4%,比国内同类产品≥1.5%高。
综上所述,本制备方法生产的高性能1230A合金锂离子电池用铝箔,产品机械性性能达到国际先进水平,远远超过目前国内的同类产品,可以满足客户的使用要求。
以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化;凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.高性能1230A合金锂离子电池用铝箔的制备方法,所述锂离子电池用铝箔的成分及其质量百分比为:Fe:0.35-0.5%;Si:0.1-0.2%;Cu:0.02-0.1%;Mn:≤0.05%;Mg:≤0.05%;Zn:≤0.01%;Ti:0.01-0.03%;Al:≥99.30,余量为不可避免的杂质,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
(1)熔炼、铸轧:将所述的成分及其质量百分比的原料及电解铝水加热熔炼成生产高性能1230A合金锂离子电池用铝箔的铝合金熔体;然后依次进行精炼、过滤处理;再将过滤后的铝合金熔体连续铸轧成7.0±0.2mm的坯料;熔炼时,冷料与铝水加入比例为3.5:6.0~4.0:6.5,液体精炼处理的时间为15~25min,熔炼炉精炼温度740±10℃,保温炉精炼时间3~4h/次;过滤采用管式过滤箱过滤,过滤箱温度控制在715±10℃,可以除去的颗粒大小为100um;
(2)热处理:将坯料进行退火处理;冷却2小时出炉;
所述步骤(2)热处理时,当来料宽度为1000~1300mm时,第一次退火处理时,退火炉内温度为260℃,保温3小时,当坯料表面温度达到530℃时,保温5小时,将退火炉内温度降至420℃,保温3小时,程序结束,冷却2小时出炉;当来料宽度为1301~1500mm时,第一次退火处理时,退火炉内温度为260℃,保温3小时,当坯料表面温度达到530℃时,保温5小时,将退火炉内温度降至420℃,保温3小时,程序结束,冷却2小时出炉;当来料宽度为1501~1750mm时,第一次退火处理时,退火炉内温度为260℃,保温3小时,当坯料表面温度达到530℃时,保温12小时,将退火炉内温度降至420℃,保温5小时,程序结束,冷却2小时出炉;
(3)冷轧:将坯料进行八道轧制,坯料厚度由7.0mm轧制到坯料厚度为0.18mm;
(4)铝箔轧制:将冷轧的铝箔精轧成厚度为0.012-0.02mm的铝箔卷,将铝箔卷分切,即可得成品锂电池用铝箔;
(5)离线板形检测:使用红外探头测试料卷在一定张力下,检测表面波动的高度。
2.根据权利要求1所述的高性能1230A合金锂离子电池用铝箔的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)冷轧轧制时,工艺流程为:第一道次由7.0mm压至3.8mm,第二道次由3.8mm压至2.2mm,第三道次由2.2mm压至1.4mm,进行中切,第四道次由1.4mm压至0.95mm;第五道次由0.95mm压至0.63mm,第六道次由0.63mm压至0.42mm,进行成品切边后,冷却12小时,第七道次由0.42mm压至0.25mm,第八道次由0.25mm压至0.18mm。
3.根据权利要求1所述的高性能1230A合金锂离子电池用铝箔的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)箔轧轧制时,工艺流程为:当生产0.02mm厚度的铝箔时,第一道次由0.18mm压至0.075mm,第二道次由0.075mm压至0.035mm,第三道次由0.035mm压至0.02mm,切边,第四道次由0.02mm压至0.015mm;当生产0.015mm~<0.02mm厚度的铝箔时,第一道次由0.18mm压至0.075mm,第二道次由0.075mm压至0.035mm,切边,第三道次由0.035mm压至0.015mm~<0.02mm;当生产0.012mm~<0.015mm厚度的铝箔时,第一道次由0.18mm压至0.075mm,第二道次由0.075mm压至0.035mm,第三道次由0.035mm压至0.017mm;切边,第四道次由0.017mm压至0.012mm~<0.015mm。
4.根据权利要求1所述的高性能1230A合金锂离子电池用铝箔的制备方法,其特征在于,所述步骤(5)离线板形检测,合格板型标准:测试单位张力为1kgf/mm2,有效行程为2m,下塌量≤4mm;需评审板型标准:测试单位张力为1kgf/mm2,有效行程为2m,下塌量4~6mm;
不合格板型标准:测试单位张力为1kgf/mm2,有效行程为2m,下塌量>6mm。
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