CN108232202A - 一种锂离子电池用铝箔、微孔铝箔及微孔铝箔的制备方法 - Google Patents

一种锂离子电池用铝箔、微孔铝箔及微孔铝箔的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种锂离子电池用铝箔、微孔铝箔及微孔铝箔的制备方法,铝箔包括0.12‑0.14wt%的Mg、Si≤0.08wt%、Fe≤0.2wt%、Ga≤0.03wt%、Cu≤0.04wt%、Zn≤0.04wt%、V≤0.05wt%、Ti≤0.03wt%、铝为99.7 wt%;采用化学腐蚀方法制备成微孔铝箔;微孔铝箔每平方厘米上分布有300—6000个直径为6—12μm的通孔和/或盲孔;限定的成分组成与现有系列铝合金相比,具有更高的屈服强度,在后续的化学腐蚀过程中,对于所成的微孔孔径更小也更加均匀,通孔和盲孔与材料本体圆弧过渡,减少应力集中,增强力学性能,不会减弱电学性能,本发明可用于锂电池中。

Description

一种锂离子电池用铝箔、微孔铝箔及微孔铝箔的制备方法
技术领域
本发明属于锂电池材料制造技术领域,具体涉及一种锂离子电池用铝箔、微孔铝箔及微孔铝箔的制备方法。
背景技术
新材料和清洁能源都是国家层面的重点发展方向,锂离子电池是目前储能技术中应用最广泛的储能电芯,提高电芯能量存储密度是全世界追求的目标,电芯能量密度的提高主要依赖于其正、负极材料的发展进步,但也与锂离子电池的正负极集流体、正负极粘结剂、电解液和隔膜等材料的进步有关。
锂离子电池的正极采用的集流体一般为铝箔以及涂覆在其上的正极粉料(磷酸铁锂、钴酸锂或三元材料)所组成。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。一般用于制造铝箔的合金是1235,铝箔性能一般,使得锂电池性能一般。同时,传统的集流体材料一般选用表面光滑的铝箔,采用99.7%纯度的铝箔直接涂覆上活性物质,但表面光滑的铝箔与活性材料之间的结合较为松弛,对原料和辅料质量及工艺要求高,在加工及充放电过程中容易发生活性物质脱落或掉粉现象,降低了循环充放电效率及电池寿命,提高了元器件间的接触电阻,导致正极板导电性下降,从而影响了电池的综合性能。严重的影响了锂离子的综合性能。
为了改善正极铝箔集流体,与正极浆料之间的粘结状态,现有的微孔铜箔和微孔铝箔每平方厘米上都制备了九个通孔,每个通孔的直径约为1mm。但此类铝箔和铜箔必须使用特制的电池自动生产线,其原因在于在原有的电池自动生产线上,使用此种通孔直径在1mm的铜箔或铝箔时,会出现背面渗浆现象,影响另一面的涂覆。
韩炜等人在专利CN 103618090A及CN 103617894A中利用酸性、碱性化学试剂,对铝箔进行酸碱刻蚀处理。得到的氧化铝箔接触电阻降低不明显,且在去腐蚀的过程中降低了铝箔的机械强度。其他国家在铝箔上成孔的方法,采用了滚压或激光烧蚀,而本发明的铝箔成孔采用的是盐类化合物腐蚀法,技术路线完全不同,所得到的微孔铝箔也具有特殊的结构与性能。
发明内容
本发明克服现有技术的不足,目的是提供一种锂离子电池用铝箔、微孔铝箔及微孔铝箔的制备方法。
为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案为。
一种锂离子电池用铝箔,包括:0.12-0.14wt%的Mg、Si≤0.08wt%、Fe≤0.2wt%、Ga≤0.03wt%、Cu≤0.04wt%、Zn≤0.04wt%、V≤0.05wt%、Ti≤0.03wt%、铝为99.7wt%,其余为杂质。
所述的锂离子电池用铝箔的电阻率≤3μΩ·m。
一种锂离子电池用微孔铝箔,包括:0.12-0.14wt%的Mg、Si≤0.08wt%、Fe≤0.2wt%、Ga≤0.03wt%、Cu≤0.04wt%、Zn≤0.04wt%、V≤0.05wt%、Ti≤0.03wt%、铝为99.7 wt%,其余为杂质;所述的微孔铝箔每平方厘米上分布有300—6000个直径为6—12μm的通孔和盲孔,其中通孔数量占通孔和盲孔总数的比例>50%。
优选的所述微孔铝箔每平方厘米上分布有300—2000个直径为6—12μm的通孔和盲孔。
优选的所述微孔铝箔的上下表面分布着多个刻痕,刻痕是深1—3μm,宽1—5μm。
优选的所述微孔铝箔的电阻率较成孔前铝箔的电阻率增长率≤2%。
优选的所述微孔铝箔的屈服强度为220—270MPa;断裂强度为240—340MPa;延伸率为2.2%—2.8%。
所述的微孔铝箔用于电容电级。
所述的锂离子电池用铝箔或微孔铝箔的厚度为8-18μm。
一种锂离子电池用微孔铝箔的制备方法,采用化学腐蚀方法制备;所述化学腐蚀方法中采用的腐蚀液为盐溶液,含有摩尔浓度为0.1-3mol/L的Cl-的阴离子,含有摩尔浓度为0.1-3mol/L的Fe3+和Cu2+的阳离子。
所述的化学腐蚀方法中腐蚀时间为20-120s,腐蚀温度为20-60℃。
优选的所述的化学腐蚀方法中腐蚀时间为20-120s,腐蚀温度为20-38℃。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果。
1、一种锂电池用微孔铝箔成分包括:0.12-0.14wt%的Mg、Si≤0.08wt%、Fe≤0.2wt%、Ga≤0.03wt%、Cu≤0.04wt%、Zn≤0.04wt%、V≤0.05wt%、Ti≤0.03wt%、铝为99.7 wt%,其余为杂质。限定的成分组成与1×××系列铝合金相比,具有较高的Mg含量,具有更高的屈服强度,在后续的化学腐蚀过程中,对于所成的微孔孔径更小也更加均匀,由原直径为10—50μm的孔径提升为6—12μm,所述的微孔铝箔每平方厘米上分布有300—6000个直径为6—12μm的通孔和/或盲孔;使得金属箔片两个表面既没有完全透过也没有完全隔离,能有效的通过直径较小6—12μm以下的离子和或者粒子,如锂离子通过,而阻止大直径的离子或粒子通过,提高锂离子活性,提高电池容量,涂覆在上面的正极材料与铝箔成一整体,其黏附力明显提高,在通孔和盲孔处不会生长锂枝晶。同时不影响材料的性能,例如:平均电阻率增加1—3%,平均抗拉强度提升0—2%,平均断裂总延伸率提升0—21%。
2、进一步的,在所述微孔铝箔的上下表面分布着刻痕,刻痕为深1—3μm,宽1—5μm,所述的通孔和盲孔为不规则形状和不规则分布,且与微孔铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡。所述的通孔和盲孔为不规则形状,且与铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡,孔径尺寸在一定范围内变化,每个孔洞的直径在不同方向上也有所变化。能够提升微孔铝箔两面进行涂覆时,提升涂覆的附着力,通孔和盲孔与材料本体圆弧过渡,减少应力集中,增强力学性能,不会减弱电学性能。
3、括采用化学液腐蚀的方法制备此微孔铝箔。本发明采用是与一般的酸碱液腐蚀液不同,本发明腐蚀方法中还可采用氯盐类化合物作为腐蚀液,在腐蚀的过程中反应程度更温和,铝箔放进处理液中时,在氯离子的保护下,铜离子或铁离子与铝表面发生反应,使铝表面形成微孔的结构,处理液中的钙离子、钠离子以及钡离子进入多孔膜中可在后续过程中被固定住,对铝表面性能起着改善的作用。
微孔铝箔可使锂离子电池的容量提高8—10%。当正极材料使用三元材料时,由于微孔铝箔使铝箔两面的正极材料连接为一个整体,会使电池的容量和充放电特征等性能的均匀性明显得到改善,电池生产成品率提高15—20%。
附图说明
图1是本发明一种锂电池用微孔铝箔的微观图像。
具体实施方式
实施例1
一种锂离子电池用铝箔,包括:包括:0.12wt%的Mg、0.08wt%的Si、0.2wt%的Fe、0.03wt%的Ga、0.04wt%的Cu、0.04wt%的Zn、0.05wt%的V、0.03wt%的Ti、铝为99.7wt%,其余为杂质;其电阻率为3μΩ•m。通过制备锂电池用微孔铝箔的方法将该铝箔制备成微孔铝箔。
一种锂电池用微孔铝箔,包括:0.12wt%的Mg、0.08wt%的Si、0.2wt%的Fe、0.03wt%的Ga、0.04wt%的Cu、0.04wt%的Zn、0.05wt%的V、0.03wt%的Ti、铝为99.7wt%,其余为杂质。
所述的微孔铝箔每平方厘米上分布有2000—6000个直径为6—12μm的通孔和盲孔,其中通孔比例55%;所述的微孔铝箔的上下表面分布着多个刻痕,所述的刻痕是深1—3μm,宽1—5μm,长100-1000μm,通孔和盲孔为不规则形状,且与微孔铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡。所述微孔铝箔的电阻率较成孔前增长了2%。所述微孔铝箔的屈服强度为220MPa;断裂强度为340MPa;延伸率为2.8%。
按照以下步骤进行:
一种制备锂电池用微孔铝箔的方法,其中微孔铝箔采用化学液腐蚀方法制成的步骤如下,其他步骤与现有技术相同或类似,在此,不在赘述。
1)对轧制后的电池铝箔进行表面清洗祛除润滑剂:第一清洗液的组成是5g/L 的NaOH、70g/L的 Na2CO3、40g/L的 Na3PO4,将轧制后的铝箔通过第一清洗液,在第一清洗液中保持的时间是6s。
2)将清洗过的铝箔压入化学腐蚀液:化学腐蚀液的组成是:0.5mol/L的NaCl、0.1mol/L的 BaCl2、0.1mol/L的CaCl2、0.1mol/L的NH4Cl、0.1mol/L的CuCl2、0.1mol/L的FeCl3,铝箔在该腐蚀剂中的停留时间在20s,腐蚀温度为20℃,在此阶段,确保铝箔上下表面同时浸泡在腐蚀液中,而且使腐蚀液以循环的流动方式在铝箔上下表面流动,以达到使上下表面腐蚀均匀。
3)对腐蚀后的铝箔进行清洗:第二清洗液的组成是取0.4—0.8g/LNa2SO4、0.5—1g/LCaSO4、0.1—0.3g/L柠檬酸,在铝箔上下表面均使用喷头喷洒第二清洗液进行清洗。
4)光亮化处理:亮化液的组成是2g/L的CrO3、1g/L的Na2Cr2O7•2H2O、0.1g/L的NaF,对清洗后的铝箔进行表面亮化处理。
5)对亮化后的铝箔进行再次清洗:使用第二清洗液对亮化后的铝箔再次清洗。
6)烘干处理:对再次清洗的铝箔进行烘干,温度为200℃。
7)成品收卷。
将本实施例组装成锂离子电池:称取8.5g 磷酸铁锂、1.0g 乙炔黑和0.5g PVDF,并加入20g NMP,充分搅拌使之成为混合均匀的浆料。然后将其刮涂于经本发明实施例1处理好的微孔铝箔集流体上,在0.01MPa 的真空下80℃干燥至恒重,并于10—15MPa 压力下辊压制成磷酸铁锂电极,并切成正极圆片。同样,称取4.25g 石墨、0.5g 乙炔黑和0.25g 丁苯橡胶粘结剂,并加入10g NMP,充分搅拌使之成为混合均匀的浆料,然后将其刮涂于经乙醇清洗过的普通铜箔上,压制成负极片。将正极片、celgard2400 聚丙烯多孔膜隔膜、负极片按照顺序叠片组装成电芯,再用电池壳体密封电芯,往电池壳体里注入1mol/L 的LiBF4/碳酸二乙酯电解液,充满后密封注液口,得到锂离子电池。
在60℃温度下,2.5—4.2V 的电压范围内利用充放电测试仪对本实施例中组装好的锂离子电池进行1C 充放电测试,第3 次的放电比容量为179mAh/g,进行300 次充放电循环后,容量保持率为95.6%。
为进一步说明本发明的有益效果,特设置如下对比实施例:
称取8.5g 磷酸铁锂、1.0g 乙炔黑和0.5g PVDF,并加入20g NMP,充分搅拌使之成为混合均匀的浆料。然后将其刮涂于经乙醇清洗过的普通铝箔上,在0.01MPa 的真空下80℃干燥至恒重,并于10—15MPa 压力下辊压制成磷酸铁锂电极,并切成正极圆片。同样,称取4.25g 石墨、0.5g 乙炔黑和0.25g 丁苯橡胶粘结剂,并加入10g NMP,充分搅拌使之成为混合均匀的浆料,然后将其刮涂于经乙醇清洗过的普通铜箔上,压制成负极片。将正极片、celgard2400 聚丙烯多孔膜隔膜、负极片按照顺序叠片组装成电芯,再用电池壳体密封电芯,往电池壳体里注入1mol/L 的LiBF4/ 碳酸二乙酯电解液,注满后密封注液口,得到锂离子电池。
经检测,该对比实施例所得锂离子电池经过300 次充放电循环后,容量保持率为82.5%。由此可见,本实施例制得的微孔铝箔集流体,由于其上这种不规则形状的孔洞更有利于提高铝箔与正极浆料之间的粘结力,能够避免正极材料的脱落,从而提高锂离子电池的循环稳定性与寿命。
本发明一种锂电池用微孔铝箔由于特定的6—12μm大小的孔洞及刻痕,孔洞大小更加均匀,能通过锂离子,而其他无作用的粒子或离子不能通过,增加了锂电池容量,使微孔铝箔表面光滑度更高,没有飞边、毛刺,且孔洞与铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡,不存在90°直角,可以有效防止充放电过程中锂枝晶的出现,延长电池的使用寿命;此外,微孔形状也有所不同,化学腐蚀法所得的微孔铝箔上的孔洞呈不规则形状,每个孔洞的直径在不同方向上也有所变化,这种不规则形状的孔洞更有利于提高铝箔与正极浆料之间的粘结力。且不需改变现有生产工艺,易于推广,它既适用于单面涂覆也适用于双面涂覆。
本实施例可使锂离子电池的容量提高8—10%。当正极材料使用三元材料时,由于微孔铝箔使铝箔两面的正极材料连接为一个整体,会使电池的容量和充放电特征等性能的均匀性明显得到改善,电池生产成品率提高15—20%。
实施例2
一种锂离子电池用铝箔,包括:包括:0.14wt%的Mg、0.05wt%的Si、0.1wt%的Fe、0.02wt%的Ga、0.03wt%的Cu、0.03wt%的Zn、0.04wt%的V、0.01wt%的Ti、铝为99.7wt%,其余为杂质;其电阻率为2.5μΩ•m。通过制备锂电池用微孔铝箔的方法将该铝箔制备成微孔铝箔。
一种锂电池用微孔铝箔,包括:0.14wt%的Mg、0.05wt%的Si、0.1wt%的Fe、0.02wt%的Ga、0.03wt%的Cu、0.03wt%的Zn、0.04wt%的V、0.01wt%的Ti、铝为99.7wt%,其余为杂质。
所述的微孔铝箔每平方厘米上分布有300—2000个直径为6—12μm的通孔和盲孔,其中通孔比例60%;所述的微孔铝箔的上下表面分布着多个刻痕,所述的刻痕是深1—3μm,宽1—5μm,长100-1000μm,通孔和盲孔为不规则形状,且与微孔铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡。所述微孔铝箔的电阻率较成孔前增长了1%。所述微孔铝箔的屈服强度为270MPa;断裂强度为240MPa;延伸率为2.6%。微孔铝箔采用化学液腐蚀方法制成,按照以下步骤进行:
1)对轧制后的电池铝箔进行表面清洗祛除润滑剂:第一清洗液的组成是30g/L 的NaOH、70g/L的 Na2CO3、40g/L的 Na3PO4,将轧制后的铝箔通过第一清洗液,在第一清洗液中保持的时间10s。
2)将清洗过的铝箔压入化学腐蚀液:化学腐蚀液的组成是:1.5mol/L的NaCl、0.3mol/L 的BaCl2、0.5mol/L的 CaCl2、0.5mol/L的NH4Cl、0.8mol/L的CuCl2、1mol/L的FeCl3,铝箔在该腐蚀剂中的停留时间在120s,腐蚀温度为60℃,在此阶段,确保铝箔上下表面同时浸泡在腐蚀液中,而且使腐蚀液以循环的流动方式在铝箔上下表面流动,以达到使上下表面腐蚀均匀。
3)对腐蚀后的铝箔进行清洗:第二清洗液的组成是取0.4—0.8g/LNa2SO4、0.5—1g/LCaSO4、0.1—0.3g/L柠檬酸,在铝箔上下表面均使用喷头喷洒第二清洗液进行清洗。
4)光亮化处理:亮化液的组成是5g/L CrO3、7g/L Na2Cr2O7•2H2O、1.5g/L NaF,对清洗后的铝箔进行表面亮化处理。
5)对亮化后的铝箔进行再次清洗:使用第二清洗液对亮化后的铝箔再次清洗。
6)烘干处理:对再次清洗的铝箔进行烘干,温度为300℃。
7)成品收卷。
实施例3
一种锂离子电池用铝箔,包括:包括:0.13wt%的Mg、0.07wt%的Si、0.05wt%的Fe、0.01wt%的Ga、0.03wt%的Cu、0.02wt%的Zn、0.02wt%的V、0.02wt%的Ti、铝为99.7wt%,其余为杂质;其电阻率为2μΩ•m。通过制备锂电池用微孔铝箔的方法将该铝箔制备成微孔铝箔。
一种锂电池用微孔铝箔,包括:0.13wt%的Mg、0.07wt%的Si、0.05wt%的Fe、0.01wt%的Ga、0.03wt%的Cu、0.02wt%的Zn、0.02wt%的V、0.02wt%的Ti、铝为99.7wt%,其余为杂质。
所述的微孔铝箔每平方厘米上分布有300—1000个直径为6—12μm的通孔和盲孔,其中通孔比例70%;所述的微孔铝箔的上下表面分布着多个刻痕,所述的刻痕是深1—3μm,宽1—5μm,长100-1000μm,通孔和盲孔为不规则形状,且与微孔铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡。所述微孔铝箔的电阻率较成孔前增长了1%。所述微孔铝箔的屈服强度为250MPa;断裂强度为280MPa;延伸率为2.3%。
电池微孔铝箔采用化学液热腐蚀方法制成,按照以下步骤进行:
1)对轧制后的电池铝箔进行表面清洗祛除润滑剂:第一清洗液的组成是17g/L 的NaOH、40g/L的 Na2CO3、25g/L的 Na3PO4,第一清洗液的温度保持在45±2℃。将轧制后的铝箔通过第一清洗液,在第一清洗液中保持的时间15s。
2)将清洗过的铝箔压入化学腐蚀液:化学腐蚀液的组成是:1mol/L NaCl、0.2mol/L BaCl2、0.3mol/L CaCl2、0.3mol/L NH4Cl、0.45mol/LCuCl2、0.55mol/LFeCl3,腐蚀液的温度保持在45±2℃,铝箔在该腐蚀剂中的停留时间在70s,在此阶段,确保铝箔上下表面同时浸泡在腐蚀液中,而且使腐蚀液以循环的流动方式在铝箔上下表面流动,以达到使上下表面腐蚀均匀。
3)对腐蚀后的铝箔进行清洗:第二清洗液的组成是取0.4—0.8g/LNa2SO4、0.5—1g/LCaSO4、0.1—0.3g/L柠檬酸,第二清洗液的温度保持在45±2℃。在铝箔上下表面均使用喷头喷洒第二清洗液进行清洗。
4)光亮化处理:亮化液的组成是3.5g/L CrO3、4g/L Na2Cr2O7•2H2O、0.8g/L NaF,对清洗后的铝箔进行表面亮化处理,光亮液的温度保持在45±2℃。
5)对亮化后的铝箔进行再次清洗:使用第二清洗液对亮化后的铝箔再次清洗,第二清洗液的温度保持在45±2℃。
6)烘干处理:对再次清洗的铝箔进行烘干,温度为60℃。
7)成品收卷。
实施例4
一种锂离子电池用铝箔,包括:0.14wt%的Mg、0.04wt%的Si、0.15wt%的Fe、0.02wt%的Ga、0.01wt%的Cu、0.01wt%的Zn、0.02wt%的V、0.03wt%的Ti、铝为99.7 wt%,其余为杂质;其电阻率为1.5μΩ•m。通过制备锂电池用微孔铝箔的方法将该铝箔制备成微孔铝箔。
一种锂电池用微孔铝箔,包括:0.14wt%的Mg、0.04wt%的Si、0.15wt%的Fe、0.02wt%的Ga、0.01wt%的Cu、0.01wt%的Zn、0.02wt%的V、0.03wt%的Ti、铝为99.7wt%,其余为杂质。
所述的微孔铝箔每平方厘米上分布有1000—3000个直径为6—12μm的通孔和盲孔,其中通孔比例53%;所述的微孔铝箔的上下表面分布着多个刻痕,所述的刻痕是深1—3μm,宽1—5μm,长100-1000μm,通孔和盲孔为不规则形状,且与微孔铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡。所述微孔铝箔的电阻率较成孔前增长了1%。所述微孔铝箔的屈服强度为270MPa;断裂强度为320MPa;延伸率为2.8%。
电池微孔铝箔采用化学液热腐蚀方法制成,按照以下步骤进行。
1)对轧制后的电池铝箔进行表面清洗祛除润滑剂:第一清洗液的组成是30g/L 的NaOH、70g/L的 Na2CO3、40g/L的 Na3PO4,第一清洗液的温度保持在45±2℃。将轧制后的铝箔通过第一清洗液,在第一清洗液中保持的时间10s。
2)将清洗过的铝箔压入化学腐蚀液:化学腐蚀液的组成是:1.5mol/L的NaCl、0.3mol/L 的BaCl2、0.5mol/L的CaCl2、0.5mol/L的NH4Cl、0.8mol/L的CuCl2、1mol/L的FeCl3,腐蚀液的温度保持在38℃。铝箔在该腐蚀剂中的停留时间在120s,在此阶段,确保铝箔上下表面同时浸泡在腐蚀液中,而且使腐蚀液以循环的流动方式在铝箔上下表面流动,以达到使上下表面腐蚀均匀。
3)对腐蚀后的铝箔进行清洗:第二清洗液的组成是取0.4—0.8g/L的Na2SO4、0.5—1g/L的CaSO4、0.1—0.3g/L的柠檬酸,第二清洗液的温度保持在45±2℃。在铝箔上下表面均使用喷头喷洒第二清洗液进行清洗。
4)光亮化处理:亮化液的组成是5g/L CrO3、7g/L Na2Cr2O7•2H2O、1.5g/L NaF,光亮液1的温度保持在45±2℃。对清洗后的铝箔进行表面亮化处理。
5)对亮化后的铝箔进行再次清洗:使用第二清洗液对亮化后的铝箔再次清洗,第二清洗液的温度保持在45±2℃。
6)烘干处理:对再次清洗的铝箔进行烘干,温度为300℃。
7)成品收卷。
实施例5
一种锂离子电池用铝箔,包括:0.12wt%的Mg、0.08wt%的Si、0.2wt%的Fe、0.03wt%的Ga、0.04wt%的Cu、0.04wt%的Zn、0.05wt%的V、0.03wt%的Ti、铝为99.7 wt%,其余为杂质;其电阻率为1μΩ•m。通过制备锂电池用微孔铝箔的方法将该铝箔制备成微孔铝箔。
一种锂电池用微孔铝箔,包括:0.12wt%的Mg、0.08wt%的Si、0.2wt%的Fe、0.03wt%的Ga、0.04wt%的Cu、0.04wt%的Zn、0.05wt%的V、0.03wt%的Ti、铝为99.7wt%,其余为杂质。
所述的微孔铝箔每平方厘米上分布有4000—5000个直径为6—12μm的通孔和/或盲孔,其中通孔比例>50%;所述的微孔铝箔的上下表面分布着多个刻痕,所述的刻痕是深1—3μm,宽1—5μm,长100-1000μm,通孔和盲孔为不规则形状,且与微孔铝箔表面交接处为不规则圆弧过渡。所述微孔铝箔的电阻率较成孔前增长了0.5%。所述微孔铝箔的屈服强度为270MPa;断裂强度为340MPa;延伸率为2.5%。
电池微孔铝箔采用化学液腐蚀方法制成,按照以下步骤进行:
1)对轧制后的电池铝箔进行表面清洗祛除润滑剂:第一清洗液的组成是17g/L 的NaOH、40g/L的 Na2CO3、25g/L的 Na3PO4,将轧制后的铝箔通过第一清洗液,在第一清洗液中保持的时间15s。
2)将清洗过的铝箔压入化学腐蚀液:化学腐蚀液的组成是:1mol/L的NaCl、0.2mol/L的BaCl2、0.3mol/L的CaCl2、0.3mol/L的NH4Cl、0.45mol/L的CuCl2、0.55mol/L的FeCl3,铝箔在该腐蚀剂中的停留时间在70s,腐蚀温度为30℃,在此阶段,确保铝箔上下表面同时浸泡在腐蚀液中,而且使腐蚀液以循环的流动方式在铝箔上下表面流动,以达到使上下表面腐蚀均匀。
3)对腐蚀后的铝箔进行清洗:第二清洗液的组成是取0.4—0.8g/L的Na2SO4、0.5—1g/L的CaSO4、0.1—0.3g/L的柠檬酸,在铝箔上下表面均使用喷头喷洒第二清洗液进行清洗。
4)光亮化处理:亮化液的组成是3.5g/L CrO3、4g/L Na2Cr2O7•2H2O、0.8g/L NaF,对清洗后的铝箔进行表面亮化处理。
5)对亮化后的铝箔进行再次清洗:使用第二清洗液对亮化后的铝箔再次清洗。
6)烘干处理:对再次清洗的铝箔进行烘干,温度为250℃。
7)成品收卷。
表1是实施过程中,部分微孔铝箔的电阻率和力学性能数据表。
表2是实施过程中,部分微孔铝箔与原铝箔力学性能的对比如下:
由表1和表2可以看出:金属材料腐蚀后较腐蚀前的:平均电阻率增加≤2%,平均抗拉强度提升0—2%,平均断裂总延伸率提升0—21%。
将本发明做成铝箔集流体组装成锂离子电池,微孔铝箔的抗拉强度与原铝箔的抗拉强度相近;微孔铝箔的电阻率仅增加了不到2%,可使锂离子电池的容量提高8—10%。当正极材料使用三元材料时,由于微孔铝箔使铝箔两面的正极材料连接为一个整体,会使电池的容量和充放电特征等性能的均匀性明显得到改善,电池生产成品率提高15—20%。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施方式仅限于此,对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的前提下,还可以做出若干简单的推演或替换,都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池用铝箔,其特征在于,包括:0.12-0.14wt%的Mg、Si≤0.08wt%、Fe≤0.2wt%、Ga≤0.03wt%、Cu≤0.04wt%、Zn≤0.04wt%、V≤0.05wt%、Ti≤0.03wt%、铝为99.7 wt%,其余为杂质。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池用铝箔,其特征在于:电阻率≤3μΩ·m。
3.一种锂离子电池用微孔铝箔,其特征在于,包括:0.12-0.14wt%的Mg、Si≤0.08wt%、Fe≤0.2wt%、Ga≤0.03wt%、Cu≤0.04wt%、Zn≤0.04wt%、V≤0.05wt%、Ti≤0.03wt%、铝为99.7 wt%,其余为杂质;
所述的微孔铝箔每平方厘米上分布有300—6000个直径为6—12μm的通孔和盲孔,其中通孔数量占通孔和盲孔总数的比例>50%。
4.根据权利要求3所述的一种锂离子电池用微孔铝箔,其特征在于:所述的微孔铝箔每平方厘米上分布有300—2000个直径为6—12μm的通孔和盲孔。
5.根据权利要求3或4所述的一种锂离子电池用微孔铝箔,其特征在于:所述的微孔铝箔的上下表面分布着多个刻痕,所述的刻痕是深1—3μm,宽1—5μm。
6.根据权利要求3或4所述的一种锂离子电池用微孔铝箔,其特征在于:电阻率较成孔前增长≤2%。
7.根据权利要求3或4所述的一种锂离子电池用微孔铝箔,其特征在于:所述微孔铝箔的屈服强度为220—270MPa;断裂强度为240—340MPa;延伸率为2.2%—2.8%。
8.根据权利要求3或4所述的一种锂离子电池用微孔铝箔,其特征在于:所述的微孔铝箔用于电容电级。
9.一种制备如权利要求3或4所述的一种锂离子电池用微孔铝箔的制备方法,其特征在于:采用化学腐蚀方法制备;所述化学腐蚀方法中采用的腐蚀液为盐溶液,含有摩尔浓度为0.1-3mol/L的Cl-的阴离子,含有摩尔浓度为0.1-3mol/L的Fe3+和Cu2+的阳离子。
10.根据权利要求9所述的一种制备锂离子电池用微孔铝箔的制备方法,其特征在于:所述的化学腐蚀方法中腐蚀时间为20-120s,腐蚀温度为20-60℃。
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