CN108630944A - 一种锂离子动力电池用铝箔集流体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子动力电池用铝箔,按质量百分含量计,包括Al≥99.85%,Si 0.015~0.10%,Fe 0.05~0.15%,Cu 0.010~0.035%。本发明的铝箔相比现有铝箔,在制作过程中,抗拉强度和延伸率显著提升,提升了加工强度,不易断带,能够达到在轧制过程中,避免使用双合轧机轧制生产而仍然能够达到较薄的厚度,铝箔质量明显提升。再进一步,由于其抗拉强度和延伸率显著提升,其在轧制过程中,能够缩短轧制工艺,节省工序,节省成本。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子动力电池技术领域,具体为一种锂离子动力电池用铝 箔集流体的制备方法。
背景技术
锂离子电池因具有工作电压高、能量密度大、无记忆效应、循环寿命长 和无污染等优点,成为各类电子产品的主力电源,随着全球插电式混合动力 汽车和纯电动汽车的风靡,锂离子电池开始越来越多地应用于电动汽车技术 领域。
电极铝箔在锂离子电池里面主要起导电和支撑正极物质的作用,对锂离 子电池的容量没有直接贡献,所以,在保证铝箔导电性的前提下,可以通过 提高铝箔的强度来实现降低铝箔厚度的目的,从而增加集流体铝箔表面活性 物质的涂布量,达到减轻电池重量和增加电池比能量的目的。
目前传统的锂离子动力电池用铝箔集流体的制备方法主要是使用双合 轧机轧制生产,这种方法生产的箔材为单面光(两面粗糙度不一致),力学 性能(抗拉强度、延伸率)较差。单面光铝箔充当电池极片集流体容易被电 解液腐蚀,极片易被拉断且电阻过大,电池极化严重,对电池循环寿命、倍 率性能、一致性、安全性能产生重大影响。因此,如何提高铝箔集流体电导 率、力学性能,减少极化,提高能量密度,循环性能、倍率性能及一致性等显得尤为重要。
发明内容
本发明为解决以上技术问题,提供一种强度高,延伸率好,不易发生缎 带的铝箔及其制作方法。本发明是采用如下技术方案实现的:
一种锂离子动力电池用铝箔,按质量百分含量计,包括如下元素组分:
上述铝箔,相比现有铝箔,在制作过程中,铝箔的抗拉强度和延伸率显 著提升,提升了加工强度,不易断带,能够达到在轧制过程中,避免使用双 合轧机轧制生产而仍然能够达到较薄的厚度,铝箔质量明显提升。再进一步, 由于其抗拉强度和延伸率显著提升,其在轧制过程中,能够缩短轧制工艺, 节省工序,节省成本。
本发明还设计了上述锂离子动力电池用铝箔的制作方法,包括如下步骤:
步骤一,将铝锭进行熔炼,铸造成板锭;
步骤二,将步骤一铸造的板锭进行加热至温度为350~650℃,然后将加热 后的板锭进行热轧,热轧温度为150~550℃;
步骤三,对热轧后获得的卷材进行第一次冷轧;
步骤四,对第一次冷轧后获得的卷材进行退火处理,退火温度为 200~350℃;
步骤五,对退火后获得的卷材进行第二次冷轧;
步骤六,对步骤五制得的卷材进行箔轧,分切,包装。
优选地,在步骤二中,热轧时采用四辊可逆热轧机进行热轧,步骤三和 步骤五分别采用四辊不可逆冷轧机进行冷轧。
优选地,步骤二中,板锭加热后,保温时间为4~30h。
优选地,步骤二中,热轧时,热轧道次为20~25道次。
优选地,步骤三中,第一次冷轧时,冷轧道次为4~8道次。
优选地,步骤四中,退火处理时,退火保温时间为3~24h。
优选地,步骤五中,第二次冷轧时,冷轧道次为2~4道次。
优选地,步骤六中,箔轧时,箔轧道次为4~10道次。
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,以下结合实施例, 对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用 以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
一种锂离子动力电池用铝箔,其合金配料为铝锭99.86%、Si 0.05%、Fe 0.08%、Cu 0.01%,其中在铝锭中Al含量高于99.99%,其余Mn、Mg、Zn、 Cr、Ti等微量元素按纯铝锭的控制标准控制,该铝箔的制作过程为:
(1)将经配料的纯铝锭、Fe、Si、Cu中间合金锭装入熔化炉中熔炼,熔 炼后铸造形成板锭。
(2)将步骤(1)铸造好的板锭在500℃保温10h,然后使用四辊可逆热 轧机对板锭进行热轧,热轧23道次,热轧时,轧制力为100~2500吨,轧制 速度为30~150m/min。
(3)将经步骤(2)热轧后的铝卷使用四辊不可逆冷轧机冷轧,冷轧道 次为6道次,其中轧制力为200~800吨,轧制速度为100~600m/min。
(4)将经步骤(3)冷轧后的铝卷装进热处理炉里进行中间热处理退火, 退火温度为300℃,保温5h。
(5)将经步骤(4)热处理退火后的铝卷使用四辊不可逆冷轧机进行第 二字冷轧,冷轧道次为2道次。
(6)将经步骤(5)第二次冷轧后的铝卷使用四辊不可逆箔轧,箔轧道 次为4道次,轧制力为60~500吨,轧制速度为200~1000m/min,然后分切, 包装。
实施例2
一种锂离子动力电池用铝箔,其合金配料为铝锭99.86%、Si 0.04%、Fe 0.08%、Cu 0.02%,其中在铝锭中Al含量高于99.99%,Mn、Mg、Zn、Cr、 Ti等微量元素按纯铝锭的控制标准控制,该铝箔的制作过程为:
(1)将经配料的纯铝锭、Fe、Si、Cu中间合金锭装入熔化炉中熔炼,熔 炼后铸造形成板锭。
(2)将步骤(1)铸造好的板锭在500℃保温10h,然后使用四辊可逆热 轧机对板锭进行热轧,热轧23道次,热轧时,轧制力为100~2500吨,轧制 速度为30~150m/min。
(3)将经步骤(2)热轧后的铝卷使用四辊不可逆冷轧机冷轧,冷轧道 次为6道次,其中轧制力为200~800吨,轧制速度为100~600m/min。
(4)将经步骤(3)冷轧后的铝卷装进热处理炉里进行中间热处理退火, 退火温度为300℃,保温5h。
(5)将经步骤(4)热处理退火后的铝卷使用四辊不可逆冷轧机进行第 二字冷轧,冷轧道次为2道次。
(6)将经步骤(5)第二次冷轧后的铝卷使用四辊不可逆箔轧,箔轧道 次为4道次,轧制力为60~500吨,轧制速度为200~1000m/min,然后分切, 包装。
实施例3
一种锂离子动力电池用铝箔,其合金配料为铝锭99.86%、Si:0.05%、Fe:0.07%、Cu:0.02%,其中在铝锭中Al含量高于99.99%,Mn、Mg、Zn、Cr、 Ti等微量元素按纯铝锭的控制标准控制,该铝箔的制作过程为:
(1)将经配料的纯铝锭、Fe、Si、Cu中间合金锭装入熔化炉中熔炼,熔 炼后铸造形成板锭。
(2)将步骤(1)铸造好的板锭在500℃保温10h,然后使用四辊可逆热 轧机对板锭进行热轧,热轧23道次,热轧时,轧制力为100~2500吨,轧制 速度为30~150m/min。
(3)将经步骤(2)热轧后的铝卷使用四辊不可逆冷轧机冷轧,冷轧道 次为6道次,其中轧制力为200~800吨,轧制速度为100~600m/min。
(4)将经步骤(3)冷轧后的铝卷装进热处理炉里进行中间热处理退火, 退火温度为300℃,保温5h。
(5)将经步骤(4)热处理退火后的铝卷使用四辊不可逆冷轧机进行第 二字冷轧,冷轧道次为2道次。
(6)将经步骤(5)第二次冷轧后的铝卷使用四辊不可逆箔轧,箔轧道 次为4道次,轧制力为60~500吨,轧制速度为200~1000m/min,然后分切, 包装。
对比实施例1
本案与实施例1的不同之处在于,合金配料为铝锭98.6%、Si:0.25%、 Fe:1.0%,Mn:0.15%,其中在铝锭中Al含量高于99.99%,其他微量元素 按纯铝锭的控制标准控制,该铝箔的制作过程为:
(1)将经配料的纯铝锭、Fe、Si、Mn中间合金锭装入熔化炉中熔炼, 熔炼后铸造形成板锭。
(2)将步骤(1)铸造好的板锭在550℃保温12h,然后使用四辊可逆热 轧机对板锭进行热轧,热轧23道次,热轧时,轧制力为100~2500吨,轧制 速度为30~150m/min。
(3)将经步骤(2)热轧后的铝卷使用四辊不可逆冷轧机冷轧,冷轧道 次为7道次,其中轧制力为200~800吨,轧制速度为100~600m/min。
(4)将经步骤(3)冷轧后的铝卷装进热处理炉里进行中间热处理退火, 退火温度为300℃,保温5h。
(5)将经步骤(4)热处理退火后的铝卷使用四辊不可逆冷轧机进行第 二字冷轧,冷轧道次为2道次。
(6)将经步骤(5)第二次冷轧后的铝卷使用四辊不可逆箔轧,箔轧道 次为4道次,轧制力为60~500吨,轧制速度为200~1000m/min,然后分切, 包装。
对比实施例2
本实施例与实施例1、2、3的区别在于,本实施例中合金配料为铝锭 99.888%、Si:0.11%、Cu:0.002%,其他微量元素按纯铝锭的控制标准控制, 该铝箔的制作过程为:
(1)将经配料的纯铝锭、Si、Cu中间合金锭装入熔化炉中熔炼,熔炼后 铸造形成板锭。
(2)将步骤(1)铸造好的板锭在530℃保温10h,然后使用四辊可逆热 轧机对板锭进行热轧,热轧24道次,热轧时,轧制力为100~2500吨,轧制 速度为30~150m/min。
(3)将经步骤(2)热轧后的铝卷使用四辊不可逆冷轧机冷轧,冷轧道 次为7道次,其中轧制力为200~800吨,轧制速度为100~600m/min。
(4)将经步骤(3)冷轧后的铝卷装进热处理炉里进行中间热处理退火, 退火温度为350℃,保温5h。
(5)将经步骤(4)热处理退火后的铝卷使用四辊不可逆冷轧机进行第 二字冷轧,冷轧道次为2道次。
(6)将经步骤(5)第二次冷轧后的铝卷使用四辊不可逆箔轧,箔轧道 次为4道次,轧制力为60~500吨,轧制速度为200~1000m/min,然后分切, 包装。
对比实施例3
本实施例与实施例1的区别在于,本实施例第二次冷轧是采用双合轧制 机对铝卷进行轧制。
将实施例1、2、3的与对比实施例1和对比实施例2进行对比,结果如 表1。
表1 实施例1、2、3的与对比实施例1、2的测试结果对比
通过对比实施例1、2、3和对比实施例1、2的结果来看,本发明中的铝 箔加工率好,具有突出的延伸率以及,较优的抗拉强度。
将实施例1、2、3与对比实施例3进行对比,结果如表2。
表2 实施例1、2、3与对比实施例3的测试结果对比
通过对比实施例1、2、3与对比实施例3的结果来看,本发明中对方法 作的改进,制成的铝箔为双面光铝箔,双面光铝箔有利于提高铝箔集流体的 导电性,减少电池极化,在抗拉强度、加工后延伸率、加工后导电率都有显 著的改善,尤其是在制成极片后,提高了极片的粘结性,保证了优良的一致 性,在降低电池内阻起到了很大的作用,提高了电池的循环寿命。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不 局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可 轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明 的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种锂离子动力电池用铝箔,其特征在于,由以下元素按质量百分含量组成:
2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池用铝箔的制作方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一,将铝锭进行熔炼,铸造成板锭;
步骤二,将步骤一铸造的板锭进行加热至温度为350~650℃,然后将加热后的板锭进行热轧,热轧温度为150~550℃;
步骤三,对热轧后获得的卷材进行第一次冷轧;
步骤四,对第一次冷轧后获得的卷材进行退火处理,退火温度为200~350℃;
步骤五,对退火后获得的卷材进行第二次冷轧;
步骤六,对步骤五制得的卷材进行箔轧,分切,包装。
3.根据权利要求2所述的锂离子动力电池用铝箔的制作方法,其特征在于,步骤二中,热轧时采用四辊可逆热轧机进行热轧,步骤三和步骤五分别采用四辊不可逆冷轧机进行冷轧。
4.根据权利要求2或3所述的锂离子动力电池用铝箔的制作方法,其特征在于,步骤二中,板锭加热后,保温时间为4~30h。
5.根据权利要求2或3所述的锂离子动力电池用铝箔的制作方法,其特征在于,步骤二中,热轧时,热轧道次为20~25道次。
6.根据权利要求2或3所述的锂离子动力电池用铝箔的制作方法,其特征在于,步骤三中,第一次冷轧时,冷轧道次为4~8道次。
7.根据权利要求2或3所述的锂离子动力电池用铝箔的制作方法,其特征在于,步骤四中,退火处理时,退火保温时间为3~24h。
8.根据权利要求2或3所述的锂离子动力电池用铝箔的制作方法,其特征在于,步骤五中,第二次冷轧时,冷轧道次为2~4道次。
9.根据权利要求2或3所述的锂离子动力电池用铝箔的制作方法,其特征在于,步骤六中,箔轧时,箔轧道次为4~10道次。
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