CN110218912A - 锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔及其制备工艺 - Google Patents

锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于有色冶金技术领域，涉及铝箔的生产，尤其涉及一种锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔，其成分及其质量百分比为：Fe+Si：≤0.65％，其中Fe/Si≥2.5；Cu：≤0.05％；Mn：≤0.05％；Mg：≤0.05％；Zn：≤0.05％；Ti≤0.06％％；Al：≥99.35%，其余为少量的杂质元素。本发明还公开了所述合金铝箔的制备工艺。本发明所公开的锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔，合金成分在标准A1235的成分要求范围内，微量元素经过调整，性能得到改良，指标满足要求；同时还公开了锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔的制备工艺，工艺简单，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，可以满足锂电池用铝箔涂碳和压覆锂电粉时的质量要求。

Description

锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔及其制备工艺
技术领域
本发明属于有色冶金技术领域，涉及铝箔的生产，尤其涉及一种锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔及其制备工艺。
背景技术
随着数码电子产品的快速普及，特别是新能源车的开发和逐步推广，业内对动力源锂电池的续航能力要求越来越高。锂电池用铝箔一方面作为锂电池的电极，同时作为锂电正极材料的载体。目前通常采用功能涂层对电池导电基材铝箔进行表面涂碳处理，就是将分散好的纳米导电石墨和碳包覆粒，均匀、细腻地涂覆在铝箔表面，涂碳处理完成后再将活性材料压延到覆碳铝箔上，能够提供极佳的静态导电性能，收集活性物质的微电流，从而可以降低正极材料和集流体之间的接触电阻，并能提高两者之间的附着能力，进而使电池的整体性能产生显著的提升。
目前国内使用的1235A合金铝箔，铝箔抗拉强度低，延伸率差。主要原因是覆粉前期的涂碳效果不理想，涂碳后的铝箔在将活性材料辊压到铝箔表面的覆粉过程中，容易断裂，无法承受高压覆粉处理，使得锂电池的总体性能较一般。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是公开一种锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔及其制备工艺，所述铝箔具有良好的表面涂碳效果。
一种锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔，其成分及其质量百分比为：Fe+Si：≤0.65％，其中Fe/Si≥2.5；Cu：≤0.05％；Mn：≤0.05％；Mg：≤0.05％；Zn：≤0.05％；Ti≤0.06％％；Al：≥99.35%，其余为少量的杂质元素。
本发明较优公开例中，所述锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔的成分及其质量百分比为： Fe：0.36％；Si：0.115%，Fe/Si比≥2.5；Cu：0.033％；Mn：0.03；Mg：0.012％；Zn：0.02％；Ti≤0.024％％；Al：≥99.35%，其余为少量的杂质元素。
本发明较优公开例中，所述锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔的成分及其质量百分比为：Fe：0.41％；Si：0.135%，其中Fe/Si≥2.5；Cu：0.028％；Mn：0.024；Mg：0.01％；Zn：0.01％；Ti≤0.016％％；Al：≥99.35%，其余为少量的杂质元素。
本发明所公开的锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔，合金成分在标准A1235的成分要求范围内，微量元素经过调整，性能得到改良。
本发明的另外一个目的在于，公开了上所述锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔的制备工艺，包括如下步骤：
⑴熔炼、铸轧：将所述成分及其质量百分比的原料及电解铝水加热熔炼成A1235铝合金熔体，静置后投入精炼剂依次进行精炼、合金调节、过滤处理，再将精炼过滤处理后的铝合金熔体通过铸轧机连续铸轧成7.5±0.2mm的坯料，坯料自然冷却到常温；
⑵冷轧：将铸轧坯卷进行3道次冷轧，中间均匀化退火后再冷轧3道次，获得0.26mm的1235H16性能的毛料；
⑶箔轧：将冷轧厚度为0.26mm的毛料经粗轧、中轧、精轧共5道次轧制后成厚度为0.012mm厚度的双面光铝箔卷，再分切制得锂电池箔。
本发明较优公开例中，步骤（1）所述熔炼，加入的原料与电解铝水质量比为4.5:5.5，熔炼炉温度740±10℃，熔炼时间为15-25min，保温精炼时间为3-4h/次。
本发明较优公开例中，步骤（2）所述6道次冷轧，第一道次由7.5mm压到4.5mm，均匀化退火后，第二道次由4.5mm压到2.5mm，第三道次由2.5mm压到1.4mm，进行中间均匀化退火后，第四道次由1.4mm压到0.75mm，第五道次由0.75mm压到0.42mm，第六道次由0.42mm压到0.26mm。
本发明较优公开例中，步骤（2）所述中间均匀化退火，退火保温温度为530℃，保温35h，再将退火炉内温度降至350℃，保温10h后出炉。
本发明较优公开例中，步骤（3）所述箔轧5道次，第一道次由0.26mm轧制至0.13mm，第二道次由0.13mm轧制至0.065mm，第三道次由0.065mm轧制至0.03mm，第四道次由0.03mm轧制至0.017mm，第五道次由0.017mm切边轧制至0.012mm。
进一步的，步骤（3）箔轧使用四辊轧机轧制，粗轧辊粗糙度0.25um，中轧辊粗糙度0.11um，精轧辊粗糙度0.055um；粗中轧上下工作辊辊径偏差≤0.04mm，精轧工作辊辊径偏差≤0.02mm。
本发明较优公开例中，步骤（3）所述箔轧轧制时，轧制油采用与供应商合作开发的添加剂W665，添加比例在4~5%，其主要成分质量百分比组成为：80%的正葵酸乙酯，10%的葵酸甲酯，5%的月桂酸甲酯，其他占比0～5%。
有益效果
本发明公开了改进后的A1235合金成分，经过调整后的铝合金，性能指标满足要求；同时还公开了锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔的制备工艺，工艺简单，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，可以满足锂电池用铝箔涂碳和压覆锂电粉时的质量要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
一种锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔，成分及质量百分比为：Fe：0.36％；Si：0.115%， Fe/Si比≥2.5；Cu： 0.033％；Mn：0.03；Mg：0.012％；Zn：0.02％；Ti≤0.024％％；Al：≥99.35%，其余为少量的杂质元素。
如上所述的锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔的制备工艺，包括如下步骤：
⑴熔炼、铸轧：将所述成分及其质量百分比的原料及电解铝水熔炼成1235A铝合金熔体，静置后投入精炼剂依次进行精炼、合金调节、过滤处理，再将精炼过滤处理后的铝合金熔体通过铸轧机连续铸轧成7.5±0.2mm的坯料，坯料自然冷却到常温；
⑵冷轧：将铸轧坯卷进行3道次冷轧，中间均匀化退火后再冷轧3道次的方法获得0.26mm锂电池用1235H16性能的毛料；
⑶箔轧：将冷轧厚度为0.26mm的毛料经粗轧、中轧、精轧共5道次轧制后成厚度为0.012mm厚度的双面光铝箔卷，再通过圆盘刀分切获得客户需要的成品规格的锂电池箔。
优选地，所述步骤⑴熔炼时，加入的冷料与电解铝水质量比为4.5:5.5，熔炼炉温度740±10℃，熔炼时间为15-25min，保温精炼时间为3-4h/次。
优选地，所述步骤（2）中间均匀化退火：两次退火保温温度为530℃，保温35h，再将退火炉内温度降至350℃，保温10h后出炉。
优选地，所述步骤⑵冷轧轧制时，冷轧工序为:第一道次由7.5mm压到4.5mm，均匀化退火后，第二道次由4.5mm压到2.5mm，第三道菜由2.5mm压到1.4mm，进行中间均匀化退火后第四道次由1.4mm压到0.75mm，第五道次由0.75mm压到0.42mm，第六道次由0.42mm压到0.26mm。
优选地，所述步骤（3）箔轧轧制时，工艺流程为：第一道次由0.26mm轧制至0.13mm，第二道次由0.13mm轧制至0.065mm，第三道次由0.065mm轧制至0.03mm，第四道次由0.03mm轧制至0.017mm，第五道次由0.017mm切边轧制至0.012mm。箔轧采用四辊轧机轧制，粗轧辊粗糙度0.25um，中轧辊粗糙度0.11um，精轧辊粗糙度0.055um；粗中轧上下工作辊辊径偏差≤0.04mm，精轧工作辊辊径偏差≤0.02mm。
优选地，所述步骤（3）箔轧轧制时，轧制油采用与供应商合作开发的添加剂W665,其主要成分质量百分比组成为：80%的正葵酸乙酯，10%的葵酸甲酯，5%的月桂酸甲酯，其他占比0～5%。基础油与添加剂W665添加比例为1:0.04~0.05.即W665的添加比例为4%。
机械性能检测：高性能A1235锂电池铝箔冷轧后0.26mm箔轧毛料性能为175~190Mpa，经5道次箔轧后成品铝箔厚度为双光0.012mm，抗拉强度256Mpa，比国内同类产品（≤230Mpa）高出26Mpa，延伸率为≥2.5%，比国内同类产品（≥2.0%）好，涂碳和覆压满足锂电池用铝箔质量要求。
实施例2
一种锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔，成分及质量百分比为：Fe：0.41％；Si：0.135%，其中Fe/Si≥2.5；Cu：0.028％；Mn：0.024；Mg：0.01％；Zn：0.01％；Ti≤0.016％％；Al：≥99.35%，其余为少量的杂质元素。
如上所述的锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔的制备工艺，包括如下步骤：
⑴熔炼、铸轧：将所述成分及其质量百分比的原料及电解铝水熔炼成1235A铝合金熔体，静置后投入精炼剂依次进行精炼、合金调节、过滤处理，再将精炼过滤处理后的铝合金熔体通过铸轧机连续铸轧成7.5±0.2mm的坯料，坯料自然冷却到常温；
⑵冷轧：将铸轧坯卷进行3道次冷轧，中间均匀化退火后再冷轧3道次的方法获得0.26mm锂电池用1235H16性能的毛料；
⑶箔轧：将冷轧厚度为0.26mm的毛料经粗轧、中轧、精轧共5道次轧制后成厚度为0.012mm厚度的双面光铝箔卷，再通过圆盘刀分切获得客户需要的成品规格的锂电池箔。
优选地，所述步骤⑴熔炼时，加入的冷料与电解铝水比例为4.5:5.5，熔炼炉温度740±10℃，熔炼时间为15-25min，保温精炼时间为3-4h/次。
优选地，所述步骤（2）中间均匀化退火：两次退火保温温度为530℃，保温35h，再将退火炉内温度降至350℃，保温10h后出炉。
优选地，所述步骤⑵冷轧轧制时，冷轧工序为:第一道次由7.5mm压到4.5mm，均匀化退火后，第二道次由4.5mm压到2.5mm，第三道菜由2.5mm压到1.4mm，进行中间均匀化退火后第四道次由1.4mm压到0.75mm，第五道次由0.75mm压到0.42mm，第六道次由0.42mm压到0.26mm。
优选地，所述步骤（3）箔轧轧制时，工艺流程为：第一道次由0.26mm轧制至0.13mm，第二道次由0.13mm轧制至0.065mm，第三道次由0.065mm轧制至0.03mm，第四道次由0.03mm轧制至0.017mm，第五道次由0.017mm切边轧制至0.012mm。箔轧采用四辊轧机轧制，粗轧辊粗糙度0.25um，中轧辊粗糙度0.11um，精轧辊粗糙度0.055um；粗中轧上下工作辊辊径偏差≤0.04mm，精轧工作辊辊径偏差≤0.02mm；
优选地，所述步骤（3）箔轧轧制时，轧制油采用与供应商合作开发的特殊添加剂：W665,其主要成分质量百分比组成为：80%的正葵酸乙酯，10%的葵酸甲酯，5%的月桂酸甲酯，其他占比0～5%，添加比例为5%。
机械性能检测：高性能A1235锂电池铝箔冷轧后0.26mm箔轧毛料性能为175~190Mpa，经5道次箔轧后成品铝箔厚度为双光0.012mm，抗拉强度260Mpa，比国内同类产品（≤230Mpa）高出22Mpa，延伸率为≥2.53%，比国内同类产品（≥2.0%）好，涂碳和锂电粉覆压满足锂电池用铝箔质量要求。
实施例3
一种锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔，成分及质量百分比为：Fe：0.41％；Si：0.135%，其中Fe/Si≥2.5；Cu：0.028％；Mn：0.024；Mg：0.01％；Zn：0.01％；Ti≤0.016％％；Al：≥99.35%，其余为少量的杂质元素。
如上所述的锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔的制备工艺，包括如下步骤：
1、 熔炼、铸轧：将所述成分及其质量百分比的原料及电解铝水熔炼成1235A铝合金熔体，静置后投入精炼剂依次进行精炼、合金调节、过滤处理，再将精炼过滤处理后的铝合金熔体通过铸轧机连续铸轧成7.5±0.2mm的坯料，坯料自然冷却到常温；
2、冷轧：将铸轧坯卷进行3道次冷轧，中间均匀化退火后再冷轧3道次的方法获得0.26mm锂电池用1235H16性能的毛料；
3、箔轧：将冷轧厚度为0.26mm的毛料经粗轧、中轧、精轧共5道次轧制后成厚度为0.012mm厚度的双面光铝箔卷，再通过圆盘刀分切获得客户需要的成品规格的锂电池箔。
优选地，所述步骤⑴熔炼时，加入的冷料与电解铝水比例为4.5:5.5，熔炼炉温度740±10℃，熔炼时间为15-25min，保温精炼时间为3-4h/次。
优选地，所述步骤（2）中间均匀化退火：两次退火保温温度为530℃，保温35h，再将退火炉内温度降至350℃，保温10h后出炉。
优选地，所述步骤⑵冷轧轧制时，冷轧工序为:第一道次由7.5mm压到4.5mm，均匀化退火后，第二道次由4.5mm压到2.5mm，第三道菜由2.5mm压到1.4mm，进行中间均匀化退火后第四道次由1.4mm压到0.75mm，第五道次由0.75mm压到0.42mm，第六道次由0.42mm压到0.26mm。
优选地，所述步骤（3）箔轧轧制时，工艺流程为：第一道次由0.26mm轧制至0.13mm，第二道次由0.13mm轧制至0.065mm，第三道次由0.065mm轧制至0.03mm，第四道次由0.03mm轧制至0.017mm，第五道次由0.017mm切边轧制至0.012mm。箔轧采用四辊轧机轧制，粗轧辊粗糙度0.25um，中轧辊粗糙度0.11um，精轧辊粗糙度0.055um；粗中轧上下工作辊辊径偏差≤0.04mm，精轧工作辊辊径偏差≤0.02mm；
优选地，所述步骤（3）箔轧轧制时，轧制油采用与供应商合作开发的特殊添加剂：W665,其主要成分质量百分比组成为：80%的正葵酸乙酯，10%的葵酸甲酯，5%的月桂酸甲酯，其他占比0～5%，添加比例为6%。
机械性能检测：高性能A1235锂电池铝箔冷轧后0.26mm箔轧毛料性能为175～190Mpa，经5道次箔轧后成品铝箔厚度为双光0.012mm，抗拉强度270Mpa，比国内同类产品（≤230Mpa）高出40Mpa，延伸率为≥2.63%，比国内同类产品（≥2.0%）好，涂碳过程中有漏涂现象发生，无法满足电池箔质量要求。在同等工艺条件下，添加剂含量对锂电池表面润湿张力有影响。
对比实验例
高性能A1235合金锂电池用铝箔，成分及其质量百分比为：Fe：0.38％；Si：0.15%，其中Fe/Si≥2.5；Cu：0.018％；Mn：0.02%；Mg：0.01％；Zn：0.015％；Ti≤0.01％％；Al：≥99.35%，其余为少量的杂质元素。
如上所述的高性能A1235合金锂电池用铝箔的制备方法，包括如下步骤：
⑴熔炼、铸轧：将所述成分及其质量百分比的原料及电解铝水熔炼成1235A铝合金熔体，静置后投入精炼剂依次进行精炼、合金调节、过滤处理，再将精炼过滤处理后的铝合金熔体通过铸轧机连续铸轧成7.5±0.2mm的坯料，坯料自然冷却到常温。
⑵冷轧：将铸轧坯卷进行3道次冷轧，中间均匀化退火后再冷轧3道次的方法获得0.26mm锂电池用1235H16性能的毛料。
⑶箔轧：将冷轧厚度为0.26mm的毛料经粗轧、中轧、精轧共5道次轧制后成厚度为0.012mm厚度的双面光铝箔卷，再通过圆盘刀分切后获得客户需要的成品规格的锂电池箔。
优选地，所述步骤⑴熔炼时，加入的冷料与电解铝水比例为4.5:5.5，熔炼炉温度740±10℃，熔炼时间为15-25min，保温精炼时间为3-4h/次。
优选地，所述步骤（2）中间均匀化退火：两次退火保温温度为530℃，保温35h，再将退火炉内温度降至350℃，保温10h后出炉。
优选地，所述步骤⑵冷轧轧制时，冷轧工序为:第一道次由7.5mm压到4.5mm，均匀化退火后，第二道次由4.5mm压到2.5mm，第三道菜由2.5mm压到1.4mm，进行中间均匀化退火后第四道次由1.4mm压到0.75mm，第五道次由0.75mm压到0.42mm，第六道次由0.42mm压到0.26mm。
优选地，所述步骤（3）箔轧轧制时，工艺流程为：第一道次由0.26mm轧制至0.13mm，第二道次由0.13mm轧制至0.065mm，第三道次由0.065mm轧制至0.03mm，第四道次由0.03mm轧制至0.017mm，第五道次由0.017mm切边轧制至0.012mm。箔轧采用四辊轧机轧制，粗轧辊粗糙度0.25um，中轧辊粗糙度0.11um，精轧辊粗糙度0.055um；粗中轧上下工作辊辊径偏差≤0.04mm，精轧工作辊辊径偏差≤0.02mm；
所述步骤（3）箔轧轧制时，轧制油为石家庄巨轮公司的酯类添加剂，主要成分为C12酸酯占比为50%的SET-6。
机械性能检测：高性能A1235锂电池铝箔冷轧后0.26mm箔轧毛料性能为181 Mpa，经5道次箔轧后成品铝箔厚度为双光0.012mm，抗拉强度256Mpa，比国内同类产品（≤230Mpa）高出26Mpa，延伸率为≥2.57%，比国内同类产品（≥2.0%）好，经用户涂碳试验，铝箔出现明显的漏涂现象，未能满足锂电池用铝箔涂碳所需的表面质量。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔，其特征在于，其成分及其质量百分比为：Fe+Si：≤0.65％，其中Fe/Si≥2.5；Cu：≤0.05％；Mn：≤0.05％；Mg：≤0.05％；Zn：≤0.05％；Ti≤0.06％％；Al：≥99.35%，其余为少量的杂质元素。
2.根据权利要求1所述锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔，其特征在于，其成分及其质量百分比为：Fe：0.36％；Si：0.115%，Fe/Si比≥2.5；Cu：0.033％；Mn：0.03；Mg：0.012％；Zn：0.02％；Ti≤0.024％％；Al：≥99.35%，其余为少量的杂质元素。
3.根据权利要求1所述锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔，其特征在于，其成分及其质量百分比为：Fe：0.41％；Si：0.135%，其中Fe/Si≥2.5；Cu：0.028％；Mn：0.024；Mg：0.01％；Zn：0.01％；Ti≤0.016％％；Al：≥99.35%，其余为少量的杂质元素。
4.一种如上述权利要求1-3任一所述锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）熔炼、铸轧：将所述成分及其质量百分比的原料及电解铝水加热熔炼成A1235铝合金熔体，静置后投入精炼剂依次进行精炼、合金调节、过滤处理，再将精炼过滤处理后的铝合金熔体通过铸轧机连续铸轧成7.5±0.2mm的坯料，坯料自然冷却到常温；
（2）冷轧：将铸轧坯卷进行3道次冷轧，中间均匀化退火后再冷轧3道次，获得0.26mm的1235H16性能的毛料；
（3）箔轧：将冷轧厚度为0.26mm的毛料经粗轧、中轧、精轧共5道次轧制后成厚度为0.012mm厚度的双面光铝箔卷，再分切制得锂电池箔。
5.根据权利要求4所述锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔的制备工艺，其特征在于：步骤（1）所述熔炼，加入的原料与电解铝水质量比为4.5:5.5，熔炼炉温度740±10℃，熔炼时间为15-25min，保温精炼时间为3-4h/次。
6.根据权利要求4所述锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔的制备工艺，其特征在于：步骤（2）所述6道次冷轧，第一道次由7.5mm压到4.5mm，均匀化退火后，第二道次由4.5mm压到2.5mm，第三道次由2.5mm压到1.4mm，进行中间均匀化退火后，第四道次由1.4mm压到0.75mm，第五道次由0.75mm压到0.42mm，第六道次由0.42mm压到0.26mm。
7.根据权利要求4所述锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔的制备工艺，其特征在于：步骤（2）所述中间均匀化退火，退火保温温度为530℃，保温35h，再将退火炉内温度降至350℃，保温10h后出炉。
8.根据权利要求4所述锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔的制备工艺，其特征在于：步骤（3）所述箔轧5道次，第一道次由0.26mm轧制至0.13mm，第二道次由0.13mm轧制至0.065mm，第三道次由0.065mm轧制至0.03mm，第四道次由0.03mm轧制至0.017mm，第五道次由0.017mm切边轧制至0.012mm。
9.根据权利要求4所述锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔的制备工艺，其特征在于：步骤（3）箔轧使用四辊轧机轧制，粗轧辊粗糙度0.25um，中轧辊粗糙度0.11um，精轧辊粗糙度0.055um；粗中轧上下工作辊辊径偏差≤0.04mm，精轧工作辊辊径偏差≤0.02mm。
10.根据权利要求4所述锂电池用12μm双面光高性能A1235合金铝箔的制备工艺，其特征在于：步骤（3）所述箔轧轧制时，轧制油采用与供应商合作开发的添加剂W665，添加比例在4~5%，其主要成分质量百分比组成为，80%的正葵酸乙酯，10%的葵酸甲酯，5%的月桂酸甲酯，其他占比0～5%。
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