CN110233230A - 一种软包电池连接件用铜铝复合材料及生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种软包电池连接件用铜铝复合材料及生产工艺，该工艺首先对铜和铝表面进行预处理，以去除金属表面的氧化膜，其次在氩气气氛保护下进行两次热轧，达到成品厚度，最后热处理退火，增加铜铝复合板的结合强度，铜铝复合材料中铝板包含以下重量百分比的成分：Fe：0‑0.2%、Si：0‑0.1%、Zn：0‑0.02%、Ga：0‑0.02%，余量为Al，所述铝板的厚度为3‑13mm；铜板是纯度为99.993%的紫铜，所述铜板的厚度为0.4‑2.0mm，通过上述铜铝复合材料和生产工艺有效的解决了锂电池组的pack连接问题，实现了锂电池组安全可靠、质轻、简单的串并联连接，产品具有复合强度高，铜铝之间无接触电阻，质量稳点可靠的特点；本发明具有安全可靠、复合强度高、铜铝之间无接触电阻的优点。

Description

一种软包电池连接件用铜铝复合材料及生产工艺
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，具体涉及一种软包电池连接件用铜铝复合材料及生产工艺。
背景技术
随着环保问题的日益严重，新能源汽车成为我国重点发展的行业，但电池的集装技术严重制约着新能源行业的发展前景，与硬壳电池相比，软包电池具有质量轻、安全性好、成本低的优点，但电池间的电连接需要铆接或超声焊接，导致其产能低、加工成本高，而无法进行自动化生产。
专利（申请号：201610321267.X）公开了一种用于软包电池连接方法，包括电极本体、电极极耳、极耳连接件和导电连接件的制备及它们之间的连接方法，有效提高了电池模组的生产效率，但其所用连接件材料为镀镍的紫铜，不但成本高，而且与正极电极极耳之间的焊接强度由于铜铝之间较大的熔点差异，效果并不理想。
铜是贵重的稀有金属，具有优良的导电、导热、耐腐蚀等性能，广泛应用于航空、航天、航母舰船制造、汽车工业、军工企业、电子电器等领域，但是，由于铜的密度较高，用铜制作的产品重量较重，给运输、安装等带来了极大的不便，随着铜资源的严重短缺，不仅对铜工业产业的发展带来严重影响，而且使铜产品的成本居高难下。铝是一种导电、导热性仅次于铜的金属，虽然它的导电能力只有铜的2/3，但密度只有铜的1/3，因而，其重量较轻，常被电力工业和电子工业选用，且铝资源相对丰富、储量大、分布广，价格低廉，只相当于铜价的四分之一，并同样具有优良的耐腐蚀性和柔韧性。
由于传统的铜铝复合板主要靠爆炸焊接、钎焊、摩擦焊、闪光焊等方法生产，存在焊合率低、工件易变形、质量不稳定，而且生产成本高，不能连续大面积复合等问题；因此，提供一种安全可靠、复合强度高、铜铝之间无接触电阻的软包电池连接件用铜铝复合材料及生产工艺是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种安全可靠、复合强度高、铜铝之间无接触电阻的软包电池连接件用铜铝复合材料及生产工艺。
本发明的目的是这样实现的：一种软包电池连接件用铜铝复合材料的生产工艺，该工艺包括以下步骤：
步骤1）：表面预处理，首先对铜板和铝板的表面进行预处理，所述铜板用浓度10%-15%的硫酸浸洗5-10分钟，清水冲洗，用丙酮清洗，吹干，用金属表面清洗机刷去铜板表面的氧化膜，净化金属带材的表面，以去除金属表面的氧化膜；所述铝板用丙酮将铝层表面的油污清洗干净，然后清水冲洗，再用50-60℃的20％的NaOH碱溶液浸洗5-10分钟，再使用清水冲洗，然后用50-60℃的20％的HCl溶液中和5-10分钟，会在铝表面形成一层光亮的NaCl薄膜，最后用清水冲洗；
步骤2）：热轧，在氩气气氛保护下进行两次热轧，在氩气保护状态下一次轧制温度为300-400℃，复合轧制压下率大于60％，二次轧制采用中间退火后冷轧，压下率为45~55％，形成铜铝复合板；
步骤3）：退火，最后热处理退火，增加铜铝复合板的结合强度。
一种软包电池连接件用铜铝复合材料，铝板中包含以下重量百分比的成分：Fe：0-0.2%、Si：0-0.1%、Zn：0-0.02%、Ga：0-0.02%，余量为Al，所述铝板的厚度为3-13mm；所述铜板是纯度为99.993%的紫铜，所述铜板的厚度为0.4-2.0mm，其厚度公差为+0.01到+0.02mm，硬度51-55HV，导电率为98-102%IACS，抗拉强度230-240MPa，延伸率为35-40%。
步骤3）中的退火温度为580-625℃，时间控制在10min以内。
铜铝复合板密度是3.5-4.0g/cm3。
铜铝复合板导电率≥75IACS，表面接触性能与铜相同。
本发明的有益效果：本发明通过对铜板和铝板表面进行预处理，去除金属表面的氧化膜，在自行设计改装的电阻加热炉内通入氩气，并且在氩气保护加热的过程中，在加热炉的炉膛中放入若干块木炭，使其产生一氧化碳气氛，起到还原氧化铜的目的，根据Cu/A1合金的相图，确定热轧复合温度为300-400℃，将制备好的芯材和包覆板的前端固定在一起后，送入加热炉中进行两次热轧，达到成品厚度；最后热处理退火，增加铜铝复合板的结合强度，该方法得到的铜/铝板复合强度达到160MPa以上，在550℃高温时撕不开。彻底解决了后期深加工时开裂、分层、脱落等现象。使成品率大大提高，其集合了铜和铝的优点，可完全替代纯铜板带材，广泛应用于航空、航天、航母舰船、汽车工业、军工企业、电子电器、电力金具、餐具容器、建筑装饰等领域，社会效益和经济效益明显，本发明的铜铝复合材料，有效的解决了锂电池组的pack连接问题，实现了锂电池组安全可靠、质轻、简单的串并联连接，产品具有复合强度高，铜铝之间无接触电阻，质量稳点可靠的特点。
附图说明
图1是本发明软包电池连接件用铜铝复合材料结构示意图。
图中 1、铝板 2、铜板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，一种铜铝双金属复合板带的生产工艺，具体步骤如下：将铜板2用浓度15%的硫酸浸洗5分钟，清水冲洗，用丙酮清洗，吹干，用金属表面清洗机刷去铜表面的氧化膜，将铝板1用丙酮将铝表面的油污清洗干净，清水冲洗，用60℃的20％的NaOH碱溶液浸洗5分钟，清水冲洗，用60℃的20％的HCl溶液中和5分钟，在铝板1表面形成一层光亮的NaCl薄膜，清水冲洗，在氩气保护气氛下，将制备好的芯材和包覆板的前端固定在一起后，送入加热炉中加热，一次轧制温度350℃，压下率65％，二次轧制采用中间退火后冷轧，压下率50％，铜/铝轧制复合板在625℃下退火5min，该方法得到的铜/铝板复合强度达到160MPa以上。
本发明采用双面铜包铝复合工艺，以铝为基体，外层包覆铜的双金属复合材料，铜铝复合板是一种新型的复合材料，其既具有铜的导热性能好、导电率高，又具有铝的质轻、价格低廉等优点，广泛用于电子、电力、冶金设备、机械、汽车等行业，满足了对其功能和经济的需求，本发明的铜铝复合板，产品表面光亮，圆整，无缺陷，它是将铜的高稳定导电性能与铝的低成本、低密度相结合的新型材料，接触电阻低，载流量是纯铜板的85%以上，可全面替代纯铜板，铜包铝板中，铜占比重的40%，铝占比重的60%，相同规格情况下是纯铜板的2.5倍长，载流量接近T2纯铜板，选择稍微大一点的规格可完全达到相同载流量，符合需要的线径及力学和电学性能技术要求。
铜包铝板的密度仅为纯铜板的37％-40％，同等重量的长度（体积）是纯铜板的2.5-2.7倍，铜铝复合板的同等载流量时每米价格为铜的50-55%，铜包铝板经过特殊的热处理工艺，具有一定的可塑性，有利于冲孔、剪切、弯曲加工产品不开裂、不分离，为了提高抗腐蚀性能，可在铜层表面进行镀锡、镀锌处理，铜包铝具有良好的延展性和可靠性，铜包铝板，可专门用于替代铜板、铝板；本发明具有一种安全可靠、复合强度高、铜铝之间无接触电阻的优点。
实施例2
如图1所示，一种铜铝双金属复合板带的生产工艺，具体步骤如下：将铜板2用浓度15%的硫酸浸洗5分钟，清水冲洗，用丙酮清洗，吹干，用金属表面清洗机刷去铜表面的氧化膜，将铝板1用丙酮将铝表面的油污清洗干净，清水冲洗，用60℃的20％的NaOH碱溶液浸洗5分钟，清水冲洗，用60℃的20％的HCl溶液中和5分钟，在铝表面形成一层光亮的NaCl薄膜，清水冲洗，在氩气保护气氛下，将制备好的芯材和包覆板的前端固定在一起后，送入加热炉中加热，一次轧制温度300℃，压下率50％，二次轧制采用中间退火后冷轧，压下率50％，铜/铝轧制复合板在60℃下退火5min，该方法得到的铜/铝板复合强度达到150MPa。
本发明通过对铜板2和铝板1表面进行预处理，去除金属表面的氧化膜，在自行设计改装的电阻加热炉内通入氩气，并且在氩气保护加热的过程中，在加热炉的炉膛中放入若干块木炭，使其产生一氧化碳气氛，起到还原氧化铜的目的，根据Cu/A1合金的相图，确定热轧复合温度为300-400℃，将制备好的芯材和包覆板的前端固定在一起后，送入加热炉中进行两次热轧，达到成品厚度；最后热处理退火，增加铜铝复合板的结合强度，该方法得到的铜/铝板复合强度达到160MPa以上，在550℃高温时撕不开，彻底解决了后期深加工时开裂、分层、脱落等现象，使成品率大大提高，其集合了铜和铝的优点，可完全替代纯铜板带材，广泛应用于航空、航天、航母舰船、汽车工业、军工企业、电子电器、电力金具、餐具容器、建筑装饰等领域，社会效益和经济效益明显，本发明的铜铝复合材料，有效的解决了锂电池组的pack连接问题，实现了锂电池组安全可靠、质轻、简单的串并联连接，产品具有复合强度高，铜铝之间无接触电阻，质量稳点可靠的特点。

Claims (5)

1.一种软包电池连接件用铜铝复合材料的生产工艺，其特征在于：该工艺包括以下步骤：
步骤1）：表面预处理，首先对铜板和铝板的表面进行预处理，所述铜板用浓度10%-15%的硫酸浸洗5-10分钟，清水冲洗，用丙酮清洗，吹干，用金属表面清洗机刷去铜板表面的氧化膜，净化金属带材的表面，以去除金属表面的氧化膜；所述铝板用丙酮将铝层表面的油污清洗干净，然后清水冲洗，再用50-60℃的20％的NaOH碱溶液浸洗5-10分钟，再使用清水冲洗，然后用50-60℃的20％的HCl溶液中和5-10分钟，会在铝表面形成一层光亮的NaCl薄膜，最后用清水冲洗；
步骤2）：热轧，在氩气气氛保护下进行两次热轧，在氩气保护状态下一次轧制温度为300-400℃，复合轧制压下率大于60％，二次轧制采用中间退火后冷轧，压下率为45-55％，形成铜铝复合板；
步骤3）：退火，最后热处理退火，增加铜铝复合板的结合强度。
2.如权利要求1所述的软包电池连接件用铜铝复合材料，其特征在于：所述铝板中包含以下重量百分比的成分：Fe：0-0.2%、Si：0-0.1%、Zn：0-0.02%、Ga：0-0.02%，余量为Al，所述铝板的厚度为3-13mm；所述铜板是纯度为99.993%的紫铜，所述铜板的厚度为0.4-2.0mm，其厚度公差为+0.01到+0.02mm，硬度51-55HV，导电率为98-102%IACS，抗拉强度230-240MPa，延伸率为35-40%。
3.如权利要求1所述的软包电池连接件用铜铝复合材料的生产工艺，其特征在于：所述步骤3）中的退火温度为580-625℃，时间控制在10min以内。
4.如权利要求1所述的软包电池连接件用铜铝复合材料的生产工艺，其特征在于：所述铜铝复合板密度是3.5-4.0g/cm3。
5.如权利要求1所述的软包电池连接件用铜铝复合材料的生产工艺，其特征在于：所述铜铝复合板导电率≥75IACS，表面接触性能与铜相同。
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