CN111254322B - 一种减薄双面光电池极耳用铝箔材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减薄双面光电池极耳用铝箔材料的制备方法,包括步骤:按配比称量合金原料;将各原料加入熔炼炉中熔炼,注入除气装置消除熔体中的氢,随后进入铸轧区铸轧,获得厚度为6.5‑8.5mm的铸轧卷;转至冷轧机开坯,轧制三个道次,获得厚度为3.0‑4.5mm的铝卷半成品,在退火炉中进行热处理;冷轧制到厚度为0.2‑0.3mm,转到铝箔精轧机轧制到厚度为0.08‑0.1mm的铝卷成品;转至拉矫清洗;分切,退火,即可获得减薄双面光电池极耳用铝箔材料。本发明采用绿色短流程铸轧‑冷轧工艺流程,所制备的铝箔材料厚度比现有的电池极耳用材料大幅度减薄,力学性能大幅度提高。
Description
技术领域
本发明属于铝材加工技术领域,具体涉及一种减薄双面光电池极耳用铝箔材料的制备方法。
背景技术
随着国家对新能源产业的持续投入,越来越多的厂家开始加大对新能源锂电池产品的研究,对于新能源锂电池的关键材料之一-电池极耳,也越来越受到关注。目前市场中常见的电池极耳材料主要是1060-O态-0.15mm的纯铝系,该纯铝系主要存在两个方面的缺陷:一方面,力学性能如抗拉强度差,一般为75MPa,尤其是延伸性能较差,一般在14%,且成型性能差,不利于后续加工;另一方面,随着汽车厂商对于续航性能的提升,对于0.15mm的厚度而言,已经无法满足能量密度的要求。因此,发明一种厚度薄而且延伸率高的电池极耳材料成为急需的市场要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种减薄双面光电池极耳用铝箔材料的制备方法,采用绿色短流程铸轧-冷轧工艺流程,所制备的铝箔材料厚度比现有的电池极耳用材料大幅度减薄,力学性能大幅度提高。
本发明提供了如下的技术方案:
一种减薄双面光电池极耳用铝箔材料的制备方法,包括以下步骤:
按照Fe:0.75-0.85%,Si:0.5-0.6%,Cu:0.05-0.09%,Ti:0.01-0.02%,余量为Al的质量百分比称量合金原料;
将称量好的各原料加入熔炼炉中进行熔炼,然后注入除气装置消除熔体中存在的氢,随后进入铸轧区进行铸轧,获得厚度为6.5-8.5mm的铸轧卷;
将所述铸轧卷转至冷轧机开坯,轧制三个道次,获得厚度为3.0-4.5mm的铝卷半成品,然后在退火炉中进行热处理加工;
将所述铝卷半成品冷轧制到厚度为0.2-0.3mm,然后转到铝箔精轧机轧制到厚度为0.08-0.1mm的铝卷成品;
将所述铝卷成品转至拉矫清洗,得到表面洁净无残油的双面光极耳用铝箔;
将所述双面光极耳用铝箔按照要求分切成所需规格,放置在退火料架上进行退火,即可获得减薄双面光电池极耳用铝箔材料。
优选的,所述Fe的质量百分比为Si和Cu质量百分比之和的1.1-1.35倍。
优选的,各原料在熔炼炉中进行熔炼的温度为740-750℃。
优选的,各原料在熔炼炉中熔炼时需通入打渣剂和精炼剂,同时进行在线搅拌。
优选的,所述铸轧区的长度为50-60mm,铸轧速度为800-900mm/min。
优选的,所述铝卷半成品在进入退火炉前,总加工率控制在50%-60%。
优选的,铝箔精轧机的工作辊粗糙度Ra为0.1-0.2μm,轧制速度为450-650m/min。
优选的,所述铝卷成品在拉矫清洗过程中加入脱脂剂,游离碱的浓度控制在2.0-3.0%。
优选的,所述铝卷成品在清洗过程中卷取与开卷的张力差控制在10-20N/mm2。
优选的,分切后的双面光极耳用铝箔进行退火的步骤包括:以30-40℃/h的速度升温到280-350℃,保温15-20h,然后以20℃/h的速率降温至180℃,保温2-4h,冷却出炉。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明经过初步铸轧获得6.5-8.5mm的铸轧卷,然后进行三个道次冷轧厚度变为3.0-4.5mm,随后冷轧制到0.2-0.3mm,并经铝箔精轧机轧制到厚度为0.08-0.1mm的铝卷成品,经后处理获得减薄双面光电池极耳用铝箔材料,厚度比现有的电池极耳用材料减薄了33-46%,有利于提高电池的能量密度,延长续航时间;
(2)本发明采用绿色短流程铸轧-冷轧工艺流程,采用合金化和热处理技术改善了纯铝系性能不良的现象,通过合适的热处理技术,制备的铝箔材料力学性能得到了大幅度提升,抗拉强度提升了15-35MPa,延伸率提升40%以上。
具体实施方式
以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种减薄双面光电池极耳用铝箔材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、铸轧坯料成分控制:按照Fe:0.83%,Si:0.55%,Cu:0.08%,Ti:0.01%,余量为Al的质量百分比称量合金原料;
S2、铸轧卷工艺处理:将称量好的各原料加入熔炼炉中进行熔炼,温度为742℃,熔炼时需通入打渣剂和精炼剂,同时进行在线搅拌;然后注入除气装置消除熔体中存在的氢,随后进入铸轧区进行铸轧,铸轧区的长度为52mm,铸轧速度为890mm/min,获得厚度为6.95mm的铸轧卷;
S3、开坯加工及中间热处理:将所述铸轧卷转至冷轧机开坯,轧制三个道次,总加工率控制在53.9%,获得厚度为3.2mm的铝卷半成品,然后在退火炉中进行热处理加工;
S4、冷轧成品:将所述铝卷半成品冷轧制到厚度为0.22mm,然后转到铝箔精轧机轧制到厚度为0.08mm的铝卷成品,其中铝箔精轧机的工作辊粗糙度Ra为0.12μm,轧制速度为490m/min;
S5、将所述铝卷成品转至拉矫清洗,开卷张力45N/mm2,卷取张力30N/mm2,清洗过程中加入脱脂剂,游离碱的浓度控制在2.3%,得到表面洁净无残油的双面光极耳用铝箔;
S6、分切及成品退火:将所述双面光极耳用铝箔按照要求分切成所需规格,放置在退火料架上进行退火,退火时以35℃/h的速度升温到290℃,保温20h,然后以20℃/h的速率降温至180℃,保温4h,冷却出炉,即可获得减薄双面光电池极耳用铝箔材料。
经力学性能检测,最终得到的减薄双面光电池极耳用铝箔材料的抗拉强度为105MPa,延伸率>21%。
实施例2
一种减薄双面光电池极耳用铝箔材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、铸轧坯料成分控制:按照Fe:0.76%,Si:0.52%,Cu:0.09%,Ti:0.015%,余量为Al的质量百分比称量合金原料;
S2、铸轧卷工艺处理:将称量好的各原料加入熔炼炉中进行熔炼,温度为745℃,熔炼时需通入打渣剂和精炼剂,同时进行在线搅拌;然后注入除气装置消除熔体中存在的氢,随后进入铸轧区进行铸轧,铸轧区的长度为55mm,铸轧速度为850mm/min,获得厚度为7.5mm的铸轧卷;
S3、开坯加工及中间热处理:将所述铸轧卷转至冷轧机开坯,轧制三个道次,总加工率控制在60%,获得厚度为3.0mm的铝卷半成品,然后在退火炉中进行热处理加工;
S4、冷轧成品:将所述铝卷半成品冷轧制到厚度为0.25mm,然后转到铝箔精轧机轧制到厚度为0.09mm的铝卷成品,其中铝箔精轧机的工作辊粗糙度Ra为0.15μm,轧制速度为550m/min;
S5、将所述铝卷成品转至拉矫清洗,开卷张力48N/mm2,卷取张力31N/mm2,清洗过程中加入脱脂剂,游离碱的浓度控制在2.5%,得到表面洁净无残油的双面光极耳用铝箔;
S6、分切及成品退火:将所述双面光极耳用铝箔按照要求分切成所需规格,放置在退火料架上进行退火,退火时以30℃/h的速度升温到310℃,保温18h,然后以20℃/h的速率降温至180℃,保温3h,冷却出炉,即可获得减薄双面光电池极耳用铝箔材料。
经力学性能检测,最终得到的减薄双面光电池极耳用铝箔材料的抗拉强度为100MPa,延伸率>23%。
实施例3
一种减薄双面光电池极耳用铝箔材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、铸轧坯料成分控制:按照Fe:0.77%,Si:0.6%,Cu:0.08%,Ti: 0.02%,余量为Al的质量百分比称量合金原料;
S2、铸轧卷工艺处理:将称量好的各原料加入熔炼炉中进行熔炼,温度为748℃,熔炼时需通入打渣剂和精炼剂,同时进行在线搅拌;然后注入除气装置消除熔体中存在的氢,随后进入铸轧区进行铸轧,铸轧区的长度为59mm,铸轧速度为810mm/min,获得厚度为8.3mm的铸轧卷;
S3、开坯加工及中间热处理:将所述铸轧卷转至冷轧机开坯,轧制三个道次,总加工率控制在50.6%,获得厚度为4.1mm的铝卷半成品,然后在退火炉中进行热处理加工;
S4、冷轧成品:将所述铝卷半成品冷轧制到厚度为0.28mm,然后转到铝箔精轧机轧制到厚度为0.1mm的铝卷成品,其中铝箔精轧机的工作辊粗糙度Ra为0.19μm,轧制速度为630m/min;
S5、将所述铝卷成品转至拉矫清洗,开卷张力50N/mm2,卷取张力40N/mm2,清洗过程中加入脱脂剂,游离碱的浓度控制在3.0%,得到表面洁净无残油的双面光极耳用铝箔;
S6、分切及成品退火:将所述双面光极耳用铝箔按照要求分切成所需规格,放置在退火料架上进行退火,退火时以40℃/h的速度升温到350℃,保温15h,然后以20℃/h的速率降温至180℃,保温2h,冷却出炉,即可获得减薄双面光电池极耳用铝箔材料。
经力学性能检测,最终得到的减薄双面光电池极耳用铝箔材料的抗拉强度为90MPa,延伸率>26%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种减薄双面光电池极耳用铝箔材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
按照Fe:0.75-0.85%,Si:0.5-0.6%,Cu:0.08-0.09%,Ti:0.01-0.02%,余量为Al的质量百分比称量合金原料,所述Fe的质量百分比为Si和Cu质量百分比之和的1.1-1.35倍;
将称量好的各原料加入熔炼炉中进行熔炼,然后注入除气装置消除熔体中存在的氢,随后进入铸轧区进行铸轧,获得厚度为6.95-8.5mm的铸轧卷;
将所述铸轧卷转至冷轧机开坯,轧制三个道次,获得厚度为3.0-4.5mm的铝卷半成品,然后在退火炉中进行热处理加工;
将所述铝卷半成品冷轧制到厚度为0.2-0.3mm,然后转到铝箔精轧机轧制到厚度为0.08-0.09mm的铝卷成品;
将所述铝卷成品转至拉矫清洗,得到表面洁净无残油的双面光极耳用铝箔;
将所述双面光极耳用铝箔按照要求分切成所需规格,放置在退火料架上进行退火,即可获得减薄双面光电池极耳用铝箔材料,其中退火的步骤包括:以30-40℃/h的速度升温到280-350℃,保温15-20h,然后以20℃/h的速率降温至180℃,保温2-4h,冷却出炉。
2.根据权利要求1所述的减薄双面光电池极耳用铝箔材料的制备方法,其特征在于,各原料在熔炼炉中进行熔炼的温度为740-750℃。
3.根据权利要求1所述的减薄双面光电池极耳用铝箔材料的制备方法,其特征在于,各原料在熔炼炉中熔炼时需通入打渣剂和精炼剂,同时进行在线搅拌。
4.根据权利要求1所述的减薄双面光电池极耳用铝箔材料的制备方法,其特征在于,所述铸轧区的长度为50-60mm,铸轧速度为800-900mm/min。
5.根据权利要求1所述的减薄双面光电池极耳用铝箔材料的制备方法,其特征在于,所述铝卷半成品在进入退火炉前,总加工率控制在50%-60%。
6.根据权利要求1所述的减薄双面光电池极耳用铝箔材料的制备方法,其特征在于,铝箔精轧机的工作辊粗糙度Ra为0.1-0.2μm,轧制速度为450-650m/min。
7.根据权利要求1所述的减薄双面光电池极耳用铝箔材料的制备方法,其特征在于,所述铝卷成品在清洗过程中加入脱脂剂,游离碱的浓度控制在2.0-3.0%。
8.根据权利要求1所述的减薄双面光电池极耳用铝箔材料的制备方法,其特征在于,所述铝卷成品在拉矫清洗过程中卷取与开卷的张力差控制在10-20N/mm2。
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