具体实施例
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,下面结合具体实施例对本发明作进一步描述,但并不用于限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供的一种锂电池软包装铝箔,该铝箔含按质量百分比计的下述组分的材质制得:
Si为0.055%,Fe为1.36%,Cu为0.004%,Mn为0.007%,Mg为0.001%,Zn为0.009%,Ti为0.009%,其余为Al及不可避免的杂质。
所述铝箔的制备方法包括以下步骤:
1)对含所述组分材质的半连续铸锭均匀化处理
对半连续铸造获得的矩形铸锭进行锯切和铣削加工,矩形铸锭两端头的锯切量不少于30mm,矩形铸锭的另外四个面,分别为两个大面和两个小面,分别对两个大面和两个小面进行铣削加工,去除铸锭表面不均匀的微观组织层,每个大面和小面的铣面量不少于15mm。然后在箱式炉中于590℃下加热9h,然后降至热轧温度热轧铸锭。
2)热轧
采用1+N(N≥1)热连轧设备对铸锭进行热粗轧和热精轧,轧制开始时铸锭温度不低于500℃,轧制结束时控制板材厚度为3.7mm,板材温度不低于250℃,并进行收卷,在室温下对铝卷慢速冷却。为保证热轧过程中的轧辊和板材之间良好的润滑、冷却和板材表面质量,采用水性乳化液进行润滑,乳化液温度45-65℃之间,PH值7-8之间以免对板材造成腐蚀。
3)冷轧
对上述热轧板料进行冷轧,控制每道次的轧制压下率在30%-60%之间,并使用轧制油进行润滑和降温,轧制油中基础油的比例不低于95%,同时添加不高于5%的油性添加剂(如有机酸、醇、酯等),以保证板材表面光滑和光亮,获得厚度0.6mm的铝箔坯料。
4)中间退火
在箱式退火炉中对上述铝箔坯料加热至300℃,并保温8h进行中间退火,以便金属组织完全再结晶。
5)铝箔轧制
按以下条件,将经中间退火的0.6mm厚度的铝箔坯料轧制四个道次至0.08mm:0.6mm→0.4mm→0.3mm→0.16mm→0.08mm,将0.08mm的铝箔合卷后再叠轧至单层0.04mm厚的铝箔;铝箔轧制过程中逐级控制粗轧、中轧和精轧工作辊的轴向轮廓算术平均偏差Ra分别为:100nm、80nm和50nm。0.08mm厚铝箔表面轮廓算术平均偏差Ra为61nm。
6)铝箔的成品退火
对所制得铝箔进行箱式炉成品退火,铝箔在250℃下恒温60h后出炉空冷。
制得的铝箔的力学性能用INSTRON铝箔拉伸试验机检测,采用非接触式红外传感器检测其伸长率,铝箔试样宽度15mm,标距长度为50mm,拉伸速度分别为1mm/min(屈服前)和3mm/min(屈服后)。经检测,该铝箔的抗拉强度为84.2MPa,伸长率为15.3%。
用环氧树脂类胶水与尼龙进行复合后,将上述铝箔裁成片状样品,具体过程如下:
S1铝箔表面涂胶:将环氧树脂类胶粘剂用乙酸乙酯稀释后滴在铝箔表面,用线棒涂布器均匀涂抹铝箔后,在烘箱中烘干除去乙酸乙酯。
S2铝箔-尼龙复合:将S1中烘干后的铝箔与尼龙在100℃下复合得铝塑复合膜。
S3熟化:将S2中的铝塑复合膜在70℃下的烘箱中保温7天熟化。
将熟化后的铝塑膜样品按照GB8808要求进行T型剥离检测,经测其剥离强度为6.65N/15mm。
实施例2
用实施例1的所述材质制备铝箔的步骤如下:
1)对半连续铸锭的均匀化处理
对半连续铸造获得的矩形铸锭进行锯切和铣削加工,矩形铸锭两端头的锯切量不少于30mm,矩形铸锭的另外四个面,分别为两个大面和两个小面,分别对两个大面和两个小面进行铣削加工,去除铸锭表面不均匀的微观组织层,每个大面和小面的铣面量不少于15mm。然后在箱式炉中于590℃下加热15h,然后降至热轧温度热轧铸锭。
2)热轧
采用1+N(N≥1)热连轧设备对铸锭进行热粗轧和热精轧,轧制开始时铸锭温度不低于500℃,轧制结束时控制板材厚度为3.0mm,板材温度不低于250℃,并进行收卷,在室温下对铝卷慢速冷却。为保证热轧过程中的轧辊和板材之间良好的润滑、冷却和板材表面质量,采用水性乳化液进行润滑,乳化液温度45-65℃之间,PH值7-8之间以免对板材造成腐蚀。
3)冷轧
对上述热轧板料进行冷轧,控制每道次的轧制压下率在30%-60%之间,并使用轧制油进行润滑和降温,轧制油中基础油的比例不低于95%,同时添加不高于5%的油性添加剂(如有机酸、醇、酯等),以保证板材表面光滑和光亮,获得厚度0.5mm的铝箔坯料。
4)中间退火
在箱式退火炉中对上述铝箔坯料加热至350℃,并保温6h进行中间退火,以便金属组织完全再结晶。
5)铝箔轧制
按以下条件将经中间退火的0.5mm厚度的铝箔坯料轧制三个道次至0.07mm:0.5mm→0.3mm→0.16mm→0.07mm,将0.07mm的铝箔合卷后再叠轧至单层0.045mm厚的铝箔;铝箔轧制过程中逐级控制粗轧、中轧和精轧工作辊的轴向轮廓算术平均偏差Ra分别为:150nm、100nm和48nm。0.045mm厚铝箔表面轮廓算术平均偏差Ra为56.6nm。
6)铝箔成品的退火
对上述0.045mm厚的铝箔进行箱式炉成品退火包括在300℃下保持时间40h后出炉空冷。
所得的15mm宽的铝箔试样的力学性能用INSTRON铝箔拉伸试验机检测,其伸长率用非接触式红外传感器检测,,标距长度为50mm,拉伸速度分别为1mm/min(屈服前)和3mm/min(屈服后)。经检测,该铝箔的抗拉强度为82.3MPa,伸长率为18.1%。
用环氧树脂类胶粘剂与尼龙进行复合,将上述铝箔裁成片状样品,具体过程如下:
S1铝箔表面涂胶:将环氧树脂类胶粘剂用乙酸乙酯稀释后滴在铝箔表面,采用线棒涂布器涂抹均匀,并在烘箱中烘干除去乙酸乙酯。
S2铝箔-尼龙复合:在100℃下,将步骤S1中烘干后的铝箔与尼龙复合,获得铝塑复合膜。
S3熟化:将步骤S2中的铝塑复合膜在70℃的烘箱中保温7天。
将熟化好的铝塑膜样品按照GB8808要求进行T型剥离检测,经检测其剥离强度为6.71N/15mm。
实施例3
采用实施例1的所述材质制备铝箔的步骤如下:
1)半连续铸锭的均匀化处理
对半连续铸造获得的矩形铸锭进行锯切和铣削加工,矩形铸锭两端头的锯切量不少于30mm,矩形铸锭的另外四个面,分别为两个大面和两个小面,分别对两个大面和两个小面进行铣削加工,去除铸锭表面不均匀的微观组织层,每个大面和小面的铣面量不少于15mm。然后在箱式炉中于600℃下加热10h,然后降至热轧温度热轧铸锭。
2)热轧
采用1+N(N≥1)热连轧设备对铸锭进行热粗轧和热精轧,轧制开始时铸锭温度不低于500℃,轧制结束时控制板材厚度为4.5mm,板材温度不低于250℃,并进行收卷,在室温下对铝卷慢速冷却。为保证热轧过程中的轧辊和板材之间良好的润滑、冷却和板材表面质量,采用水性乳化液进行润滑,乳化液温度45-65℃之间,PH值7-8之间以免对板材造成腐蚀。
3)冷轧
对上述热轧板料进行冷轧,控制每道次的轧制压下率在30%-60%之间,并使用轧制油进行润滑和降温,轧制油中基础油的比例不低于95%,同时添加不高于5%的油性添加剂(如有机酸、醇、酯等),以保证板材表面光滑和光亮,获得厚度0.7mm的铝箔坯料。
4)中间退火
在箱式退火炉中对上述铝箔坯料加热至360℃,并保温4h进行中间退火,使金属组织完全再结晶。
5)铝箔轧制
按以下条件将经中间退火的0.7mm厚度的铝箔坯料进行以下四个道次的轧制,制备0.07mm厚的铝箔:0.7mm→0.5mm→0.3mm→0.16mm→0.07mm,并将0.07mm的铝箔进行合卷,然后叠轧至单层厚度为0.035mm的铝箔。铝箔轧制过程中逐级控制粗轧、中轧和精轧工作辊的轴向轮廓算术平均偏差Ra:200nm、130nm和95nm。获得铝箔表面轮廓算术平均偏差Ra为110nm。
6)铝箔的成品退火
对上述0.045mm厚的铝箔进行箱式炉成品退火包括在320℃下保持时间50h后出炉空冷。
制得的铝箔的力学性能用INSTRON铝箔拉伸试验机检测,采用非接触式红外传感器检测其伸长率,铝箔试样宽度15mm,标距长度为50mm,拉伸速度分别为1mm/min(屈服前)和3mm/min(屈服后)。经检测,该铝箔的抗拉强度为83.6MPa,伸长率为16.5%。
用环氧树脂类胶粘剂与尼龙进行复合,将上述铝箔裁成片状样品,具体过程如下:
S1铝箔表面涂胶:将环氧树脂类胶粘剂用乙酸乙酯稀释后滴在铝箔表面,采用线棒涂布器涂抹均匀,并在烘箱中烘干除去乙酸乙酯。
S2铝箔-尼龙复合:在100℃条件下,将步骤S1中烘干后的铝箔与尼龙复合,获得铝塑复合膜。
S3熟化:将步骤S2中的铝塑复合膜在70℃下的烘箱中保温7天。
将熟化好的铝塑膜样品按照GB8808要求进行T型剥离检测,得其剥离强度为6.14N/15mm。
对比例1
采用实施例1的所述材质制备铝箔的步骤如下:
1)半连续铸锭的均匀化处理
对半连续铸造获得的矩形铸锭进行锯切和铣削加工,矩形铸锭两端头的锯切量不少于30mm,矩形铸锭的另外四个面,分别为两个大面和两个小面,分别对两个大面和两个小面进行铣削加工,去除铸锭表面不均匀的微观组织层,每个大面和小面的铣面量不少于15mm。然后在箱式炉中于610℃下加热8h,然后降至热轧温度热轧铸锭。
2)热轧
采用1+N(N≥1)热连轧设备对铸锭进行热粗轧和热精轧,轧制开始时铸锭温度不低于500℃,轧制结束时控制板材厚度为4.0mm,板材温度不低于250℃,并进行收卷,在室温下对铝卷慢速冷却。为保证热轧过程中的轧辊和板材之间良好的润滑、冷却和板材表面质量,采用水性乳化液进行润滑,乳化液温度45-65℃之间,PH值7-8之间以免对板材造成腐蚀。
3)冷轧
对上述热轧板料进行冷轧,控制每道次的轧制压下率在30%-60%之间,并使用轧制油进行润滑和降温,轧制油中基础油的比例不低于95%,同时添加不高于5%的油性添加剂(如有机酸、醇、酯等),以保证板材表面光滑和光亮,获得厚度0.8mm的铝箔坯料。
4)中间退火
在箱式退火炉中对上述铝箔坯料加热至360℃,并保温2h进行中间退火,使金属组织完全再结晶。
5)铝箔轧制
按以下条件将经中间退火的0.8mm厚度的铝箔坯料进行以下四个道次的轧制,制备0.08mm厚的铝箔:0.7mm→0.5mm→0.3mm→0.16mm→0.08mm,并将0.08mm的铝箔进行合卷,然后叠轧至单层厚度为0.040mm的铝箔。铝箔轧制过程中逐级控制粗轧、中轧和精轧工作辊的轴向轮廓算术平均偏差Ra:300nm、250nm和120nm。获得铝箔表面轮廓算术平均偏差Ra为150nm。
6)铝箔的成品退火
对上述0.045mm厚的铝箔进行箱式炉成品退火包括在220℃下保持时间90h后出炉空冷。
制得的铝箔的力学性能用INSTRON铝箔拉伸试验机检测,采用非接触式红外传感器检测其伸长率,铝箔试样宽度15mm,标距长度为50mm,拉伸速度分别为1mm/min(屈服前)和3mm/min(屈服后)。经检测,该铝箔的抗拉强度为90.5MPa,伸长率为13.6%。
用环氧树脂类胶粘剂与尼龙进行复合,将上述铝箔裁成片状样品,具体过程如下:
S1铝箔表面涂胶:将环氧树脂类胶粘剂用乙酸乙酯稀释后滴在铝箔表面,采用线棒涂布器涂抹均匀,并在烘箱中烘干除去乙酸乙酯。
S2铝箔-尼龙复合:在100℃条件下,将步骤S1中烘干后的铝箔与尼龙复合,获得铝塑复合膜。
S3熟化:将步骤S2中的铝塑复合膜在70℃下的烘箱中保温7天。
将熟化好的铝塑膜样品按照GB8808要求进行T型剥离检测,得其剥离强度为5.50N/15mm。
对比例2
采用实施例1的所述材质的铝箔制备步骤如下:
1)半连续铸锭的均匀化处理
对半连续铸造获得的矩形铸锭进行锯切和铣削加工,矩形铸锭两端头的锯切量不少于30mm,矩形铸锭的另外四个面,分别为两个大面和两个小面,分别对两个大面和两个小面进行铣削加工,去除铸锭表面不均匀的微观组织层,每个大面和小面的铣面量不少于15mm。然后在箱式炉中于520℃下加热12h,然后降至热轧温度热轧铸锭。
2)热轧
采用1+N(N≥1)热连轧设备对铸锭进行热粗轧和热精轧,轧制开始时铸锭温度不低于500℃,轧制结束时控制板材厚度为3.5mm,板材温度不低于250℃,并进行收卷,在室温下对铝卷慢速冷却。为保证热轧过程中的轧辊和板材之间良好的润滑、冷却和板材表面质量,采用水性乳化液进行润滑,乳化液温度45-65℃之间,PH值7-8之间以免对板材造成腐蚀。
3)冷轧
对上述热轧板料进行冷轧,控制每道次的轧制压下率在30%-60%之间,并使用轧制油进行润滑和降温,轧制油中基础油的比例不低于95%,同时添加不高于5%的油性添加剂(如有机酸、醇、酯等),以保证板材表面光滑和光亮,获得厚度0.5mm的铝箔坯料。
4)中间退火
在箱式退火炉中对上述铝箔坯料加热至360℃,并保温3h进行中间退火,使金属组织完全再结晶。
5)铝箔轧制
按以下条件将经中间退火的0.5mm厚度的铝箔坯料进行以下三个道次的轧制,制备0.08mm厚的铝箔:0.5mm→0.3mm→0.16mm→0.08mm,并将0.08mm的铝箔进行合卷,然后叠轧至单层厚度为0.040mm的铝箔。铝箔轧制过程中逐级控制粗轧、中轧和精轧工作辊的轴向轮廓算术平均偏差Ra:100nm、45nm和15nm。获得铝箔表面轮廓算术平均偏差Ra为16.2nm。
6)铝箔的成品退火
对上述0.04mm厚的铝箔进行箱式炉成品退火包括在380℃下保持时间80h后出炉空冷。
制得的铝箔的力学性能用INSTRON铝箔拉伸试验机检测,采用非接触式红外传感器检测其伸长率,铝箔试样宽度15mm,标距长度为50mm,拉伸速度分别为1mm/min(屈服前)和3mm/min(屈服后)。经检测,该铝箔的抗拉强度为71.6MPa,伸长率为10.0%。
采用环氧树脂类胶粘剂与尼龙进行复合,将上述铝箔裁成片状样品,具体过程如下:
S1铝箔表面涂胶:将环氧树脂类胶粘剂用乙酸乙酯稀释后滴在铝箔表面,采用线棒涂布器涂抹均匀,并在烘箱中烘干除去乙酸乙酯。
S2铝箔-尼龙复合:在100℃条件下,将步骤S1中烘干后的铝箔与尼龙复合,获得铝塑复合膜。
S3熟化:将步骤S2中的铝塑复合膜在70℃的烘箱中保温7天。
将熟化好的铝塑膜样品按照GB8808要求进行T型剥离测试,经检测该铝箔的剥离强度为5.34N/15mm。
以上实施例制备的铝箔性能如下表1所示。
表1本发明制备的铝箔性能检测结果
表1中,实施例1~实施例3中铝箔的制备方法和铝箔表面轮廓算术平均偏差均在本发明范围内。因此,铝箔与尼龙复合后的剥离强度,铝箔本身的抗拉强度和延伸率满足本发明的要求。另一方面,对比例1和对比例2因不满足本发明的范围,因此导致如下结果:
对比例1:因成品退火温度偏低,再结晶程度不完全,导致铝箔本身的伸长率偏低,另外,由于铝箔表面轮廓算术平均偏差较大为150nm,导致铝箔与尼龙复合后的剥离强度下降,铝箔的复合性能降低。
对比例2:均匀化退火温度太低,铸锭的初次结晶相不能完全分段,球化,导致第二相颗粒粗大,另外,成品退火温度偏高,晶粒尺寸长大,导致铝箔本身的强度和延伸率下降,不满足本发明的要求;铝箔表面轮廓算术平均偏差为16.2nm,超出本发明的范围,导致铝箔与尼龙复合后的剥离强度较低,铝箔的复合性能下降。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。