CN112934972A - 一种电池铝箔及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电池铝箔及其加工方法，将所述铝箔坯料进行箔轧得到铝带材，再将所述铝带材进行中轧得到铝卷，然后将所述铝卷进行精轧得到成品铝卷，所述成品铝卷下线后在30分钟内进行分切；当分切工序具备恒温恒湿功能时，设定环境温度小于或等于30℃，直接对所述成品铝卷进行分切；当分切工序不具备恒温恒湿条件且环境温度大于30℃时，设置压缩空气喷嘴压缩空气压力露点小于或等于‑10℃，对所述成品铝卷进行强制冷却，使得所述成品铝卷的卷温小于或等于80℃。与相关技术相比，该加工方法得到的电池铝箔的抗拉强度及断后伸长率随时间的衰减程度大有降低，解决了目前电池铝箔力学性能随时间下降幅度大的问题。

Description

一种电池铝箔及其加工方法
【技术领域】
本发明涉及一种铝箔的加工领域，尤其是涉及一种电池铝箔的加工方法。
【背景技术】
随着纯电动新能源汽车补贴政策的逐步退坡，电池的生产成本和技术进步水平成为了核算补贴的依据，设定能耗水平、车辆续航里程、电池与整车重量比重、电池性能水平等为准入门槛，电池容量大小、能量密度水平等因素成为车辆补贴的新标准。因此国内动力电池厂商推出高能量密度动力电池，生产重心也逐渐向此方向转移。
但此技术路线对电池铝箔的抗拉强度和断后伸长率提出了更高的要求。然而，目前的电池铝箔厚度低于15微米的时候存在力学性能衰减的问题，即抗拉强度和断后伸长率随时间出现下降，尤其是断后伸长率下降幅度最大可达20％以上。
因此，有必要提供一种新的电池铝箔及其加工方法以解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种可以抑制电池铝箔抗拉强度和断后伸长率随时间衰减的加工方法。
为达到上述目的，本发明提供一种电池铝箔的加工方法，所述电池铝箔的加工方法采用铝箔坯料作为加工材料，包括以下步骤：
步骤S1、将所述铝箔坯料进行箔轧得到铝带材，再将所述铝带材进行中轧得到铝卷，其中，所述箔轧依次包括第一轧制道次、第二轧制道次和第三轧制道次，所述中轧包括第四轧制道次；
步骤S2、将所述铝卷进行精轧得到成品铝卷，所述精轧包括第五轧制道次；
步骤S3、将所述成品铝卷下线后在30分钟内进行分切，且分切时使所述成品铝卷的卷温小于或等于80℃，得到所述电池铝箔。
优选的，所述步骤S3中，通过将所述成品铝卷下线后其所处的环境温度控制在小于或等于30℃，使得所述成品铝卷下线后在30分钟内分切时其卷温达到小于或等于80℃。
优选的，所述步骤S3中，当所述成品铝卷下线后其所处的环境温度大于30℃时，对所述成品铝卷进行强制冷却，使得所述成品铝卷下线后在30分钟内分切时其卷温达到小于或等于80℃。
优选的，所述强制冷却的方式为设置压缩空气喷嘴对所述成品铝卷进行降温，所述压缩空气喷嘴压缩空气压力露点小于或等于-10℃。
优选的，所述第一轧制道次为0.24mm～0.125mm，所述第二轧制道次为0.125mm～0.064mm，所述第三轧制道次为0.064mm～0.034mm，所述第四轧制道次为0.034mm～0.020mm，所述第五轧制道次为0.020mm～0.013mm。
优选的，所述第一轧制道次的所述压下率为47.9％，所述第二轧制道次的所述压下率为48.8％，所述第三轧制道次的所述压下率为46.9％，所述第四轧制道次的所述压下率为41.2％，所述第五轧制道次的所述压下率为35.0％。
与现有技术相比，本发明电池铝箔的加工方法通过在分切工序时对所述精轧输出的所述成品铝卷进行快速冷却降温，来控制所述成品铝卷的卷温小于或等于80℃；具体的，当分切工序具备恒温恒湿功能时，设定环境温度小于或等于30℃，直接对所述成品铝卷进行分切；当分切工序不具备恒温恒湿条件且环境温度大于30℃时，设置压缩空气喷嘴压缩空气压力露点小于或等于-10℃，对所述成品铝卷进行强制冷却，从而达到抑制电池铝箔的抗拉强度和断后伸长率随时间衰减的效果，并且该加工方法生产效率较高。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明电池铝箔加工方法的流程框图；
图2为抗拉强度在不同卷温下随时间的变化曲线图；
图3为断后伸长率在不同卷温下随时间的变化曲线图；
图4为实施例与对比例的抗拉强度随时间衰减曲线的对比图；
图5为实施例与对比例的断后伸长率随时间衰减曲线的对比图。
【具体实施方式】
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请结合图1，本发明提供一种电池铝箔的加工方法，所述电池铝箔的加工方法采用铝箔坯料作为加工材料。
本实施例中，所述铝箔坯料使用牌号为1060合金铝箔坯料，多选的，所述铝箔坯料还可为牌号为1235、1100合金铝箔坯料。
所述电池铝箔的加工方法还包括以下步骤：
步骤S1、将所述铝箔坯料进行箔轧得到铝带材，再将所述铝带材进行中轧得到铝卷，其中，所述箔轧依次包括第一轧制道次、第二轧制道次和第三轧制道次，所述中轧包括第四轧制道次。
本实施例中，箔轧包括第一轧制道次、第二轧制道次和第三轧制道次；中轧为第四轧制道次；精轧为第五轧制道次，其中精轧也即成品道次。
具体的，所述箔轧的所述第一轧制道次、所述第二轧制道次和所述第三轧制道次连续轧制得到所述铝带材，所述箔轧完成后换辊，进行所述第四轧制道次和所述第五轧制道次得到所述成品铝卷。
需要说明的是，轧制时还包括以下轧制参数：压下率、轧制速度、轧辊粗糙度、轧制油的油温。
具体的，所述步骤S1中，进行所述箔轧和所述中轧时，所述第一轧制道次的所述轧制参数为：所述压下率为47％～49％、所述轧制速度为600±20m/min、所述轧辊粗糙度Ra为0.20μm、所述油温为38±2℃；所述第二轧制道次的所述轧制参数为：所述压下率为48％～50％、所述轧制速度为600±20m/min、所述轧辊粗糙度Ra为0.20μm、所述油温为38±2℃；所述第三轧制道次的所述轧制参数为：所述压下率为46％～48％、所述轧制速度为600±20m/min，所述轧辊粗糙度Ra为0.20μm、所述油温为38±2℃；所述中轧的所述第四轧制道次的所述轧制参数为：所述压下率为40％～42％、所述轧制速度为650±20m/min、所述轧辊粗糙度Ra为0.15μm、所述油温为42±2℃。
本实施例中，所述第一轧制道次为0.24mm～0.125mm，所述第二轧制道次为0.125mm～0.064mm，所述第三轧制道次为0.064mm～0.034mm，所述第四轧制道次为0.034mm～0.020mm；相对应的，所述第一轧制道次的所述压下率为47.9％，所述第二轧制道次的所述压下率为48.8％，所述第三轧制道次的所述压下率为46.9％，所述第四轧制道次的所述压下率为41.2％。
步骤S2、将所述铝卷进行精轧得到成品铝卷，所述精轧包括第五轧制道次；所述第五轧制道次的所述轧制参数为：所述压下率为34％～36％、所述轧制速度为600±20m/min、所述轧辊粗糙度Ra为0.15μm、所述油温为42±2℃，具体的，该参数可以使得所述成品铝卷表面均一、细腻且不开裂。
本实施例中，所述第五轧制道次为0.020mm～0.013mm，相对应的，所述第五轧制道次的所述压下率为35.0％。
需要说明的是，本发明的实施例的所述箔轧、所述中轧和所述精轧的所述轧制参数均为现有技术的常用工艺步骤及参数，比如与本发明提供的现有技术对比例的参数一致，因此，经所述箔轧、所述中轧和所述精轧后得到的所述成品铝卷的卷温大于90℃；而当卷温超过90℃的所述成品铝卷在30分钟内不进行冷却降温时，所述成品铝卷分切得到的电池铝箔的抗拉强度和断后伸长率均随时间的增加而出现明显的衰减。
步骤S3、将所述成品铝卷下线后在30分钟内进行分切，且分切时使所述成品铝卷的卷温小于或等于80℃，得到所述电池铝箔。
具体的，通过将所述成品铝卷下线后其所处的环境温度控制在小于或等于30℃，使得所述成品铝卷下线后在30分钟内分切时其卷温达到小于或等于80℃。更具体的，所述步骤S3中的分切工序具备恒温恒湿功能，设定环境温度小于或等于30℃，直接对所述成品铝卷进行分切；因所述成品铝卷所处的环境温度小于或等于30℃，且分切时需要将所述成品铝卷打开，由于铝卷的特性，所述成品铝卷可在几秒钟内快速冷却降温达到分切时所述成品铝卷的卷温小于或等于80℃的要求。
当所述步骤S3中的分切工序不具备恒温恒湿功能且所述成品铝卷下线后其所处的环境温度大于30℃时，对所述成品铝卷进行强制冷却，使得所述成品铝卷下线后在30分钟内分切时其卷温达到小于或等于80℃；更具体的，所述强制冷却的方式为设置压缩空气喷嘴对所述成品铝卷进行降温，所述压缩空气喷嘴压缩空气压力露点小于或等于-10℃，达到对所述成品铝卷进行强制冷却的效果，再加上所述成品铝卷进行分切时需要将其打开，因此所述成品铝卷可以在较短时间内达到卷温小于或等于80℃。
其中，空气压力露点是衡量压缩空气中水含量的指标，如果压缩空气中水含量过高会导致铝箔氧化腐蚀。
本实施例中，将所述成品铝卷下线后在30分钟内进行分切，且分切时使所述成品铝卷的卷温小于或等于80℃，有利于电池铝箔力学性能的提升，提高电池铝箔的质量，使其满足生产需求，而且该分切方式可以降低所述电池铝箔的回复退火及可能存在的微量元素团簇现象，从而达到抑制抗拉强度和断后伸长率随时间衰减的目的。
经本发明的技术方案实验验证，如图2、图3所示(图中0天为精轧轧制下线后所测的数据)为抗拉强度和断后伸长率在不同卷温下(80℃、90℃、100℃、110℃)随时间的变化曲线，从图2中可以看出，抗拉强度随时间增加而出现下降，且卷温越高抗拉强度下降越多，即衰减程度越大，而当卷温不超过90℃时，抗拉强度衰减程度明显得到改善；从图3中可以看出，当卷温大于或等于90℃时，断后伸长率随时间的增加而明显下降，而当温度小于或等于90℃时，断后伸长率随时间变化不明显，所以为了克服这一问题，需要将所述成品铝卷在下线后30分钟内进行冷却降温，将卷温控制在小于或等于90℃，优选为将本实施例中在所述精轧完成后进行分切工序时对所述成品铝卷进行冷却使得卷温小于或等于80℃，从而有利于抑制电池铝箔抗拉强度和断后伸长率随时间衰减的速度。
本实施例中，所述精轧得到的所述成品铝卷下线后测得的卷温为99.7℃，在下线23分钟时在室温为24℃的环境下进行分切，由于铝卷特性，所述成品铝卷在室温为24℃下打开时，卷温将快速下降，达到了较短时间内卷温冷却至75℃的效果。由图2和图3可以看出，当卷温小于或等于80℃时，所述成品铝卷的抗拉强度和断后伸长率随时间的衰减程度大幅度降低，且在成品铝卷下线后抗拉强度和断后伸长率维持稳定状态，不再随时间而下降。
经本发明的上述方法制备的电池铝箔，其抗拉强度随时间变化的衰减程度得到了减缓，抗拉强度随时间衰减速度减慢；其断后伸长率(延伸率)得到了提升，且抑制了断后伸长率的衰减速度。
而用于锂离子电池的电池铝箔的现有技术中，所述精轧完成后的所述成品铝卷下线后均未在30分钟内进行冷却降温，如本发明提供的对比例，铝箔坯料依次经过箔轧、中轧、精轧、静置，然后分切；所述箔轧轧制道次依次为0.24mm-0.125mm-0.064mm-0.034mm三个道次连续轧制，轧制速度为600±20m/min，轧辊粗糙度Ra为0.20μm，润滑轧制油的油温为38±2℃；所述中轧轧制道次为0.034mm-0.020mm，轧制速度为650±20m/min，轧辊粗糙度Ra为0.15μm，润滑轧制油的油温为42±2℃；所述精轧轧制道次为0.02mm-0.013mm，轧制速度为600±20m/min，轧辊粗糙度Ra为0.15μm，润滑轧制油的油温为42±2℃。精轧轧制道次下线后测得卷温为97.9℃；所述精轧完成后的产品下线后放置24小时进行分切，由于放置时间长，所述产品未能在短时间内把铝卷温度降下来，所以该方法生产的铝卷与本发明相比，其抗拉强度和断后伸长率均随时间衰减较快，其衰减周期相对较长。
表1为本发明实施例的工艺参数
Figure BDA0002921653370000061
Figure BDA0002921653370000071
表2为对比例的工艺参数
Figure BDA0002921653370000072
以下结合现有技术的对比例与本实施方式进行比对说明，如图4、图5所示，其中，图4为实施例与对比例的抗拉强度随时间衰减曲线的对比图，图5为实施例与对比例的断后伸长率随时间衰减曲线的对比图(图中0天为精轧轧制下线后所测的数据)，由图可以看出，本实施例所得到的铝箔与对比例得到的铝箔相比，铝箔的抗拉强度随时间的衰减速率降低，且在精轧轧制下线后的第40天开始，抗拉强度维持稳定状态，不再随时间衰减，而对比例的抗拉强度在精轧轧制下线后的第40天开始还在继续衰减；断后伸长率随时间的衰减程度大有降低，且衰减速率减缓。而对比例所示的现有技术中，其抗拉强度随时间的增加出现大幅度衰减，且衰减时间长达60天以上；断后伸长率从成品铝卷下线后就出现断崖式下降，直到下线第20天，衰减速率才有所降低，所以对比例所生产的电池铝箔的力学性能已不能满足目前新能源市场的要求，而本发明的该实施例则解决了电池铝箔的抗拉强度以及断后伸长率随时间衰减的问题。
与现有技术相比，本发明电池铝箔的加工方法通过在分切工序时对所述精轧输出的所述成品铝卷进行快速冷却降温，来控制所述成品铝卷的卷温小于或等于80℃；具体的，当分切工序具备恒温恒湿功能时，设定环境温度小于或等于30℃，直接对所述成品铝卷进行分切；当分切工序不具备恒温恒湿条件且环境温度大于30℃时，设置压缩空气喷嘴压缩空气压力露点小于或等于-10℃，对所述成品铝卷进行强制冷却，从而达到抑制电池铝箔的抗拉强度和断后伸长率随时间衰减的效果，并且该加工方法生产效率较高。
本发明提供一种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及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种电池铝箔的加工方法，其特征在于，所述电池铝箔的加工方法采用铝箔坯料作为加工材料，包括以下步骤：
步骤S1、将所述铝箔坯料进行箔轧得到铝带材，再将所述铝带材进行中轧得到铝卷，其中，所述箔轧依次包括第一轧制道次、第二轧制道次和第三轧制道次，所述中轧包括第四轧制道次；
步骤S2、将所述铝卷进行精轧得到成品铝卷，所述精轧包括第五轧制道次；
步骤S3、将所述成品铝卷下线后在30分钟内进行分切，且分切时使所述成品铝卷的卷温小于或等于80℃，得到所述电池铝箔。
2.根据权利要求1所述的电池铝箔的加工方法，其特征在于，所述步骤S3中，通过将所述成品铝卷下线后其所处的环境温度控制在小于或等于30℃，使得所述成品铝卷下线后在30分钟内分切时其卷温达到小于或等于80℃。
3.根据权利要求1所述的电池铝箔的加工方法，其特征在于，所述步骤S3中，当所述成品铝卷下线后其所处的环境温度大于30℃时，对所述成品铝卷进行强制冷却，使得所述成品铝卷下线后在30分钟内分切时其卷温达到小于或等于80℃。
4.根据权利要求3所述的电池铝箔的加工方法，其特征在于，所述强制冷却的方式为设置压缩空气喷嘴对所述成品铝卷进行降温，所述压缩空气喷嘴压缩空气压力露点小于或等于-10℃。
5.根据权利要求2或3所述的电池铝箔的加工方法，其特征在于，所述第一轧制道次为0.24mm～0.125mm，所述第二轧制道次为0.125mm～0.064mm，所述第三轧制道次为0.064mm～0.034mm，所述第四轧制道次为0.034mm～0.020mm，所述第五轧制道次为0.020mm～0.013mm。
6.根据权利要求5所述的电池铝箔的加工方法，其特征在于，所述第一轧制道次的所述压下率为47.9％，所述第二轧制道次的所述压下率为48.8％，所述第三轧制道次的所述压下率为46.9％，所述第四轧制道次的所述压下率为41.2％，所述第五轧制道次的所述压下率为35.0％。
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