CN114798771A - 一种提高电池箔表面清洁和润湿性能的方法和该方法生产的电池箔 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电池箔技术领域，具体涉及一种提高电池箔表面清洁和润湿性能的方法和该方法生产的电池箔。首先检测出铝箔轧制时轧制油馏程的上限值A，以及铝箔的回复温度下限B；然后对轧制完成的成品铝卷进行清洗，最后进行除油；除油工序如下：根据石油化工行业的减压蒸馏对应关系，计算出所需的真空度C；将轧制到成品厚度的铝箔推进退火炉，并关闭炉门；加热铝箔料卷到温度B以下；同时抽真空到C以下并一直保持；出炉进入下道工序，分切、包装入库。本发明通过清洗和除油能够大大提高电池箔表面清洁和润湿性能，提高了电池箔质量，对电池的性能和安全性均有较好的保障，能够带动高端电池箔的发展。
Description
技术领域
本发明属于电池箔技术领域，具体涉及一种提高电池箔表面清洁和润湿性能的方法和该方法生产的电池箔。
背景技术
电池箔是铝箔的深加工产品，生产难度比普通铝箔大得多。因电池箔使用条件特殊，对其各项技术指标又有着非常严格的要求，其中表面润湿性能是最重要的指标之一，该指标对电池的容量，寿命和安全都有很大的影响。
电池箔表面润湿性能要求如下：
电池箔表面润湿性能主要看液体接触角是否合适。液体接触角就是当一液滴在固体表面上不完全展开时，在气、液、固三相会合点，以接触角θ判断液体对固体的润湿（固－液界面的水平线与气－液界面切线之间的夹角θ，称为接触角）：当θ＜90°时称为润湿：θ＞90°时为不润湿：θ=0°或不存在时称为完全润湿；θ=180°时为完全不润湿。θ=90°是润湿与否的分界线。
由于铝箔表面带油一般不能完全除净，且表面褶皱不平整时对其表面张力会产生很大的影响，直接测量接触角有一定的困难，所以生产实践中大都是采用达因值来反映润湿能力，达因值越高，润湿性能越优良。但目前有些客户仍然采用接触角的方法来测量铝箔表面的润湿性。为与客户的检测方法相一致，目前国内也陆续开始采用接触角的方法，并将接触角的测量数据作为对比参考。
达因值是一个通俗叫法，其实质是表面张力系数，主要是表述表面张力的大小，即液体表面相邻两部分之间、单位长度内互相牵引的力。表面张力的单位在SI制中为N/m，但仍常用达因/厘米（dyn/cm），1dyn/cm=1mN/m。一般要求成品铝箔的润湿性≥32mN/m。
表面润湿张力是电池箔最为重要的技术指标之一，它影响涂层的粘合质量，特别是影响涂炭箔的涂层牢固度，达因值偏低时，铝箔与粘合材料粘接不牢、漏涂等缺陷。铝箔表面达因值要＞32dyn/mm，有些要求高的涂碳产品，甚至要达到34dyn/mm以上。
表面清洁主要是控制铝箔表面的异物质。锂电池在使用中必须具有很高的安全性，因此应严格控制表面异物（杂质），如果没有进行异物控制就不能作为合格的电池箔，异物可以是铝粉，可以是磁性物质（铁粉），及其它物质。整个生产环节都要做到防护，减少一切带入异物的可能。
目前电池箔生产主要流程为：来料-压延-分切（烘烤、电晕）-检测-包装入库。现有生产技术存在以下问题：
（1）生产过程中铝箔表面不可避免的会带有铝粉、油、粉尘等异物，目前采取的措施也主要加强轧制管理减少表面异物质，同时加强表面检测控制成品表面异物超标的产品流出。但这些措施没有有效的解决表面异物质的问题。
目前其他专业为了保证表面清洁，普遍采用清洗的方式，成熟的清洗介质主要有两种方式：
油清洗：采用低馏点易挥发的油进行表面清洗，可以有效去除表面异物，同时对表面没有任何伤害。虽然油清洗后会进行类似烘烤的干燥处理，但实际会增加表面带油反而降低表面润湿性能，与电池箔表面要求的尽可能控制带油是矛盾的，因此是不可能直接单独使用。
碱清洗：不但可以有效去除表面异物，同时可以很好的除去表面的油污，从而提高表面的润湿性能。但是碱液会对铝箔表面带来一定的轻微腐蚀，也不符合当前电池箔质量的要求。
因此，解决电池表面异物质问题不适宜采用其他专业的清洗方式。
（2）由于铝箔轧制后，表面不可避免的会带有一定的油，目前采取的方法也是控制轧制工艺尽量减少表面带油。在分切时，会增加烘烤和电晕工序，来尽量的除去一部分油。目前铝箔轧制油的馏程都高于200℃，而只有高于馏程的温度工况下才能很好的达到除油的效果。但130℃以上就会超过电池箔的回复温度，会造成铝箔机械强度的减小，与电池箔要求尽量高的机械强度相矛盾，所以轧制结束后不能正常进行退火除油，分切时也不能采用太高的温度进行烘烤。
低温热处理烘烤除油是早期电池箔采用的提高表面润湿性能的一种方式，公开号为CN1910309 A的发明专利申请中提到的硬质箔片低温热处理除油所采用的80～160℃热处理即属于这种方式，但无论是箔片处理还是卷绕批量处理，均对生产效率有很大的影响。同时由于温度太低，在常压下远低于轧制油馏点，所以只能对表面带油进行改善而不能根本提高表面润湿性能，随着电池箔质量要求的提高和用量的增加，已经不能满足目前市场需要。
现有的其他专业正常采用的减压除油和负压除油工艺，由于设备和工艺的原因，大多只是在稍低于大气压的工况下（95000Pa以上），采用的也多是200℃左右的低温除油，虽然能够加快除油的效率，但是温度相对太高，为了保证电池箔强度也是无法采用的。
现有技术中也有采用降低真空度除油的技术方案，虽然该方案也能够在该具体产品范围内降低一定的温度达到部分除油的效果，但受限于设备的性能和生产能力，很难应用于电池箔范围。如公开号为CN 102847733A的发明专利申请，采用130℃以下温度和10000Pa以上的真空度工况，能够达到一些药用箔的表面除油要求，和满足一定生产能力的要求。由于该设备是药用箔除油专用设备，其性能真空度和对应温度也远达不到除油馏点的目标，就不能实现彻底除油的目的。所使用的压力容器只能适合铝箔轧制分切后的小卷料生产使用，也不可能对规模化生产的单卷重10余吨的在产品进行处理。所以该设备的性能和生产能力很难适用于其他规模化生产的产品需要。
根据真空度的划分，目前普通铝箔生产中的减压和负压除油均是在低真空工况，日常铝箔负压除油在95000Pa以上，公开号为CN 102847733A的发明专利申请中也只是达到了104Pa（10000Pa至90000Pa之间，即10～2MPa。），相对日常真空条件稍微降低一些，但仍然是低真空工况，对应的需要除油的馏点也是不能满足彻底除油要求的。
根据行业技术标准划分，高低真空以102Pa为界限，日常铝箔负压除油包括上述公开号为CN 102847733A的发明专利申请的药用箔专用除油设备仅能达到104Pa，也远大于低真空的下限要求。
因此，受电池箔综合性能要求的影响，目前的正常工序情况下不能采用正常的退火除油，所以不能很好解决表面清洁和润湿性能的问题。
发明内容
本发明为了解决现有技术无法有效解决电池箔表面清洁和润湿性能的问题，提出了一种提高电池箔表面润湿性能和表面清洁的方法，从而提高电池的综合性能。
本发明电池箔的生产主要流程为：来料-压延（即轧制）-清洗-除油-分切-检测-包装入库。
本发明是在现有铝箔生产的工序中，增加清洗和高真空退火炉设备以进行清洗和除油相结合的工序，同时制定相适应的工艺规程，达到同时提高电池箔表面清洁和润湿性能的目标。本发明的铝箔生产流程还取消了现有的分切工序增加的烘烤或电晕工序。
本发明首先采用油清洗有效去除表面异物，然后采用高真空除油。即根据所使用轧制油的馏程，和铝箔成分决定的回复温度，计算出减压的真空度。在此真空度工况下，加热到对应馏程的相应温度，从而既达到除油的目的，又能充分保证铝箔的机械强度。
本发明实施步骤主要为：
首先检测出铝箔轧制时轧制油馏程的上限值A，以及铝箔对应的回复温度下限B；
轧制油馏程的上限值A检测采用现有技术进行。
铝箔的回复温度的下限B的检测方法为：将铝箔放在保温箱内，保温箱内温度范围为80～150℃，按照每次递增5℃的方式进行温度变化，每个温度下保温10～20小时，以检测铝箔强度不发生明显变化的最高温度，该最高温度即是该成分铝箔对应的回复温度下限B。
然后对轧制完成的成品铝卷进行清洗，最后进行除油。
具体清洗工序如下：
步骤1：将待清洗料卷放置于清洗设备，加入清洗液；所述清洗液为轻油，所述轻油具体为40#轻质白油，该轻油馏点很低，便于干燥同时能够很好的清洗掉一些铝卷上的轧制油。
步骤2：调整各种运行参数稳定清洗运行；
步骤3：检测清洗效果，合格后进入下工序，不合格重新清洗。
步骤4：烘干，所述烘干温度低于铝箔的回复温度下限B。烘干温度低于回复温度下限B目的是为了防止降低铝箔的强度。
具体除油工序如下：
步骤1：根据石油化工行业的减压蒸馏对应关系，确定除油时真空度C，具体的，将轧制油馏程的上限值、铝箔对应的回复温度下限对应的A/B数值连线，与压力表相交的点对应的值即是真空度C；铝箔需要在该真空度C以下的条件下进行除油。
步骤2：将轧制到成品厚度的铝箔推进退火炉，并关闭炉门；
步骤3：加热铝箔料卷到温度B以下，并保持2～10小时；同时抽真空到C以下并一直保持；
步骤4：直接出炉进入下道工序，如分切、检测、包装入库。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过清洗能够更好的控制铝箔表面异物质，实现提高表面清洁的目的。
2、本发明在铝箔回复温度以下除油，机械强度能够保持不变，同时由于在高于室温的条件下有一定时效效果，所以能够增加一定的延伸率。
3、本发明通过清洗和除油能够大大提高电池箔表面清洁和润湿性能，提高了电池箔质量，对电池的性能和安全性均有较好的保障，能够带动高端电池箔的发展。
术语解释：
达因值是通俗的叫法，实际指的是表面张力系数，是评估铝箔表面润湿性能的一个指标，数值越大越好。
接触角是铝箔表面和油之间夹角，也是衡量表面油对铝箔表面润湿性能的一个指标，角度越小越好。
表面清洁主要是指控制铝箔表面的异物，可以是铝粉，可以是磁性物质（铁粉），及其它物质。整个生产环节都要做到防护，减少一切带入异物的可能。
附图说明
图1为实施例1的真空度计算情况图。
图2为实施例2的真空度计算情况图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明进行更加详细的说明，以便于对本发明技术方案的理解，但并不用于对本发明保护范围的限制。
实施例1
首先检测出铝箔轧制时轧制油馏程的上限值A，以及铝箔对应的回复温度下限B；具体的，本实施例的1070合金铝箔轧制时轧制油馏程为230℃～270℃，本实施例的1070合金铝箔对应回复温度为100℃～130℃。
然后将轧制完成的铝箔进行清洗、除油。
所述清洗具体为：
步骤1：将轧制完成待清洗料卷放置在清洗设备中，并加入清洗液，所述清洗液为轻油，所述轻油具体为40#轻质白油。
步骤2：调整各种运行参数稳定清洗运行。
步骤3：检测清洗效果，合格后装炉进入下工序，不合格重新清洗。
步骤4：烘干，所述烘干温度低于铝箔的回复温度下限100℃。
所述除油具体为：
步骤1：根据石油化工行业减压蒸馏表，确定除油时需要减压真空度小于0.5mmHg，如图1所示；具体的，将轧制油馏程的上限值270℃、铝箔对应的回复温度下限100℃对应的数值连线，该连线与压力表相交的点对应的值即是真空度C：0.5mmHg；
步骤2：将成品厚度0.012mm的铝箔装炉并关闭炉门；
步骤3：直接加热到炉气温度100℃，并保持2～10小时；同时抽真空到气压小于0.5mmHg并一直保持；
步骤4：停止加热，直接出炉进入后序工序，分切、包装入库。
经检测所得电池箔达因值能够达到36dyn/mm以上，接触角全部小于70°，延伸率>3%。
实施例2
首先检测出铝箔轧制时轧制油馏程的上限值A，以及铝箔对应的回复温度下限B；具体的，本实施例的1235合金铝箔轧制时轧制油馏程为210℃～240℃，本实施例的1235合金铝箔对应回复温度为110℃～140℃。
然后将轧制完成的铝箔进行清洗、除油。
所述清洗具体为：
步骤1：将轧制完成待清洗料卷放置在清洗设备中，并加入清洗液，所述清洗液为轻油，所述轻油具体为40#轻质白油。
步骤2：调整各种运行参数稳定清洗运行。
步骤3：检测清洗效果，合格后装炉进入下工序，不合格重新清洗。
步骤4：烘干，所述烘干温度低于铝箔的回复温度下限110℃。
所述除油具体为：步骤1：根据石油化工行业减压蒸馏表，确定除油时需要真空度小于2mmHg，如图2所示；具体的，将轧制油馏程的上限值240℃、铝箔对应的回复温度下限100℃对应的数值连线，该连线与压力表相交的点对应的值即是真空度C：2mmHg；
步骤2：将成品厚度0.015mm的铝箔装炉并关闭炉门；
步骤3：直接加热到炉气温度100℃，并保持2～10小时；加热同时抽真空到气压小于2mmHg并一直保持；
步骤4：停止加热，直接出炉进入后序工序，分切、包装入库。
经检测所得电池箔达因值能够达到36dyn/mm以上，接触角全部小于70°，延伸率>3%。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。
Claims (6)
1.一种提高电池箔表面清洁和润湿性能的方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先检测出铝箔轧制时轧制油馏程的上限值A，以及铝箔的回复温度下限B；
然后对轧制完成的成品铝卷进行清洗，最后进行除油；
所述清洗工序如下：
步骤1：将待清洗料卷放置在清洗设备中，加入清洗液；
步骤2：清洗；
步骤3：检测清洗效果，合格后进入下工序，不合格重新清洗；
步骤4：烘干，所述烘干温度低于铝箔的回复温度下限B；
所述除油工序如下：
步骤1：根据石油化工行业的减压蒸馏对应关系，计算出所需的真空度C；
步骤2：将轧制到成品厚度的铝箔推进退火炉，并关闭炉门；
步骤3：加热铝箔料卷到温度B以下；同时抽真空到C以下并保持；
步骤4：直接出炉进入下道工序。
2.根据权利要求1所述的一种提高电池箔表面清洁和润湿性能的方法，其特征在于，所述清洗液为40#轻质白油。
3.根据权利要求1所述的一种提高电池箔表面清洁和润湿性能的方法，其特征在于，铝箔的回复温度的下限B的检测方法为：将铝箔放在保温箱内，保温箱内温度范围为80～150℃，按照每次递增5℃的方式进行温度变化，每个温度下保温10～20小时，以检测铝箔强度不发生明显变化的最高温度，该最高温度即是该成分铝箔对应的回复温度下限B。
4.根据权利要求1所述的一种提高电池箔表面清洁和润湿性能的方法，其特征在于，除油工序的步骤3中加热铝箔料卷到温度B以下，同时抽真空到C以下保持2～10小时。
5.权利要求1～4任一项所述的方法制备而成的电池箔。
6.基于权利要求1所述的方法的一种电池箔的生产方法，包括：来料、轧制、清洗、除油、分切、检测、包装入库。
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