CN116043070A - 一种低密度分布第二相颗粒的电池用铝箔材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低密度分布第二相颗粒的电池用铝箔材料的制备方法,该种制备方法,使用绿色短流程铸轧方法生产,通过对合金元素精确配比、在线铝熔体质量处理和过滤技术以及冷轧过程热处理工艺优化,使得新能源锂离子软包电池用铝箔材料能够满足高深冲及锂电池服役特性,同时本发明的新能源锂离子软包电池用铝箔材料具有优异的力学性能,便于后续深冲无裂纹,其毛料性能维氏硬度为50‑60Hv,抗拉强度为150‑170Mpa,延伸率≥3.0%。优异的力学性能可以提升新能源锂离子软包电池用铝箔材料的后续加工性能。本发明采用铸轧‑冷轧工艺流程,代替常规的热轧‑冷轧工艺流程,具有流程短,生产成本低的优势,具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种低密度分布第二相颗粒的电池用铝箔材料的制备方法。
背景技术
随着电池行业的发展,终端用户群体对软包锂电池的使用效果的要求越来越苛刻,并且需要更高的安全性能以及更长效的续航寿命以及电芯容量。
基于各方面因素考虑,软包锂电池的生产厂商在不提高电池软包材料厚度的前提下,尽量的提升其中用于存放电芯的使用空间,所以寄希望于电软包材料具有更好的成型性能,从而能满足日益严苛的实用要求。
该种成型性能,铝箔制造端往往用铝箔材料的杯突值来衡量,杯突值越大,说明材料成型性能优良,杯突值越小,说明材料加工性能不良,不适合做锂电池软包材料。在材料的金相照片分析得出,材料的深冲性能跟金相组织中的第二相粒子尺寸及分布状况密切相关。合理的控制第二相颗粒尺寸及分布能够有效提升材料的深冲性能。
因此,亟需一种可以降低第二相颗粒分布情况的铝箔生产制造工艺,来获得杯突值更好的铝箔材料,以配合新能源锂电池的发展趋势。
发明内容
本发明目的是为了解决以上现有技术的不足,提出了一种低密度分布第二相颗粒的电池用铝箔材料的制备方法,
为了克服上述缺陷,一种低密度分布第二相颗粒新能源锂离子软包电池用铝箔材料毛料的制备方法,使用绿色短流程铸轧方法生产,通过对合金元素精确配比、在线铝熔体质量处理和过滤技术以及冷轧过程热处理工艺优化,使得新能源锂离子软包电池用铝箔材料能够满足高深冲及锂电池服役特性,同时本发明的新能源锂离子软包电池用铝箔材料具有优异的力学性能,便于后续深冲无裂纹,其毛料性能维氏硬度为50-60Hv,抗拉强度为150-170Mpa,延伸率≥3.0%。优异的力学性能可以提升新能源锂离子软包电池用铝箔材料的后续加工性能。本发明采用铸轧-冷轧工艺流程,代替常规的热轧-冷轧工艺流程,具有流程短,生产成本低的优势,具有良好的应用前景。
一种低密度分布第二相颗粒新能源锂离子软包电池用铝箔材料毛料的制备方法,包括如下步骤:
(1)合金成分制备:按照Fe含量1.4-1.5%,Si含量0.03-0.05%,Ti含量0.01-0.02%,Cu元素为0.002-0.0035%,余量为铝,其中Fe、Si、Cu、Ti和Al重量百分比之和为100%。进行合金元素配比。
(2)熔炼:Fe、Si元素均以中间合金方式加入,其中配比为Al-20%Fe,Al-20%Si,在加入熔炼炉前用铣床去除表层的氧化膜,在铝水1/3化平后,向熔炼炉中加入Si元素和Fe元素,并同步加入3-4kg/t铝水的覆盖剂,阻止铝液进一步氧化造渣。4-5小时进行精炼工序,精炼剂按照0.8-1.2kg/t铝水的比例进行加入,同时通入氩气进行吹粉精炼,精炼按照30min控制;按照“回”字和“W”型操作完成后,熔炼炉内通入氩气,保持炉内正压,静止1h。当目视铝液表面看不到浮渣后,进行倒炉工序。
(3)在线多级复合过滤技术:将步骤(2)中处理好的铝水通入过滤箱中,过滤箱采用管式和板式相结合过滤工艺,第一级过滤板目数50PPi,保温箱内温度控制在725-730℃,过滤箱中通入氮气和氩气混合气体(体积比,氩气:氮气=1:1);第二级过滤板目数70PPi,保温箱内温度控制在720-725℃,过滤箱中通入氮气和氩气混合气体(体积比,氩气:氮气=2:1);第三级过滤板为管式过滤RC级,目数为100PPi,保温箱内温度控制在710-715℃,过滤箱中通入氩气;之后铝水通过铸轧机,得到8.0-8.5mm厚度的铸轧卷坯料。其中铸轧区长度45-52mm,开口度13mm,液位为波动控制2-4mm。
(4)热处理技术:将步骤(3)得到的铸轧卷轧制1个道次后进行热处理。外圈焊接,板面打紧钢带,在高温退火炉中进行均匀化退火,在炉气温度240℃,保温10h。之后按照1-1.5℃/min升温到目标加热温度500-560℃,达到目标加热温度后保温5-8h,之后炉气温度按照3-4℃/min进行降温,当炉气温度到达350℃时,立即出炉后风冷,得到铝卷的半成品。
(5)冷轧及二次热处理:将步骤(4)得到的半成品轧制至0.5-1.0mm,其中冷轧机支撑辊凸度控制在0.03mm,粗糙度Ra值为0.5-0.7μm,轧制时在线板型控制在10-12I,油温控制在33-37℃,油咀流量按照40-45%控制,油品酸值控制在0.3-0.4mgKOH/g。把半成品0.5-1.0mm转入退火炉中进行二次热处理,金属温度按照50-55℃/h的速度快速升到420-450℃,保温4-6h,炉气温度按照30℃/h的速度降至300℃,立刻出炉冷却。
(6)精轧:将步骤(5)料转至箔轧机,经过1-2个轧制至成品0.25-0.35mm,其中轧制油添加剂控制在4-8%(重量百分比),在线板型控制3-5I,轧制油温度控制在38-45℃。成品下线后进行第二相颗粒尺寸及分布检查。其中第二相颗粒分布面积占比≤10%。
该种低密度分布第二相颗粒新能源锂离子软包电池用铝箔材料的成品毛料性能维氏硬度为50-60Hv,抗拉强度为150-170Mpa,延伸率≥3.0%,第二相颗粒尺寸控制1-6μm,第二相颗粒分布面积占比≤10%。
有益效果:
相比于传统的热轧+冷轧生产的新能源锂离子软包电池用铝箔材料,本发明的新能源锂离子软包电池用铝箔材料生产工艺具有流程短和能耗低等优势。技术创新方面具有以下优势:
(a)利用Fe、Si元素均以中间合金方式加入,其中配比为Al-20%Fe,Al-20%Si,在加入熔炼炉前用铣床去除表层的氧化膜。一方面,通过中间合金的加入方式,消除因Fe剂和速溶硅团聚,造成Fe、Si偏析产生,影响坯料后续加工;
(b)同时配合在线三级过滤消除铝液夹杂物及通入混合惰性保护气防止铝液造渣技术等方式;
(c)利用熔炼炉“回”字和“W”型复合精炼技术,对铝熔体进行全方位精炼,保证铝熔体的纯净度,精炼完成后,在炉内通入惰性保护气体,防止铝液氧化;
(d)优化了均匀化处理工艺和冷、箔轧工艺,使得材料的颗粒趋于弥散分布,颗粒尺寸细小均匀,第二相颗粒尺寸控制1-6μm,第二相颗粒分布面积占比≤10%;
(e)同时适当添加Cu元素,形成Al2Cu相,一方面,颗粒相固溶在铝基体中形成固溶强化,提成材料的强度和维氏硬度;另一方面,Al2Cu相做为再结晶新晶粒的形核核心,有利于细化基体组织,从而提高材料的综合性能。
从而使得本发明的新能源锂离子软包电池用铝箔材料的成品毛料性能维氏硬度为50-60Hv,抗拉强度为150-170Mpa,延伸率≥3.0%,第二相颗粒尺寸控制1-6μm,第二相颗粒分布面积占比≤10%。
与现有技术生产锂离子软包电池用铝箔材料的成品毛料的第二相颗粒密度50%-80%相比,本发明低密度分布第二相颗粒的产品,第二相颗粒分布面积占比≤10%,远远优于现有水平,在后续加工中有利于深冲加工,该产品具有广泛的应用市场。
附图说明
图1是实施例1中的成品第二相颗粒的分布情况图;
图2是实施例2中的成品第二相颗粒的分布情况图;
图3是对比例1中的成品第二相颗粒的分布情况图;
图4是对比例2中的成品第二相颗粒的分布情况图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解,下面将结合实施例对本发明作进一步详述,该实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1:
(1)合金成分制备:按照Fe含量1.4%,Si含量0.03%,Ti含量0.01%,Cu元素为0.002%,余量为铝,其中Fe、Si、Cu、Ti和Al重量百分比之和为100%。进行合金元素配比。
(2)熔炼:Fe、Si元素均以中间合金方式加入,其中配比为Al-20%Fe,Al-20%Si,在加入熔炼炉前用铣床去除表层的氧化膜,在铝水1/3化平后,向熔炼炉中加入Si元素和Fe元素,并同步加入3kg/t铝水的覆盖剂,阻止铝液进一步氧化造渣。4小时进行精炼工序,精炼剂按照0.8kg/t铝水的比例进行加入,同时通入氩气进行吹粉精炼,精炼按照30min控制;按照“回”字和“W”型操作完成后,熔炼炉内通入氩气,保持炉内正压,静止1h。当目视铝液表面看不到浮渣后,进行倒炉工序。
(3)在线多级复合过滤技术:将步骤(2)中处理好的铝水通入过滤箱中,过滤箱采用管式和板式相结合过滤工艺,第一级过滤板目数50PPi,保温箱内温度控制在725℃,过滤箱中通入氮气和氩气混合气体(体积比,氩气:氮气=1:1);第二级过滤板目数70PPi,保温箱内温度控制在720℃,过滤箱中通入氮气和氩气混合气体(体积比,氩气:氮气=2:1);第三级过滤板为管式过滤RC级,目数为100PPi,保温箱内温度控制在710℃,过滤箱中通入氩气;之后铝水通过铸轧机,得到8.0mm厚度的铸轧卷坯料。其中铸轧区长度45mm,开口度13mm,液位为波动控制2mm。
(4)热处理技术:将步骤(3)得到的铸轧卷轧制1个道次后进行热处理。外圈焊接,板面打紧钢带,在高温退火炉中进行均匀化退火,在炉气温度240℃,保温10h。之后按照1℃/min升温到目标加热温度500℃,达到目标加热温度后保温5h,之后炉气温度按照3℃/min进行降温,当炉气温度到达350℃时,立即出炉后风冷,得到铝卷的半成品。
(5)冷轧及二次热处理:将步骤(4)得到的半成品轧制至0.50mm,其中冷轧机支撑辊凸度控制在0.03mm,粗糙度Ra值为0.5μm,轧制时在线板型控制在10I,油温控制在33℃,油咀流量按照40%控制,油品酸值控制在0.3mgKOH/g。把半成品0.5mm转入退火炉中进行二次热处理,金属温度按照50℃/h的速度快速升到420℃,保温4h,炉气温度按照30℃/h的速度降至300℃,立刻出炉冷却。
(6)精轧:将步骤(5)料转至箔轧机,经过1-2个轧制至成品0.25mm,其中轧制油添加剂控制在4%(重量百分比),在线板型控制3I,轧制油温度控制在38℃。成品下线后进行第二相颗粒尺寸及分布检查,见图1所示。
本发明得到一种低密度分布第二相颗粒新能源锂离子软包电池用铝箔材料的成品毛料性能维氏硬度为50Hv,抗拉强度为150Mpa,延伸率3.3%,第二相颗粒平均尺寸控制3μm,第二相颗粒分布面积占为5.6%。
实施例2:
(1)合金成分制备:按照Fe含量1.5%,Si含量0.05%,Ti含量0.02%,Cu元素为0.0035%,余量为铝,其中Fe、Si、Cu、Ti和Al重量百分比之和为100%。进行合金元素配比。
(2)熔炼:Fe、Si元素均以中间合金方式加入,其中配比为Al-20%Fe,Al-20%Si,在加入熔炼炉前用铣床去除表层的氧化膜,在铝水1/3化平后,向熔炼炉中加入Si元素和Fe元素,并同步加入4kg/t铝水的覆盖剂,阻止铝液进一步氧化造渣。5小时进行精炼工序,精炼剂按照1.2kg/t铝水的比例进行加入,同时通入氩气进行吹粉精炼,精炼按照30min控制;按照“回”字和“W”型操作完成后,熔炼炉内通入氩气,保持炉内正压,静止1h。当目视铝液表面看不到浮渣后,进行倒炉工序。
(3)在线多级复合过滤技术:将步骤(2)中处理好的铝水通入过滤箱中,过滤箱采用管式和板式相结合过滤工艺,第一级过滤板目数50PPi,保温箱内温度控制在730℃,过滤箱中通入氮气和氩气混合气体(体积比,氩气:氮气=1:1);第二级过滤板目数70PPi,保温箱内温度控制在725℃,过滤箱中通入氮气和氩气混合气体(体积比,氩气:氮气=2:1);第三级过滤板为管式过滤RC级,目数为100PPi,保温箱内温度控制在715℃,过滤箱中通入氩气;之后铝水通过铸轧机,得到8.5mm厚度的铸轧卷坯料。其中铸轧区长度52mm,开口度13mm,液位为波动控制4mm。
(4)热处理技术:将步骤(3)得到的铸轧卷轧制1个道次后进行热处理。外圈焊接,板面打紧钢带,在高温退火炉中进行均匀化退火,在炉气温度240℃,保温10h。之后按照1.5℃/min升温到目标加热温度560℃,达到目标加热温度后保温8h,之后炉气温度按照4℃/min进行降温,当炉气温度到达350℃时,立即出炉后风冷,得到铝卷的半成品。
(5)冷轧及二次热处理:将步骤(4)得到的半成品轧制至1.0mm,其中冷轧机支撑辊凸度控制在0.03mm,粗糙度Ra值为0.7μm,轧制时在线板型控制在12I,油温控制在37℃,油咀流量按照45%控制,油品酸值控制在0.4mgKOH/g。把半成品1.0mm转入退火炉中进行二次热处理,金属温度按照55℃/h的速度快速升到450℃,保温6h,炉气温度按照30℃/h的速度降至300℃,立刻出炉冷却。
(6)精轧:将步骤(5)料转至箔轧机,经过2个轧制至成品0.35mm,其中轧制油添加剂控制在8%(重量百分比),在线板型控制5I,轧制油温度控制在45℃。成品下线后进行第二相颗粒尺寸及分布检查,见图2所示。
本发明得到一种低密度分布第二相颗粒新能源锂离子软包电池用铝箔材料的成品毛料性能维氏硬度为60Hv,抗拉强度为170Mpa,延伸率≥3.0%,第二相颗粒平均尺寸控制5μm,第二相颗粒分布面积占比为7.8%。
对比例1:
(1)合金成分制备:按照Fe含量1.4%,Si含量0.03%,Ti含量0.01%,Cu元素为0.002%,余量为铝,其中Fe、Si、Cu、Ti和Al重量百分比之和为100%。进行合金元素配比。
(2)熔炼:Fe、Si元素均以中间合金方式加入,其中配比为Al-20%Fe,Al-20%Si,在加入熔炼炉前用铣床去除表层的氧化膜,在铝水1/3化平后,向熔炼炉中加入Si元素和Fe元素,并同步加入3kg/t铝水的覆盖剂,阻止铝液进一步氧化造渣。4小时进行精炼工序,精炼剂按照0.8kg/t铝水的比例进行加入,同时通入氩气进行吹粉精炼,精炼按照30min控制;按照“回”字和“W”型操作完成后,熔炼炉内通入氩气,保持炉内正压,静止1h。当目视铝液表面看不到浮渣后,进行倒炉工序。
(3)在线多级复合过滤技术:将步骤(2)中处理好的铝水通入过滤箱中,过滤箱采用管式和板式相结合过滤工艺,第一级过滤板目数50PPi,保温箱内温度控制在725℃,过滤箱中通入氮气和氩气混合气体(体积比,氩气:氮气=1:1);第二级过滤板目数70PPi,保温箱内温度控制在720℃,过滤箱中通入氮气和氩气混合气体(体积比,氩气:氮气=2:1);第三级过滤板为管式过滤RC级,目数为100PPi,保温箱内温度控制在710℃,过滤箱中通入氩气;之后铝水通过铸轧机,得到8.0mm厚度的铸轧卷坯料。其中铸轧区长度45mm,开口度13mm,液位为波动控制2mm。
(4)热处理技术:将步骤(3)得到的铸轧卷轧制1个道次后进行热处理。炉气温度500℃,保温20h,立即出炉后风冷,得到铝卷的半成品。
(5)冷轧及二次热处理:将步骤(4)得到的半成品轧制至0.50mm,其中冷轧机支撑辊凸度控制在0.03mm,粗糙度Ra值为0.5μm,轧制时在线板型控制在10I,油温控制在33℃,油咀流量按照40%控制,油品酸值控制在0.3mgKOH/g。把半成品0.5mm转入退火炉中进行二次热处理,金属温度按照50℃/h的速度快速升到420℃,保温6h,炉气温度按照30℃/h的速度降至300℃,立刻出炉冷却。
(6)精轧:将步骤(5)料转至箔轧机,经过1-2个轧制至成品0.25mm,其中轧制油添加剂控制在4%(重量百分比),在线板型控制3I,轧制油温度控制在38℃。成品下线后进行第二相颗粒尺寸及分布检查,见图3所示。
该种铝箔材料的成品毛料性能维氏硬度为50Hv,抗拉强度为150Mpa,延伸率3.3%,第二相颗粒分布面积占为65%。该种产品无法满足要求。
对比例2:
(1)合金成分制备:按照Fe含量1.7%,Si含量0.05%,Ti含量0.02%,Cu元素为0.05%,余量为铝,其中Fe、Si、Cu、Ti和Al重量百分比之和为100%。进行合金元素配比。
(2)熔炼:Fe、Si元素均以中间合金方式加入,其中配比为Al-20%Fe,Al-20%Si,在加入熔炼炉前用铣床去除表层的氧化膜,在铝水1/3化平后,向熔炼炉中加入Si元素和Fe元素,并同步加入4kg/t铝水的覆盖剂,阻止铝液进一步氧化造渣。5小时进行精炼工序,精炼剂按照1.2kg/t铝水的比例进行加入,同时通入氩气进行吹粉精炼,精炼按照30min控制;按照“回”字和“W”型操作完成后,熔炼炉内通入氩气,保持炉内正压,静止1h。当目视铝液表面看不到浮渣后,进行倒炉工序。
(3)在线多级复合过滤技术:将步骤(2)中处理好的铝水通入过滤箱中,过滤箱采用管式和板式相结合过滤工艺,第一级过滤板目数50PPi,保温箱内温度控制在730℃,过滤箱中通入氮气和氩气混合气体(体积比,氩气:氮气=1:1);第二级过滤板目数70PPi,保温箱内温度控制在725℃,过滤箱中通入氮气和氩气混合气体(体积比,氩气:氮气=2:1);之后铝水通过铸轧机,得到8.5mm厚度的铸轧卷坯料。其中铸轧区长度52mm,开口度13mm,液位为波动控制4mm。
(4)热处理技术:将步骤(3)得到的铸轧卷轧制1个道次后进行热处理。外圈焊接,板面打紧钢带,在高温退火炉中进行均匀化退火,在炉气温度240℃,保温10h。之后按照炉气温度560℃,达到目标加热温度后保温8h,之后炉气温度按照4℃/min进行降温,当炉气温度到达350℃时,立即出炉后风冷,得到铝卷的半成品。
(5)冷轧及二次热处理:将步骤(4)得到的半成品轧制至1.0mm,其中冷轧机支撑辊凸度控制在0.03mm,粗糙度Ra值为0.7μm,轧制时在线板型控制在12I,油温控制在37℃,油咀流量按照45%控制,油品酸值控制在0.4mgKOH/g。把半成品1.0mm转入退火炉中进行二次热处理,金属温度450℃,保温5h后出炉冷却。
(6)精轧:将步骤(5)料转至箔轧机,经过2个轧制至成品0.35mm,其中轧制油添加剂控制在8%(重量百分比),在线板型控制5I,轧制油温度控制在45℃。成品下线后进行第二相颗粒尺寸及分布检查,见图4所示。
该种铝箔材料的成品毛料性能维氏硬度为60Hv,抗拉强度为170Mpa,延伸率≥3.0%,第二相颗粒平均尺寸控制5μm,第二相颗粒分布面积占比为75%。该种产品无法满足要求。
由此可见,实施例1-2中通过优化均匀化处理工艺和冷、箔轧工艺,使得材料的颗粒趋于弥散分布,颗粒尺寸细小均匀,第二相颗粒尺寸控制1-6μm,第二相颗粒分布面积占比≤10%;从而可以满足使用要求,而对比例1-2中,按照常规的生产工艺进行制备,其力学性能虽然相似,但是第二相颗粒的分布情况过大,无法满足后续电池用铝箔材料的生产制备要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种低密度分布第二相颗粒的电池用铝箔材料的制备方法,其特征在于,
合金成分按照质量百分比包括1.4-1.5%的Fe,0.03-0.05%的Si,0.01-0.02%的Ti,0.002-0.0035%的Cu,其余为铝和不可避免的杂质;
其中制备过程包括以下步骤:
S1、进行熔炼:在铝进行1/3化平后,在熔炼炉中加入呈中间合金形式的Fe和Si,并同步添加防氧化覆盖剂;
S2、进行精炼:精炼过程中,按照0.8-1.2kg/t铝水的比例添加精炼剂,加入时同时通入氩气进行吹粉精炼;
S3、倒炉成型:将呈熔融状态的铝水,通入在过滤箱中,经过若干次过滤后通过铸轧机制备为铸轧卷坯料;
S4、第一次热处理:对铸轧卷坯料进行均匀化退火;
S5、冷轧:将通过第一次热处理的坯料进行冷轧加工,加工制备为0.5-1.0mm的半成品坯料;
S6、第二次热处理:对半成品坯料进行第二次热处理,其中按照金属温度按照50-55℃/h的速度快速升到420-450℃,保温4-6h,再控制炉气温度按照30℃/h的速度降至300℃,立刻出炉冷却;
S7、将冷却后的坯料转送至箔轧机,经过1-2个轧制至成品0.25-0.35mm,其中轧制油添加剂控制在4-8%(重量百分比),在线板型控制3-5I,轧制油温度控制在38-45℃;成品下线后进行第二相颗粒尺寸及分布检查。
2.根据权利要求1所述的一种低密度分布第二相颗粒的电池用铝箔材料的制备方法,其特征在于,
加入Fe和Si进行熔炼时,中间合金的配比情况为Al-20%Fe和Al-20%Si,其中熔炼前去除中间合金表面的氧化膜。
3.根据权利要求1所述的一种低密度分布第二相颗粒的电池用铝箔材料的制备方法,其特征在于,精炼过程中通过“回”字或“W”型操作进行排气,并保持精炼炉内处于正压状态,静置0.8至2h后,通过目视法检测不到浮渣后,进行倒炉工序。
4.根据权利要求1所述的一种低密度分布第二相颗粒的电池用铝箔材料的制备方法,其特征在于,铝水过滤时采用管式和板式相结合的方式进行过滤,其中第一级过滤板的目数为50PPi,第一级过滤时的保温温度为725-730℃;第二级过滤板的目数为70PPi,第二级过滤时的保温温度为720-725℃,第三级过滤为管式过滤,目数为100PPi,第三级过滤的保温温度为710-715℃,过滤完成后,通过铸轧机制备为8.0-8.5mm厚度的铸轧卷坯料。
5.根据权利要求4所述的一种低密度分布第二相颗粒的电池用铝箔材料的制备方法,其特征在于,第一级过滤时通过体积比为1:1的氩气与氮气,第二级过滤时通入体积比为2:1的氩气和氮气,第三级过滤时通入氩气。
6.根据权利要求1所述的一种低密度分布第二相颗粒的电池用铝箔材料的制备方法,其特征在于,其中铸轧过程中,铸轧区长度45-52mm,开口度13mm,液位为波动控制2-4mm。
7.根据权利要求1所述的一种低密度分布第二相颗粒的电池用铝箔材料的制备方法,其特征在于,第一次热处理中,在炉气温度240℃,保温10h,之后按照1-1.5℃/min升温到目标加热温度500-560℃,达到目标加热温度后保温5-8h,之后炉气温度按照3-4℃/min进行降温,当炉气温度到达350℃时,立即出炉后风冷,得到铝卷的半成品。
8.根据权利要求1所述的一种低密度分布第二相颗粒的电池用铝箔材料的制备方法,其特征在于,冷轧加工时,冷轧机支撑辊凸度控制在0.03mm,粗糙度Ra值为0.5-0.7μm,轧制时在线板型控制在10-12I,油温控制在33-37℃,油咀流量按照40-45%控制,油品酸值控制在0.3-0.4mgKOH/g。
9.根据权利要求1所述的一种低密度分布第二相颗粒的电池用铝箔材料的制备方法,其特征在于,成品下线检验时,第二相颗粒分布面积占比≤10%。
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Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010236055A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Nippon Foil Mfg Co Ltd | リチウムイオン二次電池用アルミニウム合金箔及びその製造方法 |
JP2011241410A (ja) * | 2010-05-14 | 2011-12-01 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | リチウムイオン電池電極集電体用アルミニウム合金箔 |
JP2012038518A (ja) * | 2010-08-05 | 2012-02-23 | Kobe Steel Ltd | 電池集電体用アルミニウム合金硬質箔 |
US20140205900A1 (en) * | 2011-07-29 | 2014-07-24 | Uacj Foil Corporation | Aluminum alloy foil for electrode collector and production method therefor |
CN104561671A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-04-29 | 镇江鼎胜铝业股份有限公司 | 采用铸轧坯料制备高延伸率药用铝箔的方法 |
CN105063429A (zh) * | 2015-07-15 | 2015-11-18 | 浙江中金铝业有限公司 | 一种锂电池用铝箔的制备方法 |
CN105658826A (zh) * | 2013-10-25 | 2016-06-08 | 株式会社Uacj | 电极集电体用铝合金箔及其制造方法 |
CN111349825A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-06-30 | 江苏鼎胜新能源材料股份有限公司 | 一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法 |
WO2020199610A1 (zh) * | 2019-04-04 | 2020-10-08 | 乳源东阳光优艾希杰精箔有限公司 | 一种铝电解电容器用1xxx系阴极箔的制备方法 |
CN113981338A (zh) * | 2021-09-16 | 2022-01-28 | 江苏大学 | 一种富铁铝合金组织的控制方法 |
CN114703404A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-07-05 | 江苏鼎胜新能源材料股份有限公司 | 一种新能源锂电池低密度针孔正极集流体用铝箔材料及其制备方法 |
-
2023
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Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010236055A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Nippon Foil Mfg Co Ltd | リチウムイオン二次電池用アルミニウム合金箔及びその製造方法 |
JP2011241410A (ja) * | 2010-05-14 | 2011-12-01 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | リチウムイオン電池電極集電体用アルミニウム合金箔 |
JP2012038518A (ja) * | 2010-08-05 | 2012-02-23 | Kobe Steel Ltd | 電池集電体用アルミニウム合金硬質箔 |
US20140205900A1 (en) * | 2011-07-29 | 2014-07-24 | Uacj Foil Corporation | Aluminum alloy foil for electrode collector and production method therefor |
CN105658826A (zh) * | 2013-10-25 | 2016-06-08 | 株式会社Uacj | 电极集电体用铝合金箔及其制造方法 |
CN104561671A (zh) * | 2014-12-29 | 2015-04-29 | 镇江鼎胜铝业股份有限公司 | 采用铸轧坯料制备高延伸率药用铝箔的方法 |
CN105063429A (zh) * | 2015-07-15 | 2015-11-18 | 浙江中金铝业有限公司 | 一种锂电池用铝箔的制备方法 |
WO2020199610A1 (zh) * | 2019-04-04 | 2020-10-08 | 乳源东阳光优艾希杰精箔有限公司 | 一种铝电解电容器用1xxx系阴极箔的制备方法 |
CN111349825A (zh) * | 2020-04-26 | 2020-06-30 | 江苏鼎胜新能源材料股份有限公司 | 一种利用短流程铸轧坯生产高韧性电池铝箔的制备方法 |
CN113981338A (zh) * | 2021-09-16 | 2022-01-28 | 江苏大学 | 一种富铁铝合金组织的控制方法 |
CN114703404A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-07-05 | 江苏鼎胜新能源材料股份有限公司 | 一种新能源锂电池低密度针孔正极集流体用铝箔材料及其制备方法 |
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