WO2017135108A1 - アルミニウム合金箔およびその製造方法 - Google Patents

アルミニウム合金箔およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2017135108A1
WO2017135108A1 PCT/JP2017/002383 JP2017002383W WO2017135108A1 WO 2017135108 A1 WO2017135108 A1 WO 2017135108A1 JP 2017002383 W JP2017002383 W JP 2017002383W WO 2017135108 A1 WO2017135108 A1 WO 2017135108A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
aluminum alloy
less
alloy foil
foil
orientation
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/002383
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
祐一 田中
徹也 本居
Original Assignee
株式会社Uacj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Uacj filed Critical 株式会社Uacj
Priority to US16/073,162 priority Critical patent/US20190024218A1/en
Priority to CN201780003930.4A priority patent/CN108350534A/zh
Priority to JP2017565495A priority patent/JPWO2017135108A1/ja
Priority to KR1020187024869A priority patent/KR20180109971A/ko
Publication of WO2017135108A1 publication Critical patent/WO2017135108A1/ja

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/66Current collectors
    • H01G11/68Current collectors characterised by their material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/66Selection of materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/66Selection of materials
    • H01M4/661Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H01M4/662Alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H01G11/86Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Definitions

  • the present invention relates to an aluminum alloy foil and a method for producing the same.
  • a positive electrode is usually obtained by applying a mixture slurry containing an electrode active material to the surface of an aluminum alloy foil as a current collector, drying it, and compressing it with a press. Manufactured.
  • the manufactured positive electrode is generally stored in a case in a state of being laminated with a separator and a negative electrode, or in a state of being wound in a laminated state.
  • the aluminum alloy foil is heat-treated at about 100 ° C. to 160 ° C. during drying after applying the mixture slurry.
  • an electrode including an aluminum alloy foil is heat-treated at a temperature of 50 ° C. to 350 ° C. for several hours so as to be accompanied by thermal modification of a binder and a thickener added to the mixture slurry.
  • the technology is described.
  • the aluminum alloy foil may be exposed to a high temperature state for a long time in the electrode manufacturing process.
  • Patent Document 2 contains, for example, Mn: 1.0 to 1.5% by weight, Cu: 0.05 to 0.20% by weight, with the balance being Al. And an aluminum alloy foil for lithium batteries comprising impurities.
  • Patent Document 3 contains Mn: 0.10 to 1.50 mass%, Fe: 0.20 to 1.50 mass%, and the total of Mn and Fe is 1.30 to 2.10 mass%. And the aluminum alloy foil which the remainder consists of Al and an inevitable impure part is disclosed.
  • JP 2008-277196 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-67220 Japanese Patent No. 5567719
  • the conventional technique has the following problems. That is, the aluminum alloy foil used for the positive electrode current collector and the like in the lithium ion secondary battery is high in order to prevent breakage at the time of application of the mixture slurry and breakage at the bent portion generated at the time of winding. Strength is required.
  • the heat treatment in the electrode manufacturing process reduces the strength of the aluminum alloy foil.
  • the strength of the aluminum alloy foil is reduced, medium elongation is likely to occur at the time of press processing. Therefore, the occurrence of curling flaws at the time of winding, the decrease in the adhesion between the active material and the aluminum alloy foil, and the formation of slits in the subsequent process Breaking is likely to occur.
  • the aluminum alloy does not have to be softened after the heat treatment. This is because the aluminum alloy foil is easily broken even when the elongation is reduced by the heat treatment. Further, in the lithium ion secondary battery, the active material expands and contracts during charging and discharging. Therefore, even after being assembled as a battery, stress is applied to the aluminum alloy foil as the current collector. Therefore, when the elongation of the aluminum alloy foil is low, the deformation due to expansion and contraction of the active material cannot be followed, and breakage is likely to occur.
  • Patent Documents 2 and 3 described above there is no description regarding elongation after heat treatment, although there is a reference regarding strength after heat treatment.
  • the present invention has been made in view of the above background, and intends to provide an aluminum alloy foil having high strength and elongation even after undergoing a heat treatment in an electrode manufacturing process or the like.
  • the chemical component includes, by mass%, Fe: 1.0% or more and 2.0% or less, Mn: 0.05% or less, and the balance is made of Al and inevitable impurities.
  • the average crystal grain size on the foil surface is 2.5 ⁇ m or less, and the ratio A ⁇ 112 ⁇ ⁇ 111> / A ⁇ 101 ⁇ ⁇ 121> of the area ratio of crystal orientation is 3.0 or more.
  • a ⁇ 112 ⁇ ⁇ 111> is the total area of crystal grains whose crystal orientation is within 15 ° from ⁇ 112 ⁇ ⁇ 111> in the orientation mapping image of the foil surface by electron beam backscatter diffraction method.
  • a ⁇ 101 ⁇ ⁇ 121> is a ratio with respect to the total area of the area of crystal grains whose crystal orientation is within 15 ° from ⁇ 101 ⁇ ⁇ 121> in the orientation mapping image. .
  • Another aspect of the present invention is a method for producing an aluminum alloy foil in which the aluminum alloy ingot is hot rolled and then cold rolled to form a foil.
  • the aluminum alloy ingot has a chemical component of mass%, Fe: 1.0% or more and 2.0% or less, Mn: 0.05% or less, and the balance consists of Al and inevitable impurities, Without homogenization before the hot rolling, The temperature during the hot rolling is 350 ° C. or less, In the method for producing an aluminum alloy foil, the cold rolling is performed without annealing in the middle, and the foil thickness is 20 ⁇ m or less.
  • the aluminum alloy foil has the specific chemical component, and the ratio of the average crystal grain size and the crystal orientation area ratio on the foil surface is in the specific range. Therefore, the aluminum alloy foil has high strength and elongation even after heat treatment in an electrode manufacturing process or the like. Therefore, according to the said aluminum alloy foil, when the manufacturing process after the said heat processing and the charging / discharging of a battery are repeated etc., the fracture
  • the aluminum alloy foil and the manufacturing method thereof will be described.
  • Fe 1.0% or more and 2.0% or less Fe functions to improve the strength of the aluminum alloy foil and lower the softening temperature of the aluminum alloy foil. These functions can be obtained by controlling both the solid solution amount and the precipitation state of Fe, improving the strength of the aluminum alloy foil, and lowering the recrystallization temperature.
  • the compound precipitated as the Al—Fe-based compound is dispersed in large numbers as Al—Fe-based fine compounds that are not compatible with the Al substrate (matrix), thereby promoting the recovery of the processed structure during the heat treatment. For this reason, even when the recrystallization temperature of the aluminum alloy foil is lowered and a heat treatment at 350 ° C. or lower is performed, a large elongation can be obtained.
  • the Fe content When the Fe content is less than 1.0%, the dispersion of the Al—Fe fine compound that is not compatible with the Al substrate (matrix) becomes insufficient, and it is difficult to lower the recrystallization temperature of the aluminum alloy foil. Become. On the other hand, if the Fe content exceeds 2.0%, a coarse Al—Fe compound exceeding several hundred ⁇ m is formed during casting, which causes pinholes (holes) during foil rolling, and is a healthy foil material. Is difficult to manufacture. From the above viewpoint, the Fe content can be preferably 1.1% or more, and more preferably 1.2% or more. Further, the Fe content is preferably 1.9% or less, more preferably 1.8% or less, and even more preferably 1.7% or less.
  • the Mn content is 0.05% or less.
  • the Mn content is preferably 0.03% or less, and more preferably 0.01% or less.
  • usually used Al bullion often contains Mn as an impurity. Therefore, in order to regulate the Mn content to less than 0.001%, high-purity metal is used. Therefore, the Mn content can be preferably 0.001% or more from the viewpoint of economy and the like.
  • the chemical component can further contain at least one of Si and Cu within the range of contents shown below.
  • Si 0.01 or more and 0.6% or less Si is an element that contributes to improving the strength of the aluminum alloy foil.
  • the Si content can be set to 0.01% or more from the viewpoint of obtaining the strength improvement effect by addition.
  • Al bullion often contains Si as an impurity. Therefore, less than 0.01% Si may be included as an inevitable impurity.
  • a high-purity metal is used in order to regulate the Si content to less than 0.01%. Therefore, from the economical viewpoint, the Si content can be 0.01% or more.
  • the Si content is 0.6% or less, it is easy to further improve the strength of the aluminum alloy foil, and it is difficult to form coarse Si single-phase particles.
  • the Si content can be preferably 0.05% or more, and more preferably 0.1% or more. Further, the Si content can be preferably 0.5% or less, more preferably 0.4% or less.
  • Cu 0.001% to 0.1%
  • the Cu content can be made 0.001% or more from the viewpoint of obtaining the effect of improving the strength by the addition. Note that less than 0.001% of Cu may be included as an inevitable impurity. Moreover, in order to regulate Cu content to less than 0.001%, a high purity metal is used. Therefore, the Cu content can be made 0.001% or more also from the viewpoint of economy. On the other hand, when the Cu content is 0.1% or less, the elongation after heat treatment of the aluminum alloy foil is difficult to decrease. From the above viewpoint, the Cu content can be preferably 0.002% or more, and more preferably 0.005% or more. Moreover, Cu content can be 0.09% or less preferably, more preferably 0.08% or less.
  • the chemical component may contain elements such as Cr, Ni, Zn, Mg, B, V, and Zr as inevitable impurities. These elements may deteriorate the elongation after heat treatment of the aluminum alloy foil. Therefore, it is preferable to regulate these elements to 0.02% or less and the total amount of these elements to 0.07% or less.
  • the aluminum alloy foil has an average crystal grain size on the foil surface of 2.5 ⁇ m or less.
  • the foil surface is the surface of the foil perpendicular to the thickness direction of the foil. If the average crystal grain size on the foil surface exceeds 2.5 ⁇ m, some crystal grains grow significantly large during the heat treatment, and the strength of the aluminum alloy foil decreases. From the viewpoint of improving the strength of the aluminum alloy foil, the average crystal grain size on the foil surface is preferably 2.4 ⁇ m or less, more preferably 2.3 ⁇ m or less, and even more preferably 2.2 ⁇ m or less. In addition, since it is so preferable that a crystal grain is finer, the minimum of the average crystal grain diameter in a foil surface is not specifically limited.
  • the measuring method of the average crystal grain size is as follows.
  • the foil surface of the aluminum alloy foil of the measurement sample is smoothed by electrolytic polishing.
  • the smoothed foil surface is analyzed by an electron backscattering diffraction (EBSD) method with an observation magnification of 500 times by SEM, and an orientation mapping image is obtained.
  • Measurement is performed for 5 fields per sample.
  • a boundary having an orientation difference of 15 ° or more is defined as a crystal grain boundary
  • a region surrounded by the boundary is defined as one crystal grain
  • an equivalent circle diameter is calculated from the area. Is the grain size.
  • the average crystal grain size is calculated as an average weighted by the area, and the average of the five fields of view is the final average crystal grain size.
  • ratio A ⁇ 112 ⁇ ⁇ 111> / A ⁇ 101 ⁇ ⁇ 121> of the area ratio of the crystal orientation in a foil surface is 3.0 or more.
  • the ratio of the area ratio of the crystal orientation on the foil surface is obtained by using the orientation mapping image of the foil surface described above.
  • a ⁇ 112 ⁇ ⁇ 111> is a ratio with respect to the total area of crystal grains whose crystal orientation is within 15 ° from ⁇ 112 ⁇ ⁇ 111> in the orientation mapping image.
  • a ⁇ 101 ⁇ ⁇ 121> is the ratio of the area of crystal grains in the above orientation mapping image whose crystal orientation is within 15 ° from ⁇ 101 ⁇ ⁇ 121> to the total area.
  • a ⁇ 112 ⁇ ⁇ 111> / A ⁇ 101 ⁇ ⁇ 121> varies depending on the degree of processing of the aluminum alloy foil.
  • a ⁇ 112 ⁇ ⁇ 111> / A ⁇ 101 ⁇ ⁇ 121> is less than 3.0, the accumulation of strain depending on work hardening becomes insufficient, and the crystal grains are not sufficiently refined after heat treatment. The strength of the aluminum alloy foil is reduced.
  • the accumulation of strain accompanying processing is greatly affected only by cold rolling conditions after intermediate annealing.
  • aluminum alloy foil is manufactured without hot annealing at a relatively low temperature, not only cold rolling but also accumulation of strain during hot rolling at low temperature Is also an important factor.
  • a ⁇ 112 ⁇ ⁇ 111> / A ⁇ 101 ⁇ ⁇ 121> is preferably 3.5 or more, more preferably 4.0 or more, and still more preferably 4.5 or more, from the viewpoint of improving the strength of the aluminum alloy foil. It can be.
  • the foil thickness is 20 ⁇ m or less from the viewpoint of increasing the proportion of the active material in the volume of the entire battery for the purpose of increasing the battery capacity. Good.
  • the foil thickness can be preferably 18 ⁇ m or less, more preferably 15 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the foil thickness is not particularly limited, but the foil thickness can be 8 ⁇ m or more from the viewpoint of being suitable for use as a current collector.
  • the aluminum alloy foil preferably has a tensile strength of 120 MPa or more from the viewpoint of ensuring the effect of preventing breakage.
  • the tensile strength is a value measured according to JIS Z2241.
  • the aluminum alloy foil preferably has an elongation of 6% or more from the viewpoint of ensuring the effect of preventing breakage.
  • the elongation is a value measured according to JIS Z2241.
  • the aluminum alloy foil can be suitably used as a current collector in, for example, a secondary battery such as a lithium ion secondary battery, an electric double layer capacitor, or a lithium ion capacitor. More specifically, for example, when the aluminum alloy foil is used as a current collector of a lithium ion secondary battery, a mixture containing mainly an electrode active material is attached to the surface of the aluminum alloy foil as the current collector. It is done. Specifically, a mixture slurry containing an electrode active material is applied to the surface of the aluminum alloy foil, and after drying, the mixture slurry is pressed for the purpose of compacting the mixture layer and improving the adhesion to the current collector.
  • a secondary battery such as a lithium ion secondary battery, an electric double layer capacitor, or a lithium ion capacitor.
  • a mixture containing mainly an electrode active material is attached to the surface of the aluminum alloy foil as the current collector. It is done. Specifically, a mixture slurry containing an electrode active material is applied to the surface of the aluminum alloy foil
  • a heat treatment accompanied by thermal modification of the thickener or binder added to the mixture slurry may be performed.
  • the electrode including the current collector is held for about several hours at 50 to 350 ° C. during drying or heat treatment.
  • the aluminum alloy foil has high strength and elongation even after these heat treatments. When used, the electrode is unlikely to break.
  • the aluminum alloy ingot made of the chemical component is hot-rolled without being homogenized.
  • “no homogenization treatment” means that the heat treatment for homogenization as conventionally performed at a high temperature exceeding 350 ° C. is not actively performed before hot rolling.
  • the aluminum alloy ingot is heated to 350 ° C. or lower for hot rolling, the phenomenon that homogenization occurs not a little is allowed because it hardly affects the foil strength and elongation.
  • the homogenization process is performed, precipitation of solid solution elements such as Si and Fe proceeds, and the amount of these solid solutions decreases. As a result, the strength is lowered due to the reduction in the effect of solid solution hardening and the coarsening of crystal grains.
  • hot rolling is performed at a temperature of 350 ° C. or lower. That is, the temperature at the time of hot rolling is set to 350 ° C. or less at the start and end of the hot rolling where temperature measurement is easy.
  • the lower limit value of the temperature during hot rolling is not particularly limited, but can be set to 150 ° C. from the viewpoint of suppressing an increase in load on the rolling mill due to an increase in deformation resistance.
  • the holding time after reaching the hot rolling start temperature is not particularly limited, but it is within 12 hours from the viewpoint of easily suppressing precipitation of the Al—Fe—Si compound. can do.
  • the hot rolling may be performed once, or may be performed in a plurality of times, such as finish rolling after rough rolling.
  • an aluminum alloy foil is obtained by cold rolling after hot rolling. At this time, annealing is not performed during the cold rolling. By performing annealing in the middle, the processing strain is released, the crystal grains are difficult to refine, and the strength after heat treatment is reduced. In addition, acceleration of precipitation of the Al—Fe—Si compound also causes a decrease in strength after the heat treatment. In addition, it is preferable not to perform the final annealing after completion
  • the foil thickness after cold rolling is 20 ⁇ m or less from the viewpoint of increasing the proportion of the active material in the volume of the entire battery for the purpose of increasing the battery capacity. Is done.
  • the foil thickness can be preferably 18 ⁇ m or less, more preferably 15 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the foil thickness is not particularly limited, but the foil thickness can be 8 ⁇ m or more from the viewpoint of being suitable for use as a current collector.
  • the cold rolling can be performed once or a plurality of times.
  • the final rolling rate in the cold rolling is preferably 95% or more, more preferably 98% or more, from the viewpoint of promoting the refinement of crystal grains.
  • the final rolling rate is 100 ⁇ (plate thickness of hot rolled plate before cold rolling ⁇ foil thickness of aluminum alloy foil after final cold rolling) / (of hot rolled plate before cold rolling) It is a value calculated from (plate thickness).
  • the aluminum alloy foil of the example and the manufacturing method thereof will be described below.
  • Example 1 An aluminum alloy ingot was prepared by ingoting and chamfering aluminum alloys having chemical components shown in Table 1 by a semi-continuous casting method.
  • alloys A to F are aluminum alloys having chemical components suitable for the examples
  • alloys G to K are aluminum alloys having chemical components as comparative examples.
  • the above-prepared aluminum alloy ingot was hot rolled without being homogenized to obtain a hot rolled plate having a thickness of 5.0 mm.
  • hot rolling rough rolling and finish rolling were continuously performed.
  • the aluminum alloy ingot before being subjected to the rough rolling is heated to 350 ° C. and held for 6 hours to set the rough rolling start temperature (hot rolling start temperature) to 350 ° C. .
  • the end temperature of rough rolling was 320 ° C.
  • the end temperature of finish rolling end temperature of hot rolling
  • the average crystal grain size, the area ratio of crystal orientation, the tensile strength and elongation after heat treatment were measured.
  • lighting was applied from the back of the test material, and the occurrence of pinholes was also investigated according to the presence or absence of light leakage.
  • the average crystal grain size was determined as follows. First, an aluminum alloy foil cut into a size of 15 mm ⁇ 80 mm is measured by electrolytic polishing in an aqueous solution of perchloric acid ethanol (60% by mass of 60 ml of perchloric acid + 500 ml of ethanol) at ⁇ 7 ° C. under conditions of 10 V ⁇ 1 min. The foil surface was adjusted. The foil surface is parallel to the rolling surface. And the observation magnification was set to 500 times with SEM with respect to the adjusted surface, the analysis by an electron beam backscattering diffraction method (EBSD: Electron
  • EBSD electron beam backscattering diffraction method
  • a boundary having an orientation difference of 15 ° or more is defined as a crystal grain boundary, a region surrounded by the boundary is defined as one crystal grain, and an equivalent circle diameter is calculated from the area, The particle size was determined.
  • the average crystal grain size was calculated as an average weighted by area, and the average of five fields of view was used as the final average crystal grain size.
  • the ratio of the area ratio of the crystal orientation was determined as follows. Specifically, in the orientation mapping image obtained by the above method, the ratio of the area of crystal grains whose crystal orientation is within 15 ° from ⁇ 112 ⁇ ⁇ 111> to the total area is represented by A ⁇ 112 ⁇ ⁇ 111. > , The ratio of the area of crystal grains within the range of 15 ° from ⁇ 101 ⁇ ⁇ 121> to the total area is determined as A ⁇ 101 ⁇ ⁇ 121>, and A ⁇ 112 ⁇ ⁇ 111> / A ⁇ 101 ⁇ ⁇ 121> was calculated.
  • the tensile strength and elongation after heat treatment were measured by the following methods. Specifically, the obtained aluminum alloy foil was used as a test material, which was heat-treated at 220 ° C. for 5 hours, and then measured for tensile strength and elongation. Tensile strength and elongation were measured in accordance with JIS Z2241 by collecting a JIS No. 5 test piece from the test material. In addition, the thing with the tensile strength after heat processing of 120 Mpa or more was set as the pass, and the thing below it was set as the rejection. Moreover, the thing of elongation 6% or more was set as the pass, and the thing less than it was set as the rejection. These results are summarized in Table 2.
  • the test materials E1 to E6 are examples, and the test materials C1 to C5 are comparative examples.
  • test material C1 used an alloy G having an Si content exceeding 0.6%, coarse Si single-phase particles were formed, and pinholes were generated due to this.
  • test material C2 uses the alloy H having an Fe content of less than 1.0%, the tensile strength after the heat treatment is less than 120 MPa, and the amount of Al—Fe intermetallic compound to be dispersed is small, so that it is difficult to be softened. The growth was unacceptable.
  • test material C3 had an Fe content exceeding 2.0%, a coarse compound was formed during casting, and pinholes were generated during foil rolling.
  • test material C4 had a Cu content exceeding 0.1%, softening during the heat treatment hardly occurred, and the elongation after the heat treatment was less than 6%.
  • test material C5 had a Mn content exceeding 0.05%, softening during the heat treatment hardly occurred, and the elongation after the heat treatment was less than 6%.
  • Example 2 This example mainly investigates the temperature conditions at the time of hot rolling, the presence or absence of a homogenization treatment, the influence of intermediate annealing at the time of cold rolling, and the like.
  • An aluminum alloy ingot was prepared by ingot forming and chamfering aluminum alloy A having chemical components shown in Table 1 by a semi-continuous casting method.
  • Test material C8 was produced by performing a homogenization treatment at a high temperature of 520 ° C. exceeding 350 ° C. before the start of hot rolling. As a result, an Al—Fe-based compound was formed, and the solid solution amount was reduced. As a result, the effect of solid solution hardening was reduced and the crystal grains were coarsened. As a result, the strength after heat treatment was rejected.
  • the test material C9 was manufactured by performing annealing at a high temperature of 380 ° C. exceeding 350 ° C. in the course of cold rolling during the cold rolling, although the temperature during hot rolling was 350 ° C. or less. It is.
  • the effect of crystal grain refinement due to the accumulation of strain was weakened, and the strength after heat treatment was reduced.
  • the precipitation of Al—Fe—Si compounds is promoted, and the solid solution amount of Si and Fe is reduced, which is one cause of the decrease in strength. As a result, the strength after the heat treatment was rejected.
  • test materials E7 to E9 produced based on specific conditions had a tensile strength after heat treatment of 120 MPa or more and an elongation of 6% or more.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

電極製造工程等における熱処理を経た後でも、高い強度および伸びを有するアルミニウム合金箔を提供する。アルミニウム合金箔は、化学成分が、質量%で、Fe:1.0%以上2.0%以下、Mn:0.05%以下を含有し、残部がAlおよび不可避的不純物からなる。アルミニウム合金箔は、箔面における平均結晶粒径が2.5μm以下、結晶方位の面積割合の比A{112}<111>/A{101}<121>が3.0以上である。但し、A{112}<111>は、電子線後方散乱回折法による箔面の方位マッピング像において、結晶方位が{112}<111>から15°以内の範囲にある結晶粒の面積の総面積に対する割合、A{101}<121>は、上記方位マッピング像において、結晶方位が{101}<121>から15°以内の範囲にある結晶粒の面積の総面積に対する割合である。

Description

アルミニウム合金箔およびその製造方法
 本発明は、アルミニウム合金箔およびその製造方法に関する。
 従来より、二次電池、電気二重層キャパシター、リチウムイオンキャパシター等の集電体などとして、アルミニウム合金箔が使用されている。例えば、リチウムイオン二次電池では、通常、集電体としてのアルミニウム合金箔の表面に、電極活物質を含む合材スラリーを塗布し、乾燥させ、プレス機にて圧縮加工を施すことにより正極が製造される。製造された正極は、一般に、セパレータ、負極と積層された状態、または、積層状態のまま巻回された状態とされてケースに収容される。
 上記電極製造工程において、アルミニウム合金箔は、合材スラリー塗布後の乾燥時に100℃~160℃程度で熱処理される。他にも例えば、特許文献1には、合材スラリーに添加されるバインダーや増粘剤の熱変性を伴うように50℃~350℃の温度で数時間にわたってアルミニウム合金箔を含む電極を熱処理する技術が記載されている。このように、アルミニウム合金箔は、電極製造工程において高温状態に長時間曝される場合がある。
 この種の電極に用いられるアルミニウム合金箔としては、特許文献2に、例えば、Mn:1.0~1.5重量%、Cu:0.05~0.20重量%を含有し、残部がAlおよび不純物からなるリチウム電池用のアルミニウム合金箔が開示されている。
 また、特許文献3には、Mn:0.10~1.50質量%、Fe:0.20~1.50質量%を含有し、MnとFeの合計が1.30~2.10質量%で残部がAlおよび不可避不純部からなるアルミニウム合金箔が開示されている。
特開2008-277196号公報 特開平11-67220号公報 特許第5567719号公報
 しかしながら、従来技術は、以下の点で問題がある。すなわち、リチウムイオン二次電池における正極の集電体等に用いられるアルミニウム合金箔は、合材スラリー塗布時の切れの発生や、巻回時に生じた屈曲部での破断などを防止するため、高い強度が要求される。
 ところが、上述したように、電極製造工程における熱処理は、アルミニウム合金箔の強度を低下させる。アルミニウム合金箔の強度が低下すると、プレス加工時に中伸びが発生しやすくなるため、巻回時の巻き癖の発生、活物質とアルミニウム合金箔との密着性の低下、後工程におけるスリット形成時の破断などが起きやすくなる。
 但し、熱処理を経た際にアルミニウム合金が軟化さえしなければよいというわけでもない。熱処理によって伸びが低下した場合にもアルミニウム合金箔の破断が生じやすくなるからである。また、リチウムイオン二次電池では、充放電時に活物質の膨張収縮が生じる。そのため、電池として組み上がった後にも、集電体としてのアルミニウム合金箔には応力が加わることになる。それ故、アルミニウム合金箔の伸びが低いと、活物質の膨張収縮による変形に追従することができず、破断が生じやすくなる。
 なお、上述した特許文献2、3には、熱処理後の強度に関する言及はあるものの、熱処理後の伸びに関する記載はない。
 本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、電極製造工程等における熱処理を経た後でも、高い強度および伸びを有するアルミニウム合金箔を提供しようとするものである。
 本発明の一態様は、化学成分が、質量%で、Fe:1.0%以上2.0%以下、Mn:0.05%以下を含有し、残部がAlおよび不可避的不純物からなり、
 箔面における平均結晶粒径が2.5μm以下、結晶方位の面積割合の比A{112}<111>/A{101}<121>が3.0以上である、アルミニウム合金箔にある。
 但し、上記A{112}<111>は、電子線後方散乱回折法による箔面の方位マッピング像において、結晶方位が{112}<111>から15°以内の範囲にある結晶粒の面積の総面積に対する割合であり、上記A{101}<121>は、上記方位マッピング像において、結晶方位が{101}<121>から15°以内の範囲にある結晶粒の面積の総面積に対する割合である。
 本発明の他の態様は、アルミニウム合金鋳塊を熱間圧延した後、冷間圧延することにより箔状とするアルミニウム合金箔の製造方法であって、
 上記アルミニウム合金鋳塊は、化学成分が、質量%で、Fe:1.0%以上2.0%以下、Mn:0.05%以下を含有し、残部がAlおよび不可避的不純物からなり、
 上記熱間圧延の前に均質化処理を行うことがなく、
 上記熱間圧延時の温度は350℃以下であり、
 途中で焼鈍を行うことなく上記冷間圧延を行い、箔厚を20μm以下とする、アルミニウム合金箔の製造方法にある。
 上記アルミニウム合金箔は、上記特定の化学成分を有しており、箔面における平均結晶粒径、結晶方位の面積割合の比が上記特定範囲にある。そのため、上記アルミニウム合金箔は、電極製造工程等における熱処理を経た後でも、高い強度および伸びを有する。したがって、上記アルミニウム合金箔によれば、上記熱処理後の製造工程や電池の充放電が繰り返された際などに、電極の破断が起こり難くなる。
 上記アルミニウム合金箔およびその製造方法について説明する。
 上記アルミニウム合金箔における化学成分(単位は質量%、以下の化学成分の説明では単に「%」と略記)の意義および限定理由は以下の通りである。
 Fe:1.0%以上2.0%以下
 Feは、アルミニウム合金箔の強度を向上させるとともに、アルミニウム合金箔の軟化温度を低下させるよう機能する。これらの機能は、Feの固溶量と析出状態の双方を制御し、アルミニウム合金箔の強度を向上させ、再結晶温度を低下させることによって得ることができる。
 アルミニウム合金箔中に固溶しているFeは、転位の移動を抑制し、アルミニウム合金箔の強度が低下し過ぎることを防ぐ。一方、Al-Fe系化合物として析出した化合物は、Al素地(マトリックス)と整合性を持たないAl-Fe系微細化合物として多数分散することにより、熱処理時に加工組織の回復を促進する。このため、アルミニウム合金箔の再結晶温度が低下し、350℃以下の熱処理が施された場合でも、大きな伸びを得ることができる。
 Fe含有量が1.0%未満になると、Al素地(マトリックス)と整合性を持たないAl-Fe系微細化合物の分散が不十分となり、アルミニウム合金箔の再結晶温度を低下させることが困難となる。一方、Fe含有量が2.0%を超えると、鋳造時に数百μmを越える粗大なAl-Fe系化合物が形成され、箔圧延時にピンホール(穴あき)生成の原因となり、健全な箔材の製造が困難となる。上記の観点から、Fe含有量は、好ましくは、1.1%以上、より好ましくは、1.2%以上とすることができる。また、Fe含有量は、好ましくは、1.9%以下、より好ましくは、1.8%以下、さらに好ましくは、1.7%以下とすることができる。
 Mn:0.05%以下
 Mn含有量が0.05%を超えると、熱処理後の伸びが低下する。そのため、集電体として用いた場合に、充放電時の活物質の膨張収縮による変化に追随することが困難となり、破断が生じやすくなる。よって、Mn含有量を0.05%以下とする。Mn含有量は、好ましくは、0.03%以下、より好ましくは、0.01%以下であるとよい。なお、通常使用されるAl地金には不純物としてMnが含まれていることが多い。そのため、Mn含有量を0.001%未満に規制するためには、高純度地金を使用することになる。したがって、Mn含有量は、経済性などの観点から、好ましくは、0.001%以上とすることができる。
 上記化学成分は、以下に示される含有量の範囲内で、SiおよびCuの少なくとも一方をさらに含有することができる。
 Si:0.01以上0.6%以下
 Siは、アルミニウム合金箔の強度向上に寄与する元素である。Si含有量は、添加による強度向上効果を得る観点から、0.01%以上とすることができる。なお、通常使用されるAl地金には不純物としてSiが含まれていることが多い。そのため、0.01%未満のSiは、不可避的不純物として含まれていてもよい。もっとも、Si含有量を0.01%未満に規制するためには高純度の地金を使用することになる。したがって、経済性の観点から、Si含有量は、0.01%以上とすることができる。一方、Si含有量が0.6%以下であると、アルミニウム合金箔のさらなる強度向上が図りやすくなる上、粗大なSi単相粒子が形成され難くなり、20μm以下の箔厚ではピンホールや箔切れの問題が生じ難くなる。上記の観点から、Si含有量は、好ましくは、0.05%以上、より好ましくは、0.1%以上とすることができる。また、Si含有量は、好ましくは、0.5%以下、より好ましくは、0.4%以下とすることができる。
 Cu:0.001%以上0.1%以下
 Cuは、アルミニウム合金箔の強度向上に寄与する元素である。Cu含有量は、添加による強度向上効果を得る観点から、0.001%以上とすることができる。なお、0.001%未満のCuは、不可避的不純物として含まれていてもよい。また、Cu含有量を0.001%未満に規制するためには高純度の地金を使用することになる。したがって、経済性の観点からも、Cu含有量は、0.001%以上とすることができる。一方、Cu含有量が0.1%以下であると、アルミニウム合金箔の熱処理後の伸びが低下し難くなる。上記の観点から、Cu含有量は、好ましくは、0.002%以上、より好ましくは、0.005%以上とすることができる。また、Cu含有量は、好ましくは、0.09%以下、より好ましくは、0.08%以下とすることができる。
 上記化学成分は、Cr、Ni、Zn、Mg、B、V、Zr等の元素が不可避的不純物として含まれていてもよい。なお、これら元素は、アルミニウム合金箔の熱処理後の伸びを劣化させるおそれがある。そのため、これら元素は、それぞれ0.02%以下、これら元素の総量は、0.07%以下に規制することが好ましい。
 上記アルミニウム合金箔は、箔面における平均結晶粒径が2.5μm以下である。なお、箔面とは、箔の厚み方向と垂直な箔表面である。箔面における平均結晶粒径が2.5μmを超えると、熱処理時に一部の結晶粒が著しく大きく成長し、アルミニウム合金箔の強度が低下する。アルミニウム合金箔の強度向上などの観点から、箔面における平均結晶粒径は、好ましくは2.4μm以下、より好ましくは2.3μm以下、さらに好ましくは2.2μm以下とすることができる。なお、結晶粒は微細であればあるほど好ましいため、箔面における平均結晶粒径の下限は特に限定されない。
 上記平均結晶粒径の測定方法は次のとおりである。測定試料のアルミニウム合金箔の箔面を電解研磨により平滑化する。そして、その平滑化された箔面について、SEMにて、観察倍率を500倍とし、電子線後方散乱回折法(EBSD:Electron Back Scatter Diffraction)による解析を行い、方位マッピング像を得る。測定は、1つの試料につき5視野行う。そして、得られた方位マッピング像を基に、方位差15°以上の境界を結晶粒界とし、上記境界で囲まれた領域を一つの結晶粒として、その面積から円相当径を算出し、これを結晶粒径とする。結晶粒径の平均は、面積で重みづけされた平均として算出し、5視野の平均を最終的な平均結晶粒径とする。
 上記アルミニウム合金箔は、箔面における結晶方位の面積割合の比A{112}<111>/A{101}<121>が3.0以上である。
 箔面における結晶方位の面積割合の比は、上述した箔面の方位マッピング像を利用して求められる。A{112}<111>は、上記方位マッピング像において、結晶方位が{112}<111>から15°以内の範囲にある結晶粒の面積の総面積に対する割合である。A{101}<121>は、上記方位マッピング像において、結晶方位が{101}<121>から15°以内の範囲にある結晶粒の面積の総面積に対する割合である。
 A{112}<111>/A{101}<121>は、アルミニウム合金箔の加工の程度によって変化する。A{112}<111>/A{101}<121>が3.0を下回る場合には、加工硬化に依存するひずみの蓄積が不十分となり、熱処理後に結晶粒の微細化が十分に起こらず、アルミニウム合金箔の強度が低下する。加工に伴うひずみの蓄積は、途中焼鈍を施すような一般的なアルミニウム合金箔の製造方法であれば、途中焼鈍以降の冷間圧延条件のみが大きく影響する。しかしながら、比較的低温で熱間圧延が行われ、途中焼鈍が実施されることなくアルミニウム合金箔が製造される場合には、冷間圧延だけでなく、低温での熱間圧延時のひずみの蓄積も重要な要素となる。A{112}<111>/A{101}<121>は、アルミニウム合金箔の強度向上などの観点から、好ましくは3.5以上、より好ましくは4.0以上、さらに好ましくは4.5以上とすることができる。
 上記アルミニウム合金箔は、例えば、集電体として使用した際に、電池容量を増やす目的で電池全体の体積に占める活物質の割合をより多くするなどの観点から、箔厚が20μm以下であるとよい。箔厚は、好ましくは、18μm以下、より好ましくは、15μm以下とすることができる。なお、箔厚の下限は特に限定されないが、集電体としての使用に適するなどの観点から、箔厚は、8μm以上とすることができる。
 上記アルミニウム合金箔は、破断防止効果を確実なものとするなどの観点から、引張強さが、120MPa以上であるとよい。なお、引張強さは、JIS Z2241に準拠して測定される値である。
 上記アルミニウム合金箔は、破断防止効果を確実なものとするなどの観点から、伸びが、6%以上であるとよい。なお、伸びは、JIS Z2241に準拠して測定される値である。
 上記アルミニウム合金箔は、例えば、リチウムイオン二次電池等の二次電池、電気二重層キャパシター、リチウムイオンキャパシターなどにおける集電体として好適に用いることができる。より具体的には、例えば、上記アルミニウム合金箔をリチウムイオン二次電池の集電体として用いる場合、集電体としてのアルミニウム合金箔の表面には、主に電極活物質を含む合材が付けられる。具体的には、アルミニウム合金箔の表面に、電極活物質を含む合材スラリーが塗工され、乾燥後、合材層の圧密化および集電体との密着性の向上を目的としてプレス処理される。上記工程の他にも、合材スラリーに添加される増粘剤やバインダーの熱変性を伴う熱処理が施されることもある。集電体を含む電極は、乾燥や熱処理において50~350℃で数時間程度保持されることになるが、上記アルミニウム合金箔は、これら熱処理後にも強度および伸びが高く、その後の工程や電池として使用した際に電極の破断が起こり難い。
 上記アルミニウム合金箔の製造方法では、上記化学成分からなるアルミニウム合金鋳塊を、均質化処理することなく熱間圧延する。ここで、「均質化処理を行わない」とは、熱間圧延の前に350℃を超える高温で従来行われていたような均質化のための熱処理を積極的に行わないことを意味する。熱間圧延するためにアルミニウム合金鋳塊を350℃以下に加熱した際、少なからず均質化が生じてしまう現象は、箔強度や伸びに影響を及ぼすことがほとんどないため許容される。なお、均質化処理が行われると、SiやFe等の固溶元素の析出が進み、これら元素の固溶量が減少する。その結果、固溶体硬化の効果低減や結晶粒の粗大化から強度の低下を招くことになる。
 上記アルミニウム合金箔の製造方法において、熱間圧延は350℃以下の温度で実施される。つまり、熱間圧延時の温度は、温度測定が容易な熱間圧延の開始時と終了時における温度が350℃以下とされる。一方、熱間圧延時の温度の下限値は、特に限定されるものではないが、変形抵抗増大による圧延機への負荷増加を抑制するなどの観点から、150℃とすることができる。
 また、熱間圧延の開始温度に到達してからの保持時間は、特に限定されるものではないが、Al-Fe-Si系化合物の析出を抑制しやすくなるなどの観点から、12時間以内とすることができる。なお、熱間圧延は、一回で行ってもよいし、粗圧延後に仕上圧延を行う等、複数回に分けて行ってもよい。
 上記アルミニウム合金箔の製造方法では、熱間圧延後、冷間圧延することによりアルミニウム合金箔を得る。この際、冷間圧延の途中には焼鈍を行わない。途中焼鈍を行うことで加工ひずみが解放され、結晶粒が微細化し難くなり、熱処理後の強度の低下に繋がる。また、Al-Fe-Si系化合物の析出が促進されることも、熱処理後の強度の低下を招く。なお、冷間圧延終了後の最終焼鈍も上記途中焼鈍と同様の理由により行わないことが好ましい。
 冷間圧延後の箔厚は、例えば、アルミニウム合金箔を集電体として使用した際に、電池容量を増やす目的で電池全体の体積に占める活物質の割合をより多くする観点から、20μm以下とされる。箔厚は、好ましくは、18μm以下、より好ましくは、15μm以下とすることができる。なお、箔厚の下限は特に限定されないが、集電体としての使用に適するなどの観点から、箔厚は、8μm以上とすることができる。なお、冷間圧延は、一回または複数回以上行うことができる。冷間圧延における最終圧延率は、結晶粒の微細化を促進させる観点から、好ましくは、95%以上、より好ましくは、98%以上であるとよい。なお、上記最終圧延率は、100×(冷間圧延前の熱間圧延板の板厚-最終の冷間圧延後のアルミニウム合金箔の箔厚)/(冷間圧延前の熱間圧延板の板厚)から算出される値である。
 なお、上述した各構成は、上述した各作用効果等を得るなどのために必要に応じて任意に組み合わせることができる。
 実施例のアルミニウム合金箔およびその製造方法について以下に説明する。
(実施例1)
 表1に示す化学成分のアルミニウム合金を半連続鋳造法にて造塊し、面削することによりアルミニウム合金鋳塊を準備した。なお、表1に示す化学成分のアルミニウム合金のうち、合金A~Fが実施例に適する化学成分のアルミニウム合金であり、合金G~Kが比較例としての化学成分のアルミニウム合金である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 上記準備したアルミニウム合金鋳塊を、均質化処理を施すことなく熱間圧延し、厚さ5.0mmの熱間圧延板を得た。この際、熱間圧延は、粗圧延と仕上圧延を連続して行った。また、上記熱間圧延において、粗圧延に供する前のアルミニウム合金鋳塊は、350℃に加熱して6時間保持することによって粗圧延の開始温度(熱間圧延の開始温度)を350℃とした。また、粗圧延の終了温度(熱間圧延の途中温度)は320℃、仕上圧延の終了温度(熱間圧延の終了温度)は180℃とした。このように本例では、上記熱間圧延の開始温度および終了温度だけでなく、熱間圧延の途中温度である粗圧延の終了温度、つまり、仕上圧延の開始温度も350℃以下とした。
 次いで、途中で焼鈍を行うことなく冷間圧延を繰り返し行い、箔厚12μmのアルミニウム合金箔を得た。なお、上記冷間圧延における最終圧延率は、100×(冷間圧延前の熱間圧延板の板厚5.0mm-最終の冷間圧延後のアルミニウム合金箔の箔厚0.012mm)/(冷間圧延前の熱間圧延板の板厚5.0mm)=99.8%である。
 次に、得られたアルミニウム合金箔を試験材として、平均結晶粒径、結晶方位の面積割合、熱処理後の引張強さおよび伸びを測定した。また、箔圧延状況について調査するため、試験材の背面から照明を当て、光のもれの有無によりピンホールの発生状況もあわせて調査した。
 平均結晶粒径は、以下のようにして求めた。先ず、15mm×80mmのサイズに切断したアルミニウム合金箔を-7℃の過塩素酸エタノール水溶液(60質量%過塩素酸60ml+エタノール500ml)中、10V×1minの条件で電解研磨することにより、測定する箔面を調整した。なお、箔面は、圧延面と平行である。そして、調整した面に対して、SEMにて、観察倍率を500倍とし、電子線後方散乱回折法(EBSD:Electron Back Scatter Diffraction)による解析を行い、方位マッピング像を得た。測定は、1つの試料につき5視野行った。そして、得られた方位マッピング像を基に、方位差15°以上の境界を結晶粒界とし、上記境界で囲まれた領域を一つの結晶粒として、その面積から円相当径を算出し、結晶粒径を求めた。なお、結晶粒径の平均は、面積で重みづけされた平均として算出し、5視野の平均を最終的な平均結晶粒径とした。
 結晶方位の面積割合の比は、以下のようにして求めた。具体的には、上記の方法で得られた方位マッピング像において、結晶方位が{112}<111>から15°以内の範囲にある結晶粒の面積の総面積に対する割合をA{112}<111>、結晶方位が{101}<121>から15°以内の範囲にある結晶粒の面積の総面積に対する割合をA{101}<121>とし求め、A{112}<111>/A{101}<121>を算出した。
 熱処理後の引張強さおよび伸びは、以下の方法により測定した。具体的には、得られたアルミニウム合金箔を試験材とし、これを220℃×5hで熱処理した後、引張強さおよび伸びを測定した。引張強さおよび伸びは、JIS Z2241に準拠し、試験材からJIS5号試験片を採取して測定した。なお、熱処理後の引張強さが120MPa以上のものを合格、それ未満のものを不合格とした。また、伸びが6%以上のものを合格、それ未満のものを不合格とした。これらの結果をまとめて表2に示す。なお、試験材E1~E6が実施例であり、試験材C1~C5が比較例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2に示されるように、試験材C1は、Si含有量が0.6%を超える合金Gを用いたため、粗大なSi単相粒子が形成され、これによるピンホールが発生した。
 試験材C2は、Fe含有量が1.0%を下回る合金Hを用いたため、熱処理後の引張強さが120MPaを下回るとともに、分散するAl-Fe系金属間化合物が少ないために軟化し難く、伸びが不合格だった。
 試験材C3は、Fe含有量が2.0%を超えていたため、鋳造時に粗大化合物が形成され、箔圧延時にピンホールが発生した。
 試験材C4は、Cu含有量が0.1%を超えていたため、熱処理時の軟化が起こり難くなり、熱処理後の伸びが6%を下回った。
 試験材C5は、Mn含有量が0.05%を超えていたため、熱処理時の軟化が起こり難くなり、熱処理後の伸びが6%を下回った。
(実施例2)
 本例は、熱間圧延時の温度条件や均質化処理の有無、冷間圧延時における途中焼鈍の影響などを主に調査したものである。
 表1に示される化学成分のアルミニウム合金Aを半連続鋳造法にて造塊し面削することにより、アルミニウム合金鋳塊を準備した。
 アルミニウム合金鋳塊Aを用いて、表3に示される製造条件にて箔厚12μmのアルミニウム合金箔を製造した。得られたアルミニウム合金箔について、実施例1と同様にして、平均結晶粒径、結晶方位の面積割合、熱処理後の引張強さおよび伸び、箔圧延状況(ピンポール発生の有無)を調査した。これらの結果をまとめて表4に示す。なお、試験材E7~E9が実施例であり、試験材C6~C9が比較例である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表4に示されるように、試験材C6およびC7は、熱間圧延時における熱間圧延の開始温度が350℃を超えていた。そのため、A{112}<111>/A{101}<121>が3.0を超える程度の加工がなされず、熱処理後の結晶粒の微細化が不十分となり、強度が不合格となった。
 試験材C8は、熱間圧延の開始前に350℃を超える520℃という高温で均質化処理を行って作製されたものである。そのため、Al-Fe系化合物が形成され、Feの固溶量が減少したことによって固溶体硬化の効果低減および結晶粒の粗大化が起こった結果、熱処理後の強度が不合格となった。
 試験材C9は、熱間圧延時の温度は350℃以下であったが、冷間圧延の途中、板厚1mmのときに350℃を超える380℃という高温で途中焼鈍を行って作製されたものである。途中焼鈍を行ったことによって加工ひずみが解放された結果、ひずみの蓄積による結晶粒の微細化効果が弱まり、熱処理後の強度が低下した。また、Al-Fe-Si系化合物の析出が促進され、Si、Feの固溶量が減少したことも強度低下の一因である。これらの結果として熱処理後の強度が不合格となった。
 これらに対して、特定の条件に基づいて作製された試験材E7~E9は、いずれも熱処理後の引張強さが120MPa以上、伸びが6%以上だった。
 したがって、上述した例によれば、電極製造工程等における熱処理を経た後でも、高い強度および伸びを有するアルミニウム合金箔が得られることが確認された。
 以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。

Claims (6)

  1.  化学成分が、質量%で、Fe:1.0%以上2.0%以下、Mn:0.05%以下を含有し、残部がAlおよび不可避的不純物からなり、
     箔面における平均結晶粒径が2.5μm以下、結晶方位の面積割合の比A{112}<111>/A{101}<121>が3.0以上である、アルミニウム合金箔。
     但し、上記A{112}<111>は、電子線後方散乱回折法による箔面の方位マッピング像において、結晶方位が{112}<111>から15°以内の範囲にある結晶粒の面積の総面積に対する割合であり、上記A{101}<121>は、上記方位マッピング像において、結晶方位が{101}<121>から15°以内の範囲にある結晶粒の面積の総面積に対する割合である。
  2.  上記化学成分が、SiおよびCuの少なくとも一方をさらに含有し、質量%で、上記Si:0.01%以上0.6%以下、上記Cu:0.01%以上0.1%以下である、請求項1に記載のアルミニウム合金箔。
  3.  集電体用である、請求項1または2に記載のアルミニウム合金箔。
  4.  アルミニウム合金鋳塊を熱間圧延した後、冷間圧延することにより箔状とするアルミニウム合金箔の製造方法であって、
     上記アルミニウム合金鋳塊は、化学成分が、質量%で、Fe:1.0%以上2.0%以下、Mn:0.05%以下を含有し、残部がAlおよび不可避的不純物からなり、
     上記熱間圧延の前に均質化処理を行うことがなく、
     上記熱間圧延時の温度は350℃以下であり、
     途中で焼鈍を行うことなく上記冷間圧延を行い、箔厚を20μm以下とする、アルミニウム合金箔の製造方法。
  5.  上記化学成分が、SiおよびCuの少なくとも一方をさらに含有し、質量%で、上記Si:0.01%以上0.6%以下、上記Cu:0.001%以上0.1%以下である、請求項4に記載のアルミニウム合金箔の製造方法。
  6.  上記アルミニウム合金箔は、集電体用である、請求項4または5に記載のアルミニウム合金箔の製造方法。
PCT/JP2017/002383 2016-02-01 2017-01-24 アルミニウム合金箔およびその製造方法 WO2017135108A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/073,162 US20190024218A1 (en) 2016-02-01 2017-01-24 Aluminum alloy foil and manufacturing method thereof
CN201780003930.4A CN108350534A (zh) 2016-02-01 2017-01-24 铝合金箔及其制造方法
JP2017565495A JPWO2017135108A1 (ja) 2016-02-01 2017-01-24 アルミニウム合金箔およびその製造方法
KR1020187024869A KR20180109971A (ko) 2016-02-01 2017-01-24 알루미늄 합금박 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-017253 2016-02-01
JP2016017253 2016-02-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017135108A1 true WO2017135108A1 (ja) 2017-08-10

Family

ID=59499578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/002383 WO2017135108A1 (ja) 2016-02-01 2017-01-24 アルミニウム合金箔およびその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190024218A1 (ja)
JP (1) JPWO2017135108A1 (ja)
KR (1) KR20180109971A (ja)
CN (1) CN108350534A (ja)
WO (1) WO2017135108A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020132993A (ja) * 2019-02-26 2020-08-31 東洋アルミニウム株式会社 アルミニウム合金箔およびその製造方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115198129B (zh) * 2022-08-15 2023-03-31 浙江永杰铝业有限公司 软包电池铝箔的制备方法及软包电池铝箔

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012169570A1 (ja) * 2011-06-07 2012-12-13 住友軽金属工業株式会社 アルミニウム合金箔の製造方法およびアルミニウム合金箔
WO2014087827A1 (ja) * 2012-12-03 2014-06-12 株式会社Uacj アルミニウム合金箔
WO2015060300A1 (ja) * 2013-10-25 2015-04-30 株式会社Uacj 電極集電体用アルミニウム合金箔及びその製造方法
JP2016041835A (ja) * 2014-08-14 2016-03-31 三菱アルミニウム株式会社 アルミニウム合金箔およびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012169570A1 (ja) * 2011-06-07 2012-12-13 住友軽金属工業株式会社 アルミニウム合金箔の製造方法およびアルミニウム合金箔
WO2014087827A1 (ja) * 2012-12-03 2014-06-12 株式会社Uacj アルミニウム合金箔
WO2015060300A1 (ja) * 2013-10-25 2015-04-30 株式会社Uacj 電極集電体用アルミニウム合金箔及びその製造方法
JP2016041835A (ja) * 2014-08-14 2016-03-31 三菱アルミニウム株式会社 アルミニウム合金箔およびその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020132993A (ja) * 2019-02-26 2020-08-31 東洋アルミニウム株式会社 アルミニウム合金箔およびその製造方法
WO2020175327A1 (ja) * 2019-02-26 2020-09-03 東洋アルミニウム株式会社 アルミニウム合金箔およびその製造方法
JP7216571B2 (ja) 2019-02-26 2023-02-01 東洋アルミニウム株式会社 アルミニウム合金箔およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20190024218A1 (en) 2019-01-24
KR20180109971A (ko) 2018-10-08
JPWO2017135108A1 (ja) 2018-12-20
CN108350534A (zh) 2018-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5959405B2 (ja) アルミニウム合金箔
JP5567719B2 (ja) リチウムイオン二次電池正極集電体用アルミニウム合金箔の製造方法およびリチウムイオン二次電池正極集電体用アルミニウム合金箔とリチウムイオン二次電池
EP2738851B1 (en) Aluminum alloy foil for electrode collectors and production method therefor
JP7312760B2 (ja) リチウムイオン蓄電池の製造のための電池電極箔
JP2021504585A (ja) リチウムイオン蓄電池の製造のための高強度電池電極箔
KR20160075604A (ko) 전극 집전체용 알루미늄 합금박 및 그 제조방법
JP6431315B2 (ja) アルミニウム合金箔およびその製造方法
WO2012169570A1 (ja) アルミニウム合金箔の製造方法およびアルミニウム合金箔
JP6220773B2 (ja) 電極集電体用アルミニウム合金箔の製造方法
EP2738850B1 (en) Aluminum alloy foil for electrode collector and production method therefor
JP7165782B2 (ja) アルミニウム合金箔
KR20140030062A (ko) 전지 집전체용 알루미늄 경질 박
JP5460102B2 (ja) 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
JP6545779B2 (ja) 電池集電体用アルミニウム合金箔
JP6699993B2 (ja) アルミニウム箔およびその製造方法
JP2018168449A (ja) アルミニウム合金軟質箔およびその製造方法並びに二次電池用外装材
WO2017135108A1 (ja) アルミニウム合金箔およびその製造方法
JP5582791B2 (ja) リチウムイオン電池電極集電体用アルミニウム合金箔
JP6280738B2 (ja) 硬質箔用アルミニウム合金、アルミニウム合金硬質箔、リチウムイオン二次電池正極集電体用アルミニウム合金箔およびアルミニウム合金硬質箔の製造方法
JP2018168450A (ja) 電極集電体用アルミニウム合金箔
JP6679462B2 (ja) 電池集電体用アルミニウム合金箔およびその製造方法
JP6902821B2 (ja) アルミニウム合金箔およびアルミニウム合金箔の製造方法
JP2017166027A (ja) アルミニウム合金箔
JP6730382B2 (ja) 電池集電体用アルミニウム箔およびその製造方法
JP2017226886A (ja) 電極集電体用アルミニウム合金箔および電極集電体用アルミニウム合金箔の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17747267

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2017565495

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20187024869

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17747267

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1