CN111270109A - 铸轧法生产锂电池用8021铝合金软包箔的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种铸轧法生产锂电池用8021铝合金软包箔的方法，属于铝加工领域。该方法的步骤为：熔炼‑铸轧带坯‑铸轧卷退火‑冷轧‑中间退火‑箔轧‑成品退火‑分卷‑检验包装入库；铸轧带坯是根据8021铝合金的化学成分冶炼铝合金熔体，然后铸轧成金属带坯；前箱温度680‑700℃，前箱液位高度为150‑240mm，铸轧速度为0.65‑0.85m/min，板坯厚度为5.5～7.5mm。本发明采用铸轧法生产的8021合金铝箔坯料具有良好冶金性能及加工组织性能，与热轧法相比铸轧法生产生产周期短，节约了能源，降低了生产成本。

Description

铸轧法生产锂电池用8021铝合金软包箔的方法
技术领域
本发明属于铝材加工领域，具体涉及一种铸轧法生产锂电池用8021铝合金 软包箔的方法。
背景技术
铝合金软包箔是锂电池的关键材料之一，8021电池用铝合金软包箔具有塑 性高、耐蚀性好、导电性和导热性好，良好的成形性以及一定的强度等特点， 被广泛应用在电子行业中。但现有的锂电池用8021铝合金软包箔及其制作方法 具有以下问题：现有铝塑膜用软包箔其阻隔性不高、冷冲压成型性差、耐穿刺 性和稳定性差，导致在铝塑膜复合过程中其粘合复合性能不佳，易脱落和分层； 因此亟需提供一种耐折、耐冲压、密封性好的锂电池用8021铝合金软包箔及其 制备方法。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种铸轧法生产锂电池用8021 铝合金软包箔的方法，本发明提供的产品和工艺具有耐折、耐冲压、密封性好 等优点。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种铸轧法生产锂电池用8021铝合金软包箔的方法，所述铝合金软包箔的 原料中各元素的质量百分比如下：Fe＝1.3～1.8％，Si＜0.20％，Cu＜0.1％， Mn＜0.1％，Mg＜0.05％，Cr＜0.05％，Zn＜0.05％，Ti＜0.05％，其余为Al；
所述方法包括以下步骤：
在熔炼炉中加入铝锭进行熔炼，铝水化平后按成分比例加入其他元素，搅 拌熔炼后进行精炼；精炼完成后继续熔炼；倒炉前再进行一次颗粒精炼；将铝 液导入静置炉中再进行精炼；
将经过静置炉精炼后的铝液进行铸轧；
对铸轧成型的铝合金卷材进行坯料均匀化退火，然后再冷轧开坯-中间退火- 箔轧成品后进行完全退火至O状态，将退火之后的双层卷材进行分切。
进一步的，熔炼过程中采用颗粒精炼剂和氩气对铝熔体进行除气除渣。
进一步的，在熔炼炉中加入铝锭，在700～760℃条件下进行熔炼，熔炼4～ 6小时后铝水化平，铝水化平后按比例加入其他元素；进行搅拌后再熔炼1～2 小时之后进行2次精炼，精炼完成后继续熔炼0.5～1小时，倒炉前再进行一次 颗粒精炼，即完成熔炼炉内的熔炼操作；
将铝液导入静置炉中再进行精炼，精炼完成后静置10～15min，除去浮渣， 即完成静置炉内的熔炼，且静置炉精炼频次为4±0.5小时/次；静置炉内熔炼过 程中炉内的温度为730～750℃。
进一步的，铸轧过程中采用同时进行在线除气及二级过滤。
进一步的，所述铸轧包括以下步骤：铝液经静置炉进入在线除气装置，石 墨转子通氩气，转子转速为500±50rpm，除气箱内通氮气保护；在线除气除渣 后导入双级过滤箱除去铝熔体内的夹杂物；过滤后的铝水通过流槽导入前箱， 流槽全程覆盖，铝水到达前箱时温度为680～700℃，随后铝水进入铸嘴在两个反 向旋转的中间通冷却循环水的轧辊辊间进行成型，辊缝大小为4～5.5mm，铸轧 区为40～55mm，最终成为5.5～7.5mm厚的铝合金板材，再经设备卷取成卷。
进一步的，坯料的均匀化退火工序的料温为480～540℃，保温时间6～10h。
进一步的，成品厚度为0.02～0.06mm。
进一步的，一级过滤箱过滤板精度为50ppi，二级过滤箱过滤板精度为60ppi。
进一步的，前箱氢含量控制为0.1～0.12mL/(100g*Al)。
进一步的，冷却水压为0.5～0.6Mpa，上下辊进水水流量为100～110m3/h。
进一步的，带坯规格7.0*(1000-1380)mm的铸轧辊参数配置：铸轧辊直径 780-820mm，铸轧辊凸度0.35-0.55mm，铸轧辊缝4-5.5mm，铸轧辊粗糙 0.6-0.75μm；铸轧工艺参数为：铸轧区长度40-55mm。
有益效果：
为一种铸轧法生产锂电池用8021铝合金软包箔的方法，本发明将含有Fe， Si，Cu，Mn，Mg，Zn，Cr，Ti，余量Al化学组分的铝合金进行熔炼，除气除 渣后，将铝水铸轧成型为5.5～7.5mm厚度的铸轧板卷，再均匀化退火-冷轧-退火 -箔轧出成品，退火分卷，即得到锂电池软包箔。
本发明所述的熔炼铸轧过程中采用高效、便捷的除气除渣方法，在熔炼过 程中使用颗粒精炼剂+氩气对铝熔体进行除气除渣，在铸轧过程中同时进行在线 除气及二级过滤，有效降低了铝液中氢及氧化夹渣物含量，有效防止了孔洞、 针孔的产生给8021锂电池软包铝箔带来的缺陷；所生产的锂电池用软包铝箔用 材料无孔洞、无针孔等缺陷，满足锂电池包装要求；由该材料制成的锂电池软 包具有密封性好、无漏液、使用安全等优点；
本发明在8021锂电池软包铝箔制备过程中，通过使用大辊径、大铸轧区及 高冷却水压等铸轧工艺的控制，有效消除了铸轧板坯成分偏析及中心层偏析， 化学成分均匀，板坯晶粒度1级，最终使铝箔产品的塑性得到很好的提升；冷 轧工艺的控制可以有效消除金属轧制抗力、快速退火有效防止了高温状态下晶 粒的长大，全面提高了晶粒组织性能；
本发明制备的8021锂电池软包铝箔用材料，其相比热轧生产法，能耗降低 60％，二氧化碳排放量降低39.2％，生产周期短，具有较好的社会经济效益及广 阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于 说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
实施例1
一种铸轧法生产锂电池用8021软包铝箔的方法，所述铝箔中各元素的质量 百分比如下：Fe＝1.61％，Si0.12％，Cu0.05％，Mn0.05％，Mg0.01％，Cr＜ 0.05％，Zn＜0.05％，Ti0.042％，其余为Al。
上述锂电池用8021铝合金软包箔的制备方法，包括以下步骤：
(1)熔炼工艺：a.在熔炼炉中加入铝锭，在700～760℃条件下进行熔炼， 熔炼4～6小时后铝水化平，铝水化平后按照上述成分比例根据装炉量计算加入 适量的各类中间合金和/或金属添加剂，进行搅拌后再熔炼1～2小时之后进行2 次精炼，精炼完成后继续熔炼0.5～1小时，倒炉前再进行一次颗粒精炼，即完 成熔炼炉内的熔炼操作；b.将步骤a熔炼完成之后的铝液导入静置炉中再进行 精炼，精炼完成后静置10～15min，除去浮渣，即完成静置炉内的熔炼，且静置 炉精炼频次为4±0.5小时/次；静置炉内熔炼过程中炉内的温度为730～750℃；
(2)铸轧：将(1)中步骤b经过静置炉精炼之后的铝液进行铸轧生产：所 述的铸轧包括以下步骤：铝液经静置炉进入在线除气装置，在线除气时石墨转 子的转速450rpm；在线除气除渣后导入双级过滤箱，一级过滤箱过滤板精度为 50ppi，二级过滤箱过滤板精度为60ppi，通过双极过滤除去的铝渣；过滤后的铝 水通过流槽导入前箱，前箱铝液的氢含量为0.105mL/(100g*Al)，前箱铝液时温 度为695℃，再进入铸嘴再两个反向旋转的中间通冷却循环水的轧辊辊间进行成 型，冷却水压为0.55Mpa，上下辊进水水流量为106.5m3/h，辊缝大小为5.4mm， 铸轧区为55mm，生产速度为780mm/min，最终成为7.2mm厚的铝合金板材，再经设备卷取成卷；铸轧坯料均匀化退火工序：料温为520℃，保温时间6h。 最终所得8021软包箔材料的抗拉强度为112Mpa，延伸率达到19％，杯凸值为 7.8mm，针孔率0个/m2。
实施例2
一种铸轧法生产锂电池用8021软包铝箔的方法，其中熔炼后的熔液中各化 学成分的质量百分数为:所述铝箔中各元素的质量百分比如下：Fe1.56％， Si0.15％，Cu0.05％，Mn0.03％，Mg0.01％，Cr＜0.05％，Zn＜0.05％，Ti0.035％， 其余为Al；轧辊冷却水压为0.58Mpa，上下辊进水水流量为110m3/h，前箱铝液 的氢含量为0.11mL/(100g*Al)，前箱铝液时温度为693℃，辊缝大小为5.28mm， 铸轧区为52mm，生产速度为750mm/min，板坯厚度为7.0mm；铸轧坯料均匀 化退火工序：料温为500℃，保温时间8h。其余同实例1。最终所得8021软包 箔材料的抗拉强度为110Mpa，延伸率达到20％，杯凸值为8.1mm，针孔率0 个/m2。
对比例1
使用常规工艺即热轧工艺生产8021合金，其铝箔中各元素的质量百分比如 下：Fe1.36％，Si0.35％，Cu0.10％，Mn0.03％，Mg0.01％，Cr＜0.05％，Zn＜ 0.05％，Ti0.035％，其余为Al；铝水经过滤除气后铸造成大板锭250～300mm， 再经洗面热处理后热轧成7.0mm坯料，其均匀化退火工艺为450℃保温12h，再 将板坯冷轧退火箔轧至成品。最终所得8021铝箔成品性能为抗拉强度87Mpa， 延伸率为15％，杯凸值为6.5mm，针孔率10～12个/m2。
上述实施例的延伸率均大于18％，杯凸值均大于7mm，可满足使用要求； 对比例中延伸率均小于18％，杯凸值均小于7mm，且抗拉强度及针孔率均低于 实施例。表明本发明的成分控制及生产工艺使得铝箔产品性能明显提升，提高 了软包铝箔的耐折、耐冲压等性能；箔材成品完全不存在孔洞、针孔，使用它 制备的锂电池用铝塑膜具有较好的密封性，防止内部电解液的渗出，提高电池 安全性；且铸轧法比热轧法能耗降低60％，二氧化碳排放量降低39.2％，生产周 期短，绿色环保，具有较好的社会经济效益及广阔的应用前景。

Claims (10)

1.一种铸轧法生产锂电池用8021铝合金软包箔的方法，其特征在于，所述铝合金软包箔的原料中各元素的质量百分比如下：Fe＝1.3～1.8％，Si＜0.20％，Cu＜0.1％，Mn＜0.1％，Mg＜0.05％，Cr＜0.05％，Zn＜0.05％，Ti＜0.05％，其余为Al；
所述方法包括以下步骤：
在熔炼炉中加入铝锭进行熔炼，铝水化平后按成分比例加入其他元素，搅拌熔炼后进行精炼；精炼完成后继续熔炼；倒炉前再进行一次颗粒精炼；将铝液导入静置炉中再进行精炼；
将经过静置炉精炼后的铝液进行铸轧生产；
对铸轧成型的铝合金卷材进行坯料均匀化退火，然后再冷轧开坯-中间退火-箔轧成品后进行完全退火至O状态，将退火之后的双层卷材进行分切。
2.根据权利要求1所述的铸轧法生产锂电池用8021铝合金软包箔的方法，其特征在于，熔炼过程中采用颗粒精炼剂和氩气对铝熔体进行除气除渣。
3.根据权利要求1所述的铸轧法生产锂电池用8021铝合金软包箔的方法，其特征在于，
在熔炼炉中加入铝锭，在700～760℃条件下进行熔炼，熔炼4～6小时后铝水化平，铝水化平后按比例加入其他元素；进行搅拌后再熔炼1～2小时之后进行2次精炼，精炼完成后继续熔炼0.5～1小时，倒炉前再进行一次颗粒精炼，即完成熔炼炉内的熔炼操作；
将铝液导入静置炉中再进行精炼，精炼完成后静置10～15min，除去浮渣，即完成静置炉内的熔炼，且静置炉精炼频次为4±0.5小时/次；静置炉内熔炼过程中炉内的温度为730～750℃。
4.根据权利要求1所述的铸轧法生产锂电池用8021铝合金软包箔的方法，其特征在于，铸轧过程中采用同时进行在线除气及二级过滤。
5.根据权利要求1所述的铸轧法生产锂电池用8021铝合金软包箔的方法，其特征在于，所述铸轧包括以下步骤：铝液经静置炉进入在线除气装置，石墨转子通氩气，转子转速为500±50rpm，除气箱内通氮气保护；在线除气除渣后导入双级过滤箱除去铝熔体内的夹杂物；过滤后的铝水通过流槽导入前箱，流槽全程覆盖，铝水到达前箱时温度为680～700℃，随后铝水进入铸嘴在两个反向旋转的中间通冷却循环水的轧辊辊间进行成型，轧辊表面粗糙度为0.6～0.75μm，辊缝大小为4～5.5mm，铸轧区为40～55mm，最终成为5.5～7.5mm厚的铝合金板材，再经设备卷取成卷。
6.根据权利要求1所述铸轧法生产锂电池用8021铝合金软包箔的方法，其特征在于，坯料的均匀化退火工序的料温为480～540℃，保温时间6～10h。
7.根据权利要求1所述的铸轧法生产锂电池用8021铝合金软包箔的方法，其特征在于，成品厚度为0.02～0.06mm。
8.根据权利要求1所述的铸轧法生产锂电池用8021铝合金软包箔的方法，其特征在于，过滤箱一级过滤板精度为50ppi，二级过滤板精度为60ppi。
9.根据权利要求1所述的铸轧法生产锂电池用8021铝合金软包箔的方法，其特征在于，前箱氢含量控制为0.1～0.12mL/(100g*Al)。
10.根据权利要求1所述的铸轧法生产锂电池用8021铝合金软包箔的方法，其特征在于，冷却水压为0.5～0.6Mpa，上下辊进水水流量为100～110m3/h。
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