CN114411017B - 一种1200锂电池用铝箔及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种1200锂电池用铝箔，属于锂电池铝箔技术领域。1200锂电池用铝箔包括以下质量百分比的成分：Si：0.2％‑0.4％、Fe：0.3％‑0.5％、Cu：≤0.05％、Mn：≤0.05％、Mg：≤0.03％、Zn：≤0.05％、V：≤0.05％、Ti：≤0.03％，其他单个杂质元素≤0.03％，余量的铝；并且铝的质量百分比≥99.00％。本发明还公开了一种1200锂电池用铝箔的制备方法。本发明采用上述1200锂电池用铝箔及其制备方法，能够解决现有的铝箔抗拉强度和延伸率较低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池铝箔技术领域，尤其是涉及一种1200锂电池用铝箔及其制备方法。
背景技术
铝合金依靠其优良的导电性、密度低、抗腐蚀性好、以及低廉的价格，成为锂离子电池用正极材料集流体。近几年，锂离子电池正极集流体用铝箔(简称锂电池用铝箔)发展迅速，尤其是随着新能源汽车的迅猛发展和大型储能设备的迫切需求，作为锂离子电池不可或缺的组成部件之一，在锂离子电池的发展中起着越来越重要的作用。在厚度和质量一定的情况下，提高铝箔的抗拉强度和延伸率，对于提高锂离子电池的性能十分必要。开发高性能高延伸率的铝箔集流体，对提高锂离子电池的优良性能和产业的整体技术水平意义重大。现有铝箔的抗拉强度和延伸率较低，无法满足高性能锂离子电池的使用要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种1200锂电池用铝箔，解决现有的铝箔抗拉强度和延伸率较低的问题。本发明的另一个目的是提供一种1200锂电池用铝箔的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种1200锂电池用铝箔，包括以下质量百分比的成分：Si：0.2％-0.4％、Fe：0.3％-0.5％、Cu：≤0.05％、Mn：≤0.05％、Mg：≤0.03％、Zn：≤0.05％、V：≤0.05％、Ti：≤0.03％，其他单个杂质元素≤0.03％，余量的铝；并且铝的质量百分比≥99.00％。
优选的，所述Fe/Si的质量比为1.0-2.0。
上述1200锂电池用铝箔的制备方法，包括以下步骤：
S1、配料，根据成分设计称取相应的原料；
S2、熔炼，将备好的原料放入熔炼炉中进行熔炼，待原料熔化完全后对铝合金液进行精炼；
S3、过滤，采用管式过滤箱+陶瓷过滤片的方式进行双重过滤；过滤温度为710-730℃；
S4、铸轧，过滤后的铝合金液经流槽注入铸轧机中进行连续铸轧得到6.5-8.0mm的铸轧板；
S5、冷轧，将铸轧板进行冷轧，冷轧后成品厚度为0.24mm的冷轧板；
S6、箔轧，将冷轧板进行箔轧获得厚度为0.013-0.015mm的箔材；
S7、分切，将箔材放入分切机进行分切，分切过程中铝箔经过针孔检测仪和烘烤装置；分切后进行精切，精切过程中进行表面电晕处理；
S8、包装、入库。
优选的，所述步骤S1中，原料中包括质量百分比不高于25％的铝合金废料，其余铝为纯铝锭。
优选的，所述步骤S2中，铝水中氢含量≤0.12ml/100gAl，采用纯氩气向熔体中喷精炼剂进行精炼，在熔炼炉内精炼1-2次，熔炼炉中精炼时间≥30min/次；在静置炉中精炼1-2次，静置炉中精炼时间≥20min/次，倒炉时进行过流精炼；精炼温度≥730℃；精炼频次为每4-5小时一次。
优选的，所述步骤S4中，铸轧速度为900±100mm/min，铸轧区长度为50-70mm，辊面温度≤110℃，获得的铸轧板的同板差0-0.03mm，纵向板差0-0.12mm，中凸度0-0.03mm。
优选的，所述步骤S5中，冷轧的压下道次分别为(6.5-8.0)mm-4.5mm-2.9mm-1.9mm-1.15mm-0.7mm-0.38mm-0.24mm。
优选的，所述步骤S6中，成品厚度为0.015mm的压下道次分别为0.24mm-0.12mm-0.065mm-0.032mm-0.02mm-0.015mm。
优选的，所述步骤S6中，成品厚度为0.013mm的压下道次分别为0.24mm-0.12mm-0.065mm-0.030mm-0.018mm-0.013mm。
采用上述方法制备的0.013mm厚度双面光的铝箔，抗拉强度≥236MPa，延伸率≥4.0％；0.015mm厚度的铝箔，抗拉强度≥235MPa，延伸率≥4.5％。
本发明所述的一种1200锂电池用铝箔及其制备方法的优点和积极效果是：
1、本发明1200铝合金中加入了比较高的Fe和Si，并且保证Fe/Si的质量比为1.0-2.0，打破了传统的双零铝箔产品中Fe/Si比不低于2.0的理论，在铝基体中形成较多的αAlx(Fe，Si)第二相，α第二相的尺寸比较小，弥散均匀的分布在铝基体中，有利于提高铝合金的抗拉强度和延伸率。
2、铸轧时，采用管式过滤箱+陶瓷过滤片的方式进行双重过滤，采用双重过滤可以提高铝液的纯净度，降低铸轧板中针孔、气道和夹渣等缺陷率。
3、在铝箔生产的冷轧和箔轧过程中，不进行退火处理，产品的强度高，加工硬化程度高，有利于提高最终产品的抗拉强度。通过合金成分的调整，和轧制工艺过程的控制，克服轧制过程中板材因加工硬化造成的板形不易控制的问题，提高产品的表面质量。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种1200锂电池用铝箔及其制备方法实施例的铝箔轧向第二相形貌SEM照片；
图2为本发明一种1200锂电池用铝箔及其制备方法实施例的第二相EDS能谱分析图；
图3为本发明一种1200锂电池用铝箔及其制备方法实施例的第二相EDS能谱分析结果。
具体实施方式
以下实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明所述的1200：是指在国标1200铝合金的成分基础上，对合金成分进行调整，最终使得纯铝含量不小于99.00％的铝合金。
锂电池用铝箔：即适用于锂离子电池集流体用铝箔产品，主要应用于手机、平板、电脑等数码电子产品用电池、锂电储能电池、以及新能源汽车电瓶用电池等领域。
一种1200锂电池用铝箔，包括以下质量百分比的成分：Si：0.2％-0.4％、Fe：0.3％-0.5％、Cu：≤0.05％、Mn：≤0.05％、Mg：≤0.03％、Zn：≤0.05％、V：≤0.05％、Ti：≤0.03％，其他单个杂质元素≤0.03％，余量的铝；并且铝的质量百分比≥99.00％。
Fe/Si的质量比为1.0-2.0。
在1200铝合金中加入了比较高的Fe和Si，并且保证Fe/Si的质量比为1.0-2.0，打破了传统的铝箔产品中Fe/Si比不低于2.0的理论，同时确保铝合金中铝的含量在客户要求的范围内。
在本发明所述的合金成分范围内，会形成较多的αAlx(Fe，Si)第二相，α第二相的尺寸比较小，弥散均匀的分布在铝基体中，有利于提高铝合金的抗拉强度和延伸率。
上述1200锂电池用铝箔的制备方法，包括以下步骤：
S1、配料，根据成分设计称取相应的原料。原料中包括质量百分比不高于25％的铝合金废料，其余铝为纯铝锭。采用该铝合金的废料可以实现废料的重新利用，降低材料成本。废料及铝锭表面干净、清洁，并严格控制废料比例，废料比例高不利于熔体质量的控制。
S2、熔炼，将备好的原料放入熔炼炉中进行熔炼，炉料要保持清洁，熔体质量良好，满足铝箔生产要求。待原料熔化完全后对铝合金液进行精炼。铝水中氢含量≤0.12ml/100gAl，采用纯氩气向熔体中喷精炼剂进行精炼，在熔炼炉内精炼1-2次，熔炼炉中精炼时间≥30min/次；在静置炉中精炼1-2次，静置炉中精炼时间≥20min/次，倒炉时进行过流精炼；精炼温度≥730℃；精炼频次为每4-5小时一次。
S3、过滤，采用管式过滤箱+陶瓷过滤片的方式进行双重过滤。过滤温度为710-730℃。采用双重过滤可以提高铝液的纯净度，降低铸轧板中针孔、气道和夹渣等缺陷率。
S4、铸轧，过滤后的铝合金液经流槽注入铸轧机中进行连续铸轧得到6.5-8.0mm的铸轧板。铸轧速度为900±100mm/min，铸轧区长度为50-70mm，辊面温度≤110℃，获得的铸轧板的同板差0-0.03mm，纵向板差0-0.12mm，中凸度0-0.03mm。板形曲线为抛物线状，无楔形板、肋厚(凹板)等缺陷。
S5、冷轧，将铸轧板进行冷轧，冷轧后成品厚度为0.24mm的冷轧板。冷轧的压下道次分别为(6.5-8.0)mm-4.5mm-2.9mm-1.9mm-1.15mm-0.7mm-0.38mm-0.24mm。压下量及轧制道次根据铸轧坯料板宽不同略有差异。
冷轧时的工艺参数如表1所示。
表1 1200锂电池用铝箔冷轧工艺参数
冷轧时的板形质量控制：
①每次更换工作辊后，要坚持预热轧辊10分钟以上，成品道次前，要先生产厚料2～3卷，以提高轧辊热凸度，稳定辊型。
②更换轧辊和定期维修时，确保板形控制***正常。
冷轧时的表面质量控制：
①上料前对料卷进行清洁，确保无灰尘、异物。
②换辊时对轧辊进行清洁，生产前对五辊、导辊及板型辊进行清洁。
③出成品前应确认轧辊状态是否符合产品的表面要求，成品前道次/出成品第一卷检查表面是否有轧辊印痕、表面条纹等缺陷，避免出现批量表面缺陷。
④确保轧制油过滤***正常，以确保轧制表面质量。
S6、箔轧，将冷轧板进行箔轧获得厚度为0.013-0.015mm的箔材。
成品厚度为0.015mm的压下道次分别为0.24mm-0.12mm-0.065mm-0.032mm-0.02mm-0.015mm。
成品厚度为0.013mm的压下道次分别为0.24mm-0.12mm-0.065mm-0.030mm-0.018mm-0.013mm。
成品道次轧辊使用情况如表2所示。
表2 1200锂电池用铝箔成品道次轧辊情况
| 成品厚度mm | 轧辊凸度‰ | 轧辊粗糙度(Ra)μm |
| 0.013/0.015 | 65 | 0.10-0.15 |
箔轧中轧制油的要求如表3所示。
表3 1200锂电池用铝箔生产中轧制油要求
箔轧中板形的控制
①箔轧生产中采取多道次小压下量轧制。
②成品前，先轧制小卷进行板形检测，根据板形检测结果调整板形轧制成品。
S7、分切，将箔材放入分切机进行分切成小卷径。分切过程中铝箔经过针孔检测仪进行针孔检测，并经过烘烤装置进行烘烤表面除油处理，确保产品针孔质量良好和减少表面带油量。分切后进行精切，在精切设备进行二次分切获得客户要求宽度规格。精切过程中进行表面电晕处理，以提高铝箔表面达因值，提高铝箔表面的润湿性，便于后续的喷涂处理。
S8、包装、入库。
以下将结合实施例对本发明作进一步的描述，需要说明的是，以下实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于以下实施例。实施例1-4中铝合金的成本配比如表4所示。
表4 1200锂电池用铝箔实施例的成分表
对上述实施例的铝合金分别轧制成厚0.013mm厚度双面光和0.015mm的铝箔，进行力学性能检测，结果如表5所示。
表5 1200锂电池用铝箔实施例的力学性能
采用本发明所述的1200锂电池用铝箔及其制备方法制备的0.013mm厚度双面光的铝箔，抗拉强度≥236MPa，延伸率≥4.0％；0.015mm厚度的铝箔，抗拉强度≥235MPa，延伸率≥4.5％。
因此，本发明采用上述1200锂电池用铝箔及其制备方法，能够解决现有的铝箔抗拉强度和延伸率较低的问题。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种1200锂电池用铝箔，其特征在于，包括以下质量百分比的成分：Si：0.2％-0.4％、Fe：0.3％-0.5％、Cu：0.006％-0.019％、Mn：≤0.05％、Mg：＜0.003％、Zn：0.01％、V：≤0.05％、Ti：≤0.03％，其他单个杂质元素≤0.03％，余量的铝；并且铝的质量百分比≥99.00％；
1200锂电池用铝箔的制备方法，包括以下步骤：
S1、配料，根据成分设计称取相应的原料；
S2、熔炼，将备好的原料放入熔炼炉中进行熔炼，待原料熔化完全后对铝合金液进行精炼；
S3、过滤，采用管式过滤箱+陶瓷过滤片的方式进行双重过滤；过滤温度为710-730℃；
S4、铸轧，过滤后的铝合金液经流槽注入铸轧机中进行连续铸轧得到6.5-8.0mm的铸轧板；
S5、冷轧，将铸轧板进行冷轧，冷轧后成品厚度为0.24mm的冷轧板；
S6、箔轧，将冷轧板进行箔轧获得厚度为0.013-0.015mm的箔材；
S7、分切，将箔材放入分切机进行分切，分切过程中铝箔经过针孔检测仪和烘烤装置；分切后进行精切，精切过程中进行表面电晕处理；
S8、包装、入库；
所述步骤S5中，冷轧的压下道次分别为(6.5-8.0)mm-4.5mm-2.9mm-1.9mm-1.15mm-0.7mm-0.38mm-0.24mm；
所述步骤S6中，成品厚度为0.015mm的压下道次分别为0.24mm-0.12mm-0.065mm-0.032mm-0.02mm-0.015mm；
所述步骤S6中，成品厚度为0.013mm的压下道次分别为0.24mm-0.12mm-0.065mm-0.030mm-0.018mm-0.013mm；
制备的0.013mm厚度双面光的铝箔，抗拉强度≥236MPa，延伸率≥4.0％；
0.015mm厚度的铝箔，抗拉强度≥235MPa，延伸率≥4.5％。
2.根据权利要求1所述的一种1200锂电池用铝箔，其特征在于：所述Fe/Si的质量比为1.0-2.0。
3.根据权利要求1所述的一种1200锂电池用铝箔，其特征在于：所述步骤S1中，原料中包括质量百分比不高于25％的铝合金废料，其余铝为纯铝锭。
4.根据权利要求1所述的一种1200锂电池用铝箔，其特征在于：所述步骤S2中，铝水中氢含量≤0.12ml/100gAl，采用纯氩气向熔体中喷精炼剂进行精炼，在熔炼炉内精炼1-2次，熔炼炉中精炼时间≥30min/次；在静置炉中精炼1-2次，静置炉中精炼时间≥20min/次，倒炉时进行过流精炼；精炼温度≥730℃；精炼频次为每4-5小时一次。
5.根据权利要求1所述的一种1200锂电池用铝箔，其特征在于：所述步骤S4中，铸轧速度为900±100mm/min，铸轧区长度为50-70mm，辊面温度≤110℃，获得的铸轧板的同板差0-0.03mm，纵向板差0-0.12mm，中凸度0-0.03mm。
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