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高性能1230A合金鋰離子電池用鋁箔及其制備方法與流程

文檔序號:11613498閱讀:446來源:國知局

本發明屬于鋁合金材料技術領域,特別涉及一種高性能1230a合金鋰離子電池用鋁箔及其制備方法。



背景技術:

隨著人們生活水平的提高,環境意識的提升,干凈環保的能源社會需求量巨大,作為動力源的動力電池是鋰電池;鋰電池的正極電子集流體是鋁箔;這種鋁箔要求尺寸精度高,鋁箔表面色澤均勻、干凈﹑無腐蝕痕﹑無色差﹑無擦劃傷﹑無橫紋等缺陷,板型平整,一般用于制造鋁箔的合金是1235,鋁箔機械性能一般,抗拉強度和延伸率較差,使得鋰電池性能一般。



技術實現要素:

本發明為解決現存問題提供了一種高性能1230a合金鋰離子電池用鋁箔生產工藝,其解決技術問題的技術方案是:

高性能1230a合金鋰離子電池用鋁箔,所述鋰離子電池用鋁箔的成分及其質量百分比為:fe:0.35-0.5%;si:0.1-0.2%;cu:0.02-0.1%;mn:≤0.05%;mg:≤0.05%;zn:≤0.01%;ti:0.01-0.03%;al:≥99.30,余量為不可避免的雜質。

優選地,所述鋰離子電池用鋁箔的成分及其質量百分比為:fe:0.35%;si:0.2%;cu:0.03%;mn:≤0.04%;mg:≤0.04%;zn:≤0.01%;ti:0.01%;al:≥99.30,余量為不可避免的雜質。

優選地,所述鋰離子電池用鋁箔的成分及其質量百分比為:fe:0.38%;si:0.12%;cu:0.1%;mn:≤0.02%;mg:≤0.03%;zn:≤0.01%;ti:0.03%;al:≥99.30,余量為不可避免的雜質。

優選地,所述鋰離子電池用鋁箔的成分及其質量百分比為:fe:0.50%;si:0.10%;cu:0.02%;mn:≤0.02%;mg:≤0.02%;zn:≤0.01%;ti:0.02%;al:≥99.30,余量為不可避免的雜質。

上述所述的高性能1230a合金鋰離子電池用鋁箔的制備方法,其特征在于,所述制備方法包括如下步驟:

(1)熔煉、鑄軋:將成分及其質量百分比如上所述的原料及電解鋁水加熱熔煉成生產高性能1230a合金鋰離子電池用鋁箔的鋁合金熔體;然后依次進行精煉、過濾處理;再將過濾后的鋁合金熔體連續鑄軋成7.0±0.2mm的坯料;

(2)熱處理:將坯料進行退火處理;冷卻2小時出爐;

(3)冷軋:將坯料進行八道軋制,坯料厚度由7.0mm軋制到坯料厚度為0.18mm;

(4)鋁箔軋制:將冷軋的鋁箔精軋成厚度為0.012-0.02mm的鋁箔卷,將鋁箔卷分切,即可得成品鋰電池用鋁箔;

(5)離線板形檢測:使用紅外探頭測試料卷在一定張力下,檢測表面波動的高度。

優選地,所述步驟(1)熔煉時,冷料與鋁水加入比例為3.5:6.0~4.0:6.5,液體精煉處理的時間為15~25min,熔煉爐精煉溫度740±10℃,保溫爐精煉時間3~4h/次;過濾采用管式過濾箱過濾,過濾箱溫度控制在715±10℃,過濾管等級為raa,可以除去的顆粒大小為100um。

優選地,所述步驟(2)熱處理時,當來料寬度為1000~1300mm時,第一次退火處理時,退火爐內溫度為260℃,保溫3小時,當坯料表面溫度達到530℃時,保溫5小時,將退火爐內溫度降至420℃,保溫3小時,程序結束,冷卻2小時出爐;當來料寬度為1301~1500mm時,第一次退火處理時,退火爐內溫度為260℃,保溫3小時,當坯料表面溫度達到530℃時,保溫5小時,將退火爐內溫度降至420℃,保溫3小時,程序結束,冷卻2小時出爐;當來料寬度為1501~1750mm時,第一次退火處理時,退火爐內溫度為260℃,保溫3小時,當坯料表面溫度達到530℃時,保溫12小時,將退火爐內溫度降至420℃,保溫5小時,程序結束,冷卻2小時出爐。

優選地,所述步驟(3)冷軋軋制時,工藝流程為:第一道次由7.0mm壓至3.8mm,第二道次由3.8mm壓至2.2mm,第三道次由2.2mm壓至1.4mm,進行中切,第四道次由1.4mm壓至0.95mm;第五道次由0.95mm壓至0.63mm,第六道次由0.63mm壓至0.42mm,進行成品切邊后,冷卻12小時,第七道次由0.42mm壓至0.25mm,第八道次由0.25mm壓至0.18mm。

優選地,所述步驟(4)箔軋軋制時,工藝流程為:

當生產0.02mm厚度的鋁箔時,第一道次由0.18mm壓至0.075mm,第二道次由0.075mm壓至0.035mm,第三道次由0.035mm壓至0.02mm,切邊,第四道次由0.02mm壓至0.015mm;

當生產0.015mm~<0.02mm厚度的鋁箔時,第一道次由0.18mm壓至0.075mm,第二道次由0.075mm壓至0.035mm,切邊,第三道次由0.035mm壓至0.015mm~<0.02mm;

當生產0.012mm~<0.015mm厚度的鋁箔時,第一道次由0.18mm壓至0.075mm,第二道次由0.075mm壓至0.035mm,第三道次由0.035mm壓至0.017mm;切邊,第四道次由0.017mm壓至0.012mm~<0.015mm。

優選地,所述步驟(5)離線板形檢測,合格板型標準:測試單位張力為1kgf/mm2,有效行程為2m,下塌量≤4mm;需評審板型標準:測試單位張力為1kgf/mm2,有效行程為2m,下塌量4~6mm;不合格板型標準:測試單位張力為1kgf/mm2,有效行程為2m,下塌量>6mm。

本發明的有益效果為:

1.采新改進后的1230a合金,合金配比為合理,工藝科學,有利于提高產品的機械性能指標,抗拉強度和延伸率均高于國內同類產品,可以滿足客戶的使用要求。

2.采用高純度電解鋁液進行生產,鋁液純度達到99.70%以上,提高了產品的內在質量。

3.采用新型管式過濾進行鑄軋工序的生產,進一步提高產品熔體質量。

4.采用新型熱處理工藝,有效改進產品內在組織性能。

5.改進軋制工序軋制油添加劑配比,有效提高軋制油膜強度,保證了產品的表面質量。

6.改進了高強度鋁箔產品的軋制工藝,有效的提高了產品的生產效率。

7.采用先進的離線板形檢測系統,量化板形質量檢測結果,確保了產品的板形質量。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白,下面結合具體實施例對本發明作進一步描述。

實施例1

高性能1230a合金鋰離子電池用鋁箔,所述鋰離子電池用鋁箔的成分及其質量百分比為:fe:0.35%;si:0.2%;cu:0.03%;mn:≤0.04%;mg:≤0.04%;zn:≤0.01%;ti:0.01%;al:≥99.30,余量為不可避免的雜質。

上述所述的高性能1230a合金鋰離子電池用鋁箔的制備方法,其特征在于,所述制備方法包括如下步驟:

(1)熔煉、鑄軋:將所述的成分及其質量百分比的原料及電解鋁水加熱熔煉成生產高性能1230a合金鋰離子電池用鋁箔的鋁合金熔體;然后依次進行精煉、過濾處理;再將過濾后的鋁合金熔體連續鑄軋成7.0±0.2mm的坯料;

(2)熱處理:將坯料進行退火處理;冷卻2小時出爐;

(3)冷軋:將坯料進行八道軋制,坯料厚度由7.0mm軋制到坯料厚度為0.18mm;

(4)鋁箔軋制:將冷軋的鋁箔精軋成厚度為0.012-0.02mm的鋁箔卷,將鋁箔卷分切,即可得成品鋰電池用鋁箔;

(5)離線板形檢測:使用紅外探頭測試料卷在一定張力下,檢測表面波動的高度。

優選地,所述步驟(1)熔煉時,冷料與鋁水加入比例為4.0:6.5,液體精煉處理的時間為15min,熔煉爐精煉溫度740±10℃,保溫爐精煉時間3.3h/次;過濾采用管式過濾箱過濾,過濾箱溫度控制在715±10℃,過濾管等級為raa,可以除去的顆粒大小為100um。

優選地,所述步驟(2)熱處理時,當來料寬度為1000~1300mm時,第一次退火處理時,退火爐內溫度為260℃,保溫3小時,當坯料表面溫度達到530℃時,保溫5小時,將退火爐內溫度降至420℃,保溫3小時,程序結束,冷卻2小時出爐;當來料寬度為1301~1500mm時,第一次退火處理時,退火爐內溫度為260℃,保溫3小時,當坯料表面溫度達到530℃時,保溫5小時,將退火爐內溫度降至420℃,保溫3小時,程序結束,冷卻2小時出爐;當來料寬度為1501~1750mm時,第一次退火處理時,退火爐內溫度為260℃,保溫3小時,當坯料表面溫度達到530℃時,保溫12小時,將退火爐內溫度降至420℃,保溫5小時,程序結束,冷卻2小時出爐。

優選地,所述步驟(3)冷軋軋制時,工藝流程為:第一道次由7.0mm壓至3.8mm,第二道次由3.8mm壓至2.2mm,第三道次由2.2mm壓至1.4mm,進行中切,第四道次由1.4mm壓至0.95mm;第五道次由0.95mm壓至0.63mm,第六道次由0.63mm壓至0.42mm,進行成品切邊后,冷卻12小時,第七道次由0.42mm壓至0.25mm,第八道次由0.25mm壓至0.18mm。

優選地,所述步驟(4)箔軋軋制時,工藝流程為:

當生產0.02mm厚度的鋁箔時,第一道次由0.18mm壓至0.075mm,第二道次由0.075mm壓至0.035mm,第三道次由0.035mm壓至0.02mm,切邊,第四道次由0.02mm壓至0.015mm;

當生產0.015mm~<0.02mm厚度的鋁箔時,第一道次由0.18mm壓至0.075mm,第二道次由0.075mm壓至0.035mm,切邊,第三道次由0.035mm壓至0.015mm~<0.02mm;

當生產0.012mm~<0.015mm厚度的鋁箔時,第一道次由0.18mm壓至0.075mm,第二道次由0.075mm壓至0.035mm,第三道次由0.035mm壓至0.017mm;切邊,第四道次由0.017mm壓至0.012mm~<0.015mm。

離線板形檢測,測試單位張力為1kgf/mm2,有效行程為2m,下塌量3.5mm;機械性能檢測:鋁箔厚度為0.02mm,抗拉強度235mpa,比國內同類產品≥170高,延伸率為4.2%,比國內同類產品≥2.5%好;鋁箔厚度為0.015mm,抗拉強度240mpa,比國內同類產品≥180好,延伸率為3.8%,比國內同類產品≥2.0%好;鋁箔厚度為0.012mm,抗拉強度245mpa,比國內同類產品≥190好,延伸率為3.3%,比國內同類產品≥1.5%好。

實施例2

高性能1230a合金鋰離子電池用鋁箔,所述鋰離子電池用鋁箔的成分及其質量百分比為:fe:0.38%;si:0.12%;cu:0.1%;mn:≤0.02%;mg:≤0.03%;zn:≤0.01%;ti:0.03%;al:≥99.30,余量為不可避免的雜質。

上述所述的高性能1230a合金鋰離子電池用鋁箔的制備方法,其特征在于,所述制備方法包括如下步驟:

(1)熔煉、鑄軋:將所述的成分及其質量百分比的原料及電解鋁水加熱熔煉成生產高性能1230a合金鋰離子電池用鋁箔的鋁合金熔體;然后依次進行精煉、過濾處理;再將過濾后的鋁合金熔體連續鑄軋成7.0±0.2mm的坯料;

(2)熱處理:將坯料進行退火處理;冷卻2小時出爐;

(3)冷軋:將坯料進行八道軋制,坯料厚度由7.0mm軋制到坯料厚度為0.18mm;

(4)鋁箔軋制:將冷軋的鋁箔精軋成厚度為0.012-0.02mm的鋁箔卷,將鋁箔卷分切,即可得成品鋰電池用鋁箔;

(5)離線板形檢測:使用紅外探頭測試料卷在一定張力下,檢測表面波動的高度。

優選地,所述步驟(1)熔煉時,冷料與鋁水加入比例為3.8:6.3,液體精煉處理的時間為20min,熔煉爐精煉溫度740±10℃,保溫爐精煉時間3.5h/次;過濾采用管式過濾箱過濾,過濾箱溫度控制在715±10℃,過濾管等級為raa,可以除去的顆粒大小為100um。

優選地,所述步驟(2)熱處理時,當來料寬度為1000~1300mm時,第一次退火處理時,退火爐內溫度為260℃,保溫3小時,當坯料表面溫度達到530℃時,保溫5小時,將退火爐內溫度降至420℃,保溫3小時,程序結束,冷卻2小時出爐;當來料寬度為1301~1500mm時,第一次退火處理時,退火爐內溫度為260℃,保溫3小時,當坯料表面溫度達到530℃時,保溫5小時,將退火爐內溫度降至420℃,保溫3小時,程序結束,冷卻2小時出爐;當來料寬度為1501~1750mm時,第一次退火處理時,退火爐內溫度為260℃,保溫3小時,當坯料表面溫度達到530℃時,保溫12小時,將退火爐內溫度降至420℃,保溫5小時,程序結束,冷卻2小時出爐。

優選地,所述步驟(3)冷軋軋制時,工藝流程為:第一道次由7.0mm壓至3.8mm,第二道次由3.8mm壓至2.2mm,第三道次由2.2mm壓至1.4mm,進行中切,第四道次由1.4mm壓至0.95mm;第五道次由0.95mm壓至0.63mm,第六道次由0.63mm壓至0.42mm,進行成品切邊后,冷卻12小時,第七道次由0.42mm壓至0.25mm,第八道次由0.25mm壓至0.18mm。

優選地,所述步驟(4)箔軋軋制時,工藝流程為:

當生產0.02mm厚度的鋁箔時,第一道次由0.18mm壓至0.075mm,第二道次由0.075mm壓至0.035mm,第三道次由0.035mm壓至0.02mm,切邊,第四道次由0.02mm壓至0.015mm;

當生產0.015mm~<0.02mm厚度的鋁箔時,第一道次由0.18mm壓至0.075mm,第二道次由0.075mm壓至0.035mm,切邊,第三道次由0.035mm壓至0.015mm~<0.02mm;

當生產0.012mm~<0.015mm厚度的鋁箔時,第一道次由0.18mm壓至0.075mm,第二道次由0.075mm壓至0.035mm,第三道次由0.035mm壓至0.017mm;切邊,第四道次由0.017mm壓至0.012mm~<0.015mm。

離線板形檢測,測試單位張力為1kgf/mm2,有效行程為2m,下塌量3.8mm;機械性能檢測:鋁箔厚度為0.02mm,抗拉強度233mpa,比國內同類產品≥170高;延伸率為4.1%,比國內同類產品≥2.5%好;鋁箔厚度為0.015mm,抗拉強度為241mpa,比國內同類產品≥180好,延伸率為3.6%,比國內同類產品≥2.0%好;鋁箔厚度為0.014mm,抗拉強度248mpa,比國內同類產品≥190好,延伸率為3.2%,比國內同類產品≥1.5%好。

實施例3

高性能1230a合金鋰離子電池用鋁箔,所述鋰離子電池用鋁箔的成分及其質量百分比為:fe:0.50%;si:0.10%;cu:0.02%;mn:≤0.02%;mg:≤0.02%;zn:≤0.01%;ti:0.02%;al:≥99.30,余量為不可避免的雜質。

上述所述的高性能1230a合金鋰離子電池用鋁箔的制備方法,其特征在于,所述制備方法包括如下步驟:

(1)熔煉、鑄軋:將所述的成分及其質量百分比的原料及電解鋁水加熱熔煉成生產高性能1230a合金鋰離子電池用鋁箔的鋁合金熔體;然后依次進行精煉、過濾處理;再將過濾后的鋁合金熔體連續鑄軋成7.0±0.2mm的坯料;

(2)熱處理:將坯料進行退火處理;冷卻2小時出爐;

(3)冷軋:將坯料進行八道軋制,坯料厚度由7.0mm軋制到坯料厚度為0.18mm;

(4)鋁箔軋制:將冷軋的鋁箔精軋成厚度為0.012-0.02mm的鋁箔卷,將鋁箔卷分切,即可得成品鋰電池用鋁箔;

(5)離線板形檢測:使用紅外探頭測試料卷在一定張力下,檢測表面波動的高度。

優選地,所述步驟(1)熔煉時,冷料與鋁水加入比例為3.6:6.2,液體精煉處理的時間為25min,熔煉爐精煉溫度740±10℃,保溫爐精煉時間3.4h/次;過濾采用管式過濾箱過濾,過濾箱溫度控制在715±10℃,過濾管等級為raa,可以除去的顆粒大小為100um。

優選地,所述步驟(2)熱處理時,當來料寬度為1000~1300mm時,第一次退火處理時,退火爐內溫度為260℃,保溫3小時,當坯料表面溫度達到530℃時,保溫5小時,將退火爐內溫度降至420℃,保溫3小時,程序結束,冷卻2小時出爐;當來料寬度為1301~1500mm時,第一次退火處理時,退火爐內溫度為260℃,保溫3小時,當坯料表面溫度達到530℃時,保溫5小時,將退火爐內溫度降至420℃,保溫3小時,程序結束,冷卻2小時出爐;當來料寬度為1501~1750mm時,第一次退火處理時,退火爐內溫度為260℃,保溫3小時,當坯料表面溫度達到530℃時,保溫12小時,將退火爐內溫度降至420℃,保溫5小時,程序結束,冷卻2小時出爐。

優選地,所述步驟(3)冷軋軋制時,工藝流程為:第一道次由7.0mm壓至3.8mm,第二道次由3.8mm壓至2.2mm,第三道次由2.2mm壓至1.4mm,進行中切,第四道次由1.4mm壓至0.95mm;第五道次由0.95mm壓至0.63mm,第六道次由0.63mm壓至0.42mm,進行成品切邊后,冷卻12小時,第七道次由0.42mm壓至0.25mm,第八道次由0.25mm壓至0.18mm。

優選地,所述步驟(4)箔軋軋制時,工藝流程為:

當生產0.02mm厚度的鋁箔時,第一道次由0.18mm壓至0.075mm,第二道次由0.075mm壓至0.035mm,第三道次由0.035mm壓至0.02mm,切邊,第四道次由0.02mm壓至0.015mm;

當生產0.015mm~<0.02mm厚度的鋁箔時,第一道次由0.18mm壓至0.075mm,第二道次由0.075mm壓至0.035mm,切邊,第三道次由0.035mm壓至0.015mm~<0.02mm;

當生產0.012mm~<0.015mm厚度的鋁箔時,第一道次由0.18mm壓至0.075mm,第二道次由0.075mm壓至0.035mm,第三道次由0.035mm壓至0.017mm;切邊,第四道次由0.017mm壓至0.012mm~<0.015mm。

離線板形檢測,測試單位張力為1kgf/mm2,有效行程為2m,下塌量3.7mm;機械性能檢測:鋁箔厚度為0.02mm,抗拉強度235mpa,比國內同類產品≥170高;延伸率為4.1%,比國內同類產品≥2.5%高;鋁箔厚度為0.015mm,抗拉強度為245mpa,比國內同類產品≥180高,延伸率為3.9%,比國內同類產品≥2.0%高;鋁箔厚度為0.013mm,抗拉強度242mpa,比國內同類產品≥190高,延伸率為3.4%,比國內同類產品≥1.5%高。

綜上所述,本制備方法生產的高性能1230a合金鋰離子電池用鋁箔,產品機械性性能達到國際先進水平,遠遠超過目前國內的同類產品,可以滿足客戶的使用要求。

以上所述僅為本發明的具體實施方式而已,并不用于限制本發明,對于本領域的技術人員來說,本發明可以有各種更改和變化;凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。

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