一种锂电池极耳连接用铜铝复合端子及其制备方法与流程

本发明属于新能源电池技术领域，具体地说涉及一种锂电池极耳连接用铜铝复合端子及其制备方法。

背景技术：

现有技术中，电池极耳连接端子大多需要铆接或超声焊接，导致其产能低、加工成本高，连接端子主体采用铜材，重量相对较大，而无法进行自动化生产。

专利（申请号：201610321267.x）公开了一种用于软包电池连接方法，内容包含电极极耳及其导电连接件的制备，虽然该方法有效提高了电池模组的生产效率，但其所用连接件材料基为紫铜，和纯铝相比，不但成本约是纯铝的4倍之高，而且铜材的密度约是纯铝的3倍，严重降低了电池组能效，从而限制了汽车的续航能力。另外，与正极电极极耳之间的焊接强度由于铜铝之间较大的熔点差异，效果并不理想。

常规的铜铝过渡连接器件包括铝板搪锡搭接法、铜铝摩擦焊接法、铜铝套管法，铜覆铝爆炸焊接法、压接焊等，由于如上工艺方法存在焊合率低、工件易变形、质量不稳定的特点，铜和铝之间主要是靠机械压力来实现铜铝的复合，没有达到铜铝的原子间结合，所以铜铝之间的结合力是有限的，存在铜铝结合性能差的问题。而且生产成本高，不能连续大面积复合等问题；因此，提供一种安全可靠、复合强度高、铜铝之间无间隙的磷酸铁锂电池极耳连接用铜铝复合端子的制备工艺是非常有必要的。

技术实现要素：

本发明提供了一种锂电池极耳连接用铜铝复合端子及其制备方法，解决了背景技术中的制造方法铜铝结合性能差、生产成本高，不能连续大面积复合的缺点。

本发明的技术方案是这样实现的：一种锂电池极耳连接用铜铝复合端子，包括与磷酸锂电池极耳相连接的极耳连接面，极耳连接面一侧设有连接板，连接板与极耳连接面之间设有多个长槽，长槽一端内侧设有固定卡扣，固定卡扣与磷酸锂电池固定连接；

优选的，所述连接板和极耳连接面外层均包覆铜，芯部为铝；

优选的，所述外层包覆铜板的厚度为0.2-0.6mm；

优选的，铜铝复合端子的导电率为≥70iacs；

制备一种锂电池极耳连接用铜铝复合端子的制备方法，包括以下工艺步骤：

（1）、复合铸造：以电解铜板和铝锭作为原材料，将电解铜板熔化成铜液，纯铝锭熔化成铝液，将温度分别为1083℃的铜液和温度667℃的铝液浇注进入复合模腔中，复合模腔的温度控制在1000-1100℃，复合模具外层是铜层，内芯部是纯铝，出口处经过冷却水冷却，形成铜铝复合金属棒坯；

（2）、冷轧：铸造出的铜铝复合金属棒坯进二辊可逆轧机，棒坯在轧辊10~100t的压力加工作用下，将60x60的铜铝复合金属棒坯经过3道次的压碾，三个道次的道次加工率分别为50%、20%和15%，复合轧制压下率85％，在大压力及压下率下产品的结合强度非常高，轧制出的铜铝复合排四周表层为铜，芯部包覆铝；

（3）、热处理：最后热处理退火，光亮管式退火炉，退火温度为280-325℃，时间控制在30min以内，炉体通过电热丝加热，内部有密封的炉罐，装料后进行抽空并充入氩气保护气体，在加热后按照工艺温度出炉用封闭式循环水冷却至室温，完成退火工序；

优选的，经过复合铸造形成的铜铝复合金属棒坯，其铜层所占得体积比为30%，在铜铝界面形成厚度为20~40μm的冶金结合层；

优选的，所述铝锭是纯度为99.7%的纯铝，所述电解铜板的厚度为0.2-0.6mm，其厚度公差为+0.01mm，硬度50~65hv，抗拉强度130-200mpa，延伸率为15-30%；

优选的，所述冷轧工艺过程中铜铝复合金属棒坯在大压力及压下率下铜铝结合无间隙，其结合强度达60mpa以上，铜铝之间不产生接触电阻。

本发明的有益效果是：本发明有效地解决了锂电池组的连接问题，实现了锂电池组轻量化，使原来的重量节约了将近60%，将续航能力提升一大部分。该铜铝复合极耳的铜铝结合无间隙，结合强度非常高可以到达60mpa以上，铜铝之间无接触电阻，质量稳点可靠的特点，最关键是为新能源汽车领域带来了一种全新的铜铝过渡系列产品。

附图说明

图1为本发明锂电池极耳连接用铜铝复合端子的结构示意图。

零件说明：1、连接板，11、外层包覆铜，12、芯部铝，2、长槽，3、极耳连接面，4、固定卡扣。

具体实施方式

为了更好地理解与实施，下面结合附图对本发明作进一步描述：

一种锂电池极耳连接用铜铝复合端子，包括与磷酸锂电池极耳相连接的极耳连接面3，极耳连接面3一侧设有连接板1，连接板1与极耳连接面3之间设有3个长槽2，长槽2一端内侧设有固定卡扣4，固定卡扣4与磷酸锂电池固定连接。

一种锂电池极耳连接用铜铝复合端子的制备方法，包括以下步骤：

步骤1）：把电解铜板熔化为1083℃的铜液，纯铝锭熔化成温度667℃的铝液，两种金属分浇注进入复合模腔中，复合腔的温度控制在1000~1100℃，复合腔端口连接模具，通过模具形成了外层是铜层，内芯部是纯铝的铜铝复合棒坯，棒坯规格为75x75的方形棒坯，其铜层所占得体积比为30%，在铜铝界面处形成了厚度为25μm的冶金结合层。

步骤2）：将如上规格的75*75铜铝复合金属棒坯转入到二辊可逆轧机，轧机压力调到75t的压力，将75*75的铜铝复合金属棒坯经过3道次的轧制，第一道次压下52.5mm，压下量为70%，第二道次压下11.25mm，压下量为50%，第三道次压下4.5mm，压下量为40%，z具三个道次的道次加工率分别为70%，50%和40%，再经过形状为70x2的拉拔模拉拔成规规格为70x2的铜铝复合排，轧制出的铜铝复合排四周表层为铜，芯部包覆铝；

步骤3）：将来料放置与光亮管式退火炉中，装料后进行抽空至-0.1kpa，之后充入氩气保护气体保持0kpa,设定退火炉温为290℃，保温时间30min在加热后按照工艺温度出炉用封闭式循环水冷却至室温，完成退火工序。

所述铜铝复合端子外层包覆铜电解铜板的厚度为0.4mm，硬度55hv，抗拉强度180mpa，延伸率为17%。铜铝复合端子芯部为铝，外层包覆铜层，密度是4.25g/cm3。结合强度非常高可以到达60mpa以上。电池极耳连接用铜铝复合端子导电率电率≥70iacs，表面接触性能与铜相同，重量是纯铜材质的45%，大幅度降低了单位重量，提高了电动汽车的续航能力。

技术特征：

1.一种锂电池极耳连接用铜铝复合端子，其特征在于包括与磷酸锂电池极耳相连接的极耳连接面（3），极耳连接面（3）一侧设有连接板（1），连接板（1）与极耳连接面（3）之间设有多个长槽（2），长槽（5）一端内侧设有固定卡扣（4），固定卡扣（4）与磷酸锂电池固定连接。

2.如权利要求1所述一种锂电池极耳连接用铜铝复合端子，其特征在于所述连接板（1）和极耳连接面（3）外层均包覆铜，芯部为铝。

3.如权利要求2所述的一种锂电池极耳连接用铜铝复合端子，其特征在于所述外层包覆铜板的厚度为0.2-0.6mm。

4.如权利要求1或2或3所述一种锂电池极耳连接用铜铝复合端子，其特征在于铜铝复合端子的导电率为≥70iacs。

5.制备如权利要求1-4任意所述的一种锂电池极耳连接用铜铝复合端子的制备方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

（1）、复合铸造：以电解铜板和铝锭作为原材料，将电解铜板熔化成铜液，纯铝锭熔化成铝液，将温度分别为1083℃的铜液和温度667℃的铝液浇注进入复合模腔中，复合模腔的温度控制在1000-1100℃，复合模具外层是铜层，内芯部是纯铝，出口处经过冷却水冷却，形成铜铝复合金属棒坯；

（2）、冷轧：铸造出的铜铝复合金属棒坯进二辊可逆轧机，棒坯在轧辊10~100t的压力加工作用下，将60x60的铜铝复合金属棒坯经过3道次的压碾，三个道次的道次加工率分别为50%、20%和15%，复合轧制压下率85％，在大压力及压下率下产品的结合强度非常高，轧制出的铜铝复合排四周表层为铜，芯部包覆铝；

（3）、热处理：最后热处理退火，光亮管式退火炉，退火温度为280-325℃，时间控制在30min以内，炉体通过电热丝加热，内部有密封的炉罐，装料后进行抽空并充入氩气保护气体，在加热后按照工艺温度出炉用封闭式循环水冷却至室温，完成退火工序。

6.如权利要求5所述的一种锂电池极耳连接用铜铝复合端子的制备方法，其特征在于经过复合铸造形成的铜铝复合金属棒坯，其铜层所占得体积比为30%，在铜铝界面形成厚度为20~40μm的冶金结合层。

7.如权利要求5所述的一种锂电池极耳连接用铜铝复合端子的制备方法，其特征在于所述铝锭是纯度为99.7%的纯铝，所述电解铜板的厚度为0.2-0.6mm，其厚度公差为+0.01mm，硬度50~65hv，抗拉强度130-200mpa，延伸率为15-30%。

8.如权利要求5所述的一种锂电池极耳连接用铜铝复合端子的制备方法，其特征在于所述冷轧工艺过程中铜铝复合金属棒坯在大压力及压下率下铜铝结合无间隙，其结合强度达60mpa以上，铜铝之间不产生接触电阻。

技术总结
本发明提供了一种锂电池极耳连接用铜铝复合端子，包括与磷酸锂电池极耳相连接的极耳连接面，极耳连接面一侧设有连接板，连接板与极耳连接面之间设有多个长槽，长槽一端内侧设有固定卡扣，固定卡扣与磷酸锂电池固定连接。制备方法，包括以下工艺步骤：（1）、复合铸造；（2）、冷轧；（3）、热处理。经过复合铸造形成的铜铝复合金属棒坯，其铜层所占得体积比为30%，在铜铝界面形成厚度为20~40μm的冶金结合层。本发明有效地解决了锂电池组的连接问题，实现了锂电池组轻量化。该铜铝复合极耳的铜铝结合无间隙，铜铝之间无接触电阻，质量稳点可靠的特点，最关键是为新能源汽车领域带来了一种全新的铜铝过渡系列产品。

技术研发人员：兰占军;董晓文;廉洋子;严操;王连忠;王守辉
受保护的技术使用者：烟台孚信达双金属股份有限公司
技术研发日：2019.12.24
技术公布日：2020.04.10