一种锂电池用铝箔的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锂电池用铝箔的制备方法，属于铝合金材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002]随着人们生活水平的提高，环境意识的提升，干净环保的能源运输工具社会需求巨大，电动车辆已成为人们生活中主要交通工具，作为电动车动力源的动力电池是锂电池。锂电池的正极电子集流体是铝箔。这种铝箔要求尺寸精度高。铝箔表面色泽均匀、干净、无腐蚀痕、无色差、无擦划伤、无横纹等缺陷，板型平整，一般用于制造铝箔的合金是1235，铝箔性能一般，使得锂电池性能一般。且现有技术中，生产铝箔的生产流程为:熔炼-半连续铸造-锯切(头尾)_铣面-均匀化退火-热乳-冷乳-箔乳-剪切。尽管这种这种制备方法可一定程度程度上提高化合物破碎效果和位错分布，细化晶粒细，进而改善组织力学性能，但是仍满足不了日益不断提高的锂电池铝箔性能要求，仍需研究锂电池用铝箔的材料与制备方法。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有技术所存在的缺陷，提供一种生产成本低的锂电池用铝箔的制备方法，制得的铝箔性能高。
[0004]本发明的上述目的可通过下列技术方案来实现:一种锂电池用铝箔的制备方法，所述制备方法包括如下步骤:
[0005](I)熔炼、铸乳工艺:将上述锂电池用铝箔加热熔炼成铝合金熔体；然后依次进行精炼扒渣、晶粒细化、除气除渣、过滤处理；再将过滤后的铝合金熔体连续铸乳成6.0-8.0mm 的还料；
[0006](2)冷乳工艺:将坯料先冷乳至4.0-5.0mm,再进行第一次退火处理；将第一次退火处理后的坯料粗乳至0.25-0.3mm，接着进行二次退火处理；
[0007](3)箔压处理:将二次退火处理后的铝箔精乳成厚度为0.01-0.05mm的铝箔卷，将铝箔卷分切即可得成品锂电池用铝箔。
[0008]本发明通过增加均匀化退火处理改善合金铸扎过程中的成分偏析，改善原始铸乳组织以获得成分均匀、组织均匀、性能稳定的产品，进而提高锂电池用铝箔的性能。
[0009]在上述锂电池用铝箔的制备方法中，所述锂电池用铝箔的成分及其质量百分比为:Fe:0.38-0.45% ；S1:0.1-0.15% ；Cu:0.03-0.06% ；T1:0.015-0.02% ；Mn:彡 0.03% ；Mg:彡0.03% ;Zn:彡0.03% ;余量为Al及不可避免的杂质。
[0010]作为优选，所述锂电池用铝箔的成分及其质量百分比为:Fe:0.38-0.42% ；Si:0.12-0.15 % ；Cu:0.04-0.06 % ；T1:0.018-0.02 % ；Mn: ^ 0.03 % ；Mg: ^ 0.03 % ；Zn:
^Ξ0.03% ;余量为Al及不可避免的杂质。
[0011]进一步优选，所述锂电池用铝箔的成分及其质量百分比为:Fe:0.39% ;Si:0.12% ；Cu:0.04% ；Ti:0.016% ；Mn..( 0.03% ；Mg..( 0.03% ；Zn..( 0.03% ;余量为 Al及不可避免的杂质，其中，Mn+Mg+Zn彡0.03%。
[0012]进一步优选，所述锂电池用铝箔的成分及其质量百分比为:Fe:0.40% ;Si:0.13% ；Cu:0.05% ；Ti:0.018% ；Mn..( 0.03% ；Mg..( 0.03% ；Zn..( 0.03% ;余量为 Al及不可避免的杂质。
[0013]进一步优选，所述锂电池用铝箔的成分及其质量百分比为:Fe:0.38% ;Si:0.15% ；Cu:0.04% ；Ti:0.02% ；Mn 0.03% ；Mg:彡 0.03% ；Zn 0.03% ;余量为 Al 及不可避免的杂质。
[0014]进一步优选，所述锂电池用铝箔的成分及其质量百分比为:Fe:0.42% ;Si:0.12% ；Cu:0.06% ；Ti:0.019% ;Mn:彡 0.03% ;Mg:彡 0.03% ;Zn:彡 0.03% ;余量为 Al及不可避免的杂质。
[0015]在上述锂电池用铝箔的制备方法中，所述的精炼扒渣具体为:将铝合金熔体静置12-18min后，再进行多次精炼处理，第一次精炼处理的时间为18_22min，第一次精炼处理后(即从第二次精炼处理开始)精炼时间为20-25min，间隔为2h_3h。
[0016]在上述裡电池用招猜的制备方法中，所述的晶粒细化处理时需加入Al_5Ti_B晶粒细化剂，加入量为1.5-2kg/吨铝合金。
[0017]在上述锂电池用铝箔的制备方法中，所述的除气除渣是向除气箱中通入高纯氮气对铝合金熔体进行除气，调整石墨转子转速，保证铝液的含氢量< 0.12ml/100gAl，含氢量^ 0.12ml/100gAl，其中，氮气纯度要求在99.995%以上，氮气压力为0.4-0.5Mpa，除气箱熔体的温度为720-730°C，并每隔I小时将除气箱中随氮气气泡上浮至熔体表面的浮渣扒去。
[0018]在上述锂电池用铝箔的制备方法中，所述的过滤是用双通道双极过滤板过滤除渣，过滤精度为50目和60目。
[0019]在上述锂电池用铝箔的制备方法中，所述的连续铸乳具体为通过铸乳机前箱铸嘴供流，通过铸乳机铸乳辊，在铸乳区内将液态铝合金熔体铸乳成坯料。其中，连续铸乳处理时前箱熔体温度690-700°C，辊缝4.6-4.8mm，铸乳区长度55_60mm，铸嘴开口度ll_12mm，预载力180-260T，卷取张力:40-60kn。铸乳速度950-980mm/min，冷却水水温32_38°C。
[0020]通过本发明的连续铸乳处理后铸乳坯料的质量可以达到:同板差彡0.05mm,凸度0.01-0.05mm，晶粒度I级，纵向厚差< 0.1mm。工艺裂边< 2mm，铸乳板低倍试样表面不存在影响使用的条纹和偏析。在乳制前必须清擦辊系，并用乳制油冲洗，乳制油质量合格，乳辊磨削质量合格，同时保证冷料乳制。通过AGC正确选用乳制速度、张力，AFC板型自动控制技术控制板型从而获得优良的板型。
[0021 ] 坯料冷乳时铸乳机乳辊粗糙度为Ra0.5 μ m。
[0022]在上述锂电池用铝箔的制备方法中，所述第一次退火处理时退火炉内温度为585-590 °C，加热15-20h，当坯料表面温度达到460-475 °C时，将退火炉内温度降至460-480 °C，保温 3-6h。
[0023]第一次退火处理后的坯料在粗乳时粗乳机乳辊粗糙度为Ra0.25 μ m。
[0024]在上述锂电池用铝箔的制备方法中，所述二次退火处理时退火炉内温度为190-220 °C，加热8-10h，当坯料表面温度达到165-170 °C，将退火炉内的温度降至195-205 °C，保温 6-8h。
[0025]在上述锂电池用铝箔的制备方法中，所述铝箔卷精乳时选用张力/速度乳制模式，ACG控制模式，前张力35-50N/mm2，后张力35_40N/mm2，乳制速度500-700m/min，乳制力250-350T，油温50-55°C，油压3.0-4.0bar，流量50-65%，乳辊凸度0.06mm，乳辊粗糙度Ra0.12-0.2 μ m，乳制油添加剂6-8 %。
[0026]在上述锂电池用铝箔的制备方法中，所述的分切是将双张(或单张)铝箔大卷分切为用产要求的单张铝箔卷。
[0027]本发明具有如下优点:
[0028]1、与现有技术中的热乳工艺相比，本发明通过增加均匀化退火处理改善合金铸扎过程中的成分偏析，改善原始铸乳组织以获得成分均匀、组织均匀、性能稳定的产品，同时有利于消除冷乳过程中的加工硬化，进而提高锂电池用铝箔的性能。
[0029]2、本发明采用的连续铸乳工艺流程少，设备投资小，占地面积小，节能环保好，生产成本低，且锂电池用铝箔表面洁净无残油。
[0030]3、本发明通过调整铝合金的成分，添加Cu元素，通过改变元素之间的协同作用，提高铝箔的性能，使其满足制备锂电池铝箔的要求。
[0031]4、本发明制得的锂电池用铝箔力学性能较好:a:厚差±3% ;b:抗拉强度160-190MPa ；c:延伸率彡1.5% ；d:针孔数:0个/m2；e:表面润湿张力32达因；f:铝箔开卷性能好，粘附度优异。
【具体实施方式】
[0032]以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
[0033]实施例1
[0034]配料:调整锂电池用铝箔的成分及其质量百分比:Fe:0.39% ；Si:0.12% ；Cu:0.04% ；Ti:0.016% ;余量为Al及不可避免的杂质，其中，Mn+Mg+Zn彡0.03%。
[0035]熔炼、铸乳工艺:将上述锂电池用铝箔加热熔炼成铝合金熔体；然后依次进行精炼扒渣、晶粒细化、除气除渣、过滤处理，再将过滤后的铝合金熔体连续铸乳成7.0mm的坯料。其中，精炼扒渣、晶粒细化、除气除渣、过滤处理、连续铸乳具体如下:
[0036]a、精炼扒渣:将铝合金熔体转至静置炉中静置15min，静置炉的温度为745 °C，然后进行多次精炼处理，第一次氮气精炼处理的时间为20min，精炼完后扒去表面浮渣，第一次精炼处理后(即从第二次精炼处理开始)精炼时间为22min，间隔为2.5h ;
[0037]b、晶粒细化:将铝钛硼晶粒细化剂通过钛丝进给机加入到除气箱铝液入口处，晶粒细化剂的加入量为2.5kg/吨铝合金熔体，对熔体进行变质细化；
[0038]C、除气除渣:向除气箱中通入高纯氮气对铝合金熔体进行除气，调整石墨转子转速，保证铝液的含氢量< 0.12ml/100gAl ;为控制含氢量< 0.12ml/100gAl，氮气纯度要求达到99.995%以上，氮气压力在0.45Mpa，除气箱熔体的温度为725°C，并每隔I小时将除气箱中随氮气气泡上浮至熔体表面的浮渣扒去；
[0039]d、过滤处理:用双通道双极过滤板过滤除渣，过滤精度为50目；
[0040]e、连续铸乳:通过铸乳机前箱铸嘴供流，通过铸乳机铸乳辊，在铸乳区内将液态铝合金熔体铸乳成厚度为7.0mm的坯