一种动力电池用铝箔及其制备工艺的制作方法

1.本发明属于动力电池生产技术领域，特别是涉及一种动力电池用铝箔及其制备工艺。


背景技术：

2.动力电池即为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车等提供动力的蓄电池。锂电池作为一种常用的动力电池，具有高充电密度、长寿命和高单位成本等特点。在锂电池的结构中，铝箔是重要的内层组件之一，铝箔用作锂离子电池的集电器，其表面性能影响了正极的界面结构、内阻等，直接影响电池的倍率性能、容量发挥、循环性能等特性。
3.锂离子电池用铝箔目前使用较多的是1060、1070等合金，以1070合金制备锂离子电池用铝箔为例其常规工艺流程是：熔炼
→
铸轧
→
冷轧
→
纵剪切边
→
高温中间退火
→
箔轧
→
成品分切
→
检查包装，该常规工艺制备的铝箔产品表面附有大量的轧制油，铝箔产品表面出现油粘、起泡、起线条、油斑等缺陷，经过后续除油操作后，铝箔表面张力才为31达因，无法满足使用需求。达因值又称表面张力系数，即液体表面相邻两部分之间，单位长度内互相牵引的力，铝箔表面附油越少，达因值越高。铝箔的表面张力系数与铝箔表面附油量直接相关，因此，如何制备出表面附油量少的铝箔是提高产品质量的关键。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种动力电池用铝箔及其制备工艺，以解决现有技术中的动力电池用铝箔达因值低，影响产品质量的技术问题。
5.本发明提供一种动力电池用铝箔，该铝箔中各原料的重量百分比如下：si 0.05~0.2％，fe 0.2~0.7％，cu 0.2％，mn 0.05％，mg 0.05％，zn 0.05％，ti 0.01~0.06％，余量为al。
6.优选地，该铝箔中各原料的重量百分比如下：si 0.1~0.15％，fe 0.3~0.6％，cu 0.2％，mn 0.05％，mg 0.05％，zn 0.05％，ti 0.02~0.05％，余量为al。
7.本发明还提供了一种动力电池用铝箔的制备工艺，包括以下步骤：步骤（1）熔铸：按重量百分比称取各个原料并混合，先经过熔炼得到熔体，熔体再经过铸轧形成7mm厚铸轧卷；步骤（2）首次冷轧：将步骤（1）得到的铸轧卷冷却至室温后，经过首次冷轧处理，得到冷轧坯料；步骤（3）退火：将步骤（2）得到的冷轧坯料在450℃～480℃温度下保温20h，升温时间为5～12h；步骤（4）二次冷轧：将步骤（3）得到的坯料冷却至室温后，进行二次冷轧处理；步骤（5）箔轧：将步骤（4）得到的坯料进行箔轧，在箔轧过程中，采用轧制油对轧辊进行喷淋，以达到润滑冷却的作用，轧制油在40℃时的运动粘度小于1.8 mm2/s，酸值小于
0.4 mgkoh/g，皂化值小于10mgkoh/g，羟值小于5 mgkoh/g，制备得到的铝箔的尺寸为宽900mm
‑
1440mm，厚0.012 mm
ꢀ‑
0.015mm；步骤（6）分切：将步骤（5）得到的铝箔进行分切，分切速度为400
‑
450m/min，按照产品的规格，调整分切刀的位置和角度，分切至相应规格。
8.优选地，步骤（1）中熔炼过程包括熔化、静置、精炼、除渣和除气，经除气后熔体的氢含量控制在0.10ml/100gal以下。
9.优选地，步骤（2）和步骤（4）中，冷轧的开卷张力均为20
‑
25n/mm2，卷取张力均为30
‑
35n/mm2，轧制速度均为800
‑
1000mm/min，且最终道次的冷轧均使用高精磨床磨削辊进行轧制，最终道次的冷轧压下量均控制在28％～30％。
10.优选地，步骤（3）中，在负压氛围中进行退火处理。
11.优选地，步骤（5）中采用无辊缝轧制，轧制速度控制在900
‑
1000m/min，开卷张力控制在50
‑
60n/mm2，卷取张力为60
‑
65n/mm2。
12.优选地，步骤（5）中的轧制油在40℃时的运动粘度大于等于1.6 mm2/s且小于1.8 mm2/s，酸值小于0.4 mgkoh/g，皂化值大于等于6 mgkoh /g且小于10 mgkoh /g，羟值大于等于1.5 mgkoh/g且小于5 mgkoh/g。
13.优选地，步骤（5）中制备得到的铝箔的尺寸为宽900mm
‑
1440mm，厚0.014mm。
14.本发明的有益效果：（1）本发明各原料配比合理，工艺油种类选择合理，制备得到的铝箔表面张力系数大，无需经过后续除油处理，铝箔表面张力即可达到31达因以上，满足用户的使用需求，简化工艺流程，降低生产成本，且表面美观、细腻，铝箔表面无丝纹和松树纹的产生，针孔数≦15个/inch2；（2）简化工艺路线，制备工艺简单，降低生产成本，具有广泛的工业应用前景。
具体实施方式
15.下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，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不限于下述的实施例。
16.本发明提供一种动力电池用铝箔，该铝箔中各原料的重量百分比如下：si 0.05~0.2％，fe 0.2~0.7％，cu 0.2％，mn 0.05％，mg 0.05％，zn 0.05％，ti 0.01~0.06％，余量为al。
17.优选地，该铝箔中各原料的重量百分比如下：si 0.1~0.15％，fe 0.3~0.6％，cu 0.2％，mn 0.05％，mg 0.05％，zn 0.05％，ti 0.02~0.05％，余量为al。
18.其中，si、fe、cu、mg均为提高铝箔强度的材料，si含量不足0.05wt％时，对强度的提高几乎不起作用，且不利于生产控制，si含量超过0. 2wt％时，将降低产品的导电率；fe含量不足0.2wt％时，不能获得需求的强度，且冷轧加工困难，生产成本高，fe含量超过0.7wt％时，产品的导电率将难以达到要求，易析出粗大的化合物，降低比电容、增大漏电流；cu含量小于0.2wt％时，则难以实现提高强度的作用，且铝箔的腐蚀核心少，腐蚀效果差，cu含量大于0.2wt％时，产品的延伸率和导电性都将受到影响；mg可与si、cu、al形成强化相mg2si和al2cumg，mg含量小于0.05wt％时，则需要采用高纯铝生产，成本大幅度增加，mg含量大于0.05wt％时，产品的导电率将难以达到要求。
19.本发明还提供了一种动力电池用铝箔的制备工艺，包括以下步骤：步骤（1）熔铸：按重量百分比称取各个原料并混合，先经过熔炼得到熔体，熔体再经过铸轧形成7mm厚铸轧卷；步骤（2）首次冷轧：将步骤（1）得到的铸轧卷冷却至室温后，经过首次冷轧处理，得到冷轧坯料；步骤（3）退火：将步骤（2）得到的冷轧坯料在450℃～480℃温度下保温20h，升温时间为5～12h；有利于保证铝箔各处成分均匀，保温温度高于480℃，铝箔表面会产生高温氧化，影响产品质量，保温温度低于450℃或保温时间过短则达不到成分均匀化的效果，保温时间超过此范围，则生产效率低，能耗大，生产成本高；步骤（4）二次冷轧：将步骤（3）得到的坯料冷却至室温后，进行二次冷轧处理；步骤（5）箔轧：将步骤（4）得到的坯料进行箔轧，在箔轧过程中，采用轧制油对轧辊进行喷淋，以达到润滑冷却的作用，轧制油由90%的基础油与10%的添加剂组成，轧制油在40℃时的运动粘度小于1.8 mm2/s，酸值小于0.4 mgkoh/g，皂化值小于10 mgkoh/g，羟值小于5 mgkoh/g，制备得到的铝箔的尺寸为宽900mm
‑
1440mm，厚0.012 mm
ꢀ‑
0.015mm；步骤（6）分切：将步骤（5）得到的铝箔进行分切，分切速度为400
‑
450m/min，按照产品的规格，调整分切刀的位置和角度，分切至相应规格。
20.优选地，步骤（1）中熔炼过程包括熔化、静置、精炼、除渣和除气，经除气后熔体的氢含量控制在0.10ml/100gal以下。
21.优选地，步骤（2）和步骤（4）中，冷轧的开卷张力均为20
‑
25n/mm2，卷取张力均为30
‑
35n/mm2，轧制速度均为800
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1000mm/min，且最终道次的冷轧均使用高精磨床磨削辊进行轧制，最终道次的冷轧压下量均控制在28％～30％。压下量若大于30％，铝箔表面铝屑易脱落，粘在锟子上，影响箔材表面质量；压下量小于28％，箔材板形难以控制，给操作带来不便。将压下量均控制在28％～30％，提高了铝箔的质量，使轧制出的铝箔表面无丝纹和松树纹的产生，表面美观、细腻，能够满足使用要求。
22.优选地，步骤（3）中，在负压氛围中进行退火处理。
23.优选地，步骤（5）中采用无辊缝轧制，轧制速度控制在900
‑
1000m/min，开卷张力控制在50
‑
60n/mm2，卷取张力为60
‑
65n/mm2。张力的变化不仅会导致断带，面且会影响铝箔的表面质量。
24.优选地，步骤（5）中轧制油在40℃时的运动粘度大于等于1.6 mm2/s且小于1.8 mm2/s，酸值小于0.4 mgkoh/g，皂化值大于等于6 mgkoh /g且小于10 mgkoh /g，羟值大于等于1.5 mgkoh/g且小于5 mgkoh/g。对轧制油的性能进行优化，不仅增加了油膜的强度和润滑性，防止压轧金属变形过程中金属间的摩擦，且使油膜分布均匀，粘度低，无油斑痕，保证产品的表面质量。
25.优选地，步骤（5）中制备得到的铝箔的尺寸为宽900mm
‑
1440mm，厚0.014mm。
26.实施例1一种动力电池用铝箔，该铝箔中各原料的重量百分比如下：si 0.05％，fe 0.2％，cu 0.2％，mn 0.05％，mg 0.05％，zn 0.05％，ti 0.01％，余量为al。
27.该动力电池用铝箔的制备工艺，包括以下步骤：步骤（1）熔铸：按重量百分比称取各个原料并混合，先经过熔炼得到熔体，熔体再
经过铸轧形成7mm厚铸轧卷；熔炼过程包括熔化、静置、精炼、除渣和除气，经除气后熔体的氢含量控制在0.10ml/100gal以下；步骤（2）首次冷轧：将步骤（1）得到的铸轧卷冷却至室温后，经过首次冷轧处理，得到冷轧坯料；冷轧的开卷张力为20n/mm2，卷取张力为30n/mm2，轧制速度为800mm/min，且最终道次的冷轧使用激光毛化辊进行轧制，最终道次的冷轧压下量为28％；步骤（3）退火：将步骤（2）得到的冷轧坯料在450℃、负压氛围中保温20h，升温时间为5h；步骤（4）二次冷轧：将步骤（3）得到的坯料冷却至室温后，进行二次冷轧处理；冷轧的开卷张力为20n/mm2，卷取张力为30n/mm2，轧制速度为800mm/min，且最终道次的冷轧使用高精磨床磨削辊进行轧制，最终道次的冷轧压下量为28％；步骤（5）箔轧：将步骤（4）得到的坯料进行箔轧，采用无辊缝轧制，轧制速度为900m/min，开卷张力为50n/mm2，卷取张力为60n/mm2；采用轧制油对坯料进行喷淋，以达到润滑冷却的作用，轧制油由90%的基础油与10%的添加剂组成，轧制油在40℃时的运动粘度为1.75 mm2/s，酸值为0.3 mgkoh/g，皂化值为9 mgkoh/g，羟值为4 mgkoh/g，制备得到的铝箔的尺寸为宽900mm，厚0.012mm；步骤（6）分切：将步骤（5）得到的铝箔进行分切，分切速度为400m/min，按照产品的规格，调整分切刀的位置和角度，分切至相应规格。
28.实施例2一种动力电池用铝箔，该铝箔中各原料的重量百分比如下：si 0.2％，fe 0.7％，cu 0.2％，mn 0.05％，mg 0.05％，zn 0.05％，ti 0.06％，余量为al。
29.该动力电池用铝箔的制备工艺，包括以下步骤：步骤（1）熔铸：按重量百分比称取各个原料并混合，先经过熔炼得到熔体，熔体再经过铸轧形成7mm厚铸轧卷；熔炼过程包括熔化、静置、精炼、除渣和除气，经除气后熔体的氢含量控制在0.10 ml/100gal以下；步骤（2）首次冷轧：将步骤（1）得到的铸轧卷冷却至室温后，经过首次冷轧处理，得到冷轧坯料；冷轧的开卷张力为25n/mm2，卷取张力为35n/mm2，轧制速度为1000mm/min，且最终道次的冷轧使用激光毛化辊进行轧制，最终道次的冷轧压下量为30％；步骤（3）退火：将步骤（2）得到的冷轧坯料在480℃、负压氛围中保温20h，升温时间为12h；步骤（4）二次冷轧：将步骤（3）得到的坯料冷却至室温后，进行二次冷轧处理；冷轧的开卷张力为25n/mm2，卷取张力为35n/mm2，轧制速度为1000mm/min，且最终道次的冷轧使用高精磨床磨削辊进行轧制，最终道次的冷轧压下量为30％；步骤（5）箔轧：将步骤（4）得到的坯料进行箔轧，采用无辊缝轧制，轧制速度为1000m/min，开卷张力为60n/mm2，卷取张力为65n/mm2；采用轧制油对坯料进行喷淋，以达到润滑冷却的作用，轧制油由90%的基础油与10%的添加剂组成，轧制油在40℃时的运动粘度为1.78 mm2/s，酸值为0.2 mgkoh/g，皂化值为8 mgkoh/g，羟值为3 mgkoh/g，制备得到的铝箔的尺寸为宽1100mm，厚0.015mm；步骤（6）分切：将步骤（5）得到的铝箔进行分切，分切速度为450m/min，按照产品的规格，调整分切刀的位置和角度，分切至相应规格。
30.实施例3一种动力电池用铝箔，该铝箔中各原料的重量百分比如下：si 0.1％，fe 0.3％，cu 0.2％，mn 0.05％，mg 0.05％，zn 0.05％，ti 0.02％，余量为al。
31.该动力电池用铝箔的制备工艺，包括以下步骤：步骤（1）熔铸：按重量百分比称取各个原料并混合，先经过熔炼得到熔体，熔体再经过铸轧形成7mm厚铸轧卷；熔炼过程包括熔化、静置、精炼、除渣和除气，经除气后熔体的氢含量控制在0.10 ml/100gal以下；步骤（2）首次冷轧：将步骤（1）得到的铸轧卷冷却至室温后，经过首次冷轧处理，得到冷轧坯料；冷轧的开卷张力为22n/mm2，卷取张力为31n/mm2，轧制速度为900mm/min，且最终道次的冷轧使用激光毛化辊进行轧制，最终道次的冷轧压下量为29％；步骤（3）退火：将步骤（2）得到的冷轧坯料在460℃、负压氛围中保温20h，升温时间为10h；步骤（4）二次冷轧：将步骤（3）得到的坯料冷却至室温后，进行二次冷轧处理；冷轧的开卷张力为22n/mm2，卷取张力为31n/mm2，轧制速度为900mm/min，且最终道次的冷轧使用高精磨床磨削辊进行轧制，最终道次的冷轧压下量为29％；步骤（5）箔轧：将步骤（4）得到的坯料进行箔轧，采用无辊缝轧制，轧制速度为960m/min，开卷张力为58n/mm2，卷取张力为63n/mm2；采用轧制油对坯料进行喷淋，以达到润滑冷却的作用，轧制油由90%的基础油与10%的添加剂组成，轧制油在40℃时的运动粘度为1.7 mm2/s，酸值为0.1 mgkoh/g，皂化值为7 mgkoh/g，羟值为2 mgkoh/g，制备得到的铝箔的尺寸为宽1200mm，厚0.014mm；步骤（6）分切：将步骤（5）得到的铝箔进行分切，分切速度为430m/min，按照产品的规格，调整分切刀的位置和角度，分切至相应规格。
32.实施例4一种动力电池用铝箔，该铝箔中各原料的重量百分比如下：si 0.15％，fe 0.6％，cu 0.2％，mn 0.05％，mg 0.05％，zn 0.05％，ti 0.05％，余量为al。
33.该动力电池用铝箔的制备工艺，包括以下步骤：步骤（1）熔铸：按重量百分比称取各个原料并混合，先经过熔炼得到熔体，熔体再经过铸轧形成7mm厚铸轧卷；熔炼过程包括熔化、静置、精炼、除渣和除气，经除气后熔体的氢含量控制在0.10ml/100gal以下；步骤（2）首次冷轧：将步骤（1）得到的铸轧卷冷却至室温后，经过首次冷轧处理，得到冷轧坯料；冷轧的开卷张力为24n/mm2，卷取张力为33n/mm2，轧制速度为950mm/min，且最终道次的冷轧使用激光毛化辊进行轧制，最终道次的冷轧压下量为28％；步骤（3）退火：将步骤（2）得到的冷轧坯料在470℃、负压氛围中保温20h，升温时间为9h；步骤（4）二次冷轧：将步骤（3）得到的坯料冷却至室温后，进行二次冷轧处理；冷轧的开卷张力为24n/mm2，卷取张力为33n/mm2，轧制速度为950mm/min，且最终道次的冷轧使用高精磨床磨削辊进行轧制，最终道次的冷轧压下量为28％；步骤（5）箔轧：将步骤（4）得到的坯料进行箔轧，采用无辊缝轧制，轧制速度为920m/min，开卷张力为55n/mm2，卷取张力为62n/mm2；采用轧制油对坯料进行喷淋，以达到润
滑冷却的作用，轧制油由90%的基础油与10%的添加剂组成，轧制油在40℃时的运动粘度为1.6 mm2/s，酸值为0.05 mgkoh/g，皂化值为6 mgkoh/g，羟值为1.5 mgkoh/g，制备得到的铝箔的尺寸为宽1300mm，厚0.012mm；步骤（6）分切：将步骤（5）得到的铝箔进行分切，分切速度为420m/min，按照产品的规格，调整分切刀的位置和角度，分切至相应规格。
34.实施例5一种动力电池用铝箔，该铝箔中各原料的重量百分比如下：si 0.13％，fe 0.5％，cu 0.2％，mn 0.05％，mg 0.05％，zn 0.05％，ti 0.03％，余量为al。
35.该动力电池用铝箔的制备工艺，包括以下步骤：步骤（1）熔铸：按重量百分比称取各个原料并混合，先经过熔炼得到熔体，熔体再经过铸轧形成7mm厚铸轧卷；熔炼过程包括熔化、静置、精炼、除渣和除气，经除气后熔体的氢含量控制在0.10ml/100gal以下；步骤（2）首次冷轧：将步骤（1）得到的铸轧卷冷却至室温后，经过首次冷轧处理，得到冷轧坯料；冷轧的开卷张力为22n/mm2，卷取张力为31n/mm2，轧制速度为860mm/min，且最终道次的冷轧均使用激光毛化辊进行轧制，最终道次的冷轧压下量为29％；步骤（3）退火：将步骤（2）得到的冷轧坯料在465℃、负压氛围中保温20h，升温时间为6h；步骤（4）二次冷轧：将步骤（3）得到的坯料冷却至室温后，进行二次冷轧处理；冷轧的开卷张力为22n/mm2，卷取张力为31n/mm2，轧制速度为860mm/min，且最终道次的冷轧使用高精磨床磨削辊进行轧制，最终道次的冷轧压下量为29％；步骤（5）箔轧：将步骤（4）得到的坯料进行箔轧，采用无辊缝轧制，轧制速度为930m/min，开卷张力为52n/mm2，卷取张力为63n/mm2；采用轧制油对坯料进行喷淋，以达到润滑冷却的作用，轧制油由90%的基础油与10%的添加剂组成，轧制油在40℃时的运动粘度为1.65 mm2/s，酸值为0.04 mgkoh/g，皂化值为6.5 mgkoh/g，羟值为4.5 mgkoh/g，制备得到的铝箔的尺寸为宽1440mm，厚0.015mm；步骤（6）分切：将步骤（5）得到的铝箔进行分切，分切速度为440m/min，按照产品的规格，调整分切刀的位置和角度，分切至相应规格。
36.将实施例1
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5制备得到的铝箔分别进行表面张力系数、表面性能测试，测试结果见表1。
37.表1
由上述试验数据可以看出，采用本发明所述的原料组成、原料配比及制备工艺，制得的铝箔表面张力系数大，无需经过后续除油处理，铝箔表面张力即可达到31达因以上，满足用户的使用需求，简化工艺流程，降低生产成本，且表面美观、细腻，铝箔表面无丝纹和松树纹的产生，针孔数≦15个/inch2；且制备工艺简单，降低生产成本，具有广泛的工业应用前景。
38.以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。