本发明涉及铝合金熔炼及加工,具体为一种电解铝液制备1100铝合金新能源电池铝箔方法。
背景技术:
1、新能源汽车被列为降碳减排的重要突破口,新能源汽车所用的汽车动力电池,主要有磷酸铁锂电池和锂电子电池。电池铝箔主要用这些电池中的集电器,通常情况下作为正极集电体及电池的复合膜。这就要求铝箔有较高的强度和良好的延伸率。通常情况下主要以1×××系纯铝为主,此类合金含铁量较低,容易加工,普遍采用“铸轧或热轧+冷轧”工艺生产,并在冷轧过程中进行一次再结晶退火消除加工硬化,但生产的铝箔坯料抗拉强度、延伸率等综合力学性能指标较低,在后期的加工中因性能指标偏低,造成电池的成品率较低,增加生产成本,很难满足生产需要。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种加工制作方式简便、易于加工、投入生产成本较少、加工的铝箔抗拉强度高、延展率提高的电解铝液制备1100铝合金新能源电池铝箔方法。
2、本发明一种1100铝合金新能源电池铝箔,铝箔中各合金元素质量配比为:fe:0.55%~0.60%、si:0.10%~0.13%、cu:0.20%~0.25%、ti:0.010%~0.020%、mn:≤0.01%、zn:0.015%~0.025%、mg:≤0.01%、al≥99.00%。
3、本发明一种电解铝液制备1100铝合金新能源电池铝箔方法,具体包括以下步骤:
4、s1:细化晶粒,晶粒组织均匀地铸轧带材:
5、s1.1.增加形核质点:采用电解铝液进行制备,为提高产品纯净度,原料采用al≥99.80%的原铝液和al≥99.80%以上的重熔铝锭作为固体料,其中固体料质量占比≥70%,进行装炉;
6、s1.2.变质处理和减少夹杂:在熔炼过程中,合金成分配比使用铝铁中间合金、细铜电缆或铝铜中间合金、铝硅中间合金、锌锭、铝钛中间合金,熔炼炉内ti合金成分质量占比控制在不得高于0.008%;
7、熔体温度达到745℃-755℃时开始精炼,每次精炼时间为30分钟,精炼间隔3小时,精炼完成后静置30分钟后扒渣至镜面,升温至750-755℃后倒炉;
8、铸轧生产过程中,在除气箱入口单级加入晶粒细化剂,加入铝液温度为725±5℃,所使用晶粒细化剂达到a级控制标准,其ti含量为4.8%-5.2%,b含量在0.9%-1.1%,fe含量≤0.20%,si含量≤0.15%,v含量≤0.05%,杂质元素含量≤0.10%,且任意1cm3的纵截面中tib2质点平均尺寸<2μm,分布大致均匀弥散;任意1cm3的纵截面中tial3成块状或杆状,质点平均尺寸<30μm,分布大致均匀弥散,氧化物夹杂总长不得大于1000μm,不得有团聚或大块tib2、tial3和氧化物夹杂出现;
9、s1.3.铸轧生产:将所得熔体进行在线除气、过滤、铸轧得到厚度为6.8-8.0mm的铸轧坯料;
10、s1.3.1进一步的,铸轧区长度控制范围设定为57-65mm,铸嘴开口度设定为:10-13mm,铸轧速度为:800-950mm/min,冷却水温度为:35-40℃,并在立板成功后提升轧制力;
11、s1.3.2进一步的,炉眼温度控制725-735℃,除气箱温度725-735℃,过滤箱温度715-725℃,前箱温度参数范围700±2℃;
12、s2:冷轧轧制工艺采用开坯道次和中间退火后第一道次大加工率工艺,将步骤s1.3得到的铸轧带材按照60%的道次加工率轧制后进行中间退火,所用轧辊粗糙度0.65±0.02μm,采用上凸下平的搭配方式,上辊凸度0.03mm,下辊凸度0mm,轧制速度控制在200-350m/min;
13、s2.1.将步骤s2所得铸轧带材,在530℃炉气温度升至金属温度达到400℃-430℃,再转入保温阶段,保温4小时冷却出炉;
14、s2.2.将步骤s2.1所得铸轧带材,在温度低于40℃后按照60%、54%、45%的道次加工率进行中间道次加工后进行自然冷却,并进行切边处理;所用轧辊粗糙度:0.48±0.02μm,采用双凸辊的搭配方式,上辊凸度0.02mm,下辊凸度0.02mm,轧制速度控制在550-650m/min;
15、s2.3.将步骤s2.3所得带材,在温度低于40℃后按照34-37%、30-35%的道次加工率进行成品道次加工后进行自然冷却,并进行成品切边处理,按照该方法加工至h18状态,厚度为0.20-0.22mm,检测铸轧带材抗拉强度rm≥210mpa,延伸率a50≥3.5%,1100铝合金电池箔坯料加工完毕;所用轧辊粗糙度0.35±0.02μm,采用双凸辊的搭配方式,上辊凸度0.025mm,下辊凸度0.025mm,轧制速度控制在300-350m/min;
16、s3.使用板式过滤器过滤开坯轧制、中间轧制和成品轧制中产生的轧制污油,板式过滤器内过滤油品的透光率≥95%;
17、s4.箔轧,将步骤s2.3所获得的冷轧坯料经四道次箔轧获得0.012-0.015mm的箔材;
18、s5.分切、精切、包装入库,将箔材按照所需规格进行分切、精切、包装入库,过程中进行针孔缺陷在线检测、电晕处理。
19、所述步骤s1.1中采用不高于30%的电解铝液,其余为纯铝锭。
20、所述步骤s3.中板式过滤器内的过滤助剂由过滤硅藻土、白土、纤维素组成,添加质量配比为12.5:5:3;过滤采用双极过滤+管式过滤,过滤板规格为50ppi和60ppi,管式过滤采用11根/组过滤管;
21、所述步骤s1.3中,铸轧生产的具体道次分配如下:第一道次由7.23mm轧制至3.5mm;第二道次由3.5mm轧制至1.6mm,第三道次由1.6mm轧制至0.88mm,第四道次由0.88mm轧制至0.50mm,第五道次由0.50mm轧制至0.32mm;在第一道次轧制后进行中间退火处理,炉气温度设定为530℃,升温至金属温度达到400℃后。将炉气温度调整为400℃,并在此温度下保温4小时候后随炉冷却3小时出炉;在第四道次结束后进行自然降温至带材温度低于40℃后进行边部切边处理。
22、所述步骤s2.1中间退火方式采用以含铁化合物充分析出的退火方式。
23、本发明的有益效果是:
24、本发明以国标gb/t3190-2020中的1100合金为基础,打破常规采取高铁、高铜、低硅及添加微量锌元素的合金元素配比思路,提出利用电解铝液直接连续铸轧工艺技术生产1100d合金带材,通过合理搭配fe、cu、zn元素配比,并经退火、冷轧、退火等工序工艺摸索得到一种高强度1100d铝合金新能源电池铝箔坯料,为控制生产各环节参数精确提供了保证,在大规模工业生产中实现产品质量稳定,板形、厚差、表面质量及力学性能满足用户要求,本发明制得的高强度1100d铝合金新能源电池铝箔坯料的抗拉强度为205~220mpa,延伸率为4.5~6.0%,生产出0.012-0.015μm的成品铝箔抗拉强度为≥300mpa,延伸率为≥3.0%,满足技术指标要求。