一種鋰電池用鋁箔的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鋰電池用鋁箔的制備方法，屬于鋁合金材料制備技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著人們生活水平的提高，環境意識的提升，干凈環保的能源運輸工具社會需求巨大，電動車輛已成為人們生活中主要交通工具，作為電動車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，鋁箔性能一般，使得鋰電池性能一般。且現有技術中，生產鋁箔的生產流程為:熔煉-半連續鑄造-鋸切(頭尾)_銑面-均勻化退火-熱乳-冷乳-箔乳-剪切。盡管這種這種制備方法可一定程度程度上提高化合物破碎效果和位錯分布，細化晶粒細，進而改善組織力學性能，但是仍滿足不了日益不斷提高的鋰電池鋁箔性能要求，仍需研究鋰電池用鋁箔的材料與制備方法。
【發明內容】
[0003]本發明針對現有技術所存在的缺陷，提供一種生產成本低的鋰電池用鋁箔的制備方法，制得的鋁箔性能高。
[0004]本發明的上述目的可通過下列技術方案來實現:一種鋰電池用鋁箔的制備方法，所述制備方法包括如下步驟:
[0005](I)熔煉、鑄乳工藝:將上述鋰電池用鋁箔加熱熔煉成鋁合金熔體；然后依次進行精煉扒渣、晶粒細化、除氣除渣、過濾處理；再將過濾后的鋁合金熔體連續鑄乳成6.0-8.0mm 的還料；
[0006](2)冷乳工藝:將坯料先冷乳至4.0-5.0mm,再進行第一次退火處理；將第一次退火處理后的坯料粗乳至0.25-0.3mm，接著進行二次退火處理；
[0007](3)箔壓處理:將二次退火處理后的鋁箔精乳成厚度為0.01-0.05mm的鋁箔卷，將鋁箔卷分切即可得成品鋰電池用鋁箔。
[0008]本發明通過增加均勻化退火處理改善合金鑄扎過程中的成分偏析，改善原始鑄乳組織以獲得成分均勻、組織均勻、性能穩定的產品，進而提高鋰電池用鋁箔的性能。
[0009]在上述鋰電池用鋁箔的制備方法中，所述鋰電池用鋁箔的成分及其質量百分比為: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% ;余量為Al及不可避免的雜質。
[0010]作為優選，所述鋰電池用鋁箔的成分及其質量百分比為: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% ;余量為Al及不可避免的雜質。
[0011]進一步優選，所述鋰電池用鋁箔的成分及其質量百分比為:Fe:0.39% ;Si:0.12% ；Cu:0.04% ；Ti:0.016% ；Mn..( 0.03% ；Mg..( 0.03% ；Zn..( 0.03% ;余量為 Al及不可避免的雜質，其中，Mn+Mg+Zn彡0.03%。
[0012]進一步優選，所述鋰電池用鋁箔的成分及其質量百分比為:Fe:0.40% ;Si:0.13% ；Cu:0.05% ；Ti:0.018% ；Mn..( 0.03% ；Mg..( 0.03% ；Zn..( 0.03% ;余量為 Al及不可避免的雜質。
[0013]進一步優選，所述鋰電池用鋁箔的成分及其質量百分比為:Fe:0.38% ;Si:0.15% ；Cu:0.04% ；Ti:0.02% ；Mn 0.03% ；Mg:彡 0.03% ；Zn 0.03% ;余量為 Al 及不可避免的雜質。
[0014]進一步優選，所述鋰電池用鋁箔的成分及其質量百分比為:Fe:0.42% ;Si:0.12% ；Cu:0.06% ；Ti:0.019% ;Mn:彡 0.03% ;Mg:彡 0.03% ;Zn:彡 0.03% ;余量為 Al及不可避免的雜質。
[0015]在上述鋰電池用鋁箔的制備方法中，所述的精煉扒渣具體為:將鋁合金熔體靜置12-18min后，再進行多次精煉處理，第一次精煉處理的時間為18_22min，第一次精煉處理后(即從第二次精煉處理開始)精煉時間為20-25min，間隔為2h_3h。
[0016]在上述裡電池用招猜的制備方法中，所述的晶粒細化處理時需加入Al_5Ti_B晶粒細化劑，加入量為1.5-2kg/噸鋁合金。
[0017]在上述鋰電池用鋁箔的制備方法中，所述的除氣除渣是向除氣箱中通入高純氮氣對鋁合金熔體進行除氣，調整石墨轉子轉速，保證鋁液的含氫量< 0.12ml/100gAl，含氫量^ 0.12ml/100gAl，其中，氮氣純度要求在99.995%以上，氮氣壓力為0.4-0.5Mpa，除氣箱熔體的溫度為720-730°C，并每隔I小時將除氣箱中隨氮氣氣泡上浮至熔體表面的浮渣扒去。
[0018]在上述鋰電池用鋁箔的制備方法中，所述的過濾是用雙通道雙極過濾板過濾除渣，過濾精度為50目和60目。
[0019]在上述鋰電池用鋁箔的制備方法中，所述的連續鑄乳具體為通過鑄乳機前箱鑄嘴供流，通過鑄乳機鑄乳輥，在鑄乳區內將液態鋁合金熔體鑄乳成坯料。其中，連續鑄乳處理時前箱熔體溫度690-700°C，輥縫4.6-4.8mm，鑄乳區長度55_60mm，鑄嘴開口度ll_12mm，預載力180-260T，卷取張力:40-60kn。鑄乳速度950-980mm/min，冷卻水水溫32_38°C。
[0020]通過本發明的連續鑄乳處理后鑄乳坯料的質量可以達到:同板差彡0.05mm,凸度0.01-0.05mm，晶粒度I級，縱向厚差< 0.1mm。工藝裂邊< 2mm，鑄乳板低倍試樣表面不存在影響使用的條紋和偏析。在乳制前必須清擦輥系，并用乳制油沖洗，乳制油質量合格，乳輥磨削質量合格，同時保證冷料乳制。通過AGC正確選用乳制速度、張力，AFC板型自動控制技術控制板型從而獲得優良的板型。
[0021 ] 坯料冷乳時鑄乳機乳輥粗糙度為Ra0.5 μ m。
[0022]在上述鋰電池用鋁箔的制備方法中，所述第一次退火處理時退火爐內溫度為585-590 °C，加熱15-20h，當坯料表面溫度達到460-475 °C時，將退火爐內溫度降至460-480 °C，保溫 3-6h。
[0023]第一次退火處理后的坯料在粗乳時粗乳機乳輥粗糙度為Ra0.25 μ m。
[0024]在上述鋰電池用鋁箔的制備方法中，所述二次退火處理時退火爐內溫度為190-220 °C，加熱8-10h，當坯料表面溫度達到165-170 °C，將退火爐內的溫度降至195-205 °C，保溫 6-8h。
[0025]在上述鋰電池用鋁箔的制備方法中，所述鋁箔卷精乳時選用張力/速度乳制模式，ACG控制模式，前張力35-50N/mm2，后張力35_40N/mm2，乳制速度500-700m/min，乳制力250-350T，油溫50-55°C，油壓3.0-4.0bar，流量50-65%，乳輥凸度0.06mm，乳輥粗糙度Ra0.12-0.2 μ m，乳制油添加劑6-8 %。
[0026]在上述鋰電池用鋁箔的制備方法中，所述的分切是將雙張(或單張)鋁箔大卷分切為用產要求的單張鋁箔卷。
[0027]本發明具有如下優點:
[0028]1、與現有技術中的熱乳工藝相比，本發明通過增加均勻化退火處理改善合金鑄扎過程中的成分偏析，改善原始鑄乳組織以獲得成分均勻、組織均勻、性能穩定的產品，同時有利于消除冷乳過程中的加工硬化，進而提高鋰電池用鋁箔的性能。
[0029]2、本發明采用的連續鑄乳工藝流程少，設備投資小，占地面積小，節能環保好，生產成本低，且鋰電池用鋁箔表面潔凈無殘油。
[0030]3、本發明通過調整鋁合金的成分，添加Cu元素，通過改變元素之間的協同作用，提高鋁箔的性能，使其滿足制備鋰電池鋁箔的要求。
[0031]4、本發明制得的鋰電池用鋁箔力學性能較好:a:厚差±3% ;b:抗拉強度160-190MPa ；c:延伸率彡1.5% ；d:針孔數:0個/m2；e:表面潤濕張力32達因；f:鋁箔開卷性能好，粘附度優異。
【具體實施方式】
[0032]以下是本發明的具體實施例，對本發明的技術方案作進一步的描述，但本發明并不限于這些實施例。
[0033]實施例1
[0034]配料:調整鋰電池用鋁箔的成分及其質量百分比:Fe:0.39% ；Si:0.12% ；Cu:0.04% ；Ti:0.016% ;余量為Al及不可避免的雜質，其中，Mn+Mg+Zn彡0.03%。
[0035]熔煉、鑄乳工藝:將上述鋰電池用鋁箔加熱熔煉成鋁合金熔體；然后依次進行精煉扒渣、晶粒細化、除氣除渣、過濾處理，再將過濾后的鋁合金熔體連續鑄乳成7.0mm的坯料。其中，精煉扒渣、晶粒細化、除氣除渣、過濾處理、連續鑄乳具體如下:
[0036]a、精煉扒渣:將鋁合金熔體轉至靜置爐中靜置15min，靜置爐的溫度為745 °C，然后進行多次精煉處理，第一次氮氣精煉處理的時間為20min，精煉完后扒去表面浮渣，第一次精煉處理后(即從第二次精煉處理開始)精煉時間為22min，間隔為2.5h ;
[0037]b、晶粒細化:將鋁鈦硼晶粒細化劑通過鈦絲進給機加入到除氣箱鋁液入口處，晶粒細化劑的加入量為2.5kg/噸鋁合金熔體，對熔體進行變質細化；
[0038]C、除氣除渣:向除氣箱中通入高純氮氣對鋁合金熔體進行除氣，調整石墨轉子轉速，保證鋁液的含氫量< 0.12ml/100gAl ;為控制含氫量< 0.12ml/100gAl，氮氣純度要求達到99.995%以上，氮氣壓力在0.45Mpa，除氣箱熔體的溫度為725°C，并每隔I小時將除氣箱中隨氮氣氣泡上浮至熔體表面的浮渣扒去；
[0039]d、過濾處理:用雙通道雙極過濾板過濾除渣，過濾精度為50目；
[0040]e、連續鑄乳:通過鑄乳機前箱鑄嘴供流，通過鑄乳機鑄乳輥，在鑄乳區內將液態鋁合金熔體鑄乳成厚度為7.0mm的坯