一種鋰電池用鋁箔的退火處理的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰電池用鋁箔的退火處理，屬于鋁合金材料的加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高，環(huán)境意識的提升，干凈環(huán)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(xiàn)有技術(shù)中，生產(chǎn)鋁箔的生產(chǎn)流程為:熔煉-半連續(xù)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(xué)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(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，提供一種生產(chǎn)成本低，大幅度提高鋰電池用鋁箔性能的退火處理，制得的鋁箔性能高。
[0004]本發(fā)明的上述目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn):一種鋰電池用鋁箔的退火處理，所述退火處理包括如下步驟:
[0005]將鋰電池用鋁箔坯料先冷乳至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；
[0006]其中，第一次退火處理時退火爐內(nèi)溫度為585-590°C，加熱15_20h，當(dāng)坯料表面溫度達到460-475 °C時，將退火爐內(nèi)溫度降至460-480 °C，保溫3_6h ；
[0007]二次退火處理時退火爐內(nèi)溫度為190_220°C，加熱8_10h，當(dāng)坯料表面溫度達到165-170°C，將退火爐內(nèi)的溫度降至195-205°C，保溫6_8h。
[0008]本發(fā)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(wěn)定的產(chǎn)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退火處理中，鋰電池用鋁箔坯料在冷乳前將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(xù)鑄乳成6.0-8.0mm的鋰電池用鋁箔坯料。
[0010]其中，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。
[0011]所述的晶粒細化處理時需加入Al-5T1-B晶粒細化劑，加入量為1.5-2kg/噸鋁合金。
[0012]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(diào)整石墨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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。
[0013]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。
[0014]所述的連續(xù)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(qū)內(nèi)將液態(tài)鋁合金熔體鑄乳成坯料。其中，連續(xù)鑄乳處理時前箱熔體溫度690-700°C，輥縫4.6-4.8mm，鑄乳區(qū)長度55-60mm，鑄嘴開口度ll_12mm，預(yù)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。
[0015]通過本發(fā)明的連續(xù)鑄乳處理后鑄乳坯料的質(zhì)量可以達到:同板差< 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(zhì)量合格，乳輥磨削質(zhì)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(shù)控制板型從而獲得優(yōu)良的板型。
[0016]坯料冷乳時鑄乳機乳輥粗糙度為Ra0.5 μ m。
[0017]在上述鋰電池用鋁箔的退火處理中，鋰電池用鋁箔坯料在冷乳后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。
[0018]所述鋁箔卷精乳時選用張力/速度乳制模式，ACG控制模式，前張力為35-50N/mm2,后張力為35-40N/mm2，乳制速度為500-700m/min，乳制力為250-350T，油溫為50_55°C，油壓為3.0-4.0bar，流量為50-65 %，乳輥凸度為0.06mm，乳輥粗糙度Ra0.12-0.2 μ m，乳制油添加劑為6-8%。
[0019]所述的分切是將雙張(或單張)鋁箔大卷分切為用產(chǎn)要求的單張鋁箔卷。
[0020]在上述鋰電池用鋁箔的退火處理中，所述鋰電池用鋁箔坯料的成分及其質(zhì)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(zhì)。
[0021]作為優(yōu)選，所述鋰電池用鋁箔的成分及其質(zhì)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(zhì)。
[0022]進一步優(yōu)選，所述鋰電池用鋁箔的成分及其質(zhì)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(zhì)，其中，Mn+Mg+Zn彡0.03%。
[0023]進一步優(yōu)選，所述鋰電池用鋁箔的成分及其質(zhì)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(zhì)。
[0024]進一步優(yōu)選，所述鋰電池用鋁箔的成分及其質(zhì)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(zhì)。
[0025]進一步優(yōu)選，所述鋰電池用鋁箔的成分及其質(zhì)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(zhì)。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0027]1、與現(xiàn)有技術(shù)中的熱乳工藝相比，本發(fā)明通過二次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(wěn)定的產(chǎn)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。
[0028]2、本發(fā)明采用的連續(xù)鑄乳工藝流程少，設(shè)備投資小，占地面積小，節(jié)能環(huán)保好，生產(chǎn)成本低，且鋰電池用鋁箔表面潔凈無殘油。
[0029]3、本發(fā)明通過調(diào)整鋁合金的成分，添加Cu元素，通過改變元素之間的協(xié)同作用，提高鋁箔的性能，使其滿足制備鋰電池鋁箔的要求。
[0030]4、本發(fā)明制得的鋰電池用鋁箔力學(xué)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(shù):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(yōu)異。
【具體實施方式】
[0031]以下是本發(fā)明的具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。
[0032]實施例1
[0033]配料:調(diào)整鋰電池用鋁箔的成分及其質(zhì)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(zhì)，其中，Mn+Mg+Zn彡0.03%。
[0034]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(xù)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(xù)鑄乳具體如下:
[0035]a、精煉扒渣:將鋁合金熔體轉(zhuǎn)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 ;
[0036]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(zhì)細化；
[0037]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(diào)整石墨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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；
[0038]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；
[0039]e、連續(xù)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(qū)內(nèi)將液態(tài)鋁合金熔體鑄乳成厚度為7.0mm的坯料；其中，前箱熔體溫度695°C，主機速度1100m/min，輥縫4.7mm，鑄乳區(qū)長度58mm，鑄嘴開口度11mm，預(yù)載力220T，卷取張力:50kn，鑄乳速度960mm/min,冷卻水水溫35°C。
[0040]冷乳