一種鋰離子電池正極集流體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極集流體，所述集流體為三層結(jié)構(gòu)，第一層、第三層為鋁，其厚度均為2.5-3微米，設(shè)置在第一層和第三層之間的第二層為鋁合金，其厚度為8-10微米，所述鋁合金的成分質(zhì)量百分含量為：Si：0.4-0.45，F(xiàn)e：0.4-0.45，Cu：0.06-0.08，Mn：0.5-0.6，Ca；0.05-0.08，Sb：0.01-0.015，Ti-B合金：0.1-0.15，RE：0.45-0.6，所述RE為混合稀土，La：15-20，Ce：55-60，Er：10-15，Sm：10-15，其余為鋁和不可避免的雜質(zhì)；其制備方法包括熔煉-均勻化處理-冷軋-雙級時效，本發(fā)明的正極集流體其拉伸強度高達260-275MPa，未發(fā)現(xiàn)點蝕現(xiàn)象，并且在保證一定鋁箔厚度的基礎(chǔ)上，比現(xiàn)有技術(shù)中的鋁箔更能有效避免打皺及斷裂問題。
【專利說明】一種鋰離子電池正極集流體

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極集流體用鋁合金材料及其制造方法，屬于鋰離子 電池領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代社會和科技的發(fā)展，攝像機、筆記本電腦、便攜式DVD和數(shù)碼相機等移動 設(shè)備有了越來越廣泛的應(yīng)用。鋰離子電池作為一種綠色環(huán)保電池，具有高能量密度、高工作 電壓和長使用壽命等優(yōu)點，因此在各種移動設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。
[0003] 鋰離子電池一般包括正極片、負極片、間隔于正極片和負極片之間的隔離膜，以及 電解液。其中，正極片包括由鋁箔制成的正極集流體和分布在正極集流體上的正極活性物 質(zhì)，負極片包括負極集流體和分布在負極集流體上的負極活性物質(zhì)。
[0004] 目前隨著鋁箔厚度越來越低，導(dǎo)致其整體強度也下降，導(dǎo)致在涂布和冷壓工序中 鋁箔易打皺以及斷裂，影響了正常的生產(chǎn)，因而如何調(diào)節(jié)厚度和強度之間的關(guān)系的問題亟 待解決。業(yè)內(nèi)有嘗試采用銅箔、鎳箔替代鋁箔作為正極集流體，但是將銅箔和鎳箔用在正極 時會被氧化然后發(fā)生銅離子和鎳離子溶解到電池的問題；另一方面，也有在在鋁箔中添加 合金元素來增強其強度，但是會發(fā)生點蝕現(xiàn)象。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋰離子電池正極集流體，其拉 伸強度高達260-275MPa，未發(fā)現(xiàn)點蝕現(xiàn)象，并且在保證一定鋁箔厚度的基礎(chǔ)上，比現(xiàn)有技術(shù) 中的鋁箔更能有效避免打皺及斷裂問題。
[0006] 為了達到上述目的，本發(fā)明提高一種鋰離子電池正極集流體，其技術(shù)方案如下：
[0007] -種鋰離子電池正極集流體，其特征在于：所述集流體為三層結(jié)構(gòu)，第一層、 第三層為鋁，其厚度均為2. 5-3微米，設(shè)置在第一層和第三層之間的第二層為鋁合金， 其厚度為8-10微米，所述鋁合金的成分質(zhì)量百分含量為：Si :0.4-0.45, Fe :0.4-0.45， Cu :0· 06-0. 08, Μη :0· 5-0. 6, Ca ;0· 05-0. 08, Sb :0· 01-0. 015, Ti-B 合金：0· 1-0. 15, RE : 0· 45-0. 6,所述 RE 為混合稀土，La :15-20, Ce :55-60, Er :10-15, Sm :10-15,其余為鋁和 不可避免的雜質(zhì)；其制備方法包括熔煉-均勻化處理-冷軋-雙級時效，所述熔煉步驟， 熔煉溫度為750-760°C ;所述均勻化處理為雙級均勻化處理，在630-650°C保溫10_12h，在 400-420°C保溫15-18h ;所述雙級時效為在100-1KTC保溫12-18h，之后在165-175°C保溫 45_55min〇
[0008] 進一步的，所述第一層與第三層的厚度為2. 5微米，第二層的厚度為10微米。
[0009] 進一步的，所述鋁合金的成分為 Si :0· 4, Fe :0· 42, Cu :0· 08, Μη :0· 6, Ca ;0· 06， Sb :0· 01，Ti-B 合金：0· 12, RE :0· 6,所述 RE 為混合稀土，La :20, Ce :60, Er :10, Sm :10,其 余為鋁和不可避免的雜質(zhì)；
[0010] 進一步的，所述鋁合金的成分為 Si :0. 44, Fe :0. 45, Cu :0. 07, Μη :0. 5, Ca ;0. 05， Sb :0· 012, Ti-B 合金：0· 15, RE :0· 5,所述 RE 為混合稀土，La :15, Ce :60, Er :15, Sm :10,其 余為鋁和不可避免的雜質(zhì)；
[0011] 進一步的，所述熔煉溫度優(yōu)選755°C，雙級均勻化優(yōu)選在640°C保溫12h，在400°C 保溫16h ;雙級時效優(yōu)選在KKTC保溫15h，之后在165°C保溫50min。
[0012] 本發(fā)明的有益效果在于以下幾點：
[0013] 1)本發(fā)明中加入0. 05-0. 08%的Ca，可以提高合金的耐熱性能，且不會明顯降低 導(dǎo)電率。
[0014] 2)銻加入合金中，銻和鋁形成高熔點化合物在合金凝固過程中呈彌散質(zhì)點首先析 出，其質(zhì)點的晶體結(jié)構(gòu)可作為異質(zhì)晶核，大量的彌散晶核促使晶粒得以細化，提高合金的屈 服極限，并提高合金的耐熱性。
[0015] 3)加入鈦硼合金，比單獨添加鈦、硼更優(yōu)有效的細化晶粒，改善力學(xué)性能。
[0016] 4)加入混合稀土元素，其會和合金熔煉過程中不可避免的吸入少量氣體化合，形 成稀土化合物，以渣的形式浮出熔融金屬表面，從而起到除氣作用，使金屬結(jié)構(gòu)緊密；通過 合金中添加混合稀土元素，在合金熔煉的高溫過程中形成高熔點金屬化合物，這些金屬化 合物具有很強的變質(zhì)細化作用，且只作為晶核質(zhì)點，使合金枝晶由一性枝晶臂發(fā)達的羽箭 狀變?yōu)槎绦』ò隊?，也使原合金中的硬相組織形態(tài)，由粗大塊狀、棒狀形態(tài)改為均勻分布的 星狀。微量元素的添加不影響界面可動性，在改善組織、改善機械性能的同時保持了合金的 高阻尼特性。
[0017] 5)本發(fā)明通過科學(xué)的成分配比和合適的工藝參數(shù)，使得正極集流體用鋁合金拉伸 強度高達230-250MPa，未發(fā)現(xiàn)點蝕現(xiàn)象，并且在保證一定鋁箔厚度的基礎(chǔ)上，比現(xiàn)有技術(shù)中 的鋁箔更能有效避免打皺及斷裂問題。

【具體實施方式】
[0018] 以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實施例僅用 于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019] 實施例1 :
[0020] 按照鋁合金的成分為 Si :0· 4, Fe :0· 42, Cu :0· 08, Μη :0· 6, Ca :0· 06, Sb :0· 01， Ti-B 合金：0. 12，RE :0. 6,所述 RE 為混合稀土，La :20，Ce :60，Er :10，Sm :10,其余為鋁和不 可避免的雜質(zhì)進行熔煉，熔煉溫度為750°C，均勻化處理為雙級均勻化處理，在640°C保溫 12h，在400°C保溫16h ;雙級時效在KKTC保溫15h，之后在165°C保溫50min。最終軋制成 厚度為10微米的鋁箔。該10微米的鋁箔與厚度均為2. 5微米的鋁一起構(gòu)成三層的集流體 結(jié)構(gòu)。
[0021] 實施例2:
[0022] 按照鋁合金的成分為 Si :0· 44, Fe :0· 45, Cu :0· 07, Μη :0· 5, Ca ;0· 05, Sb :0· 012， Ti-B 合金：0. 15, RE :0. 5,所述 RE 為混合稀土，La : 15, Ce :60，Er : 15, Sm : 10,其余為鋁和不 可避免的雜質(zhì)進行熔煉，熔煉溫度為760°C ;均勻化處理為雙級均勻化處理，在650°C保溫 10h，在420°C保溫15h ;所述雙級時效為在110°C保溫12h，之后在175°C保溫45min。最終 軋制成厚度為8微米的鋁箔。該8微米的鋁箔與厚度均為3微米的鋁一起構(gòu)成三層的集流 體結(jié)構(gòu)。
[0023] 實施例3 :
[0024] 按照鋁合金的成分為 Si :0· 42, Fe :0· 40, Cu :0· 08, Μη :0· 55, Ca ;0· 05, Sb :0· 014， Ti-B 合金：0. 1，RE :0. 45,所述 RE 為混合稀土，La :22，Ce :58，Er :10，Sm :10,其余為鋁和不 可避免的雜質(zhì)進行熔煉，熔煉溫度為755°C ;均勻化處理為雙級均勻化處理，在650°C保溫 12h，在410°C保溫18h ;所述雙級時效為在100°C保溫14h，之后在175°C保溫55min。最終 軋制成厚度為8微米的鋁箔。該8微米的鋁箔與厚度均為2. 5微米的鋁一起構(gòu)成三層的集 流體結(jié)構(gòu)。
[0025] 表1實施例1-3的成分及性能
[0026]

【權(quán)利要求】
1. 一種鋰離子電池正極集流體，其特征在于：所述集流體為三層結(jié)構(gòu)，第一層、第三 層為鋁，其厚度均為2. 5-3微米，設(shè)置在第一層和第三層之間的第二層為鋁合金，其厚 度為8-10微米，所述鋁合金的成分質(zhì)量百分含量為：Si :0.4-0.45, Fe :0.4-0.45, Cu : 0· 06-0. 08, Μη :0· 5-0. 6, Ca ;0· 05-0. 08, Sb :0· 01-0. 015, Ti-B 合金：0· 1-0. 15, Re : 0· 45-0. 6,所述 Re 為混合稀土，La :15-20, Ce :55-60, Er :10-15, Sm :10-15,其余為鋁和不 可避免的雜質(zhì)； 其制備方法包括熔煉-均勻化處理-冷軋-雙級時效，所述熔煉步驟，熔煉溫度為 750-760°C ;所述均勻化處理為雙級均勻化處理，在630-650°C保溫10_12h，在400-420°C保 溫15-18h ;所述雙級時效為在100-1KTC保溫12-18h，之后在165-175°C保溫45-55min。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池正極集流體，其特征在于：所述第一層與第三 層的厚度為2. 5微米，第二層的厚度為10微米。
3. 如權(quán)利要求1-2所述的一種鋰離子電池正極集流體，其特征在于：所述鋁合金的成 分為 Si :0· 4, Fe :0· 42, Cu :0· 08，Mn :0· 6, Ca ;0· 06, Sb :0· 01，Ti-B 合金：0· 12, RE :0· 6,所 述RE為混合稀土，La :20, Ce :60, Er :10, Sm :10,其余為鋁和不可避免的雜質(zhì)。
4. 如權(quán)利要求1-2所述的一種鋰離子電池正極集流體，其特征在于：所述鋁合金的成 分為 Si :0· 44, Fe :0· 45, Cu :0· 07, Μη :0· 5, Ca ;0· 05, Sb :0· 012, Ti-B 合金：0· 15, RE :0· 5， 所述RE為混合稀土，La :15, Ce :60, Er :15, Sm :10,其余為鋁和不可避免的雜質(zhì)。
5. 如權(quán)利要求1-4所述的一種鋰離子電池正極集流體，其特征在于：所述熔煉溫度優(yōu) 選755°C，雙級均勻化優(yōu)選在640°C保溫12h，在400°C保溫16h ;雙級時效優(yōu)選在100°C保溫 15h，之后在165°C保溫50min。
【文檔編號】H01M4/70GK104282917SQ201410529268
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】楊森 申請人:襄陽錦翔光電科技股份有限公司, 楊森