一種鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料及其制備方法
【專利摘要】一種鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料及其制備方法，該導(dǎo)體材料含有如下重量份的組分：鎳50?60份、鎂3.2?3.8份、銅27?33份、鋁9?11份、鈦0.45?0.55份、鈷0.18?0.22份、鉻0.45?0.55份，稀土元素0.27?0.33份。本發(fā)明通過以鎳鎂合金為金屬基，添加鎳、銅、鋁等金屬元素，可以大大降低材料中的鎳含量，降低材料成本；通過添加鎳鎂合金，能夠有效地起到脫氧作用，有效解決了鎂熔點低容易產(chǎn)生大量煙霧，不容易熔煉的問題；添加銅、鋁能有效地改善材料的導(dǎo)電性能及延展性能，提高可加工性能；添加鈦、鈷、鉻和稀土材料可以有效地改善材料的加工性能40%以上。
【專利說明】
一種鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池領(lǐng)域，尤其是鎳基導(dǎo)體材料以及制備方法，具體地說是一種鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有純鎳、鋼鍍鎳、銅、鎳鋁復(fù)合、鋁等鋰離子動力電池用導(dǎo)體材料會出現(xiàn)分層、成分偏析、焊接不良、加工性能差、材料成本較高等問題，純鎳材料受鎳物理特性的限制，可加工性能差，焊接性能差，容易虛焊甚至脫焊，且由于加工原因容易導(dǎo)致電阻率不均勻;鍍鎳材料的鍍層的可靠性及沖壓邊緣被破壞后不能滿足產(chǎn)品性能要求;銅、鋁材料的力學(xué)性能及防腐性能也不足以滿足產(chǎn)品性能要求。
[0003]而且，之前純鎳帶箔的寬度基本在350mm以內(nèi)，尚無能超過450mm的，精度公差只能控制在± 0.008_。隨著不斷發(fā)展的社會需求對于電池性能要求的不斷提高，原有材料無論是在寬度、精度，還是在導(dǎo)電性能等性能方面均已逐漸不能滿足要求。且寬度的提高能夠提高材料的有效使用率，減少沖壓邊角料的產(chǎn)生，一方面提高了沖壓效率，另一方面提高了材料的使用率，可大大降低產(chǎn)品成本。這就需要有一種新型導(dǎo)體材料來滿足高端電池、電池組的使用需求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是針對純鎳帶箔的上述問題，提出一種鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料，它含有如下重量份的組分:鎳& 50-60份、鎂Mg3.2-3.8份、銅Cu27-33份、鋁A19-11份、鈦T1.45-0.55份、鈷Co0.18-0.22份、鉻Cr0.45-
0.55 份，稀土元素0.27-0.33份。
[0006]本發(fā)明的導(dǎo)體材料含有如下重量份的組分:鎳Ni55份、鎂Mg3.5份、銅Cu30份、鋁Al 1份、鈦T1.5份、鈷Co0.2份、鉻Cr0.5份，稀土元素0.3份。
[0007]本發(fā)明的稀土元素采用鑭系元素，由鑭La、鈰Ce、釔Y和鈧Sc中的一種或多種組成；當(dāng)采用鑭La 、釔Y和鈧Sc中的多種組成時，鑭La、鈰Ce、釔Y和鈧Sc重量份的組分優(yōu)選:45份、25份、15份，15份。
[0008]—種鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料的制備方法，它包括以下步驟:
(1)對鎳、銅、鋁進行退火處理；
(2)將鎳鎂合金、鎳、銅、鋁、鈦、鈷和鉻均勻攪拌，之后放入真空熔煉爐進行一次熔煉；
(3)—次熔煉之后，加入稀土元素進行二次熔煉；
(4)二次熔煉之后，沖入惰性氣體，并采用下注壓力澆鑄法澆鑄材料錠胚子，完成鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料的制備。
[0009]本發(fā)明的原料重量份的配比為:鎳鎂合金21-26份、鎳32-38份、銅27-33份、鋁9-11份、鈦0.45-0.55份、鈷0.18-0.22份、鉻0.45-0.55份以及稀土元素0.27-0.33份。
[0010]本發(fā)明的鎳的純度為99.999%;鎳鎂合金的中，鎳:鎂成分比為85%:15%。
[0011]本發(fā)明中，一次熔煉的溫度范圍是600-1000°C，加熱時間為20-40分鐘；二次熔煉的溫度范圍是1600-2000度，加熱時間為40-60分鐘。
[0012]本發(fā)明中，一次熔煉的溫度是800°C，加熱時間為30分鐘；二次熔煉的溫度是1800度，加熱時間為50分鐘。
[0013]本發(fā)明的步驟(4)中，惰性氣體采用氬氣。
[0014]本發(fā)明的步驟(3)中，稀土元素采用鑭系元素，由鑭La、鈰Ce、釔Y和鈧Sc中的一種或多種組成；當(dāng)采用鑭La、鈰Ce、釔Y和鈧Sc中的多種組成時，鑭La、鈰Ce、釔Y和鈧Sc重量份的組分優(yōu)選:45份、25份、15份，15份。
[0015]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明通過以鎳鎂合金為金屬基，添加鎳、銅、鋁等金屬元素，可以:(1)可加工性能改善40%以上；(2)電阻率均勻，米電阻偏差小于0.8%; (3)成材料提高15%以上；(4)材料制備能耗降低30%; (5)焊接拉拔力提高25%。
[0016]本發(fā)明的鎳基材料大大降低材料中的鎳含量，由純鎳材料中99.999%的鎳含量大大減小，降低材料成本;通過添加鎳鎂合金，能夠有效地起到脫氧作用，有效解決了鎂熔點低容易產(chǎn)生大量煙霧，不容易熔煉的問題;添加銅、鋁能有效地改善材料的導(dǎo)電性能及延展性能，提尚可加工性能；添加欽、鉆、絡(luò)和稀土材料可以有效地改善材料的加工性能40%以上。
[0017]
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0019]實施例一:
(一)材料:(I)99.999%高純鎳珠(2)鎳:鎂成分比為85%: 15%的鎳鎂合金粉末(3)純銅珠(4)純鋁粉末(5)稀土 (6)鈦、鈷、鉻等金屬粉末。
[0020](二)取鎳鎂合金:鎳:銅:招:鈦:鈷:絡(luò):稀土的原料重量份的配比為23.5份:35份:30 份:10份:0.5份:0.2份:0.5份:0.3份。
[0021](三)制備方法:
按照上述配比取對應(yīng)量的材料之后:(I )先將鎳、銅、鋁三種材料使用ZL201120328531.5罩式光亮退火爐進行退火處理，去除材料表面雜質(zhì)及氧化物；(2)將鎳鎂合金粉末以及鎳珠、銅珠等金屬材料進行均勻攪拌，均勻攪拌之后投入ZL20120157153.8真空中頻熔煉爐進行熔煉，溫度調(diào)至在800°C，加熱30分鐘后加入稀土元素，將溫度調(diào)至1800度，加熱50分鐘。沖入惰性氣體氬氣，并采用我下注壓力澆鑄法澆鑄材料錠胚子，這樣能使得金屬錠的品質(zhì)均勻，無氣泡，最大限度的提高了延展力，細化組織，改變了雜物的分布，從而確保了鎳基材料錠的均勻性及電阻率的穩(wěn)定性，原材料由純鎳材料中99.999%的鎳含量大大減小至55%以下，有效降低成本。
[0022]實施例二:
(一)材料:(I)99.999%高純鎳珠(2)鎳:鎂成分比為85%: 15%的鎳鎂合金粉末(3)純銅珠(4)純鋁粉末(5)稀土 (6)鈦、鈷、鉻等金屬粉末。
[0023](二)取鎳鎂合金:鎳:銅:招:鈦:鈷:絡(luò):稀土的原料重量份的配比為21份:33份:33份:11份:0.5份:0.22份:0.54 份:0.3份。
[0024](三)制備方法:
按照上述配比取對應(yīng)量的材料之后:(I )先將鎳、銅、鋁三種材料使用ZL201120328531.5罩式光亮退火爐進行退火處理，去除材料表面雜質(zhì)及氧化物；(2)將鎳鎂合金粉末以及鎳珠、銅珠等金屬材料進行均勻攪拌，均勻攪拌之后投入ZL20120157153.8真空中頻熔煉爐進行熔煉，溫度調(diào)至在600°C，加熱25分鐘后加入稀土元素，將溫度調(diào)至1600度，加熱55分鐘。沖入惰性氣體氬氣，并采用我下注壓力澆鑄法澆鑄材料錠胚子，這樣能使得金屬錠的品質(zhì)均勻，無氣泡，最大限度的提高了延展力，細化組織，改變了雜物的分布，從而確保了鎳基材料錠的均勻性及電阻率的穩(wěn)定性。
[0025]實施例三:
(一)材料:(I)99.999%高純鎳珠(2)鎳:鎂成分比為85%: 15%的鎳鎂合金粉末(3)純銅珠(4)純鋁粉末(5)稀土 (6)鈦、鈷、鉻等金屬粉末。
[0026](二)取鎳鎂合金:鎳:銅:招:鈦:鈷:絡(luò):稀土的原料重量份的配比為26份:32份:27份:11份:0.45 份:0.22 份:0.45 份:0.33 份。
[0027](三)制備方法:
按照上述配比取對應(yīng)量的材料之后:(I )先將鎳、銅、鋁三種材料使用ZL201120328531.5罩式光亮退火爐進行退火處理，去除材料表面雜質(zhì)及氧化物；(2)將鎳鎂合金粉末以及鎳珠、銅珠等金屬材料進行均勻攪拌，均勻攪拌之后投入ZL20120157153.8真空中頻熔煉爐進行熔煉，溫度調(diào)至在800°C，加熱35分鐘后加入稀土元素，將溫度調(diào)至1900度，加熱60分鐘。沖入惰性氣體氬氣，并采用我下注壓力澆鑄法澆鑄材料錠胚子，這樣能使得金屬錠的品質(zhì)均勻，無氣泡，最大限度的提高了延展力，細化組織，改變了雜物的分布，從而確保了鎳基材料錠的均勻性及電阻率的穩(wěn)定性。
[0028]實施例四:
(一)材料:(I)99.999%高純鎳珠(2)鎳:鎂成分比為85%: 15%的鎳鎂合金粉末(3)純銅珠(4)純鋁粉末(5)稀土 (6)鈦、鈷、鉻等金屬粉末。
[0029](二)取鎳鎂合金:鎳:銅:招:鈦:鈷:絡(luò):稀土的原料重量份的配比為21份:32份:33份:11份:0.55 份:0.22 份:0.55 份:0.33 份。
[0030](三)制備方法:
按照上述配比取對應(yīng)量的材料之后:(I )先將鎳、銅、鋁三種材料使用ZL201120328531.5罩式光亮退火爐進行退火處理，去除材料表面雜質(zhì)及氧化物；(2)將鎳鎂合金粉末以及鎳珠、銅珠等金屬材料進行均勻攪拌，均勻攪拌之后投入ZL20120157153.8真空中頻熔煉爐進行熔煉，溫度調(diào)至在1000°C，加熱40分鐘后加入稀土元素，將溫度調(diào)至2000度，加熱60分鐘。沖入惰性氣體氬氣，并采用我下注壓力澆鑄法澆鑄材料錠胚子，這樣能使得金屬錠的品質(zhì)均勻，無氣泡，最大限度的提高了延展力，細化組織，改變了雜物的分布，從而確保了鎳基材料錠的均勻性及電阻率的穩(wěn)定性。
[0031]實施例五:
(一)材料:(I)99.999%高純鎳珠(2)鎳:鎂成分比為85%: 15%的鎳鎂合金粉末(3)純銅珠(4)純鋁粉末(5)稀土 (6)鈦、鈷、鉻等金屬粉末。
[0032](二)取鎳鎂合金:鎳:銅:鋁:鈦:鈷:鉻:稀土的原料重量份的配比為26份:38份:33份:9份:0.55份:0.18份:0.55份:0.27份。
[0033](三)制備方法:
按照上述配比取對應(yīng)量的材料之后:(I )先將鎳、銅、鋁三種材料使用ZL201120328531.5罩式光亮退火爐進行退火處理，去除材料表面雜質(zhì)及氧化物；(2)將鎳鎂合金粉末以及鎳珠、銅珠等金屬材料進行均勻攪拌，均勻攪拌之后投入ZL20120157153.8真空中頻熔煉爐進行熔煉，溫度調(diào)至在1000°C，加熱20分鐘后加入稀土元素，將溫度調(diào)至2000度，加熱40分鐘。沖入惰性氣體氬氣，并采用我下注壓力澆鑄法澆鑄材料錠胚子，這樣能使得金屬錠的品質(zhì)均勻，無氣泡，最大限度的提高了延展力，細化組織，改變了雜物的分布，從而確保了鎳基材料錠的均勻性及電阻率的穩(wěn)定性。
[0034]實施例六:
(一)材料:(I)99.999%高純鎳珠(2)鎳:鎂成分比為85%: 15%的鎳鎂合金粉末(3)純銅珠
(4)純鋁粉末(5)稀土 (6)鈦、鈷、鉻等金屬粉末。
[0035](二)取鎳鎂合金:鎳:銅:鋁:鈦:鈷:鉻:稀土的原料重量份的配比為23份:35份:28份:10份:0.5份:0.2份:0.5份:0.3份。
[0036](三)制備方法:
按照上述配比取對應(yīng)量的材料之后:(I )先將鎳、銅、鋁三種材料使用ZL201120328531.5罩式光亮退火爐進行退火處理，去除材料表面雜質(zhì)及氧化物；(2)將鎳鎂合金粉末以及鎳珠、銅珠等金屬材料進行均勻攪拌，均勻攪拌之后投入ZL20120157153.8真空中頻熔煉爐進行熔煉，溫度調(diào)至在800°C，加熱40分鐘后加入稀土元素，將溫度調(diào)至1850度，加熱45分鐘。沖入惰性氣體氬氣，并采用我下注壓力澆鑄法澆鑄材料錠胚子，這樣能使得金屬錠的品質(zhì)均勻，無氣泡，最大限度的提高了延展力，細化組織，改變了雜物的分布，從而確保了鎳基材料錠的均勻性及電阻率的穩(wěn)定性。
[0037]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
1.一種鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料，其特征在于它含有如下重量份的組分:鎳仏50-60份、鎂 Mg3.2-3.8 份、銅 Cu27-33份、鋁 A19-11 份、鈦 T1.45-0.55 份、鈷 Co0.18-0.22 份、鉻 Cr0.45-0.55份，稀土元素0.27-0.33份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料，其特征在于它含有如下重量份的組分:鎳Ni 55份、鎂Mg3.5份、銅Cu30份、鋁Al 1份、鈦T1.5份、鈷Co0.2份、鉻Cr0.5份，稀土元素0.3份。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料，其特征在于稀土元素采用鑭系元素，由鑭La、鈰Ce、釔Y和鈧Sc中的一種或多種組成；當(dāng)采用鑭La、鈰Ce、釔Y和鈧Sc中的多種組成時，鑭La、鈰Ce、釔Y和鈧Sc重量份的組分優(yōu)選:45份、25份、15份，15份。4.一種權(quán)利要求1-3之一所述的鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟: (1)對鎳、銅、鋁進行退火處理； (2)將鎳鎂合金、鎳、銅、鋁、鈦、鈷和鉻均勻攪拌，之后放入真空熔煉爐進行一次熔煉； (3)—次熔煉之后，加入稀土元素進行二次熔煉； (4)二次熔煉之后，沖入惰性氣體，并采用下注壓力澆鑄法澆鑄材料錠胚子，完成鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料的制備。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于原料重量份的配比為:鎳鎂合金21-26份、鎳32-38份、銅27-33份、鋁9-11份、鈦0.45-0.55份、鈷0.18-0.22份、鉻0.45-0.55份以及稀土元素0.27-0.33份。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于鎳的純度為99.999%；鎳鎂合金的中，鎳:鎂成分比為85%: 15%。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于一次熔煉的溫度范圍是600-1000°C，加熱時間為20-40分鐘；二次熔煉的溫度范圍是1600-2000度，加熱時間為40-60分鐘。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料材料的制備方法，其特征在于一次熔煉的溫度是800°C，加熱時間為30分鐘；二次熔煉的溫度是1800度，加熱時間為50分鐘。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料材料的制備方法，其特征在于步驟(4)中，惰性氣體采用氬氣。10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋰離子動力電池用鎳基導(dǎo)體材料材料的制備方法，其特征在于步驟(3)中，稀土元素采用鑭系元素，由鑭La、鈰Ce、釔Y和鈧Sc中的一種或多種組成；當(dāng)采用鑭La、鈰Ce、釔Y和鈧Sc中的多種組成時，鑭La、鈰Ce、釔Y和鈧Sc重量份的組分優(yōu)選:45份、25份、15份，15份。
【文檔編號】H01M10/0525GK105914393SQ201610491644
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】周林峰
【申請人】江蘇遠航精密合金科技股份有限公司, 江蘇金泰科精密科技有限公司