技术领域
[0001] 本发明涉及铝合金熔炼及加工技术领域,具体为一种电解铝液制备1100铝合金新能源电池铝箔方法。
相关背景技术
[0002] 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。
具体实施方式
[0010] 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%。
[0011] 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:S1:细化晶粒,晶粒组织均匀地铸轧带材:
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;
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%;
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;
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;
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;
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;
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℃;
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;
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;
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;
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;
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%;
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;
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。
[0012] 所述步骤S1.1中采用不高于30%的电解铝液,其余为纯铝锭。
[0013] 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;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。
[0014] 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。
[0015] 采用本发明一种电解铝液制备1100铝合金新能源电池铝箔方法制备的0.22mm厚度的铝箔坯料,抗拉强度210MPa~215MPa,延伸率4.5%~6.0%;经箔轧生产0.009mm厚度的双面光锂离子电池箔时,其道次分配为:第一道次由0.22mm压至0.10mm,第二道次由0.10mm压至0.044mm,第三道次由0.044mm压至0.023mm,第四道次由0.023mm压至0.012mm‑0.015mm,其抗拉强度为300MPa~320MPa,延伸率3.0%~4.0%。生产的铝箔在保证延伸率的基础上,大幅度的提高了铝箔的抗拉强度。