[发明专利]锂离子正极集流体用铝合金箔及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子正极集流体用铝合金箔及其制造方法，属于有色金属技术领域。

背景技术

锂离子电池因具有工作电压高、能量密度大、无记忆效应、循环寿命长和无污染等优点，成为各类电子产品的主力电源，随着全球插电式混合动力汽车和纯电动汽车的风靡，锂离子电池开始越来越多地应用于电动汽车领域。

电极铝箔在锂离子电池里面主要起导电和支撑正极物质的作用，对锂离子电池的容量没有直接贡献，所以，在保证铝箔导电性的前提下可以通过提高铝箔的强度来实现降低铝箔厚度的目的，从而增加集流体铝箔表面活性物质的涂布量，达到减轻电池重量和增加电池比能量的目的。目前，大多数锂离子电池主要采用1XXX铝合金作为集流体铝箔用材料，虽然1XXX铝合金具有低的电阻率，但是由于其强度比较低，为了防止正极物质涂布时发生断带事故，铝箔不能太薄，厚度在20μm左右。从查阅的国外专利看，通过铝箔的合金化提高铝箔高强度进而达到减薄的目的已经成为一种发展趋势。

日本JP2008150651专利，通过添加Mn、Cu、Mg元素使铝箔的强度提高到280~380MPa，解决了涂布时活性物质易剥离和收卷时卷曲半径较小处破裂的问题。材料合金化程度提高，会导致电阻率的上升，作为锂离子电池用铝箔，必然会增加锂离子电池的内阻，降低锂离子电池的输入能量。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术生产的铝箔强度不足的问题，提供一种锂离子正极集流体用铝合金箔及其制造方法，获得强度大于200MPa，电阻率小于3.40μΩ﹒cm的集流体铝箔。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

锂离子正极集流体用铝合金箔，其成分的质量百分含量如下：

Fe                                          1.0~1.6 wt％，

Mn                 0.1～0.4 wt％，

Fe+Mn              <1.8wt%，

Si                  0.1~0.3 wt％，

Mg                 0.05~0.25wt%，

Ti                  <0.02wt%，

B                  <0.004wt%，

其余组分为Al和不可避免的杂质。

进一步地，上述的锂离子正极集流体用铝合金箔，所述铝合金箔的厚度为5~30μm。

本发明锂离子正极集流体用铝合金箔的制造方法，包括以下步骤：

1）首先将工业铝锭熔化，在710～770℃温度范围内加入中间合金，熔体净化、添加铝钛硼细化剂进行铸造，在制造过程中控制成分含量Mn：0.1~0.4wt%，Fe：1.0~1.6wt%，且Fe+Mn<1.8wt%，Si：0.1~0.3wt%，Mg：0.05~0.25wt%，Ti：0.02wt%以下，B：0.004wt%以下，其余组分为Al和不可避免的杂质；

2）将得到的铸坯进行高温均匀化处理，温度范围580~640℃，保温时间2~15小时；均匀化处理后在440～480℃的加热温度进行热轧，控制热轧过程中总压下量为85％以上；

3）将热轧板材冷轧至0.1~0.5mm，在制造过程中控制冷轧总压下量在70％以上；将冷轧板在箱式炉中进行中间退火，温度范围270℃~350℃，保温时间0.5~6h，然后空冷；

4）中间退火后进行铝箔轧制，铝箔轧制过程中总的加工率在80%以上，得到厚度为5~30μm的硬质铝箔。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

本发明通过科学的成分配比和合适的热处理工艺，在保证铝箔具有较低电阻率的前提下，提高铝箔的强度，抗拉强度200MPa以上，电阻率低于3.40μΩ﹒cm。

具体实施方式

锂离子正极集流体用铝合金箔，其成分：Fe 1.0~1.6 wt％，Mn  0.1～0.4 wt％，Fe+Mn<1.8wt%，Mg 0.05~0.25wt%，Si 0.1~0.3 wt％，Ti<0.02wt%，B <0.004wt%，该合金其余组分为Al和不可避免的杂质。铝箔厚度为5~30μm，抗拉强度200MPa以上，电阻率低于3.40μΩ﹒cm。