一种应用于蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法技术

本发明专利技术公开了一种应用蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法，属于新材料技术领域。该加工方法包括以下步骤：将压延铝箔经过活化、微化学腐蚀、电化学腐蚀、化学扩孔、冲洗、烘干、压花、收卷处理。电解液溶剂采用RO膜反渗透水，DI水电导率18.25us/cm。由本发明专利技术生产的一种应用于蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔呈现圆柱，分布均匀，厚度均匀性偏差小于0.12um,抗拉强度15kg/mm2，透光率15%。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法
本专利技术涉及一种应用于蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法。
技术介绍
众所周知，不论3C数码类电池还是新能源汽车动力电池，对比能量与充放电倍率性能的要求越来越高。最新的国家补贴政策中规定，纯电动客车系统能量密度大于95瓦时/kg。提升锂离子电池比能量的途径无非是使用更高容量的正负极材料，厚度更薄的隔膜纸，厚度更薄的铝箔，尽可能的减少其他辅助添加物。现在新能源汽车需求越来越大，大众对其动力性能需求越来越明显，从而研发出以提高比能量、高倍率、低内阻、电解液润湿性一致性的三维多孔铝箔，该三维多孔铝箔，主要是以满足1、直接有效提升锂电池比能量、2、有效提升锂电池倍率性能3、有效降低锂电池内阻4、锂电池电解液注入后的浸润效率可大幅度提升，且能100%确保浸润一致性5、提高了箔材的表面粘附力，通过孔隙间的材料，正负极极片涂层正反两面材料形成“工”字型咬合状态，极片脱落的概率可大幅度降低。6、提升极片的弯折柔软度，更适用于柔性电池的应用。市场发展前景广阔。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种应用于蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法。本专利技术生产的三维多孔电解铝箔是用过以下技术方案实现的：将压延铝箔经过活化、微化学腐蚀、电化学腐蚀、化学扩孔、冲洗、烘干、压花、收卷处理，电解液溶剂采用RO膜反渗透水，DI水电导率18.25us/cm，乳化处理采用单宁酸进行处理，单宁酸含量为15-20%，温度30度，微化学腐蚀处理采用硫酸-盐酸体系，硫酸质量分数35%-40%，盐酸质量分数10%-15%，温度常温20度，电化学腐蚀处理采用在铝箔上进行直流通电，电流密度0.1-0.15A/cm2,溶液采用无机磷酸或无极磷酸盐在盐酸电解液中进行，无机磷酸或者无机磷酸盐质量分数1%-2%，盐酸质量分量5%-8%，溶液温度60-70度，化学扩孔处理采用盐酸-双氧水体系，盐酸质量30%-40%，双氧水采用10%-15%，液体温度30-35度。清洗处理采用2寸雾化喷嘴进行冲洗，冲洗压力0.6MPA，水采用DI水，烘干处理采用上下两层进行烘干，灯管采用碳纤维加热管进行烘干，压花处理采用机械传动在传动辊上做出压花方式进行对铝箔进行表面处理已达到两面粗造度均匀。所述乳化处理中，在1000ml体积份的电解液中加入单宁酸含量为18%溶液，温度30度。所述微化学腐蚀处理中，在1000ml体积份的电解液中加入硫酸质量分数37%，盐酸质量分数13%，温度常温20度。所述电化学腐蚀处理中，在1000ml体积份的电解液中加入无机磷酸或者无机磷酸盐质量分数1%，盐酸质量分数6%，溶液温度60-70度。所述化学扩孔处理溶液，在1000ml体积份的电解液中加入盐酸质量35%，双氧水采用15%，液体温度30-35度。所述在烘干处理中碳纤维加热管采用功率1KW。所述在压花处理中采用导辊压花。在生产三维多孔铝箔在蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工工艺实际中，发现单宁酸浓度的大小直接影响到铝箔上致密氧化铝的活性，如表1。表1不同浓度单宁酸对压延铝箔致密氧化铝箔的影响单宁酸浓度（%）铝箔厚度（um）氧化铝活化性%015100101590151550251550通过表1发现，不同浓度的单宁酸对铝箔有很好的活化性，对三维多孔铝箔工艺有很大影响，实验证明，其中15%浓度的单宁酸对三维多孔铝箔的加工卷绕收卷以及开孔性达到最佳。在生产过程中，三维多孔铝箔在蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工工艺实际中发现，不同浓度硫酸与盐酸的配比直接影响到铝箔上产生致密的腐蚀孔的轻重，如表2。表2不同浓度硫酸与盐酸配比对微腐蚀孔产生的影响硫酸（37%）盐酸（13%）铝箔厚度（um）铝箔层腐蚀孔情况01015铝箔表层大量腐蚀，偶尔出现小孔10015铝箔表层发生反应201015铝箔表层大小不均匀的腐蚀坑301015铝箔表层出现均匀的腐蚀坑，但孔大小不均一401015铝箔表层出现均匀的腐蚀坑，但孔大小均一501015铝箔表层出现腐蚀现象401515铝箔表层出现腐蚀坑严重通过表2分析，当硫酸与盐酸的配比为4:1时，铝箔表层的微腐蚀孔最少。在生产过程中，三维多孔铝箔在蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工工艺实际中，发现在无机磷酸-盐酸体系浓度对铝箔上直流电密度的产生致密的三维多孔有很大关系，如表3。表3无机磷酸盐-盐酸以及电流密度对出孔的影响无机磷酸（%）盐酸（%）电流密度（A/cm2）铝箔表面腐蚀情况对比020.15铝箔反应速率过慢，并由轻微腐蚀040.15铝箔反映速率不均匀，有腐蚀现象060.15铝箔反应速率均匀，有腐蚀现象080.15铝箔出现表层腐蚀明显0100.15铝箔腐蚀严重0.560.15铝箔有腐蚀现象，表层未保护好160.15铝箔出现均匀孔1.560.15铝箔出现有个别没有透光孔260.15铝箔出现很多未透光的孔160.05铝箔出孔反应慢160.1铝箔出现孔不均一160.15出现均匀致密性透光孔160.2铝箔出现表层腐蚀严重通过表3，我们发现无机磷酸1%，盐酸6%，电流密度0.15A/cm2,可出现致密均一的可见透光孔。其中无机磷酸可以是分析纯磷酸，多聚磷酸钠，磷酸二氢铵等上述一种或一种以上。在生产过程中，三维多孔铝箔在蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工工艺实际中，发现在双氧水-盐酸体系浓度对铝箔产生致密的三维多孔扩孔有很大帮助关系，如表4。表4双氧水与盐酸浓度对微孔扩孔的关系双氧水浓度（%）盐酸浓度（%）铝箔透光性1035孔扩大不均一，差1535孔扩大均匀，好2035孔扩大不均一，差1525孔不均一1540孔有大小不一1545铝箔有腐蚀现象通过表4发现，双氧水与盐酸浓度对扩孔有一定帮助，优选双氧水浓度15%，盐酸浓度35%，对铝箔出现微孔的扩孔达到孔大小20um，孔隙率达到15%，这种均一微孔有利于提高蓄电池、储能电池正极集流体的性能。以上实施透光率测量是通过以下技术手段测得，采用国产厂家生产的DR81透光率仪表进行在线记录数据进行得出。三维多孔铝箔在蓄电池、储能电池正极集流体中还必须保证其更低的内阻，因为蓄电池、储能电池正极集流体内阻包括材料本身内阻、接触内阻、正极材料内阻。在材料内阻、正极材料内阻不变的情况下，只有降低接触内阻，提高正极材料与三维多孔铝箔两面粗糙度内阻，我们采用了机械手法：压花处理。主要采用激光雕刻出均匀的压花来对烘干后的三维多孔铝箔进行机械压花处理，以达到三维多孔铝箔两面粗糙度均一。本专利技术的有益效果：由本专利技术生产的应用于蓄电池、储能电池正极集流体三维多孔铝箔，该三维多孔电解铝箔组织结构呈现圆柱状，分布均匀，厚度均匀性偏差小于0.12um,抗拉强度15kg/mm2，透光率15%。附图说明图1为处理槽流程图。图2为三维多孔铝箔放大孔的形状、大小扫描电镜图具体实施方式三维多孔铝箔是采用同步传动处理槽进行处理，工艺处理方案：采用放卷、活化、微化学腐蚀、电化学腐蚀、化学扩孔、冲洗、烘干、压花处理、收卷九部分，其中处理槽分5个化学槽。电解液溶剂采用RO膜反渗透水，DI水电导率18.25us/cm，活化槽中液体采用单宁酸进行处理，单宁酸含量为15-20%，温度30度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法，其特征在于包括以下步骤：将压延铝箔经过活化、微化学腐蚀、电化学腐蚀、化学扩孔、冲洗、烘干、压花、收卷处理，电解液溶剂采用RO膜反渗透水，DI水电导率18.25us/cm，乳化处理采用单宁酸进行处理，单宁酸含量为15‑20%，温度30度，微化学腐蚀处理采用硫酸‑盐酸体系，硫酸质量分数35%‑40%，盐酸质量分数10%‑15%，温度常温20度，电化学腐蚀处理采用在铝箔上进行直流通电，电流密度0.1‑0.15A/cm2,溶液采用无机磷酸或无极磷酸盐在盐酸电解液中进行，无机磷酸或者无机磷酸盐质量分数1%‑2%，盐酸质量分量5%‑8%，溶液温度60‑70度，化学扩孔处理采用盐酸‑双氧水体系，盐酸质量30%‑40%，双氧水采用10%‑15%，液体温度30‑35度，清洗处理采用2寸雾化喷嘴进行冲洗，冲洗压力0.6MPA，水采用DI水，烘干处理采用上下两层进行烘干，灯管采用碳纤维加热管进行烘干，压花处理采用机械传动在传动辊上做出压花方式进行对铝箔进行表面处理已达到两面粗造度均匀。

【技术特征摘要】
1.一种应用于蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法，其特征在于包括以下步骤：将压延铝箔经过活化、微化学腐蚀、电化学腐蚀、化学扩孔、冲洗、烘干、压花、收卷处理，电解液溶剂采用RO膜反渗透水，DI水电导率18.25us/cm，乳化处理采用单宁酸进行处理，单宁酸含量为15-20%，温度30度，微化学腐蚀处理采用硫酸-盐酸体系，硫酸质量分数35%-40%，盐酸质量分数10%-15%，温度常温20度，电化学腐蚀处理采用在铝箔上进行直流通电，电流密度0.1-0.15A/cm2,溶液采用无机磷酸或无极磷酸盐在盐酸电解液中进行，无机磷酸或者无机磷酸盐质量分数1%-2%，盐酸质量分量5%-8%，溶液温度60-70度，化学扩孔处理采用盐酸-双氧水体系，盐酸质量30%-40%，双氧水采用10%-15%，液体温度30-35度，清洗处理采用2寸雾化喷嘴进行冲洗，冲洗压力0.6MPA，水采用DI水，烘干处理采用上下两层进行烘干，灯管采用碳纤维加热管进行烘干，压花处理采用机械传动在传动辊上做出压花方式进行对铝箔进行表面处理已达到两面粗造度均匀。2.根据权利要求1所述的一种应用于蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法，其特征在于所述乳化处理中，在1000ml体积份的电解液中加...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓，
申请(专利权)人：刘晓，
类型：发明
国别省市：山东,37