铝箔、制备方法及使用该铝箔的铝塑膜和电池技术

本发明专利技术提供了复合层铝箔及使用该铝箔的铝塑膜，铝箔芯层包括如下重量百分比的组分：0.1≤Si≤1.0%、0.1≤Fe≤1.8%、0.1≤Mn≤1.8%、其余为Al；铝箔保护层包括如下重量百分比的组分：0.1≤Si≤1.5%、0.1≤Fe≤2.0%、0.1≤Zn≤8.0%、0.1≤Mn≤0.3%、其余为Al。其具有很好的耐蚀性和变形性。本发明专利技术进一步提供了采用该铝塑膜包装的电池。

【技术实现步骤摘要】
铝箔、制备方法及使用该铝箔的铝塑膜和电池
本专利技术涉及用于锂离子电池包装的铝箔及其制造方法及使用该铝箔的铝塑膜和电池。
技术介绍
随着市场对锂离子电池需求的提高，锂离子电池的包装材料也越来越成为关注的重点，其中锂离子电池软包装材料对腐蚀性的酸、碱、盐或有机溶剂等液态化学物质具有较高的稳定性，它的设计、制造及其应用技术已经成为锂电池行业要解决的技术难题之一。因为软包装材料与电池的内部材料直接接触，因此对软包装材料有着苛刻的使用要求，其中很重要的两点就是：⑴需要具有极高的阻隔性，阻隔性不好会降低聚合物锂离子电池的比容量，使电池起鼓，导致循环寿命和电化学性能的降低，严重的还会使电池失效。因此，软包装材料要求水蒸气的透过率应小于1×10-4～1×10-6g/m2•d•1atm，氧气的透过率应小于1×10-1～1×10-3g/m2•d•1atm，这实际上已经超过了测试仪器的最小精度；⑵具有良好的冷冲压成型性，锂离子电池用软包装材料的成型深度为3~8mm，良好的冷冲压成型性才能保证包装后的电池芯封口规整严密，外观平整，包装牢固。选取适当厚度的软状态铝箔可以满足以上两个要求；无针孔的铝箔，在物理上可以隔绝外界的水和氧气渗透到电池芯内部，厚度达到一定程度的铝箔才可以消除针孔的影响，如26μm以上的精级铝箔即可认为是无针孔，对氧气或其它流体的透过率认为是零；适当成分的铝合金铝箔具有良好的延伸率和抗拉强度可以满足冷冲压成型的要求。随着汽车行业对电动汽车领域的重视，对动力电池的性能有着越来越高的要求。动力电池对功率要求较高，在工作过程中会产生大量热量，电池发热造成电池失效甚至爆炸。为了改善电池发热的状态，对电池结构进行了改进，将电池的实际工作环境设计为防冻液体系，不同于以往的传统锂电池软包装工作环境为大气环境，因此对于锂离子电池软包装复合膜用铝箔的耐蚀性就提出了新的要求，即铝箔要能够承受较长周期的防冻液体系的腐蚀，能保证材料整体结构可靠性。防冻液体系一般为弱碱性，一般pH在8.5左右，弱碱性条件下，铝合金表面形成的致密氧化膜易被破坏，且铝合金易发生不均匀腐蚀，材料在整体上的可靠性下降，造成材料的实际工作寿命下降甚至发生短时间的腐蚀穿孔，导致电池失效。目前，传统的铝塑膜为双面覆膜结构，其表面覆膜使用高分子材料，长期浸泡在防冻液体系中易发生老化，而一旦覆膜材料破坏，内部铝箔很容易在防冻液体系中发生腐蚀，甚至穿孔，造成电池失效，同时大容量汽车动力电池与普通电子产品电池的使用环境不同，存在较大的受冲击风险，因此为了保证电池的可靠性，需要电池整体的结构及可靠性需要进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的是首先提供相应铝箔，其具有更好的针对冷却水的抗蚀耐久性和腐蚀形态、更好的深冲变形性能，更进一步希望提供的铝箔和铝塑膜同时具备良好的耐冷却水腐蚀性能和较好的深冲成型性。故本专利技术将提供铝塑膜用铝箔、使用该铝箔的铝塑膜、以及软包电池，本专利技术铝箔和铝塑膜为新型的电池热管理铝箔和热管理铝塑膜。本专利技术所述热管理铝塑膜是指该铝塑膜和由其包装的电池可长期浸泡于车用防冻冷却液中，且具有腐蚀耐久性。本专利技术具体提供如下多个方案。铝箔方案1：一种铝箔，其特征在于，所述铝箔具备铝合金芯层和包层在该芯层上的铝合金保护层；或者，所述铝箔由具备铝合金芯层和包层在该芯层上的铝合金保护层的铝合金复合层制备形成；所述的芯层包括如下重量百分比的组分：0.3≤Fe≤1.8%、优选为0.5≤Fe≤1.8%、更优选为1.0≤Fe≤1.5%，0.2≤Si≤1.0%、优选为0.4≤Si≤1.0%、更优选为0.6≤Si≤0.8%，0.3≤Mn≤1.8%、优选为0.5≤Mn≤1.8%、更优选为0.8≤Mn≤1.2%，其余为Al及不可避免的杂质；所述的保护层包括如下重量百分比的组分：0.3≤Fe≤1.8%、优选为0.6≤Fe≤1.8%、更优选为0.8≤Fe≤1.5%，0.2≤Si≤1.2%、优选为0.4≤Si≤1.2%、更优选为0.6≤Si≤0.8%，1.0≤Zn≤7.0%、优选为2.0≤Zn≤6.0%、更优选为3.0≤Zn≤5.0%，0.3≤Mn≤1.5%、优选为0.5≤Mn≤1.2%、更优选为0.6≤Mn≤0.8%，其余为Al及不可避免的杂质。铝箔方案2.根据铝箔方案1所述的铝箔，其中所述铝箔还含有稀土元素RE，所述稀土元素RE选自Sm、La、Ce、Nd、Er或Y中一种或两种以上；其中稀土元素RE优选为钐Sm，稀土元素含量或钐Sm含量为0.05-0.35%、优选为0.1-0.25%、更优选为0.15-0.20%。铝箔方案3.根据铝箔方案1或2任一项所述的铝箔，所述铝箔材料的结晶粒径为60微米以下、进一步更优选为40微米以下。铝箔方案4.根据铝箔方案1或2任一项所述的铝箔，在所述铝箔的沿着轧制方向的剖面上，将板厚方向的结晶粒径设为R1、轧制方向的结晶粒径设为R2时，R1/R2为0.50以下、更优选R1/R2为0.30以下，其中，R1和R2的单位是微米。铝箔方案5.根据铝箔方案1~4任一项所述的铝箔，该铝箔经过元素扩散处理后或经过退火处理后，复合层铝箔的中间部位的每50微米的厚度内，在铝箔厚度方向上的腐蚀电位的最大差别值小于120mV、更优选为30-80mV。铝箔方案6.根据铝箔方案1~4任一项所述的铝箔，在该铝箔进行元素扩散处理前或进行退火处理前，保护层的腐蚀电位比芯层的腐蚀电位低100~300mV、更优选为100~150mV。铝箔方案7.根据铝箔方案1~4任一项所述的铝箔，其中，该铝箔经过元素扩散处理后或经过退火处理后，保护层厚度方向上的Zn元素最大重量百分含量Q1为1.0-4.0%、更优选为1.5-3.0%。铝箔方案8.根据铝箔方案1~4任一项所述的铝箔，该铝箔经过元素扩散处理后或经过退火处理后，每50微米的厚度内，在整个复合层铝箔厚度方向上或仅保护层厚度方向上的Zn元素重量百分含量的最大差别值小于1.5%、更优选为0.3-0.6%。铝箔方案9.根据铝箔方案1~4任一项所述的铝箔，其中，芯层的腐蚀电位U1、保护层的腐蚀电位U2和整个复合层铝箔的厚度D之间符合如下关系：（U1-U2）/D，即电位差与厚度比值，小于1.0，优选为0.5~0.8，该比值的单位为mV/微米。铝箔制备方案10.根据铝箔方案1~9任一项所述的铝箔的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：A芯层的制备：（1）对芯层合金铸锭进行均匀化热处理；（2）然后进行热轧，获得芯层薄板；B保护层的制备：（1）对保护层合金铸锭进行均匀化热处理；（2）然后进行热轧，获得保护层薄板；C然后将所述的芯层薄板和保护层薄板，通过热压粘附，获得芯层和保护层的复合板，然后热轧，然后冷轧；D.将步骤C获得的产物，进行扩散退火处理，即可获得所述的铝箔；步骤A中：（1）对芯层合金铸锭进行均匀化热处理，热处理温度为450~650℃；热处理时间为2~24小时；然后在450~550℃进行热轧，轧制至厚度为7~10mm或10~12mm，获得芯层薄板；步骤B中：（1）对保护层合金铸锭进行均匀化热处理，热处理温度为450~650℃；热处理时间为2~24小时；（2）然后在450~550℃进行热轧，轧制至厚度为1~3mm；步骤C中：将所述的芯层薄板和保护层薄板，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.铝塑膜用铝箔，其特征在于，所述铝箔具备铝合金芯层和包层在该芯层上的铝合金保护层；所述的芯层包括如下重量百分比的组分：0.3≤Fe≤1.8%、优选为0.5≤Fe≤1.8%、更优选为1.0≤Fe≤1.5%，0.2≤Si≤1.0%、优选为0.4≤Si≤1.0%、更优选为0.6≤Si≤0.8%，0.3≤Mn≤1.8%、优选为0.5≤Mn≤1.8%、更优选为0.8≤Mn≤1.2%，其余为Al及不可避免的杂质；所述的保护层包括如下重量百分比的组分：0.3≤Fe≤1.8%、优选为0.6≤Fe≤1.8%、更优选为0.8≤Fe≤1.5%，0.2≤Si≤1.2%、优选为0.4≤Si≤1.2%、更优选为0.6≤Si≤0.8%，1.0≤Zn≤7.0%、优选为2.0≤Zn≤6.0%、更优选为3.0≤Zn≤5.0%，0.3≤Mn≤1.5%、优选为0.5≤Mn≤1.2%、更优选为0.6≤Mn≤0.8%，其余为Al及不可避免的杂质；所述铝箔厚度为55~220微米。

【技术特征摘要】
1.铝塑膜用铝箔，其特征在于，所述铝箔具备铝合金芯层和包层在该芯层上的铝合金保护层；所述的芯层包括如下重量百分比的组分：0.3≤Fe≤1.8%、优选为0.5≤Fe≤1.8%、更优选为1.0≤Fe≤1.5%，0.2≤Si≤1.0%、优选为0.4≤Si≤1.0%、更优选为0.6≤Si≤0.8%，0.3≤Mn≤1.8%、优选为0.5≤Mn≤1.8%、更优选为0.8≤Mn≤1.2%，其余为Al及不可避免的杂质；所述的保护层包括如下重量百分比的组分：0.3≤Fe≤1.8%、优选为0.6≤Fe≤1.8%、更优选为0.8≤Fe≤1.5%，0.2≤Si≤1.2%、优选为0.4≤Si≤1.2%、更优选为0.6≤Si≤0.8%，1.0≤Zn≤7.0%、优选为2.0≤Zn≤6.0%、更优选为3.0≤Zn≤5.0%，0.3≤Mn≤1.5%、优选为0.5≤Mn≤1.2%、更优选为0.6≤Mn≤0.8%，其余为Al及不可避免的杂质；所述铝箔厚度为55~220微米。2.根据权利要求1所述的铝箔，其中所述铝箔还含有稀土元素RE，所述稀土元素RE选自Sm、La、Ce、Nd、Er或Y中一种或两种以上；其中稀土元素RE优选为钐Sm，稀土元素含量或钐Sm含量为0.05-0.3%、优选为0.1-0.2%、更优选为0.12-0.15%。3.根据权利要求1~2任一项所述的铝箔，所述铝箔材料的结晶粒径为60微米以下、进一步更优选为40微米以下。4.根据权利要求1~2任一项所述的铝箔，在所述铝箔的沿着轧制方向的剖面上，将板厚方向的结晶粒径设为R1、轧制方向的结晶粒径设为R2时，R1/R2为0.50以下、更优选R1/R2为0.30以下，其中，R1和R2的单位是微米。5.根据权利要求1~4任一项所述的铝箔，该铝箔经过元素扩散处理后或经过退火处理后，复合层铝箔的中间部位的每50微米的厚度内，在铝箔厚度方向上的腐蚀电位的最大差别值小于120mV、更优选为30-80mV。6.根据权利要求1~4任一项所述的铝箔，在该铝箔进行元素扩散处理前或进行退火处理前，保护层的腐蚀电位...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：谢彦君，
类型：发明
国别省市：上海,31