一种低电阻率的锂离子电池正极集流体制造技术

本发明专利技术提供一种低电阻率的锂离子电池正极集流体，所述集流体为铝合金箔，成分：Fe：0.05～0.5wt％、La：0.06～0.08wt％、Si：0.09～0.11wt％，其余为铝。本发明专利技术具有较低的电阻率，导电性能优异，冷轧态的铝合金箔电阻率为2.88～2.93μΩ·cm；经120℃5小时热处理后的铝合金箔电阻率为2.79～2.89μΩ·cm。

A low resistivity positive collector for lithium ion batteries

【技术实现步骤摘要】
一种低电阻率的锂离子电池正极集流体
本专利技术涉及一种低电阻率的锂离子电池正极集流体，属于锂离子电池领域。
技术介绍
随着国家“弯道超车”政策的实施以来，电动汽车产业得到大力发展，锂离子电池作为电动汽车的主要动力之一，由于其固有的能量密度高、充放电效率高、循环稳定性好等优点得到广泛应用。正极集流体材料作为锂离子电池重要的组成部分，其主要起到支撑正极活性材料和导电的功能。目前随着铝合金箔的成分越来越复杂，虽然有利于合金强度的提高，但是铝合金箔的导电性能越来越难提高，降低铝合金箔的电阻率成为一个难题。专利CN103397227A中提供一种用于锂离子电池正极集流体的Al-Fe-Mn-Si-Mg-Ti-Zr铝合金箔及其制造方法，其冷轧态抗拉强度为200MPa～240MPa，但是电阻率很高(3.13～3.42μΩ·cm)，未报道热处理对铝箔电阻率的影响。专利CN102787259A中提供一种用于锂离子电池正极集流体的Al-Fe-Mn-Si-Ti-B铝合金箔，其冷轧态抗拉强度为221MPa～242MPa，尽管合金的电导率远远超过要求，但是电阻率却高达3.49μΩ·cm～3.60μΩ·cm，未报道热处理对铝合金箔电阻率的影响。专利CN107768683A中提供一种用于锂离子电池正极集流体的微孔铝箔，其铝箔上通孔和盲孔，且在微孔铝箔上下表面分布着多个刻痕，其冷轧态抗拉强度为169MPa～176MPa，电阻率为3.21μΩ·cm～3.29μΩ·cm，铝合金箔的抗拉强度和导电性能都不理想。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述导电性能不足的问题，提供了一种低电阻率的锂离子电池正极集流体，冷轧态的铝合金箔电阻率为2.88～2.93μΩ·cm；经120℃5小时热处理后的铝合金箔电阻率为2.79～2.89μΩ·cm，并且保证达到了≥150MPa的抗拉强度的要求。本专利技术提供一种低电阻率的锂离子电池正极集流体，所述集流体为铝合金箔，包括：Fe：0.05～0.5wt％、La：0.06～0.08wt％、Si：0.09～0.11wt％，其余为铝。所述铝合金箔为冷轧态铝合金箔，厚度为0.06～0.08mm，抗拉强度为171.53～217.11MPa，电阻率为2.88～2.93μΩ·cm。本专利技术还提供所述的低电阻率的锂离子电池正极集流体的制备方法，其特征在于：用Al-75wt％Fe、Al-20wt％La和Si粉熔铸出铝合金铸锭，之后进行均质化处理、热轧、冷轧、中间退火和终轧。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：Al-Fe-La-xCu锂离子电池正极集流体用铝合金箔，其特征在于：添加0.06～0.08wt％稀土元素La，0.05～0.5wt％Fe元素、0.09～0.11wt％Si元素，其余为铝以及其他一些难以避免的杂质。其制备过程：用Al-75wt％Fe、Al-20wt％La和Si粉熔铸出铝合金铸锭，之后进行均质化处理、热轧、冷轧、中间退火和终轧。本专利技术的优点在于以下几点：1)本专利技术添加0.05～0.5wt％Fe元素，Fe元素易与Al元素生成AlFe相，有利于合金强度的提高，保证合金的抗拉强度达到要求。2)加入0.06～0.08wt％稀土元素La，稀土元素La对铝合金有良好的变质作用、精炼净化作用和合金化作用，可以改善Al-Fe合金的微观结构从而提升Al-Fe合金的综合性能。3)加入0.09～0.11wt％Si元素可以使合金的晶粒尺寸适当增加，减少晶界，从而提高合金的导电性能。4)120℃5小时的热处理操作优化了铝合金箔的导电性能，使铝合金箔的电阻率有所降低。本专利技术的高强高电导率铝合金与对比例铝合金的成分对比见表1。表1本专利技术铝合金与对比例铝合金成分(wt％)本专利技术将专利CN103397227A、专利CN102787259A和专利CN107768683A作为对比例。对比例1为专利CN103397227A，提供了一种用于锂离子电池正极集流体的Al-Fe-Mn-Si-Mg-Ti-Zr铝合金箔及其制造方法。对比例2为专利CN102787259A，提供了一种用于锂离子电池正极集流体的Al-Fe-Mn-Si-Ti-B铝合金箔。对比例3为专利CN107768683A，给出了一种用于锂离子电池正极集流体的多孔铝箔的制备方法和应用。依据表1，本专利技术与对比例1和对比例2相比，合金成分更加简单，不含合金元素Mg、Mn、Ti和B，Fe元素和Si元素的含量相对较少，且添加了稀土元素La。Fe元素易与Al元素生成AlFe相，有利于合金强度的提高，保证合金的抗拉强度达到要求，但添加过多会导致合金的耐蚀性变差。稀土元素La对铝合金有良好的变质作用、精炼净化作用和合金化作用，可以改善Al-Fe合金的微观结构从而提升Al-Fe合金的综合性能。适量的Si元素可以使合金的晶粒尺寸适当增加，减少晶界，从而提高合金的导电性能，但添加过量会导致晶粒粗大，合金的强度降低。根据本专利技术制备的铝合金箔是一种具有轧制态低电阻率并且热处理后仍具有低电阻率的Al-Fe-La-xCu铝合金箔，可用于要求优良导电性能的锂离子电池正极集流体。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。以下，通过实施例对本专利技术进行详细说明，但本专利技术并不限定于这些实施例。实施例一实施例一的铝合金箔成分为：Fe：0.07wt％、La：0.07wt％、Si：0.1wt％，其余为铝以及其他一些难以避免的杂质。经过熔铸、均质化处理、热轧、冷轧、中间退火和终轧成0.07mm的实施例一的铝合金箔。实施例一的铝合金箔的冷轧态抗拉强度为171.53MPa，电阻率为2.89μΩ·cm，经120℃5小时热处理后的铝合金箔抗拉强度为161.23MPa，电阻率为2.79μΩ·cm。实施例二实施例二的铝合金箔成分为：Fe：0.1wt％、La：0.07wt％、Si：0.1wt％，其余为铝以及其他一些难以避免的杂质。经过熔铸、均质化处理、热轧、冷轧、中间退火和终轧成0.07mm的实施例二的铝合金箔。实施例二的铝合金箔的冷轧态抗拉强度为175.4MPa，电阻率为2.90μΩ·cm，经120℃5小时热处理后的铝合金箔抗拉强度为159.62MPa，电阻率为2.82μΩ·cm。实施例三实施例三的铝合金箔成分为：Fe：0.2wt％、La：0.07wt％、Si：0.1wt％，其余为铝以及其他一些难以避免的杂质。经过熔铸、均质化处理、热轧、冷轧、中间退火和终轧成0.07mm的实施例三的铝合金箔。实施例三的铝合金箔的冷轧态抗拉强度为180.76MPa，电阻率为2.88μΩ·cm，经120℃5小时热处理后的铝合金箔抗拉强度为167.00MPa，电阻率为2.85μΩ·cm。实施例四实施例四的铝合金箔成分为：Fe：0.3wt％、La：0.07wt％、Si：0.1wt％，其余为铝以及其他一些难以避免的杂质。经过熔铸、均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低电阻率的锂离子电池正极集流体，所述集流体为铝合金箔，其特征在于，包括：Fe：0.05～0.5wt％、La：0.06～0.08wt％、Si：0.09～0.11wt％，其余为铝。/n

【技术特征摘要】
1.一种低电阻率的锂离子电池正极集流体，所述集流体为铝合金箔，其特征在于，包括：Fe：0.05～0.5wt％、La：0.06～0.08wt％、Si：0.09～0.11wt％，其余为铝。


2.根据权利要求1所述的低电阻率的锂离子电池正极集流体，其特征在于：所述铝合金箔为冷轧态铝合金箔，厚度为0.06～...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁冬雁，杨鑫，徐亚武，张文龙，高勇进，陈国桢，吴占林，陈仁宗，黄元伟，唐劲松，
申请(专利权)人：上海华峰铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31