一种新能源汽车动力电池用镍基导体材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种新能源汽车动力电池用镍基导体材料，由以下重量份原料组成：镍50‑60份、铜22‑27份、铝14‑19份、银0.5‑1.5份、钨0.4‑1.2份、钇0.5‑0.7份、钡0.1‑0.3份。本发明专利技术以镍铜合金为金属基，通过添加铝、银、钨、钇和钡五种金属原料，采用本发明专利技术的制备方法制备得到的镍基导体材料，提高了宽度、精度，导电性能和力学等性能也显著提高，解决了现有的动力电池用镍基导体材料宽度、精度不能满足电池性能要求，以及导电性能和力学性能等性能有限，无法满足高端电池、电池组的使用需求的技术问题。本发明专利技术的镍基导体材料的延展性能改善60％以上，导电性能提升20％以上，成材料提高25％以上，材料制备能耗降低30％，焊接拉拔力提高了40％。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源汽车动力电池用镍基导体材料及其制备方法
本专利技术涉及电池领域，更具体地，涉及一种新能源汽车动力电池用镍基导体材料及其制备方法。
技术介绍
目前，现有用于新能源汽车的纯镍、钢镀镍、铜、镍铝复合、铝等锂离子动力电池的导体材料会出现分层、成分偏析、焊接不良、加工性能差、材料成本较高等问题。对于纯镍材料，因受镍物理特性的限制，会出现可加工性能差，焊接性能差，容易虚焊甚至脱焊，以及由于加工原因导致的电阻率不均匀等问题；对于镀镍材料，当镀镍导体材料镀层的可靠性及冲压边缘被破坏后不能满足产品性能要求；对于铜、铝材料，其力学性能及防腐性能均不足以满足产品性能要求。现有的纯镍带箔的宽度基本在350mm以内，尚无能超过450mm的，且精度公差只能控制在±0.008mm，但是随着不断发展的社会需求对于电池性能要求的不断提高，原有材料无论是在宽度、精度，还是在导电性能等性能方面均已逐渐不能满足电池性能要求。而纯镍带箔宽度的提高能够提高材料的有效使用率，减少冲压边角料的产生，不但提高了冲压效率，而且提高了材料的使用率，大大降低了产品的成本。除此之外，现有的动力电池用镍基导体材料的导电性能和力学性能等性能有限，无法满足高端电池、电池组的使用需求，在镍基导体材料中的纯镍材料的含量一般在60％以上，成本较高，而且在制备过程中，通常需要专门加入脱氧剂来降低材料中气泡的发生，而脱氧剂中含有其他杂质，加入脱氧剂会造成材料成分及晶体结构变化，且所使用的脱氧剂与氧气作用，产生不溶解于液态镍基的CO气体，由于CO气体产生后能快速上升，因此引起熔炼中沸腾，造成材料温度不均，最终造成材料起皮、气泡等问题。因此，需要这就需要有一种新型导体材料来满足高端电池、电池组的使用需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述的不足，提出一种新能源汽车动力电池用镍基导体材料及其制备方法。本专利技术以镍铜合金为金属基，通过添加铝、银、钨、钇和钡五种金属原料，并采用本专利技术的制备方法制备得到的镍基导体材料，提高了宽度、精度，导电性能和力学等性能也显著提高，解决了现有的动力电池用镍基导体材料宽度、精度不能满足电池性能要求，以及导电性能和力学性能等性能有限，无法满足高端电池、电池组的使用需求的技术问题。本专利技术镍基导体材料带箔宽度能够达到600mm，精度公差降低为±0.002mm，延展性能改善60％以上，导电性能提升20％以上，成材料提高25％以上，材料制备能耗降低30％，焊接拉拔力提高了40％。本专利技术的技术方案是：本专利技术提供一种新能源汽车动力电池用镍基导体材料，由以下重量份原料组成：镍50-60份、铜22-27份、铝14-19份、银0.5-1.5份、钨0.4-1.2份、钇0.5-0.7份、钡0.1-0.3份。优选的，由以下重量份原料组成：镍55份、铜25份、铝16.4份、银1份、钨0.8份、钇0.6份、钡0.2份。所述的镍为99.999％的高纯镍，所述的铜为纯铜，所述的铝为纯铝。所述的新能源汽车动力电池用镍基导体材料的制备方法为：以镍铜合金为金属基，在金属基中添加铝、银、钨、钇和钡五种金属原料，依次通过真空中频熔炼炉熔炼法和下注压力浇铸法，得到镍基导体材料；所述的镍铜合金中镍与铜的质量百分比为69：31；所述的镍铜合金与铝、银、钨、钇、钡的重量比为77-87：14-19：0.5-1.5：0.4-1.2：0.5-0.7：0.1-0.3。预先对镍、铜、铝三种金属原料进行退火处理，去除材料表面杂质及氧化物。所述的退火处理使用罩式光亮退火炉进行退火，退火处理的条件为：在氨气保护下退火，退火温度为450-550℃，退火时间为5-7小时。通过充入氨气，使炉内保护气体形成强对流循环，这样能有效提高炉温的均匀性，从而确保材料物理性能的均匀一致，有效地防止镍带表面氧化、卷边、脱碳现象，进一步改善镍带的延展性和韧性，达到可靠的光亮处理。所述的真空中频熔炼炉熔炼法的步骤为：将镍、铜、铝、银、钨和钇金属原料混匀后投入真空中频熔炼炉中，在-0.1MPa真空度条件下，先在680-700℃下低温熔炼35-40min，然后再加入钡，将温度升至1780-1800℃后继续高温熔炼35-40min。纯铝的熔点是660℃，熔炼对温度的要求很高，在低温熔炼时，温度高于700℃，对金属液的影响很大，并且金属液容易氧化，部分合金元素烧损较大，温度低于680℃，金属液不会充分融化，部分合金不会充分的融入金属液中；对铸造的影响有材质成分、产品收缩、产品成型、产品外观、内部组织结构、产品性能等等都会造成各种影响，所以合适的熔炼、浇注温度对铸造的质量影响非常重要。在高温熔炼时，温度低于1780℃，不能有效进行混合熔炼，温度高于1800℃，对金属液的影响很大，并且金属液容易氧化，部分合金元素烧损较大。所述低温熔炼的功率为200～220KW，高温熔炼的功率为250～260KW。所述的下注压力浇铸法步骤为：高温熔炼结束后，在熔炼炉中充入惰性气体，在模内按四段式进行浇注：先迅速开到满流的70％进行开流浇注，开流不能过猛，防止钢流喷出模底引起飞溅结疤，也为了保证空气从容排除，减少镍中气体含量，但也不能过缓，防止锭尾翻皮，甚至钢流在淌道内冻结；钢液在模内上升至10mm的高度时进行跟流浇注，跟流过早会将尚未熔化的保护渣推向模壁或卷入钢流面下，形成夹渣或“滥头”，跟流速度应平缓，否则冲刷了激冷层，形成热裂或焊模；钢液在模内上升高度大于或等于700mm时，增流至全流浇注，当模内钢水上升到700mm以上时，模内钢水的静压力和模断面加大，使模内钢液循环减弱，钢流不能直接压送到液面部分，在这种情况下，模内液面不能及时更新，使温度降低而结膜，从而引起镍锭翻皮甚至双浇缺陷，故应及时增流至全流；当进入帽口线下100mm处逐渐减速，使各模内钢液逐渐找平，速度过快会使内插帽上浮以及飞边过厚、过大，造成钢锭线收缩过程中拉裂；最后按大中流、中流、小中流、细流进行充填，得到镍基导体材料。浇铸时功率先调到50KW，再逐步开到100KW、150KW、180KW。浇注时钢流要成股，有力，不发散，根据钢种不同，帽头补注时间是锭身浇注时间的1～1.5倍。对粘度大或低温浇注，要开大流或中流冲击来加强充填效果。所述的惰性气体为氩气。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术以镍铜合金为金属基，通过添加铝、银、钨、钇和钡五种金属原料，采用本专利技术的制备方法制备得到的镍基导体材料，提高了宽度、精度，导电性能和力学等性能也显著提高，解决了现有的动力电池用镍基导体材料宽度、精度不能满足电池性能要求，以及导电性能和力学性能等性能有限，无法满足高端电池、电池组的使用需求的技术问题。本专利技术的镍基导体材料的延展性能改善60％以上，导电性能提升20％以上，成材料提高25％以上，材料制备能耗降低30％，焊接拉拔力提高了40％。(2)本专利技术镍基导体材料带箔宽度能够达到600mm，精度公差降低为±0.002mm，成材率高达70％，有效的提高了材料的有效使用率，减少冲压边角料的产生，不但提高了冲压效率，而且提高了材料的使用率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新能源汽车动力电池用镍基导体材料，其特征在于，由以下重量份原料组成：镍50-60份、铜22-27份、铝14-19份、银0.5-1.5份、钨0.4-1.2份、钇0.5-0.7份、钡0.1-0.3份。/n

【技术特征摘要】
1.一种新能源汽车动力电池用镍基导体材料，其特征在于，由以下重量份原料组成：镍50-60份、铜22-27份、铝14-19份、银0.5-1.5份、钨0.4-1.2份、钇0.5-0.7份、钡0.1-0.3份。


2.根据权利要求1所述的新能源汽车动力电池用镍基导体材料，其特征在于，由以下重量份原料组成：镍55份、铜25份、铝16.4份、银1份、钨0.8份、钇0.6份、钡0.2份。


3.根据权利要求1-2任意一项所述的新能源汽车动力电池用镍基导体材料，其特征在于，所述的镍为99.999％的高纯镍，所述的铜为纯铜，所述的铝为纯铝。


4.一种权利要求1-2任意一项所述的新能源汽车动力电池用镍基导体材料的制备方法，其特征在于，以镍铜合金为金属基，在金属基中添加铝、银、钨、钇和钡五种金属原料，依次通过真空中频熔炼炉熔炼法和下注压力浇铸法，得到镍基导体材料；所述的镍铜合金中镍与铜的质量百分比为69：31；所述的镍铜合金与铝、银、钨、钇、钡的重量比为77-87：14-19：0.5-1.5：0.4-1.2：0.5-0.7：0.1-0.3。


5.根据权利要求4所述的新能源汽车动力电池用镍基导体材料的制备方法，其特征在于，预先对镍、铜、铝三种金属原料进行退火处理，去除材料表面杂质及氧化物。


6.根据权利要求5所述的新能源汽车动力电池用镍基导...

【专利技术属性】
技术研发人员：周林峰，
申请(专利权)人：江苏远航精密合金科技股份有限公司，江苏金泰科精密科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32