一种连铸轧制复合金属带的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种连铸轧制复合金属带的生产方法，放卷带材并使带材随着传动带同步移动，在控制辊组的进料侧加入液态金属，利用设置在控制辊组进料侧的高温区使液态金属保持液态和流动性，利用控制辊组控制液态金属的厚度，利用设置在控制辊组出料侧的冷却区使位于带材上的液态金属冷却定型为复合在带材上的金属材料层，得到复合金属带。本发明专利技术的一种连铸轧制复合金属带的生产方法，能够精确控制金属材料层的厚度，即厚度可以更薄以满足储能电极的使用要求，且结合力也更好。且结合力也更好。且结合力也更好。

【技术实现步骤摘要】
一种连铸轧制复合金属带的生产方法


[0001]本专利技术涉及一种金属带材生产方法，具体的为一种连铸轧制复合金属带的生产方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。锂离子电池能否成功地制成，关键在于能否制备出可逆地脱/嵌锂离子的负极材料。一般来说，选择一种好的负极材料应遵循以下原则：比能量高；相对锂电极的电极电位低；充放电反应可逆性好；与电解液和粘结剂的兼容性好；比表面积小(<10m2/g)，真密度高(>2.0g/cm3)；嵌锂过程中尺寸和机械稳定性好；资源丰富，价格低廉；在空气中稳定、无毒副作用。目前，已实际用于锂离子电池的负极材料一般都是碳素材料，如石墨、软碳(如焦炭等)、硬碳等。传统的碳素材料虽然在一定程度上能够满足锂离子电池负极的使用要求，但存在能量密度低和重量重等缺陷。
[0003]金属锂具有高的容量(理论3860mAh/g)，低的密度(0.59g/cm3)，低的电化学势(-3.04Vvs.标准氢电极)，因此以金属锂作为负极的金属锂二次电池与石墨负极的锂离子电池相比具有电压高能量密度高的优异性能。为了满足锂电池高倍率放电的需求，需采用适用于高倍率放电的超薄正极，因此，与正极容量匹配的金属锂负极也需超薄化。但市售电池级金属锂普遍较厚，仅少量厂家可提供50-100μm、宽度仅为10-50mm的金属锂，且金属锂表面状态较差，与导电基材覆合难度大，覆合强度较低。
[0004]现有的锂带生产工艺一般采用挤压成型，如公开号为CN204564801U、CN101497088B的中国专利公开的锂带生产工艺中，最薄可以做到几十微米的厚度。当较厚的金属锂带应用于金属锂电池中，负极容量远远过量于正极容量，这样就造成了负极金属锂的浪费，同时也增加了电池的体积和重量，降低了电池的体积和质量能量密度，不利于金属锂电池极限能量密度的提升。另外，公开号为CN105489845A的中国专利提出了基于PVD的方法制备薄层金属锂基负极，该方法可以制备出较薄厚度的金属锂，但是该方法无法大面积大批量连续生产。
[0005]现有的负极金属复合材料一般采用金属锂箔材和金属铜箔材进行复合得到，如公开号为CN108435791A的中国专利公开了一种制备层状铜/锂复合箔材的深冷异步轧制方法，包括如下步骤：第一步：以纯锂和纯铜金属箔材为原料，铜箔的厚度为锂箔的二分之一；第二步：将铜箔和锂箔剪切成长方形；第三步：将铜箔对折，完全包覆好锂箔；第四步：将材料放入深冷箱中进行冷却，冷却10分钟，实现材料温度被均匀冷却；第五步：将材料取出，以压下率在50％左右进行深冷轧制，轧制结束后，轧件温度<-50℃；第六步：将轧制后的带材进行对折并叠合，放入深冷箱中重新冷却，冷却时间3-5分钟；第七步：将冷却的材料再进行深冷轧制，压下率维持在50％左右；重复第六步和第七步5-10次，生产出高性能的层状铜/锂双金属复合箔材；第八步：将层状铜/锂双金属复合箔材放入深冷箱中重新冷却，冷却时间3-5分钟；第九步：采用深冷异步轧制，异速比为1.0～1.6，轧制压下量为5～20％；重复第
八步和第九步，直到将轧件厚度轧至10～50μm。
[0006]该制备层状铜/锂复合箔材的深冷异步轧制方法制备得到的负极金属复合材料具有以下缺点：
[0007]1)很难在铜箔表面制备厚度为2～20um的锂带，即金属锂的厚度较厚，浪费材料；
[0008]2)制备的负极金属复合材料中，金属锂和金属铜的结合力往往不够牢固，容易脱落。

技术实现思路

[0009]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种连铸轧制复合金属带的生产方法，能够精确控制金属材料层的厚度，即厚度可以更薄，以满足储能电极等场景的使用要求，且结合力也更好。
[0010]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0011]一种连铸轧制复合金属带的生产方法，放卷带材并使带材随着传动带同步移动，在控制辊组的进料侧加入液态金属，利用设置在控制辊组进料侧的高温区使液态金属保持液态和流动性，利用控制辊组控制液态金属的厚度，利用设置在控制辊组出料侧的冷却区使位于带材上的液态金属冷却定型为复合在带材上的金属材料层，得到复合金属带。
[0012]进一步，使带材在第一传动辊的导向作用下进入到传动带机构并随着传动带同步移动。
[0013]进一步，将上控制辊与下控制辊之间在竖直方向上的间距设为等于所述传动带的厚度、带材的厚度以及所述金属材料层的预设厚度之和；设置下控制辊的最高点与第一传动辊、第二传动辊的最高点平齐，使传动带位于水平面上；所述控制辊组的进料侧设有溢流控制板，所述溢流控制板的溢流高度与所述上控制辊的最低点平齐。
[0014]进一步，将上控制辊与第一传动辊之间在竖直方向上的辊缝设为等于所述传动带的厚度和带材的厚度之和；在所述控制辊组的进料侧设置压在传动带上的压辊，将所述压辊与所述下控制辊之间在竖直方向上的间距设为等于所述传动带的厚度和带材的厚度之和，将所述上控制辊与下控制辊之间在竖直方向上的辊缝设为等于所述传动带的厚度、带材的厚度以及所述金属材料层的预设厚度之和；
[0015]在所述压辊上设置溢流环槽，将所述溢流环槽的深度设为大于等于金属材料层的预设厚度，所述加料装置将液态金属加入到所述压辊与所述控制辊组之间。
[0016]进一步，将所述第一传动辊的最高点设为高于所述第二传动辊的最高点，并使位于所述第一传动辊的最高点的高度与所述第二传动辊的最高点的高度之差等于所述金属材料层的预设厚度。
[0017]进一步，在所述控制辊组的进料侧设置送料辊，并在所述送料辊上设置至少一条沿其轴向方向设置并用于将液态金属推向所述控制辊组的推料刷或推料桨，使液态金属填充满所述上控制辊与带材之间的缝隙。
[0018]进一步，在控制辊组的进料侧间隔设置至少一根导料辊，利用导料辊使液态金属沿着传动带宽度方向均匀布满所述带材。
[0019]进一步，当金属材料层冷却成型后，对金属材料层进行精整，利用间隔设置的至少一组精整辊组精整所述金属材料层，使金属材料层的厚度和表面精度达到设定范围。
[0020]进一步，控制精整温度，使金属材料层保持在便于其精整的温度范围内。
[0021]进一步，所述带材采用但不限于铜带、铝带、钢带、镍带、银带、金带或金属材料与非金属材料复合的带材。
[0022]进一步，所述带材采用网状箔材或所述带材上阵列设有通孔。
[0023]进一步，用于轧制所述金属材料层的金属材料采用但不限于金属锂、金属钠、金属钾、金属镁、金属钙、金属锌、金属铝或金属银；或所述金属材料采用但不限于金属锂、金属钠、金属钾、金属镁、金属钙、金属锌、金属铝和金属银中的至少两种配比而成的合金。
[0024]进一步，控制金属材料层的轧制宽度，并在带材的两侧边缘分别形成未覆盖金属材料层的留白区。
[0025]进一步，利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连铸轧制复合金属带的生产方法，其特征在于：放卷带材并使带材随着传动带同步移动，在控制辊组的进料侧加入液态金属，利用设置在控制辊组进料侧的高温区使液态金属保持液态和流动性，利用控制辊组控制液态金属的厚度，利用设置在控制辊组出料侧的冷却区使位于带材上的液态金属冷却定型为复合在带材上的金属材料层，得到复合金属带。2.根据权利要求1所述的连铸轧制复合金属带的生产方法，其特征在于：使带材在第一传动辊的导向作用下进入到传动带机构并随着传动带同步移动。3.根据权利要求2所述的连铸轧制复合金属带的生产方法，其特征在于：将上控制辊与下控制辊之间在竖直方向上的间距设为等于所述传动带的厚度、带材的厚度以及所述金属材料层的预设厚度之和；设置下控制辊的最高点与第一传动辊、第二传动辊的最高点平齐，使传动带位于水平面上；所述控制辊组的进料侧设有溢流控制板，所述溢流控制板的溢流高度与所述上控制辊的最低点平齐。4.根据权利要求2所述的连铸轧制复合金属带的生产方法，其特征在于：将上控制辊与第一传动辊之间在竖直方向上的辊缝设为等于所述传动带的厚度和带材的厚度之和；在所述控制辊组的进料侧设置压在传动带上的压辊，将所述压辊与所述下控制辊之间在竖直方向上的间距设为等于所述传动带的厚度和带材的厚度之和，将所述上控制辊与下控制辊之间在竖直方向上的辊缝设为等于所述传动带的厚度、带材的厚度以及所述金属材料层的预设厚度之和；在所述压辊上设置溢流环槽，将所述溢流环槽的深度设为大于等于金属材料层的预设厚度，所述加料装置将液态金属加入到所述压辊与所述控制辊组之间。5.根据权利要求4所述的连铸轧制复合金属带的生产方法，其特征在于：将所述第一传动辊的最高点设为高于所述第二传动辊的最高点，并使位于所述第一传动辊的最高点的高度与所述第二传动辊的最高点的高度之差等于所述金属材料层的预设厚度。6.根据权利要求1所述的连铸轧制复合金属带的生产方法，其特征在于：在所述控制辊组的进料侧设置送料辊，并在所述送料辊上设置至少一条沿其轴向方向设置并用于将液态金属推向所述控制辊组的推料刷或推料桨，使液态金属填充满所述上控制辊与带材之间的缝隙。7.根据权利要求1所述的连铸轧制复合金属带的生产方法，其特征在于：在控制辊组的进料侧间隔设置至少一根导料辊，利用导料辊使液态金属沿着传动带宽度方向均匀布满所述带材。8.根据权利要求1所述的连铸轧制复合金属带的生产方法，其特征在于：当金属材料层冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛民昌，李长明，吴超，辛程勋，
申请(专利权)人：青岛九环新越新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：