一种用于正极集流体的高强度铝合金箔及其制备方法技术

本发明专利技术涉及锂离子电池正极集流体技术领域，具体涉及到一种用于正极集流体的高强度铝合金箔及其制备方法。其成分包括0.1～0.3wt％的Fe，0.06～0.25wt％的Mn，0.06～0.15wt％的Si，0.1～0.2wt％的La，余量为铝。本发明专利技术通过采用合理的成分设计，使得铝合金箔得到了很好的综合性能，兼顾了电导率和力学性能。适量Fe元素的添加提高了铝合金的强度，并且含量的控制能够得到较小尺寸的第二相。少量Mn元素通过固溶强化的形式显著提升合金的抗拉强度，较低的含量使得合金仍然保持较高电导率。Si元素可以在熔炼过程中起到净化杂质的作用，同时会与Fe元素一样以第二相的形式析出，提升力学性能。提升力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于正极集流体的高强度铝合金箔及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池正极集流体
，具体涉及到一种用于正极集流体的高强度铝合金箔及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为绿色环保电池，是理想的储能设备之一。除此之外，锂离子电池具有高能量密度、高工作电压、长循环寿命、低自放电率、高安全性、无记忆效应等诸多优点。这些优点使其得到了广泛应用，从小的便携式设备如手机、耳机、笔记本电脑、相机到大的出行工具如电动汽车，都可以见到锂离子电池的身影。
[0003]集流体是锂离子电池中不可或缺的组成部件之一，其主要作用为支撑电极活性物质并将发生化学反应后活性物质产生的电荷汇集输出到外电路。虽然集流体不能直接提升电池容量，但是集流体强度的提升可以承载更多的活性物质从而变相提升电池比能量。优良的集流体还需要具备好的电导率，这样可以减少电荷传输过程中的损失，提升电池库伦效率、循环稳定性和倍率性能。
[0004]电导率是需要满足的首要条件，低电导率会造成电荷传输的损耗，同时损耗的电能转换为热量会引起电池内部温度上升，造成安全性和稳定性的降低。因此大多数锂离子电池主要采用导电性较好的1xxxx铝合金作为集流体用铝合金箔材料。但该系列铝合金存在强度低的问题，往往需要通过增厚的方式防止涂覆过程中可能发生的变形、断裂问题。同时，因为强度低，同等质量情况下，该系列铝合金所能承载的活性物质含量有限，降低了电池能量要求。除此之外，当今电池领域的产品需要满足高续航、高便携性以及能够在更严苛环境中使用的条件，因此提高电池集流体部件的强度是当今市场的需求之一。
[0005]中国专利CN102747251A通过添加Fe、Si、Cu等元素得到冷轧后抗拉强度为170MPa以上且电导率大于60.3％IACS的锂离子电池电极集流体用铝箔。该集流体电导率很高，但是抗拉强度一般，且该专利没有考虑经过干燥工序后可能出现的强度进一步下降的问题。中国专利CN102978483A通过添加Fe、Si、Mn、Mg、Ti、B等元素得到冷轧后强度超过200MPa的锂离子电池正极集流体用铝箔，但是电导率一般，为52％IACS左右。并且该集流体的成分设计较为复杂，不易调控。

技术实现思路

[0006]针对上述技术问题，本专利技术的第一个方面提供了一种高强度铝合金箔，其成分包括0.1～0.3wt％的Fe，0.06～0.25wt％的Mn，0.06～0.15wt％的Si，0.1～0.2wt％的La，余量为铝。
[0007]作为一种优选的技术方案，所述Mn的含量为0.06～0.15wt％；优选的，其含量为0.08～0.12wt％。
[0008]作为一种优选的技术方案，所述Si的含量为0.08～0.12wt％。
[0009]作为一种优选的技术方案，所述La的含量为0.13～0.17wt％。
[0010]作为一种优选的技术方案，所述高强度铝合金箔的电导率不低于55％IACS。
[0011]作为一种优选的技术方案，所述高强度铝合金箔在125℃进行5小时热处理后，抗拉强度不低于220MPa。
[0012]本专利技术的第二个方面提供了如上所述的高强度铝合金箔的制备方法，其包括如下步骤：
[0013](1)将含铁原料、含锰原料、含镧原料及含硅原料在熔炼炉中炼化得到铝合金铸块；
[0014](2)将熔炼后所得的铝合金铸块在590～600℃保持至少8～10小时，进行均质化处理；
[0015](3)对上述均质化处理后的物料进行热轧、冷轧、中间退火和箔轧即得。
[0016]作为一种优选的技术方案，所述热轧温度为460～500℃，其压下量为70～85％，得到热轧板材。
[0017]作为一种优选的技术方案，所述热轧板材冷轧至0.15mm，其压下量为60～75％。
[0018]本专利技术的第三个方面提供了如上所述的高强度铝合金箔的应用，应用于锂离子电池正极集流体。
[0019]有益效果：本专利技术通过采用合理的成分设计，使得铝合金箔得到了很好的综合性能，兼顾了电导率和力学性能。适量Fe元素的添加提高了铝合金的强度，并且含量的控制能够得到较小尺寸的第二相。少量Mn元素通过固溶强化的形式显著提升合金的抗拉强度，较低的含量使得合金仍然保持较高电导率。Si元素可以在熔炼过程中起到净化杂质的作用，同时会与Fe元素一样以第二相的形式析出，提升力学性能。La元素的添加可以细化合金晶粒，促进第二相球化析出，抑制不规则的大块含Fe析出相，同时还会生成Al
‑
Fe
‑
La新相，进一步强化合金。除此之外，La元素还能提升合金的耐蚀性能，使得集流体在电解液中具有更好的稳定性。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施方式对本专利技术提供技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]本专利技术中的词语“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本专利技术实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本专利技术的范围之外。
[0022]应当理解，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的所有数字应被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。
[0023]本专利技术的第一个方面提供了一种高强度铝合金箔，目的是提供一种具有高电导率且具有高强度的正极集流体用铝合金箔，同时该集流体满足在125℃热处理干燥后仍能保持高抗拉强度的要求。该集流体可以用来替代常用的低强度正极集流体用铝合金箔。最终得到不同温度热处理后抗拉强度大于220MPa，电导率大于55％IACS的正极集流体用铝合金
箔。
[0024]具体的，所述高强度铝合金箔成分包括0.1～0.3wt％的Fe，0.06～0.25wt％的Mn，0.06～0.15wt％的Si，0.1～0.2wt％的La，余量为铝，以及其他一些不可避免的杂质。
[0025]在一些优选的实施方式中，所述Mn(锰)的含量为0.06～0.15wt％；优选的，其含量为0.08～0.12wt％。
[0026]在一些优选的实施方式中，所述Si(硅)的含量为0.08～0.12wt％。
[0027]在一些优选的实施方式中，所述La(镧)的含量为0.13～0.17wt％。
[0028]作为一种优选的技术方案，所述高强度铝合金箔的电导率不低于55％IACS；进一步优选的，所述高强度铝合金箔在125℃进行5小时热处理后，抗拉强度不低于220MPa。
[0029]本专利技术中对高强度铝合金箔中各个成分的来源并不做特殊限定，可以采用含有上述特定组分的各种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度铝合金箔，其特征在于，其成分包括0.1～0.3wt％的Fe，0.06～0.25wt％的Mn，0.06～0.15wt％的Si，0.1～0.2wt％的La，余量为铝。2.根据权利要求1所述的高强度铝合金箔，其特征在于，所述Mn的含量为0.06～0.15wt％；优选的，其含量为0.08～0.12wt％。3.根据权利要求1所述的高强度铝合金箔，其特征在于，所述Si的含量为0.08～0.12wt％。4.根据权利要求1所述的高强度铝合金箔，其特征在于，所述La的含量为0.13～0.17wt％。5.根据权利要求1～4任一项所述的高强度铝合金箔，其特征在于，所述高强度铝合金箔的电导率不低于55％IACS。6.根据权利要求5所述的高强度铝合金箔，其特征在于，所述高强度铝合金箔在125℃进行5小时热处理后...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁冬雁，朱竞堃，张文龙，高勇进，陈国桢，谢永林，廖永启，聂存珠，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：