一种用于正极集流体的铝铜钛合金箔及其制造方法技术

本发明专利技术的一种用于正极集流体的铝铜钛合金箔，该合金箔的化学成分为：钛元素（0.1

【技术实现步骤摘要】
一种用于正极集流体的铝铜钛合金箔及其制造方法


[0001]本专利技术属于铝合金箔
，具体涉及一种用于正极集流体的铝合金箔及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着石油、天然气等传统能源的过度开采及使用，一系列生态环境问题日益突出如全球变暖、土壤酸化等。现如今，经济社会的快速发展离不开能源的支撑和推动，然而石油、天然气、煤炭等传统能源不仅面临着枯竭问题，同时会造成严重的生态环境破坏。因此，消除对化石能源的依赖，致力于可持续发展战略，创造一个“无碳”的未来成为了全人类共同奋斗的目标。
[0003]解决目前所面临化石能源枯竭以及环境污染问题的关键之一在于开发高质量的储能元件，它既可以有效地利用现有能源，又可以开发利用新能源。作为当前研究和应用较为成熟的新型储能器件，锂离子电池凭借其高能量密度、高输出电压、低自放电率、循环寿命长以及无记忆效应等诸多优点长期成为研究和应用的重点，广泛应用于便携式电子设备、新能源汽车以及储能电站等领域。
[0004]锂离子电池正负集流体是电池的重要的组成部分，主要是作为正负极材料的支撑结构，以及收集电极材料的电流并完成大电流的外部输出。对正极集流体而言，最重要的是要有足够的强度、较好的电学性能和良好的耐蚀性。金属铝具有高的比强度、较高的导热系数、良好的电学性能，并且Al表面形成的致密Al2O3氧化膜不仅提高了铝合金在电解质介质中的耐蚀性，而且还有助于正负极混合浆料与其充分接触。正是鉴于以上的优点，铝箔常常被用作锂离子电池正极集流体。
[0005]目前集流体的研究集中在集流体厚度的减薄上，这可以使其支撑更多的活性材料，从而提升电池的容量，但是集流体厚度的减薄会造成集流体强度的降低，集流体将会在涂覆过程中易于发生变形、断裂等问题。另外，低的电导率会造成在大电流传输过程中能量的损耗，损耗的能量转化为热能引起电池内部温度的上升，对电池的安全性以及稳定性造成影响。此外，集流体长期与电解液接触，难免会发生腐蚀，这会对电池的安全性能造成极大的影响，尤其正极铝箔集流体发生严重腐蚀时，电池会无法正常工作。显然，高强度、高电导率以及优良抗腐蚀性能是高品质锂离子电池正极集流体用铝合金箔的三个重要性能指标。
[0006]微合金化设计是开发新型正极集流体用铝合金箔的一种有效方法。例如专利文献CN 102787259 A公开了一种通过添加Si、Fe、Mn、B、Ti等元素得到冷轧后强度超过220MPa的锂离子电池正极集流体用铝合金箔。该专利中Fe含量0.1～0.7wt％、Mn含量1.1～1.6wt％、Si含量0.1～0.3wt％、Ti含量0～0.02wt％、B含量0～0.004wt％。但是该专利制得的铝合金箔的电导率较低，范围为47.23～48.84％IACS。专利文献CN 110016591 A公开了一种通过添加Fe、Cu、Si、La元素来提高电导率的锂离子正极集流体用铝合金箔。该专利中Fe含量0.2～0.4wt％、Cu含量0.06～0.08wt％、Si含量0.15～0.25wt％、La含量0.10～0.15wt％。但是
该专利制得的铝合金箔抗拉强度仅为164～175MPa，铝合金箔抗拉强度并不是很高。论文文献“(锂离子电池用正极集流体Al
‑
Fe
‑
Cu
‑
La合金的显微组织与性能研究，徐亚武，上海交通大学硕士学位论文，2020年1月)”中探究了Al
‑
yCu
‑
0.2Fe体系以及Al
‑
yCu
‑
0.2Fe
‑
0.1La体系的耐蚀性能(y＝0.06wt％，0.15wt％)，发现两种体系合金的腐蚀电位均小于
‑
770mV，其中Al
‑
0.15Cu
‑
0.2Fe合金腐蚀电位低至
‑
805mV，并且发现随着Cu含量的增加，合金的腐蚀电位并没有正移，反而负移明显。论文文献“(Al
‑
Fe
‑
Mn
‑
Si
‑
La合金的显微组织与性能研究，朱竞堃，上海交通大学硕士学位论文，2021年1月)”中发现Al
‑
0.25Fe
‑
0.1Mn正极集流体铝箔的腐蚀电位为
‑
762mV，抗腐蚀性能一般。
[0007]到目前为止，尚未见到用于锂离子电池正极集流体铝箔的铝铜钛三元合金材料的文献报道。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种用于正极集流体的铝铜钛合金箔及其制造方法，其同时具有高电导率以及优良耐蚀性，替代现有技术中常用的高强度低电导率或者低强度高电导率正极集流体用铝合金箔，以解决现有技术中存在的高电导率、高强度、耐蚀性不能兼顾的问题。
[0009]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0010]一种用于正极集流体的铝铜钛合金箔，其特征在于，该合金箔的化学成分为：钛(Ti)元素(0.1
±
0.01)wt％、铜(Cu)元素0.07wt％～0.16wt％，剩余的为铝(Al)元素以及一些不可避免的杂质。
[0011]优选的，本专利技术的用于正极集流体的铝铜钛合金箔，铜元素含量为0.07wt％～0.10wt％。
[0012]所述铝铜钛合金箔在125℃下热处理5小时后，抗拉强度为208.80～225.45MPa，延伸率为1.42％～1.73％，电导率范围为55.51％～56.82％IACS。
[0013]本专利技术的一种用于正极集流体的铝铜钛合金箔的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0014](1)将工业铝锭熔化为液体，按比例向熔炼炉中依次加入Al
‑
50wt％Cu中间合金和Al
‑
10wt％Ti中间合金进行熔炼，控制化学成分达到所需含量范围，浇注成铝合金铸锭；
[0015](2)将所述铝合金铸锭进行均匀化处理，温度控制在590～600℃，保温时间7～15小时；然后进行车铣加工成坯料；
[0016](3)将所述坯料在460～500℃的温度下实施热轧，控制压下量为70％～85％，热轧至厚度为2～5mm；再将热轧板材直接冷轧至厚度为0.006～0.08mm，得到铝铜钛合金箔。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有如下优势：
[0018]相比于其他铝合金或纯铝正极集流体铝箔，本专利技术成分设计简单，易于调控，无Si、Fe、Zn、Mn等传统合金化元素，主要通过复合添加Cu、Ti元素进行微合金化优化来显著提升铝合金基体的耐蚀性，获得综合优良的高抗拉强度和高电导率。
具体实施方式
[0019]下面通过具体的实施方式对本专利技术做进一步的说明，所述实施例仅用于说明本发
明而不是对本专利技术的限制。
[0020]为了更全面地展现本专利技术的优势，表1中将本专利技术的合金成分与两个锂离子电池集流体用铝合金箔专利(对比例1、对比例2)和一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于正极集流体的铝铜钛合金箔，其特征在于，该合金箔的化学成分为：钛元素（0.1
±
0.01）wt%、铜元素0.07wt%～0.16wt%，剩余的为铝元素以及一些不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的用于正极集流体的铝铜钛合金箔，其特征在于，所述铝铜钛合金箔中铜元素含量为0.07wt%～0.10wt%。3.根据权利要求1所述的用于正极集流体的铝铜钛合金箔，其特征在于，所述的铝铜钛合金箔中不含有Si、Fe、Zn、Mn中任意一种元素。4. 根据权利要求1所述的用于正极集流体的铝铜钛合金箔，其特征在于，所述铝铜钛合金箔在125℃下热处理5小时后，抗拉强度为208.80～225.45 MPa，延伸率为1.42%～1.73%，电导率范围为55.51%～56.82%IACS。5.如权利要求1
‑
4任意一...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁冬雁，彭子轩，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：