铝塑膜铝箔轧制过程中针孔愈合模型的构建方法及其应用技术

本发明专利技术公开了铝塑膜铝箔轧制过程中针孔愈合模型的构建方法及其应用，基于物理模拟实验，研究了塑性变形过程中针孔形状的演变规律，并建立了针孔尺寸与轧制变形量之间的定量关系模型，随后通过基于该模型的轧制实验确定了铝箔针孔面积随着压下率增加呈现先增大后减小的变化趋势，累计压下率为

【技术实现步骤摘要】
铝塑膜铝箔轧制过程中针孔愈合模型的构建方法及其应用


[0001]本专利技术涉及铝箔生产
，具体为铝塑膜铝箔轧制过程中针孔愈合模型的构建方法及其应用
。

技术介绍

[0002]新能源锂电池汽车具有低碳和环保的出行优势成为人们的首选
。
近年来，新能源锂电池汽车的占有率逐年上升，其中铝箔是新能源锂电池的关键结构材料，主要应用于锂电池电芯的正极集流体和电芯铝塑膜软包装铝箔
。
作为锂电池电芯正极集流体的铝箔厚度一般不超过7‑
15
μ
m
；而作为电芯铝塑膜软包装铝箔其厚度一般
35
‑
55
μ
m。
无论哪种铝箔在应用锂电池产品时均不允许有针孔存在
。
所谓针孔是指等效圆直径
0.2mm
以下的穿透铝箔厚度方向的孔洞，针孔已成为衡量铝箔加工各企业研发水平的标准；对于铝箔产品而言，针孔这一缺陷是不可避免的，也是铝箔的首要缺陷，铝箔厚度越薄针孔数量越多，而针孔的存在不仅会降低锂电池的性能，甚至还会引起安全事故
。
所以，锂电池的寿命和安全隐患始终难以避免
。
[0003]现有技术
CN114703404A
，通过对微合金化优化配比
、
在线铝熔体质量处理和过滤技术以及冷轧过程热处理工艺优化，使得锂电池正极集流体铝箔材料能够满足8‑
10
μ
m
这个厚度区间的低密度针孔及锂电池服役特性，针孔数目
≤10
个
/
㎡
；
CN111957743B
，通过控制轧制参数，如轧辊凸度
、
轧制力
、
轧制速度等和退火工艺参数攻克了随着铝箔宽度不断增加
、
铝箔厚度不断减薄，铝箔板型不易控制，铝箔在宽度方向上会出现松紧不一，严重时会造成铝箔起皱的技术难题
。
实现了超宽超薄铝箔的批量生产，生产的厚度
0.0053mm
超宽超薄铝箔与现有超宽超薄铝箔相比，针孔
≤800
个
/m2
；
CN114210118A
通过在铝箔铸轧前对铝水进行过滤，降低铝水中的杂质，进而能够降低铝箔生产过程中的针孔率，提高生产品质，并通过对现有的过滤装置的改进，实现降低针孔的同时，降低生产成本
。
而现有技术
CN 110423920A
主要是针对软包箔
6.5
μ
m
产品将进行工艺改善，达到软包箔产品在服役过程中包装密闭性要求；
CN 111519050A
对电子标签箔
15
μ
m
产品的加工过程进行工艺改善，解决了铝箔生产过程中遇到的轧制暗纹
、
组织条纹
、
容易造成断带等问题；
CN 112921213A
解决了5‑7μ
m
牛奶包装用铝箔，每平米针孔数要在
300
个以内，针孔孔径要低于
0.1mm
，防止下游牛奶包装客户在涂胶复合时避免漏胶
。
[0004]现有技术针对不同厚度
、
不同应用领域的铝箔进行工艺改进，主要手段是清洁生产，包括铝箔熔体清洁，减少大颗粒夹杂物；环节清洁，减少异物颗粒以及轧制工艺改善如轧辊凸度
、
张力等
。
但是这些技术手段均为避免针孔的形成，无法实现针孔形成后自愈的目的
。
为此，我们提出铝塑膜铝箔轧制过程中针孔愈合模型的构建方法及其应用
。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供铝塑膜铝箔轧制过程中针孔愈合模型的构建方法及其应用，能够实现铝箔生产过程中即使出现了针孔，也能自愈，从而始
终保持铝箔的阻隔特性，可以有效解决
技术介绍
中的问题
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：铝塑膜铝箔轧制过程中针孔愈合模型的构建方法，包括以下步骤：
[0007](1)
对具有针孔的铝箔带材进行多道次的轧制，轧制前观察针孔的形状
、
测量针孔的长轴
、
短轴和面积并记录，同时记录每次轧制的道次压下率及总压下率，每次轧制完后继续观察所述针孔的形状
、
测量所述针孔的长轴
、
短轴和面积并记录；
[0008](2)
对所述针孔的演变进行记录，使用形状因子表示针孔的形状演变，所述形状因子为针孔长轴尺寸和短轴尺寸的比值，研究针孔的形状因子随着累计轧制压下率的变化规律；
[0009](3)
针孔经历各道次轧制后测量针孔的尺寸，并计算其面积，建立轧制工艺与针孔尺寸的定量关系，首先计算道次变形量和累计变形量，计算公式如下：
[0010]η
次
＝
h
i
/h
(i
‑
1)
×
100
％
[0011]η
累
＝
h
i
/h0×
100
％
[0012]式中
h
i
和
h
(i
‑
1)
表示第
i
和
(i
‑
1)
道次铝箔的厚度；
h0表示铝箔初始厚度；
[0013]选择影响针孔演变最为重要的工艺参数压下率作为针孔演变的关键变量建立针孔演变模型，对初始尺寸不同的针孔演变实测点进行多项式拟合：
[0014]S
i
＝
S0+Ax+Bx2[0015]式中
S
i
是第
i
道次针孔的面积，
S0是针孔的初始面积，
x
表示第
i
道次的累计压下率，
A、B
为常数；
[0016](4)
研究上述模型的适用性，在实验室预制不同尺寸的针孔，并开展轧制实验，模型计算的针孔面积基本可以预测实际针孔面积的变化，其误差主要来源于轧制过程中其他工艺条件，如张力和润滑的变化以及针孔尺寸的测量误差
。
[0017]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述针孔为椭圆形的针孔，针孔面积为
0.01
～
0.30mm2。
[0018]作为本专利技术的一种优选技术方案，轧制道次为3～6次，道次变形量为
10
～
70
％，累计变形总量为
60
～
95
％
。
[0019]作为本专利技术的一种优选技术方案，铝箔轧制过程中，每道次卷曲张力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
铝塑膜铝箔轧制过程中针孔愈合模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
对具有针孔的铝箔带材进行多道次的轧制，轧制前观察针孔的形状
、
测量针孔的长轴
、
短轴和面积并记录，同时记录每次轧制的道次压下率及总压下率，每次轧制完后继续观察所述针孔的形状
、
测量所述针孔的长轴
、
短轴和面积并记录；
(2)
对所述针孔的演变进行记录，使用形状因子表示针孔的形状演变，所述形状因子为针孔长轴尺寸和短轴尺寸的比值，研究针孔的形状因子随着累计轧制压下率的变化规律；
(3)
针孔经历各道次轧制后测量针孔的尺寸，并计算其面积，建立轧制工艺与针孔尺寸的定量关系，首先计算道次变形量和累计变形量，计算公式如下：
η
次
＝
h
i
/h
(i
‑
1)
×
100
％
η
累
＝
h
i
/h0×
100
％式中
h
i
和
h
(i
‑
1)
表示第
i
和
(i
‑
1)
道次铝箔的厚度；
h0表示铝箔初始厚度；选择影响针孔演变最为重要的工艺参数压下率作为针孔演变的关键变量建立针孔演变模型，对初始尺寸不同的针孔演变实测点进行多项式拟合：
S
i
＝
S0+Ax+Bx2式中
S
i
是第
i
道次针孔的面积，
S0是针孔的初始面积，
x
表示第
i
道次的累计压下率，
A、B
为常数；
(4)
研究上述模型的适用性，在实验室预制不同尺寸的针孔，并开展轧制实验，模型计算的针孔面积基本可以预测实际针孔面积的变化，其误差主要来源于轧制过程中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小许，陈伟，李昂，陈雨楠，杜金全，钱维锋，白万真，王秀宾，张大锋，邱怡，张少锋，张冰晨，张灵新，
申请(专利权)人：中铝材料应用研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：