【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料领域，尤其涉及复合金属集流体及其制备方法。
技术介绍
1、负极集流体顾名思义就是指汇集负极电流并负载负极活性物质的零件，在锂离子电池上主要指的是金属箔，以及少量使用的片状集流体，如铜箔、铜片等。其功用主要是将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出，因此集流体应与活性物质充分接触，并且电导率尽可能高为佳，以产生相对较优的电化学性能。
2、但锂电池的负极集流体所用铜箔铜片等普遍存在物理性能上的显著缺陷性。如常见的铜箔，其抗拉强度仅有约300mpa，而品质较优的抗拉铜箔其性能也仅有约500mpa，延伸率不高，容易撕边、断带等损坏。而目前并未有能够有效提升集流体铜箔或铜片力学性能的方法。
技术实现思路
1、为解决现有的负极集流体铜箔普遍存在力学性能不足，而目前并未有有效的方式能够对超薄的箔状材料或片状材料进行有效力学性能强化的方式等问题，本专利技术提供了一种复合金属集流体，以及两种不同的制备方法。
2、本专利技术的主要目的在于：
3、一、能够以适当工艺对超薄的负极集流体材料进行力学性能强化；
4、二、强化后的负极集流体能够有效保持其原有的电化学性能。
5、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
6、一种复合金属集流体，所述复合金属集流体为含有合金元素的复合材料或合金材料，所述复合材料或金属材料为箔状或片状，所述合金元素包括锌和/或镍和/或锡等。
7、一种复合金属
8、所述复合材料的制备方法包括：
9、选用含有合金元素的金属或合金作为中间层，在其相对的两侧通过沉积或机械复合的方式结合金属铜，再加工为片状材料，随后依次循环进行冷加工变形和退火，循环次数至少为一次，至达到所需片状材料厚度或箔状材料厚度。
10、作为优选，
11、所述机械复合的方式包括热压和/或冷压焊；
12、所述沉积的方式包括化学沉积和/或电沉积。
13、作为优选，
14、所述冷加工变形于≤80℃的条件下进行，单次变形量控制为10～15％；
15、所述退火温度为60～420℃，单次退火时长为10～70min。
16、一种复合金属集流体的制备方法，
17、所述合金材料的制备方法包括：
18、以铜盐和合金元素盐配制为一次电解液，进行电沉积制备为片状或箔状材料，后以铜电解液在所得的片状或箔状材料表面沉积形成铜层，得到合金前驱体，依次对其进行冷加工变形和退火，得到合金材料。
19、作为优选，
20、所述冷加工变形于≤80℃的条件下进行，单次变形量控制为8～12％；
21、所述退火温度为50～510℃，单次退火时长为25～35min。
22、于本专利技术技术方案而言，核心在于实现铜箔的合金化。但又不能够直接采用合金箔，因为一来现有的合金直接制备为箔材后实际并不能满足集流体使用所需的电化学性能需求，二来现有的合金制备成箔难度大、成品率低。
23、因而，基于现有的问题，本专利技术采用两种特殊的方式实现超薄高抗拉负极集流体合金箔的制备，当然同样的方法也能够有效用于片状集流体材料的制备。
24、在本专利技术方法中，进行合金化特选采用了三种常见且经试验有效的合金成分。常见的合金化元素如c、mn、p、s、ni、cr、w、nb、ti等，但经试验后发现加碳后能够提高材料的力学性能，但实际产生较大的硬脆性，不利于制箔，而锰元素的添加掺杂对于力学性能并不能产生显著的改善，等等。而本专利技术特选的zn、ni和sn等，则是首先与铜具有良好的相容性和协同配合效果，其掺杂后能够一定程度上提升箔状和片状铜集流体的抗拉强度。
25、但是，仅仅合金化还不够。因为即便是经过优选后的合金成分，其合金化效果仍较为有限，需要进行必要的加工和热处理，以进一步提高材料组织结构均匀性和力学性能。同样的，复合材料也存在相同的问题。
26、对此，本专利技术进一步特地进行了冷加工处理。冷加工处理是实现本专利技术技术方案技术目的最为关键的过程。在冷加工变形过程中，本专利技术采用超临界加工的方式进行(超临界加工即进行超过临界变形量的加工方式)，这是因为在超临界加工过程中，金属将会产生再结晶过程，再结晶后获得异常粗大的晶粒，产生极大程度的变形，并且由于晶粒异常粗大的生长过程，将导致其内部的位错不断地累积，成为再结晶形核点，这两个过程相互促进并，内部位错和缺陷的形成能够促进合金元素的扩散，使得本专利技术合金材料的内层合金层与电沉积铜层，以及复合材料中的合金与单质铜有效地相互扩散结合，结合程度和深度得到显著地提升，在内外层之间形成类似齿状的过渡层结构，实现外层和内层的“啮合”以产生良好的结合效果，同时表面的晶粒粗大过程更加剧烈、边界密度更高，抑制了合金元素向表面扩散，进而使得得到的合金材料和复合材料的内部和外表面形成的完全相反的趋势，进而使得所得材料的表面保留了单质铜用于集流体时优良的电化学性能，但另一方面内部却通过合金化使得整体材料的力学性能得到了非常显著的优化提升，同时兼具了两者的优点。同时配合适当的低温退火处理，由于在冷加工变形过程中产生的大量形核点，能够在退火过程中实现有效的再结晶细化晶粒，使得所得合金材料和复合材料的力学性能进一步显著提升，消除在超临界加工过程中产生的显著内应力，以避免断裂。
27、本专利技术的有益效果是：
28、本专利技术基于合金化理论通过冷加工变形配合适当的退火工艺，一定程度上实现了可控合金化，使得所得的集流体材料兼具单质铜的优良电化学性质，又兼具了合金的优良力学性能。
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1.一种复合金属集流体，其特征在于，
2.一种如权利要求1所述的复合金属集流体的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种复合金属集流体的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的一种复合金属集流体的制备方法，其特征在于，
5.一种如权利要求1所述的复合金属集流体的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的一种复合金属集流体的制备方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种复合金属集流体，其特征在于，
2.一种如权利要求1所述的复合金属集流体的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种复合金属集流体的制备方法，其特征在于，
4.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐谊平，张文峰，
申请(专利权)人：杭州四马化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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