專利名稱：鋰電池用鋁箔的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁箔的生產(chǎn)方法，尤其是涉及一種鋰電池用鋁箔的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
鋰電池具有能量高、使用壽命長(zhǎng)、重量輕、溫度適應(yīng)性強(qiáng)、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)汽車等。鋰電池的負(fù)極基材采用鋁箔制成。中國(guó)專利公開(kāi)了一種3003牌號(hào)陰極鋁箔的制造方法(公開(kāi)號(hào)CN 101519760B)，其包括以下步驟a、原料經(jīng)精煉、鑄軋后得到厚度為6. 5-8. 5mm的坯料；b、將步驟a得到的坯料冷軋至3. 5-4. 3mm 厚度后進(jìn)行均勻化退火，均勻化退火溫度為450-480°C，退火時(shí)間為24-27小時(shí)；C、將均勻化退火后的坯料冷軋至0. 3-0. 5mm厚度，然后進(jìn)行再結(jié)晶退火，再結(jié)晶退火的溫度為 275-330°C，退火時(shí)間為13-18小時(shí)；d、將再結(jié)晶退火后的坯料軋至3003牌號(hào)陰極鋁箔所需厚度即可；步驟a所用原料為電解鋁熔液，采用電解鋁熔液精煉后鑄軋的方法；步驟a 的具體步驟為將電解鋁熔液送至熔煉爐，加入占電解鋁熔液總重量20-40 %的鋁錠，控制熔體溫度為750-780°C，調(diào)整熔體中各元素成分的質(zhì)量百分比為Si :0. 1-0. 15%, Fe 0. 45-0. 5%,Cu 0. 1-0. 15%,Mn 1. 1-1. 2%,Ti :0. 02-0. 04%、余量為 Al ；采用純氮?dú)饣蚣儦鍤庀蛉垠w中噴精煉劑進(jìn)行精煉，充分?jǐn)嚢杈鶆?，精煉時(shí)間為8-10分鐘，然后靜置15-25分鐘，除去鋁液表面的浮渣，倒入靜置爐內(nèi)，控制靜置爐內(nèi)溫度為750-760°C ；將靜置爐中的鋁液送入流槽中，逆向加入鋁鈦硼絲進(jìn)行晶粒細(xì)化，然后在除氣箱內(nèi)用純氮?dú)饣蚣儦鍤鈱?duì)鋁液進(jìn)行除氣處理，除氣后采用泡沫陶瓷過(guò)濾片對(duì)鋁液進(jìn)行過(guò)濾凈化處理；凈化后的鋁液送鑄軋機(jī)鑄軋，鑄軋出厚度為6. 5-8. 5mm的坯料；鋁鈦硼絲的加入量為其加入前鋁液重量的 2-3% ；除氣箱內(nèi)石墨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為120-180r/min ；所加入的精煉劑為噴粉精煉劑SY-PJ1， 加入量為調(diào)整元素成分后熔體重量的0. 1-0.4%。但是這種方法制作出來(lái)的鋁箔暗面有輝點(diǎn)且厚度偏差較大，不但影響鋁箔的表面質(zhì)量，還嚴(yán)重影響了鋁箔的涂層均勻性和導(dǎo)電性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是提供一種鋰電池用鋁箔的生產(chǎn)方法，采用1235牌號(hào)合金，其主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的制作出來(lái)的鋁箔暗面有輝點(diǎn)和重量偏差較大，暗面輝點(diǎn)問(wèn)題不但影響鋁箔的表面質(zhì)量，還嚴(yán)重影響了鋁箔的使用性能，加上厚度偏差，最終將直接影響鋰電池基材的涂層均勻性和導(dǎo)電性等的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的
本發(fā)明的一種鋰電池用鋁箔的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的方法包括以下步驟 (1)熔煉、鑄軋工藝
a.先將廢料(廢料是指生產(chǎn)過(guò)程中各工序的切邊或頭尾余料)投入熔煉爐，再投入鋁錠，其中廢料重量占總重量的0. 1-20% ；加99. 70%的鋁錠，并控制投入廢料只能為一級(jí)廢料，一級(jí)廢料是指厚度> 1.5mm的板材、卷材、卷狀廢邊料、鑄軋卷頭尾料、靜置爐排空塊料；b.在熔煉爐中進(jìn)行熔煉，熔煉完成后添加合金，靜置后投入精煉劑進(jìn)行精煉，精煉時(shí)調(diào)整氮?dú)鈮毫?，保證氮?dú)獯灯痄X液的高度不超過(guò)15cm，精煉完成5分鐘后扒渣；
c.將鋁液送入靜置爐進(jìn)行倒?fàn)t，倒?fàn)t完成后開(kāi)動(dòng)噴粉精煉機(jī)對(duì)靜置爐內(nèi)的鋁液進(jìn)行多次精煉并調(diào)整壓力，同樣要保證吹起的鋁液高度不超過(guò)15cm，每次精煉結(jié)束后扒渣，每隔一定時(shí)間精煉一次；
d.采用高純氮?dú)鈱?duì)鋁液進(jìn)行除氣，調(diào)整石墨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，保證鋁液的含氫量 ^ 0. llml/lOOgAL ；為控制含氫量彡0. llml/100gAl，采用SNIF在線除氣精煉系統(tǒng)，氮?dú)饧兌纫筮_(dá)到99. 995%以上，氮?dú)鈮毫υ?. 3 0. 4Mpa。e.鋁液送入前箱內(nèi)，加水壓，由鑄軋輥進(jìn)行鑄軋，再由卷取裝置卷取成冷軋卷；嚴(yán)格控制鑄軋帶材橫向、縱向厚度偏差，保證橫向厚度偏差<0. 02mm，縱向厚度偏差 (0. 09mm，中凸在 0. 01-0. 03mm 之間。(2)冷軋工藝
a.對(duì)軋輥進(jìn)行磨削。采用1850冷軋機(jī)軋制，支承輥磨削成平輥，圓柱度達(dá)到0.01mm， 工作輥圓柱度0. 005，上輥中高為0. 04mm,下輥為平輥，工作輥粗糙度0. 4，兩根軋輥直徑偏差 0. Olmm0b.利用冷軋機(jī)對(duì)冷軋卷進(jìn)行壓下冷軋，冷軋時(shí)添加軋制油，壓下的次數(shù)為4次以上，每次壓下的厚度占?jí)合虑翱偤穸鹊?0-50% ；軋制過(guò)程中要求不允許出現(xiàn)松樹(shù)枝狀組織，不允許有壓坑、擦劃傷等。因此對(duì)冷軋的壓下量進(jìn)行了優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)當(dāng)壓下量在30-50%的時(shí)候，冷軋卷的表面是最好的，沒(méi)有表面色差、松樹(shù)枝狀花紋等。c.采用中間退火工藝，并在中間退火工藝后再次壓下后生產(chǎn)出鋁箔，壓下的厚度占?jí)合虑翱偤穸鹊?0-55%;中間退火的目的是為了消除加工硬化，提高金屬塑性，降低變形抗力，以利于繼續(xù)冷軋，為后續(xù)加工提供良好的坯料。本發(fā)明可以采取坯料在0. 58mm中間退火，并在退火后以52%的壓下量冷軋至0. 28mm,以H16狀態(tài)供鋁箔軋制坯料。(3)箔軋工藝
a.利用精軋輥對(duì)鋁箔進(jìn)行箔軋，箔軋過(guò)程中添加軋制油，壓下的次數(shù)為3次以上，每次壓下的厚度占?jí)合虑翱偤穸鹊?0-60% ；可以首先對(duì)箔軋精軋輥的中凸和粗糙度進(jìn)行了調(diào)整。若軋輥磨削不好，表面粗糙度不均，軋制時(shí)易導(dǎo)致局部油膜異常，因而出現(xiàn)輝點(diǎn)。為此， 本發(fā)明控制軋輥中高為0. 05mm，輥身兩端的直徑差小于0. 001mm，表面粗糙度為0. 06um。箔軋的壓下量在40-60%之間，不能太大，也不能太小。太大，鋁箔表面鋁屑易脫落，粘在錕子上，影響箔材表面質(zhì)量；太小，箔材板形難以控制，給操作帶來(lái)不便。b.箔軋完成后即出成品鋰電池用鋁箔。作為優(yōu)選，所述的步驟(l)b中熔煉的時(shí)間為4-6小時(shí)，熔煉的溫度為740_760°C， 熔煉后靜置的時(shí)間為20-30分鐘。熔煉時(shí)間是根據(jù)設(shè)備的能力，而熔煉溫度選擇 740-760°C，既能保證熔煉的順利進(jìn)行，又能防止熔體過(guò)燒，熔煉后靜置20-30分鐘，熔體溫度均勻化，同時(shí)使成分更加均勻。作為優(yōu)選，所述的步驟(1) c中對(duì)靜置爐內(nèi)鋁液每次精煉的時(shí)間為15-20分鐘，靜置5-10分鐘后扒渣，每1.5-2小時(shí)精煉一次。15-20分鐘的精煉可以有效的減少熔體內(nèi)部的含渣量，1. 5-2小時(shí)一次的精煉既保證了成分的均勻性又進(jìn)一步的保證了熔體的清潔度。作為優(yōu)選，所述的步驟(l)d中石墨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為450-550r/min。在此速度內(nèi)，能
5有效的減少熔體內(nèi)的含氫量，保證鋁箔毛料的內(nèi)部品質(zhì)。作為優(yōu)選，所述的步驟(l)e中鑄軋輥磨削要求中高控制在0. 15-0. 25mm,中高對(duì)稱度在0. 005-0. 015mm，粗糙度為0. 9-1. Oum，軋輥圓柱度達(dá)到0. 005-0. 015mm ；前箱溫度控制在695-705°C，前箱液面高度10-20mm，軋區(qū)長(zhǎng)度設(shè)為45_50mm，鑄軋速度控制在 0. 8-1. 2mm/min，控制冷卻水壓力在0. 3-0. 4Mpa之間。嚴(yán)格控制以上各道工藝參數(shù)，能夠有效的控制鑄軋毛料的板形及內(nèi)部質(zhì)量。作為優(yōu)選，所述的步驟(2)a中的軋制油粘度為2. 4-2. 5mm2/S，酸值彡0. 05mgK0H/ g，羥值為9-llmgKOH/g，皂化值為3-5mgK0H/g。同時(shí)對(duì)軋制油的凈化設(shè)備進(jìn)行了改造，使軋制油透光度達(dá)到為一級(jí)。作為優(yōu)選，所述的步驟(2)b中的中間退火工藝為0. 4-0. 6小時(shí)升溫至200_M0°C 吹掃3. 5-4. 5小時(shí)，再經(jīng)1. 5-2. 5小時(shí)升溫至460-500°C保溫5-7小時(shí)，然后經(jīng)1. 5-2. 5小時(shí)降溫至380-420°C保溫2. 5-3. 5小時(shí)，最后出爐空冷。此工藝是采取高溫和低溫相結(jié)合的方法，減少了時(shí)間，又能夠保證性能的均勻性。作為優(yōu)選，所述的步驟(3)a中最后一道壓下的厚度占?jí)合虑翱偤穸鹊?0-45%，速度為380-420m/min。成品道次相對(duì)壓下量控制在40-45%之間，速度要求控制在400m/min 左右，這樣才有利于減少成品暗面輝點(diǎn)等缺陷的產(chǎn)生。作為優(yōu)選，所述的步驟(3) a中精軋輥對(duì)鋁箔進(jìn)行箔軋前的張力為3. 0-5. OKg/ mm2，箔軋后的張力為4.0-6. OKg/mm2，對(duì)于張力和軋制力的控制。要求后張力要控制在 3. 0-5. OKg/mm2范圍，前張力要控制在4. 0-6. O Kg/mm2范圍，張力的變化不僅會(huì)導(dǎo)致斷帶， 面且會(huì)影響鋁箔的表面質(zhì)量。軋制力差是反映軋機(jī)的平行度和同心度的指標(biāo)，也是反映鋁箔坯料厚度均勻性的指標(biāo)，而厚度的不均亦會(huì)影響鋰電池用鋁箔的使用性能，所以軋制力差一定要控制在6噸以內(nèi)。作為優(yōu)選，所述的步驟(3) a中的軋制油粘度為1. 85-1. 95mm2/s,酸值 (0. 08mgK0H/g，羥值為1. 5-3. OmgKOH/g，皂化值為6. 0-7. 0mgK0H/g。對(duì)于箔軋軋制油的優(yōu)化。軋制油添加劑太少，會(huì)造成油膜強(qiáng)度不夠，局部破裂，從而形成輝點(diǎn)。而粘度太大，不但會(huì)導(dǎo)致油膜分布不均，產(chǎn)生輝點(diǎn)，亦會(huì)導(dǎo)致退火除油不盡。因此，本發(fā)明生產(chǎn)出的成品鋁箔厚度公差在士3%之內(nèi)，暗面輝點(diǎn)得到了有效控制，其它缺陷亦很少出現(xiàn)，其成品使用性能和表面質(zhì)量較高，能夠適用于大部分鋰電池。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。實(shí)施例1 本例的一種鋰電池用鋁箔的生產(chǎn)方法，其步驟為 (1)熔煉、鑄軋工藝
a.先將廢料(廢料是指生產(chǎn)過(guò)程中各工序的切邊或頭尾余料)投入熔煉爐，再投入鋁錠，其中廢料重量占總重量的10%;
b.在熔煉爐中進(jìn)行熔煉，熔煉的時(shí)間為4小時(shí)，熔煉的溫度為740°C，熔煉完成后添加相應(yīng)的合金，靜置20分鐘后投入精煉劑進(jìn)行精煉，精煉時(shí)調(diào)整氮?dú)鈮毫?，保證氮?dú)獯灯痄X液的高度不超過(guò)15cm，精煉時(shí)間不少于20分鐘，精煉完成后扒渣；
c.將鋁液送入靜置爐進(jìn)行倒?fàn)t，倒?fàn)t時(shí)，溫度不能超過(guò)熔煉溫度的上限，靜置爐溫度為7300C，倒?fàn)t完成后開(kāi)動(dòng)噴粉精煉機(jī)對(duì)靜置爐內(nèi)的鋁液進(jìn)行多次精煉并調(diào)整壓力，保證氮?dú)獯灯痄X液的高度不超過(guò)15cm，每次精煉時(shí)間不低于15分鐘，靜置5分鐘后扒渣，每隔1. 5小時(shí)精煉一次；
d.采用99.995%高純氮?dú)鈱?duì)鋁液進(jìn)行除氣，調(diào)整石墨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為450r/min，保證鋁液的含氫量< 0. llml/lOOgAL ；
e.鋁液送入前箱內(nèi)，加水壓，由鑄軋輥進(jìn)行鑄軋，再由卷取裝置卷取成冷軋卷，鑄軋輥磨削要求中高控制在0. 15mm,中高對(duì)稱度在0. 005mm，粗糙度為0. 9um，軋輥圓柱度達(dá)到 0. 005mm ；前箱溫度控制在695°C，前箱液面高度10mm，軋區(qū)長(zhǎng)度設(shè)為45mm，鑄軋速度控制在0. 8mm/min，控制冷卻水壓力在0. 3Mpa ；
(2)冷軋工藝
a.對(duì)冷軋輥進(jìn)行磨削，采用1850冷軋機(jī)軋制，支承輥磨削成平輥，圓柱度達(dá)到0.01mm， 工作輥圓柱度0. 005，上輥中高為0. 04mm,下輥為平輥，工作輥粗糙度0. 4，兩根軋輥直徑偏差 0. Olmm ；
b.利用冷軋機(jī)對(duì)冷軋卷進(jìn)行壓下冷軋，冷軋時(shí)添加軋制油，壓下的次數(shù)為6次，前5 次壓下的厚度占?jí)合虑翱偤穸鹊?0-50%，以7士0. 2mm厚的鑄軋坯料為例，壓下量如下表所示
權(quán)利要求
1.一種鋰電池用鋁箔的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的方法包括以下步驟(1)熔煉、鑄軋工藝a.先將廢料投入熔煉爐，再投入鋁錠，其中廢料重量占總重量的0.1-20% ；b.在熔煉爐中進(jìn)行熔煉，熔煉完成后添加合金，靜置后投入精煉劑進(jìn)行精煉，精煉時(shí)調(diào)整氮?dú)鈮毫?，精煉完成后扒渣；c.將鋁液送入靜置爐進(jìn)行倒?fàn)t，倒?fàn)t完成后開(kāi)動(dòng)噴粉精煉機(jī)對(duì)靜置爐內(nèi)的鋁液進(jìn)行多次精煉并調(diào)整壓力，每次精煉結(jié)束后扒渣，每隔一定時(shí)間精煉一次；d.采用高純氮?dú)鈱?duì)鋁液進(jìn)行除氣，調(diào)整石墨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，保證鋁液的含氫量彡 0. llml/lOOgAL ；e.鋁液送入前箱內(nèi)，加水壓，由鑄軋輥進(jìn)行鑄軋，再由卷取裝置卷取成冷軋卷；(2)冷軋工藝a.對(duì)軋輥進(jìn)行磨削工藝；b.利用冷軋機(jī)對(duì)冷軋卷進(jìn)行壓下冷軋，冷軋時(shí)添加軋制油，軋制道次為4次以上，每道次壓下量占軋制前總厚度的30-50% ；c.采用中間退火工藝，并在中間退火工藝后再次壓下，最后生產(chǎn)出鋁箔，壓下的厚度占?jí)合虑翱偤穸鹊?0-55% ；(3)箔軋工藝:a.利用精軋輥對(duì)鋁箔進(jìn)行箔軋，箔軋過(guò)程中添加軋制油，壓下的次數(shù)為3次以上，每次壓下的厚度占?jí)合虑翱偤穸鹊?0-60% ；b.箔軋完成后即出成品鋰電池用鋁箔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池用鋁箔的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟(1)b中熔煉的時(shí)間為4-6小時(shí)，熔煉的溫度為740-760°C，熔煉后靜置的時(shí)間為20-30分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池用鋁箔的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟(1)c中對(duì)靜置爐內(nèi)鋁液每次精煉的時(shí)間為15-20分鐘，靜置5-10分鐘后扒渣，每1. 5-2小時(shí)精煉一次。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池用鋁箔的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟(1)d中石墨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為450-550r/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池用鋁箔的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟(l)e 中鑄軋輥磨削要求中高控制在0. 15-0. 25mm，中高對(duì)稱度在0. 005-0. 015mm,粗糙度為 0. 9-1. Oum,軋輥圓柱度達(dá)到0. 005-0. 015mm ；前箱溫度控制在695-705°C，前箱液面高度 10-20mm,軋區(qū)長(zhǎng)度設(shè)為45_50mm，鑄軋速度控制在0. 8-1. 2mm/min,控制冷卻水壓力在 0. 3-0. 4Mpa 之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池用鋁箔的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟(2)a 中的軋制油粘度為2. 4-2. 5mm2/s,酸值彡0. 05mgK0H/g,羥值為9_llmgK0H/g，皂化值為 3-5mgK0H/g。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池用鋁箔的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟(2)b中的中間退火工藝為0. 4-0. 6小時(shí)升溫至200-240°C吹掃3. 5-4. 5小時(shí)，再經(jīng)1. 5-2. 5小時(shí)升溫至460-500°C保溫5-7小時(shí)，然后經(jīng)1. 5-2. 5小時(shí)降溫至380-420°C保溫2. 5-3. 5小時(shí)，最后出爐空冷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池用鋁箔的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟(3)a中最后一次壓下的厚度占?jí)合虑翱偤穸鹊?0-45%，速度為380-420m/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池用鋁箔的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟(3)a中精軋輥對(duì)鋁箔進(jìn)行箔軋前的張力為3. 0-5. OKg/mm2，箔軋后的張力為4. 0-6. OKg/mm2。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池用鋁箔的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的步驟(3)a中的軋制油粘度為1. 85-1. 95mm2/s，酸值彡0. 08mgK0H/g，羥值為1. 5-3. OmgKOH/g，皂化值為 6. 0-7. 0mgK0H/gο
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁箔的生產(chǎn)方法，尤其是涉及一種鋰電池用鋁箔的生產(chǎn)方法。其主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的制作出來(lái)的鋁箔暗面有輝點(diǎn)和重量偏差較大，暗面輝點(diǎn)問(wèn)題不但影響鋁箔的表面質(zhì)量，還嚴(yán)重影響了鋁箔的使用性能，加上厚度偏差，最終將直接影響鋰電池基材的涂層均勻性和導(dǎo)電性等的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明的步驟熔煉、鑄軋工藝將廢料、鋁錠投入熔煉爐熔煉，倒?fàn)t后精煉、扒渣，除氣、過(guò)濾；冷軋工藝?yán)美滠垯C(jī)對(duì)冷軋卷進(jìn)行壓下冷軋，并采用中間退火工藝；箔軋工藝?yán)镁堓亴?duì)鋁箔進(jìn)行箔軋。
文檔編號(hào)B21B1/40GK102234750SQ20111016126
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者沈建國(guó) 申請(qǐng)人:東南鋁業(yè)(中國(guó))有限公司