[發明專利]一種制備層狀銅/鋰復合箔材的深冷異步軋制方法

有效

• 申請號: 201810411569.5
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108435791B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 喻海良;崔曉輝;王青山
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B21B1/40
• 分類號: B21B1/40;B21B1/38;B21B45/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

一種制備層狀銅/鋰復合箔材的深冷異步軋制方法，將銅箔和鋰箔剪切成長方形尺寸，銅箔厚度為鋰箔的二分之一，寬度相同，長度為鋰箔的一倍，將銅箔沿長度方向對折，完全包覆好鋰箔，放入深冷箱中冷卻，然后進行深冷軋制，然后再進行折疊、深冷軋制，重復5?10次，生產出高性能的層狀銅/鋰雙金屬復合箔材；將層狀銅/鋰雙金屬復合箔材進行折疊，放入深冷箱中重新冷卻，然后進行深冷異步軋制，直到將軋件厚度軋至10～50μm。本發明利用超低溫塑性變形，金屬鋰與金屬銅之間結合力相對較弱，從而難以形成金屬間化合物。與此同時，利用超低溫情況下，金屬鋰與金屬銅均具有良好的塑性，從而實現多道次塑性變形。所得材料為納米層狀復合結構，具有良好的電池屬性。

技術領域

本發明屬于金屬材料軋制技術領域，特別涉及一種制備層狀銅/鋰復合箔材的深冷異步軋制方法。

背景技術

目前，鋰金屬作為新能源材料，得到世界學術界和企業界的高度重視，而制備出納米鋰金屬復合材料也是其中重要的分支。對于純鋰材料，在加熱、潮濕環境中，容易發生氧化，嚴重威脅材料的性能。

另外，銅箔作為常用的電池導體，在能源電池領域有廣泛應用。如果將銅箔與鋰箔直接軋制成為層狀復合材料，可以制備出電池材料。然而，對于純鋰材料與純銅材料進行復合軋制的時候，由于軋制過程塑性變形，導致材料溫度升高，從而會導致純鋰材料部分發生氧化，很可能導致材料燃燒，而不能制備出層狀的銅/鋰復合箔材。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種制備層狀銅/鋰復合箔材的深冷異步軋制方法，可制備高質量的銅/鋰雙金屬復合箔材，該材料為層狀復合材料，為銅/鋰/銅……鋰/銅多層復合材料，材料中鋰與銅界面處不形成銅鋰金屬間化合物。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種制備層狀銅/鋰復合箔材的深冷異步軋制方法，包括如下步驟：

第一步：以純鋰和純銅金屬箔材為原料，銅箔的厚度為鋰箔的二分之一；

第二步：將銅箔和鋰箔剪切成長方形，銅箔的寬度與鋰箔的寬度相同，但長度為鋰箔長度的兩倍；

第三步：將銅箔沿長度方向對折，完全包覆好鋰箔；

第四步：將包覆好的材料放入深冷箱中進行冷卻，冷卻10分鐘，實現材料溫度被均勻冷卻；

第五步：將材料取出，以壓下率在50％進行深冷軋制，軋制結束后，軋件溫度<-50℃；

第六步：將軋制后的帶材進行對折并疊合，放入深冷箱中重新冷卻，冷卻時間3-5分鐘；

第七步：將冷卻的材料再進行深冷軋制，壓下率維持在50％；

重復第六步和第七步5-10次，生產出高性能的層狀銅/鋰雙金屬復合箔材；

第八步：將層狀銅/鋰雙金屬復合箔材放入深冷箱中重新冷卻，冷卻時間3-5分鐘；

第九步：取出重新冷卻的層狀銅/鋰雙金屬復合箔材進行深冷異步軋制，異速比為1.0～1.6，軋制壓下率為5～20％；

重復第八步和第九步，直到將軋件厚度軋至10～50μm。

所述第一步中，鋰箔軋制前的厚度為20-100μm，銅箔軋制前的厚度為10-50μm。

所述深冷箱采用氮氣進行冷卻，冷卻溫度范圍為-190℃～-100℃。

本發明的主要原理為利用超低溫塑性變形，金屬鋰與金屬銅之間結合力相對較弱，從而難以形成金屬間化合物。與此同時，利用超低溫情況下，金屬鋰與金屬銅均具有良好的塑性，從而實現多道次塑性變形。