[發明專利]一種高強度正極集流體用鋁合金箔及其制造方法

在審

• 申請號: 202011183717.6
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112481524A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 丁冬雁;朱競堃;張文龍;高勇進;陳國楨;謝永林;廖永啟;聶存珠;唐勁松
• 申請（專利權）人: 上海華峰鋁業股份有限公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/03;C22F1/04;C21D9/46
• 代理公司: 上海申浩律師事務所 31280
• 代理人: 樂衛國

本發明的目的是提供一種高強度正極集流體用鋁合金箔及其制造方法。本發明的正極集流體用鋁合金箔的組成和重量百分比為：Fe：0.1～0.35wt％、Mn：0.1～0.3wt％、La：0.1～0.15wt％，剩余成分為鋁。最終在125℃下熱處理5小時后得到鋁合金箔，其抗拉強度大于230MPa，電導率大于50％IACS。

技術領域

本發明涉及一種用于二次電池、雙電層電容器等的電極集流體，特別是涉及一種高強度正極集流體用鋁合金箔及其制造方法。

背景技術

鋰離子電池具有諸多優點，比如高能量密度、高工作電壓、長循環壽命、低自放電率、高安全性、無記憶效應等。這些優點使其應用在各種電子設備上作為電源供給，例如手機、耳機、音響、筆記本電腦等。除此之外，由于全球環境問題日益加重，各國政府、組織、汽車生產商也在積極推動綠色能源汽車的發展，隨著插電式混合動力汽車和純電動汽車的普及，鋰離子電池在汽車領域的應用也愈發廣泛。

正極集流體是鋰離子電池的重要組成部分，在鋰離子電池中主要作用是承載活性物質并將電極活性物質產生的電流匯集并輸出，有利于降低鋰離子電池的內阻，提高電池的庫倫效率、循環穩定性和倍率性能。鋁箔為鋰離子電池常用的正極集流體。集流體雖然對鋰離子電池的容量沒有直接貢獻，但是在保證電導率的要求下提高鋁箔的強度，可以達到減小鋁合金箔的厚度并能在鋁合金箔表面涂覆更多活性物質的目的，這樣可以達到減輕重量和增加電池比能量的效果。

目前，大多數鋰離子電池主要采用導電性較好的1XXX鋁合金作為集流體用鋁箔的材料，但是其強度較低，常常需要通過增加厚度的方式來防止正極活性物質在涂覆過程中發生斷裂，這樣還會增加電池重量。在消費電子領域，產品不僅僅要求更高的電池容量來達到更高的性能和更長的續航，還要求更輕的重量以滿足便攜性的要求。輕質高強的正極集流體鋁箔能夠為電池整體的輕量化做出貢獻，所以這也成為正極集流體考量的重點。很多情況下市場需要在滿足電導率的要求同時強度又能遠高于1XXX鋁合金的正極集流體。

專利CN102747251A通過添加Fe、Si、Cu等元素得到冷軋后抗拉強度為170MPa以上且電導率大于60.3％IACS的鋰離子電池正極集流體鋁箔。但是未報道干燥工序加熱處理可能引發的強度降低問題，并且電導率雖高，但強度仍然較低，不能進一步增加比能量。

專利CN102245788A通過添加Fe、Si、Cu、Mn、Mg、Zn、Ti、Zr等元素得到冷軋后強度超過200MPa的鋰離子電池正極集流體用鋁箔，該集流體的成分設計較復雜，不易調控。

發明內容

本發明鑒于上述情況而完成，目的是提供高強度和熱處理后仍保持高強度的一種高強度正極集流體用鋁合金箔及其制造方法，以替代常用的低強度正極集流體用鋁合金箔。最終得到熱處理后抗拉強度大于230MPa、電導率大于50％IACS的正極集流體用鋁合金箔。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

正極集流體用鋁合金箔，其成分的重量百分比是：Fe：0.1～0.35wt％、Mn：0.1～0.3wt％、La：0.1～0.15wt％，余量為鋁以及其他一些不可避免的雜質。

另外本發明提供一種高強度正極集流體用鋁合金箔的制造方法，其具體步驟是：

(1)首先將工業鋁錠熔化，按照上述比例在熔煉爐中依次加入Al-75wt％Fe、Al-80wt％Mn、Al-20wt％La的中間合金。控制成分含量Fe：0.1～0.35wt％、Mn：0.1～0.3wt％、La：0.1～0.15wt％，余量為鋁以及其他一些不可避免的雜質。

(2)將得到的鋁合金鑄錠進行均質化處理，溫度設定為590～600℃，保溫時間為8～24小時。均質化處理之后實施熱軋，熱軋是在470～500℃的溫度下，控制壓下量為70～85％，熱軋至3mm左右厚度。

(3)將熱軋板材直接冷軋至0.05～0.09mm，得到冷軋鋁合金箔。