鋁箔、制備方法及使用該鋁箔的鋁塑膜和電池技術

本發明專利技術提供了復合層鋁箔及使用該鋁箔的鋁塑膜，鋁箔芯層包括如下重量百分比的組分：0.1≤Si≤1.0%、0.1≤Fe≤1.8%、0.1≤Mn≤1.8%、其余為Al；鋁箔保護層包括如下重量百分比的組分：0.1≤Si≤1.5%、0.1≤Fe≤2.0%、0.1≤Zn≤8.0%、0.1≤Mn≤0.3%、其余為Al。其具有很好的耐蝕性和變形性。本發明專利技術進一步提供了采用該鋁塑膜包裝的電池。

【技術實現步驟摘要】
鋁箔、制備方法及使用該鋁箔的鋁塑膜和電池
本專利技術涉及用于鋰離子電池包裝的鋁箔及其制造方法及使用該鋁箔的鋁塑膜和電池。
技術介紹
隨著市場對鋰離子電池需求的提高，鋰離子電池的包裝材料也越來越成為關注的重點，其中鋰離子電池軟包裝材料對腐蝕性的酸、堿、鹽或有機溶劑等液態化學物質具有較高的穩定性，它的設計、制造及其應用技術已經成為鋰電池行業要解決的技術難題之一。因為軟包裝材料與電池的內部材料直接接觸，因此對軟包裝材料有著苛刻的使用要求，其中很重要的兩點就是：⑴需要具有極高的阻隔性，阻隔性不好會降低聚合物鋰離子電池的比容量，使電池起鼓，導致循環壽命和電化學性能的降低，嚴重的還會使電池失效。因此，軟包裝材料要求水蒸氣的透過率應小于1×10-4～1×10-6g/m2?d?1atm，氧氣的透過率應小于1×10-1～1×10-3g/m2?d?1atm，這實際上已經超過了測試儀器的最小精度；⑵具有良好的冷沖壓成型性，鋰離子電池用軟包裝材料的成型深度為3~8mm，良好的冷沖壓成型性才能保證包裝后的電池芯封口規整嚴密，外觀平整，包裝牢固。選取適當厚度的軟狀態鋁箔可以滿足以上兩個要求；無針孔的鋁箔，在物理上可以隔絕外界的水和氧氣滲透到電池芯內部，厚度達到一定程度的鋁箔才可以消除針孔的影響，如26μm以上的精級鋁箔即可認為是無針孔，對氧氣或其它流體的透過率認為是零；適當成分的鋁合金鋁箔具有良好的延伸率和抗拉強度可以滿足冷沖壓成型的要求。隨著汽車行業對電動汽車領域的重視，對動力電池的性能有著越來越高的要求。動力電池對功率要求較高，在工作過程中會產生大量熱量，電池發熱造成電池失效甚至爆炸。為了改善電池發熱的狀態，對電池結構進行了改進，將電池的實際工作環境設計為防凍液體系，不同于以往的傳統鋰電池軟包裝工作環境為大氣環境，因此對于鋰離子電池軟包裝復合膜用鋁箔的耐蝕性就提出了新的要求，即鋁箔要能夠承受較長周期的防凍液體系的腐蝕，能保證材料整體結構可靠性。防凍液體系一般為弱堿性，一般pH在8.5左右，弱堿性條件下，鋁合金表面形成的致密氧化膜易被破壞，且鋁合金易發生不均勻腐蝕，材料在整體上的可靠性下降，造成材料的實際工作壽命下降甚至發生短時間的腐蝕穿孔，導致電池失效。目前，傳統的鋁塑膜為雙面覆膜結構，其表面覆膜使用高分子材料，長期浸泡在防凍液體系中易發生老化，而一旦覆膜材料破壞，內部鋁箔很容易在防凍液體系中發生腐蝕，甚至穿孔，造成電池失效，同時大容量汽車動力電池與普通電子產品電池的使用環境不同，存在較大的受沖擊風險，因此為了保證電池的可靠性，需要電池整體的結構及可靠性需要進行改進。
技術實現思路
本專利技術的目的是首先提供相應鋁箔，其具有更好的針對冷卻水的抗蝕耐久性和腐蝕形態、更好的深沖變形性能，更進一步希望提供的鋁箔和鋁塑膜同時具備良好的耐冷卻水腐蝕性能和較好的深沖成型性。故本專利技術將提供鋁塑膜用鋁箔、使用該鋁箔的鋁塑膜、以及軟包電池，本專利技術鋁箔和鋁塑膜為新型的電池熱管理鋁箔和熱管理鋁塑膜。本專利技術所述熱管理鋁塑膜是指該鋁塑膜和由其包裝的電池可長期浸泡于車用防凍冷卻液中，且具有腐蝕耐久性。本專利技術具體提供如下多個方案。鋁箔方案1：一種鋁箔，其特征在于，所述鋁箔具備鋁合金芯層和包層在該芯層上的鋁合金保護層；或者，所述鋁箔由具備鋁合金芯層和包層在該芯層上的鋁合金保護層的鋁合金復合層制備形成；所述的芯層包括如下重量百分比的組分：0.3≤Fe≤1.8%、優選為0.5≤Fe≤1.8%、更優選為1.0≤Fe≤1.5%，0.2≤Si≤1.0%、優選為0.4≤Si≤1.0%、更優選為0.6≤Si≤0.8%，0.3≤Mn≤1.8%、優選為0.5≤Mn≤1.8%、更優選為0.8≤Mn≤1.2%，其余為Al及不可避免的雜質；所述的保護層包括如下重量百分比的組分：0.3≤Fe≤1.8%、優選為0.6≤Fe≤1.8%、更優選為0.8≤Fe≤1.5%，0.2≤Si≤1.2%、優選為0.4≤Si≤1.2%、更優選為0.6≤Si≤0.8%，1.0≤Zn≤7.0%、優選為2.0≤Zn≤6.0%、更優選為3.0≤Zn≤5.0%，0.3≤Mn≤1.5%、優選為0.5≤Mn≤1.2%、更優選為0.6≤Mn≤0.8%，其余為Al及不可避免的雜質。鋁箔方案2.根據鋁箔方案1所述的鋁箔，其中所述鋁箔還含有稀土元素RE，所述稀土元素RE選自Sm、La、Ce、Nd、Er或Y中一種或兩種以上；其中稀土元素RE優選為釤Sm，稀土元素含量或釤Sm含量為0.05-0.35%、優選為0.1-0.25%、更優選為0.15-0.20%。鋁箔方案3.根據鋁箔方案1或2任一項所述的鋁箔，所述鋁箔材料的結晶粒徑為60微米以下、進一步更優選為40微米以下。鋁箔方案4.根據鋁箔方案1或2任一項所述的鋁箔，在所述鋁箔的沿著軋制方向的剖面上，將板厚方向的結晶粒徑設為R1、軋制方向的結晶粒徑設為R2時，R1/R2為0.50以下、更優選R1/R2為0.30以下，其中，R1和R2的單位是微米。鋁箔方案5.根據鋁箔方案1~4任一項所述的鋁箔，該鋁箔經過元素擴散處理后或經過退火處理后，復合層鋁箔的中間部位的每50微米的厚度內，在鋁箔厚度方向上的腐蝕電位的最大差別值小于120mV、更優選為30-80mV。鋁箔方案6.根據鋁箔方案1~4任一項所述的鋁箔，在該鋁箔進行元素擴散處理前或進行退火處理前，保護層的腐蝕電位比芯層的腐蝕電位低100~300mV、更優選為100~150mV。鋁箔方案7.根據鋁箔方案1~4任一項所述的鋁箔，其中，該鋁箔經過元素擴散處理后或經過退火處理后，保護層厚度方向上的Zn元素最大重量百分含量Q1為1.0-4.0%、更優選為1.5-3.0%。鋁箔方案8.根據鋁箔方案1~4任一項所述的鋁箔，該鋁箔經過元素擴散處理后或經過退火處理后，每50微米的厚度內，在整個復合層鋁箔厚度方向上或僅保護層厚度方向上的Zn元素重量百分含量的最大差別值小于1.5%、更優選為0.3-0.6%。鋁箔方案9.根據鋁箔方案1~4任一項所述的鋁箔，其中，芯層的腐蝕電位U1、保護層的腐蝕電位U2和整個復合層鋁箔的厚度D之間符合如下關系：（U1-U2）/D，即電位差與厚度比值，小于1.0，優選為0.5~0.8，該比值的單位為mV/微米。鋁箔制備方案10.根據鋁箔方案1~9任一項所述的鋁箔的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：A芯層的制備：（1）對芯層合金鑄錠進行均勻化熱處理；（2）然后進行熱軋，獲得芯層薄板；B保護層的制備：（1）對保護層合金鑄錠進行均勻化熱處理；（2）然后進行熱軋，獲得保護層薄板；C然后將所述的芯層薄板和保護層薄板，通過熱壓粘附，獲得芯層和保護層的復合板，然后熱軋，然后冷軋；D.將步驟C獲得的產物，進行擴散退火處理，即可獲得所述的鋁箔；步驟A中：（1）對芯層合金鑄錠進行均勻化熱處理，熱處理溫度為450~650℃；熱處理時間為2~24小時；然后在450~550℃進行熱軋，軋制至厚度為7~10mm或10~12mm，獲得芯層薄板；步驟B中：（1）對保護層合金鑄錠進行均勻化熱處理，熱處理溫度為450~650℃；熱處理時間為2~24小時；（2）然后在450~550℃進行熱軋，軋制至厚度為1~3mm；步驟C中：將所述的芯層薄板和保護層薄板，通本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.鋁塑膜用鋁箔，其特征在于，所述鋁箔具備鋁合金芯層和包層在該芯層上的鋁合金保護層；所述的芯層包括如下重量百分比的組分：0.3≤Fe≤1.8%、優選為0.5≤Fe≤1.8%、更優選為1.0≤Fe≤1.5%，0.2≤Si≤1.0%、優選為0.4≤Si≤1.0%、更優選為0.6≤Si≤0.8%，0.3≤Mn≤1.8%、優選為0.5≤Mn≤1.8%、更優選為0.8≤Mn≤1.2%，其余為Al及不可避免的雜質；所述的保護層包括如下重量百分比的組分：0.3≤Fe≤1.8%、優選為0.6≤Fe≤1.8%、更優選為0.8≤Fe≤1.5%，0.2≤Si≤1.2%、優選為0.4≤Si≤1.2%、更優選為0.6≤Si≤0.8%，1.0≤Zn≤7.0%、優選為2.0≤Zn≤6.0%、更優選為3.0≤Zn≤5.0%，0.3≤Mn≤1.5%、優選為0.5≤Mn≤1.2%、更優選為0.6≤Mn≤0.8%，其余為Al及不可避免的雜質；所述鋁箔厚度為55~220微米。

【技術特征摘要】
1.鋁塑膜用鋁箔，其特征在于，所述鋁箔具備鋁合金芯層和包層在該芯層上的鋁合金保護層；所述的芯層包括如下重量百分比的組分：0.3≤Fe≤1.8%、優選為0.5≤Fe≤1.8%、更優選為1.0≤Fe≤1.5%，0.2≤Si≤1.0%、優選為0.4≤Si≤1.0%、更優選為0.6≤Si≤0.8%，0.3≤Mn≤1.8%、優選為0.5≤Mn≤1.8%、更優選為0.8≤Mn≤1.2%，其余為Al及不可避免的雜質；所述的保護層包括如下重量百分比的組分：0.3≤Fe≤1.8%、優選為0.6≤Fe≤1.8%、更優選為0.8≤Fe≤1.5%，0.2≤Si≤1.2%、優選為0.4≤Si≤1.2%、更優選為0.6≤Si≤0.8%，1.0≤Zn≤7.0%、優選為2.0≤Zn≤6.0%、更優選為3.0≤Zn≤5.0%，0.3≤Mn≤1.5%、優選為0.5≤Mn≤1.2%、更優選為0.6≤Mn≤0.8%，其余為Al及不可避免的雜質；所述鋁箔厚度為55~220微米。2.根據權利要求1所述的鋁箔，其中所述鋁箔還含有稀土元素RE，所述稀土元素RE選自Sm、La、Ce、Nd、Er或Y中一種或兩種以上；其中稀土元素RE優選為釤Sm，稀土元素含量或釤Sm含量為0.05-0.3%、優選為0.1-0.2%、更優選為0.12-0.15%。3.根據權利要求1~2任一項所述的鋁箔，所述鋁箔材料的結晶粒徑為60微米以下、進一步更優選為40微米以下。4.根據權利要求1~2任一項所述的鋁箔，在所述鋁箔的沿著軋制方向的剖面上，將板厚方向的結晶粒徑設為R1、軋制方向的結晶粒徑設為R2時，R1/R2為0.50以下、更優選R1/R2為0.30以下，其中，R1和R2的單位是微米。5.根據權利要求1~4任一項所述的鋁箔，該鋁箔經過元素擴散處理后或經過退火處理后，復合層鋁箔的中間部位的每50微米的厚度內，在鋁箔厚度方向上的腐蝕電位的最大差別值小于120mV、更優選為30-80mV。6.根據權利要求1~4任一項所述的鋁箔，在該鋁箔進行元素擴散處理前或進行退火處理前，保護層的腐蝕電位...

【專利技術屬性】
技術研發人員：不公告發明人，
申請(專利權)人：謝彥君，
類型：發明
國別省市：上海,31