一種鋰離子電池負(fù)極集流體用銅合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋰離子電池負(fù)極集流體用銅合金，所述集流體為三層結(jié)構(gòu)，上下層均為銅，中間層為銅合金，其厚度為4-6微米，所述銅合金的成分質(zhì)量百分含量為：Sn：1.0-1.65，P：0.15-0.2，Si：0.5-0.6，Ag；0.05-0.1，Cr：0.3-0.35，Zn：0.1-0.15，Mg：0.2-0.4，Al：0.2-0.35，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)；其制備方法包括熔煉-鑄造-熱軋-一次冷軋-中間退火-時(shí)效-二次冷軋-去應(yīng)力退火。本發(fā)明通過科學(xué)的成分配比和合適的工藝參數(shù)，使得負(fù)極集流體用銅合金具有高的拉伸強(qiáng)度1360-1390MPa，較低的內(nèi)阻13.00-13.20mΩ，并且生產(chǎn)成本顯著下降。
【專利說明】一種鋰離子電池負(fù)極集流體用銅合金

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池負(fù)極集流體用銅合金材料及其制造方法，屬于鋰離子電池領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]自從1990年索尼公司將鋰離子電池商業(yè)化以來，由于其能量密度大、循環(huán)壽命長、工作電壓高、無記憶效應(yīng)、自放電小和工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)掀起了鋰離子電池研究的高潮。從近10多年的發(fā)展來看，鋰離子電池的應(yīng)用發(fā)展異常迅速，容量也在不斷提高，但是其容量的提高主要是建立在對(duì)電池容積的充分利用上，電池所用的正、負(fù)極材料卻沒有太大的變化。但隨著對(duì)鋰離子電池容量要求的日益提高，改進(jìn)電池的正、負(fù)極活性材料已是迫在眉睫。
[0003]目前鋰離子電池的負(fù)極集流體通常采用金屬鎳，但是鎳的價(jià)格較高，生產(chǎn)成本高，同時(shí)其內(nèi)阻值較高，工作過程中當(dāng)有大電流通過時(shí)，會(huì)使正負(fù)極之間的隔膜熔融，造成短路，引發(fā)安全事故。另一方面，隨著負(fù)極層厚度降低，其抗拉強(qiáng)度也有所降低，因而如何在保證其厚度的前提下，提高強(qiáng)度也是亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋰離子電池負(fù)極集流體用銅合金，抗拉強(qiáng)度高達(dá)1360-139(--?，能夠顯著降低鋰離子電池的內(nèi)阻值，并且生產(chǎn)成本低。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種鋰離子電池負(fù)極集流體用銅合金，其技術(shù)方案如下:
[0006]一種鋰離子電池負(fù)極集流體用銅合金，負(fù)極集流體為三層結(jié)構(gòu)，上下層均為銅，中間層為銅合金，銅合金的成分質(zhì)量百分含量為:811:1.0-1.65, ？:0.07-0.09，81:0.5-0.6，八8 -,0.05-0.1，0:0.3-0.35，2。:0.1-0.15，%:0.2-0.4，八 1:0.2-0.35，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)；其制備方法包括熔煉-鑄造-熱軋-一次冷軋-中間退火-時(shí)效-二次冷軋-去應(yīng)力退火；熱軋工藝為在1000-10201保溫2-3小時(shí)以后進(jìn)行，熱軋結(jié)束溫度為900-9401 ；—次冷軋壓下率為95-98% ；中間退火在保護(hù)氣氛罩式退火爐中進(jìn)行，退火溫度為450-4801，保溫3-3.5小時(shí)，冷卻至低于1001后出爐；時(shí)效為在450-5101加熱4-5小時(shí)；二次冷軋壓下率為30-40% ；去應(yīng)力退火為在500-6001下保溫2-3小時(shí)。
[0007]進(jìn)一步的，所述中間層的厚度為4-6微米。
[0008]進(jìn)一步的，銅合金的成分為811:1.5，？:0.07,81:0.55,? ；0^ 1,0:0.3,211:0.12，18 =0.25，八1:0.35，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)。
[0009]進(jìn)一步的，銅合金的成分為811:1.05，？:0.09，81:0.5，^ -,0.08，0:0.35，2。:
0.15，%:0.4，八1:0.25，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)
[0010]進(jìn)一步的，一次冷軋和二次冷軋的壓下率分別為97%、35%。
[0011]進(jìn)一步的，時(shí)效工藝還可以為雙級(jí)時(shí)效，在200-210 V保溫2-8卜，之后在365-3751 保溫 45-55111111。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于以下幾點(diǎn):
[0013]1)本發(fā)明中加入錫可改善強(qiáng)度、應(yīng)力松弛特性，并且不會(huì)損害電導(dǎo)率，其含量控制在1.0-1.65% ；本發(fā)明的磷是有效的脫氧用精煉劑，微量磷的存在就能改善銅的輕度，還可以提高銅水的流動(dòng)性，改善銅合金質(zhì)量；本發(fā)明的硅能夠在熱處理后形成金屬間化合物，從而提高強(qiáng)度；本發(fā)明添加鉻，鉻能夠單獨(dú)地析出與銅合金母相中，具有提高銅合金的強(qiáng)度和耐熱性的功能，本發(fā)明的銀、鋅、鎂和鋁的添加同樣能夠改善導(dǎo)電性能，固溶于母相進(jìn)而可增強(qiáng)材料的強(qiáng)度。
[0014]2)本發(fā)明通過科學(xué)的成分配比和合適的工藝參數(shù)，使得負(fù)極集流體用銅合金具有高的拉伸強(qiáng)度1360-1390^?，較低的內(nèi)阻13.00-13.201:^，并且生產(chǎn)成本顯著下降。

【具體實(shí)施方式】
[0015]以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0016]實(shí)施例1:
[0017]按照銅合金的成分為811:1.5, ？:0.15，81:0.55，^ -,0.1，0:0.3，2。:0.12，%:
0.25，八1:0.35，按照熔煉-鑄造-熱軋-一次冷軋-中間退火-時(shí)效-二次冷軋-去應(yīng)力退火的步驟進(jìn)行制備；熱軋工藝為在10001保溫2.5小時(shí)以后進(jìn)行，熱軋結(jié)束溫度為9201 ；一次冷軋壓下率為97% ；中間退火在保護(hù)氣氛罩式退火爐中進(jìn)行，退火溫度為4801，保溫3小時(shí)，冷卻至801后出爐；時(shí)效為在5101加熱4小時(shí)；二次冷軋壓下率為35% ；去應(yīng)力退火為在6001下保溫2.5小時(shí)。
[0018]本實(shí)施例的銅合金經(jīng)測試，其拉伸強(qiáng)度為13901%，導(dǎo)電率為47% 1^08,內(nèi)阻值為13.02111 ^。
[0019]實(shí)施例2:
[0020]與實(shí)施例2不同的是，將時(shí)效工藝替換為雙級(jí)時(shí)效工藝，在2001保溫5匕之后在3651 保溫 45111111。
[0021]本實(shí)施例的銅合金經(jīng)測試，其拉伸強(qiáng)度為13801%，導(dǎo)電率為45% 1^08,內(nèi)阻值為13.00111 ^。
[0022]實(shí)施例3:
[0023]按照鋁合金的成分為811:1.05, ？:0.09,81:0.5,? ；0^ 08，0:0.35，2。:0.15,?:0.4，八1:0.25，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)。按照熔煉-鑄造-熱軋-一次冷軋-中間退火-時(shí)效-二次冷軋-去應(yīng)力退火的步驟進(jìn)行制備；熱軋工藝為在10201保溫2小時(shí)以后進(jìn)行，熱軋結(jié)束溫度為9401 ；—次冷軋壓下率為98% ；中間退火在保護(hù)氣氛罩式退火爐中進(jìn)行，退火溫度為4601，保溫3.5小時(shí)，冷卻至901后出爐；時(shí)效為在4501加熱5小時(shí)；二次冷軋壓下率為38% ；去應(yīng)力退火為在5501下保溫3小時(shí)。
[0024]本實(shí)施例的銅合金經(jīng)測試，其拉伸強(qiáng)度為13601%，導(dǎo)電率為44% 1^08,內(nèi)阻值為13.151110。
[0025]實(shí)施例4:
[0026]與實(shí)施例3不同的是，將時(shí)效工藝替換為雙級(jí)時(shí)效工藝，在2101保溫8匕之后在3751 保溫 50111111。
[0027]本實(shí)施例的銅合金經(jīng)測試，其拉伸強(qiáng)度為13651%，導(dǎo)電率為46% 1^08,內(nèi)阻值為
13.20111 ^。
[0028]最后應(yīng)說明的是:以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池負(fù)極集流體用銅合金，其特征在于:所述負(fù)極集流體為三層結(jié)構(gòu)，上下層均為銅，中間層為銅合金，所述銅合金的成分質(zhì)量百分含量為:Sn:1.0-1.65，P:0.07-0.09，Si:0.5-0.6，Ag ；0.05-0.1，Cr:0.3-0.35，Zn:0.1-0.15，Mg:0.2-0.4，A1:0.2-0.35，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)；其制備方法包括熔煉-鑄造-熱軋-一次冷軋-中間退火-時(shí)效-二次冷軋-去應(yīng)力退火； 所述熱軋工藝為在1000-1020°C保溫2-3小時(shí)以后進(jìn)行，熱軋結(jié)束溫度為900-940°C ； 所述一次冷軋壓下率為95-98% ； 所述中間退火在保護(hù)氣氛罩式退火爐中進(jìn)行，退火溫度為450-480°C，保溫3-3.5小時(shí)，冷卻至低于100°C后出爐； 所述時(shí)效為在450-510°C加熱4-5小時(shí)； 所述二次冷軋壓下率為30-40% ； 所述去應(yīng)力退火為在500-600°C下保溫2-3小時(shí)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池負(fù)極集流體用銅合金，其特征在于:所述中間層的厚度為4-6微米。
3.如權(quán)利要求1-2所述的一種鋰離子電池負(fù)極集流體用銅合金，其特征在于:所述銅合金的成分為 Sn:1.5，P:0.07，S1:0.55，Ag ；0.1，Cr:0.3，Zn:0.12, Mg:0.25，A1:0.35，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1-2所述的一種鋰離子電池負(fù)極集流體用銅合金，其特征在于:所述銅合金的成分為 Sn:1.05，P:0.09，S1:0.5，Ag ；0.08，Cr:0.35，Zn:0.15，Mg:0.4，A1:0.25，其余為銅和不可避免的雜質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1-4所述的一種鋰離子電池負(fù)極集流體用銅合金，其特征在于:所述一次冷軋和二次冷軋的壓下率分別為97 %、35 %。
6.如權(quán)利要求1-5所述的一種鋰離子電池負(fù)極集流體用銅合金，其特征在于:所述時(shí)效工藝還可以為雙級(jí)時(shí)效，在200-210°C保溫2-8h，之后在365-375°C保溫45_55min。
【文檔編號(hào)】C22F1/08GK104313386SQ201410529269
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】楊森 申請(qǐng)人:襄陽錦翔光電科技股份有限公司, 楊森