CN107017383B

CN107017383B - 一种应用于蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法

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Publication number: CN107017383B
Application number: CN201710203882.5A
Authority: CN
Inventors: 刘晓
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2019-11-15
Anticipated expiration: 2037-03-30
Also published as: CN107017383A

Abstract

本发明公开了一种应用蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法，属于新材料技术领域。该加工方法包括以下步骤：将压延铝箔经过活化、微化学腐蚀、电化学腐蚀、化学扩孔、冲洗、烘干、压花、收卷处理。电解液溶剂采用RO膜反渗透水，DI水电导率18.25us/cm。由本发明生产的一种应用于蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔呈现圆柱，分布均匀，厚度均匀性偏差小于0.12um,抗拉强度15kg/mm2，透光率15%。

Description

一种应用于蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法

技术领域

本发明涉及一种应用于蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法。

背景技术

众所周知，不论3C数码类电池还是新能源汽车动力电池，对比能量与充放电倍率性能的要求越来越高。最新的国家补贴政策中规定，纯电动客车系统能量密度大于95瓦时/kg。提升锂离子电池比能量的途径无非是使用更高容量的正负极材料，厚度更薄的隔膜纸，厚度更薄的铝箔，尽可能的减少其他辅助添加物。现在新能源汽车需求越来越大，大众对其动力性能需求越来越明显，从而研发出以提高比能量、高倍率、低内阻、电解液润湿性一致性的三维多孔铝箔，该三维多孔铝箔，主要是以满足1、直接有效提升锂电池比能量、2、有效提升锂电池倍率性能3、有效降低锂电池内阻4、锂电池电解液注入后的浸润效率可大幅度提升，且能100%确保浸润一致性5、提高了箔材的表面粘附力，通过孔隙间的材料，正负极极片涂层正反两面材料形成“工”字型咬合状态，极片脱落的概率可大幅度降低。6、提升极片的弯折柔软度，更适用于柔性电池的应用。市场发展前景广阔。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法。

本发明生产的三维多孔电解铝箔是用过以下技术方案实现的：将压延铝箔经过活化、微化学腐蚀、电化学腐蚀、化学扩孔、冲洗、烘干、压花、收卷处理，电解液溶剂采用RO膜反渗透水，DI水电导率18.25us/cm，乳化处理采用单宁酸进行处理，单宁酸含量为15-20%，温度30度，微化学腐蚀处理采用硫酸-盐酸体系，硫酸质量分数35%-40%，盐酸质量分数10%-15%，温度常温20度，电化学腐蚀处理采用在铝箔上进行直流通电，电流密度0.1-0.15A/cm2,溶液采用无机磷酸或无极磷酸盐在盐酸电解液中进行，无机磷酸或者无机磷酸盐质量分数1%-2%，盐酸质量分量5%-8%，溶液温度60-70度，化学扩孔处理采用盐酸-双氧水体系，盐酸质量30%-40%，双氧水采用10%-15%，液体温度30-35度。清洗处理采用2寸雾化喷嘴进行冲洗，冲洗压力0.6MPA，水采用DI水，烘干处理采用上下两层进行烘干，灯管采用碳纤维加热管进行烘干，压花处理采用机械传动在传动辊上做出压花方式进行对铝箔进行表面处理已达到两面粗造度均匀。

所述乳化处理中，在1000ml体积份的电解液中加入单宁酸含量为18%溶液，温度30度。

所述微化学腐蚀处理中，在1000ml体积份的电解液中加入硫酸质量分数37%，盐酸质量分数13%，温度常温20度。

所述电化学腐蚀处理中，在1000ml体积份的电解液中加入无机磷酸或者无机磷酸盐质量分数1%，盐酸质量分数6%，溶液温度60-70度。

所述化学扩孔处理溶液，在1000ml体积份的电解液中加入盐酸质量35%，双氧水采用15%，液体温度30-35度。

所述在烘干处理中碳纤维加热管采用功率1KW。

所述在压花处理中采用导辊压花。

在生产三维多孔铝箔在蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工工艺实际中，发现单宁酸浓度的大小直接影响到铝箔上致密氧化铝的活性，如表1。

表1 不同浓度单宁酸对压延铝箔致密氧化铝箔的影响。

通过表1发现，不同浓度的单宁酸对铝箔有很好的活化性，对三维多孔铝箔工艺有很大影响，实验证明，其中15%浓度的单宁酸对三维多孔铝箔的加工卷绕收卷以及开孔性达到最佳。

在生产过程中，三维多孔铝箔在蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工工艺实际中发现，不同浓度硫酸与盐酸的配比直接影响到铝箔上产生致密的腐蚀孔的轻重，如表2。

表2 不同浓度硫酸与盐酸配比对微腐蚀孔产生的影响。

通过表2分析，当硫酸与盐酸的配比为4:1时，铝箔表层的微腐蚀孔最少。

在生产过程中，三维多孔铝箔在蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工工艺实际中，发现在无机磷酸-盐酸体系浓度对铝箔上直流电密度的产生致密的三维多孔有很大关系，如表3。

表3无机磷酸盐-盐酸以及电流密度对出孔的影响。

通过表3，我们发现无机磷酸1%，盐酸6%，电流密度0.15A/cm2,可出现致密均一的可见透光孔。其中无机磷酸可以是分析纯磷酸，多聚磷酸钠，磷酸二氢铵等上述一种或一种以上。

在生产过程中，三维多孔铝箔在蓄电池、储能电池正极集流体的三维多孔铝箔加工工艺实际中，发现在双氧水-盐酸体系浓度对铝箔产生致密的三维多孔扩孔有很大帮助关系，如表4。

表4双氧水与盐酸浓度对微孔扩孔的关系。

通过表4发现，双氧水与盐酸浓度对扩孔有一定帮助，优选双氧水浓度15%，盐酸浓度35%，对铝箔出现微孔的扩孔达到孔大小20um，孔隙率达到15%，这种均一微孔有利于提高蓄电池、储能电池正极集流体的性能。

以上实施透光率测量是通过以下技术手段测得，采用国产厂家生产的DR81透光率仪表进行在线记录数据进行得出。

三维多孔铝箔在蓄电池、储能电池正极集流体中还必须保证其更低的内阻，因为蓄电池、储能电池正极集流体内阻包括材料本身内阻、接触内阻、正极材料内阻。在材料内阻、正极材料内阻不变的情况下，只有降低接触内阻，提高正极材料与三维多孔铝箔两面粗糙度内阻，我们采用了机械手法：压花处理。主要采用激光雕刻出均匀的压花来对烘干后的三维多孔铝箔进行机械压花处理，以达到三维多孔铝箔两面粗糙度均一。

本发明的有益效果：由本发明生产的应用于蓄电池、储能电池正极集流体三维多孔铝箔，该三维多孔电解铝箔组织结构呈现圆柱状，分布均匀，厚度均匀性偏差小于0.12um,抗拉强度15kg/mm2，透光率15%。

附图说明

图1为处理槽流程图

图2为三维多孔铝箔放大孔的形状、大小扫描电镜图

具体实施方式

三维多孔铝箔是采用同步传动处理槽进行处理，工艺处理方案：采用放卷、活化、微化学腐蚀、电化学腐蚀、化学扩孔、冲洗、烘干、压花处理、收卷九部分，其中处理槽分5个化学槽。电解液溶剂采用RO膜反渗透水，DI水电导率18.25us/cm，活化槽中液体采用单宁酸进行处理，单宁酸含量为15-20%，温度30度；微化学腐蚀槽化学液采用硫酸-盐酸体系，硫酸质量分数35%-40%，盐酸质量分数10%-15%，温度常温20度；电化学腐蚀槽采用在铝箔上进行直流通电，电流密度0.1-0.15A/cm2,溶液采用无机磷酸或无极磷酸盐在盐酸电解液中进行，无机磷酸或者无机磷酸盐质量分数1%-2%，盐酸质量分量5%-8%，溶液温度60-70度；化学扩孔槽采用盐酸-双氧水体系，盐酸质量30%-40%，双氧水采用10%-15%，液体温度30-35度。；清洗槽采用2寸雾化喷嘴进行冲洗，冲洗压力0.6MPA，水采用DI水；烘干采用上下两层进行烘干，灯管采用碳纤维加热管进行烘干；压花处理采用机械传动在传动辊上做出压花方式进行对铝箔进行表面处理已达到两面粗造度均匀的三维多孔铝箔。

通过该压花处理的三维多孔铝箔，成功应用于实际生产过程制作出三元高倍率，高容量，低内阻的电芯。压花处理的三维多孔铝箔、常规铝箔对电芯的影响数据如表5：

表5 三元材料电芯检测报告。

注：此数据为国内某大型电芯厂提供。

Claims

1.一种应用于蓄电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法，其特征在于包括以下步骤：将压延铝箔经过活化、微化学腐蚀、电化学腐蚀、化学扩孔、冲洗、烘干、压花、收卷处理，电解液溶剂采用RO膜反渗透水，RO膜反渗透水电导率18.25uS/cm，活化处理采用单宁酸进行处理，单宁酸含量为15-20%，温度30℃，微化学腐蚀处理采用硫酸-盐酸体系，硫酸质量分数35%-40%，盐酸质量分数10%-15%，温度常温20℃，电化学腐蚀处理采用在铝箔上进行直流通电，电流密度0.1-0.15A/cm2,无机磷酸在盐酸电解液中或者无机磷酸盐在盐酸电解液中进行，无机磷酸或者无机磷酸盐质量分数1%-2%，盐酸质量分量5%-8%，溶液温度60-70℃，化学扩孔处理采用盐酸-双氧水体系，盐酸质量30%-40%；双氧水采用10%-15%；液体温度30-35℃；清洗处理采用2寸雾化喷嘴进行冲洗，冲洗压力0.6MPa，水采用RO膜反渗透水，烘干处理采用上下两层进行烘干；灯管采用碳纤维加热管进行烘干；压花处理采用机械传动在传动辊上做出压花方式进行对铝箔进行表面处理以达到两面粗造度均匀。

2.根据权利要求1所述的一种应用于蓄电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法，其特征在于所述活化处理中，在1000ml体积份的电解液中加入单宁酸含量为18%溶液，温度30℃。

3.根据权利要求1所述的一种应用于蓄电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法，其特征在于所述微化学腐蚀处理中，在1000ml体积份的电解液中加入硫酸质量分数37%，盐酸质量分数13%，温度常温20℃。

4.根据权利要求1所述的一种应用于蓄电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法，其特征在于所述电化学腐蚀处理中，在1000ml体积份的电解液中加入无机磷酸或者无机磷酸盐质量分数1%，盐酸质量分数6%，溶液温度60-70℃。

5.根据权利要求1所述的一种应用于蓄电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法，其特征在于所述化学扩孔处理溶液，在1000ml体积份的电解液中加入盐酸质量35%，双氧水采用12%，液体温度30-35℃。

6.根据权利要求1所述的一种应用于蓄电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法，其特征在于所述在烘干处理中碳纤维加热管采用功率1KW。

7.根据权利要求1所述的一种应用于蓄电池正极集流体的三维多孔铝箔加工方法，其特征在于所述在压花处理中采用导辊压花。

8.根据权利要求1或3所述的一种应用于蓄电正极集流体的三维多孔铝箔加工方法，其特征在于所述微化学腐蚀处理中，硫酸与盐酸的配比为4:1。