一种高折弯强度的电极箔及其制备工艺的制作方法

1.本发明属于电极箔技术领域，具体涉及一种高折弯强度的电极箔及其制备工艺。


背景技术：

2.由于产品小型化的需求日益增加，对电极箔的机械性能也提出了更高的要求。为了提高电极箔的机械性能，传统的方式是将热处理温度提高至450℃～500℃并在该温度下处理电极箔3～4分钟，来细化电极箔残芯层晶粒大小，从而提升铝箔屈服强度。
3.然而，由于电极箔在之前的化学或电化学腐蚀后形成的氧化膜不稳定，过高的热处理温度会破坏电极箔表面氧化膜结构，从而导致电极箔漏电流异常偏大。
4.为了解决上述问题，公开号为cn110783107a的发明专利申请公开了一种高机械性能低压电极箔的制造方法，该方法包括以下步骤：a)将经过45℃的浓度为2wt％硝酸浸泡处理3分钟后的铝箔通过温度为40℃～50℃的浓度为0.5wt％～1wt％三乙烯二胺溶液一级浸泡处理2分钟，然后经过300℃～350℃的烘箱进行一级热处理1分钟；b)出一级热处理后，再经过温度为40℃～50℃的浓度0.2wt％～0.5wt％三乙烯二胺溶液二级浸泡处理2分钟，然后经过400℃～450℃的烘箱进行二级热处理1分钟；c)出二级热处理后，经过两级常温纯水浸泡处理，每级处理2分钟，再经过450℃～500℃的烘箱进行三级热处理1分钟，最终完成生产。
5.该工艺虽然能够提高电极箔的弯曲强度和抗拉强度、降低电极箔的漏电流，但电极箔的机械性能和漏电流仍不理想，而且电极箔的机械性能中，纵横向性能差异仍旧如现有技术一样很大。


技术实现要素：

6.本发明的发明目的是提供一种高折弯强度的电极箔及其制备工艺，该电极箔不仅折弯强度等机械性能高，而且纵横向机械性能差异小。
7.为实现上述发明目的，本发明的技术方案为：
8.一种高折弯强度的电极箔，包括铝箔基材，所述的铝箔基材中硅元素的含量在0.1-9.9ppm之间，且锰元素的含量在10-2000ppm之间。
9.本发明对基材铝箔中元素成分进行控制(一方面低硅或无硅、另一方面高锰)，以达到细化晶粒、降低铝箔纵向轧制条痕的目的，由此制造的电极箔在化成后机械性能更佳，体现在化成后电极箔的弯曲强度、抗拉强度更好，纵横向机械性能差异缩小，漏电流更小等。
10.作为优选，在上述的高折弯强度的电极箔中，所述的铝箔基材中硅元素的含量在1-5.0ppm之间。
11.铝箔基材中硅元素的含量越低，则电极箔的纵横向机械性能差异就越小，漏电流也越小。
12.作为优选，在上述的高折弯强度的电极箔中，所述的铝箔基材中锰元素的含量在
50-1000ppm之间。
13.铝箔基材中锰元素的含量越高，则电极箔的机械性能越好(包括弯曲强度、抗拉强度等)，并且。纵横向机械性能差异越小。但锰元素增加会导致电极箔的漏电流增大，因此，作为进一步优选，在上述的高折弯强度的电极箔中，所述的铝箔基材中锰元素的含量在50-500ppm之间。
14.作为优选，在上述高折弯强度的电极箔中，所述的铝箔基材的厚度为10-200μm。
15.作为优选，上述高折弯强度的电极箔还包括处于铝箔基材表面的烧结体层，所述的烧结体层由铝粉和铝硅合金粉末的混合粉末烧结而成，该烧结体层中硅元素含量小于100ppm。
16.硅铝合金的共晶温度为577℃左右，当热化处理超过此温度点时，铝硅合金即开始转变为熔融态，从而促进铝粉与铝箔基材表面熔接，确保铝粉能牢牢地固溶在铝箔基材上。而硅铝合金粉末必定会向电极箔中引入硅，而硅含量过高会导致漏电流增大、机械性能变弱，因此本发明将烧结体层中硅元素的含量限定为不超过100ppm。
17.作为优选，在上述高折弯强度的电极箔中，铝粉的平均粒径为0.5-100μm，铝硅合金粉末的平均粒径为0.1-10μm。
18.作为优选，在上述高折弯强度的电极箔中，所述的烧结体层的厚度为20-1000μm。
19.本发明还提供了该高折弯强度的电极箔的制备工艺，该制备工艺依次包括以下步骤：
20.(1)将铝粉、铝硅合金粉末和粘结剂的混合粉末按预设的质量比混合，用溶剂调和成混合流体并涂覆在铝箔基材的至少一面上，烘干并压实，获得复合铝箔；
21.(2)将该复合铝箔先置于200-500℃下作排胶热处理，而后置于惰性气体保护气氛、550-660℃下作烧结热处理，获得烧结铝箔；
22.(3)对所述的烧结铝箔作化成处理，获得所述的高折弯强度的电极箔。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
24.本发明对基材铝箔中元素成分进行控制(一方面低硅或无硅、另一方面提高锰)，以达到细化晶粒、降低铝箔纵向轧制条痕的目的，由此制造的电极箔在化成后机械性能更佳，体现在化成后电极箔的弯曲强度、抗拉强度更好，纵横向机械性能差异缩小，漏电流更小等。
具体实施方式
25.下面列举具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细说明。
26.实施例1
27.本实施例一种高折弯强度的电极箔，包括铝箔基材和处于铝箔基材两侧表面的烧结体层，其制备工艺包括以下步骤：
28.(1)将铝粉和铝硅合金粉末的混合粉末按预设的质量比混合，并按预设的量压实在铝箔基材的至少一面上，获得复合铝箔；
29.具体地，先将平均粒径为3μm的铝粉、平均粒径为500nm的铝硅合金粉末和聚偏氟乙烯按质量比为100:1:1的比例混合，获得混合粉末(混合粉末中硅含量为90ppm)，再用n-甲基吡咯烷酮将混合粉末调和成固含量为60％的混合流体；
30.再用刮刀涂布机将混合流体双面对称涂布在厚度为20μm、硅含量为0.2ppm的铝箔基材上，单面涂布厚度为50-60μm，以烘干压实后复合铝箔的总厚度达到130μm为准；
31.(2)将该复合铝箔先置于200-500℃下作排胶热处理，而后置于惰性气体保护气氛、550-660℃下作烧结热处理，获得烧结铝箔；
32.具体地，先将复合铝箔置于450℃下作排胶热处理以去除粘结剂，排胶热处理时间为2h；
33.而后再将经过排胶热处理的复合铝箔置于氩气保护气氛、620℃下作烧结热处理，烧结热处理时间为5h，获得烧结铝箔；
34.(3)对该烧结铝箔作化成处理，获得化成箔；
35.在520v化成电压下，采用无机酸化成工艺(参考cn100463086c进行)对烧结铝箔作化成处理，获得本实施例的高折弯强度的电极箔。
36.实施例2-4
37.本实施例一种高折弯强度的电极箔，其制备工艺与实施例1相同，不同之处仅在于：铝箔基材中硅含量依次为1ppm、5ppm和9ppm。
38.对比例1-2
39.本对比例一种电极箔，其制备工艺与实施例1相同，不同之处仅在于：铝箔基材中硅含量依次为50ppm和200ppm。
40.实施例5-7
41.本实施例一种高折弯强度的电极箔，其制备工艺与实施例1相同，不同之处仅在于：步骤(1)中，混合粉末中硅含量依次为50ppm、20ppm和10ppm。
42.对比例3-4
43.本对比例一种电极箔，其制备工艺与实施例1相同，不同之处仅在于：步骤(1)中，混合粉末中硅含量依次为100ppm和200ppm。
44.取实施例1-7和对比例1-4制备的电极箔，对各电极箔的漏电流和机械性能进行测试，测试结果见表1。
45.表1
[0046][0047]
由表1可见，随着铝箔基材中硅含量逐渐降低，化成后电极箔的漏电流逐渐变小，不仅如此，与对比例1和对比例2相比，电极箔的纵横向弯曲强度差异明显缩小。另外，随着烧结体层中硅含量逐渐降低，化成后电极箔的漏电流进一步变小，电极箔的纵横向弯曲强度差异也呈进一步缩小的趋势。
[0048]
实施例8-16
[0049]
本实施例一种高折弯强度的电极箔，其制备工艺与实施例1相同，不同之处仅在于：铝箔基材中锰元素含量依次为10ppm、50ppm、100ppm、200ppm、400ppm、800ppm、1000ppm、1500ppm、2000ppm。
[0050]
对比例5-6
[0051]
本对比例一种电极箔，其制备工艺与实施例1相同，不同之处仅在于：铝箔基材中锰元素含量依次为5ppm、2500ppm。
[0052]
取实施例8-16和对比例5-6制备的电极箔，对各电极箔的漏电流和机械性能进行测试，测试结果见表2。
[0053]
表2
[0054][0055]
由表2可见，与实施例1相比，随着铝箔基材中锰元素的增加，电极箔的各项机械性能均有所提升，尤其是当锰元素的含量在50-800ppm之间时，弯曲强度均保持在较高水平，但随着锰元素含量进一步升高，弯曲强度却有所降低(当锰元素含量为800ppm时已经有降低趋势)，因此综合考虑，优选将锰元素的含量控制在50-500ppm。
[0056]
并且，随着锰元素含量的提高，电极箔的漏电流也随之升高了，为了控制漏电流，将锰元素含量控制在1000ppm以内为宜，优选控制在500ppm以内。

技术特征：
1.一种高折弯强度的电极箔，包括铝箔基材，其特征在于，所述的铝箔基材中硅元素的含量在0.1-9.9ppm之间，且锰元素的含量在10-2000ppm之间。2.如权利要求1所述的高折弯强度的电极箔，其特征在于，所述的铝箔基材中硅元素的含量在0.1-5.0ppm之间。3.如权利要求1所述的高折弯强度的电极箔，其特征在于，所述的铝箔基材中锰元素的含量在50-1000ppm之间。4.如权利要求1所述的高折弯强度的电极箔，其特征在于，所述的铝箔基材中锰元素的含量在50-500ppm之间。5.如权利要求1-4中任意一项所述的高折弯强度的电极箔，其特征在于，所述的铝箔基材的厚度为10-200μm。6.如权利要求1-4中任意一项所述的高折弯强度的电极箔，其特征在于，还包括处于铝箔基材表面的烧结体层，所述的烧结体层由铝粉和铝硅合金粉末的混合粉末烧结而成，该烧结体层中硅元素含量小于100ppm。7.如权利要求6所述的高折弯强度的电极箔，其特征在于，铝粉的平均粒径为0.5-100μm，铝硅合金粉末的平均粒径为0.1-10μm。8.如权利要求6所述的高折弯强度的电极箔，其特征在于，所述的烧结体层的厚度为20-1000μm。9.如权利要求1-8中任意一项所述的高折弯强度的电极箔的制备工艺，其特征在于，依次包括以下步骤：(1)将铝粉、铝硅合金粉末和粘结剂的混合粉末按预设的质量比混合，用溶剂调和成混合流体并涂覆在铝箔基材的至少一面上，烘干并压实，获得复合铝箔；(2)将该复合铝箔先置于200-500℃下作排胶热处理，而后置于惰性气体保护气氛、550-660℃下作烧结热处理，获得烧结铝箔；(3)对所述的烧结铝箔作化成处理，获得所述的高折弯强度的电极箔。

技术总结
本发明公开了一种高折弯强度的电极箔及其制备工艺，该高折弯强度的电极箔包括铝箔基材，所述的铝箔基材中硅元素的含量在0.1-9.9ppm之间，且锰元素的含量在10-2000ppm之间。本发明对基材铝箔中元素成分进行控制(一方面低硅或无硅、另一方面提高锰)，以达到细化晶粒、降低铝箔纵向轧制条痕的目的，由此制造的电极箔在化成后机械性能更佳，体现在化成后电极箔的弯曲强度、抗拉强度更好，纵横向机械性能差异缩小，漏电流更小等。漏电流更小等。


技术研发人员：宋洪洲 黄宏川
受保护的技术使用者：浙江洪量新材科技有限公司
技术研发日：2023.04.06
技术公布日：2023/7/20