[发明专利]一种镍铝复合带的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于金属功能材料领域，特别涉及一种用于制作锂电池电极板的镍铝复合带的制备方法。

背景技术：

近年来，电子和电器产品飞速发展，作为其动力来源的各类电池产品也得到了极大的发展，同时也带来了作为电池材料的镍带产品的大量应用。这几年来对笔记本电脑、手机等电子产品的要求向轻型高效的方向发展，而在这些电子产品中重量的最主要来源之一是电池，因此电池产品也朝着质轻、高能量密度的方向发展。为了实现这一目标，现在许多电池的外壳材料已从传统的钢铁材料改为使用铝型材，但是由此带来了镍带与铝材之间的焊接问题。理想的方法是在外引极与外壳铝型材之间使用一种镍/铝复合材料，一方面利用纯镍材料良好的耐蚀性和导电性作为电池外引极端，另一方面利用铝层提供与外壳铝材之间的良好的焊接过渡层。目前国际市场上纯镍的价格不断上涨，也给电池产品的价格带来了很大的压力，如果材料采用镍/铝复合带，可以大量节省镍的使用量。例如，一般镍/铝复合带的材料比例为2∶1甚至1∶1，那么就可以节约镍材30％-50％。因此镍/铝复合带的开发具有非常重大的现实应用意义和经济效益。

对于金属复合带的生产往往采用固-固相复合法和液-固相复合法。固-固相复合法常用的工艺包括爆炸复合法，挤压复合法，爆炸焊接-热轧法，轧制复合法，扩散焊接法等。而液-固相复合法包括复合浇铸法，反向凝固法，喷镀复合法，钎焊法，铸轧法等。综合工艺控制难度，成本等因素，镍铝复合带的生产往往采用轧制复合法。但是由于镍、铝两个组元的熔点和再结晶温度有很大的差异，两者的塑性流变行为也有很大的差异。因此，采用传统的轧制工艺生产镍铝复合带时复合层的结合强度以及复合层的厚度及厚度均匀性要求都难以达到，同时也会再炸形成缠辊问题导致轧制失效。更进一步在复合加工后两种材料再结晶行为的差异使两种材料在传统退火工艺下难以实现同时软化，造成复合带的硬度控制难度大。

在本发明中，其一，提出了利用纯铝带的预轧制和纯镍带的预完全退火来调整镍和铝材料的形变抗力，从而实现在温轧过程中两种材料的协调变形，达到形变复合和提高成品率的要求；其二，在扩散退火前提出了预先回复，利用铝高层错能的快速回复的特点，调整两种材料再结晶动力学差异，使得两种材料在扩散退火中一方面通过扩散提高界面强度，另一方面通过退火再结晶提高导电率；达到简化工艺，控制产品质量和提高生产效率、成材率的目的。

发明内容：

本发明根据镍、铝材料自身的力学性能具有较大差异，不利于传统轧制方法轧制复合的特点出发，提出了利用铝的加工硬化和镍的完全软化来调整两种材料形变抗力的一种轧制方法；根据镍、铝两种材料的再结晶温度和动力学具有较大差异的特点，提出了利用预先回复退火，利用铝的回复调整再结晶动力学的方式，协调了后续扩散过程中两种材料的再结晶行为；利用这种工艺制备镍铝复合带消除了轧制过程中的缠辊失效问题，提高了复合带产品的厚度控制精度，降低了生产成本，提高了生产效率和产品的成材率。具有工艺简单、易于操作、成本低的特点。

本发明提出的生产工艺主要针对用于锂电池电极板的镍铝复合带产品的生产，其主要特征为镍和铝的复合材料，镍作为电极材料具有良好的电性能和耐腐蚀性能，铝作为外层材料可以与电池的铝外壳材料良好地焊接。镍铝复合带产品的应用一方面解决了电极材料与铝外壳材料的焊接问题，另一方面可以大大减少镍的使用，有效降低了电极材料的成本。

本发明所提供的一种镍铝复合带的制备方法，该方法的具体步骤如下：

(1)将纯度为95.0％到99.9999％，厚度为10-30毫米的镍带，经热轧、冷轧和中间退火轧制成厚度为0.05-2.0毫米的镍带，冷轧后经450-700℃，30-240分钟的软化退火；

(2)将纯度为95.0％到99.9999％，厚度为10-100毫米的铝带，经热轧、冷轧和中间退火轧制成厚度为0.05-3.0毫米的铝带，中间退火后的冷轧压下量需达到30％以上；

(3)将上述步骤(1)、(2)轧制得到的镍带和铝带进行表面清洗后，按照镍带与铝带的形变抗力，镍带与铝带的厚度以及最终产品的厚度要求进行配合，配合后进行温轧，温轧的温度为25-200℃，温轧在普通气氛或惰性气体的保护下进行，其轧制压下量为30-80％；

(4)将步骤(3)温轧之后的镍铝复合带在氢气或惰性气体的保护下，在150-300℃下保温5-30分钟，然后在300-550℃保温30-300分钟进行扩散退火最终得到本发明的目标产品：镍铝复合带。