[发明专利]一种高强高电导率Al-Fe-La-xCu铝合金箔

说明书

本发明提供一种高强高电导率Al‑Fe‑La‑xCu铝合金箔，成分组成包括Fe：0.06～0.3wt％、La：0.06～0.2wt％、Cu：0～0.3wt％，其余包括铝。本发明的铝合金箔同时保持了高强度和高电导率，冷轧态的铝合金箔抗拉强度为203～235MPa，电导率为56～59％IACS；经160℃5小时热处理后的铝合金箔抗拉强度为180～219MPa，电导率为56～58.7％IACS。

技术领域

本发明涉及一种高强高电导率Al-Fe-La-xCu铝合金箔。

背景技术

随着石油、天然气等不可再生能源的快速消耗和生态环境的日益恶化，在可支撑经济和社会可持续发展的新清洁能源出现之前，人类只能在不断提高能量的使用效率上下功夫，因此，对能量的储存和释放将提出越来越高的要求。锂离子电池以其能量密度高、充放电效率高、循环稳定性好、工作温度范围宽、工作电压高、自放电小、无记忆效应、安全环保等特点，成为21世纪较为理想的能量存储装置。

正极集流体用铝合金箔在锂离子电池中主要是起到导电作用和支撑正极涂覆活性物质的作用，对锂离子电池的容量没有直接帮助。所以，集流体用铝合金箔的两个主要性能指标是抗拉强度和电导率，抗拉强度和电导率综合性能好的铝合金箔才是锂离子电池需要的正极集流体材料。为了减轻锂离子电池的重量且增加锂离子电池的比能量，需要在较薄的集流体箔上涂覆更多的正极活性物质，这要求铝合金箔即使在较低的厚度时仍有较高的强度，也需要铝合金箔有良好的导电性。

目前，用于大多数锂离子电池的正极集流体材料主要是1XXX铝合金(如1060铝合金、1070铝合金等)和8XXX铝合金(如8021铝合金、8079铝合金等)。在使用这两个系列的铝合金做集流体材料时，由于其强度比较低(≥150MPa)，为防止集流体铝合金箔在涂覆正极活性物质过程中发生断裂，需要比较厚的铝箔，这样会增加电池重量，也减少了正极活性物质的涂覆量，不利于增加锂离子电池的容量，而电导率高是锂离子电池良好运行的基本保证，所以市场迫切希望找到一种新的、同时具有良好抗拉强度和电导率的集流体铝合金。

由于在电池制作过程中需要对涂覆的活性物质进行100～200℃的干燥处理，干燥处理会使集流体用铝箔的强度降低，在卷绕时容易产生卷绕皱褶，活性物质和铝合金箔表面的密合性下降，在随后的加工过程中容易产生破裂，且不利于集流体汇集活性物质产生的电流，无法形成较大的电流对外输出。

专利CN 102245788A中报道的Al-Fe-Si-Cu-Mn-Mg-Zn-Ti-Zr铝合金通过添加多种合金元素得到的锂离子电池正极集流体用铝箔，其冷轧态抗拉强度为204MPa～268MPa，但是电导率较低(47.89～55.61％IACS)，且未报道热处理对铝箔强度和电导率的影响。专利CN 102569817A中Al-Mn铝合金通过添加Mn元素得到冷轧态铝合金箔的电导率良好(≥57.86％IASC)，抗拉强度为191.1MPa～205.6MPa，虽然已经达到GB/T 33143中抗拉强度大于等于150MPa的要求，但该专利未报道热处理对铝箔强度的影响，无法判断热处理后是否仍满足GB/T 33143中抗拉强度≥150MPa的要求。专利CN 105658826A通过添加Fe、Si、Cu、Ti等元素得到冷轧后抗拉强度为242MPa～335MPa的锂离子电池正极集流体用铝箔，经150℃3小时热处理之后其抗拉强度大于230MPa，但是电导率不高(50.7～55.7％IASC)，仍无法避免因电导率低而影响正极活性物质性能。

发明内容

本发明为了解决上述综合性能不足的问题，提供了一种高强度、高电导率且热处理后仍保持高强度和高电导率的正极集流体用Al-Fe-La-xCu铝合金箔，以替代常用的低强度、低电导率正极集流体用铝合金箔。本发明的锂离子电池正极集流体用铝合金箔同时保持了高强度和高电导率，冷轧态的铝合金箔抗拉强度为203～235MPa，电导率为56～59％IACS；经160℃5小时热处理后的铝合金箔抗拉强度为180～219MPa，电导率为56～58.7％IACS。