SMM讯：2020年6月11日，由SMM主办的《第十五届中国国际铝加工峰会》于山东烟台召开。6月12日会上，南山铝业板带事业部李涛对包装铝箔和动力电池箔的生产技术进行解析。他表示包装铝箔需要有良好的化学成分控制，熔体质量，板形控制，厚度控制。这些要求对于电池箔来说同样重要，甚至更为重要，除此之外电池箔还特别要求高达因值，高强度/高延伸率。
包装铝箔和动力电池箔的生产关键技术
包装铝箔简介
铝箔柔软、质轻、美观， 密封性好，易回收，可循环利用， 是现代包装中最常用的材料之一。按用途可分为烟箔，药箔，软包装箔等。
包装铝箔的关键生产技术
1、化学成分控制：化学成分对铝合金的组织和性能具有决定性作用，铝箔产品主要使用1XXX系和8XXX系合金，其中双零铝箔又分别以1235和8079合金为代表。铝箔用合金在铸造过程中有十几种化合物，其中大部分为亚稳相，在后续的热处理过程中，这些亚稳相会逐渐转变为平衡相，主要的平衡相有：α相(AlFeSi)、β相(AlFeSi)和θ相(Al3Fe) 。这些平衡相的组成比例、转化等主要受Fe/Si比的变化影响：当Fe/Si比大于3时，Fe/Si比增加，α相增加；当Fe/Si比达到5时，Fe/Si比增加， 则θ相增加。
2、熔体纯净度：铝熔体中的夹杂主要是各种金属、非金属夹杂物和氢，其中常见的非金属夹杂物有Al2O3、晶粒细化剂、精炼剂等，一般夹杂物尺寸控制在５μm以下。通过利用保温炉内STAS精炼、静置，结合在线SNIF旋转喷吹精炼气体，和在线CFF板式、PTF管式过滤，可稳定控制氢含量、渣含量在允许范围内，保证熔体纯净。
晶粒细化可同时给铝合金带来高强度和高延伸率，但细化剂中作为铝合金凝固时的大量异质形核核心，如TiB2，TiC，AlB2等，往往具有较高的熔点和硬度，较大尺寸的细化粒子残留在铝合金中，轧制到铝箔厚度时怎会导致孔洞断带问题。因此，一定要选用细化颗粒分散均匀，无大块团聚的优良品质晶粒细化剂。结合在线CFF和PTF过滤，将个别大颗粒细化粒子过滤掉，则不会出现TiB2残留导致的孔洞问题。
3、板形控制：板形是板带箔产品的重要技术指标，板形的表现形式和评价指标多种多样，有翘曲、波浪、凸度、板形值等，影响板形的因素有：轧辊的原始辊型，轧辊热膨胀，轧辊弹性压扁/弯曲，轧辊的磨损，坯料原始板形。因为板形具有遗传性，控制铝箔产品的板形，除了在箔轧时进行倾辊、弯辊、分区冷却等协调操作，还需重点关注铝箔坯料板形。铝箔坯料进行冷轧时，往往带有张力的在线板形测量显示良好板形，但离线板形却较差，因为铝箔坯料相对其它合金强度低，受张力影响大，在线张力下更难表现真实板形。
此外，由于正凸度的存在，轧制卷取过程中卷材中间位置厚度不断累积，卷材中间比两边卷直径偏差会逐渐增加，这就是凸度累积的效果。其结果是导致带材宽度方向张力分布不均，卷材中间位置带材的拉应力随卷径的增加越来越大，给板形辊测量提供了错误信号，影响板形自动控制。同样的，因为铝箔坯料较其它合金软，这种凸度累积效果对铝箔坯料板形的影响更大。因此，对于铝箔板形，重点需关注坯料板形，坯料板形则重点关注其离线板形和凸度累积的影响。
4、厚度控制：准确、稳定的厚度是铝箔产品基础而重要的技术指标。厚度自动控制程度高，主要由设备自身能力保证。同时，厚度波动也具有遗传性，较平稳的、小幅度的厚度波动通过后续轧制可以基本消除，但陡然的、大幅度厚度波动可以从热轧卷遗传到铝箔成品。稳定的厚度控制主要从以下四方面考虑：
准确的合金成分；
平稳的轧制速度；
正常的液压系统和测厚系统；
合适的轧辊圆度和轴承精度。
动力电池箔简介
锂离子二次（充电）电池现在被认为是最有前途的移动产品电源。它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。
2019年10月9日，瑞典皇家科学院宣布，将2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古迪纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰，以表彰他们在锂离子电池研发领域作出的贡献。
锂离子二次（充电）电池现在被认为是最有前途的移动产品电源。它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。
2019年10月9日，瑞典皇家科学院宣布，将2019年诺贝尔化学奖授予约翰·古迪纳夫、斯坦利·惠廷厄姆和吉野彰，以表彰他们在锂离子电池研发领域作出的贡献。
动力电池箔的关键生产技术
如前所述，包装铝箔需要有良好的化学成分控制，熔体质量，板形控制，厚度控制。这些要求对于电池箔来说同样重要，甚至更为重要。除此之外，电池箔还特别要求高达因值，高强度/高延伸率。
达因值电池箔最为重要的技术指标之一，由于电池箔用途特殊，需在其表面涂层，涂层的粘合效果受到铝箔表面状态的影响，以达因值指标作为衡量电池箔表面状态的指标，达因值高则粘合性好。通常要求达因值在30以上。
电池箔的另一个重要技术指标是高强度/高延伸率，以减少涂覆过程电池箔的冷压断裂，目前常用的1100合金，抗拉强度≥230MPa，11060合金，抗拉强度≥200MPa，延伸率≥2%。
1、高达因值
达因值是通俗叫法，用来衡量表面张力的大小。锂电池涂布的过程，需要浆料在铝箔表面良好的铺展，即需要一个很小的接触角。接触角的大小受到液体（浆料）和固体（铝箔）的表面张力大小影响，只有当固体表面张力大于液体表面张力时，接触角才小于90°，达到润湿效果，且固体表面张力越大，或液体表面张力越小，润湿效果越好。一般来说，涂布浆料的表面张力需要比铝箔低5达因以上。
表面张力：在液体和气体的分界处，即液体表面及两种不能混合的液体之间的界面处，由于分子之间的吸引力，产生了极其微小的拉力，液体的这一拉力称为表面张力。表面张力是一种分子间作用力，它的大小取决于分子的差别，可通俗理解为表层物质的化学成分组成的差别。提高达因值的方法，主要从改变电池箔表面物质化学组成方面考虑。
轧制过程中铝箔表面不可避免的带有轧制油，轧制油的表面张力要小于固体铝的表面张力，带上轧制油的铝箔表面张力将会明显降低，应尽量减少电池箔表面带油，从这个角度出发，电池箔暗面的达因值会相对更高。
改变轧制油的成分，不同类型、含量的基础油、添加剂具有不同的表面张力，选用一些高表面张力的基础油、添加剂。
温度控制，温度对表面张力的影响主要从两方面考虑，一是改变液体表层结构，二是吸附在表层液体上的气体分子减少。但温度影响了电池箔的表面张力，同时也影响了涂布浆料的表面张力，应综合考虑选择适宜的涂覆温度。
关于达因值的一些思考：回到问题的本质，锂电池的涂布过程要求的是浆料在铝箔表面良好的铺展。影响液体在固体表面的润湿/铺展效果，除固液自身的表面张力外，还与固体表面的形貌有关。超疏水/亲水材料制备技术应用的就是这一原理，将固体表面改造成纳米尺度的粗糙多孔结构，这种粗糙多孔结构将使疏水/亲水效果更明显。这种方法并没有提高铝箔自身的表面张力，但理论上可以增强浆料的铺展效果。
2、高强度/延伸率
电池箔的强度/延伸率主要是为了满足锂电池涂覆过程进行拉伸、冷压时不发生断裂，和保持足够的耐破度。为了提高能量密度，电池箔厚度需要进一步减薄，以增加单位体积的表面积。电池箔减薄，则对其强度提出了更高的要求。目前超薄电池箔由于各家锂离子电池厂商的涂覆设备、工艺差别，对于减薄后电池箔强度/延伸率的要求未达成一致。
电池箔强度的提升，主要从两方面考虑，一是提高加工硬化程度，二是提高合金化水平。加工硬化程度过高在箔轧时易出现断带和板形问题，因此提高电池箔强度的方向应为：在合适的加工率下，增加Mn和Cu的含量。
3、高切边质量
同样是为了减少涂布时冷压断带，电池箔必须有高切边质量，不能有裂边、缺口、毛刺等。同时，由于电池的特性，对于出现异物，尤其是具有导电性或磁性的异物，接受度是很低的。切边后断面的铝粉和铝屑应尽量少。
我司电池箔开发进展及3-5年长期规划
开发进展：目前1100合金12um（抗拉强度≥230Mpa、延伸率≥3%）、1060合金15um（抗拉强度≥200Mpa、延伸率≥3%）、1060合金13um（抗拉强度≥200Mpa、延伸率≥2%）产品已实现量产；
3-5年长期规划：未来3-5年配合客户开发高强度（245±15Mpa或280±15Mpa）、高延伸（4%以上）产品；
产能方面进行进一步提升：
山东南山铝业板带事业部是南山铝业的核心骨干企业，公司由熔铸、热轧、板材、冷轧、精整、铝箔六个分厂组成，分为南山和东海两个厂区，是多品种高精度铝及铝合金铝板、带、箔的研发、加工、制造基地。
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