一種制備納米鋰鋁雙金屬復合箔材的深冷軋制方法與流程

本發明屬于金屬材料軋制技術領域，特別涉及一種制備納米鋰鋁雙金屬復合箔材的深冷軋制方法。

背景技術：

目前，鋰金屬作為新能源材料，得到世界學術界和企業界的高度重視，而制備出納米鋰金屬復合材料也是其中重要的分支。

對于純鋰材料，在加熱、潮濕環境中，容易發生氧化，嚴重威脅材料的性能。

對于純鋰材料與純鋁材料進行復合軋制的時候，由于軋制過程塑性變形，導致材料溫度升高，從而會導致純鋰和純鋁材料發生反應，而形成鋁鋰金屬間化合物，而不再是單一的純鋰和純鋁復合材料。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種制備納米鋰鋁雙金屬復合箔材的深冷軋制方法，采用深冷疊軋，可以用來制備高質量的鋰鋁雙金屬復合箔材，該材料為層狀復合材料，為鋁/鋰/鋁……鋰/鋁多層復合材料，該材料中，鋰與鋁材料界面處不形成鋁鋰金屬間化合物。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種制備納米鋰鋁雙金屬復合箔材的深冷軋制方法，包括如下步驟：

第一步：以純鋰和純鋁金屬箔材為原料，鋰軋制前的厚度為20～100μm，鋁軋制前的厚度為20～100μm；

第二步：金屬鋁箔和金屬鋰箔剪切成長方形尺寸，鋁箔的寬度與鋰箔相同，但是，鋁箔的長度為鋰箔的一倍；

第三步：將鋁箔對折，完全包覆好鋰箔；

第四步：將包覆好的材料放入液氮中進行冷卻，實現被均勻冷卻到零下196度；

第五步：將材料取出，以壓下率在45-55％進行深冷軋制，軋制結束后，軋件溫度控制在零下50度以下；

第六步：將軋制后的帶材進行折疊，放入液氮中重新冷卻，冷卻時間在3～5分鐘，冷卻到多少零下196度。

第七步：將冷卻的材料再進行深冷軋制，壓下率維持在45-55％；

重復第六步和第七步10～20次，成產出無金屬間化合物的鋰鋁雙金屬復合箔材。

與現有技術相比，本發明深冷疊軋技術目前適合純鋁與純鋰材料，利用該技術，成功地制備了鋰鋁雙金屬復合箔材，該復合箔材在電池材料等領域具有廣闊前景。

附圖說明

圖1是本發明制備納米鋰鋁雙金屬復合箔材的深冷軋制示意方法示意圖。

圖2為各疊軋道次后鋰鋁雙金屬箔材的樣品。

其中：(a)第1道次；(b)第4道次；(c)第7道次；(d)第10道次；(e)第13道次。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。

本發明的主要原理為利用超低溫塑性變形，金屬鋰與金屬鋁之間結合力相對較弱，從而難以形成金屬間化合物。與此同時，利用超低溫情況下，金屬鋰與金屬鋁均具有良好的塑性，從而實現多道次塑性變形。圖1所示為納米鋰鋁雙金屬復合箔材的深冷軋制制備流程圖。通過多道次深冷累積軋制，軋件形成層狀結構的鋰鋁雙金屬復合箔材，如圖1所示，本發明具體步驟如下：

第一步：以純鋰金屬箔材4和純鋁金屬箔材3為原料，鋰軋制前的厚度為50μm，鋁軋制前的厚度為100μm。

第二步：金屬鋁箔和金屬鋰箔剪切成長方形尺寸，鋁箔的寬度與鋰箔相同，但是，鋁箔的長度為鋰箔的一倍。

第三步：將鋁箔沿長度方向對折，完全包覆好鋰箔。

第四步：將材料放入深冷箱1內的液氮中進行冷卻，冷卻中的軋件2始終在深冷箱1中，冷卻10分鐘，實現材料溫度被均勻冷卻到零下196度。

第五步：將材料取出，以壓下率((H-h)/H)在50％進行深冷軋制。軋制結束后，軋件溫度控制在零下50度以下。過程中，壓輥5的速度V控制在2m/s。

其中，壓下率等于(H-h)/H，H和h分別表示軋制前軋件厚度和軋制后軋件厚度。

第六步：將軋制后的帶材沿長度方向進行折疊，放入液氮中重新冷卻，冷卻時間為5分鐘。

第七步：將冷卻的材料再進行深冷軋制，壓下率維持在50％左右。

重復第六步和第七步15次，成產出無金屬間化合物的鋰鋁雙金屬復合箔材。

利用本發明工藝制備鋰鋁雙金屬箔材，圖2為各疊軋道次后鋰鋁雙金屬箔材的樣品。

圖2所給出的是采用這種方法制備的鋰鋁雙金屬箔材，這種箔材里面沒有金屬間化合物。

本發明中，純鋰金屬箔材4可行的厚度范圍為20-100μm，純鋁金屬箔材3可行的厚度范圍為20-100μm，壓下率可行的厚度范圍為45-55％，壓輥5的速度V可行范圍為1-5m/s，第六步中，冷卻至零下196度左右，軋制道次可行范圍為10-20次，根據實際的材料類型、厚度等因素來調整。