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中国工博会新材料论坛暨中国汽车新材料应用高峰论坛

由上海有色金属行业协会、上海市汽车工程学会、苏州市压铸技术协会主办,SMM承办,华劲集团独家冠名的2021(第三届)工博会中国汽车新材料应用高峰论坛,于2021年9月16-17日在上海举办。

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中国工博会新材料论坛暨中国汽车新材料应用高峰论坛

新能源汽车软包电池铝塑膜用耐蚀复合铝箔的研究【汽车材料峰会】

来源:SMM

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在由SMM隆重举办的2021第三届中国工博会新材料论坛暨中国汽车新材料应用高峰论坛上,上海华峰材料科技研究院铝合金研发员郭辉为大家介绍了新能源汽车软包电池铝塑膜用耐蚀复合铝箔的研究。

背景

动力电池对功率要求较高,在工作过程中会产生大量热量,电池发热容易造成电池失效甚至爆炸。为了改善电池发热的状态,对电池结构进行了改进,将电池的实际工作环境设计为防冻液体系,不同于以往的传统锂电池软包装工作环境为大气环境,因此对于锂离子电池软包装复合膜用铝箔的耐蚀性就提出了新的要求,即铝箔要能够承受较长周期的防冻液体系的腐蚀,能保证材料整体结构可靠性。

通过设计双层铝合金复合结构,外层结构可替代尼龙,通过牺牲阳极的手段,设计保护层材料,改善材料的腐蚀速率,同时优化芯层的材料,以提高材料的强度及变形能力。

Zn元素的扩散对材料耐腐蚀性能的影响

通过Zn元素的线扫描结果可以看出,退火前,保护层中的Zn元素未向芯层扩散,退火后,Zn元素从保护层向芯层扩散,且扩散的距离随着退火时间的延长而增加。

由于Zn元素的扩散,腐蚀电位随着Zn元素分布状态的改变,电位也相应的呈连续的梯度分布,即使得保护层与芯层之间腐蚀电位的变化呈现连续变化,腐蚀电位的连续变化,保护层与芯层之间形成宏观上微弱的腐蚀电偶,从而使腐蚀微弱化、均匀化,在一定程度上减轻点蚀的发生,促进材料的均匀腐蚀,从而有效地降低腐蚀速率。

退火工艺对材料性能的影响

退火后,Zn元素从保护层向芯层扩散,Zn元素的浓度呈现连续的梯度变化,腐蚀电位也相应的呈连续的梯度分布,即使得保护层与芯层之间腐蚀电位的变化呈现连续变化,腐蚀电位的连续变化,这种连续的梯度变化的腐蚀电位,可以在一定程度上减轻点蚀的发生,促进材料的均匀腐蚀,从而有效地降低腐蚀速率。

总结

(1)Zn元素含量的不同会导致其在加热过程中扩散距离的不同,也会影响退火后保护层中剩余的Zn元素的含量,当Zn元素含量为4%时,可以获得保护层与芯层之间较好的浓度梯度,从而减缓材料的腐蚀速率,OY腐蚀实验后,材料减薄5-7 mm,耐蚀性较好。

(2)低温长时间与高温短时间均能有效保持材料的力学性能,0°,45°,90°方向上性能稳定,有利于进行深冲变形。

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