科创中国

本项目围绕锂离子电池铜铝极柱材料的制备、性能和应用开展研究，采用铸轧复合技术，结合模拟和微观分析方法，攻克了复合和加工过程的关键技术难题，制备出高性能的铜铝复合板带，经后续冲压制成极柱组件，比摩擦焊工艺提高了500％以上的工作效率。

本项目的主要技术创新如下：(1)自主研发了半熔态铸轧复合技术，实现铜铝界面100%的无氧化冶金结合；实现了复合界面的均匀性和结构的可控性，研制了锂离子电池铜铝极柱材料的制备工艺和专用生产线，开发完成了锂离子电池极柱系列产品。(2)利用多尺度模拟计算与微观分析，从原子尺度阐明了铸轧复合条件下铜铝原子扩散过程和界面化合物形成机理，揭示了铜铝复合界面和基体组织的微观结构演变规律。(3)揭示了形变过程界面的演变规律和协同变形机制，构建了退火过程界面层的生长动力学方程，实现了铜铝复合材料最薄到微米级的协同变形加工和界面的有效调控。(4)首次发现了基于纳米尺度界面下铜铝复合材料强韧化现象，延伸率相对铜和铝分别提高53.3%和25.0%，抗拉强度相对铝提高52.5%；阐明了形变过程中界面与基体相互作用规律，揭示了铜铝层状复合材料的多尺度纳米界面强化机制。

该项目使用的复合工艺具有很高的创新性，其铜层比例超厚，达到32%以上，通过额外提供能量，实现了铜铝复合板100%复合，剥离强度大于50 N/mm；协同冷轧和热处理工艺，解决了铜铝间界面协同变形和铜铝异种金属热处理制度差异的热处理问题；控制直线度，尺寸公差，板型，实现卷状交货，保障后续加工的一致性。该产品主要应用在动力电池PACK连接上，制备锂电池负极盖板的极柱，主要实现铜铝之间的稳定可靠连接，产品性能优良，满足技术要求，该产品是目前最佳的解决铜铝复合连接的部件。

项目组坚持以市场需求为导向，制定产学研合作发展方向，一方面重视日常的科研管理，深入研究科技成果核心技术，另一方面密切关注科技成果与市场的结合，使合作成员高度重视科研成果转化和市场需求的重要性。

完成人：谢敬佩、符会文、尚郑平、王项、毛志平、符利强、王爱琴、李萌、符建强、毛爱霞

完成单位：河南科技大学、洛阳铜一金属材料发展有限公司

项目近三年新增产值26.2亿元，新增利税4.9亿元公司是宁德时代铜铝复合材料主力供应商，占其80%以上份额，是比亚迪铜铝复合材料唯一认可供应商。中航锂电，国轩等全国排名前10位锂电池制造商均与我公司有着深度的合作。2020年11月国务院正式下发《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》，规划指出， 2025年新能源汽车须占汽车总销量的25%， 2030年要上升为40%。折合铜铝复合材料2025年需求量在10000吨左右，约8亿的市场体量，如果加上储能电站电池，低速车电池，整个市场体量保守估计15亿。

本项目成果利用不同金属的物理化学性质差异，采用连续铸轧短流成复合技术，实现铜与铝合金界面间的牢固结合，设计研发了具有高性能、低成本和高可靠性的锂离子电池铜铝极柱合金材料。通过项目的研发构建了由高校和企业协同完成的从基础理论到应用技术研究，再到产业化应用的研究链条，形成了基础理论研究和产业化需求双向推动的创新动力机制。希望与国内具有较强的研发实力、科研条件和相关设备基础的队伍合作。