一种新能源电池非连续模用铝壳及其制造方法与流程

1.本发明涉及金属加工生产技术领域，具体涉及一种新能源电池非连续模用铝壳及其制造方法。


背景技术：

2.电池铝壳作为新能源汽车电池的重要组成部件，冲制过程变形量大、冲制道次多、生产过程复杂，对材料的综合性能要求高，不仅要求材料具有小的厚度偏差、良好的表面质量，同时还需要具有良好的塑性、小的屈强比、制耳率性能等，以保障电池在使用过程中的安全性和可靠性。过去行业多采用钢壳或镀镍钢壳(如：圆柱电池)，钢壳具有密度大、抗电磁干扰性差、可回收及可再生性能差等缺点。近些年国内外铝及铝合金企业采用热轧工艺成功开发出电池壳用铝板应用于新能源方型电池铝壳，但热轧工艺具有设备投资大、生产流程长、能耗高、成材率低等缺点且的得到的产品防腐防锈性能不佳，影响产品质量。因此，针对上述问题，本发明进行创新改进。


技术实现要素：

3.为克服现有技术的上述缺陷，本发明提出一种具有高延伸，高耐腐，版型及表面端面质量佳的新能源电池非连续模用铝壳及其制造方法。
4.本发明的具体实施方案如下：
5.本技术提供了一种新能源电池非连续模用铝壳，其特征在于，铝壳材料包括中间合金和铝锭，所述中间合金的成分按质量百分比包括，si 0.10～0.3％， fe 0.40～0.70％，cu 0.05～0.20％，mn 1.00～1.30％，mg≤0.05％，zn≤0.03％， ti≤0.05％，所述铝锭成分按质量百分比包括，al 99.5～99.8％。
6.优选为：所述铝壳的厚度为1.0～3.0mm，厚差≤
±
1％。
7.本技术同时提供了一种新能源电池非连续模用铝壳制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.s1熔炼：将铝锭及中间合金在熔炼炉内进行熔炼得到熔体并在静置炉内进行倒炉，熔炼温度为725～755℃，倒炉温度为720～750℃；
9.s2铸轧：将静置炉内的熔体引入除气箱并经过滤箱进行过滤，经流槽至前箱，经分流块及铸嘴注入铸轧辊缝进行轧制，然后将熔体铸轧成厚度为8
±
2mm 铝卷坯料；
10.s3坯料退火及冷轧：将铝卷坯料进行退火，冷却后再将铝卷坯料通过冷轧机进行冷轧轧制得到成品；
11.s4清洗：冷轧后对成品进行清洗；
12.s5成品退火：对清洗后的成品切边及进行成品退火；
13.s6分切或剪板：成品退火后分别用厚料剪切机和剪板机将成品分切为铝卷和剪板为铝片，达到成品规格。
14.优选为：所述s1步骤中熔炼废料比≤50％。
15.优选为：所述s2步骤中过滤箱为板式双级过滤，一级过滤板≧30目、二级过滤板≧40目。
16.优选为：所述s3步骤中工作辊粗糙度ra≤0.35μm。
17.优选为：所述s5步骤中成品退火工艺条件为0.8℃/min～3.0℃/min升温到360～420℃，保温时间120～360min，然后出炉冷却。
18.优选为：所述s6步骤中厚料剪切机中的圆盘刀的进刀量为铝卷厚度的60％～ 70％mm、侧间隙为铝卷厚度的8％～10％mm。
19.优选为：所述中间合金的fe和si的质量比为fe/si≥2。
20.优选为：所述过滤箱温度为720～730℃，前箱温度为700～715℃，铸嘴开口度为5～10mm，铸轧线速度为650～900mm/min。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
22.通过本发明所提供的制造方法，满足新能源电池铝壳对高温蠕变性能、耐腐蚀性能、散热性能、可焊接性能、深冲性能、厚度、切边质量、表面质量、合金等指标的要求，并且具有高延伸、小制耳率、高杯突值，版型及表面端面质量佳的特点。
23.本发明的有益效果将在实施例中详细阐述，从而使得有益效果更加明显。
附图说明
24.图1为本发明具体实施方式中工艺流程示意图。
具体实施方式
25.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
27.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例进行详细地说明。
28.实施例1
29.本技术提供了一种新能源电池非连续模用铝壳，在本发明具体实施例中，铝壳材料包括中间合金和铝锭，所述中间合金的成分按质量百分比包括，si： 0.10～0.3％，fe：0.40～0.70％，cu：0.05～0.20％，mn：1.00～1.30％，mg≤0.05％， zn≤0.03％，ti≤0.05％，所述铝锭成分按质量百分比包括，al：99.5～99.8％，并按以下步骤进行炼制：
30.s1熔炼：将铝锭及中间合金在熔炼炉内进行熔炼，在熔炼炉采用专用精炼剂精炼三次、30min/次，得到熔体并在静置炉内进行倒炉，熔炼温度为725～ 755℃，倒炉温度为720～750℃，中间合金的fe和si的质量比为fe/si≥2，熔炼时会产生废料，熔炼废料比≤
50％；
31.s2铸轧：将静置炉内的熔体引入除气箱并经过滤箱进行过滤杂质，经流槽至前箱，经分流块及铸嘴注入铸轧辊缝进行轧制，然后将熔体铸轧成厚度为8
ꢀ±
2mm铝卷坯料，除气箱箱温度控制720～750℃，气流量控制20～30l/min，转子速度控制415～455rpm，滤箱为板式双级过滤，一级过滤板≥30目、二级过滤板≥40目，过滤箱温度为720～730℃，前箱温度为700～715℃，铸嘴开口度为5～10mm，铸轧线速度为650～900mm/min；
32.s3坯料退火及冷轧：将铝卷坯料进行退火，冷却后再将铝卷坯料通过冷轧机进行冷轧轧制，工作辊粗糙度ra≤0.35μm，轧制过程中开启质量流，通过前馈、后馈自动厚度控制系统对厚度进行精准控制，得到成品，成品厚度为1.0～ 3.0mm，厚差≤
±
1％，整卷厚差完好率≧95％；
33.s4清洗：冷轧后采用拉弯矫直机对成品进行在线清洗；
34.s5成品退火：对清洗后的成品切边及在0.8℃/min～3.0℃/min升温到360 ～420℃条件下进行成品退火，保温时间120～360min，然后出炉冷却；
35.s6分切或剪板：成品退火后分别用厚料剪切机和剪板机将成品分切为铝卷和剪板为铝片，达到成品规格，剪板时采用一种23辊矫直单元进行矫直，并根据来料板型情况调整矫直单元压下量。
36.在本发明技术方案得到一种适用于连续模冲压的新能源电池铝壳用材料成品抗拉强度95～135mpa，屈服强度≥60mpa，延伸率≥30％，制耳率≤3％，杯突值≥8mm，成品端面/堆垛整齐，无明显毛刺、翘边及波浪边现象，表面无辊印、麻点、凸凹痕等缺陷，卷材侧边弯曲度≤2mm，板材对角线公差≤3mm，且mn含量有助于提高产品的防腐防锈性能，满足新能源电池铝壳对高温蠕变性能、耐腐蚀性能、散热性能、可焊接性能、深冲性能、厚度、切边质量、表面质量、合金等指标的要求。
37.实施例2
38.本技术提供了一种新能源电池非连续模用铝壳，在本发明具体实施例中，铝壳材料包括中间合金和铝锭，所述中间合金的成分按质量百分比包括，si： 0.11％，fe：0.41％，cu：0.06％，mn：1.01％，mg：0.03％，zn：0.01％，ti：0.03％，所述铝锭成分按质量百分比包括，al：99.5％，并按以下步骤进行炼制：
39.s1熔炼：将铝锭及中间合金在熔炼炉内进行熔炼，在熔炼炉采用专用精炼剂精炼三次、30min/次，得到熔体并在静置炉内进行倒炉，熔炼温度为750℃，倒炉温度为735℃，中间合金的fe和si的质量比为fe/si＝3.73，熔炼时会产生废料，熔炼废料比≤50％；
40.s2铸轧：将静置炉内的熔体引入除气箱并经过滤箱进行过滤杂质，经流槽至前箱，经分流块及铸嘴注入铸轧辊缝进行轧制，然后将熔体铸轧成厚度为8
ꢀ±
2mm铝卷坯料，除气箱箱温度控制730℃，气流量控制25l/min，转子速度控制450rpm，滤箱为板式双级过滤，一级过滤板≥30目、二级过滤板≥40目，过滤箱温度为725℃，前箱温度为710℃，铸嘴开口度为9.6mm，铸轧线速度为 660mm/min，得到厚10mm，宽1480mm的铝卷坯料；
41.s3坯料退火及冷轧：将铝卷坯料进行退火，在580℃温度下保温6h，冷却后再将铝卷坯料通过冷轧机进行冷轧轧制，冷却后冷轧轧制(道次安排： 10-7.2-5.0-3.2-2.0-1.2)，工作辊粗糙度ra≤0.35μm，轧制过程中开启质量流，通过前馈、后馈自动厚度控制系统对厚度进行精准控制，得到成品，成品厚度为1.2mm，厚差≤
±
1％，整卷厚差完好率≥
95％；
42.s4清洗：冷轧后采用拉弯矫直机对成品进行在线清洗；
43.s5成品退火：对清洗后的成品切边及在0.8℃/min～3.0℃/min升温到420 ℃条件下进行成品退火，保温时间180min，然后出炉冷却；
44.s6分切或剪板：成品退火后分别用厚料剪切机和剪板机将成品分切为铝卷和剪板为铝片，达到成品规格，用厚料剪切机将成品分切为宽度为140mm的铝卷，或用剪板机剪板至规格为1400*2000mm的铝片，剪板时采用一种23辊矫直单元进行矫直，并根据来料板型情况调整矫直单元压下量。
45.对上述本发明新能源电池用铝材成品性能测试显示抗拉强度111mpa，屈服强度65mpa，延伸率39％，制耳率2.0％，杯突值12mm，成品端面/堆垛整齐，无明显毛刺、翘边及波浪边现象，表面无辊印、麻点、凸凹痕等缺陷，卷材侧边弯曲度0.7mm，板材对角线公差1.6mm，且mn含量有助于提高产品的防腐防锈性能，满足新能源电池铝壳对高温蠕变性能、耐腐蚀性能、散热性能、可焊接性能、深冲性能、厚度、切边质量、表面质量、合金等指标的要求。
46.实施例3
47.本技术提供了一种新能源电池非连续模用铝壳，在本发明具体实施例中，铝壳材料包括中间合金和铝锭，所述中间合金的成分按质量百分比包括，si： 0.28％，fe：0.65％，cu：0.15％，mn：1.28％，mg：0.02％，zn：0.01％，ti：0.05％，所述铝锭成分按质量百分比包括，al：99.8％，并按以下步骤进行炼制：
48.s1熔炼：将铝锭及中间合金在熔炼炉内进行熔炼，在熔炼炉采用专用精炼剂精炼三次、30min/次，得到熔体并在静置炉内进行倒炉，熔炼温度为755℃，倒炉温度为738℃，中间合金的fe和si的质量比为fe/si＝2.32，熔炼时会产生废料，熔炼废料比≤50％；
49.s2铸轧：将静置炉内的熔体引入除气箱并经过滤箱进行过滤杂质，经流槽至前箱，经分流块及铸嘴注入铸轧辊缝进行轧制，然后将熔体铸轧成厚度为8
ꢀ±
2mm铝卷坯料，除气箱箱温度控制732℃，气流量控制29l/min，转子速度控制420rpm，滤箱为板式双级过滤，一级过滤板≥30目、二级过滤板≥40目，过滤箱温度为729℃，前箱温度为712℃，铸嘴开口度为5.5mm，铸轧线速度为 880mm/min，得到厚6mm，宽1340mm的铝卷坯料；
50.s3坯料退火及冷轧：将铝卷坯料进行退火，在550℃温度下保温5h，冷却后再将铝卷坯料通过冷轧机进行冷轧轧制，冷却后冷轧轧制(道次安排： 6-3.5-2.3-1.5)，工作辊粗糙度ra≤0.35μm，轧制过程中开启质量流，通过前馈、后馈自动厚度控制系统对厚度进行精准控制，得到成品，成品厚度为1.5mm，厚差≤
±
1％，整卷厚差完好率≥95％；
51.s4清洗：冷轧后采用拉弯矫直机对成品进行在线清洗；
52.s5成品退火：对清洗后的成品切边及在0.8℃/min～3.0℃/min升温到 370℃条件下进行成品退火，保温时间240min，然后出炉冷却；
53.s6分切或剪板：成品退火后分别用厚料剪切机和剪板机将成品分切为铝卷和剪板为铝片，达到成品规格，用厚料剪切机将成品分切为宽度为230mm，或用剪板机剪板至规格为1280*2000mm的铝片，剪板时采用一种23辊矫直单元进行矫直，并根据来料板型情况调整矫直单元压下量。
54.对上述本发明新能源电池用铝材成品性能测试显示抗拉强度108mpa，屈服强度
63mpa，延伸率37％，制耳率2.8％，杯突值11mm，成品端面/堆垛整齐，无明显毛刺、翘边及波浪边现象，表面无辊印、麻点、凸凹痕等缺陷，卷材侧边弯曲度0.9mm，板材对角线公差2mm，且mn含量有助于提高产品的防腐防锈性能，满足新能源电池铝壳对高温蠕变性能、耐腐蚀性能、散热性能、可焊接性能、深冲性能、厚度、切边质量、表面质量、合金等指标的要求。
55.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本技术实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合分别种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
56.上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。