矩形电池壳体用铝合金板的制作方法

文档序号:9919933阅读:319来源:国知局
矩形电池壳体用铝合金板的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及用于裡离子二次电池壳体等的矩形电池壳体用侣合金板。
【背景技术】
[0002] 作为移动电话和笔记本型个人电脑等的电源,裡离子二次电池被广泛使用,而由 于其优异的特性,近年来,也开始作为电动汽车和混合动力汽车的电源被采用。作为该二次 电池的外壳的矩形壳体(W下,称为矩形电池壳体)的材料,为了满足电池的小型化和轻量 化,而且为了满足用于成形为矩形电池壳体(主要是矩形电池壳体主体)的成形性等,而使 用侣合金板。
[0003] 矩形电池壳体是对侣合金板施加冲压加工(深拉-减薄加工)而制造,装入电极 剂(电极和电解液)后,与盖构件进行激光焊接。因此,电池壳体用侣合金板需要有优异的 冲压加工性和激光焊接性。另外,矩形电池壳体还需要有对抗电池膨胀的强度或保护电极 剂免受外部冲击的强度。
[0004] 具备运样的冲压加工性、激光焊接性及强度(对矩形电池壳体进行冲压加工后的 强度)的侣合金板,大量开发的是W JIS3005为基础的Al - Mn系侣合金板(参照专利文 献1~4)。 阳0化]【先行技术文献】
[0006] 【专利文献】
[0007] 【专利文献1】日本特开2001 - 181766号公报
[0008] 【专利文献2】日本特开2002 - 294379号公报
[0009] 【专利文献3】日本特开2003 - 242937号公报
[0010] 【专利文献4】日本特开2003 - 3226号公报
[0011] 矩形电池壳体,例如是使用多工位压力机,对于作为原材的侣合金板施加冲压加 工(多级深拉一减薄加工)而被成形。但是存在的问题是,矩形电池壳体越大型化,W及底 面的长边宽度/短边宽度比越大,由于严苛的冲压加工,矩形电池壳体越容易发生裂纹和 竖条纹状的表面缺陷。
[0012] 矩形电池壳体的裂纹,在矩形电池壳体的靠近底面的角部和靠近侧壁的底面的部 位发生。作为该裂纹发生的原因,例如可列举底面的角部的R严苛时,材料侧的变形不能追 随,W及多级深拉一减薄加工的上一道工序中作为底面的角部的地方,在下道工序中移动 到侧面被拉伸而薄壁化等。竖条纹状的表面缺陷,是形成于矩形电池壳体的侧壁的细小的 伤痕,其形成是由于受到深拉一减薄加工的侣合金板与金属模具刮擦而附着上材料,在深 拉一减薄加工的过程中,矩形电池壳体的侧壁一边刮擦该附着物一边往返而导致。还有,该 竖条纹状的表面缺陷不会影响矩形电池壳体的强度,但有损害矩形电池壳体的外观运样的 问题。

【发明内容】

[0013] 本发明是为了解决对于W JIS3005为基础的Al - Mn系侣合金板进行冲压加工 (多级深拉一减薄加工)而制造矩形壳体时所产生的上述的问题点而形成,其目的在于,提 供一种冲压加工性优异的矩形壳体用侣合金板。
[0014] 本发明的矩形电池壳体用侣合金板,其特征在于,含有化为0. 05质量% W上、0. 5 质量% W下,Mg为0.2质量% W上、0.7质量% W下,Mn为0.8质量% W上、1.5质量% W 下,Si高于0. 2质量%、0. 5质量% ^下,化为0. 2质量% W上、0. 8质量% ^下,余量由Al 和不可避免的杂质构成,板中所含有的Al -化系金属间化合物之中,Al -化一Mn - Si 金属间化合物(a相)占据50% W上的个数,并且抗拉强度为ISOMPa W上、200MPa W下。
[0015] 在由上述侣合金板构成的矩形电池壳体中,侧壁宽幅度面的硬度在65MHV W上, SOMHv W下为宜。
[0016] 本发明的侣合金板冲压加工性优异,通过冲压加工(多级深拉一减薄加工)制造 矩形电池壳体时,能够防止矩形电池壳体发生裂纹和竖条纹状的表面缺陷。竖条纹状的表 面缺陷,虽然不会影响矩形电池壳体的强度,但目视矩形电池壳体时,W侧壁为主在宽幅面 上可辨认出竖条纹纹样,其醒目时,存在损害矩形电池壳体外观运样的问题。矩形电池壳体 越大型,底面的长宽一短宽比越大,该裂纹和竖条纹状的表面缺陷越容易发生,但改善了运 一点的本发明的侣合金板,即使是在大型或/和底面的长边宽度/短边宽度比大的矩形电 池壳体的制造中也能够适合应用。
[0017] 另外,本发明的侣合金板激光焊接性优异。此外,冲压加工后的矩形电池壳体,具 有作为裡离子二次电池用壳体适当的强度。
【具体实施方式】
[0018] W下,对于本发明的矩形电池壳体用侣合金板,更具体地加 W说明。(侣合金板的 组成)
[0019] Cu :0.05 质量% W上,0.5 质量% ^下
[0020] 化通过固溶强化提高侣合金板的强度,具有使矩形电池壳体在冲压加工后的强度 提高的作用效果。但是,化的含量低于0. 05质量%时,运一作用效果小,另一方面,若化的 含量高于0. 5质量%,则强度高且加工硬化性变得过大,在冲压加工中发生裂纹。另外,若 化的含量高于0. 5质量%,则即使采用CW(连续波式)激光焊接中也容易发生焊接裂纹。 因此,化含量为0. 05质量% W上,0. 5质量% W下。 阳02U Mg :0. 2质量% W上,0.7质量% ^下
[0022] Mg通过固溶强化提高侣合金板的强度,具有使方矩形电池壳体在冲压加工后的强 度提高的作用效果。但是,Mg的含量低于0.2质量%时,运一作用效果小,另一方面,若Mg 的含量高于0.7质量%,则强度高且加工硬化性变得过大,冲压加工中发生裂纹。另外,若 Mg的含量高于0.7质量%,则即使采用CW(连续波式)激光焊接也容易发生焊接裂纹。因 此,Mg含量为0. 2质量% W上,0. 7质量% W下。 阳02;3] Mn :0. 8质量% W上,1. 5质量% ^下
[0024] Mn在母相内固溶,提高侣合金板的强度,具有使矩形电池壳体在冲压加工后的强 度提高的作用效果。但是,若Mn的含量低于0. 8质量%,则运一作用效果小,另一方面,若 Mn的含量高于1. 5质量%,则粗大的金属间化合物(Al -化一Mn系金属间化合物)生成, 容易成为冲压加工时的裂纹的起点,侣合金板的冲压加工性降低。因此,Mn含量为0. 8质 量% W上,1. 5质量% W下的范围。
[0025] Si :高于0.2质量%并在0.5质量% ^下
[0026] Si与其他的元素(Al、Fe、Mn)结合,形成Al -化一Mn - Si金属间化合物(曰 相)。在本发明的侣合金中,除此之外,还会形成Al -化一Mn金属间化合物和Al -化一 Si金属间化合物等的Al -化系金属间化合物,运些化合物比母相硬。运些金属间化合物 具有的作用是,在深拉一减薄加工时,使侣母相与金属模具的摩擦力降低,并且刮掉附着在 金属模具上的侣,防止壳体表面发生竖条纹状的表面缺陷。在运些金属间化合物之中,因为 Al -化一Mn - Si金属间化合物(a相)比其他的金属间化合物硬,所W防止侣材料对金 属模具附着的作用也大,其结果是,防止矩形电池壳体的侧壁发生竖条纹状的表面缺陷的 作用大。但是,Si含量在0.2质量% W下时,该作用小。另一方面,若Si含量高于0.5质 量%,则上述作用饱和,金属间化合物粗大化,其容易成为冲压加工时的裂纹的起点,此外 即使采用CW(连续波式)激光焊接,也容易发生焊接裂纹。因此,Si含量高于0. 2质量%, 并在0.5质量% ^下。优选Si含量为0.21质量% ^上。化:0.2质量% ^上,低于0.8质 量%
[0027] 化W侣合金中所形成的Al -化系金属间化合物为基点,使再结晶组织微细化,具 有提高冲压加工性的作用效果。但是,若化含量低于0. 2质量%,则运一作用效果小,另一 方面,若化含量高于0. 8质量%,则Al -化系金属间化合物粗大化,其容易成为冲压加工 时的裂纹的起点。因此,化含量为0. 2质量% W上,0. 5质量% W下。 阳0測 (Al -化一Mn - Si金属间化合物的比例)
[0029] 如先前所述,Al -化一Mn - Si金属间化合物(a相),与其他的Al -化系金 属间化合物相比,防止冲压加工时在壳体表面发生竖条纹状的表面缺陷的作用大。侣合金 板中所含的Al -化系金属间化合物之中,Al -化一Mn - Si金属间化合物占据的个数 的比例低于50%时,如后述的实施例所示,防止侣材料附着在金属模具上,从而防止壳体表 面发生竖条纹状的表面缺陷的作用小。因此,侣合金板中所含的Al -化系金属间化合物 之中,Al -化一Mn - Si金属间化合物占据的个数的比例为50% W上,为此,Si含量需要 高于0.2质量%,优选为0.21质量% W上。
[0030] 还有,Al -化系金属间化合物中,除了 Al -化一Mn - Si金属间化合物W外, 也包括Al -化一Mn金属间化合物和Al -化一Si金属间化合物。
[0031] (侣合金板的抗拉强度)
[0032] 上述侣合金板的抗拉强度低于ISOMPa时,在冲压加工后的矩形电池壳体中,得不 到实用上需要的强度(W维氏硬度计为65MHV W上)。另一方面,侣合金板的抗拉强度高于 200MPa时,在冲压加工中矩形电池壳体的强度过度上升,容易发生裂纹。因此,本发明的侣 合金板的抗拉强度,为ISOMPa W上,200MPa W下。
[0033] (矩形电池壳体的维氏硬度)
[0034] 经冲压加工而得到的矩形电池壳体实用上所需要的强度(侧壁宽幅面的强度), W维氏硬度计为65MHV W上。为了得到该维氏硬度,优选冲压加工前的侣合金板的抗拉强 度为ISOPa W上。另一方面,冲压加工前的侣合金板的抗拉强度高于200化时,加工后的矩 形电池壳体的硬度W维氏硬度计高于85MHV,冲压加工中容易发生裂纹。因此,对于上述侣 合金进行冲压加工所得到的矩形电池壳体的维氏硬度的适当值为65MHV W上,85MHV W下。
[0035] (侣合金板的制造)
[0036] 本发明的侣合金板,能够由W下的工序制造。
[0037] 烙炼、铸造既定成分的侣合金而制作铸锭,对于该铸锭实施面切削后,W 570°C W 上且低于侣合金的烙点的溫度,实施优选为2小时W上的均质化热处理。接下来对于经过 均质化热处理后的铸锭进行热社,接着进行冷社,W中间退火使之再结晶后,进行最终冷 牵L最终冷社是用于使侣合金板达到既定的板厚,并且进行强度的调整的工序,为了使侣合 金板的抗拉强
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