专利名称：：电池外壳用铝合金板及其制造方法
技术领域：
：本发明涉及一种电池外壳用铝合金板，更详细地说，涉及一种适合作为手机或笔记本电脑使用的方形锂离子电池等的外壳用的的高强度高、成型性铝合金板及其制造方法。
背景技术：
：在手机或笔记本电脑中组装的部件，强烈要求其质轻，因此，对其中使用的方形锂离子电池的外壳材料，也要用A3003铝合金板代替起初的钢板或不锈钢板。方形电池的外壳采用激光焊接技术，用纯铝或铝合金板封□。将多个工序的拉深及减薄拉深加以组合而成型的方形电池外壳中，Al一Mn类A3003铝合金，是可以保持具有光泽的美丽的表面状态的同时能够使外壳薄壁化的原材料，但反复进行充放电的锂离子电池，其在反应时有时候内压会上升，温度也上升，故电池外壳用材料要承受因其使用环境而产生的内部压力所引起的拉伸应力。在这种使用环境下，Al—Mn类铝合金板材发生蠕变变形，结果产生电池外壳的厚度增加(膨胀)的问题。当该厚度变形量大时，则存在对机器产生影响(故障、破损等)之虑。近几年来，要求锂离子电池更加轻量化、高容量化，对方形电池外壳也要求进一步的薄壁化。薄壁化与内容积的增加直接相关，是谋求电池特性高容量化的重要因素，在保持电池外壳的外形尺寸的情况下增加其内容积，或相同容量下的小型化成为了的研究课题。另外，对厚度的允许误差也逐年严格，因此要求原材料的高性能化。在此所述的必要性能，可以举出(1)蠕变变形难；(2)外壳成型时可进行拉深一减薄拉深；(3)采用激光焊接进行焊接时不产生破裂等缺陷。此前，有人提出了几种除Mn外添加Mg或Cu的电池外壳用铝合金板材(例如，日本特许公开2004—232009号公报、日本特许公开2005—336540号公报)，但蠕变特性或激光焊接性等作为方形电池外壳用材料所要求的性能均未必充分。另外，本发明人等此前提出过，在添加Mn、Mg、Cu的电池外壳用铝合金板材中，通过特定量的Mn、Mg、Cu的组合、以及控制杂质量，具有经过改善的蠕变特性的电池外壳用铝合金板(日本特许出愿2005—181559)。
发明内容本发明人等对上述提案的电池外壳用铝合金板中的Mn、Mg、Cu的含量及其组合，进行了进一步的试验和探讨，结果发现了即使进一步减少Mn含量也可以得到同等强度与蠕变特性的组合。本发明是基于上述发现而完成的，其目的在于，提供一种具有优良的强度与蠕变特性、拉深一减薄拉深性优良、也可以用激光焯接来进行封口处理、且能够抑制充放电循环时外壳厚度的增加的、适合用于方形锂离子电池外壳的电池外壳用铝合金板及其制造方法。本发明的上述目的，是通过如下方式实现的。(1)一种电池外壳用铝合金板，其特征在于，包括超过0.4%(质量°/0，以下相同)而低于0.8%的Mn、0.20.8%的Mg、超过0.7%而1.2%以下的Cu;Mn、Mg及Cu的总量为1.42.6°/。；作为杂质将Si含量控制在0.3%以下、将Fe含量控制在0.4%以下、将Zn含量控制在低于0.2%;其余为Al及不可避免的杂质。(2)根据上述(1)所述的电池外壳用铝合金板，其特征在于，进一步含有0.010.2°/。的Zr、0.010.3%的Cr、0.010.2%的V中的一种或两种以上。(3)根据上述(1)或(2)所述的电池外壳用铝合金板，其特征在于，进一步含有0.010.2°/。的Ti、5100ppm的B。(4)一种电池外壳用铝合金板的制造方法，其特征在于，在具有上述(1)(3)中任何一项所述的组成的铝合金板制造中，将最终的冷轧加工度设定为1060%，然后，于10030(TC的温度下实施热处理。按照本发明，能够提供一种具有优良的强度与蠕变特性、拉深一减薄拉深性优良、也可以用激光焊接来进行封口处理、并能够抑制充放电循环时外壳厚度的增加的、适合用于方形锂离子电池外壳的电池外壳用铝合金板及其制造方法。具体实施例方式对本发明的电池外壳用铝合金板中的合金成分的意义及其限定理由加以说明。Mn:Mn是用于提高强度或蠕变特性有效的元素。另外，具有使减薄拉深时的板表面性质达到良好状态的功能。优选Mn的含量在超过0.4%而低于0.8%的范围内，若Mn的含量为0.4%以下，则得不到充分的强度、蠕变特性，且防止充放电时方形电池外壳的膨胀不充分。若Mn的含量为0.8%以上，则铸造时易形成粗大的金属间化合物，成型加工时容易发生破裂。Mg:Mg是用于提高强度的同时提高成型性有效的元素。优选Mg的含量在0.20.8%的范围，当Mg含量在0.2%以下时，提高强度及成型性的效果不充分，当Mg含量过多时，激光焊接性劣化，故Mg含量控制在低于0.8%是优选的。Cu:Cu是用于提高强度或蠕变特性有效的元素。优选Cu的含量在超过0.7%而1.2%以下的范围，当Cu的含量在0.7。/。以下时，提高强度或蠕变特性的效果不充分，当Cu增多时，激光焊接性降低，故控制在1.2%以下是优选的。更优选的01含量范围为0.81.2%。另外，优选Mg、Mn及Cu的总含量在1.42.6%的范围，在此范围内可以得到经改善的强度及蠕变特性。当Mg、Mn及Cu的总含量低于1.4%时，对强度及蠕变特性的改善效果小，当Mg、Mn及Cu的总含量多时，铸造性受阻，易发生铸造破裂，并且生产率降低，故控制在2.6%以下是优选的。Si:Si作为杂质而含有。当Si含量超过0.3%时成型性恶化，因此优选控制在0.3%以下。另外，降低Si含量意味着必需采用高纯度的Al板坯，导致致制造成本的上升，故优选在0.050.2%的范围。Fe:Fe作为杂质而含有。当Fe的含量超过0.4%时成型性恶化，因此优选控制在0.4%以下。另外，降低Fe含量意味着必需采用高纯度的Al板坯，导致制造成本的上升，故优选在0.10.3%的范围。Zn:Zn作为杂质而含有。当Zn含量超过0.2n/。时，蠕变特性恶化，故优选控制在0.2%以下。Zr、Cr、V:Zr、Cr及V是用于提高蠕变特性的同时使组织细微化，并提高成型性有效的元素。优选Zr的含量在0.010.2n/。的范围、Cr的含量在0.010.3°/。的范围、V的含量在0.010.2。/。的范围，若低于各自的下限值，则上述效果不充分，若含量分别超过上限值，则铸造时生成粗大的化合物，使成型性降低。Ti、B:Ti及B具有使晶粒细微化，防止成型加工时的破裂、表面粗糙等的功能。优选Ti的含量在0.010.2%的范围、B的含量在5100ppm的范围，若低于各自的下限值，则上述效果不充分，若含量分别超过上限值，则铸造时生成粗大的化合物，使成型性降低。本发明的电池外壳用铝合金板，通过按通常的方法对铸锭进行均质化处理、热轧后，进行或不进行冷轧，然后进行以重结晶为目的的中间热处理，进行最终的冷轧而制造。此时，优选最终冷轧的加工度设定为1060%。当冷轧加工度低于10%时，作为电池壳体的罐体强度不足，当冷轧加工度大于60%时，由于材料强度增高，变形能力也降低，不能耐于方形外壳成型中的多段减薄拉深加工，壳体易破裂。更优选的最终冷轧加工度为2050%的范围。最终冷轧加工后，通过进一步在10030(TC下进行热处理，可以缓和加工变形，提高成型性、蠕变特性。按上述方法制造的铝合金板材，能够在多段减薄拉深时不发生外壳破裂或外观污染而成型为方形外壳，采用通常的激光焊接进行封口处理后也不发生裂缝或针孔，具有优良的减蠕变特性。实施例下面，将本发明的实施例与比较例对比加以说明，验证其效果。这些实施例表示本发明的一个实施方案，本发明又不限于此。实施例1、比较例1采用半连续铸造对具有表1所示组成的铝合金进行铸锭，所得到的铸锭经过均质化处理、热轧、冷轧、中间退火、最终冷轧等工序，制成厚度为0.6mm的板。将最终冷轧加工度设定为25°/。，然后于27(TC下进行了热处理。将所得到的板材作为试验材料，按以下的方法评价拉伸性能、成型性、激光焊接性、蠕变特性。将其结果示于表2中。另外，在表1中，对不符合本发明条件者用下划线表示。拉伸性能制作JIS5号试片，于室温下进行拉伸试验，将拉伸强度大于200MPa、伸长率大于3%者为合格。拉伸强度低于200MPa者的强度不足，伸长率小于3%者及耐力为250MPa以上者的成型性差。成型性将壁面的减薄拉深加工度设定为55%，成型厚度为6mm、宽度为35mm、高度为50mm的方形外体，将不发生破裂或表面粗糙为合格(o)、发生破裂或表面粗糙为不合格(x)。激光焊接性采用与试验材料同样板厚的A1100—O材，进行对接焊，将焊道部不发生微小裂缝者为合格(o)，发生微小裂缝者为不合格(x)。蠕变特性采用具有与上述成型性评价中成型的方形壳体壁面同样的板厚的冷轧板，于9(TC的温度下施加lOOMPa应力200小时而进行蠕变试验，测定其变形量。将蠕变试验后的变形率为0.3%以下者作为合格(o)，将大于0.3%者作为不合格(x)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>备注B的含量为ppm表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>如表2所示，根据本发明的试验材料17，均具有拉伸强度超过200MPa的高强度，耐力在250MPa以下、伸长率大于3%、具有良好的成型性，激光焊接性、蠕变特性优良。与此相比，试验材料8，由于Mn含量及Cu含量少，Mn、Mg、Cu的总量过少，因此，拉伸强度低，蠕变特性也差。试验材料9，由于Mn含量及Mg含量多，Mn、Mg、Cu的总量过多，因此，铸造时发生破裂，得不到试验材料，各种评价不能进行。试验材料IO，由于Zn含量过多，因此，蠕变特性差。试验材料11、12，分别为Zr、Ti添加量过多，因此成型性差。试验材料13，由于Cu含量过多，因此，激光焊接性差。权利要求1.一种电池外壳用铝合金板，其特征在于，包括超过0.4质量％而低于0.8质量％的Mn、0.2～0.8质量％的Mg、超过0.7质量％而1.2质量％以下的Cu；Mn、Mg及Cu的总量为1.4～2.6质量％；作为杂质将Si含量控制在0.3质量％以下、将Fe含量控制在0.4质量％以下、将Zn含量控制在低于0.2质量％；其余为Al及不可避免的杂质。2.按照权利要求l所述的电池外壳用铝合金板，其特征在于，进一步含有0.010.2质量。/。的Zr、0.010.3质量％的Cr、0.010.2质量°/。的V中的一种或两种以上。3.按照权利要求1或2所述的电池外壳用铝合金板，其特征在于，进一步含有0.010.2质量o/o的Ti、5100ppm的B。4.一种电池外壳用铝合金板的制造方法，其特征在于，在具有权利要求13中的任何一项所述组成的铝合金板的制造中，将最终冷轧加工度设定为1060%，然后，在10030(TC的温度下实施热处理。全文摘要本发明的目的是提供一种具有优良的强度与蠕变特性、拉深—减薄拉深性优良、也可以用激光焊接来进行封口处理、且能够抑制充放电循环时外壳厚度的增加的、适合用于方形锂离子电池外壳的电池外壳用铝合金板及其制造方法。本发明的电池外壳用铝合金板，其特征在于，包括超过0.4％而低于0.8％的Mn、0.2～0.8％的Mg、超过0.7％而低于1.2％的Cu；Mn、Mg及Cu的总量为1.4～2.6％；作为杂质将Si含量控制在0.3％以下、将Fe含量控制在0.4％以下、将Zn含量控制在低于0.2％；其余为Al及不可避免的杂质。文档编号B21B1/22GK101358307SQ200710139909公开日2009年2月4日申请日期2007年8月3日优先权日2007年8月3日发明者伊藤智康,内田秀俊,长井康礼申请人:住友轻金属工业株式会社