成形性、散热性和焊接性优良的电池壳体用铝合金板制造技术

本发明专利技术提供一种具有能应用于大型锂离子电池容器的散热特性，且成形性优、形状冻结性优良，激光焊接性也优良的3000系铝合金板。该铝合金板是一种具有以下成分组成、呈现出导电率超过45％IACS、0.2％屈服强度为40～低于60MPa、20％以上的伸长率的值的冷轧退火材料；所述成分组成为具有0.05～0.29质量％的Fe，0.6～1.5质量％的Mn，0.05～0.6质量％的Si，进一步含有0.001～0.5质量％的Co、0.005～0.05质量％的Nb、0.005～0.05质量％的V中的一种或两种以上，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，作为不可避免的杂质的Cu低于0.35质量％，Mg低于0.05质量％。或者是一种呈现出导电率超过45％IACS、0.2％屈服强度为60～低于150MPa、3％以上的伸长率的值的冷轧材料。

【技术实现步骤摘要】
成形性、散热性和焊接性优良的电池壳体用铝合金板本专利技术专利申请是国际申请号为PCT/JP2013/064385，国际申请日为2013年5月23日，进入中国国家阶段的申请号为201380012746.8，名称为“成形性、散热性和焊接性优良的电池壳体用铝合金板”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及用于锂离子电池等二次电池用容器的、成形性、散热性和焊接性优良的铝合金板。
技术介绍
Al-Mn系的3000系合金由于强度、成形性和激光焊接性比较优良，因此逐渐被用作制造锂离子电池等二次电池用容器时的原材料。在成形为所需形状后通过激光焊接进行密封，作为二次电池用容器使用。以上述3000系合金和现有的3000系合金为基础，还进一步开发了提高了强度和成形性的二次电池容器用铝合金板。例如专利文献1中记载了一种方形电池壳体用铝合金板，其特征是，作为铝合金板的组成，具有根据JISA3003而规定的组成，制耳率为8％以下，再结晶晶粒的平均粒径为50μm以下，同时导电率为45IACS％以下。另一方面，还开发了作为电池壳体，在高温内压负荷时耐膨胀性优良的电池壳体用铝合金板。专利文献2中，记载了一种高温内压负荷时耐膨胀性优良的电池壳体用铝合金板，其特征是，含有0.8～2.0％(重量％，以下相同)的Mn，且作为杂质元素将Si限制在0.04～0.2％、将Fe限制在0.04～0.6％，剩余部分为Al及不可避免的杂质的，且Mn固溶量为0.25％以上，屈服强度(日文：耐力)值在150～220N/mm2的范围内，而且与轧制方向平行的截面上的结晶粒的平均面积在500～8000μm2的范围内。然而，已知以3000系合金为基础对其组成进行改良的铝合金板，有时会产生异常焊珠，在激光焊接性上有问题。于是，还开发了以1000系为基础的激光焊接性优良的二次电池容器用铝合金板。专利文献3中，记载了一种在激光焊接A1000系铝材时，不产生特别参差不齐的焊珠的激光焊接性优良的铝合金板。由此，在铝合金板中含有0.02～0.10质量％的Si，Fe含量限制在0.30质量％以下，剩余部分由Al及不可避免的杂质构成，圆当量直径1.5～6.5μm的金属间化合物粒子的个数限制为1000～2400个/mm2即可。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特许第3620955号公报专利文献2：日本专利特许第3763088号公报专利文献3：日本专利特开2009-256754号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题确实，虽然1000系焊接性稳定、成形性优良，但存在强度低的问题。因此，在锂离子电池的大型化的过程中，预计还要求高强度特性，在直接使用1000系的铝材方面存在问题。如上所述，3000系的合金板的情况下，虽然可获得强度和高温内压负荷时的耐膨胀性，但是与1000系的合金板相比，有成形性较差、异常焊珠数多的倾向。此外，在锂离子电池的大型化过程中，预计充放电时来自锂离子电池的发热量增加，还要求散热特性优良的产品。而且，通常3000系铝合金板Mn固溶量高，作为大型锂离子电池容器由于其成分组成而有时屈服强度过高，冲压成形后容易发生弹性变形回复，有不能稳定为规定的设计形状的、所谓的形状冻结性的问题。本专利技术是为了解决上述问题而提出的专利技术，其目的是提供一种具有能够用于大型锂离子电池容器的散热特性，且成形性、形状冻结性优良，激光焊接性也优良的3000系铝合金板。解决技术问题所采用的技术方案为了实现该目的，将本专利技术的成形性、焊接性优良的电池壳体用铝合金板设为具有以下成分组成，导电率超过45％IACS的铝合金板；所述成分组成为具有0.05～低于0.3质量％的Fe，0.6～1.5质量％的Mn，0.05～0.6质量％的Si，剩余部分由Al和杂质构成，作为杂质的Cu低于0.35质量％，Mg低于0.05质量％。在作为冷轧退火材料的情况下，设为呈现出0.2％屈服强度为40～低于60MPa、20％以上的伸长率值的材料。此外，在冷轧材料(日文：冷延まま材)的情况下，设为呈现出0.2％屈服强度为60～低于150MPa、3％以上的伸长率的值的材料。进一步为了提高导电率，还可含有0.001～0.5质量％的Co、0.005～0.05质量％的Nb、0.005～0.05质量％的V中的一种或二种以上。专利技术效果由于本专利技术的铝合金板在具有高热传导性的同时，成形性也优良，且具有优良的激光焊接性，因此可以以低成本来制造密闭性能优良且提高了散热特性的二次电池用容器。尤其在作为冷轧退火材料的情况下呈现出20％以上的伸长率值，在呈现优良的成形性的同时，由于屈服强度为40～低于60MPa，抑制了冲压成形时的弹性变形恢复，其结果是形状冻结性也优良。此外在作为冷轧材料的情况下呈现出3％以上的伸长率值，在呈现优良的成形性的同时，由于屈服强度为60～低于150MPa，抑制了冲压成形时的弹性变形回复，其结果是形状冻结性也优良。附图说明图1是对焊接缺陷数量的测定/评价方法进行说明的示意图。具体实施方式二次电池通过将电极体放入容器中后，利用焊接等安装盖、进行密封来进行制造。如果将这样的二次电池用于移动电话等，则在充电时容器内部的温度有时会上升。为此，存在如果形成容器的材料的热传导性低则散热特性变差，进而导致锂离子电池的短寿命化的问题。因此，作为所使用的材料，要求具有高热传导性。此外，作为形成容器的方法，通常使用冲压法，因此要求所使用的材料自身具有优良的冲压成形性。进一步，对大型锂离子电池容器，还预计今后将推动原材料的薄壁化。显然，如果原材料进行薄壁化，在冲压成形后容易产生弹性变形恢复，存在不能获得规定的设计形状的问题变得显著化的可能性。因此，要求所使用的材料自身具有优良的形状冻结性。而且，安装盖进行密封的方法采用焊接法，因此还要求焊接性也优异。而且，作为制造二次电池用容器等时的焊接法，采用激光焊接法的情况较多。如前所述，对3000系的板材，通常由于为了赋予耐膨胀性而增大Mn固溶量来提高屈服强度，因此尽管在高温内压负荷时可以充分确保耐膨胀性，但存在热传导性差、容器的散热特性差的问题。于是本专利技术中，通过将平板的热轧开始温度设定为低于均质化处理温度，使基质中固溶的Mn、Si积极地扩散吸收在金属间化合物中，通过降低Mn固溶量、Si固溶量，在提高最终板的热传导性的同时，提高伸长率值而将屈服强度抑制在低水平。其结果是可制成具有高散热特性，并且成形性、形状冻结性也优良的铝合金板。因此，为了使本专利技术的3000系的铝合金板具有高热传导性，在对冲压成形而得的容器和盖进行脉冲激光接合的情况下，需要在提高单个脉冲的能量等更严苛的条件下进行接合。然而，如果在这样的比较严苛条件下进行激光焊接，则在焊接焊珠上产生切口(アンダーカット，undercut)、或产生称为气孔的焊接缺陷成为问题。通过这样的脉冲激光的照射，推测接合中的焊接焊珠的表面温度局部达到2000℃以上的高温。铝为高反射材料，反射激光射束的约7成。另一方面，存在于铝合金板的表面附近的第2相粒子，如α-Al-(Fe·Mn)-Si等金属间化合物，与母相的铝相比，即使在室温下其比热、热传导率也小，温度优先上升。这些金属间化合物的热传导率在温度上升的同时进一步变低，其光吸收率加速上升，只有金属间化合物剧烈地加热溶解。脉冲激本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成形性、散热性和焊接性优良的电池壳体用铝合金板，其特征在于，所述铝合金板是一种具有0.05～0.29质量％的Fe，0.6～1.5质量％的Mn，0.05～0.6质量％的Si，进一步含有0.001～0.5质量％的Co、0.005～0.05质量％的Nb、0.005～0.05质量％的V中的一种或两种以上，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，作为不可避免的杂质的Cu低于0.35质量％，Mg低于0.05质量％的成分组成，呈现出导电率超过45％IACS、0.2％屈服强度为40～低于60MPa、20％以上的伸长率的值的冷轧退火材料。

【技术特征摘要】
2012.10.12 JP 2012-2269681.一种成形性、散热性和焊接性优良的电池壳体用铝合金板，其特征在于，所述铝合金板是一种具有0.05～0.29质量％的Fe，0.6～1.5质量％的Mn，0.05～0.6质量％的Si，进一步含有0.001～0.5质量％的Co、0.005～0.05质量％的Nb、0.005～0.05质量％的V中的一种或两种以上，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，作为不可避免的杂质的Cu低于0.35质量％，Mg低于0.05质量％的成分组成，呈现出导电率超过45％IACS、0.2％屈服强度为40～低...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木健太，大和田安志，堀久司，水岛一光，
申请(专利权)人：日本轻金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP