一体型防爆阀成形用的电池盖用铝合金板及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种电池盖用铝合金板及其制造方法，该电池盖用铝合金板是具有适度的强度且耐变形性、成形性优异的电池盖用铝合金板，能够成形为工作压力偏差小、耐反复疲劳特性优异的一体型防爆阀。一体型防爆阀成形用的电池盖用铝合金板的特征在于，具有下述成分组成：含有0.85～1.50质量％的Fe、0.30～0.70质量％的Mn、0.002～0.15质量％的Ti、以及少于0.05质量％的B，剩余部分由Al和杂质构成，Fe/Mn比限制在1.8～3.5，作为杂质的Si限制在少于0.40质量％、Cu限制在少于0.03质量％、Mg限制在少于0.05质量％、V限制在少于0.03质量％，拉伸强度在95MPa以上，0.2％屈服强度在40MPa以上，伸长率的值在40％以上，具有重结晶组织，并且以80％的压下率实施冷轧后的伸长率的值在6.5％以上。进一步优选重结晶组织的重结晶晶粒的平均结晶粒径为15～25μm。

Aluminum alloy plate for battery cover of integral explosion-proof valve and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一体型防爆阀成形用的电池盖用铝合金板及其制造方法
本专利技术涉及方形、圆筒形等锂离子电池中使用的、工作压力偏差小的一体型防爆阀成形用的电池盖用铝合金板。
技术介绍
近年来，各国对汽车的尾气限制越来越严格，作为环保汽车的电动汽车的生产正迅速扩张。现在，电动汽车中使用的二次电池的主流是锂离子电池。作为锂离子电池的壳体，有方形、圆筒形、片层形等各种各样的类型，为方形、圆筒形的情况下，使用对能够实现轻量化的铝合金板进行拉拔加工或变薄拉深加工(也称为DI加工)而得的壳体。如此，作为电池壳体用的材料，要求开发出加工性优异、DI加工容易、并且高强度的铝合金板。专利文献1中提出了具有下述特征的壳体用铝合金板：含有0.8～2.0％(质量％，下同)的Mn，且作为杂质的Fe量限制在0.6％以下、Si量限制在0.3％以下，剩余部分实质上由Al构成，而且Mn固溶量在0.75％以上，且Mn固溶量相对于Mn添加量的比在0.6以上，屈服强度值在185～260N/mm2的范围内，耐高温膨胀性优异。藉此，可提供一种特别是当温度升至70～90℃左右的高温而内压增大时、即承受高温内压时，也不易发生由膨胀引起的变形的耐高温膨胀性优异的壳体用铝合金板。此外，专利文献2中提出了具有下述特征的矩形截面电池容器用铝合金板：作为铝合金板的组成，含有0.10～0.60重量％的Si、0.20～0.60重量％的Fe、0.10～0.70重量％的Cu、0.60～1.50重量％的Mn、0.20～1.20重量％的Mg、多于0.12重量％且少于0.20重量％的Zr、0.05～0.25重量％的Ti、0.0010～0.02重量％的B，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，以圆筒容器深拉深成形法相对于轧制方向的45°制耳率为4～7％。藉此，可提供一种产品原材料利用率高、薄板的矩形DI成形性良好、而且脉冲激光焊接性优异的铝合金板。此外，专利文献3中提出了具有下述特征的成形性和焊接性优异的电池壳体用铝合金板：其具有下述成分组成：含有0.3～1.5质量％的Fe、0.3～1.0质量％的Mn、0.002～0.20质量％的Ti，Mn/Fe的质量比为0.2～1.0，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，作为杂质的Si少于0.30质量％、Cu少于0.20质量％、Mg少于0.20质量％，并且具有圆当量径为5μm以上的第2相粒子数少于500个/mm2的金属组织，是呈现出5％以上的伸长率的值和90MPa以上的拉伸强度的冷轧材料。藉此，因为具有高强度、成形性也优异，而且具有优异的激光焊接性，所以能够以低成本来制造密闭性能优异且膨胀能得到抑制的二次电池用容器。汽车用锂离子电池伴随着快速的充放电，因此在设计时充分考虑了其安全性。但是，在因偶然事件而发生破坏事故、电池容器内的内压迅速升高时，必须要释放内压，所以在电池容器或电池盖上安装防爆阀。该防爆阀必须要可靠地工作，在容器的内压超过规定压力时阀会自动断裂等。例如，专利文献4中提出了具有下述特征的密闭电池：其具有下述安全机构：在用电池盖通过焊接或铆接等方法将电池容器密闭的密闭电池的电池盖或电池容器上设置至少1个贯通孔A，将该贯通孔A用金属薄板塞住，且会因电池内压而断裂；在该密闭电池中，将大小比该金属薄板更大、具有至少1个贯通孔B的金属板叠放在该金属薄板上，缝焊在电池盖或电池容器上。将该防爆阀设置在电池盖上的情况下，通过将防爆阀一体成形在电池盖上、即采用带一体型防爆阀的盖，可削减电池盖的制造成本。专利文献5中记载了具有下述特征的电池盖用铝合金板：其具有下述组成：1.15～1.35质量％的Fe、0.40～0.60质量％的Mn，剩余部分由Al和杂质构成，作为杂质的Si限制在0.15质量％以下、Cu限制在0.05质量％以下、Mg限制在0.05质量％以下，并且具有在轧制面上与轧制方向成直角的方向上的晶粒的最大宽度在100μm以下、晶粒的宽度平均在25μm以下的组织。藉此，因为成分组成得到限制，并且通过使用连续退火炉以快速加热、快速冷却来实施最终退火，所以没有粗大晶粒，由微细的晶粒构成，因此可呈现所需的耐压强度，并且耐压强度的偏差小。此外，专利文献6中记载了具有下述特征的锂离子电池封口材料用铝合金板材：其具有下述组成：以质量％计，含有0.8％以上1.5％以下的Mn、0.6％以下的Si、0.7％以下的Fe、0.20％以下的Cu、0.20％以下的Zn，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，并且将原板的厚度记作T0、将冲压加工后的厚度记作T1、冷加工度R(％)＝[(T0-T1)/T0]×100时，将R为80％时的拉伸强度TS80(MPa)与R为96％时的拉伸强度TS96(MPa)进行比较时，(TS96-TS80)小于15MPa，TS80在200MPa以上。藉此，加工硬化性降低，不需要冲压加工后的热处理，并且可抑制防爆阀的工作压力的升高。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2002-134069号公报专利文献2：日本专利特开2004-197172号公报专利文献3：日本专利特开2012-177186号公报专利文献4：日本专利特开平9－199088号公报专利文献5：日本专利第5004007号公报专利文献6：日本专利第5872256号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题的确，3000系的铝合金板的成形性优异，强度高，具有作为锂离子电池容器用材料的特性。然而，在含有Mn、Fe作为必需元素、Mn含量比Fe含量高的铝合金板中，因为基体中的Mn固溶量高，所以由冷加工导致的加工硬化显著，因此不适合作为通过冲压加工形成薄壁部的带一体型防爆阀的电池盖用材料。带一体型防爆阀的电池盖是在成形防爆阀的薄壁部时以80％～90％左右的加工率进行冷冲压成形，因此作为带一体型防爆阀的电池盖用的原材料，显然要求是具有适度的强度、成形性优异的铝合金板。特别是车载用锂离子电池在充放电时内部的发热量大，所以在每次充放电时施加于电池盖和一体型防爆阀的薄壁部的内压反复变化。因此，作为所用的材料，必须是耐变形性优异的材料，并且要求所成形的一体型防爆阀的薄壁部的工作压力偏差小，耐反复疲劳特性优异。另外，作为锂离子电池的壳体，有方形、圆筒形、片层形等各种各样的类型，而圆筒形由于呈圆形截面，因此制造成本低，在充放电时容易使内部的温度分布均匀。最近，特别是作为车载用锂离子电池，以18650为代表的圆筒形的锂离子电池正受到瞩目。然而，如果将多个圆筒形的锂离子电池排列在规定的车载用电池组内，则会产生间隙，存在全充电时车载用电池组内的表观能量密度降低的缺点。方形的锂离子电池虽然制造成本略高，但可以多个紧密地排列在规定的车载用电池组内，有可提高全充电时车载用电池组内的表观能量密度的优点。专利文献5中记载的电池盖用铝合金板中，虽然含有Mn、Fe作为必需元素、Fe含量比Mn含量高，但仅示出了矩形的电池盖和矩形的防爆阀，并未示出圆形的防爆阀。此外，专利文献6中记载的锂离子电池封口材料用铝合金板材虽然加工硬化性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一体型防爆阀成形用的电池盖用铝合金板，其特征在于，具有下述成分组成：含有0.85～1.50质量％的Fe、0.30～0.70质量％的Mn、0.002～0.15质量％的Ti、以及少于0.05质量％的B，剩余部分由Al和杂质构成，Fe/Mn比限制在1.8～3.5，作为杂质的Si限制在少于0.40质量％、Cu限制在少于0.03质量％、Mg限制在少于0.05质量％、V限制在少于0.03质量％，拉伸强度在95MPa以上，0.2％屈服强度在40MPa以上，伸长率的值在40％以上，具有重结晶组织，并且以80％的压下率实施冷轧后的伸长率的值在6.5％以上。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180921 JP 2018-1779541.一种一体型防爆阀成形用的电池盖用铝合金板，其特征在于，具有下述成分组成：含有0.85～1.50质量％的Fe、0.30～0.70质量％的Mn、0.002～0.15质量％的Ti、以及少于0.05质量％的B，剩余部分由Al和杂质构成，Fe/Mn比限制在1.8～3.5，作为杂质的Si限制在少于0.40质量％、Cu限制在少于0.03质量％、Mg限制在少于0.05质量％、V限制在少于0.03质量％，拉伸强度在95MPa以上，0.2％屈服强度在40MPa以上，伸长率的值在40％以上，具有重结晶组织，并且以80％的压下率实施冷轧后的伸长率的值在6.5％以上。


2.如权利要求1所述的一体型防爆阀成形用的电池盖用铝合金板，其特征在于，重结晶组织的重结晶晶粒的平均结晶粒径为15...

【专利技术属性】
技术研发人员：玉置雄一，金森圭治，下坂大辅，穴见敏也，
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