一种动力电池方形壳体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种动力电池方形壳体及其制备方法，本发明专利技术所述方形壳体包括由铝合金构成，所述铝合金组成为Cu 0.05～0.18％、Fe≤0.70％、Mn 1.00～1.20％、Si≤0.60％、Mg+Zn+Li≤0.05、Ti≤0.05％，余量为Al和不可避免的杂质，并进一步通过铝合金熔化、铸造、均匀化、挤压、拉拔等工艺实现等壁或不等壁动力电池方形壳体的制备，本发明专利技术制备的方形壳体外接圆直径≥100mm，长边和短边比值为2～5:1，壁厚≥0.3mm，另外，本发明专利技术制备的动力电池方形壳体显著提高了壳体的焊接性能，明显减少焊接过程气孔的生长和孔径，同时具有良好的挤压和拉拔性能，适应性好。适应性好。

【技术实现步骤摘要】
一种动力电池方形壳体及其制备方法


[0001]本专利技术属于冶金材料
，具体涉及一种动力电池方形壳体及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝合金方形动力电池壳薄壁化是实现减重，提高空间利用率以及充电量的重要途径。基于使用场景需要，需具备良好抗腐蚀性、导热性能优以及具备激光可焊性，材质为3003，并需要具备一定的强度和硬度。外接圆直径100mm以上，长宽比为2～5，等壁或不等壁的方形电池壳最薄壁厚0.3mm，壁厚精度要求
±
0.08甚至更严苛。
[0003]现有制造技术制作的铝合金动力电池壳(圆形或方形)有以下几种：第一种是选用3003材质或改良合金，通过轧制为薄板材，再进行裁切后深冲而成；第二种是选用3003材质或改良合金，通过挤压为板材，再进行裁切后反挤压而成；第三种是选用3003材质或改良合金，通过将热挤压坯料进行冷拔后而成。第一种及第二种方法由于深冲或反挤压的摩擦力及脱膜难度随着长度的增加大幅度增加，其成品的长度受限，最长长度不能超出500mm；第三种方法的成品长度不受限。现有技术在制作圆形等壁电池壳比较有优势，其原因是拉拔用的坯料(即挤压产出品)为圆形，根据挤压模具中心同心圆原理，挤压难度低，同时，挤压坯料为圆形，拉拔为圆形，各处变形量一致，因变形不一致，不同步导致的拉拔断裂、拉拔品起皱等情况几乎不存在，而当用于制作四边等壁的电池壳时，四边壁厚在0.7mm以上时，可以实现，用于制作四边等壁或不等壁(而且最小壁厚＜0.7mm)的方形电池壳时难以实现，其存在的主要问题点包括：1)拉拔坯料(即热挤压成品)尺寸极不稳定，众所周知，热挤压过程中，由于受到铸棒温度波动影响、挤压模具挤压过程中摩擦温升影响，挤压成品在同一截面尺寸会有变化，挤压成品的头尾部也会有变化，而且没有规律性，当冷拔成品壁厚偏小时(壁厚＜0.7mm)，其对应的拉拔坯料壁厚也应同步变小，这时，拉拔坯料的壁厚变化相对偏差大，导致各处拉拔变形程度相差大，常常在壁厚差异处出现波浪纹、起皱甚至拉断导致拉拔无法进行。中国专利CN110983115A公开了一种改进3003铝合金带材及其制备方法，该专利技术控制铝合金组成为Si 0.5～0.7％，Fe 0.6～0.8％，Cu 0.05～0.2％，Mn 1.0～1.5％，Mg 0～0.02％，Zn 0～0.02％，且Mg+Zn＜0.03％，其余为Al，以及不可避免的杂质，并通过熔铸、铸锭均匀化处理、热轧、冷轧、拉伸弯曲矫直和裁切等步骤获得厚度为1.8～3.5mm的带材，因此该技术方案在制备动力电池壳过程中无法制成性能优良的薄壁电池壳；中国专利CN112662915A公开了一种铝合金及其制备方法和应用，该专利技术采用特定金属含量的铝合金材料，控制Mn和Fe含量，进一步以采用三段均匀化处理、一次冷拔(变形量为15～30％)获得极限壁厚为0.4～0.55mm，外接圆直径为138.5～140mm的薄壁方形电池外壳，但该专利技术方案因含有一定量的Mg/Zr/Cr元素，挤压变形抗力较大，适合制备壁厚较厚些的电池壳体(挤压材最薄壁厚0.5mm,成品最薄壁厚0.4mm)，同时，因一定量的Mg元素，熔点低焊接过程易挥发，容易形成焊接气孔等缺陷。
[0004]综上所述，制备一种性能优良的薄壁(等壁或不等壁)方形电池外壳，目前现有技术还无法达到，因此，开发一种制备薄壁的方形动力电池外壳的铝合金及制备工艺都具有
十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种动力电池方形壳体及其制备方法，本专利技术通过合金成分设计、控制挤压过程实现挤压(拉拔坯料)尺寸的精准管控，管控拉拔变形量，配合拉拔制造工艺实现。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种铝合金，按质量百分比计，所述铝合金的组成为：Cu0.05～0.18％、Fe≤0.70％、Mn 1.00～1.20％、Si≤0.60％、Mg+Zn+Li≤0.05、Ti≤0.05％，余量为Al和不可避免的杂质。
[0007]进一步优选地，按质量百分比计，所述铝合金的组成为：Cu 0.10～0.18％、Fe 0.36～0.45％、Mn 1.05～1.20％、Si 0.06～0.18％、Mg+Zn+Li≤0.03、Ti 0.01～0.03％，余量为Al和不可避免的杂质。
[0008]进一步地，所述铝合金组成中不可避免的杂质单个含量≤0.05％，总量≤0.15％。
[0009]第二方面，本专利技术提供了一种所述的铝合金在动力电池方形壳体中的应用。
[0010]进一步地，所述方形壳体为等壁或不等壁。
[0011]进一步地，所述方形壳体外接圆直径≥100mm，长边和短边比值为2～5:1，壁厚≥0.3mm。
[0012]第三方面，本专利技术提供了一种动力电池方形壳体的制备方法，包括以下步骤：
[0013]S1、将铝锭、合金混合，进行熔化、铸造，得到铝合金铸锭A；
[0014]S2、将铝合金铸锭A进行均匀化处理得到铝合金铸锭B；
[0015]S3、将铝合金铸锭B进行挤压，得到铝合金C；
[0016]S4、将铝合金C进行拉拔处理，所述拉拔变形量控制≤25％，同时长边、短边的拉拔变形量由长边、短边的中心点向长边、短边的两侧减小，长边、短边的中心位置的变形量超过长边、短边的两侧位置变形量的0～10％，优选2～7％，制备得到动力电池方形壳体。
[0017]进一步地，所述动力电池方形壳体的制备方法步骤S1中的熔化、铸造，采用在线箱体除气装置、陶瓷过滤板串联管式过滤器进行熔体纯净度处理，所述铝合金铸锭A含氢量≤0.12ml/100g.Al。
[0018]进一步地，所述动力电池方形壳体的制备方法步骤S4制备得到的动力电池方形壳体为等壁或不等壁。
[0019]进一步地，所述动力电池方形壳体的制备方法制备得到的方形壳体外接圆直径≥100mm，长边和短边比值为2～5:1，壁厚≥0.3mm。
[0020]第四方面，本专利技术提供的动力电池方形壳体可应用但不仅限于新能源、电容电气等领域。
[0021]3003以Mn为主合金元素，Mn与Al形成MnAl6相，强度随Mn增加而上升，Mn含量增高引起挤压变形抗力大，严重恶化挤压性能，为保证合金的可挤压性，以及良好的焊接性，导热性，耐腐蚀性，本专利技术将Mn含量控制在1.00～1.20％范围内。
[0022]Cu在铝合金中除了具有固溶强化作用外，增强铝合金的强度，Cu的含量越高，铝合金的强度也有升高，但合金含量增高引起挤压变形抗力大，严重恶化挤压性能，同时还会扩大晶界与晶内的电位差，使应力腐蚀和晶界腐蚀敏感性增大，本专利技术将Cu含量控制在0.05
～0.18％范围内.
[0023]铝合金中的Mg、Zn、Li沸点低、易蒸发且蒸汽压大，容易导致焊接过程产生气孔等缺陷，从而影响焊接成形和接头的力学性能，考虑到动力电池壳需要与盖板等部件进行焊接，本专利技术创造性地管控Mg+Zn+Li≤0.05％。
[0024]Ti是以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金，其特征在于，按质量百分比计，所述铝合金的组成为：Cu 0.05～0.18％、Fe≤0.70％、Mn 1.00～1.20％、Si≤0.60％、Mg+Zn+Li≤0.05、Ti≤0.05％，余量为Al和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，按质量百分比计，所述铝合金的组成为：Cu 0.10～0.18％、Fe 0.36～0.45％、Mn 1.05～1.20％、Si 0.06～0.18％、Mg+Zn+Li≤0.03、Ti 0.01～0.03％，余量为Al和不可避免的杂质。3.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于，按质量百分比计，所述铝合金组成中不可避免的杂质单个含量≤0.05％，总量≤0.15％。4.根据权利要求1所述的铝合金在动力电池方形壳体中的应用。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述方形壳体为等壁或不等壁。6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述方形壳体外接圆直径≥100mm，长边和短边比值为2～5:1，壁厚≥0.3mm。7.一种动力电池方形壳体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁小理，邓军，李信，李建湘，
申请(专利权)人：广东和胜工业铝材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：