电池壳体用铝合金板和电池壳体制造技术

本发明专利技术课题在于，得到一种用于制造电池壳体的成形性优异，能够确保成形后充分的壳体强度，且具有优异的焊接性的电池壳体用铝合金板。一种电池壳体用铝合金板，其含有Mn：0.5～1.5质量％、Mg：0.2～1.5质量％、Cu：0.1～1.0质量％，余量由Al和不可避免的杂质构成，是屈服强度值为40～100MPa的O材(退火材)。该铝合金板在成形为电池壳体后，与盖材通过连续振荡式激光进行焊接。该铝合金作为添加元素或作为不可避免的杂质，能够含有Si：0.6质量％以下、Fe：0.8质量％以下、Ti：0.02质量％以下、B：20质量ppm以下、Zr：0.15质量％以下、Cr：0.40质量％以下、Zn：0.3质量％以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子二次电池壳体等所使用的电池壳体用铝合金板和电池壳体。
技术介绍
作为移动电话和笔记本型个人电脑等的电源，锂离子二次电池被广泛使用。作为该二次电池的外壳的壳体(以下适宜称为电池壳体)的材料中，历来为了电池的小型化和轻量化，还有为了满足用于成形为电池壳体(主要是电池壳主体)的加工性(成形性)等而使用铝合金材。作为这样的电池壳体用的铝合金，一直以来大多使用JIS1000和3000系的招合金。在专利文献I中，对于3000系(Al-Mn系)铝合金进行均质化处理后，经热轧、冷车U固溶淬火处理及冷轧的工序而成为板，在专利文献2中，对于相同的Al-Mn系铝合金进行预备加热后，经热轧、冷轧、固溶淬火处理、冷轧和调质退火的工序而成为板。制造的铝合金板，通过挤压加工(拉深和引缩加工)而成形为壳体后，与盖进行脉冲激光焊接。先行技术文献专利文献专利文献I专利第3760262号公报专利文献2特开2001-131666号公报移动电话用等所使用的锂离子电池，因为小型且壁也薄，所以如专利文献1、2的实施例所述，在与盖的 焊接中，使用热发生量比较少，容易控制线能量的脉冲激光焊接。另一方面，若锂离子电池被汽车采用，则因为是大容量，收纳空间宽，因此与移动电话用等相比则壳体大型，为了确保安全性(确保强度)，壁厚也变厚。在这种大型的电池壳体的情况下，在壳体和盖的焊接中应用脉冲激光焊接时，难以确保对于壳体厚度充分的熔透深度，焊接操作的生产率也低。另外，脉冲激光焊接对于焊接部的线能量是断断续续的，加热/熔融和冷却/凝固以短周期内反复，熔融铝的冷却速度大，因此熔融铝不能填补凝固收缩的间隙，特别是大量含有作为强化元素的Mg、Cu时，在焊接部容易发生裂纹。此外，专利文献1、2所述的Al-Mn系铝合金板，均是通过加工硬化使强度提高的H材，若看实施例，则具有200MPa左右或更高的屈服强度。之所以在素材板的阶段提高强度，是为了由非热处理型的Al-Mn系铝合金板制造高强度的电池壳体，另一面是，因为是高屈服强度，所以成形加工性降低，具有在成形加工成电池壳体的过程中容易发生裂纹的问题。
技术实现思路
本专利技术涉及电池壳体用Al-Mn系铝合金板，鉴于现有技术这样的问题点而形成，其目的在于，提供一种用于制造电池壳体的成形加工性优异，能够确保充分的壳体强度，也能够消除脉冲激光焊接的所述问题点的电池壳体用铝合金板，和使用该电池壳体用铝合金板的电池壳体。本专利技术的电池壳体用铝合金板(以下，适宜称为铝合金板)，其特征在于，含有Mn O. 5 1. 5质量％、Mg 0. 2 1. 5质量％、Cu 0.1 1. O质量％，余量由Al和不可避免的杂质构成，屈服强度值为40 IOOMPa的O材(退火材)，连续振荡式激光焊接的焊接性优巳升。上述铝合金，作为添加元素或不可避免的杂质，能够含有S1:0. 6质量％以下、Ti O. 02质量％以下、B 20质量ppm以下、Zr 0. 15质量％以下、Cr 0. 40质量％以下。另外，作为不可避免的杂质，Fe限制在O. 8质量％以下，Zn限制在O. 3质量％以下。该电池壳体用铝合金板，能够作为电池壳体的壳体主体和盖材使用。但是,盖材也能够也能够由其他铝或铝合金替代。本专利技术的电池壳体用铝合金板，用于制造电池壳体的成形性(拉深和引缩加工性)优异，而且通过伴随成形而来的加工硬化，能够确保充分的壳体强度。另外，进行连续振荡式激光焊接时，能够确保充分的熔透深度，并且能够使焊接操作的生产率提高，此外能够防止在焊接部发生裂纹。具体实施例方式以下，对于本专利技术的电池壳体用铝合金板更具体地进行说明。〔铝合金板的构成〕本专利技术的铝合金板，是以规定量含有Mn、Mg、Cu，S1、Fe、T1、B、Zr、Cr、Zn限制在规定量以下，余量由Al和不可避免的杂质构成的铝合金板。以下，对于各成分的限定理由进行说明。(Mn :0· 5 1. 5 质量％ ) Mn在母相内固溶，提高铝合金板的强度，具有使耐压强度提高的作用效果。但是，若Mn含量低于O. 5质量％ ,则该作用效果小，另一方面,若Mn含量超过1. 5质量％ ,则粗大的金属间化合物(Al-Fe-Μη系，Al-Fe-Mn-Si系金属间化合物)生成，这容易成为成形时裂纹的起点，招合金板的成形性降低。因此，Mn含量为O. 5质量％以上，1. 5质量％以下。优选为O. 8质量％以上，1. 3质量％以下。(Mg :0· 2 1. 5 质量％ )Mg通过固溶强化提高铝合金板的强度，具有使耐压强度提高的作用效果。在现有的脉冲激光焊接中，若Mg的含量增加，则容易产生焊接裂纹，特别是在O. 6质量％以上的高Mg域容易发生焊接裂纹，但在连续振荡式激光焊接中，在这样的高Mg域也难以发生焊接裂纹。因此，在本专利技术中能够使Mg含量增加，其结果是，即使铝合金板是软质的O材，也能够通过伴随成形加工的加工硬化使壳体强度充分提高。若Mg的含量低于O. 2质量％，则所述作用效果小，另一方面，若Mn的含量超过1. 5质量％，则即使是在连续振荡式激光焊接下也容易发生焊接裂纹，另外加工硬化性这得过大，挤压加工中发生裂纹。因此，Mg含量为O. 2 1. 5质量％，优选为O. 6质量％以上，1. O质量％以下。(Cu :0· I 1. O 质量％ )Cu通过固溶强化提高铝合金板的强度，具有使耐压强度提高的作用效果。在现有的脉冲激光焊接中，若Cu的含量增加，则焊接裂纹容易产生，但在连续振荡式激光焊接中比较容易产生焊接裂纹。与Mg同样，在本专利技术中通过增加Cu的含量，即使铝合金板是软质的O材，也能够通过伴随成形加工而来的加工硬化使壳体强度充分提高。Cu含量低于O.1质量％时,所述效果不充分,若超过1. O质量％ ,则在连续振荡式激光焊接中也容易发生焊接裂纹，另外加工硬化性变得过大，挤压加工中发生裂纹。优选为O.2质量％以上,0. 8质量％以下。(S1:0. 6 质量％ 以下)Si根据需要而作为添加元素或作为不可避免的杂质包含在本专利技术的铝合金中，通过固溶强化提高铝合金板的强度，使耐压强度提高，此外具有使铝合金板的成形性提高的作用效果。另一方面,若Si含量超过O. 6质量％,则Al-Fe-Mn-Si系金属间化合物粗大化,这容易成为成形加工时的裂纹的起点，铝合金板的成形性降低。另外，若Si含量超过O. 6质量％，则焊接裂纹容易产生。因此，Si含量为0.6质量％以下(含0%)。从防止焊接裂纹的观点出发，优选为O. 35质量％以下。(Fe 0. 8 质量％ 以下)Fe在本专利技术的铝合金中作为不可避免的杂质含有，形成Al-Fe-Mn系、 Al-Fe-Mn-Si系金属间化合物。若Fe含量超过O. 8质量是所述金属间化合物粗大化,这容易成为成形时的裂纹的起点，铝合金板的成形性降低。另外，若Fe含量超过0.8质量％， 则焊接裂纹容易发生。因此，Fe含量为0.8质量％以下(含0%)。(T1:低于 O. 02 质量％ )Ti有使铝合金铸造组织微细化、均质化(稳定化)的效果，出于防止轧制用板坯的铸锭时的铸造裂纹的目的，通常添加O. 02质量％以上，若过剩添加，则粗大的金属间化合物结晶出来，成为成形时的裂纹的起点，因此认为在O. 15质量％以下的范围内。但是，若添加常用的O. 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续振荡式激光焊接的焊接性优异的电池壳体用铝合金板，其特征在于，是如下的退火材：含有Mn：0.5～1.5质量％、Mg：0.2～1.5质量％、Cu：0.1～1.0质量％，余量是Al和不可避免的杂质，屈服强度值为40～100MPa。

【技术特征摘要】
2011.10.14 JP 2011-2266071.一种连续振荡式激光焊接的焊接性优异的电池壳体用铝合金板，其特征在于，是如下的退火材含有Mn :0. 5 1. 5质量％、Mg :0. 2 1. 5质量％、Cu :0.1 1. O质量％，余量是Al和不可避免的杂质，屈服强度值为40 lOOMPa。2.根据权利要求1所述的连续振荡式激光焊接的焊接性优异的电池壳体用铝合金板，其特征在于，作为添加元素或作为不可避免的杂质，含有S1:0. 6质量％以下。3.根据权利要求1或2所述的连续振荡式激光焊接的焊接性优异的电池壳体用铝合金板，其特征在于，作为添加元素或作为不可避免的杂质，含有T1:低于O. 02质量％、B :低于20质量ppm。4.根据权利要求1或2所述的连续振荡式激光焊接的焊接性优异的电池壳体用铝合金板，其特征在于，作为添加元素或作为不可避免的杂质，含有Zr :0. 15质量％以下、Cr :0. 40质量％以下中的I种以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林一德，松本刚，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：