成型性、焊接性优异的电池外壳用铝合金板制造技术

提供具有可适用于大型锂离子电池容器的高强度，并且成型性也优异，而且激光焊接性也优异的1000系铝合金板。含有Si：0.01～0.4质量%、Fe：0.01～0.5质量%、Co：0.003～0.5质量%，其余由Al及不可避免的杂质构成，具有当量圆直径3μm以上的第2相粒子数小于100个/mm2的金属组织的铝合金板。其冷轧退火板具有30%以上的延伸率的值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】成型性、焊接性优异的电池外壳用铝合金板
本专利技术涉及锂离子电池等二次电池用容器所用的成型性、激光焊接性优异的高强度的铝合金板。
技术介绍
Al-Mn系的3000系合金由于强度、成型性及激光焊接性比较优良，因此被用作制造锂离子电池等二次电池用容器时的原材料。在成型为所需形状后通过激光焊接进行密封后用作二次电池用容器。在上述3000系合金的同时，也开始进行以现有的3000系合金为基础，将强度及成型性进一步提升的二次电池容器用铝合金板的开发。例如，在专利文献I中记载了具有如下特征的矩形剖面电池容器用铝合金板:作为铝合金板的组成，含有S1:0.10~0.60质量％、Fe:0.20~0.60质量％、Cu:0.10~0.70质量％、Mn:0.60~1.50质量％、Mg:0.20~1.20质量％、Zr:超过0.12且小于0.20质量％、T1:0.05~0.25质量％、B:0.0010~0.02质量％，其余由Al和不可避免的杂质构成，在圆筒容器深拉深成型法中相对于轧制方向的45°制耳率为4~7%。另一方面，最近，也正在开发具有作为电池外壳的充分的强度和拉深一减薄拉深(urt)加工性、蠕变特性，激光焊接性优异，能够抑制充放电循环时的外壳厚度的增加的方形锂离子电池外壳用铝合金板。在专利文献2中记载了如下的方形电池容器用铝合金板:其组成是含有Mn:0.8质量％以上且1.8质量％以下、Mg:超过0.6质量％且在1.2质量％以下、Cu:超过0.5质量％且在1.5质量％以下,将作为杂质的Fe限制在0.5质量％以下、Si限制在0.3质量％以下，其余由Al及不可避免的杂质构成；{001} < 100 >方位的方位密度C与{ 123} < 634 >方位的方位密度S之比(C/S)为0.65以上1.5以下，而且最终冷轧后的抗拉强度为250MPa以上330MPa以下，延伸率为1%以上。但是，已知以3000系合金为基础、改进其组成而得的铝合金板有时产生异常焊道，在激光焊接性上存在问题。因此，也在开发以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。在专利文献3中记载了可以通过脉冲激光焊接将A1000系铝材形成防止产生异常部分、均一良好的焊接部的脉冲激光焊接用铝合金材料及电池外壳。据此，现有为了抑制在铸造过程中的晶粒的粗大化而添加的Ti会给焊接部带来不良影响，为了防止通过脉冲激光焊接将A1000系铝焊接时形成异常部分，宜将纯铝中所含的Ti限制在小于0.01质量％。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利特许第4001007号公报专利文献2:日本专利特开2010 - 126804号公报专利文献3:日本专利特开2009 - 127075号公报
技术实现思路
的确，1000系由于延伸率的值高，成型性优良，激光焊接中的异常焊道数量变少，因此焊接性稳定。由此，在进行锂离子电池的大型化中，估计也会要求高强度特性，因而也考虑直接应用较壁厚的1000系的铝板材。近年来，铝合金制的锂离子电池用容器和其盖子一般通过脉冲激光焊接接合。如前所述，较壁厚的1000系的板材成型性优良、异常焊道数量低，但也存在热传导性良好的情况，为了进行脉冲激光焊接，必须增高每I次脉冲的能量等，以更苛酷的条件进行接合。但是，即使是1000系的板材，如果在这样苛酷的条件下进行激光焊接，则会出现在焊道产生被称为咬边、气孔的焊接缺陷的问题。本专利技术是为了解决这样的课题而提出的，目的是提供具有可适用于大型锂离子电池容器的厚度，并且成型性也优异，而且激光焊接性也优异的1000系铝合金板。本专利技术的成型性、焊接性优异的电池外壳用铝合金板为了达成其目的，其特征是具有含有S1:0.01~0.4质量％、Fe:0.01~0.5质量％、Co:0.003~0.5质量％，其余由Al及不可避免的杂质构成的成分组成，3 μ m以上的第2相粒子数小于100个/mm2的金属组织。优选具有30%以上的延伸率的值。本专利技术的铝合金板具有高热传导性的同时，成型性也优良，而且具备优异的激光焊接性，因此能够低成本地制造密闭性能优异的二次电池用容器。【附图说明】图1 为 Al-Co-Fe 反应图。图2为Al-Co-Fe 二兀系状态图(液相面图)。图3为说明焊接缺`陷数的测定/评价方法的概念图。【具体实施方式】二次电池通过将电极体放入容器后，利用焊接等附上盖子密封而制得。如果将这样的二次电池用于移动电话等，则充电时存在容器内部的温度上升，容器内部的压力增加的情况。为此，如果制造容器的材料的强度低则有所制得的容器发生大的膨胀的问题。因此，作为所用的材料选择1000系的铝合金板时，必须设计壁厚较厚的容器。由于制造容器的方法一般采用压制法，因此要求所用材料自身具有优良的压制成型性。还有，由于附盖密封的方法采用焊接法，因此也要求焊接性优异。制造二次电池用容器等时的焊接法多采用激光焊接法。关于激光焊接可例举如下课题:(1)焊接焊道宽度的稳定性、焊接深度的稳定性及(2)抑制焊接焊道中的咬边、气孔等焊接缺陷的生成。一般，已知如果容器的材料使用1000系的铝合金板，则焊接焊道宽度稳定、焊接焊道的咬边、气孔等焊接缺陷少。此外，1000系的铝合金板由于热传导性良好，为了对壁厚的材料进行脉冲激光焊接，必须增高每I次脉冲的能量等，以更苛酷的条件进行接合。估计因这样的脉冲激光的照射，接合中的焊接焊道的表面温度局部达到2000°C以上的高温。铝作为高反射材料，反射激光束的约7成。因此，可以认为:原本存在于铝合金板的表面附近的例如Al3Fe、Al-Fe-Si等金属间化合物由于呈接近黑色的颜色，因而较α -Al更易吸收激光，较妥的是考虑先加热熔解。脉冲激光的I次脉冲的照射时间为纳秒、飞秒这样非常短的时间。因此，在基质的α-Al熔解，相转移至液相的时候，因在焊接焊道的表面露出的Al3Fe、Al-Fe-Si等金属间化合物蒸发而使体积急剧地膨胀。由于金属间化合物这样地局部地蒸发，在焊接焊道产生被称为咬边、气孔的焊接缺陷，从而将导致容器的气密性的降低。因此，本专利技术人基于如上所述的咬边、气孔的生成机理进行了深入研究，结果查明了在铸造1000系铝合金板的元板坯时生成的金属间化合物是原因，通过使组成中含有0.003~0.5质量％的Co，从而成功地使焊接焊道的焊接缺陷数量显著地下降，完成了本专利技术。本专利技术人等为了获得在压制成型性优异的同时，通过在焊接部产生的咬边、气孔数量的调查、激光焊接性也优异的铝合金板，进行了反复深入的研究，完成了本专利技术。以下，说明其内容。首先，对本专利技术的二次电池容器用铝合金板所含的各元素的作用，合适的含量等做说明。Fe:0.01 ~0.5 质量 ％Fe由于是构成金属间化合物Al3Fe的元素，因此为了降低焊接缺陷，最好是尽可能地减少其含量。但是，如果Fe含量低于0.01质量％，则要使用高纯度的原生铝，成本增高无法避免，因此不理想。如果Fe含量超过0.5质量％，则在铸锭铸造时结晶出Al3Fe的粗大金属间化合物，从而使最终板的成型性降低，同时这些金属间化合物在激光焊接时较Al基质易蒸发，咬边、气孔等的焊接缺陷数量增加而焊接性降低，因此不理想。因而，使Fe含量在0.01~0.5质量％的范围。更优选的Fe含量为0.01~0本文档来自技高网...

【技术保护点】
成型性、焊接性优异的电池外壳用铝合金板，其特征在于，含有Si：0.01～0.4质量%、Fe：0.01～0.5质量%、Co：0.003～0.5质量%，其余由Al及不可避免的杂质构成，具有当量圆直径3μm以上的第2相粒子数少于100个/mm2的金属组织。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.07 JP 2011-127136;2012.04.27 JP 2012-10211.成型性、焊接性优异的电池外壳用铝合金板，其特征在于，含有S1:0.01~0....

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木健太，堀久司，金森圭治，
申请(专利权)人：日本轻金属株式会社，
类型：
国别省市：