CN101192654A - 电池盖用铝合金板 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防爆部整体成形型的电池盖用铝合金板。该铝合金板在利用冲压加工电池盖的同时也使防爆部与其一体成形，不仅可以使电池盒内的内压上升至最小限值即发生破坏，同时也不需要对冲压成形后的该防爆部的厚度进行逐个检测，并且不需要以强度调整为目的的退火处理。本发明所涉及的电池盖用铝合金板，其质量百分比构成为Fe1.15～1.35％、Mn 0.40～0.60％、另外还含有Ti 0.005％～0.15％、或Ti 0.005％～0.15％与B 0.0005％～0.05％，剩余部分由Al和杂质构成，杂质中Si为0.15％以下、Cu为0.05％以下、Mg为0.05％以下。

Description

电池盖用铝合金板

技术领域

本发明涉及一种用于电池盖的铝合金板，详言之，是涉及一种适用于防爆部整体成形型电池盖的铝合金板。在制作该电池盖时，通过冲压加工形成该盖的防爆处，并且可以无需对该成形处进行退火处理。

背景技术

手机等移动器具所用的电池从轻量化的角度考虑，大多使用在铝或铝合金制的外壳内放入电解物质、并可充放电的密闭型电池。

但是，这种可充放电的密闭型电池一直以来都存在这样的问题：在过多充电或暴晒等情况下，导致电池内部的温度升高，会发生电池盒壁、电池盒和盖子的焊接处等受到破坏、内部液体泄漏等危险。

可是，该种电池盒在用于例如手机上时采用长度50mm×宽度30mm×厚度6mm左右的比较小的尺寸，因此该电池盒用的板材制造必须依靠拉深加工和减薄拉深(又称DI加工)等优良的加工性。

另外，在将来汽车等大型移动机器中所使用的电池，可以考虑按照上述尺寸将各边扩大2～10倍左右后几个层叠到一起使用。

这样，就要求电池用的材料容易进行DI加工、且轻量化、高强度性、加工性，作为满足此性能的材料，在专利文件1中提出一种A3003系列的铝合金板，该板的质量百分比为Mn 0.8～2.0％、Fe 0.6％以下、Si 0.3％以下、其余部分主要为铝；另外，在专利文件2中提出一种铝合金板，其质量百分比为Mn 0.3～1.5％、Fe 1.6～1.8％、其余部分由铝和不可避免的杂质构成。

因此，近些年来，如专利文件3所述，提出了一种具有防爆功能的电池盒。该电池盒在上述破坏事故发生前、已产生一定的内压时，使电池盖的特定部位发生破坏，将事故防患于未然。防爆部虽然规格有多种，但是通常将厚度为20μm、强度一般在3MPa左右设定为防爆部耐压强度的标准，接近该压力时防爆部即发生破坏。

具体而言，提出了一种通过在电池盖上设置固定的开口部、并且在该开口部粘贴抗压力低于电池盒的铝片，从而具有防爆功能的电池盒。并且，根据专利文件3所述的发明，由于采取了在电池盖的开口部粘贴金属薄片作为防爆部的方法，所以不需要对该金属薄片进行膜厚的检查，使花费于检查的成本大幅地削减，从而取得良好的效果。

但是，在专利文件3所述的发明中，由于需要额外粘贴作为防爆部的金属薄片，因此增加了制造工序；同时，虽说不需要对该金属薄片的膜厚进行检查，但必须额外检查是否适度的贴紧，因此增加了电池整体的制造工序数，产生作业性差的问题。

专利文件1 特开2002-134069号公报

专利文件2 特开2003-7260号公报

专利文件3 特开平9-199088号公报

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种防爆部整体成形型的电池盖用铝合金板。该铝合金板在利用冲压加工电池盖的同时也使防爆部与其一体成形，不仅可以使电池盒内的内压上升至最小限值即发生破坏，同时也不需要对冲压成形后的该防爆部的厚度进行逐个检测，并且不需要以强度调整为目的的退火处理。

本发明者们为了最大限度的利用将薄片部作为盖子的一部分整体成形的优点，想要探讨出一种不需要进行成形后检测的铝合金板，最终找到了一种方法，该方法利用特定组合的铝合金板作为盖的材料，并通过冲压加工将防爆部制成薄片状，由该冲压加工获得充分的耐压强度，并且不需要以强度调节为目的的退火处理，从而完成本发明。

即，本发明涉及一种电池盖用铝合金板，其特征在于，其质量百分比构成为Fe 1.15～1.35％、Mn 0.40～0.60％、另外还含有Ti 0.005％～0.15％、或Ti 0.005％～0.15％与B 0.0005％～0.05％，剩余部分由Al和杂质构成，杂质中Si为0.15％以下、Cu为0.05％以下、Mg为0.05％以下。

根据本发明所涉及的电池盖用铝合金板，当使用该构成的铝合金板冲压形成电池盖时，冲压成形的防爆部容易获得所设定的耐压强度，并且不需要以强度调整为目的的退火处理。

另外，本发明所涉及的其它的电池盖用铝合金板，其特征在于，具有冲压成形所设定的厚度、并不需退火处理的防爆部。

根据本发明所涉及的电池盖用铝合金板，在适当的地方通过冲压成形冲出设定厚度的防爆部，该防爆部即使不进行退火处理也较容易获得设定的耐压强度，因此无需进行强度调整的退火处理也可以获得效果。通过冲压加工，使用具有厚度为10～30μm、最好为15～27μm的防爆部的电池盖可以获得更加良好的效果。

根据本发明所涉及的电池盖用铝合金板，通过冲压成形加工获得的设定厚度的防爆部的耐压强度符合较高标准，并且不需要以强度调整为目的的退火处理，因此不会发生退火处理时因退火炉内各位置退火温度不均衡而导致各个防爆部强度参差不齐的情况，防爆部的强度较稳定，不会发生防爆部以外的地方不慎破裂的危险。另外，与金属薄片的后续粘贴不同，因为防爆部整体成形，所以也不会发生因后续粘贴工序的不良导致的液体泄漏的危险。从而，提供了一种稳定的信赖度较高的锂电池等密闭型电池。

附图说明

图1是表示具有本发明所述的电池盖的电池剖面的轮廓图。

图2是表示具有本发明所述的电池盖的电池上表面的轮廓图。

符号说明

1 密闭型电池

2 电池盒

3 本发明所述的铝合金制电池盖

4 电解物

5 电池的+接头

6 绝缘体

7 连接+接头的导线

8 连接-接头的导线

9 电解物4的注入口

10+接头5的装配口

11 本发明所述的铝合金板的防爆部

12 焊接部

具体实施方式

下面，对于本发明所涉及的电池盖用铝合金板等，通过图以及实施例进行说明。

图1是表示具有本发明所述的电池盖的电池剖面的轮廓图，图2是表示具有本发明所述的电池盖的电池上表面的轮廓图。1是密闭型电池；2是电池盒；3是利用本发明的特定组合的电池盖用铝合金板制造的电池盒2的盖；4是注入到电池盒2内的电解物、例如以锂离子为介质的电解物；5是电池的+接头；6是包裹在+接头5周围的绝缘体；7是连接+接头的导线；8是连接-接头的导线、并通过该导线与电池盖3的-接头连接；另外，9是电解质4的注入口、注入后关闭；10是+接头5的装配口；11是防爆部；12是使电池盖3和电池盒2四周密闭结合的焊接部。

下面，对电池盖3的合金构成进行说明。

Fe 1.15～1.35％

Mn 0.40～0.60％

Fe和Mn均是为增加耐压强度所添加的物质。Fe和Mn的含量未达到下限值时就不会获得所设定的耐压强度，并且，当超过上限时耐压强度就会变高、需要进行以剩余强度调整为目的的回火处理，这样Al-(Fe-Mn)系列化合物粗大并且增多会导致冲压成形性变差，很难获得稳定厚度的防爆部。

Ti 0.005％～0.15％或

Ti 0.005％～0.15％与B 0.0005％～0.05％

Ti、或Ti与B是为防止铸造时产生铸造裂纹而添加的物质，在熔融液中形成Al-Ti或Al-Ti-B的化合物、具有防止铸造时产生铸造裂纹的作用。只单添加Ti也可以，但同时添加Ti和B的话防铸造裂纹的效果更好。

剩余部分是Al及杂质。

当作为杂质的Si超过0.15％、Cu超过0.05％、Mg超过0.05％时，通过冲压加工会使加工硬化的不均匀性增大，很难获得具有稳定的耐压强度的防爆部。

另外，Si会形成Al-Fe-Si系列的化合物而使冲压成形性变差，较难获得具有稳定厚度的防爆部，希望其少至0.12％以下，最好是在0.10％以下。

其它的杂质在通常的范围内，例如，Zn为0.25％以下、最好在0.20％以下；Cr为0.10％以下、最好为0.05％以下。

如此构成的铝合金板可以通过通常的制造方法制造出电池盖用板。即、调整了构成的熔融液根据铸造后的需要进行溶体化热处理，增加冷延、热延及适当的热处理从而制出所需要的厚度的铝合金板。该铝合金板也可以是Ο材，如果考虑后续的冲压成形则需要对其进行15％以上的冷延使其硬化，这样可以增加盖主体的强度而不容易划伤。铝合金板Ο材的结晶颗粒尺寸微小时就会获得良好的冲压成形性，耐压强度也少有不均衡、可以获得稳定值。结晶颗粒尺寸平均在25μm以下不存在较粗大的结晶颗粒为好，铸造可以用DC法，也可以用CC法。

将该种构成的厚度在1mm左右的铝合金板通过冲压成形冲出设定形状的电池盖，此时作为防爆部的局部厚度应在20μm左右，即使不经过退火处理也可以很容易获得作为防爆部标准的3MP左右的耐压强度。另外，即使防爆部的标准值发生了改变，也可以调整上述作为防爆部的局部的厚度以追随标准值从而获得适宜的耐压强度。即、标准值无论下调变薄还是上调变厚都可以。该防爆部的厚度在不足10μm时容易导致薄片部破损，所以应当高于该值，最好在15μm以上；上限值也受标准值的控制，当在30μm以下时对于其它的合金板也可以发挥本发明的作用，最好是在27μm以下。

这样，只是通过冲压成形即可符合防爆部的标准值，所以不需要进行退火处理。

另外，板的厚度应与电池型号的强度相一致，可以有所改变。

此外，应用本发明构成的板制电池盖与电池盒的激光焊接性也优良。

实施例与比较例

表1

试样板的构成(单位：质量％)

构成符号	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Zn	Ti	B	Al及其它杂物	备注
												实施例1	0.07	1.20	0.02	0.50	0.02	0.02	0.10	0.04	0.003	剩余部分	本发明例
实施例2	0.07	1.30	0.02	0.45	0.02	0.02	0.10	0.04	-	剩余部分	本发明例
												比较例1	0.15	0.20	0.02	0.02	0.01	0.00	0.00	0.04	0.003	剩余部分	A1050
比较例2	0.20	0.20	0.15	1.3	0.02	0.02	0.05	0.04	0.003	剩余部分	A3003

表2

测定结果

样品号码	构成符号	耐压强度(MPa)	备注
				1	实施例1	2.8～3.0	H14材(本发明例)
2	实施例2	3.5～3.75	H18材(本发明例)
				3	比较例1	1.5～1.7	A1050(比较例)
4	比较例2	4.6～4.7	A3003(比较例)
				5	比较例2	2.5～3.0	A3003退火(比较例)

具有表1的实施例1与比较例1～2所示的构成，将使用厚度为1mm的H14并进行常温加工的铝合金板作为试样板，设定电池盖的防爆部并通过冲压成形加工成厚度为20μm(冲压加工率为98.0％、n为10个)，以测定其防爆部的耐压强度。

另外，具有表1的实施例2所述的构成，将使用厚度为1mm的H18并进行常温加工的铝合金板作为试样板，通过与上述同样的冲压成形加工出厚度为25μm(冲压加工率为97.5％、n为10个)的防爆部，以测定其局部的耐压强度。

此外，具有表1的比较例2所述的构成，将H14的板冲压成形为20μm(n为10个)并升温，在温差为40℃的退火炉内进行退火处理以测定其耐压强度。

将以上的测定结果在表2中表示。

另外冲压加工率通过以下计算公式算出：

(基板厚度-冲压成形后的厚度)/基板厚度×100％

再者，耐压强度是在设定厚度的样品中设置有固定面积的密闭部、在该密闭部增加油压而使该样品破坏时的压力。

根据表2的结果，样品号为1、2(结构符号：实施例1、2)的冲压成形后耐压强度比样品3(结构符号：比较例1)高，比样品4(结构符号：比较例2)低。另外，样品1(结构符号：实施例1)接近于标准的厚度为20μm、压力为3MPa；样品2(结构符号：实施例2)的厚度变厚则耐压强度提高，因此可以判定无需在冲压成形后进行退火处理以进行强度调整。另外，样品5(结构符号：比较例2)在退火处理后的不均衡性比样品4(结构符号：比较例2)的不均衡性要增大，因此判断加入退火工序没有好处。

生产中使用的可能性

利用本发明所述的电池盖用铝合金板等，只通过冲压成形即可获得最适耐压强度，因此可以使用于手机、汽车等移动机器的可充放电的密闭型电池的盖，在生产上利用的价值很大。

Claims (2)

1.一种电池盖用铝合金板，其特征在于，其质量百分比构成为Fe1.15～1.35％、Mn 0.40～0.60％、另外还含有Ti 0.005％～0.15％、或Ti0.005％～0.15％及B 0.0005％～0.05％，剩余部分由Al和杂质构成，杂质中Si为0.15％以下、Cu为0.05％以下、Mg为0.05％以下。

2.如权利要求1所述的电池盖用铝合金板，其特征在于，其具有通过冲压形成所设定的厚度、且不需要退火处理的防爆部。

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