CN106607532B

CN106607532B - 二次电池壳体的制造方法

Info

Publication number: CN106607532B
Application number: CN201610021430.0A
Authority: CN
Inventors: 孔炳仁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-10-21
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2018-10-09
Anticipated expiration: 2036-01-12
Also published as: US20170117507A1; KR101621253B1; CN106607532A

Abstract

本发明的二次电池壳体的制造方法，其特征在于，包括：步骤一)，准备原材料；步骤二)，利用冲模和冲头，借助冲锻，使原材料成型为冲击成型品；以及步骤三)，借助引缩加工，使冲击成型品成型为成品。因此，通过冲锻实现90％的二次电池壳体的形状，借助引缩加工，实现二次电池壳体尺寸的精密度并在二次电池壳体表面形成光泽，从而具有与深引伸加工相比极大减少制造工序和原材料费用的效果。

Description

二次电池壳体的制造方法

技术领域

本发明涉及一种二次电池壳体的制造方法，更详细地，涉及一种可极大减少制造工序和原材料费用的二次电池壳体的制造方法。

背景技术

一般情况下，与不可充电的一次电池不同，二次电池(secondary battery)为可进行充电及放电的电池，被广泛用作移动电话、笔记本电脑、数码相机、动态影像专家压缩标准音频层面三(MP3)播放器等各种便携式电子设备的驱动电源。

并且，二次电池还被作为可解决以往使用化石燃料的汽油车、柴油车等所带来的大气污染等问题的电动汽车(Electric Vehicle)、混合动力汽车(Hybrid electricalvehicle)等的动力源来备受瞩目。

在由如上所述的二次电池形成的电池模块中，在小型移动设备方面，每1台设备使用一个或三五个电池单元，相反，由于汽车等大中型设备需要大功率、大容量的电池，所以使用由多个电池单元电连接而成的大中型电池模块。

上述电池模块以多种形状制造，通过串联上述大功率电池单元并收容于二次电池用壳体来构成大中型电池模块，来还可用于驱动以大电力作为需求的设备，例如，可用于驱动电动汽车等的马达。

为了有效冷却电池单元或实现上述电池电源的轻量化，如上所述的壳体被制造成铝制壳体(罐)。

尤其，因铝制壳体可使壳体的厚度薄，因而与相同外形的其他原材料的壳体相比，收容更多的电池活性物质，从而可提高电池整体的体积能量密度。即，降低电池整体的重量，提高能量密度。

一般情况下，使用作为铝制壳体(罐)的现有制造工艺的深引伸加工(deepdrawing)工艺，来制造如上所述的二次电池用铝制壳体。

借助深引伸加工工艺来制造的壳体因通过连续使用湿式润滑油来对表面良好的冷轧材进行加工来制造产品，因而具有表面光泽良好的优点。

但是，深引伸加工工艺首先通过以椭圆形对冷轧材进行冲压来制成原材料，由于在此过程中的收益率非常低，仅为60％～70％，因此，存在原材料费用高的缺点。

尤其，由于在湿式润滑中进行10～15次的反复工序，因此因复杂的工艺而导致设备大型化、因相应工序数量中所需的模具而导致高费用、因需应对模具结构的复杂性和工序的连续性而需要在技术上达到熟练程度，深引伸加工工艺可被视为高费用制造工艺。

并且，因使用湿式润滑方法，而在克服金属间摩擦方面受限，而且，由于在工艺上使得设备的冲程长，致使设备大型化，而且，决定生产率的每分钟生产速度低，最高为20次，因而存在生产率低的问题。

为了克服如上所述的问题，提出了通过冲锻来制造二次电池壳体的方法。

因此，开发一种利用冲锻的二次电池壳体的制造方法实际成为了一种需求，从而改善生产率方面的问题。

现有技术文献

专利文献

韩国公开专利第2013-0131522号(2013年12月04日公开)

发明内容

技术问题

本发明用于解决上述以往的诸多问题，本发明的目的在于提供极大减少制造工序和原材料费用的二次电池用壳体的制造方法。

解决问题的手段

用于实现上述目的的本发明的二次电池用壳体的制造方法，其特征在于，包括：步骤一)，准备原材料；步骤二)，利用冲模(die)和冲头(punch)，借助冲击(impact)锻造，使原材料成型为冲击成型品；以及步骤三)，借助引缩加工(ironing)，使冲击成型品成型为成品。

并且，本发明的特征在于，上述原材料使用切割后的挤出型材料，上述挤出型材料的截面的两侧端部呈半圆形或上述挤出型材料的截面的各边角呈圆弧状，通过预处理锻造，进行切割的切割面的两侧端部呈半圆形或上述切割面的各边角呈圆弧状。

并且，本发明的特征在于，上述冲模的入口侧短边和长边分别呈圆弧状，上述短边的圆弧度大于长边的圆弧度。

并且，本发明的特征在于，上述冲模的入口侧短边的圆弧度大小为长边的圆弧度大小的2～5倍。

并且，本发明的特征在于，在上述冲头的与上述冲模相向的位置附着合模平坦面，上述合模平坦面的长边的高度大于短边的高度。

并且，本发明的特征在于，上述合模平坦面的长边形成为仅有上述合模平坦面的长边的中央部的50％～80％的范围的高度大于短边的高度。

并且，本发明的特征在于，上述合模平坦面的长边的高度为短边的高度的2～5倍。

并且，本发明的特征在于，上述冲模的外周面被组装环包围，上述组装环的内径小于上述冲模的外径。

并且，本发明的特征在于，上述原材料和冲模的长边的公差大于上述原材料和冲模的短边的公差。

并且，本发明的特征在于，沿着从上述冲模的底面长边朝向上述冲模的短边的方向形成倾斜部。

并且，本发明的特征在于，除去上述倾斜部的上述冲模的长边具有完成上述成品底面的大小，上述冲模的长边的末端呈圆弧状，在长边长度的1％～3％的范围内，上述倾斜部占45％。

发明的效果

根据本发明的二次电池用壳体的制造方法，可通过冲锻实现90％的二次电池壳体的形状，借助引缩加工，实现二次电池壳体尺寸的精密度并在二次电池壳体表面形成光泽，从而具有与深引伸加工相比极大减少制造工序和原材料费用的效果。

附图说明

图1为本发明的二次电池壳体的制造方法的工序流程图。

图2为基于图1所示的二次电池壳体的制造方法来制造的成型品图。

图3为示出本发明的冲模的图。

图4为示出本发明的冲模和冲头的图。

图5为示出深引伸加工原材料和冲锻用原材料的图。

图6为示出用于预处理锻造的挤出型材料的图

图7为示出本发明的冲模和原材料的形状关系的图

图8为放大示出冲模的一部分的图。

附图标记的说明

100：冲模

110：组装环

200：冲头

210：合模平坦面

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的优选的实施例进行详细的说明。

图1为本发明的二次电池壳体的制造方法的工序流程图，图2为基于图1所示的二次电池壳体的制造方法来制造的成型品图，图3为示出本发明的冲模的图，图4为示出本发明的冲模和冲头的图，图5为示出深引伸加工原材料和冲锻用原材料的图，图6为示出用于预处理锻造的挤出型材料的图，图7为示出本发明的冲模和原材料的形状关系的图，图8为放大示出冲模的一部分的图。

如图1至图8所示，根据本发明的二次电池壳体的制造方法，首先准备原材料1，然后利用冲模100和冲头200，借助冲锻工艺，使上述原材料成型为冲击成型品2，再借助引缩加工，使冲击成型品成型为成品3，从而制造二次电池壳体。其中，冲锻M包括(1)待冲锻，(2)冲击，(3)冲击成型品；引缩加工N包括(4)引缩锻造，(5)引缩加工过程，(6)成品。其中，冲模：长边的长度R-4R/短边的长度R-1R。

因此，本发明考虑到铝的可塑性特性，通过冲锻实现90％的铝制壳体的形状，为了克服冲锻的缺点，即，为了克服尺寸精密度和光泽方面的缺点，追加1～2回的引缩加工，从而制造二次电池的壳体。

即，成品3(二次电池壳体)的底面品质和厚度取决于冲锻，而成品3壁面厚度则借助引缩加工最终形成，从而可制造出尺寸公差精密的成品3。

如上所述的冲锻可根据原材料1形状、尺寸及冲头200和冲模100的形状成功地实现冲锻。

首先，本发明为了降低原材料1的成本，如图5所示，使用挤出型材料，上述挤出型材料的价格比用于深引伸加工的冷轧材更低廉。图5中，P为深引申加工原材料，Q为冲锻用原材料。

为了实现深引伸加工，以椭圆形对如上所述的冷轧材进行冲压，在此过程中收益率非常低，仅为60％～70％。图5中，冷轧材收益率P₀：A/(A+B)＝60％～70％。相反，在使用挤出型材料的情况下，可使用锯切边机进行切割G，所以收益率达到非常高的95％～98％。图5中，t＝2～3mm，L＝170～180mm，Q₀＝98％～97.8％。

但是，由于原材料1的锯切割面在冲锻中阻碍铝的短边部的移动，因而使原材料1第一次锻造成型来具有与冲锻的冲模100相似的形状。

具体地，如图2或图5所示，上述原材料1使用挤出型材料10，切割H，上述挤出型材料的截面的两侧端部呈半圆形或上述挤出型材料的截面的各边角呈圆弧状，通过预处理锻造I，上述切割面的两侧端部呈半圆形或切割面的各边角呈圆弧状。

因此，可解决冲锻时向原材料1的锯切割面的长边方向发生倾斜。

图6中，J指冷轧材。

并且，如图7所示，K指逃料。原材料1和冲模100之间的尺寸关系为长边的公差大、短边的公差小。这是为了使成品的短边和长边的移动速度相对齐。

而且，冲模100的底面部的各边角呈圆弧状101，使得冲模100的底面部与成品的底面相似。

另一方面，作为本发明的原材料的铝在可塑性特性上具有可实现冲锻的特征。若铝在受到冲击后开始塑性变形，则其变形速度明显加快，并且向已确定方向发生非常快速的质量移动。

即，在对矩形铝原材料进行冲锻的过程中，最难以控制的技术为使上述原材料的长边、短边均匀成型。

这是由于因铝的特性而不可避免面地向长边发生质量移动，因而难以对此进行控制。因此，这也成为了以往只能采用深引伸加工工艺来制造矩形铝壳体的原因之一。

为了控制如上所述的质量向长边侧倾斜的现象，在本发明中调整冲头200形状和冲模100的入口侧的直径(R)。

即，调整冲头200下部合模平坦面210的宽度，并调整冲模100入口侧的直径(R)值，以此控制上述铝的摩擦阻力，从而控制质量向长边部倾斜。

具体地，在上述冲模100的入口侧的短边和长边分别形成圆弧102、圆弧103，上述短边的圆弧103大于长边的圆弧102。

这是由于冲锻时原材料的移动速度取决于冲模100的壁面和冲头200的摩擦面积，所以通过调整摩擦面积，来控制原材料1的短边和长边的移动速度。

这是因为，在没有圆弧的普通冲模中，原材料的长边的移动速度比原材料的短边的移动速度快。

即，随着上述冲模100的短边的圆弧103大于冲模100的长边的圆弧102，使形成原材料1的短边的冲模短边壁面的长度小于冲模长边壁面的长度，从而当进行冲锻时，使得原材料1的长边和短边具有相同的移动速度。

最终，以使短边和长边不存在区别的方式使冲击成型品2的壁面的长度以相同的速度成型。

此时，优选地，上述冲模100的入口侧短边的圆弧103大小为长边的圆弧102大小的2～5倍。

尤其，优选地，长边的圆弧103形成于冲模100宽度的中央部的50％～80％的范围。即，除冲模100宽度的长边中央部的50％～80％的范围的其他范围的长边的圆弧度与短边的圆弧度大小一致。

并且，在上述冲头200的与冲模100相向的位置附着合模平坦面210，上述合模平坦面210的长边的高度大于短边的高度。这也是为了调整原材料短边和长边的移动速度。

此时，优选地，上述合模平坦面210的长边形成为仅有上述合模平坦面的长边的中央部的50％～80％的范围的高度大于短边的高度，上述合模平坦面的长边的高度为短边的高度的2～5倍。

用于控制向长边部倾斜的结果值如下表一。

表一

当进行冲锻时，因冲击而产生的模具(冲模)的移动或微小的变形，会导致瞬间塑性变形的铝制原材料的移动变得混乱。

最终，模具(冲模)的坚固性非常重要，并且应使模具的变形达到最小化。

因此，在本发明中，冲模100未被分成多个部件，而是以一体型制造，并且，为了减少施加于冲模的冲击压力，采用了预先赋予背应力的组装方式。

具体地，如图3所示，上述冲模100的外周面被组装环110包围，上述组装环110的内径小于冲模的外径。上述冲模100借助热装组装于组装环110。

因此，当借助热装来使冲模100和组装环110实现加压组装时，对冲模100赋予背应力，使背应力与施加于冲模100的冲击成型压力相抵消，最终使冲模100所受到的应力在引起可塑性变形或弹性变形的范围以下，从而防止冲模100的瞬间变形。

若在冲锻的过程中，冲模100直接受到成型所需的力，并且冲模100所受到的力超过冲模100材料的弹性极限，则最终在冲锻过程中导致冲模发生晃动，从而引起冲击成型品2破裂或产生不稳定成型品。

因此，当对冲模100进行组装时，添加组装环110来向冲模100赋予收缩应力，从而使得冲模100无法达到弹性极限。

并且，沿着从上述冲模100的底面长边朝向上述冲模100的短边的方向形成倾斜部120。

即，若在未形成倾斜部120的情况下执行引缩加工来从冲击成型品2的底面朝向壁面减少厚度，则冲击成型品2的底面长边的中央部膨胀，为了防止上述中央部膨胀，在冲模100形成倾斜部120，且在冲击成型品2也形成倾斜部。

最后，除上述倾斜部120的上述冲模100的长边具有完成上述成品的底面的大小，上述冲模的长边的末端呈圆弧状，在长边的长度的1％～3％的范围内，上述倾斜部120占45％。

以上，对本发明的优选实施例进行了详细的说明，但本法明的技术范围并不仅仅限定于上述实施例，而是应根据发明要求保护范围来解释。此时，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员，就应考虑可在不脱离本发明的范围内对本发明进行多种修改和变形。

Claims

1.一种二次电池壳体的制造方法，其特征在于，包括：

步骤一)，准备原材料；

步骤二)，利用冲模和冲头，借助冲锻，使原材料成型为冲击成型品；以及

步骤三)，借助引缩加工，使冲击成型品成型为成品，

在上述冲头的与上述冲模相向的位置附着合模平坦面，上述合模平坦面的长边的中央部的50％～80％的范围的高度大于短边的高度。

2.根据权利要求1所述的二次电池壳体的制造方法，其特征在于，上述原材料使用切割后的挤出型材料，上述挤出型材料的截面的两侧端部呈半圆形或上述挤出型材料的截面的各边角呈圆弧状，通过预处理锻造，进行切割的切割面的两侧端部呈半圆形或上述切割面的各边角呈圆弧状。

3.根据权利要求1所述的二次电池壳体的制造方法，其特征在于，上述冲模的入口侧短边和长边分别呈圆弧状，上述短边的圆弧度大于长边的圆弧度。

4.根据权利要求3所述的二次电池壳体的制造方法，其特征在于，上述冲模的入口侧短边的圆弧度大小为长边的圆弧度大小的2～5倍。

5.根据权利要求1所述的二次电池壳体的制造方法，其特征在于，上述合模平坦面的长边的高度为短边的高度的2～5倍。

6.根据权利要求1所述的二次电池壳体的制造方法，其特征在于，上述冲模的外周面被组装环包围，上述组装环的内径小于上述冲模的外径。

7.根据权利要求1所述的二次电池壳体的制造方法，其特征在于，上述原材料和冲模的长边的公差大于上述原材料和冲模的短边的公差。

8.根据权利要求1所述的二次电池壳体的制造方法，其特征在于，沿着从上述冲模的底面长边朝向上述冲模的短边的方向形成倾斜部。

9.根据权利要求8所述的二次电池壳体的制造方法，其特征在于，除上述倾斜部的上述冲模的长边具有完成上述成品的底面的大小，上述冲模的长边的末端呈圆弧状，在长边的长度的1％～3％的范围内，上述倾斜部占45％。