CN111254321A - 新能源动力电池壳及盖用铝合金材料及其应用 - Google Patents
新能源动力电池壳及盖用铝合金材料及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111254321A CN111254321A CN202010186016.1A CN202010186016A CN111254321A CN 111254321 A CN111254321 A CN 111254321A CN 202010186016 A CN202010186016 A CN 202010186016A CN 111254321 A CN111254321 A CN 111254321A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- new energy
- speed
- power battery
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 69
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 55
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 49
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 43
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 37
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 28
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 25
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 16
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 15
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims description 15
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 14
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 14
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 claims description 14
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 14
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 14
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 14
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 13
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 12
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 8
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 8
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 7
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims description 7
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 7
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 18
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 22
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 13
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 230000002526 effect on cardiovascular system Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002124 endocrine Effects 0.000 description 1
- 210000000750 endocrine system Anatomy 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 210000000987 immune system Anatomy 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/026—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
- C22C1/03—Making non-ferrous alloys by melting using master alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/06—Making non-ferrous alloys with the use of special agents for refining or deoxidising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/147—Lids or covers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/147—Lids or covers
- H01M50/155—Lids or covers characterised by the material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
本发明公开了一种新能源动力电池壳及盖用铝合金材料及其应用，涉及新能源电池技术领域，该种铝合金材料由以下元素成分组成：Si、Mg、Sr、Mn、Be、Zr、Sb、Er、Pr、Tb、Dy、B、Ga、Al。该种新能源动力电池壳及盖用铝合金综合性能优良，通过对铝合金成分、含量及制备工艺的整体性改进优化，使制得的新能源动力电池壳及盖产品应用性能提升显著，尤其是在抗拉强度、规定非比例延伸强度、断后伸长率、稳定性、冲压性、焊接性能指标方面达到了实质性突破，应用场合及领域广泛，能够大大满足新能源市场对高性能动力电池盖壳产品的迫切需求。
Description
技术领域
本发明涉及新能源电池技术领域，具体涉及一种新能源动力电池壳及盖用铝合金材料及其应用。
背景技术
随着新能源技术迅猛发展，新能源电能动力汽车的应用已经较为广泛了，其具有无污染、噪声低、不产生排气污染等优异特点，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是“零污染”，且电动汽车无内燃机产生的噪声，对人体的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统造成的危害小，另外，电能动力汽车能源效率高，特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，新能源汽车更加适宜。为了能实现达到上述效果，为新能源汽车提供动力的车载电源电池便成了核心关键，电池壳的冲制过程变形量大、冲制道次多、生产过程复杂，对材料的综合性能特别是深冲性能、激光焊接性能提出了很高要求，不仅要求材料具有小的厚度偏差、良好的表面质量，同时还需要具有良好的塑性、小的屈强比、制耳率低及优良的激光焊接性能以保证电池在服役过程中的安全性和可靠性。目前现有的电池材料还无法完全满足所需新能源产品要求，存在深冲性能差、制耳率高、激光焊接性能差等缺陷。
公开号为CN107502787A的专利申请，公开了一种新能源电池盖防爆阀用铝合金带材及其制备方法，该铝合金带材的组成成分为：Fe 1.2％-1.8％、Mn 0.25％-0.6％、Si0.05％-0.25％、Ti 0.005％-0.1％，Cu+Mg+Zn≤0.2％，余量为Al及不可避免杂质。成品晶粒平均尺寸控制在25μm以内，金属化合物最大尺寸控制在25μm以内。铝合金带材厚度公差控制在±2％以内。该种电池盖防爆阀用铝合金带材具有稳定爆破压力和优良激光焊接性能，但是其深冲性能差，制耳率低，应用性受到限制。
公开号为CN106119615A的专利申请，公开了一种新能源动力电池壳用铝合金带材及其制备方法，该铝合金带材的组成成分为：Si 0.1-0.4wt％，Fe 0.4-0.7wt％，Cu 0.06-0.14wt％，Mn 1.0-1.2wt％，Mg＜0.05wt％，Ti 0.01-0.03wt％，余量为Al。其制得的铝合金带材具有良好的深冲性能和激光焊接性，能够较好地解决上述提到的问题，但是其整体性能仍待改善。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，该种铝合金材料综合性能优良，应用性好。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，由以下按重量百分比计的成分组成：
Si：0.32-0.41％、Mg：0.58-0.66％、Sr：0.20-0.25％、Mn：0.67-0.78％、Be：0.18-0.24％、Zr：0.15-0.23％、Sb：0.12-0.20％、Er：0.10-0.16％、Pr：0.03-0.06％、Tb：0.01-0.05％、Dy：0.04-0.08％、B：0.003-0.005％、Ga：0.001-0.004％，余量为Al。
进一步地，上述新能源动力电池壳及盖用铝合金材料由以下按重量百分比计的成分组成：
Si：0.32％、Mg：0.58％、Sr：0.20％、Mn：0.67％、Be：0.18％、Zr：0.15％、Sb：0.12％、Er：0.10％、Pr：0.03％、Tb：0.01％、Dy：0.04％、B：0.003％、Ga：0.001％，余量为Al；
上述铝合金材料的制备方法如下：
步骤1：取铝锭、所需的铝中间合金锭及金属单质输送至熔炼炉，先后进行熔炼、精炼、扒渣、在线除气，得金属液；
步骤2：将步骤1得到的金属液输送至结晶器中进行半连续铸造，铸造温度为735℃，铸造速度为80mm/min，得铝合金扁锭；
步骤3：将铝合金扁锭经锯切、铣面后，进行如下均匀化处理：先以180℃/h的速率升温至195℃，并保温50min；再以100℃/h的速率升温至375℃，并保温1.5h；之后以80℃/h的速率升温至525℃，并保温2.5h；接着再以60℃/h的速率升温至605℃，并保温2h；空冷至355℃后，再以100℃/h的速率升温至565℃，并保温2h；风冷至155℃后，再以80℃/h的速率升温至600℃，并保温1.5h；最后以40℃/h的速率进行降温，并在温度为465℃以及215℃分别保温5h、3.5h；
步骤4：出炉热轧，热轧包括热粗轧和热精轧，热粗轧过程中，经过10道次轧制，且热粗轧的温度为435℃，在最终进行的热精轧工序之前，热轧卷厚度加工预留量需要控制在40％，且热精轧的温度为315℃；
步骤5：将热轧后的板材进行第一次退火处理，退火温度为410℃，保温时间为4.5h；
步骤6：将板材以50℃/h的速率降温至零下25℃，保持该温度进行多道次冷轧操作，且每道次冷轧压下率≥10％，并制得电池壳及盖用板材或带材；
步骤7：将冷轧后的板材或者带材进行第二次退火处理，退火温度为305℃，保温时间为7h；
步骤8：最后将产品经清洗、精整、矫直等处理即可。
更进一步地，步骤1中，精炼采用的是氩气炉底吹扫精炼，精炼的温度为740℃，精炼时间为25min。
更进一步地，上述精炼选取的精炼剂为氟铝酸钾、氯化镁、无水氟化铝、轻质碳酸钙四种成分按照质量比4:2.5:1:1合并得到的，且添加量为金属液质量的0.06％。
更进一步地，在上述半连续铸造中，金属液经分流槽流入结晶器后施加低频电磁场，低频电磁频率范围为50Hz，强度为10000AT。
作为本发明的另一种优化方案，上述新能源动力电池壳及盖用铝合金材料由以下按重量百分比计的成分组成：
Si：0.41％、Mg：0.66％、Sr：0.25％、Mn：0.78％、Be：0.24％、Zr：0.23％、Sb：0.20％、Er：0.16％、Pr：0.06％、Tb：0.05％、Dy：0.08％、B：0.005％、Ga：0.004％，余量为Al；
上述铝合金材料的制备方法如下：
步骤1：取铝锭、所需的铝中间合金锭及金属单质输送至熔炼炉，先后进行熔炼、精炼、扒渣、在线除气，得金属液；
步骤2：将步骤1得到的金属液输送至结晶器中进行半连续铸造，铸造温度为725℃，铸造速度为60mm/min，得铝合金扁锭；
步骤3：将铝合金扁锭经锯切、铣面后，进行如下均匀化处理：先以200℃/h的速率升温至205℃，并保温40min；再以120℃/h的速率升温至385℃，并保温1h；之后以100℃/h的速率升温至535℃，并保温2h；接着再以80℃/h的速率升温至615℃，并保温1.5h；空冷至365℃后，再以120℃/h的速率升温至565℃，并保温1.5h；风冷至165℃后，再以100℃/h的速率升温至610℃，并保温1h；最后以60℃/h的速率进行降温，并在温度为475℃以及225℃分别保温4h、3h；
步骤4：出炉热轧，热轧包括热粗轧和热精轧，热粗轧过程中，经过14道次轧制，且热粗轧的温度为445℃，在最终进行的热精轧工序之前，热轧卷厚度加工预留量需要控制在50％，且热精轧的温度为325℃；
步骤5：将热轧后的板材进行第一次退火处理，退火温度为420℃，保温时间为4h；
步骤6：将板材以60℃/h的速率降温至零下35℃，保持该温度进行多道次冷轧操作，且每道次冷轧压下率≥10％，并获得电池壳及盖用6.0mm板材或带材；
步骤7：将冷轧后的板材或者带材进行第二次退火处理，退火温度为315℃，保温时间为6h；
步骤8：最后将产品经清洗、精整、矫直等处理即可。
更进一步地，步骤1中，精炼采用的是氩气炉底吹扫精炼，精炼的温度为750℃，精炼时间为20min。
更进一步地，上述精炼选取的精炼剂为氟铝酸钾、氯化镁、无水氟化铝、轻质碳酸钙四种成分按照质量比5.5:4:3:2合并得到的，且添加量为金属液质量的0.08％。
更进一步地，在上述半连续铸造中，金属液经分流槽流入结晶器后施加低频电磁场，低频电磁频率范围为30Hz，强度为6000AT。
上述新能源动力电池壳及盖用铝合金材料在动力汽车、电动自行车、电力储备、通信储能等领域中的应用。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的新能源动力电池壳及盖用铝合金材料机械性能优良，抗拉强度可达190MPa以上，规定非比例延伸强度可达170MPa以上，断后伸长率可达18.0％以上；
(2)本发明的铝合金材料杯突值较高，冲压性能好，制得盖壳产品制耳率低，稳定性好，一致性高，外观品质良好；
(3)本发明的铝合金材料制得盖壳材料激光焊接性能优异，焊接中无裂纹、气孔产生，飞溅量少，异常焊池发生率低，加工方便，制备成本低廉。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，该种铝合金材料由以下按重量百分比计的成分组成：
Si：0.32％、Mg：0.58％、Sr：0.20％、Mn：0.67％、Be：0.18％、Zr：0.15％、Sb：0.12％、Er：0.10％、Pr：0.03％、Tb：0.01％、Dy：0.04％、B：0.003％、Ga：0.001％，余量为Al。
上述新能源动力电池壳及盖铝合金板、带材的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：取铝锭、所需的铝中间合金锭及金属单质输送至熔炼炉，先后进行熔炼、精炼、扒渣、在线除气，得金属液；步骤1中，精炼采用的是氩气炉底吹扫精炼，精炼的温度为740℃，精炼时间为25min，精炼选取的精炼剂为氟铝酸钾、氯化镁、无水氟化铝、轻质碳酸钙四种成分按照质量比4:2.5:1:1合并得到的，且添加量为金属液质量的0.06％；
步骤2：将步骤1得到的金属液输送至结晶器中进行半连续铸造，铸造温度为735℃，铸造速度为80mm/min，得铝合金扁锭；
在上述半连续铸造中，金属液经分流槽流入结晶器后施加低频电磁场，低频电磁频率范围为50Hz，强度为10000AT；
步骤3：将铝合金扁锭经锯切、铣面后，进行如下均匀化处理：先以180℃/h的速率升温至195℃，并保温50min；再以100℃/h的速率升温至375℃，并保温1.5h；之后以80℃/h的速率升温至525℃，并保温2.5h；接着再以60℃/h的速率升温至605℃，并保温2h；空冷至355℃后，再以100℃/h的速率升温至565℃，并保温2h；风冷至155℃后，再以80℃/h的速率升温至600℃，并保温1.5h；最后以40℃/h的速率进行降温，并在温度为465℃以及215℃分别保温5h、3.5h。
步骤4：出炉热轧，热轧包括热粗轧和热精轧，热粗轧过程中，经过10道次轧制，且热粗轧的温度为435℃，在最终进行的热精轧工序之前，热轧卷厚度加工预留量需要控制在40％，且热精轧的温度为315℃；
步骤5：将热轧后的板材进行第一次退火处理，退火温度为410℃，保温时间为4.5h；
步骤6：将板材以50℃/h的速率降温至零下25℃，保持该温度进行多道次冷轧操作，且每道次冷轧压下率≥10％，并制得电池壳及盖用2.0mm板材或带材；
步骤7：将冷轧后的板材或者带材进行第二次退火处理，退火温度为305℃，保温时间为7h；
步骤8：最后将产品经清洗、精整、矫直等处理即可。
实施例2
本实施例涉及一种新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，该种铝合金材料由以下按重量百分比计的成分组成：
Si：0.36％、Mg：0.62％、Sr：0.23％、Mn：0.72％、Be：0.21％、Zr：0.18％、Sb：0.16％、Er：0.13％、Pr：0.05％、Tb：0.03％、Dy：0.06％、B：0.004％、Ga：0.002％，余量为Al。
上述新能源动力电池壳及盖铝合金板、带材的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：取铝锭、所需的铝中间合金锭及金属单质输送至熔炼炉，先后进行熔炼、精炼、扒渣、在线除气，得金属液；步骤1中，精炼采用的是氩气炉底吹扫精炼，精炼的温度为745℃，精炼时间为22min，精炼选取的精炼剂为氟铝酸钾、氯化镁、无水氟化铝、轻质碳酸钙四种成分按照质量比5:3:2:1.5合并得到的，且添加量为金属液质量的0.07％；
步骤2：将步骤1得到的金属液输送至结晶器中进行半连续铸造，铸造温度为730℃，铸造速度为70mm/min，得铝合金扁锭；
在上述半连续铸造中，金属液经分流槽流入结晶器后施加低频电磁场，低频电磁频率范围为40Hz，强度为8000AT；
步骤3：将铝合金扁锭经锯切、铣面后，进行如下均匀化处理：先以190℃/h的速率升温至200℃，并保温45min；再以110℃/h的速率升温至380℃，并保温1.25h；之后以90℃/h的速率升温至530℃，并保温2.25h；接着再以70℃/h的速率升温至610℃，并保温1.75h；空冷至360℃后，再以110℃/h的速率升温至570℃，并保温1.75h；风冷至160℃后，再以90℃/h的速率升温至605℃，并保温1.25h；最后以50℃/h的速率进行降温，并在温度为470℃以及220℃分别保温4.5h、3.25h。
步骤4：出炉热轧，热轧包括热粗轧和热精轧，热粗轧过程中，经过12道次轧制，且热粗轧的温度为440℃，在最终进行的热精轧工序之前，热轧卷厚度加工预留量需要控制在45％，且热精轧的温度为320℃；
步骤5：将热轧后的板材进行第一次退火处理，退火温度为415℃，保温时间为4.25h；
步骤6：将板材以55℃/h的速率降温至零下30℃，保持该温度进行多道次冷轧操作，且每道次冷轧压下率≥10％，并制得电池壳及盖用4.0mm板材或带材；
步骤7：将冷轧后的板材或者带材进行第二次退火处理，退火温度为310℃，保温时间为6.5h；
步骤8：最后将产品经清洗、精整、矫直等处理即可。
实施例3
本实施例涉及一种新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，该种铝合金材料由以下按重量百分比计的成分组成：
Si：0.41％、Mg：0.66％、Sr：0.25％、Mn：0.78％、Be：0.24％、Zr：0.23％、Sb：0.20％、Er：0.16％、Pr：0.06％、Tb：0.05％、Dy：0.08％、B：0.005％、Ga：0.004％，余量为Al。
上述新能源动力电池壳及盖铝合金板、带材的制备方法大体按照以下步骤进行：
步骤1：取铝锭、所需的铝中间合金锭及金属单质输送至熔炼炉，先后进行熔炼、精炼、扒渣、在线除气，得金属液；步骤1中，精炼采用的是氩气炉底吹扫精炼，精炼的温度为750℃，精炼时间为20min，精炼选取的精炼剂为氟铝酸钾、氯化镁、无水氟化铝、轻质碳酸钙四种成分按照质量比5.5:4:3:2合并得到的，且添加量为金属液质量的0.08％；
步骤2：将步骤1得到的金属液输送至结晶器中进行半连续铸造，铸造温度为725℃，铸造速度为60mm/min，得铝合金扁锭；
在上述半连续铸造中，金属液经分流槽流入结晶器后施加低频电磁场，低频电磁频率范围为30Hz，强度为6000AT；
步骤3：将铝合金扁锭经锯切、铣面后，进行如下均匀化处理：先以200℃/h的速率升温至205℃，并保温40min；再以120℃/h的速率升温至385℃，并保温1h；之后以100℃/h的速率升温至535℃，并保温2h；接着再以80℃/h的速率升温至615℃，并保温1.5h；空冷至365℃后，再以120℃/h的速率升温至565℃，并保温1.5h；风冷至165℃后，再以100℃/h的速率升温至610℃，并保温1h；最后以60℃/h的速率进行降温，并在温度为475℃以及225℃分别保温4h、3h。
步骤4：出炉热轧，热轧包括热粗轧和热精轧，热粗轧过程中，经过14道次轧制，且热粗轧的温度为445℃，在最终进行的热精轧工序之前，热轧卷厚度加工预留量需要控制在50％，且热精轧的温度为325℃；
步骤5：将热轧后的板材进行第一次退火处理，退火温度为420℃，保温时间为4h；
步骤6：将板材以60℃/h的速率降温至零下35℃，保持该温度进行多道次冷轧操作，且每道次冷轧压下率≥10％，并获得电池壳及盖用6.0mm板材或带材；
步骤7：将冷轧后的板材或者带材进行第二次退火处理，退火温度为315℃，保温时间为6h；
步骤8：最后将产品经清洗、精整、矫直等处理即可。
对比例组
下表1中“-”表示实施例1-3中某种成分的减少使用；
表1
对比例6
本对比例涉及一种新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其相对于实施例1仅存在制备过程中步骤1的精炼剂的不同，本对比例采用的精炼剂为氟铝酸钾、氯化镁、无水氟化铝、轻质碳酸钙四种成分按照质量比1:1:1:1合并得到的。
对比例7
本对比例涉及一种新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其相对于实施例2仅存在制备过程中步骤2的不同，在半连续铸造中，本对比例金属液经分流槽流入结晶器后未施加低频电磁场。
对比例8
本对比例涉及一种新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其相对于实施例3，减少了步骤5，其余不变。
对比例9
本对比例涉及一种新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其相对于实施例3，减少了步骤7，其余不变。
对比例10
现有技术中公开的一种新能源动力电池壳用铝合金带材，该铝合金带材的组成成分为：Si 0.1-0.4wt％、Fe 0.4-0.7wt％、Cu 0.06-0.14wt％、Mn 1.0-1.2wt％、Mg＜0.05wt％，Ti 0.01-0.03wt％，余量为Al。
性能检测
对上述实施例1-3以及对比例1-10制得的新能源动力电池壳及盖用铝合金板材带材进行以下性能项目的检验，取同一实施例或者对比例同一批次2-3个试样，检测结果见下表2和表3所示：
1、拉伸力学性能：抗拉强度、规定非比例延伸强度、断后伸长率项目检测的试样、方法及标准参照GB/T 16865；
2、制耳率：检测方法及标准参照GB/T 5125；
3、杯突值：检测方法及标准参照GB/T 4156；
4、激光焊接性能
4.1、裂纹：按GB/T 22085.2及GB/T 6417.1的规定对整条焊缝进行观察、评价，且裂纹包括微裂纹，微裂纹借助50倍的光学显微镜进行观察。
4.2、异常焊池发生率：
4.2.1、异常焊池说明：规定某个焊池熔宽若≥1.1倍正常焊池熔宽，则判定该焊池为异常焊池；另外，正常焊池熔宽为一条焊缝上任取30个焊池熔宽的平均值，且焊池熔宽在50倍的光学显微照片上测量；
4.2.2、异常焊池发生率按如下公式进行评价：
式中：
Ρ，表示异常焊池发生率，单位为％；
n，表示异常焊池总数量，单位为个；
N，表示焊池总数量，单位为个。
4.3、飞溅：按GB/T 22085.2及GB/T 6417.1的规定对整条焊缝进行观察、评价。
4.4、气孔：在焊缝长度方向任意选取两处20mm长的焊缝区域作为评价对象，沿焊缝中心线进行研磨、抛光制样，按GB/T 22085.2及GB/T 6417.1的规定对整条焊缝进行观察、评价。
表2
表3：激光焊接性能
由上表2和表3试验数据分析、比对可以得出：
本发明的新能源动力电池壳及盖用铝合金带材及板材综合性能优良，通过对铝合金成分、含量及制备工艺的整体性改进优化，使制得的新能源动力电池壳及盖产品应用性能提升显著，尤其是在抗拉强度、规定非比例延伸强度、断后伸长率、稳定性、冲压性、焊接性能指标方面达到了实质性突破，经检验，该种铝合金制得的电池壳盖一致性好，抗拉强度可达190MPa以上，规定非比例延伸强度可达170MPa以上，断后伸长率可达18.0％以上，制耳率低于1.1％，杯突值大于10.00mm，并且在激光焊接性能检测中表现优异，成品质量高，应用场合及领域广泛，能够大大满足新能源市场对高性能动力电池盖壳产品的迫切需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其特征在于，由以下按重量百分比计的成分组成：
Si：0.32-0.41％、Mg：0.58-0.66％、Sr：0.20-0.25％、Mn：0.67-0.78％、Be：0.18-0.24％、Zr：0.15-0.23％、Sb：0.12-0.20％、Er：0.10-0.16％、Pr：0.03-0.06％、Tb：0.01-0.05％、Dy：0.04-0.08％、B：0.003-0.005％、Ga：0.001-0.004％，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其特征在于，由以下按重量百分比计的成分组成：
Si：0.32％、Mg：0.58％、Sr：0.20％、Mn：0.67％、Be：0.18％、Zr：0.15％、Sb：0.12％、Er：0.10％、Pr：0.03％、Tb：0.01％、Dy：0.04％、B：0.003％、Ga：0.001％，余量为Al；
所述铝合金材料的制备方法如下：
步骤1：取铝锭、所需的铝中间合金锭及金属单质输送至熔炼炉，先后进行熔炼、精炼、扒渣、在线除气，得金属液；
步骤2：将步骤1得到的金属液输送至结晶器中进行半连续铸造，铸造温度为735℃，铸造速度为80mm/min，得铝合金扁锭；
步骤3：将铝合金扁锭经锯切、铣面后，进行如下均匀化处理：先以180℃/h的速率升温至195℃，并保温50min；再以100℃/h的速率升温至375℃，并保温1.5h；之后以80℃/h的速率升温至525℃，并保温2.5h；接着再以60℃/h的速率升温至605℃，并保温2h；空冷至355℃后，再以100℃/h的速率升温至565℃，并保温2h；风冷至155℃后，再以80℃/h的速率升温至600℃，并保温1.5h；最后以40℃/h的速率进行降温，并在温度为465℃以及215℃分别保温5h、3.5h；
步骤4：出炉热轧，热轧包括热粗轧和热精轧，热粗轧过程中，经过10道次轧制，且热粗轧的温度为435℃，在最终进行的热精轧工序之前，热轧卷厚度加工预留量需要控制在40％，且热精轧的温度为315℃；
步骤5：将热轧后的板材进行第一次退火处理，退火温度为410℃，保温时间为4.5h；
步骤6：将板材以50℃/h的速率降温至零下25℃，保持该温度进行多道次冷轧操作，且每道次冷轧压下率≥10％，并制得电池壳及盖用板材或带材；
步骤7：将冷轧后的板材或者带材进行第二次退火处理，退火温度为305℃，保温时间为7h；
步骤8：最后将产品经清洗、精整、矫直等处理即可。
3.根据权利要求2所述的新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其特征在于，步骤1中，所述精炼采用的是氩气炉底吹扫精炼，精炼的温度为740℃，精炼时间为25min。
4.根据权利要求3所述的新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其特征在于，所述精炼选取的精炼剂为氟铝酸钾、氯化镁、无水氟化铝、轻质碳酸钙四种成分按照质量比4:2.5:1:1合并得到的，且添加量为金属液质量的0.06％。
5.根据权利要求4所述的新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其特征在于，在所述半连续铸造中，金属液经分流槽流入结晶器后施加低频电磁场，低频电磁频率范围为50Hz，强度为10000AT。
6.根据权利要求1所述的新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其特征在于，由以下按重量百分比计的成分组成：
Si：0.41％、Mg：0.66％、Sr：0.25％、Mn：0.78％、Be：0.24％、Zr：0.23％、Sb：0.20％、Er：0.16％、Pr：0.06％、Tb：0.05％、Dy：0.08％、B：0.005％、Ga：0.004％，余量为Al；
所述铝合金材料的制备方法如下：
步骤1：取铝锭、所需的铝中间合金锭及金属单质输送至熔炼炉，先后进行熔炼、精炼、扒渣、在线除气，得金属液；
步骤2：将步骤1得到的金属液输送至结晶器中进行半连续铸造，铸造温度为725℃，铸造速度为60mm/min，得铝合金扁锭；
步骤3：将铝合金扁锭经锯切、铣面后，进行如下均匀化处理：先以200℃/h的速率升温至205℃，并保温40min；再以120℃/h的速率升温至385℃，并保温1h；之后以100℃/h的速率升温至535℃，并保温2h；接着再以80℃/h的速率升温至615℃，并保温1.5h；空冷至365℃后，再以120℃/h的速率升温至565℃，并保温1.5h；风冷至165℃后，再以100℃/h的速率升温至610℃，并保温1h；最后以60℃/h的速率进行降温，并在温度为475℃以及225℃分别保温4h、3h；
步骤4：出炉热轧，热轧包括热粗轧和热精轧，热粗轧过程中，经过14道次轧制，且热粗轧的温度为445℃，在最终进行的热精轧工序之前，热轧卷厚度加工预留量需要控制在50％，且热精轧的温度为325℃；
步骤5：将热轧后的板材进行第一次退火处理，退火温度为420℃，保温时间为4h；
步骤6：将板材以60℃/h的速率降温至零下35℃，保持该温度进行多道次冷轧操作，且每道次冷轧压下率≥10％，并获得电池壳及盖用6.0mm板材或带材；
步骤7：将冷轧后的板材或者带材进行第二次退火处理，退火温度为315℃，保温时间为6h；
步骤8：最后将产品经清洗、精整、矫直等处理即可。
7.根据权利要求6所述的新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其特征在于，步骤1中，所述精炼采用的是氩气炉底吹扫精炼，精炼的温度为750℃，精炼时间为20min。
8.根据权利要求7所述的新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其特征在于，所述精炼选取的精炼剂为氟铝酸钾、氯化镁、无水氟化铝、轻质碳酸钙四种成分按照质量比5.5:4:3:2合并得到的，且添加量为金属液质量的0.08％。
9.根据权利要求8所述的新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其特征在于，在所述半连续铸造中，金属液经分流槽流入结晶器后施加低频电磁场，低频电磁频率范围为30Hz，强度为6000AT。
10.根据权利要求1-9任一项所述的新能源动力电池壳及盖用铝合金材料在动力汽车、电动自行车、电力储备、通信储能等领域中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010186016.1A CN111254321A (zh) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | 新能源动力电池壳及盖用铝合金材料及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010186016.1A CN111254321A (zh) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | 新能源动力电池壳及盖用铝合金材料及其应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111254321A true CN111254321A (zh) | 2020-06-09 |
Family
ID=70947861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010186016.1A Withdrawn CN111254321A (zh) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | 新能源动力电池壳及盖用铝合金材料及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111254321A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU668364A1 (ru) * | 1977-04-04 | 1981-02-28 | Предприятие П/Я Р-6585 | Сплав на основе алюмини |
| JP2002047524A (ja) * | 2000-07-28 | 2002-02-15 | Mitsubishi Alum Co Ltd | 強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材 |
| CN103469015A (zh) * | 2013-08-12 | 2013-12-25 | 安徽盛达前亮铝业有限公司 | 一种电池盖用铝合金板材的生产工艺 |
| CN109371294A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-02-22 | 合肥天沃能源科技有限公司 | 新能源动力电池壳及盖用铝合金材料及其应用 |
| CN109371291A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-02-22 | 合肥天沃能源科技有限公司 | 新能源动力电池壳及盖用铝合金材料的制备方法 |
-
2020
- 2020-03-17 CN CN202010186016.1A patent/CN111254321A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU668364A1 (ru) * | 1977-04-04 | 1981-02-28 | Предприятие П/Я Р-6585 | Сплав на основе алюмини |
| JP2002047524A (ja) * | 2000-07-28 | 2002-02-15 | Mitsubishi Alum Co Ltd | 強度、切削性およびクリンチング性に優れた機械部品用アルミニウム合金押出し材 |
| CN103469015A (zh) * | 2013-08-12 | 2013-12-25 | 安徽盛达前亮铝业有限公司 | 一种电池盖用铝合金板材的生产工艺 |
| CN109371294A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-02-22 | 合肥天沃能源科技有限公司 | 新能源动力电池壳及盖用铝合金材料及其应用 |
| CN109371291A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-02-22 | 合肥天沃能源科技有限公司 | 新能源动力电池壳及盖用铝合金材料的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111074110B (zh) | 一种新能源动力电池壳用铝及铝合金板带材的生产方法 | |
| CN103276149B (zh) | 一种汽车热交换器用铝合金复合材料的制备方法 | |
| CN109371291A (zh) | 新能源动力电池壳及盖用铝合金材料的制备方法 | |
| CN101664792A (zh) | 电解铝液直接铸轧生产低铁低硅3004合金工程化工艺 | |
| CN112853161B (zh) | 一种适用于新能源汽车底盘轻量化技术的铝合金卷材及其制备方法 | |
| CN108300879B (zh) | 电动汽车母线导体用Al-Mg-Si合金薄板制备工艺 | |
| CN110629083B (zh) | 一种船用5083铝合金板材及其制备工艺 | |
| CN108642331B (zh) | 一种用于汽车板的6181铝合金及其制备方法 | |
| CN110983115B (zh) | 一种改进3003铝合金带材及其制备方法和应用 | |
| CN111304497B (zh) | 一种电站空冷用复合铝带及其制造方法 | |
| CN110983126B (zh) | 一种汽车用5754合金铝板的制备方法 | |
| CN109868398B (zh) | 一种高翻边性能的6xxx系铝合金板材及其制备方法 | |
| CN104532077A (zh) | 无漆刷线6xxx系铝合金车身板的短流程制备方法 | |
| CN110714147B (zh) | 一种航空用6082铝合金板材及其制备工艺 | |
| CN111347735A (zh) | 一种钎焊用复合板材及其制造方法 | |
| CN109371294A (zh) | 新能源动力电池壳及盖用铝合金材料及其应用 | |
| CN112239825A (zh) | 一种高性能锂离子电池用铝箔及生产方法 | |
| CN107557625B (zh) | 一种新能源汽车用高韧性铝板带材及其生产方法 | |
| CN114752821A (zh) | 一种动力电池壳体用铝合金带材及其制备方法 | |
| CN112760532A (zh) | 一种装卸转运平台用铝合金型材及其制备方法 | |
| CN111850361A (zh) | 一种高强耐蚀可焊铝镁饵锆合金宽幅薄板及其制备方法 | |
| CN111254321A (zh) | 新能源动力电池壳及盖用铝合金材料及其应用 | |
| CN111321325A (zh) | 新能源动力电池壳及盖用铝合金材料的制备方法 | |
| CN115323223A (zh) | 一种制备1235铝合金新能源电池箔胚料的加工方法 | |
| CN108118217A (zh) | 手机的高表面铝合金壳体及铝合金薄板的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20200609 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |