CN1230793A - 形成电池壳体的片料和制造该片料的方法 - Google Patents

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Abstract

将包括与用作基片的连续铸造平板的金属不同的金属且厚度为1mm—5mm的包层片层压在厚度为200mm—300mm的平板的至少一个表面;对该包层片－层压极板进行热轧和冲压,以减小其宽度;将该包层片－层压平板卷起,同时对其沿宽度方向的两边进行加热;对该包层片－层压平板进行冷轧。用该方式制得复合钢,该复合钢包括由平板制成的厚度为0.01mm—0.7mm的基片和厚度为10μm或更薄的包层片。

Description

形成电池壳体的片料和制造该片料的方法
本发明涉及形成电池壳体的片料、该形成电池壳体的片料的制造方法以及由该形成电池壳体的片料所形成的电池壳体。更具体地说，本发明涉及形成各种类型电池壳体的片料，例如碱性电池、锂一次电池、锂二次电池、镍镉电池、镍氢电池等等，这些电池可较好地用作无绳电气装置(cordlessequipments)、电动汽车等的电源。形成电池壳体的片料是使用复合钢，它不是由钢片制成，而是由在钢片的表面形成的镍和镍合金等金属制成，通过减小电池壳体内表面的接触电阻，改进电池的性能，提高其外表面的耐腐蚀性和外观，通过减少加工工序，降低电池壳体的生产成本。
迄今为止，电池壳体是通过拉延加工(drawing processing)，如多次冲压加工(multi-drawing processing)(传递拉延加工(transfer drawing processing))或DI(拉延和压薄)拉延加工而形成的。一般来说，使用镀镍钢片作为通过上述拉延加工形成电池壳体的片料。镀镍钢片是通过在具有特定厚度的普通冷轧钢片上镀镍而制得的。另外，使用在普通冷轧钢片上镀镍，然后进行退火和再次硬化冷轧的方法，或者使用在未退火冷轧钢片上镀镍，然后进行退火和硬化冷轧的方法，使钢片和镀镍层相互扩散，在钢片和镀镍层之间形成铁/镍扩散层。这样，制得具有特定厚度的镀镍钢片。
然而，由于通过在钢片表面直接镀镍而形成的镀镍钢片，镀层和钢片之间的粘附性不太理想，因此镀层不能随钢片而变形，这就可能脱离钢片(取决于形状)。而且，由于镀镍层硬而脆，其不脱离钢片部分会开裂，而且即使镀镍层的量越来越多，仍然会不可避免地形成针孔。因此，普通的方法在加工性和耐腐蚀性方面存在问题。
在普通的冷轧钢片上或者不退火冷轧钢片上镀镍并经退火和硬化冷轧而制得的镀镍钢片中，在钢片与镀镍层之间的界面形成冶金连接(metallurgically connected)的铁/镍扩散层。因此可以提高镀层对钢片的粘附性，并且可以提高镀镍钢片的耐腐蚀性和加工性。但是对于镀镍钢片，在钢片上镀所需量的镍之后，经退火处理只在钢片和镀镍层之间的界面形成铁/镍扩散层，镀镍层存在于其上部。因此很难使铁/镍扩散层的厚度和镀镍层的厚度均匀。
作为退火处理方法，可以使用分批退火法和连续退火法。在分批退火法中，铁/镍的扩散更容易在温度较高的料卷的外部和上部开始(与其内部和下部相比)。所以，铁/镍扩散层在高温部分是厚的，因而镀镍层是薄的，而铁/镍扩散层在低温部分是薄的，因而镀镍层是厚的。因此，镀镍层的厚度和形成的铁/镍扩散层的厚度必然都是不均匀的。在连续退火法中，在高温下进行短时间加热。所以镀镍层和钢片的扩散速度在短时间内是快的，不能控制铁/镍扩散层的厚度。
然而，在形成电池壳体的镀镍钢片中，必须使铁/镍扩散层的厚度均匀。如果铁/镍扩散层的厚度不均匀，则在随后的加工(如拉延加工)中制得的产物是有问题的。即，镀镍钢片的一部分耐腐蚀性差，在该部分铁/镍扩散层较所需的厚度薄，而铁/镍扩散层较所需的厚度厚的部分会开裂，所以耐腐蚀性非常差。
在由上述镀镍钢片制成的电池壳体中，有时需要在电池壳体外表面和内表面形成铁/镍扩散层和/或具有同样厚度或不同厚度的镀镍层。但由于用上述方法难以控制铁/镍扩散层的厚度，因而难以在电池壳体的外表面和内表面形成铁/镍扩散层和/或具有同样厚度或不同厚度的镀镍层。
而且，由于用上述常规方法制得的镀镍钢片通常是通过在钢片表面进行毛面镀覆(dull plating)，然后形成铁/镍扩散层而形成的，制得的镀镍钢片的上层不够亮。尤其是当通过拉延镀镍钢片形成具有正面侧壁的整体顶部连接(integrally top-attached)的电池壳体时，拉延部分经过高度加工，因而不亮。电池壳体的正面侧壁不亮，导致电池产品的价值低下。
一般来说，在选择电池壳体材料时，其加工性(拉延性)、耐腐蚀性和亮度是重要的因素。对于形成电池壳体的片材对应于电池壳体周壁外表面的部分，耐腐蚀性和亮度是重要的。而且，如果电池壳体周壁的内表面的粗糙度小，则与加入电池壳体的物质接触的圆周内表面光滑，因而具有高的接触电阻。结果，电池的性能变差。因此，对于对应于电池壳体周壁内表面的材料表面，表面粗糙度是一个重要的因素，它影响电池的性能。即，较好的是使电池壳体周壁内表面的表面粗糙度大，使接触电阻低，则电池具有较好的性能，而使电池壳体周壁的外表面具有光滑明亮的表面，使电池壳体的周壁外表面具有高度耐腐蚀性和良好的外观。
上述加工性(拉延性)、电池性能、耐腐蚀性和亮度相互关联。一般来说，如果材料的拉延性能好，则由该材料制得的电池的性能不理想，而如果电池性能好，则拉延性能不理想。例如，使用其两个表面均镀镍，镀镍表面和钢片之间铁/镍扩散层的厚度为5-6μm的镀镍钢片，由于铁/镍扩散层厚而硬，在冲压时形成电池壳体内表面的材料面会开裂呈楔形。在此情况下，由于在形成电池壳体内表面的材料面与加入电池壳体的填料之间产生的接触电阻小，电池的性能理想。然而拉延性能大大变差。例如，在电池壳体的开口端面出现凸耳(earring)。另外，如果材料形成电池壳体周壁外表面那一侧的扩散层厚，则耐腐蚀性差，拉延的外表面会开裂。
即，从电池性能考虑，较好的是材料形成电池壳体内表面的一侧具有厚度为5-6μm的厚的扩散层，而从耐腐蚀性考虑，材料形成电池壳体外表面的一侧具有厚度为2-3μm的薄的扩散层。另外，从拉延性能考虑，较好的是外表面和内表面的扩散层都是薄的。
为了解决上述问题，提出了一种方法。根据该方法，在对钢片的上表面和下表面中的至少一个表面薄薄地镀镍之后，将该镀镍钢片退火，使镀上的全部镍在钢片表面形成厚度均匀的铁/镍扩散层。然后进行硬化冷轧，将镍电镀在铁/镍扩散层上(即，用毛面镀镍法、光亮镀镍法和在毛面镀镍层上进行光亮镀镍的方法这三种方法中的任何一种方法进行镀镍)。
如上所述，通过在钢片上薄薄地镀镍，将该镀镍钢片退火，使全部的镍在钢片表面形成厚度均匀的铁/镍扩散层，以及将镍电镀在铁/镍扩散层上，可以形成厚度均匀的铁/镍扩散层，并根据需要控制铁/镍扩散层的厚度。而且，由于在厚度均匀的铁/镍扩散层上镀镍，使镀镍层也具有均匀的厚度。因此，可以分别制造具有均匀厚度的铁/镍扩散层和镀镍层。并且，由于可根据需要控制铁/镍扩散层的厚度，所以可在钢片的外表面和内表面形成具有同样厚度或不同厚度的铁/镍扩散层和镀镍层。
由于用上述方法制得的镀镍钢片具有厚度均匀的铁/镍扩散层和镀镍层，所以在铁/镍扩散层中不存在很薄或很厚的部分。因此，其加工性和耐腐蚀性没有变化。而且，由于可在钢片的外表面和内表面形成具有不同厚度的铁/镍扩散层，可通过增加镀镍钢片表面对应于电池壳体周壁内表面的铁/镍扩散层的厚度，且增大铁/镍扩散层的表面粗糙度，提高电池性能。并且，由于在铁/镍扩散层表面镀镍，可在钢片的外表面和内表面可靠地形成具有相同或不同厚度的镀镍层。另外，当拉延光亮镀镍的钢片时，可以保持镀镍钢片的亮度。结果，可以提高所有需要的性能，如加工性、耐腐蚀性、亮度和电池性能。
然而，在上述制造方法中，需要进行一次电镀，以形成铁/镍扩散层，并在形成铁/镍扩散层之后进行二次电镀。即需要对钢片至少电镀两次。特别是在形成具有不同厚度的铁/镍扩散层或镀镍层时，需要电镀三次至五次，这是因为外表面和内表面需要分别进行电镀。另外，在形成电池壳体周壁的外表面的光亮表面时，需要电镀至少三次。所以，为了制得具有较好的耐腐蚀性、加工性、亮度和电池性能的镀镍钢片，需要复杂的众多的加工工序，这会导致电池壳体价格非常昂贵。
另外，用常规的制造方法制得的各种镀镍钢片，是对厚度与产物的尺寸相等或几乎相等的钢片进行电镀、退火、硬化冷轧或其它的处理。由于镀镍钢片薄，处理时需要花费很多时间和劳力。所以，它们的成本很高。而且，在电镀过程中需要管理电镀液体，并将其排放，这也会导致镀镍钢片的成本提高。
有人提出了与上述形成电镀电池壳体的片材不同的复合钢，它是基片和包层片的复合物，所述包层片由钛片或镍合金片等构成，所述包层粘合在所述基片的表面。在这类复合钢中，对于厚度约为100mm的基片，使用厚度为5mm-30mm的包层片。对层压有包层片的片料进行滚压，以使基片的厚度减小至约20mm，包层片的厚度减小至约1mm-3mm。基片的最小厚度约为10mm，包层片的最小厚度约为1mm。
复合钢与电镀片相比其优点在于不需电镀液体及将其排放，但缺点是由于钢片的厚度增厚，钢片的可延伸性明显减小。所以复合钢的问题在于，与大尺寸的需要低程度拉延的浅的拉伸物品(如盘状物(pans)或干燥器(kilns))不同，在形成小尺寸需要高度可加工性和弯曲的电池壳体时，从其拉伸强度和延伸率考虑，作为形成电池壳体的片料的基片的钢片厚度不能太厚。因此，如果钢片的厚度为1mm或更厚，则该钢片缺乏可延伸性，因而壁角开裂，或者不能得到所需的尺寸。这就意味着难以通过拉延形成电池壳体。
近年来，电池广泛用于各种无绳电子仪器，如便携式计算机、移动电话等等。在便携式仪器中，电池所占的空间很大。为了实现这些便携式仪器的小型化和轻量化，需要提供小型化和轻量化的电池，并且这些电池具有高性能。所以电池壳体必需具有高容量。为了使电池具有高容量，需要使电池壳体减薄，这是因为其外形受国际标准的限制。但考虑到屈服强度和强度应足够高以耐受电池壳体的内部压力，电池壳体底壁的厚度不能比侧壁厚度更薄。尤其是对于二次电池，如果底壁薄，则底壁的内表面和外表面在点焊时会变形。所以，底壁需要足够厚而不变形。因此，在使用多次拉延方法(传递拉延法)时，其中电池壳体底壁的厚度和侧壁的厚度被拉延成几乎相同，较好的是用于形成电池壳体的钢片厚度为0.4mm或更薄；而对于DI拉延方法，其中电池壳体的侧壁的厚度被拉延成较其底壁的厚度要薄，较好的是用于形成电池壳体的钢片厚度为0.7mm或更薄。
由镀镍钢片制成的形成电池壳体的片材的镀层厚度为5μm或更薄，通常为2μm-3μm之薄。对钢片进行镀覆的主要目的是防止其表面锈蚀，不使镀镍层增厚。同样，较好的是使复合钢中所用的包层片的厚度尽可能达到最薄，以降低成本。由于除钢片以外的其它金属的厚度增加时，其可延伸性减小，因此需要使包层片的厚度尽可能薄。
当使用诸如钛片、镍片、镍合金片等金属片作为包层片时，如果包层片的厚度为10μm或更厚时，难以用多次拉延法拉延该复合钢，而且几乎不可能用DI拉延方法进行拉延，这是因为包层片的硬度大于钢片的硬度。因此，包括厚度为10mm的基片和厚度为1mm的包层片的复合钢片不能用作形成电池壳体的片材，这是因为包层钢片的厚度太厚。
有人提出使用镍/不锈钢复合钢作为电池的电极片，所述复合钢包括用作基片的薄不锈钢片和用作包层片的镍箔。然而，由于通常用于电池壳体的钢片的硬度Hv为135或更小，而不锈钢的硬度Hv为150或更大，所以镍/不锈钢-复合钢的硬度在拉延加工性方面引起困难。如果镍/不锈钢-复合钢不用作电极片，而通过拉延用作形成电池壳体的片料，则在随动性能方面是不理想的，而且会开裂。所以，它不能用作形成电池壳体的片料。即使形成的电池壳体不存在质量上的问题(如开裂)，但不锈钢片的市场价格高出普通钢片或冷轧钢片价格的三至四倍。并且，当镍/不锈钢-复合钢硬度高时，拉延速度慢，因而包含它的产物的产率下降。因此，当电池壳体由镍/不锈钢-复合钢形成时，制成的电池壳体的价格非常昂贵。
本发明系鉴于上述问题而作出，本发明的一个目的是提供形成电池壳体的片料，在电池壳体的内表面具有低的接触电阻，提高和改善了电池壳体外表面的耐腐蚀性和外观，简化了制造工序，降低了成本，所述形成电池壳体的片料包括由不同金属(如镍、镍合金等等)组成的复合钢，包层厚度为10μm或更薄，形成在厚度为0.01mm-0.7mm的钢片上；本发明的另一个目的是提供该形成电池壳体的片料的制造方法；本发明还有一个目的是提供由该形成电池壳体的片料形成的电池壳体。
在本发明中，第一方面提供了形成电池壳体的片料，它包括带有基片和在基片的两个表面上的包层片的复合钢，其中基片的厚度为0.01mm-0.7mm；包层片厚度为10μm或更薄；各包层片金属与基片金属各不相同，各包层片金属也互不相同。
第二方面提供了形成电池壳体的片料，它包括带有基片和在基片的两个表面上的包层片的复合钢，其中基片的厚度为0.01mm-0.7mm；包层片厚度为10μm或更薄；各包层片金属与基片金属各不相同，但各包层片金属是相同的。
第三方面提供了形成电池壳体的片料，它包括带有基片和在基片的一个表面上的包层片和在另一个表面上的镀层的复合钢，其中基片的厚度为0.01mm-0.7mm；包层片厚度为10μm或更薄；包层片金属与基片金属互不相同。
第四方面提供了形成电池壳体的片料，它包括带有基片和在基片的一个表面上的包层片和在另一个表面上的加碳层的复合钢，其中基片的厚度为0.01mm-0.7mm；包层片厚度为10μm或更薄；包层片金属与基片金属互不相同。
如上所述，在本发明的第一方面，层压在基片的一个表面的包层片与层压在其另一个表面的包层片互不相同。在本发明的第二方面，相同的包层片层压在基片的每一表面。在本发明的第三方面，在一个表面层压包层片的基片的另一表面形成镀层。在本发明的第四方面，在一个表面层压包层片的基片的另一表面形成加碳层。
除了上述四种形成电池壳体的片料之外，形成电池壳体的片料也可以在包层片的至少一个表面带有镀层，还可以在包层片的至少一个表面带有加碳层，也可在镀层的至少一个表面带有加碳层。
包层片由镍、镍合金、铜、铜合金、银、金或钛构成。尤其是在电池壳体成型过程中，位于电池壳体外表面的包层片由镍构成，而位于电池壳体内表面的包层片由镍合金构成。
较好的是镀层包括选自Au、Ag、Mo、Co、Ir、Rh、W和Zn等接触电阻小的金属。而且，较好的是镀层包括选自C、Co和Pd等不易氧化的金属；以及选自Ni-C、Ni-Mn、Ni-Co、Ni-B、Ni-Fe、Ni-Sn、Ni-Zn、Ni-Si、Ni-In、Ni-Ge、Ni-Se、Ni-La、Ni-W、Ni-Ti、Ni-P、Ni-Mo、Ni-Ga、Co-Mo、Fe-W和Ag-Sn等不易氧化的合金。
本发明提供了由上述形成电池壳体的片料制成的电池壳体。
另外在本发明中，提供了制造上述形成电池壳体的片料的方法。
即提供了制造形成电池壳体的片料的方法，包括以下步骤：将厚度为1mm-5mm的包层片层压在厚度为200mm-300mm的连续铸造平板的至少一个表面，所述包层片由与该平板的金属不同的金属构成；热轧和冲压该层压有包层片的平板，使其宽度减小10％或更小；将带有包层片的平板卷起，同时在其宽度方向的两侧边沿加热；对层压有包层片的极板进行冷轧，由此制得复合钢，该复合钢包括由所述平板制成的厚度为0.01mm-0.7mm的基片和厚度为10μm或更薄的包层片。
用该制造方法制得的复合钢包括两种，一种是仅在基片的一个表面进行层压，另一种是在基片的两个表面进行层压。另外，也可以是由相同金属组成的包层片层压在基片的两个表面，还可以是层压在基片的一个表面的包层片与层压在基片的另一个表面的包层片互不相同。
另外，提供了第一种制造形成电池壳体的片料的方法，包括以下步骤：通过将包层片层压在连续铸造平板的至少一个表面，所述包层片由与该平板的金属不同的金属构成，提供两片层压片；在两片层压片的包层片之间施加分隔材料；对该层压片进行预定比例的热轧；对该层压片进行预定比例的冷轧；在分隔材料部分将层压片相互分离，由此制得复合钢，该复合钢包括由平板制成的厚度为0.01mm-0.7mm的基片和厚度为10μm或更薄的包层片。
还提供了第二种制造形成电池壳体的片料的方法，包括以下步骤：通过将包层片层压在连续铸造平板的一个表面，所述包层片由与该平板的金属不同的金属构成，提供两片层压片；在两片层压片的基片之间施加碳粉；对该层压片进行预定比例的热轧；对该层压片进行预定比例的冷轧；在碳粉部分将层压片相互分离，由此制得复合钢，该复合钢包括由平板制成的厚度为0.01mm-0.7mm的基片；在基片的一个表面的厚度为10μm或更薄的包层片；以及施加在基片的另一个表面的碳粉。
还提供了第三种制造形成电池壳体的片料的方法，包括以下步骤：通过将包层片层压在连续铸造平板的两个表面，所述包层片由与该平板的金属不同的金属构成，提供两片层压片；在两片层压片的包层片之间施加碳粉；对该层压片进行预定比例的热轧；对该层压片进行预定比例的冷轧；在碳粉部分将层压片相互分离，由此制得复合钢，该复合钢包括由平板制成的厚度为0.01mm-0.7mm的基片；在基片的每一表面的厚度为10μm或更薄的包层片；以及施加在一个包层片表面的碳粉。
第一种方法至第三种方法涉及在一步制造工序中形成两片形成电池壳体的片料的方法。第二种方法和第三种方法的特征在于使用加碳层作为隔离材料，用以将两片形成电池壳体的片料相互隔离。
在对层压片进行冷轧之后，通过在在包层片表面和/或基片表面进行电镀，在包层片表面和/或基片表面涂覆镀层。在涂覆镀层之后，通过向镀层表面施加碳，在镀层表面涂覆碳层。即，在随后的加工中，通过在包层片的表面或基片的表面进行电镀，可在包层片表面或基片表面形成镀层。而且，在随后的加工中，也可在包层片表面或基片表面通过向其施加碳而形成碳层。并且，在随后的加工中，还可在镀层上形成碳层。
如上所述，本发明的形成电池壳体的片料是通过以下步骤制得的：将厚度为1mm-5mm的包层片层压在基片上，所述基片由厚度为200mm-300mm的平板组成，然后进行热轧，再进行冷轧。由此制得的本发明的复合钢较常规的复合钢更薄，并具有更优越的深拉延特性。即，在进行热轧时，包层片-包覆基片的宽度减小10％或更小，以防止包层片脱离基片，以及防止所谓边缘凹陷(edge drop)的产生，这些边缘凹陷在热轧包层片-层压基片在其宽度方向的边沿的厚度减小时会出现。通过在宽度方向的两边加热热轧包层片-层压基片，使其以螺旋的形式卷起，使得在其宽度方向的中心冷却速度与在其宽度方向的两边的冷却速度之差达到最小。用该方法可使复合钢在其宽度方向的性能均一。由此可制得薄的且厚度以及金属结构在其宽度方向中心和两边均一的复合钢。所以，可减小面内各向异性(in-plane anisotropy)Δr，该值是在其长度方向的伸长率、在其宽度方向的伸长率和在其倾斜方向的伸长率之差。因此，当对该复合钢进行拉延以形成圆柱型电池壳体时，可以防止由拉延部件的端面处伸长率之差导致的局部形成耳状凸起物，即出现所谓凸耳，由此可提高产率。用该方法可制得复合钢，该复合钢包括厚度为0.01mm-0.7mm的基片以及厚度为10μm或更薄的包层片，该复合钢适合用作形成电池壳体的片料。
在制造复合钢时，虽然将包层片(如镍片、镍合金片等)焊接至用作基片的平板的两个表面需要许多工序，但在基片和包层片之间通过焊接形成的扩散层使粘结强度更高。考虑到高的粘结强度，可以不进行退火以形成扩散层，但镀片需要退火。因此，可使对制造工序(从平板的铸造到复合钢的产生)的总控制更容易。尤其是该复合钢具有以下优点：容易使基片一个表面的金属层不同于另一表面的金属层。
即，需要在电池壳体的外表面存在一层高度耐腐蚀性和高亮度的金属层，而且需要在其内表面存在一层具有低的电池内阻的金属层以提高电池的内部性能。因此，在复合钢中，具有较好的耐腐蚀性的金属(如纯镍)用作包层片，形成电池壳体的外表面，而合金(如Ni-Co合金)用作包层片，形成电池壳体的内表面，以防止电池壳体内表面的金属易被电池壳体中所含物质所氧化。用该方法可提高电池的内部性能。另外，通过适当调节合金中金属的比例，使电池壳体内表面的金属具有低的伸长率，可使电池壳体的内表面开裂，使其内表面与电池壳体中所含的物质紧密接触。由此可降低接触电阻，以提高电池的内部性能。在此情况下，通过使用合金镀覆的金属作为电池壳体的内表面，以替代由合金制成的包层片，可防止电池壳体的内表面易被电池壳体中所含物质所氧化，并使电池壳体具有低的接触电阻。但用包括两至三种金属的合金镀覆钢片几乎是不可能的。与镀覆合金不同，对于包层片，可以选用包括不同的金属混合物的约10种合金。所以，复合钢较镀合金金属在改善电池的内阻方面更为理想。通过在电池壳体内表面上提供包括具有低接触电阻的金属(如Au、Ag等)的镀层，或者提供包括不易氧化的金属(如C、Co等)的镀层，可使电池壳体的内表面具有低的接触电阻。
目前，在电池制造厂中，为了提高电池壳体内表面处的性能，将碳施加于镀镍的电池壳体内表面，以提高镀镍内表面与电池壳体中所含物质的粘附性。在本发明中，由于加碳层可在制造形成电池壳体的片料时事先形成，因此电池制造厂不需要进行加碳操作。尤其是通过在一片层压在另一片之上的两片形成电池壳体的片料之间加碳作为隔离材料，用于使其相互分离，很容易形成加碳层。
图1是说明第一个实施方案的形成电池壳体的片料的透视图；
图2是说明第一个实施方案的制造方法的流程图；
图3A和3B各为说明制造过程中状态的示意图；
图4A至4C各为说明由第一个实施方案的形成电池壳体的片料制得的电池壳体的示意图；
图5A至5C是说明由第一个实施方案的制造方法制得的形成电池壳体的片料的各种实例的示意图；
图6A至6D是说明第二个实施方案的制造方法的示意图；
图7A至7C是说明由第二个实施方案的制造方法制得的形成电池壳体的片料的实例的示意图；
图8是说明第三个实施方案的制造方法的流程图；
图9A至9G是说明由第三个实施方案的制造方法制得的形成电池壳体的片料的实例的示意图；
图10A至10G是说明在表面形成加碳层的形成电池壳体的片料的实例的示意图。
下面参照附图对本发明的实施方案作详细说明。
第一实施方案的由包层片构成的形成电池壳体的片料1如图1所示，包括在基片2的一个表面形成的镍片3，由钢片构成的基片，以及在其另一个表面形成的镍合金片4。该形成电池壳体的片料1的总厚度为0.3mm。基片2的厚度为0.292mm。包层镍片3和包层镍合金片4的厚度分别为0.004mm(4μm)。
参照图2的流程和图3，对第一个实施方案的制造形成电池壳体的片料1的方法叙述如下。在步骤#1中，从由连续铸造法制得的厚度为250mm，宽度为900mm，长度为4.5m的平板10表面去除氧化物。在去除氧化物的操作中，平板10的各表面磨去1-5mm(在该实例中为3mm)。
在步骤#2中，将由厚度为4mm的镍片构成的包层片11层压在平板10的一个表面，将由厚度为4mm的镍合金片构成的包层片12层压在其另一个表面。然后，将包层片11和12与平板10焊接。在此情况下，如图3A所示，包层片11和12的宽度各设定为855mm，小于平板10的宽度900mm，平板10的中心与包层片11和12的中心重合，使极板10的两边从包层片11和12的两边在极板10的宽度方向少量伸出。
在步骤#3中，焊接材料在加热炉中1100℃进行热轧，形成总厚度为2.45mm的热轧复合钢，所述总厚度为基片厚度和层压在基片的两个表面的包层片厚度的总和，然后，将其卷成螺旋形。在热轧期间，如图3B所示，进行热轧的复合钢的宽度减小5％，以防止包层片11和12脱离基片10，以及防止产生所谓的边缘凹陷，这些边缘凹陷在热轧复合钢时在其宽度方向两边的厚度减小时会出现。通过用加热装置(包括电加热器)在700℃加热热轧复合钢在宽度方向的两边，使其卷成螺旋形，使得在其宽度方向的中心冷却速度与在其宽度方向的两边的冷却速度之差达到最小。用该方法可使热轧复合钢在其宽度方向的性能均一。
随后，用含酸性物质的溶液对热轧复合钢进行洗涤之后，在步骤#4中进行冷轧。在冷轧中的滚轧百分数设置在87.6，以使冷轧复合钢的总厚度控制在0.305mm。
冷轧复合钢经电解洗涤之后，在步骤#5中，在600℃-900℃连续退火0.5分钟至2.0分钟。在该实例中是在750℃连续退火1分钟。
最后，在步骤#6中，包层材料在滚轧百分数为1.2％进行硬化冷轧，以得到厚度为0.3mm形成电池壳体的片料1。由镍片构成的包层片3的厚度和由镍合金片构成的包层片4的厚度分别为0.004mm(4μm)。
通过传输拉延法或拉延及压薄方法，使形成电池壳体的片料1形成圆柱型电池壳体。结果，形成电池壳体的片料1具有与常规的镀镍形成电池壳体的片料几乎相同的伸长度，而且能在不使形成电池壳体的片料开裂的情况下进行加工。在此情况下，如图4A所示，电池壳体20的外表面带有由镍片构成的包层片3，而其内表面带有由镍合金构成的包层片4。电池壳体20的耐腐蚀性和内部电池性能都高于常规的镀镍电池壳体。
由于在热轧中，减小了包层材料的宽度，以防止产生边缘凹陷，所以形成电池壳体的片料1可在其宽度方向的中心和两边具有均匀的厚度和金属结构。因此可减小面内各向异性Δr，该值是在其长度方向的伸长率、在其宽度方向的伸长率和在其倾斜方向的伸长率之差。因此，当对该包层片进行拉延以形成圆柱型电池壳体时，可以防止由于复合钢的端面处伸长率与其其它部分的伸长率没有不同而导致的局部形成耳状凸起物，即出现凸耳，由此可提高产率。
如图5A所示，在构成第一种实施方案的形成电池壳体的片料的复合钢中，其基片2的两个表面带有由与基片2的金属不同的金属(镍片和镍合金片)构成的包层片3和4，它们互不相同。但如图5B所示，可在复合钢的两面带有由相同的金属片(如镍片)构成的包层片3和4。而且，如图5C所示，可形成仅在基片2的一个表面带有包层片3的复合钢。对于如图5C所示的包层片，通常对不带有包层片的表面提供镀覆层或加碳层。在说明形成电池壳体的片料的示意图中，基片2用斜线表示，包层片3和4用交叉斜线表示，加碳层6(下文中将作说明)用波形线表示，镀覆层8用黑粗线表示。
第一个实施方案的制造方法涉及制造由复合钢构成的形成电池壳体的片料的方法。如图6A至6D所示，在第二个实施方案中，同时制造两片由复合钢构成的形成电池壳体的片料。
即，在图6A中，包层片11通过焊接层压在平板10的一个表面，而在其另一面不层压任何包层片。提供两片包括平板10和包层片11的层压片100，在包层片11之间放入分隔材料15。在此情况下，与第一个实施方案相类似，进行热轧、冷轧和硬化冷轧。然后，在分隔片15的中部将两片层压片100相互分离，形成两片复合钢片，每片包括厚度为0.01mm-0.7mm的基片和厚度为10μm或更小的包层片11。较好的是在暴露面(没有层压包层片的表面)进行电镀(将在下文中叙述)，以得到形成电池壳体的片料。即，较好的是将由镍片构成的包层片11层压在平板10的一个表面，而对平板10的另一个铁表面镀镍合金、银等。
参见图6B，提供由两片层压片构成的层压片100’，每片层压片带有焊接在平板10的一个表面的包层片11，而包层片12焊接在其另一个表面。将分隔材料15放入包层片11之间。在此情况下，与图6A所示的情况相类似，在进行所需的滚轧之后，使层压片100’在隔离材料15的中部相互分离，同时形成两片复合钢片。
参见图6C，通过焊接将包层片11层压在平板10的一个表面，在其另一个表面没有层压包层片。提供两片包括包层片11的层压片100，所示包层片由镍片等构成，在平板10之间放入碳粉16作为隔离材料。在进行所需的滚轧之后，使两片层压片100在平板10之间的加碳部分相互分离。结果可同时制造两片由在基片2的一个表面形成的镍片3和在其另一个表面形成的加碳层6构成的形成电池壳体的片料1(如图7A所示)。通过在包层片11之间施加由碳粉构成的分隔材料而将两片层压片100进行层压，对其进行滚轧，然后将其相互分离，可同时制造两片具有如图7B所示结构的复合钢。
参见图6D，提供由两片层压片构成的层压片100’，每片层压片带有焊接在极板10的一个表面的由镍片等制成的包层片11，而由镍合金等制成的包层片12焊接在极板10的另一个表面。将碳粉16放入层压片100’的包层片12之间作为分隔材料。在进行所需的滚轧之后，使层压片100’在包层片12之间的加碳部分相互分离。可同时制造两片形成电池壳体的片料，每片具有形成在基片2的一个表面的镍片3(举例说明)，形成在其另一个表面的镍合金片4，以及形成在镍合金片4表面的加碳层6，如图7C所示。
如上所述，当形成两片包括包层片或层压在基片上的包层片的层压片，并通过分隔材料将一片层压在另一片之上，然后对该两片层压片进行滚轧时，可同时制造两片分别在其一个表面带有加碳层的形成电池壳体的片料，这样提高了形成电池壳体的片料的生产率，也免去了向表面(对应于在随后的加工中的电池壳体的内表面)加碳粉的操作。
图8所示的工艺流程说明本发明的第三个实施方案。在步骤#2中，包层片11仅焊接在平板10的一个表面，而其另一个表面不层压包层片。与第一个实施方案相类似，在步骤#3中对层压片进行热轧；在步骤#4中进行冷轧；在步骤#5中进行连续退火；在步骤#6中进行硬化冷轧；在步骤#7中，对基片10的暴露面(在其上没有层压包层片11)进行电镀。用图6A所示的方法，从步骤#1至步骤#6，同时制得两片形成电池壳体的片料之后，在分隔材料的中部将其相互分离，然后，不用说，可以对基片10的暴露面进行电镀。
对基片10的暴露面进行电镀之后，进行步骤#8的连续退火。然后，在步骤#9中，再进行硬化冷轧，以制得由基片2、包层片3和镀层8构成的形成电池壳体的片料(如图9A所示)，所述基片2由钢片制成，厚度为0.01mm-0.7mm，所述包层片3由不同于基片2的金属构成，其厚度为10μm或更小，层压在基片2的一个表面，所述镀层8形成在基片2的另一个表面。
图9B至9G说明第三个实施方案的形成电池壳体的片料的其它实例，这些形成电池壳体的片料带有形成在复合钢的至少一个表面的镀层。如图9B所示的形成电池壳体的片料，包括基片2、形成在其一个表面的镀层8和形成在其另一个表面的包层片3，以及通过向包层片3的表面加碳形成的加碳层6。如图9C所示的形成电池壳体的片料，包括基片2、形成在其一个表面的镀层8、形成在其另一个表面的包层片3以及在镀层8表面形成的加碳层6。如图9D所示的形成电池壳体的片料，包括在基片2的一个表面形成的包层片3和在包层片3上形成的镀层8。基片2的另一个表面暴露在外。如图9E所示的形成电池壳体的片料，包括形成在基片2的两个表面的相同或不同种类金属的包层片3和4，以及形成在包层片3表面的镀层8。如图9F所示的形成电池壳体的片料，包括形成在包层片3和4表面的镀层8。如图9G所示的形成电池壳体的片料，包括形成在基片2的表面的包层片3，形成在包层片3表面的镀层8，以及形成在基片2的另一个表面的镀层8。如图4B所示，较好的是当将形成电池壳体的片料加工成电池壳体时，镀镍层8位于电池壳体20的外表面，由合金构成的包层片4位于其内表面。
较好的是电池壳体的内表面镀有低电阻的金属，如Au、Ag、Mo、Co、Ir、Rh、W和Zn；和/或不易氧化的金属，如C、Co、Pd；以及合金，如Ni-C和Ni-Co。较好的是形成电池壳体的片料的表面(对应于电池壳体外表面)具有高的耐腐蚀性，并具有光亮镀层。例如，较好的是在其毛面镀镍层上光亮镀镍。
如图6C和6D所示，当同时制造两片形成电池壳体的片料时，较好的是在它们之间形成加碳层6作为分隔材料。但不用说，除了形成加碳层6作为分隔材料之外，还可以将碳粉加至一片复合钢片的表面。
可以用图10A至10G所示的各种方式，用图6C和6D所示方法，组合基片2、包层片3、镀层8和加碳层8，或者通过在随后的步骤中形成加碳层6，制造形成电池壳体的片料。使用在至少一个表面带有加碳层6的形成电池壳体的片料形成电池壳体时，较好的是该加碳层6位于电池壳体20的内表面，而包层片3位于其外表面。
上述形成电池壳体的片料可优选用作正极和负极末端材料，以及，不用说，可以用作形成电池元件的材料，例如，电荷收集器、引线端子、垫片、环形填片(rings)、防爆阀等等。
由此可见，根据本发明，将厚度为1mm-5mm的包层片包覆在由厚度为200mm-300mm的极板构成的基片上之后，将该包层片-层压基片进行热轧，使其宽度减小10％或更小，将该热轧包层片-层压基片卷成螺旋形，同时对其沿宽度方向的两边进行加热，对其进行冷轧。因此可以制得薄的复合钢片，该复合钢片包括厚度为0.01mm-0.7mm的基片和厚度为10μm或更薄的包层片，且具有优越的深拉延性能，使由该复合钢片形成的材料能用作形成电池壳体的片料。即，可制得薄的具有良好的拉伸性且厚度以及金属结构在其宽度方向中心和两边均一的复合钢片。所以，可减小面内各向异性Δr，该值是在其长度方向的伸长率、在其宽度方向的伸长率和在其倾斜方向的伸长率之差。因此，当对该复合钢片进行拉延以形成圆柱型电池壳体时，该包层片能随基片伸长。所以，在通过拉延形成电池壳体的片料形成电池壳体时，不存在开裂、出现凸耳以及得不到所需尺寸等问题。而且，使用该复合钢片作为形成电池壳体的片料时的生产工序的数目远少于使用常规的镀覆片材(如镀镍钢片)作为形成电池壳体的片料时的生产工序的数目。因此，可容易地且低成本地制得具有优越的耐腐蚀性、加工性、亮度和内部电池性能的形成电池壳体的片料。所以本发明提供了低成本的形成电池壳体的片料。
而且，用包括两至三种金属的合金镀覆钢片几乎是不可能的。金属的种类，可相互混合的金属的数目，以及形成合金的金属的混合比是受限制的。与镀覆合金不同，当合金片用作复合钢的包层片时，可以选用不同混合比的约10种合金。所以，种类、数目和混合比几乎没有限制，可从电池的性能和价格考虑，选用由适宜的合金形成的包层片。
电池壳体外表面所要求的性能与其内表面所要求的性能不同。在复合钢中，由于构成形成在基片的一个表面的包层片的金属不同于构成形成在其另一个表面的包层片的金属，因此上述要求能容易地得到满足。

Claims (18)

1.形成电池壳体的片料，它包括带有基片和在基片的两个表面上的包层片的复合钢，其中基片的厚度为0.01mm-0.7mm；包层片厚度为10μm或更薄；各包层片金属与基片金属各不相同，各包层片金属也互不相同。
2.形成电池壳体的片料，它包括带有基片和在基片的两个表面上的包层片的复合钢，其中基片的厚度为0.01mm-0.7mm；包层片厚度为10μm或更薄；各包层片金属与基片金属各不相同，但各包层片金属是相同的。
3.形成电池壳体的片料，它包括带有基片和在基片的一个表面上的包层片和在另一个表面上的镀层的复合钢，其中基片的厚度为0.01mm-0.7mm；包层片厚度为10μm或更薄；包层片金属与基片金属互不相同。
4.形成电池壳体的片料，它包括带有基片和在基片的一个表面上的包层片和在另一个表面上的加碳层的复合钢，其中基片的厚度为0.01mm-0.7mm；包层片厚度为10μm或更薄；包层片金属与基片金属互不相同。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的形成电池壳体的片料，其特征在于在包层片的至少一个表面带有镀覆层。
6.如权利要求1至5中任何一项所述的形成电池壳体的片料，其特征在于在包层片的至少一个表面带有加碳层。
7.如权利要求3或5所述的形成电池壳体的片料，其特征在于在镀覆层的至少一个表面带有加碳层。
8.如权利要求1至8中任何一项所述的形成电池壳体的片料，其特征在于包层片由镍、镍合金、铜、铜合金、银、金或钛构成。
9.如权利要求8所述的形成电池壳体的片料，其特征在于在电池壳体成型过程中，位于电池壳体外表面的包层片由镍构成，而位于电池壳体内表面的包层片由镍合金构成。
10.如权利要求3、5、6、7、8和9中任何一项所述的形成电池壳体的片料，其特征在于镀层包括选自Au、Ag、Co、Ir、Rh、W和Zn等接触电阻小的金属。
11.如权利要求3、5、6、7、8和9中任何一项所述的形成电池壳体的片料，其特征在于镀覆层包括选自C、Co和Pd等不易氧化的金属；以及选自Ni-C、Ni-Mn、Ni-Co、Ni-B、Ni-Fe、Ni-Sn、Ni-Zn、Ni-Si、Ni-In、Ni-Ge、Ni-Se、Ni-La、Ni-W、Ni-Ti、Ni-P、Ni-Mo、Ni-Ga、Co-Mo、Fe-W和Ag-Sn等不易氧化的合金。
12.由权利要求1至11中任何一项所述的形成电池壳体的片料制成的电池壳体。
13.制造形成电池壳体的片料的方法，包括以下步骤：
将厚度为1mm-5mm的包层片层压在厚度为200mm-300mm的连续铸造平板的至少一个表面，所述包层片由与该平板的金属不同的金属构成；
热轧和冲压该层压有包层片的平板，使其宽度减小10％或更小；
将带有该包层片的平板卷起，同时对其沿宽度方向的两边进行加热；
对层压有包层片的平板进行冷轧，
由此制得复合钢，该复合钢包括由平板制成的厚度为0.01mm-0.7mm的基片和厚度为10μm或更薄的包层片。
14.制造形成电池壳体的片料的方法，包括以下步骤：
通过将包层片层压在连续铸造平板的至少一个表面，所述包层片由与该平板的金属不同的金属构成，提供两片层压片；
在两片层压片的包层片之间施加分隔材料；
对该层压片进行预定比例的热轧；
对该层压片进行预定比例的冷轧；
在分隔材料部分将两片层压片相互分离，
由此制得复合钢，该复合钢包括由平板制成的厚度为0.01mm-0.7mm的基片和厚度为10μm或更薄的包层片。
15.制造形成电池壳体的片料的方法，包括以下步骤：
通过将包层片层压在连续铸造平板的至少一个表面，所述包层片由与该平板的金属不同的金属构成，提供两片层压片；
在两片层压片的基片之间施加碳粉；
对该层压片进行预定比例的热轧；
对该层压片进行预定比例的冷轧；
在碳粉部分将两片层压片相互分离，
由此制得复合钢，该复合钢包括由平板制成的厚度为0.01mm-0.7mm的基片；在基片的一个表面的厚度为10μm或更薄的包层片；以及施加在基片的另一个表面的碳粉。
16.制造形成电池壳体的片料的方法，包括以下步骤：
通过将包层片层压在连续铸造平板的两个表面，所述包层片由与该平板的金属不同的金属构成，提供两片层压片；
在两片层压片的包层片之间施加碳粉；
对该层压片进行预定比例的热轧；
对该层压片进行预定比例的冷轧；
在碳粉部分将两片层压片相互分离，
由此制得复合钢，该复合钢包括由平板制成的厚度为0.01mm-0.7mm的基片；在基片的每一表面的厚度为10μm或更薄的包层片；以及施加在一个包层片表面的碳粉。
17.如权利要求13至16中任何一项所述的制造形成电池壳体的片料的方法，其特征在于在对层压片进行冷轧之后，通过在在包层片表面和/或基片表面进行电镀，在包层片表面和/或基片表面涂覆镀层。
18.如权利要求17所述的制造形成电池壳体的片料的方法，其特征在于在涂覆镀层之后，通过向镀层表面施加碳，在镀层表面涂覆碳层。
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