JP2001210282A - 二次電池 - Google Patents

二次電池

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JP2001210282A
JP2001210282A JP2000014785A JP2000014785A JP2001210282A JP 2001210282 A JP2001210282 A JP 2001210282A JP 2000014785 A JP2000014785 A JP 2000014785A JP 2000014785 A JP2000014785 A JP 2000014785A JP 2001210282 A JP2001210282 A JP 2001210282A
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Japan
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alloy
magnesium
aluminum
battery case
less
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JP2000014785A
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English (en)
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Hisanobu Okamura
久宣 岡村
Takeshi Obana
健 尾花
Hiroshi Horiie
浩 堀家
Yoshihisa Fujiwara
義久 藤原
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Hitachi Ltd
Maxell Holdings Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Maxell Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分な強度を備えていながら軽量化でき、し
かも深絞り加工を支障なく行える電池ケースを備えた電
池を得る。 【解決手段】 マグネシウムを主組成とし、これにアル
ミニウム、亜鉛、マンガン等の合金元素を添加してマグ
ネシウム合金を形成する。このマグネシウム合金を圧延
して板材とし、板材を深絞り加工して電池ケースを形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、非鉄金属合金で
形成された電池ケースを備えている二次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】携帯電話やポータブル型のパーソナルコ
ンピュータなどの普及に伴って、これらの電源として多
用される二次電池、とくに密閉型の二次電池に対して、
軽量化、高エネルギー密度化を促進し、さらに安全性を
高めることが求められている。こうした要求に応えるた
めに、電池ケースの形成素材を鋼やステンレスなどの鉄
系合金から、比重の小さな軽金属に転換することが実現
されつつある。例えば特開平8−329908号公報に
は、アルミニウムを基材にして、これに0.5〜2.5wt%
のマンガンを添加したアルミニウム合金で電池ケースを
形成することが開示してある。また、先のアルミニウム
合金に1.8wt%以下のマグネシウムを添加して、電池ケ
ースを形成することも開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】非鉄金属合金で電池ケ
ースを形成する際には、上記のような使用上の仕様要求
を満足できるのはもちろん、強度と剛性に優れ、さらに
加工が容易でより安価に製造できることが望まれる。例
えば、深絞り加工が可能であること、支障なく溶接が行
えること、インパクト加工が行えることなどの製造上の
要求も満たせることが不可欠となる。
【0004】先のマンガンを含むアルミニウム合金は、
加工性に優れているものの、比重約2.7あるので、軽量
化を図るうえで限界がある。また、例えばコバルト酸リ
チウムを電解液とする電池形態において、電池ケースが
腐蝕されやすく、安全性に問題がある。
【0005】この発明の目的は、使用上の要求仕様を十
分に満足しながら、加工上の要求も同時に満足できる、
非鉄金属合金で形成した電池ケース、とくに電池ケース
がマグネシウムを基材として、これにアルミニウム、亜
鉛、マンガン、ジルコニウム等の合金材を添加した、マ
グネシウム合金で形成してある二次電池を提供すること
にある。
【0006】この発明の目的は、使用上の要求仕様を十
分に満足しながら、加工上の要求を同時に満足できる、
非鉄金属合金で形成した電池ケース、とくに、電池ケー
スがアルミニウムを基材として、これにマグネシウム、
シリコン等の合金材を添加した、アルミニウム合金で形
成してある二次電池を提供することにある。この発明の
他の目的は、電池ケースが電解液によって腐蝕を受ける
ことのないアルミニウム合金で形成してあり、高度の耐
蝕性を発揮できる電池ケースを備えた二次電池を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の二次電池は、
電極体2を収容する電池ケース1を、マグネシウムを主
組成とし、これに合金元素を添加したマグネシウム合金
で形成する。具体的には、マグネシウム合金が、アルミ
ニウムを3.0〜10.0wt%、亜鉛を0.5〜3.0wt%、マ
ンガンを0.1〜0.5wt%含んでいる。
【0008】別のマグネシウム合金は、亜鉛を0.5〜6.
0wt%、ジルコニウムを0.4〜0.8wt%、マンガンを0.
6〜1.2wt%含んでいる。
【0009】この発明の別の二次電池は、電極体2を収
容する電池ケース1を、アルミニウムを主組成とし、こ
れにマグネシウムを2.0〜5.0wt%添加したアルミニウ
ム合金で形成する。
【0010】この発明の別の二次電池は、電極体2を収
容する電池ケース1を、アルミニウムを主組成とし、こ
れにマグネシウムを0.30〜1.5wt%、ケイ素を0.20
〜1.2wt%添加したアルミウム合金で形成する。
【0011】
【作用および発明の効果】マグネシウムの比重は1.74
で、アルミニウムの2.7、鉄の7.8に比べて十分に小さ
い。さらに、比強度は鉄の0.22倍、アルミニウムの0.
65倍である。従ってマグネシウム合金で電池ケース1
を形成すると、ケース重量を減少できる。板材からの深
絞り加工も支障なく行えるので、製造上都合がよい。
【0012】合金元素として、アルミニウムを3.0〜1
0.0wt%、亜鉛を0.5〜3.0wt%、マンガンを0.1〜0.
5wt%含むマグネシウム合金は、他のマグネシウム合金
に比べて深絞り性に優れ、さらに薄肉鋳造性に優れてい
る。なお、深絞り加工は、板材を200℃前後に加工し
ながら行うと、加工後の外観を美麗にすることができ
る。このマグネシウム合金は、ASTMで規定されるA
Z31B、AZ61B、AZ81B、AZ91Bの各マ
グネシウム合金に相当する。
【0013】合金元素として、亜鉛を0.5〜6.0wt%、
ジルコニウムを0.4〜0.8wt%、マンガンを0.6〜1.2
wt%含むマグネシウム合金も、上記のマグネシウム合金
と同様に加工性に優れている。このマグネシウム合金は
ASTMで規定されるHK31A、ZK10A、ZK3
0Aの各マグネシウム合金に相当する。
【0014】アルミニウムに、合金元素としてマグネシ
ウムを2.0〜5.0wt%添加してアルミニウム合金は、非
調質材において圧延加工後の強度が25〜35kg/mm2
耐力が10〜20kg/mm2 と高い。しかも耐蝕性に優
れ、支障なく溶接できる。加工段数を適正に選定するこ
とにより、深絞り加工も問題なく行える。従って板材を
素材にして、電池ケース1を深絞り加工によって容易に
形成できる。このアルミニウム合金は、マグネシウムの
他に、ケイ素を0.10〜0.5wt%、マンガンを0.01〜
1.0wt%添加した、JIS−A5000系のアルミニウ
ム合金に相当する。
【0015】アルミニウムに、合金元素としてマグネシ
ウムを0.3〜1.5wt%、ケイ素を0.20〜1.2wt%添加
したアルミニウム合金は、JISで規定される調質方法
のうち、溶体化処理を施した後、人工時効硬化処理を施
す「T6処理」を行うことにより、強度を25〜30kg
/mm2 に、耐力は20〜28kg/mm2 に向上できる。な
お、溶体化処理は圧延された板材に対して施し、この後
深絞り加工を行う。次いで人工時効硬化処理を施して、
電池ケース1の強度と剛性を向上する。
【0016】
【実施例】図1および図2に、この発明の適用対象であ
る二次電池のうち、密閉型のリチウム二次電池を示す。
電池は、上面が開口する偏平な縦長角箱状の電池ケース
1と、電池ケース1に収容される電極体2と、電池ケー
ス1の上面開口を塞ぐ蓋3などで構成してある。蓋3の
中央には出力端子4が設けてあり、この出力端子4と、
電池ケース1または蓋3とに、電極体2から導出した一
対の導電リード5・6が溶接してある。蓋3の一側板面
には、防爆用の断裂ベントが8設けてある。符号7はイ
ンシュレータである。
【0017】(実施例1)上記の電池ケース1はマグネ
シウム合金を素材にして形成する。詳しくは、マグネシ
ウム合金を主組成にして、これにアルミニウムを3.0wt
%、亜鉛を2wt%、マンガンを0.3wt%添加して、マグ
ネシウム合金を形成した。この合金を圧延して厚さ0.5
mmの板材を得、同板材に深絞り加工を施して電池ケース
1を形成した。蓋3は電池ケース1と同じマグネシウム
合金で形成してあり、両者1・3の嵌合面をレーザー溶
接することにより密封できる。なお、この実施例におけ
るマグネシウム合金は比重が1.8で、ASTMで規定さ
れるAZ31B(JIS−MD1)のマグネシウム合金
を適用できる。
【0018】(実施例2)この実施例2におけるマグネ
シウム合金は、マグネシウムを主組成にして、これに亜
鉛を1.3wt%、ジルコニウムを0.46wt%、マンガンを
1wt%添加して形成した。この合金を圧延して厚さ0.4
mmの板材を得、同板材を200℃に加熱した状態で深絞
り加工を施して電池ケース1を形成した。他は実施例と
同様にして電池を構成した。なお、この実施例における
マグネシウム合金は比重が1.8で、ASTMで規定され
るZK10A(JIS−MP4)のマグネシウム合金を
適用できる。
【0019】(実施例3)この実施例3におけるマグネ
シウム合金は、マグネシウムを主組成にして、これに亜
鉛を3wt%、ジルコニウムを0.6wt%、トリウムを2wt
%添加して形成した。他は実施例2と同様にして電池ケ
ース1を形成した。このマグネシウム合金は、ASTM
で規定されるHM21Aのマグネシウム合金を適用でき
る。
【0020】次に、電池ケース1がアルミニウム合金で
形成してある実施例を説明する。
【0021】(実施例4)この実施例4におけるアルミ
ニウム合金は、アルミニウムを主組成にして、これにマ
グネシウムを2.5wt%添加して形成した。このアルミニ
ウム合金の引っ張り強さは26kg/mm2 、耐力が20kg
/mm2 で、JIS−A5052で規定されるアルミニウ
ム合金を適用できる。なお、JIS−A5052の合金
元素の組成は以下の通りである。 Mg:2.2〜2.8wt% Si:0.25wt%以下 Mn:0.10wt%以下 Fe:0.4wt%以下 Cu:0.1wt%以下 Cr:0.15〜0.35wt%以下 Zn:0.1wt%以下
【0022】(実施例5)この実施例5におけるアルミ
ニウム合金は、アルミニウムを主組成にして、マグネシ
ウムを5wt%添加して形成した。このアルミニウム合金
の引っ張り強さは23kg/mm2 、耐力は20kg/mm2
で、JIS−A5056で規定されるアルミニウム合金
を適用できる。なお、JIS−A5056の合金元素の
組成は以下の通りである。 Mg:4.5〜5.6wt% Si:0.3wt%以下 Mn:0.05〜0.20wt% Fe:0.4wt%以下 Cu:0.1wt%以下 Cr:0.05〜0.20wt%
【0023】(実施例6)この実施例6におけるアルミ
ニウム合金は、アルミニウムを主組成にして、これにマ
グネシウムを4.5wt%添加して形成した。このアルミニ
ウム合金の引っ張り強さは23kg/mm2 、耐力は20kg
/mm2 で、JIS−A5082で規定されるアルミニウ
ム合金を適用できる。なお、JIS−A5082の合金
元素の組成は以下の通りである。 Mg:4.0〜5.0wt% Si:0.2wt%以下 Mn:0.05〜0.20wt% Fe:0.35wt%以下 Cu:0.15wt%以下 Cr:0.05〜0.20wt%
【0024】(実施例7)この実施例7におけるアルミ
ニウム合金は、アルミニウムを主組成にして、これにマ
グネシウムを1wt%、ケイ素を0.7wt%添加して形成し
た。このアルミニウム合金の引っ張り強さは30kg/mm
2 、耐力は28kg/mm2 で、JIS−A6061で規定
されるアルミニウム合金を適用できる。なお、JIS−
A6061の合金元素の組成は以下の通りである。 Mg:0.30〜1.5wt% Si:0.35〜1.0wt% Mn:0.15wt%以下 Fe:0.70wt%以下 Cu:0.10wt%以下 Cr:0.03wt%以下 Zn:0.1wt%以下 その他の金属の総和は0.15wt%以下
【0025】(実施例8)この実施例8におけるアルミ
ニウム合金は、アルミニウムを主組成にして、これにマ
グネシウムを0.7wt%、ケイ素を0.4wt%添加して形成
した。このアルミニウム合金の引っ張り強さは27kg/
mm2 、耐力は22kg/mm2 で、JIS−A6063で規
定されるアルミニウム合金を適用できる。なお、JIS
−A6063の合金元素の組成は以下の通りである。 Mg:0.45〜0.9wt% Si:0.20〜0.6wt% Mn:0.10wt%以下 Fe:0.35wt%以下 Cu:0.10wt%以下 Cr:0.10wt%以下 Zn:0.10wt%以下 Ti:0.10wt%以下 その他の金属の総和は0.15wt%以下
【0026】(実施例9)この実施例9におけるアルミ
ニウム合金は、アルミニウムを主組成にして、これにマ
グネシウムを0.6wt%、ケイ素を0.6wt%添加して形成
した。このアルミニウム合金の調質後の引っ張り強さは
31kg/mm2 、耐力は27kg/mm2 で、JIS−A6N
01で規定されるアルミニウム合金を適用できる。な
お、実施例7、8、9の各アルミニウム合金は、深絞り
加工を施した後、人工時工硬化処理を施す。なお、JI
S−A6N01の合金元素の組成は以下の通りである。 Mg:0.40〜0.8wt% Si:0.40〜0.9wt% Mn:0.50wt%以下 Fe:0.35wt%以下 Cu:0.35wt%以下 Cr:0.30wt%以下 Zn:0.25wt%以下 Ti:0.10wt%以下 その他の金属の総和は0.15wt%以下
【図面の簡単な説明】
【図1】電池の縦断正面図である。
【図2】電池の平面図である。
【符号の説明】
1 電池ケース 2 電極体 3 蓋
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾花 健 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 堀家 浩 大阪府茨木市丑寅1丁目1番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 藤原 義久 大阪府茨木市丑寅1丁目1番88号 日立マ クセル株式会社内 Fターム(参考) 5H011 AA02 AA09 CC06 KK02

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極体2を収容する電池ケース1が、マ
    グネシウムを主組成とし、これに合金元素を添加したマ
    グネシウム合金で形成してあることを特徴とする二次電
    池。
  2. 【請求項2】 マグネシウム合金が、アルミニウムを3.
    0〜10.0wt%、亜鉛を0.5〜3.0wt%、マンガンを0.
    1〜0.5wt%含んでいる請求項1記載の二次電池。
  3. 【請求項3】 マグネシウム合金が、亜鉛を0.5〜6.0
    wt%、ジルコニウムを0.4〜0.8wt%、マンガンを0.6
    〜1.2wt%含んでいる請求項1記載の二次電池。
  4. 【請求項4】 電極体2を収容する電池ケース1が、ア
    ルミニウムを主組成とし、これにマグネシウムを2.0〜
    5.0wt%添加したアルミニウム合金で形成してあること
    を特徴とする二次電池。
  5. 【請求項5】 電極体2を収容する電池ケース1が、ア
    ルミニウムを主組成とし、これにマグネシウムを0.30
    〜1.5wt%、ケイ素を0.20〜1.2wt%添加したアルミ
    ウム合金で形成してあることを特徴とする二次電池。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006144043A (ja) * 2004-11-17 2006-06-08 Mitsubishi Alum Co Ltd プレス成形性に優れたマグネシウム合金板の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006144043A (ja) * 2004-11-17 2006-06-08 Mitsubishi Alum Co Ltd プレス成形性に優れたマグネシウム合金板の製造方法

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