JP2002256367A - 耐膨れ性並びに溶接性に優れる密閉角形二次電池外装缶用アルミニウム合金材およびその製造方法 - Google Patents
耐膨れ性並びに溶接性に優れる密閉角形二次電池外装缶用アルミニウム合金材およびその製造方法Info
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐膨れ性並びにレーザー溶接性に優れ、さら
に外装缶として必要な強度および成形性などを具備し、
薄肉化に十分対応可能な密閉角形二次電池外装缶用Ａｌ
合金材を提供する。 【解決手段】 Ｍｎを 0.5〜1.5mass%、Ｍｇを0.05〜0.
3mass%、Ｓｉを0.2mass%以下、Ｃｕを0.2mass%未満含有
し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金材
であって、導電率が45%IACS 以下、耐力と引張強さの比
（耐力／引張強さ）が 0.8〜0.95である耐膨れ性並びに
溶接性に優れる密閉角形二次電池外装缶用Ａｌ合金材。 【効果】 ＭｎおよびＭｇを適量含有し、またＳｉおよ
びＣｕの含有量を抑え、さらに導電率を45%IACS 以下、
耐力と引張強さの比（耐力／引張強さ）を 0.8〜0.95に
規定したもので、機械的性質、導電率、成形性、溶接
性、耐膨れ性などに優れるため、Ｌｉイオン電池などの
密閉角形二次電池外装缶に好適である。
に外装缶として必要な強度および成形性などを具備し、
薄肉化に十分対応可能な密閉角形二次電池外装缶用Ａｌ
合金材を提供する。 【解決手段】 Ｍｎを 0.5〜1.5mass%、Ｍｇを0.05〜0.
3mass%、Ｓｉを0.2mass%以下、Ｃｕを0.2mass%未満含有
し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金材
であって、導電率が45%IACS 以下、耐力と引張強さの比
（耐力／引張強さ）が 0.8〜0.95である耐膨れ性並びに
溶接性に優れる密閉角形二次電池外装缶用Ａｌ合金材。 【効果】 ＭｎおよびＭｇを適量含有し、またＳｉおよ
びＣｕの含有量を抑え、さらに導電率を45%IACS 以下、
耐力と引張強さの比（耐力／引張強さ）を 0.8〜0.95に
規定したもので、機械的性質、導電率、成形性、溶接
性、耐膨れ性などに優れるため、Ｌｉイオン電池などの
密閉角形二次電池外装缶に好適である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐膨れ性並びにレ
ーザー溶接性に優れ、さらに外装缶として必要な強度お
よび成形性などを具備し、薄肉化に十分対応可能な密閉
角形二次電池外装缶用アルミニウム合金材およびその製
造方法に関する。
ーザー溶接性に優れ、さらに外装缶として必要な強度お
よび成形性などを具備し、薄肉化に十分対応可能な密閉
角形二次電池外装缶用アルミニウム合金材およびその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年ノート型パソコンに代表されるＯＡ
機器や携帯電話に代表される通信機器などでは携帯化、
小型化、軽量化が急速に進み、その電源となるニッケル
水素二次電池やリチウムイオン二次電池にも小型化、軽
量化が要求されている。また携帯電話の電源に利用され
る二次電池には実装効率が高い角型電池の使用が高まっ
ている。これらの二次電池の外装缶には、一般にニッケ
ルメッキ鋼やステンレス鋼が使用されているが、軽量化
を目的にアルミニウム合金も検討されている。
機器や携帯電話に代表される通信機器などでは携帯化、
小型化、軽量化が急速に進み、その電源となるニッケル
水素二次電池やリチウムイオン二次電池にも小型化、軽
量化が要求されている。また携帯電話の電源に利用され
る二次電池には実装効率が高い角型電池の使用が高まっ
ている。これらの二次電池の外装缶には、一般にニッケ
ルメッキ鋼やステンレス鋼が使用されているが、軽量化
を目的にアルミニウム合金も検討されている。
【０００３】ところで、二次電池は充電放電を繰り返す
と電池内圧が上昇するため、強度の低いアルミニウム合
金製の外装缶では膨れが生じるという問題がある。この
膨れは、単純な変形ではなく、例えば、二次電池が充電
中の発熱下および内圧上昇下に一定時間保持されると、
外装缶に膨れが生じ、この膨れは、充電が終わり、温度
および内圧が常態に回復しても完全には元に戻らず膨れ
た形状が残ってしまう現象により起きる。外装缶が膨れ
ると、電極体は膨潤し易くなり、その結果、活物質の利
用率が低下してサイクル寿命が悪化する。また電極体の
接触抵抗の増大、電極体内の活物質と集電体（芯体）の
接触抵抗の増大を招き、それが電池の内部抵抗を増大さ
せ、さらには放電電圧の低下を招き、最後は電池から取
り出せるエネルギーが低下することになる。また外装缶
が膨れると、その圧力で機器内部のプリント基板や端子
部が変形する恐れがあり機器の信頼性が低下する。リチ
ウムイオン二次電池ではリチウムイオンをインターカレ
ートしたカーボン負極が膨潤し易い。
と電池内圧が上昇するため、強度の低いアルミニウム合
金製の外装缶では膨れが生じるという問題がある。この
膨れは、単純な変形ではなく、例えば、二次電池が充電
中の発熱下および内圧上昇下に一定時間保持されると、
外装缶に膨れが生じ、この膨れは、充電が終わり、温度
および内圧が常態に回復しても完全には元に戻らず膨れ
た形状が残ってしまう現象により起きる。外装缶が膨れ
ると、電極体は膨潤し易くなり、その結果、活物質の利
用率が低下してサイクル寿命が悪化する。また電極体の
接触抵抗の増大、電極体内の活物質と集電体（芯体）の
接触抵抗の増大を招き、それが電池の内部抵抗を増大さ
せ、さらには放電電圧の低下を招き、最後は電池から取
り出せるエネルギーが低下することになる。また外装缶
が膨れると、その圧力で機器内部のプリント基板や端子
部が変形する恐れがあり機器の信頼性が低下する。リチ
ウムイオン二次電池ではリチウムイオンをインターカレ
ートしたカーボン負極が膨潤し易い。
【０００４】このようなことから外装缶の膨れ防止は重
要課題とされ、外装缶の構造を改良する方法（特開平１
０−２８４０１６など）、外装缶の材料を改良する方法
などが検討されている。このうち後者は既存の金型を使
用できるため有望である。材料を改良する方法のうち、
（１）ＡｌにＣｕを０．２〜０．５mass％添加する方法
（特開平１０−２８４０１４）は、Ｃｕを添加すると成
形性および溶接性の低下は避けられず、成形性の低下を
防ぐには成形速度を落とす、成形回数を増やして１回当
たりの成形量を減らすといった生産性を悪くする対策を
取らざるを得ず、また溶接性の低下は近年の溶接性向上
の要求に逆行するものである。また（２）導電率を４５
％ＩＡＣＳ以下に規定する方法（特開２０００−２３９
７７５）は強度が不十分であり近年の強い薄肉化要求に
は十分対応できない。
要課題とされ、外装缶の構造を改良する方法（特開平１
０−２８４０１６など）、外装缶の材料を改良する方法
などが検討されている。このうち後者は既存の金型を使
用できるため有望である。材料を改良する方法のうち、
（１）ＡｌにＣｕを０．２〜０．５mass％添加する方法
（特開平１０−２８４０１４）は、Ｃｕを添加すると成
形性および溶接性の低下は避けられず、成形性の低下を
防ぐには成形速度を落とす、成形回数を増やして１回当
たりの成形量を減らすといった生産性を悪くする対策を
取らざるを得ず、また溶接性の低下は近年の溶接性向上
の要求に逆行するものである。また（２）導電率を４５
％ＩＡＣＳ以下に規定する方法（特開２０００−２３９
７７５）は強度が不十分であり近年の強い薄肉化要求に
は十分対応できない。
【０００５】外装缶には、膨れ防止の他に、溶接性の向
上が望まれている。即ち、外装缶は蓋をレーザー溶接ま
たはかしめにより接合して用いられるが、かしめは板厚
が厚くないと十分な接合強度が得られないため、薄肉化
に対応可能なレーザー溶接が主流になっている。そのた
め外装缶用アルミニウム合金材にはレーザー溶接性の向
上が望まれている。
上が望まれている。即ち、外装缶は蓋をレーザー溶接ま
たはかしめにより接合して用いられるが、かしめは板厚
が厚くないと十分な接合強度が得られないため、薄肉化
に対応可能なレーザー溶接が主流になっている。そのた
め外装缶用アルミニウム合金材にはレーザー溶接性の向
上が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐膨れ性並
びにレーザー溶接性に優れ、さらに外装缶として必要な
強度および成形性などを具備し、薄肉化に十分対応可能
な密閉角形二次電池外装缶用アルミニウム合金材および
その製造方法の提供を目的とする。
びにレーザー溶接性に優れ、さらに外装缶として必要な
強度および成形性などを具備し、薄肉化に十分対応可能
な密閉角形二次電池外装缶用アルミニウム合金材および
その製造方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
Ｍｎを０．５〜１．５mass％、Ｍｇを０．０５〜０．３
mass％、Ｓｉを０．２mass％以下、Ｃｕを０．２mass％
未満含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるア
ルミニウム合金材であって、導電率が４５％ＩＡＣＳ以
下、耐力と引張強さの比（耐力／引張強さ）が０．８〜
０．９５であることを特徴とする耐膨れ性並びに溶接性
に優れる密閉角形二次電池外装缶用アルミニウム合金材
である。
Ｍｎを０．５〜１．５mass％、Ｍｇを０．０５〜０．３
mass％、Ｓｉを０．２mass％以下、Ｃｕを０．２mass％
未満含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるア
ルミニウム合金材であって、導電率が４５％ＩＡＣＳ以
下、耐力と引張強さの比（耐力／引張強さ）が０．８〜
０．９５であることを特徴とする耐膨れ性並びに溶接性
に優れる密閉角形二次電池外装缶用アルミニウム合金材
である。
【０００８】請求項２記載の発明は、Ｍｎを０．５〜
１．５mass％、Ｍｇを０．０２〜０．３mass％、Ｓｉを
０．２mass％以下、Ｃｕを０．２mass％未満含有し、残
部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金
素材を熱間圧延後、冷間圧延を行い、次いで５００〜６
００℃の温度で２０秒以内保持し、１０℃／ｓｅｃ以上
の昇温速度および冷却速度で中間焼鈍を施し、次いで３
０〜６０％の断面減少率で最終冷間圧延し、その後１２
０〜２４０℃の温度で最終焼鈍処理を施すことを特徴と
する耐膨れ性並びに溶接性に優れる密閉角形二次電池外
装缶用アルミニウム合金材の製造方法である。
１．５mass％、Ｍｇを０．０２〜０．３mass％、Ｓｉを
０．２mass％以下、Ｃｕを０．２mass％未満含有し、残
部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金
素材を熱間圧延後、冷間圧延を行い、次いで５００〜６
００℃の温度で２０秒以内保持し、１０℃／ｓｅｃ以上
の昇温速度および冷却速度で中間焼鈍を施し、次いで３
０〜６０％の断面減少率で最終冷間圧延し、その後１２
０〜２４０℃の温度で最終焼鈍処理を施すことを特徴と
する耐膨れ性並びに溶接性に優れる密閉角形二次電池外
装缶用アルミニウム合金材の製造方法である。
【０００９】請求項３記載の発明は、最終冷間圧延での
上がり温度を１２０℃以上とし、最終焼鈍処理を行わな
いことを特徴とする請求項２記載の耐膨れ性並びに溶接
性に優れる密閉角形二次電池外装缶用アルミニウム合金
材の製造方法である。
上がり温度を１２０℃以上とし、最終焼鈍処理を行わな
いことを特徴とする請求項２記載の耐膨れ性並びに溶接
性に優れる密閉角形二次電池外装缶用アルミニウム合金
材の製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】請求項１記載発明において、合金
元素のＭｎは延性を損なうことなく強度向上に寄与し、
かつ微細に析出して、転位の移動を阻止し、以て膨れの
発生防止に寄与する。Ｍｎの含有量を０．５〜１．５ma
ss％に規定するのは、０．５mass％未満ではその効果が
十分に得られず、１．５mass％を超えると成形性が悪化
するためである。前記Ｍｎの微細析出物は、主に、最終
焼鈍時に生成する。従ってアルミニウム合金材にはＭｎ
がより多量に固溶していることが望まれる。
元素のＭｎは延性を損なうことなく強度向上に寄与し、
かつ微細に析出して、転位の移動を阻止し、以て膨れの
発生防止に寄与する。Ｍｎの含有量を０．５〜１．５ma
ss％に規定するのは、０．５mass％未満ではその効果が
十分に得られず、１．５mass％を超えると成形性が悪化
するためである。前記Ｍｎの微細析出物は、主に、最終
焼鈍時に生成する。従ってアルミニウム合金材にはＭｎ
がより多量に固溶していることが望まれる。
【００１１】この発明において、Ｍｇは強度向上に寄与
すると共に、固溶状態で転位の移動を妨げることにより
膨れ防止に寄与する。前記Ｍｇの含有量を０．０５〜
０．３mass％に規定するのは、０．０５mass％未満では
その効果が十分に得られず、０．３mass％を超えると材
料強度が高くなりすぎ、成形時に割れやしわが発生し易
くなるためである。また加工硬化も起き易くなるため、
リチウムイオン二次電池外装缶のように多段の絞り成
形、しごき成形が加わる場合は、たとえ１回目の絞り成
形が可能であっても次の成形時に割れやしわが発生し易
くなる。また、溶接時にボイドが発生し易くなり溶接性
も低下する。特にレーザー溶接時にはＭｇの蒸気により
集光レンズを汚しレーザーの出力を低下させる場合もあ
る。
すると共に、固溶状態で転位の移動を妨げることにより
膨れ防止に寄与する。前記Ｍｇの含有量を０．０５〜
０．３mass％に規定するのは、０．０５mass％未満では
その効果が十分に得られず、０．３mass％を超えると材
料強度が高くなりすぎ、成形時に割れやしわが発生し易
くなるためである。また加工硬化も起き易くなるため、
リチウムイオン二次電池外装缶のように多段の絞り成
形、しごき成形が加わる場合は、たとえ１回目の絞り成
形が可能であっても次の成形時に割れやしわが発生し易
くなる。また、溶接時にボイドが発生し易くなり溶接性
も低下する。特にレーザー溶接時にはＭｇの蒸気により
集光レンズを汚しレーザーの出力を低下させる場合もあ
る。
【００１２】Ｓｉの含有量を０．２mass％以下に規定す
るのは、０．２mass％を超えるとＭｎの固溶量が減少し
て耐膨れ性が低下し、また凝固温度範囲が広くなりレー
ザー溶接時に割れが発生し易くなるためである。
るのは、０．２mass％を超えるとＭｎの固溶量が減少し
て耐膨れ性が低下し、また凝固温度範囲が広くなりレー
ザー溶接時に割れが発生し易くなるためである。
【００１３】Ｃｕを０．２mass％未満に規定するのは、
０．２mass％以上では強度が高くなりすぎて成形性が悪
化すると共に、凝固温度範囲が広くなりレーザー溶接時
に割れが発生し易くなるためである。
０．２mass％以上では強度が高くなりすぎて成形性が悪
化すると共に、凝固温度範囲が広くなりレーザー溶接時
に割れが発生し易くなるためである。
【００１４】この発明において、耐力／引張強さの比を
０．８〜０．９５とするのは、０．８未満では回復が進
みすぎて耐膨れ性に寄与しない比較的粗大なＭｎの析出
物が多くなり、その結果Ｍｎの固溶量が低下して耐膨れ
性が悪化し、また０．９５を超えると可動転位が多くな
って膨れが生じ易くなるためである。
０．８〜０．９５とするのは、０．８未満では回復が進
みすぎて耐膨れ性に寄与しない比較的粗大なＭｎの析出
物が多くなり、その結果Ｍｎの固溶量が低下して耐膨れ
性が悪化し、また０．９５を超えると可動転位が多くな
って膨れが生じ易くなるためである。
【００１５】この発明において、導電率を４５％ＩＡＣ
Ｓ以下に規定するのは、導電率が４５％ＩＡＣＳを超え
るとＭｎおよびＭｇの固溶量が不足して耐膨れ性が悪化
するためである。
Ｓ以下に規定するのは、導電率が４５％ＩＡＣＳを超え
るとＭｎおよびＭｇの固溶量が不足して耐膨れ性が悪化
するためである。
【００１６】請求項２記載の発明は、前記請求項１記載
のアルミニウム合金に、熱間圧延、冷間圧延、中間焼
鈍、最終冷間圧延、最終焼鈍をこの順に施すアルミニウ
ム合金材の製造方法である。この発明で、前記中間焼鈍
での保持条件を５００〜６００℃の温度で２０秒以内に
規定するのは、５００℃未満ではＭｎの固溶量が不足
し、６００℃を超えても２０秒を超えても表面品質が悪
化するためであり、さらに前記中間焼鈍での昇温速度お
よび冷却速度を１０℃／ｓｅｃ以上に規定するのは、１
０℃／ｓｅｃ未満では昇温中または冷却中に析出するＭ
ｎ量が無視できなくなり、Ｍｎ固溶量が減少するためで
ある。
のアルミニウム合金に、熱間圧延、冷間圧延、中間焼
鈍、最終冷間圧延、最終焼鈍をこの順に施すアルミニウ
ム合金材の製造方法である。この発明で、前記中間焼鈍
での保持条件を５００〜６００℃の温度で２０秒以内に
規定するのは、５００℃未満ではＭｎの固溶量が不足
し、６００℃を超えても２０秒を超えても表面品質が悪
化するためであり、さらに前記中間焼鈍での昇温速度お
よび冷却速度を１０℃／ｓｅｃ以上に規定するのは、１
０℃／ｓｅｃ未満では昇温中または冷却中に析出するＭ
ｎ量が無視できなくなり、Ｍｎ固溶量が減少するためで
ある。
【００１７】前記最終冷間圧延における断面減少率を３
０〜６０％に規定するのは、３０％未満では十分な強度
が得られず、６０％を超えると強度が高くなりすぎて成
形性が悪化し、また導入された可動転位が増大して耐膨
れ性も悪化するためである。
０〜６０％に規定するのは、３０％未満では十分な強度
が得られず、６０％を超えると強度が高くなりすぎて成
形性が悪化し、また導入された可動転位が増大して耐膨
れ性も悪化するためである。
【００１８】最終焼鈍温度を１２０〜２４０℃に規定す
るのは、加工組織を回復させて可動転位を減らすことに
より耐膨れ性を向上させるためで、１２０℃未満では十
分な効果が得られず。２４０℃を超えると最終焼鈍中に
Ｍｎが多量に析出してしまい成形後に析出する微細なＭ
ｎ化合物の量が減少して膨れが発生し易くなるためであ
る。
るのは、加工組織を回復させて可動転位を減らすことに
より耐膨れ性を向上させるためで、１２０℃未満では十
分な効果が得られず。２４０℃を超えると最終焼鈍中に
Ｍｎが多量に析出してしまい成形後に析出する微細なＭ
ｎ化合物の量が減少して膨れが発生し易くなるためであ
る。
【００１９】請求項３記載の発明は、最終冷間圧延での
上がり温度を１２０℃以上とすることによりコイル巻取
り後に加工組織を回復させて可動転位を減らし、以て耐
膨れ性を向上させる方法でコスト的に有利である。前記
上がり温度を１２０℃以上とするのは、１２０℃未満で
は、加工組織が十分に回復せず、最終焼鈍なしでは良好
な耐膨れ性が得られないためである。前記上がり温度を
１２０℃以上にするには、最終冷間圧延での１パスあた
りの圧下量或いは圧延速度を大きくする方法などが適用
される。
上がり温度を１２０℃以上とすることによりコイル巻取
り後に加工組織を回復させて可動転位を減らし、以て耐
膨れ性を向上させる方法でコスト的に有利である。前記
上がり温度を１２０℃以上とするのは、１２０℃未満で
は、加工組織が十分に回復せず、最終焼鈍なしでは良好
な耐膨れ性が得られないためである。前記上がり温度を
１２０℃以上にするには、最終冷間圧延での１パスあた
りの圧下量或いは圧延速度を大きくする方法などが適用
される。
【００２０】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 （実施例１）表１に示す本発明規定内組成のＡｌ合金
（Ｎｏ．Ａ〜Ｆ）を半連続鋳造法により鋳造して鋳塊と
し、この鋳塊に５６０℃で４時間のソーキング処理を施
し、次いで厚さ５ｍｍに熱間圧延し、次いでこれを種々
厚さに冷間圧延し、この冷間圧延材に中間焼鈍を施した
のち、厚さ０．８ｍｍに最終冷間圧延し、次いで最終焼
鈍を施してＡｌ合金材を製造した。前記熱間圧延での上
がり温度は３４０℃に制御し、最終冷間圧延での上がり
温度は１０５℃に制御した。中間焼鈍には急速加熱・急
速冷却が可能な連続焼鈍ライン（ＣＡＬ）を用い、最終
焼鈍にはバッチ式焼鈍炉を用いた。中間焼鈍条件、最終
冷間圧延率および最終焼鈍条件は表２に示すように本発
明規定値内で種々に変化させた。
る。 （実施例１）表１に示す本発明規定内組成のＡｌ合金
（Ｎｏ．Ａ〜Ｆ）を半連続鋳造法により鋳造して鋳塊と
し、この鋳塊に５６０℃で４時間のソーキング処理を施
し、次いで厚さ５ｍｍに熱間圧延し、次いでこれを種々
厚さに冷間圧延し、この冷間圧延材に中間焼鈍を施した
のち、厚さ０．８ｍｍに最終冷間圧延し、次いで最終焼
鈍を施してＡｌ合金材を製造した。前記熱間圧延での上
がり温度は３４０℃に制御し、最終冷間圧延での上がり
温度は１０５℃に制御した。中間焼鈍には急速加熱・急
速冷却が可能な連続焼鈍ライン（ＣＡＬ）を用い、最終
焼鈍にはバッチ式焼鈍炉を用いた。中間焼鈍条件、最終
冷間圧延率および最終焼鈍条件は表２に示すように本発
明規定値内で種々に変化させた。
【００２１】（比較例１）表１に示す本発明規定外組成
のＡｌ合金（Ｎｏ．Ｇ〜Ｌ）を用いた他は、実施例１と
同じ方法によりＡｌ合金材を製造した。
のＡｌ合金（Ｎｏ．Ｇ〜Ｌ）を用いた他は、実施例１と
同じ方法によりＡｌ合金材を製造した。
【００２２】（比較例２）中間焼鈍条件、最終冷間圧延
率、最終焼鈍条件のいずれかを表２に示す本発明規定値
外（Ｎｏ．１３〜１７）で変化させた他は、実施例１と
同じ方法によりＡｌ合金材を製造した。
率、最終焼鈍条件のいずれかを表２に示す本発明規定値
外（Ｎｏ．１３〜１７）で変化させた他は、実施例１と
同じ方法によりＡｌ合金材を製造した。
【００２３】実施例１および比較例１、２で製造した各
々のＡｌ合金板材について、機械的性質、導電率、成形
性、溶接性および耐膨れ性を調べた。
々のＡｌ合金板材について、機械的性質、導電率、成形
性、溶接性および耐膨れ性を調べた。
【００２４】機械的性質はＪＩＳＨ２２４１、導電率は
ＪＩＳＨ０５０５に準じて調べた。成形性は、前記Ａｌ
合金板材をブランキング、絞り加工、しごき加工を含む
７工程で図１に示す寸法の密閉角形二次電池外装缶に成
形加工して評価した。評価は、割れなどが発生せず、所
定の寸法に成形できたものは成形性良好（○）、低速で
成形しないと寸法が外れるものは成形性やや不良
（△）、割れが発生したものは成形性不良（×）と判定
した。前記外装缶の設計寸法（外側寸法）は、縦３５．
０ｍｍ、横１０．０ｍｍ、高さ４０．０ｍｍとし、肉厚
は長径部ａおよび短径部ｂは０．６ｍｍ、底板部ｃは
０．８ｍｍとした。
ＪＩＳＨ０５０５に準じて調べた。成形性は、前記Ａｌ
合金板材をブランキング、絞り加工、しごき加工を含む
７工程で図１に示す寸法の密閉角形二次電池外装缶に成
形加工して評価した。評価は、割れなどが発生せず、所
定の寸法に成形できたものは成形性良好（○）、低速で
成形しないと寸法が外れるものは成形性やや不良
（△）、割れが発生したものは成形性不良（×）と判定
した。前記外装缶の設計寸法（外側寸法）は、縦３５．
０ｍｍ、横１０．０ｍｍ、高さ４０．０ｍｍとし、肉厚
は長径部ａおよび短径部ｂは０．６ｍｍ、底板部ｃは
０．８ｍｍとした。
【００２５】溶接性は、前記外装缶に厚さ０．８ｍｍの
Ａｌ合金板材からなる蓋をレーザー溶接して評価した。
外装缶と蓋とは同じ材質とした。評価は、溶接割れの長
さが１ｍｍ未満は溶接性良好（○）、１〜３ｍｍは溶接
性やや不良（△）、３ｍｍ超えは溶接性不良と判定し
た。
Ａｌ合金板材からなる蓋をレーザー溶接して評価した。
外装缶と蓋とは同じ材質とした。評価は、溶接割れの長
さが１ｍｍ未満は溶接性良好（○）、１〜３ｍｍは溶接
性やや不良（△）、３ｍｍ超えは溶接性不良と判定し
た。
【００２６】耐膨れ性は、前記外装缶に蓋をレーザー溶
接により接合し（接合後の内圧２ｋｇｆ／ｃｍ2 ）、こ
れを８０℃の温度で２４時間保持したときの膨れ率を測
定した。前記膨れ率は、最も変形が大きい長径部ａの中
央部の膨れ量（ｍｍ）を測定し、これを、式〔膨れ量／
基の長さ（１０．０ｍｍ）〕×１００％に代入して求め
た。結果を表３に示す。
接により接合し（接合後の内圧２ｋｇｆ／ｃｍ2 ）、こ
れを８０℃の温度で２４時間保持したときの膨れ率を測
定した。前記膨れ率は、最も変形が大きい長径部ａの中
央部の膨れ量（ｍｍ）を測定し、これを、式〔膨れ量／
基の長さ（１０．０ｍｍ）〕×１００％に代入して求め
た。結果を表３に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】表３から明らかなように、本発明のＮｏ．
１〜６はいずれも機械的性質、成形性、溶接性、耐膨れ
性に優れた。これに対し、比較例のＮｏ．７はＭｎ量
（含有量）が少ないため耐膨れ性が劣った。Ｎｏ．８は
Ｍｎ量が多いため強度が高く、晶出物も多いため成形性
がやや劣った。Ｎｏ．９はＭｇ量が少ないため耐膨れ性
が劣った。Ｎｏ．１０はＭｇ量が多いため成形速度を落
としても設計寸法に成形できなかった。またレーザー溶
接での亀裂長さが長く、溶接性も劣った。Ｎｏ．１１は
Ｓｉ量が多いためＭｎの固溶量が減少し耐膨れ性が劣っ
た。また凝固温度範囲が広がり溶接性も劣った。Ｎｏ．
１２はＣｕが多く引張強さが高いため通常の成形速度で
は割れが発生し、速度を落として成形しても寸法が狂っ
た。また溶接性も劣った。
１〜６はいずれも機械的性質、成形性、溶接性、耐膨れ
性に優れた。これに対し、比較例のＮｏ．７はＭｎ量
（含有量）が少ないため耐膨れ性が劣った。Ｎｏ．８は
Ｍｎ量が多いため強度が高く、晶出物も多いため成形性
がやや劣った。Ｎｏ．９はＭｇ量が少ないため耐膨れ性
が劣った。Ｎｏ．１０はＭｇ量が多いため成形速度を落
としても設計寸法に成形できなかった。またレーザー溶
接での亀裂長さが長く、溶接性も劣った。Ｎｏ．１１は
Ｓｉ量が多いためＭｎの固溶量が減少し耐膨れ性が劣っ
た。また凝固温度範囲が広がり溶接性も劣った。Ｎｏ．
１２はＣｕが多く引張強さが高いため通常の成形速度で
は割れが発生し、速度を落として成形しても寸法が狂っ
た。また溶接性も劣った。
【００３１】Ｎｏ．１３は最終冷間圧延率が高すぎて転
位が多量に導入されたため耐膨れ性が劣った。Ｎｏ．１
４は中間焼鈍温度が低いためＭｎの固溶量が減少して耐
膨れ性が劣った。Ｎｏ．１５は中間焼鈍をバッチ焼鈍で
行ったためＭｎが多量かつ粗大に析出し、Ｍｎの固溶量
が減少したため耐膨れ性が劣った。Ｎｏ．１６は最終焼
鈍を行わなかったため回復が進まず可動転位が多くなり
耐膨れ性が劣った。Ｎｏ．１７は最終焼鈍温度が高すぎ
て析出物が粗大に析出したため固溶Ｍｎ量が減少し耐膨
れ性が劣った。
位が多量に導入されたため耐膨れ性が劣った。Ｎｏ．１
４は中間焼鈍温度が低いためＭｎの固溶量が減少して耐
膨れ性が劣った。Ｎｏ．１５は中間焼鈍をバッチ焼鈍で
行ったためＭｎが多量かつ粗大に析出し、Ｍｎの固溶量
が減少したため耐膨れ性が劣った。Ｎｏ．１６は最終焼
鈍を行わなかったため回復が進まず可動転位が多くなり
耐膨れ性が劣った。Ｎｏ．１７は最終焼鈍温度が高すぎ
て析出物が粗大に析出したため固溶Ｍｎ量が減少し耐膨
れ性が劣った。
【００３２】（実施例２）最終冷間圧延での上がり温度
を１２０℃以上として最終焼鈍は行わなかった他は、実
施例１のＮｏ．１と同じ方法によりアルミニウム合金板
材を製造した。最終冷間圧延での上がり温度は、１パス
あたりの圧延率および圧延速度を大きくすることにより
高めた。
を１２０℃以上として最終焼鈍は行わなかった他は、実
施例１のＮｏ．１と同じ方法によりアルミニウム合金板
材を製造した。最終冷間圧延での上がり温度は、１パス
あたりの圧延率および圧延速度を大きくすることにより
高めた。
【００３３】（比較例３）実施例１で最終焼鈍を行わな
かった他は、実施例１のＮｏ．１と同じ方法によりアル
ミニウム合金板材を製造した。
かった他は、実施例１のＮｏ．１と同じ方法によりアル
ミニウム合金板材を製造した。
【００３４】実施例２および比較例３で製造した各々の
アルミニウム合金板材について、機械的性質、導電率、
成形性、溶接性および耐膨れ性を実施例１の場合と同じ
方法により調べた。製造条件を表４に、調査結果を表５
に示す。
アルミニウム合金板材について、機械的性質、導電率、
成形性、溶接性および耐膨れ性を実施例１の場合と同じ
方法により調べた。製造条件を表４に、調査結果を表５
に示す。
【００３５】
【表４】
【００３６】
【表５】
【００３７】表５より明らかなように、本発明例のＮ
ｏ．２１、２２は実施例１で最終焼鈍を施したＮｏ．１
と同等の特性を示した。これにより最終冷間圧延での上
がり温度を１２０℃以上とすることにより最終焼鈍を省
略できることが判る。これに対し、比較例のＮｏ．２３
は最終冷間圧延での上がり温度が低く、しかも最終焼鈍
を行わなかったため、特性が劣った。
ｏ．２１、２２は実施例１で最終焼鈍を施したＮｏ．１
と同等の特性を示した。これにより最終冷間圧延での上
がり温度を１２０℃以上とすることにより最終焼鈍を省
略できることが判る。これに対し、比較例のＮｏ．２３
は最終冷間圧延での上がり温度が低く、しかも最終焼鈍
を行わなかったため、特性が劣った。
【００３８】実施例１および２で製造した本発明の各ア
ルミニウム合金板材を、リチウムイオン二次電池で用い
られる種々の非水電解液（リチウム塩を有機溶媒に溶解
したもの）に浸漬してその耐食性を調べたが、本発明の
Ａｌ合金材はいずれも、いずれの非水電解液に対しても
腐食することはなかった。なお、前記非水電解液は、Ｌ
ｉＣｌＯ4 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 またはＬｉＣＦ3
ＳＯ3 のリチウム塩の１種を、エチレンカーボネート、
プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクタン、スルホ
ラン、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、
ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、２−メチル−テ
トラヒドロフラン、各種グライム類などを単独または２
種類以上混合した有機溶媒のうちの１種に溶解して作製
した。
ルミニウム合金板材を、リチウムイオン二次電池で用い
られる種々の非水電解液（リチウム塩を有機溶媒に溶解
したもの）に浸漬してその耐食性を調べたが、本発明の
Ａｌ合金材はいずれも、いずれの非水電解液に対しても
腐食することはなかった。なお、前記非水電解液は、Ｌ
ｉＣｌＯ4 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 またはＬｉＣＦ3
ＳＯ3 のリチウム塩の１種を、エチレンカーボネート、
プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクタン、スルホ
ラン、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、
ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、２−メチル−テ
トラヒドロフラン、各種グライム類などを単独または２
種類以上混合した有機溶媒のうちの１種に溶解して作製
した。
【００３９】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のアルミ
ニウム合金板材は、ＭｎおよびＭｇを適量含有し、また
ＳｉおよびＣｕの含有量を抑え、さらに導電率を４５％
ＩＡＣＳ以下、耐力と引張強さの比（耐力／引張強さ）
を０．８〜０．９５に規定したもので、機械的性質、導
電率、成形性、溶接性、耐膨れ性などに優れるため、リ
チウムイオン電池などに使用される密閉角形二次電池外
装缶に好適である。前記アルミニウム合金板材は、所定
組成のアルミニウム合金に熱間圧延、冷間圧延、中間焼
鈍、最終冷間圧延および最終焼鈍を一部条件を規定して
施すことにより製造できる。しかも前記最終焼鈍は省略
することも可能である。依って、工業上顕著な効果を奏
する。
ニウム合金板材は、ＭｎおよびＭｇを適量含有し、また
ＳｉおよびＣｕの含有量を抑え、さらに導電率を４５％
ＩＡＣＳ以下、耐力と引張強さの比（耐力／引張強さ）
を０．８〜０．９５に規定したもので、機械的性質、導
電率、成形性、溶接性、耐膨れ性などに優れるため、リ
チウムイオン電池などに使用される密閉角形二次電池外
装缶に好適である。前記アルミニウム合金板材は、所定
組成のアルミニウム合金に熱間圧延、冷間圧延、中間焼
鈍、最終冷間圧延および最終焼鈍を一部条件を規定して
施すことにより製造できる。しかも前記最終焼鈍は省略
することも可能である。依って、工業上顕著な効果を奏
する。
【図１】成形性、溶接性、耐膨れ性を調べるために試作
した密閉角形二次電池外装缶の斜視説明図である。
した密閉角形二次電池外装缶の斜視説明図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/00 ６６１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６６１Ａ ６８３ ６８３ ６８５ ６８５Ｚ ６８６ ６８６Ｂ ６９１ ６９１Ｂ ６９１Ｃ ６９１Ａ ６９２ ６９２Ａ ６９４ ６９４Ａ ６９４Ｂ Ｈ０１Ｍ 2/02 Ｈ０１Ｍ 2/02 Ａ
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｍｎを０．５〜１．５mass％、Ｍｇを
０．０５〜０．３mass％、Ｓｉを０．２mass％以下、Ｃ
ｕを０．２mass％未満含有し、残部がＡｌおよび不可避
不純物からなるアルミニウム合金材であって、導電率が
４５％ＩＡＣＳ以下、耐力と引張強さの比（耐力／引張
強さ）が０．８〜０．９５であることを特徴とする耐膨
れ性並びに溶接性に優れる密閉角形二次電池外装缶用ア
ルミニウム合金材。 - 【請求項２】 Ｍｎを０．５〜１．５mass％、Ｍｇを
０．０２〜０．３mass％、Ｓｉを０．２mass％以下、Ｃ
ｕを０．２mass％未満含有し、残部がＡｌおよび不可避
不純物からなるアルミニウム合金素材を熱間圧延後、冷
間圧延を行い、次いで５００〜６００℃の温度で２０秒
以内保持し、１０℃／ｓｅｃ以上の昇温速度および冷却
速度で中間焼鈍を施し、次いで３０〜６０％の断面減少
率で最終冷間圧延し、その後１２０〜２４０℃の温度で
最終焼鈍処理を施すことを特徴とする耐膨れ性並びに溶
接性に優れる密閉角形二次電池外装缶用アルミニウム合
金材の製造方法。 - 【請求項３】 最終冷間圧延での上がり温度を１２０℃
以上とし、最終焼鈍処理を行わないことを特徴とする請
求項２記載の耐膨れ性並びに溶接性に優れる密閉角形二
次電池外装缶用アルミニウム合金材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001054688A JP3778802B2 (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | 耐膨れ性並びに溶接性に優れる密閉角形二次電池外装缶用アルミニウム合金材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001054688A JP3778802B2 (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | 耐膨れ性並びに溶接性に優れる密閉角形二次電池外装缶用アルミニウム合金材およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002256367A true JP2002256367A (ja) | 2002-09-11 |
| JP3778802B2 JP3778802B2 (ja) | 2006-05-24 |
Family
ID=18914980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001054688A Expired - Fee Related JP3778802B2 (ja) | 2001-02-28 | 2001-02-28 | 耐膨れ性並びに溶接性に優れる密閉角形二次電池外装缶用アルミニウム合金材およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3778802B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013129878A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Mitsubishi Alum Co Ltd | リチウムイオン二次電池缶用アルミニウム合金板 |
| JP2014125642A (ja) * | 2012-12-25 | 2014-07-07 | Mitsubishi Alum Co Ltd | プレス成形性に優れたアルミニウム合金板およびその製造方法 |
-
2001
- 2001-02-28 JP JP2001054688A patent/JP3778802B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2014125642A (ja) * | 2012-12-25 | 2014-07-07 | Mitsubishi Alum Co Ltd | プレス成形性に優れたアルミニウム合金板およびその製造方法 |
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|---|---|
| JP3778802B2 (ja) | 2006-05-24 |
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