KR20140077940A

KR20140077940A - 이차 전지용 알루미늄 캔체 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140077940A
Application number: KR1020147010999A
Authority: KR
Inventors: 츠요시 마츠모토; 가즈노리 고바야시
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-06-24
Also published as: CN103733377B; KR101697410B1; WO2013061707A1; JP5656802B2; CN103733377A; JP2013097900A

Abstract

본 발명은 알루미늄 합금판체로 이루어지는 캡체 및 외장체를 용접하여 조립한 이차 전지용 알루미늄 캔체 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 적어도, 질량비로 Si를 0.30% 이하로 한 뒤에 B를 2∼30ppm의 범위 내로 포함하는 알루미늄 합금으로 이루어지는 합금판체를 준비하고, 제 1 합금판체의 측연 단부를 따라 제 2 합금판체의 단면을 맞댄다. 제 1 합금판체의 단면에 생기는 맞댐선을 따라 연속 레이저 용접한다. 여기에서 맞댐선을 협지하여 부여되는 용융 접합부의 깊이(D)에 대한 폭(W)의 비를 1.5 이상으로 하고, 또한 0.35mm 이상의 깊이(D)를 갖도록 레이저 용접 조건이 제어된다.

Description

이차 전지용 알루미늄 캔체 및 그의 제조 방법{ALUMINUM CAN FOR SECONDARY BATTERY, AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 알루미늄 합금판체로 이루어지는 캡체 및 외장체를 용접하여 조립한 알루미늄 캔체 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

예컨대, 일본 특허공개 평11-104866호 공보(이하, 특허문헌 1이라고 한다)에서는, 주로 Mn이 첨가된 알루미늄 합금인 JIS-A3000계로 이루어지는 알루미늄 합금판체의 측연 단부(側緣端部)를 따라 캡체용 합금판체의 단면을 맞대는 한편, 본체용 합금판체의 단면에 생기는 맞댐선을 따라 YAG 슬래브 레이저로 레이저 용접하여 캔체를 조립하는 기술이 개시되어 있다.

또한, 일본 특허공개 2009-146645호 공보(이하, 특허문헌 2라고 한다)에서는, 고밀도 열원 레이저를 사용함으로써 스패터에 의한 금속의 비산이 생겨 비드 두께를 감소시켜서, 외면으로부터 우묵하게 들어간 형상의 용접부가 되는 것에 대해서 기술하고 있다. 이에 대하여, 본체용 합금판체 및 캡체용 합금판체의 맞댐선을 따라 쌍방의 판체로부터 외방을 향해서 볼록부를 형성하고, 해당 볼록부에서 레이저 용접하는 것을 개시하고 있다.

게다가, 일본 특허공개 2009-287116호 공보(이하, 특허문헌 3이라고 한다)에서는, 저강도이기는 하지만 고도전율인 JIS-A1000계(순알루미늄재)가 자동차용 리튬 이온 이차 전지의 캔체에 적합하다는 것을 기술한 뒤에, 이러한 알루미늄 판재를 고에너지밀도의 펄스 레이저로 용접하면, 알루미늄 판재 중의 불순물 등의 성분 및 표면 상태가 용융 접합부의 폭 및 깊이에 큰 영향을 주어, 돌발적으로 알루미늄 판재를 관통해 버리는 것과 같은 이상 깊이의 용입을 발생시키거나, 기공을 생성하는 등, 용융 접합부의 급격한 변화를 가져오기 쉽다는 것을 기술하고 있다.

일본 특허공개 평11-104866호 공보 일본 특허공개 2009-146645호 공보 일본 특허공개 2009-287116호 공보

리튬 이온 이차 전지 등의 전지의 경량화에 대해서는, 고강도의 알루미늄 합금, 예컨대 JIS-A3000계 중, 특히 A3003이나 A3005를 캡체 및 외장체에 사용하고, 이들을 레이저 용접하여 알루미늄 캔체에 조립할 것이 요망된다. 여기서, 용접의 접합 강도를 높이기 위해서는, 용융 접합부를 보다 깊게 형성하여 접합 면적을 넓게 취하는 것이 바람직하다. 한편으로, 고강도의 알루미늄 합금의 채용과 더불어 캡체 및/또는 외장체의 판 두께는 얇아져, 용융 접합부의 폭을 크게 취할 수 없다. 즉, 용융 접합부의 깊이 방향만을 크게 할 것이 요망되어, 고에너지밀도의 키 홀(key hole)형 용접 등이 채용될 수 있다. 그러나, 특허문헌 1∼3에도 개시되어 있는 바와 같이, 고에너지밀도의 레이저 용접에 있어서, 루트 균열(root crack)이나 기공(porosity)을 발생시키는 일 없이, 건전한 용융 접합부를 안정적으로 부여하는 것은 어렵다.

그래서, 본 발명의 목적은, 고강도의 알루미늄 합금판체로 이루어지는 캡체 및 외장체를 레이저 용접하여 조립한 이차 전지용 알루미늄 캔체에 대하여, 루트 균열이나 기공을 발생시키는 일 없이, 건전한 용융 접합부를 안정적으로 부여할 수 있는 이차 전지용 알루미늄 캔체의 제조 방법, 및 이러한 건전한 접합부가 부여되어 보다 높은 이음 강도를 가짐으로써, 전체로서 보다 높은 기계 강도를 갖는 이차 전지용 알루미늄 캔체를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의한 이차 전지용 알루미늄 캔체의 제조 방법은, 알루미늄 합금판체로 이루어지는 캡체 및 외장체를 레이저 용접하여 조립한 이차 전지용 알루미늄 캔체의 제조 방법으로서, 적어도, 질량비로 Si를 0.30% 이하로 한 뒤에 B를 2∼30ppm의 범위 내로 포함하는 알루미늄 합금으로 이루어지는 합금판체를 준비하고, 제 1 합금판체의 측연 단부를 따라 제 2 합금판체의 단면을 맞대는 배치 단계와, 상기 제 1 합금판체의 단면에 생기는 맞댐선을 따라 연속 레이저 용접하는 용접 단계를 포함하고, 상기 용접 단계는, 상기 맞댐선을 협지하여 부여되는 용융 접합부의 깊이(D)에 대한 폭(W)의 비(W/D)를 1.5 이상으로 하도록 레이저 용접 조건을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 레이저 용접에 의한 이차 전지용 알루미늄 캔체의 조립에 있어서, 연속 레이저의 에너지 밀도의 제어로 용융 접합부의 깊이(D)에 대한 폭(W)의 비를 소정 이상으로 하면서, 알루미늄 합금판체의 성분 조성의 조제에 의해 용융 접합부의 깊이(D)를 보다 크게 할 수 있고, 더욱이 균열이나 기공을 발생시키지 않고서 건전한 용융 접합부를 안정적으로 부여할 수 있다. 즉, 건전한 접합부가 부여되어 보다 높은 기계 강도를 갖는 이차 전지용 알루미늄 캔체를 제공할 수 있다.

상기 본 발명에 있어서, 상기 배치 단계는, 상기 제 1 합금판체 또는 상기 제 2 합금판체의 일방 또는 쌍방에, 질량비로, 필수 첨가 원소로서 Si: 0.05∼0.30%, Fe: 0.05∼0.7%, Cu: 0.05∼0.25%, Mn: 0.8∼1.5%, B: 2∼20ppm, 임의 첨가 원소로서 Mg: 0.05% 이하, Ti: 0.1% 이하의 범위 내이고, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성의 알루미늄 합금판체를 준비하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 해도 좋다. 이 경우, A3003재 상당의 기계 강도를 갖는 이차 전지용 알루미늄 캔체를 제공할 수 있다.

상기 본 발명에 있어서, 상기 배치 단계는, 상기 제 1 합금판체 또는 상기 제 2 합금판체의 일방 또는 쌍방에, 질량비로, 필수 첨가 원소로서 Si: 0.05∼0.30%, Fe: 0.05∼0.7%, Cu: 0.05∼0.3%, Mn: 0.8∼1.5%, Mg: 0.2∼0.6%, B: 2∼30ppm, 임의 첨가 원소로서 Ti: 0.1% 이하의 범위 내이고, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성의 알루미늄 합금판체를 준비하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 해도 좋다. 이 경우, A3005재 상당의 높은 기계 강도를 갖는 이차 전지용 알루미늄 캔체를 제공할 수 있다.

상기 본 발명에 있어서, 상기 배치 단계는, 상기 제 1 합금판체 또는 상기 제 2 합금판체의 타방에, 질량비로, 필수 첨가 원소로서 B: 2∼10ppm, 임의 첨가 원소로서 Si: 0.30% 이하, Fe: 0.6% 이하, Cu: 0.1% 이하, Mn: 0.05% 이하, Mg: 0.05% 이하, Zn: 0.1% 이하, Ti: 0.04% 이하의 범위 내이고, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성의 알루미늄 합금판체를 상기 캡체로서 준비하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 해도 좋다. 이 경우, 요구에 따라, 외장체보다도 모재의 기계 강도를 저감한 캡체를 채용한 경우에 있어도, 레이저 용접에 의한 이차 전지용 알루미늄 캔체의 조립에 있어서, 연속 레이저의 에너지 밀도의 제어로 용융 접합부의 깊이(D)에 대한 폭(W)의 비를 소정 이상으로 하면서, 용융 접합부의 깊이(D)를 보다 크게 할 수 있으며, 더욱이 균열이나 기공을 발생시키지 않고서 건전한 용융 접합부를 안정적으로 부여할 수 있다.

상기 본 발명에 있어서, 상기 제 1 합금판체의 측연 단부를 따라 절결부를 갖는 것을 특징으로 해도 좋다. 이 경우, 판체의 위치 맞춤 및 가고정을 용이하고 또한 정밀도 좋게 행할 수 있기 때문에, 안정적으로 건전한 용융 접합부를 부여할 수 있다.

게다가, 본 발명에 의한 이차 전지용 알루미늄 캔체는, 알루미늄 합금판체로 이루어지는 캡체 및 외장체를 레이저 용접하여 조립한 이차 전지용 알루미늄 캔체로서, 상기 알루미늄 합금판체가, 질량비로, 적어도 Si를 0.30% 이하로 한 뒤에 B를 2∼30ppm의 범위 내로 포함하는 알루미늄 합금이며, 제 1 합금판체의 측연 단부를 따라 제 2 합금판체의 단면을 맞대어 상기 제 1 합금판체의 단면에 생기는 맞댐선을 따라 연속 레이저 용접되고, 상기 맞댐선을 협지하여 부여된 용융 접합부의 깊이(D)에 대한 폭(W)의 비(W/D)가 1.5 이상이며, 또한 깊이(D)가 0.35mm 이상인 것을 특징으로 한다.

이 경우, 레이저 용접에 의해 조립된 이차 전지용 알루미늄 캔체에 있어서, 연속 레이저의 에너지 밀도의 제어로 용융 접합부의 깊이(D)에 대한 폭(W)의 비를 소정 이상으로 하면서, 알루미늄 합금판체의 성분 조성의 조제에 의해 용융 접합부의 깊이(D)를 보다 크게 하고, 더욱이 균열이나 기공을 발생시키지 않고서 건전한 용융 접합부를 안정적으로 부여할 수 있다. 즉, 건전한 접합부를 갖고 보다 높은 기계 강도를 갖는 이차 전지용 알루미늄 캔체를 제공할 수 있다.

상기 본 발명에 있어서, 상기 제 1 합금판체 또는 상기 제 2 합금판체의 일방 또는 쌍방이, 질량비로, 필수 첨가 원소로서 Si: 0.05∼0.30%, Fe: 0.05∼0.7%, Cu: 0.05∼0.25%, Mn: 0.8∼1.5%, B: 2∼20ppm, 임의 첨가 원소로서 Mg: 0.05% 이하, Ti: 0.1% 이하의 범위 내이고, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 것을 특징으로 해도 좋다. 이 경우, A3003재 상당의 기계 강도를 갖는 캔체를 얻을 수 있는 것이다.

상기 본 발명에 있어서, 상기 제 1 합금판체 또는 상기 제 2 합금판체의 일방 또는 쌍방이, 질량비로, 필수 첨가 원소로서 Si: 0.05∼0.30%, Fe: 0.05∼0.7%, Cu: 0.05∼0.3%, Mn: 0.8∼1.5%, Mg: 0.2∼0.6%, B: 2∼30ppm, 임의 첨가 원소로서 Ti: 0.1% 이하의 범위 내이고, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 것을 특징으로 해도 좋다. 이 경우, A3005재 상당의 높은 기계 강도를 갖는 캔체를 얻을 수 있다.

상기 본 발명에 있어서, 상기 제 1 합금판체 또는 상기 제 2 합금판체의 타방이, 상기 캡체이며, 또한 질량비로, 필수 첨가 원소로서 B: 2∼10ppm, 임의 첨가 원소로서 Si: 0.30% 이하, Fe: 0.6% 이하, Cu: 0.1% 이하, Mn: 0.05% 이하, Mg: 0.05% 이하, Zn: 0.1% 이하, Ti: 0.04% 이하의 범위 내이고, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 것을 특징으로 해도 좋다.

이 경우, 외장체보다도 기계 강도를 저감한 캡체를 채용하는 경우에 있어도, 용융 접합부의 깊이(D)에 대한 폭(W)의 비를 소정 이상으로 하면서 용융 접합부의 깊이(D)가 크고, 이차 전지용 알루미늄 캔체는 균열이나 기공이 적은 건전한 용융 접합부를 가질 수 있어 높은 기계 강도를 갖는다는 효과를 나타낸다.

상기 본 발명에 있어서, 상기 제 1 합금판체의 측연 단부를 따라 절결부를 부여한 뒤에 용접된 것을 특징으로 해도 좋다. 이 경우, 판체의 위치 맞춤 및 가고정을 용이하고 또한 정밀도 좋게 행할 수 있기 때문에, 안정적으로 건전한 용융 접합부를 부여할 수 있다.

도 1은 용접 시험에 있어서의 용접 이음의 사시도 및 단면도이다.
도 2는 용접 시험에 있어서의 용접 이음의 합금 성분의 대표값이다.
도 3은 용접 시험에 있어서의 용접 이음의 합금 성분 및 시험 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는 용접 시험에 있어서의 용접 이음의 합금 성분 및 시험 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 용접 시험에 있어서의 기공 양호 여부 판정을 위한 사진이다.
도 6은 용접 시험에 있어서의 균열 양호 여부 판정을 위한 사진이다.
도 7은 인장 시험에 있어서의 시험체의 사시도이다.
도 8은 다른 용접 이음의 단면도이다.
도 9는 또 다른 용접 이음의 단면도이다.

본 발명은 알루미늄 합금판체로 이루어지는 캡체 및 외장체를 레이저 용접하여 조립한 알루미늄 캔체 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 특히 리튬 이온 이차 전지와 같은 이차 전지를 수용하기 위한 이차 전지용 알루미늄 캔체 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

이차 전지용 알루미늄 캔체를 레이저 용접으로 조립하는데 있어서, 용융 접합부에서의 더한층 높은 기계 강도를 얻기 위해서는, 용융 접합부를 깊게 형성하는 것이 필요하다. 그러나, 용융 접합부를 깊게 형성할 수 있다고 여겨지는 고밀도 레이저에 의한 키홀형 용접에서는, 루트 균열이나 기공과 같은 결함이나 용융 접합부의 흐트러짐이 발생하기 쉽다. 본 발명자는, 이차 전지용 알루미늄 캔체와 같이 용융 접합부의 외관도 포함하여 안정되고 건전한 용접이 요구되는 용도에 있어서, 이러한 용접의 적용은 곤란하다고 결론지었다. 그래서, 에너지 밀도를 낮추어 키홀을 발생시키지 않는 열전도형 레이저 용접으로 건전한 용융 접합부를 얻으면서, 더욱이 용융 접합부를 깊게 할 수 있도록, 피용접 대상인 이차 전지용 알루미늄 캔체의 제조에 사용되는 고강도 알루미늄 합금판체의 성분 조성을 변경하는 것을 예의 검토했다.

그 결과, 고강도 알루미늄 합금에 함유되는 성분 중, 특히 Si 및 B의 함유량을 조정함으로써, 이차 전지용 알루미늄 캔체로서 필요시 되는 기계적 강도를 부여하는 용융 접합부의 깊이가 얻어지고, 더욱이 안정되고 건전한 용융 접합부를 얻을 수 있다는 것을 발견했다. Mg이 첨가되어 있는 알루미늄 합금에 있어서도, Mg의 첨가량도 아울러 조정함으로써, Mg이 첨가되어 있지 않은 알루미늄 합금과 동등한 용융 접합부가 얻어진다는 것을 발견했다.

이상에 관하여, 깊이를 가지면서도 건전한 용융 접합부를 안정적으로 얻는 것을 목적으로 하여, 본 발명자는 용접 시험을 행했다. 이러한 용접 시험에 대하여, 도 1∼도 7을 이용하여 그의 상세를 설명한다.

도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 용접 시험에서는 이차 전지용 캔체의 외장체에 상당하는 하우징판(2)과 캡체에 상당하는 캡체판(3)의 2개의 알루미늄 합금 평판의 맞댐부를 연속 레이저 용접해서, 용접 길이를 200mm로 하는 L자형의 용접 이음(1)을 제작하여 각종 시험을 행했다. 한편, 하우징판(2)은 판 두께 0.5mm, 폭 50mm, 길이 200mm의 후술하는 성분 조성의 알루미늄 합금판이고, 캡체판(3)은 판 두께 1.0mm, 폭 50mm, 길이 200mm의 역시 후술하는 성분 조성의 알루미늄 합금판이다.

도 1(b)를 참조하면, 용접 이음(1)의 제작에 있어서, 하우징판(2)의 단면(2a) 근방, 즉 하우징판(2)의 측연 단부에 캡체판(3)의 단면(3a)을 맞대어 배치, 가고정했다. 여기서 맞댐면인 단면(3a)의 외측 연선(緣線)과 이를 따라 위치하는 단면(2a)의 연선을 맞댐선(5)으로 한다.

다음으로, 다중 모드의 CW(연속 발진) 섬유 레이저를 이용하여, 맞댐선(5)을 따라 단면(2a)의 바로 위로부터 레이저 광(6)을 조사하고, 용접 속도를 5m/분, 전진각을 10°로 하고, 실드 가스로서 질소를 20리터/분으로 용접부에 공급하면서 레이저 용접했다. 용융 접합부(4)는 맞댐선(5)을 협지하고 하우징판(2) 및 캡체판(3) 양자에 걸쳐 형성되며, 하우징판(2) 및 캡체판(3)이 접합되어, 용접 이음(1)이 얻어진다.

한편, 레이저는 가공점과 초점의 거리가 0이 되고, 집광 빔 직경이 0.8mm, 그의 출력이 2500∼3200W가 되도록 조정했다. 여기서, 도 1(c)를 참조하면, 이러한 열전도형이 되는 레이저 출력 밀도의 용접에서는 용융 접합부(4)의 깊이(D)에 대한 폭(W)의 비가 1.5 이상이 되지만, 후술하는 실시예에 있어서, 모두 이러한 출력 범위 정도에서 용융 접합부(4)의 깊이(D)를 0.35mm 이상으로 할 수 있는 것을 확인할 수 있었기 때문에, 용융 접합부(4)의 깊이(D)가 0.4mm(±0.01mm)가 되도록 레이저 출력을 조정했다.

또한, 후술하는 비교예에서는, 용융 접합부(4)에 키홀을 형성하는 키홀형 용접을 하고 있지만, 여기에서 레이저는 가공점과 초점의 거리를 0으로 하고, 집광 빔 직경을 0.2mm로 좁히고, 그의 출력은 600∼800W로 조정하여, 상기와 마찬가지로 용접을 행하고 있다.

용접 이음(1)의 제작에 이용한 알루미늄 합금판의 성분 조성은 JIS-H4000에 규정되는 합금번호 3003, 3005 및 1050의 성분 조성을 변경한 것으로, 각각 이하에서 3003계, 3005계, 1050계라고 부른다. 이들 성분 조성의 알루미늄 합금판체를 하우징판(2) 및 캡체판(3)의 쌍방에 사용했다. 도 2에는 3003계, 3005계 및1050계 각각의 대표 성분을 나타내었다. 또한, 도 3에는 실시예 1∼15 및 비교예 1∼21의 용접 이음(1)에 사용한 알루미늄 합금의 성분 조성 중, Si, Mg, B에 대해서만 나타내었다. 즉, 이것 이외의 성분 조성에 대해서는, 도 2의 3003계 및 3005계의 대표 성분과 동일하다. 나아가, 캡체판(3)에 1050계를 사용하고, 하우징판(2)에 3003계 또는 3005계를 사용한 경우에 대한 실시예 16∼21 및 비교예 22∼30에 대해서도 마찬가지로 도 4에 나타내었다. 여기서, 각 성분의 함유량은 모두 질량비이며, 이하 간단히 % 또는 ppm으로 표기한다.

도 3 및 도 4에 시험 결과를 나타내었다. 한편, 레이저 용접 조건의 칸에 있어서, 「K」는 키홀형 용접이 되는 레이저 출력 및 용접 속도의 조건, 「H」는 열전도형 용접이 되는 레이저 출력 및 용접 속도의 조건에서 용접을 행한 것을 나타내고 있다.

「외관」의 판정은 얻어진 각 용접 이음(1)의 용접 길이 200mm의 전체를 외관 육안 관찰하는 것에 의해 행했다. 용융 접합부(4)의 흐트러짐이 없고 안정된 외관이 얻어진 경우를 양호라고 판정하고, 도 3 및 도 4에 있어서 「○」로 나타내었다. 국소적으로 용융 접합부(4)의 폭이 변화되거나 언더 컷이 발생하거나 하여 외관이 흐트러진 부분을 1개소만 갖는 경우를 가능이라고 판정하고, 도 3 및 도 4에 있어서 「△」로 나타내었다. 그 이상의 수의 외관의 흐트러짐이 있는 경우를 불가라고 판정하고, 도 3 및 도 4에 있어서 「×」로 나타내었다.

「기공」 및 「균열」의 판정은, 용접 이음(1)의 용접 길이 200mm로부터 20mm 길이의 시료를 임의의 2개소에서 잘라내어 연마하고, 광학 현미경 관찰하는 것에 의해 행했다. 한편, 용접 이음(1)의 길이 방향을 따른 용접선 방향의 단면에서 용융 접합부(4)의 중심부를 관찰했다. 「기공」의 판정에서는, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 직경 50㎛ 이상의 기공이 관찰되지 않는 것을 양호라고 판정하고, 도 3 및 도 4에 있어서 「○」로 나타내었다. 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 직경 100㎛까지의 기공이 용접 길이 10mm에 대하여 5개 이하인 것을 가능이라고 판정하고, 도 3 및 도 4에 있어서 「△」로 나타내었다. 도 5(c)에 나타내는 바와 같이, 그 이상의 크기의 기공이 관찰된 것을 불가라고 판정하고, 도 3 및 도 4에 있어서 「×」로 나타내었다. 또한, 「균열」의 판정에서는, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 균열이 관찰되지 않은 것을 양호라고 판정하고, 도 3 및 도 4에 있어서 「○」로 나타내었다. 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 균열이 관찰된 것을 불가라고 판정하고, 도 3 및 도 4에 있어서 「×」로 나타내었다.

「이음 강도」의 판정은 3005계에 대응하는 실시예 5∼12, 비교예 5∼16에 대하여 인장 시험에 의해 행했다. 상세하게는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 각 용접 이음(1)의 용접 길이 200mm로부터 임의의 위치에서 20mm의 길이로 잘라낸 시험체(1b)로 그의 하우징판(2b)을 지그(20)에 고정하여 인장 시험을 행했다. 도시하지 않은 인장 시험기의 일방의 척에 부착된 L형 지그(21)의 상면에 하우징판(2b)의 주면(主面)을 맞닿게 하고, 하우징판(2b)을 누름판(22)으로 위에서 눌러 볼트(23) 및 너트(24)로 고정한다. 나아가, 시험체(1b)의 캡체판(3b)의 중심을 도시하지 않은 인장 시험기의 인장의 중심축(M)에 겹치도록, 캡체판(3b)을 도시하지 않은 척에 부착한다. 이에 의해, 시험체(1b)를 그의 맞댐면을 경계로 하여 상하로 분단하듯이 인장한다. 인장 강도를 시험체(1b)의 캡체판(3b)의 단면적으로 나눈 값이 3003계의 표준적인 이음 강도인 110N/mm²보다도 10% 높은 121N/mm² 이상인 경우에 양호라고 판정하고, 121N/mm² 미만인 경우를 불가라고 판정하는 것으로 하여, 각각을 도 3 및 도 4에 있어서 「○」, 「×」로 나타내었다.

각 용접 이음(1)의 용접 시험 결과의 「평가」는, 상기한 「외관」, 「기공」, 「균열」 및「이음 강도」의 각 판정 결과에 근거하여 행했다. 즉, 도 3 및 도 4에 있어서, 상기한 판정 결과가 모두 양호한 것을 「양호」, 판정 결과에 가능이 포함되고 불가가 없는 것을 「가능」, 판정 결과에 불가가 포함되어 있는 것을 「불가」로 나타내었다.

도 3의 시험 결과에 대하여 기술한다. 우선, 레이저 용접 조건을 「K」로 한 3003계의 비교예 1∼4, 3005계의 비교예 10∼16, 1050계의 비교예 18∼21에 대해서는, 모두 「외관」에 있어서 「불가」가 되어, 용접 시험의 「평가」가 모두 「불가」가 되고 있다. 또한, 「기공」에 있어서도 「양호」라는 결과는 얻어지고 있지 않다. 즉, 키홀형 용접에 의해서는 용융 접합부(4)를 건전하게 얻는 것은 곤란하다.

다음으로, 3003계의 실시예 1 및 2에서는 용접 시험 결과의 「평가」는 「양호」이고, 실시예 3 및 4에서는 용접 시험 결과의 「평가」는 「가능」이었다. 이 열전도형 용접에 의한 실시예에서는, 필요한 깊이(D)와 함께 건전한 용융 접합부(4)가 얻어졌다. 한편, 실시예 3 및 4에 대해서는, 용융 접합부(4)의 일부에 근소하게 흐트러짐이 관찰되어, 「외관」에 있어서 「가능」이었다. 고찰하건대, B의 함유량에 있어서, 실시예 1 및 2의 5.7ppm 및 9.7ppm에 비하여, 실시예 3 및 4에서는 11.0ppm 및 17.3ppm으로 높으며, 10ppm을 초과하고 있다. 상세한 것은 후술하지만, 이것이 용융 접합부(4)의 흐트러짐의 원인이라고 생각된다. 따라서, 3003계에 있어서 B의 함유량의 상한은 20ppm이기는 하지만, 보다 바람직한 함유량의 상한은 10ppm이다.

또한, 3005계의 실시예 5 및 6에서는 용접 시험 결과의 「평가」는 「양호」이고, 실시예 7 및 8에서는 용접 시험 결과의 「평가」는 「가능」이었다. 이 열전도형 용접에 의한 실시예에서는, 필요한 깊이(D)와 함께 건전한 용융 접합부(4)를 얻을 수 있었다. 한편, 실시예 7 및 8에 대해서는, 용융 접합부(4)의 일부에 근소하게 흐트러짐이 관찰되어, 「외관」에 있어서 「가능」이었다. 고찰하건대, B의 함유량에 있어서, 실시예 5 및 6의 9.8ppm 및 16.3ppm에 비하여, 실시예 7 및 8에서는 20.9ppm 및 26.7ppm으로 높으며, 20ppm을 초과하고 있다. 상세한 것은 후술하지만, 이것이 용융 접합부(4)의 흐트러짐의 원인이라고 생각된다. 따라서, 3005계에 있어서 B의 함유량의 상한은 30ppm이지만, 보다 바람직한 함유량의 상한은 20ppm이다.

게다가, 1050계의 실시예 13 및 14에서는 용접 시험 결과의 「평가」는 「양호」이고, 실시예 15에서는 용접 시험 결과의 「평가」는 「가능」이었다. 이 열전도형 용접에 의한 실시예에서는, 필요한 깊이(D)와 함께 건전한 용융 접합부(4)를 얻을 수 있었다. 한편, 실시예 15에 대해서는, 용융 접합부(4)의 일부에 근소하게 흐트러짐이 관찰되어, 「외관」에 있어서 「가능」이었다. 고찰하건대, B의 함유량에 있어서, 실시예 13 및 14의 2.7ppm 및 5.3ppm에 비하여, 실시예 15에서는 9.2ppm으로 높으며, 6ppm을 초과하고 있다. 상세한 것은 후술하지만, 이것이 용융 접합부(4)의 흐트러짐의 원인이라고 생각된다. 또한, 비교예 17에서는 B의 함유량이 13.4ppm으로 높으며, 10ppm을 초과하고 있다. 그 결과, 용융 접합부(4)에 흐트러짐이 관찰되어 「외관」에 있어서 「불가」, 즉 용접 시험 결과의 「평가」는 「불가」였다. 따라서, 1050계에 있어서 B의 함유량의 상한은 10ppm이고, 보다 바람직한 함유량의 상한은 6ppm이다.

다음으로, 3005계의 실시예 9, 비교예 5 및 6에서는, Si의 함유량을 순차로 0.25%, 0.32% 및 0.45%로 하고 있다. 그 결과, Si의 함유량을 0.25%로 한 실시예 9에서는 용접 시험 결과의 「평가」는 「양호」였지만, Si의 함유량을 0.30%보다도 많게 한 비교예 5 및 6에 있어서 「균열」이 「불가」가 되고, 「기공」에 있어서도 「양호」라는 결과를 얻지 못하여, 용접 시험 결과의 「평가」는 「불가」였다. 상세한 것은 후술하지만, Si의 함유량이 높은 것이 균열의 원인이라고 생각되며, 3005계에 있어서 Si의 함유량의 상한은 0.30%이다.

다음으로, 3005계의 비교예 7, 실시예 10∼12, 비교예 8 및 9에서는, Mg의 함유량을 순차로 0.11%, 0.21%, 0.39%, 0.52%, 0.64% 및 0.78%로 하고 있다. 그 결과, Mg의 함유량을 0.2% 미만으로 한 비교예 7에서는 「이음 강도」가 「불가」가 되고, Mg 함유량을 0.6%보다 많게 한 비교예 8 및 9에서는 「균열」이 「불가」가 되었지만, 실시예 10∼12에 있어서는 용접 시험 결과의 「평가」에서 「양호」였다. 상세한 것은 후술하지만, Mg의 함유량을 적게 한 것이 강도 저하의 원인이고, Mg의 함유량을 많게 한 것이 균열의 원인이라고 생각된다. 따라서, 3005계에 있어서 Mg의 함유량은 0.2∼0.6%의 범위 내이다.

이상에 있어서, 레이저 용접에 의한 이차 전지용 알루미늄 캔체의 조립에서는, 연속 레이저의 에너지 밀도나 용접 속도 등을 조정하여, 용융 접합부(4)의 깊이(D)에 대한 폭(W)의 비를 1.5 이상으로 하는 용접, 즉 열전도형 용접으로 하면서, 일반적인 이차 전지용 알루미늄 캔체의 판체 두께에 대하여 필요한 기계 강도를 부여하는 용융 접합부(4)의 깊이 0.35mm 이상의 깊이 0.4mm(±0.01mm)를 얻을 수 있는 것이다. 더욱이, 3003계에 대응하는 성분 조성에서는 Si 및 B의 함유량을 조정함으로써, 3005계에 대응하는 성분 조성에서는 Si, B 및 Mg의 함유량을 조정함으로써, 1050계에 대응하는 성분 조성에서는 B의 함유량을 조정함으로써, 각각 건전한 용융 접합부(4)를 얻을 수 있다. 즉, 건전한 접합부를 갖고, 보다 높은 기계적 강도를 갖는 이차 전지용 알루미늄 캔체를 얻을 수 있다.

한편, 용융 접합부의 건전성에 대하여, 일반적인 알루미늄 합금 용접 부재 중에서 보다 엄격한 요구가 있는 리튬 이온 이차 전지용 알루미늄 캔체를 얻는 경우는, 상기한 용접 시험의 「평가」를 「가능」으로 할 뿐 아니라, 「양호」로 할 필요에 근거하여 성분 조성의 범위가 정해진다. 즉, B의 함유량의 상한은, 3003계에 대응하는 성분 조성에 있어서 10ppm, 3005계에 대응하는 성분 조성에 있어서 20ppm, 1050계에 대응하는 성분 조성에 있어서 6ppm이다.

계속해서 도 4의 시험 결과에 대하여 기술한다. 우선, 레이저 용접 조건을 「K」로 하고, 하우징판(2)을 3003계로 한 비교예 24 및 25, 하우징판(2)을 3005계로 한 비교예 29 및 30에 대해서는, 모두 「기공」에 있어서 「불가」가 되어, 용접 시험의 「평가」가 모두 「불가」가 되어 있다. 즉, 키홀형 용접에 의해서는 용융 접합부(4)를 건전하게 얻는 것은 곤란하다.

게다가, 하우징판(2)을 3003계로 한 실시예 16∼18, 비교예 22에서는, 캡체판(3)에 사용한 1050계의 성분 조성에 있어서, B의 함유량을 순차로 2.7ppm, 5.3ppm, 9.2ppm, 13.4ppm으로 하고 있어, 상기한 실시예 13∼15, 비교예 17과 캡체판(3)에 대하여 마찬가지이다. 용접 시험 결과도 실시예 16 및 17에서는 실시예 13 및 14와 마찬가지로 「평가」가 「양호」이고, 실시예 18에서는 실시예 15와 마찬가지로 「외관」이 「가능」이기 때문에 「평가」도 「가능」이며, 비교예 22에서는 비교예 17과 마찬가지로 「외관」이 「불가」이기 때문에 「평가」도 「불가」였다. 이들 결과의 차이는 캡체판(3)에 대한 B의 함유량의 차이에 의한 것이라고 생각된다. 즉, 상기한 실시예 13∼15, 비교예 17과 마찬가지의 고찰이 부여된다.

또한, 하우징판(2)을 3005계로 한 실시예 19∼21, 비교예 26에 대해서도, 상기한 실시예 16∼18 및 비교예 22와 마찬가지의 용접 시험 결과이다. 이들 결과에 대해서도, 상기한 실시예 13∼15, 비교예 17과 마찬가지의 고찰이 부여된다.

게다가, 하우징판(2)을 3003계로 한 비교예 23에 있어서는, 하우징판(2)의 B의 함유량이 27.2ppm으로 높으며, 용융 접합부(4)에 흐트러짐이 관찰되어, 「외관」에 있어서 「불가」, 즉 용접 시험 결과의 「평가」는 「불가」였다. 3003계의 성분 조성에 있어서 B의 함유량의 상한이 20ppm인 것을 상기했는데, 그의 뒷받침이 되는 결과였다.

다음으로, 비교예 27에 있어서는, 하우징판(2)에 사용한 3005계의 성분 조성에 있어서, Si를 0.45%로 높게 하고 있다. 상기한 비교예 6과 마찬가지로, Si의 함유량을 0.30%보다도 많게 한 결과 「균열」이 「불가」가 되어, 용접 시험 결과의 「평가」는 「불가」였다. 상기한 비교예 6과 마찬가지로, Si의 함유량이 높은 것이 균열의 원인이라고 생각된다.

또한, 비교예 28에 있어서는, 하우징판(2)에 사용한 3005계의 성분 조성에 있어서, Mg을 0.78%로 높게 하고 있다. 상기한 비교예 9와 마찬가지로, Mg의 함유량을 0.6%보다 많게 한 결과 「균열」이 「불가」가 되어, 용접 시험 결과의 「평가」는 「불가」였다. 비교예 9와 마찬가지로, Mg의 함유량을 많게 한 것이 균열의 원인이라고 생각된다.

다음으로, 상기한 실시예와 동등한 용융 접합부를 얻음에 있어서, 이차 전지용 알루미늄 캔체의 조립에 이용되는 3003계 및 3005계의 알루미늄 합금판체로서의 필수 첨가 원소의 성분 범위를 정한 이유에 대하여 설명한다.

Si는 모상 내에 고용되어 알루미늄 합금판체로서 필요시 되는 기계적 강도를 향상시키고, 조립 후의 이차 전지용 알루미늄 캔체로서 필요시 되는 내압 강도를 향상시킨다. 또한, Al-Fe-Mn-Si계 금속간 화합물을 형성하여, 알루미늄 합금판체의 성형 가공 시의 성형성을 향상시킨다. 반면에 과잉으로 첨가하면, 균열의 기점이 되기 쉬운 조대한 금속간 화합물을 증가시켜 알루미늄 합금판체의 성형성을 저하시키고, 용접 균열을 발생시키기 쉬워진다. 그래서, 상기한 용접 시험의 결과에도 입각하여, Si의 첨가량은 0.05∼0.30%의 범위 내이다.

Fe은 Al-Fe-Mn계 금속간 화합물이나 Al-Fe-Mn-Si계 금속간 화합물을 형성하고, 이러한 금속간 화합물을 미세하게 석출시켜서, 알루미늄 합금판체의 성형 가공 시의 윤활 효과를 향상시켜 성형성을 향상시킨다. 반면에 과잉으로 첨가하면, 균열의 기점이 되기 쉬운 조대한 금속간 화합물을 증가시켜, 알루미늄 합금판체의 성형성을 저하시킨다. 그래서, Fe의 첨가량은 0.05∼0.7%의 범위 내이다.

Cu는 모상 내에 고용되어 알루미늄 합금판체로서 필요시 되는 기계적 강도를 향상시킨다. 반면에 과잉으로 첨가하면, 용접 균열이 생기기 쉬워진다. 그래서, Cu의 첨가량은 3003계에 대응하는 알루미늄 합금에 있어서 0.05∼0.25%의 범위 내, 3005계에 대응하는 알루미늄 합금에 있어서 0.05∼0.3%의 범위 내이다.

Mn은 모상 내에 고용되어 알루미늄 합금판체로서 필요시 되는 기계적 강도를 그의 첨가량의 증가에 수반하여 향상시킬 수 있고, 조립 후의 이차 전지용 알루미늄 캔체로서 필요시 되는 내압 강도를 향상시킨다. Al-Fe-Mn계 금속간 화합물이나 Al-Fe-Mn-Si계 금속간 화합물을 형성하고, 이러한 금속간 화합물을 미세하게 석출시킴으로써 알루미늄 합금판체의 성형 가공 시에 윤활 효과를 향상시켜 성형성을 향상시킨다. 반면에 과잉으로 첨가하면, 균열의 기점이 되기 쉬운 조대한 금속간 화합물을 증가시켜, 알루미늄 합금판체의 성형성을 저하시킨다. 그래서, Mn의 첨가량은 0.8∼1.5%의 범위 내이다.

B는 알루미늄 합금의 슬래브 조괴 시에 있어서, 주조 조직을 미세화하여 균질화함으로써 압연용 슬래브의 주조 균열을 방지할 수 있다. 반면에 과잉으로 첨가하면, 용접 시의 용융 비드 중에 기공을 발생시키기 쉽고, 게다가 용융 비드 중의 용융 금속의 대류에 의해 기공을 응집시킴으로써 용융 접합부의 흐트러짐을 발생시키기 쉬워진다. 한편, 후술하는 Mg의 첨가에 의해 기공의 발생에 대한 B의 영향을 작게 할 수 있기 때문에, Mg의 함유량에 수반하여 그의 첨가량이 조정될 수 있다. 그래서, 상기한 용접 시험의 결과도 근거로 하여, B의 첨가량은 3003계에 대응하는 알루미늄 합금에 있어서 2∼20ppm의 범위 내, 보다 바람직하게는 2∼10ppm의 범위 내, 3005계에 있어서 2∼30ppm의 범위 내, 보다 바람직하게는 2∼20ppm의 범위 내이다.

Mg은 3005계에 있어서 필수 첨가 원소이지만, 3003계에 있어서는 임의 첨가 원소이다. Mg은 모상 내에 고용되어 알루미늄 합금판체로서 필요시 되는 기계적 강도를 그의 첨가량의 증가에 수반하여 향상시킬 수 있고, 조립 후의 이차 전지용 알루미늄 캔체로서 필요시 되는 내압 강도를 향상시킨다. 또한, Mg₂Si나 S'상(Al₂CuMg)을 미세하게 석출시키고, 전이의 이동을 억제시킴으로써 응력 완화를 억제하여, 알루미늄 합금판체로서 필요시 되는 내응력완화성을 향상시킨다. 반면에 과잉으로 함유하면, 가공 경화를 촉진시키고, 알루미늄 합금판체로서 필요시 되는 성형성을 손상시킨다. 또한, 용접 시에 균열이나 기공을 발생시키기 쉬워진다. 이러한 관점에서, 그리고 상기한 용접 시험의 결과에도 입각하여, Mg의 함유량은 3003계에 대응하는 알루미늄 합금에 있어서 0.05% 이하의 범위 내, 3005계에 대응하는 알루미늄 합금에 있어서 0.2∼0.6%의 범위 내이다.

나아가, 이차 전지용 알루미늄 캔체가 조립에 이용되는 3003계 및 3005계의 알루미늄 합금판체로서의 임의 첨가 원소의 성분 범위를 정한 이유에 대하여 설명한다.

Ti는 알루미늄 합금의 슬래브 조괴 시에 있어서, 주조 조직을 미세화하여 균질화함으로써 압연용 슬래브의 주조 균열을 방지할 수 있다. 반면에 과잉으로 함유하면, 용접 시에 용융 금속의 대류를 불안정하게 하고, 용융 접합부에 기공을 잔류시키기 쉽게 해버린다. 이러한 관점에서, Ti의 함유량은 0.1% 이하의 범위 내이다.

그 밖의 불순물 원소로서, Zn, Zr, Cr, Ga, V, Ni 등을 들 수 있지만, 모두 0.05% 이하의 함유량으로 하고, Ti 및 B를 더한 합계를 0.15% 이하의 함유량으로 함으로써 상기한 물리적 특성에 큰 영향을 주지 않는다.

한편, 외장체 및 캡체의 양자에 동일한 성분 조성의 알루미늄 합금판체를 사용하면, 기계적 강도나 용접성에 있어서 유리하고, 조립 후의 리사이클성에 있어서 유리하다.

게다가, 외장체에 비하여 요구되는 기계적 강도가 낮은 캡체에는, 순알루미늄을 사용할 수도 있다. 특히, 높은 도전성을 요구하는 캡체에 있어서는 순알루미늄인 것이 바람직하다. 순알루미늄의 성분 조성은, 예컨대 JIS H 4000에 규정되는 합금번호 1050, 1060, 1070, 1080, 1085 등의 화학 성분의 범위로부터 적절히 선택할 수 있다. 이 경우에 있어서도, 상기한 1050계의 알루미늄 합금판체를 이용한 실시예와 마찬가지로, 필수 첨가 원소로서 B를 2∼10ppm의 범위 내, 보다 바람직하게는 2∼6ppm의 범위 내로 하고, 임의 첨가 원소로서 Ti를 0.04% 이하로 해서 용융 접합부의 흐트러짐을 저감시킬 수 있다. 나아가, 다른 임의 첨가 원소로서 Si는 0.30% 이하, Fe은 0.6% 이하, Cu는 0.1% 이하, Mn은 0.05% 이하, Mg은 0.05% 이하, Zn은 0.1% 이하의 범위 내로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 용접 시험에 있어서는, 하우징판(2)의 측연 단부에 캡체판(3)의 단면(3a)을 맞대어 용접했지만, 하우징판(2)과 캡체판(3)의 맞대기 관계를 다른 관계로 해도 마찬가지이다. 예컨대, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 캡체판(3)의 단면(3a) 근방, 즉 캡체판(3)의 측연 단부에 하우징판(2)의 단면(2a)을 맞대고, 하우징판(2)에 캡체판(3)을 올리도록 배치해도 좋다. 이 경우, 맞댐면인 단면(2a)의 외측 연선과 이를 따라 위치하는 단면(3a)의 연선을 맞댐선(5)으로 하도록 배치되고, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이 맞댐선(5)의 위치에 용융 접합부(4)를 형성하도록 용접된다.

나아가, 예컨대 도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 캡체판(3)의 측연 단부에 하우징판(2)의 판 두께와 거의 동일한 치수의 깊이인 절결부(3b)를 부여하고, 이것에 하우징판(2)을 끼워넣도록 하여 캡체판(3)의 측연 단부에 단면(2a)을 맞대어도 마찬가지이다. 즉, 이 경우도 맞댐면인 단면(2a)의 외측 연선과 이를 따라 위치하는 단면(3a)의 연선을 맞댐선(5)으로 하도록 배치되고, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이 맞댐선(5)의 위치에 용융 접합부(4)를 형성하도록 용접된다.

이상, 본 발명에 의한 실시예 및 이에 근거하는 변형예를 설명했지만, 본 발명은 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며, 당업자이면 본 발명의 주된 취지 또는 첨부된 특허청구범위를 일탈하는 일 없이 다양한 대체 실시예 및 개변예를 발견할 수 있다.

1: 용접 이음
2: 하우징판
3: 캡체판
4: 용융 접합부

Claims

알루미늄 합금판체로 이루어지는 캡체 및 외장체를 레이저 용접하여 조립한 이차 전지용 알루미늄 캔체의 제조 방법으로서,
적어도, 질량비로 Si를 0.30% 이하로 한 뒤에 B를 2∼30ppm의 범위 내로 포함하는 알루미늄 합금으로 이루어지는 합금판체를 준비하고, 제 1 합금판체의 측연 단부를 따라 제 2 합금판체의 단면을 맞대는 배치 단계와,
상기 제 1 합금판체의 단면에 생기는 맞댐선을 따라 연속 레이저 용접하는 용접 단계를 포함하고,
상기 용접 단계는, 상기 맞댐선을 협지하여 부여되는 용융 접합부의 깊이(D)에 대한 폭(W)의 비(W/D)를 1.5 이상으로 하도록 레이저 용접 조건을 제어하는 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 알루미늄 캔체의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 배치 단계는, 상기 제 1 합금판체 또는 상기 제 2 합금판체의 일방 또는 쌍방에, 질량비로, 필수 첨가 원소로서 Si: 0.05∼0.30%, Fe: 0.05∼0.7%, Cu: 0.05∼0.20%, Mn: 0.8∼1.5%, B: 2∼20ppm, 임의 첨가 원소로서 Mg: 0.05% 이하, Ti: 0.1% 이하의 범위 내이고, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성의 알루미늄 합금판체를 준비하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 알루미늄 캔체의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 배치 단계는, 상기 제 1 합금판체 또는 상기 제 2 합금판체의 일방 또는 쌍방에, 질량비로, 필수 첨가 원소로서 Si: 0.05∼0.30%, Fe: 0.05∼0.7%, Cu: 0.05∼0.3%, Mn: 0.8∼1.5%, Mg: 0.2∼0.6%, B: 2∼30ppm, 임의 첨가 원소로서 Ti: 0.1% 이하의 범위 내이고, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성의 알루미늄 합금판체를 준비하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 알루미늄 캔체의 제조 방법.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 배치 단계는, 상기 제 1 합금판체 또는 상기 제 2 합금판체의 타방에, 질량비로, 필수 첨가 원소로서 B: 2∼10ppm, 임의 첨가 원소로서 Si: 0.30% 이하, Fe: 0.6% 이하, Cu: 0.1% 이하, Mn: 0.05% 이하, Mg: 0.05% 이하, Zn: 0.1% 이하, Ti: 0.04% 이하의 범위 내이고, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성의 알루미늄 합금판체를 상기 캡체로서 준비하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 알루미늄 캔체의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 합금판체의 측연 단부를 따라 절결부를 갖는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 알루미늄 캔체의 제조 방법.
알루미늄 합금판체로 이루어지는 캡체 및 외장체를 레이저 용접하여 조립한 이차 전지용 알루미늄 캔체로서,
상기 알루미늄 합금판체가, 질량비로, 적어도 Si를 0.30% 이하 함유하고, 추가로 B를 2∼30ppm의 범위 내로 포함하는 알루미늄 합금이며,
제 1 합금판체의 측연 단부를 따라 제 2 합금판체의 단면을 맞대어 상기 제 1 합금판체의 단면에 생기는 맞댐선을 따라 연속 레이저 용접되고, 상기 맞댐선을 협지하여 부여된 용융 접합부의 깊이(D)에 대한 폭(W)의 비(W/D)가 1.5 이상이며, 또한 깊이(D)가 0.35mm 이상인 것을 특징으로 하는 이차 전지용 알루미늄 캔체.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 합금판체 또는 상기 제 2 합금판체의 일방 또는 쌍방이, 질량비로, 필수 첨가 원소로서 Si: 0.05∼0.30%, Fe: 0.05∼0.7%, Cu: 0.05∼0.25%, Mn: 0.8∼1.5%, B: 2∼20ppm, 임의 첨가 원소로서 Mg: 0.05% 이하, Ti: 0.1% 이하의 범위 내이고, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 알루미늄 캔체.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1 합금판체 또는 상기 제 2 합금판체의 일방 또는 쌍방이, 질량비로, 필수 첨가 원소로서 Si: 0.05∼0.30%, Fe: 0.05∼0.7%, Cu: 0.05∼0.3%, Mn: 0.8∼1.5%, Mg: 0.2∼0.6%, B: 2∼30ppm, 임의 첨가 원소로서 Ti: 0.1% 이하의 범위 내이고, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 알루미늄 캔체.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 합금판체 또는 상기 제 2 합금판체의 타방이,
상기 캡체이며, 또한
질량비로, 필수 첨가 원소로서 B: 2∼10ppm, 임의 첨가 원소로서 Si: 0.30% 이하, Fe: 0.6% 이하, Cu: 0.1% 이하, Mn: 0.05% 이하, Mg: 0.05% 이하, Zn: 0.1% 이하, Ti: 0.04% 이하의 범위 내이고, 잔부 Al 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 알루미늄 캔체.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 합금판체의 측연 단부를 따라 절결부를 부여한 뒤에 용접된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 알루미늄 캔체.