TWI351780B - Aluminum alloy sheet for battery lid - Google Patents

Description

1351780 1九、發明說明： ‘【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-種用於電池蓋的紹合金板，為適用於防 爆部-體成形型之電池蓋的鋁合金其係在製作該蓋 時，透過衝壓加工成形該蓋的防爆處，且可以無需對該成 形處進行退火處理。 【先前技術】

行動電話等移動機器所用的電池從輕量化的角度考 慮，大多使用在鋁或鋁合金製的外殼内放入電解物質:可 充放電的密閉型電池。 但是，㈣可充放電的密閉型電池一直以來都存在下述 .問題：在過度充電或過度曝曬等情況下，導致電池内部的 溫度升高，會發生電池倉壁、電池盒和蓋的谭接部等受到 破壞’而有内部液體洩漏等之虞。 可是，該種電池盒在用於例如行動電話上時，採用長度 籲50mmx寬度30mmx厚度6mm左右的較小尺寸，因此，該電 池盒用板係必須依靠拉伸加工和減薄拉伸（又稱Μ加工) 等加工性之優點為必要條件。 另外’在將來汽車等大型移動機器中所使用的電池，^ 以考慮按照上述尺寸將各邊擴大2〜1()倍左右者層疊幾 個在一起之使用方法。 這樣，電池盒用的材料係要容易進行M加工，且要 輕量性、高強度性、加工性’作為滿足此性能的材料，彳 如’在專利文獻丨中提出遲3系列㈣合金板，該板, 312XP/發明說明書(補件)/96-03/95143892 5 1 叫/80 質量%為Mn 〇.8〜2，、Fe 0.6%以下、Si 〇.3%以下，其 餘部分主要為銘；又’在專利文獻2中提出—種銘合金 板’其重量％為Mn 0.3〜1.5%、Fe 1.6〜1.8%，其餘部分 由銘和不可避免的雜質構成。 ，此近年來，如專利文獻3所述，提出一種具有防爆 ^能者’其係在上述破壞事故發生前，已產生的内壓 ,使電池蓋的特定部位發生破壞，將事故防患於未然。 =爆部雖然規格有多種，但是通常厚度為2()"m左右時， 、-般在3MPa左右設定為防爆部耐壓強度為基準，並以 έ亥附近之壓力製作成防爆部發生破壞般。 泣更具體的A ’提出有：透過在電池蓋上設置固定開口 :’且在該開口部黏貼抗壓力低於電池盒的鋁箔，藉以使 明池盒具有防爆功能者。另外，根據專利文獻3所述發 ，由於採取在電池蓋的開口部黏貼金屬薄板作為防爆部

# 2 ’所以不需要對該金屬薄板進行膜厚的檢查，而有 化費於檢查的成本大幅削減的良好效果。 作Α Γ^專利文獻3所述的發明中，由於需要額外黏貼 =為防爆㈣金屬薄板之步驟，因此在增加製造步驟之同 :’雖:不需要對該金屬薄板的膜厚進行檢查，但必須額 檢查=適度的貼緊’因此增加了電池整 數，而有作業性差的問題。 衣w/卿 [專利文獻1]日本專利特開2GG2-134G69號公報 [專利文獻2]曰本專利特開2〇〇3_726〇號公報 [專利文獻3]日本專利特開平9_19刪8號公報

3〗2XP/發明說明書(補件外卜⑻姐犯屻 6 1351780 *【發明内容】 w (發明所欲解決之問題） • 一本發明係用以解決上述問題而完成者，提供一種防爆部 ，成幵/型的電池蓋用鋁合金板，其係在利用衝壓加工電 =蓋之同時，也將防爆部一體成形’藉而不僅可以使電池 现内，内壓上升所造成之破壞抑制在最低限度，也不需要 十衝壓成开y後的该防爆部厚度進行逐個檢測，而且不需要 用以調整強度之退火處理。 _ (解決問題之手段；） —本發明者們為了最大限度的利用將薄片部一體成形於 孤的邛刀之優點，想要探討出一種不需要進行成形後檢 •測臈士的鋁合金板，結果發現：利用特定組成的鋁合金板 作為蓋材料，並透過衝壓加工將防爆部製成薄片狀，由該 衝壓加工可獲得充分的耐壓強度，不需要以強度調節為目 的之退火處理，從而完成本發明。 籲浙即，本發明之電池蓋用鋁合金板係特徵在於：其組成以 質量％表示係含有Fe L 15〜！ 35%、Mn 〇 4〇〜〇 6〇%，並 進一步含有 Ti 0.005 〜〇.15% 或 Ti 〇.〇〇5 〜〇.15%及 B 〇. 0005〜‘〇. 05% ’剩餘部分由A1和雜質所構成，作為雜質 之Sl為〇. 15%以下、Cu為〇. 〇5%以下、Mg為〇. 〇5%以下。 根據本發明之電池蓋用鋁合金板，當使用該組成的鋁合 金板並衝壓成形電池蓋時，衝壓成形的防爆部強度容易 獲得指定的耐壓強度，且具有不需要強度調整之退火的效 果0 312XP/發明說明書(補件)/96-03/95143892 7

另外，本發明之其他電池蓋用 .有·_衝壓成形為指定屋庚B h 根據本發明之杂、也未被退火處理的防爆部。 所予以衝m 金板，將相當於防爆部之處 退火處理，^ 衝屢成形為指定厚度，則即使不進行 而有益中進=爆部強度也較容易獲得指定的耐麼強度， 加工而m度？整的退火處理之效果。具備透過衝壓 電池：3〇"、最好為15〜27"之防爆部的 電池盖，則可擭得更加良好的上述效果。 (發明效果） 將七月之电池盖用銘合金板，透過衝壓成形加工而 :方爆口 P成形加工為指定厚度，則所得防爆部的耐壓強度 :付合標準’而且不需要以強度調整為目的之退火處 仏因此不會發生退火處理時因退火爐内各位置退火溫度 诗二:導致各個防爆部強度參差不齊的情況，防爆部的 又穩疋士不會發生防爆部以外的地方不慎破裂的情形。 又’與後續黏貼金屬薄板者不同，因為防爆部―體成形， 斤、也不d發生因後續黏貼步驟不良而導致液體洩漏的 危險。從而’能夠提供一種穩定之信賴度較高的經離子電 池等密閉型電池。 【實施方式】 —以下，對於本發明之電池蓋用鋁合金板等，透過圖式及 實施例進行說明。 圖1係不意性表示具有本發明之電池蓋的電池剖面的 概略圖’圖2係示意性表示具有本發明之電池蓋的電池上 312XP/發明說明書(補件)/96-03/95143892 8 1351780 、表面的概略圖。1是密閉型電池；2是電池盒；3是利用 •本，明之組成所構成之電池蓋㈣合金板製造的電池盒2 的盍，4疋收容在電池盒2内的電解物質、例如以鐘離子 成為介質的電解物質；5是電池的+端子；6是包裹在+端 子5周圍的絕緣體；7是連接+端子的導線；8是連接-端 子的導線’藉以使電池蓋3為_端子；另外，9是電解質4 的注入口，注入後關閉；1〇是+端子5的裝配口 ； U是防 爆。P，12疋使電池蓋3和電池盒2四周密閉結合的焊接 ，部。 下面，對電池蓋3的合金組成進行說明。

Fe 1. 15〜1. 35% Μη 0. 40〜0. 60%

Fe和Μη均為用以給予耐壓強度者。“和Μη的含量未 達到下限值時，就不會獲得指定的耐壓強度，又，當超過 上限時，耐壓強度就會過度變高，而需要進行以剩餘強度 .調整為目的的回火處理，AN(Fe—Mn)系化合物粗大且$ 多，則導致衝壓成形性變差，很難獲得穩定厚度的防爆部。 Ti 0. 005〜0· 15%或

Ti 0. 〇〇5〜0. 15%與 B 0. 0005〜0. 05%

Ti、或Ti與B是為防止鑄造時產生鑄造裂紋的物質， 在炼融液中形成Al-Ti或Al-Ti-B的化合物，具有防止錄 造時產生鑄造裂紋之效果。只單添加Ti也可以，但同時 添加Ti和B的話’防鑄造裂紋的效果更好。 剩餘部分是A1及雜質。 312XP/發明說明書(補件)/96-03/95143892 9 "η質的si超過°.i5%、cu超過0·〇5%、哋超過 祀難二過衝壓加工會使加工硬化的不均勻性增大， 很難獲侍具有穩定的耐壓強度的防爆部。 $i⑽形成A1 -Fe-Si系化合物而使衝壓成形性變 較難獲得具有穩定厚度的防爆部，故希望其少至〇.12% 以下’最好是在〇. 1〇%以下。 、其他，雜質含量在通常的範圍内，例如，Zn m 以下’取好在0.20%以下。Crg 〇1〇%以下’最好為〇.〇5% 以下。 如，組成的鋁合金板係可透過通常的製造方法製造出 電池蓋用板。亦即，調整組成的熔融液根據鑄造後的需要 而進行炫體化熱處理’適#增加熱札、冷乳及熱處理，做 成所茜要厚度的鋁合金板。該鋁合金板也可以是〇材如 果考慮後續的衝壓成形，則需要對其進行15%左右以上的 T軋，使其硬化，這樣可以增加蓋主體強度而不容易受到 ^ ^鋁合金板〇材的結晶粒尺寸係越細微，則能以良好 衝壓成形性所得耐壓強度也少有不均勻，可以獲得穩定 值。結晶粒尺寸平均在25 # m以下，以不存在較粗大的結 晶顆粒為佳。鑄造可以用DC法，也可以用CC法。 將孩種組成的厚度在lmm左右的鋁合金板透過衝壓成 7予以成形為指定形狀的電池蓋，此時作為防爆部的局部 厚度设為約20/im左右，藉而即使不經過退火處理也可以 幸二易彳于到作為防爆部標準值之3MPa左右的财壓強度， 又，即使變更防爆部的標準值，也可以調整上述作為防爆 312沿/發明說明書(補件)/96·〇3/95143892 10 部的局部厚度，以追

強度。 。該防爆部的厚度 ’故而不佳。最好 ，當在30//m以下 的效果。最好是在 逆樣，只是透過衝壓成形，即可符合防爆部的標準值， 而不需要進行調整強度之退火處理。 另外’板的厚度應與電池型號的強度一致而有所改變。 此外，本發明之組成板製之電池蓋係與電池盒的雷射焊 接性亦優良。 (實施例與比較例） 312XP/發明說明書(補件)/96-03/95143892 l35l780 (表1) 剩 本發 餘 明例 部 分 A1050 餘 部 分 剩 A3003 餘 部 分 試樣板的組^質量％)

將具有表1的實施例！與比較例卜 士、-- 用厚度為1mm的H14之經冷崖丨力^ 不、、且成，且使 >定電池蓋的防爆部，並“衝°:::板：為試樣板，設 (衝壓力…為叫：為以加工成厚度為2〇" 廢強度。 "10個）’以測定其局部的耐 1又二f有表1的實_ 2所示組成，且使用厚度為 ^ 之經冷軋加卫的銘板作為試樣板，透過盥上述 同樣的衝壓成形加工成厚“ 25"(衝壓加工率為 7. 5%、n & 10個）的防爆部，以測定其局部的❹強度。 此外，將具有表】的比較例2所示組成，以跑板衝壓 成形為20" (n 4 H)個）並升溫，在溫差為桃的退

S 312XP/發明說明書(補件)/96G3/95M3892 】2 1351780 •火爐内進行退火處理以測定其耐壓強度。 • 將以上的測定結果在表2中表示。 另外，衝壓加工率係可藉由以下計算公式算出： (基板厚度-衝壓成形後的厚度）/基板厚度χ 1〇〇% 再者，耐壓強度係在指定厚度的樣品中形成有指定面積 的密閉部，於該密閉部增加油壓而使該樣品破壞時的壓 力。 (表2) 實施例 實施例_ 比較例1 測定結果 5"!^ 強度一(MPa) 2· 8〜3. 0 3. 5〜3· 75 備註 — A 1 0 5 0 ClbTfe ) 4曰4忐士 八----—~~ 丨圯人t比敕例） 根據表2的結果，樣品號碼卜2(組成符號：實施例 2)的衝壓成形後之耐壓強度比樣品號碼3 (組成符號： 比較例1)高，比樣品號碼4 (組成符號··比較例2)低。 I另外，樣品號碼1 (組成符號：實施例丨）接近於標準厚 度20以m下之3MPa ;樣品號碼2 (組成符號：實施例2) 的厚度變#，則耐壓強度，因此可以判定無需在衝壓 成，後進行退火處理以進行強度調整。又，樣品號碼5(組 成符號.比較例2 )在退火處理後的不均勾變得比樣品號 馬4 (組成符號.比較例2)的不均勻為大，因此判斷加 入退火步驟沒有好處。 (產業上之可利用性） 利用本發明所述的電池蓋用鋁合金板等，只透過衝壓成 312XP/發明說明書(補件)/96_〇3/95143892 13

2可獲得最適耐壓強度，因此可以使用於行動電話、沐 移動機器的可充放電的密閉型電池的蓋，蚩π 利用價值很大。 隹產業上之 【圖式簡單說明】 圖1係示意性表示具有本發明之雷、冰罢 概略圖。 m也盍之電池剖面的 圖2係示意性表示具有本發明 的概略圖。

之電池蓋之電池上表面 【主要元件符號說明】 密閉型電池 電池盒 本發明之鋁合金製電池蓋 電解物質 電池的+端子 絕緣體

10 連接+端子的導線 連接-端子的導線 電解物質4的注入 +端子5的裝配口 11本發明之電池蓋用鋁合金板的防爆 12 焊接部 、° 312XP/發明說明書(補件)/96-03/95143892

Claims (1)

1351780 MAY 2 4 2Qii 十、申讀專利範圍： 替換本 P 二”鋁合金板’其組成以質量%表示係含有 〜τ·35“η〇 40〜〇.6⑽，並進-步含有Ti0._ .7 1 005〜〇. J5%及 β 〇. 0005〜0. 05%，剩餘部 刀由Α1雜貝所構成’作為雜質之以為&⑽以下' α 為0.05i以下、Mg[為〇·〇5%以下，而在退火後施行15%以 上之冷軋。 2·如申請專利範圍第1項之電池蓋用鋁合金板，其中， 具備有·衝厪成形為厚度10〜3〇wm，且未被退火處理的 防爆部。 95143892 15