一種鋰離子電池鋁合金防爆片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種鋰離子電池鋁合金防爆片，其中，以鋰離子電池鋁合金防爆片的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，包括：Mg為1.01~1.05wt%，Mn為0.43~0.45wt%，稀土元素為0.1~0.5wt%，剩余部分由鋁和雜質(zhì)構(gòu)成，并且，作為雜質(zhì)的Si為0.015~0.02wt%。同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種上述鋁合金防爆片的制備方法。本發(fā)明提供的鋰離子電池鋁合金防爆片，起爆壓力穩(wěn)定，能保證鋰離子電池的安全性能。
【專利說(shuō)明】一種鋰離子電池鋁合金防爆片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池的鋁合金防爆片。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰離子電池的安全性能是衡量動(dòng)力電池性能的關(guān)鍵指標(biāo)，而防爆片作為保證鋁殼單體電池安全性的關(guān)鍵部件，其力學(xué)性能的穩(wěn)定性至關(guān)重要。要求防爆片具有良好的耐腐蝕性、焊接性能以及穩(wěn)定的爆破壓力。[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的鋰離子電池防爆片，其采用的材料有鋁錳合金或鋁鎂合金。但是，鋁錳合金中含有AlFeMn相，由于其相態(tài)的不均勻，且AlFeMn相位雜質(zhì)相，爆破壓力的穩(wěn)定性較差；鋁鎂合金在焊接過(guò)后，軟化較快，爆破壓力較難控制。
[0004]另外，在后期的焊接過(guò)程中，由于焊接余熱對(duì)基材的影響，導(dǎo)致鋁合金發(fā)生再結(jié)晶，加工硬度降低，最終導(dǎo)致的結(jié)果是防爆片的起爆壓力的不穩(wěn)定，不能控制在要求的范圍內(nèi)。
[0005]因此，為了保證鋰離子電池的安全性能，需要開(kāi)發(fā)一種起爆壓力穩(wěn)定的鋰離子電池防爆片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為解決目前鋰離子電池用的鋁合金防爆片存在起爆壓力不穩(wěn)定的技術(shù)問(wèn)題，提供一種起爆壓力穩(wěn)定的鋰離子電池鋁合金防爆片。
[0007]本發(fā)明提供了一種鋰離子電池鋁合金防爆片，以鋰離子電池鋁合金防爆片的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，具有Mg為1.01~1.05wt%，Mn為0.43~0.45wt%，稀土元素為0.1~0.56wt%，剩余部分由鋁和雜質(zhì)構(gòu)成，并且，作為雜質(zhì)的Si為0.015~0.02wt%。
[0008]同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種上述鋰離子電池防爆片的制備方法，包括以下步驟:
51、板材制備:按上述配比稱取原料，經(jīng)熔鑄、均勻化退火、鋸切、銑面、加熱、熱軋、冷車(chē)U預(yù)剪切、退火、矯直以及剪切工序，值得板材；
52、沖壓成型:取步驟SI中制備的板材，經(jīng)裁切、拉伸以及沖壓制得帶有壓痕的防爆片坯件；
53、取步驟S2制備的防爆片坯件，經(jīng)熱處理，制得成品防爆片。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，在鋁合金中加入了稀土元素，其雜質(zhì)相為鋁稀土相，其相比較均勻，釘扎位錯(cuò)，能夠一定程度上防止防爆片上裂紋的產(chǎn)生，因此，制得的鋰離子電池鋁合金防爆片起爆壓力穩(wěn)定，能保證鋰離子電池的安全性能。
【具體實(shí)施方式】
[0010]為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。[0011]本發(fā)明提供了一種鋰離子電池鋁合金防爆片，以鋰離子電池鋁合金防爆片的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，該鋰離子電池鋁合金防爆片具有1.01~1.05wt%的Mg，0.43~0.45wt%的Mn, 0.1~0.5wt%的稀土元素，剩余部分由招和雜質(zhì)構(gòu)成，并且，作為雜質(zhì)的Si為
0.015^0.02wt%o
[0012]上述成分為5系鋁合金里都含有的組分，其中，Mn在熔鑄過(guò)程中起到調(diào)質(zhì)及提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的作用。
[0013]上述稀土元素為鈧、釔或鑭系稀土元素的一種或幾種。其中，鈧、釔和鑭能夠細(xì)化鋁合金的晶粒，使成分更加均勻化，增加強(qiáng)度，因此，上述稀土元素優(yōu)選鈧、釔和鑭的一種或幾種。[0014]雜質(zhì)中還包括鉻、銅和鎳，其總含量控制在0.lwt9T0.2wt%。
[0015]本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池鋁合金防爆片的制備方法，包括以下步驟:
S1、板材制備:按權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)的配比稱取原料，經(jīng)熔鑄、均勻化退火、鋸切、銑面、加熱、熱軋、冷軋、預(yù)剪切、退火、矯直、剪切工序，制得板材；
S2、沖壓成型:取步驟SI中制備的板材，經(jīng)裁切、拉伸以及沖壓制得帶有壓痕的防爆片坯件；
S3、取步驟S2制備的防爆片坯件，經(jīng)熱處理，制得成品防爆片。
[0016]在本發(fā)明中，步驟SI中的熔鑄采用的是超聲波一気氣攪拌復(fù)合精煉技術(shù)，能夠有效的降低鋁合金的含氣量及夾雜物的含量。
[0017]在步驟S2中，進(jìn)行沖壓操作的同時(shí)，檢測(cè)切口的厚度，保證沖壓切口尺寸深度的一致性，防止沖壓切口深度的不同引起防爆片的起爆壓力變得不穩(wěn)定。
[0018]步驟S3中，熱處理所使用的技術(shù)為激光局部熱處理技術(shù)。具體過(guò)程如下:取沖壓成型的防爆片，將激光束掃描至防爆片壓痕處，其紅外能量被防爆片表面吸收使其溫度升高，隨著激光束離開(kāi)防爆片，其表面的熱量迅速向內(nèi)部傳遞而形成較高的冷卻速度。
[0019]上述激光局部熱處理將防爆片坯件表面溫度升高至35(T400°C。
[0020]步驟S2中，沖壓操作時(shí)的壓延率優(yōu)選75%~83%。
[0021]上述退火條件優(yōu)選30(T350°C。退火時(shí)間優(yōu)選3(T35min。
[0022]一般情況下，引起防爆片起爆壓力不穩(wěn)定的原因有:
1、由于組織中存在第二相粒子，其變形能力比基體金屬低，在拉伸變形時(shí)會(huì)阻止基體塑性變形，在粒子上形成應(yīng)力集中，使粒子與基體分開(kāi)或形成空穴，形成裂紋，而材料中的雜質(zhì)相粒子及其相態(tài)的不均勻性會(huì)加劇其裂紋形成的過(guò)程，導(dǎo)致其起爆壓力不穩(wěn)定。
[0023]2、鋁合金沖壓切口的尺寸深度不一致，導(dǎo)致起爆壓力不穩(wěn)定。
[0024]3、在焊接過(guò)程中，如材料軟化過(guò)快，起爆壓力難以控制，另一方面，由于焊接余熱對(duì)基材的影響，導(dǎo)致鋁合金發(fā)生再結(jié)晶，加工硬度降低，最終導(dǎo)致的結(jié)果是防爆片的起爆壓力不穩(wěn)定。
[0025]基于上述原因，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可總結(jié)為以下幾點(diǎn):
1、采用組織更均勻?qū)崽幚砻舾卸雀〉匿X鎂稀土合金，其雜質(zhì)相為鋁稀土相，其相比較均勻，釘扎錯(cuò)位，可以防止裂紋的產(chǎn)生。
[0026]2、在熔鑄過(guò)程中，利用超聲波一氬氣攪拌復(fù)合精煉技術(shù)，有效降低鋁合金含氣量及夾雜物的含量。[0027]3、在沖壓過(guò)程中，檢測(cè)切口厚度，保證沖壓切口尺寸深度的一致性，防止沖壓切口深度的不同，引起起爆壓力的不穩(wěn)定。
[0028]4、采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行熱處理后，金相組織由纖維狀軋制態(tài)組織向完全退火態(tài)組織轉(zhuǎn)變，且防爆片的硬度降低；在后期的焊接過(guò)程中，溫度的升高基本不影響防爆片組織的變化，硬度和抗拉強(qiáng)度變化范圍小，防爆片的起爆壓力維持在穩(wěn)定值。
[0029]實(shí)施例1
含有 1.01wt°/c^Mg，0.43wt°/c^Mn，0.015wt°/c^Si，0.2wt% 的鈧，鉻、銅和鎳的總含量為
0.lwt%，其余為鋁和雜質(zhì)的組分，經(jīng)熔鑄(超聲波一氬氣攪拌復(fù)合精煉技術(shù))、均勻化退火、鋸切、銑面、加熱、熱軋、冷軋、預(yù)剪切、退火、矯直、剪切工序，制得板材。退火時(shí)間為30min，退火條件為300°C。
[0030]取長(zhǎng)度約為300mm、寬度約為35mm的板材，采用連續(xù)模裁切防爆片的外型輪廓，拉伸中間薄膜，而后以75%的壓延率進(jìn)行沖壓操作，在防爆片上沖制壓痕，沖壓過(guò)程中檢測(cè)切口厚度，制得切口比較均勻的帶有壓痕的防爆片坯件。
[0031]取沖壓成型的防爆片，將激光束掃描至防爆片壓痕處，其紅外能量被防爆片表面吸收，使其溫度升高至350-400攝氏度，隨著激光束離開(kāi)防爆片，其表面的熱量迅速向內(nèi)部傳遞而形成較高的冷卻速度，制得成品防爆片。
[0032]實(shí)施例2
與實(shí)施例1相比，不同的是，選取的組分由1.05wt%的Mg,0.45wt%的Mn,0.02wt%的Si,0.3wt%的釔，鉻、銅和鎳的總含量為0.15wt%，其余為鋁和其他雜質(zhì)。沖壓操作中，壓延率控制在79% ;退火時(shí)間為32min、退火條件為325°C。
[0033]實(shí)施例3
與實(shí)施例1相比，不同的是，選取的組分由1.05wt%的Mg，0.45wt%的Mn，0.0155wt%的Si，鈧和釔和鑭的含量為0.5wt%，鉻、銅和鎳的總含量為0.2wt%，其余為鋁和其他雜質(zhì)。沖壓操作中，壓延率控制在83% ;退火時(shí)間35min，退火條件為350°C。
[0034]對(duì)比例
含有0.72wt%的鐵，1.lwt%的猛，0.6wt%的硅，銅和鋅的總量為0.16wt%，其余為鋁的組分，經(jīng)熔鑄、均勻化退火、鋸切、銑面、加熱、熱軋、冷軋、預(yù)剪切、退火、矯直、剪切制成鋁合金板材。
[0035]取長(zhǎng)度為300mm，寬度為35mm的板材，采用連續(xù)模裁切防爆片的外型輪廓，拉伸中間薄膜，而后進(jìn)行沖壓制作壓痕，最后裁切邊緣，制成成品防爆片。
[0036]測(cè)試
測(cè)試實(shí)施例1至3以及對(duì)比例制作的防爆片的性能。
[0037]產(chǎn)品性能測(cè)試:
1、采用-1000顯微硬度計(jì)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行硬度值的測(cè)量。
[0038]2、每個(gè)實(shí)施例或?qū)Ρ壤謩e選取五個(gè)防爆片產(chǎn)品，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行起爆壓力的模擬測(cè)試。
[0039]測(cè)試結(jié)果如下表。
編號(hào)硬度值(HV0.05)_起爆壓力(Mpa)_起爆壓力(Mpa)_起爆壓力(Mpa)_起爆壓力(Mpa)_起爆壓力(Mpa)_
實(shí)施例1 55.4_0.439_0.437_0.450_0.453_0.455_
實(shí)施例 2 54.9_0.430_0.432_0.439_0.441_0.445_
實(shí)施例 3 54.3_0.425_0.430_0.431_0.435_0.438_
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池鋁合金防爆片，其特征在于，以鋰離子電池鋁合金防爆片的總質(zhì)量為基準(zhǔn)，具有: Mg為1.0l~1.05wt%，Mn為0.43~0.45wt%，稀土元素為0.1~0.5wt%，剩余部分由鋁和雜質(zhì)構(gòu)成，并且，作為雜質(zhì)的Si為0.015~0.02wt%o
2.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池鋁合金防爆片，其特征在于，所述稀土元素為鈧、釔或鑭系稀土元素的一種或幾種。
3.如權(quán)利要求2所述的鋰離子電池鋁合金防爆片，其特征在于，所述稀土元素為鈧、釔或鑭的一種或幾種。
4.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池鋁合金防爆片，其特征在于，所述雜質(zhì)包括鉻、銅以及鎳，所述鉻、銅和鎳的總含量為0.1wt°/T0.2wt%。
5.一種權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的鋰離子電池鋁合金防爆片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、板材制備:按權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)的配比稱取原料，經(jīng)熔鑄、均勻化退火、鋸切、銑面、加熱、熱軋、冷軋、預(yù)剪切、退火、矯直、剪切工序，制得板材； 52、沖壓成型:取步驟SI中制備的板材，經(jīng)裁切、拉伸以及沖壓制得帶有壓痕的防爆片坯件； 53、取步驟S2制備的防 爆片坯件，經(jīng)熱處理，制得成品防爆片。
6.如權(quán)利要求5所述的鋁合金防爆片的制備方法，其特征在于，步驟SI中，所述熔鑄步驟采用超聲波一気氣攪拌復(fù)合精煉技術(shù)。
7.如權(quán)利要求5所述的鋁合金防爆片的制備方法，其特征在于，步驟S2中，在進(jìn)行所述沖壓操作的同時(shí)，檢測(cè)切口的厚度。
8.如權(quán)利要求5所述的鋁合金防爆片的制備方法，其特征在于，步驟S3中，采用激光局部熱處理技術(shù)對(duì)防爆片表面的壓痕進(jìn)行熱處理。
9.如權(quán)利要求8所述的鋁合金防爆片的制備方法，其特征在于，使用激光局部熱處理將防爆片坯件表面溫度升高至35(T400°C。
10.如權(quán)利要求5所述的鋁合金防爆片的制備方法，其特征在于，步驟S2中，沖壓操作時(shí)的壓延率為75%~83%。
11.如權(quán)利要求5所述的鋁合金防爆片的制備方法，其特征在于，退火條件為300~350。。。
12.如權(quán)利要求11所述的鋁合金防爆片的制備方法，其特征在于，所述退火時(shí)間為30~35min。
【文檔編號(hào)】C22C21/08GK103898379SQ201210588556
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月29日
【發(fā)明者】張會(huì), 陳蘇里 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司