電池殼體用鋁合金板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及適合作為手機(jī)、平板型終端、筆記本型個(gè)人計(jì)算機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、其他電 子設(shè)備等所使用的裡離子電池的殼體的原材料的侶合金板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常，方型的裡離子二次電池的殼體，將侶板或侶合金板作為原材料，通過壓制成 型（深拉深?變薄成型）而制造。電池具有利用該殼體和蓋封入電極、隔板、電解液等的結(jié) 構(gòu)。該殼體和侶制或侶合金制的蓋的接合使用激光烙接。
[0003] 因此，對(duì)電池殼體用的侶板或侶合金板，要求作為制造所必要的特性的壓制成型 性、激光烙接性良好，也同時(shí)要求制成殼體后的強(qiáng)度?耐久性良好。所謂殼體的強(qiáng)度?耐久 性，具體而言，是指即使長(zhǎng)時(shí)間使用也不膨脹，不易因外力產(chǎn)生變形，即使變形也不易開孔 等的特性。
[0004]目前，作為電池殼體用的原料板，大多使用A1 -Mn系合金。作為JIS的合金，使 用A3003合金，或者組成為在A3003合金中加入Mg和化的A3005合金也作為強(qiáng)度更大的 合金使用。 陽(yáng)〇化]目前，伴隨手機(jī)的發(fā)展，為了在外形尺寸的制約下提高電池容量，需要使殼體更 薄。在該情況下，為了確保殼體的耐久性，開發(fā)了強(qiáng)度更高的殼體用侶合金。在專利文獻(xiàn)1 和2中記載了使用高M(jìn)g含量的侶合金。另外，在專利文獻(xiàn)3和4記載了使用高化含量的 侶合金。
[0006] 近年來，正在快速普及的智能手機(jī)或平板型終端的電池中，為了使各種軟件運(yùn)行， 需要提高電池容量，需求殼體更薄且適用于器具的與現(xiàn)有技術(shù)相比更薄型寬度寬的形狀的 殼體。 陽(yáng)007] 在裝入了電池的殼體中，內(nèi)部溫度上升到85°C左右。由此，有時(shí)在殼體產(chǎn)生內(nèi)壓導(dǎo) 致殼體膨脹。因此，需求減少運(yùn)樣的膨脹的材料。另外，也會(huì)發(fā)生裝入了電池的電子設(shè)備受 到外力、作為最嚴(yán)重的例子的突起物壓入（狗咬住智能手機(jī)等）。運(yùn)樣的情況下，希望電池 殼體即使變形也不破損，需要耐壓入性高的材料。另外，要求在殼體成型后的狀態(tài)下即使受 到形成大的壓入量的外力時(shí)，也不易開孔的特性，當(dāng)然也要求變形阻力大。從電池殼體的耐 久性的方面考慮，高強(qiáng)度是期望的特性。
[0008] 但是，就高強(qiáng)度的材料而言，難W成型為具有薄壁且罩厚度小、寬度和高度大的形 狀的殼體。越是殼體薄寬度寬、即罩的寬度/厚度的比越大，成型性的難度越增加。作為智 能手機(jī)用途，期望寬度/厚度比為10W上且高度>寬度的殼體。但是，可W確認(rèn)為了成型 為運(yùn)樣的形狀的殼體，使用能夠成型為寬度/厚度比為6左右的殼體的現(xiàn)有高強(qiáng)度侶合金 板材時(shí)，不能穩(wěn)定地成型。
[0009] 另外，在裡離子電池中，電池的內(nèi)壓上升而超出限度時(shí)，殼體的特定部位破裂使電 解液漏出到外部的安全功能是必要的。因此，有時(shí)殼體的一部分形成槽狀的薄壁部分。一 旦在運(yùn)樣的槽狀薄壁部分的形成加工時(shí)出現(xiàn)裂紋、或者不能成型加工為規(guī)定的薄壁厚度， 則正常的安全功能不能發(fā)揮作用。在使用高強(qiáng)度的材料時(shí)，也難w形成運(yùn)樣的槽狀薄壁部 分。事實(shí)上，對(duì)薄型寬度寬的形狀的殼體實(shí)施精密的槽加工，其技術(shù)難度也高，利用現(xiàn)有的 材料不能進(jìn)行穩(wěn)定的槽加工。
[0010] 運(yùn)樣，作為電子設(shè)備的形狀功能的變化所必要的寬度寬?薄型的電池殼體的原材 料，要求開發(fā)滿足成型性、激光烙接性、耐膨脹性、耐壓入性等的全部特性要求的侶合金板。
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 陽(yáng)〇1引專利文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2001 - 131666
[0014] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2003 - 3226 陽(yáng)01引 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2006 - 188744
[0016] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2007 - 277588

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 發(fā)明所要解決的課題
[0018] 本發(fā)明的目的在于提供一種電池殼體用侶合金板，其具有一定W上的激光烙接性 和耐膨脹性，并且W高水平兼具即使是寬度寬（寬度/厚度比為10W上且高度>寬度）的 殼體也能夠穩(wěn)定成型的成型性和殼體的耐壓入性。
[0019] 用于解決課題的方法
[0020] 本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：具有規(guī)定的合金組成范圍、滿足特定 的特性條件的侶合金板，滿足能夠成型為寬度/厚度比為10W上的殼體的成型性和高的耐 壓入性等的作為電池殼體應(yīng)該具備的特性，從而完成了本發(fā)明。
[0021] 目P，本發(fā)明的項(xiàng)1為一種電池殼體用侶合金板，其特征在于：由侶合金構(gòu)成，該侶 合金含有Mn:0. 7 ~1. 6mass% (W下記作"％")、Cu:〇. 5 ~0. 7%、Mg:0. 2 ~0. 5%，Cu 含量大于Mg含量，還含有合計(jì)含量為0~0. 2%的選自化、Ni和V中的1種或2種W上， 作為不可避免的雜質(zhì)，化和Si被控制為化：0. 2%W下且Si:0. 15%W下，剩余部分由A1 W及除化和SiW外的不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，該侶合金的金屬組織中，W10個(gè)/y上分 散有當(dāng)量圓直徑0. 01~0. 1ym的A1 -化一Mg系析出物，厚度減少50%的塑性加工后的 拉伸強(qiáng)度為250N/mm2W上，并且伸長(zhǎng)率為1.3%W上，拉伸強(qiáng)度（N/mm2)X伸長(zhǎng)率（％ )為 420 社。
[0022] 另外，本發(fā)明的項(xiàng)2為，在項(xiàng)1中，上述侶合金還含有0.004~0.2%的Ti，或者還 含有 0. 004 ~0. 2%的Ti和 0. 0001 ~0. 02%的B。
[0023] 本發(fā)明的項(xiàng)3為一種電池殼體用侶合金板的制造方法，其用于制造項(xiàng)1或2所述 的電池殼體用侶合金板，該制造方法包括上述侶合金的鑄造工序；均質(zhì)化處理工序；熱社 工序；冷社工序；退火處理工序；再冷社工序；和析出穩(wěn)定化處理工序，上述退火工序是W 5°C/秒W上的升溫速度將冷社材料加熱到480~580°C的溫度，之后立即或在該溫度下保 持30秒W內(nèi)后，W5°C/秒W上的冷卻速度進(jìn)行冷卻的工序，上述析出穩(wěn)定化處理工序是W 150~240°C將再冷社材料保持0. 1~8小時(shí)的工序。
[0024] 本發(fā)明的項(xiàng)4為，在項(xiàng)3中，在上述均質(zhì)化處理工序中，W520~610°C的溫度將鑄 塊保持0. 5~10小時(shí)。
[00巧]本發(fā)明的項(xiàng)5為，在項(xiàng)3或4中，上述熱社工序中的社制材料的社制開始溫度為 350 ~520 °C。
[00%] 本發(fā)明的項(xiàng)6為，在項(xiàng)3~5中任一項(xiàng)中，上述冷社工序中的社制材料的壓下率為 40 ~80%。
[0027] 本發(fā)明的項(xiàng)7為，在項(xiàng)3~6中任一項(xiàng)中，上述再冷社工序中的社制材料的壓下率 為20~60%。
[0028] 本發(fā)明的項(xiàng)8為，在項(xiàng)3~7中任一項(xiàng)中，上述熱社工序包括預(yù)加熱階段，該預(yù)加 熱階段兼作上述均質(zhì)化處理工序。
[0029] 本發(fā)明的項(xiàng)9為，在項(xiàng)8中，上述預(yù)加熱階段中的加熱溫度在上述熱社工序中的社 制開始溫度到比其高40°C的溫度范圍內(nèi)。
[0030] 發(fā)明效果
[0031] 根據(jù)本發(fā)明，能夠得到激光烙接性和耐膨脹性優(yōu)異、W良好的平衡性兼具寬度寬 殼體（寬度/厚度比為10W上且高度>寬度）的穩(wěn)定的成型性和耐壓入性的電池殼體用 侶合金板。
【附圖說明】
[0032] 圖1為用于進(jìn)行槽加工性評(píng)價(jià)，在面積最寬的面（單面）的中央通過壓制加工實(shí) 施了X型的槽加工的電池殼體的立體圖。
[0033] 圖2為用于進(jìn)行耐壓入性評(píng)價(jià)，插入了開孔的鋼制間隔物的電池殼體的俯視圖和 主視圖。
[0034] 圖3為用于進(jìn)行耐壓入性評(píng)價(jià)，在與插入電池殼體中的鋼制間隔物的孔對(duì)應(yīng)的電 池殼體的正面中央部壓入的鋼制鉆模的主視圖。
[0035] 圖4為用于進(jìn)行殼體耐彎曲性評(píng)價(jià)，使電池殼體沿著90°彎曲鉆模彎曲的試驗(yàn)的 說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 本發(fā)明設(shè)及的電池殼體用侶合金板由侶合金構(gòu)成，該侶合金含有Mn:0. 7~ 1.6mass% (W下簡(jiǎn)記作"％")、Cu:〇. 5%~0. 7%、Mg:0. 2%~0. 5%，Cu含量大于Mg含 量，還含有合計(jì)含量為0~0. 2%的選自化、Ni和V中的1種或2種W上，作為不可避免的 雜質(zhì)，化和Si被控制為化：0. 下且Si:0. 15%W下，剩余部分由A1W及除化和Si W外的不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。另外，在侶合金板的金屬組織中，W10個(gè)/ym3W上分散有 當(dāng)量圓直徑0. 01~0. 1ym的A1 -化一Mg系析出物。并且，該侶合金板在厚度減少50% 的塑性加工后，具有250N/mm2W上的拉伸強(qiáng)度和1. 3%W上的伸長(zhǎng)率，運(yùn)些拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng) 率之間具有拉伸強(qiáng)度（N/mm2)X伸長(zhǎng)率（％ )的數(shù)值為420W上的關(guān)系。W下對(duì)運(yùn)些特征 進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0037] 1.侶合金的組成
[0038] 首先，對(duì)上述侶合金的組成進(jìn)行說明。
[0039] Mn:0. 7 ~1.6% W40]Mn是在材料中部分固溶、其余部分作為與A1的金屬間化合物分散、有助于強(qiáng)化分 散的必須元素。通過使含有Mn的金屬間化合物適當(dāng)分布，也能夠發(fā)揮防止壓制成型時(shí)向 模具凝結(jié)的效果。Mn含量低于0. 7%時(shí)，強(qiáng)度不充分，防止壓制成型時(shí)向模具凝結(jié)的效果 降低，容易發(fā)生表面擦傷。另一方面，在超過1. 6%時(shí)，形成含有Mn的粗大的金屬間化合物 (GiantCompounds),成為材料缺陷，所W不優(yōu)選。運(yùn)樣，在本發(fā)明中，使作為必須元素的Mn 含量為0.7~1.6%。另外，優(yōu)選的Mn含量為0.9~1.4%。
[0041] Cu:0. 5 ~0. 7%、Mg:0. 2 ~0. 5%
[0042] 化和Mg參與A1 -Mg-化系析出物的形成，都是有助于強(qiáng)度的必須元素?；?量低于0. 5%時(shí)，提高強(qiáng)度的效果低，在超過0. 7%時(shí)，寬度寬型殼體的成型困難，激光烙接 時(shí)容易產(chǎn)生裂紋等的缺陷，因而不優(yōu)選。
[0043] 關(guān)于Mg含量，低于0.2%時(shí)，提高強(qiáng)度的效果低，在超過0.5%時(shí)，寬度寬型殼體的 成型困難，激光烙接時(shí)容易產(chǎn)生裂紋等的缺陷，因而不優(yōu)選。
[0044] 運(yùn)樣，在本發(fā)明中，作為必須元素的化含量和Mg含量分別為0. 5~0. 7%和0. 2~ 0. 5 %。另夕