電池蓋用鋁合金板的製作方法

2023-09-22 09:13:55 4

專利名稱：：電池蓋用鋁合金板的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種用於電池蓋的鋁合金板，詳言之，是涉及一種適用於防爆部整體成形型電池蓋的鋁合金板。在製作該電池蓋時，通過衝壓加工形成該蓋的防爆處，並且可以無需對該成形處進行退火處理。
背景技術：
：手機等移動器具所用的電池從輕量化的角度考慮，大多使用在鋁或鋁合金制的外殼內放入電解物質、並可充放電的密閉型電池。但是，這種可充放電的密閉型電池一直以來都存在這樣的問題在過多充電或暴曬等情況下，導致電池內部的溫度升高，會發生電池盒壁、電池盒和蓋子的焊接處等受到破壞、內部液體洩漏等危險。可是，該種電池盒在用於例如手機上時採用長度50mmX寬度30mmX厚度6mm左右的比較小的尺寸，因此該電池盒用的板材製造必須依靠拉深加工和減薄拉深(又稱DI加工)等優良的加工性。另外，在將來汽車等大型移動機器中所使用的電池，可以考慮按照上述尺寸將各邊擴大210倍左右後幾個層疊到一起使用。這樣，就要求電池用的材料容易進行DI加工、且輕量化、高強度性、加工性，作為滿足此性能的材料，在專利文件1中提出一種A3003系列的鋁合金板，該板的質量百分比為Mn0.82.0。/。、Fe0.6。/。以下、Si0.3。/。以下、其餘部分主要為鋁；另外，在專利文件2中提出一種鋁合金板，其質量百分比為Mn0.31.5。/。、Fel.61.8%、其餘部分由鋁和不可避免的雜質構成。因此，近些年來，如專利文件3所述，提出了一種具有防爆功能的電池盒。該電池盒在上述破壞事故發生前、已產生一定的內壓時，使電池蓋的特定部位發生破壞，將事故防患於未然。防爆部雖然規格有多種，但是通常將厚度為2(Him、強度一般在3MPa左右設定為防爆部耐壓強度的標準，接近該壓力時防爆部即發生破壞。具體而言，提出了一種通過在電池蓋上設置固定的開口部、並且在該開口部粘貼抗壓力低於電池盒的鋁片，從而具有防爆功能的電池盒。並且，根據專利文件3所述的發明，由於採取了在電池蓋的開口部粘貼金屬薄片作為防爆部的方法，所以不需要對該金屬薄片進行膜厚的檢査，使花費於檢査的成本大幅地削減，從而取得良好的效果。但是，在專利文件3所述的發明中，由於需要額外粘貼作為防爆部的金屬薄片，因此增加了製造工序；同時，雖說不需要對該金屬薄片的膜厚進行檢查，但必須額外檢查是否適度的貼緊，因此增加了電池整體的製造工序數，產生作業性差的問題。專利文件1特開2002-134069號公報專利文件2特開2003-7260號公報專利文件3特開平9-199088號公報
發明內容本發明的目的是為了解決上述問題，提供一種防爆部整體成形型的電池蓋用鋁合金板。該鋁合金板在利用衝壓加工電池蓋的同時也使防爆部與其一體成形，不僅可以使電池盒內的內壓上升至最小限值即發生破壞，同時也不需要對衝壓成形後的該防爆部的厚度進行逐個檢測，並且不需要以強度調整為目的的退火處理。本發明者們為了最大限度的利用將薄片部作為蓋子的一部分整體成形的優點，想要探討出一種不需要進行成形後檢測的鋁合金板，最終找到了一種方法，該方法利用特定組合的鋁合金板作為蓋的材料，並通過衝壓加工將防爆部製成薄片狀，由該衝壓加工獲得充分的耐壓強度，並且不需要以強度調節為目的的退火處理，從而完成本發明。艮P，本發明涉及一種電池蓋用鋁合金板，其特徵在於，其質量百分比構成為Fe1.151.35%、Mn0.400.60%、另外還含有Ti0.005%0.15%、或Ti0.005。/o0.15o/。與B0.0005。/00.050/0，剩餘部分由A1和雜質構成，雜質中Si為0.15%以下、Cu為0.05%以下、Mg為0.05%以下。根據本發明所涉及的電池蓋用鋁合金板，當使用該構成的鋁合金板衝壓形成電池蓋時，衝壓成形的防爆部容易獲得所設定的耐壓強度，並且不需要以強度調整為目的的退火處理。另外，本發明所涉及的其它的電池蓋用鋁合金板，其特徵在於，具有衝壓成形所設定的厚度、並不需退火處理的防爆部。根據本發明所涉及的電池蓋用鋁合金板，在適當的地方通過衝壓成形衝出設定厚度的防爆部，該防爆部即使不進行退火處理也較容易獲得設定的耐壓強度，因此無需進行強度調整的退火處理也可以獲得效果。通過衝壓加工，使用具有厚度為1030pm、最好為1527pm的防爆部的電池蓋可以獲得更加良好的效果。根據本發明所涉及的電池蓋用鋁合金板，通過衝壓成形加工獲得的設定厚度的防爆部的耐壓強度符合較高標準，並且不需要以強度調整為目的的退火處理，因此不會發生退火處理時因退火爐內各位置退火溫度不均衡而導致各個防爆部強度參差不齊的情況，防爆部的強度較穩定，不會發生防爆部以外的地方不慎破裂的危險。另外，與金屬薄片的後續粘貼不同，因為防爆部整體成形，所以也不會發生因後續粘貼工序的不良導致的液體洩漏的危險。從而，提供了一種穩定的信賴度較高的鋰電池等密閉型電池。圖1是表示具有本發明所述的電池蓋的電池剖面的輪廓圖。圖2是表示具有本發明所述的電池蓋的電池上表面的輪廓圖。符號說明1密閉型電池2電池盒3本發明所述的鋁合金制電池蓋4電解物5電池的+接頭6絕緣體7連接+接頭的導線8連接-接頭的導線9電解物4的注入口10+接頭5的裝配口11本發明所述的鋁合金板的防爆部12焊接部具體實施例方式下面，對於本發明所涉及的電池蓋用鋁合金板等，通過圖以及實施例進行說明。圖1是表示具有本發明所述的電池蓋的電池剖面的輪廓圖，圖2是表示具有本發明所述的電池蓋的電池上表面的輪廓圖。1是密閉型電池；2是電池盒；3是利用本發明的特定組合的電池蓋用鋁合金板製造的電池盒2的蓋；4是注入到電池盒2內的電解物、例如以鋰離子為介質的電解物；5是電池的+接頭；6是包裹在+接頭5周圍的絕緣體；7是連接+接頭的導線；8是連接-接頭的導線、並通過該導線與電池蓋3的-接頭連接；另外，9是電解質4的注入口、注入後關閉；10是+接頭5的裝配口；ll是防爆部；12是使電池蓋3和電池盒2四周密閉結合的焊接部。下面，對電池蓋3的合金構成進行說明。Fe1.151.35%Mn0.400.60%Fe和Mn均是為增加耐壓強度所添加的物質。Fe和Mn的含量未達到下限值時就不會獲得所設定的耐壓強度，並且，當超過上限時耐壓強度就會變高、需要進行以剩餘強度調整為目的的回火處理，這樣Al-(Fe-Mn)系列化合物粗大並且增多會導致衝壓成形性變差，很難獲得穩定厚度的防爆部。110.005%0.15%或Ti0.005%0.15%與B0.0005%0.05%Ti、或Ti與B是為防止鑄造時產生鑄造裂紋而添加的物質，在熔融液中形成Al-Ti或Al-Ti-B的化合物、具有防止鑄造時產生鑄造裂紋的作用。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。當作為雜質的Si超過0.15%、Cu超過0.05%、Mg超過0.05%時，通過衝壓加工會使加工硬化的不均勻性增大，很難獲得具有穩定的耐壓強度的防爆部。另外，Si會形成Al-Fe-Si系列的化合物而使衝壓成形性變差，較難獲得具有穩定厚度的防爆部，希望其少至0.12%以下，最好是在0.10%以下。其它的雜質在通常的範圍內，例如，Zn為0.25y。以下、最好在0.200/。以下；Cr為0.10。/o以下、最好為0.05%以下。如此構成的鋁合金板可以通過通常的製造方法製造出電池蓋用板。即、調整了構成的熔融液根據鑄造後的需要進行溶體化熱處理，增加冷延、熱延及適當的熱處理從而制出所需要的厚度的鋁合金板。該鋁合金板也可以是o材，如果考慮後續的衝壓成形則需要對其進行15%以上的冷延使其硬化，這樣可以增加蓋主體的強度而不容易劃傷。鋁合金板o材的結晶顆粒尺寸微小時就會獲得良好的衝壓成形性，耐壓強度也少有不均衡、可以獲得穩定值。結晶顆粒尺寸平均在25pm以下不存在較粗大的結晶顆粒為好，鑄造可以用DC法，也可以用CC法。將該種構成的厚度在lmm左右的鋁合金板通過衝壓成形衝出設定形狀的電池蓋，此時作為防爆部的局部厚度應在2(Him左右，即使不經過退火處理也可以很容易獲得作為防爆部標準的3MP左右的耐壓強度。另外，即使防爆部的標準值發生了改變，也可以調整上述作為防爆部的局部的厚度以追隨標準值從而獲得適宜的耐壓強度。即、標準值無論下調變薄還是上調變厚都可以。該防爆部的厚度在不足lO)im時容易導致薄片部破損，所以應當高於該值，最好在15pm以上；上限值也受標準值的控制，當在3(Him以下時對於其它的合金板也可以發揮本發明的作用，最好是在27pm以下。這樣，只是通過衝壓成形即可符合防爆部的標準值，所以不需要進行退火處理。另外，板的厚度應與電池型號的強度相一致，可以有所改變。此外，應用本發明構成的板制電池蓋與電池盒的雷射焊接性也優良。實施例與比較例表l試樣板的構成(單位質量V。)tableseeoriginaldocumentpage8具有表1的實施例1與比較例12所示的構成，將使用厚度為lmm的H14並進行常溫加工的鋁合金板作為試樣板，設定電池蓋的防爆部並通過衝壓成形加工成厚度為20pm(衝壓加工率為98.0%、n為10個)，以測定其防爆部的耐壓強度。另外，具有表1的實施例2所述的構成，將使用厚度為lmm的H18並進行常溫加工的鋁合金板作為試樣板，通過與上述同樣的衝壓成形加工出厚度為25pm(衝壓加工率為97.5%、n為10個)的防爆部，以測定其局部的耐壓強度。此外，具有表1的比較例2所述的構成，將H14的板衝壓成形為20pm(n為IO個)並升溫，在溫差為4(TC的退火爐內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。另外衝壓加工率通過以下計算公式算出(基板厚度-衝壓成形後的厚度)/基板厚度X100%再者，耐壓強度是在設定厚度的樣品中設置有固定面積的密閉部、在該密閉部增加油壓而使該樣品破壞時的壓力。根據表2的結果，樣品號為1、2(結構符號實施例1、2)的衝壓成形後耐壓強度比樣品3(結構符號比較例l)高，比樣品4(結構符號比較例2)低。另外，樣品1(結構符號實施例1)接近於標準的厚度為20(im、壓力為3MPa;樣品2(結構符號實施例2)的厚度變厚則耐壓強度提高，因此可以判定無需在衝壓成形後進行退火處理以進行強度調整。另外，樣品5(結構符號比較例2)在退火處理後的不均衡性比樣品4(結構符號比較例2)的不均衡性要增大，因此判斷加入退火工序沒有好處。生產中使用的可能性利用本發明所述的電池蓋用鋁合金板等，只通過衝壓成形即可獲得最適耐壓強度，因此可以使用於手機、汽車等移動機器的可充放電的密閉型電池的蓋，在生產上利用的價值很大。權利要求1.一種電池蓋用鋁合金板，其特徵在於，其質量百分比構成為Fe1.15～1.35％、Mn0.40～0.60％、另外還含有Ti0.005％～0.15％、或Ti0.005％～0.15％及B0.0005％～0.05％，剩餘部分由Al和雜質構成，雜質中Si為0.15％以下、Cu為0.05％以下、Mg為0.05％以下。2.如權利要求1所述的電池蓋用鋁合金板，其特徵在於，其具有通過衝壓形成所設定的厚度、且不需要退火處理的防爆部。全文摘要本發明提供了一種防爆部整體成形型的電池蓋用鋁合金板。該鋁合金板在利用衝壓加工電池蓋的同時也使防爆部與其一體成形，不僅可以使電池盒內的內壓上升至最小限值即發生破壞，同時也不需要對衝壓成形後的該防爆部的厚度進行逐個檢測，並且不需要以強度調整為目的的退火處理。本發明所涉及的電池蓋用鋁合金板，其質量百分比構成為Fe1.15～1.35％、Mn0.40～0.60％、另外還含有Ti0.005％～0.15％、或Ti0.005％～0.15％與B0.0005％～0.05％，剩餘部分由Al和雜質構成，雜質中Si為0.15％以下、Cu為0.05％以下、Mg為0.05％以下。文檔編號H01M2/04GK101192654SQ200610146750公開日2008年6月4日申請日期2006年11月22日優先權日2006年11月22日發明者石井秀彥,藤井孝典,高橋照榮申請人:日本輕金屬株式會社