[發(fā)明專利]一種動(dòng)力電池外殼用Al-Fe合金板及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210501437.4
• 申請(qǐng)日: 2012-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN102978484A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘琰峰;趙丕植;江濤;石相軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州有色金屬研究院有限公司
• 主分類號(hào): C22C21/00
• 分類號(hào): C22C21/00;C22F1/04;C21D8/02
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 王玉國(guó);陳忠輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金及其制備方法，尤其是電動(dòng)汽車鋰離子動(dòng)力電池外殼用Al-Fe合金板及其制備方法，屬于鋁合金加工技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

國(guó)務(wù)院關(guān)于節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012―2020年）中指出，以純電驅(qū)動(dòng)為新能源汽車發(fā)展和汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向，當(dāng)前重點(diǎn)推進(jìn)純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化。到2015年，純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量力爭(zhēng)達(dá)到50萬輛；到2020年，純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車生產(chǎn)能力達(dá)200萬輛、累計(jì)產(chǎn)銷量超過500萬輛。純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車基本都使用鋰離子電池作為動(dòng)力源。?

目前專門用于電動(dòng)汽車鋰離子電池外殼用的鋁合金尚處于出研發(fā)起始階段。出于對(duì)合金信賴性的考慮，目前動(dòng)力電池外殼廣泛使用AA1050與AA3003合金。但上述合金存在有一定的問題：（1）材質(zhì)較軟，在包裝及運(yùn)輸過程中受外力沖撞或擠壓后易造成殼口和平面變形；（2）激光焊易出現(xiàn)氣孔，漏氣品質(zhì)不良率較高。?

專利申請(qǐng)?zhí)枮?00880123084.0的專利申請(qǐng)公開了一種脈沖激光焊用鋁合金材及電池外殼，在A1000系鋁合金中通過將Ti含量控制在0.1wt%以下、B含量控制在6ppm以下，能夠防止在脈沖激光焊接時(shí)局部異常焊池的形成。?

專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110083279.0的專利申請(qǐng)公開了一種電池箱用鋁合金板以及電池箱，通過元素調(diào)整限制合金中的金屬間化合物分布，使板材具有較好的沖壓成形性能和激光焊接性能。但對(duì)焊池均勻性沒做要求。?

通過對(duì)動(dòng)力鋰離子電池制造商的了解，出于提高汽車行駛安全性角度，以及電池增容對(duì)外殼減薄的要求，需要有強(qiáng)度更高和激光焊接性能更好的鋁合金板材。?

鋁合金對(duì)激光的高反射率和自身的高導(dǎo)熱性，使得鋁合金在激光焊接時(shí)為獲得更深的焊池需要更高的能量密度。高能量密度激光在增加熔深的同時(shí)，也會(huì)帶來不利影響，即焊池均勻性會(huì)下降。此外，為了提高鋁合金的強(qiáng)度，強(qiáng)化合金元素的加入也會(huì)不利于合金的激光焊接性能。?

如何在提高鋁合金強(qiáng)度的同時(shí)，保持良好的激光焊接性能，尤其是脈沖激光焊池均勻性，是當(dāng)前動(dòng)力電池外殼用鋁合金材料開發(fā)中遇到的一個(gè)關(guān)鍵性問題。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種動(dòng)力電池外殼用Al-Fe合金板及其制備方法，制備的合金板材具有良好的機(jī)械性能、脈沖激光焊接性能（焊池均勻性良好）和沖壓成形性能，可滿足動(dòng)力電池外殼的要求。?

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：?

一種動(dòng)力電池外殼用Al-Fe合金板，其成分的質(zhì)量百分含量為：Fe：0.9~1.6wt%，Si：0.08~0.2wt%，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)；在板材厚度方向合金內(nèi)長(zhǎng)度大于1μm的含F(xiàn)e金屬間化合物的面積率在5%以上。

進(jìn)一步地，上述的一種動(dòng)力電池外殼用Al-Fe合金板，所述合金成分還含有：0.6wt%以下的Mn、0.5wt%以下的Cu、0.5wt%以下的Mg中的至少一種元素；在板材厚度方向合金內(nèi)長(zhǎng)度大于1μm的含F(xiàn)e金屬間化合物的面積率在5%以上。?

更進(jìn)一步地，上述的一種動(dòng)力電池外殼用Al-Fe合金板，所述合金成分還含有：Ti、B元素中的至少一種元素，且總含量小于0.1wt%；在板材厚度方向合金內(nèi)長(zhǎng)度大于1μm的含F(xiàn)e金屬間化合物的面積率在5%以上。?

一種動(dòng)力電池外殼用Al-Fe合金板的制備方法，首先熔鑄出鑄錠，對(duì)熔鑄出的合金鑄錠升溫到560~600℃保溫1h以上，再降溫到450~520℃并保溫2h以上，然后進(jìn)行熱軋；將熱軋板冷軋到需要厚度，對(duì)獲得的冷軋板在350~420℃退火1h以上，板材退火后空冷；其中，升溫或降溫時(shí)的速率不高于100℃/h。?

本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在：?

①通過控制合金成分，采用科學(xué)制備方法，使Al-Fe合金中的含F(xiàn)e金屬間化合物面積率達(dá)到5%以上；含F(xiàn)e金屬間化合物數(shù)量的增多，提高合金板材對(duì)激光的吸收率，使得焊池熔深增加的同時(shí)保證了焊池的均勻性；

②Mn、Mg、Cu其中一種元素的加入，能增加合金的固溶度，提高合金強(qiáng)度及電池外殼的耐壓強(qiáng)度；而且，Mn的加入能與Fe、Si形成Al（FeMn）Si化合物，增加化合物數(shù)量；

③制備的合金板材具有良好的機(jī)械性能、脈沖激光焊接性能（焊池均勻性良好）和沖壓成形性能，可滿足動(dòng)力電池外殼的要求。

具體實(shí)施方式