[發明專利]鋰離子電池殼體用Al-Mn合金

有效

• 申請號: 201310336104.5
• 申請日: 2013-08-05
• 公開（公告）號: CN103409668A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 潘琰峰;趙丕植;石相軍;江濤;吳新星;馮瑩娟
• 申請（專利權）人: 蘇州有色金屬研究院有限公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;H01M2/02;H01M10/0525
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 王玉國;陳忠輝

技術領域

本發明涉及鋁合金，尤其是鋰離子電池殼體用Al-Mn合金，屬于鋁合金加工技術領域。?

背景技術

Al-Mn合金由于具有較高的強度、良好的耐腐蝕性能與成形性能，以及適用于激光焊接，被廣泛用于制造鋰離子電池的殼體。?

對于手機、數碼產品等小型鋰離子電池來說，由于殼體壁厚較薄（一般為0.18~0.22mm），激光焊接熔深也要求較淺（一般為0.1~0.15mm），所以Al-Mn合金可以很好的滿足不同激光焊接設備和焊接工藝的要求。?

對于動力鋰離子電池來說，由于容量、體積增大，所以為保證使用性能要求殼體壁厚較厚。一般10~20Ah電池的殼體壁厚為0.5~0.6mm，大容量電池（如60Ah）殼體的壁厚可以達到1~1.2mm，為保證焊接可靠性，要求較深的熔深（壁厚的50%左右）。根據對市場的調研，發現激光焊接熔深增加后，現有的Al-Mn合金（如常規3003合金）在焊接時經常會出現飛濺、焊池異常等問題，而降低了焊縫質量，增加電池漏液傾向；而且，即使相同的材料，在不同的廠家焊接時也表現出不同的焊接效果。?

因此，動力鋰離子電池殼體對材料的激光焊接性能要求更高，也就對材料提出了更高的使用要求。?

專利申請號為200880123084.0的專利申請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局部異常焊池的形成。?

專利申請號為201110267253.1的專利申請公開了一種電池箱用鋁合金板和電池箱，規定了JISA3000系鋁合金的合金成分，尤其是認為Ti低于0.04wt%、B低于10ppm時，即使在熔深超過0.25mm時也可以得到均勻的焊池。但對焊接過程中是否產生飛濺沒做說明。?

為了滿足動力鋰離子電池殼體對鋁合金板材的更高要求，就有必要對目前所使用的Al-Mn合金進行優化，解決其中存在的不利影響，如焊接飛濺、焊池異常等。?

發明內容

本發明的目的是提供鋰離子電池殼體用Al-Mn合金，獲得的合金板材具有良好的機械性能、成形性能以及優良的脈沖激光焊接性能，可滿足鋰離子電池殼體，尤其是動力鋰離子電池殼體的要求。?

本發明的目的通過以下技術方案來實現：?

鋰離子力電池殼體用Al-Mn合金，其成分為：Mn：1.0~1.5wt%，Fe：0.1~0.4wt%，Si：0.05~0.2wt%，Cu：≤0.2wt%，Zn：0.05~0.15wt%，Ti：≤0.015wt%，B：10~15ppm，且Ti+B≤0.016wt%，余量為Al和不可避免的雜質。

進一步地，上述的鋰離子力電池殼體用Al-Mn合金，所述成分B含量為10~15ppm。?

更進一步地，上述的鋰離子力電池殼體用Al-Mn合金，所述成分Fe+Si≤0.4wt%，且含有低于0.2wt%的Mg。?

再進一步地，上述的鋰離子力電池殼體用Al-Mn合金，所述Al-Mn合金在板材厚度方向合金內長度大于1μm的金屬間化合物的面積率在2~7%，其中長度大于10μm的化合物的個數少于150個/mm²。?

再進一步地，上述的鋰離子力電池殼體用Al-Mn合金，所述Al-Mn合金的O態板材的抗拉強度大于110MPa，延伸率在30%以上。?

本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在：?

①控制Ti、B含量，顯著提高合金板材的激光焊接性能，即使焊池熔深增加，也可有效降低焊接飛濺、異常焊池的產生傾向；

②Mn與Fe、Si形成Al（FeMn）Si化合物，有利于提高成形性能；

③控制Fe+Si含量，既能保證形成足夠的化合物，又能盡可能的保證Mn的固溶強化作用，同時可防止形成粗大的化合物而不利于成形；

④Cu元素的加入，能增加合金的固溶度，提高合金強度及電池殼體的耐壓強度。

具體實施方式

以下，對本發明的鋁合金進行更具體的說明。?

本發明的鋁合金，Mn：1.0~1.5wt%，Fe：0.1~0.4wt%，Si：0.05~0.2wt%，Cu：≤0.2wt%，Zn：0.05~0.15wt%，Ti：≤0.015wt%，B：10~15ppm，且Ti+B≤0.016wt%，余量為Al和不可避免的雜質。?