專利名稱：一種用于制造電池外殼的鋁合金的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型材質鋁合金，具體涉及一種用于制造電池外殼材料的鋁合金。
技術背景電子技術的發展，對高比能量的移動電源需求量加劇。由于鋰離子電池具有體積小、重量輕、高電壓、高容量的優點且循環壽命長、安全性能好、放電電壓高、比能量大等，使其廣泛應用于手機、數碼相機、筆記本電腦等通訊產品電子器件中，近幾年還逐步向電動汽車、空間技術、國防工業等諸多領域拓展應用范圍。伴隨著高端電子產品不斷的更新換代，電子整機逐步向短、小、輕、薄等趨勢發展，并在3C(通信、IT、消費電子)融合的大趨勢下消費電子將朝向具有多媒體整合的功能發展，受此趨勢的影響，與之配套的移動電源----鋰離子二次電池也將向輕、薄等方向發展。如何在鋰二次電池輕、薄等前提下保證其原有電池的高容量成為鋰電池生產廠家首要解決的問題。
為保證鋰離子二次電池的高容量并在維持電池外形尺寸不變的前提下，眾多鋰電池生產廠家多選用優良的化工原材料和降低鋁質殼體的壁厚從而增加殼體內部空間這二種方式來實現上述目的。其中降低鋁質殼體壁厚增加內部空間成為眾多廠家首選的方法。
目前市場上使用的鋁質殼體材質為合金A3003P-H1，該鋁合金具有如下重量百分比組成Si 0.30％，Fe 0.55％，Cu 0.12％，Mn 1.0％，Ti％小于或等于0.05％余量為鋁及其他微量雜質.
該鋁合金因為其材質本身較軟，因而在殼體加工及電池生產過程中易出現以下問題1、延伸率過大，約6％左右，從而造成殼體在拉伸加工薄壁殼體過程中難以控制，因而材料報廢率較高；2、在包裝及運輸過程中受外力沖撞或擠壓后易造成殼口和平面變形現象；3、激光焊易出現砂眼，漏氣品質不良率較高，若電芯內部產生壓力或產生氣體，殼體極易出現膨脹現象從而導致電芯的降級或報廢，造成較大的經濟損失。
因此，針對電池外殼對鋁合金材質的特殊要求，尋求高拉伸強度、高屈服強度、低延伸率的鋁合金成為當務之急！
發明內容針對上述技術問題，本發明的目的在于提供一種具有高拉伸強度、高屈服強度、低延伸率的用于制造電池外殼的鋁合金。
本發明的目的另一目的還在于使用該鋁合金制造的電池外殼。
為實現上述目的，本發明采用以下技術方案一種新型的用于制造電池外殼鋁合金，該鋁合金具有如下重量百分比組成0.1％＜硅Si＜0.3％，0.2％＜鐵Fe＜0.55％，0.12％＜銅Cu＜1.0％，0.25％＜鎂Mg＜0.6％，0.5％＜錳Mn＜2％，0.05％＜鋯Zr＜0.3％，0.05≤鈦Ti≤0.1，其他元素每種至多為0.05％，且總量至多為本0.15％，余量為鋁。
Si是本發明合金中的合金元素，期望Si通過固溶硬化和析出硬化改善合金的強度，但存在過多會影響合金其他方面的性能，本發明選擇其含量范圍在0.1％-0.3％，優選0.2％-0.25％。
Cu存在于本發明的合金中，以改善所述合金強度。Cu的含量限制在0.12％-1.0％的范圍內，更優選地，限制在0.2％-0.6％范圍內，以便達到所要求的強度。
Fe是一種存在于所有已知的鋁合金中的合金元素。為了增加合金的強度而加入Fe，其含量控制在0.2％-0.55％，優選0.3％-0.50％。
Mn是本合金中的重要合金元素，同樣是為了提高合金的強度而加入Mn。其含量范圍是05％-2％，優選1％。
Mg能顯著增加合金的強度，但是在其它方面具有不利影響，為此，Mg含量為0.25％-0.6％，優選0.3-0.45％。
其它金屬對本發明合金的強度及其它性能沒有太大的作用，但是zr能提高其焊接性能，zr的含量為0.05％-0.3％，優選0.15％；據有關文獻研究發現Ti的存在可以降低合金的延伸率，但不能過多，本發明中其含量為0.05％-0.1％，優選0.05％-0.08％。
該鋁合金主要用于制造電池的外殼，也可用于其它用途。
結合下面將要詳述的實施例，與現有技術相比，本發明的有益效果在于1、高強度。因Cu、Mg能有效提高合金硬度，故新材質薄壁鋁殼通過對合金成份Cu、Mg適量調配，從而使其殼體表面強度大大提高，經實際檢測證明，本發明鋁合金的拉伸強度及屈服強度同A3003P-H14相比提高約20.0--70.0N/mm2、延伸率降低約50％左右。而且強度的增強也降低其受外力作用下殼口及表面變形現象；2、耐膨脹性能提高。新材質薄壁鋁殼表面強度的提高可有效防止電芯內部產生氣體后導致殼體膨脹，也可大大降低電芯多次循環后電芯厚度的膨脹系數。本發明鋁合金在高溫條件下耐膨脹性能也大大優于A3003P-H14。因此，用該鋁合金作成的電池外殼，在不改變強度要求的情況下可以將殼壁制作的更薄，從而在外形尺寸不變前提下有效增加殼體內部空間，提高電池的設計容量。另外，本發明通過調整合適的zr含量，使電池外殼具有較好的焊接性能，能降低焊接不良率。
具體實施方式下面將參照實施例對本發明進行詳述，但這些實施例在任何情況下都不應解釋為是用來限制本發明的范圍的。
如下表1所示，為按重量百分比計，采用本發明合金成份做成的鋁合金同A3003P-H14進行比較的不同實施例，其中實施例(1-15)為本發明材料成份，對比例(16)為A3003P-H14的材料成份。
表2為表1鋁合金的機械性能，從表2中可知，1-15的拉伸強度、屈服強度均明顯優于A3003P-H14，而且延伸率比A3003P-H14型鋁合金低50％以上。
表1以重量百分比計的所實驗的鋁合金的化學成分，余量為鋁和雜質
表2表1鋁合金的機械性能
由上表可知，通過調整合金鋁材內部成份，特別是調整Fe、Cu、Mg、Mn等金屬元素的含量來改變和增強合金鋁的機械特性，并且通過對合金鋁內部各金屬元素含量比例的調配使該新型材質合金鋁的拉伸強度及屈服強度同A3003P-H14相比提高約20.0--70.0N/mm2、延伸率降到3％左右，延伸率降幅達50％以上。
同時，該新材質鋁合金通過內部金屬元素含量的調整后其在高溫條件下耐膨脹性能也大大優于A3003P-H14鋁合金。例如分別在25℃、80℃、120℃、150℃、180℃檢測實施例(7)和對比例(16)的拉伸強度實施例(7)的拉伸強度(N/mm2)分別為195、196、198、200、205，而實施例(16)的拉伸強度(N/mm2)分別為167、165、163、159、155，根據上述兩組對比數據，我們可以發現，在25-180℃范圍內，本發明的拉伸強度不但沒有降低，而且還略有增加，顯示出優異的耐膨脹性能。而反觀對比例，在本來就較底的拉伸強度情況下，拉伸強度進一步降低，顯示出較差的耐膨脹性能。
權利要求
1.一種用于制造電池外殼的鋁合金，按重量百分比計，其組成為0.1％＜Si＜0.3％，0.2％＜Fe＜0.55％，0.12％＜Cu＜1.0％，0.25％＜Mg＜0.6％，0.5％＜Mn＜2％，0.05％＜Zr＜0.3％，0.05≤Ti≤0.1，其他元素每種至多為0.05％，且總量至多為0.15％，余量為鋁。
2.根據權利要求1所述的用于制造電池外殼的鋁合金，其特征在于Fe的含量為0.3％-0.5％。
3.根據權利要求1或2所述的用于制造電池外殼的鋁合金，其特征在于Cu的含量為0.2％-0.6％。
4.根據權利要求3所述的用于制造電池外殼的鋁合金，其特征在于Mg的含量為0.3％-0.45％。
5.根據權利要求4所述的用于制造電池外殼的鋁合金，其特征在于Mn的含量為0.8％-1.4％。
6.根據權利要求5所述的用于制造電池外殼的鋁合金，其特征在于Si的含量為0.2％-0.25％。
7.根據權利要求6所述的用于制造電池外殼的鋁合金，其特征在于Ti的含量為0.05％-0.08％。
8.根據權利要求7所述的用于制造電池外殼的鋁合金，其特征在于Mn的含量為1％。
9.根據權利要求8所述的用于制造電池外殼的鋁合金，其特征在于Zr的含量為0.15％。
10.根據權利要求9所述的用于制造電池外殼的鋁合金，其特征在于Fe的含量為0.40％，Cu的含量為0.4％，Mg的含量為0.4％，Si的含量為0.23％，Ti的含量為0.065％。
11.一種采用上述權利要求1-10任意一項所述鋁合金制作的電池外殼。
全文摘要
本發明涉及一種新型的用于制造電池外殼鋁合金，該鋁合金具有如下重量百分比組成0.1％＜硅Si＜0.3％，0.2％＜鐵Fe＜0.55％，0.12％＜銅Cu＜1.0％，0.25％＜鎂Mg＜0.6％，0.5％＜錳Mn＜2％，0.05％＜鋯Zr＜0.3％，0.05≤鈦Ti≤0.1，其他元素每種至多為0.05％，且總量至多為 0.15％，余量為鋁。本發明提供了一種既具有高拉伸強度、高屈服強度，又具有低延伸率的用于制造電池外殼的鋁合金。
文檔編號H01M2/02GK101054642SQ200610035068
公開日2007年10月17日 申請日期2006年4月13日 優先權日2006年4月13日
發明者吳抗, 葉麗華, 潘啟明 申請人:深圳市比克電池有限公司