[发明专利]锂离子电池壳体用Al-Mn合金

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金，尤其是锂离子电池壳体用Al-Mn合金，属于铝合金加工技术领域。 

背景技术

Al-Mn合金由于具有较高的强度、良好的耐腐蚀性能与成形性能，以及适用于激光焊接，被广泛用于制造锂离子电池的壳体。 

对于手机、数码产品等小型锂离子电池来说，由于壳体壁厚较薄（一般为0.18~0.22mm），激光焊接熔深也要求较浅（一般为0.1~0.15mm），所以Al-Mn合金可以很好的满足不同激光焊接设备和焊接工艺的要求。 

对于动力锂离子电池来说，由于容量、体积增大，所以为保证使用性能要求壳体壁厚较厚。一般10~20Ah电池的壳体壁厚为0.5~0.6mm，大容量电池（如60Ah）壳体的壁厚可以达到1~1.2mm，为保证焊接可靠性，要求较深的熔深（壁厚的50%左右）。根据对市场的调研，发现激光焊接熔深增加后，现有的Al-Mn合金（如常规3003合金）在焊接时经常会出现飞溅、焊池异常等问题，而降低了焊缝质量，增加电池漏液倾向；而且，即使相同的材料，在不同的厂家焊接时也表现出不同的焊接效果。 

因此，动力锂离子电池壳体对材料的激光焊接性能要求更高，也就对材料提出了更高的使用要求。 

专利申请号为200880123084.0的专利申请公开了一种脉冲激光焊用铝合金材及电池外壳，在A1000系铝合金中通过将Ti含量控制在0.1wt%以下、B含量控制在6ppm以下，能够防止在脉冲激光焊接时局部异常焊池的形成。 

专利申请号为201110267253.1的专利申请公开了一种电池箱用铝合金板和电池箱，规定了JISA3000系铝合金的合金成分，尤其是认为Ti低于0.04wt%、B低于10ppm时，即使在熔深超过0.25mm时也可以得到均匀的焊池。但对焊接过程中是否产生飞溅没做说明。 

为了满足动力锂离子电池壳体对铝合金板材的更高要求，就有必要对目前所使用的Al-Mn合金进行优化，解决其中存在的不利影响，如焊接飞溅、焊池异常等。 

发明内容

本发明的目的是提供锂离子电池壳体用Al-Mn合金，获得的合金板材具有良好的机械性能、成形性能以及优良的脉冲激光焊接性能，可满足锂离子电池壳体，尤其是动力锂离子电池壳体的要求。 

本发明的目的通过以下技术方案来实现： 

锂离子力电池壳体用Al-Mn合金，其成分为：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%，余量为Al和不可避免的杂质。

进一步地，上述的锂离子力电池壳体用Al-Mn合金，所述成分B含量为10~15ppm。 

更进一步地，上述的锂离子力电池壳体用Al-Mn合金，所述成分Fe+Si≤0.4wt%，且含有低于0.2wt%的Mg。 

再进一步地，上述的锂离子力电池壳体用Al-Mn合金，所述Al-Mn合金在板材厚度方向合金内长度大于1μm的金属间化合物的面积率在2~7%，其中长度大于10μm的化合物的个数少于150个/mm²。 

再进一步地，上述的锂离子力电池壳体用Al-Mn合金，所述Al-Mn合金的O态板材的抗拉强度大于110MPa，延伸率在30%以上。 

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在： 

①控制Ti、B含量，显著提高合金板材的激光焊接性能，即使焊池熔深增加，也可有效降低焊接飞溅、异常焊池的产生倾向；

②Mn与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，既能保证形成足够的化合物，又能尽可能的保证Mn的固溶强化作用，同时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，提高合金强度及电池壳体的耐压强度。

具体实施方式

以下，对本发明的铝合金进行更具体的说明。 

本发明的铝合金，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%，余量为Al和不可避免的杂质。