新能源动力电池壳及盖用铝合金材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种新能源动力电池壳及盖用铝合金材料及其应用，涉及新能源电池技术领域，该种铝合金材料由以下元素成分组成：Si、Mg、Sr、Mn、Be、Zr、Sb、Er、Pr、Tb、Dy、B、Ga、Al。该种新能源动力电池壳及盖用铝合金综合性能优良，通过对铝合金成分、含量及制备工艺的整体性改进优化，使制得的新能源动力电池壳及盖产品应用性能提升显著，尤其是在抗拉强度、规定非比例延伸强度、断后伸长率、稳定性、冲压性、焊接性能指标方面达到了实质性突破，应用场合及领域广泛，能够大大满足新能源市场对高性能动力电池盖壳产品的迫切需求。

Aluminum alloy material for shell and cover of new energy power battery and its application

【技术实现步骤摘要】
新能源动力电池壳及盖用铝合金材料及其应用
本专利技术涉及新能源电池
，具体涉及一种新能源动力电池壳及盖用铝合金材料及其应用。
技术介绍
随着新能源技术迅猛发展，新能源电能动力汽车的应用已经较为广泛了，其具有无污染、噪声低、不产生排气污染等优异特点，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是“零污染”，且电动汽车无内燃机产生的噪声，对人体的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统造成的危害小，另外，电能动力汽车能源效率高，特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，新能源汽车更加适宜。为了能实现达到上述效果，为新能源汽车提供动力的车载电源电池便成了核心关键，电池壳的冲制过程变形量大、冲制道次多、生产过程复杂，对材料的综合性能特别是深冲性能、激光焊接性能提出了很高要求，不仅要求材料具有小的厚度偏差、良好的表面质量，同时还需要具有良好的塑性、小的屈强比、制耳率低及优良的激光焊接性能以保证电池在服役过程中的安全性和可靠性。目前现有的电池材料还无法完全满足所需新能源产品要求，存在深冲性能差、制耳率高、激光焊接性能差等缺陷。公开号为CN107502787A的专利申请，公开了一种新能源电池盖防爆阀用铝合金带材及其制备方法，该铝合金带材的组成成分为：Fe1.2％-1.8％、Mn0.25％-0.6％、Si0.05％-0.25％、Ti0.005％-0.1％，Cu+Mg+Zn≤0.2％，余量为Al及不可避免杂质。成品晶粒平均尺寸控制在25μm以内，金属化合物最大尺寸控制在25μm以内。铝合金带材厚度公差控制在±2％以内。该种电池盖防爆阀用铝合金带材具有稳定爆破压力和优良激光焊接性能，但是其深冲性能差，制耳率低，应用性受到限制。公开号为CN106119615A的专利申请，公开了一种新能源动力电池壳用铝合金带材及其制备方法，该铝合金带材的组成成分为：Si0.1-0.4wt％，Fe0.4-0.7wt％，Cu0.06-0.14wt％，Mn1.0-1.2wt％，Mg＜0.05wt％，Ti0.01-0.03wt％，余量为Al。其制得的铝合金带材具有良好的深冲性能和激光焊接性，能够较好地解决上述提到的问题，但是其整体性能仍待改善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，该种铝合金材料综合性能优良，应用性好。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现的：新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，由以下按重量百分比计的成分组成：Si：0.32-0.41％、Mg：0.58-0.66％、Sr：0.20-0.25％、Mn：0.67-0.78％、Be：0.18-0.24％、Zr：0.15-0.23％、Sb：0.12-0.20％、Er：0.10-0.16％、Pr：0.03-0.06％、Tb：0.01-0.05％、Dy：0.04-0.08％、B：0.003-0.005％、Ga：0.001-0.004％，余量为Al。进一步地，上述新能源动力电池壳及盖用铝合金材料由以下按重量百分比计的成分组成：Si：0.32％、Mg：0.58％、Sr：0.20％、Mn：0.67％、Be：0.18％、Zr：0.15％、Sb：0.12％、Er：0.10％、Pr：0.03％、Tb：0.01％、Dy：0.04％、B：0.003％、Ga：0.001％，余量为Al；上述铝合金材料的制备方法如下：步骤1：取铝锭、所需的铝中间合金锭及金属单质输送至熔炼炉，先后进行熔炼、精炼、扒渣、在线除气，得金属液；步骤2：将步骤1得到的金属液输送至结晶器中进行半连续铸造，铸造温度为735℃，铸造速度为80mm/min，得铝合金扁锭；步骤3：将铝合金扁锭经锯切、铣面后，进行如下均匀化处理：先以180℃/h的速率升温至195℃，并保温50min；再以100℃/h的速率升温至375℃，并保温1.5h；之后以80℃/h的速率升温至525℃，并保温2.5h；接着再以60℃/h的速率升温至605℃，并保温2h；空冷至355℃后，再以100℃/h的速率升温至565℃，并保温2h；风冷至155℃后，再以80℃/h的速率升温至600℃，并保温1.5h；最后以40℃/h的速率进行降温，并在温度为465℃以及215℃分别保温5h、3.5h；步骤4：出炉热轧，热轧包括热粗轧和热精轧，热粗轧过程中，经过10道次轧制，且热粗轧的温度为435℃，在最终进行的热精轧工序之前，热轧卷厚度加工预留量需要控制在40％，且热精轧的温度为315℃；步骤5：将热轧后的板材进行第一次退火处理，退火温度为410℃，保温时间为4.5h；步骤6：将板材以50℃/h的速率降温至零下25℃，保持该温度进行多道次冷轧操作，且每道次冷轧压下率≥10％，并制得电池壳及盖用板材或带材；步骤7：将冷轧后的板材或者带材进行第二次退火处理，退火温度为305℃，保温时间为7h；步骤8：最后将产品经清洗、精整、矫直等处理即可。更进一步地，步骤1中，精炼采用的是氩气炉底吹扫精炼，精炼的温度为740℃，精炼时间为25min。更进一步地，上述精炼选取的精炼剂为氟铝酸钾、氯化镁、无水氟化铝、轻质碳酸钙四种成分按照质量比4:2.5:1:1合并得到的，且添加量为金属液质量的0.06％。更进一步地，在上述半连续铸造中，金属液经分流槽流入结晶器后施加低频电磁场，低频电磁频率范围为50Hz，强度为10000AT。作为本专利技术的另一种优化方案，上述新能源动力电池壳及盖用铝合金材料由以下按重量百分比计的成分组成：Si：0.41％、Mg：0.66％、Sr：0.25％、Mn：0.78％、Be：0.24％、Zr：0.23％、Sb：0.20％、Er：0.16％、Pr：0.06％、Tb：0.05％、Dy：0.08％、B：0.005％、Ga：0.004％，余量为Al；上述铝合金材料的制备方法如下：步骤1：取铝锭、所需的铝中间合金锭及金属单质输送至熔炼炉，先后进行熔炼、精炼、扒渣、在线除气，得金属液；步骤2：将步骤1得到的金属液输送至结晶器中进行半连续铸造，铸造温度为725℃，铸造速度为60mm/min，得铝合金扁锭；步骤3：将铝合金扁锭经锯切、铣面后，进行如下均匀化处理：先以200℃/h的速率升温至205℃，并保温40min；再以120℃/h的速率升温至385℃，并保温1h；之后以100℃/h的速率升温至535℃，并保温2h；接着再以80℃/h的速率升温至615℃，并保温1.5h；空冷至365℃后，再以120℃/h的速率升温至565℃，并保温1.5h；风冷至165℃后，再以100℃/h的速率升温至610℃，并保温1h；最后以60℃/h的速率进行降温，并在温度为475℃以及225℃分别保温4h、3h；步骤4：出炉热轧，热轧包括热粗轧和热精轧，热粗轧过程中，经过14道次轧制，且热粗轧的温度为445℃，在最终进行的热精轧工序之前，热轧卷厚度加工预留量需要控制在50％，且热精轧的温度为325℃；步骤5：将热轧后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其特征在于，由以下按重量百分比计的成分组成：/nSi：0.32-0.41％、Mg：0.58-0.66％、Sr：0.20-0.25％、Mn：0.67-0.78％、Be：0.18-0.24％、Zr：0.15-0.23％、Sb：0.12-0.20％、Er：0.10-0.16％、Pr：0.03-0.06％、Tb：0.01-0.05％、Dy：0.04-0.08％、B：0.003-0.005％、Ga：0.001-0.004％，余量为Al。/n

【技术特征摘要】
1.新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其特征在于，由以下按重量百分比计的成分组成：
Si：0.32-0.41％、Mg：0.58-0.66％、Sr：0.20-0.25％、Mn：0.67-0.78％、Be：0.18-0.24％、Zr：0.15-0.23％、Sb：0.12-0.20％、Er：0.10-0.16％、Pr：0.03-0.06％、Tb：0.01-0.05％、Dy：0.04-0.08％、B：0.003-0.005％、Ga：0.001-0.004％，余量为Al。


2.根据权利要求1所述的新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其特征在于，由以下按重量百分比计的成分组成：
Si：0.32％、Mg：0.58％、Sr：0.20％、Mn：0.67％、Be：0.18％、Zr：0.15％、Sb：0.12％、Er：0.10％、Pr：0.03％、Tb：0.01％、Dy：0.04％、B：0.003％、Ga：0.001％，余量为Al；
所述铝合金材料的制备方法如下：
步骤1：取铝锭、所需的铝中间合金锭及金属单质输送至熔炼炉，先后进行熔炼、精炼、扒渣、在线除气，得金属液；
步骤2：将步骤1得到的金属液输送至结晶器中进行半连续铸造，铸造温度为735℃，铸造速度为80mm/min，得铝合金扁锭；
步骤3：将铝合金扁锭经锯切、铣面后，进行如下均匀化处理：先以180℃/h的速率升温至195℃，并保温50min；再以100℃/h的速率升温至375℃，并保温1.5h；之后以80℃/h的速率升温至525℃，并保温2.5h；接着再以60℃/h的速率升温至605℃，并保温2h；空冷至355℃后，再以100℃/h的速率升温至565℃，并保温2h；风冷至155℃后，再以80℃/h的速率升温至600℃，并保温1.5h；最后以40℃/h的速率进行降温，并在温度为465℃以及215℃分别保温5h、3.5h；
步骤4：出炉热轧，热轧包括热粗轧和热精轧，热粗轧过程中，经过10道次轧制，且热粗轧的温度为435℃，在最终进行的热精轧工序之前，热轧卷厚度加工预留量需要控制在40％，且热精轧的温度为315℃；
步骤5：将热轧后的板材进行第一次退火处理，退火温度为410℃，保温时间为4.5h；
步骤6：将板材以50℃/h的速率降温至零下25℃，保持该温度进行多道次冷轧操作，且每道次冷轧压下率≥10％，并制得电池壳及盖用板材或带材；
步骤7：将冷轧后的板材或者带材进行第二次退火处理，退火温度为305℃，保温时间为7h；
步骤8：最后将产品经清洗、精整、矫直等处理即可。


3.根据权利要求2所述的新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其特征在于，步骤1中，所述精炼采用的是氩气炉底吹扫精炼，精炼的温度为740℃，精炼时间为25min。


4.根据权利要求3所述的新能源动力电池壳及盖用铝合金材料，其特征在于，所述精炼选取的精炼剂为氟铝酸钾、氯化镁、无水氟化铝、轻质碳酸钙四种成分按照质量比4:2.5:1:1合并得到的，且添加量为金属液质量的0.06％。


5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高行江，孙庆成，白志普，
申请(专利权)人：合肥博康金属技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34