[发明专利]激光可焊性优良的铝合金板材

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过激光焊接制造元件或壳体的铝合金板材，特别 是，涉及一种适合作为手机或笔记本电脑等中使用的锂离子电池壳体盖用 的、激光可焊性优良的铝合金板材。

背景技术

由于锂电池小型且电容量大，因此，作为汽车或移动装置的驱动用电源 被广泛利用。尤其是，由于对组装于手机或笔记本电脑等中的构件，强烈要 求其重量轻，因此，在锂离子电池壳体材料中，开始用Al-Mn类的A3003 铝合金板来代替钢板或不锈钢板。

将多个工序的拉深及减薄拉深加以组合而成型的方形电池壳体中，Al- Mn类的A3003铝合金，是可以保持具有光泽的美丽的表面状态的同时能够 使壳体薄壁化的原材料。薄壁化与内容积的增加直接相关，是谋求电池特性 的高容量化的重要因素，方形电池壳体是通过激光焊接技术，采用作为纯铝 合金的A1050合金盖材进行封口。

但是，反复进行充放电的锂离子电池，其在反应时内部压力上升的同时， 温度也会上升，在该状态下的铝合金板材会发生蠕变变形，其结果，存在着 增加电池壳体厚度的问题，当其厚度变形量大时，有对机器产生影响(故障、 损坏等)之虑。

另外，盖材中使用的纯铝合金与A3003合金类相比，其导热性高，从激 光可焊性的观点考虑，有熔透度变浅的倾向，因此是不优选的。为了得到规 定的熔深，也可以提高激光焊接的输出功率，但存在着因输入热量的增加对 电池壳体的内部结构体造成破坏之虑。为了缓和电池内部的压力上升，在电 池壳体盖材中附有使板厚局部变薄(约20μm)的防爆功能。

近几年来，要求锂离子电池更加高容量化，从而不加大电池壳体的外形 尺寸而使内容积增加成为研究的课题。因此，原材料必需进一步薄壁化，但 薄壁化易引起蠕变变形，所以希望有一种不易引起蠕变变形的电池壳体用铝 合金板材。

对方形电池壳体用原材料，要求其具有比在饮料罐成型中实施的拉深- 减薄拉深更严格的成型性，在实用上对激光可焊性不会有问题也成为重要的 因素。作为满足这种特性的材料，例如，有人提出了一种铝合金板，该铝合 金板含有1％～1.5％的Mn、0.3％～0.8％的Mg、0.3％～0.6％的Cu、0.05％～ 0.25％的Si、0.2％～0.5％的Fe，其余由Al及不可避免的杂质构成(日本 特许公开2004-156138号公报)。另外，考虑到成型性，还提出了含有0.3％～ 1.5％的Mn、1.0％～1.8％的Fe，其余由Al及不可避免的杂质构成的铝合 金板(日本特许公开2003-7260号公报)。

如采用上述材料作为电池壳体盖材，从激光可焊性的观点考虑是有利 的，但由于材料强度比纯铝类合金高，难以在成型时赋予防爆性能。另外， 采用含大量Fe、Mn的合金类时，在铸造时易形成粗大的金属间化合物，若 在赋予防爆性能的成型加工部中存在这种粗大的金属间化合物，则成为龟裂 发生的起点，是不理想的。

也有人提出以0.4％～0.6％的Mn、1.15％～1.35％的Fe作为主要成分的 电池壳体用铝合金板(日本特许公开2007-107048号公报)，其虽然显示 优良的防爆性能，但对激光可焊性的具体特性不明，上述提案中的铝合金板 作为锂离子电池壳体盖用材料，均未具备必须满足的特性。

发明内容

本发明人等对用于提高激光可焊性的铝材料的组成、组织进行了反复试 验、研究的结果发现，基体中的Si单相或Si类金属间化合物的存在，对激 光可焊性有很大影响。探明其原因的结果，确认了这是因为通过Si单相或 Si类金属间化合物的大量分散，可提高激光焊接机中使用的YAG激光的吸 收率，被吸收的光变成热量使材料熔融的缘故。

本发明是基于上述见解而提出的，其目的在于提供一种具有如纯铝类合 金的加工性与适度的低强度的同时，具有优良的激光可焊性，即使在低输出 功率下也可以得到良好的熔融状态的激光可焊性优良的铝合金板材。

本发明的上述目的可通过以下方式实现。

(1).一种激光可焊性优良的铝合金板材，其特征在于，由含有0.6％～ 10％的Si、0.2％以下的Cu、0.2％以下的Mg，其余由Al及不可避免的杂质 构成的铝合金形成，且在基体中2μm～5μm的Si单相及金属间化合物在每 10000μm²存在40个以上。