[发明专利]成形加工性、耐二次加工脆性和耐蚀性优异的两件组合式电池壳用钢板

说明书

技术领域

本发明涉及适合于DI(“Draw and Ironing”，即冲压-挤拉法，下同)成形的两件组合式电池壳用钢板。

背景技术

最近，在电池壳领域，从减轻壳体重量、简化制造工艺、降低原材料和制造成本、进而减少侧筒部壁厚以增加填充剂容量等观点来看，已有人开发了电池阳极端与侧筒部一体化成形的所谓两件组合式电池壳(特公平7-99686号公报)，而且已经实用化。这种两件组合式电池壳的制壳，是将板厚0.4～0.5mm左右的钢板制成圆形毛坯后，借助于圆筒状深冲压成形步骤和用多个挤拉模具对此圆筒部件进行挤拉加工的步骤，在使侧筒部的筒长延伸的同时使筒壁厚度变薄，使得侧筒部的筒壁最终变薄到0.15mm以下的厚度。

因此，对这种两件组合式电池壳用钢板，要求在挤拉加工等方面有良好的成形加工性，同时在加工成壳体的状态下有高壳体强度和优异的耐二次加工脆性。此外，由于两件组合式电池壳的端子部分等容易腐蚀，因而也要求原材料钢板有优异的耐蚀性，为此，两件组合式电池壳用钢板一般都实施了镀镍(Ni)作业，以确保耐蚀性。

先有技术上，关于两件组合式电池壳中使用的钢板，已提出了下列方案：

①考虑到电池特性和耐蚀性，使DI成形时在壳体表面上形成的微小裂纹能确保电池性能有效性的技术(特开平5-21044号公报)；

②为了改善钢板的平面内各向异性和圆圈宽度方向的均匀性，力求热轧和冷轧步骤的温度均匀性和延伸率均一性，使得最终钢板的r值和Δr值符合规定的技术(特开平6-344003号公报)；

③为了以连续退火法制造两件组合式电池壳用途的钢板，能使钢中含碳量达到0.009％(重量)以下(实质上为0.002～0.003％(重量))的技术(特开平6-346150号公报)；

④为了延长DI成形时的模具寿命，使钢板的表面糙度符合规定的技术(特开平6-346282号公报)；

⑤从电池壳耐蚀性的观点来看，能控制镀层(Ni)层厚度和形态的技术(特开平6-346284号公报)。

这些先有技术都想对首先叙述的特公平7-99686号公报中公开的供两件组合式电池壳用的铜板及其制造方法加以界定，但任何一个方案都没有提出关于能得到优异DI成形性、且能得到壳体所要求的壳体强度和优异的耐二次加工脆性、Ni可镀性或Ni扩散处理时的均匀扩散性、耐蚀性等的最佳钢成分条件的明确指导思想，也没有显示对应于壳体侧壁变薄的基底钢板制造技术。具体地说，预期今后在壳体侧壁厚度向更薄的方向推进的情况下，除制壳步骤发生起因于材料的裂纹这样的问题外，对制钢时杂质的管理也会日益严格，而上述先有技术均不能与这样的课题充分对应。

因此，本发明的目的就是要解决上述先有技术的问题，即提供一种两件组合式电池壳用钢板，使之在借助于DI成形法制成两件组合式电池壳时，具有能与壳体侧筒部壁厚变薄相对应的良好成形加工性。

此外，本发明的另一个目的是提供一种两件组合式电池壳用钢板，即一种DI成形时有优异的成形加工性、同时在加工成壳体的状态下有高的壳体强度和优异的耐二次加工脆性、且兼备优异的耐蚀性的钢板，尤其即使在伴随着变薄比70％以上这样的侧筒部壁厚变薄的DI成形时也不会发生凸缘裂纹或挤拉裂纹，而且在制成壳体后也能达到高度的壳体强度和优异的耐二次加工脆性以及端子凸起加工部位等的耐蚀性。

发明公开

本发明者等人为了得到兼备上述诸特性的两件组合式电池壳用钢板，对板厚0.4mm的电池壳用冷轧钢板分布于钢中的微细杂质结构进行了解析，并调查了这些解析结果与该钢板用DI成形法制成相当于两件组合式电池壳的圆筒成形壳时挤拉裂纹发生状况的关系。结果表明，引起挤拉裂纹的主要原因是炼钢时残存的氧化物类非金属杂质和热轧步骤以后因固相反应而在钢中析出的MnS，尤其在钢中存在的少量氧化物类或硫化物类非金属杂质是DI成形时引起壳体侧筒部或凸缘部裂纹的原因。

本发明基于这样的事实，从氧化物类非金属杂质和硫化物类非金属杂质的控制对于两件组合式电池壳的壳体侧筒部壁厚进一步变薄是重要的这一观点出发，界定了支配这些杂质的绝对量的钢中O和S含量的最佳范围。