[发明专利]一种动力电池壳体用铝合金型材及其加工工艺和应用

说明书

本发明公开一种动力电池壳体用铝合金型材及其加工工艺和应用，通过控制铝合金的具体组成成份及加工工艺，最终制得的动力电池壳体用铝合金型材，其在抗拉强度、屈服强度、以及硬度方面均能达到并优于现有的6063‑T6铝合金，而在导热系数和焊接良率方面又能达到3003‑H112铝合金的水平，兼具了6063‑T6铝合金和3003‑H112铝合金在抗拉强度、屈服强度、硬度、以及导热系数各方面的优势，特别适用用来制备动力电池壳体。调整后的铝合金原料按重量百分比为：Si:0.40~0.60%，Fe:≤0.20%，Cu:≤0.10%，Mn：≤0.30~0.60%，Mg：0.35~0.55%，Cr：0.05~0.20%，Zn：≤0.10%，V：0.01~0.10%，Ti：≤0.05%，单个杂质≤0.05%，杂质合计≤0.20%，余量为Al。

技术领域

本发明涉及动力电池壳体的加工领域，尤其涉及一种涵括合金成分、熔铸、挤压、时效工艺的动力电池壳体用铝合金型材加工工艺和应用。

背景技术

随着新能源车的快速发展，作为纯电动汽车最核心的零部件之一，动力电池与车辆的续航里程、整备质量、动力表现、操控性能等息息相关。在纯电动汽车的制造成本方面，动力电池的占比也最高，普遍在30%以上，这导致了电动汽车较高的售价以及后期维护成本。因此，降低电池的单位成本，以及增加电池的能量密度，一直是电动汽车技术发展的主要方向。

目前，主流的动力电池分为两种，一种是不锈钢外壳圆柱型电芯方式不同，另一种是国内普及率更高的方形铝壳。其中，方形铝壳具有能量密度高，集成难度低的优势。并且，方形的封装工艺，也有助于缩小电芯间的缝隙，让整体尺寸更加紧凑，而圆柱电芯必然要在电芯间留出三角形的空隙，降低了空间利用率。同时，铝合金材质打造的方形电芯壳体，与圆柱型电池所采用的不锈钢壳体相比，有利于提高电芯的能量密度，而且更轻、制造成本也更低。另外，方形壳体可以容纳更多电解液、电芯极片膨胀应力更低，电池寿命比圆柱形长2倍以上。

对于方形铝壳合金的选择，目前主流的是3系合金（3003铝合金），因为其很容易加工成形，并且具备高温耐腐蚀性、良好的传热性和导电性。如公开号为CN 105112730 A、CN104204249 A、CN 105695803 A等中国发明专利申请所述。

但是，3系铝合金是非热处理强化合金，其材料强度较低，在加工运输包括装配过程中都容易出现变形导致报废；而且因为硬度较低，对电池内芯的保护作用也不是很充足。并且，随着轻量化需求的增加，电池铝壳的厚度已经从原来的0.8mm开始向0.5mm开发，在这个厚度情况下，如果强度不足将导致更多的制程与应用问题。而目前测试传统的6063合金，因其可以进行时效热处理强化，硬度及强度可以在3系铝合金的基础上提升50%以上，但因为6063合金热处理后的导热率一般会达到190-200W/(m•K)，较3系铝合金提升20%左右，在焊接过程中的热扩散会更明显，热影响区更大，如果使用与3系铝合金同样的焊接条件会出现较多不良，并且，即使调整焊接工艺工装也仍有偶发性焊接不良的问题，对于自动装配产线十分致命。

有鉴于此，研究开发一种具备类似6063铝合金的中等强度，同时又能获得与3系铝合金一致的焊接效果的铝合金材料及其加工工艺具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备类似6063铝合金的中等强度、同时又具备3系铝合金的易焊接性能的电池壳体用铝合金型材加工工艺。

本发明还提供一种利用上述加工工艺制得的电池壳体用铝合金型材。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。