一种用于锂电池外壳的铝铜锰合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属材料技术领域，具体地说，本发明涉及具有高强度的铝铜锰合金 及其制品以及它们的制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 以3003A1合金为代表的Al-Mn系材料具有很多用途，例如已经被用作锂离子电池 外壳。面对日益增长的薄壁轻量化、高密度散热和高耐压需求，该类材料已经难以满足例如 锂离子电池外壳的高性能要求，必须通过合金化设计开发新型的高强度高延伸率合金。
[0003] 作为新能源技术的代表，锂离子电池广泛应用于工业电子和消费电子领域。如何 提升锂离子电池的安全性是实际应用过程中尤其是车载电池应用时必须考虑的重要问题。 针对锂离子电池壳体的良好耐压性和可焊性要求，合理的电池结构设计和电池散热系统设 计有助于提升锂离子电池的安全性，而良好的电池外壳合金设计则可以从本质上提升锂离 子电池外壳体的安全性能。
[0004] 中国发明专利"电池外壳用铝合金板及其制造方法"（专利公开号CN101358307A) 公开了一种适用于方形锂离子电池外壳的铝铜锰镁合金，该合金的Μη含量（0.4-0.8重 量％)较低，采用硅、锌、锆、钛等元素微合金化，获得了综合性能良好的电池外壳板材，该体 系合金的抗拉强度均小于。中国发明专利"电池外壳用铝合金板和由该合金板制成的电池 外壳"（专利公开号CN102828072A)也记载了用锆、钛元素强化的低铜含硅铝合金(Cu:0.7-1.0重量％，Si : 0.1-0.6重量％ )，该合金具有较好的抗压强度和激光焊接性能。从手机电池 和动力锂离子电池外壳的轻量化发展趋势来看，铝合金电池外壳和相应的散热系统采用高 强度合金实现结构减薄设计是必然的趋势。以上发明专利申请均未涉及抗拉强度在300MPa 以上并且屈强比小于0.9的电池外壳用高强度铝合金的制备。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种用于锂电池外壳的高强铝铜锰合金及其制备方法，通过优化铝铜 锰镁合金成分、稀土 Ce微合金化等技术手段，获得了一种高强度的铝铜锰合金，并且结合乳 制后老化处理等技术手段，获得了具有高强度低屈强比的可以用于制造例如锂电池外壳的 铝铜锰合金板材。
[0006] 本发明在第一方面提供了 一种用于铝铜锰合金，其特征在于，基于所述铝铜锰合 金的总重量，所述合金包含：
[0007] 1.1重量％至1.8重量％的(：11;
[0008] 1.0重量％至1.6重量％的]^;
[0009] 0.6重量％至1.0重量％的]\%;
[0010] 0.3重量％至0.5重量^的卩一；
[0011] 0.2重量％至0.5重量％的〇6或0.2重量％至0.3重量％的〇61^;
[0012] 小于0.04重量％的51;
[0013] 余量为铝和不可避免的杂质。
[0014] 优选的，基于所述铝铜锰合金的总重量，所述合金包含小于0.03重量％的51，优选 包含小于〇. 02重量％的31，更优选包含小于0.01重量％的31，最优选为不包含Si。
[0015]优选的，基于所述铝铜锰合金的总重量，所述不可避免的杂质的含量小于0.05重 量％，优选小于0.03重量％，进一步优选为小于0.01重量％。
[0016] 优选的，基于所述铝铜锰合金的总重量，所述合金包含：
[0017] 1.5重量 ％的(：11;
[0018] 1.3重量％的]^;
[0019] 0.8 重量 ％的]\%;
[0020] 0.4重量％的卩〇;
[0021] 〇.5重量％的〇6或0.25重量的〇61^;
[0022] 小于0.04重量％的31;
[0023] 余量为铝和不可避免的杂质。
[0024] 优选的，所述铝铜锰合金的抗拉强度大于300MPa，优选等于或者大于343MPa。
[0025] 优选的，所述铝铜锰合金的屈服强度等于或者大于250MPa，优选等于或者大于 258MPa〇
[0026] 优选的，所述铝铜锰合金的延伸率等于或者大于3 %，优选等于或者大于4% ;更优 选等于或者大于4.7%。
[0027] 优选的，所述铝铜锰合金的屈强比小于0.9。
[0028] 优选的，所述铝铜锰合金用于制造电池外壳，尤其是用于制造锂电池外壳。
[0029] 本发明在第二方面提供了一种制造铝铜锰合金板材的方法，所述制造铝铜锰合金 板材由权利要求1至9中任一项所述的铝铜锰合金制得。
[0030] 在所述第二方面的一些优选实施方式中，所述方法包括如下步骤：（A)将所述合金 制成冷乳合金带材;和(B)将所述冷乳合金带材进行老化热处理，从而获得所述铝铜锰合金 板材。
[0031 ]优选的，所述冷乳合金板材的厚度为0 · 3mm至0 · 5mm，并且其中所述老化热处理在 140 °C至180 °C的温度进行8小时至24小时。
[0032]优选的，步骤(A)依次包括如下子步骤：
[0033] (A1)选取含有六1、(：11、111、1%^6丄6元素的金属或合金；
[0034] (A2)将所述合金和金属熔化在一起，并铸造成合金坯；
[0035] (A3)将所述铸造合金坯进行均匀化退火，得到均匀化退火合金坯；
[0036] (A4)将所述均匀化退火合金坯热乳成热乳合金板带;和
[0037] (A5)将所述热乳合金板带冷乳成冷乳合金带材。
[0038] 优选的，步骤(A2)在惰性气体保护熔炼炉或火焰反射熔炼炉中于700°C以上的温 度将合金或金属恪化铸造成厚度为25mm至300mm的合金还。
[0039]优选的，步骤(A3)中的所述均匀化退火在550°C至600°C的温度进行。
[0040]优选的，步骤(A3)中的所述热乳在500°C的温度进行，并且所述热乳合金板带的厚 度为2mm至5mm。
[0041 ]优选的，步骤(A4)中的所述冷乳合金带材的厚度为0.3mm至0.5mm，优选的是，所述 冷乳分多道次进行。
[0042] 采用本发明的所述铝铜锰合金制备的铝铜锰合金板材或者采用本发明所述的方 法制得的铝铜锰合金板材的抗拉强度达到300MPa以上，屈服强度可达到240MPa以上，延伸 率可达到3%以上，屈强比小于0.9,适用于电池外壳尤其是锂电池外壳例如手机电池外壳 或者动力锂电池外壳制造领域或其他相关制造领域。
【具体实施方式】
[0043] 下文将对本发明的【具体实施方式】进行说明，但是本发明不限于这些具体实施方 式。
[0044] 本发明在第一方面提供了一种用于铝铜锰合金，基于所述铝铜锰合金的总重量， 所述合金包含：
[0045] 1.1 重量 ％至1.8 重量 ％ 的〇1，例如为 1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8 重量 ％ 的Cu，优选为1.2至1.7重量％的&1，更优选为1.3至1.6重量％的〇1，最优选为1.5重量的Cu; Cu是一种合金强化元素，如果含Cu量过高，则可能会影响合金板材的可焊接性、另外强化效 果也不一定好;如果含Cu量过低，则可能无法得到满意的抗拉强度；
[0046] 1.0重量％至1.6重量％的]?11，例如为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、或1.6重量％的 Μη，优选为1.1至1.5重量％的血，更优选为1.2至1.4重量％的血，最优选为1.3重量％的血； 如果含Μη的量过高，则会形成不利于乳制的、尺寸较大的AlMnFe化合物;如果含Μη量过低， 则Μη元素强化效果不明显；
[0047] 0.6重量％至1.0重量％的]\^，例如为0.6、0.7、0.8、0.9、1.0重量％的]\^，优选为 0.7至0.9重量％的1^，最优选为0.8重量的Mg;如果含Mg的量过高，则熔铸工艺困难且影响 可焊性;如果含Mg量过低，则可能导致合金强度不高；
[0048] 0.3重量％至0.5重量％的？6,例如为0.3、0.4、0.5重量％的？6,优选为0.4重量％ 的Fe;如果含Fe量过高，则AlMnFe化合物易产生;如果含Fe量过低，则失去Fe元素的强化效 果；
[0049] 0.2重量％至0.5重量％的06(例如为0.2、0.3、0.4、0.5重量％的06，优选为0.25至 〇. 5重量％ )或0.2重量％至0.3重量％的〇61^(例如为0.2、