本申請涉及一種鋁合金及其制備方法、用于封裝電池的箱體、電池、用電裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著鋰離子二次電池技術(shù)的發(fā)展，鋰離子二次電池廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽能電站等儲能電源系統(tǒng)，以及電動工具、電動自行車、電動摩托車、電動汽車、軍事裝備、航空航天等多個領(lǐng)域。由于鋰離子二次電池取得了極大的發(fā)展，因此對用于封裝電池的箱體的擠壓性能也提出了更高的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請的目的在于提供一種鋁合金及其制備方法、用于封裝電池的箱體、電池、用電裝置。

2、本申請的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、第一方面，本申請實(shí)施例提供一種鋁合金，按照質(zhì)量百分比計，鋁合金包括以下組分：

4、si?0.51-0.59；fe≤0.20；cu?0.16-0.23；mn≤0.03；mg?0.52-0.59；cr≤0.03；zn≤0.03；ti≤0.05；稀土元素0.11-0.15；其他不可避免的雜質(zhì)≤0.10；余量為al。

5、本申請鋁合金配方，同時配方中，嚴(yán)格控制si含量在0.51wt.％-0.59wt.％以及mg含量在0.52wt.％-0.59wt.％，以提高合金析出強(qiáng)化效果，從而提高合金基礎(chǔ)力學(xué)性能，獲得高強(qiáng)度和高擠壓性能；同時，在該配方體系下，控制cu含量為0.16wt.％-0.23wt.％，有利于提高合金固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化效果，進(jìn)一步提高產(chǎn)品力學(xué)性能。另外，在該配方體系下，添加0.11wt.％-0.15wt.％的稀土元素，對合金組織進(jìn)行細(xì)化改善，有利于合金的韌化，進(jìn)而有利于鋁合金的擠壓性能。因而，上述的鋁合金可以實(shí)現(xiàn)兼具高強(qiáng)度和高擠壓性能；將其應(yīng)用于生產(chǎn)用于封裝電池的箱體，可以提高擠壓性能，降低擠壓難度，提升擠壓效率。

6、進(jìn)一步地，上述鋁合金配方，嚴(yán)格控制mn、cr含量在0.03wt.％以下，以極大降低合金中形成過飽和固溶體，從而實(shí)現(xiàn)了降低鋁合金淬火敏感性。將其應(yīng)用于生產(chǎn)用于封裝電池的箱體，可以降低淬火工藝的難度，降低淬火產(chǎn)生的殘余應(yīng)力分布不均勻，降低型材變形，提高合格率。

7、在一些可選的實(shí)施方案中，si?0.52-0.58；fe≤0.20；cu?0.17-0.22；mn≤0.03；mg0.53-0.54；cr≤0.03；zn≤0.03；ti≤0.05；稀土元素0.12-0.14；其他不可避免的雜質(zhì)≤0.10；余量為al。

8、上述鋁合金配方，進(jìn)一步嚴(yán)格控制mg、si元素的添加量，可進(jìn)一步提高合金強(qiáng)度和擠壓性能，進(jìn)一步控制cu元素添加量來進(jìn)一步提高合金強(qiáng)度，進(jìn)一步控制稀土元素添加量提高合金的擠壓性能，從而實(shí)現(xiàn)合金即有較高的強(qiáng)度，又有低的淬火敏感性，還有優(yōu)良的擠壓性能，工業(yè)化應(yīng)用價值最高。

9、在一些可選的實(shí)施方案中，mg和si的質(zhì)量比為0.881-1.157。

10、控制mg/si質(zhì)量比在0.881-1.157之間，可以使得鋁合金獲得優(yōu)異的擠壓性能和強(qiáng)度。

11、在一些可選的實(shí)施方案中，稀土元素包括la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、lu、sc、或者y中的至少一種。

12、在一些可選的實(shí)施方案中，稀土元素為la。

13、稀土la在17種稀土元素中價格最低，可以在提高材料性能的前提下兼具經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。

14、在一些可選的實(shí)施方案中，按照質(zhì)量百分比計，其他不可避免的雜質(zhì)包括多種元素時，單個元素≤0.03。

15、控制單個雜質(zhì)元素的含量≤0.03，有利于避免單個元素聚集，有利于鋁合金的綜合性能。

16、在一些可選的實(shí)施方案中，鋁合金在風(fēng)冷淬火的條件下滿足以下條件，風(fēng)冷淬火的冷卻強(qiáng)度為5℃/s：

17、(a)、鋁合金的抗拉強(qiáng)度≥290mpa；

18、(b)、鋁合金的屈服強(qiáng)度≥260mpa；

19、(c)、鋁合金的斷后延伸率≥9％。

20、上述技術(shù)方案中，風(fēng)冷淬火的冷卻強(qiáng)度為5℃/s，淬火冷卻強(qiáng)度越高，上述各個性能越高。

21、本申請方案能夠在風(fēng)冷淬火的冷卻強(qiáng)度為5℃/s的條件下，實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。

22、風(fēng)冷淬火條件下實(shí)現(xiàn)高的強(qiáng)度，可減少霧冷、水冷等高淬火冷卻強(qiáng)度下產(chǎn)品冷卻不均產(chǎn)生的變形不良。

23、另外，部分結(jié)構(gòu)相對對稱的產(chǎn)品，可以使用霧冷、水冷淬火，產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、斷后延伸率在此基礎(chǔ)上會更高。

24、第二方面，本申請實(shí)施例提供一種鋁合金的制備方法，包括：

25、按照前述第一方面提供的鋁合金的組分含量配料，冶煉獲得鋁合金棒；

26、對鋁合金棒進(jìn)行均質(zhì)處理后冷卻處理。

27、在一些可選的實(shí)施方案中，均質(zhì)處理的保溫溫度為555℃～575℃，保溫時間為6h～10h。

28、在一些可選的實(shí)施方案中，冷卻處理包括：將鋁合金棒采用強(qiáng)風(fēng)冷卻至小于250℃后再水冷至室溫。

29、由于上述合金配方較優(yōu)的擠壓性，可以在上述均質(zhì)處理結(jié)合冷卻處理方式下使得合金獲得較高強(qiáng)度、較好的擠壓性能，即在實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的前提下，保留較好的擠壓性。

30、在一些可選的實(shí)施方案中，強(qiáng)風(fēng)的風(fēng)速為：180℃/h～220℃/h。

31、在一些可選的實(shí)施方案中，鋁合金的制備方法還包括，將冷卻處理后的鋁合金棒加工成鋁合金型材。

32、在一些可選的實(shí)施方案中，將冷卻處理后的鋁合金棒加工成鋁合金型材，包括：

33、對鋁合金棒進(jìn)行風(fēng)冷淬火，然后切割成型材。

34、在一些可選的實(shí)施方案中，風(fēng)冷淬火溫度為500℃～530℃。

35、通過調(diào)整鋁合金配方，使得鋁合金具有低淬火敏感性的特點(diǎn)，因而可以采用風(fēng)冷淬火的條件進(jìn)行淬火，降低了淬火難度，降低淬火產(chǎn)生的殘余應(yīng)力分布不均勻，降低型材變形，提高合格率。

36、第三方面，本申請實(shí)施例提供一種用于封裝電池的箱體，該用于封裝電池的箱體包括前述第二方面的鋁合金。

37、第四方面，本申請實(shí)施例提供電池，電池包括第三方面提供的用于封裝電池的箱體。

38、第五方面，本申請實(shí)施例提供用電裝置，用電裝置包括第四方面提供的電池。

技術(shù)特征：

1.一種鋁合金，其特征在于，按照質(zhì)量百分比計，所述鋁合金包括以下組分：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的鋁合金，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的鋁合金，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的鋁合金，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的鋁合金，其特征在于，所述鋁合金在風(fēng)冷淬火的條件下滿足以下條件，所述風(fēng)冷淬火的冷卻強(qiáng)度為5℃/s：

8.一種鋁合金的制備方法，其特征在于，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋁合金的制備方法，其特征在于，

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋁合金的制備方法，其特征在于，

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋁合金的制備方法，其特征在于，

12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的鋁合金的制備方法，其特征在于，

13.根據(jù)權(quán)利要求8-12任一項(xiàng)所述的鋁合金的制備方法，其特征在于，

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的鋁合金的制備方法，其特征在于，

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鋁合金的制備方法，其特征在于，

16.一種用于封裝電池的箱體，其特征在于，所述用于封裝電池的箱體包括權(quán)利要求1-15任一項(xiàng)所述的鋁合金。

17.一種電池，其特征在于，所述電池包括權(quán)利要求16所述的用于封裝電池的箱體。

18.一種用電裝置，其特征在于，所述用電裝置包括權(quán)利要求17所述的電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及一種鋁合金及其制備方法、用于封裝電池的箱體、電池、用電裝置。按照質(zhì)量百分比計，鋁合金包括以下組分：Si0.51?0.59；Fe≤0.20；Cu?0.16?0.23；Mn≤0.03；Mg?0.52?0.59；Cr≤0.03；Zn≤0.03；Ti≤0.05；稀土元素0.11?0.15；其他不可避免的雜質(zhì)≤0.10；余量為Al。通過控制Si、Mg、Cu含量在上述范圍使得鋁合金兼具較高的強(qiáng)度和擠壓性能；同時添加0.11?0.15wt.％稀土元素，對合金組織進(jìn)行細(xì)化改善，有利于合金的韌化，進(jìn)而有利于鋁合金的擠壓性能。

技術(shù)研發(fā)人員：肖宇,潘鑫,王慶,陳智明,祖立成
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧德時代新能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19