CN106463655A - 车载电池用的方形电池壳体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

车载电池用的方形电池壳体(1)由一块原材料铝合金板一体成形为分别具有底部(6)、侧壁(2、3、4、5)、开口部(7)且横截面形状为矩形的壳体，在向开口部(7)密封焊接盖之前，使焊接的侧壁(2、3、4、5)的上部(2c、3c、4c、5c)的厚度以朝向电池壳体的内侧伸出的方式局部地厚壁化。车载电池用方形电池壳体(1)为铝合金制，能够在密封焊接时形成稳定的焊道形状，并且能够形成健全的焊接部。

Description

车载电池用的方形电池壳体及其制造方法

技术领域

本发明涉及电池壳体彼此并列多个并组装成模块进行使用的车载电池用的方形电池壳体及其制造方法。

背景技术

一直以来，Li离子电池主要用于移动电话、笔记本电脑等移动设备领域，但近年来，作为机动车用(车载用)，在HV车、插电式混合动力车、电动汽车中使用。

这些机动车用的Li离子电池需要较大的电力，因此在有限的车载空间将多个电池壳体彼此相互并列，并组装成模块进行收纳。因此，采用容易相互并列、空间效果好的形状、并且安装效率高且散热性能也优异、避免过大的温度上升变得重要。

因此，该电池壳体成为横截面形状呈矩形(方型)、侧面的宽边面的宽度与窄边面的宽度之比大的(短边远小于长边的)扁平形的电池壳体。使用上述那样的薄型的方形电池壳体的方形电池适于设备的薄型化、轻型化，且空间效果也好。以下，将以上那样的机动车用的Li离子电池壳体也称作车载电池用的方形电池壳体、车载电池用的电池壳体、或者仅称作方形电池壳体或电池壳体。

上述那样的车载电池用的方形电池壳体广泛进行如下处理：在内部空间收纳有电池箔、电解液、集电体等内置件，之后利用电池盖(以下，仅称作盖)堵塞所述开口部，使用激光焊接对电池壳体的所述开口部和电池盖的接合部进行密封焊接。

一直以来，为了提高上述那样的方形电池壳体的功能性，提出了各种考虑方形电池壳体各部分的壁厚的分配的事例等。

例如，在专利文献1中，作为移动电话等便携式设备用的方形电池壳体，主要提出有碳钢的冷轧钢板等铁制的金属外装罐。在专利文献1中，由于是用于单个电池的用途，因此即便是薄壁化后的方形电池壳体也需要强度、刚度。因此，为了提高封口强度，以将由盖封口的、开口部周边部的壁上部厚度(封口部周边侧厚度)局部增厚至比中间部(恒定壁厚部)的厚度厚大约25％以下左右的方式制作金属外装罐。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-54095号公报

发明要解决的课题

在此，将车载电池用的方形电池壳体的盖、主体(罐)从钢制改为铝合金制、且由对铝合金板(冷轧板)材料进行一体冲压成形而成的成形品构成时，从耐腐蚀性、轻型化以及加工性、成本方面考虑均是有利的。因此，近年来，不断进行研究。

另外，为了进一步降低铝合金制的车载电池用的方形电池壳体的成本，也不断进行薄壁化的研究。具体来说，具有将该电池壳体的侧壁的板厚从现有的0.5～1.0mm左右减薄至0.2～0.6mm左右的动向。

但是，在将车载电池用的方形电池壳体设为铝合金制的情况下，当追求所述的薄壁化时，产生基于激光的所述密封焊接时的焊接不稳定这样的问题，该问题在钢制的情况下不存在，是铝合金制特有的问题。

即，当减薄方形电池壳体的侧壁时，对于焊接性比钢差的铝合金而言，在所述的基于激光的密封焊接时，产生板的热应变。因此，与同样为铝合金的盖之间的焊接不稳定，接头部成为波型、或者产生高低差，从而成为贯穿焊接部的侧壁那样的不稳定的焊道形状，对电池壳体的内容物造成不良影响。因此，为了成为健全的焊道形状、焊接部，需要使激光照射移置高精度地对位等在密封焊接时使效率降低那样的大量的劳动量。

虽认为铝合金的熔点低、容易熔融，但铝合金的比热以及熔融潜热比钢、其它大多数金属大且导热性优良，基于其作用，热量释放速度是钢的5倍。因此，难以局部加热，为了使其熔融而需要供给远多于钢的热量，这成为使所述的密封焊接不稳定、成为不稳定的焊道形状的重大因素。

发明内容

本发明是鉴于上述那样的课题而完成的，其目的在于，提供能够稳定地实施所述密封焊接、能够形成健全的焊接部的、铝合金制的车载电池用方形电池壳体及其制造方法。

解决方案

为了达成上述目的，本发明的车载电池用的方形电池壳体的主旨在于：由一块原材料铝合金板一体成形为分别具有底部、侧壁、开口部且横截面形状为矩形的壳体，并且在所述侧壁的厚度被薄壁化为0.2～0.6mm的范围的基础上，所述底部的厚度处于0.6～1.0mm的范围，比所述侧壁厚壁化，所述侧壁的上部的厚度被预先局部地厚壁化，使得所述侧壁的上部朝向所述壳体的内侧伸出。

另外，为了达成上述目的，本发明的车载电池用的方形电池壳体的制造方法的主旨在于：在由一块原材料铝合金板一体成形分别具有底部、侧壁、开口部且横截面形状为矩形的壳体时，在将所述侧壁的厚度薄壁化为0.2～0.6mm的范围的基础上，使所述底部的厚度处于0.6～1.0mm的范围，比所述侧壁厚壁化，将所述侧壁的上部的厚度预先局部地厚壁化，使得所述侧壁的上部朝向所述壳体的内侧伸出。

发明效果

本发明在利用激光将由铝合金板的成形体构成的方形电池壳体的侧壁的上部与铝合金制的盖进行密封焊接之前，将该侧壁的上部的厚度与焊道的形成量匹配地朝向方形电池壳体的内侧比该侧壁的恒定壁厚部的厚度局部地厚壁化。

由此，所述密封焊接能够稳定地实施，能够形成遍及侧壁的上部和盖且不贯穿侧壁的上部那样的焊道，从而能够成为健全的焊接部。

附图说明

图1是示出本发明的方形电池壳体的一方式的立体图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的B-B剖视图。

图4是示出本发明的方形电池壳体的盖的焊接的一方式的剖视图。

图5是示出本发明的方形电池壳体的盖的焊接的其他方式的剖视图。

图6是示出本发明的方形电池壳体的侧壁的厚壁化的加工的一方式的剖视图。

图7是示出现有的方形电池壳体的盖的焊接的一方式的剖视图。

图8是示出现有的方形电池壳体的盖的焊接的其他方式的剖视图。

图9是示出本发明的方形电池壳体的侧壁的厚壁化的加工的其它优选方式的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要说明的是，在本说明书以及附图中，对于具有实质相同的功能结构的构成要素标注相同的附图标记，由此省略重复说明。

方形电池壳体的基本构造：

图1～3示出本发明的方形电池壳体的一样式。本发明所谓的方形电池壳体是指分别具有底部、侧壁、开口部且横截面形状为矩形的铝合金制电池壳体。

在图1～3中，作为前提，将方形电池壳体1用作车载电池。即，该电池壳体1彼此并列多个，并组装成模块进行使用。因此，从空间的效率出发，设为分别具有底部、侧壁、开口部且横截面形状为矩形的扁平且薄型的铝合金制电池壳体。

方形电池壳体1基本上由一体具有矩形(俯视呈方形)底部6、从该矩形底部6的各周缘部立起的四个各侧壁2、3、4、5、以及这些各侧壁2、3、4、5的上端部2a、3a、4a、5a侧的矩形开口部7的方筒形状构成。

也包括以下的记载在内，本发明所谓的矩形是指矩形或者四边形，即便不是这些形状自身，也是近似于矩形或者四边形的形状。

在图1～3的方形电池壳体1中，侧壁4、5是作为较大且宽边的壁面位于长边侧的对置的两个侧壁，侧壁2、3是作为较小且窄边的壁面位于短边侧的对置的两个侧壁。这些侧壁的壁面形状为方型，且宽边的壁面的宽度与窄边的壁面的宽度之比大(短边侧远小于长边侧)，从而构成矩形且扁平的薄型的电池壳体。

矩形底部6的厚度(板厚)t6从0.6～1.0mm的范围选择，各侧壁2、3、4、5的恒定壁厚部2b、3b、4b、5b的厚度(板厚)t2、t3、t4、t5从0.2～0.6mm的范围选择，使均匀板厚的板通过所述成形而相互差厚化。即，由上述各部分的厚度不同的、差厚方筒形状构成。

该矩形底部6的厚度在被薄壁化的基础上根据所设立的电池壳体的强度(刚度)的必要性，比所述各侧壁厚壁化。另外，多个电池壳体1相互紧密排列而组装成模块，邻接的电池壳体的侧壁彼此相接，因此强度可以比较低，长边侧的两个侧壁4b、5b的各厚度t4、t5也可以比短边侧的两个侧壁2b、3b的各厚度t2、t3薄。即，作为车载电池用，这些矩形底部6、侧壁2～5彼此可以使各自的厚度在所述的范围内相互变化，实现差厚化。

作为通用的公知制造方法，能够将均匀厚度(t1：0.5～1.2mm)的一块原材料铝合金板(冷轧板)通过使拉深和拉薄等依次组合后的公知的多级成形加工而一体成形地获得上述方形电池壳体1。顺带一提，上述多级成形加工自身例如在专利第4119612号公报、专利第4325515号公报、“塑性加工学2，W.约翰逊、P.B.穆勒共著，昭和40年10月30日培风馆发行、‘11·10带底容器的再拉深加工’26-27页等中具体记载。成为该方形电池壳体1的材料的铝合金板从后述的合金之中选择。

盖的装配：

如图4、5所示，在方形电池壳体1的矩形开口部7，装配有由与方形电池壳体1不同的原材料铝合金板成形且俯视呈矩形的盖8。顺带一提，盖8不一定基于板的成形、也可以通过铸造、锻造、挤压等其他制法来制作。

该图4、5使用图1的A-A剖视图而仅从方形电池壳体1的A-A剖面侧局部地示出向图1的方形电池壳体1装配有盖8的样式。在以下的说明中，对于图1的B-B剖面侧也具有同样的记载，在该情况下，在A-A剖面侧的附图标记之后利用括号追加B-B剖面侧的附图标记。

该盖8具有与电池壳体上部的俯视的矩形形状相同或者相似的矩形(俯视)形状，通常具备作为Li离子电池壳体等所需要的、外部正极、电解液的注入口、罩、安全阀等其他必要部件。因此，需要的强度(刚度)高，比所述各侧壁2、3、4、5以及矩形底部6厚壁化，其厚度(板厚)t8处于1.0～2.0mm的范围。成为该盖8的材料的铝合金板也从后述的合金之中选择。

作为在该盖8的装配时通用的装配方式，作为代表而采用图4那样的落盖方式。具体来说，具有如下方法：将盖8收容于由各侧壁的上端部2a、3a(4a、5a)围成的空间内，将盖8与各侧壁的上端部2a、3a(4a、5a)载置于相同平面的(共面的)相同水平面。另外，还具有如下方法：采用图5那样的载盖方式，将盖8载置于各侧壁的上端部2a、3a(4a、5a)上，并覆盖这些各侧壁的上端部。

在装配该盖8时，从由图4、5的箭头所示的焊接方向遍及盖8的长度方向或者俯视下的周缘，通过激光焊接对盖8的周缘部8a、8b与各侧壁的上端部2a、3a或者各侧壁的上部2c、3c相互密封焊接。其中，图3、4图示的是，如上所述，仅是短边侧侧壁2、3的上端部2a、3a或者上部2c、3c。

图4示出激光朝向盖8的周缘部8a、8b与各侧壁的上端部2a、3a的边界(焊接部)、从上方至下方如箭头所示的激光入射线X那样入射的上打方式的密封焊接。

图5示出激光朝向盖8的周缘部8a、8b与各侧壁的上端部2a、3a或者各侧壁的上部2c、3c的边界(焊接部)、从横向水平地如箭头所示的激光入射线X那样入射的横打方式的密封焊接。

在这些图4、5中，虽未图示，但图1中的侧壁4、5的上端部4a、5a、上部4c、5c也同样与盖8密封焊接。

密封焊接中的激光焊接可以使用公知的手段，作为激光焊接机，使用半导体激发脉冲发信型YAG激光、盘式激光、光纤激光等而照射激光焊接的光斑并依次焊接。例如，在激光输出：200～500W、光纤直径＝0.1～0.4mm、焊接速度＝10～20m/分钟、保护气体＝Ar(0.1～0.5L/s)等条件下，进行连续焊接。

焊道形成：

在进行该密封焊接时，如图4、5所示，需要形成遍及各侧壁的上部2c、3c(4c、5c)与盖8的例如周缘部8a、8b并且其前端部9a朝向电池壳体内部不贯穿各侧壁的上部2c、3c(4c、5c)那样的稳定且健全的焊道9，从而进行接合。该焊道9形成为遍及盖8的周缘部8a、8b与所述各侧壁的上部2c、3c(4c、5c)密封焊接的部分，遍及盖与侧壁上端部、侧壁上部的长度方向或者俯视下的周缘。

但是，在使侧壁处于0.2～0.6mm的范围以均匀厚度进行薄壁化而成的现有例中，该侧壁过薄，基于激光的密封焊接不稳定。如上所述，铝合金的比热以及熔融潜热比钢、其它大多数金属大，且导热性优良，基于其作用，热量释放速度是钢的5倍。因此，作为焊接部的侧壁21越是变薄，越难以进行局部加热，为了熔融而需要供给比钢更多的热量，基于激光的密封焊接变得不稳定。

激光焊接条件无需说明，在这种铝合金板制的车载用电池壳体所通用的激光的密封焊接的条件范围内，后述的图4、5所示的焊道的熔深H成为这些侧壁的厚度的80％以上。因此，侧壁21的厚度越是在所述0.2～0.6mm的范围进行薄壁化，侧壁21的厚度相对于焊道的熔深H的富余量越少。而且，在铝合金的所述特性上，根据增大激光输出、光纤直径、峰值输出、焊接速度等的焊接条件，容易形成为其前端22a贯穿侧壁的上部21a那样的不稳定的焊道22的形状。

图7、8示出侧壁的上部21a也具有与恒定壁厚部均等的厚度的现有的薄壁化后的侧壁21的焊接部。如该图7、8所示，当基于激光焊接的密封焊接不稳定时，容易形成为其前端22a贯穿侧壁的上部21a那样的不稳定的焊道22的形状。上述情况对于图7那样的上打方式、图8那样的横打方式的密封焊接均是相同的。

这样，在成为其前端22a贯穿那样的不稳定的焊道形状的情况下，接合强度降低，并且溅射物在电池壳体内部飞散，对电池壳体的内容物造成较大的损伤、损害。因此，为了形成健全的焊道形状、焊接部，需要在密封焊接时额外付出大量的劳力、成本。更具体来说，以往，为了形成健全的焊道形状、焊接部，需要牺牲焊接效率，降低焊接电流、焊接速度，采用细分化为多阶段的焊接工序、或者高控制精度的更昂贵的焊接机。

侧壁的厚壁化：

与之相对，为了形成所述稳定的健全的焊道9，在本发明中，将与盖8密封焊接的、各侧壁2、3、4、5的上部如图1～3所示的2c、3c、4c、5c那样，在所述密封焊接之前与各侧壁的恒定壁厚部2b、3b、4b、5b的厚度相比预先局部地厚壁化，使得比通过所述密封焊接来形成的焊道的熔深H厚。

如图1～3所示，这些各侧壁的各上部2c、3c、4c、5c被预先局部地厚壁化，使得仅朝向方形电池壳体1的内侧伸出或者鼓出。因此，各侧壁的各上部2c、3c、4c、5c的外侧的壁优选如图1～3所示，与各侧壁的恒定壁厚部2b、3b、4b、5b的外壁相同地没有由厚壁化引起的鼓起、凹凸，而是平坦的壁面。此外，各侧壁的各上部2c、3c、4c、5c的外侧的壁以与所述各恒定壁厚部的外壁相同的平面连结，分别构成方形电池壳体1的平坦的外壁面。

在此，焊道的熔深H如在图4、5中图示那样，是与激光的入射方向无关地、位于由箭头所示的激光的入射线X的延长线上的、从焊道9的外表面部9b到其前端部9a为止的焊道的最大深度(最大的熔深)。

各侧壁的恒定壁厚部2b、3b、4b、5b的厚度(板厚)：t2、t3、t4、t5如上所述从0.2～0.6mm的范围选择。与之相对，各侧壁的上部2c、3c、4c、5c的厚度(板厚)：t2c、t3c、t4c、t5c比这些恒定壁厚部的厚度t2、t3、t4、t5厚。作为该目标，优选与焊道9的形成量匹配地局部厚壁化，使得比这些侧壁的上部2c、3c、4c、5c中的各个焊道的熔深H厚。

并且，该厚壁化以仅朝向方形电池壳体1的内侧(内侧空间)伸出的方式局部地厚壁化。图1的本发明的方形电池壳体具有图2的A-A剖视图中的厚壁化部分2c、3c和图3的B-B剖视图中的厚壁化部分4c、5c。

通过上述那样的厚壁化，能够实现稳定的激光焊接。而且，如所述图4、5的右侧所示，形成有遍及侧壁的上部2c、3c(4c、5c)和盖的周缘部8a、8b并且其前端部9a不贯穿侧壁的上部2c、3c(4c、5c)那样的、稳定且健全的焊道9。

另外，通过侧壁的上部2c、3c(4c、5c)的厚壁化，在不贯穿侧壁的上部的范围内允许的焊道9的熔深H(或者允许的焊道9的大小)随着从薄壁化的原来的侧壁厚度变成厚壁化的厚度而显著增大的效果也较大。

另外，通过将侧壁2、3、4、5的各上部2c、3c、4c、5c局部地厚壁化为焊道9的熔深H以上，还具有如下效果：焊接条件的选择范围、允许范围也扩大，能够实现稳定的焊接，从而形成稳定且健全的焊道9。

即，使焊道9不贯穿侧壁的上部的、密封焊接条件的允许范围放宽，使焊接条件稳定化的效果也较大。在本发明中，在以所述方形电池壳体的基本构造(也包括盖8、矩形底部6、侧壁的各厚度范围)为前提的基础上，能够实现稳定的激光焊接。

此外，各侧壁的各上部2c、3c、4c、5c以仅朝向方形电池壳体1的内侧伸出或者鼓出的方式预先局部地厚壁化。因此，这些各侧壁上部2c、3c、4c、5c的外侧的壁面与各侧壁的恒定壁厚部2b、3b、4b、5b的外壁面同样地成为没有由厚壁化引起的鼓起、凹凸的平坦的壁面。即，这些侧壁的外侧的壁面包括厚壁化的侧壁的各上部2c、3c、4c、5c而平坦化为相同的平面(共面)。

其结果是，以与所述各侧壁的恒定壁厚部的外壁面相同的平面连结，能够分别构成方形电池壳体1的平坦的外壁面。因此，作为机动车用的Li离子电池，还具有如下特征：在有限的车载空间中，容易将多个电池壳体(的外壁)彼此相互并列地载置，空间效果好。

上述那样的各侧壁上部2c、3c、4c、5c的外侧的壁面的、与各侧壁的恒定壁厚部2b、3b、4b、5b的外壁面在相同平面上的平坦化并非必须的，但具有上述的优异的空间效果。

在此，作为电池壳体，为了承受健全的使用，密封焊接部需要足够的接头强度。该接头强度取决于焊道9的熔深H。激光焊接条件无需说明，在通用的激光的密封焊接条件的范围内，为了确保足够的接头强度，焊道的熔深H优选相对于侧壁2、3、4、5的恒定壁厚部的厚度t2、t3、t4、t5为这些侧壁的厚度的60％以上，更优选为80％以上。

然而，在侧壁2、3、4、5的恒定壁厚部的厚度t2、t3、t4、t5较薄且处于0.2～0.6mm的范围的情况下，由于在焊接时产生上述那样的热应变，因此熔透变得不稳定，使得焊道贯穿侧壁的一部分。

为了解决这样的问题，需要使基于激光的密封焊接部的壁厚局部地增加，从而抑制热应变。而且，上述那样的焊接的问题是需要比所述专利文献1那样的钢板的情况多的热输入的、铝合金板所特有的问题。

因此，作为将这些侧壁的上部厚壁部2c、3c、4c、5c厚壁化为比焊道的熔深H厚的目标，优选将各侧壁的上部2c、3c、4c、5c的厚度(板厚)：t2c、t3c、t4c、t5c局部地厚壁化为侧壁2、3、4、5的恒定壁厚部的厚度t2、t3、t4、t5的30％以上，更优选为40％以上。

在侧壁2、3、4、5的恒定壁厚部2b、3b、4b、5b的厚度相互不同的情况下，将厚壁化的侧壁自身(厚壁化的目标侧壁)的恒定壁厚部的厚度分别作为基准。

出于内容积的设计极限、厚壁化的加工极限的考虑，将该厚壁化的上限设为70％左右。即，该厚壁化的优选范围为所述侧壁恒定壁厚部厚度的130～170％，更优选为140～170％。

在该侧壁上部2c、3c、4c、5c的厚壁化不足侧壁2、3、4、5的恒定壁厚部的厚度t2、t3、t4、t5的30％且侧壁2、3、4、5的厚度处于0.2～0.6mm的范围的铝合金板的情况下，在所述激光焊接条件下，产生热应变，熔透、焊道深度变得不稳定。因此，即便对增大激光输出、光纤直径、峰值输出、焊接速度等的焊接条件进行了修正，也容易形成为其前端22a贯穿侧壁的上部21a那样的、图7、8所示的不稳定的焊道22的形状。

顺带一提，在所述专利文献1中，作为铁制的方形电池壳体，如上所述，为了提高强度(刚度)，将由盖封口的上部开口部周边部的壁的侧厚(封口部周边侧厚)设为比中间部的侧厚增厚大约25％以下左右。

如该专利文献1那样，没有认识到本发明的密封焊接的课题，在仅提高方形电池壳体的强度、刚度的情况下，由于刚度与板厚的三次方成比例地增加，因此若将板厚增厚10％，则能够将刚度提高30％以上。

因此，对于所述专利文献1而言，完全不需要本发明那样的30％以上的厚壁化，其记载范围中的、25％以下左右的、尽可能小的厚壁化即可，也涉及不阻碍作为其目的的轻型化。

但是，如本发明那样，为了形成其前端部9a不贯穿各侧壁的上部那样的、健全的焊道9，需要防止焊接时的热应变，因此，考虑到侧壁2、3、4、5原本的薄壁化，需要更大的厚壁化。

该厚壁化的各侧壁的上部2c、3c、4c、5c的延伸长度(区域)在所述电池壳体、焊接的前提条件的基础上，优选能够至少覆盖焊道所波及的(形成的)范围，更优选能够覆盖焊接的热影响部的范围。

此外，在这些各侧壁的上部2c、3c、4c、5c的厚壁化朝向方形电池壳体1的外侧时形成壁面的凹凸，从而妨碍壁面的平滑化和平面化，因此需要避免这种情况。即，无论如何也要朝向方形电池壳体1的内侧(内侧空间)局部地厚壁化，而非朝向方形电池壳体1的外侧厚壁化，方形电池壳体1的各外壁面(侧壁的外表面)保持平滑化和平面化。

需要说明的是，该厚壁化可以针对被密封焊接而形成有焊道9的、各侧壁的上部2c、3c、4c、5c各自全部、遍及全长或者全宽度进行，也可以仅在被密封焊接而形成有焊道9的侧壁上部选择性进行。但是，出于与后述的厚壁化加工的操作难易度等的关系的考虑，也可以使没有密封焊接的各侧壁的上部、上端部厚壁化。

侧壁上部的厚壁化加工：

上述那样的侧壁的厚壁化例如能够通过图6所示那样的侧壁的压缩加工来实现。该图6所示的压缩加工自身是公知的，示出将侧壁3的上部3c朝向电池壳体的内侧厚壁化的方式。

在图6中，以原来的均匀厚度的侧壁3的上部3c为中心，在利用模具12从侧壁3的外侧、利用型芯11从侧壁3的内侧夹持侧壁3的基础上，利用凸轮构造10从上方对侧壁3的上部3c进行压缩加工，从而朝向方形电池壳体1的内侧(内侧空间)局部地厚壁化。该压缩加工根据厚壁化的程度而分为多级来进行。

通过上述那样的加工，如图1～3所示，使各侧壁的各上部2c、3c、4c、5c以仅朝向方形电池壳体1的内侧鼓起的方式预先局部地厚壁化。其结果是，这些各侧壁上部2c、3c、4c、5c的外侧的壁面能够以与各侧壁的恒定壁厚部2b、3b、4b、5b的外壁面相同的平面(共面)成为没有由厚壁化引起的鼓起、凹凸的平坦的壁面。

侧壁上部的厚壁化的优选加工方法：

作为各侧壁上部2c、3c、4c、5c的厚壁化的加工方法，图9(a)～(e)按照加工工序由各剖视图示出比所述图6的压缩加工更优选的加工方法。

该加工方法的概要是，在将各侧壁上部2c、3c、4c、5c的厚壁化的厚度朝向方形电池壳体1的内侧预先局部地厚壁化时，对各侧壁上部2c、3c、4c、5c的上部以外的、该侧壁的部位施加拉薄加工而减薄厚度。另一方面，所述各侧壁的上部不施加所述拉薄加工而具有原来的侧壁的厚度，并且直接剩余为朝向方形电池壳体1的外侧伸出的厚壁部。

然后，在此基础上，进一步对所述侧壁2、3、4、5的上部的厚壁部施加加工，使该厚壁部的伸出方向朝向方形电池壳体1内侧反转。进而，所述侧壁2、3、4、5的上部的厚壁部的外侧的壁面成形为处于与所述拉薄加工后的其它侧壁部位的外侧的壁面相同的平面上的平坦面。

以下，使用图9进行说明，图9仅示出如图9(a)那样作为厚壁化加工前的电池壳体、即横截面形状成形为大致矩形的中间成形品的、图1的B-B剖面中的、长边侧侧壁4、5和矩形底部6、以及矩形开口部7。

因此，以下的加工方法的说明中，虽然仅针对长边侧壁4、5进行，但针对所述的短边侧壁2、3也进行同样的加工，方形电池壳体1的整个侧壁包括所述各侧壁上部厚壁部2c、3c、4c、5c而成形为同样的形状、构造。

图9(b)示出以来自侧壁4、5的外侧的拉薄模13、13与从开口部7***到电池壳体1a(以下，仅称为壳体)的内部空间的冲头14的配合，对侧壁4、5的上部4e、5e以外的侧壁部分4b、5b依次实施拉薄加工的、第一工序的方式。

在该第一工序中，所述侧壁上部4e、5e以外的部分的、侧壁4b、5b通过所述拉薄加工进行薄壁化。因此，仅所述侧壁上部4e、5e的部分没有受到拉薄加工，残留为原来的侧壁4、5的各板厚(壁厚)，与拉薄加工后的其它侧壁4b、5b的部分相比，局部地厚壁化为具有朝向壳体的外侧伸出的凸部的形状。

图9(c)、(d)、(e)示出为了使所述侧壁上部4e、5e的厚壁化(厚壁部)的伸出方向朝向壳体的内侧而从所述的朝向壳体的外侧的伸出方向反转的、第二工序的样式。

在图9(c)中，首先，从开口部7向壳体内***冲头15。

接下来，如图9(d)所示，使***到壳体内的冲头15下降，向在配置于冲头15的下方的周围的环状套筒16的内部空间(内壁面)的最下方侧设置的细孔16c内***其棒状的前端部15b。

然后，向环状套筒16的内壁面的、形成于所述细孔16c的上方的漏斗状的(向下方缩径的)锥部16b，按压冲头15的位于前端部15b的上方的漏斗状的(向下方缩径的)锥部15a，使环状套筒16(锥部16b)沿左右方向张开并扩径。

同时，如图9(d)那样，从外侧向厚壁化后的侧壁上部4e、5e(侧壁上部的厚壁部4e、5e)的壁面按压拉薄模18、18。然后，另一方面，使沿设于冲头15的上方的环状外周部17的铅垂方向延伸的平坦面与侧壁上部的厚壁部4e、5e的内侧壁面的上部抵接。另外，使设于环状套筒16的上部的外周的、向下方扩径的锥部16a与侧壁上部的厚壁部4e、5e的内侧的下部抵接。

然后，进行拉薄模18、18朝向侧壁上部的厚壁部4e、5e的壁面的按压、以及与之相伴的侧壁上部的厚壁部4e、5e朝向环状外周部17的所述平坦面、环状套筒16上部的锥部16a的压接。

在这些作用下，为了使侧壁上部的厚壁部4e、5e的厚壁化的方向从所述壳体的外侧方向朝向所述壳体的内侧方向伸出进行反转(凹陷)，成形为具有朝向壳体的外侧方向伸出的凸部的形状的、侧壁上部的厚壁部4c、5c。

同时，侧壁上部的厚壁部4e、5e(4c、5c)的外侧的壁面也成形为，与所述图9(b)中拉薄加工后的其它侧壁4b、5b部分的外侧的壁面相同的平面(共面)、即沿垂直方向延伸的平坦的壁面。

另外，与此同时，通过所述环状外周部17的平坦面，将侧壁上部的厚壁部4e、5e(4c、5c)的上部侧成形为沿垂直方向延伸的平坦的壁面，并且通过所述向下方扩径的锥部16a，将侧壁上部的厚壁部4e、5e(4c、5c)的下部侧成形为向下方扩径的内壁面锥部4d。

在此，作为所述拉薄模18、18，可以使用所述图9(b)中拉薄加工所使用的拉薄模13、13，也可以使用其它的拉薄模。

在上述第二拉薄加工后，以使冲头15的侧面变得平坦(长度方向的外径均匀)的方式由凸轮机构进行控制，从而在不使向所述的壳体内侧厚壁化的部分变形的情况下使冲头脱离。

图9(e)示出在以上说明的侧壁上部的厚壁部4e、5e的成形结束后，利用该凸轮机构从开口部7取出冲头15的方式。

即，与所述图9(d)相反，使***到壳体内的冲头15上升，从配置在冲头15的下方的环状套筒16的孔16c内抽出其前端部15b。然后，从冲头15的漏斗状的锥部15a的按压中释放环状套筒16的锥部16b，使环状套筒16缩径，容易将冲头15从壳体内拨出。

以上说明的、图9的一系列的加工方法能够直接应用于其它各侧壁上部2c、3c的厚壁部的加工。

图9的加工方法中，对侧壁4、5的、上部4e、5e以外的、侧壁部位4b、5b实施拉薄加工而减薄板厚，没有对该侧壁上部4e、5e(厚壁部4c、5c)施加所述拉薄加工，直接残留为原来的侧壁4、5的各板厚(壁厚)。

能够容易地进行上述那样的仅将侧壁上部局部地向壳体外侧厚壁化的加工，如所述图6的压缩加工那样，由于无需对侧壁施加较大的压缩力，因此侧壁弯曲的可能性降低，具有能够高效地局部厚壁化的优点。

另外，通过拉薄加工而薄壁化的侧壁部分也通过加工固化实现高强度化，因此与板厚的减少相伴的侧壁部分的强度降低较少。

或者，根据铝合金组成、拉薄加工量的选择，控制加工固化的程度，即便侧壁部分薄壁化，也能够实现更高强度化。

这些优点在其它各侧壁上部2c、3c的厚壁部的加工中也是相同的。

接下来，为了使暂时形成的侧壁上部的厚壁部4e、5e的厚壁化的方向朝向壳体的内侧方向而从所述壳体的外侧方向反转(凹陷)并成为厚壁部4c、5c的加工也容易。

而且，同时，将侧壁上部厚壁部4e、5e的外侧的壁面平坦化为与所述图9(b)中拉薄加工后的其它侧壁4b、5b部分的外侧的壁面成为同一平面的成形也容易。

这些优点在其它各侧壁上部2c、3c的厚壁部的加工中也是相同的。

此外，上述图9的一系列的加工工序能够通过仅由使用的各冲头和各模的上下运动构成的、一级或者多级连续的加工来进行。因此，能够容易地组装于通常的电池壳体成形所使用的多工位压力机，具有能够高效且廉价地加工的优点。

在上述图9的加工工序中得到的电池壳体1a也将由铝合金板的成形体构成的方形电池壳体的侧壁的上部2c、3c、4c、5c的厚度与焊道的形成量匹配地朝向方形电池壳体的内侧局部地厚壁化为比该侧壁的恒定壁厚部的厚度厚。

由此，在通过激光对铝合金制的盖8(在图9中未图示)进行密封焊接时，能够稳定地实施该密封焊接，能够形成所述图4、5所示的焊道9，能够成为健全的焊接部。

即，如所述图4、5所示，能够形成遍及侧壁的上部2c、3c、4c、5c和盖8并且不贯穿侧壁的上部2c、3c、4c、5c那样的焊道9。

而且，能够在使侧壁的上部2c、3c、4c、5c的厚壁部以外薄壁化、节约使用的材料、降低材料成本的基础上实现这些效果。

原材料铝合金板：

所述原材料铝合金板根据需要强度和成形性、耐腐蚀性、耐蠕变性(耐蠕变变形性)、以及密封焊接性等作为方形电池壳体用材料的要求特性进行选择。

关于该点，从室温下的机械特性出发，优选0.2％屈服强度为30～200MPa以及总伸长率为3～20％那样的、JIS或者AA所规定的1000系或者3000系的铝合金板。其中，优选为A3003铝合金、JIS或者AA所规定的1000系铝合金，其中，在使用激光焊接来封口的情况下，优选作为纯铝合金的A1050合金。

这些铝合金板根据需要对均匀厚度的冷轧板实施固溶处理以及淬火处理、时效固化处理或者退火等调质处理而成为所述特性。但是，也可以根据使用条件、成形条件，使用进一步改善这些合金的耐蠕变性(耐蠕变变形性)等的合金、2000系或者更高强度的5000系、6000系铝合金。

工业实用性

如上所述，本发明能够提供在所述密封焊接时形成稳定的焊道形状、形成健全的焊接部的铝合金制的车载电池用方形电池壳体及其制造方法。因此，能够理想使用车载用的方形电池壳体及其制造方法。

附图标记说明：

1：电池壳体；2、3、4、5：侧壁；2a、3a、4a、5a：侧壁上端部；2b、3b、4b、5b：侧壁恒定壁厚部；2c、3c、4c、5c：侧壁上部(厚壁部)；6：矩形底部；7：矩形开口部；8：盖；9：焊道；9a：焊道前端部；9b：焊道外表面；10：凸轮构造；11：型芯；12：模具；14、15：冲头；13、18：拉薄模；16：环状套筒；17：环状外周部；H：焊道熔深；X：激光入射线。

Claims (8)

1.一种车载电池用方形电池壳体，其特征在于，

所述车载电池用方形电池壳体由一块原材料铝合金板一体成形为分别具有底部、侧壁、开口部且横截面形状为矩形的壳体，并且在所述侧壁的厚度被薄壁化为0.2mm～0.6mm的范围的基础上，所述底部的厚度处于0.6mm～1.0mm的范围，比所述侧壁厚壁化，所述侧壁的上部的厚度被预先局部地厚壁化，使得所述侧壁的上部朝向所述壳体的内侧伸出。

2.根据权利要求1所述的车载电池用方形电池壳体，其中，

所述侧壁的上部的厚度被预先局部地厚壁化，增厚量为该侧壁的恒定壁厚部的厚度的30％以上。

3.根据权利要求1或2所述的车载电池用方形电池壳体，其中，

所述侧壁的外侧的壁面包含厚壁化的所述侧壁的上部而平坦化为同一平面。

4.一种车载电池用方形电池壳体的制造方法，其特征在于，

在由一块原材料铝合金板一体成形分别具有底部、侧壁、开口部且横截面形状为矩形的壳体时，在将所述侧壁的厚度薄壁化为0.2mm～0.6mm的范围的基础上，使所述底部的厚度处于0.6mm～1.0mm的范围，比所述侧壁厚壁化，将所述侧壁的上部的厚度预先局部地厚壁化，使得所述侧壁的上部朝向所述壳体的内侧伸出。

5.根据权利要求4所述的车载电池用方形电池壳体的制造方法，其中，

将所述侧壁的上部的厚度预先局部地厚壁化，增厚量为该侧壁的恒定壁厚部的厚度的30％以上。

6.根据权利要求4或5所述的车载电池用方形电池壳体的制造方法，其中，

在将所述侧壁的上部的厚度朝向所述壳体的内侧预先局部地厚壁化时，对所述侧壁的上部以外的部位施加拉薄加工而使厚度减薄，另一方面，所述侧壁的上部不施加所述拉薄加工，具有原来的侧壁的厚度并且直接留作朝向所述壳体的外侧伸出的厚壁部，在此基础上，对所述侧壁的上部的厚壁部施加加工，使所述厚壁部的伸出方向反转为朝向所述壳体的内侧。

7.根据权利要求4或5所述的车载电池用方形电池壳体的制造方法，其中，

在所述拉薄加工时，将所述侧壁的上部的厚壁部的外侧的壁面与所述拉薄加工后的其它侧壁部位的外侧的壁面平坦化为同一平面。

8.根据权利要求6所述的车载电池用方形电池壳体的制造方法，其中，

在所述拉薄加工时，将所述侧壁的上部的厚壁部的外侧的壁面与所述拉薄加工后的其它侧壁部位的外侧的壁面平坦化为同一平面。