新能源动力电池壳及盖用铝及铝合金板、带材 编制说明

一、工作简况（一）任务来源2024年6月28日，国家标准化管理委员会以2024年第四批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知下达了《新能源动力电池壳及盖用铝及铝合金板、带材》国家标准的修订任务，计划号为20242089-T-610，项目周期16个月，技术归口单位全国有色金属标准化技术委员会起草单位为中铝材料应用研究院有限公司、浙江永杰铝业有限公司、东北轻合金有限责任公司、中铝瑞闽股份有限公司、西南铝业（集团）有限责任公司、有色金属技术经济研究院有限责任公司、江苏鼎胜新能源材料股份有限公司、宁波震裕汽车部件有限公司、浙江中泽精密科技股份有限公司、常州领晟新能源科技有限公司、江苏常铝铝业集团股份有限公司、银邦金属复合材料股份有限公司。在标准修订过程中，为保证标准的全面性及准确性，在有色金属标准化技术委员会的组织下，标准编制过程中相继加入了广投柳铝、上海华峰、辽宁忠旺等铝加工企业和合肥力翔电池科技有限责任公司等电池零部件生产单位以及国轩高科等电池生产企业。各参与修订的单位将自己企业的电池板带生产情况、产品质量情况及国内外电池板带市场、技术发展情况与标准内容相结合，为标准的修订提供了大量的数据和资料，为标准的修订提供真实有效的证明，让铝合金板带材生产单位和电池零部件生产单位共同制定标准的技术水平要求，提升标准的实用性（二）主要参加单位及其所做的工作2.1主要参加单位情况中铝材料应用研究院有限公司负责标准修订工作的全过程组织和各阶段标准文件的编写；负责工作方案确定及组织协调；负责样品检测和各种数据统计分析等。浙江永杰铝业有限公司，为主参与标准修订文件的撰写；提供产品样品、数据和验证报告，提供用户使用情况证明，进行实验测试分析等。东北轻合金有限责任公司,负责提供企业的现场调研及配合标准编写开展现场实验验证及数据积累；提供产品样品、数据和验证报告，提供用户使用情况证明；有效修改建议。有色金属技术经济研究院,参加编制组组织的讨论、预审及审定等会议，为标准修订提出管理和理论支撑等。中铝瑞闽股份有限公司西南铝业（集团）有限责任公司,江苏鼎胜新能源材料股份有限公司、江苏常铝铝业集团股份有限公司、宁波震裕汽车部件有限公司、浙江中泽精密科技股份有限公司常州领晟新能源科技有限公司、合肥力翔电池科技有限责任公司、无锡银邦金属参加标准文本的修订，提供内部检测数据，提供样品；协助制作顶盖、壳体类样品冲压样品及后装配效果测试；对比分析产品成分、性能，部件测试等试验工作。2.2主要工作成员所负责的工作情况本标准主要起草单位及工作职责见表1。表1编制组成员及分工成员姓名工作职责负责标准的工作指导、标准的编写、试验方案确定及组织协调负责标准调研数据的收集、验证试验的总结分析、标准文件的编写和修改制定试验方案，加工试样，修改室温拉伸力学性能指标，进行验证试验，并完成试验总结报告提供产品日常生产数据、开展现场试验验证及数据积累，提供试验材料、参与试验提供第三方检测服务：检测和分析样品性能数据，指导企业现场规范化检验，并完成试验总结报告提供产品性能数据，参与修改标准文本（三）工作过程1.预研阶段2023年10月，中铝材料应用研究院有限公司对动力电池用铝及铝合金板带材行业进行H18等状态铝及铝合金，对其尺寸偏差、室温拉伸力学、显微组织、杯突值、制耳率、边部毛刺等现状进行调研。根据调研结果，确定了对GB/T33824-2017《新能源动力电池壳及盖用铝及铝合金板、带材》进行修订的主要内容及原则，形成标准草案。2.立项阶段2.1提交立项申请2024年4月，中铝材料应用研究院有限公司向全体委员会议提交了《新能源动力电池壳及盖用铝及铝合金板、带材》国家标准项目建议书及标准草案等材料，全体委员会议论证结论为同意申报国家标准。由秘书处组织委员网上投票，投票通过后转报国标委，并挂网向社会公开征求意见。2.3计划下达2024年6月，国家市场监督管理总局下达了修订《新能源动力电池壳及盖用铝及铝合金板、带材》国家标准的任务，计划号为20242089-T-610。3.起草阶段3.1第一次标准工作会议2024年6月28日，全国有色金属标准化技术委员会以网络形式组织召开了《新能源动力电池壳及盖用铝及铝合金板、带材》国家标准修订任务落实会议。主编单位对前期调研情况进行了汇报，根据第一次调研情况，会议确定了的修订重点及方向、标准框架和试验项目，安排了牵头试验单位、样品提供单位和工作时间安排。3.2第二次标准工作会议2024年7月，全国有色金属标准化技术委员会在大同组织召开了《新能源动力电池壳及盖用铝及铝合金板、带材》国家标准预审会议。会议对第一次会议安排的第二轮数据调研情况、8014真O态试验结果、织构分析结果、电导率、热传导率试验结果进行了总结，对调研情况中发现的问题进行通报，对8014性能数据收集进行了安排。二、标准编制原则1先进性原则编制组涵盖了全国80%以上的生产企业、代表性的下游厂家和第三方测试研究院所，标准指标结合目前生产实际中较好水平制订，解决了缺少动力电池用铝及铝合金板带材不同用途，以及各项指标及测试方法的问题，起到了引领行业进步的作用。2适用性原则标准在研制过程中充分听取了各相关方的意见，根据企业实际供货状况制订标准指标，并有下游企业积极参与研制，适用性很强。3可操作性原则标准所涉及的试验方法在企业多年测试方法基础上制订，并经生产企业、下游企业和第三方测试研究院所多方验证，具有较高的可操作性。4规范性原则按照严格GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的要求进行标准化和结构编写。三、标准主要内容的确定依据及主要试验和验证情况分析近几年来中国新能源电池技术取得了长足的进步，成为世界出货量最大的锂电池产出国，而且随着技术进步，多种电池结构件实现了以铝代钢和以铝代铜，铝材在电池尤其是动力电池领域的应用越来越广泛。国内新能源动力电池，除了电池壳和电池盖使用铝及铝合金板材、带材，防爆片、极块、极柱、连接片、软连接和焊接环同样使用铝及铝合金板材、带材。调研数据如下：表1企业生产情况调研表OOOOOOO表2用途、牌号、状态调研表OOOOOOOO结合国内新能源动力电池生产商对于此产品的要求，以及国内产品的现有数据，增加了新能源动力电池中防爆片（防爆阀）、极耳、极柱、连接片、软连接、焊接环所使用的铝及铝合金板材、带材的要求、试验方法、检验规则和标志、包装、运输、贮存及质量证明书与订货单（或合同）内容。2规范性引用文件2.1标准的主要变化①增加了《GB/T2523冷轧金属薄板和薄带表面粗糙度峰值数和波纹度测量方法》。②增加了《GB/T3246.1变形铝及铝合金制品组织检验方法第1部分：显微组织检验方③增加了《GB/T8005.1铝及铝合金术语第1部分：产品及加工处理工艺》。④增加了《GB/T26492.3变形铝及铝合金铸锭2.2修改理由①GB/T2523《冷轧金属薄板和薄带表面粗糙度峰值数和波纹度测量方法》中关于粗糙度的测量方法适用于本修订标准。②GB/T3246.1《变形铝及铝合金制品组织检验方法第1部分：显微组织检验方法》标准中对于铝加工制品的显微组织检验适用于本文件。③GB/T8005.1界定的产品及加工处理工艺术语，以及GB/T2649术语，帮助对铝板、带加工过程中的术语和外观质量中的缺陷要求更好的理解，避免引起歧义。④GB/T42916是2023年新颁布的产品标识标准，该标准化在研制过程中充分调研了铝板带生产企业的标识现状，引用该标准以规范产品标识。3术语和定义3.1修订结果3.2修改理由本文件采用了GB/T8005.1和GB/T26492.3界定铝加工产品及加工工艺术语以及铝加工产品缺陷。4产品分类4.1牌号、状态、尺寸规格4.1.1修订结果状态。③调整不同牌号的厚度、宽度上下限。4.1.2调研情况经调研国内新能源动力电池用铝及铝合金材料实际生产状况及客户需求，目前新能源动4.2标记和示例无修改。5技术要求5.1化学成分无修改。5.2尺寸偏差5.2.1厚度5.2.1.1修订结果5.2.1.2调研情况根据对各厂家生产能力和供货情况的调研结果，对不同厚度范围的铝合金板带材厚度调时，厚度偏差最大±0.02mm，对于厚度偏差需要进一步以实际在线检测数据统计分析给出。根据调研结果，增加了厚度0.20mm~0.50mm的厚度偏差，厚度允许偏差±0.03mm（需要补充厚度测量数据后再给出修订结果）。其调研数据及厚度偏差统计如下：表5厚度数据调研表5.2.2宽度5.2.2.1修订结果5.2.2.2调研情况客户期望宽度公差越小越好，这样材料的边角料少，产品应用率高。通过调研相关生产厂家产品数据，带材成品宽度偏差情况见下表。经调研，宽度小于500mm的产品，大部分厂家的产品宽差在-0.2mm~0.2mm。所以修表6带材成品宽度内控指标统计表5.2.3长度5.2.3.1修订结果无修改。5.2.3.2调研情况5.2.4不平度5.2.4.1板材不平度5.2.4.1.1修订结果无修改。5.2.4.1.2调研情况具体调研情况如下：5.2.4.2带材不平度5.2.4.2.1修订结果无修改。5.2.4.2.2调研情况具体调研情况如下：5.2.5侧边弯曲度5.2.5.1板材侧边弯曲度5.2.5.1.1修订结果无修改。5.2.5.1.2调研情况具体调研情况如下：5.2.5.2带材侧边弯曲度5.2.5.2.1修订结果无修改。5.2.5.2.2调研情况具体调研情况如下：5.2.6对角线5.2.6.1修订结果无修改。5.2.6.2调研情况调研情况如下：5.2.7表面粗糙度5.2.7.1修订结果本条为新增要求：需方对表面粗糙度有要求时，由供需双方商定。5.2.7.2调研情况电池用盖板上需要进行激光喷码（用于质量追溯粗糙度过大与过小都影响喷码的清晰度。调研情况如下：表7表面粗糙度调查统计表OO5182O5083OOO5.2.8错层、塔形5.2.8.1修订结果将错层允许偏差修改为不大于1mm，塔形要求不做修改。5.2.8.2调研情况调研情况如下：错层调查统计表实测值mm0塔形调查统计表实测值mm05.3力学性能5.3.1修订结果①删除了1050牌号，未调研到该牌号的应用；③修改1060牌号O状态，抗拉强度和规定非比例延伸强度与GB/T3880.2一致。断后伸④修改1060牌号H14状态，主要用于电池壳、软连接、连接片和极块，厚度下限由1.00⑤新增1060牌号H18状态，主要用于电池壳和极块，抗拉强度和规定非比例延伸强度与⑥修改3003牌号O状态，主要用于电池壳、防爆片，抗拉强度和规定非比例延伸强度与⑦删除3003牌号H12状态，未调研到该状态的应用；⑧牌号为3003的H14铝板带，主要用于电池壳、电池盖、极柱和软连接，抗拉强度和规⑨牌号为3003的H18铝板带，主要用于电池盖、焊接环、电池壳，抗拉强度和规定非比⑩删除了3005牌号，未调研到该牌号的应用；®新增5083牌号O状态，主要用于电池侧板，厚度在0.50mm~1.50mm，抗拉强度和规定非比例延伸强度与GB/T3880.2一致。断后伸长率加严为≥17.0%。(12)新增8014牌号O状态，主要用于防爆片，厚度在0.20mm~0.50mm，抗拉强度：≥100MPa，规定非比例延伸强度≥35MPa，断后伸长率≥30.0%。（8014牌号在申请状态注册）5.3.2调研情况①牌号为1050A的O铝板带，主表81050-O室温拉伸力学性能调研表量--00图11050A-O铝板带材抗拉强度、断后伸长率正态分布直方图②牌号为1060的O铝板带，主要用于电池壳、软连接、连接片，其抗拉强度和断后生产率调研值见表9。厚度在0.20~0.50mm区间，其抗拉强表91060-O室温拉伸力学性能调研表量9------------6------------图21060-O铝板带材抗拉强度、断后伸长率正态分布直方图③牌号为1060的H14铝板带，主要用于电池壳、软连接、连接片和极块，其抗拉强度和断后生产率调研值见表10。厚度在0.50mm~1.50mm，表101060-H14室温拉伸力学性能调研表量值------684------7------83------图31060-H14铝板带材抗拉强度和断后伸长率正态分布直方图④牌号为1060的H18铝板带，主要用于电池壳和极块，其抗拉强度和断后生产率调研值见表11。厚度在0.50mm~1.50mm，其抗拉强度：表111060-H18室温拉伸力学性能调研表3------773------4------9------8------6图41060-H18室温拉伸力学性能正态分布图⑤牌号为3003的O铝板带，主要用于电池壳和防爆片，其抗拉强度和断后生产率调研值见表12。厚度在0.20mm~0.50mm，其抗拉强度：表123003-O室温拉伸力学性能调研表O------------图53003-O室温拉伸力学性能正态分布图⑥牌号为3003的H14铝板带，主要用于电池壳、电池盖、极柱和软连接，其抗拉强度和断后生产率调研值见表13。厚度在0.20mm~0.50mm，表133003-H14室温拉伸力学性能调研表--------------------------------------00--------------------------------------00----------00图63003-H14室温拉伸力学性能正态分布图表143003-H14(板材)室温拉伸力学性能调研表------壳图73003-H14(板材)室温拉伸力学性能正态分布图⑦牌号为3003的H18铝板带，主要用于电池盖、焊接环、电池壳，其抗拉强度和断后生产率调研值见表15。厚度在0.50mm~1.50mm，其抗拉表153003-H18室温拉伸力学性能调研表------1------------------5------36------图83003-H18室温拉伸力学性能正态分布图表165083-O室温拉伸力学性能调研表量值值O--------00图95083-O室温拉伸力学性能正态分布图⑨牌号为8014的O铝板带，主要用于防爆片，其抗拉强度和断后生产率调研值见表17。厚度在0.20mm~0.50mm，其抗拉强度：104MPa~125MPa，规表178014-O室温拉伸力学性能调研表量值值O7 ------38.242.9图108014-O室温拉伸力学性能正态分布图⑨牌号为1050的O铝板带，主要用于电池壳和防爆片，其抗拉强度和断后生产率调研值见表17。厚度在..其抗拉强度规定非比例延伸强度，断后伸长率.%。正态分布直方图见图10。量值值O4.865.805.4制耳率5.4.1修订结果电池壳用铝及铝合金板带材的制耳率≤4.5%。5.4.2调研情况制耳率调研表.5杯突值5.5.1修订结果2删除1050牌号的杯突值要求。 5.5.2调研情况供需双方协商电池壳各生产企业的杯突值统计结果如下：表？各厂家杯突值调研情况1O2-5.6显微组织5.6.1修订结果新增要求，需方对电池壳及盖用铝合金板带材平均晶粒度有要求时，由供需双方商定。当需方对织构有要求时，供方应提供织构分析结果。5.6.2调研情况5.6.2.1平均晶粒度平均晶粒度过大或者过小，容易导致冲压后电池外壳毛化或铝粉压入，影响产品外观质量，所以增加平均晶粒度由供需双方协商的要求。调研情况如下：O—O--8014O，西南铝提供5.6.2.2织构引入材料织构，针对各向异性进行分析，更便于提升材料性能，减少不良率；织构种类和含量与制耳率具有紧密的关系，在牌号相同，热处理工艺相似的情况下，CG织构与BSC织构的比例可定性反应制耳率的大小，CG/BSC值越大，制耳率越小，但O态样品经热处理过程，内部晶粒发生部分再结晶，其制耳率会减小。在CG/BSC值近似时，从极图可得知制耳率的大小与分散度有关，晶粒分布越分散，制耳率越小。规定需方要求时，供方提供织构分析结果。试验情况如下：铝合金板、带材由铸态铝合金经多道次轧制和热处理等工艺制成，这类工艺将导致铝合金板、带材内晶粒取向出现明显的集中现象，该现象称之为织构，不合理的织构种类和含量会影响深冲或拉深工艺制备的产品，使其产生较强的制耳率，影响产品使用性能，所以获得铝合金板、带材织构的种类和含量以评价其后续的拉深或深冲性能显得尤为重要。新能源动力电池壳产品由铝及铝合金板、带材经多道次冲压制备而成，原材料塑性变形量较大，织构含量及种类与产品质量密切相关，不合理的织构容易导致产品产生较大的制耳率，使得产品薄厚不均，影响产品使用性能。目前铝加工企业评价材料各向异性均是采用测试纵、横、45°三个方向抗拉强度及延伸率的方法，该方法需要从三个方向进行取向，然后进行力学拉伸测试，织构是材料产生各项异性的根源所在，拉伸测试仅能表征各向异性的程度，对于织构产生的原因和影响规律没有任何帮助。研究织构的演化规律以及与产品性能之间的关系，才能通过合理的工艺路线改善织构降低制耳率从而提高产品质量。XRD宏观织构法为研究铝合金板、带材织构问题提供了很好的分析测试手段，采用该方法有助织构的含量和种类与成形性能密切相关，且不同的产品根据使用场景不同对织构类别有定向需求。调控织构的类型和分布等成为提升材料塑性变形能力减小各向异性的最有效手段。通过研究织构与产品质量的关系，有助于企业提高产品质量推进产品的升级换代。X射线衍射法是对织构进行精确表征的有效手段，该方法具有以下优势：制样简单，对于铝及铝合金轧制板、带材无需进行复杂的表面处理，例如抛光和腐蚀等，即可进行测试，不受样品中应力的影响，可实现对各类高应力样品的测试与分析。对新能源电池壳标准中所涉及的与制耳率相关3003牌号样品进行XRD织构分析，涉及该牌号样品的三个状态：H18态、O态、H14态。新能源电池壳所用材料为3003牌号铝合金H14态。该产品由同类牌号的H18态铝板经退火处理至O态，再经轧制工艺加工成最终H14态供货。通过研究三种不同状态的样品研究其织构演化的规律，为成形性能工艺的改进提供数据支撑。样品编号以“LY”开头的为广西广投柳州铝业股份有限公司（以下数据，以“YB”开头的为无锡银邦铝业有限公司（以下简称银邦）的试验数据。每个样品的数据具有两种表现形式，第一，极图：样品空间方位角(α,β)下对应的织构强度，以颜色从浅到深表示织构从弱到强，极图是所有典型织构的宏观体现，可通过极图研究材料的热处理状态和织构的演化规律。第二，五种典型织构的含量统计列表，欧拉允值偏差为±15°。极图中RD为板材的轧制方向，TD为板材的横向。据广泛的报道可知，Cube织构和Goss织构对制耳方向具有一致性，Brass织构、S织构、Copper织构对制耳方向具有一致性，所以在统计织构含量时对以上具有方向一致性的织构进行累加，CG表示Cube织构和百分数形式表现。盖新能源电池壳标准中所有与制耳率相关的牌号和状态，具体分析如下：表xx样品织构含量统计表/mmBSC分析：从织构含量统计看柳铝样品冷轧织构（BSC含量较多,CG/BSC比值较小，表明CG织构含量和BSC织构含量相差较大，瑞闽样品的BSC织构适中，且CG/BSC比值较形更加标准，该类样品的晶粒储存能最高，在进行退火时有利于BSC织构向立方织构转化。而瑞闽样品的织构分布较为分散，该类织构晶粒储存能较小，在进行退火时不利于BSC向立方织构转化。3003牌号O态织构分析：表xx样品织构含量统计表/mmBSCOOO分析：样品进行退火时，一般来说样品内冷轧织构向再结晶织构转变，晶粒储存能大的样品由BSC变为再结晶织构的比例相对较大，所以CG织构含量与BSC织构含量在退火后差值较小，由于再结晶形成的晶粒为等轴晶，有利于减小材料的各项异性，柳铝样品从极图看最为分散，具有更好的成形性能。表xx样品织构含量统计表BSC112分析：H14态样品由O态前驱料经冷轧工艺制备而来，经冷轧工艺样品内丝带状晶粒更加明显，由于柳铝样品从H18态经退火后，BSC织构大量转化为再结晶织构，由于柳铝H14样品的前驱晶粒等轴性更好，所以H14丝带状最弱，由极图可知其分散度最大，综上可知柳铝样品的成形性能更好，即各向异性最小，制耳率最小。总结：通过对以上样品的织构测试与分析，可得知本试验方法可解决以下问题：第一点：该方法能够对铝及铝合金板、带材中所有织构进行准确的计算，第二点：极图可清晰的反应铝及铝合金板带材中织构的典型特征及取向分散度，通过研究极图的变化可以找到织构的演化规律，进而确定样品各向异性的变化，第三点：在热处理状态相同的情况下，CG与BSC织构的比例大小可定性判定样品的成形性能，第四点：可精确区分导致材料制耳率增加的织构的种类和含量，有利于帮助企业找到产品成型性能差的原因，为改善生产工艺提高产品质量提供了织构层面的数据支撑，第五点：通过极图与制耳率相结合分析，可推测样品中晶粒的再结晶状况，第六点：对于较薄的样品，制耳率试验存在一定难度且误差较大，特别是制耳率数值相近的样品，其测试的制耳率的大小并不能反应材料的成型性能，所以利用X射线衍射法进行极图和织构含量分析从而定性判定成型性能优劣显得尤为重要。5.8电导率软连接电导率测试结果如下：O5.8热传导率电池壳及盖的热传导率测试结果如下：6试验方法O5.7外观质量5.7.1修订结果电池壳用铝合金板带材，新增边部毛刺要求，毛刺高度不大于0.068mm。其他无修改。5.7.2调研情况毛刺过大，在用户冲压过程中容易压入产品表面，在壳体表面留下压痕，影响产品的外观质量。调研情况如下：--3测量毛刺最高点到端面的距离。画图6.1修改结果1增加铝箔表面粗糙度测定按GB/T2523规定的方法进行。2增加了显微组织测试按照GB/T3246.1规定方法进行，增加了织构分析方法附录。3增加了毛刺高度的测试方法。4删除了激光焊接性能的试验方法。6.2调研情况经调研，毛刺高度测量是选取铝带卷两侧切边位置,沿切边裁取包含铝带切边边缘的试样，试样长度应大于30cm。于显微镜(光学放大倍数宜不低于100倍、数显放大倍数宜不低于500倍)下目视检查试样边缘平整光滑情况并测量毛刺到试样边部的距离。四、标准中涉及专利的情况本标准不涉及专利问题。五、预期达到的社会效益等情况（一）项目的必要性简述随着新能源汽车行业及通信行业的快速发展，动力电池及储能电池已成为国内目前及未来国家及地区重点发展行业。相应的此类电池用铝合金板带材的技术要求与质量要求也随之不断的提高，作为电池模块中外包装的核心材料，铝板带已经成为电池客户、主机厂重点关注的材料项。现行的铝板带质量标准虽然已列出新能源电池壳和盖用铝及铝合金板带的技术要求，但尚未给出防爆片、极耳、极块、极柱、连接片、软连接、焊接环、回流片等结构的合金牌号及其对应的技术要求，且在过程质量保证、制耳率、杯突值、显微组织、表面粗糙度、边部毛刺高度等方面并未对新能源电池铝板带上下游具有关键参考意义的指标给出明确要求。国内电池客户多使用GB/T33824-2017、GB/T3190等铝及铝合金类国标作为技术参考依据，并结合其实际制造过程中的异常对新能源电池用铝板带进行标准指定，造成了铝加工企业面临了大量不同侧重点的技术要求，既无明确的标准给与客户以解释，也增加了内部生