JP2012092360A - リチウムイオン二次電池ラミネートケース用フェライト系ステンレス鋼箔および製造法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.050%以下、Si:0.10〜1.00%、Mn:1.00%以下、Cr:11.0〜14.0%、Al:0〜0.003%、N:0.050%以下、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する厚さ40〜150μmのステンレス鋼箔であって、箔厚をt、箔中に存在する非金属介在物の箔厚方向粒子径をkとするとき、個々の非金属介在物がk/t≦0.02の関係を満たし、非金属介在物の面積割合が0.1%以下に調整された表面を箔の少なくとも片面に有するリチウムイオン二次電池ラミネートケース用フェライト系ステンレス鋼箔。
【選択図】図2
Description
総圧下率(%)=Δhtotal/(Δhtotal+h)×100 …(1)
ここで、Δhtotalは各冷間圧延での板厚減少量の総和、hは冷間圧延終了後の最終的な板厚(箔厚)である。
〔化学組成〕
鋼の成分組成に関する「%」は特に断らない限り「質量%」を意味する。
Cは、鋼の強度を上昇させる元素である。本発明では張出し要素の強いプレス成形性を確保するために、C含有量は0.050%以下に制限される。ただし、極低C鋼を採用する必要はなく、通常の脱炭レベルの鋼が採用できる。一般的にはC含有量が0.010%以上のものを適用すればよい。
電池ケースの強度レベルを確保し、かつプレス成形時の破れを防止する上で、プレス成形前の段階での箔の厚さを40μm以上確保する必要がある。60μm以上とすることがより好ましい。一方、過剰に厚くなると成形加工に対する負荷が増大し、また電池ケースの質量増加にも繋がる。種々検討の結果、厚さ150μm以下の箔を使用することが望まれる。
一般的にフェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼と比べ、深絞り性に劣る。電池ケースのプレス成形は、張出し要素とともに深絞り要素も大きい加工であることから、プレス成形性を向上させるためには工夫が必要である。発明者らの検討によれば、箔中に存在する非金属介在物が箔のプレス成形性に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。すなわち、箔は薄いため、厚さに占める個々の非金属介在物の粒子径の割合は、一般的な鋼板と比べかなり大きくなる。プレス成形において、非金属介在物は変形しにくいので、厚さに占める割合の大きい非金属介在物が起点となって箔に割れが生じやすくなる。したがって、プレス成形前に、個々の非金属介在物はできるだけ微細化されていることが望まれる。
箔の表面に露出している非金属介在物は、その表面上に樹脂フィルム層を形成した後に外力を加えると、箔から剥がれ、樹脂フィルム層に損傷を与える要因となることがわかった。したがって、箔の表面に露出している非金属介在物の数が多いと、ラミネートシートを熱融着した部分での耐剥離性(ヒートシール強度)が低下する。発明者らの検討の結果、樹脂フィルム層と接合する箔の表面において、非金属介在物の面積割合を0.1%以下に低減したとき、熱融着部での耐剥離性は十分に高く維持できることが確認された。表面に露出している非金属介在物の量は、最終焼鈍前に酸洗工程を挿入し、入念に酸洗を行うことによって低減することができる。
上記の構成を備えたフェライト系ステンレス鋼箔は、従来からステンレス鋼箔の製造に使用されている製造設備を利用して製造することができる。一般的には、成分調整されたステンレス鋼の鋼帯に、中間焼鈍および冷間圧延を複数回施して所定厚さの箔とし、非酸化性雰囲気での最終焼鈍を行い、必要に応じて調質圧延を行うことによって製造される。ただし、本発明では以下に示す点が重要となる。
上述のように、良好なプレス成形性を得るためには、箔中に存在する個々の非金属介在物がk/t≦0.02の関係を満たすように微細化されていることが重要である。非金属介在物の微細化は冷間圧延によって実現できる。具体的には、熱間圧延後から最終焼鈍前までに行われる全ての冷間圧延での総圧下率を95%以上とすることによって個々の非金属介在物はk/t≦0.02の関係を満たすサイズに微細化されることが確認された。
上述のように、熱融着部での良好な耐剥離性を確保するためには、表面に露出している非金属介在物の面積割合を0.1%以下とすることが重要である。そのためには表面の非金属介在物を酸洗によって除去することが極めて有効であることが明らかとなった。具体的には、冷間圧延を全て終えた後、最終焼鈍に供する前に酸洗工程を挿入する。その酸洗を入念に行って、表面に露出している非金属介在物の面積割合を0.1%以下とする。酸洗ラインの能力にもよるが、通常の連続焼鈍酸洗ラインと同様の能力を有する酸洗ラインであれば、例えば3回以上の通板を行えばよい。
下記の条件で円筒絞りを行い、材料破断が生じない限界の絞り深さを求め、これを成形高さとした。その際、ポンチを押し当てる面をラミネートシートの樹脂フィルム層側の面とした。
(条件)ブランク:φ70mm、パンチ:φ40mm、R=2mm、ダイス:R=2mm、クリアランス:30%、しわ押さえ:10kN、パンチ速度:500mm/min
下記の条件で円筒絞りを行い、絞り深さ4mmの成形体(耳部が残っているカップ)を得た。その際、ポンチを押し当てる面をラミネートシートの樹脂フィルム層側の面とした。
(条件)ブランク:φ70mm、パンチ:φ40mm、R=2mm、ダイス:R=2mm、クリアランス:30%、しわ押さえ:10kN、パンチ速度:5mm/min、絞り深さ:4mm
これらの結果を表2に示す。
2 樹脂フィルム層
3 耳部
Claims (2)
- 質量%で、C:0.050%以下、Si:0.10〜1.00%、Mn:1.00%以下、Cr:11.0〜14.0%、Al:0〜0.003%、N:0.050%以下、残部Feおよび不可避的不純物からなる組成を有する厚さ40〜150μmのステンレス鋼箔であって、箔の厚さ(「箔厚」という)をt、箔中に存在する非金属介在物の箔厚方向の粒子径(「箔厚方向粒子径」という)をkとするとき、個々の非金属介在物がk/t≦0.02の関係を満たし、非金属介在物の面積割合が0.1%以下に調整された表面を箔の少なくとも片面に有するリチウムイオン二次電池ラミネートケース用フェライト系ステンレス鋼箔。
- 熱間圧延、冷間圧延を経たのち、非酸化性雰囲気中での最終焼鈍を施してステンレス鋼箔を製造するプロセスにおいて、熱間圧延後から最終焼鈍前までに行われる全ての冷間圧延での総圧下率を95%以上とし、かつ最終焼鈍の直前に酸洗を行うことにより箔の少なくとも片面において非金属介在物の面積割合を0.1%以下に調整する、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池ラミネートケース用フェライト系ステンレス鋼箔の製造法。
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