JP3828805B2 - 金属箔体と金属部材との接合体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属箔体と金属部材との接合体(以下、単に「接合体」ともいう)、及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、コスト性及び信頼性に優れた接合体、及び生産性に優れたその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、金属箔体と金属部材を接合するには、金属部材の接合部分にろう材を塗布し、又は金属箔体と金属部材との間にろう材を挟持させて、これらを電気炉に入れて全体を加熱する方法、又は電子ビーム等を用いて接合部分を加熱する方法等が一般的に用いられている。
【0003】
しかし、これらの接合方法ではろう材を必要とするために、製造コストが高いという問題があった。また、エネルギー線を照射する際の金属箔体の損傷を抑制するため、溶接用のろう材には金属箔体に比べかなり低融点であるものしか用いることが出来ないために、ろう材の選択の幅が狭いという問題があり、さらに、金属箔体と金属部材の双方を溶解させるため、金属箔が損傷する場合もあり、得られる接合体の接合部分の機械的強度が低くなりやすいという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ろう材を必要としないためにコスト性に優れ、また、金属箔体の損傷を与えずに金属部材のみを溶解させて金属箔体と金属部材とを溶着・接合させることにより、接合体の機械的強度が強いために信頼性に優れた金属箔体と金属部材との接合体、及び、生産性に優れた金属箔体と金属部材との接合体の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明によれば、少なくとも1枚の金属箔体の端縁と金属部材とを接合してなる金属箔体と金属部材との接合体であって、前記金属部材の形状が、平坦部と、その厚みが前記平坦部に比して厚く、その先端に接合面を持った凸状部とを有する形状であり、前記金属箔体の端縁のうちの前記金属部材と接合されるべく配列された端縁(接合端縁)の側面部と、前記金属部材の前記接合面とを、前記接合端縁近傍を屈曲することにより密着させた状態で前記凸状部にエネルギー線を照射し、前記凸状部を溶解して、前記凸状部と前記側面部とを溶着させることにより接合してなることを特徴とする金属箔体と金属部材との接合体が提供される。
【0006】
本発明においては、金属箔体と金属部材とが銅又は銅合金から構成されていることが好ましく、金属箔体と金属部材との接合部分において、金属箔体から金属部材の方向へ柱状晶が形成されていることが好ましい。
【0008】
本発明においては、凸状部の厚み(L2)と、平坦部の厚み(L1)との差が0.1mm以上であることが好ましく、平坦部の厚み(L1)が0.2mm以上であることが好ましく、凸状部の厚み(L2)が0.4mm以上であることが好ましい。
【0009】
エネルギー線が、金属箔体の側面部を含む面の法線に対して、角度θ(0°≦θ≦30°)で所定箇所に照射されてなることが好ましい。金属部材の凸状部が、側面部に垂直に交差するように配置されてなることが好ましい。エネルギー線が、側面部に垂直に交差する線に対して、角度が垂直で凸状部に照射されてなることが好ましい。エネルギー線が、金属箔体に直接照射しないでなることが好ましい。
【0010】
本発明においては、エネルギー線の照射点におけるパワー密度が6kW/mm2以上であることが好ましく、凸状部の厚みをL2(mm)、パワー密度をE(kW/mm2)としたとき、下記式(4)を満足することが好ましい。
【0011】
【数4】
L2≦E/7 …(4)
【0012】
本発明においては、エネルギー線の照射点におけるスポット径が1mm以下であることが好ましく、金属部材におけるエネルギー線の照射点が平面状であることが好ましい。
【0013】
本発明においては、隣り合う金属箔体どうしに間隙を保持して配列されてなることが好ましく、エネルギー線が、レーザー又は電子ビームによるものであることが好ましい。また、エネルギー線が連続波であることが好ましく、レーザーがYAGレーザーであることが好ましい。
【0014】
さらには、金属部材と金属箔体との接合を補助する接合材料が、金属箔体及び/若しくは凸状部に塗布され、又は金属箔体と凸状部との間に挟持されて、凸状部及び接合材料にエネルギー線を照射し、それらを溶解させて、溶解した凸状部及び接合材料を金属箔体の接合端縁に溶着させることにより形成されたものであってもよい。
【0015】
これらの構成条件は、金属箔体及び金属部材が、それぞれ電気化学素子に用いられる金属箔体及び金属部材に好適に採用される。また、本発明によれば、金属箔体と金属部材との接合体を用いてなる電気化学素子が提供される。
【0016】
また、本発明によれば、少なくとも1枚の金属箔体の端縁と金属部材の先端部とを接合して金属箔体と金属部材との接合体を製造する方法であって、前記金属部材の形状が、平坦部と、その厚みが前記平坦部に比して厚い凸状の前記先端部とを有する形状であり、前記金属箔体の端縁のうちの前記金属部材の先端部と接合されるべく配列された端縁(接合端縁)の側面部と、前記金属部材の前記先端部とを、前記接合端縁近傍を屈曲することにより密着させて前記金属箔体と前記金属部材を配置し、前記先端部にエネルギー線を照射し、それを溶解させて、溶解した前記先端部を側面部に溶着させて、金属箔体と金属部材との接合体を形成することを特徴とする金属箔体と金属部材との接合体の製造方法が提供される。
【0017】
本発明においては、銅又は銅合金からなる金属箔体と金属部材を使用することが好ましい。
【0018】
本発明においては、先端部の厚み(L2)と、平坦部の厚み(L1)との差が0.1mm以上である金属部材を使用することが好ましく、平坦部の厚み(L1)が0.2mm以上である金属部材を使用することが好ましく、先端部の厚み(L2)が0.4mm以上である金属部材を使用することが好ましい。
【0019】
また、エネルギー線を、側面部を含む面の法線に対して、角度θ(0°≦θ≦30°)で先端部に照射することが好ましい。金属部材の先端部を、側面部に垂直に交差するように配置することが好ましい。側面部に垂直に交差するエネルギー線を、エネルギー線発生装置により走査して照射することが好ましい。エネルギー線を、側面部に垂直に交差する線に対して、角度が垂直で先端部に照射することが好ましい。エネルギー線を金属箔体に直接照射しないことが好ましい。
【0020】
本発明においては、照射点におけるパワー密度が6kW/mm2以上となるようにエネルギー線を照射することが好ましく、先端部の厚みをL2(mm)、前記パワー密度をE(kW/mm2)としたとき、下記式(5)を満足するように前記エネルギー線を照射することが好ましい。
【0021】
【数5】
L2≦E/7 …(5)
【0022】
本発明においては、エネルギー線の照射点が平面状である金属部材を用いることが好ましく、照射点におけるスポット径が1mm以下となるようにエネルギー線を照射することが好ましい。
【0023】
本発明においては、隣り合う金属箔体どうしに間隙を保持して配列することが好ましく、エネルギー線としてレーザー又は電子ビームを用いることが好ましい。
【0024】
また、本発明においては、レーザーとしてYAGレーザーを用いることが好ましく、さらに、エネルギー線を、連続照射が可能なエネルギー線発生装置を用いて照射することが好ましい。エネルギー線を、側面部を含む面に平行な面上を移動して走査可能なエネルギー線発生装置を用いて照射することが好ましい。エネルギー線発生装置により、先端部にエネルギー線を走査して照射することが好ましい。配列された金属箔体の枚数に応じて金属部材を複数個用意し、複数個の金属部材を、それらの先端部が側面部に垂直に交差するようにして連続的に配置することが好ましい。
【0025】
また、本発明によれば、少なくとも1枚の金属箔体の端縁と金属部材とを接合して金属箔体と金属部材との接合体を製造する方法であって、前記金属部材の形状が、平坦部と、その厚みが前記平坦部に比して厚く、その先端に接合面を持った凸状部とを有する形状であり、前記金属箔体の端縁のうち、前記金属部材と接合されるべく配列された端縁(接合端縁)の側面部と、前記金属部材の前記接合面とを、前記接合端縁近傍を屈曲することにより密着させて前記金属箔体と前記金属部材を配置し、前記凸状部にエネルギー線を照射し、それを溶解させて、溶解した前記凸状部を前記側面部に溶着させて、金属箔体と金属部材との接合体を形成することを特徴とする金属箔体と金属部材との接合体の製造方法が提供される。
【0026】
本発明においては、銅又は銅合金からなる金属箔体と金属部材を使用することが好ましい。本発明においては、凸状部の厚み(L2)と、平坦部の厚み(L1)との差が0.1mm以上である金属部材を使用することが好ましく、平坦部の厚み(L1)が0.2mm以上である金属部材を使用することが好ましく、凸状部の厚み(L2)が0.4mm以上である金属部材を使用することが好ましい。
【0027】
また、エネルギー線を、側面部を含む面の法線に対して、角度θ(0°≦θ≦30°)で凸状部に照射することが好ましい。金属部材の凸状部を、側面部に垂直に交差するように配置することが好ましい。側面部に垂直に交差するエネルギー線を、エネルギー線発生装置により走査して照射することが好ましい。エネルギー線を、側面部に垂直に交差する線に対して、角度が垂直で凸状部に照射することが好ましい。エネルギー線を、金属箔体に直接照射しないことが好ましい。
【0028】
本発明においては、照射点におけるパワー密度が6kW/mm2以上となるようにエネルギー線を照射することが好ましく、凸状部の厚みをL2(mm)、パワー密度をE(kW/mm2)としたとき、下記式(6)を満足するようにエネルギー線を照射することが好ましい。
【0029】
【数6】
L2≦E/7 …(6)
【0030】
本発明においては、照射点におけるスポット径が1mm以下となるようにエネルギー線を照射することが好ましく、エネルギー線の照射点が平面状である前記金属部材を用いることが好ましい。
【0031】
本発明においては、隣り合う金属箔体どうしに間隙を保持して配列することが好ましく、エネルギー線として、レーザー又は電子ビームを用いることが好ましい。
【0032】
また、本発明においては、レーザーとしてYAGレーザーを用いることが好ましく、さらに、エネルギー線を、連続照射が可能なエネルギー線発生装置を用いて照射することが好ましい。エネルギー線を、側面部を含む面に平行な面上を移動して走査可能なエネルギー線発生装置を用いて照射することが好ましい。エネルギー線発生装置により、凸状部に前記エネルギー線を走査して照射することが好ましい。配列された金属箔体の枚数に応じて金属部材を複数個用意し、複数個の金属部材を、それらの凸状部が側面部に垂直に交差するようにして連続的に配置することが好ましい。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【0034】
図1に示すように、本発明の金属箔体1と金属部材4との接合体11は、上述のように、少なくとも1枚の金属箔体1の端縁2と金属部材4とを接合してなる接合体である。なお、本発明に係る金属箔体と金属部材との接合体の構成材料である金属箔体1と金属部材4を構成する金属材料は、一般的な金属又はその合金等により構成されているものであればよいが、具体的にはチタン、銅、又はこれらの合金等から構成されていることが好ましく、特に銅又は銅合金から構成されていることが、接合状態の良好な接合体を提供できるために好ましい。
また、図2に示すように、本発明の接合体は、金属部材4の形状が、平坦部と、その厚みが平坦部に比して厚く、その先端に接合面を持った凸状部7とを有する形状であり、金属箔体1の接合端縁2の側面部13と、金属部材4の接合面とを、接合端縁2近傍を屈曲することにより密着させた状態で凸状部7にエネルギー線を照射し、凸状部7を溶解して、凸状部7と側面部13とを溶着させることにより接合してなるものである。
【0035】
本発明の接合体に用いられる金属箔体の枚数は、1枚でもよいし、複数枚でも構わない。金属箔体の枚数が1枚である場合には、その端縁が金属部材の凸状部と複数箇所にて接合されるように金属箔体を構成する。その構成には特に制限はないが、例えば、1枚の金属箔体を同心円的に捲回したり、複数箇所を折り曲げることが挙げられる。金属箔体の枚数が複数枚である場合には、それらの接合端縁を大略揃えて配列して構成する。なお、金属箔体の枚数が複数枚である場合でも、そのうち1枚又は複数枚を同心円的に捲回したり、複数箇所を折り曲げて構成してもよい。
【0036】
本発明の接合体に用いられる金属部材としては、特に制限はなく、例えば、汎用の成形方法により得られたものを使用することが出来る。
【0037】
また、例えば図2に示す、金属部材4の形状については、平坦部と、その厚みが平坦部に比して厚く、その先端に接合面を持った凸状部7とを有する形状であれば特に制限はない。
前記凸状部の形状の具体的な例を図5、6に示す。本発明の接合体に用いられる金属部材4の凸状部7の形状は、図5に示すような台形状であってもよく、図6に示すような尖塔状であってもよい。
なお、図5、6においてL1は平坦部12の厚み、L2は凸状部7の厚みを示す。
【0038】
本発明の接合体においては、図5、6に示すように金属部材4は、平坦部12と、その厚みが平坦部12に比して厚く、その先端に接合面を持った凸状部7とを有する形状であり、凸状部7の厚み(L2)と、平坦部12の厚み(L1)との差が0.1mm以上であることが好ましく、0.6mm以上であることがさらに好ましく、0.8mm以上であることが特に好ましい。凸状部7と平坦部12との厚みの差が0.1mm未満である場合には、凸状部7の形状的な特徴が発揮されず、凸状部7と金属箔体1との接触状態が不安定となるために好ましくない。また、本発明の接合体においては凸状部7と平坦部12との厚みの差の上限値については特に限定されないが、金属部材の加工精度及び強度等から適宜設定されればよく、例えば3mm以下であればよい。
【0039】
接合に際して金属箔に金属部材を押さえ付けるときに、当該金属部材の変形や損傷等の発生を防止するといった観点からは、平坦部の厚み(L1)が0.2mm以上であることが好ましく、0.3mm以上であることがさらに好ましく、0.4mm以上であることが特に好ましい。なお、平坦部の厚みの上限値については特に限定されないが、溶接部分とは直接的には関係のない部分であるため金属部材の強度及び重量等から適宜設定されればよく、例えば2mm以下であればよい。
【0040】
また、凸状部の厚み(L2)は0.4mm以上であることが好ましく、0.5mm以上であることがさらに好ましく、0.6mm以上であることが特に好ましい。このことにより、より強固に接合されてなる接合体とすることが出来る。なお、凸状部の厚みの上限値については特に限定されないが、照射されるエネルギー線のパワーの限界から適宜設定されればよい。
【0041】
本発明の接合体に用いられる金属部材の形状に関して、以下に示す形状のものを好適な例として挙げることが出来る。
図2には、凸状部7を、その先端部6に有する金属部材4の例を示しているが、この場合には、金属部材4の上面側からエネルギー線8を照射することにより、金属部材4と金属箔体1の接合端縁2とを溶着させて接合させることが出来る。
【0042】
図3には、図2の金属部材4に比べ、凸状部33に厚みを有する金属部材31の例を示している。この場合には、金属部材31の上面側からエネルギー線34を照射することによって、金属部材31と金属箔体1の接合端縁2とを溶着させて接合させることが出来る。
【0043】
図4には、金属部材の先端部ではない、所定箇所に凸状部52を有する例を示しているが、この場合には、その凸状部52を設けた金属部材51の背面にエネルギー線53を照射することにより、その金属部材51と金属箔体1とを接合させることが出来る。
【0044】
本発明においては、金属箔体と金属部材とが同種金属から構成されていることが好ましく、このことにより、金属箔体と金属部材とがよりよく溶着することとなるために、接合体の機械的強度が強く、信頼性の向上を図ることが出来る。
【0045】
本発明の接合体の製造例として下記の方法を挙げることが出来る。すなわち、図2に示すように、平坦部と、その厚みが平坦部に比して厚く、その先端に接合面を持った凸状部7とを有する形状の金属部材4を用意し、金属箔体1の端縁のうちの金属部材4と接合されるべく配列された端縁(接合端縁)2近傍の側面部13と、金属部材4の接合面とを、接合端縁2の近傍を屈曲することにより密着するように配置する。金属部材4の凸状部7にエネルギー線8を照射し、それを溶解させて、溶解した金属部材4の凸状部7を金属箔体1の接合端縁2に溶着させて、金属箔体1と金属部材4との接合体11を形成する方法を挙げることが出来る。
【0046】
このとき、接合端縁2近傍を屈曲することにより、側面部13と、凸状部7の接合面とを密着させる。接合端縁2近傍を屈曲するには、予め適当な方法により接合端縁2近傍を屈曲しておくことの他、接合端縁2に接合されるべき金属部材4を適当な圧力で押さえ付けて屈曲する方法等を挙げることが出来る。
【0047】
本発明の接合体においては、金属箔体と前記金属部材との接合部分に、金属箔体から金属部材の方向へ柱状晶が形成されていることが好ましい。一般に溶接金属は、溶融金属が母材(未溶融部)の結晶粒上に同一結晶方位をもって成長(エピタキシャル成長)する。このように形成された固相は熱源の移動に伴い、溶接ビード(溶融部分)内部へ成長する。この成長は、温度勾配の最も大きい方向に成長しやすく、その方向へほぼ一方向にのびた形態で成長し、このように成長した結晶は柱状晶と呼ばれる。
【0048】
金属部材の溶融化した部分は、冷却されるにしたがって再結晶化するが、金属箔体を通じて溶融部分の熱が急速に拡散する。すなわち、金属箔体に密着した部分の溶融金属の温度が低下し、金属箔体と溶融金属の界面が核となって金属箔体から金属部材の方向へ柱状晶が形成しやすくなると考えられる。さらに、本発明では金属箔体の接合端縁近傍の側面部が金属部材と隙間なく密着して接触状態が良好であるために、金属箔体を通じた冷却効果により、柱状晶が形成しやすい状態となる。接合部分において金属箔体から金属部材の方向へ柱状晶が形成している本発明の接合体は、金属箔体と金属部材との接合状態が良好、すなわち、接合部分の機械的強度が強く信頼性に優れた接合体である。
【0049】
また、本発明の接合体においては、図2に示すように、エネルギー線8が、金属箔体1の接合端縁2近傍の側面部13を含む面の法線3に対して、角度θ(0°≦θ≦30°)で凸状部7に照射されてなることが好ましく、角度θ(0°≦θ≦10°)で照射されてなることがさらに好ましく、角度θ(0°≦θ≦5°)で照射されてなることが特に好ましい。また、エネルギー線8が、金属部材の凸状部7の表面に又はその前後近傍に合焦させてなることが好ましく、エネルギー線8が、金属箔体1に直接照射しないでなることが好ましい。
【0050】
さらには、金属部材4の凸状部7が、側面部13に垂直に交差するように配置されてなり、エネルギー線8が、側面部13に垂直に交差する線をエネルギー線発生装置により走査、すなわち金属部材4の凸状部7を走査して照射することが好ましい。このとき、上述した、エネルギー線8が、金属箔体1の側面部13を含む面の法線3に対して、角度θ(0°≦θ≦30°)で凸状部7に照射されてなるということに加え、エネルギー線8が、側面部13に垂直に交差する線に対して、角度が垂直で凸状部7に照射されてなることが好ましい。
これらにより、図1に示すように、ろう材を必要とせずに、金属箔体1と金属部材4の溶解体とを溶着させて、金属箔体1と金属部材4との接合体11を形成することが出来るためにコストを低減することが出来る。また隣り合う金属箔体1が平行に並んでいなくてもその大略端縁を揃えて配列されていれば、複数枚の金属箔体1を一度の照射によって金属部材4と接合することも出来る。さらに、金属箔体1に損傷を与えずに、金属部材4の所定箇所(凸状部)のみを溶解させて金属箔体1と金属部材4とを溶着・接合することが出来、接合の機械的強度を向上させることが出来るために信頼性の向上を図ることが出来る。
【0051】
なお、本発明でいう「接合端縁」とは、1枚の金属箔体における複数箇所の接合される端縁、或いは複数枚の金属箔体における、複数箇所に渡る、各金属箔体の接合される端縁を意味している。また、「側面部に略垂直に交差する」とは、複数の接合端縁近傍の側面部の全てを略垂直に交差することを意味している。
【0052】
本発明の接合体においては、金属部材の凸状部にエネルギー線が照射されるに際して、当該エネルギー線の照射点におけるパワー密度が6kW/mm2以上であることが好ましく、7kW/mm2以上であることがさらに好ましく、8kW/mm2以上であることが特に好ましい。6kW/mm2未満であると、接合状態が良好ではなく、機械的強度が不充分となる場合が想定されるためである。なお、前記パワー密度の上限については特に限定されないが、金属部材やこれに接合される金属箔への損傷発生の回避等の観点から適宜決定されればよく、例えば60kW/mm2以下であればよい。ここで、本発明にいうエネルギー線の「パワー密度」とは、エネルギー線のパワー(kW)を、金属部材の所定箇所において当該エネルギー線が照射される照射点のスポット面積(mm2)で除して得た値を意味する。
【0053】
また、本発明の接合体においては、凸状部の厚みをL2(mm)、前述のパワー密度をE(kW/mm2)としたとき、下記式(7)を満足することが好ましい。下記式(7)を満足するような条件でエネルギー線が照射されていることにより、本発明の接合体は金属箔体への損傷が抑制されており、接合部分の機械的強度も強いといった特性を有する接合体である。
【0054】
【数7】
L2≦E/7 …(7)
【0055】
なお、より、接合の安定性を向上させ、接合部分の機械的強度も強いといった特性を有する接合体を得るといった観点からは、下記式(8)、(9)を満足することが好ましい。
【0056】
【数8】
L2≦E/9 …(8)
【0057】
【数9】
L2≦E/10 …(9)
【0058】
本発明の接合体においては、金属部材におけるエネルギー線の照射点が平面状であることが好ましい。このことにより、エネルギー線の乱反射が抑制され、特に金属箔体への損傷が抑制されているために、本発明の接合体は良好な接合状態であるという特性を有する。なお、エネルギー線の乱反射を抑制するといった観点からは、少なくとも照射点よりも広い範囲で平面状であればよい。
【0059】
さらに本発明の接合体においては、照射点のスポット径が1mm以下であることが好ましい。このことにより、不要な箇所へのエネルギー線の照射が抑制され、特に金属箔体への損傷が抑制されているために、本発明の接合体は良好な接合状態であるという特性を有する。なお、本発明の接合体は、隣り合う金属箔体どうしが間隙を保持して配列されている場合に特に好適である。
【0060】
また、例えば図2に示す、かかるエネルギー線8が、エネルギー密度が高く、発熱量も小さいレーザー又は電子ビームによるものであることが好ましく、また、エネルギー線が連続波であることが好ましい。このことにより、凸状部7の表面にエネルギーを集中させて照射することが出来るために凸状部7を効率的に溶解させることが出来、また金属箔体1の損傷を抑制することが出来る。なお、レーザーの中でも、YAGレーザーは焦点をよりよく絞ることが出来、焦点からはずれた部分に配置された金属箔体1の位置ではエネルギー密度はより小さくなり、金属箔体1の損傷をよりよく抑制することが出来ることから、特に好ましい。
【0061】
また、本発明に係る接合体を製造するに際しては、例えば図2に示すエネルギー線8を、連続照射が可能なエネルギー線発生装置を用いて照射することが好ましく、エネルギー線8を、側面部13を含む面に平行な面を走査可能なエネルギー線発生装置を用いて照射することが好ましい。なお、照射するエネルギー線の走査速度は、0.1〜100m/minであることが好ましく、1〜30m/minであることがさらに好ましく、2〜10m/minであることが特に好ましい。また、エネルギー線発生装置により、凸状部7にエネルギー線を走査して照射することが好ましい。さらに、本発明においては、配列された金属箔体1の枚数に応じ、金属部材4を複数個用意し、複数の金属部材4を、それらの凸状部7が側面部13に垂直に交差するようにして、連続的に配置することが好ましい。これらのことにより、複数枚の金属箔体1を一度の照射によって接合することが出来ることとなる。
【0062】
本発明の接合体を製造するに際して、ろう材等の接合補助材料は必要としないが、もちろん使用しても構わない。その場合には、金属部材と金属箔体との接合を補助する接合補助材料が、金属箔体及び/若しくは金属部材の凸状部に塗布され、又は金属箔体と金属部材の凸状部の間に挟持されて、凸状部及び接合材料にエネルギー線を照射し、それらを溶解させて、溶解した凸状部及び接合材料を金属箔体の接合端縁に溶着させることにより接合されたものであることが好ましい。
【0063】
本発明の接合体は、その用途には特に制限はないが、電気化学素子に用いられることを好適例として挙げることが出来る。具体的には、金属箔体を電気化学素子の集電基板として、金属部材を集電基板から電流を導出するための集電部材として適用するものである。また、この電気化学素子としては、特に制限はないが、積層型電気化学素子や捲回型電気化学素子を好適例として挙げることが出来る。本発明の接合体は、金属箔体及び金属部材を構成する金属が銅又は銅合金である場合においては、例えば、捲回型電気化学素子を備えてなるリチウム二次電池の負極用材料として好適に用いることが出来る。この場合、銅又は銅合金から構成されている金属箔体の厚みは7μm〜15μmであることが好ましい。
【0064】
次に、本発明に係る金属箔体と金属部材の接合体の製造方法の実施の形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【0065】
図7に示すように、本発明の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法は、少なくとも1枚の金属箔体1の端縁2と金属部材4の先端部5とを接合して接合体10を製造する方法であって、金属部材4の形状が、平坦部と、その厚みが平坦部に比して厚い凸状の先端部6(凸状部7)とを有する形状であり、金属箔体1の端縁のうちの金属部材4の先端部6と接合されるべく配列された端縁(接合端縁)2の側面部13と、金属部材4の先端部6とを、接合端縁2近傍を屈曲することにより密着させて金属箔体1と金属部材4を配置し、金属部材4の先端部5にエネルギー線7を照射し、それを溶解させて、溶解した金属部材4の先端部6を金属箔体1の側面部13に溶着させて、金属箔体1と金属部材4との接合体11を形成することを特徴とする。なお、本発明においては、金属箔体1と金属部材4を構成する金属材料として、一般的な金属又はその合金等を使用すればよく、具体的にはチタン、銅、又はこれらの合金等からなる金属箔体と金属部材を使用することが好ましく、特に銅又は銅合金からなる金属箔体と金属部材を使用することが、接合状態の良好な接合体が得られるために好ましい。
【0066】
本発明の接合体の製造方法においては、接合端縁側に突出する凸状部6を先端部5に有する金属部材4を使用し、凸状部6と少なくとも1以上の接合端縁2近傍の側面部13とが密着するように当該金属部材4を配置する。
【0067】
このとき、接合端縁2近傍を屈曲することにより、側面部13と、接合面を有する先端部6(凸状部7)とを密着させる。接合端縁2近傍を屈曲するには、予め適当な方法により接合端縁2近傍を屈曲しておくことの他、接合端縁2に接合されるべき金属部材4を適当な圧力で押さえ付けて屈曲する方法等を挙げることが出来る。
【0068】
本発明の接合体の製造方法に用いられる金属箔体の枚数は、1枚でもよいし、複数枚でも構わない。金属箔体の枚数が1枚である場合には、その端縁が金属部材の先端部と複数箇所にて接合されるように金属箔体を構成する。その構成には特に制限はないが、例えば、1枚の金属箔体を同心円的に捲回したり、複数箇所を折り曲げることが挙げられる。金属箔体の枚数が複数枚である場合には、それらの接合端縁を大略揃えて配列して構成する。なお、金属箔体の枚数が複数枚である場合でも、そのうち1枚又は複数枚を同心円的に捲回したり、複数箇所を折り曲げて構成してもよい。
【0069】
本発明の接合体の製造方法に用いられる金属部材としては、特に制限はなく、例えば、汎用の成形方法により得られたものを使用することが出来る。
【0070】
また、例えば図7に示す、金属部材4の形状については、平坦部と、その厚みが平坦部に比して厚く、その先端に接合面を持った凸状の先端部6とを有する形状であれば特に制限はない。
【0071】
本発明の接合体の製造方法においては、図5、6に示すように、平坦部12と、その厚みが平坦部12に比して厚く、その先端に接合面を持った凸状部7とを有する形状であり、凸状部の厚み(L2)と、平坦部の厚み(L1)との差が0.1mm以上である金属部材4を使用することが好ましく、0.6mm以上である金属部材4を使用することがさらに好ましく、0.8mm以上である金属部材4を使用することが特に好ましい。凸状部と平坦部との厚みの差が0.1mm未満である場合には、凸状部7の形状的な特徴が発揮されず、凸状部7と金属箔体1との接触状態が不安定となるために好ましくない。また、本発明の接合体の製造方法においては凸状部と平坦部との厚みの差の上限値については特に限定されないが、金属部材の加工精度及び強度等から適宜設定すればよく、例えば3mm以下であればよい。
【0072】
接合に際して金属箔に金属部材を押さえ付けるときに、当該金属部材の変形や損傷等の発生を防止するといった観点からは、平坦部の厚み(L1)が0.2mm以上である金属部材を使用することが好ましく、0.3mm以上である金属部材を使用することがさらに好ましく、0.4mm以上である金属部材を使用することが特に好ましい。なお、平坦部の厚みの上限値については特に限定されないが、溶接部分とは直接的には関係のない部分であるため金属部材の強度及び重量等から適宜設定すればよく、例えば2mm以下であればよい。
【0073】
また、凸状の先端部の厚み(L2)が0.4mm以上である金属部材を使用することが好ましく、0.5mm以上である金属部材を使用することがさらに好ましく、0.6mm以上である金属部材を使用することが特に好ましい。このことにより、より強固に接合された接合体を得ることが出来る。なお、先端部の厚みの上限値については特に限定されないが、照射するエネルギー線のパワーの限界から適宜設定されればよい。
【0074】
本発明の接合体の製造方法においては、図7に示すように、エネルギー線8を、金属箔体1の接合端縁2近傍の側面部13を含む面の法線3に対して、角度θ(0°≦θ≦30°)で金属部材4の先端部6に照射することが好ましく、角度θ(0°≦θ≦10°)で照射することがさらに好ましく、角度θ(0°≦θ≦5°)で照射することが特に好ましい。また、エネルギー線8を、金属部材4の先端部6(凸状部7)の表面に又はその前後近傍に合焦させることが好ましく、エネルギー線8を、金属箔体1に直接照射しないことが好ましい。
【0075】
エネルギー線8を金属部材4の先端部6(凸状部7)に照射する具体的な方法としては、図7に示すように、金属部材4を、その先端部6が接合端縁2近傍の側面部13に垂直に交差するように配置し、エネルギー線8を、側面部13に垂直に交差する線をエネルギー線発生装置により走査、すなわち金属部材4の先端部6(凸状部7)を走査して照射する方法を挙げることが出来る。このとき、エネルギー線8を、金属箔体1の側面部13を含む面の法線3に対して、角度θ(0°≦θ≦30°)で先端部6に照射するという上述の条件に加え、エネルギー線8を、側面部13に垂直に交差する線に対して、角度が垂直で先端部6に照射することが好ましい。これらの方法により、ろう材を必要とせずに金属箔体1と金属部材4の溶解体とを溶着させて、金属箔体1と金属部材4との接合体11を形成することが出来るためにコストを低減することが出来る。また隣り合う金属箔体1が平行に並んでいなくてもその大略端縁を揃えて配列されていれば、複数枚の金属箔体1を一度の照射によって金属部材4と接合できるために生産性の向上を図ることが出来る。さらに、上述した条件によれば、金属箔体1に損傷を与えずに、金属部材4の先端部6(凸状部7)のみを溶解させて金属箔体1と金属部材4とを溶着・接合することが出来、接合の機械的強度を向上させることが出来るために信頼性の向上を図ることが出来る。
【0076】
本発明の接合体の製造方法においては、照射点におけるパワー密度が6kW/mm2以上となるように、金属部材の凸状の先端部にエネルギー線を照射することが好ましく、7kW/mm2以上となるように照射することがさらに好ましく、8kW/mm2以上となるように照射することが特に好ましい。6kW/mm2未満であると、接合状態が良好ではなく、得られる接合体の機械的強度が不充分となる場合が想定されるためである。なお、前記パワー密度の上限については特に限定されないが、金属部材やこれに接合される金属箔への損傷発生の回避等の観点からは、適宜決定すればよく、例えば60kW/mm2以下であればよい。
【0077】
また、本発明の接合体の製造方法においては、凸状の先端部の厚みをL2(mm)、前述のパワー密度をE(kW/mm2)としたとき、下記式(10)を満足するようにエネルギー線を照射することが好ましい。下記式(10)を満足するような条件でエネルギー線を照射することにより、金属箔体への損傷が抑制され、接合部分の機械的強度も強い接合体を製造することが出来る。
【0078】
【数10】
L2≦E/7 …(10)
【0079】
なお、より、接合の安定性を向上させ、接合部分の機械的強度にも信頼性を付与するといった観点からは、下記式(11)、(12)を満足することが好ましい。
【0080】
【数11】
L2≦E/9 …(11)
【0081】
【数12】
L2≦E/10 …(12)
【0082】
本発明の接合体の製造方法においては、エネルギー線の照射点が平面状である金属部材を用いることが好ましい。このことにより、エネルギー線の乱反射を抑制することが出来、特に金属箔体への損傷を抑制することが出来るために、良好な接合状態である接合体を得ることが出来る。なお、エネルギー線の乱反射を抑制するといった観点からは、少なくとも照射点よりも広い範囲で平面状であればよい。
【0083】
さらに本発明の接合体の製造方法においては、照射点におけるスポット径が1mm以下となるようにエネルギー線を照射することが好ましい。このことにより、不要な箇所へのエネルギー線の照射を抑制することが出来、特に金属箔体への損傷を抑制することが出来るために、良好な接合状態である接合体を得ることが出来る。なお、本発明の接合体の製造方法においては、隣り合う金属箔体どうしに間隙を保持して配列する場合に特に好適である。
【0084】
また、例えば図7に示す、かかるエネルギー線8としては、エネルギー密度が高く、発熱量も小さい、レーザー又は電子ビームを用いることが好ましく、また、連続波であるエネルギー線を用いることが好ましい。このことにより、凸状の先端部6の表面上にエネルギーを集中させて照射することが出来るために先端部6を効率的に溶解させることが出来、また金属箔体1の損傷を抑制することが出来る。なお、レーザーの中でも、YAGレーザーは、焦点をよりよく絞ることが出来、焦点からはずれた部分に配置された金属箔体1の位置では、エネルギー密度はより小さくなり、金属箔体1の損傷をよりよく抑制することが出来ることから、特に好ましい。
【0085】
また、本発明の接合体の製造方法においては、エネルギー線8を連続照射が可能なエネルギー線発生装置を用いて照射することが好ましく、エネルギー線8を、側面部13を含む面に平行な面上を移動して走査可能なエネルギー線発生装置を用いて照射することが好ましい(図7)。なお、照射するエネルギー線の走査速度は、0.1〜100m/minであることが好ましく、1〜30m/minであることがさらに好ましく、2〜10m/minであることが特に好ましい。また、凸状の先端部6をエネルギー線発生装置により走査することによりエネルギー線8を照射することが好ましい。さらに、本発明の接合体の製造方法においては、配列された金属箔体1の枚数に応じ、金属部材4を複数個用意し、複数の金属部材4を、それらの凸状部6が側面部13に垂直に交差するようにして、連続的に配置することが好ましい。これらのことにより、複数枚の金属箔体1を一度の照射によって接合することが出来るために、生産性の向上を図ることが出来る。
【0086】
図3は、本発明の接合体の製造方法に用いることが出来る金属部材の一例を示す説明図である。
図3には、図7の金属部材4に比べ、凸状部33に厚みを有する金属部材31の例を示しており、この場合には、金属部材31の上面側からエネルギー線34を照射することによって、金属部材31と金属箔体1の接合端縁2を溶着させて接合させることが出来る。
【0087】
また、図8に示すように、本発明の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法は、少なくとも1枚の金属箔体1の端縁2と金属部材51を接合して金属箔体1と金属部材51との接合体55を製造する方法であって、金属部材51の形状が、平坦部12と、その厚みが平坦部12に比して厚く、その先端に接合面を持った凸状部52とを有する形状であり、金属箔体1の端縁のうちの金属部材51と接合されるべく配列された端縁(接合端縁)2の側面部13と、金属部材51の接合面とを、接合端縁2近傍を屈曲することにより密着させて金属箔体1と金属部材51を配置し、金属部材51の凸状部52にエネルギー線53を照射し、それを溶解させて、溶解した金属部材51の凸状部52を金属箔体1の側面部13に溶着させて、金属箔体1と金属部材51との接合体55を形成することを特徴とする。本発明における具体的な製造方法とその技術的効果は上述しているので、重複する部分は省略することとする。
【0088】
本発明の接合体の製造方法によれば、図8に示すような、金属部材の先端部ではない所定箇所に凸状部52を有する場合に、その凸状部52を設けた金属部材51の背面にエネルギー線53を照射することにより、その金属部材51と金属箔体1の接合端縁2とを溶着させて接合体55を製造することが出来る。
【0089】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
(実施例1〜3、比較例1、2)
エネルギー線として連続波のYAGレーザーを使用し、金属部材の接合部(凸状部)の形状、金属箔体と金属部材の接触のさせ方、及びYAGレーザーの出力、走査速度等の種々の接合条件を設定して接合試験を実施し、得られた接合体の断面を顕微鏡観察した。なお、金属箔体と金属部材を構成する金属は銅(JIS
C1100)である。結果を図9〜13に示す。
【0090】
(考察)
金属部材と金属箔体との接合状態が良好な接合体では、金属箔体側から金属部材の方向へと形成されている柱状晶を観察することが出来た(実施例1〜3)。一方、比較例1のように金属部材と金属箔体とが接合されていない箇所においては柱状晶を観察することは出来ず、代わりに等軸晶を観察することが出来た。
【0091】
さらに、比較例2では柱状晶は観察されないものの、部分的に金属箔体と金属部材との接合が起こっていることが判明した。しかし、実施例に比して、接合面積が小さく、安定的な接合状態ではないことが判明した。
以上のことから、金属箔体と金属部材との接合部分において、金属箔体から金属部材の方向へ柱状晶が形成されるような条件であれば、良好な接合状態である接合体を製造できることが判明した。
【0092】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によって、ろう材を必要としないためにコスト性に優れ、また、金属箔体に損傷を与えずに金属部材のみを溶解させて金属箔体と金属部材とを溶着・接合させることにより、接合体の機械的強度が強く信頼性に優れた金属箔体と金属部材との接合体を提供することが出来る。さらに、本発明によって、ろう材を必要としないためにコストが低減され、また、隣り合う金属箔体が平行に並んでいなくてもその大略端縁を揃えて配列されていれば、複数枚の金属箔体を一度の照射によって金属部材と接合することが出来るために生産性に優れ、さらに、金属箔体に損傷を与えずに金属部材のみを溶解させて金属箔体と金属部材とを溶着・接合することが出来、接合の機械的強度を向上させることが出来るために信頼性に優れた金属箔体と金属部材との接合体の製造方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の接合体の一実施例を模式的に示す斜視図である。
【図2】 本発明の接合体の製造に用いられる金属部材の一例を模式的に示す斜視図である。
【図3】 本発明の接合体の製造に用いられる金属部材の別の例を模式的に示す斜視図である。
【図4】 本発明の接合体の製造に用いられる金属部材のさらに別の一例を模式的に示す斜視図である。
【図5】 本発明の接合体の製造に用いられる金属部材の、凸状部の形状の一例を示す模式図である。
【図6】 本発明の接合体の製造に用いられる金属部材の、凸状部の形状の別の例を示す模式図である。
【図7】 本発明の接合体の製造方法の一実施例を模式的に示す説明図である。
【図8】 本発明の接合体の製造方法の別の実施例を模式的に示す説明図である。
【図9】 実施例1の接合体の断面における金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図10】 実施例2の接合体の断面における金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図11】 実施例3の接合体の断面における金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図12】 比較例1の接合体の断面における金属組織を示す顕微鏡写真である。
【図13】 比較例2の接合体の断面における金属組織を示す顕微鏡写真である。
【符号の説明】
1…金属箔体、2…端縁(接合端縁)、3…側面部を含む面の法線、4…金属部材、5…接合部、6…先端部、7…凸状部、8…エネルギー線、9…接合面、10…間隙、11…接合体、12…平坦部、13…側面部、31…金属部材、32…先端部、33…凸状部、34…エネルギー線、35…エネルギー線、51…金属部材、52…凸状部、53…エネルギー線。
Claims (64)
- 少なくとも1枚の金属箔体の端縁と金属部材とを接合してなる金属箔体と金属部材との接合体であって、
前記金属部材の形状が、平坦部と、その厚みが前記平坦部に比して厚く、その先端に接合面を持った凸状部とを有する形状であり、
前記金属箔体の端縁のうちの前記金属部材と接合されるべく配列された端縁(接合端縁)の側面部と、前記金属部材の前記接合面とを、前記接合端縁近傍を屈曲することにより密着させた状態で前記凸状部にエネルギー線を照射し、
前記凸状部を溶解して、前記凸状部と前記側面部とを溶着させることにより接合してなることを特徴とする金属箔体と金属部材との接合体。 - 前記金属箔体と前記金属部材とが銅又は銅合金から構成されている請求項1に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 前記金属箔体と前記金属部材との接合部分において、前記金属箔体から前記金属部材の方向へ柱状晶が形成されている請求項1又は2に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 前記凸状部が、前記金属部材の先端部に形成されている請求項1〜3のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 前記凸状部の厚み(L 2 )と、前記平坦部の厚み(L 1 )との差が0.1mm以上である請求項1〜4のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 前記平坦部の厚み(L 1 )が0.2mm以上である請求項5に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 前記凸状部の厚み(L 2 )が0.4mm以上である請求項5又は6に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 前記エネルギー線が、前記金属箔体の前記側面部を含む面の法線に対して、角度θ(0°≦θ≦30°)で前記凸状部に照射されてなる請求項1〜7のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 前記金属部材の前記凸状部が、前記側面部に垂直に交差するように配置されてなる請求項1〜8のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 前記エネルギー線が、前記側面部に垂直に交差する線に対して、角度が垂直で前記凸状部に照射されてなる請求項1〜9のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 前記エネルギー線が、前記金属箔体に直接照射しないでなる請求項1〜10のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 前記エネルギー線の照射点におけるパワー密度が6kW/mm 2 以上である請求項1〜11のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 前記金属部材における前記エネルギー線の照射点が平面状である請求項1〜13のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 前記照射点のスポット径が1mm以下である請求項14に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 隣り合う金属箔体どうしが間隙を保持して配列されてなる請求項1〜15のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 前記エネルギー線が、レーザー又は電子ビームによるものである請求項1〜16のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 前記エネルギー線が連続波である請求項17に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 前記レーザーがYAGレーザーである請求項17又は18に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 前記金属部材と前記金属箔体との接合を補助する接合材料が、前記金属箔体及び/若しくは前記凸状部に塗布され、又は前記金属箔体と前記凸状部の間に挟持されて、
前記凸状部及び前記接合材料にエネルギー線を照射し、それらを溶解させて、
溶解した前記凸状部及び前記接合材料を、前記側面部に溶着させることにより接合してなる請求項1〜19のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体。 - 前記金属箔体及び前記金属部材が、それぞれ電気化学素子に用いられる金属箔体及び金属部材である請求項1〜20のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体。
- 請求項21に記載の金属箔体と金属部材との接合体を用いてなることを特徴とする電気化学素子。
- 少なくとも1枚の金属箔体の端縁と金属部材の先端部とを接合して金属箔体と金属部材との接合体を製造する方法であって、
前記金属部材の形状が、平坦部と、その厚みが前記平坦部に比して厚い凸状の前記先端部とを有する形状であり、
前記金属箔体の端縁のうちの前記金属部材の前記先端部と接合されるべく配列された端縁(接合端縁)の側面部と、前記金属部材の前記先端部とを、前記接合端縁近傍を屈曲することにより密着させて前記金属箔体と前記金属部材を配置し、
前記先端部にエネルギー線を照射し、それを溶解させて、
溶解した前記先端部を前記側面部に溶着させて、金属箔体と金属部材との接合体を形成することを特徴とする金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。 - 銅又は銅合金からなる前記金属箔体と前記金属部材を使用する請求項23に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記先端部の厚み(L 2 )と前記平坦部の厚み(L 1 )との差が0.1mm以上である前記金属部材を使用する請求項23又は24に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記平坦部の厚み(L 1 )が0.2mm以上である前記金属部材を使用する請求項25に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記先端部の厚み(L 2 )が0.4mm以上である前記金属部材を使用する請求項25又は26に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記エネルギー線を、前記側面部を含む面の法線に対して、角度θ(0°≦θ≦30°)で前記先端部に照射する請求項23〜27のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記金属部材の前記先端部を、前記側面部に垂直に交差するように配置する請求項23〜28のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記側面部に垂直に交差する前記エネルギー線を、エネルギー線発生装置により走査して照射する請求項23〜29のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記エネルギー線を、前記側面部に垂直に交差する線に対して、角度が垂直で前記先端部に照射する請求項23〜30のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記エネルギー線を、前記金属箔体に直接照射しない請求項23〜31のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 照射点におけるパワー密度が6kW/mm 2 以上となるように前記エネルギー線を照射する請求項23〜32のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記エネルギー線の照射点が平面状である前記金属部材を用いる請求項23〜34のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 照射点におけるスポット径が1mm以下となるように前記エネルギー線を照射する請求項23〜35のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 隣り合う金属箔体どうしに間隙を保持して配列する請求項23〜36のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記エネルギー線として、レーザー又は電子ビームを用いる請求項23〜37のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記レーザーとしてYAGレーザーを用いる請求項38に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記エネルギー線を、連続照射が可能なエネルギー線発生装置を用いて照射する請求項23〜39のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記エネルギー線を、前記側面部を含む面に平行な面上を移動して走査可能なエネルギー線発生装置を用いて照射する請求項23〜40のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記エネルギー線発生装置により、前記先端部に前記エネルギー線を走査して照射する請求項23〜41のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 配列された前記金属箔体の枚数に応じて前記金属部材を複数個用意し、
複数個の前記金属部材を、それらの前記先端部が前記側面部に垂直に交差するようにして連続的に配置する請求項23〜42のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。 - 少なくとも1枚の金属箔体の端縁と金属部材とを接合して金属箔体と金属部材との接合体を製造する方法であって、
前記金属部材の形状が、平坦部と、その厚みが前記平坦部に比して厚く、その先端に接合面を持った凸状部とを有する形状であり、
前記金属箔体の端縁のうちの前記金属部材と接合されるべく配列された端縁(接合端縁)の側面部と、前記金属部材の前記接合面とを、前記接合端縁近傍を屈曲することにより密着させて前記金属箔体と前記金属部材を配置し、
前記凸状部にエネルギー線を照射し、それを溶解させて、
溶解した前記凸状部を前記側面部に溶着させて、金属箔体と金属部材との接合体を形成することを特徴とする金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。 - 銅又は銅合金からなる前記金属箔体と前記金属部材を使用する請求項44に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記凸状部の厚み(L 2 )と、前記平坦部の厚み(L 1 )との差が0.1mm以上である前記金属部材を使用する請求項44又は45に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記平坦部の厚み(L 1 )が0.2mm以上である前記金属部材を使用する請求項46に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記凸状部の厚み(L 2 )が0.4mm以上である前記金属部材を使用する請求項46又は47に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記エネルギー線を、前記側面部を含む面の法線に対して、角度θ(0°≦θ≦30°)で前記凸状部に照射する請求項44〜48のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記金属部材の前記凸状部を、前記側面部に垂直に交差するように配置する請求項44〜49のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記側面部に垂直に交差する前記エネルギー線を、エネルギー線発生装置により走査して照射する請求項44〜50のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記エネルギー線を、前記側面部に垂直に交差する線に対して、角度が垂直で前記凸状部に照射する請求項44〜51のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記エネルギー線を、前記金属箔体に直接照射しない請求項44〜52のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 照射点におけるパワー密度が6kW/mm 2 以上となるように前記エネルギー線を照射する請求項44〜53のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記エネルギー線の照射点が平面状である前記金属部材を用いる請求項44〜55のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記照射点のスポット径が1mm以下となるように前記エネルギー線を照射する請求項56に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 隣り合う金属箔体どうしに間隙を保持して配列する請求項44〜57のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記エネルギー線として、レーザー又は電子ビームを用いる請求項44〜58のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記レーザーとしてYAGレーザーを用いる請求項59に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記エネルギー線を、連続照射が可能なエネルギー線発生装置を用いて照射する請求項44〜60のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記エネルギー線を、前記側面部を含む面に平行な面上を移動して走査可能なエネルギー線発生装置を用いて照射する請求項44〜61のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 前記エネルギー線発生装置により、前記凸状部に前記エネルギー線を走査して照射する請求項44〜62のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
- 配列された前記金属箔体の枚数に応じて前記金属部材を複数個用意し、
複数個の前記金属部材を、それらの前記凸状部が前記側面部に垂直に交差するようにして連続的に配置する請求項44〜63のいずれか一項に記載の金属箔体と金属部材との接合体の製造方法。
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