JP6592946B2 - 電池負極リード材用クラッド材および電池負極リード材用クラッド材の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態による電池100は、図1に示すように、いわゆる円筒型のリチウムイオン電池である。この電池100は、円筒状の筐体1と、筐体1の開口を封止する蓋材2と、筐体1内に配置される発電要素3とを備えている。筐体1は、Niめっき鋼板から構成されており、電池100の負極端子(電池負極)を兼ねている。なお、筐体1は、Ni−Fe合金から構成されてもよい。
負極リード材5は、図3に示すように、3層構造(後述する拡散層54および55を含めると5層構造)のクラッド材50が所定の長さに切断されることによって形成されている。この3層構造のクラッド材50は、Ni層51とCu層52とNi層53とがこの順で積層された状態で拡散接合されることによって形成されている。ここで、負極リード材5の両表層に、Ni層51および53がそれぞれ位置するため、負極リード材5の耐食性と、Niめっき鋼板から構成される筐体1に対する溶接しやすさとが向上している。なお、クラッド材50は、厚み方向(Z方向)の長さが約0.1mmの薄板状に形成されている。また、クラッド材50は、本発明の「電池負極リード材用クラッド材」の一例であり、Ni層51、Cu層52およびNi層53は、それぞれ、本発明の、「第1層」、「第2層」および「第3層」の一例である。
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
次に、図1〜図5を参照して、本発明の一実施形態による負極リード材5の製造方法およびその負極リード材5を用いた電池100の製造方法について説明する。
まず、図4に示すように、純Niから構成されたロール状の一対のNi板151および153と、純Cuから構成されロール状のCu板152とを準備する。そして、Ni板151、Cu板152およびNi板153を各々巻き戻しながら第1圧延ローラ101に向かって搬送する。そして、Ni板151、Cu板152およびNi板153をこの順に積層させた状態で搬送しながら、第1圧延ローラ101により所定の圧下率で連続的に圧延する(1次圧延工程)。これにより、Ni層51、Cu層52およびNi層53(図3参照)がこの順で接合された長尺のクラッド材50aが連続的に形成される。この際、Ni層51およびCu層52の界面とCu層52およびNi層53の界面とには、拡散層はほとんど形成されていない。
そして、図2に示すように、超音波溶接によって、負極リード材5の一方端部周辺を除く領域を、発電要素3の負極箔3bに溶接する。その後、図5に示すように、負極リード材5の一方端部周辺を筐体1の内側に抵抗溶接する。その際、負極リード材5のNi層51または53のいずれか一方(図5ではNi層51)の表面と抵抗溶接機106の電極106aとを接触させるとともに、負極リード材5のNi層51または53のいずれか他方(図5ではNi層53)の表面と筐体1の内底面1a(図1参照)とを接触させる。そして、筐体1の外表面に抵抗溶接機106の電極106bを接触させた状態で、所定の時間電圧を加える。これにより、電気抵抗の大きい拡散層54および55において大きな溶解熱が発生して、図2に示すように、負極リード材5と筐体1とが溶接される。また、正極リード材4と正極箔3aおよび蓋材2とを溶接する。その後、筐体1に電解液(図示せず)を注入して、筐体1と蓋材2とを溶接する。これにより、図1に示す電池100が作製される。
本実施形態の製造方法では、以下のような効果を得ることができる。
次に、図2〜図5を参照して、上記実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。なお、実験では、クラッド材(負極リード材)の断面観察により拡散層の厚みおよびばらつきを確認するとともに、クラッド材の体積抵抗率を測定した。また、実験では、クラッド材とFe−Ni合金とを抵抗溶接した際の溶接強度を測定した。
まず、実施例1の負極リード材5を構成するクラッド材50を準備した。具体的には、図4に示すように、純Niから構成された一対のNi板151および153と、Ni板151および153の厚みの2倍の厚みを有し、純Cuから構成されたCu板152とを準備した。そして、Ni板151、Cu板152およびNi板153をこの順に積層させた状態で搬送しながら、第1圧延ローラ101により60%の圧下率で連続的に圧延した。これにより、Ni層51、Cu層52およびNi層53(図3参照)がこの順で接合された、0.5mmの厚みを有するクラッド材50aを連続的に形成した。
なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
50 クラッド材(電池負極リード材用クラッド材)
51 Ni層(第1層)
52 Cu層(第2層)
53 Ni層(第3層)
54 拡散層(第1拡散層)
55 拡散層(第2拡散層)
Claims (11)
- 99.0質量%以上のNiを含有するいわゆる純Niから構成される第1層と、99.75質量%以上のCuを含有するいわゆる純Cuから構成される第2層と、純Niから構成される第3層とがこの順に積層された状態で拡散接合された3層構造のクラッド材から構成され、
前記第1層と前記第2層との間に形成された第1拡散層の厚み、および、前記第2層と前記第3層との間に形成された第2拡散層の厚みは、0.5μm以上3.5μm以下である、電池負極リード材用クラッド材。 - 前記第1拡散層の厚みのばらつき、および、前記第2拡散層の厚みのばらつきは、1.3μm以下である、請求項1に記載の電池負極リード材用クラッド材。
- 前記第1拡散層の厚みのばらつき、および、前記第2拡散層の厚みのばらつきは、1.0μm以下である、請求項2に記載の電池負極リード材用クラッド材。
- 前記第1拡散層の厚みおよび前記第2拡散層の厚みは、0.5μm以上2.0μm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電池負極リード材用クラッド材。
- 前記第1層または前記第3層が、Niめっき鋼板またはNi−Fe合金から構成される電池負極に当接した状態で抵抗溶接される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電池負極リード材用クラッド材。
- 99.0質量%以上のNiを含有するいわゆる純Niから構成される第1層と、99.75質量%以上のCuを含有するいわゆる純Cuから構成される第2層と、純Niから構成される第3層とがこの順に積層された状態で圧延することによって、前記第1層と前記第2層と前記第3層とが接合されたクラッド材を作成する工程と、
連続炉内に前記クラッド材を搬送しながら、650℃以上850℃以下の温度条件下で10秒以上5分以下保持して前記クラッド材を連続的に熱処理することによって、前記第1層と前記第2層との間に0.5μm以上3.5μm以下の厚みの第1拡散層を形成するとともに、前記第2層と前記第3層との間に0.5μm以上3.5μm以下の厚みの第2拡散層を形成する工程と、を備える、電池負極リード材用クラッド材の製造方法。 - 前記第1拡散層と前記第2拡散層とを形成する工程において、700℃以上850℃以下の温度条件下で10秒以上3分以下保持して前記クラッド材を連続的に熱処理する、請求項6に記載の電池負極リード材用クラッド材の製造方法。
- 前記第1拡散層と前記第2拡散層とを形成する工程において、800℃以上850℃以下の温度条件下で10秒以上1分未満保持して前記クラッド材を連続的に熱処理する、請求項7に記載の電池負極リード材用クラッド材の製造方法。
- 前記第1拡散層と前記第2拡散層とを形成する工程において、前記第1拡散層の厚みのばらつき、および、前記第2拡散層の厚みのばらつきが1.3μm以下になるように、前記クラッド材を連続的に熱処理する、請求項6〜8のいずれか1項に記載の電池負極リード材用クラッド材の製造方法。
- 前記第1拡散層と前記第2拡散層とを形成する工程において、前記第1拡散層の厚みのばらつき、および、前記第2拡散層の厚みのばらつきが1.0μm以下になるように、前記クラッド材を連続的に熱処理する、請求項9に記載の電池負極リード材用クラッド材の製造方法。
- 前記第1拡散層と前記第2拡散層とを形成する工程において、前記第1拡散層の厚みおよび前記第2拡散層の厚みが0.5μm以上2.0μm以下になるように、前記クラッド材を連続的に熱処理する、請求項6〜10のいずれか1項に記載の電池負極リード材用クラッド材の製造方法。
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