[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN111201651B - 电池集电体用包层材料和电池集电体用包层材料的制造方法 - Google Patents

电池集电体用包层材料和电池集电体用包层材料的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111201651B
CN111201651B CN201880066192.2A CN201880066192A CN111201651B CN 111201651 B CN111201651 B CN 111201651B CN 201880066192 A CN201880066192 A CN 201880066192A CN 111201651 B CN111201651 B CN 111201651B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
intermetallic compound
thickness
clad material
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880066192.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111201651A (zh
Inventor
织田喜光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bomeilicheng Co ltd
Original Assignee
Bomeilicheng Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bomeilicheng Co ltd filed Critical Bomeilicheng Co ltd
Publication of CN111201651A publication Critical patent/CN111201651A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111201651B publication Critical patent/CN111201651B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H01M4/662—Alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/669—Steels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/012—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of an iron alloy or steel, another layer being formed of aluminium or an aluminium alloy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/017—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic one layer being formed of aluminium or an aluminium alloy, another layer being formed of an alloy based on a non ferrous metal other than aluminium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/665—Composites
    • H01M4/667—Composites in the form of layers, e.g. coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2311/00—Metals, their alloys or their compounds
    • B32B2311/22—Nickel or cobalt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2311/00—Metals, their alloys or their compounds
    • B32B2311/24—Aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2311/00—Metals, their alloys or their compounds
    • B32B2311/30—Iron, e.g. steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/10—Batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
    • H01M2004/029—Bipolar electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

本发明的目的之一在于提供一种电池集电体用包层材料和该电池集电体用包层材料的制造方法，即使在使该电池集电体用包层材料薄壁化至50μm以下的厚度的情况下，也具有相应的机械强度，并且能够抑制含有Al和Ni的金属间化合物或含有Al和Fe的金属间化合物从第一层的外表面脱落而形成针孔。本发明的电池集电体用包层材料(1)由利用轧制将由Al或Al合金构成的第一层(11)与由Ni、Ni合金、Fe和Fe合金中的任1种构成的第二层(12)接合而成的具有50μm以下厚度的包层材料形成，在上述包层材料中，在上述第一层与上述第二层之间形成有具有0.1μm以上1μm以下厚度、由含有Al和Ni的金属间化合物或含有Al和Fe的金属间化合物构成的金属间化合物层(13)。

Description

电池集电体用包层材料和电池集电体用包层材料的制造方法
技术领域
本发明涉及电池集电体用包层材料和该电池集电体用包层材料的制造方法。
背景技术
在现有技术中，已知将包括由Al构成的第一层的包层材料用于电池集电体的双极型二次电池。例如，在日本特许第5205713号公报中公开了这样的双极型二次电池。
在日本特许第5205713号公报中公开了在双极型二次电池中，在正极活性物质层与负极活性物质层之间具有由Al构成的第一层和由Cu或Ni构成的第二层的电池集电体用包层材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第5205713号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在日本特许第5205713号公报所记载的电池集电体用包层材料中，在由Cu构成第二层时，例如在利用轧制使包层材料薄壁化至适合电池集电体的厚度的情况下，存在构成第二层的Cu容易破裂而形成针孔这样的不良状况。因此，对于电池集电体用包层材料的第二层，本发明的发明人研究使用更硬质且机械强度更大的Ni或Fe来代替软质的Cu。
另外，本发明的发明人考虑到使用了Ni或Fe的第二层硬质且不易破裂，因此研究将电池集电体用包层材料的厚度进一步薄壁化(例如50μm以下)。在此，在制作薄壁化至在进行轧制时认为非常小的厚度、例如50μm以下的包层材料的情况下，通常暂且制作具有一定程度厚度的包层材料(中间包层材料)，之后，再进行轧制，由此使包层材料的厚度成为50μm以下。另外，可以认为与Al相比，Ni和Fe通常不易发生塑性变形，因此，在轧制至50μm以下之前，可以通过以Ni或Fe的再结晶温度以上的退火温度对中间包层材料进行退火，从而使Ni或Fe软化再进行轧制。
然而，在为了使电池集电体用包层材料的厚度薄壁化至例如50μm以下而在退火后进一步进行轧制的情况下，有时退火时形成的含有Al和Ni的金属间化合物或含有Al和Fe的金属间化合物在由机械强度小的Al构成且厚度被薄壁化的第一层的外表面露出并脱落，从而形成针孔。发现了由于如此形成的针孔，可能导致由Ni或Fe构成的第二层在第一层的外表面侧露出。此时，例如在电池集电体用包层材料的两个外表面配置有与双极型二次电池相应的正极活性物质层和负极活性物质层的情况下，可以认为由于露出的第二层与正极活性物质层和负极活性物质层两者直接接触，因此可能导致在电池充放电时构成第二层的Ni或Fe溶解。
另外，从抑制针孔形成的观点考虑，为了抑制含有Al和Ni的金属间化合物或含有Al和Fe的金属间化合物的形成，也考虑设置为在Al与Ni或Fe之间另外设置SUS或Ti等其他的金属层的构成。然而，从使包层材料薄壁化的观点考虑，只在Al与Ni或Fe之间插入其他的金属层，不仅需要Al和Ni或Fe的进一步薄壁化，还需要其他的金属层自身的薄壁化，因此50μm以下的薄壁化并不容易。
因此，本发明是为了解决上述那样的技术问题而完成的，本发明的目的之一在于提供一种电池集电体用包层材料和该电池集电体用包层材料的制造方法，即使在使该电池集电体用包层材料薄壁化至50μm以下厚度的情况下，也具有相应的机械强度，并且能够抑制含有Al和Ni的金属间化合物或含有Al和Fe的金属间化合物从第一层的外表面脱落而形成针孔。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的第一方面的电池集电体用包层材料由利用轧制将由Al或Al合金构成的第一层与由Ni、Ni合金、Fe和Fe合金中的任1种构成的第二层接合而成的具有50μm以下厚度的包层材料形成，在包层材料中，在第一层与第二层之间形成有具有0.1μm以上1μm以下厚度、由含有Al和Ni的金属间化合物或含有Al和Fe的金属间化合物构成的金属间化合物层。其中，“Al合金”是指由于含有Al(铝)50质量％以上而主要由Al构成的合金。另外，“Ni合金”是指由于含有Ni(镍)50质量％以上而主要由Ni构成的合金。另外，“Fe合金”是指由于含有Fe(铁)50质量％以上而主要由Fe构成的合金。另外，本说明书所记载的元素的含有比例只要没有特别限定，就以质量％进行记载。
在本发明的第一方面的电池集电体用包层材料中，如上所述，使由金属间化合物构成的金属间化合物层的厚度为1μm以下。由此，通过电池集电体用包层材料由50μm以下厚度的包层材料形成，即使在由Al或Al合金构成的第一层的厚度被薄壁化的情况下，由于金属间化合物层的厚度充分小至1μm以下，因此也能够抑制硬质的金属间化合物在外表面露出。结果，在使用了由具有相应的机械强度的Ni、Ni合金、Fe和Fe合金中的任1种构成的第二层的电池集电体用包层材料中，即使在使厚度薄壁化至50μm以下厚度的情况下，也能够抑制金属间化合物从外表面脱落而在第一层形成针孔。因此，能够抑制由Ni、Ni合金、Fe和Fe合金中的任1种构成的第二层因这样的针孔而在第一层的外表面侧露出，由此例如通过在两个外表面配置与双极型二次电池相应的正极活性物质层和负极活性物质层，即使在电极使用电池集电体用包层材料的情况下，也能够抑制露出的第二层与正极活性物质层和负极活性物质层双方直接接触。结果，能够防止在电池充放电时可能发生的构成第二层的金属(Ni、Ni合金、Fe或Fe合金)溶解。
另外，在本发明的第一方面的电池集电体用包层材料中，如上所述，通过使由金属间化合物构成的金属间化合物层的厚度为0.1μm以上，能够抑制第一层与第二层之间的接合强度因金属间化合物层的形成量不足而过度下降。
在上述第一方面的电池集电体用包层材料中，优选从截面观察时，金属间化合物层由沿着轧制方向以不连续状形成的金属间化合物构成。如此构成时，在电池集电体用包层材料中，能够形成未形成金属间化合物的部分、即第一层与第二层直接接触的部分。由此，能够抑制因金属间化合物介于第一层与第二层之间而引起的导电性下降(电阻增大)。其中，“不连续状”是指由于在多个部位在轧制方向上被断开，而在轧制方向上彼此分离的多个金属间化合物在轧制方向上排列的状态。另外，“以不连续状形成的金属间化合物层的厚度”是指：在轧制方向的规定长度(例如后述的利用显微镜得到的轧制方向上的单位长度)的范围内，从被断开的多个金属间化合物中轧制方向的长度大的金属间化合物开始选择至少10个，测定所选择的各金属间化合物的包层方向(包层材料的厚度方向)的最大厚度，基于所得到的各测定值(最大厚度)求得的平均值(平均最大厚度)。
在上述第一方面的电池集电体用包层材料中，优选从截面观察时，轧制方向上的单位长度内的金属间化合物的轧制方向的长度的合计为单位长度的50％以下。其中，“轧制方向上的单位长度”是指：对于包括电池集电用包层材料(被检测体)的接合界面在内的镜面研磨后的截面，使用显微镜(KEYENCE CORPORATION制造的VHX－5000、放大率1000倍)取得观察图像，在所取得的观察图像(包括照片)上，随机选择的沿着轧制方向的300μm的长度。如此构成时，在电池集电体用包层材料中，能够使形成有金属间化合物的部分的比例减小，使第一层与第二层直接接合的部分的比例增大。由此，能够有效地抑制因金属间化合物介于第一层与第二层之间而引起的导电性下降(电阻增大)。
在这种情况下，优选从截面观察时，单位长度内的金属间化合物的轧制方向的长度的合计为单位长度的10％以上30％以下。如此构成时，通过金属间化合物的轧制方向的长度的合计为单位长度的10％以上，能够抑制形成有金属间化合物的比例过小，因此能够抑制第一层与第二层之间的接合强度过低。另外，通过金属间化合物的轧制方向的长度的合计为单位长度的30％以下，能够更有效地抑制因金属间化合物介于第一层与第二层之间而引起的电阻增大。
在上述第一方面的电池集电体用包层材料中，优选包层材料的厚度为10μm以上30μm以下。如此构成时，能够进一步实现电池集电体用包层材料的薄壁化。另外，如上所述，通过使包层材料的厚度进一步薄壁化至10μm以上30μm以下的厚度t1，即使在由Al或Al合金构成的第一层的厚度进一步减小的情况下，通过使金属间化合物层的厚度为1μm以下，也能够抑制因硬质的金属间化合物在第一层的外表面露出并脱落而形成针孔。
在上述第一方面的电池集电体用包层材料中，优选第一层的厚度为第二层的厚度以下且大于金属间化合物层的厚度。如此构成时，通过第一层的厚度为第二层的厚度以下，能够抑制由容易发生塑性变形的Al或Al合金构成的第一层的比例增大，因此，能够可靠地抑制轧制时第二层无法追随第一层的轧制而发生变形或断裂等不良情况。另外，通过第一层的厚度大于金属间化合物层的厚度，能够可靠地抑制金属间化合物在第一层的外表面露出而脱落。
关于本发明的第二方面的电池集电体用包层材料的制造方法，通过将由Al或Al合金构成的第一板材与由Ni、Ni合金、Fe和Fe合金中的任1种构成的第二板材以叠层的状态轧制，将由Al或Al合金构成的第一板材与由Ni、Ni合金、Fe和Fe合金中的任1种构成的第二板材接合，轧制后，在350℃以上550℃以下的温度条件下进行退火，再进行轧制，并且在350℃以上550℃以下的温度条件下进行退火，由此在第一板材与第二板材之间形成含有Al和Ni的金属间化合物或含有Al和Fe的金属间化合物，制作具有由Al或Al合金构成的第一层、由Ni、Ni合金、Fe和Fe合金中的任1种构成的第二层和由上述任意的金属间化合物构成的具有0.1μm以上1μm以下厚度的金属间化合物层、并且具有50μm以下厚度的包层材料。
在本发明的第二方面的电池集电体用包层材料的制造方法中，如上所述，通过在350℃以上550℃以下的温度条件下进行退火，能够将由金属间化合物构成的金属间化合物层的厚度控制在1μm以下。由此，即使在使用由具有相应的机械强度的Ni、Ni合金、Fe和Fe合金中的任1种构成的第二层，通过在退火后进一步轧制而制作具有50μm以下厚度的包层材料的情况下，也能够抑制硬质的金属间化合物在由Al或Al合金构成的第一层的外表面露出。结果，能够抑制因金属间化合物从第一层的外表面脱落而形成针孔，因此能够抑制由Ni、Ni合金、Fe和Fe合金中的任1种构成的第二层从如此形成于第一层的针孔而在第一层的外表面侧露出。
发明效果
根据本发明，如上所述，能够提供一种电池集电体用包层材料和该电池集电体用包层材料的制造方法，即使在使该电池集电体用包层材料薄壁化至50μm以下厚度的情况下，也具有相应的机械强度，并且能够抑制因含有Al和Ni的金属间化合物或含有Al和Fe的金属间化合物从第一层的外表面脱落而形成针孔。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的电池集电体用包层材料的截面构成例的图。
图2是表示使用了本发明的一个实施方式的电池集电体用包层材料的双极型二次电池的构成例的示意图。
图3是作为参考例1从截面观察时显示的金属间化合物以不连续状形成的包层材料的图(照片)。
图4是作为参考例2俯视时显示的金属间化合物以不连续状(网状)形成的包层材料的图(照片)。
图5是用于对本发明的一个实施方式的电池集电体用包层材料的制造方法进行说明的示意图。
图6是表示本发明的实施例1的截面的照片。
图7是表示比较例1的截面的照片。
图8是表示本发明的实施例2的截面的照片。
图9是表示比较例2的截面的照片。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的具体实施方式进行说明。
首先，参照图1和图2，对本发明的一个实施方式的电池集电体用包层材料1的构成进行说明。
本发明的一个实施方式的图1所示的电池集电体用包层材料1(以下称为包层材料1)作为图2所示的可充放电的双极型二次电池100(以下称为电池100)的集电体使用。具体如图1和图2所示，包层材料1以在厚度方向(Z方向)一侧(Z1侧)的表面上形成正极活性物质层101、并在另一侧(Z2侧)的表面上形成负极活性物质层102的方式构成。由此，包层材料1以形成有正极活性物质层101和负极活性物质层102的状态作为电池100的双极型电极103(集电体)使用。
该双极型电极103以作为图2所示那样的电池100的中间电极使用的方式构成。具体而言，在电池100中，多个双极型电极103隔着电解质层104在厚度方向上叠层。此时，双极型电极103彼此隔着电解质层104以彼此不同的极在厚度方向上对置的方式配置。并且，以在放电时从配置于最外层的电极105和106向电池100的外部放电(电力)、并且在充电时从电池100的外部取电(电力)的方式构成。
如图1所示，包层材料1是在包层方向(Z方向)上具有50μm以下长度(厚度)t1的箔状的部件。其中，为了减小双极型电极103的厚度以及使用该电极的电池100的厚度，包层材料1的厚度t1优选为30μm以下。另外，为了抑制包层材料1的制作变得困难、并且抑制包层材料1在处理时破损，包层材料1的厚度t1优选为10μm以上，更优选为20μm以上。
另外，包层材料1是通过将由Al或Al合金构成的第一层11和由Ni、Ni合金、Fe和Fe合金中的任1种构成的第二层12以在包层方向(Z方向)上叠层的状态利用轧制使其接合而得到的。也就是说，包层材料1由具有第一层11和第二层12的两层结构的包层材料形成。其中，第一层11配置于电池100的厚度方向的一侧(Z1侧、正极活性物质层101侧)，并且第二层12配置于电池100的厚度方向的另一侧(Z2侧、负极活性物质层102侧)。
另外，作为构成第一层11的Al(纯铝)，可以使用含有约99质量％以上Al的A1000系(例如A1050、JIS标准)。另外，作为构成第一层11的Al合金，可以使用A3003(JIS标准)等的Al－Mn合金、A5052(JIS标准)等的Al－Mg合金、A6061(JIS标准)等的Al－Mg－Si合金等。
另外，作为构成第二层12的Ni(纯镍)，可以使用含有约99质量％以上Ni的NW2200系(例如NW2200、JIS标准)。另外，作为构成第二层12的Ni合金，可以使用NW4400系(例如NW4400、JIS标准)的Ni－Cu合金等。
另外，作为构成第二层12的Fe(纯铁)，除了可以使用基本不含C(碳)和其他杂质元素(Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)、S(硫)等)的例如电解铁(C为0.005质量％以下，其他杂质元素的合计为0.02质量％以下)和阿姆克铁(C为0.01质量％以下，其他杂质元素的合计为0.03质量％以下)以外，还可以使用JIS标准的冷轧钢板和钢带(例如SPCC、SPCD、SPCE等)等。另外，作为构成第二层12的Fe合金，可以使用铁素体系不锈钢(例如JIS标准的SUS430等)的Fe－Cr合金、奥氏体系不锈钢(例如JIS标准的SUS301、SUS304、SUS316L等)、Fe－Ni－Cr合金等。
另外，构成第二层12的Ni、Ni合金、Fe或Fe合金，由于机械强度通常大于Cu，例如与由Cu构成的情况相比，能够提高包层材料1的机械强度。
另外，第一层11的厚度t2为第二层12的厚度t3以下。其中，第一层11的厚度t2优选为将第一层11的厚度t2和第二层12的厚度t3合计的包层材料1的厚度t1的30％以下。
另外，在包层材料1中，在第一层11与第二层12之间(界面)形成有由含有Al和Ni的金属间化合物或含有Al和Fe的金属间化合物(简称为金属间化合物13a)构成的金属间化合物层13。该金属间化合物13a是第一层11的一部分和第二层12的一部分因退火时的热彼此结合并合金化而产生的。作为构成金属间化合物13a的化合物，在第二层12由Ni或Ni合金构成时，可以列举Al－Ni合金(例如Al3Ni或Al3Ni2等)；在第二层12由Fe或Fe合金构成时，可以列举Al－Fe合金(例如Al3Fe、Al5Fe2、Al2Fe、AlFe、AlFe3等)。由该金属间化合物13a构成的金属间化合物层13具有使第一层11与第二层12的接合强度增大的功能。另外，构成金属间化合物13a的Al－Ni合金或Al－Fe合金与构成第一层11的Al或Al合金和构成第二层12的Ni、Ni合金、Fe或Fe合金相比，硬度足够大，不易发生塑性变形，而且脆。
其中，在本实施方式的包层材料1中，包层方向(Z方向)上的金属间化合物层13的长度(厚度)t4为0.1μm以上1μm以下，与包层材料1的厚度t1、第一层11的厚度t2和第二层12的厚度t3相比，都非常小。此外，金属间化合物层13的厚度t4优选为0.4μm以下。由此，通过金属间化合物层13的厚度足够小至1μm以下，能够抑制金属间化合物13a穿破机械强度小的第一层11而在第一层11侧的外表面1a露出。
另外，在本实施方式中，如图1所示，在包层材料1中，从截面观察时，金属间化合物层13由沿着轧制方向以不连续状形成的金属间化合物13a构成。也就是说，在金属间化合物层13中，在轧制方向上彼此分离的多个金属间化合物13a沿着轧制方向排列。其中，金属间化合物层13优选以在轧制方向上的单位长度L内能够确认的各金属间化合物13a的轧制方向的长度d的合计为单位长度L的50％以下的方式形成。也就是说，在单位长度L内，优选第一层11和第二层12在超过50％的范围内直接接触。由此，能够抑制由于过度形成电阻比第一层11和第二层12大的金属间化合物13a而导致包层材料1的导电性下降。此外，金属间化合物层13更优选以在单位长度L内能够确认的各金属间化合物13a的轧制方向的长度d的合计为单位长度L的30％以下的方式形成。另一方面，为了抑制第一层11与第二层12的接合强度过度下降，金属间化合物层13优选以在单位长度L内能够确认的各金属间化合物13a的轧制方向的长度d的合计为10％以上的方式形成。
另外，在金属间化合物层13中，在形成有金属间化合物13a的部位，存在第一层11与金属间化合物13a的界面和第二层12与金属间化合物13a的界面两个界面。另一方面，在第一层11与第二层12直接接触的部位(未形成金属间化合物13a的部位)，存在第一层11与第二层12的界面一个界面。结果，形成有金属间化合物13a的部位由于界面多，导电性比第一层11与第二层12直接接触的部位差。
在此，作为参考例，表示容易确认由以不连续状形成的金属间化合物构成的金属间化合物层的包层材料的照片。图3是作为参考例1表示的作为具有由Al构成的第一层(Al层)、由Ni构成的第二层(Ni层)和厚度大于1μm的金属间化合物层的包层材料的一个例子的照片(从截面观察时)。其中，在图3的照片中，为了容易观察包层材料的截面，以将多片包层材料(1片包层材料的厚度为25μm)叠层的状态观察包层材料的截面。与该参考例1同样，本实施方式的包层材料1具有由以不连续状形成的金属间化合物13a构成的具有0.1μm以上1μm以下厚度的金属间化合物层13。
另外，图4是作为参考例2表示的与参考例1同样作为具有由Al构成的第一层(Al层)、由Ni构成的第二层(Ni层)和由以不连续状形成的金属间化合物构成的金属间化合物层的包层材料(包层材料的厚度为25μm)的一个例子的照片(俯视)。在图4所示的照片中，黑色部分(明度低的部分)是金属间化合物，白色部分(明度高的部分)是第二层(Ni层)。其中，关于包层材料所具有的金属间化合物层(金属间化合物)，例如能够通过将被检测体(包层材料)浸渍在氢氧化钠20mass％的水溶液中(例如10分钟)，将由Al或Al合金构成的第一层(例如上述的Al层)溶解除去并露出接合界面，由此进行观察。得到图4所示的照片时，也可以利用上述的方法使第一层(Al层)溶解，使金属间化合物所在的接合界面露出。
在该图4所示的参考例2中，金属间化合物层通过金属间化合物彼此平面连接成网眼而形成为在其网眼的内部未形成金属间化合物的不连续状的形态(将这样的形态称为网状)。其中，在金属间化合物更少时，可以认为形成为金属间化合物彼此没有达到俯视时连接成网状的分离形态(将这样的形态称为岛状)。另外，可以认为如上所述由俯视时具有网状或岛状的形态的金属间化合物形成的金属间化合物层由从截面观察时沿着轧制方向以不连续状排列的金属间化合物形成。
与图3所示的参考例1同样，本实施方式的金属间化合物层13从截面观察时并非以金属间化合物13a非常不均匀的状态形成，而是由以在轧制方向上基本均等地分散的状态形成的金属间化合物13a构成。另外，与图4所示的参考例2同样，本实施方式的金属间化合物层13从排除第一层11的状态下的包层方向(Z2方向)或排除第二层12的状态下的包层方向(Z1方向)俯视时，并非以金属间化合物13a非常不均匀的状态形成，而是由以岛状或网状形成的金属间化合物13a构成。
另外，第一层11的厚度t2和第二层12的厚度t3大于金属间化合物层13的厚度t4。
接着，参照图1、图2和图5，对一个实施方式的包层材料1的制造工艺进行说明。
首先，如图5所示，准备由Al或Al合金构成的长条状的第一板材111和由Ni、Ni合金、Fe和Fe合金中的任1种构成的长条状的第二板材112。其中，第一板材111和第二板材112都通过退火而被适度软化。此外，通过对第一板材111在某种程度上进行加工硬化，也能够使第一板材111的机械强度接近第二板材112的机械强度。另外，进行第一板材111和第二板材112的厚度调整，使得第一板材111的厚度与第二板材112的厚度的比率和作为最终制品(后述的最终轧制后)的包层材料1的第一层11的厚度t2与第二层12的厚度t3的比率基本一致。其中，作为一个例子，使第一板材111的厚度为0.4mm，使第二板材112的厚度为0.8mm。
然后，将长条状的第一板材111和第二板材112在以板厚方向(Z方向)叠层的状态，沿着第一板材111和第二板材112的延伸方向，以规定的压下率进行轧制(包层轧制)。此时，可以使用轧制辊201在常温下进行冷轧。由此，制作第一板材111a和第二板材112a以在板厚方向(包层方向、Z方向)上叠层的状态接合而成的长条状的接合材料101a。其中，为了使第一板材111a和第二板材112a可靠地接合，包层轧制时的压下率优选为50％以上。作为一个例子，以50％的压下率对0.4mm厚度的第一板材111和0.8mm厚度的第二板材112进行包层轧制时，第一板材111a的厚度和第二板材112a的厚度分别达到0.2mm和0.4mm，并且接合材料101a的厚度t11a达到0.6mm。
之后，使用退火炉202，在350℃以上550℃以下的温度条件下对接合材料101a进行退火(第一退火)，由此制作与接合材料101a相同厚度的长条状的包层材料101b。此时，优选在非氧化气氛下进行退火(第一退火)，并且退火时间优选为数分钟(小于10分钟)。其中，在第二板材112a由Ni或Ni合金构成的情况下与通常的Ni或Ni合金的退火相比、以及在第二板材112a由Fe或Fe合金构成的情况下与通常的Fe或Fe合金的退火相比，本实施方式的退火(第一退火)的退火温度(350℃以上550℃以下)低，并且在短时间(数分钟)内进行。由此，与由Al或Al合金构成的第一层相比，由再结晶温度高的Ni、Ni合金、Fe或Fe合金中的任1种构成的第二层不会发生再结晶，另一方面，发生恢复，某种程度上轧制变得容易。另外，由再结晶温度低的Al或Al合金构成的第一层在某种程度上被退火。
在使用该退火炉202进行退火(第一退火)时，通过第一板材111a的Al与第二板材112a的Ni发生反应，或者通过第一板材111a的Al与第二板材112a的Fe发生反应，在包层材料101b中，在使用第一板材111a的第一层111b与使用第二板材112a的第二层112b之间，形成由含有Al和Ni的金属间化合物或含有Al和Fe的金属间化合物(金属间化合物13a)构成的金属间化合物层113a。其中，金属间化合物层113a在退火后(后述的中间轧制前)以连续状形成。其中，所谓的“连续状”不同于“不连续状”，是指金属间化合物层在轧制方向上不是基本被断开，而是连续、沿着轧制方向以层状延伸的状态。另外，在退火后(后述的中间轧制前)，金属间化合物层113a的厚度t14a小于1μm，小于作为最终制品(后述的最终轧制后)的包层材料1的金属间化合物层13的厚度t4(参照图1)。
然后，通过以规定的压下率对包层材料101b进行轧制(中间轧制)，制作长条状的包层材料101c。此时，可以使用轧制辊203在常温下进行冷轧。通过该中间轧制，包层材料101c的厚度t11b小于包层材料101b的厚度t11a。其中，构成金属间化合物层113a的金属间化合物13a与构成第一层111b的Al或Al合金和构成第二层112b的Ni、Ni合金、Fe或Fe合金相比，硬度足够大，不易发生塑性变形，而且脆。由此，在中间轧制中，第一层111b和第二层112b在轧制方向上优先延展且厚度减小，另一方面，由硬质的金属间化合物13a构成的金属间化合物层113a在轧制方向上几乎不延展，厚度t14a基本没有变小。结果，构成金属间化合物层113a的金属间化合物13a因脆性而无法追随轧制，在轧制方向的多个位置被断开，由此形成各金属间化合物13a在轧制方向上分散的形态的金属间化合物层113b、即由以不连续状形成的金属间化合物13a构成的金属间化合物层113b。
在此，考虑到构成金属间化合物层113a的金属间化合物13a在轧制方向上几乎不延展这一点，在将中间轧制时的压下率设为R1(％)时，可以认为在金属间化合物层113b中，从截面观察时，轧制方向上的单位长度L(参照图1)内的金属间化合物13a的轧制方向的长度d的合计成为(L×(100－R1)/100)附近的值。
作为一个例子，在对使用0.4mm厚度的第一板材111和0.8mm厚度的第二板材112进行轧制(包层轧制)而成的0.6mm厚度t11a的包层材料101b进一步以50％的压下率R1进行中间轧制时，第一层111c的厚度和第二层112c的厚度分别达到0.1mm和0.2mm，并且包层材料101c的厚度t11b达到0.3mm。另外，此时可以认为在金属间化合物层113b中，从截面观察时，轧制方向上的单位长度L内的金属间化合物13a的轧制方向的长度d的合计成为0.5L(单位长度L的50％)附近的值。
之后，使用退火炉204，在350℃以上550℃以下的温度条件下对包层材料101c进行退火(第二退火)，由此制作长条状的包层材料101d。在使用该退火炉204进行退火(第二退火)时，与使用退火炉202进行退火(第一退火)同样，优选在非氧化气氛下进行退火，并且退火时间优选为数分钟(小于10分钟)。
在该退火(第二退火)时，也与使用退火炉202进行退火(第一退火)时同样，第一层111c的Al与第二层112c的Ni(或Fe)发生反应。由此，在包层材料101d中，在前一次退火(第一退火)时未形成金属间化合物13a的部位，在第一层111d与第二层112d之间(界面)形成含有Al和Ni的金属间化合物或含有Al和Fe的金属间化合物(金属间化合物13a)，在前一次退火(第一退火)时形成有金属间化合物13a的部位，与邻接的第一层111c或第二层112c进一步发生反应，金属间化合物13a变大一些。由此，制作在第一层111d与第二层112d之间具有金属间化合物层113c的包层材料101d。其中，通过中间轧制而以不连续状被断开的金属间化合物13a通过使用退火炉204的退火(第二退火)而形成为连续状，因此在使用退火炉204进行退火后(后述的最终轧制前)，金属间化合物层113c由以连续状形成的金属间化合物13a构成。另外，金属间化合物层113c的厚度t14b为0.1μm以上1.0μm以下。
然后，通过以规定的压下率对包层材料101d进行轧制(最终轧制)，制作作为最终制品的长条状的包层材料1(参照图1)。此时，可以使用轧制辊205在常温下进行冷轧。通过该最终轧制，包层材料1的厚度t1小于包层材料101d的厚度t11b。其中，在最终轧制中，也与中间轧制同样，第一层111d和第二层112d在轧制方向上优先延展且厚度减小，另一方面，硬质的金属间化合物层113c在轧制方向上几乎不延展，厚度t14b基本没有减小。结果，由金属间化合物13a构成的金属间化合物层113c因脆性而无法追随轧制而在轧制方向的多个位置被断开，从而形成各金属间化合物13a在轧制方向上分散的形态的金属间化合物层13、即由以不连续状形成的金属间化合物13a构成的金属间化合物层13。
此时，金属间化合物层113c的厚度t14b足够小至0.1μm以上1.0μm以下，因此即使第一层111d的厚度减小至第一层11的厚度t2(参照图1)，也能够抑制硬质的金属间化合物13a在第一层111d的外表面(第一层11的外表面1a)露出。结果，能够抑制因硬质的金属间化合物13a在第一层11的外表面1a露出并脱落而在第一层11的外表面1a形成针孔，因此能够抑制第二层12在第一层11的外表面1a侧露出。
在此，将最终轧制时的压下率设为R2(％)时，可以认为与中间轧制时同样，在金属间化合物层13中，从截面观察时，轧制方向上的单位长度L(参照图1)内的金属间化合物13a的轧制方向的长度d的合计成为(L×(100－R2)/100)附近的值。
作为一个例子，对使用0.4mm厚度的第一板材111和0.8mm厚度的第二板材112如上所述进行轧制(包层轧制)而成的0.3mm厚度t11b的包层材料101d进一步以约80％(83.3％)的压下率进行最终轧制时，第一层11的厚度t2和第二层12的厚度t3分别达到0.015mm(即15μm)和0.035mm(即35μm)，并且包层材料1的厚度t1达到0.050mm(即50μm)。另外，可以认为在金属间化合物层13中，轧制方向上的单位长度L内的金属间化合物13a的轧制方向的长度d的合计成为0.2L(单位长度L的20％)附近的值。也就是说，从截面观察时，金属间化合物层13以单位长度L内的金属间化合物13a的轧制方向的长度d的合计为单位长度L的50％以下且为10％以上30％以下(约20％)的方式由以不连续状形成的金属间化合物13a构成。因此，在最终制品的包层材料1中，将最终轧制的压下率设为R2(％)，金属间化合物层13相对于单位长度L的上述比例(不连续状的程度)与100－R2(％)基本一致。
另外，在本实施方式中，如图5所示，一边在搬送方向上进行搬送，一边连续地进行包层轧制、退火(第一退火)、中间轧制、退火(第二退火)和最终轧制。由此，连续地制作长条状的包层材料1。
之后，如图1所示，通过在包层材料1的表面上配置正极活性物质层101和负极活性物质层102，制作双极型电极103。此时，能够抑制第二层12在第一层11的外表面1a侧露出，因此能够抑制露出的第二层12与正极活性物质层101和负极活性物质层102两者直接接触。然后，如图2所示，将所制作的双极型电极103用于电池100。
根据本实施方式，能够获得以下的效果。
在本实施方式中，如上所述，使由金属间化合物13a构成的金属间化合物层13的厚度为1μm以下。由此，通过使包层材料1薄壁化至50μm以下的厚度，即使在由Al或Al合金构成的第一层11的厚度减小的情况下，由于金属间化合物层13的厚度t4足够小至1μm以下，因此也能够抑制硬质的金属间化合物13a在第一层11的外表面1a露出。结果，在使用由具有相应的机械强度的Ni、Ni合金、Fe和Fe合金中的任1种构成的第二层12得到的包层材料1中，即使在使厚度t1薄壁化至50μm以下厚度的情况下，也能够抑制由于金属间化合物13a在第一层11的外表面1a露出并脱落而在第一层11的外表面1a形成针孔。因此，能够抑制由Ni、Ni合金、Fe或Fe合金构成的第二层12因这样的针孔而在第一层11的外表面1a侧露出，因此通过在两个外表面配置相应的正极活性物质层101和负极活性物质层102而将包层材料1用于电池100的电极(双极型电极103)时，能够抑制露出的第二层12与正极活性物质层101和负极活性物质层102两者直接接触。结果，能够防止电池100充放电时可能发生的构成第二层12的Ni、Ni合金、Fe或Fe合金溶解。
另外，在本实施方式中，通过使由金属间化合物13a构成的金属间化合物层13的厚度为0.1μm以上，能够抑制第一层11与第二层12之间的接合强度因金属间化合物层13的形成量不足而过度下降。
另外，在本实施方式中，从截面观察时，由沿着轧制方向以不连续状形成的金属间化合物13a构成金属间化合物层13。由此，在包层材料1中，能够形成未形成金属间化合物13a的部分、即第一层11与第二层12直接接触的部分。结果，能够抑制因金属间化合物13a介于第一层11与第二层12之间而引起导电性下降(电阻增大)。另外，通过金属间化合物层13由以不连续状形成的金属间化合物13a构成，即使在金属间化合物13a在第一层11的外表面1a露出时容易脱落的情况下，由于金属间化合物层13的厚度t4足够小至1μm以下，因此也能够抑制金属间化合物13a在第一层11的外表面1a露出的情况。由此，能够可靠地抑制金属间化合物13a从第一层11的外表面1a露出而脱落。
另外，在本实施方式中，优选从截面观察时，以轧制方向上的单位长度L内的金属间化合物13a的轧制方向的长度d的合计达到单位长度L的50％以下(更优选30％以下)的方式，由以不连续状形成的金属间化合物13a构成金属间化合物层13。如此构成时，在包层材料1中，能够使形成有金属间化合物13a的部分的比例减小，使第一层11与第二层12直接接触的部分的比例增大。由此，能够有效地抑制因金属间化合物13a介于第一层11与第二层12之间而引起导电性下降(电阻增大)。
另外，在本实施方式中，优选从截面观察时，由以轧制方向上的单位长度L内的金属间化合物13a的轧制方向的长度d的合计达到单位长度L的10％以上的方式形成的金属间化合物13a构成金属间化合物层13。由此，能够抑制形成有金属间化合物13a的比例过度减小，因此能够抑制第一层11与第二层12之间的接合强度过度下降。
另外，在本实施方式中，通过使包层材料1的厚度t1为10μm以上30μm以下，能够进一步实现包层材料1的薄壁化。此外，通过使包层材料1进一步薄壁化至10μm以上30μm以下的厚度t1，即使在第一层11的厚度t2进一步减小(例如15μm)的情况下，通过使金属间化合物层13的厚度为1μm以下，也能够抑制由于硬质的金属间化合物13a在第一层11的外表面1a露出并脱落而在第一层11的外表面1a形成针孔。
另外，在本实施方式中，通过第一层11的厚度t2为第二层12的厚度t3以下，能够抑制由容易塑性变形的Al或Al合金构成的第一层11的比例增大，因此能够可靠地抑制轧制时第二层12无法追随第一层11的轧制。
另外，在本实施方式中，通过第一层11的厚度t2大于金属间化合物层13的厚度t4，能够可靠地抑制金属间化合物13a在第一层11的外表面1a露出而脱落。
另外，在本实施方式的制造方法中，通过在350℃以上550℃以下的温度条件下进行退火(上述的第一退火和第二退火)，能够将由金属间化合物13a构成的金属间化合物层13的厚度控制在1μm以下。
(实施例)
参照图6、图7、图8和图9，对为了确认本发明效果而进行的实验进行说明。
〈实施例1〉
在实施例1中，使用厚度0.3mm的Al板作为第一板材111，并且使用厚度0.6mm的Ni板作为第二板材112，制作包层材料。
首先，在将第一板材111和第二板材112在板厚方向(Z方向)叠层的状态下，沿着第一板材111和第二板材112的延伸方向，在常温下以约61％的压下率进行包层轧制，制作接合材料101a。所制作的接合材料101a的整体厚度为0.35mm。
包层轧制后，使用退火炉202，在非氧气氛下，以450℃对接合材料101a进行3分钟退火(第一退火)，制作包层材料101b。
退火(第一退火)后，对于包层材料101b，在常温下以约86％的压下率进一步进行中间轧制，制作包层材料101c。通过该中间轧制，包层材料101c整体的厚度达到50μm。
中间轧制后，使用退火炉204，以450℃对包层材料101c进行3分钟退火(第二退火)，制作包层材料101d。
然后，在退火(第二退火)后，以压下率54％对包层材料101d进行最终轧制，制作包层材料1。制得的包层材料1的第一层(Al层)的厚度与第二层(Ni层)的厚度之比为1:2，整体厚度为23μm。
图6是实施例1的包层材料的照片(从截面观察时)。对实施例1所完成的包层材料的Al层和Ni层的厚度，分别测定5个部位，求出平均值。将其结果示于表1。
[表1]
如表1所示，测得的5个部位的第一层(Al层)的厚度分别为10.6μm、10.9μm、7.2μm、6.3μm和6.8μm，为6μm以上11μm以下的范围。另外，第一层(Al层)的5个部位的厚度平均为8.4μm。
另外，测得的5个部位的第二层(Ni层)的厚度分别为12.0μm、12.5μm、15.8μm、16.2μm和15.9μm，为12μm以上16.5μm以下的范围。另外，第二层(Ni层)的5个部位的厚度平均为14.5μm。
另外，在实施例1中，如图6所示，金属间化合物层在轧制方向上被断开为多个。构成金属间化合物层的各金属间化合物在包层材料的厚度方向上的大小(厚度)为约0.6μm以上0.7μm以下(小于1μm)，因此金属间化合物层的厚度为约0.7μm(小于1μm)。另外，各金属间化合物的轧制(长度)方向的长度为15μm以下。
〈比较例1〉
关于比较例1，除了将第二退火温度变更为580℃以外，利用与实施例1相同的材料和相同方法制作包层材料。
图7是比较例1的包层材料1的照片(从截面观察时)。对于比较例1所完成的包层材料的第一层(Al层)和第二层(Ni层)的厚度，分别测定5个部位，求出平均值。将其结果示于表2。
[表2]
如表2所示，测得的5个部位的第一层(Al层)的厚度分别为8.7μm、7.7μm、6.3μm、11.9μm和8.9μm，为6μm以上12μm以下的范围。另外，第一层(Al层)的5个部位的厚度平均为8.7μm。
另外，测得的5个部位的第二层(Ni层)的厚度分别为14.5μm、14.9μm、16.8μm、13.3μm和14.9μm，为13μm以上17μm以下的范围。另外，第二层(Ni层)的5个部位的厚度平均为14.9μm。
另外，在比较例1中，如图7所示，金属间化合物层在轧制(长度)方向上被断开为多个。构成金属间化合物层的各金属间化合物在包层材料的厚度方向上的大小(厚度)为约6μm，因此金属间化合物层的厚度为约6μm。另外，在比较例1中，如图7所示，金属间化合物产生了裂痕(裂纹)。
实施例1和比较例1中形成的构成金属间化合物层的金属间化合物(例如Al－Ni合金)与构成第一层的Al和构成第二层的Ni相比，硬度足够大。因此可以认为，即使进行轧制，金属间化合物层的厚度也不会减小。另一方面，可以认为由于金属间化合物脆，所以金属间化合物层无法追随轧制，金属间化合物层被断开而以不连续状形成。
另外，由于金属间化合物层的厚度不易因轧制而减小，所以可以认为所完成的包层材料的金属间化合物层的厚度由第一退火或第二退火决定。换言之，可以认为所完成的包层材料的金属间化合物层的厚度由金属间化合物因退火成长多少决定。
因此，在第二退火的温度比比较例1低的实施例1中，可以认为由于第二退火的温度低，金属间化合物的成长受到抑制，因而金属间化合物层的厚度小于1μm。另一方面，在比较例1中，可以认为由于第二退火，金属间化合物成长，因而金属间化合物层的厚度大于1μm。由此，本发明的发明人发现，通过使第二退火的温度小于580℃(例如550℃以下)，即使在第一退火后进行第二退火，也能够使金属间化合物层的厚度为1μm以下。
〈实施例2〉
在实施例2中，准备作为第一板材111的厚度0.3mm的Al板和作为第二板材112的厚度0.6mm的Fe板，制作包层材料。
首先，在将准备好的第一板材111和第二板材112在板厚方向(Z方向)叠层的状态下，沿着第一板材111和第二板材112的延伸方向，在常温下以72.2％的压下率进行包层轧制，制作接合材料101a。所制作的接合材料101a整体的厚度为0.25mm。
包层轧制后，使用退火炉202，在非氧气氛下，以350℃对接合材料101a进行3分钟退火(第一退火)，由此制作包层材料101b。
退火(第一退火)后，在常温下以80％的压下率对包层材料101b进行中间轧制，制作包层材料101c。通过该中间轧制，包层材料101c整体的厚度达到50μm。
中间轧制后，使用退火炉204，以350℃对包层材料101c进行3分钟退火(第二退火)。
然后，在退火(第二退火)后，以压下率50％对包层材料101d进行最终轧制，制作整体厚度为25μm的包层材料。
图8是实施例2的包层材料的照片(从截面观察时)。对于所完成的包层材料的第一层(Al层)和第二层(Fe层)的厚度，分别测定5个部位，求出平均值。将其结果示于表3。
[表3]
如表3所示，测得的5个部位的第一层(Al层)的厚度分别为8.1μm、8.3μm、8.6μm、6.0μm和9.0μm，为6μm以上9μm以下的范围。另外，第一层(Al层)的5个部位的厚度平均为8.0μm。
另外，测得的5个部位的第二层(Fe层)的厚度分别为17.3μm、16.6μm、16.4μm、16.9μm和16.4μm，为16μm以上17.5μm的范围。另外，第二层(Fe层)的5个部位的厚度平均为16.7μm。
另外，在实施例2中，如图8所示，金属间化合物层在轧制(长度)方向上以连续状形成，未观察到断裂。由金属间化合物构成的金属间化合物层的厚度为约0.3μm(小于1μm)。
〈比较例2〉
关于比较例2，除了将第二退火变更为580℃、1分钟以外，利用与实施例2相同的材料和相同的方法制作包层材料。
图9是比较例2的包层材料的照片(从截面观察时)。对所完成的包层材料的5个部位的第一层(Al层)和第二层(Fe层)的厚度进行测定，求出平均值。将其结果示于表4。
[表4]
如表4所示，测得的5个部位的第一层(Al层)的厚度分别为6.0μm、6.6μm、7.9μm、7.6μm和6.6μm，为6μm以上8μm以下的范围。另外，第一层(Al层)的5个部位的厚度平均为6.9μm。这表明与实施例2的第一层(Al层)相比，厚度减小。
另外，测得的5个部位的第二层(Fe层)的厚度分别为19.3μm、18.0μm、18.3μm、16.4μm和18.0μm，为16μm以上19.5μm以下的范围。另外，第二层(Fe层)的5个部位的厚度平均为18.0μm。
另外，在比较例2中，如图9所示，金属间化合物层在轧制(长度)方向上被断开为多个，也存在金属间化合物穿破第一层(Al层)而露出的部分。构成金属间化合物层的各金属间化合物在包层材料的厚度方向上的大小(厚度)为约7μm，因此金属间化合物层的厚度为约7μm。另外，各金属间化合物的轧制(长度)方向的长度为15μm。
实施例2和比较例2中形成的构成金属间化合物层的金属间化合物(例如Al－Fe合金)与构成第一层的Al和构成第二层的Fe相比，硬度足够大。因此可以认为即使进行轧制，金属间化合物层的厚度也不会减小。另外，在比较例2中，可以认为由于金属间化合物脆，所以金属间化合物层无法追随轧制而被断开，从而以不连续状形成。
另外，由于金属间化合物层的厚度不易因轧制而减小，所以可以认为所完成的包层材料的金属间化合物层的厚度由第一退火或第二退火决定。换言之，可以认为所完成的包层材料的金属间化合物层的厚度由金属间化合物因退火成长多少而决定。
因此，可以认为在第二退火的温度比比较例2低的实施例2中，由于第二退火的温度低，所以金属间化合物的成长受到抑制，因而金属间化合物层的厚度小于1μm。另一方面，在比较例2中，可以认为由于第二退火，金属间化合物成长，金属间化合物层的厚度大于1μm。由此，本发明的发明人发现，通过使第二退火的温度小于580℃(例如550℃以下)，即使在第一退火后进行第二退火，也能够使金属间化合物层的厚度为1μm以下。
另外，在比较例2中，虽然使第一退火的温度低于比较例1，并以相同的温度进行短时间的第二退火，但第二比较例的金属间化合物大幅成长并穿破了第一层(Al层)。由此，本发明的发明人发现，第二层由Fe构成时，与第二层由Ni层构成的情况相比，容易受到退火温度的影响而促进成长。
另外，就所有的方面而言，本次公开的实施方式只是示例，而不应认为是限制。本发明的范围包括上述的实施方式没有说明而由请求保护的范围显示、以及与请求保护的范围均等的意义和范围内的所有的变更(变形例)。
例如在上述实施方式中，表示了将本发明的电池集电体用包层材料1用于双极型二次电池的双极型电极103的例子，但本发明并不限于此。也可以将本发明的电池集电体用包层材料用作单极型二次电池的单极型电极。也就是说，可以只在第一层或第二层的任一者上配置正极活性物质层或负极活性物质层。还可以将本发明的电池集电体用包层材料用于使用液体电解质的锂离子二次电池等。通过在表面上形成正极活性物质层(或负极活性物质层)，也可以将本发明的电池集电体用包层材料用于正极(或负极)。还可以将本发明的电池集电体用包层材料用作电池端子，用于电池的正极(或负极)与正极端子(或负极端子)的连接。
另外，在上述实施方式中，作为电池集电体用包层材料1的制造方法，表示了按照包层轧制、退火(第一退火)、中间轧制、退火(第二退火)和最终轧制的顺序进行的例子(参照图5)，但本发明并不限于此。在本发明中，作为电池集电体用包层材料的制造方法，只要至少依次进行包层轧制、退火(第一退火)和该退火后的轧制(最终轧制)即可。也就是说，在退火(第一退火)与最终轧制之间可以不进行中间轧制和退火(第二退火)。另外，在退火(第一退火)与最终轧制之间，也可以将中间轧制和退火(第二退火)交替进行多次。另外，还可以在最终轧制后进行最终退火(第三退火)。在这种情况下，还能够制作具有0.1μm以上1.0μm以下厚度的金属间化合物层由在第一层和第二层之间并非以不连续状而是以连续状形成的金属间化合物构成的电池集电体用包层材料。
符号说明
1 电池集电体用包层材料
11 第一层
12 第二层
13 金属间化合物层
13a 金属间化合物
111、111a 第一板材
112、112a 第二板材
L 单位长度

Claims (6)

1.一种电池集电体用包层材料(1)，其特征在于：
由利用轧制将第一层(11)与第二层(12)接合而成的具有50μm以下厚度的包层材料形成，其中，所述第一层(11)由Al或Al合金构成，所述第二层(12)由Ni、Ni合金、Fe和Fe合金中的任1种构成，
在所述包层材料中，在所述第一层与所述第二层之间形成有金属间化合物层(13)，
该金属间化合物层(13)具有0.3μm以上0.7μm以下的厚度，由含有Al和Ni的金属间化合物或含有Al和Fe的金属间化合物构成，
所述金属间化合物层由在俯视时具有网状或岛状的形态、并且从截面观察时沿着轧制方向以不连续状形成的金属间化合物构成。
2.如权利要求1所述的电池集电体用包层材料，其特征在于：
从截面观察时，轧制方向上的单位长度内的所述金属间化合物的轧制方向的长度的合计为所述单位长度的50％以下。
3.如权利要求2所述的电池集电体用包层材料，其特征在于：
从截面观察时，所述单位长度内的所述金属间化合物的轧制方向的长度的合计为所述单位长度的10％以上30％以下。
4.如权利要求1所述的电池集电体用包层材料，其特征在于：
所述包层材料的厚度为10μm以上30μm以下。
5.如权利要求1所述的电池集电体用包层材料，其特征在于：
所述第一层的厚度为所述第二层的厚度以下且大于所述金属间化合物层的厚度。
6.一种电池集电体用包层材料(1)的制造方法，其特征在于：
通过将由Al或Al合金构成的第一板材(111)与由Ni、Ni合金、Fe和Fe合金中的任1种构成的第二板材(112)以叠层的状态轧制，将所述第一板材和所述第二板材接合，
轧制后，在350℃以上450℃以下的温度条件下退火，再进行轧制，并且在350℃以上450℃以下的温度条件下退火，由此在所述第一板材与所述第二板材之间形成含有Al和Ni的金属间化合物或含有Al和Fe的金属间化合物，制作具有第一层、第二层和金属间化合物层的、具有50μm以下厚度的包层材料，其中，所述第一层由Al或Al合金构成，所述第二层由Ni、Ni合金、Fe和Fe合金中的任1种构成，所述金属间化合物层由在俯视时具有网状或岛状的形态、并且从截面观察时沿着轧制方向以不连续状形成的所述金属间化合物构成、且具有0.3μm以上0.7μm以下的厚度。
CN201880066192.2A 2017-12-01 2018-11-20 电池集电体用包层材料和电池集电体用包层材料的制造方法 Active CN111201651B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017231363 2017-12-01
JP2017-231363 2017-12-01
JP2018095726 2018-05-17
JP2018-095726 2018-05-17
PCT/JP2018/042861 WO2019107223A1 (ja) 2017-12-01 2018-11-20 電池集電体用クラッド材および電池集電体用クラッド材の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111201651A CN111201651A (zh) 2020-05-26
CN111201651B true CN111201651B (zh) 2023-07-25

Family

ID=66663862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880066192.2A Active CN111201651B (zh) 2017-12-01 2018-11-20 电池集电体用包层材料和电池集电体用包层材料的制造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11456461B2 (zh)
EP (1) EP3719894A4 (zh)
JP (1) JP6791402B2 (zh)
CN (1) CN111201651B (zh)
WO (1) WO2019107223A1 (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101312245A (zh) * 2007-05-24 2008-11-26 日产自动车株式会社 非水溶剂二次电池用集电体及使用该集电体的电极和电池
JP2010262866A (ja) * 2009-05-08 2010-11-18 Toyota Motor Corp 電池用電極箔、正電極板、電池、車両、電池搭載機器、及び、電池用電極箔の製造方法
JP2015225847A (ja) * 2014-05-30 2015-12-14 株式会社Ｎｅｏｍａｘマテリアル 電池集電体用クラッド材および電極

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS525713B2 (zh) 1972-09-30 1977-02-16
JPH0670159U (ja) * 1993-03-15 1994-09-30 日本電池株式会社 有機電解液二次電池の電極集電体
JP2002075455A (ja) 2000-08-24 2002-03-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd リチウム二次電池
JP2004164865A (ja) 2002-11-08 2004-06-10 Nissan Motor Co Ltd 全固体ポリマー電池用積層体の製造方法、全固体ポリマー電池用積層体、全固体ポリマー電池の製造方法、及び全固体ポリマー電池
JP4256203B2 (ja) 2003-05-29 2009-04-22 株式会社Ｎｅｏｍａｘマテリアル アルミニウム・ニッケル・ステンレス鋼クラッド材の製造方法
JP2006051523A (ja) 2004-08-12 2006-02-23 Neomax Material:Kk 導電部品用クラッド材およびその製造方法
JP5205713B2 (ja) * 2006-05-01 2013-06-05 日産自動車株式会社 双極型二次電池
KR100985606B1 (ko) 2007-05-24 2010-10-05 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 비수용매 2차 전지용 집전체 및 이것을 이용한 전극 및전지
JP2014120399A (ja) 2012-12-18 2014-06-30 Toshiba Corp 電極、電池および電池パック
JP6592946B2 (ja) 2015-04-15 2019-10-23 日立金属株式会社 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

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101312245A (zh) * 2007-05-24 2008-11-26 日产自动车株式会社 非水溶剂二次电池用集电体及使用该集电体的电极和电池
JP2010262866A (ja) * 2009-05-08 2010-11-18 Toyota Motor Corp 電池用電極箔、正電極板、電池、車両、電池搭載機器、及び、電池用電極箔の製造方法
JP2015225847A (ja) * 2014-05-30 2015-12-14 株式会社Ｎｅｏｍａｘマテリアル 電池集電体用クラッド材および電極

Also Published As

Publication number Publication date
US20210194010A1 (en) 2021-06-24
US11456461B2 (en) 2022-09-27
CN111201651A (zh) 2020-05-26
EP3719894A4 (en) 2021-07-21
WO2019107223A1 (ja) 2019-06-06
JP6791402B2 (ja) 2020-11-25
EP3719894A1 (en) 2020-10-07
JPWO2019107223A1 (ja) 2020-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5329290B2 (ja) リチウムイオン電池の負極集電体用クラッド材及びその製造方法
JP4961508B2 (ja) クラッド板
TWI334238B (zh)
KR101785779B1 (ko) 전지 집전체용 클래드재 및 전극
CN113224473A (zh) 电池负极引线材料用包层材料及其制造方法和使用方法以及电池
CN106531946B (zh) 电池用引线部件和电池用引线部件的制造方法
CN111201651B (zh) 电池集电体用包层材料和电池集电体用包层材料的制造方法
CN214043930U (zh) 电池用端子
JP5958140B2 (ja) クラッド箔およびこれを用いる電池用活物質集電体、ならびにリチウムイオン二次電池の負極集電体の製造方法
JP4256203B2 (ja) アルミニウム・ニッケル・ステンレス鋼クラッド材の製造方法
CN109792056B (zh) 二次电池的负极集电体用箔及其制造方法
CN113166868B (zh) 二次电池的负极集电体用箔
JPWO2005048285A1 (ja) 放電電極用クラッド材及び放電電極
CN109216591B (zh) 电池用Ni材、负极和电池壳材
CN111086290A (zh) 一种锂电池连接材料及其加工工艺
CN109565054B (zh) 二次电池的负极集电体用包层材料及其制造方法
JP2007250420A (ja) 密着性に優れた二次電池電極用芯体およびその製造方法
JP2023092721A (ja) クラッド材の製造方法
JP6528814B2 (ja) 電池集電体用クラッド材および電極
JP2006117990A (ja) 複層ステンレス鋼板及びそれを用いた電池ケース
CN114568021A (zh) 包层材料
JP2009215655A (ja) 固体高分子型燃料電池セパレータ用多層ステンレスクラッド鋼板、厚板およびそれらの素材、並びにそれらの製造方法
JP2002134117A (ja) 鉛蓄電池用格子体の製造方法および密閉式鉛蓄電池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: Tokyo, Japan

Applicant after: Bomeilicheng Co.,Ltd.

Address before: Tokyo, Japan

Applicant before: HITACHI METALS, Ltd.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant