JP2012174335A

JP2012174335A - リード部材

Info

Publication number: JP2012174335A
Application number: JP2011031781A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Taguchi; 暁彦田口; Hiroyasu Sugiyama; 博康杉山; Yasuhiro Ishido; 康博石戸
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2012-09-10
Also published as: CN102646799A; CN102646799B; US20120214060A1

Abstract

【課題】銅にニッケルをメッキしたリード部材であって、ニッケル製金属箔との接続強度が十分であり、かつ折り曲げてもメッキ層にクラックが生じないリード部材を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明にかかるリード部材は、導体の長さ方向の中間部分に絶縁フィルムが前記導体の両面に貼り合わされたリード部材である。導体は銅である地金にニッケルがメッキされたものである。前記導体の厚さが０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の値であり前記導体の幅が２ｍｍ以上７ｍｍ以下の値であり、ニッケルメッキ層の厚さが２．５μｍ以上５．０μｍ以下の値である。
【選択図】図２

Description

本発明は、薄型電池の電極に接続されて電池外に出されるリード部材に関する。

薄型電池内の電池要素にリード部材を溶接することが特許文献１に開示されている。
負極端子リードにニッケルメッキ銅を使用し、電池間で負極端子リードと正極端子リードを溶接し、さらにリベット止めまたはネジ止めすることが特許文献２に開示されている。

特開２００２−０７５３２４

特開２００７−２５７８４９

電池の発電要素の一部である金属箔に一端が接続されて他端が電池外に取り出されるリード部材は、導体とその一部を覆う絶縁フィルムからなる。リード部材は絶縁フィルムの部分で電池の外装材と融着される。リード部材の外装材とが融着される箇所は絶縁フィルムはその部分の導体を覆っているので、導体は直接外装材と融着されない。
電池内の発電要素のうち負極となる金属箔にはニッケルが使用されることが多い。従来は、リード部材の導体は金属箔と同種金属が使用され、負極金属箔がニッケルである場合は負極用リード部材にはニッケルが使用されていた。金属箔とリード部材とは溶接されるが、従来はニッケルどうしの溶接であるので問題なく溶接できていた。
しかし、電池の容量が増えるにつれ、ニッケル製の負極用リード部材は電池使用時に電気抵抗により発熱して高温になるようになった。リード部材が高温になることで電池内のセパレータや外装材を封止している接着材が劣化して電池の機能が損なわれる問題が生じる。また、リード部材での無駄な電力消費も無視できない問題である。

そこで、負極用リード部材に抵抗の小さな銅を使用することが考えられる。しかし、無垢の銅を使用すると、銅を覆う絶縁フィルムが銅害で劣化し、その部分で電池外装材との密着が不十分となって電池内の電解液が漏れ出すなど電池として使用できなくなることがある。
そこで、銅にニッケルメッキをしたものを負極用リード部材として使用することが考えられる。しかし、ニッケルメッキ銅（負極用リード部材）とニッケル（負極金属箔）を溶接しても十分な接続強度が得られないという問題があった。そして、電池使用時にリード部材を折り曲げたときにメッキにクラックが生じて地金の銅が露出することがあるという問題があった。

本発明は、銅にニッケルをメッキしたリード部材であって、ニッケル製金属箔との接続強度が十分であり、かつ折り曲げてもメッキ層にクラックが生じないリード部材を提供することを課題とする。

本発明にかかるリード部材は、導体の長さ方向の中間部分に絶縁フィルムが前記導体の両面に貼り合わされたリード部材である。導体は銅である地金にニッケルがメッキされたものである。前記導体の厚さが０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の値であり前記導体の幅が２ｍｍ以上７ｍｍ以下の値であり、ニッケルメッキ層の厚さが２．５μｍ以上５．０μｍ以下の値である。

本発明のリード部材は、ニッケル製金属箔との接続強度が十分である。当該リード部材を折り曲げてもメッキにクラックが生じず、折り曲げて使用することができる。

本発明のリード部材を示す図である。本発明のリード部材を示す断面図であり、図１のＡ−Ａで切った断面図である。リード部材と電極金属箔との溶接を説明する図である。電池に使用されたリード部材の導体の折り曲げを説明する図である。導体と金属箔との接続強度の測定方法を説明する図である。導体を折り曲げる方法を説明する図である。

本発明のリード部材の外観を図１に示す。図１に示すＡ−Ａの断面で矢印方向に見た図を図２に示す。
リード部材１は導体２と絶縁フィルム３とからなる。
絶縁フィルム３が架橋層３ａと接着層３ｂとからなる。
接着層３ｂは酸変性されたポリエチレンまたはポリプロピレンをベース樹脂とする。接着層３ｂの厚さは０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とする。
架橋層３ａはポリエチレンまたはポリプロピレンをベース樹脂とする。架橋助剤が０．５重量％以上１０重量％以下含まれる。架橋層３ａの厚さは０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下とする。

導体２は厚さｔが０．０５ｍ以上０．２ｍｍ以下、幅ｗが２ｍｍ以上７ｍｍ以下、長さＬが２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。導体２の中間部分の両面に絶縁フィルム３が貼り合わされる。電池の設計によるが、導体２の長さ方向の端２ｃ、２ｄから数ｍｍの部分には絶縁フィルム３が貼られず導体２が露出する。この絶縁フィルム３の長さＭは３．５ｍｍ以上７ｍｍ以下である。

導体２は地金２ａとメッキ層２ｂとからなる。地金２ａは銅であり、メッキ層２ｂはニッケルである。導体２は絶縁フィルム３の接着層３ｂで取り囲まれている。
図２に示すように導体２の両面２ｅ、２ｆおよび幅方向の端面２ｇ、２ｈはメッキされている。絶縁フィルム３と地金（銅）２ａの間にはメッキ層２ｂがあるので銅が直接絶縁フィルム３に接触することがない。したがって、絶縁フィルム３が銅害で劣化することがない。

本発明のリード部材１は長尺の導体２に絶縁フィルム３を所定の間隔で貼り合わせ、絶縁フィルム３間の所定の箇所で導体２を切断することにより製造することができる。この場合、導体２の切断面（導体の長さ方向の端面）２ｃ、２ｄはメッキされていない。この端面２ｃ、２ｄで銅が露出していても絶縁フィルム３と接触することがないので銅害のおそれがない。したがって、導体２の切断面（長さ方向の端面）２ｃ，２ｄは銅が露出したままで構わない。

電極金属箔とリード部材とを溶接する場合、図３に示すように、両者を重ね合わせた箇所に溶接のための電極棒１１を当て電極棒間に電流を流す。導体２の幅が４〜７ｍｍであるので、電極棒１１間の間隔は１〜３ｍｍとなる。この間に数ｋＶＡの電力をかけて電極金属箔１０とリード部材１の導体２とを抵抗加熱により溶かしてスポット溶接する。溶接される箇所は電極棒１１先端が触れる箇所であり、直径１ｍｍ程度の部分である。

一方、溶接された電極金属箔１０と導体とは所定の接続強度が要求される。この接続強度は電極金属箔１０上に溶接された導体２をその一端を持って９０度上に引き上げて剥がす（９０度剥離）ときの力で示すことができる。２ｋｇ以上の力をかけなければ導体２が金属箔１０から引き剥がされないことが要求される。本発明者が検討した結果、導体２の寸法が上記の場合、メッキ層２ｂの厚さにより接続強度が異なる。リード部材１の導体２であるニッケルメッキ銅のニッケルメッキ層２ｂの厚さが２．５μｍ以上であれば、電極金属箔（ニッケル）１０とリード部材１の導体（ニッケルメッキ銅）２との接続強度が大きく接続は良好である。一方、ニッケルメッキ層２ｂの厚さが２．５μｍ未満であれば、電極金属箔（ニッケル）１０とリード部材１の導体（ニッケルメッキ銅）２の接続強度が２．０ｋｇ未満となって接続不十分となることがある。

本発明のリード部材１は、一端が電極金属箔に接続される。リード部材１と電極金属箔１０との接続部は外装材１２に覆われる。電池本体は外装材およびその内部であり、リード部材の他端は電池本体の外に出される。絶縁フィルム３が外装材１２に封止される。電池本体の外に出た導体２が外装材１２の形状に合わせて絶縁フィルム３の端近傍で折り曲げられることがある。例えば、図４に示すように、直方体状の外装材１２の一端から出た導体２が絶縁フィルム３の端で折り曲げられて外装材１２の端面１２ａに密着するように折り曲げられる。このように導体２が折り曲げられてもメッキ層２ｂにクラックが入って地金２ａの銅が露出しないことが要求される。
本発明者が検討した結果、導体２の厚さが０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍであるときに、その導体のニッケルメッキ層２ｂの厚さが５μｍ以下であると１８０度折り曲げたときにメッキ層２ｂにクラックが入ることはなかった。しかし、ニッケルメッキ層２ｂが５μｍよりも厚いと１８０度折り曲げたときにメッキ層２ｂにクラックが入って地金２ａの銅が露出することがあった。

上述したように本発明のリード部材１は、ニッケルメッキされた銅箔２ａを導体２とするものである。導体２の厚さが０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の値であり幅が２ｍｍ以上７ｍｍ以下の値であるという寸法であるときに、ニッケルメッキ層２ｂの厚さが２．５μｍ以上５．０μｍ以下の値とする。これにより、リード部材１をニッケル製電極金属箔１０に接続したときの接続強度を確保し、かつ電池の外に出たリード部材１の導体２を折り返してもニッケルメッキ層２ｂにクラックが入らない。

下記の各例に示す寸法のリード部材について、ニッケル製金属箔に溶接したときの接続強度と、導体を折り曲げたときのメッキ層のクラック発生の有無を調べた。
ニッケル製金属箔との接続強度の測定方法を以下に述べる。
導体とニッケル製金属箔とをスポット溶接する。溶接条件は各例とも下記のようにする。
電極間距離１．０ｍｍ
電極間にかける電力３．５ｋＶＡ
通電時間３ミリ秒
図５に示すように導体２が溶接されたニッケル製金属箔１０（厚さ０．２ｍｍ）を板１３に接着して固定する。９０度剥離試験機を使用して板１３をスライドテーブル（不図示）に固定する。
導体端部２ｃを持ち、板１３に対して９０度上（図５に矢印で示す方向）に引き上げる。溶接箇所が剥離するまでの最大荷重を測定する。この最大荷重が２．０ｋｇ以上のものをＯＫ、２．０ｋｇ未満のものをＮＧとする。

導体を折り曲げたときにメッキにクラックが生じるか否か調べる方法を下記に述べる。
図６（Ａ）に示すように導体２に０．１ｍｍの厚さの銅箔１４を置き、銅箔１４の端部１４ａを支点にして導体２を１８０度折り曲げて、銅箔１４の上に重ね合わせる。図６（Ｂ）に示すように折り曲げられた導体２を銅箔１４の端部１４ａを支点にして元の状態に伸ばす（図６Ｃ）。導体の折り曲げられた箇所２ｉのメッキ層にクラックがないか観察する。

実施例１
銅箔の厚さ０．０５ｍｍ
銅箔の幅２ｍｍ
ニッケルメッキ層の厚さ２．５μｍ
接続強度ＯＫ
折り曲げ時クラックなし

実施例２
銅箔の厚さ０．２ｍｍ
銅箔の幅７ｍｍ
ニッケルメッキ層の厚さ５．０μｍ
接続強度ＯＫ
折り曲げ時クラックなし

比較例１
銅箔の厚さ０．１ｍｍ
銅箔の幅４ｍｍ
ニッケルメッキ層の厚さ１．０μｍ
接続強度ＮＧ
折り曲げ時クラックなし

比較例２
銅箔の厚さ０．２ｍｍ
銅箔の幅７ｍｍ
ニッケルメッキ層の厚さ１０μｍ
接続強度ＯＫ
折り曲げ時クラックあり

実施例に示したように、厚さが０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の値であり幅が２ｍｍ以上７ｍｍ以下の値である導体（銅箔）に、厚さが２．５μｍ以上５．０μｍ以下の値であるニッケルメッキをしたものであれば、ニッケル製金属箔に溶接したときの接続強度が２．０ｋｇ以上となりＯＫとなる。さらに、導体を１８０度折り返してもニッケルメッキ層にクラックが入らない。
一方、比較例に示したように銅箔の寸法が同様であっても、ニッケルメッキの厚さが本発明の範囲に入らなければ、接続強度が不十分であるかまたは折り返したときにニッケルメッキ層にクラックが入るという不都合がある。

１リード部材
２導体
３絶縁フィルム
１０電極金属箔
１２外装材
１３板
１４銅箔

Claims

導体の長さ方向の中間部分に絶縁フィルムが前記導体の両面に貼り合わされたリード部材であって、前記導体は銅である地金にニッケルがメッキされたものであり、前記導体の厚さが０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の値であり前記導体の幅が２ｍｍ以上７ｍｍ以下の値であり、かつニッケルメッキ層の厚さが２．５μｍ以上５．０μｍ以下の値であることを特徴とするリード部材。