CN104078637A

CN104078637A - 极耳

Info

Publication number: CN104078637A
Application number: CN201410110817.4A
Authority: CN
Inventors: 畑浩; 中嶋大介; 桥本大祐
Original assignee: Showa Denko Packaging Co Ltd
Current assignee: Resonac Packaging Corp
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2014-10-01
Also published as: JP2014186914A; KR20140116795A

Abstract

本发明涉及一种极耳（1），其特征在于，具有：金属基层（2）；和层叠在金属基层（2）的两面上的镀镍层（3），镀镍层（3）中Ni含有率为99.90质量%以上，Sn含有率为0.010质量%以下，Zn含有率为0.010质量%以下。该极耳（1）在与集电箔的焊接中能够确保充分的焊接强度，并且在极耳彼此间的焊接中也能够确保充分的焊接强度。

Description

极耳

技术领域

本发明涉及一种极耳（tab-lead），其适合用作例如锂离子2次电池等2次电池用的极耳、双电荷层电容器等电化学设备用的极耳等。

背景技术

在2次电池（非水电解质锂2次电池等）或电容器中，设有用于向外部导出电的极耳。在2次电池中，极耳的一端与电池元件连接，被相对的包装体膜夹持，另一端被导出至上述包装体膜的外侧。

作为上述极耳，公知为如下结构：所述极耳是在导体的长度方向的中间部分在导体的两面上粘贴绝缘膜而成的极耳，上述导体由在铜上镀镍而成的材料构成。（参照专利文献1、2）。

专利文献1：日本特开2011－81992号公报（段落0011）

专利文献2：日本特开2012－174335号公报（权利要求1）

发明内容

极耳要求在与集电箔（铝箔、铜箔等）的焊接中能够确保充分的焊接强度，并且在极耳彼此的焊接中也能够确保充分的焊接强度。

但是，在不考虑镀镍层的杂质等而仅仅是在铜箔的两面进行镀镍而成的极耳中，在极耳与集电箔的焊接以及极耳彼此的焊接这两个方面，均难以确保足够的焊接强度。

本发明是鉴于这样的技术背景而完成的，其目的在于提供一种极耳，在极耳与集电箔的焊接中能够确保充分的焊接强度，并且在极耳彼此的焊接中也能够确保充分的焊接强度。

为了实现上述目的，本发明提供如下方案。

［1］一种极耳，其特征在于，具有：

金属基层；和

层叠在上述金属基层的两面上的镀镍层，

上述镀镍层中，Ni含有率为99.90质量%以上，Sn含有率为0.010质量%以下，Zn含有率为0.010质量%以下。

［2］如前项1所记载的极耳，其中，上述镀镍层的厚度为3.0μm以下。

［3］如前项1或2所记载的极耳，其中，上述镀镍层中，Ni含有率为99.90质量%以上，Sn含有率为0.005质量%以下，Zn含有率为0.005质量%以下。

［4］如前项1～3中任一项所记载的极耳，其中，上述极耳是锂离子电池用的极耳或锂离子电容器用的极耳。

发明效果

［1］的发明所涉及的极耳是具有金属基层、和层叠在金属基层的两面上的镀镍层的结构，且镀镍层是Ni含有率为99.90质量%以上，Sn含有率为0.010质量%以下，Zn含有率为0.010质量%以下的组成，因此，在极耳与集电箔（铝箔、铜箔等）的焊接中能够确保充分的焊接强度，并且在极耳彼此的焊接中也能够确保充分的焊接强度。

在［2］的发明中，镀镍层的厚度设定为3.0μm以下，因此，能够极力地抑制金属基层的缘部（边缘部）处的电镀部的局部发展，由此，镀层的厚度均匀性提高，因此能够防止由于绝缘膜的端面部树脂的流动不足而产生的绝缘膜的熔接不良（能够提高极耳与绝缘膜的接合性）。

在［3］的发明中，镀镍层中，Ni含有率为99.90质量%以上，Sn含有率为0.005质量%以下，Zn含有率为0.005质量%以下，因此，能够进一步提高极耳与集电箔（铝箔、铜箔等）的焊接强度，并且也能够进一步提高极耳彼此的焊接强度。

在［4］的发明中，提供一种与集电箔（铝箔、铜箔等）的焊接性及极耳彼此的焊接性均优异的锂离子电池用极耳或锂离子电容器用极耳。

附图说明

图1是表示本发明的极耳的一个实施方式的立体图。

图2是图1中的E－E线的剖视图。

图3是表示使用本发明的极耳而构成的电池的一个实施方式的俯视图。

图4是图3中的F－F线的剖视图。

附图标记说明

1…极耳

2…金属基层

3…镀镍层

4…表面处理层

5…极耳主体

6…第1绝缘膜

7…第2绝缘膜

具体实施方式

本发明的极耳1的一个实施方式如图1、2所示。上述极耳1具有：俯视观察时呈矩形的极耳主体5；粘接在该极耳主体5的长度方向的一部分区域的一个面（上表面）上的树脂制的第1绝缘膜6；和粘接在上述一部分区域的另一面（下表面）上的树脂制的第2绝缘膜7。

上述第1绝缘膜6的两端部（左端部和右端部）均从上述极耳主体5的宽度方向的端缘向宽度方向的外侧溢出。另外，上述第2绝缘膜7的两端部（左端部和右端部）均从上述极耳主体5的宽度方向的端缘向宽度方向的外侧溢出。

上述第1绝缘膜6的一端部（左端部）、和上述第2绝缘膜7的一端部（左端部）相互熔接一体化，上述第1绝缘膜6的另一端部（右端部）、和上述第2绝缘膜7的另一端部（右端部）相互熔接一体化（参照图1、2）。

上述极耳主体5具有：金属基层2；层叠在该金属基层2的两面的镀镍层3、3；以及存在于主体5的整个表面的表面处理层4（参照图2）。

作为上述金属基层2的原材料，没有特别限定，例如作为正极用可以列举铝板等，作为负极用可以列举铜板等。上述金属基层2的厚度优选为100μm～500μm的范围。

在本发明中，上述镀镍层3设定为，Ni含有率为99.90质量%以上，Sn含有率为0.010质量%以下，Zn含有率为0.010质量%以下。通过使镀镍层3为这样的特定的金属组成，在镀镍层3与集电箔（铝箔、铜箔等）的焊接中能够确保充分的焊接强度，并且在极耳彼此的焊接中也能够确保充分的焊接强度。

其中，上述镀镍层3优选设定为，Ni含有率为99.90质量%～100.00质量%，Sn含有率为0.00质量%～0.005质量%，Zn含有率为0.00质量%～0.005质量%以下。

此外，作为若Sn含有率或Zn含有率超过0.010质量%则焊接性变差的理由，在Sn或Zn在镀镍层3内超过0.010质量%而作为杂质存在的情况下，在滚焊中推断是由于电流密度降低，在超声波焊接中推断是由于阻碍超声波振动的传播，但并不明确。

为了形成Ni含有率为99.90质量%以上、Sn含有率为0.010质量%以下、Zn含有率为0.010质量%以下的镀镍层3，例如能够通过使用能够实现Ni含有率：99.90质量%以上的程度的、Ni含有率极高、且Sn含有率和Zn含有率极小的电镀液进行应对。或者，在电镀形成处理时以0.5A/dm²～0.8A/dm²左右的低电流密度进行电解，由此一边将Sn、Zn等电解除去一边形成镀镍层3，从而进行应对。

进而，在本发明中，上述镀镍层3优选设定为：Cr含有率为0.020质量%以下，Cu含有率为0.0005质量%以下，Fe含有率为0.080质量%以下，Pb含有率为0.003质量%以下。

上述镀镍层3的厚度T优选为3.0μm以下。通过设定为3.0μm以下，能够极力地抑制金属基层2的缘部（边缘部）处的电镀部的局部发展，由此，镀层3的厚度均匀性提高。其中，上述镀镍层3的厚度T更优选为2.0μm以下。

作为上述表面处理层4，没有特别限定，例如可以列举磷酸-铬酸盐基底处理层等。上述磷酸-铬酸盐基底处理层能够通过例如进行反应型的浸渍处理加工、或辊涂包含磷酸、铬酸盐和树脂的液体而形成。

上述极耳主体5的俯视形状没有特别限定，可以列举例如长方形、正方形等。上述极耳主体5的厚度优选为0.1mm～1mm的范围。

上述第1绝缘膜6的俯视形状及第2绝缘膜7的俯视形状没有特别限定，例如可以列举长方形、正方形等。

上述第1绝缘膜6的厚度及第2绝缘膜7的厚度分别优选为100μm～250μm的范围。作为上述第1绝缘膜6及第2绝缘膜7的原材料，没有特别限定，可以列举例如聚乙烯类树脂、聚丙烯类树脂、聚酯类树脂、聚乙烯醇类树脂等。

上述结构的极耳1例如能够通过如下的方法制造。即，以将极耳主体5的长度方向的一部分区域覆盖的方式在该极耳主体5的上下两面上分别层合树脂制的绝缘膜6、7，在该状态下通过用上下一对的加热加压工具夹入该绝缘膜6、7而对其进行热压，由此能够进行制造。

使用本发明的极耳1而构成的电池20的一个实施方式如图3、4所示。本实施方式的电池20是非水电解质锂2次电池。该电池20以膜状的正极和膜状的负极隔着隔膜（separator）而配置成层合状、且非水电解质介入于这些正极和负极之间的方式构成，且构成为通过锂离子的传递能够进行充放电。包含这些正极、负极及电解质而成的电池主体部19被包装材料10以液密状态覆盖，即封入到包装材料10的内部（参照图3、4）。

负极极耳1A的一端部相对于上述负极电连接，该负极极耳1A的另一端部露出（导出）至上述包装材料10的外部（参照图3）。如图4所示，以将上述负极极耳1A的长度方向的中间部区域两面的绝缘膜6、7夹入的形态配置上述包装材料10的缘部，该包装材料10的内侧层11的缘部通过热封等而与负极极耳1A的绝缘膜6、7密封接合。在本实施方式中，作为上述负极极耳1A，使用本发明的极耳1（参照图1、2）。

另外，正极极耳1B的一端部相对于上述正极电连接，该正极极耳1B的另一端部露出（导出）至上述包装材料10的外部（参照图3）。以将上述正极极耳1B的长度方向的中间部区域两面的绝缘膜6、7夹入的形态配置上述包装材料10的缘部，该包装材料10的内侧层11的缘部通过热封等而与正极极耳1B的绝缘膜6、7密封接合。在本实施方式中，作为上述正极极耳1B使用铝箔。

作为上述正极，没有特别限定，例如能够使用作为非水电解质电池用的公知的正极材料，具体而言，能够举出例如如下形成的正极等：将作为正极活性物质的锂盐（LiCoO₂、LiNiO₂、LiMnO₂、LiFeO₂）、作为导电剂的碳粉末、作为粘结剂的PVDF混合而形成混合组成物，将该混合组成物涂布于作为正极集电体的铝板的表面并进行干燥，由此形成正极。作为上述碳粉末，没有特别限定，能够例示例如粉体的石墨、粒状的石墨、富勒烯的石墨、碳纳米管等。

另外，作为上述负极，没有特别限定，例如能够使用作为非水电解质电池用的公知的负极材料，具体而言，能够举出例如如下形成的负极等：将作为负极活性物质的石墨粉末、作为粘结剂的PVDF混合而形成混合组成物，将该混合组成物涂布于作为负极集电体的铜板的表面并进行干燥，由此形成负极。

另外，作为上述电解质，没有特别限定，例如能够使用作为非水电解质电池用而公知的非水电解质。作为该非水电解质，优选含有非水溶剂和电解质而成的凝胶状的非水电解质。作为上述非水溶剂，没有特别限定，可以列举例如碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等。作为上述电解质，没有特别限定，可以列举例如LiPF₆、LiClO₄等。

另外，作为上述隔膜，没有特别限定，例如能够使用作为非水电解质电池用的公知的隔膜。具体而言，可以列举例如多孔聚丙烯等。

作为上述包装材料10，例如可以列举在金属箔层12的一个面上将耐热性树脂层（外侧层）13层叠一体化，并且在上述金属箔层12的另一面上将热塑性树脂层（内侧层）11层叠一体化而成的包装材料等。其中，作为上述包装材料10，优选在金属箔层12的上表面上经由第1粘接剂层而将耐热性树脂层（外侧层）13层叠一体化、并且在上述金属箔层12的下表面上经由第2粘接剂层而将热塑性树脂层（内侧层）11层叠一体化的结构。

作为上述耐热性树脂层（外侧层）13，没有特别限定，可以列举例如尼龙膜等聚酰胺膜、聚酯膜等，优选使用它们的拉伸膜。其中，作为上述耐热性树脂层13，特别优选使用双轴拉伸尼龙膜等双轴拉伸聚酰胺膜、双轴拉伸聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）膜、双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜或双轴拉伸聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）膜。作为上述尼龙膜，没有特别限定，可以列举例如6尼龙膜、6，6尼龙膜、MXD尼龙膜等。此外，上述耐热性树脂层2可以形成为单层，或者，也可以形成为由例如聚酯膜/聚酰胺膜形成的多层（由PET膜/尼龙膜形成的多层等）。上述耐热性树脂层13的厚度优选为12μm～50μm。

上述热塑性树脂层（内侧层）11承担如下作用：即使相对于在锂离子二次电池等中使用的腐蚀性强的电解液等，也具有优异的耐化学药品性，并且对包装材料赋予热封性。

作为上述热塑性树脂层11，没有特别限定，但优选为热塑性树脂未拉伸膜层。上述热塑性树脂未拉伸膜层没有特别限定，但优选由如下未拉伸膜构成，该未拉伸膜由从由聚乙烯、聚丙烯、烯烃类共聚物、它们的酸改性物及离聚物组成的群组中选择的至少一种热塑性树脂形成。上述热塑性树脂层11的厚度优选设定为20μm～80μm。

上述金属箔层12承担对包装材料10赋予阻止氧和水分的侵入的阻气性的作用。作为上述金属箔层12，没有特别限定，可以列举例如铝箔、铜箔等，一般使用铝箔。上述金属箔层12的厚度优选为20μm～100μm。通过为20μm以上，能够防止在制造金属箔时的轧制时产生气孔，并且通过为100μm以下，能够减小拉伸成型时或拉深成型时的应力，从而能够提高成型性。

实施例

接着，说明本发明的具体实施例，但本发明不特别限定于这些实施例。

＜实施例1＞

在镀镍处理液（无光泽镍浴：硫酸镍260g/L、硫化镍45g/L、硼酸40g/L、pH4、浴温度55℃）中浸渍厚度200μm的铜条（C1020－O（无氧铜）），在无光泽镍浴中的氯化铵量为17g/L、杂质的电解除去电流密度为0.3A/dm²、电镀生产线加工速度为5m/分钟的条件下进行电镀加工，由此在铜条的两面上形成镀镍层3、3，之后，将该镀镍层以圈状（条材：50mm宽度产品下的连续加工）进行加工，接着进行长度40mm间距的切断加工，由此获得在厚度200μm的铜板（金属基层）2的两面上分别层叠有厚度1.5μm的镀镍层3、3而成的金属板（长度40mm×宽度Ｗa50mm）5。接下来，在上述金属板（极耳主体）5的两面上以覆盖各面的长度方向的中间部区域的方式分别层合地配置烯烃类树脂制绝缘膜（长度15mm×宽度Ｗc60mm×厚度100μm）6、7，从上下将它们夹入并以150℃进行热压，由此获得图1所示的结构的极耳1。

所获得的极耳中，镀镍层中的Ni含有率为99.98质量%，Sn含有率为0.0005质量%以下，Zn含有率为0.0005质量%以下。

＜实施例2＞

进行电镀时的条件是：浴中的氯化铵量为13.5g/L、杂质的电解除去电流密度为0.4A/dm²、电镀生产线加工速度为4.0m/分钟，除此以外，与实施例1相同，获得图1所示的结构的极耳1。

所获得的极耳中，镀镍层中的Ni含有率为99.92质量%，Sn含有率为0.003质量%，Zn含有率为0.003质量%。另外，镀镍层的厚度T为2.5μm。

＜实施例3＞

进行电镀时的条件是：浴中的氯化铵量为15.0g/L、杂质的电解除去电流密度为0.4A/dm²、电镀生产线加工速度为3.5m/分钟，除此以外，与实施例1相同，获得图1所示的结构的极耳1。

所获得的极耳中，镀镍层中的Ni含有率为99.95质量%，Sn含有率为0.003质量%，Zn含有率为0.003质量%。另外，镀镍层的厚度T为3.0μm。

＜实施例4＞

进行电镀时的条件是：浴中的氯化铵量为14.0g/L、杂质的电解除去电流密度为0.6A/dm²、电镀生产线加工速度为4.0m/分钟，除此以外，与实施例1相同，获得图1所示的结构的极耳1。

所获得的极耳中，镀镍层中的Ni含有率为99.93质量%，Sn含有率为0.0095质量%，Zn含有率为0.0095质量%。另外，镀镍层的厚度T为2.5μm。

＜实施例5＞

进行电镀时的条件是：浴中的氯化铵量为16.5g/L、杂质的电解除去电流密度为0.5A/dm²、电镀生产线加工速度为5.0m/分钟，除此以外，与实施例1相同，获得图1所示的结构的极耳1。

所获得的极耳中，镀镍层中的Ni含有率为99.97质量%，Sn含有率为0.008质量%，Zn含有率为0.005质量%。另外，镀镍层的厚度T为1.5μm。

＜比较例1＞

进行电镀时的条件是：浴中的氯化铵量为12.0g/L、杂质的电解除去电流密度为0.4A/dm²、电镀生产线加工速度为4.0m/分钟，除此以外，与实施例1相同，获得极耳1。

所获得的极耳中，镀镍层中的Ni含有率为99.80质量%，Sn含有率为0.003质量%，Zn含有率为0.003质量%。另外，镀镍层的厚度T为2.5μm。

＜比较例2＞

进行电镀时的条件是：浴中的氯化铵量为15.0g/L、杂质的电解除去电流密度为0.8A/dm²、电镀生产线加工速度为3.5m/分钟，除此以外，与实施例1相同，获得极耳1。

所获得的极耳中，镀镍层中的Ni含有率为99.95质量%，Sn含有率为0.016质量%，Zn含有率为0.008质量%。另外，镀镍层的厚度T为3.0μm。

＜比较例3＞

进行电镀时的条件是：浴中的氯化铵量为13.0g/L、杂质的电解除去电流密度为0.5A/dm²、电镀生产线加工速度为4.0m/分钟，除此以外，与实施例1相同，获得极耳1。

所获得的极耳中，镀镍层中的Ni含有率为99.90质量%，Sn含有率为0.008质量%，Zn含有率为0.012质量%。另外，镀镍层的厚度T为2.5μm。

此外，在上述各实施例、各比较例中，镀层3的厚度T是通过荧光X射线膜厚计对覆盖绝缘膜前的极耳的长度方向中心部且宽度方向中心部处的镀层的厚度T进行测定而得到的值。

另外，镀镍层中的、Ni含有率、Sn含有率、Zn含有率是使用ICP发光分光分析计进行测定而得到的值。

对如上所述地获得的各极耳基于下述评价法进行了评价。其结果如表1所示。

[表1]

＜极耳与集电箔的超声波焊接性的评价法＞

在1片实施例1中获得的极耳上，将20片厚度15μm的铜箔（宽度50mm、长度100mm）重叠地载置，在该状态下以下述条件进行超声波焊接，由此将极耳和铜箔焊接起来。之后，观察将一方的极耳以水平状态固定、将另一方的20片铜箔一起把持并90度剥离时的剥离面的状态等，在该观察结果的基础上，基于下述判定基准评价了超声波焊接性。关于实施例2～5、比较例1～3，也与上述实施例1相同地基于下述判定基准评价了超声波焊接性。

（超声波焊接条件）

功率：1500Ｗ

压力：0.41MPa

能量：500J/1脉冲

焊接时间：0.5秒

（判定基准）

“◎”…极耳与铜箔（集电箔）的焊接部未被破坏，在焊接部以外的部位产生破坏（获得更充分的焊接强度）

“○”…获得充分的剥离强度，在极耳的镀层与铜箔（集电箔）的界面（焊接界面）处产生剥离（获得充分的焊接强度）

“×”…无法进行超声波焊接。

＜极耳与集电箔的滚焊性的评价法＞

在1片实施例1中获得的极耳上，将20片厚度15μm的铜箔（宽度50mm、长度100mm）重叠地载置，在该状态下以下述条件进行滚焊，由此将极耳和铜箔焊接起来。之后，观察将一方的极耳以水平状态固定、将另一方的20片铜箔一起把持并90度剥离时的剥离面的状态等，在该观察结果的基础上，基于下述判定基准评价了滚焊性。关于实施例2～5、比较例1～3，也与上述实施例1相同地基于下述判定基准评价了滚焊性。

（滚焊条件）

短路电流：7500A

加压力：0.1MPa

输送速度：500mm/分钟

电极材料：钨

（判定基准）

“×”…无法进行滚焊。

＜极耳彼此间的超声波焊接性的评价法＞

准备2片实施例1中获得的极耳，使这2片极耳的长度方向的端部彼此重合，在该重合状态下以下述条件进行超声波焊接，由此将极耳彼此焊接起来。之后，观察将一方的极耳以水平状态固定、将另一方的极耳90度剥离时的剥离面的状态等，在该观察结果的基础上，基于下述判定基准评价了超声波焊接性。关于实施例2～5、比较例1～3，也与上述实施例1相同地基于下述判定基准评价了超声波焊接性。

（超声波焊接条件）

功率：1500Ｗ

压力：0.41MPa

能量：500J/1脉冲

焊接时间：0.3秒

（判定基准）

“◎”…极耳彼此的焊接部未被破坏，在焊接部以外的部位产生破坏（获得更充分的焊接强度）

“○”…获得充分的剥离强度，在镀层彼此的界面（焊接界面）处产生剥离（获得充分的焊接强度）

“×”…无法进行超声波焊接。

＜极耳彼此间的滚焊性的评价法＞

准备2片实施例1中获得的极耳，使这2片极耳的长度方向的端部彼此重合，在该重合状态下以下述条件进行滚焊，由此将极耳彼此焊接起来。之后，观察将一方的极耳以水平状态固定、将另一方的极耳90度剥离时的剥离面的状态等，在该观察结果的基础上，基于下述判定基准评价了滚焊性。关于实施例2～5、比较例1～3，也与上述实施例1相同地基于下述判定基准评价了滚焊性。

（滚焊条件）

短路电流：7500A

加压力：0.1MPa

输送速度：500mm/分钟

电极材料：钨

（判定基准）

“×”…无法进行滚焊。

从表中可以明确，本发明的实施例1～5的极耳在与集电箔的焊接中能够确保充分的焊接强度，并且在极耳彼此的焊接中也能够确保充分的焊接强度。

与此相对，脱离本发明的规定范围的比较例1～3的极耳在极耳彼此的滚焊中无法进行焊接，在极耳与集电箔的滚焊中也无法进行焊接。

产业上的可利用性

本发明的极耳适合用作锂离子电池用极耳、锂离子电容器用极耳，但不特别限定于这样的用途。

本申请基于2013年3月25日提出申请的日本专利申请特愿2013－62011号主张优先权，其公开内容直接构成本申请的一部分。

在此使用的术语及说明是为了说明本发明的实施方式而使用的，本发明不限定于此。关于本发明，若在权利要求的范围内，只要不脱离其精神，则也允许任意的设计变更。

Claims

1.一种极耳，其特征在于，具有：

金属基层；和

层叠在上述金属基层的两面上的镀镍层，

2.如权利要求1所述的极耳，其中，上述镀镍层的厚度为3.0μm以下。

3.如权利要求1或2所述的极耳，其中，上述镀镍层中，Ni含有率为99.90质量%以上，Sn含有率为0.005质量%以下，Zn含有率为0.005质量%以下。

4.如权利要求1～3中任一项所述的极耳，其中，所述极耳是锂离子电池用的极耳或锂离子电容器用的极耳。