CN104241581B - 引线部件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无需加厚镍包覆层而焊接性(焊接强度)等优异的引线部件。引线部件(1)具有在铜板上形成有镍包覆层的导体(2)，并在导体(2)的两面上贴合绝缘树脂膜(3)而形成。在引线部件(1)中，铜板的表面粗糙度Ra在轧制的长度方向(MD方向)上小于或等于0.03μm，且在轧制的宽度方向(TD方向)上小于或等于0.05μm，铜板的表面的维氏硬度大于或等于60HV，镍包覆层的厚度小于或等于3.0μm。

Description

引线部件
技术领域
本发明涉及一种使用于非水电解液蓄电器件中的引线部件。
背景技术
寻求电子设备的小型化的同时，寻求要求作为电源的电池的小型化、轻量化。另外，还存在高能量密度化、高能量效率化的要求，作为满足上述要求的电池，对锂离子电池等非水电解质电池的期待提高。
图3是表示现有的非水电解质电池的构成例的斜视图。图3(A)是表示将层叠电极组从封装壳体上卸下的状态的图，图3(B)是表示将层叠电极组安装在封装壳体上的状态的图。非水电解质电池101具有：层叠电极组102、正极引线103、负极引线104、树脂膜(树脂片)105、106以及作为外包装体的封装壳体107。
作为上述的负极引线104，已知例如下述结构的引线(例如，参照专利文献1)，即，该引线具有在铜板上形成有镍包覆层的导体，在导体的两面上贴合绝缘树脂膜，并且，将镍包覆层的表面粗糙度Ra设为0.03μm～0.5μm。由此，能够使导体和绝缘树脂膜的密接性提高。
专利文献1：日本特开2010-170979号公报
在上述的非水电解质电池例如作为电动汽车的车载用电源而使用的情况下，由于需要较大的电流，因此通常将单体电池之间电连接而构成。即，多个单体电池的正极引线之间以及负极引线之间分别通过超声波焊接等的方法连接起来。
在车载用途中，由于在断续地施加震动或受热等的苛刻的环境中使用，因此要求更高的可靠性。特别地，表示成为电触点的铜板之间的焊接强度的超声波焊接性(还简称作焊接性)变得重要。作为改善该焊接性(焊接强度)的一个方法，可以想到将表面粗糙度减小(即，提高表面的光滑性)比较有效。
但是，在上述专利文献1记载的技术中，铜板的表面粗糙度为0.1μm比较大，施加在铜板上的镍包覆层的表面粗糙度为0.03μm～0.5μm也比较大。在铜板的表面粗糙度较大的情况下，为了得到光滑性，需要将镍包覆层加厚为一定程度。此外，铜板的表面越硬则焊接强度越高，因此优选，但是在专利文献1中没有公开任何关于上述钢板的表面硬度的内容。
发明内容
本发明是鉴于上述实际情况而提出的，其目的是提供一种引线部件，其无需加厚镍包覆层而焊接性(焊接强度)等优异。
根据本发明的引线部件，具有在铜板上形成有镍包覆层的导体，并在导体的两面上贴合绝缘树脂膜而形成，其中，铜板的表面粗糙度Ra在轧制的长度方向上小于或等于0.03μm，且在轧制的宽度方向上小于或等于0.05μm，铜板的表面的维氏硬度大于或等于60HV，镍包覆层的厚度小于或等于3.0μm。
此外，优选铜板的表面粗糙度Ra在轧制的长度方向以及轧制的宽度方向上均大于或等于0.02μm。
另外，优选铜板的表面的维氏硬度比该铜板内部的维氏硬度大5HV以上。
此外，优选铜板的表面的维氏硬度小于或等于100HV。
此外，优选导体的厚度大于或等于0.1mm。
发明的效果
根据本发明，通过将铜板的表面粗糙度Ra设为在轧制的长度方向上小于或等于0.03μm，且在轧制的宽度方向上小于或等于0.05μm，将铜板表面的维氏硬度设为大于或等于60HV，将镍包覆层的厚度设为小于或等于3.0μm，由此能够在不加厚镍包覆层的情况下使焊接性(焊接强度)等提高。
附图说明
图1A是表示根据本发明的引线部件的一个例子的图。
图2是表示对根据本发明的引线部件的焊接性以及耐电解液性进行评价的评价试验的结果的图。
图3是表示现有的非水电解质电池的构成例的斜视图。
标号的说明
1：引线部件，2：导体，3：绝缘树脂膜，3a：粘接层，3b：绝缘层，4：封装壳体，5：多层膜，5a：最内层膜，5b：最外层膜，5c：金属箔层。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的引线部件涉及的优选实施方式。
图1是表示根据本发明的引线部件的一个例子的图。图中，标号1表示引线部件，标号2表示导体，标号3表示绝缘树脂膜，标号4表示封装壳体，标号5表示多层膜。该引线部件1是作为使用在非水电解质电池中的负极侧的极耳引线而例示，该引线部件1具有在铜板(铜箔)上形成有镍包覆层(镍镀层)的扁平的导体2，如图1(A)、(B)所示，在导体2的两面上贴合绝缘树脂膜3而形成。
非水电解质电池的导体是分别与正极板和负极板连接而向外部连接的连接导体。如上所述，图1的导体2是与负极侧连接的导体，由与电极板相同的镀镍铜形成，其中，该镀镍铜不会被由于过充电等而析出的电解质(例如锂化合物)的锂腐蚀，难以与锂形成合金，且在高电位下不易溶解。另外，与正极侧相连接的导体由与电极板相同的铝或者铝的合金形成，以使不会由于与电解液接触而发生溶解。
绝缘树脂膜3设置在引线部件1被封装壳体4热封而封装的部分处，通过将具有一层或两层树脂层的树脂膜以夹着导体2的两面的方式粘接或熔接而粘贴形成。作为该绝缘树脂膜3使用例如马来酸改性聚烯烃的树脂膜。此外，在绝缘树脂3由两层形成的情况下，如图1(B)所示，与导体2接触的内侧的粘接层3a使用低熔点的材质，外侧的绝缘层3b使用与封装壳体4进行热封时不会熔融的高熔点的材质。
如图1(C)所示，封装壳体4是将密封性较高的多层膜5设为袋状而形成，其中，该多层膜5是在最内层的膜5a和最外层的膜5b之间以夹心状贴合金属箔层5c而成。多层膜5由包含由铝、铜、不锈钢等金属构成的金属箔层5c的3～5层的层叠体形成。为了不溶解于电解液并使电解液不从密封部分漏出，最内层的膜5a使用例如与绝缘树脂膜3同样的马来酸改性聚烯烃的树脂膜。此外，最外层的膜5b用于保护金属箔层5c不受外伤等，从而由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等形成。
本发明的主要目的在于提供一种无需加厚镍包覆层而焊接性(焊接强度)等优异的引线部件，作为实现此目的的结构，在本发明的引线部件1中，导体2的铜板(包覆镍之前的铜板)的表面粗糙度Ra在轧制的长度方向(以下，称为MD方向)上小于或等于0.03μm，而在轧制的宽度方向(以下，称为TD方向)上小于或等于0.05μm，铜板(包覆镍之前的铜板)的表面的维氏硬度大于或等于60HV，将镍包覆层的厚度设为小于或等于3.0μm。该铜板通过进行包含利用抛光或表皮光轧等方法进行的表面处理的轧制加工而制成。
另外，本发明所指的MD(Machine Direction)方向是轧制辊的旋转(长度)方向(铜板的长度方向)，TD(Transverse Direction)方向是轧制辊的宽度方向(铜板的宽度方向)。此外，表面粗糙度Ra是由日本JIS B0601定义的算术平均粗糙度。
根据上述结构，通过减小进行镍包覆前的铜板的表面粗糙度Ra，从而即使不加厚镍包覆层，导体表面的光滑性也良好，因此能够提高导体之间的焊接强度。此外，能够通过增大铜板表面的维氏硬度，进一步实现导体之间的焊接强度的提高。此外，通过使导体表面光滑，绝缘树脂膜变得易于密接，因此不易发生由毛细管现象导致的电解液吸上来的情况，能够实现耐电解液性的提高。
此外，优选铜板的表面粗糙度Ra在MD方向以及TD方向上均大于或等于0.02μm。为了使表面粗糙度Ra减小，减小轧制辊缝值即可。但是，在表面粗糙度Ra小于0.02μm的情况下，除了轧制处理之外需要进一步追加蚀刻等其它的处理，因而实际上难以实现。因此，通过将表面粗糙度Ra设为大于或等于0.02μm，只要调整轧制辊缝值即可，不需要其它的追加处理。
此外，优选铜板的表面的维氏硬度比铜板内部的维氏硬度大5HV以上。具体而言，作为铜板，使用实施了退火处理的O板材(维氏硬度45HV～55HV)，将其加工为只有表面成为大于或等于60HV的维氏硬度。在这里，铜板的表面硬度能够通过使轧制的加工率变化而进行控制。由于在较低的加工率下只有表层部硬化，因此只要将加工率设定为只有表面的硬度大于或等于60HV即可。
此外，也可以使铜板的表面硬度大于100HV，但是若轧制的加工率提高而表面硬度变得过高，则内部硬度也会提高，作为铜板就不能满足O板材的规格。因此，优选铜板表面的维氏硬度小于或等于100HV。
此外，在图1中，优选导体2的厚度，即铜板的厚度和镍包覆层的厚度相加的厚度大于或等于0.1mm，更优选大于或等于0.15mm。这是因为，在车载用途的情况下，如上所述地要求较高的可靠性，因此需要将导体加厚至一定程度。
图2是表示根据本发明的引线部件的焊接性以及耐电解液性的评价试验的结果的图。下面，针对引线部件的导体(镀镍铜板)，制作出实施例1～3、比较例1的各样品，对焊接性(焊接强度)以及耐电解液性进行了评价。在实施例1的导体中，铜板的表面粗糙度Ra在MD方向上为0.02μm，在TD方向上为0.03μm，铜板的表面硬度为60HV，铜板自身的硬度(铜板内部的硬度)为55HV。在实施例2的导体中，铜板的表面粗糙度Ra在MD方向上为0.03μm，在TD方向上为0.05μm，铜板的表面硬度为65HV，铜板自身的硬度(铜板内部的硬度)为55HV。在实施例3的导体中，铜板的表面粗糙度Ra在MD方向上为0.02μm，在TD方向上为0.03μm，铜板的表面硬度为100HV。此外，在比较例1的导体中，铜板的表面粗糙度Ra在MD方向以及TD方向上均为0.07μm，铜板的表面硬度为50HV，铜板自身的硬度(铜板内部的硬度)也为50HV。
(焊接性试验)
针对将厚度0.15mm的导体(镀镍铜板)与厚度0.15mm的镍板(镍箔)进行超音波焊接而得到的各样品，进行了180°的剥离试验。对剥离时的力(剥离力)进行了测定，只要剥离力大于或等于80N就认为合格以“○”示出，只要剥离力小于80N就认为不合格以“×”示出。在本试验中，将实施例1的镍镀层的厚度设为1.0μm，将实施例2的镍镀层的厚度设为2.0μm，将实施例3的镍镀层的厚度设为1.0μm，将比较例1的镍镀层的厚度设为2.0μm。
另外，在试验中使用了ブランソン(Branson)公司制的超声波焊接机(型号名：2000Xdt20：2.5/20MA-Xaed stand，公称频率：20kHz，最大输出：2500W)。此外，试验条件为，焊接时间：0.1秒，振幅：75％，焊接压力：0.2MPa。
(耐电解液性试验)
将厚度0.15mm的导体(镀镍铜板)和厚度0.10mm的绝缘树脂膜粘接而得到的各样品浸渍在电解液(添加水、电解液浓度：1000ppm)中，在空气中在65℃的恒温槽中保管四周后，进行了180°剥离试验。对剥离时的力(剥离力)进行了测定，如果4周后的剥离力大于或等于初期的70％就认为合格以“○”示出，如果4周后的剥离力小于初期的70％就认为不合格以“×”示出。在本试验中，实施例1～3以及比较例的镍镀层的厚度全部设为2.3μm。
另外，作为绝缘树脂，使用了将厚度0.5mm的由聚乙烯构成的粘接层和厚度0.5mm的由无水马来酸改性聚烯烃构成的绝缘层交联粘接而成的结构。此外，作为电解液，使用了在碳酸乙烯酯：碳酸二乙酯：碳酸二甲酯＝1:1:1的溶液中添加1mol的聚乙烯六氟磷酸锂盐而成的电解液。
(评价结果)
在根据本发明的导体中，铜板的表面粗糙度Ra在轧制的长度方向(MD方向)上小于或等于0.03μm且在轧制的宽度方向(TD方向)上小于或等于0.05μm，铜板的表面维氏硬度大于或等于60HV，将镍镀层的厚度设为小于或等于3.0μm。实施例1～3的导体全部满足这些条件，焊接性以及耐电解液性均良好。另一方面，在比较例1的导体中，镍镀层的厚度小于或等于3.0μm，但是铜板的表面粗糙度Ra在MD方向上大于0.03μm且在TD方向上大于0.05μm，铜板的表面的维氏硬度小于60HV。因此，焊接性以及耐电解液性均不良。

Claims (3)

1.一种引线部件，其具有在铜板上形成有镍包覆层的导体，并在该导体的两面上贴合绝缘树脂膜而形成，其中，
上述铜板的表面粗糙度Ra在轧制的长度方向上大于或等于0.02μm而小于或等于0.03μm，且在轧制的宽度方向上大于或等于0.02μm而小于或等于0.05μm，
上述铜板的表面的维氏硬度大于或等于60HV而小于或等于100HV，
上述镍包覆层的厚度小于或等于3.0μm。
2.根据权利要求1所述的引线部件，其中，
上述铜板的表面的维氏硬度比该铜板内部的维氏硬度大5HV以上。
3.根据权利要求1或2所述的引线部件，其中，
上述导体的厚度大于或等于0.1mm。
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