CN115911770A - 极耳以及非水电解质设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及极耳以及非水电解质设备，本发明提高引线构件的耐久性从而实现极耳的长寿命化以及高可靠性。一种极耳，该极耳用于在叠层材料内部至少封入有电解液或者固体电解质、以及电极而成的叠层型的非水电解质设备，所述极耳具备：引线构件，其由金属材料形成并具备两端部，所述两端部由与电极连接的电极连接部、以及与外部器械连接的端子连接部构成；镀镍，其覆盖引线构件的表面；覆膜，其覆盖镀镍的表面；以及一对密封部，它们从两侧紧贴于覆膜，通过原子力显微镜而测定出的镀镍的表面的算术平均粗糙度为5.0nm以上，通过X线衍射法而测定出的镀镍的半峰宽为0.5度以下。

Description

极耳以及非水电解质设备

技术领域

本发明涉及具有与电极和外部器械连接的引线构件的极耳、以及具备该极耳的非水电解质设备。

背景技术

作为非水电解质设备，例如可列举锂离子电池、锂离子电容器等。锂离子在正极与负极之间移动，由此锂离子电池具有进行充电、放电的功能。而且，在设置有双电层的正极、以及使用能够吸附锂离子的碳系材料的负极的构造中，锂离子电容器具有进行充电、放电的功能。

对于像这样的非水电解质设备，例如用作车载用的电池、蓄电池等，并存在在设为袋状的叠层材料的内部，封入有电极、与电解液或者固体电解质而成的叠层型的非水电解质设备。在叠层型的非水电解质设备中，通过极耳来进行电力的提取。

极耳具有作为用于提取电力的端子构件而发挥功能的金属制的引线构件。引线构件的一个端部与配置于叠层材料的内部的电极连接，另一个端部在叠层材料的外部露出而与外部器械的连接端子即汇流条等连接。

在这样的极耳中，在引线构件的表面施加镀镍，并且在镀镍的表面施加覆膜(表面处理层)，由此进行引线构件的保护，并防止引线构件的氧化、电解液等导致的蚀刻(例如，参照专利文献1以及专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-186914号公报

专利文献2：日本特开2014-220129号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而，像上述那样，虽然在极耳中通过镀镍来保护引线构件，但由于镀镍所包含的杂质的量等，镀镍对电解液的耐腐蚀性降低，镀镍被通过电解液与水分的反应而产生的氟酸蚀刻，产生引线构件的氧化、蚀刻从而引线构件的保护变得不充分，引线构件的耐久性降低并导致极耳的寿命的降低。

对此，本发明的目的在于，提高引线构件的耐久性从而实现极耳的长寿命化以及高可靠性。

用于解决问题的手段

本发明所涉及的极耳是用于在叠层材料的内部至少封入有电解液或者固体电解质、以及电极而成的叠层型的非水电解质设备的极耳，所述极耳具备：引线构件，其由金属材料形成并具备两端部，所述两端部由与所述电极连接的电极连接部、以及与外部器械连接的端子连接部构成；镀镍，其覆盖所述引线构件的表面；覆膜，其覆盖所述镀镍的表面；以及一对密封部，它们从两侧紧贴于所述覆膜，通过原子力显微镜而测定出的所述镀镍的所述表面的算术平均粗糙度为5.0nm以上，通过X线衍射法而测定出的所述镀镍的半峰宽为0.5度以下。

由此，镀镍所含有的杂质的量变少，并且镀镍对电解液的耐腐蚀性变高。

本发明所涉及的非水电解质设备是在叠层材料的内部至少封入有电解液或者固体电解质、以及电极，并设置有极耳而成的叠层型的非水电解质设备，所述极耳具备：引线构件，其由金属材料形成并具备两端部，所述两端部由与所述电极连接的电极连接部、以及与外部器械连接的端子连接部构成；镀镍，其覆盖所述引线构件的表面；覆膜，其覆盖所述镀镍的表面；以及一对密封部，它们从两侧紧贴于所述覆膜，通过原子力显微镜而测定出的所述镀镍的所述表面的算术平均粗糙度为5.0nm以上，通过X线衍射法而测定出的所述镀镍的半峰宽为0.5度以下。

由此，在极耳中，镀镍所含有的杂质的量变少，并且镀镍对电解液的耐腐蚀性变高。

发明效果

根据本发明的极耳以及非水电解质设备，镀镍所含有的杂质的量变少，并且镀镍对电解液的耐腐蚀性变高，因此能够实现引线构件的氧化的防止，并且能够防止通过电解液与水分的反应而产生的氟酸导致的镀镍的蚀刻，能够提高引线构件的耐久性从而实现极耳的长寿命化以及高可靠性。

附图说明

图1是非水电解质设备的主视图。

图2是沿着图1的II-II线的剖面图。

图3是极耳的立体图。

图4是表示端子部的层构成的剖面图。

图5是表示关于端子部的测定结果的图表。

图6是表示关于端子部的另一测定结果的图表。

附图标记说明

100：非水电解质设备；

101：叠层材料；

2：端子部；

2a：电极连接部；

2b：端子连接部；

4：引线构件；

5：镀镍；

6：覆膜。

具体实施方式

以下，参照附图，对用于实施本发明的极耳以及非水电解质设备的方式进行说明。

＜非水电解质设备的概要结构＞

首先，作为叠层型的非水电解质设备的例子，对锂离子电池的概要结构进行说明(参照图1以及图2)。此外，本发明的非水电解质设备的应用范围不限于锂离子电池，本发明也能够应用于叠层型的锂离子电容器等其他非水电解质设备。

非水电解质设备具有在内部封入有电解质等的叠层材料、以及一部分从叠层材料向外部突出的极耳，在以下说明中，将极耳从叠层材料突出的方向设为上方，并设为表示前后上下左右的方向。但是，以下所示的前后上下左右的方向是为了方便说明，关于本发明的实施不限定于这些方向。

非水电解质设备100具有袋状的叠层材料101、封入于叠层材料101的内部的各部、以及一部分从叠层材料101突出的极耳1、极耳1(参照图1)。

叠层材料101形成为上端部为密封部102的袋状。叠层材料101例如为三层构造，由树脂材料形成的外表面层101a与内表面层101b分别层叠在金属层101c的两侧(参照图2)。作为外表面层101a例如使用聚对苯二甲酸乙二酯，作为内表面层101b例如使用聚丙烯或者聚乙烯，作为金属层101c例如使用铝或者不锈钢。

在叠层材料101的内部封入电解液103，并且配置有正极104、负极105以及分隔件106。正极104与负极105浸于电解液103，配置有正极104的空间与配置有负极105的空间由分隔件106分隔。作为正极104例如使用铝。另外，作为负极105例如使用镍或者铜、或者它们的合金。此外，也可以使用固体电解质来代替电解液103。

＜极耳的构成＞

接下来，对极耳1的构成进行说明(参照图2～图4)。此外，极耳1被设置为一对，与正极104连接的一个极耳1作为非水电解质设备100中的正极端子而发挥功能，与负极105连接的另一个极耳1作为非水电解质设备100中的负极端子而发挥功能。

极耳1具有薄板状的端子部2、以及从两侧紧贴于端子部2的一对密封部3、密封部3(参照图2以及图3)。极耳1为外周面的一部分紧贴于密封部102的状态，上端侧的部分从叠层材料101向上方突出。

端子部2形成为厚度例如为50μm至3000μm的薄板状。端子部2的下端部设置为电极连接部2a，例如通过焊接等而与正极104或者负极105连接。端子部2的上端部设置为从叠层材料101向外部露出的端子连接部2b，例如通过焊接等而与外部器械的未图示的连接端子(汇流条)连接。

密封部3、密封部3从两侧紧贴于端子部2并且也紧贴于叠层材料101的密封部102的内表面，从而将叠层材料101密封，并具有防止封入于叠层材料101的内部的电解液103等的漏液的功能。另外，密封部3、密封部3介于端子部2与叠层材料101之间，由此也具有确保端子部2与叠层材料101之间的绝缘性的功能。

密封部3、密封部3形成为在相对于端子部2的长度方向而正交的方向延伸的形状，并从两侧紧贴于端子部2的厚度方向上的两面。密封部3的厚度例如为75μm至300μm，密封部的长度方向上的中央的部分紧贴于端子部2。密封部3可以是单层，也可以由多层构成。密封部3例如通过热压接而紧贴于端子部2、以及叠层材料101的密封部102。

端子部2由设置为基材的引线构件4、覆盖该引线构件4的表面的镀镍5、以及覆盖该镀镍5的表面的覆膜6构成(参照图4)。

引线构件4由金属材料形成，例如可以由铝或者铜形成。引线构件4例如形成为厚度薄的矩形。

镀镍5对电解液103的耐腐蚀性优异，并具有保护引线构件4的功能。镀镍5的厚度例如为1μm以上。镀镍5通过保护引线构件4而防止引线构件4的氧化，并且具有防止通过电解液103与水分的反应而产生的氟酸导致的引线构件4的蚀刻的功能。作为镀镍5，例如使用无光泽型或者半光泽型的镀镍。

作为镀镍5，通过使用无光泽型或者半光泽型的镀镍，镀镍5中的杂质的含有量变少，并确保对电解液103的高耐腐蚀性。因此，优选的是镀镍5尽可能由杂质的含有量少的无光泽或者接近无光泽的材料形成。

像这样，镀镍5优选为使用杂质的含有量少的无光泽或者接近无光泽的半光泽型的镀镍而形成。而且，通过原子力显微镜(AFM：Atomic Force Microscope)而测定出的镀镍5的表面的算术平均粗糙度优选为5.0nm以上，通过X线衍射法而测定出的镀镍5的半峰宽优选为0.5度以下。通过算术平均粗糙度而规定镀镍5的表面的凹凸的程度，并通过半峰宽而规定镀镍5的结晶性。

原子力显微镜是一种扫描型探针显微镜，是对在试样的表面与探针的原子间作用的力进行检测而得到图像的显微镜。作为原子力显微镜测定出的算术平均粗糙度的测定范围，例如设定2μm见方的范围。算术平均粗糙度的值越小，光泽的程度越高。

X线衍射法(θ/2θ)是利用X线在结晶晶格中表示衍射从而调查物质的结晶构造的方法。通过X线衍射法来调查镀镍5的结晶构造，由此能够测定镀镍5中的杂质的含有量，峰值强度最大的峰值的半峰宽越小，镀镍5中的杂质的含有量越少。

覆膜6以对电解液103的耐腐蚀性高的材料，例如通过铬盐或者锆盐来填埋镀镍5的凹凸的方式形成。覆膜6的厚度例如为20nm以上。

＜关于端子部的测定结果＞

以下，对关于端子部的测定结果进行说明(参照图5以及图6)。

图5是对光泽程度不同的三种端子部测定出镀镍的残存率的结果。此外，在图5所示的测定中使用的端子部(试样)均在引线构件的表面施加镀镍，但未施加覆膜。

数据A是针对形成有无光泽的镀镍的端子部的测定结果、数据B是针对形成有半光泽的镀镍的端子部的测定结果，数据C是针对形成有光泽的镀镍的端子部的测定结果。数据A与数据B以及数据C的蚀刻率、算术平均粗糙度以及半峰宽如表所示。数据A与数据B以及数据C的各值是针对2μm见方的预定的各面而测定出的值。

图5的横轴示出了将端子部浸于电解液的时间。图5的纵轴示出了镀镍的残存率，并且将端子部浸于电解液的时间为0小时的时候的镀镍的残存率设为100％。在电解液中添加水分，随着对电解液的水分的添加量变多，氟酸的产生量增加，镀镍变得容易被蚀刻。向电解液添加的水分的添加量为10000ppm。此外，在本测定中，向电解液添加的水分的添加量是一个例子，向电解液添加的水分的添加量例如可以设为1000ppm，在该情况下，可以将试验时间最长设为720小时。

在本测定结果中，相对于形成有光泽的镀镍的端子部，形成有无光泽的镀镍的端子部与形成有半光泽的镀镍的端子部的镀镍的残存率较高。特别是，得到如下结果：相对于形成有光泽的镀镍的端子部，形成有无光泽的镀镍的端子部的镀镍的残存率极高。

因此，可知，在镀镍是无光泽或者半光泽的镀镍的情况下，能够确保镀镍对电解液的高耐腐蚀性并实现引线构件的氧化的防止，并且能够防止通过电解液与水分的反应而产生的氟酸导致的蚀刻。特别是，可知：在是无光泽的镀镍的情况下，镀镍对电解液的极高耐腐蚀性得以确保，并且引线构件的氧化的防止效果、以及通过引线构件的电解液与水分的反应而产生的氟酸导致的蚀刻的防止效果进一步变高。

图6是对覆膜的形成的有无进行变更后的形成有无光泽的镀镍的端子部测定出镀镍的残存厚度的结果。此外，在图6所示的测定中，使用的端子部(试样)均在引线构件的表面施加无光泽的镀镍。

数据D(图6的无光泽(D))与数据E(图6的铬/无光泽(E))以及数据F(图6的锆/无光泽(F))均是针对形成有无光泽的镀镍的端子部的测定结果。数据D是针对形成有无光泽的镀镍且未形成覆膜的端子部的测定结果，数据E是针对形成有无光泽的镀镍并进一步形成有铬盐的覆膜的端子部的测定结果，数据F是针对形成有无光泽的镀镍并进一步形成有锆盐的覆膜的端子部的测定结果。

图6的横轴示出了将端子部浸于电解液的时间。图6的纵轴表示镀镍的残存厚度，在将端子部浸于电解液前的状态下，各端子部的镀镍的厚度设定为2.0μm。在电解液中添加水分，随着对电解液的水分的添加量变多，氟酸的产生量增加，镀镍变得容易被蚀刻。向电解液添加的水分的添加量为10000ppm。此外，在本测定中，添加至电解液的水分的添加量是一个例子，向电解液添加的水分的添加量例如可以设为1000ppm，在该情况下，可以将试验时间最长设为720小时。

在本测定中，得到如下结果：相对于未形成覆膜的端子部(数据D)，形成有覆膜的端子部(数据E、数据F)的镀镍的残存厚度较厚，特别是，相对于未形成覆膜的端子部，形成有锆盐的覆膜的端子部(数据F)的镀镍的残存厚度极厚。

因此，可知，在镀镍的表面形成覆膜，由此镀镍难以被通过电解液与水分的反应而产生的氟酸蚀刻，能够实现镀镍以及引线构件的氧化的防止，并且能够防止通过电解液与水分的反应而产生的氟酸导致的镀镍的蚀刻。特别是，可知，通过镀镍的电解液与水分的反应而产生的氟酸导致的锆盐的覆膜的蚀刻的防止效果变高，镀镍以及引线构件的氧化的防止效果、以及通过引线构件的电解液与水分的反应而产生的氟酸导致的镀镍的蚀刻的防止效果进一步变高。

＜总结＞

如以上所述，极耳1以及具备极耳1的非水电解质设备100具备：引线构件4，其两端部分别设置为电极连接部2a与端子连接部2b；镀镍5，其覆盖引线构件4的表面；覆膜6，其覆盖镀镍5的表面；以及一对密封部3，它们从两侧紧贴于覆膜6，通过原子力显微镜而测定出的镀镍5的表面的算术平均粗糙度为5.0nm以上，通过X线衍射法而测定出的半峰宽为0.5度以下。

因此，镀镍5所含有的杂质的量变少，并且镀镍5对电解液103的耐腐蚀性变高，因此能够实现引线构件4的氧化的防止，能够防止电解液103导致的蚀刻，并能够提高引线构件4的耐久性从而实现极耳1的长寿命化以及高可靠性。

另外，引线构件4的氧化被防止从而在引线构件4的表面难以形成氧化皮膜，因此在端子部2通过焊接而与电极、外部器械的连接端子连接(固定)时，不会产生焊接强度的降低等，并能够实现端子部2与电极以及连接端子的固定强度的提高。

进一步，引线构件4由铝或者铜形成，由此引线构件4由具有高导通性的强度高的金属材料形成，因此能够确保对极耳1的电极与外部器械的连接端子的良好的导通状态，并且能够确保高耐久性。

更进一步，覆膜6由铬盐或者锆盐形成，由此镀镍5由覆膜6保护而免受电解液103的影响。因此，镀镍5难以被通过电解液103与水分的反应而产生的氟酸蚀刻，并能够确保引线构件4的高耐久性。

另外，覆膜6的厚度为20nm以上，由此确保用于保护镀镍5的覆膜6的充分厚度，并且镀镍5更难以被通过电解液103与水分的反应而产生的氟酸蚀刻，并能够进一步确保引线构件4的高耐久性。

此外，镀镍5的厚度为1μm以上，由此在镀镍5生成为电解镀层时，在镀镍5上难以形成孔，因此镀镍5难以被通过电解液103与水分的反应而产生的氟酸蚀刻，并能够更进一步确保引线构件料4的高耐久性。

＜其他＞

上述示出了与正极104或者负极105连接的极耳1、极耳1均从叠层材料101向相同的方向(上方)突出的例子，但在非水电解质设备100中，与正极104或者负极105连接的极耳1、极耳1也可以从叠层材料101向相反方向突出。

Claims (6)

1.一种极耳，该极耳是用于在叠层材料的内部至少封入有电解液或者固体电解质、以及电极而成的叠层型的非水电解质设备的极耳，其中，

所述极耳具备：

引线构件，其由金属材料形成并具备两端部，所述两端部由与所述电极连接的电极连接部、以及与外部器械连接的端子连接部构成；

镀镍，其覆盖所述引线构件的表面；

覆膜，其覆盖所述镀镍的表面；以及

一对密封部，它们从两侧紧贴于所述覆膜，

通过原子力显微镜而测定出的所述镀镍的所述表面的算术平均粗糙度为5.0nm以上，

通过X线衍射法而测定出的所述镀镍的半峰宽为0.5度以下。

2.根据权利要求1所述的极耳，其中，

所述金属材料是铝或者铜。

3.根据权利要求1或2所述的极耳，其中，

所述覆膜由铬盐或者锆盐形成。

4.根据权利要求1或2所述的极耳，其中，

所述覆膜的厚度为20nm以上。

5.根据权利要求1或2所述的极耳，其中，

所述镀镍的厚度为1μm以上。

6.一种非水电解质设备，该非水电解质设备是在叠层材料的内部至少封入有电解液或者固体电解质、以及电极，并设置有极耳而成的叠层型的非水电解质设备，其中，

所述极耳具备：

引线构件，其由金属材料形成并具备两端部，所述两端部由与所述电极连接的电极连接部、以及与外部器械连接的端子连接部构成；

镀镍，其覆盖所述引线构件的表面；

覆膜，其覆盖所述镀镍的表面；以及

一对密封部，它们从两侧紧贴于所述覆膜，

通过原子力显微镜而测定出的所述镀镍的所述表面的算术平均粗糙度为5.0nm以上，

通过X线衍射法而测定出的所述镀镍的半峰宽为0.5度以下。

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