JP2004259547A

JP2004259547A - 非水電解液電池

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Publication number: JP2004259547A
Application number: JP2003047937A
Authority: JP
Inventors: Hideya Takahashi; 秀哉高橋
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-25
Also published as: JP4911870B2

Abstract

【課題】本発明は、安定した溶接を行うことができる負極リードを有する非水電解液電池を提供する。
【解決手段】非水電解液電池は、正極２と、負極１と、非水電解液とを電池缶５に収納する。負極１と電池缶５を接続する負極リード１１は、銅にニッケル膜を被覆するものであり、ビッカース硬度Ｈｖが８０以上１００未満の範囲にある。負極リード１１は、伸びが４％以上２０％未満の範囲にある。また、ニッケル膜の厚さは１〜５μｍの範囲にある。銅は、丸銅線を圧延して平角線にし、これを熱処理したものである。ニッケル膜は、メッキ法により形成されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非水電解液電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、軽量であると共に高電位・高容量・高性能・長寿命といった利点を有することから、リチウム含有化合物を正極に、リチウムをドープ且つ脱ドープすることが可能な炭素材料を負極に用いた非水電解液電池が各種電子機器、特に携帯電話やノート型パソコン等の携帯用電子機器の供給電源として実用化され普及しており、高性能電気自動車用・ハイブリッド自動車用・電動バイク用・電動アシスト付自転車用・電動工具用等の供給電源や、各種バックアップ電源としても実用化が期待されている。
【０００３】
ところでこのような非水電解液電池において、従来は構造上・サイズ上の制約から、電気エネルギーの取り出し用負極リードが、負極の端部に１個固定されている。この負極リードはニッケル材が用いられている。ニッケルリードは抵抗が高いため、電極内の電流分布が不均一となり、特に高出力放電において、充分容量が取り出せないという問題があった。また、高率放電時のリード部の発熱により電池の温度上昇を生じ、容量低下を招くという問題があった。
【０００４】
このような課題を解決するため、非水電解液電池に以下のような負極リードを使用することが提案されている。
【０００５】
銅板をスリットした後ニッケルメッキし、これを熱処理して平角線負極リードにする方法、または、丸銅線へニッケルメッキを施した後圧延し、これを熱処理して平角線負極リードにする方法が報告されている（例えば、特許文献１参照。）。
銅板とニッケル板を積層、圧延し、これを熱処理して平角線負極リードにする方法が報告さている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
非水電解液電池に、これらの負極リードを用いることにより、高率放電時の容量低下を抑制でき、電池の高出力化を図ることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１７６４９０号公報
【特許文献２】
特開２００１−１７６４９１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の非水電解液電池では、つぎのような問題がある。
銅板をスリットした後ニッケルメッキし、これを熱処理して得られる平角線負極リード、丸銅線へニッケルメッキを施した後圧延し、これを熱処理して得られる平角線負極リード、および、銅板とニッケル板を積層、圧延し、これを熱処理して得られる平角線負極リードは、ビッカース硬度や伸びを所望の値に安定させることが難しく、必要以上に硬くなったり伸びが小さくなってしまうため、多数の負極リードを超音波溶接するに従い、ホーンとアンビルが磨耗し次第に溶接強度が低くなり、そのため早期にホーンとアンビルを交換しないと、安定した溶接強度を得ることが出来なくなる問題がある。
【０００９】
丸銅線へニッケルメッキを施した後圧延し、これを熱処理して得られる平角線負極リードは、ニッケルメッキ厚が安定しないため抵抗溶接を行う際、溶接状態にバラツキが生じる問題がある。
【００１０】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、安定した溶接を行うことができる負極リードを有する非水電解液電池を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の非水電解液電池は、正極と、負極と、非水電解液とを電池缶に収納する非水電解液電池において、上記負極と上記電池缶を接続する負極リードが、銅にニッケル膜を被覆するものであり、ビッカース硬度Ｈｖが８０以上１００未満の範囲にあるものである。これにより、負極リードの電気抵抗が適度になり、ニッケル膜の機械的強度が適度になる。
【００１２】
ここで、負極リードは、伸びが４％以上２０％未満の範囲にあることが好ましい。また、ニッケル膜の厚さが１〜５μｍの範囲にあることが好ましい。また、銅は、丸銅線を圧延して平角線にしたものであることが好ましい。また、銅は、丸銅線を圧延して平角線にし、これを熱処理したものであることが好ましい。また、ニッケル膜は、メッキ法により形成されることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、非水電解液電池に係る発明の実施の形態について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る非水電解液電池を示す断面図である。
【００１４】
図１において、非水電解液電池の正極２に使用する活物質としては、以下の電池電極材料が挙げられる。
すなわち、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、Ａｇ_２Ｏ、ＣｕＳ、ＣｕＳＯ_４などのＩ属金属化合物、ＴｉＯ_２、ＴｉＳ_２、ＳｉＯ_２、ＳｎＯなどのＩＶ属金属化合物、ＶＯ_２、Ｖ_２Ｏ_５、Ｖ_６Ｏ_１２、ＶＯｘ、ＮｂＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３などのＶ属金属化合物、ＣｒＯ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＭｏＯ_２、ＭｏＯ_３、ＭｏＳ_２、ＷＯ_２、ＷＯ_３、ＳｅＯ_２などのＶＩ属金属化合物、ＭｎＯ_２、Ｍｎ_２Ｏ_３などのＶＩＩ属金属化合物、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＦｅＯ、Ｆｅ_３Ｏ_４、ＦｅＳ_２、ＮｉＯ_２、Ｎｉ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、ＣｏＯ_３、ＣｏＯなどのＶＩＩＩ属金属化合物、または、一般式ＬｉｘＭＸ_２、ＬｉｘＭＮｙＸ_２（Ｍ、ＮはＩからＶＩＩＩ属の金属、Ｘは酸素、硫黄などのカルコゲン化合物を示す。）などで表される、例えば、リチウム−コバルト系複合酸化物あるいはリチウム−マンガン系複合酸化物などの金属化合物などが使用できる。
【００１５】
一般式ＬｉＭＯ_２の複合酸化物は、Ｍとしては具体的には、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｂ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅからなる群のうちの少なくとも１種以上を含有することが好ましい。
【００１６】
また、ＳＯ_２、ＳＯＣｌ_２、（ＣＦｘ）ｎ、Ａｇ_２ＣｒＯ_４、Ｂｉ_２Ｐｂ_２Ｏ_５などを使用できる。また、ポリピロール、ポリアニリン、ポリパラフェニレン、ポリアセチレン、ポリアセン系材料などの導電性高分子化合物、擬グラファイト構造炭素質材料などが使用できる。
【００１７】
特に、Ｌｉ^＋挿入型材料としては、二酸化マンガン、λ−ＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_３Ｏ_６等のマンガン酸化物、五酸化バナジウム、八酸化三バナジウム、七酸化三バナジウム等のバナジウム酸化物、ＬｉｘＣｏＯ_２、二酸化モリブデン、また二硫化チタン、二硫化モリブデン、ニオブの硫化物、ＣｕＳ等の金属硫化物、ＮｂＳｅ、ＶＳｅ_２等の金属セレン化物、ＣｕＣｌ_２、フッ化炭素等のハロゲン化物、クロム酸化物、および酸化銅等の公知の材料が使用できる。
【００１８】
本発明の非水電解液電池の負極１に使用する活物質としては、リチウムを吸蔵・離脱可能な負極材料を用いることができる。例えば、リチウムと合金あるいは化合物を形成可能な金属あるいは半導体、またはこれらの合金あるいは化合物が挙げられる。これら金属、合金あるいは化合物は、例えば、化学式ＤｓＥｔＬｉｕで表されるものである。この化学式において、Ｄはリチウムと合金あるいは化合物を形成可能な金属元素および半導体元素のうちの少なくとも１種を表わし、ＥはリチウムおよびＤ以外の金属元素および半導体元素のうち少なくとも１種を表す。また、ｓ、ｔおよびｕの値は、それぞれｓ＞０、ｔ≧０、ｕ≧０である。
【００１９】
中でも、リチウムと合金あるいは化合物を形成可能な金属元素あるいは半導体元素としては、４Ｂ族の金属元素あるいは半導体元素が好ましく、特に好ましくはケイ素あるいはスズであり、最も好ましくはケイ素である。これらの合金あるいは化合物も好ましく、具体的には、ＳｉＢ_４、ＳｉＢ_６、Ｍｇ_２Ｓｉ、Ｍｇ_２Ｓｎ、Ｎｉ_２Ｓｉ、ＴｉＳｉ_２、ＭｏＳｉ_２、ＣｏＳｉ_２、ＮｉＳｉ_２、ＣａＳｉ_２、ＣｒＳｉ_２、Ｃｕ_５Ｓｉ、ＦｅＳｉ_２、ＭｎＳｉ_２、ＮｂＳｉ_２、ＴａＳｉ_２、ＶＳｉ_２、ＷＳｉ_２あるいはＺｎＳｉ_２などが挙げられる。
【００２０】
また、リチウムを吸臓・離脱可能な負極材料としては、炭素材料，金属酸化物あるいは高分子材料なども挙げられる。炭素材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素，人造黒鉛，コークス類，グラファイト類，ガラス状炭素類，有機高分子化合物焼成体，炭素繊維，活性炭あるいはカーボンブラック類などが挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス，ニードルコークスあるいは石油コークスなどがあり、有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール類やフラン類などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。また、金属酸化物としては、酸化鉄，酸化ルテニウム，酸化モリブデンあるいは酸化スズなどが挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどが挙げられる。
【００２１】
本発明に用いられる非水電解液は有機溶媒とそれに溶解した電解質からなっている。
有機溶媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状カーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル等の鎖状エステル、テトラヒドロフラン、１，２−ジメトキシエタン等のエーテル等を挙げることができ、１種もしくは２種以上のものを混合して用いることができる。
【００２２】
電解質としては溶媒に溶解し、イオン伝導性を示すリチウム塩であれば特に限定されることなく、例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＰＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３等を挙げることができ、１種もしくは２種以上のものを混合して用いることができる。
【００２３】
本発明の非水電解液電池は以上のような正極活物質よりなる正極２、負極活物質よりなる負極１、および非水電解液を、例えば、円筒状の鉄製電池缶５内に収納し、当該電池缶５とトップカバー７をカシメ密閉して構成される。
【００２４】
上記正極２は正極リード１２によって安全弁８に接続され、安全弁８はトップカバー７と電気的に接続ざれている。上記負極１は負極リード１１によって電池缶５に接続されている。負極リード１１は、銅にニッケル膜を被覆するものである。銅は、丸銅線を圧延して平角線にしこれを熱処理したものである。ニッケル膜は、メッキ法により形成される。
【００２５】
以上のことから、本実施の形態によれば、正極と、負極と、非水電解液とを電池缶に収納する非水電解液電池において、上記負極と上記電池缶を接続する負極リードが、銅にニッケル膜を被覆するものであり、ビッカース硬度Ｈｖが８０以上１００未満の範囲にあるので、負極リードの電気抵抗が適度になり、ニッケル膜の機械的強度が適度になる。この結果、負極リードは、安定した溶接を行うことができる。
【００２６】
なお、このような電池では、過充電等に対処するために、電池の内圧上昇に応じて電池内で電流遮断する電流遮断機構を設けても良い。また、電池の形状は円筒形に限らず、角形、楕円型であっても良いことはもちろんである。
【００２７】
本実施の形態で用いる負極リードは、ニ次電池ばかりでなく一次電池にも採用することができる。さらに、外装として高分子膜と金属薄膜等から構成される多層フィルムを用いた非水電解液電池或いはゲル状電解質を用いた非水電解質電池で、負極リードを挟んで熱融着樹脂層を介して多層フィルムをヒートシールで密閉する構造を採るものにおいても、負極リードとして用いることができる。
【００２８】
また、本発明は上述の実施の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００２９】
【実施例】
つぎに、本発明にかかる実施例について具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではないことはもちろんである。
【００３０】
実施例１
非水電解液電池の作製方法について説明する。
最初に、正極の作製方法について説明する。まず、厚さ２０μｍのアルミニウム箔（正極集電体）に、ＬｉＣｏＯ_２粉末（正極活物質）９１質量部と黒鉛粉末（導電助剤）６質量部およびポリフッ化ビニルデン（結着剤）３質量部の混合物をＮ−メチル−２−ピロリドンに分散して塗布し、乾燥後、ローラープレス機によりプレスして帯状の正極とした。この正極集電体にアルミニウムからなる正極リードを超音波溶接で固定した。
【００３１】
つぎに、負極の作製方法を説明する。負極は不活性ガス雰囲気中で焼成した後、平均粒径２０μｍに粉砕した炭素材料（負極活物質）を９０質量部とポリフッ化ビニルデン（結着剤）を１０質量部混合し、これをＮ−メチル−２−ピロリドンに分散して厚さ１５μｍの銅箔（負極集電体）に塗布し、乾燥後、ローラープレス機によりプレスして帯状の負極とした。
【００３２】
ここで、負極リードはつぎのように作製する。
まず丸銅線軟材を圧延により、幅４ｍｍで厚さが約９４μｍの平角線にする。圧延により作製された平角線は、加工硬化しているので、５００℃で１時間熱処理することによりに軟化させた。
【００３３】
この後、表面にニッケルメッキを３μｍ施して、厚さ１００μｍのリードを作製した。ここで、メッキ処理液などの条件を選択する事で、比較的軟らかいニッケル膜を形成した。
【００３４】
リードのビッカース硬度Ｈｖは９５であった。また、伸びは１１％であった。
なお、伸びの測定方法は、ＪＩＳＺ２２４１金属材料引張試験方法に基づくものである。
つぎにこの平角線を所定の長さに切断する。以上により、負極リードを得ることができる。
【００３５】
上述のように作製した負極リードは、負極に接続される。具体的には、負極集電体の一端に負極リードを超音波溶接で固定する。また、溶接方法は、抵抗溶接も採用することができる。
【００３６】
つぎに、上述のように作製した正極および負極を使って非水電解液電池を作製した。図１に示すように、本発明の非水電解液電池は、負極１、正極２、これらの両電極を離間するセパレータ３、渦巻き状素子と電池缶５を絶縁する絶縁板４、電池缶５、ガスケット６、トップカバー７、安全弁８、負極集電体９、正極集電体１０、負極リード１１、正極リード１２、ＰＴＣ１３等からなっている。
【００３７】
上記で作製した正極と負極は、セパレータ３を介して渦巻き状に巻回後、電池缶５（φ１８ｍｍ、高さ６７ｍｍ）に挿入し、正極リード１２は安全弁８に、負極リード１１は電池缶５の底に接続固定する。ここで、電池缶５の底への負極リード１１の接続固定は抵抗溶接により行う。
【００３８】
つぎに、プロピレンカーボネートと炭酸ジメチルが体積比１：１の混合溶媒にＬｉＰＦ_６を１ｍｏｌ／ｌに調整した電解液を注入後、電池を封口した。
【００３９】
銅の平角線の熱処理条件は、５００〜６００℃の範囲で１時間程度が好ましい。５００℃より低い温度で熱処理した場合にはビッカース硬度が高いままでバネ性がニッケル膜と銅材に大きな差を生じて振動で剥離を生じるおそれがあるからであり、一方６００℃より高い温度で熱処理するとニッケル膜及び銅材の強度ともに弱くなり、バネ性は全く失われバネ性を示さない。従って、振動等の衝撃で変形したままとなり、変形部分の疲労破壊を起こし易いからである。
【００４０】
負極リードの厚さ方向において、ニッケルメッキの厚さは１〜５μｍの範囲にあることが好ましい。
抵抗溶接を行う際、ニッケルメッキの厚さが１μｍより薄いと、厚み不足で発熱が不足し抵抗溶接が確実に行えなくなるからである。ニッケルメッキを施さない銅平角線では、安定した抵抗溶接が困難である。
【００４１】
超音波溶接を行う際、ニッケルメッキの厚さが５μｍより厚いと、表面の硬度が高くなり、超音波溶接が困難になるからである。またニッケルメッキの厚さが５μｍより厚いと、低サイクル疲労が生じてリード自体が割れ易くなるので、リードへ振動や衝撃等がかかって切断する可能性がある。
【００４２】
ニッケルメッキの厚さは、幅方向並びに長手方向バラツキとして±１μｍであることがさらに好ましい。ニッケルメッキ厚さにバラツキがあると、抵抗溶接及び超音波溶接を行う際に溶接状態が安定しないという問題が生じる。前述したようにニッケルメッキの厚さは、抵抗溶接と超音波溶接を両立させるのに最適な厚さが求められており、ニッケルメッキの厚さを管理することは溶接品質を維持するにあたって、重要なポイントである。ニッケルメッキの厚さバラツキが±１μｍの範囲内であれば、抵抗溶接と超音波溶接の両方の溶接信頼性をより確実に確保することができる。
【００４３】
負極リードの厚さ方向において、ニッケルメッキの厚さは約３μｍであることがさらに好ましい。この厚さは、ニッケルメッキ層が不利に働く超音波溶接と、有利に働く抵抗溶接の相反する要求に対して両立する最適な条件である。
【００４４】
負極リードのビッカース硬度Ｈｖは８０以上１００未満の範囲にあることが好ましい。
ビッカース硬度Ｈｖが８０より小さくなるとバネ性が消失し、電池落下時に変形して内部ショートを招く可能性があるからであり、ビッカース硬度Ｈｖが１００より大きくなると、超音波溶接時にホーン或いはアンビルの食い付きが悪く、摩耗も早くなり、溶接が確実に行えないからである。また、ビッカース硬度Ｈｖが１００より大きいと、低サイクル疲労が生じて割れ易いので、リードへ振動や衝撃等がかかって切断したり溶接部が剥離する可能性がある。ビッカース硬度Ｈｖが８０以上１００未満の範囲にある場合は、負極リードのバネ性があるため、電池落下時に変形して内部ショートを引き起こす危険が回避でき、リードへ振動や衝撃等がかかっても低サイクル疲労により切断する危険を回避できる。また超音波溶接も確実に行うことができる。
【００４５】
負極リードのビッカース硬度Ｈｖは９０以上１００未満の範囲にあることがさらに好ましい。ビッカース硬度が高いと超音波溶接が確実に行えない、低サイクル疲労が生じてリードが割れ易いといった問題があり、ビッカース硬度が低いと変形して内部ショートを引き起こすといった問題があることから、ビッカース硬度に対して相反する特性が求められている。ビッカース硬度Ｈｖが９０以上１００未満の範囲は、相反する要求に対して両立するためのより適した条件である。
【００４６】
伸びは４％以上２０％未満の範囲にあることが好ましい。伸びが４％より小さいと、低サイクル疲労が生じて割れ易いので、リードへ振動や衝撃等がかかって切断したり溶接部が剥離する可能性がある。また超音波溶接性も悪くなる。伸びが２０％より大きいと、電池落下時に変形して内部ショートを引き起こす可能性がある。
【００４７】
負極リードは、その表面にプロジェクション加工を施しても良い。負極リードは、缶底と溶接される面に突き出た、プロジェクションを成形することができる。負極リードは、ニッケルメッキが表面に存在する事で、缶底への抵抗溶接が容易に行えるが、負極リードにプロジェクション加工を施すと、抵抗溶接時の加圧力バラツキに対して追従でき、スプラッシュの発生も抑えられるので、更に溶接性が向上する。また、一度に２点以上溶接させると、回転トルクに強い溶接が出来、電池が落下したり振動・衝撃等が加わっても、溶接部が剥離するのを防止できる。なお、プロジェクション加工は電池缶の缶底に施しても良い。
【００４８】
本実施例では、負極リードはつぎのように作製する。まず丸銅線軟材を圧延して平角線にする。づきに、平角線を熱処理により軟化させる。つぎに、メッキにより表面にニッケル膜を形成する。ここで、メッキ処理液などの条件を選択する事で、比較的軟らかいニッケル膜を形成する。
【００４９】
本発明は、この方法に限定されない。このほかつぎの方法でも良い。丸銅線軟材を圧延して平角線にする。つぎに、メッキにより表面にニッケル膜を形成する。ここで、メッキ処理液などの条件を選択する事で、比較的軟らかいニッケル膜を形成する。つぎに、熱処理により軟化させる。
【００５０】
本実施例では、負極リードの母材として銅を使用する。母材は銅に限定されない。このほか、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金などを採用することができる。
【００５１】
本実施例では、負極リードはニッケル膜が形成される。表面被覆層は、このニッケルに限定されない。このほかの金属として、亜鉛などを採用することができる。
【００５２】
比較例１
本比較例においては、負極リードとして厚さが０．１ｍｍで幅が４ｍｍのニッケル板を用いた。このほかの点については、実施例１と同様である。すなわち、正極の作製方法、負極の作製方法、負極リードの負極への接続方法、非水電解液電池の作製方法は、実施例１と同様である。
【００５３】
比較例２
本比較例では、負極リードはつぎのように作製する。すなわち、幅４ｍｍで厚さが約９６μｍの銅製の平角線を用意する。なお、銅製の平角線の断面積は約０．３８ｍｍ^２になる。つぎに、メッキ法により、この平角線の表面に厚さが２μｍになるようにニッケル膜を形成する。このメッキにより厚さが合計で約１００μｍ（約０．１ｍｍ）になる。また、このときのビッカース硬度は約２２０Ｈｖであった。
【００５４】
つぎに、このニッケル膜を形成した平角線を、５００℃で１時間熱処理をする。この熱処理により平角線のビッカース硬度は約１５０Ｈｖになる。つぎに、この平角線を所定の長さに切断する。以上により、負極リードを得ることができる。このほかの点については、実施例１と同様である。すなわち、正極の作製方法、負極の作製方法、負極リードの負極への接続方法、非水電解液電池の作製方法は、実施例１と同様である。
【００５５】
比較例３
本比較例では、負極リードはつぎのように作製する。すなわち、直径０．７ｍｍの銅の丸棒を用意する。つぎに、メッキ法により、この銅の丸棒に厚さが２００μｍ（０．２ｍｍ）になるようにニッケル膜を形成する。つぎに、このニッケルメッキされた銅の丸棒を圧延する。圧延した結果、ニッケルメッキされた銅の丸棒の断面形状は両側辺が丸みを帯びた板状になった。その板状断面の厚さは約０．１ｍｍであり、その幅は約４ｍｍであった。また、ニッケル膜の厚さは、リードの厚さ方向において、負極リードの幅方向の中央で約２．５μｍであった。ニッケル層の厚さは、この中央部が最も薄く両側辺に近づくに従い厚くなる。また、両側辺において厚さ方向に直角で厚さを２等分する線上において、膜厚は最大になり約６０μｍになる。
【００５６】
このほかの点については、実施例１と同様である。すなわち、正極の作製方法、負極の作製方法、負極リードの負極への接続方法、非水電解液電池の作製方法は、実施例１と同様である。
【００５７】
比較例４
本比較例では、負極リードは、ニッケル−銅−ニッケルクラッド材を用いた。この負極リードは、ニッケル、銅、およびニッケルを積層し、これを圧延することにより製造する。この結果、銅の厚さは約９６μｍで、この銅の上下に形成されたニッケル膜はそれぞれ約２μｍとなり、これらを合計した全体の厚さは約１００μｍ（約０．１ｍｍ）になる。また、このときのビッカース硬度は約２２０Ｈｖであった。
【００５８】
つぎに、このクラッド材を、５００℃で１時間熱処理をする。この熱処理によりクラッド材のビッカース硬度は約１５０Ｈｖになる。つぎに、このクラッド材を４ｍｍ幅に切断した後に、所定長さに切断する。以上により、負極リードを得ることができる。
【００５９】
このほかの点については、実施例１と同様である。すなわち、正極の作製方法、負極の作製方法、負極リードの負極への接続方法、非水電解液電池の作製方法は、実施例１と同様である。
【００６０】
実施例１、比較例１〜４において作製した非水電解液電池について、特性及び評価結果をまとめたものを表１に示す。
【００６１】
【表１】

【００６２】
導電率についてみてみる。実施例１において、導電率は９０％である。
これに対して、比較例１は１６％である。この違いは、実施例１が低抵抗の銅材料を主体として構成されているのに対して、比較例１は銅よりも固有抵抗が高いニッケルのみで作られていることによる。
【００６３】
比較例２の伝導率は９０％である。本比較例と実施例１は、銅の占める割合が同一である。
【００６４】
比較例３は導電率が７５％である。本比較例と実施例の導電率の違いはつぎの原因による。実施例１は、銅線圧延後平板になった銅の周りに、均一に３μｍのニッケルメッキが施されているが、比較例３は、銅線にニッケルメッキを施した後に圧延し平板にしている為、メッキの厚い部分も生じ、銅の占める割合が少なくなるので、導電率も低くなる。
【００６５】
比較例４の導電率は９０％である。本比較例と実施例１は、銅の占める割合が同一である。
【００６６】
ビッカース硬度Ｈｖを見てみる。
実施例１のビッカース硬度Ｈｖは９５である。これに対して、比較例１のビッカース硬度Ｈｖは、８５である。この違いは、比較例１がニッケル単体で構成されていることによる。
【００６７】
比較例２〜４のビッカース硬度Ｈｖは１５０と、実施例１のそれよりも高い。これは、実施例１ではメッキ条件を調節することにより柔らかいニッケル膜を形成しているのに対して、比較例２〜４では通常の硬いニッケル膜を形成しているためと考えられる。
【００６８】
伸びについてみてみる。
実施例１の伸びは１１％である。これに対して、比較例１は２４％である。この違いは、比較例１がニッケル単体で構成され、熱処理も行われていないことによる。
【００６９】
比較例２〜４の伸びは、２〜８％と、実施例１のそれに比較して小さい。これは、実施例１ではメッキ条件を調節することにより柔らかいニッケル膜を形成しているのに対して、比較例２〜４では通常の硬いニッケル膜を形成しているためと考えられる。
【００７０】
負極リードを缶底に抵抗溶接したときの、溶接性についてみてみる。
ここで、丸印は抵抗溶接が満足の行く状態であったことを意味する。バツ印は、多数の負極リードサンプルについて抵抗溶接を行った場合、若干の負極リードサンプルでは溶接不良が認められることを意味する。
【００７１】
実施例１、比較例１、および比較例２では、抵抗溶接は満足すべきものであった。
これに対して、比較例３では、若干の溶接不良が認められた。これは、比較例３では、ニッケル膜を形成した丸銅線を圧延する場合、ニッケル膜厚さの不均一が発生する。このニッケル膜厚さの不均一により、抵抗溶接が若干不安定になることが原因と考えられる。
【００７２】
比較例４では、抵抗溶接は満足すべきものであった。これは、銅の表面にニッケルが均一に存在することによる。
【００７３】
負極リードを電極集電体（銅箔）に超音波溶接したときの溶接性についてみてみる。
ここで、丸印は長期に渡って安定した超音波溶接が行えることを意味する。バツ印は、多数の負極リードサンプルを超音波溶接するに従い、ホーンとアンビルが磨耗し次第に溶接強度が低くなり、そのため早期にホーンとアンビルを交換しないと、安定した溶接強度を得ることが出来なくなることを意味する。
【００７４】
実施例１および比較例１では、長期に渡って安定した超音波溶接が行えることが確認された。実施例１においては、ビッカース硬度Ｈｖが適切な範囲に設定されているので、長期に渡って安定した超音波溶接が行える。
【００７５】
これに対して、比較例２〜４は、ホーンとアンビルが磨耗し、次第に溶接強度が低くなることが認められた。比較例２〜４では、超音波溶接のホーンとアンビルが新品の時は溶接可能である。しかしリード表面の硬度が高いため、溶接回数多くなるに従いホーンとアンビルが磨耗し、次第に溶接強度が低くなる。そのため早期にホーンとアンビルを交換しないと、安定した溶接強度を得ることが出来なくなる。
【００７６】
落下試験の結果についてみてみる。
実施例１では、負極リードが変形して素子内へ潜ったものはなかった。これは、負極リードの硬度が十分に大きく、また伸びが限度内にあるので、負極リードのバネ性が保たれているためと考えられる。
比較例１では、負極リードが変形して素子内にもぐってしまうものが、１０サンプル中６個認められた。これは、負極リードの硬度が比較的小さく、また延びが大きすぎるために、負極リードのバネ性を保持できなくなったためと考えられる。
比較例２〜４では、負極リードが変形して素子内へ潜ったものはなかった。これは、負極リードの硬度が十分に大きく、また伸びが限度内にあるので、負極リードのバネ性が保たれているためと考えられる。
【００７７】
以上のことから、実施例１においては、全ての項目において満足すべき結果が得られた。これに対して、比較例１〜４においては、いずれかの項目において満足できない結果があった。
【００７８】
【発明の効果】
本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
負極リードは、銅にニッケル膜を被覆するものであり、ビッカース硬度Ｈｖが８０以上１００未満の範囲にあるので、安定した溶接を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る非水電解液電池を示す断面図である。
【符号の説明】
１‥‥負極、２‥‥正極、３‥‥セパレータ、４‥‥絶縁板、５‥‥電池缶、６‥‥ガスケット、７‥‥トップカバー、８‥‥安全弁、９‥‥負極集電体、１０‥‥正極集電体、１１‥‥負極リード、１２‥‥正極リード、１３‥‥ＰＴＣ

Claims

正極と、負極と、非水電解液とを電池缶に収納する非水電解液電池において、
上記負極と上記電池缶を接続する負極リードは、銅にニッケル膜を被覆するものであり、ビッカース硬度Ｈｖが８０以上１００未満の範囲にある
ことを特徴とする非水電解液電池。
負極リードは、伸びが４％以上２０％未満の範囲にある
ことを特徴とする請求項１記載の非水電解液電池。
ニッケル膜の厚さが、１〜５μｍの範囲にある
ことを特徴とする請求項１記載の非水電解液電池。
銅は、丸銅線を圧延して平角線にしたものである
ことを特徴とする請求項１記載の非水電解液電池。
銅は、丸銅線を圧延して平角線にし、これを熱処理したものである
ことを特徴とする請求項１記載の非水電解液電池。
ニッケル膜は、メッキ法により形成される
ことを特徴とする請求項１記載の非水電解液電池。