JP2014143051A

JP2014143051A - タブリード部材の製造方法

Info

Publication number: JP2014143051A
Application number: JP2013010095A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Kawamura; 洋介川村
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2014-08-07

Abstract

【課題】ホットプレスやヒートロール等の熱溶着装置における装置構成を複雑にすることなく、リード基材の正確な位置に容易に絶縁フィルムを熱溶着することができ、製品歩留りの向上を図ることができるタブリード部材の製造方法を提供する。
【解決手段】良導電性のリード基材の両面側に絶縁フィルムを配置し、加熱加圧下に熱溶着してリード基材の所定位置に絶縁フィルムが固着されたタブリード部材を製造するに際し、絶縁フィルムとして片面側に常温粘着性の粘着層を有するフィルムを使用し、リード基材の両面側に絶縁フィルムを配置して熱溶着する加熱加圧工程に先駆けて、リード基材の両面側所定位置に絶縁フィルムを仮貼りして絶縁フィルムの位置決めを行う位置決め工程を有するタブリード部材の製造方法である。
【選択図】なし

Description

この発明は、リチウムイオン電池を始めとする蓄電デバイス等においてリードとして用いられるタブリード部材の製造方法に関する。

リチウムイオン電池等の蓄電デバイスに対するニーズが高まる中、電池の小型化・軽量化に加え、製造方法の簡略化や低コスト化が求められている。そして、このような蓄電デバイスの端子部分に用いられるタブリード部材についても例外ではなく、その製造方法についても製品歩留りの向上等を目的に、例えば特許文献１に開示されているように、リード導体に対する絶縁フィルムの正確な貼り付け方法が追求されている。

しかしながら、この特許文献１に記載のリード部材の製造方法では、リード導体（リード基材）の両面に絶縁フィルムを配置してホットプレスにより熱溶着させる際に、ホットプレスの両側にそれぞれ絶縁フィルムの位置決めを行うガイド部材を配置することが必要になり、このホットプレスにおける装置構成が複雑になるほか、ホットプレス時にこのホットプレスとその両側に位置するガイド部材との間の配置関係を正確に維持する必要が生じ、結果として製造コストが高くなってしまうという問題があった。

特開2012-003,960号公報

そこで、本発明者らは、ホットプレスやヒートロール等の熱溶着装置における装置構成を複雑にすることなく、如何にしてリード基材に対する絶縁フィルムの正確な位置決めをするかについて鋭意検討した結果、絶縁フィルムとしてヒートシール性を持つ樹脂製のフィルム基層とこのフィルム基層を形成する樹脂よりも低融点でのヒートシール性を持つ常温粘着性樹脂製の粘着層とを有するフィルムを使用し、熱溶着装置で絶縁フィルムを熱溶着する加熱加圧工程に先駆けて、リード基材を絶縁フィルムに仮貼りしてリード基材と絶縁フィルムとの間の位置決めを行うことにより、課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。

従って、本発明の目的は、ホットプレスやヒートロール等の熱溶着装置における装置構成を複雑にすることなく、リード基材の正確な位置に容易に絶縁フィルムを熱溶着することができ、製品歩留りの向上を図ることができるタブリード部材の製造方法を提供することにある。

すなわち、本発明は、良導電性板材で形成されたリード基材の両面側に熱溶着性の絶縁フィルムを配置し、これら絶縁フィルムを加熱加圧下に熱溶着してリード基材の所定位置に絶縁フィルムが固着されたタブリード部材を製造するに際し、前記絶縁フィルムとして、ヒートシール性を持つ樹脂製のフィルム基層と、このフィルム基層の片面側に積層され、前記フィルム基層を形成する樹脂よりも低融点でのヒートシール性を持つ常温粘着性樹脂製の粘着層とを有するフィルムを使用し、前記リード基材の両面側に絶縁フィルムを配置してこの絶縁フィルムを熱溶着する加熱加圧工程に先駆けて、前記リード基材の両面側所定位置に絶縁フィルムの粘着層の所定位置を仮貼りして絶縁フィルムの位置決めを行う位置決め工程を有することを特徴とするタブリード部材の製造方法である。また、本発明は、このような方法で製造されたタブリード部材である。

本発明において、リード基材としては、それがアルミニウム又はアルミニウム合金や銅又は銅合金等の優れた導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、タブリード部材のリサイクル性等を考慮すると、好ましくは１０５０系や１０７０系を始めとする純度９９．０%以上の１０００系のアルミニウム合金製であるのがよく、また、その形状については、特に制限されるものではないが、通常は厚さ０．１〜１mm程度の板材から所定の大きさ、例えば１０〜１００mm×３０〜１００mm×０．１〜１mmの大きさに切り出された矩形状であるのがよい。

また、本発明で用いる絶縁フィルムとしては、ヒートシール性を持つ樹脂製のフィルム基層と、このフィルム基層の片面側にフィルム基層を形成する樹脂よりも低融点でのヒートシール性を持つ常温粘着性の粘着層とを有し、絶縁フィルムの位置決め工程でリード基材に対して仮貼りすることができると共に、加熱加圧工程で絶縁フィルムの熱溶着をすることができるフィルムであればよく、長尺なテープ状で絶縁フィルムロールとして形成されていてもよく、また、予め所定の大きさに形成されたシート状であってもよい。

また、この絶縁フィルムについては、好ましくは、フィルム基層と粘着層とが積層された２層構造を有するものであるのがよい。
そして、この絶縁フィルムのフィルム基層については、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、及びポリエステル樹脂から選ばれたいずれか１種の樹脂又は２種以上の混合樹脂等からなるヒートシール性を持つ樹脂で形成されているのがよい。

また、前記絶縁フィルムの粘着層については、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びシリコーン樹脂から選ばれたいずれか１種の樹脂又は２種以上の混合樹脂等からなり、前記フィルム基層を形成する樹脂よりも低融点でのヒートシール性を持つ樹脂で形成されているのがよく、より好ましくは、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂やこれらの共重合体が、マレイン酸等の不飽和カルボン酸等とのグラフト共重合により酸変性され、カルボキシル基及び／又はカルボン酸塩基が導入された接着剤で形成されているものがよく、また、フィルム基層よりも分子量及び架橋度が共に低い樹脂材料であるのがよい。

ここで、前記絶縁フィルムにおける粘着層の融点については、この絶縁フィルムをリード基材に熱溶着する加熱加圧工程で、前記フィルム基層を溶融させることなく粘着層を溶融させてリード基材の表面に絶縁フィルムを熱溶着させることができればよいので、フィルム基層の融点よりも低ければよいが、加熱加圧工程での操業時の温度制御誤差や、ヒートシール時にフィルム基層の外側から絶縁フィルムを加熱し粘着層を溶融させるため、フィルム基層に熱が加わりやすい事等を考慮すると、好ましくは、フィルム基層の融点と粘着層の融点との間に１０℃以上、より好ましくは２０℃以上の温度差を有することが望ましい。

このような絶縁フィルムを用いることにより、リード基材の両面側に絶縁フィルムを熱溶着する加熱加圧工程では、その粘着層の融点がフィルム基層よりも低いので、このフィルム基層の融点より低い温度でリード基材の表面に絶縁フィルムの粘着層を熱溶着させてタブリード部材を作製することができ、そしてこの際に、絶縁フィルムのフィルム基層が、作製されるタブリード部材の最表面に位置すると共に溶融しないので、絶縁フィルムの粘着層が熱溶着用ロールや周囲の治具等に貼り付いたり、あるいは、付着したりすることがない。しかし、この加熱加圧工程では、加熱加圧にともない粘着層が変形し、フィルム基層の側面にはみ出し熱溶着ロールへ付着する現象の防止の観点から、離型目的の表面処理が施された熱溶着用のロールを使う等、熱溶着用ロールの養生を行うことがより好ましい。

そして、この絶縁フィルムが有する常温粘着性の粘着層については、その粘着層の粘着力が、１５〜４０℃の常温時、好ましくは１５〜２５℃の常温時に０．０１N/25mm以上５０N/25mm以下、好ましくは０．０２N/25mm以上２５N/25mm以下であることが必要である。この粘着層の粘着力が０．０１N/25mmより低いと、タブリード部材の製造工程中にリード基材が絶縁フィルムから剥離し、あるいは、絶縁フィルムの所定の位置からずれてしまうことがあり、そのまま熱溶着してタブリード部材を作製すると、設計からずれた位置に絶縁フィルムが貼り付き、歩留まりが低下することがある。また、この粘着層の粘着力が５０N/25mmより高くなると、粘着力が高すぎて剥離テープから剥がれ難くなり、貼り合わせのために絶縁フィルムに与える引張り荷重を高くする必要が生じるが、この際の引張り荷重が絶縁フィルムの引張り強度を超えてしまい、絶縁フィルムが伸びて変形したり、破断する虞が生じる。

本発明においては、前記絶縁フィルムを熱溶着する加熱加圧工程に先駆けて、絶縁フィルムの位置決め工程により、前記リード基材の所定位置に絶縁フィルムの粘着層の所定位置を仮貼りして絶縁フィルムの位置決めを行うが、この絶縁フィルムの位置決め工程で絶縁フィルムの仮貼りに用いる貼付け装置については、リード基材に対してその正確な位置に絶縁フィルムの粘着層の所定位置を仮貼りできればよく、特に制限されるものではない。

このような貼付け装置としては、例えば、半導体ウエハ製造工程でウエハ保護を目的にウエハの表面に保護粘着テープ（絶縁フィルム）を貼り付ける工程で用いられているような粘着テープ繰出し装置を備えた貼付け装置（特開2002-020,028号公報参照）や、粘着テープ（絶縁フィルム）を繰り出しながらこの粘着テープを板状部材（リード基材）に圧着させる貼付けヘッドを備えたテープ貼付装置（特開2004-269,197号公報参照）等を使用することができる。

本発明においては、上記の絶縁フィルムの位置決め工程でリード基材の所定位置に絶縁フィルムを仮貼りした後に、この絶縁フィルムを加熱加圧工程で熱溶着させるが、この加熱加圧工程で行う絶縁フィルムの熱溶着については、既にリード基材と絶縁フィルムとの間の位置決めが行われているので、特別な位置決め操作を行う必要がないので、絶縁フィルムの加熱加圧工程で用いるホットプレスやヒートロール等の熱溶着装置についても特別に制限されるものではなく、汎用されているものをそのまま用いることができる。

この熱溶着装置を用いた絶縁フィルムの加熱加圧工程では、例えばホットプレスにより温度６０℃以上１６０℃以下、好ましくは８０℃以上１４０℃以下で圧力０．１MPa以上１０MPa以下、好ましくは０．２MPa以上５MPa以下の条件で絶縁フィルムの熱溶着が行われ、熱溶着後の粘着力についてはタブリード部材として求められる５N／25mm以上、好ましくは１０N／25mm以上に向上する。

本発明において、好ましくは、前記リード基材として所定の大きさに形成された板材を用いると共に前記絶縁フィルムとして絶縁フィルムロールから繰り出されるテープ状の絶縁フィルムを用い、前記位置決め工程では、この絶縁フィルムロールから繰り出される絶縁フィルムに対して、多数のリード基材を互いに所定の間隔を維持して連続的に仮貼りし、また、前記加熱加圧工程では各リード基材の間に位置する絶縁フィルムの全ての部分で熱溶着させ、更に、この加熱加圧工程の後にはテープ状の絶縁フィルムを各リード基材の間で切断してタブリード部材を得るテープ裁断工程を設けるのがよく、これによってタブリード部材を連続的に製造することができる。

また、本発明においては、好ましくは、前記リード基材の両面に絶縁フィルムを熱溶着するに際し、絶縁フィルムの位置決め工程と加熱加圧工程との間に、リード基材の外周縁外側において表裏両面側に位置する絶縁フィルムを互いに圧着し、リード基材端部の厚さ方向端面に対する絶縁フィルムの粘着層の仮貼りを確実にする端面仮貼り工程を設けてもよく、これによって、リード基材の外周縁外側においてその表裏両面側に位置する絶縁フィルムの間に、リード基材端部の厚さ方向端面に接着されずにこのリード基材端部の厚さ方向端面に沿ってストロー状の空間が形成される、いわゆるストロー現象の発生を確実に防止することができ、ストロー現象に起因する蓄電デバイス外部への電解液漏れや蓄電デバイス内部への水分の浸入による蓄電デバイスの性能劣化という問題が発生するのを防止することができる。

本発明の方法で得られたタブリード部材は、従来のものと同様に、蓄電デバイスに組み付けられて使用されるが、この蓄電デバイスにタブリード材を組み付ける際には、一般に、正極用及び負極用の各タブリード部材を蓄電デバイスの外装材で挟み付け、タブリード部材の最表面に位置する絶縁フィルムのフィルム基層と蓄電デバイスの外装材の内面側に積層された樹脂層との間を熱溶着し、各タブリード部材と外装材との間を封止する。

本発明によれば、加熱加圧工程でリード基材の所定位置で絶縁フィルムを熱溶着させる前に、この絶縁フィルムをリード基材の所定位置に常温で仮貼りし、絶縁フィルムをリード基材の所定位置に容易にかつ正確に位置決めすることができるので、その後の絶縁フィルムの加熱加圧工程においては絶縁フィルムの位置決めのための特別な装置を必要とすることがなく、また、タブリード部材の製品歩留りを向上させることができる。

加えて、テープ状の絶縁フィルムを用いた場合には、粘着層の粘着力により絶縁フィルムがリード基材上に固定できることからテープの位置決めが容易になり、絶縁フィルムの位置決め工程と加熱加圧工程の間にリード基材端部の厚さ方向端面に対する絶縁フィルムの粘着層を仮貼りする端面仮貼り工程で、使用するプレス装置等の治具の位置決めも容易になるので、ストロー現象防止のための端面仮貼り作業をより確実に行うことができるという利点がある。

図１は、本発明に係るタブリード部材の製造方法の一例を示す概念説明図である。

以下、添付図面に示す実施例に基づいて、本発明のタブリード部材の製造方法を説明する。

図１において、実施の一例に係るタブリード部材１の製造方法が示されている。この製造方法において、リード基材２はアルミニウム合金(A1050)製の矩形板材からなり、また、絶縁フィルム３は長尺テープ状のポリプロピレン製フィルム基層（図示外、融点：１６０℃）と、その片面側に積層され、剥離フィルム3bで保護されたカルボキシル基を有する接着剤（酸変性ポリオレフィン）からなる粘着層（図示外、融点：１１０℃）とを有し、これら全体が絶縁フィルムロール3aとして構成されており、使用時にはこの絶縁フィルムロール3aから剥離フィルム3bが剥離されて繰り出されるようになっている。

この実施例において、前記リード基材２の両面の所定位置に前記絶縁フィルム３を仮貼りして位置決めする貼付け装置４は対のプレスロール4aを備えており、多数のリード基材２がこの対のプレスロール4aの間に向けて互いに所定の間隔で送り込まれると共に、この貼付け装置４に取り付けられた一対の絶縁フィルムロール3aから剥離フィルム3bを剥離しながら繰り出された絶縁フィルム３が前記リード基材２の両面側所定位置に供給され、対のプレスロール4a間で常温加圧（温度：25℃、圧力：0.3MPa）下に仮貼りされ、これによってリード基材２の両面側所定位置に絶縁フィルム３が位置決めされると共に、各リード基材２の間で絶縁フィルム３が互いに部分的に接着される（位置決め工程）。

互いに所定の間隔で貼付け装置４に送り出された多数のリード基材２は、この貼付け装置４において、その両面側所定位置で絶縁フィルムロール3aから繰り出された絶縁フィルム３により連結され、図中(a)の仮貼り状態になる。この絶縁フィルム３で互いに連結された多数のリード基材２は、次に、互いに仮貼りされた一対の絶縁フィルム３の間を熱溶着させるために、熱溶着装置５に向けて供給される。この仮貼り状態でのリード基材２に対する絶縁フィルム３の粘着力は、JIS Z0237粘着テープ・粘着シート試験方法10．4.1“方法１．試験板に対する180°引きはがし粘着力”に準拠して引き剥がし試験を実施し、ロードセルにて測定したところ、０．０６N/25mmであった。

この実施例において、前記熱溶着装置５は、対の加熱加圧ロール5aを備えたヒートロールからなり、絶縁フィルム３で互いに連結された多数のリード基材２は、これら対の加熱加圧ロール5a間を通過する際に、所定の温度及び圧力の条件（温度：130℃、圧力：0.5MPa）下に加熱加圧され、この際に多数のリード基材２を連結する絶縁フィルム３がこれら各リード基材２の間で熱溶着される（加熱加圧工程）。

また、この実施例において、前記加熱加圧工程で熱溶着された多数のリード基材２と絶縁フィルム３とは、熱処理炉に省スペースで投入するため櫛状の治具に立て掛けた状態にして、大気雰囲気下に所定の温度及び時間の条件（温度：１６０℃、再加熱時間：１分）下に再加熱処理され、各リード基材２とその両面側に熱溶着される絶縁フィルム３との間の接着性をより確実にかつより強固にさせる。

そして、この実施例においては、上記の位置決め工程と加熱加圧工程との間に、多数のリード基材２を連結する絶縁フィルム３をその上下両面側からプレスし、各リード基材２の外周縁外側において表裏両面側に位置する絶縁フィルム３を互いに圧着するプレス装置６が配設されており、このプレス装置６により、各リード基材２の間の絶縁フィルム３が互いにその全面で確実に接着されると共に、これら各リード基材２端部における厚さ方向端面に対して絶縁フィルム３の粘着層が確実に仮貼りされ、図中(b)の仮貼り状態になり、いわゆるストロー現象の発生を確実に防止できるようになっている（端面仮貼り工程）。なお、このプレス装置６の治具は、下駄の歯状のような形状をしており、リード基材が収まる凹部と絶縁フィルム部分を抑える凸部とを備えている。

また、この実施例においては、上記の加熱加圧工程の後に、多数のリード基材２を連結し互いに熱溶着された絶縁フィルム３を、その各リード基材２の間で切断する切断手段７が配設されており、この切断手段７により製品のタブリード部材１が形成されるようになっている（テープ裁断工程）。この実施例で得られたタブリード部材１において、リード基材２に対する絶縁フィルム３の粘着力は、仮貼り状態の場合と同様に、引き剥がし試験を実施して測定したところ、２５．４N/25mmであり、また、リード基材２の所定位置に絶縁フィルム３が正しく固着され製品の歩留りは９５%であった。

この実施例に係るタブリード部材の製造方法によれば、絶縁フィルム３の加熱加圧工程において、リード基材２に対する絶縁フィルム３の位置決めのために、特別な装置を必要とすることがなく、また、タブリード部材１の製品歩留りを向上させることができ、しかも、プレス装置６における端面仮貼りを容易に行えるので、ストロー現象をより確実に抑制できるという利点がある。

１…タブリード部材、２…リード基材、３…絶縁フィルム、3a…絶縁フィルムロール、3b…剥離フィルム、４…貼付け装置、4a…プレスロール、５…熱溶着装置（ヒートロール）、5a…加熱加圧ロール、６…プレス装置、７…切断手段。

Claims

良導電性板材で形成されたリード基材の両面側に熱溶着性の絶縁フィルムを配置し、これら絶縁フィルムを加熱加圧下に熱溶着してリード基材の所定位置に絶縁フィルムが固着されたタブリード部材を製造するに際し、
前記絶縁フィルムとして、ヒートシール性を持つ樹脂製のフィルム基層と、このフィルム基層の片面側に積層され、前記フィルム基層を形成する樹脂よりも低融点でのヒートシール性を持つ常温粘着性樹脂製の粘着層とを有するフィルムを使用し、
前記リード基材の両面側に絶縁フィルムを配置してこの絶縁フィルムを熱溶着する加熱加圧工程に先駆けて、前記リード基材の両面側所定位置に絶縁フィルムの粘着層の所定位置を仮貼りして絶縁フィルムの位置決めを行う位置決め工程を有することを特徴とするタブリード部材の製造方法。
前記リード基材が所定の大きさに形成された板材であると共に前記絶縁フィルムが絶縁フィルムロールから繰り出されるテープ状であり、前記位置決め工程では、この絶縁フィルムロールから繰り出される絶縁フィルムに対して、多数のリード基材を互いに所定の間隔を維持して仮貼りし、また、前記加熱加圧工程の後にはテープ状の絶縁フィルムを切断してタブリード部材を得るテープ裁断工程を有する請求項１に記載のタブリード部材の製造方法。
前記リード基材の両面に絶縁フィルムを熱溶着するに際し、前記絶縁フィルムの位置決め工程と加熱加圧工程との間に、リード基材の外周縁外側において表裏両面側に位置する絶縁フィルムを互いに圧着し、リード基材端部の厚さ方向端面に対する絶縁フィルムの粘着層の仮貼りを確実にする端面仮貼り工程を有する請求項１又は２に記載のタブリード部材の製造方法。
前記絶縁フィルムが、フィルム基層と粘着層との２層構造からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタブリード部材の製造方法。
前記絶縁フィルムのフィルム基層が、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、及びポリエステルから選ばれたいずれか１種の樹脂又は２種以上の混合樹脂からなることを特徴とする請求項４に記載のタブリード部材の製造方法。
前記絶縁フィルムの粘着層が、ポリオレフィン、ポリイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、及びシリコーン樹脂から選ばれたいずれか１種の樹脂又は２種以上の混合樹脂からなり、かつ、カルボキシル基を有する接着剤で形成されている請求項４に記載のタブリード部材の製造方法。
前記絶縁フィルムの粘着層が、常温時に０．０１〜５０N/25mmの粘着力を有する請求項１〜６のいずれかに記載のタブリード部材の製造方法。
前記熱溶着後のリード基材に対する絶縁フィルムの粘着力が５N/25mm以上である請求項１〜７のいずれかに記載のタブリード部材の製造方法。
前記リード基材が、純度９９%以上のアルミニウム合金製板材である請求項１〜８のいずれかに記載のタブリード部材の製造方法。
前記加熱加圧工程の後の絶縁フィルムが熱溶着されたリード基材を、絶縁フィルムのフィルム基層の融点付近の温度及び１分以上の条件で、大気雰囲気下に再加熱処理を行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のタブリード材の製造方法。
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法で製造されたことを特徴とするタブリード部材。