JP2016162730A - 電極リード線部材の製造方法及び電極リード線部材 - Google Patents
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Abstract
Description
また、以下の説明では、リチウム二次電池用の電極リード線部材の製造方法及び電極リード線部材を中心に説明するが、本発明は、リチウム二次電池用に限定されず、各種の電極用として使用できる電極リード線部材の製造方法及び電極リード線部材を提供するものである。
また、電気自動車などに使用されるリチウムイオン電池を収納する外装容器には、アルミニウム箔と樹脂フィルムを積層した電池外装用積層体を使用して作成した平袋や、絞り成形または折り曲げ成形による成形容器が使用されて薄型軽量化が図られている。
ところで、リチウムイオン電池の電解液は、水分や光に弱いという性質を有している。そのため、リチウムイオン電池用の外装材料には、ポリアミドやポリエステルからなる基材層とアルミニウム箔とが積層された、防水性や遮光性に優れた電池外装用積層体が使用されている。
また、リチウムイオン電池の電極リード線部材36の切断面に、バリ取りの不良に起因したバリが残っていると、絶縁フィルムの破損が起こり、その結果として絶縁不良が発生する恐れがあるという問題があった。
また、特許文献2には、電池タブの製造工程において電池タブの端面に発生するバリがリチウムイオン電池の安定的電池性能を阻害して、電池タブとリチウムイオン電池の短絡を発生させる問題を解決し、安定した電池性能を示す電池タブの効率的な製造方法及びその方法に用いるフープ材が開示されている。
また、特許文献2の電池タブの製造方法は、長尺帯状の金属部材で構成されるフープ材の幅方向両端部近傍を押圧する第1工程と、フープ材の表裏面に幅方向に延びる帯状のメッキ層を長手方向に所定間隔で形成する第2工程と、フープ材の表面全体に耐食コート層を積層する第3工程と、メッキ層に沿ってフープを幅方向に切断する第4工程と、を有することを特徴としている。
(1) 断面が円形状で直径が1.6mm〜8.0mmであり、長さが0.3mから2000mの長尺の金属線材を、対向する少なくとも一対の圧延ロールを備えた圧延機により連続的に圧延して長尺の金属薄板帯を製造する工程と、
(2) 前記金属薄板帯に不動態化処理液を塗布した後に乾燥させて、前記金属薄板帯の表面に耐食性保護層を形成する工程と、
(3) 前記金属薄板帯を、所定間隔で幅方向に切断する工程と、
を順に経ることを特徴とする電極リード線部材の製造方法を提供する。
(1) 断面が円形状で直径が1.6mm〜8.0mmであり、長さが0.3mから2000mの長尺の金属線材を、対向する少なくとも一対の圧延ロールを備えた圧延機により連続的に圧延して長尺の金属薄板帯を製造する工程と、
(2) 前記金属薄板帯に不動態化処理液を塗布した後に乾燥させて、前記金属薄板帯の表面に耐食性保護層を形成する工程と、
(3) 前記金属薄板帯の長手方向に、所定間隔で絶縁フィルムを貼り合わせ加熱圧着する工程と、
(4) 前記金属薄板帯を、所定間隔で幅方向に切断する工程と、
を順に経ることを特徴とする電極リード線部材の製造方法を提供する。
(1) 断面が円形状で直径が1.6mm〜8.0mmであり、長さが0.3mから2000mの長尺の金属線材を、対向する少なくとも一対の圧延ロールを備えた圧延機により連続的に圧延して長尺の金属薄板帯を製造する工程と、
(2) 前記金属薄板帯に不動態化処理液を塗布した後に乾燥させて、前記金属薄板帯の表面に耐食性保護層を形成する工程と、
(3) 前記金属薄板帯の長手方向に、所定間隔で絶縁フィルムを貼り合わせ加熱圧着する工程と、
(4) 前記絶縁フィルムが加熱圧着された前記金属薄板帯を、リールに巻き取る工程と、
を順に経ることを特徴とする電極リード線部材の製造方法を提供する。
そのため、長尺の金属薄板帯の幅方向の両端部に切断面が形成されておらず、幅方向の両端部が、おのずと曲面に仕上がっている長尺の金属薄板帯を得ることができ、バリ取りの不良に起因する絶縁不良の発生を確実に防止できると共に、生産性に優れた電極リード線部材の製造方法及び電極リード線部材を提供することができる。
また、本発明に係わる電極リード線部材では、タブリードとなる圧延金属薄板帯の幅方向の両端部に切断面が形成されておらず、幅方向の両端部が、曲面に仕上がっているため、絶縁フィルムを用いて圧延金属薄板帯を表裏両側から挟み込むようにしても、圧延金属薄板帯の幅方向の両端部と外装材との間に隙間が生じ難いので、外気からの空気及び水分が、電池用収納容器の内部に侵入するのを防止できる。
その結果、リチウムイオン電池を収納する外装容器に電極リード線部材を取り付ける信頼性が、飛躍的に向上する。
図1に示すように、本発明の電極リード線部材18及びリチウムイオン電池17は、図2に示した電池外装用積層体10を折り重ねて作成された、電池用外装容器20に内包されている。
さらに、電池用外装容器20の三方の側縁部19は、外装材の電池外装用積層体10をヒートシールして袋状に製袋することで、形成されている。電極リード線部材18は、図1のように電池用外装容器20から引き出されている。なお、本発明に係わる電極リード線部材18を用いて製造したリチウムイオン電池の電池用収納容器における収納方法は、図3に示した。
図4に示すように、電極リード線部材18は、例えばアルミニウム製、ニッケルメッキ銅板製など金属製のタブリード(金属薄板帯)21を備える。タブリード21の表面上に、絶縁フィルム23が、例えば、水酸基を含有するポリビニルアルコールの骨格を有する樹脂又はその共重合樹脂からなる薄膜コーティング層の耐食性保護層22を介して、積層されている。
耐食性保護層22は、水溶性樹脂と、F−イオンを含む化合物であるフッ化金属又はその誘導体とを含有する不動態化処理液を用いて形成された薄膜コーティング層からなる。F−イオンを含む化合物であるフッ化金属又はその誘導体は、水溶性樹脂である水酸基を含有するポリビニルアルコールの骨格を有する樹脂、又はその共重合樹脂からなる薄膜コーティング層を架橋させ、且つ、金属表面を不動態化させる。但し、F−イオンを含む化合物であるフッ化金属又はその誘導体が含まれていなくても、耐食性保護層22の耐食性は向上している。
タブリード21の表面に形成されている耐食性保護層22は、熱処理により、架橋または非晶化することにより耐水化されている。
また、F−イオンを含む化合物であるフッ化金属のように、水溶液の状態では遊離して酸性になる物質を、耐食性保護層22に含有させて使用することにより、金属表面が不動態化されて、金属表面と耐食性保護層22の皮膜とが強く接着される。
しかし、本発明に係わる電極リード線部材18では、断面が円形状の金属線材を、対向する少なくとも一対の圧延ロールを備えた圧延機により連続的に圧延して長尺の金属薄板帯を製造しているので、タブリード21の幅方向の両端部24に切断面が形成されておらず、幅方向の両端部が、おのずと曲面に仕上がっている。このため、上記の絶縁フィルム23を用いてタブリード21を表裏両側から挟み込むようにしても、タブリード21の幅方向の両端部24と外装材との間に隙間が生じ難いので、従来技術の問題を解消している。
このことから、本発明の耐食性保護層22による電解液に対する腐食防止は、腐食防止のメカニズムが、従来技術のクロメート処理と異なっていると考えられる。
絶縁フィルム23は、正極と負極の、双方のタブリード21にまたがるように積層しても良い。これにより、正極と負極とが一体化した電極リード線部材を得ることができる。また、耐食性保護層22の腐食防止効果は、アルミ板やニッケルメッキ銅板など各種金属板に対して得られるので、耐食性保護層22を正極と負極の双方のタブリード21に設けることが好ましい。
更に、微量の水分が電池内部に浸入し、電解液と水分とが反応して電解液が分解することによりフッ酸が発生した場合にも、タブリード21の表層面に積層された水酸基を含有するポリビニルアルコールの骨格を有する樹脂又はその共重合樹脂からなる薄膜コーティング層を用いた耐食性保護層22は、空隙が少ないので、ガスバリヤ性が高く、シーラント層に沿って、外部へ拡散すること、及び微量のフッ酸がタブリード21であるアルミ板の表面に接触しても、アルミ板の表面に形成されている不動態化膜によりタブリード21の腐食が防止されて、タブリード21と絶縁フィルム23との層間接着強度が保たれ、耐圧強度保持が高くなり、電池の液漏れ等の問題も発生しない。
さらに、タブリード21の幅方向の両端部24が曲面に仕上がっていると、絶縁フィルム23を用いてタブリード21を表裏両側から挟み込むようにしても、タブリードの幅方向の両端部24と電池外装用積層体10との間に隙間が生じ難いので、外気からの空気及び水分が、電池用収納容器20の内部に侵入するのを防止できる。タブリード21の表裏面25は、金属線材を圧延する工程において、圧延ロールの押圧面により形成することができる。表裏面25は平面であってもよく、曲面であってもよい。表裏面25を曲面とする場合は、幅方向の両端部24に向けてタブリード21の厚みが徐々に薄くなるようにしてもよい。
樹脂フィルム13が、一般的に使用されているポリプロピレンの場合、絶縁フィルム23は、無延伸ポリプロピレン樹脂(CPP)、無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂、エポキシ官能基を有するグリシジルメタクリレートモノマーで変性されたポリプロピレン樹脂からなる樹脂群(ポリプロピレン系樹脂)から選択された1種の樹脂の単層フィルム、又は前記樹脂群から選択された2種以上の樹脂の積層フィルムであっても良い。
樹脂フィルム13が、ポリエチレン樹脂の場合も、絶縁フィルム23は、ポリエチレン樹脂、無水マレイン酸変性ポリエチレン樹脂もしくは、エポキシ官能基を有するグリシジルメタクリレートモノマーで変性されたポリエチレン樹脂等からなる樹脂群(ポリエチレン系樹脂)の単層フィルムであってもよく、さらに、これとポリエチレン樹脂及びその共重合体との多層フィルムでもよい。この場合は、電解液と接触する面が、無水マレイン酸やアクリル酸の共重合体、グリシジルメタクリレート等で変性されたポリエチレン樹脂などであっても良い。
図6において、金属線材のリール体41から巻き戻された、断面が円形状の金属線材1を、対向する少なくとも一対の圧延ロール51を備えた圧延機50により連続的に圧延して長尺の金属薄板帯2を製造する工程と、この金属薄板帯2の表面に、不動態化処理液61の塗布装置60と乾燥装置70により耐食性保護層を形成する工程と、耐食性保護層の形成された金属薄板帯3をリールに巻き取る工程と、を経て、耐食性保護層の形成された金属薄板帯のリール体43を得ることができる。
また、耐食性保護層の形成された金属薄板帯のリール体43は、図5に示した絶縁フィルムの貼合された金属薄板帯のリール体47において、絶縁フィルム6を貼合しない状態のものである。不動態化処理液61は、上述のようにタブリードの必要部分に付与されることから、金属薄板帯2の長手方向に間隔を設けて塗布されることが好ましい。金属薄板帯2に塗布される不動態化処理液61の形態は特に限定されず、滴状、霧状、液柱状、液膜状等が挙げられる。本製造工程では、一連の金属線材1及び金属薄板帯2を、ロール26,27で長手方向に搬送しながら加工することができる。搬送は、間欠的でも連続的でもよい。搬送速度を工程ごとに変化させる機構を設けてもよい。
図7において、金属線材のリール体41から巻き戻された、断面が円形状の金属線材1を、対向する少なくとも一対の圧延ロール51を備えた圧延機50により連続的に圧延して長尺の金属薄板帯2を製造する工程と、この金属薄板帯2の表面に、不動態化処理液61の塗布装置60と乾燥装置70により耐食性保護層を形成する工程と、耐食性保護層の形成された金属薄板帯3の表面に、絶縁フィルムの貼合装置80によりテープ5の状態で供給される絶縁フィルムを加熱圧着する工程と、絶縁フィルムの貼合された金属薄板帯7をリールに巻き取る工程と、を経て、図5に示した絶縁フィルムの貼合された金属薄板帯のリール体47を得ることができる。貼合装置80では、リール体40から供給される絶縁フィルムのテープ5を、所望の長さで切断することにより、図4及び図5の絶縁フィルム6,23が得られる。耐食性保護層の形成された金属薄板帯3と絶縁フィルムのテープ5とを合わせロール28の間に挟み込んで加熱圧着する際、金属薄板帯3とテープ5の長手方向は、互いに交差(例えば直交)していてもよい。
Claims (9)
- 電極リード線部材の製造方法であって、次の工程(1)〜(3)、
(1) 断面が円形状で直径が1.6mm〜8.0mmであり、長さが0.3mから2000mの長尺の金属線材を、対向する少なくとも一対の圧延ロールを備えた圧延機により連続的に圧延して長尺の金属薄板帯を製造する工程と、
(2) 前記金属薄板帯に不動態化処理液を塗布した後に乾燥させて、前記金属薄板帯の表面に耐食性保護層を形成する工程と、
(3) 前記金属薄板帯を、所定間隔で幅方向に切断する工程と、
を順に経ることを特徴とする電極リード線部材の製造方法。 - 電極リード線部材の製造方法であって、次の工程(1)〜(4)、
(1) 断面が円形状で直径が1.6mm〜8.0mmであり、長さが0.3mから2000mの長尺の金属線材を、対向する少なくとも一対の圧延ロールを備えた圧延機により連続的に圧延して長尺の金属薄板帯を製造する工程と、
(2) 前記金属薄板帯に不動態化処理液を塗布した後に乾燥させて、前記金属薄板帯の表面に耐食性保護層を形成する工程と、
(3) 前記金属薄板帯の長手方向に、所定間隔で絶縁フィルムを貼り合わせ加熱圧着する工程と、
(4) 前記金属薄板帯を、所定間隔で幅方向に切断する工程と、
を順に経ることを特徴とする電極リード線部材の製造方法。 - 電極リード線部材の製造方法であって、次の工程(1)〜(4)、
(1) 断面が円形状で直径が1.6mm〜8.0mmであり、長さが0.3mから2000mの長尺の金属線材を、対向する少なくとも一対の圧延ロールを備えた圧延機により連続的に圧延して長尺の金属薄板帯を製造する工程と、
(2) 前記金属薄板帯に不動態化処理液を塗布した後に乾燥させて、前記金属薄板帯の表面に耐食性保護層を形成する工程と、
(3) 前記金属薄板帯の長手方向に、所定間隔で絶縁フィルムを貼り合わせ加熱圧着する工程と、
(4) 前記絶縁フィルムが加熱圧着された前記金属薄板帯を、リールに巻き取る工程と、
を順に経ることを特徴とする電極リード線部材の製造方法。 - 前記絶縁フィルムが、無延伸ポリプロピレン樹脂(CPP)、無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂、エポキシ官能基を有するグリシジルメタクリレートモノマーで変性されたポリプロピレン樹脂からなる樹脂群から選択された1種の樹脂の単層フィルム、又は前記樹脂群から選択された2種以上の樹脂の積層フィルムであることを特徴とする請求項2又は3に記載の電極リード線部材の製造方法。
- 前記金属線材が、ニッケル、アルミニウム、ステンレス、銅からなる金属群から選択された1種であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電極リード線部材の製造方法。
- 前記不動態化処理液が、水溶性樹脂と、F−イオンを含む化合物であるフッ化金属又はその誘導体とを含有する処理液であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電極リード線部材の製造方法。
- 断面が円形状の金属線材を圧延して製造された圧延金属薄板帯の表面に、耐食性保護層が形成されてなり、前記金属線材が、ニッケル、アルミニウム、ステンレス、銅からなる金属群から選択された1種であり、前記耐食性保護層の上に、無延伸ポリプロピレン樹脂(CPP)、無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂、エポキシ官能基を有するグリシジルメタクリレートモノマーで変性されたポリプロピレン樹脂からなる樹脂群から選択された1種の樹脂の単層フィルム、又は前記樹脂群から選択された2種以上の樹脂の積層フィルムからなる絶縁フィルムが加熱圧着されてなることを特徴とする電極リード線部材。
- 前記耐食性保護層が、前記圧延金属薄板帯の表面に、水溶性樹脂と、F−イオンを含む化合物であるフッ化金属又はその誘導体と、を含有する不動態化処理液を塗布した後に乾燥させて形成されてなることを特徴とする請求項7に記載の電極リード線部材。
- 前記絶縁フィルムが、前記圧延金属薄板帯の長さ方向に一定間隔で加熱圧着されてなり、前記絶縁フィルムが加熱圧着された前記圧延金属薄板帯が、リールに巻き取られてなることを特徴とする請求項7又は8に記載の電極リード線部材。
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