JP3209133B2 - 多数枚積層した金属箔の超音波溶接方法 - Google Patents

多数枚積層した金属箔の超音波溶接方法

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JP3209133B2 JP04566297A JP4566297A JP3209133B2 JP 3209133 B2 JP3209133 B2 JP 3209133B2 JP 04566297 A JP04566297 A JP 04566297A JP 4566297 A JP4566297 A JP 4566297A JP 3209133 B2 JP3209133 B2 JP 3209133B2
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康太郎 小林
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は多数枚積層した金属
箔の超音波溶接に関するものであり、さらに詳しくは、
リチウム電池等に用いられる金属箔集電体の多数枚積層
溶接に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、金属箔同士の溶接には超音波溶接
法が広く用いられてきた。一般に溶接とは、被接合物の
表面の原子相互間に引力が働き合うような数オングスト
ロームの距離に被接合物を接近させ、面全体の原子が秩
序ある配列をとって接触させることにより生じるもので
あり、(1)溶融溶接、(2)固相溶接、(3)ろう付
け等の溶接技術がある。超音波溶接は固相溶接に分類さ
れるものであり、固相溶接とは接触面をほとんど溶融し
ないか、もしくは極めて限られた薄層のみを溶融させて
接合させるものである。
【0003】超音波溶接とは図1に示すように、アンビ
ル1の加工面上で被接合物である金属箔2、3を重ね、
この上からアンビル1に対して平行に振動する超音波発
振ホーン4を押しあて加圧し、この状態で超音波振動を
被接合物界面に与えるものである。超音波振動によって
生じた塑性変形により、表面に存在する酸化物等は取り
除かれ、さらに摩擦熱により原子の拡散が促進されるこ
とにより、上記のような溶接がなされる。
【0004】ここで、超音波発振ホーン4の当接面とア
ンビル1の当接面は、それぞれ一定のピッチからなるピ
ラミッド型の凹凸を有しており、この凹凸により被接合
物をグリップする。しかし、ピラミッド型の凹凸が大き
いと金属箔の切れや孔あきが生じてしまう。そのため、
特開平6−155051号公報では、アンビル1の当接
面をサンドブラスト処理するとともに厚みの厚い金属板
側に超音波発振ホーンを当接させるというものが提案さ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属箔
を多数枚積層したものでは、アンビルの当接面をサンド
ブラスト処理しても、複数枚の接合界面をグリップする
ことはできず、積層体の下部まで超音波振動が伝わらな
い。そのため、逆に超音波発振ホーン及びアンビルの当
接面の凹凸は大きく、深くしなければならない。また、
多数枚を溶接するためにはエネルギー量を増加させる必
要がある。しかし、超音波発振ホーン及びアンビルの当
接面の凹凸を大きく、深くしたり、単にエネルギー量を
増加させると金属箔が破壊され、適切な溶接が得られな
いという問題があった。本発明の目的は、多数枚積層し
た金属箔を超音波溶接する際に、金属箔の破壊なく、良
好な溶接を得るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、多数枚積層した金属箔を超音波溶接法に
より溶接する場合において、多数枚積層した金属箔の上
面部、ホーン当接側に保護用の金属板を配し、超音波溶
接を行うものである。
【0007】
【発明の実施形態】多数枚積層した金属箔の上面部、ホ
ーン当接側に保護用の金属板を配し、超音波溶接を行う
ことにより、超音波発振ホーン及びアンビルの当接面の
凹凸の大きさ、深さに関係なく、金属箔を多数枚積層し
溶接する際においても被接合物である金属箔を破壊する
ことなく良好な溶接を得ることができる。この際、保護
用の金属板は多数枚積層し溶接する金属箔と同材質であ
り、また、焼鈍した材料であることが望ましい。これ
は、同材質であるほうが金属板と金属箔間での塑性変形
の差が少ないことと溶融温度が大きく異ならないためで
ある。また、焼鈍したものを用いたほうが、超音波振動
が下部まで容易に伝達され易く、付加エネルギーをロス
し難いものと思われる。
【0008】さらに、保護用の金属板の厚みは50μm
以上200μm以下であることが望ましい。50μmよ
りも薄くなると、保護の役割を果たすことができず、ま
た、200μm以上になると超音波振動が多数枚積層し
た金属箔側に伝達され難くなるためである。保護用の金
属板は溶接後、金属箔積層体と一体化する。
【0009】
【実施例】以下、本発明に係る多数枚積層した金属箔の
超音波溶接法を、リチウムイオン電池用集電体であるア
ルミニウム箔及び銅箔を例に用い具体的な実施例及び比
較例を用いて記述する。 (本発明による実施例1〜7)厚さ20μmのアルミニ
ウム箔(A1085H-H18)を50枚積層し、その上面に厚さ
100μmのアルミニウム板(A1050H-H1/4)を1枚置
き、20kHz、3000W出力の超音波溶接機を用い
溶接した。この時の溶接条件は、振幅が50μm、加圧
力が200kgf/cm2、付加エネルギーが200Jであっ
た。保護板の材質、硬度、厚みを変化させ、その他は本
発明の実施例1と同様にし、本発明の実施例2から7の
超音波溶接を行った。また、比較例1とし保護板を使用
しない場合も行った。使用した保護板の材質、硬度、厚
み及び溶接条件を表1に示す。この場合、アルミニウム
材にはA1050H材を用いた。超音波発振器の周波数はすべ
て20kHzとした。
【0010】
【表1】
【0011】次に銅箔を用いた場合について説明する。 (本発明による実施例8〜14)厚さ30μmの電解銅
箔を50枚積層し、その上面に厚さ100μmの銅板
(C1020-1/4H)を1枚置き、20kHz、3000W出
力の超音波溶接機を用い溶接した。この時の溶接条件
は、振幅が65μm、加圧力が300kgf/cm2、付加エ
ネルギーが2000Jであった。保護板の材質、硬度、
厚みを変化させ、その他は本発明の実施例8と同様に
し、本発明の実施例9から14の超音波溶接を行った。
また、比較例2として保護板を使用しない場合も行っ
た。使用した保護板の材質、硬度、厚み及び溶接条件を
表2に示す。この場合、アルミニウム材にはC1020材を
用いた。超音波発振器の周波数はすべて20kHzとし
た。
【0012】
【表2】
【0013】以上のものについて、超音波溶接後の接合
状態を検討した。結果を表3,4に示す。
【0014】
【表3】
【0015】
【表4】
【0016】溶接結果は、○、×、△とし、全く問題な
いものは○、接合はされているが、保護用の金属板に亀
裂等が生じたものは△、接合不十分もしくは接合されて
いても金属箔に亀裂等が生じたものは×とした。アルミ
ニウム箔、電解銅箔ともに、保護板がない比較例1,2
は接合はされているが金属箔上面が破壊され、亀裂等が
生じた。また、異種材料であるニッケル板を用いた本発
明による実施例2,9は接合されており、また、金属箔
の破壊も見られなかった。しかしながら、エネルギーロ
スが大きく、溶接に必要な最低エネルギー以上のエネル
ギーを付加しなければならず、さらに積層枚数を増やし
た場合に出力不足になる可能性がある。焼鈍処理してい
ない硬度H18(アルミニウム)やH(銅)タイプの保
護板を用いた本発明の実施例3,10は良好に接合さ
れ、金属箔の破壊も見られなかったが、異種材料である
ニッケル板を使った時と同様にエネルギーロスが大き
く、溶接に必要な最低エネルギー以上のエネルギーが必
要となる。これは、焼鈍した材質のほうが金属板の塑性
変形が大きく、超音波振動が下部まで容易に伝達され易
く、付加エネルギーをロスし難いものと思われる。
【0017】保護板の厚みは30μmから300μmま
でで概ね良好な接合結果が得られているが、50μmよ
りも薄くなると、若干の保護板の切れが見られたが、金
属箔は破壊されていなかった。200μmよりも厚くな
ると切れ等の破壊はないが、接合時の付加エネルギー量
を大きくしなければ接合されにくい状態になる。よっ
て、保護板の厚みは50μmから200μm程度がより
好ましいと思われる。本実施例には、一般的にリチウム
電池用として用いられているアルミニウム箔(A1085H-H
18)と電解銅箔を用いたが、他の組成品についても、ま
た、他の材料についても溶接最低条件は異なるものの本
発明内容に関しては同等の効果が確認されている。
【0018】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、多数枚
積層の金属箔を超音波溶接する際に、金属箔に切れや孔
あき等の破壊がなく、良好な溶接を得ることができる。
よって、アルミニウム箔や銅箔等の金属箔を集電体に用
いるリチウム電池において、集電体の多数枚積層溶接が
可能となり、より高容量な電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】金属箔の超音波溶接方法に用いる装置の説明図
である。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アンビルの加工面上に多数枚積層した金属
    箔を置き、その上から該アンビルの加工面に対して平行
    に振動する超音波ホーンを押し当てて金属箔同士を溶接
    する超音波溶接法において、多数枚積層した金属箔の上
    面部、ホーン当接側に保護用の金属板を配し、超音波溶
    接することを特徴とする多数枚積層した金属箔の超音波
    溶接方法。
  2. 【請求項2】前記保護用の金属板が多数枚積層して溶接
    する金属箔と同材質であることを特徴とする請求項1記
    載の多数枚積層した金属箔の超音波溶接方法。
  3. 【請求項3】前記保護用の金属板が焼鈍した材料である
    ことを特徴とする請求項1記載の多数枚積層した金属箔
    の超音波溶接方法。
  4. 【請求項4】前記保護用の金属板の厚みが50μm以上
    200μm以下であることを特徴とする請求項1記載の
    多数枚積層した金属箔の超音波溶接方法。
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US6233135B1 (en) * 1994-10-07 2001-05-15 Maxwell Energy Products, Inc. Multi-electrode double layer capacitor having single electrolyte seal and aluminum-impregnated carbon cloth electrodes
US6631074B2 (en) 2000-05-12 2003-10-07 Maxwell Technologies, Inc. Electrochemical double layer capacitor having carbon powder electrodes
US7718312B2 (en) 2002-05-27 2010-05-18 Gs Yuasa Corporation Battery
JP4967267B2 (ja) * 2005-07-19 2012-07-04 パナソニック株式会社 リチウムイオン電池用積層金属箔およびそれを用いたリチウムイオン電池
JP5377257B2 (ja) * 2009-12-02 2013-12-25 日立ビークルエナジー株式会社 二次電池および金属薄板の超音波溶接方法
US8730656B2 (en) 2010-11-12 2014-05-20 Apple Inc. Unitary housing for electronic device
CN105977057B (zh) 2011-08-31 2019-07-05 株式会社杰士汤浅国际 蓄电元件
US9505082B2 (en) 2012-08-28 2016-11-29 Gs Yuasa International, Ltd. Manufacturing method of electric storage apparatus and electric storage apparatus
CN107671414B (zh) * 2017-09-04 2020-09-15 中航锂电(洛阳)有限公司 锂离子电池极耳超声波焊接方法及极耳焊接保护方法
CN110640293A (zh) * 2019-09-27 2020-01-03 联动天翼新能源有限公司 一种快速换面的焊接基座及焊接装置
JP7032819B2 (ja) * 2020-06-30 2022-03-09 株式会社アルテクス 接合方法及び接合装置

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