JP5168237B2 - Material for metal outer case of high capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe is suppressed, metal outer case, and lithium ion battery - Google Patents

Material for metal outer case of high capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe is suppressed, metal outer case, and lithium ion battery Download PDF

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Description

本発明は、冷延鋼板を下地とし、Cu−Ni拡散層、Ni層および金属Crを有するCuNi、Cr系めっきにより少なくとも片面を被覆されためっき鋼板であって、被覆面を内面としてリチウムイオン電池の金属外装ケースを作成するための素材に関する。本発明にかかるリチウムイオン電池の金属外装ケース用素材は、ケースが貴な電位におかれた場合であっても、めっき金属であるNiや鋼板からのFeの溶出が抑制される点に特徴を有する。本発明はまた、該金属外装ケース用素材をプレス成形して作成したリチウムイオン電池の金属外装ケース、ならびに該金属外装ケースに正極、負極、セパレータを挿入し、電解液を注入して作成したリチウムイオン電池に関する。   The present invention is a plated steel sheet coated with at least one surface by a CuNi, Cr-based plating having a Cu-Ni diffusion layer, a Ni layer and a metal Cr, with a cold-rolled steel sheet as a base, and a lithium ion battery The present invention relates to a material for creating a metal exterior case. The material for the metal outer case of the lithium ion battery according to the present invention is characterized in that the elution of Fe from the plating metal Ni or the steel plate is suppressed even when the case is placed at a noble potential. Have. The present invention also provides a metal outer case of a lithium ion battery prepared by press-molding the metal outer case material, and lithium prepared by inserting a positive electrode, a negative electrode and a separator into the metal outer case and injecting an electrolyte. It relates to an ion battery.

近年、民生用モバイル機器の小型化、高機能化に伴い、その電源として小型・軽量かつ高エネルギー密度で、長期間充放電が可能な二次電池が求められてきた。この結果、従来のニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池に代わって、より高いエネルギー密度、出力密度を有するリチウムイオン電池などの非水電解質二次電池が広く普及するようになった。また、最近ではリチウムイオン電池は車載用二次電池としてもすでに実用段階に入り、ハイブリッド自動車や電気自動車のモーター用電源として、普及しようとしている。   In recent years, with the miniaturization and high functionality of consumer mobile devices, there has been a demand for a secondary battery that can be charged and discharged for a long time with a small size, light weight and high energy density as its power source. As a result, in place of conventional nickel-cadmium batteries and nickel-hydrogen batteries, non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion batteries having higher energy density and output density have come into widespread use. Recently, lithium ion batteries have already entered the practical stage as in-vehicle secondary batteries and are becoming popular as power sources for motors in hybrid and electric vehicles.

非水電解質二次電池を安価に製造するためには、低コストで高信頼性の外装ケース素材が必要であり、プレス成形性や溶接性、耐食性、強度などの観点から、通常、鋼板表面にNiめっきを施した材料が使用される。この材料は円筒缶や角缶などにプレス成形され、正極板、負極板、セパレータを捲回または積層した電極群がその内部に収容されたのち、開口部に電池蓋がカシメ固定されることで密閉される。このカシメ固定のために、電池缶の上方に段付け加工を施し、電解液を注入後、段付け部より上側に電池蓋がカシメ固定される。また、場合によっては、缶底部にスコア加工を施し、内圧が高すぎた場合の安全弁とすることもある。   In order to manufacture non-aqueous electrolyte secondary batteries at a low cost, a low-cost and highly reliable exterior case material is necessary. From the viewpoint of press formability, weldability, corrosion resistance, strength, etc. A material plated with Ni is used. This material is press-molded into cylindrical cans, square cans, etc., and a battery lid is caulked and fixed to the opening after the electrode group in which the positive electrode plate, negative electrode plate, and separator are wound or laminated is contained therein. Sealed. In order to fix the caulking, a stepping process is performed above the battery can, and after pouring the electrolyte, the battery lid is caulked and fixed above the stepping portion. In some cases, the bottom of the can is scored to provide a safety valve when the internal pressure is too high.

鋼板にあらかじめNiめっきをした素材(Niめっき鋼板)を用いると、プレス成形やスコア加工の際にNiめっきが損傷し、鋼板が露出するか、露出しないまでもNiめっきの厚みが薄すぎてFeイオンが溶出しやすい状態となる場合がある。一方、鋼板をプレス成形したあとでNiめっきを施す場合(後Niめっき)には、めっきの付き回りが均一ではないために缶底近くにNiめっきが極端に薄い部分が生じたり、めっき密着性がNiめっき鋼板よりも劣るために、段付け加工の際にNiめっきが剥離し、鋼板が露出することがあり、いずれもFeイオンの溶出につながる。   If a material plated with Ni in advance (Ni-plated steel plate) is used for the steel plate, the Ni plating will be damaged during press forming and score processing, and even if the steel plate is exposed or not exposed, the thickness of the Ni plating is too thin. There are cases where ions are likely to elute. On the other hand, when Ni plating is performed after press forming the steel sheet (post Ni plating), the plating coverage is not uniform, so an extremely thin portion of the Ni plating is formed near the bottom of the can, or plating adhesion Is inferior to the Ni-plated steel sheet, the Ni plating may be peeled off during the stepping process, and the steel sheet may be exposed, both of which lead to elution of Fe ions.

リチウムイオン電池の作動状態において、金属外装ケースが負極接続される場合には仮にNiめっきに損傷があっても、負極の電位から考えてFeイオンが溶出する可能性は少ない。しかしながら、電池製造工程において、ケースに電極群を収納し電解液を注液してから充電するまでの間(エージング工程)では、ケースはリチウムイオンが未充電のカーボン負極電位(3.2〜3.4V vs Li/Li+)となっているため、Niめっきの損傷部からFeイオンが溶出する。電解液を正極、負極、セパレータ全体にゆきわたらせ、初期の充放電特性を安定化するためには、エージング工程は数日間程度あることが好ましい。この間に溶出したFeイオンは、電池を充放電した際に負極表面に金属として析出し成長するため、セパレータを貫通して正負極間に微小短絡を発生させる。微小短絡があると電池電圧の低下を招くため、出荷試験で不合格となり、電池の歩留まり低下につながる。 In the operating state of the lithium ion battery, when the metal outer case is connected to the negative electrode, even if the Ni plating is damaged, there is little possibility of Fe ions eluting considering the potential of the negative electrode. However, in the battery manufacturing process, between the time when the electrode group is housed in the case and the electrolyte is injected and charged (aging process), the case has a carbon negative electrode potential (3.2 to 3) in which lithium ions are not charged. .4V vs Li / Li + ), Fe ions are eluted from the damaged portion of the Ni plating. In order to spread the electrolytic solution throughout the positive electrode, the negative electrode, and the separator and stabilize the initial charge / discharge characteristics, it is preferable that the aging step is about several days. The Fe ions eluted during this period precipitate and grow as a metal on the negative electrode surface when the battery is charged / discharged, so that a micro short circuit occurs between the positive and negative electrodes through the separator. If there is a micro short-circuit, the battery voltage will be reduced, so that it will be rejected in the shipping test, leading to a reduction in battery yield.

このような課題に対して、特許文献1には、Niめっき鋼板でケースを成形後、缶内外面をアスファルトでコーティングする技術が開示されている。エージング時のFeイオン溶出が抑制されるうえ、缶外面の絶縁皮膜としての機能も有するとされている。特許文献2には、鋼板でケースを成形後、缶内面にNiめっきを1〜10μm施すことによりめっき欠陥であるマイクロポアを抑制する技術が開示されている。また、特許文献3には、過放電時のFeイオン溶出を抑制する対策として、Ni金属とフッ素樹脂微粒子からなる複合めっきを鋼板表面に施す技術が開示されている。   For such a problem, Patent Document 1 discloses a technique of coating a can inner and outer surface with asphalt after forming a case with a Ni-plated steel sheet. It is said that elution of Fe ions during aging is suppressed, and that it also has a function as an insulating film on the outer surface of the can. Patent Document 2 discloses a technique for suppressing micropores, which are plating defects, by forming Ni plating on the inner surface of a can after forming a case with a steel plate. Patent Document 3 discloses a technique of applying composite plating composed of Ni metal and fluororesin fine particles on the surface of a steel sheet as a measure for suppressing Fe ion elution during overdischarge.

一方、近年、電気自動車用のリチウムイオン電池は大型、高容量のものが使用されており、ケース電位を負極とすると、接触・感電の危険性があることから、ケース電位は中立となっているものが多い。この用途にNiめっき鋼板を用いるには、成形や溶接によるめっき損傷、Fe露出の抑制という課題がある。また、中立状態で長期使用された場合の耐食性、特に電解液中に微量生成するフッ化水素に対する耐食性の課題がある。このような懸念から、現状、大型中立ケースにはステンレスが使用されているが、コストはもとより、プレス成形の生産性に劣ること、二次加工脆性の懸念があることが問題となりつつある。   On the other hand, in recent years, lithium-ion batteries for electric vehicles have been used in large-sized and high-capacity, and if the case potential is negative, there is a risk of contact and electric shock, so the case potential is neutral. There are many things. In order to use a Ni-plated steel sheet for this purpose, there is a problem of plating damage due to forming or welding and suppression of Fe exposure. In addition, there is a problem of corrosion resistance when used for a long time in a neutral state, in particular, corrosion resistance against hydrogen fluoride generated in a trace amount in the electrolytic solution. Because of these concerns, stainless steel is currently used in large neutral cases, but it is becoming a problem not only in cost but also in inferior press-molding productivity and concern about secondary work brittleness.

負極接続で使用される家電用途においても、リチウムイオン電池にはますますの高エネルギー密度が要求され、高電圧、高容量とするために、ケースの電位が貴になってゆく傾向にある。たとえば特許文献4によれば、負極を高容量とし電池を長寿命とするために、予備充電のカットオフ電位を4.6Vまで上げた上で、その後の充電のカットオフ電位を4.2Vとする技術が開示されており、この条件ではNiめっきさえもが溶出しうる。この意味からもNiめっき鋼板の内面は貴な電位においても金属イオンが溶出しないものに変えてゆく必要性が高まっている。   Even in home appliances used for negative electrode connection, lithium ion batteries are required to have higher energy density, and the case potential tends to become noble in order to achieve high voltage and high capacity. For example, according to Patent Document 4, in order to increase the capacity of the negative electrode and extend the life of the battery, the cut-off potential for preliminary charging is increased to 4.6V, and the cut-off potential for subsequent charging is set to 4.2V. In this condition, even Ni plating can be eluted. From this point of view, there is an increasing need to change the inner surface of the Ni-plated steel sheet to a metal ion that does not elute even at a noble potential.

本発明に関わるNi、Cu系めっきの従来技術としては、特許文献5〜7がある。特許文献5は、ボタン電池負極板用の表裏異種めっき(Cu/Ni)鋼板において、めっき密着性を向上させるためにめっき後焼鈍を行い、地鉄/めっき界面に拡散層を生成させたものである。特許文献6は、一次電池用Niめっき鋼板の深絞り加工性を向上させるために、電池缶外面に相当する面に、Niめっき後、Cuめっきを行い、焼鈍により拡散させたものである。特許文献7は、屋根や雨樋用のCuめっき鋼板の耐食性を向上させるため、鋼板とCuめっきの間に薄いNiめっきを行い、焼鈍により拡散させたものである。   Patent Documents 5 to 7 are known as conventional techniques of Ni and Cu plating related to the present invention. Patent Document 5 is a product obtained by annealing after plating in order to improve plating adhesion in a front / back dissimilar plated (Cu / Ni) steel sheet for a button battery negative electrode plate, and generating a diffusion layer at the base metal / plating interface. is there. In Patent Document 6, in order to improve the deep drawing workability of the Ni-plated steel sheet for primary batteries, Cu plating is performed after Ni plating on the surface corresponding to the outer surface of the battery can and diffused by annealing. In Patent Document 7, in order to improve the corrosion resistance of a Cu-plated steel sheet for roofs and rain gutters, thin Ni plating is performed between the steel sheet and the Cu plating and diffused by annealing.

また、装飾Niめっきの下地としてCuめっきを行うことは汎用的である。例えば、非特許文献1には、装飾めっきの考え方として美観だけでなく耐食性にも重点を置くようになり、Niめっき単独ではその目的が危ぶまれ、必ずNiめっきの下地としてCuめっきを行うとの記述がある。また非特許文献2には、わが国はNi資源が乏しいため、Niめっきを厚くつけるかわりにCuめっきで補うことが述べられている。   Moreover, it is general purpose to perform Cu plating as a base for decorative Ni plating. For example, in Non-Patent Document 1, emphasis is placed not only on aesthetics but also on corrosion resistance as a concept of decorative plating, and the purpose of Ni plating alone is jeopardized, and Cu plating is always performed as a foundation for Ni plating. There is a description. Non-patent document 2 describes that Japan has a shortage of Ni resources, and therefore supplements with Cu plating instead of thickening Ni plating.

本発明に関わるNi、Cr系めっきの従来技術としては、特許文献8〜10がある。特許文献8は、低炭素鋼板にNiめっき後、部分拡散焼鈍を行い、この上に光沢Niめっき、Crめっきをこの順で行うことにより、光沢外観と耐食性を付与する技術である。特許文献9は、粗度が規定された鋼板表面に光沢Niめっきを行い、さらに光沢Crめっきを50〜300mg/m2付与したのち、厚さ1〜10μmの透明樹脂で被覆することにより、屋内未塗装用途の光沢めっき鋼板を提供する技術である。特許文献10は、鋼板に0.2g/m2以下CrめっきおよびNiめっきをこの順で行った後、熱拡散させ、さらに付着量1g/m2以下のNiめっきを行ったのち、クロメート処理をすることにより、耐孔食性、塗装後耐食性に優れた溶接缶を提供する技術である。 Patent Documents 8 to 10 are known as conventional techniques for Ni and Cr plating related to the present invention. Patent Document 8 is a technique for imparting a glossy appearance and corrosion resistance by performing Ni diffusion plating on a low carbon steel plate and then performing partial diffusion annealing, followed by gloss Ni plating and Cr plating in this order. Patent Document 9 discloses that the surface of a steel sheet having a specified roughness is subjected to bright Ni plating, and after applying a bright Cr plating of 50 to 300 mg / m 2 and then covering with a transparent resin having a thickness of 1 to 10 μm. It is a technology that provides bright-plated steel sheets for unpainted applications. In Patent Document 10, 0.2 g / m 2 or less Cr plating and Ni plating are performed on a steel sheet in this order, followed by thermal diffusion, and further performing Ni plating with an adhesion amount of 1 g / m 2 or less, followed by chromate treatment. By doing so, it is a technique for providing a welded can excellent in pitting corrosion resistance and post-painting corrosion resistance.

本発明に関わるNi、Cu、Cr系めっきの従来技術としては、特許文献11〜13がある。特許文献11は、自動車外装の意匠性部品へのめっきであり、基材のプラスチックまたは金属に、Cuめっき、純Niめっき、光沢Niめっき、Crめっきをこの順番で施した後、陽極酸化もしくは化学処理によって表面を不働体化させることにより、部品の耐食性を向上させ、長期にわたって美観を維持するための技術である。特許文献12は、自動車部品などのプラスチック表面を粗面化し、かつ導電性を付与するものであり、基材を活性化処理したのち、樹脂との密着性を確保する金属薄膜(Ni/CrまたはCr等)、導電化薄膜(CuまたはNi)を付与したのちに、電気Cuめっき、電気Niめっき、装飾仕上げめっき(Crめっき等)をこの順に積層してゆく技術である。特許文献13は、海浜地区で建材外装に使用される鋼板として、安価で高耐食性なものを提供する目的で、一般鋼材の表面に、Cuめっき、Feめっき、Crめっき、Niめっきの順番、もしくはCuめっき、Crめっき、Feめっき、Niめっきの順番でめっきを施したのちに、600℃〜850℃で熱拡散させ、最終的には鋼材の上に、Cuめっきを介してFe−Cr−Ni合金層を生成させる技術である。   As prior art of Ni, Cu, Cr system plating concerning the present invention, there are patent documents 11-13. Patent Document 11 is plating on a designable part of an automobile exterior, and after applying Cu plating, pure Ni plating, bright Ni plating, and Cr plating in this order to plastic or metal of a base material, anodization or chemical It is a technique for improving the corrosion resistance of parts by maintaining the aesthetic appearance over a long period of time by making the surface passive by treatment. Patent Document 12 roughens the surface of plastics such as automobile parts and imparts conductivity. After activating the base material, a metal thin film (Ni / Cr or Ni / Cr) that ensures adhesion to the resin. Cr, etc.) and a conductive thin film (Cu or Ni) are applied, and then electric Cu plating, electric Ni plating, and decorative finish plating (Cr plating, etc.) are laminated in this order. Patent document 13 is a steel sheet used for building material exterior in the beach area, and is intended to provide an inexpensive and highly corrosion-resistant steel sheet, on the surface of a general steel material, in the order of Cu plating, Fe plating, Cr plating, Ni plating, or After plating in the order of Cu plating, Cr plating, Fe plating, and Ni plating, thermal diffusion is performed at 600 ° C. to 850 ° C., and finally Fe—Cr—Ni is formed on the steel material via Cu plating. This is a technique for generating an alloy layer.

特開2007−66530号公報JP 2007-66530 A 特開2007−87704号公報JP 2007-87704 A 特開2002−231195号公報JP 2002-231195 A 特開2009−38036号公報JP 2009-38036 A 特開平4−52294号公報JP-A-4-52294 特開平9−263994号公報JP-A-9-263994 特開昭57−108286号公報JP-A-57-108286 特開平5−106084号公報JP-A-5-106084 特開平7−331458号公報JP-A-7-331458 特開平3−249193号公報JP-A-3-249193 特開2005−232529号公報JP-A-2005-232529 特開2008−31555号公報JP 2008-31555 A 特開平10−226873号公報JP-A-10-226873

めっき技術便覧 日刊工業新聞社 昭和52年10月30日発行 第3版 p203Plating Technology Handbook Nikkan Kogyo Shimbun, published October 30, 1977, 3rd edition p203 現場技術者のための実用めっき(I) 槇書店 昭和53年9月2日発行 p77Practical plating for field engineers (I) Tsuji Shoten Issued September 2, 1978 p77 矢田静邦:「リチウムイオン電池・キャパシタの実践評価技術」 技術情報協会 P177 (2006)Shigekuni Yada: “Practical Evaluation Technology for Lithium Ion Batteries and Capacitors” Technical Information Association P177 (2006)

民生用、車載用を問わず、リチウムイオン電池において、エネルギー密度、出力密度、サイクル寿命、コスト、安全性などの複数の課題を同時に解決するためには、負極活物質、正極活物質、電解質、集電体の開発・改善だけではもはや限界に来ている。一方、金属外装ケースに関しては、従来、主として耐食性、漏液性、プレス成形性、溶接性、コストなどの観点から材料選択が進められてきたが、今後は電池特性向上をもたらすような金属外装ケース素材の開発がすすめられるべき時期に来ている。   In order to solve multiple problems such as energy density, power density, cycle life, cost, safety at the same time in lithium-ion batteries, whether for consumer or in-vehicle use, a negative electrode active material, a positive electrode active material, an electrolyte, The development and improvement of current collectors are no longer limited. On the other hand, for metal outer cases, selection of materials has been promoted mainly from the viewpoints of corrosion resistance, liquid leakage, press formability, weldability, cost, etc., but metal outer cases that will improve battery characteristics in the future. The time has come for material development to be promoted.

特許文献1〜3の技術は、エージング工程でのFeイオン溶出を抑制する効果を有するものの課題がある。特許文献1の技術は電池製造工程にアスファルトへのディップ工程が追加されるうえ、アスファルトの材料コストが高い。特許文献2の技術は、Niめっき厚みが従来の1〜2μmから最大10μmまで大幅にアップするためコストアップが著しく、また、段付き加工部のめっき剥離に対しては必ずしもめっきが厚いことは有利に働かない。特許文献3の技術はめっきの導電性が劣るため、めっき前に缶底部にNiリード板を溶接したのち表面にめっきが被覆されないよう保護膜を貼り、それからめっきを行う必要がある。さらに防錆のためその部分だけ別途、純Niめっきをする必要があり、工程が煩雑となる。   The techniques of Patent Documents 1 to 3 have a problem of having an effect of suppressing elution of Fe ions in the aging process. In the technique of Patent Document 1, a dipping process to asphalt is added to the battery manufacturing process, and the material cost of asphalt is high. In the technique of Patent Document 2, since the Ni plating thickness is greatly increased from the conventional 1-2 μm to the maximum of 10 μm, the cost is remarkably increased, and it is advantageous that the plating is necessarily thick for the plating peeling of the stepped processed portion. Does not work. Since the technique of Patent Document 3 is inferior in electroconductivity, after a Ni lead plate is welded to the bottom of the can before plating, it is necessary to apply a protective film so that the surface is not covered and then perform plating. Furthermore, it is necessary to separately carry out pure Ni plating only for the part for rust prevention, and a process becomes complicated.

特許文献5〜7の技術は、鋼板にNiめっきとCuめっきを行って熱処理する点においては本発明と共通するが、Niめっきが下層である点で本発明とは構成が異なる。また用途が一次電池や屋根などの建材であるため、リチウムイオン電池用の金属外装ケースに関する本発明の課題が意識されておらず、そのまま適用しても効果は無い。非特許文献1および2の技術は装飾めっき用であって、あらかじめ加工された金属製品に後めっきを行うものである。従って、リチウムイオン電池用の金属外装ケースにおけるように、めっき後の厳しいプレス成形に耐えてFeイオン溶出部を生成しないこと、それを低コストで実現するために極力めっき厚みを薄くすべきであること等は意識されておらず、そのままで本発明の課題に適用可能との技術的示唆は無い。   The techniques of Patent Documents 5 to 7 are common to the present invention in that Ni plating and Cu plating are performed on a steel sheet and heat-treated, but the configuration is different from the present invention in that Ni plating is a lower layer. Moreover, since the use is a building material such as a primary battery or a roof, the problem of the present invention relating to a metal outer case for a lithium ion battery is not conscious, and even if applied as it is, there is no effect. The techniques of Non-Patent Documents 1 and 2 are for decorative plating, and perform post-plating on a previously processed metal product. Therefore, as in a metal outer case for a lithium ion battery, the plating thickness should be made as thin as possible to withstand severe press forming after plating and not to produce an Fe ion elution part at a low cost. There is no technical suggestion that it can be applied as it is to the problem of the present invention.

特許文献8、9の技術は、硬質な光沢Niめっきの上にCrめっきをほどこして不働体化することにより、耐傷つき性と耐食性、さらには光沢外観を同時に付与するのには適しているが、電池缶のような厳しい加工を受ける製品の原板としてそのまま用いると、硬質Niめっきが加工を受けて欠落し、鋼板が露出してFe溶出を招くことから、本課題には適用できない。特許文献10は溶接缶用であるためもともとめっき層が薄く、電池缶の成形に耐えられない。   The techniques of Patent Documents 8 and 9 are suitable for simultaneously imparting scratch resistance and corrosion resistance, as well as a glossy appearance, by applying Cr plating on a hard gloss Ni plating to make it passive. If it is used as it is as an original plate of a product subjected to severe processing such as a battery can, the hard Ni plating is lost due to processing, and the steel plate is exposed to cause Fe elution, so it cannot be applied to this problem. Since Patent Document 10 is for welding cans, the plating layer is originally thin and cannot withstand the formation of battery cans.

特許文献11、12の技術は、いずれも部品への後めっきを目的としており、装飾性と美観の維持には有効であるが、電池缶の厳しいプレス成形に耐えてFeイオン溶出部を生成しないこと、それを低コストで実現するために極力めっき厚みを薄くすべきであること等は意識されておらず、そのままで本発明の課題に適用可能との技術的示唆は無い。特許文献13の技術は、ステンレスに類似の合金組成を形成させて一般鋼材に高耐食性を付与することが目的であり、本発明とは目的、構成、効果のいずれも異なる。   The techniques of Patent Documents 11 and 12 are intended for post-plating of parts, and are effective in maintaining decorativeness and aesthetics. However, they can withstand severe press molding of battery cans and do not generate Fe ion elution parts. However, there is no technical suggestion that the thickness of the plating should be as thin as possible in order to realize it at a low cost, and there is no technical suggestion that the present invention can be applied as it is. The technique of Patent Document 13 is to provide a general steel material with high corrosion resistance by forming an alloy composition similar to stainless steel, and is different from the present invention in all of the purpose, configuration, and effect.

すなわち従来技術には、Niめっき鋼板をリチウムイオン電池用外装ケースとして用いるにあたり、エージング工程でのFeイオン溶出の抑制、大型で中立接続された電池における耐食性向上、高電圧・高容量電池の貴な電位でのNi溶出抑制といった課題を解決し素材のコストアップが小さく、かつ電池製造工程に変更が必要ないようなケース素材に関する開示が無い。   In other words, in the prior art, when using Ni-plated steel sheet as an outer case for lithium ion batteries, suppression of Fe ion elution in the aging process, improvement in corrosion resistance in large and neutrally connected batteries, and precious high voltage / high capacity batteries. There is no disclosure regarding a case material that solves the problem of suppressing Ni elution at potential, reduces the cost of the material, and requires no change in the battery manufacturing process.

本発明者らは上記の課題認識のもと、Niめっき鋼板を用いてプレス成形やスコア加工、段付け加工を行ったあとのNiめっきの損傷状態に着目して、鋭意、検討を重ねた。その結果、プレス成形では、絞りにより発生したしわの凸部において、その後の曲げ・曲げ戻しやしごきによりめっきが薄くなることでFeイオンが溶出する起点となっていることを見出した。また、スコア加工や段付け加工においては、地鉄とFe−Ni拡散層との界面を起点としてめっき剥離が起こっていることを見出した。これらを勘案してさらに検討を重ねた結果、展延性と摺動性、密着性に優れたCuめっきを耐磨耗性に優れたNiめっきの下層として付与し、両者の厚みと合金化条件を適切に制御して、金属層と合金層の構成および厚みを制御することにより、成形後のFe露出を抑制することができ、Feイオン溶出の課題を解決できることを見出した。さらに、貴な電位でのNi溶出抑制や中立接続時の耐食性向上のためには、前記のめっき構成により成形時のFe露出を抑制した上で、Ni層の表面に適量の金属Crを存在させて、電解液中でケース表面を不働体化させることが有効であることを見出し、本発明を完成するに到った。   Based on the recognition of the above problems, the inventors of the present invention have intensively and studied paying attention to the damaged state of Ni plating after press forming, score processing, and stepping processing using a Ni plated steel sheet. As a result, it has been found that in press forming, the wrinkle convex portion generated by drawing is the starting point for the elution of Fe ions due to thinning of the plating due to subsequent bending, unbending and ironing. In addition, in the score processing and the stepping processing, it was found that plating peeling occurred from the interface between the base iron and the Fe—Ni diffusion layer. As a result of further studies taking these into consideration, Cu plating with excellent spreadability, slidability, and adhesion was applied as a lower layer of Ni plating with excellent wear resistance, and the thickness and alloying conditions of both were applied. It has been found that by appropriately controlling and controlling the configuration and thickness of the metal layer and the alloy layer, Fe exposure after forming can be suppressed, and the problem of Fe ion elution can be solved. Furthermore, in order to suppress Ni elution at a noble potential and to improve the corrosion resistance at the time of neutral connection, an appropriate amount of metallic Cr is allowed to exist on the surface of the Ni layer after suppressing the Fe exposure during forming by the above-described plating structure. Thus, it has been found that it is effective to passivate the case surface in the electrolytic solution, and the present invention has been completed.

本発明は以下の(1)〜(22)よりなる。
(1)リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極とリチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極とをセパレータを介して対向させた電極群および溶質としてリチウム塩を添加した有機溶媒を収納するリチウムイオン電池の金属外装ケース用の素材であって、冷延鋼板を下地とし、ケース内面に相当する面に、下層側からCu−Ni拡散層、Ni層を有し、かつNi層の表面に金属Crが存在することを特徴とするNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
(2)リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極とリチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極とをセパレータを介して対向させた電極群および溶質としてリチウム塩を添加した有機溶媒を収納するリチウムイオン電池の金属外装ケース用の素材であって、冷延鋼板を下地とし、ケース内面に相当する面に、下層側からCu層、Cu−Ni拡散層、Ni層を有し、かつNi層の表面に金属Crが存在することを特徴とするNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
(3)ケース内面に相当する面において、Cu−Ni拡散層中にCuが63mass%以上である領域を有することを特徴とする前項(1)記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
(4)ケース内面に相当する面において、Cu−Ni拡散層中にCuが80mass%以上である領域を有することを特徴とする前項(1)記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
)ケース内面に相当する面において、冷延鋼板とCu−Ni拡散層との中間にFe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層を有することを特徴とする前項(1)、(3)、(4)のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
)ケース内面に相当する面において、冷延鋼板とCu層との中間にFe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層を有することを特徴とする前項(2)記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
)ケース内面に相当する面において、Ni層の表面に存在する金属Crの付着量が10mg/m2以上、3500mg/m2以下であることを特徴とする前項(1)〜(のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
(8)ケース内面に相当する面におけるCu−Ni拡散層の厚みが0.35〜2.0μmであることを特徴とする前項(1)〜(7)のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
(9)ケース内面に相当する面におけるNi層の厚みが0.20〜4.0μmであることを特徴とする前項(1)〜(8)のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
(10)ケース内面に相当する面におけるCuが80mass%以上である領域の合計厚みが0.25〜4.0μmであることを特徴とする前項(2)、(4)、(6)のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
(11)ケース外面に相当する面に、下層側からCu−Ni拡散層、Ni層を有し、かつNi層の表面に金属Crが存在することを特徴とする前項(1)〜(10)のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
(12)ケース外面に相当する面に、下層側からCu層、Cu−Ni拡散層、Ni層を有し、かつNi層の表面に金属Crが存在することを特徴とする前項(1)〜(10)のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
(13)ケース外面に相当する面において、Cu−Ni拡散層中にCuが63mass%以上である領域を有することを特徴とする前項(11)記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
(14)ケース外面に相当する面において、Cu−Ni拡散層中にCuが80mass%以上である領域を有することを特徴とする前項(11)記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
15)ケース外面に相当する面において、冷延鋼板とCu−Ni拡散層との中間にFe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層を有することを特徴とする前項(11),(13),(14)のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
16)ケース外面に相当する面において、冷延鋼板とCu層との中間にFe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層を有することを特徴とする前項(12)記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
17)ケース外面に相当する面において、Ni層の表面に存在する金属Crの付着量が10mg/m2以上、3500mg/m2以下であることを特徴とする前項(11)〜(16のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
(18)ケース外面に相当する面におけるCu−Ni拡散層の厚みが0.35〜2.0μmであることを特徴とする前項(11)〜(17)のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
(19)ケース外面に相当する面におけるNi層の厚みが0.20〜4.0μmであることを特徴とする前項(11)〜(18)のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
(20)ケース外面に相当する面におけるCuが80mass%以上である領域の合計厚みが0.25〜4.0μmであることを特徴とする前項(12)、(14)、(16)のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。
(21)前項(1)〜(20)のいずれかに記載の金属外装ケース用素材を用いて作成されたNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース。
(22)前項(21)に記載の金属外装ケースに、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極とリチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極とをセパレータを介して対向させた電極群および溶質としてリチウム塩を添加した有機溶媒を収納して作成されたNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池。
The present invention comprises the following (1) to (22).
(1) An electrode group in which a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium ions are opposed to each other via a separator, and a lithium ion battery containing an organic solvent to which lithium salt is added as a solute A material for a metal exterior case, which has a cold-rolled steel sheet as a base, a Cu-Ni diffusion layer and a Ni layer from the lower layer side on the surface corresponding to the inner surface of the case, and metal Cr exists on the surface of the Ni layer A material for a metal outer case of a high capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe is suppressed.
(2) An electrode group in which a negative electrode capable of occluding and releasing lithium ions and a positive electrode capable of occluding and releasing lithium ions are opposed to each other via a separator, and a lithium ion battery containing an organic solvent to which lithium salt is added as a solute A material for a metal exterior case, which has a cold rolled steel sheet as a base, a Cu layer, a Cu-Ni diffusion layer, a Ni layer from the lower layer side on the surface corresponding to the case inner surface, and a metal on the surface of the Ni layer A material for a metal outer case of a high-capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe is suppressed, wherein Cr is present.
(3) The surface corresponding to the inner surface of the case has a region in which Cu is 63 mass% or more in the Cu—Ni diffusion layer, and the high capacity in which elution of Ni and Fe is suppressed according to (1) above Material for metal outer case of lithium ion battery.
(4) The surface corresponding to the inner surface of the case has a region in which Cu is 80 mass% or more in the Cu—Ni diffusion layer, and the high capacity in which elution of Ni and Fe is suppressed according to (1) above Material for metal outer case of lithium ion battery.
( 5 ) In the surface corresponding to the inner surface of the case, an Fe-Ni layer or an Fe-Cu-Ni layer is provided between the cold-rolled steel sheet and the Cu-Ni diffusion layer (1), (3) The material for a metal outer case of a high-capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe according to any one of (4) is suppressed.
( 6 ) The elution of Ni and Fe as described in (2) above , wherein the surface corresponding to the inner surface of the case has a Fe—Ni layer or a Fe—Cu—Ni layer between the cold-rolled steel sheet and the Cu layer. Material for metal outer case of high-capacity lithium-ion battery with reduced suppression.
(7) in a plane corresponding to the inner surface of the case, the amount of deposition of metallic Cr on the surface of the Ni layer is 10 mg / m 2 or more, the preceding paragraph is characterized in that it is 3500 mg / m 2 or less (1) to (6) A material for a metal outer case of a high capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe is suppressed.
(8) The thickness of the Cu—Ni diffusion layer on the surface corresponding to the inner surface of the case is 0.35 to 2.0 μm, and the Ni and Fe according to any one of (1) to (7) above Material for metal outer case of high capacity lithium ion battery with suppressed elution.
(9) The elution of Ni and Fe according to any one of (1) to (8) above, wherein the thickness of the Ni layer on the surface corresponding to the inner surface of the case is 0.20 to 4.0 μm Material for metal outer case of high capacity lithium ion battery.
(10) Any of (2), (4) and (6) above, wherein the total thickness of the region where Cu is 80 mass% or more on the surface corresponding to the inner surface of the case is 0.25 to 4.0 μm A material for a metal outer case of a high-capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe is suppressed.
(11) The items (1) to (10) above, wherein a Cu—Ni diffusion layer and a Ni layer are provided on the surface corresponding to the outer surface of the case from the lower layer side, and metal Cr is present on the surface of the Ni layer. A material for a metal outer case of a high capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe is suppressed.
(12) The surface corresponding to the outer surface of the case has a Cu layer, a Cu—Ni diffusion layer, and a Ni layer from the lower layer side, and metal Cr is present on the surface of the Ni layer (1) to (1) (10) The metal exterior case material for a high-capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe is suppressed.
(13) The surface corresponding to the outer surface of the case has a region in which Cu is 63 mass% or more in the Cu—Ni diffusion layer, and the high capacity with suppressed elution of Ni and Fe as described in (11) above Material for metal outer case of lithium ion battery.
(14) The surface corresponding to the outer surface of the case has a region in which Cu is 80 mass% or more in the Cu—Ni diffusion layer, and the high capacity with suppressed elution of Ni and Fe according to (11) above Material for metal outer case of lithium ion battery.
( 15 ) The above item (11), (13), characterized in that an Fe—Ni layer or an Fe—Cu—Ni layer is provided between the cold-rolled steel sheet and the Cu—Ni diffusion layer on the surface corresponding to the outer surface of the case. (14) A material for a metal outer case of a high-capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe is suppressed.
( 16 ) The elution of Ni and Fe as described in (12) above , wherein a Fe-Ni layer or a Fe-Cu-Ni layer is provided between the cold-rolled steel sheet and the Cu layer on the surface corresponding to the outer surface of the case. Material for metal outer case of high-capacity lithium-ion battery with reduced suppression.
(17) in a plane corresponding to the case outer surface, the amount of deposition of metallic Cr on the surface of the Ni layer is 10 mg / m 2 or more, the preceding paragraph (11), characterized in that at 3500 mg / m 2 or less to (16) A material for a metal outer case of a high capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe is suppressed.
(18) The thickness of the Cu—Ni diffusion layer on the surface corresponding to the outer surface of the case is 0.35 to 2.0 μm, and the Ni and Fe of any one of (11) to (17) above Material for metal outer case of high capacity lithium ion battery with suppressed elution.
(19) The elution of Ni and Fe according to any one of (11) to (18) is suppressed, wherein the thickness of the Ni layer on the surface corresponding to the outer surface of the case is 0.20 to 4.0 μm. Material for metal outer case of high capacity lithium ion battery.
(20) Any of (12), (14) and (16) above, wherein the total thickness of the region where Cu is 80 mass% or more on the surface corresponding to the outer surface of the case is 0.25 to 4.0 μm A material for a metal outer case of a high-capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe is suppressed.
(21) A metal outer case for a high-capacity lithium ion battery, in which elution of Ni and Fe is suppressed, which is made using the material for a metal outer case according to any one of (1) to (20).
(22) An electrode group in which the negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions and the positive electrode capable of inserting and extracting lithium ions are opposed to each other through a separator in the metal outer case described in the above item (21) and a lithium salt as a solute A high-capacity lithium-ion battery containing an organic solvent to which Ni is added and suppressed from elution of Ni and Fe.

本発明品をリチウムイオン電池缶に適用することにより、缶成形時のFe露出が抑制され、最表層の金属Crの作用により電解液中でケース内面が不働体化される。この結果、中立接続の用途へもめっき鋼板を適用できるようになり、電気自動車向け等の大型電池用に安価で生産性に優れたケース素材を提供できる。また、家電用途でも高電圧、高容量化に伴い、ケースの電位が貴になった場合でもNiめっきが溶出せず、いずれの用途においても品質の安定したリチウムイオン電池を安価に供給することができる。   By applying the product of the present invention to a lithium ion battery can, exposure of Fe during can molding is suppressed, and the inner surface of the case is made passive in the electrolyte by the action of the outermost metal Cr. As a result, the plated steel sheet can be applied to neutral connection applications, and a case material that is inexpensive and excellent in productivity can be provided for large-sized batteries for electric vehicles and the like. In addition, Ni plating does not elute even when the electric potential of the case becomes noble due to high voltage and high capacity in household appliances, and it is possible to supply a lithium ion battery with stable quality in any application at low cost. it can.

本発明品例のめっき層構成を示す断面元素分布の模式図であり、(a)は、下層側からCu層、Cu−Ni拡散層、Ni層、金属Crを有する本発明品例を示し、(b)は、下層側からFe−Ni層、Cu−Ni層、Ni層、金属Crを有する本発明品例を示す。It is a schematic diagram of the cross-sectional element distribution showing the plating layer configuration of the product example of the present invention, (a) shows a product example of the present invention having Cu layer, Cu-Ni diffusion layer, Ni layer, metal Cr from the lower layer side, (B) shows the example of this invention which has a Fe-Ni layer, Cu-Ni layer, Ni layer, and metal Cr from the lower layer side. 本発明における金属Cr以外の各厚み測定方法の説明図で、本発明品例と比較品例のめっき断面SEM像の上にEDX線分析結果を重ね書きしたEDX線分析図であり、(a)(b)は加熱拡散の無い比較品例である。It is explanatory drawing of each thickness measuring methods other than the metal Cr in this invention, and is the EDX ray analysis figure which overwritten the EDX ray analysis result on the plating cross-section SEM image of this invention product example and a comparative product example, (a) (B) is a comparative product example without heat diffusion. 図2−1と同様の図であり、(c)(d)は本発明品例である。It is a figure similar to FIG. 2-1, (c) (d) is an example of a product of the present invention. 図2−1と同様の図であり、(e)(f)は本発明品例である。It is a figure similar to FIG. 2-1, (e) (f) is an example of a product of the present invention. 図2−1と同様の図であり、(g)(h)は本発明品例である。It is a figure similar to FIG. 2-1, (g) (h) is an example of this invention product. 図2−1と同様の図であり、(i)(j)加熱拡散はあるがめっき層構成が本発明とは異なる比較品例のEDX線分析図である。It is a figure similar to FIG. 2-1, (i) (j) It is an EDX-ray analysis figure of the comparative goods example from which this invention has a plating layer structure different from this invention although there exists heat diffusion. 絞り加工用金型の構成図である。It is a block diagram of the metal mold | die for drawing.

以下に本発明の金属外装ケース用素材、金属外装ケースが適用される非水系二次電池のリチウムイオン電池の構成について説明する。本発明に使用可能な非水系二次電池はいわゆるリチウムイオン電池と総称されるものである。すなわち、正極活物質、負極活物質にリチウムを吸蔵・放出可能な化合物が用いられ、これらを芯材であるAl箔、Cu箔に塗布したのち、セパレータを挟んで捲回もしくは積層された電極群と、セパレータに保持され溶質としてリチウム塩が添加された非水電解質と、電極群に接合された集電板とを備えている。これを金属外装ケースに収納したものである。金属外装ケースの形状は円筒形、角型、角のとれた角型(楕円もしくは陸上競技場のトラック型)、コイン型、ボタン型、シート型など、現在、実用化されている形状のいずれを選んでも良い。本発明の効果がより発現されやすい形状は、これらの形状で缶成形時に損傷しうる面積が広いものである。   The structure of the lithium ion battery of the non-aqueous secondary battery to which the metal outer case material and the metal outer case of the present invention are applied will be described below. Non-aqueous secondary batteries that can be used in the present invention are collectively referred to as so-called lithium ion batteries. That is, a positive electrode active material, a compound capable of inserting and extracting lithium is used for the negative electrode active material, and these are applied to an Al foil or Cu foil as a core material, and then wound or laminated with a separator interposed therebetween And a non-aqueous electrolyte to which a lithium salt is added as a solute held by a separator, and a current collector plate joined to an electrode group. This is housed in a metal exterior case. The shape of the metal outer case can be any of the shapes that are currently in practical use, such as cylindrical, square, angular (ellipse or track stadium), coin, button, seat, etc. You may choose. The shapes in which the effects of the present invention are more easily manifested are those that have a wide area that can be damaged during can molding.

本発明における正極活物質は特に限定されず、コバルト酸無水物(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)などの層状化合物、マンガン酸リチウム(LiMn24)などのスピネル化合物、オリビン構造を有するりん酸鉄リチウム(LiFePO4)、あるいはこれらの金属元素の一部を他の遷移金属元素で置き換えたものや典型金属元素を添加したもの、例えば、LiNiO2,LiNi0.8Co0.22,LiMn0.5Ni0.52,LiNiCoAlO2およびこれらの元素構成で量比の異なるものなどがあげられる。 The positive electrode active material in the present invention is not particularly limited, and has a layered compound such as cobalt acid anhydride (LiCoO 2 ) and lithium nickelate (LiNiO 2 ), a spinel compound such as lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), and an olivine structure. Lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), or a part of these metal elements replaced with other transition metal elements or a typical metal element added, for example, LiNiO 2 , LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 , LiMn Examples include 0.5 Ni 0.5 O 2 , LiNiCoAlO 2, and those having different elemental ratios.

本発明における負極活物質も特に限定されないが、充放電に伴うリチウムイオンの挿入−脱離が可逆的に行われる点では炭素系材料が好ましい。例えば、難黒鉛化炭素や易黒鉛化炭素等の非晶質材料、黒鉛などの結晶性炭素材料が用いられる。また、錫酸化物、ケイ素酸化物、りん、ホウ素、フッ素等を用いて、炭素材料を改質したものも適用できる。また、あらかじめ電気化学的に還元することによりリチウムが挿入された材料を用いることもできる。   The negative electrode active material in the present invention is not particularly limited, but a carbon-based material is preferable in that insertion / extraction of lithium ions accompanying charge / discharge is reversibly performed. For example, amorphous materials such as non-graphitizable carbon and graphitizable carbon, and crystalline carbon materials such as graphite are used. In addition, a modified carbon material using tin oxide, silicon oxide, phosphorus, boron, fluorine, or the like can also be applied. Alternatively, a material in which lithium is inserted by electrochemical reduction in advance can be used.

本発明における電解質には非水溶媒系として通常に用いられる環状カーボネート、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなど、あるいは鎖状カーボネート、例えばジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどを用いることができる。特に、両者を混合して用いることが好適である。   For the electrolyte in the present invention, cyclic carbonates usually used as a nonaqueous solvent system, such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, etc., or chain carbonates such as dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, etc. are used. be able to. It is particularly preferable to use a mixture of both.

溶質となるリチウム塩には、LiPF6,LiBF4,LiClO4などが好適に用いられる。これらを混合しても良い。 As the solute lithium salt, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 or the like is preferably used. These may be mixed.

本発明におけるセパレータとしては、織布、不織布、合成樹脂微多孔膜などを用いることができる。特に、ポリエチレン、ポリプロピレン製微多孔膜が好適である。   As the separator in the present invention, a woven fabric, a nonwoven fabric, a synthetic resin microporous film, or the like can be used. In particular, polyethylene and polypropylene microporous membranes are suitable.

本発明には電池の外装に金属ケースを用いる。これは安全性に優れるためである。ラミネート方式の外装は簡易に包装できる利点は有するものの、組電池にしたのち、内容物保護の観点から周囲を金属で覆う必要がある。また、外装に樹脂を用いる場合、成形自由度や軽量である利点はあるものの、コストや安全性、冷却効率の点で金属ケースに劣る。   In the present invention, a metal case is used for the exterior of the battery. This is because it is excellent in safety. Although the laminate-type exterior has the advantage that it can be easily packaged, it is necessary to cover the periphery with metal from the viewpoint of protecting the contents after forming an assembled battery. Moreover, when resin is used for the exterior, although there are advantages of freedom in molding and light weight, it is inferior to a metal case in terms of cost, safety, and cooling efficiency.

金属外装ケースは負極接続することにより、組電池の構成を簡素化できる。負極接続とすれば、正極端子のみを設ければよいが、中立接続にすると、正極端子、負極端子を設ける必要があり、電池を直列接続するために組電池が嵩高くなる。ただし、大型電池のようにケースの絶縁におけるコスト、安全性をより重視する場合には、中立接続を用いても良い。   By connecting the metal outer case to the negative electrode, the configuration of the assembled battery can be simplified. If it is a negative connection, it is sufficient to provide only the positive terminal, but if it is a neutral connection, it is necessary to provide a positive terminal and a negative terminal, and the battery pack becomes bulky because the batteries are connected in series. However, when the cost and safety in case insulation are more important like a large battery, a neutral connection may be used.

本発明では、外装ケース用金属として、NiもしくはNi合金により少なくとも片面を被覆された鋼板を用いる。これは、他の金属材料、例えばステンレスやアルミニウムに比べてコストパフォーマンスが優れるためである。すなわち、Feは安価であり、これに少量のNiをめっきして被覆することにより、有機溶媒中での耐食性が担保される。本発明はこの耐食性をさらに向上させたものである。   In the present invention, a steel plate having at least one surface coated with Ni or a Ni alloy is used as the outer case metal. This is because cost performance is superior to other metal materials such as stainless steel and aluminum. That is, Fe is inexpensive, and corrosion resistance in an organic solvent is ensured by plating and coating a small amount of Ni on this. The present invention further improves this corrosion resistance.

次に、本発明のケース用めっき鋼板の構成について述べる。前項(1)〜(10)は、ケース内面に相当する面のめっき層構成である。ケース内面には、展延性と摺動性、密着性に優れたCuめっきを下層として、耐磨耗性に優れたNiめっきを上層として付与し、両者の厚みと合金化条件を適切に制御して、金属層と合金層の構成と比率を制御する。この上に金属Crを適量存在させることで、成形後の缶内面に高度な耐食性を付与する。本発明(1)ではケース内面に、下層側からCu−Ni拡散層、Ni層、金属Crを有することが必須である。成形によりNiが損傷した部位にも、Cu−Ni拡散層が追随して鉄面を被覆することでFeの露出部を無くすことができる。Cu−Ni拡散層が存在しないと、加工時にめっきが剥離しやすい。Ni層が存在しないと加工時の磨耗によるめっき層の損傷が大きい。金属Crが存在しないと、電解液中でケース内面を貴な電位にすることができず、高度な耐食性を付与できない。下層にCu−Ni拡散層を付与せずに、Niめっき単層の表面に金属Crを存在させた場合、平板状態では貴な電位を示す。しかし電池缶に成形されるとNiめっきが損傷してFeが露出し、その部位には金属Crが存在しないため、ケース内面にはFe露出部とCrが存在する部分とで異なる電位が混在することとなり、むしろFe露出部からのFeイオン溶出を促進する結果となり、好ましくない。   Next, the structure of the plated steel sheet for cases of the present invention will be described. The preceding items (1) to (10) are plating layer configurations on the surface corresponding to the inner surface of the case. On the inner surface of the case, Cu plating with excellent spreadability, slidability, and adhesiveness is applied as the lower layer, and Ni plating with excellent wear resistance is applied as the upper layer, and the thickness and alloying conditions of both are controlled appropriately. Thus, the configuration and ratio of the metal layer and the alloy layer are controlled. By allowing an appropriate amount of metal Cr to be present on this, high corrosion resistance is imparted to the inner surface of the can after molding. In the present invention (1), it is essential to have a Cu—Ni diffusion layer, a Ni layer, and a metal Cr on the inner surface of the case from the lower layer side. The exposed portion of Fe can be eliminated by covering the iron surface by following the Cu-Ni diffusion layer even at the site where Ni is damaged by molding. If there is no Cu—Ni diffusion layer, the plating tends to peel off during processing. If the Ni layer does not exist, the plating layer is greatly damaged due to wear during processing. Without the presence of metallic Cr, the inner surface of the case cannot be brought to a noble potential in the electrolytic solution, and high corrosion resistance cannot be imparted. When a metal Cr is present on the surface of the Ni plating single layer without providing a Cu—Ni diffusion layer as a lower layer, a noble potential is exhibited in a flat plate state. However, when it is formed into a battery can, Ni plating is damaged and Fe is exposed, and metal Cr does not exist at that part, so different potentials are mixed in the case inner surface between the Fe exposed part and the Cr existing part. In other words, it is rather undesirable because it promotes elution of Fe ions from the exposed Fe portion.

前項(2)はCu−Ni拡散層の下層としてCu層を有するめっき層構成である。前項(1)に比べると、Cu層の存在により展延性が優位となるため、より厳しい加工にもめっき層が追随してFe露出を防ぐ。この結果、より厳しい成形を受けた缶内面であっても、金属Crの存在により高い耐食性を保つことができる。   The preceding item (2) is a plating layer configuration having a Cu layer as a lower layer of the Cu—Ni diffusion layer. Compared to the previous item (1), the presence of the Cu layer makes the extensibility superior. Therefore, the plated layer follows even more severe processing and prevents Fe exposure. As a result, even on the inner surface of the can subjected to stricter molding, high corrosion resistance can be maintained due to the presence of the metal Cr.

前項(3)は、Cu−Ni拡散層中にCuが63mass%以上である領域を有するめっき構成である。前項(1)に比べると、Cuが63mass%以上である領域の存在により展延性が優位となるため、より厳しい加工にもめっき層が追随し、高い耐食性を保つ。   The preceding item (3) is a plating configuration having a region where Cu is 63 mass% or more in the Cu—Ni diffusion layer. Compared with the previous item (1), since the extensibility is superior due to the presence of a region where Cu is 63 mass% or more, the plating layer follows even more severe processing and maintains high corrosion resistance.

前項(4)は、Cu−Ni拡散層中にCuが80mass%以上である領域を有するめっき構成である。前項(1)(3)に比べると、Cuが80mass%以上である領域の存在により展延性がさらに優位となるため、よりいっそう厳しい加工にもめっき層が追随して、高い耐食性を保つことができる。   The preceding item (4) is a plating configuration having a region where Cu is 80 mass% or more in the Cu—Ni diffusion layer. Compared to the previous items (1) and (3), the presence of a region where Cu is 80 mass% or more makes the extensibility further superior, so that the plating layer can follow even more severe processing and maintain high corrosion resistance. it can.

前項()は金属Cr付着量の好適範囲を定めたものである。付着量が10mg/m2未満では耐食性向上の効果が限定的であり、3500mg/m2超ではクラック生成などにより効果が飽和する。なお金属Crの付着量測定は、めっきを酸溶解ののち、ICP(Inductively coupled plasma)発光分析により行うのが良い。また、付着量が微量の場合、金属Crの存在は、XPS(X線光電子分光法)により表面分析を行うことで確認できる。 The preceding item ( 7 ) defines a preferable range of the amount of metallic Cr adhesion. When the adhesion amount is less than 10 mg / m 2 , the effect of improving the corrosion resistance is limited, and when it exceeds 3500 mg / m 2 , the effect is saturated due to generation of cracks. The amount of metal Cr adhered is preferably measured by ICP (Inductively coupled plasma) emission analysis after acid dissolution of the plating. Moreover, when the adhesion amount is very small, the presence of metal Cr can be confirmed by performing surface analysis by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy).

前項()は前項(1)、(3)、(4)のCu−Ni拡散層の下層として、Fe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層を有するものである。前項(1)、(3)、(4)に比べると、地鉄とめっきの密着性が優位であるため、さらに厳しい加工にもめっきが追随する。Fe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層の厚みは特に限定しないが、Niの鋼中への拡散深さとして0.2〜1μmが好適である。0.2μm未満では効果が限定的であり、1μm超では効果が飽和する。 The preceding item ( 5 ) has an Fe—Ni layer or an Fe—Cu—Ni layer as a lower layer of the Cu—Ni diffusion layer of the preceding items (1), (3), and (4) . Compared to the preceding items (1), (3), and (4), since the adhesion between the base iron and the plating is superior, the plating follows even more severe processing. The thickness of the Fe—Ni layer or Fe—Cu—Ni layer is not particularly limited, but 0.2 to 1 μm is preferable as the diffusion depth of Ni into the steel. If it is less than 0.2 μm, the effect is limited, and if it exceeds 1 μm, the effect is saturated.

前項()は、前項(2)のCu層の下層としてFe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層を有するものである。前項(2)に比べると、地鉄とめっきの密着性が優位であるため、さらに厳しい加工にもめっきが追随する。Fe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層の厚みは特に限定しないが、Niの鋼中への拡散深さとして、0.2〜1μmが好適である。0.2μm未満では効果が限定的であり、1μm超では効果が飽和する。 The preceding item ( 6 ) has an Fe—Ni layer or an Fe—Cu—Ni layer as a lower layer of the Cu layer of the preceding item (2) . Compared to the previous item (2), since the adhesion between the ground iron and the plating is superior, the plating follows even more severe processing. The thickness of the Fe—Ni layer or the Fe—Cu—Ni layer is not particularly limited, but a diffusion depth of Ni into the steel is preferably 0.2 to 1 μm. If it is less than 0.2 μm, the effect is limited, and if it exceeds 1 μm, the effect is saturated.

前項(8)は、ケース内面に相当する面におけるCu−Ni拡散層の厚みの好適範囲を定めたものである。Cu−Ni拡散層の厚みが0.35μm未満では、めっき層が加工に追随する効果が限定的である。2.0μm超では効果が飽和する。   The previous item (8) defines a preferable range of the thickness of the Cu—Ni diffusion layer on the surface corresponding to the inner surface of the case. When the thickness of the Cu—Ni diffusion layer is less than 0.35 μm, the effect of the plating layer following the processing is limited. If it exceeds 2.0 μm, the effect is saturated.

前項(9)は、ケース内面に相当する面におけるNi層の厚みの好適範囲を定めたものである。Ni層の厚みが0.20μm未満では、加工によりめっき層が損傷しやすい。4.0μm超では効果が飽和する。   The previous item (9) defines a preferable range of the thickness of the Ni layer on the surface corresponding to the inner surface of the case. When the thickness of the Ni layer is less than 0.20 μm, the plating layer is easily damaged by processing. If it exceeds 4.0 μm, the effect is saturated.

前項(10)は、ケース内面に相当する面においてCuが80mass%以上である領域の合計厚みの好適範囲を定めたものである。Cuが80mass%以上である領域の合計とは、前項(4)の構成においては、Cu−Ni拡散層中においてCuが80mass%以上である領域のことであり、また、前項(2)の構成においては、Cu層と、Cu−Ni拡散層中においてCuが80mass%以上である領域との合計のことである。合計厚みが0.25μm未満ではめっき層が加工に追随する効果が限定的である。4.0μm超では効果が飽和する。   The previous item (10) defines a preferable range of the total thickness of the region where Cu is 80 mass% or more on the surface corresponding to the inner surface of the case. The total of the regions where Cu is 80 mass% or more means the region where Cu is 80 mass% or more in the Cu-Ni diffusion layer in the configuration of (4), and the configuration of (2) above. Is the total of the Cu layer and the region where Cu is 80 mass% or more in the Cu—Ni diffusion layer. When the total thickness is less than 0.25 μm, the effect of the plating layer following the processing is limited. If it exceeds 4.0 μm, the effect is saturated.

前項(11)〜(20)は、ケース外面に相当する面のめっき層構成である。本発明においては、ケース内面に電解液中において高度な耐食性を付与することがその第一の目的であるが、リチウムイオン電池缶として使用されるためには、缶外面の耐食性に優れていることもまた重要な技術課題である。このためには、缶外面においても、加工後の缶壁部でのFe露出を無くし、金属Crにより表面を不働体化させることが有効である。これはケース内面に高度な耐食性を付与するのと同じ方法により達成しうる。前項(11)〜(20)は、前項(1)〜(10)に対応するめっき層構成を缶外面に設けたものである。好適範囲は缶内面側に準じて定めたものである。   The previous items (11) to (20) are plating layer configurations on the surface corresponding to the outer surface of the case. In the present invention, the first purpose is to impart a high degree of corrosion resistance to the inner surface of the case in the electrolyte solution. However, in order to be used as a lithium ion battery can, the outer surface of the can has excellent corrosion resistance. Is also an important technical issue. For this purpose, it is effective to eliminate the Fe exposure at the can wall portion after processing on the outer surface of the can and passivat the surface with metallic Cr. This can be accomplished by the same method that imparts a high degree of corrosion resistance to the inner surface of the case. In the previous items (11) to (20), the plating layer structure corresponding to the previous items (1) to (10) is provided on the outer surface of the can. The preferred range is determined according to the inner surface side of the can.

次に、本発明におけるCu−Ni拡散層、Ni層、Cuが63mass%以上である領域、Cuが80mass%以上である領域、Fe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層の同定方法や厚みの測定方法について説明する。   Next, in the present invention, a Cu-Ni diffusion layer, Ni layer, a region where Cu is 63 mass% or more, a region where Cu is 80 mass% or more, an Fe-Ni layer or a Fe-Cu-Ni layer identification method and thickness A measurement method will be described.

測定は、垂直研磨して得られためっき層断面のEDX線分析により行う。線分析は、あらかじめ化学分析などの方法によりめっき層の平均厚みを求めたのちに、SEM像(写真)で平均的な厚みとなっている箇所を1サンプルにつき最低3箇所選んで行い、これを異なる3サンプル以上のめっき層断面について測定する、すなわち合計9ヶ所以上測定することが好ましい。SEM/EDX分析の条件としては、たとえば下記が好適である。
(1)電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM):日本電子JSM−7000F、加速電圧15KV、ビーム径10nm
(2)エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX): EDAX GENESIS 4000
The measurement is performed by EDX ray analysis of the cross section of the plating layer obtained by vertical polishing. In line analysis, the average thickness of the plating layer is obtained in advance by a method such as chemical analysis, and then, at least three locations with an average thickness in the SEM image (photograph) are selected per sample. It is preferable to measure cross sections of three or more different samples, that is, measure a total of nine or more locations. As the conditions for the SEM / EDX analysis, for example, the following is preferable.
(1) Field emission scanning electron microscope (FE-SEM): JEOL JSM-7000F, acceleration voltage 15 KV, beam diameter 10 nm
(2) Energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (EDX): EDAX GENESIS 4000

以下、図2(a)〜(j)を用いて、本発明品例と比較品例を説明する。図2(a)〜(j)はいずれも断面SEM写真の上にEDX線分析結果を重ね書きしたものの例である。分析元素はFe、Cu、Niであり、この図には表層に存在するCrは表示していない。縦軸は各元素のmass%を表すが、鋼板中のFeのmass%を100%として、バックグラウンドノイズを補正してある。まず、図2(a)(b)にCu−Ni拡散層を有しない比較品例について示す。特徴は、EDX分析でCu、Niのいずれも100%となる領域を有すること、これらの領域の中間ではCu、Niのmass%が急峻に変化していることである。電子ビームによりX線が発生する領域の径が約1μmであることから、mass%が急峻に変化している部分の横軸方向長さも、約1μmとなる。横軸の下に各層の境界を記載した。各層の境界は、mass%が急峻に変化している部分の中間点、すなわち100%領域の端から0.5μmの位置となる。これより各層の厚みを求めることができる。   Hereinafter, examples of the present invention and comparative examples will be described with reference to FIGS. FIGS. 2A to 2J are examples in which EDX ray analysis results are overwritten on a cross-sectional SEM photograph. Analytical elements are Fe, Cu, and Ni, and Cr existing in the surface layer is not shown in this figure. The vertical axis represents mass% of each element, and background noise is corrected with mass% of Fe in the steel sheet as 100%. First, an example of a comparative product that does not have a Cu—Ni diffusion layer is shown in FIGS. The feature is that it has a region where both Cu and Ni are 100% in the EDX analysis, and the mass% of Cu and Ni changes sharply between these regions. Since the diameter of the region where X-rays are generated by the electron beam is about 1 μm, the length in the horizontal axis direction of the portion where the mass% changes sharply is also about 1 μm. The boundary of each layer is indicated below the horizontal axis. The boundary of each layer is at the middle point of the portion where mass% changes sharply, that is, at a position of 0.5 μm from the end of the 100% region. Thus, the thickness of each layer can be obtained.

次に、図2(c)〜(h)に本発明品例を示す。なお加熱処理の程度は、(c)(d)<(e)(f)<(g)<(h)の順番である。   Next, examples of the present invention are shown in FIGS. The degree of the heat treatment is in the order of (c) (d) <(e) (f) <(g) <(h).

図2(c)は、下層側からCu層、Cu−Ni拡散層、Ni層を有する請求項2の本発明品例である。Cu、Niのいずれも100%となる領域を有することから、Cu層、Ni層の存在が分かる。一方、図2(a)(b)と異なり、上記100%領域の中間のCu、Niのmass%が急激に変化している部分は、横軸方向長さが1μm以上ある。これはCu−Ni拡散層が存在することを意味する。横軸の下に各層の境界を記載した。Cu層とCu−Ni拡散層の境界は、Cuが100%である領域の左端からさらに0.5μm左の位置にある。また、Ni層とCu−Ni拡散層の境界は同様に、Niが100%である領域の右端からさらに0.5μm右の位置にある。したがって、Cu−Ni拡散層の厚みは、Cuが100%である領域左端とNiが100%である領域右端の間の横軸方向長さから1.0μmを引いた値となる。   FIG. 2C is an example of the product of the present invention according to claim 2 having a Cu layer, a Cu—Ni diffusion layer, and a Ni layer from the lower layer side. Since both Cu and Ni have a region of 100%, the presence of the Cu layer and the Ni layer can be understood. On the other hand, unlike FIGS. 2 (a) and 2 (b), the portion where the mass percentage of Cu and Ni in the middle of the 100% region is abruptly changed has a length in the horizontal axis direction of 1 μm or more. This means that a Cu—Ni diffusion layer exists. The boundary of each layer is indicated below the horizontal axis. The boundary between the Cu layer and the Cu—Ni diffusion layer is further 0.5 μm left from the left end of the region where Cu is 100%. Similarly, the boundary between the Ni layer and the Cu—Ni diffusion layer is further 0.5 μm to the right of the right end of the region where Ni is 100%. Therefore, the thickness of the Cu—Ni diffusion layer is a value obtained by subtracting 1.0 μm from the length in the horizontal axis direction between the left end of the region where Cu is 100% and the right end of the region where Ni is 100%.

図2(d)は、下層側からFe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層(3元と表示)、Cu層、Cu−Ni拡散層、Ni層を有する請求項6の本発明品例である。Feを含む合金層が存在することは、地鉄/めっき界面においてFeのmass%が100%から0%に変化するまでの横軸方向長さが1μmよりも長いこと、SEM像において地鉄/めっき界面に凹凸が見られることから分かる。Fe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層の厚みは、SEM像の界面凹凸部の厚みとほぼ等しい。   FIG. 2D is an example of the product of the present invention according to claim 6 having a Fe—Ni layer or a Fe—Cu—Ni layer (indicated as ternary), a Cu layer, a Cu—Ni diffusion layer, and a Ni layer from the lower layer side. is there. The presence of an alloy layer containing Fe means that the length in the horizontal axis until the mass% of Fe changes from 100% to 0% at the iron / plating interface is longer than 1 μm. It can be seen from the unevenness at the plating interface. The thickness of the Fe—Ni layer or the Fe—Cu—Ni layer is almost equal to the thickness of the interface irregularity portion of the SEM image.

次に、図2(e)〜(h)の本発明品例について説明する。これらはいずれも、下層側からFe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層(3元と表示)、Cu−Ni拡散層、Ni層を有する請求項5の本発明品例に属する。Niが100%となる領域は有するがCuが100%である領域がないことから、Ni層は存在しCu層は存在せず、Cuが検出される領域はCu−Ni拡散層であることが分かる。Cu−Ni拡散層のうち、Cuが80mass%以上である領域の厚みは、EDX分析結果でCuが80mass%以上となっている部分の横軸方向長さ( 80 )として算出する。図2(h)では、Cuが80mass%以上である領域が存在しないが、Cuが63mass%以上であるCu−Ni拡散層は存在する。Cuが63mass%以上である領域の厚みは、EDX分析結果でCuが63mass%以上となっている部分の横軸方向長さ(L63)として算出する。Cuが63mass%以上、80mass%未満である領域の厚みは、L63 80 で算出される。 Next, an example of the present invention shown in FIGS. 2 (e) to 2 (h) will be described. These all belong to the product example of the present invention according to claim 5 having an Fe—Ni layer or an Fe—Cu—Ni layer (indicated as ternary), a Cu—Ni diffusion layer, and an Ni layer from the lower layer side. Since there is a region where Ni is 100% but there is no region where Cu is 100%, there is a Ni layer and no Cu layer, and the region where Cu is detected is a Cu-Ni diffusion layer. I understand. Of Cu-Ni diffusion layer, the thickness of the region Cu is not less than 80 mass% is calculated as the horizontal direction length of the portion Cu in EDX analysis result is equal to or greater than 80mass% (L 80). In FIG. 2H, there is no region where Cu is 80 mass% or more, but there is a Cu—Ni diffusion layer where Cu is 63 mass% or more. The thickness of the region where Cu is 63 mass% or more is calculated as the length (L 63 ) in the horizontal axis direction of the portion where Cu is 63 mass% or more as a result of EDX analysis. Cu is 63Mass% or more, the thickness of the region is less than 80 mass% is, L 63 - is calculated at L 80.

最後に、図2(i)(j)の比較品例について説明する。これらは下層側からFe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層(3元と表示)、Cu−Ni拡散層を有するが、Ni層を有していない。3元層が厚く、めっき後の加熱が過多であった場合に見られるめっき層構成である。展延性、磨耗性のいずれにも乏しく、本発明の用途には適さない。   Finally, a comparative product example shown in FIGS. 2 (i) and 2 (j) will be described. These have a Fe—Ni layer or a Fe—Cu—Ni layer (indicated as ternary) and a Cu—Ni diffusion layer from the lower layer side, but do not have a Ni layer. This is a plating layer configuration that is observed when the ternary layer is thick and the heating after plating is excessive. It is poor in both spreadability and wear and is not suitable for the use of the present invention.

次に、本発明のケース用素材の製造方法について述べる。鋼板の成分としては、低炭アルミキルド鋼、極低炭素鋼(sulc)などが好適に用いられる。板厚は通常0.1〜1mmである。鋼板はめっき前にあらかじめ焼鈍しておく。   Next, the manufacturing method of the case material of the present invention will be described. As a component of the steel plate, low-carbon aluminum killed steel, ultra-low carbon steel (sulc), or the like is preferably used. The plate thickness is usually 0.1 to 1 mm. The steel plate is annealed before plating.

この鋼板の表面にめっきするが、前項(1)〜()や(11)〜(14)のめっき構成を得る第一の方法として、まず鋼板表面を脱脂、酸洗により清浄にしたのちに、Cuめっきを行う。Cuめっきはシアン化銅、ピロリン酸銅など公知のアルカリ性浴を用いて、電気めっきを行うことで得られる。また公知の光沢添加剤を添加しても良い。めっき厚みは最終的に必要とするCu−Ni拡散層やCu層の厚みを勘案して決定する。次にNiめっきを行う。Cuめっき後、ただちにNiめっきを行っても良いが、本発明の金属層と合金層の構成および好適な厚みを得るためには、Cuめっき後にほう酸水溶液への浸漬処理を行ってから、Niめっきを行うことが好ましい。ほう酸水溶液としては、濃度10〜100g/l、温度30〜60℃のものを用い、これに1〜10秒程度浸漬する。ほう酸浸漬処理を行うことにより、Niめっき後に加熱拡散させた場合に、好適な合金層厚みを得られる加熱条件範囲が広くなる。 The surface of this steel plate is plated. As a first method for obtaining the plating configurations of (1) to ( 4 ) and (11) to ( 14 ), the steel plate surface is first degreased and cleaned by pickling. Cu plating is performed. Cu plating can be obtained by performing electroplating using a known alkaline bath such as copper cyanide or copper pyrophosphate. A known gloss additive may be added. The plating thickness is determined in consideration of the finally required Cu—Ni diffusion layer and Cu layer thickness. Next, Ni plating is performed. Ni plating may be performed immediately after Cu plating, but in order to obtain the structure and suitable thickness of the metal layer and alloy layer of the present invention, after immersion treatment in an aqueous boric acid solution after Cu plating, Ni plating is performed. It is preferable to carry out. As the boric acid aqueous solution, one having a concentration of 10 to 100 g / l and a temperature of 30 to 60 ° C. is used, and is immersed in this for about 1 to 10 seconds. By performing the boric acid immersion treatment, a range of heating conditions that can obtain a suitable alloy layer thickness is widened when heat diffusion is performed after Ni plating.

Niめっきは、ワット浴、ホウフッ化浴、スルファミン酸浴など公知の浴を用いて電気めっきを行うことで得られる。めっき厚みは最終的に必要とするCu−Ni拡散層やNi層の厚みを勘案して決定する。Niめっき浴中に光沢添加剤として、微粒化剤(第1種光沢剤)、平滑化剤(レベラー、第2種光沢剤)を添加しても良い。ここでは微粒化剤、平滑化剤の両方を添加したものを光沢Niめっき、どちらか片方のみを添加したものを半光沢Niめっきと呼ぶ。Niめっき浴中にP,B,Cr,Co,Mo等の合金成分を添加しても良い。合金比率は10%以下とすることで、Niの優れた耐磨耗性や均一被覆性を維持しつつ、合金元素の特性を発現できるため好適である。   The Ni plating can be obtained by performing electroplating using a known bath such as a watt bath, a borofluoride bath, or a sulfamic acid bath. The plating thickness is determined in consideration of the finally required Cu-Ni diffusion layer and Ni layer thickness. You may add a micronizing agent (1st type brightener) and a smoothing agent (leveler, 2nd type brightener) as a gloss additive in Ni plating bath. Here, the one to which both the atomizing agent and the smoothing agent are added is called bright Ni plating, and the one to which only one of them is added is called semi-bright Ni plating. Alloy components such as P, B, Cr, Co, and Mo may be added to the Ni plating bath. An alloy ratio of 10% or less is preferable because the characteristics of the alloy elements can be expressed while maintaining the excellent wear resistance and uniform coverage of Ni.

つぎに加熱拡散処理を行う。本発明における加熱拡散条件の好適範囲は、加熱温度400〜550℃、加熱時間0.5〜3分である。これよりも緩い加熱条件ではCu−Ni拡散層の生成が起こらず、これよりも厳しい加熱条件ではCuが80mass%以上である領域が存在しにくくなる。Cuが63mass%以上である領域を存在させる場合には、加熱温度は650℃まで上げても良い。この時の加熱時間は0.2〜1分が好ましい。本発明の加熱拡散条件は、従来技術よりもはるかに緩やかである。例えば、特許文献7では、箱型焼鈍の場合で加熱温度500〜800℃、均熱時間5〜8時間が好適、連続焼鈍の場合で加熱温度700〜900℃、均熱時間30秒〜2分が好適とある。また、特許文献8では、本文中で500〜900℃の間、実施例では600℃、3分が最も緩い加熱条件であり、特許文献9では、本文中では銅の融点未満あるいは銅の融点以上でニッケルの融点未満、実施例では700℃、8時間となっている。これらに共通しているのは、めっき後に鋼材を焼鈍することと、地鉄界面にFe−Ni拡散層を生成させることである。すなわち、従来技術では、めっきを拡散・合金化すると同時に、鋼板を焼鈍する必要から、必然的に加熱温度が高く設定されている。これに対して本発明では、あらかじめ焼鈍した鋼材にめっきを行うため、加熱拡散条件はCu、Niの拡散を好適にする目的だけから設定することができる。また、本発明においては、地鉄界面にFe−Ni拡散層を生成させることは必須ではない。   Next, heat diffusion treatment is performed. The preferred range of the heat diffusion conditions in the present invention is a heating temperature of 400 to 550 ° C. and a heating time of 0.5 to 3 minutes. Under mild heating conditions, no Cu—Ni diffusion layer is generated, and under severer heating conditions, a region where Cu is 80 mass% or more hardly exists. When the region where Cu is 63 mass% or more is present, the heating temperature may be increased to 650 ° C. The heating time at this time is preferably 0.2 to 1 minute. The heating diffusion conditions of the present invention are much gentler than the prior art. For example, in Patent Document 7, a heating temperature of 500 to 800 ° C. and a soaking time of 5 to 8 hours are suitable in the case of box annealing, and a heating temperature of 700 to 900 ° C. and a soaking time of 30 seconds to 2 minutes in the case of continuous annealing. Is preferred. Moreover, in patent document 8, between 500-900 degreeC in the text, 600 degreeC in an Example, and 3 minutes are the mildest heating conditions, and in patent document 9, it is less than melting | fusing point of copper or more than melting | fusing point of copper in the text. It is less than the melting point of nickel, and in the examples, it is 700 ° C. and 8 hours. What is common to these is that the steel material is annealed after plating, and an Fe—Ni diffusion layer is generated at the base iron interface. That is, in the prior art, the heating temperature is inevitably set high because the steel sheet needs to be annealed at the same time as the plating is diffused and alloyed. On the other hand, in the present invention, since the steel material annealed in advance is plated, the heat diffusion condition can be set only for the purpose of favoring the diffusion of Cu and Ni. Moreover, in this invention, it is not essential to produce | generate a Fe-Ni diffused layer in a base-iron interface.

最後にCrめっきを行う。まず、加熱拡散処理の際にめっき表層に生成した酸化層を除去するため、酸洗を行う。電解、浸漬のいずれでも良いが、過酸洗によりめっきを損傷しないよう注意する。この表面にCrめっきを行うが、めっき条件はおおむね装飾Crめっきと同様である。めっき浴には、サージェント浴、フッ化物含有浴、マイクロクラック浴、マイクロポーラス浴、テトラクロメート浴、3価クロム浴など公知のものを用いて電気めっきを行う。工業的にはサージェント浴、ケイフッ化ソーダ添加浴などが好適であるがいずれも、めっきにクラックを多数発生させずに均一にめっきされるような浴濃度、電流密度、浴温、めっき厚みを選ぶ必要がある。耐食性を特に重視する場合にはマイクロクラック浴、マイクロポーラス浴を用いることができる。   Finally, Cr plating is performed. First, pickling is performed to remove the oxide layer generated on the plating surface layer during the heat diffusion treatment. Either electrolytic or immersion may be used, but care should be taken not to damage the plating by peracid washing. This surface is Cr plated, but the plating conditions are generally the same as for decorative Cr plating. As the plating bath, electroplating is performed using a known bath such as a Sargent bath, a fluoride-containing bath, a microcrack bath, a microporous bath, a tetrachromate bath, and a trivalent chromium bath. Industrially, a Sargent bath, a sodium silicofluoride addition bath, and the like are suitable, but each selects a bath concentration, current density, bath temperature, and plating thickness that can be uniformly plated without generating many cracks in the plating. There is a need. When emphasis is placed on corrosion resistance, a microcrack bath or a microporous bath can be used.

前項(1)〜()や(11)〜(14)のめっき構成を得る第二の方法として、まず鋼板表面を脱脂、酸洗により清浄にしたのちに、Cuストライクめっきを行う。Cuストライクめっきはシアン化銅、ピロリン酸銅など公知のアルカリ性浴を用いて、電気めっきを行うことで得られる。めっき厚みは、次の工程で硫酸銅によるCuめっきを行う際に置換析出が起こらない必要最小限でよい。具体的には0.2μm前後である。次に硫酸銅浴を用いて電気めっきによりCuめっきを行う。浴中に公知の光沢添加剤を添加しても良い。めっき厚みは最終的に必要とするCu−Ni拡散層やCu層の厚みを勘案して決定する。硫酸銅浴を用いるメリットは、アルカリ性浴よりも電流密度が高くできるため高速めっきができること、廃液処理や浴管理が容易であることである。 As a second method for obtaining the plating configuration of the preceding items (1) to ( 4 ) and (11) to ( 14 ), the steel plate surface is first degreased and cleaned by pickling, and then Cu strike plating is performed. Cu strike plating is obtained by performing electroplating using a known alkaline bath such as copper cyanide or copper pyrophosphate. The plating thickness may be the minimum necessary to prevent substitutional precipitation when Cu plating with copper sulfate is performed in the next step. Specifically, it is around 0.2 μm. Next, Cu plating is performed by electroplating using a copper sulfate bath. A known gloss additive may be added to the bath. The plating thickness is determined in consideration of the finally required Cu—Ni diffusion layer and Cu layer thickness. The merit of using the copper sulfate bath is that the current density can be higher than that of the alkaline bath, so that high-speed plating can be performed, and waste liquid treatment and bath management are easy.

次にNiめっきを行う。Cuめっき後、ただちにNiめっきを行っても良いが、本発明の金属層と合金層の構成および好適な厚みを得るためには、Cuめっき後にほう酸水溶液への浸漬処理を行ってから、Niめっきを行うことが好ましい。ほう酸水溶液としては、濃度10〜100g/l、温度30〜60℃のものを用い、これに1〜10秒程度浸漬する。ほう酸浸漬処理を行うことにより、Niめっき後に加熱拡散させた場合に、好適な合金層厚みを得られる加熱条件範囲が広くなる。Niめっきは、ワット浴、ホウフッ化浴、スルファミン酸浴など公知の浴を用いて電気めっきを行うことで得られる。めっき厚みは最終的に必要とするCu−Ni拡散層やNi層の厚みを勘案して決定する。Niめっき浴中に光沢添加剤として、微粒化剤(第1種光沢剤)、平滑化剤(レベラー、第2種光沢剤)を添加しても良い。ここでは微粒化剤、平滑化剤の両方を添加したものを光沢Niめっき、どちらか片方のみを添加したものを半光沢Niめっきと呼ぶ。Niめっき浴中にP,B,Cr,Co,Mo等の合金成分を添加しても良い。合金比率は10%以下とすることで、Niの優れた耐磨耗性や均一被覆性を維持しつつ、合金元素の特性を発現できるため好適である。   Next, Ni plating is performed. Ni plating may be performed immediately after Cu plating, but in order to obtain the structure and suitable thickness of the metal layer and alloy layer of the present invention, after immersion treatment in an aqueous boric acid solution after Cu plating, Ni plating is performed. It is preferable to carry out. As the boric acid aqueous solution, one having a concentration of 10 to 100 g / l and a temperature of 30 to 60 ° C. is used, and is immersed in this for about 1 to 10 seconds. By performing the boric acid immersion treatment, a range of heating conditions that can obtain a suitable alloy layer thickness is widened when heat diffusion is performed after Ni plating. The Ni plating can be obtained by performing electroplating using a known bath such as a watt bath, a borofluoride bath, or a sulfamic acid bath. The plating thickness is determined in consideration of the finally required Cu-Ni diffusion layer and Ni layer thickness. You may add a micronizing agent (1st type brightener) and a smoothing agent (leveler, 2nd type brightener) as a gloss additive in Ni plating bath. Here, the one to which both the atomizing agent and the smoothing agent are added is called bright Ni plating, and the one to which only one of them is added is called semi-bright Ni plating. Alloy components such as P, B, Cr, Co, and Mo may be added to the Ni plating bath. An alloy ratio of 10% or less is preferable because the characteristics of the alloy elements can be expressed while maintaining the excellent wear resistance and uniform coverage of Ni.

つぎに加熱拡散処理を行う。本発明における加熱拡散条件の好適範囲は、加熱温度400〜550℃、加熱時間0.5〜3分である。これよりも緩い加熱条件ではCu−Ni拡散層の生成が起こらず、これよりも厳しい加熱条件ではCuが80mass%以上である領域が存在しにくくなる。Cuが63mass%以上である領域を存在させる場合には、加熱温度は650℃まで上げても良い。この時の加熱時間は0.2〜1分が好ましい。   Next, heat diffusion treatment is performed. The preferred range of the heat diffusion conditions in the present invention is a heating temperature of 400 to 550 ° C. and a heating time of 0.5 to 3 minutes. Under mild heating conditions, no Cu—Ni diffusion layer is generated, and under severer heating conditions, a region where Cu is 80 mass% or more hardly exists. When the region where Cu is 63 mass% or more is present, the heating temperature may be increased to 650 ° C. The heating time at this time is preferably 0.2 to 1 minute.

最後にCrめっきを行う。まず、加熱拡散処理の際にめっき表層に生成した酸化層を除去するため、酸洗を行う。電解、浸漬のいずれでも良いが、過酸洗によりめっきを損傷しないよう注意する。この表面にCrめっきを行うが、めっき条件はおおむね装飾Crめっきと同様である。めっき浴には、サージェント浴、フッ化物含有浴、マイクロクラック浴、マイクロポーラス浴、テトラクロメート浴、3価クロム浴など公知のものを用いて電気めっきを行う。工業的にはサージェント浴、ケイフッ化ソーダ添加浴などが好適であるがいずれも、めっきにクラックを多数発生させずに均一にめっきされるような浴濃度、電流密度、浴温、めっき厚みを選ぶ必要がある。耐食性を特に重視する場合にはマイクロクラック浴、マイクロポーラス浴を用いることができる。   Finally, Cr plating is performed. First, pickling is performed to remove the oxide layer generated on the plating surface layer during the heat diffusion treatment. Either electrolytic or immersion may be used, but care should be taken not to damage the plating by peracid washing. This surface is Cr plated, but the plating conditions are generally the same as for decorative Cr plating. As the plating bath, electroplating is performed using a known bath such as a Sargent bath, a fluoride-containing bath, a microcrack bath, a microporous bath, a tetrachromate bath, and a trivalent chromium bath. Industrially, a Sargent bath, a sodium silicofluoride addition bath, and the like are suitable, but each selects a bath concentration, current density, bath temperature, and plating thickness that can be uniformly plated without generating many cracks in the plating. There is a need. When emphasis is placed on corrosion resistance, a microcrack bath or a microporous bath can be used.

前項()()や(15)(16)のめっき構成を得る方法について説明する。まず鋼板表面を脱脂、酸洗により清浄にしたのちに、Niストライクめっきを行う。Niストライクめっきはワット浴、全塩化物浴など公知の浴を用いて、電気めっきを行うことで得られる。めっき厚みは、次の工程で硫酸銅によるCuめっきを行う際に置換析出が起こらない必要最小限でよい。具体的には0.2μm前後である。Niストライクめっきを行う前に、清浄にした鋼板をほう酸水溶液に浸漬してもよい。この方法により、最後の加熱拡散処理で生成するFe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層の厚みを抑制することができる。 A method for obtaining the plating configuration of ( 5 ) ( 6 ) and ( 15 ) ( 16 ) will be described. First, the steel sheet surface is degreased and cleaned by pickling, and then Ni strike plating is performed. Ni strike plating can be obtained by performing electroplating using a known bath such as a watt bath or a total chloride bath. The plating thickness may be the minimum necessary to prevent substitutional precipitation when Cu plating with copper sulfate is performed in the next step. Specifically, it is around 0.2 μm. Prior to Ni strike plating, the cleaned steel sheet may be immersed in an aqueous boric acid solution. By this method, the thickness of the Fe—Ni layer or the Fe—Cu—Ni layer generated by the final heat diffusion treatment can be suppressed.

次に硫酸銅浴を用いて電気めっきによりCuめっきを行う。浴中に公知の光沢添加剤を添加しても良い。めっき厚みは最終的に必要とするCu−Ni拡散層やCu層の厚みを勘案して決定する。硫酸銅浴を用いるメリットは、アルカリ性浴よりも電流密度が高くできるため高速めっきができること、廃液処理や浴管理が容易であることである。   Next, Cu plating is performed by electroplating using a copper sulfate bath. A known gloss additive may be added to the bath. The plating thickness is determined in consideration of the finally required Cu—Ni diffusion layer and Cu layer thickness. The merit of using the copper sulfate bath is that the current density can be higher than that of the alkaline bath, so that high-speed plating can be performed, and waste liquid treatment and bath management are easy.

次にNiめっきを行う。Cuめっき後、ただちにNiめっきを行っても良いが、本発明の金属層と合金層の構成および好適な厚みを得るためには、Cuめっき後にほう酸水溶液への浸漬処理を行ってから、Niめっきを行うことが好ましい。ほう酸水溶液としては、濃度10〜100g/l、温度30〜60℃のものを用い、これに1〜10秒程度浸漬する。ほう酸浸漬処理を行うことにより、Niめっき後に加熱拡散させた場合に、好適な合金層厚みを得られる加熱条件範囲が広くなる。Niめっきは、ワット浴、ホウフッ化浴、スルファミン酸浴など公知の浴を用いて電気めっきを行うことで得られる。めっき厚みは最終的に必要とするCu−Ni拡散層やNi層の厚みを勘案して決定する。Niめっき浴中に光沢添加剤として、微粒化剤(第1種光沢剤)、平滑化剤(レベラー、第2種光沢剤)を添加しても良い。ここでは微粒化剤、平滑化剤の両方を添加したものを光沢Niめっき、どちらか片方のみを添加したものを半光沢Niめっきと呼ぶ。Niめっき浴中にP,B,Cr,Co,Mo等の合金成分を添加しても良い。合金比率は10%以下とすることで、Niの優れた耐磨耗性や均一被覆性を維持しつつ、合金元素の特性を発現できるため好適である。   Next, Ni plating is performed. Ni plating may be performed immediately after Cu plating, but in order to obtain the structure and suitable thickness of the metal layer and alloy layer of the present invention, after immersion treatment in an aqueous boric acid solution after Cu plating, Ni plating is performed. It is preferable to carry out. As the boric acid aqueous solution, one having a concentration of 10 to 100 g / l and a temperature of 30 to 60 ° C. is used, and is immersed in this for about 1 to 10 seconds. By performing the boric acid immersion treatment, a range of heating conditions that can obtain a suitable alloy layer thickness is widened when heat diffusion is performed after Ni plating. The Ni plating can be obtained by performing electroplating using a known bath such as a watt bath, a borofluoride bath, or a sulfamic acid bath. The plating thickness is determined in consideration of the finally required Cu-Ni diffusion layer and Ni layer thickness. You may add a micronizing agent (1st type brightener) and a smoothing agent (leveler, 2nd type brightener) as a gloss additive in Ni plating bath. Here, the one to which both the atomizing agent and the smoothing agent are added is called bright Ni plating, and the one to which only one of them is added is called semi-bright Ni plating. Alloy components such as P, B, Cr, Co, and Mo may be added to the Ni plating bath. An alloy ratio of 10% or less is preferable because the characteristics of the alloy elements can be expressed while maintaining the excellent wear resistance and uniform coverage of Ni.

つぎに加熱拡散処理を行う。本発明における加熱拡散条件の好適範囲は、加熱温度400〜550℃、加熱時間0.5〜3分である。これよりも緩い加熱条件ではCu−Ni拡散層の生成が起こらず、これよりも厳しい加熱条件ではCuが80mass%以上である領域が存在しにくくなる。Cuが63mass%以上である領域を存在させる場合には、加熱温度は650℃まで上げても良い。この時の加熱時間は0.2〜1分が好ましい。地鉄界面にNiストライクめっきを行っているので、加熱により地鉄界面近傍にFe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層が生成する。これはNiが地鉄中およびCuめっき中に拡散するためである。この結果、めっき密着性が向上する。   Next, heat diffusion treatment is performed. The preferred range of the heat diffusion conditions in the present invention is a heating temperature of 400 to 550 ° C. and a heating time of 0.5 to 3 minutes. Under mild heating conditions, no Cu—Ni diffusion layer is generated, and under severer heating conditions, a region where Cu is 80 mass% or more hardly exists. When the region where Cu is 63 mass% or more is present, the heating temperature may be increased to 650 ° C. The heating time at this time is preferably 0.2 to 1 minute. Since Ni strike plating is performed on the base iron interface, an Fe—Ni layer or an Fe—Cu—Ni layer is formed in the vicinity of the base iron interface by heating. This is because Ni diffuses in the base iron and Cu plating. As a result, the plating adhesion is improved.

最後にCrめっきを行う。まず、加熱拡散処理の際にめっき表層に生成した酸化層を除去するため、酸洗を行う。電解、浸漬のいずれでも良いが、過酸洗によりめっきを損傷しないよう注意する。この表面にCrめっきを行うが、めっき条件はおおむね装飾Crめっきと同様である。めっき浴には、サージェント浴、フッ化物含有浴、マイクロクラック浴、マイクロポーラス浴、テトラクロメート浴、3価クロム浴など公知のものを用いて電気めっきを行う。工業的にはサージェント浴、ケイフッ化ソーダ添加浴などが好適であるがいずれも、めっきにクラックを多数発生させずに均一にめっきされるような浴濃度、電流密度、浴温、めっき厚みを選ぶ必要がある。耐食性を特に重視する場合にはマイクロクラック浴、マイクロポーラス浴を用いることができる。   Finally, Cr plating is performed. First, pickling is performed to remove the oxide layer generated on the plating surface layer during the heat diffusion treatment. Either electrolytic or immersion may be used, but care should be taken not to damage the plating by peracid washing. This surface is Cr plated, but the plating conditions are generally the same as for decorative Cr plating. As the plating bath, electroplating is performed using a known bath such as a Sargent bath, a fluoride-containing bath, a microcrack bath, a microporous bath, a tetrachromate bath, and a trivalent chromium bath. Industrially, a Sargent bath, a sodium silicofluoride addition bath, and the like are suitable, but each selects a bath concentration, current density, bath temperature, and plating thickness that can be uniformly plated without generating many cracks in the plating. There is a need. When emphasis is placed on corrosion resistance, a microcrack bath or a microporous bath can be used.

本発明の金属外装ケース用素材を用いてリチウムイオン電池缶を作成するには、通常の多段プレスを行えば良い。本発明の素材はプレス条件によらず通常のNiめっき鋼板よりもめっき損傷を起こしにくいが、この特性を最大限に発揮させるためには、プレス条件の最適化が有効である。多段プレス工程におけるめっき損傷を軽減する方法を図3に具体的に例示する。図は絞り金型のうち、ポンチおよび右側半分のダイスとしわ押さえを示す。この工程で発生するめっき損傷には3つある。1つ目は、しわが発生したまま絞りが行われることによるめっき損傷で、これはしわ押さえ圧を上げることで軽減できる。2つ目はダイの肩で摺動されることによるめっき損傷で、これはRdを大きくすること、しわ押さえ圧を下げることで軽減できる。3つ目は絞りによるめっきの薄膜化に起因する損傷で、これは絞り比R1/R2を小さくすることで軽減できる。なお、本発明の金属外装ケース用素材は摺動性、展延性に優れためっき層を有することから、多段プレス以外の成形方法、たとえばDI加工を行う場合においても、潤滑剤や冷却水の使用を減らすことができるため、プレスの生産性向上とコスト低減の観点から優位である。   In order to produce a lithium ion battery can using the material for a metal outer case of the present invention, an ordinary multistage press may be performed. Although the material of the present invention is less susceptible to plating damage than a normal Ni-plated steel sheet regardless of the pressing conditions, optimization of the pressing conditions is effective in order to maximize this characteristic. A method for reducing plating damage in a multi-stage pressing process is specifically illustrated in FIG. The figure shows the punch and the right half die and wrinkle retainer of the drawing die. There are three plating damages that occur in this process. The first is plating damage caused by drawing while wrinkles are generated, and this can be reduced by increasing the wrinkle pressure. The second is plating damage caused by sliding on the shoulder of the die, and this can be reduced by increasing Rd and decreasing the wrinkle pressure. The third is damage due to thinning of the plating by drawing, which can be reduced by reducing the drawing ratio R1 / R2. In addition, since the metal outer case material of the present invention has a plating layer excellent in slidability and spreadability, the use of a lubricant or cooling water is also used in forming methods other than multi-stage pressing, such as DI processing. Therefore, it is advantageous from the viewpoint of improving the productivity of the press and reducing the cost.

本発明の金属外装ケース用素材をプレス成形して作成した電池缶を用いて、リチウムイオン電池を製造する方法は、定法に従えばよい。エージング工程についても、電解液を正極、負極、セパレータ全体にゆきわたらせ、初期の充放電特性を安定化するために、数日間程度行うことが好ましい。この際、温度を40℃程度まで上げることで、電解液の浸透が早まる。この間のFeイオンの溶出は極めて少ないため、このあと電池を充放電しても微小短絡が発生せず、電池電圧の低下が小さいため、電池の歩留まりが高い。   A method for producing a lithium ion battery using a battery can made by press-molding the metal outer case material of the present invention may be in accordance with a conventional method. The aging process is also preferably performed for several days in order to spread the electrolytic solution throughout the positive electrode, the negative electrode, and the separator and stabilize the initial charge / discharge characteristics. At this time, the penetration of the electrolytic solution is accelerated by raising the temperature to about 40 ° C. During this period, Fe ion elution is extremely small, so that even if the battery is charged / discharged thereafter, a short circuit does not occur, and the battery voltage drop is small, so that the battery yield is high.

次に、実施例を用いて本発明を非限定的に説明する。まず、ケース素材は以下のようにして製造した。   Next, the present invention will be described in a non-limiting manner using examples. First, the case material was manufactured as follows.

(1)供試鋼板
表1に成分を示す低炭アルミキルド鋼とNb−Ti−sulc鋼の焼鈍済み冷延板を用いた。板厚はいずれも0.3mmである。焼鈍は2%H2−N2雰囲気中で、最高到達板温が、低炭アルミキルド鋼は740℃、Nb−Ti−sulc鋼は780℃となるようにした。炉内滞在時間80secとした。表3の実施例、比較例のうち、1〜19には低炭アルミキルド鋼、20〜38にはNb−Ti−sulc鋼を用いた。
(1) Test steel sheet Annealed cold-rolled steel sheets of low-carbon aluminum killed steel and Nb-Ti-sulc steel whose components are shown in Table 1 were used. Each plate thickness is 0.3 mm. Annealing was performed in a 2% H 2 —N 2 atmosphere, and the maximum plate temperature was 740 ° C. for low-carbon aluminum killed steel and 780 ° C. for Nb—Ti-sulc steel. The residence time in the furnace was 80 sec. Of the examples and comparative examples in Table 3, low-carbon aluminum killed steel was used for 1-19 and Nb-Ti-sulc steel was used for 20-38.

(2)めっき条件および加熱条件
表2に各種めっきの浴組成と電気めっき条件を示す。これらを用いて、表3に示す38水準のめっきを行った。めっきは鋼板の両面に同じ仕様で行った。加熱条件として、到達板温と在炉時間を表3に示す。この結果、表3に示す構成と厚みのめっきを得た。各層の厚みは前述の方法に従って断面EDX線分析により合計9ヶ所測定したものの平均値である。
(2) Plating conditions and heating conditions Table 2 shows various bath compositions and electroplating conditions. Using these, plating of 38 levels shown in Table 3 was performed. Plating was performed with the same specifications on both sides of the steel sheet. Table 3 shows the ultimate plate temperature and the in-furnace time as heating conditions. As a result, plating having the structure and thickness shown in Table 3 was obtained. The thickness of each layer is an average value of 9 points measured in total by cross-sectional EDX ray analysis according to the above-described method.

表3中、下記の記号の意味は以下の通りである。
FeNi、FeCuNi:Fe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層(図2で3元と表示)の厚み、Cu:Cu層の厚み、CuNi:Cu−Ni拡散層の厚み、Ni:Ni層の厚み、Cu80Ni20〜Cu100:Cuが80mass%以上である領域(Cu−Ni拡散層、Cu層)の厚み、Cu 63 Ni37〜Cu80Ni20:Cuが63mass%以上、80mass%未満である領域(Cu−Ni拡散層)の厚み
In Table 3, the meanings of the following symbols are as follows.
FeNi, FeCuNi: Fe—Ni layer or Fe—Cu—Ni layer (indicated as ternary in FIG. 2), Cu: Cu layer thickness, CuNi: Cu—Ni diffusion layer thickness, Ni: Ni layer thickness Cu 80 Ni 20 to Cu 100 : Thickness of a region where Cu is 80 mass% or more (Cu—Ni diffusion layer, Cu layer) , Cu 63 Ni 37 to Cu 80 Ni 20 : Cu is 63 mass% or more and less than 80 mass% Thickness of a certain area (Cu-Ni diffusion layer)

(3)円筒形電池の作製
前記のケース素材を多段成形により18650型用の円筒形電池缶に成形した。低炭アルミキルド鋼は全7工程、Nb−Ti−sulc鋼は全5工程で成形した。ブランクから最終工程までの通算の絞り比は、低炭アルミキルド鋼では4.56、Nb−Ti−sulc鋼では4.24とした。いずれも、絞りにより発生したしわの凸部において、引き続き行われる曲げ・曲げ戻しやしごきによりめっきが薄くなる工程を含んでいる。
(3) Production of Cylindrical Battery The case material was molded into a cylindrical battery can for 18650 type by multi-stage molding. Low-carbon aluminum killed steel was formed in 7 steps, and Nb-Ti-sulc steel was formed in 5 steps. The total drawing ratio from the blank to the final process was 4.56 for low-carbon aluminum killed steel and 4.24 for Nb-Ti-sulc steel. Both of them include a process in which plating is thinned by subsequent bending / unbending and ironing at wrinkle convex portions generated by the drawing.

(4)缶内面の溶解電位測定
円筒形電池缶を切り開き、缶壁を30mmx40mmに切り出し、短片上部にアルミタブを溶接したのち、缶内面側中央の10mmx10mmを除き、表裏面ともテープシールした。グローブボックス内で、これを作用極とし、セパレータを介して対極および参照極をリチウム金属とする3電極式ラミネートセルを、非特許文献3に基づいて組み立てた。電解液にはエチレンカーボネート:ジエチレンカーボネート=1:1にLiPF6を1mol/L添加したものを用いた。40℃に保持したのち、開回路状態から4.5V(vs Li/Li+)の電位まで走査速度0.5mV/secでアノード分極して、溶解が始まる立ち上がり電位を求めた。
(4) Measurement of dissolution potential on inner surface of can The cylindrical battery can was cut open, the wall of the can was cut out to 30 mm × 40 mm, and an aluminum tab was welded to the upper part of the short piece. In the glove box, a three-electrode laminate cell was assembled based on Non-Patent Document 3 using this as a working electrode and a counter electrode and a reference electrode as lithium metal via a separator. As the electrolytic solution, one obtained by adding 1 mol / L of LiPF 6 to ethylene carbonate: diethylene carbonate = 1: 1 was used. After maintaining at 40 ° C., anodic polarization was performed from the open circuit state to a potential of 4.5 V (vs Li / Li + ) at a scanning speed of 0.5 mV / sec, and a rising potential at which dissolution started was obtained.

前記の電池缶を外装ケースとする18650型のリチウムイオン電池を以下の方法で作成し、評価した。   An 18650 type lithium ion battery using the battery can as an outer case was prepared and evaluated by the following method.

(a)正極板
正極活物質としてコバルト酸リチウムを用いた。これにアセチレンブラックとポリフッ化ビニリデン(PVDF)を質量比で10:10:1となるよう混合したのち水性ディスパージョンとしてAl箔に塗布し、乾燥した。これを所定の厚みとなるよう圧延し、所定の大きさに切り出したものを正極板とした。
(A) Positive electrode plate Lithium cobaltate was used as a positive electrode active material. This was mixed with acetylene black and polyvinylidene fluoride (PVDF) at a mass ratio of 10: 10: 1, and then applied to an Al foil as an aqueous dispersion and dried. This was rolled to a predetermined thickness and cut into a predetermined size to obtain a positive electrode plate.

(b)負極板
負極活物質には非晶質カーボンを用いた。これを導電材であるアセチレンブラックと乾式混合し、さらにポリフッ化ビニリデンを溶解させたN−メチルー2−ピロリドン(NMP)を混合物に均一に分散させて、カーボン:アセチレンブラック:PVDF=88:5:8となるペーストを作成した。これをCu箔に塗布し、乾燥したのち、所定厚みとなるよう圧延してから、所定の大きさに切り出したものを負極板とした。
(B) Negative electrode plate Amorphous carbon was used for the negative electrode active material. This was dry-mixed with acetylene black as a conductive material, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) in which polyvinylidene fluoride was dissolved was uniformly dispersed in the mixture to obtain carbon: acetylene black: PVDF = 88: 5: A paste of 8 was created. This was applied to a Cu foil, dried, rolled to a predetermined thickness, and cut into a predetermined size to obtain a negative electrode plate.

(c)セパレータおよび電解質
セパレータにはポリエチレン微多孔膜を用いた。電解質には、エチレンカーボネート:ジメチルカーボネート:エチルメチルカーボネートを体積比で25:35:40の割合で混合したものに、LiPF6を1mol/L添加した溶液を用いた。
(C) Separator and electrolyte A polyethylene microporous membrane was used for the separator. As the electrolyte, a solution obtained by adding 1 mol / L of LiPF 6 to a mixture of ethylene carbonate: dimethyl carbonate: ethyl methyl carbonate in a volume ratio of 25:35:40 was used.

(d)電池
正極板と負極板がセパレータを挟んで捲回された電極群と、非水電解質と、電極群に接合された集電板を、前記の金属外装ケースに収納し、負極リード板によりケースを負極接続して、18650型円筒型電池を作製した。電池は各水準につき15個づつ作製した。
(D) Battery An electrode group in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are wound with a separator interposed therebetween, a nonaqueous electrolyte, and a current collector plate joined to the electrode group are housed in the metal outer case, and a negative electrode lead plate The case was connected to the negative electrode to prepare a 18650 type cylindrical battery. 15 batteries were prepared for each level.

(5)エージングによるFe溶出量測定
電池のうち5個を常温で3日間、40℃で4日間、電位をかけずにエージングしたのち電池蓋に穴を開けて電解液を取り出した。これをICP(Inductively coupled plasma)発光分析によりFeイオン濃度を測定した。表3にそれぞれの平均値を示す。
(5) Fe Elution Measurement by Aging Five of the batteries were aged at room temperature for 3 days and at 40 ° C. for 4 days without applying potential, then a hole was opened in the battery lid and the electrolyte was taken out. The Fe ion concentration was measured by ICP (Inductively coupled plasma) emission analysis. Table 3 shows the respective average values.

(6)高圧充放電によるFeおよびNi溶出量測定
電池のうち残り10個を同様にしてエージングしたのち、さらに下記の高圧充放電サイクル試験を行った。電池蓋に穴を開けて電解液を取り出し、ICP発光分析によりFeイオンおよびNiイオン濃度を測定した。表3にそれぞれの平均値を示す。
予備充電:カットオフ電位4.6V、充電レート0.05C、定電流定電圧
予備放電:カットオフ電位2.8V、放電レート0.05C、定電流
本充電 :カットオフ電位4.2V、充電レート0.5C、 定電流定電圧
本放電 :カットオフ電位2.8V、放電レート0.5C、 定電流
25℃で本充電−本放電を200サイクル繰り返し
(6) Measurement of Fe and Ni elution amounts by high-pressure charge / discharge After the remaining 10 batteries were aged in the same manner, the following high-pressure charge / discharge cycle test was conducted. A hole was made in the battery lid, the electrolyte solution was taken out, and the Fe ion and Ni ion concentrations were measured by ICP emission analysis. Table 3 shows the respective average values.
Precharge: Cutoff potential 4.6V, charge rate 0.05C, constant current constant voltage Predischarge: Cutoff potential 2.8V, discharge rate 0.05C, constant current Main charge: Cutoff potential 4.2V, charge rate 0.5 C, constant current, constant voltage, main discharge: cut-off potential 2.8 V, discharge rate 0.5 C, constant current 25 ° C., main charge-main discharge repeated 200 cycles

(7)角型電池の作成
前記のケース素材の板厚をいずれも0.7mmとし、他は表1〜表3に準じてめっき鋼板を製造した。これを多段成形により、高さ113mm、幅44mm、長さ171mmの角型電池缶に成形した。これを外装ケースとするリチウムイオン電池を、前記と同様の正極板、負極板、セパレータおよび電解液を用いて作製した。ただしケースは中立とし、正極端子、負極端子を別途設けた。電池は各水準につき10個づつ作製した。
(7) Creation of prismatic battery The thickness of the case material was 0.7 mm, and the others were plated steel sheets according to Tables 1 to 3. This was formed into a square battery can having a height of 113 mm, a width of 44 mm, and a length of 171 mm by multistage molding. A lithium ion battery having this as an outer case was produced using the same positive electrode plate, negative electrode plate, separator and electrolyte solution as described above. However, the case was neutral, and a positive terminal and a negative terminal were separately provided. Ten batteries were prepared for each level.

(8)中立接続での長期耐久性評価
上記の電池を用いて下記の長期充放電サイクル試験を行い、試験終了後に電池を解体して、缶内面の最大侵食深さを求めた。表3にそれぞれの平均値を示す。
充電 :カットオフ電位4.2V、充電レート1C、 定電流定電圧
放電 :カットオフ電位2.5V、放電レート5C、 定電流
25℃で充放電を1000サイクル繰り返し
(8) Long-term durability evaluation in neutral connection The following long-term charge / discharge cycle test was performed using the above battery, and the battery was disassembled after the test was completed to determine the maximum erosion depth of the inner surface of the can. Table 3 shows the respective average values.
Charging: Cut-off potential 4.2V, charge rate 1C, constant current constant voltage Discharge: Charging / discharging is repeated 1000 cycles at cut-off potential 2.5V, discharge rate 5C, constant current 25 ° C

性能評価結果を表3に示す。   Table 3 shows the performance evaluation results.

本発明品は、従来品であるNiめっき鋼板(37)や、この表層にCrめっきを施したもの(38)、あるいはCu、Ni二層めっきを非加熱のままさらにCrめっきを施したもの(31,32)、さらには、好適範囲をはずれて加熱されたCu、Ni二層めっきにさらにCrめっきをしたもの(33,34)に比べると、缶成形後の内面の溶解電位がいずれも貴であり、アノード溶解しにくい。また、エージングによるFeイオン溶出はきわめて抑制されている。高圧充放電によるFeおよびNi溶出量も低く、特に溶解電位が3.8V以上の本発明品ではFeの溶出は無く、Niの溶出量も非常に少ない。中立接続での長期耐久性評価においても、本発明品は従来品よりも大幅に優れている。   The product of the present invention is a Ni-plated steel plate (37) which is a conventional product, a surface plated with Cr (38), or a Cu / Ni double-layer plated without heating but further subjected to Cr plating ( 31 and 32), and further, the melting potential of the inner surface after can molding is noble compared to the case where Cu and Ni two-layer plating heated outside the preferred range are further plated with Cr (33, 34). It is difficult to dissolve the anode. In addition, Fe ion elution due to aging is extremely suppressed. The amount of Fe and Ni eluted by high-pressure charging / discharging is also low, and in particular, the product of the present invention having a dissolution potential of 3.8 V or higher has no Fe elution and very little Ni elution. Also in the long-term durability evaluation at the neutral connection, the product of the present invention is significantly superior to the conventional product.

本発明により、品質の安定したリチウムイオン電池を安価に供給することができ、民生用、車載用へのリチウムイオン電池の適用がますます促進される。これは高効率なモバイル機器、PCやハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド車の普及につながり、地球環境の改善にも寄与する。したがって産業上の利用価値は極めて大きい。   According to the present invention, a stable quality lithium ion battery can be supplied at low cost, and the application of the lithium ion battery for consumer use and in-vehicle use is further promoted. This leads to the spread of highly efficient mobile devices, PCs, hybrid vehicles, and plug-in hybrid vehicles, and contributes to the improvement of the global environment. Therefore, the industrial utility value is extremely large.

Claims (22)

リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極とリチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極とをセパレータを介して対向させた電極群および溶質としてリチウム塩を添加した有機溶媒を収納するリチウムイオン電池の金属外装ケース用の素材であって、冷延鋼板を下地とし、ケース内面に相当する面に、下層側からCu−Ni拡散層、Ni層を有し、かつNi層の表面に金属Crが存在することを特徴とするNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。   Metal outer case of a lithium ion battery containing an electrode group in which a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium ions are opposed to each other via a separator, and an organic solvent to which lithium salt is added as a solute It is a material for use, has a cold-rolled steel sheet as a base, has a Cu-Ni diffusion layer and a Ni layer from the lower layer side on the surface corresponding to the inner surface of the case, and metal Cr exists on the surface of the Ni layer A material for a metal outer case of a high-capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe is suppressed. リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極とリチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極とをセパレータを介して対向させた電極群および溶質としてリチウム塩を添加した有機溶媒を収納するリチウムイオン電池の金属外装ケース用の素材であって、冷延鋼板を下地とし、ケース内面に相当する面に、下層側からCu層、Cu−Ni拡散層、Ni層を有し、かつNi層の表面に金属Crが存在することを特徴とするNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。   Metal outer case of a lithium ion battery containing an electrode group in which a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium ions are opposed to each other via a separator, and an organic solvent to which lithium salt is added as a solute A material for use with a cold-rolled steel sheet as a base, a Cu layer, a Cu—Ni diffusion layer, a Ni layer from the lower layer side on the surface corresponding to the inner surface of the case, and metal Cr is present on the surface of the Ni layer A material for a metal outer case of a high capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe is suppressed. ケース内面に相当する面において、Cu−Ni拡散層中にCuが63mass%以上である領域を有することを特徴とする請求項1記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。   2. The high-capacity lithium ion battery with suppressed elution of Ni and Fe according to claim 1, wherein the Cu-Ni diffusion layer has a region where Cu is 63 mass% or more in a surface corresponding to the inner surface of the case. Material for metal exterior case. ケース内面に相当する面において、Cu−Ni拡散層中にCuが80mass%以上である領域を有することを特徴とする請求項1記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。   2. The high capacity lithium ion battery with suppressed elution of Ni and Fe according to claim 1, wherein the Cu—Ni diffusion layer has a region in which Cu is 80 mass% or more in a surface corresponding to the inner surface of the case. Material for metal exterior case. ケース内面に相当する面において、冷延鋼板とCu−Ni拡散層との中間にFe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層を有することを特徴とする請求項1、3、4のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。 In a plane corresponding to the inner surface of the case, according to claim 1, 3, characterized in that an intermediate in Fe-Ni layer or Fe-Cu-Ni layer of cold rolled steel sheet and the Cu-Ni diffusion layer, to one of the 4 A material for a metal outer case of a high-capacity lithium ion battery in which elution of the described Ni and Fe is suppressed. ケース内面に相当する面において、冷延鋼板とCu層との中間にFe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層を有することを特徴とする請求項2記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。 The surface corresponding to the inner surface of the case has an Fe-Ni layer or an Fe-Cu-Ni layer between the cold-rolled steel sheet and the Cu layer, and the elution of Ni and Fe according to claim 2 is suppressed. Material for metal outer case of high capacity lithium ion battery. ケース内面に相当する面において、Ni層の表面に存在する金属Crの付着量が10mg/m2以上、3500mg/m2以下であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。 In a plane corresponding to the inner surface of the case, the amount of deposition of metallic Cr on the surface of the Ni layer is 10 mg / m 2 or more, according to any one of claims 1 to 6, characterized in that at 3500 mg / m 2 or less A material for a metal outer case of a high-capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe is suppressed. ケース内面に相当する面におけるCu−Ni拡散層の厚みが0.35〜3.0μmであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。   The thickness of the Cu—Ni diffusion layer on the surface corresponding to the inner surface of the case is 0.35 to 3.0 μm, and the high elution of Ni and Fe according to claim 1 is suppressed. Material for metal outer case of high capacity lithium ion battery. ケース内面に相当する面におけるNi層の厚みが0.20〜4.0μmであることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。   The high-capacity lithium ion with suppressed elution of Ni and Fe according to any one of claims 1 to 8, wherein the thickness of the Ni layer on the surface corresponding to the inner surface of the case is 0.20 to 4.0 µm Material for metal outer case of battery. ケース内面に相当する面におけるCuが80mass%以上である領域の合計厚みが0.25〜4.0μmであることを特徴とする請求項2、4、6のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。 The total thickness of the region where Cu on the surface corresponding to the inner surface of the case is 80 mass% or more is 0.25 to 4.0 µm, and the Ni and Fe of any one of claims 2 , 4 , and 6 Material for metal outer case of high capacity lithium ion battery with suppressed elution. ケース外面に相当する面に、下層側からCu−Ni拡散層、Ni層を有し、かつNi層の表面に金属Crが存在することを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。   The surface corresponding to the outer surface of the case has a Cu-Ni diffusion layer and a Ni layer from the lower layer side, and metal Cr is present on the surface of the Ni layer. A material for a metal outer case of a high-capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe is suppressed. ケース外面に相当する面に、下層側からCu層、Cu−Ni拡散層、Ni層を有し、かつNi層の表面に金属Crが存在することを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。   The surface corresponding to the outer surface of the case has a Cu layer, a Cu-Ni diffusion layer, and a Ni layer from the lower layer side, and metal Cr is present on the surface of the Ni layer. A material for a metal outer case of a high-capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe is suppressed. ケース外面に相当する面において、Cu−Ni拡散層中にCuが63mass%以上である領域を有することを特徴とする請求項11記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。   The high capacity lithium ion battery with suppressed elution of Ni and Fe according to claim 11, wherein the Cu-Ni diffusion layer has a region where Cu is 63 mass% or more in a surface corresponding to the outer surface of the case. Material for metal exterior case. ケース外面に相当する面において、Cu−Ni拡散層中にCuが80mass%以上である領域を有することを特徴とする請求項11記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。   The high capacity lithium ion battery with suppressed elution of Ni and Fe according to claim 11, wherein the Cu-Ni diffusion layer has a region where Cu is 80 mass% or more in a surface corresponding to the outer surface of the case. Material for metal exterior case. ケース外面に相当する面において、冷延鋼板とCu−Ni拡散層との中間にFe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層を有することを特徴とする請求項11,13,14のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。 In a plane corresponding to the case outer surface, claim 11 and 13, characterized in that an intermediate in Fe-Ni layer or Fe-Cu-Ni layer of cold rolled steel sheet and the Cu-Ni diffusion layer, to one of the 14 A material for a metal outer case of a high-capacity lithium ion battery in which elution of the described Ni and Fe is suppressed. ケース外面に相当する面において、冷延鋼板とCu層との中間にFe−Ni層もしくはFe−Cu−Ni層を有することを特徴とする請求項12記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。 The surface corresponding to the outer surface of the case has an Fe-Ni layer or an Fe-Cu-Ni layer between the cold-rolled steel sheet and the Cu layer, and the elution of Ni and Fe according to claim 12 is suppressed. Material for metal outer case of high capacity lithium ion battery. ケース外面に相当する面において、Ni層の表面に存在する金属Crの付着量が10mg/m2以上、3500mg/m2以下であることを特徴とする請求項11〜16のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。 In a plane corresponding to the case outer surface, the amount of deposition of metallic Cr on the surface of the Ni layer is 10 mg / m 2 or more, according to any one of claims 11 to 16, characterized in that at 3500 mg / m 2 or less A material for a metal outer case of a high-capacity lithium ion battery in which elution of Ni and Fe is suppressed. ケース外面に相当する面におけるCu−Ni拡散層の厚みが0.35〜3.0μmであることを特徴とする請求項11〜17のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。   The thickness of the Cu—Ni diffusion layer on the surface corresponding to the outer surface of the case is 0.35 to 3.0 μm, and the high elution of Ni and Fe is suppressed according to any one of claims 11 to 17 Material for metal outer case of high capacity lithium ion battery. ケース外面に相当する面におけるNi層の厚みが0.20〜4.0μmであることを特徴とする請求項11〜18のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。   19. The high-capacity lithium ion with suppressed elution of Ni and Fe according to claim 11, wherein the thickness of the Ni layer on the surface corresponding to the outer surface of the case is 0.20 to 4.0 μm. Material for metal outer case of battery. ケース外面に相当する面におけるCuが80mass%以上である領域の合計厚みが0.25〜4.0μmであることを特徴とする請求項12、14、16のいずれかに記載のNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース用素材。 The total thickness of the region where Cu on the surface corresponding to the outer surface of the case is 80 mass% or more is 0.25 to 4.0 µm, and the Ni and Fe of any one of claims 12 , 14 , and 16 Material for metal outer case of high capacity lithium ion battery with suppressed elution. 請求項1〜20のいずれかに記載の金属外装ケース用素材を用いて作成されたNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池の金属外装ケース。   A metal outer case for a high-capacity lithium ion battery, which is produced using the material for a metal outer case according to any one of claims 1 to 20, and the elution of Ni and Fe is suppressed. 請求項21に記載の金属外装ケースに、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極とリチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極とをセパレータを介して対向させた電極群および溶質としてリチウム塩を添加した有機溶媒を収納して作成されたNiおよびFeの溶出が抑制された高容量リチウムイオン電池。   An electrode group in which a negative electrode capable of occluding and releasing lithium ions and a positive electrode capable of occluding and releasing lithium ions are opposed to each other through a separator, and a lithium salt as a solute is added to the metal outer case according to claim 21. A high-capacity lithium-ion battery produced by storing a solvent and suppressing elution of Ni and Fe.
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