JP5638630B2 - ソフトパッケージリチウム電池タブ材料の電気めっき方法 - Google Patents
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Description
本発明は、リチウム電池分野に係り、特に、ソフトパッケージリチウム電池タブ材料及びその電気めっき並びに応用方法に係る。本発明のタブ材料及びその応用方法は、ソフトパッケージリチウム電池の正極と負極のタブの製造及び溶接に適用され、特に、超薄型ソフトパッケージリチウム電池の正極と負極のタブの製造及び溶接に適用される。当該電池は、アクティブＲＦＩＤ、アクティブＩＣカード、音楽カード、グリーティングカード等の製品に用いられる。
科学技術の発展に伴い、アクティブＲＦＩＤ、アクティブＩＣを有するカードは、ますます広く研究されている。超薄型ソフトパッケージリチウム電池は、重量が軽い、比エネルギーが大きい、絶縁性がよい、コストが低い等のメリットから、アクティブＲＦＩＤ、アクティブＩＣカードに最適な電源となっている。
現在、ソフトパッケージリチウム電池タブは、金属アルミニウムで製造した正極タブと、金属ニッケル、金属銅で製造した負極タブとを含み、技術上の種々の問題が存在しており、現在の技術を超薄型ソフトパッケージリチウム電池に用いる場合、更に問題が生じている。１）アルミニウムは溶接できないので、金属アルミニウムで製造した正極タブはニッケル転換する必要があるが、ニッケル転換操作が煩わしく、人件費が増加し、且つニッケル転換したタブは溶接抜けしやすく、切断しやすい。２）普通のソフトパッケージリチウム電池では、ニッケル帯を用いて負極タブとするが、ニッケルの値段が高く、コストダウンに不利である。３）タブの溶接は、一般的に超音波溶接又はレーザ溶接を利用するが、このような溶接方法で生じる熱は、ソフトパッケージリチウム電池に生じる漏れの防止性能に大きく影響し、特にこのような超薄型ソフトパッケージリチウム電池に対する破壊が大きい。まず、溶接で生じる熱はアルミラミネートフィルムを破壊し、電池ショートが起きる。そして、溶接で生じる熱はタブを介して電池内部に入り込み、電池で液漏れや膨張が生じ、さらには金属リチウムを溶融してソフトパッケージリチウム電池の使用寿命及び電池性能に損害を与える。
以上の問題に対し、各種の解決方法が当業者により提案されている。
特許文献１では、アルミニウムタブの一端部にニッケルめっき層を設けて、タブと保護回路と直接溶接を行うことによって、タブの折れる回数が減少し、溶接抜けも生じていない。しかし、アルミニウムにニッケルをめっきする各種方法にはそれぞれ異なる問題がある。電気めっき又は無電解めっき法でアルミニウム帯の両側にニッケルをめっきすると、アルミニウム帯の強靭性が悪くなる。そして、超薄型ソフトパッケージリチウム電池のタブ材料は非常に薄い材料で製造する必要があるため、電気めっき又は無電解めっき法で製造したアルミニウム帯ニッケルめっきをタブの材料とすると、タブが非常に裂けやすく、製品合格率と使用寿命が低下する。マグネトロンスパッタリング法又は真空蒸着法でアルミニウム帯ニッケルめっきを製造すると、タブを製造するコストが高く、電池の生産コスト低減に不利である。
特許文献２では、銅基材表面にスズニッケル合金層が設けられ、ニッケルタブの代わりに負極タブとなっている。当該発明のタブ材料はニッケルタブの代わりに使用できるので、生産コストが低下する。しかし、銅も比較的高く、コストダウンに不利であり、且つ超薄型ソフトパッケージリチウム電池と溶接待ち材料との溶接を満足できない。
また、以上のように改善した、アルミニウム、銅を材料とするタブは以下の問題もある。熱伝導性が良いため、溶接の過程で生じる熱は、タブで迅速に伝導し、熱が多すぎるとアルミラミネートフィルムの絶縁層とタブフィルムを破壊し、長時間の加熱は電池負極の金属リチウムを溶融し、使用寿命と電池性能に損害を与える。
現在、タブ材料に対する研究は、主にタブの材料の選択と溶接方法に集中しており、溶接時に生じる熱が電池に与える影響については未だ研究が少ない。
本発明の実施例の第一目的は、ソフトパッケージリチウム電池タブ材料を提供することであり、当該タブ材料は、生産コストが低く、溶接性がよく、熱伝導性が適切である。
本発明の実施例の第一目的は、ソフトパッケージリチウム電池タブ材料の電気めっき方法を提供することであり、操作が簡単で、電池内部を破壊しない。
本発明の実施例の第一目的は、ソフトパッケージリチウム電池タブ材料の応用方法を提供することであり、タブの溶接効果がよく、且つ溶接過程で電池内部を破壊しない。
本発明の実施例は、さらにソフトパッケージリチウム電池タブ材料を提供し、前記タブ材料は、ＳＵＳ４３０ステンレス鋼帯、銅帯、アルミニウム帯、又はニッケル帯を基材とし、まず前記基材の一側面の一端部に、ニッケルめっき層をめっきし、前記ニッケルめっき層にさらにスズめっき層をめっきし、又は前記基材の一側面の一端部に直接にスズめっき層をめっきする。
なお、前記ニッケルめっき層の厚さは０．５〜２μｍで、前記スズめっき層の厚さは３〜１０μｍである。
前記基材はＳＵＳ４３０ステンレス鋼帯で、厚さは０．０３〜０．１０ｍｍであってもよい。
本発明の実施例は、さらにソフトパッケージリチウム電池タブ材料の電気めっきの方法を提供し、
Ｓ１：前記基材一側面の一端部に、ニッケルめっき層をめっきし、
Ｓ２：前記ニッケルめっき層にさらにスズめっき層をめっきし、以下のステップ及びプロセス条件を含む。
Ｓ１：前記基材一側面の一端部に、ニッケルめっき層をめっきし、
Ｓ２：前記ニッケルめっき層にさらにスズめっき層をめっきし、以下のステップ及びプロセス条件を含む。
（１）めっき前の表面前処理をし、
（２）ニッケルめっき層を直流電気めっきする。
（２）ニッケルめっき層を直流電気めっきする。
ここで、めっき液は、
ＮｉＳＯ４・７Ｈ２Ｏ １８０〜２２０ｇ／Ｌ、
ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ ４０〜６０ｇ／Ｌ、
Ｈ３ＢＯ３ ２５〜３５ｇ／Ｌ、
アリルスルホン酸ナトリウム ０．４〜２ｇ／Ｌ、
ブチンジオール ０．４〜０．５ｍｌ／Ｌ、
サッカリン ０．８〜１ｇ／Ｌ、を含み、
直流電気めっきのプロセスパラメータは、
電流密度： ３〜６Ａ／ｄｍ２、
ｐＨ値： ３．５〜４．５、
温度： ４０〜６０℃、
陽極： ニッケル板、である。
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直流電気めっきのプロセスパラメータは、
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温度： ４０〜６０℃、
陽極： ニッケル板、である。
ここで、前記ｐＨ値は、ＨＣｌ溶液及びＮａＯＨ溶液で調節する。
ニッケルめっき層にさらにスズめっき層を直流電気めっきする。
めっき液は、
ＳｎＳＯ４ ４０〜５５ｇ／Ｌ、
Ｈ２ＳＯ４ ６０〜８０ｇ／Ｌ、
β−ナフトール ０．３〜１．０ｇ／Ｌ、
ゼラチン １〜３ｇ／Ｌ、を含み、
電気めっきのプロセスパラメータは：
電流密度： ０．３〜０．８Ａ／ｄｍ２、
温度： １５〜３０℃、
ｐＨ値： ３〜５、
陽極： スズ板、である。
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β−ナフトール ０．３〜１．０ｇ／Ｌ、
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電気めっきのプロセスパラメータは：
電流密度： ０．３〜０．８Ａ／ｄｍ２、
温度： １５〜３０℃、
ｐＨ値： ３〜５、
陽極： スズ板、である。
めっきした金属帯材を蒸留水で洗い流して、乾かす。
乾かした金属帯材を１２０〜２００℃の条件で保温し、電気めっき過程でめっき層に生じた水素を除去する。
前記基材はＳＵＳ４３０ステンレス鋼帯で、厚さは０．０３〜０．１０ｍｍであってもよい。
前記ステップの「前記基材の一側面の一端部に、ニッケルめっき層をめっきし」は、具体的には以下のステップ及びプロセス条件であってもよい。
（１）めっき前の表面前処理をし、
（２）スズめっき層を直流電気めっきする。
（２）スズめっき層を直流電気めっきする。
ここで、めっき液は、
ＳｎＳＯ４ ４０〜５５ｇ／Ｌ、
Ｈ２ＳＯ４ ６０〜８０ｇ／Ｌ、
β−ナフトール ０．３〜１．０ｇ／Ｌ、
ゼラチン １〜３ｇ／Ｌ、を含み、
電気めっきプロセスパラメータは：
電流密度： ０．３〜０．８Ａ／ｄｍ２、
温度： １５〜３０℃、
ｐＨ値： ３〜５、
陽極： スズ板、である。
ＳｎＳＯ４ ４０〜５５ｇ／Ｌ、
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β−ナフトール ０．３〜１．０ｇ／Ｌ、
ゼラチン １〜３ｇ／Ｌ、を含み、
電気めっきプロセスパラメータは：
電流密度： ０．３〜０．８Ａ／ｄｍ２、
温度： １５〜３０℃、
ｐＨ値： ３〜５、
陽極： スズ板、である。
（３）めっきした金属帯材を蒸留水で洗い流して、乾かす。
（４）乾かした金属帯材を１２０〜２００℃の条件で保温し、電気めっき過程でめっき層に生じた水素を除去する。
本発明の実施例は、さらに、ソフトパッケージリチウム電池タブ材用応用方法を提供し、以下のステップを含む。
前記基材表面にニッケル層をめっきし、前記基体の一端部にさらにスズ層をめっきする；
前記基材上の、スズ層がめっきされていない端部を電池に溶接し、前記基材を前記電池のタブ材料とする；
前記基材上のスズ層がめっきされている端部をレーザ溶接で溶接待ちの金属材料に溶接する。
前記基材表面にニッケル層をめっきし、前記基体の一端部にさらにスズ層をめっきする；
前記基材上の、スズ層がめっきされていない端部を電池に溶接し、前記基材を前記電池のタブ材料とする；
前記基材上のスズ層がめっきされている端部をレーザ溶接で溶接待ちの金属材料に溶接する。
前記レーザ加熱溶接のプロセスパラメータは以下のようであってもよい。
レーザ波長： ０．８〜１．０６μｍ、
レーザ出力パワー： ５〜２０Ｗ、
レーザ出力周波数： １０００〜５０００Ｈｚ、
レーザパルス幅： １００ｎｍ、
レーザ照射時間： ８〜１０ｍｓ。
レーザ波長： ０．８〜１．０６μｍ、
レーザ出力パワー： ５〜２０Ｗ、
レーザ出力周波数： １０００〜５０００Ｈｚ、
レーザパルス幅： １００ｎｍ、
レーザ照射時間： ８〜１０ｍｓ。
以上のように、本発明の実施例の技術案を応用し、本発明で設計した特別なニッケルとスズの二層膜、又はスズ一層膜構造をレーザ溶接方面に応用すると、特別良好な応用効果が得られる。スズの融点が低いので、比較的低い熱量でめっき二層膜のようなタブと溶接待ち金属とを結合することができる。スズめっきタブを使用しないと、その基体材料と被溶接金属の融点が異なり、抵抗溶接、超音波又はアルゴンアーク溶接等の溶接方式を用いる必要がある。これらの溶接方式の溶接時間は比較的長いので、高熱量がタブで伝導することにより電池を損傷し、熱伝導の発生がソフトパッケージリチウム電池の漏れ防止性能に影響を与え、特に超薄型ソフトパッケージリチウム電池に対する破壊が大きい。そこで発明者は複数回のテスト実験で、本発明のタブ材料を使用し、タブ材料のニッケルとスズの二層膜、又はスズ一層膜がめっきされている一端部に対応するめっきされていない一側面にレーザを照射し、タブ材料と溶接待ち金属とを結合するようにし、溶接が堅固で、電池内部を破壊せず、コストが低い良好な効果が得られることを見出した。
ここで説明する図面は、本発明の更なる理解を提供するためのものであり、本出願の一部を構成し、本発明の不当な限定を構成しない。
以下、図面及び具体的実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。この模式的実施例及び説明は本発明の解釈のために用いられ、本発明を限定しない。
本発明の目的は、以下の方式により実現する。
本実施例で提供する正極負極タブ材料は、主にアクティブＲＦＩＤ、アクティブＩＣカードの超薄型一次ソフトパッケージリチウム電池に用いられ、本実施例の正極負極材料は金属帯材（例えば、ＳＵＳ４３０ステンレス鋼帯、銅帯、アルミニウム帯、或いはニッケル帯）を基材として、基材の一側面の端頂部に二層膜構造がめっきされ、下層がニッケルめっき層で、上層がスズめっき層である。或いは、直接に基材の一側面の端頂部にスズめっき層をめっきされる。ニッケルめっき層の厚さは０．５〜２μｍであり、スズめっき層の厚さは３〜１０μｍである。
本発明の基材は、厚さが０．０３〜０．１０ｍｍのＳＵＳ４３０ステンレス鋼帯であると好ましい。これは、ステンレス鋼帯がアルミニウム帯と比べて、ステンレス鋼帯がよい親和力を有し、ステンレス鋼帯上に直接にニッケル、スズ等の金属を電気めっきすることができ、ニッケル転換のプロセスを省略したためである。ニッケル帯、銅帯と比べて４３０ステンレス鋼帯の値段は、ニッケル帯の１／１０程度であり、銅帯の値段の１／４程度であるので、ステンレス鋼帯を使用すると、ある程度超薄型ソフトパッケージリチウム電池の生産コストを低減することができる。
本発明の下層のニッケルめっき層は、直流電気めっきのプロセス製造で形成する。ニッケルめっき層の厚さは０．５〜２μｍである。ニッケルめっき層は、タブの強靭性と耐食能力を向上することができ、タブ材料が折れにくくなり、且つニッケルめっき層と鋼帯がよい結合力を有し、タブが溶接した後に脱落しにくくなる。ニッケルめっき層の厚さは、０．５〜２μｍが好ましい。ニッケルめっき層が０．５μｍより小さい場合、薄すぎるめっき層は、材料の耐食能力、強靭性に顕著な向上がない。ニッケルめっき層が２μｍより大きい場合、生産コストが比較的高くなり、また、めっき層が厚すぎると内部応力が増加し、その上に他のめっき層をめっきする性能要求に不利である。
本発明の上層はスズめっき層であって、直流電気めっきのプロセス製造で形成する。上層の厚さは３〜１０μｍである。スズめっき層は、超薄型ソフトパッケージリチウム電池タブの溶接性能を大きく向上させる。さらに、スズめっき層は、タブ材料の強靭性も向上させることができる。スズめっき層が３μｍより小さいと、タブは極片との溶接の時に、十分な結合力を生じることができず、超薄型ソフトパッケージリチウム電池の使用過程で、タブが脱落しやすく、超薄型ソフトパッケージリチウム電池の完成品率と正常使用寿命に影響を与え、アクティブＲＦＩＤ、アクティブＩＣカードの使用寿命に影響を与える。スズめっき層が１０μｍより大きいと、厚すぎるスズめっき層により生産コストが高くなる。さらに、スズめっき層が厚すぎると超薄型ソフトパッケージリチウム電池の厚さが増加し、アクティブＩＣカードで使用できなくなる。
本発明が設計した特別なニッケルとスズの二層膜、又はスズ一層膜をレーザ溶接方面に応用すると、特別良好な応用効果が得られる。スズの融点が低いので比較的低い熱量でめっき二層膜のタブと溶接待ち金属とを結合することができる。スズめっきタブを使用しないと、その基体材料と被溶接金属の融点が異なり、抵抗溶接、超音波又はアルゴンアーク溶接等の溶接方式を用いる必要がある。これらの溶接方式の溶接時間は比較的長いので、高熱量がタブで伝導することにより電池を損傷し、熱伝導の発生がソフトパッケージリチウム電池の漏れ防止性能に影響を与え、特に超薄型ソフトパッケージリチウム電池に対する破壊が大きい。そこで、発明者は複数回のテスト実験で、本発明のタブ材料を使用し、タブ材料のニッケルとスズの二層膜、又はスズ一層膜がめっきされている一端部に対応するめっきされていない一側面にレーザを照射し、タブ材料と溶接待ち金属とを結合するようにし、溶接が堅固で、電池内部を破壊せず、コストが低い良好な効果が得られることを見出した。
実施例１：
０．４５ｍｍソフトパッケージリチウム電池と超薄型プリント基板を溶接した。
０．４５ｍｍソフトパッケージリチウム電池と超薄型プリント基板を溶接した。
本実施例のタブ材料は、厚さが０．０５ｍｍのＳＵＳ４３０ステンレス鋼帯基材1の一側面の一端部に、まずニッケルめっき層２をめっきし、ニッケルめっき層２にさらにスズめっき層３をめっきした。ニッケルめっき層２の厚さは１μｍであり、スズめっき層３の厚さは５μｍである。
具体的な製造過程は以下のとおりである。
（１）めっき前の表面前処理：
めっき層と基材とがよく結合するように、電気めっきの前に上述の鋼帯に対して以下の表面前処理を行う。使用する鋼帯の表面は比較的平らであり、ニッケルめっきの前にバーニッシュ、機械研磨する必要がなく、直接に油除去処理を行う。本例では化学高温油除去方法を利用する。
めっき層と基材とがよく結合するように、電気めっきの前に上述の鋼帯に対して以下の表面前処理を行う。使用する鋼帯の表面は比較的平らであり、ニッケルめっきの前にバーニッシュ、機械研磨する必要がなく、直接に油除去処理を行う。本例では化学高温油除去方法を利用する。
油除去液は以下の材料で組成される。
ＮａＯＨ、 ７０ｇ／Ｌ；
Ｎａ２ＣＯ、 ４０ｇ／Ｌ；
Ｎａ３ＰＯ４、 ２５ｇ／Ｌ；
Ｎａ２ＳｉＯ３、 ０ｇ／Ｌ；
油除去液温度： ８０℃；
油除去時間： ３分。
ＮａＯＨ、 ７０ｇ／Ｌ；
Ｎａ２ＣＯ、 ４０ｇ／Ｌ；
Ｎａ３ＰＯ４、 ２５ｇ／Ｌ；
Ｎａ２ＳｉＯ３、 ０ｇ／Ｌ；
油除去液温度： ８０℃；
油除去時間： ３分。
油除去が完了した後、蒸留水でサンプル表面を洗い流し、さらに、活性剤に入れて活性化する。
活性剤組成： ３ｖｏｌ％ＨＣｌ、
活性化時間： １分。
活性剤組成： ３ｖｏｌ％ＨＣｌ、
活性化時間： １分。
（２）ニッケルめっき層を直流電気めっきする。
めっき液は、以下の材料から組成されている。
ＮｉＳＯ４・７Ｈ２Ｏ ２００ｇ／Ｌ、
ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ ５０ｇ／Ｌ、
Ｈ３ＢＯ３ ３０ｇ／Ｌ、
アリルスルホン酸ナトリウム １ｇ／Ｌ、
ブチンジオール ０．５ｍｌ／Ｌ、
サッカリン ０．９ｇ／Ｌ。
直流電気めっきのプロセスパラメータは：
電流密度： ５Ａ／ｄｍ２、
ｐＨ値： ４、
温度： ５０℃、
陽極： ニッケル板、
電気めっき時間： １分、
めっき層厚さ： １μｍ、である。
ｐＨ値は、ＨＣｌ溶液及びＮａＯＨ溶液で調節する。
めっき液は、以下の材料から組成されている。
ＮｉＳＯ４・７Ｈ２Ｏ ２００ｇ／Ｌ、
ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ ５０ｇ／Ｌ、
Ｈ３ＢＯ３ ３０ｇ／Ｌ、
アリルスルホン酸ナトリウム １ｇ／Ｌ、
ブチンジオール ０．５ｍｌ／Ｌ、
サッカリン ０．９ｇ／Ｌ。
直流電気めっきのプロセスパラメータは：
電流密度： ５Ａ／ｄｍ２、
ｐＨ値： ４、
温度： ５０℃、
陽極： ニッケル板、
電気めっき時間： １分、
めっき層厚さ： １μｍ、である。
ｐＨ値は、ＨＣｌ溶液及びＮａＯＨ溶液で調節する。
（３）スズめっき層を直流電気めっきする。
めっき液は、
ＳｎＳＯ４ ５０ｇ／Ｌ、
Ｈ２ＳＯ４ ７０ｇ／Ｌ、
β−ナフトール ０．７ｇ／Ｌ、
ゼラチン ２ｇ／Ｌ、を含み、
電気めっきのプロセスパラメータは：
電流密度： ０．５Ａ／ｄｍ２、
温度: ２５℃、
ｐＨ値： ４、
陽極： スズ板、
めっき層厚さ： ５μｍ、である。
めっき液は、
ＳｎＳＯ４ ５０ｇ／Ｌ、
Ｈ２ＳＯ４ ７０ｇ／Ｌ、
β−ナフトール ０．７ｇ／Ｌ、
ゼラチン ２ｇ／Ｌ、を含み、
電気めっきのプロセスパラメータは：
電流密度： ０．５Ａ／ｄｍ２、
温度: ２５℃、
ｐＨ値： ４、
陽極： スズ板、
めっき層厚さ： ５μｍ、である。
（４）めっきした鋼帯を蒸留水で洗い流して、乾かす。
（５）乾かした鋼帯を１２０〜２００℃の条件で保温し、電気めっき過程でめっき層に生じた水素を除去する。
（６）レーザ溶接：
レーザ波長：１．０６μｍ、レーザ出力：２０Ｗ、
レーザ周波数：２０００Ｈｚ、レーザパルス幅：１００ｎｍ、
レーザ照射時間：１０ｍｓ。
レーザ波長：１．０６μｍ、レーザ出力：２０Ｗ、
レーザ周波数：２０００Ｈｚ、レーザパルス幅：１００ｎｍ、
レーザ照射時間：１０ｍｓ。
実施例２
０．４５ｍｍソフトパッケージリチウム電池と超薄型プリント基板を溶接した。
０．４５ｍｍソフトパッケージリチウム電池と超薄型プリント基板を溶接した。
本実施例のタブ材料は、厚さが０．０５ｍｍのニッケル帯基材４の一側面の一端部に、スズめっき層３をめっきした。スズめっき層３の厚さは３〜１０μｍである。電気めっきとレーザ溶接処理条件とステップは実施例１と同じで、ニッケルめっき層を直流電気めっきするステップがない。
上述の実施の性能試験の結果は以下のとおりである。
以下の方式でサンプルを作り、比較例とする。
比較例１：
厚さが０．０５ｍｍミリの４３０ステンレス鋼帯をタブとし、レーザで超薄型プリント基板と溶接する。適切な溶接強度に達するための、実験で得られた比較的良いレーザ溶接プロセスは以下のとおりである。
レーザ波長：１．０６μｍ、 レーザ出力：３７Ｗ、
レーザ周波数：２０００Ｈｚ、 レーザパルス幅：１００ｎｓ、
レーザ照射時間：１６ｍｓ。
厚さが０．０５ｍｍミリの４３０ステンレス鋼帯をタブとし、レーザで超薄型プリント基板と溶接する。適切な溶接強度に達するための、実験で得られた比較的良いレーザ溶接プロセスは以下のとおりである。
レーザ波長：１．０６μｍ、 レーザ出力：３７Ｗ、
レーザ周波数：２０００Ｈｚ、 レーザパルス幅：１００ｎｓ、
レーザ照射時間：１６ｍｓ。
比較例２：
厚さが０．０５ｍｍのアルミニウム帯タブを使用し、レーザで超薄型プリント基板と溶接する。適切な溶接強度に達するための、実験で得られた比較的良いレーザ溶接プロセスは以下のとおりである。
レーザ波長：１．０６μｍ、レーザ出力：３５Ｗ、
レーザ周波数：２０００Ｈｚ、レーザパルス幅：１００ｎｓ、
レーザ照射時間：１５ｍｓ。
厚さが０．０５ｍｍのアルミニウム帯タブを使用し、レーザで超薄型プリント基板と溶接する。適切な溶接強度に達するための、実験で得られた比較的良いレーザ溶接プロセスは以下のとおりである。
レーザ波長：１．０６μｍ、レーザ出力：３５Ｗ、
レーザ周波数：２０００Ｈｚ、レーザパルス幅：１００ｎｓ、
レーザ照射時間：１５ｍｓ。
比較例３：
厚さが０．０５ｍｍの銅帯タブを使用し、レーザで超薄型プリント基板と溶接する。適切な溶接強度に達するための、実験で得られた比較的良いレーザ溶接プロセスは以下のとおりである。
レーザ波長：１．０６μｍ、レーザ出力：３３Ｗ、
レーザ周波数：２０００Ｈｚ、レーザパルス幅：１００ｎｓ、
レーザ照射時間：１５ｍｓ。
厚さが０．０５ｍｍの銅帯タブを使用し、レーザで超薄型プリント基板と溶接する。適切な溶接強度に達するための、実験で得られた比較的良いレーザ溶接プロセスは以下のとおりである。
レーザ波長：１．０６μｍ、レーザ出力：３３Ｗ、
レーザ周波数：２０００Ｈｚ、レーザパルス幅：１００ｎｓ、
レーザ照射時間：１５ｍｓ。
第一：レーザ溶接出力、時間比較
実施例１と比較例１、２、３のレーザ溶接の出力、時間を比較し、表１に示した。
実施例１と比較例１、２、３のレーザ溶接の出力、時間を比較し、表１に示した。
前記の評価から分かるように、本発明の実施例がレーザ溶接の時の出力及び時間が最も低くい。よって、生じる熱量は、他のタブ材料のレーザ溶接の時に生じる熱量より顕著に低い。
第二：超薄型プリント基板と溶接する完成品率比較
実施例１、比較例１、２、３でそれぞれ２００個のサンプルを製造し、サンプル完成品率を比較し、表２に示した。
完成品基準：溶接後にプリント基板にホールがなく、且つタブとプリント基板とが緊密に結合する。結合力は０．２ｋｇｆ以上が必要で、結合力は伸び計で測定する。
実施例１、比較例１、２、３でそれぞれ２００個のサンプルを製造し、サンプル完成品率を比較し、表２に示した。
完成品基準：溶接後にプリント基板にホールがなく、且つタブとプリント基板とが緊密に結合する。結合力は０．２ｋｇｆ以上が必要で、結合力は伸び計で測定する。
第三：超薄型プリント基板との溶接結合力テスト比較
実施例１、比較例１、２、３でそれぞれ２００個のサンプルを製造し、各サンプルに対して結合力を測定し、それぞれの結合力の平均値を計算し、表３に示した。
実施例１、比較例１、２、３でそれぞれ２００個のサンプルを製造し、各サンプルに対して結合力を測定し、それぞれの結合力の平均値を計算し、表３に示した。
以上のように、本発明で設計した特別なニッケルとスズの二層膜、又はスズ一層膜構造をレーザ溶接方面に応用すると、特別良好な応用効果が得られる。スズの融点が低いので、比較的低熱量でめっき二層膜のタブと溶接待ち金属とを結合することができる。スズめっきタブを使用しないと、その基体材料と被溶接金属の融点が異なり、抵抗溶接、超音波又はアルゴンアーク溶接等の溶接方式を用いる必要がある。これらの溶接方式の溶接時間は比較的長いので、高熱量がタブで伝導することにより電池を損傷し、熱伝導の発生がソフトパッケージリチウム電池の漏れ防止性能に影響を与え、特に超薄型ソフトパッケージリチウム電池に対する破壊が大きい。そこで、発明者は複数回のテスト実験で、本発明のタブ材料を使用し、タブ材料のニッケルとスズの二層膜、又はスズ一層膜がめっきされている一端部に対応するめっきされていない一側面にレーザを照射して、タブ材料と溶接待ち金属とが結合するようにし、溶接が堅固で、電池内部を破壊せず、コストが低い良好な効果が得られることを見出した。
以上、本発明の実施例で提供する技術案について詳細な紹介を行い、本文で具体的例を挙げて本発明の実施例の原理及び実施方式について説明したが、以上の実施例の説明は本発明の実施例の原理の理解のためのものである。また、当業者にとって、本発明の実施例に基づいて、具体的実施方式及び応用範囲は変更することができ、上述のように、本明細書の内容が本発明を制限するものであると理解してはならない。
１：基材 ２：ニッケルめっき層 ３：スズめっき層
４：ニッケル帯基材 ３：スズめっき層
４：ニッケル帯基材 ３：スズめっき層
Claims (3)
- ソフトパッケージリチウム電池タブ材料の電気めっき方法であって、
前記ソフトパッケージリチウム電池タブ材料は、ＳＵＳ４３０ステンレス鋼帯、銅帯、アルミニウム帯、又はニッケル帯を基材とし、
まず、前記基材の一側面の一端部に、ニッケルめっき層をめっきし、前記ニッケルめっき層にさらにスズめっき層をめっきし、
前記ニッケルめっき層の厚さが０．５〜２μｍで、前記スズめっき層の厚さが３〜１０μｍである、ことを特徴とし、
Ｓ１：まず、前記基材の一側面の一端部にニッケルめっき層をめっきし、
Ｓ２：前記ニッケルめっき層にさらにスズめっき層をめっきし、以下のステップ及びプロセス条件を含み、
（１）めっき前の表面前処理をし；
（２）ニッケルめっき層を直流電気めっきし、
ここで、めっき液は、
ＮｉＳＯ４・７Ｈ２Ｏ １８０〜２２０ｇ／Ｌ、
ＮｉＣｌ２・６Ｈ２Ｏ ４０〜６０ｇ／Ｌ、
Ｈ３ＢＯ３ ２５〜３５ｇ／Ｌ、
アリルスルホン酸ナトリウム ０．４〜２ｇ／Ｌ、
ブチンジオール ０．４〜０．５ｍｌ／Ｌ、
サッカリン ０．８〜１ｇ／Ｌ、を含み、
直流電気めっきプロセスパラメータは、
電流密度： ３〜６Ａ／ｄｍ２、
ｐＨ値： ３．５〜４．５、
温度： ４０〜６０℃、
陽極： ニッケル板、であり；
ここで、前記ｐＨ値はＨＣｌ溶液及びＮａＯＨ溶液で調節し；
ニッケルめっき層にさらにスズめっき層を直流電気めっきし、
めっき液は、
ＳｎＳＯ４ ４０〜５５ｇ／Ｌ、
Ｈ２ＳＯ４ ６０〜８０ｇ／Ｌ、
β−ナフトール ０．３〜１．０ｇ／Ｌ、
ゼラチン １〜３ｇ／Ｌ、を含み、
電気めっきプロセスパラメータが、
電流密度： ０．３〜０．８Ａ／ｄｍ２、
温度： １５〜３０℃、
ｐＨ値： ３〜５、
陽極： スズ板、であり；
めっきした金属帯材を蒸留水で洗い流して、乾かし；
乾かした金属帯材を１２０〜２００℃の条件で保温し、電気めっき過程でめっき層に生じた水素を除去する、ことを特徴とするソフトパッケージリチウム電池タブ材料の電気めっき方法。 - 前記基材は、ＳＵＳ４３０ステンレス鋼帯であって、厚さが０．０３〜０．１０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のソフトパッケージリチウム電池タブ材料の電気めっき方法。
- ソフトパッケージリチウム電池タブ材料の電気めっき方法であって、
前記ソフトパッケージリチウム電池タブ材料は、ＳＵＳ４３０ステンレス鋼帯、銅帯、アルミニウム帯、又はニッケル帯を基材とし、
前記基材の一側面の一端部に直接にスズめっき層をめっきしてなり、
前記スズめっき層の厚さが３〜１０μｍである、ことを特徴とし、
前記基材の一側面の一端部にスズめっき層をめっきする、ことは具体的に以下の工程及びプロセス条件を含み、
（１）めっき前の表面前処理をし；
（２）スズめっき層を直流電気めっきし、
ここで、めっき液は、
ＳｎＳＯ４ ４０〜５５ｇ／Ｌ、
Ｈ２ＳＯ４ ６０〜８０ｇ／Ｌ、
β−ナフトール ０．３〜１．０ｇ／Ｌ、
ゼラチン １〜３ｇ／Ｌ、を含み、
電気めっきプロセスパラメータは、
電流密度： ０．３〜０．８Ａ／ｄｍ２、
温度： １５〜３０℃、
ｐＨ値： ３〜５、
陽極： スズ板、であり、
（３）めっきした金属帯材を蒸留水で洗い流して、乾かし；
（４）乾かした金属帯材を１２０〜２００℃条件で保温し、電気めっき過程でめっき層に生じた水素を除去する、ことを特徴とするソフトパッケージリチウム電池タブ材料の電気めっき方法。
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