JP6260752B1 - 電池外筒缶用鋼板、電池外筒缶および電池 - Google Patents
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Abstract
後めっき法に用いる電池外筒缶用鋼板であって、焼入れ鋼で作られた成形型を使用してプレス成形を繰り返し行なう場合にも傷付きの発生が抑制され、かつ、得られる電池外筒缶の耐食性にも優れる電池外筒缶用鋼板、ならびに、これを用いた電池外筒缶および電池を提供する。上記電池外筒缶用鋼板は、鋼板の両面の表層にＦｅ−Ｎｉ拡散層を有し、上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層は、上記鋼板の片面あたりのＮｉ換算の付着量が、５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下である。
Description
本発明は、電池外筒缶用鋼板、電池外筒缶および電池に関する。
電池として、例えば、アルカリマンガン電池などの一次電池；ノート型パソコンまたはハイブリッド型自動車などに搭載されているリチウムイオン電池などの二次電池；等が知られている。
これらの電池に使用される外筒缶（電池外筒缶）を構成する鋼板の表面には、耐食性の観点から、Ｎｉめっきが付与されて、Ｎｉ層が形成されている。
Ｎｉめっきを付与する工程の違いから、電池外筒缶には、２種類の製造方法がある。
１つは、Ｎｉめっきが付与された鋼板を電池外筒缶にプレス成形して、その後めっき処理を行なわない先めっき法である。もう１つは、プレス成形後の電池外筒缶の表面に、バレルめっき等の手法を用いて、Ｎｉめっきを付与する後めっき法である。
Ｎｉめっきを付与する工程の違いから、電池外筒缶には、２種類の製造方法がある。
１つは、Ｎｉめっきが付与された鋼板を電池外筒缶にプレス成形して、その後めっき処理を行なわない先めっき法である。もう１つは、プレス成形後の電池外筒缶の表面に、バレルめっき等の手法を用いて、Ｎｉめっきを付与する後めっき法である。
後めっき法に用いる電池外筒缶用鋼板として、例えば、特許文献１には、「プレス成型により容器内面となる面に厚さ０．５μｍ以上、４μｍ以下のＦｅ−Ｎｉ拡散層を有し、さらにその上に厚さ０．２５μｍ以上、４μｍ以下のＮｉ層を有し、容器外面となる面に付着量０．０５ｇ／ｍ2以上、１．５ｇ／ｍ2未満のＮｉを有し、そのＮｉが内部に拡散しており、表層のＮｉ／（Ｆｅ＋Ｎｉ）質量比が０．１以上、０．９以下であることを特徴とする容器用Ｎｉめっき鋼板」が開示されている（請求項１）。
特許文献１においては、このような電池外筒缶用鋼板（容器用Ｎｉめっき鋼板）をプレス成形して電池外筒缶にした後、バレルめっき等の手法を用いて、外面にＮｉめっきを付与する。
特許文献１においては、このような電池外筒缶用鋼板（容器用Ｎｉめっき鋼板）をプレス成形して電池外筒缶にした後、バレルめっき等の手法を用いて、外面にＮｉめっきを付与する。
後めっき法のプレス成形に使用する成形型（金型）の材料としては、超硬合金が用いられることが多いが、比較的もろい焼入れ鋼が使用される場合もある。
焼入れ鋼で作られた成形型を使用して、特許文献１の電池外筒缶用鋼板（容器用Ｎｉめっき鋼板）のプレス成形を繰り返し行なうと、次第に成形型に傷が付き、その結果、成形される電池外筒缶用鋼板に傷を与えてしまう場合がある。この場合、得られる電池外筒缶は、傷を有するため、耐食性に劣るおそれがある。
そこで、本発明は、後めっき法に用いる電池外筒缶用鋼板であって、焼入れ鋼で作られた成形型を使用してプレス成形を繰り返し行なう場合にも傷付きの発生が抑制され、かつ、得られる電池外筒缶の耐食性にも優れる電池外筒缶用鋼板、ならびに、これを用いた電池外筒缶および電池を提供することを目的とする。
本発明者らが、鋭意検討した結果、鋼板の両面の表層に特定のＦｅ−Ｎｉ拡散層を有する電池外筒缶用鋼板を用いることによって、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［８］を提供する。
［１］鋼板の両面の表層にＦｅ−Ｎｉ拡散層を有し、上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層は、上記鋼板の片面あたりのＮｉ換算の付着量が、５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下である、電池外筒缶用鋼板。
［２］上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面におけるＮｉ比率が、１．０％以上２０．０％未満である、上記［１］に記載の電池外筒缶用鋼板。ただし、上記Ｎｉ比率は、上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面における、Ｆｅ量とＮｉ量との合計に対する上記Ｎｉ量の割合であり、上記Ｆｅ量および上記Ｎｉ量の単位は、原子％である。
［３］上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の厚さが、０．０１μｍ以上０．５μｍ未満である、上記［１］または［２］に記載の電池外筒缶用鋼板。
［４］電池外筒缶形状の鋼板の内面および外面の表層にＦｅ−Ｎｉ拡散層を有し、上記鋼板の外面側の上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層上に、更に、Ｎｉ層を有し、上記鋼板の外面側の上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の一部が、上記鋼板の片面あたりのＮｉ換算の付着量が５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下のＦｅ−Ｎｉ拡散層Ａである、電池外筒缶。
［５］上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層Ａの最表面におけるＮｉ比率が、１．０％以上２０．０％未満である、上記［４］に記載の電池外筒缶。ただし、上記Ｎｉ比率は、上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面における、Ｆｅ量とＮｉ量との合計に対する上記Ｎｉ量の割合であり、上記Ｆｅ量および上記Ｎｉ量の単位は、原子％である。
［６］上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層Ａの厚さが、０．０１μｍ以上０．５μｍ未満である、上記［４］または［５］に記載の電池外筒缶。
［７］上記Ｎｉ層の厚さが、１μｍ以上である、上記［４］〜［６］のいずれかに記載の電池外筒缶。
［８］上記［４］〜［７］のいずれかに記載の電池外筒缶と、上記電池外筒缶の内部に配置された電解液、電極およびセパレータと、を備える電池。
［１］鋼板の両面の表層にＦｅ−Ｎｉ拡散層を有し、上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層は、上記鋼板の片面あたりのＮｉ換算の付着量が、５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下である、電池外筒缶用鋼板。
［２］上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面におけるＮｉ比率が、１．０％以上２０．０％未満である、上記［１］に記載の電池外筒缶用鋼板。ただし、上記Ｎｉ比率は、上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面における、Ｆｅ量とＮｉ量との合計に対する上記Ｎｉ量の割合であり、上記Ｆｅ量および上記Ｎｉ量の単位は、原子％である。
［３］上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の厚さが、０．０１μｍ以上０．５μｍ未満である、上記［１］または［２］に記載の電池外筒缶用鋼板。
［４］電池外筒缶形状の鋼板の内面および外面の表層にＦｅ−Ｎｉ拡散層を有し、上記鋼板の外面側の上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層上に、更に、Ｎｉ層を有し、上記鋼板の外面側の上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の一部が、上記鋼板の片面あたりのＮｉ換算の付着量が５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下のＦｅ−Ｎｉ拡散層Ａである、電池外筒缶。
［５］上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層Ａの最表面におけるＮｉ比率が、１．０％以上２０．０％未満である、上記［４］に記載の電池外筒缶。ただし、上記Ｎｉ比率は、上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面における、Ｆｅ量とＮｉ量との合計に対する上記Ｎｉ量の割合であり、上記Ｆｅ量および上記Ｎｉ量の単位は、原子％である。
［６］上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層Ａの厚さが、０．０１μｍ以上０．５μｍ未満である、上記［４］または［５］に記載の電池外筒缶。
［７］上記Ｎｉ層の厚さが、１μｍ以上である、上記［４］〜［６］のいずれかに記載の電池外筒缶。
［８］上記［４］〜［７］のいずれかに記載の電池外筒缶と、上記電池外筒缶の内部に配置された電解液、電極およびセパレータと、を備える電池。
本発明によれば、後めっき法に用いる電池外筒缶用鋼板であって、焼入れ鋼で作られた成形型を使用してプレス成形を繰り返し行なう場合にも傷付きの発生が抑制され、かつ、得られる電池外筒缶の耐食性にも優れる電池外筒缶用鋼板、ならびに、これを用いた電池外筒缶および電池を提供することができる。
［電池外筒缶用鋼板］
本発明の電池外筒缶用鋼板（以下、単に「本発明の缶用鋼板」ともいう）は、鋼板の両面の表層にＦｅ−Ｎｉ拡散層を有し、上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層は、上記鋼板の片面あたりのＮｉ換算の付着量（以下、「Ｎｉ付着量」ともいう）が、５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下である、電池外筒缶用鋼板である。
本発明の電池外筒缶用鋼板（以下、単に「本発明の缶用鋼板」ともいう）は、鋼板の両面の表層にＦｅ−Ｎｉ拡散層を有し、上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層は、上記鋼板の片面あたりのＮｉ換算の付着量（以下、「Ｎｉ付着量」ともいう）が、５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下である、電池外筒缶用鋼板である。
本発明の缶用鋼板は、後めっき法に用いる電池外筒缶用鋼板であって、焼入れ鋼で作られた成形型を使用してプレス成形を繰り返し行なう場合にも傷付きの発生が抑制され、かつ、得られる電池外筒缶の耐食性にも優れる。
その理由は、以下のように推測される。
その理由は、以下のように推測される。
まず、特許文献１に記載された、後めっき法に用いる電池外筒缶用鋼板は、「プレス成型により容器内面となる面に厚さ０．５μｍ以上…のＦｅ−Ｎｉ拡散層」を有する。このＦｅ−Ｎｉ拡散層のＮｉ付着量は、換算すると、４５００ｍｇ／ｍ2以上となる。
このような特許文献１の電池外筒缶用鋼板は、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層のＮｉ付着量が多すぎて硬くなり、比較的もろい焼入れ鋼で作られた成形型を、プレス成形を繰り返し行なう過程で、次第に傷付けてしまうと考えられる。そして、傷の付いた成形型が使用されるので、成形される電池外筒缶用鋼板に傷を与えてしまうと考えられる。
このような特許文献１の電池外筒缶用鋼板は、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層のＮｉ付着量が多すぎて硬くなり、比較的もろい焼入れ鋼で作られた成形型を、プレス成形を繰り返し行なう過程で、次第に傷付けてしまうと考えられる。そして、傷の付いた成形型が使用されるので、成形される電池外筒缶用鋼板に傷を与えてしまうと考えられる。
しかしながら、本発明の缶用鋼板のＦｅ−Ｎｉ拡散層は、そのＮｉ付着量が５００ｍｇ／ｍ2以下と適度に少なく、焼入れ鋼で作られた成形型を傷付けない程度に軟らかいと考えられる。このため、成形される電池外筒缶用鋼板の傷発生が抑制される（以下、「耐傷性に優れる」ともいう）。そして、本発明の缶用鋼板は、このように耐傷性に優れるから、得られる電池外筒缶の耐食性も優れる。
本発明の缶用鋼板のＦｅ−Ｎｉ拡散層のＮｉ付着量が少なすぎる場合、得られる電池外筒缶の耐食性に劣ることが懸念される。しかし、本発明の缶用鋼板は、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層のＮｉ付着量が５０ｍｇ／ｍ2以上と適度に多いため、電池外筒缶にしたときの耐食性（以下、単に「耐食性」ともいう）が良好となる。
より詳細には、電池外筒缶にしたとき、その内面においては、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層は電気化学的に安定なため、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層が無い場合または少なすぎる場合と比べて、内容物に対する耐食性が向上する。
一方、外面においては、成形後にバレルめっき等によってＮｉめっきが付与されてＮｉ層が形成されるが、このＮｉ層には、ピンホールが多少なりとも存在し、ここから腐食が進行する。しかし、Ｎｉ層の下地層として適度にＦｅ−Ｎｉ拡散層があることで、Ｎｉ層と下地層との電位差を、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層が無い場合または少なすぎる場合と比べて、縮小でき、耐食性が向上する。
より詳細には、電池外筒缶にしたとき、その内面においては、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層は電気化学的に安定なため、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層が無い場合または少なすぎる場合と比べて、内容物に対する耐食性が向上する。
一方、外面においては、成形後にバレルめっき等によってＮｉめっきが付与されてＮｉ層が形成されるが、このＮｉ層には、ピンホールが多少なりとも存在し、ここから腐食が進行する。しかし、Ｎｉ層の下地層として適度にＦｅ−Ｎｉ拡散層があることで、Ｎｉ層と下地層との電位差を、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層が無い場合または少なすぎる場合と比べて、縮小でき、耐食性が向上する。
以下、本発明の缶用鋼板が備える各部について、より詳細に説明する。
〈鋼板〉
鋼板の種類は特に限定されない。通常、電池容器材料として使用される鋼板（例えば、低炭素鋼板または極低炭素鋼板）を用いることができる。ただし、鋼板中のＣｒの含有は、鋼を硬化させて成形性を低下させたり、焼鈍時に鋼板の表面にＣｒ酸化物を形成して、所望の表面状態を得られなくさせたりする恐れがある。このため、鋼板のＣｒ含有量は、３質量％未満が好ましく、１質量％未満がより好ましい。
鋼板の製造方法も特に限定されない。例えば、通常の鋼片製造工程から熱間圧延、酸洗、冷間圧延、焼鈍、調質圧延等の工程を経て製造される。
鋼板の種類は特に限定されない。通常、電池容器材料として使用される鋼板（例えば、低炭素鋼板または極低炭素鋼板）を用いることができる。ただし、鋼板中のＣｒの含有は、鋼を硬化させて成形性を低下させたり、焼鈍時に鋼板の表面にＣｒ酸化物を形成して、所望の表面状態を得られなくさせたりする恐れがある。このため、鋼板のＣｒ含有量は、３質量％未満が好ましく、１質量％未満がより好ましい。
鋼板の製造方法も特に限定されない。例えば、通常の鋼片製造工程から熱間圧延、酸洗、冷間圧延、焼鈍、調質圧延等の工程を経て製造される。
本発明においては、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の形成が必須となるから、冷間圧延後の未焼鈍の鋼板にＮｉめっきを施し、鋼板の焼鈍処理と共にＮｉめっきを鋼板内部に拡散させることが、生産上、最も効率が良い。このため、鋼板としては、冷間圧延後の未焼鈍の鋼板を用いることが好ましい。
〈Ｆｅ−Ｎｉ拡散層〉
本発明の缶用鋼板は、鋼板の両面の表層に、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層を有する。
本発明の缶用鋼板は、鋼板の両面の表層に、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層を有する。
《Ｎｉ付着量》
Ｆｅ−Ｎｉ拡散層は、鋼板の片面あたりのＮｉ換算の付着量（Ｎｉ付着量）が、５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下である。これにより、本発明の缶用鋼板は、上述したように、耐傷性および耐食性が共に優れる。耐傷性がより優れるという理由から、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層のＮｉ付着量は、３５０ｍｇ／ｍ2以下が好ましく、３００ｍｇ／ｍ2以下がより好ましい。
Ｆｅ−Ｎｉ拡散層は、鋼板の片面あたりのＮｉ換算の付着量（Ｎｉ付着量）が、５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下である。これにより、本発明の缶用鋼板は、上述したように、耐傷性および耐食性が共に優れる。耐傷性がより優れるという理由から、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層のＮｉ付着量は、３５０ｍｇ／ｍ2以下が好ましく、３００ｍｇ／ｍ2以下がより好ましい。
Ｆｅ−Ｎｉ拡散層のＮｉ付着量は、蛍光Ｘ線分析により表面分析して測定できる。この場合、Ｎｉ付着量既知のＮｉ付着サンプルを用いて、Ｎｉ付着量に関する検量線をあらかじめ特定しておき、同検量線を用いて相対的にＮｉ付着量を特定する。蛍光Ｘ線分析は、例えば、下記条件により実施される。
・装置：リガク社製蛍光Ｘ線分析装置Ｓｙｓｔｅｍ３２７０
・測定径：３０ｍｍ
・測定雰囲気：真空
・スペクトル：Ｎｉ−Ｋα
・スリット：ＣＯＡＲＳＥ
・分光結晶：ＴＡＰ
上記条件により測定したＦｅ−Ｎｉ拡散層の蛍光Ｘ線分析のＮｉ−Ｋαのピークカウント数を用いる。重量法で付着量を測定した付着量既知の標準サンプルを用いて、Ｎｉ付着量に関する検量線をあらかじめ特定しておき、同検量線を用いて相対的にＮｉ付着量を求める。
・装置：リガク社製蛍光Ｘ線分析装置Ｓｙｓｔｅｍ３２７０
・測定径：３０ｍｍ
・測定雰囲気：真空
・スペクトル：Ｎｉ−Ｋα
・スリット：ＣＯＡＲＳＥ
・分光結晶：ＴＡＰ
上記条件により測定したＦｅ−Ｎｉ拡散層の蛍光Ｘ線分析のＮｉ−Ｋαのピークカウント数を用いる。重量法で付着量を測定した付着量既知の標準サンプルを用いて、Ｎｉ付着量に関する検量線をあらかじめ特定しておき、同検量線を用いて相対的にＮｉ付着量を求める。
《厚さ》
本発明の缶用鋼板において、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の厚さは、成形後においてもＦｅ−Ｎｉ拡散層を維持しやすく、かつ、耐傷性および耐食性がより優れるという理由から、０．０１μｍ以上０．５μｍ未満が好ましく、耐傷性が更に優れるという理由から、０．４μｍ以下がより好ましく、０．３８μｍ以下が更に好ましい。
本発明の缶用鋼板において、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の厚さは、成形後においてもＦｅ−Ｎｉ拡散層を維持しやすく、かつ、耐傷性および耐食性がより優れるという理由から、０．０１μｍ以上０．５μｍ未満が好ましく、耐傷性が更に優れるという理由から、０．４μｍ以下がより好ましく、０．３８μｍ以下が更に好ましい。
Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の厚さは、ＧＤＳ（グロー放電発光分析）によって測定できる。具体的には、まず、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の表面から鋼板の内部に向かって、スパッタリングし、深さ方向の分析を行ない、Ｎｉの強度が最大値の１／１０となるスパッタリング時間を求める。次いで、純鉄を用いてＧＤＳによるスパッタリング深さとスパッタリング時間との関係を求める。この関係を用いて、先に求めたＮｉの強度が最大値の１／１０となるスパッタリング時間から純鉄換算でスパッタリング深さを算出し、算出した値をＦｅ−Ｎｉ拡散層の厚さとする。ＧＤＳは、下記に条件において実施したものである。
・装置：リガク社製ＧＤＡ７５０
・陽極内径：４ｍｍ
・分析モード：高周波低電圧モード
・放電電力：４０Ｗ
・制御圧力：２．９ｈＰａ
・検出器：フォトマル
・検出波長：Ｎｉ＝３４１．４ｎｍ
・装置：リガク社製ＧＤＡ７５０
・陽極内径：４ｍｍ
・分析モード：高周波低電圧モード
・放電電力：４０Ｗ
・制御圧力：２．９ｈＰａ
・検出器：フォトマル
・検出波長：Ｎｉ＝３４１．４ｎｍ
《Ｎｉ比率》
本発明の缶用鋼板において、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面におけるＮｉ比率（以下、単に「Ｎｉ比率」ともいう）は、耐傷性および耐食性がより優れるという理由から、１．０％以上２０．０％未満であることが好ましい。
Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面のＮｉ比率が重要なのは、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面のＮｉは耐食性に直接効果があるが、鋼中に拡散したＮｉは耐食性向上の効果が小さいからである。一方、Ｎｉ比率が高すぎると最表面が硬くなり耐傷性が不十分となる場合がある。このため、Ｎｉ比率の好適範囲は、上述した１．０％以上２０．０％未満である。
耐傷性が更に優れるという理由から、Ｎｉ比率の下限は、３．０％がより好ましい。同様の理由から、Ｎｉ比率の上限は、１５．０％がより好ましく、１３．０％が更に好ましい。
本発明の缶用鋼板において、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面におけるＮｉ比率（以下、単に「Ｎｉ比率」ともいう）は、耐傷性および耐食性がより優れるという理由から、１．０％以上２０．０％未満であることが好ましい。
Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面のＮｉ比率が重要なのは、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面のＮｉは耐食性に直接効果があるが、鋼中に拡散したＮｉは耐食性向上の効果が小さいからである。一方、Ｎｉ比率が高すぎると最表面が硬くなり耐傷性が不十分となる場合がある。このため、Ｎｉ比率の好適範囲は、上述した１．０％以上２０．０％未満である。
耐傷性が更に優れるという理由から、Ｎｉ比率の下限は、３．０％がより好ましい。同様の理由から、Ｎｉ比率の上限は、１５．０％がより好ましく、１３．０％が更に好ましい。
Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面におけるＮｉ比率（単位：％）は、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面における、Ｆｅ量とＮｉ量との合計に対するＮｉ量の割合であり、すなわち式「Ｎｉ量／（Ｆｅ量＋Ｎｉ量）×１００」で算出される。Ｆｅ量およびＮｉ量の単位は、原子％である。
Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面におけるＦｅ量（単位：原子％）およびＮｉ量（単位：原子％）は、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層が形成された鋼板を、アセトン中で１０分間超音波洗浄した後、スパッタを行なうことなく、オージェ電子分光測定を行なうことにより測定できる。オージェ電子分光測定は同一試料中の別視野で１０箇所測定を行ない、Ｆｅ量およびＮｉ量はそれぞれ１０箇所測定結果の平均値を用いる。オージェ電子分光測定は下記条件において実施したものである。
・装置：ＵＬＶＡＣ−ＰＨＩ社製ＰＨＩ６６０
・観察および分析条件：加速電圧１０．０ｋＶ、電流値０．５μＡ
観察倍率１，０００倍、測定範囲５４０〜９００ｅＶ
Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面におけるＦｅ量（単位：原子％）およびＮｉ量（単位：原子％）は、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層が形成された鋼板を、アセトン中で１０分間超音波洗浄した後、スパッタを行なうことなく、オージェ電子分光測定を行なうことにより測定できる。オージェ電子分光測定は同一試料中の別視野で１０箇所測定を行ない、Ｆｅ量およびＮｉ量はそれぞれ１０箇所測定結果の平均値を用いる。オージェ電子分光測定は下記条件において実施したものである。
・装置：ＵＬＶＡＣ−ＰＨＩ社製ＰＨＩ６６０
・観察および分析条件：加速電圧１０．０ｋＶ、電流値０．５μＡ
観察倍率１，０００倍、測定範囲５４０〜９００ｅＶ
《Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の形成方法》
鋼板の両面の表層にＦｅ−Ｎｉ拡散層を形成する方法は、特に限定されないが、一例として、次の方法が挙げられる。
鋼板の両面の表層にＦｅ−Ｎｉ拡散層を形成する方法は、特に限定されないが、一例として、次の方法が挙げられる。
まず、冷間圧延後の未焼鈍の鋼板に対して、必要に応じて前処理（脱脂および酸洗など）を行なった後、Ｎｉめっき浴を用いて、電流密度等の条件を適宜調整して、Ｎｉめっきを施す。Ｎｉめっき浴としては、例えば、ワット浴、スルファミン酸浴、ほうフッ化物浴および塩化物浴などが挙げられる。
このとき、Ｎｉめっきの付着量は、鋼板の片面あたり、５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下とする。これにより、形成されるＦｅ−Ｎｉ拡散層のＮｉ付着量を、５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下にすることができる。
このとき、Ｎｉめっきの付着量は、鋼板の片面あたり、５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下とする。これにより、形成されるＦｅ−Ｎｉ拡散層のＮｉ付着量を、５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下にすることができる。
次に、Ｎｉめっきを施した鋼板に対して、鋼板の再結晶処理を目的とした焼鈍（好ましくは連続焼鈍）を行なう。これにより、鋼板の焼鈍に伴って、Ｎｉめっきが鋼板内部に拡散し、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層が形成される。
焼鈍条件としては、均熱温度は６００℃以上８００℃以下が好ましく、この均熱温度での保持時間は１０秒以上６０秒以下が好ましい。均熱温度での保持時間が短いほど鋼中にＮｉが拡散しにくくなり、最表面のＮｉ比率が大きくなることから、耐食性の観点から、均熱温度での保持時間は３０秒未満がより好ましい。
この焼鈍条件であれば、形成されるＦｅ−Ｎｉ拡散層について、その厚さを０．０１μｍ以上０．５μｍ未満にし、かつ、最表面におけるＮｉ比率を１．０％以上２０．０％未満にすることができるため、好ましい。
焼鈍条件としては、均熱温度は６００℃以上８００℃以下が好ましく、この均熱温度での保持時間は１０秒以上６０秒以下が好ましい。均熱温度での保持時間が短いほど鋼中にＮｉが拡散しにくくなり、最表面のＮｉ比率が大きくなることから、耐食性の観点から、均熱温度での保持時間は３０秒未満がより好ましい。
この焼鈍条件であれば、形成されるＦｅ−Ｎｉ拡散層について、その厚さを０．０１μｍ以上０．５μｍ未満にし、かつ、最表面におけるＮｉ比率を１．０％以上２０．０％未満にすることができるため、好ましい。
Ｆｅ−Ｎｉ拡散層を形成した後、必要に応じて、調質圧延することによって、形状矯正および表面粗度調整などを行なってもよい。
［電池外筒缶の製造方法］
次に、本発明の缶用鋼板を用いた電池外筒缶の製造方法（以下、便宜的に「本発明の製造方法」ともいう）について説明する。
本発明の製造方法は、例えば、本発明の缶用鋼板を、成形型を用いたプレス成形によって電池外筒缶形状（例えば、円筒状）に成形する工程と、その後、電池外筒缶形状に成形された本発明の缶用鋼板の外面に、Ｎｉめっきを施すことによってＮｉ層を形成する工程と、を備える方法が挙げられる。
次に、本発明の缶用鋼板を用いた電池外筒缶の製造方法（以下、便宜的に「本発明の製造方法」ともいう）について説明する。
本発明の製造方法は、例えば、本発明の缶用鋼板を、成形型を用いたプレス成形によって電池外筒缶形状（例えば、円筒状）に成形する工程と、その後、電池外筒缶形状に成形された本発明の缶用鋼板の外面に、Ｎｉめっきを施すことによってＮｉ層を形成する工程と、を備える方法が挙げられる。
〈成形（プレス成形）〉
成形（プレス成形）の方法は、特に限定されず、電池外筒缶の成形に用いられている一般的な方法で行なうことができる。例えば、本発明の缶用鋼板を円形に打ち抜くと共に、カップ状に絞り、再絞りおよびＤＩ（Ｄｒａｗｉｎｇ ａｎｄ Ｉｒｏｎｉｎｇ）工程によって、円筒状等の形状に成形する。
成形（プレス成形）の方法は、特に限定されず、電池外筒缶の成形に用いられている一般的な方法で行なうことができる。例えば、本発明の缶用鋼板を円形に打ち抜くと共に、カップ状に絞り、再絞りおよびＤＩ（Ｄｒａｗｉｎｇ ａｎｄ Ｉｒｏｎｉｎｇ）工程によって、円筒状等の形状に成形する。
このとき、使用される成形型の材料としては、超硬合金が用いられることが多いが、比較的もろい焼入れ鋼が使用されてもよい。上述したように、本発明の缶用鋼板のＦｅ−Ｎｉ拡散層は、焼入れ鋼で作られた成形型を傷付けないと考えられるため、成形される電池外筒缶用鋼板の傷発生が抑制される。
プレス成形を受けたＦｅ−Ｎｉ拡散層のＮｉ付着量、厚さおよびＮｉ比率は、プレス成形前の状態は維持されず、変更され得る。
しかしながら、本発明の缶用鋼板において、電池外筒缶の外面側となる部分の少なくとも一部（例えば、電池外筒缶のプラス側の突起の端面となる部分）は、プレス成形されず、無加工のままである。
したがって、本発明の缶用鋼板を用いて得られる電池外筒缶（本発明の電池外筒缶）の外面側の少なくとも一部は、プレス成形前の本発明の缶用鋼板におけるＦｅ−Ｎｉ拡散層のＮｉ付着量、厚さおよびＮｉ比率が、そのまま維持されている。
しかしながら、本発明の缶用鋼板において、電池外筒缶の外面側となる部分の少なくとも一部（例えば、電池外筒缶のプラス側の突起の端面となる部分）は、プレス成形されず、無加工のままである。
したがって、本発明の缶用鋼板を用いて得られる電池外筒缶（本発明の電池外筒缶）の外面側の少なくとも一部は、プレス成形前の本発明の缶用鋼板におけるＦｅ−Ｎｉ拡散層のＮｉ付着量、厚さおよびＮｉ比率が、そのまま維持されている。
〈電池外筒缶形状に成形した後のＮｉめっき〉
Ｎｉめっきを施す方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、電池外筒缶形状に成形された本発明の缶用鋼板に対して、Ｎｉめっき浴を用いて、電流密度等の条件を適宜調整して、バレルめっき法によって、Ｎｉめっきを施す。Ｎｉめっき浴としては、例えば、ワット浴、スルファミン酸浴、ほうフッ化物浴および塩化物浴などが挙げられる。
Ｎｉめっきを施す方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、電池外筒缶形状に成形された本発明の缶用鋼板に対して、Ｎｉめっき浴を用いて、電流密度等の条件を適宜調整して、バレルめっき法によって、Ｎｉめっきを施す。Ｎｉめっき浴としては、例えば、ワット浴、スルファミン酸浴、ほうフッ化物浴および塩化物浴などが挙げられる。
これにより、電池外筒缶形状に成形された本発明の缶用鋼板の少なくとも外面側のＦｅ−Ｎｉ拡散層上に、Ｎｉめっきが施されて、Ｎｉ層が形成される。
このとき、本発明の缶用鋼板は、電池外筒缶形状に成形されているため、その内部にＮｉめっきが侵入しにくく、電池外筒缶形状の本発明の缶用鋼板の内面にはＮｉめっきは施されにくい。もっとも、電池外筒缶形状の本発明の缶用鋼板の内面にも、外面と同様に、Ｎｉめっきが施されてＮｉ層が形成されてもよい。
Ｆｅ−Ｎｉ拡散層上に形成されるＮｉめっき（Ｎｉ層）の厚さは、耐食性の観点から、１μｍ以上が好ましく、２μｍ以上がより好ましい。Ｎｉ層の厚さの上限は特に限定されないが、例えば、経済性の観点から、７μｍ以下が好ましい。
［電池外筒缶］
本発明の電池外筒缶は、本発明の缶用鋼板を用いて得られる電池外筒缶である。
より詳細には、本発明の電池外筒缶は、電池外筒缶形状の鋼板の内面および外面の表層にＦｅ−Ｎｉ拡散層を有し、上記鋼板の外面側の上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層上に、更に、Ｎｉ層を有し、上記鋼板の外面側の上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の一部が、上記鋼板の片面あたりのＮｉ換算の付着量が５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下のＦｅ−Ｎｉ拡散層Ａである、電池外筒缶である。
本発明の電池外筒缶は、本発明の缶用鋼板を用いて得られる電池外筒缶である。
より詳細には、本発明の電池外筒缶は、電池外筒缶形状の鋼板の内面および外面の表層にＦｅ−Ｎｉ拡散層を有し、上記鋼板の外面側の上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層上に、更に、Ｎｉ層を有し、上記鋼板の外面側の上記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の一部が、上記鋼板の片面あたりのＮｉ換算の付着量が５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下のＦｅ−Ｎｉ拡散層Ａである、電池外筒缶である。
本発明の電池外筒缶は、まず、プレス成形によって鋼板が電池外筒缶形状に成形されており、この鋼板の両面（内面および外面）の表層に、本発明の缶用鋼板と同様に、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層が形成されている。そして、鋼板の少なくとも外面側のＦｅ−Ｎｉ拡散層上に、Ｎｉめっきが施されて、Ｎｉ層が形成されている。
ここで、上述したように、本発明の電池外筒缶の外面側の少なくとも一部のＦｅ−Ｎｉ拡散層は、プレス成形前の本発明の缶用鋼板におけるＦｅ−Ｎｉ拡散層（Ｎｉ付着量：５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下）が、そのまま維持されている。
すなわち、本発明の電池外筒缶においては、電池外筒缶形状の鋼板の外面側のＦｅ−Ｎｉ拡散層の少なくとも一部が、Ｎｉ付着量が５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下のＦｅ−Ｎｉ拡散層Ａである。
すなわち、本発明の電池外筒缶においては、電池外筒缶形状の鋼板の外面側のＦｅ−Ｎｉ拡散層の少なくとも一部が、Ｎｉ付着量が５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下のＦｅ−Ｎｉ拡散層Ａである。
本発明の電池外筒缶におけるＦｅ−Ｎｉ拡散層ＡのＮｉ付着量、厚さおよびＮｉ比率の好適範囲は、本発明の缶用鋼板におけるＦｅ−Ｎｉ拡散層のＮｉ付着量、厚さおよびＮｉ比率と同様である。
本発明の電池外筒缶において、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層上のＮｉ層の厚さは、上述したとおりであり、１μｍ以上が好ましく、２μｍ以上がより好ましい。上限は特に限定されないが、７μｍ以下が好ましい。
［電池］
本発明の電池は、本発明の電池外筒缶と、本発明の電池外筒缶の内部に配置された電解液、電極およびセパレータと、を備える電池である。
すなわち、本発明の電池は、本発明の電池外筒缶の内部に、電池として必要な構成である電解液、電極およびセパレータが少なくとも充填されており、更に、必要に応じて、その他の構成が充填されていてもよい。
本発明の電池は、本発明の電池外筒缶を使用しているため、耐食性に優れる。
本発明の電池は、本発明の電池外筒缶と、本発明の電池外筒缶の内部に配置された電解液、電極およびセパレータと、を備える電池である。
すなわち、本発明の電池は、本発明の電池外筒缶の内部に、電池として必要な構成である電解液、電極およびセパレータが少なくとも充填されており、更に、必要に応じて、その他の構成が充填されていてもよい。
本発明の電池は、本発明の電池外筒缶を使用しているため、耐食性に優れる。
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
〈電池外筒缶用鋼板の製造〉
鋼板として、板厚０．２５ｍｍの冷間圧延後の未焼鈍状態のＮｂ添加極低炭素鋼（鋼成分は、質量％で、Ｃ：０．００２％，Ｓｉ：０．０２％，Ｍｎ：０．１５％，Ｐ：０．０１％，Ｓ：０．００８％，Ｎｉ：０．０２％，Ｎｂ：０．０１％）を用いた。この鋼板に、脱脂および酸洗を含む前処理を行なった。
前処理後の鋼板に対して、ワット浴を用いて、Ｎｉめっきを施した。このとき、下記表１に記載のＮｉ付着量（単位：ｍｇ／ｍ2）となるように、電流密度などの条件を適宜調整した。
次いで、Ｎｉめっきを施した鋼板を、連続焼鈍ラインに導入して、鋼板を焼鈍すると共に、鋼板内部にＮｉを拡散させて、鋼板の両面の表層にＦｅ−Ｎｉ拡散層を形成した。このとき、下記表１に記載の焼鈍条件（均熱温度および保持時間）にすることによって、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の厚さ（単位：μｍ）およびＮｉ比率（単位：％）が、下記表１に記載の数値になるようにした。
Ｆｅ−Ｎｉ拡散層を形成した後、調質圧延を施して、試験材Ｎｏ．１〜２７の電池外筒缶用鋼板を得た。
鋼板として、板厚０．２５ｍｍの冷間圧延後の未焼鈍状態のＮｂ添加極低炭素鋼（鋼成分は、質量％で、Ｃ：０．００２％，Ｓｉ：０．０２％，Ｍｎ：０．１５％，Ｐ：０．０１％，Ｓ：０．００８％，Ｎｉ：０．０２％，Ｎｂ：０．０１％）を用いた。この鋼板に、脱脂および酸洗を含む前処理を行なった。
前処理後の鋼板に対して、ワット浴を用いて、Ｎｉめっきを施した。このとき、下記表１に記載のＮｉ付着量（単位：ｍｇ／ｍ2）となるように、電流密度などの条件を適宜調整した。
次いで、Ｎｉめっきを施した鋼板を、連続焼鈍ラインに導入して、鋼板を焼鈍すると共に、鋼板内部にＮｉを拡散させて、鋼板の両面の表層にＦｅ−Ｎｉ拡散層を形成した。このとき、下記表１に記載の焼鈍条件（均熱温度および保持時間）にすることによって、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の厚さ（単位：μｍ）およびＮｉ比率（単位：％）が、下記表１に記載の数値になるようにした。
Ｆｅ−Ｎｉ拡散層を形成した後、調質圧延を施して、試験材Ｎｏ．１〜２７の電池外筒缶用鋼板を得た。
〈電池外筒缶の製造〉
《成形》
得られた電池外筒缶用鋼板を、円形に打ち抜くと共に、カップ状に絞り、再絞りおよびＤＩ工程によって、円筒状である１８６５０型の電池外筒缶形状に成形した。側壁部分の板厚は、ＤＩ工程により薄肉化を行ない、０．１５ｍｍとした。
《Ｎｉめっき》
その後、電池外筒缶形状に成形された電池外筒缶用鋼板の少なくとも外面に、バレルめっき法によって、Ｎｉめっきを施し、厚さ４μｍのＮｉ層を形成した。こうして、電池外筒缶を得た。
《成形》
得られた電池外筒缶用鋼板を、円形に打ち抜くと共に、カップ状に絞り、再絞りおよびＤＩ工程によって、円筒状である１８６５０型の電池外筒缶形状に成形した。側壁部分の板厚は、ＤＩ工程により薄肉化を行ない、０．１５ｍｍとした。
《Ｎｉめっき》
その後、電池外筒缶形状に成形された電池外筒缶用鋼板の少なくとも外面に、バレルめっき法によって、Ｎｉめっきを施し、厚さ４μｍのＮｉ層を形成した。こうして、電池外筒缶を得た。
〈評価〉
《耐食性》
塩化ナトリウム５ｇおよび３０％過酸化水素水１．５ｃｃを純水１００ｇに混合して得られた水溶液を準備した。この水溶液に、得られた電池外筒缶を、室温下で１６時間浸漬した。浸漬後、電池外筒缶を引き上げて、穴あきの有無を目視で確認し、穴あきが確認された場合には「Ｂ」を、穴あきが確認されなかった場合には「Ａ」を、下記表１に記載した。「Ａ」であれば耐食性に優れる。
《耐食性》
塩化ナトリウム５ｇおよび３０％過酸化水素水１．５ｃｃを純水１００ｇに混合して得られた水溶液を準備した。この水溶液に、得られた電池外筒缶を、室温下で１６時間浸漬した。浸漬後、電池外筒缶を引き上げて、穴あきの有無を目視で確認し、穴あきが確認された場合には「Ｂ」を、穴あきが確認されなかった場合には「Ａ」を、下記表１に記載した。「Ａ」であれば耐食性に優れる。
《耐傷性》
焼入れ鋼で作られた成形型を用いて、上述した成形を繰り返し行ない、電池外筒缶形状に成形された電池外筒缶用鋼板の表面に目視で傷が確認されるまでの回数（製缶数）をカウントした。
傷が確認されるまでの製缶数が５０，０００缶以下であった場合には「Ｄ」を、５０，０００缶超７０，０００缶以下であった場合には「Ｃ」を、７０，０００缶超１００，０００缶以下であった場合には「Ｂ」を、製缶数が１００，０００缶を超えても傷が確認されなかった場合は「Ａ」を、下記表１に記載した。
「Ａ」、「Ｂ」または「Ｃ」であれば耐傷性に優れる。実用上、「Ａ」または「Ｂ」が好ましく、「Ａ」がより好ましい。
焼入れ鋼で作られた成形型を用いて、上述した成形を繰り返し行ない、電池外筒缶形状に成形された電池外筒缶用鋼板の表面に目視で傷が確認されるまでの回数（製缶数）をカウントした。
傷が確認されるまでの製缶数が５０，０００缶以下であった場合には「Ｄ」を、５０，０００缶超７０，０００缶以下であった場合には「Ｃ」を、７０，０００缶超１００，０００缶以下であった場合には「Ｂ」を、製缶数が１００，０００缶を超えても傷が確認されなかった場合は「Ａ」を、下記表１に記載した。
「Ａ」、「Ｂ」または「Ｃ」であれば耐傷性に優れる。実用上、「Ａ」または「Ｂ」が好ましく、「Ａ」がより好ましい。
上記表１に示すように、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層のＮｉ付着量が５００ｍｇ／ｍ2を超える試験材Ｎｏ．１０〜１１および２２〜２３は、耐傷性が劣っていた。Ｆｅ−Ｎｉ拡散層のＮｉ付着量が５０ｍｇ／ｍ2未満である試験材Ｎｏ．１２および２４は、耐食性が劣っていた。
これに対して、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層のＮｉ付着量が５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下である試験材Ｎｏ．１〜９、１３〜２１および２５〜２７は、耐傷性および耐傷性が共に良好であった。
試験材Ｎｏ．１〜９、１３〜２１および２５〜２７を対比すると、Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面におけるＮｉ比率が１．０％以上２０．０％未満である試験材Ｎｏ．１〜９、１３〜２１および２６〜２７は、Ｎｉ比率が２０．０％以上である試験材Ｎｏ．２５よりも、耐傷性がより良好であった。
試験材Ｎｏ．１〜９を対比すると、試験材Ｎｏ．５〜７よりも、Ｎｉ比率がより低い試験材Ｎｏ．１〜４および８〜９の方が、耐傷性が更に良好であった。
同様に、試験材Ｎｏ．１３〜２１を対比すると、試験材Ｎｏ．１７〜１９よりも、Ｎｉ比率がより低い試験材Ｎｏ．１３〜１６および２０〜２１の方が、耐傷性が更に良好であった。
同様に、試験材Ｎｏ．１３〜２１を対比すると、試験材Ｎｏ．１７〜１９よりも、Ｎｉ比率がより低い試験材Ｎｏ．１３〜１６および２０〜２１の方が、耐傷性が更に良好であった。
Claims (8)
- 鋼板の両面の表層にＦｅ−Ｎｉ拡散層を有し、
前記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層は、前記鋼板の片面あたりのＮｉ換算の付着量が、５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下である、電池外筒缶用鋼板。 - 前記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面におけるＮｉ比率が、１．０％以上２０．０％未満である、請求項１に記載の電池外筒缶用鋼板。
ただし、前記Ｎｉ比率は、前記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面における、Ｆｅ量とＮｉ量との合計に対する前記Ｎｉ量の割合であり、前記Ｆｅ量および前記Ｎｉ量の単位は、原子％である。 - 前記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の厚さが、０．０１μｍ以上０．５μｍ未満である、請求項１または２に記載の電池外筒缶用鋼板。
- 電池外筒缶形状にプレス成形された請求項１に記載の電池外筒缶用鋼板の外面にＮｉ層を有する電池外筒缶であって、
電池外筒缶形状の鋼板の内面および外面の表層にＦｅ−Ｎｉ拡散層を有し、
前記鋼板の外面側の前記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層上に、更に、前記Ｎｉ層を有し、
前記鋼板の外面側の前記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の一部が、プレス成形前の請求項１に記載の電池外筒缶用鋼板におけるＦｅ−Ｎｉ拡散層が維持されている部分であって、前記鋼板の片面あたりのＮｉ換算の付着量が５０ｍｇ／ｍ2以上５００ｍｇ／ｍ2以下のＦｅ−Ｎｉ拡散層Ａである、電池外筒缶。 - 前記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層Ａの最表面におけるＮｉ比率が、１．０％以上２０．０％未満である、請求項４に記載の電池外筒缶。
ただし、前記Ｎｉ比率は、前記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層の最表面における、Ｆｅ量とＮｉ量との合計に対する前記Ｎｉ量の割合であり、前記Ｆｅ量および前記Ｎｉ量の単位は、原子％である。 - 前記Ｆｅ−Ｎｉ拡散層Ａの厚さが、０．０１μｍ以上０．５μｍ未満である、請求項４または５に記載の電池外筒缶。
- 前記Ｎｉ層の厚さが、１μｍ以上である、請求項４〜６のいずれか１項に記載の電池外筒缶。
- 請求項４〜７のいずれか１項に記載の電池外筒缶と、
前記電池外筒缶の内部に配置された電解液、電極およびセパレータと、を備える電池。
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|---|---|---|---|---|
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| JP2008041527A (ja) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池缶及びそれを用いた電池 |
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