JP6786314B2

JP6786314B2 - Metal joint

Info

Publication number: JP6786314B2
Application number: JP2016176851A
Authority: JP
Inventors: 浩一平岡; 正人齋藤
Original assignee: Asahi Kasei Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2020-11-18
Anticipated expiration: 2036-09-09
Also published as: JP2018039044A

Description

本発明は、金属接合体、及び金属接合体を用いた蓄電モジュールに関する。 The present invention relates to a metal joint and a power storage module using the metal joint.

太陽光発電又は風力発電等の負荷平準化装置、瞬時電圧低下対策装置、電気自動車又はハイブリッドカーのエネルギー回生装置などのような蓄電システムにおいては、エネルギー容量が大きくて且つ急速充放電が可能な蓄電素子が必要とされている。 In a power storage system such as a load leveling device such as solar power generation or wind power generation, an instantaneous voltage drop countermeasure device, and an energy regeneration device for an electric vehicle or a hybrid car, the energy storage capacity is large and rapid charging / discharging is possible. The element is needed.

近年、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等の蓄電素子を用いた蓄電モジュールが開発されている。これらの蓄電モジュールは、複数の蓄電素子が直列又は並列接続された蓄電体を含み、高電圧又は大容量の状態で充放電することができるため、電源装置として様々な用途に用いられている。 In recent years, a power storage module using a power storage element such as a lithium ion secondary battery, a nickel hydrogen battery, an electric double layer capacitor, or a lithium ion capacitor has been developed. These power storage modules include a power storage body in which a plurality of power storage elements are connected in series or in parallel, and can be charged and discharged in a state of high voltage or large capacity, and thus are used in various applications as a power supply device.

このような蓄電モジュールは、ハイブリッド自動車のような車載用途としても脚光を浴びており、蓄電素子としての性能が良いだけでなく、蓄電モジュールとしてより高い水準の性能及び耐久性が求められている。 Such a power storage module is also in the limelight for in-vehicle applications such as hybrid vehicles, and not only has good performance as a power storage element, but also a higher level of performance and durability is required as a power storage module.

蓄電モジュールには複数の蓄電素子を接続するための金属接合部分が存在し、この金属接合の性能を上げることが、蓄電モジュールの性能及び耐久性を上げることに繋がる。特に、車載用途では低抵抗、耐振動性及び耐腐食性を備えた金属接合が求められている。そのために、種々の金属接合技術が提案されている（特許文献１〜４）。 The power storage module has a metal joint portion for connecting a plurality of power storage elements, and improving the performance of this metal joint leads to improving the performance and durability of the power storage module. In particular, metal joints having low resistance, vibration resistance and corrosion resistance are required for in-vehicle applications. Therefore, various metal joining techniques have been proposed (Patent Documents 1 to 4).

特開２０１１−１０１８９４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-101894 特開２００７−１３０６８６号公報JP-A-2007-130686 特開昭６２−１６７２６６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-167266 特開平０５−１８５２５０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 05-185250

特許文献１には、融点が３００℃以下の低融点金属より成る拡散接合部材を接合部材と被接合部材の間に介在させ、レーザーで溶融して接合することで、スパッタを抑制し、耐久性に優れた接合を提供できる、という旨の記述がある。 In Patent Document 1, a diffusion joining member made of a low melting point metal having a melting point of 300 ° C. or less is interposed between the joining member and the member to be joined, and by melting and joining with a laser, spatter is suppressed and durability is achieved. There is a description that excellent bonding can be provided.

特許文献２には、接合部材と被接合部材の間にインサート材を挿入して、抵抗溶接し、低融点共晶を形成することで強固な接合を可能する、という旨の記述がある。 Patent Document 2 describes that an insert material is inserted between a joining member and a member to be joined, resistance welding is performed, and a low melting point eutectic is formed to enable strong joining.

ここで、特許文献１に記載の技術は、接合部材と被接合部材の間に低融点金属を介在させているので、溶融して混ざり合った異種金属界面で腐食が生じる可能性があり、耐久性に優れるとは限らない。特許文献２に記載の技術についても特許文献１に記載の技術と同様なことが言える。また、特許文献１〜４に記載の技術のように、インサート材を入れることで、接合部の電気的な抵抗値が上昇してしまうことも懸念される。 Here, in the technique described in Patent Document 1, since a low melting point metal is interposed between the joining member and the member to be joined, corrosion may occur at the interface between dissimilar metals that are melted and mixed, and the durability is high. It is not always excellent in sex. The same can be said for the technique described in Patent Document 2 as in the technique described in Patent Document 1. Further, as in the techniques described in Patent Documents 1 to 4, there is a concern that the electrical resistance value of the joint portion may increase due to the insertion of the insert material.

本発明は、上記問題に鑑み、長期に亘って大電流が流れても、腐食が生じ難く、低抵抗な接合状態を維持することができ、かつ外部からの振動に耐えることのできる接合強度も備えた金属接合体を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention also has a bonding strength that is resistant to corrosion even when a large current flows for a long period of time, can maintain a low resistance bonding state, and can withstand external vibration. It is an object of the present invention to provide a provided metal joint.

本発明者らは、以下の手段により上記課題を解決できることを見出した。
［１］
金属層１、中間層１、及び金属層２をこの順に積層した金属接合体であって、
前記中間層１と前記金属層２とは界面接合しており、かつ
前記金属層２は、ニッケル、錫、金、酸化銅、又は酸化アルミニウムのいずれかを主成分とする複数の金属のうち、１つないし２つを分散して含有する、
前記金属接合体。
［２］
前記中間層１は、単一層である、［１］に記載の金属接合体。
［３］
前記金属層１と前記金属層２は、銅又はアルミニウムを主成分とする金属材料から構成される、［１］又は［２］に記載の金属接合体。
［４］
前記中間層１は、ニッケル、錫、金、酸化アルミニウム又は酸化銅のいずれか１つの金属を主成分とする層から成る、［１］〜［３］のいずれか１項に記載の金属接合体。
［５］
ニッケル又は金が、前記金属層２中には分散して含有されているが、前記中間層１中には分散しないで含有されている、［１］に記載の金属接合体。
［６］
［１］〜［５］のいずれか１項に記載の金属接合体を少なくとも一部に有する金属複合体。
［７］
表面層１と金属層１との積層体１と、表面層２と金属層２との積層体２とを接合させる接合方法であって、
前記積層体１と前記積層体２を、前記表面層１と前記表面層２とが接するように重ね合わせて超音波振動を与える工程と、
前記超音波振動によって、前記表面層２を破壊して、拡散し、前記金属層２の内部に前記表面層２由来の金属を分散させる工程と、
前記金属層２と前記表面層１の界面接合状態を作る工程と、
を有することを特徴とする前記接合方法。
［８］
［１］〜［５］のいずれか１項に記載の金属接合体又は［６］に記載の金属複合体を有する蓄電モジュール。 The present inventors have found that the above problems can be solved by the following means.
[1]
A metal joint in which a metal layer 1, an intermediate layer 1, and a metal layer 2 are laminated in this order.
The intermediate layer 1 and the metal layer 2 are interfacially bonded, and the metal layer 2 is a plurality of metals whose main components are nickel, tin, gold, copper oxide, or aluminum oxide. Containing one or two dispersedly,
The metal joint.
[2]
The metal joint according to [1], wherein the intermediate layer 1 is a single layer.
[3]
The metal joint according to [1] or [2], wherein the metal layer 1 and the metal layer 2 are made of a metal material containing copper or aluminum as a main component.
[4]
The metal joint according to any one of [1] to [3], wherein the intermediate layer 1 is composed of a layer containing any one metal of nickel, tin, gold, aluminum oxide or copper oxide as a main component. ..
[5]
The metal joint according to [1], wherein nickel or gold is dispersed and contained in the metal layer 2, but is not dispersed in the intermediate layer 1.
[6]
A metal composite having at least a part of the metal joint according to any one of [1] to [5].
[7]
A joining method for joining a laminate 1 of a surface layer 1 and a metal layer 1 and a laminate 2 of a surface layer 2 and a metal layer 2.
A step of superimposing the laminated body 1 and the laminated body 2 so that the surface layer 1 and the surface layer 2 are in contact with each other and applying ultrasonic vibration.
A step of destroying and diffusing the surface layer 2 by the ultrasonic vibration and dispersing the metal derived from the surface layer 2 inside the metal layer 2.
A step of creating an interfacial bonding state between the metal layer 2 and the surface layer 1 and
The joining method, which comprises.
[8]
A power storage module having the metal joint according to any one of [1] to [5] or the metal composite according to [6].

本発明は、金属接合体において、金属層１の表面に単一層が存在することで、接合界面の腐食を抑制した接合状態を提供することができる。また、金属層２の内部に分散して含有する金属によって、外部から加わった振動を軽減し、接合部分への応力を緩和することができる。さらに、金属を十分に分散させることで接合部分の電気的な抵抗値も低減可能である。すなわち、本発明は、耐腐食性及び耐振動性に優れ、かつ低抵抗な金属接合体を提供することができる。 The present invention can provide a bonded state in which corrosion of the bonded interface is suppressed by the presence of a single layer on the surface of the metal layer 1 in the metal bonded body. Further, the metal dispersed and contained inside the metal layer 2 can reduce the vibration applied from the outside and alleviate the stress on the joint portion. Furthermore, the electrical resistance value of the joint portion can be reduced by sufficiently dispersing the metal. That is, the present invention can provide a metal joint having excellent corrosion resistance and vibration resistance and low resistance.

図１は、本発明の実施形態に係る金属接合体を金属平面に対して垂直な方向に切断した時の接合部分の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a joint portion when the metal joint according to the embodiment of the present invention is cut in a direction perpendicular to a metal plane. 図２は、図１で示した金属接合体を含む金属複合体を、金属平面に対して垂直な方向に切断した時の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the metal composite including the metal joint shown in FIG. 1 when it is cut in a direction perpendicular to the metal plane. 図３（ａ）は、蓄電素子の負極リードとバスバーの接合体の上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）で示される接合体の側面図である。FIG. 3A is a top view of the joint body of the negative electrode lead of the power storage element and the bus bar, and FIG. 3B is a side view of the joint body shown in FIG. 3A. 図４は、超音波溶接時の積層体１と積層体２の位置関係を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic view showing the positional relationship between the laminated body 1 and the laminated body 2 during ultrasonic welding.

以下、本発明の実施形態につき詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following embodiments.

［金属接合体］
本発明の実施形態に係る金属接合体は、金属層１、中間層１及び金属層２をこの順に積層した積層構造を含む。
本発明の実施形態に係る金属接合体を金属平面に対して垂直な方向に切断した時の断面図を図１に示す。図１で示される実施形態は、表面層１（２）と金属層１（１）との積層体の前記表面層１（２）上に金属層２（３）が界面接合している金属接合体（５）である。ここで言う界面接合とは、接合したい対象物を、溶融させることなく界面を形成した接合状態であり、その界面は、原子の拡散により粗さを持つことが特徴である。具体的には、表面層１と金属層２の界面の粗さＲａ１２は、金属層１（１）と表面層１（２）の界面の粗さＲａ１１に比べて大きくなっている。ここでいう界面の粗さＲａは、算術平均粗さを示しており、Ｒａ１２、及びＲａ１１はそれぞれ、１μｍ≦Ｒａ１２、及びＲａ１１＜１μｍの範囲の数値となる。これは、超音波振動を与えることによって、表面層１と金属層２の界面の金属原子を拡散させ、原子配列の秩序が乱れた状態になるためである。この粗さが、本実施形態における接合強度の向上の一因である。
したがって、本明細書では、積層体１と積層体２を接合することにより得られた金属接合体において、金属層１と金属層２の間に存在する中間層１は、表面層１と対応するものとする。 [Metal joint]
The metal joint according to the embodiment of the present invention includes a laminated structure in which a metal layer 1, an intermediate layer 1, and a metal layer 2 are laminated in this order.
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the metal joint according to the embodiment of the present invention when it is cut in a direction perpendicular to the metal plane. In the embodiment shown in FIG. 1, the metal layer 2 (3) is interfacially bonded to the surface layer 1 (2) of the laminate of the surface layer 1 (2) and the metal layer 1 (1). The body (5). The interface bonding referred to here is a bonding state in which an interface is formed without melting the object to be bonded, and the interface is characterized in that it has roughness due to the diffusion of atoms. Specifically, the roughness Ra 12 of the interface between the surface layer 1 and the metal layer 2 is larger than the roughness Ra 11 of the interface between the metal layer 1 (1) and the surface layer 1 (2). The interface roughness Ra referred to here indicates the arithmetic mean roughness, and Ra12 and Ra11 are numerical values in the range of 1 μm ≦ Ra12 and Ra11 <1 μm, respectively. This is because the metal atoms at the interface between the surface layer 1 and the metal layer 2 are diffused by applying ultrasonic vibration, and the order of the atomic arrangement is disturbed. This roughness is one of the factors for improving the bonding strength in this embodiment.
Therefore, in the present specification, in the metal joint obtained by joining the laminate 1 and the laminate 2, the intermediate layer 1 existing between the metal layer 1 and the metal layer 2 corresponds to the surface layer 1. It shall be.

金属層２は内部に、ニッケル、錫、金、酸化銅、又は酸化アルミニウムのいずれかを主成分とする複数の金属のうち、１つないし２つを分散して含有することを特徴としている。ここで示した金属を使用すれば、金属腐食、又は高抵抗といった懸念を抑制し、さらには外部からの振動を軽減し、接合部に掛かる応力を緩和することができる。 The metal layer 2 is characterized in that one or two of a plurality of metals containing any one of nickel, tin, gold, copper oxide, and aluminum oxide as a main component are dispersed and contained therein. By using the metal shown here, it is possible to suppress concerns such as metal corrosion or high resistance, further reduce external vibration, and alleviate the stress applied to the joint.

また、一般に、金属層２の材料が表面層１の材料よりも線膨張係数が高い場合において、線膨張係数の違いから、熱によるひずみ又はクラックが生じ易い状況にある。これに対して、本実施形態では、金属層２の内部に金属層２よりも線膨張係数が高い金属を分散して含有することで、金属層２の線膨張係数を低減させることができ、中間層１（表面層１）と金属層２の線膨張係数の差を縮めることが可能になるため、接合部分のひずみ又はクラックの抑制につながるという効果もある。例えば、金属層２が銅であって、中間層１（表面層１）がニッケルであるとき、線膨張係数が１６．８の銅の中に、線膨張係数が銅よりも低いニッケル又は金を分散させることで、金属層２の線膨張係数を低減させることができ、接合界面でのひずみ又はクラックの低減が可能になるというメリットも存在する。
さらに、金属層２の線膨張係数を制御することにより接合界面を確保するという観点から、ニッケル又は金が、金属層２中には分散して含有されているが、中間層１（表面層１）中には分散しないで含有されていることが好ましい。 Further, in general, when the material of the metal layer 2 has a higher coefficient of linear expansion than the material of the surface layer 1, the difference in the coefficient of linear expansion tends to cause strain or cracks due to heat. On the other hand, in the present embodiment, the linear expansion coefficient of the metal layer 2 can be reduced by dispersing and containing a metal having a linear expansion coefficient higher than that of the metal layer 2 inside the metal layer 2. Since the difference in the coefficient of linear expansion between the intermediate layer 1 (surface layer 1) and the metal layer 2 can be reduced, there is also an effect of suppressing strain or cracks at the joint portion. For example, when the metal layer 2 is copper and the intermediate layer 1 (surface layer 1) is nickel, nickel or gold having a coefficient of linear expansion lower than that of copper is contained in copper having a coefficient of linear expansion of 16.8. By dispersing the metal layer 2, the coefficient of linear expansion of the metal layer 2 can be reduced, and there is also an advantage that strain or cracks at the bonding interface can be reduced.
Further, from the viewpoint of securing the bonding interface by controlling the coefficient of linear expansion of the metal layer 2, nickel or gold is dispersed and contained in the metal layer 2, but the intermediate layer 1 (surface layer 1) is contained. ) Is preferably contained without being dispersed.

［金属層１と金属層２］
金属層１と金属層２は、銅またはアルミニウムを主成分とする金属材料から構成される層である。銅またはアルミニウムであれば、電気的に低抵抗な接合を実現することができる。尚、本明細書では、金属の主成分とは、金属の９０質量％以上を構成する成分をいう。 [Metal layer 1 and metal layer 2]
The metal layer 1 and the metal layer 2 are layers composed of a metal material containing copper or aluminum as a main component. If it is copper or aluminum, it is possible to realize an electrically low resistance bonding. In the present specification, the main component of the metal means a component constituting 90% by mass or more of the metal.

［表面層］
表面層とは、金属層の表面に、ある一定の膜厚で形成された層のことを言う。金属層と表面層の界面は、表面層を構成する原子が秩序を保った状態で、金属層上に配列し、金属結合がなされている。ここで言う秩序とは、上記の界面接合で述べた秩序が乱れた状態と比較した上での言葉であり、相対的な表現である。 [Surface layer]
The surface layer refers to a layer formed on the surface of a metal layer with a certain film thickness. The interface between the metal layer and the surface layer is arranged on the metal layer in a state in which the atoms constituting the surface layer are in order, and metal bonds are formed. The term "order" as used herein is a relative expression in comparison with the state in which the order is disturbed described in the above-mentioned interfacial junction.

本実施形態において、中間層１と対応する表面層１は、金属層１の表面に形成されており、かつ金属層１と金属層２の間に位置する。表面層１（中間層１）は、特定の主成分で構成されている単一層であることが好ましく、ニッケル、酸化アルミニウム、酸化銅、錫又は金を主成分とする金属のいずれか１つから構成されることがより好ましい。これらのいずれか１つを主成分とする金属であれば、腐食を抑制することができ、かつ強固な接合を実現することができる。 In the present embodiment, the surface layer 1 corresponding to the intermediate layer 1 is formed on the surface of the metal layer 1 and is located between the metal layer 1 and the metal layer 2. The surface layer 1 (intermediate layer 1) is preferably a single layer composed of a specific main component, and is composed of any one of nickel, aluminum oxide, copper oxide, tin, or a metal containing gold as a main component. It is more preferable to be configured. If the metal contains any one of these as a main component, corrosion can be suppressed and a strong bond can be realized.

さらに、表面層１の厚みは、好ましくは０．０１μｍ以上、６０μｍ以下であり、更に好ましくは０．１μｍ以上、３０μｍ以下である。表面層１の厚みが０．０１μｍ未満の場合、腐食を十分に抑制することができず、保護の役割を果たさない。また、表面層１の厚みが６０μｍよりも大きくなると、電気的な抵抗値が上昇してしまうため好適ではない。なお、複数の層から表面層１を形成するときには、各層の合計の厚みを表面層１の厚みとする。 Further, the thickness of the surface layer 1 is preferably 0.01 μm or more and 60 μm or less, and more preferably 0.1 μm or more and 30 μm or less. If the thickness of the surface layer 1 is less than 0.01 μm, corrosion cannot be sufficiently suppressed and the surface layer 1 does not play a protective role. Further, if the thickness of the surface layer 1 is larger than 60 μm, the electrical resistance value increases, which is not suitable. When the surface layer 1 is formed from a plurality of layers, the total thickness of each layer is defined as the thickness of the surface layer 1.

［金属層内部に特定の金属を分散して含有する状態］
本明細書では、金属層内部に特定の金属を分散して含有する状態とは、金属層内部にその金属が存在し、その金属の周囲を別の金属が取り囲んでいる状態を言う。内部に存在する金属の形状は、超音波による被膜の拡散又は破壊によって生じるため、粒子状又は棒状といった認識し易い形状ではなく、いびつな形状になることが多い。したがって、その形状は、超音波の伝わり方次第で変わるので、一定ではなくランダムである。ここで重要なのは、内部に金属が存在することであって、これが防波堤となり、接合部に加わる外部からの振動を軽減することができる。 [A state in which a specific metal is dispersed and contained inside the metal layer]
In the present specification, the state in which a specific metal is dispersed and contained in the metal layer means a state in which the metal exists inside the metal layer and another metal surrounds the metal. Since the shape of the metal existing inside is caused by the diffusion or destruction of the coating film by ultrasonic waves, it is often a distorted shape rather than an easily recognizable shape such as a particle shape or a rod shape. Therefore, its shape is not constant but random because it changes depending on how ultrasonic waves are transmitted. What is important here is the presence of metal inside, which acts as a breakwater and can reduce external vibration applied to the joint.

図１に、金属層２の内部に分散して含有する金属（４）の状態の１例を示す。分散している金属（４）は、ニッケル、錫、金、酸化銅、又は酸化アルミニウムのいずれかを主成分とする複数の金属のうち、１つないし２つの金属から構成される。 FIG. 1 shows an example of the state of the metal (4) dispersed and contained inside the metal layer 2. The dispersed metal (4) is composed of one or two metals among a plurality of metals whose main components are nickel, tin, gold, copper oxide, or aluminum oxide.

金属層２内に分散している金属の濃度は、任意の接合部の断面において、好ましくは、０．１面積％以上１０面積％以下である。更に好ましくは、０．２面積％以上５面積％以下である。面積濃度が０．１％以上であれば、接合部に加わる外部からの振動を軽減することができる。また、面積濃度が１０％以下であれば、電気的に低抵抗な接合状態を実現可能である。 The concentration of the metal dispersed in the metal layer 2 is preferably 0.1 area% or more and 10 area% or less in the cross section of any joint portion. More preferably, it is 0.2 area% or more and 5 area% or less. When the area concentration is 0.1% or more, it is possible to reduce the vibration from the outside applied to the joint portion. Further, when the area concentration is 10% or less, an electrically low resistance bonding state can be realized.

［金属複合体］
本発明の実施形態に係る金属複合体とは、上記で説明された金属接合体を少なくとも一カ所含有することを特徴とした金属体のことをいう。図２は、本実施形態に係る金属複合体（７）を金属平面に対して垂直な方向に切断した時の断面図である。図２に示される金属複合体（７）の接合部分は、図１に示される金属接合体（５）と対応する金属接合体（６）を少なくとも一部分に備える。 [Metal complex]
The metal composite according to the embodiment of the present invention refers to a metal body characterized by containing at least one of the metal joints described above. FIG. 2 is a cross-sectional view of the metal composite (7) according to the present embodiment when it is cut in a direction perpendicular to the metal plane. The joint portion of the metal composite (7) shown in FIG. 2 includes at least a part of the metal joint (6) corresponding to the metal joint (5) shown in FIG.

［金属接合体の実現方法］
表面層１と金属層１との積層体１と、表面層２と金属層２との積層体２とを用いて、本発明の実施形態に係る金属接合体を実現する方法について、以下に詳細を説明する。 [How to realize a metal joint]
The method for realizing the metal joint according to the embodiment of the present invention by using the laminate 1 of the surface layer 1 and the metal layer 1 and the laminate 2 of the surface layer 2 and the metal layer 2 is described in detail below. Will be explained.

接合状態を実現するためには、積層体１と積層体２を、表面層１と表面層２とが接するように重ね合わせて超音波振動を与えるのが好適である。表面層２を有する金属層２に、超音波振動を与えることによって、積層体１及び積層体２の融点まで温度が上昇することなく、表面層２を破壊し、拡散して、金属層２の内部に表面層２由来の金属を分散して含有させることができ、その際に、表面層１と金属層２が原子間距離まで接近することによって界面接合状態が形成される。したがって、以下の工程：
積層体１と積層体２を、表面層１と表面層２とが接するように重ね合わせて超音波振動を与える工程と、
超音波振動によって、表面層２を破壊して、拡散し、金属層２の内部に表面層２由来の金属を分散させる工程と、
金属層２と表面層１の界面接合状態を作る工程と、
を含む、積層体１と積層体２の接合方法も本発明の一態様である。 In order to realize the bonded state, it is preferable to superimpose the laminated body 1 and the laminated body 2 so that the surface layer 1 and the surface layer 2 are in contact with each other and apply ultrasonic vibration. By applying ultrasonic vibration to the metal layer 2 having the surface layer 2, the surface layer 2 is destroyed and diffused without the temperature rising to the melting points of the laminated body 1 and the laminated body 2, and the metal layer 2 A metal derived from the surface layer 2 can be dispersed and contained therein, and at that time, an interfacial bonding state is formed by bringing the surface layer 1 and the metal layer 2 close to each other to an interatomic distance. Therefore, the following steps:
A step of superimposing the laminate 1 and the laminate 2 so that the surface layer 1 and the surface layer 2 are in contact with each other and applying ultrasonic vibration.
A step of destroying and diffusing the surface layer 2 by ultrasonic vibration to disperse the metal derived from the surface layer 2 inside the metal layer 2.
The process of creating the interface bonding state between the metal layer 2 and the surface layer 1 and
A method of joining the laminated body 1 and the laminated body 2 including the above is also one aspect of the present invention.

ここで、接合前の表面層１は、ニッケル、錫、金、酸化アルミニウム又は酸化銅を主成分とする複数の金属の内、１つないし２つを含む層から構成される。一方、接合後の表面層１は、ニッケル、錫、金、酸化アルミニウム又は酸化銅を主成分とする金属の内、１つを含む層から構成される。すなわち、接合前の表面層１が２つの層から構成される場合は、接合時に表面層２のみならず、表面層１の最外層も破壊して拡散することが望ましい。これは、接合部分において、金属層１と金属層２の間に２層以上存在すると、電気的な抵抗値が上昇してしまうことを防止するためである。 Here, the surface layer 1 before bonding is composed of a layer containing one or two of a plurality of metals containing nickel, tin, gold, aluminum oxide or copper oxide as a main component. On the other hand, the surface layer 1 after bonding is composed of a layer containing one of nickel, tin, gold, aluminum oxide or a metal containing copper oxide as a main component. That is, when the surface layer 1 before bonding is composed of two layers, it is desirable that not only the surface layer 2 but also the outermost layer of the surface layer 1 is destroyed and diffused at the time of bonding. This is to prevent the electrical resistance value from increasing when two or more layers are present between the metal layer 1 and the metal layer 2 in the joint portion.

表面層２を構成する金属の主成分は、表面層１の主成分と同じであっても異なっていてもよいが、表面層２の主成分の線膨張係数は、金属層２の主成分の線膨張係数以下であることが好ましい。表面層２の厚みについては、好ましくは、接合前の厚み又は未接合部の厚みが０．０１μｍ以上、１５μｍ以下である。表面層２の厚みが０．０１μｍ未満の場合、未接合部の腐食を十分に抑制することができず、保護の役割を果たさない。また、表面層２の厚みが１５μｍよりも大きくなると、表面層２を破壊して、拡散するためのエネルギーが大きくなり、表面層１まで破壊してしまい、保護の役割を消失させてしまうため好適ではない。 The main component of the metal constituting the surface layer 2 may be the same as or different from the main component of the surface layer 1, but the coefficient of linear expansion of the main component of the surface layer 2 is that of the main component of the metal layer 2. It is preferably less than or equal to the coefficient of linear expansion. Regarding the thickness of the surface layer 2, preferably, the thickness before joining or the thickness of the unjoined portion is 0.01 μm or more and 15 μm or less. When the thickness of the surface layer 2 is less than 0.01 μm, the corrosion of the unjoined portion cannot be sufficiently suppressed and does not play a protective role. Further, when the thickness of the surface layer 2 is larger than 15 μm, the energy for destroying the surface layer 2 and diffusing becomes large, and even the surface layer 1 is destroyed, so that the protective role is lost, which is preferable. is not.

超音波振動を発生させるためには、超音波溶接法を用いることが好適である。超音波溶接は図４に示すように、アンビル（１４）上に、被接合物である表面層１と金属層１との積層体１（１５）と、表面層２と金属層２との積層体２（１６）とを重ね、この上からホーン（１３）を押し当て、加圧方向（１７）に沿って加圧した状態で、超音波振動を発生させることによって実施する。すなわち、溶接時の圧力と超音波振動の振幅又は振動時間に依存するピークパワーとが、装置の主な制御パラメータとなる。また、ピークパワーの大小と溶接によって接合される接合面積は接合状態に大きく影響を与えるため、ピークパワーを接合面積で除した値であるピークパワー密度を下記の説明の中で使用する。 In order to generate ultrasonic vibration, it is preferable to use an ultrasonic welding method. In ultrasonic welding, as shown in FIG. 4, a laminate 1 (15) of a surface layer 1 and a metal layer 1 to be bonded and a laminate of the surface layer 2 and the metal layer 2 are laminated on the anvil (14). It is carried out by superimposing the body 2 (16), pressing the horn (13) from above, and generating ultrasonic vibration in a state of pressurizing along the pressurizing direction (17). That is, the pressure at the time of welding and the peak power depending on the amplitude or vibration time of the ultrasonic vibration are the main control parameters of the apparatus. Further, since the magnitude of the peak power and the joining area joined by welding have a great influence on the joining state, the peak power density, which is the value obtained by dividing the peak power by the joining area, is used in the following description.

本実施形態の金属接合状態を実現するためには、超音波溶接時にホーンが積層体１と積層体２を加圧する圧力が、好ましくは０．０５ＭＰａ以上、０．２０ＭＰａ以下、更に好ましくは０．０８ＭＰａ以上、０．１５ＭＰａ以下である。ホーンが金属層１と金属層２を加圧する圧力が０．０５ＭＰａ未満の場合、金属層１と金属層２の間に隙間が生じ易くなり、接合に要するピークパワーが非常に大きくなる。これにより、金属層１と金属層２が変形又はひずみを伴った状態で接合するため、組立等の応用の際に悪影響が出る。また、ホーンが金属層１と金属層２を加圧する圧力が０．２０ＭＰaより大きい場合、超音波振動を伝えるためのホーンが必要以上に固定されてしまい、ホーンを振動させるためのピークパワーが大きくなる傾向にある。よって、上記と同じ悪影響が懸念される。 In order to realize the metal bonding state of the present embodiment, the pressure at which the horn pressurizes the laminated body 1 and the laminated body 2 during ultrasonic welding is preferably 0.05 MPa or more, 0.20 MPa or less, and more preferably 0. It is 08 MPa or more and 0.15 MPa or less. When the pressure of the horn pressurizing the metal layer 1 and the metal layer 2 is less than 0.05 MPa, a gap is likely to be formed between the metal layer 1 and the metal layer 2, and the peak power required for joining becomes very large. As a result, the metal layer 1 and the metal layer 2 are joined in a state of being deformed or strained, which adversely affects the application such as assembly. Further, when the pressure of the horn pressurizing the metal layer 1 and the metal layer 2 is larger than 0.20 MPa, the horn for transmitting ultrasonic vibration is fixed more than necessary, and the peak power for vibrating the horn is large. It tends to be. Therefore, the same adverse effects as above are concerned.

また、本実施形態の金属接合状態を実現するためには、上記の好ましき圧力の範囲内において、超音波振動のピークパワー密度が、好ましくは２５０Ｗ／ｍｍ^２以上、４５０Ｗ／ｍｍ^２以下であり、更に好ましくは３００Ｗ／ｍｍ^２以上、４２０Ｗ／ｍｍ^２以下である。ピークパワー密度が２５０Ｗ／ｍｍ^２未満の場合、積層体１と積層体２の接合が為され難い。接合したとしても、表面層２が十分に破壊又は拡散されないため接合強度は低く、さらには電気的に高抵抗な接合となってしまう。また、ピークパワー密度が４５０Ｗ／ｍｍ^２より大きくなる場合は、接合状態を作っても金属層１又は金属層２が変形又はひずみを伴い、その後の組立等の応用に支障をきたし、また、変形又はひずみが応用する上で問題にならないとしても、表面層１と表面層２がともに破壊されてしまうため、腐食を抑えるための保護機能を作ることができない。 Further, in order to realize a metal bonding state of the present embodiment, within the scope of the above Konomashiki pressure, the peak power density of the ultrasonic vibrations is preferably 250 W / mm ² or more, 450 W / mm ² or less Yes, more preferably 300 W / mm ² or more and 420 W / mm ² or less. When the peak power density is less than 250 W / mm ² , it is difficult to join the laminated body 1 and the laminated body 2. Even if they are joined, the surface layer 2 is not sufficiently broken or diffused, so that the joining strength is low and the bonding becomes electrically high resistance. Further, when the peak power density is larger than 450 W / mm ² , the metal layer 1 or the metal layer 2 is deformed or distorted even if the bonded state is formed, which hinders the subsequent application such as assembly and deforms. Alternatively, even if strain does not pose a problem in application, both the surface layer 1 and the surface layer 2 are destroyed, so that a protective function for suppressing corrosion cannot be created.

蓄電モジュールを構成するための接合部分に、本実施形態に係る金属接合体又は金属複合体を適用した場合についても以下に例示する。 The case where the metal joint or the metal composite according to the present embodiment is applied to the joint portion for forming the power storage module is also illustrated below.

図３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、本実施形態に係る金属接合体を備えた、蓄電素子の負極リード部とバスバー（ｂｕｓｂａｒ）の金属接合体の上面図及び側面図を示す。図３（ａ）及び（ｂ）に示す接合体（８）のように、蓄電素子（９）の負極リード（１０）がバスバー（１１）と接合されている。負極リード（１０）とバスバー（１１）はアルミニウムまたは銅を主成分とする金属から構成され、かつ表面層として、ニッケル、錫、金、酸化銅または酸化アルミニウムのいずれかを主成分とする金属の内、１つないし２つを含む層を備える。なお、接合体（８）の正極リード（１２）は、正極に適合する既知のリード材料を含んでよく、かつ任意の構成要素（図示せず）、又はバスバー（１１）とは異なるバスバー（図示せず）と接合されることができる。 3A and 3B show a top view and a side view of the negative electrode lead portion of the power storage element and the metal joint of the bus bar, respectively, provided with the metal joint according to the present embodiment. As shown in the bonded body (8) shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the negative electrode lead (10) of the power storage element (9) is bonded to the bus bar (11). The negative electrode lead (10) and the bus bar (11) are made of a metal containing aluminum or copper as a main component, and the surface layer of the metal containing nickel, tin, gold, copper oxide or aluminum oxide as a main component. A layer containing one or two of them is provided. The positive electrode reed (12) of the bonded body (8) may contain a known reed material compatible with the positive electrode, and may contain any component (not shown) or a bus bar (not shown) different from the bus bar (11). Can be joined with).

この蓄電素子（９）とバスバー（１１）の接合体（８）を複数、直列または並列に組み合わせることで、蓄電モジュールを構成することが可能である。接合部分は蓄電モジュールの電流経路となる部分であり、長期使用時の腐食に対する耐久性が必要とされる。また、接合部分は振動による応力も掛かり易いため、ひずみ又はクラックに耐える強度も必要である。本実施形態に係る金属接合体及び金属複合体は、耐腐食性、及びひずみ又はクラックに耐える強度を蓄電モジュールに付与することができるため、蓄電モジュールの接合部分として好適である。 A power storage module can be configured by combining a plurality of joints (8) of the power storage element (9) and the bus bar (11) in series or in parallel. The joint portion is a portion that serves as a current path for the power storage module, and is required to have durability against corrosion during long-term use. In addition, since the joint portion is easily stressed by vibration, it is necessary to have strength to withstand strain or cracks. The metal joint and the metal composite according to the present embodiment are suitable as a joint portion of the power storage module because they can impart corrosion resistance and strength to withstand strain or cracks to the power storage module.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明の実施の形態につき詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

［実施例１］
［金属接合体の作製］
本発明の実施形態は、発電要素に電気的に接続された正極リードおよび負極リードが金属ラミネート樹脂フィルム製の外装体に収容されて成る蓄電素子と、正極リード及び負極リードに接合するバスバーから成る。 [Example 1]
[Making a metal joint]
An embodiment of the present invention comprises a power storage element in which positive electrode leads and negative electrode leads electrically connected to a power generation element are housed in an exterior body made of a metal laminated resin film, and a bus bar bonded to the positive electrode leads and negative electrode leads. ..

本実施例においては、負極リードとバスバーの接合についての詳細を報告する。 In this embodiment, the details of joining the negative electrode lead and the bus bar will be reported.

蓄電素子の負極リードは、ベース金属には銅（金属層２）を、表面層にはニッケルめっき（表面層２）を使用している。ニッケルめっきの厚みは５μｍである。 The negative electrode lead of the power storage element uses copper (metal layer 2) as the base metal and nickel plating (surface layer 2) as the surface layer. The thickness of the nickel plating is 5 μm.

バスバーは、銅を主成分とするベース金属（金属層１）に、ベース金属に近い方から順に、ニッケルめっき、及び金めっきが施されている（表面層１）。ニッケルめっき及び金めっきの厚みは、それぞれ１５μｍ及び１μｍである。 In the bus bar, a base metal (metal layer 1) containing copper as a main component is nickel-plated and gold-plated in order from the one closest to the base metal (surface layer 1). The thicknesses of nickel plating and gold plating are 15 μm and 1 μm, respectively.

接合には、超音波溶接装置（ＳＯＮＯＰＥＴ ΣＧＭ−１２００）を用いた。使用したホーンは、先端の面積が２ｍｍ^２であった。ホーンとアンビルの間に、蓄電素子の負極リードとバスバーを固定し、負極リードがホーン側、バスバーがアンビル側に位置するようにした。 An ultrasonic welding device (SONOPET ΣGM-1200) was used for bonding. The horn used had a tip area of 2 mm ² . The negative electrode lead and the bus bar of the power storage element were fixed between the horn and the anvil so that the negative electrode lead was located on the horn side and the bus bar was located on the anvil side.

ホーンが負極リードとバスバーを加圧する圧力を、０．１ＭＰａに設定した。超音波振動の振幅と溶着時間を設定して、溶接を実施すると、接合状態を表すパラメータであるピークパワー値が得られ、そのピークパワー値を接合面積で除した値をピークパワー密度と規定したところ、４２０Ｗ／ｍｍ^２であった。 The pressure at which the horn pressurizes the negative electrode lead and the bus bar was set to 0.1 MPa. When welding is performed by setting the amplitude and welding time of ultrasonic vibration, the peak power value, which is a parameter indicating the bonding state, is obtained, and the value obtained by dividing the peak power value by the bonding area is defined as the peak power density. However, it was 420 W / mm ² .

［金属接合体の評価］
［接合状態の観察］
上記と同条件で作製し、複数得られた金属接合体の内の１つを用いて、断面を切り出し、走査型電子顕微鏡／エネルギー分散型Ｘ線分析（ＳＥＭ／ＥＤＸ）による画像をもとに解析を実施したところ、負極リードのベース金属（金属層２）とバスバーの表面層であるニッケル層（表面層１）の界面の算術平均粗さが２．７μｍであり、界面接合していることを確認した。また、金属層２の内部にニッケルと金を分散し、含有していることも確認した。
ちなみに、バスバーの表面層１と金属層１の界面は、算術平均粗さが０．４μｍであり、本発明で規定している界面接合とはなっていない。これは、下記実施例でも同様である。 [Evaluation of metal joints]
[Observation of joint state]
A cross section was cut out using one of a plurality of obtained metal joints produced under the same conditions as above, and based on an image obtained by scanning electron microscope / energy dispersive X-ray analysis (SEM / EDX). As a result of the analysis, the arithmetic average roughness of the interface between the base metal (metal layer 2) of the negative electrode lead and the nickel layer (surface layer 1) which is the surface layer of the bus bar is 2.7 μm, and the interface is bonded. It was confirmed. It was also confirmed that nickel and gold were dispersed and contained inside the metal layer 2.
Incidentally, the interface between the surface layer 1 and the metal layer 1 of the bus bar has an arithmetic mean roughness of 0.4 μm, which is not the interface bonding specified in the present invention. This also applies to the following examples.

［金属接合体接合部分の抵抗測定］
四端子法にて接合部分の抵抗測定を実施した。得られた接合部の抵抗値は１０μΩ未満であり、非常に低抵抗であった。尚、接合面積は６ｍｍ^２であった。 [Measurement of resistance at metal joints]
The resistance of the joint was measured by the four-terminal method. The resistance value of the obtained joint was less than 10 μΩ, which was a very low resistance. The joint area was 6 mm ² .

［金属接合体接合部の耐振動性評価］
振動試験装置を用いて、耐振動性の評価を実施した。蓄電素子の負極リードとバスバーの接合体を治具に固定し、振動を与えた。振動パターンはリチウムイオンバッテリーの国際連合危険物輸送勧告（ＵＮ３４８０）に記載の内容を採用した。実施後、接合体を目視で観察したところ、溶接外れ、クラック等の無きことが確認され、耐振動性の有る接合状態であることが分かった。 [Evaluation of vibration resistance of metal joints]
The vibration resistance was evaluated using a vibration test device. The negative electrode lead of the power storage element and the joint of the bus bar were fixed to a jig and vibrated. The vibration pattern adopted the content described in the United Nations Recommendations on the Transport of Dangerous Goods (UN3480) for lithium-ion batteries. After the implementation, when the joint body was visually observed, it was confirmed that there was no welding detachment, cracks, etc., and it was found that the joint was in a vibration-resistant joint state.

［金属接合体の耐腐食性評価］
蓄電素子の負極リードとバスバーの接合体を６０℃、８０％の高温多湿環境下に保存し、２ヶ月後の腐食状態を目視にて観察した。観察の結果、接合部分に腐食は見られなかった。 [Evaluation of corrosion resistance of metal joints]
The joint between the negative electrode lead of the power storage element and the bus bar was stored in a high temperature and high humidity environment of 60 ° C. and 80%, and the corrosion state after 2 months was visually observed. As a result of observation, no corrosion was observed at the joint.

［実施例２］
［金属接合体の作製］
実施例１と同様に、圧力を０．１ＭＰａに設定して、振幅と溶着時間を変化させたところ、得られたピークパワー値は、３８０Ｗ／ｍｍ^２であった。 [Example 2]
[Making a metal joint]
When the pressure was set to 0.1 MPa and the amplitude and the welding time were changed in the same manner as in Example 1, the peak power value obtained was 380 W / mm ² .

［金属接合体の評価］
［接合状態の観察］
実施例１と同様に、金属接合体の断面を切り出し、ＳＥＭ／ＥＤＸによる画像をもとに解析を実施したところ、負極リードのベース金属（金属層２）とバスバーの表面層であるニッケル層（表面層１）の界面の算術平均粗さが２．４μｍであり、界面接合していることを確認した。また、金属層２の内部にニッケルと金を分散し、含有していることも確認した。 [Evaluation of metal joints]
[Observation of joint state]
Similar to Example 1, a cross section of the metal joint was cut out and analyzed based on the SEM / EDX image. As a result, the base metal (metal layer 2) of the negative electrode lead and the nickel layer (metal layer 2) which is the surface layer of the bus bar ( It was confirmed that the arithmetic mean roughness of the interface of the surface layer 1) was 2.4 μm, and the interface was bonded. It was also confirmed that nickel and gold were dispersed and contained inside the metal layer 2.

［金属接合体接合部の抵抗測定］
実施例１と同様に、接合部分の抵抗測定を実施したところ、抵抗値は１０μΩ未満であった。尚、接合面積は６ｍｍ^２であった。 [Measurement of resistance at metal joints]
When the resistance of the joint portion was measured in the same manner as in Example 1, the resistance value was less than 10 μΩ. The joint area was 6 mm ² .

［金属接合体接合部の耐振動性評価］
実施例１と同様に、耐振動性を評価したところ、溶接外れ、クラック等の無きことが目視で確認され、耐振動性の有る接合状態であることが分かった。 [Evaluation of vibration resistance of metal joints]
When the vibration resistance was evaluated in the same manner as in Example 1, it was visually confirmed that there was no welding detachment, cracks, etc., and it was found that the joint state had vibration resistance.

［金属接合体の耐腐食性評価］
実施例１と同様に、２ヶ月後の腐食状態を目視にて観察したところ、接合部分に腐食は見られなかった。 [Evaluation of corrosion resistance of metal joints]
Similar to Example 1, when the corrosion state after 2 months was visually observed, no corrosion was observed at the joint portion.

［実施例３］
［金属接合体の作製］
実施例１と同様に、圧力を０．１ＭＰａに設定して、振幅と溶着時間を変化させたところ、得られたピークパワー値は、３２０Ｗ／ｍｍ^２であった。 [Example 3]
[Making a metal joint]
Similar to Example 1, when the pressure was set to 0.1 MPa and the amplitude and welding time were changed, the peak power value obtained was 320 W / mm ² .

［金属接合体の評価］
［接合状態の観察］
実施例１と同様に、金属接合体の断面を切り出し、ＳＥＭ／ＥＤＸによる画像をもとに解析を実施したところ、負極リードのベース金属（金属層２）とバスバーの表面層であるニッケル層（表面層１）の界面の算術平均粗さが２．１μｍであり、界面接合していることを確認した。また、金属層２の内部にニッケルを分散し、含有していることも確認した。 [Evaluation of metal joints]
[Observation of joint state]
Similar to Example 1, a cross section of the metal joint was cut out and analyzed based on the SEM / EDX image. As a result, the base metal (metal layer 2) of the negative electrode lead and the nickel layer (metal layer 2) which is the surface layer of the bus bar ( It was confirmed that the arithmetic mean roughness of the interface of the surface layer 1) was 2.1 μm, and the interface was bonded. It was also confirmed that nickel was dispersed and contained inside the metal layer 2.

［金属接合体の耐腐食性評価］
実施例１と同様に、２か月後の腐食状態を目視にて観察したところ、接合部分に腐食は見られなかった。 [Evaluation of corrosion resistance of metal joints]
Similar to Example 1, when the corrosion state after 2 months was visually observed, no corrosion was observed at the joint portion.

［実施例４］
［金属接合体の作製］
実施例１と同様に、圧力を０．１ＭＰａに設定して、振幅と溶着時間を変化させたところ、得られたピークパワー値は、２９０Ｗ／ｍｍ^２であった。 [Example 4]
[Making a metal joint]
When the pressure was set to 0.1 MPa and the amplitude and the welding time were changed in the same manner as in Example 1, the peak power value obtained was 290 W / mm ² .

［金属接合体の評価］
［接合状態の観察］
実施例１と同様に、金属接合体の断面を切り出し、ＳＥＭ／ＥＤＸによる画像をもとに解析を実施したところ、負極リードのベース金属（金属層２）とバスバーの表面層であるニッケル層（表面層１）の界面の算術平均粗さが１．９μｍであり、界面接合していることを確認した。また、金属層２の内部にニッケルを分散し、含有していることも確認した。 [Evaluation of metal joints]
[Observation of joint state]
Similar to Example 1, a cross section of the metal joint was cut out and analyzed based on the SEM / EDX image. As a result, the base metal (metal layer 2) of the negative electrode lead and the nickel layer (metal layer 2) which is the surface layer of the bus bar ( It was confirmed that the arithmetic mean roughness of the interface of the surface layer 1) was 1.9 μm, and the interface was bonded. It was also confirmed that nickel was dispersed and contained inside the metal layer 2.

［金属接合体接合部の抵抗測定］
実施例１と同様に、接合部分の抵抗測定を実施したところ、抵抗値は１５μΩ未満であった。尚、接合面積は６ｍｍ^２であった。 [Measurement of resistance at metal joints]
When the resistance of the joint portion was measured in the same manner as in Example 1, the resistance value was less than 15 μΩ. The joint area was 6 mm ² .

［金属接合体接合部の耐振動性評価］
実施例１と同様に、耐振動性を評価したところ、溶接外れ、クラック等の無きことが目視で確認され、耐振動性のある接合状態であることが分かった。 [Evaluation of vibration resistance of metal joints]
When the vibration resistance was evaluated in the same manner as in Example 1, it was visually confirmed that there was no welding detachment, cracks, etc., and it was found that the joint state had vibration resistance.

［比較例１］
［金属接合体の作製］
実施例１と同様に、圧力を０．１ＭＰａに設定して、振幅と溶着時間を変化させたところ、得られたピークパワー値は、１７０Ｗ／ｍｍ^２であった。 [Comparative Example 1]
[Making a metal joint]
When the pressure was set to 0.1 MPa and the amplitude and the welding time were changed in the same manner as in Example 1, the peak power value obtained was 170 W / mm ² .

［金属接合体の評価］
［接合状態の観察］
実施例１と同様に、金属接合体の断面を切り出し、ＳＥＭ／ＥＤＸによる画像をもとに解析を実施したところ、負極リードの表面層であるニッケル層（表面層２）とバスバーの表面層であるニッケル層（表面層１）の界面の算術平均粗さが１．２μｍであり、表面層同士が界面接合していることを確認したが、金属層２と表面層１の界面接合とはなっていなかった。また、金属層２の内部に分散し、含有している金属は観察できなかった。 [Evaluation of metal joints]
[Observation of joint state]
Similar to Example 1, a cross section of the metal joint was cut out and analyzed based on the image by SEM / EDX. As a result, the nickel layer (surface layer 2) which is the surface layer of the negative electrode lead and the surface layer of the bus bar were used. It was confirmed that the arithmetic average roughness of the interface of a certain nickel layer (surface layer 1) was 1.2 μm, and that the surface layers were interfacially bonded to each other, but the metal layer 2 and the surface layer 1 were interfacially bonded. I wasn't. In addition, the metal dispersed inside the metal layer 2 and contained in the metal layer 2 could not be observed.

［金属接合体接合部の抵抗測定］
実施例１と同様に、接合部分の抵抗測定を実施したところ、抵抗値は約２００μΩであった。尚、接合面積は６ｍｍ^２であった。 [Measurement of resistance at metal joints]
When the resistance of the joint portion was measured in the same manner as in Example 1, the resistance value was about 200 μΩ. The joint area was 6 mm ² .

［金属接合体接合部の耐振動性評価］
実施例１と同様に、耐振動性を目視で評価したところ、溶接外れが確認され、耐振動性の無い接合状態であることが分かった。 [Evaluation of vibration resistance of metal joints]
As in the case of Example 1, when the vibration resistance was visually evaluated, welding detachment was confirmed, and it was found that the joint state had no vibration resistance.

［比較例２］
［金属接合体の作製］
実施例１と同様に、圧力を０．１ＭＰａに設定して、振幅と溶着時間を変化させたところ、得られたピークパワー値は、５６０Ｗ／ｍｍ^２であった。 [Comparative Example 2]
[Making a metal joint]
When the pressure was set to 0.1 MPa and the amplitude and the welding time were changed in the same manner as in Example 1, the peak power value obtained was 560 W / mm ² .

［金属接合体の評価］
［接合状態の観察］
実施例１と同様に、金属接合体の断面を切り出し、ＳＥＭ／ＥＤＸによる画像をもとに解析を実施したところ、負極リードの表面層２とバスバーの表面層１がともに破壊されており、金属層２と表面層１の界面接合とはなっていなかった。また、金属層１と金属層２の両方の内部にニッケルと金を分散し、含有していることも確認した。 [Evaluation of metal joints]
[Observation of joint state]
Similar to Example 1, a cross section of the metal joint was cut out and analyzed based on the image by SEM / EDX. As a result, both the surface layer 2 of the negative electrode lead and the surface layer 1 of the bus bar were destroyed, and the metal. It was not an interface bond between the layer 2 and the surface layer 1. It was also confirmed that nickel and gold were dispersed and contained inside both the metal layer 1 and the metal layer 2.

［金属接合体の耐腐食性評価］
実施例１と同様に、２ヶ月後の腐食状態を目視にて観察したところ、接合部分に腐食が見られた。 [Evaluation of corrosion resistance of metal joints]
Similar to Example 1, when the corrosion state after 2 months was visually observed, corrosion was observed at the joint portion.

実施例１〜４及び比較例１〜２について、金属接合体の作製、接合部の状態、及び接合特性を下記表１に示す。

Table 1 below shows the production of metal joints, the state of joints, and the joint characteristics of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2.

＜表１中の耐振動性の評価基準＞
○（良好）：溶接外れ、クラック等が確認されなかった。
×（不良）：溶接外れ、クラック等が確認された。 <Evaluation criteria for vibration resistance in Table 1>
◯ (Good): Welding detachment, cracks, etc. were not confirmed.
× (Defective): Welding detachment, cracks, etc. were confirmed.

＜表１中の耐腐食性の評価基準＞
○（良好）：腐食が見られなかった。
×（不良）：腐食が見られた。 <Evaluation criteria for corrosion resistance in Table 1>
○ (Good): No corrosion was observed.
× (defective): Corrosion was observed.

なお、表１中の比較例２の接合部の状態及び特性から、中間層１と対応する表面層１、及び表面層２を共に破壊してしまうと、ベース金属と表面層の線膨張係数の違いから、接合部にクラックが生じ易くなり、腐食の原因となることが分かる。 From the state and characteristics of the joint portion of Comparative Example 2 in Table 1, if both the intermediate layer 1 and the corresponding surface layer 1 and the surface layer 2 are destroyed, the coefficient of linear expansion of the base metal and the surface layer is increased. From the difference, it can be seen that cracks are likely to occur at the joint and cause corrosion.

本発明の金属接合体及び金属接合体を備えた蓄電モジュールは、例えば、自動車における内燃機関、燃料電池、又はモーターと、蓄電素子と、を組み合わせたハイブリット駆動システムの分野；瞬間電力ピーク時のアシスト電源用途等として、好適に利用することができる。 The metal joint of the present invention and the power storage module including the metal joint are, for example, in the field of a hybrid drive system in which an internal combustion engine, a fuel cell, or a motor in an automobile and a power storage element are combined; It can be suitably used as a power source application.

１金属層１
２中間層１（表面層１）
３金属層２
４金属内部に分散して含有する金属
５金属接合体
６金属接合体（接合部分）
７金属複合体
８蓄電素子の負極リードとバスバーの接合体
９蓄電素子
１０負極リード
１１バスバー
１２正極リード
１３ホーン
１４アンビル
１５積層体１
１６積層体２
１７加圧方向 1 metal layer 1
2 Intermediate layer 1 (Surface layer 1)
3 metal layer 2
4 Metal dispersed inside the metal 5 Metal joint 6 Metal joint (joint part)
7 Metal composite 8 Joint of negative electrode lead and bus bar of power storage element 9 Power storage element 10 Negative electrode lead 11 Bus bar 12 Positive electrode lead 13 Horn 14 Anvil 15 Laminated body 1
16 Laminated body 2
17 Pressurization direction

Claims

A metal joint in which a metal layer 1, an intermediate layer 1, and a metal layer 2 are laminated in this order.
The intermediate layer 1 and the metal layer 2 are interfacially bonded to each other .
The metal layer 2 contains one or two of a plurality of metals whose main components are nickel, tin, gold, copper oxide, or aluminum oxide in a dispersed manner.
The intermediate layer 1 is a single layer and
Nickel or gold is dispersed and contained in the metal layer 2, but is not dispersed and contained in the intermediate layer 1.
The metal joint.

The metal joint according to claim 1, wherein the metal layer 1 and the metal layer 2 are made of a metal material containing copper or aluminum as a main component.

The metal joint according to claim 1 or 2 , wherein the intermediate layer 1 is composed of a layer containing any one metal of nickel, tin, gold, aluminum oxide or copper oxide as a main component.

A metal composite having at least a part of the metal joint according to any one of claims 1 to 3 .

The metal joint according to any one of claims 1 to 3, which is formed by joining the laminate 1 of the surface layer 1 and the metal layer 1 and the laminate 2 of the surface layer 2 and the metal layer 2. The method for joining a metal composite according to claim 4 .
A step of superimposing the laminated body 1 and the laminated body 2 so that the surface layer 1 and the surface layer 2 are in contact with each other and applying ultrasonic vibration.
A step of destroying and diffusing the surface layer 2 by the ultrasonic vibration and dispersing the metal derived from the surface layer 2 inside the metal layer 2.
A step of creating an interfacial bonding state between the metal layer 2 and the surface layer 1 and
The joining method, which comprises.

A power storage module having the metal joint according to any one of claims 1 to 3 or the metal composite according to claim 4 .