KR102001288B1 - 전지용 리드재 및 전지용 리드재의 제조 방법 - Google Patents

전지용 리드재 및 전지용 리드재의 제조 방법 Download PDF

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요시미츠 오다
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히타치 긴조쿠 가부시키가이샤
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Abstract

이 전지용 리드재는, 단일의 금속으로 이루어지고, 중심부의 경도가 표층부의 경도보다 낮은 금속판을 구비하고 있다.

Description

전지용 리드재 및 전지용 리드재의 제조 방법 {LEAD MATERIAL FOR BATTERY AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은, 전지용 리드재 및 그 전지용 리드재의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 전지에 사용되는 전지용 리드재가 알려져 있다. 그러한 전지용 리드재는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2004-285371호 공보에 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2004-285371호 공보에는, 리튬 이온 이차 전지의 리드에 적용 가능한 니켈 재료대이며, 냉간 압연 후에 어닐링을 행하거나, 또는 어닐링을 행한 후에 최종의 냉간 압연을 행함으로써, 경도가 조정된 니켈 재료대가 개시되어 있다. 이 니켈 재료대에서는, 어닐링 또는 최종의 냉간 압연에 있어서 전체의 경도를 소정의 경도까지 높게 하고 있다. 이에 의해, 니켈 재료대의 경도가 소정의 경도보다 낮아지는 것을 억제함으로써, 니켈 재료대가 크게 휘는 것을 어느 정도 억제하여 핸들링성(취급성)을 확보하면서, 니켈 재료대의 경도가 소정의 경도보다 높아지는 것을 억제함으로써, 니켈 재료대를 어느 정도 신장되기 쉽게 하여 굽힘 가공성을 확보하고 있다.
그러나, 일본 특허 공개 제2004-285371호 공보에 기재된 니켈 재료대에서는, 취급성과 신장성의 양쪽을 모두 향상시키는 것이 곤란하였다. 따라서, 취급성과 신장성의 양쪽을 모두 향상시킨 전지용 리드재가 요망되고 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 본 발명의 하나의 목적은, 취급성과 신장성의 양쪽을 모두 향상시킨 전지용 리드재 및 그 전지용 리드재의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 국면에 의한 전지용 리드재는, 단일의 금속으로 이루어지고, 중심부의 경도가 표층부의 경도보다 낮은 금속판을 구비한다. 또한, 「단일의 금속」은, 단일의 원소(예를 들어, Ni만, Cu만, 등)에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명에 있어서, 「단일의 금속으로 이루어지는 금속판」이라 함은, 금속판이 단일의 금속(원소)만으로 이루어지는 경우(예를 들어, Ni 원소만으로 이루어지는 경우)뿐만 아니라, 금속판이 어느 조성을 갖는 합금만으로 이루어지는 경우(예를 들어, JIS 규격에 규정된 NW4402(Ni-30Cu 합금)만으로 이루어지는 경우)도 포함한다. 또한, 「중심부」는, 금속판의 판 두께 방향 중, 금속판의 중심 근방의 영역의 부분을 의미하고, 「표층부」는, 판 두께 방향 중, 금속판의 표면 근방의 영역의 부분을 의미한다.
본 발명의 제1 국면에 의한 전지용 리드재에서는, 상기한 바와 같이 금속판의 중심부의 경도를 금속판의 표층부의 경도보다 낮게 함으로써, 어느 정도의 경도를 갖는 표층부에 의해, 전지용 리드재에 큰 휨이 발생하는 것을 억제할 수 있으므로, 전지용 리드재의 취급성을 향상시킬 수 있다. 또한, 표층부보다 경도가 낮은 중심부에서는 변형이 적으므로 전지용 리드재의 신장성을 향상시킬 수 있다. 이들의 결과, 전지용 리드재의 취급성과 신장성의 양쪽을 모두 향상시킬 수 있다. 따라서, 취급성이 향상된 전지용 리드재에 의해, 전지용 리드재를 전지의 부재에 접속할 때의 수고를 경감시킬 수 있음과 함께, 신장성이 향상된 전지용 리드재에 의해 전지에 가해지는 진동을 흡수할 수 있으므로, 전지용 리드재가 전지 내에 있어서 파단되거나 탈락하거나 하는 것을 억제할 수 있다.
상기 제1 국면에 의한 전지용 리드재에 있어서, 바람직하게는 금속판의 중심부의 경도는, 금속판의 표층부의 경도의 95％ 이하이다. 이와 같이 구성하면, 중심부의 변형의 양을 작게 할 수 있으므로, 전지용 리드재의 신장성을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 국면에 의한 전지용 리드재에 있어서, 바람직하게는 금속판이 순 Ni 또는 Ni기 합금으로 이루어진다. 또한, 「Ni기 합금」은, Ni를 주로 포함하는 합금을 의미한다. 이와 같이 구성하면, 전지용 리드재를 저항 용접 등에 의해 전지의 부재에 용이하게 접속할 수 있다.
이 경우, 바람직하게는 금속판의 중심부의 경도는, 금속판의 표층부의 경도의 90％ 이하이다. 이와 같이 구성하면, 중심부에 있어서의 변형의 양을 더욱 작게 할 수 있으므로, 순 Ni 또는 Ni기 합금의 금속판으로 이루어지는 전지용 리드재의 신장성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 제1 국면에 의한 전지용 리드재에 있어서, 바람직하게는, 금속판이 순 Cu 또는 Cu기 합금으로 이루어진다. 또한, 「Cu기 합금」은, Cu를 주로 포함하는 합금을 의미한다. 이와 같이 구성하면, 전지용 리드재의 도전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 제1 국면에 의한 전지용 리드재에 있어서, 바람직하게는, 금속판에 적층되고, 금속판과는 상이한 성분의 금속으로 이루어지는 이종 금속층을 더 구비한다. 이와 같이 구성하면, 취급성과 신장성의 양쪽이 모두 향상되고, 또한 금속판과 이종 금속층의 양쪽의 성질을 갖는 전지용 리드재를 제공할 수 있다. 또한, 이와 같이 구성하면, 금속판의 문제점을 보완할 수 있다. 예를 들어, 금속판을 구성하는 단일의 금속으로서 전지의 부재에 접속하기 어려운 금속을 사용하였다고 해도, 이종 금속층을 적절하게 선택함으로써, 전지용 리드재가 전지의 부재에 접속하기 어려워지는 것을 억제할 수 있다.
이 경우, 바람직하게는, 금속판이 이종 금속층에 의해 사이에 끼워져 있다. 이와 같이 구성하면, 금속판을 이종 금속층에 의해 덮을 수 있으므로, 전지용 리드재의 표리를 관리할 필요가 없어져, 전지용 리드재의 취급성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 금속판을 구성하는 단일의 금속으로서 내식성이 떨어진 금속을 사용하였다고 해도, 이종 금속층을 적절하게 선택함으로써, 전지용 리드재가 부식되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 제2 국면에 의한 전지용 리드재는, 단일의 금속으로 이루어지는 금속판과, 금속판과는 상이한 성분의 금속으로 이루어지는 이종 금속층을 구비하는, 복합 금속판으로 이루어지고, 복합 금속판의 중심부의 경도가 복합 금속판의 표층부의 경도보다 낮다.
본 발명의 제2 국면에 의한 전지용 리드재에서는, 복합 금속판의 중심부의 경도를 복합 금속판의 표층부의 경도보다 낮게 함으로써, 제1 국면에 의한 전지용 리드재와 마찬가지로, 전지용 리드재의 취급성과 신장성의 양쪽을 모두 향상시킬 수 있다. 또한, 금속판과 이종 금속층의 양쪽의 성질을 갖는 전지용 리드재를 제공할 수 있다.
상기 제2 국면에 의한 전지용 리드재에 있어서, 바람직하게는 이종 금속층의 두께는, 금속판의 판 두께 이하이고, 복합 금속판의 중심부의 경도가 복합 금속판의 금속판측의 표층부의 경도보다 낮다. 이와 같이 구성하면, 이종 금속층의 비율이 커지는 것을 억제하면서, 전지용 리드재의 취급성과 신장성의 양쪽을 모두 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제3 국면에 의한 전지용 리드재의 제조 방법은, 단일의 금속으로 이루어지는 금속판을 포함하는 판재를 준비하는 공정과, 판재를 롤러 레벨러에 통과시켜, 판재에 대해 반복 굽힘을 부여함으로써, 금속판의 중심부의 경도가 금속판의 표층부의 경도보다 낮아지도록 금속판의 경도를 조정하는 공정을 구비한다.
본 발명의 제3 국면에 의한 전지용 리드재의 제조 방법에서는, 상기 제1 국면에 의한 전지용 리드재의 효과 외에, 판재를 롤러 레벨러에 통과시켜, 판재에 대해 반복 굽힘을 부여함으로써, 금속판의 중심부의 경도가 높아지는 것을 억제하면서, 표층부의 경도를 높게 할 수 있으므로, 중심부의 경도가 표층부의 경도보다 낮아지도록 판재의 경도를 용이하게 조정할 수 있다.
상기 제3 국면에 의한 전지용 리드재의 제조 방법에 있어서, 바람직하게는 금속판의 경도를 조정하는 공정은, 경도를 조정하면서 금속판의 버어를 제거하는 공정을 포함한다. 이와 같이 구성하면, 판재를 준비하는 공정(예를 들어, 절단 공정)에 있어서 버어가 발생하였다고 해도, 롤러 레벨러에 의해 판재의 경도를 조정하면서 버어를 제거할 수 있다. 이에 의해, 전지용 리드재로부터 미리 버어를 제거할 수 있으므로, 전지용 리드재가 전지에 사용되었을 때, 버어가 전지의 발전 요소 등을 손상시키거나, 버어가 전지 내부로 탈락하거나 하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 버어 제거 공정을 별개로 마련할 필요가 없으므로, 전지용 리드재의 제조 프로세스를 간략화할 수 있다.
상기 제3 국면에 의한 전지용 리드재의 제조 방법에 있어서, 바람직하게는 판재를 준비하는 공정은, 단일의 금속으로 이루어지는 금속재를 포함하는 압연 전 판재를 압연하여 판재로 하는 공정과, 압연에 의해 경질화된 판재를 복수로 절단하는 공정과, 절단된 판재를 어닐링하는 공정을 포함한다. 이와 같이 구성하면, 판재를 준비하는 공정 후의 판재의 경도를 조정하는 공정에 있어서, 어닐링에 의해 연질화된 판재에 대해 롤러 레벨러에 의한 경도 조정을 행할 수 있으므로, 중심부의 경도를 충분히 낮게 할 수 있다. 또한, 압연에 의해 경질화된 판재를 절단함으로써, 연질화된 판재를 절단하는 경우와 비교하여 절단에 기인하여 버어가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
상기 제3 국면에 의한 전지용 리드재의 제조 방법에 있어서, 바람직하게는, 금속판의 경도를 조정하는 공정은, 판재가 반입되는 입구측에 있어서의 판재의 하방의 하측 롤러의 반경, 및 판재의 상방의 상측 롤러의 반경을 각각 R1(㎜) 및 R2(㎜)로 하고, 하측 롤러와 상측 롤러의 반송 방향의 축심간 거리를 L(㎜)로 하고, 하측 롤러와 상측 롤러의 축심간 거리를 H(㎜)로 하고, 하측 롤러의 축심을 통과하는 수직 방향의 선과, 하측 롤러의 축심과 상측 롤러의 축심을 연결하는 선이 이루는 하방의 각도를 θ(도)로 하고, 전지용 리드재의 두께를 t(㎜)로 한 경우에, 5＜θ＜90＋tan-1((R1＋R2＋t)/L), R1＋R2＋t＜H를 만족시키도록 롤러 레벨러를 설정한 상태에서, 금속판의 경도 조정을 행하는 공정을 포함한다. 이와 같이 구성하면, 금속판에 대해 롤러 레벨러에 의한 굽힘을 충분히 부여할 수 있으므로, 금속판의 표층부의 경도를 충분히 높게 할 수 있다. 또한, 한 쌍의 롤러가 간섭하지 않도록 설치하는 것이 바람직하다.
상기 제3 국면에 의한 전지용 리드재의 제조 방법에 있어서, 바람직하게는, 금속판의 경도를 조정하는 공정은, 금속판의 중심부의 경도를 금속판의 표층부의 경도의 95％ 이하로 하도록, 금속판의 경도를 조정하는 공정을 포함한다. 이와 같이 구성하면, 중심부에 있어서의 변형의 양을 작게 할 수 있으므로, 전지용 리드재의 신장성을 향상시킬 수 있다.
상기 제3 국면에 의한 전지용 리드재의 제조 방법에 있어서, 바람직하게는 금속판이 순 Ni 또는 Ni기 합금으로 이루어진다. 이와 같이 구성하면, 저항 용접 등에 의해 전지의 부재에 용이하게 접속하는 것이 가능한 전지용 리드재를 얻을 수 있다.
상기 제3 국면에 의한 전지용 리드재의 제조 방법에 있어서, 바람직하게는 금속판이 순 Cu 또는 Cu기 합금으로 이루어진다. 이와 같이 구성하면, 도전성을 더욱 향상시키는 것이 가능한 전지용 리드재를 얻을 수 있다.
상기 제3 국면에 의한 전지용 리드재의 제조 방법에 있어서, 바람직하게는, 판재를 준비하는 공정은, 금속판과, 금속판에 적층되고, 금속판과는 상이한 성분의 금속으로 이루어지는 이종 금속층을 포함하는 판재를 준비하는 공정을 포함한다. 이와 같이 구성하면, 취급성과 신장성의 양쪽이 모두 향상되고, 또한 금속판과 이종 금속층의 양쪽의 성질을 갖는 복합 금속판으로 이루어지는 전지용 리드재를 제공할 수 있다. 또한, 복합 금속판을 롤러 레벨러에 통과시켜, 복합 금속판에 대해 반복 굽힘을 부여함으로써, 금속판의 중심부의 경도가 높아지는 것을 억제하면서, 표층부의 경도를 높게 할 수 있으므로, 중심부의 경도가 표층부의 경도보다 낮아지도록 금속판의 경도를 용이하게 조정할 수 있다.
이 경우, 바람직하게는, 금속판과 이종 금속층을 포함하는 판재를 준비하는 공정은, 금속판을 이종 금속층에 의해 사이에 끼우도록 형성된 판재를 준비하는 공정을 갖는다. 이와 같이 구성하면, 금속판을 이종 금속층에 의해 덮을 수 있으므로, 전지용 리드재의 표리를 관리할 필요가 없어져, 전지용 리드재의 취급성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 금속판을 구성하는 단일의 금속으로서 내식성이 떨어지는 금속을 사용하였다고 해도, 이종 금속층을 적절하게 선택함으로써, 전지용 리드재가 부식되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 제4 국면에 의한 전지용 리드재의 제조 방법은, 복합 금속판으로 이루어지는 전지용 리드재의 제조 방법이며, 단일의 금속으로 이루어지는 금속판과 금속판과는 상이한 성분의 금속으로 이루어지는 이종 금속층을 적층하여 복합 금속판을 형성하는 공정과, 복합 금속판을 롤러 레벨러에 통과시켜, 복합 금속판에 대해 반복 굽힘을 부여함으로써, 복합 금속판의 중심부의 경도가 복합 금속판의 표층부의 경도보다 낮아지도록 복합 금속판의 경도를 조정하는 공정을 구비한다. 또한, 복합 금속판의 중심부가 금속판에 위치하는 경우에는, 금속판에서의 표층부와 중심부의 경도를 비교하고, 복합 금속판의 중심부가 이종 금속층에 위치하는 경우에는, 이종 금속층에서의 표층부와 중심부의 경도를 비교한다. 이와 같이 구성해도, 취급성과 신장성의 양쪽이 모두 향상되고, 또한 금속판과 이종 금속층의 양쪽의 성질을 갖는 복합 금속판으로 이루어지는 전지용 리드재를 제공할 수 있다. 또한, 복합 금속판을 롤러 레벨러에 통과시켜, 복합 금속판에 대해 반복 굽힘을 부여함으로써, 복합 금속판의 중심부의 경도가 높아지는 것을 억제하면서, 복합 금속판의 표층부의 경도를 높게 할 수 있으므로, 중심부의 경도가 표층부의 경도보다 낮아지도록 복합 금속판의 경도를 용이하게 조정할 수 있다.
이 경우, 바람직하게는 복합 금속판을 형성하는 공정은, 금속판과 금속판의 판 두께 이하이고, 또한 상이한 성분으로 이루어지는 이종 금속층을 적층하는 공정을 포함하고, 복합 금속판의 경도를 조정하는 공정은, 복합 금속판의 중심부의 경도가 복합 금속판의 금속판측의 표층부의 경도보다 낮아지도록 복합 금속판의 경도를 조정하는 공정을 포함한다. 이와 같이 구성하면, 금속판에 있어서, 복합 금속판의 중심부의 경도를 복합 금속판의 표층부의 경도보다 낮게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 전지를 도시한 단면 모식도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 부극 리드재를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제1∼제3 실시 형태에 의한 부극 리드재의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도.
도 4는 본 발명의 제1∼제3 실시 형태에 의한 부극 리드재의 제조에 있어서의 버어의 발생을 설명하기 위한 단면도.
도 5는 본 발명의 제1∼제3 실시 형태에 의한 부극 리드재의 제조 방법 중, 경도 조정 공정을 설명하기 위한 모식적인 사시도.
도 6은 본 발명의 제1∼제3 실시 형태에 의한 부극 리드재의 제조 방법 중, 경도 조정 공정을 설명하기 위한 모식적인 측면도.
도 7은 본 발명의 제1∼제3 실시 형태에 의한 부극 리드재의 제조 방법 중, 경도 조정 공정을 설명하기 위한 모식적인 확대 측면도.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 부극 리드재의 제조 방법 중, 경도 조정을 설명하기 위한 모식적인 확대 단면도.
도 9는 본 발명의 제1∼제3 실시 형태에 의한 부극 리드재의 제조에 있어서의 버어의 제거를 설명하기 위한 모식적인 확대 단면도.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 부극 리드재를 도시한 단면도.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 부극 리드재의 제조 방법을 설명하기 위한 모식도.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 부극 리드재의 제조 방법 중, 경도 조정을 설명하기 위한 모식적인 확대 단면도.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태의 변형예에 의한 부극 리드재를 도시한 단면도.
도 14는 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 부극 리드재를 도시한 단면도.
도 15는 본 발명의 제3 실시 형태의 변형예에 의한 부극 리드재를 도시한 단면도.
도 16은 본 발명의 제1 실시 형태에 대응하는 실시예 1의 부극 리드재를 나타낸 단면 사진.
도 17은 본 발명의 제2 실시 형태에 대응하는 실시예 2의 부극 리드재를 나타낸 단면 사진.
도 18은 실시예 2 및 비교예 2의 측단면 근방을 나타낸 단면 사진.
도 19는 롤러 레벨러에 있어서의 롤러의 개수와 각도 θ에 대한 부극 리드재의 표면 경도의 관계를 나타낸 그래프.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
[제1 실시 형태]
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 부극 리드재(5)를 사용한 전지(100)의 구조에 대해 설명한다. 또한, 부극 리드재(5)는 청구범위의 「전지용 리드재」의 일례이다.
<전지의 구조>
본 발명의 제1 실시 형태에 의한 전지(100)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 이른바 원통형의 리튬 이온 전지이다. 이 전지(100)는, 원통 형상의 하우징(1)과, 하우징(1)의 개구를 밀봉하는 덮개재(2)와, 하우징(1) 내에 배치되는 발전 요소(3)를 구비하고 있다. 하우징(1)은, Ni 도금 강판으로 구성되어 있고, 전지(100)의 부극 단자(전지 부극)를 겸하고 있다.
하우징(1) 내에는, 발전 요소(3)와 전해액(도시하지 않음)이 수용되어 있다. 덮개재(2)는, 알루미늄 합금 등으로 구성되어 있고, 전지(100)의 정극 단자(전지 정극)를 겸하고 있다. 발전 요소(3)는, 정극박(3a)과, 부극박(3b)과, 정극박(3a)과 부극박(3b) 사이에 배치된 절연성의 세퍼레이터(3c)가 권회됨으로써 형성되어 있다. 정극박(3a)은, 망간산 리튬 등의 정극 활물질(도시하지 않음)이 도포된 알루미늄박으로 이루어진다. 부극박(3b)은, 탄소 등의 부극 활물질(도시하지 않음)이 도포된 구리박으로 이루어진다.
또한, 전지(100)는, 정극박(3a)과 정극 단자(덮개재(2))를 접속하기 위한 정극 리드재(4)와, 부극박(3b)과 부극 단자(하우징(1))를 접속하기 위한 부극 리드재(5)(도 1의 굵은 사선 부분)를 더 구비하고 있다. 정극 리드재(4)는, 정극박(3a)과 덮개재(2)에 저항 용접 등에 의해 접합되어 있다. 또한, 정극 리드재(4)는 평판 형상의 알루미늄박으로 이루어진다. 부극 리드재(5)는, 부극박(3b)과 하우징(1)의 내저면(1a)에 저항 용접 등에 의해 접합되어 있다.
(부극 리드재의 구조)
부극 리드재(5)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 99.0질량％ 이상의 Ni를 함유하는 순 Ni로 구성된 금속판(50)으로 이루어진다. 예를 들어, 금속판(50)은 JIS H4551에 규정된 NW2200 또는 NW2201로 구성되어 있다. 또한, 금속판(50)은 판 두께 방향(Z 방향)으로 약 0.1㎜의 길이(두께 t1)를 갖는 박판 형상으로 형성되어 있다. 또한, 순 Ni는, 청구범위의 「단일의 금속」의 일례이다.
여기서, 제1 실시 형태에서는, 금속판(50)은, 표층부(51 및 52)와, 중심부(53)를 포함하고 있다. 표층부(51)는, 금속판(50)의 판 두께 방향의 일측(Z1측)의 한쪽 표면 S1 및 한쪽 표면 S1의 근방의 영역으로 구성되어 있다. 표층부(52)는, 금속판(50)의 판 두께 방향의 타측(Z2측)의 다른 쪽 표면 S2 및 다른 쪽 표면 S2의 근방의 영역으로 구성되어 있다. 중심부(53)는, 금속판(50)의 판 두께 방향의 중심 C1 및 중심 C1의 근방의 영역으로 구성되어 있다.
구체적으로는, 표층부(51)는, 한쪽 표면 S1로부터 Z2 방향을 향해 금속판(50)의 두께 t1의 약 20％까지의 영역으로 구성되어 있다. 마찬가지로, 표층부(52)는, 하측의 다른 쪽 표면 S2로부터 Z1 방향을 향해 두께 t1의 약 20％까지의 영역으로 구성되어 있다. 즉, 표층부(51 및 52)는, 두께 t1의 약 20％의 판 두께 방향의 길이(두께 t2＝0.2×t1)를 갖고 있다. 또한, 중심부(53)는, 중심 C1로부터 Z1 방향을 향해 두께 t1의 약 10％까지의 영역과, 중심 C1로부터 Z2 방향을 향해 두께 t1의 약 10％까지의 영역으로 구성되어 있다. 즉, 중심부(53)는, 금속판(50)의 중심 C1에 있어서의, 두께 t1의 약 20％의 판 두께 방향의 길이(두께 t3＝0.2×t1)의 영역으로 구성되어 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 중심부(53)는 소정의 경도(비커스 경도)를 갖는 표층부(51 및 52)보다 경도가 낮다. 또한, 중심부(53)의 경도는, 표층부(51 및 52)의 경도의 약 95％ 이하인 것이 바람직하고, 표층부(51 및 52)의 경도의 약 93％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 중심부(53)의 경도는, 표층부(51 및 52)의 경도의 약 90％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 예를 들어, 표층부(51 및 52)의 비커스 경도(HV)는 약 111.5이고, 중심부(53)의 비커스 경도(HV)는 약 99.5(표층부(51 및 52)의 비커스 경도의 약 89％)이다.
<부극 리드재의 제조 방법>
다음으로, 도 2∼도 9를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 부극 리드재(5)의 제조 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도시하지 않은 진공 용해로에서 용해시킨 전해 Ni(순 Ni)를 잉곳으로 주조한다. 그리고, 잉곳을 열간 압연에 의해 소정의 두께의 Ni 판재로 한 후, Ni 판재에 대해 냉간 압연과 어닐링을 반복한다(압연 공정). 그리고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 냉간 압연과 어닐링이 반복된 띠 형상의 Ni 판재(50a)에 대해 반송 방향 A로 반송하면서 한 쌍의 압연 롤러(101a)에 의해 최후의 냉간 압연을 행함으로써, 약 0.1㎜의 두께를 갖는 띠 형상의 Ni 판재(50b)를 연속적으로 제작한다. 이 냉간 압연 후의 띠 형상의 Ni 판재(50b)는 최후의 냉간 압연에 의해 가공 경화가 발생함으로써 경질화되어 있다. 또한, Ni 판재(50a)는 청구범위의 「압연 전 판재」의 일례이다.
그리고, 최후의 냉간 압연 후의 띠 형상의 Ni 판재(50b)를 슬릿 가공부(102)에 있어서 연속적으로 슬릿 가공을 행한다(슬릿 가공 공정). 슬릿 가공부(102)는, 회전 가능하게 구성된 슬릿 커터부(102a)와, 슬릿 커터부(102a)에 대향하는 위치에 배치된 슬릿 커터부(102b)를 갖고 있다. 또한, 슬릿 커터부(102a 및 102b)는 각각, 반송 방향 A와 직교하는 폭 B 방향으로 소정의 슬릿 폭을 이격시켜 배치된 복수(도 3에서는 7개)의 커터(102c 및 102d)를 갖고 있다. 이에 의해, 커터(102c 및 102d)에 끼워 넣어짐으로써, 띠 형상의 Ni 판재(50b)가 반송 방향 A를 따라 연속적으로 절단되어, 복수(도 3에서는 8개)의 띠 형상의 금속판(50c)이 형성된다. 또한, 이 상태에 있어서는, 금속판(50c)에 표층부(51, 52) 및 중심부(53)(도 2 참조)는 형성되어 있지 않다.
여기서, 띠 형상의 Ni 판재에 대해 슬릿 가공을 행할 때에는, 커터(102c 및 102d)에 의한 절단에 기인하여 Ni 판재가 절단되는 측단면(E)의 하측(Z2측)이 상측(Z1측)의 커터(102c)에 의해 하방으로 잡아 늘여지거나, 측단면(E)의 상측(Z1측)이 하측(Z2측)의 커터(102d)에 의해 상방으로 잡아 늘여지거나 한다. 이 결과, 도 4에 이점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 금속판의 측단면(E)에 버어가 발생하기 쉽다. 그러나, 제1 실시 형태에서는, 압연 공정 후의 경질화된 띠 형상의 Ni 판재(50b)에 대해 슬릿 가공을 행함으로써, 종래와 같이 어닐링에 의해 연질화된 상태의 띠 형상의 Ni 판재에 대해 슬릿 가공을 행하는 경우에 비해, Ni 판재(50b)는 절단 시에 측단면(E)이 잡아 늘여지기 어렵다. 이에 의해, 도 4에 실선으로 나타내는 바와 같이, 금속판(50c)의 측단면(E)에 있어서의 버어의 발생을 억제함과 함께, 발생하는 버어의 크기를 작게 하는 것이 가능하다.
그 후, 도 3에 도시하는 바와 같이, 복수의 금속판(50c)을 어닐링 로(103) 내에 연속적으로 반송함으로써, 연속적으로 어닐링을 행한다(어닐링 공정). 이때, 어닐링 로(103) 내를 비산화 분위기 중이며, 또한 약 800℃의 온도 조건으로 유지함과 함께, 금속판(50c)이 약 3분간, 어닐링 로(103) 내를 반송되도록 설정함으로써, 금속판(50c)에 대해 어닐링을 행한다. 또한, 온도 조건 및 유지 시간은, 각각, 약 800℃ 및 약 3분간으로 한정되지 않는다. 이에 의해, 가공 경화에 의한 내부 변형이 제거되어 연질화된 금속판(50d)이 연속적으로 복수 제작된다. 여기서, 어닐링 공정 후에 있어서도, 금속판(50d)에 표층부(51, 52) 및 중심부(53)는 형성되어 있지 않아, 금속판(50d)은 전체적으로 연질화되어 있다.
(롤러 레벨러를 사용한 경도 조정 공정)
여기서, 제1 실시 형태의 제조 방법에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 연질화된 복수의 금속판(50d)에 대해 롤러 레벨러(104)에 통과시켜 금속판(50d)에 대해 반복 굽힘을 부여함으로써, 금속판(50)의 경도를 조정한다(경도 조정 공정). 여기서, 롤러 레벨러(104)는, 금속판(50d)의 하방(Z2측)에 배치되는 복수(도 5에서는 8개)의 하측 롤러(104a)와, 금속판(50d)의 상방(Z1측)에 배치되는 복수(도 5에서는 7개)의 상측 롤러(104b)를 갖고 있다.
하측 롤러(104a) 및 상측 롤러(104b)는, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 소정의 반경 R을 갖고, 폭 B 방향(도 5 참조)으로 긴 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 또한, 하측 롤러(104a)와 상측 롤러(104b)는, 반송 방향 A로 축심간 거리 L을 두고 교대로 배치되어 있다. 또한, 도 7에 도시하는 바와 같이, 금속판(50d)이 반입되는 입구측의 하측 롤러(104c)와 상측 롤러(104d)는, 서로의 축심을 직접 연결하였을 때의 길이인 축심간 거리 H를 두고 배치되어 있다. 여기서, 하측 롤러(104c) 및 상측 롤러(104d)의 반경을 각각 R1 및 R2로 하고, 하측 롤러(104c)의 축심을 통과하는 수직 방향(Z 방향)의 수선 l1과, 하측 롤러(104c)의 축심과 상측 롤러(104d)의 축심을 직접 연결하는 선 l2가 이루는 하방의 각도를 θ로 하고, 부극 리드재(5)의 두께(금속판(50d)의 두께)를 t1로 한 경우에, R1(㎜), R2(㎜), H(㎜), θ(도), L(㎜) 및 t1(㎜)은 5＜θ＜90＋tan-1((R1＋R2＋t)/L), R1＋R2＋t＜H를 만족하도록 설정되어 있다. R1, R2, L은, 5≤R1≤50, 5≤R2≤50, R1＋R2＜L≤5×(R1＋R2)의 범위에서 설정해도 된다. 여기서, 상기한 바와 같이, 하측 롤러(104c) 및 상측 롤러(104d)의 반경은 모두 R로 동등하고, 두께 t1은 약 0.1㎜이므로, R(㎜), H(㎜) 및 L(㎜)은 각각, 5≤R≤50, 2R＋0.1＜H, 2R＜L≤10R을 만족시키도록 설정되어 있다. 또한, 금속판(50d)에 가해지는 곡률은, R1, R2, H, L 및 t1로부터 정해지지만, 일의적으로 특정하는 것이 곤란하다.
한편, 금속판(50d)이 반출되는 출구측의 하측 롤러(104e)와 상측 롤러(104f)의 판 두께 방향(수직 방향)의 축심간 거리는, (2R＋t1)로 되도록 설정되어 있다. 이 결과, 금속판(50d)에 굽힘이 거의 부여되지 않는다. 또한, 하측 롤러(104a)와 상측 롤러(104b)의 판 두께 방향의 축심간 거리는, 입구측으로부터 출구측을 향해(반송 방향 A를 따라) 서서히 작아지도록 설정되어 있다.
여기서, 롤러 레벨러(104)의 복수의 하측 롤러(104a) 및 복수의 상측 롤러(104b)의 사이를, 반복 굽힘되면서 금속판(50d)이 반송됨으로써, 판 두께 방향으로 진폭을 갖는 파형으로 된 상태에서 롤러 레벨러(104) 내를 금속판(50d)이 반송된다. 이때, 도 8에 도시하는 바와 같이, 롤러(도 8에서는, 상측 롤러(104b))측의 표면(도 8에서는 한쪽 표면 S1) 근방의 영역에서는, 압축하는 것과 같은 힘이 가해짐과 함께, 롤러와는 반대측의 표면(도 8에서는 다른 쪽 표면 S2) 근방의 영역에서는, 신장되는 것과 같은 힘이 가해진다. 한편, 금속판(50)의 판 두께 방향의 중심 C1(도 2 참조) 근방의 영역에서는, 압축 및 신장의 힘은 거의 가해지지 않는다. 이러한 굽힘에 기인하는 힘의 인가가 반복하여 행해짐으로써, 금속판(50)에는, 한쪽 표면 S1 근방의 영역 및 다른 쪽 표면 S2 근방의 영역에, 각각, 가공 경화에 기인하는 소정의 경도를 갖는 표층부(51 및 52)가 형성됨과 함께, 중심 C1 근방의 영역에, 표층부(51 및 52)보다 경도가 낮은 중심부(53)가 형성된다. 또한, 중심부(53)의 경도가 표층부(51 및 52)의 경도의 약 95％ 이하로 되도록, 롤러 레벨러(104)에 의한 경도 조정을 행하는 것이 바람직하다.
또한, 금속판(50d)에 버어가 발생하는 경우에는, 롤러 레벨러(104)에 있어서 버어는 제거된다. 구체적으로는, 도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이, 하측 롤러(104a)에 금속판(50d)의 하측에 형성된 버어가 접촉함으로써, 버어가 하측 롤러(104a)에 밀어 올려지거나, 도 9의 (b)에 도시하는 바와 같이, 상측 롤러(104b)에 금속판(50d)이 접촉하고, 금속판(50d)의 다른 쪽 표면 S2가 신장될 때에 하측에 형성된 버어가 신장에 추종하지 않고 탈락하거나 함으로써, 버어는 금속판(50d)의 하방으로 돌출되지 않게 된다. 마찬가지로, 도 9의 (c)에 도시하는 바와 같이, 상측 롤러(104b)에 금속판(50d)의 상측에 형성된 버어가 접촉함으로써, 버어가 상측 롤러(104b)에 밀어 올려지거나, 도 9의 (d)에 도시하는 바와 같이, 하측 롤러(104a)에 금속판(50d)이 접촉하고, 금속판(50d)의 한쪽 표면 S1이 신장될 때에 상측에 형성된 버어가 신장에 추종하지 않고 탈락하거나 함으로써, 버어는 금속판(50d)의 상방으로 돌출되지 않게 된다. 이 결과, 롤러 레벨러(104)에 있어서 금속판(50d)의 버어는 제거된다. 이에 의해, 금속판(50)으로 이루어지는 부극 리드재(5)(도 2 참조)가 연속적으로 제조된다.
<제1 실시 형태의 효과>
제1 실시 형태에서는, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
제1 실시 형태에서는, 상기한 바와 같이 단일 금속(순 Ni)으로 구성되는 금속판(50)으로 이루어지는 부극 리드재(5)에 있어서, 중심부(53)의 경도를 표층부(51 및 52)의 경도보다 낮게 한다. 이에 의해, 어느 정도의 경도를 갖는 표층부(51 및 52)에 의해, 부극 리드재(5)에 큰 휨이 발생하는 것을 억제할 수 있으므로, 부극 리드재(5)의 취급성을 향상시킬 수 있다. 또한, 표층부(51 및 52)보다 경도가 낮은 중심부(53)에 의해, 중심부(53)에 있어서의 변형이 적으므로, 그만큼 중심부(53)의 가공 경화의 정도를 작게 할 수 있다. 이에 의해, 부극 리드재(5)의 신장성을 향상시킬 수 있다. 이들의 결과, 부극 리드재(5)의 취급성과 신장성의 양쪽을 모두 향상시킬 수 있다. 따라서, 취급성이 향상된 부극 리드재(5)에 의해, 부극 리드재(5)를 전지(100)의 부재(부극박(3b) 및 하우징(1))에 접속할 때의 수고를 경감시킬 수 있음과 함께, 신장성이 향상된 부극 리드재(5)에 의해 전지(100)에 가해지는 진동을 흡수할 수 있으므로, 부극 리드재(5)가 전지(100) 내에 있어서 파단되거나 탈락하거나 하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 중심부(53)의 경도를, 표층부(51 및 52)의 경도의 95％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는, 중심부(53)의 경도를, 표층부(51 및 52)의 경도의 93％ 이하로 한다. 더욱 바람직하게는, 중심부(53)의 경도를, 표층부(51 및 52)의 경도의 90％ 이하로 한다. 이와 같이 구성하면, 중심부(53)에 있어서의 변형의 양을 더욱 작게 할 수 있으므로, 부극 리드재(5)의 신장성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에서는, 부극 리드재(5)는 순 Ni로 이루어지는 금속판(50)이다. 이에 의해, 부극 리드재(5)를 저항 용접 등에 의해 전지(100)의 부재에 용이하게 접속할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태의 제조 방법에서는, 롤러 레벨러(104)를 통과시켜 금속판(50d)에 대해 반복 굽힘을 부여한다. 이에 의해, 금속판(50)의 중심부(53)의 경도가 높아지는 것을 억제하면서, 한쪽 표면 S1 및 다른 쪽 표면 S2 근방의 표층부(51 및 52)의 경도를 각각 높게 할 수 있으므로, 중심부(53)의 경도가 표층부(51 및 52)의 경도보다 낮아지도록 금속판(50)의 경도를 용이하게 조정할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태의 제조 방법에서는, 롤러 레벨러(104)를 사용하여 금속판(50)의 경도를 조정하면서 금속판(50)의 버어를 제거한다. 이에 의해, 슬릿 가공 공정에 있어서 금속판(50)이 절단될 때에 버어가 발생하였다고 해도, 롤러 레벨러(104)에 의해 금속판(50)의 경도를 조정하면서 금속판(50)의 버어를 제거할 수 있다. 이 결과, 부극 리드재(5)로부터 미리 버어를 제거할 수 있으므로, 부극 리드재(5)가 전지(100)에 사용되었을 때, 버어가 전지(100)의 발전 요소(3) 등을 손상시키거나, 버어가 전지(100) 내부로 탈락하거나 하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 버어 제거의 공정을 별개로 마련할 필요가 없으므로, 부극 리드재(5)의 제조 프로세스를 간략화할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태의 제조 방법에서는, 금속판(50d)을 준비하는 공정으로서, 단일의 금속(순 Ni)으로 구성되는 금속재(잉곳)를 압연하는 공정과, 압연에 의해 경질화된 Ni 판재(50b)를 절단함으로써, 복수의 금속판(50b)을 형성하는 공정과, Ni 판재(50b)가 절단됨으로써 형성된 금속판(50b)을 어닐링하는 공정을 마련한다. 이에 의해, 금속판(50d)을 준비하는 공정 후의 금속판(50d)의 경도를 조정하는 공정에 있어서, 어닐링에 의해 연질화된 금속판(50d)에 대해 롤러 레벨러(104)에 의한 경도 조정을 행할 수 있으므로, 중심부(53)의 경도를 충분히 낮게 할 수 있다. 또한, 압연에 의해 경질화된 Ni 판재(50b)를 절단함으로써, 연질화된 Ni 판재를 절단하는 경우와 비교하여 절단에 기인하여 버어가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태의 제조 방법에서는, 하측 롤러(104c) 및 상측 롤러(104d)의 반경을 각각 R1 및 R2로 하고, 하측 롤러(104c)의 축심을 통과하는 수직 방향(Z 방향)의 선 l1과, 하측 롤러(104c)의 축심과 상측 롤러(104d)의 축심을 연결하는 선 l2가 이루는 하방의 각도를 θ로 하고, 부극 리드재(5)의 두께(금속판(50d)의 두께)를 t1로 한 경우에, R1(㎜), R2(㎜), 축심간 거리 H(㎜), θ(도), 반송 방향 A의 축심간 거리(반송 방향의 길이 성분) L(㎜) 및 t1(㎜)을 5＜θ＜90＋tan-1((R1＋R2＋t)/L), R1＋R2＋t＜H를 만족시키도록 롤러 레벨러(104)를 설정한다. 이에 의해, 금속판(50d)에 대해 롤러 레벨러(104)에 의한 굽힘을 충분히 부여할 수 있으므로, 금속판(50)의 표층부(51 및 52)의 경도를 충분히 높게 할 수 있다.
[제2 실시 형태]
다음으로, 도 10을 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 이 제2 실시 형태에서는, 상기 제1 실시 형태의 금속판(50)으로 이루어지는 부극 리드재(5)와는 달리, 부극 리드재(205)가 클래드재(250)로 이루어지는 예에 대해 설명한다. 또한, 부극 리드재(205) 및 클래드재(250)는 각각, 청구범위의 「전지용 리드재」 및 「판재」의 일례이다.
(부극 리드재의 구조)
제2 실시 형태에서는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 부극 리드재(205)는 판 두께 방향(Z 방향)으로 약 0.1㎜의 길이(두께 t11)를 갖는 박판 형상의 클래드재(250)로 이루어진다. 클래드재(250)는, Ni층(251), Cu층(252) 및 Ni층(253)이 Z1측으로부터 이 순서로 판 두께 방향(Z 방향)으로 적층된 상태에서 접합된 3층 구조를 갖고 있다. 또한, Cu층(252)은 청구범위의 「금속판」의 일례이고, Ni층(251 및 253)은 청구범위의 「이종 금속층」의 일례이다.
Ni층(251 및 253)은 모두, 순 Ni로 구성되어 있다. Cu층(252)은, 99.75질량％ 이상의 Cu를 함유하는 이른바 순 Cu로 구성되어 있다. 이 결과, Cu층(252)은, 순 Cu와는 상이한 순 Ni로 이루어지는 Ni층(251 및 253)에 판 두께 방향으로 끼워져 있다. 또한, Cu층(252)은 JIS H3100에 규정된 C1020(무산소구리), C1100(터프피치구리), C1201(인탈산구리) 또는 C1220(인탈산구리)으로 구성되어 있다. 또한, 순 Ni는, 순 Cu보다 저항 용접에 의한 용접성이 우수하고, 순 Cu는, 순 Ni보다 전기 저항이 낮다.
또한, Ni층(251 및 253)의 두께 t12 및 t14는, 모두, 클래드재(250)의 두께 t11의 약 25％인 동시에, Cu층(252)의 두께 t13은, 클래드재(250)의 두께 t11의 약 50％이다. 이 결과, 클래드재(250)는 클래드재(250)의 중심 C2에 대해 대략 대칭으로 되도록 형성되어 있다.
여기서, 제2 실시 형태에서는, Cu층(252)은 표층부(252a 및 252b)와, 중심부(252c)를 포함하고 있다. 표층부(252a)는, Cu층(252)의 Ni층(251)측(Z1측)의 한쪽 표면(계면) S3 및 한쪽 표면 S3의 근방의 영역으로 구성되어 있다. 표층부(252b)는, Cu층(252)의 Ni층(253)측(Z2측)의 다른 쪽 표면(계면) S4 및 다른 쪽 표면 S4의 근방의 영역으로 구성되어 있다. 중심부(252c)는, 클래드재(250)의 판 두께 방향의 중심 C2 및 중심 C2의 근방의 영역으로 구성되어 있다.
구체적으로는, 표층부(252a)는 한쪽 표면 S3으로부터 Z2 방향을 향해 Cu층(252)의 두께 t13의 약 20％까지의 영역으로 구성되어 있다. 마찬가지로, 표층부(252b)는 하측의 다른 쪽 표면 S4로부터 Z1 방향을 향해 두께 t13의 약 20％까지의 영역으로 구성되어 있다. 또한, 중심부(252c)는 중심 C2로부터 Z1 방향을 향해 두께 t13의 약 10％까지의 영역과, 중심 C2로부터 Z2 방향을 향해 두께 t13의 약 10％까지의 영역으로 구성되어 있다. 즉, 표층부(252a 및 252b)의 두께 t13a와, 중심부(252c)의 두께 t13b는, 모두 (0.2×t13)이다.
또한, 제2 실시 형태에서는, 중심부(252c)는 표층부(252a 및 252b)보다 경도가 낮다. 또한, 중심부(252c)의 경도는, 표층부(252a 및 252b)의 경도의 약 95％ 이하인 것이 바람직하고, 표층부(252a 및 252b)의 경도의 약 93％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 예를 들어, 표층부(252a 및 252b)의 비커스 경도(HV)는 약 75.5이고, 중심부(252c)의 비커스 경도(HV)는 약 70.0(표층부(252a 및 252b)의 비커스 경도의 약 93％)이다. 또한, 제2 실시 형태의 그 밖의 구성은, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
<부극 리드재의 제조 방법>
다음으로, 도 3∼도 6 및 도 9∼도 12를 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 부극 리드재(205)의 제조 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도 11에 도시하는 바와 같이, 순 Ni로 구성된 Ni판(251a)과, 순 Cu로 구성된 Cu판(252d)과, 순 Ni로 구성된 Ni판(253a)을 이 순서로 적층시킨 상태에서, 한 쌍의 압연 롤러(105a)를 사용하여 약 1㎜의 두께로 될 때까지 소정의 압하율로 압연함으로써 접합시킨다(압접 공정). 이에 의해, Ni층, Cu층 및 Ni층(도시하지 않음)이 이 순서로 판 두께 방향으로 적층된 상태에서 접합된, 3층 구조를 갖는 띠 형상의 클래드재(250a)를 제작한다. 그 후, 띠 형상의 클래드재(250a)를 어닐링 로(106) 내로 연속적으로 반송함으로써, 연속적으로 확산 어닐링을 행한다(확산 어닐링 공정). 이때, 어닐링 로(106) 내를 비산화 분위기 중이며, 또한 약 800℃의 온도 조건으로 유지함과 함께, 클래드재(250a)가 약 3분간, 어닐링 로(106) 내를 반송되도록 설정함으로써, 클래드재(250a)에 대해 확산 어닐링을 행한다. 또한, 온도 조건 및 유지 시간은, 각각 약 800℃ 및 약 3분간에 한정되지 않는다. 이에 의해, 금속층끼리의 접합 강도가 향상된 클래드재(250b)가 제작된다. 또한, 클래드재(250b)는 청구범위의 「압연 전 판재」의 일례이다.
그리고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 확산 어닐링 후의 클래드재(250b)에 대해, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 냉간 압연과 어닐링을 반복함(압연 공정)으로써, 약 0.1㎜의 두께를 갖는 띠 형상의 클래드재(250c)를 제작한다. 그 후, 띠 형상의 클래드재(250c)에 대해, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 슬릿 가공 공정을 행함으로써, 복수의 띠 형상의 클래드재(250d)를 제작한다. 이때, 도 4에 도시하는 바와 같이, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 클래드재(250d)의 측단면(E)에 있어서의 버어의 발생이 억제됨과 함께, 발생하는 버어의 크기가 작아진다. 그리고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 복수의 띠 형상의 클래드재(250d)에 대해 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 어닐링 공정을 행함으로써, 복수의 띠 형상의 클래드재(250e)를 제작한다.
그 후, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 어닐링 공정에 의해 연질화된 복수의 띠 형상의 클래드재(250e)에 대해 롤러 레벨러(104)에 통과시켜 클래드재(250e)에 대해 반복 굽힘을 부여함으로써, 클래드재(250)의 경도를 조정한다(경도 조정 공정). 이에 의해, Cu층(252) 중, 롤러(도 12에서는, 상측 롤러(104b))측의 표면(도 12에서는 한쪽 표면 S3) 근방의 영역에서는, 압축하는 것과 같은 힘이 가해짐과 함께, 롤러와는 반대측의 표면(도 12에서는 다른 쪽 표면 S4) 근방의 영역에서는, 신장되는 것과 같은 힘이 가해진다. 한편, 클래드재(250e)의 판 두께 방향의 중심 C2(도 10 참조) 근방의 영역에서는, 압축 및 신장의 힘은 거의 가해지지 않는다. 이러한 굽힘에 기인하는 힘의 인가가 반복하여 행해짐으로써, 클래드재(250)의 Cu층(252)에는, 한쪽 표면 S3 근방의 영역 및 다른 쪽 표면 S4 근방의 영역에, 각각, 가공 경화에 기인하는 소정의 경도를 갖는 표층부(252a 및 252b)가 형성됨과 함께, 중심 C2 근방의 영역에, 표층부(252a 및 252b)보다 경도가 낮은 중심부(252c)가 형성된다. 또한, 롤러 레벨러(104)에 있어서 클래드재(250e)의 버어는 제거된다. 이에 의해, 클래드재(250)로 이루어지는 부극 리드재(205)(도 10 참조)가 연속적으로 제조된다.
<제2 실시 형태의 효과>
제2 실시 형태에서는, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
제2 실시 형태에서는, 단일의 금속(순 Cu)으로 구성되는 Cu층(252)에 있어서, 중심부(252c)의 경도가 표층부(252a 및 252b)의 경도보다 낮다. 이에 의해, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 부극 리드재(205)의 취급성과 신장성의 양쪽을 모두 향상시킬 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에서는, Cu층(252)이, 순 Cu와는 상이한 순 Ni로 이루어지는 Ni층(251 및 253)에 판 두께 방향으로 끼워져 있다. 이에 의해, 취급성과 신장성의 양쪽이 모두 향상되고, 또한 Ni층(251 및 253)의 용접성과, Cu층(252)의 저전기 저항의 양쪽의 성질을 갖는 부극 리드재(205)를 제공할 수 있다. 또한, Cu층(252)을 저항 용접에 의한 용접성이 우수한 Ni층(251 및 253)에 의해 덮을 수 있으므로, 부극 리드재(205)의 표리를 관리할 필요가 없어져, 부극 리드재(205)의 취급성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 저항 용접에 의한 용접성이 떨어지는 순 Cu로 구성된 Cu층(252)을 사용하였다고 해도, Ni층(251 및 253)에 의해, 부극 리드재(205)가 전지의 부재(부극박 및 하우징)에 접속하기 어려워지는 것을 억제할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태의 제조 방법은, 단일의 금속으로 이루어지는 Cu층(252)과 Cu층(252)은 상이한 성분의 금속(순 Ni)으로 이루어지는 Ni층(251 및 253)을 적층하여 클래드재(250b)를 형성하는 공정과, 복수의 띠 형상의 클래드재(250e)에 대해, 롤러 레벨러(104)에 통과시켜 클래드재(250e)에 대해 반복 굽힘을 부여함으로써, Cu층(252)의 중심부(252c)의 경도를 Cu층(252)의 표층부(252a 및 252b)의 경도보다 낮아지도록 Cu층(252)의 경도를 조정하는 공정을 구비한다. 이에 의해, 취급성과 신장성의 양쪽이 모두 향상되고, 또한 Cu층(252)과 Ni층(251 및 253)의 양쪽의 성질을 갖는 클래드재(250)로 이루어지는 부극 리드재(205)를 제공할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태의 제조 방법에서는, 롤러 레벨러(104)를 통과시켜 클래드재(250e)에 대해 반복 굽힘을 부여한다. 이에 의해, 클래드재(250)의 Cu층(252)의 중심부(252c)의 경도가 높아지는 것을 억제하면서, 한쪽 표면 S3 및 다른 쪽 표면 S4 근방의 표층부(252a 및 252b)의 경도를 각각 높게 할 수 있으므로, 중심부(252c)의 경도가 표층부(252a 및 252b)의 경도보다 낮아지도록 Cu층(252)의 경도를 용이하게 조정할 수 있다. 또한, 제2 실시 형태의 그 밖의 효과는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
[제2 실시 형태의 변형예]
다음으로, 도 13을 참조하여, 본 발명의 제2 실시 형태의 변형예에 대해 설명한다. 이 제2 실시 형태의 변형예에서는, 상기 제2 실시 형태의 부극 리드재(205)와는 달리, 부극 리드재(305)를 판 두께 방향의 중심 C3에 대해 비대칭으로 형성한 예에 대해 설명한다. 또한, 부극 리드재(305)는, 청구범위의 「전지용 리드재」의 일례이다.
제2 실시 형태의 변형예에서는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 부극 리드재(305)를 구성하는 3층 구조의 클래드재(350)에 있어서, Ni층(351)의 두께 t22는, 클래드재(350)의 두께 t21의 약 40％이고, Cu층(352)의 두께 t23은, 클래드재(350)의 두께 t21의 약 50％인 동시에, Ni층(353)의 두께 t24는, 클래드재(350)의 두께 t21의 약 10％이다. 이 결과, 클래드재(350)는 클래드재(350)의 중심 C3에 대해 비대칭으로 되도록 형성되어 있다. 또한, 클래드재(350)는 청구범위의 「복합 금속판」의 일례이다. 또한, Cu층(352)은, 청구범위의 「금속판」의 일례이고, Ni층(351 및 353)은 청구범위의 「이종 금속층」의 일례이다.
여기서, 제2 실시 형태의 변형예에서는, Cu층(352)에, 표층부(352a)와, 중심부(352b)가 형성되어 있다. 표층부(352a)는, Cu층(352)의 Ni층(353)측(Z2측)의 한쪽 표면 S5 및 한쪽 표면 S5의 근방의 영역으로 구성되어 있다. 여기서, Cu층(352)의 표층부(352a)는, 클래드재(350)의 중심 C3에 가까운 Z1측의 표면이 아닌, 중심 C3으로부터 이격된 Z2측의 표면(한쪽 표면 S5) 근방에 형성되어 있다. 중심부(352b)는, 클래드재(350)의 판 두께 방향의 중심 C3 및 중심 C3의 근방의 영역으로 구성되어 있다.
구체적으로는, 표층부(352a)는 한쪽 표면 S5로부터 Z1 방향을 향해 Cu층(352)의 두께 t23의 약 20％까지의 영역으로 구성되어 있다. 또한, 중심부(352b)는 중심 C3으로부터 Z1 방향을 향해 Cu층(352)의 두께 t23의 약 10％까지의 영역과, 중심 C3으로부터 Z2 방향을 향해 Cu층(352)의 두께 t23의 약 10％까지의 영역으로 구성되어 있다. 즉, 표층부(352a)의 두께 t23a와, 중심부(352b)의 두께 t23b는, 모두 (0.2×t23)이다. 또한, 중심부(352b)는 표층부(352a)보다 경도가 낮다. 또한, 제2 실시 형태의 변형예의 그 밖의 구성, 제조 방법 및 효과는, 상기 제2 실시 형태와 마찬가지이다.
[제3 실시 형태]
다음으로, 도 14를 참조하여, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해 설명한다. 이 제3 실시 형태에서는, 상기 제2 실시 형태의 3층 구조의 클래드재(250)로 이루어지는 부극 리드재(205)와는 달리, 부극 리드재(405)가 2층 구조의 클래드재(450)로 이루어지는 예에 대해 설명한다. 또한, 부극 리드재(405) 및 클래드재(450)는 각각, 청구범위의 「전지용 리드재」 및 「복합 금속판」의 일례이다.
(부극 리드재의 구조)
제3 실시 형태의 부극 리드재(405)를 구성하는 클래드재(450)는 Ni층(451) 및 Cu층(452)이 Z1측으로부터 이 순서로 판 두께 방향(Z 방향)으로 적층된 상태에서 접합된 2층 구조를 갖고 있다. Ni층(451) 및 Cu층(452)은 각각, 순 Ni 및 순 Cu로 구성되어 있다. 또한, Ni층(451)의 두께 t32 및 Cu층(452)의 두께 t33은, 모두, 클래드재(450)의 두께 t31의 약 50％이다.
여기서, 제3 실시 형태에서는, Ni층(451)에, 표층부(451a)와, 중심부(451b)가 형성되어 있다. 표층부(451a)는, Ni층(451)의 Cu층(452)과는 반대측(Ni층(451)측, Z1측)의 노출되는 표면 S6(중심 C4로부터 이격된 측의 표면) 및 표면 S6의 근방의 영역으로 구성되어 있다. 중심부(451b)는, Ni층(451) 중, 클래드재(450)의 판 두께 방향의 중심 C4(Ni층(451)과 Cu층(452)의 계면 S7) 및 중심 C4의 근방의 영역으로 구성되어 있다. 또한, Ni층(451)이 청구범위의 「금속판」의 일례인 경우에는, Cu층(452)은 청구범위의 「이종 금속층」의 일례가 된다.
구체적으로는, 표층부(451a)는, 표면 S6으로부터 Z2 방향을 향해 Ni층(451)의 두께 t32의 약 20％까지의 영역으로 구성되어 있다. 또한, 중심부(451b)는, 중심 C4로부터 Z1 방향을 향해 Ni층(451)의 두께 t32의 약 20％까지의 영역으로 구성되어 있다. 즉, 표층부(451a)의 두께 t32a와, 중심부(451b)의 두께 t32b는, 모두 (0.2×t32)이다. 또한, 중심부(451b)는, 표층부(451a)보다 경도가 낮다.
또한, Cu층(452)에, 표층부(452a)와, 중심부(452b)가 형성되어 있다. 표층부(452a)는, Cu층(452)의 Ni층(451)과는 반대측(Cu층(452)측, Z2측)의 노출되는 표면 S8(중심 C4로부터 이격한 측의 표면) 및 표면 S8의 근방의 영역으로 구성되어 있다. 중심부(452b)는, Cu층(452) 중, 클래드재(450)의 판 두께 방향의 중심 C4(계면 S7) 및 중심 C4의 근방의 영역으로 구성되어 있다. 또한, Cu층(452)이 청구범위의 「금속판」의 일례인 경우에는, Ni층(451)은 청구범위의 「이종 금속층」의 일례가 된다.
구체적으로는, 표층부(452a)는, 표면 S8로부터 Z1 방향을 향해 Cu층(452)의 두께 t33의 약 20％까지의 영역으로 구성되어 있다. 또한, 중심부(452b)는, 중심 C4로부터 Z2 방향을 향해 Cu층(452)의 두께 t33의 약 20％까지의 영역으로 구성되어 있다. 즉, 표층부(452a)의 두께 t33a와, 중심부(452b)의 두께 t33b는, 모두 (0.2×t33)이다. 또한, 중심부(452b)는 표층부(452a)보다 경도가 낮다. 또한, 제3 실시 형태의 그 밖의 구성은, 상기 제2 실시 형태와 마찬가지이다.
<부극 리드재의 제조 방법>
다음으로, 도 3∼도 6, 도 9 및 도 14를 참조하여, 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 부극 리드재(405)의 제조 방법에 대해 설명한다.
먼저, 순 Ni로 구성된 Ni판과, 순 Cu로 구성된 Cu판(도시하지 않음)을 이 순서로 적층시킨 상태에서, 상기 제2 실시 형태와 마찬가지로 소정의 압하율로 압연함으로써 접합시킨다(압접 공정). 이때, Ni판과 Cu판의 두께를 대략 동등하게 한다. 이에 의해, Ni층 및 Cu층이 판 두께 방향으로 적층된 상태에서 접합된, 2층 구조를 갖는 띠 형상의 클래드재(도시하지 않음)를 제작한다. 그 후, 접합 후의 클래드재에 대해 상기 제2 실시 형태와 마찬가지로 확산 어닐링 공정을 행하여, 금속층끼리의 접합 강도가 향상된 클래드재(450b)(도 3 참조)를 제작한다. 또한, 클래드재(450b)는 청구범위의 「압연 전 판재」의 일례이다.
그리고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 확산 어닐링 후의 클래드재(450b)에 대해, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 압연 공정을 행함으로써, 띠 형상의 클래드재(450c)를 제작한다. 그 후, 띠 형상의 클래드재(450c)에 대해, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 슬릿 가공 공정을 행함으로써, 복수의 띠 형상의 클래드재(450d)를 제작한다. 이때, 도 4에 도시하는 바와 같이, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 클래드재(450d)의 측단면(E)에 있어서의 버어의 발생이 억제됨과 함께, 발생하는 버어의 크기가 작아진다. 그리고, 복수의 띠 형상의 클래드재(450d)에 대해, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 어닐링 공정을 행함으로써, 복수의 띠 형상의 클래드재(450e)를 제작한다.
그 후, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로, 어닐링 공정에 의해 연질화된 복수의 띠 형상의 클래드재(450e)에 대해, 롤러 레벨러(104)에 통과시켜 클래드재(450e)에 대해 반복 굽힘을 부여함으로써, 클래드재(450)의 경도를 조정한다(경도 조정 공정). 이에 의해, 클래드재(450)의 Ni층(451)에는, Cu층(452)과는 반대측의 표면 S6 근방의 영역에, 가공 경화에 기인하는 소정의 경도를 갖는 표층부(451a)가 형성됨과 함께, 중심 C4(계면 S7) 근방의 영역에, 표층부(451a)보다 경도가 낮은 중심부(451b)가 형성된다. 또한, 클래드재(450)의 Cu층(452)에는, Ni층(451)과는 반대측의 표면 S8 근방의 영역에, 가공 경화에 기인하는 소정의 경도를 갖는 표층부(452a)가 형성됨과 함께, 중심 C4 근방의 영역에, 표층부(452a)보다 경도가 낮은 중심부(452b)가 형성된다. 또한, 도 9에 도시하는 바와 같이, 롤러 레벨러(104)에 있어서 클래드재(450e)의 버어는 제거된다. 이에 의해, 클래드재(450)로 이루어지는 부극 리드재(405)(도 14 참조)가 연속적으로 제조된다.
<제3 실시 형태의 효과>
제3 실시 형태에서는, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
제3 실시 형태에서는, Ni층(451)에 있어서, 클래드재(450)의 중심 C4 근방의 중심부(451b)의 경도가 표층부(451a)의 경도보다 낮은 동시에, Cu층(452)에 있어서, 클래드재(450)의 중심 C4 근방의 중심부(452b)의 경도가 표층부(452a)의 경도보다 낮다. 이에 의해, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 부극 리드재(405)의 취급성과 신장성의 양쪽을 모두 향상시킬 수 있다.
또한, 제3 실시 형태의 제조 방법에서는, 압접 공정에 있어서, Ni판과 Cu판의 두께를 대략 동등하게 한다. 이에 의해, 부극 리드재(405)의 Ni층(451)에 있어서, 클래드재(450)의 중심 C4 근방의 중심부(451b)의 경도를 표층부(451a)의 경도보다 낮게 할 수 있음과 함께, Cu층(452)에 있어서, 클래드재(450)의 중심 C4 근방의 중심부(452b)의 경도를 표층부(452a)의 경도보다 낮게 할 수 있다. 또한, 제3 실시 형태의 그 밖의 효과는, 상기 제2 실시 형태와 마찬가지이다.
[제3 실시 형태의 변형예]
다음으로, 도 15를 참조하여, 본 발명의 제3 실시 형태의 변형예에 대해 설명한다. 이 제3 실시 형태의 변형예에서는, 상기 제3 실시 형태의 부극 리드재(405)와는 달리, Ni층(551)의 두께 t42를 Cu층(552)의 두께 t43보다 크게 한 예에 대해 설명한다. 또한, Ni층(551) 및 Cu층(552)은 각각, 청구범위의 「금속판」 및 「이종 금속층」의 일례이다.
제3 실시 형태의 변형예에서는, 도 15에 도시하는 바와 같이, 부극 리드재(505)를 구성하는 2층 구조의 클래드재(550)에 있어서, Ni층(551)의 두께 t42는, 클래드재(550)의 두께 t41의 약 66％이고, Cu층(552)의 두께 t43은, 클래드재(550)의 두께 t41의 약 33％이다. 즉, Cu층(552)의 두께 t43은, Ni층(551)의 두께 t42보다 작다. 또한, 부극 리드재(505) 및 클래드재(550)는 각각, 청구범위의 「전지용 리드재」 및 「복합 금속판」의 일례이다.
여기서, 제3 실시 형태의 변형예에서는, Ni층(551)에, 표층부(551a)와, 중심부(551b)가 형성되어 있다. 표층부(551a)는, Cu층(552)과는 반대측(Ni층(551)측, Z1측)의 노출되는 한쪽 표면 S9(중심 C5로부터 더욱 이격된 측의 표면) 및 한쪽 표면 S9의 근방의 영역으로 구성되어 있다. 중심부(551b)는, 클래드재(550)의 판 두께 방향의 중심 C5 및 중심 C5의 근방의 영역으로 구성되어 있다.
구체적으로는, 표층부(551a)는, 한쪽 표면 S9로부터 Z2 방향을 향해 Ni층(551)의 두께 t42의 약 20％까지의 영역으로 구성되어 있다. 또한, 중심부(551b)는, 중심 C5로부터 Z1 방향을 향해 Ni층(551)의 두께 t42의 약 10％까지의 영역과, 중심 C5로부터 Z2 방향을 향해 Ni층(551)의 두께 t42의 약 10％까지의 영역으로 구성되어 있다. 즉, 표층부(551a)의 두께 t42a와, 중심부(551b)의 두께 t42b는, 모두 (0.2×t42)이다. 또한, 중심부(551b)는, 표층부(551a)보다 경도가 낮다. 또한, 제3 실시 형태의 변형예의 그 밖의 구성은, 상기 제3 실시 형태와 마찬가지이다. 또한, 제3 실시 형태의 변형예의 제조 방법은, 압접 공정에 있어서, Cu판의 두께를 Ni판의 두께보다 작게 하는 점을 제외하고, 상기 제3 실시 형태와 마찬가지이다.
<제3 실시 형태의 변형예의 효과>
제3 실시 형태의 변형예에서는, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.
제3 실시 형태의 변형예에서는, 압접 공정에 있어서, Cu판의 두께를 Ni판의 두께보다 작게 한다. 이에 의해, 부극 리드재(505)의 Ni층(551)에 있어서, 클래드재(550)의 중심 C5 근방의 중심부(551b)의 경도를 표층부(551a)의 경도보다 낮게 할 수 있다. 또한, 제3 실시 형태의 변형예의 그 밖의 효과는, 상기 제3 실시 형태와 마찬가지이다.
[실시예]
다음으로, 도 2, 도 3, 도 5, 도 11 및 도 16∼도 19를 참조하여, 상기 실시 형태의 효과를 확인하기 위해 행한 실험에 대해 설명한다.
(실시예 1 및 2의 부극 리드재, 비교예 1 및 2의 시험재)
먼저, 상기 제1 실시 형태의 제조 방법에 기초하여, 실시예 1의 부극 리드재(5)를 준비하였다. 구체적으로는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 전해 Ni(순 Ni)의 잉곳을 열간 압연에 의해 50㎜의 두께의 Ni 판재로 한 후, 냉간 압연과 어닐링을 반복하였다. 그리고, 띠 형상의 Ni 판재(50a)에 대해 한 쌍의 압연 롤러(101a)에 의해 최후의 냉간 압연을 행함으로써, 0.1㎜의 두께를 갖는 띠 형상의 Ni 판재(50b)를 제작하였다(압연 공정). 그리고, 압연 공정에 의해 경질화된 띠 형상의 Ni 판재(50b)를 슬릿 가공부(102)에 있어서 3㎜의 폭(폭 B 방향의 길이)을 갖도록 연속적으로 절단하였다(슬릿 가공 공정). 그 후, 금속판(50c)을 비산화 분위기 중이며, 또한 800℃의 온도 조건하에서, 3분간 어닐링을 행하였다(어닐링 공정).
그 후, 어닐링 공정에 의해 연질화된 복수의 금속판(50d)에 대해, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 롤러 레벨러(104)를 사용하여 경도 조정을 행하였다(경도 조정 공정). 이때, 10㎜의 직경(5㎜의 반경 R)을 갖는 30개의 롤러(15개의 하측 롤러(104a) 및 15개의 상측 롤러(104b))를 구비하는 롤러 레벨러(104)를 사용하였다. 여기서, 하측 롤러(104a)와 상측 롤러(104b)의 반송 방향 A에 있어서의 축심간 거리 L을 30㎜로 설정함과 함께, 도 7에 도시하는 바와 같이, 입구측의 하측 롤러(104c)의 축심을 통과하는 수선 l1과, 하측 롤러(104c)의 축심과 상측 롤러(104d)의 축심을 연결하는 선 l2가 이루는 각도 θ를 107도, 축심간 거리 H를 31.3㎜로 되도록 설정하였다. 이에 의해, 순 Ni의 금속판(50)으로 이루어지는 실시예 1의 부극 리드재(5)(도 2 참조)를 제작하였다.
다음으로, 상기 제2 실시 형태의 제조 방법에 기초하여, 실시예 2의 부극 리드재(205)를 준비하였다. 구체적으로는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 순 Ni로 구성된 Ni판(251a)과, 순 Cu로 구성된 Cu판(252d)과, 순 Ni로 구성된 Ni판(253a)을 이 순서로 적층한 상태에서, 1㎜의 두께로 될 때까지 60％의 압하율로 압연함으로써, Ni층, Cu층 및 Ni층이 Z1측으로부터 이 순서로 판 두께 방향(Z 방향)으로 적층된 상태에서 접합된, 3층 구조의 클래드재(250a)를 제작하였다. 이때, Ni층의 두께, Cu층의 두께 및 Ni층의 두께가, 1:2:1의 관계가 되도록 형성하였다. 그 후, 띠 형상의 클래드재(250a)를 800℃에서 3분간 유지하여 확산 어닐링을 행함으로써, 금속층끼리의 접합 강도가 향상된 클래드재(250b)를 제작하였다. 그리고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 냉간 압연과 어닐링을 반복함(압연 공정)으로써, 0.1㎜의 두께를 갖는 띠 형상의 클래드재(250c)를 제작하였다. 그 후, 상기 실시예 1과 마찬가지의 제조 방법(슬릿 가공 공정, 어닐링 공정 및 경도 조정 공정)에 의해, Ni층(251), Cu층(252) 및 Ni층(253)이 적층된 상태에서 접합된 3층 구조를 갖는 클래드재(250)로 이루어지는 실시예 2의 부극 리드재(205)(도 10 참조)를 제작하였다.
또한, 실시예 1의 부극 리드재(5)에 대응하는 비교예 1의 시험재를 준비하였다. 구체적으로는, 상기 실시예 1과 마찬가지로, 전해 Ni(순 Ni)의 잉곳을 열간 압연에 의해 소정의 두께의 Ni 판재로 한 후, Ni 판재에 대해 냉간 압연과 어닐링을 반복하였다(압연 공정). 그리고, 최후의 냉간 압연에 의해 0.105㎜의 두께를 갖는 띠 형상의 Ni 판재를 제작하고, 비산화 분위기 중이며, 또한 800℃의 온도 조건하에서, 3분간 어닐링을 행하였다(어닐링 공정). 그리고, Ni 판재의 경도를 높게 조정하기 위해, 낮은 압력을 인가한 상태에서 최후의 냉간 압연(스킨 패스 공정, 경압하 압연 공정)을 행하였다. 이에 의해, 0.1㎜의 두께를 갖고, 순 Ni의 금속판으로 이루어지는 비교예 1의 시험재를 제작하였다.
또한, 실시예 2의 부극 리드재(205)에 대응하는 비교예 2의 시험재를 준비하였다. 구체적으로는, 상기 실시예 2와 마찬가지로, Ni층, Cu층 및 Ni층이 Z1측으로부터 이 순서로 판 두께 방향(Z 방향)으로 적층된 상태에서 접합되고, 확산 어닐링이 행해진 3층 구조의 클래드재를 준비하였다. 그 후, 비교예 1과 마찬가지의 제조 방법(압연 공정, 어닐링 공정 및 경압하 압연 공정)에 의해 0.1㎜의 두께를 갖는 클래드재로 이루어지는 비교예 2의 시험재를 제작하였다.
(단면의 경도 측정)
그리고, 실시예 1 및 2의 부극 리드재(5 및 205)와, 비교예 1 및 2의 시험재를 각각 폭 B 방향으로 절단하여, 각각 수지로 매립하고, 절단한 단면을 JIS R 6011에 규정하는 P1200의 입도를 갖는 SiC 연마지로 조연마한 후, 5㎛의 알루미나 지립으로 연마하고, 마지막으로, 0.04㎛의 실리카 지립으로 연마하였다. 그리고, 연마한 단면에 대해 JIS Z 2244에 준거한 비커스 경도 측정기를 사용하여 0.09807N의 하중을 가함으로써 경도를 측정하였다. 여기서, 실시예 1에 있어서는, 도 16의 사진에 나타내는 바와 같이, 5개소의 판 두께 방향의 측정 위치에 있어서, 비커스 경도를 측정하였다. 구체적으로는, 표층부(51)에 대응하는 한쪽 표면 S1 근방의 측정 위치 1과, 한쪽 표면 S1로부터 Z2 방향을 향해 금속판(50)의 두께 25％의 위치의 근방의 측정 위치 2과, 중심부(53)에 대응하는 중심 C1 근방의 측정 위치 3과, 한쪽 표면 S1로부터 Z2 방향을 향해 금속판(50)의 두께 75％의 위치의 근방의 측정 위치 4와, 표층부(52)에 대응하는 다른 쪽 표면 S2 근방의 측정 위치 5에 있어서, 비커스 경도를 측정하였다. 또한, 측정 위치 2 및 4는, 표층부(51)와 중심부(53) 사이에 위치하고 있다.
또한, 실시예 1에 대응하는 비교예 1에 있어서는, 실시예 1의 측정 위치 1, 2 및 3에 대응하는 위치에 있어서, 비커스 경도를 측정하였다.
또한, 실시예 2에 있어서는, 도 17의 사진에 나타내는 바와 같이, 2개의 판 두께 방향의 측정 위치에 있어서, 비커스 경도를 측정하였다. 구체적으로는, 표층부(252a)에 대응하는 한쪽 표면 S3 근방의 단면 측정 위치 1과, 중심부(252c)에 대응하는 중심 C2 근방의 단면 측정 위치 2에 있어서, 비커스 경도를 측정하였다. 또한, 실시예 2에 대응하는 비교예 2에 있어서는, 실시예 2의 측정 위치 1 및 2에 대응하는 위치에 있어서, 비커스 경도를 측정하였다.
또한, 각각의 판 두께 방향의 측정 위치에 있어서, 복수 개소의 비커스 경도를 측정하였다. 그리고, 그들의 평균을 측정 위치에 있어서의 평균 경도로 하였다. 그 후, 측정 위치 1에 있어서의 비커스 경도를 100％로 한 경우의, 다른 측정 위치의 경도의 비율을 구하였다. 실시예 1 및 비교예 1의 측정 결과를 표 1에, 실시예 2 및 비교예 2의 측정 결과를 표 2에 각각 나타낸다.
Figure 112016087240798-pat00001
Figure 112016087240798-pat00002
표 1에 나타내는 측정 결과로부터, 실시예 1에서는, 측정 위치 1(표층부)에 대한 측정 위치 3(중심부)의 경도 비율이 90％ 이하(89％)로 되는 한편, 비교예 1에서는, 측정 위치 1에 대한 측정 위치 3의 경도 비율이 110％로 되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 표 2에 나타내는 측정 결과로부터, 실시예 2에서는, 측정 위치 1(표층부)에 대한 측정 위치 2(중심부)의 경도 비율이 93％ 이하(93％)로 되는 한편, 비교예 2에서는, 측정 위치 1에 대한 측정 위치 2의 경도 비율이 100％로 되는 것을 확인할 수 있었다. 이들에 의해, 스킨 패스에 의해 경도 조정을 행하는 경우와 달리, 롤러 레벨러에 의해 경도 조정을 행함으로써, 중심부의 경도를 표층부의 경도보다 낮게 하는 것을 확인할 수 있었다.
(기계적 특성의 측정)
또한, 실시예 1 및 2의 부극 리드재(5 및 205)와, 비교예 1 및 2의 시험재의 기계적 특성으로서, 표면 경도, 인장 강도 및 연신율을 측정하였다. 구체적으로는, 표면 경도로서, 상기한 단면의 경도 측정과 마찬가지의 방법으로, 부극 리드재(시험재)의 한쪽 표면에 노출되는 금속재(Ni층)의 표면에 있어서의 비커스 경도를 측정하였다. 또한, JIS Z 2241에 준거한 인장 측정기를 사용하여, 부극 리드재(시험재)의 파단 시의 응력을 인장 강도로서 구함과 함께, 파단 시의 연신량의 비율(＝(파단 직전의 부극 리드재(시험재)의 길이－인장 시험 전의 부극 리드재(시험재)의 길이)/인장 시험 전의 부극 리드재(시험재)의 길이)을 연신율(％)로서 측정하였다. 기계적 특성의 측정 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure 112016087240798-pat00003
표 3에 나타내는 측정 결과로부터, 실시예 1의 표면 경도는 비교예 1의 표면 경도보다 높아지고, 실시예 2의 표면 경도는 비교예 2의 표면 경도보다 낮아졌지만, 실시예 1 및 2의 표면 경도(HV)는 모두 110보다 높아졌다. 또한, 실시예 1 및 2의 인장 강도는, 각각 대응하는 비교예 1 및 2의 인장 강도보다 낮아지고, 또한 실시예 1 및 2의 연신율은, 각각 대응하는 비교예 1 및 2의 연신율보다 커졌다. 이들에 의해, 실시예 1 및 2의 부극 리드재(5 및 205)는 충분한 표면 경도를 유지하면서, 신장성을 갖고 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과, 실시예 1 및 2의 부극 리드재(5 및 205)는 취급성과 신장성의 양쪽이 모두 향상되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
(버어의 관찰)
또한, 실시예 2의 부극 리드재(205)와, 비교예 2의 시험재에 있어서, 슬릿 가공 공정에 있어서 노출되는 측단면에 발생하는 버어의 상태를 관찰하였다. 또한, 비교예 2의 시험재에서는, 어닐링 공정 후에, 경압하 압연 공정을 행하고, 실시예 2와 마찬가지의 슬릿 가공 공정을 행하였다.
도 18에 나타내는 단면 사진으로부터, 실시예 2에서는 측단면에 버어는 거의 관찰되지 않았다. 이것은, 실시예 2에서는, 직전의 압연 공정에 의해 클래드재가 경질화되어 있었으므로, 슬릿 가공 공정에 있어서의 절단 시에 클래드재가 하방으로 그다지 늘여지지 않았던 것(도 4 참조)과, 경도 조정 공정에 있어서의 롤러 레벨러에 의해 버어가 제거된 것(도 9 참조)에 의한다고 생각된다. 한편, 비교예 2에서는 측단면에 하방(Z2 방향)으로 연장되는 버어가 관찰되었다. 이것은, 직전의 어닐링 공정에 의해 클래드재가 연질화되어 있었으므로, 슬릿 가공 공정에 있어서의 절단 시에 클래드재가 하방으로 늘여져 버린 것과, 그 후의 경압하 압연 공정에서는 버어가 제거되지 않은 것에 의한다고 생각된다.
(롤러 레벨러의 설정)
마지막으로, 실시예 1에 있어서, 롤러 레벨러(104)의 롤러(하측 롤러(104a) 및 상측 롤러(104b))의 개수와 각도 θ를 변화시킨 경우의, 부극 리드재(5)의 표면 경도의 변화에 대해 확인하였다. 구체적으로는, 도 5 및 도 6에 도시하는 실시예 1의 부극 리드재(5)를 제작할 때의 경도 조정 공정에 있어서, 롤러 레벨러(104)의 각도 θ를 107도(H＝31.3㎜), 103도(H＝30.8㎜), 99도(H＝30.4㎜) 및 98도(H＝30.3㎜) 중 어느 하나로 함과 함께, 롤러의 개수를 적절하게 변화시킨 상태에서, 금속판(50d)의 경도 조정을 행하였다. 또한, 롤러의 개수를 많게 한 경우에는, 굽힘의 횟수가 증가한다. 그리고, 표면 경도로서, 각각의 금속판(50)이 노출되는 표면의 비커스 경도를 측정하였다. 측정 결과를 도 19에 나타낸다.
도 19에 나타내는 그래프로부터, 롤러의 개수를 많게 함으로써, 부극 리드재(5)의 표면 경도가 높아지는 것이 판명되었다. 이에 의해, 롤러의 개수를 조정하여 반복하여 부여하는 굽힘의 횟수를 조정함으로써, 표면 경도를 조정할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 롤러의 개수가 일정한 경우에는, 각도 θ(축심간 거리 H)를 작게 함으로써, 부극 리드재(5)의 표면 경도가 높아지는 경향이 보였다. 이것은, 각도 θ를 작게 함으로써, 금속판(50d)에 가해지는 굽힘의 곡률이 커진다. 이에 의해, 굽힘 가공 시에 표층부(51 및 52)(도 2 참조)에 가해지는 힘이 커졌으므로, 표층부(51 및 52)가 더욱 가공 경화되었기 때문이라고 생각된다.
[변형예]
또한, 금회 개시된 실시 형태 및 실시예는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시 형태 및 실시예의 설명이 아닌 청구범위에 의해 나타내어지고, 또한 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경(변형예)이 포함된다.
예를 들어, 상기 제1 실시 형태에서는, 부극 리드재(5)를 원통형의 리튬 이온 전지(전지(100))에 사용한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 부극 리드재를 리튬 이온 전지 이외의 전지에 사용해도 된다. 또한, 예를 들어 원통형이 아닌, 라미네이트형의 전지에 부극 리드재를 사용해도 된다. 또한, 라미네이트형의 전지에 부극 리드재를 사용한 경우에는, 부극 리드재가 전지 외부에 노출되므로, 내식성이 높은 Ni기 합금이 표면에 노출되도록 부극 리드재를 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 라미네이트형의 전지에 있어서는, 제1 실시 형태의 순 Ni로 구성된 금속판(50)의 부극 리드재(5)나, 제2 실시 형태의 순 Ni로 구성된 Ni층(251 및 253)이 표면에 노출되는 클래드재(250)의 부극 리드재(205) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1∼제3 실시 형태에서는, 전지용 리드재로서, 부극 리드재(5(205, 305, 405, 505))를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명의 전지용 리드재를 정극 리드재로서 사용해도 된다.
또한, 상기 제1 실시 형태에서는, 금속판(50)을 순 Ni로 구성한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 금속판을 순 Ni 이외의 단일의 금속(예를 들어, 순 Cu)으로 구성해도 된다. 또한, 금속판은, 순 Ni 및 Ni기 합금 중 어느 하나로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, Ni기 합금은, 약 90질량％ 이상의 Ni를 함유하는 것이 바람직하다. 또한, Ni기 합금으로서는, 예를 들어 JIS 규격에 규정된 NW4400번대의 Ni-Cu계 합금 등이 있다.
또한, 상기 제2 실시 형태의 클래드재에서는, Ni층(이종 금속층) 및 Cu층(금속판)을 각각 순 Ni 및 순 Cu로 구성한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 클래드재의 이종 금속층을 순 Ni 이외의 금속으로 구성해도 되고, 클래드재의 금속판을 순 Cu 이외의 금속으로 구성해도 된다. 또한, 금속판은 순 Cu 및 Cu기 합금 중 어느 하나로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, Cu기 합금은, 약 90질량％ 이상의 Cu를 함유하는 것이 바람직하다. 또한, Cu기 합금으로서는, 예를 들어 C194인 Cu-Fe계 합금 등이 있다.
또한, 상기 제1 실시 형태에서는, 압연 공정, 슬릿 가공 공정, 어닐링 공정 및 경도 조정 공정을 연속적으로 행하는 예에 대해 나타내고, 상기 제2 및 제3 실시 형태에서는, 압접 공정, 확산 어닐링 공정, 압연 공정, 슬릿 가공 공정, 어닐링 공정 및 경도 조정 공정을 연속적으로 행하는 예에 대해 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 압연 공정, 슬릿 가공 공정, 어닐링 공정 및 경도 조정 공정, 또는 압접 공정, 확산 어닐링 공정, 압연 공정, 슬릿 가공 공정, 어닐링 공정 및 경도 조정 공정을 연속적으로 행하지 않고 개별적으로 행해도 되고, 일부의 공정만을 연속적으로 행해도 된다.
또한, 상기 제1∼제3 실시 형태에서는, 압연에 의해 경질화된 판재(금속판)를 절단하는 공정으로서, Ni 판재(50b)(클래드재(250c, 450c))를 띠 형상으로 절단하는 슬릿 가공 공정을 행하는 예에 대해 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 압연에 의해 경질화된 금속판을 절단하는 공정이면 되고, 띠 형상으로 금속판을 절단하는 슬릿 가공 공정에 한정되지 않는다. 예를 들어, 압연에 의해 경질화된 금속판을 절단하는 공정은, 경질화된 금속판을 폭 방향으로 절단하는 공정이어도 되고, 경질화된 금속판을 반송 방향과 폭 방향의 양쪽으로 절단하는 공정이어도 된다. 이들 공정이라도, 버어의 발생을 억제하는 것이 가능하다. 또한, 롤러 레벨러의 설정에 있어서는, 한 쌍의 롤러 각각의 반경 R1, R2를 동일한 크기가 아닌 상이한 크기로 해도 되고, 각도 θ나 축심간 거리 H나 축심간 거리 L을 롤러 레벨러의 입구측으로부터 출구측을 향해 서서히 변경해도 된다.
또한, 상기 제2 실시 형태에서는, 복합 금속판으로 이루어지는 부극 리드재(205)로서 3층 구조의 클래드재(250)를 나타내고, 상기 제3 실시 형태에서는, 복합 금속판으로 이루어지는 부극 리드재(405)로서 2층 구조의 클래드재(450)를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명에서는, 복합 금속판으로 이루어지는 전지용 리드재는 4층 구조 이상의 층 구조를 갖는 클래드재여도 된다. 또한, 복합 금속판으로 이루어지는 전지용 리드재는, 단일의 금속으로 이루어지는 금속판과 금속판과는 상이한 성분의 금속으로 이루어지는 이종 금속층이 적층된 복합 금속판으로 이루어지도록 구성되어 있으면 된다. 예를 들어, 전지용 리드재가, 금속판의 표면에 이종 금속층의 도금이 형성된 복합 금속판이나, 금속판과 이종 금속판이 접착제에 의해 접합된 복합 금속판 등으로 이루어지도록 구성해도 된다.

Claims (20)

  1. 순 Ni 또는 Ni기 합금으로 이루어지고, 중심부의 경도가 표층부의 경도의 90％ 이하인 금속판을 구비하는, 전지용 리드재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속판에 적층되고, 상기 금속판과는 상이한 성분의 금속으로 이루어지는 이종 금속층을 더 구비하는, 전지용 리드재.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 금속판이 이종 금속층에 의해 사이에 끼워져 있는, 전지용 리드재.
  8. 순 Ni 또는 Ni기 합금으로 이루어지는 금속판과,
    상기 금속판과는 상이한 성분의 금속으로 이루어지는 이종 금속층을 구비하는 복합 금속판으로 이루어지고,
    상기 복합 금속판의 중심부의 경도가 상기 복합 금속판의 표층부의 경도의 93％ 이하인, 전지용 리드재.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이종 금속층의 두께는, 상기 금속판의 판 두께 이하이고,
    상기 복합 금속판의 중심부의 경도가 상기 복합 금속판의 상기 금속판측의 표층부의 경도보다 낮은, 전지용 리드재.
  10. 순 Ni 또는 Ni기 합금으로 이루어지는 금속판을 포함하는 판재를 준비하는 공정과,
    상기 판재를 롤러 레벨러에 통과시켜, 상기 판재에 대해 반복 굽힘을 부여함으로써, 상기 금속판의 중심부의 경도가 상기 금속판의 표층부의 경도의 90% 이하로 하도록 상기 금속판의 경도를 조정하는 공정을 구비하는, 전지용 리드재의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 금속판의 경도를 조정하는 공정은, 경도를 조정하면서 상기 금속판의 버어를 제거하는 공정을 포함하는, 전지용 리드재의 제조 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 판재를 준비하는 공정은,
    단일의 금속으로 이루어지는 금속재를 포함하는 압연 전 판재를 압연하여 판재로 하는 공정과,
    압연에 의해 경질화된 상기 판재를 복수로 절단하는 공정과,
    절단된 상기 판재를 어닐링하는 공정을 포함하는, 전지용 리드재의 제조 방법.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 금속판의 경도를 조정하는 공정은, 상기 판재가 반입되는 입구측에 있어서의 상기 판재의 하방의 하측 롤러의 반경, 및 상기 판재의 상방의 상측 롤러의 반경을 각각 R1(㎜) 및 R2(㎜)로 하고, 상기 하측 롤러와 상기 상측 롤러의 반송 방향의 축심간 거리를 L(㎜)로 하고, 상기 하측 롤러와 상기 상측 롤러의 축심간 거리를 H(㎜)로 하고, 상기 하측 롤러의 축심을 통과하는 수직 방향의 선과, 상기 하측 롤러의 축심과 상기 상측 롤러의 축심을 연결하는 선이 이루는 하방의 각도를 θ(도)로 하고, 상기 전지용 리드재의 두께를 t(㎜)로 한 경우에, 5＜θ＜90＋tan-1((R1＋R2＋t)/L), R1＋R2＋t＜H를 만족시키도록 상기 롤러 레벨러를 설정한 상태에서, 상기 금속판의 경도 조정을 행하는 공정을 포함하는, 전지용 리드재의 제조 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 판재를 준비하는 공정은, 상기 금속판과, 상기 금속판에 적층되고, 상기 금속판과는 상이한 성분의 금속으로 이루어지는 이종 금속층을 포함하는 상기 판재를 준비하는 공정을 포함하는, 전지용 리드재의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 금속판과 상기 이종 금속층을 포함하는 상기 판재를 준비하는 공정은, 상기 금속판을 이종 금속층에 의해 사이에 끼우도록 형성된 상기 판재를 준비하는 공정을 갖는, 전지용 리드재의 제조 방법.
  19. 복합 금속판으로 이루어지는 전지용 리드재의 제조 방법이며,
    순 Ni 또는 Ni기 합금으로 이루어지는 금속판과 상기 금속판과는 상이한 성분의 금속으로 이루어지는 이종 금속층을 적층하여 상기 복합 금속판을 형성하는 공정과,
    상기 복합 금속판을 롤러 레벨러에 통과시켜, 상기 복합 금속판에 대해 반복 굽힘을 부여함으로써, 상기 복합 금속판의 중심부의 경도가 상기 복합 금속판의 표층부의 경도의 93% 이하로 하도록 상기 복합 금속판의 경도를 조정하는 공정을 구비하는, 전지용 리드재의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 복합 금속판을 형성하는 공정은, 상기 금속판과 상기 금속판의 판 두께 이하이고, 또한 상이한 성분으로 이루어지는 상기 이종 금속층을 적층하는 공정을 포함하고,
    상기 복합 금속판의 경도를 조정하는 공정은, 상기 복합 금속판의 중심부의 경도가 상기 복합 금속판의 상기 금속판측의 표층부의 경도보다 낮아지도록 상기 복합 금속판의 경도를 조정하는 공정을 포함하는, 전지용 리드재의 제조 방법.
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