KR102323071B1 - Metal plate for battery container and method for manufacturing the metal plate for battery container - Google Patents
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Abstract
압연 금속판을 이용하여 모서리부의 R이 작은 딥 드로잉 가공을 실시할 경우에도, 기재의 균열이나 수지의 박리를 억제할 수 있는 전지 용기용 금속판 및 이 전지 용기용 금속판의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 전지 용기용 금속판은 전지 용기로서 이용되고, 철 또는 철합금으로 이루어지는 금속판으로서, 상기 금속판의 두께가 10~100㎛이고, 상기 금속판의 인장 강도가 300~700MPa이고, 상기 금속판의 연신율이 5~35%이며, 또, 상기 금속판의 평면방향과 두께방향에서의 결정 입경의 비가 0.8~8인 것을 특징으로 한다.Provided are a metal plate for a battery container and a method for manufacturing the metal plate for a battery container, which can suppress cracking of a base material or peeling of a resin even when a deep drawing process with a small R of the corner is performed using a rolled metal plate. The metal plate for a battery container of the present invention is used as a battery container and is a metal plate made of iron or iron alloy, wherein the metal plate has a thickness of 10 to 100 μm, the tensile strength of the metal plate is 300 to 700 MPa, and the elongation of the metal plate is 5 to 35%, and the ratio of the crystal grain size in the planar direction to the thickness direction of the metal plate is 0.8 to 8.
Description
본 발명은 리튬 이온 이차 전지 등의 전지 용기로서 적합한 금속판 및 이 전지 용기용 금속판의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metal plate suitable as a battery container for a lithium ion secondary battery and the like, and a method for manufacturing the metal plate for the battery container.
최근에는 전자기기의 소형화가 두드러지며, 휴대전화나 휴대 정보 단말 등의 휴대용 전자기기가 널리 보급되고 있다. 이러한 휴대용 전자기기에는, 그 전력원으로서 충전이 가능한 이차 전지가 탑재되어 있다.In recent years, miniaturization of electronic devices has been remarkable, and portable electronic devices such as mobile phones and portable information terminals have been widely used. Such portable electronic devices are equipped with rechargeable batteries as their power sources.
또, 이차 전지는 상기한 휴대용 전자기기에 탑재되는 데 머무르지 않고, 가솔린의 고갈 문제나 환경 문제 등을 대비하여, 하이브리드 자동차나 전기 자동차 등의 차량에도 서서히 탑재되고 있다.In addition, secondary batteries are not limited to being mounted on the portable electronic devices described above, but are also gradually being mounted on vehicles such as hybrid vehicles and electric vehicles in preparation for the exhaustion of gasoline and environmental problems.
상기한 휴대용 전자기기 또는 차량에 탑재되는 이차 전지에서는, 높은 출력과 긴 수명의 고성능 전지로서 리튬 이온 이차 전지(이하 "LiB"라고도 칭함)가 주목을 받고 있다.In the secondary battery mounted on the portable electronic device or vehicle described above, a lithium ion secondary battery (hereinafter also referred to as “LiB”) is attracting attention as a high-performance battery having a high output and a long lifespan.
리튬 이온 이차 전지는 용도에 따라 다양한 종류가 있으며, 비수계 전해액과 양극 활물질 및 음극 활물질 등을 수용하는 전지 용기도 원통형이나 각형 등 다양한 형태를 취한다. 이 중 특허문헌 1에서는, 박판 형상 금속판에 수지를 피복한 적층(laminate) 금속판을 이용한 파우치 내에 전극 등을 수용하는 기술이 개시되어 있다. 또, 이 특허문헌 1에 의하면, 철 또는 철합금 금속박의 코어재로서 이용하는 취지가 언급되어 있다.There are various types of lithium ion secondary batteries according to their use, and the battery containers accommodating the non-aqueous electrolyte, the positive electrode active material, the negative electrode active material, and the like also take various forms such as cylindrical or prismatic. Among them,
또, 특허문헌 2와 특허문헌 3에서는, 두께 200㎛ 이하의 압연 금속판을 이용하여, 이 압연 금속판 상에 Ni 도금을 실시한 후에 압연 및 열처리를 실시함으로써, 이 압연 금속판의 표면에 Ni 및 Fe를 포함하는 확산 합금층을 형성하는 기술이 개시되어 있다. 전해액 등에 대한 내식성 향상을 도모하기 위해, 압연 금속판 상에 폴리올레핀계 수지를 형성하는 경우가 있지만, 이 특허문헌 2에 의하면 상기 확산 합금층을 이용함으로써, 압연 금속판과 폴리올레핀계 수지의 밀착성을 향상시키는 취지가 언급되어 있다.Further, in Patent Document 2 and
상기한 차량이나 전자기기에 탑재 가능한 이차 전지는, 고출력인 것에 추가해서 고용량인 것도 요구되고 있다. 여기서, 단순히 용량을 증가시키는 것만으로 되는 경우에는, 비교적 큰 용기에 상응하는 전극 활물질을 수용하면 충분할지도 모른다. 그러나, 특히 차량에 탑재되는 이차 전지에서는, 전지 자체의 중량 증가는 연비의 악화로 곧바로 이어지기 때문에, 고용량을 실현하기 위해서라 해도 무게의 증가는 최대한 억제시켜야 한다.The secondary battery that can be mounted on the vehicle or electronic device described above is required to have a high capacity in addition to having a high output. Here, in the case where it is only necessary to increase the capacity, it may be sufficient to accommodate the electrode active material corresponding to a relatively large container. However, especially in a secondary battery mounted on a vehicle, since an increase in the weight of the battery itself leads to deterioration of fuel efficiency, it is necessary to suppress the increase in weight as much as possible even in order to realize a high capacity.
가능한 한 중량의 증가를 피하면서 고용량을 실현하는 방법으로서, 보다 엄격한 조건 하에서 딥 드로잉 가공을 실시하여, 전지 용기의 내용량을 증가시키는 것을 상정할 수 있다. 특히, 전지 용기에서의 모서리부(모퉁이)의 R을 작게 하여, 내부에 여러 장을 겹쳐서 수용하는 판형상 전극과 전지 용기의 크기를 맞춤으로써, 전지 용량을 증가시키는 것이 가능하게 된다. 그러나, 상기한 특허문헌 1 내지 3을 포함한 종래 기술은, 이러한 딥 드로잉 가공에 적합하다고 할 수 없고 개선의 여지가 크다. 특히, 전지 용기에서의 모서리부(모퉁이)는 엄격한 조건으로 딥 드로잉 가공을 실시하면, 기재의 균열이나 수지의 박리가 현저해지는 것으로 판명되었다.As a method of realizing a high capacity while avoiding an increase in weight as much as possible, it is conceivable that deep drawing processing is performed under more stringent conditions to increase the internal capacity of the battery container. In particular, by reducing R of the corner (corner) in the battery container and matching the size of the battery container with the plate-shaped electrode stacking several sheets therein, it becomes possible to increase the battery capacity. However, the prior art including the above-mentioned
본 발명은 상기한 과제를 일례로서 해결하는 것을 목적으로 하고 있으며, 예를 들어 압연 금속판을 이용하여 모서리부의 R이 작은 딥 드로잉 가공을 실시할 경우에도 기재의 균열이나 수지의 박리를 억제할 수 있는 전지 용기용 금속판 및 이 전지 용기용 금속판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the above problems as an example, and for example, even when deep drawing processing with a small R of the corner is performed using a rolled metal plate, cracking of the substrate or peeling of the resin can be suppressed. An object of the present invention is to provide a metal plate for a battery container and a method for manufacturing the metal plate for a battery container.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 전지 용기용 금속판은, (1) 전지 용기로서 사용되는 철 또는 철합금으로 이루어지는 금속판으로서, 상기 금속판의 두께가 10~100㎛이고, 상기 금속판의 인장 강도가 300~700MPa이고, 상기 금속판의 연신율이 5~35%이며, 또, 상기 금속판의 평면방향과 두께방향에서의 결정 입경의 비가 0.8~8인 것을 특징으로 한다.The metal plate for a battery container of the present invention for solving the above problems is (1) a metal plate made of iron or an iron alloy used as a battery container, the thickness of the metal plate being 10 to 100 μm, and the tensile strength of the metal plate is 300 to 700 MPa, the elongation of the metal plate is 5 to 35%, and the ratio of the crystal grain size in the planar direction to the thickness direction of the metal plate is 0.8 to 8.
또, 상기한 (1)의 전지 용기용 금속판에 있어서, (2) 상기 금속판에 Cr 또는 Ni를 포함 표면 처리층을 갖는 것이 바람직하다.Moreover, in the metal plate for battery containers of said (1), it is preferable to have a surface treatment layer containing Cr or Ni in (2) the said metal plate.
또한, 상기한 (1) 또는 (2)의 전지 용기용 금속판에 있어서, (3) 상기 금속판은 열가소성 수지로 피복되어 있는 것이 바람직하다.Moreover, in the metal plate for battery containers of said (1) or (2), it is preferable that (3) the said metal plate is coat|covered with the thermoplastic resin.
또한, 상기한 (3)의 전지 용기용 금속판에 있어서, (4) 상기 열가소성 수지는 폴리올레핀계 수지 또는 폴리에스테르계 수지를 포함하는 것이 바람직하다.Moreover, in the metal plate for battery containers of said (3), it is preferable that (4) said thermoplastic resin contains a polyolefin resin or polyester resin.
또한, 상기한 (4)의 전지 용기용 금속판에 있어서, (5) 상기 폴리올레핀계 수지 또는 폴리에스테르계 수지는 상기 금속판의 양면을 피복하는 것이 바람직하다.Moreover, in the metal plate for battery containers of said (4), it is preferable that (5) the said polyolefin resin or polyester-type resin coat|covers both surfaces of the said metal plate.
또한, 상기한 (5)의 전지 용기용 금속판에 있어서, (6) 상기 금속판 중 일측면을 피복하는 상기 폴리올레핀계 수지는 폴리프로필렌 수지이며, 상기 금속판 중 타측면을 피복하는 상기 폴리에스테르계 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지인 것이 바람직하다.In addition, in the metal plate for battery containers of (5), (6) the polyolefin-based resin covering one side of the metal plate is a polypropylene resin, and the polyester-based resin covering the other side of the metal plate is It is preferable that it is a polyethylene terephthalate resin.
또한, 상기한 (6)의 전지 용기용 금속판에 있어서, (7) 상기 폴리에스테르 수지는 무배향인 것이 바람직하다.Moreover, in the metal plate for battery containers of said (6), it is preferable that the said polyester resin (7) is non-oriented.
또한, 상기한 (3)~(7) 중 어느 하나의 전지 용기용 금속판에 있어서, (8) 상기 열가소성 수지의 두께는 10~50㎛인 것이 바람직하다.Moreover, in the metal plate for battery containers in any one of said (3)-(7) WHEREIN: (8) It is preferable that the thickness of the said thermoplastic resin is 10-50 micrometers.
또한, 상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 전지 용기용 금속판의 제조방법은, 철 또는 철합금의 금속판으로 이루어지는 전지 용기용 금속판의 제조방법에 있어서, 상기 금속판을 냉간 압연하여 그 두께를 10~100㎛로 하는 제 1 공정과, 상기 제 1 공정 후에, 상기 금속판을 소둔하는 제 2 공정을 가지며, 상기 금속판의 인장 강도가 300~700MPa, 상기 금속판의 연신율이 5~35%, 또, 상기 금속판의 평면방향과 두께방향에서의 결정 입경의 비가 0.8~8이 되도록 상기 금속판을 연화시키는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to solve the above problems, the method for manufacturing a metal plate for a battery container of the present invention is a method for manufacturing a metal plate for a battery container made of a metal plate of iron or iron alloy, the metal plate is cold-rolled to reduce the thickness of 10 a first step of ˜100 μm, and a second step of annealing the metal plate after the first step, wherein the tensile strength of the metal plate is 300 to 700 MPa, the elongation of the metal plate is 5 to 35%, and It is characterized in that the metal plate is softened so that the ratio of the crystal grain size in the planar direction and the thickness direction of the metal plate is 0.8 to 8.
또한 상기한 전지 용기용 금속판의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 공정 이후에, 상기 제 2 공정의 전 또는 후에, 상기 금속판에 표면 처리층을 형성하는 제 3 공정을 갖는 것이 바람직하다.Further, in the above-described method for manufacturing a metal plate for a battery container, it is preferable to have a third step of forming a surface treatment layer on the metal plate after the first step, before or after the second step.
본 발명에 따르면, 압연 금속판을 이용하여 모서리부의 R이 작은 딥 드로잉 가공을 실시할 경우에도 기재의 균열이나 수지의 박리를 억제할 수 있다.According to the present invention, it is possible to suppress cracking of the substrate or peeling of the resin even when a deep drawing process with a small R of the corner is performed using a rolled metal plate.
도 1은 실시형태에 따른 전지 용기용 금속판을 나타내는 모식도이다.
도 2는 실시형태에 따른 전지 용기용 금속판의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 현미경으로 촬영한 재료 No. A에서의 단면 사진이다.
도 4는 실시형태에 따른 전지 용기용 금속판을 이용하여 성형되는 전지 용기의 개요를 나타내는 도면이다.
도 5는 현미경으로 촬영한 재료 No. E에서의 단면 사진이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows the metal plate for battery containers which concerns on embodiment.
2 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a metal plate for a battery container according to an embodiment.
3 is a material No. photographed under a microscope. It is a cross-sectional picture at A.
4 is a view showing an outline of a battery container molded using the metal plate for battery container according to the embodiment.
5 is a material No. photographed under a microscope. It is a cross-sectional photograph at E.
이하, 도 1을 이용하여 본 실시형태의 전지 용기용 금속판(1)을 설명한다. 또한, 도 1에서는 편의상, 전지 용기용 금속판(1)의 두께방향을 Z방향으로 하고, 추가로 전지 용기용 금속판(1)의 압연방향을 X방향으로 하여 설명한다. 그러나, 이들 방향을 정의하는 것이 본 발명의 권리범위를 감축하는 것은 아니다.Hereinafter, the
<전지 용기용 금속판><Metal plate for battery container>
본 실시형태에 따른 전지 용기용 금속판(1)은, 철 또는 철합금으로 이루어진다. 철합금으로서는, 전지 용기의 기재로서 적용 가능한 각종 강판 등을 예시할 수 있으며, 예를 들어 저탄소 알루미늄 킬드강(aluminum killed steel)(탄소량이 0.01~0.15 중량%), 탄소량이 0.003 중량% 이하의 극저탄소강, 또는 극저탄소강에 추가로 Ti 및 Nb를 첨가하여 이루어지는 비시효성 극저탄소강 등도 포함하는 것으로 한다.The
또한, 본 실시형태에 따른 전지 용기용 금속판(1)의 두께는 10~100㎛이며, 더욱 바람직하게는 15~60㎛이다. 두께가 10㎛보다 작으면, 냉간 압연 공정에서 핀홀이 발생하거나, 판두께의 구배 차가 불안정해지는 등 품질이 불안정하게 되기 쉽다. 또, 성형 공정에서 균열이 발생하여, 본원의 목적으로 하는 효과가 얻어지지 않을 우려가 있다. 한편, 두께가 100㎛를 넘으면, 경량화의 효과가 얻어지지 않기 때문이다.Moreover, the thickness of the
여기서, 전지 용기용 금속판(1)이 철합금인 경우의 성분 조성의 일례는 다음과 같다.Here, an example of the component composition in the case where the
(C: 0.0001~0.1 중량%)(C: 0.0001 to 0.1 wt%)
C는 전지 용기용 금속판(1)의 강도를 높이는 원소이다. C의 함유량이 과잉이면, 강도가 너무 상승하여 압연성이 저하되기 때문에, C 함유량의 상한값을 0.1%로 한다. 한편, C 함유량의 하한값은 특히 제한은 없으나, 코스트를 고려하여 C 함유량의 하한값은 0.0001 중량%로 한다. 또한, C의 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.001~0.01 중량%이다.C is an element which raises the intensity|strength of the
(Si: 0.001~0.5 중량%)(Si: 0.001 to 0.5 wt%)
Si는 전지 용기용 금속판(1)의 강도를 높이는 원소이다. Si의 함유량이 과잉이면 강도가 너무 상승하여 압연성이 저하되기 때문에, Si 함유량의 상한값을 0.5 중량%로 한다. 한편, Si 함유량의 하한값은 특히 제한은 없으나, 코스트를 고려하여 Si 함유량의 하한값은 0.001 중량%로 한다. 또한, Si의 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.001~0.02 중량%이다.Si is an element which raises the intensity|strength of the
(Mn: 0.01~1.0 중량%)(Mn: 0.01 to 1.0 wt%)
Mn 전지 용기용 금속판(1)의 강도를 높이는 원소이다. Mn의 함유량이 과잉이면 강도가 너무 상승하여 압연성이 저하되기 때문에, Mn 함유량의 상한값을 1.0 중량%로 한다. 한편, Mn 함유량의 하한값은 특히 제한은 없으나, 코스트를 고려하여 Mn 함유량의 하한값은 0.01 중량%로 한다. 또한, Mn의 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.01~0.5% 중량%이다.It is an element which raises the intensity|strength of the
(P: 0.001~0.05 중량%)(P: 0.001 to 0.05 wt%)
P는 전지 용기용 금속판(1)의 강도를 높이는 원소이다. P의 함유량이 과잉으로 되면, 강도가 너무 상승하여 압연성이 저하되기 때문에, P 함유량의 상한값을 0.05 중량%로 한다. 한편, P 함유량의 하한값은 특히 제한은 없으나, 코스트를 고려하여 P 함유량의 하한값은 0.001 중량%로 한다. 또한, P의 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.001~0.02 중량%이다.P is an element which raises the intensity|strength of the
(S: 0.0001~0.02 중량%)(S: 0.0001~0.02 wt%)
S는 전지 용기용 금속판(1)의 내식성을 저하시키는 원소이다. 그러므로, S의 함유량은 적을수록 바람직하다. 특히, S의 함유량이 0.02 중량%를 넘으면 내식성의 저하가 현저해지기 때문에, S 함유량의 상한값을 0.02 중량%로 한다. 한편, S 함유량의 하한값은 특히 제한은 없으나, 코스트를 고려하여 S 함유량의 하한값은 0.0001 중량%로 한다. 또한, S의 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.001~0.01 중량%이다.S is an element which reduces the corrosion resistance of the
(Al: 0.0005~0.20 중량%)(Al: 0.0005 to 0.20 wt%)
Al은 예를 들어 전지 용기용 금속판(1)의 탈산 원소로서 첨가된다. 탈산에 의한 효과를 얻기 위해서는, Al의 함유량을 0.0005 중량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, Al 함유량이 과잉으로 되면 압연성이 저하되기 때문에, Al 함유량의 상한값을 0.20 중량%로 한다. 한편, Al 함유량의 하한값은 특히 제한은 없으나, 코스트를 고려하여 Al 함유량의 하한값은 0.0005 중량%로 한다. 또한, Al의 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.001~0.10%이다.Al is added as a deoxidation element of the
(N: 0.0001~0.0040 중량%)(N: 0.0001 to 0.0040 wt%)
N은 전지 용기용 금속판(1)의 가공성을 저하시키는 원소이다. 그 때문에, N의 함유량은 적을수록 바람직하다. 특히, N의 함유량이 0.0040 중량%를 넘으면 가공성의 저하가 현저해지기 때문에, N 함유량의 상한값을 0.0040 중량%로 한다. 한편, N 함유량의 하한값은 특히 제한은 없으나, 코스트를 고려하여 N 함유량의 하한값은 0.0001 중량%로 한다. 또한, N의 함유량은, 더욱 바람직하게는 0.001~0.0040 중량%이다.N is an element which reduces the workability of the
(잔부: Fe 및 불가피적 불순물)(Remainder: Fe and unavoidable impurities)
전지 용기용 금속판(1)의 잔부 중 주요 원소는 Fe이며, 그 밖에는 제조시에 불가피적으로 혼입하게 되는 불순물이다.Among the remainder of the
그 밖의 부가 성분으로서, Ti, Nb, B, Cu, Ni, Sn 및 Cr 등이 함유되어 있어도 된다. 특히, Ti 및 Nb는 전지 용기용 금속판(1) 중의 C 및 N을 탄화물 및 질화물로서 고정하여, 전지 용기용 금속판(1)의 가공성을 향상시키는 효과가 있으므로, Ti: 0.01~0.8 중량%, Nb: 0.005~0.05 중량%의 범위에서 1 종 또는 2 종을 함유시켜도 된다. 또, 본 실시형태에 따른 전지 용기용 금속판(1)은 Cr이 10.5% 이하인 강판보다 바람직하다.As other additional components, Ti, Nb, B, Cu, Ni, Sn, Cr, etc. may be contained. In particular, Ti and Nb fix C and N in the
또한, 본 실시형태에 따른 전지 용기용 금속판(1)은 냉간 압연된 후에 소둔(annealing)됨으로써, 아래의 특성을 갖추고 있다. 또한, 본 실시형태의 소둔에 필요한 온도와 시간은 450℃~650℃ (보다 바람직하게는 500~600℃)에서 실시할 경우는 2~9 시간, 더욱 바람직하게는 2~6 시간이다. 또한, 700~800℃에서 소둔을 실시할 경우, 그 소요 시간은 20~120 초이다.Moreover, the
(인장 강도)(tensile strength)
본 실시형태에 따른 전지 용기용 금속판(1)의 인장 강도는 300~700MPa이다. 인장 강도가 300MPa보다 작으면, 전지 용기로 사용했을 때에 외부로부터의 힘에 의해 변형됨으로써, 균열 및 구멍이 발생하고, 이로 인해, 전해액의 누출 등이 발생하게 되는 문제가 있다. 또, 인장 강도가 700MPa를 넘으면 가공성이 부족하게 되기 때문이다. 또한, 전지 용기용 금속판(1)의 인장 강도는, 보다 바람직하게는 350~650MPa이다. 보다 가공성을 필요로 하는 경우에는, 더욱 바람직하게는 350~450MPa이다.The tensile strength of the
또한, 전지 용기용 금속판(1)의 인장 강도는 JIS 규격의 Z2241에 기재된 "금속재료 인장 시험 방법"에 준하여 실시했다.In addition, the tensile strength of the
(연신율)(elongation)
본 실시형태에 따른 전지 용기용 금속판(1)의 연신율은 5~35%이다. 전지 용기용 금속판(1)의 연신율이 5% 미만이면, 모서리(모퉁이)부에서 가공성이 부족해지며, 가공시에 균열이 생길 우려가 있기 때문이다. 또, 연신율이 36% 이상이면, 이와 같은 특성을 내기 위한 소둔 조건으로서 높은 온도 및 긴 시간이 필요하게 되어, 생산성이 악화되기 때문이다. 또한, 전지 용기용 금속판의 연신율은, 더욱 바람직하게는 5~20%이다. 특히, 전지 용기용 금속판(1)의 두께가 얇은 경우에는 5~15%가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 7~12%이다.The elongation of the
또한, 전지 용기용 금속판(1)의 연신율은, JIS 규격의 Z2241에 기재된 "금속재료 인장 시험 방법"의 "20: 파단 연신율(%) A의 측정 식(7) "에 준하여 실시했다.In addition, the elongation of the
(결정 입경의 비)(Ratio of crystal grain size)
본 실시형태에 따른 전지 용기용 금속판(1)의 평면방향(압연방향)과 두께방향에서의 결정 입경의 비(평면방향/두께방향)은 0.8~8이다. 또한, 본 실시형태의 "결정 입경"은 단위 면적(예를 들어 1㎛ Х 1㎛)당 존재하는 결정 입경의 평균값이다. 이 평균 결정 입경을 측정하는 방법에 특히 제한은 없으나, 예를 들어 주사형 전자 현미경(SEM)으로 금속판의 단면 사진을 촬영한 다음 JIS G0551(부속서 B 또는 C)에 준거해서 측정할 수 있다. 평면방향(압연방향)과 두께방향에서의 비를 구하는 데에는, 평면방향을 따른 시험 선과 두께방향을 따른 시험선의 각각에 의거하여 결정 입경을 구하고, 그 비를 계산한다. 또한, 측정 대상이 되는 복수의 입자 각각에 있어서, 압연방향에서의 최장의 길이 값과 두께방향에서의 최장의 길이 값을 대비함으로써, 상술한 결정 입경의 비를 산출해도 된다.The ratio (planar direction/thickness direction) of the crystal grain size in the planar direction (rolling direction) and the thickness direction of the
전지 용기용 금속판(1)의 상기한 결정 입경의 비가 0.8 미만이 되도록 하는 것은 일반적인 제조방법에서 곤란하다. 또, 상기한 결정 입경의 비가 8을 넘으면 가공시 균열이 생기기 쉽다. 또한, 전지 용기용 금속판(1)의 상기한 결정 입경의 비는, 보다 바람직하게는 0.8~5이다. 보다 가공성이 요구되는 경우, 전지 용기용 금속판(1)의 상기한 결정 입경의 비는, 더욱 적합하게는 0.8~4이다.It is difficult in a general manufacturing method to make the ratio of the above-mentioned crystal grain size of the
<표면 처리층><Surface treatment layer>
본 실시형태에 따른 전지 용기용 금속판(1)상에는 표면 처리층(2)이 형성되어 있어도 된다. 이 표면 처리층(2)으로서는, 예를 들어 그 위에 형성되는 수지와의 밀착성을 향상시키기 위해 Cr 도금 또는 Ni 도금을 들 수 있으며, 단층 또는 이들을 복층으로 해도 되며, 이들 위에, 또는 이들 대신에 내식성 향상을 위한 처리층(예를 들어, Ni-Co 도금 처리층, Zn 도금 또는 Zn-Ni, Zn-Co 도금 등의 Zn계 도금 처리층, Sn 도금 처리층, 이들 도금과 하층 금속 간의 분산 도금 처리층, 산화물 피막을 형성하는 화성 처리층(chemical conversion layer), 실란 커플링제 처리층 등)을 형성해도 된다. 또한, 본 실시형태의 표면 처리층은, 예를 들어 전지 용기용 금속판(1)이 냉간 압연 후 소둔된 후에 형성해도 되고, 전지 용기용 금속판(1)이 냉간 압연된 후 소둔되기 전에 형성하는 것도 가능하다. 또, 도 1에서는 전지 용기용 금속판(1)의 양면에 표면 처리층(2)이 형성되어 있으나, 적어도 일측면에 표면 처리층(2)이 형성되는 양태라도 된다.The surface treatment layer 2 may be formed on the
또한, 전지 용기용 금속판(1) 상에 Ni 도금을 실시할 경우에는, 냉간 압연한 금속판을 통상의 방법으로 전해 탈지, 산 세정한 후, 예를 들어 일례로서 아래에 나타낸 Ni 도금욕을 이용할 수 있다. 또한, Ni 도금욕으로서는 와트욕(watt bath)이라 칭하는 황산 니켈욕이 주로 이용되지만, 그 밖에 술팜산욕, 붕플루오르화물욕, 염화물욕 등을 이용해도 된다.In addition, when performing Ni plating on the
(Ni 도금욕의 조성, 및 조건) (Composition of Ni plating bath, and conditions)
황산 니켈: 200~350g/lNickel sulfate: 200-350 g/l
염화 니켈: 20~60g/lNickel Chloride: 20~60g/l
붕산: 10~50g/lBoric acid: 10-50 g/l
pH: 1.5~5.0pH: 1.5-5.0
욕 온도: 40~70℃Bath temperature: 40~70℃
전류 밀도: 1~40A/dm2 Current Density: 1-40 A/dm 2
또한, 전지 용기용 금속판(1) 상에 형성되는 표면 처리층(2)은 적어도 전지 용기용 금속판(1)에서 용기의 내면이 되는 면에 형성하면 되지만, 용기의 외면 및 내면의 양면에 형성해도 된다. 또한, 전지 용기용 금속판(1) 상에 형성되는 표면 처리층(2)으로서의 니켈 도금은, 순수한 Ni뿐만 아니라, Ni-Co 합금이나 Fe-Ni 합금 등과 같이 Ni을 포함하는 합금을 이용하여 형성된 것이라도 된다.In addition, the surface treatment layer 2 formed on the
또, 본 실시형태의 니켈 도금의 두께는, 바람직하게는 0.1~5㎛이다. 이 중 하한값에 대해서는, 보다 바람직하게는 0.3㎛, 더욱 바람직하게는 0.5㎛이다. 한편, 상한값에 대해서는, 보다 바람직하게는 3㎛, 더욱 바람직하게는 1㎛이다.Moreover, the thickness of the nickel plating of this embodiment becomes like this. Preferably it is 0.1-5 micrometers. About this lower limit, More preferably, it is 0.3 micrometer, More preferably, it is 0.5 micrometer. On the other hand, about an upper limit, More preferably, it is 3 micrometers, More preferably, it is 1 micrometer.
또, 표면 처리층(2)으로서 니켈 도금을 전지 용기용 금속판(1) 상에 형성한 후, 열처리를 실시할 경우, Fe-Ni 확산층이 형성된다. 가공성 향상의 관점에서, 이 Fe-Ni 확산층은 0.2㎛ 이상인 것이 바람직하고, 나아가서는 0.5㎛ 이상의 두께를 가지면, 보다 바람직하다.Moreover, when heat-processing after forming nickel plating as the surface treatment layer 2 on the
또, 전지 용기용 금속판(1) 상에 Cr 도금을 실시할 경우에는, 냉간 압연한 금속판을 통상의 방법으로 전해 탈지, 산 세정한 후, 예를 들어 일례로서 아래에 나타낸 Cr 도금욕을 이용할 수 있다. 이 경우, 표면 처리층(2)으로서의 Cr 도금의 두께는 0.05~1.0㎛가 적합하다.In addition, when performing Cr plating on the
(Cr 도금욕의 조성, 및 조건)(Composition of Cr plating bath, and conditions)
CrO3: 30~200g/l CrO 3 : 30~200g/l
NaF: 5~10g/lNaF: 5-10 g/l
욕 온도: 35~65℃ Bath temperature: 35~65℃
전류 밀도: 5~50A/dm2 Current density: 5-50A/dm 2
<열가소성 수지><Thermoplastic resin>
본 실시형태에 따른 전지 용기용 금속판(1)은, 적어도 일측면이 열가소성 수지(3)로 피복되어 있어도 된다. 이러한 열가소성 수지(3)의 두께는 10~50㎛이며, 보다 바람직하게는 10~30㎛이다.At least one side of the
또한, 본 실시형태의 열가소성 수지(3)로서는, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지 또는 폴리아미드 수지를 예시할 수 있다. 그리고, 이 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지 또는 폴리아미드 수지는, 전지 용기용 금속판(1)의 양면을 피복하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 전지 용기용 금속판(1) 중 일측면(전지 통의 내면측)은 폴리프로필렌 수지로 피복하는 것이 바람직하다. 한편, 전지 용기용 금속판(1) 중 타측면(전지 통의 외면측)은 폴리에스테르 수지, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 피복하는 것이 바람직하다. 또한, 폴리에스테르 수지로서는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 외에, 예를 들어 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리부틸렌 나프탈레이트 등을 사용할 수 있다. 또, 우레탄 변성 폴리에스테르 수지, 아크릴 변성 폴리에스테르 수지, 에폭시 변성 폴리에스테르 수지 등의 변성 수지를 이용해도 된다.In addition, as the
또한, 전지 용기용 금속판(1) 중 일측면(예를 들어 전지 통의 내면측)을 피복하는 수지의 두께와, 타측면(예를 들어 전지 통의 외면측)을 피복하는 수지의 두께는, 요구되는 내식성 및 가공성에 따라, 상기 두께 범위 내에서 적절히 조정하면 되며, 양면의 두께는 같아도 되고 달라도 된다.In addition, the thickness of the resin covering one side (for example, the inner surface side of the battery container) of the battery
또, 폴리에스테르 수지를 사용할 경우, 이 폴리에스테르 수지는 무배향인 것이 바람직하다.Moreover, when using a polyester resin, it is preferable that this polyester resin is non-oriented.
또, 전지 용기용 금속판(1) 중 타측면(전지 통의 외면측)은, 상기한 폴리에스테르 수지(폴리에틸렌 테레프탈레이트)로 한정되지 않으며, 전지 용기용 금속판(1)의 양면 모두에 폴리프로필렌 수지를 피복해도 된다. 또는, 전지 용기용 금속판(1)의 양면 모두에 폴리에스테르 수지를 피복해도 된다.In addition, the other side (outer surface side of the battery barrel) of the
또, 열가소성 수지(3)는 공지의 접착제를 통해 전지 용기용 금속판(1)을 피복하고 있는 형태라도 된다. 또한, 공지의 접착제로서는, 예를 들어 산변성 폴리올레핀 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 폴리이소부틸렌계 수지, 불소 수지, 또는 물 유리 등의 무기 접착제 등을 사용할 수 있다.Moreover, the form which coat|covers the
상기 열가소성 수지(3)는 필름을 형성한 후에 상기 전지 용기용 금속판(1)에 적층하는 것이라도 되고, 가열 용융한 상기 열가소성 수지를 압출 성형기의 압출 폭의 슬릿에 의해서 필름 형상으로 압출하고, 직접 금속판(1) 상에 적층하는 압출 적층법에 의한 것이라도 된다. 상기 필름을 형성한 후에 적층할 경우, 상기 필름으로서는 특히 제한되지 않으며, 예를 들어, 무연신 필름이라도 되고, 일축 연신 필름이나 이축 연신 필름이라도 된다.The
<전지 용기용 금속판의 제조방법> <Method for manufacturing metal plate for battery container>
이어서, 도 2를 참조하면서 본 실시형태의 전지 용기용 금속판의 제조방법에 대해서 설명한다.Next, the manufacturing method of the metal plate for battery containers of this embodiment is demonstrated, referring FIG.
먼저, 철 또는 철합금으로 이루어지는 금속판을 준비하고, 프레스 가공을 실시하는 압연기에 해당 금속판을 투입함으로써 냉간 압연을 실시한다(단계 1). 이로 인해, 두께가 10~100㎛의 냉간 압연된 전지 용기용 금속판(1)이 형성된다. 이 냉간 압연은 필요에 따라서 다단계로 실시해도 되고, 그 사이에 열처리를 실시해도 된다.First, a metal plate made of iron or an iron alloy is prepared, and cold rolling is performed by putting the metal plate into a rolling mill for performing press working (step 1). For this reason, the
이어서, 전지 용기용 금속판(1)에 대해서 소둔 처리를 실시한다(단계 2). 이때, 소둔 처리에서의 전지 용기용 금속판(1)의 온도는 450℃~650℃, 보다 바람직하게는 500~600℃이다. 또, 이 소둔 처리에서의 소요시간은 2~9시간, 보다 바람직하게는 2~6 시간 실시된다. 또한, 700~800℃에서 소둔 처리를 실시할 경우는 20~120 초간 실시할 수도 있지만, 가공성 향상의 관점에서는 전자의 온도 범위에서 실시하는 것이 바람직하다.Next, the
단계 2 후에, 적합하게는 전지 용기용 금속판(1)에 표면 처리(도금 처리)를 실시하여 해당 전지 용기용 금속판(1) 상에 표면 처리층(2)을 형성한다(단계 3). 이 때, 예를 들어 전지 용기용 금속판(1) 상에는 표면 처리층(2)으로서 Ni 도금층이 형성된다.After step 2, the surface treatment (plating treatment) is preferably applied to the
또한, 단계 3에서 형성되는 표면 처리층(2)의 두께로서는, 예를 들어 Ni 도금층이면 0.1~5㎛, Cr 도금층이면 0.05~1.0㎛가 적합하다. 또한, 단계 2의 소둔은 표면 처리층(2)을 형성한 후에 실시해도 된다. 또, 단계 2의 소둔을 실시한 후 표면 처리층(2)을 형성한 후에, 예를 들어 Ni 도금층의 가공성 향상을 목적으로 열처리를 추가로 실시해도 된다. 이 Ni 도금 후의 열처리 조건으로서는 단계 2에서 기재한 소둔 조건과 동일한 조건으로 실시하는 것이 가능하다.Moreover, as thickness of the surface treatment layer 2 formed in
또한, 단계 1의 압연 공정을 도금 처리 후에 실시하면, Ni 도금 피막의 표면에 크랙이 생겨 밀착성, 내식성이 저하될 가능성이 있어, 바람직하지 않다.Moreover, when the rolling process of
또한, 단계 2, 3을 거친 후의 전지 용기용 금속판(1)은, 인장 강도가 300~700MPa, 연신율이 5~35%, 또, 전지 용기용 금속판(1)의 평면방향(압연방향)과 두께방향에서의 결정 입경의 비가 0.8~8인 특성을 갖추고 있다.In addition, the
다음에, 단계 4에서 표면 처리층(2)이 형성된 전지 용기용 금속판(1)에 대해서, 상기에서 설명한 열가소성 수지(3)를 10~50㎛ 정도의 두께로 피복하는 처리(수지 피복 처리)를 실시한다. 보다 구체적으로는, 전지 용기용 금속판(1) 중 용기 내면측이 되는 일측면에는 폴리프로필렌 수지를 형성함과 아울러, 용기 외면측이 되는 다른 일측면에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 또는 폴리프로필렌 수지를 형성한다. 수지의 형성 방법으로서는, 상술한 바와 같이, 필름 적층이라도 되고, 압출 적층에 의한 의한 방법이라도 된다. 또한, 이 열가소성 수지(3)를 피복할 때의 전지 용기용 금속판(1)의 온도는 200~280℃로 조정된다.Next, with respect to the
그리고, 단계 5에서는 딥 드로잉 가공을 실시하여, 전지 용기용 금속판(1)을 도 4에 나타낸 바와 같은 용기 형상으로 성형한다. 보다 구체적으로는, 본 실시형태의 용기 모양은 직사각형의 전극판을 수용 가능하도록 네 모퉁이에 곡률 반경 R의 모퉁이부가 형성된 깊이 D의 직사각형 오목부를 갖고 있다. 또한, 도 4의 용기에서는 네 모퉁이의 R이 동일하게 되어 있으나, 이 네 모퉁이의 R은 각각 다른 값으로 해도 된다.And in
또한, 전지 용기는 전극판과 전해액 등의 전지 요소를 수용한 후에 밀봉되지만, 본 실시형태의 전지 용기용 금속판(1)은 밀봉에 이용되는 전지 용기의 뚜껑 부재로서도 적용할 수 있다. 이러한 전지 용기의 구성 부재인 뚜껑 부재는, 도 4에 나타낸 전지 용기 본체와 동일한 수용 공간을 형성해도 되고, 평판 그대로 이용할 수도 있다. 또, 전지 용기의 밀봉시에는 드로잉 가공된 수용부를 갖는 전지 용기 본체의 주변 플랜지부에서, 상기한 뚜껑 부재와 가열 밀봉하는 것이 바람직하다. 이 경우, 전지 용기 본체와 뚜껑 부재가 마주 보는 면의 피복 수지는, 폴리프로필렌 수지끼리 또는 폴리에스테르 수지끼리와 같이, 같은 종류의 수지가 마주 보도록 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기한 밀봉 방법은 일례이며, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 공지의 접착제를 이용해도 된다.In addition, although the battery container is sealed after accommodating an electrode plate and battery elements, such as electrolyte solution, the
본 실시형태에서 얻어진 전지 용기는 상술한 본 실시형태의 전지 용기용 금속판(1)을 이용하여 형성되는 것이므로, 니켈 도금 금속판 또는 크롬 도금 금속판과 수지 간의 밀착성이 높으며, 그럼에도 불구하고 양산 가공성이 우수한 것이다. 그 때문에, 알칼리 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 카드뮴 전지, 리튬 이온 전지 등 다양한 일차 전지 또는 이차 전지의 전지 용기로서 적합하게 이용할 수 있다.Since the battery container obtained in this embodiment is formed by using the battery
실시예Example
다음에, 실시예를 들어 본 발명에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 먼저, 후술하는 실시예 또는 비교예에서 이용한 재료 No. A~재료 No. F의 전지 용기용 금속판(1)의 제조 조건을 다음의 표 1에 기재한다.Next, an Example is given and this invention is demonstrated more concretely. First, material No. used in Examples or Comparative Examples to be described later. A-Material No. The manufacturing conditions of the
(℃, h)Annealing conditions
(℃, h)
(MPa)tensile strength
(MPa)
(㎛)thickness
(μm)
(㎛)thickness
(μm)
<재료 No. A><Material No. A>
재료 No. A로서, 먼저 기재로서 하기에 나타낸 화학 조성을 갖는 저탄소 알루미늄 킬드강 냉간 압연판(두께 25㎛)을 준비했다.Material No. As A, first, as a base material, a low-carbon aluminum killed steel cold-rolled sheet (25 µm in thickness) having the chemical composition shown below was prepared.
C: 0.04 중량%, Mn: 0.32 중량%, Si: 0.01 중량%, P: 0.012 중량%, S: 0.014 중량%, 잔부: Fe 및 불가피적 불순물C: 0.04% by weight, Mn: 0.32% by weight, Si: 0.01% by weight, P: 0.012% by weight, S: 0.014% by weight, balance: Fe and unavoidable impurities
다음에, 준비한 기재에 대해서, 전해 탈지, 황산 침지의 산 세정을 실시한 후, 하기 조건으로 Ni 도금을 실시하여 두께 1.0㎛의 표면 처리(Ni 도금)층(2)를 형성했다. 또한, Ni 도금의 조건은 아래와 같이 했다.Next, the prepared base material was subjected to electrolytic degreasing and acid washing by immersion in sulfuric acid, and then Ni plating was performed under the following conditions to form a surface treatment (Ni plating) layer 2 having a thickness of 1.0 µm. In addition, Ni plating conditions were carried out as follows.
(니켈 도금 조건)(Nickel plating conditions)
욕 조성: 황산 니켈, 염화 니켈, 붕산, 구멍(pit) 억제제Bath composition: nickel sulfate, nickel chloride, boric acid, pit inhibitor
pH: 4.0~4.6pH: 4.0-4.6
욕 온도: 60℃Bath temperature: 60°C
전류 밀도: 25~30A/dm2 Current density: 25-30 A/dm 2
Ni 도금층이 형성된 기재에 대해, 소둔을 600℃에서 3시간 실시함으로써, 아래의 특성을 갖는 전지 용기용 금속판(1)을 얻었다.The
· 인장 강도: 390MPa· Tensile strength: 390 MPa
· 연신율: 10%· Elongation: 10%
· 평면(압연)방향과 두께방향에서의 결정 입경의 비: 1.2· Ratio of grain size in planar (rolling) direction and thickness direction: 1.2
또한, 결정 입경은 도 3 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 주사형 전자 현미경(SEM)으로 전지 용기용 금속판(1)의 단면 사진을 촬영한 다음 JIS G0551(부속서 C)에 준거하여, 평면방향 및 두께방향의 각각에 대해서 측정했다.In addition, as shown in Figs. 3 and 5, the crystal grain size was obtained by taking a cross-sectional photograph of the
재료 No. B~E에 관해서는, 재료 No. A와 같은 기재를 이용하고, 상기 도금 조건과 열처리 조건을 아래와 같이 변경하여 재료 No. B~E를 각각 준비했다.Material No. As for B to E, material No. Using the same substrate as A, and changing the plating conditions and heat treatment conditions as follows, Material No. B to E were prepared respectively.
<재료 No. B><Material No. B>
재료 No. B에서는, 재료 No. A의 니켈 도금층 대신에, 아래의 조건으로 두께 0.1㎛의 표면 처리층(2)으로서의 Cr 도금층을 형성했다.Material No. In B, material No. Instead of the nickel plating layer of A, a Cr plating layer as the surface treatment layer 2 having a thickness of 0.1 µm was formed under the following conditions.
(크롬 도금 조건)(Chrome plating condition)
크롬 도금욕: CrO3: 100g/l, NaF: 5g/lChrome plating bath: CrO 3 : 100 g/l, NaF: 5 g/l
욕 온도: 40℃, bath temperature: 40°C;
전류 밀도: 50A/dm2 Current density: 50 A/dm 2
그 후, 재료 No. A와 동일하게 600℃의 온도에서 3시간의 조건으로 소둔을 실시하여, 아래의 특성을 갖는 전지 용기용 금속판(1)을 얻었다.After that, material No. In the same manner as in A, annealing was performed at a temperature of 600°C for 3 hours to obtain a metal plate for battery containers (1) having the following characteristics.
·인장 강도: 390MPa·Tensile strength: 390 MPa
·연신율: 10%・Elongation rate: 10%
·평면(압연)방향과 두께방향에서의 결정 입경의 비: 1.2·Ratio of grain size in plane (rolling) direction and thickness direction: 1.2
<재료 No. C><Material No. C>
재료 No. C에서는, 소둔 조건을 550℃의 온도에서 3시간으로 한 것 이외에는, 재료 No. A와 동일하게 하여, 아래의 특성을 갖는 전지 용기용 금속판(1)을 얻었다.Material No. In C, except that the annealing condition was set to 3 hours at a temperature of 550°C, the material No. It carried out similarly to A, and the
·인장 강도: 390MPa·Tensile strength: 390 MPa
·연신율: 11%・Elongation rate: 11%
·평면(압연)방향과 두께방향에서의 결정 입경의 비: 3·Ratio of grain size in plane (rolling) direction and thickness direction: 3
<재료 No. D><Material No. D>
재료 No. D에서는, 소둔 조건을 450℃의 온도에서 3시간으로 한 것 이외에는, 재료 No. A와 동일하게 하여, 아래의 특성을 갖는 전지 용기용 금속판(1)을 얻었다.Material No. In D, material No. except that the annealing condition was set to 3 hours at a temperature of 450°C. It carried out similarly to A, and the
·인장 강도: 630MPa·Tensile strength: 630MPa
·연신율: 5.5%· Elongation: 5.5%
·평면(압연)방향과 두께방향에서의 결정 입경의 비: 5·Ratio of grain size in plane (rolling) direction and thickness direction: 5
<재료 No. E><Material No. E>
재료 No. E에서는, 소둔 처리를 실시하지 않은 것 이외에는, 재료 No. A와 동일하게 하여, 아래의 특성을 갖는 전지 용기용 금속판(1)을 얻었다.Material No. In E, material No. except that annealing was not performed. It carried out similarly to A, and the
·인장 강도: 780MPa·Tensile strength: 780MPa
·연신율: 3%・Elongation rate: 3%
·평면(압연)방향과 두께방향에서의 결정 입경의 비: 10·Ratio of grain size in plane (rolling) direction and thickness direction: 10
<재료 No. F><Material No. F>
재료 No. F에서는, 하기의 조성을 갖는 두께 25㎛의 순수 알루미늄판(JIS H4000 합금 번호 A1050의 O재)을, 표면 처리층을 형성하지 않으며, 소둔 처리도 실시하지 않고, 전지 용기용 금속판(1)로서 이용하였다.Material No. In F, a pure aluminum plate (JIS H4000 alloy No. A1050, O material) having a thickness of 25 μm having the following composition is used as a
이 재료 No. F의 특성은 다음에 나타낸 바와 같다. 또한, 재료 No. F 대해서는, 결정 입경의 측정은 실시하지 않았다.This material No. The characteristics of F are as follows. In addition, material No. Regarding F, the crystal grain size was not measured.
·인장 강도: 60MPa·Tensile strength: 60MPa
·연신율: 5%· Elongation: 5%
이어서, 이렇게 해서 얻어진 재료 No. A~재료 No. F를 이용한 전지 용기용 금속판(1)에 대해, 전지 용기용 금속판(1) 중 용기 내면측이 되는 일측면에는 폴리프로필렌 수지를 형성하고, 용기 외면측이 되는 다른 일측면에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 각각 형성했다. 또한, 이 때의 적층 온도(전지 용기용 금속판(1)의 온도)는 260℃로 했다.Next, the material No. obtained in this way. A-Material No. With respect to the metal plate for
(전지 용기로 가공)(Processed into battery containers)
상기와 같이 양면에 열가소성 수지(3)가 형성된 전지 용기용 금속판(1)에 대해, 도 4에 나타낸 바와 같이, 외형 치수를 세로 H = 70㎜ Х 가로 W = 70㎜, 전지 용기의 네 모퉁이에서의 곡률 반경 R을 12.5, 15, 20 및 25㎜로 하여 각각 가공했다. 이 때, 깊이 D를 4~17㎜의 범위에서 드로잉 가공을 실시하여 전지 용기를 형성했다.As for the
또한, 전지 용기로 가공할 때에는, 드로잉 가공의 깊이를 D, 곡률 반경을 R로 한 경우, D/R 값이 중요해지는 것으로 판명되었다. 보다 구체적으로는, D/R 값이 클수록 가공이 까다로워지지만, 보다 용량이 큰 전지 용기의 형성이 가능하게 된다. 이러한 식견에 의거하면, D/R의 값은, 바람직하게는 0.4 이상, 보다 바람직하게는 0.9 이상이다. 이로 인해, 전지 용기로서의 용량을 크게 할 수 있다.In addition, when processing into a battery container, when the depth of drawing process is D and the radius of curvature is R, it was found that the D/R value becomes important. More specifically, the larger the D/R value, the more difficult the processing becomes, but it becomes possible to form a battery container with a larger capacity. Based on this knowledge, the value of D/R becomes like this. Preferably it is 0.4 or more, More preferably, it is 0.9 or more. For this reason, the capacity|capacitance as a battery container can be enlarged.
(가공 후의 평가 방법)(Evaluation method after processing)
가공 후의 평가는 전지 용기의 네 모퉁이에서 기재의 균열이나 열가소성 수지의 들뜸과 균열을 육안으로 관찰하여 평가했다.The evaluation after processing was evaluated by visually observing cracks in the base material and floats and cracks in the thermoplastic resin at the four corners of the battery container.
또한, 평가는 다음의 기준으로 실시했다(후술하는 다른 실시예와 비교예도 동일).In addition, evaluation was performed on the following reference|standard (The other Example and comparative example mentioned later are also the same).
[평가 기준][Evaluation standard]
3점: 육안으로 판정한 결과, 기재의 균열이나 열가소성 수지의 들뜸/균열이 확인되지 않았다.3 points|pieces: As a result of visual judgment, the crack of a base material and the float/crack of a thermoplastic resin were not recognized.
2점: 육안으로 판정한 결과, 실용상 쓸 수는 있지만, 일부에서 균열이나 들뜸이 확인되었다.2 points|pieces: As a result of visual judgment, although it can use practically, a crack and a float were confirmed in part.
1점: 육안으로 판정한 결과, 실용상 쓸 수 없을 정도로 기재의 균열이나 열가소성 수지의 들뜸/균열이 확인되었다.1 point|piece: As a result of visual judgment, the crack of a base material and the float/crack of a thermoplastic resin were confirmed to the extent that it cannot be used practically.
<실시예 1><Example 1>
전지 용기용 금속판(1)으로서 표 1에 나타낸 재료 No. A를 이용하였다. 그리고, 이 전지 용기용 금속판(1) 중 용기 내면측이 되는 일측면에는 폴리프로필렌 수지를 두께 30㎛로 형성함과 아울러, 용기 외면측이 되는 다른 일측면에는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 두께 12㎛로 각각 형성했다. 또한, 이 때의 적층 온도(전지 용기용 금속판(1)의 온도)는 260℃로 했다.Material No. shown in Table 1 as the
그리고, 드로잉 가공시의 깊이를 11㎜로 하여 전지 용기로 가공을 실시했다.And the depth at the time of a drawing process was 11 mm, and it processed into the battery container.
이 실시예 1에서에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Example 1.
<실시예 2><Example 2>
드로잉 가공시의 깊이를 15㎜로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 실시했다.It implemented similarly to Example 1 except having made the depth at the time of a drawing process 15 mm.
이 실시예 2에서에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Example 2.
<실시예 3><Example 3>
드로잉 가공시의 깊이를 17㎜로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 실시했다.It implemented similarly to Example 1 except having made the depth at the time of a drawing process 17 mm.
이 실시예 3에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Example 3.
<실시예 4><Example 4>
전지 용기의 외면측에 형성되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 두께를 30㎛로 하고, 드로잉 가공시의 깊이를 17㎜로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 실시했다.It implemented similarly to Example 1 except having made the thickness of the polyethylene terephthalate resin formed in the outer surface side of a battery container 30 micrometers, and having made the depth at the time of a drawing process 17 mm.
이 실시예 4에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Example 4.
<실시예 5><Example 5>
전지 용기의 내면측에 형성되는 폴리프로필렌 수지의 두께를 20㎛, 전지 용기의 외면측에 형성되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 두께를 30㎛로 하고, 드로잉 가공시의 깊이를 17㎜로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 실시했다.Except that the thickness of the polypropylene resin formed on the inner surface side of the battery container is 20 µm, the thickness of the polyethylene terephthalate resin formed on the outer surface side of the battery container is 30 µm, and the depth at the time of drawing is 17 mm, It implemented similarly to Example 1.
이 실시예 5에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Example 5.
<실시예 6><Example 6>
전지 용기용 금속판으로 표 1에 나타낸 재료 No. B를 이용하고, 드로잉 가공시의 깊이를 17㎜로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 실시했다.Material No. shown in Table 1 as a metal plate for battery containers. Using B, it implemented similarly to Example 1 except having made the depth at the time of a drawing process 17 mm.
이 실시예 6에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Example 6.
<실시예 7><Example 7>
전지 용기용 금속판으로 표 1에 나타낸 재료 No. C를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 실시했다.Material No. shown in Table 1 as a metal plate for battery containers. Except having used C, it implemented similarly to Example 1.
이 실시예 7에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Example 7.
<실시예 8><Example 8>
전지 용기용 금속판으로 표 1에 나타낸 재료 No. D를 이용하고, 드로잉 가공시의 깊이를 5㎜로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 실시했다.Material No. shown in Table 1 as a metal plate for battery containers. Using D, it implemented similarly to Example 1 except having made the depth at the time of a
이 실시예 8에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Example 8.
<실시예 9><Example 9>
드로잉 가공시의 깊이를 6㎜로 한 것 이외에는, 실시예 8과 동일하게 실시했다.It implemented similarly to Example 8 except having made the depth at the time of a drawing process 6 mm.
이 실시예 9에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Example 9.
<실시예 10><Example 10>
드로잉 가공시의 깊이를 7㎜로 한 것 이외에는, 실시예 8과 동일하게 실시했다.It implemented similarly to Example 8 except having made the depth at the time of a drawing process 7 mm.
이 실시예 10에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Example 10.
<실시예 11><Example 11>
드로잉 가공시의 깊이 11㎜로 한 것 이외에는, 실시예 8과 동일하게 실시했다.It implemented similarly to Example 8 except having set it as the depth of 11 mm at the time of a drawing process.
이 실시예 11에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Example 11.
<비교예 1><Comparative Example 1>
전지 용기용 금속판으로 표 1에 나타낸 재료 No. E를 이용하고, 드로잉 가공시의 깊이를 4㎜로 한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 실시했다.Material No. shown in Table 1 as a metal plate for battery containers. Using E, it implemented similarly to Example 1 except having made the depth at the time of a drawing process 4 mm.
이 비교예 1에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Comparative Example 1.
<비교예 2><Comparative Example 2>
드로잉 가공시의 깊이를 5㎜로 한 것 이외에는, 비교예 1과 동일하게 실시했다.It implemented similarly to the comparative example 1 except having made the depth at the time of a
이 비교예 2에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Comparative Example 2.
<비교예 3><Comparative Example 3>
드로잉 가공시의 깊이를 6㎜로 한 것 이외에는, 비교예 1과 동일하게 실시했다.It implemented similarly to the comparative example 1 except having made the depth at the time of a drawing process 6 mm.
이 비교예 3에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Comparative Example 3.
<비교예 4><Comparative Example 4>
전지 용기의 외면측에 형성되는 수지를 두께 19㎛의 연신 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지로, 드로잉 가공시의 깊이를 5㎜로 한 것 이외에는, 비교예 1과 동일하게 실시했다.It implemented similarly to Comparative Example 1 except that the resin formed on the outer surface side of a battery container was 19 micrometers-thick stretched polyethylene terephthalate resin, and having made the depth at the time of a
이 비교예 4에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Comparative Example 4.
<비교예 5><Comparative Example 5>
전지 용기용 금속판으로 표 1에 나타낸 재료 No. F를 이용한 것 이외에는, 비교예 1과 동일하게 실시했다.Material No. shown in Table 1 as a metal plate for battery containers. Except having used F, it implemented similarly to Comparative Example 1.
이 비교예 5에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Comparative Example 5.
<비교예 6><Comparative Example 6>
드로잉 가공시의 깊이를 5㎜로 한 것 이외에는, 비교예 5와 동일하게 실시했다.It implemented similarly to the comparative example 5 except having made the depth at the time of a
이 비교예 6에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Comparative Example 6.
<비교예 7><Comparative Example 7>
드로잉 가공시의 깊이를 6㎜로 한 것 이외에는, 비교예 5와 동일하게 실시했다.It implemented similarly to the comparative example 5 except having made the depth at the time of a drawing process 6 mm.
이 비교예 7에서의 재료 사양, 드로잉 가공 조건 및 가공 결과의 평가를 표 2에 나타낸다.Table 2 shows the evaluation of material specifications, drawing processing conditions, and processing results in Comparative Example 7.
표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1~11에서는 전지 통의 네 모퉁이에서 양호한 가공 결과를 얻을 수 있었다. 이것은, 전해액에 대한 내식성과 수지와 기재 간의 밀착성을 확보하면서, 전지 용기 중 발전 요소(전극판 스페이서, 전해액 등)가 수용되는 공간을 최대한 확보할 수 있는 것을 의미한다.As shown in Table 2, in Examples 1-11, favorable processing results were obtained at the four corners of the battery cylinder. This means that a space for accommodating power generation elements (electrode plate spacers, electrolytes, etc.) in the battery container can be secured as much as possible while ensuring corrosion resistance to the electrolyte and adhesion between the resin and the substrate.
한편, 비교예 1-7에서는 특히 곡률 반경이 작을수록 가공 결과는 악화되었고, 실용상 쓸 수 있을 만큼의 특성을 갖추고 있지 않은 것으로 판명되었다.On the other hand, in Comparative Examples 1-7, in particular, the smaller the radius of curvature, the worse the processing results, and it was found that the properties were not sufficient for practical use.
또한, 본 발명자들은, 드로잉 가공의 깊이 D와 전지 통의 네 모퉁이에서의 곡률 반경 R간의 관계에 주목하여, 이들의 비(드로잉 가공의 깊이 D와 곡률 반경 R의 비(D/R))에 대해서 고찰했다. D/R은 가공의 정도를 나타낼 수 있으며, 깊이 D가 클수록, 또 R이 작을수록, 즉 D/R이 클수록 가공은 까다로워진다. 그리고, 곡률 반경 R을 변화시킨 경우(R12.5, R15, R20 및 R25)에 있어서의 이들의 비(D/R)에 대해서 하기에 나타낸 표 3에 정리하였다.In addition, the present inventors paid attention to the relationship between the depth D of the drawing process and the radius of curvature R at the four corners of the battery barrel, and the ratio of these (ratio of the depth D of the drawing process to the radius of curvature R (D/R)) was considered about D/R can indicate the degree of processing, and the larger the depth D, and the smaller the R, that is, the larger the D/R, the more difficult the processing. And when the radius of curvature R was changed (R12.5, R15, R20 and R25), these ratios (D/R) were put together in Table 3 shown below.
또, 실시예 1~11 및 비교예 1~7에서 이용한 전지 용기용 금속판의 총 두께(㎛)와, 드로잉 가공의 깊이와 곡률 반경 R의 비(D/R)와의 비(총 판두께/드로잉 가공의 깊이 D와 곡률 반경 R의 비)에 대해서도 표 3에 정리하였다.Moreover, the ratio (D/R) of the total thickness (micrometer) of the metal plate for battery containers used in Examples 1-11 and Comparative Examples 1-7, and the ratio (D/R) of the depth of drawing process and the radius of curvature R (total plate thickness/drawing) The ratio of the machining depth D and the radius of curvature R) is also summarized in Table 3.
이 표 3에 의거하면, 본 발명에서는 다음과 같은 특징을 구비하고 있다고 할 수 있다.Based on this Table 3, it can be said that the present invention has the following characteristics.
(a) 동일한 판두께에서는, 실시예에서 규정한 조건으로는, 드로잉 가공의 깊이 D와 곡률 반경 R의 비(D/R)가 0.4 이상이라도 가공이 가능하며, 실시예 3~6에서는, 적어도 1.4의 D/R이면 가능한 점이 입증되었다. 이것은, 예를 들어 전지 용기의 모퉁이부의 곡률 반경 R이 5㎜인 용기 형상의 경우, 드로잉 가공의 깊이 D가 7㎜ 정도까지 성형 가능한 것을 시사한다. 한편, 비교예에서 규정한 조건으로는, 드로잉 가공의 깊이와 곡률 반경 R의 비(D/R)는 0.3이 한계가 된다.(a) At the same plate thickness, under the conditions stipulated in Examples, even if the ratio (D/R) of the depth D of the drawing process to the radius of curvature R (D/R) is 0.4 or more, machining is possible, and in Examples 3 to 6, at least A D/R of 1.4 has been proven to be possible. This suggests that, for example, in the case of a container shape in which the radius of curvature R of the corner of the battery container is 5 mm, the depth D of the drawing process can be molded to about 7 mm. On the other hand, under the conditions stipulated in the comparative example, the ratio (D/R) of the depth of the drawing process to the radius of curvature R (D/R) is limited to 0.3.
(b) 총 판두께와, 드로잉 가공의 깊이와 곡률 반경 R의 비(D/R)의 관계에서는, 실시예에서 규정한 조건으로는, 적어도 0.05 이상으로 가공이 가능한 것이 실증되었다. 한편, 비교예에서 규정한 조건으로는, 0.28 이상이 되지 않으면, 가공이 곤란해진다.(b) In relation between the total plate thickness, the depth of the drawing process, and the ratio (D/R) of the radius of curvature R, it has been demonstrated that machining can be performed at least 0.05 or more under the conditions stipulated in the examples. On the other hand, if it is not 0.28 or more under the conditions prescribed|regulated by the comparative example, processing will become difficult.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명의 전지 용기용 금속판 및 그 제조 방법은, 압연 금속판을 이용하여 모서리부의 곡률 반경 R이 작은 딥 드로잉 가공을 실시할 경우에도 양호한 특성을 나타낼 수 있고, 전지를 사용하는 폭 넓은 분야의 산업에 적용하는 것이 가능하다.As described above, the metal plate for a battery container and the method for manufacturing the same of the present invention can exhibit good characteristics even when deep drawing processing with a small radius of curvature R of the corner is performed using a rolled metal plate, and using a battery It can be applied to a wide range of industries.
1: 전지 용기용 금속판
2: 표면 처리층
3: 열가소성 수지1: Metal plate for battery container
2: surface treatment layer
3: Thermoplastic resin
Claims (10)
상기 금속판은, C가 0.0001~0.1 중량%, Si가 0.001~0.5 중량%, Mn이 0.01~1.0 중량%, P가 0.001~0.05 중량%, S가 0.0001~0.02 중량%, Al이 0.0005~0.20 중량% 및 N이 0.0001~0.0040 중량%의 성분을 함유하며,
상기 금속판의 두께가 10~100㎛이고,
상기 금속판의 인장 강도가 300~700MPa이고,
상기 금속판의 연신율이 5~35%이며, 또,
상기 금속판의 평면방향과 두께방향에서의 결정 입경의 비가, 상기 금속판의 단면에서 측정한 경우 0.8~8인 것을 특징으로 하는 전지 용기용 금속판.A metal plate made of iron or iron alloy used as a battery container, comprising:
In the metal plate, C is 0.0001 to 0.1 wt%, Si is 0.001 to 0.5 wt%, Mn is 0.01 to 1.0 wt%, P is 0.001 to 0.05 wt%, S is 0.0001 to 0.02 wt%, Al is 0.0005 to 0.20 wt% % and N contain from 0.0001 to 0.0040% by weight of the component,
The thickness of the metal plate is 10 ~ 100㎛,
The tensile strength of the metal plate is 300 to 700 MPa,
The elongation of the metal plate is 5 to 35%, and
A metal plate for a battery container, characterized in that the ratio of the crystal grain size in the plane direction and the thickness direction of the metal plate is 0.8 to 8 when measured in the cross section of the metal plate.
상기 금속판 상에 Cr 또는 Ni를 포함하는 표면 처리층을 갖는 것을 특징으로 하는 전지 용기용 금속판.According to claim 1,
A metal plate for a battery container, characterized in that it has a surface treatment layer containing Cr or Ni on the metal plate.
상기 금속판은 열가소성 수지로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 용기용 금속판.3. The method of claim 1 or 2,
The metal plate is a metal plate for a battery container, characterized in that it is coated with a thermoplastic resin.
상기 열가소성 수지는 폴리올레핀계 수지 또는 폴리에스테르 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 용기용 금속판.4. The method of claim 3,
The thermoplastic resin is a metal plate for a battery container, characterized in that it comprises a polyolefin-based resin or a polyester resin.
상기 폴리올레핀계 수지 또는 폴리에스테르 수지는, 상기 금속판의 양면을 피복하는 것을 특징으로 하는 전지 용기용 금속판.5. The method of claim 4,
The said polyolefin resin or polyester resin coat|covers both surfaces of the said metal plate, The metal plate for battery containers characterized by the above-mentioned.
상기 금속판 중 일측면을 피복하는 상기 폴리올레핀계 수지는 폴리프로필렌 수지이며,
상기 금속판 중 타측면을 피복하는 폴리에스테르 수지는 폴리에틸렌 테레프탈레이트인 것을 특징으로 하는 전지 용기용 금속판.6. The method of claim 5,
The polyolefin-based resin covering one side of the metal plate is a polypropylene resin,
A metal plate for a battery container, characterized in that the polyester resin covering the other side of the metal plate is polyethylene terephthalate.
상기 폴리에스테르 수지는 무배향인 것을 특징으로 하는 전지 용기용 금속판.7. The method of claim 6,
The polyester resin is a metal plate for a battery container, characterized in that the non-oriented.
상기 열가소성 수지의 두께는 10~50㎛인 것을 특징으로 하는 전지 용기용 금속판.4. The method of claim 3,
The thickness of the thermoplastic resin is a metal plate for a battery container, characterized in that 10 ~ 50㎛.
상기 금속판은, C가 0.0001~0.1 중량%, Si가 0.001~0.5 중량%, Mn이 0.01~1.0 중량%, P가 0.001~0.05 중량%, S가 0.0001~0.02 중량%, Al이 0.0005~0.20 중량% 및 N이 0.0001~0.0040 중량%의 성분을 함유하며,
상기 금속판을 냉각 압연하여 그 두께를 10~100㎛로 하는 제 1 공정과,
상기 제 1 공정 후에, 상기 금속판을 소둔하는 제 2 공정을 가지며,
상기 금속판의 인장 강도가 300~700MPa, 상기 금속판의 연신율이 5~35%, 또, 상기 금속판의 평면방향과 두께방향에서의 결정 입경의 비가, 상기 금속판의 단면에서 측정한 경우 0.8~8이 되도록 상기 금속판을 연화시키는 것을 특징으로 하는 전지 용기용 금속판의 제조방법.A method for manufacturing a metal plate for a battery container made of a metal plate of iron or iron alloy, the method comprising:
In the metal plate, C is 0.0001 to 0.1 wt%, Si is 0.001 to 0.5 wt%, Mn is 0.01 to 1.0 wt%, P is 0.001 to 0.05 wt%, S is 0.0001 to 0.02 wt%, Al is 0.0005 to 0.20 wt% % and N contain from 0.0001 to 0.0040% by weight of the component,
A first step of cold-rolling the metal plate to a thickness of 10 to 100 μm;
After the first process, there is a second process of annealing the metal plate,
The tensile strength of the metal plate is 300 to 700 MPa, the elongation of the metal plate is 5 to 35%, and the ratio of the crystal grain size in the planar direction and the thickness direction of the metal plate is 0.8 to 8 when measured from the cross section of the metal plate A method of manufacturing a metal plate for a battery container, characterized in that softening the metal plate.
상기 제 1 공정 이후에, 상기 제 2 공정의 전 또는 후에, 상기 금속판에 표면 처리층을 형성하는 제 3공정을 갖는 것을 특징으로 하는 전지 용기용 금속판의 제조방법.10. The method of claim 9,
After the first process, before or after the second process, a third process of forming a surface treatment layer on the metal plate is included.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |