KR20160007474A - 리드 도체, 및 전력 저장 디바이스 - Google Patents

리드 도체, 및 전력 저장 디바이스 Download PDF

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KR20160007474A
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미사토 구사카리
다이치로 니시카와
고스케 다나카
아키히코 다구치
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스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤
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Abstract

구부림 특성 및 내충격성이 우수한 전력 저장 디바이스용의 리드 도체, 이 리드 도체를 구비하는 전력 저장 디바이스를 제공한다. 리드 도체(1)는, 양극과, 음극과, 전해액과, 이들을 수납하는 용기(11)를 구비하는 전력 저장 디바이스(예를 들면, 비수 전해질 전지(10))에 이용된다. 리드 도체(1)는, Zn를 15 질량% 이상 35 질량% 이하 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 구성된다. 리드 도체(1)는, 인장 강도가 245 MPa 이상 450 MPa 이하이며, 또한 파단 신장율이 40% 이상이다.

Description

리드 도체, 및 전력 저장 디바이스{LEAD CONDUCTOR AND ELECTRICAL ENERGY STORAGE DEVICE}
본 발명은, 비수 전해질 전지 등의 전력 저장 디바이스에 이용되는 리드 도체, 및 전력 저장 디바이스에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 구부림 특성 및 내충격성이 우수한 리드 도체에 관한 것이다.
리튬 이온 2차 전지라는 비수 전해질 전지가, 휴대 전화나 노트형 퍼스널 컴퓨터 등의 전자·전기 기기 등의 전원으로 이용되고 있다. 이 용도의 리튬 이온 2차 전지는, 주머니 형상의 용기에 전지 요소(양(正)극, 음(負)극, 전해액이 함침된 세퍼레이터(separator))가 수납되어, 전지 외부에 전류를 취출하기 위한 리드 도체(탭으로도 불린다)가 용기의 내부로부터 외부에 걸쳐서 배치된 구성이 대표적이다(특허 문헌 1, 2의 도 1, 2 참조). 이 주머니 형상의 용기와 리드 도체는 수지를 열 융착하여 접합되고, 이 열 융착 등에 의해서 용기도 밀봉되어 있다. 상술의 용도에서는, 양극의 리드 도체로 순 알루미늄, 음극의 리드 도체로 순 니켈이 자주 이용되고 있다.
일본 특허 공보 제 4677708호 일본 특허 공보 제 4784236호
구부림 특성이 우수함과 동시에, 내충격성이 우수한 리드 도체의 개발이 바람직하다.
리드 도체와, 외부의 부재(예를 들면, 회로 기판 등)를 접속할 때, 리드 도체를 굴곡시키는 경우가 있다. 특히, 소형의 전자·전기 기기나 휴대 전자·전기 기기 등에 이용되는 비수 전해질 전지에서는, 작은 기기 케이스 내에 수납하기 위해서, 리드 도체를 적절히 굴곡시켜, 리드 도체의 수납 용적을 작게 하는 것이 요구되는 경우가 있다. 이러한 경우에 소망의 형상으로 굴곡시키고, 또한, 굴곡시켜도 파단되지 않는 리드 도체가 바람직하다.
또, 휴대 전자·전기 기기 등에 이용되는 비수 전해질 전지 등에서는, 사용시에 낙하하는 등, 리드 도체에도 큰 충격이 가해질 우려가 있다. 그 때문에, 이러한 충격이 가해져도, 파단되지 않는 리드 도체가 바람직하다. 특히, 상술한 바와 같이 굴곡된 상태로 낙하 등의 충격이 가해지면, 종래의 리드 도체에서는, 예를 들면, 굴곡 부분이 더 구부려져, 허용 응력을 넘는 과도한 구부림이 가해진 상태로 되어, 파단에 이를 우려가 있다.
그래서, 본 발명의 목적 중 하나는, 구부림 특성 및 내충격성이 우수한 리드 도체를 제공하는 것에 있다. 또, 본 발명의 목적 중 하나는, 구부림 특성 및 내충격성이 우수한 리드 도체를 구비한 전력 저장 디바이스를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 리드 도체를 특정의 재질로 구성함과 아울러, 인장 강도 및 파단 신장율을 특정의 범위로 함으로써, 상술의 목적을 달성한다.
본 발명의 리드 도체는, 양극과, 음극과, 전해액과, 이들을 수납하는 용기를 구비하는 전력 저장 디바이스에 이용되는 것으로, Zn를 15 질량% 이상 35 질량% 이하 함유하고, 잔부(殘部)가 Cu 및 불가피 불순물로 구성되고, 인장 강도가 245 MPa 이상 450 MPa 이하이며, 파단 신장율이 40% 이상이다.
본 발명의 리드 도체는, 인장 강도가 상술의 범위를 만족함과 아울러, 파단 신장율이 높으므로, 소망의 형상으로 굴곡하기 쉬운 데다가, 굴곡시켜도 파단되기 어렵다. 따라서, 본 발명의 리드 도체를 구비하는 리튬 이온 2차 전지라고 하는 전력 저장 디바이스와 외부의 부재를 접속할 때, 본 발명의 리드 도체를 소망의 형상으로 양호하게 구부릴 수 있다. 또, 본 발명의 리드 도체는, 인장 강도가 245 MPa 이상으로 높고, 또한, 파단 신장율도 높으므로, 내충격성도 우수하고, 낙하 등의 충격을 받았을 경우에도 파단되기 어렵고, 바람직하게는 실질적으로 파단되지 않는다. 특히, 본 발명의 리드 도체는, 파단 신장율이 높으므로, 상술한 바와 같이 굴곡된 상태로 충격을 받아도 파단되기 어렵다. 따라서, 본 발명의 리드 도체는, 구부림 특성 및 내충격성의 쌍방이 우수하다.
본 발명의 리드 도체의 한 형태로서, 상기 리드 도체의 표면의 적어도 일부에 폴리아크릴산과 폴리아크릴산 아미드를 포함한 수지 성분과 금속염을 포함한 복합 재료로 이루어지는 복합층, 도금층, 및 화성(化成)층으로부터 선택되는 1종의 표면층을 구비하는 형태를 들 수 있다.
상기 복합층, 상기 도금층, 상기 화성층은 모두, 리드 도체를 구성하는 구리 합금으로부터 Cu나 Zn가 전해액 중에 용해되는 것을 저감하거나 억제하는 효과가 있다. 따라서, 상기 형태의 리드 도체를 구비하는 전력 저장 디바이스는, 사용시, 전해액 중에서의 Zn 등의 석출을 저감할 수 있고, 석출한 Zn 등과 상술의 외부의 부재 등과의 접촉, 이 접촉에 수반하는 단락을 효과적으로 방지할 수 있다. 또, 상기 복합층, 상기 도금층, 상기 화성층은 모두, 리드 도체와 수지의 밀착성을 높일 수 있기 때문에, 상기 형태의 리드 도체를 구비하는 전력 저장 디바이스는, 리드 도체에 구부림이나 충격이 가해졌을 경우에서도 리드 도체와 수지가 박리되기 어렵고, 바람직하게는 실질적으로 박리되지 않고, 용기의 밀봉 상태를 양호하게 유지할 수 있다.
본 발명의 리드 도체의 한 형태로서 상기 리드 도체에 있어서의 상기 용기와의 고정 영역에 개재 수지층이 접합되어 있고, 상기 개재 수지층의 두께가 20㎛ 이상 300㎛ 이하인 형태를 들 수 있다.
상기 개재 수지층은, 리드 도체와 전력 저장 디바이스의 용기와의 사이에 개재되어 절연체로서 기능한다. 개재 수지층의 두께가 상술한 특정의 범위이므로, 상기 형태는, 개재 수지층이 파손되기 어렵고, 리드 도체와 용기를 양호하게 절연할 수 있고, 또한, 개재 수지층이 비교적 얇아, 전력 저장 디바이스의 박형화에 기여한다. 특히, 리드 도체의 표면의 적어도 일부에 상술의 화성층이나 도금층, 복합층을 구비하고 있거나, 그 외의 표면 처리가 실시되어 있는 경우, 상술한 바와 같이 리드 도체와 개재 수지층의 밀착성을 높일 수 있다. 예를 들면, 개재 수지층을 가진 부분이 구부러지거나 충격을 받거나 해도, 리드 도체와 개재 수지층이 박리되기 어려운 것으로 기대된다.
본 발명의 리드 도체의 한 형태로서, 상기 리드 도체에 있어서의 상기 용기와의 고정 영역에 상기 개재 수지층을 구비하는 경우, 상기 개재 수지층이 이종의 재질로 이루어지는 다층 구조인 형태를 들 수 있다.
상기 형태는, 여러 재질의 수지에 의해서 구성된 개재 수지층을 구비할 수 있다. 그 때문에, 예를 들면, 상기 형태는, 리드 도체와 개재 수지층의 밀착성이나, 전력 저장 디바이스의 용기와 개재 수지층의 밀착성을 더 높일 수 있다.
본 발명의 리드 도체는, 전력 저장 디바이스의 구성 부재에 매우 적합하게 이용할 수 있다. 본 발명의 전력 저장 디바이스는, 상술한 본 발명의 리드 도체를 구비한다.
구부림 특성 및 내충격성이 우수한 본 발명의 리드 도체를 구비하므로, 본 발명의 전력 저장 디바이스는, 리드 도체를 소망의 형상으로 구부릴 수 있을 뿐만 아니라, 이 구부림을 행했을 때나 낙하 등으로 충격을 받았을 때에도, 리드 도체가 파단되기 어렵다.
본 발명의 리드 도체는, 구부림 특성 및 내충격성이 우수하다. 본 발명의 전력 저장 디바이스는, 구부림 특성 및 내충격성이 우수한 리드 도체를 구비하기 때문에, 리드 도체를 소망의 형상으로 양호하게 구부릴 수 있을 뿐만 아니라, 리드 도체가 파단되기 어렵다.
도 1은 실시 형태의 전력 저장 디바이스의 일례인 비수 전해질 전지의 개략을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 비수 전해질 전지의 (II)－(II) 단면도이다.
도 3은 굴곡 시험의 시험 방법을 설명하는 설명도이다.
도 4는 충격 시험의 시험 방법을 설명하는 공정 설명도이며, A는 시료에 추를 부착한 상태, B는 시료를 들어올린 상태, C는 시료를 자유 낙하시킨 상태를 나타낸다.
도 5는 필(peel) 강도 시험의 시험 방법을 설명하는 공정 설명도이며, A는 시료의 개략도, B는 시료를 전해액에 침지한 상태, C는 필 강도 측정 전의 시료의 개략도, D는 필 강도를 측정하는 상태를 나타낸다.
발명을 실시하기 위한 형태
이하, 도면을 적절히 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 보다 상세하게 설명한다.
[리드 도체]
실시 형태의 리드 도체는, 전력 저장 디바이스의 용기 내에 수납된 전극과, 외부의 부재를 전기적으로 접속하는 도전 부재이며, 여러 평면 형상의 금속판으로 구성된다. 대표적으로는, 직사각형의 금속판으로 구성된다.
실시 형태의 리드 도체의 특징 중 하나는 재질에 있다. 구체적으로는, 실시 형태의 리드 도체는 Zn를 15 질량% 이상 35 질량% 이하 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 구성되는 2원 합금(Cu－Zn 합금)으로 구성된다. 이 2원 합금은, 황동으로 불리는 범위를 포함한다. 이 2원 합금은, Zn의 함유량이 15 질량% 이상이므로, 순동과 비교해 높은 강도를 가질 수 있다. 특히, Zn는, 파단 신장율이라고 하는 인성(靭性)의 저하를 억제하면서 강도를 높일 수 있는 원소이기 때문에, 이 2원 합금은 고강도와 고인성을 실현할 수 있다. Zn의 함유량이 많을수록, 고용(固溶) 강화에 의해서 강도가 높아지기 쉽고, 주로 파단 신장율을 높이기 위해서 열처리를 실시했을 경우에서도, 강도의 저하를 억제하여, 높은 강도와 높은 파단 신장율을 양립할 수 있다. 즉, Zn의 함유량이 많을수록, 고강도화, 고인성화를 도모하기 쉽고, Zn의 함유량을 20 질량% 이상, 또는 25 질량% 이상으로 할 수 있다. 한편, Zn의 함유량이 상기 범위에서 적을수록, 도전율을 높이기 쉽기 때문에, 높은 도전율을 요구하는 경우에는, Zn의 함유량을 30 질량% 이하로 할 수 있다.
이 특정의 합금으로 이루어지는 실시 형태의 리드 도체는, 전력 저장 디바이스의 양극용 탭, 음극용 탭의 어느 것에도 이용할 수 있다. 예를 들면, 전력 저장 디바이스의 양극용 탭 및 음극용 탭의 쌍방에 실시 형태의 리드 도체를 이용해도 좋지만, 실시 형태의 리드 도체는, 음극용 탭에 매우 적합하게 이용할 수 있다. 비수 전해질 전지나 전기 이중층 캐패시터의 음극용 탭에만 실시 형태의 리드 도체를 이용하는 경우, 양극용 탭의 재질은 알루미늄이나 알루미늄 합금, 스테인리스강 등을 들 수 있다.
실시 형태의 리드 도체의 특징 중 하나는 기계적 특성에 있다. 구체적으로는, 실시 형태의 리드 도체는 인장 강도(실온)가 245 MPa 이상 450 MPa 이하를 만족한다. 한편, 실시 형태의 리드 도체는 파단 신장율(실온)이 40% 이상을 만족한다.
실시 형태의 리드 도체는, 인장 강도가 245 MPa 이상이며, 또한 파단 신장율이 40% 이상인, 즉 고강도이며 고인성이기 때문에, 실시 형태의 리드 도체는, 여러 형상으로 구부리는 등의 소성 변형을 수반하는 가공을 양호하게 행할 수 있을 뿐만 아니라, 이러한 가공을 행해도 파단되기 어려운, 바람직하게는 파단되지 않는다. 또, 실시 형태의 리드 도체는, 고강도이며 고인성이기 때문에, 실시 형태의 리드 도체는, 충격을 받아도 어느 정도 탄성 변형이나 소성 변형에 의해서 충격을 흡수할 수 있어, 이 점에서도 파단되기 어렵다. 따라서, 실시 형태의 리드 도체를 만일 구부린 상태에 있어서, 더 충격을 받았을 경우에도, 실시 형태의 리드 도체는, 과도하게 구부러지는 등 파단된다고 하는 문제점이 생기기 어려울 것으로 기대된다.
실시 형태의 리드 도체는, 인장 강도의 상한은 450 MPa로 한다. 이 이유는, 인장 강도가 높을수록, 강성도 높아져 파단이나 소성 변형을 하기 어렵기는 하지만, 강도의 향상은 인성의 저하(여기에서는 파단 신장율의 저하)를 초래하기 때문이다. 실시 형태의 리드 도체의 인장 강도 및 파단 신장율은, Zn의 함유량, 후술하는 열처리의 조건 등에 의해서 조정할 수 있다. 예를 들면, 상술의 범위에서 Zn의 함유량이 많은 경우에는, 인장 강도도 파단 신장율도 높은 경향에 있고, 인장 강도가 300 MPa 이상인 형태, 파단 신장율이 45% 이상인 형태를 들 수 있다. 예를 들면, 후술하는 1/2 H나 1/4 H 등의 조질(調質)을 행했을 경우, 인장 강도가 높은 경향에 있고, 인장 강도가 300 MPa 이상인 형태를 들 수 있다. 예를 들면, 조질 O를 행했을 경우, 파단 신장율이 높은 경향에 있고, 파단 신장율이 45% 이상, 추가로 50% 이상인 형태를 들 수 있다. 예를 들면, 상술의 범위에서 Zn의 함유량이 적은 경우에는, 인장 강도도 파단 신장율도 낮은 경향에 있고, 인장 강도가 400 MPa 이하, 파단 신장율이 65% 이하, 또는 60% 이하인 형태를 들 수 있다.
리드 도체의 두께는, 예를 들면, 두께 0.05 mm이상 1.0 mm이하 정도를 들 수 있다. 1.0 mm이하로 얇기 때문에, 리드 도체의 박형화를 도모할 수 있어, 더욱 전력 저장 디바이스의 박형화, 소형화에 기여한다. 리드 도체의 평면 형상은 직사각형이 대표적이지만, 소망의 형상으로 할 수 있다. 직사각형의 리드 도체에서는, 예를 들면, 평면의 크기가 1mm이상 150 mm이하 정도×200 mm이상 200 mm이하 정도인 것을 들 수 있다.
리드 도체에 있어서의 전력 저장 디바이스의 용기에 고정되는 영역(고정 영역)에는 수지가 접합된다. 여기서, 전력 저장 디바이스의 용기로서, 금속층의 양면을 사이에 두도록 수지층을 형성한 적층 필름으로 구성되는 것, 또는 금속층의 한 면에만 수지층을 형성한 편면(片面) 적층 필름으로 구성되는 것이 있다. 이러한 금속층을 구비하는 재료로 구성되는 용기에 대해서, 리드 도체의 고정 영역에 접합되는 수지는, 리드 도체와 용기(특히 금속층)의 사이의 절연체로서 기능한다. 상기 고정 영역에 접합되는 수지는, 예를 들면, 용기 자체를 구성하는 수지(상술의 수지층)를 들 수 있다. 또는, 이 수지는, 용기에 별도 접합된 개재 수지층을 들 수 있다. 또는, 이 수지는, 리드 도체 자체에 접합된 개재 수지층을 들 수 있다(이하, 개재 수지층을 구비하는 리드 도체를 수지 부착 리드 부재라고 부르는 경우가 있다).
(표면 처리, 표면층)
리드 도체의 표면의 적어도 일부, 바람직하게는 표리의 양면의 적어도 고정 영역에는, 후술의 표면 처리가 실시되어 있으면, 표면 처리가 실시되지 않은 경우와 비교하여, 고정 영역과 상술의 수지와의 밀착성을 높일 수 있어 바람직하다. 수지와의 밀착성이 우수한 리드 도체를 구비하는 전력 저장 디바이스는, 용기의 밀봉 상태를 양호하게 유지할 수 있기 때문에, 전해액이 용기의 외부로 새거나, 용기 내부에 외부로부터의 수분이 침입하거나 하는 등의 문제점을 방지할 수 있다. 표면 처리는, 리드 도체의 표면에 있어서의 고정 영역에만 실시되어 있어도 좋고, 리드 도체의 표리면 전체에만 실시되어 있어도 좋고(이 경우, 상기 표리면을 연결하는 단면·측면에는 표면 처리가 실시되지 않음), 리드 도체의 외면 전체(표리면, 및 표리면을 연결하는 단면·측면 모두)에 실시되어 있어도 좋다.
표면 처리는, 예를 들면, 화성(化成) 처리, 에칭, 블라스트 처리, 브러쉬 연마, 도금 처리 등을 들 수 있다. 각 처리는, 종래의 리드 도체에 대해서 행해지고 있는 조건을 이용할 수 있다.
특히, 표면 처리가 화성 처리 또는 도금 처리이고, 리드 도체의 표면의 적어도 일부(바람직하게는 상술의 고정 영역)에 화성층 또는 도금층을 구비하는 리드 도체이면, 리드 도체를 구성하는 구리 합금으로부터 Cu나 Zn가 전해액 중에 용출하기 어려워진다. 여기서, 전해액 중에 용해한 Zn 등은, 전해액 중에 석출할 수 있다. 그리고, 석출한 Zn 등에 기인하는 단락이라고 하는 문제점이 생길 수 있다. 특히, 리드 도체를 구성하는 구리 합금 중의 Zn의 함유량이 많으면, 전해액 중에 용해하는 Zn의 양이 많아져, 석출하는 Zn의 양도 많아지는 결과, 석출한 Zn와 외부의 부재가 접촉하는 것을 고려할 수 있다. 보다 구체적으로는, 한쪽 극의 집전체와, 다른 쪽의 극의 집전체의 사이에 석출한 Zn가 개재되어, 단락하는 것을 생각할 수 있다. 실시 형태의 리드 도체가 화성층이나 도금층을 구비하고 있는 경우, 전해액 중에의 Zn의 용해량이 적게 되기 때문에, Zn가 석출하는 양도 적게 된다. 그 때문에, 상술의 단락 등을 효과적으로 방지할 수 있다. 화성 처리는, 예를 들면, 크로메이트 처리(chromating)를 들 수 있다. 도금 처리는, 무전해 도금과 전기 도금 모두 이용할 수 있다. 도금층의 재질은, 니켈, 주석, 크롬 등을 들 수 있다.
상술의 화성층이나 도금층 이외의 표면층으로서, 지르코늄염, 티탄염 및 몰리브덴염으로부터 선택되는 1종의 금속염(보다 바람직하게는 지르코늄염)과, 폴리아크릴산과 폴리아크릴산 아미드를 포함한 수지 성분을 포함한 복합 재료로 이루어지는 복합층도, 전해액 중에의 Zn 등의 용해의 방지에 효과가 있다. 지르코늄염은, 불화 지르콘산염, 인산 지르코늄염, 기타, 탄산 지르코늄 암모늄이라는 탄산 지르코늄염 등을 들 수 있다. 티탄염은 킬레이트계의 유기 티탄 등, 몰리브덴염은 몰리브덴산염을 들 수 있다. 이러한 복합층은, 특허 문헌 2에 기재된 바와 같이, 금속염과 수지 성분을 포함한 처리액을 이용한 화성 처리에 의해서 형성할 수 있다. 또는, 상기 복합층은, 금속염과 수지 성분을 포함한 처리액을 스프레이 등으로 분무하여 리드 도체에 도포함으로써 형성할 수 있다. 예를 들면, 표면층에 있어서의 수지 성분의 함유량은 1mg/㎡ 이상 200 mg/㎡ 이하, 금속염의 함유량은 0.5mg/㎡ 이상 50 mg/㎡ 이하를 들 수 있다. 이러한 함유량이 되도록 처리액의 조성을 조정한다.
표면 처리가 실시된 영역의 표면 거칠기가 Ra로 0.1㎛ 이상 0.5㎛ 이하이면, 리드 도체와 상술의 수지와의 밀착성이 우수하여 바람직하다. 이 표면 처리가 실시된 영역의 표면 거칠기 Ra는, 9점 이상의 측정 결과의 평균치로 한다.
(개재 수지층)
리드 도체에 있어서의 용기와의 고정 영역에, 절연체로 되는 개재 수지층을 구비한 수지 부착 리드 부재로 할 수 있다. 이 개재 수지층의 재질은, 대표적으로는, 열가소성 폴리올레핀(polyolefin)를 들 수 있다. 구체적으로는, 폴리에틸렌, 산변성(acid-modified) 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌 초산 비닐 공중합체, 산변성 폴리프로필렌(예를 들면 무수(無水) 말레인 산변성 폴리프로필렌), 아이오노마 등의 이온성 고분자, 말레인 산변성 폴리올레핀(polyolefin)(예를 들면, 말레인 산변성 저밀도 폴리에틸렌), 또는 이러한 혼합물을 들 수 있다. 상기 아이오노마는, 에틸렌과 메타크릴산 등의 공중합체를 Na, Mg, K, Ca, Zr 등의 금속 이온, 또는 금속 착체, 또는 암모늄염 등의 양이온 등으로 가교시킨 것을 들 수 있다.
개재 수지층은, 단층 구조, 다른 재질이나 형태(가교의 유무 등)의 것을 다층으로 적층한 다층 구조를 모두 이용할 수 있다. 수지 부착 리드 부재에 구비되는 개재 수지층으로는, 접착층과 표면층의 2층 구조가 대표적이다. 접착층은, 상술의 열가소성 폴리올레핀(polyolefin), 표면층은, 상술의 열가소성 폴리올레핀(polyolefin)을 가교한 것(예를 들면, 접착층의 구성 수지와 동일한 수지로서 가교한 것)을 들 수 있다. 다층 구조의 개재 수지층으로는, 예를 들면, 리드 도체와 개재 수지층과의 밀착성, 용기와 개재 수지층과의 밀착성의 쌍방을 높일 수 있다. 그 때문에, 수지 부착 리드 부재에 있어서 개재 수지층을 갖는 부분을 구부리거나, 충격을 받아도, 리드 도체와 개재 수지층과의 사이에서의 박리, 용기와 개재 수지층과의 사이에서의 박리가 생기기 어렵다. 따라서, 이 수지 부착 리드 부재를 구비하는 전력 저장 디바이스는 밀봉 상태를 양호하게 유지할 수 있다. 또한, 개재 수지층을 구비할 뿐만 아니라, 상술의 표면 처리가 실시된 형태이면, 밀착성이 더 우수하다.
개재 수지층의 두께는 적절히 선택할 수 있다. 특히, 개재 수지층의 두께가 20㎛ 이상이면, 너무 얇아서 파손한다고 하는 문제점이 생기기 어렵고, 리드 도체와 용기(특히 금속층)와의 사이의 절연을 양호하게 확보할 수 있어 바람직하다. 개재 수지층의 두께가 두꺼울수록, 파손되기 어렵다. 그러나, 개재 수지층이 너무 두꺼우면, 수지 부착 리드 부재의 두꺼워짐화, 나아가서는 전력 저장 디바이스의 대형화나 두꺼워짐화를 초래한다. 따라서, 개재 수지층의 두께는, 300㎛ 이하가 바람직하고, 50㎛ 이상 200㎛ 이하가 보다 바람직하다. 여기서의 개재 수지층의 두께란, 다층 구조의 경우에는 합계 두께로 한다. 또, 리드 도체의 표리면에 개재 수지층을 구비한 경우, 개재 수지층의 두께란, 리드 도체의 일면에만 마련된 개재 수지층의 두께로 한다.
[리드 도체의 제조 방법]
리드 도체는, 대표적으로는, 주조→열간 압연→냉간 압연→열처리(→최적, 상술의 표면 처리)라고 하는 공정으로 제조할 수 있다. 열간 압연까지의 공정은, 공지의 리드 도체의 제조 조건을 이용할 수 있다. 특히, 실시 형태의 리드 도체는, 냉간 압연 후에, 인장 강도가 245 MPa 이상 450 MPa 이하를 만족하는 범위에서 파단 신장율이 40% 이상이 되도록 열처리를 실시함으로써 제조할 수 있다. 파단 신장율이 40% 이상을 만족하면, 열처리 후에 추가로 냉간 가공(냉간 압연)을 행할 수 있다. 열처리 후, 최적 표면 처리를 행한 후, 상술의 개재 수지층을 접합함으로써, 수지 부착 리드 부재를 제조할 수 있다.
열처리는, 연속 처리, 뱃치(batch) 처리를 모두 이용할 수 있다. 뱃치 처리는, 가열용 용기(분위기 노) 내에 가열 대상인 소재를 봉입한 상태로 가열하는 처리 방법이며, 한 번에 처리 가능한 양이 한정되지만, 온도나 유지 시간을 관리하기 쉽다. 연속 처리는, 긴 소재(여기에서는 압연재)를 연속적으로 열처리할 수 있을 뿐만 아니라, 소재의 긴 방향으로 균일적으로 가열을 행하여, 특성의 불규칙성 등을 억제할 수 있다. 따라서, 연속 처리를 이용하면, 소정의 특성을 갖는 리드 도체를 안정하게 양산할 수 있다. 연속 처리는, 가열 대상인 소재를 저항 가열에 의해 가열하는 직접 통전 방식, 소재를 고주파의 전자 유도에 의해 가열하는 간접 통전 방식, 가열 분위기로 한 가열용 용기 내에 소재를 도입하여 열전도에 의해 가열하는 노(爐) 식 등을 들 수 있다. 연속 처리에 의해 파단 신장율이 40% 이상인 소재를 얻으려면, 예를 들면, 이하와 같이 한다. 소망의 특성(여기에서는, 파단 신장율)에 관여할 수 있는 제어 파라미터를 최적 변화시켜 시료에 열처리를 행하고, 그때의 시료의 특성(파단 신장율)을 측정하고, 파라미터치와 측정 데이터와의 상관 데이터를 미리 작성한다. 이 상관 데이터에 근거하여, 소망의 특성(파단 신장율)을 얻을 수 있도록 파라미터를 조정한다. 통전 방식의 제어 파라미터는, 용기 내에의 공급 속도, 소재의 크기(두께), 전류치 등을 들 수 있다. 노식의 제어 파라미터는, 용기 내로의 공급 속도, 소재의 크기(두께), 노의 크기(노의 단면적이나 용적) 등을 들 수 있다.
구체적인 열처리 조건은, 소재의 조성이나 두께 등에 따라 다르지만, 가열 온도는, 350℃ 이상 800℃ 이하, 유지 온도는, 5초 이상 5시간 이하를 들 수 있다. 연속 처리에서는, 유지 시간을 5초 이상 수10초 이하라고 하는 비교적 단시간으로 할 수 있다. 소재의 조성이나 두께 등에 따라서, 상술한 바와 같이 인장 강도가 상술의 범위를 만족하고, 또한 파단 신장율이 40% 이상이 되도록 조건을 조정하면 좋다. 가열 온도가 높을수록, 파단 신장율을 높이기 쉽고, 예를 들면, 가열 온도를 300℃ 이상, 또는 400℃ 이상, 또는 450℃ 이상으로 할 수 있다. 또는 유지 시간이 길수록, 파단 신장율을 높이기 쉽고, 예를 들면, 유지 시간을 0.1초 이상, 또는 5초 이상, 또는 3시간 이상으로 할 수 있다. 강도를 더 높이고 싶은 경우에는, 가열 온도를 600℃ 이하, 또는 500℃ 이하, 또는 450℃ 이하로 할 수 있다. 또는 강도를 더 높이고 싶은 경우에는, 유지 시간을 10시간 이하, 또는 5시간 이하, 또는 3시간 이하로 할 수 있다. 더 강도를 높이기 위해서 가열 후에 가공을 실시하고, 가공 경화시킬 수 있다. 즉, 인장 강도와 파단 신장율의 조정에는, JIS H 0500(1998)의 신동품(伸銅品) 용어 5603에 기재되는 재질별로 말하면, O, 1/2 H, 1/4 H에 상당하는 조질(열처리만, 또는 열처리에 가공을 부가한 것)을 행할 수 있다.
그 외의 제조 조건으로서, 열간 압연은, 가열 온도가 350℃ 이상 850℃ 이하가 바람직하다. 350℃ 이상인 것에 의해 압연 가공을 하기 쉬워질 뿐만 아니라, 얻어진 압연재가 미세한 압연 조직이 되어, 후속 공정에서도 가공성이 우수하여 깨지기 어렵다. 850℃ 이하인 것에 의해, 재료의 융해를 방지하거나, 깨짐의 원인이 되는 조직(결정)의 조대화를 방지할 수 있다. 열간 압연 후, 냉간 압연 전에 산 세척 공정이나 표면 절삭 공정을 구비할 수 있다. 산 세척이나 표면 절삭을 행함으로써, 산화막이 형성되어 있는 경우에 산화막을 제거할 수 있어, 냉간 압연을 실시하기 쉽다. 표면 절삭을 실시하면, 열간 압연재에 존재하는 흠 등의 표면 결함도 제거할 수 있어, 냉간 압연을 더 행하기 쉽다. 특히, 열간 압연시의 가열 온도를 높이면(예를 들면, 600℃ 이상), 산화막이 형성되기 쉬워지기 때문에, 산 세척 공정이나 표면 절삭 공정을 구비하는 것이 바람직하다.
[전력 저장 디바이스]
실시 형태의 전력 저장 디바이스는, 대표적으로는, 양극과, 음극과, 전해액과, 이들을 수납하는 용기와, 양극과 외부의 부재를 전기적으로 접속하는 도전 부재 및 음극과 외부의 부재를 전기적으로 접속하는 도전 부재로서, 2개의 리드 도체(양극용 탭, 음극용 탭)를 구비한다. 그리고, 실시 형태의 전력 저장 디바이스는, 2개의 리드 도체 중, 1개 또는 2개가 상술의 실시 형태의 리드 도체(수지 부착 리드 부재의 경우도 있다)이다. 각 리드 도체는, 상기 용기의 내부로부터 외부에 걸쳐서 배치되어, 일단 측에 양극 또는 음극이 접속되고, 타단 측에 외부의 부재가 접속되고, 중간부에 용기와의 고정 영역을 구비한다. 리드 도체의 고정 영역과 용기와의 사이에는, 리드 도체에 접합된 개재 수지층, 또는 용기의 내주연에 접합된 개재 수지층, 또는 용기의 내측면 자체를 구성하는 수지(상술의 수지층)의 어느 하나의 수지가 개재한다. 실시 형태의 전력 저장 디바이스의 보다 구체적인 형태는, 비수 전해액을 이용하는 비수 전해질 전지나 전기 이중층 캐패시터, 전해액의 주 용매를 물로 하는 수계 전해질 전지를 들 수 있다. 비수 전해질 전지나 전기 이중층 캐패시터, 수계 전해질 전지의 기본적인 구성은, 공지의 것을 이용할 수 있다.
예를 들면, 도 1, 도 2에 나타내는 비수 전해질 전지(10)는, 양극(14)과, 음극(15)과, 전해액(여기에서는 비수 전해액)이 함침된 세퍼레이터(13)와, 이러한 전지 요소를 수납하는 주머니 형상의 용기(11)와, 용기(11)에 고정된 2개의 수지 부착 리드 부재(20)를 구비한다.
수지 부착 리드 부재(20)는, 실시 형태의 리드 도체(1)와, 리드 도체(1)의 표리면에 접합된 개재 수지층(22)을 구비한다. 개재 수지층(22)은, 리드 도체(1)에 접하는 접착층(220)과, 용기(11)의 내면에 접하는 표면층(222)을 구비하는 이중 구조이다. 개재 수지층(22)의 재질은, 상술한 열가소성 폴리올레핀을 들 수 있다.
양극(14) 및 음극(15)은, 대표적으로는, 활성 물질을 포함한 분말 성형체 등으로 구성되는 활성 물질층이며, 집전체(16, 17) 상에 각각 형성된다. 활성 물질은, 리튬 이온 2차 전지의 경우, 양극으로는 코발트산 리튬(LiCoO2) 등의 리튬 금속 산화물, 음극으로는 카본 등을 들 수 있다. 집전체(16, 17)는, 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 동, 구리 합금, 철, 철 합금, 스테인리스강 등의 금속으로 이루어지는 박(箔)이 대표적이다. 도 2에서는, 양극(14)을 구비하는 집전체(16)와 한쪽의 리드 도체(1), 음극(15)을 구비하는 집전체(17)와 한쪽의 리드 도체(1)가, 각각 리드선(19)에 의해서 접속된 형태를 나타낸다. 리드선(19)을 거치지 않고, 리드 도체(1)와 집전체(16)(집전체(17))가 초음파 접합 등으로 직접 압접된 형태도 있다. 또, 전기 이중층 캐패시터에서는, 양극 및 음극의 각각 고체 활성탄을 이용한다.
비수 전해액은, 대표적으로는 유기 용매(용매)에 전해질이 용해된 것을 들 수 있다. 예를 들면, 리튬 이온 2차 전지에서는, 유기 용매(용매)에 리튬염(전해질)이 용해된 전해액을 들 수 있다. 리튬염은, 예를 들면, LiBF4, LiPF6, LiAsF6 등의 불화 리튬 화합물을 들 수 있다. 유기 용매는, 프로필렌 카보네이트(PC)나 에틸렌 카보네이트(EC) 등의 환상 카보네이트와, 디메틸 카보네이트(DMC)나 에틸 메틸 카보네이트(EMC), 디에틸 카보네이트(DEC) 등의 고리 형상 카보네이트와의 혼합 용매, γ-부티로락톤 등을 들 수 있다.
양극(14)과 음극(15)와의 사이에는, 세퍼레이터(13)가 배치되어 있다. 세퍼레이터(13)는, 전해액의 유지, 양극의 활성 물질의 접촉에 수반하는 단락 방지, 등의 기능을 가진다. 세퍼레이터(13)는, 폴리올레핀으로 구성되는 다공질 필름 등을 들 수 있다.
용기(11)는, 내측부터 순서대로 내측 수지층(112), 금속층(110), 외측 수지층(114)을 구비하는 다층 필름으로 구성된 것을 들 수 있다. 금속층(110)은, 예를 들면, 알루미늄박을 들 수 있다. 내측 수지층(112), 외측 수지층(114)는 모두, 상술의 열가소성 폴리올레핀으로 이루어지는 다층 구조가 대표적이다. 예를 들면, 외측 수지층(114)에 있어서, 금속층(110)측의 층(내층)의 재질은 나일론이나 말레인 산변성 폴리올레핀(예를 들면 말레인 산변성 저밀도 폴리에틸렌), 용기(11)의 외표면을 구성하는 외층의 재질은 폴리에틸렌 텔레프탈레이트를 들 수 있다. 내측 수지층(112)에 있어서, 금속층(110)측의 층(내층)의 재질은 폴리프로필렌을 가교한 것, 리드 도체(1)측의 층(외층), 즉 개재 수지층(22)의 표면층(222)에 접합되는 층의 재질은 폴리프로필렌을 들 수 있다. 도 1에 나타내는 용기(11)는, 다층 필름의 주연 부분을 열 융착함으로써 밀폐되어 주머니 형상으로 형성된다. 또, 용기(11)의 내측 수지층(112)와 수지 부착 리드 부재(20)의 개재 수지층(22)(특히 표면층(222))을 열 융착함으로써, 수지 부착 리드 부재(20)를 용기(11)에 고정함과 아울러, 용기(11)를 밀폐한다.
[시험예 1]
여러 조성의 금속판을 제작하여, 기계적 특성을 측정했다.
시료 No.1 ~ No.8은 이하와 같이 제조했다. 표 1에 나타내는 조성(잔부 불가피 불순물)의 Cu－Zn 합금이 얻어지도록 원료를 마련하여, 용해 주조→열간 압연(가열 온도 850℃)→산 세척→냉간 압연→열처리(표 1에 나타내는 조질)라는 공정에 의해서, 두께 0.3 mm의 Cu－Zn 합금판과 두께 0.1 mm의 Cu－Zn 합금판을 제조했다. 표 1의 「연재(軟材)」란, 조질 O에 상당하고, 여기에서는, 450℃×3시간으로 했다. 표 1의 「1/4 H」란, 조질 1/4 H에 상당하고, 여기에서는, 450℃×3시간의 가열, 이 가열 후에 냉간 압연(가공도 20%)을 행했다. 표 1의 「1/2 H」란, 조질 1/2 H에 상당하고, 여기에서는, 500℃×3시간의 가열, 이 가열 후에 냉간 압연(가공도 45%)을 행했다.
비교로서, 순니켈의 판(시료 No.101, 연재, Ni를 99 질량% 이상 함유한다), 순동의 판(시료 No.102, 경재(硬材), Cu를 99 질량% 이상 함유한다), 순알루미늄의 판(시료 No.103, 연재, Al를 99 질량% 이상 함유한다)을 각각 마련했다. 시료 No.101 ~ No.103은 모두 시판의 판이며, 두께 0.3 mm의 것과 두께 0.1 mm의 것을 마련했다. 또, 연재는, 조질 O의 열처리가 실시된 것, 경재는, 조질(열처리)을 행하지 않은 압연재이다.
제작한 시료 No.1 ~ No.8의 Cu－Zn 합금판, 및 마련한 시료 No.101 ~ No.103의 금속에 대하여, 인장 시험(실온)을 행하고, 인장 강도(MPa), 파단 신장율(%)을 조사했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 인장 시험은, JIS Z 2241(2011)에 근거하여 행했다. 또, 각 시료 No.1 ~ No.8, No.101 ~ No.103의 도전율(IACS%)을 측정했다. 그 결과도 표 1에 나타낸다. 도전율은, 4단자법으로 측정했다. 어느 측정도, 시료는 두께 0.1 mm, 폭 10 mm로 했다.
Figure pct00001
표 1에 나타내는 바와 같이, 시료 No.1 ~ No.8은 모두, 인장 강도가 245 MPa 이상 450 MPa 이하를 만족하고, 또한 파단 신장율이 40% 이상이며, 고강도이고 고인성인 것을 알 수 있다. 따라서, 시료 No.1 ~ No.8의 Cu－Zn 합금판은, 리드 도체에 바람직한 특성을 양호하게 가지는 것으로 기대된다. 한편, 순니켈의 시료 No.101은 연재이어도 파단 신장율이 작다. 순동의 시료 No.102는 경재이기 때문에 인장 강도가 높지만 파단 신장율이 매우 작다. 순알루미늄의 시료 No.103은, 연재이어도 파단 신장율이 작은 데다가, 인장 강도도 작다.
[시험예 2]
시험예 1에서 제작한 시료 No.1 ~ No.8의 Cu－Zn 합금판, 및 마련한 시료 No.101 ~ No.103의 금속판의 각각에 대해서, 굴곡 시험과 충격 시험을 행하고, 특성을 조사했다. 또, 상기의 시료 No.1 ~ No.8, No.101 ~ No.103의 금속판에 각각, 표 2에 나타내는 표면 처리를 실시하고 나서 또는 표면 처리를 행하지 않고, 수지를 접합하여 수지 부착 리드 부재를 모의한 시료를 제작하고, 수지의 접합 상태를 조사했다. 또한, 상기의 시료 No.1 ~ No.8, No.101 ~ No.103의 금속에 대해서, 전해액에 침지한 후의 구성 원소의 용출 상태를 조사했다.
굴곡 시험은 이하와 같이 행했다(도 3 참조). 시료 S는, 두께 0.3 mm, 폭 1mm의 금속판으로 했다. 도 3에 나타낸 바와 같이 대향 배치시킨 한 쌍의 맨드렐(mandrel) 간에 시료 S를 배치하고, 시료 S의 일단을 시험기의 레버로 잡고, 맨드렐의 외주를 따라서 시료 S에 구부림 반경 R(=1 mm)의 구부림을 가한다. 시료 S의 타단에 추를 달지 않고 무하중 상태로 반복 방향으로 굴곡시켜(도 3의 화살표 참조), 시료 S가 파단할 때까지의 횟수를 구한다. 반복을 1회로 하여 수를 센다. 이 횟수를 굴곡 횟수로 한다. 맨드렐의 외주면에 시료 S의 표리면이 접촉하도록 시료 S를 배치하여, 시료 S의 두께 방향으로 구부림이 가해지도록 시료 S를 굴곡시킨다. 즉, 시료 S의 표리면이 구부림의 내측 또는 외측이 되도록 시료 S를 굴곡시킨다. 굴곡 속도는 30회/min로 한다. 그리고, 굴곡 횟수가 20회 이상인 경우를 ○이라고 평가하고, 20회 미만의 경우를 X로 평가했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
충격 시험은 이하와 같이 행했다(도 4 참조). 시료 S는, 두께 0.1 mm, 폭 3 mm, 길이 1m의 금속판으로 했다. 도 4의 A에 나타내는 바와 같이 시료 S(평점간 거리 L=1m)의 첨단에 추 w를 달고, 도 4의 B에 나타내는 바와 같이 이 추 w를 1m 윗쪽으로 들어올린 후, 자유 낙하시킨다(도 4의 C). 그리고, 시료 S가 단선되지 않는 최대의 추 w의 중량(kg)을 측정하고, 이 중량에 중력 가속도(9.8m/s2)와 낙하 거리 1m를 곱한 적치(積値)를 낙하 거리로 나눈 값을 충격치(J/m 또는 (N·m)/m)로 한다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. 이 충격치가 클수록, 내충격성이 우수하다라고 할 수 있다.
수지 부착 리드 부재는 이하와 같이 제작했다. 각 시료 No.1 ~ No.8, No.101 ~ No.103의 금속판으로서, 두께 0.3 mm, 폭 15 mm, 길이 45 mm의 것을 마련했다. 여기에서는, 표 2에 나타내는 표면 처리를 실시하는 시료는, 금속판의 표리면의 전면에 표면 처리를 실시하고, 금속판의 단면·측면에는 표면 처리를 실시하지 않지만, 예를 들면, 금속판의 단면·측면에 있어 후술하는 수지 필름이 겹치는 부분 등에 표면 처리를 실시할 수 있다.
표 2에 나타내는 표면 처리 중, 「산성계 에칭액으로 조면화(粗面化)」란, 시판의 산계 에칭액을 이용한 에칭 처리로 하고, 평균 피트 깊이가 1㎛가 되도록, 에칭 시간을 조정했다.
표 2에 나타내는 표면 처리 중, 「크로메이트 처리」란, 시판의 처리액을 이용한 화성 처리로 했다.
표 2에 나타내는 표면 처리 중, 「무광택 니켈 도금」이란, 시판의 니켈 도금액(광택제 없음)을 이용해 무전해 도금을 행하고, 평균 도금 두께가 4㎛가 되도록 도금 조건을 조정했다. 표 2에 나타내는 표면 처리 중, 「광택 니켈 도금」이란, 시판의 니켈 도금액(광택용)을 이용하여 전기 도금을 행하고, 평균 도금 두께가 2㎛가 되도록 도금 조건을 조정했다.
표 2에 나타내는 표면 처리 중, 「Zr염 아이오노마를 피복」이란, 이하의 처리액을 이용한 화성 처리로 했다. 처리액은, 수지 성분으로서 폴리아크릴산 및 폴리아크릴산 아미드를 포함하고, 금속염으로서 지르코늄염(탄산 지르코늄 암모늄[(NH4)3ZrOH(CO3)3])를 포함하는 것을 마련했다. 이 처리액을 Cu－Zn 합금판에 도포한 후, 금속 표면이 100℃가 되도록 가열 건조하여, 상기 수지 성분과 상기 금속염을 포함한 복합 재료로 이루어지는 복합층을 형성했다. 수지 성분과 금속염의 배합 비율은 질량 비율로 1:1로 하고, 복합층(Zr염 아이오노마)의 평균 두께가 150 nm가 되도록, 처리액의 도포량을 조정했다.
상술의 표면 처리를 실시한 각 시료 No.2 ~ No.7의 금속판, 및 표면 처리를 실시하지 않은 시료 No.1, No.8, No.101 ~ No.103의 금속판의 표리면에 수지를 접합했다. 여기에서는, 어느 시료에 대해서도, 접합하는 수지로서, 산변성 폴리프로필렌으로 이루어지는 접착층(시료 No.2, No.5에서는, 두께 25㎛, 그 이외의 시료에서는 두께 50㎛)과, 산변성 폴리프로필렌을 가교한 표면층을 구비하는 이중 구조의 수지 필름을 이용했다. 금속판의 일면에 접합한 1매의 수지 필름의 두께(접착층과 표면층과의 합계 두께)가 표 2의 값으로 되도록, 표면층의 두께를 조정하여 수지 필름을 제작했다. 도 5의 A에 나타내는 바와 같이, 각 시료의 금속판(100)의 표리면을 2매의 수지 필름(122a, 122b)의 사이에 두고, 열 프레스에 의해서 수지 필름(122a, 122b)을 금속판(100)에 접합했다. 접합 조건은, 가열 온도 260℃, 압력 0.2 MPa, 가열 시간 10초로 했다. 이 공정에 의해서, 도 5의 A에 나타내는 바와 같이 금속판(100)의 일부(여기에서는 주연측의 영역)가 수지로부터 노출되도록, 금속판(100)으로 이루어지는 리드 도체에 수지가 접합된 수지 부착 리드 부재(200)를 얻을 수 있다. 도 5의 A에 나타내는 바와 같이 금속판(100)에, 수지 필름(122a, 122b)으로부터 노출된 영역을 마련함으로써, 수지끼리의 밀착 강도가 아니고, 금속판(100)으로 수지(여기에서는 수지 필름(122a, 122b))와의 접합 강도를 적절히 평가할 수 있다.
도 5의 B에 나타내는 바와 같이, 제작한 수지 부착 리드 부재(200)의 전체를 이하의 전해액(300)에 소정 시간 침지한 후, 이하와 같이 하여 필 강도를 측정했다. 전해액으로서, 리튬 이온 2차 전지의 전해액에 이용되고 있는 것을 마련했다. 여기에서는, 전해질이 LiPF6(전해질의 몰 농도 1mol/L), 용매가 EC : DMC : DEC = 1 : 1 : 1(V/V%)의 혼합 유기 용매인 것(키시다 화학 주식회사제 전해액)을 마련했다. V/V%는 체적비를 의미한다. 항온조(도시하지 않음)를 이용하여, 전해액의 온도를 60℃로 유지하고, 이 침지 상태를 1주간(1W = 168시간), 또는 4주간(4W) 유지했다.
소정의 침지 시간 경과후(여기에서는 1 W 후 또는 4 W 후), 전해액(300)으로부터 수지 부착 리드 부재(200)를 취출하고, 도 5의 C에 나타내는 바와 같이 한쪽의 수지 필름(122a) 및 금속판(100)을 절단하고, 금속판(100)을 2개의 금속편(100L, 100s)으로 분할한다. 한쪽의 금속편(100L)이 충분히 길어지도록 분할한다. 분할된 양 금속편(100L, 100s)은, 한쪽의 수지 필름(122b)에 접합된 채로 있다. 한쪽의 수지 필름(122b)을 도 5의 D에 나타내는 바와 같이 한쪽의 금속편(100L)으로부터 다른 쪽의 금속편(100s)이 떨어지도록 꺽는다. 그리고, 한쪽이 긴 금속편(100L) 및 절단된 나머지의 수지 필름편(122L)과, 한쪽의 짧은 금속편(100s)을 시판의 인장 시험 장치(도시하지 않음)로 파지하여, 도 5의 D의 화살표로 나타내는 바와 같이 양 금속편(100L, 100s)이 떨어지는 방향으로 잡아당긴다. 인장력이 커짐에 따라, 다른쪽의 수지 필름(122b)은, 한쪽의 긴 금속편(100L)으로부터 벗겨진다. 여기에서는, 다른쪽의 수지 필름(122b)이 한쪽의 긴 금속편(100L)으로부터 완전하게 벗겨질 때까지의 최대의 인장력을 필 강도(N)로 하고, n=3의 평균치를 표 2에 나타낸다. 이 필 강도(N)가 클수록, 금속판(100)과 수지의 밀착성이 우수하다라고 할 수 있다.
구성 원소의 용출 상태는, 이하와 같이 하여 조사했다. 시료는, 두께 0.3 mm, 폭 15 mm, 길이 45 mm의 금속판으로 했다. 각 시료의 금속판을 각각, 전해액(50g)에 함침하고, 전해액의 온도를 60℃로 유지하고, 이 침지 상태를 1주간(168시간) 유지했다. 전해액은, 상술의 필 강도의 측정에 이용한 것과 동일한 것을 마련했다. 소정의 침지 시간 경과후, 전해액을 성분 분석하여, 전해액 중의 Cu의 함유량, 및 Zn의 함유량을 측정했다.
그 결과를 표 2에 나타낸다. 성분 분석은, 유도 결합 플라스마(ICP) 발광 분석 장치를 이용해서 행했다. 또, 함유량은, 체적 ppm로 나타낸다.
Figure pct00002
표 2에 나타내는 바와 같이, 인장 강도가 245 MPa 이상 450 MPa 이하를 만족하고, 또한 파단 신장율이 40% 이상인 시료 No.1 ~ No.8은 모두, 굴곡 횟수가 20회 이상으로 많고, 반복의 구부림을 행해도 파단되기 어려운 것을 알 수 있다. 또한, 시료 No.1 ~ No.8은 모두, 충격치가 15 J/m이상으로 높고, 충격을 받아도 파단되기 어려운 것을 알 수 있다. 이들로부터, 시료 No.1 ~ No.8은 모두, 구부림 특성에 우수함과 아울러, 내충격성에도 우수한 것을 알 수 있다. 따라서, 시료 No.1 ~ No.8의 Cu－Zn 합금판은, 리드 도체나 수지 부착 리드 부재의 소재에 매우 적합하게 이용할 수 있다고 기대된다. 한편, 시료 No.101 ~ No.103은 모두, 굴곡 횟수가 20회 미만이며, 구부림 특성이 불충분하다. 이 이유 중 하나로서, 파단 신장율이 40% 미만(여기에서는 모두 30% 미만)인 것을 생각할 수 있다. 시료 No.102, No.103은, 더 충격치도 낮아, 5 J/m미만이다. 이 이유 중 하나로서, 경재의 시료 No.102는 파단 신장율이 매우 낮은 것, 시료 No.103은 인장 강도가 낮은 것을 생각할 수 있다.
또, 도 5에 나타내는 수지 부착 리드 부재를 시료로서 상술한 바와 같이 굴곡 시험을 행했는데, 시료 No.1 ~ No.8은 모두, 굴곡 횟수가 20회 이상이며, 굴곡 후에 수지 필름이 박리하는 것도 없었다.
또, 표 2에 나타내는 바와 같이 시료 No.1 ~ No.8은 모두, 필 강도가 5 N 이상이며, 수지와의 밀착성도 우수한 것을 알 수 있다. 특히 표면 처리를 행한 시료 No.2 ~ No.7은 필 강도가 더 높은 것을 알 수 있다. 따라서, 표면 처리를 행함으로써, 수지와의 밀착성의 향상을 도모할 수 있다고 할 수 있다. 또, 표면 처리를 행한 시료 No.2 ~ No.7은, 전해액 중에 Cu나 Zn의 용해량이 적은 것, 즉, 각 시료를 구성하는 금속판의 구성 원소가 용출되기 어려운 것을 알 수 있다. 이 이유 중 하나로서, 표면 처리를 실시하고 있는 것을 생각할 수 있다. 특히, 도금 처리를 행한 시료 No.4, No.6에서는, 전해액 중에 Cu나 Zn의 존재가 실질적으로 인정되지 않았다. 또, Zr염 아이오노마(복합층)를 구비하는 시료 No.5, No.7에서는, 전해액 중에 Cu나 Zn의 용해량이, 에칭 처리를 실시하는 경우보다 적은 것을 알 수 있다. 따라서, 리드 도체를 구성하는 구리 합금 중의 Zn의 함유량이 많아도, 표면 처리(바람직하게는 도금 처리나, 금속염과 수지 성분을 포함한 처리액을 이용한 화성 처리, 그 외의 화성 처리 등)를 행함으로써, Cu나 Zn의 용출을 저감하고, Zn 등의 석출에 수반하는 문제점도 효과적으로 방지할 수 있다고 기대된다.
또, 시료 No.1 ~ No.8의 Cu－Zn 합금에 대해서 각각, 산술 평균 거칠기 Ra(JIS B 0601, 2001년)를 시판의 거칠기 측정기에 의해서 측정한 바(평가 길이 3㎛, n=9의 평균치)는, 상술의 표면 처리를 실시한 시료 No.2 ~ No.7은 0.1㎛ 이상 0.5㎛ 이하이며, 시료 No.1은 0.08㎛ 이었다. 이것으로부터, 시료 No.2 ~ No.7이 수지와의 밀착성이 더 우수한 이유 중 하나로서, 표면 거칠기가 0.1㎛ 이상 0.5㎛이하인 것을 생각할 수 있다.
본 발명은, 상술한 실시의 형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 적절히 변경할 수 있다. 예를 들면, Zn의 함유량, 표면 처리 방법, 표면 처리 조건, 개재 수지층의 재질·두께 등을 적절히 변경할 수 있다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명의 리드 도체는, 비수 전해질 전지나 전기 이중층 캐패시터 등의 전력 저장 디바이스의 구성 부재에 매우 적합하게 이용할 수 있다. 특히, 본 발명의 리드 도체는, 스마트 폰이나 폴더식 휴대 전화 등의 휴대 전화, 휴대 음악 플레이어, 휴대 게임기, 휴대 정보 단말, 노트형 퍼스널 컴퓨터 등의 각종 휴대 전자·전기 기기류나 소형 전자·전기 기기류의 전원에 이용되는 비수 전해질 전지의 구성 부재에 매우 적합하게 이용할 수 있다. 본 발명의 전력 저장 디바이스는, 전력 저장에 이용할 수 있다.
1 : 리드 도체 10 : 비수 전해질 전지
11 : 용기 110 : 금속층
112 : 내측 수지층 114 : 외측 수지층
13 : 세퍼레이터 14 : 양극
15 : 음극 16, 17 : 집전체
19 : 리드선 20 : 수지 부착 리드 부재
22 : 개재 수지층 220 : 접착층
222 : 표면층 100 : 금속판
100L, 100s : 금속편 122a, 122b : 수지 필름
122L : 수지 필름편 200 : 수지 부착 리드 부재
300 : 전해액 S : 시료
w : 추

Claims (5)

  1. 양극과, 음극과, 전해액과, 이들을 수납하는 용기를 구비하는 전력 저장 디바이스에 이용되는 리드 도체로서,
    Zn를 15 질량% 이상 35 질량% 이하 함유하고, 잔부가 Cu 및 불가피 불순물로 구성되고,
    인장 강도가 245 MPa 이상 450 MPa 이하이며,
    파단 신장율이 40% 이상인
    리드 도체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리드 도체의 표면의 적어도 일부에, 폴리아크릴산과 폴리아크릴산 아미드를 포함하는 수지 성분과 금속염을 포함하는 복합 재료로 이루어지는 복합층, 도금층, 및 화성층으로부터 선택되는 1종의 표면층을 구비하는 리드 도체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 리드 도체에 있어서의 상기 용기와의 고정 영역에 개재 수지층이 접합되어 있고,
    상기 개재 수지층의 두께가 20㎛ 이상 300㎛ 이하인
    리드 도체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 개재 수지층은 이종의 재질로 이루어지는 다층 구조인 리드 도체.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 리드 도체를 구비하는 전력 저장 디바이스.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6025078B1 (ja) * 2015-06-30 2016-11-16 住友電気工業株式会社 リード導体、及び電力貯蔵デバイス
JP6631051B2 (ja) * 2015-06-30 2020-01-15 住友電気工業株式会社 リード導体、及び電力貯蔵デバイス
JPWO2018142723A1 (ja) * 2017-01-31 2019-11-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電池用リードおよび捲回型電池

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4677708B2 (ja) 2003-06-04 2011-04-27 住友電気工業株式会社 リード、電力貯蔵デバイス、及び、リードの製造方法
JP4784236B2 (ja) 2004-09-30 2011-10-05 住友電気工業株式会社 非水電解質電池用リード線及び非水電解質電池

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100513947B1 (ko) * 2002-03-29 2005-09-09 닛코 킨조쿠 가부시키가이샤 프레스성이 양호한 구리 합금 소재 및 그 제조방법
JP4012845B2 (ja) * 2003-03-26 2007-11-21 住友金属鉱山伸銅株式会社 結晶粒を微細化した７０／３０黄銅とその製造方法
US7749652B2 (en) * 2004-09-30 2010-07-06 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Lead and nonaqueous electrolyte battery including same
JP4831969B2 (ja) * 2005-01-04 2011-12-07 Ｄｏｗａホールディングス株式会社 黄銅材料の製造法および黄銅材料
JP5247010B2 (ja) * 2006-06-30 2013-07-24 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 高強度で曲げ加工性に優れたＣｕ−Ｚｎ系合金
JP5191725B2 (ja) * 2007-08-13 2013-05-08 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 Ｃｕ−Ｚｎ−Ｓｎ系銅合金板材およびその製造法並びにコネクタ
JP5490594B2 (ja) * 2010-03-31 2014-05-14 Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 電池接続タブ材料用Ｃｕ−Ｚｎ系合金条
KR101476592B1 (ko) * 2011-09-20 2014-12-24 미쓰비시 신도 가부시키가이샤 구리 합금판 및 구리 합금판의 제조방법
JP2013093498A (ja) * 2011-10-27 2013-05-16 Jm Energy Corp 蓄電デバイスおよびシート状リード部材

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4677708B2 (ja) 2003-06-04 2011-04-27 住友電気工業株式会社 リード、電力貯蔵デバイス、及び、リードの製造方法
JP4784236B2 (ja) 2004-09-30 2011-10-05 住友電気工業株式会社 非水電解質電池用リード線及び非水電解質電池

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Publication number Publication date
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