TWI650892B - 電池外筒罐用鋼板、電池外筒罐及電池 - Google Patents
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Abstract
為了提供一種電池外筒罐用鋼板，是後鍍法所使用之電池外筒罐用鋼板，縱使是使用硬化鋼製的成形模具反覆進行衝壓成形的情況仍能抑制傷痕的發生，且所獲得的電池外筒罐之耐蝕性優異，並提供使用了該電池外筒罐用鋼板之電池外筒罐及電池。
上述電池外筒罐用鋼板，係在鋼板之兩面的表層具有Fe-Ni擴散層，上述Fe-Ni擴散層，換算成上述鋼板的每一面之Ni附著量為50mg/m2以上、500mg/m2以下。
Description
本發明是關於電池外筒罐用鋼板、電池外筒罐及電池。
作為電池，例如鹼錳電池等的一次電池、搭載於筆記型電腦或混合動力型汽車等之鋰離子電池等的二次電池等是已知的。
在構成這些電池所使用的外筒罐(電池外筒罐)之鋼板的表面，基於耐蝕性的觀點是實施鍍Ni來形成Ni層。
依實施鍍Ni的步驟之差異，電池外筒罐有2種製造方法。
1種是先鍍法，係將實施鍍Ni後的鋼板衝壓成形成電池外筒罐，然後不進行鍍敷處理。另1種是後鍍法，係在衝壓成形後之電池外筒罐的表面利用滾筒電鍍等的手法 實施鍍Ni。
作為後鍍法所使用之電池外筒罐用鋼板，例如在專利文獻1揭示「一種容器用鍍Ni鋼板，其特徵在於，在藉由衝壓成形而成為容器內面的面上具有厚度0.5μm以上、4μm以下的Fe-Ni擴散層，進一步在其上方具有厚度0.25μm以上、4μm以下的Ni層，在成為容器外面的面上具有附著量0.05g/m2以上、未達1.5g/m2的Ni，讓該Ni往內部擴散，表層的Ni/(Fe+Ni)質量比為0.1以上、0.9以下」(請求項1)。
在專利文獻1中，是將如此般的電池外筒罐用鋼板(容器用鍍Ni鋼板)進行衝壓成形而成為電池外筒罐之後，利用滾筒電鍍等的手法在其外面實施鍍Ni。
[專利文獻1]日本特許第4995140號公報
作為後鍍法的衝壓成形所使用之成形模具(模具)的材料，大多採用超硬合金，也會有使用較脆的硬化鋼的情況。
使用硬化鋼製的成形模具而反覆進行專利文獻1之電池外筒罐用鋼板(容器用鍍Ni鋼板)的衝壓成形時，會逐漸將成形模具弄傷，結果，可能會使所成形的電池外筒罐用鋼板發生傷痕。在此情況，所獲得的電池外筒 罐因為帶有傷痕，而有耐蝕性變差之虞。
於是，本發明的目的是為了提供一種電池外筒罐用鋼板，是後鍍法所使用之電池外筒罐用鋼板，縱使是使用硬化鋼製的成形模具反覆進行衝壓成形的情況仍能抑制傷痕的發生，且所獲得的電池外筒罐之耐蝕性優異，並提供使用了該電池外筒罐用鋼板之電池外筒罐及電池。
本發明人等深入探討的結果發現，藉由使用在鋼板之兩面的表層具有特定的Fe-Ni擴散層之電池外筒罐用鋼板可達成上述目的，而完成了本發明。
亦即，本發明是提供以下[1]~[8]。
[1]一種電池外筒罐用鋼板，係在鋼板之兩面的表層具有Fe-Ni擴散層，上述Fe-Ni擴散層，換算成上述鋼板的每一面之Ni附著量為50mg/m2以上、500mg/m2以下。
[2]如上述[1]所述之電池外筒罐用鋼板，其中，在上述Fe-Ni擴散層的最表面之Ni比率為1.0%以上、未達20.0%。上述Ni比率，是在上述Fe-Ni擴散層的最表面，相對於Fe量和Ni量的合計量之上述Ni量的比例，上述Fe量及上述Ni量的單位為原子%。
[3]如上述[1]或[2]所述之電池外筒罐用鋼板，其中，上述Fe-Ni擴散層的厚度為0.01μm以上、未達0.5μm。
[4]一種電池外筒罐，係在電池外筒罐形狀的鋼板之內面及外面的表層具有Fe-Ni擴散層，在上述鋼板的外面 側之上述Fe-Ni擴散層上進一步具有Ni層，上述鋼板的外面側之上述Fe-Ni擴散層的一部分，是換算成上述鋼板的每一面之Ni附著量為50mg/m2以上、500mg/m2以下的Fe-Ni擴散層A。
[5]如上述[4]所述之電池外筒罐，其中，在上述Fe-Ni擴散層A的最表面之Ni比率為1.0%以上、未達20.0%。 上述Ni比率，是在上述Fe-Ni擴散層的最表面之相對於Fe量和Ni量的合計量之上述Ni量的比例，上述Fe量及上述Ni量的單位為原子%。
[6]如上述[4]或[5]所述之電池外筒罐，其中，上述Fe-Ni擴散層A的厚度為0.01μm以上、未達0.5μm。
[7]如上述[4]~[6]之任一所述的電池外筒罐，其中，上述Ni層的厚度為1μm以上。
[8]一種電池，係具備：如上述[4]~[7]之任一所述的電池外筒罐、配置於上述電池外筒罐的內部之電解液、電極以及隔板。
依據本發明，能夠提供一種電池外筒罐用鋼板，是後鍍法所使用之電池外筒罐用鋼板，縱使是使用硬化鋼製的成形模具反覆進行衝壓成形的情況仍能抑制傷痕的發生，且所獲得的電池外筒罐之耐蝕性優異，並提供使用了該電池外筒罐用鋼板之電池外筒罐及電池。
本發明的電池外筒罐用鋼板(以下也簡稱為「本發明的罐用鋼板」)，係在鋼板之兩面的表層具有Fe-Ni擴散層，上述Fe-Ni擴散層，換算成上述鋼板的每一面之Ni附著量(以下也稱為「Ni附著量」)為50mg/m2以上、500mg/m2以下。
本發明的罐用鋼板，是後鍍法所使用之電池外筒罐用鋼板，縱使是使用硬化鋼製的成形模具反覆進行衝壓成形的情況仍能抑制傷痕的發生，且所獲得的電池外筒罐之耐蝕性優異。
其理由可推測如下。
首先，專利文獻1所記載之用於後鍍法的電池外筒罐用鋼板，係「在藉由衝壓成形而成為容器內面的面上具有厚度0.5μm以上...的Fe-Ni擴散層」。該Fe-Ni擴散層的Ni附著量，換算的結果為4500mg/m2以上。
該專利文獻1的電池外筒罐用鋼板，因Fe-Ni擴散層的Ni附著量過多而變硬，較脆的硬化鋼製之成形模具在反覆進行衝壓成形的過程中，會逐漸受傷。而且，因此使用了受傷後的成形模具，所成形之電池外筒罐用鋼板會發生傷痕。
然而，本發明的罐用鋼板之Fe-Ni擴散層，其Ni附著量適度地降低至500mg/m2以下，變軟成不致將 硬化鋼製的成形模具弄傷的程度。因此，可抑制所成形的電池外筒罐用鋼板的傷痕發生(以下也稱為「耐傷性優異」)。而且，本發明的罐用鋼板因為耐傷性優異，所獲得的電池外筒罐的耐蝕性也是優異的。
當本發明的罐用鋼板之Fe-Ni擴散層的Ni附著量過少的情況，所獲得的電池外筒罐之耐蝕性有變差之虞。然而，本發明的罐用鋼板，因為Fe-Ni擴散層的Ni附著量適度地增高至50mg/m2以上，作成電池外筒罐時的耐蝕性(以下也簡稱為「耐蝕性」)變得良好。
更詳細的說，在作成電池外筒罐時，在其內面，因為Fe-Ni擴散層之電化學穩定性佳，相較於Fe-Ni擴散層未設置的情況或過少的情況，可提高其對於內容物之耐蝕性。
另一方面，在其外面，雖在成形後利用滾筒電鍍等實施鍍Ni來形成Ni層，但在該Ni層存在有若干針孔，腐蝕會從此處進展。然而，作為Ni層的基底層係適度地設置Fe-Ni擴散層，相較於Fe-Ni擴散層未設置的情況或過少的情況，可將Ni層和基底層的電位差縮小，而使耐蝕性提高。
以下，針對本發明的罐用鋼板所具備之各部位，做更詳細的說明。
鋼板的種類沒有特別的限定。可採用通常作為電池容 器材料所使用之鋼板(例如，低碳鋼板或極低碳鋼板)。但當在鋼板中含有Cr時，可能讓鋼硬化而使成形性降低，或在退火時於鋼板的表面形成Cr氧化物，而無法獲得所期望的表面狀態。因此，鋼板的Cr含量較佳為未達3質量%，更佳為未達1質量%。
鋼板的製造方法也沒有特別的限定。例如，可從通常的鋼片製造步驟，經過熱軋、酸洗、冷軋、退火、調質輥軋等的步驟而進行製造。
在本發明中，因為Fe-Ni擴散層的形成是必須的，基於生產效率最佳的觀點，是對冷軋後之未退火的鋼板實施鍍Ni，在鋼板之退火處理的同時讓鍍Ni擴散到鋼板內部。因此，作為鋼板，較佳為使用冷軋後之未退火的鋼板。
本發明的罐用鋼板，是在鋼板之兩面的表層具有Fe-Ni擴散層。
Fe-Ni擴散層，換算成鋼板的每一面之Ni附著量(Ni附著量)為50mg/m2以上、500mg/m2以下。如此，本發明的罐用鋼板是如上述般，耐傷性及耐蝕性皆優異。基於耐傷性更優異的理由，Fe-Ni擴散層的Ni附著量較佳為350mg/m2以下，更佳為300mg/m2以下。
Fe-Ni擴散層的Ni附著量，可利用X射線螢光分析進行表面分析來測定。在此情況，是使用Ni附著量已知的Ni附著試樣，事先獲得與Ni附著量有關的檢量線，再利用該檢量線而求出相對的Ni附著量。X射線螢光分析是例如依下述條件來實施。
‧裝置：理學公司製的X射線螢光分析裝置System3270
‧測定徑：30mm
‧測定氛圍：真空
‧光譜：Ni-Kα
‧狹縫：COARSE
‧分光結晶：TAP
使用依上述條件所測定之Fe-Ni擴散層的X射線螢光分析之Ni-Kα的峰值計數。使用依重量法測定附著量後之附著量已知的標準試樣，事先獲得與Ni附著量有關之檢量線，利用該檢量線求出相對的Ni附著量。
在本發明的罐用鋼板中，Fe-Ni擴散層的厚度，基於在成形後仍容易維持Fe-Ni擴散層且使耐傷性及耐蝕性更為優異的理由，較佳為0.01μm以上、未達0.5μm，又基於使耐傷性更加優異的理由，更佳為0.4μm以下，特佳為0.38μm以下。
Fe-Ni擴散層的厚度可利用GDS(輝光放電發光 分析)進行測定。具體而言，首先，從Fe-Ni擴散層的表面朝向鋼板的內部進行濺鍍，進行深度方向的分析，求出Ni強度成為最大值的1/10之濺鍍時間。接著，使用純鐵而利用GDS求出濺鍍深度和濺鍍時間的關係。利用該關係，根據先前求出之Ni強度成為最大值的1/10之濺鍍時間換算為純鐵而算出濺鍍深度，使用所算出的數值作為Fe-Ni擴散層的厚度。GDS是在下述條件下實施。
‧裝置：理學公司製GDA750
‧陽極內徑：4mm
‧分析模式：高頻低電壓模式
‧放電電力：40W
‧控制壓力：2.9hPa
‧檢測器：光電倍增管
‧檢測波長：Ni=341.4nm
在本發明的罐用鋼板中，在Fe-Ni擴散層之最表面的Ni比率(以下也簡稱為「Ni比率」)，基於耐傷性及耐蝕性更為優異的理由，較佳為1.0%以上、未達20.0%。
Fe-Ni擴散層之最表面的Ni比率很重要的原因在於，Fe-Ni擴散層之最表面的Ni雖對於耐蝕性有直接效果，但擴散到鋼中後之Ni的耐蝕性提高效果較小。另一方面，當Ni比率過高時，最表面變硬，而可能使耐傷性變得不足。因此，Ni比率的適當範圍為上述之1.0%以上、未達 20.0%。
基於耐傷性更為優異的理由，Ni比率的下限更佳為3.0%。基於同樣的理由，Ni比率的上限更佳為15.0%，特佳為13.0%。
在Fe-Ni擴散層之最表面的Ni比率(單位：%)，是在Fe-Ni擴散層之最表面中，相對於Fe量和Ni量的合計量之Ni量的比例，亦即利用式「Ni量/(Fe量+Ni量)×100」來算出。Fe量及Ni量的單位為原子%。
在Fe-Ni擴散層之最表面的Fe量(單位：原子%)及Ni量(單位：原子%)，可將形成了Fe-Ni擴散層後之鋼板在丙酮中進行10分鐘超音波洗淨後，不進行濺鍍，藉由進行歐傑電子能譜測定而測定出。歐傑電子能譜測定，是利用同一試料中之不同視野進行10處測定，Fe量及Ni量是分別使用10處測定結果的平均值。歐傑電子能譜測定是在下述條件下實施。
‧裝置：ULVAC-PHI公司製PHI660
‧觀察及分析條件：加速電壓10.0kV、電流值0.5μA
觀察倍率1,000倍、測定範圍540~900eV
在鋼板之兩面的表層形成Fe-Ni擴散層的方法，並沒有特別的限定，作為一例可舉出以下的方法。
首先，對冷軋後之未退火的鋼板，視必要進 行前處理(脫脂及酸洗等)後，使用鍍Ni浴，適宜地調整電流密度等的條件而實施鍍Ni。作為鍍Ni浴，例如可列舉：瓦特浴、胺磺酸浴、氟硼化物浴及氯化物浴等。
這時，鍍Ni的附著量，在鋼板的每一面為50mg/m2以上、500mg/m2以下。如此，可使所形成的Fe-Ni擴散層之Ni附著量成為50mg/m2以上、500mg/m2以下。
接著，對於實施鍍Ni後的鋼板，進行以鋼板的再結晶處理為目的之退火(較佳為連續退火)。如此，隨著鋼板的退火，使鍍Ni往鋼板內部擴散而形成Fe-Ni擴散層。
作為退火條件，均熱溫度較佳為600℃以上、800℃以下，在該均熱溫度下的保持時間較佳為10秒以上、60秒以下。在均熱溫度下的保持時間越短，Ni越不容易擴散到鋼中，而使最表面的Ni比率變大，基於耐蝕性的觀點，在均熱溫度下的保持時間更佳為未達30秒。
採用該退火條件時，關於所形成的Fe-Ni擴散層，其厚度可成為0.01μm以上、未達0.5μm，且在最表面的Ni比率可成為1.0%以上、未達20.0%，因此是較佳的。
在形成Fe-Ni擴散層之後，可視必要，藉由實施調質輥軋來進行形狀矯正及表面粗度調整等。
接下來，針對使用本發明的罐用鋼板之電池外筒罐的製造方法(以下，為了方便也稱為「本發明的製造方法」) 做說明。
本發明的製造方法，是例如具備：將本發明的罐用鋼板藉由使用成形模具之衝壓成形來成形為電池外筒罐形狀(例如，圓筒狀)的步驟，以及，然後，在成形為電池外筒罐形狀後之本發明的罐用鋼板之外面實施鍍Ni而形成Ni層的步驟。
成形(衝壓成形)的方法沒有特別的限定，可利用電池外筒罐的成形所採用之一般方法來進行。例如，將本發明的罐用鋼板衝切成圓形，並藉由引伸成杯狀、再引伸及DI(引伸及引縮，Drawing and Ironing)步驟，而成形為圓筒狀等的形狀。
這時，作為所使用的成形模具的材料，雖大多是使用超硬合金，但也能使用較脆的硬化鋼。如上述般，本發明的罐用鋼板之Fe-Ni擴散層，可想像不會使硬化鋼製的成形模具受傷，因此可抑制所成形之電池外筒罐用鋼板的傷痕發生。
接受衝壓成形後之Fe-Ni擴散層的Ni附著量、厚度及Ni比率，無法維持衝壓成形前的狀態而會改變。
然而，在本發明的罐用鋼板中，成為電池外筒罐的外面側的部分之至少一部分(例如，成為電池外筒罐之正極側的突起的端面之部分)，並未被衝壓成形而維持無加工 狀態。
因此，使用本發明的罐用鋼板所製得之電池外筒罐(本發明的電池外筒罐)的外面側之至少一部分，是仍舊維持衝壓成形前的本發明之罐用鋼板的Fe-Ni擴散層之Ni附著量、厚度及Ni比率。
實施鍍Ni的方法沒有特別的限定，可採用以往公知的方法。例如，對於成形為電池外筒罐形狀後之本發明的罐用鋼板，使用鍍Ni浴，適宜地調整電流密度等的條件，藉由滾筒電鍍法實施鍍Ni。作為鍍Ni浴，例如可列舉瓦特浴、胺磺酸浴、氟硼化物浴及氯化物浴等。
藉此，在成形為電池外筒罐形狀後之本發明的罐用鋼板之至少外面側的Fe-Ni擴散層上，實施鍍Ni而形成Ni層。
這時，本發明的罐用鋼板，因為成形為電池外筒罐形狀，鍍Ni不容易侵入其內部，因此在電池外筒罐形狀之本發明的罐用鋼板的內面不容易實施鍍Ni。當然，電池外筒罐形狀之本發明的罐用鋼板的內面也是，可與外面同樣地實施鍍Ni而形成Ni層。
Fe-Ni擴散層上所形成之鍍Ni(Ni層)的厚度，基於耐蝕性的觀點較佳為1μm以上，更佳為2μm以上。Ni層的厚度的上限沒有特別的限定，例如基於經濟性的觀點較佳為7μm以下。
本發明的電池外筒罐，是使用本發明的罐用鋼板所獲得之電池外筒罐。
更詳細的說，本發明之電池外筒罐，係在電池外筒罐形狀之鋼板的內面及外面的表層具有Fe-Ni擴散層，在上述鋼板的外面側之上述Fe-Ni擴散層上進一步具有Ni層，上述鋼板的外面側之上述Fe-Ni擴散層一部分，是換算成上述鋼板的每一面之Ni附著量為50mg/m2以上、500mg/m2以下之Fe-Ni擴散層A。
本發明的電池外筒罐，首先利用衝壓成形而使鋼板成形為電池外筒罐形狀，在該鋼板的兩面(內面及外面)之表層，與本發明的罐用鋼板同樣地形成Fe-Ni擴散層。接著，在鋼板之至少外面側之Fe-Ni擴散層上，實施鍍Ni而形成Ni層。
在此，如上述般，本發明的電池外筒罐的外面側之至少一部分的Fe-Ni擴散層，是仍舊維持衝壓成形前之本發明的罐用鋼板之Fe-Ni擴散層(Ni附著量：50mg/m2以上、500mg/m2以下)。
亦即，在本發明的電池外筒罐中，電池外筒罐形狀之鋼板的外面側之Fe-Ni擴散層的至少一部分，是Ni附著量為50mg/m2以上、500mg/m2以下的Fe-Ni擴散層A。
在本發明的電池外筒罐之Fe-Ni擴散層A之Ni附著量、厚度及Ni比率的適當範圍，是與在本發明的 罐用鋼板之Fe-Ni擴散層的Ni附著量、厚度及Ni比率相同。
在本發明的電池外筒罐中，Fe-Ni擴散層上之Ni層的厚度是如上述般，較佳為1μm以上，更佳為2μm以上。其上限沒有特別的限定，較佳為7μm以下。
本發明的電池係具備：本發明的電池外筒罐、配置在本發明的電池外筒罐的內部之電解液、電極及隔板。
亦即，本發明的電池，是在本發明之電池外筒罐的內部至少填充有作為電池所必要的構造、即電解液、電極及隔板，可進一步視必要來填充其他的構造。
本發明的電池，由於使用了本發明的電池外筒罐，其耐蝕性優異。
以下，舉實施例來將本發明具體地說明。但本發明並不限定於這些實施例。
作為鋼板，是使用板厚0.25mm之冷軋後之未退火狀態的Nb添加極低碳鋼(鋼成分，以質量%計係包含C：0.002%,Si：0.02%,Mn：0.15%,P：0.01%,S：0.008%,Ni：0.02%,Nb：0.01%)。對該鋼板進行包含脫脂及酸洗之前處 理。
對於前處理後的鋼板，使用瓦特浴實施鍍Ni。這時，以成為下述表1所載之Ni附著量(單位：mg/m2)的方式，將電流密度等的條件適宜地調整。
接著，將實施鍍Ni後的鋼板導入連續退火線(line)，將鋼板實施退火，並往鋼板內部讓Ni擴散，而在鋼板之兩面的表層形成Fe-Ni擴散層。這時，藉由採用下述表1所載的退火條件(均熱溫度及保持時間)，使Fe-Ni擴散層的厚度(單位：μm)及Ni比率(單位：%)成為下述表1所載的數值。
在形成Fe-Ni擴散層之後，實施調質輥軋，獲得試驗材No.1~27的電池外筒罐用鋼板。
將所獲得的電池外筒罐用鋼板衝切成圓形，並藉由引伸成杯狀、再引伸及DI步驟而成形為圓筒狀之18650型的電池外筒罐形狀。側壁部分之板厚，是藉由DI步驟進行薄壁化而成為0.15mm。
然後，在成形為電池外筒罐形狀後之電池外筒罐用鋼板的至少外面，藉由滾筒電鍍法實施鍍Ni而形成厚度4μm的Ni層。如此獲得電池外筒罐。
準備好將氯化鈉5g及30%過氧化氫水溶液1.5cc混合於純水100g所製得之水溶液。將所獲得的電池外筒罐，於室溫下浸漬於該水溶液中16小時。浸漬後，將電池外筒罐拉出，利用目視確認是否有孔洞，當確認為有孔洞的情況評價為「B」，確認為無孔洞的情況評價為「A」，記載於下述表1中。「A」表示耐蝕性優異。
使用硬化鋼製之成形模具，將上述成形反覆進行，計數在成形為電池外筒罐形狀後之電池外筒罐用鋼板的表面上能以目視確認到有傷痕為止的次數(製罐數)。
確認到有傷痕為止的製罐數為50,000罐以下的情況評價為「D」，製罐數超過50,000罐到70,000罐以下的情況評價為「C」，製罐數超過70,000罐到100,000罐以下的情況評價為「B」，縱使製罐數超過100,000罐仍無法確認到有傷痕的情況評價為「A」，記載於下述表1中。
「A」、「B」或「C」表示耐傷性優異。實用上，「A」或「B」較佳，「A」更佳。
如上述表1所示般，Fe-Ni擴散層的Ni附著量超過500mg/m2之試驗材No.10~11及22~23，耐傷性差。Fe-Ni擴散層之Ni附著量未達50mg/m2之試驗材No.12及24，耐蝕性差。
相對於此，Fe-Ni擴散層的Ni附著量為50mg/m2以上、500mg/m2以下之試驗材No.1~9、13~21及25~27，耐傷性及耐傷性皆為良好。
將試驗材No.1~9、13~21及25~27進行比對，在Fe-Ni擴散層之最表面的Ni比率為1.0%以上、未達20.0%之試驗材No.1~9、13~21及26~27，耐傷性是比Ni比率為20.0%以上的試驗材No.25更為良好。
將試驗材No.1~9進行比對，相較於試驗材No.5~7，Ni比率更低的試驗材No.1~4及8~9之耐傷性更為良好。
同樣的，將試驗材No.13~21進行比對，相較於試驗材No.17~19，Ni比率更低的試驗材No.13~16及20~21之耐傷性更為良好。
Claims (6)
- 一種電池外筒罐用鋼板，係在鋼板的兩面之表層具有Fe-Ni擴散層，前述Fe-Ni擴散層，是換算前述鋼板的每一面之Ni附著量為50mg/m2以上、500mg/m2以下，在前述Fe-Ni擴散層的最表面之Ni比率為1.0%以上、未達20.0%，前述Ni比率，是在前述Fe-Ni擴散層的最表面之相對於Fe量和Ni量的合計量之前述Ni量的比例，前述Fe量及前述Ni量的單位為原子%。
- 如請求項1所述之電池外筒罐用鋼板，其中，前述Fe-Ni擴散層的厚度為0.01μm以上、未達0.5μm。
- 一種電池外筒罐，係在電池外筒罐形狀的鋼板之內面及外面的表層具有Fe-Ni擴散層，在前述鋼板之外面側的前述Fe-Ni擴散層上進一步具有Ni層，前述鋼板之外面側的前述Fe-Ni擴散層之一部分，是換算成前述鋼板的每一面之Ni附著量為50mg/m2以上、500mg/m2以下的Fe-Ni擴散層A， 在前述Fe-Ni擴散層A之最表面的Ni比率為1.0%以上、未達20.0%，前述Ni比率，是在前述Fe-Ni擴散層的最表面之相對於Fe量和Ni量的合計量之前述Ni量的比例，前述Fe量及前述Ni量的單位為原子%。
- 如請求項3所述之電池外筒罐，其中，前述Fe-Ni擴散層A的厚度為0.01μm以上、未達0.5μm。
- 如請求項3或4所述之電池外筒罐，其中，前述Ni層的厚度為1μm以上。
- 一種電池，係具備：如請求項3至5中任一項所述之電池外筒罐、配置於前述電池外筒罐的內部之電解液、電極及隔板。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP4690558B2 (ja) * | 2001-01-19 | 2011-06-01 | 新日本製鐵株式会社 | 電池特性の優れたアルカリマンガン電池正極缶用Ｎｉメッキ鋼板および製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| TW201504034A (zh) * | 2013-05-21 | 2015-02-01 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp | 容器用鋼板及容器用鋼板之製造方法 |
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