WO2016030918A1 - リチウムイオン二次電池用ケース及びその製造方法 - Google Patents

リチウムイオン二次電池用ケース及びその製造方法 Download PDF

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克哉 乗田
教昌 三浦
黒部　淳
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日新製鋼株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a case for a lithium ion secondary battery using stainless steel foil as a material of the case and a method of manufacturing the same.
  • lithium ion secondary batteries Since lithium ion secondary batteries have high energy, they are used as power sources for mobile communication devices and power sources for portable information terminals. Moreover, in recent years, it is beginning to be used as a driving power source for hybrid vehicles and electric vehicles, which are widely used as measures against global warming.
  • the material plate thickness in this case is 0.5 to 0.8 mm.
  • a lithium ion secondary using an aluminum laminate having a thickness of 0.1 mm or less as a base material and an aluminum laminate material in which a resin film such as polypropylene is laminated on the surface of the base is used as a case material Batteries have come to be used.
  • an example of the manufacturing method (process) of a lithium ion secondary battery will be explained.
  • an aluminum laminate material is drawn and formed into a flanged cup product, and the positive and negative electrode electrodes sandwiching the separator in the cup And the positive and negative electrode terminals are led out from the flange portion of the cup product.
  • a cup-like or flat lid component is prepared, and after the cup product and lid component are superimposed, the resin film of aluminum laminate is pressure-heated and melted at the flange portion It is joined by heat seal. After the bonding is completed, an electrolytic solution is injected into the case to complete the lithium ion secondary battery.
  • the battery case using such an aluminum laminate material can be reduced in weight, the strength against external force is low because the base material is aluminum, so it is necessary to separately provide a reinforcing plate for protecting the battery case. There is. Moreover, the electrolyte solution leaks from the junction part obtained by heat sealing, and it also has the subject that battery performance falls.
  • Patent Document 1 describes a method of using austenitic stainless steel foil as a material and using seam welding for joining a cup product and a lid part Has been proposed.
  • the material is austenitic stainless steel foil, which is stronger than aluminum laminate material, and seam welding is used for joining. Therefore, insufficient strength against external force such as battery case using aluminum laminate material as a material and heat Electrolyte leakage from the seal portion can be eliminated.
  • welding spatter occurs inside and outside the cup during seam welding, internal short circuit of the battery may occur.
  • the lithium ion secondary battery case disclosed in Patent Document 1 uses austenitic stainless steel foil as a raw material and joins using seam welding, thereby achieving weight reduction, strength against external force, and electrolyte leakage. Although the problem can be solved, there is a problem that the joint can not be completed without welding spatter at the time of seam welding.
  • the lithium ion secondary battery case 1 of the present invention uses stainless steel foil as a material of the cup component 2 and the lid component 3 to achieve the purpose, and welds are not performed by joining the junctions by diffusion bonding. Realize the bonding of
  • the cup component 2 is made of austenitic stainless steel foil and has the flange 8 formed on the periphery of the opening, and the austenite transformation start temperature Ac 1 point in the temperature raising process at 650 to 950 ° C.
  • a two-phase stainless steel foil having a phase temperature range in the range of 880 ° C. or higher, and a lid part 3 covering the opening of the cup part 2;
  • the vertical wall 7 of the cup part 2 is provided with a hole 6 for leading out the electrode terminal, and the flange 8 of the cup part 2 and the lid part 3 are brought into direct contact and integrated by diffusion bonding.
  • 1 is a case 1 for a lithium ion secondary battery.
  • the material of the stainless steel foil cup product 2 to be brought into contact is drawn. because it involves processing, using the austenitic stainless steel foil, also, the lid part 3 material, the austenite transformation start temperature Ac 1 point in the Atsushi Nobori process has to 650 ⁇ 950 ° C., the austenite + ferrite two-phase temperature region A duplex stainless steel foil having a range of 880 ° C. or higher is applied. And, it is characterized in that the diffusion bonding is progressed with grain boundary movement when the ferrite phase of the dual phase stainless steel foil is transformed to the austenite phase at a heating temperature of 880 to 1080 ° C.
  • the duplex stainless steel foil used for the lid part 3 has the following chemical composition and has an austenite + ferrite duplex phase range in the range of 880 ° C. or higher. It is preferred to apply a foil.
  • the X value is 650 to 950.
  • X value 35 (Cr + 1.72 Mo + 2.09 Si + 4.86 Nb + 8.29 V + 1.
  • the above-mentioned X value is an index which can accurately estimate the austenite transformation start temperature Ac 1 point in the temperature rising process in a dual phase stainless steel foil having an austenite + ferrite dual phase temperature range in a range of 880 ° C. or higher. is there.
  • stainless steels are classified into austenitic stainless steels, ferritic stainless steels, martensitic stainless steels, etc. based on the metallographic structure at normal temperature, but "two-phase stainless steel" as referred to in the present specification is Ac 1 point It is a steel that forms an austenite + ferrite two-phase structure in the above temperature range.
  • duplex stainless steels include ferritic stainless steels and martensitic stainless steels.
  • the heating temperature at the time of diffusion bonding is set to a temperature range of 880 to 1080 ° C. This is because if the heating temperature is less than 880 ° C., sufficient bonding strength can not be obtained, and conversely, if the heating temperature exceeds 1080 ° C., the bonding strength is sufficient, but This is because there is a possibility that welding spatter may occur due to the current applied to the part to be joined to raise the temperature to a temperature.
  • the strength of the material itself is higher than in the case using the conventional aluminum laminate material with aluminum as the base material.
  • the strength against external force is also increased, which makes it difficult to deform the battery itself.
  • the electrode terminals are derived from the holes provided in the vertical wall portion of the cup part, it is not necessary to laminate a resin film for giving a heat seal or insulation function to the bonding area between the cup part and the lid part. It becomes. Therefore, the bonding between the cup part housing the electrode and the separator and the lid part can be performed only by diffusion bonding in which welding spatter does not occur. Furthermore, when forming the cup parts, small flanges may be generated due to the use of stainless steel foil having a higher strength than aluminum etc., but diffusion bonding may be performed even if the flanges are also smaller. At the same time, since bonding is performed while being pressurized by the upper and lower electrodes, reliable bonding can be performed. That is, according to the present invention, it is possible to provide a case for a lithium ion secondary battery capable of joining without welding sputtering and having strength against an external force, and a method of manufacturing the same.
  • FIG. 1 is a schematic view of an apparatus according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram which shows the case components which investigated the spatter scattering condition. It is a schematic diagram of the investigation method of a sputter
  • FIG. 1 is a schematic view of a lithium ion secondary battery case 1 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cup part 2 constituting the lithium ion secondary battery case 1.
  • This cup part 2 is drawn from austenitic stainless steel foil as a raw material to form a cup-like part, and holes 6 for leading out the electrode terminals 4 and 5 are drilled. By diffusion bonding this and the lid part 3, it becomes a case 1 for a lithium ion secondary battery.
  • the above-described air holes 6 are provided in the vertical wall portion 7 of the cup part 2.
  • the cup part 2 and the lid part 3 use stainless steel foil as a material. Since stainless steel foil used for the cup part 2 is accompanied by drawing processing, austenitic stainless steel foil is used. On the other hand, as stainless steel foil used for the lid part 3, in order to perform diffusion bonding without welding spatter, duplex stainless steel foil is used. The thickness of both stainless steel foils is not particularly limited, but is usually 0.1 mm or less.
  • the cup part 2 is a stainless steel foil drawn into a cup shape with a flange 8 and on one surface of the vertical wall 7 on the short side, the positive electrode terminal 4 and the negative electrode terminal 5 are formed. A pair of left and right holes 6 are formed.
  • hole 6 can be performed by stamping, for example.
  • hole 6 has shown the rectangular thing, the shape of the void
  • the cup part 2 although not shown, a pair of electrodes serving as a positive electrode and a negative electrode are accommodated with a separator interposed therebetween, and the electrode terminals 4 and 5 connected to the respective electrodes are led out from the holes 6.
  • the size of the hole 6 is formed to be slightly larger than the electrode terminals 4 and 5, and in the gap between the electrode terminals 4 and 5 and the hole 6, the cup component 2 and the electrode terminal 4 are In order to insulate from and 5, the insulating part 9 is attached.
  • the material of the insulating component 9 is not particularly limited, but a synthetic resin product such as polypropylene is preferably used.
  • the insulating component 9 may be welded and fixed as necessary to improve the degree of sealing of the holes 6 from which the electrode terminals 4 and 5 are led out.
  • a lithium ion secondary battery A as shown in FIG. 1 using the lithium ion secondary battery case 1 first, the electrode terminals 4 and 5 are voided as described above. After the sheet 6 is taken out, a thin plate-like lid part 3 having substantially the same size as the outer edge of the flange 8 is superposed on the opening of the cup part 2 and the cup part 2 and the lid part 3 Diffusion bonding to join and integrate.
  • a seam welding machine 11 as shown in FIG. 3 is used.
  • a rod-like electrode 11a having a square cross-sectional shape is used as an electrode disposed on the cup part 2 side.
  • a disk-shaped electrode wheel 11 b is used as an electrode disposed on the lid part 3 side.
  • the rod-like electrode 11a on the cup part 2 side is fixed, and the electrode ring 11b on the other lid part 3 side is rotated and joined.
  • the insulating component 9 is melted and fixed so as to fill the gaps between the electrode terminals 4 and 5 and the holes 6 which are led out, and after the electrolytic solution is injected from an injection port not shown, the injection port is sealed to The ion secondary battery A is completed.
  • the foil (plate thickness 0.1 mm) of SUS304 which is austenitic stainless steel was used as a raw material of the cup part 2.
  • a foil of two-phase stainless steel having a thickness of 0.1 mm was used as a raw material of the cup part 3.
  • the respective alloy components are shown in Table 1. Note that "-" in the table means "no analysis value”.
  • the dimensions of the cup part 2 were 150 mm in width of the cup part, 100 mm in depth, 20 mm in height, and 10 mm in width of the flange 8.
  • the cup part 2 was manufactured in four steps of blank punching, drawing, hole punching and flange trimming.
  • the electrode sandwiching the separator was housed in the cup part 2 manufactured in such a process, and the electrode terminals 4 and 5 were led out from the holes 6. Thereafter, the cup part 2 and the lid part 3 were superposed and diffusion bonding was performed using the seam welding machine 11 to form the diffusion bonding part 10.
  • the electrode on the cup component 2 side is a rod-like electrode 11a having a square cross section and having a length of 8 mm on one side, and the electrode on the lid component 3 has a diameter of 100 mm and a width of 5 mm Electrode wheel 11b.
  • the diffusion bonding conditions were such that the applied pressure was 150 N, the welding speed was 1.0 m / min, and the welding current was continuous conduction of (A) 0.5 kA, (B) 1.0 kA, (C) 2.0 kA. . Under this condition, the junction temperature is estimated to be (A) 850 ° C., (B) 1050 ° C., (C) 1250 ° C.
  • a film made of polypropylene as the insulating component 9 is filled in the gap between the electrode terminals 4 and 5 and the holes 6, and the film is heated and melted at 120 ° C. to insulate the electrode terminals 4 and 5 from the cup component 2.
  • the case parts were manufactured by fixing in the state.
  • an electrolyte solution based on lithium hexafluorophosphate was injected into the inside of the case component from an injection hole (not shown) to produce a lithium ion secondary battery A.
  • the manufactured lithium ion secondary battery A was repeatedly charged and discharged for one month to evaluate the condition of the battery such as the presence or absence of liquid leakage. As a result of the evaluation, no liquid leakage from the diffusion bonding portion 10 or a short circuit caused by welding spatter occurred.
  • the lithium ion secondary battery according to the present invention is suitable for use as a polymer type lithium ion secondary battery.
  • a ... lithium ion secondary battery 1 ... case for lithium ion secondary battery 2 ... cup part 3 ... lid part 4 ... (positive electrode) electrode terminal 5 ... (negative electrode) electrode terminal 6 ... hole 7 ... vertical wall portion 8 ... Flange 9 ... Insulating part 10 ... Diffusion joint 11 ... Seam welding machine 11 a ... Rod electrode 11 b ... Electrode wheel 12 ... Container 13 ... Ultra pure water

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Abstract

　溶接スパッタなしの接合ができ、電池ケースに作用する外力に対する強度が高いリチウムイオン二次電池用ケースとその製造方法を提供する。すなわち、カップ部品(２)はオーステナイト系ステンレス鋼箔を用い、蓋部品(３)は昇温過程でのオーステナイト変態開始温度Ａｃ１点を６５０～９５０℃に持ち、オーステナイト＋フェライト２相温度域を８８０℃以上の範囲に持つ２相系ステンレス鋼を用い、これらを直接に接触させ、加熱温度８８０～１０８０℃の温度範囲で、前記２相系鋼のフェライト相がオーステナイト相へ変態するときの粒界移動を伴いながら拡散接合を進行させることを特徴とする。

Description

リチウムイオン二次電池用ケース及びその製造方法
　本発明は、ステンレス鋼箔をケースの素材としたリチウムイオン二次電池用ケースとその製造方法とに関する。
　リチウムイオン二次電池は、高エネルギーを有するため、移動体通信機器用電源や携帯用情報端末用電源などに利用されている。また、近年では、地球温暖化対策として普及が広がっているハイブリッド自動車や電気自動車の駆動用電源などにも利用され始めている。
　従来、このようなリチウムイオン二次電池のケースには、アルミニウム薄板やステンレス薄鋼板を素材として、円筒状や角筒状に深絞り加工したものが用いられてきた。一般的に、この場合の素材板厚は０．５～０．８ｍｍである。ところが、軽量化を図るため、板厚が０．１ｍｍ以下のアルミニウム箔を基材とし、その基材の表面にポリプロピレンなどの樹脂フィルムを積層したアルミラミネート材をケース素材として用いたリチウムイオン二次電池が利用されるようになってきた。
　ここで、リチウムイオン二次電池の製造方法（工程）の一例について説明すると、まず、アルミラミネート材を絞り加工してフランジ付きカップ品に成形し、そのカップ内にセパレータを挟んだ正負極の電極を収納するとともに、正極と負極の電極端子は、カップ品のフランジ部から導出しておく。一方、カップ品と同じ素材を用いて、カップ状または平板状の蓋部品を用意し、カップ品と蓋部品を重ね合わせた後、フランジ部においてアルミラミネートの樹脂フィルムを加圧加熱して溶融させるヒートシールによって接合している。その接合が完了した後に、ケース内に電解液を注入してリチウムイオン二次電池を完成させている。
　このようなアルミラミネート材を用いた電池ケースは、軽量化を図れるものの、基材がアルミニウムであるために外力に対する強度が低いため、その電池ケースを保護する補強板を別に設ける必要があるという課題がある。
　また、ヒートシールにより得られた接合部から電解液が漏れ、電池性能が低下するという課題も有している。
　そこで、現状のリチウムイオン二次電池用ケースの外力に対する強度不足を解消するために、特許文献１には、オーステナイト系ステンレス箔を素材とし、カップ品と蓋部品との接合にシーム溶接を用いる方法が提案されている。この方法では、素材をアルミラミネート材よりも強度が強いオーステナイト系ステンレス箔とし、接合にシーム溶接を用いているので、アルミラミネート材を素材として用いた電池用ケースのような外力に対する強度不足およびヒートシール部からの電解液漏れは解消させることができる。しかしながら、シーム溶接時に溶接スパッタがカップの内外に発生するため、電池の内部短絡が生じる可能性がある。
特開２００４－５２１００号公報
　このように、特許文献１で開示されているリチウムイオン二次電池用ケースは、オーステナイト系ステンレス箔を素材としシーム溶接を用いて接合することにより、軽量化と外力に対する強度、さらに電解液漏れの問題は解消できるものの、シーム溶接時に溶接スパッタなしで接合を完了させることができないという課題があった。
　そのため、本発明では、溶接スパッタなしでの接合ができ、外力に対する強度を有することができるリチウムイオン二次電池用ケースとその製造方法とを提供することを目的とする。
　本発明のリチウムイオン二次電池用ケース１は、その目的を達成するため、カップ部品２と蓋部品３の素材としてステンレス鋼箔を用い、その接合部を拡散接合により接合することによって溶接スパッタなしの接合を実現するものである。
　すなわち、オーステナイト系ステンレス鋼箔からなり、開口部の周縁にフランジ８が形成されたカップ部品２と、昇温過程でのオーステナイト変態開始温度Ａｃ１点を６５０～９５０℃に持ち、オーステナイト＋フェライト２相温度域を８８０℃以上の範囲に持つ２相系ステンレス鋼箔からなり、前記カップ部品２の開口部を覆う蓋部品３とを備え、
　前記カップ部品２の縦壁部７に電極端子導出用の空孔６が設けられると共に、前記カップ部品２のフランジ８と蓋部品３とを直接接触させて拡散接合により一体化したことを特徴とするリチウムイオン二次電池用ケース１である。
　また、本発明のリチウムイオン二次電池用ケース１の製造方法では、ステンレス鋼箔同士を直接接触させて拡散接合により一体化させるに際し、接触させるステンレス鋼箔のカップ品２の素材には、絞り加工が伴うため、オーステナイト系ステンレス箔を用い、また、蓋部品３の素材には、昇温過程でのオーステナイト変態開始温度Ａｃ１点を６５０～９５０℃に持ち、オーステナイト＋フェライト２相温度域を８８０℃以上の範囲に持つ２相系ステンレス鋼箔を適用する。そして、加熱温度８８０～１０８０℃の温度範囲で２相系ステンレス鋼箔のフェライト相がオーステナイト相へ変態するときの粒界移動を伴いながら拡散接合を進行させることを特徴とする。
　上記各発明において、特に、蓋部品３に用いる２相系ステンレス鋼箔は、下記の化学組成を有し、かつ、オーステナイト＋フェライト２相温度域を８８０℃以上の範囲に持つ２相系ステンレス鋼箔を適用するのが好ましい。
　質量％で、Ｃ：０．０００１～０．１５％、Ｓｉ：０．００１～１．０％、Ｍｎ：０．００１～１．０％、Ｎｉ：０．０５～２．５％、Ｃｒ：１３．０～１８．５％、Ｃｕ：０～０．２％、Ｍｏ：０～０．５％、Ａｌ：０～０．０５％、Ｔｉ：０～０．２％、Ｎｂ：０～０．２％、Ｖ：０～０．２％、Ｂ：０～０．０１％、Ｎ：０．００５～０．１％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、下記（１）式で示されるＸ値が６５０～９５０である。
　Ｘ値＝３５（Ｃｒ＋１．７２Ｍｏ＋２．０９Ｓｉ＋４．８６Ｎｂ＋８．２９Ｖ＋１．７７Ｔｉ＋２１．４Ａｌ＋４０．０Ｂ－７．１４Ｃ－８．０Ｎ－３．２８Ｎｉ－１．８９Ｍｎ－０．５１Ｃｕ）＋３１０　…（１）
　上記Ｘ値は、オーステナイト＋フェライト２相温度域を８８０℃以上の範囲に持つ２相系ステンレス鋼箔において、昇温過程でのオーステナイト変態開始温度Ａｃ１点を精度よく推定することができる指標である。
　一般にステンレス鋼は常温での金属組織に基づいてオーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼などに分類されるが、本明細書でいう「２相系ステンレス鋼」はＡｃ１点以上の温度域でオーステナイト＋フェライト２相組織となる鋼である。このような２相系ステンレス鋼の中にはフェライト系ステンレス鋼やマルテンサイト系ステンレス鋼が含まれる。
　また、上記発明において、拡散接合させる際の加熱温度を８８０～１０８０℃の温度範囲としている。これは、加熱温度が８８０℃未満の場合には、十分な接合強度を得ることができず、逆に、加熱温度が１０８０℃を超える場合には、接合強度は十分なものとなるが、かかる温度まで昇温させるために接合対象部分へ与えられる電流によって溶接スパッタの生じるおそれがあるからである。
　本発明のリチウムイオン二次電池用ケースにおいては、素材にステンレス鋼箔を用いているため、従来のアルミニウムを基材としたアルミラミネート材を用いたケースより素材自体の強度が上がるため、ケースにおける外力に対する強度も上がり、これによって電池自体も変形しにくくなる。
　また、電極端子をカップ部品の縦壁部に設けた空孔から導出するため、カップ部品と蓋部品との接合領域にヒートシールや絶縁機能を付与するための樹脂フィルムを積層すること等が不要となる。それ故、電極およびセパレータを収納するカップ部品と蓋部品との接合は溶接スパッタが生じない拡散接合のみで実施することが出来る。
　さらに、カップ部品を成形した際に、アルミニウムなどより強度の高いステンレス鋼箔を素材とするためフランジ部に小さなうねりが生じる可能性があるが、フランジ部に小さなうねりが生じたとしても、拡散接合時に上下電極により加圧しながら接合するため、信頼性の高い接合を行うことが出来る。
　つまり、本発明によれば、溶接スパッタなしでの接合ができ、外力に対する強度を有することができるリチウムイオン二次電池用ケースとその製造方法とを提供することができる。
本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池用ケースの模式図である。 本発明の実施形態に係るケース部品の模式図である。 本発明の実施形態に係る装置の模式図である。 スパッタ飛散状況を調査したケース部品を示す模式図である。 スパッタ飛散状況の調査方法模式図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　（実施形態）
　図１は、本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池用ケース１の模式図であり、図２は前記リチウムイオン二次電池用ケース１を構成するカップ部品２である。このカップ部品２は、オーステナイト系ステンレス鋼箔を素材として絞り加工してカップ状の部品とし、更に電極端子４，５を導出するための空孔６を穿設したものである。これと、蓋部品３とを拡散接合することにより、リチウムイオン二次電池用ケース１となる。なお、詳しくは後述するが、図示実施形態では、上記の空孔６がカップ部品２の縦壁部７に設けられている。
　カップ部品２と蓋部品３は、ステンレス鋼箔を素材として用いている。カップ部品２に用いるステンレス鋼箔は、絞り加工が伴うため、オーステナイト系ステンレス鋼箔を用いる。
　一方、蓋部品３に用いるステンレス鋼箔は、溶接スパッタなしの拡散接合を行うために２相系ステンレス鋼箔を用いる。両ステンレス鋼箔の板厚は特に限定されないが、通常０．１ｍｍ以下である。
　カップ部品２は、ステンレス鋼箔をフランジ８付きのカップ状に絞り加工したものであり、その縦壁部７の短辺側の一面には、正極の電極端子４と負極の電極端子５とを導出する空孔６が左右一対形成されている。なお、この空孔６の形成方法は、例えば打抜き加工により行うことができる。また、図示実施形態のカップ部品２では、空孔６の形状が矩形のものを示しているが、空孔６の形状はこれに限定されるものではなく、例えば円形などであってもよい。
　このカップ部品２内には、図示しないが、正極及び負極となる一対の電極がセパレータを挟んで収納され、空孔６から前記の各電極に接続された電極端子４及び５が導出される。このため、空孔６の大きさは電極端子４及び５よりも多少大きい寸法に形成されており、電極端子４及び５と空孔６との間の隙間には、カップ部品２と電極端子４及び５との絶縁を図るために絶縁部品９が装着されている。この絶縁部品９の材質は、特に限定されないが、ポリプロピレンなどの合成樹脂製品が好適に用いられる。なお、この絶縁部品９は、必要に応じて溶着・固着させて、電極端子４及び５を導出させた空孔６の密閉度を向上させるようにしても良い。
　次に、リチウムイオン二次電池用ケース１を用いて、図１に示すようなリチウムイオン二次電池Ａを製造する際には、先ず始めに、上述のように電極端子４及び５を空孔６から導出させた後、フランジ８の外縁と略同等の大きさを有する薄板状の蓋部品３をカップ部品２の開口部分に重ね合わせ、前記フランジ８の部分でカップ部品２と蓋部品３とを拡散接合して接合一体化させる。この場合の拡散接合は、例えば図３に示すようなシーム溶接機１１が用いられる。このシーム溶接機１１は、拡散接合の際に使用する電極が電極端子４，５と衝突するのを避けるため、カップ部品２側に配置する電極として断面形状が四角形などの棒状電極１１ａが用いられ、蓋部品３側に配置する電極として円盤状の電極輪１１ｂが用いられる。そして、カップ部品２側の棒状電極１１ａは固定とし、他方の蓋部品３側の電極輪１１ｂを回転させて接合する。
　その後、導出した電極端子４および５と空孔６との隙間を埋めるように絶縁部品９を溶融・固着させ、図示しない注入口から電解液を注入した後、当該注入口を封止してリチウムイオン二次電池Ａが完成となる。
　以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
　カップ部品２の素材として、オーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４の箔（板厚０．１ｍｍ）を用いた。また、蓋部品３の素材としては、板厚０．１ｍｍの２相系ステンレス鋼の箔を用いた。それぞれの合金成分を表１に示す。なお、表中の「－」は「分析値なし」の意味である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　カップ部品２の寸法は、カップ部の幅１５０ｍｍ、奥行き１００ｍｍ、高さ２０ｍｍ、そしてフランジ８の幅１０ｍｍとした。カップ部品２の製造は、ブランク打抜き加工、絞り加工、空孔打抜き加工、フランジトリミング加工の４工程にて行った。
　このような工程で製造したカップ部品２の中に、セパレータを挟んだ電極を収納し、空孔６から電極端子４，５を導出した。その後、カップ部品２と蓋部品３を重ね合わせてシーム溶接機１１を用いた拡散接合を行い、拡散接合部１０を形成した。
　拡散接合のための電極として、カップ部品２側の電極は、断面形状が正四角形で、１辺の長さが８ｍｍの棒状電極１１ａとし、蓋部品３側の電極は直径１００ｍｍ、幅５ｍｍの円盤状の電極輪１１ｂとした。そして、拡散接合条件は、加圧力を１５０Ｎ、溶接速度を１．０ｍ／ｍｉｎとし、溶接電流を（Ａ）０．５ｋＡ、（Ｂ）１．０ｋＡ、（Ｃ）２．０ｋＡの連続通電とした。この条件では、接合部の温度は、（Ａ）８５０℃、（Ｂ）１０５０℃、（Ｃ）１２５０℃と推定される。
　その後、電極端子４，５と空孔６との隙間に、絶縁部品９としてポリプロピレン製のフィルムを充填し、そのフィルムを１２０℃で加熱溶融させて電極端子４，５をカップ部品２と絶縁した状態で固着することによりケース部品を製造した。最後に、ケース部品の内部に、図示しない注入孔から六フッ化燐酸リチウムをベースとした電解液を注入してリチウムイオン二次電池Ａを製造した。
　製造したリチウムイオン二次電池Ａを１ヶ月間、充放電を繰返して液漏れの有無等の電池の状態を評価した。かかる評価の結果、拡散接合部１０からの液漏れや溶接スパッタを起因とする短絡は発生しなかった。
　次に、上記（Ａ）～（Ｃ）の３種類の接合条件それぞれにおいて、図４に示すようにフランジ８の一辺のみを接合したケース部品を多数製造し、その中から各１０個を抜き取り、スパッタの飛散状況を調査した。スパッタの飛散状況の調査方法は、洗浄した容器１２に超純水１３（０．２μｍ以上の粒径を持つパーティクルが１個/ｍＬ以下）を１０００ｍＬ入れ、拡散接合部を超純水中に浸漬させて超音波を５分間印加した（図５参照）。超音波の印加は超音波洗浄器（本多電子製Ｗ－１１８、周波数４５ｋＨｚ、出力６００Ｗ）を用いた。その後、得られた抽出液中のパーティクルを、孔径０．１μｍのフィルターで捕集し、ＳＥＭ－ＥＤＸ測定においてスパッタ飛散状況の観察を行った。
　その結果、接合条件（Ａ）、（Ｂ）は金属元素が確認されず、接合条件（Ｃ）は金属元素が確認された。
　また、拡散接合部の断面を顕微鏡観察し、蓋部品３側の金属組織を調査した結果、接合条件（Ａ）、（Ｂ）は接合部の界面が溶接ナゲットなしの拡散接合となっており、（Ｃ）は接合部界面が溶融し溶接ナゲットが形成されていた。
　本発明にかかるリチウムイオン二次電池は、ポリマー型リチウムイオン二次電池として使用するのに好適である。
　Ａ…リチウムイオン二次電池
　１…リチウムイオン二次電池用ケース
　２…カップ部品
　３…蓋部品
　４…（正極の）電極端子
　５…（負極の）電極端子
　６…空孔
　７…縦壁部
　８…フランジ
　９…絶縁部品
　１０…拡散接合部
　１１…シーム溶接機
　１１ａ…棒状電極
　１１ｂ…電極輪
　１２…容器
　１３…超純水

Claims (2)

  1. 　オーステナイト系ステンレス鋼箔からなり、開口部の周縁にフランジ(８)が形成されたカップ部品(２)と、
    　昇温過程でのオーステナイト変態開始温度Ａｃ１点を６５０～９５０℃に持ち、オーステナイト＋フェライト２相温度域を８８０℃以上の範囲に持つ２相系ステンレス鋼箔からなり、前記カップ部品(２)の開口部を覆う蓋部品(３)とを備え、
    　前記カップ部品(２)の縦壁部(７)に電極端子導出用の空孔(６)が設けられると共に、
    　前記カップ部品(２)におけるフランジ(８)の全周と蓋部品(３)とを直接接触させて拡散接合により一体化した、
    ことを特徴とするリチウムイオン二次電池用ケース(１)。
  2. 　ステンレス鋼箔から成形されたカップ部品(２)と蓋部品(３)を直接接触させ、拡散接合により一体化するリチウムイオン二次電池用ケース(１)の製造方法であって、
    　前記カップ部品(２)はオーステナイト系ステンレス鋼箔を用い、
    　前記蓋部品(３)は昇温過程でのオーステナイト変態開始温度Ａｃ１点を６５０～９５０℃に持ち、オーステナイト＋フェライト２相温度域を８８０℃以上の範囲に持つ２相系ステンレス鋼箔を用い、
    　前記拡散接合の際には、加熱温度８８０～１０８０℃の温度範囲で、前記２相系ステンレス鋼箔のフェライト相がオーステナイト相へ変態するときの粒界移動を伴いながら拡散接合を進行させる、
    ことを特徴とするリチウムイオン二次電池用ケース(１)の製造方法。
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