专利名称：铝极耳用箍状部件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于非水电解质设备等中的使用铝导体的极耳用箍状部件。
背景技术：
作为小型电子设备的电源，例如使用锂离子电池等非水电解质电池。作为该非水电解质电池，已知下述构造，即，将正极板、负极板以及电解液收容在由多层薄膜构成的封装体中，对与正极板、负极板连接的极耳进行密封后将其向外部引出。在该情况下，极耳通常在正极侧使用铝或铝合金这样的引线材料。铝或铝合金制的极耳无法利用软钎焊进行简单的电连接。因此，在将使用铝极耳的多个非水电解质设备串联连接、或者与电路基板连接时需要使用焊接等特殊装置。为了改善上述情况，例如专利文献1公开了一种方法，其在由铝导体构成的连接端子处，预先利用超声波焊接而接合有镍箔等铝以外的其他金属材料，从而形成可以进行软钎焊连接的连接端子。专利文献1 日本特开2005-317315号公报
发明内容
非水电解质设备所使用的铝极耳在非水电解质设备内与电极板引线直接连接，仅需要使露出于外部的部分可以进行软钎焊连接。因此，要求将可以软钎焊连接的金属材料仅局部设置在铝极耳的外部连接部分处。在此情况下，在将铝极耳封装在非水电解质设备中后，进行在铝极耳上局部设置可以软钎焊连接的金属材料。因此，由于可以软钎焊连接的金属材料的设置需要针对每一个铝极耳分别进行，所以作业性差。本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种箍状部件，其仅通过将所供给的带状铝导体在规定位置处切断，就可以得到设有能够软钎焊连接的金属材料的铝极耳。本发明所涉及的铝极耳用箍状部件的特征在于，在由铝或铝合金形成的带状扁平导体的表面上，隔着规定间隔局部地形成由易于软钎焊的导电性金属构成的金属层，在所述金属层之间，从所述扁平导体的两面粘贴有绝缘树脂薄膜。作为所述导电性金属，可以使用Ni、Sn、Au、Zn、Ag、Cu中的任意一种或它们的组合。另外，优选金属层的厚度小于或等于0.5mm，可以利用局部镀敷、冷喷涂、冷压接中的任意一种形成。发明的效果根据本发明所涉及的箍状部件，通过将箍状部件在规定位置处切断，从而可以得到能够软钎焊连接的铝极耳，无需对每一个铝极耳单独进行形成能够软钎焊连接的金属层的处理，可以提高作业性。
图1是说明本发明所涉及的铝极耳用箍状部件的概略的图。图2是表示使用铝极耳的非水电解质设备的一个例子的图。图3是表示局部形成易于软钎焊的金属层的例子的图。图4是表示利用图3的方法形成的金属层的软钎焊性的评价结果的图。
具体实施例方式根据附图，说明本发明的实施方式。图I(A)是本发明所使用的箍状部件的中间部件的图，图I(B)是表示本发明所涉及的铝极耳用箍状部件的一个例子的图，图I(C)是表示极耳的一个例子的图。如图I(A)所示，本发明所使用的金属箍状部件10如下所述构成，S卩，在由铝构成的带状扁平导体11的单面或两面上，隔着规定间隔局部地形成易于软钎焊的金属层12，并将其卷绕为箍状。作为金属层12，使用Ni、Sn、Au、Zn、Ag、Cu或上述金属的合金这样具有导电性且易于软钎焊的金属。对于这些金属层12的形成方法在后面记述。图I(B)是本发明的箍状部件10’，其构成为，在图I(A)的金属箍状部件10上粘接用于封装在电池外装体中的绝缘树脂薄膜6，然后再将其卷绕为箍状。绝缘树脂薄膜6粘贴在扁平导体11的两面上，形成以该绝缘树脂薄膜6为界，一侧具有金属层12、另一侧露出铝导体的形态。图1 (C)示出通过将上述箍状部件10’在点划线的切割位置K处进行切割而形成的独立的引线部件3。此外，切割位置K形成为，在金属层12的边界处进行切割时，金属层 12不会残留在(不会横跨至)另一个极耳部件侧。该引线部件3以下述状态封装在非水电解质设备中，该状态为，在扁平形状的引线导体5的中间部的两面粘贴绝缘树脂薄膜6而形成封装部，在露出于外部这一侧的端部上具有由易于软钎焊的金属材料形成的软钎焊连接部7。图2㈧示出将图I(C)所示的极耳3用于锂离子电池等非水电解质电池中的例子，图2(B)是表示极耳的封装例的图。此外，在非水电解质电池1中，在正极侧的极耳3的导体上施加高电位。由此，正极侧的极耳的导体由在高电位下不溶解于电解液的铝或其合金形成。负极侧的极耳4大多使用镀镍的铜。但是，在双电荷层电容器中，正极侧和负极侧的极耳的导体均使用铝。非水电解质电池1构成为，将隔着隔板层叠的正极板和负极板以及电解液收容在由包含金属箔在内的多层薄膜构成的外装体2中，如图2(A)所示，正极侧的极耳3和负极侧的极耳4经由绝缘树脂薄膜6被外装体2的封口部2d密封后，从外装体2引出。外装体2形成非水电解质电池1的外装壳体，通过例如将矩形形状的2枚多层薄膜周边的封口部2d利用热熔接进行封口，从而进行外装体2的密封。极耳3、4预先利用热熔接而与绝缘树脂薄膜6接合。将该绝缘树脂薄膜6和外装体2的多层薄膜热熔敷，从而将极耳3、4密封封装。正极侧的极耳3如图I(C)所示，以下述方式形成，即，将铝导体切割为长方形而形成扁平的引线导体5，在该引线导体的两面上从外装体2引出的部分处，粘贴2枚绝缘树脂薄膜6。并且，在露出于外装体2外侧的部分、即形成与外部之间电连接的部分处，在以绝缘树脂薄膜6为界的一侧端部侧上，具有由可以软钎焊连接的金属层构成的软钎焊连接部7。以绝缘树脂薄膜6为界的另一侧端部侧是铝导体，与电池内的电极板引线8连接。此外，形成该软钎焊连接部7的金属层也可以形成局部被绝缘树脂薄膜6覆盖的状态。绝缘树脂薄膜6例如图2(B)所示，可以由与引线导体5粘接或熔接的内侧层6a、 和与外装体2熔敷的外侧层6b这两层形成。内侧层6a预先通过加热熔融而与引线导体5 紧密结合，对导体进行密封。外侧层6b使用比内侧层6a熔点更高的材料，在进行与引线导体5之间的密封时保持形状不变。另外，在与外装体2进行封口时，通过使外侧层6b与外装体2熔敷，从而可以使外装体2内的金属箔2b和引线导体5不会产生电气短路。形成外装体2的多层薄膜由至少3层的层叠体构成，对于其最内层的薄膜加，作为不溶于电解液且适于防止从封口部2d漏出电解液的材料，使用聚烯烃树脂(例如马来酸酐改性低密度聚乙烯或聚丙烯)。金属箔层2b使用铝、铜、不锈钢等金属箔，提高对于电解液的密封性。最外层薄膜2c是用于保护较薄的金属箔层2b的部件，由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等形成。上述非水电解质电池1例如在实际使用时，有时与进行电池温度的监视及充放电的控制而保护电池的保护电路基板9连接并一体化，或者将多个电池的正极侧的极耳3和负极侧的极耳4电气串联连接后进行使用。在上述情况下，在使用通常的铝极耳的情况下， 无法进行软钎焊连接。但是，如图2所示，通过使用具有能够软钎焊的软钎焊连接部7的铝极耳3，从而可以利用软钎焊与保护电路基板9的导体图案9a连接，可以容易地进行组装。图3是表示在铝导体上局部形成图1所说明的金属层12的方法的例子的图，图 3 (A)是表示利用“局部镀敷法”的例子的图，图3 (B)是表示利用“冷喷涂法”的例子的图， 图3(C)是表示利用“冷压接法”的例子的图。图3(A)所示的“笔镀法”是局部镀敷的一个例子，该方法为，利用笔或海绵在阳极侧保持含有镀敷金属离子的电解液，将镀敷对象物作为阴极，对镀敷对象物的一部分实施局部镀敷。使含有电解液的阳极的笔以向镀敷对象物进行涂敷的方式进行移动，在规定区域均勻地形成镀层。该笔镀法具有装置可以小型化、无需掩模、所需电解液较少等优点。在制造金属箍状部件10时，如图3(A)所示，从绕线辊13顺次抽出由铝形成的带状扁平导体11。在该扁平导体11的表面的规定部分处，利用笔镀阳极15涂敷M、Sn、Au、 Zn、Ag等的镀敷液16，扁平导体11的相反侧即背面与阴极辊17电接触。在笔镀阳极15 中，在笔部中浸入并保持电解液槽的镀敷液16，并且在笔镀阳极15上施加直流电源的+电位，在阴极辊17上施加-电位，从而以使得镀层厚度为0. 05 μ m 50 μ m程度的方式实施笔镀。在利用该镀敷处理而局部形成金属层12后，将笔镀阳极15从与扁平导体11接触的状态分离开，使扁平导体11移动规定量，然后，对扁平导体11的新位置的表面相同地进行笔镀，隔着规定间隔局部地形成金属层12。此外，优选在对带状扁平导体11实施笔镀之前，预先对导体表面进行喷砂处理、电解脱脂、水洗等预备处理。另外，在实施笔镀后，也需要进行水洗、干燥等后续处理。形成有金属层12的带状扁平导体11被卷绕辊14卷绕，形成金属箍状部件10。图3(B)所示的“冷喷涂法”是将材料粉末以高速向对象物的表面喷涂而成膜的方法。该方法是喷镀中的一种，但其特征在于温度为小于或等于材料粉末的熔点·软化点的较低温度、且喷涂的流速大于音速，由于不会如喷镀那样使原料熔融，所以具有可以在空气中形成氧化及热老化较少的膜的优点。在制造金属箍状部件10时，与图3㈧的例子相同地，从绕线辊13顺次抽出由铝形成的带状扁平导体11。在该扁平导体11的表面的规定区域处，利用喷涂枪19喷涂金属粉末并使其堆积，从而形成金属层12。此外，优选在带状扁平导体11上堆积金属粉末之前， 预先对导体表面进行喷砂处理。从气体供给部22经由气体加热部21，以例如压力0. 6MPa、气体量0. 4mm3/分向喷涂枪19送入氦、氮、空气等气体。在气体加热部21中，利用气体加热控制部23将送出的气体加热控制为规定温度(例如500°C左右)。另外，从粉末供给部20向喷涂枪19中供给 NiXu等金属粉末，例如利用上述气流将20g/分的量的金属粉向扁平导体11的表面喷涂， 从而形成厚度小于或等于0. 5mm的金属层12。在利用送入喷涂枪19的压力气体和金属粉末在扁平导体11的表面上局部形成金属层12后，暂时停止喷涂枪19的喷涂，将带状扁平导体11移动规定量。然后，针对扁平导体11的新位置的表面，利用喷涂枪19喷涂金属粉末，隔着规定间隔局部地形成金属层12。 此外，形成有金属层12的带状扁平导体11被卷绕辊14卷绕，形成金属箍状部件10。图3(C)所示的“冷压接法”是通过在常温下向金属部件的接合面施加较大压力而将金属部件彼此进行原子间接合(压接)的方法。通常，作为彼此压接接合的金属部件， 以具有延展性的材料作为对象，在室温状态下使金属材料的接合面局部塑性变形而进行压接。由于在该压接中，完全不施加电或热量，所以具有下述优点，即，材料特性不产生变化， 得到连接部的拉伸强度也与金属部件相同或更优的性能。在制造金属箍状部件10时，与图3 (A)、⑶的例子相同地，从绕线辊13顺次抽出由铝形成的带状扁平导体11。在该扁平导体11的表面侧，载置用于形成金属层12的金属板片12’，并配置对金属板片12’进行按压的压接冲头对，在扁平导体11的背面侧配置压接冲模25。通过在压接冲头M和压接冲模25之间施加较大的按压力，从而使扁平导体11 的表面与厚度0. 2mm左右的Ni等金属板片12’接合，形成金属层12。此外，优选在压接冲头对的按压面上，例如设置使金属板片12’的平面塑性变形的凹凸。在通过利用压接冲头M和压接冲模25使金属板片12’与扁平导体11接合，从而在带状扁平导体11的表面上局部形成金属层12后，将带状扁平导体11移动规定量。然后，针对扁平导体11的新位置的表面，利用压接冲头M和压接冲模25，隔着规定间隔局部地形成金属层12。此外，形成有金属层12的带状扁平导体11被卷绕辊14卷绕，形成金属箍状部件10。在由铝构成的带状扁平导体11的表面(单面或两面)上隔着规定间隔局部地形成的金属层12如上述所示，使用例如Ni、Sn、Au、Si、Ag、Cu等易于软钎焊的导电性金属。 另外，为了提高针对金属层12的软钎焊性，优选对带状扁平导体11预先进行喷砂处理。图4是表示对利用上述各种方法在铝导体的表面上形成的金属层的软钎焊性进行评价的结果的图。在局部镀敷法中，将Ni、Sn、Au、Zn、Ag形成为厚度0. 0005mm 0. OOlmm 的范围内的金属层而制作试样1 5，在冷喷涂法中，将Ni、Cu形成为厚度0. 05mm 0. Imm 的范围内的金属层而制作试样6、7，在冷压接法中，将Ni形成为厚度0. Imm的金属层而制作试样8。此外，局部镀敷是以研磨一水洗一电解脱脂一水洗一镀敷一水洗一干燥的顺序实施的。在冷喷涂中，粉末供给量为20g/分，空气压为0.6MPa，空气量为0.4mm3/分。在冷压接中，Ni板的厚度为0. 2mm,负载载荷为2吨。 软钎焊性的评价方法如图4(B)所示，试样长度为20mm，在为了减少氧化覆层的影响而浸渍在焊剂(flux)中后，垂直浸渍在由Sn-Ag-Cu的组份形成的软钎料的浴槽中。在软钎料熔融温度为270士3°C，且使得向软钎料浴槽内的浸渍以与试样的端部相距3mm、浸渍时间3秒、浸渍速度1. 75 2mm/秒的方式进行浸渍后，如果软钎料从浸渍位置开始浸润展开，则认为软钎焊性为优良，标注“〇”。其结果，如图4(A)所示，任意一种试样的软钎焊性都是优良。
权利要求
1.一种铝极耳用箍状部件，其特征在于，在由铝或铝合金形成的带状扁平导体的表面上，隔着规定间隔局部地形成由易于软钎焊的导电性金属形成的金属层，在所述金属层之间，从所述扁平导体的两面粘贴有绝缘树脂薄膜。
2.根据权利要求1所述的铝极耳用箍状部件，其特征在于，所述导电性金属为Ni、Sn、Au、Zn、Ag、Cu中的任意一种或它们的组合。
3.根据权利要求1或2所述的铝极耳用箍状部件，其特征在于， 所述金属层的厚度小于或等于0. 5mm。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的铝极耳用箍状部件，其特征在于， 所述金属层是利用局部镀敷、冷喷涂、冷压接中的任意一种方法形成的。
全文摘要
本发明提供一种箍状部件，其仅通过对所供给的带状铝导体在规定位置处切断，就可以得到设有能够软钎焊连接的金属材料的铝极耳。在由铝或铝合金形成的带状扁平导体(11)的表面上，隔着规定间隔局部地形成由易于软钎焊的导电性金属形成的金属层(12)，在金属层之间，从扁平导体的两面粘贴有绝缘树脂薄膜。作为所述导电性金属，可以使用Ni、Sn、Au、Zn、Ag、Cu的其中任意一种或它们的组合。另外，优选金属层(12)的厚度小于或等于0.5mm，利用局部镀敷、冷喷涂、冷压接中的任意一种方法形成。
文档编号H01M2/26GK102290552SQ201110166028
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月15日 优先权日2010年6月15日
发明者杉山博康, 田中浩介, 田口晓彦, 草刈美里, 西川太一郎 申请人:住友电气工业株式会社