(57)【要約】【課題】非水電解液を用いる電池の電池容器として用いた際に、非水電解液中への鉄やニッケルの溶出を抑制することができ、孔食や液漏れの発生、電池特性の低下を有効に防止することができる電池容器用表面処理鋼板を提供すること。【解決手段】電解液として非水電解液を用いる電池の電池容器を形成するための電池容器用表面処理鋼板であって、鋼板の、少なくとも電池容器の内面側となる面にニッケルめっき層を形成した後に、熱拡散処理を行うことにより形成された鉄−ニッケル拡散層を有し、前記鉄−ニッケル拡散層の最表層におけるＮｉとＦｅとの比率が、Ｎｉ／Ｆｅのモル比で７．５以下であり、かつ、前記鉄−ニッケル拡散層の厚みが０．６μｍ以上であることを特徴とする電池容器用表面処理鋼板を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解液として非水電解液を用いる電池の電池容器を形成するための電池容器用表面処理鋼板であって、
鋼板の、少なくとも電池容器の内面側となる面にニッケルめっき層を形成した後に、熱拡散処理を行うことにより形成された鉄−ニッケル拡散層を有し、
前記鉄−ニッケル拡散層の最表層におけるＮｉとＦｅとの比率が、Ｎｉ／Ｆｅのモル比で７．５以下であり、かつ、前記鉄−ニッケル拡散層の厚みが０．６μｍ以上であることを特徴とする電池容器用表面処理鋼板。
【請求項２】
熱拡散処理を施す前における前記ニッケルめっき層の厚みが１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電池容器用表面処理鋼板。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電池容器用表面処理鋼板を成形加工してなる電池容器。
【請求項４】
請求項３に記載の電池容器を用いてなる電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池容器用表面処理鋼板、該電池容器用表面処理鋼板を用いた電池容器、および該電池容器を用いた電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラ、電子手帳、ノートパソコンなどのポータブル電子機器に用いられる作動電源として二次電池であるリチウムイオン電池などが多用されている。このような電池は、搭載される機器の高性能化に伴い、小型化、軽量化、大容量化が求められており、正極活物質や負極活物質などからなる発電要素を充填する電池容器も電池の重要な構成要素としての性能を向上させるために、絞り、しごき、ＤＩまたはＤＴＲ成形により、用途に合わせた形状に成形されている。
【０００３】
このような電池容器として、たとえば、特許文献１では、非水電解液を用いる電池の鉄を基材とした電池容器として、電池容器内面にニッケルめっき層を形成してなる電池容器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２０４１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている電池容器では、ニッケルめっき層が薄すぎると、ニッケルによる耐食性が低下することで、非水電解液へ鉄が溶解してしまい、鉄の溶解により生じた孔食の影響により液漏れが発生してしまうという課題がある。そのため、ニッケルめっき層を厚膜化する必要があるが、ニッケルめっき層を厚膜化すると、コスト的に不利になり、また、鉄とニッケルとの延展性の違いなどによりニッケルめっき層が鋼板から脱落してしまうという問題がある。さらに、ニッケルめっき層を厚膜化した場合であっても、用いる非水電解液の種類によっては、ニッケルが非水電解液中に溶解してしまい、電池特性が低下してしまうという問題もある。
【０００６】
本発明の目的は、非水電解液を用いる電池の電池容器として用いた際に、非水電解液中への鉄やニッケルの溶出を抑制することができ、孔食や液漏れの発生、電池特性の低下を有効に防止することができる電池容器用表面処理鋼板を提供することである。また、本発明は、このような電池容器用表面処理鋼板を用いて得られる電池容器および電池を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、鋼板上にニッケルめっき層を形成した後に、熱拡散処理を行うことにより、最表層のＮｉ／Ｆｅのモル比が７．５以下であり、かつ、厚みが０．６μｍ以上である鉄−ニッケル拡散層を形成することにより、上記目的を達成できることを見出し本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち、本発明によれば、電解液として非水電解液を用いる電池の電池容器を形成するための電池容器用表面処理鋼板であって、鋼板の、少なくとも電池容器の内面側となる面にニッケルめっき層を形成した後に、熱拡散処理を行うことにより形成された鉄−ニッケル拡散層を有し、前記鉄−ニッケル拡散層の最表層におけるＮｉとＦｅとの比率が、Ｎｉ／Ｆｅのモル比で７．５以下であり、かつ、前記鉄−ニッケル拡散層の厚みが０．６μｍ以上であることを特徴とする電池容器用表面処理鋼板が提供される。
【０００９】
本発明の電池容器用表面処理鋼板は、熱拡散処理を施す前における前記Ｎｉめっきの厚みが１．０μｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明によれば、上記いずれかの電池容器用表面処理鋼板を成形加工してなる電池容器が提供される。
また、本発明によれば、上記電池容器を用いてなる電池が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、非水電解液を用いる電池の電池容器として用いた際に、非水電解液中への鉄やニッケルの溶出を抑制することができ、これにより孔食や液漏れの発生、電池特性の低下を有効に防止することができる電池容器用表面処理鋼板、ならびに該電池容器用表面処理鋼板を用いて得られる電池容器および電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施例および比較例に係る表面処理鋼板を用い、電池容器を作製し、電池容器の缶胴中央部の内面側の平均腐食電流密度を測定した結果を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施例および比較例に係る表面処理鋼板について、スポット溶接性を評価する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の電池容器用表面処理鋼板について説明する。
本発明の電池容器用表面処理鋼板は、電解液として非水電解液を用いる電池の電池容器を形成するための電池容器用表面処理鋼板であって、鋼板の、少なくとも電池容器の内面側となる面にニッケルめっき層を形成した後に、熱拡散処理を行うことにより形成された鉄−ニッケル拡散層を有し、鉄−ニッケル拡散層の最表層におけるＮｉとＦｅとの比率が、Ｎｉ／Ｆｅのモル比で７．５以下であり、かつ、鉄−ニッケル拡散層の厚みが０．６μｍ以上であることを特徴とする。
【００１４】
＜鋼板＞
本発明の電池容器用表面処理鋼板の基板となる鋼板としては、絞り加工性、絞りしごき加工性、絞り加工と曲げ戻し加工による加工（ＤＴＲ）の加工性に優れているものであればよく特に限定されないが、たとえば、低炭素アルミキルド鋼（炭素量０．０１〜０．１５重量％）、または炭素量が０．００３重量％以下の極低炭素鋼を用いることができる。
【００１５】
本発明においては、これらの鋼の熱間圧延板を酸洗して表面のスケール（酸化膜）を除去した後、冷間圧延し、次いで圧延油を電解洗浄したもの、あるいは前記電解洗浄後に、焼鈍、調質圧延したものを基板として用いる。この場合における、焼鈍は、連続焼鈍あるいは箱型焼鈍のいずれでもよく、特に限定されない。
【００１６】
＜鉄−ニッケル拡散層＞
本発明の電池容器用表面処理鋼板は、鋼板上に、鉄−ニッケル拡散層を備える。本発明においては、鉄−ニッケル拡散層は、鋼板上にニッケルめっき層を形成し、次いで、ニッケルめっき層を形成した鋼板について、熱拡散処理を行うことにより、鋼板を構成する鉄と、ニッケルめっき層を構成するニッケルとを熱拡散させることにより形成される層であり、最表層におけるＮｉとＦｅとの比率が、Ｎｉ／Ｆｅのモル比で７．５以下であり、かつ、厚みが０．６μｍ以上である層である。
【００１７】
本発明においては、熱拡散により鉄−ニッケル拡散層を形成し、形成される鉄−ニッケル拡散層について、最表層におけるＮｉ／Ｆｅのモル比および厚みを上記範囲とすることにより、非水電解液を用いる電池の電池容器として用いた際に、非水電解液中への鉄やニッケルの溶出を抑制することができ、これにより孔食や液漏れの発生、電池特性の低下を有効に防止することができる電池容器用表面処理鋼板が得られる。
【００１８】
なお、本発明の電池容器用表面処理鋼板は、鉄−ニッケル拡散層の最表層におけるＮｉ／Ｆｅのモル比が７．５以下であり、好ましくは７．０以下であり、より好ましくは６．５以下である。Ｎｉ／Ｆｅのモル比が高すぎると、鉄−ニッケル拡散層におけるニッケルの割合が上昇することとなり、ニッケルの影響により、非水電解液を用いる電池の電池容器として用いた場合に、電極や缶蓋等との溶接性が悪化するとともに、ニッケルが電池を構成する非水電解液中に溶出し、その結果として、電池特性が低下するおそれがある。また、Ｎｉ／Ｆｅのモル比の下限は、非水電解液中における鉄の溶出を抑制するために、鉄−ニッケル拡散層中に適度にニッケルを含有させる必要があるという点より、通常、０．１５以上であり、好ましくは０．３０以上である。
【００１９】
ここで、本発明において、Ｎｉ／Ｆｅのモル比は、たとえば、次の方法により測定することができる。すなわち、まず、鉄−ニッケル拡散層の表面について、走査型オージェ電子分光分析装置（ＡＥＳ）を用いて測定を行い、鉄−ニッケル拡散層の表面のＮｉおよびＦｅの原子％を算出する。そして、鉄−ニッケル拡散層の表面のうち、５箇所について、走査型オージェ電子分光分析装置による測定を行い、得られた結果を平均することにより、Ｎｉ／Ｆｅのモル比（Ｎｉの原子％／Ｆｅの原子％）を算出することができる。なお、本発明においては、走査型オージェ電子分光分析装置を用いた測定により得られたピークのうち、８２０〜８５０ｅＶのピークをＮｉのピークとし、５７０〜６００ｅＶのピークをＦｅのピークとし、Ｎｉ，Ｆｅの合計を１００原子％として、ＮｉおよびＦｅの原子％を測定する。
【００２０】
また、本発明の電池容器用表面処理鋼板においては、鉄−ニッケル拡散層の最表層におけるＮｉ／Ｆｅのモル比が上記範囲にあることに加えて、鉄−ニッケル拡散層の厚みが０．６μｍ以上であり、好ましくは０．８μｍ以上である。鉄−ニッケル拡散層の厚みが薄すぎると、非水電解液中における鉄やニッケルの溶出を抑制する効果が十分に得られない。本発明においては、鉄−ニッケル拡散層の最表層におけるＮｉ／Ｆｅのモル比が上記範囲にあることに加えて、鉄−ニッケル拡散層の厚みを上記範囲とすることにより、電池容器とした場合に、非水電解液中への鉄やニッケルの溶出を抑制することができ、孔食や液漏れの発生、電池特性の低下を有効に防止することができる。
【００２１】
なお、鉄−ニッケル拡散層の厚みは、たとえば、次の方法により測定することができる。すなわち、本発明の電池容器用表面処理鋼板について、高周波グロー放電発光分光分析装置を用いて、鉄−ニッケル拡散層の深さ方向に向かってＮｉ強度の推移を測定し、測定開始から、ニッケルが存在しなくなるまでの深さを検出することにより、鉄−ニッケル拡散層の厚みを求めることができる。ここで、本発明においては、電池容器用表面処理鋼板についてＮｉ強度を測定した際における、Ｎｉ強度の最高値を基準として、Ｎｉ強度が最高値の１／１０以上である領域をニッケルが存在する領域とすることができる。そのため、本発明においては、電池容器用表面処理鋼板について深さ方向にＮｉ強度を測定していき、測定開始の時点を起点として、Ｎｉ強度が、Ｎｉ強度の最高値の１／１０未満となった時点までの測定時間を算出し、算出した測定時間に基づいて鉄−ニッケル拡散層の厚みを求めることができる。
【００２２】
本発明の電池容器用表面処理鋼板は、以上のような鉄−ニッケル拡散層が形成されてなる。このような鉄−ニッケル拡散層は、たとえば、次の方法で形成することができる。
【００２３】
鉄−ニッケル拡散層を形成するためのニッケルめっき層は、たとえば、ニッケルめっき浴を用いることで、鋼板上に形成することができる。ニッケルめっき浴としては、ニッケルめっきで通常用いられているめっき浴、すなわち、ワット浴や、スルファミン酸浴、ほうフッ化物浴、塩化物浴などを用いることができる。たとえば、ニッケルめっき層は、ワット浴として、硫酸ニッケル２００〜３５０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル２０〜６０ｇ／Ｌ、ほう酸１０〜５０ｇ／Ｌの浴組成のものを用い、ｐＨ３〜４．８、浴温４０〜７０℃にて、電流密度１０〜４０Ａ／ｄｍ２（好ましくは２０〜３０Ａ／ｄｍ２）の条件で形成することができる。なお、ニッケルめっき層は、鋼板における、少なくとも電池容器の内面側になる面に形成される。
【００２４】
そして、本発明においては、以上のような条件にて、鋼板上にニッケルめっき層を形成した後、ニッケルめっき層を形成した鋼板について、熱拡散処理を行うことにより、鉄−ニッケル拡散層を形成する。
【００２５】
熱拡散処理は、連続焼鈍法、または箱型焼鈍法のいずれでもよく、特に限定されない。熱拡散処理条件は、ニッケルめっき層の厚みや、付着量に応じて、適宜、選択すればよいが、たとえば、連続焼鈍とする場合には、熱処理温度：７００〜８００℃、熱処理時間：１０〜３００秒とすることが好ましく、また、箱型焼鈍とする場合には、熱処理温度：４５０〜６００℃、熱処理時間：１〜１０時間、熱処理雰囲気：非酸化性雰囲気または還元性保護ガス雰囲気とすることが好ましい。なお、熱処理雰囲気を、還元性保護ガス雰囲気とする場合には、保護ガスとして、熱伝達のよい水素富化焼鈍と呼ばれるアンモニアクラック法により生成される７５％水素−２５％窒素からなる保護ガスを用いることが好ましい。
【００２６】
なお、上述した熱拡散処理を行う際においては、熱拡散処理を施す前におけるニッケルめっき層の厚みは、好ましくは１．０μｍ以下（ニッケルの量としては８．９ｇ／ｍ２以下）である。ニッケルめっき層の厚みを上記範囲とすることにより、上述した条件で熱拡散処理を行う際において、鋼板と、ニッケルめっき層との間に、鉄−ニッケル拡散層を、最表面まで鉄が熱拡散した状態で形成することができる。すなわち、最表面に鉄が拡散していないニッケル単独の層が残存せず、鋼板上に鉄−ニッケル拡散層のみが形成された構成（Ｆｅ−Ｎｉ／Ｆｅ）とすることができる。
【００２７】
ここで、熱拡散処理を施す前におけるニッケルめっき層が厚すぎると、すなわち、熱拡散処理を施す前のニッケルめっき層の厚みが１．０μｍ超であると（ニッケルの量が８．９ｇ／ｍ２超であると）、熱拡散処理を上述した条件で行っても、ニッケルめっき層中への鉄の拡散が不十分となり、最表面に鉄が拡散していないニッケル単独の層が残存してしまう。この際においては、最表面に位置するニッケルの影響により、電池容器を電極や缶蓋等と溶接する際に溶接性が悪化するという問題や、実際の使用時において非水電解液中に最表面に位置するニッケルが溶出してしまい、これにより電池特性が低下してしまうという問題がある。
【００２８】
一方で、このように厚みが１．０μｍ超である（ニッケルの量が８．９ｇ／ｍ２超である）ニッケルめっき層に対し、表面まで鉄を熱拡散させ、得られる表面処理鋼板の最表面にニッケルめっき層が残存しない状態とするためには、熱拡散の条件をより高温、かつ、長時間（たとえば、上述した熱拡散処理条件より高温および長時間）とする必要があり、そのため、この場合には、鋼板に過度な熱が加わることとなってしまい、これにより、次のような問題がある。すなわち、熱拡散処理を連続焼鈍で行う場合には、連続焼鈍は製造ラインに組込まれて実施されるという性質上、熱処理時間の上限が制限される。そのため、連続焼鈍では、ニッケルめっき層の表面まで鉄を熱拡散させるために、熱処理温度を高温にして処理する必要があり、これにより、高温にさらされた鋼板の機械的特性が低下してしまうという問題がある。また、熱拡散処理を箱型焼鈍で行う場合には、上述した連続焼鈍とは異なり、熱処理時間を長くすることが可能であることから、熱処理温度を比較的低温にすることができ、鋼板の機械的特性の低下を防止することができる。しかしながら、箱型焼鈍では、通常は、箱型焼鈍炉中において鋼板をコイル状態で加熱する方法が用いられるため、コイル状態の鋼板が長時間加熱された結果、鋼板同士が張り付いてしまうという問題がある。
【００２９】
これに対して、本発明の電池容器用表面処理鋼板は、熱拡散処理を施す前におけるニッケルめっき層の厚みを上記範囲とすることにより、ニッケルめっき層の表面まで鉄を熱拡散させる際においても、適切な条件で熱処理温度を実施することができるため、鋼板の機械的特性の低下や、鋼板同士の張り付きを有効に防止することができる。
【００３０】
なお、熱拡散処理を施す前におけるニッケルめっき層の厚みの下限は、特に限定されないが、通常、０．１μｍ以上であり、好ましくは０．２μｍ以上である。
【００３１】
＜電池容器＞
本発明の電池容器は、非水電解液を用いる電池を形成するために用いられ、上述した本発明の電池容器用表面処理鋼板を、最表層におけるＮｉ／Ｆｅのモル比および厚みを上記範囲とした鉄−ニッケル拡散層が電池容器の内面側となるように成形加工して得られる。具体的には、本発明の電池容器は、上述した本発明の電池容器用表面処理鋼板を、絞り、しごき、ＤＩまたはＤＴＲ成形にて、電池容器形状に成形することにより得ることができる。
【００３２】
本発明の電池容器は、上述した本発明の電池容器用表面処理鋼板を用いてなるものであるため、電池容器として用いた場合に、非水電解液中への鉄やニッケルの溶出を抑制することができ、孔食や液漏れの発生、電池特性の低下を有効に防止することができるものである。
【００３３】
そのため、本発明の電池容器用表面処理鋼板は、たとえば、電解液として非水電解液が用いられるリチウムイオン電池などの電池容器として好適に用いられる。このような非水電解液を用いたリチウムイオン電池は、たとえば、本発明の電池容器用表面処理鋼板を用いて、以下のようにして製造することができる。まず、リチウムをドープおよび脱ドープすることが可能な活物質を有する負極合剤を、金属箔に塗布することで得た負極と、ＬｉｘＭＯ２（Ｍは金属原子）で表す活物質を有する正極合剤を、金属箔に塗布することで得た正極とを準備し、準備した負極および正極を、セパレータを介して積層することで電極集電体を形成する。次いで、形成した電極集電体を、非水電解液が含浸された状態で、本発明の電池容器用表面処理鋼板を用いて形成した電池容器に収納し、負極と電池容器とを電気的に接続した後、電池容器を密閉する。これにより、本発明の電池容器用表面処理鋼板を用いて、非水電解液を用いたリチウムイオン電池が製造される。
【００３４】
なお、このようなリチウムイオン電池の非水電解液としては、有機溶媒に支持電解質を溶解した有機電解液が用いられる。支持電解質としては、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、特に制限はないが、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＣｌＯ４、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ、Ｃ４Ｆ９ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＣＯＯＬｉ、（ＣＦ３ＣＯ）２ＮＬｉ、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＬｉ、（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）ＮＬｉなどが挙げられる。
【００３５】
また、リチウムイオン電池の非水電解液に使用する有機溶媒としては、支持電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）などのカーボネート類；γ−ブチロラクトン、ギ酸メチルなどのエステル類；１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、テトラヒドロフランなどのエーテル類；スルホラン、ジメチルスルホキシドなどの含硫黄化合物類；などを、単独で用いてもよいし、２つ以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３６】
本発明の電池容器は、上述した本発明の電池容器用表面処理鋼板を用いてなるものであるため、電池の電解液としてこのような非水電解液を用いた場合においても、有機溶媒の種類、組合せ、混合比や、リチウム塩の種類、含有量によらず、電池容器の内面側から非水電解液への鉄やニッケルの溶出を有効に抑制することができる。
【実施例】
【００３７】
以下に、実施例を挙げて、本発明についてより具体的に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
なお、各特性の評価方法は、以下のとおりである。
【００３８】
＜鉄−ニッケル拡散層の厚みの測定＞
高周波グロー放電発光分光分析装置（リガク社製、型番：Ｓｙｓｔｅｍ  ３８６０Ｔ）を用いて、表面処理鋼板の表面から深さ方向に向かってＮｉ強度の推移を測定していき、測定開始の時点を起点として、Ｎｉ強度が、Ｎｉ強度の最高値の１／１０未満となった時点までの測定時間を算出し、算出した測定時間に基づいて鉄−ニッケル拡散層の厚みを求めた。なお、鉄−ニッケル拡散層の厚みの測定は、後述する実施例および比較例のうち、実施例１〜８および比較例１〜４についてのみ行った。
【００３９】
＜最表層におけるＮｉ／Ｆｅのモル比の測定＞
まず、走査型オージェ電子分光分析装置（日本電子社製、型番：ＪＡＭＰ−９５００Ｆ）を用いて、表面処理鋼板の表面の５箇所を測定し、各箇所におけるＮｉおよびＦｅの原子％をそれぞれ算出した。次いで、各箇所における算出結果から、ＮｉおよびＦｅの原子％の平均値を算出し、算出した平均値に基づいて、Ｎｉ／Ｆｅのモル比（Ｎｉの原子％／Ｆｅの原子％）を求めた。なお、最表層におけるＮｉ／Ｆｅのモル比の測定は、後述するすべての実施例および比較例について行った。
【００４０】
＜スポット溶接性の評価＞
図２に示すようにして、表面処理鋼板とニッケルタブとを用いて、表面処理鋼板のスポット溶接性の評価を行った。具体的には、まず、純ニッケル板を圧延することにより製造されたニッケルタブ（厚み０．１ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ４０ｍｍ）を準備し、準備したニッケルタブの先端から１０ｍｍの部分（図２に示すスポット溶接位置付近）において、２５点のエンボス加工を施した。次いで、表面処理鋼板を、幅１０ｍｍ、長さ４０ｍｍに加工し、図２に示すように、表面処理鋼板と、ニッケルタブとを、スポット溶接位置で、荷重：３０Ｎ、通電時間：０．０１秒、溶接電流：２．５ｋＡ、溶接電極：ニクロム銅電極（電極径：φ３ｍｍ）の条件にて溶接した。そして、引張試験機（ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製、型番：ＲＩＣ−１３５０Ａ）を用いて、表面処理鋼板を図２に示す左向きの矢印の方向に、ニッケルタブを図２に示す右向きの矢印の方向に、それぞれ同時に引っ張り、表面処理鋼板とニッケルタブとの溶接部分における最大点荷重を測定した。測定結果については、以下の基準にて評価を行った。結果を表２に示す。
◎：溶接部分における最大点荷重が１４．５ｋｇｆ以上であった。
○：溶接部分における最大点荷重が１３．０ｋｇｆ以上、１４．５ｋｇｆ未満であった。
△：溶接部分における最大点荷重が１２．３ｋｇｆ以上、１３．０ｋｇｆ未満であった。
×：溶接部分における最大点荷重が１２．３ｋｇｆ未満であった。
なお、スポット溶接性の評価結果においては、溶接部分における最大点荷重が１２．３ｋｇｆ未満、すなわち、評価結果が×である場合には、該表面処理鋼板は、電池容器として用いた場合に、電極や缶蓋等との溶接性に劣るものであると判断した。スポット溶接性の評価は、後述する実施例および比較例のうち、実施例１〜４，７，８および比較例５，６についてのみ行った。
【００４１】
＜平均腐食電流密度の測定＞
まず、表面処理鋼板を成形加工して得た電池容器から缶胴中央部を切り出し、予め用意した非水電解液中に浸漬した。ここで、非水電解液としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）および１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）を体積比１：１で混合した非水溶媒に、濃度が１ＭとなるようにＬｉＰＦ６を添加した電解液を用いた。次いで、このような非水電解液中に浸漬した電池容器の缶胴中央部の内面側について、電圧：０．５Ｖ（参照電極：Ａｇ／ＡｇＣｌ）、放電時間：１時間の条件で定電位電解を行い、定電位電解中における電池容器の電流密度を測定し、１時間の測定中における電流密度の平均値を平均腐食電流密度として算出した。平均腐食電流密度の測定は、後述する実施例および比較例のうち、実施例１〜８および比較例１〜４についてのみ行った。
【００４２】
なお、このようにして得られる平均腐食電流密度は、非水電解液に浸漬させて定電位電解させた際に、電池容器の内面側の表層に流れる電流密度を示す値であり、これにより、電池容器の内面側において電極反応が発生しているか否かを判断することができる。具体的には、平均腐食電流密度が２０ｍＡ／ｄｍ２超である場合に、電池容器の内面側において電極反応が起こっており、電池容器の内面側から非水電解液中へ鉄やニッケルが溶出しているものと判断することができる。そのため、本実施例においては、平均腐食電流密度が２０ｍＡ／ｄｍ２以下である場合に、電池容器の内面側から非水電解液中への鉄やニッケルの溶出が有効に抑制されているものと判断した。
【００４３】
《実施例１》
基体として、下記に示す化学組成を有する低炭素アルミキルド鋼の冷間圧延板（厚さ０．２５ｍｍ）を焼鈍して得られた鋼板を準備した。
Ｃ：０．０４５重量％、Ｍｎ：０．２３重量％、Ｓｉ：０．０２重量％、Ｐ：０．０１２重量％、Ｓ：０．００９重量％、Ａｌ：０．０６３重量％、残部：Ｆｅおよび不可避的不純物
【００４４】
そして、準備した鋼板について、アルカリ電解脱脂、硫酸浸漬の酸洗を行った後、下記条件にてニッケルめっきを行い、厚さ０．５μｍのニッケルめっき層を形成した。
浴組成：硫酸ニッケル３００ｇ／Ｌ、塩化ニッケル４５ｇ／Ｌ、ほう酸３０ｇ／Ｌ、ピット抑制剤（ラウリル酸ナトリウム）０．４ｍｌ／Ｌ
ｐＨ：３〜４．８
浴温：６０℃
電流密度：２５Ａ／ｄｍ２
【００４５】
次いで、ニッケルめっき層を形成した鋼板について、連続焼鈍により、温度７００℃、１分、還元雰囲気の条件で熱拡散処理を行なうことにより、鉄−ニッケル拡散層を形成し、表面処理鋼板を得た。
そして、このようにして得られた表面処理鋼板について、上述した方法にしたがって、鉄−ニッケル拡散層の厚みの測定、最表層におけるＮｉ／Ｆｅのモル比の測定、およびスポット溶接性の評価を行った。結果を表１，２に示す。
【００４６】
次いで、上記にて得られた表面処理鋼板を用いて、鉄−ニッケル拡散層が電池容器内面側となるように、多段絞り加工により、外径１３．８ｍｍ、高さ４９．３ｍｍの円筒形の電池容器に成形加工することで電池容器を作製した。
そして、このようにして得られた電池容器の缶胴中央部の内面側について、上述した方法にしたがって、平均腐食電流密度の測定を行った。結果を表１および図１に示す。
【００４７】
なお、図１は、熱処理前のニッケルめっき層の厚みと、平均腐食電流密度との関係を示すグラフである。図１においては、上述した実施例１に加え、後述する実施例２〜８および比較例１〜４の結果を折れ線グラフで表示しており、熱拡散処理を行った温度条件ごとに折れ線グラフの線の種類を異ならせている。具体的には、図１においては、熱拡散処理の温度条件が７００℃である場合には実線で表示し、８００℃である場合には破線で表示し、９００℃である場合には一点鎖線で表示している。また、図１のグラフ上においては、実施例１〜８の結果は黒塗りのマーカーでプロットし、比較例１〜４の結果は白抜きのマーカーでプロットした。
【００４８】
《実施例２〜４》
熱処理前のニッケルめっき層を表１，２に示す各厚みにて形成するとともに、熱拡散処理を施す際における温度を表１，２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして、表面処理鋼板および電池容器を作製し、同様にして評価を行った。結果を表１，２および図１に示す。
【００４９】
《実施例５，６》
熱処理前のニッケルめっき層を表１に示す各厚みにて形成するとともに、熱拡散処理を施す際における温度を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして、表面処理鋼板および電池容器を作製した。次いで、得られた表面処理鋼板および電池容器について、上述した方法にしたがって、鉄−ニッケル拡散層の厚みの測定、最表層におけるＮｉ／Ｆｅのモル比の測定、および平均腐食電流密度の測定を行った。結果を表１および図１に示す。
【００５０】
《実施例７，８》
熱処理前のニッケルめっき層を表１，２に示す各厚みにて形成するとともに、熱拡散処理を施す際における温度を表１，２に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして、表面処理鋼板および電池容器を作製し、同様にして評価を行った。結果を表１，２および図１に示す。
【００５１】
《比較例１〜４》
熱処理前のニッケルめっき層を表１に示す各厚みにて形成するとともに、熱拡散処理を行う際における温度を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして、表面処理鋼板および電池容器を作製した。次いで、得られた表面処理鋼板および電池容器について、上述した方法にしたがって、鉄−ニッケル拡散層の厚みの測定、最表層におけるＮｉ／Ｆｅのモル比の測定、および平均腐食電流密度の測定を行った。結果を表１および図１に示す。
【００５２】
《比較例５，６》
ニッケルめっき層を表２に示す各厚みにて形成し、その後、熱拡散処理を実施しなかった（鉄−ニッケル拡散層を形成しなかった）以外は、実施例１と同様にして、表面処理鋼板および電池容器を作製した。次いで、得られた表面処理鋼板および電池容器について、上述した方法にしたがって、最表層におけるＮｉ／Ｆｅのモル比の測定、およびスポット溶接性の評価を行った。結果を表２に示す。なお、比較例５，６においては、最表層におけるＮｉ／Ｆｅのモル比の測定結果が、９程度と大きい値となり、これにより、鋼板の鉄がニッケルめっき層に拡散しておらず、最表層がほぼニッケルで構成されていることが確認された。
【００５３】
【表１】
2014047359.tif 000002
【００５４】
【表２】
2014047359.tif 000003
【００５５】
表１，２および図１に示すように、鉄−ニッケル拡散層の最表層におけるＮｉ／Ｆｅのモル比が７．５以下であり、かつ、鉄−ニッケル拡散層の厚みが０．６μｍ以上である実施例１〜８は、平均腐食電流密度の値が、いずれも２０ｍＡ／ｄｍ２以下である６．５ｍＡ／ｄｍ２以下の値となり、電池容器の内面側から非水電解液中への鉄やニッケルの溶出が有効に抑制されたものであった。また、スポット溶接性の評価を行った実施例１〜４，７，８については、スポット溶接性の評価結果が良好であり、溶接性に優れているという結果となった。
【００５６】
これに対し、鉄−ニッケル拡散層の厚みが０．６μｍ未満である比較例１〜４は、平均腐食電流密度の値が、いずれも２０ｍＡ／ｄｍ２超である２６．９ｍＡ／ｄｍ２以上の値となり、電池容器の内面側から非水電解液中へ鉄やニッケルが溶出したという結果となった。また、熱拡散処理を実施せず、最表面におけるＮｉ／Ｆｅのモル比が７．５超である比較例５，６は、スポット溶接性の評価結果が悪く、溶接性に劣るという結果となった。
【図１】
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【図２】
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