(57)【要約】【課題】第一部材と第二部材とを接合したリード部材において、機械的に十分な接合強度を有し、電気的にも接合部での抵抗の増大が生じない良好なリード部材とその接合方法ならびに非水電解質蓄電デバイスを提供する。【解決手段】互いに接続される第一部材11と第二部材12とを備える。第一部材11は、電極に電気的に接続される。第二部材12は、第一部材11における電極から離れた位置に接合され、かつ第一部材11とは異種材質で構成される。第一部材11と第二部材12には重複箇所13が形成され、その重複箇所13が冷間圧接により接合される。この冷間圧接により、重複箇所13には複数の凹型の圧接痕14が形成される。各圧接痕14には重複箇所13の厚み方向への塑性加工により、塑性加工前における凹型の圧接痕の深さを縮小した変形痕が形成されている。【選択図】  図１
2008108584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極に電気的に接続される第一部材と、この第一部材における電極から離れた位置に接合される第二部材で、第一部材とは材質が異なるものとを備えるリード部材であって、
このリード部材は、第一部材と第二部材との重複箇所を備え、その重複箇所には、冷間圧接により形成された複数の凹型の圧接痕を有し、
各圧接痕には、前記重複箇所の厚み方向への塑性加工により、塑性加工前における凹型の圧接痕の深さを縮小した変形痕が形成されていることを特徴とするリード部材。
【請求項２】
全ての圧接痕の端部がリード部材の幅方向に揃うように並列に配されていることを特徴とする請求項１に記載のリード部材。
【請求項３】
複数の圧接痕のうち、少なくとも一部の圧接痕の両端部が他の圧接痕の両端部とリード部材の長手方向にずれていることを特徴とする請求項１に記載のリード部材。
【請求項４】
各圧接痕がリード部材の長手方向に千鳥状に配されていることを特徴とする請求項３に記載のリード部材。
【請求項５】
各圧接痕は長手方向を有する形状で、その長手方向の長さが異なる圧接痕がリード部材の幅方向に交互に並列されていることを特徴とする請求項３に記載のリード部材。
【請求項６】
各圧接痕が長手方向を有する形状で、各圧接痕の長手方向がリード部材の長手方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載のリード部材。
【請求項７】
前記変形痕として、前記重複箇所の断面において圧接痕の底部が波型に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のリード部材。
【請求項８】
前記圧接痕は、前記第一部材の表面側の第一圧接痕と、前記第二部材の表面側の第二圧接痕とがあり、
前記変形痕として、
第一部材の表面側には第一圧接痕の閉鎖痕が並列され、
第二部材の表面側には第一圧接痕の間に対応する位置に第二圧接痕の閉鎖痕が並列され、
両閉鎖痕の間には、第一部材と第二部材とを機械的に嵌め合い結合する係合部を有することを特徴とする請求項１に記載のリード部材。
【請求項９】
前記重複箇所の外周に耐食材が被覆され、
この耐食材が、重複箇所に接着されかつ熱可塑性ポリオレフィン樹脂から成る熱可塑層と、熱可塑層の上に配置されて架橋ポリオレフィン樹脂から成る架橋層とを備えることを特徴とする請求項１に記載のリード部材。
【請求項１０】
電極の正極にAlが用いられており、前記第一部材にAlを、前記第二部材にCuを用いたことを特徴とする請求項１に記載のリード部材。
【請求項１１】
電極の負極にCuが用いられており、前記第一部材にCuを、前記第二部材にAlを用いたことを特徴とする請求項１に記載のリード部材。
【請求項１２】
第一部材と第二部材とが非直線状に並列するように接合されていることを特徴とする請求項１に記載のリード部材。
【請求項１３】
電極に電気的に接続される第一部材と、この第一部材とは異種材質の第二部材とを接合するリード部材の接合方法であって、
この第一部材における電極から離れた位置に第二部材との重複箇所を形成する工程と、
この重複箇所を、一対のダイスであって少なくとも一方に複数の突部を有するもので圧縮して冷間圧接し、複数の凹型の圧接痕を形成する工程と、
この重複箇所をその厚み方向に塑性加工して凹型の圧接痕の深さを縮小する平坦化工程とを備えることを特徴とするリード部材の接合方法。
【請求項１４】
前記平坦化工程は、重複箇所を平面ダイスで圧縮する叩き工程であることを特徴とする請求項１３に記載のリード部材の接合方法。
【請求項１５】
前記一対のダイスの各々が複数の突部を有し、各ダイスの突部が互いにずれた状態となるように前記冷間圧接工程を行うことを特徴とする請求項１３に記載のリード部材の接合方法。
【請求項１６】
正極、負極及び非水電解質媒体が外装体に収納され、前記正極及び負極の各々に電気的に接続される各リード部材が前記外装体から外部に引き出された非水電解質蓄電デバイスであって、
前記リード部材のうち少なくとも一方は、請求項１〜１２のいずれかに記載のリード部材であることを特徴とする非水電解質蓄電デバイス。
【請求項１７】
前記重複箇所の外周に耐食材が被覆されており、
この耐食材が、重複箇所に接着されかつ熱可塑性ポリオレフィン樹脂から成る熱可塑層と、熱可塑層の上に配置されて架橋ポリオレフィン樹脂から成る架橋層とを備え、
この耐食材は、外装体からの非水電解質媒体の漏出を防止するために、前記リード部材と前記外装体との接触箇所にまで延出し、外装体の内面に融着されていることを特徴とする請求項１６に記載の非水電解質蓄電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リード部材とその接合方法及び非水電解質蓄電デバイスに関する。特に、機械的強度や電気的特性に優れるリード部材とその接合方法及び非水電解質蓄電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、非水電解質電池（例えばリチウムイオン電池等）の実用化が進展している。その特徴とするところは、他の電池と比較して、単位体積あるいは単位重量当りのエネルギー出力が高いことである。この非水電解質電池は、移動体通信機器、ノートパソコン、さらには電気自動車やハイブリッド自動車の電源として、開発が進められている。特に、電源としての電池の小型化、軽量化が求められており、主として合成樹脂等からなる外装体の内部に電極及び電解液等が収納された非水電解質電池への注目が高まっている。
【０００３】
こうした非水電解質電池は、例えば正極と負極とをセパレータを介して重ねて積層構造とした電極群を作製し、この電極群を外装体に収納した後、電解液を外装体内に封入することで作製されている。正極と負極とは、例えば集電体となる金属基材上に活物質層が形成された構造を有している。正極の金属基材にはAlが、負極の金属基材にはCuがよく用いられている。また、外装体にはプラスチックフィルムの間に金属層を挟んだ構造のものがよく用いられている。
【０００４】
正極及び負極の金属基材にはそれぞれリード部材が接続されており、このリード部材が電気エネルギーの取出端子として外装体から引き出されているのが一般的である。正極に接続されるリード部材（正極リード）にはAlが、負極に接続されるリード部材（負極リード）にはNi又はCuがよく用いられている。
【０００５】
このような構成の電池では、複数の電池を直列接続して所望の電気エネルギーを得る場合、ある電池の正極リードと他の電池の負極リードとを接合して組電池を構成する必要がある。しかし、各リード部材が異なる金属材料で構成されている場合、結露等の水分が電解液となり接合箇所の異種金属間で局部電池が形成され、イオン化傾向の大きい方の金属が腐食する問題がある。そして、リード部材に腐食が生じた場合、接合部の接触抵抗が増加して電気的特性が低下するだけでなく、接合部における機械的強度も低下する。
【０００６】
この問題を解決する技術が、例えば特許文献１に開示されている。この文献に記載の技術では、負極リードを銅板で構成し、正極リードをアルミニウム板と銅板とを接合した構造とすることで、複数の電池を直列接続して組電池とする場合であっても、正極リードと負極リードとの接合を同じ銅同士の接合とすることができる。ここで、正極リードを構成するアルミニウム板と銅板との接合部は、被覆樹脂で被覆されて外気と遮断されているので、局部電池の形成による腐食が生じない。また、アルミニウム板と銅板との接合には、超音波溶接やレーザ溶接を用いることが提示されている。
【０００７】
その他、例えば特許文献２には、複数の電池を直列接続或いは並列接続して組電池を構成する際に、ある電池の電極端子と他の電池の電極端子とを接合する手法として超音波溶接の他に冷間圧接を用いることが提示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１９２１３号公報（図２、３）
【特許文献２】特開２００５−３４０００５号公報（段落番号００２６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、レーザ光を照射して金属を局部的に溶融させるレーザ溶接を用いた場合、接合界面に脆弱な合金層が形成されることとなる。そのため、接合部における引張や振動に対する機械的強度が低く、電気的特性が低下する虞がある。また、超音波溶接等ではエネルギー消費量が大きく、設備が大掛かりな上に操作が煩雑であることから製造性が悪い。
【００１０】
また、特許文献２には冷間圧接を用いることが開示されているが、具体的にどのような条件で冷間圧接した場合に異種金属同士の好適な接合ができるのか何ら記載されていない。特に、リード部材として好適な冷間圧接条件が何ら示唆されていない。
【００１１】
したがって、本発明の目的の一つは、異種材質の第一部材と第二部材とを接合したリード部材において、機械的に十分な接合強度を有し、電気的にも接合部での抵抗の増大が生じない良好なリード部材とその接合方法ならびに非水電解質蓄電デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、リード部材を構成する異種材料の第一部材と第二部材とを冷間圧接で接合すると共に、冷間圧接箇所をさらに圧縮したリード部材とすることで上記の目的を達成する。
【００１３】
本発明のリード部材は、互いに接続される第一部材と第二部材とを備える。第一部材は、電極に電気的に接続される。第二部材は、第一部材における電極とは離れた位置に接合され、かつ第一部材とは異なる材質で構成される。第一部材と第二部材には重複箇所が形成され、その重複箇所が冷間圧接により接合される。この冷間圧接により、重複箇所には複数の凹型の圧接痕が形成される。そして、各圧接痕には重複箇所の厚み方向への塑性加工により、塑性加工前における凹型の圧接痕の深さを縮小した変形痕が形成されている。
【００１４】
この構成によれば、異種の金属材料からなる第一部材と第二部材との重複箇所に複数の圧接痕が形成されており、高い接合強度を得ることができる。冷間圧接を用いた場合、接合界面に合金層が形成され難く、接合部における引張や振動に対する機械的強度が高い。そのため、接合部での耐環境性が高く、経年変化が小さい。また、冷間圧接を用いることで、第一部材及び第二部材を構成する金属材料の表面に形成されている酸化膜等を十分に微細な破片に圧壊して、その破片を接合界面で広い間隔に分散させることができる。それにより、酸化膜等が実質的に接合界面に介在されることなく金属組織同士を原子間結合させることができ、接合部での接触抵抗の増加がほとんど見られない。特に、冷間圧接ではエネルギー消費量が小さく、設備が簡易であると共に操作が容易であることから製造性が良い。
【００１５】
さらに、各圧接痕には塑性加工前における凹型の圧接痕の深さを縮小した変形痕が形成されており、重複箇所における表面の凹凸の段差が小さく、重複箇所の表面が平坦化されている。そのため、後述する耐食材を重複箇所の外周に被覆する際、耐食材と重複箇所との間に空洞等の欠陥が生じ難く、耐食材を重複箇所の表面に密着させ易い。
【００１６】
本発明リード部材の一形態としては、全ての圧接痕の端部がリード部材の幅方向に揃うように並列に配されていることが好ましい。
【００１７】
このように各圧接痕が配されていることで、リード部材の長手方向（通電方向）における重複箇所の長さ（ラップ代）を短くすることができる。
【００１８】
本発明リード部材の一形態としては、複数の圧接痕のうち、少なくとも一部の圧接痕の両端部が他の圧接痕の両端部とリード部材の長手方向にずれていることが好ましい。
【００１９】
冷間圧接により形成された圧接痕は、その部分が圧接されていない箇所に比べて極端に薄くなっている。そのため圧接痕の両端部は、引張や振動に対して応力が集中し易く破断の起点となり易い。特に、各圧接痕の両端部が揃っていると、隣接する圧接痕の距離が接近している場合には、ある圧接痕で亀裂が生じた場合に、その亀裂が隣接する圧接痕の両端部に伝播し易く、最終的にリード部材自体がその幅方向に破断する虞がある。そのため、複数の圧接痕のうち、少なくとも一部の圧接痕の両端部が他の圧接痕の両端部とリード部材の長手方向にずれていれば、この亀裂の伝播を防止し、リード部材の破断を抑制することができる。
【００２０】
圧接痕の両端部をずらす手法の具体例としては、(1)各圧接痕がリード部材の長手方向に千鳥状に配されていること、(2)各圧接痕は長手方向を有する形状で、その長手方向の長さが異なる圧接痕がリード部材の幅方向に交互に並列されていることが挙げられる。
【００２１】
本発明リード部材の一形態としては、各圧接痕が長手方向を有する形状であり、各圧接痕の長手方向がリード部材の長手方向に対して傾斜していることが好ましい。
【００２２】
この構成により、重複箇所の圧接面積を十分に確保して接合強度を高めることができる。その上、各圧接痕の長手方向がリード部材の長手方向に対して非平行となっているため、この長手方向がリード部材の長手方向と平行となっている場合に比べてラップ代をより短くすることができる。
【００２３】
本発明リード部材の一形態としては、前記変形痕として、前記重複箇所の断面において圧接痕の底部が波型に形成されていることが好ましい。
【００２４】
重複箇所の断面において圧接痕の底部が波型に形成されていると、凹型の圧接痕の深さおよび開口幅が塑性加工前におけるそれら深さおよび開口幅より縮小され、かつ凹型の圧接痕の内壁の傾斜角度はより水平方向に近づけられることになる。それに伴い、重複箇所の表面をより平坦化することができる。そのため、後述する耐食材を重複箇所の外周に被覆する際、耐食材と重複箇所との間に空洞が生じ難く、耐食材を重複箇所の表面に密着させ易い。
【００２５】
本発明リード部材の一形態としては、前記圧接痕は、前記第一部材の表面側の第一圧接痕と、前記第二部材の表面側の第二圧接痕とを有する。ここでの変形痕としては、第一部材の表面側には第一圧接痕の閉鎖痕が並列され、第二部材の表面側には第一圧接痕の間に対応する位置に第二圧接痕の閉鎖痕が並列される。そして、両閉鎖痕の間には、第一部材と第二部材とを機械的に嵌め合い結合する係合部を有することが好ましい。
【００２６】
重複箇所の厚み方向への塑性加工により、塑性加工後の重複箇所の厚さを圧接する前の厚さに近づけることができると共に、重複箇所の表面を平坦化することができる。また、破断起点となり易い圧接痕の底部を閉鎖することで、薄肉箇所を少なくすることができる。さらに、機械的に嵌め合い結合する係合部を有することで、重複箇所において第一部材と第二部材とが機械的に嵌合する構造となり、接合強度をより高めることができる。
【００２７】
本発明リード部材の一形態としては、前記重複箇所の外周に耐食材が被覆され、前記耐食材が、重複箇所に接着されかつ熱可塑性ポリオレフィン樹脂から成る熱可塑層と、この熱可塑層の上に配置されて架橋ポリオレフィン樹脂から成る架橋層とを備えることが好ましい。
【００２８】
重複箇所の外周に耐食材が被覆されることで、異種金属からなる第一部材と第二部材との重複箇所に水分等が浸入することを防止し、局部電池が形成されることによる腐食を抑制することができる。また、耐食材は重複箇所との接着面に熱可塑性ポリオレフィン樹脂から成る熱可塑層を備えており、加熱により溶融させて重複箇所の表面に密着させることができる。
【００２９】
本発明リード部材の一形態としては、電極の正極にAlが用いられている場合、前記第一部材にAlを、前記第二部材にCuを用いることが好ましい。
【００３０】
この構成のリード部材は、正極リードに好適に利用することができる。第一部材にAlを用いることで、第一部材と正極のAl基材とを同種金属同士で構成することができ、第一部材と正極との接合が容易となる。また、負極リードにはCuが用いられることが多い。その場合、第二部材にCuを用いることで、第二部材と負極リードとを同種金属で構成することができ、正極リードと負極リードとの接合を同じ金属同士の接合とすることができる。第二部材には、Niめっきを施したCuを用いてもよい。
【００３１】
さらに、本発明リード部材の一形態としては、電極の負極にCuが用いられている場合、前記第一部材にCuを、前記第二部材にAlを用いることが好ましい。
【００３２】
この構成のリード部材は、負極リードに好適に利用することができる。第一部材にCuを用いることで、第一部材と負極のCu基材とを同種金属同士で構成することができ、第一部材と負極との接合が容易となる。また、正極リードにはAlが用いられることが多い。その場合、第二部材にAlを用いることで、第二部材と正極リードとを同種金属で構成することができ、負極リードと正極リードとの接合を同じ金属同士の接合とすることができる。第一部材には、Niめっきを施したCuを用いてもよい。
【００３３】
その他、本発明リード部材の一形態としては、第一部材と第二部材が非直線状に並列するように接合されていることが好ましい。
【００３４】
第一部材と第二部材は、直線状に配列されて接合される必要はない。ある蓄電デバイスの正極リードと他の蓄電デバイスの負極リードとを直列につないで組電池を構成する場合、両蓄電デバイスが横並びや斜め方向に並列されている場合も考えられる。その場合、正極リードと負極リードの双方が直線状のリード部材であれば、互いを接合するためにさらに他の導電部材を用意する必要がある。これに対して、第一部材と第二部材が非直線状、つまり第一部材に対して第二部材が傾いた向きに接合されていれば、横並びや斜め方向に並列された蓄電デバイスのリード部材同士を直接重ねて接合することができる。
【００３５】
一方、本発明のリード部材の接合方法は、電極に電気的に接続される第一部材と、この第一部材とは異種材質の第二部材とを接合するリード部材の接合方法であって、以下の工程を備えることを特徴とする。
【００３６】
この第一部材における電極から離れた位置に第二部材との重複箇所を形成する工程。
この重複箇所を、一対のダイスであって少なくとも一方に複数の突部を有するもので圧縮して冷間圧接し、複数の凹型の圧接痕を形成する工程。
この重複箇所をその厚み方向に塑性加工して凹型の圧接痕の深さを縮小する平坦化工程。
【００３７】
上述したように、冷間圧接を用いることで、接合部における引張や振動に対する機械的強度が高く、接合部での接触抵抗の増加がほとんど見られない接合部を形成することができる。また、平坦化工程を備えることで、重複箇所の厚みを縮小すると共に重複箇所の表面を平坦化することができる。
【００３８】
本発明接合方法の一形態としては、平坦化工程が、重複箇所を平面ダイスで圧縮する叩き工程であることが好ましい。
【００３９】
平面ダイスを用いた叩き工程は作業が容易であり、リード部材の製造性に優れる。
【００４０】
本発明接合方法の一形態としては、一対のダイスの各々が複数の突部を有し、各ダイスの突部が互いにずれた状態となるように冷間圧接工程を行うことが好ましい。
【００４１】
このように、各々が突部を有する一対のダイスを用いて重複箇所を圧縮することで、第一部材の表面側に第一圧接痕が、第二部材の表面側に第二圧接痕が形成される。そして、平坦化工程により、第一部材の表面側には第一圧接痕の閉鎖痕が並列され、第二部材の表面側には第一圧接痕の間に対応する位置に第二圧接痕の閉鎖痕が並列され、両閉鎖痕の間には、第一部材と第二部材とを機械的に嵌め合い結合する係合部が形成されることとなる。
【００４２】
その他、本発明非水電解質蓄電デバイスは、正極、負極及び非水電解質媒体が外装体に収納され、前記正極及び負極の各々に電気的に接続される各リード部材が前記外装体から外部に引き出されたものである。そして、このデバイスにおいて、リード部材として本発明のリード部材が用いられることを特徴とする。
【００４３】
リード部材のうち一方を本発明のリード部材とし、リード部材の第二部材を外装体の外部に配置することで、外装体から引き出された正極リード及び負極リードを実質的に同じ材質とすることができる。そのため、デバイス同士を直列接続する際、正極リードと負極リードとの接合部に局部電池が形成されることがない。また、正極リード及び負極リードの接合箇所を実質的に同じ材質にできれば、正極リードと負極リードとの接合を容易に行うことができる。実質的に同じ材質とは、一方の電極につながるリード部材の第二部材と他方のリード部材とを構成する材料の主成分が同じであることを意味する。特に合金の場合、組成が完全に同じものは勿論、合金のベース金属となる元素が同じものも、ここで言う実質的に同じ材質とする。
【００４４】
本発明非水電解質蓄電デバイスの一形態としては、リード部材には、重複箇所の外周に耐食材が被覆されていることが好ましい。この耐食材は、重複箇所に接着されかつ熱可塑性ポリオレフィン樹脂から成る熱可塑層と、この熱可塑層の上に配置され架橋ポリオレフィン樹脂から成る架橋層とを備える。そして、外装体からの非水電解質媒体の漏出を防止するために、耐食材が、リード部材と外装体との接触箇所にまで延出し、外装体の内面に融着されている。
【００４５】
耐食材が外装体との接触箇所にまで延出し、耐食材が外装体の内面と融着されていることで、重複箇所に水分等が浸入して電食が生じることを防止するだけでなく、外装体内に収納された非水電解質媒体の漏出も防止することができる。また、耐食材は絶縁性を有しており、リード部材と外装体を構成する金属シートとのショートを十分に防止することができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明のリード部材は、機械的に十分な接合強度を有し、電気的にも接合部での抵抗の増大が実質的に生じない。
【００４７】
本発明の非水電解質蓄電デバイスは、外装体から引き出された正極リードと負極リードとの接合箇所を同じ材質とすることができ、デバイス同士を直列接続する際に、正極リードと負極リードとの接合部に局部電池が形成されることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明の構成要件をより詳しく説明する。なお、図面において同一符号は同一物を示す。
【００４９】
＜リード部材＞
図１は、本発明のリード部材を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。本発明のリード部材10は、第一部材11と第二部材12とを備え、第一部材と第二部材との重複箇所13を形成し、この箇所を冷間圧接することにより複数の凹型の圧接痕14が形成され接合されている。さらに、圧接痕が形成された重複箇所を厚み方向に塑性加工することにより変形痕が形成されている。
【００５０】
（第一部材）
第一部材11は、電極に電気的に接続される部材であり、金属材料から構成される。正極に接続されるリード部材（正極リード）10の第一部材11としては、Al、Ti、又はこれらの合金からなるものが好適に用いられる。また、負極に接続されるリード部材（負極リード）10の第一部材11としては、Ni、Cu、又はこれらの合金からなるものが好適に用いられる。第一部材11は、蓄電デバイス内の電解質媒体と接触するので、耐食性を高めるため表面にアルミナ処理、チタニア処理、酸化処理、水酸化処理、ベーマイト処理、クロメート処理、Niめっき等の耐食処理を施して耐食コーティング層を設けることが好ましい。
【００５１】
第一部材11の形状としては、円柱状、角柱状、板状といった種々の形状を利用できる。本発明では重複箇所13を形成して冷間圧接を行うので、板状とすることが好ましく、重複箇所を形成する部分のみを板状としてもよい。第一部材11の寸法は適宜決定すればよく、例えば板状とする場合、幅5〜150mm、厚さ0.08〜3.0mmとすることが考えられる。特に冷間圧接を行うことを考慮して、幅15〜100mm、厚さ0.2〜1.0mmとすることがより好ましい。
【００５２】
（第二部材）
第二部材12は、第一部材11において電極から離れた位置に接続される部材であり、第一部材11と異なる金属材料から構成される。正極に接続されるリード部材10の第二部材12としては、Ni、Cu、又はこれらの合金からなるものが好適に用いられ、表面にNiめっきが施されていてもよい。また、負極に接続されるリード部材10の第二部材12としては、Al、Ti、又はこれらの合金からなるものが好適に用いられ、表面に上記の耐食処理が施されていてもよい。
【００５３】
第二部材12の形状としては、円柱状、角柱状、板状といった種々の形状を利用できる。第一部材11と同様に板状とすることが好ましく、重複箇所を形成する部分のみを板状としてもよい。第二部材12の寸法は適宜決定すればよく、第一部材11と同じ寸法とすることが考えられる。第一部材11と第二部材12とで導電率が異なる場合は、導電率の低い方を厚くして電圧降下、エネルギー損失を低減するようにしてもよい。
【００５４】
特に、一方の電極に接続されるリード部材は第一部材と第二部材とを備えるものとし、他方の電極に接続されるリード部材は一種の金属材料で構成してもよい。そして、一方のリード部材の第二部材と他方のリード部材とを実質的に同じ材質とし、前記第二部材と他方のリード部材とを接合することで、正極リードと負極リードとの接合が容易となる。
【００５５】
（重複箇所）
重複箇所13は、第一部材11と第二部材12とを長手方向に部分的に上下に重ね合わせることで形成される。重複箇所13のリード部材長手方向の長さ（ラップ代）は、圧接する面積を十分に確保できるように適宜決定すればよい。ただし、ラップ代が長くなると、その分第一部材11あるいは第二部材12を長くする必要がある。ラップ代の好ましい範囲は3〜30mmであり、より好ましくは5〜15mmである。
【００５６】
また、重複箇所13を形成する場合、第一部材11と第二部材12のうち硬い方を上面側に配置することが好ましい。重複箇所13の上面側は冷間圧接する際に、後述する突部を有するダイスと対向するように配置され、この突部を有するダイスにより圧縮される。上面側に硬質の部材を配置することで、上面側の突部で圧縮された箇所が下面側の部材に入り込み、上面側と下面側の部材同士を確実かつ強固に接合することができる。
【００５７】
＜冷間圧接＞
冷間圧接は、一対のダイスで第一部材11と第二部材12との重複箇所13を挟み、強く押圧することにより行う。冷間圧接を用いた場合、第一部材11及び第二部材12の表面に形成されている酸化膜だけでなく上記したNiめっき等の耐食コーティング層も十分に圧壊して、第一部材11及び第二部材12を構成する材料の金属組織同士を原子間結合させることができる。
【００５８】
（圧接ダイス）
本発明に用いるダイスとしては、複数の突部を有するダイスと平面ダイスの組合せ、複数の突部を有するダイス同士の組合せが考えられる。
【００５９】
複数の突部を有するダイスと平面ダイスの組合せが最も実用的に利用可能である。この組合せで圧縮された重複箇所は、突部で圧縮される上面側に深い凹型の圧接痕が形成される。
【００６０】
以下、図２を参照しながら本発明に用いる複数の突部を有するダイスの好ましい条件を説明する。図２（ａ）は突部圧接面側から見たダイスの平面図であり、図２（ｂ）は突部圧接面の長手方向の中心線と直交するＡ−Ａ断面におけるダイスの断面図である。ここで、第一部材と第二部材とを上下に重ね合わせた重複箇所の厚さをｔとする。
【００６１】
（突部圧接面の形状）
突部圧接面22の形状、つまり突部21表面のうちダイス20の押圧方向に対して直交する面の形状としては、円形状、楕円形状、矩形状、多角形状といった種々の形状が挙げられる。中でも、突部圧接面22の形状が、長手方向を有し、端部が先細りしている形状であることが好ましい。このような形状の具体例としては、図３に示すような直線部30と円弧部31とからなる小判型や直線部30と尖形部32とからなる船型が挙げられる。また、各突部圧接面22の大きさは全てが同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００６２】
（突部の先端幅）
突部21の先端幅ｗは、ｗ＝ｔ〜5ｔを満たすことが好ましい。下限未満では、重複箇所において突部により圧縮される面積が減少することとなり、十分な接合強度を得られない傾向にある。逆に上限を超えると、突部により圧縮された重複箇所の幅方向断面において厚さの薄い部分が連続することとなり、接合部における機械的強度が低下し、幅方向断面で破断し易くなる傾向にある。
【００６３】
また、突部21の先端幅ｗは、重複箇所におけるリード部材の幅方向断面において、圧接痕の底部の合計幅が重複箇所の幅（リード部材の幅）の50％以下となるように設定することが好ましい。
【００６４】
圧接痕が形成された部分は、金属材料が圧縮されることで厚みが薄くなる。そのため、重複箇所の幅方向断面において圧接痕が形成された部分が多く占めると、接合部における引張や振動に対して機械的強度が低下し、幅方向断面で破断し易くなる。そのため、圧接痕の底部の合計幅が重複箇所の幅の50％以下であれば、破断を抑制することができる。なお、この比率の下限値は30％程度が好適である。
【００６５】
（突部の隣接間隔）
圧接を行う場合、突部21により圧縮される重複箇所の変形影響範囲を考慮してダイス20の突部21の間隔を決定し、適切な突部間隔を有するダイスで圧接を行う。突部21の隣接間隔ｐは、突部21の先端幅ｗとの関係で、ｗ/ｐ＝0.3〜0.5を満たすことが好ましい。ここで、隣接間隔ｐは、隣接する突部圧接面22の中心間距離のことをいう。上記の規定範囲の下限未満では、十分な接合強度が得難い。逆に上限を超えると、隣接する圧接痕同士が干渉し易い。
【００６６】
（突部側面の勾配）
突部を有するダイス20は、基底部23と、この基底部23から突出する突部21とから構成される。通常、基底部23は平面状に形成される。突部21は、押圧時の圧縮荷重に耐えられるよう、圧接面22から基底部23に向かって末広がりに構成することが好ましい。そのため、突部側面24の勾配α（基底部23の平面に直交する線と、突部側面24の輪郭線との角度）は、0〜30°を満たすことが好ましい。より好ましくは10〜20°である。このような勾配を有するダイスを用いることで、次の効果を奏することができる。
（１）圧接時に押圧力でダイスが変形することを抑制できる。
（２）圧接時に突部による重複箇所の変形を容易にし、確実に強度の高い接合を行うことができる。
【００６７】
（突部の高さ）
突部21の高さｈは、ｈ＞0.8ｔを満たすことが好ましい。この高さを有するダイスで圧縮すれば、重複箇所を圧接するのに好ましい圧力を付与し易く、より確実な接合を行うことができる。
【００６８】
（突部の長さ）
突部21の長さＬは、Ｌ＝5ｔ〜10ｔを満たすことが好ましい。下限未満では、重複箇所において突部により圧縮される面積が減少することとなり、十分な接合強度を得られない傾向にある。逆に上限を超えると、ラップ代が長くなることから好ましくない。
【００６９】
（突部の傾き）
突部21の傾きβ（ダイス20の幅方向に直交する線と、突部圧接面22の長手方向の中心線との角度）は、0〜45°を満たすことが好ましい。β＝0°では、ラップ代が最も長くなり、βが大きくなるにつれてラップ代が短くなる。上限を超える場合、突部により圧縮された重複箇所の幅方向断面において厚さの薄い部分が連続することとなり、接合部における機械的強度が低下し、幅方向断面で破断し易くなる傾向にある。
【００７０】
（突部の配置）
突部の配置としては、ダイスの突部圧接面側から見て図２（ａ）に示すような、圧接面の形状が同じ突部をダイスの幅方向に並列に配する他に、突部21を長手方向に千鳥状に配する（図４（ａ）参照）、あるいは、圧接面22の大きさが異なる突部21をダイスの幅方向に並列に配する（図４（ｂ）参照）ことが考えられる。これにより、引張や振動に対して応力が集中し易く破断の起点となり易い圧接痕の両端部を長手方向にずらすことができ、接合強度を高めることができる。
【００７１】
＜圧接条件＞
（圧接位置）
重複箇所の外縁から規定幅以上内側の領域を突部21で圧縮することが好ましい。ここでの規定幅は、第一部材あるいは第二部材のうち薄い方の厚みの２倍とする。重複箇所の外縁付近を突部で圧縮すると、外縁が変形して外側に膨出し、極端な場合には外縁に割れが生じることがある。この圧接位置の限定は、重複箇所の厚みが1mm以上の場合に特に有効である。重複箇所の厚みが1mm未満の場合は、より外縁に近い領域を突部で圧縮できる場合がある。
【００７２】
（面圧）
圧接には、通常、58839〜78453N（6000〜8000kgf）の押圧力を有するプレスが用いられる。その場合、面圧（押圧力／ダイスの接地面積）は980MPa（100kgf/mm2）以上とすることにより圧接が可能と考えられる。ダイス20を圧縮しきった際、通常はダイス突部の圧接面22のみが重複箇所を押圧するため、ダイスの接地面積は圧接面22の合計面積とする。
【００７３】
＜圧接痕＞
凹型の圧接痕は、重複箇所を上述の突部を有するダイスと平面ダイスで、或いは突部を有するダイス同士で圧縮して冷間圧接することで形成される。圧接痕の形状はダイスの突部形状が転写された形状となる。形成された圧接痕の周囲には突部により圧縮された箇所の金属材料の一部が逃げて形成された盛り上がり部が見られる。そのため、圧接痕の周囲は圧接前の重複箇所の厚さよりも厚くなり、圧接痕の深さが深く、重複箇所における表面の凹凸の段差が大きい。
【００７４】
＜圧接痕への塑性加工＞
塑性加工は、重複箇所を圧接して圧接痕を形成した後、重複箇所の厚みを圧縮するように行う。重複箇所の厚み方向への塑性加工により、重複箇所の表面が平坦化され、塑性加工前における凹型の圧接痕の深さを縮小した変形痕が形成される。
【００７５】
（塑性加工（平坦化工程））
この塑性加工は、例えば一対の平面ダイスで重複箇所を圧縮することが考えられる。このとき、圧接する前の重複箇所の厚さと同等となるように重複箇所を圧縮することが好ましい。
【００７６】
＜変形痕＞
変形痕は、重複箇所の厚み方向への塑性加工により第一部材と第二部材に生じる加工痕のことである。変形痕には、種々の形態があるが、その代表例としては、塑性加工前における凹型の圧接痕の深さを縮小するように形成される変形痕が挙げられる。その他、圧接痕の周囲に形成される湾曲状の盛り上がり部が圧縮されることにより形成された平面部も変形痕の一つとして挙げられる。この平面部により、重複箇所における表面の凹凸の段差が小さくなると共に、圧接痕の周囲が平坦となる。また別の変形痕としては、圧接痕の周囲の盛り上がり部が圧縮されることにより、圧接痕の幅が縮小することが挙げられる。さらに別の変形痕としては、圧接痕の幅が縮小するように変形すると共に、圧接痕の底部が波型に形成されることが挙げられる。通常、この波型は、断面で見たときに底部がW型に屈曲された形状である。底部の重複箇所の下側（冷間圧接時に平面ダイスで押圧された面）には、W型の底部の中央に相当する凹みが形成される。
【００７７】
変形痕が形成されることにより、後述する耐食材を重複箇所の外周に被覆する際、耐食材と重複箇所との間に空洞等の欠陥が生じ難く、耐食材を重複箇所の表面に密着させ易い。
【００７８】
＜複数の突部を有するダイス同士の組合せ＞
図５は、複数の突部を有するダイス同士の組合せで第一部材と第二部材の重複箇所を圧縮する一例を説明する図である。図５（ａ）は、第一部材11と第二部材12との重複箇所13の幅方向断面図を示しており、圧接前の状態である。
【００７９】
複数の突部を有するダイス同士の組合せの場合、各ダイスの突部同士が互いにずれた状態、つまり一方のダイス20aの突部21aと他方のダイス20bの突部21bとが噛み合うように重複箇所13を圧縮することが好ましい（図５（ｂ）参照）。この組合せで圧縮された重複箇所13は、上面側及び下面側に深い凹型の圧接痕が形成される。つまり、第一部材11及び第二部材12のそれぞれの表面に第一の圧接痕14a及び第二の圧接痕14bが形成されることとなり（図５（ｃ）参照）、重複箇所13の幅方向断面において第一圧接痕14aの間に対応する位置に第二圧接痕14bが並列される。
【００８０】
複数の突部を有するダイス同士の組合せの場合、重複箇所を圧縮した際、一方のダイスの突部の角部と、この突部と噛み合う他方のダイスの突部の角部同士とをある程度接近させて、この部分を重複箇所13の最薄部15とする。
【００８１】
重複箇所13を圧接した後の塑性加工は、例えば一対の平面ダイス50a,50bで重複箇所13を圧縮する（図５（ｃ）参照）。この重複箇所の厚み方向への圧縮は、圧接前の重複箇所の厚さと同等となるように行うことが好ましい。
【００８２】
圧接した後さらに塑性加工した重複箇所には、上面側及び下面側に閉鎖痕16a,16bが形成される（図６参照）。この閉鎖痕は、圧接痕の周囲の盛り上がり部が圧縮されることにより、第一圧接痕14a及び第二圧接痕14bが閉じるように変形することで形成される。これは、最薄部15が強度的に弱いため、その両側に位置する肉厚箇所が厚み方向に押し潰されながら互いに近接するように変形するためである。図６では、閉鎖痕16a,16bを、第一圧接痕14a（第二圧接痕14b）の内側壁が接するように閉じた線状に示しているが、実際には第一部材11の下面および第二部材12の上面に溝状に細く開口した閉鎖痕となることが多い。また、平面ダイス50a,50bでの圧縮により、閉鎖痕16a,16bが形成されると共に、両閉鎖痕の間には第一部材と第二部材とを機械的に嵌め合い結合する係合部17が形成される。この係合部17は、最薄部15の両側に位置する肉厚箇所が厚み方向に押し潰されながら圧縮方向と直交する方向に広がることで形成される。この係合部17の形成により、第一部材と第二部材は互いに剥がされることに対して抵抗するように噛み合うため、より高い接合強度を得ることができる。係合部は、第一部材と第二部材が互いに剥がされることに対して抵抗するように噛み合う凸部と凹部とを備える構成であればよい。例えば、凸部としては、凸部の先端部或いは凸部の根元から先端までの途中に、根元よりも幅広となった部分を有する形態が挙げられる。凹部としては、この凸部に適合するように、溝や穴部であって、その底部の幅或いは底部から開口部までの途中の幅よりも開口部の幅の方が狭い形態が挙げられる。この係合部の代表例としては、図６に示すように、底面に対して傾斜した側壁を有する蟻溝と、この蟻溝に係合する突条とからなるものが挙げられる。
【００８３】
＜耐食材＞
耐食材は、重複箇所の外周に被覆され、異種金属からなる第一部材と第二部材との重複箇所に水分等が浸入することを防止し、局部電池が形成されることによる腐食を抑制する。
【００８４】
耐食材は、重複箇所の外周に接着される熱可塑層を含み、この熱可塑層は、熱可塑性ポリオレフィン樹脂からなる。このような熱可塑性ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン、酸変性ポリエチレン、ポリプロピレン、酸変性ポリプロピレン（例えば無水マレイン酸変性ポリプロピレン）、アイオノマー等の反応性樹脂又はこれらの混合物が好ましい。特に、ポリプロピレン又は酸変性ポリプロピレンが好ましい。
【００８５】
また、耐食材は、熱可塑層の外側に架橋層を備える。架橋層は、架橋されたポリオレフィン樹脂からなる。ポリオレフィン樹脂は、上述の熱可塑性ポリオレフィン樹脂と同じ樹脂が用いられることが好ましい。これは、上述の熱可塑性ポリオレフィン樹脂と異なる樹脂が用いられると、熱可塑層と架橋層との間の接着力が低下する傾向があるからである。
【００８６】
＜非水電解質蓄電デバイス＞
非水電解質蓄電デバイスとしては、例えばリチウムイオン電池等の非水電解質電池や電気二重層キャパシタ等の非水電解質キャパシタが挙げられる。非水電解質蓄電デバイスは、非水電解質媒体を備えており、非水電解質媒体としては、非水溶媒に電解質（例えばリチウム化合物）を溶解した非水電解液やポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド等からなる固体電解質が用いられる。
【００８７】
（リチウムイオン電池の構成）
図７は、本発明のリチウムイオン電池の一例を示す概略構成図である。リチウムイオン電池70は、フィルムからなる外装体74の内部に、正極71と負極72とをセパレータ73を介して重ねて積層構造とした電極群が電解液と共に収納される構成である。正極71に接続されるリード部材（正極リード）75は、外装体74の一辺から外部に引き出される。また、負極72に接続されるリード部材（負極リード）79は、正極リード75が引き出される辺とは反対側の外装体74の一辺から外部に引き出される。
【００８８】
正極71と負極72とは、集電体と呼ばれる金属箔やエキスパンデッドメタルの金属基材上に活物質層が形成された構造を有しており、正極71の金属基材にはAlが、負極72の金属基材にはCuが用いられている。また、各正極71には連結リード71Aが、各負極72には連結リード72Aが接続され、複数の正極71または負極72からの電気を連結リード71Aまたは72Aに集約できるようにしている。そして、この連結リード71Aに正極リード75が、この連結リード72Aに負極リード79が接続される。
【００８９】
外装体74は、二枚のフィルム74a,74bから構成されており、これらフィルムを重ね合わせ外周縁をヒートシールすることで電極群等を収納している。このフィルムは、例えばAlからなる金属層をプラスチック層で挟持した多層フィルムからなっている。
【００９０】
負極リード79は、負極72の金属基材と同じ材質の一枚のCu板で構成されており、このCu板にはNiめっきが施されている。
【００９１】
正極リード75は、第一部材76と第二部材77を備え、本発明のリード部材と同じ構成である。第一部材76は正極71の金属基材と同じ材質のAl板で構成されており、第二部材77は負極リード79と同じNiめっきを施したCu板で構成されている。また、第一部材76と第二部材77との重複箇所は、外装体74の外部に配置され、重複箇所の外周には耐食材78が被覆されている。耐食材78は、外装体の外縁に跨るように、つまり、第一部材76と第二部材77との重複箇所のみならず、外装体74の内側にまで至るようにすることが好ましい。耐食材78は、第一部材76と第二部材77との重複箇所を覆えば、この重複箇所での電食を抑制できるが、さらに外装体74の内部にまで伸延することで、耐食材78を外装体74と融着させ、外装体74がリード部材75を挟持する箇所から電解液が漏れることを防止する。
【００９２】
この電池70を複数用意して直列接続する際、正極リード75の第二部材77と負極リード79とは同じ材質の金属同士であり、この第二部材77と負極リード79とを接合することで、その接合部に局部電池が形成されることがなく、また接合が容易にできる。
【００９３】
（電池同士の接続形態）
次に、図７に示したリチウム電池と類似の構成の電池同士を直列に接続する構造を図８〜図１１に基づいて説明する。これら図８〜図１１おいて、図７と同一の符号は同一部材を示し、矢印は電流の流れる方向を示す。
【００９４】
複数の電池を直列接続して組電池とする場合、各電池を縦方向に（直線状に）配列して接続する場合だけでなく、横方向に並列して各電池70の負極リード79を他の電池の正極リード75に接続する場合も考えられる。後者の場合、各電池70からリード部材が直線状に引き出されていれば、各電池の負極リード79を他の電池の正極リード75に接続する際、両リード75,79をつなぐために別の追加リードを用意する必要がある。そこで、第一部材76と第二部材77とを非直線状に配置することで、追加リードを用いることなく、直接正極リード75および負極リード79同士を接続することができる。
【００９５】
例えば、図８に示すように、各電池70を横方向に並列して直列に接続する場合、直角方向に屈曲した形状の正極リード75を用いる。各電池70は、正極リード75として、矩形のAl板である第一部材76に対して矩形のCu板である第二部材77を直角方向に接合したL型のリード部材を用いる。この正極リード75のAl板は電池70の正極に接続され、Cu板は隣接する負極リード79にまで届くように長く伸延されている。正極リード75におけるAl板とCu板とは互いの重複箇所を冷間圧接により接合され、その接合箇所が耐食材78に覆われている。耐食材78は、第一部材76と第二部材77との重複箇所のみならず、外装体74の内部にまで伸延されて外装体74と融着されている。そのため、第一部材76と第二部材77との重複箇所の防食のみならず、外装体74が正極リード75を挟持する箇所から電解液が漏れることも防止できる。一方、負極リード79として、矩形のCu板を用いる。
【００９６】
このような各電池70を、ある電池の正極リード75が隣接する電池70の負極リード79に重なるように配列して、正極リード75のCu板と負極リード79とを接合する。この接合は、同種金属であるため、種々の公知の方法により比較的容易に行うことができる。この構成により、隣接する電池の正極リード75と負極リード79とを直接接続することができる。
【００９７】
また、図８の接続構造の変形例として、図９に示すように、負極リード79をL型のCu板としてもよい。その場合、一つの電池における正極リード75の引き出し方向と負極リード79の引き出し方向とは互いに逆方向とする。例えば、図９の左端の電池70では、正極リード75は右側に引き出され、負極リード79は左側に引き出されている。このような負極リード79を用いた場合も、追加リードを用いることなく正極リード75と負極リード79とを直接接続することができる。
【００９８】
その他、図１０のように、直線状に配列して接続した電池群を横方向に並列し、各電池群の端部を接続することで、全電池を直列に接続する場合もL型の本発明リード部材が利用できる。例えば、図１０の左上の電池70では、正極リード75に矩形のAl板（第一部材76）に対して矩形のCu板（第二部材77）を直角方向に接合したL型のリード部材を用い、負極リード79に矩形のCu板を用いる。この左上の電池における正極リード75のCu板は、右上の電池の負極リード79にまで届く長さを有している。一方、図１０の右上、右下および左下の電池70は、正極リード75として、矩形のAl板である第一部材76に対して矩形のCu板である第二部材77を直線状に並べて接続したリード部材を用い、負極リード79には矩形のCu板を用いた電池とする。そして、右下の電池の負極リード79と右上の電池の正極リード75におけるCu板を接続し、右上の電池の負極リード79と左上の電池の正極リード75におけるCu板を接続し、左上の電池の負極リード79と左下の電池の正極リード75におけるCu板とを接続する。これにより、追加のリード部材を用いることなく、全ての電池を直列に接続することができる。
【００９９】
また、図１０の接続構造の変形例として、図１１に示すように、一部の電池の負極リードを直角方向に屈曲した形状としてもよい。例えば、図１１の右上の電池70の負極リード79にL型のCu板を用いる。このL型のCu板は、左上の電池の正極リード75におけるCu板に届く向きに引き出されている。そして、右上の電池の負極リード79と左上の電池の正極リード75におけるCu板を接続し、他の電池は図１０と同様に接続することで、追加リードを用いることなく正極リードと負極リードとを接続することができる。
【０１００】
（電気二重層キャパシタ）
図１２に電気二重層キャパシタの概略構成図を示す。電気二重層キャパシタも、二次電池と同様に電解液740に浸漬された正極710と負極720との間にセパレータ730が介在された構成である。正極710または負極720の電極材料711,721には活性炭や炭素繊維が用いられる。通常、電極材料は、比表面積を高めるための賦活処理を行った後、導電材や架橋材と混合してシート状に成形される。そして、このシート状の活性炭に金属基材（正極基材712,負極基材722）が接合されている。非水系に用いる代表的な電解液にはプロピレンカーボネートなどが挙げられる。
【０１０１】
このキャパシタにおいて、イオンを含む電解液と高表面積をもつ電極材料との界面には、溶媒やイオンが整然と並び、電極から離れた位置の電解液とはイオン濃度の異なった層が正極側にも負極側にも作られる。これらの層が電気二重層750である。このキャパシタに外部電源を接続すると、これら両極で二重層を形成しているイオンの密度が増加し、その結果、キャパシタが充電される。
【０１０２】
ここで、両極の金属基材712,722に接続するリード部材10として、図１に示すようなリード部材を用いる。正極基材712がAlで、負極基材がCuであれば、正極に接続するリード部材10は、第一部材をAlとし、第二部材をCuとすればよい。
【０１０３】
電気二重層キャパシタは、充放電に伴って電解質イオンが溶液内を移動し電極界面に吸脱着するだけであり、物理的に電荷の蓄積を行う。そのため、一般的な二次電池が化学反応によって電荷を蓄積するのとは異なり、充電・放電を繰り返しても性能の劣化が極めて少なく、急速な充放電にも対応することができる。
【実施例１】
【０１０４】
圧接用の試料として0.2mm×50mm×60mmのAl板と、同サイズのNiめっきCu板とを用意した。これらAl板とNiめっきCu板とを部分的に重ねて、その重複箇所を冷間圧接した。圧接に用いたダイスは、一方が突部を有するダイスで、他方が平面ダイスである。このうち、突部を有するダイスの形態は３種類ある。一つ目は一文字ダイスである。このダイスは、重複箇所を幅方向に直線状に押圧するダイスである。二つ目は縦歯ダイスである。このダイスは、小判型の突部が複数並列された形状であり、各突部はその長手方向がリード部材の長手方向に沿うように配列されている。三つ目は傾斜歯ダイスである。このダイスは、平行四辺形状の突部が複数並列された形状であり、各突部はその長手方向がリード部材の長手方向に対して傾斜するように配列されている。
【０１０５】
各ダイスの仕様は次のとおりである。
【０１０６】
（一文字ダイス）
突部の高さ：1.0mm
突部の幅：1.5mm
突部の長さ：40mm
突部の数：1個
【０１０７】
（縦歯ダイス）
突部の高さ：1.0mm
突部の先端幅：0.5mm
突部の長さ：3.2mm
突部の数：32個
【０１０８】
（傾斜歯ダイス）
突部の高さｈ：1.0mm
突部の先端幅ｗ：0.5mm
突部の長さＬ：3.2mm
突部の隣接間隔p：1.4mm
突部の傾きβ：30°
突部側面の勾配α：15°
突部の数：30個
【０１０９】
以上の各ダイスを用いて、NiめっきCu板が上、Al板が下となるように試料を配置し、その試料の上方に突部を有するダイスを、下方に平面ダイスを配置して冷間圧接を行う。
【０１１０】
各ダイスで冷間圧接したリード部材の平面図を図１３に示す。同図の（a）が一文字ダイスで圧接したリード部材10、（ｂ）が縦歯ダイスで圧接したリード部材10、（ｃ）が傾斜歯ダイスで圧接したリード部材10を示している。いずれも、各ダイスの突部が転写された形状の圧接痕14がNiめっきCu板12AとAl板11Aとの重複箇所に形成されている。NiめっきCu板12AとAl板11Aとの重複長（ラップ代）は、ダイスの形状から一文字ダイスが最も小さく、次に傾斜歯ダイスが小さく、縦歯ダイスは最も大きいことがわかる。
【０１１１】
まず、各ダイスを用いて面圧1200MPaで圧接し、得られたリード部材に対して引張試験を実施した。ここでの評価基準は、Al板の80％以上の引張強度が得られることとした。その結果、いずれも評価基準を満たしたが、一文字ダイスで圧接したリード部材は、評価基準をわずかに上回る程度であり、薄肉となった圧接痕がリード部材の幅方向に連続するため、この箇所で破断することが想定される。一方、縦歯ダイスおよび傾斜歯ダイスで圧接した試料は、いずれも一文字ダイスで圧接した試料よりも２割程度高い引張強度であった。また、縦歯ダイスおよび傾斜歯ダイスで圧接した試料は、複数の圧接痕がリード部材の幅方向に間隔をあけて並列されるため、一文字ダイスのような破断の虞がほとんど無いと考えられる。
【０１１２】
次に、傾斜歯ダイスで圧接した試料における圧接箇所をさらに一対の平面ダイスで叩き加工し、その加工前後の圧接痕の状態を観察した。ここでの叩き加工の条件は、面圧を1200MPaとし、叩き加工後の冷間圧接箇所の厚みがほぼ冷間圧接前の試料の厚みとなるようにした。叩き加工前の冷間圧接箇所の写真を図１４に、叩き加工後の冷間圧接箇所の写真を図１５に示す。
【０１１３】
図１４（a）はNiめっきCuの表面を見た平面図で、ダイスの突部が転写された平行四辺形状の凹型の圧接痕が並列されているのがわかる。このとき、圧接痕の断面を見ると、図１４（b）に示すように、突部で押圧された箇所は非常に薄くなっており、突部の間に位置する箇所は試料が上方に膨出変形して冷間圧接前の試料の厚みよりも厚くなっていることがわかる。
【０１１４】
一方、図１５（a）はNiめっきCu板の表面を見た平面図であるが、叩き加工を行うことで、圧接痕の長手方向の中間部で圧接痕の開口幅が小さくなっていることがわかる。つまり、叩き加工により、圧接箇所が、圧接痕の開口幅が閉じる方向に変形され、その開口幅が狭くなって閉鎖痕が形成されている。ただし、圧接痕の両端部ではほとんど幅の減少が見られない。このとき、圧接痕の断面を見ると、図１５（b）に示すように、圧接痕の底部はW型に変形しており、叩き加工による変形痕が認められる。つまり、圧接痕の底部の幅が狭められるように変形されることで、Al板の表面側から見たときにも、溝状の細い凹部が形成されていることになる。また、試料表面のうち、ダイスの突部の間に位置する箇所は平坦面となっており、ほぼ圧接前の試料の厚みと等しくなっている。この平坦面も叩き加工による変形痕の一つである。
【０１１５】
さらに、傾斜歯ダイスで圧接した試料で、叩き加工したものと、叩き加工しないものの各々について、第一部材と第二部材との重複箇所を耐食材で被覆し、その被覆箇所の断面状態を観察した。耐食材には、架橋層と熱可塑層とからなるプラスチックシートを用いた。架橋層は照射架橋した無水マレイン酸変性ポリプロピレンで、熱可塑層は無水マレイン酸変性ポリプロピレンである。予め架橋層と熱可塑層とを熱ラミネートして貼り合わせておき、このラミネートシートを試料の重複箇所に熱プレスにより融着させる。
【０１１６】
その結果、冷間圧接のみの試料では、冷間圧接箇所の厚みが冷間圧接前の試料の厚みよりも大きくなっている上、圧接痕の間は湾曲面が膨出した形状であるため、耐食材とリード部材との接触面積が小さかった。これに対し、叩き加工した試料では、特にNiめっきCu表面で圧接痕の幅が小さくなると共に、平坦面が形成されているため、耐食材とリード部材との接触面積が十分に確保されていることがわかった。
【実施例２】
【０１１７】
次に、実施例１で用いた傾斜歯ダイスの形状を変え、そのダイスにて実施例１と同様の冷間圧接および叩き加工を行った。本例で用いるダイスは、図３（ｂ）に示すよう突部の両端が先細り状に形成された船形ダイスである。このダイスは、突部の両端部が先細り状に形成されている点を除いて、他の仕様は前記傾斜歯ダイスと同様である。
【０１１８】
船形ダイスを用いて冷間圧接を行うと、圧接痕はダイスの突部形状が転写された形態となっている点で傾斜歯ダイスと同様である。ただし、叩き加工を行うと、圧接痕の長手方向中間部のみならずほぼ全長に亘って圧接痕の開口幅が減少されていることがわかった。従って、傾斜歯ダイスよりも船形ダイスを用いた場合の方が、叩き加工後の平坦面の面積が広く、耐食材の密着性に優れると考えられる。
【実施例３】
【０１１９】
次に、冷間圧接による本発明リード部材と、超音波溶接による比較リード部材とを作製して、両者の耐張力特性と電気特性とを調べた。
【０１２０】
ここでも実施例１と同様のNiめっきCu板とAl板とを用意し、その重複箇所を冷間圧接または超音波溶接した。冷間圧接で用いたダイスは、実施例1における傾斜歯ダイスと同じダイスである。一方、超音波溶接は、接合面積を12mm×3mm×2箇所として行った。そして、冷間圧接した試料は、一対の平面ダイスで叩き加工を行った。この叩き加工条件も実施例１の加工条件と同様である。
【０１２１】
耐張力特性は、得られたリード部材の両端を引張試験機に保持し、NiめっきCu板とAl板が剥離する時点の張力を接合強度として測定する。
【０１２２】
電気特性は、図１６に示すように、リード部材におけるNiめっきCu板12Aの位置、接合位置、Al板11Aの位置の合計３箇所に熱電対80を配置し、リード部材の両端に定電流電源81を接続して、200Aの電流を通電した際の各部の温度上昇傾向を調べることで行った。
【０１２３】
上記試験の結果、耐張力特性は、冷間圧接と叩き加工による試料が約60kgfであったのに対し、超音波溶接による試料では約40kgfであり、前者の方が圧倒的に耐張力特性に優れることがわかる。これは、超音波溶接では、Alの大部分がNiめっき層と接合されているのに対し、冷間圧接では、AlとCuとが直接接合されているためと推測される。
【０１２４】
一方、電気特性の測定結果を図１７のグラフに示す。ここでは、２つの試料を用意し、その各々について１回づつ上記各位置の温度を測定した結果を示している。この図の（a）は冷間圧接と叩き加工を行った試料の通電時間と上昇温度との関係を示すグラフであり、（b）は超音波溶接を行った試料の同グラフである。
【０１２５】
いずれの場合も、導電率の高いNiめっきCuの位置で最も温度が低く、導電率の低いAlの位置で最も温度が高くなっており、接合位置の温度が両者のほぼ中間の温度であることがわかる。つまり、接合位置での接合抵抗の増大がほとんど認められないと考えられる。また、冷間圧接と叩き加工を行った試料と超音波溶接を行った試料との間で上昇温度を比較すると、接合位置の上昇温度は前者の方が後者よりもわずかに低かった。従って、冷間圧接と叩き加工を行った本発明リード部材は、電気特性の点で超音波溶接を行ったリード部材と同等以上の性能を有していることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明リード部材は、電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電デバイスに好適に利用することができる。
【０１２７】
また、本発明蓄電デバイスは、電気自動車、ハイブリッド自動車などの電源、あるいはビル、一般住宅などにおける分散電源、風力・太陽光発電の蓄電、家電・産業機器などの電源としての利用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】（a）は本発明リード部材の一例を示す平面図、（ｂ）は本発明リード部材の一例を示す側面図である。
【図２】（a）は傾斜歯ダイスの平面図、（ｂ）はそのA-A断面図である。
【図３】突部を有するダイスの形態を示し、（a）は小判型突部を示す平面図、（b）は船型突部を示す平面図である。
【図４】突部を有するダイスの形態を示し、（a）は同じ大きさの複数の突部を千鳥状に配列したダイスの平面図、（ｂ）は２種類の大きさの複数の突部を交互に配列したダイスの平面図である。
【図５】本発明接合方法の一例を示し、（a）は冷間圧接前の第一部材および第二部材の重複箇所を示す部分断面図、（ｂ）は突部を有する一対のダイスで第一部材および第二部材の重複箇所を圧接する状態を示す模式断面図、（ｃ）は圧接後に一対の平面ダイスで第一部材および第二部材を圧縮する状態を示す模式断面図である。
【図６】本発明リード部材の一例であって、図５（ｃ）による平坦化工程後の第一部材および第二部材の形態を示す模式断面図である。
【図７】本発明リチウム電池の模式分解斜視図である。
【図８】本発明リチウム電池を並列して接合した状態を示す模式平面図である。
【図９】図８の電池の接合構造の変形例を示す模式平面図である。
【図１０】本発明リチウム電池を縦列して、さらにその縦列群を並列して接合した状態を示す模式平面図である。
【図１１】図９の電池の接合構造の変形例を示す模式平面図である。
【図１２】電気二重層キャパシタの概略構成図である。
【図１３】（a）は一文字ダイスで圧接したリード部材、（ｂ）は縦歯ダイスで圧接したリード部材、（ｃ）は傾斜歯ダイスで圧接したリード部材の模式平面図である。
【図１４】（a）は冷間圧接のみを行った圧接痕の平面写真、（b）はその圧接痕の断面写真である。
【図１５】（a）は冷間圧接と叩き工程を行った圧接痕の平面写真、（b）はその圧接痕の断面写真である。
【図１６】リード部材の通電試験方法を示す説明図である。
【図１７】（a）は冷間圧接と叩き加工を行った試料の通電時間と上昇温度との関係を示すグラフであり、（b）は超音波溶接を行った試料の同グラフである。
【符号の説明】
【０１２９】
10  リード部材  11  第一部材  12  第二部材  13  重複箇所
11A  Al板  12A  NiめっきCu板
14,14a,14b  圧接痕  15  最薄部  16a,16b  閉鎖痕  17  係合部
20,20a,20b  ダイス  21,21a,21b  突部  22  突部圧接面  23  基底部
24  突部側面
30  直線部  31  円弧部  32  尖形部
50a,50b  平面ダイス
70  リチウムイオン電池  71  正極  71A  連結リード
72  負極  72A  連結リード  73  セパレータ
74  外装体  74a,74b  フィルム  75  正極リード（リード部材）
76  第一部材  77  第二部材  78  耐食材  79  負極リード（リード部材）
80  熱電対  81  定電流電源
710  正極  711  電極材料  712  正極基材
720  負極  721  電極材料  722  負極基材
730  セパレータ  740  電解液  750  電気二重層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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