特開 2024-168866 レーザ溶接用クラッド材、レーザ溶接用クラッド材を用いた接合構造、および電池の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024168866

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】レーザ溶接用クラッド材、レーザ溶接用クラッド材を用いた接合構造、および電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 20/04 20060101AFI20241128BHJP

   H01M 50/562 20210101ALI20241128BHJP

   H01M 50/516 20210101ALI20241128BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20241128BHJP

   H01M 50/522 20210101ALI20241128BHJP

   H01M 50/543 20210101ALI20241128BHJP

   H01M 50/566 20210101ALI20241128BHJP

   H01M 50/548 20210101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

B23K20/04 D

H01M50/562

H01M50/516

B23K26/21 N

B23K20/04 C

B23K26/21 G

H01M50/522

H01M50/543

H01M50/566

H01M50/548 201

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023085885

(22)【出願日】2023-05-25

(71)【出願人】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】株式会社プロテリアル

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(72)【発明者】

【氏名】加藤 公康

(72)【発明者】

【氏名】織田 喜光

(72)【発明者】

【氏名】横山 紳一郎

【テーマコード（参考）】

4E167

4E168

5H043

【Ｆターム（参考）】

4E167AA03

4E167AA06

4E167AA29

4E167BC01

4E167DA04

4E167DB11

4E167DC02

4E168BA02

4E168BA86

4E168BA88

5H043AA05

5H043AA13

5H043BA17

5H043BA19

5H043CA03

5H043DA03

5H043DA08

5H043DA13

5H043DA14

5H043FA04

5H043HA17D

5H043HA17F

5H043KA06D

5H043KA09D

5H043KA09F

5H043LA02D

(57)【要約】

【課題】異種金属同士の接合を伴う接合構造のダウンサイジングを行うことが可能であるとともに 、接合構造を配置するスペースを小さくすることが可能なレーザ溶接に適するレーザ溶接用クラッド材を提供する。
【解決手段】レーザ溶接用クラッド材１は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるＡｌ層１ａと、Ａｌ層１ａに圧延接合され、鉄基合金からなるＦｅ層１ｂと、から構成され、Ａｌ層１ａの厚みは、２０μｍ以上１４０μｍ以下であり、Ａｌ層１ａ側からのレーザ照射により、他部材にレーザ溶接される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄基合金からなる他部材にレーザ溶接されるレーザ溶接用クラッド材であって、
純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるＡｌ層と、
前記Ａｌ層に圧延接合され、鉄基合金からなるＦｅ層と、から構成され、
前記Ａｌ層の厚みは、２０μｍ以上１４０μｍ以下であり、
前記Ａｌ層側からのレーザ照射により、前記Ｆｅ層が前記他部材にレーザ溶接される、レーザ溶接用クラッド材。

【請求項2】

前記Ａｌ層の厚みは、４０μｍ以上１４０μｍ以下である、請求項１に記載のレーザ溶接用クラッド材。

【請求項3】

純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるＡｌ層と、前記Ａｌ層に圧延接合され、鉄基合金からなるＦｅ層とを含み、前記Ａｌ層の厚みは、２０μｍ以上１４０μｍ以下であるレーザ溶接用クラッド材と、
前記Ｆｅ層にレーザ溶接され、鉄基合金からなる他部材と、から構成され、
前記Ａｌ層側からのレーザ照射により、前記Ｆｅ層が前記他部材にレーザ溶接される、レーザ溶接用クラッド材を用いた接合構造。

【請求項4】

前記Ｆｅ層と前記他部材とのレーザ溶接による接合面に形成された溶融部分の前記接合面の延びる方向の長さが、４０μｍ以上１４０μｍ以下である、請求項３に記載のレーザ溶接用クラッド材を用いた接合構造。

【請求項5】

前記Ａｌ層側からのレーザ照射により、前記Ａｌ層の前記Ｆｅ層が圧延接合された面とは反対側の露出面に形成される突出部の突出高さが、２０μｍ以下である、請求項３に記載のレーザ溶接用クラッド材を用いた接合構造。

【請求項6】

前記Ａｌ層の厚みは、４０μｍ以上１４０μｍ以下であり、
前記Ａｌ層側から前記Ｆｅ層側にレーザを照射されることにより、前記Ａｌ層の前記Ｆｅ層が圧延接合された面とは反対側の露出面に形成される突出部の突出高さが、１５μｍ以下である、請求項５に記載のレーザ溶接用クラッド材を用いた接合構造。

【請求項7】

純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるＡｌ板材と、鉄基合金からなるＦｅ板材とを圧延接合して、Ａｌ層とＦｅ層とから構成され、前記Ａｌ層の厚みが、２０μｍ以上１４０μｍ以下である、レーザ溶接用クラッド材を準備する工程と、
前記Ａｌ層側から前記Ｆｅ層側に向けてレーザを照射することにより、前記Ｆｅ層に、鉄基合金からなる電池用端子部材を接合する工程と、
前記Ａｌ層に、純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるバスバーを接合する工程と、を備える、電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、レーザ溶接用クラッド材、レーザ溶接用クラッド材を用いた接合構造、および電池の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、耐衝撃強度を要求される車載用などの組電池において、バスバーと端子とが接合された構造の複数の電池で構成された組電池が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、複数の電池からなり、車載用に適する組電池（パック電池）が開示されている。特許文献１では、複数の電池を並べて、隣り合う電池をバスバー（リード板）によって接続している。また、バスバーは、電池の端子に溶着されている。

【0004】

上記特許文献１には開示されていないが、電池の端子が鉄基合金で構成されるとともに、バスバーが純アルミニウムまたはアルミニウム合金で構成される場合がある。鉄基合金から構成される電池用端子と純アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成されるバスバーは、異種金属同士の溶着であることに起因して、電池用端子とバスバーとの接合部分に脆弱な金属間化合物が形成されて、接合強度が低下するという不都合がある。

【0005】

そこで、従来では、バスバーと電池用端子との間に、クラッドインサート材を配置することが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

【0006】

特許文献２には、鋼とアルミニウムとを重ね合わせて接合した構成の抵抗溶接に適するクラッドインサート材が開示されている。特許文献２では、クラッドインサート材の鉄基合金である鋼層が、表面処理鋼板に抵抗溶接されるとともに、クラッドインサート材のアルミニウム層がアルミニウム板に抵抗溶接される。具体的には、表面処理鋼板と、クラッドインサート材と、アルミニウム板とをこの順に重ね合わせた状態で、抵抗溶接用の一対の電極で挟み込むことにより抵抗溶接が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００８－６６００１号公報

【特許文献2】特開平７－１５５９６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

抵抗溶接は、溶接する金属間の接触抵抗により溶接部位に発生するジュール熱や、溶接する金属自体の抵抗で発生するジュール熱を利用して、溶接部を溶融させて溶着させる溶接法である。抵抗溶接は、発生した熱が溶接する金属および電極に伝導して失われやすいため、狭い部位の溶着にかなり大きなエネルギー損失を伴う。そのため、上記特許文献２に開示されるクラッドインサート材では、より小さい熱量で溶融しやすいアルミニウム層の厚みが０．２ｍｍ超（請求項１）に規定されていると考えられる。したがって、抵抗溶接のように接合部を溶融させて接合する溶接法に用いるクラッドインサート材は、融点が低いアルミニウム層の厚みを確保する（十分に大きく）する必要があると考えられる。

【0009】

また、上記特許文献２に開示されるクラッドインサート材を抵抗溶接に用いる場合、クラッドインサート材を挟み込む一対の電極を配置する必要がある。しかしながら、組電池の構造によっては、スペースが小さく、個々の電池に対して電極を配置することが難しい場合がある。このような場合、抵抗溶接のように電極を用いる必要がなく、省スペース化に有利なレーザ溶接が提案されている。なお、レーザ照射により溶接部を溶融させて接合するレーザ溶接にクラッドインサート材を用いる場合もまた、融点が低いアルミニウム層の厚みを十分に確保する（十分に大きく）する必要があると考えられる。

【0010】

近年、地球温暖化などの環境問題に後押しされるように電気自動車の普及が急伸し、これに伴って、車載用の組電池の高性能化やダウンサイジング（小型化）が強く求められている。そのため、組電池をより高性能化するとともに、組電池を構成する多数の接合構造のダウンサイジングが急務になっている。しかしながら、上記特許文献２に開示されたクラッドインサート材は、アルミニウム層の厚みを十分に大きくする必要があるためダウンサイジング化が難しいという問題点がある。

【0011】

この発明は、上記のような組電池を構成する接合構造のダウンサイジングの課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、異種金属同士の接合を伴う接合構造のダウンサイジングを行うことが可能であるとともに、接合構造を配置するスペースを小さくすることが可能なレーザ溶接に適する、レーザ溶接用クラッド材、レーザ溶接用クラッド材を用いた接合構造、および電池の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するために、本願発明者は、上記特許文献２に開示されるクラッドインサート材の特にアルミニウム層（Ａｌ層）の構成に着目し、レーザ溶接に適するクラッド材（クラッドインサート材）となるように鋭意検討し、下記のような構成を見出した。すなわち、この発明の第１の局面によるレーザ溶接用クラッド材は、鉄基合金からなる他部材にレーザ溶接されるレーザ溶接用クラッド材であって、純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるＡｌ層と、Ａｌ層に圧延接合され、鉄基合金からなるＦｅ層と、から構成され、Ａｌ層の厚みは、２０μｍ以上１４０μｍ以下であり、Ａｌ層側からのレーザ照射により、Ｆｅ層が他部材にレーザ溶接される。

【0013】

この発明の第１の局面によるレーザ溶接用クラッド材では、上記のように、純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるＡｌ層と、Ａｌ層に圧延接合され、鉄基合金からなるＦｅ層と、から構成され、Ａｌ層の厚みは、２０μｍ以上１４０μｍ以下であり、Ａｌ層側からのレーザ照射により、他部材にレーザ溶接される。Ａｌ層の厚みが２０μｍ以上であることにより、Ａｌ層側からのレーザ照射によってＦｅ層よりも十分に低融点のＡｌ層が速やかに溶融されるため、溶融したＡｌ層からのＦｅ層への伝熱が速やかに行われ、レーザ溶接用クラッド材の厚み方向への溶け込みを速やかに行うことができる。この結果、鉄基合金からなる他部材に対してレーザ溶接用クラッド材を接合する際に、抵抗溶接のように大きなエネルギー損失を伴わない一般的なレーザ溶接を適用することが可能なレーザ溶接用クラッド材を提供することができる。

【0014】

また、Ａｌ層の厚みが１４０μｍ以下であることにより、レーザ溶接に好適なＡｌ量（Ａｌ層の厚み）が確保される一方、過剰なＡｌ量（Ａｌ層の厚み）が存在しないため、レーザ溶接用クラッド材の厚みが過度に大きくなるのを抑制することができる。この結果、レーザ溶接用クラッド材全体を薄肉化することができるため、レーザ溶接用クラッド材を用いて異種金属同士の接合を行った接合構造のダウンサイジング化を行うことができる。

【0015】

また、Ａｌ層の厚みが２０μｍ以上１４０μｍ以下であることにより、レーザ照射によって溶融したＡｌ層が凝固するときの体積変化に起因してＡｌ層のレーザ照射側に形成される突出部の突出高さを小さくすることができる。この結果、レーザ溶接に起因してＡｌ層の露出面に形成される突出部の突出高さが小さく、レーザ溶接用クラッド材全体を薄肉化することができるため、レーザ溶接用クラッド材を用いて異種金属同士の接合を行った接合構造のダウンサイジング化を行うことができる。なお、本願発明者は、Ａｌ層の厚みを２０μｍ以上１４０μｍ以下にすることにより、上記の効果を得ることができることを後述する実験（実施例）により見出している。また、接合構造のダウンサイジングを行うことができることにより、接合構造を配置するスペースを小さくすることができる。これらの結果、異種金属同士の接合を伴う接合構造のダウンサイジングを行うことができるとともに 、接合構造を配置するスペースを小さくすることができる。

【0016】

上記第１の局面によるレーザ溶接用クラッド材において、好ましくは、Ａｌ層の厚みは、４０μｍ以上１４０μｍである。このように構成すれば、レーザ照射によって溶融したＡｌ層が凝固するときの体積変化がＡｌ層の内部に収まる割合が大きくなるため、Ａｌ層のレーザ照射側の露出面に形成される突出部の突出高さをより小さくすることができることを後述する実験により見出している。

【0017】

この発明の第２の局面によるレーザ溶接用クラッド材を用いた接合構造では、純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるＡｌ層と、Ａｌ層に圧延接合され、鉄基合金からなるＦｅ層とを含み、Ａｌ層の厚みは、２０μｍ以上１４０μｍ以下であるレーザ溶接用クラッド材と、Ｆｅ層にレーザ溶接され、鉄基合金からなる他部材と、から構成され、Ａｌ層側からのレーザ照射により、Ｆｅ層が他部材にレーザ溶接される。

【0018】

この発明の第２の局面によるレーザ溶接用クラッド材を用いた接合構造では、上記のように、純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるＡｌ層と、Ａｌ層に圧延接合され、鉄基合金からなるＦｅ層と、から構成され、Ａｌ層の厚みは、２０μｍ以上１４０μｍ以下であり、Ａｌ層側からのレーザ照射により、他部材にレーザ溶接される。Ａｌ層の厚みが２０μｍ以上であることにより、Ａｌ層側からのレーザ照射によってＦｅ層よりも十分に低融点のＡｌ層が速やかに溶融されるため、溶融したＡｌ層からのＦｅ層への伝熱が速やかに行われ、レーザ溶接用クラッド材の厚み方向への溶け込みを速やかに行うことができる。この結果、上記したように、一般的なレーザ溶接を適用することができるため、レーザ溶接用クラッド材を用いた異種金属同士のレーザ溶接による接合を伴う接合構造を提供することができる。

【0019】

また、Ａｌ層の厚みが１４０μｍ以下であることにより、レーザ溶接に好適なＡｌ量（Ａｌ層の厚み）が確保される一方、過剰なＡｌ量（Ａｌ層の厚み）が存在しないため、レーザ溶接用クラッド材の厚みが過度に大きくなるのを抑制することができる。この結果、上記したように、レーザ溶接用クラッド材を用いて異種金属同士の接合を行った接合構造のダウンサイジング化することができる。

【0020】

また、Ａｌ層の厚みが２０μｍ以上１４０μｍ以下であることにより、レーザ照射によって溶融したＡｌ層が凝固するときの体積変化に起因してＡｌ層のレーザ照射側に形成される突出部の突出高さを小さくすることができる。この結果、上記したように、レーザ溶接用クラッド材を用いて異種金属同士の接合を行った接合構造のダウンサイジング化することができる。なお、本願発明者は、Ａｌ層の厚みを２０μｍ以上１４０μｍ以下にすることにより、上記の効果を得ることができることを後述する実験（実施例）により見出している。また、接合構造のダウンサイジングを行うことができることにより、接合構造を配置するスペースを小さくすることができる。これらの結果、異種金属同士の接合を伴う接合構造のダウンサイジングを行うことができるとともに 、接合構造を配置するスペースを小さくすることができる。

【0021】

上記第２の局面によるレーザ溶接用クラッド材を用いた接合構造において、好ましくは、Ｆｅ層と他部材とのレーザ溶接による接合面に形成された溶融部分の接合面の延びる方向の長さが、４０μｍ以上である。このように構成すれば、レーザ溶接用クラッド材と他部材との接合強度を適度に高めることができる。なお、本願発明者は、溶融部分の接合面の延びる方向の長さを４０μｍ以上にすることにより、上記の効果を得ることができることを後述する実験（実施例）により見出している。

【0022】

上記第２の局面によるレーザ溶接用クラッド材を用いた接合構造において、好ましくは、Ａｌ層側からのレーザ照射により、Ａｌ層のＦｅ層が圧延接合された面とは反対側の露出面に形成される突出部の突出高さが、２０μｍ以下である。このように構成すれば、突出部の突出高さが十分に小さいことにより、突出部がレーザ溶接用クラッド材以外の部材に接触することを抑制することができる。この結果、突出部がレーザ溶接用クラッド材以外の部材との接触により破損し、破損した突出部の欠片に起因して接合構造および組電池の動作が不安定になるリスクを抑制することができる。

【0023】

この場合、好ましくは、Ａｌ層の厚みは、４０μｍ以上１４０μｍ以下であり、Ａｌ層側からＦｅ層側にレーザを照射されることにより、Ａｌ層のＦｅ層が圧延接合された面とは反対側の露出面に形成される突出部の突出高さが、１５μｍ以下である。このように構成すれば、突出部の突出高さが、１５μｍ以下であることにより、突出部がレーザ溶接用クラッド材以外の部材に接触することをさらに抑制することができる。この結果、突出部がレーザ溶接用クラッド材以外の部材に接触することに起因する接合構造および組電池の動作が不安定になるリスクをさらに抑制することができる。なお、本願発明者は、Ａｌ層の厚みを４０μｍ以上１４０μｍ以下にすることにより、突出部の突出高さを１５μｍ以下にすることができることを後述する実験により見出している。

【0024】

この発明の第３の局面による電池の製造方法では、純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるＡｌ板材と、鉄基合金からなるＦｅ板材とを圧延接合して、Ａｌ層とＦｅ層とから構成され、Ａｌ層の厚みが、２０μｍ以上１４０μｍ以下である、レーザ溶接用クラッド材を準備する工程と、Ｆｅ層に、鉄基合金からなる電池用端子部材を接合する工程と、Ａｌ層に、接合用のＡｌ系ワイヤの一方端をワイヤボンディングにより接合する工程と、Ａｌ系ワイヤの他方端を純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるバスバーに接合する工程と、を備える。

【0025】

この発明の第３の局面による電池の製造方法では、上記のように、純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるＡｌ板材と、鉄基合金からなるＦｅ板材とを圧延接合して、Ａｌ層とＦｅ層とから構成され、Ａｌ層の厚みが、２０μｍ以上１４０μｍ以下である、レーザ溶接用クラッド材を準備する工程を備える。Ａｌ層の厚みが２０μｍ以上であることにより、Ａｌ層側からのレーザ照射によってＦｅ層よりも十分に低融点のＡｌ層が速やかに溶融されるため、溶融したＡｌ層からのＦｅ層への伝熱が速やかに行われ、レーザ溶接用クラッド材の厚み方向への溶け込みを速やかに行うことができる。この結果、上記したように、一般的なレーザ溶接を適用して、電池を製造することができる。

【0026】

また、Ａｌ層の厚みが１４０μｍ以下であることにより、レーザ溶接に好適なＡｌ量（Ａｌ層の厚み）が確保される一方、過剰なＡｌ量（Ａｌ層の厚み）が存在しないため、レーザ溶接用クラッド材の厚みが過度に大きくなるのを抑制することができる。この結果、上記したように、レーザ溶接用クラッド材を用いて異種金属同士の接合を行った接合構造のダウンサイジングに有利であるため、適度にダウンサイジングを行うことが可能な電池を製造することができる。また、接合構造のダウンサイジングを行うことができることにより、接合構造を配置するスペースを小さくすることができるため、ダウンサイジングを行うことが可能な電池を製造することができる。

【0027】

また、Ａｌ層の厚みが２０μｍ以上１４０μｍ以下であることにより、レーザ照射によって溶融したＡｌ層が凝固するときの体積変化に起因してＡｌ層のレーザ照射側に形成される突出部の突出高さを小さくすることができる。この結果、上記したように、レーザ溶接用クラッド材を用いて異種金属同士の接合を行った接合構造のダウンサイジングに有利であるため、適度にダウンサイジング化することが可能な電池を製造することができる。なお、本願発明者は、Ａｌ層の厚みを２０μｍ以上１４０μｍ以下にすることにより、上記の効果を得ることができることを後述する実験（実施例）により見出している。これらの結果、異種金属同士の接合を伴う接合構造のダウンサイジングを行うことができるとともに 、接合構造を配置するスペースを小さくすることができる。

【発明の効果】

【0028】

本発明によれば、種金属同士の接合を伴う接合構造のダウンサイジングを行うことが可能であるとともに 、接合構造を配置するスペースを小さくすることが可能なレーザ溶接に適する、レーザ溶接用クラッド材、レーザ溶接用クラッド材を用いた接合構造、および電池の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本実施形態による組電池を示す図である。

【図2】本実施形態によるレーザ溶接用クラッド材の一例を示す図である。

【図3】本実施形態によるレーザ溶接用クラッド材と、蓋材とを接合した状態を示す図である。

【図4】本実施形態によるレーザ溶接用クラッド材を電池用端子にレーザ溶接する場合のレーザ溶接用クラッド材に対するレーザ照射位置を示す図である。

【図5】レーザ溶接用クラッド材を用いた接合構造の一部分であって、蓋材にレーザ溶接用クラッド材をレーザ溶接した状態を示す断面図である。

【図6】本実施形態による単電池の一例を示す図である。

【図7】本実施形態によるレーザ溶接用クラッド材の製造方法を示す図である。

【図8】本実施形態によるレーザ溶接用クラッド材を電池用端子に接合する方法を説明するための図である。

【図9】本実施形態によるワイヤボンディングの方法を説明するための図である。

【図10】レーザ溶接用クラッド材のＡｌ層の厚みと、接合強度、溶融幅、溶け込み深さおよび突出高さとの関係を示すグラフである。

【図11】変形例における組電池を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0031】

図１に示すように、本発明の実施形態によるレーザ溶接用クラッド材１は、組電池１００に使用される。組電池１００は、複数のリチウムイオン二次電池１０が、バスバー２０によって電気的に接続されることによって構成されている。なお、図１では、組電池１００を簡略化して記載しているが、車載用などの組電池１００を構成するリチウムイオン二次電池１０の数は、図１に示すよりも多い。車載用の組電池１００は、電気自動車（ＥＶ、ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ）、またはハイブリッド自動車（ＨＥＶ、ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ）に搭載される大型の電池システムである。なお、組電池１００は、特許請求の範囲に記載した「電池」の一例である。

【0032】

図２に示すように、レーザ溶接用クラッド材１は、Ａｌ層１ａとＦｅ層１ｂとから構成される。図２では、レーザ溶接用クラッド材１は円形状であるが、レーザ溶接用クラッド材１の形状はこれに限られない。

【0033】

Ａｌ層１ａは、純アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成される。純アルミニウムは、アルミニウムの含有量が９９％以上１００％以下であり、たとえば、Ａ１０５０を含むＪＩＳ規格のＡ１０００系である。また、アルミニウム合金は、Ａｌに対してＭｎまたはＭｇなどの他元素が添加された合金であり、たとえば、Ａ３００３を含むＪＩＳ規格のＡ３０００系やＡ５０５２を含むＪＩＳ規格のＡ５０００系などである。

【0034】

Ｆｅ層１ｂは、鉄基合金から構成される。鉄基合金は、構成する金属元素のうちＦｅの含有量が一番多い合金である。鉄基合金のうちＣｒを約１０質量％以上含有するものをステンレス鋼とする。Ｆｅ層１ｂを構成する鉄基合金は、耐久性の観点からＣｒを１０質量％以上含む鉄基合金であるステンレス鋼が好ましい。また、Ｆｅ層１ｂを構成する鉄基合金は、Ａｌ層１ａの硬さとの差を小さくするために、Ｎｉを含まないステンレス鋼であるフェライト系ステンレス鋼が好ましい。フェライト系ステンレス鋼は、Ｃｒを１６質量％以上１８質量％以下含む、常温でも主な金属組織が体心立方格子構造のフェライト相であるステンレス鋼であり、たとえば、ＳＵＳ４３０である。

【0035】

図２および図５に示すように、レーザ溶接用クラッド材１の全体厚みｔ１は、２００μｍ以上４００μｍ以下である。また、Ａｌ層１ａの厚みｔ２は、２０μｍ以上１４０μｍ以下である。Ａｌ層１ａの厚みｔ２は、Ａｌ層１ａ側からのレーザ照射によってＦｅ層１ｂよりも十分に低融点のＡｌ層１ａを速やかに溶融させ、Ａｌ層１ａからＦｅ層１ｂへの伝熱を速やかに行わせ、レーザ溶接用クラッド材１の厚み方向（Ｚ方向）のＺ２側に向かう溶け込みを速やかに行わせるために、２０μｍ以上とする。また、Ａｌ層１ａの厚みｔ２は、レーザ溶接に好適なＡｌ量を確保しながらも過剰なＡｌ量を存在させないことでレーザ溶接用クラッド材１の全体厚みｔ１が過度に大きくなるのを抑制するために、１４０μｍ以下とする。また、Ａｌ層１ａの厚みｔ２は、レーザ照射によって溶融したＡｌ層が凝固するときの体積変化に起因してＡｌ層１ａのレーザ照射側に形成される突出部１ｄの突出高さｘ３を小さくするために、２０μｍ以上１４０μｍ以下とする。

【0036】

また、Ｆｅ層１ｂに接合している面とは反対のＡｌ層１ａの面である、Ａｌ層１ａの露出面１ｃ（Ｚ１側の面）に形成される突出部１ｄの突出高さｘ３を２０μｍ以下としてＡｌ層１ａの一部が剥離することを抑制するためにも、Ａｌ層１ａの厚みｔ２は、２０μｍ以上とする。また、Ａｌ層１ａの露出面１ｃ（Ｚ１側の面）に形成される突出部１ｄの突出高さｘ３を１５μｍ以下としてＡｌ層１ａの一部が剥離することをより一層抑制するためにも、Ａｌ層１ａの厚みｔ２は、好ましくは、４０μｍ以上１４０μｍ以下とする。

【0037】

図３に示すように、レーザ溶接用クラッド材１のＦｅ層１ｂには、リチウムイオン二次電池１０の鉄基合金からなる端子（負極端子または正極端子）が接合される。図３では、Ｆｅ層１ｂに、正極端子である鉄基合金からなる蓋材１２が接合されている構成例を示している。接合方法は、レーザ溶接である。Ａｌ層１ａに対してＺ１側からレーザ照射することによって、Ａｌ層１ａとＦｅ層１ｂとがＺ方向に溶融するとともに蓋材１２の一部が溶融し、レーザ溶接用クラッド材１と蓋材１２とが接合される。レーザの種類は、接合構造などの諸条件に応じて選定すればよく、限定されない。なお、蓋材１２は、特許請求の範囲に記載した「他部材」および「電子用端子部材」の一例である。

【0038】

たとえば、レーザ溶接用クラッド材１が円形状である場合に、レーザ溶接用クラッド材１に対するレーザ照射位置を示す図４において破線で示すように、Ａｌ層１ａに対するレーザ照射は、レーザ溶接用クラッド材１と蓋材１２とが重なる領域内で、円形状に行うことができる。たとえば、レーザ溶接用クラッド材１および蓋材１２の直径が約２３ｍｍの場合、レーザ照射は直径が約２０ｍｍ以下（たとえば、１５ｍｍ）の円形状に行うことができる。

【0039】

たとえば、Ａｌ層１ａのＺ１側からレーザ照射を行ってレーザ溶接用クラッド材１を蓋材１２にレーザ溶接した場合、接合構造の一部分を示す図５において二点鎖線で示すように、レーザ照射によってレーザ溶接用クラッド材１が溶融して蓋材１２側に溶け込む。このときに、レーザ溶接用クラッド材１のＦｅ層１ｂと蓋材１２とのレーザ溶接による接合面１ｅに形成された溶融部分の接合面１ｅの延びる方向（Ｘ方向）の長さ（溶融幅）ｘ１は、４０μｍ以上であるのが好ましい。なお、図５はＸ－Ｚ断面を示すものであるが、溶融部分の接合面１ｅはＸ－Ｙ平面に平行である。また、図５では、溶融部分の接合面１ｅの延びる方向をＸ方向としているが、Ｙ方向を接合面１ｅの延びる方向としてもよい。

【0040】

また、図５に示す溶け込み深さｘ２は、５０μｍ以上１３０μｍ以下であってよい。この構成により、レーザ溶接用クラッド材１に対して蓋材１２を適度な接合強度で接合しながら、蓋材１２の薄肉化を進めることができる。この結果、レーザ溶接用クラッド材１を用いた異種金属同士の接合構造のダウンサイジング化を行うことができる。なお、溶け込み深さとは、溶融部分の接合面１ｅを基準として、レーザ照射によって蓋材１２がＺ方向に溶け込んだ量（長さ）を意図する。

【0041】

Ａｌ層１ａの露出面１ｃには、レーザ照射によって溶融したＡｌ層１ａが凝固するときの体積変化に起因して、図５に示すように、蓋材１２（Ｆｅ層１ｂ）とは反対側（Ｚ１側）に突出する突出部１ｄが形成される。突出部１ｄの突出高さｘ３は、突出部１ｄの破損を抑制するため、好ましくは２０μｍ以下である。また、突出部１ｄの突出高さｘ３は、突出部１ｄの破損をより一層抑制するため、さらに好ましくは１５μｍ以下である。

【0042】

Ａｌ層１ａの露出面１ｃには、バスバー２０が接合される。バスバー２０との接合には、たとえば、ワイヤボンディングが用いられる。具体的には、図９に示すように、Ａｌ層１ａに接合用のＡｌ系ワイヤ２の一端がワイヤボンディングにより接合されるとともに、バスバー２０の凹部２０ａに接合用のＡｌ系ワイヤ２の他端がワイヤボンディングにより接合される。Ａｌ系ワイヤ２は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成される。

【0043】

（リチウムイオン二次電池）
図６に示すように、リチウムイオン二次電池１０は、円筒状の筐体１１と、筐体１１の開口を封止する蓋材１２と、筐体１１内に配置される蓄電要素１３とを備える。筐体１１は、Ｎｉめっき鋼板から構成されており、リチウムイオン二次電池１０の負極端子を兼ねている。

【0044】

筐体１１内には、蓄電要素１３と電解液（図示せず）とが収容されている。蓋材１２は、鉄基合金から構成されており、リチウムイオン二次電池１０の正極端子を兼ねている。蓄電要素１３は、正極１４と、負極１５と、正極１４と負極１５との間に配置された絶縁性のセパレータ１６とが巻回されることによって形成されている。正極１４は、アルミニウム箔により構成される正極集電体（図示せず）と、正極集電体の表面上に配置される正極活物質層（図示せず）とを含む。正極活物質層は、マンガン酸リチウムなどの正極活物質と、樹脂材により構成されるバインダとを有する。

【0045】

リチウムイオン二次電池１０は、正極１４と正極端子（蓋材１２）とを接続するための正極用リード材１７と、負極１５と負極端子（筐体１１）とを接続するための負極用リード材１８とをさらに備える。正極用リード材１７は、アルミニウム箔により構成され、正極１４の正極集電体と蓋材１２とに抵抗溶接などにより接合されている。負極用リード材１８は、銅箔により構成され、負極１５の負極集電体と筐体１１とに抵抗溶接などにより接合されている。

【0046】

図１に示すように、バスバー２０は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成される。バスバー２０は、リチウムイオン二次電池１０の端子（負極端子、正極端子）間を電気的に接続するものである。本実施形態では、バスバー２０は、板状形状を有しており、複数の単電池（リチウムイオン二次電池１０）の正極端子の間を電気的に接続している。本実施形態では、レーザ溶接用クラッド材１は、バスバー２０と、リチウムイオン二次電池１０の正極端子との間に配置される。また、図１に示すように、バスバー２０のＡｌ系ワイヤ２が結合される部分には、凹部２０ａが設けられている。なお、図１では、短手方向の一方側（Ｘ１側）に凹部２０ａが設けられている例を示しているが、凹部２０ａは、短手方向の一方側（Ｘ１側）および他方側（Ｘ２側）に設けられていてもよい。バスバー２０は、１つのバスバー２０で複数の端子を同時に接続することができる。図１では示していないが、負極端子同士も別のバスバーで接続されている。負極端子と別のバスバーとの接合は、レーザ溶接、または、スポット溶接などが用いられる。また、図１に示す組電池１００では、正極端子同士をバスバー２０で接続する部分の構成例を示すことを意図しており、他の接続部分などの構成は略している。なお、組電池は、正極端子と負極端子とをバスバーで接合する構成であってもよい。また、組電池は、正極端子同士をバスバーで接続するとともに負極端子同士をバスバーで接続する構成と、正極端子と負極端子とをバスバーで接合する構成とを組み合わせた構成であってもよい。

【0047】

（電池の製造方法）
図７に示すように、Ａｌ板材５０ａと、Ｆｅ板材５０ｂとを圧延接合することにより、Ａｌ層１ａとＦｅ層１ｂとから構成され、Ａｌ層１ａの厚みが、２０μｍ以上１４０μｍ以下である、レーザ溶接用クラッド材１を準備する。Ａｌ板材５０ａは、Ａｌ層１ａと同じ純アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成される板材である。Ｆｅ板材５０ｂは、Ｆｅ層１ｂと同じ鉄基合金から構成される板材である。圧延接合では、圧延加工前のＡｌ板材５０ａおよびＦｅ板材５０ｂの厚みが、圧延加工後のＡｌ層１ａおよびＦｅ層１ｂの厚みとなるように、圧延率（加工度）が設定される。なお、図７には記載していないが、Ａｌ板材５０ａとＦｅ板材５０ｂとを圧延接合した後、拡散焼鈍が行われてもよい。また、Ａｌ板材５０ａとＦｅ板材５０ｂとを圧延接合する前、軟化焼鈍が行われてもよい。また、Ａｌ板材５０ａとＦｅ板材５０ｂとを圧延接合した後、所望のＡｌ層１ａの厚み、および所望のＦｅ層１ｂの厚みにするために、さらに圧延が行われてもよい。また、さらに圧延する前、軟化焼鈍が行われてもよい。作製されたレーザ溶接用クラッド材１は、その後、たとえば、円形状に加工される。円形状に加工する方法は、レーザ溶接用クラッド材１を打ち抜くことで行われてもよい。円形状に形成されたレーザ溶接用クラッド材１の直径は、接合する端子の直径に適するように設定される。

【0048】

図１に示す組電池１００を構成する場合、図８に示すように、電池用端子部材に対して、レーザ溶接用クラッド材１のＦｅ層１ｂを接合する。図８では、電池用端子部材は、蓋材１２（正極端子）である。なお、組電池の構成によっては、レーザ溶接用クラッド材１のＦｅ層１ｂに対して、負極端子（筐体１１の外底面）を接合することもできる。電池用端子部材に対して、レーザ溶接用クラッド材１のＦｅ層１ｂを接合する方法は、レーザ溶接である。レーザ溶接では、レーザ照射部４０をＡｌ層１ａ側（Ｚ１側）に配置してレーザ照射を行う。レーザ照射は、たとえば、図４において破線で示すように、円形状のレーザ溶接用クラッド材１の外周縁に沿って円形状の軌跡を形成するように行われる。これにより、レーザ溶接用クラッド材１と蓋材１２とから構成される異種金属同士の接合を伴う接合構造が形成される。

【0049】

図９に示すように、電池用端子部材にレーザ溶接用クラッド材１を接合した後、バスバー２０をＡｌ層１ａに接合する。バスバー２０をＡｌ層１ａに接合する方法は、Ａｌ層１ａに接合用のＡｌ系ワイヤ２の一方端をワイヤボンディングにより接合するとともに、バスバー２０の凹部２０ａにＡｌ系ワイヤ２の他方端をワイヤボンディングにより接合する。

【0050】

ワイヤボンディングは、Ａｌ系ワイヤ２の一方端および他方端を溶融してボール状の接合箇所を形成する方法と、ボール状の接合箇所を形成しない方法とがある。また、Ａｌ系ワイヤ２の一方端および他方端をＡｌ層１ａおよびバスバー２０にそれぞれ接合する方法としては、熱を用いる方法、圧力を用いる方法、超音波を用いる方法、または、熱や圧力や超音波などを相応に組み合わせて用いる方法などがある。超音波を用いる場合は、たとえば、レーザ溶接用クラッド材１のＡｌ層１ａに対して、ワイヤの一方端をツール５０により押し付けた状態で超音波の振動を加えて内部で発熱させて、ワイヤの一方端およびＡｌ層１ａの表面付近を溶融して接合する。

【0051】

＜本実施形態の効果＞
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0052】

本実施形態では、レーザ溶接用クラッド材１は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるＡｌ層１ａと、Ａｌ層１ａに圧延接合され、鉄基合金からなるＦｅ層１ｂと、から構成され、Ａｌ層１ａの厚みは、２０μｍ以上１４０μｍ以下であり、Ａｌ層１ａ側からのレーザ照射により、他部材にレーザ溶接される。Ａｌ層１ａの厚みが２０μｍ以上であることにより、Ａｌ層１ａ側からのレーザ照射によってＦｅ層１ｂよりも十分に低融点のＡｌ層１ａが速やかに溶融されるため、溶融したＡｌ層１ａからのＦｅ層１ｂへの伝熱が速やかに行われ、レーザ溶接用クラッド材１の厚み方向（Ｚ方向）への溶け込みを速やかに行うことができる。この結果、鉄基合金からなる他部材（蓋材１２）に対してレーザ溶接用クラッド材１を接合する際に、抵抗溶接のように大きなエネルギー損失を伴わない一般的なレーザ溶接を適用することが可能なレーザ溶接用クラッド材１を提供することができる。また、Ａｌ層１ａの厚みが１４０μｍ以下であることにより、レーザ溶接に好適なＡｌ量が確保される一方、過剰なＡｌ量が存在しないため、レーザ溶接用クラッド材１の厚みが過度に大きくなるのを抑制することができる。この結果、レーザ溶接用クラッド材１全体を薄肉化することができるため、レーザ溶接用クラッド材１を用いて異種金属同士の接合を行った接合構造のダウンサイジング化を行うことができる。また、Ａｌ層１ａの厚みが２０μｍ以上１４０μｍ以下であることにより、レーザ照射によって溶融したＡｌ層１ａが凝固するときの体積変化に起因してＡｌ層１ａのレーザ照射側（Ｚ１側）に形成される突出部１ｄの突出高さを小さくすることができる。この結果、レーザ溶接に起因してＡｌ層１ａの露出面１ｃに形成される突出部１ｄの突出高さが小さく、レーザ溶接用クラッド材１全体を薄肉化することができるため、レーザ溶接用クラッド材１を用いて異種金属同士の接合を行った接合構造のダウンサイジングに有利である。なお、本願発明者は、Ａｌ層１ａの厚みを２０μｍ以上１４０μｍ以下にすることにより、上記の効果を得ることができることを後述する実験（実施例）により見出している。また、接合構造のダウンサイジングを行うことができることにより、接合構造を配置するスペースを小さくすることができる 。これらの結果、異種金属同士の接合を伴う接合構造のダウンサイジングを行うことができるとともに 、接合構造を配置するスペースを小さくすることができる。

【0053】

また、本実施形態では、Ａｌ層１ａの厚みは、４０μｍ以上１４０μｍ以下である。これにより、レーザ照射によって溶融したＡｌ層１ａが凝固するときの体積変化がＡｌ層１ａの内部に収まる割合が大きくなるため、Ａｌ層１ａのレーザ照射側（Ｚ１側）の露出面１ｃに形成される突出部１ｄの突出高さをより小さくすることができることを後述する実験により見出している。

【0054】

また、本実施形態によるレーザ溶接用クラッド材１を用いた接合構造では、上記のように、純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるＡｌ層１ａと、Ａｌ層１ａに圧延接合され、鉄基合金からなるＦｅ層１ｂと、から構成され、Ａｌ層１ａの厚みｔ２は、２０μｍ以上１４０μｍ以下であり、Ａｌ層１ａ側からのレーザ照射により、蓋材１２にレーザ溶接される。これにより、Ａｌ層１ａの厚みが２０μｍ以上であることにより、Ａｌ層１ａ側（Ｚ１側）からのレーザ照射によってＦｅ層１ｂよりも十分に低融点のＡｌ層１ａが速やかに溶融されるため、溶融したＡｌ層１ａからのＦｅ層１ｂへの伝熱が速やかに行われ、レーザ溶接用クラッド材１の厚み方向（Ｚ方向）への溶け込みを速やかに行うことができる。この結果、上記したように、一般的なレーザ溶接を適用することができるため、レーザ溶接用クラッド材１を用いた異種金属同士のレーザ溶接による接合を伴う溶接構造を提供することができる。また、Ａｌ層１ａの厚みが１４０μｍ以下であることにより、レーザ溶接に好適なＡｌ量が確保される一方、過剰なＡｌ量が存在しないため、レーザ溶接用クラッド材１の厚みが過度に大きくなるのを抑制することができる。この結果、上記したように、レーザ溶接用クラッド材１を用いて異種金属同士のレーザ溶接による接合を伴う接合構造のダウンサイジング化することができる。また、Ａｌ層１ａの厚みが２０μｍ以上１４０μｍ以下であることにより、レーザ照射によって溶融したＡｌ層１ａが凝固するときの体積変化に起因してＡｌ層１ａのレーザ照射側（Ｚ１側）に形成される突出部１ｄの突出高さを小さくすることができる。この結果、上記したように、レーザ溶接用クラッド材１を用いて異種金属同士のレーザ溶接による接合を伴う接合構造のダウンサイジング化することができる。なお、本願発明者は、Ａｌ層１ａの厚みを２０μｍ以上１４０μｍ以下にすることにより、上記の効果を得ることができることを後述する実験（実施例）により見出している。また、接合構造のダウンサイジングを行うことができることにより、接合構造を配置するスペースを小さくすることができる。これらの結果、異種金属同士の接合を伴う接合構造のダウンサイジングを行うことができるとともに 、接合構造を配置するスペースを小さくすることができる。

【0055】

また、本実施形態では、Ｆｅ層１ｂと他部材とのレーザ溶接による接合面１ｅに形成された溶融部分の接合面の延びる方向の長さが、４０μｍ以上である。これにより、レーザ溶接用クラッド材１と他部材（蓋材１２）との接合強度を適度に高めることができる。なお、本願発明者は、溶融部分の接合面１ｅの延びる方向（Ｘ方向）の長さを４０μｍ以上にすることにより、上記の効果を得ることができることを後述する実験（実施例）により見出している。

【0056】

また、本実施形態では、上記のように、Ａｌ層１ａ側からのレーザ照射により、Ａｌ層１ａのＦｅ層１ｂが圧延接合された面とは反対側の露出面１ｃに形成される突出部１ｄの突出高さが、２０μｍ以下である。これにより、突出部１ｄの突出高さが十分に小さいことにより、突出部１ｄがレーザ溶接用クラッド材１以外の部材に接触することを抑制することができる。この結果、突出部１ｄがレーザ溶接用クラッド材１以外の部材との接触により破損し、破損した突出部１ｄの欠片に起因して接合構造および組電池の動作が不安定になるリスクを抑制することが可能な接合構造を提供することができる。

【0057】

また、本実施形態では、好ましくは、Ａｌ層１ａの厚みは、４０μｍ以上１４０μｍ以下であり、Ａｌ層１ａ側（Ｚ１側）からＦｅ層１ｂ側にレーザを照射されることにより、Ａｌ層１ａのＦｅ層１ｂが圧延接合された面とは反対側の露出面１ｃに形成される突出部１ｄの突出高さが、１５μｍ以下である。これにより、突出部１ｄがレーザ溶接用クラッド材１以外の部材に接触することをさらに抑制することができる。この結果、突出部１ｄがレーザ溶接用クラッド材１以外の部材に接触することに起因する接合構造および組電池の動作が不安定になるリスクをさらに抑制することができる。なお、本願発明者は、Ａｌ層１ａの厚みを４０μｍ以上１４０μｍ以下にすることにより、突出部１ｄの突出高さｘ３を１５μｍ以下にすることができることを後述する実験により見出している。

【0058】

また、本実施形態の電池の製造方法では、上記のように、純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるＡｌ板材５０ａと、鉄基合金からなるＦｅ板材５０ｂとを圧延接合して、Ａｌ層１ａとＦｅ層１ｂとから構成され、Ａｌ層１ａの厚みが、２０μｍ以上１４０μｍ以下である、レーザ溶接用クラッド材１を準備する工程を備える。Ａｌ層１ａの厚みが２０μｍ以上であることにより、Ａｌ層１ａ側（Ｚ１側）からのレーザ照射によってＦｅ層１ｂよりも十分に低融点のＡｌ層１ａが速やかに溶融されるため、溶融したＡｌ層１ａからのＦｅ層１ｂへの伝熱が速やかに行われ、レーザ溶接用クラッド材１の厚み方向（Ｚ方向）への溶け込みを速やかに行うことができる。この結果、上記したように、一般的なレーザ溶接を適用して、電池を製造することができる。また、Ａｌ層１ａの厚みが１４０μｍ以下であることにより、レーザ溶接に好適なＡｌ量が確保される一方、過剰なＡｌ量が存在しないため、レーザ溶接用クラッド材１の厚みが過度に大きくなるのを抑制することができる。この結果、上記したように、レーザ溶接用クラッド材１を用いて異種金属同士のレーザ溶接による接合を行った接合構造のダウンサイジングに有利であるため、適度にダウンサイジングを行うことが可能な電池を製造することができる。また、Ａｌ層１ａの厚みが２０μｍ以上１４０μｍ以下であることにより、レーザ照射によって溶融したＡｌ層１ａが凝固するときの体積変化に起因してＡｌ層１ａのレーザ照射側に形成される突出部１ｄの突出高さを小さくすることができる。この結果、上記したように、レーザ溶接用クラッド材１を用いて異種金属同士のレーザ溶接による接合を伴う接合構造のダウンサイジングに有利であるため、適度にダウンサイジングを行うことが可能な電池を製造することができる。なお、本願発明者は、Ａｌ層１ａの厚みを２０μｍ以上１４０μｍ以下にすることにより、上記の効果を得ることができることを後述する実験（実施例）により見出している。これらの結果、異種金属同士の接合を伴う接合構造のダウンサイジングを行うことができるとともに 、接合構造を配置するスペースを小さくすることができる。

【0059】

［実施例］
試験体となるレーザ溶接用クラッド材１と鉄基合金からなる他部材とをレーザ溶接により接合した接合構造について、レーザ溶接により図５に示すように形成されたレーザ溶接部の接合強度、溶融幅ｘ１、溶け込み深さｘ２および突出部１ｄの突出高さｘ３を測定・評価した実験（実施例）について説明する。

【0060】

まず、Ａｌ層１ａを有する試験体として、全体厚みｔ１が３００μｍであって、Ａ１０５０からなるＡｌ層１ａとＳＵＳ４３０からなるＦｅ層１ｂとから構成され、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が異なる６種類のレーザ溶接用クラッド材１（実施例１～５および比較例２）を準備した。また、Ａｌ層を有さない試験体として、フェライト系ステンレス鋼からなる厚みが３００μｍのＳＵＳ４３０単板（比較例１）を準備した。また、鉄基合金からなる他部材として、厚みが３００μｍのＳＵＳ４３０単板を準備した。なお、試験体である６種類のレーザ溶接用クラッド材１のＡｌ層１ａの厚みｔ２は、１０μｍ（比較例２）、２０μｍ（実施例１）、４０μｍ（実施例２）、６０μｍ（実施例３）、９０μｍ（実施例４）および１４０μｍ（実施例５）とした。

【0061】

次いで、実施例１～５および比較例２の試験体のＡｌ層１ａと他部材とをレーザ溶接により部分的に接合し、Ａｌ０５０とＳＵＳ４３０との異種金属接合部を含む接合構造を作製した。また、比較例１の試験体と他部材とをレーザ溶接により部分的に接合し、ＳＵＳ４３０とＳＵＳ４３０との同種金属接合部を含む接合構造を作製した。なお、いずれの接合構造の場合も、レーザ溶接は、レーザの出力を３００Ｗとし、レーザの照射速度を５００ｍｍ／ｓとし、Ａｌ層１ａのＺ１側の表面に直径１５ｍｍの円を描くようにレーザ照射して行った。

【0062】

作製された実施例１～５、比較例１および比較例２の接合構造について、レーザ溶接部の接合強度評価試験を行った。具体的には、実施例１～５、比較例１および比較例２の接合構造について、レーザ溶接をされた箇所に剪断方向の荷重が作用するように、試験体と他部材とを互いに反対の方向に引っ張る、引張試験を行った。また、レーザ溶接をされた界面（接合面１ｅ）を電子顕微鏡で観察した。

【0063】

表１に、Ａｌ層１ａの厚みｔ２に対する実施例１～５、比較例１および比較例２の接合構造の測定値（接合強度、溶融幅ｘ１、溶け込み深さｘ２および突出部１ｄの突出高さ）を示す。また、表２に、比較例１（Ａｌ層の厚みが０μｍ）の接合構造の測定値に対する、実施例１～５および比較例２の接合構造の測定値の比率（以下、「対比値」という。）を示す。さらに、図１０に、表１に記載の数値を用いて、Ａｌ層１ａの厚みｔ２を横軸にプロットし、それぞれの接合構造のレーザ溶接部の接合強度、溶融幅ｘ１、溶け込み深さｘ２および突出高さｘ３を縦軸にプロットしたグラフを示す。なお、図１０中に示す点線は、Ａｌ層１ａの厚みｔ２と、それぞれの測定値との多項式近似（３次）曲線である。

【0064】

［表１］

【0065】

［表２］

【0066】

比較例１のＳＵＳ４３０単板（Ａｌ層の厚みが０μｍ）を用いた接合構造では、表１に示すように、接合強度が１９９９Ｎ、溶融幅ｘ１が５４μｍ、溶け込み深さｘ２が１２３μｍ、および突出部１ｄの突出高さｘ３が３０μｍとなった。

【0067】

比較例２のＡｌ層１ａの厚みｔ２が１０μｍのレーザ溶接用クラッド材１を用いた溶接構造では、表１に示すように、接合強度が１８５９Ｎ、溶融幅ｘ１が５４μｍ、溶け込み深さｘ２が１３３μｍ、および突出部１ｄの突出高さｘ３が３０μｍとなった。また、表２に示すように、比較例１との対比値は、接合強度が０．９３、溶融幅ｘ１が１．００、溶け込み深さｘ２が１．０８、および突出部１ｄの突出高さｘ３が１．００となった。

【0068】

実施例１のＡｌ層１ａの厚みｔ２が２０μｍのレーザ溶接用クラッド材１を用いた溶接構造では、表１に示すように、接合強度が２０６６Ｎ、溶融幅ｘ１が５４μｍ、溶け込み深さｘ２が１２３μｍ、および突出部１ｄの突出高さｘ３が２０μｍとなった。また、表２に示すように、比較例１との対比値は、接合強度が１．０３、溶融幅ｘ１が１．００、溶け込み深さｘ２が１．００、および突出部１ｄの突出高さｘ３が０．６７となった。

【0069】

実施例２のＡｌ層１ａの厚みｔ２が４０μｍのレーザ溶接用クラッド材１を用いた溶接構造では、表１に示すように、接合強度が１８６５Ｎ、溶融幅ｘ１が４９μｍ、溶け込み深さｘ２が９９μｍ、および突出部１ｄの突出高さｘ３が１５μｍとなった。また、表２に示すように、比較例１との対比値は、接合強度が０．９３、溶融幅ｘ１が０．９１、溶け込み深さｘ２が０．８０、および突出部１ｄの突出高さｘ３が０．５０となった。

【0070】

実施例３のＡｌ層１ａの厚みｔ２が６０μｍのレーザ溶接用クラッド材１を用いた溶接構造では、表１に示すように、接合強度が２０５４Ｎ、溶融幅ｘ１が５０μｍ、溶け込み深さｘ２が７３μｍ、および突出部１ｄの突出高さｘ３が５μｍとなった。また、表２に示すように、比較例１との対比値は、接合強度が１．０３、溶融幅ｘ１が０．９３、溶け込み深さｘ２が０．５９、および突出部１ｄの突出高さｘ３が０．１７となった。

【0071】

実施例４のＡｌ層１ａの厚みｔ２が９０μｍのレーザ溶接用クラッド材１を用いた溶接構造では、表１に示すように、接合強度が１９６１Ｎ、溶融幅ｘ１が５５μｍ、溶け込み深さｘ２が６１μｍ、および突出部１ｄの突出高さｘ３が１０μｍとなった。また、表２に示すように、比較例１との対比値は、接合強度が０．９８、溶融幅ｘ１が１．０２、溶け込み深さｘ２が０．５０、および突出部１ｄの突出高さｘ３が０．３３となった。

【0072】

実施例５のＡｌ層１ａの厚みｔ２が１４０μｍのレーザ溶接用クラッド材１を用いた溶接構造では、表１に示すように、接合強度が１９２１Ｎ、溶融幅ｘ１が５４μｍ、溶け込み深さｘ２が７８μｍ、および突出部１ｄの突出高さｘ３が１０μｍとなった。また、表２に示すように、比較例１との対比値は、接合強度が０．９６、溶融幅ｘ１が１．００、溶け込み深さｘ２が０．６３、および突出部１ｄの突出高さｘ３が０．３３となった。

【0073】

接合構造のレーザ溶接部の接合強度は、上記のように、Ａｌ層を有さない比較例１と比べて、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が２０μｍ（実施例１）および６０μｍ（実施例３）ではやや大きくなり、１０μｍ（比較例２）、４０μｍ（実施例２）、９０μｍ（実施例４）および１４０μｍ（実施例５）ではやや小さくなった。これより、接合構造のレーザ溶接部の接合強度は、Ａｌ層１ａの厚みｔ２に関係なく、ばらつくことが分った。この接合強度がＡｌ層１ａの厚みｔ２に関係なくばらつく事象は、図１０に示す接合強度のプロットおよびその近似曲線からも確認することができる。また、接合強度のばらつきの程度は、表２に示すＡｌ層１ａを有する場合の対比値が０．９３（最小値）から１．０３（最大値）であり、その振れ幅が０．１０（－３％～＋７％）であることから、１０％程度と考えられる。以上のことから、Ａｌ層１ａを有する接合構造のレーザ溶接部の接合強度は、１０％程度のばらつきを生じる可能性はあるもののＡｌ層を有さない接合構造のレーザ溶接部と略同等の十分に実用に足る水準であることが分かった。よって、Ａｌ層１ａを有するレーザ溶接用クラッド材１は、それを用いた接合構造のレーザ溶接部の接合強度の観点で、鉄基合金からなる他部材とのレーザ溶接に適することが分った。

【0074】

また、上記のように、接合構造のレーザ溶接部の溶融幅ｘ１は、Ａｌ層を有さない比較例１と比べて、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が１０μｍ（比較例２）、２０μｍ（実施例１）および１４０μｍ（実施例５）では同等になったが、９０μｍ（実施例４）では僅かに大きくなり、４０μｍ（実施例２）および６０μｍ（実施例３）ではやや小さくなった。これより、接合構造のレーザ溶接部の溶融幅ｘ１は、Ａｌ層１ａの厚みｔ２に関係なく、ばらつくことが分った。この溶融幅ｘ１がＡｌ層１ａの厚みｔ２に関係なくばらつく事象は、図１０に示す溶融幅ｘ１のプロットおよびその近似曲線からも確認することができる。また、溶融幅ｘ１のばらつきの程度は、表２に示すＡｌ層１ａを有する場合の対比値が０．９１（最小値）から１．０２（最大値）であり、その振れ幅が０．１１（－９％～＋２％）であることから、１０％程度と考えられる。以上のことから、Ａｌ層１ａを有する接合構造のレーザ溶接部の溶融幅ｘ１は、１０％程度のばらつきを生じる可能性はあるが、Ａｌ層を有さない接合構造のレーザ溶接部と略同等の十分に実用に足る水準であることが分かった。よって、Ａｌ層１ａを有するレーザ溶接用クラッド材１は、それを用いた接合構造のレーザ溶接部の溶融幅ｘ１の観点で、鉄基合金からなる他部材とのレーザ溶接に適することが分った。

【0075】

また、上記のように、接合構造のレーザ溶接部の溶け込み深さｘ２は、Ａｌ層を有さない比較例１と比べて、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が２０μｍ（実施例１）では同等になったが、１０μｍ（比較例２）では大きくなり、４０μｍ（実施例２）～１４０μｍ（実施例５）では小さくなった。また、表２に示す比較例１との対比値を見ると、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が１０μｍから９０μｍに大きくなるに従って溶け込み深さｘ２が小さくなる傾向を確認することができる。これより、接合構造のレーザ溶接部の溶け込み深さｘ２は、Ａｌ層１ａの厚みｔ２の影響を受けることが分った。この溶け込み深さｘ２がＡｌ層１ａの厚みｔ２の影響を受ける事象は、図１０に示す溶け込み深さｘ２のプロットおよびその近似曲線からも確認することができる。以上のことから、Ａｌ層１ａを有する接合構造のレーザ溶接部の溶け込み深さｘ２は、Ａｌ層１ａの厚みｔ２の影響を受けて、たとえば、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が２０μｍ以上１４０μｍ以下の接合構造（実施例１～５）ではＡｌ層を有さない接合構造（比較例１）と同等以下となり、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が４０μｍ以上１４０μｍ以下の接合構造（実施例２～５）ではより小さくなることが分った。よって、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が２０μｍ以上１４０μｍ以下（好ましくは、４０μｍ以上１４０μｍ以下）であるレーザ溶接用クラッド材１は、それを用いた接合構造のレーザ溶接部の溶け込み深さｘ２の観点で、鉄基合金からなる他部材とのレーザ溶接に適することが分った。

【0076】

ここで、レーザ溶接部の溶け込み深さｘ２が大きい接合構造では、レーザ溶接用クラッド材１とレーザ溶接された他部材（正極端子）の溶接される側の面と反対側の面の近傍までレーザ溶接用クラッド材１の融液が到達して凝固することがある。その場合、これに起因して機械的強度が低下した他部材が割れやすくなるなどの問題点が生じるため、他部材の厚みを余分に大きくする必要がある。しかしながら、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が２０μｍ以上１４０μｍ以下の接合構造（実施例１～５）では、溶け込み深さｘ２がＡｌ層を有さない接合構造（比較例１）と同等以下であるため、レーザ溶接される他部材の厚みを余分に大きくする必要がなくなる。特に、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が４０μｍ以上１４０μｍ以下の接合構造（実施例２～５）では、溶け込み深さｘ２がＡｌ層を有さない接合構造（比較例１）よりも十分に小さいため、レーザ溶接される他部材の厚みをより薄肉化することができる。なお、図１０に示す溶け込み深さｘ２の近似曲線を見ると、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が９０μｍから１４０μｍに向かって大きくなると溶け込み深さｘ２が増加する傾向があるため、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が１４０μｍを超えて大きくなるのは好ましくないと考えられる。この観点で、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が１４０μｍ以下であるレーザ溶接用クラッド材１は、厚さが過度に大きくなく、配置するスペースを小さくすることができるため、これを用いた接合構造のダウンサイジングを行うことができる。

【0077】

また、上記のように、接合構造の突出部１ｄの突出高さｘ３は、Ａｌ層を有さない比較例１と比べて、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が１０μｍ（比較例２）では同等の３０μｍとなったが、２０μｍ（実施例１）～１４０μｍ（実施例５）では小さく２０μｍ以下となった。また、表２に示す比較例１との対比値を見ると、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が１０μｍから１４０μｍに大きくなるに従って突出高さｘ３が小さくなる傾向を確認することができる。これより、接合構造の突出部１ｄの突出高さｘ３は、Ａｌ層１ａの厚みｔ２の影響を受けることが分った。この突出高さｘ３がＡｌ層１ａの厚みｔ２の影響を受ける事象は、図１０に示す突出高さｘ３のプロットおよびその近似曲線からも確認することができる。以上のことから、Ａｌ層１ａを有する接合構造の突出部１ｄの突出高さｘ３は、Ａｌ層１ａの厚みｔ２の影響を受けて、たとえば、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が２０μｍ以上１４０μｍ以下の接合構造（実施例１～５）ではＡｌ層を有さない接合構造（比較例１）よりも小さく２０μｍ以下にすることができるし、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が４０μｍ以上１４０μｍ以下の接合構造（実施例２～５）ではより小さく１５μｍ以下にすることができることが分った。よって、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が２０μｍ以上１４０μｍ以下（好ましくは、４０μｍ以上１４０μｍ以下）であるレーザ溶接用クラッド材１は、それを用いた接合構造のレーザ溶接部の突出部１ｄの突出高さｘ３の観点で、鉄基合金からなる他部材とのレーザ溶接に適することが分った。

【0078】

ここで、レーザ溶接用クラッド材１を用いた接合構造の突出部１ｄの突出高さｘ３が小さいと、厚さが過度に大きくないため、配置するスペースを小さくすることが可能であるとともに、突出部１ｄがレーザ溶接用クラッド材以外の部材などに接触して破損しにくくなるため、突出部１ｄの破損に起因して接合構造および組電池の動作が不安定になるリスクを抑制することができる。この観点で、接合構造の突出部１ｄの突出高さｘ３が２０μｍ以下となるＡｌ層１ａの厚みｔ２が２０μｍ以上１４０μｍ以下、好ましくは、突出部１ｄの突出高さｘ３が１５μｍ以下となるＡｌ層１ａの厚みｔ２が４０μｍ以上１４０μｍ以下であるレーザ溶接用クラッド材１は、鉄基合金からなる他部材とのレーザ溶接に適し、これを用いた接合構造のダウンサイジングにも有利である。

【0079】

以上より、レーザ溶接用クラッド材１と他部材とをレーザ溶接により接合した接合構造のレーザ溶接部の接合強度、溶融幅ｘ１、溶け込み深さｘ２および突出部１ｄの突出高さｘ３の評価結果に基づいて、Ａｌ層１ａの厚みｔ２が２０μｍ以上１４０μｍ以下であるレーザ溶接用クラッド材１は、配置するスペースを小さくすることが可能であり、鉄基合金からなる他部材との異種金属同士の接合を伴うレーザ溶接に適し、それを用いた接合構造のダウンサイジングを行うことが可能であることを本願発明者は知得した。

【0080】

［変形例］
今回開示されている実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0081】

たとえば、本実施形態では、レーザ溶接用クラッド材１を組電池１００に用いる構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、レーザ溶接用クラッド材１は、組電池１００以外に用いてもよく、たとえば、車載用などの電気・電子の回路基板などに用いてもよい。

【0082】

また、本実施形態では、レーザ溶接用クラッド材１は、バスバー２０とワイヤボンディングにより接合する構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、レーザ溶接用クラッド材１は、たとえば、バスバー２０とレーザ溶接などにより接合する構成に用いてもよい。

【0083】

また、本実施形態では、レーザ溶接用クラッド材１は、図２に示すＡｌ層１ａの厚みｔ２がＦｅ層１ｂの厚みｔ３よりも小さい構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、レーザ溶接用クラッド材１は、たとえば、Ａｌ層１ａの厚みｔ２がＦｅ層１ｂの厚みｔ３と同じでもよく、大きくてもよい。

【0084】

また、本実施形態では、レーザ溶接用クラッド材１を、図６に示す円筒型のリチウムイオン二次電池１０に用いる構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、レーザ溶接用クラッド材１を、図１１に示すような角型のリチウムイオン二次電池１０に用いる構成であってもよい。

【0085】

また、本実施形態では、レーザ溶接用クラッド材１のＦｅ層１ｂが、正極端子である鉄基合金からなる蓋材１２（電池用端子部材）にレーザ溶接される構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、レーザ溶接用クラッド材１のＦｅ層１ｂは、たとえば、負極端子を兼ねている筐体にレーザ溶接される構成であってもよい。

【0086】

また、本実施形態では、レーザ溶接用クラッド材１のＦｅ層１ｂが、蓋材１２（電池用端子部材）に直接レーザ溶接される構成例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、レーザ溶接用クラッド材１のＦｅ層１ｂと、蓋材１２との間に他の部品を設けてもよい。この場合、レーザ溶接用クラッド材１のＦｅ層１ｂと蓋材１２との間に設けられた他の部品が電池用端子部材となる。

【符号の説明】

【0087】

１ レーザ溶接用クラッド材
１ａ Ａｌ層
１ｂ Ｆｅ層
１ｃ 露出面
１ｄ 突出部
１ｅ 接合面
１２ 蓋材（他部材、電池用端子部材）
２０ バスバー
５０ａ ：Ａｌ板材
５０ｂ ：Ｆｅ板材
１００ 組電池（電池）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】