CN102569715B - 非水电解质装置用的引线部件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明旨在使设置在引线导体上的绝缘膜薄壁化以提高密封性，而且可以均匀地制备交联层，由此提高非水电解质电池的品质稳定性及可靠性。为此，本发明的引线部件1具备绝缘膜3和熔合有绝缘膜3的引线导体2，其中所述绝缘膜3由交联层3a及热塑性树脂层3b通过双层挤出而整体成型而成。交联层3a由包含分子内具有两个以上双键的多官能单体、且熔融指数比热塑性树脂层3b小的树脂材料交联而成；热塑性树脂层3b由包含具有酚基或者氨基的抗氧化剂、且熔融指数比交联层3a大的树脂材料形成。本发明还提供该引线部件1的制造方法。

Description

非水电解质装置用的引线部件及其制造方法

技术领域

本发明涉及将正极板、负极板和电解液容纳在外装壳体中而成的非水电解质装置用的引线部件、及其制造方法。

背景技术

一直以来，锂离子二次电池等非水电解质电池被用作各种电子机器的电源。图4为示出非水电解质电池的构成例子的立体图，其中图4(A)为示出了向外装壳体5的内部插入引线部件1和层叠电极·隔膜4的状态的图；图4(B)为示出了非水电解质电池10的完成状态的图。

非水电解质电池10具备一对引线部件1、层叠电极·隔膜4、以及作为外包装体的外装壳体5。一对引线部件1分别对应于非水电解质电池10的正极、负极，并具有引线导体2和使用了树脂膜的绝缘膜3。

一对引线部件1以从外装壳体5的密封部分6伸出到外部的方式而形成为薄形。外装壳体5使用由金属箔层和金属箔层两侧的绝缘层所形成的多层体，并对周边部的密封部分6进行热熔合而形成为袋状。在外装壳体5的内部密封容纳有层叠电极·隔膜4以及在非水溶剂(例如，有机溶剂)中溶解有电解质(例如，锂化合物)的非水电解质介质。

一对引线部件1的引线导体2分别连接在层叠电极的正极和负极上。另外，用绝缘膜3覆盖引线导体2，使得导体2与外装壳体5的层叠体的金属箔不发生短路。绝缘膜3被熔合在外装壳体5的规定的边缘部以进行密封。

在针对外装壳体5安装引线部件1时，将分别设有绝缘膜3的一对引线部件1夹在外装壳体5的伸出口，并利用热封将外装壳体5封闭。此时，通过用热塑性树脂层和交联层构成绝缘膜3，由此可以使交联层介于引线部件1和外装壳体5之间。因此，即使在利用热封进行加热时交联层也不会变形，保持引线部件1与外装壳体5的金属箔不发生短路。

在具有如上所述结构的非水电解质电池中，例如，在专利文献1中公开了这样一种引线部件：使用厚度20～40μm的单层结构的绝缘膜作为贴合于引线导体上的绝缘膜，并且在使绝缘膜熔合到引线导体上之后，使整个绝缘膜交联，从而形成该引线部件。

另外，专利文献2中公开这样一种引线部件：通过热层合使热塑性膜和已交联的热塑性膜贴合而形成双层结构的膜，将引线导体夹在该双层结构的膜中，对热塑性膜层进行加热熔融以使其熔合，从而形成该引线部件。另外，在专利文献2的其他方法中，用单层结构的热塑性膜夹持引线导体并热熔合，然后以透过距离比热塑性膜的厚度小的强度来照射电子束，由此在单层结构的热塑性膜上形成交联部分和未交联部分。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-43719号公报

专利文献2：日本特开2003-297336号公报

发明内容

发明要解决的问题

设置在引线导体2的伸出部分的一般的绝缘膜3由热塑性树脂层和交联层构成。在该情况下，例如，可以分别制备用于形成热塑性树脂层的膜、以及用于形成交联层的膜，并使这两种膜贴合，即可制备绝缘膜3。

在该情况下，从贴合工序的稳定化等观点考虑，各膜的厚度需要为30μm左右。因此，由热塑性树脂层和交联层形成的双层结构的绝缘膜3的厚度为60μm以上。为了进一步减小电池的厚度，要求进一步减小引线部件的厚度。

另外，为了形成交联层，在将绝缘膜3贴合到引线导体后进行电子束等照射的情况下，有时由于引线导体2的影响等会造成交联度不均。另外，由于不能连续批量操作，所以生产率也下降。

本发明是鉴于如上所述的现状而完成的，其目的在于，提供一种引线部件以及该引线部件的制造方法，其中所述引线部件中，可使设置于引线导体上的绝缘膜薄壁化且能够均匀地制作交联层，由此提高了非水电解质电池的品质稳定性及可靠性。

解决问题的手段

根据本发明的引线部件为用于非水电解质装置的引线部件，其具备绝缘膜和熔合有所述绝缘膜的引线导体。绝缘膜由交联层及热塑性树脂层通过双层挤出而整体成型而成。交联层由包含分子内具有两个以上双键的多官能单体、并且熔融指数比热塑性树脂层的熔融指数小的树脂材料交联而成；热塑性树脂层由包含具有酚基或者氨基的抗氧化剂、并且熔融指数比前述交联层的熔融指数大的树脂材料构成。

另外，根据本发明的引线部件的制造方法为用于非水电解质装置的引线部件的制造方法，该引线部件具备由交联层及热塑性树脂层构成的绝缘膜以及熔合有绝缘膜的引线导体。该方法包括通过双层挤出成型来制造由未交联的交联层和热塑性树脂层构成的绝缘膜的绝缘膜制造工序，其中，所述未交联的交联层由包含分子内具有两个以上双键的多官能单体、并且熔融指数比热塑性树脂层的熔融指数小的树脂材料构成；所述热塑性树脂层包含具有酚基或者氨基的抗氧化剂、并且熔融指数比交联层的熔融指数大。并且，该方法还包括对绝缘膜照射放射线从而使未交联的交联层发生交联的交联工序、以及将交联工序中交联层被交联了的绝缘膜熔合到引线导体上的熔合工序。需要说明的是，交联层由利用放射线照射等形成交联结构的树脂材料构成，即使是未交联状态也称为交联层。

进一步，根据本发明的引线部件的制造方法，在上述的绝缘膜制造工序和交联工序之间，具有在绝缘膜的交联层的表面上堆叠树脂膜的工序。而且在交联工序中，在使热塑性树脂层与大气接触的状态下并且在交联层上堆叠有树脂膜的状态下照射放射线。

根据本发明，可使设置于引线导体上的绝缘膜薄壁化，而且能够均匀地制作交联层，由此可以提高非水电解质电池的品质稳定性及可靠性。特别是根据本发明，通过采用双层挤出成型来形成绝缘膜，不需要一直以来的使各膜贴合的工序，从而能够使绝缘膜薄壁化。

另外，由于绝缘膜为交联层和热塑性树脂层的双层结构，因此，可以在将其熔合到引线导体上之前照射放射线以使其交联，并且可以连续照射，从而可以在获得均匀的交联的同时提高生产率。

而且绝缘膜的交联层由包含分子内具有两个以上双键的多官能单体、并且熔融指数比热塑性树脂层的熔融指数小的树脂材料交联而成，热塑性树脂层由包含具有酚基或者氨基的抗氧化剂、并且熔融指数比交联层的熔融指数大的树脂材料构成，由此，可以进一步提高一次性照射放射线时交联层的交联度、并抑制热塑性树脂层不必要的交联。

由此，可以得到品质稳定性和可靠性得以提高的非水电解质电池。

附图简要说明

图1为示出应用了本发明引线部件的非水电解质电池的构成例子的图。

图2为示出在本发明引线部件所具有的绝缘体膜上层叠有保护膜的状态的图。

图3为说明本发明的引线部件制造方法的图。

图4为示出非水电解质电池的一般构成例子的斜视图。

符号说明

1…引线部件、2…引线导体、3…绝缘膜、3a…交联层、3b…热塑性树脂层、4…层叠电极·隔膜、4a…正极、4b…负极、4c…隔膜、5…外装壳体、5a…最内层膜、5b…金属箔层、5c…最外层膜、6…密封部分、7…非水电解质介质(电解液)、8…保护膜、10…非水电解质电池

具体实施方式

通过附图对本发明的实施方式进行说明。图1为示出本发明所涉及的非水电解质电池的构成例子的图，图1(A)为非水电解质电池的剖面构成图，图1(B)为示出图1(A)的b-b剖面的图。

容纳电极体及非水电解质介质等的外装壳体5为将两片多层膜重叠并对其周边部进行热封而形成的袋状。在外装壳体5内，密封容纳有正极4a、负极4b、隔膜4c等、以及在非水溶剂(例如，有机溶剂)中溶解电解质(例如，锂化合物)而得到的非水电解质介质(电解液)7。

就外装壳体5的多层膜而言，在最内层膜5a和最外层膜5c之间插入用于提高密封性的由铝等金属构成的金属箔层5b并进行贴合。对于最内层膜5a，作为在电解液中不溶解且适于防止电解液漏出的材料，可使用聚烯烃树脂(例如，马来酸酐改性低密度聚乙烯或者聚丙烯)。另外，最外层膜5c用于保护内侧的金属箔层5b，可使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等材料。

一对引线部件1由引线导体2和熔合在该引线导体2上的绝缘膜3形成。为了与外部电连接，使各引线部件1从外装壳体5的密封部分伸出，并且在其伸出部分配置绝缘膜3，由此使各引线部件1与外装壳体5所包含的金属箔层之间不会发生电接触。

电极体由设置在隔膜4c两侧的正极4a和负极4b形成，其具有在被称为集流体的金属箔或者扩张金属板的金属基材上形成有活性物质层这样的结构。隔膜4c由保持电绝缘性且保持离子传导性的聚烯烃系多孔膜形成。引线部件1的引线导体2分别与正极4a、负极4b连接并以电学方式伸出到外部。

作为引线导体2，可以根据非水电解质装置的种类而使用各种材质的导体，但主要使用铝、镍、铜、镀镍铜等。另外，为了提高耐腐蚀性或粘合性，也可以对这些材料实施表面处理。

绝缘膜3为耐热性的交联层3a和用于通过加热而热熔合的热塑性树脂层3b的双层结构。

作为绝缘膜3的制造方法，在本发明中使用双层挤出成型设备。在此，分别用挤压机使交联层3a和热塑性树脂层3b的树脂材料熔融并挤出，在直至模具出口的流道内进行层叠并从模具出口使其形成膜状而流出。将该膜状的熔融树脂冷却，由此得到绝缘膜3。此时，交联层3a尚未交联。然后，对利用挤压成型而得到的绝缘膜3照射电子束或γ射线等放射线，使交联层3a发生交联。

在使用电子束的情况下，可以根据作为照射对象的绝缘膜3的厚度，从交联层3a侧用透过距离小的加速电压的电子束照射。

作为交联层3a的材料，使用在MI(熔融指数)比热塑性树脂层3b的MI小的树脂材料中配合有交联助剂的材料。作为交联助剂，可以使用分子内具有两个以上双键的多官能单体。例如，作为交联助剂，可以使用三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、三烯丙基氰尿酸酯、三烯丙基异氰尿酸酯等。

另外，形成热塑性树脂层3b的材料使用了在MI比交联层3a的MI大的树脂材料中配合有抗氧化剂的材料。作为交联层3a或者热塑性树脂层3b，可以使用(例如)聚乙烯、酸改性聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、酸改性聚丙烯(例如，马来酸酐改性聚丙烯)、离聚物等树脂材料。

另外，作为上述抗氧化剂，可以使用分子内具有酚基或者氨基的抗氧化剂。作为具有酚基的抗氧化剂，可以使用(例如)2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、季戊四醇-四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、2，2-硫代-二亚乙基双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]等。

另外，作为具有氨基的抗氧化剂，可以使用对(对甲苯磺酰胺基)-二苯胺、4，4’-二辛基二苯胺，N，N’-二苯基对苯二胺等。

以如上所述的构成，通过双层挤出成型机将交联层3a和热塑性树脂层3b的材料挤出以制作双层结构的绝缘膜3，由此可以使绝缘膜3薄壁化。交联层3a使用了包含分子内具有两个以上双键的多官能单体、并且MI比热塑性树脂层3b的MI小的树脂材料，热塑性树脂层3b使用了包含具有酚基或者氨基的抗氧化剂、并且MI比交联层材料的MI大的热塑性树脂材料，由此在一次性照射电子束等放射线的情况下，能够进一步提高交联层3a的交联度、并抑制热塑性树脂层3b的交联从而进一步降低其交联度。

另外，挤压成型后的双层结构的绝缘膜3为热塑性树脂层3b和交联层3a的双层结构，因此可以在将该绝缘膜熔合到引线导体2上之前连续且有效地进行电子束等的照射，可以得到不存在交联度不均匀现象的均质的绝缘膜3。

图2为对构成本发明引线部件的绝缘膜进行放射线照射时的其他实施方式进行说明的图。

在其他实施方式中，对于由交联层3a和热塑性树脂层3b的材料层叠而成的未交联的绝缘膜3，在交联层3a侧的表面上层叠由PET等构成的保护膜8。使保护膜8仅堆叠在未交联的绝缘膜3的交联层3a侧，之后可以进行剥离。

然后，利用电子束或γ射线对堆叠有保护膜8的未交联的绝缘膜3照射放射线，从而使交联层3a交联。由此，热塑性树脂层3b形成为在与大气(氧)接触的状态下容易产生由氧造成的交联阻碍的状态，并且交联层3a形成为在被保护膜8覆盖的状态下不容易产生由氧造成的交联阻碍的状态，在这样的状态下进行交联，因此可以进一步提高交联层3a的交联度，同时可抑制热塑性树脂层3b发生交联。之后可以剥离保护膜8。

(实施例1)

作为第一实施例，将由交联层3a和热塑性树脂层3b层叠而成的绝缘膜3双层挤出成型。挤压成型机中使用了可以进行多层挤出的T模具，将熔融树脂层叠并从T模具吐出，将其冷却，由此得到双层结构的绝缘膜3。

作为交联层3a的材料，使用了MI为1的酸改性聚丙烯，在其中配合了5重量份的作为交联助剂的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。

另外，作为热塑性树脂层3b的材料，使用了MI为8的酸改性聚丙烯，在其中配合了1重量份的作为抗氧化剂的2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚。所得到的绝缘膜3中交联层3a的厚度为25μm、热塑性树脂层3b的厚度也为25μm。

接着，对上述未交联的绝缘膜3照射50kGy的γ射线以使交联层3a交联。然后，如图3所示，准备两张将绝缘体3裁剪成规定尺寸而得到的物质，并且在铝引线导体2的两侧分别面向引线导体2侧而设置热塑性树脂层3b并将它们重叠。然后，利用加热器对夹持有引线导体2的两片绝缘膜3进行加热以使热塑性树脂层3b熔融，使两片绝缘膜3和引线导体2热熔合为一体。由此得到引线部件1。

(实施例2)

在实施例1中制作的交联前的绝膜3的交联层3a侧，堆叠作为保护膜8的PET膜。该情况下的层叠构成的顺序为PET膜、交联层3a、热塑性树脂层3b。如果卷绕该层叠体，则可使PET膜介于堆叠有PET膜的交联层3a与卷绕在该PET膜上的下一圈的热塑性树脂层3b之间。

然后，从卷绕有所得到的PET膜和交联前的绝缘膜3的层叠体的卷轴反复照射电子束从而使交联层3a交联。交联后剥离PET膜，由此得到交联层3a和热塑性树脂层3b的双层结构的绝缘膜3。准备两片将所得到的绝缘膜3裁剪成规定尺寸后的物质，利用实施例1中所说明的图3所示方法来制作引线部件1。

上述各绝缘膜3可以通过热熔合而良好地粘合于引线导体2的表面从而密封引线导体2。另外，就绝缘膜3而言，在热熔合后，可以通过交联层3a来提高表面的耐热性，抑制绝缘膜3的形状变化，并且可以热熔合在外装壳体5的最内层膜上以良好地密封封闭。

Claims (3)

1.一种引线部件，其为用于非水电解质装置的引线部件，具备绝缘膜和熔合有该绝缘膜的引线导体，其特征在于，

所述绝缘膜由交联层和热塑性树脂层通过双层挤出而整体成型而成，作为所述交联层或者所述热塑性树脂层，使用了聚乙烯、酸改性聚乙烯、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、酸改性聚丙烯或离聚物的树脂材料；

所述交联层由包含分子内具有两个以上双键的多官能单体、并且熔融指数比所述热塑性树脂层的熔融指数小的树脂材料交联而成；

所述热塑性树脂层由包含具有酚基或者氨基的抗氧化剂、并且熔融指数比所述交联层的熔融指数大的树脂材料构成，由此在一次性照射放射线的情况下，能够抑制热塑性树脂层的交联从而进一步降低其交联度。

2.一种引线部件的制造方法，其为用于非水电解质装置的引线部件的制造方法，该引线部件具备由交联层和热塑性树脂层形成的绝缘膜、以及熔合有该绝缘膜的引线导体，该方法的特征在于，具有如下工序：

绝缘膜制造工序，其中，通过双层挤出成型来制造由未交联的交联层和热塑性树脂层构成的所述绝缘膜，所述未交联的交联层由包含分子内具有两个以上双键的多官能单体、并且熔融指数比所述热塑性树脂层的熔融指数小的树脂材料形成，所述热塑性树脂层包含具有酚基或者氨基的抗氧化剂、并且熔融指数比所述交联层的熔融指数大；

交联工序，其中，对所述绝缘膜照射放射线，以使所述未交联的交联层发生交联；和

熔合工序，其中，将在所述交联工序中所述交联层被交联了的所述绝缘膜熔合在所述引线导体上。

3.根据权利要求2所述的引线部件的制造方法，其特征在于，在所述绝缘膜制造工序和所述交联工序之间，具有在所述绝缘膜的所述交联层表面上堆叠保护用树脂膜的工序，

在所述交联工序中，在使所述热塑性树脂层与大气接触的状态下并且所述交联层上堆叠有所述保护用树脂膜的状态下进行放射线照射。