CN114725629A - 接片引线及非水电解质器件 - Google Patents

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Abstract

本发明的接片引线使用于在层合材料的内部至少封入有电解液或固体电解质的层合型非水电解质器件，并具备：引线端子，具有由金属材料形成的端子主体和覆盖端子主体的表面的被膜；以及一对膜部，从两侧密合于引线端子且密合于层合材料来密封层合材料，在膜部的引线端子侧设置将经酸改质的聚烯烃作为基础树脂的密合层，被膜包含与密合层的基础树脂相同的成分，被膜是含有水溶性锆盐和水溶性或水分散性丙烯酸树脂的表面处理被膜，所述被膜制备成：水溶性锆盐中锆以质量基准计每一平方米设为从0.8到300mg，并且水溶性或水分散性丙烯酸树脂中固体成分酸值设为从150到740mgKOH/g、以及固体成分羟基值设为从24到240，固体成分以质量基准计每一平方米成为从1.0到600mg。

Description

接片引线及非水电解质器件
技术领域
本发明涉及一种膜部密合于引线端子的接片引线及具备接片引线的非水电解质器件的技术领域。
背景技术
在非水电解质器件中，例如，存在锂离子电池、锂离子电容器等。锂离子电池具有通过锂离子在正极与负极之间移动而进行充电或放电的功能，锂离子电容器在设置有双电层的正极和使用可吸附锂离子的碳系材料的负极的结构中具有进行充电或放电的功能。
这种非水电解质器件中例如有用作车载用电池、蓄电池等并在呈袋状的层合材料的内部封入有电极和电解液或固体电解质的层合型。在层合型非水电解质器件中，通过接片引线进行电力输出，接片引线的一端部连接于配置在层合材料内部的电极，另一端部暴露于层合材料的外部并与作为外部设备的连接端子的母线等连接。
接片引线具有引线端子和膜部，所述引线端子用于输出电力，所述膜部密合于引线端子和层合材料来密封层合材料，并且用于绝缘引线端子和层合材料，引线端子中存在通过由被膜覆盖由金属材料形成的端子主体的表面而构成的端子。在非水电解质器件中，通过接片引线的膜部被热压接而密封层合材料。
为了确保非水电解质器件的良好性能，这种接片引线被要求层合材料的高密封性、引线端子与层合材料之间的高绝缘性、对电解液等的长期耐性、引线端子与膜部的密合性、对引线端子的电极等的良好的焊接性等。并且，在接片引线的引线端子中，由于需要通过被膜确保端子主体的防锈性，因此被膜需要具有高耐腐蚀性。
因此，在以往的非水电解质器件中，为了满足对如上所述引线端子的要求，提出各种提案(例如，参考专利文献1及专利文献2)。
在专利文献1中记载的接片引线中，引线端子的被膜通过涂布包含含有聚丙烯酸的树脂成分和金属盐的处理液而形成为复合被膜层，由此考虑到环境污染问题，用无铬合金进行表面处理，形成耐氟化氢酸性优异的被膜，以实现耐腐蚀性的提高。
在专利文献2中记载的接片引线中，引线端子的被膜通过喷雾包含含有聚丙烯酸及聚丙烯酰胺的树脂成分和金属盐的处理液而形成为复合被膜层，考虑到环境污染问题，用无铬合金进行表面处理，形成耐氟化氢酸性优异的被膜，以实现耐腐蚀性的提高。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特开2006-128096号公报
专利文献2：日本特开2011-81992号公报
发明内容
在接片引线的引线端子中，除需要确保如上所述被膜中的高耐腐蚀性以外，还需要确保引线端子与膜部之间的高密合性。
通过确保引线端子与膜部之间的高密合性，在引线端子与膜部之间不产生间隙而防止封入到层合材料内部的电解液等的液体泄漏，从而可以确保密封性，并可以确保非水电解质器件的良好性能。
因此，本发明的目的在于，具有引线端子与膜部之间的高密合性，并确保对电解液等的长期耐性。
第一，本发明的接片引线使用于在层合材料的内部至少封入有电解液或固体电解质的层合型非水电解质器件，所述接片引线具备：引线端子，具有由金属材料形成的端子主体和覆盖所述端子主体的表面的被膜；以及一对膜部，从两侧密合于所述引线端子且密合于所述层合材料来密封所述层合材料，在所述膜部的所述引线端子侧设置将经酸改质的聚烯烃作为基础树脂的密合层，所述被膜包含与所述密合层的基础树脂相同的成分，所述被膜是含有水溶性锆盐和水溶性或水分散性丙烯酸树脂的表面处理被膜，所述被膜制备成：所述水溶性锆盐中锆以质量基准计每一平方米设为从0.8到300mg，并且所述水溶性或水分散性丙烯酸树脂中固体成分酸值设为从150到740mgKOH/g、以及固体成分羟基值设为从24到240，固体成分以质量基准计每一平方米成为从1.0到600mg。
由此，作为基础树脂的聚烯烃经酸改质的密合层从两侧密合于包含与密合层的基础树脂的酸改质部相同成分的引线端子的被膜。并且，被膜的耐腐蚀性提高，并且被膜对密合层的亲和性提高。
第二，在上述本发明的接片引线中，优选所述密合层将经丙烯酸改质的聚丙烯或聚乙烯设为基础树脂。
由此，密合层具有与被膜相同的丙烯酸成分。
第三，在上述本发明的接片引线中，优选在所述膜部的所述层合材料侧设置第2密合层，所述第2密合层形成有与所述层合材料相同材料的基础树脂。
由此，第2密合层与层合材料的亲和性提高。
第四，在上述本发明的接片引线中，优选所述第2密合层将聚丙烯或聚乙烯设为基础树脂。
由此，由与层合材料的亲和性高的材料形成。而且，在设为聚丙烯的情况下，第2密合层由不易渗透水的材料形成。
第五，本发明的非水电解质器件是在层合材料的内部至少封入有电解液或固体电解质并设置有接片引线的层合型非水电解质器件，所述接片引线具备：引线端子，具有由金属材料形成的端子主体和覆盖所述端子主体的表面的被膜；以及一对膜部，从两侧密合于所述引线端子且密合于所述层合材料来密封所述层合材料，在所述膜部的所述引线端子侧设置将经酸改质的聚烯烃作为基础树脂的密合层，所述被膜包含与所述密合层的基础树脂相同的成分，所述被膜是含有水溶性锆盐和水溶性或水分散性丙烯酸树脂的表面处理被膜，所述被膜制备成：所述水溶性锆盐中锆以质量基准计每一平方米设为从0.8到300mg，并且所述水溶性或水分散性丙烯酸树脂中固体成分酸值设为从150到740mgKOH/g、以及固体成分羟基值设为从24到240，固体成分以质量基准计每一平方米成为从1.0到600mg。
由此，在接片引线中，作为基础树脂的聚烯烃经酸改质的密合层从两侧密合于包含与密合层的基础树脂的酸改质部相同成分的引线端子的被膜。并且，被膜的耐腐蚀性提高，并且被膜对密合层的亲和性提高。
(发明的效果)
根据本发明，由于作为基础树脂的聚烯烃经酸改质的密合层从两侧密合于包含与密合层的基础树脂的酸改质部相同成分的引线端子的被膜，因此膜部的密合层与引线端子的被膜的亲和性提高，具有引线端子与膜部之间的高密合性，能够确保对电解液等的长期耐性。
附图说明
图1是与图2至图4一同表示本发明的实施方式的图，该图是非水电解质器件的主视图。
图2是沿图1的II-II线的剖视图。
图3是接片引线的主视图。
图4是表示与引线端子的被膜与膜部的第1密合层的密合性有关的测定结果的图。
具体实施方式
以下，参考附图，对用于实施本发明的接片引线及非水电解质器件的方式进行说明。
＜非水电解质器件的概略结构＞
首先，作为使用接片引线的层合型非水电解质器件的示例，对锂离子电池的概略结构进行说明(参考图1及图2)。
另外，本发明的非水电解质器件的适用范围并不限定于锂离子电池，本发明也可适用于层合型锂离子电容器等其他非水电解质器件。
非水电解质器件具有内部封入有电解液等的层合材料和一部分从层合材料向外部突出的接片引线，在以下说明中，将接片引线从层合材料突出的方向设为上方，表示前后上下左右的方向。
然而，以下所示的前后上下左右的方向是为了方便说明而使用的，关于本发明的实施，并不限定于这些方向。
非水电解质器件100具有呈袋状的层合材料101、封入到层合材料101的内部的各部、以及一部分从层合材料101突出的接片引线1、1(参考图1)。
层合材料101呈上端部形成为密封部102的筒状。层合材料101例如设为三层结构，分别由树脂材料形成的外表面层101a和内表面层101b层叠于金属层101c的两侧(参考图2)。作为外表面层101a，例如使用聚对苯二甲酸乙二醇酯，作为内表面层101b，例如使用聚丙烯或聚乙烯，作为金属层101c，例如使用铝。
在层合材料101的内部封入有电解液103，并且配置有正极104、负极105及隔板106。正极104和负极105浸入于电解液103中，由隔板106隔开配置有正极104的空间和配置有负极105的空间。作为正极104，例如使用铝，作为负极105，例如使用镍或铜或这些的合金。另外，也可代替电解液103而使用固体电解质。
<接片引线的结构>
接着，对接片引线1的结构进行说明(参考图2及图3)。另外，接片引线1设置有一对，与正极104连接的一个接片引线1作为非水电解质器件100中的正极发挥作用，与负极105连接的另一个接片引线1作为非水电解质器件100中的负极发挥作用。
接片引线1由薄板状的引线端子2和从两侧密合于引线端子2的一对膜部3、3组成。关于接片引线1，外周面的一部分处于密合于密封部102的状态，上端侧部分从层合材料101向上方突出。
引线端子2形成为厚度例如设为从50μm到1000μm的薄板状。引线端子2的下端部设为电极连接部2a，例如通过焊接等连接于正极104或负极105。引线端子2的上端部设为从层合材料101暴露于外部的外部端子部2b，例如通过焊接等连接于外部设备的未图示的连接端子(母线)。
引线端子2通过由被膜5覆盖由金属材料形成的端子主体4的表面而构成。端子主体4例如由镍或铝或铜或不锈钢形成。被膜5例如使用丙烯酸共聚物作为基础树脂，并形成为丙烯酸共聚物与锆盐的复合被膜。
通过在被膜5中含有锆盐，确保良好的导电性，并确保了电极连接部2a与正极104或负极105的高导通性及高焊接性，并且确保了外部端子部2b与外部设备的连接端子的高导通性及高焊接性。
具体而言，被膜5是含有水溶性锆盐和水溶性或水分散性丙烯酸树脂的表面处理被膜，所述被膜制备成：水溶性锆盐中锆以质量基准计每一平方米设为从0.8到300mg，并且水溶性或水分散性丙烯酸树脂中固体成分酸值设为从150到740mgKOH/g、以及固体成分羟基值设为从24到240，固体成分以质量基准计每一平方米成为从1.0到600mg。如此经调整的被膜5涂布于成为端子的金属材料(引线端子2)的表面，被加热干燥而形成为表面处理被膜。
作为表面处理剂的涂布方法，以所形成的被膜5的各成分在上述范围内的方式进行即可，并不受特别限定。例如，能够使用辊涂法、棒涂法、喷涂处理法、浸渍处理法等。
作为表面处理剂的加热方法不受特别限定，但例如可以举出烘箱干燥、基于热空气的强制循环的方法等。加热干燥的条件能够设为例如40到200℃且2到60秒钟。
膜部3、3从两侧密合于引线端子2且也密合于层合材料101的密封部102的内表面来密封层合材料101，具有能够防止封入到层合材料101内部的电解液103等的液体泄漏的作用。并且，膜部3、3介于引线端子2与层合材料101之间，也具有确保引线端子2与层合材料101之间的绝缘性的作用。
膜部3、3形成为在与引线端子2正交的方向上延伸的形状，并从两侧密合于引线端子2的厚度方向上的两面。从而，膜部3、3从两侧密合于引线端子2的被膜5。膜部3的厚度例如设为50μm到150μm，长边方向上的中央部分密合于引线端子2。
膜部3例如设为三层结构，第1密合层6和第2密合层7层叠于中间层8的两侧。然而，膜部3若设为二层以上的结构，则层数是任意的。
第1密合层6的厚度例如设为25μm到100μm。第1密合层6位于引线端子2侧，并将酸改质聚烯烃形成为树脂，基础树脂例如被丙烯酸改质。并且，第1密合层6例如使用聚丙烯或聚乙烯作为聚烯烃。从而，第1密合层6例如使用丙烯酸改质聚丙烯或丙烯酸改质聚乙烯作为基础树脂。
如此，第1密合层6由于使用丙烯酸改质聚丙烯或丙烯酸改质聚乙烯作为基础树脂，因此构成为包含与作为被膜5的基础树脂的丙烯酸共聚物相同的成分即羧酸。另外，在第1密合层6中，基础树脂例如可以被马来酸改质而设为马来酸改质聚丙烯或马来酸改质聚乙烯，在这种情况下，作为被膜5的基础树脂而使用包含羧酸的树脂，期望在第1密合层6和被膜5中包括相同成分。并且，作为被膜5的基础树脂，除包含羧酸的树脂以外，还可以使用马来酸共聚物、马来酸酐改质聚乙烯等。
关于第2密合层7，厚度例如设为25μm到100μm，并隔着中间层8位于与第1密合层6相反的一侧。第2密合层7由与第1密合层6相同材料形成，作为基础树脂，例如使用丙烯酸改质聚丙烯或丙烯酸改质聚乙烯。并且，与第1密合层6同样，在第2密合层7中，基础树脂也可被马来酸改质而设为马来酸改质聚丙烯或马来酸改质聚乙烯。
如此，由于第2密合层7使用聚丙烯或聚乙烯作为基础树脂，因此基础树脂设为与层合材料101的内表面层101b相同的材料。
中间层8层叠于第1密合层6与第2密合层7之间，厚度例如设为50μm。中间层8交联有基础树脂，作为基础树脂，例如使用聚丙烯或聚乙烯。
膜部3通过热压接而密合于引线端子2和层合材料101的密封部102，但如上所述，通过膜部3的中间层8的基础树脂设为交联聚丙烯或交联聚乙烯，膜部3的耐热性提高，膜部3的变形或破碎得到抑制。从而，能够确保膜部3对引线端子2和密封部102的稳定的密合状态，并且能够确保引线端子2与层合材料101之间的高绝缘性。
并且，由于膜部3的基础树脂设为不易渗透水分的聚烯烃系树脂即聚丙烯或聚乙烯，因此在膜部3不易产生水分渗透，并抑制在封装内部产生氢氟酸。由此，在膜部与引线端子之间不易产生由腐蚀引起的剥离，不易产生电解液103等的渗透，能够确保非水电解质器件100的高功能性。
＜关于密合性的试验结果＞
以下，对与测定出被膜与第1密合层的密合状态的密合性有关的试验结果进行说明(参考图4)。
根据有无被膜和膜部有无酸改质，对4种材料进行与密合性有关的试验，被膜使用了含有丙烯酸树脂和锆盐的材料，膜部使用了基础树脂设为丙烯酸改质聚丙烯的材料。并且，在作为正极发挥作用的接片引线和作为负极发挥作用的接片引线这两个接片引线中，分别对于上述4种材料进行了试验。作为正极中的端子主体而使用了铝，作为负极中的端子主体而使用了镍和铜的合金。
在试验中，进行了成为基准的“基准试验”和相对于基准试验的测定密合性的“实测试验”。
关于上述4种接片引线，通过拉伸膜部并从引线端子剥离而进行了基准试验。剥离角度设为180度，剥离速度设为5mm/分钟。
另一方面，在实测试验中，作为加速试验，在锂离子电池用电解液中添加1000ppm水，并将其作为各接片引线的浸渍液而准备。在如此生成的浸渍液中，通过在电解液中添加水而产生氟化氢酸，被膜成为容易从膜部剥离的状态。
实测试验是通过在浸渍液中将上述4种接片引线浸渍恒定时间，浸渍后拉伸膜部并从引线端子剥离而进行。剥离角度和剥离速度与基准试验相同，将浸渍液的温度设为85度，将各接片引线在浸渍液中的浸渍时间均设为336小时。
通过如上所述方法进行各试验，算出基准试验中的膜部的剥离强度和实测试验中的剥离强度的结果比率作为密合残留率。
图4所示的“○”、“△”、“×”表示密合残留率的大小，“○”表示密合残留率为70％以上，“△”表示密合残留率为60％以上且小于70％，“×”表示密合残留率小于60％。
如图4所示，在含有丙烯酸树脂和锆盐的被膜未形成于引线端子的情况下，不管膜部的基础树脂是否被酸改质，均得到密合残留率小于60％的低比率结果。
另一方面，在含有丙烯酸树脂和锆盐的被膜形成于引线端子的情况下，得到密合残留率为60％以上的结果，尤其在被膜形成于引线端子且膜部的基础树脂被丙烯酸改质的情况下，得到密合残留率为70％以上的高比率结果。
根据以上测定结果，在含有丙烯酸树脂和锆盐的被膜形成于引线端子的情况下，确认到引线端子的被膜与膜部的第1密合层之间的高密合性。并且，在含有丙烯酸树脂和锆盐的被膜形成于引线端子且膜部的基础树脂被丙烯酸改质的情况下，确认到可确保引线端子的被膜与膜部的第1密合层之间的更高的密合性。
＜总结＞
如上所述，在接片引线1和具备接片引线1的非水电解质器件100中，在膜部3的引线端子2侧设置将酸改质聚烯烃作为基础树脂的第1密合层6，被膜5包含与第1密合层6的基础树脂相同的成分。
从而，作为基础树脂的聚烯烃经酸改质的第1密合层6由于从两侧密合于包含与第1密合层6的基础树脂的酸改质部相同成分的引线端子2的被膜5，因此膜部3的第1密合层6与引线端子2的被膜5的亲和性提高，具有引线端子2与膜部3之间的高密合性，能够确保对电解液等的长期耐性。由此，在引线端子2与膜部3之间不产生间隙而防止封入到层合材料101内部的电解液103等的液体泄漏以确保密封性，能够确保非水电解质器件100的良好性能。
并且，被膜5是含有水溶性锆盐和水溶性或水分散性丙烯酸树脂的表面处理被膜，所述被膜制备成：水溶性锆盐中锆以质量基准计每一平方米设为从0.8到300mg，并且水溶性或水分散性丙烯酸树脂中固体成分酸值设为从150到740mgKOH/g、以及固体成分羟基值设为从24到240，固体成分以质量基准计每一平方米成为从1.0到600mg。
从而，被膜5的耐腐蚀性提高，并且被膜5对第1密合层6的亲和性提高，能够实现由被膜5的耐腐蚀性的提高引起的端子主体4的防锈性的提高，并且能够确保引线端子2与膜部3之间的高密合性。
而且，作为第1密合层6的基础树脂，通过使用经丙烯酸改质的聚丙烯或聚乙烯，第1密合层6具有与被膜5相同的丙烯酸成分，因此能够以低成本形成膜部3，并且能够确保引线端子2与膜部3之间的高密合性。
而且，在膜部3的层合材料101侧设置有形成有与层合材料101相同材料的基础树脂的第2密合层7。
从而，第2密合层7和层合材料101的亲和性提高，能够确保膜部3与层合材料101之间的高密合性。
并且，第2密合层7由于将聚丙烯或聚乙烯设为基础树脂，因此由与层合材料101的亲和性高的材料形成，在确保非水电解质器件100的高功能性的基础上，能够确保膜部3与层合材料101之间的高密合性。并且，在第2密合层7的基础树脂设为聚丙烯的情况下，尤其，由于第2密合层7由不易渗透水分的材料形成，因此能够确保膜部3与层合材料101之间的更高的密合性。
＜其他＞
上述中示出连接到正极104或负极105的接片引线1、1均从层合材料101向相同方向(上方)突出的例子，但是在非水电解质器件100中，连接到正极104或负极105的接片引线1、1也可从层合材料101向相反方向突出。
(附图标记的说明)
100：非水电解质装置；101：层合材料；103：电解液；
1：接片引线；2：引线端子；3：膜部；4：端子主体；
5：被膜；6：第1密合层；7：第2密合层。

Claims (5)

1.一种接片引线，使用于在层合材料的内部至少封入有电解液或固体电解质的层合型非水电解质器件，所述接片引线具备：
引线端子，具有由金属材料形成的端子主体和覆盖所述端子主体的表面的被膜；以及
一对膜部，从两侧密合于所述引线端子且密合于所述层合材料来密封所述层合材料，
在所述膜部的所述引线端子侧设置将经酸改质的聚烯烃作为基础树脂的密合层，
所述被膜包含与所述密合层的基础树脂相同的成分，
所述被膜是含有水溶性锆盐和水溶性或水分散性丙烯酸树脂的表面处理被膜，
所述被膜制备成：所述水溶性锆盐中锆以质量基准计每一平方米设为从0.8到300mg，并且
所述水溶性或水分散性丙烯酸树脂中固体成分酸值设为从150到740mgKOH/g、以及固体成分羟基值设为从24到240，固体成分以质量基准计每一平方米成为从1.0到600mg。
2.根据权利要求1所述的接片引线，其中，
所述密合层将经丙烯酸改质的聚丙烯或聚乙烯设为基础树脂。
3.根据权利要求1或2所述的接片引线，其中，
在所述膜部的所述层合材料侧设置有第2密合层，所述第2密合层形成有与所述层合材料相同材料的基础树脂。
4.根据权利要求3所述的接片引线，其中，
所述第2密合层将聚丙烯或聚乙烯设为基础树脂。
5.一种非水电解质器件，其是在层合材料的内部至少封入有电解液或固体电解质并设置有接片引线的层合型非水电解质器件，
所述接片引线具备：
引线端子，具有由金属材料形成的端子主体和覆盖所述端子主体的表面的被膜；以及
一对膜部，从两侧密合于所述引线端子且密合于所述层合材料来密封所述层合材料，
在所述膜部的所述引线端子侧设置将经酸改质的聚烯烃作为基础树脂的密合层，
所述被膜包含与所述密合层的基础树脂相同的成分，
所述被膜是含有水溶性锆盐和水溶性或水分散性丙烯酸树脂的表面处理被膜，
所述被膜制备成：所述水溶性锆盐中锆以质量基准计每一平方米设为从0.8到300mg，并且
所述水溶性或水分散性丙烯酸树脂中固体成分酸值设为从150到740mgKOH/g、以及固体成分羟基值设为从24到240，固体成分以质量基准计每一平方米成为从1.0到600mg。
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