CN117223157A - 非水电解液电池用密封垫及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种使用聚丙烯树脂并且耐热性高、廉价且成型性好的非水电解液电池用密封垫及其制造方法。密封垫的主要成分含有将通过注射成型形成的聚丙烯和聚苯醚合金化的树脂。在密封垫的制造方法中,利用双轴混炼挤出机预先将聚丙烯、聚苯醚以及成型助剂等进行混炼,使用将从双轴混炼挤出机喷出的树脂组合物冷却固化而成的材料,通过注射成型而得到所述非水电解液电池用密封垫。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于非水电解液电池的树脂制的非水电解液电池用密封垫及其制造方法。
背景技术
非水电解液电池(以下,典型地被称为锂电池)是电解液为有机溶剂的电池的总称,相当于能够充电的锂离子电池以及不能充电的锂电池等。锂电池被用作备用电源或可移动电子设备的电源。近年来,在汽车上大量使用电子设备,正在研究即使在因事故或故障等而失去电池或再生电源的情况下,为了发送SOS信号也能够进行锂电池的使用。
以锂电池的正极和负极的绝缘为目的而使用密封垫。密封垫中使用的材料具有绝缘性,并且使用不会被电解液等侵蚀的树脂材料。作为锂电池用密封垫中使用的具体的树脂材料,已知有聚丙烯或PPS树脂(聚苯硫醚)(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2000-156210号公报
然而,锂电池用密封垫中使用的聚丙烯的成型加工性良好且廉价,并作为民用锂电池被广泛使用。然而,由于聚丙烯的耐热性低,因此由于经常保管在汽车的室内,在安全性方面存在问题。另一种PPS树脂由于耐热性高,在汽车的内饰或发动机周围、火灾报警器的电源等特别是使用环境温度较高的情况下使用。然而,由于PPS树脂比较昂贵且是焊接强度低的材料,因此存在如果不使用特殊的成型加工法就不能制造密封垫的问题。
发明内容
本发明的目的在于,建立一种由耐热性比聚丙烯高且比PPS树脂廉价且成型性好的树脂材料制成的非水电解液电池用密封垫及其制造方法。
本发明人对本课题进行了深入研究,结果发现,通过向聚丙烯中添加聚苯醚,将合金化的树脂组合物作为材料而用于非水电解液电池用密封垫,从而耐热温度比聚丙烯高,比PPS树脂廉价且成型性良好,由此完成本发明。
另外,发现使用聚丙烯与聚苯醚的质量比为25比75~80比20的范围的材料并通过注射成型(射出成型、喷射成型)制作的所述密封垫,即使在由聚丙烯制成的密封垫的使用环境温度以上,也能够长期使用,从而完成了本发明。
发现相对于合计100质量份的所述聚丙烯和所述聚苯醚,含有5.0~30.0质量份的嵌段共聚物,所述嵌段共聚物是含有乙烯基芳香族化合物嵌段和异戊二烯聚合物嵌段的氢化物,将所述嵌段共聚物中的乙烯基芳香族化合物单元的含量设为50质量%以上且小于80质量%的树脂组合物合金化而成的物质作为材料并通过注射成型法制作的密封垫耐热温度高,对铆接压缩的耐性良好,从而完成了本发明。
具体而言,通过以下的手段,上述课题得到了解决。
<1>一种非水电解液电池用密封垫,其特征在于,
所述非水电解液电池用密封垫通过注射成型而形成,主要成分含有将聚丙烯和聚苯醚合金化而成的树脂。
<2>根据<1>所述的非水电解液电池用密封垫,其特征在于,作为所述主要成分的聚丙烯与聚苯醚的质量比为25比75~80比20。
<3>根据<1>或<2>所述的非水电解液电池用密封垫,其特征在于,
相对于作为所述主要成分的合计100质量份的所述聚丙烯和所述聚苯醚,含有5.0~30.0质量份的嵌段共聚物,
所述嵌段共聚物是含有乙烯基芳香族化合物嵌段和异戊二烯聚合物嵌段的氢化物,
所述嵌段共聚物中的乙烯基芳香族化合物单元的含量为50质量%以上且小于80质量%。
<4>根据<1>~<3>中任一项所述的非水电解液电池用密封垫,其特征在于,当通过注射成型使所述树脂形成具有JISK7139所示的类型A12的哑铃试验片形状且平行部的厚度为1mm的试验片时,在该试验片中,在120℃的气氛下拉伸速度为50mm/分钟的拉伸伸长率为20~300%。
<5>根据<1>~<4>中任一项所述的非水电解液电池用密封垫,其特征在于,在通过注射成型使所述树脂形成CR2032尺寸电池用的密封垫样品时,在该密封垫样品中,以100mm/分钟的试验速度进行拉伸试验,直到拉伸负载达到150N时的移动量为15mm以上。
<6>根据<1>~<5>中任一项所述的非水电解液电池用密封垫,其特征在于,所述聚苯醚在氯仿中测定的30℃时的固有粘度为0.2~0.8dL/g。
<7>一种非水电解液电池用密封垫的制造方法,其特征在于,利用双轴混炼挤出机预先将含有聚丙烯、聚苯醚以及成型助剂的材料进行混炼,使用将从双轴混炼挤出机喷出的树脂组合物冷却固化而成的材料,通过注射成型来制造所述非水电解液电池用密封垫。
<8>根据<7>所述的非水电解液电池用密封垫的制造方法,其特征在于,所述材料中的聚丙烯与聚苯醚的质量比为25比75~80比20,
相对于合计100质量份的所述聚丙烯和所述聚苯醚,含有5.0~30.0质量份的嵌段共聚物,
所述嵌段共聚物是含有乙烯基芳香族化合物嵌段和异戊二烯聚合物嵌段的氢化物,
所述嵌段共聚物中的乙烯基芳香族化合物单元的含量为50质量%以上且小于80质量%。
<9>根据<7>或<8>所述的非水电解液电池用密封垫的制造方法,其特征在于,包括使所述注射成型时的模具温度成为50~120℃的步骤。
<10>根据<7>~<9>中任一项所述的非水电解液电池用密封垫的制造方法,其特征在于,作为在所述注射成型中使用的模具,至少形成密封垫的外周密封部以及底部密封部的模具部位的型腔面的表面粗糙度的JISB0601所示的Rz的数值为0.05~1.2μm。
<11>根据<7>~<10>中任一项所述的非水电解液电池用密封垫的制造方法,其特征在于,作为所述成型材料,使用以所述树脂组合物整体的70质量份以下的比例将所述密封垫成型时产生的不需要的成型品部分的粉碎材料混合而成的材料。
<12>根据<7>~<11>中任一项所述的非水电解液电池用密封垫的制造方法,其特征在于,在所述成型材料中溶解0.02~3.00质量份的非活性气体并进行注射成型。
发明效果
如上所述,本发明的非水电解液电池用密封垫通过将聚丙烯和聚苯醚混合而成的合金材料作为主要成分,能够使其具有耐热温度比聚丙烯高、成型性比PPS树脂好且廉价的优点。进而,本发明的非水电解液电池用密封垫的成型加工性也良好,但作为非水电解液电池,例如也具备锂电池所要求的机械物性或耐药品性。
附图说明
图1是表示使用本发明的一实施方式所涉及的密封垫的扁平状密封电池的概略结构的剖视图。
图2A是表示通过冲压成型制作的封口板的剖视图。图2B是表示通过冲压成型制作的外装罐的剖视图。
图3是表示在外装罐的内侧面通过嵌入成型一体成型密封垫的剖视图。
图4是表示在封口板(负极罐)上嵌合外装罐(正极罐)并铆接外装罐的侧壁之前的状态的剖视图。
图5是表示在封口板(负极罐)上嵌合外装罐(正极罐)并铆接外装罐的侧壁的状态的局部放大剖视图。
图6是表示实施例中使用的哑铃试验片的形状和尺寸的俯视图。
具体实施方式
下面,参照附图详细说明本发明的实施方式。另外,在各图中,对于相同或等同的部分标注相同的附图标记。
作为应用了本发明的非水电解液电池用密封垫的扁平状的密闭电池的一实施方式,示出了硬币型锂电池。另外,本发明不限于锂电池,也可以应用于各种非水电解液电池的密封垫。
如图1所示,硬币型电池1具备:外装罐2,其成为具有侧壁21的有底圆筒状的正极罐;倒碟状的封口板3,其覆盖该外装罐2的开口,成为配置在外装罐2的内侧的负极罐;密封垫4,其配置在外装罐2的侧壁21与封口板3的筒部31之间;以及发电元件5,其被收纳在形成于外装罐2和封口板3之间的空间内。硬币型电池1通过将外装罐2和封口板3嵌合,整体形成为扁平的硬币状。在硬币型电池1的外装罐2与封口板3之间形成的空间内,除了发电元件5以外,还封入有非水电解液(省略图示)。
外装罐2由不锈钢等金属材料构成,通过冲压成型形成为有底圆筒状。外装罐2具备圆形状的底面部22和在其外周与该底面部22连续形成的圆筒状的侧壁21。如图4所示,侧壁21在朝向封口板3铆接之前的状态下,形成为在纵剖视图时相对于底面部22向外侧扩展的锥形状。外装罐2在与封口板3之间夹着密封垫4的状态下,侧壁21的开口端侧向内侧弯曲,而相对于该封口板3的外周部被铆接,由此侧壁21的根部部分大致垂直。
封口板3也与外装罐2同样,由不锈钢等金属材料构成,通过冲压成型形成为有底圆筒状。封口板3具备圆形状的平面部32和在其外周与该平面部32连续形成的圆筒状的筒部31。该筒部31具备从平面部32的边缘部扩径的基端部31a、从基端部31a进一步扩径的台阶部31b、和从台阶部31b向下方大致垂直地延伸的开放部31c。如图1所示,外装罐2的侧壁21的开口端部相对于该台阶部31b弯折而被铆接。
密封垫4从外装罐2的侧壁21的内侧的开口端到底面部22上表面的边缘部通过嵌入成型而形成为环状。例如,通过冲压成型分别形成外装罐2和封口板3(参照图2A、图2B),接着通过注射成型在外装罐2的侧壁21的内面侧一体成型密封垫4(参照图3)。另外,密封垫4可以与封口板3嵌入成型,另外,也可以被单独地成型而组装在外装罐2与封口板3之间。如图5所示,密封垫4形成有:从外装罐2的侧壁21的内侧的开口端到接近底面部22的外侧密封壁部41;与外侧密封壁部41连续地配置于外装罐2的底面部22上表面的边缘部的底部密封部42;形成于该底部密封部42并供封口板3的筒部31前端部嵌合的环状凹部43;和形成环状凹部43的一部分并向外装罐2的侧壁21开口部突出的环状肋44。
如图3和图4所示,密封垫4的外侧密封壁部41与外装罐2的侧壁21的内表面整个面紧贴,除根部部分以外以均匀的厚度形成,形成为大致圆筒状。另外,由于外侧密封壁部41沿着外装罐2的侧壁21的锥形而注射成型,因此以越朝向开口端侧内径越大的方式,作为整体形成为锥形状。
外侧密封壁部41通过铆接外装罐2的侧壁21,覆盖封口板3的筒部31的开放部31c和台阶部31b,并且按压在基端部31a的台阶部31b侧。如图1和图5所示,外侧密封壁部41中的、外装罐2相对于封口板3被铆接时与筒部31的台阶部31b相向的部分被外装罐2的侧壁21的开口端部和筒部31的台阶部31b压缩。由此,利用外侧密封壁部41密封外装罐2与封口板3之间。
在密封垫4的底部密封部42形成有环状凹部43和环状肋44,环状凹部43形成为与封口板3的筒部31的开放部31c的厚度大致相同的槽宽。另外,环状凹部43的槽宽可以大于筒部31的开放部31c的厚度,也可以稍窄。环状肋44的高度优选为超过密封垫4的整体高度的0%且80%以下。更优选地,环状肋44的高度优选为密封垫4的整体高度的10%以上且50%以下。通过这样设定环状肋44的高度,能够尽量减少形成密封垫4的树脂量的浪费,并提高密封效果。
通过将封口板3的筒部31的开放部31c的前端部在压入状态下嵌入该环状凹部43,能够容易地进行封口板3相对于外装罐2的定位,由于将筒部31前端部压入环状凹部43,因此外装罐2与封口板3之间被可靠地密封。另外,还通过环状肋44提高密封垫4的强度。
发电元件5具备:将正极活性物质等成型为圆盘状的正极材料51(电极材料);将负极活性物质的金属锂或锂合金形成为圆盘状的负极材料52;和无纺布制的隔板53。如图1所示,正极材料51位于外装罐2的内侧,负极材料52位于封口板3的内侧。在正极材料51与负极材料52之间配置有隔板53。
正极材料51含有二氧化锰作为正极活性物质。该正极材料51是在二氧化锰中混合石墨、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物以及羟丙基纤维素而调整的正极合剂形成为圆盘状的材料,由具有规定的刚性和导电性的不锈钢等构成的正极环54保持。
正极环54一体形成有与正极材料51的侧面相接的圆筒部54a和从该圆筒部54a的一端侧向该圆筒部54a的内侧延伸而与正极材料51的底面相接的圆环状的凸缘部54b。通过这样构成的正极环54,能够限制该正极环54内的正极材料51向径向和一端侧的变形。而且,由于正极环54的圆筒部54a的另一端侧成为开放的状态,因此正极材料51能够自由地膨胀。因此,即使在放电时负极材料52的厚度变小,正极材料51也沿着正极环54向负极材料52侧膨胀,因此能够防止该正极材料51与负极材料52分离。
隔板53使用以聚对苯二甲酸丁二醇酯制的纤维为材料的无纺布构成。该隔板53在硬币型电池1内被非水电解液浸渍。
非水电解液例如是在将丙烯碳酸酯和1,2-二甲氧基乙烷混合而成的溶液中溶解有LiClO4的溶液。
在以上的结构中,如图5中的白色箭头所示,当相对于封口板3的台阶部31b铆接外装罐2的侧壁21的开口端部时,密封垫4的外侧密封壁部41被外装罐2的侧壁21的开口端部压缩,并且被按压在该筒部31侧。由此,外侧密封壁部41被夹在外装罐2的侧壁21与封口板3的筒部31之间而作为密封件发挥功能。另外,通过铆接外装罐2的侧壁21,封口板3的筒部31被向下方按压,筒部31在环状凹部43内被向下方按压,通过密封垫4的底部密封部42密封外装罐2的底面部22与封口板3的筒部31之间。这样,通过外侧密封壁部41的位于筒部31的台阶部31b上的部分和密封垫4的底部密封部42,将形成于封口板3与外装罐2之间的空间相对于外部空间密封而维持隔离状态。
(本实施方式的密封垫)
本实施方式的密封垫4使用将聚丙烯树脂(PP)和聚苯醚树脂(PPE)合金化而成的树脂组合物作为材料,通过注射成型法制成。对于本实施方式中使用的聚丙烯与聚苯醚的合金,如果聚丙烯与聚苯醚的质量比为25比75~80比20的范围,则耐热性高且成型性良好,因此是优选的。此时的合金的状态是聚苯醚的岛微细地分散在聚丙烯的海中而呈现本发明的目的密封垫的性能。进而,如果聚丙烯与聚苯醚的质量比为25比75~80比20的范围,则具有耐热性、伸长性、密封性良好,因此是进一步优选的。在以聚丙烯与聚苯醚的质量比计聚苯醚树脂的比低于20的情况下,由于对市场要求的耐热性可能不足,因此不是优选的。在以聚丙烯与聚苯醚的质量比计聚苯醚树脂的比高于75的情况下,耐热性良好,但密封垫的柔软性消失,电池制造时铆接时有可能发生裂纹,因此不是优选的。进而,当聚苯醚的质量比大于75时,成型性显著劣化,密封垫难以成型。另外,在聚丙烯与聚苯醚的质量比中,优选聚丙烯为多于25质量份、聚苯醚为少于75质量份的质量比,在这种情况下,作为密封垫材料,拉伸伸长率处于适当的范围且成型性也良好。
另外,本实施方式的密封垫4相对于合计100质量份的(a)聚丙烯树脂和(b)聚苯醚树脂,可以含有5.0~30.0质量份的(c)嵌段共聚物。所述(c)成分的嵌段共聚物是含有乙烯基芳香族化合物嵌段(c1)和异戊二烯聚合物嵌段(c2)的氢化物,(c)嵌段共聚物中的乙烯基芳香族化合物单元的含量为50质量%以上且小于80质量%。通过采用这样的结构,即使施加热量和负荷,也能够得到具有足够高的韧性的密封垫。即,推测出通过使用(a)聚丙烯树脂作为主要成分,能够提高密封垫的延展性,提高拉伸应变。另外,推测出通过使用(b)聚苯醚树脂作为主要成分,在密封垫中,能够有效地发挥(b)成分的聚苯醚树脂本来具有的高耐热性或机械强度。进而,推测出通过(c)嵌段共聚物能够提高密封垫的韧性和耐冲击性。而且,由于(c)成分的嵌段共聚物的乙烯基芳香族化合物嵌段(c1)部分容易与(b)聚苯醚树脂相容,因此推测出(c)嵌段共聚物容易分散在(b)聚苯醚树脂中,能够对刚性的(b)聚苯醚树脂区域赋予韧性和耐冲击性。此外,由于异戊二烯聚合物嵌段(c2)采用乙烯-丙烯的交替共聚结构,因此推测出对(a)聚丙烯树脂的相容性也优异,并且显示出理想的橡胶的性质。特别是,推测出通过精密地调整上述(a)~(c)成分的混合比和(c)嵌段共聚物中的乙烯基芳香族化合物单元的比例,即使施加热量和负荷,也能够提供具有充分的韧性的密封垫。因此,根据本实施方式,能够得到成型加工性良好并且耐热性、机械特性优异的非水电解液电池用密封垫。非水电解液电池需要严格防止水分侵入到水溶液类二次电池以上的电池内,但根据本实施方式,能够得到密封性、防爆安全性也优异的非水电解液电池用密封垫。
<(a)聚丙烯树脂>
本实施方式的密封垫含有(a)聚丙烯树脂。通过含有聚丙烯树脂,能够提高得到的密封垫的延展性。本实施方式中使用(a)聚丙烯树脂优选为丙烯均聚物,或者将丙烯和其他α-烯烃(例如乙烯、丁烯-1、己烯-1等)共聚而得到的共聚物(其中,丙烯的比例超过50质量%,优选80质量%以上),更优选为丙烯均聚物。
在本实施方式中,(a)聚丙烯树脂优选含有:以JISK7210为基准测定的负载2.16kg以及温度230℃下的熔体流动速率(MFR)为8.0g/10分钟以下的聚丙烯树脂;和所述MFR为10.0g/10分钟以上的聚丙烯树脂。通过混合所述MFR为8.0g/10分钟以下的聚丙烯树脂,树脂组合物的流动性有改善,成型性有进一步提高的倾向,通过混合所述MFR为10.0g/10分钟以上的聚丙烯树脂,具有提高所得到的密封垫的拉伸特性或弯曲特性的机械物性的倾向,特别是具有进一步提高拉伸应变的倾向。所述MFR为8.0g/10分钟以下的聚丙烯树脂的MFR优选为2.0g/10分钟以上,更优选为4.0g/10分钟以上,另外,优选为7.0g/10分钟以下,更优选为6.5g/10分钟以下。另外,所述MFR为10.0g/10分钟以上的聚丙烯树脂的MFR优选为11.0g/10分钟以上,更优选为11.5g/10分钟以上,另外,优选为22.0g/10分钟以下,更优选为16.0g/10分钟以下。进而,所述MFR为8.0g/10分钟以下的聚丙烯树脂与所述MFR为10.0g/10分钟以上的MFR之差优选为2.0g/10分钟以上,更优选为4.0g/10分钟以上,另外,优选为10.0g/10分钟以下,更优选8.0g/10分钟以下。通过设置这样的范围,具有形成成型性和拉伸应变都以高水平显示的树脂组合物的倾向。所述MFR为8.0g/10分钟以下的聚丙烯树脂与所述MFR为10.0g/10分钟以上的聚丙烯树脂的质量比优选为1:1~5:1,更优选为1.5:1~4:1,进一步优选为2:1~4:1。另外,在本实施方式中,聚丙烯树脂可以仅为一种,在聚丙烯树脂为一种的情况下,优选使用所述MFR为2.0~16.0g/10分钟以下的聚丙烯树脂。
<(b)聚苯醚树脂>
本实施方式的密封垫含有(b)聚苯醚树脂。通过含有聚苯醚树脂,能够得到具有聚苯醚树脂本来具有的高耐热性或机械强度的密封垫。本实施方式的密封垫中使用的(b)聚苯醚树脂可以使用公知的聚苯醚树脂,例如例示了主链具有下述式(1)所示的结构单元的聚合物。(b)聚苯醚树脂也可以是均聚物或共聚物中的任一种。
[化学式1]
(式(1)中,两个Ra分别独立地表示氢原子、卤原子、伯烷基或仲烷基、芳基、氨基烷基、卤代烷基、烃氧基或卤代烃氧基,两个Rb分别独立地表示氢原子、卤原子、伯烷基或仲烷基、芳基、卤代烷基、烃氧基或卤代烃氧基。其中,两个Ra不会都成为氢原子)。
作为Ra和Rb,分别独立地优选氢原子、伯烷基或仲烷基、芳基。作为伯烷基的优选的例子,可以举出甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、异戊基、2-甲基丁基、2,3-二甲基丁基、2-、3-或4-甲基戊基或庚基。作为仲烷基的优选的例子,可以举出例如异丙基、仲丁基或1-乙基丙基。特别是,Ra优选为伯或仲的碳原子数1~4的烷基或苯基。Rb优选为氢原子。
作为优选的(b)聚苯醚树脂的均聚物,可以举出例如聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二乙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2,6-二丙基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-乙基-6-甲基-1,4-亚苯基醚)、聚(2-甲基-6-丙基-1,4-亚苯基醚)等2,6-二烷基亚苯基醚的聚合物。作为共聚物,可以举出2,6-二甲基苯酚/2,3,6-三甲基苯酚共聚物、2,6-二甲基苯酚/2,3,6-三乙基苯酚共聚物、2,6-二乙基苯酚/2,3,6-三甲基苯酚共聚物、2,6-二丙基苯酚/2,3,6-三甲基苯酚共聚物等2,6-二烷基苯酚/2,3,6-三烷基苯酚共聚物、在聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)上接枝聚合苯乙烯而成的接枝共聚物、在2,6-二甲基苯酚/2,3,6-三甲基苯酚共聚物上接枝聚合苯乙烯而成的接枝共聚物等。
作为本实施方式中的(b)聚苯醚树脂,特别优选聚(2,6-二甲基-1,4-亚苯基醚)、2,6-二甲基苯酚/2,3,6-三甲基苯酚无规共聚物。
(b)聚苯醚树脂优选为在氯仿中测定的30℃时的固有粘度为0.2~0.8dL/g的聚苯醚树脂,更优选为0.3~0.6dL/g的聚苯醚树脂。通过将固有粘度设为0.2dL/g以上,树脂组合物的机械强度有进一步提高的倾向,通过将其设为0.8dL/g以下,有流动性进一步提高、成型加工变得更容易的倾向。另外,也可以并用固有粘度不同的两种以上的(b)聚苯醚树脂,并设为所述的固有粘度的范围。
本实施方式中使用(b)聚苯醚树脂的制造方法没有特别限定,根据公知的方法,可以采用例如在胺铜催化剂的存在下,使2,6-二甲基苯酚等单体氧化聚合的方法,此时,通过选择反应条件,能够将固有粘度控制在期望的范围内。固有粘度的控制能够通过选择聚合温度、聚合时间、催化剂量等条件来实现。
在形成本实施方式密封垫的树脂组合物中,(a)聚丙烯与(b)聚苯醚的质量比为25比75~80比20,在树脂组合物中以75质量份以下的比例含有(b)聚苯醚树脂,优选以60质量份以下的比例含有(b)聚苯醚树脂,进而也可以为37质量份以下含有(b)聚苯醚树脂。通过设为所述上限值以下,能够进一步提高所得到的密封垫的耐热性(特别是负载挠曲温度)或弯曲特性。关于下限值,例如优选以20质量份以上的比例含有(b)聚苯醚树脂。在本实施方式中,(b)聚苯醚树脂可以单独使用一种,也可以将两种以上混合使用。在含有两种以上的情况下,合计量优选为上述范围。如果是作为耐热性指标的负载挠曲温度为60℃以上的所述树脂组合物,则用该树脂组合物制成的本实施方式的密封垫能够适用于在使用环境温度高的状况下使用的非水电解液电池。优选地,由负载挠曲温度为100℃以上的所述树脂组合物制成的本实施方式的密封垫,能够用于即使在高温环境中也要求高可靠性的非水电解液电池。所述负载挠曲温度的测定方法可参照后述的实施例(评价1)。
另外,作为形成本实施方式的密封垫的树脂组合物的其他方式,可以以(a)聚丙烯树脂20.0~50.0质量%、(b)聚苯醚树脂50.0~80.0质量%的比例含有。另外,优选在树脂组合物中以38.0质量%以上的比例含有聚苯醚树脂,更优选以40.0质量%以上的比例含有聚苯醚树脂,进而也可以为42.0质量%以上含有聚苯醚树脂。通过设为所述下限值以上,能够进一步提高所得到的成型体的耐热性(特别是负载挠曲温度)或弯曲特性。关于上限值,例如优选以76.0质量%以下比例含有聚苯醚树脂,更优选以70.0质量%以下的比例含有聚苯醚树脂,进一步优选以65.0质量%以下的比例含有聚苯醚树脂,更优选以60.0质量%以下的比例含有聚苯醚树脂,更进一步优选以55.0质量%以下的比例含有聚苯醚树脂,再进一步优选以50.0质量%以下的比例含有聚苯醚树脂。
在本实施方式中,聚苯醚树脂可以单独使用一种,也可以将两种以上混合使用。在含有两种以上的情况下,合计量优选为上述范围。
<(c)嵌段共聚物>
本实施方式的密封垫相对于合计100质量份的(a)聚丙烯树脂和(b)聚苯醚树脂,以5.0~30.0质量份的比例含有(c)嵌段共聚物。(c)嵌段共聚物是含有乙烯基芳香族化合物嵌段(c1)和异戊二烯聚合物嵌段(c2)的氢化物,(c)成分的嵌段共聚物中的乙烯基芳香族化合物单元的含量为50质量%以上且小于80质量%。通过采用这样的结构,即使得到的密封垫暴露在高温下,也能够提高拉伸应变。(c)成分的嵌段共聚物含有乙烯基芳族化合物嵌段(c1)。乙烯基芳香族化合物嵌段(c1)由于与(b)聚苯醚树脂的相容性优异,因此能够提高(c)嵌段共聚物在(b)聚苯醚树脂中的分散性,能够提高得到的密封垫的韧性和耐冲击性。另外,当在树脂组合物中混合弹性体成分时,存在耐热性降低的倾向,但本实施方式中使用的(c)成分的嵌段共聚物以乙烯基芳香族化合物嵌段(c1)为主要成分,因此能够有效地抑制由树脂组合物得到的密封垫的耐热性的降低。
乙烯基芳香族化合物嵌段(c1)以乙烯基芳香族化合物单元(优选苯乙烯单元)为主要成分,乙烯基芳香族化合物嵌段(c1)优选为90质量%以上,更优选为95质量%以上,进一步优选为98质量%以上,且为乙烯基芳香族化合物单元。作为乙烯基芳香族化合物,为具有乙烯基和芳香环基的化合物,优选为以CH2=CH-L1-Ar1表示的化合物。在此,L1为单键或2价的连接基,优选为单键或式量14~100的2价的连接基,更优选为单键或式量14~50的2个的连接基,进一步优选为单键。在L1为2价的连接基的情况下,优选为脂肪族烃基或由脂肪族烃基和-O-的组合构成的基团。在此,式量的含义是指相当于芳香族乙烯基化合物的L1的部分的每摩尔的质量(g)。Ar1为芳香环基,优选为取代或未取代的苯环基或萘环(优选苯环),进一步优选为未取代的苯环基。
芳香族乙烯基化合物优选为分子量104~600的化合物,更优选为分子量104~400的化合物。作为芳香族乙烯基化合物,可以举出来自苯乙烯、α-甲基苯乙烯、邻甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、乙烯基二甲苯、乙基苯乙烯、二甲基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、乙烯基萘、甲氧基苯乙烯、单溴苯乙烯、二溴苯乙烯、氟苯乙烯、三溴苯乙烯等的苯乙烯系单体(苯乙烯衍生物),特别优选苯乙烯。
另外,(c)成分的嵌段共聚物含有异戊二烯聚合物嵌段(c2)。异戊二烯聚合物嵌段(c2)通过氢化而成为乙烯和丙烯的交替共聚结构且柔软地延伸,因此能够有效地提高拉伸应变。异戊二烯聚合物嵌段(c2)以异戊二烯单元为主要成分,异戊二烯聚合物嵌段(c2)优选为90质量%以上,更优选为95质量%以上,进一步优选为98质量%以上,且为异戊二烯单元。
在本实施方式中,(c)成分的嵌段共聚物中的乙烯基芳香族化合物单元的含量为50质量%以上,优选为55质量%,更优选为60质量%以上。通过设为所述下限值以上,不会降低耐热性,能够有效地提高所得到的密封垫的韧性和耐冲击性。另外,(c)成分的嵌段共聚物中的乙烯基芳香族化合物单元的含量小于80质量%,优选为75质量%以下,更优选为70质量%以下,进一步优选为66质量%以下。通过设为所述上限值以下,所得到的密封垫在高温下的拉伸应变有进一步提高的倾向。在此,乙烯基芳香族化合物单元不限于乙烯基芳香族化合物嵌段(c1)中所含的乙烯基芳香族化合物单元,其主旨在于含有(c)嵌段共聚物的任一位置所含的乙烯基芳香族化合物单元。
本实施方式中使用的(c)成分的嵌段共聚物优选在分子的至少一方的末端、更优选在分子的两末端具有乙烯基芳香族化合物嵌段(c1)。本实施方式中使用的(c)成分的嵌段共聚物可以含有乙烯基芳香族化合物嵌段(c1)和异戊二烯聚合物嵌段(c2)以外的其他区域,但所述其他区域的比例优选为(c)嵌段共聚物的5质量%以下,更优选为3质量%以下。作为(c)嵌段共聚物的具体例,优选苯乙烯/异戊二烯共聚物氢化物(SEP)、苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯共聚物氢化物(SEPS)、苯乙烯/异戊二烯/丁烯/苯乙烯共聚物氢化物(SEEPS),更优选苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯共聚物氢化物(SEPS)。更具体而言,(c)嵌段共聚物优选含有下述式(2)表示的结构,更优选下述式(2)表示的结构占整体的95质量%以上,进一步优选下述式(2)表示的结构占整体的99质量%以上。
[化学式2]
(在式(2)中,l、m和n分别为正数,以l表示的单元和以n表示的单元的合计为苯乙烯单元的质量比例为50质量%以上且小于80质量%的值。)
在本实施方式中,(c)成分的嵌段共聚物优选在以JISK7210为基准的负载2.16kg以及温度230℃下测定时流动。具体而言,熔体流动速率(MFR)优选为0.1g/10分钟以上,更优选为0.15g/10分钟以上,进一步优选为0.3g/10分钟以上。通过设为所述下限值以上,有树脂组合物的流动性改善、成型性进一步提高的倾向。另外,所述MFR优选为7.0g/10分钟以下,更优选为5.0g/10分钟以下,进一步优选为3.0g/10分钟以下,更优选为2.0g/10分钟以下,也可以为1.0g/10分钟以下。通过设为所述上限值以下,树脂组合物整体的韧性和耐冲击性有进一步提高的倾向。
<(a)~(c)成分的混合比率>
本实施方式的密封垫相对于合计100质量份的(a)聚丙烯树脂25~80质量份和(b)聚苯醚树脂75~20质量份,含有5.0~30.0质量份的(c)嵌段共聚物。
(a)聚丙烯树脂与(b)聚苯醚树脂的质量比((a):(b))只要是25~80质量份:75~20质量份即可,优选为29~80质量份:71~20质量份,更优选为40~80质量份:60~20质量份,进一步优选63~80质量份:37~20质量份。通过设为上述比率,在得到的密封垫中,能够有效地维持(b)成分的聚苯醚树脂所具有的耐热性,同时有效地发挥(a)成分的聚丙烯树脂所具有的延展性。
另外,作为在本实施方式中使用树脂组合物的其他方式,优选相对于合计100质量份的(b)聚苯醚树脂50.0~80.0质量份和(a)聚丙烯树脂50.0~20.0质量份,含有5.0~30.0质量份的(c)嵌段共聚物。
在上述其他方式中,(b)聚苯醚树脂与(a)聚丙烯树脂质量比((b):(a))优选为50.0~70.0质量份:50.0~30.0质量份,更优选为50.0~65.0质量份:50.0~35.0质量份,进一步优选为50.1~61.0质量份:49.9~39.0质量份,更优选为50.1~59.9质量份:49.9~40.1质量份。通过设为上述比率,在得到的成型体中,能够有效地维持(b)聚苯醚树脂所具有的耐热性,同时有效地发挥(a)聚丙烯树脂所具有的延展性。
相对于合计100质量份的(a)聚丙烯树脂和(b)聚苯醚树脂,本实施方式的密封垫中的(c)嵌段共聚物的含量为5.0质量份以上,优选为6.0质量份以上,更优选为7.0质量份以上,进一步优选为8.0质量份以上,更优选为9.0质量份以上,可以为10.0质量份以上,可以为11.0质量份以上,也可以为12.0质量份以上。通过设为所述下限值以上,能够对密封垫赋予更优异的韧性和耐冲击性。另外,相对于合计100质量份的(a)成分的聚丙烯树脂和(b)成分的聚苯醚树脂,本实施方式密封垫中的(c)成分的嵌段共聚物的含量为30.0质量份以下,优选为28.0质量份以下,更优选27.0质量份以下,可以为25.0质量份以下,可以为23.0质量份以下,也可以为20.0质量份以下。通过设为所述上限值以下,不降低耐热性就能够进一步提高所得到的密封垫的韧性和耐冲击性。
在本实施方式中,(a)聚丙烯树脂与(c)嵌段共聚物的质量比((a)/(c))优选为1.0以上,更优选为1.5以上,进一步优选为2.0以上,更优选为2.5以上,还可以为3.0以上。通过设为所述下限值以上,所得到的密封垫在高温下的拉伸应变和耐冲击性有进一步提高的倾向。另外,所述(a)/(c)优选为5.0以下,更优选为4.7以下,可以为4.3以下,还可以为3.8以下。通过设为所述上限值以下,有不降低耐热性就进一步提高所得到的密封垫的韧性和耐冲击性的倾向。本实施方式的密封垫可以将(a)聚丙烯树脂、(b)聚苯醚树脂和(c)嵌段共聚物分别仅含有一种,也可以含有两种以上。在含有两种以上的情况下,优选合计量为上述范围。
本实施方式中使用的聚丙烯与聚苯醚的合金材料也可以在不影响聚丙烯与聚苯醚的合金材料的物性和化学特性的范围内添加抗氧化剂、脱模剂、滑动材料等用于使成型加工变得容易的成型助剂。另外,为了提高锂电池用密封垫的特性,也可以将玻璃、滑石、高岭土、氮化硼等成分作为粉末或填料添加。
关于本实施方式密封垫中使用的聚丙烯和聚苯醚的合金的制作方法,预先将聚丙烯和充分干燥的聚苯醚以前段规定的比率进行干混,通过用双轴混炼挤出机混合,能够制作目标的聚丙烯和聚苯醚的合金。另外,在本实施方式中,预先将(a)聚丙烯、(b)聚苯醚、作为含有乙烯基芳香族化合物嵌段(c1)以及异戊二烯聚合物嵌段(c2)的氢化物的(c)嵌段共聚物以前段规定的比率进行干混,通过用双轴混炼挤出机混合,能够制作目标的聚丙烯和聚苯醚的合金。在进行干混时,通过添加脱模剂、抗氧化剂等注射成型助剂,来提高注射成型工序中的密封垫的生产率。进而,通过添加使聚丙烯和聚苯醚都具有活性的相容剂,能够得到稳定的合金材料。另外,作为相容剂,能够使用使聚丙烯和/或聚苯醚相容或具有亲和性高部分的化合物等,例如也可以使用PP-PPE嵌段共聚物、PP-PPE接枝共聚物、酸·环氧基·羟基·恶唑啉基等具有官能团的聚合物、马来酸酐等具有双键和酸的两个反应部位的化合物等。另外,在使用冷却水或空冷风扇对从双轴混炼挤出机的喷嘴喷出的合金材料进行冷却后,通过造粒机将其切成长度为2~4毫米的长度,由此制作可用于注射成型的造粒。这里使用的双轴挤出机只要是ABS树脂等一般的合金材料的制造中使用的双轴混炼挤出机,就能够得到可作为本实施方式的密封垫用材料而使用的材料。另外,被认为如多次反复进行利用双轴混炼挤出机的剪切力或进行动态交联(与熔融混炼同时在剪切下进行交联反应)等那样,通过再活化处理使聚丙烯和聚苯醚合金化,能够减小成为聚丙烯树脂连续相中的分散相的聚苯醚的分散粒径,提高聚苯醚树脂相的分散性和密度,根据该合金材料,作为密封垫产品,能够得到拉伸伸长率或冲击吸收性高、不易破裂的材料。
在本实施方式中使用的注射成型法虽然未图示,但能够使用一般的塑料加工用的注射成型机。例如,可以使用材料的加热熔融的塑化部与为了使熔融的材料流入模具而积存的计量部成为一体的在线螺杆式的注射成型机,也可以使用塑化部和计量部连结的预注射式的注射成型机。关于注射成型机的合模尺寸,需要具有合模力,该合模力能够确保模具关闭且模具不会因从计量部注入的材料的压力而打开的压力。当合模力弱时,模具微小地打开,产生被称为毛刺的成型不良。当产生毛刺时,电池的密封性显著降低,因此不是优选的。
从将聚苯醚和聚丙烯的合金化的树脂组合物投入到注射成型机中的料斗或气缸上所设置的气体注入口,向配置有螺杆的气缸内填充二氧化碳或氮气等非活性气体时,抑制了树脂与氧接触,所得到的密封垫减少了变色。在该工序中得到的密封垫能够预防密封垫的检查线或电池制造线上的异物检查装置的误判。进而,在向聚苯醚和聚丙烯的合金化的树脂组合物中以0.1~5.0MPa的压力微量溶解二氧化碳或氮气这样的非活性气体时,熔融树脂的熔融粘度降低,由此模具的形状转印性提高,得到的密封垫获得更高的密封性。在向聚苯醚和聚丙烯的合金化的树脂组合物中溶解0.02~3.00质量份的二氧化碳或氮气这样的非活性气体的方法中,可以预先向高压容器中投入聚苯醚和聚丙烯的合金化的树脂组合物,注入高压的非活性气体并将浸渍在树脂组合物中的物质投入到注射成型机中,也可以向在注射成型机内成为熔融状态的树脂组合物中注入高压的非活性气体并使其溶解。
也可以注入以上的非活性气体,通过再激活处理进行注射成型。由此,推测出聚苯醚的微粒均匀地分散在聚丙烯的基体中,容易得到良好地发挥聚苯醚和聚丙烯的特性的密封垫。在利用再活化处理进行注射成型时,螺杆的旋转速度例如设为10rpm以上,优选设为50rpm以上,进一步优选设为80rpm以上。作为相对于螺杆1rpm的树脂组合物的增塑量,例如,为了消除在气缸中的滞留时间过长而成为热劣化的原因,可以设为0.01kg/h以上,优选设为0.1kg/h以上,进一步优选设为0.2kg/h以上。另外,树脂组合物在气缸中的滞留时间例如可以设为1~20分钟左右。这是为了使所述滞留时间过短而在气缸内部的反应时间不缩短,另外,所述滞留时间过长而不会引起树脂的热劣化。
本实施方式的密封垫的注射成型中使用的模具虽然未图示但选自通常使用的模具结构。模具由固定侧部和可动侧部构成。在固定侧部形成有从注射成型机的塑化部将熔化的材料注入模具的滑阀(spool)、作为滑阀到制品部的流路的流道、作为流道和制品部的界面的浇口。可动侧部形成有制品部和用于在熔化的材料在制品部冷却凝固后容易取出产品的突出部。制品部被加工成,在固定模具部和可动模具部紧贴时,固定侧制品部和可动侧制品部成为密封垫的形状。本实施方式的密封垫是通过被热熔化的所述合金化的树脂组合物材料从滑阀流入到制品部后被冷却固化,可动模具部离开固定模具部,通过位于可动模具部的突出部从模具中挤出而制成的。由于制作本实施方式的密封垫,当将模具温度提高到锂电池的使用最高温度附近时,密封性因密封垫的收缩而降低的情况减少了。
为了通过注射成型制作本实施方式的密封垫,优选模具温度为50℃以上且120℃以下。在模具温度低于50℃的温度下成型的情况下,组装在电池中的密封垫有可能变形而产生漏液,在密封垫品质方面不是优选的。当模具温度提高到高于120℃时,合金成分的聚丙烯软化,不仅难以得到目标的密封垫形状,而且冷却时间剩余,生产率显著降低。鉴于以上的现象,制作密封垫时的模具温度设为50~120℃,优选为60~120℃,为了得到电池的长期可靠性高的密封垫,模具温度优选为80~120℃,在高温环境下要求高可靠性的情况下,模具温度优选为100~120℃。
本实施方式的密封垫用模具的流道部选自在密封垫冷却时一起冷却并取出的冷流道方式、从滑阀到浇口部维持熔融状态的热流道方式、到流道的一部分维持熔融状态的半热流道方式。当采用冷流道方式或半热流道方式的模具时,会产生不需要的流道。如果流道使用粉碎机粉碎到与颗粒类似的尺寸,则也可以在能够维持密封垫所需的物性的范围内与颗粒混合再利用。如果使流道混合的比率在树脂材料整体中为70质量份以下,则能够制作本实施方式的密封垫。当超过70质量份时,由于树脂组合物的劣化,流动性变得不稳定,树脂组合物突然进入构成模具的模具部件的间隙,无法得到正常的密封垫。如果为50质量份以下,则由于可降低由树脂组合物的劣化引起的分解气体造成的模具污染,因此是优选的。
本实施方式的密封垫用模具中使用的浇口使用在可动模具部打开时浇口和制品部自动切断的点浇口或潜入式浇口、在可动模具部打开时制品部和流道部一体地取出的侧浇口这样的一般在注射成型中使用的浇口方式。在侧浇口方式的情况下,由于用于使熔化的材料向制品部各处传递的传递力高,另一方面,使制品部和流道分开的工序增加,因此优选在密封垫中存在超薄壁部或流动性显著低的材料时使用。在密封垫中存在超薄壁部或不使用流动性显著低的材料就不能发挥电池性能的情况下,如果选择密封垫内径部全面为浇口部的盘浇口,则能够高精度地制作本实施方式的密封垫。在不得不选择侧浇口或盘浇口的情况下,通过向可动模具部附加模内浇口切断结构,能够提高生产率。用于制作本实施方式的密封垫的浇口位置设置在作为电池的密封部的内径壁部、外径壁部以及底面以外的部位。
本实施方式中使用的密封垫用模具优选控制相当于制品部的部位的表面粗糙度。特别是,形成密封垫外周密封部41的内外周面以及底部密封部42的外周面(参照图5)的模具部位(型腔面)优选为镜面。该型腔面在JIS B0601所示Rz的数值(用触针式表面粗糙度测定机测定模具面时的最大高度)优选为0.05μm以上且1.2μm以下,更优选为0.05μm以上且0.08μm以下。在所述表面粗糙度小于0.05μm的情况下,通过注射成型得到的密封垫与固定模具侧紧贴,密封垫有可能因突出而不能自动落下,在所述表面粗糙度大于1.2μm的情况下,密封垫的密封性能有可能下降,担心可能产生发生液体泄漏或来自外部的异物侵入(包括水蒸气)的风险。
本实施方式中使用的密封垫用模具的固定模具制品部的拔模斜度可以设计为0.5度以上且4度以下。优选为0.5度以上且小于2度的情况,更优选为1度以上且小于2度的情况。当拔模斜度小于0.5度时,在从模具中取出产品时有可能产生损伤,密封性显著降低。另外,在拔模斜度为4度以上的情况下,在组装电池时进行铆接时,由于仅利用外周密封部的一部分进行密封,密封性有可能降低。
在本实施方式中对硬币型锂电池用密封垫进行了说明,但本发明的密封垫对于圆筒型的锂电池用密封垫而言,也可以用于使正极和负极绝缘并以电池内部的有机溶剂为主体的锂电池。进而,本发明的密封垫对于能够充放电的锂电池用密封垫而言,由于密封垫所要求的功能类似,因此与硬币型等形状无关,也可以用于其他形状的电池用密封垫。
实施例
以下,使用实施例对本发明所涉及的锂电池用密封垫(非水电解液电池用密封垫)的具体内容进行说明。
作为密封垫的成型材料而将注塑成型用的聚丙烯(Novatec PPMH4日本聚丙烯公司制)和聚苯醚(PX100F聚苯醚树脂、Polyxylenol singapore公司制)以表1所示的质量比,使用回转部件(tumbler)进行混合,使用双轴混炼挤出机进行混炼后,进行水冷,使用造粒机通过注射成型准备作为注射成型用材料的样品1~7。另外,作为密封垫的成型材料而将注射成型用的聚丙烯(Novatec PPMH4日本聚丙烯公司制)、聚苯醚(PX100F聚苯醚树脂、Polyxylenol singapore公司制)、苯乙烯/异戊二烯/苯乙烯共聚物氢化物(SEPS)(Septon2104Clare公司制)以表2所示的比例,使用回转部件进行混合,使用双轴混炼挤出机进行混炼后,进行水冷,使用造粒机通过注射成型准备作为注射成型用材料的样品8~16。另外,在干混时适当添加注射成型助剂。
·评价1
作为表1、表2所示的样品材料,通过注射成型法制作JISK7139所示的类型A1的哑铃试验片(参照图6)。使用这些哑铃试验片,按照JISK7191所示的方法测定负载挠曲温度。即,在负载挠曲温度试验测定机中,对哑铃试验片施加1.80MPa的负载,一边搅拌一边加热试验机内的液体,记录哑铃试验片挠曲0.5mm时的温度(负载挠曲温度)。在这些结果中,将负荷挠曲温度为60℃以上时设为○,将低于60℃时设为×。结果,样品1在29℃、样品2在54℃时不适合。除此之外还清除了目标值。另外,样品5~16具有100℃以上的负载挠曲温度。
·评价2
使用表1、表2所示的样品材料,通过注射成型法制作平面形状具有JISK7139所示的类型A12的哑铃试验片(参照图6)的形状、评价部(平行部)的厚度为1mm、卡盘部的厚度为2mm的试验片。使用这些试验片,在120℃的氛围下,在拉伸速度为50mm/分钟的条件下进行拉伸试验。在拉伸试验中,如果拉伸伸长率为20%以上且300%以下则设为○、低于20%或超过300%的情况下设为×。样品1为450%,样品2为320%,样品7为16%,不适合。除此之外还清除了目标值。
·评价3
使用表1、表2所示的样品材料,使用CR2032尺寸(直径20mm、厚度32mm的圆筒形)的锂电池用密封垫模具,通过注射成型法制作密封垫样品。此时的模具温度为70℃,树脂温度为270℃,注射速度和保持压力根据材料的特性适当调整。确认100个用各种材料制作的密封垫样品,如果没有发生焊接、短射、毛刺等成型不良则设为○,发生成型不良则设为×。结果,样品1产生了毛刺。另外,样品7由于发生了短射而不适合。发现了除此之外的样品能够良好地成型。另外,除了将模具温度变更为100℃以外,在所述同样的条件下制作密封垫样品,用100个样品确认有无成型不良,结果与模具温度70℃时结果相同。另外,使用聚苯硫醚(PPS)为100质量份的成型材料,在与所述相同的条件下,通过注射成型法制作了100个密封垫样品,结果全部发生了焊接。因此,在电池制造时铆接外装罐时,有可能在密封垫上产生裂纹等。
·评价4
在拉伸试验机试验部的上下安装挂钩,将所述密封垫样品(在模具温度70℃下注射成型时的样品)挂在挂钩上,在室温下以100mm/分钟的试验速度进行拉伸试验。拉伸负荷达到100N时的移动量为25mm以上的为○、低于25mm的为×。结果,样品7由于在仅伸长20mm就变形的阶段发生断裂而不适合。除此之外的样品达到了目标值。另外,对在模具温度100℃下注射成型时的所述密封垫样品进行所述同样的拉伸试验。此时,将拉伸负载达到150N时的移动量为15mm以上的情况设为○、低于15mm的情况设为×。其结果,样品7由于仅伸长8mm就变形而不适合。除此之外的样品达到了目标值。
将评价1至4的评价结果汇总到表1、表2中。发现了样品3~6、8~16显示出良好的结果。另外,发现了样品1、2的负载挠曲温度低,耐热性不足。另外,发现了样品7没有伸长,不能满足密封垫的规格。另外,样品1、2、7的拉伸伸长率不适合,样品1、7容易产生成型不良。
[表1]
表1
比较例 | 比较例 | 实施例 | 实施例 | 实施例 | 实施例 | 比较例 | |
样品编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
聚丙烯的含有比例(质量份) | 100 | 82 | 80 | 63 | 40 | 29 | 24 |
聚苯醚的含有比例(质量份) | 0 | 18 | 20 | 37 | 60 | 71 | 76 |
负载挠曲温度 | × | × | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
拉伸伸长率(%) | × | × | ○ | ○ | ○ | ○ | × |
拉伸试验 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | 〇 | × |
成型性 | × | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | × |
密封垫评价 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | × |
[表2]
表2
产业上的可利用性
本发明中的聚丙烯和聚苯醚的合金可以良好地用作锂电池用密封垫。另外,不仅可以用作锂电池用密封垫,也可以用作锂离子电池用密封垫以及各种非水电解液电池用密封垫。
附图标记说明
1 硬币型电池
2 外装罐
3 封口板
4 密封垫
5 发电元件
21 侧壁
22 底面部
31 筒部
31a 基端部
31b 台阶部
31c 开放部
32 平面部
41 外侧密封部
42 底部密封部
43 环状凹部
44 环状肋
51 正极材料
52 负极材料
53 隔板
54 正极环
54a 圆筒部
54b 凸缘部
Claims (12)
1.一种非水电解液电池用密封垫,其特征在于,
所述非水电解液电池用密封垫通过注射成型而形成,主要成分含有将聚丙烯和聚苯醚合金化而成的树脂。
2.根据权利要求1所述的非水电解液电池用密封垫,其特征在于,
作为所述主要成分的聚丙烯与聚苯醚的质量比为25比75~80比20。
3.根据权利要求1或2所述的非水电解液电池用密封垫,其特征在于,
相对于作为所述主要成分的合计100质量份的所述聚丙烯和所述聚苯醚,含有5.0~30.0质量份的嵌段共聚物,
所述嵌段共聚物是含有乙烯基芳香族化合物嵌段和异戊二烯聚合物嵌段的氢化物,
所述嵌段共聚物中的乙烯基芳香族化合物单元的含量为50质量%以上且小于80质量%。
4.根据权利要求3所述的非水电解液电池用密封垫,其特征在于,
当通过注射成型使所述树脂形成具有JISK7139所示的类型A12的哑铃试验片形状且平行部的厚度为1mm的试验片时,在该试验片中,在120℃的气氛下拉伸速度为50mm/分钟的拉伸伸长率为20~300%。
5.根据权利要求4所述的非水电解液电池用密封垫,其特征在于,
在通过注射成型使所述树脂形成CR2032尺寸电池用的密封垫样品时,在该密封垫样品中,以100mm/分钟的试验速度进行拉伸试验,直到拉伸负载达到150N时的移动量为15mm以上。
6.根据权利要求5所述的非水电解液电池用密封垫,其特征在于,
所述聚苯醚在氯仿中测定的30℃时的固有粘度为0.2~0.8dL/g。
7.一种非水电解液电池用密封垫的制造方法,其特征在于,
利用双轴混炼挤出机预先将含有聚丙烯、聚苯醚以及成型助剂的材料进行混炼,使用将从双轴混炼挤出机喷出的树脂组合物冷却固化而成的材料,通过注射成型来制造所述非水电解液电池用密封垫。
8.根据权利要求7所述的非水电解液电池用密封垫的制造方法,其特征在于,
所述材料中的聚丙烯与聚苯醚的质量比为25比75~80比20,
相对于合计100质量份的所述聚丙烯和所述聚苯醚,含有5.0~30.0质量份的嵌段共聚物,
所述嵌段共聚物是含有乙烯基芳香族化合物嵌段和异戊二烯聚合物嵌段的氢化物,
所述嵌段共聚物中的乙烯基芳香族化合物单元的含量为50质量%以上且小于80质量%。
9.根据权利要求8所述的非水电解液电池用密封垫的制造方法,其特征在于,
包括使所述注射成型时的模具温度成为50~120℃的步骤。
10.根据权利要求9所述的非水电解液电池用密封垫的制造方法,其特征在于,
作为在所述注射成型中使用的模具,至少形成密封垫的外周密封部以及底部密封部的模具部位的型腔面的表面粗糙度的JISB0601所示的Rz的数值为0.05~1.2μm。
11.根据权利要求10所述的非水电解液电池用密封垫的制造方法,其特征在于,
作为所述成型材料,使用以所述树脂组合物整体的70质量份以下的比例将所述密封垫成型时产生的不需要的成型品部分的粉碎材料混合而成的材料。
12.根据权利要求10或11所述的非水电解液电池用密封垫的制造方法,其特征在于,
在所述成型材料中溶解0.02~3.00质量份的非活性气体并进行注射成型。
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