DE112012001100T5

DE112012001100T5 - Elektrisches Bauteil, Zelle mit nichtwässrigen Elektrolyten, und Zuleitungsdraht und versiegelbarer Behälter zur Verwendung darin

Info

Publication number: DE112012001100T5
Application number: DE112012001100.7T
Authority: DE
Inventors: Yutaka Fukuda; Hiroshi Hayami; Hiroyasu Sugiyama
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2011-03-04
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2014-01-02
Also published as: CN102971887A; KR101427541B1; US20130095375A1; TWI505533B; JP2012186007A; WO2012121051A1; US9585276B2; KR20130041066A; CN102971887B; TW201246659A; JP5495195B2

Abstract

Es wird ein elektrisches Bauteil, eine Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten sowie ein Zuleitungsdraht und ein versiegelbarer Behälter zur Verwendung darin bereitgestellt, in denen die Adhäsionseigenschaft und Dichtungsleistung im Anfangszustand und in einem Zustand in Kontakt mit dem Elektrolyten verbessert sind. Ein elektrisches Bauteil schließt einen versiegelbaren Behälter ein, der eine Metallschicht und eine Leitung, die sich vom Inneren des versiegelbaren Behälters zum Äußeren des versiegelbaren Behälters erstreckt, einschließt, wobei der versiegelbare Behälter und der Zuleitungs-Leiter in einem Versiegelungsteil hitzeversiegelt werden. Zumindest in einem Teil des Versiegelungsteils ist eine thermische Adhäsivschicht vorgesehen, die Aluminium-Polyphosphat enthält, in einem Abschnitt zwischen der Metallschicht und der Leitung, so dass sie in Kontakt mit dem Zuleitungs-Leiter steht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Bauteil, das als Energiequelle für kleinformatige elektronische Geräte oder ähnliches verwendet wird, eine Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten, wie eine Lithiumionen-Sekundärzelle und einen Zuleitungsdraht und einen versiegelbaren Behälter, die aufbauende Teile des elektrischen Bauteils oder Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten sind.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Mit der Größen- und Gewichtsreduktion elektronischer Geräte wird auch gewünscht, dass auch für elektrische Bauteile, wie Batterien und Kondensatoren, die in diesen Geräten eingesetzt werden, eine Größen- und Gewichtsreduktion erreicht wird. Daher wurden z. B. Zellen mit nicht-wässrigem Elektrolyten, die eine Tasche als versiegelbaren Behälter verwenden, in dem ein nicht-wässriger Elektrolyt (Elektrolytlösung), eine positive Elektrode und eine negative Elektrode versiegelt sind, eingesetzt. Eine Elektrolytlösung, die durch Auflösen eines Fluor enthaltenden Lithiumsalzes, wie beispielsweise LiPF₆ oder LiBF₄ in einem nicht-wässrigen organischen Lösungsmittel, wie Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Dimethylcarbonat oder Ethylenmethylcarbonat hergestellt wurde, wurde als der nicht-wässrige Elektrolyt eingesetzt.
Der versiegelbare Behälter muss die Durchdringung der Elektrolytlösung und Gas und das Eindringen von Feuchtigkeit von außerhalb verhindern, und daher wird ein Behälter in Taschenform, der durch heißsiegelndes Laminieren von Folien, die jeweils eine Metallschicht, wie eine Aluminiumfolie, beschichtet mit Harz, beinhalten, geformt ist, als der versiegelbare Behälter verwendet.
Ein Ende des versiegelbaren Behälters ist als offener Abschnitt geformt. Zuleitungs-Leiter, die mit einem Ende einer positiven Elektrodenplatte und einem Ende einer negativen Elektrodenplatte, die im Behälter versiegelt sind, verbunden sind, sind so angeordnet, dass sie sich aus dem Inneren des versiegelbaren Behälters zum Äußeren des versiegelbaren Behälters durch den offenen Abschnitt erstrecken. Der offene Abschnitt wird hitzeversiegelt, um den versiegelbaren Behälter und die Zuleitungs-Leiter zu verbinden und dadurch den offenen Abschnitt zu versiegeln. Dieser Abschnitt, der als letztes hitzeversiegelt wird, wird als „Versiegelungsteil” bezeichnet.
Im Versiegelungsteil werden der versiegelbare Behälter und die Zuleitungs-Leiter unter Verwendung einer Thermoadhäsivschicht verklebt (hitzeversiegelt). Die Thermoadhäsivschicht wird in manchen Fällen auf dem Zuleitungs-Leiter in einem Abschnitt, der dem Versiegelungsteil entspricht, oder in anderen Fällen auf dem versiegelbaren Behälter in einem Abschnitt, der dem Versiegelungsteil entspricht, im Voraus gebildet. In jedem Fall muss das Versiegelungsteil die Versiegelungseigenschaft (Dichtungswirkung) aufrechterhalten, ohne zwischen der Metallschicht und dem Zuleitungs-Leiter einen Kurzschluss zu verursachen.
PTL 1 offenbart eine Batterie-Siegeltasche und einen Zuleitungsdraht zur Verwendung in einer solchen Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten und beschreibt, dass die Dichtungswirkung des Versiegelungsteils durch Verwendung einer Thermoadhäsivschicht, die durch Bilden einer Maleinsäure-modifizierten Polyolefinschicht direkt auf dem Leiter des Zuleitungs-Leiters gebildet ist, verbessert werden kann.
Allerdings, obgleich die Adhäsionseigenschaft direkt nach dem Versiegeln ausreichend ist, reagiert Feuchtigkeit, die den Versiegelungsteil durchdrungen hat, bei langfristiger Verwendung mit dem im Inneren des versiegelbaren Behälters versiegelten Elektrolyten und es wird Fluorwasserstoffsäure gebildet, die den Zuleitungs-Leiter (Metall) korrodiert, und letztlich tritt eine Abtrennung an der Grenzfläche mit der Metallschicht oder dem Zuleitungs-Leiter auf.
PTL 2 offenbart ein Versiegelungsteil, das trotz der Bildung von Fluorwasserstoffsäure aufgrund der Reaktion zwischen dem Elektrolyten und Feuchtigkeit unkorrodiert bleibt und die Adhäsionseigenschaft erhält. Insbesondere offenbart PTL 2 ein Batterie-Tab, das durch einen Zuleitungs-Leiter mit einer Nickeloberfläche und einer Komposit-Beschichtung, die aus einem aminierten Phenolpolymer, einer dreiwertigen Chromverbindung und einer Phosphorverbindung zusammengesetzt ist und die Oberflächen und die Seitenflächen des Zuleitungs-Leiters bedeckt, aufgebaut ist. PTL 2 beschreibt, dass die Komposit-Beschichtung die Elution der Nickelschicht und Korrosion der Nickelschicht, die durch Fluorwasserstoffsäure verursacht wird, die aus dem Elektrolyten und Feuchtigkeit gebildet wird, verhindert.
PTL 3 schlägt vor, eine Schicht, die aus einem säuremodifizierten Elastomer auf Styrolbasis zusammengesetzt ist, in einem Versiegelungsteil in einem Abschnitt, der in Kontakt mit dem Zuleitungs-Leiter kommt, zu bilden.
LISTE DER ZITATE
PATENTLITERATUR

PTL 1: Japanisches Patent Nr. 3562129
PTL 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2009-99527
PTL 3: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2010-92631

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE
Das in PTL 2 offenbarte Verfahren ist unter Umweltgesichtspunkten nicht vorzuziehen, da ein Schwermetall, Chrom, verwendet wird. Gemäß des in PTL 3 offenbarten Verfahrens werden Ethylencarbonat und Diethylcarbonat in einem 1:1-Volumenverhältnis gemischt und ein Zuleitungs-Leiter wurde in einem 80°C-Thermostaten über 4 Wochen stehen gelassen, während er in einem Elektrolyten mit eine LiPF₆-Konzentration von 1,0 mol/l getaucht war, um die Abtrennung als Elektrolytwiderstand zu bewerten. Allerdings wird in den letzten Jahren von elektrischen Bauteilen und ähnlichen, die in Automobilen verwendet werden, gefordert, dass sie Langzeit-Haltbarkeit aufweisen, und daher wurden weitere Verbesserungen der Elektrolytbeständigkeit des Versiegelungsteils ein Thema.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um diese Aufgaben zu bearbeiten, und ein Ziel ist es, ein elektrisches Bauteil, das eine verbesserte Dichtungswirkung und verbesserten Elektrolytwiderstand im Versiegelungsteil aufweist, sowie eine Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten und einen Zuleitungs-Leiter und einen versiegelbaren Behälter zur Verwendung darin bereitzustellen.
LÖSUNG DER AUFGABE
Ein erfindungsgemäßes elektrisches Bauteil schließt einen versiegelbaren Behälter ein, der eine Metallschicht und einen Zuleitungs-Leiter beinhaltet, der sich vom Inneren des versiegelbaren Behälters zum Äußeren des versiegelbaren Behälters erstreckt, wobei der versiegelbare Behälter und der Zuleitungs-Leiter in einem Versiegelungsteil hitzeversiegelt sind, wobei zumindest in einem Teil des Versiegelungsteils eine thermische Adhäsivschicht, die Aluminium-Polyphosphat enthält, in einem Abschnitt zwischen der Metallschicht und der Leitung vorgesehen ist, so dass sie in Kontakt mit dem Zuleitungs-Leiter steht.
Die thermische Adhäsivschicht ist vorzugsweise aus einer Harzzusammensetzung zusammengesetzt, die 1 bis 33 Massenteile Aluminium-Polyphosphat pro 100 Massenteilen eines säuremodifizierten Polyolefins enthält. Das Aluminium-Polyphosphat hat vorzugsweise einen Teilchendurchmesser von 0,1 bis 10 μm.
Eine erfindungsgemäße Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten schließt einen versiegelbaren Behälter ein, der eine Metallschicht, einen Zuleitungs-Leiter, der sich vom Inneren des versiegelbaren Behälters zum Äußeren des versiegelbaren Behälters erstreckt, einen nicht-wässrigen Elektrolyten, der im Inneren des versiegelbaren Behälters versiegelt ist und eine Elektrode, die im Inneren des versiegelbaren Behälters versiegelt ist und mit einem Ende des Zuleitungs-Leiters verbunden ist, einschließt, wobei der versiegelbare Behälter und der Zuleitungs-Leiter in einem Versiegelungsteil hitzeversiegelt sind, worin zumindest in einem Teil des Versiegelungsteils eine thermische Adhäsivschicht, die Aluminium-Polyphosphat enthält, in einem Abschnitt zwischen der Metallschicht und dem Zuleitungs-Leiter vorgesehen ist, so dass sie in Kontakt mit dem Zuleitungs-Leiter steht.
Ein erfindungsgemäßer Zuleitungsdraht ist für die Verwendung im elektrischen Bauteil oder der Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten, wie oben beschrieben, vorgesehen und beinhaltet einen Zuleitungs-Leiter und eine thermische Adhäsivschicht, die den Zuleitungs-Leiter in zumindest einem Teil, der dem Versiegelungsteil entspricht, bedeckt und in Kontakt mit dem Zuleitungs-Leiter steht, wobei die thermische Adhäsivschicht Aluminium-Polyphosphat enthält.
Der Zuleitungs-Leiter ist vorzugsweise aus Nickel oder einem Metall, das eine Nickel-Oberflächenbeschichtung aufweist, aufgebaut.
Ein erfindungsgemäßer versiegelbarer Behälter ist für die Verwendung im elektrischen Bauteil oder der Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten, wie oben beschrieben, vorgesehen und beinhaltet eine Metallschicht und eine thermische Adhäsivschicht, die die Metallschicht zumindest in einem Abschnitt, der dem Versiegelungsteil entspricht, bedeckt, worin ein Teil der thermischen Adhäsivschicht, die in Kontakt mit dem Zuleitungs-Leiter kommt, Aluminium-Polyphosphat enthält.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Da erfindungsgemäß die thermische Adhäsivschicht, die den Versiegelungsteil aufbaut, eine hervorragende Resistenz gegenüber Fluorwasserstoffsäure hat, können ein elektrisches Bauteil, das ein Versiegelungsteil mit hervorragender Elektrolytbeständigkeit aufweist, eine Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten sowie ein Zuleitungsdraht und ein versiegelbarer Behälter zur Verwendung im elektrischen Bauteil und der Zelle im nicht-wässrigen Elektrolyten bereitgestellt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Vorderansicht einer Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Teilquerschnittansicht einer Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Teilquerschnittansicht eines Zuleitungsdrahts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Teilquerschnittansicht eines versiegelbaren Behälters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine Teilquerschnittansicht eines versiegelbaren Behälters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine Teilquerschnittansicht eines versiegelbaren Behälters gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen elektrischen Bauteils werden nun unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
1 ist eine schematische Vorderansicht einer Ausführungsform einer Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten, wie einer Lithiumionenzelle, und 2 ist eine Teilquerschnittansicht, die entlang der Linie A-A' in 1 aufgenommen ist.
Eine in 1 gezeigte Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten (1) beinhaltet einen im wesentlichen rechteckigen versiegelbaren Behälter (2) und Zuleitungs-Leiter (3), die sich vom Inneren des versiegelbaren Behälters (2) nach außen erstrecken.
Wie 2 zeigt, ist der versiegelbare Behälter (2) eine Tasche, die durch Überlagern zweier dreischichtiger Laminatfolien (8), die jeweils aus einer Metallschicht (5) und Harzschichten (6) und (7) aufgebaut sind, die die Metallschicht (5) bedecken, und Verkleben der Harzschichten (7) durch Heißsiegeln oder ähnliches entlang dreier Seiten (Umfang) außer der Seite, wo die Zuleitungs-Leiter (3) eindringen, gebildet wird.
Ein Kollektor der positiven Elektrode (10) und ein Kollektor der negativen Elektrode (11), die mit den Enden der Zuleitungs-Leiter (3) verbunden sind, ein nicht-wässriger Elektrolyt (13) und ein Separator (12) sind im Inneren des versiegelbaren Behälters (2) versiegelt.
Ein Metall wie Aluminium, Nickel, Kupfer oder nickelbeschichtetes Kupfer wird als Zuleitungs-Leiter (3) verwendet. Im Fall von Lithiumionenzellen wird Aluminium häufig in der positiven Elektrode und Nickel oder nickelbeschichtetes Kupfer häufig in der negativen Elektrode verwendet.
Die geschichteten Folien (8), die den versiegelbaren Behälter (2) aufbauen, nutzen eine Aluminiumfolie oder ähnliches als Metallschicht (5) und ein Polyamidharz, wie 6,6-Nylon oder 6-Nylon, ein Polyesterharz, ein Polyimidharz oder ähnliches als Harzschicht (6), die an der äußeren Seite des versiegelbaren Behälters (2) lokalisiert ist. Ein isolierendes Harz, das sich nicht im nicht-wässrigen Elektrolyten auflöst und unter Erwärmung schmilzt, wird vorzugsweise in der Schicht (7) eingesetzt, die sich an der Innenseite des versiegelbaren Behälters (2) befindet. Beispiele davon schließen Harze auf Polyolefinbasis, säuremodifizierte Harze auf Polyolefinbasis und säuremodifizierte Elastomere auf Styrolbasis ein.
Der versiegelbare Behälter (2) wird durch Verkleben (Heißversiegeln) zwischen den Zuleitungs-Leitern (3), die sich vom Inneren des versiegelbaren Behälters (2) zum Äußeren erstrecken und dem versiegelbaren Behälter (Laminatfolien (8)) mit einer thermischen Adhäsivschicht (4) dazwischen versiegelt. Ein erfindungsgemäßes Merkmal ist es, dass ein Harz, das Aluminium-Polyphosphat enthält, in der thermischen Adhäsivschicht (4) im Versiegelungsteil (9) eingesetzt wird.
Das Basisharz, das die thermische Adhäsivschicht (4) aufbaut, kann irgendein Harz sein, das durch die Hitze während des Heißversiegelns schmilzt und das den versiegelbaren Behälter (2) mit den Zuleitungs-Leitern (3) verkleben kann. Beispiele davon schließen Harze auf Polyolefinbasis und säuremodifizierte Elastomere auf Styrolbasis ein. Beispiele der Harze auf Polyolefinbasis schließen Polyethylen, Polypropylen, Ionomer-Harze und säuremodifiziertes Polyolefin ein. Insbesondere ist ein säuremodifiziertes Polyolefin, das eine klebende funktionelle Gruppe aufweist, und durch Maleinsäure, Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinanhydrid oder ähnliches modifiziert ist, bevorzugt. Unter diesen weist ein Maleinanhydrid-modifiziertes Polyolefinharz eine hervorragende Adhäsionseigenschaft zu Metall und eine hervorragende Abdichtungseigenschaft auf.
Aluminium-Polyphosphate sind Phosphate, die durch Polymerisierung von zwei oder mehr PO₄-Tetraedern über gemeinsame Sauerstoffatome hergestellt werden, und Beispiele davon, entsprechend dem Polymerisationsgrad, schließen Aluminium-Polyphosphate mit einer linearen Struktur, wie Beispielsweise Aluminium-Triphosphat und Aluminium-Tetraphosphat; cyclische oder langkettige Aluminium-Metaphosphate; und Aluminium-Ultraphosphate, in denen lineare und cyclische Strukturen miteinander verbunden sind, ein. Aluminium-Polyphosphate sind Pulver, die schwach wasserlöslich sind und sind Schichtverbindungen, in denen blattförmige Kristalle gestapelt sind. Aluminium-Polyphosphate können Kristallwasser enthalten oder Anhydride sein.
Der mittlere Teilchendurchmesser des erfindungsgemäß verwendeten Aluminium-Polyphosphats ist nicht speziell eingeschränkt, aber ist vorzugsweise 0,1 bis 10 μm, stärker bevorzugt 0,5 bis 7,0 μm und noch stärker bevorzugt 1,0 bis 5,0 μm. Der mittlere Teilchendurchmesser wird durch Dispergieren einer Probe in einer 0,1-%igen wässrigen Natriumhexametaphosphatlösung, Ultraschallbehandlung der dispergierten Probe für 5 Minuten und dann Messen des Durchmessers unter Verwendung eines ”Coulter Multisizer II”, hergestellt durch Beckman Coulter, Inc., bestimmt.
Diese Aluminium-Polyphosphate können oberflächenbehandelt oder gemischt mit Siliziumdioxid, einer Zinkverbindung, Magnesiumverbindung, Kalziumverbindung oder ähnlichem sein. Die Azidität kann durch Oberflächenbehandeln oder Mischen der Aluminium-Polyphosphate mit diesen Metallverbindungen kontrolliert werden.
Der Gehalt an Aluminium-Polyphosphat wird gemäß der Konfiguration der Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten, der Verwendung und des Typ des Basisharzes angemessen ausgewählt. Typischerweise ist der Aluminium-Polyphosphatgehalt vorzugsweise 1 bis 33 Massenteile und stärker bevorzugt 3 bis 30 Massenteile in Bezug auf 100 Massenteile des Basisharzes. Falls der Aluminium-Polyphosphatgehalt übermäßig hoch ist, so neigt die Adhäsionsstärke zu den Leitern abzunehmen, und die Dichtungsleistung neigt dazu, sich zu verschlechtern. Wenn der Aluminium-Polyphosphatgehalt weniger als 1 Massenteil ist, so erreicht das Aluminium-Polyphosphat nicht ausreichend seine Wirkungen.
Die thermische Adhäsivschicht kann zusätzlich zum oben beschriebenen Basisharz und Aluminium-Polyphosphat verschiedene Additive, wie ein Flammhemmmittel, einen UV-Absorber, einem Lichtstabilisator, einem Hitzestabilisator, ein Gleitmittel und ein Färbemittel enthalten, wenn nötig. Der Gehalt dieser Additive ist vorzugsweise 30 Massen-% oder weniger der gesamten Harzzusammensetzung.
Eine Zusammensetzung, die ein Basisharz, Aluminium-Polyphosphat und, falls nötig, Additive enthält, wird unter Verwendung eines bekannten Mischers, wie eines offenen Rollmischers, eines Druckkneters, eines Einzelschaubenmischers oder eines Doppelschaubenmischers gemischt und zu einer folienförmigen thermischen Adhäsivschicht durch Extrusionsformen oder ähnliches geformt. Die Dicke der thermischen Adhäsivschicht (4) hängt von der Dicke des Zuleitungs-Leiters (3) ab, aber ist üblicherweise bevorzugt 30 bis 200 μm.
Die thermische Adhäsivschicht (4) kann durch Bestrahlung mit einer ionisierenden Strahlung, wie einem Strahl beschleunigter Elektronen oder einer Gamma-Strahlung, vernetzt und eingesetzt werden. Das Vernetzen verbessert die Hitzebeständigkeit und verhindert die Abnahme der Adhäsivkraft bei einer hohen Arbeitstemperatur und Kurzschlüsse zwischen den Zuleitungs-Leitern (3) und der Metallschicht (5). Es kann die gesamte thermische Adhäsivschicht (4) vernetzt werden, oder die thermische Adhäsivschicht (4) kann als eine Mehrschichtstruktur gebildet werden, in der nicht-vernetzte Schichten und vernetzte Schichten gestapelt sind.
Die thermische Adhäsivschicht (4) kann im Voraus gebildet werden, um die Zuleitungs-Leiter (3) in einem Abschnitt, der dem Versiegelungsteil entspricht, zu bedecken, oder kann auf der laminierten Folie, die den versiegelbaren Behälter (2) aufbaut, in einem Abschnitt, der in Kontakt mit dem Zuleitungs-Leiter (3) kommt, gebildet werden.
3 zeigt den Fall, wo ein Abschnitt (beide Seiten) des Zuleitungs-Leiters (3), der dem Versiegelungsteil entspricht, mit einem thermischen Adhäsivfilm bedeckt ist, der als thermische Adhäsivschicht fungiert. Der mit dem thermischen Adhäsivfilm bedeckte Zuleitungs-Leiter, so wie dieser, wird auch als ”Zuleitungsdraht” bezeichnet. Der Zuleitungsdraht wird manchmal auch als Tab-Leiter bezeichnet.
4 zeigt den Fall, in dem die thermische Adhäsivschicht auf dem versiegelbaren Behälter im Voraus gebildet ist.
Die erfindungsgemäße Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten ist nicht auf eine Zelle beschränkt, in der eine thermische Adhäsivschicht auf dem Versiegelungsteil für den Zuleitungs-Leiter gebildet ist, sondern schließt auch eine Zelle ein, in der die gesamte Harzschicht (7) mit einer thermischen Adhäsivschicht (4) ersetzt ist, wie in 5 gezeigt. Darüber hinaus ist auch, wie in 6 gezeigt, eine Zelle eingeschlossen, in der ein Abschnitt (Abschnitt, der dem Versiegelungsteil entspricht) der isolierenden Harzschicht (7) mit einer thermischen Adhäsivschicht (4) ersetzt ist.
Beim Versiegeln (Hitzeversiegeln) des Zuleitungs-Leiters und des versiegelbaren Behälters kann eine thermische Adhäsivschicht zwischen dem Zuleitungs-Leiter und den versiegelbaren Behälter eingebracht werden. In diesem Fall, kann die thermische Adhäsivschicht auch eine Mehrschichtstruktur aufweisen.
Mit einer solchen Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten, wird die Elektrolytbeständigkeit verbessert, d. h., die Auftrennung zwischen dem Metall des Zuleitungs-Leiters und der thermischen Adhäsivschicht im Versiegelungsteil, die durch Korrosion des Zuleitungs-Leiters durch Fluorwasserstoffsäure, die durch Reaktion mit Feuchtigkeit gebildet wird, verursacht wird, wird unterdrückt, und die Haltbarkeit der Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten wird verbessert. Obgleich der Mechanismus nicht klar ist, wird angenommen, dass aufgrund der Wirkung des Aluminium-Polyphosphats, das in der thermischen Adhäsivschicht enthalten ist, eine Passivierungsschicht auf der Metalloberfläche des Zuleitungs-Leiters (3) gebildet wird, die die Korrosion durch Fluorwasserstoffsäure, die durch Reaktion mit Feuchtigkeit gebildet wird, unterdrückt.
Obgleich eine taschenförmige Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten der obigen Beschreibung als Beispiel verwendet wird, ist eine erfindungsgemäße Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten nicht darauf beschränkt. Obgleich eine Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten, wie eine Lithiumionenzelle als Beispiel in der obigen Beschreibung verwendet wird, ist das erfindungsgemäße elektrische Bauteil nicht auf die Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten beschränkt und kann irgendein anderes elektrisches Bauteil sein, in dem ein Versiegelungsteil eine hohe Adhäsionseigenschaft zu einem Leiter und hohe Beständigkeit gegenüber Fluorwasserstoffsäure erreichen muss.
[BEISPIELE]
Die gegenwärtige Erfindung wird nun in weiteren Details unter Verwendung von Beispielen beschrieben, die den Bereich der Erfindung nicht einschränken.
[Messungs- und Bewertungsverfahren]
(1) Anfängliche Adhäsivkraft
Ein Zuleitungsdraht wurde auf eine 10 mm Breite geschnitten und die Adhäsivkraft zwischen einer thermischen Adhäsivschicht und einem Zuleitungs-Leiter wurde durch einen 180°-Peel-Test gemessen. Die Zugrate war 100 mm/min.
(2) Beständigkeit gegenüber Fluorwasserstoffsäure
Ethylencarbonat (EC), Diethylcarbonat (DEC) und Dimethylcarbonat (DMC) wurden in einem 1:1:1 Volumenverhältnis gemischt und eine Elektrolytlösung wurde durch Auflösen von 1,0 mol/l Lithiumhexafluorophosphat (LiPF₆) als Elektrolyt hergestellt. Zuleitungsdrähte der Beispiele 1 bis 3 wurden in diese Elektrolytlösung getaucht, die Feuchtigkeitskonzentration in der Elektrolytlösung wurde auf 900 bis 1.000 ppm eingestellt und die eingetauchten Zuleitungsdrähte wurden in einem Thermostaten bei 65°C über 2 Wochen belassen. Mit bloßem Auge wurde dann beobachtet, ob eine Abtrennung zwischen dem Zuleitungs-Leiter und dem Isolierfilm, der als thermische Adhäsivschicht dient, auftrat.
[Herstellung des Zuleitungsdrahts]
Eines der Aluminium-Dihydrogentripolyphopshate (Aluminium-Triphosphate) 1 bis 3 wurde in einer Menge, wie in Tabelle 1 gezeigt, zu Maleinanhydrid-modifizierten Polypropylen mit einer Dicke von 50 μm gegeben, und die resultierende Mischung wurde in einem Doppelschaubenmischer schmelzgeknetet und durch eine T-Düse schmelzextrudiert, um eine Folie mit einer Dicke von 100 mm zu bilden.
Nickelplattiertes Kupfer mit einer Dicke von 0,1 mm, einer Breite von 20 mm und einer Länge von 40 mm wurde als Zuleitungs-Leiter für die negative Elektrode vorbereitet. Beide Seiten des Zuleitungs-Leiters wurden mit der wie oben hergestellten Folie bedeckt und bei 200°C über 5 Sekunden gepresst, um einen Zuleitungsdraht zu bilden, in dem die Folie als thermische Adhäsivschicht dient.
Für die hergestellten Leitungsdrähte wurde die anfängliche Adhäsivkraft und die Beständigkeit gegenüber Fluorwasserstoffsäure, gemäß den oben beschriebenen Bewertungsverfahren gemessen und bewertet. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 1 gezeigt.
Die eingesetzten Aluminium-Dihyrogentripolyphosphate 1 bis 3 waren wie folgt:
Aluminium-Dihydrogentripolyphosphat 1: ”K-WHITE#105” (mittlerer Teilchendurchmesser: 1,6 μm) hergestellt von Tayca Corporation
Aluminium-Dihydrogentripolyphosphat 2: ”K-WHITE G105” (mittlerer Teilchendurchmesser: 2,3 μm) hergestellt von Tayca Corporation
Aluminium-Dihydrogentripolyphosphat 3: ”K-FRESH#100P” (mittlerer Teilchendurchmesser: 1,0 μm) hergestellt von Tayca Corporation [TABELLE 1]
Die Leitungsdrähte Nr. 1 bis 4 mit thermischen Adhäsivschichten, die 5 bis 25 Massenteile Aluminium-Dihydrogentripolyphosphat enthalten, hatten eine anfängliche Adhäsivkraft von 10 N/cm oder mehr, und die thermischen Adhäsivschichten zerbrachen im Peel-Test (Bruch des Materials). Es wurde keine Abtrennung im Test der Beständigkeit gegenüber Fluorwasserstoffsäure beobachtet und die Beständigkeit gegenüber Fluorwasserstoffsäure war zufriedenstellend.
Nummer 5 ist eine Probe, die kein Aluminium-Dihydrogentripolyphosphat enthält. Obgleich die anfängliche Adhäsivkraft zufriedenstellend war, wie in den Nummern 1 bis 4, wurde im Fluorwasserstoffsäure-Beständigkeits-Test nach einer Woche eine Auftrennung beobachtet, und daher war die Beständigkeit gegenüber Fluorwasserstoffsäure unbefriedigend.
Wenn 35 Massenteile Aluminium-Dihydrogentripolyphosphat enthalten waren (Nr. 6) so war die anfängliche Adhäsivkraft niedrig, 5 N/cm, und es war schwierig, zuverlässig die für das Versiegeln erforderliche Adhäsiveigenschaft zu erhalten. Dies zeigt, dass zum zuverlässigen Erreichen hoher Dichtungseigenschaft und Widerstand gegenüber Fluorwasserstoffsäure durch Mischen von Aluminium-Dihydrogentripolyphosphat es bevorzugt ist, 1 bis 33 Massenteile Aluminium-Dihydrogentripolyphosphat pro 100 Massenteile der Harzkomponente einzusetzen.
Bezugszeichenliste

1: Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten
2: Versiegelbarer Behälter
3: Zuleitungs-Leiter
4: Thermische Adhäsivschicht
5: Metallschicht
6: Harzschicht
7: Harzschicht
8: Laminierfolie
9: Versiegelungsteil
10: Kollektor der positiven Elektrode
11: Kollektor der negativen Elektrode
12: Separator
13: Nicht-wässriger Elektrolyt
15: andere Harzschicht

Claims

Elektrisches Bauteil, das einen versiegelbaren Behälter umfasst, der eine Metallschicht und einen Zuleitungs-Leiter einschließt, der sich vom Inneren des versiegelbaren Behälters zum Äußeren des versiegelbaren Behälters erstreckt, wobei der versiegelbare Behälter und der Zuleitungs-Leiter in einem Versiegelungsteil hitzeversiegelt werden, worin zumindest in einem Teil des Versiegelungsteils eine thermische Adhäsivschicht, die Aluminium-Polyphosphat enthält, in einem Abschnitt zwischen der Metallschicht und dem Zuleitungs-Leiter vorgesehen ist, so dass sie in Kontakt mit dem Zuleitungs-Leiter steht.
Elektrisches Bauteil gemäß Anspruch 1, worin die thermische Adhäsivschicht aus einer Harzzusammensetzung zusammengesetzt ist, die 1 bis 33 Massenteile Aluminium-Polyphosphat pro 100 Massenteile eines säuremodifizierten Polyolefins enthält.
Elektrisches Bauteil gemäß Anspruch 1 oder 2, worin das Aluminium-Polyphosphat einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,1 bis 10 μm aufweist.
Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten, die einen versiegelbaren Behälter umfasst, der eine Metallschicht, einen Zuleitungs-Leiter, der sich vom Inneren des versiegelbaren Behälters zum Äußeren des versiegelbaren Behälters erstreckt, einen Elektrolyten, der im Inneren des versiegelbaren Behälters versiegelt ist, und eine Elektrode, die im Inneren des versiegelbaren Behälters versiegelt ist und mit einem Ende des Zuleitungs-Leiters verbunden ist, einschließt, wobei der versiegelbare Behälter und der Zuleitungs-Leiter in einem Versiegelungsteil hitzeversiegelt werden, worin zumindest in einem Teil des Versiegelungsteils eine thermische Adhäsivschicht, die Aluminium-Polyphosphat enthält, in einem Abschnitt zwischen der Metallschicht und dem Zuleitungs-Leiter vorgesehen ist, so dass sie in Kontakt mit dem Zuleitungs-Leiter steht.
Zuleitungsdraht zur Verwendung in einem elektrischen Bauteil gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3 oder der Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten gemäß Anspruch 4, wobei der Zuleitungsdraht einen Zuleitungs-Leiter und eine thermische Adhäsivschicht, die den Zuleitungs-Leiter zumindest in einem Abschnitt bedeckt, der dem Versiegelungsteil entspricht und in Kontakt mit dem Zuleitungs-Leiter steht, wobei die thermische Adhäsivschicht Aluminium-Polyphosphat enthält.
Zuleitungsdraht gemäß Anspruch 5, worin der Zuleitungs-Leiter aus Nickel oder einem Metall, das eine mit Nickel plattierte Oberfläche aufweist, aufgebaut ist.
Versiegelbarer Behälter zur Verwendung in dem elektrischen Bauteil gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3 oder der Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten gemäß Anspruch 4, worin der versiegelbare Behälter eine Metallschicht und eine thermische Adhäsivschicht, die die Metallschicht zumindest in einem Abschnitt bedeckt, der dem Versiegelungsteil entspricht, umfasst, wobei die thermische Adhäsivschicht Aluminium-Polyphosphat in einem Abschnitt, der in Kontakt mit dem Zuleitungs-Leiter steht, enthält.