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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie und insbesondere eine
folienversiegelte nicht-wässrige Elektrolyt-Batterie,
die eine nicht-wässrige
Elektrolytlösung
enthält.
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Die
Anforderungen an die Größenverringerung
verschiedener elektronischer Bauteile haben zugenommen. Die Wichtigkeit
der Größenverringerung
einer Batterie zum Verwirklichung von deren Größenverringerungen hat ebenfalls
zugenommen. Es ist wirkungsvoll, dass ein Batterieelement zur Stromerzeugung
in einem dünnen
Folienaußengehäuse, wie
etwa einem laminierten Foliengehäuse,
untergebracht ist.
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Das
laminierte Foliengehäuse
umfasst Schichten aus Metallfolien oder versiegelnden Polymerharzschichten.
Das laminierte Foliengehäuse
kann das Batterieelement durch Wärmeanwendung
versiegeln. Eine hohe Zuverlässigkeit
der Versiegelung der Versiegelungsbereiche des laminierten Foliengehäuses ist
notwendig, um das Batterieelement von der Atmosphäre zu isolieren
und außerdem
ein Austreten des Elektrolyten aus dem Batterieelement zu verhindern.
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Die
Versiegelungszuverlässigkeit
ist besonders wichtig für
eine Batterie, die einen nicht-wässrigen Elektrolyten
enthält.
Wenn die Versiegelung mangelhaft ist, so dass sie den Eintritt von
Feuchtigkeit von außerhalb
des Batteriegehäuses
erlaubt, dann wird der Elektrolyt durch die Feuchtigkeit verschlechtert,
wodurch die Batterieleistung verschlechtert wird. Einige Batterien
haben eine solche Struktur, dass metallplattenförmige Anschlussleitungen sich
vom Batterieelement durch den Versiegelungsbereich des laminierten
Foliengehäuses
zur Außenseite
des Gehäuses
erstrecken. In diesem Fall ist es wahrscheinlich, dass eine anhaftende
Fläche
zwischen den plattenförmigen
Metallanschlussleitungen und einer Versiegelungsschicht des laminierten Foliengehäuses in
ihrer Versiegelungszuverlässigkeit
verschlechtert wird, so dass sie eine Ablösung zwischen ihnen verursacht
und einen Leckweg bildet.
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Aus
den folgenden zwei Gründen
ist es wahrscheinlich, dass der Leckweg durch die verschlechterten anhafteten
Oberflächen
der Versiegelungsschicht und der Anschlussleitungen hindurch gebildet
wird. Erstens ist es allgemein schwierig, eine starke Haftung zwischen
der Metalloberfläche
und der Polymerharzoberfläche zu
erhalten. Zweitens werden häufig
Lithiumsalze anorganischer Fluoride, z. B. LiPF6,
als Elektrolytsalz des nicht-wässrigen
Elektrolyten verwendet, und es ist wahrscheinlich, dass sie zersetzt
werden, so dass sie eine Fluorsäure
bilden, die eine Metallkorrosion verursachen kann, wodurch die Anschlussleitungsoberflächen korrodiert
werden, was zu einer Verschlechterung der Haftung zwischen der Versiegelungsschicht
und den Anschlussleitungen führt.
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Um
diesen Problemen zu begegnen, wurde vorgeschlagen, dass oberflächenbehandelte
Anschlussleitungen für
die folienversiegelte nicht-wässrige
Elektrolytbatterie verwendet werden. Die japanische Patentoffenlegungsschrift
Nr. 10-312788 offenbart eine Chromatbehandlung von Oberflächen der
Anschlussleitungen, um Antikorrosionsbeschichtungsfilme auf der
Oberfläche
der Anschlussleitungen zu bilden. Die Antikorrosionsbeschichtungsfilme
können
Korrosion durch die Fluorsäure
verhindern, so dass die gewünschte
hohe Versiegelungszuverlässigkeit
erreicht werden kann.
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Die
Chromatbehandlung ist anderen Oberflächenbehandlungen hinsichtlich
der Antikorrosionseigenschaft überlegen.
Die Chromatbehandlung wird ausgeführt, indem sechwertiges Chrom
(Cr(VI)), was eine schädliche
Substanz ist, verwendet wird, weshalb es unter Umweltgesichtspunkten
wünschenswert
ist, eine chromfreie Oberflächenbehandlung
zu verwenden.
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Wie
oben beschrieben, ist es erwünscht,
dass der Antikorrosionsbeschichtungsfilm auf der Anschlussleitungsoberfläche gebildet
wird, um die Zuverlässigkeit
der Haftung zwischen der Versiegelungsschicht und der Anschlussleitung
zu verbessern, so dass die gewünschte
hohe Versiegelungszuverlässigkeit
insbesondere der folienversiegelten nicht-wässrigen Elektrolytbatterie
erhalten wird. Wenn die Anschlussleitung elektrisch mit dem Batterieelement
oder einer externen Vorrichtung durch ein Klammerverfahren, ein
Widerstandsschweißverfahren
oder ein Ultraschallschweißverfahren
verbunden ist, ist es notwendig, die Erzeugung eines Übergangswiderstands
an der Kontaktstelle zu vermeiden. Es ist ebenfalls notwendig zu
vermeiden, dass der Antikorrosionsbeschichtungsfilm sich im Elektrolyten
auflöst,
was zu einer Verschlechterung der Batterieleistung führt.
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Unter
diesen Umständen
ist die Entwicklung einer neuartigen folienversiegelten nicht-wässrigen Elektrolytbatterie
mit verbesserten oberflächenbehandelten
Anschlussleitungen ohne die genannten Probleme erwünscht.
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Folglich
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige folienversiegelte
nicht-wässrige
Elektrolytbatterie mit verbesserten oberflächenbehandelten Anschlussleitungen
ohne die oben genannten Probleme vorzusehen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige
folienversiegelte nicht-wässrige
Elektrolytbatterie mit verbesserten oberflächenbehandelten Anschlussleitungen
vorzusehen, die eine hohe Haftungszuverlässigkeit zwischen den Anschlussleitungen
und einer Versiegelungsschicht ermöglicht.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige
folienversiegelte nicht-wässrige
Elektrolytbatterie mit verbesserten oberflächenbehandelten Anschlussleitungen
vorzusehen, die jegliche Korrosion der Anschlussleitung durch eine
Fluorsäure
verhindert.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige
folienversiegelte nicht-wässrige
Elektrolytbatterie mit verbesserten oberflächenbehandelten Anschlussleitungen
vorzusehen, die jede Erzeugung eines Übergangswiderstands zwischen
den Anschlussleitungen und einer Versiegelungsschicht verhindert.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige
folienversiegelte nicht-wässrige
Elektrolytbatterie mit verbesserten oberflächenbehandelten Anschlussleitungen
vorzusehen, die eine geeignete Bruchfestigkeit aufweist, so dass
die Beschichtungsschicht bei der elektrischen Verbindung zwischen der
Anschlussleitung und dem Batterieelement gebrochen werden kann,
so dass jegliche Erzeugung eines Übergangswiderstands zwischen
den Anschlussleitungen und einer Versiegelungsschicht vermieden
werden kann.
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Es
ist darüber
hinaus eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige folienversiegelte nicht-wässrige Elektrolytbatterie
mit verbesserten oberflächenbehandelten
Anschlussleitungen vorzusehen, die verhindert, dass sich die Antikorrosionsbeschichtungsfilme
auf den Anschlussleitungen in einem Elektrolyten auflösen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige oberflächenbehandelte
Anschlussleitung für
eine folienversiegelte nicht-wässrige
Elektrolytbatterie ohne die genannten Probleme vorzusehen.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige
oberflächenbehandelte
Anschlussleitung für
eine folienversiegelte nicht-wässrige
Elektrolytbatterie vorzusehen, die eine hohe Haftungszuverlässigkeit
zwischen den Anschlussleitungen und einer Versiegelungsschicht ergibt.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige
oberflächenbehandelte
Anschlussleitung für
eine folienversiegelte nicht-wässrige
Elektrolytbatterie vorzusehen, die jegliche Korrosion der Anschlussleitung
durch eine Fluorsäure
verhindert.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige
oberflächenbehandelte
Anschlussleitung für
eine folienversiegelte nicht-wässrige
Elektrolytbatterie vorzusehen, die jegliche Erzeugung eines Übergangswiderstands
zwischen den Anschlussleitungen und einer Versiegelungsschicht verhindert.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige
oberflächenbehandelte
Anschlussleitung für
eine folienversiegelte nicht-wässrige
Elektrolytbatterie vorzusehen, die eine geeignete Bruchfestigkeit
aufweist, so dass der Beschichtungsfilm bei der elektrischen Verbindung
zwischen der Anschlussleitung und dem Batterieelement gebrochen
werden kann, wodurch jegliche Erzeugung eines Übergangswiderstands zwischen
den Anschlussleitungen und einer Versiegelungsschicht vermieden
wird.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige
oberflächenbehandelte
Anschlussleitung für
eine folienversiegelte nicht-wässrige
Elektrolytbatterie vorzusehen, die verhindert, dass sich Antikorrosionsbeschichtungsfilme
auf den Anschlussleitungen in einem Elektrolyten auflösen.
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Die
vorliegende Erfindung sieht eine folienversiegelte nicht-wässrige Elektrolytbatterie
vor mit: einem Batterieelement, das einen nicht-wässrigen
Elektrolyten enthält;
einem Foliengehäuse
mit mindestens einer versiegelnden Polymerharzschicht zum Versiegeln
des Batterieelements; mindestens einer Anschlussleitung, die sich
von dem Batterieelement aus erstreckt und aus dem Foliengehäuse hervorragt,
und die Anschlussleitung mit einer Oberfläche, die eine Kontaktfläche aufweist,
die mit der versiegelnden Polymerharzschicht in direktem Kontakt
ist, und wobei mindestens die Kontaktfläche der Oberfläche der
Anschlussleitung mit einem Antikorrosionsbeschichtungsfilm beschichtet
ist, wobei der Antikorrosionsbeschichtungsfilm Folgendes umfasst:
(A) ein Polymer aus Struktureinheiten einer phenolischen Verbindung,
wobei mindestens ein Teil der Struktureinheiten einen Substituenten
enthält,
der eine Aminogruppe oder eine substi tuierte Aminogruppe enthält; (B)
eine Phosphatverbindung; und (C) eine Titanfluorverbindung.
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Diese
und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden Beschreibung hervorgehen.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden
Erfindung werden unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen im
Einzelnen beschrieben.
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1 ist
eine schematische Perspektivansicht einer folienversiegelten nicht-wässrigen
Elektrolytbatterie einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform.
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2 ist
eine Querschnittsseitenansicht entlang einer Linie A-A' in 1,
welche die folienversiegelte nicht-wässrige Elektrolytbatterie veranschaulicht.
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3 ist
eine vergrößerte Teilquerschnittsseitenansicht
der folienversiegelten nicht-wässrigen
Elektrolytbatterie entlang einer Linie B-B' in 1.
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Ein
erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Batterie mit:
einem Batterieelement, das einen nicht-wässrigen Elektrolyten enthält; einem
Foliengehäuse
mit mindestens einer versiegelnden Polymerharzschicht zum Versiegeln
des Batterieelements; mindestens einer Anschlussleitung, die sich
von dem Batterieelement aus erstreckt und aus dem Foliengehäuse hervorragt,
und die Anschlussleitung mit einer Oberfläche, die eine Kontaktfläche aufweist,
die mit der versiegelnden Polymerharzschicht in direktem Kontakt
ist, und wobei mindestens die Kontaktfläche der Oberfläche der
Anschlussleitung mit einem Antikorrosionsbeschichtungsfilm beschichtet
ist, wobei der Antikorrosionsbeschichtungsfilm Folgendes umfasst:
(A) ein Polymer aus Struktureinheiten einer phenolischen Verbindung,
wobei mindestens ein Teil dieser Struktureinheiten einen Substituenten
umfasst, der eine Aminogruppe oder eine substituierte Aminogruppe
aufweist; (B) eine Phosphatverbindung; und (C) eine Titanfluorverbindung.
Es ist möglich,
dass der Antikorrosionsbeschichtungsfilm eine Dicke im Bereich von
5 nm bis 1000 nm aufweist. Es ist möglich, dass die Gesamtheit
der Oberfläche
der Anschlussleitung mit dem Antikorrosionsbeschichtungsfilm beschichtet
ist. Es ist möglich,
dass das Polymer (A) aus Struktureinheiten durch die allgemeine
Formel (I) wiedergegeben wird:
![Figure 00070001](https://patentimages.storage.googleapis.com/55/42/6b/835cc898e85acb/00070001.png)
wobei "n" ein
durchschnittlicher Polymerisationsgrad im Bereich von 2 bis 50, "X" ein Wasserstoffatom, C
1-C
5-Alkylgruppen oder C
1-C
5-Hydroxyalkylgruppen, "Y" ein
Sauerstoffatom oder eine Z-Gruppe ist, welche durch eine der allgemeinen
Formeln (II) und (III) wiedergegeben wird:
wobei "R
1", "R
2" und "R
3" jeweils unabhängig aus
C
1-C
10-Alkylgruppen
oder C
1-C
10-Hydroxyalkylgruppen
ausgewählt
werden und die durchschnittliche Zahl der Z-Gruppen, die an die
jeweiligen Benzolringe gebunden sind, im Bereich von 0,2 bis 1,0
liegt.
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Es
ist möglich,
dass das Polymer (A) aus Struktureinheiten durch die allgemeine
Formel (IV) wiedergegeben wird:
wobei "X
1" in der jeweiligen
Struktureinheit unabhängig
ausgewählt
wird aus einem Wasserstoffatom oder einer Z
1-Gruppe,
die durch die allgemeine Formel (V) wiedergegeben wird:
wobei "R
1" und "R
2" jeweils unabhängig aus
einem Wasserstoffatom, C
1-C
10-Alkylgruppen
oder C
1-C
10-Hydroxyalkylgruppen
ausgewählt
werden; und "Y
1" in
der allgemeinen Formel (IV) aus einem Wasserstoffatom, Hydroxylgruppen,
C
1-C
5-Alkylgruppen,
C
1-C
5-Hydroxyalkylgruppen,
C
6-C
12-Arylgruppen,
Benzylgruppen oder einer Gruppe, welche durch die allgemeine Formel
(VI) wiedergegeben wird, ausgewählt
wird:
wobei jeweils "R
3" und "R
4" unabhängig aus
einem Wasserstoffatom, C
1-C
10-Alkylgruppen
oder C
1-C
10-Hydroxyalkylgruppen
ausgewählt
werden; und wenn "Y
1" durch
die allgemeine Formel (VI) wiedergegeben wird, dann wird jedes "X
2" in jeder Struktureinheit,
die durch die allgemeine Formel (VI) wiedergegeben wird, unabhängig aus einem
Wasserstoffatom oder einer Z
2-Gruppe, die
durch die allgemeine Formel (VII) wiedergegeben wird, ausgewählt:
wobei jeweils "R
5" und "R
6" unabhängig aus
einem Wasserstoffatom, C
1-C
10-Alkylgruppen
oder C
1-C
10-Hydroxyalkylgruppen
ausgewählt
werden; und "Y
2" in
der allgemeinen Formel (IV) ein Wasserstoffatom oder einen Teil
eines kondensierten Benzolrings darstellt, der "Y
1", "Y
2" und eine Bindung
zwischen "Y
1" und "Y
2" umfasst; und wobei
das Gesamtverhältnis
der Einführung
von Z
1-Gruppen und Z
2-Gruppen
in jedem Benzolring im Bereich von 0,2 bis 1,0 liegt.
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Es
ist möglich,
dass die Phosphatverbindung (B) wahlweise aus der Gruppe bestehend
aus Phosphorsäure,
Phosphat, kondensierter Phosphorsäure, kondensiertem Phosphat,
Zirkoniumphosphat und Titanphosphat ausgewählt werden kann. Beispiele
für verfügbare Salze
sind Alkalimetallsalze, wie etwa Ammoniumsalze, Natriumsalze und
Kaliumsalze.
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Es
ist möglich,
dass die Titanfluorverbindung (C) wahlweise aus der Gruppe bestehend
aus Titanfluorwasserstoffsäure
und Titanborfluorwasserstoffsäure
ausgewählt
werden kann. Es ist möglich,
dass die Anschlussleitung hauptsächlich
Aluminium umfassen kann. Es ist möglich, dass der nicht-wässrige Elektrolyt
ein Lithiumsalz eines anorganischen Fluorids umfassen kann.
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Die
Form der Anschlussleitung ist freigestellt. Zum Beispiel kann die
Anschlussleitung zwei im Allgemeinen flache, einander gegenüberliegende
Oberflächen
aufweisen, und eine Gesamtheit jeder der beiden im Allgemeinen flachen
Oberflächen
ist mit dem Antikorrosionsbeschichtungsfilm beschichtet. In diesem
Fall ist es bevorzugt, dass die Anschlussleitung eine Schichtstruktur
umfasst, die zusätzlich
aufweist: eine Metallfolie; und die Antikorrosionsbeschichtungsfilme,
welche die Metallfolie bedecken.
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Es
ist ebenfalls möglich,
dass die Gesamtheit der Oberfläche
der Anschlussleitung mit den Antikorrosionsbeschichtungsfilmen beschichtet
ist. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Anschlussleitung
umfasst: eine Kernstruktur, die eine Metallfolie umfasst; und den
Antikorrosionsbeschichtungsfilm, der die Kernstruktur bedeckt.
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Wenn
die Anschlussleitung eine unterteilte Fläche aus einem Kreis und einem
Oval aufweist, dann ist es bevorzugt, dass die Gesamtheit der Oberfläche der
Anschlussleitung mit dem Antikorrosionsbeschichtungsfilm beschichtet
ist.
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Der
Antikorrosionsbeschichtungsfilm verbessert eine hohe Haftungszuverlässigkeit
zwischen den Anschlussleitungen und der versiegelnden Polymerharzschicht.
Der Antikorrosionsbeschichtungsfilm verhindert die Korrosion der
Oberfläche
der Anschlussleitung durch Kontakt mit einer im Batterieelement
erzeugten Fluorsäure,
wodurch jegliche Verschlechterung der Haftung zwischen den Anschlussleitungen
und der versiegelnden Polymerharzschicht verhindert wird.
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Wie
oben beschrieben, umfasst der Antikorrosionsbeschichtungsfilm: (A)
ein Polymer aus Struktureinheiten einer phenolischen Verbindung,
wobei mindestens ein Teil der Struktureinheiten einen Substituenten umfasst,
der eine Aminogruppe oder eine substituierte Aminogruppe aufweist;
(B) eine Phosphatverbindung; und (C) eine Titanfluorverbindung.
Der Antikorrosionsbeschichtungsfilm ist frei von Chromverbindungen
und Chromat, die unter Umweltgesichtspunkten schädlich sind.
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Der
Antikorrosionsbeschichtungsfilm weist eine geeignete Bruchfestigkeit
auf, so dass der Film bei der elektrischen Verbindung zwischen der
Anschlussleitung und dem Batterieelement durch verfügbare Verfahren, wie
etwa Klammerverfahren, Widerstandsschweißverfahren oder Ultraschallschweißverfahren
gebrochen werden kann, wodurch jegliche Erzeugung eines Übergangswiderstands
zwischen den Anschlussleitungen und der versiegelnden Polymerharzschicht
vermieden werden kann.
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Der
Antikorrosionsbeschichtungsfilm verhindert, dass Antikorrosionsbeschichtungsfilme
auf den Anschlussleitungen in einem Elektrolyten gelöst werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Oberfläche
der Anschlussleitung mit dem Polymer aus phenolischen Verbindungen
behandelt. Herkömmliche
Verfahren zur Behandlung von Metalloberflächen mit dem Polymer aus phenolischen
Verbindungen sind in den japanischen Patentoffenlegungsschriften
Nr. 9-31404 und 14-46101 offenbart. Diese herkömmlichen Verfahren sind nicht
zur Bildung des Antikorrosionsbeschichtungsfilms auf der Oberfläche der
Anschlussleitung der folienversiegelten nicht-wässrigen Elektrolytbatterie
verfügbar.
Die vorliegende Erfindung erfolgte durch weitere Untersuchungen
und Optimierung von Zusammensetzungen des Antikorrosionsbeschichtungsfilms.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM:
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Eine
erfindungsgemäße bevorzugte
Ausführungsform
wird unter Bezug auf die Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. 1 ist
eine schematische perspektivische Ansicht einer folienversiegelten
nicht-wässrigen
Elektrolytbatterie in einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform. 2 ist
eine Querschnittsseitenansicht, welche die folienversiegelte nicht-wässrige Elektrolytbatterie
entlang einer Linie A-A' in 1 veranschaulicht. 3 ist
eine vergrößerte Teilquerschnittsseitenansicht
der folienversiegelten nicht-wässrigen
Elektrolytbatterie entlang einer Linie B-B' in 1.
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Die
folienversiegelte nicht-wässrige
Elektrolytbatterie umfasst hauptsächlich ein Batterieelement 4 und
ein Foliengehäuse 5,
welches das Batterieelement 4 versiegelt. Das Batterieelement 4 umfasst
einen nicht-wässrigen
Elektrolyten, eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und
einen Separator. Das Foliengehäuse 5 umfasst
zusätzlich
Schichten aus einer versiegelnden Polymerharzschicht 1,
einer Metallfolie 2 und einer thermisch stabilen Kunstharzschicht.
Die versiegelnde Polymerharzschicht 1 kann zum Versiegeln durch
Wärmeanwendung
geschmolzen oder erweicht werden. Die thermisch stabile Kunstharzschicht
ist die äußerste Schicht.
In den Zeichnungen ist die thermisch stabile Kunstharzschicht nicht
gezeigt.
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Die
folienversiegelte nicht-wässrige
Elektrolytbatterie umfasst zusätzlich
eine positive Elektrodenanschlussleitung 31 und eine negative
Elektrodenanschlussleitung 32. Die positive Elektrodenanschlussleitung 31 ist
mit der positiven Elektrode des Batterieelements 4 elektrisch
verbunden. Die negative Elektrodenanschlussleitung 32 ist
mit der negativen Elektrode des Batterieelements 4 elektrisch
verbunden. Das Basiselement 4 und die positiven Elektrodenanschlussleitungen 31 und 32 sind
in dem Foliengehäuse 5 untergebracht, vorausgesetzt,
dass die positiven Elektrodenanschlussleitungen 31 und 32 aus
dem Foliengehäuse 5 durch einen
Versiegelungsbereich hindurch hervorragen, in welchem sich die positiven
Elektrodenanschlussleitungen 31 und 32 in direktem
und engem Kontakt mit den versiegelnden Polymerharzschichten 1 befinden.
Wie unten beschrieben, ist mindestens eine der positiven Elektrodenanschlussleitungen 31 und 32 mit
einer Antikorrosionsschicht beschichtet.
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[Anschlussleitungsstruktur]
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Die
positive Elektrodenanschlussleitung 31 und die negative
Elektrodenanschlussleitung 32 können jeweils wahlweise ein
flach plattiertes Metall ohne besondere Beschränkung von dessen Breite, Dicke
und Länge
umfassen. Zum Beispiel kann die Breite der positiven Elektrodenanschlussleitung 31 und
der negativen Elektrodenanschlussleitung 32 jeweils im
Bereich von 1 bis 50 mm liegen. Die Länge der positiven Elektrodenanschlussleitung 31 und
der negativen Elektrodenanschlussleitung 32 kann jeweils
im Bereich von 5 bis 100 mm liegen. Die Dicke der positiven Elektrodenanschlussleitung 31 und
der negativen Elektrodenanschlussleitung 32 kann im Bereich
von 0,01 bis 0,5 mm liegen.
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Es
gibt keine besondere Beschränkung
auf verfügbare
Materialien für
die positive Elektrodenanschlussleitung 31 und die negative
Elektrodenanschlussleitung 32. Die bekannten Materialien
sind verfügbar. Zum
Beispiel sind Aluminium oder Aluminium verbindungen für die positive
Elektrodenanschlussleitung 31 verfügbar, während Nickel, Kupfer und deren
Legierungen ebenfalls für
die negative Elektrodenanschlussleitung 32 verfügbar sind.
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Zum
Beispiel kann die positive Elektrodenanschlussleitung 31 wahlweise
eine flache Aluminiumplatte umfassen, die mit einer oder mehreren
Antikorrosionsschichten mit einer Dicke im Bereich von 5 nm bis
1000 nm beschichtet ist. Bevorzugt ist eine Gesamtheit jeder der
beiden Oberfläche
der flachen Aluminiumplatte mit der Antikorrosionsschicht beschichtet,
vorausgesetzt, dass beide Oberfläche
parallel zu der Ebene sind, in welcher sich die versiegelnden Polymerharzschichten 1 erstrecken.
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Die
Antikorrosionsschicht der Anschlussleitung ist so dünn, dass
sie eine geeignete mechanische Festigkeit aufweist, dass die Antikorrosionsschicht
am Verbindungspunkt bei elektrischer Verbindung zwischen der Anschlussleitung
und dem Batterieelement oder zwischen der Anschlussleitung und einem
anderen Gerät
als der Batterie gebrochen werden kann, was dazu führt, dass
kein Übergangswiderstand
erzeugt wird. Ein Ultraschallschweißverfahren und ein Widerstandsschweißverfahren
sind Beispiele der verfügbaren
Verfahren zur elektrischen Verbindung der Anschlussleitungen mit
dem Batterieelement. Bei jenen Verfahren empfängt ein Schweißpunkt der
Anschlussleitungsoberfläche
Reibung und bewirkt eine Mikroverschmelzung oder Schmelzung, wodurch
die dünne
Antikorrosionsschicht wahrscheinlich gebrochen wird, so dass eine
elektrische Verbindung durch Schweißen zwischen der Anschlussleitung
und der Elektrode des Batterieelements gesichert wird. Die Anschlussleitung
kann außerdem
durch beliebige verfügbare
Klammerverfahren elektrisch verbunden werden, z. B. unter Verwendung
einer Krokodilklemme. In diesem Fall ist es wahrscheinlich, dass
die dünne
Antikorrosionsschicht zerbrochen wird, wodurch eine elektrische
Verbindung durch Schweißen
zwischen der Anschlussleitung und der Elektrode des Batterieelements
gesichert wird. Unter diesem Gesichtspunkt, ein leichtes Zerbrechen
der Antikorrosionsschicht beim Klammerverfahren oder Schweißverfahren
zur elektrischen Verbindung zwischen der Anschlussleitung und dem
Batterieelement zu ermöglichen,
liegt eine bevorzugte Dicke der Antikorrosionsschicht im Bereich
von 5 nm bis 500 nm.
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Im
Hinblick darauf, dass die Antikorrosionsschicht eine ausreichende
Antikorrosionsleistung aufweisen soll, liegt die Dicke der Antikorrosionsschicht
bevorzugt im Bereich von 50 nm bis 1000 nm und besonders bevorzugt
im Bereich von 100 nm bis 500 nm.
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Im
Hinblick darauf, dass die Antikorrosionsschicht eine ausreichende
Antikonosionsleistung aufweisen soll und die Antikorrosionsschicht
außerdem
im Klammerverfahren oder Schweißverfahren
zur elektrischen Verbindung zwischen der Anschlussleitung und dem
Batterieelement leicht zerbrechlich sein soll, liegt die Dicke der
Antikorrosionsschicht bevorzugt im Bereich von 5 nm bis 1000 nm,
besonders bevorzugt im Bereich von 50 nm bis 500 nm und insbesondere
bevorzugt im Bereich von 100 nm bis 500 nm.
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Ein
Aufbringen der Antikorrosionsschicht auf der Gesamtheit jeder der
gegenüberliegenden
Oberflächen
der flach plattierten Anschlussleitungen weist den Vorteil auf,
dass gegenüberliegende
Oberflächen
einer ursprünglichen
Metallplatte mit den Antikorrosionsschichten beschichtet werden
können,
bevor die oberflächenbeschichtete
Metallplatte zu einer Anzahl der Anschlussleitungen geformt werden
kann.
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Die
Breite der Anschlussleitung kann z. B. im Bereich von 1 mm bis 50
mm liegen. Die Länge
der Anschlussleitung kann z. B. Bereich von 5 mm bis 100 mm liegen.
Eine Metallfolie kann als Ausgangsmaterial für die Anschlussleitungen verwendet
werden, wobei die Metallfolie eine viel größere Breite und viel größere Länge als
die oben angegebene Breite und Länge
der Anschlussleitungen aufweist. Die Metallfolie kann geschlitzt und
spiralig aufgerollt werden, um zu erlauben, dass die geschlitzte
Metallfolie in einer geeigneten Länge geschnitten wird, um die
Anschlussleitung zu formen. Es ist effektiver, die Rolle der geschlitzten
Metallfolie zur kontinuierlichen Oberflächenbehandlung der Metallfolie
abzurollen, und gleichzeitig wird die oberflächenbehandelte geschlitzte
Metallfolie spiralig wieder aufgerollt, bevor die oberflächenbehandelte
geschlitzte Metallfolie von der Rolle freigegeben wird, um sie zum
Formen der oberflächenbehandelten
Anschlussleitung zu schneiden.
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Die
Fläche
des Beschichtungsfilms und die Wirksamkeit des Beschichtungsverfahrens
können
von der Zeitsteuerung abhängen
oder von dem Schritt, der an den aufeinander folgenden Verfahren
zur Bildung der Anschlussleitungen beteiligt ist. Die Kosten einer
einzelnen Anschlussleitung hängen
außerdem
von der Fläche
des Beschichtungsfilms und der Wirksamkeit des Beschichtungsverfahrens
ab. Wenn die Metallfolie geschlitzt ist und dann mit der Antikorrosionsschicht
oberflächenbehandelt
wird, dann werden nicht nur die gegenüberliegenden Oberflächen der
geschlitzten Metallfolie, sondern auch die schlitzgeschnittenen
Seiten der geschlitzten Metallfolie mit der Antikorrosionsschicht
oberflächenbehandelt.
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Es
ist allgemein bekannt, dass sich Leckwege wahrscheinlich an Seiten
der Anschlussleitung, die durch das Foliengehäuse versiegelt ist, bilden.
Die Antikorrosionsschicht kann dazu beitragen, die Bildung der Leckwege
zu verhindern, da die versiegelnde Polymerharzschicht 1 in
dem Wärmeversiegelungsverfahren
geschmolzen wird und die Antikorrosionsschicht die Benetzbarkeit
des geschmolzenen, versiegelnden Polymerharzes über die Antikorrosionsschicht
der Anschlussleitung verbessert.
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Wenn
die ursprüngliche
Metallfolie mit der Antikorrosionsschicht beschichtet wird und dann
die oberflächenbeschichtete
Metallfolie in einer vorgegebenen Breite geschnitten wird, dann
sind die durchschnittenen Oberflächen
der geschnittenen oberflächenbehandelten
Metallfolie nicht mit der Antikorrosionsschicht beschichtet. Die
Verfahrenseffizienz ist jedoch größer als in den oben angegebenen
Verfahren, in denen die ursprüngliche
Metallfolie in einer vorgegebenen Breite geschnitten wird, um mehrere
Metallfolien zu bilden, die dann mit der Antikorrosionsschicht oberflächenbeschichtet
werden.
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In
den beschriebenen Beispielen hat die Anschlussleitung eine rechteckig
geschnittene Form. Es ist ebenfalls möglich, dass die geschnittene
Form der Anschlussleitung freigestellt ist. Zum Beispiel ist selbstverständlich eine
kreisförmige
oder ovale Form als geschnittene Form der Anschlussleitung verfügbar.
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Die
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 10-312788 offenbart, dass
die Oberflächenbehandlung selektiv
nur an dem Versiegelungsbereich der Anschlussleitung ausgeführt wird,
unter Berücksichtigung
einer möglichen
Auflösung
des Beschichtungsfilms im Elektrolyten und zusätzlich eines möglichen
Fehlers beim Schweißen
der Anschlussleitung an die Elektrode des Batterieelements, wodurch
der Schweißfehler
einen Übergangswiderstand
bewirkt. Zum Ausführen
der selektiven Oberflächenbehandlung
wurde vorgeschlagen, dass der Beschichtungsfilm selektiv abgeschliffen
oder aufgelöst
wird, oder es wurde vorgeschlagen, dass die Oberflächenbehandlung
unter Verwendung einer Maske aus einem Band, z. B. einem Reparaturband,
ausgeführt
wird. Diese zusätzlichen
Verfahren machen es schwierig, eine effiziente Produktivität zu erreichen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung verhindert die Antikorrosionsschicht die Erzeugung eines Übergangswiderstands
bei der elektrischen Verbindung der Anschlussleitung mit der Elektrode
des Batterieelements. Die Antikorrosionsschicht löst sich
nicht im Elektrolyten des Batterieelements, weshalb die gesamte Oberfläche der
Anschlussleitung mit der Antikorrosionsschicht beschichtet sein
kann. Es ist nicht wesentlich, dass die Antikorrosionsschicht selektiv
den Versiegelungsbereich der Anschlussleitung beschichtet. Dies
erlaubt es, die ursprüngliche
Metallplatte, wie etwa die ursprüngliche
Metallfolie, mit der Antikorrosionsschicht zu oberflächenbeschichten,
bevor die oberflächenbeschichtete
Metallplatte geschnitten wird, um in den hocheffizienten Verfahren
zu den Anschlussleitungen geformt zu werden. Keine zusätzlichen
Verfahren, wie etwa selektives Entfernen der Antikorrosionsschicht,
sind notwendig.
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Die
japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 9-31404 und 10-46101
offenbaren, dass eine Titanfluorverbindung in eine Behandlungsflüssigkeit
gemischt wird, welche eine Phenolpolymer und eine Phosphatverbindung
enthält,
um eine Behandlungsflüssigkeit
herzustellen, die dann zum Ausführen
einer Oberflächenbehandlung
der Anschlussleitung verwendet wird. Um die Haftungszuverlässigkeit
zwischen der Anschlussleitung und der versiegelnden Polymerharzschicht
zu verbessern, ist es bevorzugt, dass die Antikorrosionsschicht
eine Phosphatverbindung enthält.
Aus den folgen den Gründen
ist es besonders bevorzugt, dass die Antikorrosionsschicht sowohl
eine Phosphatverbindung als auch eine Titanfluorverbindung enthält.
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Eine
Titanfluorverbindung dissoziiert in der Behandlungsflüssigkeit,
wodurch Fluorwasserstoffsäure
in der Behandlungsflüssigkeit
vorhanden ist. Diese Fluorwasserstoffsäure trägt zu einer Entfernung der
natürlichen
Oxidschicht auf der Metalloberfläche
bei und ebenfalls dazu, die Bildung der Harzschicht als der Antikorrosionsschicht
zu erlauben, wodurch die Antikorrosionsschicht stabil ist. Die Verwendung
der Fluorwasserstoffsäure
enthaltenden Behandlungsflüssigkeit
ist besonders wirksam für
Anschlussleitungen aus Aluminium. Unter Berücksichtigung der Oxidschicht
auf der Metalloberfläche
der Anschlussleitung wird Fluorwasserstoffsäure absichtlich zur Behandlungsflüssigkeit
zugegeben. Unter den verschiedenen Fluorverbindungen ist eine Titanfluorverbindung
besonders bevorzugt, da eine Brücke
zwischen dem Phenolpolymer und Titan gebildet wird, was zu einer
starken Antikorrosionsschicht führt.
-
Titanfluorwasserstoffsäure und
Titanborfluorwasserstoffsäure
sind Beispiele für
die bevorzugten Titanfluorverbindungen. Zum Mischen von Titan und
Fluorwasserstoffsäure
kann es möglich
sein, dass Titanylsulfat oder Titanchlorid zusammen mit Fluorwasserstoffsäure verwendet
wird. Dieses Verfahren weist jedoch die folgenden Nachteile auf.
Lösliche
Schwefelsäureionen
oder Chlorionen befinden sich in der Antikorrosionsschicht, und
restliche Schwefelsäureionen
oder Chlorionen verschlechtern die Antikorrosionseigenschaft der Antikorrosionsschicht.
Die restlichen Schwefelsäureionen
oder Chlorionen verringern außerdem
den Anteil der Brückenbildung
zwischen Titan und Phenolpolymer, was zur Bildung eines unerwünscht brüchigen Beschichtungsfilms
führt.
-
[Batterieelement]
-
Es
gibt keine besonderen Beschränkungen
des Batterieelements 4, das die positiven und negativen Elektroden
und den Separator als wesentliche Elemente enthält. Zum Beispiel kann das Batterieelement 4 Schichten
aus einer Anzahl von Platten, einer gerollten Struktur von Platten
und einer flach gerollten Struktur von Platten umfassen. Im Hinblick
auf das Sicherstellen einer großen
Kapazität
kann eine flach gerollte Struktur von Platten bevorzugt sein.
-
[Positive Elektrode]
-
Es
gibt keine besondere Beschränkung
der positiven Elektrode, vorausgesetzt, dass die positive Elektrode
positive Ionen absorbieren und negative Ionen emittieren kann. Bekannte
Materialien für
die positive Elektrode der Sekundärbatterie sind ebenfalls verfügbar, z.
B. Metalloxide, wie etwa LiMnO2, LiMn2O4, LiCoO2 und LiNiO2, elektrisch
leitende Polymere, wie etwa Polyacetylen und Polyanilin, und Disulfidverbindungen,
die durch die allgemeine Formel (R – Sm)n wiedergegeben werden,
wobei R eine aliphatische Verbindung oder eine aromatische Verbindung
und S Schwefel ist, "m" eine ganze Zahl
von nicht weniger als 1 und "n" eine ganze Zahl
von nicht weniger als 1 ist. Beispiele für Disulfidverbindungen sind
Dithioglycol, 2,5-Dimercapt-1,3,4-thiadiazol und S-Triazin-2,4,6-trithiol.
-
Es
ist ebenfalls möglich,
dass ein aktives Material für
eine positive Elektrode mit einem Bindemittel oder funktionellem
Material gemischt wird, um die positive Elektrode zu bilden. Beispiele
für verfügbare Bindemittel
sind Halogen enthaltende Polymere wie etwa Polyvinylidenfluorid.
Beispiele für
die funktionellen Materialien sind elektrisch leitende Polymere
wie etwa Acetylenschwarz, Polypyrrol und Polyanilin, Polymerelektrolyte,
die Ionenleitfähigkeit
sichern, und deren Komplexe.
-
[Negative Elektrode]
-
Es
gibt ebenfalls keine besonderen Beschränkungen hinsichtlich der negativen
Elektrode, vorausgesetzt, dass die negative Elektrode Kationen absorbieren
und emittieren kann. Beispiele für
verfügbare
Materialien für
die negative Elektrode sind kristalline Kohlenstoffe, wie etwa graphitisierter
Kohlenstoff, der durch eine Hochtemperaturwärmebehandlung von natürlichem
Schwarzkohlenstoff, Kohlenteer und Ölteer erhalten wird, und amorphe
Kohlenstoffe, die durch eine Wärmebehandlung
von Kohle, Ölteer-Koks und Acetylenteer-Koks erhalten
werden, sowie bekannte aktive Materialien für negative Elektroden für Sekundärbatterien,
wie etwa metallisches Lithium und Lithiumlegierungen, wie AlLi.
-
[Nicht-wässriger
Elektrolyt]
-
Beispiele
für verfügbare nicht-wässrige Elektrolyten
werden durch Lösen
eines Salzes, das ein Alkalimetall als Kation und eine Halogen enthaltende
Verbindung als Anion umfasst, in einem hochpolarisierten basischen
Lösungsmittel
erhalten, das für
den Elektrolyten der Sekundärbatterie
brauchbar ist. Beispiele für
ein brauchbares basisches Lösungsmittel
sind Ethylencarbonat, Propylencarbonat, Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat,
Methylethylcarbonat, γ-Butyrolacton,
N,N'-Dimethylformamid,
Dimethylsulfoxid, N-Methylpyrolidon und m-Cresol. Beispiele für das Alkalimetall
als Kation sind Li, K und Na. Beispiele für die Halogen enthaltende Verbindung
als Anion sind ClO4 –,
BF4 –, PF6 –,
CF3SO3 –,
(CF3SO2)2N–, (C2F5SO2)2N–,
(CF3SO2)3C– und (C2F5SO2)3C–. Im
Hinblick auf die Ionenleitfähigkeit
ist ein Salz bevorzugt, das anorganisches Fluorid, wie etwa PF6, und Lithium enthält. Das Salz, welches das anorganische
Fluorid, wie etwa LiPF6, und Lithium enthält, erzeugt
wahrscheinlich eine Fluorsäure.
Die Antikorrosionsschicht der vorliegenden Erfindung ist jedoch
wirksam, die oben genannten Nachteile durch die erzeugte Fluorsäure zu verhindern.
Insbesondere ist LiPF6 hinsichtlich der
Ionenleitfähigkeit
bevorzugt. Es ist möglich,
die basischen Lösungsmittel
oder die elektrolytischen Salze alleine oder in Kombinationen mehrerer
Arten zu verwenden. Der Elektrolyt kann in einer Lösung oder
einem Gel vorliegen.
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[Foliengehäuse]
-
Das
Foliengehäuse 5 kann
bevorzugt Schichten aus der dünnen
Metallschicht 2 und der versiegelnden Polymerharzschicht 1 umfassen.
Die dünne
Metallschicht 2 wirkt als Gasbarriereschicht. Die versiegelnde Polymerharzschicht
wirkt als Versiegelung des Foliengehäuses 5. Es gibt keine
besonderen Beschränkungen der
jeweiligen Dicken der dünnen
Metallschicht 2 und der versiegelnden Polymerharzschicht 1.
Die versiegelnde Polymerharzschicht 1 ist die innerste
Schicht. Eine thermisch stabile Schutzschicht ist die äußerste Schicht, mit
der Maßgabe,
dass die thermisch stabile Schutzschicht nicht in den Zeichnungen
abgebildet ist. Polyester, Polyamid und Flüssigkristallpolymere sind als
Schutzschicht verfügbar.
Thermoplastische Harze sind ebenfalls als Basismaterialien für die versiegelnde
Polymerharzschicht 1 verfügbar, z. B. Polyethylen, Polypropylen,
Ionomer, säuredenaturiertes
Polyethylen wie etwa säuredenaturiertes
Polyethylenemaleat, säuredenaturiertes Polypropylen
wie etwa säuredenaturiertes
Polypropylenmaleat, Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat
(PEN), Polyethylenisophthalat (PEI), eine Mischung aus PET und PEN,
eine Mischung aus PET und PEI, Polyamidharze, eine Mischung aus
einem Polyamidharz und PET und eine Mischung aus einer Xyloleinheit,
die Polyamid und PET enthält.
Diese Harze können
jeweils alleine oder in Kombinationen verwendet werden, um eine
mehrschichtige Struktur der versiegelnden Polymerharzschicht 1 zu
bilden. Diese Mehrfachschichten können wahlweise durch ein Klebemittel
geklebt sein. Al, Sn, Cu, Ni und rostfreier Stahl sind als Metallschicht 2 zum
Wirken als Gasbarriere verfügbar.
Die Dicke der Metallschicht 2 kann von 5 μm bis 500 μm reichen.
-
Die
Struktur des Foliengehäuses
kann beliebig sein, vorausgesetzt, dass das Foliengehäuse die
versiegelnde Polymerharzschicht 1 aufweist. Es ist möglich, die
Struktur des Foliengehäuses
zu verändern,
etwa dass das Foliengehäuse
eine einschichtige Struktur aus der thermoplastischen Harzschicht
umfasst oder eine doppelschichtige Struktur aus dem thermisch stabilen
Kunstharz, das als Gasbarriere dient, und der thermoplastischen
Harzschicht umfasst.
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[Wärmeversiegelungsverfahren]
-
Das
Wärmeversiegelungsverfahren
zum Versiegeln der folienversiegelten nicht-wässrigen Elektrolytbatterie
kann wie folgt ausgeführt
werden. Eine Herzvorrichtung kann verwendet werden, welche einen
Metallwiderstand in Form eines Bandes oder eines Blocks umfasst.
Die Heizvorrichtung kann auf den Versiegelungsbereich des Folienge häuses 5 gepresst
werden, bevor ein Strom für
eine vorgegebene Zeit an die Heizvorrichtung angelegt wird, um eine
vorgegebene Wärme
zu erzeugen. Ein Metallblock, der auf einer vorgegebenen Temperatur
gehalten wird, kann auf den Versiegelungsbereich des Foliengehäuses 5 gepresst
werden. Die Anschlussleitung kann durch ein Hochfrequenzinduktionsheizverfahren
selektiv erwärmt
werden, während
der Versiegelungsbereich des Foliengehäuses 5 gepresst werden
kann. Die Anschlussleitung kann selektiv durch Anwendung eines Wirbelstroms
auf die Anschlussleitung erwärmt
werden, um Joulsche Wärme
zu erzeugen, während
der Versiegelungsbereich des Foliengehäuses 5 gepresst werden
kann.
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[Dünne Sekundärbatterie]
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Es
gibt keine besondere Beschränkung
für das
Herstellungsverfahren für
die folienversiegelte nicht-wässrige
Elektrolytbatterie. Die positive Elektrodenanschlussleitung 31 und
die negative Elektrodenanschlussleitung 32 können durch
ein Ultraschallschweißverfahren
mit dem Batterieelement 4 elektrisch verbunden werden.
Das Batterieelement 4 ist von dem Foliengehäuse 5 eingeschlossen,
wobei die positive Elektrodenanschlussleitung 31 und die
negative Elektrodenanschlussleitung 32 von einer ersten
Seite des Foliengehäuses 5 hervorragen.
Die erste Seite des Foliengehäuses 5 ist
wärmeversiegelt
und eine der verbleibenden zwei Seiten des Foliengehäuses 5 ist
ebenfalls wärmeversiegelt.
Die Elektrolytlösung
wird durch die verbleibende unversiegelte Seite des Foliengehäuses 5 injiziert,
bevor die verbleibende unversiegelte Seite des Foliengehäuses 5 schließlich unter
verringertem Druck wärmeversiegelt
wird.
-
Die
vorliegende Erfindung ist auf jedes beliebige folienversiegelte
elektrische oder elektronische Gerät mit mindestens einer Anschlussleitung
anwendbar, wie etwa folienversiegelte elektrische Doppelschichtkondensatoren,
folienversiegelte Elektrolytkondensatoren und folienversiegelte
Sensoren.
-
BEISPIEL 1:
-
Lithiummanganatpulver
mit Spinelstruktur, ein Kohlenstoffdonor, der Leitfähigkeit
bereitstellt, und Polyvinylidenfluorid wurden mit Gewichtsverhältnissen
von 90:5:5 in N-Methylpyrolidon
(im Folgenden als NMP) bezeichnet, gemischt. Die gemischten Bestandteile
wurden dann gerührt,
um eine Aufschlämmung
zu bilden, die NMP enthält.
Die Menge von NMP wurde unter Berücksichtigung der Viskosität der Aufschlämmung eingestellt.
Die Aufschlämmung
wurde mit einer Rakel gleichförmig
auf einer ersten Oberfläche
einer Aluminiumfolie von 20 μm
Dicke, die ein positiver Kollektor ist, aufgebracht für ein anschließendes Trocknungsverfahren im
Vakuum bei 100°C
für 2 Stunden.
Die Aufschlämmung
wurde ebenfalls gleichförmig
auf einer zweiten Oberfläche
der Aluminiumfolie für
ein nachfolgendes Trocknungsverfahren im Vakuum aufgebracht. Dieser
Bogen wurde dann gerollt und gepresst, um eine aktive Materialschicht
für eine
positive Elektrode zu bilden. Die theoretische Kapazität betrug
600 mAh.
-
Amorphes
Kohlenstoffpulver und Polyvinylidenfluorid wurden im Gewichtsverhältnis von
91:9 in N-Methylpyrolidon (im Folgenden als NMP bezeichnet) gemischt.
Die gemischten Bestandteile wurden dann gerührt, um eine Aufschlämmung zu
bilden, die NMP enthält.
Die Menge an NMP wurde unter Berücksichtigung der
Viskosität
der Aufschlämmung
eingestellt. Die Aufschlämmung
wurde durch eine Rakel gleichförmig
auf einer ersten Oberfläche
einer Kupferfolie von 10 μm
Dicke, die ein negativer Kollektor ist, für ein nachfolgendes Trocknungsverfahren
im Vakuum bei 100°C
für 2 Stunden
aufgetragen. Das Verhältnis
der theoretischen Kapazität
für eine
Flächeneinheit
der negativen Elektrodenschicht zur positiven Elektrodenschicht
wurde auf 1:1 eingestellt. Die Aufschlämmung wurde ebenfalls gleichförmig auf
eine zweite Oberfläche
der Kupferfolie für
ein nachfolgendes Trocknungsverfahren im Vakuum aufgebracht. Dieser
Bogen wurde dann gerollt und gepresst, um eine aktive Materialschicht
für eine
negative Elektrode zu bilden.
-
Laminierungen
aus der positiven Elektrodenkollektorschicht, einem mikroporösen Separator
und der negativen Elektrodenkollektorschicht wurden hergestellt.
Der mikropo röse
Separator wies eine dreilagige Struktur auf, die eine Polypropylenschicht,
eine Polyethylenschicht und eine Polypropylenschichtumfasste. Die Laminierungen
wurden um einen Kern mit ovalem Querschnitt gerollt und dann einer
Wärmepressung
unterzogen, um eine dünne,
ovalförmige,
gerollte Elektrodenstruktur zu bilden. Eine flachplattige Aluminiumanschlussleitung
als positive Elektrodenanschlussleitung und eine flachplattige Nickelanschlussleitung
als negative Elektrodenanschlussleitung wurden durch ein Ultraschallschweißverfahren
mit dem positiven Elektrodenkollektor bzw. dem negativen Elektrodenkollektor
verbunden. Die flachplattige Aluminiumanschlussleitung und die flachplattige
Nickelanschlussleitung wiesen jeweils die gleichen Abmessungen von
4 mm Breite, 0,1 mm Dicke und 100 mm Länge auf. Die positive Elektrodenanschlussleitung
war wie folgt oberflächenbehandelt.
-
Eine
gerollte Struktur einer flachen Aluminiumplatte mit Abmessungen
von 4 mm Breite, 0,1 mm Dicke und 100 mm Länge wurde hergestellt. Die
flache Aluminiumplatte wurde für
eine anschließende
Oberflächenbehandlung
von der gerollten Struktur ausgezogen, bevor die oberflächenbehandelte
flache Aluminiumplatte erneut aufgerollt wurde. Die Oberflächenbehandlung
wurde durch Aufbringen einer Oberflächenbehandlungsflüssigkeit
auf erste und zweite Hauptoberflächen
und Seitenflächen
der flachen Aluminiumplatte ausgeführt, wodurch ein Beschichtungsfilm
von 200 nm Dicke auf den ersten und zweiten Hauptoberflächen und
den Seitenflächen
der flachen Aluminiumplatte gebildet wurde, und zusätzlich wurde
ein Trocknungsverfahren bei 120°C
für 20
Sekunden ausgeführt.
Die verwendete Oberflächenbehandlungsflüssigkeit
umfasst (A) ein Polymer aus Struktureinheiten einer phenolischen
Verbindung, worin mindestens ein Teil der Struktureinheiten einen
Substituenten enthält,
der eine Aminogruppe oder eine substituierte Aminogruppe umfasst;
(B) eine Phosphatverbindung; und (C) eine Titanfluorverbindung.
Die oberflächenbehandelte
flache Aluminiumplatte wurde dann bei 100 mm ausgeschnitten, um
eine Anzahl der positiven Elektrodenanschlussleitungen zu bilden.
Die Oberflächenbehandlungsflüssigkeit
ist von Nihon Parkerizing Co., Ltd. kommerziell erhältlich.
-
Eine
Laminatschicht wurde hergestellt, die eine säuredenaturierte Polypropylenschicht,
eine Klebemittelschicht und eine Nylonschicht umfasste, wobei die
Laminatschicht eine Gesamtdicke von 0,13 mm und die säuredenaturierte
Polypropylenschicht eine Dicke von 0,05 mm aufwies. Die Laminatschicht
wurde dann in einer vorgegebenen Größe ausgeschnitten. Ein konkaver
Bereich wurde selektiv in der ausgeschnittenen Laminatschicht gebildet,
wobei der konkave Bereich eine Größe aufwies, die an die gerollte
Elektrodenstruktur angepasst war. Die Laminatschicht wurde gefaltet,
um die gerollte Elektrodenstruktur einzuschließen, und drei Seiten der Laminatschicht
wurden dann wärmeversiegelt,
wodurch eine folienversiegelte Batterie hergestellt wurde, wie sie
in 1, 2 und 3 gezeigt
ist.
-
Dieses
Wärmebehandlungsverfahren
wurde bei 190°C
für 10
Sekunden ausgeführt,
wodurch die positive Elektrodenanschlussleitung und die negative
Elektrodenanschlussleitung von der ersten Seite des Laminatfilms
hervorragen. Diese erste Seite, von welcher die positive Elektrodenanschlussleitung
und die negative Elektrodenanschlussleitung hervorragen, war gegenüber der
Faltungsseite. Diese ersten und zweiten Seiten der Laminatschicht
wurden wärmeversiegelt
und dann wurde die gerollte Elektrodenstruktur mit dem Elektrolyten
getränkt,
bevor die dritte Seite der Laminatschicht wärmeversiegelt wurde. Die elektrolytgetränkte, gerollte
Elektrodenstruktur entspricht im Wesentlichen dem Batterieelement 4,
das in 2 und 3 gezeigt ist. Es wurde ein
Elektrolyt verwendet, der 1 Mol/Liter LiPF6 als
unterstützendes
Salz und ein Mischverhältnis
von Diethylcarbonat und Ethylencarbonat von 50:50 im Gewichtsverhältnis umfasst.
-
Die
Breite des Versiegelungsbereichs auf der ersten Seite, von welcher
die positive Elektrodenanschlussleitung und die negative Elektrodenanschlussleitung
hervorstehen, betrug 4,5 mm. Die Breite der Versiegelungsbereiche
an der zweiten und dritten Seite betrug 4,0 mm. Die Dicke der Batterie
betrug 3,6 mm. Die folienversiegelte Batterie von Beispiel 1 war
fertig gestellt.
-
BEISPIEL 2:
-
Lithiummanganatpulver
mit Spinelstruktur, ein Kohlenstoffdonor, der Leitfähigkeit
bereitstellt, und Polyvinylidenfluorid worden mit Gewichtsverhältnissen
von 90:5:5 in N-Methylpyrolidon
(im Folgenden als NMP) bezeichnet, gemischt. Die gemischten Bestandteile
worden dann gerührt,
um eine Aufschlämmung
zu bilden, die NMP enthält.
Die Menge von NMP wurde unter Berücksichtigung der Viskosität der Aufschlämmung eingestellt.
Die Aufschlämmung
wurde mit einer Rakel gleichförmig
auf einer ersten Oberfläche
einer Aluminiumfolie von 20 μm
Dicke, die ein positiver Kollektor ist, aufgebracht für ein anschließendes Trocknungsverfahren im
Vakuum bei 100°C
für 2 Stunden.
Die Aufschlämmung
wurde ebenfalls gleichförmig
auf einer zweiten Oberfläche
der Aluminiumfolie für
ein nachfolgendes Trocknungsverfahren im Vakuum aufgebracht. Dieser
Bogen wurde dann gerollt und gepresst, um eine aktive Materialschicht
für eine
positive Elektrode zu bilden. Die theoretische Kapazität betrug
600 mAh.
-
Amorphes
Kohlenstoffpulver und Polyvinylidenfluorid worden im Gewichtsverhältnis von
91:9 in N-Methylpyrolidon (im Folgenden als NMP bezeichnet) gemischt.
Die gemischten Bestandteile wurden dann gerührt, um eine Aufschlämmung zu
bilden, die NMP enthält.
Die Menge an NMP wurde unter Berücksichtigung der
Viskosität
der Aufschlämmung
eingestellt. Die Aufschlämmung
wurde durch eine Rakel gleichförmig
auf einer ersten Oberfläche
einer Kupferfolie von 10 μm
Dicke, die ein negativer Kollektor ist, für ein nachfolgendes Trocknungsverfahren
in Vakuum bei 100°C
für 2 Stunden
aufgetragen. Das Verhältnis
der theoretischen Kapazität
für eine
Flächeneinheit
der negativen Elektrodenschicht zur positiven Elektrodenschicht
wurde auf 1:1 eingestellt. Die Aufschlämmung wurde ebenfalls gleichförmig auf
eine zweite Oberfläche
der Kupferfolie für
ein nachfolgendes Trocknungsverfahren im Vakuum aufgebracht. Dieser
Bogen wurde dann gerollt und gepresst, um eine aktive Materialschicht
für eine
negative Elektrode zu bilden.
-
Laminierungen
aus der positiven Elektrodenkollektorschicht, einem mikroporösen Separator
und der negativen Elektrodenkollektorschicht worden hergestellt.
Der mikropo röse
Separator wies eine dreilagige Struktur auf, die eine Polypropylenschicht,
eine Polyethylenschicht und eine Polypropylenschicht umfasste. Die
Laminierungen wurden um einen Kern mit ovalem Querschnitt gerollt
und dann einer Wärmepressung
unterzogen, um eine dünne,
ovalförmige,
gerollte Elektrodenstruktur zu bilden. Eine flachplattige Aluminiumanschlussleitung
als positive Elektrodenanschlussleitung und eine flachplattige Nickelanschlussleitung
als negative Elektrodenanschlussleitung wurden durch ein Ultraschallschweißverfahren
mit dem positiven Elektrodenkollektor bzw. dem negativen Elektrodenkollektor
verbunden. Die flachplattige Aluminiumanschlussleitung und die flachplattige
Nickelanschlussleitung wiesen jeweils die gleichen Abmessungen von
4 mm Breite, 0,1 mm Dicke und 100 mm Länge auf. Die positive Elektrodenanschlussleitung
war wie folgt oberflächenbehandelt.
-
Eine
gerollte Struktur einer flachen Aluminiumplatte mit Abmessungen
von 40 mm Breite, 0,1 mm Dicke und 100 mm Länge wurde hergestellt. Die
flache Aluminiumplatte wurde für
eine anschließende
Oberflächenbehandlung
von der gerollten Struktur ausgezogen, bevor die oberflächenbehandelte
flache Aluminiumplatte erneut aufgerollt wurde. Die gerollte Struktur
der oberflächenbehandelten
Platte mit der großen
Breite von 40 mm wurde dann in einer Breite von 4 mm geschlitzt.
-
Die
Oberflächenbehandlung
wurde durch Aufbringen einer Oberflächenbehandlungsflüssigkeit
auf erste und zweite Hauptoberflächen
und Seitenflächen
der flachen Aluminiumplatte ausgeführt, wodurch ein Beschichtungsfilm
von 50 nm Dicke auf den ersten und zweiten Hauptoberflächen und
den Seitenflächen
der flachen Aluminiumplatte gebildet wurde, und zusätzlich wurde
ein Trocknungsverfahren bei 120°C
für 20
Sekunden ausgeführt.
Die verwendete Oberflächenbehandlungsflüssigkeit
umfasst (A) ein Polymer aus Struktureinheiten einer phenolischen
Verbindung, worin mindestens ein Teil der Struktureinheiten einen
Substituenten enthält,
der eine Aminogruppe oder eine substituierte Aminogruppe umfasst;
(B) eine Phosphatverbindung; und (C) eine Titanfluorverbindung.
Die oberflächenbehandelte
flache Aluminiumplatte wurde dann bei 100 mm ausgeschnitten, um
eine Anzahl der positiven Elektrodenanschlussleitungen zu bilden.
Die Oberflächenbehandlungsflüssigkeit
ist von Nihon Parkerizing Co., Ltd. kommerziell erhältlich.
-
Eine
Laminatschicht wurde hergestellt, die eine säuredenaturierte Polypropylenschicht,
eine Klebemittelschicht und eine Nylonschicht umfasste, wobei die
Laminatschicht eine Gesamtdicke von 0,13 mm und die säuredenaturierte
Polypropylenschicht eine Dicke von 0,05 mm aufwies. Die Laminatschicht
wurde dann in einer vorgegebenen Größe ausgeschnitten. Ein konkaver
Bereich wurde selektiv in der ausgeschnittenen Laminatschicht gebildet,
wobei der konkave Bereich eine Größe aufwies, die an die gerollte
Elektrodenstruktur angepasst war. Die Laminatschicht wurde gefaltet,
um die gerollte Elektrodenstruktur einzuschließen, und drei Seiten der Laminatschicht
wurden dann wärmeversiegelt,
wodurch eine folienversiegelte Batterie hergestellt wurde, wie sie
in 1, 2 und 3 gezeigt
ist.
-
Dieses
Wärmebehandlungsverfahren
wurde bei 190°C
für 10
Sekunden ausgeführt,
wodurch die positive Elektrodenanschlussleitung und die negative
Elektrodenanschlussleitung von der ersten Seite des Laminatfilms
hervonagen. Diese erste Seite, von welcher die positive Elektrodenanschlussleitung
und die negative Elektrodenanschlussleitung hervonagen, war gegenüber der
Faltungsseite. Diese ersten und zweiten Seiten der Laminatschicht
wurden wärmeversiegelt
und dann wurde die gerollte Elektrodenstruktur mit dem Elektrolyten
getränkt,
bevor die dritte Seite der Laminatschicht wärmeversiegelt wurde. Die elektrolytgetränkte, gerollte
Elektrodenstruktur entspricht im Wesentlichen dem Batterieelement 4,
das in 2 und 3 gezeigt ist. Es wurde ein
Elektrolyt verwendet, der 1 Mol/Liter LiPF6 als
unterstützendes
Salz und ein Mischverhältnis
von Diethylcarbonat und Ethylencarbonat von 50:50 im Gewichtsverhältnis umfasst.
-
Die
Breite des Versiegelungsbereichs auf der ersten Seite, von welcher
die positive Elektrodenanschlussleitung und die negative Elektrodenanschlussleitung
hervorstehen, betrug 4,5 mm. Die Breite der Versiegelungsbereiche
an der zweiten und dritten Seite betrug 4,0 mm. Die Dicke der Batterie
betrug 3,6 mm. Die folienversiegelte Batterie von Beispiel 2 war
fertig gestellt.
-
VERGLEICHSBEISPIEL 1:
-
Die
folienversiegelte Batterie wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel
1 hergestellt, außer
dass eine nicht oberflächenbehandelte
Aluminiumplatte für
die positive Elektrodenanschlussleitung verwendet wurde.
-
VERGLEICHSBEISPIEL 2:
-
Die
folienversiegelte Batterie wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel
1 hergestellt, außer
dass die Oberflächenbehandlung
der Aluminiumplatte durch Verwendung einer zirkonphosphatbasierten
Oberflächenbehandlungslösung, die
von Nihon Parkerizing Co., Ltd. kommerziell erhältlich ist, ausgeführt wurde.
-
[Beurteilungsverfahren]
-
Zwei
der Batterien aus Beispiel 1, zwei der Batterien aus Beispiel 2,
zwei der Batterien aus Vergleichsbeispiel 1 und zwei der Batterien
aus Vergleichsbeispiel 2 wurden für die folgenden Beurteilungen
hergestellt. Zunächst
wurde eine der zwei Batterien von jeweils Beispiel 1 und 2 und Vergleichsbeispielen
1 und 2 dem folgenden Abziehtest unterzogen, unmittelbar nachdem
die Batterie hergestellt worden war. Die zweite wurde dem Abziehtest
unterzogen, nachdem der folgende 500 Zyklen Ladungs-/Entladungstest
ausgeführt
worden war.
-
Der
Abziehtest wurde wie folgt ausgeführt. Unmittelbar nachdem die
Batterie hergestellt worden war, wurde die Aluminiumanschlussleitung
als die positive Elektrodenanschlussleitung und der Versiegelungsbereich
auf der ersten Seite der Laminatschicht ausgeschnitten und die Laminatschicht
wurde weiter in derselben Breite wie die Aluminiumanschlussleitung
ausgeschnitten. Durch Verwendung eines Spannungsmessgeräts wurde
die Laminatschicht von der Aluminiumanschlussleitung als der positiven
Elektrodenanschlussleitung abgezogen, wobei ein Paar Zugspannfutter,
welche die An schlussleitung und die Laminatschicht fixierten, bei konstanter
Geschwindigkeit mit kontinuierlicher Aufzeichnung der zunehmenden
Spannung voneinander entfernt wurden. Die Länge in Zugrichtung des anhaftenden
Bereichs mit einer Haftungsstärke
von nicht weniger als 1 N/mm wurde gemessen, wobei diese Länge als "Haftbereichslänge" bezeichnet wird.
-
Der
Zyklustest wurde durch 500 Zyklen von Lade-/Entladevorgängen bei
45°C ausgeführt. Die
Ladung bis zu 4,2 V wurde bei 600 mA ausgeführt und schloss ein Konstantspannungsladeverfahren
bei 4,2 V ein. Die Entladung bis zu 3,0 V wurde bei 600 mA durchgeführt. Die
500 Zyklen der Lade-/Entladevorgängen
dauerten ungefähr
10 Wochen. Nachdem der 500 Zyklen Lade-/Entladungstest durchgeführt worden
war, wurde dann der Abziehtest an der zweiten Batterie durchgeführt.
-
[Beurteilung der Haftungszuverlässigkeit]
-
Die
folgende Tabelle 1 zeigt relative Werte der Haftbereichslängen der
jeweiligen ersten und zweiten Batterien jeweils der Beispiele 1
und 2 und Vergleichsbeispiele 1 und 2, wobei die gemessene Haftbereichslänge der
ersten Batterie aus Beispiel 1 als Referenz mit 1 wiedergegeben
wurde und die anderen gemessenen Haftbereichslängen der zweiten Batterie von
Beispiel 1 und der ersten und zweiten Batterien von Beispiel 2 und
Vergleichsbeispielen 1 und 2 als relative Werte unter Bezug auf
den der ersten Batterie von Beispiel 1 wiedergegeben wurden.
-
-
Im
direkten Abziehtest, unmittelbar nachdem die Batterien hergestellt
worden waren, wurde bestätigt, dass
die Haftbereichslänge
zwischen der Laminatschicht und der positiven Elektrodenanschlussleitung
in Beispielen 1 und 2 und Vergleichsbeispielen 1 und 2 einheitlich
ist.
-
Im
Abziehtest, nachdem der 500-Zyklen-Test durchgeführt worden war, wurde bestätigt, dass
die Haftbereichslänge
zwischen der Laminatschicht und der positiven Elektrodenanschlussleitung
in Beispielen 1 und 2 gleichförmig
ist, aber in Vergleichsbeispiel 1 20% und in Vergleichsbeispiel
2 80% beträgt.
-
[Beurteilung der zyklischen
Eigenschaften]
-
Die
Batterien in den Beispielen 1 und 2 zeigten beinahe gleichförmige Leistungen
vom ersten zum 500. Zyklus. Dieses Ergebnis zeigt, dass kein Übergangswiderstand
an einem Verbindungspunkt zwischen der Anschlussleitung und dem
Batterieelement sowie an einem weiteren Verbindungspunkt zwischen
der Anschlussleitung und der verwendeten Lade-/Entladeapparatur
erzeugt wurde. Dieses Ergebnis zeigt ebenfalls, dass die Antikorrosionsschicht
auf der Anschlussleitung nicht in den Elektrolyten offenbart wurde.
-
Obwohl
die Erfindung zuvor in Verbindung mit mehreren bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben worden ist, sollte sich verstehen, dass diese Ausführungsformen
lediglich zur Erläuterung
der Erfindung vorgesehen sind und nicht in einem beschränkenden
Sinn.