JP2000353505A

JP2000353505A - 扁平形有機電解液電池

Info

Publication number: JP2000353505A
Application number: JP11163278A
Authority: JP
Inventors: Norimasa Takahashi; 則雅高橋; Nobuharu Koshiba; 信晴小柴
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2000-12-19

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は封口部位における耐漏液特性を改善
することを目的とするものである。【解決手段】ケース及び封口板とガスケットとが当接
する部分に配される封止剤に、吸水性高分子が分散され
たものを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器の主電源
やメモリバックアップ用電源に使用される扁平形有機電
解液電池に関し、更に詳しくはケースと封口板を絶縁保
持するガスケットに封止剤を配し、ケースと封口板との
嵌合部位における耐漏液性を高めた扁平形有機電解液電
池に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に負極活物質に軽金属を用いた発電
要素を扁平形のハウジング部材に収容した扁平形有機電
解液電池は、エネルギー密度が高く、機器の小型化及び
軽量化に大きく寄与できることに加え、保存特性、耐漏
液性等の信頼性に優れていることから、各種電子機器の
主電源やメモリバックアップ用電源としてのその需要は
年々増加している。この種の電池においては充電ができ
ない一次電池が主流であり、代表的な電池系としては、
負極にリチウム金属、正極に二酸化マンガン、フッ化炭
素、塩化チオニール、二酸化イオウ、クロム酸銀等を用
いた電池が知られている。さらに近年、充電可能な二次
電池の需要も増加しており、とりわけ負極にリチウムア
ルミニウム合金等を用い、正極に五酸化バナジウム、マ
ンガン酸リチウムを用いた電池がメモリバックアップ用
電源として用いられている。これら有機電解液電池に用
いられる有機電解液は、エチレンカーボネイト、プロピ
レンカーボネイト等の有機溶媒に、ＬｉＰＦ₆等のリチ
ウムが含まれる塩や、イミド結合を有するリチウム塩を
溶質として溶解したものが一般的に知られている。ま
た、電池容器内部の密閉性を高めるために、ガスケット
に塗布される封止剤としては、アスファルト、コールタ
ール等のピッチが広く用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】最近になって、各種携
帯機器のメモリーバックアップ電源として、直径が６ｍ
ｍ以下に設定された扁平形有機電解液電池の開発もなさ
れており、これら電池の回路基板への実装方法として、
リフロー法を用いた自動ソルダリングにより実装する試
みがなされている。一連の実装工程において、電池は高
温状態にあるリフロー路の内部から通常の使用環境であ
る常温領域に至る幅広い温度範囲に曝されることにな
り、急峻な温度変化、いわゆるサーマルショックが付与
される。この時、ケース及び封口板とガスケットの間に
は、熱膨張係数の差に起因して、間隙が生じてしまう。

【０００４】上記の過程にて生じた間隙を通じて、電池
容器内部に空気中の水分が侵入してしまう。一般に、リ
チウムを含む溶質は、吸水性を有しており、容器内部に
侵入した水分と反応すると、酸性を呈する水溶液とな
る。この水溶液は、ガスケットを痛めて漏液の原因とな
ることに加え、それ自身が電池容器の表面まで漏れ出
て、機器の故障の原因となりうる。さらに、漏液した電
解液が、その過程で水分を吸収し、水溶液状となるため
にクリーピング性を増し、漏液が助長される。さらに、
酸性水溶液として電池外部に達するため、機器を破損す
る可能性が一層高まることになる。

【０００５】また、電池容器の直径及び厚みに関係な
く、扁平形有機電解液電池は、上部開口した電池容器の
内部に、発電要素および封口板を配し、ガスケットを介
してケースの開口端を内方に折り曲げ、カシメること
で、電池として完成される。このような構成を有する電
池の封口部分は、極少量ながらも水分の透過を許容して
しまい、多湿雰囲気下では水分の透過量が顕著になる。
透過した水分は、上記と同様に溶質との反応を生じ、漏
液及び機器の破損の原因となりうるという問題を有して
いた。

【０００６】本発明は上記の不具合を解決するものであ
り、サーマルショックが付与される環境下や多湿雰囲気
下での保存において、漏液を生じない扁平形有機電解液
電池を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、正極、負極、両電極を隔離するセパレー
タ、および有機電解液からなる発電要素と、正極端子を
兼ねるケース、負極端子を兼ねる封口板およびガスケッ
トからなる電池容器とを備え、封口後において少なくと
もガスケットが封口板、および／もしくはケースに当接
する部位に封止剤を配した構成を有し、この封止剤とし
て、吸水性高分子樹脂を分散させた封止剤を使用するも
のである。

【０００８】上記構成により、封口状態においてガスケ
ットと、封口板及びケースとが当接する部位に封止剤が
配されることとなり、封口部分にある間隙を通じて電池
容器の内部に侵入した水分は、封止剤中に分散された吸
水性高分子樹脂において吸収される。このため、サーマ
ルショックが付与される環境下での使用や、多湿雰囲気
下での保存においても、封口板とケースとの封口部分か
ら容器内部に侵入した水分による溶質の分解、この分解
にて生じた酸性溶液によるガスケットの空隙生成の進行
を抑制することができ、耐漏液特性を大幅に向上させる
ことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施
形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術
的範囲を限定するものではない。

【００１０】本願の第１発明に係る扁平形有機電解液電
池は、正極、負極、両電極を隔離するセパレータ、およ
び有機電解液からなる発電要素を、正極端子を兼ねるケ
ース、負極端子を兼ねる封口板およびガスケットを備え
た電池容器に収容し、密封した電池であって、該ガスケ
ットは、少なくとも該ケース及び該封口板と当接する部
位に、吸水性高分子樹脂が有機溶剤に分散されてなる封
止剤を配したことを特徴とする。

【００１１】この構成によれば、封口部分から電池容器
内部に侵入する外気に含まれる水分は、ガスケットと封
口板及びケースとが当接する部位に配された封止剤中に
含まれる吸水性高分子樹脂にて吸水される。また、封止
剤中に含まれる吸水性高分子樹脂に吸水されることなく
電池容器内部にまで侵入した水分は、有機電解液中の溶
質と反応し、酸性を呈する水溶液となる。この水溶液
は、ガスケットに配された封止剤を構成する吸水性高分
子樹脂に吸水されるために、水分として電池容器内部に
侵入した経路を経て、電池容器の外部に漏れ出ることは
なく、封口部分における漏液の発生を抑制することが可
能となる。

【００１２】また、水分と溶液との反応により生じた水
溶液が電池容器内に滞留する場合には、自身が酸性を呈
するために、前記のようにガスケット等を分解し、封口
部分におけるガスケットとケース及び封口板との間に存
在する微少な間隙を拡大させてしまい、漏液の進行を助
長することとなる。しかし、本発明に係る電池は、前記
水溶液は吸水性高分子樹脂に吸水されてしまうために、
電池容器を構成する各部品、特にガスケットの分解を招
くことがなく、分解に起因する漏液の拡大を防止するこ
とができる。

【００１３】さらに、酸性を呈する水溶液を吸収した際
に、吸水性高分子樹脂は膨潤に伴う体積膨張を生じせし
め、封口部分における間隙を小さくするように機能す
る。加えて、前記の水溶液を吸収した吸水性高分子樹脂
はゼリー状態になっており、固体状にある水溶液を吸収
していない状態に比べて、高い流動性を有する。したが
って、ゼリー状の吸水性高分子樹脂は、間隙中へ流れ込
み、電池容器の内部から漏液の発生を防止する。

【００１４】ここにおいて、酸性を呈する水溶液は、有
機電解液に比べて流動性、すなわちクリーピング性に富
んでおり、前記間隙を通じて、有機電解液よりも電池容
器の外面側にまで達することができる。このことは、ゼ
リー状にある吸水性高分子樹脂が封止剤がガスケットの
広い範囲において存在することを示唆しており、漏液の
発生を防止する効果を奏する。

【００１５】一方、間隙を通じて電池容器の外面側に漏
洩する電解液は、容器の外部から侵入する水分を含み、
水溶液状となる。そして、前記と同様の過程を経ること
で、漏液の発生を防止できる。

【００１６】このように、本発明における扁平形有機電
解液電池は、電池容器内部への水分の侵入を抑制すると
共に、侵入した水分と電解液との反応で生じた水溶液に
よる樹脂の膨潤にて間隙を閉塞することで、耐漏液特性
を飛躍的に向上させることができるものである。

【００１７】本願の第２発明に係る扁平形有機電解液電
池は、正極、負極、両電極を隔離するセパレータ、およ
び有機電解液からなる発電要素を、正極端子を兼ねるケ
ース、負極端子を兼ねる封口板およびガスケットを備え
た電池容器に収容し、密封した電池であって、該ガスケ
ットは、少なくとも該ケース及び該封口板と当接する部
位に、有機溶剤が混合されたピッチに吸水性高分子樹脂
を分散させた封止剤を配したことを特徴とする。

【００１８】封止剤は有機溶剤が混合されたピッチに吸
水性高分子が分散されている。この封止剤を攪拌しなが
らマイクロディスペンサーなどで封止場所に塗布した
後、有機溶剤を蒸発させ、ガスケットを乾燥させること
で、ガスケットの封止剤層中に均一な封止剤層を形成さ
せることができ、その後、通常の製造方法を用い封口部
品を嵌め合わせ正極ケース端部をかしめ封口する。

【００１９】前記の構成によれば、ピッチによる封止効
果に加えて、吸水性高分子材料による漏液防止効果が得
られるため、両者をそれぞれ単独にて用いる場合に比較
して、電池性能を大幅に向上させることが可能となる。
また、ピッチ中に吸水性高分子材料が分散されているた
めに、ピッチ塗布を行う工程のみで高分子樹脂材料の塗
布も同時になされるために、両者を個別に塗布する場合
に比べて、製造工程が簡素化される。

【００２０】また、前記の本願の第１発明、及び第２発
明に適用される吸水性高分子としては、ポリエチレンオ
キサイド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ソー
ダあるいはその誘導体から選択される少なくとも一つの
樹脂が好ましい。これらの高分子樹脂は、前記の通り水
分と反応した酸性を呈する水溶液は吸収するが、有機電
解液は吸収しない。このため、電池反応に寄与しない前
記水溶液のみを選択的に吸収し、電池容器内部における
有機電解液の減少、枯渇、及びこれに起因する電池容量
の減少を招くことがない。

【００２１】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。尚、本実
施例は前記した実施形態における電池の具体例を示した
ものである。

【００２２】本実施例では、図１に示す周知の構造を有
する扁平形有機電解液電池（直径６．８ｍｍ，高さ１．
６ｍｍ）を作成した。発電要素は、負極２及び正極４が
セパレータ３を介して対向配置されており、この発電要
素を封口板１、ケース５をガスケット６をカシメ封口さ
れた電池容器の内部に収容している。ガスケットがケー
ス及び封口板に当接する部位には、封止剤７が塗布され
ている。また、電解質としては、イミド系のＬｉ（ＣＦ
₃ＳＯ₂）₂を用いていた。ここにおいて、封止剤７を構
成する吸水性高分子樹脂としては、架橋型ポリアクリル
酸ソーダを使用した。封止剤７は、架橋型ポリアクリル
酸ソーダをトルエンに分散させることで、固体状態にあ
る封止剤が均一に分散した状態にて、封口板に塗布され
る。

【００２３】正極ケース内側の壁面に塗布し、ガスケッ
ト内側壁面には通常一般的に封止剤として用いられるピ
ッチを塗布したものを電池Ａとする。同様にして、正極
ケース内側壁面にピッチを塗布し、架橋型ポリアクリル
酸ソーダをトルエンに分散させたものをガスケット内側
壁面に塗布したものを電池Ｂ、両封止場所に架橋型ポリ
アクリル酸ソーダをトルエンに分散させたものを塗布し
たものを電池Ｃとする。また、比較例として両内側壁面
にピッチを塗布したものを電池Ｄとする。

【００２４】得られた各電池を−１０℃雰囲気に１時間
に保持し、６０℃雰囲気に１時間を保持するのを１サイ
クルとするサーマルショックを６００サイクル繰り返し
た。試験後に顕微鏡で１５倍に拡大して電池を目視によ
り検査した。（表１）に耐漏液試験の結果を示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】結果からわかるように、漏液防止率は正極
ケース及びガスケットの内側壁面の両方に封止剤として
架橋型ポリアクリル酸ソーダを用いた電池Ｃが非常に高
く、また、片側に塗布した電池Ａ及びＢにおいても、比
較例より改善されていることがわかる。分解分析をおこ
なったところ、架橋型ポリアクリル酸ソーダは封口部品
間で電解液を吸収して膨潤し、部品間の隙間を埋めてい
ることが確認された。

【００２７】また、同様に６０℃、相対湿度９０％下に
６０日間保存した後の耐漏液試験と内部抵抗の上昇率を
（表２）に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】前記のサーマルテストの結果と同様、多湿
雰囲気下での保存においても、その耐漏液特性改善され
ている。また、電池の内部抵抗の上昇率においても、ポ
リアクリル酸ソーダを用いた電池は、比較例に比べて上
昇率が大幅に改善されている。

【００３０】分解解析から、内側壁面の外部に近い側で
ポリアクリル酸ソーダが膨潤しており、ポリアクリル酸
ソーダが外部の水分が部品の隙間を通る際、水分を吸収
し電池内部への浸入を防止していることが確認された。

【００３１】尚、本発明の実施例では架橋型ポリアクリ
ル酸ソーダを用いたが、ポリエチレンオキサイド、ポリ
ビニルアルコール、ポリアクリル酸など吸水性高分子で
あれば同様の効果が確認された。さらに、吸水性高分子
とピッチとの混合使用においても同様に効果が確認され
た。また、電解質としては、ＬｉＣ₄Ｆ₉ＳＯ₃，ＬｉＣ
Ｆ₃ＳＯ₃でも効果が確認された。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、正極
ケース及び封口板とガスケットとの間に介在させる封止
剤として、ポリアクリル酸ソーダのような吸水性高分子
を用いることで、耐漏液特性を改善することができる。

【００３３】また、加えて、多湿雰囲気下での内部抵抗
上昇も大幅に改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本実施例における扁平形有機電解液電池の断面
図

【符号の説明】

１封口板２負極３セパレ-タ４正極５正極ケ-ス６ガスケット７封止剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H011 AA17 BB04 GG02 GG05 HH02 JJ15 5H024 AA03 AA06 AA07 AA12 CC03 DD04 DD05 FF15 FF36 5H029 AJ15 AK02 AK03 AL12 AM03 AM07 BJ03 DJ03 EJ11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極、負極、両電極を隔離するセパレー
タ、および有機電解液からなる発電要素を、正極端子を
兼ねるケース、負極端子を兼ねる封口板およびガスケッ
トを備えた電池容器に収容し、密封した扁平形有機電解
液電池であって、該ガスケットは、少なくとも該ケース
及び該封口板と当接する部位に、吸水性高分子樹脂が有
機溶剤に分散されてなる封止剤を配したことを特徴とす
る扁平形有機電解液電池。
【請求項２】正極、負極、両電極を隔離するセパレー
タ、および有機電解液からなる発電要素を、正極端子を
兼ねるケース、負極端子を兼ねる封口板およびガスケッ
トを備えた電池容器に収容し、密封した扁平形有機電解
液電池であって、該ガスケットは、少なくとも該ケース
及び該封口板と当接する部位に、有機溶剤が混合された
ピッチに吸水性高分子樹脂を分散させた封止剤を配した
ことを特徴とする扁平形有機電解液電池。
【請求項３】該吸水性高分子樹脂が、ポリエチレンオ
キサイド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ソー
ダあるいはその誘導体から選択される少なくとも一つの
樹脂である請求項１もしくは請求項２記載の扁平形有機
電解液電池。