JP2001155694A - 電 池 - Google Patents

電 池

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JP2001155694A
JP2001155694A JP33536999A JP33536999A JP2001155694A JP 2001155694 A JP2001155694 A JP 2001155694A JP 33536999 A JP33536999 A JP 33536999A JP 33536999 A JP33536999 A JP 33536999A JP 2001155694 A JP2001155694 A JP 2001155694A
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JP
Japan
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battery
circuit
cell
exterior material
biodegradable polymer
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JP33536999A
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English (en)
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Yukihiro Ogura
幸弘 小倉
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FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】電池を含む回路異常を記録し、この回路異常に
基づく電流による破壊を防止できる電池外装材を有する
電池を提供すること。 【解決手段】電池外装材に熱により不可逆的に変化する
機能を付与し、この変化により電池の外装材に熱履歴が
記録される構成とした電池であるので、電池使用中の回
路異常を容易に知ることができる。また、電池外装材は
フィルム状の生分解性ポリマーを外装材として用いてい
るので、廃棄処理が容易であり、堆肥化や低燃焼型での
焼却が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電池外部をフィルム
状の外装材にて被覆した電池に関する。
【0002】
【従来の技術】電池を含む回路において、回路の配線の
短絡または回路構成素子の破壊による短絡などによっ
て、回路に組込まれた電池から過剰な電流が流れ、電池
の急激な消耗および回路の破壊を招くことがある。
【0003】特に、リチウム電池のような高出力電池を
含む回路の場合、大電流が流れて電池自体が発熱して発
火するなどの危険があるので、高出力電池には、保護素
子が設けられている。この保護素子は、回路に短絡が生
じた時回路を開き、その短絡が取除かれたとき回路を閉
じる機能を有するものである。このような保護素子とし
ては、温度上昇に伴って比較的狭い温度領域で電気抵抗
が急増する特性(Positive temperat
ure coefficient)を有する抵抗素子
(PTC素子)、あるいは回路を遮断する非可逆的な温
度ヒューズなどがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】通常、過剰電流が回路
に流れるということは、回路の配線の短絡または回路構
成素子の破壊による短絡などの重大な異常が生じた結果
である。このため何らかの不都合が回路に生じた時に、
この回路に短絡などの重大な異常があったか、そうでな
いかを容易に判別することが必要である。
【0005】しかしながら、保護素子としてPTC素子
が組込まれた従来の電池では、回路に過剰電流が流れる
とPTC素子が発熱してその素子の抵抗値が増大し、そ
の過剰電流を制止するが、過剰電流が止まるとPTC素
子は外観的には元の状態に復帰するので、回路に過剰電
流が流れたか否かを判別できない、という問題があっ
た。
【0006】また、近年、環境問題、資源問題などがク
ローズアップされ、例えば、廃プラスチック類は産業廃
棄物の安定5品目の中の1つとして安定型で処分されて
いる。このような廃棄物処理問題に絡み、電池部品に用
いられる材料の特性の一つとして、環境に優しいことが
要求されている。しかし、従来の電池外装材に用いられ
ているフィルム材料は必ずしもこのような要求を満足す
るものではなかった。
【0007】本発明はかかる問題に対処してなされたも
ので、その目的は電池を含む回路の異常を記録し、この
回路異常に基づく電流による破壊を防止し、しかも廃棄
処理後に対しても満足できる電池外装材を有する電池を
提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、回路に過剰電流が流れたときには電
池本体が加熱されることに注目して、電池外装材に熱に
より不可逆的に変化する機能を付与し、この変化により
電池の外装材に熱履歴が記録される構成としたものであ
る。この熱履歴を確認することにより電池使用中の回路
異常を認知することができる。すなわち、本発明の熱履
歴が記録可能な電池は、電池外装材に加熱により不可逆
的に変色する機能を付与したフィルム状の生分解性ポリ
マーを外装材として用いたものであり、外装材の主たる
材料は、生分解性ポリマーに加熱により不可逆的に変色
する素材を添加することで得られる。このような生分解
性ポリマーとしてはポリ乳酸がある。ポリ乳酸は透明
性、安全性、安定性などの特性があり、更に廃棄処理が
容易で、例えばコンポストによる堆肥化や低燃焼型での
焼却ができる。
【0009】また、ポリ乳酸の原料である乳酸は、澱粉
や糖分を発酵して得られ、例えば、コーンやポテトから
得られる澱粉を分解して得たグルコースやビートやサト
ウキビからシュクロースなどを発酵して得られる。もと
もと自然界や動物体内に存在する物質であるから、従来
から安全性が認められている。ポリ乳酸(PLA)は従
来から抜糸の必要のない吸収性縫合糸、骨折材料、薬剤
徐放性のマイクロカプセルとして使用されており、生体
内で分解吸収可能な特性を有する材料である。
【0010】次に、ポリ乳酸の特性を示すと以下のとお
りである。 透明性…ポリスチレン(PS)、ポリエチレンテレフタ
レート(PET)並みの高い透明性がある。 安全性…医療用途で既に実績があり、また原料乳酸の安
全性も高い。 分解性…コンポスト中で分解できる。 燃焼性…燃焼熱は約16800KJ/Kgで、紙と同程
度であり、有害ガスの発生がない。さらに、ポリ乳酸お
よび市販ポリマー(PETJ005.GPPS525−
51,PPJHH−G,PEミラソン11)の物性を表
1に示す。
【0011】
【表1】
【0012】表1に示されるように、ポリ乳酸は他の市
販ポリマーに比べて遜色ない物性を備えている。また、
ポリ乳酸は直接重合法で得られたものが好ましい。直接
重合法、すなわち直接脱水する方法では、実用的な強度
をもつ高分子量のポリマーが得られる。直接重合法以外
の方法では、重合が進行して高粘度になった反応液から
生成した水を除くことが難しく、また高温度ではポリマ
ーがラクタイドを生成しながら分解するために、実用的
な強度をもつポリマーは得にくい。以下、直接重合法の
特徴を表2に示す。
【0013】
【表2】
【0014】表2に示されるように、不純物、熱安定性
および耐侯性試験において直接法ポリ乳酸の方がラクタ
イド法ポリ乳酸より優れていることが分かる。次に、P
TC素子を回路保護素子として備え、電池缶の胴部及び
上下両端部をフィルム状の外装材にて被覆した電池を、
回路に組込んだ場合について説明する。
【0015】回路が正常に作動して通常の電流が流れて
いるときは、電池内部抵抗は低く、また、PTC素子の
抵抗値は室温抵抗を示して、電池およびPTC素子の発
熱は殆どない。他方、回路に異常が生じて短絡したと
き、回路に過大な電流が流れ電池およびPTC素子はジ
ュール熱により発熱してPTC素子および電池が高温に
なる。この熱によって電池外装材を変色させる。電池エ
ネルギーの消耗、短絡の除去などによって電流が止まる
とPTC素子は元の状態に復帰し、PTC素子および電
池の温度も室温に戻る。本発明に係わる外装材はそれ自
身の色調が不可逆的に変色する機能を有するので、電池
が通常状態に復帰しても、外装材は変色後の状態を維持
し、電池の熱履歴を電池外部から容易に目視できる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図を参照
して説明する。図1は本発明の一実施例である電池の斜
視図である。図に示すように、電池Aは保護素子として
のPTC素子を備えた筒形二酸化マンガンリチウム電池
(形式名CR123A)である。本実施例の電池は電気
容量1300mAh、直径17mm、高さ34.5mm
で、発電要素を収容した電池缶の胴部及び上下両端部
を、外装材1により被覆されている。
【0017】本実施例の電池では、外装材1として加熱
により不可逆的に変色する素材を添加した生分解性ポリ
マーフィルムを使用している。この電池を故意に短絡状
態とすることで、電池を発熱させ、外装材における熱履
歴の記録状態について調べた。その結果、PTC素子
は、回路保護機能を示すとともに、電池外装材は外観が
白化変色し、室温に戻っても変色を維持しているので、
短絡があったことを目視で判別することができる。
【0018】次に、本実施例電池の外装材の構成を図2
の断面図を参照して説明する。図に示すように、外装材
1は、2枚の生分解性ポリマーフィルム2,3を接着剤
層6により貼り合わせたもので構成されている。この生
分解性ポリマーフィルム2,3には、加熱により不可逆
に変色する素材が添加されており、更に一方のフィルム
2の内面には意匠デザインなどの印刷層4を形成し、他
方のフィルム3の内面にはアルミなどの金属蒸着層5を
形成し、外観上金属光沢があるように構成してある。そ
して、外装材1の一面には粘着剤層7を塗布してある。
この粘着剤層7を内側にして外装材1を電池に巻き付
け、端部同士を金型で折り曲げ電池に粘着させて筒状に
し、電池の胴部と上下両端部を被覆する。
【0019】本実施例電池のフィルム2,3は、生分解
性ポリマーのポリ乳酸(LACEA:三井東圧化学
(株)製)を用いた。これらのフィルムは熱によって透
明な状態から、白化して不透明な状態になるよう金属石
鹸を添加している。
【0020】添加する金属石鹸としてはステアリン酸カ
ルシウム,ステアリン酸バリウム,ステアリン酸亜鉛,
ステアリン酸カドミウム,オレイン酸カルシウムであれ
ば上記実施例電池と同様の効果が得られる。また、これ
らの金属石鹸の添加量は生分解性ポリマーフィルム素材
に対して3〜20質量%の割合(質量比)であれば十分
効果を発揮する。つまり、3質量%以下であれば加熱後
の白化の状態が不完全であり、20%質量以上ではフィ
ルムの成形時にフィルムの強度が低くなり、かつ厚みが
均一なフィルムを得難いためである。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱により不可逆的に電池外装材が変色するので、万一回
路に短絡が発生したか否か、PTC素子が動作したか否
か、また、他の原因で異常があったか否かを極めて容易
に判定することができる。また、外装材に生分解性ポリ
マーを使用しているので、電池廃棄処理後において容易
に生分解可能であり、環境問題に対して満足な結果を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の電池の斜視図。
【図2】図1の外装材の断面図。
【符号の説明】
A…電池、1…外装材、2,3…生分解性ポリマーフィ
ルム、4…印刷層、5…金属蒸着層、6…接着剤層、7
…粘着剤層。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電池缶の胴部及び上下両端部をフィルム
    状の外装材にて被覆した電池であって、該外装材に加熱
    により不可逆的に変色する素材が添加された生分解性ポ
    リマーを用いることを特徴とする電池。
  2. 【請求項2】 生分解性ポリマーはポリ乳酸である請求
    項1記載の電池。
  3. 【請求項3】 ポリ乳酸は、直接重合法により合成され
    た高分子ポリマーである請求項2記載の電池。
  4. 【請求項4】 外装材は、加熱により不可逆的に変色す
    る素材として金属石鹸を添加した生分解性ポリマーフィ
    ルムである請求項1記載の電池。
  5. 【請求項5】 生分解性ポリマーフィルムに添加される
    金属石鹸は、ステアリン酸カルシウム,ステアリン酸バ
    リウム,ステアリン酸亜鉛,ステアリン酸カドミウムま
    たはオレイン酸カルシウムのいずれかである請求項4記
    載の電池。
  6. 【請求項6】 外装材は、金属石鹸を3〜20質量%の
    比率に添加した生分解性ポリマーフィルムである請求項
    4または請求項5のいずれかに記載の電池。
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Cited By (5)

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