JP2001155713A - 電極リード部材及び電池 - Google Patents
電極リード部材及び電池Info
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Abstract
リード部材と袋体との界面における接着強度の低下を防
止する。 【解決手段】 本発明は、電池6に使用される、アルミ
ニウム製の導出部2aを有する電極リード部材4であっ
て、その少なくとも一部に、アルミニウムの表面を化学
変化させてなる表面処理層が形成され、更にシーラント
層が積層されていることを特徴としている。
Description
接続に使用される電極リード部材及び、この電極リード
部材を用い、かつ容器として袋体を用いた電池に関す
る。
応じ、容器として、従来の筐体に換えて袋体を用いた電
池が採用されつつある。この電池は、袋体内に電極や電
解液等を収容後、袋体の開口端を、電極から延びる金属
箔製の導出部を挟んだ状態で、熱シール等により閉鎖し
て形成される。また、袋体の材料には、防水性や遮光性
等に優れた、アルミラミネートフィルムが使用されてい
る。
に有機電解質を使用した、リチウムイオン電池、リチウ
ムポリマー電池、電気二重層キャパシタ、あるいはアル
ミ電解コンデンサ等の場合、高温等、過酷な環境下で
は、電解液中のイオンが、導出部と袋体との界面に浸入
し、その結果、導出部が劣化したり、上記界面における
袋体と導出部との接着強度が低下し、上記界面から電解
液が漏洩する等の問題が生じていた。また、この傾向
は、特にアルミニウム製の導出部において著しかった。
てなされたもので、電池内外の電気的接続に使用される
電極リード部材であって、アルミニウム製の導出部を備
え、この導出部の少なくとも一部に、上記導出部を構成
するアルミニウムの表面を化学変化させてなる表面処理
層が形成され、更にシーラント層が積層されていること
を特徴としている。
ましくは99.3%以上とする。
和酸化処理により形成された水和酸化物層により形成す
る。上記水和酸化物層と、上記水和酸化物層表面の陽極
酸化により形成された化成処理層とから、上記表面処理
層を形成したり、上記表面処理層を、アルミニウムの陽
極酸化またはクロメート処理により形成された化成処理
層により形成してもよい。この場合、上記表面処理層の
形成に先立ち、上記導出部を構成するアルミニウムの表
面に形成された酸化皮膜を除去する除去処理を施すこと
が望ましい。
着剤を用いることなく積層してもよい。
いた電池にも係り、特に、容器として最内層に樹脂が積
層された袋体を用い、この袋体の開口端が、上記シーラ
ント層の積層部位または上記樹脂層の積層部位にて上記
導出部を挟んだ状態で熱シールされていることを特徴と
している。
樹脂と、上記シーラント層が含有する樹脂、あるいは、
上記袋体の最内層に積層された樹脂と、上記シーラント
層が含有する樹脂と、上記樹脂層が含有する樹脂とが、
いずれもポリプロピレン系樹脂であることが望ましい。
施形態について説明する。本発明に係る電極リード部材
を有する電極の構造の例を図1及び図2に示す。符号1
は電極本体で、電極本体1は複数枚の金属板を重ね合わ
せて構成され、全体として直方体状をなしている。符号
2a,2bは電極本体1に接続された導出部で、導出部
2a,2bは、テープ状をなす金属箔からなり、その表
裏面が電極本体1の表面と平行となるよう電極本体1の
一端から並行に延設されている。また、符号2aで示す
導出部はアルミニウム製とされ、符号2bで示す導出部
はニッケルまたは銅その他の金属製とされている。
ムには、純度が99.3%以上のものを使用することが
望ましい。その理由は、アルミニウムの純度が99.3
%未満となると、後述する水和酸化処理が不十分とな
り、逆に酸化皮膜が形成される等して、その効果が低下
したり、水和酸化処理に要する時間が長くなる傾向があ
るためである。
部2aの表面のうち所定の範囲(図中符号Tで示す範
囲)に、導出部2aの表裏両面(以下、表面と略称す
る。)を化学変化させてなる表面処理層が形成され、表
面処理層の表面には、シーラント層が積層されている。
電池の容器となる袋体(後述)の最内層との接着強度を
向上させる目的で、テープ状をなす樹脂層3が、導出部
2aにおける表面処理層の形成部位(上記符号Tで示す
範囲)のうち、袋体に収納した際に袋体の開口端と重な
る部分にて、導出部2a,2bを表裏から挟んだ状態で
導出部2a,2bを横断するよう、接着剤を使用するこ
となく直接積層されている。そして、上記表面処理層及
びシーラント層を有する導出部2a,2bと樹脂層3と
から、電極リード部材4が形成されている。
には、アルミニウムの水和酸化処理の他、アルミ電解コ
ンデンサ用アルミ箔に使用される陽極酸化に代表され
る、いわゆる化成処理、更には、リン酸や有機酸を主成
分とする非クロム酸系処理や、リン酸クロメートやクロ
ム酸クロメート等のクロム酸系処理、あるいはリン酸亜
鉛系処理等が挙げられる。しかしながら、処理工程で6
価クロム等の有害物質を使用しない点では、水和酸化処
理や陽極酸化による表面処理層の形成が好ましい。
しては、例えば、導出部2aに純水ボイルや蒸気処理等
を施すことにより、導出部2aを構成するアルミニウム
の表面に水和酸化物層を形成させる方法が採用される。
また、陽極酸化による表面処理層の形成に際しては、例
えば、導出部2aをホウ酸系化成液に浸積し、定電圧化
成法や定電流化成法により、導出部2aを構成するアル
ミニウムの表面に化成処理層を形成させる方法が採用さ
れる。導出部2aの表面に水和酸化物層を形成し、その
表面に更に陽極酸化による化成処理層を形成してもよ
い。
性向上のためには、表面処理層の形成に先立ち、導出部
2aを構成するアルミニウムの表面から、アルミニウム
と大気中の酸素との反応により形成された酸化皮膜を除
去する除去処理を施すことが望ましい。この場合、除去
処理を施した導出部2aの表面にシーラント層3を積層
しただけでも、除去処理を施さずに導出部2aの表面に
シーラント層3を積層した場合に比して、導出部2aと
シーラント層3との接着性が向上する。また、具体的な
除去処理としては、例えば水酸化ナトリウム等を始めと
するアルカリ水溶液による導出部2a表面の洗浄が挙げ
られる。
剤、接着性樹脂等が使用可能で、特に、酸変性ポリオレ
フィン系接着剤やエポキシ系接着剤等の使用が好まし
い。上記酸変性ポリオレフィン系接着剤は、エチレンや
プロピレンを主鎖に持つ重合体や、これら及び/または
他のモノマーとの共重合体をカルボン酸等により酸変性
させ、必要に応じ溶剤に分散させてなるもので、具体的
には、ポリエチレンやポリプロピレンを無水マレイン酸
等で変性させたフィルム(商品名アドマーフィルム)
や、これら酸変性ポリオレフィンを高沸点脂肪族炭化水
素に分散させてなる接着剤が使用可能である。このよう
な接着剤は、例えば金属箔と樹脂層との熱接着に使用さ
れるヒートシール用フィルムやヒートシール剤として公
知のもので、医薬品用包装材であるPTP(プレススル
ーパック)用のヒートシール剤としても使用されてい
る。一方、エポキシ系接着剤を使用する場合、クロム化
合物が添加されたエポキシ系塗料を接着剤として用いる
と、良好な接着性が得られる。なお、これら接着剤の塗
工量は、通常、乾燥重量で0.1〜5g/m2程度が適
当である。
には、ドライラミネートや押出ラミネート、または表面
処理層への接着剤コーティング後の熱接着等あらゆる公
知の方法が使用可能である。表面処理層側を向く面を無
水マレイン酸等で変性させた樹脂層を表面処理層に直接
熱接着し、シーラント層としてもよい。
法には、例えばフィルム状の樹脂を直接熱接着するサー
マルラミネートや、溶融した樹脂を直接積層する押出ラ
ミネート等がある。特に、ポリオレフィン系樹脂を溶融
押出しして樹脂層を形成しつつ加熱状態で圧着し、シー
ラント層に接着すると高い接着強度が得られる。
層と樹脂層3(及び後述する袋体の最内層に積層された
樹脂)が、同種のポリオレフィン系樹脂を含有している
ことが望ましい。上記ポリオレフィン系樹脂には、例え
ばポリプロピレンやLDPE、LLDPE等のポリエチ
レン、及びこれらにカルボキシル基が導入されたもの
(アイオノマーや酸変性ポリオレフィン等)が使用可能
であるが、耐熱性及び熱シール時の安定性や接着強度等
を考慮すると、シーラント層と樹脂層3(及び袋体の最
内層に積層された樹脂)とが、いずれもポリプロピレン
系樹脂を含有していることが望ましい。
に際しては、最内層に樹脂が積層されたアルミラミネー
トフィルム製の袋体5内に、電極本体1や電解質等を収
容後、樹脂層3が表裏から袋体5の開口端5aに挟まれ
るよう樹脂層3と開口端5aとを上下に重ねた状態で、
開口端5aを熱シールにより閉鎖する。その結果、図3
に示すような、導出部2a,2bが樹脂層3で挟まれて
熱シールされ、樹脂層3が開口端5aで挟まれて熱シー
ルされた電池6が形成される。
質を使用すると、高温等の過酷な環境下では、上記従来
の電池と同様、電解液中のイオンが内側から導出部2a
とシーラント層との界面に浸入する。しかしながら、こ
の電池6の場合、導出部2aに表面処理層が形成されて
いるので、導出部2aが劣化することはない。また、表
面処理層の形成により導出部2aとシーラント層とが強
固に接着されるようになるため、導出部2aとシーラン
ト層との界面に電解液が浸入しても上記界面における接
着強度が低下せず、その結果、上記界面からの電解液の
漏洩等が防止される。
3と袋体5の最内層とは、いずれも樹脂同士の熱シール
により強固に接着される。特に、シーラント層と樹脂層
3及び袋体の最内層に積層された樹脂とが、いずれもポ
リオレフィン系樹脂、特にポリプロピレン系樹脂を含有
している場合には、この接着強度が更に向上する。すな
わち、本実施形態によれば、電解液に有機電解質を使用
した場合でも、電極リード部材4と袋体5との接着部の
気密性が維持される。
め樹脂層3を積層しておくことにより、開口端5aの熱
シールに際し、この部分に十分な厚さの樹脂層が存在す
ることとなる。その結果、導出部2a,2bを囲む樹脂
が導出部2a,2bの側方にも回り込みやすくなって導
出部2a,2bに対するシール性が向上するので、袋体
5の最内層に積層される樹脂が薄くても、確実な熱シー
ルが可能となる。更に、袋体5の最内層に積層される樹
脂の選定に際しても、導出部2aの周囲がシーラント層
及び樹脂層3により覆われているので、格別な注意を払
うことなく、広範な選択肢からの選択が可能となる。
部2a,2bの双方に積層されているが、導出部2aに
のみ樹脂層3を積層してもよく、あるいは、導出部2
a,2bに樹脂層3を積層せず、導出部2a,2bと開
口端5aとを直接熱シールしてもよい。この場合も、導
出部2aに表面処理層が形成されているので、導出部2
aの劣化が防止される。また、表面処理層の形成により
導出部2aとシーラント層とが強固に接着されているた
め、導出部2aとシーラント層との界面からの電解液の
漏洩等が防止され、かつシーラント層と袋体5の最内層
とが、両者が含有する樹脂同士により接着される。すな
わち、本発明によれば、樹脂層3を積層しない場合で
も、電極リード部材4と袋体5の界面からの電解液の漏
洩等が防止される。なお、樹脂層3を積層しない場合
も、耐熱性や接着安定性等を考慮すると、シーラント層
と袋体5の最内層とが、いずれもポリオレフィン系樹
脂、特にポリプロピレン系樹脂を含有していることが望
ましい。
説明する。アルミニウム製の導出部の表裏に、それぞれ
表1に示すようなA,B,Cで示す各層及びキャストポ
リプロピレン(CPP)フィルムを積層し、CPPフィ
ルム/B層/A層/導出部/A層/B層/CPPフィル
ム、の構成を有する、計12種の積層体を形成した。こ
こで、A層は本発明の表面処理層、B層はシーラント層
にそれぞれ相当する。
/アルミ箔/CPPフィルムからなるアルミラミネート
フィルムを用い、CPPフィルムを内側とする50mm
四方の三方袋を製袋した。そして、個々の袋体内に電解
液(エチレンカーボネートとジメチルカーボネートの混
合液にLiPF6の電解塩が混合されたもの、商品名:
三菱化学(株)製ソルライト)約2gを投入した後、袋
体の開口端に上記積層体をそれぞれ挟持させ、開口端を
熱シール(200℃、2秒)にて閉鎖した。更に、これ
らの袋体を、60℃にて7日間放置し、電極リード部材
と袋体との界面の接着状況(電解液の漏洩発生状況)を
調査した。
を表1に示す。
す積層体を使用した場合には、導出部と袋体との界面か
らの電解液の漏洩は発生しなかったのに対し、比較例に
示す積層体を使用した場合には、導出部と袋体との界面
から、電解液の漏洩が観察された。
ード部材を用いた電池では、導出部に表面処理層が形成
されているので、導出部が劣化することはない。また、
表面処理層の形成により導出部とシーラント層とが強固
に接着されるようになるため、導出部とシーラント層と
の界面に電解液が浸入しても上記界面における接着強度
が低下せず、その結果、上記界面からの電解液の漏洩等
が防止される。更に、シーラント層と袋体の最内層と
は、いずれも樹脂同士の熱シールにより強固に接着され
る。すなわち、本発明に係る電極リード部材を用いた電
池によれば、電解液に有機電解質を使用した場合でも、
電極リード部材と袋体との接着部の気密性が維持され
る。加えて、予め、シーラント層に、樹脂層を、接着剤
を用いることなく積層しておくことにより、シーラント
層と袋体との接着性が、この樹脂層を介して更に向上す
る。
構造の例を示す側面図である。
脂層の接着状況の例を示す断面図である。
す側面図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 電池内外の電気的接続に使用される電極
リード部材であって、アルミニウム製の導出部を備え、
この導出部の少なくとも一部に、上記導出部を構成する
アルミニウムの表面を化学変化させてなる表面処理層が
形成され、更にシーラント層が積層されていることを特
徴とする電極リード部材。 - 【請求項2】 上記アルミニウムの純度が99.3%以
上であることを特徴とする請求項1に記載の電極リード
部材。 - 【請求項3】 上記表面処理層が、アルミニウムの水和
酸化処理により形成された水和酸化物層であることを特
徴とする請求項1に記載の電極リード部材。 - 【請求項4】 上記表面処理層が、アルミニウムの水和
酸化処理により形成された水和酸化物層と、この水和酸
化物層表面の陽極酸化により形成された化成処理層とか
ら構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電
極リード部材。 - 【請求項5】 上記表面処理層が、アルミニウムの陽極
酸化により形成された化成処理層であることを特徴とす
る請求項1に記載の電極リード部材。 - 【請求項6】 上記表面処理層が、アルミニウムのクロ
メート処理により形成された化成処理層であることを特
徴とする請求項1に記載の電極リード部材。 - 【請求項7】 上記表面処理層の形成に先立ち、上記導
出部を構成するアルミニウムの表面に形成された酸化皮
膜を除去する除去処理が施されていることを特徴とする
請求項1ないし6のいずれか1項に記載の電極リード部
材。 - 【請求項8】 上記シーラント層に、樹脂層が、接着剤
を用いることなく積層されていることを特徴とする請求
項1ないし7のいずれか1項に記載の電極リード部材。 - 【請求項9】 請求項1ないし7のいずれか1項に記載
の電極リード部材を用いた電池であって、容器として最
内層に樹脂が積層された袋体を用い、この袋体の開口端
が、上記シーラント層の積層部位にて上記導出部を挟ん
だ状態で熱シールされていることを特徴とする電池。 - 【請求項10】 上記袋体の最内層に積層された樹脂
と、上記シーラント層が含有する樹脂とが、いずれもポ
リプロピレン系樹脂であることを特徴とする請求項9に
記載の電池。 - 【請求項11】 請求項8に記載の電極リード部材を用
いた電池であって、容器として最内層に樹脂が積層され
た袋体を用い、この袋体の開口端が、上記樹脂層の積層
部位にて上記導出部を挟んだ状態で熱シールされている
ことを特徴とする電池。 - 【請求項12】 上記袋体の最内層に積層された樹脂
と、上記シーラント層が含有する樹脂と、上記樹脂層が
含有する樹脂とが、いずれもポリプロピレン系樹脂であ
ることを特徴とする請求項11に記載の電池。
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