JP2008235081A - 二次電池用パッキン - Google Patents
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Abstract
【課題】電解液の浸透やガス・水蒸気の透過を充分に抑制でき、さらに大きなかしめ力を必要としない二次電池用パッキンおよびこのパッキンでシールされた二次電池を提供する。
【解決手段】少なくとも１層のフッ素ゴム層と少なくとも１層のフッ素樹脂層を有する二次電池用絶縁パッキンおよび該パッキンでシールされた二次電池。
【選択図】図４
【解決手段】少なくとも１層のフッ素ゴム層と少なくとも１層のフッ素樹脂層を有する二次電池用絶縁パッキンおよび該パッキンでシールされた二次電池。
【選択図】図４
Description
本発明は、二次電池、特にリチウム二次電池用のガスケットやＯ−リングなどのパッキンに関する。
二次電池は通常、正極と負極と電解液を収容する電池缶体を封口体でパッキンにより封止することで密閉した構造をとっている。
この電池缶体と封口体とは電気的に絶縁されている必要があると共に、電解液の漏出を防止し、また電池缶体内部で電池反応により発生するガスや水蒸気を封止するために、電気絶縁性のガスケットなどのパッキンを介して電池缶体と封口体とをかしめている。
こうしたパッキンとしては、特許文献１には、エチレンプロピレンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはフッ素樹脂からなるパッキンが例示されている。
しかし自動車用のリチウム二次電池などのように大型化が要求されている分野では、パッキンとしてエチレンプロピレンゴムのような絶縁性弾性体を使用する場合、電解液の浸透やガス・水蒸気の透過を充分に抑制することが困難になってきている。
一方、ポリエチレン、ポリプロピレンやフッ素樹脂などの樹脂製のパッキンでは、弾性体における課題はそれほど問題にならないが、その緻密さが故に充分なシール力を得るため、かしめるために大きな力が必要になり、その分、電池缶体や封口体の肉厚を厚くする必要があり、重量増加になってしまう。
本発明は、電解液の浸透やガス・水蒸気の透過を充分に抑制でき、さらに大きなかしめ力を必要としない二次電池用パッキンを提供することを目的とする。
すなわち本発明は、少なくとも１つのフッ素ゴム層と少なくとも１つのフッ素樹脂層を有する二次電池用絶縁パッキンに関する。
本発明のパッキンの層構造としては、たとえばフッ素ゴム層とフッ素樹脂層の２層構造、フッ素ゴム層／フッ素樹脂層／フッ素ゴム層の３層構造、またはフッ素樹脂層／フッ素ゴム層／フッ素樹脂層の３層構造などが例示できる。
本発明のパッキンで用いるフッ素ゴム層を構成するフッ素ゴムとしては、たとえばテトラフルオロエチレンとパーフルオロ（アルキル）ビニルエーテルとのエラストマー性を呈する組成の共重合体、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとのエラストマー性を呈する組成の共重合体、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとのエラストマー性を呈する組成の共重合体、テトラフルオロエチレンとプロピレンとのエラストマー性を呈する組成の共重合体、テトラフルオロエチレンとプロピレンとビニリデンフルオライドとのエラストマー性を呈する組成の共重合体または架橋部位を与える単量体由来の構造単位を含んでいてもよいこれらの共重合体などが好ましい。
一方、フッ素樹脂層を構成するフッ素樹脂としては、たとえばテトラフルオロエチレンとパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）との樹脂性を呈する組成の共重合体、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの樹脂性を呈する組成の共重合体、エチレンとテトラフルオロエチレンとの樹脂性を呈する組成の共重合体、クロロトリフルオロエチレンとテトラフルオロエチレンとパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）との樹脂性を呈する組成の共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレンまたはポリテトラフルオロエチレンなどが好ましく例示できる。
また本発明は、本発明のパッキンで電池缶体と蓋がシールされている二次電池にも関する。
本発明のパッキンによれば、電解液の浸透やガス・水蒸気の透過を充分に抑制でき、さらに大きなかしめ力を必要としない二次電池用パッキンおよびこのパッキンでシールされた二次電池を提供することができる。
本発明のパッキンの形態としては、ガスケット、Ｏ−リングなどの形態をとることができる。
本発明のパッキンは、図１に概略断面図として示すようにフッ素樹脂層１とフッ素ゴム層２の２層構造でも、図２に概略断面図として示すように２つのフッ素樹脂層１でフッ素ゴム層２を挟んだ３層構造でも、図３に概略断面図として示すように２つのフッ素ゴム層２でフッ素樹脂層１を挟んだ３層構造でもよい。
フッ素樹脂層１は、電解液や発生するガスの不透過性および耐蝕性が良好であり、フッ素ゴム層２はシール力を生み出すほか、耐蝕性にも優れている。３層構造にすることにより、シール性が改善され液漏れに対する安全性がさらに向上する。
つぎに本発明のパッキン（ガスケット）の実施形態を説明する。
図４は本発明のガスケットによりシールしたときの二次電池の一実施形態の概略断面図、図５は本発明のガスケットの斜視図、図６は電池の蓋をかしめる前の状態の概略断面図である。
４は電池缶体であり、正極端子５が設けられている蓋６が本発明のガスケット３を介してかしめられ、電池内部の電解液７が漏出するのを防いでいる。ガスケット３はフッ素樹脂層１とフッ素ゴム層２の２層構造であり(図１)、フッ素樹脂層１が缶体４に接している。
組み立ては、蓋６に環状のガスケット３（図２）を嵌め込み、端部８が開放されている缶体４に挿入したのち、端部８をかしめればよい（図４）。
この実施形態の場合、缶体４および電解液７に接する側はフッ素樹脂層でもフッ素ゴム層でもよいが、フッ素樹脂層１にすることが、電解液や発生するガスの不透過性および耐蝕性が良好な点から好ましい。フッ素ゴム層２はシール力を生み出すほか、耐蝕性にも優れている。
二次電池のシール方法にはつぎに示すように、ハトメ型のシールもある。本発明のパッキンはこの実施形態にも適用できる。
図７〜９はこの実施形態のシールの仕方を説明するための概略断面図である。図７において１０は本発明のパッキンでフッ素樹脂層１とフッ素ゴム層２の淵のある筒状の形状をしている。このパッキン１０に正極となるビス１１を挿入し、これらを蓋１２に差し込む。ついで、図８に示すように、ビス１１の上下から冶具（図示されていない）で挟み、パッキン１０と共に押し潰す。その結果、図９に示すようなパッキン１０でシールされた蓋１１が形成され、電気缶体１３と溶接され、電池が作製される。
本発明のパッキンで用いるフッ素ゴム層を構成するフッ素ゴムとしては、たとえばテトラフルオロエチレンとパーフルオロ（アルキル）ビニルエーテルとのエラストマー性を呈する組成の共重合体（パーフルオロエラストマー）、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとのエラストマー性を呈する組成の共重合体、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとのエラストマー性を呈する組成の共重合体、テトラフルオロエチレンとプロピレンとのエラストマー性を呈する組成の共重合体またはテトラフルオロエチレンとプロピレンとビニリデンフルオライドとのエラストマー性を呈する組成の共重合体などがあげられ、なかでも耐薬品性（耐電解質性）が良好な点からパーフルオロエラストマー、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとのエラストマー性を呈する組成の共重合体などが好ましい。これらのエラストマー性共重合体は、架橋部位を与える単量体由来の構造単位を、好ましくは２質量％以下含んでいてもよい。
一方、フッ素樹脂層を構成するフッ素樹脂としては、たとえばテトラフルオロエチレンとパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）との樹脂性を呈する組成の共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの樹脂性を呈する組成の共重合体（ＦＥＰ）、エチレンとテトラフルオロエチレンとの樹脂性を呈する組成の共重合体（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレンとテトラフルオロエチレンとパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）との樹脂性を呈する組成の共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレンまたはポリテトラフルオロエチレンなどがあげられ、なかでも耐薬品性や薬液バリアー性が良好な点からＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、クロロトリフルオロエチレン−テトラフルオロエチレン−パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体などの樹脂性を呈する組成の共重合体が好ましい。
フッ素ゴムとフッ素樹脂の組合せは特に限定されないが、耐薬品性と薬液バリアー性が良好な点から、パーフルオロエラストマーとＰＦＡ、エラストマー性のビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体またはエラストマー性のビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体とＥＴＦＥ、エラストマー性のビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体またはエラストマー性のビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体とＰＦＡの組合せなどが好ましい。
本発明のパッキンの厚さは使用する電池の大きさや種類によって異なるが、通常、０．０５〜３．０ｍｍの範囲である。
また、図１に示す２層構造の場合のフッ素樹脂層とフッ素ゴム層の厚さの比は、フッ素樹脂層／フッ素ゴム層で１／４０〜１／２、さらには１／３０〜１／３の範囲が、シール性と低透過性のバランスが良好な点から好ましい。
また、図２に示すフッ素樹脂層／フッ素ゴム層／フッ素樹脂層の３層構造の場合の厚さの比は、１／２／１〜１／４０／１、さらには１／３／１〜１／３０／１の範囲が、シール性と低透過性のバランスが良好な点から好ましい。
また、図３に示すフッ素ゴム層／フッ素樹脂層／フッ素ゴム層の３層構造の場合の厚さの比は、１／１／１〜１４５／１／１４５、さらには２／１／２〜２０／１／２０の範囲が、シール性と低透過性のバランスが良好な点から好ましい。
フッ素樹脂層とフッ素ゴム層の積層方法は特に限定されず、たとえば押出成形、カレンダー成形、圧縮成形、射出成形、注入成形、コーティングなどの方法により積層すればよい。
本発明のパッキンは、リチウム二次電池のような二次電池のほか、安全性確保の点から一次電池のシール用のパッキンとして有用である。
本発明の二次電池は、従来公知の二次電池のシール材として本発明のパッキンを使用したものであり、したがってパッキン以外は従来公知の二次電池の構造および成分をそのまま使用できる。
１ フッ素樹脂層
２ フッ素ゴム層
３ ガスケット
４ 電池缶体
５ 正極端子
６ 蓋
７ 電解液
８ 缶体端部
１０ パッキン
１１ ビス
１２ 蓋
１３ 電池缶体
２ フッ素ゴム層
３ ガスケット
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１１ ビス
１２ 蓋
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Claims (7)
- 少なくとも１層のフッ素ゴム層と少なくとも１層のフッ素樹脂層を有する二次電池用絶縁パッキン。
- フッ素ゴム層とフッ素樹脂層の２層構造である請求項１記載のパッキン。
- フッ素ゴム層／フッ素樹脂層／フッ素ゴム層の３層構造である請求項１記載のパッキン。
- フッ素樹脂層／フッ素ゴム層／フッ素樹脂層の３層構造である請求項１記載のパッキン。
- フッ素ゴム層を構成するフッ素ゴムが、テトラフルオロエチレンとパーフルオロ（アルキル）ビニルエーテルとのエラストマー性を呈する組成の共重合体、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとのエラストマー性を呈する組成の共重合体、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンとのエラストマー性を呈する組成の共重合体、テトラフルオロエチレンとプロピレンとのエラストマー性を呈する組成の共重合体、テトラフルオロエチレンとプロピレンとビニリデンフルオライドとのエラストマー性を呈する組成の共重合体または架橋部位を与える単量体由来の構造単位を含んでいてもよいこれらの共重合体である請求項１〜４のいずれかに記載のパッキン。
- フッ素樹脂層を構成するフッ素樹脂が、テトラフルオロエチレンとパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）との樹脂性を呈する組成の共重合体、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの樹脂性を呈する組成の共重合体、エチレンとテトラフルオロエチレンとの樹脂性を呈する組成の共重合体、クロロトリフルオロエチレンとテトラフルオロエチレンとパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）との樹脂性を呈する組成の共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレンまたはポリテトラフルオロエチレンである請求項１〜５のいずれかに記載のパッキン。
- 請求項１〜６のいずれかに記載のパッキンで電池缶体と蓋がシールされている二次電池。
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2007
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