JP2011018628A - Sealing plate with metal terminal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属端子を有し、電池やコンデンサに使用する電解液を収容した有底の筒体の開口部を閉塞する封口板に関する。 The present invention relates to a sealing plate that has a metal terminal and closes an opening of a bottomed cylindrical body that contains an electrolyte used for a battery or a capacitor.
電池やコンデンサに使用する電解液を収容した有底の筒体の開口部を閉塞する金属端子付き封口板には、金属材でできたものや合成樹脂材でできたものがあるが、何れのものも封口板と金属端子との接合部分において電解液や発生ガス等が漏洩しないよう密着させて筒体を密封する必要があり、そのためには金属端子と封口板とを合成樹脂材の電気絶縁部材で一体に成形する金属端子付き封口板が知られている。 The sealing plate with a metal terminal that closes the opening of the bottomed cylindrical body containing the electrolyte used for the battery or the capacitor is made of a metal material or a synthetic resin material. It is also necessary to seal the cylinder body by tightly adhering the electrolyte and generated gas at the joint between the sealing plate and the metal terminal, so that the metal terminal and the sealing plate are electrically insulated from the synthetic resin material. 2. Description of the Related Art A sealing plate with a metal terminal that is integrally formed with a member is known.
金属材でできた封口板にあっては、金属端子付き封口板とするために電気絶縁材を介する必要があり、金属端子と封口板とが熱可塑性樹脂で電気絶縁されて一体に成形し液漏れが発生しないように密着接合させる金属端子付き封口板が種々提案されている。例えば、特許文献1に示すように、電池容器の一部を形成する金属の蓋板及び電極端子にトリアジンチオール類またはシランカップリング剤で表面処理を施し、その後、蓋体と電極端子との間に非強化型のポリフェニレンサルファイド樹脂を一体に成形することでシール部材と電極端子及び蓋板とが一体化する金属端子付き封口板が提案されている。 In the case of a sealing plate made of a metal material, it is necessary to use an electrical insulating material in order to obtain a sealing plate with a metal terminal. The metal terminal and the sealing plate are electrically insulated with a thermoplastic resin and molded integrally. Various sealing plates with metal terminals that are tightly bonded to prevent leakage have been proposed. For example, as shown in
一方、合成樹脂材でできた封口板にあっては、金属端子付き封口板とするために封口板は、金属端子と各種の樹脂成形材料で一体成形することによって得られるが、封口板のような成形品と金属端子との接合部分から液漏れが発生しないように金属端子と封口板との密着性を良くする必要があり、例えば、特許文献2に示すように、電解コンデンサの封口板が提案されている。すなわち、封口板としてはフェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂等のように樹脂全般の成形材料からなり、金属端子としてはアルミニウム、銅、鉄、ニッケル、亜鉛等の単独、合金等からなり、この金属端子をアミノシラン、メルカプトシラン、エポキシシラン、ビニルシラン等のカップリング剤で処理後、封口板を圧縮成形、トランスファー成形、射出成形、注入成形等で成形されている。 On the other hand, in the case of a sealing plate made of a synthetic resin material, the sealing plate can be obtained by integrally molding the metal terminal and various resin molding materials in order to obtain a sealing plate with a metal terminal. It is necessary to improve the adhesion between the metal terminal and the sealing plate so that liquid leakage does not occur from the joint between the molded product and the metal terminal. For example, as shown in
解決しようとする問題点は、金属材でできた封口板や合成樹脂材でできた封口板を金属端子と一体に成形させるに際し、それぞれ特許文献1や特許文献2のように、予め金属材でできた部材に対して化学的処理により密着接合を改善しようとする提案ではあるが、合成樹脂でできた部材に対しては弾性を持たせて応力を吸収する予備処理をしておらず電池やコンデンサに使用する電解液を収容した筒体内部がガス圧で合成樹脂材が膨張を繰り返し、金属材でできた部材と合成樹脂でできた部材の接合部に応力が繰り返し作用し耐久性に悪影響を与える。 The problem to be solved is that when a sealing plate made of a metal material or a sealing plate made of a synthetic resin material is integrally formed with a metal terminal, as in
本発明の電解液を収容する有底の筒体の開口部を閉塞する封口板と金属端子とを熱可塑性樹脂で絶縁されて一体に成形してなる金属端子付き封口板において、金属材でできた部材の表面にはメルカプト基、チオカルボニル基、シアノ基、イソシアナート基、アミノ基、アンモニウム基、ピリジニウム基、アジニル基、カルボキシル基、ベンゾトリアゾール基、トリアジンチオール基等の何れか又はこれらの組み合わせの化学的処理剤の付着による化学的処理膜を形成して、熱可塑性樹脂を主成分とする電気絶縁部材は熱可塑性樹脂粒子を主成分としフッ素ゴム粒子と前記化学的処理剤とを含有して、弾力性を持たせたことを特徴とする。 The sealing plate with a metal terminal, which is formed by integrally forming a sealing plate that closes the opening of the bottomed cylinder housing the electrolytic solution of the present invention and a metal terminal, insulated by a thermoplastic resin, is made of a metal material. On the surface of the member, either a mercapto group, a thiocarbonyl group, a cyano group, an isocyanate group, an amino group, an ammonium group, a pyridinium group, an azinyl group, a carboxyl group, a benzotriazole group, a triazine thiol group, or a combination thereof An electrically insulating member having a thermoplastic resin as a main component and containing a fluororubber particle and the chemical agent is formed by forming a chemically-treated film by adhering a chemical treatment agent. It is characterized by having elasticity.
本発明の金属端子付き封口板は、金属材でできた部材の表面にメルカプト基、チオカルボニル基、シアノ基、イソシアナート基、アミノ基、アンモニウム基、ピリジニウム基、アジニル基、カルボキシル基、ベンゾトリアゾール基、トリアジンチオール基等の何れか又はこれらの組み合わせの化学的処理剤の付着による化学的処理膜を形成して、化学的処理剤及びフッ素ゴム粒子を含有する熱可塑性樹脂を主成分とする電気絶縁部材に弾力性が付与されているので、電池やコンデンサに使用する電解液を収容した筒体内部がガス圧による膨張を吸収し、金属材でできた部材と熱可塑性樹脂を主成分とする電気絶縁部材との接合部への応力伝達を緩和し、さらにはこの熱可塑性樹脂を主成分とする電気絶縁部材におけるPPS樹脂、PBT樹脂、PFA樹脂、PP樹脂、PEEK樹脂などの熱可塑性樹脂の溶融温度に比しフッ素ゴムの溶融温度は高いので、射出成形などの成形の際に熱可塑性樹脂が溶融させてもフッ素ゴムは溶融しないので、フッ素ゴムの有する弾力性は維持でき、また、熱可塑性樹脂にフッ素ゴム粒子が化学的処理剤で密着しているので、熱可塑性樹脂を主成分とする電気絶縁部材自体の機密性も維持できる。 The sealing plate with a metal terminal of the present invention has a mercapto group, a thiocarbonyl group, a cyano group, an isocyanate group, an amino group, an ammonium group, a pyridinium group, an azinyl group, a carboxyl group, a benzotriazole on the surface of a member made of a metal material. Forming a chemically treated film by the attachment of a chemical treatment agent of any one of these groups, triazine thiol groups, etc., or a combination thereof, and comprising as a main component a thermoplastic resin containing the chemical treatment agent and fluororubber particles Since the insulating member is given elasticity, the inside of the cylinder containing the electrolyte used for the battery or capacitor absorbs the expansion caused by the gas pressure, and the main component is a member made of a metal material and a thermoplastic resin. PPS resin and PBT resin in an electrical insulation member mainly composed of this thermoplastic resin that relieves stress transmission to the joint with the electrical insulation member Since the melting temperature of fluoro rubber is higher than the melting temperature of thermoplastic resins such as PFA resin, PP resin, and PEEK resin, fluoro rubber does not melt even when the thermoplastic resin melts during molding such as injection molding. In addition, the elasticity of fluororubber can be maintained, and since the fluororubber particles are in close contact with the thermoplastic resin by a chemical treatment agent, the confidentiality of the electrical insulating member itself mainly composed of the thermoplastic resin can be maintained. .
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、電解液を収容する有底の筒体100の開口部100Aを閉塞する熱可塑性樹脂を主成分とする電気絶縁部材となる封口板1と金属端子2とを一体に成形してなる金属端子付き封口板を示し、この筒体100内部の電池素子や電解液、電極端子との接続構造などは省略している。(Embodiment 1)
FIG. 1 is formed by integrally molding a
図1において、筒体1はポリアミド樹脂、ABS樹脂などの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂の非金属材でできており、電解液を収容する有底の容器であり、その内周壁面に密着した筒状で銅合金やアルミニウム合金やステンレスなどの金属製の保護部材101が形成されており、さらに、この保護部材101には筒体1の開口部100Aの端面まで延出した延出部102が形成されている。 In FIG. 1, a
この筒体100の開口部100Aに配置する封口板1はPPS樹脂(ポリフェニレンサルファイド樹脂)、PBT樹脂(ポリブチレンテレフタレート樹脂)、PFA樹脂(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)、PP樹脂(ポリプロピレン樹脂)、PEEK樹脂(ポリエーテルエーテルケトン樹脂)などの熱可塑性樹脂を70重量%以上の主成分とする電気絶縁部材であるが、それぞれの熱可塑性樹脂を単独として用いるだけではなく他の樹脂と組み合わせてもよい。さらに、前記熱可塑性樹脂に15重量%以下の各種フィラー材を混合させてもよい。このような熱可塑性樹脂を主成分してなる熱可塑性樹脂粒子5には1〜25重量%のフッ素ゴム粒子6と0.01〜0.5重量%のメルカプト基、チオカルボニル基、シアノ基、イソシアナート基、アミノ基、アンモニウム基、ピリジニウム基、アジニル基、カルボキシル基、ベンゾトリアゾール基、トリアジンチオール基等の何れか又はこれらの組み合わせの化学的処理剤が含有されて、電気絶縁部材となる熱可塑樹脂材でできた部材3を構成している。この場合、図4に示すように、フッ素ゴム粒子6の表面に化学的処理剤を付着させた化学的処理膜4を形成しておいてもよい。 The
封口板1の中間位置には正極と負極となる一対の金属端子2が、また外周縁には環状の金属リング8がそれぞれ一体に成形されて封口板1に固着されている。これら金属端子2と金属リング8とはアルミニウム、銅、ステンレスなどの鉄、ニッケル、亜鉛などの単独または合金の金属材でできており、それぞれの表面には図3に示すように、予め、メルカプト基、チオカルボニル基、シアノ基、イソシアナート基、アミノ基、アンモニウム基、ピリジニウム基、アジニル基、カルボキシル基、ベンゾトリアゾール基、トリアジンチオール基等の何れか又はこれらの組み合わせの化学的処理剤が塗布されて化学的処理膜4が形成されている。この場合、化学的処理剤としては、特にシランカプリング剤またはトリアジンチオール化合物が好ましい。このように化学的処理膜4が形成された金属端子2と金属リング8は金属材でできた部材7、71を構成している。 A pair of
本発明の原理は、図3において、上記のように予め化学的処理膜4が形成された金属端子2と金属リング8とは、それぞれ金属材でできた部材7及び金属材でできた部材71が相当し、これら金属材でできた部材7、71を、1〜25重量%のフッ素ゴム粒子6と0.01〜0.5重量%の化学的処理剤を含有する熱可塑性樹脂粒子5からなり電気絶縁部材となる熱可塑樹脂材でできた部材3とを加熱・加圧して一体化するのである。この加熱・加圧して一体化するには、金属端子2と金属リング8とを封口板1の形状の射出成形用の金型(図示せず)に載置して、1〜25重量%のフッ素ゴム粒子6と0.01〜0.5重量%のメルカプト基、チオカルボニル基、シアノ基、イソシアナート基、アミノ基、アンモニウム基、ピリジニウム基、アジニル基、カルボキシル基、ベンゾトリアゾール基、トリアジンチオール基等の何れか又はこれらの組み合わせの化学的処理剤を含有する熱可塑性樹脂粒子5をこの金型に射出して封口板1と金属端子2及び金属リング8とが同時成形された金属端子付き封口板であるので、金属と樹脂の物理的接合に加えて、封口板1の中間位置及び外周縁にそれぞれ金属端子3及び環状の金属リング8が上記化学的処理剤により化学的接合も付加されて強固に密着接合された金属端子付き封口板が得られる。 The principle of the present invention is that, in FIG. 3, the
このようにして得られた金属端子付き封口板で、図1に示すように、電解液を収容する有底の筒体100の開口部100Aを閉蓋する。その際、筒体100の内周壁面には金属製の保護部材101が密着しており、開口部100Aの開口端にまでこの保護部材101が延出した延出部102が前記開口端に密着して、保護部材101と封口板1の金属リング8とを超音波またはレーザなどで溶融固着させて、筒体100の開口部100Aを密閉させる。この場合、上記、実施形態では筒体100として非金属材にてできたものを説明したが、アルミニウム合金やステンレスなどからなる金属板で形成して、封口板1の金属リング8と超音波またはレーザなどで溶融固着させてもよい。 With the sealing plate with metal terminals obtained in this way, as shown in FIG. 1, the opening 100 </ b> A of the bottomed tubular body 100 that stores the electrolytic solution is closed. At that time, the metal protective member 101 is in close contact with the inner peripheral wall surface of the cylindrical body 100, and the extended portion 102 in which the protective member 101 extends to the opening end of the opening 100A is in close contact with the opening end. Then, the protective member 101 and the metal ring 8 of the
(実施形態2)
図2は、電解液を収容する有底の筒体100の開口部100Aを閉塞する金属材でできた封口板11と金属端子2とを熱可塑性樹脂を主成分とする電気絶縁部材で絶縁して一体に成形してなる金属端子付き封口板を示し、図1と同様に、この筒体100内部の電池素子や電解液、電極端子との接続構造などは省略している。(Embodiment 2)
In FIG. 2, the sealing plate 11 made of a metal material that closes the opening 100A of the bottomed cylindrical body 100 that stores the electrolytic solution and the
この筒体200はアルミニウム合金やステンレスなどからなる金属板でできており、その開口部200Aに配置する封口板11の略中央位置には正極となる金属端子2が設けられている。一方、封口板11はアルミニウム、銅、ステンレスなどの鉄、ニッケル、亜鉛などの単独または合金の金属材でできており、負極を構成している。さらに、封口板11及び金属端子2の少なくとも一方の表面には、その封口板11の金属端子2を設けた位置において、予め、メルカプト基、チオカルボニル基、シアノ基、イソシアナート基、アミノ基、アンモニウム基、ピリジニウム基、アジニル基、カルボキシル基、ベンゾトリアゾール基、トリアジンチオール基等の何れか又はこれらの組み合わせの化学的処理剤が塗布されて化学的処理膜4が形成されている。この場合、化学的処理剤としては、特にシランカプリング剤またはトリアジンチオール化合物が好ましい。このように化学的処理膜4が形成された封口板1と金属端子2とは金属材でできた部材7、71を構成している。 The
この場合、正極となる金属端子2及び負極となる封口板11を構成するために、金属端子2と封口板1とは電気絶縁する必要があり、この電気絶縁としては、前述の実施形態1と同様に、PPS樹脂、PBT樹脂、PFA樹脂、PP樹脂、PEEK樹脂などの熱可塑性樹脂を70重量%以上の主成分とするが、それぞれの熱可塑性樹脂を単独として用いてだけではなく他の樹脂と組み合わせてもよい。さらに、前記熱可塑性樹脂に15重量%以下の各種フィラー材を混合させてもよい。このような熱可塑性樹脂を主成分してなる熱可塑性樹脂粒子5には1〜25重量%のフッ素ゴム粒子6と0.01〜0.5重量%のメルカプト基、チオカルボニル基、シアノ基、イソシアナート基、アミノ基、アンモニウム基、ピリジニウム基、アジニル基、カルボキシル基、ベンゾトリアゾール基、トリアジンチオール基等の何れか又はこれらの組み合わせの化学的処理剤が含有されて、電気絶縁部材となる熱可塑樹脂材でできた部材3を構成している。この場合、フッ素ゴム粒子6の表面に予め、化学的処理剤を付着させて化学的処理膜4を形成しておいてもよい。 In this case, in order to configure the
上記のように金属端子2及び封口板11のそれぞれの表面に予め化学的処理膜4が形成されてなる金属端子2及び封口板11を射出成形用の金型(図示せず)の所定位置、すなわち、金属端子2が封口板11の略中央位置となる位置に載置して、1〜25重量%のフッ素ゴム粒子6と0.01〜0.5重量%のメルカプト基、チオカルボニル基、シアノ基、イソシアナート基、アミノ基、アンモニウム基、ピリジニウム基、アジニル基、カルボキシル基、ベンゾトリアゾール基、トリアジンチオール基等の何れか又はこれらの組み合わせの化学的処理剤を含有する熱可塑性樹脂粒子5を射出成形用の金型に射出して封口板11と金属端子2を前記電気絶縁部材で絶縁されて一体に成形することにより、封口板11の略中央位置に金属端子3が上記化学的処理剤により金属と樹脂の同時成形という物理的接合に化学的接合が付加されて強固に密着接合された金属端子付き封口板が得られる。なお、この実施形態においては、金属端子2は封口板11の略中央位置に設けたもので説明したが、電池やコンデンサの用途により封口板11の任意の位置を適宜選択すればよい。 As described above, the
このようにして得られた金属端子付き封口板で電解液を収容する有底の筒体200の開口部200Aを閉蓋し、封口板11と筒体200とを超音波またはレーザなどで溶融固着させて、筒体100の開口部100Aを密閉させる。この場合、前述の実施形態1のように筒体200として非金属材にてできたものを採用してもよい。 The opening 200A of the bottomed
本発明の金属端子付き封口板は、電解液が電気分解するコンデンサや二次電池の封口部材として有効である。 The sealing plate with a metal terminal of the present invention is effective as a sealing member for capacitors and secondary batteries in which an electrolytic solution is electrolyzed.
1 封口板
11 封口板
2 金属端子
3 熱可塑樹脂材でできた部材
4 化学的処理膜
5 熱可塑樹脂粒子
6 フッ素ゴム粒子
7 金属材でできた部材
100 筒体
200 筒体DESCRIPTION OF
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