JP2013134818A - 端子リード - Google Patents
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Abstract
【課題】外装体内に収容された電解液等の被収容流体が外装体の外側へ漏出するのを防止することができ、更に、被接続部材との間の電気抵抗を小さく抑えることができる端子リード、該端子リードの製造方法、及び、該端子リードを備えた電気化学デバイスを提供する。
【解決手段】端子リード１は、電気化学要素を収容する外装体の内側に配置される内端部１ａと、外装体の外側に配置される外端部１ｂとを有するとともに、基材として板状金属基材２を備えている。端子リード１における外装体のシール部に対応する部分には絶縁用樹脂フィルム４が設けられる。さらに、この端子リード１は、金属基材２の厚さ方向両面に表面塗布層３が設けられている。金属基材２の厚さ方向両面における幅方向両端部に配置された表面塗布層３の幅方向両端部の塗布量は、金属基材２の厚さ方向両面における幅方向中間部に配置された表面塗布層３の幅方向中間部の塗布量よりも少ない。
【選択図】図３
【解決手段】端子リード１は、電気化学要素を収容する外装体の内側に配置される内端部１ａと、外装体の外側に配置される外端部１ｂとを有するとともに、基材として板状金属基材２を備えている。端子リード１における外装体のシール部に対応する部分には絶縁用樹脂フィルム４が設けられる。さらに、この端子リード１は、金属基材２の厚さ方向両面に表面塗布層３が設けられている。金属基材２の厚さ方向両面における幅方向両端部に配置された表面塗布層３の幅方向両端部の塗布量は、金属基材２の厚さ方向両面における幅方向中間部に配置された表面塗布層３の幅方向中間部の塗布量よりも少ない。
【選択図】図３
Description
本発明は、端子リード、該端子リードの製造方法、該端子リードを備えた電気化学デバイス（例：リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ）に関する。
電気化学デバイスとして例えばリチウムイオン二次電池では、電極（集電体）や電解質（電解液）を含む電池要素は外装体内に収容されるとともに、外装体の開口縁部同士がヒートシールによって融着されることにより、外装体内に電池要素が封入されている（例えば、特許文献１参照）。
外装体を形成する外装フィルムは、複数層からなり、その最外層がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やナイロンで構成され、電解液と接する最内層が熱融着性樹脂で構成されている。さらに、外装フィルムの中間層は、外部からの水分の浸入や内部からの電解液の蒸発を防止するため、アルミニウム箔やＳＵＳ箔等の金属箔で構成されている。外装フィルムの最外層は、中間層の金属箔を保護することを目的とし、突き刺し等の外力から守る役割を果たしている。
外装体内に収容された電池要素を備えた電池の端子リードは、一般に基材として板状金属基材を備えるとともに、外装体の内側に配置される内端部と、外装体のシール部から外装体の外側へ引き出されて外装体の外側に配置される外端部とを一体に有している。端子リードにおける外装体のシール部に対応する部分は、ヒートシールによって外装フィルムの最内層の熱融着性樹脂で接合されるが、シール時に端子リードが外装フィルムの最内層を突き破って中間層としての金属箔に接触し、電気的短絡を生じる場合がある。
そこで、端子リードと中間層の金属箔との間の電気絶縁性を確保するため、端子リードにおける外装体のシール部に対応する部分には絶縁用樹脂フィルムが取り付けられている（例えば特許文献２〜６参照）。
しかるに、端子リードと樹脂フィルムとの密着性は、電解液の影響により時間の経過に伴って低下する。この不具合を防止するため、従来の端子リードでは、金属基材の全面にキトサン又はその誘導体を含有するキトサン層が表面塗布層としてコート法などにより形成される場合がある（例えば特許文献４、６参照）。
しかしながら、このような表面塗布層の電気抵抗率は端子リードの金属基材の電気抵抗率に比して大きい。そのため、表面塗布層が端子リードの金属基材の全面に均一な塗布量で形成されている場合には、この端子リードに電池素子の集電体やバスバー等の被接続部材を電気的に接続すると、端子リードと被接続部材との間に介在した表面塗布層が電気抵抗部となって両者間の電気抵抗が大きくなるという問題が発生する。
一方、電気抵抗を小さくするために表面塗布層の付着量を減らすと、端子リードと樹脂フィルムとの密着性が低下して両者間の隙間から外装体内の電解液が外装体の外側へ漏出し易くなるという問題が発生する。
本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、外装体内に収容された電解液等の被収容流体が外装体の外側へ漏出するのを防止することができ、更に、被接続部材との間の電気抵抗を小さく抑えることができる端子リード、該端子リードの製造方法、及び、該端子リードを備えた電気化学デバイスを提供することにある。
本発明は以下の手段を提供する。
［１］ 電気化学要素を収容する外装体の内側に配置される内端部と、外装体の外側に配置される外端部とを有するとともに、基材として板状金属基材を備え、且つ、外装体のシール部に対応する部分に絶縁用樹脂フィルムが設けられる端子リードであって、
金属基材の厚さ方向両面に表面塗布層が設けられるとともに、
金属基材の厚さ方向両面における幅方向両端部に配置された表面塗布層の幅方向両端部の塗布量が、金属基材の厚さ方向両面における幅方向中間部に配置された表面塗布層の幅方向中間部の塗布量よりも少ないことを特徴とする端子リード。
金属基材の厚さ方向両面に表面塗布層が設けられるとともに、
金属基材の厚さ方向両面における幅方向両端部に配置された表面塗布層の幅方向両端部の塗布量が、金属基材の厚さ方向両面における幅方向中間部に配置された表面塗布層の幅方向中間部の塗布量よりも少ないことを特徴とする端子リード。
［２］ 表面塗布層は、キトサン及びキトサン誘導体からなる群より選択される１種又は２種以上の化合物を含有している前項１記載の端子リード。
［３］ 電気化学要素を収容する外装体の内側に配置される内端部と、外装体の外側に配置される外端部とを有するとともに、基材として板状金属基材を備え、且つ、外装体のシール部に対応する部分に絶縁用樹脂フィルムが設けられる端子リードの製造方法であって、
金属基材の条材の厚さ方向両面に表面塗布層が設けられた端子リードの条材を所定長さに切断する切断工程を含んでおり、
端子リードの条材は、金属基材の条材の厚さ方向両面における幅方向両端部に配置された表面塗布層の幅方向両端部の塗布量が、金属基材の条材の厚さ方向両面における幅方向中間部に配置された表面塗布層の幅方向中間部の塗布量よりも少ないことを特徴とする端子リードの製造方法。
金属基材の条材の厚さ方向両面に表面塗布層が設けられた端子リードの条材を所定長さに切断する切断工程を含んでおり、
端子リードの条材は、金属基材の条材の厚さ方向両面における幅方向両端部に配置された表面塗布層の幅方向両端部の塗布量が、金属基材の条材の厚さ方向両面における幅方向中間部に配置された表面塗布層の幅方向中間部の塗布量よりも少ないことを特徴とする端子リードの製造方法。
［４］ 表面塗布層は、キトサン及びキトサン誘導体からなる群より選択される１種又は２種以上の化合物を含有している前項３記載の端子リードの製造方法。
［５］ 前項１又は２記載の端子リードを備えた電気化学デバイス。
本発明の効果を以下に説明する。
前項［１］の端子リードでは、金属基材の厚さ方向両面に表面塗布層が設けられていることにより、外装体内に収容された電解液等の被収容流体の漏出を防止することができる。さらに、端子リードの金属基材の厚さ方向両面における幅方向両端部に配置された表面塗布層の幅方向両端部の塗布量が、端子リードの金属基材の厚さ方向両面における幅方向中間部に配置された表面塗布層の幅方向中間部の塗布量よりも少ないことにより、端子リードと被接続部材との間の電気抵抗を小さく抑えることができる。
前項［２］の端子リードでは、表面塗布層が、キトサン及びキトサン誘導体からなる群より選択される１種又は２種以上の化合物を含有していることにより、端子リードと絶縁用樹脂フィルムとの密着性を確実に高めることができる。
前項［３］の端子リードの製造方法では、前項［１］又は［２］の端子リードを能率良く得ることができる。
前項［４］の端子リードの製造方法では、表面塗布層が、キトサン及びキトサン誘導体からなる群より選択される１種又は２種以上の化合物を含有していることにより、端子リードと絶縁用樹脂フィルムとの密着性を確実に高めることができる。
前項［５］の電気化学デバイスでは、前記［１］又は［２］の端子リードにおける効果と同様の効果を奏する。
次に、本発明の一実施形態について図面を参照して以下に説明する。
本発明の一実施形態に係る端子リード１は、図１及び２に示すように、電気化学デバイスとしてのリチウムイオン二次電池１０に正極側端子リード１Ａ及び／又は負極側端子リード１Ｂとして備えられるものである。本実施形態のリチウムイオン二次電池１０では、端子リード１は正極側端子リード１Ａと負極側端子リード１Ｂとにそれぞれ用いられている。
本実施形態のリチウムイオン二次電池１０では、図２に示すように、その外装体９内に電気化学デバイスの電気化学要素としての電池要素６が収容されている。
外装体９は、従来の外装体と同じく複数層からなる外装フィルムから形成されたものであり、例えば、電解液（電解質）と接する最内層９ａとしての熱融着（熱可塑）性樹脂層と、最外層９ｃとしての合成樹脂層と、中間層９ｂとしての金属層とが互いに積層状に配置されたものである。
熱融着性樹脂層（最内層９ａ）は、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリエチレン系のアイオノマー、ポリプロピレンのようなポリオレフィン樹脂等から選択されたもので形成されている。合成樹脂層（最外層９ｃ）は、機械的強度を確保して金属層（中間層９ｂ）を保護することを目的とするものであり、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステルや、ナイロン等のポリアミドで形成されている。金属層（中間層９ｂ）は、外部からの水分の浸入や内部からの電解液（電解質）の蒸発を防止する役割を有するものであり、アルミニウム箔やＳＵＳ箔等の金属箔で構成されている。
電池要素６は、板状正極集電体７Ａと板状負極集電体７Ｂとがセパレータ８及び／又は電解質（固体電解質、ゲル電解質）を介して積層されて構成されている。正極集電体７Ａの表面には正極材料（ＬｉＣｏＯ２等）が、負極集電体７Ｂの表面には負極材料（ＬｉＣ６等）がそれぞれ結合している。なお、本実施形態では、電池要素６の正極及び負極集電体７Ａ、７Ｂが、外装体９の内側にてそれぞれ対応する極側の端子リード１Ａ、１Ｂの内端部１ａと電気的に接続される内側被接続部材に対応している。
そして、この電池要素６が外装体９内に収容されるとともに、外装体９の開口縁部同士がヒートシールによって融着されることにより、外装体９内に電池要素６が液密状態に封入されている。なお、図１において、外装体９のドットハッチングで示された部分は、ヒートシールによって形成された外装体９のシール部９ｘを示している。
図２に示すように、端子リード１は、外装体９の内側に配置された内端部１ａと、外装体９のシール部９ｘから外装体９の外側へ引き出されて外装体９の外側に配置された外端部１ｂとを一体に有するものである。端子リード１の内端部１ａは端子リード１の長さ方向一端部からなり、端子リード１の外端部１ｂは端子リード１の長さ方向他端部からなる。
さらに、図２〜６に示すように、端子リード１は、基材として、良好な導電性を有する板（箔を含む）状金属基材２を備えている。金属基材２の材質は、限定されるものではなく、様々な金属種の中から適宜選択される。具体的には、端子リード１が正極側端子リード１Ａである場合には、その金属基材２の材質はアルミニウム又はその合金等であり、特にアルミニウム合金番号Ａ１０００系のアルミニウム合金であることが望ましい。端子リード１が負極側端子リード１Ｂである場合には、その金属基材２の材質は無酸素銅（ＪＩＳ（日本工業規格） Ｈ３１００：Ｃ１０２０）やタフピッチ銅（ＪＩＳ Ｈ３１００：Ｃ１１００）等である。また、金属基材２の厚さ方向両面と幅方向両側面とには、化成処理（例：クロメート処理、非クロメート処理）又は／及び電解処理（例：陽極酸化処理、めっき処理）が予め施されていることが特に望ましい。なお、めっき処理とは、無電解めっき処理を含む。
図３において、端子リード１の金属基材２の長さ寸法Ｌ、幅寸法Ｗ及び厚さ寸法Ｔは、リチウムイオン二次電池１０の大きさ、容量等に応じて様々に設定されるものであり、限定されるものではなく、例えば、Ｌは２０〜７０ｍｍ、Ｗは２０〜１２０ｍｍ及びＴは０．１〜１．０ｍｍにそれぞれ設定される。
図３〜６に示すように、端子リード１の金属基材２の厚さ方向両面２ｐ、２ｐと幅方向両側面２ｓ、２ｓとには、それぞれ表面塗布層３が全体に亘って形成されている。一方、端子リード１の金属基材２の長さ方向両端面、即ち端子リード１の内端部１ａ側の端面１ｅ及び端子リード１の外端部１ｂ側の端面１ｅには、表面塗布層３は形成されていない。そのため、端子リード１の両端面１ｅ、１ｅには金属基材２が外部に露出している。２ｅは、端子リード１の各端面１ｅにおける金属基材２の露出部を示している。
表面塗布層３は、端子リード１と後述する絶縁用樹脂フィルム４との密着性を高めることを主目的とする層であり、主成分として有機高分子樹脂（例：エチレン−アクリル樹脂、キトサン類）を含有しており、必要に応じて添加成分として無機成分（例：クロム、ジルコニウム、チタン、シリコン）を更に含有したものである。本実施形態では、表面塗布層３は、有機高分子樹脂としてキトサン類を含有しており、詳述すると、キトサン及びキトサン誘導体からなる群より選択される１種又は２種以上の化合物をキトサン類として含有している。キトサン誘導体としては、限定されるものではなく、カルボキシメチルキトサン、カチオン化キトサン、ヒドロキシアルキルキトサン、グリセリル化キトサン、これらキトサンの酸との塩などが挙げられる。このように、表面塗布層３がキトサン類を含有していることにより、端子リード１と絶縁用樹脂フィルム４との密着性を確実に高めることができる。表面塗布層３の電気抵抗率は、端子リード１の金属基材２の電気抵抗率よりも大きい。表面塗布層３の形成方法（即ち塗工方法）については後述する。
なお、表面塗布層３の厚さは、端子リード１の金属基材２の長さ寸法Ｌ、幅寸法Ｗ及び厚さ寸法Ｔに対して非常に小さい。したがって、端子リード１の長さ寸法、幅寸法及び厚さ寸法は、金属基材２の長さ寸法Ｌ、幅寸法Ｗ及び厚さ寸法Ｔと等しいと捉えても良い。
図３〜５（特に図５）に示すように、端子リード１の金属基材２の厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける幅方向両端部２ｐａ、２ｐａに配置された表面塗布層３の幅方向両端部３ａ、３ａの塗布量は、端子リード１の金属基材２の厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける幅方向中間部２ｐｂに配置された表面塗布層３の幅方向中間部３ｂの塗布量よりも少なくなっている。なお、表面塗布層３の塗布量の詳細については後述する。
そして、この端子リード１では、端子リード１における外装体９のシール部９ｘに対応する部分に、その全周を覆う状態に絶縁用樹脂フィルム４が表面塗布層３を介して固定状態に取り付けられている。本実施形態では、樹脂フィルム４が取り付けられる端子リード１の位置は、端子リード１の長さ方向中間位置である。この取付け状態において、端子リード１と樹脂フィルム４との密着性は、表面塗布層３によって高められている。これにより、外装体９内の電解液の外部への漏出が確実に且つ長期間に亘って防止されている。
絶縁用樹脂フィルム４は、従来の絶縁用樹脂フィルムと同じく、端子リード１と外装体９の中間層９ｂとしての金属層との間の電気絶縁性を確保することを目的とするものであり、ポリエチレン、ポリプロピレン等の電気絶縁性樹脂製である。
絶縁用樹脂フィルム４の端子リード１への取付け方法としては、樹脂フィルム４を加熱溶融して端子リード１に融着するヒートシールによる方法、接着剤を用いて端子リード１に接着する接着剤による方法等が採用される。ヒートシールによる取付け方法を採用する場合には、絶縁用樹脂フィルム４における少なくとも端子リード１との接触面が、マレイン酸等で酸変性したポリエチレン（即ち酸変性ポリエチレン）やポリプロピレン（即ち酸変性ポリプロピレン）等で形成されていることが、端子リード１と樹脂フィルム４との密着性を確実に高めうる点で特に望ましい。
そして、この端子リード１では、端子リード１が外装体９（詳述すると外装体９の最内層９ａ）に、外装体９の開口縁部同士を融着するために行われるヒートシールによって、外装体９の開口縁部同士の融着と同時に絶縁用樹脂フィルム４を介して融着されている。したがって、図２に示すように、端子リード１は樹脂フィルム４を介して外装体９に接合されている。
図２に示すように、上記端子リード１を備えたリチウムイオン二次電池１０では、電池要素６の各極の集電体７（７Ａ、７Ｂ）は、外装体９の内側にて、それぞれ対応する極側の端子リード１（１Ａ、１Ｂ）の内端部１ａに、該内端部１ａの厚さ方向両面のうち少なくとも一方の面に対してその幅方向略全領域を覆った重ね合わせ状態にして（図４の二点鎖線参照）、超音波溶接等の結合手段によって結合されることにより電気的に接続されている。
さらに、図２に示すように、このリチウムイオン二次電池１０では、正極や負極用のバスバー１５、１５は、外装体９の外側にて、それぞれ対応する極側の端子リード１（１Ａ、１Ｂ）の外端部１ｂに、該外端部１ｂの厚さ方向両面のうち少なくとも一方の面に対してその幅方向略全領域を覆った重ね合わせ状態にして（図４の二点鎖線参照）、溶接、ろう付け、かしめ等の結合手段によって結合されることにより電気的に接続される。なお、本実施形態では、バスバー１５が、外装体９の外側にて端子リード１（詳述すると端子リード１の外端部１ｂ）と電気的に接続される外側被接続部材に対応している。
本実施形態の端子リード１は、次のような本発明者らの知見に基づいて構成されたものである。
すなわち、本発明者らは、リチウムイオン二次電池１０の耐久試験を行い、リチウムイオン二次電池１０の外装体９内に収容された被収容流体としての電解液の漏出箇所について調査した。その結果、電解液の漏出は、端子リード１と絶縁用樹脂フィルム４との間の隙間における端子リード１の幅方向両端部の位置ではなく幅方向中間部の位置で発生する傾向があることが判明した。また、表面塗布層３の塗布量を多くすると、電解液の漏出は抑制される反面、端子リード１と被接続部材（各集電体７、バスバー１５）との間の電気抵抗が大きくなる傾向があることも併せて判明した。そこで、本発明者らは、表面塗布層３の幅方向両端部３ａ、３ａの塗布量を、表面塗布層３の幅方向中間部３ｂの塗布量に対して相対的に少なくしたところ、電解液の漏出を防止することができ、且つ、端子リード１と被接続部材との間の電気抵抗を小さく抑えることができることを確認し、本発明を完成させた。
すなわち、図５に示すように、本実施形態の端子リード１では、端子リード１の金属基材２の厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける幅方向両端部２ｐａ、２ｐａに配置された表面塗布層３の幅方向両端部３ａ、３ａの塗布量を、端子リード１の金属基材２の厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける幅方向中間部２ｐｂに配置された表面塗布層３の幅方向中間部３ｂの塗布量よりも少なくしている。こうすることにより、電解液の漏出を防止することができるし、更に、端子リード１と被接続部材（各集電体７、バスバー１５）との間の電気抵抗を小さく抑えることができる。
ここで、端子リード１の金属基材２の厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける表面塗布層３の塗布量を少なくする領域Ｒは、金属基材２の幅寸法Ｗに対して金属基材２の厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける幅方向両端辺２ｐｅ、２ｐｅからそれぞれ幅方向中間部２ｐｂ側へ少なくとも５％までの領域であることが、特に望ましく、更に、当該領域Ｒは、金属基材２の厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける幅方向両端辺２ｐｅ、２ｐｅからそれぞれ幅方向中間部２ｐｂ側へ最大３０％までの領域であることが、特に望ましい。このように領域Ｒを設定することにより、電解液の漏出を確実に防止することができるし、更に、端子リード１と被接続部材（各集電体７、バスバー１５）との間の電気抵抗を確実に小さく抑えることができる。
表面塗布層３の幅方向中間部３ｂの塗布量は、限定されるものではないが、特に１〜５００ｍｇ／ｍ２であることが望ましい。さらに、表面塗布層３の幅方向両端部３ａ、３ａの塗布量は、表面塗布層３の幅方向中間部３ｂの塗布量に対して３０〜８０％少ないことが特に望ましい。このように表面塗布層３の塗布量を設定することにより、電解液の漏出をより一層確実に防止することができるし、更に、端子リード１と被接続部材（各集電体７、バスバー１５）との間の電気抵抗をより一層確実に小さく抑えることができる。
端子リード１の金属基材２の幅方向両側面２ｓ、２ｓに配置された表面塗布層３の塗布量は、限定されるものではない。
次に、上記端子リード１の望ましい製造方法について以下に説明する。
図７に示すように、端子リード１の金属基材２用長帯状金属素板として、金属基材２の条材２Ｚを準備する。この条材２Ｚは、金属基材２の断面形状及び寸法と同形同寸の断面形状及び寸法を有するとともに、長さ方向に連続して延びたものである。すなわち、この条材２Ｚの幅寸法は金属基材２の幅寸法Ｗと同寸に設定されるとともに、条材２Ｚの厚さ寸法は金属基材２の厚さ寸法Ｔと同寸に設定され、一方、条材２Ｚの長さ寸法は金属基材２の長さ寸法Ｌよりも格段に長く設定されている。
次いで、金属基材２の条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐと幅方向両側面２ｓ、２ｓとに表面塗布層３を全体に亘って形成する。このとき、条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける幅方向両端部２ｐａ、２ｐａに配置される表面塗布層３の幅方向両端部３ａ、３ａの塗布量が、条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける幅方向中間部２ｐｂに配置される表面塗布層３の幅方向中間部３ｂの塗布量よりも少なくなるように、表面塗布層３を形成する。金属基材２の条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける表面塗布層３の塗布量を少なくする特に望ましい領域Ｒは、上述したとおりである。
このようにして金属基材２の条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐと幅方向両側面２ｓ、２ｓとに表面塗布層３を形成することにより、図８及び９に示すように、端子リード１用長帯状素板として、端子リード１の条材１Ｚを製作する。
この表面塗布層３は、様々な方法により形成可能であるが、浸漬コート法、ロールコート法（例：グラビアコート法、リバースロールコート法、キスコート法、ロールナイフコート法、ダイコート法）、スプレーコート法等のコート法により形成することが特に望ましい。具体的には、表面塗布層３は、所定の塗液を端子リード１の金属基材２の条材２Ｚの所定の面に塗布して乾燥させることで形成することが特に望ましい。所定の塗液としては、主成分としての有機高分子樹脂（例：エチレン−アクリル樹脂、キトサン類）を溶媒（例：水、有機溶剤）に溶解させた液を用いるのが望ましい。さらに、この塗液には必要に応じて添加成分として無機成分（例：クロム、ジルコニウム、チタン、シリコン）が添加される。乾燥方法としては、熱によって塗液中の溶媒成分を蒸発させる方法を用いるのが一般的である。加熱方法としては、熱風を当てる対流伝熱、金属基材２の条材２Ｚ自体を加熱する伝導伝熱、赤外線ヒータ等で加熱する輻射伝熱などが用いられ、あるいはこれらの組み合わせが用いられる。
金属基材２の条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける幅方向両端部２ｐａ、２ｐａに配置された表面塗布層３の幅方向両端部３ａ、３ａの塗布量を、表面塗布層３の幅方向中間部３ｂの塗布量よりも少なくする方法としては、例えば次のような幾つかの方法が挙げられる。
一つ目の方法は、金属基材２の条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐに塗液を全体に亘って均一な塗布量で塗布して乾燥させ、その後、条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける幅方向中間部２ｐｂにのみ塗液を再度塗布して乾燥させ、これにより表面塗布層３の幅方向両端部３ａ、３ａの塗布量を表面塗布層３の幅方向中間部３ｂの塗布量よりも相対的に少なくする方法である。
二つ目の方法は、表面塗布層３の形成方法としてグラビアコート法を用いる場合、グラビアロールの周面に形成されるグラビアセルの形状、深さ、メッシュ等をグラビアセルの周面の中間部と両端部とで変えることで、表面塗布層３の幅方向両端部３ａ、３ａの塗布量を少なくする方法である。
三つ目の方法は、表面塗布層３の形成方法としてダイコート法を用いる場合、ダイの先端に設けられた塗液用出口のギャップを幅方向中間部と両端部とで変えることで、表面塗布層３の幅方向両端部３ａ、３ａの塗布量を少なくする方法である。
その他の方法としては、金属基材２の条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐに塗液を全体に亘って均一な塗布量で塗布し、そしてこの塗液の乾燥前又は乾燥中に条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける幅方向両端部２ｐａ、２ｐａに風を強く当てることで、当該幅方向両端部２ｐａ、２ｐａに塗布された塗液の一部を吹き飛ばし、これにより表面塗布層３の幅方向両端部３ａ、３ａの塗布量を少なくする方法などが挙げられる。
次いで、端子リード１の条材１Ｚを剪断加工やレーザ切断加工等によってその長さ方向に短冊状に定尺に切断する。この工程を「切断工程」という。この際の条材１Ｚの切断長さは、端子リード１の金属基材２の長さ寸法Ｌと同寸である。図８（図７）において二点鎖線は、端子リード１の条材１Ｚ（金属基材２の条材２Ｚ）の切断線を示している。本実施形態では、条材１Ｚはその長さ方向に対して垂直方向に直線状に切断されている。これにより、複数の端子リード１が製作される。すなわち、条材１Ｚから複数の端子リード１を得ることができる。このように端子リード１の条材１Ｚから複数の端子リード１を得ることにより、端子リード１を能率良く製作することができる。
こうして得られた端子リード１では、その一端部側の切断面１ｃが端子リード１の内端部１ａ側の端面１ｅとなり、その他端部側の切断面１ｃが端子リード１の外端部１ｂ側の端面１ｅとなる。すなわち、端子リード１の長さ方向両端面１ｅ、１ｅは切断面１ｃ、１ｃからなるものであり、そして当該両端面１ｅ、１ｅには表面塗布層３は形成されておらず金属基材２が露出している。
次いで、端子リード１は、端子リード１における外装体９のシール部９ｘに対応する部分に、その全周を覆う状態に絶縁用樹脂フィルム４が取り付けられる。
以上の手順により、絶縁用樹脂フィルム４付き端子リード１が製作される。
なお、本実施形態では、端子リード１の条材１Ｚを定尺に切断して端子リード１を製作した後で、端子リード１に絶縁用樹脂フィルム４が取り付けられることで、絶縁用樹脂フィルム４付き端子リード１が製作されている。しかるに、本発明では、その他に、端子リード１の条材１Ｚに予め複数の絶縁用樹脂フィルム４を所定ピッチで取り付けておいた後、この条材１Ｚを定尺に切断することにより、絶縁用樹脂フィルム４付き端子リード１を製作しても良い。
以上で本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々に変更可能である。
例えば、上記実施形態では、端子リード１を製作する際に、端子リード１の条材１Ｚはその長さ方向に対して垂直方向に直線状に切断されている。しかるに、本発明では、端子リード１の条材１Ｚは、その他の状態や形状に切断されても良く、例えば、その長さ方向に対して斜め方向に切断されても良いし、円弧状、波状、鋸歯状等の様々な形状に切断されても良い。
また、上記実施形態では、電気化学デバイスとしてリチウムイオン二次電池１０及びその端子リード１に本発明の技術的思想が適用された場合を示した。しかるに、本発明では、電気化学デバイスとして例えば電気二重層キャパシタ及びその端子リードに本発明の技術的思想が適用されても良いし、その他の電気化学デバイス及びその端子リードに本発明の技術的思想が適用されても良い。
次に本発明の具体的な実施例及び比較例を示す。
＜実施例＞
実施例の負極用端子リード及び正極用端子リードを次の手順で製作した。
実施例の負極用端子リード及び正極用端子リードを次の手順で製作した。
負極用端子リードの製作：
負極用端子リード１Ｂの金属基材２用長帯状金属素板として、幅６ｃｍ、厚さ０．２ｍｍの無酸素銅板２の条材２Ｚを準備した。この条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐと幅方向両側面２ｓ、２ｓとには、厚さ約２μｍのニッケルめっき処理が全体に亘って予め施されている。次いで、この条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐと幅方向両側面２ｓ、２ｓとに、グラビアロールを用いたグラビアコート法によって、キトサン類を主成分として含有するキトサン類水溶液（塗液）を塗布して乾燥温度２００℃で乾燥させ、これにより、条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐと幅方向両側面２ｓ、２ｓとに表面塗布層としてキトサン層３を全体に亘って均一な塗布量で形成した。次いで、この条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける幅方向中間部２ｐｂにのみキトサン類水溶液を再度塗布して乾燥温度２００℃で乾燥させた。これにより、条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける幅方向両端部２ｐａ、２ｐａに配置されたキトサン層３の幅方向両端部３ａ、３ａの塗布量を、キトサン層３の幅方向中間部３ｂの塗布量よりも相対的に少なくした。キトサン層３の幅方向中間部３ｂの塗布量は５０ｍｇ／ｍ２である。また、キトサン層３の幅方向両端部３ａ、３ａの塗布量は２５ｍｇ／ｍ２である。金属基材２の条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける表面塗布層３の塗布量を少なくした領域Ｒは、金属基材２の条材２Ｚの幅寸法Ｗ（Ｗ＝６ｃｍ）に対して金属基材２の条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける幅方向両端辺２ｐｅ、２ｐｅからそれぞれ幅方向中間部２ｐｂ側へ１５％までの領域である。なお、キトサン層３は、キトサン及びキトサン誘導体からなる群より選択される１種又は２種以上の化合物を含有したものである。こうして端子リード１の条材１Ｚを製作した。
負極用端子リード１Ｂの金属基材２用長帯状金属素板として、幅６ｃｍ、厚さ０．２ｍｍの無酸素銅板２の条材２Ｚを準備した。この条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐと幅方向両側面２ｓ、２ｓとには、厚さ約２μｍのニッケルめっき処理が全体に亘って予め施されている。次いで、この条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐと幅方向両側面２ｓ、２ｓとに、グラビアロールを用いたグラビアコート法によって、キトサン類を主成分として含有するキトサン類水溶液（塗液）を塗布して乾燥温度２００℃で乾燥させ、これにより、条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐと幅方向両側面２ｓ、２ｓとに表面塗布層としてキトサン層３を全体に亘って均一な塗布量で形成した。次いで、この条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける幅方向中間部２ｐｂにのみキトサン類水溶液を再度塗布して乾燥温度２００℃で乾燥させた。これにより、条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける幅方向両端部２ｐａ、２ｐａに配置されたキトサン層３の幅方向両端部３ａ、３ａの塗布量を、キトサン層３の幅方向中間部３ｂの塗布量よりも相対的に少なくした。キトサン層３の幅方向中間部３ｂの塗布量は５０ｍｇ／ｍ２である。また、キトサン層３の幅方向両端部３ａ、３ａの塗布量は２５ｍｇ／ｍ２である。金属基材２の条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける表面塗布層３の塗布量を少なくした領域Ｒは、金属基材２の条材２Ｚの幅寸法Ｗ（Ｗ＝６ｃｍ）に対して金属基材２の条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐにおける幅方向両端辺２ｐｅ、２ｐｅからそれぞれ幅方向中間部２ｐｂ側へ１５％までの領域である。なお、キトサン層３は、キトサン及びキトサン誘導体からなる群より選択される１種又は２種以上の化合物を含有したものである。こうして端子リード１の条材１Ｚを製作した。
次いで、この端子リード１の条材１Ｚをその長さ方向に５ｃｍの長さで短冊状に切断した。これにより、長さ５ｃｍ、幅６ｃｍ、厚さ０．２ｍｍの端子リード１を製作した。この端子リード１の長さ方向両端面１ｅ、１ｅは切断面１ｃ、１ｃからなるものであり、したがって両端面１ｅ、１ｅにキトサン層３は形成されておらず基材である無酸素銅板２が露出している。次いで、端子リード１の長さ方向中間部に、その全周を覆う状態に絶縁用樹脂フィルム４として幅１ｃｍのマレイン酸変性ポリプロピレンフィルムをヒートシールによって融着して取り付けた。なお、マレイン酸変性ポリプロピレンフィルム（絶縁用樹脂フィルム４）の幅とは、端子リード１の長さ方向に沿う寸法である。これにより、負極用の絶縁用樹脂フィルム４付き端子リード１Ｂを製作した。
正極用端子リードの製作：
正極用端子リード１Ａの金属基材２用長帯状金属素板として、幅６ｃｍ、厚さ０．２ｍｍのＡ１０００系のアルミニウム板２の条材２Ｚを準備した。そして、上記実施例の負極用端子リード１Ｂと同様の製作手順で正極用の絶縁用樹脂フィルム４付き端子リード１Ａを製作した。
正極用端子リード１Ａの金属基材２用長帯状金属素板として、幅６ｃｍ、厚さ０．２ｍｍのＡ１０００系のアルミニウム板２の条材２Ｚを準備した。そして、上記実施例の負極用端子リード１Ｂと同様の製作手順で正極用の絶縁用樹脂フィルム４付き端子リード１Ａを製作した。
リチウムイオン二次電池の製作：
上記実施例の負極用及び正極用の絶縁用樹脂フィルム４付き端子リード１Ｂ、１Ａを用いてリチウムイオン二次電池を製作した。
上記実施例の負極用及び正極用の絶縁用樹脂フィルム４付き端子リード１Ｂ、１Ａを用いてリチウムイオン二次電池を製作した。
＜比較例＞
比較例の負極用端子リード及び正極用端子リードを次の手順で製作した。
比較例の負極用端子リード及び正極用端子リードを次の手順で製作した。
負極用端子リードの製作：
金属基材２用金属素板としての無酸素銅板２の条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐと幅方向両側面２ｓ、２ｓとにキトサン層３を全体に亘って均一な塗布量で形成したこと以外は、上記実施例の負極用端子リード１Ｂと同様の製作手順によって負極用の絶縁用樹脂フィルム付き端子リードを製作した。キトサン層３の塗布量は３５ｍｇ／ｍ２である。
金属基材２用金属素板としての無酸素銅板２の条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐと幅方向両側面２ｓ、２ｓとにキトサン層３を全体に亘って均一な塗布量で形成したこと以外は、上記実施例の負極用端子リード１Ｂと同様の製作手順によって負極用の絶縁用樹脂フィルム付き端子リードを製作した。キトサン層３の塗布量は３５ｍｇ／ｍ２である。
正極用端子リードの製作：
金属基材２用金属素板としてのＡ１０００系のアルミニウム板２の条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐと幅方向両側面２ｓ、２ｓとにキトサン層３を全体に亘って均一な塗布量で形成したこと以外は、上記実施例の正極用端子リード１Ａと同様の製作手順によって正極用の絶縁用樹脂フィルム付き端子リードを製作した。キトサン層３の塗布量は３５ｍｇ／ｍ２である。
金属基材２用金属素板としてのＡ１０００系のアルミニウム板２の条材２Ｚの厚さ方向両面２ｐ、２ｐと幅方向両側面２ｓ、２ｓとにキトサン層３を全体に亘って均一な塗布量で形成したこと以外は、上記実施例の正極用端子リード１Ａと同様の製作手順によって正極用の絶縁用樹脂フィルム付き端子リードを製作した。キトサン層３の塗布量は３５ｍｇ／ｍ２である。
リチウムイオン二次電池の製作：
上記比較例の負極用及び正極用の絶縁用樹脂フィルム付き端子リードを用いてリチウムイオン二次電池を製作した。
上記比較例の負極用及び正極用の絶縁用樹脂フィルム付き端子リードを用いてリチウムイオン二次電池を製作した。
［評価］
上記実施例のリチウムイオン二次電池と上記比較例のリチウムイオン二次電池とを温度６５℃及び湿度９５％の高温多湿環境下で長期間（保管期間：３ヶ月）に亘って保管した。その結果、実施例のリチウムイオン二次電池では、電解液の漏出は発生しなかった。一方、比較例のリチウムイオン二次電池では、電解液の漏出が発生した。
上記実施例のリチウムイオン二次電池と上記比較例のリチウムイオン二次電池とを温度６５℃及び湿度９５％の高温多湿環境下で長期間（保管期間：３ヶ月）に亘って保管した。その結果、実施例のリチウムイオン二次電池では、電解液の漏出は発生しなかった。一方、比較例のリチウムイオン二次電池では、電解液の漏出が発生した。
また、上記実施例の負極用端子リード１Ｂの外端部１ｂとバスバー１５とを電気的に接続した場合における端子リード１Ｂとバスバー１５との間の電気抵抗と、上記比較例の負極用端子リードの外端部とバスバーとを電気的に接続した場合における端子リードとバスバーとの間の電気抵抗とをそれぞれ測定した。その結果、前者（実施例）の場合の電気抵抗の方が後者（比較例）の場合の電気抵抗よりも小さかった。
本発明は、正極端子リードや負極端子リードとして用いられる端子リード、該端子リードの製造方法、及び、該端子リードを備えた電気化学デバイス（例：リチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ）に利用可能である。
１：端子リード
１Ａ：正極側端子リード
１Ｂ：負極側端子リード
１ａ：端子リードの内端部
１ｂ：端子リードの外端部
１Ｚ：端子リードの条材
２：金属基材
２ｐ、２ｐ：金属基材の厚さ方向両面
２ｐａ、２ｐａ：金属基材の厚さ方向両面における幅方向両端部
２ｐｂ：金属基材の厚さ方向両面における幅方向中間部
２ｓ、２ｓ：金属基材の幅方向両側面
２Ｚ：金属基材の条材
３：表面塗布層
３ａ、３ａ：表面塗布層の幅方向両端部
３ｂ：表面塗布層の幅方向中間部
４：絶縁用樹脂フィルム
６：電池要素（電気化学要素）
７：集電体（被接続部材）
９：外装体
９ｘ：外装体のシール部
１０：リチウムイオン二次電池（電気化学デバイス）
１５：バスバー（被接続部材）
１Ａ：正極側端子リード
１Ｂ：負極側端子リード
１ａ：端子リードの内端部
１ｂ：端子リードの外端部
１Ｚ：端子リードの条材
２：金属基材
２ｐ、２ｐ：金属基材の厚さ方向両面
２ｐａ、２ｐａ：金属基材の厚さ方向両面における幅方向両端部
２ｐｂ：金属基材の厚さ方向両面における幅方向中間部
２ｓ、２ｓ：金属基材の幅方向両側面
２Ｚ：金属基材の条材
３：表面塗布層
３ａ、３ａ：表面塗布層の幅方向両端部
３ｂ：表面塗布層の幅方向中間部
４：絶縁用樹脂フィルム
６：電池要素（電気化学要素）
７：集電体（被接続部材）
９：外装体
９ｘ：外装体のシール部
１０：リチウムイオン二次電池（電気化学デバイス）
１５：バスバー（被接続部材）
Claims (5)
- 電気化学要素を収容する外装体の内側に配置される内端部と、外装体の外側に配置される外端部とを有するとともに、基材として板状金属基材を備え、且つ、外装体のシール部に対応する部分に絶縁用樹脂フィルムが設けられる端子リードであって、
金属基材の厚さ方向両面に表面塗布層が設けられるとともに、
金属基材の厚さ方向両面における幅方向両端部に配置された表面塗布層の幅方向両端部の塗布量が、金属基材の厚さ方向両面における幅方向中間部に配置された表面塗布層の幅方向中間部の塗布量よりも少ないことを特徴とする端子リード。 - 表面塗布層は、キトサン及びキトサン誘導体からなる群より選択される１種又は２種以上の化合物を含有している請求項１記載の端子リード。
- 電気化学要素を収容する外装体の内側に配置される内端部と、外装体の外側に配置される外端部とを有するとともに、基材として板状金属基材を備え、且つ、外装体のシール部に対応する部分に絶縁用樹脂フィルムが設けられる端子リードの製造方法であって、
金属基材の条材の厚さ方向両面に表面塗布層が設けられた端子リードの条材を所定長さに切断する切断工程を含んでおり、
端子リードの条材は、金属基材の条材の厚さ方向両面における幅方向両端部に配置された表面塗布層の幅方向両端部の塗布量が、金属基材の条材の厚さ方向両面における幅方向中間部に配置された表面塗布層の幅方向中間部の塗布量よりも少ないことを特徴とする端子リードの製造方法。 - 表面塗布層は、キトサン及びキトサン誘導体からなる群より選択される１種又は２種以上の化合物を含有している請求項３記載の端子リードの製造方法。
- 請求項１又は２記載の端子リードを備えた電気化学デバイス。
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