JP2017073200A

JP2017073200A - リード部材

Info

Publication number: JP2017073200A
Application number: JP2015197418A
Authority: JP
Inventors: 岡田　智之; Tomoyuki Okada; 智之岡田; 圭太郎宮澤; Keitaro Miyazawa
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2017-04-13

Abstract

【課題】長時間電解液に漬けても樹脂フィルムの各層が剥がれず、電解液の漏れを防止できるリード部材を提供する。
【解決手段】リード部材１は、リード導体２と樹脂フィルム３とを備え、樹脂フィルム３は、リード導体２の幅方向の両側部からはみ出すようにリード導体２の両面に貼られるとともに、前記両側部からはみ出した両面の樹脂フィルム３同士が貼り合わされており、かつ、リード導体２の長手方向の端には貼られてなく、樹脂フィルム３は複数の層を有し、各層は、ポリオレフィンを４０％以上含有し、かつ、複数の樹脂成分を含有し、さらに、少なくとも一つの層の組成が他の層の組成と異なっているリード部材１。
【選択図】図２

Description

本発明は、電池から電気を取り出す端子として用いられるリード部材に関するものである。

電子機器に用いられるリード部材付電池は、例えば、リード部材が接続された正極及び負極が電解液とともに封入体で密閉され、リード部材が封入体に密着された構造を有している。

リード部材は、リード導体と、このリード導体を被覆し、封入体の内面に接着または融着される樹脂フィルムとを備えており、樹脂フィルムとして、ポリオレフィン系樹脂と、不飽和結合を持つエラストマーとを９０：１０〜１０：９０の割合で含有することで、柔軟性を上げ、折り曲げ時に必要な力を軽減することのできるものが知られている（特許文献１参照）。

特許第５２７７７０２号公報

リード部材の樹脂フィルムは、例えば、耐熱性に優れた層や、接着力の優れた層など、組成の異なる層が複数重ねられた構造をとる場合が考えられる。その際、樹脂フィルムは、電解液に長時間触れるうちに各層が剥がれてきてしまい、電解液が漏出する不具合が生じるおそれがあった。

本発明の目的は、樹脂フィルムの各層の剥離を予防し、電解液の漏出を防ぐことにある。

上記課題を解決するために、本発明のリード部材は、リード導体と樹脂フィルムとを備え、
前記樹脂フィルムは、前記リード導体の幅方向において、前記リード導体より幅が広く形成され、前記リード導体の幅方向の両側部からはみ出すように前記リード導体の両面に貼られるとともに、前記両側部からはみ出した両面の前記樹脂フィルム同士が貼り合わされており、かつ、前記リード導体の長手方向において、前記リード導体より長さが短く形成され、前記リード導体の長手方向の端には貼られてなく、
前記リード導体は金属箔であり、
前記樹脂フィルムは複数の層を有し、
各前記層は、ポリオレフィンを４０％以上含有し、かつ、複数の樹脂成分を含有し、さらに、少なくとも一つの層の組成が他の層の組成と異なっている。

本発明によれば、樹脂フィルムの各層の剥離を予防し、電解液の漏出を防ぐことが可能な、リード部材を提供することが出来る。

リード部材付電池の構成例を示す外観図である。本発明によるリード部材の一例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は幅方向の断面図、（Ｃ）は長手方向の断面図である。実施例における複数層の樹脂フィルムの層間の剥離性評価試験の結果を表すグラフである。

［本発明の実施形態の説明］
本発明の実施形態を列記して説明する。
（１）リード導体と樹脂フィルムとを備え、
前記樹脂フィルムは、前記リード導体の幅方向において、前記リード導体より幅が広く形成され、前記リード導体の幅方向の両側部からはみ出すように前記リード導体の両面に貼られるとともに、前記両側部からはみ出した両面の前記樹脂フィルム同士が貼り合わされており、かつ、前記リード導体の長手方向において、前記リード導体より長さが短く形成され、前記リード導体の長手方向の端には貼られてなく、
前記リード導体は金属箔であり、
前記樹脂フィルムは複数の層を有し、
各前記層は、ポリオレフィンを４０％以上含有し、かつ、複数の樹脂成分を含有し、さらに、少なくとも一つの層の組成が他の層の組成と異なっている、
リード部材である。
これにより、電解液に長時間触れても、絶縁フィルムの各層の剥離を予防し、電解液の漏出を防ぐことが出来る。

（２）各前記層はポリオレフィンとエラストマーとを含有する（１）に記載のリード部材である。
これにより、樹脂フィルムが柔軟となり、樹脂フィルム部分でリード部材を折り曲げて使用することが容易となる。
（３）各前記層はポリプロピレンを４０％以上含有する（２）に記載のリード部材である。
これにより、リード部材と封入体との溶着強度が高くなる。

［本発明の実施形態の詳細］
続いて、添付図面を参照しながら、本発明のリード部材に係る実施の形態について説明する。
図１は、リード部材付電池の構成例を示す外観図である。図２は、本発明によるリード部材の一例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は幅方向の断面図、（Ｃ）は長手方向の断面図である。図中、１はリード部材、２はリード導体、３は樹脂フィルム、４は封入体、５はシール部、６はリード部材付電池、７は多層フィルムを示す。

図１のリード部材付電池６は、より具体的には、正極板と負極板とをセパレータを介して積層した積層電極群（図示省略）と電解液を、金属箔７ｃを含む多層フィルム７からなる封入体４に収納し、正極板に接続したリード部材１ａ、負極板に接続したリード部材１ｂを、樹脂フィルム３を介して封入体４のシール部から密閉封止した状態で取り出して構成される。封入体４に用いる多層フィルム７は、金属箔７ｃの両面に樹脂フィルム７ａ、７ｂを貼り合わせて形成される。

リード部材１（１ａ、１ｂ）は、リード導体２と樹脂フィルム３とを備えている。

リード導体２は、アルミニウム、ニッケル、銅、ニッケルめっきされた銅などの金属が使用される。

樹脂フィルム３は、リード部材１が封入体４にヒートシールされて封着される部分に設けられ、リード導体２の両面を挟むように接着または融着により貼り付けて形成される。また、樹脂フィルム３は、リード導体２よりも幅が広く、リード導体２の幅方向の両側部からはみ出すように樹脂フィルム３同士が貼り合わせられている。さらに、樹脂フィルム３はリード導体２よりも長さが短く、リード導体２の長手方向の端には貼られない。

樹脂フィルム３は複数の層３ａ、３ｂを有している。この樹脂フィルム３はあくまで実施形態の１例であり、２以上の複数層からなる樹脂フィルムであって、少なくとも一つの層の組成が他の層の組成と異なっているものであれば、本発明に係る課題を有するといえる。ここで、「一つの層の組成が他の層の組成と異なっている」とは、樹脂フィルムを形成する一つの層に含まれる成分が他の層に含まれる成分と異なっていること、または一つの層に含まれる成分の比率が、他の層に含まれる成分の比率と異なっていることを表す。

樹脂フィルム３の樹脂材料として用いるポリオレフィン系樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、変性ポリオレフィン等が例示され、リード導体２や樹脂フィルム３同士との接着性の点から接着性ポリオレフィン樹脂が好ましく使用される。なお、接着性ポリオレフィン樹脂とは、マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸等のカルボン酸や、エポキシ等で変性されて接着性の官能基を持つポリオレフィン樹脂をいう。特に、無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂は金属との接着性、シール性に優れているので好ましい。これらのポリオレフィン系樹脂は熱可塑性樹脂であり、ヒートシール時に加熱により溶融して封入体の金属箔７ｃとリード導体２とを樹脂フィルム３を介して接着させる。

樹脂フィルム３の樹脂材料として用いるエラストマーとしては、ポリブタジエン、EPDM、EPM、アクリルゴム、熱可塑性エラストマー等が例示され、水添スチレン・ブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエン等が好ましく使用できる。

樹脂フィルム３の各層３ａ、３ｂは、ポリオレフィンを４０％以上含む。また、各層３ａ、３ｂはポリオレフィンとエラストマーとを含むことが好ましく、前記ポリオレフィンとしてポリプロピレンを４０％以上含有することがより好ましい。

樹脂フィルム３の各層３ａ、３ｂには必要に応じて酸化防止剤、難燃剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、滑材、着色剤等の各種添加剤を混合することが出来る。また本発明の趣旨を損ねない程度において他の樹脂を混合しても良い。これらの材料を、オープンロール、加圧ニーダー、単軸混合器、２軸混合器等の既知の混合装置を用いて混合し、押出成形等によって樹脂フィルム３の各層３ａ、３ｂを作成する。

樹脂フィルム３の各層３ａ、３ｂは、架橋して使用することもできる。樹脂を架橋することで耐熱性を高めることができ、使用時の温度が上がった場合の接着力の低下や、リード導体２と金属箔７ｃとの短絡を防止することが出来る。生産性向上の観点から、電離放射線の照射による架橋を行うことが好ましい。

樹脂フィルム３の厚さは、適宜選択することができる。特に、樹脂フィルム３の厚さが２０μｍ以上であると、薄過ぎて破損するといった不具合が生じ難く、リード導体２と封入体４（特に金属箔７ｃ）との間の絶縁を良好に確保できて好ましい。樹脂フィルム３の厚さが厚いほど、破損し難い。しかし、樹脂フィルム３が厚過ぎると、リード部材１の厚肉化、ひいては電池６の大型化や厚肉化を招く。従って、樹脂フィルム３の厚さは、２０μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、３０μｍ以上６０μｍ以下がより好ましい。ここでの樹脂フィルム３の厚さとは、複数層の合計厚さとする。また、リード導体２の表裏面に樹脂フィルム３を備える場合、樹脂フィルム３の厚さとは、リード導体２の一面にのみ設けられた樹脂フィルム３の厚さとする。

封入体４の最内層のフィルム７ａは、例えば、樹脂フィルム３と同様の樹脂フィルムが用いられる。また、最外層のフィルム７ｂは、金属箔層７ｃを外傷等から保護するためのもので、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等で形成されている。

次に発明を実施するための形態を実施例により説明する。実施例は本発明の範囲を限定するものではない。

（複数層の樹脂フィルムの層間の剥離性評価）
表１の例１から例５に示す組成の樹脂A層とB層との組み合わせで、樹脂フィルムを作製した。なお、表中の数値の単位は質量％である。作製した樹脂フィルムの全体を以下の電解液に所定時間浸漬した後、以下のようにして１８０度ピール試験を行った。電解液として、リチウムイオン二次電池の電解液に利用されているものを用意した。ここでは、電解質がＬｉＰＦ６（電解質のモル濃度１ｍｏｌ/Ｌ）、溶媒がＥＣ：ＤＭＣ：ＤＥＣ＝１：１：１（Ｖ／Ｖ）の混合有機溶媒であるもの（キシダ化学株式会社製電解液）を用意した。Ｖ／Ｖは、体積比を意味する。恒温槽を利用して、電解液の温度を６５℃に維持し、この浸漬状態を７２０時間保持した。

所定の浸漬時間経過後、電解液から樹脂フィルムを取り出し、B層を一方の片が十分に長くなるように、二つの片に分割し、少しだけA層とB層を剥がし、つかみしろを確保した。そして、市販の引張試験装置に把持して、互いに反対方向に引っ張り、A層とB層の１８０度剥離強度を測定した。長さ２０ｍｍ剥がす時の最大強度（単位Ｎ）を剥がしたフィルムの幅で割った値（単位はＮ／ｍｍ）を剥離強度として算出し、これが３０以上のものをＡ、２０以上３０未満のものをＢ、１０以上２０未満のものをＣ、１０未満のものをＤとした。

例３から例５では、層間の剥離強度が強く、電解液との接触による密着性の低下が抑制されているとわかる。これに対し、ポリオレフィン（ポリプロピレン）が少なくとも一層において４０％未満である例１，例２においては剥離強度が弱く、層間の密着性が低下していることがわかる。
また、図３はA層、B層のうちポリオレフィン（ポリプロピレン）の含有率の小さい方の層のポリオレフィン（ポリプロピレン）の樹脂合致率（質量％）を横軸にとり、剥離強度を縦軸にとってグラフ化したものである。このグラフから、上記樹脂合致率が４０％以上の範囲において剥離強度は評価Ｃ以上であることが確認される。

これらの結果より、本実施形態の樹脂フィルムを使用したリード部材は、電解液との接触による層間の剥離を抑制し、電解液の漏出を防止することが出来ることがわかる。

１：リード部材、１ａ：正極板に接続したリード部材、１ｂ：負極板に接続したリード部材、２：導体、２ａ：正極板に接続した導体、２ｂ：負極板に接続したリード導体、３：樹脂フィルム、３ａ：接着層、３ｂ：耐熱層、４：封入体、５：シール部、６：リード部材付電池、７：多層フィルム、７ａ：最内層フィルム、７ｂ：最外層フィルム、７ｃ：金属箔

Claims

リード導体と樹脂フィルムとを備え、
前記樹脂フィルムは、前記リード導体の幅方向において、前記リード導体より幅が広く形成され、前記リード導体の幅方向の両側部からはみ出すように前記リード導体の両面に貼られるとともに、前記両側部からはみ出した両面の前記樹脂フィルム同士が貼り合わされており、かつ、前記リード導体の長手方向において、前記リード導体より長さが短く形成され、前記リード導体の長手方向の端には貼られてなく、
前記リード導体は金属箔であり、
前記樹脂フィルムは複数の層を有し、
各前記層は、ポリオレフィンを４０％以上含有し、かつ、複数の樹脂成分を含有し、さらに、少なくとも一つの層の組成が他の層の組成と異なっている、
リード部材。
各前記層はポリオレフィンとエラストマーとを含有する、請求項１に記載のリード部材。
各前記層はポリプロピレンを４０％以上含有する、請求項２に記載のリード部材。