JP2504851B2 - 薄型電池用多層金属シ―トおよび多層金属シ―トを用いた薄型電池 - Google Patents
薄型電池用多層金属シ―トおよび多層金属シ―トを用いた薄型電池Info
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- Laminated Bodies (AREA)
- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄形電池の長寿命化および高信頼化を可能
にする集電体を形成する金属シートおよびこれを用いた
薄形電池に関し、特に接着層を形成した鉛または鉛系合
金の金属シートおよびこれを用いた薄形電気に関するも
のである。
にする集電体を形成する金属シートおよびこれを用いた
薄形電池に関し、特に接着層を形成した鉛または鉛系合
金の金属シートおよびこれを用いた薄形電気に関するも
のである。
ポータブル機器などの小型機器の普及に伴い、安価で
薄形の密閉式二次電池の需要が増大している。その薄形
化の方法として、例えば、本出願人によって先に出願さ
れた特願昭63−185085号に記載されている密閉式二次電
池がある。
薄形の密閉式二次電池の需要が増大している。その薄形
化の方法として、例えば、本出願人によって先に出願さ
れた特願昭63−185085号に記載されている密閉式二次電
池がある。
この二次電池はプラスチックフィルム基板の同一平面
上に正極板および負極板が並設され、正極板と負極板の
各端面間の空間には硫酸を含有してなる電解質が充填さ
れている。正極板および負極板は、正極用集電体および
負極用集電体にそれぞれ正極用活物質および負極用活物
質を塗布または充填することにより形成されている。
上に正極板および負極板が並設され、正極板と負極板の
各端面間の空間には硫酸を含有してなる電解質が充填さ
れている。正極板および負極板は、正極用集電体および
負極用集電体にそれぞれ正極用活物質および負極用活物
質を塗布または充填することにより形成されている。
集電体用の金属シートは表面粗化を施しておくだけ
か、さらにその上にフィルム基板と同じ樹脂またはエチ
レン・アクリル酸・無水マレイン酸三元重合体等の樹脂
をコートする１層または２層構造の金属シートである。
か、さらにその上にフィルム基板と同じ樹脂またはエチ
レン・アクリル酸・無水マレイン酸三元重合体等の樹脂
をコートする１層または２層構造の金属シートである。
上述のような構造を採ることにより、正極用集電体お
よび負極用集電体は、フィルム基板と接する面からの酸
化腐食による劣化がないため、電極厚さが薄くなっても
電池寿命が低下することなく電池の薄形化を可能にして
いる。
よび負極用集電体は、フィルム基板と接する面からの酸
化腐食による劣化がないため、電極厚さが薄くなっても
電池寿命が低下することなく電池の薄形化を可能にして
いる。
また、正極板と負極板とがそれぞれ異なるフィルム基
板上に固定されている密閉式電池においても、フィルム
基板と接触する集電体面が電解質に含まれる硫酸にさら
されることから保護されるのは上記の電池と同様であ
る。
板上に固定されている密閉式電池においても、フィルム
基板と接触する集電体面が電解質に含まれる硫酸にさら
されることから保護されるのは上記の電池と同様であ
る。
これらの電池の電極板が設置されるプラスチックフィ
ルム基板としては、耐酸性ポリマーであるポリエチレン
およびポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂フィル
ムが用いられている。ポリオレフィン系樹脂フィルムに
用いられる接着剤としては、例えば本出願人によって先
に出願された特願平１−168531号に記載のエチレン・ア
クリル酸・無水マレイン酸三元共重合体などのフィルム
接着剤がある。
ルム基板としては、耐酸性ポリマーであるポリエチレン
およびポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂フィル
ムが用いられている。ポリオレフィン系樹脂フィルムに
用いられる接着剤としては、例えば本出願人によって先
に出願された特願平１−168531号に記載のエチレン・ア
クリル酸・無水マレイン酸三元共重合体などのフィルム
接着剤がある。
このプラスチックフィルム基板は電池ケースも兼ねて
いる。上面にこのプラスチックフィルム基板と同じ物質
からなるプラスチックフィルムを設け、上下のフィルム
同士はその外周が熱シールされて密閉構造を形成し、電
池の経済的な製造性、信頼性および軽量化を可能にして
いる。
いる。上面にこのプラスチックフィルム基板と同じ物質
からなるプラスチックフィルムを設け、上下のフィルム
同士はその外周が熱シールされて密閉構造を形成し、電
池の経済的な製造性、信頼性および軽量化を可能にして
いる。
しかしながら、ポリエチレンおよびポリプロピレン等
のポリオレフィン系樹脂フィルムまたはフィルム接着剤
は、鉛または鉛系合金等からなる集電体と密着はするも
のの、電解質に含まれる硫酸にさらされた状態では、徐
々に密着強度が弱まり剥離強度が低下してくるという問
題点を有している。
のポリオレフィン系樹脂フィルムまたはフィルム接着剤
は、鉛または鉛系合金等からなる集電体と密着はするも
のの、電解質に含まれる硫酸にさらされた状態では、徐
々に密着強度が弱まり剥離強度が低下してくるという問
題点を有している。
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、集
電体の金属シートとポリオレフィン系樹脂フィルム基板
の接着性を良好にしかつ電池の長寿命化を可能にする薄
形電池用金属シートおよびこれを用いた薄形電池を提供
することを目的とする。
電体の金属シートとポリオレフィン系樹脂フィルム基板
の接着性を良好にしかつ電池の長寿命化を可能にする薄
形電池用金属シートおよびこれを用いた薄形電池を提供
することを目的とする。
このような目的を達成するために、本発明の薄型電池
用多層金属シートは、正極板と負極板とがポリオレフィ
ン系樹脂フィルム基板の同一平面上に配置され、前記正
極板と負極板の間隙には電解質が充填され、前記正極板
と前記負極板を覆うように２枚のフィルム基板がその外
周を熱シールして袋状に形成されてなる薄型電池の集電
体用の金属シートにおいて、前記金属シートが、金属薄
膜上にエポキシ樹脂層および無水マレイン酸骨格を含有
した塩素化ポリエチレン層または無水マレイン酸骨格を
含有した塩素化ポリエチレンと他の塩素化ポリマーとの
混合組成物層の少なくともどちらか一層を順次積層して
なる積層体であることを特徴とする。
用多層金属シートは、正極板と負極板とがポリオレフィ
ン系樹脂フィルム基板の同一平面上に配置され、前記正
極板と負極板の間隙には電解質が充填され、前記正極板
と前記負極板を覆うように２枚のフィルム基板がその外
周を熱シールして袋状に形成されてなる薄型電池の集電
体用の金属シートにおいて、前記金属シートが、金属薄
膜上にエポキシ樹脂層および無水マレイン酸骨格を含有
した塩素化ポリエチレン層または無水マレイン酸骨格を
含有した塩素化ポリエチレンと他の塩素化ポリマーとの
混合組成物層の少なくともどちらか一層を順次積層して
なる積層体であることを特徴とする。
また、本発明の薄型電池は、正極板と負極板とがフィ
ルム基板の同一平面上に配置され、前記正極板と負極板
の間隙には電解質が充填され、前記正極板と前記負極板
を覆うように２枚のフィルム基板がその外周を熱シール
して袋状に形成されてなる薄型電池において、前記フィ
ルム基板がポリオレフィン系樹脂フィルム基板であり、
前記正極板および負極板を形成するのに用いられる集電
体用の金属シートが、金属薄膜上にエポキシ樹脂層およ
び無水マレイン酸骨格を含有した塩素化ポリエチレンま
たは無水マレイン酸骨格を含有した塩素化ポリエチレン
と他の塩素化ポリマーとの混合組成物層の少なくともど
ちらか一層を積層してなる積層体であり積層体のうち金
属薄膜と反対側の最外層と前記フィルム基板とが圧着さ
れてなることを特徴とする。
ルム基板の同一平面上に配置され、前記正極板と負極板
の間隙には電解質が充填され、前記正極板と前記負極板
を覆うように２枚のフィルム基板がその外周を熱シール
して袋状に形成されてなる薄型電池において、前記フィ
ルム基板がポリオレフィン系樹脂フィルム基板であり、
前記正極板および負極板を形成するのに用いられる集電
体用の金属シートが、金属薄膜上にエポキシ樹脂層およ
び無水マレイン酸骨格を含有した塩素化ポリエチレンま
たは無水マレイン酸骨格を含有した塩素化ポリエチレン
と他の塩素化ポリマーとの混合組成物層の少なくともど
ちらか一層を積層してなる積層体であり積層体のうち金
属薄膜と反対側の最外層と前記フィルム基板とが圧着さ
れてなることを特徴とする。
［作 用］ 本発明においては、集電体用の金属シートにエポキシ
樹脂層を形成し、さらにエポキシ樹脂層の上に、無水マ
レイン酸骨格を含有した塩素化ポリエチレンまたは無水
マレイン酸骨格を含有した塩素化ポリエチレンと他の塩
素化ポリマーとの混合組成物（以下MA含有塩素化ポリエ
チレンと略す）層を形成して、エポキシ樹脂層とMA含有
塩素化ポリエチレン層とを、MA含有塩素化ポリエチレン
中の無水マレイン酸骨格によって化学結合を生じせしめ
るという、金属，エポキシ樹脂およびMA含有塩素化ポリ
エチレンの３層構造を基本とする多層構造の金属シート
となっている。
樹脂層を形成し、さらにエポキシ樹脂層の上に、無水マ
レイン酸骨格を含有した塩素化ポリエチレンまたは無水
マレイン酸骨格を含有した塩素化ポリエチレンと他の塩
素化ポリマーとの混合組成物（以下MA含有塩素化ポリエ
チレンと略す）層を形成して、エポキシ樹脂層とMA含有
塩素化ポリエチレン層とを、MA含有塩素化ポリエチレン
中の無水マレイン酸骨格によって化学結合を生じせしめ
るという、金属，エポキシ樹脂およびMA含有塩素化ポリ
エチレンの３層構造を基本とする多層構造の金属シート
となっている。
エポキシ樹脂としては、集電体用の金属と良好な接着
性を有するものが望ましく、鉛電池の場合には特に耐硫
酸性が良好である必要があるので、エポキシ樹脂の硬化
にはアミン系の硬化剤を用いることが望ましい。
性を有するものが望ましく、鉛電池の場合には特に耐硫
酸性が良好である必要があるので、エポキシ樹脂の硬化
にはアミン系の硬化剤を用いることが望ましい。
エポキシ樹脂を塗布する集電体の金属シート面は、予
め一般的なブラスト処理および洗浄処理を施しておくこ
とが大切である。表面処理を施した金属シートにエポキ
シ樹脂の主剤と硬化剤との混合物をバーコータにより室
温で塗布し、任意の温度および硬化時間で硬化させる。
め一般的なブラスト処理および洗浄処理を施しておくこ
とが大切である。表面処理を施した金属シートにエポキ
シ樹脂の主剤と硬化剤との混合物をバーコータにより室
温で塗布し、任意の温度および硬化時間で硬化させる。
エポキシ樹脂はポリエチレン、ポリプロピレン等のプ
ラスチックフィルム基板との接着性が不良であるため、
それらの両者に対して接着性のあるMA含有塩素化ポリエ
チレンのトルエン溶液をエポキシ樹脂面にバーコータで
塗布し、乾燥を経て多層金属シートを作製する。
ラスチックフィルム基板との接着性が不良であるため、
それらの両者に対して接着性のあるMA含有塩素化ポリエ
チレンのトルエン溶液をエポキシ樹脂面にバーコータで
塗布し、乾燥を経て多層金属シートを作製する。
このようにして作製した集電体用の多層金属シート
は、フィルム基板と圧着することにより強固に接着固定
することができる。MA含有塩素化ポリエチレンは、フィ
ルム基板の接着面の樹脂が特に直鎖状低密度ポリエチレ
ンの場合に最も大きい接着強度を発現し得る。
は、フィルム基板と圧着することにより強固に接着固定
することができる。MA含有塩素化ポリエチレンは、フィ
ルム基板の接着面の樹脂が特に直鎖状低密度ポリエチレ
ンの場合に最も大きい接着強度を発現し得る。
前述のエポキシ樹脂の硬化条件は、エポキシ樹脂が固
化する程度でかつ完全硬化には至らない状態になるよう
な温度と硬化時間を選べばよい。このような温度と硬化
時間を選ぶことにより、MA含有塩素化ポリエチレン中の
無水マレイン酸骨格の環状骨格がエポキシ樹脂のエポキ
シ基または硬化剤のアミン基と反応して強固な接着力を
形成せしめ得る。
化する程度でかつ完全硬化には至らない状態になるよう
な温度と硬化時間を選べばよい。このような温度と硬化
時間を選ぶことにより、MA含有塩素化ポリエチレン中の
無水マレイン酸骨格の環状骨格がエポキシ樹脂のエポキ
シ基または硬化剤のアミン基と反応して強固な接着力を
形成せしめ得る。
エポキシ樹脂層の厚さは５μｍから数十μｍの範囲で
あればよく、MA含有塩素化ポリエチレン層の厚さは５μ
ｍ程度であれば十分な接着力を発現する多層金属シート
となる。
あればよく、MA含有塩素化ポリエチレン層の厚さは５μ
ｍ程度であれば十分な接着力を発現する多層金属シート
となる。
前述の多層金属シートをフィルム基板にヒートシーラ
またはプレス機で熱圧着する条件は、フィルム基板の接
着面がポリエチレン系樹脂の場合は温度約120℃〜160℃
の範囲で、その接着面がポリプロピレン系樹脂の場合に
は約120℃〜220℃の範囲で熱圧着するときに最大の接着
強度が得られる。
またはプレス機で熱圧着する条件は、フィルム基板の接
着面がポリエチレン系樹脂の場合は温度約120℃〜160℃
の範囲で、その接着面がポリプロピレン系樹脂の場合に
は約120℃〜220℃の範囲で熱圧着するときに最大の接着
強度が得られる。
［実施例］ 以下に本発明の多層金属シートの性能を確かめるため
の実施例を示す。
の実施例を示す。
実施例１ 第１図は本発明の多層金属シートの実施例を説明する
図である。ここで、１は金属層、２はエポキシ樹脂層、
３はMA含有塩素化ポリエチレン層である。金属層１とし
て厚さ100μｍの鉛シートを用い、その表面をブラスト
処理した後、アセトン中で超音波洗浄器を用いて洗浄し
た。
図である。ここで、１は金属層、２はエポキシ樹脂層、
３はMA含有塩素化ポリエチレン層である。金属層１とし
て厚さ100μｍの鉛シートを用い、その表面をブラスト
処理した後、アセトン中で超音波洗浄器を用いて洗浄し
た。
次に、エポキシ樹脂の主剤と硬化剤を4:1に混合した
ものを金属層１に塗布し、温度60℃で60分間硬化させ、
エポキシ樹脂層２を形成した。
ものを金属層１に塗布し、温度60℃で60分間硬化させ、
エポキシ樹脂層２を形成した。
次に、MA含有塩素化ポリエチレンのトルエン溶液をエ
ポキシ層２に塗布し、風乾して厚さ６μｍのMA含有塩素
化ポリエチレン層３を形成させた。
ポキシ層２に塗布し、風乾して厚さ６μｍのMA含有塩素
化ポリエチレン層３を形成させた。
このように形成した多層金属シートの、MA含有塩素化
ポリエチレン層３の面と直鎖状低密度ポリエチレンから
なるフィルム基板とをヒートシーラを用いて、圧力1kg/
cm2で10秒間接着し、その180度ピール強度を測定した。
ポリエチレン層３の面と直鎖状低密度ポリエチレンから
なるフィルム基板とをヒートシーラを用いて、圧力1kg/
cm2で10秒間接着し、その180度ピール強度を測定した。
接着温度が150℃のときにピール強度は最大値500g/cm
を示した。種々の接着温度におけるピール強度は第２図
に示すとおりであった。
を示した。種々の接着温度におけるピール強度は第２図
に示すとおりであった。
次に、多層金属シート上にフィルム基板を置き、３辺
を上述の条件（圧力1kg/cm2で10秒間接着）でシール
し、その中に40％硫酸を注入して袋状にシールし、一ケ
月間放置してシール部の180度ピール強度を測定した
が、ピール強度は500g/cmであり、ピール強度の低下は
認められなかった。
を上述の条件（圧力1kg/cm2で10秒間接着）でシール
し、その中に40％硫酸を注入して袋状にシールし、一ケ
月間放置してシール部の180度ピール強度を測定した
が、ピール強度は500g/cmであり、ピール強度の低下は
認められなかった。
実施例２ MA含有塩素化ポリエチレン層３を無水マレイン酸骨格
を含有する塩素化ポリエチレンと塩素化ポリエチレンビ
ニルアセテートの混合物組成物を用いて形成する以外は
実施例１と同様にして多層金属シートを形成した。これ
を用いた180度ピール強度は600g/cmであり高い値を示し
た。
を含有する塩素化ポリエチレンと塩素化ポリエチレンビ
ニルアセテートの混合物組成物を用いて形成する以外は
実施例１と同様にして多層金属シートを形成した。これ
を用いた180度ピール強度は600g/cmであり高い値を示し
た。
次に、実施例１および２との比較のための比較例を示
す。
す。
比較例１ 厚さ100μｍの鉛シートの表面にブラスト処理および
洗浄処理を施して、実施例１と同様にヒートシーラを用
いて、温度150℃で低密度ポリエチレン層を被着体とす
るフィルム基板に接着させた。
洗浄処理を施して、実施例１と同様にヒートシーラを用
いて、温度150℃で低密度ポリエチレン層を被着体とす
るフィルム基板に接着させた。
そのときの180度ピール強度は100g/cmであり低い値で
あった。また、実施例１と同様に硫酸に１週間曝した後
のピール強度は5g/cmであり、さらにピール強度が低下
した。
あった。また、実施例１と同様に硫酸に１週間曝した後
のピール強度は5g/cmであり、さらにピール強度が低下
した。
比較例２ エチレン・アクリル酸・無水マレイン酸三元共重合体
の樹脂コートした厚さ100μｍの鉛シートを用いる以外
は比較例１と同様にして金属シートを作製し、フィルム
基板に接着させた。
の樹脂コートした厚さ100μｍの鉛シートを用いる以外
は比較例１と同様にして金属シートを作製し、フィルム
基板に接着させた。
そのときの180度ピール強度は450g/cmであり、良好な
値であった。しかし実施例１と同様な方法で硫酸に一週
間曝した後のピール強度は100g/cmであり低下した。
値であった。しかし実施例１と同様な方法で硫酸に一週
間曝した後のピール強度は100g/cmであり低下した。
なお、実施例１および２の多層金属シートは一時電池
および二次電池のどちらにも適用することができること
はいうまでもない。
および二次電池のどちらにも適用することができること
はいうまでもない。
以上説明したように、本発明においては、耐硫酸性に
良好なエポキシ樹脂と化学結合する無水マレイン酸骨格
を有する塩素化ポリエチレンを、電極板を形成する集電
体用の金属シートに順次塗布し、多層構造を有する金属
シートとしたので、電池ケースでもあるフィルム基板と
集電体となる金属シートとの間の信頼性の高い接着強度
が得られるという利点がある。
良好なエポキシ樹脂と化学結合する無水マレイン酸骨格
を有する塩素化ポリエチレンを、電極板を形成する集電
体用の金属シートに順次塗布し、多層構造を有する金属
シートとしたので、電池ケースでもあるフィルム基板と
集電体となる金属シートとの間の信頼性の高い接着強度
が得られるという利点がある。
第１図は本発明の第１の実施例の多層金属シートの断面
図、 第２図は第１図に示した多層金属シートの接着温度に対
するピール強度を示す図である。 １……金属層、 ２……エポキシ樹脂層、 ３……MA含有塩素化ポリエチレン層。
図、 第２図は第１図に示した多層金属シートの接着温度に対
するピール強度を示す図である。 １……金属層、 ２……エポキシ樹脂層、 ３……MA含有塩素化ポリエチレン層。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｍ 10/12 Ｈ０１Ｍ 10/12 Ｋ
Claims (2)
- 【請求項１】正極板と負極板とがポリオレフィン系樹脂
フィルム基板の同一平面上に配置され、前記正極板と負
極板の間隙には電解質が充填され、前記正極板と前記負
極板を覆うように２枚のフィルム基板がその外周を熱シ
ールして袋状に形成されてなる薄型電池の集電体用の金
属シートにおいて、前記金属シートが、金属薄膜上にエ
ポキシ樹脂層および無水マレイン酸骨格を含有した塩素
化ポリエチレン層または無水マレイン酸骨格を含有した
塩素化ポリエチレンと他の塩素化ポリマーとの混合組成
物層の少なくともどちらか一層を順次積層してなる積層
体であることを特徴とする薄型電池用多層金属シート。 - 【請求項２】正極板と負極板とがフィルム基板の同一平
面上に配置され、前記正極板と負極板の間隙には電解質
が充填され、前記正極板と前記負極板を覆うように２枚
のフィルム基板がその外周を熱シールして袋状に形成さ
れてなる薄型電池において、前記フィルム基板がポリオ
レフィン系樹脂フィルム基板であり、前記正極板および
負極板を形成するのに用いられる集電体用の金属シート
が、金属薄膜上にエポキシ樹脂層および無水マレイン酸
骨格を含有した塩素化ポリエチレンまたは無水マレイン
酸骨格を含有した塩素化ポリエチレンと他の塩素化ポリ
マーとの混合組成物層の少なくともどちらか一層を順次
積層してなる積層体であり、積層体のうち金属薄膜と反
対側の最外層と前記フィルム基板とが圧着されてなるこ
とを特徴とする薄型電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1299865A JP2504851B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 薄型電池用多層金属シ―トおよび多層金属シ―トを用いた薄型電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1299865A JP2504851B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 薄型電池用多層金属シ―トおよび多層金属シ―トを用いた薄型電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03163756A JPH03163756A (ja) | 1991-07-15 |
| JP2504851B2 true JP2504851B2 (ja) | 1996-06-05 |
Family
ID=17877891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1299865A Expired - Fee Related JP2504851B2 (ja) | 1989-11-20 | 1989-11-20 | 薄型電池用多層金属シ―トおよび多層金属シ―トを用いた薄型電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2504851B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7334693B2 (ja) * | 2020-08-07 | 2023-08-29 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置 |
-
1989
- 1989-11-20 JP JP1299865A patent/JP2504851B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03163756A (ja) | 1991-07-15 |
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