JP4036959B2

JP4036959B2 - 電池

Info

Publication number: JP4036959B2
Application number: JP10487298A
Authority: JP
Inventors: 正夫井出
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1998-04-15
Filing date: 1998-04-15
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2018-04-15
Also published as: JPH11307063A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電池に係り、さらに詳しくは外装絶縁樹脂層を有する電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、アルカリマンガン電池、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン電池などの電池は、たとえばラジオやレコーダー、ビデオカメラなど携帯型電子機器類の電源として多く使用されている。たとえば二酸化マンガンを活物質とする正極と、リチウムもしくはリチウム合金を活物質とする負極とを有する有機電解質電池は、高エネルギ−密度を有していることから、各種の電子機器の電源として実用化されている。
【０００３】
図は、この種の電池、たとえばアルカリマンガン電池の要部構成を示す断面図である。
【０００４】
図１において、１は正極端子を兼ねる有底筒状のニッケルメッキ鋼製の外装缶、２は前記外装缶１の側壁内面に対接して内装・配置された円筒状の正極活物質、３は前記正極活物質２の円筒内配置された不織布製の円筒状セパレータ、４は前記セパレータ３の円筒内に配置された負極活物質、５は前記負極活物質４中に一端側が挿入された真鍮製の負極集電体である。
【０００５】
ここで、正極活物質２は、二酸化マンガンおよび黒鉛を混練して成る組成物であり、また、負極活物質４は、亜鉛粉末、水酸化カリウムの水溶液およびゲル化剤を混練して成る組成物である。
【０００６】
さらに、６は前記外装缶１の開口端部でカシメ封止する負極端子を成す封口体、７は前記負極端子を成す封口体６および外装缶１の外底面を露出させ、その余の外装缶１外周面を被覆するポリエチレンテレフタレート樹脂層である。ここで、絶縁性樹脂層７は、厚さ80μm のポリエチレンテレフタレート樹脂製フィルムで、天然ゴム系の接着剤で貼着されている。そして、前記外装を被覆する絶縁性樹脂層７は、電池の外装保護や表装に機能する一方、電池同士が隣接した場合の電気的な絶縁作用も行うもので、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂などで形成されている。
【０００７】
なお、封口体６は、負極集電体５の他端側に電気的に接続しており、また、外装缶１の開口端部に対して封口体６は、負極集電体５の挿通支持、封口体６の支持体７を支持する一方、絶縁性のガスケット８を介挿し、絶縁・気密に封着されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂あるいはポリエチレン樹脂は、機械的な強度、電気絶縁性、熱的安定性などがすぐれているので、電池の外装保護や表装に適するが、電池を廃棄処分する場合において問題がある。すなわち、近年、環境問題や資源問題のクローズアップで、廃プラスチックス類は、産業廃棄物の安定５品目の一つとして安定型で処分されている。そして、この産業廃棄物の処分に絡み、プラスチックス類を部材として含む電池の廃棄においても適用される。
【０００９】
つまり、外装被覆樹脂層を有する電池など、電池部材を成す樹脂類については、環境問題などに対応できる特性として環境に優しいことが要望される。しかし、上記ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂などは、前記要求ないし要望を満足し得るものでなく環境問題などから、より有効な対策の確立が待たれている状況にある。
【００１０】
本発明は、上記事情に対処してなされたもので、所要の外装保護作用などが十分になされ一方、電池の廃棄処理に当たっての問題を十分に低減てきる外装樹脂層を備えた電池の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、互いに電気的に絶縁して正極端子および負極端子を外部に導出・露出させた外装体と、前記外装体内に内装され、かつ正極端子および負極端子に電気的に接続された電池要素部と、前記正極端子および負極端子の露出面を除く外装体面を被覆する絶縁性樹脂層とを有する電池であって、前記絶縁性樹脂層がポリ乳酸で形成されていることを特徴とする電池である。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の電池において、ポリ乳酸は直接重合法で合成された高分子ポリマーであることを特徴とする。
【００１４】
すなわち、請求項１及び２の発明は、たとえばアルカリマンガン電池、ニッケル水素二次電池、リチウムイオン電池など、各種の円筒ないし円柱型電池、角筒ないし角柱型電池、もしくはパック電池などにおいて、外部接続用端子の露出（導出）部を除く主要な外装面を絶縁性樹脂層（フィルム）で被覆した構成で、外装面を被覆する絶縁性樹脂として、ポリ乳酸を使用したことを骨子とする。ポリ乳酸は、“ＬＡＣＥＡ”の商品名（三井化学社製）で市販されている。また、前記ポリ乳酸は、すぐれた透明性、安全性や安定性を呈する一方、たとえばコンポストによる堆肥化（コンポスト中で分解する）、低温燃焼型（燃焼熱：約４０００Ｋｃａｌ／Ｋｇ、紙と同程度）で焼却できるなど、廃棄処理が容易であるという特長もある。
【００１５】
表１に、ポリ乳酸の物理的特性をポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂の場合と比較して示す。なお、試料としては、ASTM試験片，ノッチ付きで、測定した結果である。
【００１６】
【表１】

一方、ポリ乳酸は、たとえばコーンやポテトなどの澱粉を分解して得たグルコースを発酵させるか、あるいはビートや砂糖キビなどの糖分から得たシュクロースなどを発酵させて得た乳酸を重合させることによって得られる。ここで、乳酸の重合は、実用的な強度を有する高分子ポリマーが得易いことから、乳酸を直接脱水縮合する方法が好ましい。直接重合以外の方法では、重合の進行で高粘土化する反応液から、生成した水を除去するのが困難であり、また、高温では生成ポリマーがラクタイドを生成しながら分解するため、実用的な強度を有する高分子ポリマーが得難くなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下図１〜図を参照して実施例を説明する。
【００１８】
図１は実施例に係る筒型のアルカリマンガン電池の要部構成を示す断面図である。
【００１９】
図１において、１は正極端子1aを兼ねる有底筒状のニッケルメッキ鋼製の外装缶、２は前記外装缶１の側壁内面に対接して内装・配置された円筒状に形成されたの正極活物質、３は前記正極活物質２の円筒内配置された不織布製の円筒状セパレータ、４は前記セパレータ３の円筒内に配置された負極活物質、５は前記負極活物質４中に一端側が挿入された真鍮製の負極集電体である。
【００２０】
ここで、正極活物質２は、二酸化マンガンおよび黒鉛を混練して成る組成物であり、また、負極活物質４は、亜鉛粉末、水酸化カリウムの水溶液およびゲル化剤を混練して成る組成物である。
【００２１】
さらに、６は前記外装缶１の開口端部でカシメ封止する負極端子6aを成す封口体、７は前記負極端子6aを成す封口体６および外装缶１の外底面を露出させ、その余の外装缶１外周面を被覆する生分解性ポリマー層である。ここで、生分解性ポリマー層７は、厚さ80μm のポリ乳酸製フィルムで、天然ゴム系の接着剤で貼着されている。
【００２２】
なお、封口体６は、負極集電体５の他端側に電気的に接続しており、外装缶１の開口端部に対して、たとえばポリアミド系樹脂などから成る絶縁性のガスケット８を介挿し、絶縁・気密に封止・装着されている。また、この封口体６は、負極集電体５の挿通支持、封口体６の支持体９を支持している。
【００２３】
一方、上記アルカリマンガン電池の構成において、ポリ乳酸製フィルム７で外装缶１の外周面を被覆する代りに、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムで被覆したアルカリマンガン電池（比較例）を作製する。
【００２４】
上記実施例および比較例に係る構成のアルカリマンガン電池各50個について、外装被覆樹脂層の強度を引っ掻き試験により比較した。すなわち、図２に、その実施態様を模式的に示すように、基台10に植設した支持体11に一端が回動的に支持された梁12の他端側に、先端部が0.2Rに加工された鉄製ピン13を装着した引っ掻き試験機を用意し、前記鉄製ピン13の先端部をアルカリマンガン電池14の外装被覆樹脂層７面に当接させ、鉄製ピン13に印加する荷重15を変えて引っ掻き試験を行った。この引っ掻きによる外装被覆樹脂層の破損発生を調べた結果、表２に示すように、ポリ乳酸製フィルムとポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムとは、強度にほとんど差がなかった。
【００２５】
【表２】

また、外装被覆樹脂層の経年劣化を評価するため、室温60℃．湿度93％下、60日間貯蔵後、上記と同様に、引っ掻きによる外装被覆樹脂層の破損発生を調べた結果、表３に示すように、ポリ乳酸製フィルムとポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムとは、強度にほとんど差がなかった。
【００２６】
【表３】

さらに、上記構成の電池について、製造直後および室温60℃，相対湿度93％下、60日間貯蔵後、図３に実施態様を模式的に示すように、正極端子1aと外装被覆樹脂層７との間に直流500Vを印加して、室温20℃，相対湿度60％下で、それぞれ絶縁抵抗を測定したところ、表４に示すように、ポリ乳酸製フィルムとポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムとは、絶縁性にほとんど差がなかった。
【００２７】
【表４】

（表中の絶縁抵抗の単位はＭΩ）
上記実施例および比較例との対比から分かるように、本発明に係る電池は、外装被覆樹脂層の保護機能、絶縁機能など、従来の電池の場合とほとんど同等であり、実用上十分な保護・絶縁機能性が得られる。一方、電池の使用後に破棄処理した場合は、外装被覆樹脂層が生分解で消滅されるので、従来のポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムなどの場合と異なって、環境問題に対して非常に有利な結果を呈する。
【００２８】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、いろいろの変形を採ることができる。たとえば、マンガンアルカリ電池の代りに、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン電池、あるいは円筒型の代りに角筒型などであってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１及び２の発明によれば、電池の外装被覆樹脂層が、生分解で消滅される生分解性ポリマーで形成されているため、電池廃棄処理後における環境問題などの改善が容易に図られる。特に、ポリ乳酸系の生分解性ポリマー層の場合は、経年特性、絶縁性、機械的な強度なども良好で、環境にやさしい電池の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係る電池の要部構成を示す縦断面図。
【図２】電池の外装被覆樹脂層の引っ掻き試験の実施態様を示す模式図。
【図３】電池の外装被覆樹脂層の絶縁性試験の実施態様を示す模式図。
【符号の説明】
１……外装缶
1a……正極端子
２……正極活物質
３……セパレーター
４……負極活物質
５……負極集電体
６……封口体
6a……負極端子
７……生分解性ポリマー層（外装被覆絶縁樹脂層）
８……絶縁性ガスケット
９……支持体

Claims

互いに電気的に絶縁して正極端子および負極端子を外部に導出・露出させた外装体と、前記外装体内に内装され、かつ正極端子および負極端子に電気的に接続された電池要素部と、前記正極端子および負極端子の露出面を除く外装体面を被覆する絶縁性樹脂層とを有する電池であって、前記絶縁性樹脂層がポリ乳酸で形成されていることを特徴とする電池。
ポリ乳酸は直接重合法で合成された高分子ポリマーであることを特徴とする請求項１記載の電池。