JPH03230477A - 薄形電池用多層金属シートおよびこれを用いた薄形電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
形電池の製造方法に関し、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池の
製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

ポータプ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。

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。

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ｉｆｆ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。

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。

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１−１６１１５３１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。

〔発明が解決しようとする課題Ｊ 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。

この問題点を解決する一方法として、本出願人によって
先に出願された特願平１−２９９８６５号に記載の多層
金属シートがある。このシートは、集電体用の金属シー
ト上にエポキシ樹脂、塩素化ポリエチレンを順次塗布し
てなる多層構造金属シートであり、集電体用の金属シー
トと電池ケースでもあるプラスチックフィルム基板との
信頼性の高い接着を可能にしている。しかし、高い接着
力を発現する接着温度が１５０℃付近の狭い温度領域の
みであるため、環境温度の影響を受は接着力の再現性が
損なわれ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の製造方
法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明の多層金属シ
ートは、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
填された極板群を覆うように２枚のフィルム基板の外周
を熱シールして袋状に形成した薄形電池の前記正極板お
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
ートにおいて、前記金属シートが、金属薄層の表面にエ
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
化ポリプロピレンまたは無水マレイン酸骨格を含有した
塩素化ポリプロピレンとジグリシジルエーテルとの混合
組成物層の少なくともどちらか一層が塗布されてなるこ
とを特徴とする。

また、本発明の薄形電池の製造方法は、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た極板群を覆うよ
うに２枚のフィルム基板の外周を熱シールして袋状に形
成した薄形電池製造方法において、前記正極板および前
記負極板な形成するそれぞれの集電体用の金属シート面
にエポキシ樹脂層を塗布する工程と、無水マレイン酸骨
格を含有する塩素化ポリプロピレン層または無水マレイ
ン酸骨格を含有する塩素化ポリプロピレンとジグリシジ
ルエーテルとの混合組成物層の少なくともどちらか一層
を塗布する工程と、この塗布した一層と前記フィルム基
板とを１３０〜２１０℃で熱圧着する工程とを含むこと
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プロピレンまたは無水
マレイン酸骨格を含有した塩素化ポリプロピレンとジグ
リシジルエーテルとの混合組成物（以下ＭＡ含有塩素化
ポリプロピレンと略す）層を形成して、エポキシ樹脂層
とＭＡ含有塩素化ポリプロピレン層とを、ＭＡ含有塩素
化ポリプロピ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含有塩素化ポリプロピレンの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。

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。

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含有塩素化ポリプ
ロピ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化す
ることができる。ＭＡ含有塩素化ポリプロピレンは、フ
ィルム基板の接着面の樹脂が特にポリプロピレンの場合
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含有塩素化ポリプロピレン中
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含有塩素化ポリプロピレン層の厚さは５
μｍ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、フイルム基板の接着
面がポリプロピレン系樹脂の場合にはポリプロピレンの
融点以下の温度である約１３０℃からポリプロピレンの
融点以上の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。

見立■」 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含有塩素化ポリプロピレン層である。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、厚さ約３０μｍのエポキシ樹脂層２を形成した。

次に、ＭＡ含有塩素化ポリプロピ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
塩素化ポリプロピレン層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
ポリプロピレン層３の面とポリプロピレンからなるフィ
ルム基板とをヒートシーラを用いて、圧力１　ｋｇ／ｃ
ｍ”で１０秒間接着し、その１８０度ビール強度を測定
した。

接着温度が１５０℃のときにビール強度は最大値５００
ｇ／ｃｍを示した。種々の接着温度におけるビール強度
は第２図に示すように接着温度が１３０〜２１０℃の範
囲で高い値をもつ結果となった。

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１　ｋｇ／Ｃｍ”でｌＯ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、−ケガ間放置してシール部の１８０度ビール強度を
測定したが、ビール強度は５００　ｇ／ｃｍであり、ビ
ール強度の低下は認められなかった。

実ｊＵ粗λ ＭＡ含有塩素化ポリプロピレン層３を無水マレイン酸骨
格を含有する塩素化ポリプロピレンとビスフェノール型
ジグリシジルエーテルの混合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度ビール強度は１５０℃で６００　
ｇ／ａｍ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
。

比較■ユ 厚さ１００μｍの鉛シートの表面にプラスト処理および
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２２０℃でポリプロピ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度ビール強度は１００ｇ／ｃａ＋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
間曝した後のビール強度は５ｇ／ｃｍであり、さらにビ
ール強度が低下した。

比１粗λ 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。

そのときの１８０度ビール強度は４５０ｇ／ｃ■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ビール強度は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次電池お
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。

〔発明の効果１ 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
有する塩素化ポリプロピレンを、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。

しかも、その接着強度がポリプロピレンの融点以下の温
度で達成できるので、フィルム基板の変形を防ぎ、この
ため、薄形電池の電極位置ずれを生じさせないという利
点もある。

【図面の簡単な説明】

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
するビ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含有塩素化ポリプロピレン層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）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
   れた極板群を覆うように２枚のフィルム基板の外周を熱
   シールして袋状に形成した薄形電池の前記正極板および
   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
   において、前記金属シートが、金属薄層の表面にエポキ
   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
   リプロピレンまたは無水マレイン酸骨格を含有した塩素
   化ポリプロピレンとジグリシジルエーテルとの混合組成
   物層の少なくともどちらか一層が塗布されてなることを
   特徴とする薄形電池用多層金属シート。 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
   れた極板群を覆うように２枚のフィルム基板の外周を熱
   シールして袋状に形成した薄形電池製造方法において、
   前記正極板および前記負極板を形成するそれぞれの集電
   体用の金属シート面にエポキシ樹脂層を塗布する工程と
   、無水マレイン酸骨格を含有する塩素化ポリプロピレン
   層または無水マレイン酸骨格を含有する塩素化ポリプロ
   ピレンとジグリシジルエーテルとの混合組成物層の少な
   くともどちらか一層を塗布する工程と、この塗布した一
   層と前記フィルム基板とを１３０〜２１０℃で熱圧着す
   る工程とを含むことを特徴とする薄形電池の製造方法。