JPS59146166A - 扁平形電池及びその外装フイルム - 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、扁平形電池、とぐに有機電解液を用いる扁平
な発電要素の外装に適した外装フィルム３べ に関するものである。

従来例の構成とその問題点 扁平電池は保存による性能劣化を防止するため、扁ＩＶ
−な発電要素を外装フィルムで液密、気密に外装して用
いている。とくに有機電解液を用いる扁平な発電要素の
場合は、外気中の水分の電池内への侵入や電解液面出に
よる影響が大きいため、その外装部材としては、気密性
及び液密性、とくに血」電解液性を考慮して第１図なら
びに第２図に示す多層フィルムがこれまで用いられてい
た。

第１図は、表面材をなす耐熱性樹脂フィルム１と、気密
性維持のだめのアルミニウム箔２と、甜有機電解液性で
かつ正負極の集電体金属に対する熱接着が良好な接着性
樹脂層３とをラミネート状に一体化した多層フィルムを
示す。

゛また、第２図に、第１図に示す外装フィルムを改良１
．たもので、扁平な発電要素の外装時にアルミニウム箔
の露呈金なぐずためアルミニウム箔２と接着性樹脂層３
との間にもう一枚の樹脂フィルム４を配置したものであ
る。この樹脂フィルム４は最内面の接着性樹脂層３を集
電体金属との熱接着が良好なカルボキシル基を含イｊ’
　Ｌ、−！ｅポリエチレン１だ（りＶポリプロピレンで
構成する場合、子］１よりも熱簡着温度の高い樹脂で構
成され、接着性樹脂層３が溶融した際にも、アルミニウ
ム箔２の露呈を抑制するものである。しかしこのような
外装フィルトでは、次のような問題点かあっ／と。その
第１は、扁平な発電要素を外装すべく発電要素周囲で外
装フィルム全加熱融着する１゛程において、最内面の接
着性樹脂層にピンホールが発生し２、このピンホールを
通じて外装フィル１１中のアルミニウム箔に電解液が到
達してアルミニウム箔を腐蝕させることである。

第２図に示す外装フィルムは接着性樹脂層３とアルミニ
ウム箔２の間に樹脂フィルム４が配置されているために
、上述のようなピンホールの発生は抑制される。このよ
うな樹脂フィルＪ、　４としては、耐水分透過性、耐電
解液性の点で優れた樹脂、例えばポリエチレンテレブタ
ン＋トフィルムを用いる必要があるが、前記接着性樹脂
層３はこの上６ベー゛ うな樹脂に熱融着性を持たない。また溶接型の接着剤や
、接着時に重合もしくは架橋して接着する非溶剤型の接
着剤は、いずれも電解液の浸透によって剥離してし唸り
ので、この内面接着性樹脂層内部に使用することができ
ない。このため、樹脂フィルム４は十分な接着強度を持
って接着性樹脂層３と接着することができず、第１図及
び第２図のいずれに示す外装フィルムも、熱融着時のピ
ンホールを防ぐことと耐剥離性との双方全みたすことが
できないのである。

第２の問題点は、集電体金属と外装フィルムとの熱接着
時に、集電体金属が内面の樹脂層や樹脂フィルムを破壊
したり、貫通してアルミニウム箔と接触し、異種金属と
電解液の作用により局部電池を形成することである。こ
の局部電池の形成により集電体またはアルミニウム箔の
一方が溶出したり、酸化したりする。とくに外装フィル
ム中のアルミニウム箔が溶出すると、その溶出部から有
機電解液が蒸気したり、あるいは外気中における水分の
電池内部への侵入により、ガス発生を招い６ベー″ て電油不良音発生したり、最悪の場合電池が破裂すると
いう問題があった。

発明の目的 本発明は、上記従来例の問題点を解決するものであり、
外装フィルムのアルミニウム箔よりも内側に耐熱性合成
樹脂不織布の層を設けて、内部の接着性樹脂層にピンホ
ールが生じた場合でもアルミニウム箔まで電解液が至ら
ないようにするとともに、アルミニウム箔と集電体金属
との電気的接触を阻止して、扁平形電池の放電特性及び
貯蔵性能全向上させることを目的とする。

発明の構成 上記目的を達成するため、本発明は外装フィルムｔｍ熱
性樹脂フィルム、アルミニウム箔とともに構成する内面
接着性樹脂層を、アルミニウム箔側樹脂フィルムと最内
面側樹脂フィルト、との間に耐熱性合成樹脂不織布を配
した少なくとも三層構造とし、両側の樹脂フィルムの熱
融着による浸透で不織布はその断面方向には非通気性を
保っていることを特徴とするものである。

７ベー゛ この本発明によれば、耐熱性合成樹脂不織布により、最
内向側樹脂フィルムがその熱融着時にピンホールを生じ
た場合でも、電解液のアルミニウム箔への到達’ｋ　ｌ
ｉ［を止でき、かつアルミニウム箔と集電体金属との接
触を遮断することができる。

実施例の説明 以下、本発明の詳細は実施例により説明する。

第３図は本発明の一実施例における扁平な発電要素を外
装する外装フィルＪ・の断面図であり、図中１で示す耐
熱性樹脂フィルムと、その片面に貼り合わせた厚さ９　
Ｉｔ以」二のアルミニウム箔２と、アルミニウム箔側樹
脂フィルム６と最内面側樹脂フィルム７とで耐熱性合成
樹脂不織布５をはさみ込み、その熱融着により一体化し
た三層構造の内面接着性樹脂層８とから構成されている
。寸だ第４図は、本発明の別な外装フィルムの断面を示
し、アルミニウム箔２の内面側に配した内面接着性樹脂
層８′ヲ、アルミニウム箔側より順に熱融着性樹脂フィ
ルＪ・６、耐熱性合成樹脂不織布６、熱融着性樹脂フィ
ルム６、耐熱性合成樹脂不織布５、熱融着性樹脂フィル
１．７の五層構造としたものである。耐熱性合成樹脂不
織布５は、その両側にイイ装置する熱融着性樹脂フィル
ム６．７ｆたは６，６が熱融着され、内部に浸透するこ
とで空隙部は存在しなく、その断面方向には非通気性を
保っている３３耐熱性合成樹脂不織布６は、銅熱性、物
理的強度。

耐電解液の点で結着剤を使用しないポリエチレン樹脂フ
ィルム及び最内面側樹脂フィルムが熱融着により確実に
内部へ浸透して物理的に強固にこれらと一体化される）
必要がある。そのだめ繊維密度（目付は重量）は○、ｅ
ｉ　９　／ｃｎｉ以下、厚さは０．０５ｎ以下であるこ
とが好ましい。目イ」け重量がｏ、５ｊ；）／ｃ肩以上
では、繊維間への樹脂の浸透が十分に行なわれずに微細
な空隙部が生じる。丑だ合成樹脂不織布の厚さが０．０
５ｍＭ以上では、両側の融着樹脂の流ねに限界があり、
不織布内部への浸透が不十分となってやはり空隙部が生
じる場合がある・最内面側樹脂フィルム７は集電体金属
と熱９　・′　− 接着し、かつ電池周縁部でこれを熱融着密１］するだめ
のもので、−夏一チレンまたはプロピレン１００重量部
に対し、アクリル酸，メタクリル酸。

イタコン酸，フマル酸，マイレン酸＋無水マイレン酸な
どのαβ−不飽和カルポン酸を０．０１〜１０重量部共
重合またはグラフト重合させたものである。この最内面
側樹脂フィルム了は、無極性結晶ポリオレフィン本来の
ヒートシール性や耐溶剤性ケ有しているとともに、カル
ボキシル基の存在によりアルミニウムやニッケル等の集
電体金属との熱接着が良好である。なおりルボン酸量が
０．０１重量部以下では金属への接着効果がなく、逆に
１０重量部以−４二ではポリエチレンまたはポリプロピ
レンの持つ本来の耐有機溶剤性がそこなわれるとともに
、親水性が増すために有機電解液電池では性能低下の原
因となる水分の吸着や混入のお子れがある等の問題があ
る。さらにこの最内面側樹脂フィルム７は、耐熱性合成
樹脂不織布５の融点よりも少なくとも２０°Ｃ以」二低
い熱融着温度を有するもので、集電体金属との熱接着時
または電池０ 周縁部の熱融着密封時に低い温度で速やかに副（着し、
血４熱性合成樹脂不織布６の物理的強度を下げることが
なく、集電体とアルミニウム箔との接触や、内面フィル
ムのピンホール発生によるアルミニラＪ・箔の電池内部
への露呈を防止することができる。この最内面側樹脂フ
ィルムと、耐熱性合成樹脂不織布との融点の差が２０°
Ｃよりも少ないと、不織布も熱により軟化して集電体と
外装フィルム中のアルミニウム箔とが接触する危険性が
あり、耐熱性合成樹脂不織布を存在させた効果があられ
れない。側熱性樹脂フィルム１は最内面側樹脂フィルム
７の熱融着温度よりも２０〜３０°Ｃ以上高い融点又は
軟化点を有するもので、アルミニウム箔２と積層して、
アルミニウム箔のビンホー／Ｌｉ生や腐蝕を防ぐととも
に、包材に熱接着作業性を与よるもので、ポリエステル
、ナイロン等の厚さ１２〜５ｏμ程度のものが使用し得
るが特にこれに限定されない。アルミニウム箔２は電解
液の外部への蒸発及び外気中の水分の発電要素への侵入
を防ぐとともに、電池周縁部に剛性を付与するも１１　
・・　− ので９μ以」二の厚みが必要である。なお耐熱性樹脂フ
ィルム１とアルミニウム箔２とは、電池製浩］−稈で受
ける熱に対して安定な接着剤、又は接着ラム篭側フィル
ム６は、最内面側樹脂フィルム７と同一であっても、あ
るいは金属接着性を有し、かつ最内面側樹脂フィルム７
と接着性を有する他のポリオレフィン系樹脂フィルムで
あってモヨいが、溶液型接着剤を用いずに熱融着により
アルミニウム箔２に積層されている。この本発明の外装
フィルムを用いて発電要素を外装した扁平形電池の構成
例全第５図により説明する。２枚あるいは２つに折り畳
んだ外装フィルム９には、正極集電体１０及び負極集電
体１１がそれぞれ熱溶着されている。この際の溶着温度
は１５０°Ｃから２００°Ｃが好ましい。正極集電体１
０にはチタン、ステンレス鋼、アルミニウムなどが用い
られ、負極集電体１１にはニッケル、ステンレス鋼など
が用いられる。丑だその厚さは３０〜８０μである。正
極合剤層１２（は、正極活物質、心電材にしてのツノ−
ボンブラック及び結着剤からなる。正極活物質には二酸
化マンガンなどの金属酸化物や金属硫化物または７）化
炭素が使用される。結着剤はポリテトラフロロエチレン
を用い’−’ｏ　　Ｍ負極１３ＶＣはリチウムなどの゛
アルカリ金属ケ用いる。セパし・−タ１４はポリプロピ
レン不織布である。電解液にはγ−ブチロラクトンの々
１１き非プＶ１トン系で、高誘電率、低粘度の有機溶媒
に、はうフッ化リチウム、過塩素酸リチウムなどの無機
塩を溶解したものを用いる。この電解液はセパレータ１
４に含浸されている。これら発電要素の周囲は外装フィ
ルム９同志で熱溶着される。その温度条件は１５００Ｃ
〜２００°Ｃである。なお正、負極の端子は、外装フィ
ルム９にあけられた窓１６から露出している正極集電体
１０と負極集電体１１が兼ねている。このように外装フ
（／レム中に用熱性合成樹脂不織布の層を設けることに
より、電池構成時の電池周囲の加熱溶着工程における内
面フィルムのピンホール発生が防止できた。その結果、
ピン１３” ホールを通じての外装フィルム中のアルミニウム箔への
電解液の到達がなく、アルミニウムの腐蝕がなくなった
。さらに耐熱性樹脂不織布の層を設けることにより、外
装フィルムの熱融着の際、集電体金属と外装フィルム中
のアルミニウム箔との接触が々〈なり、その結果電池形
成による外装フィルム中のアルミニウム箔の溶出が防、
止できた。

以上２つの工程におけるアルミニウム箔の腐蝕がなくな
った結果、外装フィルムのアルミニウム箔の溶出部から
の電解液蒸発や、外気中の水分の発電要素への侵入に起
因した不良は激減した。

次表は温度６０°Ｃ１相対湿度９０％に貯蔵した扁平形
有機電解液電池の貯蔵性能を不良発生率で比較して示し
た。従来例の外装フィルムは、ポリエステルフィルム（
厚さ１２μ）／アルミニウム箔（９μ）／カルボキシル
基含有ポリプロピレンフィルム（ｓ□μ）の三層構造で
ある。本発明１はポリエステルフィルム（１２μ）／ア
ルミニウム箔（９／＝）／カルボキシル基含有ポリプロ
ピレンフィルム（４０μ）／ホリエステル不Ｗ＆　布１
４　　ｌ：、　　’ （５０μ）／カルボキシル基含有ポリプロピレンフィル
ム（４０μ）からなる外装フィルムを用いたものである
。また本発明２に１ポリエステルフイ）ｖム（１２μ）
／アルミニウム箔（９μ）／カルボキシル基含有ポリプ
ロピレンフィルム（４０／Ｚ）／ポリエステル不織布（
５０μ）／カルボキシル基含有ポリプロピレンフィルム
（４０μ）／ポリエステル不織布（５０μ）／カルボキ
シル含有ポリプロピレンフィルム（４０μ）からなる外
装フィルムである。電池寸法は、いずれも４０ｆｆｆｆ
Ｘ７０＃Ｉ肩×１．６ｆｆ肩とし、正極にはフッ化炭素
、負極にはリチウム、電解液にはほうフッ化すチウム全
γ−ブチロラクトンに１モル／ｉの濃度で溶解したもの
を用いた。また電池は、いずれも１００個づつ用いた。

１６　パ 発明の効果 前人の結果からも明らかな通り、本発明では夕）装フィ
ルト中に熱融着性樹脂フィルムが熱融着さｉ内部に浸透
し、た附熱性合成樹脂不織布金゛アルミニウム箔よりも
内側に配置することで、熱融；ａ　＋１−樹脂フ、イル
ムにピンホールが生じてもアルミニウム箔の腐蝕や溶出
を皆無かあるいは殆んど発生しない状態に保つことがで
きる。

また、気密、液密を良好に保つため、電油貯蔵中に有機
型９１の外部への蒸発や、外気中における水分の発電要
素への侵入をなくし５て、電池の貯蔵性能を著しく向−
卜させることができだ。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の扁平形電池の外装フィルムを
示す断面図、第３図及び第４図は本発明の実施例におけ
る外装フィルムの断面図、第６図は本発明の実施例に」
：る扁平形有機電解液電池を示す断面図である。 １・・・・・耐熱性樹脂フィルム、２・・・・・・アル
ミニウム箔、３　、８　、８’・・・・・・内面接着性
樹脂層、４・・・・・・樹脂フィルト、６・・・・・・
耐熱例合成樹脂不織布、６゜７・・・・・・熱融着性樹
脂フィルム、１２・・・・・止棒、１３・・・・・・負
！、１４・・・・・・セノくレータ。 代理人の氏名　方理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）耐熱性樹脂フィルムとアルミニウム箔と内面接着
   性樹脂層からなる多層フィルムで扁平な発電要素を外装
   した電池であって、前記内面接着性樹脂層は、アルミニ
   ウム箔側樹脂フィルムと最内面側樹脂フィルムとの間に
   耐熱性合成樹脂不織布を配した少なくとも三層構造より
   なり、前記面１熱性合成樹脂不織布にはその両側の樹脂
   フィルムが熱融着され、内部に浸透している扁平形電池
   。 （２）内面接着性樹脂層が、アルミニウム箔側より順に
   、熱融着性樹脂フィルム、耐熱性合成樹脂不織布、熱融
   着性樹脂フィルム、耐熱性合成樹脂不織布、熱融着性樹
   脂フィルムの多層構造からなる特許請求の範囲第１項記
   載の扁平形電池。 （３）ｉｉｉ４熱性合成樹脂不織布が、結着剤を使用し
   ないポリエチレンテレフタレート矩繊維よりなり、２　
   ｌｌ−゛ かつその繊維密度が０．５９　／　ｃＡ以下、厚さが０
   ．０５　ｍｍ以下である特許請求の範囲第１項斗たは第
   ２項記載の扁平形電池。 ←）最内面側樹脂フィルムが、耐熱性合成樹脂不織布の
   融点よりも少なくとも２０’Ｃ以上低い熱融着温度を有
   したカルボキシル基含有ポリエチレンまたはポリプロピ
   レンからなる特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   扁平形電油。 （５）耐熱性樹脂フィルムとアルミニウム箔と内面接着
   性樹脂層からなる多層フィルムで、内面接着性樹脂層は
   、アルミニウム箔側樹脂フィルムと最内面側樹脂フィル
   ムとの間に耐熱性合成樹脂不織布を配した少なくとも三
   層構会よりなり、前記耐熱性合成樹脂不織布にはその両
   側の樹脂フィルムが熱融着され、内部に浸透［−でいる
   扁平形電池の外装フィルム。