JPS61190855A - 電気化学セル - 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） 本発明は電気化学セルに関し、特に小型、薄型の電気化
学セルに関する。

より詳しく述べると、外被包材により反応要素を密封す
ると共にその一部に電極を設け、この電極から内部に電
流を流して反応要素に化学的変化を生じせしめ、これに
よって表示したり、あるいはこの化学的変化を外部から
測定して、流れた電気エネルギーその他の量を測定した
りする電気リアクター、あるいは逆に内部の化学的変化
から外部へ電気エネルギーを取り出す電池等の電気化学
セルに関するもので電気リアクターとしては９例えばエ
レクトロクロミックディスプレーの素子。

オゾンモニター、流速・圧カドランジューサー。

電気化学ポンプ、ソリオンダイオード、クーロンメータ
ー等がある。

（従来の技術） 近年、各種電子機器の多様化に伴ない、上記電気化学セ
ルの形状も小型化、薄型化へと多様化して来ている。

小型化、薄型化を実現するためには、アノード。

カソード、電解液、あるいはセパレーター等の反応要素
の素材、構成等が重要な課題であり、例えば、小型又は
薄型で高出力、高感度、長期信頼性。

長期保存性を得ろため、電子吸引性物質なドープしたポ
リチアジルを正極活物質とした電気化学セル、負極に金
属リチウム又はリチウム合金ヲ用いたリチウム電池、あ
るいは酸化タングステン等の遷移金属の化合物を用いた
エレクトロクロミックディスプレイ等が検討されている
。これらの多（はエタノール、テトラヒドロフラン、プ
ロピレンカーボネート、ｒ−ブチロラクトン、ディメト
キシエタン、ジオキソラン等の非水電解液を用いる。

ところで、小型又は薄型化を達成するためには。

これらの反応要素の外に１反応要素の密封方法も重要な
課題であり、特に上述の非水電解液を用いる場合はそう
である。

例えば従来の円筒型電池やボタン型電池の如（。

容器と蓋の間にガスケットを介在させて、容器の開口端
の折り曲げにより密封する方法では、容器や蓋及びガス
ケットの薄肉化や形状の自由度に限界がある。

そこで、こうした電気化学セルを一層小型化又は薄型化
するための密封構造については、やはり電池の分野での
技術開発が顕著で、接着剤もしくは熱溶着性樹脂により
平板状もしくはフィルム状のフレキシブルな外被包材を
用いて密封した構造が提案されている。

この構造は第３図に示すようなもので、電極窓（Ｌ４１
を開口した外被包材１１）に、集電体としての金属板（
２）を熱溶着すると共に１周辺を外被包材（１）同士で
接着することにより、内部の反応要素（図示せず）を密
封したものである。

外被包材ｉｌｌは第４図の断面図に示すように、外側か
ら耐熱性フィルム（１１１，防湿及び酸素バリヤーのた
めの金属箔［１２１，金属接着性を有するシーラント樹
脂層ａ３の多層構造から成り、電気化学セルが非水電解
液を使用する場合には、これ罠対する耐性の要求と、金
属接着性の要求から、アクリル酸やマレイン酸等の不飽
和カルボン酸でクラフト変性したカルボキシル基含有ポ
リオレフィンがシーラント層として用いられる。

（発明が解決しようとする問題点） このようにして密封された電気化学セルには以下のよう
な問題点があった。

（イ）外被包材１１）と金属板１２）を熱溶着するに際
して。

この熱溶着が金属／シーラント樹脂層（１３１間で行な
われ、金属に熱が奪われるため、シーラント樹脂の融点
よりも大幅に高い温度で熱溶着することが要求されるこ
と。

この問題点に付随して、金属板（２）が高温に加熱した
シーラント樹脂層ｕ３を貫通して金属箔（１２１と接触
する事故が生じろ。金属板］２）と金属箔ａ２１は異種
金属なので、この両者と電解液により局部電池が形成さ
れ、金属板（２）又は金属ｍａ２１の一方が酸化したり
、溶出し１こりし、この結果、電解液が蒸発したり、外
気中の酸素や水分が反応要素内に侵入しく劣化する。

（ロ）シーラント１ｆｔ脂層ａ３として、金属接着性を
有するカルボキシル基含有ポリオレフィンを用いている
ため、金属板（２）の存在しない部分、ｆなわち関辺部
とこれに近い部分で、このシーラント樹脂層の極性基と
反応要素が副次的な反応を生じ、この結果１反応要素の
一部が消費されろこと。また一般にカルボキシル基含有
ポリオレフィンは高いので、外被包材１１）の内面全面
にこれらを用いるのはコストアップとなる。

（ハ）電極部分において、金属板（２）と金属箔α２の
端面及び電極窓開孔時に生じろ金属箔α２の金属ヒゲが
電気的に接触し易いこと。これは、特に、外部端子を電
極に接続した時にこの傾向が強（、金属板（２）と金属
箔（１２１は外部端子を通して導通する。

（問題点を解決するための手段〕 上記（イ）及び（ロ）の問題点を解決するために１本発
明は、従来外被包材１１３のシーラント樹脂層ａ３とし
て用いられていたカルボキシル基含有ポリオレフィンを
、このような極性基を持たない通常のポリオレフィンに
瞳換すると共に、金属板（２）上に電極部分を除いて金
属接着性樹脂層（３１を設け、このポリオレフィンと金
属接着性樹脂を封止した電気化学セルを提供する。すな
わち１本発明は、内面にポリオレフィン樹脂層を有し、
防湿のための金属箔を有し、かつ開孔による電極窓を有
する外被包材を、電極部分を除いて金属接着性樹脂層を
設けた金属板に熱溶着すると共に、その周辺部で外被包
材同士を接着することにより１反応要素を密封して成る
電気化学セルを提供する。なお、金属接着性樹脂層の非
塗工部分、すなわち、電極部分を外被包材に開孔した電
極窓より小さくてることで、上記ｐ→の問題点も解決さ
れる。また１本発明において、外被包材とは、フレキシ
ブルなものに限らず、シート状の積層体をトレイ状に絞
り成型して成る成形容器とこれの蓋も含まれる。

以下１図面を参照して本発明を説明する。

図面の第１図は本発明の一実施例の電気化学セルの断面
図であり、外被包材はトレイ状容器（４）とその蓋材（
５）である。このトレイ状容器（４）及び蓋材（５）は
、いずれも、その外側から、耐熱性樹脂フィルム（４１
）１５１）、　接着剤層（４３（５２１，金属箔（４：
１５３熱溶着性接着性樹脂（４４）　（５４）、極性基
を持たないポリオレフィン（４粉印の層構成から成り（
第２図参照）、トレイ状容器（４）はこれをプレス成型
したものである。なお。

トレイ状容器（４）、蓋材（５）のいずれも電極窓（４
６）（至）を開孔しである。

また、金属板（２）には、電極部分図を除いて金属接着
性樹脂（３）が塗工又は積層されており、この電極部分
図はトレイ状容器ｆ４）、蓋材（５）の電極窓（４６１
（至）より小さい。

ここで、耐熱性樹脂フィルム（４＋１５９は、ポリオレ
フィン（４９田又は金属接着性樹脂（３）よりも少な（
とも２０℃以上。好ましくは５０℃以上高い融点又は軟
化点を有し、接着剤層（４Ｚ　ｅ５２１を介して金属箔
（４３１５東に積層することにより、金属箔（４３（５
３０ヒンホ一ル発生や外気による腐食を防ぐと共に、熱
溶着作業性を与えるもので、ポリエステル、ナイロン等
の厚さ１２〜５０μ程度のものが好ましい。

また金属箔＋４３５３）はアルミニウム箔や１両面に亜
鉛又はニッケルをメッキした鉄箔等で、ピンホールを避
けるため、少な（とも２０μ以上の厚さを有することが
必要である。また１本実施例のように、トレイ状容器に
成型する場合には、成型後にピンホールやクラックが発
生しないように厚さ４０〜５０μで、アニーリング処理
したものを使用すると艮い。

接着剤ｆ４３　（５３は例えば２液硬化型のウレタン系
接着剤等が使用できるが、熱溶着に耐える耐熱性とプレ
ス成型に適合する接着強度を有するものであれば特に限
定されない。

シーラント樹脂層として使用されるポリオレフィン（４
５１ｅ５５）は、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチ
レン、電子線架梼ポリエチレン、超高分子量ポリエチレ
ン等のポリエチレン、ホモボリマータイグ又はコポリマ
ータイプのポリプロピレン、ポリブテン−１等が使用で
きるが、電解液と反応する極性基を持たないものが好ま
しい。

また熱溶着性接着性樹脂（４４１５４）は、金属箔Ｆ４
３５３）とポリオレフィン（４つ印の双方に熱溶着性の
あるもので、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン
−メタクリル酸共重合体、亜鉛やナトリウム、カルシウ
ム、マグネシウム等の金属イオンで架膚されたエチレン
−メタクリル酸共重合体、あるいはエチレン、プロピレ
ン、ブテン−１等の単量体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、マレイン
酸、無水マレイン酸なとのα又はβ−不飽和カルボン酸
を００１〜１０重量部グラフト重合したポリオレフィン
から選択される。

金属板（２）は正極又は陽極と、負極又は陰極の少な（
とも２枚使用するが、正極又は陽極にはチタン、ステン
レススチール、アルミニウム等カ好マしく、負極又は陰
極にはニッケル、ステンレススチール等が好ましい。

金属接着性樹脂１３）としては熱溶着性接着性樹脂（４
４）　５４）として使用できるものなら任意のものが使
用できるが、ポリオレフィン（４９印と同じ種類の樹脂
をペースとし、これにカルボキシル基を導入した変性ポ
リオレフィンが好ましい。

トレイ状容器（４）及び蓋材（５）は、まず金属箔ｆ４
３）■の片面に接着剤（４３（５２１を塗布して耐熱性
樹脂フィルム（４０５υを貼り合わせると共に、金属箔
（４３５３）の他の片面に、ディスパージョンタイプの
樹脂の塗工、溶融押出しコーティングによる塗工、又は
樹脂フィルムの熱溶着にまり熱溶着性接着性樹脂層ｆ４
４６４）を形成し１次いで溶融押出しコーティング又は
フィルムの熱圧着によりポリオレフィン層（４９印を形
成する。次いでこれをプレス成型してトレイ状に成型し
た後２この成型容器及び蓋材を打抜いて電極窓を形成す
る。

また、金属板（２）には、金属接着性樹脂（３）を塗ニ
ー「るか、又はフィルム状のこの樹脂な熱溶着する。

塗工する場合には、ディスパジョン又は粉末ペースト状
の樹脂を用い、電極部分のみを除いたパターン状に塗布
するか、あるいは全面に塗布した後。

電極部分に特定波長のレーザー光を照射してこの部分の
樹脂を溶融蒸発させ１次いで焼成する。またフィルム状
の樹脂を用いる場合には、予めこのフィルムに電極部分
に相当する穴を設けておき。

これを熱溶着するか、あるいはフィルムな熱溶着した後
。電極部分にやはりレーザー光を照射してこの部分の樹
脂を溶融蒸発させろ。

矢いで電気化学セルの組立は以下のリロく行なう。

すなわち、トレイ状容器（４）の底部に金属板１２）を
載置し、このトレイ状容器（４）の電極窓（４６）と金
属板（２）の電極部分子Ａｌが一致して、しかも電極窓
（４６）端面の金属箔（４；夕が電極部分図に接触しな
いように位置合せした状態で１両者を熱溶着する。熱溶
着は、トレー状容器（４）のポリオレフィン層（４５１
１と、金属板（２）上に形成された金属接着性樹脂１３
）の間で行なわれろ。

また蓋材（５）と別の金属板（２）も同様に熱溶着する
。

次いでこのトレー状容器（４）に反応要素（図示せず）
を充填し、空気及び水分が内部に入らないように蓋材（
５）を重ね、周辺部でこの両者を熱溶着する。

〈発明の効果〉 本発明は以上のようなものであり、以下のような効果を
有する。

（イ）金属板と外被包材との接着が、金属板上に形成さ
れた樹脂と外被包材の樹脂との間で行なわれるので、低
い温度で熱溶着が可能となる。例えば、外被包材のシー
ラント層として線状低密度ポリエチレンをベースとする
極性樹脂を用いた場合、直接金属と熱溶着する従来の方
法では１８０〜２００℃という高い温度を必要とするが
、これを金属板上に塗工すると共に、同タイプの非極性
の樹脂を外被包材のシーラント層として用い、この両者
を熱溶着する本発明では、１４０〜１６０℃で十分可能
となる。

また従来の方法では金属板（２）と外被包材ｆｉ＋の金
属箔０２との電気的接触を防ぐために１００μ以上。

普通は１５０μ以上の厚さのシーラント層を必要として
いたが１本発明によれば比較的低温で熱溶着が可能なた
めに、８０μの厚さで十分であり。

電気的接触は皆無となる。

（ロ）本発明によれば、外被包材の７−ランド層として
高価なカルボキシル基含有ポリオレフィンを使用する必
要がないので、コストダウンになると共に、電解液とこ
のカルボキシル基との反応が生じないので、電解液の不
要な消費が防止できる。

（ハ）金属板の電極部分を外被包材の電極窓より小さく
すれば、金属板と外被包材の金属箔との電気的接触を防
ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

図面の第１図は本発明の電気化学セルの断面図（但し反
応要素の図示を省略した）、第２図は外被包材の断面図
、第３図は従来の電気化学セルの断面図（但し反応要素
の図示を省略した）、第４図はその外被包材の断面図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）内面にポリオレフィン樹脂層を有し、防湿のための
   金属箔を有し、かつ開孔による電極窓を有する外被包材
   を、電極部分を除いて金属接着性樹脂層を設けた金属板
   に熱溶着すると共に、その周辺部で外被包材同士を接着
   することにより、反応要素を密封して成る電気化学セル
   。 ２）金属板上の電極部分が、外被包材の電極窓より小さ
   いことを特徴とする特許請求の範囲第１）項記載の電気
   化学セル。