KR101238976B1 - 전기부품, 비수 전해질 전지, 및 이들에 이용되는 절연피복층이 피복된 리드 도체와 봉입 용기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 금속층을 포함하는 봉입 용기와, 상기 봉입 용기의 내부에서 외부로 연장되는 리드 도체를 가지며, 상기 리드 도체와 상기 봉입 용기가, 열융착층을 통해 시일부에서 융착되어 있는 전기부품으로서, 시일부의 금속층과 리드 도체 사이에 그 두께 방향으로 관통 구멍을 갖는 난연화층을 포함하는 전기부품, 또한, 봉입 용기의 내부에 봉입된 비수 전해질 및 전극을 갖는 비수 전해질 전지, 이 전기부품 등에 이용되는 절연 피복층이 피복된 리드 도체 및 봉입 용기를 제공한다.
비수 전해질 전지, 리드 도체

Description

전기부품, 비수 전해질 전지, 및 이들에 이용되는 절연 피복층이 피복된 리드 도체와 봉입 용기{ELECTRICAL PART, NONAQUEOUS-ELECTROLYTE CELL, AND LEAD CONDUCTOR WITH INSULATING COATING LAYER AND SEALED VESSEL EACH FOR USE IN THESE}
본 발명은, 전자기기 등에 이용되는 전기부품, 특히 소형 전자기기의 전원 등으로서 이용되는 비수 전해질 전지에 관한 것이며, 또한, 이 전기부품을 구성하는 부재인 절연 피복층이 피복된 리드 도체 및 봉입 용기에 관한 것이다.
전자기기의 소형 경량화를 위해, 거기에 사용되는 전기부품에 대해서도 소형화, 경량화가 요구되고 있다. 이 때문에, 예컨대 전원으로서는, 주머니를 봉입 용기로서 이용하고, 그 내부에 비수 전해질, 양극 및 음극을 봉입하여 이루어지는 비수 전해질 전지가 채용되고 있다.
이 봉입 용기에는, 전해액이나 가스의 투과, 외부로부터의 수분의 침입을 방지하는 성질이 요구된다. 그래서, 봉입 용기의 재질로서는, 수지 필름/금속층/열융착성 수지(열융착층)의 다층 구조를 갖는 라미네이트 필름이 이용되고 있다.
비수 전해질 전지는, 이 봉입 용기 내에, 비수 전해질, 양극판, 음극판 및 양음의 극판 사이의 세퍼레이터를 봉입하고, 추가로 양극판, 음극판에 그 일단이 접속된 리드 도체를 봉입 용기의 개구부에서 전지 외부로 연장되도록 배치하며, 마지막으로 개구부를 열융착시킴으로써 제작할 수 있다(이후, 이 열융착되는 개구부를 시일부라고 함).
시일부의 융착시에는, 라미네이트 필름의 열융착층 사이가 열융착되고, 리드 도체와 라미네이트 필름 사이도 열융착층을 통해 열융착된다. 그래서, 시일부에는, 열융착에 의한 우수한 접착성 및 시일성이 요구되지만, 또한, 열융착시의 변형에 의해 라미네이트 필름의 금속층과 리드 도체와의 단락이 발생하지 않는 성질도 요구된다.
이 때문에, 라미네이트 필름의 내층(시일부에 있어서, 금속층과 리드 도체 사이가 되는 층)이나 시일부에 있어서의 리드 도체의 절연 피복층에는 여러 가지 연구가 이루어지고 있다. 예컨대, 특허문헌 1에는, 리드 도체의 절연 피복층으로서, 리드 도체에 접촉하여 리드 도체와의 접착성이 양호한 말레산 변성 폴리올레핀의 층을 형성하고, 그 외측에 겔 분율이 20∼90%인 가교 폴리에틸렌층을 형성하는 발명이 개시되어 있다. 그러나, 접착성은 가교 폴리에틸렌의 가교 정도에 따라 변화되기 때문에, 이 발명에서는 접착성을 확실하게 하기 위해서 가교의 정도를 정확하게 제어할 필요가 있고, 이러한 제어 때문에 생산성이 저하된다는 문제가 있다.
리드 도체와 봉입 용기 사이에 산변성 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌을 개재시켜 저온에서의 열융착을 가능하게 하고, 아울러 시일성을 양호하게 하는 발명도 개시되어 있다(특허문헌 2). 그러나, 이 발명에서는, 열융착시에, 개재 필름의 연화, 유동에 의한 단락이 발생하기 쉬워, 그것을 피하면서 가압, 가열하여 융착시키는 것은 제어가 상당히 곤란하다는 문제가 있다.
또한, 히트 시일에 의한 열과 가압으로 변형되기 쉬운 고유동성 폴리프로필렌층과, 변형되기 어려운 저유동성 폴리프로필렌층을 적층시킨 필름을 리드 도체와 봉입 용기 사이에 개재시켜, 라미네이트 필름의 금속층과 리드 도체와의 단락을 방지하는 발명도 개시되어 있다(특허문헌 3). 그러나, 이 발명에서는 저유동성 수지의 융점을 초과하는 온도 조건에서의 열융착에서는 단락이 발생하기 쉬워, 그것을 피하는 조건으로 우수한 접착을 달성하기는 상당히 곤란하다.
특허문헌 1: 일본 특허 제3114174호 공보
특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2001-297736호 공보
특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2003-7269호 공보
본 발명은 종래 기술의 상기 문제를 해결하는 것을 목적으로 하고, 구체적으로는, 금속층을 포함하는 봉입 용기와, 상기 봉입 용기의 내부에서 외부로 연장되는 리드 도체를 가지며, 상기 리드 도체와 상기 봉입 용기가, 시일부에서 우수한 접착력 및 시일성으로 열융착되고, 열융착시에, 상기 금속층 리드 도체 사이에 단락이 발생하지 않는 전기부품, 특히 비수 전해질 전지를 제공하는 것을 과제로 한다. 또한, 본 발명은 이 전기부품에 이용되는 절연 피복층을 피복한 리드 도체 및 봉입 용기를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자는, 검토 결과, 시일부의 금속층과 리드 도체 사이, 즉 시일부에 대응하는 위치에 있는 리드 도체의 절연 피복층 또는 봉입 용기의 금속층 위에, 열융착층과; 연화 온도가 비교적 높은 수지로 이루어지며 두께 방향으로 관통 구멍을 갖는 층;을 형성함으로써, 우수한 시일성을 얻을 수 있으며 단락의 문제도 방지할 수 있는 것을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명은, 청구항 제1항으로서, 금속층을 포함하는 봉입 용기와, 상기 봉입 용기의 내부에서 외부로 연장되는 리드 도체를 가지며, 상기 리드 도체와 상기 봉입 용기가 열융착층을 통해 시일부에서 융착되어 있는 전기부품으로서, 시일부의 금속층과 리드 도체 사이에, 그 두께 방향으로 관통 구멍을 갖는 난연화층을 형성하는 것을 특징으로 하는 전기부품을 제공한다.
금속층을 포함하는 봉입 용기로서는, 금속층을 포함하는 라미네이트 필름으로 이루어진 주머니를 들 수 있다. 예컨대, 상술한 바와 같은 수지 필름/금속층/열융착성 수지 필름(열융착층)의 다층 구조를 갖는 라미네이트 필름으로 이루어진 주머니를 이용할 수 있고, 이 라미네이트 필름을, 예컨대 직사각 형상으로 하여 2장 겹치고, 개구부를 남겨서, 그 가장자리부를 열융착함으로써 봉입 용기를 제작할 수 있다.
여기서, 열융착층이란, 가열에 의해 용융되어 열융착하는 열융착성 수지로 이루어지고, 라미네이트 필름 사이 및 라미네이트 필름과 리드 도체 사이를 열융착하는 것이다. 금속층으로서는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금제의 박(箔)이 바람직하게 예시된다.
리드 도체는, 금속으로 형성되고, 봉입 용기의 내부에서 외부로 연장되도록 배치되는 것이다. 그 단면 형상이 둥근 형상인 전선이나 납작한 형상인 평각(平角) 전선 등이 예시되지만, 그 단면 형상은 특별히 한정되지 않는다. 이 금속으로서는, 알루미늄, 니켈, 구리, 니켈 도금된 구리 등이 예시된다.
리드 도체는, 그 일부가 절연층으로 피복되어 있어도 좋고, 특히, 시일부에 대응하는 부분(봉입 용기의 봉입시에 시일부에 위치하는 부분)에, 그 외층에 열융착층을 갖는 절연층을 형성함으로써, 밀폐 용기의 라미네이트 필름과의 사이의 우수한 접착력 및 시일성을 얻을 수 있다.
본 발명의 전기부품에서는, 전기 리드 도체와 상기 봉입 용기가 열융착층을 통해 시일부에서 융착되어 있다. 이러한 열융착층은, 상술한 라미네이트 필름을 형성하는 열융착층이나, 상술한 바와 같은, 리드 도체의 시일부에 대응하는 부분에 형성된 절연층의 외층에 있는 열융착층 등이다.
열융착층은, 낮은 열융착 온도로 우수한 접착력 및 시일성을 얻기 때문에, 연화 온도가 낮은 수지로 형성된다. 이러한 연화 온도가 낮은 수지로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아이오노머수지, 산변성 폴리올레핀이 예시된다. 그 중에서도 산변성 폴리올레핀이 극성기를 가지며, 이 때문에 접착성 및 시일성이 우수하므로 바람직하다. 산변성 폴리올레핀이란, 무수 말레산 등의 산을 그라프트하여 변성한 폴리올레핀이다. 산변성 폴리올레핀수지에 관한 폴리올레핀으로서는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌을 들 수 있다.
본 발명의 전기부품은, 시일부의 금속층과 리드 도체 사이에, 그 두께 방향으로 관통 구멍을 갖는 난연화층을 갖는 것을 특징으로 한다. 난연화층이란, 열융착시에 변형되지 않는 높은 연화 온도를 갖는 재질로 이루어진 층이다. 난연화층의 재질의 연화 온도는 열융착 온도를 충분히 초과하는 온도가 요구된다. 그 결과, 열융착시에 난연화층이 변형되는 일이 없기 때문에, 봉입 용기의 금속층과 리드 도체의 단락이 방지된다.
이와 같이, 난연화층의 연화 온도는 열융착 온도를 충분히 초과하는 온도가 바람직하다. 또한, 열융착층의 연화 온도는 열융착 온도보다 충분히 낮은 온도가 바람직하고, 70∼150℃가 바람직한 경우가 많지만, 열융착의 작업성 면에서 양자의 연화 온도의 차는 20℃ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 40℃ 이상이다.
난연화층을 형성하는 연화 온도가 높은 재질로서는, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아릴레이트, 폴리이미드, 폴리아미드, 액정폴리머, 불소수지 및 PPS 등의 수지를 들 수 있다. 그 중에서도, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리아릴레이트 및 불소수지가 바람직하다. 수지에 한정되지 않고, 유리섬유라도 좋다. 또한, 2종 이상의 재질의 혼합물이어도 좋다.
난연화층은 그 두께 방향으로 관통 구멍을 갖는다. 열융착시, 열융착층을 형성하는 수지가 가열에 의해 용융되어 이 관통 구멍의 내부로 들어간다. 그 결과, 열융착층과 난연화층간의 박리도 쉽게 발생하지 않게 되어 봉입 용기와 리드 도체간의 접착성 및 시일성이 향상되기 때문에 바람직하다.
난연화층의 관통 구멍은, 예컨대 드릴 등에 의해 두께 방향으로 구멍을 형성하여 얻을 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 수지 섬유를 짜서 이루어진 메시나 수지 섬유로 이루어진 부직포도 바람직하게 사용할 수 있다. 관통 구멍의 구멍 직경으로서는 0. 05 ㎜∼2 ㎜ 정도가 바람직하고, 개공률로서는 10%∼70% 정도가 바람직하다. 구멍 직경이 0. 05 ㎜보다도 작으면, 열융착층이 구멍 내로 들어가기 어렵게 되어 매립성이 나빠진다. 또한, 2 ㎜보다도 크면, 리드 도체와 금속층이 쇼트되기 쉽게 된다.
본 발명의 전기부품은, 봉입 용기의 시일부에 있는 라미네이트 필름 사이에, 리드 도체를 끼워 가열하고, 라미네이트 필름이나 리드 도체의 절연 피복층 등에 있는 열융착층을 용융하여, 열융착시킴으로써 얻을 수 있다. 따라서, 가열은 열융착층의 수지 용융 온도 이상으로 하여 행해진다.
또한, 본 발명은, 청구항 제2항으로서, 금속층을 포함하는 봉입 용기와, 상기 봉입 용기의 내부에서 외부로 연장되는 리드 도체와, 상기 봉입 용기의 내부에 봉입된 비수 전해질과, 상기 봉입 용기의 내부에 봉입되어 상기 리드 도체의 단부에 접속되는 전극을 가지며, 상기 리드 도체와 상기 봉입 용기가 열융착층을 통해 시일부에서 융착되어 있는 전지로서, 시일부의 금속층과 리드 도체 사이에, 그 두께 방향으로 관통 구멍을 갖는 난연화층을 갖는 것을 특징으로 하는 비수 전해질 전지를 제공하다.
이 비수 전해질 전지는, 상기 청구항 제1항의 전기부품의 하나의 구체예로서, 금속층을 포함하는 봉입 용기, 리드 도체, 열융착층 및 난연화층에 관해서는 상술한 바와 동일하다. 이 비수 전해질 전지는, 추가로 봉입 용기 내에 비수 전해질 및 상기 리드 도체의 단부에 접속되는 전극을 갖는 것을 특징으로 한다. 전극은 적어도 양극과 음극을 갖기 때문에, 리드 도체도 2개 이상 설치되고 각각의 일단이 양극, 음극 등의 각 전극과 접속한다. 비수 전해질 및 양극과 음극으로서는, 종래의 공지된 비수 전해질 전지와 동일한 것이 이용된다. 통상 추가로 양극, 음극 사이를 나누는 세퍼레이터가 설치되어 있다.
또한, 본 발명은, 상술한 본 발명의 전기부품 또는 비수 전해질 전지에 이용되며, 시일부에 대응하는 부분에 열융착층 및 난연화층을 포함하는 절연 피복층을 갖는 절연 피복층이 피복된 도체를 제공한다. 즉, 상술한 전기부품 또는 비수 전해질 전지에 이용되는 리드 도체 및 적어도 그 시일부에 대응하는 부분을 피복하는 절연 피복층으로 이루어지며, 상기 절연 피복층은, 리드 도체를 피복하는 열융착층(1)과, 상기 열융착층(1)을 피복하며 그 두께 방향으로 관통 구멍을 갖는 난연화층의 적어도 2층을 갖는 것을 특징으로 하는 절연 피복층이 피복된 리드 도체이다(청구항 제3항).
본 발명의 절연 피복층이 피복된 리드 도체를 구성하는 열융착층(1)은, 상술한 열융착층과 동일한 구성 및 특징을 갖는 것으로서, 또한, 리드 도체와 난연화층도 각각 상기 리드 도체나 난연화층과 동일한 구성 및 특징을 갖는다. 열융착층(1)은 리드 도체와 접촉하여 형성되고, 그 위에 난연화층이 형성된다. 그 결과, 리드 도체와 난연화층 사이의 우수한 접착력을 얻을 수 있다.
절연 피복층이 열융착층(1)과 난연화층의 2층만으로 이루어질 때, 열융착시, 이 난연화층과 봉입 용기의 라미네이트 필름이 접촉하여 양자가 열융착된다. 열융착시, 열융착층(1)을 구성하는 수지가 가열에 의해 용융되어 난연화층의 관통 구멍 내로 들어가고, 이 수지에 의해 라미네이트 필름과의 열융착을 형성하여도 좋다. 이 경우, 열융착을 보다 확실하게 하기 위해서, 절연 피복층이 피복된 리드 도체의 제조 단계에서 열융착층의 수지를 관통 구멍의 내부로 들어가게 해 두는 것이 보다 바람직하다.
본 발명은, 상기 절연 피복층이 피복된 리드 도체의 보다 바람직한 형태로서, 상기 절연 피복층은 상기 난연화층을 피복하는 열융착층(2)을 더 갖는 것을 특징으로 하는 절연 피복층이 피복된 도체를 제공하는 것이다(청구항 제4항). 이와 같이, 난연화층의 라미네이트 필름측, 즉 최외주에도 열융착을 형성하면, 봉입 용기와의 보다 우수한 접착성 및 시일성을 얻을 수 있어 더욱 바람직하다. 열융착층(2)은 상술한 열융착층과 동일한 구성 및 특징을 갖는 것이다.
열융착층(1)의 수지와 열융착층(2)의 수지는 열융착시의 가열에 의해 용융되어 난연화층의 관통 구멍 내로 들어가 이 관통 구멍을 통해 서로 접촉한다. 그 결과, 난연화층과 열융착층의 박리가 억제된다. 절연 피복층이 피복된 리드 도체의 제조 단계에서, 난연화층의 관통 구멍이 열융착층의 수지로 충전되고 양쪽 열융착층의 수지 사이가 접촉하고 있는 경우는 양쪽의 접촉이 보다 확실하게 되기 때문에 더욱 바람직하다.
본 발명의 절연 피복층이 피복된 리드 도체는 공지의 방법에 의해 리드 도체에 피복층을 형성함으로써 얻을 수 있다. 예컨대, 필름 형상의 수지를 라미네이트하여 열융착층을 형성할 수 있다. 또한, 열융착층/난연화층/열융착층의 3층으로 이루어진 절연 피복층은, 이 3층으로 이루어진 필름을 리드 도체에 라미네이트하는 방법 등에 의해 얻을 수 있다.
난연화층으로서는, 수지 섬유를 짜서 이루어진 메시층이나 수지 섬유로 이루어진 부직포층도 이용할 수 있다. 청구항 제5항은 난연화층이 메시층인 형태에 해당하고, 청구항 제6항은 부직포층인 형태에 해당한다.
예컨대, 난연화층이 메시층인 경우, 날실은 폴리에스테르이며 씨실은 불소수지이어도 좋다. 다만, 메시나 부직포의 제조 비용 등의 면에서는 1종류의 수지만을 사용하는 것이 바람직한 경우가 많다. 또한, 상술한 바와 같은 주재료의 수지에 부가하여, 각 실의 양호한 융착용으로, 예컨대 수 %의 접착제가 배합되어 있어도 좋다.
또한, 본 발명은, 상술한 본 발명의 전기부품 또는 비수 전해질 전지에 이용되는 금속층을 포함하는 봉입 용기로서, 상기 시일부의 적어도 일부, 즉 융착시에 리드 도체를 협지하는 위치에, 난연화층과 열융착층을 포함하는 절연층을 갖는 봉입 용기를 제공한다. 즉, 상기한 전기부품 또는 비수 전해질 전지에 이용되는, 금속층을 포함하는 봉입 용기로서, 적어도 상기 리드 도체와의 융착부가, 상기 금속층을 피복하는 열융착층과, 그 열융착층을 피복하여 그 두께 방향으로 관통 구멍을 갖는 난연화층을 갖는 절연층으로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 봉입 용기(청구항 제7항)이다. 바람직하게는, 상기 난연화층은 열융착층으로 더 피복되고, 2층의 열융착층으로 협지된다(이후, 각각의 열융착층을 열융착층 a 및 열융착층 b로 한다).
이러한 봉입 용기는, 열융착층 및 난연화층을, (상술한 발명에 있어서와 같은 리드 도체 위가 아니라) 봉입 용기를 구성하는 라미네이트 필름의 금속층 위에 형성한 것으로서, 이 열융착층에 의해 우수한 접착성 및 시일성이 확보되며, 난연화층에 의해 열융착시의 봉입 용기의 금속층과 리드 도체의 단락을 방지할 수 있다.
리드 도체와의 융착부란, 리드 도체를 협지하여 봉입 용기와 리드 도체를 융착하는 부분이며, 따라서, 봉입 용기의 내면측(전해질액 등을 봉입하는 쪽)이다. 본 발명의 봉입 용기를 구성하는 라미네이트 필름은 금속층의 내면측에 절연층을 갖지만, 이 절연층의, 적어도 리드 도체와의 융착부가, 열융착층 a 및 난연화층(바람직하게는 추가로 열융착층 b)으로 구성되는 것을 특징으로 한다. 봉입 용기의 생산을 쉽게 하기 위해서, 금속층의 내면측 전면(全面)이 상기 구성의 절연층으로 피복되어 있어도 좋다.
열융착층 a 및 열융착층 b의 구성, 작용 및 기능은 상술한 열융착층과 동일하고, 난연화층의 구성, 작용 및 기능도 상술한 난연화층과 동일하며, 또한, 이 봉입 용기를 구성하는 금속층도 상술한 바와 동일하고, 알루미늄 또는 알루미늄합금제의 박이 바람직하게 예시된다. 열융착층 a는 금속층과 접촉하여 형성되기 때문에, 금속층과 난연화층 사이의 우수한 접착력을 얻을 수 있다.
본 발명의 봉입 용기를 구성하는 라미네이트 필름에서는, 바람직하게는, 난연화층의 리드 도체측(금속층과 반대측)에도 열융착층 b가 형성되어 있다. 열융착층 b가 가열에 의해 용융되어 리드 도체와의 사이의 우수한 접착성 및 시일성을 얻을 수 있다.
열융착층 a의 수지와 열융착층 b의 수지는, 열융착시의 가열에 의해 용융되어 난연화층의 관통 구멍으로 들어가 이 관통 구멍을 통해 서로 접촉한다. 그 결과, 난연화층과 각 열융착층의 박리가 억제된다. 봉입 용기의 라미네이트 필름의 제조 단계에서, 난연화층의 관통 구멍이 열융착층의 수지로 충전되고, 양쪽 열융착층의 수지 사이가 접촉하고 있는 경우는 양자의 접촉이 보다 확실하게 되기 때문에 더욱 바람직하다.
본 발명의 봉입 용기의 금속층의 외측, 즉 상술한 절연층의 반대측에도 통상적으로 수지 등에 의해 형성된 절연층이 형성되어 있다. 이러한 수지로서는, 폴리아미드 등이 사용된다. 이러한 라미네이트 필름은 공지된 방법에 의해 얻을 수 있다. 예컨대, 폴리아미드 등의 수지층을 금속층에 라미네이트하고, 추가로 금속층의 반대측에 열융착층/난연화층/열융착층의 3층으로 이루어진 필름을 라미네이트하는 방법 등에 의해 얻을 수 있다.
봉입 용기의 절연층을 구성하는 난연화층으로서도, 수지 섬유를 짜서 이루어진 메시층이나 수지 섬유로 이루어진 부직포층을 이용할 수 있다. 청구항 제8항은 난연화층이 메시층인 형태에 해당하고, 청구항 제9항은 부직포층인 형태에 해당한다. 이러한 메시층 및 부직포층의 구성에 대해서도, 리드 도체의 절연 피복층을 구성하는 상기한 메시층 및 부직포층의 구성과 동일하며, 예컨대, 날실은 폴리에스테르이며 씨실은 불소수지이어도 좋고, 각 실의 양호한 융착용으로 예컨대 수 %의 접착제가 배합되어 있어도 좋다.
[발명의 효과]
또한, 본 발명의 전기부품이나 비수 전해질 전지에 있어서, 본 발명의 절연 피복층이 피복된 리드 도체 및 봉입 용기를 이용하여 전기부품이나 비수 전해질 전지를 제조한 경우에는, 시일부의 봉입 용기와 리드 도체 사이에, 열융착의 온도보다 높은 연화 온도의 수지로 이루어진 난연화층을 갖기 때문에, 열융착시에 발생하기 쉬웠던 봉입 용기의 금속층과 리드 도체 사이의 단락이 효과적으로 억제된다. 또한, 이러한 난연화층은 그 두께 방향으로 관통 구멍을 가지며, 열융착시 등에 열융착층의 수지가 그 속으로 들어간 결과, 우수한 접착력 및 시일성을 얻을 수 있어 박리 등의 문제도 발생하지 않는다.
도 1은 실시예의 절연 피복층 a의 주요부를 개념적으로 도시한 개념 단면도.
도 2는 실시예의 열가소성수지 시트 1의 주요부를 개념적으로 도시한 개념 단면도.
도 3은 실시예의 비수 전해질 전지의 시일부 및 그 근방을 도시한 단면도.
〈부호의 설명〉
11, 13, 21, 23, 36, 36', 40, 40' : 무수 말레산 변성 폴리에틸렌층
12, 22, 37, 41 : 난연화층
12a, 22a, 30, 31 : 관통 구멍
28, 32 : 알루미늄박
29, 39 : 폴리아미드층
33 : 리드 도체
34 : 양극
35 : 음극
38 : 라미네이트 필름
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 실시예에 기초하여 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명과 동일 및 균등한 범위 내에서 이하의 실시 형태에 대하여 여러 가지 변경을 가하는 것이 가능하다.
실시예
[평가 시험용 절연 피복층이 피복된 리드 도체의 제작]
(리드 도체의 제작)
양극용 리드 도체는 두께가 0. 1 ㎜, 폭이 5 ㎜, 길이가 100 ㎜인 알루미늄판이다. 음극용 리드 도체는 두께가 0. 1 ㎜, 폭이 5 ㎜, 길이가 100 ㎜인 구리판이다.
(절연 피복층의 제작)
리드 도체의 절연 피복층으로서, 이하의 4종(a, b, c, d)을 제작하여 상기 리드 도체 위에 피복하였다.
절연 피복층 a:
두께 50 ㎛의 무수 말레산 변성 폴리에틸렌[미쓰이카가꾸 가부시키가이샤 제조: 아드마 NE060, 밀도 0. 92 g/cc, 멜트 플로우 레이트 1. 0, 연화 온도 104℃: 열융착층(1)], 두께 방향으로 구멍 직경 1 ㎜Φ, 개공률 28%의 관통 구멍을 갖는 두께 25 ㎛의 폴리에스테르(도레이가부시키가이샤 제조: 루미러 S10, 연화 온도 253℃: 난연화층) 및 두께 50 ㎛의 무수 말레산 변성 폴리에틸렌[미쓰이카가꾸 가부시키가이샤 제조: 아드마 NE060, 밀도 0. 92 g/cc, 멜트 플로우 레이트 1. 0, 연화 온도 10℃: 열융착층(2)]을 순차 적층하고, 추가로 150℃의 열롤러로 가열 라미네이트한 것이다.
또한, 연화 온도는 JIS K7196 「열가소성 플라스틱 필름 및 시트의 열기계 분석에 의한 연화 온도 시험 방법」에 따라 측정한 온도이다. 이하에 나타내는 다른 절연 피복층 및 열가소성 수지 시트의 경우에 대해서도 마찬가지이다.
도 1은 절연 피복층 a의 주요부의 구성을 개념적으로 도시한 개념 단면도이다. 도 1에 있어서, 도면부호 11, 13은 무수 말레산 변성 폴리에틸렌층이며, 각각 열융착층(1), 열융착층(2)에 해당한다. 도면부호 12는 폴리에스테르로 이루어진 난연화층이며, 도면부호 12a는 그 관통 구멍이다.
가열 라미네이트시, 관통 구멍(12a)의 내부에는 열롤러에 의한 압박으로 상하의 무수 말레산 변성 폴리에틸렌층(11, 13)의 양쪽으로부터, 용융된 무수 말레산 변성 폴리에틸렌이 화살표로 도시한 바와 같이 들어가고, 양자는 관통 구멍(12a)의 내부에서 융착된다.
또한, 관통 구멍(12a) 내부가 무수 말레산 변성 폴리에틸렌으로 충전됨으로써, 난연화층(12)과 무수 말레산 변성 폴리에틸렌층(11, 13) 등과의 접촉 면적이 증가하고, 난연화층(12)과 무수 말레산 변성 폴리에틸렌층(11, 13)과의 접착력도 증가한다. 즉, 절연 피복층 a를 구성하는 각 층간의 접착력이 증가한다.
절연 피복층 b:
두께 방향으로 관통 구멍을 갖는 두께 25 ㎛의 폴리에스테르 대신에 두께 45 ㎛의 폴리에스테르 메시(NBC 가부시키가이샤 제조: L315PW, 선 직경 30 ㎛, 315 메시/인치, 개공률 40%, 연화 온도 251℃: 난연화층)를 이용한 것 이외에는 절연 피복층 a와 동일하게 하여 얻은 것이다. 따라서, 난연화층 이외의 절연 피복층 b의 기본적인 구성은 도 1에 도시된 구성과 동일하다.
절연 피복층 c:
두께 방향으로 관통 구멍을 갖는 두께 25 ㎛의 폴리에스테르 대신에 두께 90㎛의 폴리에스테르 부직포(아사히카세이센이 가부시키가이샤 제조: 엘타스 E01012, 연화 온도 255℃: 난연화층)를 이용한 것 이외에는 절연 피복층 a와 동일하게 하여 얻은 것이다. 따라서, 난연화층 이외의 절연 피복층 c의 기본적인 구성은 도 1에 도시된 구성과 동일하다.
절연 피복층 d:
두께 100 ㎛의 무수 말레산 변성 폴리에틸렌(미쓰이카가꾸 가부시키가이샤 제조: 아드마 NE060, 밀도 0. 92 g/cc, 멜트 플로우 레이트 1. 0, 연화 온도 104℃)으로 이루어진 수지 시트이다.
[평가 시험용 봉입 용기의 제작]
두께 40 ㎛의 알루미늄박의 한쪽 면에 두께 25 ㎛의 폴리아미드 시트를 드라이 라미네이션으로 접착시키고, 다른 쪽 면에 이하에 나타내는 4종의 열가소성 수지제 시트(1, 2, 3, 4)(절연층)의 각각을 열 라미네이션으로 접착시켜 라미네이트 필름을 얻었다. 얻어진 라미네이트 필름을 상기 폴리아미드 시트가 외층측에 오도 록 이용하여 한 변에 개구부(시일부)를 갖는 평가 시험용 봉입 용기를 제작하였다.
열가소성 수지 시트 1:
두께 50 ㎛의 무수 말레산 변성 폴리에틸렌(밀도 0. 92 g/cc, 멜트 플로우 레이트 1. 0, 융점 123℃: 열융착층), 두께 방향으로 구멍 직경 1 ㎜Φ, 개공률 28%의 관통 구멍을 갖는 두께 25 ㎛의 폴리에스테르(도레이가부시키가이샤 제조: 루미러 S10, 연화 온도 253℃: 난연화층) 및 두께 50 ㎛의 무수 말레산 변성 폴리에틸렌(밀도 0. 92 g/cc, 멜트 플로우 레이트 1. 0, 융점 123℃: 열융착층)을 순차 적층하고, 추가로 150℃의 열롤러로 가열 라미네이트한 것이다.
도 2는 열가소성 수지 시트 1을 접착시킨 상기 라미네이트 필름의 주요부의 구성을 개념적으로 도시한 개념 단면도이다. 도 2에 있어서, 도면부호 21, 23은 무수 말레산 변성 폴리에틸렌으로 이루어진 열융착층(각각, 열융착층 a, 열융착층 b에 해당함)이고, 도면부호 22는 폴리에스테르로 이루어진 난연화층이며, 도면부호 22a는 그 관통 구멍이고, 도면부호 29는 폴리아미드층이며, 도면부호 28은 알루미늄박이다.
가열 라미네이트시, 관통 구멍(22a)의 내부에는 열롤러에 의한 압박으로 상하의 무수 말레산 변성 폴리에틸렌층(21, 23)의 양쪽으로부터, 용융된 무수 말레산 변성 폴리에틸렌이 화살표로 도시한 바와 같이 들어가고, 양자는 관통 구멍(22a)의 내부에서 융착된다.
또한, 관통 구멍(22a) 내부가 무수 말레산 변성 폴리에틸렌으로 충전됨으로써, 난연화층(22)과 무수 말레산 변성 폴리에틸렌층(21, 23) 등과의 접촉 면적이 증가하고, 무수 말레산 변성 폴리에틸렌층(21, 23)과의 접착력도 증가한다. 즉, 열가소성 수지 시트 1을 구성하는 각 층간의 접착력이 증가한다.
열가소성 수지 시트 2:
두께 방향으로 관통 구멍을 갖는 두께 25 ㎛의 폴리에스테르 대신에 두께 45 ㎛의 폴리에스테르 메시(NBC 가부시키가이샤 제조: L315PW, 선 직경 30 ㎛, 315 메시/인치, 개공률 40%, 연화 온도 251℃: 난연화층)를 이용한 것 이외에는, 열가소성 수지 시트 1과 동일하게 하여 얻은 것이다. 따라서, 열가소성 수지 시트 2의, 난연화층 이외의 기본적인 구성은 도 2에 도시된 구성과 동일하다.
열가소성 수지 시트 3:
두께 방향으로 관통 구멍을 갖는 두께 25 ㎛의 폴리에스테르 대신에 두께 90 ㎛의 폴리에스테르 부직포(아사히카세이센이 가부시키가이샤 제조: 엘타스 E01012,연화 온도 255℃: 난연화층)를 이용한 것 이외에는, 열가소성 수지 시트 1과 동일하게 하여 얻은 것이다. 따라서, 열가소성 수지 시트 3의, 난연화층 이외의 기본적인 구성은 도 2에 도시된 구성과 동일하다.
열가소성 수지 시트 4:
두께 100 ㎛의 무수 말레산 변성 폴리에틸렌(미쓰이카가꾸 가부시키가이샤 제조: 아드마 NE060, 밀도 0. 92 g/cc, 멜트 플로우 레이트 1. 0, 연화 온도 104℃)으로 이루어진 수지 시트이다.
(평가 시험 방법 및 그 결과)
이상과 같이하여 얻어진 절연 피복층이 피복된 리드 도체 및 봉입 용기를 표 1에 나타난 조합으로 이용하여, 절연 피복층이 피복된 리드 도체를 관통시킨 시일부를 150℃, 1분의 조건으로 열융착하여 비수 전해질 전지를 제작하였다. 이와 같이 하여 제작한 10개의 샘플 중에서 쇼트한 샘플의 수를 표 1에 나타낸다.
또한, 도 3은 실시예에 있어서 제조된 비수 전해질 전지의 시일부 및 그 근방을 나타내는 단면도로서, 시일부에 있어서의 봉입 상태를 도시한다. 도 3a는 실시예 1 내지 실시예 3의 비수 전해질 전지에 관한 것이고, 도 3b는 실시예 4 내지 실시예 6의 비수 전해질 전지에 관한 것이다. 도면에서, 도면부호 33은 2개의 리드 도체(도면에서는 1개만 표시하고 있음)로서, 각각 양극(34), 음극(35)에 접속되어 있다. 도 3b의 예에서는, 리드 도체(33)는 무수 말레산 변성 폴리에틸렌층(36)(열융착층)의 1층만으로 피복되어 있지만, 도 3a의 실시예에서는, 리드 도체(33)는 무수 말레산 변성 폴리에틸렌층(36), 난연화층(37), 무수 말레산 변성 폴리에틸렌층(36')의 3층으로 피복되어 있다. 난연화층(37)은 도 1에서 도시한 바와 같이 그 두께 방향의 관통 구멍(30)을 갖는다.
도 3에서, 도면부호 38은 봉입 용기를 구성하는 라미네이트 필름이다. 이 라미네이트 필름(38)은 알루미늄박(32)(금속층)을 가지며, 그 외측[리드 도체(33)와 반대측]에 폴리아미드층(39)이 라미네이트되어 있다. 도 3a의 실시예에서, 라미네이트 필름(38)의 리드 도체(33)측에서는, 알루미늄박(32)이 무수 말레산 변성 폴리에틸렌층(40)(열융착층)의 1층만으로 피복되어 있지만, 도 3b의 실시예에서, 라미네이트 필름(38)의 리드 도체(33)측에서는, 알루미늄박(32)은 무수 말레산 변성 폴리에틸렌층(40), 난연화층(41), 무수 말레산 변성 폴리에틸렌층(40')의 3층으 로 피복되어 있다. 난연화층(41)은 도 2에서 도시한 바와 같이 그 두께 방향의 관통 구멍(31)을 갖는다.
Figure 112008049708752-pct00001
표 1의 결과가 나타내는 바와 같이, 절연 피복층이 피복된 리드 도체의 절연 피복층 또는 봉입 용기의 열가소성 수지 시트 중 어느 하나가 본 발명에 해당하는 경우(실시예 1 내지 실시예 6), 즉, 난연화층을 가질 때에는, 쇼트(단락)가 발생하지 않는다. 그러나, 절연 피복층 및 열가소성 수지 시트 모두에 대해서 난연화층을 갖지 않는 경우(비교예)는 쇼트(단락)의 발생이 많아, 난연화층에 의해 단락의 발생이 방지되고 있는 것이 분명히 표시되어 있다. 또한, 상술한 실험에 있어서는, 작업성도 매우 양호하며 시일부의 접착성도 매우 양호하였다.
본 발명을 상세히 또한 특정 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 자명하다. 본원은 2006년 1월 10일자 출원인 일본 출원(특원 2006-002432에 기초한 것으로서, 그 내용은 여기에 참조로서 통합된다.
본 발명의 청구항 제1항 내지 청구항 제9항에 기재한 전기 부품, 비수 전해 질 전지, 절연 피복층이 피복된 리드 도체 및 봉입 용기에서는, 시일부의 봉입 용기와 리드 도체 사이에, 열융착의 온도보다 높은 연화 온도의 수지로 이루어진 난연화층을 갖기 때문에, 열융착시에 발생하기 쉬웠던 봉입 용기의 금속층과 리드 도체 사이의 단락이 효과적으로 억제된다. 또한, 이 난연화층은 그 두께 방향으로 관통 구멍을 가지며, 열융착시 등에 열융착층의 수지가 이 속으로 들어간 결과, 우수한 접착력 및 시일성을 얻을 수 있어 박리 등의 문제도 일으키지 않는다고 하는 특유의 효과를 발휘하기 때문에, 산업상의 이용 가능성은 매우 크다.

Claims (9)

  1. 금속층을 포함하는 봉입 용기와, 상기 봉입 용기의 내부에서 외부로 연장되는 리드 도체를 가지며, 상기 리드 도체와 상기 봉입 용기가 열융착층을 통해 시일부에서 융착되어 있는 전기부품으로서, 시일부의 금속층과 리드 도체 사이에, 그 두께 방향으로 관통 구멍을 갖는 난연화층을 형성하고, 상기 열융착층을 형성하는 수지가 상기 관통 구멍의 내부에 들어가는 것을 특징으로 하는 전기부품.
  2. 금속층을 포함하는 봉입 용기와, 상기 봉입 용기의 내부에서 외부로 연장되는 리드 도체와, 상기 봉입 용기의 내부에 봉입된 비수 전해질과, 상기 봉입 용기의 내부에 봉입되어 상기 리드 도체의 단부에 접속되는 전극을 가지며, 상기 리드 도체와 상기 봉입 용기가 열융착층을 통해 시일부에서 융착되어 있는 전지로서, 시일부의 금속층과 리드 도체 사이에, 그 두께 방향으로 관통 구멍을 갖는 난연화층을 갖고, 상기 열융착층을 형성하는 수지가 상기 관통 구멍의 내부에 들어가는 것을 특징으로 하는 비수 전해질 전지.
  3. 제1항에 기재한 전기부품 또는 제2항에 기재한 비수 전해질 전지에 이용되는 절연 피복층이 피복된 리드 도체로서, 절연 피복층은 리드 도체를 적어도 그 시일부에 대응하는 부분에서 피복하며, 상기 절연 피복층은, 리드 도체를 피복하는 열융착층(1)과, 이 열융착층(1)을 피복하며 두께 방향으로 관통 구멍을 갖는 난연화층의 적어도 2층을 갖고, 상기 열융착층(1)을 형성하는 수지가 상기 관통 구멍의 내부에 들어가는 것을 특징으로 하는 절연 피복층이 피복된 리드 도체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 절연 피복층은 상기 난연화층을 피복하는 열융착층(2)을 더 갖는 것을 특징으로 하는 절연 피복층이 피복된 리드 도체.
  5. 제3항에 있어서, 상기 난연화층은 수지 섬유로 이루어진 메시층인 것을 특징으로 하는 절연 피복층이 피복된 리드 도체.
  6. 제3항에 있어서, 상기 난연화층은 수지 섬유로 이루어진 부직포인 것을 특징으로 하는 절연 피복층이 피복된 리드 도체.
  7. 제1항에 기재한 전기부품 또는 제2항에 기재한 비수 전해질 전지에 이용되는 금속층을 포함하는 봉입 용기로서,
    적어도 상기 리드 도체와의 융착부가, 상기 금속층을 피복하는 열융착층과, 그 열융착층을 피복하며 두께 방향으로 관통 구멍을 갖는 난연화층을 갖고, 상기 열융착층을 형성하는 수지가 상기 관통 구멍의 내부에 들어가는 절연층으로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 봉입 용기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 난연화층은 수지 섬유로 이루어진 메시층인 것을 특징으로 하는 봉입 용기.
  9. 제7항에 있어서, 상기 난연화층은 수지 섬유로 이루어진 부직포층인 것을 특징으로 하는 봉입 용기.
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