WO2023153301A1 - 非水電解質電池用リード線、絶縁膜及び非水電解質電池 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to lead wires for non-aqueous electrolyte batteries, insulating films, and non-aqueous electrolyte batteries.
- a bag is used as an enclosed container.
- One end of the sealed container is an opening, and a non-aqueous electrolyte, a positive electrode plate, a negative electrode plate, a separator, and the like are enclosed in this interior.
- lead wire conductors having one ends connected to the positive electrode plate and the negative electrode plate are arranged so as to extend from the inside of the enclosure to the outside, and finally the opening is heat-sealed (heat-sealed) to form the enclosure.
- the opening is closed, and the enclosure and the lead wire conductor are adhered to seal the opening.
- the part that is heat-sealed last is called a seal part.
- a portion of the lead wire conductor corresponding to the seal portion is covered with an insulating film, and a lead wire (tab lead wire) for a non-aqueous electrolyte battery that includes the insulating film and the lead wire conductor is called.
- the enclosure and the lead wire conductor are bonded (heat-sealed) via this insulating film.
- a composite film layer is formed by applying a treatment liquid containing a resin component containing polyacrylic acid and polyacrylic acid amide and a metal salt to a lead wire conductor,
- a lead wire for a non-aqueous electrolyte battery is disclosed that includes an insulator on the outside of this composite coating layer.
- a lead wire for a non-aqueous electrolyte battery includes a flat conductor and an insulating film having one or more layers and covering an outer peripheral surface of the conductor, wherein the insulating film is thermoplastic. It has a surface layer containing a resin, and the elastic modulus of the surface layer at 23° C. measured with a nanoindenter is 600 MPa or less.
- An insulating film according to an aspect of the present disclosure is an insulating film forming part of a lead wire for a non-aqueous electrolyte battery, the insulating film having a first layer forming a surface, and the first layer contains a thermoplastic resin, and the elastic modulus of the first layer at 23° C. measured with a nanoindenter is 600 MPa or less.
- FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a lead wire for a non-aqueous electrolyte battery according to one embodiment of the present disclosure.
- FIG. 2 is a perspective view showing an example of a non-aqueous electrolyte battery including the lead wire for a non-aqueous electrolyte battery of FIG. 1.
- FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the non-aqueous electrolyte battery of FIG. 2.
- a non-aqueous electrolyte battery in which a non-aqueous electrolyte (electrolytic solution), a positive electrode, and a negative electrode are sealed in a bag as an enclosure.
- a non-aqueous electrolyte an electrolytic solution obtained by dissolving a fluorine-containing lithium salt such as LiPF 6 or LiBF 4 in propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, or the like is used.
- the enclosed container is required to have properties that prevent the permeation of electrolyte and gas, and the infiltration of moisture from the outside. For this reason, a laminate film in which a metal layer such as aluminum foil is coated with a resin is used as a material for the enclosure, and the edges of two laminate films are heat-sealed to form the enclosure.
- the insulating film of the lead wire for non-aqueous electrolyte batteries is required to have the property of maintaining the adhesion between the lead wire conductor and the enclosure without causing a short circuit between the metal layer of the enclosure and the lead wire conductor.
- the capacity of non-aqueous electrolyte batteries has increased compared to the past, and accordingly the thickness of the conductor tends to increase.
- the lead wire for a non-aqueous electrolyte battery as described in Patent Document 1 if the thickness of the conductor is large, there is a possibility that the adhesion between the enclosure and the insulating film may be insufficient. Insufficient adhesion requires complicated equipment or long heat welding times to improve adhesion. As a result, the productivity of the non-aqueous electrolyte battery may decrease.
- An object of the present disclosure is to provide a lead wire for a non-aqueous electrolyte battery that is excellent in adhesion to an enclosure and capable of improving the productivity of the non-aqueous electrolyte battery.
- An object of the present disclosure is to provide an insulating film forming a part of a lead wire for a non-aqueous electrolyte battery, which has excellent adhesion to an enclosure and can improve the productivity of the non-aqueous electrolyte battery. .
- the present disclosure it is possible to provide a lead wire for a non-aqueous electrolyte battery that is excellent in adhesiveness to an enclosure and capable of improving the productivity of the non-aqueous electrolyte battery.
- ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this indication, the insulating film which comprises a part of lead wire for nonaqueous electrolyte batteries which is excellent in adhesiveness with an enclosure, and can improve the productivity of a nonaqueous electrolyte battery can be provided.
- a lead wire for a non-aqueous electrolyte battery includes a flat conductor and an insulating film having one or more layers and covering an outer peripheral surface of the conductor, wherein the insulating film is thermoplastic. It has a surface layer containing a resin, and the elastic modulus of the surface layer at 23° C. measured with a nanoindenter is 600 MPa or less.
- the thermoplastic resin in the surface layer softens before it melts and flows when the lead wire for a non-aqueous electrolyte battery and the sealed container are adhered by heat sealing. Therefore, the gap between the non-aqueous electrolyte battery lead wire and the encapsulating container is easily filled with the insulating film. Therefore, the lead wire for a non-aqueous electrolyte battery has excellent adhesiveness to the enclosure, and can improve the productivity of the non-aqueous electrolyte battery.
- the insulating film may further have an inner layer that is arranged closest to the conductor and contains a thermoplastic resin. Since the insulating film further has an inner layer that is arranged closest to the conductor and contains a thermoplastic resin, it is possible to share functions by using a material different from that of the surface layer. Therefore, a material that can be easily adhered to the conductor and that can suppress delamination can be used for the inner layer.
- the insulating film may have an intermediate layer between the surface layer and the inner layer, and the intermediate layer may contain crosslinked polyolefin, homopolypropylene or block polypropylene.
- the insulating film has an intermediate layer between the surface layer and the inner layer, and the intermediate layer contains crosslinked polyolefin, homopolypropylene, or block polypropylene, so that when the opening of the enclosure is heat-sealed, It is difficult to melt at the heat-sealing temperature, and can suppress short-circuiting between the metal layer of the enclosure and the conductor.
- the elastic modulus of the surface layer at 80°C measured with a nanoindenter may be 20 MPa or more and 150 MPa or less.
- the elastic modulus of the surface layer at 80° C. which is a temperature between room temperature and the melting point, is within the above range, the surface layer easily becomes soft while the temperature is raised, and can be sealed in a short time.
- thermoplastic resin contained in the surface layer may be an olefinic thermoplastic resin. According to this form, the adhesiveness to the adherend is improved.
- the olefinic thermoplastic resin may be polypropylene, polyethylene, or at least one of their derivatives. According to this form, the adhesiveness to the adherend is improved.
- the insulating film constitutes a part of the lead wire for non-aqueous electrolyte batteries of the present disclosure.
- the lead wire for the non-aqueous electrolyte battery has excellent adhesiveness to the enclosure of the non-aqueous electrolyte battery.
- a non-aqueous electrolyte battery according to another aspect of the present disclosure includes the above-described lead wire for a non-aqueous electrolyte battery.
- the non-aqueous electrolyte battery includes the above-described lead wire for a non-aqueous electrolyte battery, it has excellent adhesion between the lead wire and the enclosure, and can improve productivity.
- a lead wire 1 for a nonaqueous electrolyte battery in FIG. 1 includes a flat conductor 3 and an insulating film 5 .
- the insulating film 5 has one or more layers and covers the outer peripheral surface of the conductor 3 .
- the insulating film 5 has a surface layer 8 containing a thermoplastic resin. Note that the conductor corresponds to a lead wire conductor.
- the surface layer 8 is a layer forming at least part of the surface.
- the surface layer 8 constitutes at least part of the surface and is arranged furthest from the conductor 3 .
- the flat conductor 3 is connected to an electrode or the like of a non-aqueous electrolyte battery.
- the material of the conductor 3 is not particularly limited as long as it is used as a conductor constituting a lead wire for a non-aqueous electrolyte battery, and examples include aluminum, titanium, nickel, copper, aluminum alloys, titanium alloys, nickel alloys, copper Examples include metal materials such as alloys, and materials obtained by plating these metal materials with nickel, gold, or the like.
- the material for forming the conductor 3 connected to the positive electrode of the non-aqueous electrolyte battery may be any material that does not dissolve during discharge, specifically aluminum, titanium, aluminum alloys, and titanium alloys.
- the material for forming the conductor 3 connected to the negative electrode may be nickel, copper, nickel alloy, copper alloy, nickel-plated copper, or gold-plated copper.
- the lower limit of the average thickness of the conductor 3 may be 0.10 mm. When the average thickness of the conductor 3 is equal to or greater than the lower limit, a practically sufficient amount of current can flow as a battery. Further, the lower limit of the average thickness of the conductor 3 may be 0.15 mm or 0.20 mm.
- the upper limit of the average thickness of the conductor 3 is not particularly limited, and can be appropriately set according to, for example, the capacity of the non-aqueous electrolyte battery. For example, the upper limit of the average thickness may be 5 mm. When the average thickness of the conductor 3 is equal to or less than the above upper limit, resistance heat generation in the lead wire portion can be suppressed even if rapid charging and discharging are performed. Further, the upper limit of the average thickness of the conductor 3 may be 3 mm.
- the "average thickness" of the conductor 3 is the average value of thickness measurements at 10 points. Below, "average thickness" is synonymous.
- the insulating film 5 constitutes a part of the lead wire 1 for non-aqueous electrolyte batteries.
- the insulating film 5 has one or more layers and is laminated on the outer peripheral surface of the conductor 3 so as to cover the outer peripheral surface of the conductor 3 .
- the lower limit of the average thickness of the insulating film 5 may be 0.05 mm. If the average thickness of the insulating film 5 is less than the above lower limit, a gap may occur between the insulating film 5 covering the surface of the conductor 3 in the thickness direction and the enclosure 11 . Further, the lower limit of the average thickness of the insulating film 5 may be 0.08 mm or 0.10 mm.
- the upper limit of the average thickness of the insulating film 5 may be 0.30 mm. If the average thickness of the insulating film 5 exceeds the above upper limit, the amount of moisture that permeates the insulating film 5 from the air and enters the non-aqueous electrolyte battery 10 increases, possibly accelerating the deterioration of the non-aqueous electrolyte battery 10 . be. Further, the upper limit of the average thickness of the insulating film 5 may be 0.2 mm or 0.15 mm.
- the insulating film 5 may have a one-layer structure with only the surface layer 8 .
- the insulating film 5 may have a two-layer structure having another layer inside the surface layer 8 .
- the insulating film 5 may have a structure of three or more layers (for example, a five-layer structure) having two or more layers inside the surface layer 8 .
- the insulating film 5 has three layers, specifically, the inner layer 6 covering the outer peripheral surface of the conductor 3, and Take as an example the case where the intermediate layer 7 is laminated on (the outer peripheral surface of the inner layer 6) and the surface layer 8 is laminated on the surface of the intermediate layer 7 opposite to the inner layer 6 (the outer peripheral surface of the intermediate layer 7).
- the insulating film 5 will be described in detail.
- the surface layer 8 is a layer forming at least part of the surface and contains a thermoplastic resin. Alternatively, the surface layer 8 is the layer furthest away from the conductor 3 and contains a thermoplastic resin. The surface layer 8 may contain only a thermoplastic resin, or may contain a thermoplastic resin as a main component. The surface layer 8 is laminated on the surface of the intermediate layer 7 opposite to the inner layer 6 .
- the main component of the surface layer 8 may be a resin that is easily melted at the heat sealing temperature when the opening of the enclosure is heat-sealed, or may be a thermoplastic olefin resin. In the present disclosure, the main component means the component with the highest content ratio in terms of mass.
- the olefinic thermoplastic resins include polypropylene, polyethylene, and their derivatives.
- the polypropylene may be random polypropylene having a melting point of 120° C. or higher and 155° C. or lower and a melt flow rate (MFR) of 3 g/10 min or higher and 15 g/10 min or lower.
- MFR melt flow rate
- the lower limit of the content of the olefinic thermoplastic resin in the surface layer 8 may be 70% by mass. If the content of the olefinic thermoplastic resin is less than the lower limit, it may not be possible to obtain practically sufficient material properties. Further, the lower limit of the content of the olefinic thermoplastic resin in the surface layer 8 may be 80% by mass, 90% by mass, or 100% by mass.
- the surface layer 8 may contain a plurality of resins, and the plurality of resins include homopolypropylene, block polypropylene, random polypropylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, and low crystallinity. Examples include combinations of ethylene-propylene copolymers, low-crystalline ethylene-butylene copolymers, low-crystalline ethylene-octene copolymers, low-crystalline propylene-ethylene copolymers, low-crystalline polypropylenes, and the like. In this case, among the plurality of resins to be combined, the content of the low-crystalline, flexible resin having a degree of crystallinity of 50% or less may be 1% by mass or more and 50% by mass or less.
- the surface layer 8 may contain a thermoplastic resin other than the above olefinic thermoplastic resin, and may contain other known additives, as long as the effects of the present disclosure are not impaired.
- Known additives include, for example, antioxidants, flame retardants, tackifiers, lubricants, fillers, crystallization accelerators, and colorants.
- the lower limit of the average thickness of the surface layer 8 may be 0.02 mm. If the average thickness of the surface layer 8 is less than the above lower limit, the gap between the lead wire 1 for non-aqueous electrolyte battery and the encapsulating container may not be sufficiently filled, and the adhesiveness between them may deteriorate. Also, the lower limit of the average thickness of the surface layer 8 may be 0.04 mm or 0.06 mm. On the other hand, the upper limit of the average thickness of the surface layer 8 may be 0.11 mm.
- the average thickness of the surface layer 8 exceeds the above upper limit, the amount of moisture that permeates the insulating film 5 from the atmosphere and enters the non-aqueous electrolyte battery 10 increases, and the amount of moisture that penetrates into the interior increases, leading to deterioration of the battery. It may be hastened. Moreover, the upper limit of the average thickness of the surface layer 8 may be 0.09 mm or 0.07 mm. The average thickness is measured by solidifying the surface layer 8 with an epoxy resin, polishing the cross section of the solidified surface layer 8, observing the cross section of the surface layer 8 with a digital microscope, and measuring the thickness. .
- the upper limit of the elastic modulus of the surface layer 8 at 23°C measured with a nanoindenter is 600 MPa. If the elastic modulus of the surface layer 8 at 23° C. exceeds the above upper limit, when the non-aqueous electrolyte battery lead wire 1 and the enclosure are adhered by heat sealing, before the thermoplastic resin in the surface layer 8 melts and flows, Since it is difficult to soften, it may be difficult to fill the gap between the non-aqueous electrolyte battery lead wire 1 and the enclosure with the insulating film. Moreover, the upper limit of the elastic modulus of the surface layer 8 at 23° C. may be 400 MPa or 200 MPa. On the other hand, the lower limit of the elastic modulus of the surface layer 8 at 23° C.
- the modulus of elasticity of the surface layer 8 may be 50 MPa. If the modulus of elasticity of the surface layer 8 is less than the above lower limit, the material strength of the insulating film 5 is remarkably reduced when the non-aqueous electrolyte battery lead wire 1 and the encapsulating container are adhered by heat sealing. If it is rubbed, it may be scratched and the sealing performance may deteriorate. Moreover, the lower limit of the elastic modulus of the surface layer 8 may be 70 MPa or 100 MPa.
- the upper limit of the elastic modulus of the surface layer 8 at 80°C measured by a nanoindenter may be 150 MPa. Furthermore, it may be 140 MPa or 130 MPa.
- the lower limit of the elastic modulus of the surface layer 8 at 80° C. may be 20 MPa. Furthermore, it may be 25 MPa or 30 MPa.
- the measurement of the elastic modulus of the insulating film by the nanoindenter is carried out according to the following procedure.
- TriboIndenter TI980 manufactured by HYSITRON can be used as a nanoindenter.
- the nanoindenter can use the heating system “xSol Hesting” with resistive heaters from Bruker.
- an equilateral triangular pyramidal indenter (Berkovich indenter) whose tip is a diamond tip is used.
- the insulating film of the measurement sample is measured while it is covered with the conductor.
- the insulating film in the region covering the range within 4 mm from both ends in the width direction of the conductor is cut in the thickness direction of the conductor. Then, the section of the insulating film is exposed by Ar ion milling. Next, using a nanoindenter, an indenter is pressed in the direction perpendicular to the central portion in the thickness direction of the cross section of the insulating film under the following measurement conditions, the load-displacement curve is measured, and the elastic modulus is calculated. The indentation load is appropriately adjusted so that the size of the indentation is about 10 ⁇ m to 20 ⁇ m.
- the elastic modulus of the surface layer 8 can be adjusted, for example, by kneading two or more resins with different elastic moduli. Specifically, by adding a resin with a low elastic modulus of 5 MPa to 100 MPa, such as low-crystalline polypropylene, to a resin with a high elasticity of about 1000 MPa, such as random polypropylene, in an appropriate mass ratio, the target Modulus can be adjusted.
- the lower limit of the MFR of the surface layer 8 may be 3 g/10 minutes. If the MFR of the surface layer 8 is less than the above lower limit, when the insulating film 5 and the enclosure 11 are bonded together, the flowability of the surface layer 8 melts and flows due to heating. There is a possibility that the insulating film 5 may be difficult to fill the gap with the enclosure 11 . Also, the lower limit of the MFR of the surface layer 8 may be 5 g/10 minutes or 6 g/10 minutes. On the other hand, the upper limit of the MFR of the surface layer 8 may be 15 g/10 minutes.
- the surface layer 8 of the insulating film 5 may flow out when the insulating film 5 and the enclosure 11 are adhered to each other, and the adhesion between the insulation film 5 and the enclosure 11 may deteriorate.
- the upper limit of the MFR of the surface layer 8 may be 10 g/10 minutes or 9 g/10 minutes.
- the insulating film 5 is arranged closest to the conductor 3 and may have an inner layer 6 comprising a thermoplastic resin.
- the inner layer 6 may contain only a thermoplastic resin, or may contain a thermoplastic resin as a main component. Since the insulating film 5 has the inner layer 6 , corrosion of the conductor 3 and peeling of the insulating film 5 can be suppressed.
- the inner layer 6 covers the outer peripheral surface of the conductor 3 .
- the thermoplastic resin used for the inner layer 6 may be a resin that is difficult to melt at the heat sealing temperature when the opening of the enclosure 11 is heat-sealed (heat-sealed). good.
- the main component in the present disclosure means a component with the highest content ratio in terms of mass, for example, a component whose content in the inner layer 6 is 50% by mass or more.
- the olefinic thermoplastic resins include polypropylene, polyethylene, and their derivatives. Derivatives include acid-modified products and the like. Polypropylene or acid-modified polypropylene may be used as the olefinic thermoplastic resin. By using polypropylene or acid-modified polypropylene as the olefinic thermoplastic resin, there is an advantage that it has adhesiveness to the conductor 3 and can sufficiently exhibit adhesiveness to the intermediate layer 7 . Further, the polypropylene or acid-modified polypropylene may be random polypropylene having a melting point of 120° C. or higher and 155° C. or lower and an MFR of 3 g/10 minutes or higher and 15 g/10 minutes or lower.
- Examples of the random polypropylene include copolymers of propylene and ethylene or ⁇ -olefins having 4 to 20 carbon atoms.
- the MFR is an index representing the fluidity of the resin. MFR is a value measured using a melt indexer at a measurement temperature of 230° C., a weight of 2.16 kg, and a method conforming to JIS-K7210-1:2014 (method A: mass measurement method).
- the lower limit of the content of the olefinic thermoplastic resin in the inner layer 6 may be 70% by mass. If the content of the olefinic thermoplastic resin is less than the lower limit, it may not be possible to obtain practically sufficient material properties. Further, the lower limit of the content of the olefinic thermoplastic resin in the inner layer 6 may be 80% by mass, 90% by mass, or 100% by mass.
- the inner layer 6 may contain a thermoplastic resin other than the above olefinic thermoplastic resin, and may contain other known additives as long as the effects of the present disclosure are not impaired.
- Known additives include, for example, antioxidants, flame retardants, tackifiers, lubricants, fillers, crystallization accelerators, and colorants.
- the lower limit of the average thickness of the inner layer 6 may be 0.02 mm. If the average thickness of the inner layer 6 is less than the above lower limit, there is a risk that sufficient adhesiveness to the conductor cannot be obtained. Moreover, the lower limit of the average thickness of the inner layer 6 may be 0.03 mm or 0.04 mm. On the other hand, the upper limit of the average thickness of the inner layer 6 may be 0.15 mm. If the average thickness of the inner layer 6 exceeds the above upper limit, the amount of moisture that permeates the insulating film 5 from the air and enters the non-aqueous electrolyte battery 10 increases, possibly accelerating deterioration of the battery. Moreover, the upper limit of the average thickness of the inner layer 6 may be 0.12 mm or 0.1 mm.
- the insulating film may have an intermediate layer between the surface layer and the inner layer.
- the intermediate layer 7 is laminated on the surface of the inner layer 6 opposite to the conductor 3 .
- the intermediate layer 7 may contain the olefinic thermoplastic resin described above.
- the intermediate layer is any one of crosslinked polyolefin, homopolypropylene, and block polypropylene having a melting point of 150° C. or more and 170° C.
- the lower limit of the content of the olefinic thermoplastic resin in the intermediate layer 7 may be 70% by mass. If the content of the olefinic thermoplastic resin is less than the lower limit, it may not be possible to obtain practically sufficient material properties. Further, the lower limit of the content of the olefinic thermoplastic resin in the intermediate layer 7 may be 80% by mass, 90% by mass, or 100% by mass.
- the intermediate layer 7 may contain a thermoplastic resin other than the above olefinic thermoplastic resin, and may contain other known additives as long as the effects of the present disclosure are not impaired.
- Known additives include, for example, antioxidants, flame retardants, tackifiers, lubricants, fillers, crystallization accelerators, and colorants.
- the lower limit of the average thickness of the intermediate layer 7 may be 0.02 mm. If the average thickness of the intermediate layer 7 is less than the above lower limit, when the insulating film 5 and the enclosing container 11 are bonded together, the insulating film 5 will flow excessively due to heat, causing a short circuit between the conductor 3 and the metal layer of the enclosing container 11. may occur. Further, the lower limit of the average thickness of the intermediate layer 7 may be 0.03 mm or 0.04 mm. On the other hand, the upper limit of the average thickness of the intermediate layer 7 may be 0.15 mm.
- the average thickness of the intermediate layer 7 exceeds the above upper limit, the amount of moisture that permeates the insulating film 5 from the atmosphere and enters the non-aqueous electrolyte battery 10 increases, and the amount of moisture entering the interior increases, resulting in deterioration of the battery. may accelerate Moreover, the upper limit of the average thickness of the intermediate layer 7 may be 0.12 mm or 0.10 mm.
- the insulating film 5 only needs to have the surface layer 8, and may have layers other than the layers described above.
- the method for manufacturing the insulating film of the present disclosure is not particularly limited.
- the resin composition for forming each of the inner layer, the intermediate layer, and the surface layer containing the resin components and additives is mixed using a known mixing device such as an open roll, a pressure kneader, a single-shaft mixer, or a twin-shaft mixer. do.
- a known mixing device such as an open roll, a pressure kneader, a single-shaft mixer, or a twin-shaft mixer.
- each layer of a film-like inner layer, an intermediate layer, and a surface layer can be produced by extrusion molding such as T-die molding or inflation molding.
- the inner layer, the intermediate layer and the surface layer are superimposed on each other and thermally laminated with a hot roll to bond them together.
- an inflation method by co-extrusion or a T-die method can be used.
- an extrusion lamination method can be used in which a molten resin is laminated on a film formed as a single layer.
- the lead wire for the non-aqueous electrolyte battery is excellent in adhesion to the enclosure of the non-aqueous electrolyte battery.
- the "surface layer” and “inner layer” of the insulating film are based on the positional relationship of the insulating film with respect to the conductor. It says “inner layer”. Therefore, in an insulating film that does not cover the outer peripheral surface of a conductor, the surface layer can be called the “first layer” and the inner layer can be called the "second layer” without considering the positional relationship between the two.
- the method for manufacturing the lead wire 1 for non-aqueous electrolyte batteries is not particularly limited, and the lead wire 1 for non-aqueous electrolyte batteries can be produced by a known method.
- the lead wire 1 for non-aqueous electrolyte batteries has excellent adhesiveness to the enclosure, and can improve the productivity of non-aqueous electrolyte batteries.
- the non-aqueous electrolyte battery 10 includes the lead wire 1 for non-aqueous electrolyte batteries described above.
- Examples of non-aqueous electrolyte batteries include secondary batteries such as lithium ion batteries.
- a non-aqueous electrolyte battery (secondary battery) 10 shown in FIGS. 2 and 3 includes a plate-shaped positive electrode, a plate-shaped negative electrode, a non-aqueous electrolyte (for example, a non-aqueous electrolyte) (not shown), an enclosed container 11, and a plurality of , more specifically, two lead wires 1 for a non-aqueous electrolyte battery.
- the lead wire 1 for non-aqueous electrolyte batteries is the above-described lead wire for non-aqueous electrolyte batteries.
- the lead wire 1 for a non-aqueous electrolyte battery includes the insulating film 5 described above, that is, the insulating film 5 having a three-layer structure having an inner layer 6, an intermediate layer 7 and a surface layer 8 will be described.
- the lead wire 1 may be provided with a single-layer insulating film having only the surface layer 8 or a multi-layer insulating film having one or more layers inside the surface layer 8 .
- the non-aqueous electrolyte battery 10 has a substantially square enclosure 11 and two non-aqueous electrolyte battery lead wires 1 extending from the inside of the enclosure 11 to the outside.
- the conductor 3 and the enclosing container 11 are connected via the insulating film 5 at the sealing portion 13 of the enclosing container 11 .
- a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator to form a laminated electrode group.
- the laminated electrode group and the non-aqueous electrolyte are housed in an enclosed container 11 in a sealed state. In the enclosure 11, the laminated electrode group is immersed in the electrolytic solution.
- Enclosed container 11 is formed from a laminated film as described later.
- a seal portion 13 around the two laminated films or one bent laminated film is heat-sealed to provide a sealed state.
- the non-aqueous electrolyte battery lead wire 1 is arranged such that one end 4 a of the conductor 3 is exposed from the enclosure 11 and the other end 4 b is connected to the positive electrode in the enclosure 11 .
- the other lead wire 1 for non-aqueous electrolyte batteries is arranged such that one end 4 a of the conductor 3 is exposed from the enclosure 11 and the other end 4 b is connected to the negative electrode in the enclosure 11 .
- An intermediate portion of the non-aqueous electrolyte battery lead wires 1 is sandwiched between laminated films, which are an enclosure 11, with an insulating film 5 interposed therebetween. 1 are heat-sealed.
- the positive electrode and negative electrode are typically laminates in which an active material layer containing an active material is laminated on the surface of a current collector such as a metal foil.
- a current collector such as a metal foil.
- the shape of the positive electrode and the negative electrode is usually plate-like, but may be a shape other than the plate-like shape.
- a separator is usually an insulating and porous sheet. This separator enables exchange of electrolyte between the positive electrode and the negative electrode.
- non-aqueous electrolyte is a non-aqueous electrolyte
- a non-aqueous solvent in which an electrolyte salt is dissolved in the non-aqueous solvent can be used as the non-aqueous electrolyte.
- the enclosure 11 includes, for example, a metal base material, a resin layer laminated on the inner surface side of the base material, and an outer layer laminated on the outer surface side of the base material. That is, as the enclosure 11, for example, a laminated film in which a resin layer, a base material and an outer layer are laminated in this order can be used. Further, the enclosed container 11 is a container that accommodates the positive electrode, the negative electrode, the separator, and the non-aqueous electrolyte in a sealed state, as described above.
- the base material has functions such as improving the strength of the enclosure 11 and preventing water vapor, oxygen, light, etc. from entering the battery.
- a base material has a metal as a main component. Examples of this metal include aluminum, copper, stainless steel, titanium, and the like, and aluminum may be used in particular.
- the substrate is substantially made of metal, but may contain additives other than metal.
- the substrate is in the form of a film, and may be made of metal foil or aluminum alloy foil. Also, the average thickness of the substrate may be about 10 ⁇ m to 50 ⁇ m.
- the resin layer corresponds to the innermost layer and is directly laminated on the inner surface of the base material.
- the resin layer is not particularly limited as long as it can be heat-sealed. Examples thereof include polyolefin and acid-modified polyolefin, and particularly polypropylene. Moreover, the average thickness of the resin layer may be about 10 to 500 ⁇ m.
- the outer layer has functions such as protecting the outer surface of the base material and providing insulation.
- the outer layer is usually made mainly of a resin as an insulating material.
- resins forming this outer layer include polyethylene terephthalate (PET), polyamide, polyester, polyamide, polyolefin, epoxy resin, acrylic resin, fluororesin, polyurethane, silicon resin, phenol resin, polyetherimide, polyimide, and these. and mixtures and copolymers thereof.
- PET polyethylene terephthalate
- polyamide polyamide
- polyester polyamide
- polyolefin epoxy resin
- acrylic resin acrylic resin
- fluororesin polyurethane
- silicon resin phenol resin
- polyetherimide polyimide
- polyimide polyimide
- the average thickness of the outer layer may be about 10 to 50 ⁇ m.
- the resin layer (that is, the enclosure 11) is not laminated on both ends of the conductor 3, that is, the one end 4a and the other end 4b.
- One end 4a of the conductor 3 is exposed from the enclosure 11.
- an internal connection lead wire 14 is connected to the other end portion 4b of the conductor 3 of the positive electrode side non-aqueous electrolyte battery lead wire 1 via a solder portion 15. Do not connect with the positive pole.
- the other end portion 4b of the conductor 3 of the lead wire 1 for the negative electrode side of the non-aqueous electrolyte battery is connected to the internal connection lead wire 14 through the solder portion 15, and the internal connection lead wire 14 , is connected to a negative electrode (not shown).
- one end of the lead wire 1 for the nonaqueous electrolyte battery that is, one end 4a of the conductor 3 is arranged in a state of being exposed from the enclosure 11, and is sealed by the enclosure 11. ing.
- the non-aqueous electrolyte battery lead wire 1 is arranged so that the resin layer of the enclosure 11 and the insulating film 5 of the non-aqueous electrolyte battery lead wire 1 are in direct contact with each other.
- the non-aqueous electrolyte battery lead wire 1 In the state in which the non-aqueous electrolyte battery lead wire 1 is arranged in this manner, the insulation between the resin layers in the sealed portion 13 of the enclosure 11 and the insulation between the resin layer of the enclosure 11 and the non-aqueous electrolyte battery lead wire 1 are achieved.
- the film 5 is heat-sealed.
- the non-aqueous electrolyte, and the positive electrode, negative electrode, and separator that are the laminated electrode group can be hermetically sealed within the enclosure 11 .
- the non-aqueous electrolyte battery 10 of the present embodiment includes the non-aqueous electrolyte battery lead wire 1 described above, the adhesion between the non-aqueous electrolyte battery lead wire 1 and the enclosure 11 is excellent, and productivity can be improved.
- PP31 Random polypropylene Prime Polypro F227D (MFR7, melting point 140°C) manufactured by Prime Polypro Co., Ltd.
- PP32 Random polypropylene Prime Polypro F227D (MFR7, melting point 140°C) and random polypropylene: Toughmer P280 (MFR6, melting point 50°C or less) manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd.
- PP33 Random polypropylene: Prime Polypro F227D (MFR7, melting point 140°C) and random polypropylene: Mitsui Chemicals Toughmer P280 (MFR6, melting point 50°C or less) are mixed to adjust the elastic modulus (4)
- random polypropylene: Mitsui Chemicals Toughmer P280 (MFR6, melting point: 50°C or less) is mixed to adjust the elastic modulus
- PP35 Random polypropylene: Prime polypro F227D (MFR7, melting point 140°C) manufactured by Prime Polypro Co., Ltd. and crystalline propylene-based polymer: Toughmer PN2070 (MFR7, melting point 140°C) manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd. are mixed to adjust the elastic modulus.
- ALP Aluminum packaging material manufactured by DNP (408PH (3))
- the average thickness of each layer was 50 ⁇ m for the inner layer (PP1), 50 ⁇ m for the intermediate layer (PP21), and 50 ⁇ m for the surface layer (PP33).
- the obtained three-layer insulating film is cut into a predetermined size, placed on both sides of the conductor so that the inner layer is on the conductor side, and heated and pressurized to form a conductor/insulating film and an insulating film. / An insulating film was adhered to obtain a lead wire for a non-aqueous electrolyte battery.
- Method for creating insulating film Using a mixing device such as a twin-screw mixer, resin compositions having the compositions shown in Table 1 were prepared for the inner layer, the intermediate layer, and the surface layer. Next, using a coat hanger type three-layer T-die film forming machine equipped with three single-screw extruders, the insulating film 5 was formed so as to have a predetermined lamination form and average thickness. After that, the insulating film was cut into a predetermined size, and was heated and pressure-bonded to both sides of the conductor.
- a mixing device such as a twin-screw mixer
- Test No. 4 Test no. Test No. 3 except that PP33 in the surface layer of Test No. 3 was changed to PP34.
- a lead wire for a non-aqueous electrolyte battery was obtained in the same manner as in 3.
- Test No. 5 Test no. Test No. 3 except that PP33 in the surface layer of Test No. 3 was changed to PP35.
- a lead wire for a non-aqueous electrolyte battery was obtained in the same manner as in 3.
- Test No. 6 Test no. Test No. 3 except that PP21 in the middle layer of Test No. 3 was changed to PP22.
- a lead wire for a non-aqueous electrolyte battery was obtained in the same manner as in 3.
- Test No. 7 Test no. Test No. 3 except that PP21 in the intermediate layer of Test No. 3 was changed to PP23.
- a lead wire for a non-aqueous electrolyte battery was obtained in the same manner as in 3.
- Test No. 8 Test no. Test No. 3 except that PP21 in the middle layer of Test No. 3 was changed to PP24. A lead wire for a non-aqueous electrolyte battery was obtained in the same manner as in 3.
- Test No. 9 Test no. Test No. 3 except that PP33 of the surface layer of Test No. 3 was changed to PP34, and PP21 of the intermediate layer was changed to PP23. A lead wire for a non-aqueous electrolyte battery was obtained in the same manner as in 3.
- Test No. 1 Test no. Test No. 3 except that PP33 in the surface layer of Test No. 3 was changed to PP31.
- a lead wire for a non-aqueous electrolyte battery was obtained in the same manner as in 3.
- Test No. 2 Test no. Test No. 3 except that PP33 in the surface layer of Test No. 3 was changed to PP32.
- a lead wire for a non-aqueous electrolyte battery was obtained in the same manner as in 3.
- Test No. 1 has an elastic modulus of 600 MPa or less at 23°C of the surface layer measured with a nanoindenter. 3 to test no. 9 is test no. 1 and test no. It was shown that it can be sealed with a sealed container without gaps in a shorter time than 2.
- the lead wire for a non-aqueous electrolyte battery and the non-aqueous electrolyte battery of the present disclosure are excellent in adhesion to the enclosure and can improve the productivity of the non-aqueous electrolyte battery. It can be suitably used for
- Nonaqueous Electrolyte Battery Lead Wire 3 Conductor 4a One End 4b Other End 5 Insulating Film 6 Inner Layer 7 Intermediate Layer 8 Surface Layer 10 Nonaqueous Electrolyte Battery 11 Enclosed Container 13 Sealing Part 14 Lead Wire 15 Soldering Part
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Abstract
本開示の非水電解質電池用リード線は、平板状の導体と、1又は複数の層を有するとともに上記導体の外周面を被覆する絶縁膜とを備え、上記絶縁膜が熱可塑性樹脂を含む表層を有し、ナノインデンターで測定した上記表層の23℃での弾性率が600MPa以下である。
Description
本開示は、非水電解質電池用リード線、絶縁膜及び非水電解質電池に関する。本出願は、2022年2月8日出願の日本出願第2022-018250号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
電子機器の小型化、軽量化に伴って、これらの機器に使用される電池、コンデンサなどの電気部品についても小型化、軽量化が求められている。このため、例えば、袋体を封入容器として用いられている。封入容器の一端は開口部とし、この内部には非水電解質、正極板、負極板、セパレータ等を封入する。さらに、正極板及び負極板にその一端が接続されたリード線導体を封入容器の内部から外部へ延びるように配置して、最後に開口部をヒートシール(熱融着)することで封入容器の開口部を閉じると共に、封入容器とリード線導体とを接着して開口部を封止する。最後に熱融着される部分をシール部と呼ぶ。
リード線導体のシール部に対応する部分には絶縁膜が被覆されており、絶縁膜とリード線導体とを備えたものが非水電解質電池用リード線(タブリード線)と呼ばれている。封入容器とリード線導体とはこの絶縁膜を介して接着(熱融着)される。
このようなタブリード線として、例えば特許文献1には、ポリアクリル酸とポリアクリル酸アミドを含む樹脂成分と金属塩とを含む処理液をリード線導体に塗布することで複合皮膜層を形成し、この複合皮膜層の外側に絶縁体を備える非水電解質電池用リード線が開示されている。
本開示の一態様に係る非水電解質電池用リード線は、平板状の導体と、1又は複数の層を有するとともに上記導体の外周面を被覆する絶縁膜とを備え、上記絶縁膜が熱可塑性樹脂を含む表層を有し、ナノインデンターで測定した上記表層の23℃での弾性率が600MPa以下である。
本開示の一態様に係る絶縁膜は、非水電解質電池用リード線の一部を構成する絶縁膜であって、上記絶縁膜が、表面を構成する第1層を有し、上記第1層が熱可塑性樹脂を含み、ナノインデンターで測定した上記第1層の23℃での弾性率が600MPa以下である。
本開示の一態様に係る絶縁膜は、非水電解質電池用リード線の一部を構成する絶縁膜であって、上記絶縁膜が、表面を構成する第1層を有し、上記第1層が熱可塑性樹脂を含み、ナノインデンターで測定した上記第1層の23℃での弾性率が600MPa以下である。
[本開示が解決しようとする課題]
電子機器の小型化、軽量化に伴って、これらの機器に使用される電池、コンデンサなどの電気部品についても小型化、軽量化が求められている。このため、例えば、袋体を封入容器として用い、その内部に非水電解質(電解液)、正極、及び負極を封入してなる非水電解質電池が採用されている。非水電解質としてはLiPF6、LiBF4などのフッ素を含有するリチウム塩をプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどに溶解した電解液が使用されている。
電子機器の小型化、軽量化に伴って、これらの機器に使用される電池、コンデンサなどの電気部品についても小型化、軽量化が求められている。このため、例えば、袋体を封入容器として用い、その内部に非水電解質(電解液)、正極、及び負極を封入してなる非水電解質電池が採用されている。非水電解質としてはLiPF6、LiBF4などのフッ素を含有するリチウム塩をプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどに溶解した電解液が使用されている。
封入容器には電解液やガスの透過、外部からの水分の浸入を防止する性質が求められる。このため、アルミニウム箔などの金属層を樹脂で被覆したラミネートフィルムが封入容器の材料として用いられ、2枚のラミネートフィルムの端部を熱融着して封入容器を形成する。
非水電解質電池用リード線の絶縁膜には封入容器の金属層とリード線導体との短絡を発生させることなくリード線導体と封入容器との接着性を維持できるという特性が求められる。ここで、近年、非水電解質電池の容量が従来よりも増しており、それに応じて導体の厚さが増す傾向にある。しかし、特許文献1に記載されたような非水電解質電池用リード線では、導体の厚さが大きい場合に封入容器と絶縁膜との間の接着性が不十分になるおそれがある。接着性が不十分であると、接着性を高めるために複雑な装置が必要となる、または熱溶着の時間が長くなる。結果として、非水電解質電池の生産性が低下するおそれがある。
本開示は、封入容器との接着性に優れ、非水電解質電池の生産性を向上させることが可能な非水電解質電池用リード線を提供することを目的とする。
本開示は、封入容器との接着性に優れ、非水電解質電池の生産性を向上させることが可能な非水電解質電池用リード線の一部を構成する絶縁膜を提供することを目的とする。
本開示は、封入容器との接着性に優れ、非水電解質電池の生産性を向上させることが可能な非水電解質電池用リード線の一部を構成する絶縁膜を提供することを目的とする。
[本開示の効果]
本開示によれば、封入容器との接着性に優れ、非水電解質電池の生産性を向上させることが可能な非水電解質電池用リード線を提供できる。
本開示によれば、封入容器との接着性に優れ、非水電解質電池の生産性を向上させることが可能な非水電解質電池用リード線の一部を構成する絶縁膜を提供できる。
本開示によれば、封入容器との接着性に優れ、非水電解質電池の生産性を向上させることが可能な非水電解質電池用リード線を提供できる。
本開示によれば、封入容器との接着性に優れ、非水電解質電池の生産性を向上させることが可能な非水電解質電池用リード線の一部を構成する絶縁膜を提供できる。
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態を列挙して説明する。
最初に本開示の実施形態を列挙して説明する。
本開示の一態様に係る非水電解質電池用リード線は、平板状の導体と、1又は複数の層を有するとともに上記導体の外周面を被覆する絶縁膜とを備え、上記絶縁膜が熱可塑性樹脂を含む表層を有し、ナノインデンターで測定した上記表層の23℃での弾性率が600MPa以下である。
絶縁膜における表層の弾性率が600MPa以下であることによって、ヒートシールによって非水電解質電池用リード線と封入容器とが接着される際に、表層中の熱可塑性樹脂が溶融流動する前に柔らかくなって押しつぶされるため、当該非水電解質電池用リード線と封入容器との隙間が絶縁膜で埋められ易くなる。よって、当該非水電解質電池用リード線は、封入容器との接着性に優れ、非水電解質電池の生産性を向上できる。
絶縁膜が、上記導体に最も近く配置されるとともに熱可塑性樹脂を含む内層をさらに有してもよい。絶縁膜が、上記導体に最も近く配置されるとともに熱可塑性樹脂を含む内層をさらに有することで、表層と異なる材質を使用して機能分担することができる。従って、導体と接着しやすく、かつ、層間剥離を抑制できる材質を内層に採用することができる。
絶縁膜が、上記表層と上記内層との間に中間層を有し、上記中間層が、架橋ポリオレフィン、ホモポリプロピレン又はブロックポリプロピレンを含んでもよい。絶縁膜が、表層と内層との間に中間層を有し、中間層が、架橋ポリオレフィン、ホモポリプロピレン又はブロックポリプロピレンを含むことで、封入容器の開口部をヒートシール(熱融着)する際にヒートシール温度では溶融され難く、封入容器の金属層と導体との短絡を抑制できる。
ナノインデンターで測定した上記表層の80℃での弾性率が20MPa以上150MPa以下であってもよい。表層における室温と融点の中間付近の温度である80℃での弾性率が上記範囲であることで、昇温しながら柔らかくなりやすく、短時間で封止することができる。
表層に含まれる上記熱可塑性樹脂がオレフィン系熱可塑性樹脂であってもよい。この形態によると、被接着体との接着性が向上する。
オレフィン系熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン、ポリエチレン、これらの誘導体の少なくとも1つであってもよい。この形態によると、被接着体との接着性が向上する。
当該絶縁膜は、本開示の非水電解質電池用リード線の一部を構成する。当該非水電解質電池用リード線に当該絶縁膜を用いることで、非水電解質電池の封入容器との接着性に優れる。
本開示の他の態様に係る非水電解質電池は、上述の当該非水電解質電池用リード線を備える。
当該非水電解質電池は、上述した当該非水電解質電池用リード線を備えるため、リード線と封入容器との接着性に優れ、生産性を向上できる。
[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の各実施形態に係る非水電解質電池用リード線、非水電解質電池及び非水電解質電池用リード線の製造方法について詳説する。
以下、本開示の各実施形態に係る非水電解質電池用リード線、非水電解質電池及び非水電解質電池用リード線の製造方法について詳説する。
<非水電解質電池用リード線>
図1の非水電解質電池用リード線1は、平板状の導体3と絶縁膜5を備える。絶縁膜5は、1又は複数の層を有し、導体3の外周面を被覆する。絶縁膜5は、熱可塑性樹脂を含む表層8を有する。なお、導体は、リード線導体に相当する。絶縁膜5が1の層を含む場合は、表層8は表面の少なくとも一部を構成する層である。絶縁膜5が複数の層を含む場合は、表層8は、表面の少なくとも一部を構成するとともに導体3から最も離れて配置される。
図1の非水電解質電池用リード線1は、平板状の導体3と絶縁膜5を備える。絶縁膜5は、1又は複数の層を有し、導体3の外周面を被覆する。絶縁膜5は、熱可塑性樹脂を含む表層8を有する。なお、導体は、リード線導体に相当する。絶縁膜5が1の層を含む場合は、表層8は表面の少なくとも一部を構成する層である。絶縁膜5が複数の層を含む場合は、表層8は、表面の少なくとも一部を構成するとともに導体3から最も離れて配置される。
(導体)
平板状の導体3は、非水電解質電池の電極等に接続されるものである。導体3の材料としては、非水電解質電池用のリード線を構成する導体として用いられるものであれば特に制限されず、例えばアルミニウム、チタン、ニッケル、銅、アルミニウム合金、チタン合金、ニッケル合金、銅合金等の金属材料や、これら金属材料をニッケル、金等でメッキした材料などが挙げられる。非水電解質電池の正極に接続される導体3の形成材料としては、放電時に溶解しないものでもよく、具体的にはアルミニウム、チタン、アルミニウム合金及びチタン合金であってもよい。一方、負極に接続される導体3の形成材料としては、ニッケル、銅、ニッケル合金、銅合金、ニッケルメッキ銅及び金メッキ銅であってもよい。
平板状の導体3は、非水電解質電池の電極等に接続されるものである。導体3の材料としては、非水電解質電池用のリード線を構成する導体として用いられるものであれば特に制限されず、例えばアルミニウム、チタン、ニッケル、銅、アルミニウム合金、チタン合金、ニッケル合金、銅合金等の金属材料や、これら金属材料をニッケル、金等でメッキした材料などが挙げられる。非水電解質電池の正極に接続される導体3の形成材料としては、放電時に溶解しないものでもよく、具体的にはアルミニウム、チタン、アルミニウム合金及びチタン合金であってもよい。一方、負極に接続される導体3の形成材料としては、ニッケル、銅、ニッケル合金、銅合金、ニッケルメッキ銅及び金メッキ銅であってもよい。
導体3の平均厚さの下限としては、0.10mmであってもよい。導体3の平均厚さが下限以上である場合、電池としての実用上、十分な電流量を流すことができる。また、導体3の平均厚さの下限としては、さらに0.15mmであってもよく、0.20mmであってもよい。一方、導体3の平均厚さの上限は、特に限定されず、例えば当該非水電解質電池の容量等に応じて適宜設定され得る。例えば、上記平均厚さの上限としては、5mmであってもよい。導体3の平均厚さが上記上限以下である場合、急速な充放電を行っても、リード線部分での抵抗発熱を抑えることができる。また、導体3の平均厚さの上限は、さらに3mmであってもよい。なお、導体3の「平均厚さ」とは、10点での厚さの測定値の平均値である。以下において、「平均厚さ」は同義である。
(絶縁膜)
絶縁膜5は、非水電解質電池用リード線1の一部を構成する。絶縁膜5は、1又は複数の層を有し、導体3の外周面を被覆するように導体3の外周面に積層されている。絶縁膜5の平均厚さの下限としては、0.05mmであってもよい。絶縁膜5の平均厚さが上記下限に満たない場合、導体3の厚み方向の面を被覆する絶縁膜5と封入容器11の間に空隙が生じる可能性がある。また、絶縁膜5の平均厚さの下限としては、さらに0.08mmであってもよく、0.10mmであってもよい。一方、絶縁膜5の平均厚さの上限としては、0.30mmであってもよい。絶縁膜5の平均厚さが上記上限を超える場合、大気中から絶縁膜5を透過して非水電解質電池10の内部へ侵入する水分量が増え、非水電解質電池10の劣化を早めるおそれがある。また、絶縁膜5の平均厚さの上限としては、さらに0.2mmであってもよく、0.15mmであってもよい。
絶縁膜5は、非水電解質電池用リード線1の一部を構成する。絶縁膜5は、1又は複数の層を有し、導体3の外周面を被覆するように導体3の外周面に積層されている。絶縁膜5の平均厚さの下限としては、0.05mmであってもよい。絶縁膜5の平均厚さが上記下限に満たない場合、導体3の厚み方向の面を被覆する絶縁膜5と封入容器11の間に空隙が生じる可能性がある。また、絶縁膜5の平均厚さの下限としては、さらに0.08mmであってもよく、0.10mmであってもよい。一方、絶縁膜5の平均厚さの上限としては、0.30mmであってもよい。絶縁膜5の平均厚さが上記上限を超える場合、大気中から絶縁膜5を透過して非水電解質電池10の内部へ侵入する水分量が増え、非水電解質電池10の劣化を早めるおそれがある。また、絶縁膜5の平均厚さの上限としては、さらに0.2mmであってもよく、0.15mmであってもよい。
絶縁膜5は、表層8のみの1層構造であってもよい。あるいは、絶縁膜5は、表層8の内側にさらに1層を有する2層構造であってもよい。あるいは、絶縁膜5は、表層8の内側にさらに2層以上を有する3層以上の構造(例えば5層構造)であってもよい。以下、本実施形態においては、絶縁膜5が3層である態様、具体的には、絶縁膜5が導体3の外周面を被覆する内層6と、内層6における導体3と反対の側の面(内層6の外周面)に積層される中間層7と、中間層7における内層6と反対の側の面(中間層7の外周面)に積層される表層8とを有する場合を例に挙げて絶縁膜5について詳細に説明する。
(表層)
表層8は、表面の少なくとも一部を構成する層であるとともに熱可塑性樹脂を含む。または、表層8は導体3から最も離れて配置される層であるとともに熱可塑性樹脂を含む。表層8は、熱可塑性樹脂のみを含んでもよいし、熱可塑性樹脂を主成分として含んでもよい。表層8は中間層7における内層6とは反対の側の面に積層されている。表層8は、封入容器の開口部をヒートシール(熱融着)する際にヒートシール温度で溶融されやすい樹脂を主成分としてもよく、オレフィン系熱可塑性樹脂を主成分としてもよい。本開示において主成分とは、質量換算で最も含有割合が大きい成分を意味する。
表層8は、表面の少なくとも一部を構成する層であるとともに熱可塑性樹脂を含む。または、表層8は導体3から最も離れて配置される層であるとともに熱可塑性樹脂を含む。表層8は、熱可塑性樹脂のみを含んでもよいし、熱可塑性樹脂を主成分として含んでもよい。表層8は中間層7における内層6とは反対の側の面に積層されている。表層8は、封入容器の開口部をヒートシール(熱融着)する際にヒートシール温度で溶融されやすい樹脂を主成分としてもよく、オレフィン系熱可塑性樹脂を主成分としてもよい。本開示において主成分とは、質量換算で最も含有割合が大きい成分を意味する。
オレフィン系熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、これらの誘導体等が挙げられる。ポリプロピレンとしては、融点が120℃以上155℃以下、メルトフローレート(MFR)が3g/10分以上15g/10分以下であるランダムポリプロピレンであってもよい。オレフィン系熱可塑性樹脂がランダムポリプロピレンであることによって、中間層7及び封入容器11の内層を構成するポリプロピレン層との接着性を十分に発揮することができるという利点がある。
表層8中のオレフィン系熱可塑性樹脂の含有量の下限としては、70質量%であってもよい。オレフィン系熱可塑性樹脂の含有量がこの下限値未満となると、実用上十分な材料特性を得られないおそれがある。また、表層8中のオレフィン系熱可塑性樹脂の含有量の下限としては、さらに80質量%であってもよく、90質量%であってもよく、100質量%であってもよい。
より具体的には、表層8は、複数の樹脂を含有していてもよく、これら複数の樹脂としては、ホモポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、低結晶性エチレン-プロピレン共重合体、低結晶性エチレン-ブチレン共重合体、低結晶性エチレン-オクテン共重合体、低結晶性プロピレン-エチレン共重合体、低結晶性ポリプロピレン等の組み合わせが挙げられる。この場合、組み合わせる複数の樹脂のうち、結晶化度が50%以下である低結晶性で柔軟な樹脂の含有率が、1質量%以上50質量%以下であってもよい。
表層8は、本開示の効果を阻害しない範囲において、上記オレフィン系熱可塑性樹脂以外の熱可塑性樹脂を含有してもよく、他の公知の添加剤を含有してもよい。公知の添加剤としては、例えば酸化防止剤、難燃剤、粘着付与剤、滑剤、充填剤、結晶化促進剤、着色剤が挙げられる。
表層8の平均厚さの下限としては、0.02mmであってもよい。表層8の平均厚さが上記下限に満たない場合、非水電解質電池用リード線1と封入容器との隙間が十分に埋められず、これらの接着性が低下する可能性がある。また、表層8の平均厚さの下限としては、0.04mmであってもよく、0.06mmであってもよい。一方、表層8の平均厚さの上限としては、0.11mmであってもよい。表層8の平均厚さが上記上限を超える場合、大気中から絶縁膜5を透過して非水電解質電池10の内部へ侵入する水分量が増え内部への水分侵入量が増え、電池の劣化を早めるおそれがある。また、表層8の平均厚さの上限としては、0.09mmであってもよく、0.07mmであってもよい。なお、平均厚さの測定は、表層8をエポキシ樹脂により凝固し、凝固した表層8の断面を研磨加工し、表層8の断面をデジタルマイクロスコープで観察して、厚みを測定することにより行われる。
ナノインデンターで測定した表層8の23℃での弾性率の上限は、600MPaである。表層8の23℃での弾性率が上記上限を超える場合、ヒートシールによって非水電解質電池用リード線1と封入容器とが接着される際、表層8中の熱可塑性樹脂が溶融流動する前に柔らかくなり難いため、非水電解質電池用リード線1と封入容器との隙間が絶縁膜で埋められ難くなるおそれがある。また、表層8の23℃での弾性率の上限としては、400MPaであってもよく、200MPaであってもよい。一方、表層8の23℃での弾性率の下限としては、50MPaであってもよい。表層8の弾性率が上記下限に満たない場合、ヒートシールによって非水電解質電池用リード線1と封入容器とが接着される際、絶縁膜5の材料強度が著しく低下するため、取り扱いの際に擦れるとキズが付き、封止性が低下するおそれがある。また、表層8の弾性率の下限としては、70MPaであってもよく、100MPaであってもよい。
表層8のナノインデンターで測定した80℃での弾性率の上限としては、150MPaであってもよい。さらに、140MPaでもよく、130MPaであってもよい。一方、表層8の80℃での弾性率の下限としては、20MPaであってもよい。さらに、25MPaでもよく、30MPaであってもよい。表層8における室温と融点の中間付近の温度である80℃での弾性率が上記範囲であることで、昇温しながら柔らかくなりやすく、短時間で封止することができる。
ナノインデンターによる絶縁膜の弾性率の測定(ナノインデンテーション法)は、下記の手順により測定される。23℃での弾性率の測定の場合、ナノインデンターは、HYSITRON社製のTriboIndenterTI980を用いることができる。80℃での弾性率の測定の場合、ナノインデンターは、Bruker社の抵抗加熱ヒーターによる加熱システム「xSol Hesting」を用いることができる。ナノインデンターにおいて、先端がダイヤモンドチップからなる正三角錐の圧子(バーコビッチ圧子)を用いる。測定試料の絶縁膜は、導体に被覆された状態で測定する。導体の幅方向両端部から4mm以内の範囲を被覆する領域の絶縁膜を導体の厚さ方向に切断する。そして、Arイオンミリング加工により絶縁膜の断面を露出させる。次に、ナノインデンターを用い、以下の測定条件で絶縁膜の断面の厚さ方向中央部に対して垂直方向に圧子を押し込み、荷重-変位曲線を測定し弾性率を算出する。なお、押し込み荷重は圧痕のサイズが10μmから20μm程度になるように適宜調整を行う。
(測定条件)
測定温度:23℃及び80℃
測定湿度:40%
押し込み荷重:0.5mNから5.0mN
押し込み深さ到達時間:5秒
荷重保持時間:0秒
押し込み深さ除荷時間:5秒
(測定条件)
測定温度:23℃及び80℃
測定湿度:40%
押し込み荷重:0.5mNから5.0mN
押し込み深さ到達時間:5秒
荷重保持時間:0秒
押し込み深さ除荷時間:5秒
表層8の弾性率は、例えば、弾性率の異なる2種以上の樹脂を混錬することで調整できる。具体的には、ランダムポリプロピレンのような1000MPa程度の高弾性の樹脂に、低結晶性ポリプロピレンのような5MPaから100MPaの低弾性率の樹脂を、適当な質量比率で添加することで、目標とする弾性率に調整することができる。
表層8のMFRの下限としては、3g/10分であってもよい。表層8のMFRが上記下限に満たない場合、絶縁膜5と封入容器11とを接着する際に、加熱により表層8が溶融流動した後の流動性が悪く、非水電解質電池用リード線1と封入容器11との隙間が絶縁膜5で埋められにくくなるおそれがある。また、表層8のMFRの下限としては、5g/10分であってもよく、6g/10分であってもよい。一方、表層8のMFRの上限としては、15g/10分であってもよい。表層8のMFRが上記上限を超える場合、絶縁膜5と封入容器11を接着する際、絶縁膜5の表層8が流れ出し、絶縁膜5と封入容器11との密着性が低下するおそれがある。また、表層8のMFRの上限としては、10g/10分であってもよく、9g/10分であってもよい。
(内層)
絶縁膜5は、導体3に最も近く配置され、熱可塑性樹脂を含む内層6を有してもよい。内層6は熱可塑性樹脂のみを含んでもよいし、熱可塑性樹脂を主成分として含んでもよい。絶縁膜5が、内層6を有することで、導体3の腐食及び絶縁膜5の剥離を抑制できる。内層6は導体3の外周面を被覆している。
内層6に用いる熱可塑性樹脂は、封入容器11の開口部をヒートシール(熱融着)する際にヒートシール温度では溶融され難い樹脂であってもよく、オレフィン系熱可塑性樹脂を主成分としてもよい。ここで、本開示において主成分とは、質量換算で最も含有割合が大きい成分を意味し、例えば内層6中の含有量が50質量%以上である成分を意味する。
絶縁膜5は、導体3に最も近く配置され、熱可塑性樹脂を含む内層6を有してもよい。内層6は熱可塑性樹脂のみを含んでもよいし、熱可塑性樹脂を主成分として含んでもよい。絶縁膜5が、内層6を有することで、導体3の腐食及び絶縁膜5の剥離を抑制できる。内層6は導体3の外周面を被覆している。
内層6に用いる熱可塑性樹脂は、封入容器11の開口部をヒートシール(熱融着)する際にヒートシール温度では溶融され難い樹脂であってもよく、オレフィン系熱可塑性樹脂を主成分としてもよい。ここで、本開示において主成分とは、質量換算で最も含有割合が大きい成分を意味し、例えば内層6中の含有量が50質量%以上である成分を意味する。
オレフィン系熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、これらの誘導体等が挙げられる。誘導体としては、酸変性体等が挙げられる。オレフィン系熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン又は酸変性ポリプロピレンであってもよい。オレフィン系熱可塑性樹脂がポリプロピレン又は酸変性ポリプロピレンであることによって、導体3に対する接着性を有し、かつ、中間層7との接着性を十分に発揮することができる、という利点がある。さらに、上記ポリプロピレン又は酸変性ポリプロピレンとしては、融点が120℃以上155℃以下、MFRが3g/10分以上15g/10分以下であるランダムポリプロピレンであってもよい。上記ランダムポリプロピレンは、例えばプロピレンとエチレンもしくは炭素数が4~20のα-オレフィンとの共重合体が挙げられる。上記MFRは、樹脂の流動性を表す指標である。MFRは、JIS-K7210-1:2014(A法:質量測定法)に準拠した方法により、測定温度230℃、加重2.16kgをかけ、メルトインデクサーを用いて測定される値である。
内層6中のオレフィン系熱可塑性樹脂の含有量の下限としては、70質量%であってもよい。オレフィン系熱可塑性樹脂の含有量がこの下限値未満となると、実用上十分な材料特性を得られないおそれがある。また、内層6中のオレフィン系熱可塑性樹脂の含有量の下限としては、さらに80質量%であってもよく、90質量%であってもよく、100質量%であってもよい。
内層6は、本開示の効果を阻害しない範囲において、上記オレフィン系熱可塑性樹脂以外の熱可塑性樹脂を含有してもよく、他の公知の添加剤を含有してもよい。公知の添加剤としては、例えば酸化防止剤、難燃剤、粘着付与剤、滑剤、充填剤、結晶化促進剤、着色剤が挙げられる。
内層6の平均厚さの下限としては、0.02mmであってもよい。内層6の平均厚さが上記下限に満たない場合、導体に対する接着性が十分に得られないおそれがある。また、内層6の平均厚さの下限としては、0.03mmであってもよく、0.04mmであってもよい。一方、内層6の平均厚さの上限としては、0.15mmであってもよい。内層6の平均厚さが上記上限を超える場合、大気中から絶縁膜5を透過して非水電解質電池10の内部へ侵入する水分量が増え、電池の劣化を早めるおそれがある。また、内層6の平均厚さの上限としては、0.12mmであってもよく、0.1mmであってもよい。
(中間層)
絶縁膜は、表層と内層との間に中間層を有してもよい。中間層7は内層6における導体3とは反対の側の面に積層されている。中間層7は、上述のオレフィン系熱可塑性樹脂を含んでもよい。中間層が、オレフィン系熱可塑性樹脂を含むことで、内層6や表層8との接着性を十分に発揮し、かつヒートシール温度で溶融され難くできる。中間層はオレフィン系熱可塑性樹脂の中でも、融点が150℃以上170℃以下であり、MFRが3g/10分以上15g/10分以下である架橋ポリオレフィン、ホモポリプロピレン、ブロックポリプロピレンのいずれかであってもよい。中間層が、架橋ポリオレフィン、ホモポリプロピレン又はブロックポリプロピレンを含むことで、封入容器の開口部をヒートシールする際の溶融をより抑制し、封入容器の金属層と導体との短絡を抑制できる。
絶縁膜は、表層と内層との間に中間層を有してもよい。中間層7は内層6における導体3とは反対の側の面に積層されている。中間層7は、上述のオレフィン系熱可塑性樹脂を含んでもよい。中間層が、オレフィン系熱可塑性樹脂を含むことで、内層6や表層8との接着性を十分に発揮し、かつヒートシール温度で溶融され難くできる。中間層はオレフィン系熱可塑性樹脂の中でも、融点が150℃以上170℃以下であり、MFRが3g/10分以上15g/10分以下である架橋ポリオレフィン、ホモポリプロピレン、ブロックポリプロピレンのいずれかであってもよい。中間層が、架橋ポリオレフィン、ホモポリプロピレン又はブロックポリプロピレンを含むことで、封入容器の開口部をヒートシールする際の溶融をより抑制し、封入容器の金属層と導体との短絡を抑制できる。
中間層7中のオレフィン系熱可塑性樹脂の含有量の下限としては、70質量%であってもよい。オレフィン系熱可塑性樹脂の含有量がこの下限値未満となると、実用上十分な材料特性を得られないおそれがある。また、中間層7中のオレフィン系熱可塑性樹脂の含有量の下限としては、さらに80質量%であってもよく、90質量%であってもよく、100質量%であってもよい。
中間層7は、本開示の効果を阻害しない範囲において、上記オレフィン系熱可塑性樹脂以外の熱可塑性樹脂を含有してもよく、他の公知の添加剤を含有してもよい。公知の添加剤としては、例えば酸化防止剤、難燃剤、粘着付与剤、滑剤、充填剤、結晶化促進剤、着色剤が挙げられる。
中間層7の平均厚さの下限としては、0.02mmであってもよい。中間層7の平均厚さが上記下限に満たない場合、絶縁膜5と封入容器11を接着する際、熱により絶縁膜5が流動し過ぎて、導体3と封入容器11の金属層との短絡が発生するおそれがある。また、中間層7の平均厚さの下限としては、さらに0.03mmであってもよく、0.04mmであってもよい。一方、中間層7の平均厚さの上限としては、0.15mmであってもよい。中間層7の平均厚さが上記上限を超える場合、大気中から絶縁膜5を透過して非水電解質電池10の内部へ侵入する水分量が増え内部への水分侵入量が増え、電池の劣化を早めるおそれがある。また、中間層7の平均厚さの上限としては、0.12mmであっても良く、0.10mmであっても良い。
絶縁膜5は、表層8を有していればよく、上述した層以外の層を有してもよい。
[絶縁膜の製造方法]
本開示の絶縁膜の製造方法は、特に限定されない。例えば、内層、中間層、表層のそれぞれの樹脂成分及び添加剤を含む形成用樹脂組成物をオープンロール、加圧ニーダー、単軸混合機、2軸混合機等の既知の混合装置を用いて混合する。次に、単層のフィルムを作製する場合は、Tダイ成形、インフレーション成形等の押出成形をすることによってフィルム状の内層、中間層、表層の各層を作製することができる。そして、内層、中間層、表層の各層を重ね合わせ、熱ロールで熱ラミネートして貼り合せることにより作成する。また、複数の層を同時に形成する方法としては、共押出によるインフレーション法やTダイ法を用いることができる。さらに、単層で成膜したフィルムの上に溶融樹脂を積層する押出ラミネート法を用いることができる。
本開示の絶縁膜の製造方法は、特に限定されない。例えば、内層、中間層、表層のそれぞれの樹脂成分及び添加剤を含む形成用樹脂組成物をオープンロール、加圧ニーダー、単軸混合機、2軸混合機等の既知の混合装置を用いて混合する。次に、単層のフィルムを作製する場合は、Tダイ成形、インフレーション成形等の押出成形をすることによってフィルム状の内層、中間層、表層の各層を作製することができる。そして、内層、中間層、表層の各層を重ね合わせ、熱ロールで熱ラミネートして貼り合せることにより作成する。また、複数の層を同時に形成する方法としては、共押出によるインフレーション法やTダイ法を用いることができる。さらに、単層で成膜したフィルムの上に溶融樹脂を積層する押出ラミネート法を用いることができる。
当該非水電解質電池用リード線の一部を当該絶縁膜により構成することにより、非水電解質電池の封入容器との接着性に優れる。
なお、絶縁膜の「表層」および「内層」は、絶縁膜の導体に対する位置関係に基づき、表面の少なくとも一部を構成する層又は導体から最も遠い層を「表層」、導体から最も近い層を「内層」と記載している。したがって、導体の外周面を被覆していない絶縁膜においては、両者の位置関係を考慮しない表現として、表層は「第1層」、内層は「第2層」ということができる。
なお、絶縁膜の「表層」および「内層」は、絶縁膜の導体に対する位置関係に基づき、表面の少なくとも一部を構成する層又は導体から最も遠い層を「表層」、導体から最も近い層を「内層」と記載している。したがって、導体の外周面を被覆していない絶縁膜においては、両者の位置関係を考慮しない表現として、表層は「第1層」、内層は「第2層」ということができる。
[非水電解質電池用リード線の製造方法]
非水電解質電池用リード線1の製造方法は、特に限定されず、非水電解質電池用リード線1は、公知の方法によって製造され得る。
非水電解質電池用リード線1の製造方法は、特に限定されず、非水電解質電池用リード線1は、公知の方法によって製造され得る。
<利点>
非水電解質電池用リード線1は、封入容器との接着性に優れ、非水電解質電池の生産性を向上させることができる。
非水電解質電池用リード線1は、封入容器との接着性に優れ、非水電解質電池の生産性を向上させることができる。
<非水電解質電池>
非水電解質電池10は、上述した非水電解質電池用リード線1を備える。非水電解質電池としては、例えばリチウムイオン電池等の二次電池が挙げられる。
非水電解質電池10は、上述した非水電解質電池用リード線1を備える。非水電解質電池としては、例えばリチウムイオン電池等の二次電池が挙げられる。
図2及び図3に示す非水電解質電池(二次電池)10は、図示しない板状の正極、板状の負極及び非水電解質(例えば非水電解液)と、封入容器11と、複数の、具体的には2本の非水電解質電池用リード線1とを備える。非水電解質電池用リード線1は、上述した非水電解質電池用リード線である。なお、以下、非水電解質電池用リード線1が上述した絶縁膜5、すなわち内層6、中間層7及び表層8を有する3層構造の絶縁膜5を備える場合について説明するが、非水電解質電池用リード線1が、表層8のみを有する1層構造の絶縁膜、又は表層8の内側に1層以上の層を有する多層構造の絶縁膜を備えていてもよい。非水電解質電池10は、略正方形の封入容器11と、封入容器11の内部から外部に延びる2本の非水電解質電池用リード線1を有している。導体3と封入容器11とは、絶縁膜5を介して封入容器11のシール部13で接続されている。
図示しない正極及び負極は、セパレータを介して積層され、積層電極群を形成している。この積層電極群と非水電解質とが、封入容器11に密閉状態で収納されている。この封入容器11中において、積層電極群は電解液中に浸漬された状態となっている。封入容器11は、後述するように積層フィルムから形成されている。2枚の積層フィルム又は折り曲げられた1枚の積層フィルムの周囲のシール部13が熱融着されていることにより、密封状態となっている。一方の非水電解質電池用リード線1は、その導体3の一端部4aが封入容器11から露出し、他端部4bが封入容器11内の正極と接続されるように配置されている。他方の非水電解質電池用リード線1は、その導体3の一端部4aが封入容器11から露出し、他端部4bが封入容器11内の負極と接続されるように配置されている。
これら非水電解質電池用リード線1の中間部分は、絶縁膜5を介して封入容器11である積層フィルムに挟まれており、この部分において、封入容器11と複数の非水電解質電池用リード線1とが熱融着されている。
これら非水電解質電池用リード線1の中間部分は、絶縁膜5を介して封入容器11である積層フィルムに挟まれており、この部分において、封入容器11と複数の非水電解質電池用リード線1とが熱融着されている。
正極及び負極は、代表的には、金属箔等の集電体表面に、活物質を含む活物質層が積層された積層体である。正極及び負極の形状は、通常板状であるが、板状以外の形状であってもよい。
セパレータは、通常、絶縁性かつ多孔性のシートである。このセパレータにより、正極、負極間で電解液のやり取りをすることができる。
非水電解質が非水電解液の場合、非水電解液としては、非水溶媒に電解質塩が溶解されてなる非水溶媒を用いることができる。
(封入容器)
封入容器11は、例えば、金属製の基材と、この基材の内面側に積層される樹脂層と、基材の外面側に積層される外層とを備える。すなわち、封入容器11として、例えば樹脂層、基材及び外層がこの順に積層されてなる積層フィルムを用いることができる。また、封入容器11は、上述のように、正極、負極、セパレータ及び非水電解質を密封状態で収容する容器である。
封入容器11は、例えば、金属製の基材と、この基材の内面側に積層される樹脂層と、基材の外面側に積層される外層とを備える。すなわち、封入容器11として、例えば樹脂層、基材及び外層がこの順に積層されてなる積層フィルムを用いることができる。また、封入容器11は、上述のように、正極、負極、セパレータ及び非水電解質を密封状態で収容する容器である。
基材は、封入容器11の強度向上、電池内部への水蒸気、酸素、光などの侵入防止、などの機能がある。基材は、金属を主成分とする。この金属としては、例えばアルミニウム、銅、ステンレス、チタン等を挙げることができ、特にアルミニウムであってもよい。基材は、実質的に金属から形成されているが、金属以外の添加物等を含んでいてもよい。基材は、フィルム状であり、金属箔により形成してもよく、アルミニウム合金箔により形成してもよい。また、基材の平均厚さとしては、10μmから50μm程度であってもよい。
樹脂層は、最内層に該当し、基材の内面に直接積層される。樹脂層としては、熱融着可能であれば特に制限されないが、例えば、ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィンが挙げられ、特にポリプロピレンであってもよい。また、樹脂層の平均厚さは、10から500μm程度であってもよい。
外層は、基材の外面を保護する機能と絶縁性する機能などを有する。外層は、絶縁性を有する材料として通常、樹脂を主成分とする。この外層を形成する樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン、珪素樹脂、フェノール樹脂、ポリエーテルイミド、ポリイミド、及びこれらの混合物や共重合物等が挙げられる。また、外層の平均厚さは、10から50μm程度であってもよい。
導体3の両端部分、すなわち一端部4a及び他端部4bには、樹脂層(すなわち封入容器11)は積層されていない。導体3の一端部4aは、封入容器11から露出している。一方、正極側の非水電解質電池用リード線1の導体3の他端部4bには、ハンダ部15を介して内部接続用リード線14が接続され、この内部接続用リード線14によって、図示しない正極と接続される。また、負極側の非水電解質電池用リード線1の導体3の他端部4bは、同様に、ハンダ部15を介して内部接続用リード線14が接続され、この内部接続用リード線14によって、図示しない負極と接続される。
非水電解質電池10においては、上述のように、非水電解質電池用リード線1の一端、すなわち導体3の一端部4aが封入容器11から露出した状態で配置され、封入容器11によって封止されている。具体的には、封入容器11の樹脂層と非水電解質電池用リード線1の絶縁膜5とが、直接接するように、非水電解質電池用リード線1が配置されている。また、このように非水電解質電池用リード線1が配置された状態で、封入容器11のシール部13における樹脂層同士、及び封入容器11の樹脂層と非水電解質電池用リード線1の絶縁膜5とが、熱融着されている。これにより、非水電解質、並びに積層電極群である正極、負極及びセパレータは、封入容器11内に密封されることができる。
<利点>
本実施形態の非水電解質電池10は、上述した非水電解質電池用リード線1を備えるため、非水電解質電池用リード線1と封入容器11との接着性に優れ、生産性を向上できる。
本実施形態の非水電解質電池10は、上述した非水電解質電池用リード線1を備えるため、非水電解質電池用リード線1と封入容器11との接着性に優れ、生産性を向上できる。
[その他の実施形態]
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
[実施例]
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
使用材料を下記に示す。
(導体)
ALS
アルミニウム板(平均厚さ:0.4mm)
(導体)
ALS
アルミニウム板(平均厚さ:0.4mm)
(第1樹脂組成物:内層形成用の材料)
PP1
酸変性ランダムポリプロピレン、三井化学社製アドマーQE060(MFR7、融点140℃)
PP1
酸変性ランダムポリプロピレン、三井化学社製アドマーQE060(MFR7、融点140℃)
(第2樹脂組成物:中間層形成用の材料)
(1)PP21
ブロックポリプロピレン:日本ポリプロ社製ノバテックBC3AV(MFR10、融165℃)
(2)PP22
ホモポリプロピレン:日本ポリプロ社製ノバテックMA3H(MFR10、融点165℃)
(3)PP23
ブロックポリプロピレン:日本ポリプロ社製ノバテックBC3AV(MFR10、融点165℃)と、結晶性プロピレン系重合体:三井化学製タフマーPN2070(MFR7、融点140℃)を混ぜて弾性率を調整したもの
(4)PP24
ランダムポリプロピレン:住友化学社製ノーブレンS131(MFR1.3、融点130℃)に、適切なアクリル系架橋助剤を添加し、放射線照射架橋処理により架橋したもの
(1)PP21
ブロックポリプロピレン:日本ポリプロ社製ノバテックBC3AV(MFR10、融165℃)
(2)PP22
ホモポリプロピレン:日本ポリプロ社製ノバテックMA3H(MFR10、融点165℃)
(3)PP23
ブロックポリプロピレン:日本ポリプロ社製ノバテックBC3AV(MFR10、融点165℃)と、結晶性プロピレン系重合体:三井化学製タフマーPN2070(MFR7、融点140℃)を混ぜて弾性率を調整したもの
(4)PP24
ランダムポリプロピレン:住友化学社製ノーブレンS131(MFR1.3、融点130℃)に、適切なアクリル系架橋助剤を添加し、放射線照射架橋処理により架橋したもの
(第3樹脂組成物:表層形成用の材料)
(1)PP31
ランダムポリプロピレン:プライムポリプロ社製プライムポリプロF227D(MFR7、融点140℃)
(2)PP32
ランダムポリプロピレン:プライムポリプロ社製プライムポリプロF227D(MFR7、融点140℃)に、ランダムポリプロピレン:三井化学製タフマーP280(MFR6、融点50℃以下)を混ぜて弾性率を調整したもの
(3)PP33
ランダムポリプロピレン:プライムポリプロ社製プライムポリプロF227D(MFR7、融点140℃)に、ランダムポリプロピレン:三井化学製タフマーP280(MFR6、融点50℃以下)を混ぜて弾性率を調整したもの
(4)PP34
ランダムポリプロピレン:プライムポリプロ社製プライムポリプロF227D(MFR7、融点140℃)に、ランダムポリプロピレン:三井化学製タフマーP280(MFR6、融点50℃以下)を混ぜて弾性率を調整したもの
(5)PP35
ランダムポリプロピレン:プライムポリプロ社製プライムポリプロF227D(MFR7、融点140℃)に、結晶性プロピレン系重合体:三井化学製タフマーPN2070(MFR7、融点140℃)を混ぜて弾性率を調整したもの
(1)PP31
ランダムポリプロピレン:プライムポリプロ社製プライムポリプロF227D(MFR7、融点140℃)
(2)PP32
ランダムポリプロピレン:プライムポリプロ社製プライムポリプロF227D(MFR7、融点140℃)に、ランダムポリプロピレン:三井化学製タフマーP280(MFR6、融点50℃以下)を混ぜて弾性率を調整したもの
(3)PP33
ランダムポリプロピレン:プライムポリプロ社製プライムポリプロF227D(MFR7、融点140℃)に、ランダムポリプロピレン:三井化学製タフマーP280(MFR6、融点50℃以下)を混ぜて弾性率を調整したもの
(4)PP34
ランダムポリプロピレン:プライムポリプロ社製プライムポリプロF227D(MFR7、融点140℃)に、ランダムポリプロピレン:三井化学製タフマーP280(MFR6、融点50℃以下)を混ぜて弾性率を調整したもの
(5)PP35
ランダムポリプロピレン:プライムポリプロ社製プライムポリプロF227D(MFR7、融点140℃)に、結晶性プロピレン系重合体:三井化学製タフマーPN2070(MFR7、融点140℃)を混ぜて弾性率を調整したもの
(封止容器)
ALP:DNP社製のアルミ包材(408PH(3))
ALP:DNP社製のアルミ包材(408PH(3))
[試験No.3]
単軸押出機3台を備えるコートハンガー式の三種三層Tダイ成膜機を用いて、1台目の押出機に上記PP1の樹脂を、2台目の押出機にPP21の樹脂を、3第目の押出機にPP33の樹脂をそれぞれ投入し、共押出しすることでPP1/PP21/PP33の順で積層された3層の絶縁膜を得た。得られた3層の絶縁膜のうち、PP1からなる層を内層、PP21からなる層を中間層、PP33からなる層を表層とした。この時、各層の平均厚みはそれぞれ、内層(PP1)が50μm、中間層(PP21)が50μm、表層(PP33)が50μmであった。次に、得られた3層の絶縁膜を、所定のサイズに切断し、導体の両面に、内層が導体側となるように配置し、加熱、加圧することで、導体/絶縁膜及び絶縁膜/絶縁膜を接着し、非水電解質電池用リード線を得た。
単軸押出機3台を備えるコートハンガー式の三種三層Tダイ成膜機を用いて、1台目の押出機に上記PP1の樹脂を、2台目の押出機にPP21の樹脂を、3第目の押出機にPP33の樹脂をそれぞれ投入し、共押出しすることでPP1/PP21/PP33の順で積層された3層の絶縁膜を得た。得られた3層の絶縁膜のうち、PP1からなる層を内層、PP21からなる層を中間層、PP33からなる層を表層とした。この時、各層の平均厚みはそれぞれ、内層(PP1)が50μm、中間層(PP21)が50μm、表層(PP33)が50μmであった。次に、得られた3層の絶縁膜を、所定のサイズに切断し、導体の両面に、内層が導体側となるように配置し、加熱、加圧することで、導体/絶縁膜及び絶縁膜/絶縁膜を接着し、非水電解質電池用リード線を得た。
(絶縁膜の作成方法)
2軸混合機の混合装置を用いて表1に記載する組成の内層、中間層、表層のそれぞれの樹脂組成物を作製した。次に、単軸押出機3台を備えるコートハンガー式の三種三層Tダイ成膜機を用いて、所定の積層形態及び平均厚さになるように絶縁膜5を成形した。その後、所定のサイズとなるように絶縁膜を切断し、導体の両面に加熱、加圧接着した。
2軸混合機の混合装置を用いて表1に記載する組成の内層、中間層、表層のそれぞれの樹脂組成物を作製した。次に、単軸押出機3台を備えるコートハンガー式の三種三層Tダイ成膜機を用いて、所定の積層形態及び平均厚さになるように絶縁膜5を成形した。その後、所定のサイズとなるように絶縁膜を切断し、導体の両面に加熱、加圧接着した。
[試験No.4]
試験No.3の表層のPP33をPP34に変更する以外は、試験No.3と同様にして、非水電解質電池用リード線を得た。
試験No.3の表層のPP33をPP34に変更する以外は、試験No.3と同様にして、非水電解質電池用リード線を得た。
[試験No.5]
試験No.3の表層のPP33をPP35に変更する以外は、試験No.3と同様にして、非水電解質電池用リード線を得た。
試験No.3の表層のPP33をPP35に変更する以外は、試験No.3と同様にして、非水電解質電池用リード線を得た。
[試験No.6]
試験No.3の中間層のPP21をPP22に変更する以外は、試験No.3と同様にして、非水電解質電池用リード線を得た。
試験No.3の中間層のPP21をPP22に変更する以外は、試験No.3と同様にして、非水電解質電池用リード線を得た。
[試験No.7]
試験No.3の中間層のPP21をPP23に変更する以外は、試験No.3と同様にして、非水電解質電池用リード線を得た。
試験No.3の中間層のPP21をPP23に変更する以外は、試験No.3と同様にして、非水電解質電池用リード線を得た。
[試験No.8]
試験No.3の中間層のPP21をPP24に変更する以外は、試験No.3と同様にして、非水電解質電池用リード線を得た。
試験No.3の中間層のPP21をPP24に変更する以外は、試験No.3と同様にして、非水電解質電池用リード線を得た。
[試験No.9]
試験No.3の表層のPP33をPP34に、中間層のPP21をPP23に変更する以外は、試験No.3と同様にして、非水電解質電池用リード線を得た。
試験No.3の表層のPP33をPP34に、中間層のPP21をPP23に変更する以外は、試験No.3と同様にして、非水電解質電池用リード線を得た。
[試験No.1]
試験No.3の表層のPP33をPP31に変更する以外は、試験No.3と同様にして、非水電解質電池用リード線を得た。
試験No.3の表層のPP33をPP31に変更する以外は、試験No.3と同様にして、非水電解質電池用リード線を得た。
[試験No.2]
試験No.3の表層のPP33をPP32に変更する以外は、試験No.3と同様にして、非水電解質電池用リード線を得た。
試験No.3の表層のPP33をPP32に変更する以外は、試験No.3と同様にして、非水電解質電池用リード線を得た。
(弾性率の測定)
得られた試験No.1から試験No.9の非水電解質電池用リード線について、ナノインデンターを用い、表層の弾性率を上述の方法により測定した。なお、押し込み荷重については、試験No.1から試験No.9の非水電解質電池用リード線のいずれも押し込み荷重を5.0mNの条件で測定した。結果を表1に示す。
得られた試験No.1から試験No.9の非水電解質電池用リード線について、ナノインデンターを用い、表層の弾性率を上述の方法により測定した。なお、押し込み荷重については、試験No.1から試験No.9の非水電解質電池用リード線のいずれも押し込み荷重を5.0mNの条件で測定した。結果を表1に示す。
(シール時間の測定)
封止容器の形成材料として、アルミニウム箔(A1085、厚さ50μm)にポリプロピレンフィルムの内層及びポリアミドフィルムの外層が積層されたシートであるDNP社製の408PH(3)を用いた。得られた試験No.1から試験No.9の非水電解質電池用リード線と、上記シートの内層とを重ね合わせ、金型温度190℃、面圧1.5MPaの条件でヒートシールを行い、隙間なくシールされるまでの時間を測定した。結果を表1に示す。シールされるまでの時間が2.8秒未満である場合をA(良好)と判断し、2.8秒以上である場合をB(不良)と評価した。結果を表1に示す。
封止容器の形成材料として、アルミニウム箔(A1085、厚さ50μm)にポリプロピレンフィルムの内層及びポリアミドフィルムの外層が積層されたシートであるDNP社製の408PH(3)を用いた。得られた試験No.1から試験No.9の非水電解質電池用リード線と、上記シートの内層とを重ね合わせ、金型温度190℃、面圧1.5MPaの条件でヒートシールを行い、隙間なくシールされるまでの時間を測定した。結果を表1に示す。シールされるまでの時間が2.8秒未満である場合をA(良好)と判断し、2.8秒以上である場合をB(不良)と評価した。結果を表1に示す。
表1に示すように、ナノインデンターで測定した表層の23℃での弾性率が600MPa以下である試験No.3から試験No.9は、弾性率が600MPaを超える試験No.1及び試験No.2よりも短時間で隙間なく封止容器とシールされ得ることが示された。
本開示の非水電解質電池用リード線及び非水電解質電池は、封入容器との接着性に優れ、非水電解質電池の生産性を向上させることができるため、二次電池、キャパシタ等の蓄電素子に好適に用いることができる。
1 非水電解質電池用リード線
3 導体
4a 一端部
4b 他端部
5 絶縁膜
6 内層
7 中間層
8 表層
10 非水電解質電池
11 封入容器
13 シール部
14 リード線
15 ハンダ部
3 導体
4a 一端部
4b 他端部
5 絶縁膜
6 内層
7 中間層
8 表層
10 非水電解質電池
11 封入容器
13 シール部
14 リード線
15 ハンダ部
Claims (11)
- 平板状の導体と、
1又は複数の層を有するとともに上記導体の外周面を被覆する絶縁膜と
を備え、
上記絶縁膜が熱可塑性樹脂を含む表層を有し、
ナノインデンターで測定した上記表層の23℃での弾性率が600MPa以下である非水電解質電池用リード線。 - 上記絶縁膜が、上記導体に最も近く配置されるとともに熱可塑性樹脂を含む内層をさらに有する請求項1に記載の非水電解質電池用リード線。
- 上記絶縁膜が、上記表層と上記内層との間に中間層を有し、
上記中間層が、架橋ポリオレフィン、ホモポリプロピレン又はブロックポリプロピレンを含む請求項2に記載の非水電解質電池用リード線。 - ナノインデンターで測定した上記表層の80℃での弾性率が20MPa以上150MPa以下である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の非水電解質電池用リード線。
- 上記表層に含まれる上記熱可塑性樹脂がオレフィン系熱可塑性樹脂である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の非水電解質電池用リード線。
- 上記オレフィン系熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン、ポリエチレン、これらの誘導体の少なくとも1つである請求項5に記載の非水電解質電池用リード線。
- 非水電解質電池用リード線の一部を構成する絶縁膜であって、
上記絶縁膜が、表面を構成する第1層を有し、
上記第1層が熱可塑性樹脂を含み、
ナノインデンターで測定した上記第1層の23℃での弾性率が600MPa以下である絶縁膜。 - 上記絶縁膜が、上記第1層の上に間接的または直接的に積層するとともに熱可塑性樹脂を含む第2層をさらに有する請求項7に記載の絶縁膜。
- 上記絶縁膜が、上記第1層と上記第2層との間に中間層を有し、
上記中間層が、架橋ポリオレフィン、ホモポリプロピレン又はブロックポリプロピレンを含む請求項8に記載の絶縁膜。 - ナノインデンターで測定した上記第1層の80℃での弾性率が、20MPa以上150MPa以下である請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の絶縁膜。
- 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の非水電解質電池用リード線を備える非水電解質電池。
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JP7120502B1 (ja) * | 2021-12-27 | 2022-08-17 | 住友電気工業株式会社 | 非水電解質電池用リード線、絶縁膜及び非水電解質電池 |
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2023
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