JP6017884B2 - 電池用シール材 - Google Patents
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Description
本発明は、シール材の材料としてPFAを採用した場合の、PFAへの熱ダメージを考慮した電池用シール材を提供する。
前記シール材のシール部とは、前記端子との当接部であり、前記かしめによる変形力を受ける部位のことを指す。なお、シール材においてシール部を含む外周部全域の表面粗さを0.05[μm]以下としても良い。
密閉型電池1は、ケース2内に発電要素となる電極体3及び電解液等を収納する。ケース2の開口面には蓋4が溶接され、これによりケース2の開口部が塞がれて密閉される。
集電端子7は、ケース2内で電極体3と接合され、蓋4を介して外部に取り出されて外部端子5と接続される。集電端子7も同様に絶縁樹脂6及びガスケット8を介して蓋4に対して絶縁された状態で固定される。
このように、集電端子7の一部が変形して接合部10が形成され、かしめ時の押圧力によってガスケット8に圧縮力が付与される。ガスケット8が圧縮されることによって接合部10のシール性能が確保される。
ガスケット8は、PFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂)を材料とする。PFAによって構成されるガスケット8がシール材として機能するためには、密閉型電池1の使用条件下(特に、電池高負荷時等の高温条件下)でシール性を維持することが必要となる。
まず、比重を2.15以上とすることで、PFAの結晶化度を高くして高温での非晶質部位の軟化現象の低減を図る。これとともに、表面粗さを0.05[μm]以下することで、かしめ締結時の効果的な圧縮を実現して、低い圧縮率でもシール性を確保することができるようにしている。このようにして、ガスケット8に必要な耐熱性とシール性を両立している。
つまり、PFAの結晶化度を高くすることによってガスケット8の回復率が低下することの背反を、ガスケット8の表面粗さを小さくして(表面を滑らかにして)、かしめ締結時の面圧のかかり具合を一定にすることで低い圧縮率でのシールを実現している。
PFAの比重を大きくするということは、PFAの非晶質部の割合を少なくして結晶化度を高くすることを意味する。
本実施形態では、PFAの比重を所定値以上に大きくすることによって、密閉型電池1の端子取り出し部周辺がPFAのガラス転移温度以上となった場合に生じ得るへたり等の劣化を防止している。
耐久試験は、(1)比重を2.15とした本実施形態のPFAと、比重を1.8とした従来のPFA(A)と、比重を1.75とした従来のPFA(B)のそれぞれのPFAを用いて構成されるガスケットを用意し、(2)それぞれのガスケットを30%圧縮して100℃の温度雰囲気下で4時間放置した後の回復率(元寸法へ戻った寸法/圧縮した寸法×100)を計測することにより行った。
これは、PFAの非晶質部位のガラス転移による急激な軟化に起因するものであり、高温雰囲気下に曝された後に十分な回復率を得るためには比重を少なくとも2.15以上とすることが好ましいことが分かる。
ガスケット8の表面粗さは、かしめ締結時のガスケット8と蓋4との当たり具合を示す指標であり、小さければ小さいほど均一な面での接触が可能となる。
本実施形態では、ガスケット8の表面粗さを小さくすることによって、蓋4との当たりを良くして圧縮効率を向上することによって、低い圧縮率でのシール確保を実現するとともに、長寿命化にも貢献している。
シールに必要な圧縮率(シール可否)は、Heガスリーク量の多少によって決定され、それを満たす最小の圧縮率を「シールに必要な圧縮率」として定義する。リーク試験において、本実施形態のガスケット8の表面粗さは0.05[μm]とし、従来のガスケットの表面粗さは0.5[μm]として、同一の条件により蓋にかしめ締結した状態でHeガスのリーク量を計測した。
従って、低い圧縮率でのシール性確保を実現するためには、表面粗さを少なくとも0.05[μm]以下とすることが好ましいことが分かる。
密閉型電池1の製造工程では、電極体3に集電端子7を接合し、集電端子7の周囲にガスケット8を配置した状態で集電端子7をかしめて蓋4に締結する蓋S/A製造工程、電極体3をケース2内に収納して蓋4を溶接し、密閉する封缶工程、電池セルを90℃以上の高温雰囲気下に曝して電極体3を乾燥するセル乾燥工程が順に行われた後に、初期充電、エージング処理等の適宜の後工程が行われる。
Claims (1)
- 電極体を収納するケースの開口部を蓋で塞いでケース内を密閉し、
前記蓋を介して端子を外部に取り出すとともに、前記端子と蓋との間にシール材を配置した状態で前記端子をかしめることにより、前記端子がシール材を介して蓋に固定される密閉型電池に用いられる電池用シール材であって、
前記シール材の材料はテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂(PFA)のみであり、前記PFAは、比重が2.15以上、かつ、少なくともシール部の表面粗さ(10点平均粗さ(Rz))が0.05[μm]以下であることを特徴とする電池用シール材。
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