JP6219873B2 - 電池及び絶縁フィルム - Google Patents
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Description
本発明は、金属製の電池ケースと、これに収容された電極体と、絶縁フィルムからなり、電池ケースと電極体との間に介在して両者を絶縁する絶縁部材とを備える電池、及び、この電池に用いる絶縁フィルムに関する。
従来より、金属製の電池ケース内に電極体を収容する電池において、電池ケースと電極体との間を電気的に絶縁するために、両者の間に絶縁フィルムからなる絶縁部材を介在させることが知られている。例えば特許文献１には、電極体を、絶縁フィルムを袋状にした絶縁部材内に収め、更にこれらを電池ケース内に収容することで、電池ケースと電極体との間を絶縁部材で絶縁した電池が開示されている（特許文献１の特許請求の範囲、図２、図８等を参照）。
しかしながら、電池の使用条件によっては、特に車両に搭載される車載用電池は、低温から高温まで厳しい温度条件下で使用され得る。また、車両が悪路を走行した際などに、電池に大きな衝撃が伝わることがある。このように電池が厳しい温度条件下で使用されたり、電池が大きな衝撃を受けると、電池ケースと電極体との間に介在する絶縁部材の絶縁フィルムに亀裂や破れが生じて、電池ケースと電極体との間の絶縁性が損なわれるおそれがある。
具体的には、電池の使用温度条件を考慮して、後に詳述するように、例えば電池温度を−３０〜５０℃の範囲で繰り返し変動させる熱衝撃試験（以下、単に「熱衝撃試験」とも言う）を行うと、絶縁フィルムに破断が生じる場合があることが判った。
また、電池を搭載した車両は、低温環境下で悪路を走行することがある。そこで、後に詳述するように、電池が−３０℃の低温状態で、車両が突起を乗り越えるときなどに電池が受ける衝撃を考慮した低温衝撃試験（以下、単に「低温衝撃試験」とも言う）を行うと、絶縁フィルムに、特に絶縁フィルムの折り曲げ部分に、微小な亀裂（クレーズ）が発生し、更にはその亀裂に起因して破れが生じる場合もあることが判った。
また、電池を搭載した車両は、低温環境下で悪路を走行することがある。そこで、後に詳述するように、電池が−３０℃の低温状態で、車両が突起を乗り越えるときなどに電池が受ける衝撃を考慮した低温衝撃試験（以下、単に「低温衝撃試験」とも言う）を行うと、絶縁フィルムに、特に絶縁フィルムの折り曲げ部分に、微小な亀裂（クレーズ）が発生し、更にはその亀裂に起因して破れが生じる場合もあることが判った。
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、電池ケースと電極体との間に介在させる絶縁部材の絶縁フィルムに亀裂や破れが生じ難く、信頼性の高い電池、及び、この電池に用いる絶縁フィルムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するための本発明の一態様は、金属製の電池ケースと、上記電池ケース内に収容された電極体と、絶縁フィルムからなり、上記電池ケースと上記電極体との間に介在して両者を絶縁する絶縁部材と、を備える電池であって、上記絶縁フィルムは、ポリプロピレン系樹脂を主成分とし、熱可塑性エラストマーを含有し、冷キシレン可溶分が１６ｗｔ％以下であり、かつ、６０℃雰囲気下での降伏点強力が２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍである電池である。
この電池では、上述の絶縁フィルムからなる絶縁部材を備えるので、後述する「熱衝撃試験」や「低温衝撃試験」を行っても、絶縁フィルムに亀裂や破れが生じるのを防止できる。従って、この電池は、電池ケースと電極体との間に介在させる絶縁部材の絶縁フィルムに亀裂や破れが生じ難く、信頼性が高い。
なお、「熱衝撃試験」は、例えば、エスペック株式会社製の液槽冷熱衝撃装置ＴＳＢシリーズや同社製の冷熱衝撃装置ＴＳＡシリーズを用いて行う。具体的には、電池の使用温度条件を考慮して、電池温度を−３０〜５０℃の範囲で繰り返し冷却、加熱する。まず、電池温度を５０℃にして３分間維持する。その後、電池温度を５０℃から−３０℃まで降温速度３℃／ｍｉｎで冷却して、−３０℃を３分間維持する。その後、電池温度を−３０℃から５０℃まで昇温速度３℃／ｍｉｎで加熱して、５０℃を３分間維持する。この冷却・加熱を１サイクルとして、これを１０００サイクル行う。
「低温衝撃試験」は、例えば、ＩＭＶ株式会社製の振動試験装置ｉ２４０／ＳＡ３Ｍ／Ｃを用いて行う。具体的には、−３０℃の環境下で、電池に１０Ｇ以上の正弦半波の衝撃を所定回数与える。
「絶縁フィルム」が「ポリプロピレン系樹脂を主成分とする」とは、絶縁フィルムを構成する材質の中で、ポリプロピレン系樹脂の割合が５０ｗｔ％を越えていることを言う。
「ポリプロピレン系樹脂」としては、例えば、プロピレンが単独重合したものや、プロピレンにエチレンやブテンが共重合したランダムコポリマー、プロピレン重合時にエチレン・プロピレンゴム等のエチレン系エラストマーを重合ブレンドしたブロックコポリマーなどが挙げられる。
「ポリプロピレン系樹脂」としては、例えば、プロピレンが単独重合したものや、プロピレンにエチレンやブテンが共重合したランダムコポリマー、プロピレン重合時にエチレン・プロピレンゴム等のエチレン系エラストマーを重合ブレンドしたブロックコポリマーなどが挙げられる。
また、「絶縁フィルム」としては、ポリプロピレン系樹脂のほかに、エチレン−α−オレフィン共重合体を含ませたフィルム、具体的には、低結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体及び非結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体の少なくともいずれかを含ませたフィルムを用いることができる。この低結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体及び非結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体は、熱可塑性エラストマーであることが好ましい。エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマーを含ませることで、ポリプロピレン系樹脂の低温衝撃性を改良できる。具体的には、低結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマーとして、エチレン・ブテンゴム（ＥＢＲ）、非結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマーとして、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＲ）などが挙げられる。
絶縁フィルムの「冷キシレン可溶分」は、２０℃キシレン可溶成分量（ＣＸＳ）（ｗｔ％）であり、以下の手法により求める。即ち、絶縁フィルムの試料１ｇを沸騰キシレン１００ｍｌに完全溶解させた後、２０℃に降温し、４時間放置する。その後、これを析出物と溶液とに濾別し、濾液を乾固して減圧下、７０℃で乾燥し、残存物を得る。得られた残存物の質量を測定して、試料１ｇに対する割合を求めて、２０℃キシレン可溶成分量（ｗｔ％）とする。
「６０℃雰囲気下での降伏点強力（Ｎ／１０ｍｍ）」は、以下の手法により求める。具体的には、株式会社エー・アンド・デイ社製のテンシロンＲＴＧ−１２１０に、三田産業社製のテンシロン用高低温度恒温槽ＴＬＦ−Ｒ３Ｔ−Ｆ−Ｇ−Ａを取り付けた引っ張り試験装置を用いる。絶縁フィルムを製膜流れ方向に１００ｍｍ、幅方向に１０ｍｍの大きさに切断したものを、チャック間５０ｍｍで挟み、測定雰囲気温度６０℃、引っ張り速度３００ｍｍ／分で引っ張って、引っ張り強力を測定する。そして、この測定により得られる引っ張り強力−変異曲線（Ｓ−Ｓカーブ）について、引っ張り強力の最初のピークにおける引っ張り強力を降伏点強力（Ｎ／１０ｍｍ）とする。
「電池ケース」の形態は、特に限定されず、例えば、角型の電池ケースや、円筒型の電池ケースなどが挙げられる。
また、「電極体」の形態は、特に限定されず、例えば、各々帯状をなす正極板及び負極板をセパレータを介して捲回してなる扁平状や円筒状の捲回型の電極体や、矩形状等をなす正極板及び負極板をセパレータを介して複数積層した積層型の電極体などが挙げられる。
また、「電極体」の形態は、特に限定されず、例えば、各々帯状をなす正極板及び負極板をセパレータを介して捲回してなる扁平状や円筒状の捲回型の電極体や、矩形状等をなす正極板及び負極板をセパレータを介して複数積層した積層型の電極体などが挙げられる。
更に、上記の電池であって、前記絶縁フィルムは、前記熱可塑性エラストマーとして、前記ポリプロピレン系樹脂とは別に、エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマーを含有する電池とすると良い。この電池では、絶縁部材の絶縁フィルムに亀裂や破れが更に生じ難く、更に信頼性が高い。
更に、上記の電池であって、前記絶縁フィルムは、未延伸フィルムであり、前記絶縁部材は、上記絶縁フィルムを溶着して形成してなる電池とすると良い。未延伸フィルムを用いることで、溶着により容易に絶縁部材を形成できるので、信頼性の高い電池とすることができる。
更に、上記のいずれかに記載の電池であって、前記絶縁部材は、前記電極体を包囲する袋状絶縁部材である電池とすると良い。この電池では、絶縁部材が袋状絶縁部材であるので、袋状絶縁部材により電極体を確実に包囲して、電極体と電池ケースとの間を確実に絶縁できる。
また、他の態様は、金属製の電池ケースと、上記電池ケース内に収容された電極体と、絶縁フィルムからなり、上記電池ケースと上記電極体との間に介在して両者を絶縁する絶縁部材と、を備える電池に用いられる上記絶縁フィルムであって、ポリプロピレン系樹脂を主成分とし、熱可塑性エラストマーを含有し、冷キシレン可溶分が１６ｗｔ％以下であり、かつ、６０℃雰囲気下での降伏点強力が２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍである絶縁フィルムである。
この絶縁フィルムを用いて絶縁部材を形成し、更にこれを用いて電池を製造すれば、前述のように、絶縁フィルムに亀裂や破れが更に生じ難く、更に信頼性が高い電池とすることができる。
更に、上記の絶縁フィルムであって、前記熱可塑性エラストマーとして、前記ポリプロピレン系樹脂とは別に、エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマーを含有する絶縁フィルムとすると良い。この絶縁フィルムを用いて絶縁部材を形成し、更にこれを用いて電池を製造すれば、絶縁フィルムに亀裂や破れが更に生じ難く、更に信頼性が高い電池とすることができる。
更に、上記の絶縁フィルムであって、前記電池の前記絶縁部材は、上記絶縁フィルムを溶着して形成してなり、上記絶縁フィルムは、未延伸フィルムである絶縁フィルムとすると良い。未延伸フィルムを用いることで、溶着により容易に絶縁部材を形成でき、更にこれを用いて電池を製造すれば、信頼性の高い電池とすることができる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池（非水電解質二次電池）１（以下、単に「電池１」とも言う）を示す。また、図２に、本実施形態に係る袋状絶縁部材（絶縁部材）３０を示す。なお、本明細書では、図１における上方を電池１の上側ＵＷ、下方を電池１の下側ＤＷとして説明する。
この電池１は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両などに搭載される角型で密閉型のリチウムイオン二次電池である。この電池１は、電池ケース１０と、この内部に収容された電極体２０と、電池ケース１０と電極体２０との間に配置された袋状絶縁部材３０と、電池ケース１０に支持された正極端子４０及び負極端子４１等から構成されている。また、電池ケース１０内には、非水系の電解液１７が保持されている。
この電池１は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両などに搭載される角型で密閉型のリチウムイオン二次電池である。この電池１は、電池ケース１０と、この内部に収容された電極体２０と、電池ケース１０と電極体２０との間に配置された袋状絶縁部材３０と、電池ケース１０に支持された正極端子４０及び負極端子４１等から構成されている。また、電池ケース１０内には、非水系の電解液１７が保持されている。
このうち電池ケース１０は、直方体状で金属（本実施形態ではアルミニウム）からなる。この電池ケース１０は、上側ＵＷのみが開口した直方体箱状のケース本体部材１１と、このケース本体部材１１の開口１１ｈを閉塞する形態で溶接された矩形板状のケース蓋部材１３とから構成される。ケース蓋部材１３には、電池ケース１０の内圧が所定圧力に達した際に破断する安全弁１４が設けられている。また、このケース蓋部材１３には、電池ケース１０の内外を連通する貫通孔（注液孔）１３ｈが形成されている。この貫通孔１３ｈは、リベット１５により気密に封止されている。
また、ケース蓋部材１３には、それぞれ延出端子部材４３とボルト４４により構成される正極端子４０及び負極端子４１が、樹脂からなる絶縁樹脂部材４７を介して固設されている。電池ケース１０内において、正極端子４０は、後述する電極体２０のうち正極板２１の正極集電部２１ｍに接続され、負極端子４１は、電極体２０のうち負極板２５の負極集電部２５ｍに接続されている。
また、ケース蓋部材１３には、それぞれ延出端子部材４３とボルト４４により構成される正極端子４０及び負極端子４１が、樹脂からなる絶縁樹脂部材４７を介して固設されている。電池ケース１０内において、正極端子４０は、後述する電極体２０のうち正極板２１の正極集電部２１ｍに接続され、負極端子４１は、電極体２０のうち負極板２５の負極集電部２５ｍに接続されている。
次に、電極体２０について説明する。この電極体２０は、扁平状をなし、後述する袋状絶縁部材３０内に収められた状態で、電池ケース１０内に収容されている。電極体２０は、帯状の正極板２１と帯状の負極板２５とを、帯状のセパレータ２９を介して互いに重ねて捲回し、扁平状に圧縮したものである。
正極板２１は、帯状のアルミニウム箔からなる正極集電箔２２の両主面のうち、幅方向の一部でかつ長手方向に延びる領域上に、正極活物質層２３を帯状に設けてなる。正極活物質層２３には、正極活物質、導電剤及び結着剤が含まれる。また、正極集電箔２２のうち、幅方向の片方の端部は、自身の厚み方向に正極活物質層２３が存在せず、正極集電箔２２が露出した正極集電部２１ｍとなっている。前述の正極端子４０は、この正極集電部２１ｍに接続している。
正極板２１は、帯状のアルミニウム箔からなる正極集電箔２２の両主面のうち、幅方向の一部でかつ長手方向に延びる領域上に、正極活物質層２３を帯状に設けてなる。正極活物質層２３には、正極活物質、導電剤及び結着剤が含まれる。また、正極集電箔２２のうち、幅方向の片方の端部は、自身の厚み方向に正極活物質層２３が存在せず、正極集電箔２２が露出した正極集電部２１ｍとなっている。前述の正極端子４０は、この正極集電部２１ｍに接続している。
また、負極板２５は、帯状の銅箔からなる負極集電箔２６の両主面のうち、幅方向の一部でかつ長手方向に延びる領域上に、負極活物質層２７を帯状に設けてなる。負極活物質層２７には、負極活物質、結着剤及び増粘剤が含まれる。また、負極集電箔２６のうち、幅方向の片方の端部は、自身の厚み方向に負極活物質層２７が存在せず、負極集電箔２６が露出した負極集電部２５ｍとなっている。前述の負極端子４１は、この負極集電部２５ｍに接続している。
また、セパレータ２９は、樹脂、具体的にはポリプロピレン（ＰＰ）とポリエチレン（ＰＥ）からなる多孔質膜であり、帯状をなす。
また、セパレータ２９は、樹脂、具体的にはポリプロピレン（ＰＰ）とポリエチレン（ＰＥ）からなる多孔質膜であり、帯状をなす。
次に、袋状絶縁部材３０について説明する（図２も参照）。この袋状絶縁部材３０は、所定形状に切断した絶縁フィルム３１を折り畳み、絶縁フィルム３１同士を複数箇所で溶着して固定し、上側ＵＷのみに開口部３０ｈを有する袋状に形成したものである。この袋状絶縁部材３０は、電極体２０を包囲した状態で、電池ケース１０内に収容されており、電池ケース１０と電極体２０との間に介在して両者を電気的に絶縁している。
袋状絶縁部材３０を構成する絶縁フィルム３１は、ポリプロピレン系樹脂を主成分としている。具体的には、プロピレンが単独重合したホモのポリプロピレン樹脂、プロピレンにエチレンやブテンを共重合したランダムコポリマー樹脂、及び、プロピレンにエチレン系エラストマーをブレンドしたブロックコポリマー樹脂を使用している。また、この絶縁フィルム３１は、エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマー、具体的には、非結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマー、更に具体的には、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＲ）を含有している。
そして、この絶縁フィルム３１は、前述した手法により測定される「冷キシレン可溶分」が１６ｗｔ％以下（本実施形態では８ｗｔ％）である。更に、前述した手法により測定される「６０℃雰囲気下での降伏点強力」が２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍ（本実施形態では４．５Ｎ／１０ｍｍ）である。
そして、この絶縁フィルム３１は、前述した手法により測定される「冷キシレン可溶分」が１６ｗｔ％以下（本実施形態では８ｗｔ％）である。更に、前述した手法により測定される「６０℃雰囲気下での降伏点強力」が２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍ（本実施形態では４．５Ｎ／１０ｍｍ）である。
この絶縁フィルム３１は、ポリプロピレン系樹脂にエチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマー（具体的にはエチレン・プロピレンゴム）を配合した樹脂組成物を、樹脂の融点や溶融粘度（通常１〜２０ｇ／１０分）を考慮して溶融し、Ｔダイやリングダイにより押出し冷却することでフィルムに成型する、常法による製造方法で製造する。
押出されたフィルムは延伸してもよいが、絶縁フィルム３１から絶縁部材３０を形成する際の溶着性を良好にするには、延伸しないのが好ましい。本実施形態の絶縁フィルム３１は、Ｔダイにより押出され、冷却ドラムに巻き付けられながら冷却された未延伸フィルムであり、配向の指標である複屈折率が１×１０-2以下である。
押出されたフィルムは延伸してもよいが、絶縁フィルム３１から絶縁部材３０を形成する際の溶着性を良好にするには、延伸しないのが好ましい。本実施形態の絶縁フィルム３１は、Ｔダイにより押出され、冷却ドラムに巻き付けられながら冷却された未延伸フィルムであり、配向の指標である複屈折率が１×１０-2以下である。
なお、絶縁フィルム３１の厚さは、樹脂組成物の押出し量と引き取り速度で調整することができる。
また、絶縁フィルム３１の冷キシレン可溶分を１６ｗｔ％以下、６０℃雰囲気下での降伏点強力を２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍとするには、用いるポリプロピレン系樹脂の種類や配合量を適宜変更したり、エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマーの種類や配合量を適宜変更すればよい。
また、絶縁フィルム３１の冷キシレン可溶分を１６ｗｔ％以下、６０℃雰囲気下での降伏点強力を２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍとするには、用いるポリプロピレン系樹脂の種類や配合量を適宜変更したり、エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマーの種類や配合量を適宜変更すればよい。
（実施例及び比較例）
次いで、本発明の効果を検証するために行った試験の結果について説明する。まず、実施例１〜６として、「冷キシレン可溶分」のみが互いに異なる絶縁フィルム３１で形成した袋状絶縁部材３０を用い、それ以外は実施形態の電池１と同様にした６種類の電池を用意した。具体的には、絶縁フィルムの「冷キシレン可溶分」を、２ｗｔ％（実施例１）、４ｗｔ％（実施例２）、８ｗｔ％（実施例３）、９ｗｔ％（実施例４）、１２ｗｔ％（実施例５）、または１５ｗｔ％（実施例６）とした。なお、実施例３の電池は、前述した実施形態の電池１と同じ絶縁フィルム３１を用いている。
一方、比較例１として、「冷キシレン可溶分」が１７ｗｔ％の絶縁フィルムを用い、それ以外は実施形態の電池１と同様にした電池を用意した。
次いで、本発明の効果を検証するために行った試験の結果について説明する。まず、実施例１〜６として、「冷キシレン可溶分」のみが互いに異なる絶縁フィルム３１で形成した袋状絶縁部材３０を用い、それ以外は実施形態の電池１と同様にした６種類の電池を用意した。具体的には、絶縁フィルムの「冷キシレン可溶分」を、２ｗｔ％（実施例１）、４ｗｔ％（実施例２）、８ｗｔ％（実施例３）、９ｗｔ％（実施例４）、１２ｗｔ％（実施例５）、または１５ｗｔ％（実施例６）とした。なお、実施例３の電池は、前述した実施形態の電池１と同じ絶縁フィルム３１を用いている。
一方、比較例１として、「冷キシレン可溶分」が１７ｗｔ％の絶縁フィルムを用い、それ以外は実施形態の電池１と同様にした電池を用意した。
次に、実施例１〜６及び比較例１の各電池について、前述の「熱衝撃試験」を行って、試験後に電池を解体し、袋状絶縁部材の絶縁フィルムの状態をそれぞれ調査した。具体的には、目視にて絶縁フィルムを観察して、絶縁フィルムに破れが生じているか否かを判断した。その結果を表１に示す。
表１から判るように、比較例１の電池では、絶縁フィルムに破れが生じていた。これに対し、実施例１〜６の各電池では、いずれの電池においても、絶縁フィルムに破れが生じていなかった。このことから、絶縁フィルムの「冷キシレン可溶分」を１６ｗｔ％以下にすると、「熱衝撃試験」を行っても絶縁フィルムに破れが生じるのを防止できると考えられる。
なお、「冷キシレン可溶分」を１６ｗｔ％以下にすると、「熱衝撃試験」で絶縁フィルムに破れが生じなくなる理由は、以下であると考えられる。即ち、前述のように、絶縁フィルム３１は、熱可塑性エラストマーを含有している。熱可塑性エラストマーは、その結晶性が低いと「冷キシレン」に溶解し易いが、結晶性が高いと「冷キシレン」に溶解し難い。このため、「冷キシレン可溶分」は、結晶性の低い熱可塑性エラストマーの含有割合を示す。この結晶性の低い熱可塑性エラストマーは、柔軟性が低く破壊され易いため、その含有割合が多くなると、破れ易くなる。具体的には、「冷キシレン可溶分」が１６ｗｔ％を越えると、「熱衝撃試験」において絶縁フィルムに破れが生じると考えられる。
次に、実施例７〜１１として、「６０℃雰囲気下での降伏点強力」のみが互いに異なる絶縁フィルム３１で形成した袋状絶縁部材３０を用い、それ以外は実施形態の電池１と同様にした５種類の電池を用意した。具体的には、絶縁フィルムの「６０℃雰囲気下での降伏点強力」を、２．９Ｎ／１０ｍｍ（実施例７）、３．５Ｎ／１０ｍｍ（実施例８）、４．５Ｎ／１０ｍｍ（実施例９）、５．７Ｎ／１０ｍｍ（実施例１０）、または７．０Ｎ／１０ｍｍ（実施例１１）とした。なお、実施例９の電池は、前述した実施形態の電池１及び実施例３の電池と同じ絶縁フィルム３１を用いている。
一方、比較例２として、「６０℃雰囲気下での降伏点強力」が２．１Ｎ／１０ｍｍの絶縁フィルムを用い、また、比較例３として、「６０℃雰囲気下での降伏点強力」が７．８Ｎ／１０ｍｍの絶縁フィルムを用い、それ以外は実施形態の電池１と同様にした電池をそれぞれ用意した。
一方、比較例２として、「６０℃雰囲気下での降伏点強力」が２．１Ｎ／１０ｍｍの絶縁フィルムを用い、また、比較例３として、「６０℃雰囲気下での降伏点強力」が７．８Ｎ／１０ｍｍの絶縁フィルムを用い、それ以外は実施形態の電池１と同様にした電池をそれぞれ用意した。
次に、実施例７〜１１及び比較例２，３の各電池について、前述の「低温衝撃試験」を行って、試験後に電池を解体し、袋状絶縁部材の絶縁フィルムの状態をそれぞれ調査した。具体的には、目視にて絶縁フィルムを観察して、絶縁フィルムに微小な亀裂（クレーズ）が生じているか否かを判断した。その結果を表２に示す。
表２から判るように、比較例２，３の電池では、絶縁フィルムに微小な亀裂が生じていた。これに対し、実施例７〜１１の各電池では、いずれの電池においても、絶縁フィルムに微小な亀裂が生じていなかった。このことから、「６０℃雰囲気下での降伏点強力」が２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍの範囲内の絶縁フィルムを用いると、「低温衝撃試験」を行っても絶縁フィルムに微小な亀裂が生じるのを防止した電池を得られると考えられる。
なお、「６０℃雰囲気下での降伏点強力」を２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍの範囲内にすると、「低温衝撃試験」で絶縁フィルムに微小な亀裂が生じなくなる理由は、以下であると考えられる。即ち、電池が低温状態で衝撃を受けたときに、絶縁フィルムに微小な亀裂が発生するのは、引っ張り試験により得られる降伏点強力と関係があることが判った。
具体的には、降伏点強力が小さすぎると、具体的には２．５Ｎ／１０ｍｍよりも小さいと、絶縁フィルムが降伏し易く、伸びて薄くなり、低温時に電池に衝撃が掛かったときに、拘束による面圧が加わる電極体近傍の部分で微小な亀裂が生じ易くなる。一方、降伏点強力が大きすぎると、具体的には７．４Ｎ／１０ｍｍよりも大きいと、絶縁フィルムの剛性が高すぎて、低温時に電池に衝撃が掛かったときに、絶縁フィルムに微小な亀裂が生じ易くなる。このことから、６０℃雰囲気下での降伏点強力は、２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍの範囲とするのが良い。
具体的には、降伏点強力が小さすぎると、具体的には２．５Ｎ／１０ｍｍよりも小さいと、絶縁フィルムが降伏し易く、伸びて薄くなり、低温時に電池に衝撃が掛かったときに、拘束による面圧が加わる電極体近傍の部分で微小な亀裂が生じ易くなる。一方、降伏点強力が大きすぎると、具体的には７．４Ｎ／１０ｍｍよりも大きいと、絶縁フィルムの剛性が高すぎて、低温時に電池に衝撃が掛かったときに、絶縁フィルムに微小な亀裂が生じ易くなる。このことから、６０℃雰囲気下での降伏点強力は、２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍの範囲とするのが良い。
加えて、６０℃という比較的高温下での降伏点強力を条件としたのは、低温では、絶縁フィルムが硬くなるため、異なる種類の絶縁フィルム間での降伏点強力の差が小さくなる。一方、例えば６０℃などの高温では、絶縁フィルムが軟化するので、異なる種類の絶縁フィルム間で、降伏点強力の差異が大きく現れるからである。従って、絶縁フィルムの「６０℃雰囲気下での降伏点強力」を規定することで、具体的には、「６０℃雰囲気下での降伏点強力」が２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍの絶縁フィルムを用いることで、「低温衝撃試験」で絶縁フィルムに微小な亀裂が生じるのを防止した電池を得られると考えられる。
なお、絶縁フィルムの厚みが厚い方が降伏点強力は大きくなるが、絶縁フィルムが厚いと、電池ケース内に収容する電極体の厚みを減らす必要がある。このことから、絶縁フィルムの厚みは、３０〜８０μｍの範囲とするのが好ましい。
なお、絶縁フィルムの厚みが厚い方が降伏点強力は大きくなるが、絶縁フィルムが厚いと、電池ケース内に収容する電極体の厚みを減らす必要がある。このことから、絶縁フィルムの厚みは、３０〜８０μｍの範囲とするのが好ましい。
以上で説明したように、電池１は、前述の絶縁フィルム３１からなる絶縁部材３０を備えるので、前述した「熱衝撃試験」や「低温衝撃試験」を行っても、絶縁フィルム３１に亀裂や破れが生じるのを防止できる。従って、この電池１は、電池ケース１０と電極体２０との間に介在させる絶縁部材３０の絶縁フィルム３１に亀裂や破れが生じ難く、信頼性が高い。更に、絶縁部材３０を袋状絶縁部材としているので、この袋状絶縁部材３０により電極体２０を確実に包囲して、電極体２０と電池ケース１０との間を確実に絶縁できる。
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態では、溶着によって絶縁フィルム３１同士を固定して袋状絶縁部材３０を形成したが、これに限られない。例えば粘着テープや接着剤を用いて、絶縁フィルム３１同士を固定して袋状絶縁部材３０を形成してもよい。
例えば、実施形態では、溶着によって絶縁フィルム３１同士を固定して袋状絶縁部材３０を形成したが、これに限られない。例えば粘着テープや接着剤を用いて、絶縁フィルム３１同士を固定して袋状絶縁部材３０を形成してもよい。
また、実施形態では、ポリプロピレン系樹脂とは別に、エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマー（具体的にはエチレン・プロピレンゴム）を含んだ絶縁フィルム３１を例示したが、これに限られない。絶縁フィルムは、ポリプロピレン系樹脂とは別に、エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマーを含まないものとしてもよい。この場合、ポリプロピレン系樹脂を単独で溶融し、Ｔダイやリングダイにより押出し冷却することでフィルムに成型することにより、絶縁フィルムを製造できる。
１ 電池（リチウムイオン二次電池）
１０ 電池ケース
２０ 電極体
３０ 袋状絶縁部材（絶縁部材）
３０ｈ （袋状絶縁部材の）開口部
３１ 絶縁フィルム
４０ 正極端子
４１ 負極端子
１０ 電池ケース
２０ 電極体
３０ 袋状絶縁部材（絶縁部材）
３０ｈ （袋状絶縁部材の）開口部
３１ 絶縁フィルム
４０ 正極端子
４１ 負極端子
Claims (6)
- 金属製の電池ケースと、
上記電池ケース内に収容された電極体と、
絶縁フィルムからなり、上記電池ケースと上記電極体との間に介在して両者を絶縁する絶縁部材と、を備える
電池であって、
上記絶縁フィルムは、
ポリプロピレン系樹脂を主成分とし、
熱可塑性エラストマーを含有し、
冷キシレン可溶分が１６ｗｔ％以下であり、かつ、６０℃雰囲気下での降伏点強力が２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍである
電池。 - 請求項１に記載の電池であって、
前記絶縁フィルムは、
前記熱可塑性エラストマーとして、前記ポリプロピレン系樹脂とは別に、エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマーを含有する
電池。 - 請求項２に記載の電池であって、
前記絶縁フィルムは、未延伸フィルムであり、
前記絶縁部材は、上記絶縁フィルムを溶着して形成してなる
電池。 - 金属製の電池ケースと、
上記電池ケース内に収容された電極体と、
絶縁フィルムからなり、上記電池ケースと上記電極体との間に介在して両者を絶縁する絶縁部材と、を備える
電池に用いられる上記絶縁フィルムであって、
ポリプロピレン系樹脂を主成分とし、
熱可塑性エラストマーを含有し、
冷キシレン可溶分が１６ｗｔ％以下であり、かつ、６０℃雰囲気下での降伏点強力が２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍである
絶縁フィルム。 - 請求項４に記載の絶縁フィルムであって、
前記熱可塑性エラストマーとして、前記ポリプロピレン系樹脂とは別に、エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマーを含有する
絶縁フィルム。 - 請求項５に記載の絶縁フィルムであって、
前記電池の前記絶縁部材は、上記絶縁フィルムを溶着して形成してなり、
上記絶縁フィルムは、未延伸フィルムである
絶縁フィルム。
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