JP7296933B2 - 蓋体および密閉型電池 - Google Patents

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Description

本発明は、蓋体およびそれを用いた密閉型電池に関する。詳しくは、シール材を備える蓋体およびそれを用いた密閉型電池に関する。
リチウムイオン二次電池等の非水電解液二次電池は、車両搭載用電源あるいはパソコンや携帯端末等の電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン二次電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられている。
この種の二次電池は、例えば、電極体が電池ケース内部に収容された密閉型電池として構築される。かかる密閉型電池の蓋体には、シール材を介した状態で端子が取り付けられている。密閉型電池に用いられる端子として、例えば、電池ケース外部に露出する外部端子と、電池ケース内部の電極体と接続される内部端子とを備えた端子が用いられている。かかる構成の端子は、外部端子と内部端子のうち一方が、封口板の取付穴に挿通され、他方に対してかしめられることによって、蓋体に接続されている。
シール材には、電池ケース内部を気密に保つためのシール性が求められている。さらに、シール材には、端子をかしめによって封口板に取り付ける際の、かしめ強度に耐えられる機械強度が求められている。シール材の機械強度を向上させるため、シール材には無機フィラーが配合されている。
例えば、特許文献1には、樹脂部材の強度および耐衝撃性を向上させるために、樹脂部材にガラス繊維を配合させる技術が開示されている。
特開2020-55205号公報 特許第6132669号公報
これまでは、シール材に求められる性質として、かしめ強度に耐えられる機械強度が重要視されていた。しかしながら、近年では、製造コスト削減のため、電池に使用される部品の点数を減らすことが試みられている。例えば、端子をかしめによって接合するための部品を用いずに、金属製の端子や封口板を、樹脂材料からなるシール材と直接接合させることが検討されている。
このような場合、電池ケース内部において、電解液とシール材が接触することによって、シール材に含まれる無機フィラーが腐食する懸念がある。腐食が進行することによって、シール材と端子との接合強度が低下し、シール材のシール性が損なわれるおそれがある。
無機フィラーの電解液に対する耐腐食性については、これまで十分に検討されてこなかった。特許文献1に記載されている樹脂に配合されている無機物は、電解液に対して耐腐食性を有しない。特許文献2に記載されている樹脂は、耐薬品性を向上させる目的で球状シリカやガラスビーズが配合されているが、リチウムイオン二次電池等に使用される電解液に対しては耐腐食性を有しない。そのため、金属製の端子や封口板とシール材を直接接合させた密閉型電池に対し、シール材としてこれらの樹脂を適用することは、電池の長期使用の観点から好ましくない。
電解液による腐食が防止され、シール性を長期にわたって維持することができるシール材が求められている。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、電解液に対する耐腐食性を有する無機フィラーをシール材に配合することによって、封口板や端子といった金属部材と、樹脂材料からなるシール材の接合面の接合が長期的に維持される蓋体を提供することを目的とする。併せて、そのような蓋体を用いた、耐久性の高い密閉型電池を提供することを他の目的とする。
上記目的を実現するべく、ここで開示される蓋体は、開口部を有し、電極体を収容するケース本体を備えた密閉型電池に使用され、開口部を塞ぐ蓋体であって、端子部材と、端子部材を取り付けるための取付穴を有する封口板と、熱可塑性樹脂および無機フィラーを含むシール材とを備える。端子部材は、取付穴に、シール材と接合された状態で取り付けられている。ここで、無機フィラーとして、水1200ppmを含み、1M LiPFを含む試験電解液であって、該試験電解液の溶媒の容積比率がエチレンカーボネート:ジエチルカーボネート:ジメチルカーボネート=1:1:1である、65℃に調製された試験電解液に、7日間浸漬した後の体積変化率が20%以下であることを特徴とする無機物が使用されている。
ここで開示される密閉型電池用に使用される蓋体のシール材には、特に、上述した試験電解液に浸漬した場合にも、体積変化の小さい無機フィラーが使用されている。かかる構成によって、電解液がシール材に接触した場合にも、シール材の無機フィラーの体積変化が抑えられ、端子や封口板とシール材の接合面に剥離が生じにくい。その結果、シール材のシール性が長期的に維持される。
好適な一態様において、熱可塑性樹脂は、ポリアリーレンスルフィド樹脂から実質的に構成される。
金属との密着性に優れるポリアリーレンスルフィドをシール材の材料として使用することで、シール材のシール性が好適に維持される。
好適な一態様において、無機粒子は、アルミナ、チタン酸カリウム、炭化ケイ素、カーボンからなる群から選択された少なくとも1種から実質的に構成される。
これらの無機フィラーは、電解液に対する耐腐食性が特に高いため、シール材のシール性がより長期的に維持される。
ここに開示される技術の好適な一実施形態として、シール材は、負極端子と少なくとも一部がアンカー効果によって接合されている。
かかる構成を有する密閉型電池において、シール材と負極端子部材の接合面にかかる応力が低減されている。そのため、接合面に剥離が生じにくくなる。
ここに開示される技術の他の側面として、正極および負極を有する電極体と、開口部を有し、電極体を収容するケース本体と、開口部を塞ぐ、ここに開示される蓋体を備える密閉型電池が提供される。
一実施形態にかかる密閉型電池の内部構造を模式的に示す断面図である。 図1中のII-II線断面図であって、一実施形態に係る蓋体の構造を模式的に示す部分断面図である。
以下、適宜図面を参照しながら、ここで開示される蓋体および密閉型電池について、捲回電極体を備えたリチウムイオン二次電池を例に挙げて詳細に説明する。以下の実施形態は、当然ながらここに開示される技術を特に限定することを意図したものではない。
なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。以下の図面における長さや幅等の寸法関係は、実際の寸法関係を必ずしも反映するものではない。
本明細書において数値範囲をA~B(ここで、A,Bは任意の数値)と記載している場合は、A以上B以下を意味するものとする。本明細書において「実質的に構成」とは、構成成分のうち、不可避的な不純物の混入は許容され、構成成分の95重量%以上を占めることをいう。
図1は、本実施形態に係る密閉型電池10の内部構造を模式的に示す断面図である。図2は、蓋体34の構造を模式的に示す部分断面図である。なお、本明細書における図中の符号Xは密閉型電池の幅方向を示し、符号Yは厚さ方向を示し、符号Zは高さ方向を示す。これらの方向は説明の便宜上定めた方向であり、電池の設置態様を限定することを意図したものではない。
図1に示すように、本実施形態に係る密閉型電池10は、電極体20と、電池ケース30とを備えている。ここで開示される電極体20は、図示しない絶縁フィルム等で覆われた状態で、電池ケース30の内部に収容された発電要素であり、長尺シート状の正極21と、長尺シート状の負極22とが、同じく長尺シート状の2枚のセパレータ23、24を間に介在させつつ相互に重ねて扁平状に捲回されたいわゆる捲回電極体である。電極体20は、非水電解液(図示せず)とともに電池ケース本体32に収容され、内部が減圧された状態で蓋体34の周縁部が溶接等で封止され、密閉されている。
正極21は、箔状の正極集電体21Aと、当該正極集電体21Aの片面または両面に長手方向に沿って形成された正極活物質層21Bと、を備えている。また、幅方向Xにおける電極体20の一方の側縁部には、正極活物質層21Bが形成されておらず、正極集電体21Aが露出した正極集電体露出部21Cが設けられている。正極活物質層21Bには、正極活物質、バインダ、導電材等の種々の材料が含まれる。なお、正極活物質層21Bに含まれる材料については、従来の一般的なリチウムイオン二次電池で使用され得るものを特に制限なく使用することができ、本発明を特徴付けるものではないため詳細な説明は省略する。
負極22は、箔状の負極集電体22Aと、当該負極集電体22Aの片面または両面に長手方向に沿って形成された負極活物質層22Bと、を備えている。また、幅方向Xにおける電極体20の他方の側縁部には、負極活物質層22Bが形成されておらず、負極集電体22Aが露出した負極集電体露出部22Cが設けられている。正極活物質層21Bと同様に、負極活物質層22Bには、負極活物質やバインダ等の種々の材料が含まれる。負極活物質層22Bに含まれる材料については、従来の一般的なリチウムイオン二次電池で使用され得るものを特に制限なく使用することができ、本発明を特徴付けるものではないため詳細な説明は省略する。
セパレータ23、24は、正極21と負極22との間に介在し、これらの電極が直接接触することを防止する。図示は省略するが、セパレータ23、24には、微細な孔が複数形成されている。当該微細な孔は、電荷担体(リチウムイオン二次電池の場合は、リチウムイオン)が正極21と負極22との間で移動するように構成されている。
セパレータ23、24には、例えばポリプロピレン、ポリスチレン等のポリオレフィン製シート等、所要の耐熱性を有する樹脂シートが使用される。
電池ケース30に収容される非水電解液としては、典型的には非水溶媒と支持塩とを含有した、従来の一般的なリチウムイオン二次電池で使用され得るものを特に制限なく使用することができ、本発明を特徴付けるものではないため詳細な説明は省略する。
電池ケース30は、電極体20を収容する容器である。本実施形態における電池ケース30は、扁平な角型の容器であり、上面が開口した角型のケース本体32と、当該ケース本体32の開口部を塞ぐ板状の蓋体34とを備えている。蓋体34には、電池ケース30の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように設定された薄肉の安全弁36が設けられている。また、蓋体34には、非水電解質を注入するための注液口38が設けられている。ケース本体32や蓋体34には、所要の強度を有する金属材料が用いられ、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等が用いられ得る。
蓋体34は、封口板60と、正極端子部材40と、負極端子部材50と、シール材70とを備えている。封口板60は、矩形状のアルミニウム製の板であり、正極端子部材40および負極端子部材50が挿通されている取付穴64を備えている。
負極端子部材50は、高さ方向Zに沿って延びる長尺な金属部材である。図1に示されるように、負極端子部材50の下端部は、負極集電体露出部22Cと接続されている。図2に示されるように、負極端子部材50は、取付穴64を通り、電池ケース30の外部に露出している。負極端子部材50は、上端部50Aが封口板60と平行になるように、電池ケース30の外部に露出している部分が垂直に折り曲げられている。負極端子部材50は、取付穴64に、シール材70が接合された状態で取り付けられている。
正極端子部材40は、高さ方向Zに沿って延びる長尺な金属部材である。図1に示されるように、正極端子部材40の下端部は、正極集電体露出部21Cと接続されている。正極端子部材40は、取付穴64を通り、電池ケース30の外部に露出している。正極端子部材40は、上端部40Aが封口板60と平行になるように、電池ケース30の外部に露出している部分が垂直に折り曲げられている。正極端子部材40は、取付穴64に、シール材70が接合された状態で取り付けられている。
以下では、ここで開示される蓋体34の構成について、負極端子側の構成を元に、図2を参照しつつ説明する。図2は、図1中のII-II線断面図であって、ここで開示される蓋体34の、負極端子部材50を含んだ断面の構造を模式的に示す部分断面図である。なお、正極端子側の構成については、以下に説明する負極端子側の構成と同様の構成とすることができるので、詳細な説明は省略する。
シール材70は、負極端子部材50と封口板60とを絶縁し、かつ、密閉型電池10内部の気密性を保つため、取付穴64を塞ぐように、負極端子部材50と封口板60の間に配置されている。なお、シール材70に使用される熱可塑性樹脂や無機フィラーは一種類に限られず、複数の種類から構成されていてもよい。また、シール材70は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、熱可塑性樹脂と無機フィラー以外の材料を含んでいてもよい。
熱可塑性樹脂としては、従来の一般的な熱可塑性樹脂を用いることができる。これに限られないが、例えば、金属との密着性に優れる、ポリアリーレンスルフィド(PAS)等が用いられ、好ましくはポリフェニレンスルフィド(PPS)が用いられる。
本実施形態において、シール材70に含まれる無機フィラーとして、電解液に対して耐腐食性を有する無機物が使用されている。これらに限定されないが、耐腐食性を有する無機フィラーとして、例えば、アルミナ、チタン酸カリウム、炭化ケイ素、カーボン、アルカリガラス、石英ガラス等を用いることができる。なかでも、電解液に対する耐腐食性が特に高い、アルミナ、チタン酸カリウム、炭化ケイ素、カーボンを好適に用いることができる。無機フィラーの形状は特に限定されず、繊維状、鱗片状、球状等の形状のものを用いることができる。
電解液に対する無機フィラーの耐腐食性は、試験電解液への浸漬試験を行い、浸漬前後の体積変化率によって評価することができる。具体的には、以下の方法で無機フィラーの耐腐食性を評価することができる。
水1200ppmを含み、1M LiPFを含み、溶媒の容積比率がエチレンカーボネート:ジエチルカーボネート:ジメチルカーボネート=1:1:1である試験電解液を準備する。耐腐食性を評価したい無機フィラーを準備する。準備した無機フィラー(浸漬前無機フィラー)から、SEM観察によってランダムで30個の無機フィラーの体積を推定し、浸漬前無機フィラーの平均体積Vを算出する。準備した試験電解液を65℃に調整する。65℃に調整された試験電解液に、無機フィラーを7日間浸漬させる。7日間浸漬させた無機フィラー(浸漬後無機フィラー)を試験電解液から取り出す。SEM観察によって、ランダムで30個の浸漬後無機フィラーの体積を推定し、浸漬後無機フィラーの平均体積Vを算出する。(V-V)/Vを計算し、体積変化率とする。本明細書において、体積変化率が20%以下である無機フィラーを、耐腐食性を有する無機フィラーとする。
シール材70に含まれる無機フィラーとしては、試験電解液の浸漬前後で、体積変化が小さいものが好ましい。上記の方法で測定した体積変化率が20%以下であるのものが好ましく、10%以下であるものがより好ましく、1%以下であるものが更に好ましい。
本実施形態では、シール材70は、負極端子部材50と接触している面(接触面50C)においてアンカー効果によって接合されている。また、シール材70は、封口板60と接触している面(接触面60C)においてもアンカー効果によって接合されている。
具体的には、負極端子部材50上の接触面50Cおよび封口板60上の接触面60Cには、粗面処理が行われており、微細な凹凸が形成されている。当該凹凸にシール材が入り込むことによって、シール材70は負極端子部材50および封口板60と接合されている。粗面処理は、公知の物理的および/または化学的によって行うことができる。表面処理の方法として、レーザ処理、サンドブラスト処理、陽極酸化処理等の方法が例示される。
シール材70は、射出成形によって、封口板60および負極端子部材50とアンカー効果によって接合され、一体になった状態で成形することができる。また、射出成型の条件を適宜設定することにより、無機フィラーを封口板60および負極端子部材50に対して配向させることができる。
シール材70は、例えば、以下の方法で成型することができる。
シール材70に使用される、熱可塑性樹脂と無機フィラーを溶融させ、射出成形用の樹脂を準備する。封口板60と負極端子部材50を配置でき、かつ、シール材70の形状に合わせた金型を準備する。金型に、封口板60と、負極端子部材50を配置する。金型に、溶融した射出成形用の樹脂を所定の条件で流し込む。射出成形の条件は、シール材70の材料、各部材の寸法、無機フィラーの形状等によって適宜調整される。例えば、樹脂の温度は250~350℃程度、射出速度は10~60mm/秒程度、保持圧力は20~100MPa程度で行われ得る。
上述した実施形態では、負極端子部材50の接触面50Cおよび封口板60の接触面60Cの全面がアンカー効果によって接合されていたが、接合の範囲はこれに限定されない。接合強度とシール性が十分である限り、シール材70は、接触面50C、60Cと部分的に接合されていてもよい。
ここで開示される密閉型電池は、以上に説明したリチウムイオン二次電池に限定されるものではなく、例えば、ナトリウムイオン二次電池、マグネシウムイオン二次電池、あるいは、いわゆる物理電池に包含されるリチウムイオンキャパシタ等もここでいう密閉型電池に包含される例である。また、ここでは複数の正極および負極の電極体がセパレータを介して捲回された構造を有する捲回電極体を備えたリチウムイオン二次電池を用いて説明したが、電極体はかかる構成に限られず、複数の正極および負極の電極体がセパレータを介して積層された、いわゆる積層電極体であってもよい。
以下、好適な実施形態について実施例を挙げて説明するが、本発明をかかる実施例に限定することを意図したものではない。
ここでは、各種無機フィラーを用いて、無機フィラーの耐腐食性が密閉型電池の冷熱耐性に与える影響を評価した。具体的には、まず、種々の無機フィラーを電解液に浸漬させ、体積変化率を求めることにより、それぞれの無機フィラーの耐腐食性を評価した。次に、これらの無機フィラーを用いて密閉型電池の蓋体を模擬した試験サンプルを作製した。そして、試験サンプルに対して電解液の浸漬を行い、その後に冷熱サイクル試験とヘリウムリーク試験を行った。
<無機フィラーの体積変化率の測定>
試験サンプル例1~例11に使用する、表1に記載された無機フィラーについて、上述した試験電解液への浸漬試験と同様の方法で、体積変化率を測定した。結果を表1に示す。
<試験サンプルの作製>
例1
PPSと、アルカリガラスを、PPS:アルカリガラス=80:20の重量比になるように準備した。PPSを330℃で溶融させ、アクリルガラスと混合させ、射出成形材料を準備した。
中央にφ8mmの貫通孔が設けられた、50mm×50mm×3mmのアルミニウム製の試験片を準備した。当該試験片の一方の表面に対し、レーザ照射によって粗面処理を施した。
試験片の粗面処理が施された面に対し、試験片の貫通孔を塞ぎ、かつ、試験片の中心にφ16mm×3mmの射出成型体を成形できるような金型を準備した。当該金型に試験片を配置した。
330℃の試験用成形材料を、金型に対して射出速度50mm/秒で充填させた。
試験用成形材料が冷え固まったら金型を外し、試験片にφ16mm×3mmの成形体が成形された試験サンプル例1を得た。試験サンプルの一方の面には成形体が成形されており、他方の面には成形体が成形されていない。以下、成形体が成形されている面を成形面、成形体が成形されていない面を非成形面という。
例2~11
使用する無機フィラーとして、表1に記載の無機物を用いた以外は、試験サンプル例1と同様にして、試験サンプル例2~例11を作製した。
Figure 0007296933000001
<試験サンプルの浸漬>
作製した試験サンプル例1~例11を、上述した試験電解液に3か月間浸漬させた。
<冷熱サイクル試験>
試験電解液に浸漬させた試験サンプル例1~例11について、-65℃から120℃の冷熱サイクルを5500サイクル行った。
<ヘリウムリーク試験>
冷熱サイクル試験後の試験サンプル例1~例11について、試験片と射出成形体間のシール性を評価するため、ヘリウムディテクタを用いてヘリウムリーク試験を行った。差圧が2気圧となるように、非成形面側からヘリウムの導入および成形面側から吸引を行い、成形面側からヘリウムのリーク量の検出を行った。ヘリウムディテクタで検出されたヘリウムのリーク量が、1.0×10-5(Pa・m/秒)以上となった場合を×評価、それ未満を〇評価とした。結果を表1に示す。
表1に示されるように、体積変化率が20%以下の無機フィラーを用いた試験サンプル例1~例6については、冷熱サイクル試験後も試験片と射出成形体間のシール性が良好であった。体積変化率が20%より大きい無機フィラーを用いた試験サンプル例7~例11については、冷熱サイクル試験後の試験片と射出成形体間のシール性が良好ではなかった。
試験サンプル例1~例6のような、電解液に浸漬させても体積変化率が低い無機フィラーを密閉型電池のシール材に用いることによって、シール材のシール性を長期にわたって維持させることができる。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
10 密閉型電池
20 電極体
21 正極
21A 正極集電体
21B 正極活物質層
21C 正極集電体露出部
22 負極
22A 負極集電体
22B 負極活物質層
22C 負極集電体露出部
23,24 セパレータ
30 電池ケース
32 ケース本体
34 蓋体
36 安全弁
38 注液口
40 正極端子部材
40A 上端部
50 負極端子部材
50A 上端部
50C 接触面
60 封口板
60C 接触面
64 取付穴
70 シール材

Claims (4)

  1. 開口部を有し、電極体を収容するケース本体を備えた密閉型電池に使用され、前記開口部を塞ぐ蓋体であって、
    端子部材と、
    前記端子部材を取り付けるための取付穴を有する封口板と、
    熱可塑性樹脂および無機フィラーを含むシール材と
    を備え、
    前記端子部材は、前記取付穴に、前記シール材と接合された状態で取り付けられており、
    ここで、前記無機フィラーとして、水1200ppmを含み、1M LiPFを含む試験電解液であって、該試験電解液の溶媒の容積比率がエチレンカーボネート:ジエチルカーボネート:ジメチルカーボネート=1:1:1である、65℃に調製された試験電解液に、7日間浸漬した後の体積変化率が20%以下であることを特徴とする無機物が使用されており、
    前記無機物は、アルカリガラスと、石英ガラスとのうち少なくともいずれかを含み、かつ、構成成分の95重量%以上が、アルカリガラスと石英ガラスとのうち少なくともいずれかである、蓋体。
  2. 前記熱可塑性樹脂は、ポリアリーレンスルフィド樹脂が構成成分の95重量%以上を占める、請求項1に記載の蓋体。
  3. 前記シール材は、前記封口板および前記端子部材と、少なくとも一部がアンカー効果によって接合されている、請求項1または2に記載の蓋体。
  4. 正極および負極を有する電極体と、
    開口部を有し、前記電極体を収容するケース本体と、
    前記開口部を塞ぐ、請求項1~3のいずれか一項に記載の蓋体と
    を備える密閉型電池。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008027823A (ja) 2006-07-25 2008-02-07 Denso Corp 電池容器用封口板,その製造方法および非水電解液電池
JP2008311217A (ja) 2007-05-16 2008-12-25 Hitachi Chem Co Ltd 非水電解液系エネルギーデバイス電極用バインダ樹脂組成物、これを用いた非水電解液系エネルギーデバイス電極及び非水電解液系エネルギーデバイス
JP2012131896A (ja) 2010-12-21 2012-07-12 Tosoh Corp ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物およびそれよりなる二次電池封口板用シール部材
JP2017117560A (ja) 2015-12-22 2017-06-29 トヨタ自動車株式会社 ニッケル水素電池
WO2017119485A1 (ja) 2016-01-08 2017-07-13 日本ゼオン株式会社 非水系電解液を用いた電気化学デバイス用のシール剤および電気化学デバイス用シール剤組成物
JP2019169272A (ja) 2018-03-22 2019-10-03 三洋化成工業株式会社 樹脂集電体、及び、リチウムイオン電池

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6905637B2 (en) * 2001-01-18 2005-06-14 General Electric Company Electrically conductive thermoset composition, method for the preparation thereof, and articles derived therefrom
JP4294457B2 (ja) * 2003-12-10 2009-07-15 Jsr株式会社 プロトン伝導体組成物およびプロトン伝導膜
US20070037053A1 (en) * 2005-08-12 2007-02-15 Satish Anantharaman Battery case having improved thermal conductivity
JP2008027849A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Denso Corp シール部材
JP5728025B2 (ja) * 2010-11-26 2015-06-03 大成プラス株式会社 金属樹脂複合体とその製造方法
JP5370781B2 (ja) * 2011-01-21 2013-12-18 株式会社デンソー 密閉型電池筐体及びそれを用いた密閉型電池
JP2012248487A (ja) * 2011-05-31 2012-12-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電気器具
JP6558030B2 (ja) * 2014-08-20 2019-08-14 東ソー株式会社 ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物およびそれよりなる二次電池封口板用シール部材

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008027823A (ja) 2006-07-25 2008-02-07 Denso Corp 電池容器用封口板,その製造方法および非水電解液電池
JP2008311217A (ja) 2007-05-16 2008-12-25 Hitachi Chem Co Ltd 非水電解液系エネルギーデバイス電極用バインダ樹脂組成物、これを用いた非水電解液系エネルギーデバイス電極及び非水電解液系エネルギーデバイス
JP2012131896A (ja) 2010-12-21 2012-07-12 Tosoh Corp ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物およびそれよりなる二次電池封口板用シール部材
JP2017117560A (ja) 2015-12-22 2017-06-29 トヨタ自動車株式会社 ニッケル水素電池
WO2017119485A1 (ja) 2016-01-08 2017-07-13 日本ゼオン株式会社 非水系電解液を用いた電気化学デバイス用のシール剤および電気化学デバイス用シール剤組成物
JP2019169272A (ja) 2018-03-22 2019-10-03 三洋化成工業株式会社 樹脂集電体、及び、リチウムイオン電池

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