JPH1186842A

JPH1186842A - 表面処理した電池用端子

Info

Publication number: JPH1186842A
Application number: JP9264818A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Tanaka; 克美田中; Koji Minamitani; 広治南谷; Koji Miyano; 幸治宮野; Yoshimichi Miyajima; 美道宮島
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Showa Aluminum Can Corp
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 1999-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】リチウムイオン二次電池において、ヒートシ
ールにより金属との接着性、高温ヒートシール性及び対
電解液耐性に優れ、かつ密着性、気密性を確保できる電
池のシールができる方式の提供。【解決手段】ヒートシールにより密封するタイプのリ
チウムイオン二次電池用端子において、少なくともヒー
トシールする部分及び電池の外側の２〜５ｍｍに及ぶ範
囲の全面にマレイン化ＰＰをコーティングし、表面処理
した電池用端子及び該電池用端子を用い、ヒートシール
したポリマー電池の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】【発明の属する技術分野】

【０００１】本発明は、電子部品、特に携帯電話、ノー
ト型パソコンなどに使用されているリチウムイオン二次
電池、特にヒートシールタイプの固体電解質を用いたポ
リマー電池に使用する電池用端子として、密封性及び高
温ヒートシール性に優れたリチウム電池用端子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】リチウムイオン二次電池は、ニッケル−
水素電池などの従来の二次電池と比較して体積効率、重
量効率が優れており、携帯電話、ノート型パソコンなど
の分野の電源として広く採用されている。リチウムイオ
ン二次電池の中で、導電性ポリマーなどの固体電解質を
用いた電池はポリマー電池と呼ばれており、これまでの
ＰＣ（プロピレンカーボネート）、ＤＥＣ（ジエチレン
カーボネート）、ＥＣ（エチレンカーボネート）などの
非水電解液を用いたリチウムイオン二次電池と比較して
電池自体を薄くでき、電解液の液漏れなどの危険も少な
く安全性に優れているなどの特徴を有し、現在今後の発
展が有望視されている電池である。

【０００３】ポリマー電池ケース（ポリマー電池用包
材）のシール方法として、ヒートシールにより密封する
タイプ（ヒートシールタイプ）と、金属接合により気密
とするタイプ（金属ケース）の２種類あるが、端子の取
り出しやすさ、電池ケースのシールの簡単さからヒート
シールタイプが主流となりつつある。このヒートシール
タイプのシーラントとしては次の条件を満足する必要が
ある。金属との接着性：電池用端子（Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｕ）と
の接着性に優れ、特に端子まわりの密封性が得れらるこ
と。高温ヒートシール性：夏期に自動車内などに放置さ
れ、９０℃前後の高温になるが、このような条件でも密
封性を保持できること。対電解液耐性：ポリマー電池の固体電解質といって
も、電解質と少量の溶剤（ＰＣ、ＤＥＣ、ＥＣなど）を
含有しており、これら電解液によりヒートシール部分の
接着力が低下したり、ヒートシール部分が電解液に溶解
したりして、電解液（固体電解質）を汚染し、性能の低
下をしないこと。

【０００４】金属との接着性に優れるポリマー（シーラ
ント）としてはアイオノマーがあるが、該樹脂は高温ヒ
ートシール性の点で不適当であり、また電解液中にアイ
オノマー成分が溶出し、電解液に悪影響を与える恐れが
ある。ポリオレフィン系樹脂は、対電解液耐性において
は優れており、特にポリプロピレンはポリマー電池の必
要とする高温ヒートシール性の要件をほぼ満足するた
め、通常ポリプロピレンフィルムをヒートラミネートに
よりアルミニウム箔に貼り合わせた包材が用いられるこ
とが多いが、金属（端子）との接着性において問題があ
り、端子まわりの信頼性のある密封性を得ることが困難
であった。また該方法は、ヒートラミネートであるため
コストアップになっていた。また電池の体積効率の関係
でシール幅を大きく取れない場合や、有機溶剤（電解
液）の透過を最小限にするためヒートシール断面厚さを
小さくしたい場合などがあるが、このような場合におい
て厚さが１００ミクロン程度の端子においてはヒートシ
ールが困難で、気密性を確保するのにシーラントの選択
に限界があり、歩留の低下が避けられなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、リチウムイ
オン二次電池において、ヒートシールにより金属との接
着性、高温ヒートシール性及び対電解液耐性に優れ、か
つ密着性、気密性を確保できる電池のシールができる方
式の開発を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）ヒー
トシールにより密封するタイプのリチウムイオン二次電
池用端子において、少なくともヒートシールする部分を
マレイン化ＰＰにより表面処理した電池用端子、（２）
マレイン化ＰＰによる処理が、電池用端子のヒートシ
ール部分及び電池の外側の２〜５ｍｍに及ぶ範囲の全面
にマレイン化ＰＰをコーティングした（１）記載の表面
処理した電池用端子、（３）マレイン化ＰＰのコーテ
ィング厚さが２〜１０ｇ／ｍ² （乾燥時）である（１）
または（２）記載の表面処理した電池用端子、及び
（４）上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の、
あらかじめマレイン化ＰＰにより前処理した電池用端子
を用い、ポリマー電池ケースをヒートシールにより密封
するポリマー電池の製造方法を開発することにより上記
の目的を達成した。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明において電池とは、リチウ
ムイオン二次電池、特に好ましい対象としては導電性高
分子を固体電解質として使用した薄型リチウムイオン二
次電池である。以下ポリマー電池を主体として説明する
が、リチウムイオン二次電池であればポリマー電池と同
様に使用できる。ポリマー電池包材に使用するアルミニ
ウム箔としては、電池のサイズ、使用目的などにより変
わるが、通常は厚さ２０〜３００ミクロンの純アルミニ
ウム系（１Ｎ３０など）、アルミニウム−鉄系合金（Ｎ
Ｅ−１など）、アルミニウム−マンガン系合金（３００
３など）が使用される。前処理などを組み合わせること
により、調質としてはＨ₁₈〜Ｏ材などの広い範囲のもの
を使用できる。

【０００８】ポリマー電池用包材としては多くの種類が
あり、目的、サイズなどによりそれぞれ適切な厚さ、種
類を選択されているが、その一例として、ポリプロピレ
ン樹脂（厚さ２０〜１００ミクロン程度）をラミネート
した複合アルミニウム箔があるが、その内面には金属と
の接着性が優れ、高温ヒートシール性、対電解液耐性を
満足するものとして無水マレイン酸変性ポリプロピレン
（マレイン化ＰＰ）をコーティングしたものが好まし
い。具体的には、ヒートシール密封性を高めるために、
前記アルミニウム箔に直接、またはアルミニウム箔にポ
リプロピレンをヒートラミネートしたポリプロピレン面
にマレイン化ＰＰをコーティングする。コーティング剤
としては、通常分散タイプのコーティング剤を用いる。
例えばトルエン中にマレイン化ＰＰ粒子（３〜５ミクロ
ン）を固形分濃度１５〜３０重量％、コーティングし易
さからは好ましくは１７〜２５重量％くらいのディスパ
ージョンを用いることが良い。コーティング方法として
は特に限定する必要はないが、グラビヤコート、ロール
コートなどで行う。塗布量としては、乾燥時のマレイン
化ＰＰとして２〜１０ｇ／ｍ² 、好ましくは３〜７ｇ／
ｍ² 位を塗布する。乾燥の条件としては１８０〜３００
℃、５〜３０秒程度で良い。

【０００９】本発明のポリマー電池用包材としては、外
面がアルミニウム箔とした上記の複合アルミニウム箔で
あっても使用可能ではあるが、ポリマー電池用包材は通
常薄い包材が用いられるため、耐突き刺し性を要求され
ることが多く、このためアルミニウム箔の外面に、延伸
ナイロンフィルムまたは延伸ポリエチレンテレフタレー
ト（いわゆるポリエステルフィルム、以下ＰＥＴフィル
ムという。）などの厚さ１０〜５０ミクロンの耐熱性二
軸延伸フィルムをドライラミネートして用いる。ドライ
ラミネートは、例えばウレタン系の接着剤を３〜４ｇ／
ｍ² を塗布し、通常の条件で処理したものを用いること
ができる。樹脂の種類、強度、厚みなどは目的に応じ、
随時変更してもよい。上記のようにして得られたポリマ
ー電池用包材に、正極及び負極の電極、固体電解質及び
電極からの端子を内装し、端子を含めて包材をヒートシ
ールする。ヒートシールの安定性を確保する目的で、マ
レイン化ＰＰ粒子にポリエチレン粒子をブレンドし、ヒ
ートシール温度を低め（１５０〜２５０℃）とすること
も可能である。

【００１０】本発明においては、上記のようなヒートシ
ール性、密着性を改良した電池用包材を用いてもポリマ
ー電池のヒートシール部において問題となる電池用端子
のシール部分の改良をなすべく検討を行い、対応策を完
成したものである。すなわち、ヒートシールにより密封
するタイプのリチウム電池用端子において、電池に組み
立てる前にあらかじめ電池用端子の少なくともヒートシ
ールする部分をマレイン化ＰＰにより表面処理した電池
用端子を用いることにある。この場合に用いるマレイン
化ＰＰは、前述のポリマー電池用包材において使用した
マレイン化ＰＰと同じものであってよい。

【００１１】これを図面を参照して更に詳しく説明す
る。図１において、１は外面フィルム、２はアルミニウ
ム箔、３はマレイン化ＰＰ、４はポリプロピレンフィル
ム、５はマレイン化ＰＰからなる電池用包材である。
（通常の電池用包材であればこの形式の電池用包材であ
る必要はなく、例えば３のマレイン化ＰＰに代えてドラ
イラミネートを用いてもよくまたヒートラミネートした
ものであってもよい。）これに電池用端子を挿入してヒートシールするが、この
電池用端子はあらかじめマレイン化ＰＰを少なくともヒ
ートシール部分（Ａ）は必ずマレイン化ＰＰをコーティ
ングすることが必要である。

【００１２】好ましくは電池の外側の部分の２〜５ｍｍ
（Ｂ）も同時にコーティングしておくことである。この
部分（Ｂ）をコーティングしておくことにより、頻度は
それほど多くはないが時々発生する電池用包材のアルミ
ニウム箔と電池用端子との接触によるトラブルを確実に
防止できる。このようにマレイン化ＰＰのコーティング
範囲を広くしておくことにより電池用端子が厚かった
り、ヒートシールの長さ（Ａ）を短くしたい時あるいは
断面シール厚さを薄くしたい場合などにおいても端子の
形状に沿ってマレイン化ＰＰが端子の周囲に完全に密着
でき、端子回りの密封性を確保することができヒートシ
ールを確実にすることができる。この際に電池用包材の
内面にマレイン化ＰＰをコーティングした複合アルミニ
ウム箔を用いる時は、電池用包材のマレイン化ＰＰと電
池用端子の表面にコーティングしたマレイン化ＰＰの両
面のマレイン化ＰＰの接着が確実になるためより一層好
ましい。

【００１３】この場合の電池用端子としては、余り固定
化されておらずポリマー電池のサイズ、容量などにより
変わるが、厚さ２０〜１００ミクロン、幅１〜１０ｍｍ
の、材質的には一般にアルミニウム、銅、ニッケルなど
が用いられる。マレイン化ＰＰのコーティング方法とし
ては特に限定する必要はないが、例えばマレイン化ＰＰ
のディスパージョンを電池用端子のヒートシール部分
（Ａ部分）のみ、好ましくはヒートシール部分（Ａ部
分）とヒートシールから外側の２〜５ｍｍの範囲（Ｂ部
分）をロールコート、スプレーなどの方法によりコーテ
ィングする。マレイン化ＰＰのディスパージョンは、例
えば主溶剤としてトルエンを用いたマレイン化ＰＰ粒子
が１７〜２５％含有するものを、乾燥後の重量として２
〜１０ｇ／ｍ² となるように塗布し、１８０〜３００℃
で約５〜３０秒間乾燥することによりコーティングを行
うことができる。このコーティング厚さが２ｇ／ｍ² 未
満においては接着性にむらの発生することが有り、また
１０ｇ／ｍ² を超えてコーティングしてもその効果は向
上することがないので意味がないばかりか接着強度が低
下する危険がある。以上ポリマー電池に関して説明をし
たが、上記のことから明らかなようにヒートシールタイ
プのリチウムイオン二次電池の端子のシール部分に本発
明が適用できることはもちろんである。

【００１４】

【実施例】

（実施例、比較例）電池用端子を想定した厚さ１００ミ
クロン×幅５ｍｍ×長さ１００ｍｍのアルミニウム箔
（１Ｎ３０）を用い、ヒートシール部分及びヒートシー
ル部分から外側３ｍｍにマレイン化ＰＰを４ｇ／ｍ² コ
ーティングし、外面フィルムに厚さ１０ミクロンのナイ
ロンフィルムを、厚さ３０ミクロンのアルミニウム箔に
ラミネートし、その内面側にマレイン化ＰＰを４ｇ／ｍ
² コーティングした複合アルミニウム箔を電池用包材と
して用い、ヒートシール後の包材と電池用端子回りの密
封性、電池とした時の導通テストを行った。なお比較の
ため、実施例と同じアルミニウム箔にマレイン化ＰＰ処
理を行わない電池用端子想定品をを使用したほかは実施
例と同様にして行った。結果を表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】［試験方法］１）端子回りの密封性テスト：複合アルミニウム箔２枚
重ね、その３方をヒートシールし、袋状にして開口部か
らＰＣ及びＤＥＣを含有する電解液を含有させた脱脂綿
を挿入し、更にアルミニウム製電池用端子を配置してヒ
ートシール（２１０℃、２ｋｇ／ｃｍ² 、１．５秒）し
た後サンプルを水中に入れ、注射針より徐々に空気をサ
ンプル内に注入し、空気漏れが生じた時のゲージ圧を測
定した。２）サンプル数は５０個づつで行った。

【００１７】

【発明の効果】本発明は、ヒートシールにより密封する
タイプのリチウムイオン二次電池用端子において、電池
用端子の少なくともヒートシールする部分をマレイン化
ＰＰにより表面処理することにより電池用端子回りの気
密性が向上し、更にヒートシール部分から外側の部分を
含めて、電池用端子のヒートシール部分及び電池の外側
の２〜５ｍｍに及ぶ範囲の全面にマレイン化ＰＰをコー
ティングする時は、ヒートシールタイプのリチウムイオ
ン二次電池において、電池用包材との短絡防止に効果の
ある電池用端子となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のポリマー電池のヒートシール部の断面
図の１例。

【符号の説明】

１外装フィルム２アルミニウム箔３マレイン化ＰＰ４ヒートラミＰＰ５マレイン化ＰＰ６マレイン化ＰＰ７電池用端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮島美道大阪府堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒートシールにより密封するタイプのリ
チウムイオン二次電池用端子において、少なくともヒー
トシールする部分を無水マレイン酸変性ポリプロピレン
（以下本発明においては「マレイン化ＰＰ」という。）
により表面処理したことを特徴とする表面処理した電池
用端子。
【請求項２】マレイン化ＰＰによる処理が、電池用端
子のヒートシール部分及び電池の外側の２〜５ｍｍに及
ぶ範囲の全面にマレイン化ＰＰをコーティングした請求
項１記載の表面処理した電池用端子。
【請求項３】マレイン化ＰＰのコーティング厚さが２
〜１０ｇ／ｍ² （乾燥時）である請求項１または２記載
の表面処理した電池用端子。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の、
あらかじめマレイン化ＰＰにより前処理した電池用端子
を用い、ポリマー電池ケースをヒートシールにより密封
することを特徴とするポリマー電池の製造方法。