(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、負極、電解質等および前記正極と前記負極と接続したリード線を封入袋にて封入し、前記リード線夫々の一部を外部に取り出してなる非水電解質電池において、前記リード線の導体直上のみにマレイン酸変成ポリオレフィン層を設けたことを特徴とする非水電解質電池用リード線。
【請求項２】
正極、負極、電解質等および請求項１に記載のリード線を封入袋にて封入し、前記リード線夫々の一部を外部に取り出してなる非水電解質電池において、前記封入袋のヒートシール部がマレイン酸変成ポリオレフィンよりなることを特徴とする非水電解質電池用封入袋。
【請求項３】
請求項１に記載のリード線であって、前記導体の形状が平角であることを特徴とする非水電解質電池用リード線。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器の電源に使用される非水電解質電池用の封入袋及び、電極と外部との接続のためのリード線に関するものである。
より詳細には、非水電解質電池を構成する正極、負極、電解液等を封入し、正極と負極のリード線を夫々外部に取り出す構造とし、これらのリード線をも封入する袋であって、密封信頼性の高い構成を有することを特徴とする。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化と共に電源としての電池の小型化、薄肉化への要求も強まっている。こうした要求に対して、電極、電解質等をプラスチックやプラスチックと金属とのはりあわせによる袋に封入するタイプの電池が種々検討されている。こうしたタイプの電池の課題の１つは、いかにして密封信頼性を向上させるかである。
【０００４】
前記の課題に対しても種々の検討が行われており、たとえば、特開昭５６−７１２７８号にみられるごとく、シート状バッテリーの「熱融着しろ」を出来るだけ少なくして小形化を図り、かつ、リード線金属を直接プラスチック袋に熱封入するのではなく、あらかじめリード線に樹脂被覆したものを用いることで、密封性の向上をはかる試みが提案されている。
【０００５】
また、特開平３−６２４４７号にみられる如く、封入袋のシール部分の材料をアクリル酸変成ポリエチレン又はアクリル酸変成ポリプロピレンを用いることで、密封性の向上をはかる試みが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開昭５６−７１２７８号にみられる方法では、電池を封入している袋が樹脂単体で形成されているため、密封性が悪く、外部から水分が侵入したり、電解液が揮発するために、有機溶媒系の固体電解質を利用した非水電解質電池に適用できない。
一方、特開平３−６２４４７号に開示されている方法では、有機溶媒を利用した非水電解質電池では電解液の揮発防止には有効であるが、吸湿性の高いアクリル酸変成ポリオレフィンを利用しているために、外部から水分が侵入しやすいという問題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明等は、前記の課題について種々検討し、リード線の導体の直上のみにマレイン酸変成ポリオレフィン層を設け、更に封入袋のシール部分の材質にもマレイン酸変成ポリオレフィンを使用することが密封信頼性の向上に役立つことを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
以下、本発明を図を用いて詳細に説明する。
電極、電解質、隔膜等が封入袋に挿入されたタイプの電池に於ては、図３に示す如く、直接接触する封入袋の内側の最内層の絶縁体１２が融着されることにより封入袋が作製されている。そして、模擬的に図２に示した如くに、封入袋に正極、負極、隔膜、電解液が収納され、又、図４に示す如く、封入袋とリード線は、封入袋の絶縁体１２とリード線の最外層の絶縁体１１が融着されることにより一体化され、リード線が外部に取り出されており、封入袋内部に於てリード線が、正、負極の極板にそれぞれ接続されている。リード線と電極とは、あらかじめ接続され、封入袋に封入される。
【０００９】
正極，負極極板は、集電体と呼ばれる金属箔やエキスパンデッドメタル等の金属基材上に活物質層が形成された構造を有する。リード線と正極、負極極板の接続方法については特に限定されないが、この極板の金属基材とリード線の導体とをスポット溶接や、超音波溶接等で接続する方法が好ましく利用できる。
【００１０】
このリード線導体の材質には、正極接続用には、非常に高い電位がかかるために、高電位で溶解しない材質のものが望ましい。そのためにアルミニウム、またはチタン、あるいはこれらの金属の合金が好ましく利用できる。負極接続用には、過充電で、リチウムが析出したり、過放電では、電位が高くなることから、リチウムが析出した場合形状が変化しにくい、即ちリチウムと合金を形成しにくく、比較的高電位で溶解しにくい材質のものが好ましい。以上の観点から、導体の材質には、ニッケルまたは銅、あるいはこれらの金属の合金が好ましく利用できる。
【００１１】
導体の形状については、丸型や平角導体の単線が好ましく利用できるが、丸型の場合、電池容量が大きい場合には、丸型の直径が大きくなるため、封入袋の最内層の絶縁体１２の間にはさまれるリード線の厚みが大きくなるために、リード線の最外層の絶縁体１１と封入袋の最内層の絶縁体１２との融着部に間隙が生じやすくなり、リード線と封入袋の融着部での密閉の信頼性が低くくなる問題がある。
それに対して、平角導体を利用した場合には、電池容量増加に対しても導体の厚みを大きくせずに幅を大きくすることで断面積をかせぐことができるために、封入袋の最内層の絶縁体１２との間にはさまれたリード線の絶縁体１１との融着部の密閉に対する信頼性の低下はおこらない。更にＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）等を利用した外部回路や、電極極板との接続においても平角導体の方が接触面積が大きく、スポット溶接や超音波溶接により、より信頼性の高い接続を行うことが可能となる。
【００１２】
電解質には、プロピレンカーボネート，γ−ブチロラクトン，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、２−ジメトキシエタン，テトラヒドロフランなどの有機溶媒にＬｉＣｌＯ４，ＬｉＢＦ４，ＬｉＰＦ６，ＬｉＡｓＦ６等の非水電解液やリチウムイオン伝導性の固体電解質などが利用できる。
【００１３】
封入袋は、アルミ箔等の金属箔や金属蒸着層がサンドイッチ状に挿入されたプラスチックとのはりあわせ材料を用いるものが好ましく、少なくとも内側のプラスチックは電解質に溶解しないことが必要である。
【００１４】
本発明の重要な特徴の１つは、この封入袋の内側の材料の選定にある。封入袋の最内層にマレイン酸変成ポリオレフィンを使用し、シートシール部をこのマレイン酸変成ポリオレフィンで構成することにより、密封信頼性を顕著に向上させることができる。
【００１５】
本発明の別の特徴として、リード線の絶縁構成があげられる。リード線は前記の如く、導体を電極に接続し、封入袋の外部に取り出して、電極と外部の機器等との接続の役割を果たす。封入袋の密封性のため、リード線の絶縁体を封入袋のヒートシール部に封入して一体とするが、絶縁体と導体との気密性が不充分だと封入袋全体の密封信頼性が不足することになる。
【００１６】
リード線の導体直上にマレイン酸変成ポリオレフィン層を設けることにより、リード線の導体と絶縁体との気密性が保たれ、リード線を封入袋のシートシール部に封入することにより、リード線を封入袋の外に取り出しても封入袋の密封信頼性を損なわぬようにできる。
【００１７】
【実施例】
以下に実施例について説明する。
まず、ＬｉＣｏＯ２粉末（日本化学工業製）１００重量部に、グラファイト１０重量部、ポリフッ化ビニリデン１０重量部を混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに溶解した後、ペースト状にした。次に、このペーストを厚さ２０μｍのアルミ箔の片面に塗工し、乾燥後、ローラープレスした。このようにして厚さ０．１ｍｍ，幅５０ｍｍ，長さ１０５ｍｍの極板（５ｍｍは、未塗工部）を作製し、正極とした。
【００１８】
次に、リン状天然黒鉛粉末１００重量部に、ポリフッ化ビニリデン２０重量部を混合し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに溶解した後、ペースト状にした。このペーストを厚さ２０μｍの銅箔の両面に塗工し、乾燥後、ローラープレスした。このようにして厚さ０．１０ｍｍ，幅５０ｍｍ，長さ１０５ｍｍの極板（５ｍｍは未塗工部）を作製し、負極とした。
【００１９】
このようにして得られた正極と負極の間に厚み２５μｍのポリプロピレンの微多孔膜の融膜をはさみ、極板の活物質層が塗工されていないアルミ箔（正極）と銅箔（負極）それぞれをリード線の導体部に超音波溶接により接続し、図２に示す如く封入袋に挿入した後、８ｃｃの電解液を注入し、減圧含浸した後、リード線を封入袋の間に挟み込み、封入袋の内層とリード線の外側の絶縁体を２００℃，５秒の条件でシール機により熱融着（シール幅：１０ｍｍ）し試験電池とした。電解液としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを１：１の体積比率で混合し、六フッ化リン酸リチウムを１ｍｏｌ／ｌとなるように溶解したものを使用した。
【００２０】
封入袋として、表１に示した各種のはりあわせフィルムを７０ｍｍ×１３５ｍｍの矩形に切断し、各々２枚を第４層の側をむかいあわせにして重ね、矩形の周囲３辺を夫々シール幅５ｍｍでヒートシールし、袋状に作成したものを使用した。
【００２１】
リード線としては、正極用には０．１×４ｍｍのアルミの平角導体を使用し、負極用には０．１×４ｍｍの銅の平角導体を使用し、これに表２に示した各種の絶縁層を設けたものを使用した。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【表２】
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【００２４】
表１、はりあわせフィルムを用いた封入袋と表２の絶縁を用いたリード線とを表３の様に組み合わせて、前述の如くの試験電池を作成した。
【００２５】
【表３】
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【００２６】
【発明の効果】
本発明の効果を以下の様に、恒温、恒湿槽テストで確認した。すなわち、前述のようにして作成した試験電池を６０℃，９５％ＲＨ恒温恒湿槽に入れ、７２０時間保持した後の重量変化と、カールフィッシャー法による溶媒中の水分濃度測定を行い、シール部の電解質バリア性及び水蒸気バリア性を評価した。
【００２７】
比較例１，２，５，６，７，８，９では液もれが観察された。
その他の評価結果は表４に示す通りであった。すなわち、比較例は電解液揮発量が大きいとか、液もれをおこすといった具合に、電解質バリア性が不充分であるか、又は水分濃度が大きくなっていて、水蒸気バリア性が不充分であるかのいずれかであった。しかし、実施例１，実施例２はいずれも電解液揮発量も小さく、かつ水分濃度も小さいので、電解質バリア性、水蒸気バリア性の両方ともに良好であり、本発明のシール部の材料としてマレイン酸ポリオレフィンを使用すること及びリード線の導体の直上にマレイン酸ポリオレフィン層を設けることの効果が確認できた。
【００２８】
【表４】
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【００２９】
また、リード線も封入袋に入れてしまって、同様に１０ｍｍ幅でヒートシールをしたものについても、恒温、恒湿テストを実施し、はりあわせフィルムＡ，Ｂを用いたものは電解質バリア性，水蒸気バリア性ともに優れていること、はりあわせフィルムＣ，Ｄを用いたものは樹脂が溶解して液もれを起こし、はりあわせフィルムＥ，Ｆ，Ｇを用いたものは、リード線を挟んでいなくても電解質バリア性又は水蒸気バリア性のいずれか又は両方ともに不充分であることを確認した。
【００３０】
更に、リード線の導体形状についての効果も確認した。すなわち、本実施例では平角導体を使用したが、丸線を導体としたリード線を封入袋のヒートシール部に封入すると、シール部の材料にマレイン酸ポリオレフィンを使用し、リード線導体の直上にマレイン酸ポリオレフィン層を形成させたリード線を使用しても、密封信頼性が充分とはいえないということも確認した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の封入袋とリード線を用いた非水電解質電池を示す。
【図２】封入袋の内部を模式的に示す。
【図３】封入袋の断面を示す。
【図４】封入袋のヒートシール部の拡大図を示す。
【符号の説明】
１，  １′：リード線の導体
２，  ２′：リード線の絶縁
３：封入袋
４：封入袋のシール部分
５，  ５′：電極
６：隔膜
７：正極集電体
７′：負極集電体
８：正極活物質
８′：負極活物質
９：  アルミ箔
１０：マレイン酸ポリオレフィン層
１１：絶縁外層
１２：マレイン酸ポリオレフィン層
１４：ＰＥ層
１５：ＰＥＴ層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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