(57)【要約】【課題】電池外装缶の電池ヘッダー部の絶縁が確実で、容量密度に優れた密閉型電池を提供する。【解決手段】電池外装缶の開口部を電池端子を設けた電池ヘッダー３によって封口した密閉型電池１において、電池ヘッダー３の電池端子６を除く部分には、絶縁性樹脂組成物層８を形成した後に硬化させた絶縁性樹脂層で被覆された密閉型電池。【選択図】  図１
2005011545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池外装缶の開口部を電池端子を設けた電池ヘッダーによって封口した密閉型電池において、電池ヘッダーの電池端子を除く部分は、絶縁性樹脂組成物層を形成した後に硬化させた絶縁性樹脂層で被覆されたことを特徴とする密閉型電池。
【請求項２】
絶縁性樹脂組成物層が、光硬化型樹脂組成物から形成されたことを特徴とする請求項１記載の密閉型電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池外装缶を使用した密閉型電池に関するものであり、電極端子を形成した電池ヘッダー面に対して絶縁紙を貼付することなく異極性の電極が短絡することを防止した密閉型電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯用の電子機器は、小型軽量化と共に機能の高度化が進んでいる。その結果、これらの電子機器に使用する電源用の電池には、小型、軽量で容積あたり容量が大きな電池が求められている。
例えば、リチウムイオンをドープ、および脱ドープする正極活物質と負極活物質を用いたリチウムイオン電池は、従来から用いられているニッケルカドミウム電池や鉛電池に比べて、容積あるいは質量当たりのエネルギー密度が大きな二次電池として小型の電子機器用の電源として利用されている。
【０００３】
リチウムイオン電池は、正極電極と負極電極をセパレータを介して巻回して製造した電池要素、あるいは正極電極と負極電極を積層した電池要素を金属製の電池外装缶に収納した後に、電池缶とは極性の異なる電池端子を絶縁性部材で絶縁して形成した電池ヘッダーを装着して、電池外装缶と電池ヘッダーとの会合部を封口し、次いで、電解液注液口から所定の量の電解液を注入した後に、電解液注液口に液口栓を嵌合した状態でレーザーを照射して溶融させて一体化している。
【０００４】
図４は、従来の密閉型電池の製造工程を説明する図であり、斜視図である。
密閉型電池１は、電池外装缶２の開口部に電池ヘッダー３を装着した後に、電池外装缶２と電池ヘッダー３との会合部をレーザー溶接によって接合して封口している。
電池ヘッダー３には、金属板４に絶縁部材５を設け、絶縁部材５によって電池外装缶２とは極性が異なる電池端子６が形成されている。また、電池ヘッダー３には、電池端子３の形成位置に開口を設けた絶縁紙７を貼り付けて電池ヘッダー３と電池端子６との間で短絡を生じないようにすることが行われている。
【０００５】
絶縁紙７の貼り付けは、手作業、または自動機によって行われているが、注液部をはじめとする電池ヘッダーの金属面の表面性状によっては、絶縁紙７と電池ヘッダー面との間に隙間が発生したり、密着性が低下するおそれがあった。
また、絶縁紙７はその取り扱いから厚みの制限を受け、厚みが０．１ないし、０．３ｍｍ程度のものが用いられていた。
電池の使用機器の小型化によって電池に対しても小型化が要求されているが、絶縁紙を使用する場合には、厚みを小さくすることには制限があり、その結果、電池外装缶の小型化、小型で高容量密度の電池の提供という要求には充分に対応することができなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、密閉型電池において、電池外装缶の電池ヘッダー面に設ける絶縁紙に代えて、電池端子と電池外装缶との間の短絡を防止する手段を採用して、電池のより小型化が可能であり、また電池端子と電池外装缶との間の短絡の発生がない密閉型電池を提供することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、電池外装缶の開口部を電池端子を設けた電池ヘッダーによって封口した密閉型電池において、電池ヘッダーの電池端子を除く部分に、絶縁性樹脂組成物層を形成した後に硬化させた絶縁性樹脂層で被覆された密閉型電池によって解決することができる。
【０００８】
このように、本発明の密閉型電池においては、電池缶の開口部を封口する電池ヘッダーの電池端子を除く部分は、絶縁紙を貼付することなく絶縁性樹脂組成物層の硬化によって形成した絶縁性樹脂で被覆したので、電池ヘッダーの金属面の性状によらず、金属面と良好な接着面を形成することができる。また、絶縁紙に比べて遥かに薄い被覆を形成することができるので、実質的に小型の密閉型電池の容積容量密度を大きくすることに寄与することができる。
【０００９】
また、絶縁性樹脂組成物層が、光硬化型樹脂組成物から形成された前記の密閉型電池である。
このように、絶縁性樹脂組成物層が光硬化型樹脂組成物から形成された場合には、絶縁性樹脂組成物層をスクリーン印刷、インクジェット等によって塗布した後に、紫外線、電子線、放射線等の活性エネルギー線を照射して重合性物質の重合によって硬化することができるので、絶縁性樹脂組成物層の硬化の際には加熱等の電池に悪影響を及ぼす可能性がある工程を経ることなく絶縁性樹脂の被覆層を形成することが可能となる。また、得られた絶縁性樹脂層は、電池ヘッダーの表面の形状にならったものであり、密着性が大きな絶縁性樹脂層を形成することができる。
また、インクジェット等のノズルから絶縁性樹脂組成物を噴射して絶縁性樹脂組成物層を形成する場合は、塗布領域に合致したパターンを形成したスクリーン等をあらかじめ製造することなく任意の個所に絶縁性樹脂組成物層を形成することができる。
【００１０】
また、密閉型電池の製造方法において、電池外装缶の開口部に電池ヘッダーを装着し、電池ヘッダーと電池缶の会合部をレーザー溶接によって接合した後に、電池ヘッダーの金属面に絶縁性樹脂組成物層を形成して硬化することによって電池ヘッダーの金属面に絶縁性樹脂層を形成する密閉型電池の製造方法である。
また、密閉型電池の製造方法において、電池ヘッダー用の金属板の所定の個所に絶縁性樹脂組成物層を形成した後に硬化させて絶縁性層を形成した後に、金属板に絶縁性部材を介して電池端子を形成して得られた電池ヘッダーを電池要素を収納した電池外装缶の開口部に装着して、電池ヘッダーと電池外装缶との会合部を接合する密閉型電池の製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、密閉型電池において不可欠とされていた電池ヘッダーの金属板と電池ヘッダーに設けた電池端子との短絡を防止する絶縁紙に代えて、電池ヘッダーの金属板上に直接に絶縁性層を形成することによって、絶縁紙に比べて厚みを薄くすることが可能としたものであり、その結果、容量密度が大きく、また絶縁紙を貼り付ける場合に比べて電池ヘッダーの金属板との密着性が良好な密閉型電池の提供を可能としたものである。
【００１２】
以下に図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の密閉型電池を説明する図であり、図１（Ａ）は斜視図、図１（Ｂ）は側面図である。
密閉型電池１は、電池外装缶の内部に電池要素を収納し、電池外装缶２の開口部には電池ヘッダー３が装着されて封口されている。また、電池ヘッダー３を構成する金属板４には、絶縁性部材５を介して電池外装缶とは極性が異なる電池端子６が設けられている。そして、電池ヘッダー３の金属板４の電池端子を設けた領域以外の部分には、絶縁性樹脂層８が電池ヘッダーの金属板と一体に形成されており、電池端子６と電池外装缶２との間での短絡が防止される。
【００１３】
また、電池ヘッダー３の金属板４に形成される絶縁性樹脂層８は、未硬化の樹脂組成物層を形成した後に、光の照射等によって硬化したものであって、基材の金属板４との密着性が良好であると共に、絶縁紙に比べて厚みが薄いものである。
更に、絶縁紙を貼着する場合に比べて任意の領域のみへの形成が容易であるという特徴も有している。
【００１４】
図２は、本発明の密閉型電池の製造工程を説明する図である。
図２（Ａ）に、側面図を示すように、密閉型電池１の電池ヘッダー３上に、所定の塗布パターンを形成したスクリーン２０を載置し、絶縁性樹脂組成物２１をスキージ２２によって塗布する。
スクリーン２０には、電池端子６には、絶縁性樹脂組成物２１の塗布層が形成されないように保護部材が設けられており、電池ヘッダー３の上面の金属板４の表面の電池端子６以外の所定の個所に絶縁性樹脂組成物の層が形成される。
形成される絶縁性樹脂組成物層の厚さは使用するスクリーンの調整によって行える。
次いで、図２（Ｂ）に示すように、紫外線照射手段２３によって絶縁性樹脂組成物層に紫外線を照射すると、絶縁性樹脂組成物中に含まれた光開始剤の作用によって絶縁性樹脂組成物は金属板上において硬化して絶縁性樹脂層８が形成される。
【００１５】
図３、本発明の他の実施例を説明する図であり、図３（Ａ）は、平面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＡ−Ａ’線の断面図である。
図３（Ａ）に示すように、電池ヘッダー用の金属板４を多数を配置し、各金属板４に合致したスクリーン２０を配置したものである。
そして、図３（Ｂ）に示すように、載置したスクリーン２０上から絶縁性樹脂組成物２１をスキージ２２によって塗布することによって、金属板４には、電池端子を形成する部分を除いて絶縁性樹脂組成物層を形成することができる。
この方法では、電池ヘッダー用の金属板には、電池端子等が形成されていないので、金属板上の所定の個所に絶縁性樹脂組成物の精密なパターンを形成することができる。
【００１６】
本発明の絶縁性樹脂組成物として、紫外線硬化性樹脂組成物を使用する場合には、光重合性プレポリマー、光重合性モノマー、および光重合開始剤を含有し、着色用の有機顔料、無機顔料あるいは染料等を含んだ組成物を使用することができる。
具体的には、光重合性プレポリマーとしては、ポリエステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリビニルエーテル樹脂等を挙げることができ、これらの光重合性プレポリマーの１種または複数を用いることができる。
なお、本発明において、（メタ）アクリレートは、アクリレート、メタアクリレート、あるいはそれらの混合物を意味する。
【００１７】
また、光重合性モノマーとしては、アルキル（メタ）アクリレート、脂環式（メタ）アクリレート、アルキレングリコール型（メタ）アクリレート、エステル型（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパン型（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトール型（メタ）アクリレート、イソシアヌレート型（メタ）アクリレート、フェニル型（メタ）アクリレート、ベンジル型（メタ）アクリレート、フェノキシ型（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ型（メタ）アクリレート、アルコール型（メタ）アクリレート、エポキシ型（メタ）アクリレート、アリル型（メタ）アクリレート、グリシジル型（メタ）アクリレート、カルボキシル型（メタ）アクリレート、ビニル型（メタ）アクリレート、エーテル型（メタ）アクリレート等を挙げることができる。
【００１８】
具体的には、ブタンジオールモノ（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−アクリロイルモルホリン、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、Ｎ−ビニルピロリドン、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールメタクリレート、イソボニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート等を挙げることができ、これらの一種もしくは複数種を用いることができる。
【００１９】
また、重合開始剤としては、アセトフェノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、ｐ−ジメチルアミノアセトフェン、ｐ−ジメチルアミノプロピオフェノン、ベンゾフェノン、２−クロロベンゾフェノン、ｐｐ′−ジクロロベンゾフェン、ｐｐ′−ビスジエチルアミノベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾイン−ｎ−プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイン−ｎ−ブチルエーテル、ベンジルジメチルケタール、テトラメチルチウラムモノスルフィド、チオキサンソン、２−クロロチオキサンソン、２−メチルチオキサンソン、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾインパーオキサイド、ジ−ｔｅｒ−ブチルパーオキシド、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、メチルベンゾイルフォーメートが挙げられる。
【００２０】
また、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ハロニウム塩、芳香族スルホニウム塩、メタロセン化合物等のカチオン重合型の光開始剤を挙げることができる。
光重合開始剤は、１種または複数を使用することができ、光重合開始剤は、増感剤と併用しても良い。
また、本発明の絶縁性樹脂組成物は、被膜の形成方法に応じて、粘度等の物性の調整を行うために、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等を添加してもよい。
また、粘度等の調整の目的で溶剤を用いることが可能であるが、得られる塗布膜の硬化前後の厚みの変化が小さく、また作業環境への影響を小さくするためには、光重合性モノマー以外に希釈用の溶剤が含まれない絶縁性樹脂組成物とすることが好ましい。
【００２１】
以上のように、本発明の密閉型電池においては、電池ヘッダー面の金属板には、電池端子部を除いて厚みが薄く、基材との密着性が良好な絶縁性樹脂層を形成することができる。具体的には、絶縁紙では、厚みが０．１ないし、０．３ｍｍ程度であったものを、０．０２ｍｍないし０．０３ｍｍに厚みを薄くすることができる。
また、本発明の密閉型二次電池は、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池をはじめとする各種の密閉型二次電池に適用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の密閉型電池は、電池外装缶の開口部に装着する電池ヘッダーには、電池端子部を除いて、光硬化型樹脂組成物を金属板上で硬化させた絶縁性樹脂層を形成したので、従来の絶縁紙を用いた密閉型電池に比べて電池ヘッダー上の絶縁性部材の厚さを小さくすることが可能となり、容積容量密度が大きな密閉型電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の密閉型電池を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の密閉型電池の製造工程を説明する図である。
【図３】図３、本発明の他の実施例を説明する図である。
【図４】図４は、従来の密閉型電池の製造工程を説明する図である。
【符号の説明】
１…密閉型電池、２…電池外装缶、３…電池ヘッダー、４…金属板、５…絶縁性部材、６…電池端子、７…絶縁紙、８…絶縁性樹脂層、２０…スクリーン、２１…絶縁性樹脂組成物、２２…スキージ、２３…紫外線照射手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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