(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極とセパレータとの積層体からなる電池素子の固定に用いられる接着剤又は粘着剤であって、接着剤又は粘着剤が電池電解液に実質的に溶解又は分解することなく、かつ電池電解液に接触後電池素子から剥離することを特徴とする電池用接着剤又は粘着剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極とセパレータとの積層体からなる電池素子の固定に用いられる接着剤又は粘着剤、及び粘着テープ又はシート、特にシート状の電極とセパレータを積層後、渦巻状に巻回してなる渦巻き式電池素子の巻き終わり部を固定するための電池用接着剤又は粘着剤（以下、接着剤という）、及び粘着テープ又はシート（以下、粘着テープという）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より二次電池として種々の構造のものが知られているが、近年、小型電子機器の普及に伴い、電源用電池としての二次電池にも、高容量、高密度化が求められている。  このため、従来の水系電解液電池であるＮｉ−Ｃｄ電池等から、有機電解液電池であるリチウム電池に置き替りつつある。
このリチウム電池において、充電可能なリチウム二次電池であるリチウムイオン電池の電池素子の構造としては、シート状の電極を多孔質膜であるセパレータを介して積層後、渦巻き状に巻いた渦巻き式構造が一般的である。
この電池素子は通常、その積層体の巻き終わり部を接着剤又は粘着テープで固定して、巻き緩まないようにした状態で電池ケース内に収納されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このリチウムイオン電池においては、充電時にリチウムイオンが正極から脱ドープされ、セパレータを通過して、負極にドープされるが、この際、負極においてはその負極活物質内にリチウムを取り込む結果、負極活物質の膨張が引き起こされる。  この負極活物質としては、カーボン素材が多く使用されており、その中でグラファイト系はリチウムイオンのドープによる膨張度合いが大きいとされている。
ここで、上記電池素子構造では、その巻き終わり部が接着剤又は粘着テープで固定されて、巻き緩まないようにされているため、結果として、電池充電時の電池素子の膨張を抑制することになっている。  このように電池充填時の素子膨張が抑制されると、電池内部にストレスがもたらされ、このストレスにより正・負極活物質及びセパレータの破壊、集電体と活物質の密着性低下等が発生し、電池特性（サイクル特性）の低下が起こっていた。特にグラファイト系を負極活物質に用いた場合、前述の理由により、その傾向が大きい。
また、接着剤が電解液に溶解、分解することで、接着力が減少し、巻き緩むことにより、素子膨張が抑制されないようにすることも可能であるが、接着剤成分が電解液中に拡散することによる電解液特性の低下に起因する電池特性の低下が懸念される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の接着剤又は粘着テープは、かかる課題を解決するためになされたものであり、電解液に接触するまでは巻き終わり部を固定する機能を有し、接着剤又は粘着剤が電解液に接触後は実質的に溶解又は分解することなく、接着力が低下して固定機能が低下、もしくは接着力がゼロとなり剥離して、その結果電池素子の巻き緩みが起こり、電池充電時の電池素子の膨張が抑制されず応力が緩和され、素子の構成材料に与えるストレスを低減でき、これらに起因する電池特性の低下を回避できる。
また、接着剤が電解液に実質的に溶解、又は分解しないため、これらに起因する電池特性の低下も回避することができる。
【０００５】
即ち本発明は、電極とセパレータとの積層体からなる電池素子の固定に用いられる接着剤又は粘着剤及び粘着テープ又はシートであって、接着剤又は粘着剤が電池電解液に実質的に溶解又は分解することなくかつ固定機能が低下して、もしくは電池素子から剥離して、電池素子の積層が緩むことを特徴とする電池用接着剤又は粘着剤、及び粘着テープ又はシートに係るものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の電池用接着剤又は粘着剤は、電池電解液に接触又は浸漬された状態で、実質的に溶解又は分解されることなく、電解液に接触後はその接着力が低下して電池素子固定機能が低下することが重要である。
かかる電池素子固定機能の低下により、電池素子の積層の緩み、すなわち巻き緩みが起こる。
ここで接着剤が電解液に実質的に溶解又は分解されないとは、具体的には接着剤が電解液に接触又は浸漬された状態で溶解又は分解による重量減少率が５０％未満、好ましくは３０〜０％であることをいう。
この重量減少率が５０％以上となる場合、電解液への接着剤成分の拡散による電解液特性の低下する割合が増し、これらに起因する電池特性の低下が顕著となるため、好ましくない。
この重量減少率は、後述の実施例における重量変化の測定により得ることができる。
また、接着力が低下して電池素子固定機能が低下する理由としては、電解液が粘着剤と特定被着体の間に浸入することにより、接着面積が減少するためと考えられる。
ここで、接着力が低下して電池素子固定機能が低下する程度は、結果的に電池素子の巻き緩みが発生する限り特に限定されないが、本発明においては、特定被着体に対する接着力が２０ｇｆ／１０ｍｍ未満、好ましくは１０〜０ｇｆ／１０ｍｍ程度となることが望ましい。
この接着力が２０ｇｆ／１０ｍｍ以上の場合、電池充電時の負極活物質の体積膨張による電池素子の膨張が抑制されて応力が緩和されず、電池素子の構成材料にストレスを与える割合が高くなり、これらに起因する電池特性の低下が回避されなくなる恐れがある。
ここで、特定被着体とは、電池素子において巻き終わり部などを固定するために接着剤又は粘着剤にて貼り付けられる部分をいう。
例えば、リチウムイオン電池の場合、その多くが素子の最外周にポリエチレン多孔質膜であるセパレータが巻き付けられており、この部分が被着体として接着剤又は粘着テープにて貼り付けられ、巻き終わり部が固定されている。
【０００７】
本発明の接着剤又は粘着剤の具体的な構成材料は、電解液に実質的に溶解又は分解することなく、かつ電解液に接触後に結果的に電池素子固定機能が低下、もしくは電池素子から剥離する限り特に限定されないが、例えばアクリル酸ブチルなどのアクリル酸アルキルエステルモノマーとアクリル酸ヒドロキシエチルなどの官能基含有モノマーとの共重合体を部分的に架橋したものが挙げられる。
【０００８】
また本発明は、かかる粘着剤を適宜基材の少なくとも片面に設けて成る電池用粘着テープ又はシートも提供する。
本発明の粘着テープに用いる基材の具体例は、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレートなどの無延伸あるいは延伸フィルムなどが挙げられる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、これらに限定されるものではない。
表１に示す配合組成の接着剤又は粘着剤を得、これらの電解液浸漬後の接着力、電解液に浸漬後の重量減少率、及び巻き終わり部を固定する機能の低下を巻き緩み性として、以下の方法で評価し、その結果を表２に示す。
【００１０】
【表１】
0003943217.tif 000002
【００１１】
【表２】
0003943217.tif 000003
【００１２】
（接着力）
セパレータ（ポリエチレン製多孔質膜）同士を得られた接着剤又は粘着剤（３０μｍ厚）で貼り合せ、電解液溶媒として、エチレンカボネート（ＥＣ）：ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）：ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）＝１：１：１（体積比）を調整し、これに浸漬する。  次いで、６０℃で１日保存後取り出し、直ちに引張試験機にて、３００ｍｍ／ｍｉｎの速度で両端を剥がした時の荷重を測定する。
【００１３】
（重量減少率）
十分に乾燥した各接着剤又は粘着剤の重量を秤量計で測定し、初期重量とする。
一方、電解液溶媒として、エチレンカボネート（ＥＣ）：ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）：ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）＝１：１：１（体積比）を調整し、これに各接着剤又は粘着剤を浸漬する。  次いで、６０℃で１日保存後取り出し、十分に乾燥した後、重量を秤量計で測定し、浸漬後の重量とした。  初期と浸漬後の重量について、次式で重量減少率を算出した。
重量減少率（％）＝  １００−（浸漬後の重量／初期の重量）×１００
【００１４】
（巻き緩み性）
ポリプロピレン製のチューブ（直径：約１０ｍｍ）にセパレータ（ポリエチレン製多孔質膜）（２５ｍｍ長）を、２００ｇｆ荷重で巻き、端末を２軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）フィルム（厚さ３０μｍ）に得られた接着剤又は粘着剤を３０μｍ厚で設けた粘着テープで約半周巻き止めた後、室温で１日放置して、巻き緩みの有無を確認して、これを浸漬前の結果とする。  次いで、前記と同様の電解液溶媒に浸漬し、６０℃で１日保存後、巻き緩みの有無を確認して、これを浸漬後の結果とする。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本発明の電池用接着剤又は粘着剤、及び粘着テープ又はシートによれば、電池充電時の電池素子の膨張が抑制されず応力が緩和され、素子の構成材料に与えるストレスを低減でき、これらに起因する電池特性の低下を回避できるという効果がある。
また、接着剤が電解液に実質的に溶解、分解しないため、これらに起因する電池特性の低下も回避することができる。