(57)【要約】【課題】コイン型電気化学素子において、リフローによる表面実装が主流となっているが、高温雰囲気にさらされる為、絶縁パッキング形状が変化し、その結果封止力が低下して、耐漏液性能の低下や保存特性の低下につながる。【解決手段】絶縁パッキングに含まれる無機繊維の配向を制御することにより、高温雰囲気中での絶縁パッキングの形状安定性が向上する。これにより、高温雰囲気中で隙間ができるのを防ぐことができ耐漏液性の向上、保存特性の向上を図ることができる。【選択図】図２
2009140737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極ケース、負極ケースおよび絶縁パッキングで構成される容器の内部に、正極、負極、電解液、セパレータを収納したコイン型電気化学素子において、前記絶縁パッキングが形状異方性をもつ無機繊維を含有した耐熱樹脂からなり、前記無機繊維が前記コイン型電気化学素子の高さ方向に配向していることを特徴とするコイン型電気化学素子。
【請求項２】
前記絶縁パッキング中の無機繊維の５０％以上が、コイン型電気化学素子の高さ方向に対して０〜３０°傾いて存在することを特徴とする請求項１記載のコイン型電気化学素子。
【請求項３】
前記絶縁パッキング中の無機繊維の長さが、前記無機繊維の直径に対して１．５倍以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のコイン型電気化学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カシメ封口により封止されている電池やキャパシタ等のコイン型電気化学素子、特に表面実装用端子付コイン型電気化学素子の封止性能の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コイン型電気化学素子の代表的なものにコイン型リチウム二次電池がある。コイン型リチウム二次電池は、総じて円筒や角型等の形状に比べ、その製造工程が簡単であるため、製造コストが安い。また、小型化、軽量化も可能なことから、各種電子機器の主電源やメモリーバックアップ用電源として用いられている。
【０００３】
コイン型リチウム二次電池の代表的な構造は、図１に示すように負極端子を兼ねた浅い皿状の負極ケース２に絶縁パッキング３を取付け、その内部に負極５、セパレータ６および正極ペレット４を重ねて配置し、電解液を充填した後、正極端子を兼ねたカップ状の正極ケース１を絶縁パッキング３の外側にはめ合わせ、正極ケース１の開口部を油圧プレス機などで内方に径小となるようにかしめ、絶縁パッキング３を圧縮して正極ケース１および負極ケース２の開口部を封口した構造となっている。
【０００４】
そして近年、このようなコイン型電気化学素子において、リフローによる表面実装に対応するものが開発されている。リフローによる表面実装に対応するためには、耐熱性の高い材料を用いる必要があり、絶縁パッキングにはエンジニアリングプラスチックが用いられており、ガラス繊維等の無機繊維を添加することで高温時でも形状を安定化させることができる。また、無機繊維の大きさを制御することで、樹脂に含まれる無機繊維の分散状態が良くなり、封止性能を向上できることが開示されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−２５９５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、表面実装可能なコイン型電気化学素子では、高温雰囲気中を通過させる時に電解液と活物質との反応によるガス発生や、セル内での電解液の気化に伴い内部圧力が著しく上昇する。これにより、カシメ封口部に隙間ができて電解液が漏液する原因となり、その結果、回路基板が腐食され、回路のショート等の危険性があり、電気機器の動作に不具合を与えるという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、正極ケース、負極ケースおよび絶縁パッキングで構成される容器の内部に、正極、負極、電解液、セパレータを収納したコイン型電気化学素子において、前記絶縁パッキングが形状異方性をもつ無機繊維を含有した耐熱樹脂からなり、前記無機繊維が前記コイン型電気化学素子の高さ方向に配向していることを特徴とするものである。これにより、高温雰囲気中での絶縁パッキングの変形を抑えることができ、ガス発生等による内圧上昇時にもカシメ封口部に隙間ができて電解液が漏液するのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によると、高温雰囲気中における絶縁パッキングの形状を安定化させることができ、耐熱特性を改良することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は前述のように、正極ケース、負極ケースおよび絶縁パッキングで構成される容器の内部に、正極、負極、電解液、セパレータを収納したコイン型電気化学素子において、前記絶縁パッキングが形状異方性をもつ無機繊維を含有した耐熱樹脂からなり、前記無機繊維が前記コイン型電気化学素子の高さ方向に配向するように制御することにより、高温雰囲気中での絶縁パッキングの変形を抑えることができることを見出したものである。
【０００９】
特に無機繊維の５０％以上が、コイン型電気化学素子の高さ方向に対して０〜３０°傾いて存在することによりその効果はより高くなる。
【００１０】
また、無機繊維の長さが、その直径に対して１．５倍以上であることが望ましい。
【実施例１】
【００１１】
以下、本発明の詳細を、直径４ｍｍ、厚さ１．４ｍｍのコイン型マンガンリチウム二次電池の実施例で説明する。
【００１２】
（実施例１）
図１は本発明のコイン型リチウム二次電池の断面図である。ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製で皿状の負極ケース２に、直径に対して長さが２倍の無機繊維を添加した樹脂を用いて、絶縁パッキングの鋳型の底部から高さ方向に樹脂を流し入れて作製することによって得られた、図２に示すような無機繊維の５０％以上を電池の高さ方向に対して０〜３０°傾いて配向させた絶縁パッキング３を取付け、次に負極ケース２の内側にリチウムアルミニウム合金からなる負極５を配置し、ポリフェニレンサルファイド製不織布からなるセパレータ６、マンガン酸リチウム複合酸化物に導電剤としてカーボンブラック、結着剤としてフッ素樹脂粉末をそれぞれ混合した正極ペレット４を順に配置し、プロピレンカーボネイトと１，２−ジメトキシエタンを体積比１：１に混合した２成分系の混合溶媒にリチウム塩としてＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2を１モル／ｌ溶解した電解液を２ｍｌ充填した後、カップ状のステンレス鋼の正極ケース１をかぶせた。これを、封口金型でカシメ封口を行い、電池Ａとした。
【００１３】
（実施例２）
直径に対して長さが２倍の無機繊維を用いて、その無機繊維の４０％以上を電池の高さ方向に対して０〜３０°傾いて配向させた絶縁パッキング３を用い、実施例１と同様の処方で電池を作製し、電池Ｂとした。
【００１４】
（実施例３）
直径に対して長さが２倍の無機繊維を用いて、その無機繊維の５０％以上を電池の高さ方向に対して０〜４５°傾いて配向させた絶縁パッキング３を用い、実施例１と同様の処方で電池を作製し、電池Ｃとした。
【００１５】
（実施例４）
直径に対して長さが１．２倍の無機繊維を用いて、その無機繊維の５０％以上を電池の高さ方向に対して０〜３０°傾いて配向させた絶縁パッキング３を用い、実施例１と同様の処方で電池を作製し、電池Ｄとした。
【００１６】
（比較例１）
また、本実施例で作られた電池と比較するために、従来の絶縁パッキングである、含有している無機繊維が無配向の絶縁パッキングを用いた電池を作製し、電池Ｅとした。
【００１７】
以上のようにして製造した電池Ａ〜電池Ｅについて、リフロープロファイルがピーク温度２６０℃、２３０℃以上が３０秒であるリフロー槽を２回通過させた時の電池の内部抵
抗を測定し、漏液の状況を調べた。また、６０℃、湿度９０％で保存した後の容量維持率を調べた。その結果を表１に示す。電池ＤおよびＥでは多くの電池において漏液の発生が見られたが、電池Ａ、ＢおよびＣでは、漏液の発生数は１０個以下であった。中でも電池Ａでは、漏液が発生しなかった。また内部抵抗も低かった。これは、含有無機繊維の配向を制御することにより、絶縁パッキングの形状の熱安定性が向上し、電池の内圧上昇に対して隙間ができるのを押さえることができ、内部の接触抵抗が低くなったためであると考えられる。また、容量維持率も同様の結果となっており、電池ＤおよびＥでは５０％以下であるのに対し、電池Ａ、ＢおよびＣでは７０％以上の容量を維持することができた。特に電池Ａでは９０％以上の容量を維持することができた。
【００１８】
【表１】
2009140737.tif 000003
【００１９】
本発明は、カシメ封口を行っているコイン型電気化学素子の耐熱性を上げることが目的であるため、上記の実施例ではコイン型マンガンリチウム二次電池を用いたが、ほかの二次電池、例えば、ニオブリチウム二次電池やキャパシタ等のコイン型電気化学素子等についても同様に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、高温雰囲気中での絶縁パッキングの形状安定性を向上させることができるので、コイン型電気化学素子、特に表面実装用端子付電気化学素子として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のコイン型リチウム二次電池の断面図
【図２】本発明の一実施例に係る絶縁パッキングの断面図
【符号の説明】
【００２２】
１  正極ケース
２  負極ケース
３  絶縁パッキング
４  正極ペレット
５  負極
６  セパレータ
７  無機繊維
【図１】
2009140737.tif 000004
【図２】
2009140737.tif 000005