(57)【要約】【課題】  初期状態及び電解液との接触状態での接着性、密封性を高めることができる電気部品、非水電解質電池、及びそれらに用いるリード線、封入容器を提供すること。【解決手段】  金属層を有する封入容器と、前記封入容器の内部から外部に延びるリード導体とを有し、前記封入容器と前記リード導体とがシール部で熱融着されている電気部品であって、前記シール部の少なくとも一部において、前記金属層と前記リード導体との間に、ポリオレフィン系樹脂と、前記ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対して５〜１００質量部のテルペン樹脂とを含有する絶縁樹脂層を有することを特徴とする、電気部品。【選択図】  図１
2009110779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層を有する封入容器と、前記封入容器の内部から外部に延びるリード導体とを有し、前記封入容器と前記リード導体とがシール部で熱融着されている電気部品であって、
前記シール部の少なくとも一部において、前記金属層と前記リード導体との間に、ポリオレフィン系樹脂と、前記ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対して５〜１００質量部のテルペン樹脂とを含有する絶縁樹脂層を有することを特徴とする、電気部品。
【請求項２】
ポリオレフィン系樹脂が、接着性ポリオレフィンであることを特徴とする、請求項１に記載の電気部品。
【請求項３】
絶縁樹脂層の少なくとも一部が、電離放射線の照射により架橋されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気部品。
【請求項４】
金属層を有する封入容器、前記封入容器の内部から外部に延びるリード線、並びに、前記封入容器の内部に封入された非水電解質及び前記封入容器の内部に封入され、前記リード導体の端部に接続される電極を有し、前記封入容器と前記リード導体とがシール部で熱融着されている非水電解質電池であって、
前記シール部の少なくとも一部において、前記金属層と前記リード導体との間に、ポリオレフィン系樹脂と、前記ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対して５〜１００質量部のテルペン樹脂とを含有する絶縁樹脂層を有することを特徴とする、非水電解質電池。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気部品、又は請求項４に記載の非水電解質電池に用いられるリード線であって、
リード導体と、前記リード導体の少なくとも前記シール部に対応する部分を被覆する熱融着層を有し、当該熱融着層の少なくとも一部が、ポリオレフィン系樹脂と、前記ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対して５〜１００質量部のテルペン樹脂を含有する絶縁樹脂層からなることを特徴とする、リード線。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気部品、又は請求項４に記載の非水電解質電池に用いられる封入容器であって、
金属層と、前記金属層の少なくとも前記シール部に対応する部分を被覆する熱融着層を有し、当該熱融着層の少なくとも一部が、ポリオレフィン系樹脂と、前記ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対して５〜１００質量部のテルペン樹脂を含有する絶縁樹脂層からなることを特徴とする、封入容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型電子機器の電源等として用いられる電気部品及び非水電解質電池、並びにこれらを構成する部材であるリード線及び封入容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化、軽量化に伴って、これらの機器に使用される電池などの電気部品についても小型化、軽量化が求められている。このため、例えば、袋体を封入容器として用い、その内部に非水電解質、正極、及び負極を封入してなる非水電解質電池が採用されている。
【０００３】
封入容器には、電解液やガスの透過、外部からの水分の浸入を防止する性質が求められる。このため、アルミニウム箔などの金属層を樹脂で被覆したラミネートフィルムが封入容器の材料として用いられ、２枚のラミネートフィルムの端部を熱融着して封入容器を形成する。
【０００４】
封入容器の一端は開口部とし、この内部には非水電解質、正極板、負極板、及び正負の極板間のセパレータ等を封入する。さらに正極板、負極板にその一端が接続されたリード導体を封入容器の内部から外部へ延びるように配置して、最後に開口部をヒートシール（熱融着）することで封入容器の開口部を閉じると共に、封入容器とリード導体とを接着して開口部を封止する（この、最後に接着される部分をシール部と呼ぶ）。
【０００５】
このとき、封入容器の金属層とリードとは熱融着層を介して接着される。熱融着層はあらかじめリード導体のシール部に対応する部分に設けておくか、又は封入容器のシール部に対応する部分に設けておくことで封入容器の金属層とリード導体との間に介在させる。ヒートシール時に熱融着層の流動性が高いと、封入容器とリード導体との接着力を高めることができる。しかし熱融着時に流動しすぎると、金属層とリード導体とが短絡してしまう。このことから、熱融着層には、金属層とリード導体との短絡を発生させることなく、接着性、シール性（密封性）を維持できるという特性が求められる。
【０００６】
特許文献１には、このような非水電解質電池に用いる電池用封入袋及びリード線が開示されている。リード導体の導体直上にのみマレイン酸変性ポリオレフィン層を設けることでシール部の密封性を高めることができると記載されている。
また特許文献２には、タブ（リード導体）の、ヒートシールされる部分の表、裏面および側面に化成処理をすることで、リチウムイオン電池の電解質と水分の反応で生成するフッ化水素に起因するタブ表面の溶解、腐食を防止し、かつタブと封入容器との接着性を向上することができることが記載されている。
【特許文献１】特許第３５６２１２９号公報
【特許文献２】特開２００２−２１６７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
シール部においては封入容器とリード導体との接着性、密封性が必要とされるが、封止直後の接着性が充分であっても、時間が経過すると徐々に接着力が低下し、金属層またはリード導体の界面で剥がれが生じるという問題があった。これは時間の経過と共にシール部分から水分が透過し、封入容器の内部に封入された電解質と水との反応でフッ化水素酸が発生してリード導体（金属）が腐食することに起因する。
【０００８】
特許文献２に記載されているように、金属の表面を処理することでフッ化水素酸による金属の腐食をある程度抑えることはできたが、性能はまだ不充分であった。またこのような処理を行うと工程が煩雑となり製造コストが高くなる。
本発明はこのような問題に鑑み、金属の表面処理を行うことなく、初期状態及び電解液との接触状態での接着性、密封性を高めることができる電気部品、非水電解質電池、及びそれらに用いるリード線、封入容器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、金属層を有する封入容器と、前記封入容器の内部から外部に延びるリード導体とを有し、前記封入容器と前記リード導体とがシール部で熱融着されている電気部品であって、前記シール部の少なくとも一部において、前記金属層と前記リード導体との間に、ポリオレフィン系樹脂と、前記ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対して５〜１００質量部のテルペン樹脂とを含有する絶縁樹脂層を有することを特徴とする、電気部品である（請求項１）。
【００１０】
熱可塑性樹脂であるポリオレフィン系樹脂とテルペン樹脂とを特定の割合で含有する絶縁樹脂層を使用することで、初期の接着性、密封性のみでなく、電解液と接触した状態で時間が経過しても接着性、密封性を維持することができる電気部品が得られる。
【００１１】
ポリオレフィン系樹脂としては、接着性ポリオレフィン樹脂が好ましく、なかでも無水マレイン酸変性ポリオレフィンが好ましい。接着性ポリオレフィン樹脂は金属との接着性に優れると共に、電解液に対する耐性があるため、シール部の接着性、密封性をより向上することができる。
【００１２】
絶縁樹脂層の少なくとも一部は、電離放射線の照射により架橋されていることが好ましい（請求項３）。絶縁樹脂層が架橋されることで、シール部の耐熱性を向上することができ、金属層とリード導体との短絡を防止することができる。そのため高温で使用した場合でもシール部の接着性、密封性を維持することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、金属層を有する封入容器、前記封入容器の内部から外部に延びるリード線、並びに、前記封入容器の内部に封入された非水電解質及び前記封入容器の内部に封入され、前記リード導体の端部に接続される電極を有し、前記封入容器と前記リード導体とがシール部で熱融着されている非水電解質電池であって、前記シール部の少なくとも一部において、前記金属層と前記リード導体との間に、ポリオレフィン系樹脂と、前記ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対して５〜１００質量部のテルペン樹脂とを含有する絶縁樹脂層を有することを特徴とする、非水電解質電池である。このような構成の非水電解質電池は、シール部の接着性、密封性が高く、さらに使用状態で時間が経過しても接着性、密封性を維持することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、上記電気部品、又は非水電解質電池に用いられるリード線であって、リード導体と、前記リード導体の少なくとも前記シール部に対応する部分を被覆する熱融着層を有し、当該熱融着層の少なくとも一部が、ポリオレフィン系樹脂と、前記ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対して５〜１００質量部のテルペン樹脂を含有する絶縁樹脂層からなることを特徴とする、リード線である。
【００１５】
リード導体のシール部に対応する部分とは、リード導体と封入容器（金属層）とが接着する部分である。この部分に対応するリード導体の片面、又は両面を熱融着層で被覆し、その少なくとも一部を、ポリオレフィン系樹脂とテルペン樹脂とを特定の比率で含有する絶縁樹脂層とすることでシール部の接着性、密封性が高く、さらに使用状態で時間が経過しても接着性、密封性を維持することができる電気部品及び非水電解質電池を得ることができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、上記電気部品、又は非水電解質電池に用いられる封入容器であって、金属層と、前記金属層の少なくとも前記シール部に対応する部分を被覆する熱融着層を有し、当該熱融着層の少なくとも一部が、ポリオレフィン系樹脂と、前記ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対して５〜１００質量部のテルペン樹脂を含有する絶縁樹脂層からなることを特徴とする、封入容器である。
【００１７】
金属層のシール部に対応する部分とは、リード導体と封入容器（金属層）とが接着する部分である。封入容器は一般に、金属層と、金属層の全面を被覆する樹脂層とからなるラミネートフィルムから形成されるが、このシール部に対応する部分の樹脂層の上にポリオレフィン系樹脂とテルペン樹脂とを特定の比率で含有する絶縁樹脂層を設けても良いし、樹脂層の全部又は一部を上記の絶縁樹脂層に置き換えても良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、金属の表面処理を行うことなく、初期状態及び電解液との接触状態での接着性、密封性を高めることができる電気部品、非水電解質電池、及びそれらに用いるリード線、封入容器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の絶縁樹脂層の材料として用いるポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、酸変性ポリオレフィン等が例示され、金属との接着性の点から接着性ポリオレフィン樹脂が好ましく使用される。なお、接着性ポリオレフィン樹脂とは、マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、エポキシ等で変性されて接着性の官能基を持つポリオレフィン樹脂をいう。特に、無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂は金属との接着性、シール性に優れているので好ましい。これらのポリオレフィン系樹脂は熱可塑性樹脂であり、ヒートシール時に加熱により溶融して封入容器の金属層とリード導体とを接着させる。
【００２０】
本発明の絶縁樹脂層の材料として用いるテルペン樹脂は、分子量が数百から数千のオリゴマー領域の樹脂であり、αピネン、βピネン、リモネンを主モノマーとしてカチオン重合することによって得られる。テルペン樹脂としては、テルペンモノマーの単独重合体であるポリテルペン樹脂、テルペンモノマーと芳香族モノマーを共重合させて得られる芳香族変性テルペン樹脂、テルペンモノマーとフェノール類を反応させて得られるテルペンフェノール樹脂、及びテルペン樹脂や芳香族変性テルペン樹脂を水素添加して得られる水添テルペン樹脂が例示される。テルペン樹脂の種類によって溶解度パラメーター（ＳＰ値）が異なり、組み合わせるポリオレフィン系樹脂と相溶するように適当なテルペン樹脂を選択することができる。
【００２１】
本発明の絶縁樹脂層は上記のポリオレフィン系樹脂とテルペン樹脂とを混合することで得られ、ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対してテルペン樹脂を５〜１００質量部の割合で含有する。テルペン樹脂の含有量が５質量部よりも少ないと必要な特性が得られない。またテルペン樹脂の含有量が１００質量部よりも多くなると、ヒートシール時に絶縁樹脂層の流れ出し量が多くなり、金属層とリード導体の短絡が生じやすくなる。テルペン樹脂は一般にエラストマーに粘着性を付与する粘着付与樹脂として使用されるが、ポリオレフィン系樹脂と組み合わせた場合は初期の接着力は特に変わらず、粘着性付与材としては作用しない。しかしテルペン樹脂をポリオレフィン系樹脂と組み合わせた絶縁樹脂層は、電解液と接触させた状態で長時間放置した後も接着性、密封性を維持でき、耐電解性が向上するという顕著な効果がある。さらに好ましいテルペン樹脂の混合比は、ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対して５〜５０質量部である。
【００２２】
本発明の絶縁樹脂層には、必要に応じて酸化防止剤、難燃剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱安定剤、滑剤、着色剤等の各種添加剤を混合することができる。また本発明の趣旨を損ねない程度において他の樹脂を混合しても良い。これらの材料をオープンロール、加圧ニーダー、単軸混合機、２軸混合機等の既知の混合装置を用いて混合し、押出成形等によってフィルム状の絶縁樹脂層を作製する。
【００２３】
絶縁樹脂層は、加速電子線やγ線などの電離放射線の照射によって架橋して使用することもできる。樹脂を架橋することで耐熱性を高めることができ、使用時の温度が上がった場合の接着力の低下や、リード導体と金属層との短絡を防止することができる。生産性向上の観点から、電離放射線の照射による架橋を行うことが好ましい。
【００２４】
次に本発明の電気部品の構造について図を用いて説明する。図１はリチウム電池などの非水電解質電池の一実施形態を模式的に表す正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ’部における部分断面図である。この非水電解質電池１は、略長方形の封入容器２と、封入容器２の内部から外部に延びるリード導体３を有している。
【００２５】
封入容器２は、図２に示されるように、金属層５と、金属層５を被覆する樹脂層６，７とからなる３層のラミネートフィルム８からなる。金属層５はアルミニウム箔などの金属から形成される。封入容器の外側に位置する樹脂層６としては６，６−ナイロン、６−ナイロンなどのポリアミド樹脂や、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等を用いることができる。また封入容器２の内部に位置する樹脂層７には、非水電解質に溶解せず、また加熱して溶融する絶縁性樹脂を用いることが好ましく、ポリオレフィン系樹脂、酸変性ポリオレフィン系樹脂が例示され、金属との接着性の観点から酸変性ポリオレフィン樹脂が好ましい。また後述するように、樹脂層７としてポリオレフィン系樹脂と、前記ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対して５〜１００質量部のテルペン樹脂とを含有する絶縁樹脂層を用いても良い。封入容器２は、２枚のラミネートフィルム８を重ね合わせて、リード導体が貫通する辺以外の３辺をヒートシールして作製する。封入容器の外周部では、２つの金属層５は樹脂層７を介して接着される。
【００２６】
シール部９において、リード導体３は、絶縁樹脂層４を介して封入容器（ラミネートフィルム８）と接着（熱融着）される。樹脂層７として、ポリオレフィン系樹脂と、前記ポリオレフィン系樹脂１００質量部に対して５〜１００質量部のテルペン樹脂とを含有する絶縁樹脂層を用いた場合には絶縁樹脂層４を省略しても良い。
【００２７】
絶縁樹脂層４は、予めリード導体３のシール部に対応する部分を被覆するように設けても良い。このような構造のものをリード線と定義する。図３はリード線の概略断面図である。リード線には絶縁樹脂層４以外の熱可塑性樹脂層をさらに設けても良い。リード線はタブリードと呼ばれることもある。
【００２８】
また絶縁樹脂層４を、予め封入容器側に設けても良い。この場合、ラミネートフィルム８の少なくともシール部に対応する部分を絶縁樹脂層４で被覆する。このような封入容器としては、樹脂層７の内部に絶縁樹脂層４を設けた形態（図４）や、絶縁樹脂層７の全部を絶縁樹脂層４に置き換えた形態（図５）、及び絶縁樹脂層７の一部（シール部に対応する部分）を絶縁樹脂層４に置き換えた形態等（図６）が例示される。またリード導体と封入容器とをシール（熱融着）する際に、絶縁樹脂層をリード導体と封入容器の間に挟み込んでも良い。
【００２９】
リード導体３としてはアルミニウム、ニッケル、銅、ニッケルめっきされた銅などの金属が使用される。リチウム電池の場合は正極にはアルミニウム、負極にはニッケルが用いられることが多い。
【００３０】
非水電解質電池の内部には、更に、リード導体の端部に接続された正極または負極集電体１０、１１、及び非水電解質（図示せず）、並びにセパレータ１２、正極または負極活物質１３、１４が封入される。
【００３１】
この実施形態においては、リチウム電池を例に説明したが、本発明の電気部品及び非水電解質電池はこの形状に限られない。
【００３２】
次に発明を実施するための最良の形態を実施例により説明する。実施例は本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例】
【００３３】
（実施例１〜８、比較例１、２）
（絶縁樹脂層をリード導体に被覆したリード線の作製）
負極用のリード導体として厚さ０．１ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ５０ｍｍのニッケル板を準備した。
【００３４】
表１に示す配合でポリオレフィン系樹脂とテルペン樹脂とを混合し、厚さ５０μｍの絶縁樹脂層を作製した。得られた絶縁樹脂層を上記のリード導体上に被覆した後、２００℃で３秒プレスして接着させ、リード線を作製した。
【００３５】
（初期接着力の評価）
上記リード線における、リード導体と絶縁樹脂層との接着力を、１８０°剥離試験（引張速度１００ｍｍ／分、絶縁樹脂層を剥離）で測定した。結果を表１に示す。なお、接着強度が強くフィルムが材料破壊したものは◎とした。
【００３６】
（耐電解液性の評価：浸漬後の接着力）
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、電解質として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１．０ｍｏｌ／ｌとなるように溶解した電解液を準備した。この電解液に上記のリード線を浸漬した状態で６０℃恒温槽内に１４日間放置した後、初期接着力の評価と同様に１８０°剥離試験を行って、電解液浸漬後の接着力を測定した。
【００３７】
（樹脂の流れ出しの評価）
表１に示す配合でポリオレフィン系樹脂とテルペン樹脂とを混合し、厚さ１００μｍの絶縁樹脂層を作製した。得られた絶縁樹脂層２５ｍｍ角に切断し、２枚のアルミニウム箔（２５ｍｍ角、厚み４０μｍ）の間に挟んで２００℃で３秒プレスして接着させ、アルミニウム箔からの樹脂のはみだし量を測定した。流れ出し量０．５ｍｍ以下を良好とする（確認下さい）。
【００３８】
【表１】
2009110779.tif 000003
【００３９】
（脚注）
（＊１）無水マレイン酸変性ポリプロピレン（密度０．８９ｇ／ｃｍ３、ＭＦＲ２．８２ｇ／ｃｍ３、融点１４０℃）
（＊２）無水マレイン酸変性ポリエチレン（密度０．９２ｇ／ｃｍ３、ＭＦＲ１．０ｇ／ｃｍ３、融点１２３℃）
（＊３）ヤスハラケミカル（株）製：ＹＳレジンＰＸ１１５０
（＊４）ヤスハラケミカル（株）製：ＹＳレジンＴＯ１１５
（＊５）ヤスハラケミカル（株）製：ＹＳポリスターＴ１１５
（＊６）ヤスハラケミカル（株）製：クリアロンＰ１１５
（＊７）日本化成（株）製：ＴＡＩＣ
【００４０】
実施例１〜８では、初期接着力、浸漬後接着力、樹脂の流れ出しともに良好であった。これに対し、テルペン樹脂の含有量が少ない比較例１では、初期接着力は良好であるが電解液浸漬後に剥がれが生じ、電解液浸漬後の接着力が低下している。またテルペン樹脂の含有量が多い比較例２では、樹脂の流れ出し量が多くなった。
【００４１】
（実施例９〜１２、比較例３）
（絶縁樹脂層を使用した封入容器の作製）
金属層として、厚さ４０μｍのアルミニウム箔の一方の面に、６−ナイロン製シート（ユニチカ(株)製、商品名：エンブレムＯＮ）をドライラミネーションで貼り合わせた。アルミニウム箔の他方の面には、表２に示す配合で作製した絶縁樹脂層を貼り合わせ、３層構造のラミネートフィルムを得た。このラミネートフィルムを１２０ｍｍ角に切断し、絶縁樹脂層が内側に位置するように２枚重ねて３辺を２００℃で熱融着によって接着し、残りの１辺を開口部（シール部）とする袋状の封入容器を作製した。
【００４２】
（耐電解液性の評価）
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、電解質として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を１．０ｍｏｌ／ｌとなるように溶解した電解液を封入容器の開口部から８ｍｌ注入し、開口部を２００℃で３秒プレスして接着して電解液を封入した。尚シール幅は５ｍｍとした。このサンプルを６０℃９５％の恒温恒湿槽内に７２０時間放置後、カールフィッシャー法で電解液中の水分率を測定した。水分率１０ｐｐｍ以下を良好とする。結果を表２に示す。
【００４３】
【表２】
2009110779.tif 000004
【００４４】
ポリオレフィン系樹脂とテルペン樹脂を配合した実施例９〜１２の封入容器では、電解液の減量は少なく、また電解液中への水分の浸入も少なかった。これに対し、テルペン樹脂を配合しなかった比較例３の封入容器では、電解液中に水分が浸入し、水分率は１２ｐｐｍにまで上昇した。
【００４５】
これらの結果より、本実施形態のリード線、又は封入容器を用いた電気部品、非水電解質電池は耐電解液性に優れることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る非水電解質電池の正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る非水電解質電池の部分断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るリード線の部分断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る封入容器の部分断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る封入容器の部分断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る封入容器の部分断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１      非水電解質電池
２      封入容器
３      リード導体
４      絶縁樹脂層
５      金属層
６      樹脂層
７      樹脂層
８      ラミネートフィルム
９      シール部
１０      正極集電体
１１      負極集電体
１２      セパレータ
１３      正極活物質
１４      負極活物質
【図１】
2009110779.tif 000005
【図２】
2009110779.tif 000006
【図３】
2009110779.tif 000007
【図４】
2009110779.tif 000008
【図５】
2009110779.tif 000009
【図６】
2009110779.tif 000010