５，おわりに電池にはそれを構成するために種々の樹脂材料が使用されており、その一つ一つが今後の電池性能をを向上させるためのキーマテリアルになっていると言っても過言ではありません。今後も携帯機器の軽薄短小化は加熱すると予想されます。弊社でもシール剤以外の樹脂材料開発に鋭意検討をしておりますので、今後の動向にご期待ください。
株式会社スリーボンド 研究所
研究部 研究課

スリーボンド･テクニカルニュース
平成 14 年 ７ 月 １ 日 発 行

岸克彦

開発部 素材開発課 邦 建 強59

リチウムイオン電池用シール剤

参考文献
１）電池の話（池田宏之助ほか著、日本実業出版社）

はじめに

２）最新二次電池材料の技術（小久見善八監修、ＣＭＣ）
３）リチウム二次電池（小山昇監修、ＮＴＳ）

近年携帯機器の高密度化はますます盛んになり、それに使用する部品類もその躍進にあわせ

４）二次電池の技術と応用（日経エレクトロニクス）て小型化されています。携帯機器に必要な電池類も技術革新が求められており、携帯電話など

５）工業材料（2 00 0年 ４月号、日刊工業社）

では小型化でかつ長寿命のものが当たり前の技術として確立されつつあります。その様な環境

６）ソニー・イーエム・シー・エス殿（写真提供）

下、電池に求められます性能向上を目的として電池を構成するためのシール剤も飛躍的な技術進歩が期待されております。本稿では電池市場とその市場で活躍が期待できる電池用シール剤の開発についてご紹介します。

目

8

企
編

画 株式会社
編集室
集 東京都港区南青山5-12-3-903

発

行 株式会社 スリーボンド

次はじめに ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥１

４−１, リチウムイオン電池用シール剤

１, リチウムイオン電池とは？‥‥‥‥‥‥‥２

スリーボンド1170B、1171のご紹介 ‥‥４２, 一次電池・二次電池‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥２

４−２, 電池パック用シール剤

３, リチウムイオン電池のエネルギー密度‥‥３

スリーボンド1530Dのご紹介 ‥‥‥‥‥６

４, 弊社シール剤のご紹介‥‥‥‥‥‥‥‥‥４

５, おわりに ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥８

電話 03(3407)0333

東京都八王子市狭間町1456
電話 0426 (61)1333 ㈹1

１，リチウムイオン電池とは？

高性能なリチウムイオン電池を開発するためのトレT B 1 5 3 0 D の 硬化物は前述のT B 1 1 7 0 B や T B 1 1 7 1を接続する電極の上や電解液が漏れる可能性の高い電池には様々な種類が存在し、大別すると化学電

ンドは、リチウムイオン電池の最も重要な部分であると異なり、リチウムイオン二次電池の電解液に対し箇所にコーティングします。万が一電解液が漏れた

池と物理電池になります。化学電池は文字通り化学反電解液と電解質との組み合わせと考えられます。それて膨潤するため、電解液をゲル化することで電解液場合にはTB1530Dの硬化物に吸い込まれることで応（電解反応）を利用して電気を発生するもので、物はこの組み合わせによって電池の性能を左右するとの流動性をなくして電気回路への付着を防止します。

パック外部への漏洩はありません。T B 1 5 3 0 D 硬 化

理電池は太陽電池に代表されるような特定の外部刺激言っても過言でないと言うことで、昨今では電池の安また弾性接着剤のため、電池パックの落下により樹物は電解液によって膨脹し、樹脂と電極が密着するに対して電池反応が進み電気を発生します。その中で全性やリサイクルに大変大きな関心が向けられている

脂が剥がれることがなく、リチウムイオン電池の安ことで毛細管現象による電解液が電気回路部分に浸リチウムイオン電池は化学電池に属し、現在存在することから、電解液の環境負荷度や電解質のノンハロゲ

全性を高めることができます。

透することを防ぎます。またパック電池の参考例を電池の中で最も高容量を誇る電池であり、その容量は年々ン化などが課題となっております。しかしこの問題はリチウムイオン電池漏洩防止システムは下記スキーアップしています。

高容量化と常に背反していることから、電池業界でもムを図６に示します。T B 1 5 3 0 D は 制御回路と電池

電池は電極間の電子の授受によって電気が発生しま

図７に示しました。

問題となっています。

す。リチウムイオン電池は正極が炭素、負極にリチウムを用いた電池で、特に正極に用いる炭素の結晶状態によって各社ノウハウを持っています。また他の電池

２，一次電池・二次電池とリチウム電池が異なる最も大きな点は、電解液に有リチウムイオン電池に特化するだけでなく、電池業

機溶媒を用いることです。これは電解反応時の電解質

界には専門用語が存在します。ここでは電池に関係すが有機溶媒に溶けやすいと言うことからですが、同時る分類を簡単にまとめてみました。

にこの電解質は水にとても弱い材料であることより、電池を大きく分けると、一次電池・二次電池に分け

非水系になっています。その理由は以下の通りです。

られますが、最近では太陽電池や燃料電池の登場で「化周期表を見ますと、リチウムは水素の下です。つまり学電池」と「物理電池」と言う分け方が一般的となっ水を構成する原子と同族の元素であることから水とのています。「一次電池」はすなわち「一回しか使えな親和性も高いと推測されます。このためにリチウムイ

い使い捨ての電池」のことです。乾電池は代表的な一オン電池は水に弱いと言われる要因なのです。

次電池で、最近では使い捨てと言う電池のリサイクル

ここでリチウムイオン電池を構成する材料を下記に示します。

を唱える運動も盛んに行われています。形状的には円筒形または角形が主流で、カメラや携帯ゲームに使用されるボタン電池も一次電池の代表的な形状です。反（電極）

対に「二次電池」とは「繰り返し使える電池」を意味

正極：炭素＋バインダー樹脂

します。二次電池は一次電池とは違って特定の機器専

負極：リチウム化合物＋バインダー樹脂

用の電池（パック電池など）として使われることがほ

（電解液）
有機溶剤
（電解質）
ハロゲン化リチウム塩

とんどなので、これを称してバッテリーと呼ばれることが多いです。蛇足ですがバッテリーと言えば「蓄電池」を想像される方も多いと思いますが、繰り返し使

遮断壁

電池ケース

充填樹脂（TB1530D）

制御回路

リチウムイオン電池

図−６, リチウムイオン電池漏液防止スキーム

用できますのでこれも二次電池の仲間になります。一（セパレーター）方、次世代の電池として注目されている電池に「燃料不織布電池」があります。これは範疇が今までの電池とは異なりますので、一次・二次の明確な区別はされておりここで述べました構成要素を見回しただけでもリチません。広義の意味では二次電池に相当しますが、使ウムイオン電池は有機化合物の集合体であることが分用用途から考えましても電池と言うよりはエネルギー

かります。またこの構成要素はリチウムイオン電池のシステムの方が明確と言えます。

種類やメーカーによっても大きく異なります。例えば一次電池と二次電池では電極構成物質や電解質が異なります。さらに電池のメーカーによっても構成要素は大きく異なり、「いかに高容量を発生するか？」と言う命題によって各社独自の特徴を持っています。

2

図−７, パック電池例（写真提供：ソニー殿）

7

３，リチウムイオン電池のエネルギー密度

４−２，電池パック用シール剤

シリコーン樹脂を使用するとバッテリーパック構造

スリーボンド 1 5 3 0 D の ご紹介に大きな制約が発生するので恒久対策としては成り

年々と軽薄短小化を求められている電池の中で、リれは単純にエネルギー効率に変換できるため、この値

近年、多くの家電製品で小型軽量化が進み、その立ち難い部分があります。また、万が一、電池内部

チウム電池に対する要望は他の電池と比較して非常にが高いほど単位重量当たりで発生できる起電力は大き電源となる電池、特にリチウムイオン二次電池が大から電解液が漏洩したことを考えますと、パック内多くなっています。それは電池自体の性能に追うとこ

い、すなわち高容量であると言えます。昨今では、体きなエネルギー密度を得られるため、大量に使用さで使用するシール剤が電解液に溶解も膨潤もしないろも多いのですが、最も注目される理由の一つにエネ積当たりのエネルギー密度 3 0 0 W h / L 、 重量当たりれています。しかしその一方で電解液の漏洩は深刻場合、漏れた電解液はバッテリーパック内に残されルギー密度があります。現在市場に流通している電池のエネルギー密度150Wh/kgがリチウム二次電池全体な問題となっており、電池内部からの漏洩を未然にることから、環境への心配が懸念されます。さらにの中で最も高性能な電池はニッケル水素とリチウムでの目標値になっており、これまでの研究対象にならな防ぐことだけでなく、漏洩の二次防止にも技術が注は硬い樹脂を使用した場合、パック落下等の評価です。前者はクリーンな電池としてイメージは強いです

かった無機物やポリマー、これからのハイブリッド電がれております。特に携帯パソコンなどに使用されはく離等の心配が生じる可能性が考えられます。こが、形状に制限があり、軽薄短小化は非常に難しい技

池などはこの値を目標値としています。また図２にはておりますパック電池においては漏洩した電解液（まのため、硬化後にタブ等との接着が剥がれてしまう

術を要します。一方後者は電解反応がイオンによるも携帯機器の総重量変化を年度別に見てみました。そのたは電解質）によって周囲の電極や電気回路基板まと、タブと樹脂間に隙間ができ、電解液が毛細管現のなので、イオン伝導可能なスペースがあれば電気の結果、興味深いことに携帯機器は年々性能が向上してたは電子部品が侵される可能性も視野に入れて電池

象によって隔壁を通過してしまい電気回路を腐食さ発生は可能です。図１では電気を発生するための電池

いるにも関わらず、その総重量はほとんど変わってい設計を行っています。そのため電子部品の保護を目せます。

のポテンシャル（エネルギー密度）について比較を行っないことが分かります。それは周辺部品の軽量化もさ

ウム電池は 1 5 0 W h / k g と 言う高い値を示します。こ的として基板及びバッテリーパックには樹脂でコー

上記の問題を解決すべく、スリーボンドではパッてみました。ニッケル水素電池の重量当たりのエネル

ることながら、電池の軽量化もその役割を担っている

ティング・シールする方法が公知で使用されていク電池用シール剤として湿気硬化型弾性シール剤

ギー密度は 1 0 0 W h / k g と 、金属を主体にしていること推測できます。

ます。

T B 1 5 3 0 D を 開発しました。この樹脂はシリル基含とから高い密度を有しています。これと比較してリチ

ここで従来のコーティング・シール剤として広く

有特殊ポリマーを主成分とし、空気中の微量水分と使用されている材料の一つに湿気硬化型シリコーン

反応して硬化します。また金属、プラスチック、ゴ樹脂がありますが、シリコーン樹脂は電解液に溶解

ム、木材、無機材料など広範囲の材料に密着性・接してしまうために期待する効果はなく、また使用す

着性が良好であり、粘度が低いため、コーティング

る際にも薄膜では電解液に対して耐性が低いことか用途に適しております。表２にTB1530Dの性状及ら厚めに塗布することが必須となり、そのために軽び特性をまとめます。

量化に背反してしまうことが予想されます。よって

表−２, TB1530Dの性状及び特性

性
状

外観

単位

測定値

外観

3TS−201−02−

灰色

粘度（25℃）

3TS−210−02

Pa・s

20

比重（25℃）

3TS−213−02

−

1.39

指触乾燥時間3TS−219−05

min

5

備考
BH, No.6, 20rpm

重量当たりのエネルギー密度（Wh/kg）

ﾘﾁｳﾑｲｵﾝ電池
400

ﾆｯｹﾙ水素電池

350
300

ﾆｯｶﾄﾞ電池

250
200

鉛電池

150
100
50
0

リチウムイオン電池は容量が高い

硬化条件：25℃, 55％RH, 7日
硬さ

3TS−215−01

−

A34

特

引張り強さ

3TS−320−01

MPa

3.2

3号ダンベル性

伸び率3TS−320−01％

220

3号ダンベル

引張せん断接着強さ

3TS−301−13

MPa

2.5

図−１, 各種二次電池のエネルギー密度（アルミ/アルミ）

63

10000体積の増加に関わらず機器の質量は変化していない。

質量（g）

1000

100
PDA
デジカメ

10

構成部品単位での軽量化

ノートP C
携帯電話

1
70

80

90

100

300

500 1000 2000 3000 5000
3

体積（cm ）

携帯機器で最も重い部分は電池である。

図−2, 携帯機器の体積と質量（2000年度調査結果）

図３はTB1170B、TB1171、アスファルトピッチのしても大幅に改善させていることが分かります。こ

電解液特性を比較したものです。ここで用いました

れは先にもふれましたが、T B 1 1 7 0 B や T B 1 1 7 1 の電解液は、一般的なもので、ジメトキシエーテル（DME）、
γ
プロピレンカーボネート（PC）、−ブチロラクトン（γ-BL）

分子骨格に特徴があり、無極性でかつ水分が浸透しの3種類です。弊社のシール剤はピッチ剤と比較し

図５は T B 1 1 7 1 の 熱時粘弾性をアスファルトピッ

て分子量が高く、かつ低分子分が非常に少ないシーチと比較したものです。最近では耐ハンダリフロー性ル剤として設計しております。つまり、一般に用いが要求されたシール剤が多く、その特徴の一環としま

られていますピッチ剤と比較して極性の高い溶剤にして熱時における樹脂の貯蔵弾性率を測定しました。

溶出する成分が少ないと言えます。その結果は図3

その結果、2 6 0 ℃ 雰囲気下において徐々に樹脂にストに示しました評価結果に大きく反映されており、アレスを与えると、アスファルトピッチの場合少ないスト

スファルトピッチと比較して弊社のシール剤は高い電レスで貯 蔵 弾 性 率 の低 下 が観 測 されました。一方、解液性を有し、かつ高温下においても電解液中にシーT B 1 1 7 1 で はその温度雰囲気の間では樹脂の貯蔵弾

ル剤成分が溶出しないことが分かりました。

性率に低下が見られませんでした。この結果は、高温下同じように図４では各条件下での透湿度の比較をにおいて電池内部に貯まったストレス（電解液の気化行ったものを示しました。この図より、もっとも透湿度による圧力の上昇）によってシール剤が破壊されることが低い樹脂は T B 1 1 7 1 で 、アスファルトピッチと比較なく、しっかりと追従していることを示唆しております。

（試験条件）
各樹脂0.1gをφ15×100ミクロンの面積でガラス面に塗布し、所定の電解液中に60℃×10日間浸漬した前後の重量変化率を測定した。

４，弊社シール剤のご紹介（試験条件）JIS K 7129 プラスチックフィルム及びシートの水蒸気透過度
試験方法に準じて、
膜厚100ミクロンにて測定した。

液に対して非常に高い耐性を有しております。従来
シール剤が必要なかしめ部やパッキン導入部のシー材料によって構成されております。また日進月歩なデル剤にはアスファルトピッチなどの材料が用いられバイスであることから、その開発目標は高く、日々高ておりますが、アスファルトは比較的低分子領域の容量化と高効率化への挑戦であると言えます。先程リ分子鎖が多いことから電解液近傍や電解液に接触す

チウムイオン電池の構成要素について簡単に触れましる部分でのシール性は低いことが指摘されておりまたが、ここではそれらの部位における今後の進展とスした。また昨今の電池軽薄短小化と高容量化に伴いリーボンドとして何ができるのかと言うことをメイン

電池メーカーではシール面積を狭くせざる追えない

12
TB1170B

DME
PC
γ- B LTB1171４−１，リチウムイオン電池用シール剤

いこなしているのが現状です。しかし T B 1 1 7 0 B や

スリーボンド 1 1 7 0 B 、1 1 7 1 の ご紹介

TB1171はシール性の高いことから無理に電池の構

スリーボンド（以下 T B と 略 す ） 1 1 7 0 B お よび

造を変えなくても十分にシール性を確保できること

1 1 7 1 は リチウムイオン電池用に開発されましたシーが可能ですし、またシール性が高いためシール面積ル剤です（表１）。主成分はオレフィン系炭化水素を狭くしても十分に電池として使用できると考えら

で、高分子の主鎖骨格が無極性であるために、電解れます。

表−１, 各種リチウムイオン電池シール剤の性状
TB1170B

TB1171

試験方法

備考

外観

無色透明

無色透明

3TS−201−01

目視

粘度（mPa・s）

2400

400

3TS−210−01 or −02

BL、BH型回転粘度計

比重

0.87

0.87

3TS−213−02

比重カップ法

加熱残分（%）

15

4.5

3TS−217−01

160℃加熱後の重量変化率

6

−100

2
−80

−60

−40

−20

0

20

40

0

変化率（％）TB1170B

図−3, スリーボンド電池シール材とピッチ材との比較
5

TB1171

ピッチ材

図−４, 各材料の透湿度比較

劣化の可能性4
貯蔵弾性率（Pa）

施すことによって何とかアスファルトピッチ材を使

8

4
ピッチ材

状況ですが、現在では電池そのものの構造に工夫をにお話を進めていきます。

10

g/m2

リチウムイオン電池はその特殊な構造が故に様々な4にくい樹脂設計を行っているからです。

3
2

タールピッチ1

TB1171
剪断応力に対してのすべり

0
0

10

20

30

40

50

60

剪断応力（Pa）
図−５, 熱時弾性率の比較（加熱温度：260℃、周波数：1Hz）

5

10000体積の増加に関わらず機器の質量は変化していない。

質量（g）

1000

100
PDA
デジカメ

10

構成部品単位での軽量化

ノートP C
携帯電話

1
70

80

90

100

300

500 1000 2000 3000 5000
3

体積（cm ）

携帯機器で最も重い部分は電池である。

図−2, 携帯機器の体積と質量（2000年度調査結果）

図３はTB1170B、TB1171、アスファルトピッチのしても大幅に改善させていることが分かります。こ

電解液特性を比較したものです。ここで用いました

れは先にもふれましたが、T B 1 1 7 0 B や T B 1 1 7 1 の電解液は、一般的なもので、ジメトキシエーテル（DME）、
γ
プロピレンカーボネート（PC）、−ブチロラクトン（γ-BL）

分子骨格に特徴があり、無極性でかつ水分が浸透しの3種類です。弊社のシール剤はピッチ剤と比較し

図５は T B 1 1 7 1 の 熱時粘弾性をアスファルトピッ

て分子量が高く、かつ低分子分が非常に少ないシーチと比較したものです。最近では耐ハンダリフロー性ル剤として設計しております。つまり、一般に用いが要求されたシール剤が多く、その特徴の一環としま

られていますピッチ剤と比較して極性の高い溶剤にして熱時における樹脂の貯蔵弾性率を測定しました。

溶出する成分が少ないと言えます。その結果は図3

その結果、2 6 0 ℃ 雰囲気下において徐々に樹脂にストに示しました評価結果に大きく反映されており、アレスを与えると、アスファルトピッチの場合少ないスト

スファルトピッチと比較して弊社のシール剤は高い電レスで貯 蔵 弾 性 率 の低 下 が観 測 されました。一方、解液性を有し、かつ高温下においても電解液中にシーT B 1 1 7 1 で はその温度雰囲気の間では樹脂の貯蔵弾

ル剤成分が溶出しないことが分かりました。

性率に低下が見られませんでした。この結果は、高温下同じように図４では各条件下での透湿度の比較をにおいて電池内部に貯まったストレス（電解液の気化行ったものを示しました。この図より、もっとも透湿度による圧力の上昇）によってシール剤が破壊されることが低い樹脂は T B 1 1 7 1 で 、アスファルトピッチと比較なく、しっかりと追従していることを示唆しております。

（試験条件）
各樹脂0.1gをφ15×100ミクロンの面積でガラス面に塗布し、所定の電解液中に60℃×10日間浸漬した前後の重量変化率を測定した。

４，弊社シール剤のご紹介（試験条件）JIS K 7129 プラスチックフィルム及びシートの水蒸気透過度
試験方法に準じて、
膜厚100ミクロンにて測定した。

液に対して非常に高い耐性を有しております。従来
シール剤が必要なかしめ部やパッキン導入部のシー材料によって構成されております。また日進月歩なデル剤にはアスファルトピッチなどの材料が用いられバイスであることから、その開発目標は高く、日々高ておりますが、アスファルトは比較的低分子領域の容量化と高効率化への挑戦であると言えます。先程リ分子鎖が多いことから電解液近傍や電解液に接触す

チウムイオン電池の構成要素について簡単に触れましる部分でのシール性は低いことが指摘されておりまたが、ここではそれらの部位における今後の進展とスした。また昨今の電池軽薄短小化と高容量化に伴いリーボンドとして何ができるのかと言うことをメイン

電池メーカーではシール面積を狭くせざる追えない

12
TB1170B

DME
PC
γ- B LTB1171４−１，リチウムイオン電池用シール剤

いこなしているのが現状です。しかし T B 1 1 7 0 B や

スリーボンド 1 1 7 0 B 、1 1 7 1 の ご紹介

TB1171はシール性の高いことから無理に電池の構

スリーボンド（以下 T B と 略 す ） 1 1 7 0 B お よび

造を変えなくても十分にシール性を確保できること

1 1 7 1 は リチウムイオン電池用に開発されましたシーが可能ですし、またシール性が高いためシール面積ル剤です（表１）。主成分はオレフィン系炭化水素を狭くしても十分に電池として使用できると考えら

で、高分子の主鎖骨格が無極性であるために、電解れます。

表−１, 各種リチウムイオン電池シール剤の性状
TB1170B

TB1171

試験方法

備考

外観

無色透明

無色透明

3TS−201−01

目視

粘度（mPa・s）

2400

400

3TS−210−01 or −02

BL、BH型回転粘度計

比重

0.87

0.87

3TS−213−02

比重カップ法

加熱残分（%）

15

4.5

3TS−217−01

160℃加熱後の重量変化率

6

−100

2
−80

−60

−40

−20

0

20

40

0

変化率（％）TB1170B

図−3, スリーボンド電池シール材とピッチ材との比較
5

TB1171

ピッチ材

図−４, 各材料の透湿度比較

劣化の可能性4
貯蔵弾性率（Pa）

施すことによって何とかアスファルトピッチ材を使

8

4
ピッチ材

状況ですが、現在では電池そのものの構造に工夫をにお話を進めていきます。

10

g/m2

リチウムイオン電池はその特殊な構造が故に様々な4にくい樹脂設計を行っているからです。

3
2

タールピッチ1

TB1171
剪断応力に対してのすべり

0
0

10

20

30

40

50

60

剪断応力（Pa）
図−５, 熱時弾性率の比較（加熱温度：260℃、周波数：1Hz）

5

３，リチウムイオン電池のエネルギー密度

４−２，電池パック用シール剤

シリコーン樹脂を使用するとバッテリーパック構造

スリーボンド 1 5 3 0 D の ご紹介に大きな制約が発生するので恒久対策としては成り

年々と軽薄短小化を求められている電池の中で、リれは単純にエネルギー効率に変換できるため、この値

近年、多くの家電製品で小型軽量化が進み、その立ち難い部分があります。また、万が一、電池内部

チウム電池に対する要望は他の電池と比較して非常にが高いほど単位重量当たりで発生できる起電力は大き電源となる電池、特にリチウムイオン二次電池が大から電解液が漏洩したことを考えますと、パック内多くなっています。それは電池自体の性能に追うとこ

い、すなわち高容量であると言えます。昨今では、体きなエネルギー密度を得られるため、大量に使用さで使用するシール剤が電解液に溶解も膨潤もしないろも多いのですが、最も注目される理由の一つにエネ積当たりのエネルギー密度 3 0 0 W h / L 、 重量当たりれています。しかしその一方で電解液の漏洩は深刻場合、漏れた電解液はバッテリーパック内に残されルギー密度があります。現在市場に流通している電池のエネルギー密度150Wh/kgがリチウム二次電池全体な問題となっており、電池内部からの漏洩を未然にることから、環境への心配が懸念されます。さらにの中で最も高性能な電池はニッケル水素とリチウムでの目標値になっており、これまでの研究対象にならな防ぐことだけでなく、漏洩の二次防止にも技術が注は硬い樹脂を使用した場合、パック落下等の評価です。前者はクリーンな電池としてイメージは強いです

かった無機物やポリマー、これからのハイブリッド電がれております。特に携帯パソコンなどに使用されはく離等の心配が生じる可能性が考えられます。こが、形状に制限があり、軽薄短小化は非常に難しい技

池などはこの値を目標値としています。また図２にはておりますパック電池においては漏洩した電解液（まのため、硬化後にタブ等との接着が剥がれてしまう

術を要します。一方後者は電解反応がイオンによるも携帯機器の総重量変化を年度別に見てみました。そのたは電解質）によって周囲の電極や電気回路基板まと、タブと樹脂間に隙間ができ、電解液が毛細管現のなので、イオン伝導可能なスペースがあれば電気の結果、興味深いことに携帯機器は年々性能が向上してたは電子部品が侵される可能性も視野に入れて電池

象によって隔壁を通過してしまい電気回路を腐食さ発生は可能です。図１では電気を発生するための電池

いるにも関わらず、その総重量はほとんど変わってい設計を行っています。そのため電子部品の保護を目せます。

のポテンシャル（エネルギー密度）について比較を行っないことが分かります。それは周辺部品の軽量化もさ

ウム電池は 1 5 0 W h / k g と 言う高い値を示します。こ的として基板及びバッテリーパックには樹脂でコー

上記の問題を解決すべく、スリーボンドではパッてみました。ニッケル水素電池の重量当たりのエネル

ることながら、電池の軽量化もその役割を担っている

ティング・シールする方法が公知で使用されていク電池用シール剤として湿気硬化型弾性シール剤

ギー密度は 1 0 0 W h / k g と 、金属を主体にしていること推測できます。

ます。

T B 1 5 3 0 D を 開発しました。この樹脂はシリル基含とから高い密度を有しています。これと比較してリチ

ここで従来のコーティング・シール剤として広く

有特殊ポリマーを主成分とし、空気中の微量水分と使用されている材料の一つに湿気硬化型シリコーン

反応して硬化します。また金属、プラスチック、ゴ樹脂がありますが、シリコーン樹脂は電解液に溶解

ム、木材、無機材料など広範囲の材料に密着性・接してしまうために期待する効果はなく、また使用す

着性が良好であり、粘度が低いため、コーティング

る際にも薄膜では電解液に対して耐性が低いことか用途に適しております。表２にTB1530Dの性状及ら厚めに塗布することが必須となり、そのために軽び特性をまとめます。

量化に背反してしまうことが予想されます。よって

表−２, TB1530Dの性状及び特性

性
状

外観

単位

測定値

外観

3TS−201−02−

灰色

粘度（25℃）

3TS−210−02

Pa・s

20

比重（25℃）

3TS−213−02

−

1.39

指触乾燥時間3TS−219−05

min

5

備考
BH, No.6, 20rpm

重量当たりのエネルギー密度（Wh/kg）

ﾘﾁｳﾑｲｵﾝ電池
400

ﾆｯｹﾙ水素電池

350
300

ﾆｯｶﾄﾞ電池

250
200

鉛電池

150
100
50
0

リチウムイオン電池は容量が高い

硬化条件：25℃, 55％RH, 7日
硬さ

3TS−215−01

−

A34

特

引張り強さ

3TS−320−01

MPa

3.2

3号ダンベル性

伸び率3TS−320−01％

220

3号ダンベル

引張せん断接着強さ

3TS−301−13

MPa

2.5

図−１, 各種二次電池のエネルギー密度（アルミ/アルミ）63

１，リチウムイオン電池とは？

高性能なリチウムイオン電池を開発するためのトレT B 1 5 3 0 D の 硬化物は前述のT B 1 1 7 0 B や T B 1 1 7 1を接続する電極の上や電解液が漏れる可能性の高い電池には様々な種類が存在し、大別すると化学電

ンドは、リチウムイオン電池の最も重要な部分であると異なり、リチウムイオン二次電池の電解液に対し箇所にコーティングします。万が一電解液が漏れた

池と物理電池になります。化学電池は文字通り化学反電解液と電解質との組み合わせと考えられます。それて膨潤するため、電解液をゲル化することで電解液場合にはTB1530Dの硬化物に吸い込まれることで応（電解反応）を利用して電気を発生するもので、物はこの組み合わせによって電池の性能を左右するとの流動性をなくして電気回路への付着を防止します。

パック外部への漏洩はありません。T B 1 5 3 0 D 硬 化

理電池は太陽電池に代表されるような特定の外部刺激言っても過言でないと言うことで、昨今では電池の安また弾性接着剤のため、電池パックの落下により樹物は電解液によって膨脹し、樹脂と電極が密着するに対して電池反応が進み電気を発生します。その中で全性やリサイクルに大変大きな関心が向けられている

脂が剥がれることがなく、リチウムイオン電池の安ことで毛細管現象による電解液が電気回路部分に浸リチウムイオン電池は化学電池に属し、現在存在することから、電解液の環境負荷度や電解質のノンハロゲ

全性を高めることができます。

透することを防ぎます。またパック電池の参考例を電池の中で最も高容量を誇る電池であり、その容量は年々ン化などが課題となっております。しかしこの問題はリチウムイオン電池漏洩防止システムは下記スキーアップしています。

高容量化と常に背反していることから、電池業界でもムを図６に示します。T B 1 5 3 0 D は 制御回路と電池

電池は電極間の電子の授受によって電気が発生しま

図７に示しました。

問題となっています。

す。リチウムイオン電池は正極が炭素、負極にリチウムを用いた電池で、特に正極に用いる炭素の結晶状態によって各社ノウハウを持っています。また他の電池

２，一次電池・二次電池とリチウム電池が異なる最も大きな点は、電解液に有リチウムイオン電池に特化するだけでなく、電池業

機溶媒を用いることです。これは電解反応時の電解質

界には専門用語が存在します。ここでは電池に関係すが有機溶媒に溶けやすいと言うことからですが、同時る分類を簡単にまとめてみました。

にこの電解質は水にとても弱い材料であることより、電池を大きく分けると、一次電池・二次電池に分け

非水系になっています。その理由は以下の通りです。

られますが、最近では太陽電池や燃料電池の登場で「化周期表を見ますと、リチウムは水素の下です。つまり学電池」と「物理電池」と言う分け方が一般的となっ水を構成する原子と同族の元素であることから水とのています。「一次電池」はすなわち「一回しか使えな親和性も高いと推測されます。このためにリチウムイ

い使い捨ての電池」のことです。乾電池は代表的な一オン電池は水に弱いと言われる要因なのです。

次電池で、最近では使い捨てと言う電池のリサイクル

ここでリチウムイオン電池を構成する材料を下記に示します。

を唱える運動も盛んに行われています。形状的には円筒形または角形が主流で、カメラや携帯ゲームに使用されるボタン電池も一次電池の代表的な形状です。反（電極）

対に「二次電池」とは「繰り返し使える電池」を意味

正極：炭素＋バインダー樹脂

します。二次電池は一次電池とは違って特定の機器専

負極：リチウム化合物＋バインダー樹脂

用の電池（パック電池など）として使われることがほ

（電解液）
有機溶剤
（電解質）
ハロゲン化リチウム塩

とんどなので、これを称してバッテリーと呼ばれることが多いです。蛇足ですがバッテリーと言えば「蓄電池」を想像される方も多いと思いますが、繰り返し使

遮断壁

電池ケース

充填樹脂（TB1530D）

制御回路

リチウムイオン電池

図−６, リチウムイオン電池漏液防止スキーム

用できますのでこれも二次電池の仲間になります。一（セパレーター）方、次世代の電池として注目されている電池に「燃料不織布電池」があります。これは範疇が今までの電池とは異なりますので、一次・二次の明確な区別はされておりここで述べました構成要素を見回しただけでもリチません。広義の意味では二次電池に相当しますが、使ウムイオン電池は有機化合物の集合体であることが分用用途から考えましても電池と言うよりはエネルギー

かります。またこの構成要素はリチウムイオン電池のシステムの方が明確と言えます。

種類やメーカーによっても大きく異なります。例えば一次電池と二次電池では電極構成物質や電解質が異なります。さらに電池のメーカーによっても構成要素は大きく異なり、「いかに高容量を発生するか？」と言う命題によって各社独自の特徴を持っています。

2

図−７, パック電池例（写真提供：ソニー殿）

7

５，おわりに
電池にはそれを構成するために種々の樹脂材料が使用されており、その一つ一つが今後の電池性能をを向上させるためのキーマテリアルになっていると言っても過言ではありません。今後も携帯機器の軽薄短小化は加熱すると予想されます。弊社でもシール剤以外の樹脂材料開発に鋭意検討をしておりますので、今後の動向にご期待ください。
株式会社スリーボンド 研究所
研究部 研究課

スリーボンド･テクニカルニュース
平成 14 年 ７ 月 １ 日 発 行

岸克彦

開発部 素材開発課 邦 建 強59

リチウムイオン電池用シール剤

参考文献
１）電池の話（池田宏之助ほか著、日本実業出版社）

はじめに

２）最新二次電池材料の技術（小久見善八監修、ＣＭＣ）
３）リチウム二次電池（小山昇監修、ＮＴＳ）

近年携帯機器の高密度化はますます盛んになり、それに使用する部品類もその躍進にあわせ

４）二次電池の技術と応用（日経エレクトロニクス）て小型化されています。携帯機器に必要な電池類も技術革新が求められており、携帯電話など

５）工業材料（2 00 0年 ４月号、日刊工業社）

では小型化でかつ長寿命のものが当たり前の技術として確立されつつあります。その様な環境

６）ソニー・イーエム・シー・エス殿（写真提供）

下、電池に求められます性能向上を目的として電池を構成するためのシール剤も飛躍的な技術進歩が期待されております。本稿では電池市場とその市場で活躍が期待できる電池用シール剤の開発についてご紹介します。

目

8

企
編

画 株式会社
編集室
集 東京都港区南青山5-12-3-903

発

行 株式会社 スリーボンド

次はじめに ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥１

４−１, リチウムイオン電池用シール剤

１, リチウムイオン電池とは？‥‥‥‥‥‥‥２

スリーボンド1170B、1171のご紹介 ‥‥４２, 一次電池・二次電池‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥２

４−２, 電池パック用シール剤

３, リチウムイオン電池のエネルギー密度‥‥３

スリーボンド1530Dのご紹介 ‥‥‥‥‥６

４, 弊社シール剤のご紹介‥‥‥‥‥‥‥‥‥４

５, おわりに ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥８

電話 03(3407)0333

東京都八王子市狭間町1456
電話 0426 (61)1333 ㈹1