JPH09120804A - Battery - Google Patents
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- JPH09120804A JPH09120804A JP7302001A JP30200195A JPH09120804A JP H09120804 A JPH09120804 A JP H09120804A JP 7302001 A JP7302001 A JP 7302001A JP 30200195 A JP30200195 A JP 30200195A JP H09120804 A JPH09120804 A JP H09120804A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水分透過が少なく、高エネルギー密度
で、非口部のショートがなく、かつ封口部の封止強
度が高い等の優れた性質を有する電池の提供。
【解決手段】 少なくとも正極活物質層、電解質層、負
極活物質層からなる発電要素を、外装材で包装して構成
される電池において、封口材として、ガラス繊維の直径
が4μm以上50μm以下で繊維が互いに直交してな
り、かつガラスクロス量として、使用するガラスクロス
の1辺1m当りに含まれるガラス繊維の量が4cm/m
以上10cm/m以下のガラスクロスに絶縁性熱融着性
樹脂を複合してなる複合体を使用したことを特徴とする
電池。(57) [PROBLEMS] To provide a battery having excellent properties such as low moisture permeation, high energy density, no short-circuit at the non-mouth portion, and high sealing strength at the sealing portion. SOLUTION: In a battery constituted by packaging a power generation element including at least a positive electrode active material layer, an electrolyte layer, and a negative electrode active material layer in an outer packaging material, a glass fiber having a diameter of 4 μm or more and 50 μm or less is used as a sealing material. Are orthogonal to each other, and the amount of glass cloth is 4 cm / m per 1 m of one side of the glass cloth used.
A battery characterized by using a composite body in which an insulating heat-fusible resin is composited on a glass cloth of 10 cm / m or less.
Description
【0001】[0001]
【技術分野】本発明は、熱融着性樹脂を用いて発電要素
を封止した電池に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a battery in which a power generation element is sealed with a heat-fusible resin.
【0002】[0002]
【従来技術】近年の電子機器の小型化、薄型化、軽量化
の進歩は目覚ましいものがあり、とりわけOA機器の分
野で活発である。例えば、ワードプロセッサーはデスク
トップ型からラップトップ型、ノートブック型へと軽量
化されている。加えて電子手帳、電子スチールカメラ等
の新しい小型電子機器も出現し、さらには新しいメモリ
ーメディアであるメモリーカードの開発も進められてい
る。このような電子機器の小型化、薄型化、軽量化の波
の中で、これらの電力を支える二次電池にも高性能化が
要求されてきている。このような要望の中で、鉛電池や
ニッカド電池に代わる高エネルギー密度電池としてリチ
ウム二次電池の開発が急速に進められてきている。ま
た、薄型化を意図するものとしてペーパー電池、薄型扁
平電池、あるいはプレート状電池と称される薄型の電池
が開発されている。しかしながら、ペーパー電池に代表
されるような熱融着性樹脂を用いた電池の封口は、その
封口面積が広いこともあり、封口技術および/または封
口材料の改良が大きな技術課題となっている。従来から
知られているボタン型やコイン型の電池においては、両
極の外装板または電池容器の端部を折り曲げて、ガスケ
ットを挟んで封口する方法が用いられている。この方法
では、円形以外、たとえば四角形の封止をすることは困
難と考えられるとともに、厚みの限界も1.0mmとさ
れている。四角の電池や、厚みが0.5mm以下の超薄
型の電池を封口する方法は、外装板の周縁部を枠状の絶
縁性熱融着性樹脂を介して加熱加圧することにより、封
口する方式が提案されている。2. Description of the Related Art Recent advances in miniaturization, thinning and weight reduction of electronic equipment have been remarkable, and particularly active in the field of OA equipment. For example, word processors have been reduced in weight from desktops to laptops and notebooks. In addition, new small electronic devices such as electronic notebooks and electronic still cameras have appeared, and further development of memory cards, which are new memory media, is under way. In the wave of miniaturization, thinning, and weight reduction of such electronic devices, high performance is also required for secondary batteries that support such electric power. In such a demand, development of a lithium secondary battery as a high energy density battery replacing a lead battery or a nickel cadmium battery has been rapidly advanced. In addition, a thin battery called a paper battery, a thin flat battery, or a plate-shaped battery has been developed for the purpose of reducing the thickness. However, since the sealing area of a battery using a heat-fusible resin typified by a paper battery has a wide sealing area, improvement of the sealing technology and / or sealing material has become a major technical issue. In the conventionally known button-type or coin-type batteries, a method is used in which the outer plates of the both electrodes or the ends of the battery container are bent, and a gasket is sandwiched to seal them. According to this method, it is considered difficult to seal a rectangle other than a circle, for example, a rectangle, and the thickness limit is set to 1.0 mm. A method of sealing a square battery or an ultrathin battery having a thickness of 0.5 mm or less is performed by heating and pressing the peripheral portion of the exterior plate through a frame-shaped insulating heat-fusible resin. A scheme has been proposed.
【0003】これに適した熱融着性樹脂としては、ポリ
オレフィン系樹脂、フッ素樹脂およびそれらの変性物な
どが提案されている(例えば、特開昭49−12823
2号、同59−83340号、同60−14753号、
同60−160559号、同60−185359号の各
公報など)。しかし、この場合には、前記の熱融着性樹
脂が加熱加圧により流動して薄肉化するため、封口材の
厚みが部分的に薄くなり、絶縁性が低下し、外装板の端
部が相互に接触して短絡が起こりやすくなる問題があっ
た。また、封口部の面積が広いこと、封口体の材質がプ
ラスチツクであること等から、水分透過が大きく、非水
系電池の信頼性を落すという問題点がある。前者の短絡
に対する問題に関しては、既に以下のような提案がなさ
れている。例えばポリオレフィン系樹脂を主体とした基
体と、その両面に低い溶融粘度を有するカルボキシル基
含有ポリオレフィン系樹脂を積層して熱接着時に変形し
にくい封口材を用いる方法(特開昭60−220553
号)、ガラス繊維を混入した樹脂を用いる方法(特開昭
60−3852号)、ガラス繊維より構成される織布ま
たは不織布にポリオレフィン系樹脂を含浸させてなる基
体の両面に低い溶融粘度を有するカルボキシル基含有ポ
リオレフィン系樹脂を積層した封口材を用いる方法(特
開昭62−5556号)。As a heat-fusible resin suitable for this purpose, polyolefin resins, fluororesins and modified products thereof have been proposed (for example, JP-A-49-12823).
No. 2, No. 59-83340, No. 60-14753,
Nos. 60-160559 and 60-185359, etc.). However, in this case, since the above heat-fusible resin flows by heating and pressurization and becomes thin, the thickness of the sealing material is partially thinned, the insulating property is lowered, and the end portion of the exterior plate is There has been a problem that short circuits easily occur due to contact with each other. Further, since the area of the sealing portion is large and the material of the sealing body is plastic, there is a problem that the water permeation is large and the reliability of the non-aqueous battery is deteriorated. Regarding the former problem of short circuit, the following proposals have already been made. For example, a method in which a base material mainly composed of a polyolefin resin and a carboxyl group-containing polyolefin resin having a low melt viscosity are laminated on both surfaces of the base material to use a sealing material which is not easily deformed during heat bonding (Japanese Patent Laid-Open No. 60-220553)
No.), a method using a resin mixed with glass fiber (Japanese Patent Laid-Open No. 60-3852), and a substrate obtained by impregnating a woven or non-woven fabric made of glass fiber with a polyolefin resin has a low melt viscosity on both sides. A method of using a sealing material in which a carboxyl group-containing polyolefin resin is laminated (JP-A-62-5556).
【0004】しかしながら、特開昭60−3852で
は、熱融着性樹脂(ポリオレフィン)に封止時に加える
熱と圧力のため樹脂が軟化流動して電池の外周部に露出
して美観を損ったり、軟化した樹脂層をつきやぶって上
下の金属(一方が正極で一方は負極)が接触し、電池の
短絡がし易いことを防止するためのみにガラス繊維をポ
リオレフィン系樹脂に混入しており、混入量の異なりに
伴う封止強度の変化による不具合や封止機能を保ちつつ
電池のエネルギー密度を最大にするための検討はまった
くされていないし、さらに水分透過の問題については全
くふれられていない。また、特開昭62−5556号で
は、ポリオレフィンより低い溶融粘度を有するカルボキ
シル基含有ポリオレフィン樹脂を用いることにより封止
強度、変形の改善をはかっている。しかしながら、前記
発明においては、カルボキシル基含有ポリオレフィン樹
脂の使用量が封口材断面積の50%以上と大きいもので
あり、これは電池のエネルギー密度を上げるうえで不利
となるとともに、水分透過の面でも不利となる。However, in JP-A-60-3852, the heat and pressure applied to the heat-fusible resin (polyolefin) at the time of sealing causes the resin to soften and flow and be exposed to the outer peripheral portion of the battery, which may impair the appearance. , The upper and lower metal (one is the positive electrode and the other is the negative electrode) contact with each other by hitting the softened resin layer, and the glass fiber is mixed with the polyolefin-based resin only in order to prevent the battery from being short-circuited easily. No investigations have been made to maximize the energy density of the battery while maintaining the sealing function and defects due to changes in the sealing strength due to the difference in the mixed amount, and the problem of water permeation has not been mentioned at all. Further, in JP-A-62-5556, sealing strength and deformation are improved by using a carboxyl group-containing polyolefin resin having a lower melt viscosity than that of polyolefin. However, in the above invention, the amount of the carboxyl group-containing polyolefin resin used is as large as 50% or more of the cross-sectional area of the sealing material, which is disadvantageous in increasing the energy density of the battery and also in terms of moisture permeation. It will be a disadvantage.
【0005】[0005]
【目的】本発明の目的は、水分透過が少なく、高エ
ネルギー密度で、非口部のショートがなく、かつ封
口部の封止強度が高い等の優れた性質を有する電池を提
供することにある。[Object] It is an object of the present invention to provide a battery having excellent properties such as low moisture permeation, high energy density, no short-circuit in the non-mouthed portion, and high sealing strength in the sealing portion. .
【0006】[0006]
【構成】本発明の二次電池に用いる封口材は、ポリオレ
フィン系樹脂を主体とする樹脂成分およびガラス繊維成
分より基本的には構成されるものである。封口材に用い
る熱融着性樹脂としては、通常、非水電解液の溶媒とし
て用いる有機溶媒に耐え、熱融着性のよい熱可塑性樹脂
であることが必要なためポリオレフィン系樹脂、特にポ
リオレフィン系樹脂および該ポリオレフィン系樹脂を変
性した樹脂が主に用いられ、とりわけポリオレフィン系
樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン系樹脂が
好ましく使用される。また、前記ポリオレフィン系樹脂
はポリオレフィン系樹脂同士、あるいはポリオレフィン
系樹脂に他の樹脂を混合したものであってもよい。さら
に、本発明の封口体は、前記ポリオレフィン系樹脂に加
えて高融点で機械的強度が大きく、かつ水分透過樹脂の
流動、変形等を防止できるガラス繊維を混入させたもの
である。しかしながら、ガラス繊維は樹脂よりも比重が
高く、ガラス繊維を封口体に使用すればおのずと電池の
エネルギー密度は下がることとなる。このことは、封口
部の面積の比較的大きい、薄型電池、プレート電池と称
される電池の場合に特に大きな問題となってくる。した
がって、封口材におけるガラス繊維の使用量は、前記の
ようなガラス繊維の使用目的を満足する範囲内で、でき
るだけ最小量であることが好ましい。本発明者らは、こ
のガラス繊維の使用量および使用形態について種々検討
した結果、ガラス繊維の使用形態としてはクロス状のも
のが好ましく、また、その量は該ガラスクロスの1辺1
m当りに含まれるガラス繊維の量が、4cm以上10c
m以下のガラスクロスを用いて形成された封口材が、電
池のエネルギー密度を高く維持しながら、前記ガラス繊
維の使用目的を満足できることを見い出した。封口材に
おけるガラス繊維量が10cm/mより多いと、該繊維
の重量増加によるエネルギー密度の低下をまねくことと
なり、好ましくない。4cm/m未満であるとエネルギ
ー密度は高く保てるものの、前記ガラス繊維の使用目的
を達成することができない。[Structure] The sealing material used in the secondary battery of the present invention is basically composed of a resin component mainly composed of a polyolefin resin and a glass fiber component. The heat-fusible resin used for the sealing material is usually a polyolefin resin, particularly a polyolefin-based resin, because it is required to be a thermoplastic resin that withstands the organic solvent used as the solvent of the non-aqueous electrolyte and has good heat-welding property. A resin and a resin obtained by modifying the polyolefin resin are mainly used, and as the polyolefin resin, polyethylene and polypropylene resins are preferably used. Further, the polyolefin-based resin may be a mixture of polyolefin-based resins, or a mixture of a polyolefin-based resin and another resin. Further, the sealing body of the present invention contains glass fibers mixed with the polyolefin resin, which has a high melting point and a large mechanical strength and which can prevent the water permeable resin from flowing and deforming. However, the specific gravity of glass fiber is higher than that of resin, and if glass fiber is used for the sealing body, the energy density of the battery will naturally decrease. This becomes a particularly serious problem in the case of a battery called a thin battery or a plate battery in which the area of the sealing portion is relatively large. Therefore, the amount of the glass fiber used in the sealing material is preferably the smallest possible amount within the range satisfying the purpose of use of the glass fiber as described above. As a result of various studies on the amount and form of use of the glass fiber, the present inventors prefer a glass fiber in the form of cloth, and the amount is 1 side of the glass cloth.
The amount of glass fiber contained per m is 4 cm or more and 10c
It has been found that a sealing material formed by using a glass cloth of m or less can satisfy the purpose of using the glass fiber while keeping the energy density of the battery high. If the amount of glass fiber in the sealing material is more than 10 cm / m, the energy density is lowered due to the increase in weight of the fiber, which is not preferable. If it is less than 4 cm / m, the energy density can be kept high, but the purpose of using the glass fiber cannot be achieved.
【0007】前記ガラスクロスの1辺1m当りに含まれ
るガラス繊維の量が、4cm/m以上10cm/m以下
という本発明における定義について、図1に基づいて以
下に説明する。図1においてガラスクロスの1辺(a=
1m)当りに含まれるガラス繊維の総合の長さThe definition in the present invention that the amount of glass fiber contained per 1 m of one side of the glass cloth is 4 cm / m or more and 10 cm / m or less will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, one side of the glass cloth (a =
Total length of glass fiber included per 1 m)
【数1】 が4cm/m〜10cm/mであることを意味する。こ
こで、a1、a2、a3、...ajは各繊維の直径であ
る。また、このガラス繊維の総合の長さ(Equation 1) Means 4 cm / m to 10 cm / m. Here, a 1 , a 2 , a 3 ,. . . a j is the diameter of each fiber. Also, the total length of this glass fiber
【数2】 は、より好ましくは5cm/m〜8cm/mである。さ
らに前記ガラスクロスは、ガラス繊維が直交しており、
かつ、該ガラス繊維径が4μm〜50μmで構成される
ものが好ましい。本発明においては、封口材を構成する
ガラス繊維を前記のような使用量およびガラスクロスの
ような形状で使用することにより、前記のような本発明
の目的を達成することができた。すなわち、ガラス繊維
をランダムに使用したもの、例えば不織布を使用する場
合には、本発明と同様のガラス繊維の使用効果を得るた
めには、より多くのガラス繊維を必要とし、電池のエネ
ルギー密度を低下させてしまう。(Equation 2) Is more preferably 5 cm / m to 8 cm / m. Further, the glass cloth has glass fibers orthogonal to each other,
Moreover, the glass fiber having a diameter of 4 μm to 50 μm is preferable. In the present invention, the above-described object of the present invention can be achieved by using the glass fiber constituting the sealing material in the above-mentioned usage amount and shape such as glass cloth. That is, when randomly using glass fibers, for example, when using a non-woven fabric, in order to obtain the same effect of using the glass fibers as in the present invention, more glass fibers are required and the energy density of the battery is increased. Will lower it.
【0008】本発明で用いるガラスクロスにポリオレフ
ィン系樹脂を含浸するためには、例えばガラスクロス上
にポリオレフィン系樹脂の粉末を散布し、熱および圧力
により樹脂とガラスクロスと一体化させる方法、あるい
はガラスクロスにポリオレフィン系樹脂をエキストルー
ダー等によって押出し、一体化させる方法などがある。
前記方法においては、ポリオレフィン系樹脂としては、
変性ポリオレフィン樹脂が好ましい。この変性ポリオレ
フィン樹脂としては、例えば基体となるポリオレフィン
系樹脂より10〜30℃以上低い融点、あるいは軟化点
を有するものが特に好ましい。これら変性ポリオレフィ
ン樹脂は、例えば、エチレン又はプロピレン単量体にア
クリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレ
イン酸、無水マレイン酸などの不飽和カルボン酸を共重
合又はグラフト重合させて得られるものである。前記樹
脂は、無極性のポリオレフィン系樹脂本来の熱溶着性及
び耐溶媒性に加えて、カルボキシル基の存在により金属
面との熱溶着性が一層良好となるので、封口材の表面
層、特に両表面層のみを前記変性ポリオレフィン樹脂で
形成してもよい。In order to impregnate the glass cloth used in the present invention with the polyolefin resin, for example, a method of spraying a powder of the polyolefin resin on the glass cloth and integrating the resin and the glass cloth by heat and pressure, or glass There is a method in which a polyolefin resin is extruded on a cloth by an extruder or the like and integrated.
In the method, as the polyolefin resin,
Modified polyolefin resins are preferred. As the modified polyolefin resin, for example, one having a melting point or a softening point lower than that of the base polyolefin resin by 10 to 30 ° C. or more is particularly preferable. These modified polyolefin resins are obtained, for example, by copolymerizing or graft-polymerizing an unsaturated carboxylic acid such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, maleic acid or maleic anhydride with an ethylene or propylene monomer. Is. The resin, in addition to the original heat-weldability and solvent resistance of the nonpolar polyolefin-based resin, the heat-weldability with the metal surface is further improved by the presence of the carboxyl group, so that the surface layer of the sealing material, particularly both You may form only a surface layer with the said modified polyolefin resin.
【0009】基体となるガラスクロスへの樹脂の配合量
としては、封口材の構成断面積の50%未満〜20%以
上であることが好ましい。50%以上であると融着状態
は良好なものの、使用量が多すぎ電池のエネルギー密度
を下げるとともに、水分透過性の面からも不利である。
これは、ガラス繊維を混入したポリオレフィンの方が、
混入しないポレオレフィンに比べて水分透過性が数分の
1から数十分の1程度と低くおさえられるためで、ポリ
オレフィン系樹脂は、その機能を満足する範囲で少ない
方が好ましい。20%未満であると熱の圧力により、カ
ルボキシル基を含有するポリオレフィンが変形するとと
もに基材のポリオレフィン系樹脂があらわれ均一な接着
強度をもつにいたらない。The compounding amount of the resin in the glass cloth as the substrate is preferably less than 50% to 20% or more of the cross-sectional area of the sealing material. If it is 50% or more, the fused state is good, but the amount used is too large, which lowers the energy density of the battery and is disadvantageous in terms of water permeability.
This is because the polyolefin mixed with glass fiber is
This is because the water permeability of the polyolefin resin is as low as a fraction of a few to a few tens of minutes as compared with a non-contaminated polyolefin. Therefore, it is preferable that the polyolefin resin is as small as possible in the range satisfying its function. When it is less than 20%, the polyolefin containing a carboxyl group is deformed by heat pressure and the polyolefin resin of the base material appears, so that uniform adhesive strength cannot be obtained.
【0010】本発明の二次電池は、基本的には正極、負
極および電解質より構成される。本発明に使用する正極
活物質としては、遷移金属カルコゲン化合物、導電性高
分子、炭素体及びこれらの複合体を挙げることができ
る。遷移金属カルコゲン化合物の具体例としては、V2
O5,TiO2,Cr3O8,MnO2,MnO3,Co
O2,NiO2等の酸化物、TiS2,FeS等の硫化
物、LiとMn,Ni,Coとの複合酸化物、例えばL
ixMn2O4,LixCoO2,LixNiO2等が挙げ
られる。導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリピ
ロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアズレ
ン、ポリジフェニルベンジジン、ポリビニルカルバゾー
ル等の他、ポリ3アルキルチオフェンなどの誘導体が挙
げられる。正極活物質として最も好ましい形態は、無機
活物質と導電性高分子活物質の複合体である。これによ
れば、導電性高分子が結着剤、導電剤、活物質の3役を
かねるため、薄型電池の可撓性を損なうことのないフレ
キシブルな電極を高エネルギー密度を保ちつつ形成する
ことが可能である。より具体的には、ポリアニリンと結
晶性V2O5の組合わせが好ましい特性を有する。本発明
の電池に用いられる負極材料としては、リチウム金属及
び炭素質材料が用いることができるが、サイクル特性、
安全性等の面から炭素質材料を用いることが好ましい。
炭素質負極活物質としては、グラファイト、ピッチコー
クス、合成高分子、天然高分子の焼成体があげられる。
本発明に用いる電解質としては、固体電解質が好まし
い。固体電解質を用いることにより、封口部に電解液が
付着することによる封止強度の低下をふせぐことができ
る。これは、電解質が固体状であるため、電解液のよう
に流れて封口部に付着しないことに基因するものであ
り、封口樹脂表面に電解液が付着すると著しく接着強度
をおとすこととなる。The secondary battery of the present invention basically comprises a positive electrode, a negative electrode and an electrolyte. Examples of the positive electrode active material used in the present invention include transition metal chalcogen compounds, conductive polymers, carbon bodies and composites thereof. Specific examples of the transition metal chalcogen compound include V 2
O 5 , TiO 2 , Cr 3 O 8 , MnO 2 , MnO 3 , Co
Oxides such as O 2 and NiO 2 , sulfides such as TiS 2 and FeS, complex oxides of Li and Mn, Ni and Co, such as L
Examples include ixMn 2 O 4 , LixCoO 2 , and LixNiO 2 . Examples of the conductive polymer include polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, polyazulene, polydiphenylbenzidine, polyvinylcarbazole, and derivatives of poly3alkylthiophene. The most preferable form of the positive electrode active material is a composite of an inorganic active material and a conductive polymer active material. According to this, since the conductive polymer also serves as a binder, a conductive agent, and an active material, it is possible to form a flexible electrode that does not impair the flexibility of a thin battery while maintaining a high energy density. Is possible. More specifically, the combination of polyaniline and crystalline V 2 O 5 has desirable properties. As the negative electrode material used in the battery of the present invention, lithium metal and carbonaceous material can be used, but the cycle characteristics,
From the viewpoint of safety, it is preferable to use a carbonaceous material.
Examples of carbonaceous negative electrode active materials include fired bodies of graphite, pitch coke, synthetic polymers and natural polymers.
A solid electrolyte is preferable as the electrolyte used in the present invention. By using the solid electrolyte, it is possible to prevent a decrease in sealing strength due to the electrolytic solution adhering to the sealing portion. This is because the electrolyte is in a solid state and flows like an electrolytic solution and does not adhere to the sealing portion. When the electrolytic solution adheres to the surface of the sealing resin, the adhesive strength is significantly reduced.
【0011】本発明に用いる固体電解質としては、例え
ば無機系ではAgCl,AgBr,AgI,LiIなど
の金属ハロゲン化物、RbAg4I5,RbAg4I4CN
イオン伝導体などがあげられる。また、有機系では、ポ
リエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポ
リビニリデンフルオライド、ポリアクリロニトリルなど
をポリマーマトリクスとして電解質塩を溶解せしめた複
合体、あるいはこれらの架橋体、低分子量ポリエチレン
オキサイド、ポリエチレンイミン、クラウンエーテルな
どのイオン解離基をポリマー主鎖にグラフト化した高分
子固体電解質が挙げられる。あるいは、高分子量重合体
に前記電解液を含有した構造を有するゲル状高分子固体
電解質が挙げられる。ゲル状高分子固体電解質は、通常
の電解液に重合性化合物を加え、熱あるいは光により重
合を行い電解液を固体化するものである。より具体的に
は、WO91/14294記載のものが用いられる。重
合性化合物としてアクリレート(例えば、メトキシジエ
チレングリコールメタアクリレート、メトキシジエチレ
ングリコールジアクリレート)系化合物を過酸化ベンゾ
イル、アゾビスイソブチロニトリル、メチルベンゾイル
ホルメート、ベンゾインイソプロピルエーテル等の重合
開始剤を用い重合させ電解液を固体化するものである。
このような固体電解質の中でイオン伝導度、可撓性の点
からゲル状高分子固体電解質を用いることが好ましい。
ゲル状固体電解質に用いる電解質塩としては特に制限は
ないが、非水溶媒に溶解し、高いイオン伝導度を示すも
のが用いられる。このようなものとしては、例えば、カ
チオンとしてはアルカリ金属イオンが例示できる。アニ
オンとしてはCl-、Br-、I-、SCN-、ClO4 -、
BF4 -、PF6 -、SbF6 -、CF3SO3 -が例示でき
る。また、電解液としては有機非水系極性溶媒を使用す
るが、有機非水系極性溶媒として非プロトン性で、且
つ、高誘電率のものが好ましい。その具体例としては、
プロピレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、ジメチ
ルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、アセトニトリ
ル、エチレンカーボネート、ジメトキシエタン、ジクロ
ロエタン等を挙げることができるが、これらに限定され
ない。有機非水系極性溶媒は、1種類のみを使用して
も、または2種類以上を混合して使用してもよい。電解
質濃度は、使用する正極、電解質及び有機非水系極性溶
媒の種類などによって異なるので一概に規定することは
できないが、通常、0.001〜10モル/リットルの
範囲とするのがよい。電解質や溶媒中に酸素や水などが
含まれると電池の性能を低下させる場合があるので、常
法に従って電解質や溶媒を充分に精製しておくのがよ
い。本発明の電池においては、セパレーターを使用する
こともできる。セパレーターとしては、電解質溶液のイ
オン移動に対して低抵抗であり、且つ、溶液保持に優れ
たものを使用するのがよい。そのようなセパレーター例
としては、ガラス繊維、フィルター、ポリエステル、テ
フロン、ポリフロン、ポリプロピレン等の高分子繊維か
らなる不織布フィルター、ガラス繊維とそれらの高分子
繊維を混用した不織布フィルターなどを挙げることがで
きる。Examples of the solid electrolyte used in the present invention include metal halides such as AgCl, AgBr, AgI and LiI in an inorganic system, RbAg 4 I 5 and RbAg 4 I 4 CN.
Examples include ionic conductors. In organic systems, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, etc. are used as a polymer matrix to dissolve an electrolyte salt, or a cross-linked product thereof, low-molecular-weight polyethylene oxide, polyethyleneimine, crown ether, etc. The polymer solid electrolyte in which the ion dissociative group of is grafted to the polymer main chain can be mentioned. Alternatively, a gelled polymer solid electrolyte having a structure in which the high molecular weight polymer contains the electrolytic solution is used. The gelled polymer solid electrolyte is a solid electrolyte that is obtained by adding a polymerizable compound to an ordinary electrolytic solution and polymerizing the compound by heat or light. More specifically, those described in WO91 / 14294 are used. As a polymerizable compound, an acrylate (eg, methoxydiethylene glycol methacrylate, methoxydiethylene glycol diacrylate) -based compound is polymerized using a polymerization initiator such as benzoyl peroxide, azobisisobutyronitrile, methylbenzoyl formate, benzoin isopropyl ether, and electrolysis. This is to solidify the liquid.
Among such solid electrolytes, it is preferable to use a gel polymer solid electrolyte from the viewpoint of ionic conductivity and flexibility.
The electrolyte salt used for the gelled solid electrolyte is not particularly limited, but those which dissolve in a non-aqueous solvent and exhibit high ionic conductivity are used. Examples of such a cation include an alkali metal ion. As the anion, Cl − , Br − , I − , SCN − , ClO 4 − ,
Examples thereof include BF 4 − , PF 6 − , SbF 6 − , and CF 3 SO 3 − . Although an organic non-aqueous polar solvent is used as the electrolytic solution, an organic non-aqueous polar solvent that is aprotic and has a high dielectric constant is preferable. As a concrete example,
Examples thereof include, but are not limited to, propylene carbonate, γ-butyl lactone, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, acetonitrile, ethylene carbonate, dimethoxyethane and dichloroethane. The organic non-aqueous polar solvent may be used alone or in combination of two or more. The electrolyte concentration cannot be unconditionally specified because it varies depending on the type of positive electrode, electrolyte and organic non-aqueous polar solvent used, but it is usually in the range of 0.001 to 10 mol / liter. If oxygen or water is contained in the electrolyte or solvent, the performance of the battery may be deteriorated. Therefore, it is preferable to sufficiently purify the electrolyte or solvent according to a conventional method. A separator may be used in the battery of the present invention. As the separator, it is preferable to use a separator that has a low resistance to the movement of ions of the electrolyte solution and is excellent in retaining the solution. Examples of such a separator include a glass fiber, a filter, a non-woven fabric filter made of polymer fibers such as polyester, Teflon, polyflon, and polypropylene, and a non-woven fabric filter made by mixing glass fibers and these polymer fibers.
【0012】[0012]
実施例1〜10、比較例1〜4 アニリンを含む3MのHBF4水溶液中で、反応極とし
て20μmのブラスト処理を施した0.9mmφの貫通
口を有するステンレスシート4×7.5cm(重合部)
を用い、3mA/cm2で片面にのみ重合した。このス
テンレスポリアニリン電極を流水で洗浄した後、0.2
N硫酸中−0.4V vs SCEまで電位をかけて充分
に脱ドーピング操作を行った。これを20%ヒドラジン
水溶液を用いて還元し、洗浄、乾燥してポリアニリン電
極を得た。厚さ50μm、5.5×9cmの大きさのS
USシートに、外径5.5×9cm、内径4.1×7.
6cmの開口部を有し、ガラス繊維が直交したガラスク
ロス(径4μm、繊維量6cm/m)を含む厚み200
μmのポリエチレン/ガラス繊維複合シートを熱融着に
より固定、さらにその中心部に導電性接着剤を用いてポ
リアニリン電極を接着した。ついでプロピレンカーボネ
ートとジメトキシエタンの7/3(体積比)混合液にL
iBF4を3M溶解させた電解液を86.9%、エトキ
シジエチレングリコールアクリレート12.8%、トリ
メチロールプロパントリアクリレート0.2%、ベンゾ
インイソプロピルエーテル0.1%の割合で混合した溶
液をポリアニリンに充分しみこませた。さらに、前記混
合液を充分含浸させた厚み25μm、4.5×8.0c
mのポリプロピレンポアフィルターをポリアニリン上に
積層し、高圧水銀灯の光を照射した。電解液は固体化
し、圧力をかけても液がしみ出るようなことはなかっ
た。これを正極部材とした。負極として大きさ4×7.
5cm、厚さ100μmのリチウムホイルを厚さ20μ
m、5.5×9cmのSUSホイルに圧着したものを使
用した。ついで、リチウム表面に、前記混合液を塗り、
高圧水銀灯を照射し、リチウム表面の電解液を完全に固
体化した。これを負極部材とした。正極部材と負極部材
を積層、発電要素部に圧力を均一にかけつつ(おさえつ
ける)3辺を端部から6.5mm熱により封止した。つ
いで残りの一辺を減圧下封止を行い電池を完成させた。
この電池を7.5mAで3.7Vまで充電、7.5mA
で3.7Vまで放電し、容量を測定、電池のエネルギー
密度を算出した。また、初期エネルギー容量に対して、
25℃、湿度90%で3ヶ月保存後、再充電したのちの
エネルギー容量を比較し、水分透過の影響を調べた試験
前後の容量保持率という形で評価した。前記実施例を、
使用するガラス繊維量および繊維径ならびに使用する絶
縁性熱融着性樹脂の種類およびその使用量を変えて実施
し、その結果を表1〜2に示した。Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 Stainless steel sheet 4 × 7.5 cm (polymerization part) having a through hole of 0.9 mmφ which was blasted to 20 μm as a reaction electrode in a 3M HBF 4 aqueous solution containing aniline. )
Was used to polymerize only one side at 3 mA / cm 2 . After washing this stainless polyaniline electrode with running water, 0.2
The dedoping operation was performed sufficiently by applying a potential to −0.4 V vs SCE in N sulfuric acid. This was reduced using a 20% hydrazine aqueous solution, washed and dried to obtain a polyaniline electrode. S having a thickness of 50 μm and a size of 5.5 × 9 cm
US sheet, outer diameter 5.5 × 9 cm, inner diameter 4.1 × 7.
A thickness of 200 including a glass cloth (diameter 4 μm, fiber amount 6 cm / m) in which glass fibers have an opening of 6 cm and orthogonal to each other.
A polyethylene / glass fiber composite sheet of μm was fixed by heat fusion, and a polyaniline electrode was adhered to the center of the composite sheet using a conductive adhesive. Then add L to a 7/3 (volume ratio) mixture of propylene carbonate and dimethoxyethane.
A solution prepared by mixing an electrolyte solution in which iBF 4 was dissolved in 3M at a ratio of 86.9%, ethoxydiethylene glycol acrylate 12.8%, trimethylolpropane triacrylate 0.2%, and benzoin isopropyl ether 0.1% was sufficiently added to polyaniline. Soaked. Further, the mixed solution was sufficiently impregnated to a thickness of 25 μm, 4.5 × 8.0 c
A polypropylene pore filter of m was laminated on the polyaniline and irradiated with light from a high pressure mercury lamp. The electrolyte was solidified, and the liquid did not exude even when pressure was applied. This was used as a positive electrode member. Size of negative electrode 4 × 7.
5μ, 100μm thick lithium foil 20μ thick
m, which was pressure-bonded to a 5.5 × 9 cm SUS foil was used. Then, the lithium surface is coated with the mixed solution,
Irradiation with a high-pressure mercury lamp completely solidified the electrolyte solution on the lithium surface. This was used as a negative electrode member. The positive electrode member and the negative electrode member were laminated, and the three sides were sealed with heat of 6.5 mm from the end while applying (holding down) pressure uniformly to the power generation element part. Then, the remaining side was sealed under reduced pressure to complete the battery.
Charge this battery to 7.5V at 7.5mA, 7.5mA
Was discharged to 3.7 V, the capacity was measured, and the energy density of the battery was calculated. Also, for the initial energy capacity,
After storage for 3 months at 25 ° C. and 90% humidity, the energy capacities after recharging were compared, and the effect of water permeation was evaluated in the form of capacity retention before and after the test. In the above example,
The amount of glass fiber and fiber diameter to be used, the type of insulating heat-fusible resin to be used, and the amount to be used were changed, and the results were shown in Tables 1 and 2.
【0013】[0013]
【表1】 [Table 1]
【0014】[0014]
【表2】 [Table 2]
【0015】[0015]
1.本発明は、水分透過が少なく、高エネルギー密
度で、非口部のショートがなく、かつ封口部の封止
強度が高い等の優れた性質を有する電池が提供された。 2.耐有機溶媒性で、かつ熱融着性が良好な封止部を有
する電池が提供された。 3.前項2の効果に加えて、低温で封止が可能な電池が
提供された。 4.封口部に電解液が付着することによる封止強度の低
下を防止した電池が提供された。1. The present invention provides a battery having excellent properties such as low moisture permeation, high energy density, no short-circuit in the non-mouthed portion, and high sealing strength in the sealing portion. 2. A battery having a sealed portion which is resistant to an organic solvent and has a good heat fusion property is provided. 3. In addition to the effect of the above item 2, a battery that can be sealed at a low temperature is provided. 4. Provided is a battery in which the sealing strength is prevented from being lowered due to the electrolytic solution adhering to the sealing portion.
【図1】本発明で使用するガラス繊維同士が直交したガ
ラスクロスの組織を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing the structure of a glass cloth used in the present invention in which glass fibers are orthogonal to each other.
a1 ガラス繊維の直径 a2 ガラス繊維の直径 a3 ガラス繊維の直径 aj ガラス繊維の直径a 1 diameter of glass fiber a 2 diameter of glass fiber a 3 diameter of glass fiber a j diameter of glass fiber
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加幡 利幸 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 家地 洋之 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 片桐 伸夫 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 黒沢 美子 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 林 嘉隆 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Toshiyuki Kabata 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Within Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Hiroyuki Ichiji 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo No. Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Nobuo Katagiri 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Within Ricoh Co., Ltd. (72) Yoshiko Kurosawa 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Yoshitaka Hayashi 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Within Ricoh Co., Ltd.
Claims (4)
極活物質層からなる発電要素を、外装材で包装して構成
される電池において、封口材として、ガラス繊維の直径
が4μm以上50μm以下で繊維が互いに直交してな
り、かつガラスクロス量として、使用するガラスクロス
の1辺1m当りに含まれるガラス繊維の量が4cm/m
以上10cm/m以下のガラスクロスに絶縁性熱融着性
樹脂を複合してなる複合体を使用したことを特徴とする
電池。1. A battery constituted by packaging at least a power-generating element composed of at least a positive electrode active material layer, an electrolyte layer, and a negative electrode active material layer with an exterior material, wherein the glass fiber has a diameter of 4 μm or more and 50 μm or less as a sealing material. The fibers are orthogonal to each other, and the amount of glass cloth is 4 cm / m per 1 m of one side of the glass cloth used.
A battery characterized by using a composite body in which an insulating heat-fusible resin is composited on a glass cloth of 10 cm / m or less.
絶縁性熱融着性樹脂がポリオレフィン系樹脂である電
池。2. The battery according to claim 1, wherein the insulating heat-fusible resin of the sealing material is a polyolefin resin.
も封口材の両表面層部分のポリオレフィン系樹脂が変性
ポリオレフィン樹脂である電池。3. The battery according to claim 2, wherein the polyolefin resin in at least both surface layer portions of the sealing material is a modified polyolefin resin.
て、電解質層が固体電解質で構成されたものである電
池。4. The battery according to claim 1, 2 or 3, wherein the electrolyte layer is composed of a solid electrolyte.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7302001A JPH09120804A (en) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7302001A JPH09120804A (en) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Battery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09120804A true JPH09120804A (en) | 1997-05-06 |
Family
ID=17903695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7302001A Pending JPH09120804A (en) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | Battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09120804A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005174825A (en) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Dainippon Printing Co Ltd | Adhesive film for sealing metal terminal of lithium battery and lithium battery using the same |
| JPWO2015053228A1 (en) * | 2013-10-07 | 2017-03-09 | ユニチカ株式会社 | Breathable film and method for producing the same |
| CN110168793A (en) * | 2017-04-27 | 2019-08-23 | 株式会社Lg化学 | Insulating member, method of manufacturing the same, and method of manufacturing cylindrical battery including the same |
| JP2024517488A (en) * | 2021-10-01 | 2024-04-22 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | Pouch film laminate and secondary battery |
-
1995
- 1995-10-26 JP JP7302001A patent/JPH09120804A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005174825A (en) * | 2003-12-12 | 2005-06-30 | Dainippon Printing Co Ltd | Adhesive film for sealing metal terminal of lithium battery and lithium battery using the same |
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| CN110168793A (en) * | 2017-04-27 | 2019-08-23 | 株式会社Lg化学 | Insulating member, method of manufacturing the same, and method of manufacturing cylindrical battery including the same |
| JP2024517488A (en) * | 2021-10-01 | 2024-04-22 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | Pouch film laminate and secondary battery |
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