JPH0729557A - 非水電池 - Google Patents

非水電池

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JPH0729557A
JPH0729557A JP5171581A JP17158193A JPH0729557A JP H0729557 A JPH0729557 A JP H0729557A JP 5171581 A JP5171581 A JP 5171581A JP 17158193 A JP17158193 A JP 17158193A JP H0729557 A JPH0729557 A JP H0729557A
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JP
Japan
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battery
polymer
valve
valve body
safety valve
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Application number
JP5171581A
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English (en)
Inventor
Mitsutoshi Tanaka
光利 田中
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication of JPH0729557A publication Critical patent/JPH0729557A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】温度による安全弁作動圧の著しい変動を軽減さ
せる。 【構成】少なくとも正極と負極からなる電池要素を、少
なくとも弁孔とこれを閉塞する可撓性薄板の弁体からな
る安全弁を備えた電池容器に収納した非水電池に於い
て、少なくとも該弁孔の周辺部分と該弁体の間に、変性
オレフインポリマーを含む組成物を介在させたことを特
徴とする非水電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非水電池の安全弁に関
し、特に常時は電池内を密閉しておき電池内圧の上昇に
応じて撓み破壊される可撓性薄板を使用した安全弁に関
する。
【0002】
【従来の技術】電池の安全弁として可撓性薄板を用いる
ことは特開昭49−103138号公報にしられるとこ
ろであるが、特に非水電池の場合、活物質が水分で著し
く劣化するなどの理由で密閉性が問題であり実公昭59
−15398号公報にはその改善策が示されている。そ
れによると金属薄板にポリエチレン、ポリプロピレン層
を設けた弁体を使用し密閉性を保つとしている。また更
なる別の改善策が特開昭62−259342号公報に示
されている。それによると金属薄板と不飽和カルボン酸
を3から8重量パーセント含有したポリオレフィン樹脂
からなる熱溶着性フィルムとを貼り合わせた弁体、さら
に詳しくは、金属板として厚さ20から30ミクロンの
アルミニウム、又は厚さ5から10ミクロンのニッケ
ル、又は厚さ8から10ミクロンのステンレス鋼を、熱
溶着性フィルムとして、厚さ50ミクロン程度、材質
が、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン
に、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル
酸、無水マレイン酸を5重量パーセント程度グラフト重
合させた樹脂を用い、該金属板と該樹脂フィルムをホッ
トローラーで熱接着して一体化した弁体を使用し、密閉
性が特に良いとしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記、金属薄板と不飽
和カルボン酸を3から8重量パーセント含有したポリオ
レフィン樹脂からなる熱溶着性フィルムとを貼り合わせ
た弁体を用いた場合、金属薄板にポリエチレン、ポリプ
ロピレン層を設けた弁体、あるいは、金属薄板だけの弁
体に比べ確かに密閉性が著しく向上したが、次のような
問題点あった。即ち、金属板として厚さ20から30ミ
クロンのアルミニウム、又は厚さ5から10ミクロンの
ニッケル、又は厚さ8から10ミクロンのステンレス鋼
を、熱溶着性フィルムとして、厚さ50ミクロン程度、
材質が、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフ
ィンに、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマ
ル酸、無水マレイン酸を5重量パーセント程度グラフト
重合させた樹脂を用い、該金属板と該樹脂フィルムをホ
ットローラーで熱接着して一体化した弁体を使用する
と、作動圧が温度によって著しく変化した。例えば、金
属板として厚さ25ミクロンのアルミニウム、熱溶着性
フィルムとして、厚さ50ミクロンのポリエチレンに無
水ミレイン酸を5重量パーセントグラフト重合させた樹
脂を用い、両者をホットローラーで熱接着して一体化し
た弁体を使用した場合、室温(摂氏25度)での作動圧
が20キログラム重/平方センチメートルであるとこ
ろ、摂氏80度では13キログラム重/平方センチメー
トル、摂氏マイナス60度では33キログラム重/平方
センチメートルであり、作動圧が2.5倍も変動してし
まう。このことは、広い温度範囲で使用される(時には
極地、時には砂漠で使用される)非水電池にとって大変
不都合である。なぜならば、高温時不必要に弁が開か
ず、かつ、非常時には弁がスムーズに開くように作動圧
を例えば20キログラム重/平方センチメートルに設定
すると、低温時作動圧が50キログラム重/平方センチ
メートルにも達し、電池の封口部分等から破裂が生じる
等の危険度が増す。逆に、低温時20キログラム重/平
方センチメートルに設定すると、高温時8キログラム重
/平方センチメートルにも低下し、不必要に弁が開く等
の危険性が高まる。非水電池において広い温度範囲で高
い安全性を保証するためには、摂氏マイナス60度(地
球上で遭遇する最低温度)から摂氏80度(組み込んだ
機器中で通常の使用状態で遭遇する最高温度)の範囲に
於いて作動圧の変動を1.5倍以下くらいには抑えたい
ものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、少なく
とも正極と負極からなる電池要素を、少なくとも弁孔と
これを閉塞する可撓性薄板の弁体からなる安全弁を備え
た電池容器に収納した非水電池に於いて、少なくとも該
弁孔周辺部分と該弁体との間に、グラフト変性オレフイ
ンポリマーを含む組成物を介在させたことを特徴とする
非水電池によって達成された。次に、本発明に用いられ
るグラフトポリマーについて詳細に説明する。本発明に
用いられるグラフトポリマーは下記一般式(1)〜
(3)の化合物により表わされる。一般式(1)
【0005】
【化1】
【0006】但し、一般式(1)は無水マレイン酸をグ
ラフト変性したポリマーを表し、式中R1 は水素原子ま
たは炭素数1から2のアルキル基、R2 は炭素数1から
12のアルキル基、炭素6から12のアリール基または
炭素数7から13のアラルキル基、R3 は水素原子また
は炭素数1から2のアルキル基を表し、xは2から40
重量パーセント、yは60から98重量パーセント(x
+y=100)、zはx+y合計に対し0.1から10
重量パーセントである。一般式(2)
【0007】
【化2】
【0008】但し、一般式(2)はランダムまたはブロ
ック共重合体を表し、式中R1 は水素原子または炭素数
1から2のアルキル基、R2 は水素原子または炭素数1
から2のアルキル基を表し、xは60から99重量パー
セント、yは1から40重量パーセント(x+y=10
0)である。一般式(3)
【0009】
【化3】
【0010】但し、一般式(3)はシラン化合物グラフ
ト変性したポリマーを表し、式中R 1 は水素原子または
炭素数1から2のアルキル基、R2 は炭素数1から12
のアルキル基、炭素6から12のアリール基または炭素
数7から13のアラルキル基、R3 は水素原子または炭
素数1から2のアルキル基、R4 は有機物と反応する官
能基を含む連結基、ORは加水分解可能な基を表し、x
は5から40重量パーセント、yは60から95重量パ
ーセント(x+y=100)、zはx+y合計に対し
0.1から10重量パーセントである。
【0011】本発明の第一の手段に用いられるポリマー
は、前記一般式(1)で表現される。これらの中でxモ
ノマー単位は、より好ましくはR1 が水素原子またはメ
チルでありR2 が炭素数1から4のアルキルであり、最
も好ましくはR1 が水素原子またはメチルでありR2 が
炭素数1から2のアルキルである。またyモノマー単位
は、より好ましくはR3 が水素原子またはメチルであ
り、最も好ましくはR3が水素原子である。xのより好
ましい範囲は3から30、xの最も好ましい範囲は5か
ら20である。無水マレイン酸は一部開環していても良
い。無水マレイン酸はベースポリマーへグラフト変性し
て用いられる。グラフト変性とは特開昭60−1055
9(特願昭58−116887)明細書全5頁中2頁に
記載のように、適当な溶媒中にけんだくまたは溶解して
いるベースポリマーにグラフトするモノマー及びラジカ
ル発生剤を添加して加熱攪拌する、または、予めベース
ポリマーにグラフトするモノマー及びラジカル発生剤を
混合し押出機、バンバリーミキサー、ニーダー等を用い
て熔融混練する等の方法で、グラフトするモノマーをベ
ースポリマー上にペンダント状に結合させるものであ
る。ラジカル発生剤には、ベンゾイルパーオキサイド、
ラウロイルパーオキサイドなどの有機過酸化物が用いら
れる。ラジカル発生剤の混合比率はベースポリマー10
0重量部に対し0.001から0.5重量部、グラフト
するモノマー(無水マレイン酸)の混合比率はベースポ
リマー100重量部に対し0.1から10重量部であ
る。グラフト後の無水マレイン酸の含有比率は好ましく
は0.1から10重量パーセント(ベースポリマーに対
する重量パーセント)、より好ましくは0.3から5重
量パーセント、最も好ましくは0.7から1.5重量パ
ーセントである。以下に第一の手段におけるポリマーの
好ましい具体例を示すが、これらに限定されるものでは
ない。
【0012】
【化4】
【0013】
【化5】
【0014】
【化6】
【0015】本発明の第二の手段のポリマーを含む組成
物に用いられるポリマーは前記一般式(2)で表現され
る。これらの中でxモノマー単位は、より好ましくはR
1 が水素原子またはメチルであり、最も好ましくはR1
が水素原子である。またyモノマー単位は、より好まし
くはR2 が水素原子またはメチルであり、最も好ましく
はR2 が水素原子である。yのより好ましい範囲は2か
ら20、xの最も好ましい範囲は3から10である。以
下に第二の手段におけるポリマーの好ましい具体例を示
すが、これらに限定されるものではない。
【0016】
【化7】
【0017】本発明の第三の手段のポリマーを含む組成
物に用いられるポリマーは、前記一般式(3)で表現さ
れる。これらの中で、ベースポリマーの好ましい範囲お
よび無水マレイン酸のグラフト変性の方法は前記第一の
手段と同様である。ベースポリマーの具体例は、エチレ
ン・エチルアクリレート共重合樹脂、エチレン・メチル
アクリレート共重合樹脂、変性剤はシランカップリング
剤である。R4 はビニル基を含む連結基であり、より好
ましくはメタクリロキシアルキル基またはアクリロキシ
アルキル基またはビニル基である。ORは加水分解可能
な基であり、メトキシ基、エトキシ基、アセトキシ基で
ある。またORは一部加水分解してOHになっていても
良い。シランカップリング剤は、具体的にはガンマ−メ
タクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ガンマ−メ
タクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ガンマ−ア
クリロキシプロピルトリメトキシシラン、ガンマ−アク
リロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメト
キシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリア
セトキシシラン、N−ベータ−(N−ビニルベンジルア
ミノエチル)−ガンマ−アミノプロピルトリメトキシシ
ランなどである。グラフト後のシランカップリング剤の
含有比率は好ましくは0.1から10重量パーセント
(xyモノマー単位共重合体に対する重量パーセン
ト)、より好ましくは0.3から5重量パーセント、最
も好ましくは0.8から3重量パーセントである。以下
に第三の手段におけるポリマーの好ましい具体例を示す
が、これらに限定されるものではない。
【0018】
【化8】
【0019】
【化9】
【0020】
【化10】
【0021】
【化11】
【0022】本発明の弁体は、具体的には、厚さ5ミク
ロンから300ミクロンのアルミニウム箔、厚さ5ミク
ロンから100ミクロンのニッケル箔、厚さ8ミクロン
から50ミクロンのステンレス箔、厚さ5ミクロンから
100ミクロンの銅箔、厚さ5ミクロンから50ミクロ
ンのチタン箔、厚さ10ミクロンから500ミクロンの
ガラス板などである。これらの中で、材質は、1000
系、2000系(特に2017、2024)、3000
系、4000系、5000系、6000系、7000系
アルミニウムが好ましく、1000系アルミニウム(1
085、1080、1070、1060、1050、1
N30、1100、1200、1N00、1N99、1
N90、1230)がより好ましく、1N30が最も好
ましい。また該アルミニウムの質別はF、H112、
0、H1、H2、H3、HX1、HX2、HX3、HX
4、HX5、HX6、HX7、HX8、HX9、T1、
T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T
10、T31、T351、T3511、T361、T3
7、T42、T451、T4511、T61、T62、
T651、T652、T73、T7352、T74、T
7452、T81、T83、T851、T852、T8
61、T87が好ましく、中でも摂氏250度から50
0度で焼きなましたO材がより好ましい。また該アルミ
ニウムの厚さは、好ましくは7ミクロンから300ミク
ロン、より好ましく10ミクロンから150ミクロン、
最も好ましくは13ミクロンから120ミクロンであ
る。
【0023】本発明の弁孔は、好ましくは封口板、キャ
ップ、電池缶に、より好ましくは封口板、電池缶に、最
も好ましくは封口板に設けられる。また、封口板と電池
缶の両方に設けても良い。また、電池缶開口部全体を弁
孔とみなし、ガスケットを介して該弁体を電池缶開口部
に固定しても良い(この例の場合、該弁体が封口板を兼
ねる)。該安全弁は該可撓性薄板が電池に内部の圧力に
よって撓んで作動するが、その作動形態は、該薄板が中
央付近や可撓性部分の周囲付近で破壊して作動しても良
いし、該薄板が撓むことで、内部の電気接点あるいはリ
ードタブが外れる、外部の電気接点が外れるなどで、電
流を遮断しても良い。
【0024】本発明の安全弁は、必要なら弁体の作動援
助手段を用いても良い。該作動援助手段としては、弁体
の可撓性部分またはその周辺部の弁孔側または弁孔と反
対側に、少なくとも1本以上の円形、円弧、直線、多角
形、星形、十字型などの溝を設ける、弁体に上下から力
を加えて脆性を持たせる、弁体に水素ガス、アンモニア
ガスなどを用いて脆性を持たせる、該弁体の弁孔と反対
側に、切り刃を1コまたは2コ以上設けるなどである。
これらの中で該弁体の弁孔と反対側に、切り刃を1コま
たは2コ以上設けることが好ましい。該切り刃は、ステ
ンレス鋼、ニッケルメッキ鉄、ニッケルメッキステンレ
ス鋼、ガラス等がもちいられる。また、該切り刃の先端
R(先端の尖りの程度を示す数値で、先端部分曲面が近
似的に内接する球または円の直系(単位ミリメートル)
で表される。切り刃が円錐、円柱、円筒状の場合はその
先端R、切りが板状の場合は板面方向の先端R、切り刃
ば多角柱の場合は先端Rの最大値)好ましくは0.00
1から2、より好ましくは0.01から0.5、最も好
ましくは0.15から0.25である。また、該切り刃
と弁体との距離は、該弁体の可撓性部分の直系の、好ま
しくは0.01から0.5倍、より好ましくは0.05
から0.2倍、最も好ましくは0.08から0.10倍
である。該切り刃の先端は1コでも良く、また、1つの
切り刃の先端を枝分かれさせて2コ以上にする、また
は、2コの切り刃を設けても良い。また、該弁体の該弁
孔と反対側に円形または楕円形または長円形または方形
または長方形のドーナッツ状(板の中央付近に穴があい
ていることを意味する)の補助リングを設けてもよい。
該補助リングの穴の部分に鋭利な突起を設ける、断面を
鋭利に形成するなどして、可撓性薄板の作動を助けても
よい。
【0025】本発明のポリマーを含む組成物は該弁体と
該弁孔の間の少なくとも周辺部分に介在される。弁体の
可撓性部分に於いては、該ポリマーを含む組成物は無く
ても良い。例えば、該ポリマーを含む組成物で厚さ1ミ
クロンから1000ミクロンの膜を形成しこれを該弁体
に貼り付けて使用する。この場合、予め該可撓性部分に
位置する該膜部分を取り除いた後貼り合わせる、また
は、貼り合わせたのち、該部分を除去するなどして作成
しても良い。また、例えば、該ポリマーを含む組成物を
加熱溶解、あるいは、適当な溶媒に溶解または分散し、
該弁体に塗布して使用する。この場合、ニードルノズ
ル、円形噴霧ノズル、グラビア印刷、スクリーン印刷、
タンポ印刷、押し出しコーティングなどの手段で、該可
撓性部分に位置する部分の該ポリマーを含む組成物の塗
布厚を該周辺部分の該塗布厚の80パーセントから0パ
ーセントに減らして塗布してもよい。また、例えば、該
ポリマーを含む組成物で厚さ1ミクロンから1000ミ
クロンの膜を形成しこれを該弁孔周辺部分に貼り付けて
使用する。この場合、予め該弁孔部分に位置する該膜部
分を取り除いた後貼り合わせる、または、貼り合わせた
のち、該部分を除去するなどして作成しても良い。ま
た、例えば、該ポリマーを含む組成物を加熱溶解、ある
いは、適当な溶媒に溶解または分散し、塗布可能な液と
した後、該弁孔周辺部分に塗布して使用する。この場
合、該弁孔周辺部分を水平にまたは15度から45度傾
かせて10から6000rpmで回転させ、該塗布可能
な液を、重力による自然落下、フランジポンプ、ロータ
リーポンプ、毛管浸透、シゴキポンプ、シリンダー型ポ
ンプ、ギアポンプ、モーノポンプ、液面気体加圧型ポン
プ(液面を加圧気体で押す方法)などで、ニードルノズ
ル、マルチニードルノズル、断面長円のノズル、断面楕
円のノズル、楕円長方形のノズルなどで、円形噴霧ノズ
ル、先端扇形ノズル、先端曲面ノズルなどで、先端付近
を撥液処理したもの、45度から30度傾斜させて取り
付けたものに送り、ノズルの直前に付けたバルブを開閉
して該塗布可能な液の流れをオン−オフする、ノズルの
後にシャッターを設けて該流れをオン−オフする、ポン
プのシゴキ、ピストン運動、ギア回転、モーノ運動、液
面圧力をオン−オフして該流れをオン−オフする等し
て、該弁孔周辺部分に塗布する。。また、グラビア印
刷、スクリーン印刷、タンポ印刷などの手段で、該弁孔
周辺部分に塗布してもよい。また、ノズルの先端を円を
描くように回転させるなどして移動して塗布しても良
い。また押し出しコーティングしても良い。
【0026】前記ポリマーを含む組成物には該ポリマー
の他、以下のものを添加して使用することができる。該
添加剤の材質としてはアスファルト、コールタール等の
ピッチ(瀝青物)、またはその混合物が好ましい。該混
合物としては鉱物油、シリコンゴム、熱可塑性または熱
硬化性樹脂(酢酸ビニル、あるいは、アタクチックポリ
プロピレン)、ゴムラテックス(スチレンブタジエンゴ
ム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロ
ピレンゴムのいずれかあるいはこれらの混合物をカチオ
ン界面活性剤とともに水に分散懸濁)、非シリコン系ゴ
ム(天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタ
ジエンゴム(BR)、1,2−ポリブタジエン(1,2
−BR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、クロ
ロプレンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)、ブチ
ルゴム(IIR)、エチレン−プロピレンゴム(EP
M、EPDM)、クロロスルホン化ポリエチレン(CS
M)、アクリルゴム(ACM、ANM))等かあげられ
る。さらにモンモリロン石群鉱物などの粘土鉱物を添加
したものがより好ましい。該添加剤は、水、極性溶媒、
非極性有機溶媒に溶解し、または、加熱により溶解し、
または、そのままで、該ポリマーと混合し、もし必要な
らば不純物をろ過・沈降等で除去し、適切な粘度に固形
分濃度または温度で調製した後塗布し、溶媒等を蒸発さ
せて塗布膜を形成される。該有機溶媒としては具体的に
はトルエン、キシレン、シクロヘキサン、ヘキサン、ク
ロロホルム、ジクロロエタン、ジクロロメタン、等、又
は、これらの混合物である。
【0027】本発明で使用できる正極活物質は、非水電
池用電極材料であれば良いが、特に無機化合物正極活物
質のうち、Co酸化物(特開昭52−12,424、D
E−2,606,915など)、Li−Co酸化物(U
S−3,945,848、US−4,340,652な
ど)、Li−Ni−Co酸化物(EP−243,926
A、特開昭63−114,063、特開昭63−21
1,565、特開昭63−299,056、特開平1−
120,765など)、V酸化物(FR 21,61
1,796、特開昭55−53,077、特開昭62−
140,362、特開昭62−227,358など)、
Li−V酸化物(電気化学48巻432(1980)、
ジャーナル オブ エレクトロケミカル ソサエティー
130巻1225(1983)、特開平2−12,7
69など)、Mn酸化物(EP 269,855、特開
昭63−58,761、など)、Li−Mn酸化物(特
開昭56−136,464、特開昭56−114,06
4、特開昭56−114,065、特開昭56−14
8,550、特開昭56−221,559、特開平1−
5,459、特開平1−109,662、特開平1−1
28,371、特開平1−209,663、特開平2−
27,660)、Li−Ni−Mn酸化物(特開昭63
−210,028など)などがあげられる。
【0028】また、有機高分子正極活物質のうち、ポリ
アニリン誘導体(モレキュラー クリスタル アンド
リキッド クリスタル121巻 173(1985)、
特開昭60−197,728、特開昭63−46,22
3、特開昭63−243,131、特開平2−219,
823など)、ピロール誘導体(ジャーナル オブケミ
カル ソサエティー ケミカル コミュニケーション
854 (1979)、DE 3,223,544A3
A、DE 307,954A、特開昭62−225,5
17、特開昭63−69,824、特開平1−170,
615など)、ポリチオフェン誘導体(特開昭58−1
87,432、特開平1−12,775など)、ポリア
セン誘導体(特開昭58−209,864など)、ポリ
パラフェニレン誘導体などがあげられる。各誘導体は共
重合体も含まれる。この有機高分子化合物については、
「導電性高分子」緒方直哉編 講談社サイエンティフィ
ック刊(1990) に詳細に記載されている。
【0029】本発明で使用できる負極活物質は金属リチ
ウムまたはその合金、リチウムアルミ合金、焼成炭素質
材料(特開昭58−209,864等)、TiS2 、L
iTiS2 (米国特許第3,983,476)、WO2
(米国特許第4,198,476)、LixFe(Fe
2 )O4 などのスピネル化合物(特開昭58−2203
62)、Fe2 O3 のリチウム化合物(特開平3−11
2070)、Nb2 O 5 (特公昭62−59412、特
開平2−82447)、酸化鉄、FeO、Fe 2 O3 、
Fe3 O4 、酸化コバルト、CoO、Co2 O3 、Co
3 O4 (特開平3−291862)、Li含有遷移金属
酸化物(Li(p) M1(q)M2(1-q)O(r)の式で示される
物質を言う。ここで、M1 はCo、Ni、Znから選ば
れる少なくとも一種、M2 はV、Nbから選ばれる少な
くとも一種、(p) 、(q) 、(1-q)、(r) は化合物の元素
組成を示す下付き数字を表し、(p) =0〜3、(q) =0
〜1、(r) =1.2〜5.5である。これらの化合物の
うち、焼成により得られたリチウム含有遷移金属酸化物
がより好ましく、化学的にリチウムイオンを挿入して結
晶の基本構造を変化させた焼成により得られたリチウム
含有遷移金属酸化物が最も好ましい。)等である。
【0030】導電剤として電極合剤には、通常、天然黒
鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛など)、人工黒
鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェ
ンブラック、炭素繊維や金属(銅、ニッケル、アルミニ
ウム、銀(特開昭63−148,554)など)粉、金
属繊維あるい、ポリフェニレン誘導体(特開昭59−2
0,971)などの導電性材料を1種以上含ませること
ができる。添加量は1から50重量パーセントが好まし
く、とくに2から30重量パーセントが好ましい。C/
A比、結着剤、電極合剤調製、支持体は特願平5−11
4931明細書「C/A比」「結着剤」「電極合剤の調
製」「電極合剤の支持体」の記載に従う。電極合剤塗布
は特願平5−114931明細書「電極合剤の塗布」の
記載に従う。塗布シートの乾燥は特願平5−11493
1明細書「塗布されたシート状の電極の乾燥方法」記載
に従う。該電極シートは必要に応じてプレスされる。プ
レスは直系10センチメートルから100センチメート
ル程度のカレンダーロールを用いることが好ましく、搬
送速度0.1から50メートル/分で0.2から10ト
ン/平方センチメートルの圧力が好適である。また必要
に応じて摂氏20度から200度に加熱される。さらに
プレス後、直系10から50ミリメートルの多数のロー
ラー間をウエーブさせてシート表面に微細なワレ目を設
けても良い。該支持体の表面は必要なら凹凸にして電極
活物質との密着力を向上させる。この凹凸は予め陽極酸
化、電解、サンドブラスト、粗面圧延等により設けても
よいし、活物質塗布後、例えば前記プレスによつて設け
てもよい。凹凸のサイズは0.1ミクロンから10ミク
ロン程度である。電極シートの裁断は特願平5−114
931明細書「裁断」に従う。シート状電極の脱水は特
願平5−114931明細書「脱水」に従う。シート状
態充電及びリードタブは特願平5−114931明細書
「シート状態での充電」および「リードタブの取り付
け」に従う。セパレーターは特願平5−114931明
細書「セパレーター」、巻き芯は特願平5−11493
1明細書「巻芯」、電極の巻回は特願平5−11493
1明細書「電極の巻回」に従う。また巻回した電極体は
断面が略円形の円柱状にてしも良いし、断面が長円の長
円柱状にしても良い。本実施例は断面略円形の円柱状電
極を用いた電池であるが、巻回電極体の直系の1/3か
ら1/2、あるいは2/3の直系の太い巻き軸を用いて
巻回し、巻回後巻き軸を抜き取って電極体に力を加えて
変形させ、長円柱にしてもよい。また長方形板を巻き軸
として長円柱に巻いてもよい。こうして長円柱状に形成
した電極体は長円筒の有底缶に収納され、長円体のガス
ケット、長円体の封口体を重ねて開口部を閉塞し、クリ
ンプして固定される。
【0031】巻止は特願平5−114931明細書「巻
止」に従う。また巻止は電極体の外周にセパレータを1
周、2周、3周、4周、5周程度余計に巻き、外周を超
音波やヒーターで熱溶着して止めても良い。電池缶は特
願平5−114931明細書「電池缶」に従う。また電
池缶の形状は有底円筒状、有底長円筒状、有底長方筒状
などである。電池缶の肉厚は100から500ミクロン
が適当である。内容積を増やす意味では肉厚を50から
150ミクロン程度に薄くするとよい。この場合、缶底
は曲面にしたり、300から500ミクロンに厚くする
などして内圧による変形を防止することが好ましい。ま
た薄くした缶の強度を増すため、材質は前記ステンレス
鋼、炭素鋼、チタン合金が好ましく、より薄くする意味
では、超塑性ステンレス鋼が好ましい。絶縁板は特願平
5−114931明細書「絶縁板」に従う。電極体の挿
入及びリードタブ溶接及びビードは特願平5−1149
31明細書「電極体の挿入」「リードタブ溶接」「ビー
ド」に従う。例えば正極支持体がアルミニウムの場合正
極リードタブもアルミニウムで作成する。その場合、正
極端子を兼ねる封口板はアルミニウム製またはアルミニ
ウムを内面に持つ鋼材で作成すると溶接が容易である。
封口板の強度および耐食性を向上させるため封口板をS
US316系、SUS317系などのステンレスで作成
する場合は、アルミニウム製リードタブとの抵抗溶接が
難しい。この場合は、アルミニウム製リードタブの先端
(封口板と接する側)にステンレス製の接続片(例えば
リードタブ先端付近を封口板側および封口板と反対側に
わたってを小さなステンレス片で挟むと良い。本明細書
の図1はこのタブを用いていた)を装着する、あるい
は、溶接を超音波で行うなどの工夫で強固に溶接するこ
とができる。シール剤は特願平5−114931明細書
「シール剤」に従う。
【0032】セパレーター、電極、電極支持体、巻き止
めテープなどのウエブハンドリングは段差ロール、テン
ションピックアップなどでテンション値を検出し、テン
ションの揺らぎを吸収し、巻トルク、回転数を調整して
テンション値を適切に制御すル。また幅方向の位置ずれ
を防止するため、フランジ付きローラーを用いたり、幅
方向の位置検出センサー、幅方向の位置修正ロールを用
いてずれを防止する。幅方向の位置の検出は幅中心を検
出する場合と、エッジを検出する場合がある。位置修正
ロールは、1本または2本のロールを、ロールの中央付
近を軸として角度可変とし、ずれが小さくなる方向に変
化させることで実現される。また少なくとも2本以上の
幅方向位置可変ロールを順次ウエブに接触させ、該接触
時にずれを小さくする方向に該ロールを平行移動させて
実現する場合がある。
【0033】該電極体の巻回後、または、電池缶への挿
入・缶底溶接後、または、ビード・シール剤塗布後の何
れか1つ以上のタイミングで、必要に応じてリーク電流
測定及びまたは絶縁測定が実施される。リーク電流は例
えば正極リードタブまたは端子と負極リードタブまたは
端子との間に1から10ボルトの直流または交流電圧を
印加し流れる電流を1ピコアンペア、或いは0.1から
0.001ピコアンペアまで測定する。このような装置
は、例えばキースレイ社のQuasistatic C
V Meter Model 595がある。また絶縁
は正極リードタブまたは端子と負極リードタブまたは端
子との間に100から5000ボルトの直流または交流
電圧を印加し、スパーク電流の有無を観測するものであ
る。このような装置は、例えばサンコー電子社のピンホ
ールテスタ TR−D型がある。リーク電流は引加電圧
10ボルトのとき1ピコアンペア未満が好ましく、絶縁
は少なくとも1000ボルトでスパークしないことが好
ましい。
【0034】本発明で言う非水電解質とは、プロピオン
カーボネート、エチレンカーボネート、ガンマ−ブチル
ラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフ
ラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメチルスルフ
ォキシド、1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、ジメ
チルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、ニ
トロメタン、リン酸トリエステル(特開昭60−23,
973)、トリメトキシメタン(特開昭61−4,17
0)、ジオキソラン誘導体(特開昭62−15,77
1、特開昭62−22,372、特開昭62−108,
474)、スルホラン(特開昭62−31,959)、
3−メチル−2−オキサゾリジノン(特開昭62−4
4,961)、プロピオンカーボネート誘導体(特開昭
62−290,069、特開昭62−290,07
1)、テトラヒドロフラン誘導体(特開昭63−32,
872)、エチルエーテル(特開昭63−62,16
6)、1,3−プロパンスルトン(特開昭63−10
2,173)などの非プロトン性有機溶媒の少なくとも
1種以上を混合した溶媒とその溶媒に溶けるリチウム
塩、例えば、ClO4 - 、BF4 - 、PF6 - 、CF3
SO3 - 、CF3 CO2 - 、AsF 6 - 、SbF6 - 、
B10Cl10(特開昭57−74,974)、(1,2−
ジメトキシエタン)2 ClO4 - (特開昭57−74,
977)、低級脂肪族カルボン酸塩(特開昭60−4
1,773)、AlCl4 - 、Cl- 、Br- 、I
- (特開昭60−247,265)、クロロボラン化合
物(特開昭61−165,957)、四フェニルホウ酸
(特開昭61−214,376)などの一種以上から構
成されたものを言う。なかでも、プロピオンカーボネー
トと1,2−ジメトキシエタンの混合液にLiBF4 を
含む電解液、エチレンカーボネートとジエチレンカーボ
ネートの混合液にLiPF6 を含む電解液が好的であ
る。電解液の水分含量は好ましくは500ppm以下、
より好ましくは50ppm以下、最も好ましくは20p
pm以下である。
【0035】本発明で言う非水電解質には特願平5−1
14931明細書記載の「固体電解質」を用いることが
できる。電解液と活物質の比率((電解液の重量)/
((正極活物質重量)+(負極活物質重量)))は0.
05から10が好ましく、中でも0.1から0.6がよ
り好ましい。さらに特願平5−114931明細書記載
の「電池の諸特性を改善するための添加剤」を必要に応
じて1種以上電解液または電極中に添加しても良い。電
池内部に残す気相及びガスケットは特願平5−1149
31明細書「ガスケット」に従い、封口板及びキャップ
は特願平5−114931明細書「封口板」「キャッ
プ」に従い、安全素子及び封口は特願平5−11493
1明細書「安全素子」「封口」に従い、電池缶の絞り及
び絶縁及び洗浄は特願平5−114931明細書「電池
缶の絞り」「絶縁」「洗浄」に従い、部材公差は特願平
5−114931明細書「部材公差」に従い、後処理及
び外装は特願平5−114931明細書「後処理」「外
装」に従い、電池パックは特願平5−114931明細
書「電池パック」に従い、充電及び使用機器は特願平5
−114931明細書「充電」「使用機器」にう。
【0036】電池容器とは、電池要素を外の温度湿度等
の環境から隔離し、該電池要素の正常な電気化学反応を
保つ機能のものであり、例えば前記電池缶、ガスケッ
ト、封口板、キャップなどがこれにあたる。本発明の安
全弁は、封口板とキャップの間、及びまたは、電池缶の
一部、及びまはた、封口板の代わりとして設けられる。
本発明は非水電池に関するものである。しかし、本発明
の第一、第二、第三の手段におけるポリマーの組成物を
含む安全弁は、アルカリ電池、ニッケルカドミウム電
池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池の安全弁として用いて
も良い。
【0037】
【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳し
く説明するが、本発明の趣旨を越えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。 [実施例]正極活物質としてLiCoO2 、導電剤とし
てアセチレンブラックをそれぞれ87重量部、10重量
部の割合で混合し、さらに結着剤として固形分で3重量
部のポリフッ化ビニリデン溶液を加え混練した後、厚さ
20ミクロンのアルミニウム箔集電体の両面に塗布し
た。該ポリフッ化ビニリデン溶液の溶媒としてはN−メ
チルピロリドンを使用した。上記塗布物を乾燥後、ロー
ラープレス機により圧縮成型し、さらにこれを切断して
帯状の正極シートを作成した。負極活物質としてLiV
CoO4 、導電剤としてアセチレンブラックをそれぞれ
87重量部、9重量部の割合で混合し、さらに結着剤と
して固形分で4重量部のポリフッ化ビニリデン溶液を加
え混練した後、厚さ20ミクロンの銅箔集電体の両面に
塗布した。該ポリフッ化ビニリデン溶液の溶媒としては
N−メチルピロリドンを使用した。上記塗布物を乾燥
後、ローラープレス機により圧縮成型し、さらにこれを
切断して帯状の負極シートを作成した。微孔性ポリプロ
ピレン製セパレーター、上記負極シート、微孔性ポリプ
ロピレン製セパレーターおよび上記正極シートの順で積
層し、これを渦巻き状に巻回し、この巻回体を負極端子
を兼ねる、ニッケルめっきを施した鉄製の有底円筒型電
池缶に収納した。さらに電解質として1mol/リット
ルの六弗化りん酸リチウム(エチレンカーボネートとジ
エチレンカーボネートの等容量混合液)を電池缶内に注
入した。下記の可撓性薄板の安全弁を有する正極端子を
兼ねる電池蓋をガスケットを介してかしめて図1の円筒
型電池を作成した。なお正極端子は正極シートと、負極
缶は負極シートと予め電池内部でリードタブにより接続
した。
【0038】[第一の手段の例] (電池1の安全弁のポリマー)エチレン−エチルアクリ
レート共重合体(重量比77対23)に無水マレイン酸
をグラフト(重量比1)したポリマー(三井デュポン社
の商品名AR201)。 (電池2の安全弁のポリマー)プロピレン−エチルアク
リレート共重合体(重量比80対20)に無水マレイン
酸をグラフト(重量比4)したポリマー。 (電池3の安全弁のポリマー)ブチレン−メチルアクリ
レート共重合体(重量比60対40)に無水マレイン酸
をグラフト(重量比20)したポリマー。 (電池4の安全弁のポリマー)エチレン−ベンジルメタ
クリレート共重合体(重量比95対5)に無水マレイン
酸をグラフト(重量比5)したポリマー。 (電池5の安全弁のポリマー)エチレン−イソブチルメ
タクリレート共重合体(重量比70対30)に無水マレ
イン酸をグラフト(重量比0.2)したポリマー。 (電池1から5の安全弁の作成)上記電池1から5は、
それぞれのポリマーをトルエンを溶媒として濃度10重
量パーセントに溶解して塗布液とし、SUS317Lで
作った封口板(図1の10)の弁孔周辺部分(弁体7が
接触している封口板10の内側の部分)に塗布液で25
0グラム/平方メートルの量を円形に塗布した。塗布は
封口板を600rpmで水平に回転させながら、先端に
長方形の隙間を有するニードルノズルにチューブシゴキ
型ポンプを用いて送液して行い、塗布後摂氏30度、風
速3メートルの風で略乾燥後、摂氏60度、風速1メー
トルの風で乾燥した。その後厚さ70ミクロンのアルミ
ニウム箔(1N30−0)を円形に打ち抜きこれを前記
塗布部分に重ねヒートシール(温度摂氏200度、圧力
20キログラム重/平方センチメートル、加熱時間2
秒、冷却時間3秒、弁体を封口板と反対方向からカルレ
ッツゴムシートで加圧し、封口板の弁体と反対方向から
加熱して実施)して固定し図1の安全弁とし電池1〜5
を完成した。
【0039】[第二の手段の例] (電池6の安全弁のポリマー)エチレン−メタクリル酸
共重合体(重量比95対5)ポリマー(三井石油化学工
業社の商品名ケミパールS−100)。 (電池7の安全弁のポリマー)エチレン−アクリル酸共
重合体(重量比92対8)ポリマー。 (電池8の安全弁のポリマー)プロピレン−アクリル酸
共重合体(重量比85対15)ポリマー。 (電池9の安全弁のポリマー)プロピレン−メタクリル
酸共重合体(重量比97対3)ポリマー。 (電池10の安全弁のポリマー)ブチレン−アクリル酸
共重合体(重量比75対25)ポリマー。 (電池6から10の安全弁の作成)上記電池2から6
は、それぞれのポリマーの水分散物(濃度30重量パー
セント)を、厚さ70ミクロンのアルミニウム箔(1N
30−0)にエクストルージョン型ノズルにより塗布液
で70グラム/平方メートルの量を塗布し摂氏120度
風速1メートルの風で乾燥・製膜した。つぎにこれを円
形に打ち抜き、SUS317Lで作った封口板(図1の
10)の内側に重ねヒートシール(温度摂氏200度、
圧力20キログラム重/平方センチメートル、加熱時間
2秒、冷却時間3秒、弁体を封口板と反対方向からカル
レッツゴムシートで加圧し、封口板の弁体と反対方向か
ら加熱して実施)して固定し図1の安全弁とし電池6〜
10を完成した。
【0040】[第三の手段の例] (電池11の安全弁のポリマー)エチレン−エチルアク
リレート共重合体(重量比90対10)にガンマ−メタ
クリロキシプロピルトリメトキシシランをグラフト(重
量比1)したポリマー(三井デュポン社の商品名AS2
51)。 (電池12の安全弁のポリマー)プロピレン−エチルア
クリレート共重合体(重量比80対20)にビニルトリ
アセトキシシランをグラフト(重量比2)したポリマ
ー。 (電池13の安全弁のポリマー)ブチレン−メチルアク
リレート共重合体(重量比60対40)にアクリロキシ
メチルトリエトキシシランをグラフト(重量比3)した
ポリマー。 (電池14の安全弁のポリマー)エチレン−ベンジルメ
タクリレート共重合体(重量比95対5)にビニルトリ
エトキシシランをグラフト(重量比0.1)したポリマ
ー。 (電池15の安全弁のポリマー)エチレン−イソブチル
メタクリレート共重合体(重量比70対30)にN−ベ
ータ−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−ガンマ−
アミノプロピルトリメトキシシランをグラフト(重量比
1)したポリマー。 (電池11から15の安全弁の作成)上記電池11から
15は、それぞれのポリマーをトルエンを溶媒として濃
度10重量パーセントに溶解して塗布液とし、SUS3
17Lで作った封口板(図1の10)の弁孔周辺部分
(弁体7が接触している封口板10の内側の部分)に塗
布液で250グラム/平方メートルの量を円形に塗布し
た。塗布は封口板を600rpmで水平に回転させなが
ら、先端に長方形の隙間を有するニードルノズルに先端
バルブ液面気体加圧型ディスペンサー(ジャケットヒー
ターにて摂氏50度に温度調節)を用いて送液して行
い、塗布後摂氏60度風速1メートルの風で乾燥した。
その後厚さ70ミクロンのアルミニウム箔(1N30−
0)を円形に打ち抜きこれを前記塗布部分に重ねヒート
シール(弁体を封口板と反対方向からカルレッツゴムシ
ートで圧力25キログラム重/平方センチメートルで加
圧し、封口板の弁体と反対方向から摂氏160度90秒
加熱)して固定し、リング11、正極キャップ8を重ね
て封口板周辺立ち上がり部分をクリンプして10、1
1、7、8を一体にした後、さらに摂氏160度の箱中
で10分エージングして図1の安全弁とし電池11〜1
5を完成した。
【0041】比較例1 [電池16]ポリエチレンに無水マレイン酸を5重量パ
ーセントの割合でグラフト重合した厚さ50ミクロンの
フイルムを、厚さ20ミクロンのアルミニウム箔にホッ
トローラーで摂氏180度に加熱して熱接着し、これを
円形にカットし、封口板の弁孔の周辺部に、該塗布層を
封口板側にして、ヒートシールして固定し、図1の安全
弁とし、電池16を完成した。 [電池17]厚さ50ミクロンのポリエチレンフイルム
を、厚さ20ミクロンのアルミニウム箔に耐電解液性の
接着剤で接着し、これを円形にカットし、図1の安全弁
とし、電池17を完成した。 [電池18]厚さ70ミクロンのアルミニウム箔を円形
にカットし、図1の安全弁とし、電池18を完成した。
【0042】[電池1から18の密閉性測定]電池1か
ら18に用いた安全弁を作動しない状態で測定治具に接
続し、安全弁を通しての気体の移動量を測定し、ガスバ
リアー性を確認した。測定結果を表1に示す。 (表1) 測定値(単位:ナノグラム/1時間) 判定 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 電池1 1未満 可 電池2 1未満 可 電池3 1未満 可 電池4 1未満 可 電池5 1未満 可 電池6 1未満 可 電池7 1未満 可 電池8 1未満 可 電池9 1未満 可 電池10 1未満 可 電池11 1未満 可 電池12 1未満 可 電池13 1未満 可 電池14 1未満 可 電池15 1未満 可 電池16 1未満 可 電池17 2〜5 可 電池18 1100〜1800 不可 (表1中測定値は気温摂氏25度、相対湿度50パーセ
ントの環境において、水が蒸気として弁付近を通過して
電池の内側方向へ侵入した量を示し、単位は1時間あた
り0.000,000,001グラムである。電池18
は該環境で1時間あたり約0.5ppmの割合で電解液
中水分が増すことを意味し、約40時間で電解液水分規
格上限値の20ppmを越えてしまい、非水電池として
不適当である。他の電池は、少なくともこの1000倍
は安定であり、非水電池として適している。判定はこの
適、不適を可、不可で示した。)このように、本発明の
電池は密閉性に優れる。
【0043】[電池1から18の安全弁作動圧測定]各
電池の電池缶底に穴をあけ、アルゴンガスを送り込んで
内部圧力を上昇させ、安全弁の作動圧を測定した。測定
は、摂氏マイナス60度、摂氏25度、摂氏80度で行
った。結果を表2に示す。 (表2) 作動圧 (キログラム重/平方センチメートル) 摂氏−60度 摂氏25度 摂氏80度 倍率 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 電池1 23 20 17 1.35 電池2 22 20 17 1.29 電池3 22 20 17 1.29 電池4 23 20 17 1.35 電池5 23 20 17 1.35 電池6 22 20 17 1.29 電池7 22 20 16 1.37 電池8 22 20 16 1.37 電池9 23 20 17 1.35 電池10 22 20 17 1.29 電池11 22 20 17 1.29 電池12 22 20 17 1.29 電池13 23 20 17 1.35 電池14 22 20 17 1.29 電池15 22 20 17 1.29 電池16 33 20 13 2.54 電池17 33 20 12 2.75 電池18 22 20 17 1.29 (表2中倍率は(摂氏−60度の作動圧)/(摂氏80
度の作動圧)である。)このように、本発明の電池は安
全弁作動圧の温度による変動が少ない。なお本発明では
第一の手段、第二の手段、第三の手段の三つの手段があ
る。これらの中で最も塗布しやすくヒートシールが容易
なものは第一の手段である。また室温でのベトつきが無
く塗布物の巻き取りが容易なものは第二の手段である。
また電解液溶媒による接着力の低下が少ないものは第三
の手段である。これら3種の手段はこれらの特徴に応じ
て適宜選択される。
【0044】
【発明の効果】本発明は実施例のように、可撓性薄板の
安全弁を有する非水電池において、電池の密閉性を損な
わずして安全弁作動圧の温度による変動を軽減させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電池の例である。ここで「可撓性薄板
の弁体」は、アルミニウム箔および樹脂層からなる本発
明の弁体をあらわす。樹脂層とアルミニウム箔の境目は
弁体が薄いため明記できないが、弁体の弁孔側の全体ま
たは弁孔周辺または弁孔周辺の封口板部分である。
【符号の説明】
1 合成樹脂(ポリプロピレン)製絶縁封口体 2 負極端子を兼ねる負極缶 3 負極 4 セパレーター 5 正極 6 電解液 7 可撓性薄板の弁体 8 正極端子を兼ねる正極キャップ 9 切り刃 10 封口板 11 リング

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも正極と負極からなる電池要素
    を、少なくとも弁孔とこれを閉塞する可撓性薄板の弁体
    からなる安全弁を備えた電池容器に収納した非水電池に
    於いて、少なくとも該弁孔周辺部分と該弁体との間に、
    オレフインポリマーを含む組成物を介在させたことを特
    徴とする非水電池
  2. 【請求項2】 該オレフインポリマーが無水マレイン酸
    グラフト変性オレフイン−アクリル酸(メタクリル酸)
    エステル共重合体であることを特徴とする請求項1記載
    の非水電池
  3. 【請求項3】 該オレフインポリマーが、オレフイン−
    アクリル酸(メタクリル酸)共重合体であることを特徴
    とする非水電池
  4. 【請求項4】 該オレフインポリマーがシラン変性オレ
    フイン−アクリル酸(メタクリル酸)エステル共重合体
    であることを特徴とする非水電池
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