JPH0817470A - 有機電解質電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 正極缶、負極缶、正極、負極、セパレータ、
ガスケットを備えた有機電解質電池において、正極及び
／又は、負極がポリアセン系骨格構造を有する有機半導
体からなり、かつガスケットがポリエーテルエーテルケ
トン又はフッ素樹脂からなることを特徴とする。 【効果】正極及び／又は負極にポリアセン系骨格構造を
有する有機半導体を用いた有機電解質電池にポリエーテ
ルエーテルケトン又はフッ素樹脂よりなるガスケットを
適用することにより，電池の耐熱性が向上し，リフロー
ハンダ付が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非プロトン性の有機溶
媒液を電解液とするコイン型（ボタン型）有機電解質電
池に関する。

【０００２】

【従来の技術】本願の出願人の出願にかかる特開昭６０
−１７０１６３号公報にはポリアセン系骨格構造を有す
る有機半導体を正極及び負極とし、非プロトン性の有機
溶媒液を電解液とする有機電解質電池が開示されてい
る。

【０００３】該電池においては、電池の気密、液密、お
よび正・負極缶の絶縁を保つガスケットの材質が極めて
重要である。従来ガスケット材質としては、耐薬品性、
弾力性、耐クリープ性にすぐれ、成形性がよく、射出成
形可能で安価なポリプロピレンが用いられてきた。

【０００４】該電池の正・負極缶、セパレータ、ポリア
セン系骨格構造を有する有機半導体および電解液は、融
点あるいは沸点がいずれも高く耐熱性がすぐれている。
しかし、ガスケットに用いているポリプロピレンは耐熱
温度が低く、そのため従来の電池は耐熱性が劣るという
欠点を有していた。

【０００５】コイン型（ボタン型）有機電解質電池は、
主にメモリーバックアップ電源として用いられている。
その場合、該電池にハンダ付用の端子を溶接した後、メ
モリー素子とともにプリント基板上にハンダ付されるこ
とが多い。従来、プリント基板上へのハンダ付は、ハン
ダこてを用いて行なわれていたが、機器の小型化あるい
は高機能化にともない、プリント基板の同一面積内に搭
載される電子部品を多くする必要が生じハンダ付のため
にハンダこてを挿入する隙間を確保することが困難とな
ってきた。

【０００６】そこであらかじめプリント基板上のハンダ
付を行なう部分にハンダを塗布しておきその部分に部品
を載置するか、あるいは、部品を載置後ハンダ小球をハ
ンダ付部分に供給し、ハンダ付部分がハンダの融点以
上、例えば、２００〜２３０℃となるように設定された
高温雰囲気の炉内に部品を搭載したプリント基板を通過
させることにより、ハンダを溶融させてハンダ付を行な
う方法が用いられている（以下リフローハンダ付とい
う）。従来のポリプロピレンからなるガスケットを用い
たコイン型（ボタン型）有機電解質電池では、リフロー
ハンダ付時にポリプロピレンが融解あるいは変形し、ス
テンレス鋼あるいはアルミニウムからなる正・負極缶が
接して短絡するという問題点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上記し
た問題点を解決するために、従来のポリプロピレンから
なるガスケットの替りに、ポリエーテルエーテルケトン
からなるガスケットを、正極及び／又は負極がポリアセ
ン系骨格構造を有する有機半導体からなるコイン型（ボ
タン型）有機電解質電池に用いることにより、耐熱性が
向上してリフローハンダ付が可能となることを見出し
た。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、正
極、負極、セパレータ、ガスケットを備えて非プロトン
性の有機溶媒液を電解液に用いた有機電解質電池におい
て、正極及び／又は負極がポリアセン系骨格構造を有す
る有機半導体からなり、かつガスケットがポリエーテル
エーテルケトン又はフッ素樹脂からなることを特徴とす
る有機電解質電池である。

【０００９】本発明の電池は、第１図に示すように、正
極缶１と負極缶６の内底部に導電性ペースト３，３’が
塗布され、ポリアセン系有機半導体からなるシート２，
２’が該導電性ペースト３，３’と接触するように正極
缶１と負極缶６に挿入されセパレータ５を介して相対向
している。ガスケット４は正極缶１と負極缶６とにより
圧縮され、気密性、液密性および正・負極缶の絶縁を保
持し、電解液は一部は、ポリアセン系有機半導体からな
るシート２，２’中の空隙にあり、一部は空間７にあっ
てもよい。

【００１０】正極缶及び負極缶は慣用のものであり、例
えば、ステンレス又はアルミニウム製である。セパレー
タは電池あるいはコンデンサーにおいて慣用のもので、
例えば多孔性合成樹脂フイルム、無機繊維を樹脂で固め
たもの、紙などであり、好ましくはガラス繊維不織布か
らなる。

【００１１】有機電解液は、非プロトン性の有機溶媒に
よってイオンを生成する塩を溶解させた溶液である。通
常この種の有機電解質電池の電解液としては、溶媒とし
て、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等の
非プロトン性有機溶媒が好ましく用いられまた塩として
テトラアルキルアンモニウム塩、例えば、

【化１】（Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 及びＲ4 はアルキル基を示
し、Ｒ1 〜Ｒ4 は同一でも異なっていてもよい。ＸはＣ
ｌＯ₄ 又はＢＦ₄ を示す）が好ましく用いられる。塩は
通常0.5 〜1.5 モル／ｌの濃度範囲で上記した溶媒に溶
解し、電解液として供される。

【００１２】本発明で用いるポリアセン系骨格構造を有
する有機半導体自体は公知であり、例えば特開昭６１−
２１８０６０号公報に記載されている。該有機半導体
を、ボールミル等を用いて粉砕して粉末とし、この粉末
に結着材と導電材を加え、混合した後、加圧成形してポ
リアセンシートとし正極及び／又は負極とする。

【００１３】ガスケットは、正・負極缶の間にあり、正
・負極缶の絶縁を保つとともに、電池の気密、液密を保
持するために用いられている。その材質としては、非プ
ロトン性の有機溶媒液に対する耐薬品性があること、お
よび正・負極缶の間に載置されて圧縮されるために、弾
力性、耐クリープ性がすぐれている必要がある。さら
に、成形性がよく大量生産に適する射出成形可能である
ことがより好ましい。

【００１４】これらの特性を持つ材料としてポリエーテ
ルエーテルケトン又はフッ素樹脂が用いられる。ポリエ
ーテルエーテルケトンは、融点が３３４℃の樹脂であ
り、リフローハンダ付時の高温雰囲気においても変形し
ない耐熱性がある。また、該樹脂は耐熱性に優れるだけ
でなく、射出成形可能であり、耐薬品性、耐クリープ
性、弾力性に優れており、電池のガスケットに適してい
る。本発明におけるフッ素樹脂とは、分子中にフッ素を
含有する合成高分子のことであり、例えばポリ四フッ化
エチレン、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重
合樹脂、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニ
ルエーテル共重合樹脂、四フッ化エチレン−エチレン共
重合樹脂が挙げられる。これらの樹脂は融点が250 ℃か
ら330 ℃と高く、リフローハンダ付時の高温雰囲気にお
いても変形しない耐熱性がある。また、該樹脂は耐熱性
に優れるだけでなく、耐薬品性、耐クリープ性、弾力性
にも優れており、電池のガスケットに適している。

【００１５】正極及び／又は負極に用いるポリアセン系
骨格構造を有する有機半導体は、熱縮合重合反応により
製造され耐熱性にすぐれている。正極缶あるいは負極缶
に用いるステンレスあるいはアルミニウムは耐熱性にす
ぐれた金属である。セパレータに好ましく用いられるガ
ラス繊維不織布はガラスの融点が高く、耐熱性にすぐれ
ている。電解液は、電解液の溶媒として用いられる非プ
ロトン性の有機溶媒、たとえばプロピレンカーボネート
は沸点が高く、水溶液系電池に用いられる電解液に比べ
て大幅に耐熱性がすぐれている。したがって、もっとも
耐熱性に劣るガスケットに耐熱性にすぐれたポリエーテ
ルエーテルケトン又はフッ素樹脂を用いることにより、
本発明電池の耐熱性が改善された。他の電池、例えば水
溶液系電池では電解液の耐熱性が劣っているため、ガス
ケットの耐熱性を改善しても電池の耐熱性は改善されな
い。

【００１６】

【発明の効果】上述した、ポリエーテルエーテルケトン
又はフッ素樹脂からなるガスケットを、従来のポリプロ
ピレンからなるガスケットのかわりに、正極及び／又は
負極にポリアセン系骨格構造を有する有機半導体を用い
た有機電解質電池に用ることにより該電池の耐熱性が向
上し、リフローハンダ付が可能となる。

【００１７】

【実施例】

【実施例１】まず、ポリアセンシートを次のようにして
製造した。本発明の出願人に係る特開昭６１−２１８０
６０号公報の実施例１に記載している製造方法により、
不溶不融性のポリアセンのフィルムを合成した。該物質
の電気伝導度を室温で直流４端子法で測定したところ、
10^-4Ω^-1・cm^-1であった。元素分析によると、水素原子
／炭素原子の原子比は0.27であった。ＢＥＴ法による比
表面積は、2100m²／gと極めて大きな値であった。次に
該ポリアセンフィルムを、ボールミルを用いて３時間粉
砕し粉末とした。この粉末にポリ四フッ化エチレン５重
量％，カーボンブラック10重量％を加え、混合した後、
加圧成形して厚さ0.2mm のポリアセンシートを得た。次
に、このポリアセンシート及び硼珪酸塩のガラス繊維不
織布からなるセパレータをディスク状に打ち抜き200 ℃
で３時間真空乾燥した後に、ジャムポットに入れて保管
した。

【００１８】本発明のポリエーテルエーテルケトンを射
出成形したガスケットを、100 ℃３時間の真空乾燥で乾
燥させジャムポットに保管した。次に、ステンレスから
なる正極缶内底部に導電性ペ−ストを塗布した後、前述
したポリアセンシートを載置して、上部より圧着した
後、100 ℃で30分間乾燥した。同様に、ステンレスから
なる負極缶内底面に導電性ペーストを塗布し、ポリアセ
ンシートを載置し圧着後100 ℃で30分間乾燥した。

【００１９】このようにして得た正極に、電解液として
ホウフッ化テトラエチルアンモニウムを含んでプロピレ
ンカーボネートの所定量を注入して、セパレータを載置
した。また、負極にも同様にして電解液の所定量を注入
した後、第１図に示すような直径20.0mm高さ2.0mm のコ
イン型（ボタン型）有機電解質電池を組み立てた。尚、
上述した組立作業は全て除湿ルーム内で行なった。

【００２０】以上のようにして作製した本発明有機電解
質電池を、正・負極缶表面が図２に示す温度推移となる
ようなリフローハンダ付を行なった時の交流内部抵抗
（1kHz,1mA) の変化を第１表に示す。

【００２１】

【実施例２】四フッ化エチレン−パーフルオロアルキル
ビニルエーテル共重合樹脂を射出成形したガスケットを
用いて，実施例１と同様に有機電解質電池を組立て，リ
フローハンダ付を行った時の交流内部抵抗（１ＫＨｚ
１ｍＡ）の変化を第１表に示す。

【００２２】

【実施例３】四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共
重合樹脂を射出成形したガスケットを用いて、実施例１
と同様に有機電解質電池を組立て、リフローハンダ付を
行った時の交流内部抵抗(1kHz,1mA)の変化を第１表に示
す。

【００２３】

【実施例４】ポリ四フッ化エチレンを焼結成形したガス
ケットを用いて、実施例１と同様に有機電解質電池を組
立て、リフローハンダ付を行った時の交流内部抵抗(1kH
z,1mA)の変化を第１表に示す。

【００２４】

【比較例】ポリプロピレンを射出成形したガスケットを
用いて、実施例と同様に、コイン型有機電解質電池を組
み立て、リフローハンダ付を行なった時の交流内部抵抗
変化を第１表に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】第１表において、本発明品と従来品とを比
較する。本発明品は、リフロ−ハンダ付において短絡す
ることがなく、交流内部抵抗の変化もみられず耐熱性が
改善されてリフロ−ハンダ付が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるコイン型（ボタン型）
電池の断面図。

【図２】リフロ−ハンダ付時の正・負極缶表面温度変
化。

【符号の説明】

１：正極缶 ２，２’：ポリアセン系有機半導体からなるシ−ト ３，３’：導電性ペ−スト ４：ガスケット ５：セパレ−タ ６：負極缶 ７：電解液

フロントページの続き (72)発明者 矢田 静邦 兵庫県加古郡播磨町宮西２丁目６番13号 (72)発明者 原田 豊郎 仙台市太白区長町７丁目22番12−202号 (72)発明者 篠田 勇 仙台市太白区羽黒台30番地24

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正極缶、負極缶、正極、負極、セパレー
   タ、ガスケットを備えた有機電解質電池において、正極
   及び／又は、負極がポリアセン系骨格構造を有する有機
   半導体からなり、かつガスケットがポリエーテルエーテ
   ルケトン又はフッ素樹脂からなることを特徴とする有機
   電解質電池。