JP2014017175A - リード導体、及び電力貯蔵デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】正極と、負極と、電解液と、これらを収納する容器51とを具える電力貯蔵デバイス(例えば、非水電解質電池50)に用いられるリード導体61であり、拡散抵抗値が5×105Ω・cm-2以上である。拡散抵抗値は、以下のように求める。リード導体61の一部を所定の樹脂で覆ったものを試験片とする。電力貯蔵デバイスに用いられる電解液に、上記試験片における樹脂の形成箇所と対極とを接触させる。この電解液を60℃に保持した状態を1週間維持する。1週間経過後、試験片の交流インピーダンスを測定する。測定した交流インピーダンスに基づいてリード導体の抵抗値を求め、この抵抗値を拡散抵抗値とする。リード導体61は、拡散抵抗値が高く、長期に亘り、樹脂との密着性に優れる。
【選択図】図1
Description
上記拡散抵抗値は、以下のように求める。リード導体の一部を所定の樹脂で覆ったものを試験片とし、上記電力貯蔵デバイスに用いられる電解液に、上記試験片における上記樹脂の形成箇所と対極とを接触させて、この電解液を60℃に保持した状態を1週間維持する。1週間経過後、上記試験片の交流インピーダンスを測定し、測定した交流インピーダンスに基づいて上記リード導体の抵抗値を求め、この抵抗値を拡散抵抗値とする。
本発明のリード導体は、電力貯蔵デバイスの容器内に収納された電極と、外部装置とを電気的に接続する導電部材である。代表的には、長方形状の金属板で構成される。
リード導体における容器との固定領域に、絶縁体となる介在樹脂層を具えた形態、つまり、樹脂付きリード部材とすることができる。この介在樹脂層の材質は、代表的には、熱可塑性ポリオレフィンが挙げられる。具体的には、ポリエチレン、酸変性ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、酸変性ポリプロピレン(例えば無水マレイン酸変性ポリプロピレン)、アイオノマーなどのイオン性高分子、マレイン酸変性ポリオレフィン(例えば、マレイン酸変性低密度ポリエチレン)、又はこれらの混合物が挙げられる。上記アイオノマーは、エチレンとメタクリル酸などの共重合体をNa、Mg、K、Ca、Zrなどの金属イオン、又は金属錯体、又はアンモニウム塩などのカチオンなどで架橋させたものが挙げられる。
そして、本発明のリード導体は、拡散抵抗値が高く、5×105Ω・cm-2以上を満たすことを最大の特徴とする。拡散抵抗値とは、図3(A)に示すように、リード導体11の一部を樹脂12で覆ったもの、つまり樹脂12を具えるリード導体11を試験片10とし、試験片10と、電力貯蔵デバイスに用いられる電解液110と、対極120とを用いて構築した電気化学測定セル100によって求める抵抗値である。より具体的には、試験片10における樹脂12の形成箇所を電解液110に接触させて(図3(A)では電解液110に浸漬して)、60℃で1週間保持した後、測定装置130によってリード導体11の交流インピーダンスを測定し、測定データに基づいてリード導体11の拡散抵抗値を算出する。このように拡散抵抗値は、実際の使用環境を模擬した電気化学測定セル100を利用して求めるため、本発明のリード導体は、長期の使用に亘って電解液に対する耐性に優れることを拡散抵抗値によって定量的に示している、といえる。つまり、この拡散抵抗値は、リード導体が電解液に対する耐性に優れること(≒リード導体と樹脂とが密着性に優れる)ことを定量的に示す評価指標として利用できる。
本発明の電力貯蔵デバイスは、正極と、負極と、電解液と、これらを収納する容器と、正極と外部装置とを電気的に接続する導電部材及び負極と外部装置とを電気的に接続する導電部材として、2つのリード導体:正極用リード導体、負極用リード導体とを具える。本発明の電力貯蔵デバイスは、2つのリード導体のうち、1つ又は2つが上述の本発明のリード導体(樹脂付きリード部材の場合もある)である。各リード導体は、上記容器の内部から外部に亘って配置されて、一端側に正極又は負極が接続され、他端側に外部装置が接続され、中間部に容器との固定領域を具える。リード導体の固定領域と容器との間には、リード導体に接合された介在樹脂層、又は容器の内周縁に接合された介在樹脂層、又は容器の内側面自体を構成する樹脂(上述の内側樹脂層)のいずれかの樹脂が介在する。本発明の電力貯蔵デバイスのより具体的な形態は、非水電解液を用いる非水電解質電池や電気二重層キャパシタ、電解液の主溶媒を水とする水系電解質電池が挙げられる。非水電解質電池や電気二重層キャパシタ、水系電解質電池の基本的な構成は、公知のものを利用することができる。
種々の組成のリード導体を用意して、種々の表面処理を施し、更に樹脂を接合したリード導体を作製し、拡散抵抗値を求めた。また、この樹脂を接合したリード導体を電解液に浸漬した後(浸漬時間は拡散抵抗値を求めたときと同じ)、ピール強度試験を行った。そして、拡散抵抗値の大小関係とピール強度の大小関係との相関を調べた。
ここでは、リード導体に利用する金属板として、表1に示す組成の金属板(いずれも15mm×45mm×厚さ0.4mm)を用意し、表1に示す表面処理を施した。ここでは、表面処理を施す試料は、金属板の表裏面の全面に表面処理を施し、金属板の端面・側面には表面処理を施していない。表1のアルミニウムは、Alを99質量%以上含有する純アルミニウム、銅は、Cuを99質量%以上含有する純銅、ニッケルは、Niを99質量%以上含有する純ニッケルである。
この試験では、拡散抵抗値測定試験で用いた金属板、及び樹脂フィルムに対して、樹脂フィルムの大きさのみを異ならせたものを試験片に利用した。具体的には、樹脂フィルムは、10mm×60mm×厚さ:表1に示す値とした。そして、この試験に用いる試験片20は、図4(A)に示すように、金属板11Mの一部が露出するように2枚の樹脂フィルム12a,12bで金属板11Mを挟み、金属板11Mの他部の表裏面に樹脂フィルム12a,12bを接合した。接合条件は、上述の拡散抵抗値測定試験と同様とした。図4(A)に示すように金属板11Mに、樹脂フィルム12a,12bから露出された領域を設けることで、樹脂同士の密着強度ではなく、金属板11Mと樹脂12との接合強度を適切に評価することができる。この試験片20の全体を上述の拡散抵抗値測定試験と同じ電解液110に浸漬する(図4(B))。但し、この試験では、電解液の保持温度及び浸漬時間を上述の拡散抵抗値測定試験とは異ならせた。具体的には、保持温度は、80℃とし、浸漬時間は、1週間(1W)、4週間(4W)、8週間(8W)とした。
12a,12b 樹脂フィルム 12L 樹脂フィルム片
100 電気化学測定セル 110 電解液 120 対極 130 測定装置
50 非水電解質電池
51 容器 510 金属層 512 内側樹脂層 514 外側樹脂層
53 セパレータ 54 正極 55 負極 56,57 集電体 59 リード線
60 樹脂付きリード部材 61 リード導体
62 介在樹脂層 620 接着層 622 表面層
Claims (8)
- 正極と、負極と、電解液と、これらを収納する容器とを具える電力貯蔵デバイスに用いられるリード導体であって、
以下の拡散抵抗値が5×105Ω・cm-2以上であるリード導体。
前記拡散抵抗値は、以下のように求める。リード導体の一部を所定の樹脂で覆ったものを試験片とし、前記電力貯蔵デバイスに用いられる電解液に、前記試験片における前記樹脂の形成箇所と対極とを接触させて、この電解液を60℃に保持した状態を1週間維持する。1週間経過後、前記試験片の交流インピーダンスを測定し、測定した交流インピーダンスに基づいて前記リード導体の抵抗値を求め、この抵抗値を拡散抵抗値とする。 - 前記リード導体における前記容器との固定領域は、表面粗さがRaで0.1μm以上0.5μm以下である請求項1に記載のリード導体。
- 前記リード導体における前記容器との固定領域に介在樹脂層が接合されており、
前記介在樹脂層の厚さが20μm以上300μm以下である請求項1又は2に記載のリード導体。
前記拡散抵抗値の測定にあたり、前記試験片に設ける前記樹脂は、前記固定領域に接合された前記介在樹脂層とする。 - 前記介在樹脂層は、異種の材質からなる多層構造である請求項3に記載のリード導体。
- 前記リード導体の表面には、化成処理、ベーマイト処理、アルマイト処理、及びエッチングから選択される1種が施されている請求項1〜4のいずれか1項に記載のリード導体。
- 前記リード導体の表面には、エッチング、又はアルマイト処理であって封孔処理を伴わない処理が施されている請求項1〜5のいずれか1項に記載のリード導体。
- 前記リード導体は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、及びニッケルめっき銅から選択される1種から構成されている請求項1〜6のいずれか1項に記載のリード導体。
- 正極と、負極と、電解液と、これらを収納する容器と、前記容器の内部から外部に亘って配置されて、前記正極及び前記負極の各々と外部装置とを電気的に接続するリード導体とを具える電力貯蔵デバイスであって、
前記リード導体は、樹脂を介して前記容器に接合されており、
少なくとも一方の前記リード導体は、請求項1〜7のいずれか1項に記載のリード導体である電力貯蔵デバイス。
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