專(zhuān)利名稱(chēng)：吸液性片材及非水電解液電池組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由非水電解液電池組件內(nèi)的非水電解液電池單體發(fā)生電解液漏液時(shí)，用于吸收該電解液的吸液性片材、以及使用該吸液性片材的非水電解液電池組件。
背景技術(shù)：
在電池殼內(nèi)容納了多個(gè)一次電池單體或二次電池單體、以及布線電路基板的電池組件一直為人們廣泛使用。在這種電池組件中，由電池單體發(fā)生電解液漏液時(shí)，布線電路基板的布線上會(huì)發(fā)生腐蝕，有發(fā)生導(dǎo)通不良、或者反過(guò)來(lái)導(dǎo)致短路的可能。因此，為了即使在發(fā)生電解液漏液的情況下，也不產(chǎn)生上述腐蝕或短路的問(wèn)題，提出了在電池組件內(nèi)與電池單體相接觸的位置或鄰近的位置上配置備有吸液劑的吸液構(gòu)件，其中該吸液劑具有吸收電解液的能力(參照特開(kāi)2001-351588號(hào)公報(bào))。這里，作為吸液劑，使用吸附型、凝膠化型、自膨脹型的各種高分子材料。具體而言，可舉出聚丙烯酸鹽類(lèi)吸水性樹(shù)脂、淀粉-接枝共聚物類(lèi)吸水性樹(shù)脂、聚乙烯醇類(lèi)吸水性樹(shù)脂、聚丙烯酰胺類(lèi)吸水性樹(shù)脂、異丁烯-馬來(lái)酸共聚物吸水性樹(shù)脂、長(zhǎng)鏈烷基丙烯酸酯交聯(lián)聚合物、聚降冰片烯等。
但是，這些吸液劑，對(duì)于構(gòu)成近年來(lái)利用越來(lái)越廣泛的非水電解液電池組件，特別是構(gòu)成鋰離子非水電解液二次電池組件的非水電解液二次電池所廣泛使用的碳酸酯類(lèi)溶劑，例如碳酸亞丙酯或碳酸二甲酯，存在不能充分吸液的問(wèn)題。此外，由于吸液劑自身不具備粘附性或粘附性非常小，因此存在室溫下不能簡(jiǎn)便地貼附到作為支承體的無(wú)紡布上，不得不使用熱層合裝置進(jìn)行貼附的問(wèn)題。而且，為了在非水電解液二次電池組件中使用吸液劑，需要另外設(shè)置粘附層，因此存在不得不將吸液劑的使用量減少相當(dāng)于粘附層的厚度那么多的量的問(wèn)題。
本發(fā)明試圖解決以上以往技術(shù)中存在的問(wèn)題，目的在于提供對(duì)于構(gòu)成非水電解液電池組件(特別是鋰離子非水電解液二次電池組件)的非水電解液二次電池的非水電解液顯示出優(yōu)異的吸液性和粘附性的吸液性片材、以及具備由這種吸液性片材形成的電解液吸收構(gòu)件的電池組件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)含有包含聚乙二醇丙烯酸酯類(lèi)單體和含酰胺鍵丙烯酸類(lèi)單體的單官能單體成分(A)、和多官能單體成分(B)的單體組合物照射能量射線，使其聚合而得到的樹(shù)脂層，能夠大量吸收并保持電解液，且顯示出粘附性，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明提供吸液性片材，其是包含吸液性樹(shù)脂層的吸液性片材，其特征在于該吸液性樹(shù)脂層通過(guò)對(duì)含有包含聚乙二醇丙烯酸酯類(lèi)單體和含酰胺鍵丙烯酸類(lèi)單體的單官能單體成分(A)、和多官能單體成分(B)的單體組合物照射能量射線，使其聚合而得到。
此外，本發(fā)明提供一種非水電解液電池組件，其是在電池殼內(nèi)設(shè)置了非水電解液電池單體、布線電路基板以及從非水電解液電池單體發(fā)生電解液漏液時(shí)用于吸收該電解液的電解液吸收構(gòu)件的非水電解液電池組件，其特征在于該電解液吸收構(gòu)件由前述的吸液性片材形成。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明

圖1A和圖1B分別為本發(fā)明的吸液性片材的剖面圖，圖1C為本發(fā)明的吸液性片材的斜視圖。
圖2為本發(fā)明的非水電解液電池組件的透視圖。
圖3為本發(fā)明的非水電解液電池組件的透視圖。
圖4為模擬電池組件中的電解液吸收試驗(yàn)的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
首先，對(duì)本發(fā)明的吸液性片材進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明的吸液性片材中，如圖1A所示，不僅有吸液性樹(shù)脂層1單獨(dú)形成為片材狀的形態(tài)，還包含如圖1B所示在支承體2的單面形成吸液性樹(shù)脂層1的形態(tài)。本發(fā)明的吸液性片材，其吸液性樹(shù)脂層1本身能夠大量吸收并保持電解液，且吸液性樹(shù)脂層1本身具備粘附性，因此沒(méi)有必要另外設(shè)置粘附層，即使形成粘附層，也可以減小其厚度，增加吸液性片材中吸液性樹(shù)脂層1的體積比例。因而，能夠簡(jiǎn)便地在電池殼內(nèi)設(shè)置吸液性片材。
作為本發(fā)明的吸液性片材中可用的支承體2，使用電解液不透過(guò)浸透的樹(shù)脂薄膜，例如聚丙烯等的塑料薄膜即可，但也可以使用能夠吸收保持非水溶劑的、由聚丙烯等的塑料纖維等構(gòu)成的無(wú)紡布或紙等。由這種無(wú)紡布等構(gòu)成支承體時(shí)，能夠提高非水溶劑的吸收速度，因而優(yōu)選。
作為構(gòu)成本發(fā)明的吸液性片材的吸液性樹(shù)脂層1，使用對(duì)含有單官能單體、以及作為交聯(lián)劑的多官能單體的單體組合物照射能量射線、例如紫外線、電子束等聚合為片材狀而得到的聚合膜。
本發(fā)明中，作為單官能單體成分(A)，使用聚乙二醇丙烯酸酯類(lèi)單體和含酰胺鍵丙烯酸類(lèi)單體。這里，所謂的聚乙二醇丙烯酸酯類(lèi)單體和含酰胺鍵丙烯酸類(lèi)單體，均是它們的均聚物不顯示出粘附性的傾向的單體，但是當(dāng)兩者共聚時(shí)，得到的共聚物反而意外地顯示出粘附性。
作為這樣的聚乙二醇丙烯酸酯類(lèi)單體，可舉出環(huán)氧乙烷加成摩爾數(shù)優(yōu)選為1～30、尤其優(yōu)選為6的苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、環(huán)氧乙烷加成摩爾數(shù)優(yōu)選為1～30、尤其優(yōu)選為3或9的甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯。
此外，作為含酰胺鍵丙烯酸類(lèi)單體優(yōu)選舉出丙烯?；鶈徇?、N，N-二乙基丙烯酰胺。
單官能單體成分(A)中聚乙二醇丙烯酸酯類(lèi)單體和含酰胺鍵丙烯酸類(lèi)單體的摩爾比，前者與后者相比相對(duì)過(guò)少、或者相對(duì)過(guò)多的話，粘附性降低，因此優(yōu)選相對(duì)于聚乙二醇丙烯酸酯類(lèi)單體100重量份，含酰胺鍵丙烯酸類(lèi)單體為20～70重量份，進(jìn)一步優(yōu)選為40～60重量份。
本發(fā)明中，單官能單體成分(A)含有如上說(shuō)明的聚乙二醇丙烯酸酯類(lèi)單體和含酰胺鍵丙烯酸類(lèi)單體，但它們的總量過(guò)少的話，非水溶劑的吸液量有減少的傾向，因此優(yōu)選至少含有20摩爾％。
單官能單體成分(A)中，在含有以上說(shuō)明的聚乙二醇丙烯酸酯類(lèi)單體和含酰胺鍵丙烯酸類(lèi)單體的基礎(chǔ)上，在不對(duì)本發(fā)明的效果造成損害的范圍內(nèi)，還可以配合其他單官能單體，例如丙烯酸羥乙酯、丙烯酸、丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸月桂基酯等。
在本發(fā)明中，多官能單體成分(B)是用于向吸液性樹(shù)脂層1中導(dǎo)入交聯(lián)結(jié)構(gòu)的成分，優(yōu)選使用具有2個(gè)或以上丙烯酸酯殘基的單體。例如，可以使用羥基新戊酸新戊二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯(乙二醇加成摩爾數(shù)(n)＝14)、雙酚A二丙烯酸酯、苯基縮水甘油醚丙烯酸酯、六亞甲基二異氰酸酯預(yù)聚物等。
作為多官能單體成分(B)的單體組合物中的配合量，過(guò)少的話，吸液性樹(shù)脂層1的形狀保持性不夠，而過(guò)多的話，有可能不能充分吸收非水溶劑，因此按使交聯(lián)密度優(yōu)選0.0001～0.17、更優(yōu)選0.001～0.1的量配合。
這里，交聯(lián)密度是指將1分子中的多官能單體中的官能基數(shù)設(shè)為a，將單體組合物中的多官能單體的摩爾數(shù)設(shè)為b，將單體組合物中的單官能單體的摩爾數(shù)設(shè)為c時(shí)，按照下式求得的數(shù)值。
交聯(lián)密度＝a×b/(b+c)本發(fā)明的吸液性片材，如上文所述，是將含有單官能單體成分(A)和多官能單體成分(B)的單體組合物涂布到聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜等的剝離膜上，通過(guò)對(duì)得到的涂膜進(jìn)行能量射線照射使其聚合為片材狀，接著由剝離片上剝下，得到圖1A所示形態(tài)的材料，在無(wú)紡布上涂布所述單體組合物，使其聚合，或?qū)o(wú)紡布和圖1A所示形態(tài)的材料層壓的話，得到圖1B形態(tài)的材料。這里，作為將單體組合物涂布到剝離片或無(wú)紡布上的方法，可使用以往技術(shù)中公知的方法，例如輥涂法等。此外，作為能量射線，使用紫外線時(shí)的聚合條件的例子，通常可舉出在15～25℃下、以100～2000mJ/cm2的能量密度照射250～350nm波長(zhǎng)的紫外線的條件。此外，在圖1A形態(tài)的包含單層吸液性樹(shù)脂層1的吸液性片材上隨后貼附無(wú)紡布時(shí)，由于吸液性樹(shù)脂層1自身具備粘附性，因此室溫下利用手壓滾等簡(jiǎn)單工具即可貼附。此外，作為吸液性片材的平面形狀，鑒于筒型電池的漏液大多是由正極漏液，為了能夠貼附到正極端子的周?chē)鐖D1C所示，優(yōu)選制成環(huán)形狀。
此外，本發(fā)明的吸液性片材的吸液性樹(shù)脂層1中，也可根據(jù)需要添加阻燃劑(氫氧化鋁、蜜胺氰脲酸酯等)。由此能夠賦予吸液性片材以阻燃性。
本發(fā)明的吸液性片材，在電池殼內(nèi)設(shè)置了非水電解液電池單體、布線電路基板以及在由非水電解液電池單體發(fā)生電解液漏液時(shí)用于吸收該電解液的電解液吸收構(gòu)件的非水電解液電池組件中，可優(yōu)選作為該電解液吸收構(gòu)件使用。例如，如圖2所示，在電池殼21內(nèi)設(shè)置的布線電路基板22上設(shè)置了非水電解液電池單體23的電池組件中，作為在由非水電解液電池單體23發(fā)生電解液漏液時(shí)用于吸收該電解液的電解液吸收構(gòu)件，可以在布線電路基板22和非水電解液電池單體23之間配置如圖1A所說(shuō)明的吸液性片材26。這里，非水電解液電池單體23和布線電路基板22通過(guò)金屬引線24連接，進(jìn)一步與外部端子25連通。此外，如圖3所示，也可以將圖1B中說(shuō)明的吸液性片材27配置成在非水電解液電池單體23上支承體成為非水電解液電池單體23一側(cè)的方式。
此外，在圖2和圖3中，非水電解液電池組件中的電池殼的形狀設(shè)為長(zhǎng)方體，電池單體的形狀設(shè)為圓筒形，但在本發(fā)明的非水電解液電池組件中，可以不限于以上形狀，而設(shè)置為適應(yīng)使用目的的形狀、配置構(gòu)成。另外，電池單體的種類(lèi)也不作限定。
以上說(shuō)明的本發(fā)明的非水電解液電池組件，作為非水電解液吸收構(gòu)件材料，使用包含對(duì)含有包含聚乙二醇丙烯酸酯類(lèi)單體和含酰胺鍵丙烯酸類(lèi)單體的單官能單體成分(A)、和多官能單體成分(B)的單體組合物照射紫外線等的能量射線，使其聚合而成的吸液性樹(shù)脂層的吸液性片材，因此在非水電解液的吸收·保持性方面優(yōu)異，即使在由電池單體產(chǎn)生非水電解液漏液時(shí)，也能大大地抑制布線電路的腐蝕或短路的發(fā)生。此外，由于吸液性樹(shù)脂層本身具備粘附性，因此在貼附吸液性樹(shù)脂層和支承體時(shí)，或者將吸液性片材用于電池組件時(shí)，能夠不仰賴(lài)熱層合法，在室溫下即可簡(jiǎn)便地貼附。
實(shí)施例以下根據(jù)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體說(shuō)明。
實(shí)施例1～6和比較例1～7按照表1和表2中所述的配合量，將表1所述的單官能性單體、作為多官能單體的聚乙二醇二丙烯酸酯(環(huán)氧乙烷加成摩爾數(shù)＝14)、作為聚合引發(fā)劑的2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮(D1173，CibaSpecialty Chemicals公司)混合，利用輥涂法涂布到聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜上，以2000mJ/cm2的能量密度照射365nm波長(zhǎng)的紫外線，使其聚合，將聚合膜由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜上剝離，得到單層的吸液性片材。
表1

表2

在碳酸二甲酯/碳酸亞丙酯/碳酸亞乙酯的等體積混合溶劑中溶解適量的鋰鹽作為電解質(zhì)而調(diào)制電解液，將該電解液0.2ml滴加到事先制備的吸液性片材0.03g上，目視測(cè)定至完全吸收、膨潤(rùn)所需的時(shí)間。此外，23℃下浸漬于足夠量的電解液中，3小時(shí)后目測(cè)觀察吸液性樹(shù)脂層的形狀的同時(shí)，從混合溶劑中取出，立即擦去表面的混合溶劑，測(cè)定重量求出膨脹倍率。此外，使用濕熱爐(40℃、90％ RH、96小時(shí))加熱吸液性片材后，進(jìn)行膨脹度的試驗(yàn)。得到的結(jié)果如表3和表4所示。
此外，利用手壓滾法(23℃)在事先制備的吸液性片材的兩面上以5cm的寬度貼附100μm厚的聚丙烯無(wú)紡布，使用拉伸試驗(yàn)機(jī)(テンシロン、ORIENTEC公司)，在T剝離模式下測(cè)定粘結(jié)強(qiáng)度。此外，利用手壓滾法(23℃)將事先制備的3cm寬的吸液性片材貼附到Ni面，利用拉伸試驗(yàn)機(jī)(テンシロン、ORIENTEC公司)在T剝離模式下測(cè)定粘結(jié)強(qiáng)度。得到的結(jié)果如表3和表4所示。
表3

表4

由表3給出的實(shí)施例1～6的結(jié)果可知，使用聚乙二醇丙烯酸酯類(lèi)單體和含酰胺鍵丙烯酸類(lèi)單體的共聚物的話，不管是否有濕熱處理，均顯示出良好的電解液吸收性，而且對(duì)作為支承體的無(wú)紡布、或者作為電池罐的表面材料的鎳面，也顯示膠粘性。
另一方面，由表4給出的比較例1～5的結(jié)果可知，使用聚乙二醇丙烯酸酯類(lèi)單體或者含酰胺鍵丙烯酸類(lèi)單體的情況下，不顯示膠粘性。此外，由比較例6和7的結(jié)果可知，聚乙二醇丙烯酸酯類(lèi)單體彼此或者含酰胺鍵丙烯酸類(lèi)單體彼此即使共聚，也不能顯現(xiàn)膠粘性。
實(shí)施例7(模擬電池組件中的電解液吸收試驗(yàn))如圖4所示，準(zhǔn)備長(zhǎng)7.0cm×寬7.9cm×高2.3cm的ABS樹(shù)脂的箱41，使用市售的粘合劑將長(zhǎng)6.5cm×寬6.5cm×厚100μm的實(shí)施例1的吸液性片材42貼附到箱的底部，在其上裝入3節(jié)鋰離子電池43，在與電池鄰接的部分設(shè)置玻璃環(huán)氧基材44作為電路基板。
接著，在3節(jié)電池43的正中的電池的側(cè)面部分使用電鉆開(kāi)一個(gè)孔h，進(jìn)行將由此處漏出的電解液吸收到吸液性片材中的試驗(yàn)。開(kāi)一個(gè)孔h，放置1晝夜后，觀察電池組件內(nèi)，發(fā)現(xiàn)在玻璃環(huán)氧基材上看不到潤(rùn)濕。此外，開(kāi)有孔h的電池的重量減少量為2.5g，吸液性片材的重量增加量為2.5g，由此可知漏出的所有電解液均被吸液性片材吸收了。
產(chǎn)業(yè)實(shí)用性本發(fā)明提供具有吸液性樹(shù)脂層的吸液性片材，該吸液性樹(shù)脂層對(duì)于構(gòu)成非水電解液電池組件(特別是鋰離子非水電解液二次電池組件)的非水電解液二次電池的非水電解液，顯示出優(yōu)異的吸液性。該吸液性樹(shù)脂層本身有粘附性。因此在貼附吸液性樹(shù)脂層和支承體時(shí)，或者將吸液性片材用于電池組件時(shí)，能夠不仰賴(lài)熱層合法，而在室溫下即可簡(jiǎn)便地貼附。
權(quán)利要求
1.一種吸液性片材，其是包含吸液性樹(shù)脂層的吸液性片材，其特征在于該吸液性樹(shù)脂層通過(guò)對(duì)含有包含聚乙二醇丙烯酸酯類(lèi)單體和含酰胺鍵丙烯酸類(lèi)單體的單官能單體成分(A)、和多官能單體成分(B)的單體組合物照射能量射線，使其聚合而得到。
2.如權(quán)利要求1所述的吸液性片材，其中，該聚乙二醇丙烯酸酯類(lèi)單體為苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯、或甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯。
3.如權(quán)利要求1所述的吸液性片材，其中，該含酰胺鍵丙烯酸類(lèi)單體為丙烯?；鶈徇⒒騈，N-二乙基丙烯酰胺。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的吸液性片材，其中該吸液性樹(shù)脂層形成在支承體上。
5.如權(quán)利要求4所述的吸液性片材，其中該支承體可吸液并保持非水電解液。
6.一種非水電解液電池組件，其是在電池殼內(nèi)設(shè)置有非水電解液電池單體、布線電路基板以及從非水電解液電池單體發(fā)生電解液漏液時(shí)用于吸收該電解液的電解液吸收構(gòu)件的非水電解液電池組件，其特征在于，該電解液吸收構(gòu)件由權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的吸液性片材形成。
全文摘要
在具備對(duì)構(gòu)成非水電解液電池組件(特別是鋰離子非水電解液二次電池組件)的非水電解液二次電池的非水電解液顯示出優(yōu)異吸液性的吸液性樹(shù)脂層的吸液性片材中，作為吸液性片材的吸液性樹(shù)脂層，通過(guò)對(duì)含有包含聚乙二醇丙烯酸酯類(lèi)單體和含酰胺鍵丙烯酸類(lèi)單體的單官能單體成分(A)、和多官能單體成分(B)的單體組合物照射紫外線等能量射線，使其聚合而得到。
文檔編號(hào)B32B27/28GK1798780SQ2004800150
公開(kāi)日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月30日
發(fā)明者初田弘毅, 藤田泰浩, 森山浩伸, 野村麻美子 申請(qǐng)人:索尼化學(xué)株式會(huì)社