JPH11297349A

JPH11297349A - 電池用粘着テープ又はシート

Info

Publication number: JPH11297349A
Application number: JP10097302A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Terajima; 正寺島; Toshimitsu Okuno; 敏光奥野
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、電極とセパレータとの積層体から
なる電池素子の固定に用いられる粘着テープ又はシー
ト、特にシート状の電極とセパレータを積層後、渦巻状
に巻回してなる渦巻き式電池素子の巻き終わり部を固定
するための電池用粘着テープ又はシート（以下、粘着テ
ープという）に関する。【解決手段】電極とセパレータとの積層体からなる電池
素子の固定に用いられる粘着テープ又はシートであっ
て、基材の少なくとも片面に粘着剤が設けられており、
該基材が電池電解液に接触する環境下において、ゴム弾
性を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電極とセパレータ
との積層体からなる電池素子の固定に用いられる粘着テ
ープ又はシート、特にシート状の電極とセパレータを積
層後、渦巻状に巻回してなる渦巻き式電池素子の巻き終
わり部を固定するための電池用粘着テープ又はシート
（以下、粘着テープという）に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より二次電池として種々の構造のも
のが知られているが、近年、小型電子機器の普及に伴
い、電源用電池としての二次電池にも、高容量、高密度
化が求められている。このため、従来の水系電解液電
池であるＮｉ−Ｃｄ電池等から、有機電解液電池である
リチウム電池に置き替りつつある。このリチウム電池に
おいて、充電可能なリチウム二次電池であるリチウムイ
オン電池の電池素子の構造としては、シート状の電極を
多孔質膜であるセパレータを介して積層後、渦巻き状に
巻いた渦巻き式構造が一般的である。この電池素子は通
常、その積層体の巻き終わり部を接着剤又は粘着テープ
で固定して、巻き緩まないようにした状態で電池ケース
内に収納されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このリ
チウムイオン電池においては、充電時にリチウムイオン
が正極から脱ドープされ、セパレータを通過して、負極
にドープされるが、この際、負極においてはその負極活
物質内にリチウムを取り込む結果、負極活物質の膨張が
引き起こされる。この負極活物質としては、カーボン
素材が多く使用されており、その中でグラファイト系は
リチウムイオンのドープによる膨張度合いが大きいとさ
れている。ここで、上記電池素子構造では、その巻き終
わり部が接着剤又は粘着テープで固定されて、巻き緩ま
ないようにされているため、結果として、電池充電時の
電池素子の膨張を抑制することになっている。このよ
うに電池充填時の素子膨張が抑制されると、電池内部に
ストレスがもたらされ、このストレスにより正・負極活
物質及びセパレータの破壊、集電体と活物質の密着性低
下等が発生し、電池特性（サイクル特性）の低下が起こ
っていた。特にグラファイト系を負極活物資に用いた場
合、前述の理由により、その傾向が大きい。また、接着
剤が電解液に溶解、分解することで、接着力が減少し、
巻き緩むことにより、素子膨張が抑制されないようにす
ることも可能であるが、接着剤成分が電解液中に拡散す
ることによる電解液特性の低下に起因する電池特性の低
下が懸念される。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の粘着テープは、
かかる課題を解決するためになされたものであり、電池
素子を固定する機能を有し、電池電解液に接触後も基材
が実質的に溶解又は分解することなく、適当なゴム弾性
を有し、その結果充電時には電池素子の体積膨張に追従
して、基材が伸びることで、体積膨張が抑制されず応力
が緩和され、素子の構成材料に与えるストレスを低減で
き、これらに起因する電池特性の低下を回避できる。ま
た、放電時には素子の体積収縮に追従して、基材が収縮
することで、体積収縮による電池素子の必要以上の巻き
緩みを抑制することができ、過度の巻き緩みにより正極
／負極電極間距離が拡大することによる電池特性の低下
を防止できる。また、基材が電解液に実質的に溶解、分
解しないため、これらに起因する電池特性の低下も回避
することができる。

【０００５】即ち本発明は、電極とセパレータとの積層
体からなる電池素子の固定に用いられる粘着テープ又は
シートであって、基材の少なくとも片面に粘着剤が設け
られており、該基材が電池電解液に接触する環境下にお
いて、ゴム弾性を有することを特徴とする電池用粘着テ
ープ又はシートに係るものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の電池用粘着テープ又はシ
ートにおける基材は、電池電解液に接触する環境下にお
いて、ゴム弾性を有することが重要である。ここで、電
池電解液に接触する環境下においてゴム弾性を有すると
は、好ましくは後述の特定の電池電解液に接触後に、該
基材の５％伸びの時の強度が１kgf/mm2以下、特に０．
５〜０．０５kgf/mm2で、かつ復元率が９０％以上、特
に９５〜１００％であることが望ましい。この５％伸び
時の強度が１kgf/mm2を超える場合、電池素子の巻き緩
みが不十分となるおそれがあり、電池充電時の負極活物
質の体積膨張による電池素子の膨張が抑制されて応力が
緩和されず、素子の構成材料にストレスを与える割合が
高くなり、これらに起因する電池特性の低下が回避でき
なくなるため、好ましくない。また、復元率が９０％
未満の場合、放電時の電池素子の体積収縮に追従して、
基材が十分収縮しないおそれがあり、素子の体積収縮に
よる過度の巻き緩みを抑制することができず、この巻き
緩みによる正極／負極電極間距離が拡大することによる
電池特性の低下を回避できなくなるため、好ましくな
い。これらの強度及び復元率は、後述の実施例におけ
る測定により得ることができる。また上記基材は、電池
電解液に接触後に、好ましくは溶解又は分解等による重
量減少率が２０％未満、特に１５〜０％であることが望
ましい。この重量減少率が２０％以上となる場合、電
解液への基材成分の拡散による電解液特性の低下する割
合が増し、これらに起因する電池特性の低下が顕著とな
るため、好ましくない。この重量減少率は、後述の実
施例における重量変化の測定により得ることができる。
また基材の厚みは、通常１０〜１５０μｍ程度とする
ことができる。

【０００７】かかる基材の具体的な構成材料は、上記の
機能、好ましくは上記の特性を有する限り特に限定され
ないが、例えば、ポリイソブチレン、エチレン−プロピ
レンゴム等のオレフィン系ゴム、フッ化ビニリデン、六
フッ化プロピレン共重合体等のフッ素系ゴム、ポリジメ
チルシロキサン等のシリコーン系ゴムなど、及びこれら
のゴムを必要に応じて架橋したもの等が挙げられる。

【０００８】本発明の粘着テープにおいて上記基材の少
なくとも片面に設けられる粘着剤は、特に限定されない
が、特に上記基材のゴム弾性を阻害しないものが好まし
い。例えば、その５％伸びの時の強度が基材の強度より
小さいことが好ましい。また、かかる粘着剤は電池電解
液に実質的に溶解又は分解されないことが好ましい。
ここで粘着剤が電解液に実質的に溶解又は分解されない
とは、粘着剤が電解液に接触又は浸漬された状態で溶解
又は分解による重量減少率が２０％未満、好ましくは１
５〜０％であることをいう。この重量減少率が２０％
以上となる場合、電解液への接着剤成分の拡散による電
解液特性の低下する割合が増し、これらに起因する電池
特性の低下が顕著となるため、好ましくない。この重
量減少率は、後述の実施例における重量変化の測定によ
り得ることができる。

【０００９】かかる粘着剤の具体的な構成材料は、特に
限定されないが、例えばポリイソブチレン、エチレンー
プロピレンゴムなどのオレフィン系、ＳＥＢＳ、ＳＥＰ
Ｓなどのブロックポリマー、ポリジメチルシロキサンな
どのシリコーン系の素材が挙げられる。該オレフィン
系の素材は炭化水素のみで構成されており、電解液と親
和性のある極性基を含まないため、電解液に対しても安
定であり、例えば、有機電解液電池であるリチウムイオ
ン二次電池に用いた場合、粘着剤が該電解液に接触した
状態で充電・放電を繰り返す際の高電圧下での酸化・還
元反応においても安定であるため、本発明においては特
に好ましい。また、電池素子が、シート状の電極とセパ
レータを積層後、渦巻状に巻回してなる渦巻き式電池素
子である場合、その最外周にくるセパレータの素材が同
じオレフィン系であることから、親和性があり、電池素
子の巻き終わり部を固定する際、高い接着性を示すとい
う効果もある。また、他の粘着剤としてはアクリル系、
例えばアクリル酸ブチルなどのアクリル酸アルキルエス
テルモノマーとアクリル酸やアクリル酸ヒドロキシエチ
ルなどの官能基含有モノマーとの共重合体を部分的に架
橋したものが挙げられる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
が、これらに限定されるものではない。表１に示す粘着
テープ（粘着剤は全てポリイソブチレン）を得、これら
の電解液浸漬後の基材強度、復元率及び重量減少率を、
以下の方法で評価し、その結果を表２に示す。

【００１１】

【表１】

【００１２】

【表２】

【００１３】（５％伸びの時の強度）得られた粘着テー
プに用いた基材を、電解液溶媒として、エチレンカーボ
ネート（ＥＣ）：ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）：ジ
エチルカーボネート（ＤＥＣ）＝１：１：１（体積比）
にて調整した溶媒に浸漬し、次いで６０℃で１日保存後
取り出し、引張試験機にて、３ｍｍ／ｍｉｎの速度で引
張強度−伸びを測定し、５％伸びの時の強度を読み取
り、次式にて算出する。５％伸びの時の強度（kgf/mm2）＝５％伸びの時の強
度（kgf）／断面積（mm2）

【００１４】（復元率）得られた粘着テープに用いた基
材を、電解液溶媒として、エチレンカーボネート（Ｅ
Ｃ）：ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）：ジエチルカー
ボネート（ＤＥＣ）＝１：１：１（体積比）にて調整し
た溶媒に浸漬し、次いで６０℃で１日保存後取り出し、
引張試験機にて、３ｍｍ／ｍｉｎの速度で伸びが５％に
なるまで引き伸ばし、１０分間放置し、引き伸ばしを開
放後、１０分間放置した後、長さを測定し次式にて算出
する。復元率（％）＝（１−（引き伸ばし後長さ−初期長さ）
／初期長さ）×１００

【００１５】（重量減少率）十分に乾燥した各基材の重
量を秤量計で測定し、初期重量とする。一方、電解液
溶媒として、エチレンカーボネート（ＥＣ）：ジメチル
カーボネート（ＤＭＣ）：ジエチルカーボネート（ＤＥ
Ｃ）＝１：１：１（体積比）を調整し、これに各基材を
浸漬する。次いで、６０℃で１日保存後取り出し、十
分に乾燥した後、重量を秤量計で測定し、浸漬後の重量
とした。初期と浸漬後の重量について、次式で重量減
少率を算出した。重量減少率（％）＝１００−（浸漬後の重量／初期の
重量）×１００

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明の電池用粘着テープ
又はシートによれば、電池充電時の電池素子の膨張が抑
制されず応力が緩和され、素子の構成材料に与えるスト
レスを低減でき、これらに起因する電池特性の低下を回
避できるという効果がある。また、基材が電解液に実質
的に溶解、分解しないため、これらに起因する電池特性
の低下も回避することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極とセパレータとの積層体からなる電
池素子の固定に用いられる粘着テープ又はシートであっ
て、基材の少なくとも片面に粘着剤が設けられており、
該基材が電池電解液に接触する環境下において、ゴム弾
性を有することを特徴とする電池用粘着テープ又はシー
ト。
【請求項２】基材が、電池電解液に接触後に、該基材
の５％伸びの時の強度が１kgf/mm2以下で、かつ復元率
が９０％以上のゴム弾性を有することを特徴とする請求
項１記載の電池用粘着テープ又はシート。
【請求項３】基材が、電池電解液に接触後に、溶解又
は分解等による重量減少率が２０％未満であることを特
徴とする請求項１又は２記載の電池用粘着テープ又はシ
ート。
【請求項４】電池素子が、シート状の電極とセパレー
タを積層後、渦巻状に巻回してなる渦巻き式電池素子で
あることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の電池
用粘着テープ又はシート。