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技術 アルカリ二次電池用電槽、アルカリ二次電池用電槽の製造方法、及びアルカリ二次電池

出願人 プライムアースEVエナジー株式会社
発明者 高橋平祐三浦恭栄浜田真治
出願日 2019年3月7日 (2年10ヶ月経過) 出願番号 2019-041503
公開日 2020年9月10日 (1年3ヶ月経過) 公開番号 2020-145094
状態 未査定
技術分野 電池の電槽・外装及び封口 二次電池(鉛及びアルカリ蓄電池)
主要キーワード 熱板溶接 結晶化樹脂 熱溶着部分 角形ケース シリンダ底 成形ステップ 非結晶領域 検査環境
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

アルカリ二次電池用電槽耐薬品性の低下を抑制することのできるアルカリ二次電池用電槽、アルカリ二次電池用電槽の製造方法、及びアルカリ二次電池を提供する。

解決手段

アルカリ二次電池用の電槽15は、アルカリ二次電池を構成する極板群20とアルカリ電解質とを収容する樹脂製の角形ケース13と、角形ケース13の開口部16に熱溶着される樹脂製の蓋体14とを有している。樹脂は、ポリプロピレン(PP)とポリフェニレンエーテル(PPE)とを含んで構成される。ポリプロピレン(PP)は、メルトマスフローレートMFR)[g/10min]が「0.2以上3.0以下」であるとともに、等温結晶化時間[min]が「0.65以上1.5以下」である。また、ポリプロピレン(PP)とポリフェニレンエーテル(PPE)との質量比[%]が、「90以下60以上」対「10以上40以下」となるように調整されている。

概要

背景

アルカリ二次電池の1つであるニッケル水素二次電池は、水酸化ニッケルを主成分とした正極と、水素吸蔵合金を主成分とした負極と、アルカリ電解液とから構成されている。こうしたニッケル水素二次電池用の電槽としては、耐熱性耐薬品性耐衝撃性に優れ、安価で成形しやすい合成樹脂としてポリプロピレン(PP)製のものが知られている。

PPは、結晶性樹脂であるため、特に射出成形において成形中又は成形後に樹脂結晶化が起こり、二次電池用の電槽の成形体に反りや収縮等の変形が生じることがある。そこで、二次電池用電槽の変形を抑制する技術の一例が特許文献1に記載されている。

特許文献1に記載の二次電池用電槽は、充電中隔壁の変形が起こりにくいポリプロピレン製であって、ポリプロピレンに極少量のタルクを添加することで成形性を低下させることなく、成形体が充電時の発熱によって変形することを抑える。例えば、この二次電池用電槽は、ポリプロピレン樹脂「100重量部」とタルク「0.01〜0.10重量部」とからなるポリプロピレン系樹脂組成物の射出成形により成形される。

概要

アルカリ二次電池用電槽の耐薬品性の低下を抑制することのできるアルカリ二次電池用電槽、アルカリ二次電池用電槽の製造方法、及びアルカリ二次電池を提供する。アルカリ二次電池用の電槽15は、アルカリ二次電池を構成する極板群20とアルカリ電解質とを収容する樹脂製の角形ケース13と、角形ケース13の開口部16に熱溶着される樹脂製の蓋体14とを有している。樹脂は、ポリプロピレン(PP)とポリフェニレンエーテル(PPE)とを含んで構成される。ポリプロピレン(PP)は、メルトマスフローレートMFR)[g/10min]が「0.2以上3.0以下」であるとともに、等温結晶化時間[min]が「0.65以上1.5以下」である。また、ポリプロピレン(PP)とポリフェニレンエーテル(PPE)との質量比[%]が、「90以下60以上」対「10以上40以下」となるように調整されている。

目的

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アルカリ二次電池用電槽の耐薬品性の低下を抑制することのできるアルカリ二次電池用電槽、アルカリ二次電池用電槽の製造方法、及びアルカリ二次電池を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

アルカリ二次電池を構成する極板群アルカリ電解質とを収容する樹脂製のケースと、前記ケースの開口部に熱溶着される前記樹脂製の蓋体とを有し、前記樹脂は、ポリプロピレン(PP)とポリフェニレンエーテル(PPE)とを含んで構成され、前記ポリプロピレン(PP)は、メルトマスフローレートMFR)[g/10min]が「0.2以上3.0以下」であるとともに、等温結晶化時間[min]が「0.65以上1.5以下」であり、前記ポリプロピレン(PP)と前記ポリフェニレンエーテル(PPE)との質量比[%]が、「90以下60以上」対「10以上40以下」となるように調整されているアルカリ二次電池用電槽

請求項2

前記ケースは、射出成形されたものである請求項1に記載のアルカリ二次電池用電槽。

請求項3

前記ケースの開口部は、前記極板群を前記ケースの内部に挿入する開口である請求項1又は2に記載のアルカリ二次電池用電槽。

請求項4

無機充填材含有量が前記ケース及び前記蓋体を構成する材料の全質量に対して1[質量%]未満である請求項1〜3のいずれか一項に記載のアルカリ二次電池用電槽。

請求項5

前記アルカリ二次電池が車載用ニッケル水素二次電池である請求項1〜4のいずれか一項に記載のアルカリ二次電池用電槽。

請求項6

アルカリ二次電池を構成する極板群とアルカリ電解質とを収容する樹脂製のアルカリ二次電池用電槽の製造方法であって、アルカリ二次電池用電槽は、前記極板群と前記アルカリ電解質とを収容する樹脂製のケースと、前記ケースの開口部に熱溶着される前記樹脂製の蓋体とを備え、前記ケースと前記蓋体とをそれぞれ、メルトマスフローレート(MFR)[g/10min]が「0.2以上3.0以下」であるとともに、等温結晶化時間[min]が「0.65以上1.5以下」であるポリプロピレン(PP)とポリフェニレンエーテル(PPE)との質量比[%]が、「90以下60以上」対「10以上40以下」となるように調整した樹脂材料を用いて射出成形する成形ステップを備えるアルカリ二次電池用電槽の製造方法。

請求項7

前記ケースに前記極板群を収容した後、前記ケースの開口部と、前記蓋体とを熱板溶接工法によって熱溶着させる熱溶着ステップを備える請求項6に記載のアルカリ二次電池用電槽の製造方法。

請求項8

水酸化ニッケルを主成分とする活物質を含む正極、水素吸蔵合金を含む負極、及びアルカリ水溶液からなる電解液を樹脂製の電槽に収容してなるアルカリ二次電池であって、前記電槽が請求項1〜5のいずれか一項に記載のアルカリ二次電池用電槽であるアルカリ二次電池。

技術分野

0001

本発明は、アルカリ二次電池用電槽、アルカリ二次電池用電槽の製造方法、及びアルカリ二次電池に関する。

背景技術

0002

アルカリ二次電池の1つであるニッケル水素二次電池は、水酸化ニッケルを主成分とした正極と、水素吸蔵合金を主成分とした負極と、アルカリ電解液とから構成されている。こうしたニッケル水素二次電池用の電槽としては、耐熱性耐薬品性耐衝撃性に優れ、安価で成形しやすい合成樹脂としてポリプロピレン(PP)製のものが知られている。

0003

PPは、結晶性樹脂であるため、特に射出成形において成形中又は成形後に樹脂結晶化が起こり、二次電池用の電槽の成形体に反りや収縮等の変形が生じることがある。そこで、二次電池用電槽の変形を抑制する技術の一例が特許文献1に記載されている。

0004

特許文献1に記載の二次電池用電槽は、充電中隔壁の変形が起こりにくいポリプロピレン製であって、ポリプロピレンに極少量のタルクを添加することで成形性を低下させることなく、成形体が充電時の発熱によって変形することを抑える。例えば、この二次電池用電槽は、ポリプロピレン樹脂「100重量部」とタルク「0.01〜0.10重量部」とからなるポリプロピレン系樹脂組成物の射出成形により成形される。

先行技術

0005

特開平8−132468号公報

発明が解決しようとする課題

0006

一般にPPは、分子量が高くなれば、材料強度や耐薬品性が高くなる一方で、成形における流動性が低くなる。逆に、分子量が低くなれば、材料強度や耐薬品性が低くなる一方で、成形における流動性が高くなる。そこで、アルカリ二次電池用の電槽を構成するPPは、成形された電槽における材料強度及び耐薬品性の高さと、電槽を成形するときの流動性の高さとを両立させることのできる分子量にコントロールされている。

0007

近年、電池の容量の増加、使用環境の拡大しており、成形流動性の低下を避けつつ、電槽としてより耐薬品性の高い電槽が求められているが、樹脂材料の分子量のコントロールだけでは耐薬品性と成形流動性とが背反する問題がある。

0008

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アルカリ二次電池用電槽の耐薬品性の低下を抑制することのできるアルカリ二次電池用電槽、アルカリ二次電池用電槽の製造方法、及びアルカリ二次電池を提供することにある。

課題を解決するための手段

0009

上記課題を解決するアルカリ二次電池用電槽は、アルカリ二次電池を構成する極板群アルカリ電解質とを収容する樹脂製のケースと、前記ケースの開口部に熱溶着される前記樹脂製の蓋体とを有し、前記樹脂は、ポリプロピレン(PP)とポリフェニレンエーテル(PPE)とを含んで構成され、前記ポリプロピレン(PP)は、メルトマスフローレートMFR)[g/10min]が「0.2以上3.0以下」であるとともに、等温結晶化時間[min]が「0.65以上1.5以下」であり、前記ポリプロピレン(PP)と前記ポリフェニレンエーテル(PPE)との質量比[%]が、「90以下60以上」対「10以上40以下」となるように調整されている。

0010

上記課題を解決するアルカリ二次電池用電槽の製造方法は、アルカリ二次電池を構成する極板群とアルカリ電解質とを収容する樹脂製のアルカリ二次電池用電槽の製造方法であって、アルカリ二次電池用電槽は、前記極板群と前記アルカリ電解質とを収容する樹脂製のケースと、前記ケースの開口部に熱溶着される前記樹脂製の蓋体とを備え、前記ケースと前記蓋体とをそれぞれ、メルトマスフローレート(MFR)[g/10min]が「0.2以上3.0以下」であるとともに、等温結晶化時間[min]が「0.65以上1.5以下」であるポリプロピレン(PP)とポリフェニレンエーテル(PPE)との質量比[%]が、「90以下60以上」対「10以上40以下」となるように調整した樹脂材料を用いて射出成形する成形ステップを備える。

0011

上記課題を解決するアルカリ二次電池は、水酸化ニッケルを主成分とする活物質を含む正極、水素吸蔵合金を含む負極、及びアルカリ水溶液からなる電解液を樹脂製の電槽に収容してなるアルカリ二次電池であって、前記電槽が上記記載のアルカリ二次電池用電槽である。

0012

ポリプロピレン(PP)のケースは、高い耐薬品性を有するが、成形後に熱溶着加工された部分は、熱溶着加工されていない部分に生じないソルベントクラックが生じる等、熱溶着加工されていない部分に比べて耐薬品性が低下することが見出された。この点、この構成又は方法のように、メルトマスフローレート(MFR)と等温結晶化時間とを上記範囲としたPPに所定の質量比でPPEを混合した樹脂からアルカリ二次電池用電槽を成形した。これにより、成形流動性に影響のある分子量を変更することなく耐薬品性の低下が抑制されたPP製のアルカリ二次電池用電槽を得ることができる。

0013

好ましい構成として、前記ケースは、射出成形されたものである。
このような構成によれば、射出成形に適した成形流動性を維持しつつ、耐薬品性を高めることができる。

0014

好ましい構成として、前記ケースの開口部は、前記極板群を前記ケースの内部に挿入する開口である。
このような構成によれば、極板群のケース内への配置が容易であるとともに、ケースを密閉することができる。

0015

好ましい構成として、無機充填材含有量が前記ケース及び前記蓋体を構成する材料の全質量に対して1[質量%]未満である。
このような構成によれば、無機充填材が添加されることによるケース及び蓋体の耐薬品性の低下が抑制される。

0016

好ましい構成として、前記アルカリ二次電池が車載用のニッケル水素二次電池である。
このような構成によれば、ニッケル水素二次電池の電槽の耐薬品性を高めることができるため、車載用電池信頼性が高められる。

0017

好ましい方法として、前記ケースに前記極板群を収容した後、前記ケースの開口部と、前記蓋体とを熱板溶接工法によって熱溶着させる熱溶着ステップを備える。
このような方法によれば、開口部と蓋体とを好適に溶着させることができるとともに、開口部と蓋体との熱溶着部との耐薬品性の低下を抑制することができる。

発明の効果

0018

本発明によれば、アルカリ二次電池用電槽の熱溶着部分の耐薬品性の低下を抑制することができる。

図面の簡単な説明

0019

アルカリ二次電池用電槽、アルカリ二次電池用電槽の製造方法、及びアルカリ二次電池の一実施形態であるニッケル水素二次電池の電槽の斜視図。
同実施形態における電槽の部分断面図。
同実施形態における電槽の材料物性と耐薬品性との関係の一例を示すリスト
同実施形態における電槽の材料物性と耐薬品性との関係の一例を示すリスト。

実施例

0020

図1図4を参照して、アルカリ二次電池用電槽、アルカリ二次電池用電槽の製造方法、及びアルカリ二次電池の一実施形態について説明する。
図1に示すように、ニッケル水素二次電池は、密閉型電池であり、電気自動車ハイブリッド自動車等の車両の電源として用いられる電池である。車両に搭載されるニッケル水素二次電池としては、所要電力容量を得るべく、複数の単電池30を電気的に直列接続して構成された電池モジュール11からなる角形密閉式二次電池が知られている。

0021

電池モジュール11は、複数の単電池30を収容可能な角形ケース13と同角形ケース13の開口部16を封止する蓋体14とによって構成される直方体状の一体電槽10を有している。なお、この角形ケース13及び蓋体14は、樹脂製のものが用いられていて、角形ケース13と蓋体14とは相互に当接する部分が熱溶着された熱溶着部19を構成する。また、角形ケース13の表面には電池使用時の放熱性を高めるべく複数の凹凸(図示略)が形成されている。

0022

図2に示すように、一体電槽10を構成する角形ケース13及び蓋体14は、アルカリ性の電解液に対して耐性を有する樹脂材料であるポリプロピレン(PP)及びポリフェニレンエーテル(PPE)を含んで構成されている。そして一体電槽10の内部には、複数の単電池30を区画する隔壁18が形成されており、この隔壁18によって区画された部分が、単電池30毎の電槽15となる。一体電槽10は、例えば、6つの電槽15のそれぞれが単電池30を構成している。

0023

こうして区画された電槽15内には、極板群20と、その両側に接合された正極の集電板24及び負極の集電板25とが水酸化カリウム(KOH)を主成分とする水系電解質である電解液とともに収容されている。

0024

極板群20は、矩形状の正極板21及び負極板22がセパレータ23を介して積層して構成されている。このとき、正極板21、負極板22及びセパレータ23が積層された方向が積層方向である。極板群20の正極板21及び負極板22は、極板の面方向であって互いに反対側の側部に突出されることで構成される正極板21のリード部の側端縁に集電板24がスポット溶接等により接合され、負極板22のリード部の側端縁に集電板25がスポット溶接等により接合されている。

0025

また、隔壁18の上部には各電槽15の接続に用いられる貫通孔32が形成されている。貫通孔32は、集電板24の上部に突設されている接続突部、及び集電板25の上部に突設されている接続突部の2つの接続突部同士が該貫通孔32を介してスポット溶接等により溶接接続されることで、各々隣接する電槽15の極板群20を電気的に直列接続させる。貫通孔32のうち、両端の電槽15の各々外側に位置する貫通孔32は、一体電槽10の端側壁上方で正極の接続端子29a又は負極の接続端子29b(図1参照)が装着される。正極の接続端子29aは、集電板24の接続突部と溶接接続される。負極の接続端子29b(図1参照)は、集電板25の接続突部と溶接接続される。こうして直列接続された極板群20、すなわち複数の単電池30の総出力が正極の接続端子29a及び負極の接続端子29b(図1参照)から取り出される。

0026

一方、蓋体14には、一体電槽10の内部圧力開弁圧以下にする排気弁141と、極板群20の温度を検出するためのセンサを装着するセンサ装着穴142とが設けられている。排気弁141は、隔壁18の上部の図示しない連通孔で連通される一体電槽10の内部圧力の値が許容される閾値を超えた開弁圧以上になった場合には、開弁されることで一体電槽10内部に発生したガスを排出する。

0027

(極板群の構成)
正極板21は、金属多孔体である発泡ニッケル基板と、発泡ニッケル基板に充填された水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケル等のニッケル酸化物を主成分とする正極活物質添加剤導電剤等)を有する。

0028

負極板22は、パンチングメタルなどからなる電極支持体と、電極支持体に塗布された水素吸蔵合金(MH)とを有する。
セパレータ23は、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂の不織布、もしくは必要に応じてこれにスルフォン化などの親水処理を施したものである。

0029

こうした正極板21及び負極板22及びセパレータ23は、正極板21のリード部と負極板22のリード部とを互いに反対側に突出する態様でセパレータ23を介して交互に積層することで直方体状の極板群20を構成する。

0030

2つの集電板24,25の溶接された極板群20は、角形ケース13内の各電槽15に収容されて、隣接する極板群20の正極の集電板24と負極の集電板25とがそれらの上部に突設された接続突部同士で接続されることで、互いに隣接する極板群20が電気的に直列接続される。

0031

各電槽15内には、電解液が所定量注入された状態で、蓋体14で角形ケース13の開口部16が封止されることで、複数の単電池30からなる例えば定格容量「6.5Ah」の電池モジュール11が構成されている。

0032

(熱溶着部)
角形ケース13と蓋体14とは、PPとPPEとが所定の質量比[%]で混合された樹脂材料が260[℃]の成形温度で射出成形されることにより成形されている。ここで、所定の質量比[%]は、PPとPPEとの2つの材料間における比である。

0033

一体電槽10は、極板群20を収容した角形ケース13の開口部16と蓋体14との当接部に熱板溶接工法により溶着された熱溶着部19を有している。
熱溶着部19は、開口部16の当接面13Aと蓋体14の当接面14Aとがそれぞれ、加熱された熱板の当接によって260℃に加熱溶融された後、相互に重ね合わされた2つの当接面13A,14Aが熱溶着することにより形成される(熱溶着ステップ)。

0034

ところで、PPは、耐薬品性が優れているため、当業者であっても、一体電槽10に薬品による劣化を起因とするソルベントクラックは発生しないと認識されていた。しかし、発明者らは、一体電槽10の強度を高める研究を行う過程で、一体電槽10のうち、熱溶着された熱溶着部19には、熱溶着部19を除く部分では生じないソルベントクラックが発生するおそれのある程度の耐薬品性の低下が生じていることを導き出した。さらに、発明者らは、PP製の一体電槽10は、熱溶着に関与しない部分の耐薬品性に比べて、開口部と蓋との間で熱溶着に関与した熱溶着部分の耐薬品性の低下が、一体電槽10の耐久性や信頼性に影響を及ぼすおそれがあると考えるようになった。

0035

(樹脂材料)
図3及び図4を参照して、一体電槽10を構成する角形ケース13及び蓋体14を構成する樹脂材料について説明する。角形ケース13及び蓋体14は同じ樹脂材料から構成される。樹脂材料は、射出成形前に、PPとPPEとにより2つの材料の関係で所定の質量比[%]に調整される。例えば、所定の質量比[%]への調整は、PPのペレットとPPEのペレットとの混合量の調整によって行われる。

0036

ここで、所定の質量比[%]は、PPの割合[%]が「90以下60以上」の範囲にあるとき、対するPPEの割合[%]が「10以上40以下」の範囲となるように調整される。なお、樹脂材料は、PPやPPEの他に、色材や無機充填材等のその他の添加物が混ぜられることも少なくない。このとき、無機充填材であって、耐薬品性や角形ケース13と蓋体14との溶着性を低下させるおそれのある材料は、角形ケース13や蓋体14を構成する材料全体の質量に対して1[質量%]未満になるように調整され、より好ましくは、これらの無機充填材を含まないように調整される。このとき、「無機充填材を含まない」には、不可避不純物として含有されている場合を含む。なお、無機充填材のうち、耐薬品性等を低下させるおそれのある材料としては、ガラス、タルク等が挙げられ、溶着性を低下させるおそれのある材料としてはマイカウォラストナイトカーボンファイバ等の炭素系材料等が挙げられる。

0037

PPEは、一体電槽10の強度をより高める材料である。PPEは、PPに混合されてポリマーアロイを構成し、PP単体で構成された電槽に比較して、一体電槽10の熱的強度や機械的強度をより高いものにする。なお、本実施形態では、PPEの物性のうち、還元粘度が0.52[dL/g]であるものを使用した。

0038

還元粘度は、「日本工業規格JIS K7367−1」に規定された測定方法により測定されたものである。還元粘度の測定条件は、環境温度が30[℃]であり、溶媒であるクロロホルム溶液のもとの粘度が0.5[dL/g]である。

0039

PPは、熱的強度、機械的強度、耐薬品性、及び成形流動性が高く、安価な材料である。PPは、メルトマスフローレート(MFR)[g/10min]を「0.2以上3.0以下」とし、等温結晶化時間[min]を「0.65以上1.5以下」とした。なお、「min」は、時間単位の「分」を示し、以下同様である。

0040

MFRは、熱可塑性樹脂溶融時の流動性を表す数値であり、「日本工業規格JIS K7210」に規定された測定方法により測定されたものである。MFRは、シリンダ内で溶融した樹脂を一定の温度と負荷条件のもと、シリンダ底部に設置された規定口径のダイスから10分間あたり押し出される樹脂量の測定で得られる。本実施形態では、一定の温度を230[℃]とし、負荷条件を21.2[N]とした。なお、MFRは、樹脂材料の分子量と相関を有しており、MFRの値が大きいほど分子量が小さくて流動性が高いことを示し、逆に、MFRの値が小さいほど分子量が大きくて流動性が低いことを示している。

0041

一般にPPは、分子量が大きくなれば、材料強度や耐薬品性が高くなる一方で、成形における流動性が低くなる。逆に、分子量が小さくなれば、材料強度や耐薬品性が低くなる一方で、成形における流動性が高くなる。このような背反関係のなかで、アルカリ二次電池用の一体電槽10(電槽15)を構成するPPは、材料強度及び耐薬品性の高さと、流動性の高さとを両立させた分子量にコントロールされている。これに加えて、発明者らは、熱溶着部分における耐薬品性の低下を抑制可能なPPを選択することができることを見出した。

0042

すなわち、PPは、等温結晶化時間[min]が「0.65以上1.5以下」であるものを使用した。等温結晶化時間は、樹脂を140[℃]雰囲気に保持し、結晶化が起こる時間を測定したものである。ここでは、等温結晶化時間を、Perkinelmer社製の「DiamondDSC」を用いて以下の手順で測定した。まず、PPの温度を50[℃]から190[℃]まで100[℃/min]の速度で昇温させた後、190[℃]から140[℃]まで100[℃/min]の速度で降温させ、140[℃]に保持したとき、結晶化までの時間[min]を測定した。PPは、等温結晶化時間に基づいて結晶領域増減を選択することができることから、等温結晶化時間を定めることによって結晶領域が特定の範囲にあるPPが特定される。

0043

一般に、結晶化樹脂であるPPは、結晶化が促進されることで結晶領域が増加し、弾性率が高くなる一方、靱性が低下する。つまり、結晶領域(ラメラ)が増加することで、非結晶領域においてラメラ間を繋ぐタイ分子の数、長さ、末端主鎖の絡まり合いの数・長さが減少し、靱性の低下が起こる。つまり、結晶領域の範囲で、PPの弾性率と靱性と関係が特定される。

0044

こうしたことから発明者らは、ニッケル水素二次の一体電槽10の場合、アルカリ溶液(電解液)との接触や一体電槽10の内圧による歪みの発生が、PPの末端主鎖の絡まり合いで結合した部位においてこれらの絡まり合いを解き、耐薬品性を低下させてソルベントクラックを発生させると考えた。そして、鋭意研究を重ねた発明者らは、実験結果等から、PPの末端主鎖の絡まり合い部分の数を制御する因子の1つが、結晶化時間であるとの推論を導いた。この推論に基づいて、耐薬品性の低下が抑制されてソルベントクラックの発生し難い結晶領域を有するPPの選択された一体電槽10を成形可能にした。

0045

(実施例及び比較例)
以下、図3及び図4に示す、実験結果の一例である実施例1〜11及び比較例1〜6について説明する。

0046

実験は、実施例1〜11及び比較例1〜6に示す樹脂材料を使用した。
成形性試験では、成形温度260[℃]、金型温度40[℃]、冷却時間20[秒]で15[cm]×15[cm]×1.5[mm]の試験体を射出成形することに基づいて成形性を評価した。金型ゲートは、直径1[mm]のピンゲートとした。

0047

耐薬品性試験では、射出成形した角形ケース13と蓋体14について、熱溶着部19の耐薬品性を以下の手順により評価した。
手順1:この樹脂材料で角形ケース13と蓋体14を260[℃]の成形温度で射出成形する。

0048

手順2:角形ケース13の内部に水酸化ナトリウム水溶液(1質量%)を注液してから、角形ケース13の開口部と蓋体14とを熱板溶接工法で溶着する。このとき、角形ケース13と蓋体14との間に熱溶着部19が形成される。

0049

手順3:密閉した電池モジュール11を上下反転させた状態で、所定条件検査環境に維持して、当該検査環境における耐薬品性について評価し、判定を行う。検査環境の所定条件は、環境温度90[℃]、電池内圧0.2[MPa]の検査環境で24時間経過する条件である。

0050

評価能結果を、図3のリスト100と、図4のリスト110に示す。
成形性は、試験体にフローマークがない、かつ、金型から取り出し可能であるときを良好であると判定し「○」で示す一方、試験体にフローマークがある、及び、金型から取り出し不可能であることの少なくとも一方であるときを不良であると判定し「×」で示す。

0051

電池評価の1つである耐薬品性は、良好であるとき「○」で示し、不良であるとき「×」で示し、評価不能であるとき「−」で示す。耐薬品性は、熱溶着部19にソルベントクラックがなければ良好(「○」)であると判定し、ソルベントクラックがあれば不良(「×」)であると判定した。ここでは、各リスト100,110中の[Wt%]は、質量%に対応するものとする。

0052

(実施例1)
一体電槽10を、下記物性を有する樹脂材料で作成し評価した。
PPとPPEとの質量比[質量%]を「90:10」とした。

0053

PPEの還元粘度[dL/g]を「0.52」とした。
PPのMFR[g/10min]を「0.2」とした。
PPの等温結晶化時間[min]を「0.65」とした。

0054

このとき、成形性は良好「○」と判定され、耐薬品性は良好「○」と判定された。
(実施例2)
一体電槽10を、下記物性を有する樹脂材料で作成し評価した。

0055

PPのMFR[g/10min]を「0.4」とした。
なお、PPとPPEとの質量比、PPEの還元粘度、及びPPの等温結晶化時間は、実施例1と同様である。

0056

このとき、成形性は良好「○」と判定され、耐薬品性は良好「○」と判定された。
(実施例3)
一体電槽10を、下記物性を有する樹脂材料で作成し評価した。

0057

PPのMFR[g/10min]を「1」とした。
なお、PPとPPEとの質量比、PPEの還元粘度、及びPPの等温結晶化時間は、実施例1と同様である。

0058

このとき、成形性は良好「○」と判定され、耐薬品性は良好「○」と判定された。
(実施例4)
一体電槽10を、下記物性を有する樹脂材料で作成し評価した。

0059

PPのMFR[g/10min]を「1.9」とした。
なお、PPとPPEとの質量比、PPEの還元粘度、及びPPの等温結晶化時間は、実施例1と同様である。

0060

このとき、成形性は良好「○」と判定され、耐薬品性は良好「○」と判定された。
(実施例5)
一体電槽10を、下記物性を有する樹脂材料で作成し評価した。

0061

PPのMFR[g/10min]を「3」とした。
なお、PPとPPEとの質量比、PPEの還元粘度、及びPPの等温結晶化時間は、実施例1と同様である。

0062

このとき、成形性は良好「○」と判定され、耐薬品性は良好「○」と判定された。
(比較例1)
一体電槽10を、下記物性を有する樹脂材料で作成し評価した。

0063

PPのMFR[g/10min]を「0.1」とした。
なお、PPとPPEとの質量比、PPEの還元粘度、及びPPの等温結晶化時間は、実施例1と同様である。

0064

このとき、成形性は「形成不可」と判定され、耐薬品性は判定不能「−」であった。
(比較例2)
一体電槽10を、下記物性を有する樹脂材料で作成し評価した。

0065

PPのMFR[g/10min]を「7」とした。
なお、PPとPPEとの質量比、PPEの還元粘度、及びPPの等温結晶化時間は、実施例1と同様である。

0066

このとき、成形性は良好「○」と判定され、耐薬品性不良「×」と判定された。
以上の各実施例1〜5及び各比較例2及び3によれば、等温結晶化時間[min]が「0.65」であるPPは、MFR[g/10min]が「0.2以上3以下」の範囲で成形性及び耐薬品性がいずれも良好であると判定された。よって、PPは、MFR[g/10min]が「0.2以上3以下」の範囲にあることが良好であると考えられる。

0067

(実施例6)
一体電槽10を、下記物性を有する樹脂材料で作成し評価した。
PPの等温結晶化時間[min]を「1」とした。

0068

なお、PPとPPEとの質量比、PPのMFR、及びPPEの還元粘度は、実施例1と同様である。
このとき、成形性は良好「○」と判定され、耐薬品性は良好「○」と判定された。

0069

(実施例7)
一体電槽10を、下記物性を有する樹脂材料で作成し評価した。
PPの等温結晶化時間[min]を「1.5」とした。

0070

なお、PPとPPEとの質量比、PPのMFR、及びPPEの還元粘度は、実施例1と同様である。
このとき、成形性は良好「○」と判定され、耐薬品性は良好「○」と判定された。

0071

(実施例8)
一体電槽10を、下記物性を有する樹脂材料で作成し評価した。
PPのMFR[g/10min]を「3」とした。

0072

PPの等温結晶化時間[min]を「1.5」とした。
なお、PPとPPEとの質量比、及びPPEの還元粘度は、実施例1と同様である。
このとき、成形性は良好「○」と判定され、耐薬品性は良好「○」と判定された。

0073

(比較例3)
一体電槽10を、下記物性を有する樹脂材料で作成し評価した。
PPの等温結晶化時間[min]を「0.55」とした。

0074

なお、PPとPPEとの質量比、PPのMFR、及びPPEの還元粘度は、実施例1と同様である。
このとき、成形性は良好「○」と判定され、耐薬品性は不良「×」と判定された。

0075

(比較例4)
一体電槽10を、下記物性を有する樹脂材料で作成し評価した。
PPの等温結晶化時間[min]を「2」とした。

0076

なお、PPとPPEとの質量比、PPのMFR、及びPPEの還元粘度は、実施例1と同様である。
このとき、成形性は不良「×」と判定され、耐薬品性は良好「○」と判定された。

0077

以上の各実施例1,5〜8及び各比較例3及び4によれば、MFR[g/10min]が「0.2」であるPPは、等温結晶化時間[min]が「0.65以上1.5以下」の範囲で成形性及び耐薬品性がいずれも良好であると判定された。また、MFR[g/10min]が「3」であるPPは、等温結晶化時間[min]が「0.65以上1.5以下」の範囲で成形性及び耐薬品性がいずれも良好であることが判定された。よって、PPは、等温結晶化時間[min]が「0.65以上1.5以下」の範囲内にあれば成形性及び耐薬品性を良好であるように両立させることができる。

0078

(実施例9)
一体電槽10を、下記物性を有する樹脂材料で作成し評価した。
PPとPPEとの質量比を「60:40」とした。

0079

なお、PPのMFR、PPの等温結晶化時間、及びPPEの還元粘度は、実施例1と同様である。
このとき、成形性は良好「○」と判定され、耐薬品性は良好「○」と判定された。

0080

(実施例10)
一体電槽10を、下記物性を有する樹脂材料で作成し評価した。
PPとPPEとの質量比を「60:40」とした。

0081

PPのMFR[g/10min]を「3」とした。
なお、PPの等温結晶化時間、及びPPEの還元粘度は、実施例1と同様である。
このとき、成形性は良好「○」と判定され、耐薬品性は良好「○」と判定された。

0082

(実施例11)
一体電槽10を、下記物性を有する樹脂材料で作成し評価した。
PPとPPEとの質量比を「60:40」とした。

0083

PPのMFR[g/10min]を「3」とした。
PPの等温結晶化時間[min]を「1.5」とした。
なお、PPEの還元粘度は、実施例1と同様である。

0084

このとき、成形性は良好「○」と判定され、耐薬品性は良好「○」と判定された。
以上の各実施例1,9〜11によれば、MFR[g/10min]が「0.2」であるPPは、PPとPPEとの質量比が「90:10」から「60:40」までの範囲で成形性及び耐薬品性がいずれも良好であると判定された。また、MFR[g/10min]が「3」のときPPとPPEとの質量比が「90:10」から「60:40」までの範囲で成形性及び耐薬品性がいずれも良好であることが判定された。よって、PPとPPEとの質量比が「90:10」から「60:40」までの範囲内にあれば成形性及び耐薬品性を良好であるように両立させることができる。

0085

(比較例5)
一体電槽10を、下記物性を有する樹脂材料で作成し評価した。
補強材としてPPEの代わりにタルクを使用し、PPとタルクとの割合を「90:10」とした。

0086

PPのMFR[g/10min]を「7」とした。
なお、PPの等温結晶化時間、PPEの還元粘度は、実施例1と同様である。
このとき、成形性は不良「×」と判定され、耐薬品性は不良「×」と判定された。

0087

以上の各比較例2,5によれば、MFR[g/10min]が「7」であって分子量が多くて成形性が低いPPは、PPEであれば成形性が良好であったとしても、PPEをタルクに変更すると成形性が不良であると判定された。よって、PPに混合する補強材はPPEが良好であること考えられる。

0088

よって、PPのMFR[g/10min]が「0.2以上3.0以下」、かつ、等温結晶化時間[min]が「0.65以上1.5以下」、かつ、PPとPPEとの質量比[%]が「90以下60以上」対「10以上40以下」に調整された樹脂材料を選択する。そして、この選択された樹脂材料から、特に熱溶着部19における耐薬品性の低下の抑制されたアルカリ二次電池用の電槽15を成形することができる。

0089

本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
(1)MFRと等温結晶化時間とを上記範囲としたPPに所定の質量比でPPEを混合した樹脂からアルカリ二次電池用電槽を成形した。これにより、成形流動性に影響のある分子量を変更することなく、熱溶着部分の耐薬品性の低下が抑制されたPP製のアルカリ二次電池用の一体電槽10を得ることができる。

0090

(2)射出成形に適した成形流動性を維持しつつ、耐薬品性を高めることができる。
(3)角形ケース13の開口部16から極板群20の角形ケース13内への配置が容易であるとともに、角形ケース13を密閉することができる。

0091

(4)無機充填材が添加されることによる角形ケース13及び蓋体14の耐薬品性の低下が抑制される。
(5)ニッケル水素二次電池の一体電槽10の耐薬品性を高めることができるため、車載用電池の信頼性が高められる。

0092

(6)熱板溶接工法で、角形ケース13の開口部16と、蓋体14とを好適に溶着させることができるとともに、開口部16と蓋体14との熱溶着部19との耐薬品性の低下を抑制することができる。

0093

上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、ニッケル水素二次電池の樹脂電槽である場合について例示した。これに限らず、樹脂電槽は、アルカリ電解質を使用する二次電池に使用してもよい。

0094

・上記実施形態では、無機充填材が1[質量%]未満である場合について例示した。これに限らず、成形性や耐薬品性の低下への影響が小さければ、無機充填材を1[質量%]以上含んでもよい。

0095

・上記実施形態では、熱溶着部19が角形ケース13と蓋体14との溶着部分である場合について例示した。これに限らず、熱溶着部が、角形ケースの穴とその穴を塞ぐために熱溶着された樹脂部材との溶着された部分や、蓋体の穴とその穴を塞ぐために熱溶着された樹脂部材との溶着された部分であってもよい。このようなときにも、熱溶着部の耐薬品性の低下が抑制される。

0096

・上記実施形態では、角形ケース13と蓋体14とが射出成形されたものである場合について例示した。これに限らず、熱溶着部を有する樹脂ケースが構成されるのであれば、角形ケースと蓋体とが圧縮成形回転成形押出成形等の射出成形以外の成形方法で成形されたものであってもよい。

0097

・上記実施形態では、積層型の極板群20である場合について例示した。しかしこれに限らず、極板群は、長尺の正極板及び長尺の負極板を長尺のセパレータを介して扁平に捲回した捲回型等の積層型ではない形状であってもよい。

0098

・上記実施形態では、一体電槽10である場合について例示した。しかしこれに限らず、単電池の電槽であってもよい。
・上記実施形態では、ニッケル水素二次電池が電気自動車やハイブリッド自動車の電源として用いられる場合について例示した。しかしこれに限らず、ニッケル水素二次電池は、その他の装置の電源として適用されるものであってもよい。

0099

10…一体電槽、11…電池モジュール、13…角形ケース、13A…当接面、14…蓋体、14A…当接面、15…電槽、16…開口部、18…隔壁、19…熱溶着部、20…極板群、21…正極板、22…負極板、23…セパレータ、24,25…集電板、29a,29b…接続端子、30…単電池、32…貫通孔、100,110…リスト、141…排気弁、142…センサ装着穴。

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