CN104969378B - 电池用包装材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池用包装材料,即使在电池内的压力和温度的上升持续发展的情况下也能够确保安全性。本发明的电池用包装材料含有至少依次具有基材层、金属层和密封层的叠层体,在对电池用包装材料进行热封将电池元件密闭后的状态下升温时,保持密闭状态,在金属层与密封层的外侧表面之间的至少一部分发生剥离后,转变为开封状态。
Description
技术领域
本发明涉及即使在电池内的压力和温度的上升持续发展的情况下也能够确保安全性的电池用包装材料。进一步详细而言,涉及在电池内的压力和温度的上升达到某一定的水准之前能够维持将电池元件密封的状态,并且在电池内的压力和温度的上升达到持续发展的状态的时刻,能够迅速且平稳地进行开封,抑制电池用包装材料的过度的膨胀、电池反应的失控、着火等的电池用包装材料。
背景技术
一直以来进行着各种类型的电池的开发,在所有的电池中,用于封装电极、电解质等电池元件的包装材料是不可或缺的部件。在现有技术中,作为电池用包装大多使用金属制的包装材料,但是近年来伴随着电动汽车、混合动力电动汽车、个人电脑、照相机、便携式电话等的高性能化,电池要求多种多样的形状,并且要求薄型化和轻质化。但是,利用现有技术中大多采用的金属制的电池用包装材料,存在难以应对形状的多样化、并且轻质化也具有限度的缺点。
因此,近年来,作为容易加工成多种多样的形状、且能够实现薄型化和轻质化的电池用包装材料,提出了依次叠层有基材层/粘接层 /金属层/密封层的膜状的叠层体(例如参照专利文献1)。对于这样的膜状的电池用包装材料,形成为:通过使密封层彼此相对,利用热封使边缘部热熔接,能够封装电池元件。
另一方面,电池根据电解质的种类,有时会产生可燃性气体、压力上升。例如,在电池暴露在高温的情况下,电解液所使用的有机溶剂有时会发生分解,产生可燃性气体而引起压力的上升。此外,电池由于利用过电压充电或以过大电流放电等,有时会使电池内的温度持续地上升,导致电池反应的失控。
在使用了膜状的电池用包装材料的电池中,这样的电池内的压力或温度的上升有时会使得电池用包装材料裂开,由于可燃性气体的喷出而引发着火等。并且,在电池内的压力或温度的上升持续发展、电池用包装材料膨胀的状态下,一旦电池反应失控,还有时会发生电池的爆炸。
在现有技术中,作为即使在电池内的压力地持续上升的情况下也能够抑制热封部裂开或在热封部的附近发生破裂的电池用包装材料,提出了密封层或与其邻接的粘接树脂层的一方具有裂开时的应力比密封层彼此的熔接面的裂开时的应力小的裂开引发部的方案(参照专利文献2)。但是,在专利文献2中,通过在这样的裂开引发部引发裂开,仅仅能够抑制在粘接树脂层与金属层上的防腐蚀处理层的界面以低应力进行裂开,并不是以能够在达到电池内的压力和温度的上升持续地发展的状态的时刻平稳地开封的方式设计的。实际上,在专利文献2 中,以在施加了强应力时发生在具有粘接性的层彼此的层间裂开发展的层间剥离、或在具有粘接性的层的内部龟裂发展的凝集破坏的方式设计。在电池内的压力或温度上升时,如果由于层间剥离或凝集破坏使得电池被开封,就有可能由于可燃性气体的急剧的喷出而使得着火或爆炸等的危险性增高。
因此,在电池用包装材料中,为了在电池内的压力或温度的上升持续发展时确保安全性,需要以如下方式设计:在到达某温度之前的过程中不裂开、维持将电池元件密封的状态,抑制因可燃性气体的急剧喷出所导致的着火等,并且在其后平稳地开封,将电池用包装材料内的气体缓缓放出。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-202927号公报
专利文献2:日本特开2012-203982号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的目的在于提供一种即使在电池内的压力或温度的上升持续发展的情况下也能够确保安全性的电池用包装材料。进一步具体而言,本发明的目的在于提供一种电池用包装材料,在电池内的压力或温度的上升达到某一定的水准之前,能够维持将电池元件密封的状态,并且在电池内的压力或温度的上升达到持续发展的时刻,能够迅速且平稳地开封,抑制电池用包装材料的过度膨胀、电池反应的失控、着火等。
用于解决课题的方法
本发明的发明人为了解决上述课题进行了深入研究,发现了一种含有至少依次具有基材层、金属层和密封层的叠层体的电池用包装材料,在对电池用包装材料进行热封将电池元件密闭的状态下进行升温时,保持密闭状态,在金属层与密封层的外侧表面(最内层侧表面) 之间的至少一部分发生剥离之后,转变为开封状态。该电池用包装材料,在电池内的压力或温度的上升达到某一定的水准之前,能够维持将电池元件密封的状态,并且在电池内的压力或温度的上升达到持续发展的时刻,使针孔等的微细的开裂在剥离了的部分的密封层迅速生长,能够引发平稳的开封。本发明是基于这样的观点并进一步反复进行研究而完成的。
即,本发明提供下述方式的发明。
项1.一种电池用包装材料,含有至少依次具有基材层、金属层和密封层的叠层体,
在对上述电池用包装材料进行热封将电池元件密闭后的状态下升温时,保持密闭状态,在上述金属层与上述密封层的外侧表面之间的至少一部分发生剥离后,转变为开封状态。
项2.如上述项1所述的电池用包装材料,其中,在发生了上述剥离的部分形成了内袋之后,上述内袋裂开,转变为上述开封状态。
项3.如上述项1或2所述的电池用包装材料,其中,在上述基材层与上述金属层之间还具有粘接层。
项4.如上述项1~3中任一项所述的电池用包装材料,其中,在上述金属层与上述密封层之间还具有粘接层。
项5.如上述项1~4中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述剥离在上述金属层与上述密封层的界面、上述金属层与上述粘接层的界面、上述粘接层与上述密封层的界面、上述粘接层的内部以及上述密封层的内部中的至少一处产生。
项6.如上述项1~5中任一项所述的电池用包装材料,其中,25 ℃时上述金属层与上述密封层之间的层压强度为3(N/15mm)以上。
项7.如上述项1~6中任一项所述的电池用包装材料,其中,80 ℃时上述金属层与上述密封层之间的层压强度为2.5(N/15mm)以上,并且,125℃时上述金属层与上述密封层之间的层压强度为2.5 (N/15mm)以下。
项8.如上述项1~7中任一项所述的电池用包装材料,其中,在使上述密封层彼此相对的状态下进行了热封的部分的密封强度在25℃时为30(N/15mm)以上。
项9.如上述项1~8中任一项所述的电池用包装材料,其中,在使上述密封层彼此相对的状态下进行了热封的部分的密封强度在125 ℃时为20(N/15mm)以下。
项10.如上述项1~9中任一项所示的电池用包装材料,在使上述密封层彼此相对的状态下进行热封而得到的袋状的包装材料中,在上述袋状的包装材料的内部空间含有电解液的状态下,以85℃放置24 小时后,该进行了热封的部分的密封强度为0.2(N/15mm)以上。
项11.一种用于电池的电池用包装材料,其特征在于,上述电池用包装材料以如下方式设定:在升温到在100~160℃之间规定的设定温度T℃时,在达到T℃之前包装材料不开封,在达到T℃之后包装材料迅速开封,
上述电池用包装材料含有至少依次具有基材层、金属层和密封层的叠层体,
上述密封层具有第一密封层和第二密封层,上述第一密封层位于金属层侧,含有酸改性聚烯烃;上述第二密封层叠层于该第一密封层上,位于最内层,含有聚烯烃,
上述第一密封层和第二密封层满足下述式(1)和(2):
-10≤Tm1-T≤-5 (1)
-5≤Tm2-T≤5 (2)
Tm1:上述第一密封层的熔点(℃)
Tm2:上述第二密封层的熔点(℃)。
项12.如上述项11所述的电池用包装材料,其中,上述第一密封层所含的酸性聚烯烃至少含有丙烯作为构成单体。
项13.如上述项11或12所述的电池用包装材料,其中,上述第二密封层所含的聚烯烃至少含有丙烯作为构成单体。
项14.如上述项11~13中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第一密封层的厚度为5~40μm,上述第二密封层的厚度为5~ 40μm。
项15.如上述项11~14中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述金属层为铝箔。
项16.如上述项11~15中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第一密封层和上述第二密封层的至少一方含有滑爽剂。
项17.一种电池,其中,至少具备正极、负极和电解质的电池元件被收纳在项11~16中任一项上述的电池用包装材料内。
项18.一种筛选方法,用于筛选电池用包装材料中形成的密封层所使用的树脂成分,其中,
上述电池用包装材料以如下方式设定:在升温到在100~160℃之间规定的设定温度T℃时,在达到T℃之前包装材料不开封,在达到T ℃之后包装材料迅速开封,上述电池用包装材料用于电池,
上述电池用包装材料含有依次具有基材层、金属层和密封层的叠层体,并且,上述密封层具有位于金属层侧的第一密封层、和叠层于该第一密封层上且位于最内层的第二密封层,
选择形成第一密封层和第二密封层的树脂成分,使得:
作为形成上述第一密封层的树脂成分,至少选择酸改性聚烯烃;作为形成上述第二密封层的树脂成分,至少选择聚烯烃,并且第一密封层和第二密封层满足下述式(1)和(2):
-10≤Tm1-T≤-5 (1)
-5≤Tm2-T≤5 (2)
Tm1:上述第一密封层的熔点(℃)
Tm2:上述第二密封层的熔点(℃)。
项19.一种用于电池的电池用包装材料,其特征在于,上述电池用包装材料以如下方式设定:在升温到在100~160℃之间规定的设定温度T℃时,在达到T℃之前包装材料不开封,在达到T℃之后包装材料迅速开封,
上述电池用包装材料含有至少依次具有基材层、金属层和密封层的叠层体,
上述密封层依次具有含有酸改性聚烯烃的第一密封层、含有聚烯烃和酸改性聚烯烃中至少一种的第二密封层、以及含有聚烯烃的第三密封层,以该第一密封层位于金属层侧、该第三密封层位于最内层的方式配置,
上述第一密封层、第二密封层和第三密封层满足下述式(1)~(3):
-10≤Tm1-T≤-5 (1)
5≤Tm2-T≤10 (2)
-5≤Tm3-T≤5 (3)
Tm1:上述第一密封层的熔点(℃)
Tm2:上述第二密封层的熔点(℃)
Tm3:上述第三密封层的熔点(℃)。
项20.如上述项19所述电池用包装材料,其中,上述第一密封层所含的酸性聚烯烃至少含有丙烯作为构成单体。
项21.如上述项19或20所述的电池用包装材料,其中,上述第二密封层所含的聚烯烃至少含有丙烯作为构成单体。
项22.如上述项19~21中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第三密封层所含的聚烯烃至少含有丙烯作为构成单体。
项23.如上述项19~22中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第一密封层的厚度为5~40μm,上述第二密封层的厚度为5~ 40μm,上述第二密封层的厚度为5~40μm。
项24.如上述项19~23中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述金属层为铝箔。
项25.如上述项19~24中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第一密封层、第二密封层和上述第三密封层中的至少1层含有滑爽剂。
项26.一种电池,其中,至少具备正极、负极和电解质的电池元件被收纳在上述项19~25中任一项所述的电池用包装材料内。
项27.一种筛选方法,用于筛选电池用包装材料中形成的密封层所使用的树脂成分,其中,
上述电池用包装材料以如下方式设定:在升温到在100~160℃之间规定的设定温度T℃时,在达到T℃之前包装材料不开封,在达到T ℃之后包装材料迅速开封,上述电池用包装材料用于电池,
上述电池用包装材料含有依次具有基材层、金属层和密封层的叠层体,并且上述密封层依次具有第一密封层、第二密封层、密封层,并且以该第一密封层位于金属层侧、该第三密封层位于最内层的方式配置,
选择第一密封层、第二密封层和第三密封层的树脂成分,使得:
作为形成作为第一密封层的树脂成分,至少选择酸改性聚烯烃;作为形成上述第二密封层的树脂成分,至少选择聚烯烃和酸改性聚烯烃的至少一种;作为形成上述第三密封层的树脂成分,至少选择聚烯烃,并且第一密封层、第二密封层和第三密封层满足下述式(1)~(3):
-10≤Tm1-T≤-5 (1)
5≤Tm2-T≤10 (2)
-5≤Tm3-T≤5 (3)
Tm1:上述第一密封层的熔点(℃)
Tm2:上述第二密封层的熔点(℃)
Tm3:上述第三密封层的熔点(℃)。
项28.一种电池用包装材料,含有至少依次具有基材层、金属层和密封层的叠层体,
上述密封层依次具有含有酸改性聚烯烃的第一密封层、和第二密封层,
在上述密封层中,以上述第一密封层位于金属层侧、上述第二密封层位于最内层的方式配置,
上述第一密封层的熔点Tm1为100~160℃,并且上述第一密封层的软化点Ts1为60~150℃。
项29.如上述项28所述的电池用包装材料,其中,上述第二密封层的熔点Tm2和上述第一密封层的熔点Tm1满足以下关系:
Tm2≥Tm1。
项30.如上述项28或29所述的电池用包装材料,其中,上述第一密封层还含有非晶性聚烯烃和热塑性弹性体的至少一种。
项31.如上述项28~30中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第二密封层的熔点Tm2为100~160℃,并且上述第二密封层的软化点Ts2为60~150℃。
项32.如上述项28~31中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述电池用包装材料以如下方式设定:在电池升温时,在达到设定温度之前,虽然在上述金属层与上述密封层的外侧表面的至少一部分发生剥离,但包装材料不开封,在达到设定温度之后,上述包装材料迅速开封,防止电池的着火或反应失控,上述电池用包装材料用于电池。
项33.如上述项28~32中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第一密封层所含的酸性聚烯烃至少含有丙烯作为构成单体。
项34.如上述项28~33中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第二密封层含有聚烯烃。
项35.如上述项34所述的电池用包装材料,其中,上述第二密封层所含的上述聚烯烃含有丙烯作为构成单体。
项36.如上述项28~35中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第一密封层的厚度为0.1~40μm,上述第二密封层的厚度为5~ 40μm。
项37.如上述项28~36中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述金属层为铝箔。
项38.如上述项28~37中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述基材层与上述金属层之间还具有粘接层。
项39.一种电池用包装材料,含有至少依次具有基材层、金属层和密封层的叠层体,
上述密封层依次具有含有酸改性聚烯烃的第一密封层、和第二密封层,
在上述密封层中,以上述第一密封层位于金属层侧、上述第二密封层位于最内层的方式配置,
上述第一密封层含有聚乙烯和酸改性聚乙烯的至少一种。
项40.如上述项39所述的电池用包装材料,其中,上述密封层中的上述聚乙烯和上述酸改性聚乙烯的至少一种的含量的合计为5质量%以上。
项41.如上述项39或40所述的电池用包装材料,其中,上述第二密封层的熔点Tm2与上述第一密封层的熔点Tm1满足以下的关系:
Tm2≥Tm1。
项42.如上述项39~41中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第一密封层的熔点Tm1为100~160℃,上述第一密封层的软化点 Ts1为60~150℃。
项43.如上述项39~42中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第二密封层的熔点Tm2为100~160℃,上述第二密封层的软化点 Ts2为60~150℃。
项44.如上述项39~43中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述电池用包装材料以如下方式设定:在电池升温时,在达到设定温度之前,虽然在上述金属层与上述密封层的外侧表面的至少一部分发生剥离,但包装材料不开封,在达到设定温度之后,上述包装材料迅速开封,防止电池的着火或反应失控,上述电池用包装材料用于电池。
项45.如上述项39~44中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第一密封层所含的酸性聚烯烃至少含有丙烯作为构成单体。
项46.如上述项39~45中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第二密封层含有聚烯烃。
项47.如上述项46所述的电池用包装材料,其中,上述第二密封层所含的上述聚烯烃至少含有丙烯作为构成单体。
项48.如上述项39~47中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第一密封层的厚度为5~40μm,上述第二密封层的厚度为5~ 40μm。
项49.如上述项39~48中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述金属层为铝箔。
项50.如上述项39~49中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述基材层与上述金属层之间还具有粘接层。
项51.一种电池用包装材料,含有至少依次具有基材层、金属层和密封层的叠层体,
上述密封层依次具有含有酸改性聚烯烃的第一密封层、和第二密封层,
在上述密封层中,以上述第一密封层位于金属层侧、上述第二密封层位于最内层的方式配置,
上述第一密封层含有选自乙烯乙酸乙烯酯共聚物、丙烯酸树脂、苯乙烯聚合物和萜烯酚醛树脂中的至少1种。
项52.如上述项51所述的电池用包装材料,其中,上述密封层中的选自上述乙烯乙酸乙烯酯共聚物、丙烯酸树脂、苯乙烯聚合物和萜烯酚醛树脂中的至少1种的含量的合计为5质量%以上。
项53.如上述项51或52所述的电池用包装材料,其中,上述第二密封层的熔点Tm2与上述第一密封层的熔点Tm1满足以下的关系:
Tm2≥Tm1。
项54.如上述项51~53中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第一密封层的熔点Tm1为100~160℃,上述第一密封层的软化点 Ts1为60~150℃。
项55.如上述项51~54中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第二密封层的熔点Tm2为100~160℃,上述第二密封层的软化点 Ts2为60~150℃。
项56.如上述项51~55中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述电池用包装材料以如下方式设定:在电池升温时,在达到设定温度之前,虽然在上述金属层与上述密封层的外侧表面的至少一部分发生剥离,但包装材料不开封,在达到设定温度之后,上述包装材料迅速开封,防止电池的着火或反应失控,上述电池用包装材料用于电池。
项57.如上述项51~56中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第一密封层所含的酸性聚烯烃至少含有丙烯作为构成单体。
项58.如上述项51~57中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第二密封层含有聚烯烃。
项59.如上述项58所述的电池用包装材料,其中,上述第二密封层所含的上述聚烯烃至少含有丙烯作为构成单体。
项60.如上述项51~59中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第一密封层的厚度为5~40μm,上述第二密封层的厚度为5~ 40μm。
项61.如上述项51~60中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述金属层为铝箔。
项62.如上述项51~61中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述基材层与上述金属层之间还具有粘接层。
项63.一种电池用包装材料,其中,上述电池用包装材料以如下方式设定:在升温到在100~160℃之间规定的设定温度T℃时,在达到T℃之前包装材料不开封,在达到T℃之后包装材料迅速开封,该电池用包装材料用于电池,
上述电池用包装材料含有至少依次具有基材层、金属层、绝缘层和密封层的叠层体,
上述绝缘层由含有酸改性聚烯烃树脂和固化剂的树脂组合物形成,
上述密封层具有含有聚烯烃树脂的第一密封层,
上述绝缘层和上述第一密封层满足下述式(1)和(2)的关系:
-10≤TA-T≤-5 (1)
-5≤Tm1-T≤5 (2)
TA:上述绝缘层的熔点(℃)
Tm1:上述第一密封层的熔点(℃)。
项64.如上述项63所述的电池用包装材料,其中,上述绝缘层中的酸改性聚烯烃树脂是选自由不饱和羧酸或其酸酐改性的酸改性聚烯烃树脂、以及由不饱和羧酸或其酸酐和(甲基)丙烯酸酯改性的酸改性聚烯烃树脂中的至少一种。
项65.如上述项64所述的电池用包装材料,其中,上述由不饱和羧酸或其酸酐改性的酸改性聚烯烃树脂,通过聚乙烯系树脂和聚丙烯系树脂的至少一种被上述不饱和羧酸或其酸酐改性而形成。
项66.如上述项64所述的电池用包装材料,其中,上述由不饱和羧酸或其酸酐和(甲基)丙烯酸酯改性的酸改性聚烯烃树脂,通过聚乙烯系树脂和聚丙烯系树脂的至少一种被上述不饱和羧酸或其酸酐和 (甲基)丙烯酸酯改性而形成。
项67.如上述项63~66中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述第一密封层所含的聚烯烃树脂至少含有丙烯作为构成单体。
项68.如上述项63~67中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述绝缘层的厚度为0.1~20μm,上述第一密封层的厚度为1~40μm。
项69.如上述项63~68中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述金属层为铝箔。
项70.如上述项63~69中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述固化剂含有选自多官能异氰酸酯化合物、碳化二亚胺化合物、环氧化合物和噁唑啉化合物中的至少1种。
项71.如上述项63~70中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述树脂组合物中,上述固化剂的含量相对于上述酸改性聚烯烃树脂100质量份在0.1质量份~50质量份的范围内。
项72.如上述项63~71中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述密封层在上述绝缘层与上述第一密封层之间还具有含有酸改性聚烯烃树脂和聚烯烃树脂中至少一种的第二密封层,上述第二密封层满足下述式(3):
5≤Tm2-T≤10 (3)
Tm2:上述第二密封层的熔点(℃)。
项73.如上述项72所述的电池用包装材料,其中,上述第二密封层中的酸改性聚烯烃树脂和聚烯烃树脂至少含有丙烯作为构成单体。
项74.一种电池,其中,至少具备正极、负极和电解质的电池元件收纳在项63~73中任一项所述的电池用包装材料内。
发明的效果
本发明的电池用包装材料的特征在于,含有至少依次具有基材层、金属层和密封层的叠层体,在对电池用包装材料进行热封将电池元件密闭的状态下升温时,保持密闭状态,在金属层与密封层的外侧表面之间的至少一部分发生剥离后,转变为开封状态。本发明的电池用包装材料,通过采用这样的特定的结构,在电池内的压力和温度的上升达到某一定的水准之间,能够维持密封将电池元件的状态,并且在电池内的压力或温度的上升达到持续发展的状态的时刻,能够使针孔等的微细的开裂在剥离的部分的密封层迅速生长而平稳地开封。进一步具体而言,在电池内的压力或温度的上升到达某一定的水准之后,通过将在电池内部产生的可燃性气体向外部放出,能够使内压平稳地下降。由于电池内部的内压下降,能够抑制电解液或电池单元向外部放出。并且,由于在气体放出的同时空气流入电池内部,在电池内部产生的可燃性气体的浓度变得稀薄,能够抑制电池的着火。此外,由于空气的流入,即使电池内部的电解液容易干燥,也能够抑制电池的着火。特别是一旦电池达到高温,电池内部的隔膜就容易发生收缩,因而内压上升并且电池变形,因隔膜而发生着火的可能性增高,但是通过使用本发明的电池用包装材料,由于在电池内部产生的可燃性气体的放出以及来自外部的空气的流入,能够降低作为引火原因的可燃性气体的浓度,因而能够有效地抑制因隔膜而引起的着火。这样,采用本发明的电池用包装材料,即使在电池内的压力或温度的上升持续发展的情况下,也能够将电池用包装材料平稳地开封,能够抑制电池用包装材料的过度的膨胀或着火、确保安全性。
附图说明
图1是本发明的电池用包装材料的截面示意图。
图2是本发明的电池用包装材料的截面示意图。
图3是关于将2片本发明的电池用包装材料热封而形成了密封空间的状态(A)、升温后形成了剥离的状态(B)、以及开封时的状态(C) 的一个侧面的截面示意图(左端被热封、右侧部分省略)。
图4是关于将2片本发明的电池用包装材料热封而形成了密封空间的状态(A)、升温后形成了剥离的状态(B)、以及开封时的状态(C) 的一个侧面的截面示意图(左端被热封、右侧部分省略)。
图5是关于将2片本发明的电池用包装材料热封而形成了密封空间的状态(A)、升温后形成了剥离的状态(B)、以及开封时的状态(C) 的一个侧面的截面示意图(左端被热封、右侧部分省略)。
图6是关于将2片本发明的电池用包装材料热封而形成了密封空间的状态(A)、升温后形成了剥离的状态(B)、以及开封时的状态(C) 的一个侧面的截面示意图(左端被热封、右侧部分省略)。
图7是关于将2片本发明的电池用包装材料热封而形成了密封空间的状态(A)、升温后形成了剥离的状态(B)、以及开封时的状态(C) 的一个侧面的截面示意图(左端被热封、右侧部分省略)。
图8是关于将2片本发明的电池用包装材料热封而形成了密封空间的状态(A)、升温后形成了剥离的状态(B)、以及开封时的状态(C) 的一个侧面的截面示意图(左端被热封、右侧部分省略)。
图9是对于本发明的电池用包装材料在金属层与密封层之间具有绝缘层的情况,关于将2片电池用包装材料热封而形成了密封空间的状态(A)、将升温到100~160℃之间规定的设定温度T℃时达到设定温度T℃之前的状态(B)、以及达到设定温度T℃之后的状态(C)的一个侧面的截面图(左端被热封、右侧部分省略)。
图10是表示将2片现有的电池用包装材料热封而形成密封空间、在经过加热时发生裂开状态的、一个侧面的截面示意图(左端被热封、右侧部分省略)。
具体实施方式
本发明的电池用包装材料的特征在于,含有至少依次具有基材层、金属层和密封层的叠层体,在对电池用包装材料进行热封将电池元件密闭的状态下升温时,保持密闭状态,在金属层与密封层的外侧表面之间的至少一部发生剥离后,转变为开封状态。下面,对本发明的电池用包装材料进行详细说明。
1.电池用包装材料的叠层结构
本发明的电池用包装材料含有至少依次具有基材层1、金属层3 和密封层4的叠层体。本发明的电池用包装材料在电池中使用时,基材层1为最外层、密封层4为最内层(电池元件侧)。在电池的组装时,使位于电池元件边缘的密封层4彼此之间面接触进行热熔接,由此电池元件被密封,电池元件被封装。如图1所示,本发明的电池用包装材料可以在基材层1与金属层3之间具有粘接层2。并且,如图2所示。本发明的电池用包装材料可以在金属层3与密封层4之间具备粘接层5 或绝缘层6。
2.电池用包装材料的开封机理
本发明的电池用包装材料具备密闭性和平稳的开封性,关于密闭性,在电池内的压力或温度的上升达到某一定的水准(例如电池内的温度为100~160℃左右)之前,能够维持电池元件密封的状态;关于平稳的开封性,在电池内的压力或温度的上升达到持续发展的状态的时刻,使针孔等的微细的开裂在金属层3与密封层4的外侧表面(最内层侧表面)之间剥离的部分的密封层4迅速生长。利用图3~图9 对本发明的电池用包装材料的开封机理的示例进行说明。其中,图3 和图4对本发明的电池用包装材料具有粘接层2的情况进行说明,图 5~图9对进一步具有粘接层5或绝缘层6的情况进行说明。图3~图 9的A表示在2片本发明的电池用包装材料中封入电池元件时的一个侧面的截面示意图。在图3~图9的A中,2片电池用包装材料的密封层4彼此的边缘被热封而形成密封空间。在该密封空间内收纳电池元件,但在图3~图9中省略电池元件。在图3的A中,(A-1)表示2 片电池用包装材料一起成型时的截面图,(A-2)表示仅1片电池用包装材料成型时的截面图。虽然没有图示,但本发明中2片电池用包装材料可以不一起成型。并且,在本发明中,可以具有2片电池用包装材料互不相同的叠层结构,例如,可以一个电池用包装材料不具有图3 和图4所示的粘接层2、另一个电池用包装材料具有图5~图8所示的粘接层2和粘接层5。并且,在本发明中,可以将1片电池用包装材料的密封层4彼此热封而形成密闭空间,也可以将多片电池用包装材料的密封层4彼此热封而形成密闭空间。本发明的电池用包装材料,至少根据图3~图9所示的任意的开封机理,具备在达到某一定水平(例如电池内的温度为100~160℃左右)之前的密封性、和其后迅速且平稳的开封性。以下,在图3~图9中,利用2片电池用包装材料成型的截面图说明本发明的电池用包装材料的开封机理,但在1片电池用包装材料成型的情况下、以及2片均不成型的情况下,也以同样的机理开封。
首先,在图3所示的开封机理中,在由图3的A的状态升温到某一定的温度时,如图3的B所示,金属层3与密封层4的界面的至少一部分剥离(界面剥离)。此时,优选密封层4的剥离了的部分形成袋状(内袋),维持将电池元件密封的状态。接着,迅速转变为图3的C 所示的状态,在从金属层3剥离了的密封层4的区域(优选内袋)产生针孔等的微细的开裂(图3中的符号10所示),以平稳的条件形成开封状态。
另外,在图4所示的开封机理中,由图4的A的状态升温到某一定的温度时,如图4的B所示,在密封层4的内部发生凝集剥离。此时,优选密封层4的凝集剥离了的部分形成袋状(内袋),维持将电池元件密封的状态。接着,迅速转变到图4的C所示的状态,在密封层 4的发生了凝集剥离的区域(优选内袋)产生针孔等的微细的开裂(图4中的符号10所示),以平稳的条件形成开封状态。
另外,在图5或图9所示的开封机理中,由图5或图9的A的状态升温到某一定的温度时,如图5或图9的B所示,在金属层3与粘接层5或绝缘层6的界面的至少一部分剥离(界面剥离)。此时,优选粘接层5和密封层4形成袋状(内袋)、或者绝缘层6和密封层4形成袋状(内袋),维持将电池元件密封的状态。接着,迅速地转变为图5 或图9的C所示的状态,在从金属层3剥离的粘接层5和密封层4的区域(优选内袋)、或者绝缘层6和密封层4的区域(优选内袋)产生针孔等的微细的开裂(图5或图9中的符号10所示),以平稳的条件形成开封状态。
另外,在图6所示的开封机理中,从图6的A的状态升温到某一定的温度时,如图6的B所示,在粘接层5的内部发生凝集剥离。此时,优选粘接层5的发生了凝集剥离的部分以及与其连接的密封层4 形成袋状(内袋),维持将电池元件密封的状态。接着,迅速地转变为图6的C所示的状态,在粘接层5的发生了凝集剥离的区域以及与其连接的密封层4(优选内袋)产生针孔等的微细的开裂(图6中的符号 10所示),以平稳的条件形成开封状态。
另外,在图7所示的开封机理中,从图7的A的状态升温到某一定的温度时,如图7的B所示,在粘接层5与密封层4的界面的至少一部分发生剥离(界面剥离)。此时,优选密封层4形成袋状(内袋),维持将电池元件密封的状态。接着,迅速地转变为图7的C所示的状态,在从粘接层5剥离的密封层4的区域(优选内袋)产生针孔等的微细的开裂(图7中的符号10所示),以平稳的条件形成开封状态。
另外,在图8所示的开封机理中,从图8的A的状态升温到某一定的温度时,如图8的B所示,在密封层4的内部发生凝集剥离。此时,优选密封层4的发生了凝集剥离的区域形成袋状(内袋),维持将电池元件密封的状态。接着,迅速地转变为图8的C所示的状态,在密封层4的发生了凝集剥离的区域(优选内袋)产生针孔等的微细的开裂(图8中的符号10所示),以平稳的条件形成开封状态。
其中,虽然图中没有表示,但在如后所述粘接层5或密封层4由多层形成的情况下,有时在粘接层5或密封层4的内部发生剥离时,在多层的界面的至少一部分发生剥离,在剥离了的区域产生针孔等的微细的开裂,以平稳的条件形成开封状态。
如上所述,在本发明的电池用包装材料中,在升温到某一定的温度(例如100~160℃范围的温度)时,虽然在金属层与密封层的外侧表面(最内层侧表面)之间的至少一部分(各层的界面的至少一部分或各层的内部的至少一部分)发生剥离,但仍保持电池元件被密封层密封的状态,之后,在剥离的部分的密封层迅速地产生针孔等的微细的开裂,能够平稳地开封。其中,开封的状态也可以是图3~图9中的 2种以上的组合。
另一方面,利用现有的电池用包装材料,存在不能迅速开封而发生着火或爆炸的情况、或者一旦到达某温度就剧烈地从密封状态转变为开封状态、引发可燃性气体或电解液急剧喷出的情况。在此,将现有的电池用包装材料中开裂在密封层彼此的热封界面急剧发展的界面剥离的状态的一例示于图10的A。并且,将现有的电池用包装材料中开裂在密封层的热封界面附近的内部急剧发展的凝集剥离的状态的一例示于图10的B。并且,将现有的电池用包装材料中在密封层从根切断后开裂在层与层之间(密封层内的层间)发展的层间剥离的状态的一例示于图10的C。其中,“从根切断”是指密封层在热封部分的内缘破裂。在本发明的电池用包装材料中,不会发生现有的界面剥离、凝集剥离或层间剥离而急剧地转变为开封状态,因而与现有的电池用包装材料相比,电池内的压力或温度的上升持续发展时的安全性优异。
3.形成电池用包装材料的各层的组成
[基材层1]
在本发明的电池用包装材料中,基材层1是形成最外层的层。对于形成基材层1的原料,只要具备绝缘性即可,没有特别限制。作为形成基材层1的原料,例如可以列举聚酯、聚酰胺、环氧、丙烯酸、氟树脂、聚氨酯、硅树脂、苯酚、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺以及它们的混合物或共聚物等。
作为聚酯,具体而言,可以列举聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚间苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、以对苯二甲酸乙二醇酯为重复单元的主体的共聚聚酯、以对苯二甲酸丁二醇酯为重复单元的主体的共聚聚酯等。另外,作为以对苯二甲酸乙二醇酯为重复单元的主体的共聚聚酯,具体而言,可以列举以对苯二甲酸乙二醇酯为重复单元的主体并与间苯二甲酸乙二醇酯聚合而得到的共聚聚酯(以下简称为聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸)乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/己二酸)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/磺基间苯二甲酸钠)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸钠)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/苯基-二羧酸)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸 /癸烷二羧酸)乙二醇酯等。另外,作为以对苯二甲酸丁二醇酯为重复单元的主体的共聚聚酯,具体而言,可以列举以对苯二甲酸丁二醇酯为重复单元的主体并与间苯二甲酸丁二醇酯聚合而得到的共聚聚酯 (以下简称为聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸)丁二醇酯)、聚(对苯二甲酸/己二酸)丁二醇酯、聚(对苯二甲酸/癸二酸)丁二醇酯、聚 (对苯二甲酸/癸烷二羧酸)丁二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯等。这些聚酯可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。聚酯具有耐电解液性优异、对于电解液的附着不易发生白化等的优点,适合用作基材层1的形成原料。
另外,作为聚酰胺,具体而言,可以列举尼龙6、尼龙66、尼龙 610、尼龙12、尼龙46、尼龙6与尼龙6,6的共聚物等的脂肪族系聚酰胺;包含来自邻苯二甲酸和/或间苯二甲酸的结构单元的尼龙6I、尼龙6T、尼龙6IT、尼龙6I6T(I表示间苯二甲酸、T表示邻苯二甲酸) 等的己二胺-间苯二甲酸-邻苯二甲酸共聚酰胺、聚己二酰间苯二甲胺(MXD6)等的含有芳香族的聚酰胺;聚氨甲基环己基己二酰胺 (PACM6)等的脂环系聚酰胺;以及使内酰胺成分、或4,4'-二苯基甲烷-二异氰酸酯等的异氰酸酯成分共聚而得到的聚酰胺、作为共聚酰胺与聚酯或聚亚烷基醚二醇的共聚物的聚酯酰胺共聚物或聚醚酯酰胺共聚物;它们的共聚物等。这些聚酰胺可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。拉伸聚酰胺膜的拉伸性优异,能够防止成型时基材层1因树脂破裂而发生白化,适合作为基材层1的形成原料使用。
基材层1可以由单轴或双轴拉伸的树脂膜形成,也可以由未拉伸的树脂膜形成。其中,单轴或双轴拉伸的树脂膜、特别是双轴拉伸的树脂膜,通过取向结晶化使得耐热性提高,因而适合作为基材层1使用。此外,基材层1还可以通过将上述的原料涂敷在金属层3上而形成。
这些之中,作为形成基材层1的树脂膜,优选列举尼龙、聚酯,更优选列举双轴拉伸尼龙、双轴拉伸聚酯,特别优选列举双轴拉伸尼龙。
关于基材层1,为了提高耐针孔性和制成电池的包装体时的绝缘性,还可以将不同的原料的树脂膜和涂层的至少一方叠层化。具体而言,可以列举使聚酯膜与尼龙膜叠层而成的多层结构、或者使双轴拉伸聚酯与双轴拉伸尼龙叠层而成的多层结构等。在使基材层1为多层结构时,各树脂膜可以通过粘接剂粘接,还可以不通过粘接剂而使其直接叠层。在不通过粘接剂使其粘接的情况下,例如,可以列举共挤出法、多层层压法、热层压法等在热熔融状态下使其粘接的方法。另外,在通过粘接剂使其粘接的情况下,所使用的粘接剂可以是双液固化型粘接剂,也可以是单液固化型粘接剂。并且,粘接剂的粘接机制也没有特性限制,可以是化学反应型、溶剂挥发型、热熔融型、热压型、UV或EB等电子射线固化型等的任意类型。作为粘接剂的成分,可以列举聚酯系树脂、聚醚系树脂、聚氨酯系树脂、环氧系树脂、酚醛树脂系树脂、聚酰胺系树脂、聚烯烃系树脂、聚乙酸乙烯酯系树脂、纤维素系树脂、(甲基)丙烯酸系树脂、聚酰亚胺系树脂、氨基树脂、橡胶、硅系树脂。
关于基材层1,为了提高成型性,可以使其低摩擦化。在使基材层 1低摩擦化的情况下,其表面的摩擦系数没有特效限制,例如可以列举 1.0以下。为了使基材层1低摩擦化,例如可以实施粗糙化处理、形成滑爽剂的薄膜层、它们的组合等。
作为粗糙化处理,可以列举预先在基材层1中添加粗糙化剂在表面形成凹凸、或利用压花辊通过加热或加压的转印法、或者以机械的方式利用干式或湿式喷砂法或者锉刀使表面粗糙的方法。作为粗糙化剂,例如可以列举粒径为0.5nm~5μm左右的微粒。关于粗糙化剂的材质没有特别限制,例如可以列举金属、金属氧化物、无机物、有机物等。另外,关于粗糙化剂形状也没有特别限制,例如可以列举球状、纤维状、板状、不定形、气球状等。作为粗糙化剂,具体而言,可以列举滑石、硅石、石墨、高岭土、蒙脱土(モンモリロイド)、蒙脱石、合成云母、水滑石、硅胶、沸石、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锌、氧化镁、氧化铝、氧化钕、氧化锑、氧化钛、氧化铈、硫酸钙、硫酸钡、碳酸钙、硅酸钙、碳酸锂、苯甲酸钙、草酸钙、硬脂酸镁、矾土、炭黑、碳纳米管类、高熔点尼龙、交联丙烯酸、交联苯乙烯、交联聚乙烯、苯代三聚氰胺(Benzoguanamine)、金、铝、铜、镍等。这些粗糙化剂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。这些粗糙化剂中,从分散稳定性和成本等的观点出发,可以列举硅石、硫酸钡、氧化钛等。并且,粗糙化剂可以对表面实施绝缘处理、高分散性处理等的各种表面处理。
滑爽剂的薄膜层可以通过如下方法形成:在基材层1上,通过渗出(bleed out)使滑爽剂在表面析出而形成薄层的方法、或者在基材层 1叠层滑爽剂。作为滑爽剂,没有特别限制,例如可以列举芥酸酰胺、硬脂酸酰胺、山嵛酸酰胺、亚乙基二油酸酰胺或亚乙基二硬脂酸酰胺等的脂肪酸酰胺、金属皂、亲水性有机硅、接枝了有机硅的丙烯酸、接枝了有机硅的环氧、接枝了有机硅的聚醚、接枝了有机硅的聚酯、嵌段型有机硅丙烯酸共聚物、聚甘油改性有机硅、石蜡等。这些滑爽剂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
基材层1的厚度例如可以列举7~75μm、优选列举12~50μm。
[粘接层2]
在本发明的电池用包装材料中,粘接层2是为了提高基材层1与金属层3的粘接性等而根据需要设置的层。基材层1与金属层3也可以直接叠层。
粘接层2由能够将基材层1与金属层3粘接的粘接树脂形成。形成粘接层2所使用的粘接树脂可以为双液固化型粘接树脂,也可以为单液固化型粘接树脂。并且,关于形成粘接层2所使用的粘接树脂的粘接机制也没有特别限制,可以为化学反应型、溶剂挥发型、热熔融型、热压型等的任意类型。
作为能够用于形成粘接层2的粘接树脂的树脂成分,具体而言,可以列举聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚间苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、共聚聚酯等的聚酯系树脂;聚醚系粘接剂;聚氨酯系粘接剂;环氧系树脂;酚醛树脂系树脂;尼龙6、尼龙66、尼龙12、共聚酰胺等的聚酰胺系树脂;聚烯烃、酸改性聚烯烃、金属改性聚烯烃等的聚烯烃系树脂;聚乙酸乙烯酯系树脂;纤维素系粘接剂;(甲基)丙烯酸系树脂;聚酰亚胺系树脂;尿素树脂、三聚氰胺树脂等的氨基树脂;氯丁橡胶、丁腈橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶等的橡胶;有机硅系树脂;氟代乙烯丙烯共聚物等。这些粘接树脂成分可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。关于2种以上的粘接树脂成分的组合方式,没有特别限制,例如,作为其粘接树脂成分,可以列举聚酰胺与酸改性聚烯烃的混合树脂、聚酰胺与金属改性聚烯烃的混合树脂、聚酰胺与聚酯、聚酯与酸改性聚烯烃的混合树脂、聚酯与金属改性聚烯烃的混合树脂等。这些之中,从延展性、高湿度条件下的耐久性和应变抑制作用、热封时的热劣化抑制作用等优异、抑制基材层1与金属层3 之间的层压强度降低、有效地防止发生脱离的观点出发,优选列举聚氨酯系双液固化型粘接树脂;聚酰胺、聚酯、或者它们与改性聚烯烃的掺混树脂。
并且,粘接层2可以利用不同的粘接树脂成分实现多层化。在利用不同的粘接树脂成分使粘接层2多层化的情况下,从使基材层1与金属层3的层压强度提高的观点出发,优选配置于基材层1侧的粘接树脂成分选择与基材层1的粘接性优异的树脂,配置于金属层3侧的粘接树脂成分选择与金属层3的粘接性优异的粘接树脂成分。在粘接层2利用不同的粘接树脂成分实现多层化时,具体而言,作为配置于金属层3侧的粘接树脂成分,优选列举含有酸改性聚烯烃、金属改性聚烯烃、聚酯与酸改性聚烯烃的混合树脂、共聚聚酯的树脂等。
粘接层2的厚度例如可以列举1~50μm、优选列举2~25μm。
[金属层3]
在本发明的电池用包装材料中,金属层3是提高包装材料的强度、并且作为用于防止水蒸气、氧、光等侵入电池内部的阻挡层发挥作用的层。作为形成金属层3的金属,具体而言,可以列举铝、不锈钢、钛等的金属箔。这些之中,适合使用铝。为了在制造包装材料时防止褶皱或针孔,本发明中作为金属层3,优选使用软质铝,例如经过退火处理的铝(JISA8021P-O)或(JIS A8079P-O)等。
关于金属层3的厚度,例如可以列举10~200μm、优选列举15~ 100μm。
另外,对于金属层3而言,为了粘接的稳定化、溶解和防止腐蚀等,优选对其至少一个表面、优选至少密封层4侧的表面、更优选两侧表面实施化学转化处理。在此,所谓化学转化处理是指在金属层3 的表面形成耐酸性皮膜的处理。化学转化处理例如可以列举:使用硝酸铬、氟化铬、硫酸铬、乙酸铬、草酸铬、磷酸二氢铬、乙酰乙酸铬、氯化铬、硫酸钾铬等的铬酸化合物的铬酸铬酸盐处理;使用磷酸钠、磷酸钾、磷酸铵、多磷酸等的磷酸化合物的磷酸铬酸盐处理;使用包括下述通式(1)~(4)所示的重复单元的氨基化酚聚合物的铬酸盐处理等。
在通式(1)~(4)中,X表示氢原子、羟基、烷基、羟烷基、烯丙基或苄基。另外,R1和R2相同或不同,表示羟基、烷基或羟烷基。在通式(1)~(4)中,作为X、R1、R2所示的烷基,例如可以列举甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基等的碳原子数1~4的直链或支链状的烷基。另外,作为X、R1、R2所示的羟烷基,例如可以列举羟甲基、1-羟乙基、2-羟乙基、1-羟丙基、2-羟丙基、3-羟丙基、1-羟丁基、2-羟丁基、3-羟丁基、4-羟丁基等的取代有1个羟基的碳原子数1~4的直链或支链状的烷基。在通式(1)~ (4)中,X优选为氢原子、羟基和羟烷基的任意基团。包含通式(1)~ (4)所示的重复单元的氨基化酚聚合物的数均分子量例如可以列举约 500~约100万、优选列举约1000~约2万。
另外,作为对金属层3赋予耐蚀性的化学转化处理方法,可以列举通过涂敷磷酸中分散有氧化铝、氧化钛、氧化铈、氧化锡等金属氧化物或硫酸钡的微粒的涂覆液,以150℃以上进行烘烤处理,在金属层 3的表面形成耐蚀处理层的方法。另外,还可以在耐蚀处理层之上形成利用交联剂使阳离子型聚合物交联而成的树脂层。在此,作为阳离子型聚合物,例如可以列举聚乙烯亚胺、由聚乙烯亚胺和具有羧酸的聚合物形成的离子高分子配位化合物、在丙烯酸主骨架上接枝有伯胺的伯胺接枝丙烯酸树脂、聚烯丙胺或其衍生物、氨基苯酚等。这些阳离子型聚合物可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。另外,作为交联剂,例如可以列举具有选自异氰酸酯基、缩水甘油、羧基和噁唑啉基中的至少1种官能团的化合物、硅烷偶联剂等。这些交联剂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
关于这些化学转化处理,可以单独进行1种化学转化处理,也可以组合进行2种以上的化学转化处理。并且,这些化学转化处理可以单独使用1种化合物进行,也可以组合使用2种以上的化合物进行。这些之中,优选列举铬酸铬酸盐处理,更优选列举组合铬酸化合物、磷酸化合物和氨基化酚聚合物的铬酸盐处理。
关于化学转化处理中在金属层3的表面形成的耐酸性皮膜的量,没有特别限制。例如在组合铬酸化合物、磷酸化合物和氨基化酚聚合物进行铬酸盐处理的情况下,期望相对于金属层3的表面1m2,以铬换算计含有铬酸化合物约0.5~约50mg的比例、优选约1.0~约40mg的比例,以磷换算计含有磷化合物约0.5~约50mg的比例、优选约1.0~约40mg的比例,含有氨基化酚聚合物约1~约200mg的比例、优选约 5.0~150mg的比例。
化学转化处理通过如下方式进行:将含有用于形成耐酸性皮膜的化合物的溶液,利用棒涂法、辊涂法、凹版涂敷法、浸渍法等涂布在金属层3的表面,之后进行加热使得金属层3的温度达到70~200℃左右。并且,在对金属层3实施化学转化处理之前,可以预先利用碱浸渍法、电解清洗法、酸清洗法、电解酸清洗法等对金属层3进行脱脂处理。通过这些进行脱脂处理,能够更有效地进行金属层3的表面的化学转化处理。
[密封层4]
在本发明的电池用包装材料中,密封层4相当于最内层,是在电池组装时密封层4彼此热熔接而将电池元件密封的层。密封层4可以由多层形成。
在不具有后述的粘接层5或绝缘层6的情况下,密封层4由能够与金属层3粘接、并且密封层4彼此能够热熔接的树脂形成。此外,在具有后述的粘接层5或绝缘层6的情况下,密封层4由能够与粘接层5或绝缘层6粘接、并且密封层4彼此能够热熔接的树脂形成。作为形成密封层4的树脂,只要具有这样的特性即可,没有特别限制,例如可以列举酸改性聚烯烃、聚酯树脂、氟系树脂等。此外,在具有后述的粘接层5或绝缘层6的情况下,除了这些之外,还可以使用聚烯烃、改性环状聚烯烃等。形成密封层4的树脂可以单独使用1种,也可以组合2种以上使用。
所谓形成密封层4所使用的酸改性聚烯烃是指通过利用不饱和羧酸进行接枝重合等将聚烯烃改性的聚合物。作为被酸改性的聚烯烃,具体而言,可以列举低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯等的聚乙烯;均聚丙烯、聚丙烯的嵌段共聚物(例如丙烯与乙烯的嵌段共聚物)、聚丙烯的无规共聚物(例如丙烯与乙烯的无规共聚物)等的结晶性或非晶性的聚丙烯;乙烯-丁烯-丙烯的三元共聚物等。这些聚烯烃之中,在耐热性的方面,优选列举至少具有丙烯作为构成单体的聚烯烃,更优选列举乙烯-丁烯-丙烯的三元共聚物和丙烯-乙烯的无规共聚物。作为改性所使用的不饱和羧酸,例如可以列举马来酸、丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、马来酸酐、衣康酸酐等。这些不饱和羧酸之中,优选马来酸、马来酸酐。这些酸改性聚烯烃可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
作为形成密封层4所使用的聚酯树脂的具体例,可以列举聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚间苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、以对苯二甲酸乙二醇酯为重复单元的主体的共聚聚酯、以对苯二甲酸丁二醇酯为重复单元的主体的共聚聚酯等。另外,作为以对苯二甲酸乙二醇酯为重复单元的主体的共聚聚酯,具体而言,可以列举以对苯二甲酸乙二醇酯为重复单元的主体的与间苯二甲酸乙二醇酯聚合的共聚物聚酯 (以下简称为聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸)乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/己二酸)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/磺基间苯二甲酸钠)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/ 间苯二甲酸钠)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/苯基-二羧酸)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/癸烷二羧酸)乙二醇酯等。另外,作为以对苯二甲酸丁二醇酯为重复单元的主体的共聚聚酯,具体而言,可以列举以对苯二甲酸丁二醇酯为重复单元的主体的与间苯二甲酸丁二醇酯聚合共聚物聚酯(以下简称为聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸)丁二醇酯)、聚(对苯二甲酸/己二酸)丁二醇酯、聚(对苯二甲酸/癸二酸)丁二醇酯、聚(对苯二甲酸/癸烷二羧酸)丁二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯等。这些聚酯树脂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
作为形成密封层4所使用的氟系树脂的具体例,可以列举四氟乙烯、三氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、乙烯四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、乙烯氯三氟乙烯酯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、氟系多元醇等。这些氟系树脂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
在不具有粘接层5或绝缘层6的情况下,密封层4可以仅由酸改性聚烯烃、聚酯树脂或氟系树脂形成,还可以根据需要含有除此以外的树脂成分。在密封层4中含有酸改性聚烯烃、聚酯树脂或氟系树脂以外的树脂成分时,关于密封层4中的酸改性聚烯烃、聚酯树脂或氟系树脂的含量,只要不妨碍本发明的效果即可,没有特别限制,例如可以列举10~95质量%、优选30~90质量%、更优选50~80质量%。
在密封层4中,作为除酸改性聚烯烃、聚酯树脂或氟系树脂以外根据需要含有的树脂成分,例如可以列举聚烯烃。
聚烯烃可以为非环状或环状的任意结构。作为非环状的聚烯烃,具体而言,可以列举低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯等的聚乙烯;均聚丙烯、聚丙烯的嵌段共聚物(例如丙烯与乙烯的嵌段共聚物)、聚丙烯的无规共聚物(例如丙烯与乙烯的无规共聚物)等的结晶性或非晶性额聚丙烯;乙烯-丁烯-丙烯的三元共聚物等。另外,所谓的环状的聚烯烃是烯烃与环状单体的共聚物,作为环状聚烯烃的构成单体的烯烃,例如可以列举乙烯、丙烯、4 -甲基-1-戊烯、苯乙烯、丁二烯、异戊二烯等。另外,作为环状聚烯烃的构成单体的环状单体,例如可以列举降冰片烯等的环状烯烃;具体而言,可以列举环戊二烯、二环戊二烯、环己二烯、降冰片二烯等的环状二烯等。这些聚烯烃可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
在这些聚烯烃之中,从提高热封后的粘接强度、防止热封后的层间剥离等的观点出发,优选具备作为弹性体的特性的物质(即聚烯烃系弹性体),尤其是丙烯系弹性体。作为丙烯系弹性体,可以列举含有丙烯、和1种或2种以上的碳原子数2~20的α-烯烃(除丙烯外)作为构成单体的聚合物,作为构成丙烯系弹性体的碳原子数2~20的α-烯烃(除丙烯外),具体而言,可以列举乙烯、1-丁烯、1-戊烯、 1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯、1-二十碳烯等。这些乙烯系弹性体可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
在密封层4含有酸改性聚烯烃、聚酯树脂或氟系树脂以外的树脂成分时,该树脂成分的含量可以在不妨碍本发明的目的的范围适当设定。例如,在密封层4含有丙烯系弹性体时,作为密封层4中的丙烯系弹性体的含量,通常可以列举5~70质量%、优选10~60质量%、更优选20~50质量%。
在金属层3与密封层4之间具有后述的粘接层5或绝缘层6的情况下,作为形成密封层4的树脂,除了可以列举上述的酸改性聚烯烃、聚酯树脂、氟系树脂等之外,还可以列举聚烯烃、改性环状聚烯烃等。这些树脂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
在具有粘接层5或绝缘层6的情况下,作为形成密封层4的聚烯烃,可以列举上述例示的物质。改性环状聚烯烃是用不饱和羧酸将环状聚烯烃接枝聚合而成的。被酸改性的环状聚烯烃是烯烃与环状单体的共聚物。作为这样的烯烃,例如可以列举乙烯、丙烯、4-甲基-1 -戊烯、苯乙烯、丁二烯、异戊二烯等。另外,作为环状单体,例如可以列举降冰片烯等的环状烯烃;具体而言,可以列举环戊二烯、二环戊二烯、环己二烯、降冰片二烯等的环状二烯等。作为用于改性的不饱和羧酸,例如可以列举马来酸、丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、马来酸酐、衣康酸酐等。在这些不饱和羧酸之中,优选列举马来酸、马来酸酐。这些改性环状聚烯烃可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
在具有粘接层5或绝缘层6的情况下,密封层4可以仅由酸改性聚烯烃、聚酯树脂、氟系树脂、聚烯烃或改性环状聚烯烃形成,也可以根据需要含有除此以外的树脂成分。在密封层4含有除此以外的树脂成分的情况下,密封层4中的这些树脂的含量只要不妨碍本发明的效果即可,没有特别限制,例如可以列举10~95质量%、优选30~90 质量%、更优选50~80质量%。作为可以根据需要含有的树脂成分,例如可以列举上述的具备作为弹性体的特性的物质。并且,关于能够根据需要含有的树脂成分的含量,可以在不妨碍本发明的目的的范围内适当设定。例如,在密封层4含有丙烯系弹性体的情况下,作为密封层4中的丙烯系弹性体的含量,通常可以列举5~70质量%、优选 10~60质量%、更优选20~50质量%。
从更有效地发挥本发明的电池用包装材料的密闭性和开封性的观点出发,作为密封层4的熔点Tm1,优选列举90~245℃、更优选100~ 220℃。并且,从同样的观点出发,作为密封层4的软化点Ts1,优选列举70~180℃、更优选80~150℃。并且,从同样的观点出发,密封层4的230℃时的熔体流动速率(MFR)优选列举1.5~25g/10分钟、更优选3.0~18g/10分钟。
在此,密封层4的熔点Tm1是基于JIS K6921-2(ISO1873-2.2: 95)通过DSC法测定构成密封层4的树脂成分的熔点而得到的值。另外,在密封层4由含有多种树脂成分的掺混树脂形成的情况下,其熔点Tm1能够通过如上所述求取各树脂的熔点、将它们按质量比进行加权平均而算出。
另外,密封层4的软化点Ts1是通过热机械分析法(TMA: Thermo-MechanicalAnalyzer)测得的值。并且,在密封层4由含有多种树脂成分的掺混树脂形成的情况下,其软化点Ts1通过如上所述求取各树脂的软化点、将它们按质量比进行加权平均而算出。
密封层4的熔体流动速率是基于JIS K7210、由熔体流动速率测定器测得的值。
作为密封层4的厚度,例如可以列举12~120μm、优选18~80μm、更优选20~60μm。
密封层4可以为单层也可以为多层。并且,密封层4可以根据需要含有滑爽剂等。在密封层4含有滑爽剂的情况下,能够提高电池用包装材料的成型性。并且,在本发明中,通过密封层4含有滑爽剂,不仅能够提高电池用包装材料的成型性,还能够提高绝缘性。通过密封层4含有滑爽剂使得电池用包装材料的绝缘性得到提高的详细机理尚不明确,但是例如可以如下认为。即,可以认为在密封层4含有滑爽剂的情况下,对密封层4施加外力时,在密封层4内树脂的分子链容易移动、不易产生裂纹。可以认为特别是在密封层4由多种树脂形成的情况下,在这些树脂之间存在的界面上容易产生裂纹,但通过滑爽剂存在于这样的界面,树脂容易在界面移动,因而能够有效地抑制在受到外力时形成裂纹。可以认为由于这样的机理,由于密封层产生裂纹而引起的绝缘性的降低被抑制。
作为滑爽剂,没有特别限制,可以使用公知的滑爽剂,例如可以列举上述的基材层1中例示的爽滑剂等。滑爽剂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。作为密封层4中的滑爽剂的含量,没有特别限制,从提高电子包装用材料的成型性和绝缘性的观点出发,优选列举0.01~0.2质量%左右、更优选0.05~0.15质量%左右。
另外,作为密封层4的厚度,例如可以列举5~40μm、优选10~35μm、更优选15~30μm。
接着,对于用于在达到100~160℃之间规定的设定温度T℃后使电池用包装材料开封的具体的方式、用于在更低温度区域使电池用包装材料开封的具体的方式、以及密封层4与金属层3之间设置有绝缘层6时的具体的方式,分别在以下的A~F中详细说明。
A.在达到100~160℃之间规定的设定温度T℃后使电池用包装材料开封的情况
下,密封层为2层的方式
在本发明的电池用包装材料中,以在升温到100~160℃之间规定的设定温度T℃时,在达到T℃之间包装材料不开封、在达到T℃后包装材料迅速开封的方式设定的电池中使用的电池用包装材料的情况下,作为密封层为2层的方式如下所述。
在本发明的电池用包装材料中,密封层具有:位于金属层侧,含有酸改性聚烯烃的第一密封层;和叠层于该第一密封层上、位于最内层,含有聚烯烃的第二密封层,
第一密封层4a和第二密封层4b满足下述式(1)和(2)的关系:
-10≤Tm1-T≤-5 (1)
-5≤Tm2-T≤5 (2)
Tm1:第一密封层的熔点(℃)
Tm2:第二密封层的熔点(℃)
T:在100~160℃之间规定的设定温度(℃)。作为该设定温度T ℃,优选列举140~160℃。
(第一密封层)
在该方式中,第一密封层是含有酸改性聚烯烃、位于金属层侧的层。作为形成第一密封层所使用的酸改性聚烯烃,可以与上述的密封层4的例示相同。在第一密封层含有酸改性聚烯烃以外的树脂成分的情况下,第一密封层中的酸改性聚烯烃的含量只要不妨碍本发明的效果即可,没有特别限制,例如可以列举10~95质量%、优选30~90 质量%、更优选50~80质量%。
在第一密封层中,作为除酸改性聚烯烃以外根据需要含有的树脂成分,可以与上述的密封层4的例示相同。
在第一密封层含有酸改性聚烯烃以外的树脂成分的情况下,该树脂成分的含量可以在不妨碍本发明的目的的范围内适当设定。例如,在第一密封层含有丙烯系弹性体的情况下,作为第一密封层中的丙烯系弹性体的含量,通常可以列举5~60质量%、优选10~50质量%、更优选20~40质量%。
并且,第一密封层除了含有酸改性聚烯烃之外,以满足下述式(1) 的方式设定。
-10≤Tm1-T≤-5 (1)
T:在100~160℃之间规定的设定温度(℃)
Tm1:第一密封层的熔点(℃)
通过这样以第一密封层的熔点Tm1为比设定温度T低规定范围的值的方式设定,在电池达到T℃之前被暴露在高温的情况下,第一密封层变为熔融状态,密封层4的至少一部分能够从金属层3与密封层4 的界面剥离。于是,从金属层3剥离的至少一部分的密封层4由于内压而拉伸、维持密封状态并发生膨润,之后,膨润了的密封层4达到T ℃后的30分钟以内,产生微细的开裂(针孔等),能够将电池内部的气体平稳地放出。
在此,第一密封层的熔点Tm1是基于JIS K6921-2(ISO1873-2.2: 95)通过DSC法测定构成第一密封层的树脂成分的熔点而得到的值。并且,在第一密封层由含有多种树脂成分的掺混树脂形成的情况下,该熔点Tm1通过将该掺混树脂基于JIS K6921-2(ISO1873-2.2:95) 提供于DSC法,将总峰面积作为1,算出相对于各树脂成分的熔点的峰面积的比率,算出将相当于各树脂成分的熔点与该峰面积的比率相乘的值(熔点×面积比),再将每个熔点下算出的该值(熔点×面积比) 相加而算出。
由于树脂成分的熔点由分子量、构成单体的种类和比率等决定,因而在第一密封层中配合的酸改性聚烯烃和根据需要配合的其他的树脂成分的分子量、构成单体的种类和比率等可以适当设定,以满足第一密封层的上述的熔点范围。
第一密封层可以根据需要含有滑爽剂。在第一密封层含有滑爽剂的情况下,能够提高电池用包装材料的成型性。并且,在本发明中,通过第一密封层含有滑爽剂,部件能够提高电池用包装材料的成型性,还能够提高绝缘性。通过第一密封层含有滑爽剂使得电池用包装材料的绝缘性提高的详细机理尚不明确,但是例如可以认为如下。即,可以认为在第一密封层含有滑爽剂的情况下,对第一密封层施加外力时,在第一密封层内树脂的分子链容易移动,不易产生裂纹。可以认为特别是在第一密封层由多种树脂形成的情况下,在这些树脂之间存在的界面上容易产生裂纹,但通过滑爽剂存在于这样的界面,树脂容易在界面移动,因而能够有效地抑制在受到外力时形成裂纹。可以认为由于这样的机理,由于第一密封层产生裂纹而引起的绝缘性的降低被抑制。
作为滑爽剂,没有特别限制,可以使用公知的滑爽剂,例如可以列举上述的基材层1中例示的爽滑剂。作为第一密封层中的滑爽剂的含量,没有特别限制,从提高电子包装用材料的成型性和绝缘性的观点出发,优选列举0.01~0.2质量%左右、更优选0.1~0.15质量%左右。
另外,作为第一密封层的厚度,例如可以列举5~40μm、优选10~ 35μm、更优选15~30μm。
(第二密封层)
第二密封层是含有聚烯烃、叠层于上述第一密封层上、位于电池用包装材料的最内层的层。对于形成第二密封层所使用的聚烯烃,以满足上述的熔点为限,没有特别限制,可以与上述的密封层4的例示同样。
第二密封层以具备上述熔点为限,可以仅由聚烯烃形成,也可以根据需要含有聚烯烃以外的树脂成分。在第二密封层含有聚烯烃以外的树脂成分的情况下,第二密封层中的聚烯烃的含量只要不妨碍本发明的效果即可,没有特别限制,例如可以列举10~95质量%、优选30~ 90质量%、更优选50~80质量%。
在第二密封层中,作为聚烯烃以外根据需要含有的树脂成分,例如可以列举酸改性聚烯烃。关于该酸改性聚烯烃的具体例,可以与密封层4的例示。在第二密封层含有聚烯烃以外的树脂成分的情况下,关于该树脂成分的含量,可以在不妨碍本发明的目的的范围内适当设定。例如,在第二密封层含有酸改性聚烯烃的情况下,作为第二密封层中的酸改性聚烯烃的含量,通常可以列举5~60质量%、优选10~ 50质量%、更优选20~40质量%。
并且,第二密封层除了含有聚烯烃以外,以满足下述式(2)的方式设定。
-5≤Tm2-T≤5 (2)
T:在100~160℃之间规定的设定温度(℃)
Tm2:第一密封层的熔点(℃)
通过这样第二密封层的熔点Tm2设定在上述第一密封层的熔点Tm1以上、且设定在与设定温度T相差5℃的温度区域内,在电池达到设定温度T℃之前被暴露于高温,即使第一密封层形成熔融状态,密封层4 的至少一部分从金属层3与密封层4的界面剥离,第二密封层也会由于内压而膨润,发挥功能以维持密封状态,在达到设定温度T℃之后,迅速地产生微细的开裂(针孔等),能够将电池内部的气体平稳地放出。并且,如果第二密封层的熔点Tm2被设定在超过设定温度T 5℃的温度区域内时,热封本身变得困难,存在密封强度不均衡、或者即使到达T ℃也不能迅速地使密封层4开封的倾向。
其中,第二密封层的熔点Tm2的算出方法与上述第一密封层的熔点 Tm1时相同。
由于树脂成分的熔点由分子量、构成单体的种类和比率等决定,因而在第二密封层中配合的聚烯烃和根据需要配合的其他的树脂成分的分子量、构成单体的种类和比率等可以适当设定,以满足第二密封层的上述的熔点范围。
第二密封层与第一密封层同样,可以根据需要含有滑爽剂。并且,可以在第二密封层的与第一密封层相反一侧的表面上涂布滑爽剂。在第二密封层含有滑爽剂的情况、以及第二密封层的表面上涂布有滑爽剂的情况下,能够提高电池用包装材料的成型性。
并且,在本发明中,在第二密封层含有滑爽剂的情况下,不仅能够提高电池用包装材料的成型性,还能够提高绝缘性。从提高电池用包装材料的绝缘性的观点出发,在本发明中,优选第一密封层和第二密封层的至少之一含有滑爽剂。通过第二密封层含有滑爽剂使得电池用包装材料的绝缘性提高的详细的机理尚不明确,但可以与上述的第一密封层同样地考虑。特别是由于第二密封层位于电池用包装材料的最内层,在热封时容易受到大的外力。因此,通过位于最内层的第二密封层含有上述的滑爽剂,能够更有效地提高电池用包装材料的成型性和绝缘性。作为第二密封层所含的滑爽剂的种类及其量,可以与第一密封层同样。并且,在第二密封层的表面上涂布滑爽剂的情况下,滑爽剂的种类可以与第一密封层同样。作为滑爽剂的涂布量,没有特别限制,例如可以列举0.01~100mg/m2左右、优选0.1~10mg/m2左右。
另外,作为第二密封层的厚度,例如可以列举5~40μm、优选10~ 35μm、更优选15~30μm。
(第一密封层与第二密封层的熔点的关系)
由于第一密封层和第二密封层分别满足上述的熔点,因而满足0 ≤(Tm2-Tm1)≤15的关系。
(密封层为2层时的密封层4的厚度)
在密封层为2层时,作为密封层4的厚度,可以基于上述第一密封层与第二密封层各自的厚度确定,例如可以列举10~80μm、优选 20~70μm、更优选30~60μm。
B.在达到100~160℃之间规定的设定温度T℃后使电池用包装材料开封时,密封
层为3层的方式
在本发明的电池用包装材料中,以升温到100~160℃之间规定的设定温度T℃时,在达到T℃之前包装材料不开封、在达到T℃后包装材料迅速开封的方式设定的电池中使用的电池用包装材料的情况下,作为密封层为3层的方式如下所述。
在本发明的电池用包装材料中,上述密封层依次具有含有酸改性聚烯烃的第一密封层、含有聚烯烃和酸改性聚烯烃的至少一种的第二密封层、和含有聚烯烃的第三密封层,以该第一密封层为金属层侧、该第三密封层为最内层的方式配置,
第一密封层4a、第二密封层4b和第三密封层4c满足下述式(1)~ (3)的关系:
-10≤Tm1-T≤-5 (1)
5≤Tm2-T≤10 (2)
-5≤Tm3-T≤5 (3)
Tm1:第一密封层的熔点(℃)
Tm2:第二密封层的熔点(℃)
Tm3:第三密封层的熔点(℃)
T:100~160℃之间规定的设定温度(℃)。作为该设定温度T℃,优选列举140~160℃。
(第一密封层)
在该方式中,第一密封层是含有酸改性聚烯烃、位于金属层侧的层。形成第一密封层的树脂与上述上述项目A的2层方式的情况相同。
第一密封层除了含有酸改性聚烯烃之外,以满足下述式(1)的方式设定。
-10≤Tm1-T≤-5 (1)
T:100~160℃之间规定的设定温度(℃)
T1:第一密封层的熔点(℃)
通过这样将第一密封层的熔点Tm1设定为比设定温度T低规定范围的值,在电池达到T℃之前被暴露在高温的情况下,第一密封层变为熔融状态,密封层4的至少一部分能够从金属层3与密封层4的界面剥离。于是,从金属层3剥离的至少一部分的密封层4由于内压而拉伸、维持密封状态并发生膨润,之后,膨润了的密封层4达到T℃后的 30分钟以内,产生微细的开裂(针孔等),能够将电池内部的气体平稳地放出。
在此,第一密封层的熔点Tm1是与上述同样操作测得的值。
第一密封层与上述同样,可以根据需要含有滑爽剂。
作为第一密封层的厚度,例如可以列举5~40μm、优选10~35μm、更优选15~30μm。
(第二密封层)
第二密封层是含有聚烯烃和酸改性聚烯烃的至少一种、配置于第一密封层与第三密封层之间的层。作为形成第二密封层所使用的聚烯烃和酸改性聚烯烃,可以与密封层4的例示同样。
第二密封层以具备上述熔点为限,可以仅由聚烯烃或酸改性聚烯烃的任一方形成,也可以根据需要含有其他的树脂成分。在含有其他的树脂成分的情况下,关于第二密封层中的聚烯烃和酸改性聚烯烃的至少一种的含量,只要不妨碍本发明的效果就没有特别限制,例如可以列举10~95质量%、优选30~90质量%、更优选50~80质量%。
另外,第二密封层除了含有聚烯烃和酸改性聚烯烃的至少一种以外,以满足下述式(2)的方式设定。
-5≤Tm2-T≤10 (2)
T:100~160℃之间规定的设定温度(℃)
Tm2:第二密封层的熔点(℃)
通过这样第二密封层的熔点Tm2设定在上述第一密封层的熔点Tm1以上、且设定在与设定温度T相差5℃的温度区域内,在电池达到设定温度T℃之前被暴露于高温,即使第一密封层形成熔融状态,密封层4 的至少一部分从金属层3与密封层4的界面剥离,第二密封层也会由于内压而膨润,发挥功能以维持密封状态,在达到设定温度T℃之后,迅速地产生微细的开裂(针孔等),能够将电池内部的气体平稳地放出。并且,由于第二密封层的熔点Tm2被设定在上述第一密封层的熔点Tm1以上且与第三密封层的熔点Tm3同等或以上,因而即使在升温到设定温度T℃的情况下,也具备优异的绝缘性。
其中,第二密封层的熔点Tm2的算出方法与上述第一密封层的熔点 Tm1的情况相同。
由于树脂成分的熔点由分子量、构成单体的种类和比率等决定,因而第二密封层中配合的聚烯烃和根据需要配合的其他的树脂成分的分子量、构成单体的种类和比率等可以适当设定,以满足第二密封层的上述的熔点范围。
第二密封层与第一密封层同样,可以根据需要含有滑爽剂。在第二密封层含有滑爽剂的情况下,能够提高电池用包装材料的成型性。并且,在本发明中,通过第二密封层含有滑爽剂,不仅能够提高电池用包装材料的成型性,还能够提高绝缘性。通过第二密封层含有滑爽剂使得电池用包装材料的绝缘性提高的详细机理尚不明确,但可以与上述的第一密封层同样地考虑。作为第二密封层所含的滑爽剂的种类及其量,可以与第一密封层同样。
另外,作为第二密封层的厚度,例如可以列举5~40μm、优选10~ 35μm、更优选15~30μm。
(第三密封层)
第三密封层是含有聚烯烃、叠层于上述第一密封层上、位于电池用包装材料的最内层的层。作为形成第三密封层所使用的聚烯烃,可以与密封层4的例示同样。
第三密封层以具备上述熔点为限,可以仅由聚烯烃形成,也可以根据需要含有聚烯烃以外的树脂成分。在第三密封层含有聚烯烃以外的树脂成分的情况下,对于第三密封层中的聚烯烃的含量,只要不妨碍本发明的效果即可,没有特别限制,例如可以列举10~95质量%、优选30~90质量%、更优选50~80质量%。
在第三密封层中,作为聚烯烃以外根据需要含有的树脂成分,例如可以列举酸改性聚烯烃。关于该酸改性聚烯烃的具体例,可以与密封层4的例示同样。在第三密封层含有聚烯烃以外的树脂成分的情况下,关于该树脂成分的含量,可以在不妨碍本发明的目的的范围内适当设定。例如,在第三密封层含有酸改性聚烯烃的情况下,作为第三密封层中的酸改性聚烯烃的含量,通常可以列举5~60质量%、优选 10~50质量%、更优选20~40质量%。
并且,第三密封层除了含有聚烯烃以外,以满足下述式(3)的方式设定。
-5≤Tm3-T≤5 (3)
T:100~160℃之间规定的设定温度(℃)
Tm3:第三密封层的熔点(℃)
通过这样第三密封层的熔点Tm3设定在上述第一密封层的熔点Tm1以上、且设定在与设定温度T相差5℃的温度区域内,在电池达到设定温度T℃之前被暴露于高温,密封层4的至少一部分从金属层3与密封层4的界面剥离,密封层4以密封状态发生膨润时,能够抑制龟裂在密封层4的内部发展、由于凝集破坏而引起急剧开封,能够产生微细的开裂(针孔等),在达到T℃后能够迅速地将电池内部的气体平稳地放出。并且,如果第三密封层的熔点Tm3被设定在超过设定温度T 5℃的温度区域内时,热封本身变得困难,存在密封强度不均衡、或者即使到达T℃也不能迅速地使密封层4开封的倾向。
其中,第三密封层的熔点Tm3的算出方法与上述第一密封层的熔点 Tm1的情况相同。
如上所述,由于树脂成分的熔点由分子量、构成单体的种类和比率等决定,因而第三密封层中配合的聚烯烃和根据需要配合的其他的树脂成分的分子量、构成单体的种类和比率等可以适当设定,以满足第三密封层的上述的熔点范围。
第三密封层与第一密封层同样,可以根据需要含有滑爽剂。并且,可以在第三密封层的与第二密封层相反一侧的表面上涂布滑爽剂。在第三密封层含有滑爽剂的情况、以及第三密封层的表面上涂布有滑爽剂的情况下,能够提高电池用包装材料的成型性。
并且,在第三密封层含有滑爽剂的情况下,不仅能够提高电池用包装材料的成型性,还能够提高绝缘性。从提高电池用包装材料的绝缘性的观点出发,在本发明中,优选第一密封层、第二密封层和第三密封层中的至少1层含有滑爽剂。通过第三密封层含有滑爽剂使得电池用包装材料的绝缘性提高的详细机理尚不明确,可以与上述的第一密封层同样地考虑。特别是由于第三密封层位于电池用包装材料的最内层,在热封时容易受到大的外力。因此,通过位于最内层的第三密封层含有上述的滑爽剂,能够更有效地提高电池用包装材料的成型性和绝缘性。作为第三密封层所含的滑爽剂的种类及其量,可以与第一密封层同样。此外,在第三密封层的表面上涂布滑爽剂的情况下,滑爽剂的种类可以与第一密封层同样。并且,作为滑爽剂的涂布量,没有特别限制,例如可以列举0.01~100mg/m2左右、优选0.1~10mg/m2左右。
另外,作为第三密封层的厚度,例如可以列举5~40μm、优选10~ 35μm、更优选15~30μm。
(第一密封层、第二密封层和第三密封层的各熔点的关系)
通过第一密封层和第二密封层分别满足上述的熔点,满足10≤ (Tm2-Tm1)≤20的关系。
并且,通过第一密封层和第三密封层分别满足上述的熔点,满足0 ≤(Tm3-Tm1)≤15的关系。
(密封层4的厚度)
在密封层4为3层的情况下,作为密封层4的厚度,可以基于上述第一密封层、第二密封层和第三密封层各自的厚度确定,例如可以列举15~120μm、优选60~80μm、更优选30~60μm。
C.在低温区域使其开封时的第一方式
在本发明中,使电池用包装材料在更低温区域开封的优选的第一方式如下所述。
在本发明的电池用包装材料中,密封层4依次具有含有酸改性聚烯烃的第一密封层4a、和第二密封层4b,在密封层4中,以第一密封层4a位于金属层3侧、第二密封层4b位于最内层的方式配置,第一密封层4a熔点Tm1为100~160℃,且第一密封层4a的软化点Ts1为60~ 150℃。开封温度通常为150℃以下。
(第一密封层)
使其在低温区域开封的第一方式中,第一密封层4a是含有酸改性聚烯烃、位于金属层侧的层。作为形成第一密封层4a所使用的酸改性聚烯烃,可以与上述的密封层4所例示的聚烯烃相同。
第一密封层4a以具备后述的熔点和软化点为限,可以仅由酸改性聚烯烃形成,也可以根据需要含有酸改性聚烯烃以外的树脂成分。从第一密封层4a具备后述的熔点和软化点的观点出发,第一密封层4a 中,作为酸改性聚烯烃以外的树脂成分,优选含有非晶性的聚烯烃和热塑性弹性体的至少一种。其中,在本发明中,非晶性的聚烯烃是指:通过使用立体规整性小的无规聚合物,降低结晶度,实质上不具有熔点的聚烯烃。并且,在本发明中,聚烯烃的熔点是指差示扫描热量测定(DSC)中的吸热峰温度。
作为非晶性的聚烯烃,只要是至少含有烯烃作为单体单元的非晶性的树脂即可,没有特别限定。聚烯烃可以为非环状或环状的任意结构。作为非环状的聚烯烃,具体而言,可以列举低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯等的聚乙烯;均聚丙烯、聚丙烯的嵌段共聚物(例如丙烯与乙烯的嵌段共聚物)、聚丙烯的无规共聚物(例如丙烯与乙烯的无规共聚物)等的非晶性的聚丙烯;乙烯-丁烯-丙烯的三元共聚物等。另外,所谓环状的聚烯烃是烯烃与环状单体的共聚物,作为上述环状聚烯烃的构成单体的烯烃,例如可以列举乙烯、丙烯、4-甲基-1-戊烯、苯乙烯、丁二烯、异戊二烯等。另外,作为上述环状聚烯烃的构成单体的环状单体,例如可以列举降冰片烯等的环状烯烃;具体而言,可以列举环戊二烯、二环戊二烯、环己二烯、降冰片二烯等的环状二烯等。这些聚烯烃可以单独使用1 种,也可以将2种以上组合使用。非晶性的聚烯烃可以是通过利用不饱和羧酸进行接枝聚合等使得这些聚烯烃被酸改性而获得的。
另外,作为可以根据需要含有的其他的树脂成分,例如可以列举热塑性弹性体。作为热塑性弹性体,可以与密封层4中作为具备弹性体的特性的物质的例示同样。
在第一密封层4a含有酸改性聚烯烃以外的树脂成分的情况下,关于该树脂成分的含量,可以在不妨碍本发明的目的的范围内适当设定。例如,在第一密封层4a含有非晶性的聚烯烃和热塑性弹性体的至少一种的情况下,作为第一密封层4a中的非晶性的聚烯烃和热塑性弹性体的至少一种的含量,通常可以列举5~80质量%、优选10~70质量%、更优选20~60质量%。
在使其在低温区域开封的第一方式中,第一密封层4a除了含有酸改性聚烯烃、使熔点Tm1为100~160℃以外,通过将第一密封层4a的软化点Ts1设定为60~150℃的低值,在电池升温时,第一密封层4a 发生软化,例如如图3、4、7、8所示,能够使得金属层3与密封层4的界面或密封层4的内部的至少一部分剥离。之后,一旦达到根据各种电池所需求的耐热性等设定的一定的温度,就会在密封层4的剥离了的部分产生微细的开裂(针孔等),能够将电池内部的气体平稳地放出。在剥离了的部分产生微细的开裂之前的过程中,在剥离了的部分由于内压而拉伸、维持密封状态而发生膨润的情况下,能够将电池内部的气体更平稳地放出。从将电池内部的气体更平稳地放出的观点出发,作为第一密封层4a的熔点Tm1,优选列举105~150℃左右、更优选110~140℃左右。并且,作为第一密封层4a的软化点Ts1,优选65~ 140℃左右、更优选75~120℃左右。
在此,第一密封层4a的熔点Tm1是与上述同样测定的值。
此外,第一密封层4a的软化点Ts1是通过维卡软化温度试验法JIS K7206测得的值。并且,在第一密封层4a由含有多种树脂成分的掺混树脂形成的情况下,该软化点Ts1由该掺混树脂的构成成分的软化点×配合分率之和求出。
由于树脂成分的熔点和软化点由分子量、构成单体的种类和比率等决定,因而第一密封层4a中配合的酸改性聚烯烃和根据需要配合的其他树脂成分中,其分子量、构成单体的种类和比率等可以适当设定,以满足第一密封层4a的上述熔点和软化点的范围。例如,通过如上所述将酸改性聚烯烃与非晶性聚烯烃和热塑性弹性体的至少一种混合、或者将熔点高的酸改性聚烯烃与熔点低的酸改性聚烯烃混合等,能够使第一密封层4a的熔点Tm1为100~160℃,并且使软化点Ts1为60~ 150℃的低值。
另外,作为第一密封层4a的厚度,例如可以列举5~40μm、优选 10~35μm、更优选15~30μm。
(第二密封层)
使其在低温区域开封的第一方式中,第二密封层4b是叠层于第一密封层4a上、位于电池用包装材料的最内层的层。即,在电池用包装材料中,第二密封层彼此热熔接,将电池元件密封。从提高密封层4 的密封性的观点出发,优选第二密封层4b含有聚烯烃。对于形成第二密封层4b所使用的聚烯烃,没有特别限制,例如可以列举低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯等的聚乙烯;均聚丙烯、聚丙烯的嵌段共聚物(例如丙烯与乙烯的嵌段共聚物)、聚丙烯的无规共聚物(例如丙烯与乙烯的无规共聚物)等的结晶性或非晶性的聚丙烯;乙烯-丁烯-丙烯的三元共聚物等。这些聚烯烃之中,在耐热性方面,优选列举至少具有丙烯作为构成单体的聚烯烃、更优选丙烯-乙烯的无规共聚物、丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物和丙烯的均聚物。这些聚烯烃可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
第二密封层4b可以仅由聚烯烃形成,也可以含有聚烯烃以外的树脂成分。在第二密封层4b含有聚烯烃以外的树脂成分的情况下,关于第二密封层4b中的聚烯烃的含量,只要不妨碍本发明的效果即可,没有特别限制,例如可以列举10~95质量%、优选30~90质量%、更优选50~80质量%。
作为第二密封层4b可以含有的聚烯烃以外的树脂成分,例如可以列举酸改性聚烯烃。关于该酸改性聚烯烃的具体例,与第一密封层4a 同样。在第二密封层4b含有聚烯烃以外的树脂成分的情况下,关于该树脂成分的含量,可以在不妨碍本发明的目的的范围内适当设定。例如,在第二密封层4b含有酸改性聚烯烃的情况下,作为第二密封层4b 中的酸改性聚烯烃的含量,通常可以列举5~60质量%、优选10~50 质量%、更优选20~40质量%。
另外,在本发明中,优选第二密封层4b的熔点Tm2与第一密封层 4a的熔点Tm1满足以下的关系。
Tm2≥Tm1
即,由于第二密封层4b的熔点Tm2在第一密封层4a的熔点Tm1以上,例如如图3、4、7、8的B所示,密封层4的剥离了的部分形成袋状(内袋),能够适当地维持将电池元件密封的状态。然后,一旦达到开封温度,迅速地转变成例如图3、4、7、8的C所示的状态,在密封层4的剥离了的区域产生针孔等的微细的开裂,能够以更平稳的条件引发成开封状态。从这样的观点出发,更优选第二密封层4b的熔点 Tm2和第一密封层4a的熔点Tm1满足以下的关系。
Tm2≥Tm1+5
其中,第二密封层4b的熔点Tm2和软化点Ts2的算出方法与第一密封层4a的熔点Tm1的情况相同。
另外,作为第二密封层4b的熔点Tm2,没有特别限制,从在电池升温时,在达到开封温度之前,密封层4的剥离了的部分形成袋状(内袋),适当地维持将电池元件密封的状态,在达到开封温度后,以更平稳的条件引发开封的观点出发,优选列举105~150℃、更优选110~ 140℃。另外,作为第二密封层4b的软化点Ts2,没有特别限制,从同样的观点出发,优选列举65~140℃、更优选70~120℃。
如上所述,由于树脂成分的熔点由分子量、构成单体的种类和比率等确定,因此在第二密封层4b中配合的树脂成分中,可以适当设定其分子量、构成单体的种类和比率等,例如使其满足第二密封层4b的上述熔点和软化点的范围,从而使电池用包装材料平稳地开封。
另外,作为第二密封层4b的厚度,例如可以列举5~40μm、优选 10~35μm、更优选15~30μm。
(第三密封层等)
在第一方式中,本发明的电池用包装材料的密封层4还可以进一步在第一密封层4a与第二密封层4b之间从第一密封层4a侧起依次具有第三密封层4c、第四密封层4d等。即,密封层4可以进一步在第一密封层4a与第二密封层4b之间具有第三密封层4c等,由3层以上构成。从提高密封层4的密封性的观点出发,优选第三密封层4c等的设置于第一密封层4a与第二密封层4b之间的层含有聚烯烃和酸改性聚烯烃的至少一种。作为形成第三密封层4c等所使用的聚烯烃,可以列举与第二密封层4b中例示的同样的聚烯烃。另外,作为形成第三密封层4c等所使用的酸改性聚烯烃,可以列举与第一密封层4a中例示的同样的酸改性聚烯烃。
另外,作为第三密封层4c等的熔点,没有特别限制,从在电池升温时,在达到开封温度之前,密封层4的剥离了的部分形成袋状(内袋),适当地维持将电池元件密封的状态,在达到开封温度后,以更平稳的条件引发开封的观点出发,优选列举100~160℃。并且,作为这些层的软化点,没有特别限制,从同样的观点出发,优选列举60~150 ℃。
另外,作为第三密封层4c等的设置于第一密封层4a与第二密封层4b之间的层的厚度,例如可以列举5~40μm、优选10~35μm、更优选15~30μm。
(密封层4的总厚度)
作为密封层4的总厚度,可以基于第一密封层4a、第二密封层4b 以及根据需要设置的第三密封层4c等各自的厚度确定,例如可以列举 15~120μm、优选60~80μm、更优选30~60μm。
D.在低温区域使其开封时的第二方式
在本发明中,使电池用包装材料在更低温区域开封的优选的第二方式如下所述。
在本发明的电池用包装材料中,密封层4依次具有含有酸改性聚烯烃的第一密封层4a、和第二密封层4b,在密封层4中,以第一密封层4a位于金属层3侧、第二密封层4b位于最内层的方式配置,第一密封层4a含有聚乙烯和酸改性聚乙烯的至少一种。开封温度通常为150 ℃以下。
(第一密封层)
在使其在低温区域开封的第二方式中,第一密封层4a除了含有酸改性聚烯烃之外,优选含有聚乙烯和酸改性聚乙烯的至少一种。由此,能够将第一密封层4a的熔点保持在一定范围、并降低软化点,在电池升温时,第一密封层4a软化,例如如图3、4、7、8所示,金属层3 与密封层4的界面或密封层4的内部的至少一部分能够剥离。之后,一旦达到根据各种电池所需求的耐热性等设定的一定的温度,就会在密封层4的剥离了的部分产生微细的开裂(针孔等),能够将电池内部的气体平稳地放出。在剥离了的部分产生微细的开裂之前的过程中,在剥离了的部分由于内压而拉伸,维持密封状态而发生膨润的情况下,能够将电池内部的气体更平稳地放出。
作为酸改性聚烯烃,可以与第一方式的第一密封层4a同样。并且,作为聚乙烯没有特别限制,例如可利用低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线型低密度聚乙烯等。作为聚乙烯的重均分子量,没有特别限制,优选列举1万~100万、更优选2万~50万。另外,作为酸改性聚乙烯,没有特别限制,例如可以列举通过利用不饱和羧酸进行接枝聚合等将上述聚烯烃改性的产物。作为酸改性聚乙烯的重均分子量,没有特别限制,优选列举1万~100万、更优选2万~50万。其中,在本发明中,重均分子量是指在使用聚苯乙烯作为标准试样的条件下测得的、由凝胶渗透色谱(GPC)测得的值。聚乙烯和酸改性聚乙烯可以分别单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
作为第一密封层4a中的聚乙烯和酸改性聚乙烯的含量的合计,以获得本发明的效果为限,没有特别限制,从在电池升温时,在达到某设定温度之前,密封层4的剥离了的部分形成袋状(内袋),适当地维持将电池元件密封的状态,在达到该设定温度后,以更平稳的条件引发开封的观点出发,优选列举5质量%以上、更优选10~90质量%、进一步优选15~85质量%。
第一密封层4a可以仅由酸改性聚烯烃、和聚乙烯及酸改性聚乙烯中的至少一种形成,还可以根据需要含有除此以外的树脂成分。作为可以根据需要含有的树脂成分,例如可以列举第一方式中例示的非晶性的聚烯烃、热塑性弹性体等。
另外,作为第一密封层4a的熔点Tm1,没有特别限制,从电池升温时,在达到某一定的温度之前,密封层4的剥离了的部分形成袋状 (内袋),适当地维持将电池元件密封的状态,在达到该温度后,以更平稳的条件引发开封的观点出发,优选列举100~160℃、更优选105~ 150℃、进一步优选110~140℃。另外,作为第一密封层4a的软化点 Ts1,没有特别限制,从与熔点同样的观点出发,优选列举60~150℃、更优选65~140℃、进一步优选75~120℃。其中,第一密封层4a的熔点Tm1和第一密封层4a的软化点Ts1分别是与第一方式同样操作算出的值。
(第二密封层)
第二方式的第二密封层4b可以与上述的第一方式的第二密封层 4b同样。其中,在第二方式中,作为第二密封层4b的熔点Tm2,没有特别限制,从电池升温时,在达到开封温度之前,密封层4的剥离了的部分形成袋状(内袋),适当地维持将电池元件密封的状态,在达到开封温度后,以更平稳的条件引发开封的观点出发,优选列举100~160 ℃、更优选105~150℃、进一步优选110~140℃。另外,作为第二密封层4b的软化点Ts2,没有特别限制,从同样的观点出发,优选列举 60~150℃、更优选65~140℃、进一步优选70~120℃。第二密封层 4b的熔点Tm2和第二密封层4b的软化点Ts2的算出方法分别与上述相同。
如上所述,由于树脂成分的熔点由分子量、构成单体的种类和比率等决定,因而在第二密封层4b中配合的树脂成分中,可以适当设定其分子量、构成单体的种类和比率等,例如通过使其满足第二密封层 4b的上述熔点和软化点的范围等,使电池用包装材料平稳地开封。
(第三密封层等)
在第二方式中,第三密封层4c等可以与上述的第一方式相同。
E.在低温区域使其开封时的第三方式
在本发明中,使电池用包装材料在更低温区域开封的优选的第三方式如下所述。
在本发明的电池用包装材料中,密封层4依次具有含有酸改性聚烯烃的第一密封层、和第二密封层,在密封层4中,以第一密封层4a 位于金属层3侧、第二密封层4b位于最内层的方式配置,第一密封层 4a含有选自乙烯乙酸乙烯酯共聚物、丙烯酸树脂、苯乙烯聚合物和萜烯酚醛树脂中的至少1种。开封温度通常为150℃以下。
(第一密封层)
在使其在低温区域开封的第三方式中,优选第一密封层4a除了含有酸改性聚烯烃之外,还含有选自乙烯乙酸乙烯酯共聚物、丙烯酸树脂、苯乙烯聚合物和萜烯酚醛树脂中的至少1种。由此,能够将第一密封层4a的熔点保持在一定范围、并且降低软化点,在电池达到设定温度T℃之前暴露于高温的情况下,第一密封层4a软化,例如如图3、 4、7、8所示,金属层3与密封层4的界面或密封层4的内部的至少一部分能够剥离。之后,发生了膨润的密封层4产生微细的开裂(针孔等),能够将电池内部的气体平稳地放出。在剥离了的至少一部分的密封层4产生微细的开裂之前的过程中,密封层4的剥离了的部分由于内压而拉伸,维持密封状态而发生膨润,在这种情况下,能够将电池内部的气体更平稳地放出。虽然该理由的详细情况尚不明确,但是可以认为由于乙烯乙酸乙烯酯共聚物、丙烯酸树脂、苯乙烯聚合物和萜烯酚醛树脂都是与形成密封层4的酸改性聚烯烃或构成金属层3的金属的粘接性高的粘接性树脂,因而能够引发这样的平稳的开封。并且,通过第一密封层4a含有选自乙烯乙酸乙烯酯共聚物、丙烯酸树脂、苯乙烯聚合物和萜烯酚醛树脂中的至少1种,将密封层4彼此热封时的密封强度提高,并且金属层3与密封层4之间的层压强度也提高。虽然其理由尚不明确,但是可以认为与上述同样,这些树脂都是与形成密封层4的酸改性聚烯烃或构成金属层3的金属的粘接性高的粘接性树脂,因而密封强度和层压强度提高。
乙烯乙酸乙烯酯共聚物可以是被羧酸等酸改性后的酸改性乙烯乙酸乙烯酯共聚物。并且,丙烯酸树脂只要是丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸等均聚或共聚而得到的树脂即可,没有特别限制。苯乙烯聚合物可以是苯乙烯的均聚物,也可以是与其他单体的共聚物。萜烯酚醛树脂只要是将萜烯单体与酚共聚而得到的树脂即可,没有特别限制。在第一密封层4a中,乙烯乙酸乙烯酯共聚物、丙烯酸树脂、苯乙烯聚合物和萜烯酚醛树脂可以分别单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。作为第一密封层4a中的乙烯乙酸乙烯酯共聚物、丙烯酸树脂、苯乙烯聚合物和萜烯酚醛树脂的含量的合计,没有特别限制,从在电池升温时,在达到设定温度之前,密封层4的剥离了的部分形成袋状(内袋),适当地维持将电池元件密封的状态,在达到设定温度后,能够以更平稳的条件引发开封的观点、以及进一步提高上述的密封强度和层压强度的观点出发,优选列举5质量%以上、更优选10~ 90质量%、进一步优选15~85质量%。
(第二密封层)
在第二方式中,第二密封层4b可以与上述的第一方式相同。其中,在第三方式中,优选第二密封层4b的熔点Tm2与第一密封层4a的熔点 Tm1满足以下的关系。
Tm2≥Tm1
即,由于第二密封层4b的熔点Tm2在第一密封层4a的熔点Tm1以上,例如如图3、4、7、8的B所示,密封层4的剥离了的部分形成袋状(内袋),能够适当地维持将电池元件密封的状态。并且,一旦达到开封温度,就会迅速地转变为例如图3、4、7、8的C所示的状态,在密封层4的剥离了的区域产生针孔等的微细的开裂,能够以更平稳的条件形成开封状态。从这样的观点出发,更优选第二密封层4b的熔点Tm2与第一密封层4a的熔点Tm1满足以下的关系。
Tm2≥Tm1+5
其中,第二方式中的第二密封层4b的熔点Tm2和第二密封层4b 的软化点Ts2的算出方法分别与上述相同。
另外,作为第二密封层4b的熔点Tm2,没有特别限制,从在电池升温时,在达到开封温度之前,密封层4的剥离了的部分形成袋状(内袋),适当地维持将电池元件密封的状态,在达到开封温度后,以更平稳的条件引发开封的观点出发,优选列举100~160℃、更优选105~ 150℃、进一步优选110~140℃。另外,作为第二密封层4b的软化点 Ts2,没有特别限制,从同样的观点出发,优选列举60~150℃、更优选65~140℃、进一步优选70~120℃。
(第三密封层等)
在第三方式中,第三密封层4c等可以与上述的第一方式相同。
F.绝缘层设置于金属层与密封层之间的情况
[绝缘层6]
在本发明中,可以如图9所示,在金属层3与密封层4之间设置绝缘层6。在具有绝缘层6的情况下,如后所述,可以得到以如下方式设定的电池中使用的电池用包装材料:升温到100~160℃之间规定的设定温度T℃时,在达到T℃之前,包装材料不开封,在达到T℃后包装材料迅速开封。
绝缘层6由含有酸改性聚烯烃树脂和固化剂的树脂组合物形成。在本发明的电池用包装材料中,通过在金属层3与密封层4之间设置这样的由特定的树脂组合物形成的绝缘层6,即使在电极活性物质或电极板的碎片等的微小异物存在于电池元件与密封层4之间的情况下,也能够提高电池用包装材料的绝缘性和耐久性。
作为形成绝缘层6的酸改性聚烯烃树脂,没有特别限制,优选由不饱和羧酸或其酸酐改性后的酸改性聚烯烃树脂、以及由不饱和羧酸或其酸酐和(甲基)丙烯酸酯改性后的酸改性聚烯烃树脂的至少一种。在此,所谓由不饱和羧酸或其酸酐改性后的酸改性聚烯烃树脂是通过用不饱和羧酸或其酸酐对聚烯烃树脂进行改性而得到的。此外,所谓由不饱和羧酸或其酸酐和(甲基)丙烯酸酯改性后的酸改性聚烯烃树脂是通过并用不饱和羧酸或其酸酐和(甲基)丙烯酸酯、对聚烯烃树脂进行改性而得到的。
被改性的聚烯烃树脂只要是至少含有烯烃作为单体单元的树脂即可,没有特别限定。聚烯烃树脂例如可以由聚乙烯系树脂和聚丙烯系树脂的至少一种构成,优选由聚丙烯系树脂构成。聚乙烯系树脂例如可以由均聚乙烯和乙烯酯共聚物的至少一种构成。聚丙烯系树脂例如可以由均聚丙烯和丙烯共聚物的至少一种构成。作为丙烯共聚物,可以列举乙烯-丙烯共聚物、丙烯-丁烯共聚物、乙烯-丙烯-丁烯共聚物等的丙烯与其他烯烃的共聚物等。从进一步提高电池用包装材料的绝缘性和耐久性的观点出发,聚丙烯系树脂所含的丙烯单元的比例优选为50摩尔%~100摩尔%左右、更优选为80摩尔%~100摩尔%左右。另外,从进一步提高电池用包装材料的绝缘性和耐久性的观点出发,聚乙烯系树脂所含的乙烯单元的比例优选为50摩尔%~100摩尔%左右,更优选为80摩尔%~100摩尔%左右。乙烯酯共聚物和丙烯共聚物可以分别为无规共聚物、嵌段共聚物的任意种。另外,乙烯酯共聚物和丙烯共聚物可以分别为结晶性、非晶性的任意种,也可以为它们的共聚物或混合物。聚烯烃树脂可以由1种的均聚物或共聚物形成,也可以由2种以上的均聚物或共聚物形成。
作为不饱和羧酸,例如可以列举丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、富马酸、巴豆酸等。另外,作为酸酐,优选上述例示的不饱和羧酸的酸酐,更优选马来酸酐和衣康酸酐。在聚烯烃树脂的改性时,不饱和羧酸可以仅使用1种,也可以使用2种以上。
作为(甲基)丙烯酸酯,例如可以列举(甲基)丙烯酸与碳原子数为1~30的醇的酯化物,优选(甲基)丙烯酸与碳原子数为1~20 的醇的酯化物。作为(甲基)丙烯酸酯的具体例,可以列举(甲基) 丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸硬脂酯等。在聚烯烃树脂的改性时,(甲基) 丙烯酸酯可以仅使用1种,也可以使用2种以上。
酸改性聚烯烃树脂中的不饱和羧酸或其酸酐的比例分别优选为 0.1质量%~30质量%左右,更优选为0.1质量%~20质量%左右。通过使其为这样的范围,能够进一步提高电池用包装材料的绝缘性和耐久性。
另外,酸改性聚烯烃树脂中的(甲基)丙烯酸酯的比例优选为0.1 质量%~40质量%左右,更优选为0.1质量%~30质量%左右。通过使其为这样的范围,能够进一步提高电池用包装材料的绝缘性和耐久性。
酸改性聚烯烃树脂的重均分子量优选为6000~200000左右、更优选为8000~150000左右。通过使其为这样的范围,能够使绝缘层6对金属层3和密封层4的亲和性稳定化,因而能够使金属层3与密封层4 的粘接性长期稳定化。并且,由于也能够使耐热性提高,因而能够进一步提高电池用包装材料的绝缘性和耐久性。其中,酸改性聚烯烃树脂的重均分子量是指在使用聚苯乙烯作为标准试样的条件下测得的、由凝胶渗透色谱(GPC)测得的值。
在酸改性聚烯烃树脂中,聚烯烃树脂的改性方法没有特别限定,例如可以使不饱和羧酸或其酸酐和/或(甲基)丙烯酸酯与聚烯烃树脂共聚。作为这样的共聚,可以列举无规共聚、嵌段共聚、接枝共聚(接枝改性)等,优选接枝共聚。
固化剂只要能够使上述的酸改性聚烯烃树脂固化即可,没有特别限定。作为固化剂,例如可以列举后述的粘接层5中例示的固化剂。
从提高绝缘层6的机械强度等的观点出发,固化剂可以由2种以上的化合物构成。
在树脂组合物中,固化剂的含量相对于酸改性聚烯烃树脂100质量份优选处于0.1质量份~50质量份的范围内、更优选处于0.1质量份~30质量份的范围内。另外,在树脂组合物中,固化剂的含量,相对于酸改性聚烯烃树脂中的羧基1当量,以固化剂中的反应基计,优选处于1当量~30当量的范围内、更优选处于1当量~20当量的范围内。由此,能够进一步提高电池用包装材料的绝缘性和耐久性。
另外,通过在绝缘层6中添加烯烃系橡胶态添加剂和/或烃系蜡,能够使绝缘层6具有更高的柔软性、抑制由于压缩时的应力分散引起的夹杂异物时的破损、并且能够防止拉伸时的微细裂纹等。作为烯烃系橡胶态添加剂,可以列举三井化学的Tafmer P、Tafmer A、Tafmer H、 Tafmer XM、Tafmer BL、Tafmer PN或住友化学的Tafcelene等的α烯烃共聚物等。另外,作为烃系蜡,可以列举石蜡等。
在电池的制造工序中,有时电极活性物质或电极板的碎片等的微小异物会附着在密封层的表面,由此可能导致密封层出现薄的部分或贯通孔,导致绝缘性降低。相对于此,在本发明的电池用包装材料中形成绝缘层6,该绝缘层6由上述那样的含有酸改性聚烯烃树脂和固化剂的树脂组合物形成,在热封时等施加热时具有高的耐热机械强度,柔软性也高,能够抑制由于弯曲等应力而产生微细裂纹。因此,即使在密封层4形成了容易在薄的部分产生的微细裂纹、由异物等造成的贯通孔、在夹杂有电解液的状态进行热封时产生的密封层4的因发泡而引起的空隙等的情况下,通过绝缘层6,也能够防止电解液直接与金属层接触,能够保护金属层3。并且,即使在密封层4夹杂有异物等时等的情况下,通过耐热性高、机械强度和柔软性也高的绝缘层6,也能够防止因异物引起的电池用包装材料的绝缘性降低。
另外,绝缘层6除了由含有酸改性聚烯烃树脂和固化剂的树脂组合物形成以外,以满足下述式(1)的关系的方式设定。
-10≤TA-T≤-5 (1)
T:100~160℃之间规定的设定温度(℃)
TA:绝缘层的熔点(℃)
通过这样将绝缘层6的熔点TA设定为比设定温度T低规定范围的值,在电池达到T℃之前暴露于高温的情况下,绝缘层6变为熔融状态。绝缘层6的至少一部分能够从金属层3与绝缘层6的界面剥离。然后,从金属层3剥离了的至少一部分的绝缘层6与后述的密封层4一起由于内压而拉伸,维持密封状态并发生膨润,之后,在发生了膨润的绝缘层6和密封层4达到T℃后的30分钟以内,产生微细的开裂(针孔等),能够将电池内部的气体平稳地放出。T优选为140~160℃之间规定的设定温度(℃)。
在此,绝缘层6的熔点TA是与上述的第一密封层4a的熔点Tm1同样操作算出的值。
由于树脂的熔点由分子量、构成单体的种类和比率等决定,因而绝缘层6中配合的酸改性聚烯烃树脂的分子量、构成单体的种类和比率等可以适当设定,以满足绝缘层6的熔点的范围。
绝缘层6的厚度只要为适合于电池用包装材料的厚度即可,没有特别限定,例如可以为0.1μm~20μm左右、优选为0.5μm~15μm左右。本发明的电池用包装材料,为了适合电池的形状而成型为各种形状,也需求一定程度的柔软性。在电池用包装材料中,通过使绝缘层6的厚度为这样的范围,能够保持电池用包装材料的柔软性、并进一步提高绝缘性和耐久性。
绝缘层6可以为2层以上的多层结构。由此,即使在第一绝缘层与密封层4一起也形成了薄的部分或贯通孔的情况下,也能够利用第二、第三绝缘层来确保绝缘性。
[具有绝缘层时的密封层]
在本发明的电池用包装材料中,在具有绝缘层6的情况下,密封层4具有含有聚烯烃树脂的第一密封层4a。密封层4可以由多层形成,根据需要,可以从第一密封层4a侧向金属层3侧依次具有含有酸改性聚烯烃树脂和聚烯烃树脂的至少一种的第二密封层4b、含有酸改性聚烯烃树脂和聚烯烃树脂的至少一种的第三密封层4c等。在密封层4由多层形成的情况下,在组装电池时,具备以含有聚烯烃树脂的第一密封层4a位于电池用包装材料的最内层的方式配置的层结构。
(第一密封层)
第一密封层4a是含有聚烯烃树脂、位于电池用包装材料的最内层的层。作为形成第一密封层4a所使用的聚烯烃树脂,以满足上述熔点为限,没有特别限制,例如可以列举上述例示的树脂。
第一密封层4a可以仅由聚烯烃树脂形成,也可以根据需要含有聚烯烃树脂以外的树脂。在第一密封层4a含有聚烯烃树脂以外的树脂的情况下,关于第一密封层4a中的聚烯烃的含量,只要不妨碍本发明的效果即可,没有特别限制,例如可以列举10~95质量%、优选30~90 质量%、更优选50~80质量%。
在第一密封层4a中,作为聚烯烃树脂以外根据需要含有的树脂,例如可以列举酸改性聚烯烃树脂等。作为酸改性聚烯烃树脂,可以列举上述例示的树脂。并且,作为改性所使用的不饱和羧酸或其酸酐,可以列举上述例示的物质。
在第一密封层4a含有聚烯烃树脂以外的树脂的情况下,关于该树脂的含量,可以在不妨碍本发明的目的的范围内适当设定。例如,在第一密封层4a中含有酸改性聚烯烃树脂的情况下,作为第一密封层4a 中的酸改性聚烯烃树脂的含量,通常可以列举5~60质量%、优选10~ 50质量%、更优选20~40质量%。
另外,第一密封层4a除了含有聚烯烃树脂以外,以满足下述式(2) 的方式设定。
-5≤Tm1-T≤5 (2)
T:100~160℃之间规定的设定温度(℃)
Tm1:第一密封层的熔点(℃)
通过这样第一密封层4a的熔点Tm1设定在绝缘层6的熔点TA以上、且设定在与设定温度T相差5℃的温度区域内,在电池达到设定温度T ℃之前被暴露于高温,绝缘层6的至少一部分从金属层3与绝缘层6 的界面剥离,绝缘层6和密封层4以密封状态发生膨润时,能够抑制龟裂在绝缘层6和密封层4的内部发展、由于凝集破坏而引起急剧开封,能够产生微细的开裂(针孔等),在达到T℃后能够迅速地将电池内部的气体平稳地放出。并且,如果第一密封层4a的熔点Tm1被设定在超过设定温度T 5℃的温度区域内时,热封本身变得困难,存在密封强度不均衡、或者即使到达T℃也不能迅速地使密封层4开封的倾向。
其中,第一密封层4a的熔点Tm1的算出方法与绝缘层6的熔点TA的情况相同。
由于树脂的熔点由分子量、构成单体的种类和比率等决定,因而第一密封层4a中配合的聚烯烃树脂和根据需要配合的其他树脂的分子量、构成单体的种类和比率等可以适当设定,以满足第一密封层4a的熔点的范围。
作为第一密封层4a的厚度,例如可以列举5~40μm、优选10~ 35μm、更优选15~30μm。
(绝缘层与第一密封层的熔点的关系)
由于绝缘层6和第一密封层4a分别满足上述的熔点,从而满足0 ≤(Tm1-TA)≤15的关系。
(第二密封层)
第二密封层4b是在密封层4由多层形成的情况下,根据需要在第一密封层4a与绝缘层6之间设置的层。第二密封层4b含有聚烯烃树脂和酸改性聚烯烃的至少一种。作为形成第二密封层所使用的聚烯烃树脂和酸改性聚烯烃,分别可以列举与第一密封层4a相同的物质。
第二密封层4b以具备上述熔点为限,可以仅由酸改性聚烯烃树脂和聚烯烃树脂的任意一方形成,也可以根据需要含有其他的树脂。在第二密封层4b含有酸改性聚烯烃的情况下,关于第二密封层4b中的酸改性聚烯烃树脂的含量,只要不妨碍本发明的效果即可,没有特别限制,例如可以列举5~95质量%、优选10~90质量%、更优选20~ 80质量%。另外,在第二密封层4b含有聚烯烃树脂的情况下,关于第二密封层4b中的聚烯烃树脂的含量,只要不妨碍本发明的效果即可,没有特别限制,例如可以列举5~95质量%、优选10~90质量%、更优选20~80质量%。
并且,第二密封层4b以满足下述式(3)的方式设定。
5≤Tm2-T≤10 (3)
T:100~160℃之间规定的设定温度(℃)
Tm2:第二密封层的熔点(℃)
通过这样第二密封层的熔点Tm2被设定在绝缘层的熔点TA以上、且比设定温度T高5℃~10℃的区域内,即使在电池达到设定温度T ℃之前被暴露于高温,绝缘层6形成熔融状态,绝缘层6的至少一部分从金属层3与绝缘层6的界面剥离,第二密封层4b也会由于内压而膨润,并且发挥功能以维持密封状态,在达到设定温度T℃后,迅速地产生微细的开裂(针孔等),能够将电池内部的气体平稳地放出。并且,由于第二密封层4b的熔点Tm2被设定在绝缘层6的熔点TA以上、且与第一密封层的熔点Tm1同等或以上,即使在升温到设定温度T℃的情况下,也能够使其具备优异的绝缘性。
其中,第二密封层4b的熔点Tm2的算出方法与绝缘层6的熔点TA的情况相同。
由于树脂的熔点由分子量、构成单体的种类和比率等决定,因而第二密封层4b中配合的酸改性聚烯烃和根据需要配合的其他树脂的分子量、构成单体的种类和比率等可以适当设定,以满足第二密封层4b 的熔点的范围。
此外,作为第二密封层4b的厚度,例如可以列举5~40μm、优选 10~35μm、更优选15~30μm。
(绝缘层和第二密封层的各熔点的关系)
通过绝缘层6和第二密封层4b分别满足上述的熔点,满足10≤ (Tm2-TA)≤20的关系。
(第三密封层)
第三密封层4c是在密封层4由多层形成的情况下,根据需要在第二密封层4b与绝缘层6之间设置的层。第三密封层4c可以由与第二密封层4b同样的树脂形成。并且,第三密封层4c的熔点、厚度等均可以与第二密封层4b相同。
(具有绝缘层时的密封层4的厚度)
作为具有绝缘层6时的密封层4的厚度,可以基于第一密封层4a、根据需要设置的第二密封层、第三密封层等各自的厚度确定,例如可以列举15~120μm、优选60~80μm、更优选30~60μm。
[粘接层5]
在本发明的电池用包装材料中,为了将金属层3与密封层4牢固地粘接等,可以如图2所示进一步在金属层3与密封层4之间设置粘接层5。粘接层5可以由1层形成,也可以由多层形成。
粘接层5由能够将金属层3与密封层4粘接的树脂形成。作为形成粘接层5的树脂,只要是能够将金属层3与密封层4粘接的树脂即可,没有特别限制,优选列举上述的酸改性聚烯烃、聚酯树脂、氟系树脂、聚醚系树脂、聚氨酯系树脂、环氧系树脂、酚醛树脂系树脂、聚酰胺系树脂、聚烯烃系树脂、聚乙酸乙烯酯系树脂、纤维素系树脂、 (甲基)丙烯酸系树脂、聚酰亚胺系树脂、氨基树脂、橡胶、硅系树脂等。形成粘接层5的树脂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
粘接层5可以仅由这些树脂的至少1种形成,也可以根据需要含有除此以外的树脂成分。在粘接层5含有除此以外的树脂成分的情况下,关于密封层4中的酸改性聚烯烃、聚酯树脂、氟系树脂、聚醚系树脂、聚氨酯系树脂、环氧系树脂、酚醛树脂系树脂、聚酰胺系树脂、聚烯烃系树脂、聚乙酸乙烯酯系树脂、纤维素系树脂、(甲基)丙烯酸系树脂、聚酰亚胺系树脂、氨基树脂、橡胶和硅系树脂的含量,只要不妨碍本发明的效果即可,没有特别限制,例如可以列举10~95质量%、优选30~90质量%、更优选50~80质量%。
另外,优选粘接层5还含有固化剂。通过粘接层5含有固化剂,能够提高粘接层5的机械强度,有效地提高电池用包装材料的绝缘性。固化剂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
固化剂只要能够使酸改性聚烯烃、聚酯树脂、氟系树脂、聚醚系树脂、聚氨酯系树脂、环氧系树脂、酚醛树脂系树脂、聚酰胺系树脂、聚烯烃系树脂、聚乙酸乙烯酯系树脂、纤维素系树脂、(甲基)丙烯酸系树脂、聚酰亚胺系树脂、氨基树脂、橡胶或硅系树脂固化即可,没有特别限定。作为固化剂,例如可以列举多官能异氰酸酯化合物、碳化二亚胺化合物、环氧化合物、噁唑啉化合物等。
多官能异氰酸酯化合物只要是具有2个以上异氰酸酯基的化合物即可,没有特别限定。作为多官能异氰酸酯化合物的具体例,可以列举异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、将它们聚合化或三聚化(nurated)而得到的产物、它们的混合物或者与其他聚合物的共聚物等。
碳化二亚胺化合物只要是具有至少1个碳化二亚胺基(-N=C= N-)的化合物即可,没有特别限定。作为碳化二亚胺化合物,优选具有至少2个以上碳化二亚胺基的聚碳化二亚胺化合物。作为特别优选的碳化二亚胺化合物的具体例,可以列举具有下述通式(5)所示的重复单元的聚碳化二亚胺化合物、具有下述通式(6)所示的重复单元的聚碳化二亚胺化合物和下述通式(7)所示的聚碳化二亚胺化合物
[通式(5)中,n为2以上的整数。]
[通式(6)中,n为2以上的整数。]
[通式(7)中,n为2以上的整数。]
在通式(4)~(7)中,n通常为30以下的整数、优选为3~20 的整数。
环氧化合物只要是具有至少1个环氧基的化合物即可,没有特别限定。作为环氧化合物,例如可以列举双酚A二缩水甘油醚、改性双酚A二缩水甘油醚、酚醛清漆缩水甘油醚、丙三醇聚缩水甘油醚、聚丙三醇聚缩水甘油醚等的环氧树脂。
噁唑啉化合物只要是具有噁唑啉骨架的化合物即可,没有特别限定。作为噁唑啉化合物,具体而言,可以列举日本触媒株式会社生产的Epocros系列等。
从提高粘接层5的机械强度等的观点出发,固化剂可以由2种以上的化合物构成。
在粘接层5中,固化剂的含量,相对于酸改性聚烯烃、聚酯树脂、氟系树脂、聚醚系树脂、聚氨酯系树脂、环氧系树脂、酚醛树脂系树脂、聚酰胺系树脂、聚烯烃系树脂、聚乙酸乙烯酯系树脂、纤维素系树脂、(甲基)丙烯酸系树脂、聚酰亚胺系树脂、氨基树脂、橡胶或硅系树脂100质量份,优选处于0.1质量份~50质量份的范围内、更优选处于0.1质量份~30质量份的范围内。另外,在粘接层5中,固化剂的含量,相对于酸改性聚烯烃等的各树脂中的羧基1当量,以固化剂中的反应基计,优选处于1当量~30当量的范围内、更优选处于1 当量~20当量的范围内。由此,能够进一步提高电池用包装材料的绝缘性和耐久性。
在粘接层5含有固化剂的情况下,粘接层5可以由双液固化型粘接树脂形成,也可以由单液固化型粘接树脂形成。并且,粘接剂的粘接机理也没有特别限制,可以为化学反应型、溶剂挥发型、热熔融型、热压型、UV或EB等电子射线固化型等的任意类型。
从更优选地发挥本发明的电池用包装材料的密闭性和开封性的观点出发,作为粘接层5的熔点Tm2,优选列举90~245℃、更优选100~230℃。另外,从同样的观点出发,作为粘接层5的软化点Ts2,优选列举70~180℃、更优选80~150℃。
其中,粘接层5的熔点Tm2、软化点Ts2的算出方法与密封层4的情况相同。
作为粘接层5的厚度,没有特别限制,优选列举0.01μm以上、更优选0.05~20μm。其中,在粘接层5的厚度低于0.01μm时,有时难以使金属层3与密封层4之间稳定地粘接。
4.电池用包装材料的制造方法
关于本发明的电池用包装材料的制造方法,只要能够获得将规定组成的各层叠层而成的叠层体即可,没有特别限制,例如可以例示以下的方法。
首先,形成基材层1、根据需要的粘接层2、金属层3依次叠层的叠层体(以下有时记作“叠层体A”)。具有粘接层2时的叠层体A的形成,具体而言,可以通过利用热层压法、多层层压法、干式层压法、熔融挤出法、共挤出法或它们的组合等将基材层1、粘接层2和根据需要对表面进行了化学转化处理的金属层3叠层而进行。其中,在形成叠层体A时,通过进行熟化处理、加水处理、加热处理、电子射线处理、紫外线处理等,能够提高粘接层2所带来的基材层1与金属层3 的粘接的稳定性。此外,作为将基材层1直接叠层在金属层3上形成叠层体A的方法,可以列举利用热层压法、溶液涂敷法、熔融挤出法、共挤出法或它们的组合等使其叠层的方法。此时,通过进行熟化处理、加水处理、加热处理、电子射线处理、紫外线处理等,能够提高基材层1与金属层3的粘接的稳定性。
在利用干式层压法形成叠层体A时,例如,能够使构成粘接层2 的树脂溶解或分散在水或有机溶剂中,将该溶解液或分散液涂敷到基材层1之上,使水或有机溶剂干燥,从而在基材层1上形成粘接层2,之后加热压接金属层3而进行。
利用热层压法形成叠层体A例如能够如下进行,预先准备基材层 1和粘接层2叠层而成的多层膜,将金属层3重叠于粘接层2,利用加热辊,一边用基材层1和金属层3夹着粘接层2一边进行热压接。此外,利用热层压法形成叠层体A也可以如下进行,预先准备金属层3和粘接层2叠层而成的多层膜,将基材层1重叠于经过加热的金属层3 和粘接层2,一边用基材层1和金属层3夹着粘接层2一边进行热压接。
其中,热层压法中预先准备的基材层1和粘接层2叠层而成的多层膜如下形成:在构成基材层1的树脂膜上熔融挤出或者溶液涂敷(液态涂敷)构成粘接层2的粘接剂,进行叠层并使其干燥,之后,以构成粘接层2的粘接剂的熔点以上的温度进行烘烤。通过进行烘烤,金属层3与粘接层2的粘接强度提高。并且,在热层压法中预先准备的金属层3和粘接层2叠层而成的多层膜也可以如下形成:同样在构成金属层3的金属箔上熔融挤出或者溶液涂敷构成粘接层2的粘接剂,进行叠层并使其干燥,之后,以构成粘接层2的粘接剂的熔点以上的温度进行烘烤。
另外,利用多层层压法形成叠层体A例如可以如下进行:将构成粘接层2的粘接剂熔融挤出到金属层3的上表面,将构成基材层1的树脂膜贴合于金属层。此时,优选在贴合树脂膜并进行预粘接后,再次进行加热进行主粘接。其中,在多层层压法中,也可以由不同种类的树脂使粘接层2多层化。此时,预先准备基材层1和粘接层2叠层而成的多层膜,在金属层3的上表面熔融挤出构成粘接层2的粘接剂,通过热层压法与多层的树脂膜叠层即可。由此,构成多层膜的粘接层2 与叠层在金属层3的上表面的粘接层2粘接,形成2层的粘接层2。在利用不同种类的树脂使粘接层2多层化的情况下,可以预先准备金属层3和粘接层2叠层而成的多层膜,在基材层1上熔融挤出构成粘接层2的粘接剂,将其与金属层3上的粘接层2叠层。由此,在多层的树脂膜与基材层1之间形成2层由不同的粘接剂构成的粘接层2。
接着,在叠层体A的金属层3上叠层密封层4。密封层4在叠层体A的金属层3上的叠层可以利用共挤出法、热层压法、多层层压法、涂敷法或它们的组合等进行。例如,在不设置粘接层5的情况下,密封层4能够通过利用熔融挤出法、热层压法、涂敷法等在金属层3上形成密封层4。另外,在设置粘接层5的情况下,能够在利用熔融挤出法、热层压法、涂敷法等在金属层3上形成粘接层5之后,按照同样的方法形成密封层4。还可以进行在金属层3上将粘接层5和密封层4 同时熔融挤出的共挤出法。并且,还能够进行在金属层3上熔融挤出粘接层5、并且贴合膜状的密封层4的多层层压法。在密封层4由2 层形成的情况下,例如可以列举在金属层3上将粘接层5和密封层4 的1层共挤出、之后利用热层压法贴合密封层4的另1层的方法。还可以列举在金属层3上将粘接层5和密封层4的1层共挤出、并且贴合膜状的密封层4的另1层的方法等。其中,在密封层4为3层以上的情况下,能够进一步利用熔融挤出法、热层压法、涂敷法等形成密封层4。
如上所述操作,形成含有基材层1/根据需要形成的粘接层2/根据需要对表面实施了化学转化处理的金属层3/根据需要形成的粘接层5/密封层4的叠层体。为了使粘接层2的粘接性更牢固,可以进一步进行热辊接触、热风、近红外线或远红外线照射、介电加热、热电阻加热等的加热处理。作为这样的加热处理的条件,例如可以列举 150~250℃、1~10小时。
另外,在本发明的电池用包装材料中,为了使制膜性、叠层化加工、最终产品的2次加工(包装化、压花成型)适应性等提高或稳定化,构成叠层体的各层可以根据需要实施电晕处理、喷砂处理、酸化处理、臭氧处理等的表面活性化处理。
使用本发明的电池用包装材料包装电池元件时,2片电池用包装材料可以使用相同的材料,也可以使用不同的材料。在使用不同的2片电池用包装材料包装电池元件的情况下,作为各电池用包装材料的叠层结构的具体例,例如可以例示如下。一个电池用包装材料:基材层1 (尼龙层)/粘接层2(双液固化型聚酯树脂层)/金属层3(铝箔层) /粘接层5(酸改性聚丙烯层)/密封层4(聚丙烯层),另一个电池用包装材料:基材层1(丙烯酸-聚氨酯涂层)/金属层3(不锈钢层) /粘接层5(氟系树脂层)/密封层4(聚丙烯)。
5.电池用包装材料的特性和用途
本发明的电池用包装材料,在电池内的压力和温度的上升达到某一定的水准之前,能够维持将电池元件密封的状态,并且,在电池内的压力或温度的上升达到持续发展的状态的时刻,迅速且平稳地开封,能够抑制电池用包装材料的过度膨胀、电池反应的失控、着火等。特别是在本发明的电池用包装材料中,在电池内的压力或温度的上升达到某一定的水准之前,在金属层3与密封层4的外侧表面之间的至少一部分发生剥离,在发生了剥离的部分形成内袋,之后,内袋裂开,包装材料开封,在这种情况下,能够更平稳地开封、更有效地抑制电池用包装材料的过度膨胀、电池反应的失控、着火等。作为本发明的电池用包装材料的更具体的特性,例如能够具备如下特性:在将密封层4彼此热封而形成了密封空间的状态下,在大气压下,以5℃/分钟的升温速度从室温25℃开始升温时,在达到100~160℃的范围内的某一定温度(设定温度T℃)之前,包装材料不开封,之后,包装材料平稳地开封。例如,本发明的电池用包装材料能够具备如下特性:在以下所示的加热条件下,在达到上述的某一定的温度之前,包装材料不开封,在达到开封温度后,平稳地开封。
<加热条件>
(1)在切断成纵向80mm和横向150mm的形状的电池用包装材料的中心部,形成深度3mm、纵向35和横向50mm的凹部,成型为在凹部的周围具有边缘部的形状。
(2)以上述成型后的电池用包装材料的密封层4与另1片未成型的电池用包装材料的密封层4相对的方式,将边缘部重叠,将该边缘部热封(175℃、面压1.4MPa、3秒钟),形成具有被密封的内部空间 (压力1atm)的盒子状。
(3)在大气压下将上述制成盒子状的电池用包装材料放入烘箱,以5℃/分钟的升温速度加热到100~160℃之间的设定温度T℃,在达到设定温度T℃后,维持设定温度T℃。
并且,在上述项目A~F所示的具体方式中,能够具备如下特性:在如下所述的加热条件下,在达到上述的某一定的温度之前,包装材料不开封,在达到开封温度后,平稳地开封。其中,规定的设定温度T 优选设定在140~160℃之间,根据作为包装对象的电池的种类、用途、安全性的基准等该设定温度有所不同。例如,根据安全性的基准,有上述设定温度T设定于140℃的电池,也有上述设定温度T设定于160 ℃的电池。本发明的电池用包装材料,可以作为具备与作为适用对象的电池所要求的上述设定温度相适应的密封性和开封性的包装材料提供。并且,在达到上述电池所要求的T℃后转变为开封状态的时间,在能够确保安全性的范围内确定,根据电池的种类和用途、升温速度等而有所不同,通常为60分钟以内,进一步优选30分钟以内,该电池用包装材料能够满足该时间。
<加热条件>
(1)在切断为纵向80mm和横向150mm的形状的电池用包装材料的中心部,形成深度3mm、纵向35和横向50mm的凹部,成型为在凹部的周围具有边缘部的形状。准备2片成型为这样形状的电池用包装材料。
(2)以2片上述成型的电池用包装材料的密封层彼此相对的方式,将边缘部热封(175℃、3秒、面压1.4MPa),形成具有被密封的内部空间(压力1atm)的盒子状。
(3)将上述制成盒子状的电池用包装材料放入能够减压的烘箱内,将烘箱内的压力设定为0atm,以3℃/分钟的升温速度加热到 100~160℃之间规定的设定温度T℃,在达到设定温度T℃后,维持设定温度T℃。
其中,在使电池用包装材料在低温区域开封的上述的第一~第三方式中,上述加热条件(3)的加热温度为电池用包装材料开封为止的温度,例如在达到150℃的时刻不开封的情况下,维持150℃,测定从达到150℃后到开封为止的时间。在该试验中,加热温度的上限不限定于150℃,可以在升温到任意设定的开封温度(例如100~160℃之间的温度)后,维持该温度,测定从到达该温度后到开封为止的时间,评价特性。
从更有效地发挥本发明的电池用包装材料的密闭性和开封性的观点出发,在本发明的电池用包装材料中,作为25℃时金属层3与密封层4之间的层压强度,优选列举3(N/15mm)以上、更优选4~20 (N/15mm)。在25℃时的该层压强度过低时,可能导致在到达设定温度之前开封。并且,从同样的观点出发,作为80℃时金属层3与密封层4之间的层压强度,优选列举2.5(N/15mm)以上、更优选3~20 (N/15mm)。在80℃时的该层压强度过低时,可能导致在低于80℃的温度开封。并且,从同样的观点出发,作为125℃时金属层3与密封层 4的层压强度,可以列举2.5(N/15mm)以下、更优选0.1~2.2(N/15mm)。在125℃时的该层压强度过高时,有时即使超过设定温度,电池用包装材料也不能迅速地开封,在温度和内压非常高的状态下急剧地发生开封,导致电池内部的电解液或电池元件飞出。
此外,从同样的观点出发,在本发明的电池用包装材料中,作为以密封层4彼此相对的状态进行热封(热封条件:190℃、面压1.0MPa、 3秒钟)后的部分的密封强度,在25℃时,优选列举30(N/15mm)以上、更优选40~200(N/15mm)。在25℃时的该密封强度过低时,可能导致在达到设定温度之前开封。并且,从同样的观点出发,在本发明的电池用包装材料中,作为以密封层4彼此相对的状态下进行热封 (热封条件:190℃、面压1.0MPa、3秒钟)后的部分的密封强度,在 125℃时,优选列举20(N/15mm)以下、更优选5~16(N/15mm)。在125℃时的该密封强度过高时,有时即使超过设定温度电池用包装材料也不能迅速地开封,在温度和内压达到非常高的状态下急剧地发生开封,可能导致电池内部的电解液或电池元件飞出。
并且,从同样的观点出发,在本发明的电池用包装材料中,在以密封层4彼此相对的状态下进行热封(热封条件:190℃、面压1.0MPa、 3秒钟)而得到的袋状的包装材料中,在该袋状的包装材料的内部空间含有电解液的状态下,以85℃放置24小时后,金属层与密封层的层压强度在85℃时优选为0.1(N/15mm)以上、更优选0.2(N/15mm)以上。在该与电解液接触时的层压强度过低时,有时存在电池在高温下保存的情况下、或者由于电池的充放电而产生的热量等,在金属层3 与密封层4之间出现脱层、电池用包装材料的强度变得不充分的情况。
本发明的电池用包装材料具备如上所述的开封特性,并且在开封时能够通过微细的开裂而平稳地开封。因此,本发明的电池用包装材料适合用作以在升温到某设定温度T℃时,在达到T℃之前包装材料不开封,在达到T℃后包装材料迅速地开封的方式设定的电池的包装用材料。其中,上述电池中规定的设定温度T例如在100~160℃之间、优选120~150℃之间设定,根据作为包装対象的电池的种类、用途、安全性的基准等,该设定温度有所不同。例如,根据安全性的基准,有设定温度T设定为100℃的电池,也有设定温度T设定为160℃的电池。本发明的电池用包装材料,可以作为具备与作为适用对象的电池所要求的设定温度相适应的密封性和开封性的包装材料提供。并且,上述电池所要求的在达到T℃后转变为开封状态的时间,在确保安全性的范围内规定,根据电池的种类或用途、升温速度等而有所不同,通常为 60分钟以内,进一步优选30分钟以内,本发明的电池用包装材料能够满足该时间。
本发明的电池用包装材料,具体而言,能够用于密封并收纳正极、负极、电解质等的电池元件,设计用于收纳该电池元件的空间。该空间例如可以通过将裁切为短形状的叠层片压制成型而形成。
进一步具体而言,将至少具备正极、负极和电解质的电池元件,用本发明的电池用包装材料,以与上述正极和负极分别连接的金属端子突出到外侧的状态下,以在电池元件的边缘能够形成凸缘部(密封层4彼此接触的区域)的方式被覆,将上述凸缘部的密封层4彼此热封使其密封,由此提供使用了电池用包装材料的电池。其中,在使用本发明的电池用包装材料收纳电池元件的情况下,以本发明的电池用包装材料的密封层4为内侧(与电池元件接触的面)的方式使用。
本发明的电池用包装材料可以用于一次电池、二次电池的任意电池,优选二次电池。关于适用本发明的电池用包装材料的二次电池的种类,没有特别限制,例如可以列举锂离子电池、锂离子聚合物电池、铅蓄电池、镍氢蓄电池、镍镉蓄电池、镍铁蓄电池、镍锌蓄电池、氧化银锌蓄电池、金属空气电池、多价阳离子电池、电容器(condenser)、电容器(capacitor)等。这些二次电池之中,作为本发明的电池用包装材料的适合的适用对象,可以列举锂离子电池和锂离子聚合物电池。
实施例
下面,例示实施例和比较例详细地对本发明进行说明。但本发明并不限定于实施例。
实施例1-17和比较例1-4
[电池用包装材料的制造]
利用干式层压法,在由双轴拉伸尼龙膜(厚度25μm)构成的基材层1上叠层由在两面实施了化学转化处理的铝箔(厚度40μm)构成的金属层3。具体而言,在铝箔一面上涂布双液型聚氨酯粘接剂(聚酯系的主剂和异氰酸酯系的固化剂),在金属层3上形成粘接层2(厚度 4μm)。接着,对金属层3上的粘接层2和基材层1进行加压加热贴合,之后以60℃实施24小时的熟化处理,由此制备基材层1/粘接层2/ 金属层3的叠层体。其中,用作金属层3的铝箔的化学转化处理通过如下操作进行:利用辊涂法将包含酚醛树脂、氟化铬化合物和磷酸的处理液涂布在铝箔的两面,使得铬的涂布量为10mg/m2(干燥重量),再以皮膜温度达到180℃以上的条件进行20秒的烘烤。
接着,分别按照表1记载的方法,在实施例1~3中在金属层3上叠层密封层4,在实施例4~17中在金属层3上叠层粘接层5和密封层 4。粘接层5、密封层4的构成如表1所示。另外,粘接层5和密封层 4的熔点是利用差示扫描热量测定法(DSC法)测定树脂的熔点而得到的值。粘接层5和密封层4的软化点是利用热机械分析法(TMA法) 测定树脂的软化点而得到的值。其中,在将树脂掺混的情况下,是测定各树脂的熔点和软化点、将它们按质量比加权平均而算出的值。由此得到含有基材层1/粘接层2/金属层3/粘接层5(在实施例1~3 中没有)/密封层4依次叠层的叠层体的电池用包装材料。
[电池用包装材料的密封性和开封性的评价]
将各电池用包装材料切断成80mm×150mm后,利用35mm× 50mm口径的成型模具(阴模)和与其对应的成型模具(阳模),以 0.4MPa冷成型为3.0mm的深度,在其中心部分形成凹部。在该凹部中设置厚度32mm×48mm×3mm的不锈钢制的板模拟地作为电池元件,之后填充3g电解液(由1M的LiPF6、与碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯(容量比1︰1︰1)的混合液构成)。接着,将另1片未成型的电池用包装材料以密封层彼此相对的方式从凹部上方重叠,将边缘部热封,制成模拟电池。其中,热封的条件为175℃、面压1.4MPa、 3秒钟。将所得到的模拟电池放入烘箱内,在大气压下以5℃/分钟的升温速度从室温25℃升温到150℃。并且在达到150℃后维持60分钟。另外,关于模拟电池的开封性的评价,目测观察在模拟电池形成了内袋的温度、内袋裂开的温度、在达到150℃的时刻内袋没有裂开的情况下达到150℃后到电池用包装材料开封为止的时间。并且,目测观察发生了剥离的位置。其中,温度利用安装在模拟电池外侧的热电偶测量。将结果示于表2。
[层压强度的测定]
在表2所示的各温度下,对于上述切断的各电池用包装材料,分别利用拉伸试验机(岛津制作所制、AGS-50D(商品名))将金属层和密封层以50mm/分钟的速度剥离10mm,将剥离时的最大强度作为层压强度。
[耐电解液性的确认]
将各电池用包装材料切断成80mm×150mm后,利用35mm× 50mm口径的成型模具(阴模)和与其对应的成型模具(阳模),以 0.4MPa冷成型为3.0mm的深度,在其中心部分形成凹部。在该凹部中填充上述的电解液3g,将另1片的电池用包装材料以密封层彼此相对的方式从凹部上方重叠,将边缘部热封。热封的条件为190℃、面压 1.0MPa、3秒钟。将其以85℃保存1天后开封,目测确认在金属层与密封层之间有无脱层。将结果示于表2。
[密封强度的测定]
以密封层彼此相对的方式重叠电池用包装材料,以190℃、面压 1.0MPa、3秒钟的条件进行热封之后,分别以表2记载的温度放置2 分钟后,用拉伸试验机(岛津制作所制、AGS-50D(商品名))将热封部的密封层以30mm/分钟的速度剥离10mm,将剥离时的最大强度作为密封强度。将结果示于表2。
[表1]
表1中表示的树脂以下所示。
[表2]
如表2所示,在实施例1~17的电池用包装材料中,在模拟电池被加热时,在金属层与密封层的外侧表面(最内层侧表面)之间的任一处发生剥离,形成了内袋。并且,之后内袋裂开,电池用包装材料迅速且平稳地开封。另一方面,在使用比较例1和3的电池用包装材料的情况下,即使模拟电池被加热也不发生剥离,未形成内袋。于是,在模拟电池的内部温度达到150℃时,模拟电池膨胀,在气体放出的同时,电解液一下子喷出,使得电解液向周围飞散。另外,比较例2的电池用包装材料,80℃时的层压强度过低,在填充了电解液之后,粘接层与密封层之间能够简单地用手剥离,不能作为电池用包装材料使用。另外,在比较例4的电池用包装材料中,80℃时的层压强度过低,导致在80℃的低温中在密封层内部发生急剧的剥离。由以上结果可知,本发明的电池用包装材料,为了发挥本发明的开封机理,优选调节密封层4、粘接层5等的组成、熔点等,使得如上所述层压强度在25℃时为3(N/15mm)以上、在80℃时为2.5(N/15mm)以上、在125℃时为2.5(N/15mm)以下,密封强度在25℃时为30(N/15mm)以上、在125℃时为20(N/15mm)以下。
实施例1A-12A和比较例1A-5A
[电池用包装材料的制造]
在由在单面涂布有滑爽剂的双轴拉伸尼龙膜(厚度25μm)构成的基材层1的未涂布滑爽剂的面上,通过干式层压法叠层由在两面实施了化学转化处理的铝箔(厚度40μm)构成的金属层3。具体而言,在铝箔的一面上涂布双液型聚氨酯粘接剂(多元醇化合物与芳香族异氰酸酯系化合物),在金属层3上形成粘接层2(厚度4μm)。接着,将金属层3上的粘接层2与基材层1加压加热贴合后,以40℃实施24小时的熟化处理,由此制备基材层1/粘接层2/金属层3的叠层体。其中,用作金属层3的铝箔的化学转化处理如下进行,利用辊涂法在铝箔的两面涂布包含酚醛树脂、氟化铬化合物和磷酸的处理液,使得铬的涂布量为10mg/m2(干燥重量),在以皮膜温度达到180℃以上的条件进行20秒钟烘烤。
接着,在上述叠层体的金属层3侧,将形成第一密封层的树脂成分和形成第二密封层的树脂成分以熔融状态共挤出,由此在金属层3 上叠层第一密封层(厚度25μm)和第二密封层(厚度25μm)。其中,形成第一密封层和第二密封层的树脂成分如表2A~4A所示。另外,各密封层的熔点是通过DSC法测得的值。由此,得到含有基材层1/ 粘接层2/金属层3/第一密封层/第二密封层依次叠层的叠层体的电池用包装材料。
[电池用包装材料的密封性和开封性的评价]
将各电池用包装材料切断为80mm×150mm后,利用35mm× 50mm口径的成型模具(阴模)和与其对应的成型模具(阳模),以 0.4MPa冷成型为3.0mm的深度,在其中心部分形成凹部。对于冷成型后的电池用包装材料,目测观察是否在基材层1侧的表面产生针孔,结果在任一电池用包装材料中均未看到针孔的出现。并且,将2片成型后的电池用包装材料以密封层彼此相对的方式重叠,将密封层彼此重合的边缘部热封(175℃、3秒、面压1.4MPa),形成具有密封的内部空间(压力1atm)的盒子状。将这样形成为盒子状的电池用包装材料放入能够减压的烘箱中,烘箱内的压力设定为0atm,以3℃/分钟的升温速度升温到设定温度T℃,维持T℃30分钟,分别在即将达到T℃前和达到T℃后30分钟的时刻,目测确认电池用包装材料的状态。其中,本性能评价将上述设定温度设定为140、150和160℃三组进行。
基于上述试验观察到的结果,按照以下的判定基准,进行各电池用包装材料的密封性和开封性的评价。
[表1A]
将所得到的结果示于表2A~4A。由该结果可知,在具备含有酸改性聚烯烃的第一密封层和含有聚烯烃的第二密封层的电池用包装材料中,在满足第一密封层的熔点Tm1与设定温度T之差(Tm1-T)在- 10℃以上-5℃以下、且第二密封层的熔点Tm2与设定温度T之差(Tm2-T)在-5℃以上+5℃以下的情况下,在达到设定温度T℃之前,密封层4的至少一部分从金属层3的界面剥离,密封层4形成袋状,维持内部的密封状态,并且,在达到设定温度T℃的30分钟后,在从金属层3剥离的部分的密封层4产生针孔样的微细的开裂,能够以平稳的状态引发开封。相对于此,在第一密封层的熔点Tm1与设定温度T 之差(Tm1-T)、和第二密封层的熔点Tm2与设定温度T之差(Tm2-T) 的任意一者不满足上述条件的情况下,在达到设定温度T℃之前形成开封状态、发生热封部分的凝集破坏或密封层的从根切断,或者在达到设定温度T℃30分钟后仍未形成开封状态。
[表2A]
设定温度为T为140℃的情况
表中,各树脂成分的简写符号如下。
A:利用马来酸改性的丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点130 ℃)
B:利用马来酸改性的丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点135 ℃)
a:丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点135℃)
b:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点145℃)
c:丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点145℃)
d:丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点128℃)
e:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点148℃)
[表3A]
设定温度T为150℃的情况
表中,各树脂成分的简写符号如下。
C:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点140℃)
D:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点145℃)
b:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点145℃)
f:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点155℃)
g:丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点138℃)
h:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点158℃)
[表4A]
设定温度T为160℃的情况
表中,各树脂成分的简写符号如下。
E:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点150℃)
F:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点155℃)
e:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点148℃)
f:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点155℃)
i:丙烯的均聚物(熔点165℃)
j:丙烯的均聚物(熔点168℃)
实施例13A
除了以下的方面以外,与实施例1A-12A同样操作,制作电池用包装材料。
·作为形成第一密封层的树脂,使用利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(MFR:7、熔点140℃)。
·作为形成第二密封层的树脂,使用丙烯-乙烯的无规共聚物 (MFR:7、熔点147℃),并配合作为滑爽剂的芥酸酰胺0.025质量%。
·使第一密封层的厚度为15μm、第二密封层的厚度为15μm。
实施例14A
除了第一密封层的厚度为20μm以外,与实施例13A同样操作,制作电池用包装材料。
实施例15A
除了芥酸酰胺的配合量为0.12质量%以外,与实施例13A同样操作,制作电池用包装材料。
实施例16A
除了芥酸酰胺的配合量为0.12质量%以外,与实施例14A同样操作,制作电池用包装材料。
实施例17A
除了在第一密封层中配合配合量为0.12质量%的芥酸酰胺以外,与实施例13A同样操作,制作电池用包装材料。
实施例18A
除了在第一密封层中配合配合量为0.12质量%的芥酸酰胺以外,与实施例14A同样操作,制作电池用包装材料。
[对于裂纹的绝缘性评价]
将实施例13A~18A中得到的电池用包装材料切断成150mm(MD 方向)×80mm(TD方向、横向)的片材后,利用35mm×50mm口径的成型模具(阴模)和与其对应的成型模具(阳模),以0.4MPa冷成型为3.0mm的深度,在片材的中心部分形成凹部。接着,将这些片材以第二密封层为内侧、沿MD方向(纵向)对折、切去端部使得折弯后的MD方向的长度为6.3mm,形成包装材料。在成型的包装材料的凹部设置粘贴有带板密封件的电极板的模拟单元(dummycell)(3.0mm ×49mm×29mm的PP嵌段),以模拟单元的板密封件部分出现在包装材料的密封部的方式固定。接着,使金属端子从包装材料的开口的1 边向外部伸出,将80mm的边以5mm宽度、以170℃、2.0MPa、5秒的条件进行热封。并且接着将6.3mm的一个边以5mm宽度、以170℃、 0.5MPa、3秒的条件进行热封,制作1边具有开口的包装型的外装体。将其在干燥室中干燥12小时。接着,在干燥后的外装体中加入电解液,将开口部以3mm宽度密封。以60℃将其在干燥室内保持5小时后,进行冷却,将剩余的6.3mm的一个边以3mm宽度、面压1.0MPa、密封温度170℃、密封时间3.0秒的条件密封。将该最终密封部分向成型凸部分的方向折弯90℃后复原,之后,使用脉冲施加方式(株式会社日本TECHNART生产,锂离子电池绝缘试验器),实施对于裂纹的绝缘性评价试验。首先,上述样品分别准备20个,在各锂离子电池的负极端子与铝箔之间施加施加电压100V的脉冲电压,99msec后的电压下降在20V以内的试样判定为合格。将合格的比例(%)示于表5A。
[表5A]
由表5A所示的结果可知,通过在第二密封层中配合作为滑爽剂的芥酸酰胺,电池用包装材料对于裂纹的绝缘性提高。特别是可知在第一密封层或第二密封层的滑爽剂量为0.012质量%的实施例15A~18A 中,对于裂纹的绝缘性非常高。
[成型性评价]
将实施例13A~18A中得到的电池用包装材料切断成90mm(MD 方向)×150mm(TD方向、横向)的片材后,利用35mm×50mm口径的成型模具(阴模)和与其对应的成型模具(阳模),从第二密封层侧以0.9MPa冷成型为任意的深度,在其中心部分形成凹部。接着,目测观察在第二密封层的形成了凹部的部分的表面是否产生针孔。样品数为20,将未产生针孔的样品判断为合格。同样,将凹部的深度每 0.5mm逐渐加深,对于20个样品确认有无针孔的出现。表6A中表示对于实施例13A~18A中得到的电池用包装材料判断为能够抑制第二密封层的针孔的产生的凹部的深度(mm)。该凹部的深度如下所述算出。例如在以凹部的深度为5.0mm的方式成型,20个样品均未产生针孔,凹部的深度为5.5mm时,未产生针孔的个数为N个的情况下,由下式算出判断为能够抑制针孔产生的凹部的深度(mm)。
判断为能够抑制针孔产生的凹部的深度(mm)=5.0(mm)+0.5 (mm)×(N个/20个)
[表6A]
由表6A所示的结果可知,在第二密封层含有大量滑爽剂的实施例 15A~18A与滑爽剂少的实施例13A~14A相比,能够形成更深的凹部,成型性高。特别是在第一密封层或第二密封层的滑爽剂量为0.12质量%的实施例15A~18A中,即使凹部的深度超过7.00mm,也能够抑制针孔的产生,可知成型性非常高。
实施例1Ba-20Ba和比较例1Ba-18Ba
[电池用包装材料的制造]
与上述的实施例1A~12A和比较例1A~5A同样操作,制备基材层1/粘接层2/金属层3的叠层体。接着,在上述叠层体的金属层3 侧,将形成第一密封层的树脂成分和形成第二密封层的树脂成分以熔融状态共挤出,由此在金属层3上叠层第一密封层(厚度25μm)和第二密封层(厚度25μm)。进一步将形成第三密封层的树脂成分熔融挤出,制成单膜,将其重叠在上述第二密封层上,以160℃进行压接,之后,在190℃的烘箱中加热2分钟,由此在第二密封层上叠层第三密封 (厚度25μm)。其中,形成第一密封层、第二密封层和第三密封层的树脂成分如表1Ba~5Ba所示。并且,各密封层的熔点是通过DSC法测得的值。这样,得到含有基材层1/粘接层2/金属层3/第一密封层/第二密封层/第三密封层依次叠层的叠层体的电池用包装材料。
[电池用包装材料的密封性和开封性的评价]
进行与上述的实施例1A~12A和比较例1A~5A同样的操作,基于试验所观察到的结果,按照与上述表1A相同的判定基准,进行各电池用包装材料的密封性和开封性的评价。将所得到的结果示于表1Ba~ 5Ba。
根据该结果,在依次具备含有酸改性聚烯烃的第一密封层、含有酸改性聚烯烃的第二密封层和含有聚烯烃的第三密封层的电池用包装材料中,在满足第一密封层的熔点Tm1与设定温度T之差(Tm1-T) 为-10℃以上-5℃以下、第二密封层的熔点Tm2与设定温度T之差 (Tm2-T)为+5℃以上+10℃以下、并且第三密封层的熔点Tm3与设定温度T之差(Tm2-T)为-5℃以上+5℃以下的情况下,在达到设定温度T℃之前,虽然密封层4的至少一部分从金属层3的界面剥离,但密封层4形成袋状,维持内部的密封状态,在达到设定温度T℃的 30分钟后,从金属层3剥离了的部分的密封层4产生针孔样的微细的开裂,能够以平稳的状态引发开封。相对于此,在第一密封层的熔点 Tm1与设定温度T之差(Tm1-T)、第二密封层的熔点Tm2与设定温度T 之差(Tm2-T)、第三密封层的熔点Tm3与设定温度T之差(Tm3-T) 的任意一个不满足上述条件的情况下,在达到设定温度T℃之前形成开封状态,发生热封部分的凝集破坏或密封层的从根切断,或者即使在达到设定温度T℃30分钟后也未形成开封状态。
[表1Ba]
设定温度为T为140℃的情况
表中,各树脂成分的简写符号如下。
A:利用马来酸改性的丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点130 ℃)
B:利用马来酸改性的丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点135 ℃)
a:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点145℃)
b:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点150℃)
c:丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点135℃)
[表2Ba]
设定温度为T为140℃的情况
表中,各树脂成分的简写符号如下。
A:利用马来酸改性的丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点130 ℃)
B:利用马来酸改性的丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点135 ℃)
a:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点145℃)
b:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点150℃)
d:丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点128℃)
e:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点148℃)
[表3Ba]
设定温度为T为150℃的情况
表中,各树脂成分的简写符号如下。
C:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点140℃)
D:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点145℃)
a:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点145℃)
f:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点155℃)
g:丙烯的均聚物(熔点160℃)
[表4Ba]
设定温度为T为150℃的情况
表中,各树脂成分的简写符号如下。
C:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点140℃)
D:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点145℃)
f:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点155℃)
g:丙烯的均聚物(熔点160℃)
h:丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点138℃)
i:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点158℃)
[表5Ba]
设定温度为T为160℃的情况
表中,各树脂成分的简写符号如下。
E:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点150℃)
D:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点155℃)
c:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点148℃)
f:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点155℃)
g:丙烯的均聚物(熔点160℃)
j:丙烯的均聚物(熔点165℃)
实施例21Ba
除了以下的方面以外,与实施例1Ba-20Ba同样操作,制作电池用包装材料。
·作为形成第一密封层的树脂,使用MFR7、熔点140℃的马来酸改性无规共聚物。
·作为形成第二密封层的树脂,使用MFR5、熔点160℃的嵌段共聚物。
·作为形成第三密封层的树脂,使用MFR7、熔点147℃的无规共聚物,并配合0.025质量%的作为滑爽剂的芥酸酰胺。
·使第一密封层的厚度为15μm、第二密封层的厚度为15μm、第三密封层的厚度为15μm。
实施例22Ba
除了芥酸酰胺的配合量为0.10质量%以外,与实施例21Ba同样操作,制作电池用包装材料。
实施例23Ba
除了芥酸酰胺的配合量为0.12质量%以外,与实施例21Ba同样操作,制作电池用包装材料。
[对于裂纹的绝缘性评价]
对于实施例21Ba~23Ba中得到的电池用包装材料,与上述实施例 13A~18A同样操作,进行对于裂纹的绝缘性评价。将合格的比例(%) 示于表6Ba。
[表6Ba]
由表6Ba所示的结果可知,通过在第三密封层中配合作为滑爽剂的芥酸酰胺,电池用包装材料的对于裂纹的绝缘性提高。特别是可知在滑爽剂量为0.10质量%的实施例22Ba、以及为0.12质量%的实施例 23Ba中,对于裂纹的绝缘性非常高。
[成型性评价]
对于实施例21Ba~23Ba中得到的电池用包装材料,与上述实施例 13A~18A同样操作,评价成型性。将结果示于表7Ba。
[表7Ba]
由表7Ba所示的结果可知,在第三密封层中含有滑爽剂的实施例 21Ba~23Ba中,能够形成深的凹部,成型性高。特别是可知在滑爽剂量为0.12质量%的实施例23Ba中,即使凹部的深度非常深而达到 7.25mm,也能够抑制针孔的产生,成型性极高。
实施例1Bb-20Bb和比较例1Bb-18Bb
[电池用包装材料的制造]
与上述实施例1Ba-20Ba和比较例1Ba-18Ba同样操作,得到含有基材层1/粘接层2/金属层3/第一密封层/第二密封层/第三密封层依次叠层的叠层体的电池用包装材料。其中,形成第一密封层、第二密封层和第三密封层的树脂成分如表1Bb~5Bb所示。
[电池用包装材料的密封性和开封性的评价]
进行与上述的实施例1A~12A和比较例1A~5A同样的操作,基于试验中观察到的结果,按照与上述表1A相同的判定基准,进行各电池用包装材料的密封性和开封性的评价。将所得到的结果示于表1Bb~ 5Bb。
根据该结果,在依次具备含有酸改性聚烯烃的第一密封层、含有酸改性聚烯烃的第二密封层和含有聚烯烃的第三密封层的电池用包装材料中,在满足第一密封层的熔点Tm1与设定温度T之差(Tm1-T) 为-10℃以上-5℃以下、第二密封层的熔点Tm2与设定温度T之差 (Tm2-T)为+5℃以上+10℃以下、并且第三密封层的熔点Tm3与设定温度T之差(Tm2-T)为-5℃以上+5℃以下的情况下,在达到设定温度T℃之前,密封层4的至少一部分从金属层3的界面剥离,但密封层4形成袋状,维持内部的密封状态,并且在达到设定温度T℃的 30分钟后,在从金属层3剥离了的部分的密封层4产生针孔样的微细的开裂,能够以平稳的状态引发开封。相对于此,在第一密封层的熔点Tm1与设定温度T之差(Tm1-T)、第二密封层的熔点Tm2与设定温度T之差(Tm2-T)和第三密封层的熔点Tm3与设定温度T之差(Tm3-T)的任意一个不满足上述条件的情况下,在达到设定温度T℃之前形成开封状态、发生热封部分的凝集破坏或密封层的从根切断,或者在达到设定温度T℃30分钟后仍未形成开封状态。
[表1Bb]
设定温度为T为140℃的情况
表中,各树脂成分的简写符号如下。
A:利用马来酸改性的丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点130 ℃)
B:利用马来酸改性的丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点135 ℃)
C:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点145℃)
D:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点150℃)
a:丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点135℃)
b:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点145℃)
[表2Bb]
设定温度为T为140℃的情况
表中,各树脂成分的简写符号如下。
A:利用马来酸改性的丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点130 ℃)
B:利用马来酸改性的丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点135 ℃)
C:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点145℃)
D:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点150℃)
c:丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点128℃)
d:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点148℃)
[表3Bb]
设定温度为T为150℃的情况
表中,各树脂成分的简写符号如下。
C:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点145℃)
E:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点140℃)
F:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点155℃)
G:利用马来酸改性的丙烯均聚物(熔点160℃)
b:丙烯-乙烯-丁烯的无规共聚物(熔点145℃)
e:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点155℃)
[表4Bb]
设定温度为T为150℃的情况
表中,各树脂成分的简写符号如下。
C:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点145℃)
E:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点140℃)
F:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点155℃)
G:利用马来酸改性的丙烯均聚物(熔点160℃)
f:丙烯-乙烯-丁烯的三元共聚物(熔点138℃)
g:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点158℃)
[表5Bb]
设定温度为T为160℃的情况
表中,各树脂成分的简写符号如下。
D:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点150℃)
F:利用马来酸改性的丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点155℃)
H:利用马来酸改性的丙烯均聚物(熔点165℃)
d:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点148℃)
e:丙烯-乙烯的无规共聚物(熔点155℃)
h:丙烯的均聚物(熔点160℃)
实施例21Bb
除了以下的方面以外,与实施例1Bb-20Bb同样操作,制作电池用包装材料。
·作为形成第一密封层的树脂,使用MFR7、熔点140℃的马来酸改性无规共聚物。
·作为形成第二密封层的树脂,使用MFR5、熔点160℃的马来酸改性无规共聚物。
·作为形成第三密封层的树脂,使用MFR7、熔点147℃的无规共聚物,并且配合0.025质量%的作为滑爽剂的芥酸酰胺。
·使第一密封层的厚度为15μm、第二密封层的厚度为15μm、第三密封层的厚度为15μm。
实施例22Bb
除了芥酸酰胺的配合量为0.10质量%以外,与实施例21Bb同样操作,制作电池用包装材料。
实施例23Bb
除了芥酸酰胺的配合量为0.12质量%以外,与实施例21Bb同样操作,制作电池用包装材料。
[对于裂纹的绝缘性评价]
对于实施例21Bb~23Bb中得到的电池用包装材料,与上述实施例 13A~18A同样操作,进行对于裂纹的绝缘性评价。将合格的比例(%) 示于表6Bb。
[表6Bb]
由表6Bb所示的结果可知,通过在第三密封层中配合作为滑爽剂的芥酸酰胺,电池用包装材料的对于裂纹的绝缘性提高。特别是可知在滑爽剂量为0.10质量%的实施例22Bb、以及为0.12质量%的实施例23Bb中,对于裂纹的绝缘性非常高。
[成型性评价]
对于实施例21Bb~23Bb中得到的电池用包装材料,与上述实施例 13A~18A同样操作,评价成型性。将结果示于表7Bb。
[表7Bb]
由表7Bb所示的结果可知,在第三密封层中含有滑爽剂的实施例 21Bb~23Bb中,能够形成深的凹部,成型性高。特别是可知在滑爽剂量为0.12质量%的实施例23Bb中,即使凹部的深度非常深而达到 7.35mm,也能够抑制针孔的产生,成型性极高。
实施例1C-18C和比较例1C-2C
[电池用包装材料的制造]
利用干式层压法,在由双轴拉伸尼龙膜(厚度25μm)构成的基材层1上叠层由在两面实施了化学转化处理的铝箔(厚度40μm)构成的金属层3。具体而言,在铝箔的一面上涂布双液型聚氨酯粘接剂(多元醇化合物和芳香族异氰酸酯系化合物),在金属层3上形成粘接层2(厚度4μm)。接着,将金属层3上的粘接层2与基材层1加压加热贴合,之后以40℃实施24小时的熟化处理,由此制备基材层1/粘接层2/ 金属层3的叠层体。其中,用作金属层3的铝箔的化学转化处理通过如下操作进行:通过辊涂法在铝箔的两面涂布包含酚醛树脂、氟铬化合物和磷酸的处理液,使得铬的涂布量为10mg/m2(干燥重量),以皮膜温度达到180℃以上的条件进行20秒的烘烤。
接着,在上述叠层体的金属层3侧,将形成第一密封层的树脂成分和形成第二密封层的树脂成分以熔融状态共挤出,由此在金属层3 上叠层第一密封层和第二密封层。其中,在实施例11C、18C中,通过多层层压法在第一密封层上形成含有第三密封层和第二密封层的多层 CPP膜(PP的未拉伸膜);在实施例13C、17C中,通过多层层压法,在第一密封层上叠层含有第三密封层、第四密封层和第二密封层的多层CPP(PP的未拉伸膜)。形成各密封层的树脂成分如表2C所示。并且,各密封层的熔点是通过DSC法测得的值。这样,得到含有基材层1/粘接层2/金属层3/密封层4依次叠层的叠层体的电池用包装材料。
[电池用包装材料的密封性和开封性的评价]
将实施例1C~18C和比较例1C~2C中得到的各电池用包装材料切断为80mm×150mm后,利用35mm×50mm口径的成型模具(阴模) 和与其对应的成型模具(阳模),以0.4MPa冷成型为3.0mm的深度,在其中心部分形成凹部。对于冷成型后的电池用包装材料,通过目测观察在基材层1侧的表面是否产生针孔,结果,在任一电池用包装材料中均未观察到针孔的产生。并且,将2片成型后的电池用包装材料以密封层彼此相对的方式重叠,将密封层彼此重合的边缘部热封 (175℃、3秒、面压1.4MPa),制成具有密封的内部空间(压力1atm) 的盒子状。将这样制成盒子状的电池用包装材料放入能够减压的烘箱中,烘箱内的压力设定为0atm,以3℃/分钟的升温速度升温到150℃。在即使达到150℃也不开封的情况下,原样保持150℃的温度。目测确认电池用包装材料的金属层与密封层之间产生剥离的温度(剥离温度)、到达该剥离温度后直到发生剥离的时间、电池用包装材料开封的开封温度、和到达该开封温度后直到开封的时间。
基于上述试验中观察到的结果,按照以下的判定基准,进行各电池用包装材料的密封性和开封性的评价。
[表1C]
表2C中各树脂成分的简写符号如下所示。
PPa(A):马来酸改性无规聚丙烯、熔点160℃、软化点145℃
PPa(B):马来酸改性无规聚丙烯、熔点140℃、软化点130℃
PPa(C):马来酸改性无规聚丙烯、熔点125℃、软化点115℃
PPa(D):马来酸改性均聚丙烯、熔点160℃、软化点156℃
PP(A):无规聚丙烯、熔点160℃、软化点85℃
PP(B):无规聚丙烯、熔点140℃、软化点85℃
PP(C):无规聚丙烯、熔点125℃、软化点80℃
PP(D):均聚丙烯、熔点160℃、软化点150℃
PP(E):无规聚丙烯、熔点155℃、软化点145℃
PP(F):均聚丙烯、熔点160℃、软化点156℃
非晶性PP:非晶性聚丙烯、软化点70℃
EVA:乙烯乙酸乙烯酯共聚物、熔点90℃、软化点50℃
EPR140:丙烯系弹性体、熔点140℃、软化点125℃
EPR160:丙烯系弹性体、熔点160℃、软化点110℃
酸改性COC:酸改性环状烯烃共聚物、软化点80℃
MDPE:中密度聚烯烃、熔点125℃、软化点75℃
酸改性MDPE:羧酸改性的中密度聚烯烃、熔点125℃、软化点 75℃
将所得到的结果示于表2C。根据该结果,第一密封层的熔点处于 100~160℃的范围、软化点处于60~150℃的范围的实施例1C~18C 的电池用包装材料中,达到开封温度之前,密封层的至少一部分剥离,但不发生裂开,密封层形成袋状,维持了内部的密封性。并且,在达到开封温度后,在剥离了的部分的密封层产生针孔样的微细的开裂,转变为平稳的开封状态。另一方面,第一密封层的熔点满足100~160℃的范围、但软化点不满足60~150℃的范围的比较例1C的电池用包装材料中,在达到150℃后即使经过5小时,也未发生剥离和开封,如果在这种状态下温度上升,可能会导致电池元件的隔膜熔融,由于正极与负极之间的隔膜等引发电池反应的失控或着火,导致电池的破裂或爆炸。另外,在第一密封层使用了乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)的比较例2C中,在90℃的低温中急剧地开封,发生热封部分的凝集破坏或密封层的从根切断。
实施例1D-16D和比较例1D-2D
[电池用包装材料的制造]
与实施例1C-18C和比较例1C-2C同样操作,得到含有基材层 1/粘接层2/金属层3/密封层4依次叠层的叠层体的电池用包装材料。其中,在实施例11D、16D中,通过多层层压法进一步在第一密封层上形成含有第三密封层和第二密封层的多层CPP膜(PP的未拉伸膜);在实施例13D、15D中,通过多层层压法在第一密封层上叠层含有第三密封层、第四密封层和第二密封层的多层CPP(PP的未拉伸膜)。形成各密封层的树脂成分如表1D所示。
[电池用包装材料的密封性和开封性的评价]
进行与实施例1C-18C和比较例1C-2C同样的操作,基于试验中观察到的结果,按照与表1C同样的判定基准,进行各电池用包装材料的密封性和开封性的评价。将所得到的结果示于表1D。
表1D中各树脂成分的如下所示。
PPa(A):马来酸改性无规聚丙烯、熔点160℃、软化点145℃
PPa(B):马来酸改性无规聚丙烯、熔点140℃、软化点130℃
PPa(C):马来酸改性无规聚丙烯、熔点125℃、软化点115℃
PPa(D):马来酸改性均聚丙烯、熔点160℃、软化点156℃
PP(A):无规聚丙烯、熔点160℃、软化点85℃
PP(B):无规聚丙烯、熔点140℃、软化点85℃
PP(C):无规聚丙烯、熔点125℃、软化点80℃
PP(D):均聚丙烯、熔点160℃、软化点150℃
PP(E):无规聚丙烯、熔点155℃、软化点145℃
PP(F):均聚丙烯、熔点160℃、软化点156℃
EVA:乙烯乙酸乙烯酯共聚物、熔点90℃、软化点50℃
EPR140:丙烯系弹性体、熔点160℃、软化点110℃
非晶性PP:非晶性聚丙烯、软化点70℃
酸改性COC:酸改性环状烯烃共聚物、软化点80℃
LDPE:低密度聚烯烃、熔点100℃、软化点80℃
酸改性LDPE:羧酸改性的低密度聚烯烃、熔点100℃、软化点80℃
LLDPE:线型低密度聚烯烃、熔点120℃、软化点60℃
酸改性LLDPE:羧酸改性的线型低密度聚烯烃、熔点120℃、软化点60℃
MDPE:中密度聚烯烃、熔点125℃、软化点75℃
酸改性MDPE:羧酸改性的中密度聚烯烃、熔点125℃、软化点 75℃
HDPE:中密度聚烯烃、熔点130℃、软化点120℃
酸改性HDPE:羧酸改性的中密度聚烯烃、熔点130℃、软化点 120℃
根据该结果,在第一密封层除了含有酸改性聚烯烃以外、还含有聚乙烯和酸改性聚乙烯的至少一种的实施例1D~16D的电池用包装材料中,在达到开封温度之前,密封层的至少一部分剥离,但未发生裂开,密封层形成袋状,维持了内部的密封性。并且,在达到开封温度后,在剥离了的部分的密封层产生针孔样的微细的开裂,转变为平稳的开封状态。另一方面,第一密封层含有酸改性聚烯烃、但不含聚乙烯和酸改性聚乙烯的任一种的比较例1的电池用包装材料中,在达到 150℃后即使经过5小时,也未发生剥离和开封,如果在这种状态下温度上升,可能会导致电池元件的隔膜熔融,由于正极与负极之间的隔膜等引发电池反应的失控或着火,导致电池的破裂或爆炸。另外,在第一密封层使用了乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)的比较例2中,在 90℃的低温中急剧地开封,发生热封部分的凝集破坏或密封层的从根切断。
实施例1E-13E和比较例1E-5E
[电池用包装材料的制造]
与实施例1C-18C和比较例1C-2C同样操作,得到含有基材层 1/粘接层2/金属层3/密封层4依次叠层的叠层体的电池用包装材料。其中,在实施例9E、13E中,通过多层层压法进一步在第一密封层上形成含有第三密封层和第二密封层的多层CPP膜(PP的未拉伸膜);在实施例12E和比较例3E中,通过多层层压法在第一密封层上叠层含有第三密封层、第四密封层和第二密封层的多层CPP(PP的未拉伸膜)。形成各密封层的树脂成分如表1E所示。
[电池用包装材料的密封性和开封性的评价]
进行与实施例1C-18C和比较例1C-2C同样的操作,基于试验中观察到的结果,按照与表1C相同的判定基准,进行各电池用包装材料的密封性和开封性的评价。将所得到的结果示于表1E。
[密封强度的测定]
以密封层彼此相对于的方式重叠电池用包装材料,以190℃、面压 1.0MPa、3秒钟的条件进行热封后,在25℃下放置2分钟后,利用拉伸试验机(岛津制作所生产、AGS-50D(商品名))以30mm/分钟的速度将热封部的密封层剥离10mm,将剥离时的最大强度作为密封强度(N/15mm)。将结果示于表1E。
[层压强度的测定]
在25℃下,对于各上述切断的各电池用包装材料,利用拉伸试验机(岛津制作所生产、AGS-50D(商品名))以50mm/分钟的速度将金属层与密封层剥离10mm,将剥离时的最大强度作为层压强度(N/15mm)。将结果示于表1E。
表1E中各树脂成分简写符号如下所示。
PPa(A):马来酸改性无规聚丙烯、熔点160℃、软化点145℃
PPa(B):马来酸改性无规聚丙烯、熔点140℃、软化点130℃
PPa(C):马来酸改性无规聚丙烯、熔点125℃、软化点115℃
PPa(D):马来酸改性均聚丙烯、熔点160℃、软化点156℃
PP(A):无规聚丙烯、熔点160℃、软化点85℃
PP(B):无规聚丙烯、熔点140℃、软化点85℃
PP(C):无规聚丙烯、熔点125℃、软化点80℃
PP(D):均聚丙烯、熔点160℃、软化点150℃
PP(E):无规聚丙烯、熔点155℃、软化点145℃
PP(F):均聚丙烯、熔点160℃、软化点156℃
EPR140:丙烯系弹性体、熔点140℃、软化点125℃
EVA(A):乙烯乙酸乙烯酯共聚物、熔点90℃、软化点50℃
酸改性EVA(A):羧酸改性乙烯乙酸乙烯酯共聚物、熔点90℃、软化点50℃
EVA(B):乙烯乙酸乙烯酯共聚物、熔点90℃、软化点80℃
酸改性EVA(B):羧酸改性乙烯乙酸乙烯酯共聚物、熔点90℃、软化点80℃
EVA(C):乙烯乙酸乙烯酯共聚物、无熔点、软化点60℃
酸改性EVA(C):羧酸改性乙烯乙酸乙烯酯共聚物、无熔点、软化点60℃
丙烯酸树脂:聚甲基丙烯酸酯、无熔点、软化点80℃
TP:萜烯酚醛共聚物、无熔点、软化点100℃
苯乙烯聚合物:无规立构聚苯乙烯、无熔点、软化点100℃
非晶性PP:非晶性聚丙烯、无熔点、软化点70℃
LDPE:低密度聚烯烃、熔点100℃、软化点80℃
酸改性LDPE:羧酸改性的低密度聚烯烃、熔点100℃、软化点80℃
LLDPE:线型低密度聚烯烃、熔点120℃、软化点60℃
酸改性LLDPE:羧酸改性的线型低密度聚烯烃、熔点120℃、软化点60℃
根据该结果,在第一密封层中除了含有酸改性聚烯烃以外、还使用了作为粘接性树脂的乙烯乙酸乙烯酯共聚物、酸改性乙烯乙酸乙烯酯共聚物、非晶性聚丙烯、丙烯酸树脂、苯乙烯聚合物的实施例1E~ 13E的电池用包装材料中,在达到开封温度之前,密封层的至少一部分剥离,但不发生裂开,密封层形成袋状,维持了内部的密封性。
并且,在达到开封温度后,在剥离了的部分的密封层产生针孔样的微细的开裂,转变为平稳的开封状态。并且,在实施例1E~13E的电池用包装材料中,显示了高的密封强度和层压强度。另一方面,在第一密封层含有酸改性聚烯烃、但不使用上述那样的粘接性树脂的比较例1E~3E的电池用包装材料中,密封强度和层压强度低。此外,在使用具有高熔点的酸改性聚烯烃、不使用上述那样的粘接性树脂的比较例4的电池用包装材料中,在达到150℃后即使经过5小时,也未发生剥离和开封,如果在这种状态下温度上升,可能会导致电池元件的隔膜熔融,由于正极与负极之间的隔膜等引发电池反应的失控或着火,导致电池的破裂或爆炸。另外,在第一密封层仅使用了乙烯乙酸乙烯酯共聚物的比较例5中,在90℃的低温中急剧地开封,发生热封部分的凝集破坏或密封层的从根切断。
实施例1F~6F和比较例1F~5F
[电池用包装材料的制造]
与实施例1C-18C和比较例1C-2C同样操作,得到基材层1/ 粘接层2/金属层3叠层的叠层体。
接着,为了在叠层体的金属层3侧形成绝缘层6,分别涂布具有表 2F记载组成的含有酸改性聚烯烃树脂和固化剂的树脂组合物,使得厚度为5μm,并使其干燥。接着,在干燥了的树脂组合物上,将形成第一密封层4a的具有表2F记载的熔点的树脂以熔融状态挤出,由此在绝缘层6上叠层第一密封层4a(厚度30μm)。进一步将所得到的叠层体以190℃加热2分钟,得到含有基材层1/粘接层2/金属层3/绝缘层6/第一密封层4a依次叠层的叠层体的电池用包装材料。形成绝缘层6和第一密封层4a的树脂的熔点是通过DSC法测得的值。
<电池用包装材料的密封性和开封性的评价>
进行与上述的实施例1A~12A和比较例1A~5A同样的操作,基于试验中观察到的结果,按照以下的判定基准,进行各电池用包装材料的密封性和开封性的评价。将结果示于表2F。
[表1F]
<耐久性评价>
将实施例1F~6F中得到的电池用包装材料分别切断为60mm(MD 方向、纵向)×150mm(TD方向、横向)。接着,将切断的电池用包装材料在TD方向以密封层彼此相对的方式对折,将TD方向的相对的1边和MD方向的1边热熔接,制作TD方向的1边开口的袋状的电池用包装材料。其中,热熔接的条件为温度190℃、面压1.0MPa、加热加压时间3秒。接着,从开口部注入3g的电解液,将开口部以7mm 宽度、在上述同样的条件下热熔接。其中,电解液为在以碳酸乙烯酯︰碳酸二乙酯︰碳酸二甲酯=1︰1︰1的容积比混合的溶液中混合六氟磷酸锂而得到的电解液。接着,将电池用包装材料的开口部所处的部分朝上,在85℃的恒温层内静置24小时。
接着,将各电池用包装材料从恒温层取出,将电池用包装材料开封,取出电解液。接着,将电池用包装材料的折叠的部分剪成15mm 宽度的长方形,得到试验片。使用拉伸机(岛津制作所生产的商品名 AGS-50D),将所得到的试验片的第一密封层4a和金属层3以50mm /分钟的速度拉伸,测定试验片的剥离强度(N/15mm)(耐久性试验后的剥离强度)。另一方面,对于将实施例1F~6F中得到的电池用包装材料剪成15mm宽度的试验片,同样操作测定剥离强度(耐久性试验前的剥离强度)。将结果示于表2F。
<对于异物夹杂的绝缘性评价>
将实施例1F~6F中得到的电池用包装材料剪成宽度40mm、长度100mm的尺寸,得到试验片。接着,将该试验片以短边彼此相对的方式折叠,以试验片的第一密封层4a的表面相对的方式配置。接着,在相对的第一密封层4a的表面之间插入25μmφ的电线。接着,在该状态下,在电池用包装材料的与长度方向正交的方向上,利用由上下均为7mm宽度的平板状热板构成的热封机将密封层彼此热封。接着,以电池用包装材料的夹着电线的部分为中央,在两侧的基材层的表面分别连接检测器的端子。接着,在检测器间施加100V的电压,测定直到短路的时间(秒)。对于实施例1F~6F中得到的电池用包装材料各3 个(n=3)分别测定直到短路的时间(秒),将3个均为10秒以上的试验片评价为○、将存在10秒以下的试验片评价为×。将结果示于表 2F。
<对于裂纹的绝缘性评价>
将实施例1F~6F中得到的电池用包装材料切断为60mm(MD方向)×60mm(TD方向、横向)的片材。接着,将这些片材沿MD方向(纵向)对折,将相对的2边以7mm宽度热封,制作1边具有开口的包装型的外装体。接着,将所得到的外装体以金属端子从开口的1 边伸出到外部的方式封入包含单元(cell)的锂离子电池主体,加入电解液,一边夹持金属端子,一边将开口部以3mm宽度密封,制作锂离子电池。此时,热封以面压2.0MPa、密封温度170℃、密封时间5.0 秒的条件进行。接着,使用脉冲施加方式(株式会社日本TECHNART 生产,锂离子电池绝缘试验器),实施对于裂纹的绝缘性评价试验。对于实施例1F~6F,分别准备上述锂离子电池各5个,在各锂离子电池的负极端子与铝箔之间施加施加电压100V的脉冲电压,将99msec后 5个都不存在电压下降的情况评价为○、将至少1个存在电压下降的情况评价为×。将结果示于表2F。
在依次具备由含有酸改性聚烯烃树脂和固化剂的树脂组合物形成的绝缘层和含有聚烯烃树脂的第一密封层4a的电池用包装材料中,在满足绝缘层的熔点TA与设定温度T之差(TA-T)为-10℃以上-5℃以下、且第一密封层4a的熔点Tm1与设定温度T之差(Tm1-T)为- 5℃以上+5℃以下的实施例1F~6F中,在达到设定温度T℃之前,绝缘层6的至少一部从金属层3的界面剥离,但绝缘层6和第一密封层 4a形成袋状,维持内部的密封状态,并且,在达到设定温度T℃的30 分后,在从金属层3剥离了的部分的绝缘层6和第一密封层4a产生针孔样的微细的开裂,以平稳的状态引发开封。相对于此,在第一密封层4a的熔点Tm1与设定温度T之差(Tm1-T)不满足-5℃以上+5℃以下的比较例1F~6F中,在达到设定温度T℃之前,形成开封状态,发生热封部分的凝集破坏或密封层的从根切断。或者即使在达到设定温度T℃30分钟以后,仍未形成开封状态。
另一方面,在具备由含有酸改性聚烯烃树脂和固化剂的树脂组合物形成的绝缘层的实施例1F~6F的电池用包装材料中,对于异物夹杂和裂纹任意一种的绝缘性高,耐久性试验前后的剥离强度的变化也小,耐久性也优异。
实施例7F~15F和比较例6F~12F
[电池用包装材料的制造]
与实施例1F同样操作,制备基材层1/粘接层2/金属层3的叠层体。接着,为了在叠层体的金属层3侧形成绝缘层,分别涂布具有表3载置的组成的含有改性聚烯烃树脂和固化剂的树脂组合物,使得厚度为5μm,并使其干燥。接着,在实施例7F、8F、10F、13F~15F 和比较例6F~12F中,在干燥了的树脂组合物上,将形成第二密封层 4b的树脂和形成第一密封层的树脂以熔融状态共挤出,由此在绝缘层上叠层第二密封层(厚度20μm)和第一密封层4a(厚度10μm)。并将所得到的叠层体在190℃加热2分钟,得到含有基材层1/粘接层2/ 金属层3/绝缘层6/第二密封层4b/第一密封层4a依次叠层的叠层体的电池用包装材料。
另一方面,在实施例9F中,在干燥了的绝缘层的树脂组合物上涂布形成第二密封层4b(厚度10μm)的树脂,并使其干燥,之后,将形成第一密封层4a的树脂熔融挤出,制作单膜,将其重叠在第二密封层 4b上,以160℃进行压接后,在190℃的烘箱中加热2分钟,由此在第二密封层4b上叠层第一密封层(厚度20μm),得到含有基材层1/粘接层2/金属层3/绝缘层6/第二密封层4b/第一密封层4a依次叠层的叠层体的电池用包装材料。
另外,在实施例11F中,从干燥了的绝缘层的树脂组合物上涂布形成第二密封层4b的树脂,并使其干燥,之后将形成第一密封层4a 的树脂熔融挤出,制作单膜,将其重叠在第二密封层4b上,以160℃进行压接,之后在190℃的烘箱中加热2分钟,由此在第二密封层4b上叠层第一密封层(厚度20μm),得到含有基材层1/粘接层2/金属层3/绝缘层6/第二密封层4b/第一密封层4a依次叠层的叠层体的电池用包装材料。
另外,在实施例12F中,从干燥了的绝缘层的树脂组合物上,叠层由表3F记载的树脂形成的第三密封层4c(厚度5μm)/第二密封层 4b(厚度20μm)/第一密封层4a(厚度5μm)的叠层膜,通过热层压贴合而使其叠层。并将所得到的叠层体在190℃加热2分钟,由此得到含有基材层1/粘接层2/金属层3/绝缘层6/第三密封层4c/第二密封层4b/第一密封层4a依次叠层的叠层体的电池用包装材料。其中,形成绝缘层6、第一密封层4a、第二密封层4b、第三密封层4c的树脂、固化剂等如表3F所示。并且,形成绝缘层6、第一密封层4a、第二密封层4b、第三密封层4c的树脂的熔点是通过DSC法测得的值。
<电池用包装材料的密封性和开封性的评价>
与实施例1F同样操作,对实施例7F~15F和比较例6F~12F中得到的电池用包装材料进行密封性和开封性的评价。将结果示于表3F。
<耐久性评价>
与实施例1F同样操作,对实施例7F~13F中得到的电池用包装材料进行耐久性评价。将结果示于表3F。
<对于异物夹杂的绝缘性评价>
与实施例1F同样操作,对实施例7F~13F中得到的电池用包装材料进行对于异物夹杂的绝缘性评价。将结果示于表3F。
<对于裂纹的绝缘性评价>
与实施例1F同样操作,对实施例7F~13F中得到的电池用包装材料进行对于裂纹的绝缘性评价。将结果示于表3F。
在依次具备由含有酸改性聚烯烃树脂和固化剂的树脂组合物形成的绝缘层、含有聚烯烃树脂或酸改性聚烯烃树脂的第二密封层4b、和含有聚烯烃树脂的第一密封层4a的电池用包装材料中,在满足绝缘层的熔点TA与设定温度T之差(TA-T)为-10℃以上-5℃以下、第二密封层4b的熔点Tm2与设定温度T之差(Tm2-T)为-10℃以上-5℃以下、第一密封层4a的熔点Tm1与设定温度T之差(Tm1-T)为-5℃以上+5℃以下的全部的实施例7F~15F中,在达到设定温度T℃之前,绝缘层6的至少一部分从金属层3的界面剥离,但绝缘层6和密封层4 形成袋状,维持内部的密封状态,并且,在达到设定温度T℃的30分钟后,在从金属层3剥离的部分的绝缘层6和密封层4产生针孔样的微细的开裂,以平稳的状态引发开封。相对于此,在不满足第一密封层4a的熔点Tm1与设定温度T之差(Tm1-T)为-5℃以上+5℃以下的比较例6F~12F中,在达到设定温度T℃之前,形成开封状态,发生热封部分的凝集破坏或密封层的从根切断。或者即使在达到设定温度T℃30分钟以后,仍未形成开封状态。
另一方面,在具备由含有酸改性聚烯烃树脂和固化剂的树脂组合物形成的绝缘层的实施例7F~13F的电池用包装材料中,对于异物夹杂和裂纹的任意一种的绝缘性高,耐久性试验前后的剥离强度的变化也小,耐久性也优异。
实施例16F~31F和比较例13F~15F
[电池用包装材料的制造]
与实施例1F同样操作,制备基材层1/粘接层2/金属层3的叠层体。接着,为了在叠层体的金属层3侧形成绝缘层,分别涂布具有表4F记载的组成的含有改性聚烯烃树脂和固化剂的树脂组合物,使得厚度为5μm,并使其干燥。接着,在干燥了的树脂组合物上,将形成第二密封层4b的树脂和形成第一密封层4a的树脂以熔融状态共挤出,由此在绝缘层上叠层第二密封层4b(厚度20μm)和第一密封层4a(厚度10μm)。进一步通过以下A~D的加热方法对所得到的叠层体进行加热,由此得到含有基材层1/粘接层2/金属层3/绝缘层6/第二密封层4b/第一密封层4a依次叠层的叠层体的电池用包装材料。
<加热方法>
A:以190℃加热2分钟
B:以190℃加热2分钟,之后,以60℃熟化1天
C:以60℃熟化1天,之后,以190℃加热2分钟
D:以80℃熟化1天
其中,形成绝缘层6、第一密封层4a和第二密封层4b的树脂、固化剂等如表4F所示。另外,形成绝缘层6、第一密封层4a、第二密封层4b的树脂的熔点是通过DSC法测得的值。
<电池用包装材料的密封性和开封性的评价>
与实施例1F同样操作,对于实施例16F~31F和比较例13F~15F 中得到的电池用包装材料进行密封性和开封性的评价。将结果示于表 4F。
<耐久性评价>
与实施例1F同样操作,对于实施例16F~31F和比较例13F~15F 中得到的电池用包装材料进行耐久性评价。将结果示于表4F。
<对于异物夹杂的绝缘性评价>
与实施例1F同样操作,对于实施例16F~31F和比较例13F~15F 中得到的电池用包装材料进行对于异物夹杂的绝缘性评价。将结果示于表4F。
<对于裂纹的绝缘性评价>
与实施例1F同样操作,对于实施例16F~31F和比较例13F~15F 中得到的电池用包装材料进行对于裂纹的绝缘性评价。将结果示于表 4F。
在依次具备由含有酸改性聚烯烃树脂和固化剂的树脂组合物形成的绝缘层、含有聚烯烃树脂或酸改性聚烯烃树脂的第二密封层4b、和含有聚烯烃树脂的第一密封层4a的电池用包装材料中,满足绝缘层的熔点TA与设定温度T之差(TA-T)为-10℃以上-5℃以下、第二密封层4b的熔点Tm2与设定温度T之差(Tm2-T)为-10℃以上-5℃以下、第一密封层4a的熔点Tm1与设定温度T之差(Tm1-T)为-5℃以上+5℃以下的全部的实施例16F~31F和比较例13F~15F中,在达到设定温度T℃之前,绝缘层6的至少一部分从金属层3的界面剥离,但密封层4形成袋状,维持内部的密封状态,并且在达到设定温度T℃ 30分钟后,在从金属层3剥离的部分的绝缘层6和密封层4产生针孔样的微细的开裂,能够以平稳的状态引发开封。
另一方面,在具备由含有酸改性聚烯烃树脂和固化剂的树脂组合物形成的绝缘层6的实施例16F~31F的电池用包装材料中,对于异物夹杂和裂纹任一种的绝缘性高,耐久性试验前后的剥离强度的变化也小,耐久性也优异。相对于此,在形成绝缘层6的树脂组合物中不含固化剂的比较例13F的电池用包装材料中,对于异物夹杂的绝缘性低,耐久性也低。并且,在形成绝缘层的树脂组合物中不含固化剂的比较例14F和15F的电池用包装材料中,对于异物夹杂和裂纹的任一种的绝缘性低,耐久性也低。
符号说明
1 基材层
2 粘接层
3 金属层
4 密封层
5 粘接层
6 绝缘层
10 微细的开裂。
Claims (11)
1.一种用于电池的电池用包装材料,其特征在于:
所述电池用包装材料以如下方式设定:在升温到在100~160℃之间规定的设定温度T℃时,在达到T℃之前包装材料不开封,在达到T℃之后包装材料迅速开封,
所述电池用包装材料含有至少依次具有基材层、金属层和密封层的叠层体,
所述密封层具有第一密封层和第二密封层,所述第一密封层位于金属层侧,含有酸改性聚烯烃;所述第二密封层叠层于该第一密封层上,位于最内层,含有聚烯烃,
所述第一密封层和第二密封层满足下述式(1)和(2):
-10≤Tm1-T≤-5 (1)
-5≤Tm2-T≤5 (2)
Tm1:所述第一密封层的熔点,单位℃,
Tm2:所述第二密封层的熔点,单位℃。
2.一种用于电池的电池用包装材料,其特征在于:
所述电池用包装材料以如下方式设定:在升温到在100~160℃之间规定的设定温度T℃时,在达到T℃之前包装材料不开封,在达到T℃之后包装材料迅速开封,
所述电池用包装材料含有至少依次具有基材层、金属层和密封层的叠层体,
所述密封层依次具有含有酸改性聚烯烃的第一密封层、含有聚烯烃和酸改性聚烯烃中至少一种的第二密封层、以及含有聚烯烃的第三密封层,以该第一密封层位于金属层侧、该第三密封层位于最内层的方式配置,
所述第一密封层、第二密封层和第三密封层满足下述式(1)~(3):
-10≤Tm1-T≤-5 (1)
5≤Tm2-T≤10 (2)
-5≤Tm3-T≤5 (3)
Tm1:所述第一密封层的熔点,单位℃,
Tm2:所述第二密封层的熔点,单位℃,
Tm3:所述第三密封层的熔点,单位℃。
3.一种电池用包装材料,其特征在于:
所述电池用包装材料以如下方式设定:在升温到在100~150℃之间规定的设定温度T℃时,在达到T℃之前包装材料不开封,在达到T℃之后包装材料迅速开封,
所述电池用包装材料含有至少依次具有基材层、金属层和密封层的叠层体,
所述密封层依次具有含有酸改性聚烯烃的第一密封层、和第二密封层,
在所述密封层中,以所述第一密封层位于金属层侧、所述第二密封层位于最内层的方式配置,
所述第一密封层的熔点Tm1为100~160℃,并且所述第一密封层的软化点Ts1为60~150℃,
所述第二密封层的熔点Tm2为105~150℃,并且所述第二密封层的软化点Ts2为65~140℃,并且
所述第二密封层的熔点Tm2和所述第一密封层的熔点Tm1满足以下关系:
Tm2≥Tm1
Tm1:所述第一密封层的熔点,单位℃,
Tm2:所述第二密封层的熔点,单位℃。
4.一种电池用包装材料,其特征在于:
所述电池用包装材料以如下方式设定:在升温到在100~150℃之间规定的设定温度T℃时,在达到T℃之前包装材料不开封,在达到T℃之后包装材料迅速开封,
所述电池用包装材料含有至少依次具有基材层、金属层和密封层的叠层体,
所述密封层依次具有含有酸改性聚烯烃的第一密封层、和第二密封层,
在所述密封层中,以所述第一密封层位于金属层侧、所述第二密封层位于最内层的方式配置,
所述第一密封层含有聚乙烯和酸改性聚乙烯的至少一种,
所述第一密封层的熔点Tm1为100~160℃,并且所述第一密封层的软化点Ts1为60~150℃,并且
所述第二密封层的熔点Tm2为100~160℃,并且所述第二密封层的软化点Ts2为60~150℃。
5.一种电池用包装材料,其特征在于:
所述电池用包装材料以如下方式设定:在升温到在100~150℃之间规定的设定温度T℃时,在达到T℃之前包装材料不开封,在达到T℃之后包装材料迅速开封,
所述电池用包装材料含有至少依次具有基材层、金属层和密封层的叠层体,
所述密封层依次具有含有酸改性聚烯烃的第一密封层、和第二密封层,
在所述密封层中,以所述第一密封层位于金属层侧、所述第二密封层位于最内层的方式配置,
所述第一密封层含有选自乙烯乙酸乙烯酯共聚物、丙烯酸树脂、苯乙烯聚合物和萜烯酚醛树脂中的至少1种,
所述第二密封层的熔点Tm2为100~160℃,并且所述第二密封层的软化点Ts2为60~150℃,
所述第二密封层的熔点Tm2和所述第一密封层的熔点Tm1满足以下关系:
Tm2≥Tm1。
6.一种用于电池的电池用包装材料,其特征在于:
所述电池用包装材料以如下方式设定:在升温到在100~160℃之间规定的设定温度T℃时,在达到T℃之前包装材料不开封,在达到T℃之后包装材料迅速开封,
所述电池用包装材料含有至少依次具有基材层、金属层、绝缘层和密封层的叠层体,
所述绝缘层由含有酸改性聚烯烃树脂和固化剂的树脂组合物形成,
所述密封层具有含有聚烯烃树脂的第一密封层,
所述绝缘层和所述第一密封层满足下述式(1)和(2)的关系:
-10≤TA-T≤-5 (1)
-5≤Tm1-T≤5 (2)
TA:所述绝缘层的熔点,单位℃,
Tm1:所述第一密封层的熔点,单位℃。
7.如权利要求1~6中任一项所述的电池用包装材料,其特征在于:
25℃时所述金属层与所述密封层之间的层压强度为3N/15mm以上。
8.如权利要求1~6中任一项所述的电池用包装材料,其特征在于:
80℃时所述金属层与所述密封层之间的层压强度为2.5N/15mm以上,并且,125℃时所述金属层与所述密封层之间的层压强度为2.5N/15mm以下。
9.如权利要求1~6中任一项所述的电池用包装材料,其特征在于:
在使所述密封层彼此相对的状态下进行了热封的部分的密封强度在25℃时为30N/15mm以上。
10.如权利要求1~6中任一项所述的电池用包装材料,其特征在于:
在使所述密封层彼此相对的状态下进行了热封的部分的密封强度在125℃时为20N/15mm以下。
11.如权利要求1~6中任一项所述的电池用包装材料,其特征在于:
在使所述密封层彼此相对的状态下进行热封而得到的袋状的包装材料中,在所述袋状的包装材料的内部空间含有电解液的状态下,以85℃放置24小时后,该进行了热封的部分的密封强度为0.2N/15mm以上。
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