CN106560321B - 层压外装件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种层压外装件。本发明的层压外装件在金属箔(11)的第一面上介由第一粘结剂层(12)贴合有耐热性树脂层(13),并在第二面上介由第二粘结剂层(14)贴合有热熔接性树脂层(15),在所述耐热性树脂层(13)和热熔接性树脂层(15)中的至少一方设置有由所述树脂层(13)、(15)被切入而形成的切断线(20)、(22)所围成的易剥离部(21)、(23),并且,具有所述易剥离部(21)、(23)的树脂层(13)、(15)被保护层(101)、(102)覆盖,所述保护层(101)、(102)与树脂层(13)、(15)的粘结力f3和所述易剥离部(21)、(23)以外的树脂层(13)、(15)与金属箔(11)的粘结力f2满足f2>f3的关系。
Description
技术领域
本发明涉及用于蓄电装置的外装体、食品、医药品的包装材料的层压外装件及其关联技术。
需要说明的是,本发明中的“粘结力”一词不仅表示由粘结剂等产生的粘结力,还以包括由熔接产生的粘接力、由粘合剂产生的粘合力的意思来使用。
背景技术
近年来,伴随着智能手机、平板电脑终端等便携设备的薄型、轻量化,作为搭载于这些便携设备的锂离子二次电池、锂聚合物二次电池的外装件,使用了在金属箔的两个面上贴合了树脂膜的层压件来代替以往的金属罐。另外,正在研究在电动汽车用的电源、蓄电用的大型电池、电容器(capacitor)中也使用层压件作为外装件。
一般来说,层压外装件与金属罐相比较薄、重量轻,且成型和密封容易,容易处理,但在作为电池壳体使用的情况下,由于金属面没有露出到外部,因而不能够像干电池那样将外装本身作为导体使用。因此,多数情况下从壳体内拉出进行了绝缘处理的正极端子和负极端子,并通过软钎焊等连线,电池本身用胶带等固定在基板或框体上。此外,对于电池壳体以外的用途而言,在使果酱、已烹调食品接触发热体从而效率良好地进行加热,或者能够通过焦耳加热来杀菌的容器包装中也希望金属面露出。
由于层压外装件在层的中心使用了金属箔,所以如果能够通过除去外侧的树脂层而使金属箔露出,则有可能能够将其作为导体、软钎焊部等进行利用。
作为不切割层压外装件的金属箔而仅切割树脂层的技术,在将食品、医疗器具包装为密封状态的包装袋中,有如下易开封包装袋:通过激光加工或利用金属刀的机械加工在树脂层上刻入切缝,从而能够用单手开封(参见专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开WO2009/090930号公报
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1是用于沿剖面方向切断层压外装件而使包装袋开封的技术,不能够应用于除去树脂层来使金属箔露出。即使假设在树脂层上照射激光也仅形成线状的切缝,而不能达到呈面状地除去树脂层来使可软钎焊的面积的金属箔露出。另外,要使激光往返而以不残留树脂的方式呈面状地烧切树脂层非常费工夫。
此外,金属箔露出部在使用制品时是必须的,而在用层压外装件制作壳体的工序、制品的输送时不是必须的。由于壳体的外面侧的树脂层具有金属箔的保护功能,因此,未被树脂层覆盖的金属露出部容易损伤,金属箔在不必要时也露出的方式并非理想的状态。
用于解决问题的手段
本发明是鉴于上述技术背景而得到的,其目的在于提供一种在金属箔的两面贴合有树脂层,并能够容易地除去树脂层的一部分,且在除去之前保护表面的层压外装件。
即,本发明具有下述[1]~[7]所述的构成。
[1]一种层压外装件,其特征在于,在金属箔的第一面上介由第一粘结剂层贴合有耐热性树脂层,并在第二面上介由第二粘结剂层贴合有热熔接性树脂层,在所述耐热性树脂层和热熔接性树脂层中的至少一方设置有由该树脂层被切入而形成的切断线所围成的易剥离部,并且,具有所述易剥离部的树脂层被保护层覆盖,
所述保护层与树脂层的粘结力f3和所述易剥离部以外的树脂层与金属箔的粘结力f2满足f2>f3的关系。
[2]如前项1所述的层压外装件,所述保护层与树脂层的粘结力f3、所述易剥离部以外的树脂层与金属箔的粘结力f2、和所述易剥离部与金属箔的粘结力f1满足f2>f3>f1的关系。
[3]如前项2所述的层压外装件,其中,在具有所述易剥离部的树脂层和金属箔之间的粘结剂层中,在所述易剥离部的正下方设置有未涂布粘结剂的粘结剂未涂布部。
[4]如前项2所述的层压外装件,其中,在所述金属箔的具有所述易剥离部的树脂层侧的面上,在所述易剥离部的正下方的部分配置有掩蔽材料,在该掩蔽材料上形成有粘结剂层。
[5]如前项1~4中任一项中所述的层压外装件,其至少在热熔接性树脂层侧的面上具有易剥离部及保护层。
[6]如前项5所述的层压外装件,所述层压外装件具有以所述热熔接性树脂层作为内侧的压花部,在所述压花部的内部具有易剥离部。
[7]一种蓄电装置,其特征在于,具备:
电池元件,所述电池元件具有正极元件、负极元件和配置于它们之间的隔板;和
外装体,所述外装体中,将在金属箔的第一面上贴合有耐热性树脂层并在第二面上贴合有热熔接性树脂层的2个层压外装件以热熔接性树脂层为内侧进行对置,在所述2个层压外装件之间通过将所述热熔接性树脂层熔融并密封从而形成收纳所述电池元件的电池元件室,
所述层压外装件为前项1~4中任一项所述的层压外装件的面向电池元件室内的保护层及易剥离部被除去、设置在外装体的外表面上的保护层及易剥离部不被除去而残留的外装件,
在所述电池元件室内,各层压外装件的金属箔与正极元件及负极元件导通。
发明的效果
对于上述[1]所述的层压外装件而言,保护层在保护树脂层及通过易剥离部的除去而成为金属箔的金属箔露出部的部分的同时,防止了气体及液体从形成于树脂层的切断线进行侵入。由于所述保护层与树脂层的粘结力f3和所述易剥离部以外的树脂层与金属箔的粘结力f2满足f2>f3的关系,若拉出保护层,则在保护层和树脂层之间发生剥离,因此能够容易地除去保护层。此外,通过在树脂层上形成的切断线可以容易地除去易剥离部。并且,通过保护层及易剥离部的除去能够形成金属箔露出部。
对于上述[2]所述的层压外装件而言,由于所述保护层与树脂层的粘结力f3、所述易剥离部以外的树脂层与金属箔的粘结力f2,和所述易剥离部与金属箔的粘结力f1满足f2>f3>f1的关系,若拉出保护层,则在易剥离部以外的区域,保护层和树脂层之间发生剥离,而在易剥离部,易剥离部与金属箔之间发生剥离,因此能够在除去保护层的同时除去易剥离部。
对于上述[3]所述的层压外装件而言,易剥离部的正下方为粘结剂未涂布部,从而易剥离部与金属箔不粘接,由此满足了f2>f3>f1的关系。
对于上述[4]所述的层压外装件而言,通过利用配置于所述易剥离部的正下方部分的掩蔽材料而使易剥离部与金属箔的粘结力减弱,从而满足了f2>f3>f1的关系。
对于上述[5]所述的层压外装件而言,由于在热熔接性树脂层侧具有用于形成金属箔露出部的易剥离部,因此,作为在电池元件室内使电池元件与金属箔导通的蓄电装置的外装体材料是有用的。
对于上述[6]所述的层压外装件而言,由于具有热熔接性树脂层为内侧的压花部,并在所述压花部的内侧具有用于形成金属箔露出部的易剥离部,因此,作为在电池元件室内使电池元件与金属箔导通的蓄电装置的外装体材料是有用的。
对于上述[7]所述的蓄电装置而言,由于外装体的外表面被保护层覆盖,因此,树脂层及通过易剥离部的除去而成为金属箔露出部的部分受到保护。此外,通过除去所述保护层及易剥离部,可以形成进行电的授受的金属箔露出部。
附图说明
图1A是本发明的层压外装件的一个实施方式的俯视图。
图1B是图1A的层压外装件的底面图。
图1C是图1A的1C-1C线的剖视图。
图2是表示除去图1A的层压外装件的保护层及易剥离部后的状态的剖视图。
图3是本发明的层压外装件的其他的实施方式的剖视图。
图4是表示除去图3的层压外装件的保护层及易剥离部后的状态的剖视图。
图5是使用了图1A的层压外装件的蓄电装置的剖视图。
图6是使用了图1A的层压外装件的其他的蓄电装置的剖视图。
附图标记说明
1、3…层压外装件
4、5…蓄电装置
11…金属箔
12…第一粘结剂层
12a、14a…粘结剂未涂布部
13…耐热性树脂层
14…第二粘结剂层
15…热熔接性树脂层
20、22…切断线
21、23…易剥离部
24、25…金属箔露出部
26…掩蔽材料
30、31…外装体
41…凹部(压花部)
43、80…第一内侧导通部(金属箔露出部)
44、81…第一外侧导通部(金属箔露出部)
51、82…第二内侧导通部(金属箔露出部)
52、83…第二外侧导通部(金属箔露出部)
60、62…电池元件室
61、63…热封部
70…电极体(电池元件)
71…正极箔(正极元件)
72…负极箔(负极元件)
73…隔板
76…正极活性物质部(正极元件)
77…负极活性物质部(负极元件)
101…保护层
102…保护层
具体实施方式
[层压外装件]
图1A~1C及图3示出的是本发明的层压外装件的2个实施方式。
在以下的说明中,附有相同标记的部件表示同一物体或者相同的物体,省略重复说明。
(第一层压外装件)
如图1A~1C所示,上述层压外装件1为下述的7层材料:所述层压外装件1中,在金属箔11的第一面上介由第一粘结剂层12贴合有成为外侧层的耐热性树脂层13,并在上述金属箔11的第二面上介由第二粘结剂层14贴合有成为内侧层的热熔接性树脂层15,进而耐热性树脂层13及热熔接性树脂层15被粘结性的保护层101、102覆盖。
在上述耐热性树脂层13侧的面的端部附近,设置有由切断线20所围成的细长的长方形的易剥离部21,在从上述热熔接性树脂层15侧的面的中央直到靠近与上述易剥离部21相对的边一侧的位置设置有由切断线22所围成的长方形的易剥离部23。上述切断线20、22分别是贯穿耐热性树脂层13和热熔接性树脂层15的切口呈点状延续的孔眼线。所述易剥离部21、23通过切断线20、22而与耐热性树脂层13及热熔接性树脂层15断续性连接,以孔眼线的切断部为契机可以容易地切离。
上述第一粘结剂层12中,在上述易剥离部21的正下方设置有未涂布粘结剂的粘结剂未涂布部12a。同样地,上述第二粘结剂层14中,在上述易剥离部23的正下方设置有未涂布粘结剂的粘结剂未涂布部14a。因此,上述易剥离部21、23不与金属箔11粘接,易剥离部21、23对于金属箔11的粘结力为0。
所述保护层101覆盖包含易剥离部21的耐热性树脂层13的整个区域,并通过其粘结力与耐热性树脂层13密合。同样地,所述保护层102覆盖包含易剥离部23的热熔接性树脂层15的整个区域,并通过其粘结力与热熔接性树脂层15密合。
所述层压外装件1中的各部分的粘结力的强弱关系设定如下。()内的标号与本发明的权利要求中记载的符号对应。
耐热性树脂层13侧:F2>F3>F1=0
热熔接性树脂层15侧:F12>F13>F11=0
在上述式中,
F1(f1):易剥离部21与金属箔11的粘结力(=0)
F2(f2):由第一粘结剂层12产生的、易剥离部21以外的耐热性树脂层13与金属箔11的粘结力
F3(f3):保护层101与耐热性树脂层13的粘结力
F11(f1):易剥离部23与金属箔11的粘结力(=0)
F12(f2):由第二粘结剂层14产生的、易剥离部23以外的热熔接性树脂层15与金属箔11的粘结力
F13(f3):保护层102与热熔接性树脂层15的粘结力
上述条件中,若拉出所述保护层101,则在易剥离部21以外的区域,由于F2>F3,在粘结力弱的保护层101与耐热性树脂层13之间发生剥离,在易剥离部21,由于F3>F1=0,未被粘结的易剥离部21(耐热性树脂层13的一部分)从金属箔11分离。并且,易剥离部21在与保护层101粘结的状态下被拉出并由于切断线20的原因而被切断,从而与保护层101一同被除去。同样地,若拉出所述保护层102,则在易剥离部23以外的区域,由于F12>F13,在粘结力弱的保护层102与热熔接性树脂层15之间发生剥离,在易剥离部23,由于F13>F11=0,未被粘结的易剥离部23(热熔接性树脂层15的一部分)从金属箔11分离。并且,易剥离部23在与保护层102粘结的状态下被拉出,并由于切断线22的原因而被切断,从而与保护层102一同被除去。其结果如图2所示,所述保护层101、102及易剥离部21、23被除去,从而形成金属箔11露出的金属箔露出部24、25,由此制造已除去保护层的层压外装件2。
(第二层压外装件)
对于如图3所示的层压外装件3而言,在易剥离部21、23的正下方的部分,在金属箔11上配置有掩蔽材料26,在包含掩蔽材料26上方的整个表面上,层叠有第一粘结剂层12和第二粘结剂层14,并贴合有耐热性树脂层13及热熔接性树脂层15。此外,所述耐热性树脂层13和热熔接性树脂层15分别被保护层101、102覆盖。即,在耐热性树脂层13侧的具有易剥离部21的区域,层叠有金属箔11、掩蔽材料26、第一粘结剂层12、耐热性树脂层13、保护层101,同样地,在热熔接性树脂层15侧的具有易剥离部23的区域,层叠有金属箔11、掩蔽材料26、第二粘结剂层14、热熔接性树脂层15、保护层102。所述掩蔽材料26是由对金属箔11没有粘结性或粘结性极低的材料构成的片材,因此减弱了易剥离部21、23与金属箔11的粘结力。此外,所述掩蔽材料26与耐热性树脂层13或热熔接性树脂层15是介由第一粘结剂层12或第二粘结剂层14而粘结的。由所述第一粘结剂层12产生的掩蔽材料26与第一耐热性树脂层13的粘结力、和由第二粘结剂层14产生的掩蔽材料26与热熔接性树脂层15的粘结力均比掩蔽材料26与金属箔11的粘结力强。
所述层压外装件3中的各部分的粘结力的强弱关系设定如下。()内的标号与本发明的权利要求中记载的符号对应。
耐热性树脂层13侧:F2>F3>F1
热熔接性树脂层15侧:F12>F13>F11
在上述式中,
F1(f1):易剥离部21与金属箔11的粘结力
F2(f2):由第一粘结剂层12产生的易剥离部21以外的耐热性树脂层13与金属箔11的粘结力
F3(f3):保护层101与耐热性树脂层13的粘结力
F11(f1):易剥离部23与金属箔11的粘结力(=0)
F12(f2):由第二粘结剂层14产生的易剥离部23以外的热熔接性树脂层15与金属箔11的粘结力
F13(f3):保护层102与热熔接性树脂层15的粘结力
上述条件中,若拉出所述保护层101,则在易剥离部21以外的区域,由于F2>F3,在粘结力弱的保护层101与耐热性树脂层13之间发生剥离,在易剥离部21,由于F3>F1,在金属箔11与掩蔽材料26之间发生剥离。并且,易剥离部21在与保护层101粘结的状态下被拉出,并由于切断线20的原因而被切断,由此,易剥离部21及介由第一粘结剂层12而与易剥离部21粘结的掩蔽材料26与保护层101一同被除去。同样地,若拉出所述保护层102,则在易剥离部23以外的区域,由于F12>F13,在粘结力弱的保护层102与热熔接性树脂层15之间发生剥离,在易剥离部23,由于F13>F11,在金属箔11与掩蔽材料26之间发生剥离。并且,易剥离部23在与保护层102粘结的状态下被拉出,并由于切断线22的原因而被切断,由此,易剥离部23及介由第二粘结剂层14与易剥离部23粘结的掩蔽材料26与保护层102一同被除去。其结果如图4所示,上述保护层101、102及易剥离部21、23被除去,从而形成金属箔11露出的金属箔露出部24、25,由此制造已除去保护层的层压外装件2。
本发明的层压外装件中,保护层与树脂层的粘结力f3、和上述易剥离部与金属箔的粘结力f1满足f3>f1的关系并非必要条件,但在满足所述条件时,若剥离保护层,则在易剥离部与金属箔之间发生剥离,从而能够将易剥离部在与保护层粘结的状态下与保护层一同被除去。在不满足所述条件的情况下,保护层被从易剥离部剥离而易剥离部残留于树脂层,残留于树脂层的易剥离部可以通过用镊子等夹取并拉出的方式除去。此外,由于易剥离部是最后除去的部分,因此,可以在易剥离部局部性地加强保护层的对于树脂层的粘结力,以使得易剥离部牢靠地粘结于保护层而被除去。
层压外装件中,关于在耐热性树脂层侧的面、热熔接性树脂层侧的面中的哪一侧需要设置金属箔露出部,因内容物、外装体的形态而异。因此,本发明的层压外装件的条件是,在耐热性树脂层和热熔接性树脂层中的至少一方具有易剥离部,并且具有易剥离部的面的树脂层被保护层覆盖。此外,形成于一方的树脂层的易剥离部的数目、位置也是任意的,形状、尺寸也没有限定。另外,只要耐热性树脂层侧的面或热熔接性树脂层侧的面中的任一方具有上述的保护层及易剥离部,则不用考虑另一面的形态,也不用考虑金属箔露出部的有无。此外,另一面也可以是具有易剥离部而不具有保护层的形态。
上述保护层及易剥离部可以在任意时刻容易地除去。因此,在将层压外装件加工为外装体的工序中,或者在使用了外装体的包装体中,在需要金属箔露出部时将易剥离部与保护层同时除去即可。覆盖树脂层的保护层保护树脂层,并且作为防止成为金属箔露出部的部分的金属箔的腐蚀、刮伤的保护层而发挥作用。例如,通过以保留保护层的状态直接进行上述层压外装件的裁断、压花加工,由此可以预防树脂层的损伤。此外,保护层通过预防气体及液体从切断线的切口处进行侵入,从而保护金属箔。
需要说明的是,本发明的层压外装件也包含具有压花部的层压外装件。蓄电装置的外装体有时为了形成收纳电池元件的电池元件室而具有压花部,并且使电池元件与设置于电池元件室内的金属箔露出部导通。因此,下述层压外装件作为蓄电装置的外装体材料是有用的:具有以热熔接性树脂层作为内侧的压花部,并且在所述压花部的内侧具有用于形成金属箔露出部的易剥离部。
[层压外装件的制造方法]
(第一层压外装件的制造方法)
图1A~1C的层压外装件1、即具有成为空隙的粘结剂未涂布部12a、14a的层压外装件1可以通过例如以下的方法制作。
(1)在金属箔11的第一面上涂布形成第一粘结剂层12的粘结剂。此时,使用表面具有凹凸的凹版辊(Graveru roll)或掩模(masking)等进行涂布并同时形成未涂布粘结剂的粘结剂未涂布部12a,然后将金属箔11和耐热性树脂层13贴合并进行老化处理。
粘结剂的涂布方法除了辊涂以外,还有以喷墨(ink-jet)的方式在形成未涂布部的同时吹喷粘结剂进行涂布的方法。但是,在制作较长的层压外装件时,能够进行连续涂布的辊涂是合适的。
(2)在上述金属箔11的第二面上,利用与上述相同的手法,涂布形成第二粘结剂层14的粘结剂并同时形成粘结剂未涂布部14a,然后将金属箔11和热熔接性树脂层15贴合并进行老化处理。
(3)沿着所述粘结剂未涂布部12a、14a的边缘,在耐热性树脂层13及热熔接性树脂层15上形成切断线20、22从而形成易剥离部21、23。所述切断线20、22是通过汤姆森刀片(Thomson blade)、品尼高刀片(Pinnacle blade)等工具、激光切割机、热切刀等切入耐热性树脂层13及热熔接性树脂层15而形成的。切断线20、22并不限于贯穿耐热性树脂层13及热熔接性树脂层15的孔眼线。作为其他的切断线,可以例示切入至树脂层的厚度的中途的凹口(notch)。上述凹口可以是一条线,也可以是使短的凹口连续而得的虚线。此外,即使易剥离部21、23被完全切断,若其由于静电等被金属箔吸引并残留在层压外装件上,则其切断线也属于本发明中的切断线。
(4)在耐热性树脂层13及热熔接性树脂层15上粘贴保护层101、102。对于贴合而言,可以在保护层101、102上涂布粘合剂并贴合,或利用树脂自身具有的粘结性,一边用热辊加热一边使其热熔接。
(第二层压外装件的制造方法)
图3的层压外装件3是通过例如以下的方法制作的。
(1)在金属箔11的第一面的所需位置上配置掩蔽材料26,并涂布形成第一粘结剂层12的粘结剂,然后贴合耐热性树脂层13并进行老化处理。
(2)在上述金属箔11的第二面上,利用与上述相同的手法,配置掩蔽材料26,介由第二粘结剂层14贴合热熔接性树脂层15并进行老化处理。
(3)在上述耐热性树脂层13及热熔接性树脂层15的掩蔽材料26的正上方部分上,通过上述的手法形成切断线20、22从而形成易剥离部21、23。
(4)在耐热性树脂层13及热熔接性树脂层15上,通过上述的手法贴合保护层101、102。
本发明的层压外装件的制造方法并不限于上述的方法,也不限于上述的两面的贴合顺序。另外,切断线不限于在贴合后形成,也可以通过在贴合前的树脂层上预先形成切断线,并将形成有切断线的树脂层和金属箔贴合,由此制作本发明的层压外装件。
[蓄电装置]
图5和图6示出的是用上述层压外装件1制作外装体的2种蓄电装置4、5。上述蓄电装置4、5将层压外装件1的金属箔11用作电的导通部或者电极体的集电体并进行电的授受,是不具备极耳(tab lead)的装置。需要说明的是,上述蓄电装置4、5的外装体可以使用图3的层压外装件3制作。
图5和图6省略了层压外装件1的第一粘结剂层12和第二粘结剂层14的图示。
(第一蓄电装置)
对于图5的蓄电装置4而言,外装体30包含具有凹部的主体40和覆盖该主体40的平坦的盖体50,所述外装体30收纳有电极体70。所述本体40及盖体50各自使用上述层压外装件1制作。
对于上述主体40而言,对平坦片材(flat sheet)的层压外装件1实施压花加工而将用作电池元件室60(所述电池元件室60收纳电极体70)的俯视呈长方形的凹部41进行成型,并形成从凹部41的4个边的开口边缘向外侧大致水平地延伸的凸缘42。在上述凹部41的底壁的内侧、即热熔接性树脂层15侧的面上形成有金属箔11露出的第一内侧导通部43。另外,在4个边的凸缘42中的一个外表面上,即耐热性树脂层13上设置有用于形成第一外侧导通部44的易剥离部21。所述耐热性树脂层13侧的面为具有保护层101的状态。
上述盖体50与主体40的平面尺寸相同,在组装时在电池元件室60内与上述第一内侧导通部43相对的位置、即热熔接性树脂层15侧的面形成有金属箔11露出的第二内侧导通部51。另外,在上述盖体50的外表面即耐热性树脂层13侧的面上设置有用于形成第二外侧导通部52的易剥离部21。所述耐热性树脂层13侧的面为具有保护层101的状态。。
电极体70是在由金属箔形成的正极集电体上涂布正极活性物质而得的正极箔71、和在由金属箔形成的负极集电体上涂布负极活性物质而得的负极箔72之间配置隔板73并进行卷绕层叠而得到的层叠体。所述电极体70、正极箔71、负极箔72、隔板73分别与本发明的电池元件、正极元件、负极元件、隔板对应。
上述蓄电装置4可通过下述方式制作:介由导电性粘合剂74将电池元件70的正极箔71的端部与上述主体40的第一内侧导通部43连接,同时,介由导电性粘合剂74将负极箔72的端部与盖体50的第二内侧导通部51连接,注入电解质,将电池元件室60的周围热封,形成热封部61。
对于上述蓄电装置4而言,通过剥离主体40的保护层101并除去易剥离部21,从而形成金属箔11露出的第一外侧导通部44,通过剥离盖体50的保护层102并除去易剥离部,从而形成金属箔11露出的第二外侧导通部52。所述第一外侧导通部44及第二外侧导通部52为如图2所示的金属箔露出部24。
对于上述蓄电装置4而言,在电池元件室60内,正极箔71通过第一内侧导通部43与主体40的金属箔11导通,在外装体30的外表面,通过第一外侧导通部44获得和外部的导通。同样地,在电池元件室60内,负极箔72通过第二内侧导通部51与盖体50的金属箔11导通,在外装体30的外表面,通过第二外侧导通部52获得与外部的导通。并且,上述蓄电装置4通过设置在外装体30的外表面的第一外侧导通部44和第二外侧导通部52进行电的授受。
上述主体40的第一内侧导通部43为通过将层压外装件1的热熔接性树脂层15侧的保护层102和易剥离部23一同除去而形成的金属箔露出部25(参见图2)。上述主体40是对平坦片材的层压外装件1实施压花加工而形成凹部41,并修边(trimming)调整凸缘42的尺寸而制作的。在涂布导电性粘合剂74时需要上述第一内侧导通部43,在凹部41的成型、修边的工序中不需要金属箔11露出。因此,在导电性粘合剂74即将涂布之前除去保护层102及易剥离部23即可,在凹部41的成型、修边的工序中,通过不除去而保留保护层102及易剥离部23,可以保护热熔接性树脂层15及第一内侧导通部43。另一方面,在通电时需要第一外侧导通部44,而在凹部41的成型、修边的工序中、电池元件70的装填时、主体40和盖体50的组装时、热封部61的形成时不需要金属箔11露出。因此,在即将通电之前除去保护层101及易剥离部21即可,在此之前,保护层101覆盖耐热性树脂层13,保护耐热性树脂层13及第一外侧导通部44。需要说明的是,在由于热封时的加热导致保护层101的粘结力增大、剥离变难的情况下,预先剥离加热部分的保护层101。
在上述盖体50中也同样,对于第二内侧导通部51而言,通过在导电性粘合剂(binder)74的涂布之前预先保留保护层102及易剥离部23从而保护热熔接性树脂层15及第二内侧导通部51,对于耐热性树脂层13及第二外侧导通部52而言,通过在通电之前预先保留保护层101及易剥离部21可以保护耐热性树脂层13及第二外侧导通部52。
(第二蓄电装置)
图6的蓄电装置5是以下的薄型装置:所述装置中,由2片平坦的层压外装件1构成外装体31,并且各自的金属箔11分别用作正极集电体和负极集电体,在热熔接性树脂层15侧的金属露出部25上涂布了活性物质部。
2片层压外装件1以热熔接性树脂层15彼此相对的方式配置。图中,将配置于上侧的层压外装件1的金属露出部25作为第一内侧导通部80,在该第一内侧导通部80上形成正极活性物质部76。另外,耐热性树脂层13侧的面的一边的附近设置有用于形成第一外侧导通部81(金属箔露出部24)的易剥离部21,所述耐热性树脂层13被保护层101覆盖。另一方面,图中,将配置于下侧的层压外装件1的金属露出部25作为第二内侧导通部82,在该第二内侧导通部82上形成负极活性物质部77。此外,在耐热性树脂层13侧的面的所述第一外侧导通部81的对向边的端部附近设置有用于形成第二外侧导通部83(金属箔露出部24)的易剥离部21,所述耐热性树脂层13被保护层101覆盖。
上述蓄电装置5通过用上述的2片层压外装件1的正极活性物质部76和负极活性物质部77夹持隔板73,并与电解质一同通过热熔接性树脂层15进行热封而制作。图6中,63表示热封部。上述正极活性物质部76和负极活性物质部77分别与本发明中的正极元件和负极元件对应,正极活性物质部76、负极活性物质部77及隔板73与电池元件75对应。此外,上述电池元件75存在的空间为电池元件室62。
对上述蓄电装置5而言,在外装体31的外表面,在第一外侧导通部81和第二外侧导通部83进行电的授受。
由于上述第一内侧导通部80及第二内侧导通部82在涂布正极活性物质部76及负极活性物质部77之前不需要金属箔11露出,因此将具有保护层102及易剥离部23的层压外装件1直接切割成预定尺寸,并在涂布前除去保护层102及易剥离部23。另一方面,在通电时需要第一外侧导通部81和第二外侧导通部83,在组装时金属箔11不需要露出。因此,保护层101及易剥离部21在即将通电之前除去即可,在此之前,保护层101及易剥离部21覆盖金属箔11从而保护金属箔11。
在按照以上方法完成的蓄电装置4、5中,面向电池元件室60、62内的热熔接性树脂层15侧的保护层101及易剥离部23被除去,但是成为外装体30、31的外表面的耐热性树脂层13侧的保护层101及易剥离部21未除去而保留。
本发明的层压外装件的用途并不限于蓄电装置的外装体,此外,蓄电装置也不限于图5和图6所示的形态。设置易剥离部的面、位置、数目因层压外装件的用途而异,本发明的层压外装件的必要条件为耐热性树脂层和热熔接性树脂层中的至少一方设置有易剥离部并且所述树脂层被保护层覆盖。此外,蓄电装置的外装体的外表面的导通部并不限定于设置于耐热性树脂层侧的面。若将2片层压外装件的端部错开地进行重叠,则热熔接性树脂层会在外装体的外表面露出,因此可以在热熔接性树脂层侧的面上设置外侧导通部。另一方面,面向电池元件室内的内侧导通部必须设置在热熔接性树脂层侧的面上。因此,对于不具有极耳的蓄电装置的外装体中使用的层压外装件而言,其条件是:在耐热性树脂层侧的面和热熔接性树脂层侧的面二者上设置有易剥离部,或者在热熔接性树脂层侧的面上设置有多个易剥离部,并且至少在热熔接性树脂层侧具有易剥离部及保护层。在具有极耳的蓄电装置的外装体中,虽然在热熔接性树脂层侧不设置金属露出部,但是通过在耐热性树脂层侧设置金属露出部,可以将该金属箔露出部用作漏电检查。
本发明的层压外装件也可以用作除蓄电装置的外装体以外的食品、液体的包装材料。金属箔露出部的位置、数目、尺寸没有限定,可以根据层压外装件的用途任意地设定。虽然图示例的层压外装件1在金属箔11的两面形成有金属箔露出部21、23,但是并不限定于在两面均形成金属箔露出部21、23,也可以只在一面形成金属箔露出部。作为食品、液体的包装材料的层压外装件的用途的一例,可以举出食品容器。在食品容器用层压外装件中,在容器的外表面即耐热性树脂层侧的面及内表面即热熔接性树脂层侧的面这两个面都形成金属箔露出部,使发热体接触该金属箔露出部,或者介由内容物通过焦耳热进行加热,可以制作能够实现上述加热方式的食品容器。
[层压外装件及蓄电装置的构成材料]
本发明不限定层压外装件及蓄电装置的材料,但作为优选材料可以举出以下的材料。
(金属箔)
上述金属箔11在作为蓄电装置的导通部的同时,承担对层压外装件赋予阻止氧、电解质反应产生的气体、水分的侵入的气体阻隔性的作用。使用导电性良好的金属箔,例如,可列举铝箔、铜箔、镍箔、不锈钢箔、或者它们的包覆(clad)箔、它们的退火箔或未退火箔等。另外,也优选使用用镍、锡、铜、铬等导电性金属进行了电镀而成的金属箔,例如经电镀的铝箔。另外,上述金属箔11的厚度优选为7~150μm。
另外,优选在上述金属箔上形成化学转化覆膜。所述化学转化覆膜是通过在金属箔表面实施化学转化处理而形成的覆膜,通过实施这样的化学转化处理,能够充分防止由电解液导致的金属箔表面的腐蚀。例如,通过进行以下处理,对金属箔实施化学转化处理。即,在进行脱脂处理后的金属箔的表面上涂布下述1)~3)中的任一种水溶液,然后进行干燥,由此实施化学转化处理,
1)包含磷酸;
铬酸;以及
选自由氟化物的金属盐和氟化物的非金属盐组成的组中的至少一种化合物的混合物的水溶液
2)包含磷酸;
选自由丙烯酸系树脂、壳聚糖衍生物树脂以及酚醛类树脂组成的组中的至少一种树脂;以及
选自由铬酸和铬(III)盐组成的组中的至少一种化合物的混合物的水溶液
3)包含磷酸;
选自由丙烯酸系树脂、壳聚糖衍生物树脂以及酚醛类树脂组成的组中的至少一种树脂;
选自由铬酸和铬(III)盐组成的组中的至少一种化合物;以及
选自由氟化物的金属盐和氟化物的非金属盐组成的组中的至少一种化合物的混合物的水溶液。
关于所述化学转化覆膜,作为铬附着量(每个单面),优选为0.1mg/m2~50mg/m2,特别优选为2mg/m2~20mg/m2。
(耐热性树脂层)
作为构成耐热性树脂层13的耐热性树脂,使用于热封时的热封温度不熔融的耐热性树脂。作为上述耐热性树脂,优选使用熔点比构成上述热熔接性树脂层15的热熔接性树脂的熔点高10℃以上的耐热性树脂,特别优选使用熔点比热熔接性树脂的熔点高20℃以上的耐热性树脂。例如,优选使用拉伸聚酰胺膜(拉伸尼龙膜等)或拉伸聚酯膜。其中,特别优选使用双轴拉伸聚酰胺膜(双轴拉伸尼龙膜等)、双轴拉伸聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)膜、双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜或双轴拉伸聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜。需要说明的是,上述耐热性树脂层13既可以以单层形成,或者,也可以由例如包含拉伸聚酯膜/拉伸聚酰胺膜的多层(包含拉伸PET膜/拉伸尼龙膜的多层等)形成。上述耐热性树脂层的厚度优选为20μm~100μm。
另外,构成贴合上述耐热性树脂层13的第一粘结剂层12的粘结剂优选使用选自由聚酯聚氨酯系粘接剂(Polyester–urethane)和聚醚-聚氨酯(Polyether-urethane)系粘结剂组成的组中的至少一种粘结剂。上述第一粘结剂层12的厚度优选设定为0.5μm~5μm。
(热熔接性树脂层)
关于构成热熔接性树脂层15的热熔接性树脂,优选由下述热熔接性树脂形成的未拉伸膜构成,所述热熔接性树脂为选自由聚乙烯、聚丙烯、烯烃类共聚物、它们的酸改性物以及离聚物组成的组中的至少一种。所述热熔接性树脂层15、25的厚度优选设定为20μm~150μm的范围。
另外,构成贴合上述热熔接性树脂层15的第二粘结剂层14的粘结剂优选为由烯烃类粘结剂形成的层。使用二液固化型的烯烃类粘结剂时,能够充分防止由因电解液导致的膨胀而引起的粘结性降低。上述第二粘结剂层14的厚度优选设定为0.5μm~5μm。
(保护层)
作为保护层101、102,可以使用聚烯烃薄膜、聚酯薄膜等,厚度优选为20μm~150μm的范围。保护层101、102优选使用熔点较之构成热熔接性树脂层15的树脂为同等程度或者在其以上的树脂,更优选熔点比构成热熔接性树脂层15的树脂高10℃以上的树脂。通过使用熔点高的树脂,可以避免在热封时因保护层101、102熔接于耐热性树脂层13而导致剥离困难的不良情况,并且能够在保留保护层101、102的情况下直接进行热封。此外,在树脂层上贴合的粘合剂可以使用氨基甲酸酯系、丙烯酸系、有机硅系等的粘合剂。
(掩蔽材料)
掩蔽材料26使用对于金属箔11没有粘结性或者粘结性极低的材料。例如,可以适当使用浸渍或涂布了有机硅系等的剥离剂的纸或树脂膜等片材。
(电池元件)
电极体70的正极用集电体及负极用集电体与上述的金属箔11一致。
正极活性物质部76是由添加了例如下述粘合剂和正极活性物质(例如,含有锂、并进一步含有选自钴、镍、锰、铝中的至少一种金属的具有层状岩盐型的晶体结构的金属氧化物;或者含有锂、并进一步含有选自铁、锰中的至少一种金属的具有橄榄石型的晶体结构的金属氧化物;或者含有锂、并进一步含有选自锰、镍中的至少一种金属的具有尖晶石型的晶体结构的金属氧化物等)而成的混合组合物等形成的,所述粘合剂是PVDF(聚偏氟乙烯)、偏氟乙烯与具有羟基、羧基、羰基、环氧基等的单体的共聚物、PTFE(聚四氟乙烯)、SBR(苯乙烯丁二烯橡胶)、苯乙烯和丙烯酸的共聚物、PAN(聚丙烯腈)、壳聚糖等多糖类、CMC(羧甲基纤维素钠盐等)的多糖类衍生物等。上述正极活性物质部76的厚度优选设定为2μm~300μm。此外,上述正极活性物质部76中可以含有乙炔黑、炉法炭黑、科琴黑等炭黑、石墨微粒、CNT(碳纳米管)等导电辅助剂。
作为负极活性物质部77,是由在例如下述的粘合剂中添加了添加物(例如,石墨、易石墨化碳、难石墨化碳、钛酸锂、硅、包含锡等能够与锂进行合金化的元素的金属等)而成的混合组合物等形成的,所述粘合剂为PVDF(聚偏氟乙烯)、偏氟乙烯与具有羟基、羧基、羰基、环氧基等的单体的共聚物、PTFE(聚四氟乙烯)、SBR(苯乙烯丁二烯橡胶)、苯乙烯与丙烯酸的共聚物,PAN(聚丙烯腈)、壳聚糖等多糖类、CMC(羧甲基纤维素钠盐等)的多糖类衍生物等。上述负极活性物质部77的厚度优选设定为1μm~300μm。此外,上述负极活性物质部77中可以含有乙炔黑、炉法炭黑、科琴黑(Ketjen black)等炭黑,CNT(碳纳米管)、石墨微粒等的导电辅助剂。
此外,涂布于上述电极体70的正极用集电体上的正极活性物质部和涂布于负极用集电体上的负极活性物质部与上述的正极活性物质部76和负极活性物质部77一致。
此外,为了降低集电体与活性物质部的接触电阻,可以在集电体与活性物质部之间设置底涂层。设置底涂层时,底涂层没有特别限定,例如,优选在PVDF(聚偏氟乙烯)、SBR(苯乙烯丁二烯橡胶)、PAN(聚丙烯腈)、壳聚糖等多糖类、CMC(羧甲基纤维素钠盐等)的多糖类衍生物等粘合剂中为了提高导电性而添加了炭黑、CNT(碳纳米管)等导电辅助剂而成的混合物。在设置时,厚度优选设定为0.01μm~10μm。此外,用于将电极体70与第一内侧导通部43及第二内侧导通部41连接的导电性粘合剂74(参见图5)的组成与上述底涂层的组成一致。
作为隔板73,可以举出聚乙烯制隔板、聚丙烯制隔板、由包含聚乙烯膜和聚丙烯膜的多层膜而形成的隔板,或者由在上述树脂制隔板上涂布陶瓷等耐热无机物而得的湿式或干式的多孔质膜所构成的隔板等。所述隔板73的厚度优选设定为5μm~50μm。
电解质可以优选使用将选自六氟磷酸锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂等锂盐中的盐溶解于以下有机溶剂(单独的或者混合的)中而得的溶液:碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙腈、γ-丁内酯等。
本申请主张以于2015年10月2日提出申请的日本国专利申请特愿2015-196372号为基础的优先权,其公开内容直接构成本申请的一部分。
在此使用的用语和表现是为了说明而使用的,不作限定性解释,在此示出且描述的特征事项并不是为了排除任何与之等同的内容,必须认识到也容许本发明的权利要求范围内的各种变形。
产业上的可利用性
本发明的层压外装件能够适合用作除去树脂层的一部分而使金属箔露出的外装体材料。
Claims (6)
1.一种层压外装件,其特征在于,在金属箔的第一面上介由第一粘结剂层贴合有耐热性树脂层,并在第二面上介由第二粘结剂层贴合有热熔接性树脂层,在所述耐热性树脂层和热熔接性树脂层中的至少一方设置有由所述树脂层被切入而形成的切断线所围成的易剥离部,并且,具有所述易剥离部的树脂层被保护层覆盖,
所述保护层与树脂层的粘结力f3和所述易剥离部以外的树脂层与金属箔的粘结力f2满足f2>f3的关系,并且,
所述保护层与树脂层的粘结力f3、所述易剥离部以外的树脂层与金属箔的粘结力f2、和所述易剥离部与金属箔的粘结力f1满足f2>f3>f1的关系。
2.如权利要求1所述的层压外装件,其中,在具有所述易剥离部的树脂层和金属箔之间的粘结剂层中,在所述易剥离部的正下方设置有未涂布粘结剂的粘结剂未涂布部。
3.如权利要求1所述的层压外装件,其中,在所述金属箔的具有所述易剥离部的树脂层侧的面上,在所述易剥离部的正下方的部分配置有掩蔽材料,在所述掩蔽材料上形成有粘结剂层。
4.如权利要求1~3中任一项所述的层压外装件,其至少在热熔接性树脂层侧的面上具有易剥离部和保护层。
5.如权利要求4所述的层压外装件,其中,所述层压外装件具有所述热熔接性树脂层成为内侧的压花部,并在所述压花部的内部具有易剥离部。
6.一种蓄电装置,其特征在于,具备:
电池元件,所述电池元件具有正极元件、负极元件和配置于它们之间的隔板;和
外装体,所述外装体中,将在金属箔的第一面上贴合有耐热性树脂层并在第二面上贴合有热熔接性树脂层的2个层压外装件以热熔接性树脂层为内侧进行对置,在所述2个层压外装件之间通过将所述热熔接性树脂层熔融并密封从而形成收纳所述电池元件的电池元件室,
所述层压外装件是权利要求1~3中任一项所述的层压外装件的面向电池元件室内的保护层及易剥离部被除去、设置于外装体的外表面的保护层及易剥离部不被除去而残留的外装件,
在所述电池元件室内,各层压外装件的金属箔与正极元件及负极元件导通。
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