CN106663755A - 电池用包装材料 - Google Patents

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Abstract

一种电池用包装材料,其包括至少依次叠层有基材层、金属层和密封层的叠层体,上述叠层体在MD方向上伸长40%时的应力/伸长10%时的应力的值A与在TD方向上伸长40%时的应力/伸长10%时的应力的值B的和(A+B)满足A+B≥2.50的关系。

Description

电池用包装材料
技术领域
本发明涉及在成型时不易产生针孔和裂纹、具有优异的成型性的电池用包装材料。另外,本发明涉及抑制了成型后的卷曲的电池用包装材料。
背景技术
以往,开发了各种各样类型的电池,在所有电池中,用于封装电极和电解质等的电池元件的包装材料成为不可欠缺的部件。以往,作为电池用包装大多使用金属制的包装材料。
另一方面,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、便携电话等的高性能化,对电池不仅要求多种多样的形状,还要求薄型化和轻质化。但是,以往大多使用的金属制的电池用包装材料存在如下的缺点:难以追随形状的多样化,并且在轻质化方面也存在限度。
为此,近年来,作为容易加工成多种多样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/金属层/密封层的膜状的叠层体。但是,这样的膜状的包装材料与金属制的包装材料相比较薄,存在成型时容易产生针孔和裂纹的缺点。在电池用包装材料产生针孔和裂纹时,电解液浸透至金属层,形成金属析出物,其结果,很可能会发生短路,因此,膜状的电池用包装材料具备在成型时不易产生针孔的特性、即具备优异的成型性是不可欠缺的。
以往,为了提高膜状的电池用包装材料的成型性,着眼于用于使金属层粘接的粘接层,进行了各种研究。例如,专利文献1中公开了:在具备由树脂膜构成的内层、由第一粘接剂层、金属层、第二粘接剂层和树脂膜构成的外层的叠层型包装材料中,通过用含有在侧链具有活性氢基的树脂、多官能异氰酸酯类和多官能胺化合物的粘接剂组合物形成上述第一粘接剂层和第二粘接剂层中的至少一种,得到对较深的成型可靠性高的包装材料。
如专利文献1所代表的那样,以往,在由膜状的叠层体构成的电池用包装材料中,对着眼于使金属层与其它层粘接的粘接层的配合成分来提高成型性的技术进行了大量研究,但是基本没有关于着眼于作为电池用包装材料整体的物性来提高成型性的技术的报道。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-287971号公报
非专利文献
非专利文献1:太田哲著,プレス加工技术マニュアル,日刊工业新聞社发行,昭和56年7月30日发行,1-3页
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的第一课题在于提供在包括至少依次叠层有基材层、金属层和密封层的膜状的叠层体的电池用包装材料中,在成型时不易产生裂纹和针孔、使其具有优异的成型性的技术。
另外,近年来,要求进一步提高电池的能量密度且进一步使电池小型化。为了提高电池的能量密度,可以考虑进一步加深电池用包装材料的成型深度,增大电池用包装材料中能够收纳的电池元件的容量。然而,如果过度加深电池用包装材料的成型深度,则对包装材料施加的应力增大,施加于外层的应力和施加于内层的应力之差也增大。另外,如果使厚度过薄,则保型性降低。此外,如果内层与外层的滑动性的差别过大,则成型时的外层和内层的拉入方式产生差别。因此,由于这些因素等,电池用包装材料所形成的凹部的边缘部发生卷曲(弯曲),妨碍电池元件的收纳或密封层的热熔合,有时会使电池的生产效率降低。
在这样的状况下,本发明的第二课题在于提供在包括至少依次叠层有基材层、金属层和密封层的叠层体的电池用包装材料中抑制成型后的卷曲的技术。
用于解决课题的方法
本发明的发明人为了解决上述第一课题进行了深入研究。其结果,意外地发现,通过在包括至少依次叠层有基材层、金属层和密封层的叠层体的电池用包装材料中,使该叠层体在MD方向上伸长40%时的应力/伸长10%时的应力的值A与在TD方向上伸长40%时的应力/伸长10%时的应力的值B的和(A+B)满足A+B≥2.50的关系,能够使电池用包装材料具备格外优异的成型性,能够大幅降低成型时的针孔和裂纹的发生率。本发明的第一发明是基于这些见解,进一步反复研究而完成的。
另外,本发明的发明人为了解决上述第二课题进行了深入研究。其结果,意外地发现,通过在包括至少依次叠层有基材层、金属层和密封层的叠层体的电池用包装材料中,将叠层体在MD方向上伸长10%时的应力设为A1、将TD方向上伸长10%时的应力设为B1、将基材层在MD方向上伸长10%时的应力设为A2、TD方向上伸长10%时的应力设为B2的情况下,使其满足(A1-A2)≥60N/15mm且(B1-B2)≥50N/15mm的关系,能够有效地抑制成型后的卷曲。本发明的第二发明是基于这些见解,进一步反复研究而完成的。
即,本发明提供下述方式的电池用包装材料和电池。
项1.一种电池用包装材料,其包括至少依次叠层有基材层、金属层和密封层的叠层体,
上述叠层体在MD方向上伸长40%时的应力/伸长10%时的应力的值A与在TD方向上伸长40%时的应力/伸长10%时的应力的值B的和(A+B)满足A+B≥2.50的关系。
项2.如项1所述的电池用包装材料,其中,上述A和上述B满足A<B的关系。
项3.如项1或2所述的电池用包装材料,其中,上述A为A≥1.19且上述B为B≥1.31。
项4.如项1~3中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述基材层在MD方向和TD方向上的拉伸断裂强度均为200MPa以上,且上述基材层在MD方向和TD方向上的拉伸断裂伸长率均在70~130%的范围。
项5.如项1~4中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述金属层是进行相对于MD方向的平行方向的拉伸试验时的0.2%屈服强度和进行相对于TD方向的平行方向的拉伸试验时的0.2%屈服强度均在55~140N/mm2的范围的铝箔。
项6.如项1~5中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述基材层由聚酰胺树脂和聚酯树脂的至少一种构成。
项7.一种电池用包装材料,其包括至少依次叠层有基材层、金属层和密封层的叠层体,
将上述叠层体在MD方向上伸长10%时的应力设为A1、将在TD方向上伸长10%时的应力设为B1、
将上述基材层在MD方向上伸长10%时的应力设为A2、将在TD方向上伸长10%时的应力设为B2的情况下,满足如下关系:
(A1-A2)≥60N/15mm、和
(B1-B2)≥50N/15mm。
项8.如项7所述的电池用包装材料,其中,(A1-A2)与(B1-B2)的比满足(A1-A2)/(B1-B2)=1.00~1.20的关系。
项9.如7或8所述的电池用包装材料,其中,在将上述基材层表面的动摩擦系数设为C、将上述密封层表面的动摩擦系数设为D的情况下,满足下述的关系:
C≤0.3、
D≤0.3、和
C/D=0.5~2.5。
项10.如项7~9中任一项所述的电池用包装材料,其为以成型深度4mm以上的深度进行成型的拉深用的电池用包装材料。
项11.如项7~10中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述叠层体的厚度为120μm以下。
项12.如项1~11中任一项所述的电池用包装材料,其中,对上述金属层的至少一个面实施了化学法表面处理。
项13.如项1~12中任一项所述的电池用包装材料,其为二次电池用的包装材料。
项14.一种电池,至少具备正极、负极和电解质的电池元件收纳在项1~13中任一项所述的电池用包装材料内。
发明的效果
根据第一发明的电池用包装材料,由于作为电池用包装材料整体在MD方向上伸长40%时的应力/伸长10%时的应力的值A与在TD方向上伸长40%时的应力/伸长10%时的应力的值B的和(A+B)满足A+B≥2.50的关系,因此能够抑制电池用包装材料的成型时的针孔和裂纹等的发生。此外,由于第一发明的电池用包装材料具有优异的成型性,所以也能够有助于提高生产率。
根据第二发明的电池用包装材料,在将叠层体在MD方向上伸长10%时的应力设为A1、将在TD方向上伸长10%时的应力设为B1、将基材层在MD方向上伸长10%时的应力设为A2、将在TD方向上伸长10%时的应力设为B2的情况下,满足(A1-A2)≥60N/15mm且(B1-B2)≥50N/15mm的关系,由此能够有效地抑制成型后的卷曲。此外,由于第二发明的电池用包装材料抑制了成型后的卷曲,所以不易妨碍电池元件的收纳和密封层的热熔合,也能够有助于提高电池的生产率。
附图说明
图1是表示第一发明的电池用包装材料的剖面结构的一例的图。
图2是表示第一发明的电池用包装材料的剖面结构的一例的图。
图3是用于说明涉及第一发明、电池用包装材料的成型时的应力与应变的关系的示意图。
图4是表示第二发明的电池用包装材料的剖面结构的一例的图。
图5是表示第二发明的电池用包装材料的剖面结构的一例的图。
图6是用于说明卷曲的评价方法的示意图。
图7是用于说明卷曲的评价方法的示意图。
具体实施方式
第一发明的电池用包装材料的特征在于,包括至少依次叠层有基材层、金属层和密封层的叠层体,叠层体的在MD方向上伸长40%时的应力/伸长10%时的应力的值A与在TD方向上伸长40%时的应力/伸长10%时的应力的值B的和(A+B)满足A+B≥2.50的关系。
第二发明的电池用包装材料的特征在于,包括至少依次叠层有基材层、金属层和密封层的叠层体,
将叠层体在MD方向上伸长10%时的应力设为A1、将TD方向上伸长10%时的应力设为B1、
将基材层在MD方向上伸长10%时的应力设为A2、将在TD方向上伸长10%时的应力设为B2的情况下,满足如下的关系:
(A1-A2)≥60N/15mm、和
(B1-B2)≥50N/15mm。
以下,对第一发明和第二发明的电池用包装材料进行详细阐述。
1.电池用包装材料的叠层结构
如图1所示,第一发明的电池用包装材料包括至少依次叠层有基材层1、金属层3和密封层4的叠层体。在第一发明的电池用包装材料中,基材层1形成为最外层,密封层4形成为最内层。即,在组装电池时,通过将位于电池元件的边缘的密封层4彼此热熔接来密封电池元件,封装电池元件。
如图1和图2所示,第一发明的电池用包装材料中,在基材层1与金属层3之间,为了提高它们的粘接性,也可以根据需要设置粘接层2。另外,如图2所示,第一发明的电池用包装材料中,在金属层3与密封层4之间,为了提高它们的粘接性,也可以根据需要设置粘接层5。
如图4所示,第二发明的电池用包装材料包括至少依次叠层有基材层1、金属层3和密封层4的叠层体。在第二发明的电池用包装材料中,基材层1形成为最外层,密封层4形成为最内层。即,在组装电池时,通过将位于电池元件的边缘的密封层4彼此热熔接来密封电池元件,封装电池元件。
另外,如图4和图5所示,第二发明的电池用包装材料中,在基材层1与金属层3之间,为了提高它们的粘接性,也可以根据需要设置粘接层2。如图5所示,第二发明的电池用包装材料中,在金属层3与密封层4之间,为了提高它们的粘接性,也可以根据需要设置粘接层5。另外,虽然没有图示,但也可以在基材层1的表面(与密封层4相反侧的表面)设置包覆层。
2.电池用包装材料的物性
第一发明的电池用包装材料的特征在于,构成该电池用包装材料的叠层体在MD方向上伸长40%时的应力/伸长10%时的应力的值A与在TD方向上伸长40%时的应力/伸长10%时的应力的值B的和(A+B)满足A+B≥2.50的关系。具体而言,构成电池用包装材料的叠层体在流动方向(MD方向)上伸长40%时的应力/伸长10%时的应力的值A与在和MD方向同一平面垂直的方向(TD方向)上伸长40%时的应力/伸长10%时的应力的值B的和(A+B)满足A+B≥2.50的关系。此外,在电池用包装材料为片状的叠层体的卷绕体的情况下,从卷绕体拉出叠层体时,叠层体的长度方向(卷出方向)为MD方向,叠层体的宽度方向为TD方向。在第一发明中,叠层体在MD方向和TD方向上的上述伸长40%时的应力和伸长10%时的应力分别是根据JIS K7127所规定的方法测得的值。
在第一发明的电池用包装材料中,通过使叠层体在MD方向和TD方向的应力满足这样的关系,成型时的针孔和裂纹等的发生被抑制,具有优异的成型性。通过如上设定第一发明的电池用包装材料的作为整体的物性来抑制成型时针孔和裂纹等的发生的机理的详细情况尚不明确,例如可以考虑如下。即,上述的在MD方向和TD方向上伸长40%时的应力/伸长10%时的应力的值A、B具有A+B≥2.50这样较大的值。由此,例如如图3的表示电池用包装材料的成型时的应力与应变的关系的示意图的线A所示的那样,在应力-应变曲线的屈服点附近的应力变化变缓,因此电池用包装材料的急剧变形(伸长)被抑制,作为结果,能够使金属层3的变形(伸长)缓慢变化。因此,可以认为在电池用包装材料的成型时,能够使金属层3适度追随模具的形状,抑制针孔和裂纹等的发生。此外,作为A+B的上限值,通常为3.50左右。
另一方面,在电池用包装材料中,如果A+B<2.50,则如图3的线B那样,应力-应变曲线的屈服点附近的应力变化变大,因此电池用包装材料的变形(伸长)也大幅变化。因此可以认为,在电池用包装材料的成型时,难以使金属层3适度追随模具的形状,容易发生针孔或裂纹等。
从抑制第一发明电池用包装材料的成型时的针孔和裂纹等的发生、进一步提高成型性的观点考虑,特别优选电池用包装材料满足A+B≥2.65的关系。此外,从同样的观点考虑,优选上述A和上述B满足A<B的关系。从同样的观点考虑,优选上述A为A≥1.19且上述B为B≥1.31,特别优选上述A为A≥1.24且上述B为B≥1.47。
在第一发明中,作为电池用包装材料在MD方向上伸长40%时的应力的值,没有特别限制,优选列举40~90MPa左右,更优选列举60~80MPa左右。另外,作为电池用包装材料在TD方向上伸长40%时的应力,没有特别限制,优选列举50~100MPa左右,更优选列举60~80MPa左右。作为电池用包装材料在MD方向上伸长10%时的应力,没有特别限制,优选列举30~70MPa左右,更优选列举45~60MPa左右。另外,作为电池用包装材料在TD方向上伸长10%时的应力,没有特别限制,优选列举20~60MPa左右,更优选列举40~55MPa。
为了将第一发明的电池用包装材料的物性设定为这样的特定的值,适当调整构成电池用包装材料的基材层1、金属层3、密封层4的组成、物性、厚度等即可。
另外,第二发明的电池用包装材料的特征在于,将构成该电池用包装材料的MD方向上伸长10%时的应力设为A1、将在TD方向上伸长10%时的应力设为B1、将基材层1在MD方向上伸长10%时的应力设为A2、将在TD方向上伸长10%时的应力设为B2的情况下,满足(A1-A2)≥60N/15mm和(B1-B2)≥50N/15mm的关系。具体而言,构成电池用包装材料的叠层体在流动方向(MD方向)上伸长10%时的应力的值A1与构成基材层1的树脂膜在流动方向(MD方向)上伸长10%时的应力的值A2的差(A1-A2)满足(A1-A2)≥60N/15mm的关系,并且,构成电池用包装材料的叠层体在与MD方向同一平面垂直的方向(TD方向)上伸长10%时的应力的值B1与构成基材层1的树脂膜在与MD方向同一平面垂直的方向(TD方向)上伸长10%时的应力的值B2的差(B1-B2)满足(B1-B2)≥50N/15mm的关系。此外,在电池用包装材料为片状的叠层体的卷绕体的情况下,从卷绕体拉出叠层体时,叠层体的长度方向(卷出方向)为MD方向,叠层体的宽度方向为TD方向。在第二发明中,叠层体和基材层1在MD方向和TD方向上的上述伸长10%时的应力分别为根据JISK7127所规定的方法测得的值。
在第二发明的电池用包装材料中,通过使构成电池用包装材料的叠层体和基材层1在MD方向和TD方向的应力满足这样的特定的关系,有效地抑制成型后的卷曲。通过使第二发明的电池用包装材料的叠层体和基材层1具有这样的关系来有效地抑制成型后的卷曲的机理的详细情况尚不明确,例如可以考虑如下。即,可以认为构成电池用包装材料的叠层体整体与作为其一部分的基材层1的上述在MD方向和TD方向上伸长10%时的应力的差(A1-A2)和(B1-B2)分别大于特定的值,由此,在成型时,基材层1的形状变化对电池用包装材料整体造成的影响变小,伴随由成型形成的凹部周边的基材层1的形状变化的电池用包装材料的卷曲(弯曲)被抑制。
此外,在第二发明中,成型后的电池用包装材料的卷曲的评价能够通过实施例中记载的方法进行(参照图6和图7)。
在第二发明中,从进一步有效地抑制电池用包装材料的成型后的卷曲的观点考虑,优选(A1-A2)≥62N/15mm。从同样的观点考虑,优选(B1-B2)≥55N/15mm。此外,A1-A2的上限值通常为80N/15mm。另外,B1-B2的上限值通常为70N/15mm。
此外,在第二发明中,从更加有效地抑制电池用包装材料的成型后的卷曲的观点考虑,优选(A1-A2)与(B1-B2)的比满足(A1-A2)/(B1-B2)=1.00~1.20的关系,更优选满足(A1-A2)/(B1-B2)=1.00~1.15的关系。
另外,在第二发明中,从更加有效地抑制电池用包装材料的成型后的卷曲的观点考虑,在将基材层1表面(具有包覆层时为包覆层表面)的动摩擦系数设为C、将密封层4表面的动摩擦系数设为D的情况下,优选满足下述的关系:
C≤0.3、D≤0.3、C/D=0.5~2.5的关系。
这是因为通过使电池用包装材料的两表面的动摩擦系数小于上述的值且两表面的动摩擦系数之比在规定的范围,电池用包装材料的成型时的形状变化的平衡变好,作为结果,能够进一步抑制成型后的卷曲。从同样的观点考虑,更优选满足C≤0.25、D≤0.20、C/D=0.8~2.0的关系。此外,基材层1表面的动摩擦系数C和密封层4表面的动摩擦系数D分别为通过根据JIS K7125的规定的方法测得的值。
第二发明的电池用包装材料有效地抑制成型后的卷曲,因此能够有助于提高电池的生产率。因此,第二发明的电池用包装材料能够适合作为以成型深度为4mm以上、优选6~12mm左右的深度进行成型的拉深用的电池用包装材料使用。另外,第二发明的电池用包装材料能够作为这样的拉深用途有效地使用,因此能够增大电池用包装材料中能够收纳的电池元件的容量,能够有助于提高电池的能量密度。
另外,第二发明的电池用包装材料即使在构成电池用包装材料的叠层体的厚度例如薄至120μm以下、进而薄至60~110μm左右的情况下,也有效地抑制成型后的卷曲。因此,第二发明的电池用包装材料即使减小厚度,也能够抑制电池的生产率的降低,并且有助于提高电池的能量密度。
为了将第二发明的电池用包装材料的叠层体和基材层1的物性设定为上述的关系,适当调整构成电池用包装材料的基材层1、金属层3、密封层4的组成、物性、厚度等即可。以下,对构成第一发明和第二发明的电池用包装材料的各层进行详细阐述。
3.形成电池用包装材料的各层的组成
[基材层1]
在第一发明和第二发明的电池用包装材料中,基材层1为形成最外层的层。关于形成基材层1的原材料,只要具备绝缘性即可,没有特别限制。作为形成基材层1的原材料,例如,可以列举聚酯树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、氟树脂、聚氨酯树脂、硅树脂、酚醛树脂以及这些的混合物或共聚物等的树脂膜。这些之中,可以优选列举聚酯树脂、聚酰胺树脂,更优选列举双轴拉伸聚酯树脂、双轴拉伸聚酰胺树脂。作为聚酯树脂,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、共聚聚酯、聚碳酸酯等。另外,作为聚酰胺树脂,具体而言,可以列举尼龙6、尼龙6,6、尼龙6与尼龙6,6的共聚物、尼龙6,10、聚己二酰间苯二甲胺(MXD6)等。
优选基材层1(构成基材层1的树脂膜)在MD方向和TD方向上的拉伸断裂强度均为200MPa以上,且在MD方向和TD方向上的拉伸断裂伸长率均在70~130%的范围,更加优选在MD方向和TD方向上的拉伸断裂强度均在250~380MPa的范围,且在MD方向和TD方向上的拉伸断裂伸长率均在80~125%的范围。通过使基材层1的拉伸断裂强度和拉伸断裂伸长率具有这样的值,能够合适地将第一发明和第二发明的电池用包装材料的上述A和B设定为上述的关系,能够进一步有效抑制成型时的针孔和裂纹的发生,进一步提高成型性。此外,基材层1的拉伸断裂强度和拉伸断裂伸长率分别是通过根据JIS K7127的方法测定得到的值。
基材层1也可以由1层树脂膜形成,但为了使耐针孔性和绝缘性提高,也可以由2层以上的树脂膜形成。在由多层树脂膜形成基材层1的情况下,2个以上的树脂膜经由粘接剂或粘接性树脂等粘接成分叠层即可,关于所使用的粘接成分的种类和量等,与后述的粘接层2或粘接层5的情况相同。此外,作为叠层2层以上的树脂膜的方法,没有特别限制,能够采用公知方法,例如可以列举干式层压法、夹层层压法等,优选列举干式层压法。通过干式层压法叠层时,作为粘接层优选使用聚氨酯系粘接剂。此时,作为粘接层的厚度,例如,可以列举2~5μm左右。
关于基材层1的厚度,只要发挥作为基材层的功能并且使电池用包装材料满足上述的物性即可,没有特别限制,例如,可以列举10~50μm左右,优选列举15~25μm左右。
[粘接层2]
在第一发明和第二发明的电池用包装材料中,粘接层2是为了使基材层1与金属层3牢固地粘接而根据需要设置于它们之间的层。
粘接层2由能够将基材层1与金属层3粘接的粘接剂形成。粘接层2的形成中所使用的粘接剂可以为2液固化型粘接剂或1液固化型粘接剂。另外,对于粘接层2的形成中所使用的粘接剂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、热熔接型、热压型等的任一种。
作为粘接层2的形成中能够使用的粘接成分,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、共聚聚酰胺等的聚酰胺系树脂;聚烯烃、羧酸改性聚烯烃、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;氯丁二烯橡胶、丁腈橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶等的橡胶;有机硅系树脂等。这些粘接成分可以单独使用1种,或者也可以组合2种以上使用。这些粘接成分之中,可以优选列举为聚氨酯系粘接剂。
关于粘接层2的厚度,只要发挥作为粘接层的功能并且使电池用包装材料满足上述的物性即可,没有特别限制,例如,可以列举1~10μm左右,优选列举2~5μm左右。
[金属层3]
在电池用包装材料中,金属层3除了用于提高电池用包装材料的强度以外,还是发挥作为防止水蒸气、氧、光等侵入电池内部的阻隔层发挥功能的层。作为构成金属层3的金属,具体而言,可以列举铝、不锈钢、钛等,优选列举铝。金属层3能够通过金属箔或金属蒸镀等形成,优选由金属箔形成,更优选由铝箔形成。从在电池用包装材料的制造时防止在金属层3发生褶皱和针孔的观点考虑,例如,更优选由退火处理后的铝(JIS A8021P-O、JISA8079P-O)等软质铝箔形成。
作为金属层3使用的铝箔优选进行相对于MD方向的平行方向的拉伸试验时的0.2%屈服强度和进行相对于TD方向的平行方向的拉伸试验时的0.2%屈服强度均在55~140N/mm2的范围,更优选在60~100N/mm2的范围。此外,该0.2%屈服强度是通过JIS Z 2241(总伸长法)所规定的拉伸试验测得的值。
金属层3的厚度只要发挥作为金属层的功能并且使电池用包装材料满足上述的物性即可,没有特别限制,例如能够设为10μm~50μm左右,优选设为20μm~40μm左右。
另外,为了粘接的稳定化、防止溶解、腐蚀等,金属层3优选对至少一个面、优选对两个面进行化学法表面处理(化成处理)。这里,化学法表面处理是指对金属层的表面形成耐酸性皮膜的处理。作为化学法表面处理,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、硫酸铬钾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、多聚磷酸等的磷氧化合物的磷酸铬酸盐处理;使用具有下述通式(1)~(4)所示的重复单元的氨基化苯酚聚合物的铬酸盐处理等。
通式(1)~(4)中,X表示氢原子、羟基、烷基、羟基烷基、烯丙基或苄基。另外,R1和R2分别相同或不同,表示羟基、烷基或羟基烷基。通式(1)~(4)中,作为X、R1和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、叔丁基等碳原子数1~4的直链或支链状烷基。另外,作为X、R1和R2所示的羟基烷基,例如,可以列举羟基甲基、1-羟基乙基、2-羟基乙基、1-羟基丙基、2-羟基丙基、3-羟基丙基、1-羟基丁基、2-羟基丁基、3-羟基丁基、4-羟基丁基等的取代有1个羟基的碳原子数1~4的直链或支链状烷基。通式(1)~(4)中,X、R1和R2所示的烷基和羟基烷基分别可以相同也可以不同。通式(1)~(4)中,X优选为氢原子、羟基或羟基烷基。具有通式(1)~(4)所示的重复单元的氨基化苯酚聚合物的数均分子量例如优选为500~100万,更优选列举1000~2万左右。
另外,作为对金属层3赋予耐腐蚀性的化学法表面处理方法,可以列举如下方法:涂布在磷酸中分散有氧化铝、氧化钛、氧化铈、氧化锡等金属氧化物、硫酸钡等的微粒的涂布液,在150℃以上进行烧制处理,由此,在金属层3的表面形成耐腐蚀处理层。另外,在耐腐蚀处理层之上,可以进一步形成用交联剂将阳离子性聚合物交联得到的树脂层。这里,作为阳离子性聚合物,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构成的离子高分子配位化合物、在丙烯酸主骨架接枝聚合有伯胺的伯胺接枝丙烯酸树脂、聚丙烯酰胺或其衍生物、氨基苯酚等。作为这些阳离子性聚合物,可以仅使用1种,也可以组合2种以上使用。另外,作为交联剂,例如,可以列举具有选自异氰酸酯基、环氧丙基、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。作为这些交联剂,可以仅使用1种,也可以组合2种以上使用。
化学法表面处理可以仅进行1种化学法表面处理,也可以组合进行2种以上的化学法表面处理。另外,这些化学法表面处理可以单独使用1种化合物,或者也可以组合使用2种以上的化合物。化学法表面处理之中,优选铬酸铬酸盐处理或者组合铬氧化合物、磷氧化合物和氨基化苯酚聚合物的铬酸盐处理等。
化学法表面处理中,关于在金属层3的表面所形成的耐酸性皮膜的量,没有特别限制,例如,进行上述的铬酸盐处理时,优选以相对于金属层3的表面每1m2,铬氧化合物以铬换算为约0.5mg~约50mg、优选为约1.0mg~约40mg、磷化合物以磷换算为约0.5mg~约50mg、优选为约1.0mg~约40mg和氨基化苯酚聚合物为约1mg~约200mg、优选为约5.0mg~150mg的比例含有。
化学法表面处理通过以下方法进行:将含有用于形成耐酸性皮膜的化合物的溶液通过棒涂法、辊涂法、凹版印刷法、浸渍法等涂布在金属层的表面之后,进行加热使得金属层的温度为70℃~200℃左右。另外,在对金属层实施化学法表面处理之前,可以预先通过碱浸渍法、电解清洗法、酸清洗法、电解酸清洗法等对金属层进行脱脂处理。通过这样进行脱脂处理,能够更高效地进行金属层的表面的化学法表面处理。
[密封层4]
第一发明和第二发明的电池用包装材料中,密封层4是相当于最内层、在组装电池时密封层彼此热熔接而密封电池元件的层。
关于密封层4中使用的树脂成分,只要能够热熔接即可,没有特别限制,例如,可以列举聚烯烃、环状聚烯烃、羧酸改性聚烯烃、羧酸改性环状聚烯烃。
作为上述聚烯烃,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、线性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)等的聚丙烯;乙烯-丁烯-丙烯的三元共聚物等。这些聚烯烃之中,可以优选列举聚乙烯和聚丙烯。
上述环状聚烯烃为烯烃和环状单体的共聚物,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。这些聚烯烃之中,可以优选列举环状烯烃,更优选列举降冰片烯。
上述羧酸改性聚烯烃是指用羧酸将上述聚烯烃通过嵌段聚合或接枝聚合改性得到的聚合物。作为改性中所使用的羧酸,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。
上述羧酸改性环状聚烯烃是指将构成环状聚烯烃的单体的一部分替代为α,β-不饱和羧酸或其酸酐进行共聚、或者对环状聚烯烃嵌段共聚或接枝共聚α,β-不饱和羧酸或其酸酐得到的聚合物。关于要被羧酸改性的环状聚烯烃,与上述同样。另外,作为改性中所使用的羧酸,与上述酸改性环烯烃共聚物的改性中所使用的羧酸相同。
这些树脂成分之中,可以优选列举羧酸改性聚烯烃;更优选列举羧酸改性聚丙烯。
密封层4可以由1种树脂成分单独形成,或者也可以由组合2种以上的树脂成分的共混聚合物形成。另外,密封层4可以仅以1层形成,也可以由相同或不同的树脂成分以2层以上形成。
另外,作为密封层4的厚度,只要能够发挥作为密封层的功能并且使电池用包装材料满足上述的物性即可,没有特别限制,例如,可以列举10~100μm左右,优选列举15~50μm左右。
[粘接层5]
在第一发明和第二发明的电池用包装材料中,粘接层5是为了使金属层3与密封层4牢固地粘接而根据需要设置于它们之间的层。
粘接层5由能够将金属层3与密封层4粘接的粘接剂形成。关于粘接层5的形成中所使用的粘接剂,其粘接机制、粘接剂成分的种类等与上述粘接层2时同样。作为粘接层5中所使用的粘接剂成分,可以优选列举聚烯烃系树脂,更优选列举羧酸改性聚烯烃,特别优选列举羧酸改性聚丙烯。
关于粘接层5的厚度,只要发挥作为粘接层的功能并且使电池用包装材料发挥上述的物性即可,没有特别限制,例如,可以列举2~50μm左右,优选列举15~30μm左右。
[包覆层6]
在第一发明和第二发明的电池用包装材料中,以提高设计性、耐电解液性、耐摩擦性、成型性等为目的,也可以根据需要在基材层1之上(基材层1的与金属层3相反的一侧)设置包覆层6。在组装电池时,包覆层6是位于最外层的层。
包覆层6例如能够由聚偏氯乙烯、聚酯树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂等形成。这些之中,优选包覆层6由2液固化型树脂形成。作为形成包覆层6的2液固化型树脂,例如,可以列举2液固化型聚氨酯树脂、2液固化型聚酯树脂、2液固化型环氧树脂等。另外,也可以在包覆层6中配合消光剂。
作为消光剂,例如,可以列举粒径为0.5nm~5μm左右的微粒。关于消光剂的材质,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,关于消光剂的形状,也没有特别限制,例如,可以列举球状、纤维状、板状、无定形、空心球状等。作为消光剂,具体而言,可以列举滑石、二氧化硅、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、氧化铝、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、苯代三聚氰二胺、金、铝、铜、镍等。这些消光剂可以单独使用1种,另外,也可以组合使用2种以上。这些消光剂中,从分散稳定性和成本等观点考虑,可以优选列举二氧化硅、硫酸钡、氧化钛。另外,对于消光剂,也可以对表面实施绝缘处理、高分散性处理等各种表面处理。
作为形成包覆层6的方法,没有特别限制,例如,可以列举将形成包覆层6的2液固化型树脂涂布在基材层1的一个表面上的方法。在配合消光剂的情况下,在2液固化型树脂中添加消光剂并混合后,涂布即可。
作为包覆层6的厚度,只要发挥作为包覆层6的上述功能并且使电池用包装材料满足上述的物性即可,没有特别限制,例如,可以列举0.5~10μm左右,优选列举1~5μm左右。
4.电池用包装材料的制造方法
关于第一发明和第二发明的电池用包装材料的制造方法,只要可以得到叠层有规定组成的各层的叠层体即可,没有特别限制,例如,可以例示以下的方法。
首先,形成依次叠层有基材层1、根据需要设置的粘接层2、金属层3的叠层体(以下,有时也记为“叠层体A”)。关于叠层体A的形成,具体而言,能够通过以下的干式层压法来进行:在基材层1上或根据需要对表面进行过化学法表面处理的金属层3上,将用于形成粘接层2的粘接剂通过挤出法、凹版印刷法、辊涂法等的涂布方法涂布、干燥之后,叠层该金属层3或基材层1并使粘接层2固化。
接着,在叠层体A的金属层3上叠层密封层4。在金属层3上直接叠层密封层4时,在叠层体A的金属层3上通过凹版印刷法、辊涂法等的方法涂布构成密封层4的树脂成分即可。另外,在金属层3和密封层4之间设置粘接层5时,例如,可以列举:(1)在叠层体A的金属层3上通过将粘接层5和密封层4共挤出来叠层的方法(共挤出层压法);(2)另外形成叠层有粘接层5和密封层4的叠层体,将其在叠层体A的金属层3上通过热层压法叠层的方法;(3)在叠层体A的金属层3上将用于形成粘接层5的粘接剂通过挤出法或溶液涂敷,在高温干燥并进行烧制的方法等叠层,在该粘接层5上通过热层压法叠层预先制膜为片状的密封层4的方法;(4)边在叠层体A的金属层3与预先制膜为片状密封层4之间边流入熔融的粘接层5边经由粘接层5贴合叠层体A与密封层4的方法(夹层层压法)等。
在设置包覆层6的情况下,在基材层1的与金属层3相反的一侧的表面叠层包覆层6。包覆层6例如能够通过将形成包覆层6的上述的树脂涂布在基材层1的表面来形成。此外,在基材层1的表面叠层金属层3的工序和在基材层1的表面叠层包覆层6的工序的顺序没有特别限制。例如,也可以在基材层1的表面形成包覆层6后,在基材层1的与包覆层6相反的一侧的表面形成金属层3。
如上所述操作,形成包括基材层1/根据需要设置的粘接层2/根据需要对表面进行了化学法表面处理的金属层3/根据需要设置的粘接层5/密封层4/根据需要设置的包覆层6的叠层体,为了使根据需要设置的粘接层2和根据需要设置的粘接层5的粘接性牢固,也可以进一步进行热辊接触式、热风式、近或远红外线式等的加热处理。作为这样的加热处理的条件,例如,可以列举在150~250℃进行1~5分钟。
在第一发明和第二发明的电池用包装材料中,对于构成叠层体的各层,为了使制膜性、叠层化加工、最终制品2次加工(包装化、压花成型)适应性等提高或稳定化,可以根据需要实施电晕处理、喷砂处理、氧化处理、臭氧处理等的表面活性化处理。
5.电池用包装材料的用途
第一发明和第二发明的电池用包装材料可以作为用于密封并收纳正极、负极、电解质等的电池元件的包装材料使用。
具体而言,将至少具备正极、负极和电解质的电池元件,以上述正极和负极分别连接的金属端子向外侧突出的状态,以能够在电池元件的边缘形成凸缘部(密封层彼此接触的区域)的方式,用第一发明和第二发明的电池用包装材料将上述凸缘部的密封层彼此热封,使其密封,由此,提供使用了电池用包装材料的电池。此外,在使用第一发明和第二发明的电池用包装材料收纳电池元件时,以第一发明和第二发明的电池用包装材料的密封部分成为内侧(与电池元件接触的面)的方式使用。
第一发明和第二发明的电池用包装材料可以用于一次电池、二次电池的任一种,优选为二次电池。关于适用第一发明和第二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,作为第一发明和第二发明的电池用包装材料的优选的适用对象,可以列举锂离子电池和锂离子聚合物电池。
实施例
以下,例示实施例和比较例,详细说明第一发明和第二发明。但是,本发明不限定于实施例。
实施例1A-8A和比较例1A-4A
<电池用包装材料的制造>
对于依次叠层有基材层1/粘接层2/金属层3的叠层体,用热层压法叠层粘接层5和密封层4,由此制造由依次叠层有基材层1/粘接层2/金属层3/粘接层5/密封层4的叠层体构成的电池用包装材料。构成电池用包装材料的各层和制造条件的详细情况如下所示。
<基材层1>
作为基材层1使用的尼龙-A、尼龙-B、聚对苯二甲酸丁二醇酯A(PBT-A)、聚对苯二甲酸丁二醇酯B(PBT-B)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的详细情况表示如下。其中,表1所示的拉伸断裂强度和拉伸断裂伸长率分别是以根据JIS K7127的规定的方法测得的值。
(尼龙-A、-B)
其是将由以尼龙6为主成分的原料构成的未拉伸坯料膜利用管状法进行同时二轴拉伸后在200℃热处理而制造得到的。尼龙-A以拉伸倍率为流动方向(MD)3.0倍、宽度方向(TD)3.3倍的条件制造,尼龙-B以拉伸倍率为流动方向(MD)2.8倍、宽度方向(TD)3.0倍的条件制造。
(PBT-A、-B)
其是将由以在聚对苯二甲酸丁二醇酯中添加8重量%聚对苯二甲酸乙二醇酯得到的树脂为主成分的原料构成的未拉伸坯料膜通过管状法同时二轴拉伸后在205℃进行热处理而制造得到的。PBT-A以拉伸倍率为流动方向(MD)3.8倍、宽度方向(TD)3.8倍的条件制造,PBT-B以拉伸倍率为流动方向(MD)3.0倍、宽度方向(TD)3.0倍的条件制造。
(PET)
其是将由以聚对苯二甲酸乙二醇酯为主成分的原料构成的未拉伸坯料膜通过拉幅机法逐次二轴拉伸后在210℃进行热处理而制造得到的。PET以拉伸倍率为流动方向(MD)3.2倍、宽度方向(TD)3.2倍的条件制造。
[表1A]
<金属层3>
分别使用具有以下的表2A所示的物性的铝箔(ALM1:8021材,ALM2:8079材,ALM3:1N30材)。另外,0.2%屈服强度、拉伸断裂强度、拉伸断裂伸长率分别是通过JIS Z 2241(总伸长法)中规定的拉伸试验测得的值。
[表2A]
<粘接层2>
作为将基材层1与金属层3粘接的粘接层2,使用以下的粘接剂A和粘接剂B。
(粘接剂A)
使用玻璃化转变温度-5~5℃、重均分子量10~40×103、羟基当量0.7~1.9个/mol的多元醇化合物和以甲苯二异氰酸酯(TDI)的三羟甲基丙烷(TMP)加合物为主成分的芳香族异氰酸酯以1︰3的比率混合得到的聚氨酯树脂系粘接剂。
(粘接剂B)
使用玻璃化转变温度-15~-5℃、重均分子量10~10×103、羟基当量0.7~1.9个/mol的多元醇化合物和以甲苯二异氰酸酯(TDI)的异氰脲酸酯改性体为主成分的芳香族异氰酸酯以1︰3的比率混合得到的聚氨酯树脂系粘接剂。
<包覆层6>
其是以使电池用包装材料的成型性提高为目的,在实施例8A中形成的层。包覆层6是在基材层1之上以涂敷量2.5g/m2涂布具有双酚A作为骨架中的单元的环氧树脂,干燥后,在190℃加热2分钟,作为固化膜形成的。
使用以上的各层,首先,制作依次叠层有基材层1/粘接层2/金属层3的叠层体。具体而言,在基材层1的一个面(电晕处理面),形成3μm的由聚酯系的主剂和异氰酸酯系固化剂的2液型聚氨酯粘接剂构成的粘接层2,与金属层3的化学法表面处理面加压加热贴合,制作依次叠层有基材层1/粘接层2/金属层3的叠层体。
此外,通过另外将构成粘接层5的酸改性聚丙烯树脂〔用不饱和羧酸接枝改性的不饱和羧酸接枝改性无规聚丙烯(以下,称为PPa)和构成密封层4的聚丙烯〔无规共聚物(以下,称为PP)〕共挤出,由此制作由粘接层5和密封层4构成的2层共挤出膜。
接着,在上述制得的由基材层1/粘接层2/金属层3构成的叠层体的金属层上,将上述制得的2层共挤出膜的粘接层5以接触的方式重叠,加热使得金属层3达到120℃,进行热层压,由此,得到依次叠层有基材层1/粘接层2/金属层3/粘接层5/密封层4的叠层体。暂时将所得到的叠层体冷却以后,加热至180℃,将该温度保持1分钟,实施热处理,由此,得到实施例1A-8A和比较例1A-4A的电池用包装材料。此外,在实施例8A中,在所得到的叠层体的基材层1的表面上形成上述的包覆层6,制成电池用包装材料。
实施例1A-8A和比较例1A-4A中制作的电池用包装材料的叠层结构和各层的厚度分别如下。
(实施例1A)
尼龙-A(25μm)/粘接剂A(3μm)/ALM1(40μm)/粘接层5(20μm)/密封层4(20μm)
(实施例2A)
尼龙-A(25μm)/粘接剂A(3μm)/ALM1(50μm)/粘接层5(30μm)/密封层4(30μm)
(实施例3A)
尼龙-A(15μm)/粘接剂A(3μm)/ALM1(35μm)/粘接层5(20μm)/密封层4(20μm)
(实施例4A)
尼龙-A(15μm)/粘接剂A(3μm)/ALM2(35μm)/粘接层5(15μm)/密封层4(15μm)
(实施例5A)
PBT-A(20μm)/粘接剂A(3μm)/ALM1(40μm)/粘接层5(20μm)/密封层4(20μm)
(实施例6A)
PET(12μm)/粘接剂A(3μm)/尼龙A(15μm)/粘接剂A(3μm)/ALM1(40μm)/粘接层5(20μm)/密封层4(20μm)
(实施例7A)
尼龙-B(25μm)/粘接剂B(3μm)/ALM1(40μm)/粘接层5(20μm)/密封层4(20μm)
(实施例8A)
包覆层6(2μm)/尼龙-B(25μm)/粘接剂A(3μm)/ALM1(40μm)/粘接层5(20μm)/密封层4(20μm)
(比较例1A)
尼龙-B(25μm)/粘接剂A(3μm)/ALM1(40μm)/粘接层5(20μm)/密封层4(20μm)
(比较例2A)
PBT-B(12μm)/粘接剂A(3μm)/ALM1(40μm)/粘接层5(20μm)/密封层4(20μm)
(比较例3A)
PET(12μm)/粘接剂A(3μm)/ALM1(40μm)/粘接层5(20μm)/密封层4(20μm)
(比较例4A)
尼龙-A(15μm)/粘接剂A(3μm)/ALM3(35μm)/粘接层5(15μm)/密封层4(15μm)
<拉伸断裂强度和拉伸断裂伸长率的测定>
上述得到的电池用包装材料在MD方向、TD方向伸长40%时应力和伸长10%时应力分别用根据JIS K7127所规定的方法测定。其中,测定条件设为样品宽度为15mm、标线间距离为50mm、拉伸速度为100mm/分钟。将结果表示在表3A中。
<成型性的评价>
将上述得到的电池用包装材料裁断,制作120×80mm的长条片,将其作为试验样品。使用包括30×50mm的矩形状的阳模和与该阳模的间隙为0.5mm的阴模的直模,以热粘接性树脂层侧位于阳模侧的方式在阴模上载置上述试验样品,分别以成型深度6mm、7mm以0.1MPa的压紧力(面压)挤压该试验样品,进行冷轧成型(牵引1段成型)。确认成型得到的电池用包装材料中有无金属层的针孔和裂纹的发生,算出针孔和裂纹的发生率(%)。关于针孔和裂纹的发生率,将在进行了上述成型后至少一个部位确认到针孔或裂纹的样品判断为成型不良品,将30个试验样品以上述条件成型时发生的成型不良品的比例作为针孔和裂纹的发生率求出。将结果表示在表3A中。
[表3A]
由表3A所示的结果可知,即使在以成型深度6mm这样严格的条件成型的情况下,在作为电池用包装材料使用满足A+B≥2.50的叠层膜的实施例1A-8A的电池包装材料中,也完全没有看到针孔和裂纹,显著抑制了针孔和裂纹的发生。特别是在作为电池用包装材料满足A+B≥2.65的实施例1A-3A中,即使是以成型深度7mm这样的严格的条件下成型的情况下,也完全没有看到针孔和裂纹,显著抑制了针孔和裂纹的发生。另一方面,在作为电池用包装材料使用A+B<2.50的叠层膜的比较例1A-4A的电池包装材料中,在以成型深度6mm成型时,针孔和裂纹的发生率高,与实施例1A-8A相比,成型性差。
实施例1B-7B和比较例1B-4B
<电池用包装材料的制造>
对于依次叠层有基材层1/粘接层2/金属层3的叠层体,用热层压法使粘接层5和密封层4叠层,制造由依次叠层有基材层1/粘接层2/金属层3/粘接层5/密封层4的叠层体构成的电池用包装材料。构成电池用包装材料的各层和制造条件的详细情况如下所示。
<基材层1>
作为基材层1使用的尼龙膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜的详细情况表示如下。其中,PET与尼龙的叠层体是将PET膜和尼龙膜用形成粘接层2的粘接剂粘接得到的。
(尼龙膜)
其是通过将由以尼龙6为主成分的原料构成的未拉伸坯料膜用管状法同时二轴拉伸后在200℃进行热处理而制造得到的。尼龙膜以拉伸倍率为流动方向(MD)3.0倍、宽度方向(TD)3.3倍的条件制造。
(PET膜)
其是通过将由以聚对苯二甲酸乙二醇酯为主成分的原料构成的未拉伸坯料膜用拉幅机法逐次二轴拉伸后在210℃进行热处理而制造得到的。PET膜以拉伸倍率为流动方向(MD)3.2倍、宽度方向(TD)3.2倍的条件制造。
<金属层3>
分别使用具有以下的表1B所示的厚度和物性的铝箔(8079材)。其中,拉伸断裂强度和拉伸断裂伸长率分别是用根据JIS K7127所规定的方法测得的值。另外,0.2%屈服强度是通过JIS Z 2241(总伸长法)所规定的拉伸试验测得的值。
[表1B]
<粘接层2>
作为将基材层1与金属层3粘接的粘接层2,使用熔点142℃、MFR(230℃)为6g/10分钟的由乙烯-丙烯共聚物(无规共聚类型)得到的酸改性聚丙烯。
<密封层4>
作为密封层4,使用熔点132℃、MFR(230℃)为12g/10分钟的丙烯-乙烯共聚物。
<包覆层>
其是以使电池用包装材料的成型性提高为目的,在实施例6B中形成的层。包覆层是在基材层1之上以涂敷量2.5g/m2涂布具有双酚A作为骨架中的单元的环氧树脂,干燥后,在190℃加热2分钟,作为固化膜形成的。
使用以上的各层,首先,制造依次叠层有基材层1/粘接层2/金属层3的叠层体。具体而言,在基材层1的一个面形成3μm的粘接层2,与金属层3的化学法表面处理面加压加热贴合,制作依次叠层有基材层1/粘接层2/金属层3的叠层体。此外,通过另外将构成粘接层5的酸改性聚丙烯树脂(用不饱和羧酸接枝改性得到的不饱和羧酸接枝改性无规聚丙烯)和构成密封层4的聚丙烯(无规共聚物)共挤出,由此制作由粘接层5和密封层4构成的2层共挤出膜。
接着,在上述制得的由基材层1/粘接层2/金属层3构成的叠层体的金属层上,将上述制得的2层共挤出膜的粘接层5以接触的方式重叠,加热使得金属层3达到120℃,进行热层压,由此,得到依次叠层有基材层1/粘接层2/金属层3/粘接层5/密封层4的叠层体。暂时将所得到的叠层体冷却以后,加热至180℃,将该温度保持1分钟,实施热处理,由此,得到实施例1B-7B和比较例1B-4B的电池用包装材料。
实施例1B-7B和比较例1B-4B中制作的电池用包装材料的叠层结构和各层的厚度分别如下。
(实施例1B)
尼龙(15μm)/粘接层2(3μm)/金属层3(40μm)/粘接层5(25μm)/密封层4(25μm)
(实施例2B)
尼龙(25μm)/粘接层2(3μm)/金属层3(40μm)/粘接层5(25μm)/密封层4(25μm)
(实施例3B)
PET(12μm)/粘接剂(3μm)/尼龙(15μm)/粘接层2(3μm)金属层3(40μm)/粘接层5(25μm)/密封层4(25μm)
(实施例4B)
PET(12μm)/粘接层2(3μm)/金属层3(40μm)/粘接层5(25μm)/密封层4(25μm)
(实施例5B)
尼龙(15μm)/粘接层2(3μm)/金属层3(35μm)/粘接层5(25μm)/密封层4(25μm)
(实施例6B)
包覆层(3μm)/尼龙(25μm)/粘接层2(3μm)/金属层3(40μm)/粘接层5(25μm)/密封层4(25μm)
(实施例7B)
尼龙(15μm)/粘接层2(3μm)/金属层3(30μm)/粘接层5(25μm)/密封层4(25μm)
(比较例1B)
PET(12μm)/粘接剂(3μm)/尼龙(25μm)/粘接层2(3μm)金属层3(40μm)/粘接层5(25μm)/密封层4(25μm)
(比较例2B)
尼龙(25μm)/粘接层2(3μm)/金属层3(35μm)/粘接层5(25μm)/密封层4(25μm)
(比较例3B)
PET(12μm)/粘接剂(3μm)/尼龙(15μm)/粘接层2(3μm)/金属层3(30μm)/粘接层5(25μm)/密封层4(25μm)
(比较例4B)
尼龙(15μm)/粘接层2(3μm)/金属层3(30μm)/粘接层5(10μm)/密封层4(10μm)
<伸长10%时应力的测定>
上述得到的电池用包装材料在MD方向、TD方向上伸长10%时应力A1、B1、和所使用的基材层1在MD方向、TD方向上伸长10%时应力A2、B2分别用根据JIS K7127所规定的方法测定。其中,测定条件设为样品宽度为15mm、标线间距离为50mm、拉伸速度为100mm/分钟。将结果表示在表2B中。
<动摩擦系数的测定>
对于上述得到的电池用包装材料的基材层表面(实施例6B为包覆层表面)和密封层表面,分别通过根据JIS K7125所规定的方法,测定动摩擦系数。将结果表示在表2B中。
<成型后的卷曲的评价>
将上述得到的电池用包装材料裁断,制作150×100mm的长条片,将其作为试验样品。使用包括30×50mm的矩形状的阳模和与该阳模的间隙为0.5mm的阴模的直模,以密封层4侧位于阳模侧的方式在阴模上载置上述试验样品,以成型深度为6mm0.1MPa的压紧力(面压)挤压该试验样品,进行了冷轧成型(牵引1段成型)。进行了成型的位置的详细情况如图6所示。如图6所示,在矩形状的成型部M与电池用包装材料10的端部P的最短距离d=25mm的位置成型。接着,将成型后的电池用包装材料10如图7所示放置在水平面20,将从水平面20到端部P的垂直方向y的距离的最大值t作为卷曲的部分的最大高度。成型后的卷曲的评价基准如下。将结果表示在表2B中。
〇:t=0mm以上且低于10mm,卷曲小,几乎不使生产率降低
△:t=10mm以上且低于20mm,卷曲稍大,但生产率的降低小
×:t=20mm以上且低于30mm,卷曲大,生产率的降低大
××:t=30mm以上,卷曲非常大,生产率的降低非常大
[表2B]
从表2B所示的结果可知,即使在成型深度6mm这样严格的条件成型时,在使用满足(A1-A2)≥60N/15mm和(B1-B2)≥50N/15mm的关系的叠层膜的实施例1B-7B的电池包装材料中,卷曲也被有效地抑制。另一方面,在使用不满足这些关系的至少一个的叠层膜的比较例1B-4B的电池包装材料中,在以成型深度6mm成型时,卷曲大,与实施例1B-7B相比,成型性差。
符号说明
1 基材层
2 粘接层
3 金属层
4 密封层
5 粘接层
10 电池用包装材料
M 成型部
P 端部

Claims (14)

1.一种电池用包装材料,其特征在于:
包括至少依次叠层有基材层、金属层和密封层的叠层体,
所述叠层体在MD方向上伸长40%时的应力/伸长10%时的应力的值A与在TD方向上伸长40%时的应力/伸长10%时的应力的值B的和(A+B)满足A+B≥2.50的关系。
2.如权利要求1所述的电池用包装材料,其特征在于:
所述A和所述B满足A<B的关系。
3.如权利要求1或2所述的电池用包装材料,其特征在于:
所述A为A≥1.19且所述B为B≥1.31。
4.如权利要求1~3中任一项所述的电池用包装材料,其特征在于:
所述基材层在MD方向和TD方向上的拉伸断裂强度均为200MPa以上,且所述基材层在MD方向和TD方向上的拉伸断裂伸长率均在70~130%的范围。
5.如权利要求1~4中任一项所述的电池用包装材料,其特征在于:
所述金属层是进行相对于MD方向的平行方向的拉伸试验时的0.2%屈服强度和进行相对于TD方向的平行方向的拉伸试验时的0.2%屈服强度均在55~140N/mm2的范围的铝箔。
6.如权利要求1~5中任一项所述的电池用包装材料,其特征在于:
所述基材层由聚酰胺树脂和聚酯树脂中的至少一种构成。
7.一种电池用包装材料,其特征在于:
包括至少依次叠层有基材层、金属层和密封层的叠层体,
将所述叠层体在MD方向上伸长10%时的应力设为A1、将在TD方向上伸长10%时的应力设为B1、
将所述基材层在MD方向上伸长10%时的应力设为A2、将在TD方向上伸长10%时的应力设为B2的情况下,满足如下关系:
(A1-A2)≥60N/15mm、和
(B1-B2)≥50N/15mm。
8.如权利要求7所述的电池用包装材料,其特征在于:
(A1-A2)与(B1-B2)的比满足(A1-A2)/(B1-B2)=1.00~1.20的关系。
9.如权利要求7或8所述的电池用包装材料,其特征在于:
在将所述基材层表面的动摩擦系数设为C、将所述密封层表面的动摩擦系数设为D的情况下,满足下述的关系:
C≤0.3、
D≤0.3、和
C/D=0.5~2.5。
10.如权利要求7~9中任一项所述的电池用包装材料,其特征在于:
其为以成型深度为4mm以上的深度进行成型的拉深用的电池用包装材料。
11.如权利要求7~10中任一项所述的电池用包装材料,其特征在于:
所述叠层体的厚度为120μm以下。
12.如权利要求1~11中任一项所述的电池用包装材料,其特征在于:
对所述金属层的至少一个面实施了化学法表面处理。
13.如权利要求1~12中任一项所述的电池用包装材料,其特征在于:
其为二次电池用的包装材料。
14.一种电池,其特征在于:
至少具备正极、负极和电解质的电池元件收纳在权利要求1~13中任一项所述的电池用包装材料内。
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