CN109314194B - 蓄电装置用封装材料 - Google Patents
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Abstract
一种蓄电装置用封装材料,其具有至少依次层叠基材层、第1粘接剂层、在一个面或两个面上设置有防腐蚀处理层的金属箔层、以及密封剂层而得到的结构,所述密封剂层为由包含聚烯烃的树脂组合物形成的层,所述密封剂层在100至120℃的温度范围内具有至少一个结晶温度峰。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电装置用封装材料。
背景技术
作为蓄电装置,已知有(例如)锂离子电池、镍氢电池及铅蓄电池等二次电池、以及双电层电容器等电化学电容器。因便携设备的小型化或设置空间的限制等,要求蓄电装置的进一步小型化,能量密度高的锂离子电池备受关注。
作为锂离子电池中所使用的封装材料,一直以来使用金属制的罐体,但逐渐改用轻量、散热性高且能够以低成本制作的多层膜(例如,基材层/金属箔层/密封剂层这样的结构)。
在将上述多层膜用于封装材料的锂离子电池中,为了防止水分内向部渗入,采用由包含铝箔层作为金属箔层的封装材料覆盖电池内容物的结构。采用了上述结构的锂离子电池被称为铝层压型的锂离子电池。在锂离子电池的电池内容物中,包含正极、负极及隔膜还有电解液或者浸渍有该电解液的聚合物凝胶构成的电解质层,该电解液是将作为电解质的锂盐溶解于碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等具有浸透力的非质子性溶剂中而成的。
就铝层压型的锂离子电池而言,例如已知有在封装材料的一部分中通过冷成型形成凹部,将电池内容物容纳于该凹部内,然后将封装材料的剩余部分折回并用热封密封周缘部分而成的压花型锂离子电池。对于构成这种锂离子电池的封装材料而言,需要表现出热封后的稳定的密封性,同时不会因电池内容物的电解液造成铝箔层与密封剂层之间的层压强度的降低。
另外,伴随着蓄电装置的小型化,正在推进蓄电装置用封装材料的基材层、金属箔层及密封剂层的薄膜化,但是,在此由密封剂层薄膜化导致的绝缘性降低成为问题。
绝缘性的降低能够由各种现象引起。例如,可列举出:因热封等热的影响导致接头片引线与金属箔层的接触,因成型、弯曲等引起密封剂层中产生裂纹,热封时原本不应该熔接的部分发生熔接(以下称为“过接”。),由脱气热封导致的密封剂层的破坏。
因此,例如在专利文献1中,作为改善了绝缘性,而且还显示出稳定的密封性、耐热性及成型性的封装材料,提出了具有由熔点为150℃以上的高熔点聚丙烯层和丙烯-乙烯无规共聚物层构成的热封层(密封剂层)的封装材料。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-273398号公报
发明内容
本发明要解决的问题
在上述专利文献1所记载的现有的封装材料中,对于因接头片引线与金属箔层接触、或者因弯曲等而在密封剂层中产生裂纹所导致的绝缘性降低,实施了对策。然而,根据本发明人迄今为止的研究认为是对改善绝缘性而言最重要的对策的、针对由过接或脱气热封所引起的密封剂层的破坏的研究并未进行。
发明人推测,由过接导致的绝缘性降低是由于过接部成为不均匀的结晶状态,因此施加应力时形成裂纹而造成的。另外,据推测是由于在脱气热封中,一边夹着上述电解液一边进行热封,因此电解液起泡,密封剂层被破坏而造成的。据认为,电解液从由上述原因发生的裂纹或被破坏了的密封剂层部分进入并与金属层接触,从而使绝缘性降低。
进而,由因所述的过接导致的裂纹的形成以及因脱气热封导致的密封剂层的破坏引起而发生的绝缘性降低容易受到密封剂层的薄膜化的影响,因此今后在绝缘性改善中特别需要对策。
因此,本发明的目的在于提供一种蓄电装置用封装材料,该蓄电装置用封装材料即使在密封剂层薄膜化了的情况下也能够满足包括脱气热封强度在内的各种密封特性,同时也充分地维持成型后的绝缘性。
用于解决问题的手段
本发明提供一种蓄电装置用封装材料,其具有至少依次层叠基材层、第1粘接剂层、在一个面或两个面上设置有防腐蚀处理层的金属箔层、以及密封剂层而得到的结构,在该蓄电装置用封装材料中,密封剂层为由包含聚烯烃的树脂组合物形成的层,密封剂层在100至120℃的温度范围内具有至少一个结晶温度峰。
在本发明中,密封剂层在100至120℃的温度范围内具有至少一个结晶温度峰,因此即使热封时密封部周边的树脂发生熔融也会迅速地结晶,因此不易产生过接。另外,即使在产生了过接的情况下密封剂层也会迅速地结晶,因此过接部不易成为不均匀的结晶状态,可以抑制成为绝缘性降低的原因的裂纹的发生。另外,现有的密封剂层在热封时电解液发泡时,其仍处于熔融状态从而因发泡而被破坏,但是本发明的密封剂层的至少一个结晶温度峰处于100至120℃的温度范围,由此在电解液发泡之前密封剂层结晶,因此可以防止密封剂层被破坏。
另外,在本发明中,从进一步提高密封强度的观点出发,优选的是,密封剂层所具有的全部的结晶温度峰都为120℃以下。
在这里,以树脂组合物的质量为基准,上述树脂组合物优选包含0.005至10质量%的结晶成核剂。通过以该含量含有结晶成核剂,从而更迅速地结晶,形成更微小且均匀的球晶,因此提高防过接效果。另外,即使在发生了过接的情况下,如果以该含量含有结晶成核剂,则过接部更迅速地结晶,形成更微小且均匀的球晶,因此不易成为不均匀的结晶状态。
另外,上述树脂组合物以该含量含有结晶成核剂,从而更迅速地进行结晶,因此可以抑制由热封时的电解液发泡引起的破坏。进而,形成微小且均匀的球晶,因此可以抑制对封装材料进行冷成型时发生的密封剂层中的微小裂纹(以下称为“白化现象”。)以及电解液的溶胀。
在本发明的蓄电装置用封装材料中,优选的是,密封剂层由多层构成,其中至少一个层为由包含结晶成核剂的树脂组合物形成的层。并且,其中距离金属箔层最远的层优选为由包含结晶成核剂的树脂组合物形成的层。在多个密封剂层当中,距离金属箔层最远的层相当于作为蓄电装置的最内层,并且为被热封的部分,因此通过在该层中含有结晶成核剂,从而防过接效果进一步提高。
在本发明的蓄电装置用封装材料中,优选的是,密封剂层由多层构成,其中距离金属箔层最近的层包含酸改性聚丙烯、和无规立构结构的聚丙烯或无规立构结构的丙烯-α烯烃共聚物。上述树脂具有粘接性,因此特别适合于通过热层压来制造蓄电装置用封装材料。根据上述树脂,可以进一步抑制电解液层压强度的降低或绝缘性的降低。
密封剂层的主成分优选为丙烯-乙烯无规共聚物。与丙烯的均聚物(均聚丙烯)为主成分的情况相比,熔点低因而流动性高,压接时形成溢出的部分(所谓的“多边球(Polyball)”)而提高密封强度。
密封剂层优选包含耐冲击改性剂。由此,可以一边保持良好的绝缘性,一边对蓄电装置用封装材料赋予所需的柔软性、耐冲击性、抗白化性、耐寒性。
耐冲击改性剂优选包含丙烯-丁烯-1无规共聚物及乙烯-丁烯-1无规共聚物,该丙烯-丁烯-1无规共聚物为与丙烯-乙烯无规共聚物相容的弹性体,该乙烯-丁烯-1无规共聚物为与丙烯-乙烯无规共聚物不相容的弹性体。由此,可以保持耐电解液性,同时对密封剂层赋予抗白化性、耐冲击性等,因此进一步提高蓄电装置用封装材料的功能性。
本发明的蓄电装置用封装材料也可以在金属箔层与密封剂层之间具有第2粘接剂层,第2粘接剂层优选包含选自由酸改性聚烯烃、多官能异氰酸酯化合物、缩水甘油基化合物、具有羧基的化合物以及具有噁唑啉基的化合物所组成的组中的至少一种固化剂。具有第2粘接剂层的结构特别适于通过干式层压来制造蓄电装置用封装材料。如果第2粘接剂层包含上述树脂,则可以进一步抑制电解液层压强度的降低或绝缘性的降低。
防腐蚀处理层优选包含氧化铈、相对于100质量份的氧化铈为1至100质量份的磷酸或磷酸盐、以及阳离子性聚合物。由此,可以进一步抑制电解液层压强度的降低或绝缘性的降低。
优选的是,防腐蚀处理层是通过对金属箔层实施化学转化处理而形成的。另外,优选的是,防腐蚀处理层是通过对金属箔层实施化学转化处理而形成的、且包含阳离子性聚合物。
发明的效果
根据本发明,可以提供一种蓄电装置用封装材料,该蓄电装置用封装材料即使在密封剂层薄膜化了的情况下也能够满足包括脱气热封强度在内的各种密封特性,同时也充分地维持成型后的绝缘性。
附图说明
[图1]为本发明一个实施方式涉及的蓄电装置用封装材料的示意性剖面图。
[图2]为本发明一个实施方式涉及的蓄电装置用封装材料的示意性剖面图。
[图3]为对实施例中的评价试样的制作方法进行说明的示意图。
[图4]为对实施例中的评价试样的制作方法进行说明的示意图。
[图5]为对实施例中的评价试样的制作方法进行说明的示意图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。需要说明的是,图中,对于相同部分或相当部分标注同一符号并省略重复的说明。另外,附图的尺寸比率并不限于图示的比率。
[蓄电装置用封装材料]
图1为示意性地表示本发明的蓄电装置用封装材料的一个实施方式的剖面图。如图1所示的那样,本实施方式的封装材料(蓄电装置用封装材料)10为依次层叠基材层11、在该基材层11的一个面上形成的第1粘接剂层12、在该第1粘接剂层12的与基材层11相对的面上形成的金属箔层13、在该金属箔层13的与第1粘接剂层12相对的面上形成的防腐蚀处理层14、和在该防腐蚀处理层14的与金属箔层13相对的面上形成的密封剂层16而成的层叠体。封装材料10中,基材层11为最外层,密封剂层16为最内层。即,封装材料10以基材层11面向蓄电装置的外部侧、密封剂层16面向蓄电装置的内部侧的方式使用。以下,对各层进行说明。
<基材层11>
基材层11是用于在蓄电装置制造时的密封步骤中赋予耐热性,并作为用于加工或流通时可能发生的针孔对策而设置的,优选使用具有绝缘性的树脂层。作为这样的树脂层,例如可以将聚酯膜、聚酰胺膜、聚丙烯膜等的拉伸或未拉伸膜以单层或层叠两层以上而成的多层膜的方式使用。也可以使用在用粘接性树脂将聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(PET)和尼龙膜(Ny)共挤出之后,进行拉伸处理而得的共挤出多层拉伸膜。
基材层11的厚度优选为6至40μm,更优选为10至25μm。通过基材层11的厚度为6μm以上,从而具有能够提高蓄电装置用封装材料10的耐针孔性及绝缘性的倾向。另一方面,通过基材层11的厚度为40μm以下,从而具有能够进一步提高蓄电装置用封装材料10的深冲压成型性的倾向。
<第1粘接剂层12>
第1粘接剂层12是将基材层11与金属箔层13粘接的层。作为构成第1粘接剂层12的材料,具体而言,可列举出(例如)使2官能以上的异氰酸酯化合物与聚酯多元醇、聚醚多元醇、丙烯酸类多元醇、碳酸酯多元醇等主剂反应而成的聚氨酯树脂等。
上述各种多元醇可以根据封装材料所需的功能或性能,单独使用或并用两种以上。
另外,也可以根据粘接剂所需的性能,在上述的聚氨酯树脂中配合其他各种添加剂或稳定剂。
第1粘接剂层12的厚度没有特别的限定,但是从获得所期望的粘接强度、追随性及加工性等的观点出发,例如优选为1至10μm,更优选为3至7μm。
<金属箔层13>
金属箔层13具有防止水分渗入至蓄电装置内部的水蒸气阻隔性。另外,金属箔层13具有用于进行深冲压成形的延展性。作为金属箔层13,可以使用铝、不锈钢等各种金属箔,从质量(比重)、防湿性、加工性及成本的方面出发,优选铝箔。
作为铝箔,从可以赋予所期望的成型时的延展性的观点出发,可优选使用特别进行过退火处理的软质铝箔,但是为了进一步赋予耐针孔性及成形时的延展性,更优选使用含铁的铝箔。在铝箔100质量%中,铝箔中的铁的含量优选为0.1至9.0质量%、更优选为0.5至2.0质量%。通过铁的含量为0.1质量%以上,从而可以获得具有更优异的耐针孔性及延展性的封装材料10。通过铁的含量为9.0质量%以下,从而可以获得柔软性更优异的封装材料10。
金属箔层13的厚度没有特别的限定,但考虑到阻隔性、耐针孔性、加工性,优选设为9至200μm、更优选设为15至100μm。
当在金属箔层13中使用铝箔的情况下,作为铝箔,可以使用未处理的铝箔,但从赋予耐电解液性的观点出发,优选使用进行过脱脂处理的铝箔。
作为水热转化处理,可列举出(例如)在添加有三乙醇胺的沸水中对铝箔进行浸渍处理的勃姆石处理。
作为阳极氧化处理,可列举出(例如)耐酸铝处理。
作为化学转化处理,可列举出浸渍型、涂敷型。作为浸渍型的化学转化处理,可列举出(例如)铬酸盐处理、锆处理、钛处理、钒处理、钼处理、磷酸钙处理、氢氧化锶处理、铈处理、钌处理、或者由它们的混合相构成的各种化学转化处理。另一方面,作为涂敷型的化学转化处理,可列举出将具有防腐蚀性能的涂布剂涂敷于金属箔层13上的方法。
当通过这些防腐蚀处理当中的水热转化处理、阳极氧化处理、化学转化处理中的任意一者形成防腐蚀处理层的至少一部分时,优选预先进行上述脱脂处理。需要说明的是,当使用已经过脱脂处理的金属箔作为金属箔层13的情况下,在形成防腐蚀处理层14时无需再次进行脱脂处理。
涂敷型的化学转化处理中所使用的涂布剂优选含有三价铬。另外,在涂布剂中,也可以含有选自由后述的阳离子性聚合物及阴离子性聚合物所组成的组中的至少1种聚合物。
另外,上述处理当中,特别是水热转化处理、阳极氧化处理利用处理剂使铝箔表面溶解,形成耐腐蚀性优异的铝化合物(勃姆石、耐酸铝)。因此,成为从使用了铝箔的金属箔层13一直到防腐蚀处理层14形成了共连续结构的形态,因此其包含在化学转化处理的定义中,但是如后所述也可以仅通过不包含在化学转化处理的定义中的纯粹的涂布方法来形成防腐蚀处理层14。作为上述方法,可列举出(例如)具有铝的防腐蚀效果(抑制剂效果),并且使用平均粒径100nm以下的氧化铈之类的稀土类元素系氧化物的溶胶作为从环境方面出发也适合的材料的方法。通过使用该方法,即使在通常的涂布方法中也可以对铝箔等金属箔赋予防腐蚀效果。
作为上述稀土类元素系氧化物的溶胶,可列举出(例如)使用了水系、醇系、烃系、酮系、酯系、醚系等各种溶剂的溶胶。其中水系溶胶是优选的。
在上述稀土类元素系氧化物的溶胶中,通常为了使其分散稳定化,使用硝酸、盐酸、磷酸等无机酸或其盐、醋酸、苹果酸、抗坏血酸、乳酸等有机酸作为分散稳定化剂。这些分散稳定化剂当中,特别是磷酸在封装材料10中可期待下述内容:(1)溶胶的分散稳定化、(2)利用了磷酸的铝螯合能力提高了与金属箔层13的密合性、(3)由捕捉(形成钝态)因氢氟酸的影响而溶出的铝离子从而赋予耐电解液性、(4)由即使在低温下也容易引起磷酸的脱水缩合而产生的防腐蚀处理层14(氧化物层)的凝聚力提高,等。
作为上述磷酸或其盐,可列举出正磷酸、焦磷酸、偏磷酸、或它们的碱金属盐或铵盐。其中,三偏磷酸、四偏磷酸、六偏磷酸、超偏磷酸等缩合磷酸或者它们的碱金属盐或铵盐对于在封装材料10中的功能实现而言是优选的。另外,如果考虑到使用上述稀土类氧化物的溶胶并采用各种涂布法从而形成由稀土类氧化物构成的防腐蚀处理层14时的干燥成膜性(干燥能力、热量),则从低温下的脱水缩合性优异的方面出发,更优选钠盐。作为磷酸盐,优选水溶性的盐。
相对于100质量份的稀土类元素氧化物,磷酸(或者其盐)相对于稀土类元素氧化物的掺合比优选为1至100质量份。如果相对于100质量份的稀土类元素氧化物,上述掺合比为1质量份以上,则稀土类元素氧化物溶胶变得更稳定,封装材料10的功能变得更良好。相对于100质量份的稀土类元素氧化物,上述掺合比更优选为5质量份以上。另外,如果相对于100质量份的稀土类元素氧化物,上述掺合比为100质量份以下,则稀土类元素氧化物溶胶的功能提高,防止电解液侵蚀的性能优异。相对于100质量份的稀土类元素氧化物,上述掺合比更优选为50质量份以下,进一步优选为20质量份以下。
由上述稀土类氧化物溶胶形成的防腐蚀处理层14为无机粒子的集合体,因此即使经过干燥固化的步骤,层自身的凝聚力也有可能变低。因此,为了补充凝聚力,优选利用下述阴离子性聚合物或阳离子性聚合物将该情况下的防腐蚀处理层14进行复合化。
作为阴离子性聚合物,可列举出具有羧基的聚合物,可举出(例如)聚(甲基)丙烯酸(或者其盐)、或者使以聚(甲基)丙烯酸为主成分共聚而得到的共聚物。作为该共聚物的共聚成分,可列举出:(甲基)丙烯酸烷基酯系单体(烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、2-乙基己基、环己基等);(甲基)丙烯酰胺、N-烷基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二烷基(甲基)丙烯酰胺(烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、2-乙基己基、环己基等)、N-烷氧基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二烷氧基(甲基)丙烯酰胺(烷氧基为甲氧基、乙氧基、丁氧基、异丁氧基等)、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、N-苯基(甲基)丙烯酰胺等含酰胺基单体;(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯等含羟基单体;(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚等含缩水甘油基单体;(甲基)丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、(甲基)丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷等含硅烷单体;(甲基)丙烯酰氧基丙基异氰酸酯等含异氰酸酯基单体等。
这些阴离子性聚合物起到提高使用稀土类元素氧化物溶胶而得到的防腐蚀处理层14(氧化物层)的稳定性的作用。其通过以下效果而实现,即,通过丙烯酸系树脂成分来保护硬而脆的氧化物层的效果、以及捕获来自稀土类氧化物溶胶中所包含的磷酸盐的离子污染物(特别是钠离子)的(阳离子捕获器)效果。也就是说,在使用稀土类元素氧化物溶胶而得的防腐蚀处理层14中,特别地,若包含钠等碱金属离子或碱土类金属离子,则以包含该离子的位置为起点,防腐蚀处理层14容易劣化。因此,通过借助阴离子性聚合物将稀土类氧化物溶胶中所包含的钠离子等固定,从而防腐蚀处理层14的耐性得以提高。
对于将阴离子性聚合物和稀土类元素氧化物溶胶组合而得的防腐蚀处理层14,其具有与对铝箔实施铬酸盐处理而形成的防腐蚀处理层14相同的防腐蚀性能。阴离子性聚合物优选为将基本上水溶性的聚阴离子性聚合物进行交联而得的结构。作为用于形成该结构的交联剂,可列举出(例如)具有异氰酸酯基、缩水甘油基、羧基、噁唑啉基的化合物。
作为具有异氰酸酯基的化合物,可列举出(例如)甲苯二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯或其氢化物、六亚甲基二异氰酸酯、4,4’二苯基甲烷二异氰酸酯或其氢化物、异佛尔酮二异氰酸酯等二异氰酸酯类;或者使这些异氰酸酯类与三羟甲基丙烷等多元醇反应而成的加合物、通过与水反应而得到的缩二脲体、或者作为三聚物的异氰脲酸酯体等聚异氰酸酯类;或者用醇类、内酰胺类、肟类等对这些聚异氰酸酯类进行封闭而得到的封闭聚异氰酸酯等。
作为具有缩水甘油基的化合物,可列举出(例如)使乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、聚丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇等二醇类与环氧氯丙烷反应而成的环氧化合物;使甘油、聚甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨糖醇等多元醇类与环氧氯丙烷反应而成的环氧化合物;使邻苯二甲酸、对苯二甲酸、草酸、己二酸等二羧酸与环氧氯丙烷反应而成的环氧化合物,等。
作为具有羧基的化合物,可列举出(例如)各种脂肪族或芳香族二羧酸等。另外,也可以使用聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸的碱(土类)金属盐。
作为具有噁唑啉基的化合物,可列举出(例如)具有两个以上的噁唑啉单元的低分子化合物、或者在使用异丙烯基噁唑啉之类的聚合性单体的情况下,使其与(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸羟基烷基酯等丙烯酸系单体共聚而成的化合物。
另外,如硅烷偶联剂那样,对于阴离子性聚合物,也可以使胺与官能团选择性地反应,使得在交联点处具有硅氧烷键。在该情况下,可以使用γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷等。其中,特别是考虑到与阴离子性聚合物或其共聚物的反应性,优选环氧硅烷、氨基硅烷、异氰酸酯基硅烷。
相对于100质量份的阴离子性聚合物,这些交联剂相对于阴离子性聚合物的比率优选为1至50质量份,更优选为10至20质量份。如果相对于100质量份的阴离子性聚合物,交联剂的比率为1质量份以上,则容易充分地形成交联结构。如果相对于100质量份的阴离子性聚合物,交联剂的比率为50质量份以下,则涂液的适用期(pot life)提高。
使阴离子性聚合物交联的方法并不限于上述交联剂,也可以是使用钛、锆化合物来形成离子交联的方法等。
作为阳离子性聚合物,可列举出具有胺的聚合物,可列举出聚乙烯亚胺、由聚乙烯亚胺和具有羧酸的聚合物构成的离子高分子配合物、在丙烯酸系主骨架中使伯胺接枝而成的伯胺接枝丙烯酸系树脂、聚烯丙胺或者它们的衍生物、氨基苯酚等阳离子性的聚合物。
阳离子性聚合物优选与具有羧基或缩水甘油基等可以与胺/亚胺反应的官能团的交联剂并用。作为与阳离子性聚合物并用的交联剂,也可以使用具有与聚乙烯亚胺形成离子高分子配合物的羧酸的聚合物,可列举出(例如)聚丙烯酸或其离子盐等聚羧酸(盐)、或者在聚羧酸(盐)中导入共聚单体而得到的共聚物、羧甲基纤维素或其离子盐等具有羧基的多糖类等。作为聚烯丙胺,可列举出(例如)烯丙胺、烯丙胺酰胺硫酸盐、二烯丙胺、二甲基烯丙胺等的均聚物或者共聚物等。这些胺既可以是游离的的胺,也可以是由醋酸或者盐酸形成的稳定化物。另外,作为共聚物成分,也可以使用马来酸、二氧化硫等。并且,也可以使用通过使伯胺部分地甲氧基化而赋予了热交联性的类型,另外,也可以使用氨基苯酚。特别优选烯丙胺或其衍生物。
本实施方式中,阳离子性聚合物也记载为用于构成防腐蚀处理层14的一个结构要素。其理由在于,为了赋予蓄电装置用封装材料所要求的耐电解液性、耐氢氟酸性而使用各种化合物进行了深入研究,结果发现,阳离子性聚合物自身也可以为赋予耐电解液性、耐氢氟酸性的化合物。其主要原因据推测是因为通过阳离子性基团捕获氟离子(阴离子捕获器),从而抑制了铝箔的损伤。
阳离子性聚合物在提高粘接性方面是更优选的材料。另外,阳离子性聚合物与上述阴离子性聚合物同样地为水溶性的,因此更优选形成交联结构以赋予耐水性。对于用于在阳离子性聚合物中形成交联结构时的交联剂,可以使用在阴离子性聚合物部分中所说明的交联剂。在使用稀土类氧化物溶胶作为防腐蚀处理层14的情况下,作为其保护层,也可以使用阳离子性聚合物来代替上述阴离子性聚合物。
为了形成与铝箔的倾斜结构,通过以铬酸盐处理为代表的化学转化处理而得到的防腐蚀处理层通过以下方式形成:特别地使用配合了氢氟酸、盐酸、硝酸、硫酸或者它们的盐的化学转化处理剂对铝箔实施处理,然后使其与铬或非铬系的化合物反应从而在铝箔上形成化学转化处理层。然而,由于上述化学转化处理在化学转化处理剂中使用了酸,因此伴随有作业环境的恶化或者涂布装置的腐蚀。另一方面,与以铬酸盐处理为代表的化学转化处理不同,上述的涂布型防腐蚀处理层14不必对于使用了铝箔的金属箔层13形成倾斜结构。因此,涂布剂的性状不会受到酸性、碱性、中性等的制约,从而可实现良好的作业环境。而且,从使用铬化合物的铬酸盐处理在环境卫生方面需要替代方案的观点出发,涂布型防腐蚀处理层14也是优选的。
从以上的内容可知,作为上述涂布型的防腐蚀处理的组合的例子,可列举出:(1)只有稀土类氧化物溶胶;(2)只有阴离子性聚合物;(3)只有阳离子性聚合物;(4)稀土类氧化物溶胶+阴离子性聚合物(层叠复合化);(5)稀土类氧化物溶胶+阳离子性聚合物(层叠复合化);(6)(稀土类氧化物溶胶+阴离子性聚合物:层叠复合化)/阳离子性聚合物(多层化);(7)(稀土类氧化物溶胶+阳离子性聚合物:层叠复合化)/阴离子性聚合物(多层化),等。这些当中,优选(1)以及(4)至(7),特别优选(4)至(7)。然而,本实施方式并不限于上述组合。例如,作为防腐蚀处理的选择的例子,从与在后述的密封剂粘接层(粘接性树脂层或第2粘接剂层)的说明中所列举出的改性聚烯烃树脂的粘接性良好的观点出发,阳离子性聚合物是非常优选的材料,因此在密封剂粘接层由改性聚烯烃树脂构成的情况下,可以有这样的设计:在接触密封剂粘接层的面上设置阳离子性聚合物(例如,构成(5)及(6)等的构成)。
另外,防腐蚀处理层14并不限于上述的层。例如,如作为公知技术的涂布型铬酸盐那样,也可通过使用在树脂粘结剂(氨基苯酚等)中掺合磷酸和铬化合物而成的处理剂来形成。如果使用该处理剂,则可形成兼备防腐蚀功能与密合性这两者的层。另外,虽然需要考虑涂液的稳定性,但是可以使用将稀土类氧化物溶胶与聚阳离子性聚合物或者聚阴离子性聚合物事先进行一液化而成的涂布剂,来形成兼备防腐蚀功能与密合性这两者的层。
无论是多层结构还是单层结构,防腐蚀处理层14的每单位面积的质量都优选为0.005至0.200g/m2,更优选为0.010至0.100g/m2。如果上述每单位面积的质量为0.005g/m2以上,则容易对金属箔层13赋予防腐蚀功能。另外,即使上述每单位面积的质量超过0.200g/m2,防腐蚀功能也不怎么变化。另一方面,在使用稀土类氧化物溶胶的情况下,如果涂膜较厚,则利用干燥时的热进行的固化变得不充分,有可能会伴随有凝聚力下降。需要说明的是,关于防腐蚀处理层14的厚度,可以由其比重换算得到。
<密封剂层16>
密封剂层16是对封装材料10赋予由热封产生的密封性的层,其为由包含聚烯烃的树脂组合物形成的层。
密封剂层16可以是单层,但是更优选由两层或三层等多层构成。如果以三层结构为例,则如图1所示,成为距离金属箔层13最近的层(以下称为“最外层16a”)、层叠于最外层16a上的层(以下称为“中间层16b”)、以及层叠于中间层16b上的层(以下称为“最内层16c”)的实施方案。在这里,“最内层”这一术语并不是由封装材料10的层叠结构中的“内部”及“外部”的关系命名的,而是指在将封装材料10成型于蓄电装置中时成为内侧并被热封的层。以下,对各层进行说明。
〔最外层16a〕
最外层16a是起到使构成密封剂层16的其他层与金属箔层13粘接的作用的层。最外层16a示意性地构成为包含成为主成分的粘接性树脂组合物以及根据需要的添加剂成分。粘接性树脂组合物并无特别限制,但是优选含有改性聚烯烃树脂(a)成分和宏观相分离热塑性弹性体(b)成分。另外,添加剂成分优选含有无规立构结构的聚丙烯或无规立构结构的丙烯-α烯烃共聚物(c)。以下对各成分进行说明。
(改性聚烯烃树脂(a))
改性聚烯烃树脂(a)优选为由不饱和羧酸、不饱和羧酸的酸酐、不饱和羧酸的酯中的任意一者衍生的不饱和羧酸衍生物成分与聚烯烃树脂接枝改性而得的树脂。即,改性聚烯烃树脂优选为酸改性聚烯烃。
作为聚烯烃树脂,可列举出(例如)低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、乙烯-α烯烃共聚物、均聚丙烯、嵌段聚丙烯或无规聚丙烯、丙烯-α烯烃共聚物等聚烯烃树脂等。其中,优选聚丙烯类树脂。
作为将这些聚烯烃树脂进行接枝改性时所使用的化合物,可列举出由不饱和羧酸、不饱和羧酸的酸酐、不饱和羧酸的酯中的任意一者衍生的不饱和羧酸衍生物成分。
具体而言,作为不饱和羧酸,例如可列举出丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、四氢邻苯二甲酸、双环[2,2,1]庚-2-烯-5,6-二羧酸等。
作为不饱和羧酸的酸酐,例如可列举出马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、双环[2,2,1]庚-2-烯-5,6-二羧酸酐等不饱和羧酸的酸酐等。
作为不饱和羧酸的酯,例如可列举出丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、马来酸二甲酯、马来酸单甲酯、富马酸二乙酯、衣康酸二甲酯、柠康酸二乙酯、四氢邻苯二甲酸酐二甲酯、双环[2,2,1]庚-2-烯-5,6-二羧酸二甲酯等不饱和羧酸的酯等。
相对于100质量份的成为基础的聚烯烃树脂,改性聚烯烃树脂(a)可以通过在自由基引发剂的存在下将0.2至100质量份的上述不饱和羧酸衍生物成分进行接枝聚合(接枝改性)而进行制造。接枝改性的反应温度优选为50至250℃,更优选为60至200℃。另外,反应时间根据制造方法而适当设定,例如在通过双螺杆挤出机进行熔融接枝聚合的情况下,在挤出机的滞留时间内,具体而言优选2至30分钟,更优选5至10分钟。需要说明的是,接枝改性可以在常压、加压中的任意一者的条件下实施。
作为用于接枝改性的自由基引发剂,可列举出烷基过氧化物、芳基过氧化物、酰基过氧化物、酮过氧化物、过氧化缩酮、过氧化碳酸酯、过氧化酯、过氧化氢等有机过氧化物。
这些有机过氧化物可以根据上述反应温度或反应时间的条件而适当选择使用。例如,在通过双螺杆挤出机进行熔融接枝聚合的情况下,优选烷基过氧化物、过氧化缩酮、过氧化酯,具体而言优选二叔丁基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧基-3-己炔、二枯基过氧化物等。
作为改性聚烯烃树脂(a),优选由马来酸酐改性而得的聚烯烃树脂,例如,三井化学社制的“ADMER”、三菱化学社制的“MODIC”等是合适的。这些改性聚烯烃树脂(a)成分与各种金属或具有各种官能团的聚合物的反应性优异,因此可以利用该反应性对最外层16a赋予密合性,可以提高耐电解液性。
(宏观相分离热塑性弹性体(b))
相对于改性聚烯烃树脂(a),宏观相分离热塑性弹性体(b)在分散相尺寸超过200nm且50μm以下的范围内形成宏观相分离结构。
粘接性树脂组合物通过含有宏观相分离热塑性弹性体(b)成分,从而可以将对成为构成最外层16a的主成分的改性聚烯烃树脂(a)成分等进行层压时产生的残余应力释放,可以对最外层16a赋予粘弹性的粘接性。因此,进一步提高最外层16a的密合性,获得耐电解液性更优异的封装材料10。
宏观相分离热塑性弹性体(b)在改性聚烯烃树脂(a)上以海岛状存在,如果分散相尺寸为200nm以下,则难以赋予粘弹性的粘接性的改善。另一方面,如果分散相尺寸超过50μm,则改性聚烯烃树脂(a)与宏观相分离热塑性弹性体(b)基本上为不相容性,因此层压适性(加工性)显著降低,同时最外层16a的物理强度容易降低。由此,分散相尺寸优选为500nm至10μm。
作为这样的宏观相分离热塑性弹性体(b),例如可列举出使选自1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯中的α-烯烃与乙烯和/或丙烯共聚而得到的聚烯烃系的热塑性弹性体。
另外,作为宏观相分离热塑性弹性体(b)成分,可以使用市售品,例如,三井化学社制的“TAFMER”、三菱化学社制的“ZELAS”、Montell公司制的“CATALLOY”等是合适的。
在最外层16a中,相对于100质量份的改性聚烯烃树脂(a)成分,粘接性树脂组合物中的宏观相分离热塑性弹性体(b)成分相对于改性聚烯烃树脂(a)成分的含量优选为1至40质量份,更优选为5至30质量份。在这里,如果宏观相分离热塑性弹性体(b)成分的含量低于1质量份,则无法期待粘接性树脂层的密合性的提高。另一方面,如果宏观相分离热塑性弹性体(b)成分的含量超过40质量份,则原本改性聚烯烃树脂(a)成分与宏观相分离热塑性弹性体(b)成分的相容性低,因此加工性容易显著降低。另外,宏观相分离热塑性弹性体(b)成分不是显示粘接性的树脂,因此最外层16a相对于构成密封剂层16的其他层、或者防腐蚀处理层14等其他层的密合性容易降低。
(无规立构结构的聚丙烯或无规立构结构的丙烯-α烯烃共聚物(c))
最外层16a优选含有无规立构结构的聚丙烯或无规立构结构的丙烯-α烯烃共聚物(以下简称为“成分(c)”)作为添加剂成分。在这里,成分(c)为完全非晶性的树脂成分。
以下,对于在最外层16a中将添加剂成分(c)添加至成为主成分的粘接性树脂组合物中的效果进行说明。
在最外层16a熔融状态下,成分(c)与粘接性树脂组合物中的改性聚烯烃树脂(a)成分相容,但是在伴随着冷却的结晶化时向晶体外排出,均匀地分散于球晶周边。由此,成分(c)不会妨碍作为主成分的粘接性树脂组合物中的改性聚烯烃树脂(a)成分的结晶度。另外,通过在最外层16a中添加成分(c),改性聚烯烃树脂(a)成分的浓度被成分(c)稀释从而晶体生长得到抑制,因此能够使基础树脂的粘接成分(即,改性聚烯烃树脂(a)成分)的结晶尺寸(球晶尺寸)变小。另外,排出至晶体外的成分(c)均匀地分散于改性聚烯烃树脂(a)成分的微小球晶的周边。另外,通过上述成分(c)的效果,可以抑制白化现象。
对于最外层16a当中的成分(c)的比例,下限值优选为2.5质量%,更优选为5质量%以上。另一方面,上限值优选为60质量%。在这里,如果最外层16a当中的成分(c)的比例低于2.5质量%,则存在无法充分地获得由添加上述成分(c)带来的效果的倾向。另一方面,如果超过60质量%(即,如果粘接性树脂组合物的比例低于40质量%),则存在最外层16a对于密封剂层16、防腐蚀处理层14等其他层的密合性容易降低的倾向。
(全同立构结构的丙烯-α烯烃共聚物(d))
对于最外层16a,作为添加剂成分,除了上述成分(c)以外,优选进一步含有全同立构结构的丙烯-α烯烃共聚物(以下简称为“成分(d)”)。
在这里,在改性聚烯烃树脂(a)特别为聚丙烯系的粘接性树脂的情况下,成分(d)在最外层16a的作为主成分的粘接性树脂成分中作为相容橡胶成分起作用。
即,通过将成分(d)作为添加剂成分进一步添加至最外层16a的作为主成分的粘接性树脂成分中,从而可以赋予用于缓和应力的柔软性,因此可以抑制电解液层压强度的降低,并且可以改善热封强度(特别是耐电解液)、改善脱气密封强度。另外,作为添加剂成分,通过将成分(c)和成分(d)组合,从而可以进一步改善白化现象或耐弯曲绝缘性。
最外层16a当中的添加剂成分(即,成分(c)与成分(d)的总量)的比例优选为5至60质量%。在这里,如果最外层16a当中的添加剂成分的比例低于5质量%(即,如果粘接性树脂组合物的比例超过95质量%),则存在无法充分地获得由添加上述添加剂带来的效果的倾向。另一方面,如果超过60质量%(即,如果粘接性树脂组合物的比例低于40质量%),则存在下述倾向:最外层16a对于密封剂层16或防腐蚀处理层14等其他层的密合性容易降低。
需要说明的是,作为最外层16a当中的添加剂成分即成分(c)的分析方法,例如可以通过基于核磁共振波谱法(NMR)的立体规律性评价来进行定量。
另一方面,作为成分(d)的分析,使用傅里叶变换型红外分光法(FT-IR),通过归属于α-烯烃的支链的吸收体和归属于改性聚烯烃树脂(a)的特性吸收体的吸收体制作校准曲线,从而可以确认掺合比。
对于最外层16a,除了粘接性树脂组合物(即,改性聚烯烃树脂(a)成分以及宏观相分离热塑性弹性体(b)成分)及添加剂成分(即,成分(c)以及成分(d))以外,还可以根据需要含有各种添加剂,例如阻燃剂、增滑剂、抗粘连剂、抗氧化剂、光稳定剂、增粘剂等。
最外层16a的厚度没有特别的制约,但是从应力缓和或水分/电解液透过的观点出发,优选与密封剂层16相同或者以下。
〔中间层16b〕
中间层16b可以设为与如下说明的最内层16c相同的结构。
〔最内层16c〕
最内层16c是由以(A)丙烯-乙烯无规共聚物作为主成分的树脂组合物形成的层。该树脂组合物优选含有(B)以丁烯-1作为共聚单体的聚烯烃系弹性体或其他弹性体(耐冲击改性剂)。以下,对这些成分进行说明。
((A)丙烯-乙烯无规共聚物)
与丙烯-乙烯嵌段共聚物及丙烯均聚物相比,(A)丙烯-乙烯无规共聚物在低温下的热封性优异,可以提高电解液所参与的密封特性。另外,在树脂组合物含有(B)聚烯烃系弹性体的情况下,可以抑制产生过接。
(A)在丙烯-乙烯无规共聚物中,乙烯含量优选为0.1至10质量%,更优选为1至7质量%,进一步优选为2至5质量%。如果乙烯含量为0.1质量%以上,则存在下述倾向:充分获得通过使乙烯共聚所带来的熔点降低效果,可以进一步提高电解液所参与的密封特性。如果乙烯含量为10质量%以下,则存在下述倾向:可以抑制熔点过低,可以更充分地抑制过接的发生。需要说明的是,乙烯含量可以由聚合时的单体的混合比率算出。
(A)丙烯-乙烯无规共聚物的熔点优选为120至145℃,更优选为125至140℃。如果熔点为120℃以上,则存在可以更充分地抑制过接的发生的倾向。如果熔点为145℃以下,则存在可以更进一步提高电解液所参与的密封特性的倾向。
(A)丙烯-乙烯无规共聚物的重均分子量优选适当调整为使得熔点成为上述范围内,优选为10,000至500,000,更优选为100,000至500,000。
(A)丙烯-乙烯无规共聚物也可以是酸改性而得到的,例如也可以是使马来酸酐接枝改性而成的酸改性丙烯-乙烯无规共聚物。通过使用酸改性丙烯-乙烯无规共聚物,即使没有接头片密封剂也可以保持与接头片引线的密合性。
(A)丙烯-乙烯无规共聚物可以单独使用1种或组合两种以上使用。
在最内层16c形成用的树脂组合物中,(A)成分的含量以树脂组合物的固体成分总量为基准优选为60至95质量%,更优选为60至90质量%,进一步优选为60至85质量%。如果(A)成分的含量为60质量%以上,则通过使用(A)成分自身的效果,可以进一步提高电解液所参与的密封特性。另外,如果(A)成分的含量为60质量%以上,则防止其他成分、例如(B)成分过量存在,因此可以抑制最内层16c的耐热性降低,且可以抑制过接的发生。另一方面,如果(A)成分的含量为95质量%以下,则可以含有5质量%以上的其他成分、例如(B)成分,因此可以充分地获得由(B)成分带来的脱气热封强度的改善效果。
((B)以丁烯-1作为共聚单体的聚烯烃系弹性体)
(B)以丁烯-1作为共聚单体的聚烯烃系弹性体有助于包括脱气热封强度在内的电解液所参与的密封特性的提高,同时有助于抑制成型白化的发生,并且也可以赋予耐冲击性的功能(作为耐冲击改性剂的功能)。
(B)聚烯烃系弹性体既可以是与(A)成分具有相容性的弹性体,也可以是不具有相容性的弹性体,但优选含有具有相容性的(B-1)相容系聚烯烃系弹性体和不具有相容性的(B-2)不相容系聚烯烃系弹性体这两者。在这里,与(A)成分具有相容性(相容系)是指在构成(A)成分的丙烯-乙烯无规共聚物树脂中以分散相尺寸为1nm以上且低于500nm的方式分散。不具有相容性(不相容系)是指在构成(A)成分的丙烯-乙烯无规共聚物树脂中以分散相尺寸为500nm以上且低于20μm的方式分散。
作为(B-1)相容系聚烯烃系弹性体,可列举出(例如)丙烯-丁烯-1无规共聚物。
作为(B-2)不相容系聚烯烃系弹性体,可列举出(例如)乙烯-丁烯-1无规共聚物。
(B)聚烯烃系弹性体的熔点优选为150℃以下。从抑制过接、抑制成型白化及提高电解液所参与的密封特性的观点出发,该熔点更优选为60至120℃,进一步优选为65至90℃。通过熔点为150℃以下,从而可以进一步改善电解液所参与的密封特性、特别是脱气热封强度。另外,如果熔点为60℃以上,则在抑制过接的发生的观点上是有利的。
(B)聚烯烃系弹性体可以单独使用1种或组合两种以上使用。
在最内层16c形成用的树脂组合物中,(B)成分的含量以树脂组合物的固体成分总量为基准优选为5至40质量%,更优选为10至40质量%,进一步优选为15至40质量%。通过(B)成分的含量为5质量%以上,从而进一步充分地获得电解液所参与的密封特性、特别是脱气热封强度的改善效果。另一方面,通过将(B)成分的含量设为40质量%以下,从而可以进一步抑制最内层16c的耐热性降低,且可以进一步抑制过接的发生。
在(B)成分包含(B-1)相容系聚烯烃系弹性体和(B-2)不相容系聚烯烃系弹性体的情况下,两者的含量比((B-1)相容系聚烯烃系弹性体/(B-2)不相容系聚烯烃系弹性体)以质量比计优选为0.5至3,更优选为1至2。通过将含量比设为上述范围,从而可以均衡地提高耐成型白化性以及电解液所参与的密封特性。
在最内层16c中,丁烯-1的存在可以通过利用FT-IR(傅里叶变换红外分光光度计)进行帰属来确认。另外,丁烯-1的含量可以这样进行确认:使用将包含已知量的丁烯-1的弹性体以已知量进行配合而成的树脂组合物,利用(A)成分和(B)成分的特性吸收带的透过度或者吸光度制作校准曲线来进行确认。进而,针对(B-1)相容系聚烯烃系弹性体及(B-2)不相容系聚烯烃系弹性体各自的丁烯-1含量,也可以同样地利用FT-IR的特性吸收带进行成像,利用显微FT-IR(透射法)通过由丁烯-1产生的吸收带进行作图来进行确认。需要说明的是,除了FT-IR以外,还可以通过使最内层16c溶解在溶剂中并通过NMR进行测定,从而确认丁烯-1的存在及含量。
需要说明的是,最内层16c形成用的树脂组合物还可以含有除了上述(A)成分及(B)成分以外的其他成分。作为除了(A)成分及(B)成分以外的其他成分,例如,为了提高牵引性、加工性,还可以添加LDPE(低密度聚乙烯)等其他树脂。以树脂组合物的固体成分总量作为基准,所添加的其他树脂成分的含量优选为10质量%以下。另外,作为除了树脂以外的成分,可列举出(例如)增滑剂、抗粘连剂、抗氧化剂、光稳定剂、阻燃剂等。以树脂组合物的固体成分总量作为基准,这些树脂以外的其他成分的含量优选为5质量%以下。
〔作为密封剂层16整体的结构及特性〕
作为密封剂层16整体,主成分优选为丙烯-乙烯无规共聚物。在这里,“主成分”是指占构成密封剂层16的材料的50质量%以上。
密封剂层16在100至200℃的温度范围具有结晶温度峰。在具有多个结晶温度峰的情况下,优选至少一个峰落入100至120℃的温度范围,更优选全部的结晶温度峰为120℃以下。另外,密封剂层16的结晶温度峰中的至少一个落入100至120℃的温度范围,优选全部的结晶温度峰为120℃以下。
密封剂层16的结晶温度峰可以基于JIS K 7121,利用DSC(差示扫描量热测定)来求出。
具备上述密封剂层16的封装材料10在热封时即使密封部周边的树脂熔融了也会迅速地结晶,因此不易产生过接。另外,即使在产生过接的情况下,密封剂层16迅速地结晶,因此过接部难以成为不均匀的结晶状态。另外,对于常规的密封剂层,在热封时电解液发泡时,其仍然处于熔融状态从而因发泡而受到破坏,但是对于本实施方式中的密封剂层16,至少一个结晶温度峰处于100至120℃的温度范围,从而在电解液发泡之前密封剂层16结晶化,因此可以防止密封剂层16遭到破坏。
密封剂层16的结晶温度可以通过添加结晶成核剂来进行调节。即,密封剂层16也可以含有结晶成核剂。在密封剂层16如上所述由多层构成的情况下,可以在至少一个层中含有结晶成核剂,特别是优选包含于最内层16c中。
作为结晶成核剂,可列举出糖类(山梨糖醇、Nonitol等)、磷酸酯、羧酸的金属盐、无机化合物等。
以构成密封剂层16的树脂组合物的质量为基准,结晶成核剂的含量优选为0.005至10质量%。关于密封剂层16中所含的结晶成核剂的鉴定及定量,在为有机系材料的情况下可以用溶剂提取之后采用IR、GC、GCMS等进行;在为无机系材料的情况下可以在使密封剂层16燃烧之后通过残渣成分的分析来进行。
通过以上述含量含有结晶成核剂,有助于使密封剂层的至少一个以上的结晶温度成为100至120℃。由于形成更均匀的球晶,从而提高防过接效果。另外,即使在产生过接的情况下,如果以上述含量含有结晶成核剂,则过接部迅速地结晶,进一步形成微小且均匀的球晶,因此不易成为不均匀的结晶状态。
另外,构成密封剂层16的树脂组合物中以上述含量含有结晶成核剂,有助于使密封剂层的至少一个结晶温度峰成为100至120℃的范围,可以抑制由热封时的电解液的发泡导致的破坏。另外,球晶的尺寸变小且成为致密,从而非晶部的比例变小,抑制了电解液的溶胀。
另外,作为对密封剂层16的结晶温度进行调整的其他方法,可列举出添加通常具有结晶温度高于共聚物的倾向的均聚物。例如,针对以丙烯-乙烯无规共聚物作为主成分的密封剂层16,可以添加均聚丙烯。作为添加量,以作为添加对象的最外层16a、中间层16b、最内层16c中任意一者的树脂组合物的总量为基准,优选为1至10质量%。
密封剂层16的厚度没有特别的限定,具体而言,例如优选为5至100μm的范围,从薄膜化的观点出发,也可以是10至35μm的范围。即使在密封剂层为这样薄的情况下,根据具备上述结构的密封剂层16,也可以确保绝缘性。
以上,对于本发明的蓄电装置用封装材料的优选实施方式进行了详细说明,但本发明并不受所述特定的实施方式限定,在权利要求所记载的本发明要旨的范围内,可进行各种变形、改变。
例如,在图1中,虽然示出了防腐蚀处理层14形成于金属箔层13的密封剂层16那一侧的面上的情况,但是防腐蚀处理层14也可以形成于金属箔层13的第1粘接剂层12那一侧的面上,也可以形成于金属箔层13的两面上。在防腐蚀处理层14形成于金属箔层13的两面上的情况下,形成于金属箔层13的第1粘接剂层12那一侧的防腐蚀处理层14的结构和形成于金属箔层13的密封剂层16那一侧的防腐蚀处理层14的结构既可以是相同的也可以是不同的。
另外,在图1中,虽然示出了密封剂层16利用其最外层16a所具有的粘接性而层叠于金属箔层13的实施方案,但是如图2所示的蓄电装置用封装材料20那样,也可以使用第2粘接剂层17将金属箔层13和密封剂层16A层叠。在该情况下,既可以形成最外层16a,也可以省略。以下,对第2粘接剂层17进行说明。
<第2粘接剂层17>
第2粘接剂层17是将形成有防腐蚀处理层14的金属箔层13与密封剂层16A粘接的层。在第2粘接剂层17中,可以使用用于将金属箔层13和密封剂层16A粘接的通常的粘接剂。
在防腐蚀处理层14具有包含选自由上述阳离子性聚合物及阴离子性聚合物组成的组中的至少1种聚合物的层的情况下,第2粘接剂层17优选为包含与防腐蚀处理层14中所包含的上述聚合物具有反应性的化合物(以下,称为“反应性化合物”)的层。
例如,在防腐蚀处理层14包含阳离子性聚合物的情况下,第2粘接剂层17包含与阳离子性聚合物具有反应性的化合物。在防腐蚀处理层14包含阴离子性聚合物的情况下,第2粘接剂层17包含与阴离子性聚合物具有反应性的化合物。另外,在防腐蚀处理层14包含阳离子性聚合物及阴离子性聚合物的情况下,第2粘接剂层17包含与阳离子性聚合物具有反应性的化合物、和与阴离子性聚合物具有反应性的化合物。但是,第2粘接剂层17未必需要包含上述两种化合物,也可以含有与阳离子性聚合物及阴离子性聚合物这两者具有反应性的化合物。在这里,“具有反应性”是指与阳离子性聚合物或阴离子性聚合物形成共价键。另外,第2粘接剂层17还可以进一步含有酸改性聚烯烃树脂。
作为与阳离子性聚合物具有反应性的化合物,可列举出选自由多官能异氰酸酯化合物、缩水甘油基化合物、具有羧基的化合物、具有噁唑啉基的化合物组成的组中的至少1种化合物。
作为这些多官能异氰酸酯化合物、缩水甘油基化合物、具有羧基的化合物、具有噁唑啉基的化合物,可列举出作为用于使阳离子性聚合物形成为交联结构的交联剂的、之前例示出的多官能异氰酸酯化合物、缩水甘油基化合物、具有羧基的化合物、具有噁唑啉基的化合物等。上述当中,从与阳离子性聚合物的反应性高、容易形成交联结构的观点出发,优选多官能异氰酸酯化合物。
作为与阴离子性聚合物具有反应性的化合物,可列举出选自由缩水甘油基化合物、具有噁唑啉基的化合物组成的组中的至少1种化合物。作为这些缩水甘油基化合物、具有噁唑啉基的化合物,可列举出作为用于使阳离子性聚合物形成为交联结构的交联剂的、之前例示出的缩水甘油基化合物、具有噁唑啉基的化合物等。
在第2粘接剂层17包含酸改性聚烯烃树脂的情况下,优选的是反应性化合物与酸改性聚烯烃树脂中的酸性基团也具有反应性(即,与酸性基团形成共价键)。由此,进一步提高与防腐蚀处理层14的粘接性。此外,酸改性聚烯烃树脂成为交联结构,进一步提高封装材料10的耐溶剂性。
相对于酸改性聚烯烃树脂中的酸性基团,反应性化合物的含量优选为等量至10倍量。如果为等量以上,则反应性化合物与酸改性聚烯烃树脂中的酸性基团充分反应。另一方面,如果超过10倍量,则与酸改性聚烯烃树脂的交联结构变得不充分,上述耐溶剂性等物性有可能降低。
酸改性聚烯烃树脂为将酸性基团导入至聚烯烃树脂中而成的树脂。作为酸性基团,可列举出羧基、磺酸基等,特别优选羧基。作为酸改性聚烯烃树脂,可以使用与作为用于最外层16a中的改性聚烯烃树脂(a)而例示出的树脂相同的树脂。
在第2粘接剂层17中,也可以配合阻燃剂、增滑剂、抗粘连剂、抗氧化剂、光稳定剂、增粘剂等各种添加剂。
第2粘接剂层17的厚度优选为3至50μm,更优选为3至10μm。如果第2粘接剂层17的厚度为下限值以上,则容易获得优异的粘接性。如果第2粘接剂层17的厚度为上限值以下,则从封装材料20的侧端面透过的水分量降低。
除了第2粘接剂层17以外的蓄电装置用封装材料20的结构与蓄电装置用封装材料10相同。需要说明的是,蓄电装置用封装材料20中的密封剂层16A的厚度根据第2粘接剂层17的厚度进行调整。蓄电装置用封装材料20中的密封剂层16A的厚度没有特别的限定,例如优选为5至100μm的范围,从薄膜化的观点出发,也可以是10至35μm的范围。
[封装材料的制造方法]
接下来,对图1所示的封装材料10的制造方法的一个例子进行说明。需要说明的是,封装材料10的制造方法不限于以下的方法。
本实施方式的封装材料10的制造方法示意性地构成为包含:将防腐蚀处理层14层叠于金属箔层13的步骤;将基材层11与金属箔层13贴合的步骤;进一步层叠密封剂层16而制作层叠体的步骤;以及根据需要对得到的层叠体进行热处理的步骤。
(防腐蚀处理层14向金属箔层13的层叠步骤)
本步骤是相对于金属箔层13而形成防腐蚀处理层14的步骤。作为其方法,可列举出如上所述对金属箔层13实施脱脂处理、水热转化处理、阳极氧化处理、化学转化处理、或者涂布具有防腐蚀性能的涂布剂的方法等。
另外,在防腐蚀处理层14为多层的情况下,例如也可以将构成下层侧(金属箔层13侧)的防腐蚀处理层的涂敷液(涂布剂)涂敷于金属箔层13,并且焙烧而形成第1层,然后将构成上层侧的防腐蚀处理层的涂敷液(涂布剂)涂敷于第1层,并且焙烧而形成第2层即可。另外,第2层也可以在后述的密封剂层16的层叠步骤中形成。
对于脱脂处理,利用喷雾法或浸渍法进行;对于水热转化处理或阳极氧化处理,利用浸渍法进行;对于化学转化处理,根据化学转化处理的类型适当选择浸渍法、喷雾法、涂布法等进行即可。
对于具有防腐蚀性能的涂布剂的涂布法,可以使用凹版涂布、逆转涂布、辊涂布、棒涂布等各种方法。
如上所述,各种处理是金属箔的两面或单面都没有关系,在为单面处理的情况下,其处理面优选在层叠密封剂层16那一侧实施。需要说明的是,根据需求,也可以对基材层11的表面实施上述处理。
另外,用于形成第1层及第2层的涂布剂的涂布量均优选为0.005至0.200g/m2,更优选为0.010至0.100g/m2。
另外,在需要干燥固化的情况下,根据所使用的防腐蚀处理层14的干燥条件,可以在作为母材温度的60至300℃的范围进行。
(将基材层11与金属箔层13贴合的步骤)
本步骤是经由第1粘接剂层12将设置有防腐蚀处理层14的金属箔层13与基材层11贴合的步骤。作为贴合的方法,使用干式层压、无溶剂层压、湿式层压等方法,利用构成上述第1粘接剂层12的材料将两者贴合。以干涂布量计,第1粘接剂层12设置在1至10g/m2的范围、更优选为3至7g/m2的范围。
(密封剂层16的层叠步骤)
该步骤为在由之前的步骤所形成的防腐蚀处理层14上形成密封剂层16的步骤。作为其方法,可列举出使用挤出层压机将最外层16a和中间层16b及最内层16c挤出的串联层压法及共挤出法。在该情况下,作为密封剂层形成用的树脂组合物,既可以以成为上述材料配合组成的方式将干混后的材料直接通过挤出层压机进行层叠,或者也可以通过下述串联层压法或共挤出法进行层叠,即,将预先使用单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、布拉本德混合机等熔融混炼装置进行熔体共混之后的造粒物利用挤出层压机挤出最外层16a和中间层16b及最内层16c。
根据本步骤,获得了如图1所示的以基材层11/第1粘接剂层12/金属箔层13/防腐蚀处理层14/密封剂层16的顺序层叠各层而得到的层叠体。
另外,在形成多层的防腐蚀处理层14的情况下,只要具有可以将锚固涂布层涂敷于挤出层压机的单元即可,也可以利用该单元涂敷防腐蚀处理层14的第2层。
(热处理步骤)
本步骤是对层叠体进行热处理的步骤。通过对层叠体进行热处理,从而提高金属箔层13/防腐蚀处理层14/密封剂层16之间的密合性,可以赋予更优异的耐电解液性或耐氢氟酸性。热处理的温度依赖于构成密封剂层16的材料的种类等,但是作为基准,优选以层叠体的最高达到温度比密封剂层16的熔点高20至100℃的方式进行热处理,更优选以比密封剂层16的熔点高20至60℃的方式进行热处理。如果层叠体的最高达到温度低于上述范围,则金属箔层13/防腐蚀处理层14/密封剂层16之间的密合性有可能不充分。另一方面,如果层叠体的最高达到温度超过该范围,则(例如)有可能发生金属箔的热膨胀、或发生贴合后的基材层的热收缩,使加工性或特性降低。因此,热处理时间依赖于处理温度,但优选在短时间(例如低于30秒)内进行。
这样,可以制造如图1所示的本实施方式的封装材料10。
接下来,对图2所示的封装材料20的制造方法的一个例子进行说明。需要说明的是,封装材料20的制造方法不限于以下的方法。
本实施方式的封装材料20的制造方法示意性地构成为包含:将防腐蚀处理层14层叠于金属箔层13的步骤;将基材层11和金属箔层13贴合的步骤;进一步经由第2粘接剂层17层叠密封剂层16A从而制作层叠体的步骤;以及根据需要,对得到的层叠体进行老化处理的步骤。需要说明的是,直至将基材层11和金属箔层13贴合的步骤为止,都可以与上述的封装材料10的制造方法同样地进行。
(第2粘接剂层17及密封剂层16A的层叠步骤)
本步骤是在金属箔层13的防腐蚀处理层14一侧经由第2粘接剂层17而贴合密封剂层16A的步骤。作为贴合的方法,可列举出湿式工艺。
在湿式工艺的情况下,将构成第2粘接剂层17的粘接剂的溶液或分散液涂敷在防腐蚀处理层14上,在规定的温度(在粘接剂包含酸改性聚烯烃树脂的情况下,为其熔点以上的温度)下挥去溶剂,进行干燥造膜,或者在干燥造膜之后根据需要进行焙烧处理。然后,层叠密封剂层16A,制造封装材料20。作为涂敷方法,可列举出之前例示出的各种涂敷方法。
需要说明的是,第2粘接剂层17及密封剂层16A也可以通过将涂敷在防腐蚀处理层14上的溶液型的粘接剂暂时干燥的干式层压法来进行层叠。
(老化处理步骤)
本步骤是对层叠体进行老化(固化)处理的步骤。通过对层叠体进行老化处理,从而可以促进金属箔层13/防腐蚀处理层14/第2粘接剂层17/密封剂层16A之间的粘接。老化处理可以在室温至100℃的范围内进行。老化时间例如为1天至10天。
这样,可以制造如图2所示的本实施方式的封装材料20。
以上,对本发明的蓄电装置用封装材料及其制造方法的优选实施方式进行了详细说明,但本发明不受所述特定的实施方式限定,在权利要求所记载的本发明要旨的范围内,可进行各种变形、改变。需要说明的是,在制造具备包覆层从而代替基材层11及第1粘接剂层12的蓄电装置用封装材料的情况下,如上所述,可以通过将成为包覆层的树脂材料涂布或涂敷在金属箔层13上而形成包覆层。
本发明的蓄电装置用封装材料例如可适宜用作锂离子电池、镍氢电池及铅蓄电池等二次电池、以及双电层电容器等电化学电容器等蓄电装置用的封装材料。其中,本发明的蓄电装置用封装材料适宜用作锂离子电池用的封装材料。
实施例
以下列举出实施例及对比例以对本发明的内容进行更具体地说明。需要说明的是,本发明不限于以下实施例。
[使用材料]
以下示出实施例及对比例中使用的材料。
<基材层(厚度12μm)>
使用了尼龙膜(Ny)(东洋纺社制)。
<第1粘接剂层(厚度4μm)>
使用了聚氨酯类粘接剂(东洋油墨社制),其是对聚酯多元醇系主剂掺和甲苯二异氰酸酯的加合物类固化剂而得到的。
<第1防腐蚀处理层(基材层侧)>
·(CL-1):使用了用蒸馏水作为溶剂,并且固体成分浓度调整为10质量%的“聚磷酸钠稳定化氧化铈溶胶”。需要说明的是,聚磷酸钠稳定化氧化铈溶胶是相对于100质量份的氧化铈配合10质量份的磷酸的Na盐而得到的。
·(CL-2):使用了用蒸馏水作为溶剂并且固体成分浓度调整为5质量%的“聚烯丙胺(日东纺社制)”90质量%和由“聚甘油聚缩水甘油醚(Nagase ChemteX公司制)”10质量%所构成的组合物。
·(CL-3):使用了化学转化处理剂,该化学转化处理剂中相对于用1质量%浓度的磷酸水溶液作为溶剂并且固体成分浓度调整为1质量%的水溶性酚醛树脂(SumitomoBakelite公司制),对氟化铬(CrF3)的浓度进行调整以使得在最终干燥皮膜中存在的Cr量成为10mg/m2。
<金属箔层(厚度35μm)>
使用了退火脱脂处理后的软质铝箔(东洋铝社制,“8079材料”)。
<第2防腐蚀处理层(密封剂层侧)>
设置为与上述“第1防腐蚀处理层(基材层侧)”相同的结构。
<第2粘接剂层(厚度3μm)>
作为第2粘接剂层形成用粘接剂,准备了下述粘接剂A、B。
·(粘接剂A)相对于溶解于甲苯中的马来酸酐改性聚烯烃树脂100质量份,以10质量份(固体成分比)配合异氰脲酸酯结构的聚异氰酸酯化合物而得的粘接剂。
·(粘接剂B):将由氢化二聚脂肪酸及二醇构成的聚酯多元醇与聚异氰酸酯的摩尔比(NCO/OH)成为2的方式配合而得的聚氨酯类粘接剂。
<密封剂层>
作为最外层、中间层及最内层,单独使用或混合作为组合物使用下述中任意一者材料。
·(AR-1):配合了乙烯-丙烯橡胶作为不相容系橡胶的无规聚丙烯(PP)类酸改性聚丙烯树脂组合物(三井化学社制,ADMER)。
·(AR-2):无规立构结构的丙烯-α烯烃共聚物(住友化学社制,“Tafthren H”)。
·(无规PP):熔点140℃的丙烯-乙烯无规共聚物(Prime Polymer公司制,“PrimePolypro”)。
·(嵌段PP):嵌段聚丙烯(丙烯-乙烯嵌段共聚物)
·(均聚PP):均聚丙烯(丙烯的聚合物)
另外,根据情况在密封剂层中添加下述添加剂。
·(AD-1):耐冲击改性剂。相对于无规PP具有相容性的熔点为85℃的丙烯-丁烯-1无规共聚物弹性体(三井化学社制,“TAFMERXM”)与相对于无规PP不具有相容性的熔点为75℃的乙烯-丁烯-1无规共聚物弹性体(住友化学社制,“Excellen”)的重量比为2:1的混合物。
·(AD-2):耐冲击改性剂。苯乙烯系橡胶。
·(AD-3):结晶成核剂。Nonitol类化合物。
[实施例1]
首先,在金属箔层上按照下述步骤设置第1及第2防腐蚀处理层。即,在金属箔层的两个面上以干涂布量计成为70mg/m2的方式通过微凹版涂布来涂敷(CL-1),在干燥单元中在200℃下实施焙烧处理。接下来,在得到的层上以干涂布量计成为20mg/m2的方式通过微凹版涂布来涂敷(CL-2),由此形成了由(CL-1)和(CL-2)构成的复合层作为第1及第2防腐蚀处理层。该复合层是通过使(CL-1)和(CL-2)这两种复合化而实现防腐蚀性能的。
接下来,通过干式层压方法使用聚氨酯类粘接剂(第1粘接剂层)将设置有第1及第2防腐蚀处理层的金属箔层的第1防腐蚀处理层一侧贴附于基材层上。
另外,使用双螺杆挤出机,制作作为密封剂层的最外层及最内层的各种材料的混合物。并且,进行了水冷、造粒。在这里,作为最外层使用的材料为(AR-1):(AR-2)=3:1(重量比)的组合物,作为最内层使用的材料为(均聚PP)。
接下来,将具有上述金属箔层、防腐蚀处理层、基材层的片材设置于挤出层压机的解绕部,并且在290℃、100m/分钟的加工条件下将密封剂层的材料共挤出在其第2防腐蚀处理层上,从而依次层叠金属箔侧的层(最外层)(厚度10μm)及最内层(厚度20μm)作为密封剂层。
将如上得到的层叠体以该层叠体的最高达到温度成为190℃的方式实施热处理,从而制造了实施例1的封装材料(基材层/第1粘接剂层/第1防腐蚀处理层/金属箔层/第2防腐蚀处理层/最外层/最内层的层叠体)。
上述形成的密封剂层在100至120℃的范围内存在结晶温度峰,并且在超过120℃的范围不存在结晶温度峰。在这里,结晶温度的测定是基于JIS K 7121并且采用DSC来进行的。
[实施例2]
将构成最内层的材料变更为(嵌段PP),除此以外,与实施例1同样地制造封装材料。
[实施例3]
作为构成最内层的材料,使用了(无规PP):(AD-1)=7:3(重量比)的组合物,并且以最内层的质量为基准,将(均聚PP)以10质量%配合至最内层,除此以外,与实施例1同样地制造封装材料。
[实施例4]
以最外层的质量为基准,将(均聚PP)以10质量%配合至最外层而不是最内层,除此以外,与实施例3同样地制造封装材料。
[实施例5]
以各自的层的质量为基准,将(均聚PP)以10质量%配合至最内层和最外层这两层,除此以外,与实施例3同样地制造封装材料。
[实施例6]
将最内层的厚度设为一半(10μm),并且将与最内层相同结构的层设置为中间层,以中间层的质量为基准,将(均聚PP)以10质量%配合至中间层而不是最内层,除此以外,与实施例3同样地制造封装材料。
[实施例7]
以密封剂层整体的质量为基准,将(AD-3)以0.005质量%配合至最内层,除此以外,与实施例1同样地制造封装材料。在该情况下,所形成的密封剂层的结晶温度峰不仅存在于100至120℃的范围,而且还存在于超过120℃的范围。
[实施例8]
使用(无规PP):(AD-1)=7:3(重量比)的组合物作为构成最内层的材料,除此以外,与实施例7同样地制造封装材料。在该情况下,所形成的密封剂层在100至120℃的范围存在结晶温度峰,而在超过120℃的范围不存在结晶温度峰。
[实施例9]
将结晶成核剂的配合量变更为0.05质量%,除此以外,与实施例8同样地制造封装材料。
[实施例10]
将结晶成核剂的配合量变更为0.5质量%,除此以外,与实施例8同样地制造封装材料。
[实施例11]
将结晶成核剂的配合量变更为1质量%,除此以外,与实施例8同样地制造封装材料。
[实施例12]
将结晶成核剂的配合量变更为5质量%,除此以外,与实施例8同样地制造封装材料。
[实施例13]
将结晶成核剂的配合量变更为10质量%,除此以外,与实施例8同样地制造封装材料。
[实施例14]
将结晶成核剂配合至最外层而不是最内层,除此以外,与实施例10同样地制造封装材料。
[实施例15]
将结晶成核剂配合至最内层和最外层这两层,除此以外,与实施例10同样地制造封装材料。
[实施例16]
将最内层的厚度设为一半(10μm),以及将与最内层相同结构的层设置为中间层,并将结晶成核剂配合至中间层而不是最内层,除此以外,与实施例10同样地制造封装材料。
[实施例17]
使用(无规PP):(AD-2)=7:3(重量比)的组合物作为构成最内层的材料,除此以外,与实施例10同样地制造封装材料。
[实施例18]
仅使用(无规PP)作为构成最内层的材料,除此以外,与实施例10同样地制造封装材料。
[实施例19]
将结晶成核剂的配合量变更为0.001质量%,除此以外,与实施例8同样地制造封装材料。
[实施例20]
将结晶成核剂的配合量变更为20质量%,除此以外,与实施例8同样地制造封装材料。
[实施例21]
仅使用(AR-1)作为构成最外层的材料,除此以外,与实施例10同样地制造封装材料。
[实施例22]
作为形成防腐蚀处理层的方法,从(CL-1)与(CL-2)的组合变更为(CL-3)与(CL-2)的组合,除此以外,与实施例10同样地制造封装材料。即,在形成防腐蚀处理层时,在金属箔层的两个面上将(CL-3)以干涂布量计成为30mg/m2的方式通过微凹版涂布进行涂敷,在干燥单元中在200℃下实施焙烧处理。接下来,在所得到的层上将(CL-2)以干涂布量计成为20mg/m2的方式通过微凹版涂布进行涂敷,由此将由(CL-3)和(CL-2)构成的复合层形成作为第1及第2防腐蚀处理层。该复合层是通过使(CL-3)和(CL-2)这两种复合化而实现防腐蚀性能的。
[实施例23]
作为形成防腐蚀处理层的方法,从(CL-1)与(CL-2)的组合变更为只有(CL-3),除此以外,与实施例10同样地制造封装材料。即,在形成防腐蚀处理层时,在金属箔层的两个面将(CL-3)以干涂布量计成为30mg/m2的方式通过微凹版涂布进行涂敷,在干燥单元中在200℃下实施焙烧处理,从而形成第1及第2防腐蚀处理层。
[实施例24]
形成第2粘接剂层以代替最外层,除此以外,与实施例10同样地制造封装材料。即,在形成第2粘接剂时,通过干式层压方法使用聚氨酯类粘接剂(第1粘接剂层)将设置有第1及第2防腐蚀处理层的金属箔层的第1防腐蚀处理层一侧贴附于基材层上。接下来,通过干式层压方法使用粘接剂A(第2粘接剂层)将设置有第1及第2防腐蚀处理层的金属箔层的第2防腐蚀处理层一侧贴附于作为密封剂层的最内层而准备的层(厚度20μm)上。
在40℃下对如上得到的层叠体实施4天老化处理,制造了封装材料(基材层/第1粘接剂层/第1防腐蚀处理层/金属箔层/第2防腐蚀处理层/第2粘接剂层/最内层的层叠体)。
[实施例25]
将构成第2粘接剂层的材料变更为粘接剂B,除此以外,与实施例24同样地制造封装材料。
[对比例1]
将结晶成核剂的配合量变更为0.5质量%,除此以外,与实施例7同样地制造封装材料。在该情况下,所形成的密封剂层的结晶温度峰不存在于100至120℃的范围,而是存在于超过120℃的范围(125℃)。
[对比例2]
使用(无规PP):(AD-1)=7:3(重量比)的组合物作为构成最内层的材料,除此以外,与实施例1同样地制造封装材料。在该情况下,所形成的密封剂层的结晶温度峰不存在于100至120℃的范围(98℃)。
<评价>
针对实施例及对比例中得到的封装材料进行以下的评价试验。
(电解液层压强度)
将电解液填充至Teflon(注册商标)容器中,该电解液是以使LiPF6成为1M的方式将其加入至碳酸亚乙酯/碳酸二乙酯/碳酸二甲酯=1/1/1(质量比)的混合溶液中而得到的,向其中放入将封装材料切割成15mm×100mm而得的试样,密封后在85℃下保存24小时。然后,进行一起清洗,并使用试验机(INSTRON社制)对金属箔层/密封剂层之间或金属箔层/第2粘接剂层之间的层压强度(T形剥离强度)进行测定。试验是基于JIS K6854,在23℃、50%RH气氛下以剥离速度50mm/分钟来进行的。基于其结果,按照下述基准进行评价。
A:层压强度超过9N/15mm
B:层压强度为7N/15mm以上且9N/15mm以下
C:层压强度为5N/15mm以上且低于7N/15mm
D:层压强度低于5N/15mm
(电解液热封强度)
将封装材料切割成60mm×120mm而得的试样对折,并且将1边用10mm宽度的密封棒以190℃、0.5MPa、3秒进行热封口。然后,对残留的两边也进行热封口而成为袋状的封装材料,将使2ml电解液注入至上述封装材料中而得到的袋子在60℃下保存24小时,该电解液是将LiPF6成为1M的方式将其加入至碳酸亚乙酯/碳酸二乙酯/碳酸二甲酯=1/1/1(质量比)的混合溶液中而得到的,然后将第1个被热封口的边切割成15mm宽度(参照图3),使用试验机(INSTRON社制)测定密封强度(T形剥离强度)。试验是基于JIS K6854,在23℃、50%RH气氛下以剥离速度50mm/分钟进行的。基于其结果,按照下述基准进行评价。
A:密封强度为80N/15mm以上,爆裂宽度(burst width)超过5mm
B:密封强度为80N/15mm以上,爆裂宽度为3至5mm
C:密封强度为60N/15mm以上且低于80N/15mm
D:密封强度低于60N/15mm
(脱气热封强度)
将使封装材料切割成75mm×150mm而得的试样折叠对折为37.5mm×150mm(参照图4(a)),然后对37.5mm边中的一者和150mm边进行热封,进行制袋。然后,在袋内注入5ml的电解液,该电解液是将LiPF6成为1M的方式将其加入至碳酸亚乙酯/碳酸二乙酯/碳酸二甲酯=1/1/1(质量比)的混合溶液中而得的,对37.5mm边中的另一者进行热封,得到了通过密封部S1进行了密封的袋。接下来,将该袋在60℃下保存24小时,然后在含有电解液的状态下将袋中央部在190℃、0.3MPa、2秒下进行热封(脱气密封部S2,参照图4(b))。为了使密封部稳定化,在常温下保存24小时后,将包含脱气密封部S2的区域切割成15mm宽度(参照图4(c)),并使用试验机(INSTRON社制)对热封强度(T形剥离强度)进行测定。试验是基于JIS K6854,在23℃、50%RH气氛下以剥离速度50mm/分钟进行的。基于其结果,按照下述基准进行评价。
A:密封强度为60N/15mm以上
B:密封强度为40N/15mm以上且低于60N/15mm
C:密封强度为30N/15mm以上且低于40N/15mm
D:密封强度低于30N/15mm
(成型后的白化)
将封装材料的常态的试样以及在60℃下保存了1周后的试样切割成120mm×200mm,以密封剂层与成型机的凸部接触的方式设置于冷成型用模具中,以成型速度5mm/秒进行2mm的深冲压。然后,对拉伸最严苛的薄膜按压部一侧的边的白化进行观察。对于模具而言,使用了成型区域为80mm×70mm(方管型),冲头圆角半径(RCP)为1.0mm的模具。基于其结果,按照下述基准进行评价。需要说明的是,如果评价为C以上则可以说在实际使用时没有问题。
A:常态的试样及60℃下保存1周的试样均无白化
B:常态的试样无白化,在60℃下保存1周的试样较薄地出现白化
C:常态的试样较薄地出现白化,在60℃下保存1周的试样出现白化
D:常态的试样出现白化
(成型后的绝缘性)
将封装材料切割成120mm×200mm而得的试样40以密封剂层与成型机的凸部接触的方式设置于冷成型用模具中,以成型速度15mm/秒进行2.0mm的深冲压从而形成深冲压部41,然后对折成120mm×100mm(参照图5(a))。接下来,在夹持于接头片42与接头片密封剂43之间的状态下对100mm的上边部44进行热封(参照图5(b)),然后对120mm的侧边部45进行热封从而制袋(参照图5(c))。然后,为了使电极接触,去除试样40的外层的一部分而形成金属箔层露出部46(参照图5(d))。接下来,在袋内注入5ml的电解液,该电解液是将LiPF6成为1M的方式将其加入至碳酸亚乙酯/碳酸二乙酯/碳酸二甲酯=1/1/1(质量比)的混合溶液中而得的,利用热封对100mm的下边部47进行密封(参照图5(e))。接下来,在60℃的烘箱中保存1周,然后分别将电极48a、48b与接头片42和金属箔层露出部46连接,使用耐电压·绝缘电阻试验仪(KIKUSUI制,“TOS9201”)施加25V,对此时的电阻值进行测定(参照图5(f))。对于模具而言,使用成型区域为80mm×70mm(方管型),冲头圆角半径(RCP)为1.0mm的模具。基于其结果,按照下述基准进行评价。
A:电阻值超过200MΩ
B:电阻值为100MΩ以上且200MΩ以下
C:电阻值为30MΩ以上且低于100MΩ
D:电阻值低于30MΩ
(综合品质)
在表1及表2中示出实施例及对比例的层结构和上述各评价结果。表中,各评价结果中没有D评价的试样可以说是综合品质优异。
由表1及2所示的结果明显可以确认实施例1至25的封装材料的成型后的绝缘性优异。另外,可以确认,实施例1至30的封装材料在电解液层压强度、电解液热封强度、脱气热封强度、成型白化中也具有充分的性能。与此相对,可以确认,对比例1的封装材料的电解液热封强度及脱气热封强度差,并且对比例2的封装材料的成型后的绝缘性差。
工业实用性
本发明可用作蓄电装置的封装材料。
符号的说明
10、20···蓄电装置用封装材料;11···基材层;12···第1粘接剂层;13···金属箔层;14···防腐蚀处理层;16、16A···密封剂层;16a···最外层;16b···中间层;16c···最内层;17···第2粘接剂层;40···试样;41···深冲压部;42···接头片;43···接头片密封剂;44···上边部;45···侧边部;46···金属箔层露出部;47···下边部;48a、48b···电极;S1···密封部;S2···脱气密封部。
Claims (9)
1.一种蓄电装置用封装材料,其具有至少依次层叠基材层、第1粘接剂层、在一个面或两个面上设置有防腐蚀处理层的金属箔层、以及密封剂层而得到的结构,其中,
所述密封剂层为由包含聚烯烃的树脂组合物形成的层,
所述密封剂层在100至120℃的温度范围内具有至少一个结晶温度峰,
以所述树脂组合物的质量为基准,所述树脂组合物包含0.005至10质量%的结晶成核剂,
所述密封剂层由多层构成,包含距离所述金属箔层最近的最外层、以及距离所述金属箔层最远的最内层,
其中所述最外层包含酸改性聚丙烯、无规立构结构的聚丙烯或无规立构结构的丙烯-α烯烃共聚物、以及全同立构结构的丙烯-α烯烃共聚物,
所述密封剂层的主成分为丙烯-乙烯无规共聚物,
以所述最外层和所述最内层中任意一者的树脂组合物的总量为基准,添加1至10质量%的均聚丙烯。
2.根据权利要求1所述的蓄电装置用封装材料,其中,
所述密封剂层所具有的全部的结晶温度峰都为120℃以下。
3.根据权利要求1所述的蓄电装置用封装材料,其中,
所述密封剂层由多层构成,其中至少一个层为由包含所述结晶成核剂的所述树脂组合物形成的层。
4.根据权利要求1所述的蓄电装置用封装材料,其中,
所述密封剂层由多层构成,其中所述最内层为由包含所述结晶成核剂的所述树脂组合物形成的层。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的蓄电装置用封装材料,其中,
所述密封剂层包含耐冲击改性剂。
6.根据权利要求5所述的蓄电装置用封装材料,其中,
所述耐冲击改性剂包含丙烯-丁烯-1无规共聚物和乙烯-丁烯-1无规共聚物,该丙烯-丁烯-1无规共聚物为与丙烯-乙烯无规共聚物相容的弹性体,该乙烯-丁烯-1无规共聚物为与丙烯-乙烯无规共聚物不相容的弹性体。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的蓄电装置用封装材料,其中,
在所述金属箔层与所述密封剂层之间具有第2粘接剂层,
所述第2粘接剂层包含选自由酸改性聚烯烃、多官能异氰酸酯化合物、缩水甘油基化合物、具有羧基的化合物以及具有噁唑啉基的化合物组成的组中的至少一种固化剂。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的蓄电装置用封装材料,其中,
所述防腐蚀处理层包含氧化铈、相对于100质量份的所述氧化铈为1至100质量份的磷酸或磷酸盐、以及阳离子性聚合物。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的蓄电装置用封装材料,其中,
所述防腐蚀处理层是通过对所述金属箔层实施化学转化处理而形成的,或者是通过对所述金属箔层实施化学转化处理而形成的、并且包含阳离子性聚合物。
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