CN109952664A - 电池用包装材料、其制造方法、电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供具有优异的印刷适应性的电池用包装材料。该电池用包装材料包括从外侧起依次至少具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体,上述电池用包装材料在其外侧表面具有印字接受层,上述印字接受层包含酰胺系添加剂。
Description
技术领域
本发明涉及电池用包装材料、其制造方法、电池及其制造方法。
背景技术
一直以来,开发出了各种类型的电池,但在所有电池中,为了封装电极和电解质等的电池元件,包装材料成为不可或缺的部件。以往,作为电池用包装体多使用金属制的包装材料,但近年来,伴随电动汽车、混合动力电动汽车、个人电脑、相机、便携电话等的高性能化,对电池要求多种多样的形状,并且要求薄型化和轻量化。然而,在以往多用的金属制的电池用包装材料中,难以追随形状的多样化,而且还存在轻量化也有界限的缺点。
因此,作为容易加工成多种多样的形状、且能够实现薄型化和轻量化的电池用包装材料,提出了依次叠层有基材层/粘接层/阻隔层/热熔接性树脂层的膜状的叠层体(例如参照专利文献1)。在这样的膜状的电池用包装材料中,形成为使热熔接性树脂层彼此相对,将周缘部热封使其热熔接,由此能够封装电池元件。
在由如上所述的叠层体形成的各种包装材料中,广泛采用利用在基材层的表面印刷油墨,形成条形码、图案、文字等,在进行了印刷的一侧的基材层上叠层粘接剂、金属箔的方法,在包装材料印字的方法。然而,如果在基材层与阻隔层之间存在这样的印刷面,则基材层与阻隔层的密合性降低,在层间容易发生脱层。特别是由于对于应用了电池用包装材料的电池要求高的安全性,所以这样的在基材层的表面进行印刷并在印刷侧的基材层上叠层粘接剂和金属层的方法在电池用包装材料中是敬而远之的。因此,一直以来,在电池用包装材料形成条形码等的印字的情况下,通常采用将形成了印字的贴纸粘贴在基材层的表面的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-287971号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而,如果将形成了印字的贴纸粘贴在基材层的表面,则电池用包装材料的厚度、重量增大。因此,本发明的发明人考虑对于电池用包装材料的近年来进一步的薄型化和轻量化的倾向,研究了直接通过油墨的印刷在电池用包装材料的基材层的表面印字的方法。
作为直接通过油墨的印刷在电池用包装材料的基材层的表面印字的方法,已知例如有移印(也被称为TAMPO印刷)和喷墨印刷。移印是指如下的印刷方法。首先,在蚀刻有想要印字的图案的平板的凹部注入油墨。然后,从该凹部的上侧按压硅垫,使油墨转移到硅垫。接着,将转移到硅垫表面的油墨转印到印刷对象物上,在印刷对象物形成印字。这样的移印由于使用具有弹性的硅垫等将油墨转印于印刷对象物,所以具有在成型后的电池用包装材料的表面也容易印刷,将电池元件用电池用包装材料封装后,能够在电池印字的优点。另外,在喷墨印刷中也具有同样的优点。
然而,本发明的发明人研究得知,如果在由聚酰胺树脂或聚酯树脂等形成的现有通用的基材层的表面印刷油墨,则在该基材层表面,油墨被排斥,油墨难以固定,有时会产生不形成油墨的脱印部分。特别是得知存在在利用移印进行印刷时的印刷适应性不充分的倾向。
另外,在电池用包装材料中,为了提高体积能量密度,一般由冷轧成型形成凹部,增大电池元件的收容体积。近年来,要求利用深拉成型,进一步增大收容体积。然而,在成型时,电池用包装材料产生了针孔或裂纹的情况下,电解液渗透到铝合金箔层而形成金属析出物,其结果,可能会产生短路,因此对电池用包装材料进一步要求具有优异的成型性。
在这样的状况下,本发明以提供具有优异的印刷适应性的电池用包装材料为主要目的(第一目的),另外以提供具有优异的印刷适应性、而且还具有优异的成型性的电池用包装材料为目的(第二目的)。此外,本发明还以提供该电池用包装材料的制造方法、使用该电池用包装材料得到的电池和电池的制造方法为目的。
即,本发明提供下述所示的方式的发明。
项1.一种电池用包装材料,其为包括从外侧起依次至少具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体的电池用包装材料,
上述电池用包装材料在其外侧表面具有印字接受层,
上述印字接受层包含酰胺系添加剂。
项2.如项1所述的电池用包装材料,其中,上述酰胺系添加剂为芥酸酰胺。
项3.如项1或2所述的电池用包装材料,其中,上述印字接受层的上述酰胺系添加剂的含量为0.3质量%以上6.0质量%以下。
项4.如项1~3中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述印字接受层形成在上述电池用包装材料的外侧表面的整个面。
项5.如项1~4中任一项所述的电池用包装材料,其中,在上述印字接受层的外侧表面具有印字层。
项6.如项1~5中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述印字接受层的厚度在0.001μm以上50μm以下的范围内。
项7.如项1~6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者形成。
项8.如项1~7中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述印字接受层包含含有80质量%以上的丙烯酸树脂的树脂、和上述酰胺系添加剂。
项9.一种电池,其中,至少包括正极、负极和电解质的电池元件收纳在由项1~8中任一项所述的电池用包装材料形成的包袋体内。
项10.一种电池用包装材料的制造方法,其为包括从外侧起依次至少具有印字接受层、基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体的电池用包装材料的制造方法,
包括将上述印字接受层、上述基材层、上述阻隔层和上述热熔接性树脂层叠层而得到叠层体的叠层工序,
上述印字接受层位于上述电池用包装材料的外侧表面,上述印字接受层包含酰胺系添加剂。
项11.如项10所述的电池用包装材料的制造方法,其还包括在上述印字接受层的表面形成印字层的工序。
项12.一种电池的制造方法,其包括在由项1~8中任一项所述的电池用包装材料形成的包装体内收纳至少包括正极、负极和电解质的电池元件的工序。
项13.如项12所述的电池的制造方法,其还包括在上述印字接受层的表面形成印字层的工序。
发明的效果
利用本发明,能够提供具有优异的印刷适应性的电池用包装材料。此外,利用本发明,能够提供该电池用包装材料的制造方法、使用该电池用包装材料得到的电池和电池的制造方法
附图说明
图1是表示本发明的电池用包装材料的剖面结构的一例的图。
图2是表示本发明的电池用包装材料的剖面结构的一例的图。
图3是表示本发明的电池用包装材料的剖面结构的一例的图。
图4是用于说明胶带密合性的评价方法的示意图。
图5是用于说明胶带密合性的评价方法的示意图。
具体实施方式
本发明的电池用包装材料的特征在于:包括从外侧起依次至少具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体,在上述电池用包装材料的外侧表面具有印字接受层,印字接受层包含酰胺系添加剂。以下,对本发明的电池用包装材料进行详述。
此外,在本说明书中,对数值范围,“~”所示的数值范围是指“以上”、“以下”的意思。例如2~15mm的标记表示2mm以上15mm以下的意思。
1.电池用包装材料的叠层结构
例如如图1所示,本发明的电池用包装材料包括从外侧起依次具有印字接受层6、基材层1、阻隔层3和热熔接性树脂层4的叠层体。在本发明的电池用包装材料中,印字接受层6为最外层,热熔接性树脂层4为最内层。即,在组装电池时,位于电池元件的周缘的热熔接性树脂层4彼此热熔接而将电池元件密封,由此电池元件被封装。
本发明的电池用包装材料例如如图2所示,在基材层1与阻隔层3之间,以提高它们的接合性为目的,可以根据需要具有粘接剂层2。另外,例如如图3所示,在阻隔层3与热熔接性树脂层4之间,以提高它们的接合性为目的,可以根据需要设置粘接层5。另外,在基材层1的外侧(与热熔接性树脂层4的相反侧)可以根据需要设置表面包覆层(省略图示)等。此外,在具有表面包覆层的情况下,表面包覆层位于基材层1与印字接受层6之间。
如后述,印字接受层6形成在基材层1的外侧表面(与阻隔层3相反侧的表面)的至少一部分即可。即,印字接受层6可以形成在基材层1的整个外侧表面,也可以形成在一部分外侧表面。
在本发明的电池用包装材料中,基材层侧表面(外侧表面)的动摩擦系数优选为约0.50以下,更优选为约0.26以下,更加优选为约0.18以下,特别优选为约0.13以下。此外,动摩擦系数是指通过如下方法测定得到的值。
(动摩擦系数的测定)
将电池用包装材料切出2张200mm×80mm的长方形状作为试验样品。根据JISK7125:1999的8.1膜对膜的测定,使用测定动摩擦系数的市售的测定机,使用接触面积为40cm2(一边的长度为63mm的正方形)且用具有弹力性的毛毡覆盖了底面的总质量为200g的滑动片,以速度100mm/min的条件,将试验样品的基材层侧彼此重叠,测定动摩擦系数。此外,测定环境设为温度24℃、相对湿度50%。另外,将样品与滑动片也贴紧,不使其滑动。以速度100mm/分钟的速度拽拉滑动片,测定2张样品之间的动摩擦力(N),除以动摩擦力的滑动片的法线力(1.96N),算出动摩擦系数。动摩擦系数忽略静摩擦力的峰,从接触面之间开始相对错位运动后最初的30mm为止的平均值求出。此外,测力传感器与滑动片直接连接。
作为构成本发明电池用包装材料的叠层体的总厚度,没有特别限制,从使叠层体的总厚度尽可能薄并且发挥高的成型性的观点出发,可以列举优选约160μm以下、更优选35~155μm左右、更加优选45~155μm左右。构成本发明的电池用包装材料的叠层体的厚度即使在薄至例如160μm以下的情况下,根据本发明,也能够发挥优异的成型性。因此,本发明的电池用包装材料能够有助于提高电池的能量密度。
2.形成电池用包装材料的各层
[基材层1]
在本发明的电池用包装材料中,基材层1位于阻隔层3的外侧,是作为电池用包装材料的支撑体发挥功能的层。关于形成基材层1的原材料,只要是具有绝缘性的材料就没有特别限制。作为形成基材层1的原材料,可以列举例如聚酯、聚酰胺、环氧树脂、丙烯酸树脂、氟树脂、聚氨酯、硅树脂、酚醛树脂、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺以及它们的混合物或共聚物等。从发挥高的成型性的观点出发,这些之中优选聚酯、聚酰胺。
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,可以列举将对苯二甲酸乙二醇酯作为重复单元的主体与间苯二甲酸乙二醇酯聚合的共聚聚酯(以下,缩写为聚乙二醇(对苯二甲酸酯/间苯二甲酸酯))、聚乙二醇(对苯二甲酸酯/间苯二甲酸酯)、聚乙二醇(对苯二甲酸酯/己二酸酯)、聚乙二醇(对苯二甲酸酯/间苯二甲酸酯磺酸钠)、聚乙二醇(对苯二甲酸酯/间苯二甲酸酯钠)、聚乙二醇(对苯二甲酸酯/苯基-二羧酸酯)、聚乙二醇(对苯二甲酸酯/癸二羧酸酯)等。另外,作为以对苯二甲酸丁二醇酯作为重复单元的主体的共聚聚酯,具体而言,可以列举将对苯二甲酸丁二醇酯作为重复单元的主体与间苯二甲酸丁二醇酯聚合的共聚聚酯(以下,缩写为聚丁二醇(对苯二甲酸酯/间苯二甲酸酯))、聚丁二醇(对苯二甲酸酯/己二酸酯)、聚丁二醇(对苯二甲酸酯/癸二酸酯)、聚丁二醇(对苯二甲酸酯/癸二羧酸酯)、聚萘二甲酸丁二醇酯等。这些聚酯既可以单独使用1种,还可以组合2种以上使用。聚酯具有耐电解液性优异、对电解液的附着难以发生白化等的优点,适合作为基材层1的形成原材料使用。
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66的共聚物等的脂肪族系聚酰胺;包含源自对苯二甲酸和/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表示对苯二甲酸)等的六亚甲基二胺-间苯二甲酸-对苯二甲酸共聚聚酰胺、聚己二酰间苯二甲胺(MXD6)等的包含芳香族的聚酰胺;聚氨基甲基环己基己二酰胺(PACM6)等的脂环系聚酰胺;以及使内酰胺成分和/或、4,4’-二苯基甲烷-二异氰酸酯等的异氰酸酯成分共聚得到的聚酰胺、作为共聚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。这些聚酰胺既可以单独使用1种,还可以组合使用2种以上。拉伸聚酰胺膜的拉伸性优异,能够防止由于成型时的基材层1的树脂破裂导致的白化的发生,适合作为基材层1的形成原材料使用。
基材层1可以由1轴或2轴拉伸后的树脂膜形成,还可以由未拉伸的树脂膜形成。其中,1轴或2轴拉伸后的树脂膜、特别是2轴拉伸后的树脂膜通过取向结晶化而耐热性提高,因此适合作为基材层1使用。另外,基材层1可以将上述原材料涂布在阻隔层3上而形成。
这些之中,作为形成基材层1的树脂膜,从发挥高的成型性的观点出发,优选列举尼龙、聚酯,更加优选列举2轴拉伸尼龙、2轴拉伸聚酯,特别优选列举2轴拉伸尼龙。
基材层1为了使耐针孔性和作为电池的包装体时的绝缘性提高,也可以将不同原材料的树脂膜和涂布的至少一者叠层化。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、使2轴拉伸聚酯与2轴拉伸尼龙叠层而成的多层结构等。在使基材层1为多层结构的情况下,可以是各树脂膜经由粘接剂粘接,还可以不经由粘接剂直接叠层。在不经由粘接剂粘接的情况下,例如,可以列举共挤出层压法、夹层层压法、热层压法等以热熔融状态粘接的方法。另外,在经由粘接剂粘接的情况下,使用的粘接剂可以为2液固化型粘接剂,还可以是1液固化型粘接剂。此外,关于粘接剂的粘接机理,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、紫外线(UV)或电子束(EB)等的电离辐射线固化型等的任意一种。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。
电池用包装材料的基材层中可以含有拨水剂。例如,通用尼龙等的聚酰胺树脂膜,聚酰胺树脂膜中通常作为拨水剂含有亚乙基双油酸酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺等。通过包含拨水剂,在制造膜时,可以调整熔融树脂对水的润湿性,能够在原膜的表面形成适度的凹凸(表面粗糙度),即使在原膜拉伸后也留有该凹凸形状,能够制成调节了表面的滑动性的聚酰胺树脂膜。只是,如果基材层含有拨水剂,则通过在电池用包装材料中封入电解液等的电池元件后的烘焙工序等中施加热,拨水剂在基材层表面渗出,通过移印等在基材层表面印刷油墨时,容易出现如下问题:在基材层表面油墨被排斥,油墨难以固定,会产生没有形成油墨的脱印部分。
对此,在本发明的电池用包装材料中,由于在基材层1侧表面设置有印字接受层6,所以即使在基材层1包含拨水剂的情况下,电池用包装材料的外侧表面也能够发挥优异的油墨的印刷适应性。
作为基材层1所含的拨水剂的含量,没有特别限制,优选列举200~1500ppm左右、更优选列举300~1200ppm左右。此外,在本发明中,基材层1所含的拨水剂含量为存在于基材层的内部及表面的拨水剂(例如、亚乙基双硬脂酸酰胺、亚乙基双油酸酰胺等的脂肪酸酰胺)的合计量。电池用包装材料的基材层1所含的拨水剂的含量能够通过如下方法定量:从电池用包装材料剥离基材层1,将基材层1溶解于六氟异丙醇后,加入二甲基乙烷进行溶剂沉淀,使树脂成分分离,制作拨水剂的提取溶液,对该提取溶液进行GC-MS分析。
作为基材层1的厚度,可以列举例如10~50μm左右、优选12~30μm左右。
[印字接受层6]
在本发明的电池用包装材料中,包含酰胺系添加剂的印字接受层6设置在电池用包装材料的外侧表面(即、基材层1侧的表面)的至少一部分。印字接受层6既可以形成在电池用包装材料的外侧表面的整个面,也可以形成于一部分。从进一步提高电池用包装材料的成型性的观点出发,印字接受层6优选形成在电池用包装材料的外侧表面的整个面。在预先确定了在电池用包装材料的外侧表面印字的部位的情况下,印字接受层6优选形成在一部分外侧表面。在印字接受层6形成在一部分外侧表面的情况下,从制成兼备优异的印刷适应性和优异的成型性的电池用包装材料的观点出发,作为外表面中所占的印字接受层6的面积的比例,优选列举约50%以上,更优选列举约80%以上,更加优选列举约90%以上,特别优选列举约99%以上。
如上所述,本发明的发明人研究了不像以往那样在电池用包装材料的外侧粘贴贴纸,而是在外侧表面直接印字,结果得知如果在外侧表面印刷油墨,则油墨在外侧表面被排斥,油墨难以固定,有时会产生不形成油墨的脱印部分。特别是利用移印来印刷时的印刷适应性存在不充分的倾向。
相对于此,在本发明的电池用包装材料中,由于包含酰胺系添加剂的印字接受层6设置在外侧表面的至少一部分,所以在电池用包装材料的外侧表面(印字接受层6的表面)油墨不易被排斥,能够很好地在电池用包装材料的外侧印刷油墨。特别是如果通过移印印刷油墨,则在外侧表面油墨被排斥,有时会产生印刷不良,但本发明的电池用包装材料即使在这样的情况下,由于形成有印字接受层6,所以油墨不易被排斥,作为利用移印在外侧表面形成印字等的电池用包装材料特别适合。此外,通过印字接受层6包含酰胺系添加剂,电池用包装材料的成型性也优异。
作为构成印字接受层6的原材料,只要是形成油墨不易被排斥的表面的材料,就没有特别限制。印字接受层6例如由包含酰胺系添加剂和树脂的树脂组合物形成。作为树脂,没有特别限制,可以列举例如热塑性树脂、热固性树脂、电离辐射线固化性树脂等。
作为热塑性树脂,没有特别限制,可以列举聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯等的丙烯酸树脂;聚丙烯、聚乙烯等的聚烯烃系树脂;聚碳酸酯树脂;氯乙烯系树脂;丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS树脂);丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯树脂、硝化棉树脂等。它们之中,从提高电池用包装材料的外侧表面中的油墨的印刷适应性和成型性的观点出发,优选丙烯酸树脂。
作为热固性树脂,没有特别限制,可以列举例如环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和聚酯树脂、三聚氰胺树脂、醇酸树脂、聚酰亚胺树脂、有机硅树脂、羟基官能性丙烯酸树脂、羧基官能性丙烯酸树脂、酰胺官能性共聚物、聚氨酯树脂等。它们之中,从提高电池用包装材料的外侧表面中的油墨的印刷适应性和成型性的观点出发,优选聚氨酯树脂。另外,聚氨酯树脂之中,从同样的观点出发,更加优选聚酯聚氨酯树脂。
此外,从提高电池用包装材料的外侧表面中的油墨的印刷适应性和成型性,而且进一步提高对胶带的密合性的观点出发,构成印字接受层6的树脂优选包含丙烯酸树脂,优选丙烯酸树脂的比例为80质量%以上。更具体而言,在构成印字接受层6的树脂中,特别优选丙烯酸树脂为80~100质量%左右,聚酯聚氨酯树脂为0~20质量%左右。即,印字接受层6特别优选含有包含80~100质量%左右的丙烯酸树脂、包含0~20质量%左右的聚酯聚氨酯树脂的树脂、和上述酰胺系添加剂。使用了电池用包装材料的电池在利用胶带等固定时,有时胶带粘接于印字接受层6,电池被固定于壳体等。这样的情况下,通过印字接受层6对胶带的密合性优异,能够使用胶带将电池合适地固定。此外,作为胶带,例如可以使用市售的粘接胶带等。
另外,电离辐射线固化性树脂是指通过照射电离辐射线而交联、固化的树脂,具体而言可以列举将在分子中具有聚合性不饱和键或环氧基的预聚物、寡聚物、和单体等中的至少1种适当混合而成的树脂。其中,电离辐射线是指电磁波或荷电粒子射线中,具有能够将分子聚合或交联的能量量子的辐射线,通常可以使用紫外线(UV)或电子束(EB),此外还包括X射线、γ射线等电磁波、α射线、离子射线等的荷电粒子射线。作为电离辐射线固化性树脂,可以使用公知的树脂。
作为用作电离辐射线固化性树脂的上述单体,优选在分子中具有自由基聚合性不饱和基团的(甲基)丙烯酸酯单体,其中优选多官能性(甲基)丙烯酸酯单体。作为多官能性(甲基)丙烯酸酯单体,为在分子内具有2个以上(2官能以上)、优选3个以上(3官能以上)的聚合性不饱和键的(甲基)丙烯酸酯单体即可。作为多官能性(甲基)丙烯酸酯,具体可以列举乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、羟基特戊酸新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二环戊基二(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性二环戊烯基二(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷改性磷酸二(甲基)丙烯酸酯、烯丙基化环己基二(甲基)丙烯酸酯、异氰脲酸酯二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、双季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、丙酸改性双季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、环氧丙烷改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三(丙烯酰氧乙基)异氰脲酸酯、丙酸改性双季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、双季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、环氧乙烷改性双季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性双季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯等。这些单体可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
另外,作为用作电离辐射线固化性树脂的上述寡聚物,优选分子中具有自由基聚合性不饱和基团的(甲基)丙烯酸酯寡聚物,其中,优选分子内具有2个以上(2官能以上)的聚合性不饱和键的多官能性(甲基)丙烯酸酯寡聚物。作为多官能性(甲基)丙烯酸酯寡聚物,可以列举例如聚碳酸酯(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸有机硅(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、聚醚(甲基)丙烯酸酯、聚丁二烯(甲基)丙烯酸酯、有机硅(甲基)丙烯酸酯、分子中具有阳离子聚合性官能团的寡聚物(例如、酚醛清漆型环氧树脂、双酚型环氧树脂、脂肪族乙烯基醚、芳香族乙烯基醚等)等。其中,聚碳酸酯(甲基)丙烯酸酯只要是在聚合物主链具有碳酸酯键、且在末端或侧链具有(甲基)丙烯酸酯基的聚合物,就没有特别限制,例如能够通过将聚碳酸酯多元醇用(甲基)丙烯酸进行酯化而得到。聚碳酸酯(甲基)丙烯酸酯例如可以为作为具有聚碳酸酯骨架的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的聚碳酸酯系聚氨酯(甲基)丙烯酸酯等。具有聚碳酸酯骨架的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯例如可以通过使聚碳酸酯多元醇、多价异氰酸酯化合物、和羟基(甲基)丙烯酸酯反应而得到。丙烯酸有机硅(甲基)丙烯酸酯能够通过使有机硅大分子单体与(甲基)丙烯酸酯单体进行自由基共聚而得到。聚氨酯(甲基)丙烯酸酯例如能够通过将由聚醚多元醇、聚酯多元醇、己内酯系多元醇或聚碳酸酯多元醇与多异氰酸酯化合物的反应而得到的聚氨酯寡聚物用(甲基)丙烯酸进行酯化而得到。环氧(甲基)丙烯酸酯例如能够通过在分子量比较低的双酚型环氧树脂或酚醛清漆型环氧树脂的环氧乙烷环上使(甲基)丙烯酸反应进行酯化而得到。另外,也可以使用将该环氧(甲基)丙烯酸酯局部地用二元羧酸酐改性得到的羧基改性型的环氧(甲基)丙烯酸酯。聚酯(甲基)丙烯酸酯例如能够通过将利用多元羧酸与多元醇的缩合得到的在两末端具有羟基的聚酯寡聚物的羟基用(甲基)丙烯酸进行酯化、或者将在多元羧酸上加成环氧烷烃得到的寡聚物的末端的羟基用(甲基)丙烯酸进行酯化而得到。聚醚(甲基)丙烯酸酯能够通过将聚醚多元醇的羟基用(甲基)丙烯酸进行酯化而得到。聚丁二烯(甲基)丙烯酸酯能够通过在聚丁二烯寡聚物的侧链加成(甲基)丙烯酸而得到。有机硅(甲基)丙烯酸酯能够通过在主链具有聚硅氧烷键的有机硅的末端或侧链上加成(甲基)丙烯酸而得到。这些中,作为多官能性(甲基)丙烯酸酯寡聚物,特别优选聚碳酸酯(甲基)丙烯酸酯、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯等。这些寡聚物可单独使用1种,还可以组合使用2种以上。
作为酰胺系添加剂的具体例,可以列举饱和脂肪酸酰胺、不饱和脂肪酸酰胺、取代酰胺、羟甲基酰胺、饱和脂肪酸双酰胺、不饱和脂肪酸双酰胺等。作为饱和脂肪酸酰胺的具体例,可以列举月桂酸酰胺、棕榈酸酰胺、硬脂酸酰胺、山萮酸酰胺、羟基硬脂酸酰胺等。作为不饱和脂肪酸酰胺的具体例,可以列举油酸酰胺、芥酸酰胺等。作为取代酰胺的具体例,可以列举N-油基棕榈酸酰胺、N-硬脂基硬脂酸酰胺、N-硬脂基油酸酰胺、N-油基硬脂酸酰胺、N-硬脂基芥酸酰胺等。另外,作为羟甲基酰胺的具体例,可以列举羟甲基硬脂酸酰胺等。作为饱和脂肪酸双酰胺的具体例,可以列举亚甲基双硬脂酸酰胺、亚乙基双癸酸酰胺、亚乙基双月桂酸酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺、亚乙基双羟基硬脂酸酰胺、亚乙基双山萮酸酰胺、六亚甲基双硬脂酸酰胺、六亚甲基双山萮酸酰胺、六亚甲基羟基硬脂酸酰胺、N,N’-二硬脂基己二酸酰胺、N,N’-二硬脂基癸二酸酰胺等。作为不饱和脂肪酸双酰胺的具体例,可以列举亚乙基双油酸酰胺、亚乙基双芥酸酰胺、六亚甲基双油酸酰胺、N,N’-二油基己二酸酰胺、N,N’-二油基癸二酸酰胺等。作为脂肪酸酯酰胺的具体例,可以列举硬脂酰胺乙基硬脂酸酯等。另外,作为芳香族系双酰胺的具体例,可以列举间苯二甲基双硬脂酸酰胺、间苯二甲基双羟基硬脂酸酰胺、N,N’-二硬脂基间苯二甲酸酰胺等。这些之中,从提高电池用包装材料的外侧表面的油墨的印刷适应性和成型性的观点出发,优选芥酸酰胺。酰胺系添加剂既可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为印字接受层6的酰胺系添加剂的含量,没有特别限制,从提高电池用包装材料的外侧表面的油墨的印刷适应性的观点、进而从提高油墨的印刷适应性和成型性的观点出发,优选列举0.3~6.0质量%左右、更优选0.3~5.0质量%左右、更加优选2.0~4.0质量%左右、特别优选3.0~4.0质量%左右。
此外,印字接受层6的酰胺系添加剂的含量能够通过从电池用包装材料削取印字接受层6,根据供于气相色谱得到的强度峰进行定量。
印字接受层6可以包含无机颗粒。作为无机颗粒,没有特别限制,可以优选列举例如二氧化硅颗粒(胶体二氧化硅、气相二氧化硅、沉降性二氧化硅等)、硫酸钡颗粒、氢氧化铝颗粒、氧化铝颗粒、氧化锆颗粒、氧化钛颗粒、氧化锌颗粒等金属氧化物颗粒,优选二氧化硅颗粒。无机颗粒既可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。另外,印字接受层6也可以包含在后述的表面包覆层所例示的添加剂。
印字接受层6例如可以通过将构成上述的印字接受层6的树脂组合物利用公知的印刷法等涂布在基材层1上的方法等形成。
作为印字接受层6的厚度,没有特别限制,优选列举约0.001μm以上、更优选约0.005μm以上、更加优选约0.01μm以上。另外,作为该厚度,优选列举约50μm以下、更优选约40μm以下、更加优选约5μm以下。进而可以为约0.1μm以下、约0.05μm以下。此外,印字接受层6的厚度可以通过用扫描型电子显微镜(SEM)观察剖面而测定。
在本发明的电池用包装材料中,能够在印字接受层6的表面适合地印刷油墨。换言之,在本发明中,在电池用包装材料的外侧表面(印字接受层6的表面)印刷了油墨的电池用包装材料,在印字接受层6的表面印刷的油墨(油墨的固化物、干燥物等)露出。所印刷的油墨例如可以形成条形码、图案、文字等的印字。作为印刷中使用的油墨,没有特别限制,可以使用公知的油墨,例如可以使用通过照射紫外线等而固化的光固化性油墨等。
本发明的电池用包装材料优选印字接受层6表面的润湿张力为约33mN/m以上,更优选为约35mN/m以上。此外,该润湿张力是指通过以下的方法所测定的值。
(润湿张力的测定)
利用依据JIS标准的润湿试剂测定印字接受层的润湿张力(mN/m)。试验方法依据“JIS K6768 1999塑料-膜和片-润湿张力试验法”。使用润湿张力试验用混合液,将球状的脱脂棉所包含的试剂在印字接受层的表面以5cm左右涂布成线状,在2秒后判定液膜是否破裂,测定没有破裂的润湿张力(mN/m)。此外,润湿张力的测定在温度23℃、相对湿度50%的环境下进行。
[粘接剂层2]
在本发明的电池用包装材料中,粘接剂层2是为了使基材层1与阻隔层3牢固地粘接,而根据需要设置在它们之间的层。
粘接剂层2由能够将基材层1与阻隔层3粘接的粘接剂形成。粘接剂层2的形成中所使用的粘接剂可以是2液固化型粘接剂,还可以是1液固化型粘接剂。此外,关于粘接剂层2的形成所使用的粘接剂的粘接机理,也没有特别限制,可以是化学反应型、溶剂挥发型、热熔融型、热压型等的任意一种。
作为粘接剂层2的形成中能够使用的粘接成分,具体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、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;聚碳酸酯;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。这些粘接成分既可以单独使用1种,还可以组合使用2种以上。这些粘接成分中,优选列举聚氨酯系粘接剂。
另外,粘接剂层2可以包含着色剂。通过粘接剂层2包含着色剂,能够将电池用包装材料着色。作为着色剂,可以使用颜料、染料等公知物质。另外,着色剂既可以仅使用1种,也可以混合使用2种以上。
例如作为无机系的颜料的具体例,优选列举炭黑、氧化钛等。另外,作为有机系的颜料的具体例,优选列举偶氮系颜料、酞菁系颜料、缩合多环系颜料等。作为偶氮系颜料,可以列举沃丘格红、胭脂红(carmine)6C等的溶性颜料;单偶氮黄、双偶氮黄、吡唑啉酮橙、吡唑酮红、永固红等的不溶性偶氮颜料,作为酞菁系颜料,可以列举铜酞菁颜料、作为无金属酞菁颜料的青系颜料或绿系颜料,作为缩合多环系颜料,可以列举二噁嗪紫、喹吖啶酮紫等。另外,作为颜料,也可以使用珠光颜料、荧光颜料等。
着色剂中,例如为了使电池用包装材料的外观呈黑色,优选炭黑。
作为颜料的平均粒径,没有特别限制,可以列举例如0.05~5μm左右,优选列举0.08~2μm左右。此外,颜料的平均粒径设为由激光衍射/散射式粒径分布测定装置测定得到的中位径。
作为粘接剂层2中的颜料的含量,只要将电池用包装材料着色,就没有特别限制,可以列举例如5~60质量%左右。
关于粘接剂层2的厚度,只要能够发挥作为粘接层的功能,就没有特别限制,可以列举例如1~10μm左右,优选列举2~5μm左右。[着色层]
着色层是在基材层1与粘接剂层2之间根据需要设置的层(省略图示)。通过设置着色层,能够将电池用包装材料着色。
着色层例如能够通过将包含着色剂的油墨涂布在基材层1的表面或阻隔层3的表面而形成。作为着色剂,能够使用颜料、染料等公知着色剂。另外,着色剂既可以仅使用1种,也可以混合使用2种以上。
作为着色层中所含的着色剂的具体例,可以例示与[粘接剂层2]的部分中例示的着色剂相同的着色剂。
[阻隔层3]
在电池用包装材料中,阻隔层3是具有提高电池用包装材料的强度、而且防止水蒸气、氧、光等侵入电池内部的功能的层。阻隔层3能够由金属箔、金属蒸镀膜、无机氧化物蒸镀膜、含碳的无机氧化物蒸镀膜、设置有这些蒸镀层的膜等形成,优选为由金属形成的层。作为构成阻隔层3的金属,具体而言,可以列举铝、不锈钢、钛钢等,优选列举铝。阻隔层3优选由金属箔形成,更优选由铝合金箔或不锈钢箔形成。
从在制造电池用包装材料时,防止在阻隔层3产生褶皱或针孔的观点出发,阻隔层例如更优选由进行了退火处理的铝(JIS H4160:1994 A8021H-O、JIS H4160:1994A8079H-O、JIS H4000:2014 A8021P-O、JIS H4000:2014 A8079P-O)等软质铝合金箔形成。
另外,作为不锈钢箔,可以列举奥氏体系的不锈钢箔、铁素体系的不锈钢箔等。不锈钢箔优选由奥氏体系的不锈钢构成。
作为构成不锈钢箔的奥氏体系的不锈钢的具体例,可以列举SUS304、SUS301、SUS316L等,这些之中,特别优选SUS304。
阻隔层3的厚度,只要能够发挥作为水蒸气等的阻隔层的功能,就没有特别限制,从使电池用包装材料的厚度变薄的观点出发,例如,作为上限,可以列举约100μm以下、优选约85μm以下、更优选约50μm以下、更加优选约40μm以下,作为下限,可以列举优选约10μm以上,作为该厚度的范围,能够设为10~100μm左右、10~80μm左右、优选10~50μm左右、10~40μm左右。此外,在阻隔层3由不锈钢箔构成的情况下,作为不锈钢箔的厚度,可以列举优选约85μm以下、更优选约50μm以下、更加优选约40μm以下、更加优选约30μm以下、特别优选约25μm以下,作为下限,可以列举约10μm以上,作为优选的厚度的范围,可以列举10~85μm左右、10~50μm左右、更优选10~40μm左右、更优选10~30μm左右、更加优选15~25μm左右。
另外,阻隔层3为了粘接的稳定化、防止溶解或腐蚀等,优选至少一个面、优选两个面进行了化学法表面处理。其中,化学法表面处理是指在阻隔层的表面形成耐酸性覆膜的处理。在本发明的阻隔层3的表面形成了耐酸性覆膜的情况下,阻隔层3含有耐酸性覆膜。作为化学法表面处理,可以列举例如使用硝酸铬、氟化铬、硫酸铬、乙酸铬、草酸铬、磷酸二氢铬、铬酸乙酰乙酸酯、氯化铬、硫酸钾铬等铬酸化合物的铬酸铬酸盐处理;使用磷酸钠、磷酸钾、磷酸铵、聚磷酸等磷酸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酚聚合物的铬酸盐处理等。此外,在该氨基化酚聚合物中,下述通式(1)~(4)所示的重复单元既可以单独含有1种,也可以为2种以上的任意组合。
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。在通式(1)~(4)中,作为X、R1和R2所示的烷基,可以列举例如甲基、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的直链或支链状烷基。另外,作为X、R1和R2所示的羟基烷基,可以列举例如羟基甲基、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。在通式(1)~(4)中,X、R1和R2所示的烷基和羟基烷基各自既可以相同也可以不同。在通式(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酚聚合物的数均分子量例如优选为500~100万左右,更优选为1000~2万左右。
另外,作为对阻隔层3赋予耐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、氧化锡等的金属氧化物、硫酸钡的微粒的涂布液,在150℃以上进行烧制处理,由此在阻隔层3的表面形成耐酸性覆膜的方法。另外,也可以在耐酸性覆膜上,进一步形成将阳离子性聚合物用交联剂交联得到的树脂层。其中,作为阳离子性聚合物,可以列举例如聚乙烯亚胺、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、聚烯丙胺或其衍生物、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,可以列举例如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。
另外,作为具体设置耐酸性覆膜的方法,例如,作为一个例子,至少对铝合金箔的内层侧的面,首先用碱浸渍法、电解清洗法、酸清洗法、电解酸清洗法、酸活化法等公知的处理方法进行脱脂处理,然后在脱脂处理面用辊涂法、凹版印刷法、浸渍法等公知的涂敷法涂敷以磷酸Cr(铬)盐、磷酸Ti(钛)盐、磷酸Zr(锆)盐、磷酸Zn(锌)盐等磷酸金属盐以及这些金属盐的混合体为主成分的处理液(水溶液)、或者以磷酸非金属盐以及这些非金属盐的混合体为主成分的处理液(水溶液)、或者包含它们与丙烯酸系树脂或酚醛系树脂或聚氨酯系树脂等水系合成树脂的混合物的处理液(水溶液),由此能够形成耐酸性覆膜。例如在用磷酸Cr(铬)盐系处理液进行处理的情况下,成为包含CrPO4(磷酸铬)、AlPO4(磷酸铝)、Al2O3(氧化铝)、Al(OH)x(氢氧化铝)、AlFx(氟化铝)等的耐酸性覆膜,在用磷酸Zn(锌)盐系处理液进行处理的情况下,成为包含Zn2PO4·4H2O(磷酸锌水合物)、AlPO4(磷酸铝)、Al2O3(氧化铝)、Al(OH)x(氢氧化铝)、AlFx(氟化铝)等的耐酸性覆膜。
另外,作为设置耐酸性覆膜的具体方法的其他例子,例如对至少铝合金箔的内层侧的面首先用碱浸渍法、电解清洗法、酸清洗法、电解酸清洗法、酸活化法等公知的处理方法进行脱脂处理,然后对脱脂处理面实施公知的阳极氧化处理,由此能够形成耐酸性覆膜。
另外,作为耐酸性覆膜的另一个例子,可以列举磷化合物(例如、磷酸盐系)、铬化合物(例如、铬酸系)的覆膜。作为磷酸盐系,可以列举磷酸锌、磷酸铁、磷酸锰、磷酸钙、磷酸铬等,作为铬酸系,可以列举铬酸铬等。
另外,作为耐酸性覆膜的又一个例子,通过形成磷化合物(磷酸盐等)、铬化合物(铬酸盐等)、氟化物、三嗪硫醇化合物等的耐酸性覆膜,显示如下效果:防止压纹成型时的铝与基材层之间的脱层;防止由于电解质和水分的反应生成的氟化氢而导致铝表面溶解、腐蚀,特别是防止存在于铝表面的氧化铝溶解、腐蚀;并且,提高铝表面的接合性(润湿性);防止热封时的基材层与铝的脱层、在压纹类型中防止压制成型时基材层与铝的脱层。形成耐酸性覆膜的物质中,将由酚醛系树脂、氟化铬(3)化合物、磷酸这3种成分构成的水溶液涂布在铝表面,干燥烘烤的处理较为良好。
另外,耐酸性覆膜包括具有氧化铈、磷酸或磷酸盐、阴离子性聚合物和使该阴离子性聚合物交联的交联剂的层,相对于上述氧化铈100质量份,可以配合1~100质量份的上述磷酸或磷酸盐。优选耐酸性覆膜为还包含具有阳离子性聚合物和使该阳离子性聚合物交联的交联剂的层的多层结构。
此外,上述阴离子性聚合物优选为聚(甲基)丙烯酸或其盐、或者以(甲基)丙烯酸或其盐为主成分的共聚物。另外,优选上述交联剂为选自具有异氰酸酯基、环氧丙基、羧基、噁唑啉基的任意一种官能团的化合物和硅烷偶联剂中的至少1种。
另外,上述磷酸或磷酸盐优选为缩合磷酸或缩合磷酸盐。
化学法表面处理既可以仅进行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。此外,这些化学法表面处理既可以单独使用1种化合物进行,还可以组合使用2种以上的化合物进行。化学法表面处理中,优选铬酸铬酸盐处理、或组合有铬酸化合物、磷酸化合物和氨基化酚聚合物的铬酸盐处理等。
作为耐酸性覆膜的具体例,可以列举包含磷酸盐、铬酸盐、氟化物和三嗪硫醇中的至少1种的覆膜。另外,也优选包含铈化合物的耐酸性覆膜。作为铈化合物,优选氧化铈。
另外,作为耐酸性覆膜的具体例,还可以列举磷酸盐系覆膜、铬酸盐系覆膜、氟化物系覆膜、三嗪硫醇化合物覆膜等。作为耐酸性覆膜,可以是这些之中的1种,也可以是多种的组合。此外,作为耐酸性覆膜,可以是将铝合金箔的化学法表面处理面进行脱脂处理后,由包含磷酸金属盐和水系合成树脂的混合物的处理液、或包含磷酸非金属盐和水系合成树脂的混合物的处理液形成的覆膜。
此外,耐酸性覆膜的组成的分析例如能够使用飞行时间型2次离子质谱分析法进行。通过使用飞行时间型2次离子质谱分析法的耐酸性覆膜的组成的分析,例如可以检测出来自包含Ce、P和O的2次离子(例如、Ce2PO4 +、CePO4 -等的至少1种)、例如来自包含Cr、P和O的2次离子(例如、CrPO2 +、CrPO4 -等的至少1种)的峰。
关于化学法表面处理中在阻隔层3的表面形成的耐酸性覆膜的量,没有特别限制,例如在进行上述的铬酸盐处理的情况下,阻隔层3的表面每1m2,希望以如下比例含有:铬氧化合物以铬换算计为0.5~50mg左右、优选1.0~40mg左右,磷化合物以磷换算计为0.5~50mg左右、优选1.0~40mg左右,氨基化酚聚合物为1.0~200mg左右、优选5.0~150mg左右。
作为耐酸性覆膜的厚度,没有特别限制,从覆膜的凝聚力和与铝合金箔和热熔接性树脂层的密合力的观点出发,可以列举优选1nm~20μm左右、更优选1~100nm左右、更加优选1~50nm左右。此外,耐酸性覆膜的厚度能够通过利用透射电子显微镜的观察、或利用透射电子显微镜的观察与能量分散型X射线分光法或电子束能量损失分光法的组合来测定。
化学法表面处理通过将包含用于形成耐酸性覆膜的化合物的溶液用棒涂法、辊涂法、凹版涂布法、浸渍法等涂布在阻隔层的表面后,以阻隔层的温度达到70~200℃左右的方式加热来进行。另外,在对阻隔层实施化学法表面处理之前,可以预先将阻隔层供于利用碱浸渍法、电解清洗法、酸清洗法、电解酸清洗法等的脱脂处理。通过这样进行脱脂处理,能够更有效地进行阻隔层的表面的化学法表面处理。
[热熔接性树脂层4]
在本发明的电池用包装材料中,热熔接性树脂层4相当于最内层,是在组装电池时热熔接性树脂层彼此热熔接而将电池元件密封的层。
关于热熔接性树脂层4中使用的树脂成分,只要能够进行热熔接,就没有特别限制,可以列举例如聚烯烃、环状聚烯烃、酸改性聚烯烃、酸改性环状聚烯烃。即,构成热熔接性树脂层4的树脂既可以包含也可以不包含聚烯烃骨架,优选包含聚烯烃骨架。构成热熔接性树脂层4的树脂包含聚烯烃骨架例如能够通过红外分光法、气相色谱质谱分析法等进行分析,分析方法没有特别限制。例如,如果用红外分光法测定马来酸酐改性聚烯烃,则在波数1760cm-1附近和波数1780cm-1附近检测到来自马来酸酐的峰。但是,酸改性度低时,有时峰变小而无法检测出。这种情况下,能够用核磁共振分光法分析。
作为上述聚烯烃,具体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、丙烯和乙烯的嵌段共聚物)、聚丙烯的无规共聚物(例如、丙烯和乙烯的无规共聚物)等的聚丙烯;乙烯-丁烯-丙烯的三元聚合物等。这些聚烯烃中,优选列举聚乙烯和聚丙烯。
上述环状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烯烃,可以列举例如乙烯、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,可以列举例如降冰片烯等的环状烯烃;具体可以列举环戊二烯、二环戊二烯、环己二烯、降冰片二烯等的环状二烯等。这些聚烯烃中,优选列举环状烯烃、更优选降冰片烯。
上述酸改性聚烯烃是指将上述聚烯烃用羧酸等酸成分进行嵌段聚合或接枝聚合而改性后的聚合物。作为改性中使用的酸成分,可以列举例如马来酸、丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、马来酸酐、衣康酸酐等的羧酸或其酸酐。
上述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代替成α,β-不饱和羧酸或其酸酐进行共聚,或者对于环状聚烯烃将α,β-不饱和羧酸或其酸酐进行嵌段聚合或接枝聚合而得到的聚合物。关于羧酸改性后的环状聚烯烃,与上述同样。另外,作为改性中使用的羧酸,与上述聚烯烃的改性中使用的羧酸相同。
这些树脂成分中,优选列举聚丙烯等的聚烯烃、羧酸改性聚烯烃;更优选列举聚丙烯、酸改性聚丙烯。
热熔接性树脂层4既可以由单独1种树脂成分形成,还可以由将2种以上的树脂成分组合而成的掺和聚合物形成。此外,热熔接性树脂层4可以仅由1层形成,但根据相同或不同的树脂成分也可以由2层以上形成。
另外,作为热熔接性树脂层4的厚度,只要能够发挥作为热熔接性树脂层的功能,就没有特别限制,可以列举优选约60μm以下,更优选列举15~40μm左右。
[粘接层5]
在本发明的电池用包装材料中,粘接层5是为了使阻隔层3和热熔接性树脂层4牢固地粘接,在这两个层之间根据需要设置的层。
粘接层5由能够将阻隔层3与热熔接性树脂层4粘接的树脂形成。作为粘接层5的形成中使用的树脂,其粘接机理、粘接剂成分的种类等能够使用与粘接剂层2中例示的粘接剂相同的情况。另外,作为粘接层5的形成中使用的树脂,也可以使用与上述的热熔接性树脂层4中例示的聚烯烃、环状聚烯烃、羧酸改性聚烯烃、羧酸改性环状聚烯烃等聚烯烃系树脂。从阻隔层3与热熔接性树脂层4的密合性优异的观点出发,作为聚烯烃,优选羧酸改性聚烯烃,特别优选羧酸改性聚丙烯。即,构成粘接层5的树脂既可以包含也可以不含聚烯烃骨架,优选包含聚烯烃骨架。构成粘接层5的树脂包含聚烯烃骨架能够利用例如红外分光法、气相色谱质谱分析法等分析,分析方法没有特别限制。例如如果用红外分光法测定马来酸酐改性聚烯烃,则可以在波数1760cm-1附近和波数1780cm-1附近检测出来自马来酸酐的峰。但是,如果酸改性度低,则有时峰变小而无法检测出来。这种情况下,能够用核磁共振分光法进行分析。
从使阻隔层3(或耐酸性覆膜)与热熔接性树脂层4的密合性提高的观点出发,粘接层5优选包含酸改性聚烯烃。酸改性聚烯烃是通过将聚烯烃用羧酸等酸成分进行嵌段聚合或接枝聚合而改性后的聚合物。作为改性中使用的酸成分,可以列举例如马来酸、丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、马来酸酐、衣康酸酐等的羧酸或其酸酐。另外,作为被改性的聚烯烃,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、丙烯和乙烯的嵌段共聚物)、聚丙烯的无规共聚物(例如、丙烯和乙烯的无规共聚物)等的聚丙烯;乙烯-丁烯-丙烯的三元聚合物等。这些聚烯烃中,优选列举聚乙烯和聚丙烯。
在粘接层5中,酸改性聚烯烃中,特别优选马来酸酐改性聚烯烃,进而优选马来酸酐改性聚丙烯。
此外,从使电池用包装材料的厚度薄、并且制成成型后的形状稳定性优异的电池用包装材料的观点出发,粘接层5更优选为包含酸改性聚烯烃和固化剂的树脂组合物的固化物。作为酸改性聚烯烃,可以优选例示上述的酸改性聚烯烃。
另外,粘接层5优选为包含酸改性聚烯烃、和选自具有异氰酸酯基的化合物、具有噁唑啉基的化合物和具有环氧基的化合物中的至少1种的树脂组合物的固化物,特别优选为包含酸改性聚烯烃、和选自具有异氰酸酯基的化合物和具有环氧基的化合物中的至少1种的树脂组合物的固化物。另外,粘接层5优选包含选自聚氨酯树脂、酯树脂和环氧树脂中的至少1种,更优选包含聚氨酯树脂和环氧树脂。作为酯树脂,例如优选酰胺酯树脂。酰胺酯树脂通常由羧基和噁唑啉基的反应生成。粘接层5更优选为包含这些树脂中的至少1种与上述酸改性聚烯烃的树脂组合物的固化物。此外,在粘接层5中残留有具有异氰酸酯基的化合物、具有噁唑啉基的化合物、环氧树脂等的固化剂的未反应物的情况下,未反应物的存在例如能够用选自红外分光法、拉曼分光法、飞行时间型二次离子质谱分析法(TOF-SIMS)等方法确认。
另外,从进一步提高阻隔层3(或耐酸性覆膜)、热熔接性树脂层4和粘接层5的密合性的观点出发,粘接层5优选为包含具有选自氧原子、杂环、C=N键和C-O-C键中的至少1种的固化剂的树脂组合物的固化物。作为具有杂环的固化剂,可以列举例如具有噁唑啉基的固化剂、具有环氧基的固化剂等。另外,作为具有C=N键的固化剂,可以列举具有噁唑啉基的固化剂、具有异氰酸酯基的固化剂等。另外,作为具有C-O-C键的固化剂,可以列举具有噁唑啉基的固化剂、具有环氧基的固化剂、聚氨酯树脂等。粘接层5为包含这些固化剂的树脂组合物的固化物例如可以通过气相色谱质谱分析(GCMS)、红外分光法(IR)、飞行时间型二次离子质谱分析法(TOF-SIMS)、X射线光电子分光法(XPS)等方法确认。
作为具有异氰酸酯基的化合物,没有特别限制,从有效提高耐酸性覆膜与粘接层5的密合性的观点出发,可以优选列举多官能异氰酸酯化合物。多官能异氰酸酯化合物只要是具有2个以上的异氰酸酯基的化合物,就没有特别限定。作为多官能异氰酸酯系固化剂的具体例,可以列举戊烷二异氰酸酯(PDI)、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)、将它们聚合物化或脲酸酯化的产物、它们的混合物或与其他聚合物的共聚物等。
作为粘接层5中的具有异氰酸酯基的化合物的含量,在构成粘接层5的树脂组合物中,优选为0.1~50质量%左右的范围,更优选在0.5~40质量%左右的范围。
具有噁唑啉基的化合物只要是具有噁唑啉骨架的化合物,就没有特别限定。作为具有噁唑啉基的化合物的具体例,可以列举具有聚苯乙烯主链的化合物、具有丙烯酸主链的化合物等。另外,作为市售品,可以列举例如日本触媒公司制造的Epocros系列等。
作为粘接层5中的具有噁唑啉基的化合物的比例,在构成粘接层5的树脂组合物中,优选在0.1~50质量%左右的范围,更优选在0.5~40质量%左右的范围。由此,能够有效提高阻隔层3(或耐酸性覆膜)与粘接层5的密合性。
作为环氧树脂,只要是能够由在分子内存在的环氧基形成交联结构的树脂,就没有特别限制,能够使用公知的环氧树脂。作为环氧树脂的重均分子量,可以列举优选50~2000左右、更优选100~1000左右、更加优选200~800左右。此外,在本发明中,环氧树脂的重均分子量是在作为标准样品采用聚苯乙烯的条件下测定且利用凝胶渗透色谱(GPC)测定得到的值。
作为环氧树脂的具体例,可以列举三羟甲基丙烷的缩水甘油基醚衍生物、双酚A二缩水甘油基醚、改性双酚A二缩水甘油基醚、线性酚醛缩水甘油基醚、甘油聚缩水甘油基醚、聚甘油聚缩水甘油基醚等。环氧树脂既可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为粘接层5中的环氧树脂的比例,在构成粘接层5的树脂组合物中,优选在0.1~50质量%左右的范围,更优选在0.5~40质量%左右的范围。由此,能够有效提高阻隔层3(或耐酸性覆膜)与粘接层5的密合性。
此外,在本发明中,粘接层5为包含选自具有异氰酸酯基的化合物、具有噁唑啉基的化合物和环氧树脂中的至少1种和上述酸改性聚烯烃的树脂组合物的固化物的情况下,酸改性聚烯烃发挥作为主剂的功能,具有异氰酸酯基的化合物、具有噁唑啉基的化合物、和环氧树脂分别发挥作为固化剂的功能。
粘接层5的厚度可以列举优选约30μm以下、更优选约20μm以下、更加优选约5μm以下,作为下限,可以列举约0.1μm以上、约0.5μm以上,作为该厚度的范围,优选可以列举0.1~30μm左右、0.1~20μm左右、0.1~5μm左右、0.5~30μm左右、0.5~20μm左右、0.5~5μm左右。
碳化二亚胺系固化剂只要是具有至少1个碳化二亚胺基(-N=C=N-)的化合物,就没有特别限定。作为碳化二亚胺系固化剂,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。
从利用粘接层5来提高阻隔层3与热熔接性树脂层4的密合性等的观点出发,固化剂可以由2种以上的化合物构成。
形成粘接层5的树脂组合物中的固化剂的含量优选在0.1~50质量%左右的范围,更优选在0.1~30质量%左右的范围,更加优选在0.1~10质量%左右的范围。
关于粘接层5的厚度,只要发挥作为粘接层的功能就没有特别限制,如果在使用粘接剂层2中例示的粘接剂的情况下,则列举优选1~10μm左右、更优选1~5μm左右。另外,如果在使用热熔接性树脂层4中例示的树脂的情况下,则列举优选2~50μm左右、更优选10~40μm左右。另外,如果在酸改性聚烯烃与固化剂的固化物的情况下,列举优选约30μm以下、更优选0.1~20μm左右、更加优选0.5~5μm左右。此外,在粘接层5为包含酸改性聚烯烃和固化剂的树脂组合物的固化物的情况下,能够通过涂布该树脂组合物、通过加热等使其固化而形成粘接层5。
[表面包覆层]
在本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,可以根据需要在基材层1的外侧(基材层1的与阻隔层3的相反侧)根据需要设置表面包覆层。表面包覆层设置在基材层1与印字接受层6之间。此外,在印字接受层6设置在基材层1的外侧的整个面的情况下,可以在基材层1与印字接受层6之间不设置表面包覆层。另外,在印字接受层6设置在基材层1的外侧的一部分的情况下,可以通过在没有设置印字接受层6的部分设置表面包覆层,使设计性、耐电解液性、耐摩擦性、成型性等提高。
表面包覆层例如能够由聚偏氯乙烯、聚酯系树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸系树脂、环氧系树脂等形成。表面包覆层在这些之中优选由2液固化型树脂形成。作为形成表面包覆层的2液固化型树脂,可以列举例如2液固化型聚氨酯树脂、2液固化型聚酯树脂、2液固化型环氧系树脂等。另外,表面包覆层中可以配合添加剂。添加的添加剂例如可以发挥作为消光剂的功能,表面包覆层可以发挥作为消光层的功能。
作为添加剂,可以列举例如粒径为0.5nm~5μm左右的微粒。关于添加剂的材质,没有特别限制,可以列举例如金属、金属氧化物、无机物、有机物等。另外,关于添加剂的形状,也没有特别限制,可以列举例如球状、纤维状、板状、无定形、空心球状等。作为添加剂,具体可以列举滑石、二氧化硅、石墨、高岭土、蒙脱土、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。这些添加剂可以单独使用1种,还可以组合使用2种以上。这些添加剂中,从分散稳定性或成本等的观点出发,优选列举二氧化硅、硫酸钡、氧化钛。另外,对于添加剂也可以预先在表面实施绝缘处理、高分散性处理等各种表面处理。
作为形成表面包覆层的方法,没有特别限制,可以列举例如将形成表面包覆层的2液固化型树脂涂布在基材层1的外侧的表面的方法。在配合添加剂的情况下,在2液固化型树脂中添加添加剂并混合后,涂布即可。
作为表面包覆层的厚度,只要能够发挥作为表面包覆层的上述的功能就没有特别限制,可以列举例如0.5~10μm左右、优选1~5μm左右。
3.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,只要可以得到使规定组成的各层叠层而成的叠层体,就没有特别限制。作为电池用包装材料的制造方法,可以列举例如如下方法,其包括从外侧至少将印字接受层、基材层、阻隔层和热熔接性树脂层叠层而得到叠层体的叠层工序,在叠层工序中,在电池用包装材料的外侧表面叠层包含酰胺系添加剂的印字接受层的方法。即可以列举如下方法:其包括将印字接受层、基材层、阻隔层和热熔接性树脂层叠层而得到叠层体的叠层工序,印字接受层设置于电池用包装材料的外侧表面,印字接受层包含酰胺系添加剂。另外,在电池用包装材料的制造方法中,还可以包括在印字接受层的表面形成印字层的工序。
作为本发明的电池用包装材料的制造方法的一例,如下所示。首先,形成基材层1、粘接剂层2、阻隔层3依次叠层而成的叠层体(以下,有时也记作“叠层体A”)。叠层体A的形成具体而言可以通过在基材层1上或根据需要表面经化学法表面处理的阻隔层3上将用于形成粘接剂层2的粘接剂利用凹版涂布法、辊涂法等涂布方法涂布,使其干燥后,叠层该阻隔层3或基材层1使粘接剂层2固化的干式层压法进行。
印字接受层6既可以在将基材层1与金属层3叠层前叠层于外侧表面,也可以在将基材层1与金属层3叠层后叠层于外侧表面。另外,印字接受层6可以在形成热熔接性树脂层4后叠层于外侧表面。
接下来,在叠层体A的阻隔层3上依次叠层粘接层5和热熔接性树脂层4。例如可以列举:(1)在叠层体A的阻隔层3上,将粘接层5和热熔接性树脂层4通过共挤出而叠层的方法(共挤出层压法);(2)另外形成粘接层5与热熔接性树脂层4叠层而成的叠层体,利用热层压法将该叠层体叠层在叠层体A的阻隔层3上的方法;(3)在叠层体A的阻隔层3上,将用于形成粘接层5的粘接剂利用挤出法或溶液涂布、在高温干燥进而进行烘烤的方法等叠层,在该粘接层5上将预先成膜为片状的热熔接性树脂层4利用热层压法叠层的方法;(4)在叠层体A的阻隔层3与预先成膜为片状的热熔接性树脂层4之间,一边注入熔融的粘接层5,一边隔着粘接层5贴合叠层体A与热熔接性树脂层4的方法(夹层层压法)等。
在设置表面包覆层的情况下,在基材层1的与阻隔层3的相反侧的表面叠层表面包覆层。表面包覆层例如能够通过将形成表面包覆层的上述树脂涂布在基材层1的表面而形成。此外,在基材层1的表面叠层阻隔层3的工序和在基材层1的表面叠层表面包覆层的工序的顺序没有特别限制。例如可以在基材层1的表面形成表面包覆层后,在基材层1的与表面包覆层的相反侧的表面形成阻隔层3。
如上所述操作,形成包含根据需要设置的表面包覆层/基材层1/根据需要设置的粘接剂层2/根据需要表面经化学法表面处理的阻隔层3/根据需要设置的粘接层5/热熔接性树脂层4的叠层体,但为了使粘接剂层2或粘接层5的接合性牢固,也可以进一步进行热辊接触式、热风式、近红外线式或远红外线式等的加热处理。作为这样的加热处理的条件,可以列举例如150~250℃左右下1~5分钟左右。
在本发明的电池用包装材料中,构成叠层体的各层根据需要为了使成膜性、叠层化加工、最终制品2次加工(袋化、压纹成型)适应性等提高或稳定化,可以实施电晕放电处理、喷砂处理、氧化处理、臭氧处理等的表面活化处理。
作为在印字接受层6的表面形成印字层的方法,例如可以通过在印字接受层6的表面印刷油墨而形成印字层。作为印刷方法,没有特别限制,可以列举移印、喷墨印刷、热转印式印刷、激光印刷、油墨转印式印刷、热印印刷等。这些之中,在对成型后的电池用包装材料进行印刷的情况下,优选移印。利用本发明的制造方法得到的电池用包装材料在外侧表面形成有印字接受层6,因此即使是利用油墨容易被排斥的移印,也能够在电池用包装材料的外侧表面合适地进行油墨的印刷。因此,能够在外侧表面的至少一部分合适地形成例如条形码、图案、文字等的印字。作为印刷中使用的油墨,如上所述。
4.电池用包装材料的用途
本发明的电池用包装材料在用于将正极、负极、电解质等电池元件密封并收纳的包装体中使用。即,在利用本发明的电池用包装材料形成的包装体中收纳至少包括正极、负极和电解质的电池元件,能够制成电池。在本发明的电池的制造中,可以在用于收纳电池元件的电池用包装材料的外侧表面预先形成印字层。另外,也可以在收纳电池元件后,在印字接受层的表面形成印字层。此外,也可以使用预先形成有印字层的电池用包装材料,收纳电池元件,在印字接受层的表面进一步形成印字层。
具体而言,将至少包括正极、负极和电解质的电池元件,用本发明的电池用包装材料,在与上述正极和负极各自连接的金属端子在外侧突出的状态下,以在电池元件的周缘能够形成凸缘部(热熔接性树脂层彼此接触的区域)的方式包覆,将上述凸缘部的热熔接性树脂层彼此热封而使其密封,由此可以提供使用了电池用包装材料的电池。此外,在由本发明的电池用包装材料形成的包装体中收纳电池元件的情况下,以本发明的电池用包装材料的热熔接性树脂部分成为内侧(与电池元件接触的面)的方式,形成包装体。
本发明的电池使用了上述本发明的电池用包装材料,因此能够在电池用包装材料被成型、电池元件被封装后的电池的外侧表面适合地印刷油墨。即、本发明的电池由于在外侧表面设置有印字接受层6,所以即使利用油墨容易被排斥的移印,也能够合适地在电池用包装材料的外侧表面进行油墨的印刷,能够在电池的外侧表面的至少一部分合适地形成例如条形码、图案、文字等印字。
本发明的电池用包装材料可以使用于一次电池、二次电池的任意一种,优选为二次电池。关于应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,可以列举例如锂离子电池、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。这些二次电池中,作为本发明的电池用包装材料的优选应用对象,可以列举锂离子电池和锂离子聚合物电池。
实施例
以下表示实施例和比较例对本发明进行详细说明。但本发明并不限定于实施例。
实施例1~16和比较例1~2
<电池用包装材料的制造>
在包含尼龙树脂的基材层(厚度15μm)上,利用干式层压法叠层包含对两面实施了化学法表面处理的铝合金箔(厚度35μm)的阻隔层。具体而言,在铝合金箔的一个面涂布2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),在阻隔层上形成粘接层(厚度3μm)。然后,将阻隔层上的粘接层与基材层干式层压,制成基材层/粘接剂层/阻隔层的叠层体。此外,作为阻隔层使用的铝合金箔的化学法表面处理如下进行:将包含酚醛树脂、氟化铬化合物和磷酸的处理液以铬的涂布量成为10mg/m2(干燥重量)的方式,利用辊涂法涂布在铝合金箔的两面,在覆膜温度为180℃以上的条件下烧制20秒钟。接着在叠层体的阻隔层上,将羧酸改性聚丙烯(配置在阻隔层侧)20μm与无规聚丙烯(最内层)15μm共挤出,由此在阻隔层上叠层粘接层/热接合性树脂层。
然后,在所得到的各叠层体的基材层侧的表面的整个面,使用包含表1中记载的树脂(聚酯聚氨酯树脂或丙烯酸树脂)和酰胺系添加剂(芥酸酰胺、表1中记载的含量)的涂料,形成厚度1μm的印字接受层,得到电池用包装材料。此外,在比较例1、2中,在印字接受层没有添加酰胺系添加剂。
<润湿张力的测定>
以上述得到的各电池用包装材料的印字适应性的比较验证为目的,实施依据JIS标准的利用润湿试剂进行的印字接受层的润湿张力(mN/m)的判定。试验方法依据“JISK6768 1999塑料-膜和片-润湿张力试验法”。使用Nacarai Tesque公司制造的润湿张力试验用混合液,将包含在球状的脱脂棉的试剂在印字接受层的表面涂布成5cm左右的线状,判定2秒后液膜是否破裂,测定液膜未破裂时的润湿张力(mN/m)。此外,润湿张力(mN/m)的测定在温度23℃、相对湿度50%的环境下进行。将结果表示于表1。
<动摩擦系数的测定>
将上述得到的各电池用包装材料切出200mm×80mm的长方形状的2片作为试验样品。测定机使用Imada株式会社制型号COF2-2N。依据JIS K7125:1999的8.1膜对膜的测定,用接触面积为40cm2(一边的长度63mm的正方形)且底面用具有弹力性的毛毡覆盖的总质量为200g的滑动片,在速度100mm/min的条件下,使试验样品的基材层侧表面彼此重叠测定动摩擦系数。将结果表示于表1。此外,测定环境为温度24℃、相对湿度50%。另外,将样品与滑动片也紧贴而不使其滑动。以速度100mm/分钟的速度拽拉滑动片,测定2张样品之间的动摩擦力(N),除以动摩擦力的滑动片的法线力(1.96N),算出动摩擦系数。就动摩擦系数而言,忽略静摩擦力的峰,由在接触面之间开始相对位移运动后的最初的30mm为止的平均值求出。此外,测力传感器与滑动片直接连接。
<印字性评价>
对上述得到的各电池用包装材料的印字接受层进行移印,评价印字性。移印机使用三岛株式会社制SPACE PAD 6GX,油墨使用Navitas株式会社制造的UV油墨PJU-A黑色。另外,用As one制造的便携UV灯SUV-4以紫外线波长:254nm从10cm的距离照射紫外光30秒钟,使油墨固化。用光学显微镜观察固化后的印刷面,利用以下的基准进行评价。此外,印字适应性测定在温度24℃、相对湿度50%的环境下进行。将结果表示于表1。此外,在以下的基准下,印字的脱印的“%”表示在印字接受层形成的印字面积中所占的脱印的面积的比例。
5:完全没有印字的脱印
4:印字的脱印为2.5%以下
3:印字的脱印超过2.5%且为5.0%以下
2:印字的脱印超过5.0%且为10%以下
1:印字的脱印超过10%
<成型性的评价>
将上述得到的各电池用包装材料裁成80mm×120mm的长方形,分别各制作30片试验样品。将各试验样品在25℃的环境下,使用具有55mm×32mm的矩形的凸部的阳模(表面的JIS B 0659-1:2002附录1(参考)比较用表面粗糙度标准片的表2中规定的最大高度粗糙度(Rz的公称值)为1.6μm。角R:2.0mm、棱线R:1.0mm)和具有与其对应的凹部的阴模(表面的JIS B 0659-1:2002附录1(参考)比较用表面粗糙度标准片的表2中规定的最大高度粗糙度(Rz的公称值)为3.2μm。角R为2.0mm、棱线R为1.0mm),以压紧力0.16MPa、成型深度5.5mm进行冷轧成型(牵引1段成型)。此时,以热熔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进行成型。阳模与阴模的间隙设为0.3mm。关于成型后的样品,在暗室中用笔灯照射光,利用光的透过,确认在铝箔是否产生了针孔或裂纹。将成型后的试验样品30张全部没有发生针孔的情况评价为合格品(A),将即使1张发生了针孔的情况评价为不合格品(C)。另外,关于成型深度制成6.0mm、6.5mm、7.0mm的情况也同样评价成型性。将结果表示于表1。
[表1]
由表1所示的结果可知,包含从外侧依次至少具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体、在该外侧的表面具有印字接受层且印字接受层包含酰胺系添加剂的实施例1~16的电池用包装材料同时具有优异的印字性和成型性。
实施例17~23
<电池用包装材料的制造>
在包含尼龙树脂的基材层(厚度15μm)上,利用干式层压法叠层包含对两面实施了化学法表面处理的铝合金箔(厚度35μm)的阻隔层。具体而言,在铝合金箔的一个面涂布2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),在阻隔层上形成粘接层(厚度3μm)。接下来,将阻隔层上的粘接层与基材层进行干式层压,制成基材层/粘接剂层/阻隔层的叠层体。此外,作为阻隔层使用的铝合金箔的化学法表面处理通过如下操作进行:将包含酚醛树脂、氟化铬化合物和磷酸的处理液以铬的涂布量成为10mg/m2(干燥重量)的方式,利用辊涂法涂布在铝合金箔的两面,在覆膜温度为180℃以上的条件下烧制20秒钟。接着在叠层体的阻隔层上,将羧酸改性聚丙烯(配置在阻隔层侧)20μm和无规聚丙烯(最内层)15μm共挤出,由此在阻隔层上叠层粘接层/热接合性树脂层。
接着,在所得到的各叠层体的基材层侧的表面的整个面,使用包含表2中记载的树脂(以表2中记载的比例包含聚酯聚氨酯树脂和丙烯酸树脂的树脂)和酰胺系添加剂(芥酸酰胺、表2中记载的含量)的涂料形成厚度1μm的印字接受层,得到电池用包装材料。
通过与实施例1~16和比较例1~2同样操作,对实施例17~23中得到的各电池用包装材料进行印字接受层的润湿张力的测定、基材层侧的表面的动摩擦系数的测定、印字性评价、成型性的评价。将结果表示于表2。此外,表2中还记载了上述的实施例14和实施例6的结果。
(胶带密合性的评价)
利用以下的方法评价实施例17~23、以及实施例6、14中得到的各电池用包装材料的印字接受层的胶带密合性。将结果表示于表2。如图4、5所示,将上述得到的各电池用包装材料30以宽度15mm、长度175mm的尺寸切出,用双面胶带20粘贴并固定在宽度15mm、长度175mm、厚度2mm的丙烯酸树脂板10上,在粘贴的电池用包装材料30的印字接受层表面贴上宽度5mm、长度125mm的双面胶带40(TesaSE公司制tesa(注册商标70415))。进而,在该双面胶带40上重叠以宽度15mm、长度300mm切出的厚度40μm的铝箔50(8079材料),使用JIS-Z0237:2009粘接胶带·粘接片试验方法的10.2.4中记载的压接装置,进行电池用包装材料30、双面胶带40和铝箔50的压接。此外,在温度24℃、相对湿度50%RH的环境下,以压接装置的辊的质量为2Kg、10mm/sec的速度往复2次。用辊压接,在温度24℃、相对湿度50%RH保存1小时后,将粘贴在双面胶带40的、铝箔50在双面胶带40的端部折返180°,将固定了上述电池用包装材料的丙烯酸树脂板10和折返180°的铝箔50固定在拉伸试验机的上下,以180°的剥离角、夹具间距离200mm、50mm/min的速度、温度24℃、相对湿度50%RH的环境下进行拉拽试验,评价胶带的密合性。此时,双面胶带40在密合于铝箔50侧的状态下剥离,也没有发生丙烯酸树脂板10与电池用包装材料30之间的剥离,在电池用包装材料30与双面胶带40之间发生了剥离。此外,所得到的剥离强度是作为除掉测定最初的25mm和最后的20mm以外的平均值算出的,以以下所示的基准评价胶带密合性。将结果表示于表2。
A:剥离强度为5N/5mm以上
B:剥离强度为3N/5mm以上且小于5N/5mm
C:剥离强度小于3N/5mm
[表2]
符号说明
1 基材层
2 粘接剂层
3 阻隔层
4 热熔接性树脂层
5 粘接层
6 印字接受层
Claims (13)
1.一种电池用包装材料,其特征在于:
包括从外侧起依次至少具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体,
所述电池用包装材料在其外侧表面具有印字接受层,
所述印字接受层包含酰胺系添加剂。
2.如权利要求1所述的电池用包装材料,其特征在于:
所述酰胺系添加剂为芥酸酰胺。
3.如权利要求1或2所述的电池用包装材料,其特征在于:
所述印字接受层的所述酰胺系添加剂的含量为0.3质量%以上6.0质量%以下。
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:所述印字接受层形成于所述电池用包装材料的外侧表面的整个面。
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:在所述印字接受层的外侧表面具有印字层。
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:所述印字接受层的厚度在0.001μm以上50μm以下的范围。
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:所述基材层由聚酰胺树脂和聚酯树脂的至少一者形成。
8.如权利要求1~7中任一项所述的电池用包装材料,其特征在于:所述印字接受层包含含有80质量%以上的丙烯酸树脂的树脂和所述酰胺系添加剂。
9.一种电池,其特征在于:
至少具有正极、负极和电解质的电池元件被收纳在由权利要求1~8中任一项所述的电池用包装材料形成的包袋体内。
10.一种电池用包装材料的制造方法,其特征在于:
用于制造包括从外侧起依次至少具有印字接受层、基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体的电池用包装材料,
该制造方法包括将所述印字接受层、所述基材层、所述阻隔层和所述热熔接性树脂层叠层而得到叠层体的叠层工序,
所述印字接受层位于所述电池用包装材料的外侧表面,所述印字接受层包含酰胺系添加剂。
11.如权利要求10所述的电池用包装材料的制造方法,其特征在于:还包括在所述印字接受层的表面形成印字层的工序。
12.一种电池的制造方法,其特征在于,包括:
在由权利要求1~8中任一项所述的电池用包装材料形成的包装体内收纳至少具有正极、负极和电解质的电池元件的工序。
13.如权利要求12所述的电池的制造方法,其特征在于:
还包括在所述印字接受层的表面形成印字层的工序。
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