CN110537266A - 电池用包装材料、其制造方法以及电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够有效地抑制在制造电池或电池用包装材料的工序中电池用包装材料的外侧表面的特性劣化的电池用包装材料。本发明的电池用包装材料由至少依次包括树脂层、接合层、基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,上述接合层包含聚酯树脂,上述树脂层能够使用水性液体从上述叠层体剥离。
Description
技术领域
本发明涉及电池用包装材料、其制造方法以及电池。
背景技术
一直以来进行着各种类型的电池的开发,在这些电池中,由电极、电解质等构成的电池元件需要用包装材料等封装。作为电池用包装材料,大多使用金属制的包装材料。
近年来伴随着电动汽车、混合动力电动汽车、个人电脑、照相机、便携式电话等的高性能化,需求具有多种形状的电池。并且电池还要求薄型化、轻量化等。但是,利用现有技术中大多采用的金属制的包装材料,难以应对电池形状的多样化。并且,由于为金属制品,包装材料的轻量化也存在极限。
因此,作为容易加工成多种形状、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/阻隔层/热熔接性树脂层的膜状的叠层体。
在这样的膜状的电池用包装材料中,通常情况下,通过成型而形成凹部,在由该凹部形成的空间内配设电极或电解液等电池元件,使热熔接性树脂层彼此热熔接,从而得到在电池用包装材料的内部收纳有电池元件的电池。
在制造由这种膜状的叠层体形成的电池用包装材料的工序、或使用该电池用包装材料制造电池的工序中,在直至电池完成期间,有时会发生搬送时划伤、热熔接时加热劣化、封入电解液时附着电解液等的基材层侧的表面特性劣化。由于基材层侧的表面位于电池的外侧,因而需要尽可能地避免这些特性劣化。
例如,专利文献1中提出了如下方法:对于在金属箔上叠层保护层和热熔接层而形成的3层结构的层压膜,粘贴特征在于通过预先加热或照射紫外线等使得粘接力几乎丧失的保护膜后,制造电池,最后,通过加热或照射紫外线,将粘着力变小了的保护膜剥离。
但是,在专利文献1所记载的方法中,存在位于保护膜之下的层等因加热或照射紫外线而发生劣化的问题。并且,需要设定加热温度或紫外线的波长,还存在保护膜的粘着力因这些设定值变化而变得不恒定的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-43442号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明是鉴于现有技术的这种问题而完成的发明。即,其主要的目的在于提供能够有效地抑制在制造电池或电池用包装材料的工序中电池用包装材料的外侧表面的特性劣化的电池用包装材料。并且,本发明的目的还在于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的电池、以及该电池的制造方法。
用于解决技术问题的手段
为了解决上述那样的技术问题,本发明的发明人进行了深入研究。结果发现:由至少依次包括树脂层、接合层、基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成、接合层包含聚酯树脂、并且树脂层能够使用水性液体从叠层体剥离的电池用包装材料,不需要如专利文献1那样进行使电池用包装材料的外侧表面的特性劣化的加热或紫外线照射等,能够有效地抑制在制造电池或电池用包装材料的工序中电池用包装材料的外侧表面的特性劣化。
本发明是基于这些见解,进一步反复进行研究而完成的发明。
即,本发明提供下述方式的发明。
项1.一种电池用包装材料,其由至少依次包括树脂层、接合层、基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,
上述接合层包含聚酯树脂,
上述树脂层能够使用水性液体从上述叠层体剥离。
项2.如项1所述的电池用包装材料,其中,
在温度25℃、相对湿度50%和大气压的环境下,在上述接合层未附着水的状态下,将上述树脂层从上述叠层体剥离时的剥离强度在2.0N/15mm以上,并且,
在温度25℃、相对湿度50%和大气压的环境下,在使用上述水性液体将上述树脂层从上述叠层体剥离时的剥离强度在1.0N/15mm以下,
上述水性液体是水。
项3.如项1或2所述的电池用包装材料,其中,在上述叠层体的上述树脂层侧的表面存在润滑剂。
项4.如项1~3中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述树脂层、接合层和基材层中的至少1层包含紫外线吸收剂。
项5.如项4所述的电池用包装材料,其中,上述紫外线吸收剂为苯并三唑系紫外线吸收剂。
项6.如项1~5中任一项所述的电池用包装材料,其中,上述树脂层、接合层和基材层中的至少1层包含光稳定剂。
项7.如项6所述的电池用包装材料,其中,上述光稳定剂为受阻胺系光稳定剂。
项8.一种电池用包装材料的制造方法,其包括至少将树脂层、接合层、基材层、阻隔层和热熔接性树脂层依次叠层而得到叠层体的工序,
上述接合层包含聚酯树脂,上述树脂层利用能够使用水性液体从上述叠层体剥离的树脂层。
项9.一种电池,其在由项1~7中任一项所述的电池用包装材料形成的包装体中收纳有至少包括正极、负极和电解质的电池元件。
项10.一种至少依次包括树脂层、接合层、基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体在电池用包装材料中的用途,其中,
上述接合层包含聚酯树脂,
上述树脂层能够使用水性液体从上述叠层体剥离。
发明效果
根据本发明,可以提供能够有效地抑制在制造电池或电池用包装材料的工序中电池用包装材料的外侧表面的特性劣化的电池用包装材料。并且,根据本发明,还可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的电池以及该电池的制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的电池用包装材料的截面结构的一例的示意图。
图2是表示本发明的电池用包装材料的截面结构的一例的示意图。
图3是表示本发明的电池用包装材料的截面结构的一例的示意图。
图4是用于说明剥离强度的测定方法的示意图。
具体实施方式
本发明的电池用包装材料的特征在于,由至少依次包括树脂层、接合层、基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,接合层包含聚酯树脂,树脂层能够使用水性液体从叠层体剥离。以下,参照图1~3,对本发明的电池用包装材料、使用该电池用包装材料的电池以及它们的制造方法进行详细说明。
其中,在本说明书中,“~”所示的数值范围意指“以上”、“以下”。例如,2~15mm的表述意指2mm以上15mm以下。
1.电池用包装材料的叠层结构和物性
例如如图1~图3所示,本发明的电池用包装材料由至少依次具有树脂层1a、接合层1b、基材层2、阻隔层3和热熔接性树脂层4的叠层体构成。在本发明的电池用包装材料中,树脂层1a为最外层、热熔接性树脂层4为最内层。即,在组装电池时,通过位于电池元件周边的热熔接性树脂层4彼此热熔接而将电池元件密封,从此来封装电池元件。
图1~图3表示树脂层1a与包含聚酯树脂的接合层1b的叠层体构成保护层1的方式。接合层1b为了使树脂层1a与其他层接合(进一步具体地为粘着)而设置。接合层1b也可以称为粘着层。
在本发明的电池用包装材料10中,如图2和图3所示,在基材层2与阻隔层3之间,为了提高它们的粘接性,可以根据需要设置粘接剂层5。另外,在本发明的电池用包装材料10中,如图3所示,在阻隔层3与热熔接性树脂层4之间,为了提高它们的粘接性,可以根据需要设置粘接层6。另外,虽然省略了图示,但在接合层1b与基材层2之间可以设置表面覆盖层。
如后所述,树脂层1a能够使用水性液体从构成电池用包装材料10的叠层体剥离。这是由于接合层1b具有聚酯树脂所带带来的粘着性的缘故。在本发明的电池用包装材料中,树脂层1a能够使用水性液体容易地从构成电池用包装材料10的叠层体剥离。并且,使用水性液体的剥离对于基材层2和表面覆盖层的影响小,即使基材层2等吸湿也只要进行干燥即可,因而能够抑制剥离时的特性劣化等的影响。
其中,在本发明中,粘着或粘着性意指将多个物体彼此接合的性质,是包括在广义的粘接中的概念,是发粘的性质(粘性,Tackiness)。另外,作为水性液体,是要是含水的液体即可,没有特别限制,作为水性液体的具体例,可以列举水、含水极性有机溶剂等。作为含水极性有机溶剂,可以列举醇、丙酮、乙酸乙酯、二甲醚等极性有机溶剂的水溶液。作为醇的水溶液(含水醇),例如可以列举甲醇、乙醇等低级醇等的水溶液。作为含水极性有机溶剂中的水与极性溶剂的质量比(水∶极性溶剂),可以列举100∶1~100∶100左右。水性液体可以由1种液体构成,也可以由2种以上的液体构成。
另外,在本发明中,树脂层1a能够从叠层体剥离意指能够将树脂层1a从与接合层1b面结合的层剥离。接合层1b可以与树脂层1a一起从基材层2侧的表面剥离,接合层1b的成分可以残留在基材层2侧的表面。
作为在温度25℃、相对湿度50%和大气压(1atm)的环境下接合层1b附着有水时的树脂层1a的剥离强度(A)的上限,优选列举约1.0N/15mm以下,更优选列举约0.5N/15mm以下。作为下限,没有特别限定,优选列举约0.0N/15mm以上,更优选列举约0.01N/15mm以上,进一步优选列举约0.1N/15mm以上。作为该剥离强度(A)的范围,优选列举0.0~1.0N/15mm左右、0.0~0.5N/15mm左右、0.01~1.0N/15mm左右、0.01~0.5N/15mm左右、0.1~1.0N/15mm左右、0.1~0.5N/15mm左右。在本发明中,“能够使用水性液体从叠层体剥离”意指例如能够使用水性液体简单地用手将树脂层1a从叠层体剥离,作为具体例,上述剥离强度(A)满足上述值。
另外,作为在温度25℃、相对湿度50%和大气压(1atm)的环境下接合层1b未附着水时的树脂层1a的剥离强度(B)的下限,优选列举约2.0N/15mm以上,更优选列举约2.2N/15mm以上。作为上限,没有特别限定,优选列举约30.0N/15mm以下。作为该剥离强度(B)的范围,优选列举2.0~30.0N/15mm左右,更优选列举2.2~30.0N/15mm左右。
在本发明的电池用包装材料中,优选接合层1b未附着水时的树脂层1a的上述剥离强度(B)为约2.0N/15mm以上、并且接合层1b附着有水时的树脂层1a的上述剥离强度(A)为约1.0N/15mm以下,更优选上述剥离强度(B)为约2.2N/15mm以上、并且上述剥离强度(A)为约0.5N/15mm以下。
在本发明的电池用包装材料中,在接合层1b附着水之前,树脂层1a具有高的剥离强度,作为构成电池用包装材料的叠层体的最外层,能够适当地抑制电池用包装材料的特性劣化,在需要的时机,通过使接合层1b附着水性液体,树脂层1a的剥离强度下降。进一步具体而言,在接合层1b附着水时,水分浸透树脂层1a、接合层1b和基材层2中的至少1层,接合层1b的粘着力下降,树脂层1a的剥离强度下降。由此,能够将树脂层1a适当地从叠层体剥离。例如,从电池的识别性等观点出发,有时在电池的外侧实施印字。在本发明的电池用包装材料中,在实施印字之前,能够有效地抑制电池用包装材料的基材层2侧的表面的特性劣化,在实施印字时,通过使用水性液体将树脂层1a从叠层体剥离,能够容易地使作为印字面的电池用包装材料的基材层2侧的表面露出,在对基材层2或表面覆盖层的表面实施利用油墨的印刷的用途中也能够适当地应用。另外,将包括树脂层1a的本发明的电池用包装材料供应于利用模具的成型之后,通过使用水性液体将树脂层1a从叠层体剥离,具有树脂层1a抑制阻隔层3针孔的效果、和抑制基材层2或表面覆盖层的表面因模具而被划伤的效果,能够适当地享有提高成型性的效果。另外,在使用包括树脂层1a的本发明的电池用包装材料使热熔接性树脂层4发生了热熔接后的情况下,能够通过利用树脂层1a的保护,有效地抑制因高温、高压而引起的基材层2或表面覆盖层的劣化。另外,在用于需要散热性的电池的情况、或用于需要薄度的电池的情况下,可以将树脂层1a剥离后使用。但是将树脂层1a剥离的时机和目的并不限定于这些。
温度25℃、相对湿度50%和大气压(1atm)的环境下的、树脂层1a的剥离强度的测定方法具体如下所示。
<附着有水的状态下的剥离强度的测定方法>
将电池用包装材料裁切成100mm(MD:纵向)×15mm(TD:横向)的矩形,作为试验样品。在温度25℃、相对湿度50%和大气压(1atm)的环境下,首先,使试验样品的树脂层1a和接合层1b的端部附着35%盐酸,如图4的示意图所示,在MD的方向上将树脂层1a剥离30mm左右。将试验样品上附着的盐酸拭去,直接进行干燥。接着,使用滴管,使树脂层1a剥离后的部分(树脂层1a与基材层2侧表面之间的接合层1b)附着水(W)。此时,在树脂层1a与基材层2侧表面的边界部分,使水(W)在整个TD方向上附着。水使用在该边界部分在整个TD方向上水能够充分附着的量。接着,使用拉伸试验机(例如岛津制作所生产的AUTOGRAPH),在夹具间距离50mm、剥离速度50mm/min、剥离角180°的测定条件下,将树脂层1a从基材层2侧表面剥离,将夹具间距离达到57mm时的剥离强度作为附着有水的状态下的剥离强度(N/15mm)。
<未附着水的状态下的剥离强度的测定>
除了不使用滴管使树脂层1a剥离后的部分(树脂层1a与基材层2侧表面之间的接合层1b)附着水以外,在与上述的<附着有水的状态下的剥离强度的测定方法>相同的测定条件下,将树脂层1a从基材层2侧表面剥离,将夹具间距离达到57mm时的剥离强度作为未附着水的状态下的剥离强度(N/15mm)。
作为构成本发明的电池用包装材料10的叠层体的厚度,没有特别限制,从减小电池用包装材料的厚度提高电池的能量密度、并且制成成型性优异的电池用包装材料的观点出发,例如可以列举180μm以下,优选列举150μm以下,更优选列举60~180μm左右,进一步优选列举60~150μm左右。
2.形成电池用包装材料的各层
[树脂层1a和接合层1b]
在本发明的电池用包装材料中,树脂层1a是位于电池用包装材料的最外层、能够在希望的时机使用水性液体从构成电池用包装材料的叠层体剥离的层。
如图1~图3的示意图所示,优选树脂层1a与1层接合层1b叠层而构成2层结构的保护层1。
接合层1b与基材层2(在存在后述的表面覆盖层时为表面覆盖层)粘着。另外,树脂层1a位于最外层侧。
如上所述,在直至电池完成期间,有时会发生电池用包装材料或电池在搬送时划伤、热熔接时加热劣化、封入电解液时附着电解液等的、电池用包装材料的基材层2侧的表面特性劣化,需要尽可能地避免这种特性劣化。
在本发明的电池用包装材料中,具有能够剥离的上述特定的树脂层1a和接合层1b,因而在制造电池或电池用包装材料的工序中,不需要专利文献1那样的使电池用包装材料的外侧表面的特性劣化的加热或紫外线照射等,能够有效地抑制电池用包装材料的外侧表面的特性劣化。
接合层1b包含聚酯树脂。并且,接合层1b优选为热塑性树脂。接合层1b为热塑性树脂例如可以通过如下方式确认:在利用热机械分析的探针的位移量测定中,在电池用包装材料(叠层体)的端部的接合层1b表面的设置探针,在测定开始时的上述探针的偏转的设定值为-4V、升温速度为5℃/分钟的条件下,将探针从40℃加热到250℃时,探针的位置比初始值下降。利用热机械分析的探针的位移量测定的详细情况与后述的树脂层1a中说明的方法相同。另外,接合层1b包含聚酯树脂例如可以通过红外光谱法确认。
作为接合层1b所含的聚酯树脂,只要是能够以通过接合层1b接触水性液体而与接合层1b所邻接的层剥离的方式粘着的树脂即可,没有特别限制。从接合层1b在接触水性液体之前与接合层1b所邻接的层牢固地粘着、并且通过接合层1b接触水性液体而能够容易地与接合层1b所邻接的层剥离的观点出发,作为聚酯树脂的优选的具体例,可以列举聚酯系弹性体。聚酯系弹性体由于是聚酯系,所以耐热性良好。并且,聚酯系弹性体由于是聚酯系,所以极性高、水性液体的润湿性良好,使用水性液体容易剥离。并且,弹性体的低分子量成分多,容易剥离。另外,在树脂层包含聚酯树脂的情况下,聚酯系弹性体与聚酯基材的密合性好,因而在将树脂层剥离时,接合层与树脂层一起被剥离,接合层的成分不易在基材层2侧残留,在这一点上令人满意。作为聚酯系弹性体,没有特别限制,优选为饱和聚酯系弹性体,更优选为含有聚亚烷基醚二醇链段的饱和聚酯系弹性体。作为含有聚亚烷基醚二醇链段的饱和聚酯系弹性体,例如优选由作为硬链段的芳香族聚酯、和作为软链段的聚亚烷基醚二醇或脂肪族聚酯构成的嵌段共聚物。并且,作为软链段,更优选具有聚亚烷基醚二醇的聚酯聚醚嵌段共聚物。
作为聚酯聚醚嵌段共聚物,优选将(i)碳原子数2~12的脂肪族和/或脂环族二元醇、(ii)芳香族二羧酸或其烷基酯和/或脂肪族二羧酸或其烷基酯、和(iii)聚亚烷基醚二醇作为原料,使通过酯化反应或酯交换反应而得到的低聚物缩聚而得到的共聚物。其中,接合层1b包含弹性体例如可以通过在常温下具有粘性(Tackiness)而确认。
作为碳原子数2~12的脂肪族和/或脂环族二元醇,例如可以使用聚酯的原料,特别是通过作为聚酯系弹性体的原料使用的原料。具体而言,例如可以列举乙二醇、丙二醇、三亚甲基二醇、1,4-丁二醇、1,4-环己二醇、1,4-环己烷二甲醇等。这些之中,优选使用1,4-丁二醇或乙二醇,特别优选1,4-丁二醇。这些二元醇、可以单独使用,也可以将2种以上并用。
作为芳香族二羧酸,可以使用聚酯的原料,特别是通常作为聚酯系弹性体的原料使用的原料。具体而言,例如可以列举对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、2,6-萘二甲酸等。这些之中,优选使用对苯二甲酸或2,6-萘二甲酸,特别优选对苯二甲酸。这些芳香族二羧酸可以单独使用,也可以将2种以上并用。
作为芳香族二羧酸的烷基酯,可以列举芳香族二羧酸的二甲酯或二乙酯等。这些之中,优选对苯二甲酸二甲酯和2,6-二甲基萘二甲酸酯。
作为脂肪族二羧酸,优选环己烷二羧酸等,作为其烷基酯,优选二甲酯或二乙酯等。另外,除了上述成分以外,也可以与少量的3官能的醇或者三羧酸或其酯共聚,并且,还可以使用己二酸等脂肪族二羧酸或其二烷基酯作为共聚成分。
作为聚亚烷基醚二醇,例如可以列举聚乙二醇、聚(1,2-和/或1,3-亚丙基醚)二醇、聚(四亚甲基醚)二醇系化合物、聚(六亚甲基醚)二醇系化合物等。这些之中,优选聚(四甲基醚)二醇系化合物。其中,聚(四亚甲基醚)二醇系化合物包括聚(四亚甲基醚)二醇及其类似化合物。并且,聚(六亚甲基醚)二醇系化合物包括聚(六亚甲基醚)二醇及其类似化合物。
聚亚烷基醚二醇的数均分子量的优选的下限为约400以上、优选的上限为约6000以下。通过使下限为约400以上,共聚物的嵌段性提高;通过使上限为约6000以下,在体系内不易发生相分离,容易表现出聚合物的物性。更优选的下限可以列举约500以上,更优选的上限可以列举约4000以下,进一步优选的下限可以列举约600以上,进一步优选的上限可以列举约3000以下。
其中,在本说明书中,数均分子量是指通过凝胶渗透色谱(GPC)测得的值。其中,利用GPC进行的数均分子量的测定是标准聚合物(聚苯乙烯)换算分子量。
在使用由聚酯和聚亚烷基醚二醇构成的聚酯聚醚嵌段共聚物作为聚酯系弹性体的情况下,作为聚亚烷基醚二醇成分的含量,下限优选列举约5质量%以上,更优选列举约30质量%以上,进一步优选列举约55质量%以上;上限优选列举约90质量%以下,更优选列举约80质量%以下。其中,聚亚烷基醚二醇成分的含量能够使用核磁共振光谱法(1H-NMR测定)基于氢原子的化学位移和其积分值算出。
聚酯系弹性体优选为利用改性剂改性后的改性聚酯系弹性体。用于获得改性聚酯系弹性体的改性反应,例如可以通过使作为改性剂的α,β-烯属不饱和羧酸与聚酯系弹性体反应而进行。在进行改性反应时,优选使用自由基引发剂。在改性反应中,主要发生α,β-烯属不饱和羧酸或其衍生物与聚酯系弹性体加成的接枝反应,但也发生分解反应。结果,有时改性聚酯系弹性体的分子量下降、熔融粘度降低。另外,在改性反应中,通常认为作为其它的反应还发生酯交换反应等,所得到的反应物通常为包含未反应原料等的组合物。此时,所得到的反应物中的改性聚酯系弹性体的含有率为约10质量%以上,更优选为约30质量%以上,进一步优选改性聚酯系弹性体的含有率为约100质量%。
作为用作改性剂的α,β-烯属不饱和羧酸,例如可以列举:丙烯酸、马来酸、富马酸、四氢富马酸、衣康酸、柠康酸、巴豆酸、异巴豆酸等不饱和羧酸;琥珀酸-2-辛烯-1-基酐、琥珀酸-2-十二碳烯-1-基酐、琥珀酸-2-十八碳烯-1-基酐、马来酸酐、2,3-二甲基马来酸酐、溴代马来酸酐、二氯马来酸酐、柠康酸酐、衣康酸酐、1-丁烯-3,4-二羧酸酐、1-环戊烯-1,2-二羧酸酐、1,2,3,6-四氢苯二甲酸酐、3,4,5,6-四氢苯二甲酸酐、exo-3,6-环氧-1,2,3,6-四氢苯二甲酸酐、5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐、甲基-5-降冰片烯-2,3-二羧酸酐、endo-双环[2.2.2]辛-5-烯-2,3-二羧酸酐、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四羧酸酐等不饱和羧酸酐。这些之中,从反应性高的观点出发,优选酸酐。α,β-烯属不饱和羧酸可以根据需改性的含有聚亚烷基醚二醇链段的共聚物和改性条件适当选择,也可以将2种以上并用。另外,α,β-烯属不饱和羧酸还可以溶解在有机溶剂等中使用。
作为自由基引发剂,例如可以列举:过氧化氢叔丁基、过氧化氢枯烯、2,5-二甲基己烷-2,5-二氢过氧化物、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧化)己烷、过氧化-3,5,5-三甲基己酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化苯甲酰、过氧化二枯基、1,3-双(叔丁基过氧异丙基)苯、过氧化二丁基、过氧化甲乙酮、过氧化钾、过氧化等的有机和无机的过氧化物;2,2′-偶氮双异丁腈、2,2′-偶氮双(异丁酰胺)二卤化物、2,2′-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺]、偶氮二叔丁烷等的偶氮化合物;二枯基等的碳自由基引发剂等。
自由基引发剂可以根据改性反应所使用的聚酯系弹性体的种类、α,β-烯属不饱和羧酸的种类和改性条件适当选择,也可以将2种以上并用。另外,自由基引发剂还可以溶解在有机溶剂等中使用。
α,β-烯属不饱和羧酸的配合量的优选的下限,相对于聚酯系弹性体100质量份为约0.01质量份以上,上限优选为约30.0质量份以下。通过使其为约0.01质量份以上,能够充分地进行改性反应;通过使其为约30.0质量份以下,在经济上有利。更优选的下限为约0.05质量份以上,更优选的上限为约5.0质量份以下,进一步优选的下限为约0.10质量份以上,进一步优选的上限为约1.0质量份以下。
自由基引发剂的配合量的优选的下限,相对于聚酯系弹性体100质量份为约0.001质量份以上,优选的上限为约3.00质量份以下。通过使其为约0.001质量份以上,改性反应容易发生;通过使其为约3.00质量份以下,不易因改性时的低分子量化(粘度下降)而发生材料强度的下降。更优选的下限为约0.005质量份以上,更优选的上限为约0.50质量份以下,进一步优选的下限为约0.010质量份以上,进一步优选的上限为约0.20质量份以下,特别优选的上限为约0.10质量份以下。
作为用于得到上述改性聚酯系弹性体的改性反应,可以使用熔融混炼反应法、溶液反应法、悬浮分散反应等公知的反应方法,通常情况下,从廉价的观点出发,优选熔融混炼反应法。
在利用熔融混炼反应法的方法中,将上述的各成分按照规定的配合比例均匀地混合,之后进行熔融混炼。各成分的混合可以使用亨舍尔混合机、螺带式搅拌机、V型搅拌机等,熔融混炼可以使用班伯里混合机、捏合机、混合辊、单轴或双轴等的多轴混炼挤出机等。
进行熔融混炼时的混炼温度的优选的下限为约100℃以上,优选的上限为约300℃以下。通过在上述范围内,能够防止树脂的热劣化。更优选的下限为约120℃以上,更优选的上限为约280℃以下,进一步优选的下限为约150℃以上,进一步优选的上限为约250℃以下。
改性聚酯系弹性体的改性率(接枝量)的优选的下限为约0.01质量%以上,优选的上限为约10.0质量%以下。通过使其为约0.01质量%以上,与聚酯的亲和性增高;通过使其为约10.0质量%以下,能够减小因改性时的分子劣化而引起的强度下降。更优选的下限为约0.03质量%以上,更优选的上限为约7.0质量%以下,进一步优选的下限为约0.05质量%以上,进一步优选的上限为约5.0质量%以下。
改性聚酯系弹性体的改性率(接枝量)可以根据通过1H-NMR测定得到的谱图求出。
作为构成树脂层1a的原料,没有特别限制,可以列举热塑性树脂和热固性树脂,优选列举热塑性树脂。作为热塑性树脂,没有特别限制,从抑制电池用包装材料的基材层2侧的表面特性劣化的观点出发,优选列举聚酯树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、聚烯烃树脂、聚碳酸酯树脂等,这些之中,更优选聚酯树脂。特别是从提高树脂层1a的机械强度、适当地将树脂层1a剥离的观点出发,优选树脂层1a由双轴拉伸聚酯膜构成。双轴拉伸聚酯膜的取向性提高,成型性、拉伸强度、抗刺透强度优异。其中,构成树脂层1a的树脂可以仅为1种,也可以为2种以上。
作为聚酯树脂,优选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、共聚聚酯等。聚酯树脂可以仅由1种构成,也可以由2种以上构成。聚酯树脂例如可以含有聚对苯二甲酸乙二醇酯作为主成分(含量例如为90质量%以上、95质量%以上、99质量%以上等)、含有聚对苯二甲酸丁二醇酯作为副成分。
另外,优选构成树脂层1a的树脂的熔点比构成基材层2的树脂的熔点高。由于构成树脂层1a的树脂的熔点高,能够通过利用树脂层1a的保护,有效地抑制由于将电池用包装材料的热熔接性树脂层4热熔接时的高温、高压而引起基材层2的劣化。作为能够特别有效地发挥树脂层1a所带来的抑制基材层2劣化的效果的方式,可以列举树脂层1a由聚酯树脂构成、基材层2由聚酰胺构成的方式。
在本发明中,关于树脂层1a,在利用热机械分析的探针的位移量测定中,在电池用包装材料(叠层体)的端部的树脂层1a表面设置探针,在测定开始时的上述探针的偏转(Deflection)的设定值为-4V、升温速度为5℃/分钟的条件下,在将探针从40℃加热至220℃时,优选探针的位置不比初始值下降。由此,能够通过利用树脂层1a的保护,有效地抑制由于将电池用包装材料的热熔接性树脂层4热熔接时的高温、高压而引起基材层2的劣化。
在探针的位移量测定中,首先,在电池用包装材料(叠层体)的端部的树脂层1a的表面设置探针。此时的端部是以通过电池用包装材料的中心部的方式在厚度方向上切断而得到的、树脂层1a的截面露出的部分。切断可以使用市售品的旋转式切片机等进行。另外,在对于封入电解质等的电池所使用的电池用包装材料进行位移量测定的情况下,对于电池用包装材料的热熔接性树脂层彼此被热熔接的部分进行测定。作为安装有带加热机构的悬臂的原子力显微镜,例如可以使用ANASIS INSTRUMENTS公司生产的afm plus系统;作为探针,可以使用ANASIS INSTRUMENTS公司生产的悬臂ThermaLever AN 2-200(弹簧常数0.5~3N/m)。探针的前端半径为30nm以下,探针的偏转(Deflection)的设定值为-4V,升温速度为5℃/分钟。接着,在该状态下将探针加热时,树脂层1a的表面因来自探针的热量而膨胀,探针被推起,探针的位置比初始值(探针的温度为40℃时的位置)上升。在加热温度进一步升高时,树脂层1a软化,探针刺入树脂层1a,探针的位置下降。其中,在使用具备由带加热机构的悬臂构成的纳米热显微镜的原子力显微镜的探针的位移量测定中,作为测定对象的电池用包装材料处于室温(25℃)环境,将加热至40℃的探针设置在树脂层1a表面,开始测定。
在本发明的电池用包装材料中,从进一步提高绝缘性和耐久性的观点出发,更优选在测定开始时的上述探针的偏转(Deflection)的设定值为-4V、升温速度为5℃/分钟的条件下,将探针从40℃加热至220℃时,设置于树脂层1a表面的探针的位置不比初始值(探针的温度为40℃时的位置)下降,并且在从160℃加热至200℃时,设置于树脂层1a表面的探针的位置不下降。在将电池用包装材料的热熔接性树脂层彼此热封而封装电池元件的工序中,通常从160℃加热至200℃左右而进行。因此,在将探针从160℃加热至200℃时设置于树脂层1a表面的探针的位置不下降的电池用包装材料能够发挥特别高的耐热性。从进一步提高耐热性的观点出发,进一步优选在将探针从40℃加热至250℃时,设置于树脂层1a表面的探针的位置比初始值不发生下降,并且在从160℃加热至200℃时,设置于树脂层1a表面的探针的位置不发生下降。
作为树脂层1a的厚度,没有特别限制,从抑制电池用包装材料的基材层2侧的表面特性劣化的观点出发,优选列举2~50μm左右,更优选列举2~20μm左右,进一步优选列举2~10μm左右。
从同样的观点出发,接合层1b的厚度优选列举0.2~10μm左右,更优选列举0.2~5μm左右,进一步优选列举0.2~3μm左右。从同样的观点出发,作为树脂层1a与接合层1b的合计厚度,优选列举2~50μm左右,更优选列举2~20μm左右,进一步优选列举2~10μm左右。
树脂层1a的表面可以存在润滑剂。通过树脂层1a的表面存在润滑剂,能够提高电池用包装材料的成型性。作为润滑剂的种类,没有特别限制,例如可以列举与后述的热熔接性树脂层中例示的润滑剂相同的润滑剂。作为优选的润滑剂,有芥酸酰胺、软脂酸酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺,更优选的润滑剂为芥酸酰胺。作为树脂层1a的表面上的润滑剂的存在量,优选列举2~20g/m2左右,更优选列举3~17g/m2左右,进一步优选列举3~8g/m2左右。树脂层1a表面所存在的润滑剂可以是从树脂层1a的内部渗出的,也可以是在树脂层1a表面涂布的。其中,树脂层1a表面所存在的润滑剂量可以按照以下的测定方法确认。
(润滑剂量的测定)
将电池用包装材料裁切成A4尺寸(ISO216)制作样品。接着,另丙酮对各样品的树脂层表面进行清洗,使回收的丙酮在氮气流中挥发、干燥,得到固态物。接着,在固态物中添加氯仿10ml,使固态物再溶解,利用气相色谱(GC,例如岛津制作所生产的GC-2010、柱:UltraALLOY-1(MS/HT)、检测器:FID、定量法:绝对校准曲线法)测定树脂层表面的润滑剂量。
[基材层2]
在本发明的电池用包装材料中、在将树脂层1a剥离之后、基材层2成为位于最外层侧的层。在树脂层1a与基材层2之前不设置其他的层(例如后述的表面覆盖层等)的情况下、基材层2是与接合层1b邻接的层。
关于形成基材层2的原料,只要具备绝缘性即可,没有特别限制。作为形成基材层2的原料,例如可以列举聚酯树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、含氟树脂、聚氨酯树脂、硅树脂、酚醛树脂以及它们的混合物或共聚物等的树脂膜。这些之中,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,具体可以列举尼龙6、尼龙66、尼龙6与尼龙66的共聚物、尼龙6,10、聚己二酰间苯二甲胺(MXD6)等。聚酰胺树脂可以仅由1种构成,也可以由2种以上够成。聚酰胺树脂例如可以含有尼龙6和聚己二酰间苯二甲胺(MXD6)。
基材层2可以由1层树脂膜形成,为了提高耐针孔性或绝缘性,也可以由2层以上的树脂膜形成。具体可以列举使聚酯膜与尼龙膜叠层而成的多层结构、使多层尼龙膜叠层而成的多层结构、使多层聚酯膜叠层而成的多层结构等。在基材层2为多层结构的情况下,优选双轴拉伸尼龙膜与双轴拉伸聚酯膜的叠层体、使多层双轴拉伸尼龙膜叠层而成的叠层体、使多层双轴拉伸聚酯膜叠层而成的叠层体。例如,在由2层树脂膜形成基材层2的情况下,优选形成将聚酯树脂与聚酯树脂叠层而成的结构、将聚酰胺树脂与聚酰胺树脂叠层而成的结构、或者将聚酯树脂与聚酰胺树脂叠层而成的结构,更优选形成将聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯叠层而成的结构、将尼龙与尼龙叠层而成的结构、或者将聚对苯二甲酸乙二醇酯与尼龙叠层而成的结构。在基材层2为多层结构的情况下,作为各层的厚度,优选列举2~25μm左右。
在由多层的树脂膜形成基材层2的情况下,2层以上的树脂膜可以通过粘接剂或粘接性树脂等粘接成分叠层,关于所使用的粘接成分的种类和量等,与后述的粘接剂层5的情况相同。其中,作为使2层以上的树脂膜叠层的方法,没有特别限制,可以采用公知方法,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。在利用干式层压法进行叠层的情况下,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2的厚度,只要能够发挥作为基材层的功能即可,没有特别限制,例如可以列举3~50μm左右,优选列举10~35μm左右。
[粘接剂层5]
在本发明的电池用包装材料10中,粘接剂层5是为了使基材层2与阻隔层3牢固地粘接而根据需要在它们之间设置的层。
粘接剂层5可以由能够将基材层2与阻隔层3粘接的粘接剂形成。形成粘接剂层5所使用的粘接剂可以是双液固化型粘接剂,还可以是单液固化型粘接剂。并且,形成粘接剂层5所使用的粘接剂的粘接机理也没有特别限制,化学反应型、溶剂挥发型、热熔融型、热压型等任意类型均可。
作为形成粘接剂层5所使用的粘接成分,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、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,也可以将2种以上组合使用。这些粘接成分之中,优选列举聚氨酯系粘接剂。
关于粘接剂层5的厚度,只要能够发挥作为粘接层的功能即可,没有特别限制,例如可以列举1~10μm左右,优选列举2~5μm左右。
本发明的电池用包装材料的比阻隔层3更靠外侧的层(优选树脂层1a、接合层1b、基材层2和粘接剂层5中的至少1层)中优选含有紫外线吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂中的至少1种成分。通过含有这些之中的1种成分,能够有效地抑制在阻隔层3的外侧层间的脱层。
其中,在本发明中,电池用包装材料的比阻隔层3更靠外侧的层的脱层主要意指这些层间的剥离。
本发明的电池用包装材料比阻隔层3更靠外侧的层含有这些成分例如可以使用气相色谱质谱仪(GC/MS)进行分析。在微量而无法利用GC/MS检出的情况下,例如可以利用液相色谱(HPLC)进行分析。预处理如下所述进行。
不使用溶剂,以物理的方式使基材层(树脂层与接合层叠层)与阻隔层之间剥离。接着,对于树脂层、接合层和基材层的叠层体,为了提高各层中的添加剂成分的提取效率,与不锈钢制网一起卷绕以减小各层间的密合,进行提取。接着,提取溶剂使用氯仿,进行索格利特提取10小时,提取添加剂成分。蒸馏除去溶剂之后,溶解在测定溶剂中供于分析。
作为本发明的电池用包装材料的比阻隔层3更靠外侧的层(优选树脂层1a、接合层1b、基材层2和粘接剂层5中的至少1层)所含的紫外线吸收剂的合计含量,从层间的粘接稳定性的观点出发,优选列举10~500ppm,更优选列举30~100ppm左右,特别优选列举40~80ppm左右。另外,作为光稳定剂的合计含量,从层间的粘接稳定性的观点出发,优选列举10~500ppm,更优选列举100~200ppm左右,特别优选列举120~180ppm。另外,作为抗氧化剂的合计含量,从层间的粘接稳定性的观点出发,优选列举10~1000ppm,更优选列举200~800ppm左右,特别优选列举420~600ppm左右。
作为紫外线吸收剂的种类,没有特别限制,优选列举苯并三唑系紫外线吸收剂。作为紫外线吸收剂的具体例,可以列举:2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮、5,5′-亚甲基双(2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮)等2-羟基二苯甲酮类;2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-5-叔辛基苯基)苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二叔丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二枯基苯基)苯并三唑、2,2′-亚甲基双(4-叔辛基-6-苯并三唑基苯酚)、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-羧基苯基)苯并三唑的聚乙二醇酯、2-〔2-羟基-3-(2-丙烯酰氧基乙基)-5-甲基苯基〕苯并三唑、2-〔2-羟基-3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-5-叔丁基苯基〕苯并三唑、2-〔2-羟基-3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-5-叔辛基苯基〕苯并三唑、2-〔2-羟基-3-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)-5-叔丁基苯基〕-5-氯苯并三唑、2-〔2-羟基-5-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)苯基〕苯并三唑、2-〔2-羟基-3-叔丁基-5-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)苯基〕苯并三唑、2-〔2-羟基-3-叔戊基-5-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)苯基〕苯并三唑、2-〔2-羟基-3-叔丁基-5-(3-甲基丙烯酰氧基丙基)苯基〕-5-氯苯并三唑、2-〔2-羟基-4-(2-甲基丙烯酰氧基甲基)苯基〕苯并三唑、2-〔2-羟基-4-(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙基)苯基〕苯并三唑、2-〔2-羟基-4-(3-甲基丙烯酰氧基丙基)苯基〕苯并三唑等2-(2-羟基苯基)苯并三唑类;2-(2-羟基-4-甲氧基苯基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪、2-(2-羟基-4-己氧基苯基)-4,6-二苯基-1,3,5-三嗪、2-(2-羟基-4-辛氧基苯基)-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2-〔2-羟基-4-(3-C12~13混合烷氧基-2-羟基丙氧基)苯基〕-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2-〔2-羟基-4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基〕-4,6-双(4-甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2-(2,4-二羟基-3-烯丙基苯基)-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-3-甲基-4-己氧基苯基)-1,3,5-三嗪等2-(2-羟基苯基)-4,6-二芳基-1,3,5-三嗪类;水杨酸苯酯、间苯二酚单苯甲酸酯、2,4-二叔丁基苯基-3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸酯、辛基(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯甲酸酯、十二烷基(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯甲酸酯、十四烷基(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯甲酸酯、十六烷基(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯甲酸酯、十八烷基(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯甲酸酯、山嵛基(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯甲酸酯等苯甲酸酯类;2-乙基-2′-乙氧基草酰替苯胺、2-乙氧基-4′-十二烷基草酰替苯胺等取代草酰替苯胺类;乙基-α-氰基-β,β-二苯基丙烯酸酯、甲基-2-氰基-3-甲基-3-(对甲氧基苯基)丙烯酸酯等氰基丙烯酸酯类;各种金属盐或金属螯合物、特别是镍、铬的盐或螯合物类等。作为紫外线吸收剂的市售品,可以列举BASF公司生产的TINUVIN 571、TINUVIN 460、TINUVIN 213、TINUVIN 234、TINUVIN 329、TINUVIN 326等,这些之中,TINUVIN 326(2-[5-氯(2h)-苯并三唑-2-基]-4-甲基-6-(叔丁基)苯酚)特别有效。
紫外线吸收剂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
作为光稳定剂的种类,没有特别限制,优选列举受阻胺系光稳定剂。作为光稳定剂的具体例,例如可以列举:2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基硬脂酸酯、1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基硬脂酸酯、2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基苯甲酸酯、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯、四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4-丁烷四甲酸酯、四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,2,3,4-丁烷四甲酸酯、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)·二(十三烷基)-1,2,3,4-丁烷四甲酸酯、双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)·二(十三烷基)-1,2,3,4-丁烷四甲酸酯、双(1,2,2,4,4-五甲基-4-哌啶基)-2-丁基-2-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)丙二酸酯、1-(2-羟基乙基)-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇/琥珀酸二乙酯缩聚物、1,6-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氨基)己烷/2,4-二氯-6-吗啉基-s-三嗪缩聚物、1,6-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氨基)己烷/2,4-二氯-6-叔辛基氨基-s-三嗪缩聚物、1,5,8,12-四〔2,4-双(N-丁基-N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)氨基)-s-三嗪-6-基〕-1,5,8,12-四氮杂十二烷、1,5,8,12-四〔2,4-双(N-丁基-N-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基)-s-三嗪-6-基〕-1,5,8-12-四氮杂十二烷、1,6,11-三〔2,4-双(N-丁基-N-(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)氨基)-s-三嗪-6-基〕氨基十一烷、1,6,11-三〔2,4-双(N-丁基-N-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基)-s-三嗪-6-基〕氨基十一烷、双{4-(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基)哌啶基}癸二酸酯、双{4-(2,2,6,6-四甲基-1-十一烷氧基)哌啶基)碳酸酯等。这些之中,优选与哌啶的1位的位置连接的是N-氧烷基或N-甲基的化合物。另外,作为光稳定剂的市售品,可以列举BASF公司生产的TINUVIN 765、TINUVIN770、TINUVIN 780、TINUVIN 144、TINUVIN 622LD,其中TINUVIN 770(癸二酸双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶)酯)是特别有效的。
光稳定剂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
另外,作为抗氧化剂的种类,没有特别限制,优选列举受阻酚系抗氧化剂。作为抗氧化剂的具体例,可以列举Irganox 1330(2,4,6-三(3′,5′-二叔丁基-4′-羟基苄基)均三甲苯)、Irganox 1098(N,N′-六亚甲基双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺])、Irganox 1010(四[3-(3′,5′-二叔丁基-4′-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)。在作为抗氧化剂含有Irganox 1330的情况下,从层间的粘接稳定性的观点出发,作为本发明的电池用包装材料的比阻隔层3更靠外侧的层(优选树脂层1a、接合层1b、基材层2和粘接剂层5中的至少1层)中所含的Irganox 1330的合计含量,优选列举10~500ppm左右,更优选列举90~200ppm左右,特别优选列举110~170ppm左右。
抗氧化剂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
[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、并防止水蒸气、氧、光等侵入电池内部的功能的层。阻隔层3优选为金属层、即由金属形成的层。作为构成阻隔层3的金属,具体可以列举铝、不锈钢、钛等,优选列举铝。阻隔层3例如可以由金属箔或金属蒸镀膜、无机氧化物蒸镀膜、含碳无机氧化物蒸镀膜、设有这些蒸镀膜的膜等形成,优选由金属箔形成,更优选由铝合金箔形成。从防止在制造电池用包装材料时阻隔层3产生褶皱或针孔的观点出发,阻隔层例如更优选由经过退火处理的铝(JIS H4160:1994A8021H-O、JIS H4160:1994 A8079H-O、JIS H4000:2014 A8021P-O、JIS H4000:2014A8079P-O)等软质的铝合金箔形成。
关于阻隔层3的厚度,只要能够发挥作为水蒸气等的阻隔层的功能即可,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,优选列举约100μm以下,更优选列举10~100μm左右,进一步优选列举10~80μm左右。
另外,为了粘接的稳定化、防止溶解或腐蚀等,优选对阻隔层3的至少一个表面、优选对两个表面实施化学法表面处理。在此,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。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、铬酸乙酰乙酸酯、氯化铬、硫酸钾铬等铬化合物的铬酸盐处理;使用磷酸钠、磷酸钾、磷酸铵、多磷酸等磷酸化合物的磷酸处理;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。其中,在该氨基化酚聚合物中,下述通式(1)~(4)所示的重复单元可以单独包含1种,也可以为2种以上的任意组合。
在通式(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彼此相同或不同,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,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可以彼此相同或不同。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赋予耐腐蚀性的化学法表面处理方法,可以列举如下方法:涂敷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或硫酸钡的微粒的物质,在150℃以上进行烧结处理,从而在阻隔层3的表面形成耐酸性覆膜。另外,还可以进一步在耐酸性覆膜上形成利用交联剂使阳离子性聚合物交联而得到的树脂层。其中,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形成的离子高分子配位化合物、在丙烯酸主骨架上接枝聚合伯胺而形成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,也可以将2种以上组合使用。另外,作为交联剂,例如可以列举具有选自异氰酸酯基、缩水甘油基、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,也可以将2种以上组合使用。
另外,作为具体地设置耐酸性覆膜的方法,作为一例,例如可以通过如下方法形成:首先,利用碱浸渍法、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至少对铝合金箔的内层侧的表面进行脱脂处理,之后,利用辊涂法、凹版印刷法、浸渍法等公知的涂布方法,在脱脂处理面上涂覆以磷酸铬盐、磷酸钛盐、磷酸锆盐、磷酸锌盐等磷酸金属盐以及这些金属盐的混合体为主要成分的处理液(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要成分的处理液(水溶液)、或者由这些与丙烯酸系树脂、酚醛系树脂或聚氨酯系树脂等水系合成树脂的混合物构成的处理液(水溶液),由此形成耐酸性覆膜。例如,在利用磷酸铬盐系处理液进行处理的情况下,形成由磷酸铬、磷酸铝、氧化铝、氢氧化铝、氟化铝等构成的耐酸性覆膜。在利用磷酸锌盐系处理液进行处理的情况下,形成由磷酸锌水合物、磷酸铝、氧化铝、氢氧化铝、氟化铝等构成的耐酸性覆膜。
另外,作为设置耐酸性覆膜的具体方法的另一例,例如可以通过如下方法形成:首先,利用碱浸渍法、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至少对铝合金箔的内层侧的表面进行脱脂处理,之后,对脱脂处理面实施公知的阳极氧化处理,由此形成耐酸性覆膜。
另外,作为耐酸性覆膜的另一例,可以列举磷酸盐系、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,作为耐酸性覆膜的另一例,通过形成磷酸盐、铬酸盐、氟化物、三嗪硫醇化合物等的耐酸性覆膜,能够表现出如下效果:防止压纹成型时铝与基材层之间的脱层,防止因电解质与水分反应生成的氟化氢导致铝表面的溶解、腐蚀、特别是铝表面所存在的氧化铝溶解、腐蚀,并且提高铝表面的粘接性(润湿性),防止热封时基材层与铝的脱层,防止压纹型中压制成型时基材层与铝的脱层。在形成耐酸性覆膜的物质中,在铝表面涂布由酚醛树脂、氟化铬(III)化合物、磷酸这三种成分构成的水溶液,干燥烧结的处理良好。
并且,耐酸性覆膜可以包含具有氧化铈、磷酸或磷酸盐、阴离子性聚合物、使该阴离子性聚合物交联的交联剂的层,上述磷酸或磷酸盐相对于上述氧化铈100质量份可以配合1~100质量份左右。耐酸性覆膜优选为进一步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。
另外,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)丙烯酸或其盐为主要成分的共聚物。另外,上述交联剂优选为选自具有异氰酸酯基、缩水甘油基、羧基和噁唑啉基中的至少1种官能团的化合物、以及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。
化学法表面处理可以仅进行1种化学法表面处理,也可以将2种以上的化学法表面处理组合进行。并且,这些化学法表面处理可以单独使用1种化合物进行,也可以组合使用2种以上的化合物进行。在化学法表面处理中,优选铬酸铬酸盐处理、或者将铬化合物、磷酸化合物和氨基化酚聚合物组合的化学法表面处理等。在铬化合物中,优选铬酸化合物。
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种的耐酸性覆膜。并且还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,可以为这些之中的1种,也可以为多种的组合。并且,作为耐酸性覆膜,可以在对铝合金箔的化学法表面处理面进行脱脂处理之后,由磷酸金属盐和水系合成树脂的混合物所构成的处理液、或者磷酸非金属盐和水系合成树脂的混合物所构成的处理液形成。
其中,耐酸性覆膜的组成分析例如使用飞行时间二次离子质谱法进行。根据使用飞行时间二次离子质谱法的耐酸性覆膜的组成分析,例如检测出来自Ce+和Cr+的至少一方的峰。
优选在铝合金箔的表面具有包含选自磷、铬和铈中的至少1种元素的耐酸性覆膜。其中,电池用包装材料的铝合金箔的表面的耐酸性覆膜中包含选自磷、铬和铈中的至少1种元素的情况可以利用X射线光电子光谱进行确认。具体而言,首先,以物理的方式将在电池用包装材料中在铝合金箔上叠层的热熔接性树脂层、粘接剂层等剥离。接着,将铝合金箔放入电炉内,以约300℃、约30分钟除去铝合金箔的表面所存在的有机成分。之后,利用铝合金箔的表面的X射线光电子光谱,确认包含这些元素。
关于在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,在阻隔层3的每1m2表面上,铬化合物的含有比例以铬换算计为0.5~50mg左右、优选为1.0~40mg左右,磷化合物的含有比例以磷换算计为0.5~50mg左右、优选为1.0~40mg左右,氨基化酚聚合物的含有比例为1.0~200mg左右、优选为5.0~150mg左右。
作为耐酸性覆膜的厚度,没有特别限制,从覆膜的凝集力、以及与铝合金箔或热熔接性树脂层的密合力的观点出发,优选列举1nm~10μm左右,更优选列举1~100nm左右,进一步优选列举1~50nm左右。其中,耐酸性覆膜的厚度可以通过利用透射型电子显微镜的观察、或者利用透射型电子显微镜的观察与能量分散型X射线光谱法或电子射线能量损失光谱法的组合进行测定。
化学法表面处理通过如下方式进行:利用棒涂法、辊涂法、凹版涂敷法、浸渍法等将包含用于形成耐酸性覆膜的化合物的溶液涂布在阻隔层的表面,之后以阻隔层的温度达到70~200℃左右的方式进行加热。另外,在对阻隔层实施化学法表面处理前,可以预先对阻隔层利用碱浸渍法、电解清洗法、酸清洗法、电解酸清洗法等进行脱脂处理。通过进行这些脱脂处理,阻隔层的表面的化学法表面处理能够更有效地进行。
[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所使用的树脂成分,以能够热熔接为限,没有特别限制,例如可以列举聚烯烃、环状聚烯烃、酸改性聚烯烃、酸改性环状聚烯烃。即,热熔接性树脂层4可以包含聚烯烃骨架,优选包含聚烯烃骨架。热熔接性树脂层4包含聚烯烃骨架例如能够利用红外光谱法、气相色谱质谱法等进行分析,分析方法没有特别限定。例如,在利用红外光谱法测定马来酸酐改性聚烯烃时,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。但在酸改性度低时,有时峰变小而检测不出来。此时,能够利用核磁共振光谱法进行分析。
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、线型低密度聚乙烯等聚乙烯;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,作为成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、丁二烯、异戊二烯等。另外,作为成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、进一步优选降冰片烯。
上述酸改性聚烯烃是指利用羧酸等酸成分将上述聚烯烃嵌段聚合或接枝聚合进行改性而得到的聚合物。作为用于改性的酸成分,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替换为α,β-不饱和羧酸或其酸酐进行共聚、或者将α,β-不饱和羧酸或其酸酐与环状聚烯烃嵌段聚合或接枝聚合而得到的聚合物。被羧酸改性的环状聚烯烃同上。另外,作为改性所使用的羧酸,与上述聚烯烃的改性所使用的酸成分同样。
在这些树脂成分中,优选列举聚丙烯等聚烯烃、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可以单独由1种树脂成分形成,也可以由2种以上的树脂成分组合而成的掺混聚合物形成。并且,热熔接性树脂层4可以仅由1层形成,也可以利用相同或不同的树脂成分由2层以上形成。
在本发明中,从提高电池用包装材料的成型性的观点出发,优选在热熔接性树脂层的表面附着润滑剂。作为润滑剂,没有特别限制,优选列举酰胺系润滑剂。作为酰胺系润滑剂的具体例,例如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、软脂酸酰胺、硬脂酸酰胺、山嵛酸酰胺、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-油烯基软脂酸酰胺、N-硬脂基硬脂酸酰胺、N-硬脂基油酸酰胺、N-油烯基硬脂酸酰胺、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′-二油烯基己二酸酰胺、N,N′-二油烯基癸二酸酰胺等。作为脂肪酸酯酰胺的具体例,可以列举硬脂酸硬脂酰胺基乙酯等。另外,作为芳香族系双酰胺的具体例,可以列举间二甲苯双硬脂酸酰胺、间二甲苯双羟基硬脂酸酰胺、N,N′-二硬脂酰基间苯二甲酸酰胺等。润滑剂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
在热熔接性树脂层4的表面存在润滑剂的情况下,作为其存在量,没有特别限制,在温度24℃、相对湿度60%的环境下,优选列举约3mg/m2以上,更优选列举4~15mg/m2左右,进一步优选列举5~14mg/m2左右。
热熔接性树脂层4中可以含有润滑剂。并且,热熔接性树脂层4的表面所存在的润滑剂可以是构成热熔接性树脂层4的树脂所含的润滑剂渗出而形成的,也可以是在热熔接性树脂层4的表面涂布润滑剂而形成的。
另外,作为热熔接性树脂层4的厚度,可以根据是否存在粘接层5、和粘接层5的厚度等设定,只要能够发挥作为热熔接性树脂层的功能即可,没有特别限制,上限例如可以列举约100μm以下、优选列举约85μm以下、更优选列举60μm以下,下限例如可以列举约15μm以上、优选列举20μm以上,作为优选的范围,可以列举15~100μm左右、15~85μm左右、15~60μm左右、20~100μm左右、20~85μm左右、20~60μm左右、15~40μm左右。特别是例如在后述的粘接层5的厚度为10μm以上的情况下,作为热熔接性树脂层4的厚度,上限优选列举约85μm以下、更优选列举约60μm以下,下限例如优选列举约15μm以上、优选列举20μm以上,作为优选的范围,可以列举15~85μm左右、15~60μm左右、20~85μm左右、20~60μm左右。另外,例如在后述的粘接层5的厚度低于10μm时或未设置粘接层5时,作为热熔接性树脂层4的厚度,优选列举约20μm以上,更优选列举35~85μm左右。
[粘接层6]
在本发明的电池用包装材料中,粘接层6是为了将阻隔层3与热熔接性树脂层4牢固地粘接而根据需要在它们之间设置的层。
粘接层6由能够将阻隔层3与热熔接性树脂层4粘接的树脂形成。作为形成粘接层6所使用的树脂,可以使用其粘接机理、粘接剂成分的种类等与粘接剂层5中例示的粘接剂相同的物质。另外,作为形成粘接层6所使用的树脂,还可以使用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,粘接层6可以包含聚烯烃骨架,优选包含聚烯烃骨架。粘接层6包含聚烯烃骨架例如能够利用红外光谱法、气相色谱质谱法等进行分析,分析方法没有特别限定。例如,在利用红外光谱法测定马来酸酐改性聚烯烃时,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。但在酸改性度低时,有时峰变小而检测不出来。此时,能够利用核磁共振光谱法进行分析。
并且,从制成减薄电池用包装材料的厚度、并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6可以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,优选例示与热熔接性树脂层4中例示的羧酸改性聚烯烃、羧酸改性环状聚烯烃相同的物质。
另外,作为固化剂,只要是能够使酸改性聚烯烃固化即可,没有特别限定。作为固化剂,例如可以列举环氧系固化剂、多官能异氰酸酯系固化剂、碳化二亚胺系固化剂、噁唑啉系固化剂等。
环氧系固化剂只要为至少具有1个环氧基的化合物即可,没有特别限定。作为环氧系固化剂,例如可以列举双酚A二缩水甘油醚、改性双酚A二缩水甘油醚、酚醛清漆缩水甘油醚、甘油聚缩水甘油醚、聚甘油聚缩水甘油醚等环氧树脂。
多官能异氰酸酯系固化剂只要为具有2个以上异氰酸酯基的化合物即可,没有特别限定。作为多官能异氰酸酯系固化剂的具体例,可以列举异氟尔酮二异氰酸酯(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而成的产物、它们的混合物或与其他聚合物的共聚物等。
碳化二亚胺系固化剂只要为至少具有1个碳化二亚胺基(-N=C=N-)的化合物即可,没有特别限定。作为碳化二亚胺系固化剂,优选至少具有2个以上碳化二亚胺基的多碳化二亚胺化合物。
噁唑啉系固化剂只要为具有噁唑啉骨架的化合物即可,没有特别限定。作为噁唑啉系固化剂,具体可以列举株式会社日本触媒生产的Epocros系列等。
从利用粘接层6提高阻挡层3与热熔接性树脂层4的密合性等观点出发,固化剂可以由2种以上的化合物构成。
形成粘接层6的树脂组合物中的固化剂的含量优选处于0.1~50质量%左右的范围内,更优选处于0.1~30质量%左右的范围内,进一步优选处于0.1~10质量%左右的范围内。
关于粘接层6的厚度,只要能够发挥作为粘接层的功能即可,没有特别限制,在使用粘接剂层5中例示的粘接剂的情况下,优选列举1~10μm左右,更优选列举1~5μm左右。另外,在使用热熔接性树脂层4中例示的树脂的情况下,优选列举2~50μm左右,更优选列举10~40μm左右。另外,在为酸改性聚烯烃与固化剂的固化物的情况下,优选列举约30μm以下,更优选列举0.1~20μm左右,进一步优选列举0.5~5μm左右。其中,在粘接层6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,可以通过涂布该树脂组合物并利用加热等而使其固化,从而形成粘接层6。
[表面覆盖层]
在本发明的电池用包装材料中,以提高设计性等为目的,可以根据需要在基材层2的外侧(基材层2的与阻隔层3相反的一侧)设置表面覆盖层。在设置表面覆盖层时,表面覆盖层位于接合层1b与基材层2之间。
表面覆盖层例如可以由聚偏氯乙烯、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,表面覆盖层优选由双液固化型树脂形成。作为形成表面覆盖层的双液固化型树脂,例如可以列举双液固化型聚氨酯树脂、双液固化型聚酯树脂、双液固化型环氧树脂等。并且,表面覆盖层可以配合添加剂。
作为添加剂,例如可以列举粒径为0.5nm~5μm左右的微粒。添加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,添加剂的形状也没有特别限制,例如可以列举球状、纤维状、板状、不定形、中空球状等。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、苯胍胺、金、铝、铜、镍等。这些添加剂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。这些添加剂中,从分散稳定性和成本等的观点出发,优选列举二氧化硅、硫酸钡、氧化钛。另外,也可以对添加剂表面实施绝缘处理、高分散性处理等各种表面处理。
作为表面覆盖层中的添加剂的含量,没有特别限制,优选列举0.05~1.0质量%左右,更优选列举0.1~0.5质量%左右。
作为形成表面覆盖层的方法,没有特别限制,例如可以列举将形成表面覆盖层的双液固化型树脂涂布在基材层2的外侧的表面上的方法。在配合添加剂的情况下,向双液固化型树脂中添加添加剂并混合后进行涂布即可。
作为表面覆盖层的厚度,只要能够发挥作为表面覆盖层的上述功能即可,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。
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,只要能够得到将规定组成的各层叠层而成的叠层体即可,没有特别限制,可以列举如下方法:包括至少将树脂层1a、接合层1b、基材层2、阻隔层3和热熔接性树脂层4依次叠层的工序,接合层1b包含聚酯树脂,树脂层1a使用能够利用水性液体从基材层2剥离的树脂。
本发明的电池用包装材料的制造方法的一例如下。首先,形成树脂层1a、接合层1b、基材层2、粘接剂层5、阻隔层3依次叠层而成的叠层体(以下也记作“叠层体A”)。关于叠层体A的形成,具体而言,首先利用共挤出层压法等方法将树脂层1a、接合层1b和基材层2叠层。此时,如上所述例如形成树脂层1a与接合层1b的叠层结构,通过上述的接合层1b使树脂层1a与基材层2粘接,形成树脂层1a、接合层1b和基材层2的叠层体。并且,可是分别使膜状的树脂层1a上叠层的接合层1b的粘着性表面侧与膜状的基材层2压接,形成叠层体。
接着,将树脂层1a、接合层1b和基材层2的叠层体与阻隔层3叠层。该叠层例如可以通过如下方式的干式层压法进行:利用凹版涂敷法、辊涂法等涂布方法将用于形成粘接剂层5的粘接剂涂布在基材层2或根据需要表面经过化学法表面处理后的阻隔层3上并进行干燥,之后将该阻隔层3或基材层2叠层并使粘接剂层5固化。通过以上的工序,能够得到树脂层1a、接合层1b、基材层2、粘接剂层5、阻隔层3依次叠层而成的叠层体A。
接着,在叠层体A的阻隔层3上叠层热熔接性树脂层4。在阻隔层3上直接叠层热熔接性树脂层4的情况下,利用凹版涂敷法、辊涂法等方法在叠层体A的阻隔层3上涂布构成热熔接性树脂层4的树脂成分即可。另外,在阻隔层3与热熔接性树脂层4之间设有粘接层6的情况下,例如可以列举如下方法:(1)将粘接层6和热熔接性树脂层4在叠层体A的阻隔层3上共挤出而将其叠层的方法(共挤出层压法);(2)单独地形成粘接层6和热熔接性树脂层4叠层而得到的叠层体,利用热层压法将其叠层在叠层体A的阻隔层3上的方法;(3)利用挤出法或进行溶液涂覆、并在高温下干燥再进行烧结的方法等,在叠层体A的阻隔层3上叠层用于形成粘接层6的粘接剂,利用热层压法在该粘接层6上叠层预先成膜为片(膜)状的热熔接性树脂层4的方法;(4)使熔融的粘接层6流入叠层体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,同时隔着粘接层6将叠层体A与热熔接性树脂层4贴合的方法(夹层层压法)等。
其中,将树脂层1a和接合层1b叠层的顺序没有特别限制,例如可以使基材层2与阻隔层3叠层,之后在基材层2侧的表面叠层接合层1b和树脂层1a。并且,在将热熔接性树脂层4等叠层之后,最后在基材层2侧叠层接合层1b和树脂层1a,得到电池用包装材料。
在设置表面覆盖层的情况下,例如在基材层2的与阻隔层3相反一侧的表面叠层表面覆盖层,之后在表面覆盖层上叠层接合层1b和树脂层1a。表面覆盖层例如可以通过在基材层2的表面涂布形成表面覆盖层的上述树脂而形成。其中,在基材层2的表面叠层阻隔层3的工序、和在基材层2的表面叠层表面覆盖层的工序的顺序没有特别限制。例如,可以在基材层2的表面形成表面覆盖层,之后,在基材层2的与表面覆盖层相反一侧的表面形成阻隔层3。
如上所述操作,形成由树脂层1a/接合层1b/根据需要设置的表面覆盖层/基材层2/根据需要设置的粘接剂层5/根据需要单侧表面或两侧表面实施了化学法表面处理的阻隔层3/根据需要设置的粘接层6/热熔接性树脂层4构成的叠层体。为了使根据需要设置的粘接剂层5和粘接层6的粘接性牢固,还可以进一步实施热辊接触式、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,例如可以列举在150~250℃进行1~5分钟。
在本发明的电池用包装材料中,为了使制膜性、叠层化加工、最终制品2次加工(包装化、压纹成型)适应性等提高或稳定化,可以根据需要对构成叠层体的各层实施电晕放电处理、喷砂处理、氧化处理、臭氧处理等表面活化处理。例如,通过对基材层的至少一侧表面实施电晕放电处理,能够使制膜性、叠层化加工、最终制品2次加工适应性等提高或稳定化
另外,在本发明中,准备具有树脂层1a和接合层1b的上述的电池用包装材料,进行使用水性液体将树脂层1a从叠层体剥离的剥离工序,由此制造树脂层1a被剥离了的电池用包装材料。关于将树脂层1a从叠层体剥离的方法,如上所述使水性液体在接合层1b上附着即可。
并且,在本发明的电池用包装材料的制造方法中,在该剥离工序之后,可以进一步包括对构成电池用包装材料的叠层体的基材层2侧的表面实施利用油墨的印刷的印刷工序。由此,能够适当地制造基材层2侧的表面实施了印刷的电池用包装材料。即,本发明的电池用包装材料适合用于使用水性液体将树脂层1a剥离、对基材层2侧的表面实施利用油墨的印刷的用途。
另外,如后所述,从电池用包装材料剥离树脂层1a的工序、以及印刷工序可以在使用电池用包装材料的电池的制造工序中进行。将具有树脂层1a和接合层1b的本发明的电池用包装材料供于利用模具的成型,之后进行该剥离工序和印刷工序,由此,能够适当地发挥树脂层1a和接合层1b所带来的提高成型性的效果。例如从电池的识别性等的观点出发,有时在电池的外侧实施印字。本发明的电池用包装材料还适合用于如下用途:在实施印字之前,能够有效地抑制电池用包装材料的基材层2侧的表面的特性劣化,在实施印字时,通过使用水性液体将树脂层1a从叠层体剥离,能够使作为印字面的电池用包装材料的基材层2侧的表面容易地露出,对基材层2或表面覆盖层的表面实施利用油墨的印刷。并且,将具有树脂层1a和接合层1b的本发明的电池用包装材料供于利用模具的成型,之后使用水性液体将树脂层1a从叠层体剥离,从而具备树脂层1a抑制阻隔层3针孔的效果、和抑制基材层2或表面覆盖层的表面被模具划伤的效果,能够适当地获得提高成型性的效果。另外,在使用具有树脂层1a和接合层1b的本发明的电池用包装材料使热熔接性树脂层4热熔接的情况下,能够通过利用树脂层1a的保护有效地抑制因高温、高压而引起的基材层2或表面覆盖层的劣化。但将树脂层1a剥离的时机和目的并不限定于这些。
作为利用油墨的印刷法,没有特别限制,例如优选移印、喷墨印刷等。其中,移印是如下的印刷方法。首先,使油墨流入刻有需要印字的图案的平板的凹部。接着,从该凹部之上按压硅胶垫,使油墨转移到硅胶垫上。接着,使转移到硅胶垫表面的油墨转印到印刷对象物上,在印刷对象物上形成印字。在这种移印中,使用具有弹性的硅胶垫等将油墨转印到印刷对象物,因而在成型后的电池用包装材料的表面上也容易印刷,具有能够在利用电池用包装材料将电池元件封装后在电池上印字的优点。并且,在喷墨印刷中也具有同样的优点。
4.电池用包装材料的用途
本发明的电池用包装材料作为用于密封并收纳正极、负极、电解质等电池元件的包装体使用。即,在由本发明的电池用包装材料形成的包装体中收纳有至少具备正极、负极和电解质的电池元件,制成电池。
具体而言,利用本发明的电池用包装材料,将至少具备正极、负极和电解质的电池元件在与上述正极和负极各自连接的金属端子向外侧突出的状态下、以能够在电池元件的边缘形成凸缘部(热熔接性树脂层彼此相接触的区域)的方式进行覆盖,将上述凸缘部的热熔接性树脂层彼此热封来进行密封,由此能够提供使用了电池用包装材料的电池。此外,在使用本发明的电池用包装材料收纳电池元件时,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)的方式使用。在使用具有树脂层1a和接合层1b的本发明的电池用包装材料使热熔接性树脂层4发生了热熔接后的情况下,能够通过利用树脂层1a的保护,有效地抑制因高温、高压而引起的基材层2或表面覆盖层的劣化。在本发明的电池用包装材料中,能够在使热熔接性树脂层4热熔接后将树脂层1a剥离。
由本发明的电池用包装材料形成的包装体也可以通过将1片电池用包装材料折曲、并将相对的热熔接性树脂层的边缘部热封而形成,还可以通过将2片电池用包装材料以热熔接性树脂层彼此相对的方式重叠、并将边缘部热封而形成。另外,在使用2片电池用包装材料的情况下,可以仅一方使用本发明的电池用包装材料,也可以双方都使用本发明的电池用包装材料。并且,对应于需要保护基材层2侧表面的所希望的时机,可以先从一方的电池用包装材料剥离树脂层1a,也可以在同一时机从双方的电池用包装材料剥离树脂层1a。
并且,本发明的电池可以是树脂层1a被剥离后的电池。这样的电池例如可以通过如下方法制造,该方法包括:在由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的工序;和使用水性液体,将上述树脂层1a从包装体剥离的剥离工序。关于将树脂层1a从叠层体剥离的方法的具体例,与上述的方法同样。
并且,在本发明的电池的制造方法中,在剥离工序之后,可以进一步包括在构成电池用包装材料的包装体的基材层2侧的表面实施利用油墨的印刷的印刷工序。由此,能够适当地制造电池的外侧实施了印刷的电池。特别是在电池的制造工序中,通过在剥离工序之后立即设计印刷工序,能够对于直至制造电池和电池用包装材料时的印刷工序之前由树脂层1a有效地抑制外侧表面(将树脂层1a剥离后作为电池的外侧表面的基材层2或表面覆盖层的表面)的特性劣化的电池,适当地实施印刷。
在本发明中,虽然树脂层1a能够剥离,但也可以以树脂层1a未剥离的电池的形态直接利用。
在从具有树脂层1a和接合层1b的电池剥离树脂层1a的情况下,能够在所希望的时机将树脂层1a剥离。通过将树脂层1a从电池剥离,散热性提高,因而在需要提高电池的散热性的情况下,适合以将树脂层1a剥离提高了散热性的电池的形态使用。并且,通过将树脂层1a从电池剥离,能够减薄电池的厚度,因而在需要使电池变薄的情况下,适合以将树脂层1a剥离减小了厚度的电池的形态使用。将树脂层1a从电池剥离的时机和目的并不限定于这些。并且,关于将树脂层1a从电池剥离的方法,如上所述使水性液体在接合层1b附着即可。
本发明的电池用包装材料可以用于一次电池、二次电池的任意电池,优选二次电池。本发明的电池用包装材料所适用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(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合适的适用对象,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地对本发明进行说明。但是,本发明并不限定于实施例。
<电池用包装材料的制造>
(实施例1)
利用共挤出将聚对苯二甲酸乙二醇酯膜与尼龙膜叠层,进行双轴拉伸,准备叠层膜。在该叠层膜中,双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(厚度5μm)与双轴拉伸尼龙膜(厚度20μm)之间,利用由聚酯树脂(聚(四亚甲基醚)二醇系树脂)构成的接合层(厚度1μm)粘接。该叠层膜是树脂层/接合层/基材层依次叠层的叠层体,是在树脂层/接合层/基材层的3层共挤出之后实施了双轴拉伸的叠层体。并且,该叠层膜中配合有紫外线吸收剂(TINUVIN326)、光稳定剂(TINUVIN 770)和抗氧化剂(Irganox 1330、Irganox 1098、Irganox 1010)。接着,通过干式层压法在基材层的表面叠层作为阻隔层的铝合金箔(厚度40μm)。具体而言,在表面形成有耐酸性覆膜的铝合金箔的一侧表面涂布双液型聚氨酯粘接剂(多元醇化合物和芳香族异氰酸酯系化合物),在铝合金箔的表面形成粘接剂层(厚度3μm)。接着,利用干式层压法将阻隔层上的粘接剂层与基材层叠层之后,实施熟化处理,由此制作树脂层/接合层/基材层/粘接剂层/阻隔层依次叠层而成的叠层体。其中,作为阻隔层使用的铝箔具有包含氧化铈和磷酸盐的的耐酸性覆膜。
接着,在所得到的叠层体地阻隔层之上(耐酸性覆膜的表面)涂布由具有羧基的非结晶性聚烯烃树脂和多官能异氰酸酯化合物构成的粘接剂(固化后的厚度为2μm),使其干燥,使所得到的叠层体的阻隔层侧和未拉伸聚丙烯膜(厚度80μm)在热辊间通过而使其粘接,从而在阻隔层上叠层粘接层/热熔接性树脂层。接着,使所得到的叠层体熟化,从而得到双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(5μm)/接合层(1μm)/双轴拉伸尼龙膜(20μm)/粘接剂层(3μm)/阻隔层(40μm)/粘接层(2μm)/未拉伸聚丙烯膜(80μm)依次叠层的电池用包装材料。将电池用包装材料的层结构示于表1。
(比较例1)
作为树脂层、接合层和基材层的叠层体,准备作为树脂层的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(厚度12μm)与作为基材层的拉伸尼龙膜(厚度15μm)由双液型聚氨酯粘接剂(多元醇化合物和芳香族异氰酸酯系化合物、厚度3μm)粘接的叠层体。接着,与实施例1同样操作,利用干式层压法在基材层的表面叠层作为阻隔层的铝合金箔(厚度40μm),制作树脂层/接合层/基材层/粘接剂层/阻隔层依次叠层的叠层体。在铝合金箔的表面形成的耐酸性覆膜通过利用辊涂法在铝合金箔的两面涂布包括酚醛树脂、氟化铬化合物和磷酸的处理液使得铬的涂布量达到10mg/m2(干燥质量),并进行烧结而形成。接着,利用共挤出层压法将作为粘接层的酸改性聚丙烯(厚度40μm)和作为热熔接性树脂层的聚丙烯(厚度40μm)叠层,从而得到树脂层/接合层/基材层/粘接剂层/阻隔层/粘接层/热熔接性树脂层依次叠层的电池用包装材料。具体的叠层结构如表1所示。
(比较例2)
作为树脂层、接合层和基材层的叠层体,准备作为树脂层的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(厚度12μm)和作为基材层的拉伸尼龙膜(厚度15μm)由双液型聚氨酯粘接剂(多元醇化合物和芳香族异氰酸酯系化合物、厚度3μm)粘接的叠层体。接着,与实施例1同样操作,利用干式层压法在基材层的表面叠层作为阻隔层的铝合金箔(厚度40μm),制作树脂层/接合层/基材层/粘接剂层/阻隔层依次叠层的叠层体。在铝合金箔的表面形成的耐酸性覆膜与比较例1同样。接着,在所得到的叠层体的阻隔层之上(耐酸性覆膜的表面)涂布由具有羧基的非结晶性聚烯烃树脂和多官能异氰酸酯化合物构成的粘接剂(固化后的厚度3μm),使其干燥,使所得到的叠层体地阻隔层侧和未拉伸的无规聚丙烯膜(厚度80μm)在热辊间通过而使其粘接,从而得到树脂层/接合层/基材层/粘接剂层/阻隔层/粘接层/热熔接性树脂层依次叠层的电池用包装材料。具体的叠层结构如表1所示。
(比较例3)
利用干式层压法在作为基材层的拉伸尼龙膜(厚度25μm)的表面叠层作为阻隔层的铝合金箔(厚度40μm),制作基材层/粘接剂层/阻隔层依次叠层的叠层体。在铝合金箔的表面形成的耐酸性覆膜与比较例1同样。接着,与比较例1同样操作,利用共挤出层压法叠层作为粘接层的酸改性聚丙烯(厚度23μm)和作为热熔接性树脂层的聚丙烯(厚度23μm)。接着,使叠层作为树脂层的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(厚度50μm)和由有机硅树脂(有机硅系弹性体)构成的接合层(厚度1μm)而成的树脂层的接合层侧、与上述制成的叠层体的基材层侧贴合,得到树脂层/接合层/基材层/粘接剂层/阻隔层/粘接层/热熔接性树脂层依次叠层的电池用包装材料。具体的叠层结构如表1所示。
(比较例4)
在比较例3中,除了未在基材层上叠层树脂层和接合层以外,与比较例3同样操作,得到基材层/粘接剂层/阻隔层/粘接层/热熔接性树脂层依次叠层的电池用包装材料。具体的叠层结构如表1所示。
<紫外线吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂的分析>
不使用溶剂将实施例1的电池用包装材料的基材层与阻隔层之间以物理的方式剥离10g左右。接着,对于树脂层、接合层和基材层的叠层体,为了提高各层中的添加剂成分的提取效率,与不锈钢制网一起卷绕以减小各层间的密合,进行提取。接着,提取溶剂使用氯仿,进行索格利特提取10小时,提取添加剂成分。蒸馏除去溶剂之后,溶解在测定溶剂中供于分析。在GC/MS中检出了Irganox 1330、Irganox 1098、TINUVIN326、TINUVIN770。在HPLC中检出了Irganox 1010。
[利用GC/MS(气相色谱质谱)的分析]
(装置、测定条件)
装置:株式会社岛津制作所生产的气相色谱GC/MS-QP2010 Ultra
柱:Frontier Laboratories Ltd.生产的UltraALLOY+-1(MS/HT)、df=0.15μm、0.25mmI.D.×15m
柱温:80~390℃11℃/min hold
载气:He 1.1mL/min
注入法:分流法
注入量:1μL
离子法:EI法70eV
试样调制:溶解于2mL的氯仿/甲醇(1/1,v/v)混合溶剂
[利用HPLC(液相色谱)的分析]
(装置、测定条件)
装置:日本分光生产的HPLC PU-2085型
柱:UnisonUK-C18 3μm、4.6mmI.D.×100mm
柱温:80~390℃11℃/min hold
载气:He 1.1mL/min
注入法:分流法1:12
注入量:1μL
定量法:绝对校准曲线法
测定试样:溶解于2mL的氯仿/甲醇(1/1,v/v)混合溶剂
<紫外线吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂的含量的测定>
对于实施例1的电池用包装材料,与上述的<紫外线吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂的分析>同样操作,从树脂层、接合层和基材层的叠层体提取添加剂成分,溶解于测定溶剂,准备样品。对所得到的样品,利用以下的气相色谱(GC)和液相色谱(HPLC)测定紫外线吸收剂、光稳定剂和抗氧化剂的含量。结果,通过HPLC确定含有370ppm的Irganox 1098、60ppm的TINUVIN326、30ppm的Irganox 1010、130ppm的Irganox 1330。并且,通过GC确认含有140ppm的TINUVIN 770。
[利用GC(气相色谱)的含量测定]
(装置、测定条件)
装置:株式会社岛津制作所生产的气相色谱GC-2010
柱:株式会社岛津制作所生产的MXT-1、df=0.15μm、0.25mmI.D.×15m
柱温:80~390℃11℃/min hold
载气:He 1.1mL/min
注入法:分流法1:12
注入量:1μL
定量法:绝对校准曲线法
测定试样:溶解于2mL的氯仿/甲醇(1/1,v/v)混合溶剂
[利用HPLC(液相色谱)的含量测定]
(装置、测定条件)
装置:日本分光生产的HPLC PU-2085型
柱:UnisonUK-C18 3μm、4.6mmI.D.×100mm
柱温:80~390℃11℃/min hold
载气:He 1.1ml/min
注入法:分流法1:12
注入量:1μL
定量法:绝对校准曲线法
测定试样:溶解于2mL的氯仿/甲醇(1/1;v/v)混合溶剂
<附着有水的状态下的剥离强度的测定>
对于实施例1和比较例1~3中得到的各电池用包装材料,按照以下的测定方法测定位于最表面的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的基材层侧表面附着有水的状态下该聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的剥离强度。将电池用包装材料裁切成100mm(MD)×15mm(TD)的矩形,作为试验样品。在温度25℃、相对湿度50%和大气压(1atm)的环境下,首先,使试验样品的树脂层和接合层的端部附着35%盐酸,如图4的示意图所示,在MD的方向上将树脂层剥离30mm左右。将试验样品上附着的盐酸拭去,直接进行干燥。接着,使用滴管,使树脂层剥离后的部分(树脂层与基材层侧表面之间的接合层1b)附着蒸馏水(W)。此时,在树脂层与基材层侧表面的边界部分,使蒸馏水(W)在整个TD方向上附着。接着,使用拉伸试验机(例如岛津制作所生产的AUTOGRAPH),在夹具间距离50mm、剥离速度50mm/min、剥离角180°的测定条件下,将树脂层1a从基材层的表面剥离,将夹具间距离达到57mm时的剥离强度作为附着有蒸馏水的状态下的剥离强度(N/15mm)。将结果示于表1。其中,剥离强度的测定中使用的拉伸试验机的检测极限值的下限为0.3N/15mm。
<未附着水的状态下的剥离强度的测定>
除了不使用滴管使树脂层剥离后的部分(树脂层与基材层侧表面之间的接合层1b)附着蒸馏水以外,在与上述的<附着有水的状态下的剥离强度的测定>相同的测定条件下,将树脂层从基材层的表面剥离,将夹具间距离达到57mm时的剥离强度作为未附着水的状态下的剥离强度(N/15mm)。将结果示于表1。
<成型性的评价>
裁切上述得到的各电池用包装材料,制作150mm(TD)×100mm(MD)的长方形片,将其作为试验样品。其中,电池用包装材料的MD对应于铝合金箔的轧制方向,电池用包装材料的TD对应于铝合金箔的TD。铝合金箔的轧制方向由铝合金箔的轧制痕迹确认。模具使用由30mm(MD)×50mm(TD)的矩形的阳模(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所规定的、最大高度粗糙度(Rz的称呼值)为1.6μm)和与该阳模的间隔为0.5mm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所规定的、最大高度粗糙度(Rz的称呼值)为3.2μm)构成的直线模具。将上述试验样品以热熔接性树脂层侧位于阳模侧的方式载置在阴模上。分别以0.1mPa的面压按压该试验样品,以达到5.0mm的成型深度,进行冷轧成型(拉入1次成型)。实施例1和比较例1~3的试验样品以树脂层和接合层叠层的状态成型。对于冷轧成型后的样品,目测确认成型部是否形成有褶皱。将结果示于表1。
<在基材层表面上的印字性评价>
通过移印,在上述的<附着有水的状态下的剥离强度的测定>中剥离了树脂层的试验样品的基材层的表面印刷图案。其中,在比较例4中,不设置树脂层和接合层,因而,通过移印直接在基材层的表面印刷图案。移印机使用MISHIMA CORPORATION生产的SPACE PAD6GX,油墨使用Navitas CO.,LTD.生产的UV油墨PJU-A黑色。另外,利用AS ONECorporation生产的便携UV灯SUV-4以紫外线波长:254nm从10cm的距离照射UV 30秒,使油墨固化。按照以下基准评价印字性。其中,印字适合性测定在24℃、相对湿度50%的环境下进行。将结果示于表1。
A:印字的脱印在2.5%以下
B:印字的脱印大于2.5%且在5%以下
C:印字的脱印大于2.5%
<热熔接时的基材层的劣化的评价>
对于实施例1和比较例1~4中得到的各电池用包装材料,分别以热熔接性树脂层彼此相对的方式对折,使用经过加热的密封棒(金属板)从基材层侧夹入,使热熔接性树脂层彼此热熔接。热熔接的条件设定为:密封棒的加热温度220℃、面压1.0mPa、时间1秒钟。从热熔接后的各电池用包装材料的树脂层上观察基材层,按照以下基准进行评价。将结果示于表1。
A:基材层未见熔融、变形、变色、发泡等
C:基材层可见熔融、变形、变色、发泡等
<热熔接后的树脂层的剥离性的评价>
将上述的<热熔接时的基材层的劣化的评价>中得到的热熔接后地各电池用包装材料作为试验样品,与上述的<附着有水的状态下的剥离强度的测定>同样操作,在温度25℃、相对湿度50%和大气压(1atm)的环境下,首先,使试验样品的树脂层和接合层的端部附着35%盐酸,在MD的方向上将树脂层剥离30mm左右。将试验样品上附着的盐酸拭去,直接进行干燥。接着,使用滴管,使树脂层剥离后的部分(树脂层与基材层侧表面之间的接合层1b)附着蒸馏水(W)。此时,在树脂层与基材层侧表面的边界部分,使蒸馏水(W)在整个TD方向上附着。接着,对于各个试验样品,用手指夹住树脂层,判断是否能够将树脂层从基材层剥离,将结果示于表1。
<热熔接前的树脂层的剥离性的评价>
除了将热熔接前的各电池用包装材料作为试验样品以外,与上述的<热熔接后的树脂层的剥离性的评价>同样操作,评价热熔接前的树脂层的剥离性。将结果示于表1。
[表1]
在表1所示的叠层结构中,PET意指聚对苯二甲酸乙二醇酯层,Ny意指尼龙层,AD意指接合层,DL意指通过干式层压法形成的粘接剂层,ALM意指铝合金箔,PPa意指酸改性聚丙烯层,CPP意指未拉伸聚丙烯层,PP意指聚丙烯层。另外,叠层结构的各层后所记载的数值意指厚度(μm),例如“PET(12)”意指“厚度12μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯层”。另外,剥离强度在0.3N/15mm以下的结果表示剥离强度在检测极限值以下。
在树脂层设有包含聚酯树脂的接合层的实施例1中,在未附着水的状态下的剥离强度高,在附着有水的状态下的剥离强度非常低。因此,能够在附着有水的状态下容易地将树脂层剥离。并且,即使在将树脂层与接合层叠层后的状态下进行成型,成型后也没有褶皱,外观良好。并且,即使在将树脂层与接合层叠层后的状态下进行热熔接,基材层也看不到劣化,能够通过在热熔接前后使树脂层和接合层的端面附着水而将树脂层容易地剥离。根据该结果可以说,使用水性液体将树脂层从叠层体剥离时的剥离强度在1.0N/15mm以下时,能够很好地将树脂层剥离;在0.5N/15mm以下时,能够更好地将树脂层剥离。
另一方面,在使用聚氨酯树脂作为接合层的比较例1、2中,未附着水的状态下的剥离强度和附着有水的状态下的剥离强度都高。因此,即使在附着有水的状态下也难以将树脂层剥离。另外,即使在将树脂层与接合层叠层后的状态下进行成型,成型后也没有褶皱,即使进行热熔接也看不到劣化,但是,在热熔接前后即使树脂层和接合层的端面附着水也无法将树脂层剥离。可以认为这是由于聚氨酯树脂的剥离强度因热熔接的热量而进一步升高、更加难以剥离的缘故。
在使用有机硅树脂作为接合层的比较例3中,未附着水的状态下的剥离强度和附着有水的状态下的剥离强度都低。因此,即使在未附着水的状态下也能够容易地将树脂层剥离,在叠层有保护层的状态下进行成型时,存在褶皱,外观不良。
在未设置保护层的比较例4中,基材层因进行热熔接而熔融,尼龙树脂附着在热熔接所使用的密封棒上。
符号说明
1:保护层;
1a:树脂层;
1b:接合层;
2:基材层;
3:阻隔层;
4:热熔接性树脂层;
5:粘接剂层;
6:粘接层;
10:电池用包装材料;
W:水。
Claims (9)
1.一种电池用包装材料,其特征在于:
由至少依次包括树脂层、接合层、基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,
所述接合层包含聚酯树脂,
所述树脂层能够使用水性液体从所述叠层体剥离。
2.如权利要求1所述的电池用包装材料,其特征在于:
在温度25℃、相对湿度50%和大气压的环境下,在所述接合层未附着水的状态下,将所述树脂层从所述叠层体剥离时的剥离强度在2.0N/15mm以上,并且,
在温度25℃、相对湿度50%和大气压的环境下,在使用所述水性液体将所述树脂层从所述叠层体剥离时的剥离强度在1.0N/15mm以下,
所述水性液体是水。
3.如权利要求1或2所述的电池用包装材料,其特征在于:
在所述叠层体的所述树脂层侧的表面存在润滑剂。
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:
所述树脂层、接合层和基材层中的至少1层包含紫外线吸收剂。
5.如权利要求4所述的电池用包装材料,其特征在于:
所述紫外线吸收剂为苯并三唑系紫外线吸收剂。
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:
所述树脂层、接合层和基材层中的至少1层包含光稳定剂。
7.如权利要求6所述的电池用包装材料,其特征在于:
所述光稳定剂为受阻胺系光稳定剂。
8.一种电池用包装材料的制造方法,其特征在于:
包括至少将树脂层、接合层、基材层、阻隔层和热熔接性树脂层依次叠层而得到叠层体的工序,
所述接合层包含聚酯树脂,
所述树脂层利用能够使用水性液体从所述叠层体剥离的树脂层。
9.一种电池,其特征在于:
在由权利要求1~7中任一项所述的电池用包装材料形成的包装体中收纳有至少包括正极、负极和电解质的电池元件。
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