CN114902472A - 蓄电装置用外包装材料、其制造方法和蓄电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的蓄电装置用外包装材料由至少依次具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,上述阻隔层包含满足Si:0.5质量%以下、Fe:0.2质量%以上2.0质量%以下、Mg:0.1质量%以上5.0质量%以下的组成的铝合金箔。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电装置用外包装材料、其制造方法和蓄电装置。
背景技术
目前,已开发了各种类型的蓄电装置,在所有的蓄电装置中,为了封装电极和电解质等蓄电装置元件,包装材料(外包装材料)已成为不可或缺的部件。目前,作为蓄电装置用外包装材料,大多使用金属制的外包装材料。
另一方面,近年来随着电动汽车、混合动力电动汽车、个人电脑、照相机、手机等的高性能化,对于蓄电装置,要求各种各样的形状,并且要求薄型化和轻量化。然而,利用目前大多使用的金属制的蓄电装置用外包装材料,难以应对形状的多样化,并且存在轻量化也有限这样的缺点。
因此,近年来,作为容易加工成各种各样的形状并且能够实现薄型化和轻量化的蓄电装置用外包装材料,提案了将基材/铝合金箔层/热熔接性树脂层依次叠层而成的膜状的外包装材料(例如参照专利文献1)。
在这样的膜状的外包装材料中,通常通过冷轧成型而形成凹部,在由该凹部形成的空间内配置电极和电解液等蓄电装置元件后,使热熔接性树脂层彼此热熔接,由此能够得到在外包装材料的内部收纳有蓄电装置元件的蓄电装置。
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
发明所要解决的技术问题
从提高蓄电装置的能量密度的观点等考虑,对于膜状的外包装材料,要求通过成型而形成深的凹部。因此,对于蓄电装置用外包装材料所使用的铝合金箔,要求高的成型性。
作为成型性优异的铝合金箔,已知有Al-Fe合金系的软质铝合金箔。作为这样的软质铝合金箔的具体例,例如已知有具有JIS H4160﹕1994A8021H-O所规定的组成、JISH4160﹕1994A8079H-O所规定的组成、JIS H4000﹕2014A8021P-O所规定的组成或JISH4000﹕2014A8079P-O所规定的组成的铝合金箔。
另一方面,在蓄电装置用外包装材料的成型工序、将蓄电装置元件收纳在蓄电装置用外包装材料中并热封的工序、以及使热封后的部分弯曲的工序等中,外部端子和蓄电装置用外包装材料的铝合金箔因异物而短路,或者外部端子和蓄电装置用外包装材料的铝合金箔因热封时的压力不均匀而接近或接触从而短路,并且位于最内层的热熔接性树脂层产生微细的裂纹或针孔时,蓄电装置用外包装材料的铝合金箔与外部端子之间会因浸透至热熔接性树脂层中的电解液而通电,有铝合金箔与电解液中的锂离子发生合金化腐蚀的可能性(特别是铝合金箔和负极端子因电解液而短路时,铝合金箔容易发生腐蚀)。铝合金箔发生腐蚀时,会发生铝合金箔膨胀等不良情况,从而导致蓄电装置的性能变差。
在这样的状况下,本发明的目的在于:提供一种至少将基材层、包含铝合金箔层的阻隔层和热熔接性树脂层依次叠层而成的蓄电装置用外包装材料,该蓄电装置用外包装材料的成型性优异,并且能够有效地抑制在附着有电解液的状态下发生通电时的铝合金箔的腐蚀。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述技术问题,本发明的发明人进行了精心研究。具体而言,对蓄电装置用外包装材料的阻隔层所使用的铝合金箔的组成进行反复研究,发现通过将Si、Mg和Fe的含量设定在规定的范围内,确保了蓄电装置用外包装材料的高的成型性,并且能够有效地抑制在附着有电解液的状态下发生通电时的腐蚀。
本发明是基于这些见解进一步反复研究而完成的发明。即,本发明提供如下所述的方式的发明。
一种蓄电装置用外包装材料,其由至少依次具有基材层、阻隔层、和热熔接性树脂层的叠层体构成,
上述阻隔层包含满足Si:0.5质量%以下、Fe:0.2质量%以上2.0质量%以下、Mg:0.1质量%以上5.0质量%以下的组成的铝合金箔。
发明效果
利用本发明,能够提供一种至少将基材层、包含铝合金箔层的阻隔层和热熔接性树脂层依次叠层而成的蓄电装置用外包装材料,该蓄电装置用外包装材料的成型性优异,并且能够有效地抑制在附着有电解液的状态下发生通电时的铝合金箔的腐蚀。另外,利用本发明,还能够提供该蓄电装置用外包装材料的制造方法和蓄电装置。
附图说明
图1是表示本发明的蓄电装置用外包装材料的截面结构的一个例子的示意图。
图2是表示本发明的蓄电装置用外包装材料的截面结构的一个例子的示意图。
图3是表示本发明的蓄电装置用外包装材料的截面结构的一个例子的示意图。
图4是表示本发明的蓄电装置用外包装材料的截面结构的一个例子的示意图。
图5是用于对实施例中的耐腐蚀性的评价方法进行说明的示意图。
图6是表示铝合金箔的厚度方向的截面中的晶粒和第二相颗粒的示意图。
图7是对实施例1的铝合金箔的表面进行耐腐蚀性评价后观察得到的显微镜图像。
图8是对比较例1的铝合金箔的表面进行耐腐蚀性评价后观察得到的显微镜图像。
具体实施方式
本发明的蓄电装置用外包装材料的特征在于:其由至少依次具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,上述阻隔层包含满足Si:0.5质量%以下、Fe:0.2质量%以上2.0质量%以下、Mg:0.1质量%以上5.0质量%以下的组成的铝合金箔。根据本发明的蓄电装置用外包装材料,通过具有该构成,成型性优异,并且能够有效地抑制在附着有电解液的状态下发生通电时的铝合金箔的腐蚀。
以下,对本发明的蓄电装置用外包装材料、其制造方法和蓄电装置进行详细叙述。其中,在说明书中,“~”所示的数值范围是指“以上”、“以下”。例如,2~15mm的表述是指2mm以上15mm以下。
1.蓄电装置用外包装材料
例如图1至图4所示,本发明的蓄电装置用外包装材料10由至少依次具有基材层1、阻隔层3和热熔接性树脂层4的叠层体构成。在蓄电装置用外包装材料10中,基材层1为最外层侧,热熔接性树脂层4为最内层。在使用蓄电装置用外包装材料10和蓄电装置元件组装蓄电装置时,在使蓄电装置用外包装材料10的热熔接性树脂层4彼此相对的状态下使周缘部热熔接,在如此形成的空间内收纳蓄电装置元件。
本发明的蓄电装置用外包装材料的阻隔层3包含铝合金箔。即,本发明的蓄电装置用外包装材料的阻隔层3可以由铝合金箔构成。使用了后述的满足规定的组成的铝合金箔的本发明的蓄电装置用外包装材料,成型性优异,并且能够有效地抑制铝合金箔的腐蚀。
例如图2至图4所示,蓄电装置用外包装材料10在基材层1与阻隔层3之间,为了提高这些层间的粘接性等,根据需要可以具有粘接剂层2。另外,例如图3和图4所示,在阻隔层3与热熔接性树脂层4之间,为了提高这些层间的粘接性等,根据需要也可以具有粘接层5。另外,如图4所示,在基材层1的外侧(与热熔接性树脂层4侧相反侧),根据需要还可以设置表面覆盖层6等。
作为构成蓄电装置用外包装材料10的叠层体的厚度,没有特别限制,关于上限,从成本削减、能量密度提高等观点考虑,例如可以列举300μm以下、优选约180μm以下、约155μm以下;关于下限,从维持保护蓄电装置元件这样的蓄电装置用外包装材料的功能的观点考虑,优选列举约35μm以上、约45μm以上、约60μm以上;关于优选的范围,例如可以列举35~180μm左右、35~155μm左右、35~120μm左右、45~180μm左右、45~155μm左右、60~180μm左右、60~155μm左右。
另外,在蓄电装置用外包装材料中,对于后述的阻隔层3,通常可以判断其制造过程的MD(纵向,Machine Direction)和TD(横向,Transverse Direction)。例如在阻隔层3由铝合金箔构成的情况下,在铝合金箔的压延方向(RD:Rolling Direction)上,在铝合金箔的表面形成有所谓的被称为压延痕的线状的筋。压延痕沿着压延方向伸长,因此通过观察铝合金箔的表面,能够掌握铝合金箔的压延方向。另外,在叠层体的制造过程中,通常叠层体的MD与铝合金箔的RD一致,因此通过观察叠层体的铝合金箔的表面并特定铝合金箔的压延方向(RD),能够特定叠层体的MD。另外,叠层体的TD是与叠层体的MD垂直的方向,因此对于叠层体的TD也可以特定。
形成蓄电装置用外包装材料的各层
[基材层1]
在本发明中,基材层1是为了发挥作为蓄电装置用外包装材料的基材的功能等而设置的层。基材层1位于蓄电装置用外包装材料的外层侧。
对于形成基材层1的原材料,只要具有作为基材的功能、即至少具有绝缘性,就没有特别限制。基材层1例如可以使用树脂形成,树脂中可以含有后述的添加剂。
在基材层1由树脂形成的情况下,基材层1例如可以为由树脂形成的树脂膜,也可以涂布树脂而形成。树脂膜可以为未拉伸膜,也可以为拉伸膜。作为拉伸膜,可以列举单向拉伸膜、双向拉伸膜,优选双向拉伸膜。作为形成双向拉伸膜的拉伸方法,例如可以列举逐次双向拉伸法、吹胀法、同时双向拉伸法等。作为涂布树脂的方法,可以列举辊涂法、凹版涂布法、挤出涂布法等。
作为形成基材层1的树脂,例如可以列举聚酯、聚酰胺、聚烯烃、环氧树脂、丙烯酸树脂、氟树脂、聚氨酯、硅树脂、酚醛树脂等树脂、这些树脂的改性物。另外,形成基材层1的树脂可以为这些树脂的共聚物,也可以为共聚物的改性物。还可以为这些树脂的混合物。
作为形成基材层1的树脂,这些之中,优选列举聚酯、聚酰胺。
作为聚酯,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。另外,作为共聚聚酯,可以列举以对苯二甲酸乙二醇酯为重复单元的主体的共聚聚酯等。具体可以列举以对苯二甲酸乙二醇酯为重复单元的主体并与间苯二甲酸乙二醇酯聚合的共聚物聚酯(以下,参照聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸)乙二醇酯进行简写)、聚(对苯二甲酸/己二酸)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/磺基间苯二甲酸钠)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸钠)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/苯基-二羧酸)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/癸烷二甲酸)乙二醇酯等。这些聚酯可以单独使用1种,还可以将2种以上组合使用。
另外,作为聚酰胺,具体可以列举:尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙12、尼龙46、尼龙6与尼龙66的共聚物等脂肪族聚酰胺;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)等六亚甲基二胺-间苯二甲酸-对苯二甲酸共聚聚酰胺、聚酰胺MXD6(聚己二酰间苯二甲胺)等包含芳香族的聚酰胺;聚酰胺PACM6(聚双(4-氨基环己基)甲烷己二酰胺)等脂环式聚酰胺;以及使内酰胺成分、4,4’-二苯基甲烷-二异氰酸酯等异氰酸酯成分共聚而成的聚酰胺、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;它们的共聚物等聚酰胺。这些聚酰胺可以单独使用1种,还可以将2种以上组合使用。
基材层1优选包含聚酯膜、聚酰胺膜和聚烯烃膜中的至少1种,优选包含拉伸聚酯膜、拉伸聚酰胺膜和拉伸聚烯烃膜中的至少1种,进一步优选包含拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、拉伸聚对苯二甲酸丁二醇酯膜、拉伸尼龙膜、拉伸聚丙烯膜中的至少1种,进一步优选包含双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、双向拉伸聚对苯二甲酸丁二醇酯膜、双向拉伸尼龙膜、双向拉伸聚丙烯膜中的至少1种。
基材层1可以为单层,也可以由2层以上构成。在基材层1由2层以上构成的情况下,基材层1可以为利用粘接剂等叠层树脂膜而成的叠层体,也可以为将树脂共挤出而成2层以上的树脂膜的叠层体。另外,对于将树脂共挤出而成2层以上的树脂膜的叠层体,可以不进行拉伸而直接形成基材层1,也可以进行单向拉伸或双向拉伸后形成基材层1。
在基材层1中,作为2层以上的树脂膜的叠层体的具体例,可以列举聚酯膜与尼龙膜的叠层体、2层以上的尼龙膜的叠层体、2层以上的聚酯膜的叠层体等,优选拉伸尼龙膜与拉伸聚酯膜的叠层体、2层以上的拉伸尼龙膜的叠层体、2层以上的拉伸聚酯膜的叠层体。例如在基材层1为2层树脂膜的叠层体的情况下,优选聚酯树脂膜与聚酯树脂膜的叠层体、聚酰胺树脂膜与聚酰胺树脂膜的叠层体、或聚酯树脂膜与聚酰胺树脂膜的叠层体,更优选聚对苯二甲酸乙二醇酯膜与聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的叠层体、尼龙膜与尼龙膜的叠层体、或聚对苯二甲酸乙二醇酯膜与尼龙膜的叠层体。另外,例如从聚酯树脂在电解液附着于表面时不易变色等方面考虑,在基材层1为2层以上的树脂膜的叠层体的情况下,优选聚酯树脂膜位于基材层1的最外层。
在基材层1为2层以上的树脂膜的叠层体的情况下,可以利用粘接剂使2层以上的树脂膜叠层。关于优选的粘接剂,可以列举与后述的粘接剂层2所例示的粘接剂相同的粘接剂。其中,作为叠层2层以上的树脂膜的方法,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、挤出层压法、热层压法等,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,作为粘接剂,优选使用聚氨酯粘接剂。此时,作为粘接剂的厚度,例如可以列举2~5μm左右。另外,也可以在树脂膜上形成增粘涂层而进行叠层。增粘涂层可以列举与后述的粘接剂层2所例示的粘接剂相同的涂层。此时,作为增粘涂层的厚度,例如可以列举0.01~1.0μm左右。
另外,可以在基材层1的表面和内部的至少一方存在润滑剂、阻燃剂、防粘连剂、抗氧化剂、光稳定剂、赋粘剂、抗静电剂等添加剂。添加剂可以只使用1种,也可以将2种以上混合使用。
在本发明中,从提高蓄电装置用外包装材料的成型性的观点考虑,优选在基材层1的表面存在润滑剂。作为润滑剂,没有特别限制,优选可以列举酰胺系润滑剂。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、脂肪酸酯酰胺、芳香族双酰胺等。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,可以列举硬脂酰胺硬脂酸乙酯等。另外,作为芳香族酸双酰胺的具体例,可以列举间苯二亚甲基双硬脂酸酰胺、间苯二亚甲基双羟基硬脂酸酰胺、N,N’-二硬脂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。
在基材层1的表面存在润滑剂的情况下,作为其存在量,没有特别限制,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。
关于存在于基材层1的表面的润滑剂,可以是构成基材层1的树脂所含的润滑剂渗出的润滑剂,也可以是在基材层1的表面涂布的润滑剂。
关于基材层1的厚度,只要能够发挥作为基材的功能,就没有特别限制,例如可以列举3~50μm左右、优选10~35μm左右。在基材层1为2层以上的树脂膜的叠层体的情况下,作为构成各层的树脂膜的厚度,分别优选列举2~25μm左右。
[粘接剂层2]
在本发明的蓄电装置用外包装材料中,粘接剂层2是为了提高基材层1与阻隔层3的粘接性而根据需要设置于它们之间的层。
粘接剂层2由能够将基材层1和阻隔层3粘接的粘接剂形成。用于形成粘接剂层2的粘接剂没有限定,化学反应型、溶剂挥发型、热熔融型、热压型等都可以。另外,可以为双液固化型粘接剂(双液性粘接剂),也可以为单液固化型粘接剂(单液性粘接剂),还可以为不伴随固化反应的树脂。另外,粘接剂层2可以为单层,也可以为多层。
作为粘接剂所含的粘接成分,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、共聚聚酯等聚酯;聚醚;聚氨酯;环氧树脂;酚醛树脂;尼龙6、尼龙66、尼龙12、共聚聚酰胺等聚酰胺;聚烯烃、环状聚烯烃、酸改性聚烯烃、酸改性环状聚烯烃等聚烯烃系树脂;聚乙酸乙烯酯;纤维素;(甲基)丙烯酸树脂;聚酰亚胺;聚碳酸酯;尿素树脂、三聚氰胺树脂等氨基树脂;氯丁二烯橡胶、丁腈橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶等橡胶;有机硅树脂等。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,优选列举聚氨酯粘接剂。另外,作为这些粘接成分的树脂可以并用合适的固化剂,从而能够提高粘接强度。上述固化剂根据粘接成分所具有的官能团从多异氰酸酯、多官能环氧树脂、含噁唑啉基聚合物、聚胺树脂、酸酐等中选择合适的化合物。
作为聚氨酯粘接剂,例如可以列举包含含有多元醇化合物的主剂和含有异氰酸酯化合物的固化剂的聚氨酯粘接剂。优选列举以聚酯多元醇、聚醚多元醇和丙烯酸多元醇等多元醇为主剂并以芳香族系或脂肪族系的多异氰酸酯为固化剂的双液固化型的聚氨酯粘接剂。另外,作为多元醇化合物,优选使用除了重复单元末端的羟基以外在侧链也具有羟基的聚酯多元醇。通过粘接剂层2由聚氨酯粘接剂形成,能够对蓄电装置用外包装材料赋予优异的电解液耐受性,即使侧面附着电解液也能够抑制基材层1剥离。
另外,关于粘接剂层2,只要不损害粘接性,可以容许添加其它成分,可以含有着色剂或热塑性弹性体、赋粘剂、填料等。通过粘接剂层2含有着色剂,能够使蓄电装置用外包装材料着色。作为着色剂,可以使用颜料、染料等公知的着色剂。另外,着色剂可以只使用1种,也可以将2种以上混合使用。
只要是不损害粘接剂层2的粘接性的范围,颜料的种类就没有特别限定。作为有机颜料,例如可以列举偶氮系、酞菁系、喹吖啶酮系、蒽醌系、二噁嗪系、靛蓝-硫靛系、芘酮-苝系、异假吲哚系、苯并咪唑酮系等颜料;作为无机颜料,可以列举炭黑系、氧化钛系、镉系、铅系、氧化铬系、铁系等颜料,此外,还可以列举云母(mica)的微粉末、鱼鳞箔等。
在着色剂之中,为了使例如蓄电装置用外包装材料的外观成为黑色,优选炭黑。
作为颜料的平均粒径,没有特别限制,例如可以列举0.05~5μm左右、优选0.08~2μm左右。其中,颜料的平均粒径是利用激光衍射/散射式粒径分布测定装置测得的中值粒径。
作为粘接剂层2中的颜料的含量,只要蓄电装置用外包装材料能够被着色,就没有特别限制,例如可以列举5~60质量%左右、优选10~40质量%。
只要能够将基材层1和阻隔层3粘接,粘接剂层2的厚度就没有特别限制,关于下限,例如可以列举约1μm以上、约2μm以上;关于上限,可以列举约10μm以下、约5μm以下;关于优选的范围,可以列举1~10μm左右、1~5μm左右、2~10μm左右、2~5μm左右。
[着色层]
着色层是根据需要设置于基材层1与阻隔层3之间的层(省略图示)。在具有粘接剂层2的情况下,可以在基材层1与粘接剂层2之间、粘接剂层2与阻隔层3之间设置着色层。另外,也可以在基材层1的外侧设置着色层。通过设置着色层,能够使蓄电装置用外包装材料着色。
着色层例如可以通过将含有着色剂的油墨涂布在基材层1的表面、粘接剂层2的表面或阻隔层3的表面而形成。作为着色剂,可以使用颜料、染料等公知的着色剂。另外,着色剂可以只使用1种,也可以将2种以上混合使用。
作为着色层所含的着色剂的具体例,可以例示与[粘接剂层2]的栏所例示的着色剂相同的着色剂。
[阻隔层3]
在蓄电装置用外包装材料中,阻隔层3是至少抑止水分浸入的层。
本发明的蓄电装置用外包装材料的阻隔层3包含铝合金箔。
铝合金箔包含满足Si(硅):0.50质量%以下、Fe(铁):0.2质量%以上2.0质量%以下、Mg(镁):0.1质量%以上5.0质量%以下的组成的铝合金箔。铝合金箔的主要成分为Al(铝),例如92.10质量%以上由铝构成。
另外,在铝合金箔中,也可以含有除Si、Fe、Mg和Al以外的其它成分。作为其它成分,例如可以列举Mn(锰)、Cu(铜)、Cr(铬)、Zn(锌)等不可避免的杂质。铝合金箔中的不可避免的杂质例如分别为0.10质量%以下,并且合计为0.40质量%以下。其它成分可以为1种,也可以为2种以上。
在铝合金箔中,Fe在铸造时以Al-Fe系金属间化合物的形式结晶,在上述化合物的尺寸大的情况下,退火时成为再结晶的位点,因此具有使再结晶粒微细化的效果。Fe的含量低于下限(0.2质量%)时,粗大的金属间化合物的分布密度变低,晶粒微细化的效果低,最终的结晶粒径分布也不均匀。Fe的含量超过上限(2.0质量%)时,晶粒微细化的效果饱和,或者反而下降,进而铸造时所生成的Al-Fe系金属间化合物的尺寸变得非常大,铝合金箔的伸长率和压延性下降。因此,将Fe的含量定为上述范围0.2质量%以上2.0质量%以下。根据同样的理由,Fe的含量优选为下限0.5质量%,进而根据同样的理由,Fe的含量进一步优选为下限1.0质量%、上限1.8质量%。
在铝合金箔中,Mg与铝固溶,并能够通过固溶强化而提高铝合金箔的强度。另外,Mg由于容易与铝固溶,因此即使与Fe一起含有,金属间化合物粗大化以及成型性和压延性下降的危险性也低。Mg的含量低于下限(0.1质量%)时,强度的提高不充分;超过上限(5.0质量%)时,铝合金箔变硬,导致压延性下降、成型性下降。特别优选的下限为0.5质量%。Mg的含量超过5.0质量%时,铝合金箔变硬,成型性和压延性下降,但能够得到具有非常高的强度的铝合金箔。希望将Mg的含量设为超过0.5质量%且为4.5质量%以下的范围。另外,通过添加Mg,蓄电装置用外包装材料针对电解液的耐蚀性提高。机理的详细情况尚不明确,但Mg添加量越多,铝合金箔与电解液中的锂等越不易发生反应,能够抑制铝合金箔的微粉化或贯通孔的发生。
在铝合金箔中,就Si而言,只要微量,也有时为了提高铝合金箔的强度而添加,但在本发明中,超过0.5质量%时,铸造时所生成的Al-Fe-Si系金属间化合物的尺寸变大,铝合金箔的伸长率和成型性下降。因此,在铝合金箔的厚度薄的情况下,发生以金属间化合物为起点的断裂,压延性也下降。另外,向Mg含量多的合金中大量添加Si时,Mg-Si系析出物的生成量变多,可能因压延性下降或Mg的固溶量降低而导致强度降低。根据同样的理由,希望将Si的含量抑制为0.2质量%以下。Si含量的下限值优选为0.001质量%,更优选为0.005质量%。其中,Si的含量越低,越有成型性、压延性、晶粒的微细化程度以及延展性良好这样的倾向。
铝合金箔可以含有Cu、Mn等不可避免的杂质。关于这些杂质,例如希望分别为0.1质量%以下的含量。其中,作为本发明,上述不可避免的杂质的含量的上限并不限定于上述数值。但是,Mn因为不易与铝固溶,所以与Mg不同,不能期待通过固溶强化而大大提高铝合金箔的强度。另外,向Fe含量多的合金中大量添加Mn时,金属间化合物的粗大化或Al-Fe-Mn系的巨大金属间化合物生成的危险性变高,可能导致压延性和成型性下降。因此,Mn含量优选为0.1质量%以下。Mn含量更优选为0.08质量%以下。另外,Mn含量的下限值优选为0.001质量%,更优选为0.005质量%。
在本发明中,从制成成型性优异并且能够有效地抑制在附着有电解液的状态下发生通电时的腐蚀的蓄电装置用外包装材料的观点考虑,在铝合金箔中,优选满足Mn(锰):0.1质量%以下的组成,更优选满足Mn(锰):0.01质量%以上0.1质量%以下的组成,更优选满足Mn(锰):0.01质量%以上0.08质量%以下的组成。
作为铝合金箔的优选的组成,例如可以列举满足以下的具体例1、2的组成的铝合金箔。
·具体例1
Si为0.1质量%以上0.5质量%以下,Fe为0.2质量%以上2.0质量%以下,Mg为0.1质量%以上5.0质量%以下,Mn为0.05质量%以上0.1质量%以下,Cu为0.0质量%以上0.1质量%以下,Cr为0.0质量%以上0.1质量%以下,Zr为0.0质量%以上0.1质量%以下,其它的不可避免的杂质分别为0.05质量%以下,并且合计为0.15质量%以下,剩余部分为Al。
·具体例2
优选Si为0.1质量%以上0.5质量%以下,Fe为0.2质量%以上2.0质量%以下,Mg为0.1质量%以上5.0质量%以下,Mn为0.1质量%,Cu为0.0质量%,Cr为0.0质量%,Zr为0.0质量%,其它的不可避免的杂质分别为0.05质量%以下,并且合计为0.15质量%以下,剩余部分为Al。另外,铝合金箔的Si为0.5质量%以下,Fe为0.2质量%以上2.0质量%以下,Mg为0.1质量%以上5.0质量%以下,Mn为0.1质量%,Cu为0.0质量%,Cr为0.0质量%,Zr为0.0质量%,其它的不可避免的杂质分别为0.05质量%以下,并且合计为0.15质量%以下,剩余部分为Al。
为了相对于现有的JIS A8079或8021等的铝合金箔,显著提高耐冲击性和穿刺强度,铝合金箔的拉伸强度优选为100MPa以上,更优选为200MPa以上。拉伸强度的上限值优选为350MPa。另外,拉伸强度优选为200MPa以上350MPa以下,更优选为200MPa以上310MPa以下。其中,拉伸强度越高,成型性越低,因此在重视成型性的情况下,最好是抑制拉伸强度。从提高蓄电装置用外包装材料的成型性的观点考虑,关于上述铝合金箔,基于JIS Z2241﹕2011的规定,对JIS5号试验片进行测定得到的拉伸强度优选为100MPa以上180MPa以下。该拉伸强度具体按照实施例所记载的方法进行测定。铝合金箔的拉伸强度可以通过组成的选定和晶粒尺寸的最佳化而达成。
铝合金箔的伸长率对成型性的影响因其成型方法而大幅度地不同,另外,成型性并不只由伸长率决定。在对使用铝合金箔的外包装材料进行鼓凸加工时,铝合金箔的伸长率越高,对成型越有利。关于上述铝合金箔,基于JIS Z2241﹕2011的规定,对JIS5号试验片进行测定得到的伸长率优选为10%以上,更优选为15%以上。伸长率的上限值优选为40%,更优选为30%。另外,伸长率优选为0%以上40%,更优选为15%以上40%,进一步优选为15%以上30%。该拉伸伸长率具体按照实施例所记载的方法进行测定。铝合金箔的伸长率的特性可以通过组成的选定和晶粒尺寸的微细化而实现。
例如可以以具有JIS H4000﹕2014的合金编号A5000号段的组成的铝合金为基材,调整组成后,与公知的铝合金箔的制造方法同样,例如经过熔融、均质化处理、热轧、冷轧、中间退火、冷轧、最终退火的各工序,制造满足以上那样的组成和特性的铝合金箔。关于铝合金箔的制造条件,例如可以参考日本特开2005-163077号公报的记载等。另外,铝合金箔所含的各化学成分的分析,利用JIS H4160-1994所规定的分析试验进行。
例如,利用半连续铸造法等通常方法铸造满足Si:0.5质量%以下、Fe:0.2质量%以上2.0质量%以下、Mg:0.1质量%以上5.0质量%以下的组成的铝合金的铸锭。对所得到的铸锭以480~540℃进行6~12小时的均质化处理。
通常,铝材料的均质化处理以400~600℃长时间(例如12小时左右)进行,但如本发明那样考虑Fe添加所导致的晶粒微细化时,希望以480~540℃进行6小时以上的热处理。小于480℃时,晶粒微细化不充分;超过540℃时,导致晶粒的粗大化。处理时间小于6小时时,均质处理不充分。
在均质化处理后进行热轧,得到所希望的厚度的铝合金板。热轧可以利用通常方法进行,但热轧的卷绕温度优选为再结晶温度以上,具体为300℃以上。小于300℃时,除了会析出0.3μm以下的微细的Al-Fe系金属间化合物以外,还可能在热轧后再结晶粒和纤维晶粒混合存在,中间退火或最终退火后的晶粒尺寸不均匀,伸长率特性下降,因而不优选。
在热轧后进行冷轧、中间退火、最终冷轧,使厚度为5~100μm,从而得到本发明的铝合金箔。最终冷轧率优选为90%以上。
其中,冷轧途中的中间退火可以不进行,根据情况也可以实施。中间退火有将线圈投入炉中并保持一定时间的间歇退火(Batch Annealing)和利用连续退火线(ContinuousAnnealing Line,以下称为CAL退火)对材料进行急加热/急冷的2种方式。在实施中间退火的情况下,任意种方法都可以,但在实现晶粒的微细化而高强度化的情况下,希望CAL退火,如果以成型性优先,则优选间歇退火。
例如在间歇退火中,可以以300~400℃进行3小时以上;在CAL退火中,可以采用升温速度:10~250℃/秒、加热温度:400℃~550℃、无保持时间或保持时间:5秒以下、冷却速度:20~200℃/秒的条件。但是,作为本发明,有无中间退火、进行中间退火时的条件等没有特定限定。
在进行箔压延后,进行最终退火而成软质箔。箔压延后的最终退火通常以250℃~400℃实施即可。然而,在进一步提高Mg所产生的耐蚀性效果的情况下,希望以350℃以上的高温保持5小时以上。
最终退火的温度低时,软质化不充分,还有Mg向箔表面的富集也不充分、耐蚀性也下降的危险。超过400℃时,Mg向箔表面过度富集而使箔变色,或者氧化覆膜的性质发生变化并产生微小的裂纹,从而耐蚀性可能下降。最终退火的时间小于5小时时,最终退火的效果不充分。
在本发明中,如图6的示意图所示,在铝合金箔(阻隔层3)的厚度方向的截面,对于光学显微镜的视野内的任意的100个第二相颗粒3b,在将连接各个第二相颗粒3b的与厚度方向垂直的方向的最左端和与厚度方向垂直的方向的最右端的直线距离设为直径y的情况下,按照该直径y从大到小的顺序前20个的第二相颗粒3b的直径y的平均优选为10.0μm以下。由此,尽管是厚度例如约85μm以下、进而约50μm以下、进而约40μm以下这样的非常薄的铝合金箔,在将该铝合金箔叠层在蓄电装置用外包装材料上并成型时,也不易产生针孔和裂纹,能够使蓄电装置用外包装材料具有优异的成型性。另外,在本发明中,通过铝合金箔(阻隔层3)中的第二相颗粒3b的直径y的平均为10.0μm以下,铝合金箔的厚度例如约为85μm以下,进而约为50μm以下,进而约为40μm以下,并且关于蓄电装置用外包装材料的总厚度,例如在薄至前述的厚度的情况下,成型时也不易产生针孔和裂纹,而具有优异的成型性。
另外,从进一步提高成型性的观点考虑,作为该直径y的平均,更优选为1.0~8.0μm左右,进一步优选为1.0~6.0μm左右。其中,由于图6是示意图,因此将描绘省略,没有描绘100个第二相颗粒3b。
在本发明中,铝合金箔所含的第二相颗粒是指存在于铝合金中的金属间化合物颗粒,是通过压延而分断的结晶相或进行均质化处理和退火时所析出的析出相颗粒。
在利用扫描型电子显微镜(SEM)观察铝合金箔的厚度方向的截面时,对于晶粒,通常描绘与多个结晶接触的边界线。与之相对,第二相颗粒通常为边界线单一的结晶。另外,晶粒和第二相颗粒由于相位不同,因此具有在SEM图像上颜色不同这样的特征。进一步而言,在利用光学显微镜观察铝合金箔层的厚度方向的截面的情况下,由于晶粒与第二相颗粒的相位的差异,只能看到黑的第二相颗粒,因此容易观察。
作为铝合金箔的平均结晶粒径,从进一步提高成型性的观点考虑,优选为25.0μm以下,更优选为20.0μm以下,进一步优选为10.0μm以下,并且优选为3.0μm以上,更优选为9.0μm以上。作为该平均结晶粒径的优选的范围,可以列举1.0~25.0μm左右、1.0~20.0μm左右、1.0~10.0μm左右、3.0~25.0μm左右、3.0~20.0μm左右、3.0~10.0μm左右、9.0~25.0μm左右、9.0~20.0μm左右、9.0~10.0μm左右。通过铝合金箔的平均结晶粒径为25.0μm以下并且第二相颗粒3b的上述直径y为上述的值,能够更进一步提高后述的蓄电装置用外包装材料的成型性。
在本发明中,铝合金箔的平均结晶粒径是指,利用扫描型电子显微镜(SEM)观察铝合金箔的厚度方向的截面,对于位于视野内的100个铝合金的晶粒3a,如图6的示意图所示,在将连接各个晶粒的与厚度方向垂直的方向的最左端和与厚度方向垂直的方向的最右端的直线距离设为最大直径x时,100个晶粒的该最大直径x的平均值。其中,由于图6是示意图,因此将描绘省略,没有描绘100个晶粒3a。
关于铝合金箔的厚度,在蓄电装置用外包装材料中,只要能够发挥作为至少抑止水分浸入的阻隔层的功能即可,关于下限,可以列举约9μm以上;关于上限,可以列举约200μm以下。从使蓄电装置用外包装材料的厚度变薄的观点考虑,关于铝合金箔的厚度,例如关于上限,优选列举约85μm以下,更优选列举约50μm以下,进一步优选列举约45μm以下,特别优选列举约40μm以下;关于下限,优选列举约10μm以上,进一步优选列举约20μm以上,更优选列举约25μm以上;作为该厚度的优选的范围,可以列举10~85μm左右、10~50μm左右、10~45μm左右、10~40μm左右、20~85μm左右、20~50μm左右、20~45μm左右、20~40μm左右、25~85μm左右、25~50μm左右、25~45μm左右、25~40μm左右。
另外,为了抑制铝合金箔的溶解或腐蚀等,优选在铝合金箔的至少一个表面具有耐腐蚀性覆膜。铝合金箔也可以在两个表面具有耐腐蚀性覆膜。其中,耐腐蚀性覆膜是指例如对铝合金箔的表面进行勃姆石处理等热水改性处理、化学法表面处理、阳极氧化处理、镍或铬等的镀敷处理、涂敷涂布剂的防腐蚀处理而使铝合金箔具有耐腐蚀性的薄膜。作为形成耐腐蚀性覆膜的处理,可以进行1种,也可以将2种以上组合进行。另外,也可以不只是1层而进行多层化。另外,在这些处理之中,热水改性处理和阳极氧化处理是利用处理剂使金属箔表面溶解而形成耐腐蚀性优异的金属化合物的处理。其中,这些处理有时也包含在化学法表面处理的定义中。另外,在铝合金箔具有耐腐蚀性覆膜的情况下,包含耐腐蚀性覆膜在内作为铝合金箔。
耐腐蚀性覆膜在蓄电装置用外包装材料的成型时表现出下述效果:防止铝合金箔与基材层之间的脱层,防止铝合金箔表面因电解质与水分的反应所生成的氟化氢而发生溶解、腐蚀,防止存在于铝合金箔表面的氧化铝发生溶解、腐蚀,并且提高铝合金箔表面的粘接性(润湿性),防止热封时基材层与铝合金箔的脱层,防止成型时基材层与铝合金箔的脱层。
作为通过化学法表面处理而形成的耐腐蚀性覆膜,已知有各种覆膜,主要可以列举含有磷酸盐、铬酸盐、氟化物、三嗪硫醇化合物和稀土氧化物中的至少1种的耐腐蚀性覆膜等。作为使用磷酸盐、铬酸盐的化学法表面处理,例如可以列举铬酸铬酸盐处理、磷酸铬酸盐处理、磷酸-铬酸盐处理、铬酸盐处理等;作为这些处理所使用的铬化合物,例如可以列举硝酸铬、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、硫酸铬钾等。另外,作为这些处理所使用的磷化合物,可以列举磷酸钠、磷酸钾、磷酸铵、多磷酸等。另外,作为铬酸盐处理,可以列举蚀刻铬酸盐处理、电解铬酸盐处理、涂布型铬酸盐处理等,优选涂布型铬酸盐处理。该涂布型铬酸盐处理是如下处理: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对阻隔层(例如铝合金箔)的至少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,在脱脂处理面涂布以磷酸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物为主要成分的处理液、或者以磷酸非金属盐以及这些非金属盐的混合物为主要成分的处理液、或者由它们与合成树脂等的混合物构成的处理液,再进行干燥。处理液例如可以使用水、醇系溶剂、烃系溶剂、酮系溶剂、酯系溶剂、醚系溶剂等各种溶剂,优选水。另外,作为此时所使用的树脂成分,可以列举酚醛系树脂或丙烯酸系树脂等高分子等,可以列举使用具有下述通式(1)~(4)所示的重复单元的氨基化酚醛聚合物的铬酸盐处理等。其中,在该氨基化酚醛聚合物中,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。丙烯酸系树脂优选为聚丙烯酸、丙烯酸甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸马来酸共聚物、丙烯酸苯乙烯共聚物或它们的钠盐、铵盐、胺盐等的衍生物。特别优选聚丙烯酸的铵盐、钠盐或胺盐等的聚丙烯酸的衍生物。在本发明中,聚丙烯酸意指丙烯酸的聚合物。另外,丙烯酸系树脂也优选为丙烯酸与二羧酸或二羧酸酐的共聚物,还优选为丙烯酸与二羧酸或二羧酸酐的共聚物的铵盐、钠盐或胺盐。丙烯酸系树脂可以只使用1种,也可以将2种以上混合使用。
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彼此可以相同,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醛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。例如,将苯酚化合物或萘酚化合物与甲醛缩聚,制造包含上述通式(1)或通式(3)所示的重复单元的聚合物,接着,使用甲醛和胺(R1R2NH)将官能团(-CH2NR1R2)导入上述所得到的聚合物中,由此制造氨基化酚醛聚合物。氨基化酚醛聚合物可以单独使用1种,或者将2种以上混合使用。
作为耐腐蚀性覆膜的其它例子,可以列举通过涂布含有选自稀土元素氧化物溶胶、阴离子性聚合物、阳离子性聚合物中的至少1种的涂覆剂的涂布型的防腐蚀处理而形成的薄膜。涂覆剂中还可以包含磷酸或磷酸盐、使聚合物交联的交联剂。稀土元素氧化物溶胶通过将稀土元素氧化物的微粒(例如平均粒径100nm以下的颗粒)分散在液体分散介质中而得到。作为稀土元素氧化物,可以列举氧化铈、氧化钇、氧化钕、氧化镧等,从进一步提高密合性的观点考虑,优选氧化铈。耐腐蚀性覆膜所含的稀土元素氧化物可以单独使用1种,或者将2种以上组合使用。作为稀土元素氧化物溶胶的液体分散介质,例如可以使用水、醇系溶剂、烃系溶剂、酮系溶剂、酯系溶剂、醚系溶剂等各种溶剂,优选水。作为阳离子性聚合物,例如优选聚乙烯亚胺、聚乙烯亚胺与具有羧酸的聚合物形成的离子高分子配合物、使伯胺与丙烯酸主骨架接枝聚合而成的伯胺接枝丙烯酸树脂、聚烯丙胺或其衍生物、氨基化酚等。另外,作为阴离子性聚合物,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,交联剂优选为选自具有异氰酸酯基、缩水甘油基、羧基、噁唑啉基中的任意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。
作为耐腐蚀性覆膜的一个例子,可以列举在阻隔层的表面涂布在磷酸中分散有氧化铝、氧化钛、氧化铈、氧化锡等金属氧化物或硫酸钡的微粒的分散液,并以150℃以上进行烘烤处理而形成的覆膜。
根据需要,耐腐蚀性覆膜可以形成为进一步叠层阳离子性聚合物和阴离子性聚合物中的至少一方而成的叠层结构。作为阳离子性聚合物、阴离子性聚合物,可以列举上述的化合物。
其中,耐腐蚀性覆膜的组成分析例如可以利用飞行时间型二次离子质谱法进行。
在化学法表面处理中,对于在铝合金箔的表面形成的耐腐蚀性覆膜的量,没有特别限制,例如在进行涂布型铬酸盐处理的情况下,优选在铝合金箔的每1m2表面,铬酸化合物的含有比例以铬换算计例如为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例如为0.5~50mg左右,优选为1.0~40mg左右;以及氨基化酚醛聚合物的含有比例例如为1.0~200mg左右,优选为5.0~150mg左右。
作为耐腐蚀性覆膜的厚度,没有特别限制,从覆膜的凝聚力、与阻隔层或热熔接性树脂层的密合力的观点考虑,优选列举1nm~20μm左右,更优选列举1nm~100nm左右,进一步优选列举1nm~50nm左右。其中,耐腐蚀性覆膜的厚度可以通过利用透射电子显微镜的观察或者利用透射电子显微镜的观察与能量分散型X射线分光法或电子射线能量损失分光法的组合进行测定。通过利用飞行时间型二次离子质谱法的耐腐蚀性覆膜的组成分析,能够检测出源自例如由Ce、P和O构成的二次离子(例如Ce2PO4 +、CePO4 -等中的至少1种)、例如由Cr、P和O构成的二次离子(例如CrPO2 +、CrPO4 -等中的至少1种)的峰。
化学法表面处理可以通过下述方式进行:利用棒涂法、辊涂法、凹版涂布法、浸渍法等将含有用于形成耐腐蚀性覆膜的化合物的溶液涂布于铝合金箔的表面之后,进行加热使铝合金箔的温度达到70~200℃左右。另外,也可以在对铝合金箔实施化学法表面处理之前,预先将铝合金箔供于利用碱浸渍法、电解清洗法、酸清洗法、电解酸清洗法等的脱脂处理。通过如此进行脱脂处理,能够更有效地对铝合金箔的表面进行化学法表面处理。另外,通过在脱脂处理中使用利用无机酸溶解含氟化合物而得到的酸脱脂剂,不只是金属箔的脱脂效果,还能够形成钝态的金属氟化物,在这种情况下,也可以只进行脱脂处理。
[热熔接性树脂层4]
在本发明的蓄电装置用外包装材料中,热熔接性树脂层4相当于最内层,是发挥在组装蓄电装置时热熔接性树脂层彼此热熔接而密封蓄电装置元件的功能的层(密封层)。
关于构成热熔接性树脂层4的树脂,只要能够热熔接就没有特别限制,优选聚烯烃、酸改性聚烯烃等包含聚烯烃骨架的树脂。构成热熔接性树脂层4的树脂包含聚烯烃骨架例如可以利用红外分光法、气相色谱质谱法等进行分析。另外,在利用红外分光法对构成热熔接性树脂层4的树脂进行分析时,优选检测出源自马来酸酐的峰。例如在利用红外分光法对马来酸酐改性聚烯烃进行测定时,在波数1760cm-1附近和波数1780cm-1附近检测出源自马来酸酐的峰。在热熔接性树脂层4为由马来酸酐改性聚烯烃构成的层的情况下,在利用红外分光法进行测定时,检测出源自马来酸酐的峰。但是,在酸改性度低时,有时峰变小而检测不到。此时,可以利用核磁共振分光法进行分析。
作为聚烯烃,具体可以列举:低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线状低密度聚乙烯等聚乙烯;乙烯-α烯烃共聚物;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;丙烯-α烯烃共聚物;乙烯-丁烯-丙烯的三元聚合物等。这些之中,优选聚丙烯。为共聚物时的聚烯烃树脂可以为嵌段共聚物,也可以为无规共聚物。这些聚烯烃系树脂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
另外,聚烯烃也可以为环状聚烯烃。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的烯烃,例如可以列举乙烯、丙烯、4-甲基-1-戊烯、苯乙烯、丁二烯、异戊二烯等。另外,作为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;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。这些之中,优选列举环状烯烃,进一步优选列举降冰片烯。
酸改性聚烯烃是通过利用酸成分将聚烯烃进行嵌段聚合或接枝聚合而改性得到的聚合物。作为被酸改性的聚烯烃,也可以使用上述的聚烯烃、使丙烯酸或甲基丙烯酸等极性分子与上述的聚烯烃共聚而得到的共聚物、或交联聚烯烃等聚合物等。另外,作为酸改性所使用的酸成分,例如可以列举马来酸、丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、马来酸酐、衣康酸酐等羧酸或其酸酐。
酸改性聚烯烃也可以为酸改性环状聚烯烃。酸改性环状聚烯烃是通过将构成环状聚烯烃的一部分单体替换为酸成分进行共聚而得到的聚合物,或者通过将酸成分与环状聚烯烃进行嵌段聚合或接枝聚合而得到的聚合物。关于被酸改性的环状聚烯烃,与上述相同。另外,作为酸改性所使用的酸成分,与上述的聚烯烃的改性所使用的酸成分相同。
作为优选的酸改性聚烯烃,可以列举利用羧酸或其酸酐改性后的聚烯烃、利用羧酸或其酸酐改性后的聚丙烯、马来酸酐改性聚烯烃、马来酸酐改性聚丙烯。
热熔接性树脂层4可以由1种树脂单独形成,也可以由组合2种以上的树脂而成的掺混聚合物形成。另外,热熔接性树脂层4可以只由1层形成,也可以利用相同或不同的树脂由2层以上形成。
另外,根据需要,热熔接性树脂层4也可以含有润滑剂等。在热熔接性树脂层4含有润滑剂的情况下,能够提高蓄电装置用外包装材料的成型性。作为润滑剂,没有特别限制,可以使用公知的润滑剂。润滑剂可以单独使用1种,还可以将2种以上组合使用。
作为润滑剂,没有特别限制,优选列举酰胺系润滑剂。作为润滑剂的具体例,可以列举在基材层1所例示的润滑剂。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,从提高蓄电装置用外包装材料的成型性的观点考虑,优选列举10~50mg/m2左右,进一步优选列举15~40mg/m2左右。
关于存在于热熔接性树脂层4的表面的润滑剂,可以是构成热熔接性树脂层4的树脂所含的润滑剂渗出的润滑剂,也可以是在热熔接性树脂层4的表面涂布的润滑剂。
另外,作为热熔接性树脂层4的厚度,只要能够发挥热熔接性树脂层彼此热熔接而密封蓄电装置元件的功能,就没有特别限制,例如可以列举约100μm以下,优选列举约85μm以下,更优选列举15~85μm左右。其中,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,优选列举约85μm以下,更优选列举15~45μm左右;例如在后述的粘接层5的厚度小于10μm的情况下,或者在不设置粘接层5的情况下,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5]
在本发明的蓄电装置用外包装材料中,粘接层5是为了将阻隔层3(或耐酸性覆膜)与热熔接性树脂层4牢固粘接而根据需要设置于它们之间的层。
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。作为用于形成粘接层5的树脂,例如可以使用与在粘接剂层2所例示的粘接剂相同的物质。其中,作为形成粘接层5的树脂,优选包含聚烯烃骨架,可以列举在前述的热熔接性树脂层4所例示的聚烯烃、酸改性聚烯烃。构成粘接层5的树脂包含聚烯烃骨架例如可以利用红外分光法、气相色谱质谱法等进行分析,分析方法没有特别限定。另外,在利用红外分光法对构成粘接层5的树脂进行分析时,优选检测出源自马来酸酐的峰。例如在利用红外分光法对马来酸酐改性聚烯烃进行测定时,在波数1760cm-1附近和波数1780cm-1附近检测出源自马来酸酐的峰。但是,在酸改性度低时,有时峰变小而检测不到。此时,可以利用核磁共振分光法进行分析。
从将阻隔层3与热熔接性树脂层4牢固粘接的观点考虑,粘接层5优选含有酸改性聚烯烃。作为酸改性聚烯烃,特别优选利用羧酸或其酸酐改性后的聚烯烃、利用羧酸或其酸酐改性后的聚丙烯、马来酸酐改性聚烯烃、马来酸酐改性聚丙烯。
另外,从使蓄电装置用外包装材料的厚度变薄并制成成型后形状稳定性优异的蓄电装置用外包装材料的观点考虑,粘接层5更优选为含有酸改性聚烯烃和固化剂的树脂组成物的固化物。作为酸改性聚烯烃,优选例示上述的酸改性聚烯烃。
另外,粘接层5优选为含有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种的树脂组成物的固化物,特别优选为含有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种的树脂组成物的固化物。另外,粘接层5优选含有选自聚氨酯、聚酯和环氧树脂中的至少1种,更优选含有聚氨酯和环氧树脂。作为聚酯,例如优选酰胺酯树脂。酰胺酯树脂通常通过羧基与噁唑啉基反应而生成。粘接层5更优选为含有这些树脂中的至少1种和上述酸改性聚烯烃的树脂组成物的固化物。其中,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、环氧树脂等固化剂的未反应物的情况下,未反应物的存在例如可以利用选自红外分光法、拉曼分光法、飞行时间型二次离子质谱法(TOF-SIMS)等中的方法进行确认。
另外,从进一步提高阻隔层3与粘接层5的密合性的观点考虑,粘接层5优选为含有具有选自氧原子、杂环、C=N键和C-O-C键中的至少1种的固化剂的树脂组成物的固化物。作为具有杂环的固化剂,例如可以列举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、聚氨酯等。粘接层5为含有这些固化剂的树脂组成物的固化物,例如可以利用气相色谱质谱(GCMS)、红外分光法(IR)、飞行时间型二次离子质谱法(TOF-SIMS)、X射线光电子分光法(XPS)等方法进行确认。
作为具有异氰酸酯基的化合物,没有特别限制,从有效地提高阻隔层3与粘接层5的密合性的观点考虑,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)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、将它们聚合物化或脲酸酯化而成的物质、它们的混合物或与其它聚合物的共聚物等。另外,可以列举加合物体、缩二脲体、异氰脲酸酯体等。
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的树脂组成物中,优选处于0.1~50质量%的范围内,更优选处于0.5~40质量%的范围内。由此,能够有效地提高阻隔层3与粘接层5的密合性。
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,例如可以列举日本触媒株式会社生产的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的树脂组成物中,优选处于0.1~50质量%的范围内,更优选处于0.5~40质量%的范围内。由此,能够有效地提高阻隔层3与粘接层5的密合性。
作为具有环氧基的化合物,例如可以列举环氧树脂。作为环氧树脂,只要是能够利用分子内所存在的环氧基形成交联结构的树脂就没有特别限制,可以使用公知的环氧树脂。作为环氧树脂的重均分子量,优选列举50~2000左右,更优选列举100~1000左右,进一步优选列举200~800左右。其中,在第一发明中,环氧树脂的重均分子量是在使用聚苯乙烯作为标准品的条件下利用凝胶渗透色谱(GPC)测得的值。
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醚衍生物、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。环氧树脂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。
作为粘接层5中的环氧树脂的比例,在构成粘接层5的树脂组成物中,优选处于0.1~50质量%的范围内,更优选处于0.5~40质量%的范围内。由此,能够有效地提高阻隔层3与粘接层5的密合性。
作为聚氨酯,没有特别限制,可以使用公知的聚氨酯。粘接层5例如可以为双液固化型聚氨酯的固化物。
作为粘接层5中的聚氨酯的比例,在构成粘接层5的树脂组成物中,优选处于0.1~50质量%的范围内,更优选处于0.5~40质量%的范围内。由此,能够有效地提高阻隔层3与粘接层5在存在电解液等诱发阻隔层腐蚀的成分的气氛中的密合性。
其中,在粘接层5为含有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成物的固化物的情况下,酸改性聚烯烃作为主剂发挥功能,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分别作为固化剂发挥功能。
作为粘接层5的厚度,关于上限,优选列举约50μm以下、约40μm以下、约30μm以下、约20μm以下、约5μm以下;关于下限,优选列举约0.1μm以上、约0.5μm以上;作为该厚度的范围,优选列举0.1~50μm左右、0.1~40μm左右、0.1~30μm左右、0.1~20μm左右、0.1~5μm左右、0.5~50μm左右、0.5~40μm左右、0.5~30μm左右、0.5~20μm左右、0.5~5μm左右。更具体而言,在为在粘接剂层2所例示的粘接剂、或酸改性聚烯烃与固化剂的固化物的情况下,优选列举1~10μm左右,更优选列举1~5μm左右。另外,在使用在热熔接性树脂层4所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。此外,在粘接层5为在粘接剂层2所例示的粘接剂、或含有酸改性聚烯烃和固化剂的树脂组成物的固化物的情况下,例如通过涂布该树脂组成物并利用加热等使其固化,能够形成粘接层5。另外,在使用在热熔接性树脂层4所例示的树脂的情况下,例如可以通过热熔接性树脂层4和粘接层5的挤出成型而形成。
[表面覆盖层6]
关于本发明的蓄电装置用外包装材料,以提高外观设计性、耐电解液性、耐伤性、成型性等的至少一个为目的,根据需要,可以在基材层1上(基材层1的与阻隔层3相反侧)具有表面覆盖层6。表面覆盖层6是在使用蓄电装置用外包装材料组装蓄电装置时位于蓄电装置用外包装材料的最外层侧的层。
表面覆盖层6例如可以由聚偏氯乙烯、聚酯、聚氨酯、丙烯酸树脂、环氧树脂等树脂形成。
在形成表面覆盖层6的树脂为固化型的树脂的情况下,该树脂可以为单液固化型和双液固化型中的任意种,优选为双液固化型。作为双液固化型树脂,例如可以列举双液固化型聚氨酯、双液固化型聚酯、双液固化型环氧树脂等。这些之中,优选双液固化型聚氨酯。
作为双液固化型聚氨酯,例如可以列举包含含有多元醇化合物的主剂和含有异氰酸酯化合物的固化剂的聚氨酯。优选列举以聚酯多元醇、聚醚多元醇和丙烯酸多元醇等多元醇为主剂并以芳香族系或脂肪族系的多异氰酸酯为固化剂的双液固化型的聚氨酯。另外,作为多元醇化合物,优选使用除了重复单元末端的羟基以外在侧链也具有羟基的聚酯多元醇。通过表面覆盖层6由聚氨酯形成,能够对蓄电装置用外包装材料赋予优异的电解液耐受性。
关于表面覆盖层6,在表面覆盖层6的表面和内部的至少一方,根据该表面覆盖层6或其表面所应具有的功能性等,根据需要,可以含有前述的润滑剂、防粘连剂、消光剂、阻燃剂、抗氧化剂、赋粘剂、抗静电剂等添加剂。作为添加剂,例如可以列举平均粒径为0.5nm~5μm左右的微粒。添加剂的平均粒径是利用激光衍射/散射式粒径分布测定装置测得的中值粒径。
添加剂可以为无机物和有机物中的任意种。另外,关于添加剂的形状,没有特别限制,例如可以列举球状、纤维状、板状、无定形、鳞片状等。
作为添加剂的具体例,可以列举滑石、二氧化硅、石墨、高岭土、蒙脱石、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、高熔点尼龙、丙烯酸酯树脂、交联丙烯酸、交联苯乙烯、交联聚乙烯、苯并胍胺、金、铝、铜、镍等。添加剂可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。在这些添加剂之中,从分散稳定性和成本等的观点考虑,优选列举二氧化硅、硫酸钡、氧化钛。另外,对于添加剂,也可以对表面实施绝缘处理、高分散性处理等各种表面处理。
作为形成表面覆盖层6的方法,没有特别限制,例如可以列举涂布形成表面覆盖层6的树脂的方法。在表面覆盖层6中配合添加剂的情况下,涂布混合有添加剂的树脂即可。
作为表面覆盖层6的厚度,只要能够发挥作为表面覆盖层6的上述的功能,就没有特别限制,例如可以列举0.5~10μm左右,优选列举1~5μm左右。
2.蓄电装置用外包装材料的制造方法
关于蓄电装置用外包装材料的制造方法,只要能够得到使本发明的蓄电装置用外包装材料所具有的各层叠层而成的叠层体,就没有特别限制,可以列举包括至少将基材层1、阻隔层3和热熔接性树脂4依次叠层的工序的方法。如上所述,作为阻隔层3,可以使用满足前述的规定的组成的铝合金箔。
作为本发明的蓄电装置用外包装材料的制造方法的一个例子,如下所述。首先,形成依次叠层有基材层1、粘接剂层2、阻隔层3的叠层体(以下,有时也标记为“叠层体A”)。具体而言,叠层体A的形成可以利用如下的干式层压法进行:利用凹版涂布法、辊涂法等涂布方法,在基材层1上或根据需要对表面进行了化学法表面处理的阻隔层3上涂布用于形成粘接剂层2的粘接剂,干燥后,将该阻隔层3或基材层1叠层,并使粘接剂层2固化。
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,只要利用热层压法、挤出层压法等方法在叠层体A的阻隔层3上叠层热熔接性树脂层4即可。另外,在阻隔层3与热熔接性树脂层4之间设置粘接层5的情况下,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挤出而叠层的方法(共挤出层压法、串联层压法);(2)另外形成叠层有粘接层5和热熔接性树脂层4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,或者形成在叠层体A的阻隔层3上叠层粘接层5而成的叠层体,利用热层压法将其与热熔接性树脂层4叠层的方法;(3)在叠层体A的阻隔层3与预先制膜成为片状的热熔接性树脂层4之间,一边流入熔融后的粘接层5,一边利用粘接层5使叠层体A和热熔接性树脂层4贴合的方法(夹层层压法);(4)在叠层体A的阻隔层3上,将用于形成粘接层5的粘接剂进行溶液涂布,利用干燥的方法或进而烘烤的方法等进行叠层,在该粘接层5上叠层预先制膜成为片状的热熔接性树脂层4的方法等。
在设置表面覆盖层6的情况下,在基材层1的与阻隔层3相反侧的表面叠层表面覆盖层6。表面覆盖层6例如可以通过将形成表面覆盖层6的上述的树脂涂布在基材层1的表面而形成。其中,在基材层1的表面叠层阻隔层3的工序和在基材层1的表面叠层表面覆盖层6的工序的顺序没有特别限制。例如可以在基材层1的表面形成表面覆盖层6后,再在基材层1的与表面覆盖层6相反侧的表面形成阻隔层3。
按照上述操作,形成依次具有根据需要设置的表面覆盖层6/基材层1/根据需要设置的粘接剂层2/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,为了使根据需要设置的粘接剂层2和粘接层5的粘接性牢固,还可以供于加热处理。
在蓄电装置用外包装材料中,根据需要,通过对构成叠层体的各层实施电晕处理、喷砂处理、氧化处理、臭氧处理等表面活化处理,可以提高加工适应性。例如通过对基材层1的与阻隔层3相反侧的表面实施电晕处理,能够提高油墨对基材层1表面的印刷适应性。
3.蓄电装置用外包装材料的用途
本发明的蓄电装置用外包装材料能够在用于密封并收纳正极、负极、电解质等蓄电装置元件的包装体中使用。即,能够在由本发明的蓄电装置用外包装材料形成的包装体中收纳至少具有正极、负极和电解质的蓄电装置元件,制成蓄电装置。
具体而言,在使上述正极和负极各自所连接的金属端子向外侧突出的状态下,以能够在蓄电装置元件的周缘形成凸缘部(热熔接性树脂层彼此接触的区域)的方式,利用本发明的蓄电装置用外包装材料覆盖至少具有正极、负极和电解质的蓄电装置元件,使上述凸缘部的热熔接性树脂层彼此热封而密封,由此能够提供使用了蓄电装置用外包装材料的蓄电装置。另外,在由本发明的蓄电装置用外包装材料形成的包装体中收纳蓄电装置元件的情况下,以本发明的蓄电装置用外包装材料的热熔接性树脂部分成为内侧(与蓄电装置元件接触的面)的方式形成包装体。
本发明的蓄电装置用外包装材料能够合适地用于电池(包括电容器(condenser)、电容器(capacitor)等)等蓄电装置。另外,本发明的蓄电装置用外包装材料可以用于一次电池、二次电池中的任意种,优选为二次电池。关于本发明的蓄电装置用外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、全固体电池、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。在这些二次电池之中,作为本发明的蓄电装置用外包装材料的优选适用对象,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对本发明进行详细说明。但是,本发明并不限定于实施例。
[实施例1-20和比较例1-8]
<铝合金箔的制造>
准备由表1所示的各组成(剩余部分为Al和其它的不可避免的杂质)构成的铝合金的铸锭,以该表所示的条件实施均质化处理后,通过精加工温度330℃的热轧,制成厚度3mm的板材。之后,经过冷轧、中间退火、最终冷轧,制作厚度40μm、宽度1200mm的铝合金箔的试样。其中,关于中间退火的方法,示于表1。实施例8的CAL退火在升温速度:40℃/秒、加热温度:460℃、保持时间:1秒、冷却速度:40℃/秒的条件下进行。在表1的冷轧项目中,显示了中间退火之前的板厚和达到上述板厚的冷轧率。
对实施例和比较例中所制作的各铝合金箔进行以下的试验或测定,将其结果示于表2。
·铝合金箔的拉伸强度、伸长率
拉伸强度、伸长率都通过拉伸试验进行测定。关于拉伸试验,基于JIS Z2241﹕2011(以ISO 6892-1为基础),以相对于压延方向能够测定0°方向的伸长率的方式,从试样中采取JIS5号试验片,利用万能拉伸试验机(岛津制作所株式会社制造、AGS-X、10kN),以拉伸速度2mm/min进行试验。关于伸长率的计算,如下所述。首先,在试验前,在试验片长度中央沿着试验片垂直方向以作为标距的50mm间隔划2条线。在试验后,将铝合金箔的断裂面对接后,测定划线间距离,将其减去标距(50mm)得到的伸长量(mm)除以标距(50mm),求出伸长率(%)。其中,铝合金箔的伸长率为断裂时的总伸长率(将以伸长率计的弹性伸长率和塑性伸长率合计而得到),用相对于以伸长率计标距的百分率表示。
<蓄电装置用外包装材料的制造>
准备依次叠层有作为基材层的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(12μm)/粘接剂层(双液固化型聚氨酯粘接剂(多元醇化合物和芳香族异氰酸酯化合物),厚度3μm)/双向拉伸尼龙膜(厚度15μm)的叠层膜。接着,在基材层的双向拉伸尼龙膜(厚度15μm)上,利用干式层压法叠层由两个表面形成有耐酸性覆膜的上述的铝合金箔(具有表1的组成,厚度40μm)构成的阻隔层。具体而言,在两个表面形成有耐酸性覆膜(通过铬酸盐处理而形成的覆膜,铬量为30mg/m2)的铝合金箔的一个表面涂布双液固化型聚氨酯粘接剂(多元醇化合物和芳香族异氰酸酯化合物),在铝合金箔上形成粘接剂层(固化后的厚度3μm)。接着,将铝合金箔上的粘接剂层和双向拉伸尼龙膜叠层后,实施熟化处理,由此制作基材层/粘接剂层/阻隔层的叠层体。接着,将作为粘接层的马来酸酐改性聚丙烯(厚度40μm)和作为热熔接性树脂层的聚丙烯(厚度40μm)共挤出在所得到的叠层体的阻隔层上,由此在阻隔层上叠层粘接层/热熔接性树脂层。接着,对所得到的叠层体进行熟化、加热,由此得到依次叠层有聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(12μm)/粘接剂层(3μm)/双向拉伸尼龙膜(15μm)/粘接剂层(3μm)/阻隔层(40μm)/粘接层(40μm)/热熔接性树脂层(40μm)的蓄电装置用外包装材料。
另外,使蓄电装置用外包装材料的两个表面分别存在作为润滑剂的芥酸酰胺,形成润滑剂层。
[表1]
<成型性的评价>
将上述所得到的各蓄电装置用外包装材料裁切成长度(MD)90mm×宽度(TD)150mm的长方形,制成试验样品。蓄电装置用外包装材料的MD与铝合金箔的压延方向(RD)相对应,蓄电装置用外包装材料的TD与铝合金箔的TD相对应。对于试验样品,在25℃的环境下,使用具有31.6mm(MD)×54.5mm(TD)矩形状口径的成型模具(阴模,表面的JIS B 0659-1﹕2002附属文件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的公称值)为3.2μm。角R2.0mm、棱线R1.0mm)和与其相对应的成型模具(阳模,表面的JIS B 0659-1﹕2002附属文件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的公称值)为1.6μm。角R2.0mm、棱线R1.0mm),从0.5mm的成型深度开始以0.5mm单位改变成型深度,以按压压力(面压)0.25MPa分别对10个样品进行冷轧成型(牵引一步成型)。此时,以热熔接性树脂层侧位于阳模侧的方式,将试验样品载置在阴模上进行成型。另外,阳模和阴模的间隙为0.3mm。对于冷轧成型后的样品,在暗室中利用钢笔电筒照射光,利用光的透过确认铝合金箔是否产生了针孔或裂纹。将全部10个试验样品中铝合金箔均不产生针孔、裂纹的最深的成型深度作为极限成型深度Pmm。将极限成型深度为4.0mm以上的情况评价为A,将3.0mm以下的情况评价为C。将结果示于表2。
<耐腐蚀性的评价>
将实施例1~20和比较例1~8所使用的各铝合金箔裁切成长度45mm×宽度15mm的长方形。接着,以在铝合金箔的表面和背面中的一个面形成1cmφ的露出部的方式,在铝合金箔的表面和背面,将长度50mm×宽度20mm的长方形的聚乙烯膜与铝合金箔重叠,进行热熔接而安装覆盖,制成试验样品。其中,试验样品的耐腐蚀性的评价在铝合金箔AL所露出的1cmφ的部分进行,关于试验样品的未浸渍在电解液中的端部,为了与工作电极连接而露出。接着,如图5的示意图所示,将试验样品AL设置于工作电极,将金属锂Li(直径15mm×厚度0.35mm的圆盘状)设置于对电极,浸渍在电解液(为1mol/l的LiPF6与碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯(容量比1:1:1)的混合液)中。在该状态下,在20℃的环境下、以电压0.1V施加1小时后,观察铝合金箔的表面。将如图8(比较例1)那样表面发生了腐蚀的样品评价为C,将如图7(实施例1)那样没有变化的样品评价为A,将结果示于表2。发生了腐蚀的铝合金箔表面生成与锂的化合物,观察到表面因体积膨胀而隆起的样子。
[表2]
根据表1、2所示的结果能够明确,实施例1~20的蓄电装置用外包装材料由至少依次具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,阻隔层包含满足Si:0.5质量%以下、Fe:0.2质量%以上2.0质量%以下、Mg:0.1质量%以上5.0质量%以下的组成的铝合金箔。实施例1~20的蓄电装置用外包装材料的成型性和耐腐蚀性优异。
如上所述,本发明提供以下方式的发明。
项1.一种蓄电装置用外包装材料,其由至少依次具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,
上述阻隔层包含满足Si:0.5质量%以下、Fe:0.2质量%以上2.0质量%以下、Mg:0.1质量%以上5.0质量%以下的组成的铝合金箔。
项2.如项1所述的蓄电装置用外包装材料,其中,上述铝合金箔的组成满足Mn:0.1质量%以下。
项3.如项1或2所述的蓄电装置用外包装材料,其中,上述铝合金箔基于JISZ2241﹕2011的规定对JIS5号试验片进行测定得到的拉伸强度为100MPa以上,伸长率为10%以上。
项4.一种蓄电装置,其在由项1~3中任一项所述的蓄电装置用外包装材料形成的包装体中收纳有至少具有正极、负极和电解质的蓄电装置元件。
项5.一种蓄电装置用外包装材料的制造方法,其包括至少将基材层、阻隔层和热熔接性树脂层依次叠层而得到叠层体的工序,
上述阻隔层包含满足Si:0.5质量%以下、Fe:0.2质量%以上2.0质量%以下、Mg:0.1质量%以上5.0质量%以下的组成的铝合金箔。
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表面覆盖层,10蓄电装置用外包装材料。
Claims (5)
1.一种蓄电装置用外包装材料,其特征在于:
由至少依次具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,
所述阻隔层包含满足Si:0.5质量%以下、Fe:0.2质量%以上2.0质量%以下、Mg:0.1质量%以上5.0质量%以下的组成的铝合金箔。
2.如权利要求1所述的蓄电装置用外包装材料,其特征在于:
所述铝合金箔的组成满足Mn:0.1质量%以下。
3.如权利要求1或2所述的蓄电装置用外包装材料,其特征在于:
所述铝合金箔基于JIS Z2241﹕2011的规定对JIS5号试验片进行测定得到的拉伸强度为100MPa以上,伸长率为10%以上。
4.一种蓄电装置,其特征在于:
在由权利要求1~3中任一项所述的蓄电装置用外包装材料形成的包装体中收纳有至少具有正极、负极和电解质的蓄电装置元件。
5.一种蓄电装置用外包装材料的制造方法,其特征在于:
包括至少将基材层、阻隔层和热熔接性树脂层依次叠层而得到叠层体的工序,
所述阻隔层包含满足Si:0.5质量%以下、Fe:0.2质量%以上2.0质量%以下、Mg:0.1质量%以上5.0质量%以下的组成的铝合金箔。
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