CN116685790A - 热熔接性膜、带热熔接性膜的阀装置、蓄电器件、蓄电器件用的阀结构体、蓄电器件用的阀结构体的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热熔接性膜,其将收纳体与阀装置粘接,上述热熔接性膜包含在150℃以上350℃以下的范围具有熔融峰值温度的耐热树脂层,在200℃的环境下加热10分钟后的MD和TD的热收缩率为7.0%以下。
Description
技术领域
本发明涉及热熔接性膜、带热熔接性膜的阀装置、蓄电器件、蓄电器件用的阀结构体和蓄电器件用的阀结构体的制造方法。
背景技术
蓄电器件出现某些异常,在内部产生气体使内压过度上升,对于这样的情况,有设置用于释放气体的排气阀、弱密封部分、孔、切口等的方法。
例如,专利文献1公开了一种具有正极和负极的电极单元与非水电解质被密封在电池容器内而成的锂二次电池,电池容器具有包括对置的两个宽幅面的扁平形状,在电池容器的宽幅面的至少一个面设置有内压释放机构,该内压释放机构在该容器的内压上升时进行工作,该内压释放机构设计为:通过其工作,形成以相当于上述宽幅面的面积的3%以上的开口面积使容器的内外连通的贯通孔,该内压释放机构设计为:在从电池容器的厚度方向透视电池时,上述贯通孔的至少一部分在从上述电极单元向面方向偏离的位置开口。
但是,如专利文献1,在密封电池元件的收纳体本身设置内压释放机构的情况下,存在由膜状的外包装材料形成的收纳体的强度降低、密封性等不足的风险。此外,膜状的外包装材料与金属罐等相比,柔软性高、易变形。因此,如专利文献1那样,外包装材料本身设置内压释放机构时,存在内压释放时的压力易于出现偏差,内压释放缺乏稳定性的情况。
因此,膜状的外包装材料本身具有气体释放机构的现有蓄电器件很难既保持高密封性又将内部产生的气体适当地释放到外部。
此外,例如,车载用、固定用等中型、大型的蓄电设备因为电容量大、电池元件的重量大,所以需要特别高的密封性和气体的适当释放性。
例如,专利文献2公开了一种袋用关闭阀(阀装置)。该袋用关闭阀安装于密封袋。具体而言,以该袋用关闭阀被夹在密封袋的状态下进行热密封(热封),由此将该袋用关闭阀安装于密封袋。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第4892842号公报
专利文献2:日本专利第6359731号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
例如,专利文献2所记载的袋用关闭阀(阀装置)为合成树脂制。根据袋用关闭阀的材料与袋子的内层材料的组合以及它们的形状,袋用关闭阀存在无法通过热密封安装在密封袋(收纳体)的可能性。
另外,由于蓄电器件需长期使用,因此在将阀装置安装在蓄电器件时,需要蓄电器件的收纳体与阀装置的高粘接性。
为了实现蓄电器件的收容体与阀装置的高粘接性,考虑通过热熔接性膜将收纳体与阀装置粘接的方法。然而,本发明的发明人反复研究后发现:在通过热熔接将热熔接性膜安装到阀装置时,为了发挥高粘接性,需要在高温和长时间(例如190℃、2分钟等)的条件下将热熔接性膜压接到阀装置。具体而言,由于阀装置的厚度较大,因此在将热熔接性膜安装到阀装置上时,施加到热熔接性膜上的热量容易逸出到阀装置。因此,为了以高粘接力将热熔接性膜安装到阀装置,明显需要对热熔接性膜进行长时间的加热和加压。
此外,本发明的发明人还认识到一个新技术问题,即,在对热熔接性膜进行长时间加热时,热熔接性膜会热收缩而形状发生变化,存在难以确切地将热熔接性膜安装到阀装置的规定位置的情况。
在该状况下,本发明的主要目的在于:提供一种将收纳体与阀装置粘接的热熔接性膜,其即使在高温且长时间(例如190℃、2分钟等)的条件下将热熔接性膜压接到阀装置的情况下,也能够以较小的形状变化适宜地安装到阀装置。此外,本发明的目的还在于:提供一种使用了该热熔接性膜的带热熔接性膜的阀装置和蓄电器件。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的发明人为了解决上述技术问题进行了深入研究。其结果发现:将收纳体与阀装置粘接的热熔接性膜包含在150℃以上350℃以下的范围具有熔融峰值温度的耐热树脂层,且在200℃的环境下加热10分钟后的MD和TD的热收缩率为7.0%以下,该热熔接性膜即使在高温且长时间(例如190℃、2分钟等)的条件下将热熔接性膜压接到阀装置的情况下,也能够以较小的形状变化适宜地安装到阀装置。本发明是通过在上述认识的基础上进一步反复研究而完成的发明。
即,本发明提供下述所记载的实施方式的发明。
一种热熔接性膜,其将收纳体与阀装置粘接,上述热熔接性膜包含在150℃以上350℃以下的范围具有熔融峰值温度的耐热树脂层,上述热熔接性膜在200℃的环境下加热10分钟后的MD和TD的热收缩率为7.0%以下。
发明效果
根据本发明,能够提供一种将收纳体与阀装置粘接的热熔接性膜,该热熔接性膜即使在高温且长时间(例如190℃、2分钟等)的条件下将其压接到阀装置的情况下,也能够以较小的形状变化适宜地安装到阀装置。此外,根据本发明,还能够提供使用了该热熔接性膜的带热熔接性膜的阀装置和蓄电器件。
附图说明
图1为表示阀装置、安装阀装置的收纳体、和位于阀装置与收纳体之间的热熔接性膜的立体图。
图2为按照实施方式1的安装有热熔接性膜的阀装置的俯视图。
图3为图2的III-III截面图。
图4为表示安装有热熔接性膜的阀装置的制造过程的流程图。
图5为表示将安装有热熔接性膜的阀装置安装到收纳体的过程的流程图。
图6为表示安装有阀装置的状态下的收纳体的一部分的图。
图7为图6的VII-VII截面图。
图8为按照实施方式2的安装有热熔接性膜的阀装置的俯视图。
图9为图8的IX-IX截面图。
图10为图8的X-X截面图。
图11为本发明的热熔接性膜由单层构成时的厚度方向的截面示意图。
图12为本发明的热熔接性膜由两层构成时的厚度方向的截面(叠层结构)示意图。
图13为本发明的热熔接性膜由三层构成时的厚度方向的截面(叠层结构)示意图。
图14为示意地表示实施例所使用的阀结构体的形状和尺寸的图。
图15为从图14的y1侧观察到的图。
图16为具有按照实施方式3的阀装置的蓄电器件的俯视图。
图17为沿着图16的D17-D17线的截面图。
图18为图16的阀装置的正视图。
图19为图18的阀装置的底视图。
图20为图18的阀装置的俯视图。
图21为从图18的阀装置的后侧观察的立体图。
图22为沿着图19的D22-D22线的截面图。
图23为沿着图18的D23-D23线的截面图。
图24为涉及图18的阀装置的制造方法的膜熔接工序的图。
图25为涉及图18的阀装置的制造方法的组装工序的图。
图26为涉及图18的阀装置安装到容器的方法的图。
图27为涉及图18的阀装置安装到容器的方法的另一图。
图28为涉及图18的阀装置安装到容器的方法的又一图。
具体实施方式
本发明的热熔接性膜是将收纳体与阀装置粘接的热熔接性膜。本发明的热熔接性膜包含在150℃以上350℃以下的范围具有熔融峰值温度的耐热树脂层,且在200℃的环境下加热10分钟后的MD和TD的热收缩率为7.0%以下。本发明的热熔接性膜通过具有上述特征,即使在高温且长时间(例如190℃、2分钟等)的条件下将热熔接性膜压接到阀装置的情况下,也能够以较小的形状变化适宜地安装到阀装置。
以下,详细说明本发明的热熔接性膜、带热熔接性膜的阀装置和蓄电器件。需要说明的是,在本说明书中,以“~”表示的数值范围是指“以上”、“以下”。例如,2~15mm这一表述是指2mm以上15mm以下。
[热熔接性膜]
本发明的热熔接性膜是将收纳体与阀装置粘接的热熔接性膜,包含在150℃以上350℃以下的范围具有熔融峰值温度的耐热树脂层,且在200℃的环境下加热10分钟后的MD和TD的热收缩率为7.0%以下。收纳体、阀装置和蓄电器件的详细情况在本发明的热熔接性膜的说明之后分别进行说明。
本发明的热熔接性膜包含在150℃以上350℃以下的范围具有熔融峰值温度的耐热树脂层。
耐热树脂层的熔融峰值温度在150~350℃的范围即可,从更好地发挥本发明的效果的观点考虑,优选为约160℃以上、更优选为约180℃以上、进一步优选为约200℃以上,且优选为约345℃以下、更优选为约340℃以下、进一步优选为约330℃以下。作为该熔融峰值温度的优选范围,可以举出150~345℃左右、150~340℃左右、150~330℃左右、160~350℃左右、160~345℃左右、160~340℃左右、160~330℃左右、180~350℃左右、180~345℃左右、180~340℃左右、180~330℃左右、200~350℃左右、200~345℃左右、200~340℃左右、200~330℃左右。在本发明中,熔融峰值温度为通过以下的方法测得的值。
(熔融峰值温度的测定)
使用差示扫描量热计(DSC)进行测定。测定采用了市售的差示扫描量热计(例如岛津制作所的“DSC-60Plus”)。另外,测定条件是升温速度为10℃/min、温度测定范围例如为-50~400℃、样品盘使用铝盘。需要说明的是,温度测定范围只是一例,可以根据构成耐热树脂层的材料变更为任意范围。
此外,本发明的热熔接性膜在200℃的环境下加热10分钟后的MD和TD的热收缩率分别为7.0%以下即可,从更好地发挥本发明的效果的观点考虑,MD和TD的热收缩率分别优选为约6.0%以下、更优选为约5.0%以下、进一步优选为约4.0%以下。这样,本发明的热熔接性膜特别而言由热收缩率低的材料构成。因此,作为耐热树脂层也特别优选使用热收缩率低的材料。该热收缩率的下限为0.0%。耐热树脂层的该热收缩率是通过以下的方法测得的值。
(热收缩率的测定)
利用按照JIS K 7133:1999的方法测定热熔接性膜的热收缩率。将热熔接性膜裁成长度100mm(MD)×宽度100mm(TD)的尺寸并作为试验片。接着,在温度设为200℃的烘箱内静置试验片,在加热10分钟后,从烘箱中取出,测定MD和TD的方向的热收缩率(%)。需要说明的是,热收缩率是对MD和TD各自而言对热收缩率最大的部位进行测定而得到的结果。
需要说明的是,在本发明中,关于热熔接性膜的MD和TD,测定热熔接性膜的任意方向(0°)、与该方向呈15°、30°、45°、60°、75°、90°、105°、120°、135°、150°、165°的方向的热收缩率,以热收缩率最高的方向为MD、以与MD正交的方向为TD。
如图11的示意图所示,本发明的热熔接性膜120可以仅由耐热树脂层121构成,也可以在耐热树脂层121的表面的至少一侧具有热塑性树脂层。图12表示了在耐热树脂层121的表面的一侧具有热塑性树脂层122时的叠层结构。另外,图13表示了在耐热树脂层121的表面的两侧分别具有热塑性树脂层122、123时的叠层结构。热塑性树脂层122、123分别设为构成热熔接性膜120的表面的层。
另外,在本发明的热熔接性膜中,耐热树脂层可以是单层,也可以是多层。耐热树脂层优选为单层。热塑性树脂层可以是单层,也可以是多层。
耐热树脂层例如可以包含树脂膜和无纺布中的至少一者,优选为由树脂膜和无纺布中的至少一者形成。
形成耐热树脂层的原材料没有特别限制,只要使上述熔融峰值温度为150~350℃的范围,使热熔接性膜的上述热熔接率为7.0%以下即可。作为形成耐热树脂层的原材料,例如可以举出聚芳酯、聚烯烃系树脂、聚酰胺系树脂、聚酯系树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、氟树脂、硅树脂、酚醛树脂、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯和它们的混合物、共聚物等,它们之中,特别优选为聚芳酯、聚烯烃系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺系树脂。
作为聚烯烃系树脂,具体可以举出低密度聚乙烯、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)等结晶性或非晶性聚丙烯;乙烯-丁烯-丙烯的三元聚合物等。在这些聚烯烃中,优选可以举出聚乙烯和聚丙烯,更优选可以举出聚丙烯。此外,因为耐热性优异,所以耐热树脂层优选含有均聚丙烯,更优选由均聚丙烯形成,进一步优选为未拉伸均聚丙烯膜。
另外,作为聚酰胺系树脂,具体可以举出尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙12、尼龙46、尼龙6与尼龙66的共聚物等脂肪族系聚酰胺;包含来自对苯二甲酸和/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、聚己二酰间苯二甲胺(MXD6)等含有芳香族的聚酰胺;聚氨基甲基环己基己二酰胺(PACM6)等脂环系聚酰胺;以及内酰胺成分、4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯等异氰酸酯成分共聚得到的聚酰胺、共聚聚酰胺与聚酯或聚亚烷基醚二醇的共聚物即聚酯酰胺共聚物或聚醚酯酰胺共聚物;这些的共聚物等。这些聚酰胺可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
另外,作为聚酯系树脂,具体可以举出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、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,具体可以举出以对苯二甲酸乙二醇酯为重复单元的主体与间苯二甲酸乙二醇酯聚合的共聚物聚酯(以下简称为聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸)乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸)乙二醇酯、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/癸烷二羧酸)乙二醇酯等。另外,作为以对苯二甲酸丁二醇酯为重复单元的主体的共聚聚酯,具体可以举出以对苯二甲酸丁二醇酯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(以下简称为聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸)丁二醇酯)、聚(对苯二甲酸/己二酸)丁二醇酯、聚(对苯二甲酸/癸二酸)丁二醇酯、聚(对苯二甲酸/癸烷二羧酸)丁二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯等。这些的聚酯可以单独使用一种,也可以组合使用两种以上。
在耐热树脂层包含树脂膜时,耐热树脂层可以由利用上述树脂形成的膜形成。另外,在耐热树脂层包含无纺布时,耐热树脂层也可以由利用上述树脂形成的无纺布形成。在耐热树脂层为无纺布时,耐热树脂层优选由上述聚芳酯、聚烯烃系树脂、聚酯系树脂、聚酰胺树脂等构成。
作为形成耐热树脂层的这些树脂,特别优选使用热收缩率小的树脂。即,例如,即使在由聚酯系树脂膜形成耐热树脂层的情况下,也使用聚酯系树脂膜中特别是热收缩率小的树脂膜。使用其他树脂时,也是同样。热收缩率小的树脂膜和无纺布可以从市售品中选择。
此外,可以通过在耐热树脂层中配合着色剂,使耐热树脂层形成含有着色剂的层。此外,可以选择透明度低的树脂来调节透光率。在耐热树脂层包含膜时,也可以使用着色膜或者使用透明度低的膜。此外,在耐热树脂层包含无纺布时,可以使用采用了含有着色剂的纤维或粘合剂的无纺布或者透明度低的无纺布。
关于耐热树脂层的厚度,只要能够发挥本发明的效果,就没有特别限制,优选为约5μm以上、更优选为约8μm以上、进一步优选为约10μm以上,另外,优选为约200μm以下、更优选为约100μm以下、进一步优选为约50μm以下。作为耐热树脂层的厚度的优选范围,可以举出5~200μm左右、5~100μm左右、5~50μm左右、8~200μm左右、8~100μm左右、8~50μm左右、10~200μm左右、10~100μm左右、10~50μm左右。
此外,在耐热树脂层由无纺布构成时,作为其克重(单位面积重量),只要能够发挥本发明的效果,就没有特别限制,优选为约1g/m2以上、更优选为约5g/m2以上、进一步优选为约10g/m2以上,另外,优选为约300g/m2以下、更优选为约200g/m2以下、进一步优选为约100g/m2以下。作为耐热树脂层的克重的优选范围,可以举出1~300g/m2左右、1~200g/m2左右、1~100g/m2左右、5~300g/m2左右、5~200g/m2左右、5~100g/m2左右、10~300g/m2左右、10~200g/m2左右、10~100g/m2左右等。
此外,在本发明的热熔接性膜除了耐热树脂层之外还具有热塑性树脂层时,热塑性树脂层如上所述设置在耐热树脂层的表面的至少一侧。
热塑性树脂层的熔融峰值温度优选为120~160℃左右、更优选为130~160℃左右、进一步优选为130~150℃左右。熔融峰值温度的测定方法如上所述。
作为形成热塑性树脂层的原材料,例如优选为聚烯烃系树脂。聚烯烃系树脂中,因为与阀装置的密合性优异,所以优选含有酸改性聚烯烃。
作为酸改性聚烯烃,没有特别限制,只要经过酸改性的聚烯烃即可,优选可以举出由不饱和羧酸或其酸酐接枝改性的聚烯烃。酸改性聚烯烃可以举出上述的聚烯烃,特别优选为聚丙烯。另外,作为酸改性所使用的羧酸或其酸酐,例如可以举出马来酸、丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、马来酸酐、衣康酸酐等。
在热塑性树脂层中,上述酸改性聚烯烃优选包含酸改性均聚丙烯和酸改性嵌段聚丙烯中的至少一者。
热塑性树脂层例如可以包含树脂膜,优选为由树脂膜形成。
在热塑性树脂层包含树脂膜时,热塑性树脂层可以由利用聚烯烃系树脂形成的膜形成。
关于热塑性树脂层的厚度,只要能够发挥本发明的效果,就没有特别限制,优选为约5μm以上、更优选为约10μm以上、进一步优选为约30μm以上,另外,优选为约200μm以下、更优选为约100μm以下、进一步优选为约70μm以下。作为热塑性树脂层的厚度的优选范围,可以举出5~200μm左右、5~100μm左右、5~70μm左右、10~200μm左右、10~100μm左右、10~70μm左右、30~200μm左右、30~100μm左右、30~70μm左右等。
作为本发明的热熔接性膜的整体的厚度,只要能够发挥本发明的效果,就没有特别限制,优选为约10μm以上、更优选为约30μm以上、进一步优选为约50μm以上,另外,优选为约300μm以下、更优选为约200μm以下、进一步优选为约150μm以下。作为热熔接性膜的整体的厚度的优选范围,可以举出10~300μm左右、10~200μm左右、10~150μm左右、30~300μm左右、30~200μm左右、30~150μm左右、50~300μm左右、50~200μm左右、50~150μm左右等。
本发明的热熔接性膜的制造可以使用上述的树脂,采用挤出层压法、T模法、吹胀法、热层压法等方法。
在耐热树脂层由树脂膜构成时,可以根据需要对耐热树脂层的表面实施电晕放电处理、臭氧处理、等离子体处理等公知的易于粘接方法,或者也可以设置粘接促进剂层。
粘接促进剂层是例如以将耐热树脂层和热塑性树脂层牢固粘接为目的根据需要设置的层(图略)。粘接促进剂层可以仅设置在耐热树脂层和热塑性树脂层之间的一侧,也可以设置在两侧。
粘接促进剂层可以使用异氰酸酯系、聚乙烯亚胺系、聚酯系、聚氨酯系、聚丁二烯系等公知的粘接促进剂而形成。从进一步提高耐电解液性的观点考虑,这些中优选由异氰酸酯系粘接促进剂形成。作为异氰酸酯系粘接促进剂,包含选自三异氰酸酯单体、聚合MDI(polymeric MDI)的异氰酸酯成分的粘接促进剂,其层压强度优异、且浸渍电解液后的层压强度的下降少。特别优选为由包含作为三异氰酸酯单体的三苯基甲烷-4,4′,4″-三异氰酸酯和/或作为聚合MDI的聚亚甲基聚苯基聚异氰酸酯(NCO含有率约为30%,粘度为200~700mPa·s)的粘接促进剂形成。另外,还优选为以作为三异氰酸酯单体的三(对异氰酸酯苯基)硫代磷酸酯、聚乙烯亚胺系为主剂,以聚碳二亚胺为交联剂的双液固化型的粘接促进剂形成。
粘接促进剂层可以通过棒涂法、辊涂法、凹版涂布法等公知的涂布方法进行涂布并干燥而形成。作为粘接促进剂的涂布量,在为包含三异氰酸酯的粘接促进剂的情况下,为20~100mg/m2左右、优选为40~60mg/m2左右;在为包含聚合MDI的粘接促进剂的情况下,为40~150mg/m2左右,优选为60~100mg/m2左右;在以聚乙烯亚胺系为主剂、以聚碳二亚胺为交联剂的双液固化型的粘接促进剂的情况下,为5~50mg/m2左右、优选为10~30mg/m2左右。需要说明的是,三异氰酸酯单体是一个分子中具有3个异氰酸酯基的单体,聚合MDI是MDI与MDI聚合而得到的MDI低聚物的混合物,为下式所示的化合物。
从提高热熔接性膜与通过处理液形成于阀装置的表面的表面处理层之间的长期密合性的观点考虑,可以在热熔接性膜的至少一侧的表面设置粘接层。作为形成这样的粘接层的树脂组合物,可以举出酸改性聚丙烯与固化剂(例如异氰酸酯化合物、环氧树脂等)的混合树脂等。此外,在形成于阀装置的表面的表面处理层之上预先设置这种粘接层,也能够提高热熔接性膜与形成于阀装置的表面的表面处理层之间的长期密合性。
接着,说明将本发明的热熔接性膜用于阀装置、收纳体和蓄电器件的具体实施方式的一例。
[1.实施方式1]
<1-1.概要>
图1为表示按照本实施方式的阀装置100、安装阀装置100的收纳体200的立体图。如图1所示,阀装置100例如安装在收纳体200上。
收纳体200例如通过成型依次具有基材层、阻挡层和热熔接性树脂层的叠层体(层压膜)而制成。收纳体200构成为收纳例如咖啡、发酵食品(味噌等)、药品和二次电池(锂离子电池等)。收纳体200的收纳物例如会随着时间的经过产生气体。需要说明的是,作为阻挡层,从优异的阻隔功能和成本考虑,通常采用金属箔层,具体采用铝箔层。例如,在收纳体200内收纳锂离子电池等的电池元件(包括电容器(condenser)、电容设备(capacitor)等)时,构成层压型电池。需要说明的是,收纳有锂离子电池等二次电池的层压型电池是蓄电器件的一例,在收纳体200内也可以收纳一次电池和二次电池中的任一者。优选在收纳体200内收纳二次电池。关于收纳在收纳体200内的二次电池的种类,没有特别限制,例如可以举出锂离子电池、锂离子聚合物电池、全固态电池、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)、电容设备(capacitor)等。
阀装置100构成为与收纳体200的内部连通,例如构成为因在收纳体200的内部产生的气体使收纳体200的内部的压力达到规定压力时,使该压力降低。阀装置100的内部包括实现所谓回流阀、破坏阀或选择透过阀等的机构。阀装置100通过在被收纳体200夹着的状态下被热密封(热封),由此安装到收纳体200。即,阀装置100与收纳体200的粘接强度是即使收纳体200的内部的压力达到阀装置100所包含的阀机构(回流阀、破坏阀或选择透过阀等)释放的压力,也不会解除阀装置100与收纳体200的粘接的强度。
通常,有时因阀装置的壳体的材料而难以通过热密封将阀装置安装到收纳体。例如,在阀装置的壳体为金属制时,难以通过热密封将阀装置安装到收纳体。但在本实施方式的阀装置100中,无论何种壳体材料,都能够通过热密封将阀装置100与收纳体200粘接。以下,依次说明阀装置100的构成、制造方法和向收纳体200安装的方法。
<1-2.阀装置的构成>
图2是阀装置100的俯视图。图3为图2的III-III截面图。参照图2和图3,阀装置100包含阀装置主体110和热熔接性膜120。即,在阀装置100中,阀装置主体110上预先安装有相当于粘接性部件的热熔接性膜120。
阀装置主体110为金属制。阀装置主体110由铝、黄铜或不锈钢等构成。阀装置主体110包括实现所谓回流阀、破坏阀或选择透过阀等的机构。在阀装置主体110的内部形成有通气口H1。即,在阀装置主体110中,在配置于收纳体200内的端面上形成有气体通过的孔。即,在收纳体200安装有阀装置100(图1)的情况下,阀装置主体110构成为因收纳体200的内部产生的气体使收纳体200的内部的压力达到规定压力时,气体通过通气口H1向收纳体200的外部排出,由此使该压力降低。需要说明的是,向收纳体200安装时,阀装置100的下端侧向着收纳体200的内部。
热熔接性膜120构成为通过热密封与阀装置主体110和收纳体200(图1)两者粘接。即,在阀装置100已安装到收纳体200时的热熔接性膜120与收纳体200的粘接强度是即使收纳体200的内部的压力达到阀装置100所包含的阀机构(回流阀、破坏阀或选择透过阀等)释放的压力,也不会解除热熔接性膜120与收纳体200的粘接的强度。本发明的热熔接性膜120的详细情况如上所述。
热熔接性膜120在覆盖阀装置主体110中的粘接部112的外周的状态下与阀装置主体110粘接。如上所述,由于热熔接性膜120也与收纳体200(图1)粘接,因此利用阀装置100,即使阀装置主体110为金属制,也易于通过热密封将阀装置100与收纳体200粘接。需要说明的是,粘接部112的截面形状具有泪眼形状(包含圆形部113和翼状延伸端部114、115的形状)。即,粘接部112的截面形状为全周弯曲的形状。更详细而言,圆形部113的外周截面为凸的弯曲,该圆形部113的两端侧与翼状延伸端部114、115的根底侧,其外周截面呈凹的弯曲平滑连接,因此能够使热熔接性膜120与阀装置主体110的粘接部112的外周无缝粘接。
另外,热熔接性膜120的宽度方向的长度W1比粘接部112的宽度方向的长度W2长。即,在阀装置100中,热熔接性膜120覆及粘接部112的外围一周以上的范围(图3)。因此,利用阀装置100,使热熔接性膜120的配置范围较广,因此能够使阀装置100与收纳体200的粘接更牢固。
此外,热熔接性膜120的配置范围延伸到粘接部112(阀装置主体110)的下端。其理由以后说明。如上所述,安装阀装置100的收纳体200有收纳二次电池的可能性。在该情况下,在粘接部112(金属)的露出范围宽时,二次电池的电极与粘接部112接触的可能性增加,容易发生短路。在按照本实施方式的阀装置100中,热熔接性膜120的配置范围延及到粘接部112的下端。因此,利用该阀装置100,即使二次电池被收纳在收纳体200内,也能够减少因阀装置100而发生短路的可能性。另外,热熔接性膜120也可以配置为比粘接部112的下端还向下方突出。
从提高热熔接性膜的粘接性的观点等考虑,阀装置的表面的至少一部分优选利用含有酚醛系树脂或丙烯酸系树脂、硝酸铬和磷酸的处理液被表面处理。在该处理液中,磷酸可以以盐的形态(即磷酸盐)或多磷酸(缩合磷酸)的形态包含在处理液中。
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、胺盐等衍生物。特别优选为聚丙烯酸的铵盐、钠盐或胺盐等聚丙烯酸的衍生物。在本发明中,聚丙烯酸是指丙烯酸的聚合物。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。丙烯酸系树脂可以仅使用一种,也可以混合使用两种以上。
作为丙烯酸系树脂的重均分子量,优选可以举出1000~100万左右、更优选为3000~80万左右、进一步优选为1万~80万左右。虽然分子量越大,耐久性越高,但丙烯酸系树脂的水溶性会降低,处理液变得不稳定,缺乏制造稳定性。相反,分子量越小,耐久性越低。在本发明中,在丙烯酸系树脂的重均分子量为1000以上时,耐久性高,为100万以下时,制造稳定性良好。在本发明中,丙烯酸系树脂的重均分子量为在使用聚苯乙烯作为标准样品的条件下进行测定的通过凝胶渗透色谱(GPC)测得的值。
此外,作为丙烯酸系树脂的酸值,因为认为COOH基多时,有助于粘接性的效果高,因此优选酸值高的丙烯酸系树脂。
在处理液中,磷酸可以以盐的形态(磷酸盐)存在。作为磷酸盐,例如可以举出磷酸钠、磷酸钾、磷酸铵等。此外,在本发明的处理液中,磷酸可以作为多磷酸(缩合磷酸)等聚合物的形态存在。
作为处理液的特别优选的组成,可以举出含有聚丙烯酸、硝酸铬(III)和磷酸的组合物;含有丙烯酸甲基丙烯酸酯共聚物、硝酸铬(III)和磷酸的组合物;含有丙烯酸马来酸共聚物的钠盐、硝酸铬(III)和磷酸的组合物;含有丙烯酸苯乙烯共聚物、硝酸铬(III)和磷酸的组合物;含有聚丙烯酸的各种盐(钠盐、铵盐、胺盐等)、硝酸铬(III)和磷酸的组合物。
作为处理液中的硝酸铬与磷酸(也可以是盐)的比例没有特别限制,作为磷酸相对于硝酸铬100质量份的比例,优选为30~120质量份左右、更优选为40~110质量份左右。另外,作为处理液中的丙烯酸系树脂的比例,可以举出相对于硝酸铬100质量份,优选为30~300质量份左右、更优选为40~250质量份左右、进一步优选为50~200质量份左右。
作为处理液的固体成分浓度,没有特别限制,只要通过将处理液涂布到阀装置进行烘烤形成表面处理层即可,例如可以举出1~10质量%左右。
作为表面处理层的厚度,没有特别限制,从更好发挥本发明的效果的观点考虑,优选为1nm~10μm左右、更优选为1~100nm左右、进一步优选为1~50nm左右。需要说明的是,表面处理层的厚度可以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射线分光法或电子射线能量损失分光法的组合来测定。
基于同样的观点考虑,作为阀装置的每1m2表面的表面处理层中的Cr量,优选为0.5~30质量%左右、更优选为1~20质量%左右、进一步优选为3~10质量%左右。
处理液中除了含有丙烯酸系树脂、硝酸铬和磷酸以外,还可以含有其他成分。作为其他成分,例如可以举出溶剂。作为溶剂,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。作为溶剂,可以仅使用一种,也可以混合使用两种以上。
另外,作为其他成分,可以举出不同于硝酸铬的铬化合物(例如氟化铬、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)等。这些其他成分也可以只使用一种,或混合使用两种以上。
关于使用处理液形成表面处理层的方法,可以按照如下方式来进行,即,通过棒涂法、辊涂法、凹版涂布法、浸渍法等将处理液涂布于阀装置表面的至少一部分之后,进行加热(干燥),使阀装置的表面温度达到70~200℃左右。
处理液的干燥是将处理液涂布到阀装置的表面后不经水洗而进行。作为干燥方法,没有特别限制,可以举出利用了间歇式干燥炉、连续式热风循环型干燥炉、传送带式热风干燥炉、使用了IH加热器的电磁感应加热炉等的干燥方法。干燥方法所设定的风量、风速等可任意设定。
另外,在将处理液涂布在阀装置的表面之前,可以通过碱浸渍法、电解清洗法、酸清洗法、电解酸清洗法等预先对阀装置的表面进行脱脂处理。通过这样进行脱脂处理,能够更有效地进行阀装置的表面的化学法表面处理。此外,通过将利用无机酸溶解含氟化合物而得到的酸脱脂剂用于脱脂处理,不仅能够发挥阀装置表面的脱脂效果,还能够形成钝化状态的金属氟化物,在该情况下,可以仅进行脱脂处理。
处理液只要用于阀装置的表面的至少一部分即可,例如,优选将处理液用于安装热熔接性膜的位置或附着粘接剂的位置。此外,因为处理液能够容易地涂布在阀装置的表面,所以更优选用于阀装置的整个表面。在将处理液用于阀装置的整个表面时,例如将阀装置浸渍在处理液中并使其干燥,由此能够在阀装置的整个表面形成表面处理层。
此外,通过将本发明的热熔接性膜与阀装置的外周热熔接,能够得到带热熔接性膜的阀结构体。安装热熔接性膜的阀装置的外周例如由金属制成,该金属具有通过利用处理液进行表面处理而形成的表面处理层。
<1-3.阀装置的制造方法>
图4为表示阀装置100的制造过程的流程图。该流程图所示的处理在配设有阀装置主体110和热熔接性膜120的状态下,例如,通过制造装置实施。
参见图4,制造装置利用热熔接性膜120夹着阀装置主体110的粘接部112(步骤S100)。制造装置在粘接部112被热熔接性膜120夹着的状态下,将热熔接性膜120热密封于粘接部112(步骤S110)。由此完成阀装置100。
<1-4.向收纳体安装的方法>
图5为表示将阀装置100安装到收纳体200的安装过程的流程图。该流程图所示的处理在配设有阀装置100和收纳体200的状态下,例如,通过制造装置实施。另外,图6为表示安装有阀装置100的状态下的收纳体200的一部分的图,图7为图6的III-III截面图。
参照图5、图6和图7,制造装置将阀装置100载置于收纳体200上(步骤S200)。例如,制造装置以将阀装置100夹在收纳体200的凸缘部(周缘部)的方式将阀装置100载置于收纳体200上(图1)。
制造装置在阀装置100被收纳体200的凸缘部夹着的状态下进行第一次热密封(一次热密封)(步骤S210)。由此,收纳体200的凸缘部全体(一次密封部130(图6和图7))被热密封。然后,为了将阀装置100的周围更牢固地密封,制造装置进行第二次热密封(二次热密封)(步骤S220)。由此,阀装置100的周边(二次密封部132)被更牢固地热密封。由此将阀装置100安装到收纳体200。
<1-5.特征>
如上所述,在按照本实施方式的阀装置100中,在阀装置主体110的外周预先粘接能够与收纳体粘接的热熔接性膜120。因此,利用这样的阀装置100,无论阀装置主体110为何种材料,均能够容易地进行收纳体200与阀装置100的粘接。
另外,在按照本实施方式的阀装置100中,阀装置主体110为金属制。在阀装置主体110为金属制的情况下,在将阀装置主体110与收纳体200直接粘接时,构成收纳体200的内层的热熔接性树脂层的材料受限,因此兼顾收纳体200的密封性(热熔接性树脂层彼此的熔接)与收纳体200和阀装置主体110的直接粘接性的设计乃至材料选择比较困难。在按照本实施方式的阀装置100中,在阀装置主体110的外周预先粘接有热熔接性膜120,因此,即使阀装置主体110为金属制,通过适当选择具有与作为收纳体200内层的热熔接性树脂层的粘接性、且具有与构成阀装置主体110的金属的粘接性的材料作为热熔接性膜120的材料,也能够容易地进行收纳体200与阀装置100的粘接。因此,热熔接性树脂层的设计乃至材料的选择的范围并不会窄于上述的直接粘接的情况。
此外,作为在阀装置主体110与收纳体200之间配置热熔接性膜120的方法,考虑例如将收纳体200、热熔接性膜120和阀装置主体110同时热密封的方法。然而,在阀装置主体110为金属制时,由于阀装置主体110的散热性高,即使同时进行热封,收纳体200与热熔接性膜120粘接,但能够产生阀装置主体110与热熔接性膜120未粘接的情况。在按照本实施方式的阀装置100中,预先将热熔接性膜120与阀装置主体110粘接。因此,利用本发明的阀装置100,能够避免上述那样的情况。
另外,在按照本实施方式的阀装置100中,采用了膜状的粘接部件、具体而言为热熔接性膜120。这样,在粘接性部件为膜状时,能够将连续的热熔接性膜120卷成卷状,制造热熔接性膜120的卷取体,并从该热熔接性膜120的卷取体卷出规定长度并切断,使热熔接性膜120沿着另行准备的阀装置主体110的外周粘接或缠绕粘接。即,能够高效地进行粘接部件向阀装置主体110的安装作业。
另外,在按照本实施方式的阀装置100中,粘接部112的外周弯曲。在粘接部112的外围弯曲时,与粘接部112的外周为平面的情况相比,热熔接性膜120不易与粘接部112的外周粘接。在按照本实施方式的阀装置100中,热熔接性膜120预先与粘接部112的外周粘接。因此,根据阀装置100,与例如将收纳体200、热熔接性膜120和阀装置主体110同时热密封的情况不同,不会发生在热密封时热熔接性膜120不与阀装置主体110粘接的情况。
另外,在按照本实施方式的阀装置100中,热熔接性膜120包含芯材。该阀装置100能够安装到需要维持内部的绝缘性的收纳体200(例如袋型锂离子电池的收纳体)。在本实施方式中,为了使阀装置100附近的密封更牢固,在阀装置100附近进行了两次热密封。如果热熔接性膜120不包含芯材,在反复进行热密封时,有可能因热量和压力使构成收纳体200的内层的热熔接性树脂层与粘接性部件熔融,挤出到压力弱的部分。其结果,有可能以构成收纳体200的阻挡层的铝箔等金属箔层与由金属构成的阀装置主体110短路的形式,收纳体200内的夹着阀装置100的部位的绝缘层(构成收纳体的内层的热熔接性树脂层和粘接性部件)被破坏,收纳体200内发生短路。在按照本实施方式的阀装置100中,热熔接性膜120包含芯材。因此,根据该阀装置100,含有芯材的热熔接性膜120抑制绝缘层的破坏,即使在阀装置100附近进行两次(多次)热密封,也能够维持收纳体200内的绝缘性。
[2.实施方式2]
图8为按照实施方式2的阀装置100A的俯视图。如图8所示,阀装置100A包含阀装置主体110A和热熔接性膜120A。即,在阀装置100A中,将热熔接性膜120A预先与阀装置主体110A粘接。
阀装置主体110A例如由金属构成,包含阀功能部310和密封安装部320。在密封安装部320中,至少其中的一部分形成有粘接部112A。即,热熔接性膜120A粘接在粘接部112A的周围。粘接部112A是被收纳体200(图1)夹着且固定的部分,通过热密封,经由热熔接性膜120A将粘接部112A的外侧的周面与作为收纳体200的最内层的热熔接性树脂层熔融接合。
阀装置100A已安装到收纳体200时的热熔接性膜120A与收纳体200的粘接强度是即使收纳体200的内部的压力达到阀装置100A所含的阀机构(回流阀、破坏阀或选择透过阀等)释放的压力,也不会解除热熔接性膜120A与收纳体200的粘接的强度。
热熔接性膜120A的材料等例如与上述实施方式1中的热熔接性膜120同样。热熔接性膜120A与上述实施方式1中的热熔接性膜120同样构成为通过热密封与阀装置主体110A和收纳体200两者粘接。
图9是图8的IX-IX截面图。如图9所示,在阀装置100A中,阀功能部310和密封安装部320的各个截面为正圆形状,在密封安装部320的内部形成有通风道A1。通风道A1的截面为正圆形状。热熔接性膜120不覆盖通风道A1。需要说明的是,密封安装部320的截面形状并不一定必须是正圆形状,也可以是例如图3所示的泪眼形状。
阀功能部310的截面直径长于密封安装部320的截面直径。其结果,在阀功能部310与密封安装部320的交界处形成阶差(图8)。由于密封安装部320的直径更短,因此,在阀装置100A安装到收纳体200后的密封性更高。
图10为图8的X-X截面图。如图10所示,密封安装部320的内部形成有通风道A1。通风道A1例如将收纳体200内产生的气体引向阀功能部310。
阀功能部310的内部设有以排出收纳体200(图1)内产生的气体的方式构成的阀机构。具体而言,阀功能部310包含O形环312、球314、弹簧316和薄膜318。即,阀功能部310设有球簧型阀机构。需要说明的是,设置在阀功能部310内的阀机构没有特别限制,只要是能够降低因气体而升高的收纳体200内的压力即可,例如,可以是提动型、鸭嘴型、伞型、隔膜型等阀机构。此外,球314并不一定必须是球状,例如可以是半球状,也可以是长球状,还可以是扁球状。此外,在球314例如为半球状时,可以从平坦面延伸柱状的部件。
O形环312为中空圆形环,例如由氟橡胶构成。球314和弹簧316各自例如由不锈钢构成。需要说明的是,球314也可以由树脂构成。例如,在收纳体200内收纳电池元件(例如锂离子电池)时,薄膜318例如由具有10-2~100μm左右的孔径(pore diameter)、不会泄漏电解液、仅透过气体(选择透过)的PTFE薄膜构成。需要说明的是,PTFE意为聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene)。此外,由于PTFE薄膜的材质柔软,因此,在强度不足时,可以采用与聚丙烯、聚酯等的网状物、无纺布一体成型而增强后的制品。此外,在本实施方式2中,也与上述实施方式1同样,收纳体200内可以收纳一次电池和二次电池中的任一者。优选在收纳体200内收纳二次电池。收纳在收纳体200内的二次电池的种类没有特别限制,例如可以举出锂离子电池、锂离子聚合物电池、全固态电池、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、电容设备等。
在阀装置100A被安装于收纳体200、收纳体200内收纳有电池元件的状态下,在收纳体200内的压力达到规定压力时,从通风道A1引入的气体会将球314按压到排气口O1侧。在球314被按压、弹簧316收缩时,收纳体200内的气体通过球314与O形环312之间形成的间隙,透过薄膜318,从排气口O1排出到收纳体200的外部。
如上所述,在按照本实施方式2的阀装置100A中,阀装置主体110A的外周预先粘接有能够与收纳体200粘接的热熔接性膜120A。因此,利用该阀装置100A,无论阀装置主体110A为何种材料,均能够容易地进行收纳体200与阀装置100A的粘接。需要说明的是,按照本实施方式2的阀装置100A的制造方法和将阀装置100A安装到收纳体200的方法与按照上述实施方式1的阀装置100同样。
[3.实施方式1、2的变形例]
以上对实施方式1、2进行了说明,但本发明并非限于上述实施方式1、2,只要不偏离其主旨,可以进行各种变更。下面说明变形例。
<3-1>
在实施方式1中,粘接部112的截面为泪眼形。但粘接部112的截面形状不限于此。粘接部112的截面形状例如可以是圆形,也可以是多边形,还可以是部分弯曲、部分不弯曲的形状。即,粘接部112的截面形状(外周)可以不弯曲,也可以仅一部分弯曲。
<3-2>
另外,在上述实施方式1、2中,阀装置主体110、110A为金属制。但阀装置主体110、110A不一定必须是金属制。例如,阀装置主体110、110A也可以由金属以外的不会通过热密封直接与收纳体200粘接的材料构成。
<3-3>
另外,在上述实施方式1、2中,热熔接性膜120、120A包含芯材。但热熔接性膜120、120A也可以不必须包含芯材。
<3-4>
另外,在上述实施方式1、2中,热熔接性膜120、120A分别粘接在粘接部112、112A的外周全体。然而,热熔接性膜120、120A不需要一定与粘接部112、112A的外周全体粘接。例如,热熔接性膜120、120A也可以分别仅与粘接部112、112A的外周的一部分粘接。在该情况下,通过进行阀装置100、100A与收纳体200的热密封,热熔接性膜120、120A与粘接部112、112A的外周全体粘接。
<3-5>
另外,在上述实施方式1、2中,作为粘接性部件,与阀装置主体110、110A分开准备热熔接性膜120、120A,按照将该热熔接性膜120、120A与阀装置主体110、110A的粘接部112、112A的外周全体粘接的形式构成阀装置100、100A。然而,也可以使发挥与热熔接性膜120、120A同等的粘接性的粘接性树脂流入到阀装置主体110、110A的粘接部112、112A的外周全体,构成具有例如图3、图9所示的外轮廓截面形状的阀装置。在该情况下,通过阀装置100、100A与收纳体200的热密封,由作为粘接性部件的粘接性树脂构成的层与作为收纳体200内层的热熔接性树脂层粘接。
<3-6>
另外,在上述实施方式1、2中,作为将阀装置100、100A安装到收纳体200的安装过程,进行了在阀装置100、100A被收纳体200的凸缘部夹着的状态下的第一次的热密封(一次热密封)、和之后使阀装置100、100A的周围的密封更牢固的第二次的热密封(二次热密封),但也可以仅用第一次的热密封(一次热密封),将阀装置100、100A的周边牢固热密封,由此将阀装置100、100A安装到收纳体200。此外,虽然通过热密封方式进行了熔接,但由于通过增加热量能够使树脂熔融并粘接即可,因此也可以采用超声波密封、感应加热密封等的方法。
实施例
下面列举实施例和比较例,详细说明本发明。但本发明并非限于实施例。
在实施例和比较例中,熔融峰值温度的测定、热收缩率的测定如下进行。
(熔融峰值温度的测定)
使用差示扫描量热计(DSC)进行了测定。作为装置,使用了岛津制作所的“DSC-60Plus”。另外,测定条件是升温速度设为10℃/min、温度测定范围设为-50~200℃、样品盘使用铝盘。
(热收缩率的测定)
利用按照JIS K 7133:1999的方法测定了热熔接性膜的热收缩率。将热熔接性膜裁成长度100mm(MD)×宽度100mm(TD)的尺寸并作为试验片。接着,在温度设为200℃的烘箱内静置试验片,在加热10分钟后,从烘箱中取出,测定MD和TD的方向的热收缩率(%)。需要说明的是,热收缩率是对MD和TD各自而言对热收缩率最大的部位进行测定而得到的结果。将结果示于表1。
<热熔接性膜的制造>
(实施例1)
作为耐热树脂膜层,准备了聚芳酯无纺布(外厚45μm、克重14g/m2、熔融峰值温度超过300℃)。接着,在该聚芳酯无纺布的两面,分别通过挤出层压法叠层嵌段为主(block-base)的马来酸酐改性聚丙烯(熔融峰值温度140℃)作为热塑性树脂膜层,制成依次叠层有酸改性聚丙烯(42μm)/聚芳酯无纺布(克重14g/m2)/酸改性聚丙烯(42μm)的热熔接性膜。需要说明的是,因为马来酸酐改性聚丙烯含浸于聚芳酯无纺布,所以热熔接性膜整体的厚度为100μm。
(实施例2)
作为耐热树脂层,准备了聚萘二甲酸乙二醇酯膜(12μm、熔融峰值温度268℃)。接着,在该聚萘二甲酸乙二醇酯膜的两面,分别通过挤出层压法叠层均聚为主(homo-base)的马来酸酐改性聚丙烯(熔融峰值温度140℃)作为热塑性树脂膜层,制成依次叠层有酸改性聚丙烯(44μm)/聚萘二甲酸乙二醇酯膜(12μm)/酸改性聚丙烯(44μm)的热熔接性膜。需要说明的是,聚萘二甲酸乙二醇酯膜的表面涂布有作为粘接促进剂层的三苯基甲烷-4,4′,4″-三异氰酸酯。
(实施例3)
将聚烯烃无纺布(厚度100μm、克重15g/m2、熔融峰值温度160℃)作为热熔接性膜。作为聚烯烃无纺布,选择了热收缩率特别小的制品。
(实施例4)
将尼龙无纺布(厚度200μm、克重20g/m2、熔融峰值温度225℃)作为热熔接性膜。作为尼龙无纺布,选择了热收缩率特别小的制品。
(实施例5)
将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)无纺布(厚度160μm、克重30/m2、熔融峰值温度255℃)作为热熔接性膜。作为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)无纺布,选择了热收缩率特别小的制品。
(实施例6)
将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)无纺布(厚度130μm、克重20/m2、熔融峰值温度255℃)作为热熔接性膜。作为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)无纺布,选择了热收缩率特别小的制品。
(实施例7)
将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)无纺布(厚度190μm、克重60/m2、熔融峰值温度240℃)作为热熔接性膜。作为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)无纺布,选择了热收缩率特别小的制品。
(实施例8)
将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)无纺布(厚度340μm、克重80/m2、熔融峰值温度240℃)作为热熔接性膜。作为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)无纺布,选择了热收缩率特别小的制品。
(实施例9)
将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)无纺布(厚度410μm、克重90/m2、熔融峰值温度240℃)作为热熔接性膜。作为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)无纺布,选择了热收缩率特别小的制品。
(实施例10)
将聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)膜(厚度40μm、熔融峰值温度255℃)作为热熔接性膜。作为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PET)膜,选择了热收缩率特别小的制品。
(实施例11)
将聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)膜(厚度50μm、熔融峰值温度255℃)作为热熔接性膜。作为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PET)膜,选择了热收缩率特别小的制品。
(实施例12)
将聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜(厚度12μm、熔融峰值温度268℃)作为热熔接性膜。作为聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜,选择了热收缩率特别小的制品。
(实施例13)
将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜(厚度12μm、熔融峰值温度268℃)作为热熔接性膜。作为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜,选择了热收缩率特别小的制品。
(实施例14)
将聚芳酯无纺布(厚度7μm、克重14/m2、熔融峰值温度超过300℃)作为热熔接性膜。作为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)无纺布,选择了热收缩率特别小的制品。
(比较例1)
将聚烯烃无纺布(厚度120μm、克重15g/m2、熔融峰值温度160℃)作为热熔接性膜。作为聚烯烃无纺布,选择了热收缩率小的制品。
(比较例2)
将聚乳酸无纺布(厚度100μm、克重20g/m2、熔融峰值温度170℃)作为热熔接性膜。作为聚烯烃无纺布,选择了热收缩率小的制品。
(比较例3)
将未拉伸聚丙烯(CPP)膜(厚度40μm、熔融峰值温度160℃)作为热熔接性膜。作为未拉伸聚丙烯(CPP)膜,选择了普通的热收缩率的制品。
(比较例4)
准备了无规为主(random-base)的聚丙烯膜(厚度40μm、熔融峰值温度140℃)。接着,在该均聚丙烯膜的一个面,通过挤出层压法叠层无规为主的马来酸酐改性聚丙烯(熔融峰值温度140℃)作为热塑性树脂层,制成依次叠层有酸改性聚丙烯(PPa)(40μm)/聚丙烯(PP)膜(40μm)的热熔接性膜。
(热熔接性膜向阀装置的安装性的评价)
作为阀装置,准备了具有图14、图15所示的形状和尺寸的阀装置。阀装置的热熔接性膜的安装部由铝形成。接着,利用由酚醛树脂、硝酸铬(三价)化合物和磷酸的三成分构成的处理液对阀装置的外表面进行了表面处理(磷酸铬酸盐处理)。接着,利用两片热熔接性膜(长10mm、宽20mm)夹住阀装置的安装部(外周),在该状态下,利用热封棒在190℃、2分钟、0.03MPa的条件下将热熔接性膜热熔接到阀装置的安装部。目视观察热熔接后的热熔接性膜的形状,按照以下的标准评价了热熔接性膜向阀装置的安装性。将结果示于表1。
A:热熔接性膜的形状变化小,热熔接性膜热熔接在阀装置的规定位置。且热熔接性膜的柔软性高,随着阀装置的形状进行热熔接。
B:热熔接性膜的形状变化小,热熔接性膜热熔接在阀装置的规定位置,但热熔接性膜的柔软性低,难以随着阀装置的形状进行热熔接。
C:热熔接性膜的形状变化大,安装于阀装置的热熔接性膜的位置偏离规定位置,无法适当地安装到阀装置。
[表1]
[实施方式3]
下面,参照附图,对按照实施方式3的蓄电器件用的阀结构体以及具有该阀结构体的蓄电器件及其制造方法进行说明。
<3-1.概要>
专利文献1(日本特开2016-31934号公报)公开了一种将电池元件收纳在袋(pouch)中的电池。在袋中,在沿着其周缘形成的热密封部安装阀结构体。阀结构体包含中空的腔体和收纳在腔体的功能部件。功能部件构成为在袋的内压上升到一定以上时进行工作,进行排气。
另外,为了将阀结构体与袋更牢固地接合,有时在阀结构体与袋之间插入热熔接性膜。热熔接性膜由能够与阀结构体的腔体和构成袋的包装材料热熔接的材料构成。但是,在热熔接性膜与阀结构体的腔体熔接时,由于腔体会变成高温,存在伤及收纳在腔体中的功能部件的风险。
本发明的目的在于:提供一种不易损及功能部件的蓄电器件用的阀结构体的制造方法以及由该制造方法制造的阀结构体。
<3-2.蓄电器件的整体构成>
图16表示具有实施方式3的蓄电器件用的阀结构体10的蓄电器件100X的俯视图。图17为沿着图16的D17-D17线的截面图。在这些图中,将原本无法从外部看到的部位用局部虚线表示以供参考。在下文中,除非另有说明,为便于说明,将图16的上下方向称为“前后”,将左右方向称为“左右”,将图17的上下方向称为“上下”。但是,蓄电器件100X使用时的方向不受此限。
蓄电器件100X具有收纳体110X、蓄电器件元件120X、极耳(tab)130X和极耳膜140。收纳体110X具有内部空间S1和周缘密封部150。蓄电器件元件120X收纳在收纳体110X的内部空间S1。极耳130X的一端与蓄电器件元件120X接合,另一端从收纳体110X的周缘密封部150突出到外侧,极耳的一端与另一端之间的一部分经由极耳膜140与周缘密封部150熔接。
收纳体110X包括容器110Y。容器110Y包含包装材料111、112X而构成。在俯视中,在容器110Y的外周部分,包装材料111、112X通过例如热密封而相互熔接,由此形成了周缘密封部150。而且,通过该周缘密封部150形成与外部空间隔绝的容器110Y的内部空间S1。周缘密封部150划定了容器110Y的内部空间S1的周缘。需要说明的是,这里所说的热密封的方式假设为利用热源的加热熔接。需要说明的是,包装材料111、112X例如可以通过超声波熔接而相互熔接,由此形成周缘密封部150。无论如何,周缘密封部150是指包装材料111、112X熔接而一体化的部分。需要说明的是,如图17所示,周缘密封部150的夹着极耳130X和极耳膜140的部分中,包装材料112X、极耳130X、一对极耳膜140和包装材料111被一体化,周缘密封部150的仅夹着一对极耳膜140的部分中,包装材料112X、一对极耳膜140和包装材料111被一体化。
包装材料111、112X例如由树脂成型品或膜构成。这里所说的树脂成型品能够通过注射成型、气压成型、真空成型、吹塑成型等方法制造,为了赋予设计性、功能性,也能够进行模内成型。树脂的种类可以为聚烯烃、聚酯、尼龙、ABS等。另外,这里所说的膜是指例如能够通过吹胀法、T模法等方法制造的树脂膜、将这些树脂膜叠层于金属箔而成的膜。另外,这里所说的膜可以是经拉伸的膜,也可以是不经拉伸的膜,可以是单层的膜,也可以是多层膜。另外,这里所说的的多层膜可以通过涂布法制造,也可以是通过粘接剂等粘接多张膜而成的,还可以通过多层挤出法制造。
如上所述,包装材料111、112X能够构成为各种各样,但在本实施方式3中,由层压膜构成。层压膜能够制成将基材层、阻挡层和热熔接性树脂层叠层而成的叠层体。基材层作为包装材料111、112X的基材发挥功能,典型的是形成容器110Y的外层侧、具有绝缘性的树脂层。阻挡层除了提高包装材料111、112X的强度以外,还具有至少防止水分等侵入蓄电器件100X内的功能,典型的是由铝合金箔等构成的金属层。热熔接性树脂层典型地由聚烯烃等能够热熔接的树脂构成,形成容器110Y的最内层。
容器110Y的形状没有特别限定,例如可以为袋状(Pouch)。这里所说的袋状可以考虑三方密封型、四方密封型、枕型、角撑型等。但是,本实施方式3的容器110Y具有图17那样的形状,通过将成型为托盘状的包装材料111和同样成型为托盘状并从包装材料111的上方重叠的包装材料112X沿着俯视时的外围部分进行热密封而制造。包装材料111包括俯视时相当于外周部分的方环状的凸缘部111A、和与凸缘部111A的内缘连续且从该处向下方鼓出的成型部111B。同样,包装材料112X包括俯视时相当于外周部分的方环状的凸缘部112XA、和与凸缘部112XA的内缘连续且从该处向上方鼓出的成型部112B。包装材料111、112X以各自的成型部111B、112B彼此向相反方向鼓出的方式重叠。在该状态下,包装材料111的凸缘部111A和包装材料112X的凸缘部112XA以一体化的方式被热密封,构成周缘密封部150。周缘密封部150在容器110Y的整个外周延伸,形成为方环状。需要说明的是,包装材料111、112X中的一者也可以是片状。
蓄电器件元件120X至少具有正极、负极和电解质,例如,为锂离子电池(二次电池)或电容设备等蓄电部件。如果蓄电器件元件120X发生异常,则有可能在容器110Y的内部空间S1内产生气体。在蓄电100X为锂离子电池时,由于作为电解质的有机溶剂挥发以及电解液分解,容器110Y的内部空间S1会产生挥发性有机溶剂、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、氢气、氟化氢等气体。在蓄电器件100X为电容设备时,由于电容设备中的化学反应,容器110Y的内部空间S1会产生气体。此外,蓄电器件100X也可以是全固态电池,在该情况下,蓄电器件元件120X可以包含能够产生气体的固体电解质。例如,在固体电解质为硫化物系的情况下,可能产生硫化氢气体。
极耳130X是用于蓄电器件元件120X中的电力的输入输出的金属端子。极耳130X分开配置于容器110Y的周缘密封部150的左右方向的端部,一个构成正极侧的端子,另一个构成负极侧的端子。各极耳130X的左右方向的一个端部在容器110Y的内部空间S1中与蓄电器件元件120X的电极(正极或负极)电连接,另一个端部从周缘密封部150向外侧突出。以上的蓄电器件100X的形态特别优选用于例如将多个蓄电器件100X串联连接而以高电压使用的电动汽车、混合动力汽车等电动车辆。需要说明的是,构成正极和负极的端子的两个极耳130X的安装位置没有特别限定,例如也可以配置于周缘密封部150的相同的1个边。
构成极耳130X的金属材料例如为铝、镍、铜等。在蓄电器件元件120X为锂离子电池时,与正极连接的极耳130X典型地由铝等构成,与负极连接的极耳130X典型地由铜、镍等构成。
左侧的极耳130X在周缘密封部150中的左端部隔着极耳膜140被包装材料111、112X夹着。右侧的极耳130X也在周缘密封部150中的右端部隔着极耳膜140被包装材料111、112X夹着。
极耳膜140是所谓的粘接性膜,构成为与包装材料111、112X和极耳130X(金属)这两者粘接。通过隔着极耳膜140,即使极耳130X与包装材料111、112X的最内层(热熔接性树脂层)为不同材料,也能够将两者固定。需要说明的是,极耳膜140通过预先熔融于极耳130X并固定而一体化,将固定有该极耳膜140的极耳130X由包装材料111、112X夹着熔接,由此如图17所示被一体化。
在伴随蓄电器件100X的工作而在容器110Y的内部空间S1产生气体时,内部空间S1的压力逐渐上升。在内部空间S1的压力过度上升时,存在容器110Y破裂,蓄电器件100X破损的风险。收纳体110X包括阀结构体10作为用于防止这种情况的机构。阀结构体10是用于调节内部空间S1的压力的排气阀,安装于例如容器110Y的周缘密封部150。以下,对阀结构体10的结构进行详细说明。
<3-3.阀结构体的结构>
图18是阀结构体10的正视图。阀结构体10包含阀主体20和热熔接膜60。阀主体20包含第一腔体30、第二腔体40和功能部件50(参照图22和图23)。在该实施方式3中,第一腔体30和第二腔体40依次沿着从容器110Y(参照图16)的内部朝向外部的方向(从后侧朝向前侧的方向)连续地配置。图19为从第一腔体30侧(从后侧)观察阀结构体10的图。图20为从第二腔体40侧(从前侧)观察阀结构体10的图。图21为从第一腔体30侧(从后侧)观察阀结构体10的立体图。
图22是沿着图19的D22-D22线的截面图。图23是沿着图18的D23-D23线的截面图。如图7和图8所示,功能部件50被收纳在由第一腔体30和第二腔体40所划定的收纳空间S2中。在该实施方式3中,功能部件50构成例如能够反复排气的止回阀。在因容器110Y(参见图16)的内部产生的气体而使容器110Y的内压上升时,功能部件50打开阀门,使气体从容器110Y的内部侧向外部侧通过。更详细而言,功能部件50构成根据其一次侧的压力、即内部空间S1(参见图16)的压力在打开状态和关闭状态之间切换的溢流阀。通道LA形成于阀主体20的内部的收纳空间S2。通道LA是用于连通容器110Y的内外的通道,具有面向容器110Y的内部空间S1的入口20A和面向外部空间的出口20B。
功能部件50配置为在关闭状态下阻塞通道LA。在因内部空间S1产生的气体而使内部空间S1的压力上升时,功能部件50成为打开状态,使气体从其一次侧向其二次侧,即从内部空间S1向外部空间通过。功能部件50在关闭状态将内部空间S1与外部空间隔绝。
第一腔体30包含安装部31和连结部32。安装部31是用于将阀结构体10安装到容器110Y的部位。在容器110Y的成型时,安装部31经由热熔接膜60与包装材料111、112X一起被热密封。通过该热密封,安装部31的外周面与包装材料111、112X经由热熔接膜60熔融接合,安装部31在被包装材料111、112X夹着的状态下固定于周缘密封部150(参照图17)。
连结部32配置在周缘密封部150的外侧,没有被包装材料111、112X夹着(参见图16和17)。此外,配置于比连结部32更靠近外侧的第二腔体40也配置于周缘密封部150的外侧,没有被包装材料111、112X夹着。其结果,降低了由于通过热密封将安装部31安装到容器110Y时的热量而导致保持于第二腔体40的功能部件50因变形等而被破坏的风险。
安装部31、连结部32和第二腔体40彼此同轴地延伸。安装部31、连结部32和第二腔体40具有共同的中心轴C1。安装部31具有第一通风道LX,第二腔体40具有第二通风道LY,连结部32具有第三通风道LZ。这些通风道LX~LZ也以中心轴C1为中心轴,彼此同轴地延伸。在本实施方式3中,入口20A和出口20B不是配置于阀主体20的外周面,而是配置于前后方向的端面,特别是,在前后方向呈直线状延伸的中心轴C1通过入口20A和出口20B的中心。虽然不限定于此,但通风道LX~LZ的与中心轴C1正交的截面为圆形。通风道LX~LZ相互连通,作为整体构成通道LA。第三通风道LZ配置在比第一通风道LX靠容器110Y的外部侧的位置。第二通风道LY配置在比第三通风道LZ更靠容器110Y的外部侧的位置。
如图19和图21所示,在沿着中心轴C1的延伸方向观察时,安装部31的外形为非圆形。更具体而言,在沿中心轴C1的延伸方向观察时,安装部31包括:形成为随着从其左右方向的中央部向左去而变薄的第一翼状部31A;和形成为随着向右去变薄的第二翼状部31B。因此,在本实施方式3中,安装部31越接近蓄电器件100X的宽度方向(左右方向)的中央部越厚,越接近蓄电器件100X的宽度方向(左右方向)的端部越薄。
在本实施方式3中,由于形成有第一翼状部31A和第二翼状部31B,安装部31的外周面在被包装材料111覆盖的下侧半部分和被包装材料112X覆盖的上侧半部分均分别描绘平滑的弯曲面。此外,例如与安装部31形成为圆筒状的情况相比,通过第一翼状部31A和第二翼状部31B,在从周缘密封部150中的没有夹着安装部31的部分向周缘密封部150中的夹着安装部31的部分转移的位置,蓄电器件100X的上下方向的厚度的变化变得平滑。其结果,在周缘密封部150中安装有安装部31的位置的周边部分,不会对包装材料111、112X施加过度的力。因此,能够经由热熔接膜60将安装部31牢固地固定于周缘密封部150。
连结部32的外形大致具有将以中心轴C1为中心轴的圆柱的一部分切除而成的形状。更具体而言,连结部32的外形大致具有如下形状:将以中心轴C1为中心轴的圆柱在与中心轴C1隔开一定距离的平面上切开,并且在相对于中心轴C1位于与该平面对称的位置的平面上进行切开。因此,连结部32具有一对平面的第一平面32A和第二平面32B。第一平面32A和第二平面32B彼此平行(包括大致平行的情况。下同)。第一平面32A和第二平面32B与中心轴C1的延伸方向平行(包括大致平行的情况。下同)。在本实施方式3中,第一平面32A和第二平面32B与周缘密封部150延伸的方向平行(包括大致平行的情况。下同)。连结部32的外周面由第一平面32A、第二平面32B以及连结第一平面32A和第二平面32B的弯曲面32C、32D构成。在沿着中心轴C1的延伸方向观察时,弯曲面32C和32D分别呈以中心轴C1为中心的圆弧状,与第二腔体40的形状重叠。如上所述的连结部32能够通过以形成第一平面32A和第二平面32B的方式对圆柱形的部件的外周面进行切削而成型。
第二腔体40为圆筒状,划定了第一腔体30以及收纳功能部件50的收纳空间S2。第一腔体30与第二腔体40在功能部件50被收纳在收纳空间S2的状态下组装。第一腔体30和第二腔体40的结合形态例如为利用粘接剂的结合、利用螺栓结构的结合、以及利用凹凸啮合的结合中的至少一种。在本实施方式3中,通过第一腔体30的连结部32的外面形成的外螺纹32X(参照图22)与第二腔体40的内面形成的内螺纹40A(参照图22)的啮合以及涂布在外螺纹32X和内螺纹40A上的粘接剂,将第一腔体30与第二腔体40A结合。粘接剂的材料没有特别限定,可以由酸改性聚烯烃和环氧树脂构成。这种粘接剂例如与使用改性有机硅树脂制的粘接剂时相比,能够抑制收纳在容器110Y内的电解液所导致的粘接性能变差,在该方面上优异。
如上所述,在本实施方式3中,安装部31、连结部32和第二腔体40的外形在沿着中心轴C1的延伸方向观察时,根据分配给各个部分的作用,均具有不同的形状。
第二腔体40保持具有用于发挥阀结构体10的作为排气阀的功能的主要结构的部分。在该实施方式3中,功能部件50具有收纳在第二腔体40内部的第二通风道LY内的作为阀机构的弹簧51、阀体52和阀座53。弹簧51、阀体52和阀座53在第二通风道LY内从出口20B向着入口20A依次配置。需要说明的是,在实施方式3中,如图22和图23所示,第二腔体40与阀座53构成为分体部件,但也可以将它们一体构成。
阀座53承接被弹簧51从外侧施力的阀体52,此时,形成阀结构体10的关闭状态。弹簧51例如是螺旋弹簧,但并不限定于此,例如也可以是板簧。在本实施方式3中,阀座53为以中心轴C1为中心轴延伸的圆筒状,具有规定前后方向的前侧的端面的顶面53A和规定后侧的端面的底面53B。阀体52具有:半球状的接触部52A;和与接触部52A的前后方向的前面侧的端面52AX连续,并从端面52AX的中央部向前方延伸的圆柱状的轴部52B。作为接触部52A的前后方向的后侧的端面的底面52AY被阀座53的顶面53A承接,在功能部件50的关闭状态下与顶面53A接触。弹簧51以中心轴C1为中心轴呈螺旋状延伸。阀体52所包含的轴部52B被插入弹簧51的内侧的空间,由此将阀体52与弹簧51连结。需要说明的是,阀体52的形状例如可以为球。
阀座53与第一腔体30例如可以通过粘接剂粘接。粘接剂的材料没有特别限定,当阀座53由氟橡胶制成且第一腔体30由铝等金属制成时,作为优选例,与将第一腔体30和第二腔体40结合时所例示的的粘接剂同样。此外,从防止阀结构体10的开封的观点考虑,可以将粘接剂适当地涂布到其他各个部位。例如,可以在第二腔体40的后侧的端面41与连结部32的前侧的端面32E之间涂布粘接剂。
虽然不限定于此,但例如可以将阀座53的顶面53A的直径LA设为4.0mm,将顶面53A的中央的开口的直径LB设为1.5mm。阀座53的顶面53A与阀体52的底面52AY的接触面为球状,在本实施方式3中,该球状的接触面的径向的宽度LC为1.25mm。从提高阀体52与阀座53的密闭性(阻挡性)的观点考虑,底面52AY和顶面53A的球状的接触面的径向的宽度LC优选为0.75mm以上、更优选为1.0mm以上。另一方面,从将功能部件50小型化、并抑制底面52AY与顶面53A彼此的粘附并容易控制阀门开度的观点考虑,底面52AY和顶面53A的球状接触面的径向的宽度LC优选为15mm以下、更优选为8.0mm以下。
此外,从提高阀体52与阀座53的密闭性(阻挡性)的观点考虑,阀座53的顶面53A的中央的开口的直径LB优选为10mm以下、更优选为5.0mm以下。另一方面,从容易加工的观点考虑,阀座53的顶面53A的中央开口的直径LB优选为1.0mm以上、更优选为1.5mm以上。
安装部31以在容器110Y的内部空间S1中产生的气体流入第一通风道LX的方式固定于周缘密封部150。即,安装部31的内部的第一通风道LX与容器110Y的内部空间S1连通。这样,在内部空间S1的压力、即功能部件50的一次侧的空间压力达到规定压力,从内部空间S1流出并通过第一通风道LX和第三通风道LZ的气体将阀体52按压向出口20B侧。在阀体52被按压且阀体52离开阀座53时,弹簧51发生变形,阀体52向出口20B侧移动,形成功能部件50的打开状态。在该打开状态下,内部空间S1产生的气体经由阀体52和阀座53之间形成的间隙流向出口20B,并向外部空间排出。这样,在内部空间S1的气体经由通道LA排出时,将阀体52按压向出口20B侧的内部空间S1侧的压力减弱,与其相比,弹簧51将阀体52按压向入口20A侧的力增大。其结果,弹簧51的形状恢复,再次形成功能部件50的关闭状态。功能部件50的打开阀门的压力可以适当设定。例如,功能部件50的打开阀门的压力可以设定为0.1MPa。需要说明的是,功能部件50在一次侧的压力高于二次侧的压力时打开阀门,因此打开阀门的压力为一次侧的压力减去二次侧的压力而得到的压差。
功能部件50在关闭状态下能够防止大气从外部空间进入容器110Y的内部空间S1。功能部件50一旦打开后,内部空间S1被保持为与大气压同等以上的较高压的状态,因此特别难以发生大气进入内部空间S1。阀结构体10通过如上所述的功能部件50,能够有效地防止大气进入内部空间S1,能够防止因其所含的水分等产生的蓄电器件元件120X的劣化。此外,即使在功能部件50的打开状态下,也不容易发生大气进入内部空间S1。这是因为在打开状态下,功能部件50的一次侧的压力高于其二次侧的压力,或者能够维持同等的状态。
构成阀结构体10的各部分的材料没有特别限定。作为优选例进行列举时,阀体52可以由聚四氟乙烯(PTFE)等氟树脂制,阀座53可以由偏氟乙烯系(FKM)等氟橡胶制。另外,弹簧51可以由不锈钢等金属制,安装部31、第二腔体40和连结部32可以由铝合金、不锈钢、钢板、钛等金属制。另外,阀体52也可以由不锈钢等金属制或FKM等氟橡胶制。需要说明的是,在阀体52由FKM等氟橡胶制时,阀座53优选为PTFE等氟树脂制。
图16等所示的热熔接膜60构成为通过热密封与阀结构体10和容器110Y的包装材料111、112X两者粘接。热熔接膜60在收纳空间S2(参照图22)收纳功能部件50,并在第一腔体30和第二腔体40组装之前与第一腔体30中的安装部31熔接。热熔接膜60以覆盖安装部31的大部分表面的方式与安装部31熔接。作为热熔接膜60,可以采用各种公知的粘接性膜。热熔接膜60例如可以是马来酸酐改性聚丙烯(PPa)的单层膜,也可以是PPa、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和PPa的多层的叠层膜。此外,还可以适用PPa、聚丙烯(PP)、PPa的多层叠层膜。此外,代替上述PPa树脂,可以适用离聚物树脂、改性聚乙烯、EVA等能够与金属粘接的树脂。在本实施方式3中,热熔接膜60采用包含PPa/聚酯纤维/PPa的含芯材的三层结构的叠层膜。作为芯材,除了上述聚酯纤维以外,还可以采用各种公知的材料。例如芯材可以是PEN、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯膜,也可以是聚酰胺纤维,还可以是碳纤维。
此外,特别是从耐电解液性的观点考虑,优选对安装部31的表面实施防腐剂的涂敷,形成防腐覆膜层。需要说明的是,这样的处理,特别是在安装部31由铝等金属制时可以适用,但在安装部31由其他材料制成时也可以适用。这种涂敷可以通过将安装部31浸渍到防腐剂的液体中后实施烘烤处理来实施。由此能够在安装部31的外侧表面以及面向第一通风道LX的内侧表面形成防腐覆膜层,并且能够防止从蓄电器件元件120X产生的气体导致的外侧表面的腐蚀和通过第一通风道LX排出的气体导致的内侧表面的腐蚀。此外,特别是,从耐电解液性的观点考虑,也可以不仅在安装部31,而且在连结部32、第二腔体40和功能部件50的表面也同样实施涂敷,形成防腐覆膜层。在对连结部32、第二腔体40和功能部件50的表面实施防腐剂的涂敷时,特别优选在包括连结部32的外螺纹32X、第二腔体40的内螺纹40A、阀体52、第二腔体40与阀座53接触的部位的规定范围内形成防腐覆膜层。但从抑制电解液导致的安装部31与包装材料111、112X的粘接性能的劣化的观点考虑,这样的涂敷对安装部31实施是特别有意义的。防腐剂的材料没有特别限定,优选为具有耐酸性的材料,防腐覆膜层能够通过铬酸铬酸盐处理或磷酸铬酸盐处理等形成。
<3-4.阀结构体的制造方法>
参照图24和图25说明阀结构体10的制造方法。阀结构体10的制造方法包括表面处理工序、膜熔接工序和组装工序。
在表面处理工序中,通过对第一腔体30、第二腔体40和功能部件50中的至少一个实施防腐剂的涂敷,由此实施形成防腐覆膜层的表面处理。在本实施方式3中,对第一腔体30、第二腔体40、阀体52和阀座53实施表面处理。因此,第一腔体30、第二腔体40和功能部件50能够抑制因电解液导致的腐蚀。此外,能够提高第一腔体30与热熔接膜60的密合强度。
在表面处理工序中,优选对第一腔体30中的至少熔接热熔接膜60的安装部31进行表面处理。在表面处理工序中,优选对第一腔体30和第二腔体40中的至少涂布将第一腔体30和第二腔体40接合的粘接剂的部分进行表面处理。涂布将第一腔体30和第二腔体40接合的粘接剂的部分例如为外螺纹32X、内螺纹40A、端面32E和端面41。在表面处理工序中,优选对第一腔体30中的至少涂布将阀座53和第一腔体30接合的粘接剂的部分进行表面处理。在本实施方式3中,通过例如将第一腔体30、第二腔体40、阀体52和阀座53浸渍到防腐剂的液体中,在第一腔体30、第二腔体40、阀体52和阀座53的整个表面形成防腐覆膜层。需要说明的是,第一腔体30、第二腔体40、阀体52和阀座53的表面包含内侧表面和外侧表面。
图24所示的膜熔接工序在表面处理工序之后实施。在膜熔接工序中,在没有收纳功能部件50的状态下的第一腔体30的安装部31熔接热熔接膜60。具体而言,在第一腔体30的安装部31,将热熔接性膜进行对位,利用密封条夹入安装部31和热熔接膜60,由此将热熔接膜60与安装部31熔接。将热熔接膜60熔接到安装部31时的热密封条件例如为温度200℃、时间2分钟。需要说明的是,对第一腔体30在例如200℃的温度下加热2分钟后,用热熔接膜60进行热密封。另外,可以通过对第一腔体30和热熔接膜60同时在例如200℃的温度下进行2分钟的加热,将热熔接膜60熔接到第一腔体30的安装部31。当阀结构体10安装到容器110Y时的热熔接膜60与容器110Y和阀结构体10的接合强度为即使收纳体110X的内部空间S1的压力达到功能部件50打开阀门的压力,也不会解除热熔接膜60与容器110Y和阀结构体10的粘接的强度。
在组装工序中,在收纳空间S2(参照图22)中收纳功能部件50,并将第二腔体40组装到第一腔体30。如图25所示,在组装工序中,首先,通过粘接剂将阀座53与第一腔体30的连结部32接合。接着,使阀体52的接触部52A坐落于阀座53,弹簧51插入坐落于阀座53的阀体52的轴部52B。接着,将粘接剂涂布到外螺纹32X、内螺纹40A(参照图22)、端面32E和端面41(参照图7)中的至少一个。以外螺纹32X与内螺纹40A(参照图7)啮合的方式将第二腔体40组装到第一腔体30,由此将第二腔体40与第一腔体30结合。上述的结果,将功能部件50收纳在由彼此结合的第一腔体30和第二腔体40划定的收纳空间S2内。
在上述的阀结构体10的制造方法中,在组装工序之前实施膜熔接工序。在实施膜熔接工序的阶段,功能部件50未收纳在收纳空间S2,因此功能部件50不会受到将热熔接膜60熔接到第一腔体30时的热量的影响。因此,功能部件50不易受损。
<3-5.阀结构体的安装方法>
参照图26~28,对阀结构体10向容器110Y的安装方法进行说明。首先,利用未图示的固定件将包装材料111、112X以两者对置的状态进行固定。另外,如图26所示,利用夹具400的把持件210,把持阀结构体10。此时,在把持件210与连结部32的第一平面32A和第二平面32B进行面接触,由把持件210牢固地夹入连结部32的状态下,把持阀结构体10。需要说明的是,在图26~图28中,将焦点集中在阀结构体10的安装的说明,未对包装材料111、112X的成型部111B、112B进行特别图示,但成型部111B、112B可以适当地在阀结构体10的安装前、安装时或安装后形成。
如图27所示,驱动夹具400,由把持件210把持的阀结构体10移动,使熔接有热熔接膜60的安装部31进入彼此对置的包装材料111、112X的间隙。此时,阀结构体10以连结部32不进入该间隙的方式移动。由此安装部31被夹在包装材料111、112X的外周部分。另外,此时,阀结构体10以在包装材料111、112X中形成周缘密封部150的部分与连结部32的第一平面32A和第二平面32B平行的方式移动。
如图28所示,一对经过加热的密封条300从外侧夹入包装材料111、112X的外周部分。其结果,包装材料111、112X的外周部分受到来自密封条300的热量进行熔接,形成周缘密封部150。需要说明的是,形成周缘密封部150时的热熔接条件例如为温度200℃、时间6秒。如上所述,仅将阀结构体10中的安装部31经由热熔接膜60夹入包装材料111、112X,阀结构体10固定在周缘密封部150。此时,关于安装部31所包含的第一翼状部31A和第二翼状部31B,连接各自的尖的端部的线以不相对于周缘密封部150的延伸方向(左右方向)倾斜的方式固定。然后,一对密封条300退到规定位置,并且把持件210释放阀结构体10,退到规定位置。
在上述工序中,把持件210能够通过一对平行的第一平面32A和第二平面32B牢固把持阀结构体10。因此,能够相对于包装材料111、112X将阀结构体10准确输送到所需位置。此外,在热密封加工中,能够相对于包装材料111、112X将阀结构体10牢固地固定在所需位置。即,能够将阀结构体10相对于容器110Y正确对位。需要说明的是,在这里所说的对位包括对阀结构体10的中心轴C1周围的相位进行调节。即,能够正确调节安装部31的中心轴C1周围相对于容器110Y的周缘密封部150的角度。根据上述的结构,能够容易地将阀结构体10安装到容器110Y。
<3-6.试验>
本发明的发明人制造了实施例和比较例的阀结构体,对功能部件打开阀门时的压力进行了测定试验。需要说明的是,在下文中,为便于说明,将构成实施例和比较例的阀结构体的要素中与实施方式3相同的要素标注与实施方式3相同的符号进行说明。
实施例的阀结构体10通过实施方式3的制造方法、即在组装工序之前实施膜熔接工序的制造方法进行制造。另一方面,比较例10的阀结构体通过组装工序之后实施膜熔接工序的制造方法进行制造。换言之,比较例的阀结构体10在功能部件50被收纳在收纳空间S2的状态下将热熔接膜60熔接到第一腔体30。在实施例和比较例中,将热熔接膜60与第一体30熔接时的热密封条件为温度200℃、时间2分钟。在实施例和比较例中,功能部件50打开阀门的压力的设定值为0.1Mpa。
在该试验中,对实施例和比较例的阀结构体10的打开阀门压力进行了测定。实施例的阀结构体10在0.1Mpa时,功能部件50打开阀门。在比较例的阀结构体中,在0.14Mpa时功能部件50打开阀门。在比较例的阀结构体10中,直至比设定压力上升40%之前,功能部件50不打开阀门。根据上述的结果能够确认:在实施例的阀结构体10中,由于在组装工序之前实施膜熔接工序,所以功能部件50不受将热熔接膜60与第一腔体30熔接时的热量的影响,功能部件50实质上不受损伤。
<3-7.实施方式3的变形例>
上述实施方式3是本发明的蓄电器件用的阀结构体的制造方法和蓄电器件用的阀结构体能够采取的形态的示例,并不旨在限制其形态。本发明的蓄电器件用的阀结构体的制造方法和蓄电器件用的阀结构体能够采取不同于实施方式3所例示的实施方式。其中一例是将实施方式3的构成的一部分替换、变更或省略后的形态,或者是向实施方式3中添加新构成的形态。以下表示实施方式3的变形例的几例。
<3-7-1>
阀结构体10的制造方法不限于实施方式3所示的方法,可以任意变更。例如,阀结构体10的制造方法10也可以省略表面处理工序。
<3-7-2>
阀结构体10的结构不限于实施方式3所示的结构,可以任意变更。在实施方式3中,安装部31和连结部32形成一体,但安装部31和连结部32也可以分体构成。
<3-7-3>
功能部件50的结构不限于实施方式3所示的结构,可以任意变更。例如,功能部件50可以不是如上所述的球弹簧型,可以是提动型、鸭嘴型、伞型、隔膜型等能够重复排气的其他形态的止回阀。此外,功能部件50也可以不是如上所述的能够重复排气的止回阀,可以构成能够一次性排气的破坏阀,即以因在容器110Y的内部产生的气体而容器110Y的内压上升后裂开的方式构成的破坏阀。
<3-7-4>
容器110Y通过将包装材料111和包装材料112X热密封而构成,但也可以通过将一张包装材料折叠,对周缘部进行热密封,由此构成容器110Y。
符号说明
<实施方式1、2>
100、100A:阀结构体;110、110A:阀结构体主体;112、112XA:粘接部;113:圆形部;114、115:翼状延伸端部;120、120A:热熔接性膜;130:一次密封部;132:二次密封部;200:收容体;310:阀功能部;320:密封安装部;A1:通风道;H1:通气口;O1:排气口。
<实施方式3>
10:阀结构体;30:第一腔体;40:第二腔体;50:功能部件;53:阀座;100:蓄电器件;100A:容器;120:蓄电器件元件。
Claims (16)
1.一种热熔接性膜,其特征在于:
所述热熔接性膜将收纳体与阀装置粘接,
所述热熔接性膜包含在150℃以上350℃以下的范围具有熔融峰值温度的耐热树脂层,
所述热熔接性膜在200℃的环境下加热10分钟后的MD和TD的热收缩率为7.0%以下。
2.如权利要求1所述的热熔接性膜,其特征在于:
所述耐热树脂层包含无纺布。
3.如权利要求1或2所述的热熔接性膜,其特征在于:
还包含熔融峰值温度为120℃以上160℃以下的热塑性树脂层。
4.如权利要求3所述的热熔接性膜,其特征在于:
所述热塑性树脂层含有酸改性聚烯烃。
5.如权利要求4所述的热熔接性膜,其特征在于:
所述酸改性聚烯烃包含酸改性均聚丙烯和酸改性嵌段聚丙烯中的至少一者。
6.如权利要求1~5中任一项所述的热熔接性膜,其特征在于:
所述阀装置的表面的至少一部分利用含有丙烯酸系树脂、硝酸铬和磷酸的处理液被表面处理。
7.一种带热熔接性膜的阀装置,其特征在于:
权利要求1~6中任一项所述的热熔接性膜被热熔接在所述阀装置的外周。
8.如权利要求7所述的带热熔接性膜的阀装置,其特征在于:
所述阀装置的所述外周由金属构成。
9.一种蓄电器件,其特征在于,具有:
蓄电器件元件;
收纳所述蓄电器件元件的收纳体;和
安装于所述收纳体的阀装置,
在所述收纳体与所述阀装置之间热熔接有权利要求1~6中任一项所述的热熔接性膜。
10.一种蓄电器件用的阀结构体的制造方法,其特征在于:
所述蓄电器件用的阀结构体安装于收纳蓄电器件元件的容器,
所述阀结构体具有:
功能部件,其在因所述容器的内部产生的气体使所述容器的内压上升时打开阀门,使所述气体从所述容器的内部侧向外部侧通过,
第一腔体;和
第二腔体,其与所述第一腔体一起划定收纳所述功能部件的收纳空间,以在所述功能部件被收纳在所述收纳空间的状态下关闭所述收纳空间的方式与所述第一腔体组装,
所述蓄电器件用的阀结构体的制造方法包括:
膜熔接工序,其将用于使所述容器和所述第一腔体熔接而插入所述容器与所述第一腔体之间的热熔接膜与呈未收纳所述功能部件的状态的所述第一腔体熔接;和
组装工序,其在所述膜熔接工序之后实施,在所述收纳空间收纳所述功能部件,并将所述第二腔体组装到所述第一腔体。
11.如权利要求10所述的蓄电器件用的阀结构体的制造方法,其特征在于:还包括表面处理工序,该表面处理工序在所述膜熔接工序之前实施,对所述功能部件、所述第一腔体和所述第二腔体中的至少一个进行表面处理。
12.如权利要求11所述的蓄电器件用的阀结构体的制造方法,其特征在于:在所述表面处理工序中,对所述第一腔体中的至少熔接所述热熔接膜的部分进行所述表面处理。
13.如权利要求11或12所述的蓄电器件用的阀结构体的制造方法,其特征在于:
在所述组装工序中,利用粘接剂将所述第一腔体与所述第二腔体接合,
在所述表面处理工序中,对所述第一腔体中的至少涂布将所述第一腔体与所述第二腔体接合的所述粘接剂的部分进行所述表面处理。
14.如权利要求11~13中任一项所述的蓄电器件用的阀结构体的制造方法,其特征在于:
所述功能部件包含阀座,
在所述组装工序中,利用粘接剂将所述阀座与所述第一腔体接合,
在所述表面处理工序中,对所述第一腔体中的至少涂布将所述阀座与所述第一腔体接合的所述粘接剂的部分进行所述表面处理。
15.一种蓄电器件用的阀结构体,其特征在于:
其通过权利要求10~14中任一项所述的蓄电器件用的阀结构体的制造方法而制造。
16.一种蓄电器件,其特征在于:
具有权利要求15所述的蓄电器件用的阀结构体。
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