CN116706354A - 电池用包装材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池用包装材料。本发明的课题在于在为了提高成型性而形成有基材保护层的电池用包装材料中,向基材保护层赋予保护胶带不会非本意地剥落、并且能不残留粘合剂地剥离这样的相反的特性。电池用包装材料,其具有基材层、热熔接性树脂层、配设在这两个层之间的阻隔层、和在前述基材层的外侧作为最外层的基材保护层,前述基材保护层包含粘结剂树脂、作为固体微粒的蜡、树脂珠及无机微粒,前述基材保护层的表面的光泽度值为1%~5%。
Description
技术领域
本发明涉及例如智能手机、平板电脑等便携设备中使用的电池、电容器、电动汽车、风力发电、太阳能发电、夜间电力蓄电用途中使用的电池、电容器等蓄电装置用的包装材料。
背景技术
对于层压电池而言,为了提高体积能量密度,要求尖锐且深的成型形状的壳体,研究了各种改善成型性的方法。作为其中之一,通过在成为电池用外包装材料的外表面的基材保护层中分散含有无机及/或有机的固体微粒,将该基材保护层的表面光泽度值设定为1~15%,从而赋予由表面凹凸效果带来的滑动性,确保良好的成型性(参见专利文献1)。
另外,在电池的制造工序中,若在作为壳体材料的包装材料的表面产生损伤,则损害制品的外观。为了防止这样的制造过程中的外观不良的发生,采取了预先在包装材料上贴附保护胶带,在制造工序结束后将保护胶带剥离这样的对策。前述保护胶带要求在制造工序中不会剥落的密合性,但若强劲地粘接,则在剥离后保护胶带的粘合剂有时残留于包装材料。另外,在表面层叠含有炭黑的着色层而得到的包装材料中,有时着色层也与保护胶带一起剥离。
对于这样的与保护胶带相关的问题,以往,针对剥离保护胶带后的残胶,利用保护胶带的粘合力进行了应对(参见专利文献2)。另外,针对着色层的剥离,提出了增强着色层的技术(参见专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利6077394号公报
专利文献2:日本特开2020-155364号公报
专利文献3:日本特开2006-206805号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而,专利文献2的技术并非防止包装材料中的残胶的对策。另外,专利文献3的技术不能针对最外层并非含有炭黑的着色层的包装材料来解决残胶的问题。
用于解决课题的手段
鉴于上述的背景技术,本发明的目的在于:在为了提高成型性而形成有基材保护层的电池用包装材料中,赋予贴附于基材保护层的表面的保护胶带不会非本意地剥落、并且能不残留胶带的粘合剂地剥离这样的相反的特性;以及,防止由于胶带的粘合剂残留而导致的外观变差。
即,本发明具有下述[1]~[10]所述的构成。
[1]电池用包装材料,其特征在于,其具有基材层、热熔接性树脂层、配设在这两个层之间的阻隔层、和在前述基材层的外侧作为最外层的基材保护层,
前述基材保护层包含粘结剂树脂、和作为固体微粒的蜡、树脂珠及无机微粒,
前述基材保护层的表面的光泽度值为1%~5%。
[2]如前项1所述的电池用包装材料,其中,前述蜡的平均粒径为5μm~20μm,前述树脂珠的平均粒径为1μm~10μm,前述无机微粒的平均粒径为1μm~10μm,
前述基材保护层中的蜡、树脂珠及无机微粒的合计含有率为30质量%~50质量%。
[3]如前项1或2所述的电池用包装材料,其中,前述蜡为选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡中的至少1种蜡。
[4]如前项1~3中任一项所述的电池用包装材料,其中,树脂珠为选自丙烯酸树脂珠、氨基甲酸酯树脂珠、聚乙烯树脂珠、聚苯乙烯树脂珠、有机硅树脂珠、氟树脂珠中的至少1种。
[5]如前项1~4中任一项所述的电池用包装材料,其中,前述无机微粒为选自二氧化硅、氧化铝、高岭土、氧化钙、碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硅酸钙中的至少1种。
[6]如前项1~5中任一项所述的电池用包装材料,其中,前述粘结剂树脂为选自丙烯酸系树脂、氨基甲酸酯系树脂、聚烯烃系树脂、苯氧基系树脂、聚酯系树脂、四氟烯烃系树脂中的至少1种树脂。
[7]如前项1~6中任一项所述的电池用包装材料,其中,前述基材保护层及/或基材层中含有着色剂。
[8]如前项1~6中任一项所述的电池用包装材料,其中,前述阻隔层与基材层介由粘接剂层层叠,在前述基材保护层、基材层、粘接剂层中的至少一个层中含有着色剂。
[9]如前项1~6中任一项所述的电池用包装材料,其中,在前述基材保护层与基材层之间及/或前述基材层与阻隔层之间具有着色层。
[10]如前项1~6中任一项所述的电池用包装材料,其中,前述阻隔层与基材层介由粘接剂层层叠,在前述基材保护层与基材层之间、前述基材层与粘接剂层之间、前述粘接剂层与阻隔层之间中的至少一种层间具有着色层。
发明效果
对于上述[1]所述的电池用包装材料而言,通过在基材保护层中包含3种不同的固体微粒,从而在表面形成凹凸,并且,表面的光泽度值被规定为1%~5%。通过规定的光泽度值,在成型时能得到良好的滑动性,在贴上保护胶带时,粘合剂的接触量多的部分和粘合剂的接触量少的部分微细地混合存在,由此,能在需要时保持粘接力,并且能在使用完毕后容易地剥离,剥离后的残胶将不易产生。
根据上述[2]所述的电池用包装材料,通过规定作为固体微粒的蜡、树脂珠、无机微粒各自的各平均粒径及3种固体微粒的合计含有率,从而可得到所期望的光泽度值,在成型时可得到良好的滑动性,可抑制将保护胶带剥离后的残胶。
根据上述[3]所述的电池用包装材料,通过所选择的蜡,可得到规定的光泽度值,在成型时可得到良好的滑动性,可抑制将保护胶带剥离后的残胶。
根据上述[4]所述的电池用包装材料,通过所选择的树脂珠,可得到规定的光泽度值,在成型时可得到良好的滑动性,可抑制将保护胶带剥离后的残胶。
根据上述[5]所述的电池用包装材料,通过所选择的无机微粒,可得到规定的光泽度值,在成型时可得到良好的滑动性,可抑制将保护胶带剥离后的残胶。
根据上述[6]所述的电池用包装材料,所选择的粘结剂树脂与保护胶带的粘合剂的粘接适应性良好,因此,能在突出部与除突出部以外的部分之间赋予粘接力之差。
对于上述[7][8][9][10]所述的电池用包装材料而言,通过利用着色剂进行着色,能提高保护胶带的残胶部分的视觉辨认性,残胶的判断变得容易进行。另外,还能赋予设计性。
附图说明
[图1]图1为表示本发明的电池用包装材料的一例的截面图。
[图2]图2为表示本发明的电池用包装材料的另一例的截面图。
附图标记说明
1、2…电池用包装材料
11…阻隔层
12…第1粘接剂层
13…基材层
14…第2粘接剂层
15…热熔接性树脂层
16…着色层
20…基材保护层
21…粘结剂树脂
22…固体微粒
30…突出部
具体实施方式
图1中示出本发明的电池用包装材料的一个实施方式。
以下的说明中,带有相同附图标记的层表示相同物或等同物,省略重复的说明。
图1的电池用包装材料1中,在阻隔层11的一面上介由第1粘接剂层12贴合有基材层13,在另一面上介由第2粘接剂层14贴合有热熔接性树脂层15,进而在前述基材层13上层叠有基材保护层20。
对于前述电池用包装材料1而言,将热熔接性树脂层15彼此相对地配置,将该电池用包装材料1的周围热封,由此制作电池壳体,在电池壳体内封入裸电池(bare cell)。电池壳体中,前述基材保护层20成为外侧,前述热熔接性树脂层15成为内侧。本说明书中,按方向对构成电池用包装材料的各层的位置进行说明的情况下,与壳体的内外的方向对应地,将基材保护层的方向称为外侧,将热熔接性树脂层的方向称为内侧。
电池用包装材料1的外侧表面除了要求优异的成型性之外,还要求下述这样的相反的特性:贴附后的保护胶带必须以不会非本意地剥落的方式紧紧地贴合,但若不再需要保护胶带,则能以不残留胶带的粘合剂、并且不对贴附的面造成损伤的方式完全地剥离。
[基材保护层]
基材保护层20是向电池用包装材料的表面赋予良好的滑动性从而提高成型性、并且赋予优异的耐化学药品性、耐溶剂性、耐磨损性的层。
前述基材保护层20是包含粘结剂树脂21和后述的多种固体微粒22的树脂组合物的固化膜。固化膜中的固体微粒22的一部分被埋没在粘结剂树脂21中,一部分从表面向外侧突出而形成了突出部30。因此,基材保护层20的表面不仅形成有由粘结剂树脂21产生的极微细的凹凸,而且形成有由突出部30产生的大的凹凸。即,基材保护层20的表面具有存在粘结剂树脂21的部分和存在固体微粒22的部分(突出部30),在表面形成有凹凸。
前述基材保护层20的表面的凹凸对表面光泽造成影响,越是凹凸小而变得平滑,光泽就越会增加,越是凹凸大,就越是成为粗糙面,光泽减少。前述基材保护层20的表面的凹凸对成型时的滑动性和保护胶带的易剥离性这两者有影响。本发明中,作为基材保护层20的材料,使用特性不同的多种固体微粒22,并且,用光泽度值规定基材保护层20表面的凹凸,由此,得到了良好的成型性及保护胶带的易剥离性。
以下,对基材保护层20中的保护胶带的易剥离性、构成基材保护层20的树脂组合物、基材保护层20的表面的光泽度值进行详细说明。
(保护胶带的易剥离性)
在前述基材保护层20的表面,突出部30较高地突出,因此,保护胶带的粘合剂与突出部30的顶点部分接触,但难以与其周围的倾斜部分接触。另一方面,突出部30以外的部分比突出部30平滑,因此粘合剂容易接触。粘合剂难以接触的部分由于粘合剂的接触量少,因此粘接力变弱,容易接触的部分由于粘合剂的接触量变多,因此粘接力变强。像这样,通过在基材保护层20的表面产生粘合剂的接触量多的部分和粘合剂的接触量少的部分微细地混合存在的状态,由此,能在需要时保持粘接力,并且能在使用完毕后容易地剥离,将不易产生剥离后的残胶。
(构成基材保护层的树脂组合物)
构成前述基材保护层20的树脂组合物包含粘结剂树脂21、和作为固体微粒22的蜡、树脂珠、无机微粒这3种。
作为前述粘结剂树脂21,优选使用选自丙烯酸系树脂、氨基甲酸酯系树脂、聚烯烃系树脂、苯氧基系树脂、聚酯系树脂、四氟烯烃系树脂中的至少1种树脂。这些树脂的涂敷后的涂膜表面的润湿性良好,与保护胶带的粘合剂的粘接适应性良好,因此,能在突出部30与除突出部30以外的部分之间赋予粘接力之差。另外,这些树脂具有高耐化学药品性、耐溶剂性,因此,由于树脂的劣化等而导致的固体微粒的脱落将不易发生。这些树脂中,在电池的生产线上可能附着电解液的情况下,可推荐耐电解液性良好的四氟烯烃系树脂。作为其他的特别优选的树脂,可举出氨基甲酸酯系树脂、聚酯氨基甲酸酯系树脂、氨基甲酸酯苯氧基系树脂。
另外,前述粘结剂树脂可以为包含上述中至少1种树脂的主剂树脂和使该主剂树脂固化的固化剂。
作为前述主剂树脂,可举出丙烯酸多元醇树脂、氨基甲酸酯多元醇树脂、聚烯烃多元醇树脂、聚酯多元醇树脂、苯氧基系树脂、四氟烯烃与羧酸乙烯酯的共聚物、四氟烯烃与烷基乙烯基醚的共聚物。
前述固化剂没有特别限制,根据主剂树脂适当选择即可。作为固化剂,可举出六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、苯二甲撑二异氰酸酯(XDI)等异氰酸酯化合物、或这些异氰酸酯化合物的改性物。
关于前述固化剂,相对于前述主剂树脂100质量份而言,优选配合5质量份~30质量份。小于5质量份时,有与基材层13的密合性及耐溶剂性降低的担忧。另外,大于30质量份时,有基材保护层20变硬、成型性降低的担忧。
作为前述固体微粒22,使用蜡、树脂珠、无机微粒这3种微粒。它们的硬度不同,与固化的粘结剂树脂21的硬度也不同。在基材保护层20的表面形成有由固体微粒22产生的突出部30,因此,在基材保护层20的表面存在树脂粘结剂21和3种固体微粒22这样的硬度不同的部分。认为保护胶带的粘合剂的脱离容易度也根据贴附面的硬度的不同而不同,若从具有上述的表面的基材保护层20剥离保护胶带,则在硬度不同的部分,粘合剂剥落的时机错开,施加于粘合剂的力被分散,因此,不易引起粘合剂的内聚破坏,不易产生残胶。
前述蜡的平均粒径优选为5μm~20μm,树脂珠的平均粒径优选为1μm~10μm,无机微粒的平均粒径优选为1μm~10μm。作为特别优选的平均粒径,蜡为10μm~18μm,树脂珠为2μm~8μm,无机微粒为1μm~5μm。
对于3种固体微粒而言,优选使蜡的粒径大于树脂珠及无机微粒,较多地形成由蜡产生的突出部30。蜡与粘合剂的粘接力比树脂珠及无机微粒弱,因此,通过增加由蜡产生的突出部30,从而将会容易形成粘接力强的部分和弱的部分,结果,残胶抑制效果增大。
具体而言,优选的是,使蜡的平均粒径为树脂珠的平均粒径的2倍~3.5倍,使无机微粒的平均粒径小于树脂珠的平均粒径。
另外,基材保护层20中,3种固体微粒的合计含有率优选为30质量%~50质量%,能取得需要保护胶带时的粘接力与保护胶带使用完毕后的易剥离性的均衡性。特别优选含有率为35质量%~50质量%。
另外,3种固体微粒的各含有率不作限定,优选的含有率如下所述。
蜡的含有率优选为1质量%~10质量%。蜡的含有率为1质量%~10质量%时,能确保由蜡产生的突出部与保护胶带的接触点,能适度地抑制粘结剂树脂与保护胶带的接触,因此,容易取得密合性与残胶这两者的均衡。需要说明的是,蜡的含有率大于10质量%时,蜡将会容易脱落。蜡的含有率特别优选为3质量%~8质量%,能进一步发挥前述的效果。
树脂珠的含有率优选为1质量%~20质量%。树脂珠的含有率为1质量%~20质量%时,能在粘结剂树脂表面形成微细的凹凸,因此,能调节与保护胶带的接触面积,能对与保护胶带的密合性和残胶进行微调。树脂珠的含有率大于20质量%时,妨碍与保护胶带的密合性。
树脂珠的含有率特别优选为4质量%~12质量%,能进一步发挥前述的效果。
无机微粒的含有率优选为20质量%~40质量%。无机微粒的含有率为20质量%~40质量%时,在向粘结剂树脂添加蜡、树脂珠后,容易调节为规定的光泽度值(1~5%)。无机微粒的含有率大于40质量%时,涂膜变脆,小于20质量%时,得不到规定的光泽度值。无机微粒的含有率特别优选为25质量%~35质量%,能进一步发挥前述的效果。
需要说明的是,前述固体微粒的含有率是相对于粘结剂树脂和固体微粒的合计的比率,不包含涂敷时用于调节粘度的溶剂。
前述固体微粒含有选自蜡、树脂珠、无机微粒的各类别中的至少1种是必要条件,也可含有来自1个类别中的2种以上。另外,作为属于各类别的微粒,可举出下述的物质。
作为前述蜡,可例举聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡。
尤其是,作为前述蜡,优选聚四氟乙烯蜡、聚乙烯蜡。
聚四氟乙烯蜡(PTFE蜡)具有下述特征:由于熔点较高,因此在热封时基材保护层表面的凸部不易被破坏(容易维持凸部),另外,耐电解液性等耐化学药品性优异。
聚乙烯蜡(PE蜡)具有下述特征:由于平均粒径的种类多,因此选择项多,而且,通过增减添加量,容易调节微细的凸部。
作为前述树脂珠,可例举丙烯酸树脂珠、氨基甲酸酯树脂珠、聚乙烯树脂珠、聚苯乙烯树脂珠、有机硅树脂珠、氟树脂珠。
尤其是,作为前述树脂珠,优选丙烯酸树脂珠、聚乙烯树脂珠。
丙烯酸树脂珠(AC树脂珠)具有下述特征:由于熔点高,因此在热封时容易维持基材保护层表面的微细的凸部。
聚乙烯树脂珠(PE树脂珠)具有下述特征:由于平均粒径的种类多,因此选择项多,而且,通过增减添加量,容易调节微细的凸部。
作为前述无机微粒,可例举二氧化硅、氧化铝、高岭土、氧化钙、碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硅酸钙。
尤其是,作为前述无机微粒,优选二氧化硅、氧化铝、硫酸钡。
二氧化硅、氧化铝均为球状,由于平均粒径的种类多,因此选择项多,而且,通过增减添加量,能对光泽度值进行微调。另外,耐磨损性也良好,能提高消光层的耐擦伤性。
硫酸钡为板状,与二氧化硅、氧化铝相比,具有光扩散性高、容易调节光泽度值的特征。
另外,关于无机微粒,将性质不同的多种无机微粒组合使用时,能相互弥补各自的长处和短处,因而优选。
例如,将硫酸钡与二氧化硅或氧化铝组合使用时,首先,通过添加硫酸钡,预先大致调节至目标光泽度值,通过调节二氧化硅或氧化铝的添加量,从而容易微调至规定的光泽度值。
需要说明的是,本发明中,前述蜡主要是为了通过在涂膜上形成大的凹凸来向涂膜表面赋予滑动效果而添加的,树脂珠主要是为了通过在涂膜上形成微细的凹凸来向涂膜表面赋予光扩散效果(消光效果)而添加的。例如,前述聚乙烯蜡是作为粗糙化剂而添加的,容易变形,作为润滑剂发挥功能,聚乙烯树脂珠是作为消光剂而添加的。另外,对于蜡和树脂珠而言,由于它们的效果不同,如上所述,蜡的平均粒径优选大于树脂珠的平均粒径。
另外,在前述基材保护层20中,除了粘结剂树脂21及固体微粒22以外,可添加润滑剂及/或表面活性剂。润滑剂及表面活性剂具有使保护胶带的粘合剂的粘合力降低的效果。通过它们在基材保护层20的表面析出,保护胶带的剥落性变好,使得不易产生残胶。
作为前述润滑剂,可举出以下的各种酰胺。
作为饱和脂肪酸酰胺,可举出月桂酸酰胺、棕榈酸酰胺、硬脂酸酰胺、山嵛酸酰胺、羟基硬脂酸酰胺。
作为不饱和脂肪酸酰胺,可举出油酸酰胺、芥酸酰胺。
作为取代酰胺,可举出N-油烯基棕榈酸酰胺、N-硬脂基硬脂酸酰胺、N-硬脂基油酸酰胺、N-油烯基硬脂酸酰胺、N-硬脂基芥酸酰胺。
作为羟甲基酰胺,可举出羟甲基硬脂酸酰胺。
作为饱和脂肪酸双酰胺,可举出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、亚乙基双山嵛酸酰胺、六亚甲基双硬脂酸酰胺、六亚甲基双山嵛酸酰胺、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。
作为不饱和脂肪酸双酰胺,可举出亚乙基双油酸酰胺、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。
作为脂肪酸酯酰胺,可举出硬脂酰胺硬脂酸乙酯。
作为芳香族系双酰胺,可举出间亚二甲苯基双硬脂酸酰胺、间亚二甲苯基双羟基硬脂酸酰胺、N,N’-二硬脂基间苯二甲酸酰胺。
另外,作为前述表面活性剂,可举出阴离子系表面活性剂、阳离子系表面活性剂、非离子系表面活性剂。
(基材保护层的表面的光泽度值)
本发明中,针对基材保护层20的表面光泽,利用按照JIS Z8741:1997“镜面光泽度-测定方法”以入射角60°测定得到的光泽度值进行评价,将前述光泽度值规定为1%~5%。
前述光泽度值的数值越是变小,就越会发生表面凹凸变大,光泽减少,数值越是变大,就越会发生表面凹凸小,变得平滑,光泽增加。如上所述,保护胶带的粘合剂不易与突出部30接触,容易接触除突出部30以外的部分,因此,越是光泽度值变小,越会发生凹凸变大,粘合剂的接触量变少,粘接力变弱,但剥离时的残胶变少。反之,越是光泽度值变大,越会发生凹凸变小,粘合剂的接触量变多,粘接力变强,但剥离时的残胶变多。前述光泽度值小于1%时,保护胶带剥离时的残胶变少,但需要时的粘接力(密合力)不足。另外,小于1%时,凹凸过度变大,从外观上考虑也不理想。另一方面,大于5%时,粘接力充分,但剥离时可能产生残胶。需要说明的是,即使光泽度值大于5%,成型性也良好,但根据与保护胶带的易剥离性的关系,使光泽度值的上限为5%。特别优选的光泽度值为1.5%~4.5%。
本发明中,前述基材保护层20的优选的厚度为1μm~10μm,特别优选的厚度为2μm~5μm。
若使蜡的平均粒径大于基材保护层20的厚度,则使蜡从基材保护层20突出,能得到抑制胶带的残胶的效果,因而优选。
另外,若使树脂珠的平均粒径与基材保护层20的厚度为同等程度,则能抑制树脂珠从基材保护层20突出的高度,通过与无机微粒配合,能在基材保护层20的表面形成微细的凹凸,由此,能得到光泽度值1~5%,因而优选。
前述电池用包装材料1中基材保护层20以外的层的优选的材料如下所述。
[阻隔层]
前述阻隔层11担负向电池用包装材料1赋予阻止氧、水分侵入的气体阻隔性的作用。作为前述阻隔层11,没有特别限定,可举出例如铝箔、SUS箔(不锈钢箔)、铜箔、镍箔、钛箔、包覆箔等金属箔。
作为阻隔层11,可以优选使用铝箔。尤其是含有0.7质量%~1.7质量%的Fe的Al-Fe系合金箔具有优异的强度和延展性,可获得良好的成型性,因此是优选的。前述阻隔层11的厚度优选为20μm~100μm。通过为20μm以上,能够防止制造金属箔之际的压延时的针孔产生,并且,通过为100μm以下,能够使拉伸成型、拉深成型等成型时的应力小,能够提高成型性。前述阻隔层11的特别优选的厚度为30μm~80μm。
另外,对于前述阻隔层11而言,优选对前述金属箔的至少热熔接性树脂层15侧的面实施了化学转化处理等基底处理。通过实施这样的化学转化处理,能够充分防止由内容物(电池的电解质等)导致的金属箔表面的腐蚀。
〈基材层〉
在前述基材层13中,使用在对电池用包装材料1进行热封时的热封温度不熔融的耐热性树脂膜。作为前述耐热性树脂,使用具有比构成热熔接性树脂层15的树脂的熔点高10℃以上、优选高20℃以上的熔点的耐热性树脂。作为满足该条件的树脂,可举出例如尼龙膜等聚酰胺膜、聚酯膜等,优选使用它们的拉伸膜。其中,作为前述基材层13,特别优选使用双轴拉伸尼龙膜等双轴拉伸聚酰胺膜、双轴拉伸聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)膜、双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜或双轴拉伸聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜。作为前述尼龙膜,没有特别限定,可举出例如尼龙6膜、尼龙6,6膜、尼龙MXD膜等。需要说明的是,前述基材层13可以由单层形成,或者也可以利用例如由聚酯膜/聚酰胺膜形成的多层(由PET膜/尼龙膜形成的多层等)而形成。
前述基材层13的厚度优选为9μm~50μm,能够确保作为包装材料而言充分的强度,并且能够使拉伸成型、拉深成型等成型时的应力小,能够提高成型性。前述基材层13的进一步优选的厚度为12μm~30μm。
〈热熔接性树脂层〉
热熔接性树脂层15担负下述作用:使其相对于腐蚀性强的电解质等也具备优异的耐化学药品性,并且向电池用包装材料1赋予热封性。
构成热熔接性树脂层15的树脂优选为丙烯系树脂等聚烯烃系树脂的单层或多层膜,优选为未拉伸膜。作为前述丙烯系树脂,可以例示含有乙烯及丙烯作为共聚成分的乙烯-丙烯共聚物。前述乙烯-丙烯共聚物可以为无规共聚物、嵌段共聚物中的任意共聚物。作为多层的乙烯-丙烯共聚物膜,可以推荐无规共聚物-嵌段共聚物-无规共聚物的3层膜。前述多层膜可以通过共挤出等来制作。
前述热熔接性树脂层15的厚度优选为20μm~100μm,为30μm~80μm时是更进一步优选的。另外,上述的无规共聚物-嵌段共聚物-无规共聚物的3层膜的各层的厚度的比例优选为1~3:4~8:1~3。
在前述热熔接性树脂层15中可以含有润滑剂。润滑剂的种类以向上述的基材保护层20中添加的润滑剂为准,特别优选为脂肪酸酰胺。另外,热熔接性树脂层15中的润滑剂浓度优选为500ppm~3000ppm。通常,在电池用包装材料1的制造工序中,将全部的层层叠之后卷绕成卷并进行老化。热熔接性树脂层15中的润滑剂通过老化而析出至表面并转印至基材保护层20,有助于抑制保护胶带的残胶的产生。
〈第1粘接剂层〉
作为前述第1粘接剂层12,没有特别限定,可举出例如利用2液固化型粘接剂形成的粘接剂层等。作为前述2液固化型粘接剂,可举出例如由下述第1液(主剂)、和包含异氰酸酯的第2液(固化剂)构成的2液固化型粘接剂等,所述第1液(主剂)包含选自由聚氨酯系多元醇、聚酯系多元醇、聚醚系多元醇及聚酯氨基甲酸酯系多元醇组成的组中的多元醇的1种或2种以上。其中,优选使用由包含选自由聚酯系多元醇及聚酯氨基甲酸酯系多元醇组成的组中的多元醇的1种或2种以上的第1液、和包含异氰酸酯的第2液(固化剂)构成的2液固化型粘接剂。前述第1粘接剂层12的优选的厚度为2μm~5μm。
〈第2粘接剂层〉
作为前述第2粘接剂层14,没有特别限定,可以推荐例如包含聚氨酯系树脂、丙烯酸系树脂、环氧系树脂、聚烯烃系树脂、弹性体系树脂、氟系树脂、酸改性聚丙烯树脂中的1种以上的粘接剂。其中,优选为由将酸改性聚烯烃作为主剂的聚氨酯复合树脂形成的粘接剂。前述第2粘接剂层14的优选的厚度为2μm~5μm。
前述第1粘接剂层12及第2粘接剂层14并非必需的层,基材层13可以直接贴合于阻隔层11,另外,热熔接性树脂层15也可以直接贴合于阻隔层11。
[着色剂]
对于电池用包装材料而言,通过向上述的已有的层中添加着色剂,或者新设置着色层,从而将阻隔层的金属色隐蔽而着色成所期望的颜色,能够向包装材料赋予设计性,因此能够容易发现保护胶带的粘合剂残留。
在使已有的层着色的情况下,向基材保护层、基材层、第1粘接剂层中的至少一个层中添加着色剂。需要说明的是,在不具有第1粘接剂层的电池用包装材料中,向基材保护层及/或基材层中添加着色剂。着色剂可以为颜料、染料中的任意着色剂,可以为1种,也可以并用2种以上的着色剂。作为具体的着色剂,可以例示炭黑、碳酸钙、氧化钛、氧化锌、氧化铁、铝粉、偶氮系颜料、酞菁系颜料等。各层中的着色剂浓度优选在0.5质量%以上且小于5质量%的范围内。
在新设置着色层的情况下,在基材保护层与基材层之间、基材层与第1粘接剂层之间、第1粘接剂层与阻隔层之间中的至少一种层间设置着色层。需要说明的是,在不具有第1粘接剂层的电池用包装材料中,在基材保护层与基材层之间及/或基材层与阻隔层之间设置着色层。前述着色层的厚度优选设定为1μm~10μm。另外,前述着色层优选由在包含二胺、多元醇等主剂及固化剂的基础树脂中添加上述的着色剂而得到的着色树脂组合物构成。另外,该着色树脂组合物中的着色剂浓度优选在5质量%以上50质量%以下的范围内。
图2的电池用包装材料2是在基材层13与第1粘接剂层12之间设置着色层16而得到的。
实施例
作为实施例及比较例,制作了图2所示的结构的电池用包装材料2。各例中通用的材料如下所述。
(通用材料)
作为阻隔层11,使用在厚度为40μm的由A8021-O形成的铝箔的两面涂布包含磷酸、聚丙烯酸(丙烯酸系树脂)、铬(III)盐化合物、水、醇的化学转化处理液之后、于180℃进行干燥并形成化学转化被膜而得到的产物。该化学转化被膜的铬附着量是每一面为10mg/m2。
作为基材层13,使用厚度为15μm的双轴拉伸尼龙6膜。
作为着色层16,在前述基材层13的一面涂布包含炭黑、二胺、聚酯系多元醇及固化剂的着色树脂组合物,在40℃环境下放置1天,由此在干燥的同时进行交联反应,设置了厚度为3μm的黑色着色层。即,使着色层16与基材层13为一体而制成双层膜,将其与其他层贴合。
作为热熔接性树脂层15,使用含有3000ppm作为润滑剂的芥酸酰胺的、厚度为30μm的未拉伸聚丙烯膜。
作为第1粘接剂层12,使用2液固化型氨基甲酸酯系粘接剂。
作为第2粘接剂层14,使用2液固化型马来酸改性丙烯粘接剂。
作为向基材保护层20的树脂组合物中加入的溶剂,使用甲基乙基酮50质量份与甲苯50质量份的混合物。
(实施例1)
通过以下的方法制备基材保护层20形成用树脂组合物及涂敷用组合物。
将聚酯多元醇树脂作为主剂树脂,将三羟甲基丙烷与六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)的加合物(表1中记载为“A”)作为固化剂,将相对于主剂树脂49质量份而言配合固化剂11质量份而得到的产物作为粘结剂树脂。
作为固体微粒,使用平均粒径为12μm的聚四氟乙烯蜡、平均粒径为4μm的聚乙烯树脂珠、平均粒径为1μm的二氧化硅、平均粒径为2μm的硫酸钡这4种。
将4种固体微粒以表1所示的含有率配合在前述粘结剂树脂中从而制成树脂组合物,进一步将前述树脂组合物35质量份与溶剂100质量份混合从而制备涂敷用组合物。前述树脂组合物中的固体微粒的合计含有率如表1中所示的那样。
然后,在前述阻隔层11的一面形成厚度为3μm的第1粘接剂层12,介由该第1粘接剂层12而将带有着色层16的基材层13(双层膜)的着色层16的面重叠并进行干式层压。接下来,在前述阻隔层11的另一面形成厚度为3μm的第2粘接剂层14,介由该第2粘接剂层14而叠合热熔接性树脂层15,夹入橡胶夹持辊、与已加热至100℃的层压辊之间并进行压接,由此进行干式层压。由此,成为从外侧向内侧依次层叠有基材层13、着色层16、第1粘接剂层12、阻隔层11、第2粘接剂层14、热熔接性树脂层15的6层膜。
接下来,在前述6层的层叠膜的基材层13的表面涂布用于基材保护层20的涂敷用组合物,进行干燥并卷绕成卷,于40℃进行10小时老化。老化后的基材保护层20的厚度为2.5μm,由此,成为7层结构的电池用包装材料2。
(实施例2)
通过以下的方法制备基材保护层20形成用的树脂组合物及涂敷用组合物。
使用与实施例1相同的主剂树脂和固化剂,相对于主剂树脂48质量份而言,配合固化剂10质量份,将所得到的产物作为粘结剂树脂。
作为固体微粒,使用平均粒径为12μm的聚四氟乙烯蜡、平均粒径为4μm的聚乙烯树脂珠、平均粒径为1μm的二氧化硅、平均粒径为2μm的硫酸钡这4种。
将4种固体微粒以表1所示的含有率配合在前述粘结剂树脂中,从而制成树脂组合物,进一步将前述树脂组合物35质量份与溶剂100质量份混合,制备涂敷用组合物。前述树脂组合物中的固体微粒的合计含有率如表1中所示。
除了前述基材保护层20用的树脂组合物及涂敷用组合物以外,通过与实施例1相同的方法制作7层结构的电池用包装材料2。老化后的基材保护层20的厚度为2.5μm。
(实施例3)
通过以下的方法制备基材保护层20形成用的树脂组合物及涂敷用组合物。
将丙烯酸多元醇树脂作为主剂树脂,使用与实施例1相同的固化剂,相对于主剂树脂46质量份而言,配合固化剂9质量份,将所得到的产物作为粘结剂树脂。
作为固体微粒,使用平均粒径为14μm的聚四氟乙烯蜡、平均粒径为5μm的丙烯酸树脂珠、平均粒径为3μm的氧化铝、平均粒径为2μm的硫酸钡这4种。
将4种固体微粒以表1所示的含有率配合在前述粘结剂树脂中,从而制成树脂组合物,进一步将前述树脂组合物32质量份与溶剂100质量份混合,制备涂敷用组合物。前述树脂组合物中的固体微粒的合计含有率如表1中所示。
除了前述基材保护层20用的树脂组合物及涂敷用组合物以外,通过与实施例1相同的方法制作7层结构的电池用包装材料2。老化后的基材保护层20的厚度为2μm。
(实施例4)
通过以下的方法制备基材保护层20形成用的树脂组合物及涂敷用组合物。
将四氟烯烃与羧酸乙烯酯的共聚物作为主剂,使用与实施例1相同的固化剂,相对于主剂树脂43质量份而言,配合固化剂8质量份,将所得到的产物作为粘结剂树脂。
作为固体微粒,使用平均粒径为18μm的聚乙烯蜡、平均粒径为6μm的丙烯酸树脂珠、平均粒径为1μm的二氧化硅、平均粒径为2μm的硫酸钡这4种。
将4种固体微粒以表1所示的含有率配合在前述粘结剂树脂中,从而制成树脂组合物,进一步将前述树脂组合物28质量份与溶剂100质量份混合,制备涂敷用组合物。前述树脂组合物中的固体微粒的合计含有率如表1中所示。
除了前述基材保护层20用的树脂组合物及涂敷用组合物以外,通过与实施例1相同的方法制作7层结构的电池用包装材料2。老化后的基材保护层20的厚度为1.5μm。
(实施例5)
通过以下的方法制备基材保护层20形成用的树脂组合物及涂敷用组合物。
使用与实施例1相同的主剂树脂和固化剂,相对于主剂树脂53质量份而言,配合固化剂12质量份,将所得到的产物作为粘结剂树脂。
作为固体微粒,使用平均粒径为10μm的聚乙烯蜡、平均粒径为3μm的聚乙烯树脂珠、平均粒径为2μm的氧化铝、平均粒径为1μm的碳酸钙这4种。
将4种固体微粒以表1所示的含有率配合在前述粘结剂树脂中,从而制成树脂组合物,进一步将前述树脂组合物40质量份与溶剂100质量份混合,制备涂敷用组合物。前述树脂组合物中的固体微粒的合计含有率如表1中所示。
除了前述基材保护层20用的树脂组合物及涂敷用组合物以外,通过与实施例1相同的方法制作7层结构的电池用包装材料2。老化后的基材保护层20的厚度为3μm。
(实施例6)
通过以下的方法制备基材保护层20形成用的树脂组合物及涂敷用组合物。
将聚氨酯多元醇树脂作为主剂树脂,将三羟甲基丙烷与六亚甲基二异氰酸酯(HMDI)的加合物、和三羟甲基丙烷与甲苯二异氰酸酯(TDI)的加合物的等量混合物(表1中记载为“B”)作为固化剂,相对于主剂树脂46质量份而言,配合固化剂10质量份,将所得到的产物作为粘结剂树脂。
作为固体微粒,使用平均粒径为18μm的聚乙烯蜡、平均粒径为8μm的聚乙烯树脂珠、平均粒径为1μm的二氧化硅、平均粒径为2μm的硫酸钡这4种。
将4种固体微粒以表1所示的含有率配合在前述粘结剂树脂中,从而制成树脂组合物,进一步将前述树脂组合物32质量份与溶剂100质量份混合,制备涂敷用组合物。前述树脂组合物中的固体微粒的合计含有率如表1中所示。
除了前述基材保护层20用的树脂组合物及涂敷用组合物以外,通过与实施例1相同的方法制作7层结构的电池用包装材料2。老化后的基材保护层20的厚度为2μm。
(比较例1)
通过以下的方法制备基材保护层20形成用的树脂组合物及涂敷用组合物。
使用与实施例1相同的主剂树脂和固化剂,相对于主剂树脂60质量份而言,配合固化剂12质量份,将所得到的产物作为粘结剂树脂。
作为固体微粒,使用平均粒径为8μm的聚四氟乙烯蜡、平均粒径为5μm的丙烯酸树脂珠、平均粒径为1μm的二氧化硅、平均粒径为1μm的硫酸钡这4种。
将4种固体微粒以表1所示的含有率配合在前述粘结剂树脂中,从而制成树脂组合物,进一步将前述树脂组合物40质量份与溶剂100质量份混合,制备涂敷用组合物。前述树脂组合物中的固体微粒的合计含有率如表1中所示。
除了前述基材保护层20用的树脂组合物及涂敷用组合物以外,通过与实施例1相同的方法制作7层结构的电池用包装材料2。老化后的基材保护层20的厚度为3μm。
(比较例2)
通过以下的方法制备基材保护层20形成用的树脂组合物及涂敷用组合物。
使用与实施例3相同的主剂树脂和固化剂,相对于主剂树脂37质量份而言,配合固化剂8质量份,将所得到的产物作为粘结剂树脂。
作为固体微粒,使用平均粒径为20μm的聚乙烯蜡、平均粒径为10μm的聚乙烯树脂珠、平均粒径为3μm的氧化铝、平均粒径为2μm的硫酸钡这4种。
将4种固体微粒以表1所示的含有率配合在前述粘结剂树脂中,从而制成树脂组合物,进一步将前述树脂组合物40质量份与溶剂100质量份混合,制备涂敷用组合物。前述树脂组合物中的固体微粒的合计含有率如表1中所示。
除了前述基材保护层20用的树脂组合物及涂敷用组合物以外,通过与实施例1相同的方法制作7层结构的电池用包装材料2。老化后的基材保护层20的厚度为3μm。
对于制作的电池用包装材料2,对下述的项目进行测定并进行评价。将结果示于表1。
(基材保护层的光泽度值)
使用BYK公司制“micro-TRI-gloss-s”作为测定机器,按照JIS Z8741:1997“镜面光泽度-测定方法”,以入射角60°测定制作的电池用包装材料2的基材保护层20的光泽度值。
(成型品角部的变色)
针对制作的电池用包装材料2,使用株式会社AMADA制的成型机(产品编号:TP-25C-XZ),进行长55mm×宽35mm×深4.5mm的长方体形状的深拉深成型。
对于使用了实施例1~6和比较例1~2的电池用包装材料2的4.5mm成型品而言,未产生针孔及裂纹,成型性良好。
对于上述的4.5mm成型品,通过目视,观察成型品的顶面角部的基材保护层有无变色,按照以下的基准进行评价。
◎:成型品角部的基材保护层无变色
○:在成型品角部的基材保护层观察到极轻微的变色的部位为1~2处
△:在成型品角部的基材保护层观察到极轻微的变色的部位为3~4处
×:确认到成型品角部的基材保护层的明确的变色
需要说明的是,获得◎○△的评价的情况是可作为电池包装材料使用的品质。
(胶带密合性)
从电池用包装材料2切出宽15mm×长150mm的试验片。在该试验片的基材保护层20上,沿着试验片的长边方向,贴附宽5mm×长80mm且粘合力为13N/cm的粘合胶带(tesa70415)。然后,使重量为2kgf的手动辊在该粘合胶带上往返行进5次,然后于常温静置1小时。
接着,使用岛津制作所制Strograph(AGS-5kNX)作为拉伸试验机,利用其中的一个卡盘将试验片的端部夹住而固定,并且利用另一个卡盘抓住粘合胶带的端部。然后,依照JIS K6854-3(1999),测定以300mm/min的剥离速度进行180°剥离时的剥离强度,将该测定值稳定时的值作为试验片与粘合胶带的密合力(单位:N/5mm)。
然后,按下述的基准对试验片与粘合胶带的密合力进行评价。
◎:为7N/5mm以上,密合性非常高
○:为5N/5mm以上且小于7N/5mm,密合性高
×:小于5N/5mm,密合性低
需要说明的是,将◎○视为合格。
(残胶)
从电池用包装材料2切出宽50mm×长100mm的试验片。在该试验片的基材保护层20上,沿着试验片的长边方向,贴附宽40mm×长60mm且粘合力为0.1N/cm的粘合胶带(日东电工V420)。然后,使重量为2kgf的手动辊在该粘合胶带上往返行进5次。
接着,于80℃以0.5MPa的条件对上述的贴附有粘合胶带的试验片进行3h热压。
然后,从一系列的处理结束后的试验片,将粘合胶带用手迅速剥离,对剥离后的表面进行观察,按下述的基准进行评价。
◎:表面状态与密封贴附前相比完全无变化
○:残留有轻轻擦拭即可脱落的程度的小片段的粘合剂
△:残留有虽然擦拭即可脱落、但比○大的片段的粘合剂
×:紧紧地残留有即使擦拭也不脱落的程度的粘合剂
需要说明的是,将◎○△视为合格。
由表1确认到,通过规定基材保护层的固体微粒及表面的光泽度值,从而保护胶带的密合性良好,并且能抑制剥离时的残胶。另外,成型性也良好。
本申请主张在2022年3月2日提出申请的日本专利申请的特愿2022-31498号、及在2023年1月31日提出申请的日本专利申请的特愿2023-13088号的优先权,其公开内容直接构成本申请的一部分。
应当理解,本文中所使用的术语及表达是为了进行说明而使用,不用于进行限定性解释,也不排除本文中示出并且说明的特征事项的任何均等物,也允许本发明的权利要求范围内的各种变形。
产业上的可利用性
本发明的电池用包装材料可以合适地用作智能手机、平板电脑等便携设备中使用的电池、电容器、电动汽车、风力发电、太阳能发电、夜间电力蓄电用途中使用的电池、电容器等蓄电装置用的包装材料。
Claims (10)
1.电池用包装材料,其特征在于,其具有基材层、热熔接性树脂层、配设在这两个层之间的阻隔层、和在所述基材层的外侧作为最外层的基材保护层,
所述基材保护层包含粘结剂树脂、和作为固体微粒的蜡、树脂珠及无机微粒,
所述基材保护层的表面的光泽度值为1%~5%。
2.如权利要求1所述的电池用包装材料,其中,所述蜡的平均粒径为5μm~20μm,所述树脂珠的平均粒径为1μm~10μm,所述无机微粒的平均粒径为1μm~10μm,
所述基材保护层中的蜡、树脂珠及无机微粒的合计含有率为30质量%~50质量%。
3.如权利要求1或2所述的电池用包装材料,其中,所述蜡为选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡中的至少1种蜡。
4.如权利要求1或2所述的电池用包装材料,其中,树脂珠为选自丙烯酸树脂珠、氨基甲酸酯树脂珠、聚乙烯树脂珠、聚苯乙烯树脂珠、有机硅树脂珠、氟树脂珠中的至少1种。
5.如权利要求1或2所述的电池用包装材料,其中,所述无机微粒为选自二氧化硅、氧化铝、高岭土、氧化钙、碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、硅酸钙中的至少1种。
6.如权利要求1或2所述的电池用包装材料,其中,所述粘结剂树脂为选自丙烯酸系树脂、氨基甲酸酯系树脂、聚烯烃系树脂、苯氧基系树脂、聚酯系树脂、四氟烯烃系树脂中的至少1种树脂。
7.如权利要求1或2所述的电池用包装材料,其中,所述基材保护层及/或基材层中含有着色剂。
8.如权利要求1或2所述的电池用包装材料,其中,所述阻隔层与基材层介由粘接剂层层叠,在所述基材保护层、基材层、粘接剂层中的至少一个层中含有着色剂。
9.如权利要求1或2所述的电池用包装材料,其中,在所述基材保护层与基材层之间及/或所述基材层与阻隔层之间具有着色层。
10.如权利要求1或2所述的电池用包装材料,其中,所述阻隔层与基材层介由粘接剂层层叠,在所述基材保护层与基材层之间、所述基材层与粘接剂层之间、所述粘接剂层与阻隔层之间中的至少一种层间具有着色层。
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