CN117321844A - 蓄电器件的不透水性排气膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种易于装配到蓄电器件的外包装件、能够排出蓄电器件内部产生的气体的蓄电器件用的不透水性排气膜。本发明的不透水性排气膜以封挡设置于蓄电器件的外包装件的连通部的方式粘接在上述外包装件的表面,用于将上述蓄电器件内部产生的气体从上述连通部排出,上述不透水性排气膜由至少具有基材层和粘接层的叠层体构成,上述不透水性排气膜的上述粘接层粘接在上述蓄电器件的表面。

Description

蓄电器件的不透水性排气膜
技术领域
本发明涉及蓄电器件的不透水性排气膜。
背景技术
目前,开发出了各种类型的蓄电器件,但在所有的蓄电器件中,为了封装电极、电解质等蓄电器件元件,外包装件成为不可或缺的构件。
以往,作为外包装件,多采用金属制外包装件。
另外,近年来,作为易于加工成多种形状且能够实现薄型化和轻质化的外包装件,提出了依次叠层有基材层/阻隔层/热熔接性树脂层的叠层片。在使用这样的叠层膜状的外包装件的情况下,在使位于外包装件的最内层的热熔接性树脂层彼此对置的状态下利用热封将外包装件的周缘部热熔接,由此利用外包装件将蓄电器件元件封装。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-31934号公报
专利文献2:日本特开2010-153841号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
例如,专利文献1公开了一种将电池元件收纳在袋中的电池。在袋中,在沿其周缘形成的热封部装配有具有止回阀的阀结构体。该止回阀构成为在袋的内部压力上升到一定值以上时工作,进行排气。
另外,专利文献2公开了一种将电池元件收纳在箱型的层压容器中的电池。该层压容器在沿其周缘形成的凸缘状热封部形成有比其它部位更易于剥离的部分(以下简称为“易剥离部”)。易剥离部在层压容器的内部压力上升到一定值以上时发生剥离,经由易剥离部中央所形成的孔进行排气。易剥离部不同于专利文献1的止回阀,是一种一旦剥离就无法恢复原状的破坏阀。
本发明的主要目的在于提供一种易于装配到蓄电器件的外包装件、能够排出蓄电器件内部产生的气体的蓄电器件用的不透水性排气膜。
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。结果发现:以封挡设置于蓄电器件的外包装件的连通部的方式,将不透水性排气膜粘接在外包装件的表面,将蓄电器件内部产生的气体从连通部排出,并且不透水性排气膜由至少具有基材层和粘接层的叠层体构成,将不透水性排气膜的粘接层粘接在蓄电器件的表面而使用,由此不透水性排气膜易于装配到蓄电器件的外包装件,并能够排出蓄电器件内部产生的气体。
另外,本发明的发明人还发现,不透水性排气膜以介于蓄电器件的外包装件的熔接部之间的方式配置,将蓄电器件内部产生的气体排出,并且不透水性排气膜由至少具有基材层和粘接层的叠层体构成,使不透水性排气膜的粘接层与外包装件的熔接部粘接,在不透水性排气膜的厚度方向上透过气体,将蓄电器件内部产生的气体排出,由此不透水性排气膜易于装配到蓄电器件的外包装件,能够排出蓄电器件内部产生的气体。
本发明是基于这样的见解通过进一步反复研究而完成的发明。
即,本发明提供了下述的第一方面的发明和第二方面的发明。
本发明的第一方面的发明为一种不透水性排气膜,其中,上述不透水性排气膜以封挡设置于蓄电器件的外包装件的连通部的方式粘接在上述外包装件的表面,用于将上述蓄电器件内部产生的气体从上述连通部排出,上述不透水性排气膜由至少具有基材层和粘接层的叠层体构成,上述不透水性排气膜的上述粘接层粘接在上述蓄电器件的表面。
另外,本发明的第二方面的发明为一种不透水性排气膜,其中,上述不透水性排气膜以介于蓄电器件的外包装件的熔接部之间的方式配置,用于将上述蓄电器件内部产生的气体排出,上述不透水性排气膜由至少具有基材层和粘接层的叠层体构成,上述不透水性排气膜的上述粘接层与上述外包装件的上述熔接部粘接,在上述不透水性排气膜的厚度方向上透过上述气体,将上述气体排出。
发明效果
根据本发明,能够提供一种易于装配到蓄电器件的外包装件,能够排出蓄电器件内部产生的气体的蓄电器件用的不透水性排气膜。
附图说明
图1为将本发明的第一方面的不透水性排气膜应用于蓄电器件的外包装件(方形金属罐)的表面的一例的示意图。
图2为将本发明的第一方面的不透水性排气膜应用于蓄电器件的外包装件(方形金属罐)的表面的一例的示意图。
图3为将本发明的第一方面的不透水性排气膜应用于蓄电器件的外包装件(圆筒形金属罐)的表面的一例的示意图。
图4为将本发明的第一方面的不透水性排气膜应用于蓄电器件的外包装件(圆筒形金属罐)的表面的一例的示意图。
图5为将本发明的第一方面的不透水性排气膜应用于蓄电器件的外包装件(叠层膜)的表面的一例的示意图。
图6为将本发明的第一方面的不透水性排气膜应用于蓄电器件的外包装件(叠层膜)的表面的一例的示意图。
图7为将本发明的第一方面的不透水性排气膜应用于蓄电器件的外包装件(叠层膜)的熔接部的一例的示意图。
图8为图7的A-A'线的概略截面图。
图9为图8的IX区域的放大图。
图10为将本发明的第二方面的不透水性排气膜应用于蓄电器件的外包装件(叠层膜)的熔接部的一例的示意图。
图11为图10的A-A'线的概略截面图。
图12为图11的XII区域的放大图。
图13为在使两张不透水性排气膜重叠的状态下,仅将端部进行热熔接并回折而成的形状的不透水性排气膜的概略截面图。
图14为将本发明的第二方面的不透水性排气膜应用于蓄电器件的外包装件(叠层膜)的熔接部的一例的示意图。
图15为图14的A-A'线的概略截面图。
图16为图15的XVI区域的放大图。
图17为将本发明的第二方面的不透水性排气膜应用于蓄电器件的外包装件(叠层膜)的熔接部的一例的示意图。
图18为图17的A-A'线的概略截面图。
图19为图18的XIX区域的放大图。
图20为本发明的不透水性排气膜的概略截面图的一例。
图21为本发明的不透水性排气膜的概略截面图的一例。
图22为本发明的不透水性排气膜的概略截面图的一例。
图23为由叠层膜构成的外包装件的概略截面图。
具体实施方式
本发明的第一方面的不透水性排气膜的特征在于:上述不透水性排气膜以封挡设置于蓄电器件的外包装件的连通部的方式粘接在外包装件的表面,用于将蓄电器件内部产生的气体从上述连通部排出,上述不透水性排气膜由至少具有基材层和粘接层的叠层体构成,不透水性排气膜的粘接层粘接在蓄电器件的表面。本发明的第一方面的不透水性排气膜通过具有上述结构,易于装配到蓄电器件的外包装件,能够排出蓄电器件内部产生的气体。
另外,本发明的第二方面的不透水性排气膜的特征在于:上述不透水性排气膜以介于蓄电器件的外包装件的熔接部之间的方式配置,用于将蓄电器件内部产生的气体排出,上述不透水性排气膜由至少具有基材层和粘接层的叠层体构成,不透水性排气膜的粘接层与上述外包装件的上述熔接部粘接,在不透水性排气膜的厚度方向上透过上述气体,将上述气体排出。本发明的第二方面的不透水性排气膜通过具有上述结构,易于装配到蓄电器件的外包装件,能够排出蓄电器件内部产生的气体。
以下,参照图1~图23对本发明的第一方面和第二方面的不透水性排气膜进行详细说明。
需要说明的是,在本说明书中,关于数值范围,以“~”表示的数值范围是指“以上”、“以下”。例如,2~15mm这样的表述是指2mm以上15mm以下。
本发明的第一方面和第二方面的不透水性排气膜分别为蓄电器件所使用的粘接性膜。首先分别在第一方面和第二方面中详细说明本发明的不透水性排气膜在蓄电器件中的使用方法,其次详细说明不透水性排气膜的叠层结构以及各层所使用的树脂的特性、物性等。
本发明的第一方面的不透水性排气膜以封挡设置于蓄电器件的外包装件的连通部的方式粘接在外包装件的表面,用于将上述蓄电器件内部产生的气体从连通部排出。在本发明的第一方面的不透水性排气膜中,通过使粘接层粘接在蓄电器件的表面,使得不透水性排气膜以封挡设置于蓄电器件的外包装件的连通部的方式粘接在外包装件的表面。
例如,如图1~9的示意图所示,第一方面的不透水性排气膜1以封挡设置于蓄电器件10的外包装件3的连通部H的方式粘接在外包装件3的表面。蓄电器件10的内部(蓄电器件元件4)产生的气体透过不透水性排气膜1从连通部H排出。即,连通部H是蓄电器件元件4与外部联系的连通部,通过不透水性排气膜1,抑制了水分从外部渗入蓄电器件10,并将蓄电器件10内部(蓄电器件元件4)产生的气体排出到外部。
图1、2示出了蓄电器件10的外包装件3由方形金属罐构成的方式。图3、4示出了蓄电器件10的外包装件3由圆筒形金属罐构成的方式。
在图1~4的蓄电器件中,不透水性排气膜1所粘接的外包装件3的表面由金属构成。即,在第一方面中,将不透水性排气膜1应用于由金属罐构成的外包装件3时,不透水性排气膜1的粘接层12可以由具有不透水性和透气性、对构成外包装件3的外表面的金属具有粘接性的树脂构成。
图5~图9示出了蓄电器件10的外包装件3由依次至少具有基材层31、阻隔层33和热熔接性树脂层35的叠层体(叠层膜)构成的方式。
在图5~9的蓄电器件中,不透水性排气膜1所粘接的外包装件3的表面由树脂构成。即,在第一方面中,将不透水性排气膜1应用于由叠层膜构成的外包装件3时,不透水性排气膜1的粘接层12可以由具有不透水性和透气性、对构成外包装件的外表面的树脂具有粘接性的树脂构成。
在第一方面中,对于设置于外包装件3的连通部H的形状(俯视的形状)没有特别限制,例如,在图1、3、5中示出了连通部H为圆形的结构,在图2、4、6中示出了连通部H为狭缝形的结构。
另外,对于设置连通部H的位置也没有特别限制,可以设置在蓄电器件10的底面、侧面或熔接部等。例如,图1~6示出了连通部H设置在蓄电器件10的底面(也可以称为上表面、下表面、顶面等)的方式。此外,例如,在图7~9中示出了连通部H设置在蓄电器件10的熔接部(后述的、形成于外包装件3的周缘部3a的、热熔接性树脂层35彼此之间的熔接部)的方式。如图7~9所示,在蓄电器件10的熔接部设置连通部H时,可以在形成于外包装件3的周缘部3a的热熔接性树脂层35彼此之间的熔接部的一部分形成未熔接的部分,将该部分作为连通部H。
在第一方面中,以使蓄电器件10内部产生的气体通过连通部H到达不透水性排气膜1,在不透水性排气膜1的厚度方向上透过气体的方式,使不透水性排气膜1粘接于蓄电器件10的表面。如后所述,因为在不透水性排气膜1的厚度方向上,气体透过的距离短,所以气体能够透过不透水性排气膜1。另一方面,在垂直于不透水性排气膜1的厚度方向的方向上,气体透过的距离长,所以气体难以透过。因此,在第一方面中,重要之处在于,通过以封挡设置于蓄电器件10的外包装件3的连通部H的方式将不透水性排气膜1粘接在外包装件3的表面,使得在不透水性排气膜1的厚度方向上透过气体。
需要说明的是,对图7~9所示的连通部H设置于蓄电器件10的熔接部(后述的、形成于外包装件3的周缘部3a的、热熔接性树脂层35的熔接部)的方式进行说明时,不透水性排气膜1粘贴在设置于外包装件3的周缘部3a的熔接部的一部分的连通部H,如图9的放大图所示,构成为蓄电器件10内部产生的气体在不透水性排气膜1的厚度方向上透过而排出到外部。在第二方面中,优选在不透水性排气膜1的熔接部,使后述的外包装件3的热熔接性树脂层35与不透水性排气膜1的粘接层12粘接,从而以不透水性排气膜1介于熔接部之间的方式配置。可以使不透水性排气膜1介于熔接部,在熔接部的一部分设置有热熔接性树脂层35彼此未相互熔接的部分,将该部分作为连通部H。需要说明的是,也可以在外包装件3部分地形成未设置热熔接性树脂层35的部分,将该部分用作连通部H。
其次,本发明的第二方面的不透水性排气膜以介于蓄电器件的外包装件的熔接部之间的方式配置,用于将蓄电器件内部产生的气体排出。在本发明的第二方面的不透水性排气膜中,不透水性排气膜的粘接层与外包装件的熔接部粘接,在不透水性排气膜的厚度方向上透过气体,由此将蓄电器件内部产生的气体排出到外部。在本发明的第二方面的不透水性排气膜中,为了在不透水性排气膜的厚度方向上透过气体,使不透水性排气膜的厚度方向封挡外包装件的连通部的开口,以使不透水性排气膜介于外包装件的熔接部之间的方式配置。
例如,如图10~12、14~19的示意图所示,本发明的第二方面的不透水性排气膜1以介于蓄电器件10的外包装件3的熔接部之间配置。蓄电器件10内部(蓄电器件元件4)产生的气体透过不透水性排气膜1并排出。即,配置在熔接部之间的不透水性排气膜1起到封挡蓄电器件元件4与外部联系的连通部的作用,通过不透水性排气膜1抑制了水分从外部渗入蓄电器件10,并将蓄电器件10内部(蓄电器件元件4)产生的气体排出到外部。
在图10~12、14~19的示意图中,在蓄电器件10的外包装件3的熔接部之间,不透水性排气膜1以回折的形状夹在外包装件3的熔接部之间。通过成为以不透水性排气膜1的粘接层12位于外侧、基材层11位于内侧的方式进行折曲而形成的形状,能够将外侧的粘接层12与外包装件3的热熔接性树脂层35粘接。
需要说明的是,作为将配置在熔接部之间的不透水性排气膜1形成回折形状的方法,除了将不透水性排气膜1折曲的方法以外,也可以例如图13的示意图所示,在将两张不透水性排气膜重叠的状态下,仅将端部热熔接(图13的热熔接部HS的位置)形成回折的形状。在该情况下,两张不透水性排气膜1的热熔接可以在将不透水性排气膜1配置在熔接部之间之前进行,也可以在形成外包装件3的熔接部时,将两张不透水性排气膜以重叠的状态配置在外包装件3之间,在形成熔接部的同时,将不透水性排气膜1的端部热熔接而进行。需要说明的是,例如图16所示,增大两张不透水性排气膜1热熔接的范围时,气体很难从已经热熔接的部分透过,因此优选设计为:例如后述的图14~16所示,以不透水性排气膜1的一部分从外包装件3的熔接部突出的方式,将不透水性排气膜1配置在外包装件3的熔接部,在上述不透水性排气膜的厚度方向上透过上述气体,并将上述气体排出。
图10~12、14~19示出了蓄电器件10的外包装件3由至少依次具有基材层31、阻隔层33、热熔接性树脂层35的叠层体(叠层膜)构成的方式。
在图10~12、14~19的蓄电器件10中,形成于外包装件3的周缘部3a的熔接部由树脂(例如后述的外包装件3的热熔接性树脂层35)构成。即,在第二方面中,将不透水性排气膜1应用于由叠层膜构成的外包装件3时,不透水性排气膜1可以由具有不透水性和透气性、对构成外包装件的最内层的树脂(即后述的外包装件3的热熔接性树脂层35)具有粘接性的树脂构成。
如图14~16所示,在第二方面中,也可以以不透水性排气膜1的一部分从外包装件3的熔接部突出的方式,将不透水性排气膜1配置在外包装件3的熔接部。在图14~16的示意图中,不透水性排气膜1从熔接部突出的部分其周缘被热熔接并形成袋状,如图16的示意图所示,配置成气体从不透水性排气膜1的厚度方向透过。需要说明的是,在图14~16中,表示了将两张不透水性排气膜1叠层,不透水性排气膜1从熔接部突出的部分的三边(图14的x1侧的边、x2侧的边、z1侧的边)经过了热熔接的示例,但也可以是将一张不透水性排气膜1回折,两边(图14的x1侧的边、x2侧的边)被热熔接(z1侧为回折部分)的形状。
另外,如图17~19所示,在第二方面中,在外包装件3的熔接部也可以设置有露出不透水性排气膜1的表面的连通部H。也能够使气体经由该连通部H排出。与第一方面同样,对连通部H的形状(俯视形状)没有特别限制,例如图17中示出了连通部H为狭缝形的结构,但也可以是圆形等。
如第一方面所说明的,在不透水性排气膜1的厚度方向上,气体透过的距离短,因此气体能够透过不透水性排气膜1。另一方面,在与不透水性排气膜1的厚度方向垂直的方向上,气体透过的距离长,因此气体难以透过。因此,在第二方面中,重要之处也在于在不透水性排气膜1的厚度方向上透过气体。
接着详细说明本发明的不透水性排气膜的叠层结构、树脂、物性等。
本发明的不透水性排气膜1由至少具有基材层11和粘接层12的叠层体构成。此外,本发明的不透水性排气膜1具有使在蓄电器件内部产生的气体在不透水性排气膜1的厚度方向上透过的功能。另外,不透水性排气膜1具有不透水性。
即,本发明的不透水性排气膜1需要具有作为整体能够使蓄电器件内部产生的气体透过(在不透水性排气膜1的厚度方向上能够透过气体),并且能够抑制水分从外部环境渗入蓄电器件的不透水性。
从更好地发挥本发明的效果的观点考虑,本发明的不透水性排气膜1在60℃、90%RH的环境下静置48小时后的水蒸气透过率优选为10cc/m2/天以下、更优选为5cc/m2/天以下、进一步优选为2cc/m2/天以下、更进一步优选为0cc/m2/天。不透水性排气膜1的水蒸气透过率的测定方法如下。
<水蒸气透过率>
按照JIS Z 0208的杯式法的规定,在60℃、90%RH的环境下测定水蒸气透过率。按照螺纹紧固式,关于试验片,将样品裁成Φ75mm,在距外周5mm内侧设置3个Φ5mm的孔,并装配在夹具上。使用透过面积Φ60mm的杯。
此外,从更好地发挥本发明的效果的观点考虑,本发明的不透水性排气膜1的二氧化碳透过率优选为5000cm3/(m2·24h·atm)以上、更优选为8000cm3/(m2·24h·atm)以上、进一步优选为10000cm3/(m2·24h·atm)以上。需要说明的是,本发明的不透水性排气膜1的二氧化碳透过率的上限可以举出例如100000cm3/(m2·24h·atm)以下。不透水性排气膜1的二氧化碳透过率的测定方法如下。
<二氧化碳透过率>
按照JIS K 7126-1:2006所规定的试验项目:基于气体透过率和气体透过系数(压差法),在以下的条件下测定膜的二氧化碳透过率。
检测仪:气相色谱仪(导热率检测器(TDC))
气体:二氧化碳(CO2)(加湿气氛)
温度和湿度:60±2℃、50±5%RH
压差:1atm(60℃、50%RH状态下的分压(气体:68.52cmHg、水蒸气:7.48cmHg)
透过面积:15.2×10-4m2(透过部直径Φ4.4×10-2m)
试验次数:n=1
测定装置:压差式气体/蒸气透过率测定装置
此外,从更好地发挥本发明的效果的观点考虑,本发明的不透水性排气膜1的氧透过率优选为50cm3/(m2·24h·atm)以上、更优选为100cm3/(m2·24h·atm)以上、进一步优选为200cm3/(m2·24h·atm)以上。需要说明的是,本发明的不透水性排气膜1的氧透过率的上限可以举出例如100000cm3/(m2·24h·atm)以下。不透水性排气膜1的氧透过率的测定方法如下所述。
<氧透过率>
氧透过率的测定可以按照JIS K7126-2:2006(塑料-膜和片材-气体透过率试验方法-第2部:等压法、附件A:利用电解传感器法的氧透过率的试验方法),在温度40℃、湿度90%RH的条件下,使用氧透过率测定装置进行测定。作为氧透过率测定装置,可以使用例如美国MOCON公司制OXTRAN2/22。测定是以不透水性排气膜的表面与氧气接触的方式装配在上述装置内,在透过面积50cm2的条件下进行的。上述测定通过以下操作步骤进行。首先,以10cc/分钟的流量向上述装置内供给载气60分钟以上进行吹扫。上述载气可以使用含有5%左右的氢气的氮气。吹扫后,使试验气体流入上述装置内,在确保从流动开始到达到平衡状态的时间为12小时后,在上述温度和湿度条件下开始测定。上述试验气体使用至少含有99.5%(体积)的氧气的干燥氧气。在一种条件下,至少测定三个样品,将这些测定值的平均值作为该条件下的氧透过率的值。
例如,聚烯烃树脂是水蒸气透过率低且二氧化碳透过率高的树脂,适合作为构成本发明的不透水性排气膜1的树脂。另一方面,聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇等因水蒸气透过率高,因此可以说不适合作为构成本发明的不透水性排气膜1的树脂。此外,聚酯、聚酰胺、氟乙烯树脂、AS树脂(丙烯腈-苯乙烯共聚物)、聚缩醛等因二氧化碳透过率低,因此可以说不适合作为构成本发明的不透水性排气膜1的树脂。
在本发明的不透水性排气膜1中,具有至少叠层有基材层11和粘接层12的结构,粘接层12构成不透水性排气膜1的一侧的表面。
不透水性排气膜1在粘接层12的基材层11侧还可以具有至少一层树脂层。树脂层叠层在粘接层12与基材层11之间、基材层11的与粘接层12侧的相反侧。树脂层至少为一层,例如图21示出了作为树脂层具有一层树脂层13的叠层结构,图22示出了作为树脂层具有树脂层13和树脂层14的两层的叠层结构。作为本发明的不透水性排气膜1的叠层结构,可以举出双层结构、三层结构、四层结构、五层结构等。其中,优选双层结构或三层结构。
作为本发明的不透水性排气膜1的叠层结构,例如可以举出依次叠层有基材层11和粘接层12的双层结构(参照图20);依次叠层有粘接层12、基材层11、树脂层13的三层结构(参照图21);依次叠层有粘接层12、基材层11、树脂层13、树脂层14的四层结构(参照图22)等。
从更好地发挥本发明的效果的观点考虑,作为本发明的不透水性排气膜1的总厚度,例如为约5μm以上、优选为约20μm以上、更优选为约30μm以上。另外,本发明的不透水性排气膜1的总厚度例如为约500μm以下、优选为约200μm以下、更优选为180μm以下。作为本发明的不透水性排气膜1的总厚度的优选范围,可以举出5~500μm左右、5~200μm左右、5~180μm左右、20~500μm左右、20~200μm左右、20~180μm左右、30~500μm左右、30~200μm左右、30~180μm左右。作为更具体的例子,例如在将本发明的不透水性排气膜1用于民生用蓄电器件时,总厚度优选为60~100μm左右,在用于车载用蓄电器件时,总厚度优选为80~500μm左右。
以下详细说明构成本发明的不透水性排气膜1中所含的基材层11、粘接层12、根据需要设置的树脂层(例如树脂层13、树脂层14等)的材料、厚度等。
[基材层11]
在本发明的不透水性排气膜1中,基材层11是作为支承体发挥功能的层。
基材层11优选由水蒸气透过率低且二氧化碳透过率高的树脂形成。
基材层11优选为含有聚烯烃系树脂的层(即具有聚烯烃骨架),更优选为由聚烯烃系树脂形成的层。作为聚烯烃系树脂,可以举出聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃。另外,聚烯烃系树脂也可以是聚烯烃经过酸改性的树脂(酸改性聚烯烃)。作为酸改性聚烯烃,只要是经过酸改性的聚烯烃,就没有特别限制,优选可以举出由不饱和羧酸或其酸酐接枝改性后的聚烯烃,可以举出酸改性聚乙烯、酸改性聚丙烯等。
作为聚烯烃,分别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(例如丙烯和乙烯的嵌段共聚物)、聚丙烯的无规共聚物(例如丙烯和乙烯的无规共聚物)等结晶性或非晶性的聚丙烯;乙烯-丁烯-丙烯的三元聚合物等。这些聚烯烃中,优选可以举出聚乙烯和聚丙烯。
另外,聚烯烃可以是环状聚烯烃。环状聚烯烃是烯烃与环状单体的共聚物,作为环状聚烯烃的构成单体的烯烃,可以举出例如乙烯、丙烯、4-甲基-1-戊烯、丁二烯、异戊二烯等。另外,作为上述环状聚烯烃的构成单体的环状单体,可以举出例如降冰片烯等环状烯烃,具体可以举出环戊二烯、二环戊二烯、环己二烯、降冰片二烯等环状二烯等。这些聚烯烃中,优选可以举出环状烯烃,更优选为降冰片烯。作为构成单体,还可以举出苯乙烯。
在酸改性聚烯烃中,被酸改性的聚烯烃也优选上述聚烯烃。需要说明的是,例如羧酸改性环状聚烯烃是指,通过将构成环状聚烯烃的单体的一部分代替为α,β-不饱和羧酸或其酸酐进行共聚而得到的聚合物,或者通过将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。
作为酸改性所使用的羧酸或其酸酐,可以举出例如马来酸、丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、马来酸酐、衣康酸酐等。聚烯烃系树脂优选为在利用红外分光法进行分析时,能够检测出来自马来酸酐的峰。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附近能够检测出来自马来酸酐的峰。即,在该情况下,在利用红外分光法对聚烯烃系树脂进行测定时,能够检测出来自马来酸酐的峰。但是,在酸改性度低时,有时峰变小而无法检测出。在该情况下,能够通过核磁共振分光法进行分析。
基材层11可以由一种树脂成分单独形成,或者也可以由组合两种以上的树脂成分而得到的掺混聚合物形成。从基材层11的制膜性的观点考虑,优选由组合两种以上的树脂成分而得到的掺混聚合物形成。在制备掺混聚合物时,基材层11优选为以酸改性聚丙烯为主要成分(50质量%以上的成分),50质量%以下为其它树脂(从提高柔软性的观点考虑,优选为聚乙烯)。另一方面,从提高基材层11的耐电解液性的观点考虑,基材层11优选为单独含有聚丙烯或酸改性聚丙烯作为树脂。
在本发明的不透水性排气膜1中,从使基材层11更好地发挥作为支承体的功能的观点考虑(例如使不透水性排气膜1更好地与外包装件3粘接的观点考虑),优选基材层11的耐热性优异。
从基材层11的耐热性优异的方面考虑,构成基材层11的树脂的熔融峰温度优选为100℃以上、更优选为120℃以上、进一步优选为140℃以上。需要说明的是,构成基材层11的树脂的熔融峰温度的上限可以举出例如300℃以下。
在本发明中,树脂的熔融峰温度的测定方法如下所示。
<熔融峰温度的测定>
按照JIS K7121:2012(塑料的转变温度的测定方法(JIS K7121:1987的补充1))的规定,测定各树脂的熔融峰温度。测定使用差示扫描量热仪(例如DSC,T.A.Instruments公司制的差示扫描量热仪Q200)进行。将测定样品以-50℃保持15分钟后,以10℃/分钟的升温速度从-50℃升温到210℃,测定第一次的熔融峰温度P(℃)之后,以210℃保持10分钟。接着,以10℃/分钟的降温速度从210℃降至-50℃,并保持15分钟。再以10℃/分钟的升温速度从-50℃升温至210℃,测定第二次的熔融峰温度Q(℃)。需要说明的是,氮气的流量为50ml/分钟。按照上述操作步骤,求得第一次测得的熔融峰温度P(℃)和第二次测得的熔融峰温度Q(℃),并将第一次测得的熔融峰温度作为熔融峰温度。在对样品的熔融峰温度较高的样品进行测定时,也可以以相同的升温速度测定-50℃至500℃的范围。
另外,从更好地发挥本发明的效果的观点考虑,基材层11的厚度优选为约10μm以上、更优选为约20μm以上、进一步优选为约30μm以上,且优选为约300μm以下、更优选为约200μm以下、进一步优选为约150μm以下。作为优选的范围,可以举出10~300μm左右、10~200μm左右、10~150μm左右、20~300μm左右、20~200μm左右、20~150μm左右、30~300μm左右、30~200μm左右、30~150μm左右。
在本发明中,从更好地发挥本发明的效果的观点考虑,作为基材层11的厚度相对于不透水性排气膜1的总厚度(100%)的比例,优选为约5%以上、更优选为约10%以上、进一步优选为约15%以上,且优选为约95%以下、更优选为约90%以下、进一步优选为约85%以下,作为优选范围,为5~95%左右、5~90%左右、5~85%左右、10~95%左右、10~90%左右、10~85%左右、15~95%左右、15~90%左右、15~85%左右。
[粘接层12]
在本发明的不透水性排气膜1中,粘接层12是对于蓄电器件10的外包装件3具有粘接性的层。具体而言,在第一方面中,对于外包装件3的表面具有粘接性,在第二方面中,对于外包装件3的熔接部具有粘接性(优选为热熔接性)。
如上所述,在第一方面中,如图1~图4所示,在将不透水性排气膜1应用于由金属罐构成的外包装件3时,不透水性排气膜1的粘接层12能够由具有不透水性和透气性、且对构成外包装件3的外表面的金属具有粘接性(优选为热熔接性)的树脂构成。另外,在第一方面中,如图5~9所示,在将不透水性排气膜1应用于由上述叠层膜构成的外包装件3的外表面时,不透水性排气膜1的粘接层12能够由具有不透水性和透气性、且对构成外包装件的外表面的树脂具有粘接性(优选为热熔接性)的树脂构成。
此外,如上所述,在第二方面中,如图10~12、14~19所示,在将不透水性排气膜1应用于由叠层膜(至少依次具有基材层31、阻隔层33、热熔接性树脂层35的叠层体)构成的外包装件3时,不透水性排气膜1能够由具有不透水性和透气性、且对构成外包装件的最内层的树脂(即,后述的外包装件3的热熔接性树脂层35)具有粘接性(优选为热熔接性)的树脂构成。
粘接层12优选由水蒸气透过率低且二氧化碳透过率高的树脂形成。
粘接层12优选为含有聚烯烃系树脂的层(即具有聚烯烃骨架),更优选为由聚烯烃系树脂形成的层。作为聚烯烃系树脂,可以举出聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃。另外,聚烯烃系树脂可以是聚烯烃经过酸改性后的树脂(酸改性聚烯烃)。作为酸改性聚烯烃,只要是经过酸改性的聚烯烃,就没有特别限制,优选可以举出由不饱和羧酸或其酸酐接枝改性后的聚烯烃,可以举出酸改性聚乙烯、酸改性聚丙烯等。
在粘接层12中,关于聚烯烃系树脂的具体例,例示了与基材层11中例示的聚烯烃、酸改性聚烯烃同样的化合物,因此援用上述的例子。
粘接层12可以由一种树脂成分单独形成,也可以由组合两种以上树脂成分而得到的掺混聚合物形成。从粘接层12的制膜性的观点考虑,优选由组合两种以上的树脂成分而得到的掺混聚合物形成。在形成掺混聚合物时,粘接层12优选以酸改性聚丙烯为主要成分(50质量%以上的成分),50质量%以下为其它树脂(从提高柔软性的观点考虑,优选为聚乙烯)。另一方面,从提高粘接层12的耐电解液性的观点考虑,粘接层12优选单独含有聚丙烯或酸改性聚丙烯作为树脂。
此外,粘接层12可以含有粘接成分。作为粘接成分,可以举出弹性体等。
作为弹性体,只要与聚烯烃一起配合,发挥粘附性,就没有特别限制,例如优选由热塑性树脂构成的弹性体(热塑性弹性体)。
作为弹性体,优选可以举出苯乙烯系弹性体、烯烃系弹性体、丙烯酸系弹性体、有机硅系弹性体、聚氨酯系弹性体、聚酯系弹性体、聚酰胺系弹性体、橡胶系弹性体等。弹性体可以单独使用一种,也可以组合两种以上使用。
作为苯乙烯系弹性体的种类,没有特别限制,作为具体例,可以举出苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物等。
作为烯烃系弹性体,可以举出乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基戊烯等碳原子数2~20的α-烯烃的共聚物,例如优选可以举出乙烯-丙烯共聚物(EPR)、乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)等。另外,可以举出双环戊二烯、1,4-己二烯、环辛二烯、亚甲基降冰片烯、亚乙基降冰片烯、丁二烯、异戊二烯等碳原子数2~20的非共轭二烯与α-烯烃的共聚物。而且还可以举出使甲基丙烯酸与丁二烯-丙烯腈共聚物共聚而得到的羧基改性丁腈橡胶等。
丙烯酸系弹性体是以丙烯酸酯为主要成分的弹性体,具体适合使用丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸甲氧基乙酯、丙烯酸乙氧基乙酯等。另外,作为交联点单体,可以使用甲基丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚等。此外,还可以共聚丙烯腈、乙烯。具体可以举出丙烯腈-丙烯酸丁酯共聚物、丙烯腈-丙烯酸丁酯-丙烯酸乙酯共聚物、丙烯腈-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物等。
作为有机硅系弹性体,是以有机聚硅氧烷为主要成分的弹性体,可以举出聚二甲基硅氧烷系、聚甲基苯基硅氧烷系、聚二苯基硅氧烷系的各弹性体。
聚氨酯系弹性体包含低分子的乙二醇与二异氰酸酯形成的硬链段和高分子(长链)二醇与二异氰酸酯形成的软链段的结构单元,作为高分子(长链)二醇,可以举出聚丙二醇、聚四亚甲基氧化物、聚(1,4-丁烯己二酸酯)、聚(乙烯-1,4-丁烯己二酸酯)、聚己内酯、聚(1,6-己烯碳酸酯)、聚(1,6-己烯新戊烯己二酸酯)等。
聚酯系弹性体是将二羧酸或其衍生物与二醇化合物或其衍生物缩聚而得到的。作为二羧酸的具体例,可以举出对苯二甲酸、间苯二甲酸、萘二羧酸等芳香族二羧酸以及它们的芳香核的氢原子被甲基、乙基、苯基等取代而得到的芳香族二羧酸、己二酸、癸二酸、十二烷二羧酸等碳原子数2~20的脂肪族二羧酸、以及环己烷二羧酸等脂环式二羧酸等。这些化合物可以单独使用,也可以混合两种以上使用。
作为二醇化合物的具体例,可以举出乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,10-癸二醇、1,4-环己二醇等脂肪族二醇和脂环式二醇,还可以举出双酚A、双-(4-羟基苯基)-甲烷、双-(4-羟基-3-甲基苯基)-丙烷、间苯二酚等。这些化合物可以单独使用,也可以混合两种以上使用。
作为聚酰胺系弹性体,可以举出以聚酰胺为硬链段成分,以聚丁二烯、丁二烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、聚异戊二烯、乙烯-丙烯共聚物、聚醚、聚酯、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚氨酯或硅橡胶等为软链段成分的嵌段共聚物。
作为橡胶系弹性体,可以举出例如聚异丁烯等。
在弹性体中,优选苯乙烯系弹性体和烯烃系弹性体,特别优选苯乙烯系弹性体。
作为粘接层12中所含的弹性体的比例,没有特别限制,可以举出优选为约50质量%以下、更优选为10~50质量%左右、进一步优选为10~40质量%左右。
从粘接层12的热熔接性优异的方面考虑,构成粘接层12的树脂的熔融峰温度优选为300℃以下、更优选为200℃以下、进一步优选为160℃以下,且优选为100℃以上、更优选为120℃以上、进一步优选为140℃以上,作为优选的范围,为100~300℃左右、100~200℃左右、100~160℃左右、120~300℃左右、120~200℃左右、120~160℃左右、140~300℃左右、140~200℃左右、140~160℃左右。
另外,从更好地发挥本发明的效果的观点考虑,粘接层12的厚度优选为约10μm以上、更优选为约20μm以上、进一步优选为约30μm以上,且优选为约300μm以下、更优选为约200μm以下、进一步优选为约150μm以下,作为优选的范围,为10~300μm左右、10~200μm左右、10~150μm左右、20~300μm左右、20~200μm左右、20~150μm左右、30~300μm左右、30~200μm左右、30~150μm左右。
在本发明中,从更好地发挥本发明的效果的观点考虑,作为粘接层12的厚度相对于不透水性排气膜1的总厚度(100%)的比例,优选为约5%以上、更优选为约10%以上、进一步优选为约15%以上,且优选为约95%以下、更优选为约90%以下、进一步优选为约85%以下,作为优选的范围,为5~95%左右、5~90%左右、5~85%左右、10~95%左右、10~90%左右、10~85%左右、15~95%左右、15~90%左右、15~85%左右。
[树脂层(树脂层13、树脂层14等)]
本发明的不透水性排气膜1为多层结构,除了上述基材层11和粘接层12之外,在粘接层12的基材层11侧还可以具有至少一层树脂层。树脂层叠层在粘接层12与基材层11之间、基材层11的与粘接层12侧的相反侧。树脂层至少为一层,例如图21示出了作为树脂层具有一层树脂层13的叠层结构,图22示出了作为树脂层具有树脂层13和树脂层14的两层的叠层结构。
树脂层优选由水蒸气透过率低且二氧化碳透过率高的树脂形成。
树脂层优选为含有聚烯烃系树脂的层(即具有聚烯烃骨架),更优选为由聚烯烃系树脂形成的层。作为聚烯烃系树脂,可以举出聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃。另外,聚烯烃系树脂可以是聚烯烃经过酸改性的树脂(酸改性聚烯烃)。作为酸改性聚烯烃,只要是经过酸改性的聚烯烃,就没有特别限制,优选可以举出由不饱和羧酸或其酸酐接枝改性后的聚烯烃,可以举出酸改性聚乙烯、酸改性聚丙烯等。
在树脂层中,关于聚烯烃系树脂的具体例,可以例示与基材层11中例示的聚烯烃、酸改性聚烯烃同样的化合物,因此援用上述的例子。另外,树脂层可以与粘接层12同样含有粘附成分。作为粘附成分,可以举出弹性体等,作为具体例,可以例示与粘接层12同样的化合物,因此援用上述记载。
构成树脂层的树脂的熔融峰温度优选为350℃以下、更优选为300℃以下、进一步优选为250℃以下,且优选为100℃以上、更优选为120℃以上、进一步优选为140℃以上。
另外,在本发明的不透水性排气膜1具有树脂层的情况下,从更好地发挥本发明的效果的观点考虑,各树脂层的厚度优选为约10μm以上、更优选为约20μm以上、进一步优选为约30μm以上,且优选为约500μm以下、更优选为约300μm以下、进一步优选为约200μm以下。
在本发明中,在本发明的不透水性排气膜1具有树脂层的情况下,从更好地发挥本发明的效果的观点考虑,作为各树脂层的厚度相对于不透水性排气膜1的总厚度(100%)的比例,优选为约5%以上、更优选为约10%以上、进一步优选为约15%以上,且优选为约95%以下、更优选为约90%以下、进一步优选为约85%以下,作为优选的范围,为5~95%左右、5~90%左右、5~85%左右、10~95%左右、10~90%左右、10~85%左右、15~95%左右、15~90%左右、15~85%左右。
从更好地发挥本发明的效果的观点考虑,不透水性排气膜1还优选为实质上不含聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、氟乙烯树脂、AS树脂和聚缩醛。实质上不含这些树脂是指,这些树脂的合计值在不透水性排气膜1中所占的比例为5质量%以下、进一步为1质量%以下、更进一步为0质量%。从更好地发挥本发明的效果的观点考虑,构成不透水性排气膜1的树脂中,聚烯烃系树脂的比例优选为90质量%以上、更优选为95质量%以上、进一步优选为98质量%以上、更进一步优选为100质量%。
构成本发明的不透水性排气膜1的层中,至少一层分别含有除了树脂之外的颜料等着色剂、填充剂、润滑剂等添加剂。
[外包装件3]
作为蓄电器件10的外包装件3,可以举出金属罐、叠层膜等。例如,图1、2示出了蓄电器件10的外包装件3由方形金属罐构成的方式。另外,图3、4示出了蓄电器件10的外包装件3由圆筒形金属罐构成的方式。图5~图12、图14~图19示出了蓄电器件10的外包装件3由叠层膜(例如依次至少具有基材层31、阻隔层33和热熔接性树脂层35的叠层体)构成的方式。
在蓄电器件10的外表面,除了外包装件3之外,至少设有端子2。端子2是用于将蓄电器件10的内部与外部电连接,从蓄电器件10提取电能的构件。
在外包装件为金属罐的情况下,外包装件由金属构成,作为金属,可以举出不锈钢、铝合金、钢板等。
另外,作为由叠层膜构成的外包装件3,可以举出具有由叠层体构成的叠层结构的构件,该叠层体依次至少具有基材层31、阻隔层33和热熔接性树脂层35。图23中作为外包装件3的截面结构的一例,表示了依次叠层有基材层31、根据需要设置的粘接剂层32、阻隔层33、根据需要设置的粘接层34和热熔接性树脂层35的方式。在外包装件3中,基材层31成为外层侧,热熔接性树脂层35成为最内层。在组装蓄电器件时,通过使位于蓄电器件元件4的周缘的热熔接性树脂层35表面彼此接触进行热熔接,将蓄电器件元件4密封,从而将蓄电器件元件4封装。需要说明的是,在图5~图12、图14~图19中,示出了使用通过压花成型等形成的压花型外包装件3时的蓄电器件10,但也可以是外包装件3未经成型的袋型。需要说明的是,袋型包括三向密封、四向密封、枕型等,何种类型均可。
作为构成外包装件3的叠层体的厚度,没有特别限制,关于上限,从削减成本、提高能量密度等观点考虑,可以举出例如190μm以下、优选为约180μm以下、约160μm以下、约155μm以下、约140μm以下、约130μm以下、约120μm以下;关于下限,从维持保护蓄电器件元件4这样的外包装件3的功能的观点考虑,优选可以举出约35μm以上、约45μm以上、约60μm以上、约80μm以上,作为优选的范围,可以举出例如35~190μm左右、35~180μm左右、35~160μm左右、35~155μm左右、35~140μm左右、35~130μm左右、35~120μm左右、45~190μm左右、45~180μm左右、45~160μm左右、45~155μm左右、45~140μm左右、45~130μm左右、45~120μm左右、60~190μm左右、60~180μm左右、60~160μm左右、60~155μm左右、60~140μm左右、60~130μm左右、60~120μm左右、80~190μm左右、80~180μm左右、80~160μm左右、80~155μm左右、80~140μm左右、80~130μm左右、80~120μm左右。
另外,本发明的不透水性排气膜1能够适用于全固态电池用外包装件,作为构成全固态电池用外包装件的叠层体的厚度,没有特别限制,从削减成本、提高能量密度等观点考虑,可以举出优选为约10000μm以下、约8000μm以下、约5000μm以下;从维持保护电池元件这样的全固态电池用外包装件的功能的观点考虑,优选可以举出约100μm以上、约150μm以上、约200μm以上,关于优选的范围,可以举出例如100~10000μm左右、100~8000μm左右、100~5000μm左右、150~10000μm左右、150~8000μm左右、150~5000μm左右、200~10000μm左右、200~8000μm左右、200~5000μm左右,特别优选为100~5000μm左右。
(基材层31)
在外包装件3中,基材层31是作为外包装件的基材发挥功能的层,是形成最外层侧的层。
形成基材层31的原材料只要是具有绝缘性的材料,就没有特别限制。作为形成基材层31的原材料,可以举出例如聚酯、聚酰胺、环氧树脂、丙烯酸树脂、氟树脂、聚氨酯、硅树脂、酚醛树脂、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺以及它们的混合物、共聚物等。聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等聚酯具有耐电解液性优异、电解液附着后不易产生白化等优点而适合用作基材层31的形成原材料。另外,由于聚酰胺膜的拉伸性好,能够防止成型时基材层31因树脂裂纹而产生白化,从而适合用作基材层31的形成原材料。
基材层31可以由单轴或双轴拉伸的树脂膜形成,也可以由未拉伸的树脂膜形成。其中,单轴或双轴拉伸的树脂膜,特别是双轴拉伸的树脂膜通过取向结晶提高耐热性,因此适合用作基材层31。
其中,作为形成基材层31的树脂膜,优选可以举出尼龙、聚酯,更优选为双轴拉伸尼龙、双轴拉伸聚酯。另外,为了使全固态电池达到150℃以上的耐用温度,多数情况在200℃以上的高温下密封,最适合双轴拉伸聚酯。
为了提高耐针孔性和形成蓄电器件的包装体时的绝缘性,基材层31也可以将不同原材料的树脂膜叠层。具体可以举出叠层有聚酯膜和尼龙膜的多层结构、叠层有双轴拉伸聚酯和双轴拉伸尼龙的多层结构等。在基材层31形成多层结构的情况下,各树脂膜可以利用粘接剂粘接,也可以不利用粘接剂直接叠层。在不利用粘接剂粘接的情况下,可以举出例如共挤出法、夹心层压法、热层压法等在热熔融状态下粘接的方法。为了上述的高温密封,优选至少最外层为双轴拉伸聚酯。
另外,为了提高成型性,可以使基材层31低摩擦化。在使基材层31低摩擦化的情况下,其表面的摩擦系数没有特别限制,例如可以列举1.0以下。为了使基材层31低摩擦化,可以举出例如粗糙化处理、滑爽剂的薄膜层的形成以及它们的组合等。
关于基材层31的厚度,可以举出例如10~50μm左右、优选为15~30μm左右。
(粘接剂层32)
在外包装件3中,粘接剂层32是为了对基材层31赋予密合性而根据需要设置在基材层31上的层。即,粘接剂层32设置在基材层31与阻隔层33之间。
粘接剂层32由能够将基材层31和阻隔层33粘接的粘接剂形成。粘接剂层32的形成中所使用的粘接剂可以是双液固化型粘接剂,也可以是单液固化型粘接剂。另外,粘接剂层32的形成中所使用的粘接剂的粘接机理没有特别限制,可以是化学反应型、溶剂挥发型、热熔融型、热压型等中的任一类型。
作为粘接剂层32的形成中能够使用的粘接剂的树脂成分,从延展性、高湿度条件下的耐久性、黄变抑制作用、热封时的热劣化抑制作用等优异,抑制基材层31和阻隔层33之间的层压强度的降低,有效地抑制分层的产生的观点考虑,优选可以举出聚氨酯系双液固化型粘接剂;聚酰胺、聚酯或它们与改性聚烯烃的掺混树脂。
另外,粘接剂层32也可以利用不同的粘接剂成分形成多层。在利用不同的粘接剂成分使粘接剂层32形成多层的情况下,从提高基材层31和阻隔层32的层压强度的观点考虑,优选作为配置在基材层31侧的粘接剂成分,选择与基材层31的粘接性优异的树脂,作为配置在阻隔层33侧的粘接剂成分,选择与阻隔层33的粘接性优异的粘接剂成分。在利用不同的粘接剂成分使粘接剂层32形成多层的情况下,具体而言,作为配置在阻隔层33侧的粘接剂成分,优选可以举出酸改性聚烯烃、金属改性聚烯烃、聚酯与酸改性聚烯烃的混合树脂、含有共聚聚酯的树脂等。
关于粘接剂层32的厚度,可以举出例如2~50μm左右、优选为3~25μm左右。
(阻隔层33)
在外包装件中,阻隔层33是除了提高外包装件的强度之外,还具有防止水蒸气、氧、光等侵入蓄电器件内部的功能的层。阻隔层33优选为金属层,即由金属形成的层。作为构成阻隔层33的金属,具体可以举出铝、不锈钢、钛等,优选可以举出铝。阻隔层33例如可以由金属箔、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,更优选由铝箔形成。在制造外包装件时,从防止阻隔层33产生褶皱、针孔等的观点考虑,阻隔层例如更优选为由经退火处理的铝(JIS H4160:1994A8021H-O、JIS H4160:1994A8079H-O、JIS H4000:2014A8021P-O、JIS H4000:2014A8079P-O)等软质铝箔形成。
关于阻隔层33的厚度,从使外包装件薄型化、经过成型也不易产生针孔的观点考虑,优选可以举出10~200μm左右、更优选为20~100μm左右。
另外,为了粘接的稳定化、防止溶解和腐蚀等,优选至少对阻隔层33的一个表面、更优选对两个表面进行化学法表面处理。其中,化学法表面处理是指在阻隔层的表面形成耐腐蚀性覆膜的处理。
(粘接层34)
在外包装件3中,粘接层34是为了牢固粘接热熔接性树脂层35而在阻隔层33与热熔接性树脂层35之间根据需要设置的层。
粘接层34由能够将阻隔层33与热熔接性树脂层35粘接的粘接剂形成。作为粘接层的形成中所使用的粘接剂的组成,没有特别限制,可以举出例如包含聚酯多元醇化合物和脂环式异氰酸酯化合物的粘接剂。
关于粘接层34的厚度,可以举出例如1~40μm左右、优选为2~30μm左右。
(热熔接性树脂层35)
在外包装件3中,热熔接性树脂层35相当于最内层,是在组装蓄电器件时热熔接性树脂层彼此热熔接将蓄电器件元件密封的层。
关于热熔接性树脂层35所使用的树脂成分,只要能够热熔接,就没有特别限制,例如在外包装件中,通常可以举出聚烯烃、环状聚烯烃。
作为上述聚烯烃,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(例如丙烯和乙烯的嵌段共聚物)、聚丙烯的无规共聚物(例如丙烯和乙烯的无规共聚物)等结晶性或非晶性的聚丙烯;乙烯-丁烯-丙烯的三元聚合物等。这些聚烯烃中,优选可以举出聚乙烯和聚丙烯。
上述环状聚烯烃是烯烃与环状单体的共聚物,作为上述环状聚烯烃的构成单体的烯烃,可以举出例如乙烯、丙烯、4-甲基-1-戊烯、丁二烯、异戊二烯等。另外,作为上述环状聚烯烃的构成单体的环状单体,可以举出例如降冰片烯等环状烯烃,具体可以举出环戊二烯、二环戊二烯、环己二烯、降冰片二烯等环状二烯等。这些聚烯烃中,优选可以举出环状烯烃,更优选为降冰片烯。作为构成单体,还可以举出苯乙烯。
这些树脂成分中,优选可以举出结晶性或非晶性的聚烯烃、环状聚烯烃、以及这些烯烃的掺混聚合物,更优选为聚乙烯、聚丙烯、乙烯和降冰片烯的共聚物、以及这些中的两种以上的掺混聚合物。
热熔接性树脂层35可以由一种树脂成分单独形成,或者也可以由组合两种以上的树脂成分而得到的掺混聚合物形成。而且,热熔接性树脂层35可以仅由一层形成,也可以由相同或不同的树脂成分形成两层以上。
另外,作为热熔接性树脂层35的厚度,没有特别限制,可以举出2~2000μm左右、优选为5~1000μm左右、更优选为10~500μm左右。
如上所述,外包装件3的热熔接性树脂层35的熔融峰温度优选为高于基材层11的熔融峰温度的下限100℃。热熔接性树脂层35的熔融峰温度优选为150~250℃、更优选为180~270℃、进一步优选为200~270℃、更进一步优选为200~250℃。如上所述,从更好地发挥本发明的效果的观点考虑,基材层11的熔融峰温度优选为比外包装件3的热熔接性树脂层35的熔融峰温度低5℃以上的值、更优选为低10℃以上的值、进一步优选为低15℃以上的值。
另外,作为全固态电池用外包装件的热熔接性树脂层35中所含的树脂,可以举出例如聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃、酸改性聚丙烯、酸改性聚乙烯等酸改性聚烯烃、聚对苯二甲酸丁二醇酯等。其中,由于聚对苯二甲酸丁二醇酯的耐热性优异,在全固态电池用外包装件中,热熔接性树脂层35优选由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成。另外,由于热熔接性树脂层35由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成,由此本发明的粘接性膜的与基材层11的密合性也优异。需要说明的是,形成热熔接性树脂层35的聚对苯二甲酸丁二醇酯膜可以将预先准备的聚对苯二甲酸丁二醇酯膜与粘接层34叠层而形成热熔接性树脂层35,也可以将形成聚对苯二甲酸丁二醇酯膜的树脂通过熔融挤出等形成膜,并与粘接层34叠层。
聚对苯二甲酸丁二醇酯膜可以是拉伸聚对苯二甲酸丁二醇酯膜,也可以是未拉伸聚对苯二甲酸丁二醇酯膜,优选为未拉伸聚对苯二甲酸丁二醇酯膜。
聚对苯二甲酸丁二醇酯膜优选为除了聚对苯二甲酸丁二醇酯之外,还包含弹性体。弹性体是发挥确保聚对苯二甲酸丁二醇酯膜在高温环境下的耐久性并提高其柔软性的作用的材料。作为优选的弹性体,可以举出选自聚酯系、聚酰胺系、聚氨酯系、聚烯烃系、聚苯乙烯系、聚醚系中的至少一种以上的热塑性弹性体、或者作为这些的共聚物的热塑性弹性体等。在聚对苯二甲酸丁二醇酯膜中,作为弹性体的含量,只要是确保聚对苯二甲酸丁二醇酯膜在高温环境下的耐久性,并提高其柔软性的程度,就没有特别限制,例如可以举出约0.1质量%以上、优选为约0.5质量%以上、更优选为约1.0质量%以上、进一步优选为约3.0质量%以上。而且,该含量例如为约10.0质量%以下、约8.0质量%以下、约5.0质量%以下等。作为该含量的优选范围,可以举出0.1~10.0质量%左右、0.1~8.0质量%左右、0.1~5.0质量%左右、0.5~10.0质量%左右、0.5~8.0质量%左右、0.5~5.0质量%左右、1.0~10.0质量%左右、1.0~8.0质量%左右、1.0~5.0质量%左右、3.0~10.0质量%左右、3.0~8.0质量%左右、3.0~5.0质量%左右等。
热熔接性树脂层35可以仅由一层形成,也可以由相同或不同的树脂形成两层以上。在热熔接性树脂层35由两层以上形成时,优选至少一层由对苯二甲酸丁二醇酯膜形成,聚对苯二甲酸丁二醇酯膜为全固态电池用外包装件的最内层。另外,与粘接层34粘接的层优选为聚对苯二甲酸丁二醇酯膜。在热熔接性树脂层35由两层以上形成时,不是由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成的层可以是例如由聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃、酸改性聚丙烯、酸改性聚乙烯等酸改性聚烯烃等形成的层。但是,聚烯烃和酸改性聚烯烃与聚对苯二甲酸丁二醇酯相比,高温环境下的耐久性低,因此优选为热熔接性树脂层35仅由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜构成。
蓄电器件
本发明的蓄电器件10是具有蓄电器件元件4被收纳在由外包装件3形成的包装体中的结构的蓄电器件。
在第一方面中,以封挡设置于蓄电器件10的外包装件3的连通部H的方式,将不透水性排气膜1粘接在外包装件3的表面,蓄电器件10内部产生的气体从连通部H排出。连通部H的截面的直径(气体流路的截面的直径)可以根据蓄电器件10的尺寸等适当设定。
另外,在第二方面中,以介于蓄电器件10的外包装件3的熔接部之间的方式,配置不透水性排气膜1,蓄电器件10内部产生的气体通过配置在熔接部的不透水性排气膜1被排出。介于熔接部之间的部分的截面的直径(气体流路的截面的直径)可以根据蓄电器件10的尺寸适当设定。
不透水性排气膜1和外包装件3如上所述。
例如,由叠层膜构成的外包装件3由从外侧至少依次具有基材层31、阻隔层33和热熔接性树脂层35的叠层体构成,通过使外包装件3的热熔接性树脂层35彼此热熔接,将蓄电器件元件4收纳在包装体中。在第二方面中,在例如热熔接性树脂层35彼此熔接(热熔接)的位置,以介于热熔接性树脂层之间的方式,配置不透水性排气膜1。本发明的蓄电器件10可以通过具有如下的收纳工序的方法制造:在使外包装件3的热熔接性树脂层35彼此热熔接的位置,以介于热熔接性树脂层35之间的方式,配置不透水性排气膜1,利用不透水性排气膜1使热熔接性树脂层35彼此热熔接,由此将蓄电器件元件4收纳在包装体中。在该情况下,不透水性排气膜的粘接层12粘接在外包装件3的熔接部,在不透水性排气膜的厚度方向上透过气体,将气体排出。特别优选的结构如图10~图12、图14~图19所示,是不透水性排气膜1在蓄电器件10的外包装件3的熔接部之间,以回折的形状夹在外包装件3的熔接部之间的结构。
本发明的蓄电器件10可以制成电池(包括电容(condenser)、电容器(capacitor)等)等蓄电器件。另外,本发明的蓄电器件10可以是一次电池、二次电池中的任意种电池,优选为二次电池。关于二次电池的种类,没有特别限制,可以举出例如锂离子电池、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、电容器等。这些二次电池中,更适合锂离子电池和锂离子聚合物电池。
实施例
以下,举出实施例和比较例详细地说明本发明。但本发明并非限定于实施例。
<粘接性膜的制造>
实施例1
使用挤出机和T模浇注装置,在作为基材层的聚芳酯无纺布(单位面积重量14g/m2)的两面,挤出作为粘接层的马来酸酐改性聚丙烯,得到依次叠层有马来酸酐改性聚丙烯(厚度42μm)/聚芳酯无纺布(单位面积重量14g/m2)/马来酸酐改性聚丙烯(厚度42μm)的三层结构的不透水性排气膜(总厚度100μm)。
比较例1
使用挤出机和T模浇注装置,在聚萘二甲酸乙二醇酯(厚度12μm)的两面,挤出马来酸酐改性聚丙烯,得到依次叠层有马来酸酐改性聚丙烯(厚度44μm)/聚萘二甲酸乙二醇酯膜(厚度12μm)/马来酸酐改性聚丙烯(厚度44μm)的三层结构的不透水性排气膜(总厚度100μm)。
实施例2
使用挤出机和T模浇注装置,在作为基材层的未拉伸聚丙烯膜(厚度95μm)的一个表面挤出聚丙烯,在另一个表面挤出作为粘接层的马来酸酐改性聚丙烯,得到依次叠层有聚丙烯(厚度52.5μm)/未拉伸聚丙烯膜(厚度95μm)/马来酸酐改性聚丙烯(厚度52.5μm)的三层结构的不透水性排气膜(总厚度200μm)。
实施例3
使用挤出机和T模浇注装置,在作为基材层的未拉伸聚丙烯膜(厚度50μm)的一个表面挤出聚丙烯,在另一个表面挤出马来酸酐改性聚丙烯,得到依次叠层有聚丙烯(厚度50μm)/未拉伸聚丙烯膜(厚度50μm)/马来酸酐改性聚丙烯(厚度100μm)的三层结构的不透水性排气膜(总厚度200μm)。
实施例4
使用挤出机和T模浇注装置,将作为粘接层的马来酸酐改性聚丙烯与作为基材层的聚丙烯共挤出,得到叠层有马来酸酐改性聚丙烯(厚度40μm)/聚丙烯(厚度40μm)的双层结构的不透水性排气膜(总厚度80μm)。
实施例5
使用挤出机和T模浇注装置,将作为粘接层的马来酸酐改性聚丙烯和作为基材层的聚丙烯与聚丙烯共挤出,得到叠层有马来酸酐改性聚丙烯(厚度30μm)/聚丙烯(厚度30μm)/聚丙烯(厚度20μm)的三层结构的不透水性排气膜(总厚度80μm)。
通过以下方法,对实施例和比较例中所得到的各膜的水蒸气透过率、氧透过率和二氧化碳透过率进行测定。将结果示于表1中。
<水蒸气透过率>
按照JIS Z 0208的杯式法的规定,在60℃、90%RH的环境下测定水蒸气透过率。向螺纹紧固式杯(透过面积Φ60mm)加入适量氯化钙(无水),将裁成Φ75mm、在距外周5mm内侧设置3个Φ5mm的孔的试验片装配在夹具上,在60℃、90%RH的环境下每隔24小时、48小时、96小时取出,测定重量后,计算出水蒸气透过率。用3个以上的样品实施同样的试验,将其平均值作为水蒸气透过率。
<二氧化碳透过率>
按照JIS K 7126-1:2006所规定的试验项目:气体透过率和气体透过系数(压差法),在以下的条件下测定膜的二氧化碳透过率。
检测仪:气相色谱仪(导热率检测器(TDC))
气体:二氧化碳(CO2)(加湿气氛)
温度和湿度:60±2℃、50±5%RH
压差:1atm(60℃、50%RH状态下的分压(气体:68.52cmHg,水蒸气:7.48cmHg)
透过面积:15.2×10-4m2(透过部直径Φ4.4×10-2m)
试验次数:n=1
测定装置:压差式气体/蒸气透过率测定装置
<氧透过率>
氧透过率的测定可以按照JIS K7126-2:2006(塑料-膜和片材-气体透过率试验方法-第2部:等压法,附件A:利用电解传感器法的氧透过率的试验方法),在温度40℃、湿度90%RH的条件下,使用氧透过率测定装置进行测定。作为氧透过率测定装置,可以使用例如美国MOCON公司制OXTRAN2/22。测定是以不透水性排气膜的表面与氧气接触的方式装配在上述装置内,在透过面积50cm2的条件下进行的。上述测定通过以下操作步骤进行。首先,以10cc/分钟的流量向上述装置内供给载气60分钟以上进行吹扫。上述载气可以使用含有5%左右的氢气的氮气。使试验气体流入上述装置内,在确保从流动开始到达到平衡状态的时间为12小时后,在上述温度和湿度条件下开始测定。上述试验气体使用至少含有99.5%(体积)的氧气的干燥氧气。在一种条件下,至少测定三个样品,将这些测定值的平均值作为该条件下的氧透过率的值。需要说明的是,表1中的“200<”为氧气透过率测定装置的测定极限,意味着氧透过率在200cm3/(m2·24h·atm)以上的值。
[表1]
在表1中,PPa表示马来酸酐改性聚丙烯,PP表示聚丙烯,PEN表示聚萘二甲酸乙二醇酯,CPP表示未拉伸聚丙烯膜。
由此可知,实施例1~5的膜具有作为粘接层的马来酸酐改性聚丙烯和作为基材层的聚芳酯无纺布、未拉伸聚丙烯膜、或聚丙烯,水蒸气透过率非常小且二氧化碳透过率和氧透过率高,因此能够适合用作本发明的不透水性排气膜。
如上所述,本发明提供了以下所示的方式的发明。
第1项:一种不透水性排气膜,其中,上述不透水性排气膜以封挡设置于蓄电器件的外包装件的连通部的方式粘接在上述外包装件的表面,用于将上述蓄电器件内部产生的气体从上述连通部排出,上述不透水性排气膜由至少具有基材层和粘接层的叠层体构成,上述不透水性排气膜的上述粘接层粘接在上述蓄电器件的上述外包装件的表面。
第2项:如第1项所述的不透水性排气膜,其中,上述外包装件的表面由金属或树脂构成。
第3项:如第1项或第2项所述的不透水性排气膜,其中,上述连通部设置于上述蓄电器件的底面、侧面或熔接部。
第4项:如第1~3项中任一项所述的不透水性排气膜,其中,上述连通部为圆形或狭缝形。
第5项:一种不透水性排气膜,其中,上述不透水性排气膜以介于蓄电器件的外包装件的熔接部之间的方式配置,用于将蓄电器件内部产生的气体排出,上述不透水性排气膜由至少具有基材层和粘接层的叠层体构成,上述不透水性排气膜的上述粘接层与上述外包装件的上述熔接部粘接,在上述不透水性排气膜的厚度方向上透过气体,将上述气体排出。
第6项:如第5项所述的不透水性排气膜,其中,上述不透水性排气膜在上述蓄电器件的上述外包装件的上述熔接部之间,以回折的形状夹在上述外包装件的上述熔接部之间。
第7项:如第5项或第6项所述的不透水性排气膜,其中,上述外包装件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,在上述外包装件的上述熔接部,使上述热熔接性树脂层与上述不透水性排气膜的上述粘接层粘接,从而以上述不透水性排气膜介于上述熔接部之间的方式配置。
第8项:如第5~7项中任一项所述的不透水性排气膜,其中,上述外包装件的上述熔接部设置有露出上述不透水性排气膜的表面的连通部,上述气体经由上述连通部排出。
第9项:如第8项所述的不透水性排气膜,其中,上述连通部为圆形或狭缝形。
第10项:如第1~9项中任一项所述的不透水性排气膜,其中,上述不透水性排气膜在上述粘接层的上述基材层侧还具有至少一层树脂层。
第11项:如第1~10项中任一项所述的不透水性排气膜,其中,上述不透水性排气膜由聚烯烃系树脂形成。
符号说明
1.不透水性排气膜;2.端子;3.外包装件;3a.外包装件的周缘部;4.蓄电器件元件;10.蓄电器件;11.基材层;12.粘接层;13.树脂层;14.树脂层;31.基材层;32.粘接剂层;33.阻隔层;34.粘接层;35.热熔接性树脂层;H.连通部;HS.热熔接部。

Claims (11)

1.一种不透水性排气膜,其特征在于:
所述不透水性排气膜以封挡设置于蓄电器件的外包装件的连通部的方式粘接在所述外包装件的表面,用于将所述蓄电器件内部产生的气体从所述连通部排出,
所述不透水性排气膜由至少具有基材层和粘接层的叠层体构成,
所述不透水性排气膜的所述粘接层粘接在所述蓄电器件的所述外包装件的表面。
2.如权利要求1所述的不透水性排气膜,其特征在于:
所述外包装件的表面由金属或树脂构成。
3.如权利要求1或2所述的不透水性排气膜,其特征在于:
所述连通部设置于所述蓄电器件的底面、侧面或熔接部。
4.如权利要求1或2所述的不透水性排气膜,其特征在于:
所述连通部为圆形或狭缝形。
5.一种不透水性排气膜,其特征在于:
所述不透水性排气膜以介于蓄电器件的外包装件的熔接部之间的方式配置,用于将所述蓄电器件内部产生的气体排出,
所述不透水性排气膜由至少具有基材层和粘接层的叠层体构成,
所述不透水性排气膜的所述粘接层与所述外包装件的所述熔接部粘接,
在所述不透水性排气膜的厚度方向上透过所述气体,将所述气体排出。
6.如权利要求5所述的不透水性排气膜,其特征在于:
所述不透水性排气膜在所述蓄电器件的所述外包装件的所述熔接部之间,以回折的形状夹在所述外包装件的所述熔接部之间。
7.如权利要求5或6所述的不透水性排气膜,其特征在于:
所述外包装件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,
在所述外包装件的所述熔接部,使所述热熔接性树脂层与所述不透水性排气膜的所述粘接层粘接,从而以所述不透水性排气膜介于所述熔接部之间的方式配置。
8.如权利要求5或6所述的不透水性排气膜,其特征在于:
在所述外包装件的所述熔接部设置有露出所述不透水性排气膜的表面的连通部,所述气体经由所述连通部排出。
9.如权利要求8所述的不透水性排气膜,其特征在于:
所述连通部为圆形或狭缝形。
10.如权利要求1或5所述的不透水性排气膜,其特征在于:
所述不透水性排气膜在所述粘接层的所述基材层侧还具有至少一层树脂层。
11.如权利要求1或5所述的不透水性排气膜,其特征在于:
所述不透水性排气膜由聚烯烃系树脂形成。
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