CN117613473A - 电池用包装材料、其制造方法、聚酯膜和电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抑制基材层具有聚酯膜的电池用包装材料因成型而造成的翘曲的技术。一种电池用包装材料,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,上述基材层至少具有聚酯膜层,在通过差示扫描量热法测定两次所述聚酯膜层的熔融峰温度的情况下,第一次升温时所测定的熔融峰温度P(℃)与第二次升温时所测定的熔融峰温度Q(℃)之差大于5℃。

Description

电池用包装材料、其制造方法、聚酯膜和电池
(本申请是申请号为201980002641.1、申请日为2019年4月11日的发明名称为“电池用包装材料、
其制造方法、聚酯膜和电池”的申请的分案申请)
技术领域
本发明涉及电池用包装材料、其制造方法、聚酯膜和电池。
背景技术
目前,开发了各种类型的电池,在所有电池中,为了封装电极或电解质等电池元件,包装材料都成为不可或缺的部件。目前作为电池用包装材料多采用金属制的包装材料。
另一方面,近年来,伴随电动汽车、混合动力电动汽车、个人电脑、照相机、便携式电话等的高性能化,对电池要求多种多样的形状,并且要求薄型化和轻量化。然而,目前使用较多的金属制电池用包装材料存在很难追随形状的多样化、而且轻量化也存在限制的缺点。
因此,近年来,作为容易加工成多种多样的形状且能够实现薄型化和轻量化的电池用包装材料,提出了依次叠层有基材/铝箔层/热熔接性树脂层的膜状的包装材料(例如,参照专利文献1)。
在这样的膜状的包装材料中,通常通过冷轧成型形成凹部,在由该凹部所形成的空间中配置电极或电解液等电池元件,通过使热熔接性树脂层彼此热熔接,可以得到电池元件被收纳在包装材料内部的电池。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2008-287971号公报
发明内容
发明所要解决的课题
膜状的包装材料的基材层有时使用成型性优异的聚酰胺膜。然而,聚酰胺膜的耐电解液性或耐热性有时不充分。
另一方面,聚酯膜由于耐电解液性和耐热性优异,因此被期待应用在膜状的包装材料的基材层中。
然而,本发明的发明人研究发现,将聚酯膜用于基材层,制成依次叠层有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的电池用包装材料,将其成型而形成收纳电池元件的凹部时,有时该凹部的周缘部因成型而造成翘曲(弯曲),阻碍电池元件的收纳、热熔接性树脂层的热熔接,从而导致电池的生产效率降低。
例如,车辆用电池等大型电池所使用的电池用包装材料的尺寸大,进而凹部的周缘部的面积也大,因此存在翘曲对电池的生产效率的影响大的问题。
在这样的状况下,本发明的主要目的在于提供一种抑制基材层具有聚酯膜的电池用包装材料因成型而造成的翘曲的技术。
用于解决课题的方法
本发明的发明人为了解决上述课题,在使用聚酯膜的叠层体作为基材层的电池用包装材料中,着眼于聚酯膜,针对降低成型翘曲进行了深入研究。其结果发现能够提供一种与现有的电池用包装材料比较,成型翘曲被显著抑制的电池用包装材料。具体而言,发现作为基材层中使用的聚酯膜层,在利用差示扫描量热法测定两次聚酯膜层的熔融峰温度的情况下,如果第一次升温时所测定的熔融峰温度P(℃)与第二次升温时所测定的熔融峰温度Q(℃)之差超过规定温度,则尽管基材层具有聚酯膜层,也会形成由成型造成的翘曲被有效地抑制的电池用包装材料。
本发明就是根据这些见解进一步反复研究而完成的。即,本发明提供了下述所记载的方式的发明。
项1.一种电池用包装材料,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,上述基材层至少具有聚酯膜层,在通过差示扫描量热法测定两次所述聚酯膜层的熔融峰温度的情况下,第一次升温时所测定的熔融峰温度P(℃)与第二次升温时所测定的熔融峰温度Q(℃)之差大于5℃。
项2.如项1所述的电池用包装材料,其中,上述阻隔层与上述热熔接性树脂层之间具有粘接层,上所述粘接层的厚度为10μm以上。
项3.如项1或2所述的电池用包装材料,其中,参照JIS B 0601-2001所规定的方法,对上述聚酯膜层的与上述阻隔层相反侧的表面测定得到的算术平均粗糙度Ra为10nm以上。
项4.一种电池,至少具有正极、负极和电解质的电池元件被收纳在项1~3中任一项所述的电池用包装材料所形成的包装体中。
项5.一种电池用包装材料的制造方法,其包括至少依次叠层基材层、阻隔层和热熔接性树脂层而得到叠层体的工序,作为上述基材层,使用至少具有聚酯膜层、且在通过差示扫描量热法测定两次上述聚酯膜层的熔融峰温度的情况下,第一次升温时所测定的熔融峰温度P(℃)与第二次升温时所测定的熔融峰温度Q(℃)之差大于5℃的基材层。
项6.一种聚酯膜,其为电池用包装材料的基材层中使用的聚酯膜,其中,在通过差示扫描量热法测定两次上述聚酯膜的熔融峰温度的情况下,第一次升温时所测定的熔融峰温度P(℃)与第二次升温时所测定的熔融峰温度Q(℃)之差大于5℃。
发明的效果
根据本发明,能够提供一种抑制基材层具有聚酯膜的电池用包装材料因成型所造成的翘曲的技术。另外,根据本发明,还能够提供电池用包装材料的制造方法、聚酯膜和电池。
附图说明
图1是表示本发明的电池用包装材料的剖面结构的一例的示意图。
图2是表示本发明的电池用包装材料的剖面结构的一例的示意图。
图3是表示本发明的电池用包装材料的剖面结构的一例的示意图。
图4是表示本发明的电池用包装材料的剖面结构的一例的示意图。
图5是表示本发明的电池用包装材料的剖面结构的一例的示意图。
图6是表示本发明的电池用包装材料的剖面结构的一例的示意图。
图7是本发明的电池用包装材料的一例的示意图。
图8是用于说明电池用包装材料因成型所造成的翘曲的评价方法的示意图。
图9是用于说明电池用包装材料因成型所造成的翘曲的评价方法的示意图。
具体实施方式
本发明的电池用包装材料的特征在于由至少依次具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,基材层至少具有聚酯膜层,在通过差示扫描量热法测定两次上述聚酯膜层的熔融峰温度的情况下,第一次升温时所测定的熔融峰温度P(℃)与第二次升温时所测定的熔融峰温度Q(℃)之差大于5℃。
以下,详述本发明的电池用包装材料。需要说明的是,在本说明书中,“~”所示的数值范围是指“以上”、“以下”。例如,2~15mm的标记表示2mm以上15mm以下。
1.电池用包装材料的叠层结构
本发明的电池用包装材料10例如如图1所示,由依次具有基材层1、阻隔层3和热熔接性树脂层4的叠层体构成。在本发明的电池用包装材料中,基材层1处于最外层侧,热熔接性树脂层4成为最内层。即,电池的组装时,位于电池元件的周缘的热熔接性树脂层4彼此热熔接而将电池元件密封,由此将电池元件封装。
基材层1至少具有聚酯膜层11即可,可以如图1所示,仅由聚酯膜层11构成,也可以如图2、3所示,具有聚酯膜层11和聚酰胺膜层12。从更有效地抑制本发明的电池用包装材料因成型所造成的翘曲的观点出发,基材层1优选仅由聚酯膜层11构成。
需要说明的是,基材层1如后所述,在具有聚酯膜层11和聚酰胺膜层12的情况下,聚酯膜层11和聚酰胺膜层12的任一层都可以位于最外层侧,但从提高电池用包装材料的外表面的耐电解液性的观点等出发,优选从阻隔层3侧依次叠层聚酰胺膜层12和聚酯膜层11。
例如如图2所示,聚酯膜层11与聚酰胺膜层12可以以互相面接触的方式叠层,也可以例如如图3所示,聚酯膜层11与聚酰胺膜层12通过粘接剂粘接,在这些层之间具有粘接剂层13。
本发明的电池用包装材料例如可以如图4~6所示,在基材层1与阻隔层3之间,出于提高它们的粘接性的目的,根据需要具有粘接剂层2。另外,也可以如图5、6所示,在阻隔层3与热熔接性树脂层4之间,出于提高它们的粘接性的目的,根据需要设置粘接层5。另外,还可以如图6所示,在基材层1的外侧(与热熔接性树脂层4的相反侧)根据需要设置表面包覆层6等。
作为构成本发明的电池用包装材料的叠层体的厚度没有特别限制,但从尽可能使叠层体的厚度薄,并且有效地抑制因成型所造成的翘曲的观点出发,优选列举约160μm以下、更优选35~155μm左右、更优选45~155μm左右、100~155μm左右、120~155μm左右。即使构成本发明的电池用包装材料的叠层体的厚度在例如薄至160μm以下的情况下,根据本发明,也能够有效地抑制电池用包装材料因成型所造成的翘曲。
2.形成电池用包装材料的各层
[基材层1]
在本发明的电池用包装材料中,基材层1为位于最外层侧的层。基材层1至少具有聚酯膜层11。如上所述,基材层1可以仅由聚酯膜层11构成,也可以具有聚酯膜层11和聚酰胺膜层12。
在本发明的电池用包装材料中,其特征在于,利用差示扫描量热法(DSC)测定两次聚酯膜层11的熔融峰温度的情况下,第一次升温时所测定的熔融峰温度P(℃)与第二次升温时所测定的熔融峰温度Q(℃)之差(即,熔融峰温度P(℃)-熔融峰温度Q(℃))大于5℃。在基材层1中,作为聚酯膜层11、聚酰胺膜层12,可以分别使用树脂膜,也可以涂布树脂而形成。
在本发明的电池用包装材料中,基材层1至少具有聚酯膜层11,且该聚酯膜层11具有上述特定的熔融峰温度差,因此尽管叠层了聚酯膜,也能够适当地抑制电池用包装材料因成型所造成的翘曲。虽然不希望限定性的解释,但作为其机理,例如可以考虑如下。即,第一次升温时所测定的熔融峰温度P(℃)与第二次升温时所测定的熔融峰温度Q(℃)之差大于5℃是指,即,聚酯膜层11的结晶化大(结晶量多、结晶取向)的意思。聚酯膜层11的结晶化大是指分子链的运动被限制(约束),聚酯膜的刚性增大。
其结果,电池用包装材料的成型部分的周边的变形被抑制,可以认为在本发明的电池用包装材料中,尽管基材层1具有聚酯膜,因成型所造成的翘曲也被适当地抑制。
需要说明的是,第一次所测定的熔融峰温度P(℃)对应于取向的结晶的熔融峰温度,第二次所测定的熔融峰温度Q(℃)对应于没有取向的结晶的熔融峰温度。因此,通常,第一次所测定的熔融峰温度P(℃)成为比第二次所测定的熔融峰温度Q(℃)高的温度,第一次所测定的熔融峰温度P(℃)与第二次所测定的熔融峰温度Q(℃)之差(P-Q)通常不会成为负值。
该熔融峰温度差(P-Q)按照JIS K7121:2012(塑料的转变温度测定方法(JISK7121:1987的补充1))的步骤测定。具体而言,利用差示扫描量热法(DSC,T.A.Instrument制的差示扫描量热计Q200),将双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜层在0℃保持10分钟后,以10℃/分钟的升温速度从0℃升温到290℃,测定第一次的熔融峰温度P(℃)后,以290℃保持10分钟。然后,以10℃/分钟的降温速度从290℃降温到0℃,保持10分钟。进而以10℃/分钟的升温速度从0℃升温到290℃,测定第二次的熔融峰温度Q(℃)。其中,将氮气的流量设为50ml/分钟。通过以上的步骤,算出第一次所测定的熔融峰温度P(℃)与第二次所测定的熔融峰温度Q(℃)之差(熔融峰温度P-熔融峰温度Q)。聚酯膜层的熔融峰温度P(℃)与熔融峰温度Q(℃)的测定能够通过从电池用包装材料取得聚酯膜层来进行。需要说明的是,熔融峰温度的测定既可以在构成电池用包装材料的叠层体的状态下进行测定,也可以对于从叠层有聚酯膜层的层(例如,阻隔层3、根据需要所叠层的上述的聚酰胺膜层12)中剥离得到的聚酯膜层进行测定。通过这些方法所测定的值不同的情况下,在本发明中,不论用何种方法,只要上述熔融峰温度差(P-Q)的绝对值大于5℃即可。
具有如上所述的熔融峰温度P、Q的聚酯膜例如能够适当调节制造聚酯膜时的拉伸方法、拉伸倍率、拉伸速度、冷却温度、热固定温度等来制造。另外,作为这样的聚酯膜,能够使用市售品。
从进一步合适地抑制电池用包装材料因成型所造成的翘曲的观点出发,关于该熔融峰温度差(P-Q)的下限,优选列举约6℃以上,关于上限,优选列举约20℃以下、更优选约15℃以下、更优选约14℃以下,作为优选范围,可以列举大于5℃且约20℃以下、大于5℃且约15℃以下、大于5℃且约14℃以下左右、6~20℃左右、6~15℃左右、6~14℃左右。
作为聚酯膜层11的第一次所测定的熔融峰温度P(℃),上限优选列举约263℃以下,更优选列举约260℃以下,下限优选列举约250℃以上,更优选列举约253℃以上。作为该熔融峰温度P(℃)的优选范围,可以列举250~263℃左右、250~260℃左右、253~263℃左右、253~260℃左右。另一方面,作为聚酯膜层11的第二次所测定的熔融峰温度Q(℃),上限优选列举约255℃以下,更优选列举约254℃以下,更优选列举252℃以下,下限优选列举约237℃以上,更优选列举约238℃以上。作为该熔融峰温度Q(℃)的优选范围,可以列举237~255℃左右、237~254℃左右、237~252℃左右、238~255℃左右、238~254℃左右、238~252℃左右。
另外,在本发明的电池用包装材料中,作为与构成最外表面11a的聚酯膜层的阻隔层3相反侧的算术平均粗糙度Ra,关于上限优选列举约1000nm以下,更优选列举约500nm以下,关于下限优选列举约10nm以上,更优选列举约20nm以上,关于优选范围,可以列举10~1000nm左右、20~500nm左右。通过聚酯膜层的该算术平均粗糙度Ra具有这样的值,例如,能够提高电池用包装材料的印刷适应性,能够适合作为对聚酯膜层的表面实施印刷的电池用包装材料使用。
构成最外表面11a的聚酯膜层的与阻隔层3相反侧的算术平均粗糙度R,是对该聚酯膜层的表面按照JIS B 0601-2001所规定的方法所求出的值。关于具体的测定方法,能够采用实施例中记载的方法。需要说明的是,聚酯膜层的该算术平均粗糙度Ra的测定,只要聚酯膜层的表面为露出的状态,则可以在叠层于电池用包装材料的状态下进行。
聚酯膜层的表面的该算术平均粗糙度Ra能够根据制造聚酯膜时的冷却辊的表面的凹凸的高度、密度等调节。另外,聚酯膜层中后述的添加剂(阻燃剂、抗粘连剂、抗氧化剂、光稳定剂、增粘剂、抗静电剂等)可以作为颗粒含有,也可以利用颗粒调整所述算术平均粗糙度Ra。作为颗粒的平均粒径,可以列举例如0.1~5μm左右,作为颗粒的含量,可以列举例如0.01~0.1质量%左右。
作为构成聚酯膜层11的聚酯,具体而言,可以列举以聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚间苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、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,具体而言,可以列举以对苯二甲酸乙二醇酯作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,仿照聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸)乙二醇酯进行缩写)、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/钠代磺基间苯二甲酸)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/钠间苯二甲酸)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,具体而言,可以列举以对苯二甲酸丁二醇酯作为重复单元的主体与间苯二甲酸丁二醇酯聚合的共聚物聚酯(以下,仿照聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸)丁二醇酯进行缩写)、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/癸二羧酸)丁二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯等。这些聚酯既可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。聚酯具有耐热性、耐电解液性优异,对电解液的附着不易发生白化等的优点,适合作为基材层1的形成材料使用。
聚酯膜层11优选由双轴拉伸聚酯膜、特别优选由双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜构成。
作为聚酯膜层11的厚度,没有特别限制,从进一步合适地抑制电池用包装材料因成型所造成的翘曲的观点出发,关于上限,优选列举约35μm以下,更优选列举约30μm以下,更优选列举约27μm以下,关于下限,优选列举约5μm以上,更优选列举约8μm以上,更优选列举约10μm以上左右,作为优选范围,可以列举5~35μm左右、5~30μm左右、5~27μm左右、8~35μm左右、8~30μm左右、8~27μm左右、10~35μm左右、10~30μm左右、10~27μm左右。
另外,作为构成聚酰胺膜层12的聚酰胺,具体而言,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)等己二胺-间苯二甲酸-对苯二甲酸共聚聚酰胺、聚酰胺MXD6(聚已二酰间苯二甲胺)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;进而可以列举共聚有内酰胺成分、4,4’-二苯甲烷-二异氰酸酯等异氰酸酯成分的聚酰胺,作为共聚聚酰胺与聚酯、聚亚烷基醚二醇的共聚物的聚酯酰胺共聚物、聚醚酯酰胺共聚物;它们的共聚物等的聚酰胺。这些聚酰胺既可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。拉伸聚酰胺膜的拉伸性优异,能够防止成型时的基材层1的树脂破裂导致的白化的发生,可以适合用作基材层1的形成材料。
聚酰胺膜层12优选由双轴拉伸聚酰胺膜构成,特别优选由双轴拉伸尼龙膜构成。
作为聚酰胺膜层12的厚度没有特别限制,从使电池用包装材料薄型化并且发挥优异的成型性的观点出发,可以列举优选约30μm以下、更优选1~25μm左右、更优选10~25μm左右。
从进一步提高成型性的观点出发,在基材层1中,作为聚酯膜层11的厚度与聚酰胺膜层12的厚度之比(聚酯膜层11的厚度:聚酰胺膜层12的厚度)优选在1:1至1:5的范围,更优选在1:1.2至1:4的范围。通过该厚度之比在这样的范围,能够容易取得电池用包装材料成型时的应力的平衡,合适地将电池用包装材料薄型化。
在基材层1中,作为聚酯膜层11和聚酰胺膜层12的叠层顺序,没有特别限制,从提高电池用包装材料的耐电解液性的观点出发,优选从后述的阻隔层3侧起依次叠层聚酰胺膜层12和聚酯膜层11。
如上所述,可以例如如图2所示,聚酯膜层11和聚酰胺膜层12以互相彼此面接触的方式叠层,也可以例如如图3所示,通过粘接剂粘接,在这些层之间具有粘接剂层13。在不通过粘接剂粘接的情况下,例如可以列举共挤出法、夹层层压法、热层压法等以热熔融状态粘接的方法。另外,在通过粘接剂粘接的情况下,使用的粘接剂可以为2液固化型粘接剂,还可以为1液固化型粘接剂。进而,关于粘接剂也没有特别限制,可以为化学反应型、溶剂挥发型、热熔融型、热压型、紫外线固化型和电子束固化型等任意类型的粘接剂。
作为将聚酯膜层11与聚酰胺膜层12粘接的粘接剂,优选列举含有以不饱和羧酸衍生物成分进行了接枝改性的改性热塑性树脂的树脂组合物。作为该改性热塑性树脂,优选列举将聚烯烃系树脂、苯乙烯系弹性体、聚酯系弹性体等用不饱和羧酸衍生物成分进行了改性的树脂。该树脂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。另外,作为不饱和羧酸衍生物成分,可以列举不饱和羧酸、不饱和羧酸的酸酐、不饱和羧酸的酯等。作为不饱和羧酸衍生物成分,可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为改性热塑性树脂中的聚烯烃系树脂,可以列举低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯;乙烯-α-烯烃共聚物;均聚、嵌段或无规聚丙烯;丙烯-α-烯烃共聚物;在上述的材料上共聚丙烯酸、甲基丙烯酸等极性分子得到的共聚物;交联聚烯烃等聚合物等。聚烯烃系树脂可以为单独1种,也可以为2种以上的组合。
作为改性热塑性树脂中的苯乙烯系弹性体,可以列举苯乙烯(硬链段)与丁二烯或异戊二烯或它们的氢化物(软链段)的共聚物等。聚烯烃系树脂可以为单独1种,也可以为2种以上的组合。
作为改性热塑性树脂中的聚酯系弹性体,可以列举结晶性聚酯(硬链段)与聚亚甲基醚二醇(软链段)的共聚物等。聚烯烃系树脂可以为单独1种,也可以为2种以上的组合。
作为改性热塑性树脂中的不饱和羧酸,可以列举例如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、柠康酸、四氢邻苯二甲酸、双环[2,2,1]庚-2-烯-5,6-二羧酸等。另外,作为不饱和羧酸的酸酐,可以列举例如马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、双环[2,2,1]庚-2-烯-5,6-二羧酸酐等。另外,作为不饱和羧酸的酯,可以列举例如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、马来酸二甲酯、马来酸单甲酯、富马酸二乙酯、衣康酸二甲酯、柠康酸二乙酯、四氢邻苯二甲酸酐二甲酯、双环[2,2,1]庚-2-烯-5,6-二羧酸二甲酯等的不饱和羧酸的酯等。
作为上述改性热塑性树脂,可以通过对于作为基体的热塑性树脂100质量份,在自由基引发剂的存在下对上述不饱和羧酸衍生物成分0.2~100质量份左右进行加热使其反应而得到。
反应温度优选为50~250℃左右,更优选为60~200℃左右。反应时间也受制造方法影响,但在利用双螺杆挤出机进行熔融接枝反应的情况下,优选为作为挤出机的停留时间内的2~30分钟左右,更优选为5~10分钟左右。另外,改性反应在常压、加压的任一条件下都可以实施。
作为上述改性反应中使用的自由基引发剂,可以列举有机过氧化物。作为有机过氧化物,能够根据温度条件和反应时间选择各种材料,可以列举例如烷基过氧化物、芳基过氧化物、酰基过氧化物、酮过氧化物、过氧化缩酮、过碳酸盐、过氧化酯、过氧化氢等。在利用上述的双螺杆挤出机进行熔融接枝反应的情况下,优选烷基过氧化物、过氧化缩酮、过氧化酯,更优选使用二叔丁基过氧化物、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化-己烯-3、二枯基过氧化物。
作为位于聚酯膜层11与聚酰胺膜层12之间的粘接剂层13的厚度,可以优选列举0.1~5μm左右,更优选列举0.5~3μm左右。
需要说明的是,粘接剂层13可以包含与后述的粘接剂层2同样的着色剂。
基材层1可以在具有聚酯膜层11、根据需要设置的聚酰胺膜层12之外,还具有其他层。关于形成其他层的材料,只要具有绝缘性即可,没有特别限制。作为形成其他层的材料,可以列举例如聚酯、聚酰胺、环氧系树脂、丙烯酸系树脂、氟树脂、聚氨酯、硅树脂、酚醛系树脂、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺和它们的混合物或共聚物等。在具有其他层的情况下,作为其他层的厚度,优选列举1~20μm左右,更优选列举1~10μm左右。
在本发明中,从提高电池用包装材料的成型性的观点出发,在基材层1的表面优选存在润滑剂。通过在基材层1的表面存在润滑剂,形成润滑剂层,能够抑制电池用包装材料因成型所造成的翘曲,并且提高电池用包装材料的成型性。作为润滑剂没有特别限制,优选列举在后述的热熔接性树脂层中例示的酰胺系润滑剂。
在基材层1表面存在润滑剂的情况下,作为其存在量,没有特别限制,在温度24℃、相对湿度60%环境下,可以列举优选约3mg/m2以上、更优选4~15mg/m2左右,更加优选5~14mg/m2左右。
在基材层1中可以含有润滑剂。另外,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。
作为基材层1的整体的厚度,从使电池用包装材料的总厚度薄,且制成绝缘性优异的电池用包装材料的观点出发,可以列举优选约4μm以上、更优选10~75μm左右、更加优选10~50μm左右。
[粘接剂层2]
在本发明的电池用包装材料中,粘接剂层2是为了使基材层1与阻隔层3牢固地粘接而根据需要设置在它们之间的层。
粘接剂层2由能够将基材层1与阻隔层3粘接的粘接剂形成。粘接剂层2的形成所使用的粘接剂可以为2液固化型粘接剂,还可以为1液固化型粘接剂。此外,关于粘接剂层2的形成所使用的粘接剂的粘接机理也没有特别限制,可以为化学反应型,溶剂挥发型,热熔融型,热压型等的任意机理。
作为能够用于形成粘接剂层2的粘接成分,具体而言,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、共聚聚酯等聚酯系树脂;聚醚系粘接剂;聚氨酯系粘接剂;环氧系树脂;酚醛系树脂;尼龙6、尼龙66、尼龙12、共聚聚酰胺等聚酰胺系树脂;聚烯烃、酸改性聚烯烃、金属改性聚烯烃等聚烯烃系树脂,聚乙烯乙酸酯系树脂;纤维素系粘接剂;(甲基)丙烯酸系树脂;聚酰亚胺系树脂;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;有机硅系树脂等。这些粘接成分可以单独使用1种,也可以将2种以上组合使用。这些粘接成分中也优选列举聚氨酯系粘接剂。
作为聚氨酯系粘接剂,可以列举包含含有多元醇成分(A)的主剂和含有多异氰酸酯成分(B)的固化剂的聚氨酯系粘接剂,其中,多元醇成分(A)含有聚酯多元醇(A1),聚酯多元醇(A1)为由多元酸成分和多元醇成分构成的数均分子量5000~50000的聚酯多元醇,多元酸成分100摩尔%中,包含45~95摩尔%的芳香族多元酸成分,粘接剂层伸长100%时的拉伸应力为100kg/cm2以上500kg/cm2以下。另外,可以列举含有主剂和多异氰酸酯固化剂的电池用包装材用聚氨酯系粘接剂,主剂包含含有玻璃化转变温度为40℃以上的聚酯多元醇(A1)5~50重量%和玻璃化转变温度低于40℃的聚酯多元醇(A2)95~50重量%的多元醇成分(A)和硅烷偶联剂(B),固化剂中所含的异氰酸酯基相对于来自多元醇成分(A)的羟基和羧基的合计的当量比[NCO]/([OH]+[COOH])为1~30。
此外,还可以列举如下的粘接剂,其包含含有选自改性聚丙烯和聚丙烯酸系树脂中的1种以上的树脂(A)、或含有硅烷系偶联剂和钛酸盐系偶联剂的至少一者的偶联剂(B)的任意一者((A)或(B))的树脂。
另外,粘接剂层2可以包含着色剂。通过粘接剂层2包含着色剂,能够将电池用包装材料着色。作为着色剂,能够使用颜料、染料等公知的着色剂。另外,着色剂可以仅使用1种,也可以混合使用2种以上。
例如,作为无机系的颜料的具体例,优选列举炭黑、氧化钛等。另外,作为有机系的颜料的具体例,优选列举偶氮系颜料、酞菁系颜料、缩合多环系颜料等。作为偶氮系颜料,可以列举色淀红、胭脂红6C等可溶性颜料;单偶氮黄、双偶氮黄、吡唑酮橙、吡唑酮红、永固红等不溶性偶氮颜料,作为酞菁系颜料,可以列举作为铜酞菁颜料、无金属酞菁颜料的蓝色系颜料和绿色系颜料,作为缩合多环系颜料,可以列举二噁嗪紫、喹吖啶酮紫等。另外,作为颜料,也可以使用珠光颜料、荧光颜料等。
在着色剂中,例如为了使电池用包装材料的外观为黑色,优选炭黑。
作为颜料的平均粒径,没有特别限制,可以列举例如0.05~5μm左右、优选0.08~2μm左右。需要说明的是,颜料的平均粒径为利用激光衍射/散射式粒径分布测定装置所测定的中位径。
作为粘接剂层2中的颜料的含量,只要电池用包装材料被着色就没有特别限制,例如可以列举5~60质量%左右。
关于粘接剂层2的厚度,只要能够发挥作为粘接层的功能就没有特别限制,例如可以列举约1μm以上、优选1~10μm左右、更优选2~5μm左右。
[着色层]
着色层是根据需要设置在基材层1与粘接剂层2之间的层(省略图示)。通过设置着色层,能够将电池用包装材料着色。
着色层例如能够通过将包含着色剂的油墨涂布到基材层1的表面或阻隔层3的表面而形成。作为着色剂,能够使用颜料、染料等公知的着色剂。另外,着色剂可以仅使用1种,也可以混合使用2种以上。
作为着色层所含的着色剂的具体例,可以例示[粘接剂层2]的部分中所例示的相同的物质。
[阻隔层3]
在电池用包装材料中,阻隔层3是除了提高电池用包装材料的强度以外,还具有能够防止水蒸气、氧、光等侵入电池内部的功能的层。阻隔层3能够由金属箔、金属蒸镀膜、无机氧化物蒸镀膜、含碳的无机氧化物蒸镀膜、设置有这些的蒸镀层的膜等形成,优选为由金属形成的层。作为构成阻隔层3的金属,具体而言,可以列举铝、不锈钢、钛钢等,优选列举铝。阻隔层3例如能够由金属箔、金属蒸镀膜、无机氧化物蒸镀膜、含碳的无机氧化物蒸镀膜、设置有这些的蒸镀膜的膜等形成,优选由金属箔形成,更优选由铝箔或不锈钢箔形成。
在制造电池用包装材料时,从防止阻隔层3发生褶皱或针孔的观点出发,阻隔层更优选例如由进行了退火处理的铝(JIS H4160:1994A8021H-O,JIS H4160:1994A8079H-O,JIS H4000:2014A8021P-O,JIS H4000:2014A8079P-O)等软质铝箔形成。
另外,作为不锈钢箔,可以列举奥氏体系的不锈钢箔、铁素体系的不锈钢箔等。不锈钢箔优选由奥氏体系的不锈钢构成。
作为构成不锈钢箔的奥氏体系的不锈钢的具体例,可以列举SUS304、SUS301、SUS316L等,这些之中,特别优选SUS304。
阻隔层3的厚度只要能够发挥作为水蒸气等的阻隔层的功能就没有特别限制,可以根据构成阻隔层3的材料适当设定,作为上限,可以列举优选约85μm以下、更优选约50μm以下、更加优选40μm以下,作为下限,优选列举约10μm以上,作为该厚度的范围,例如能够设为10~85μm左右、优选10~50μm左右、更优选10~45μm左右。需要说明的是,在阻隔层3由铝箔构成的情况下,铝箔的厚度特别优选为上述的厚度。另外,在阻隔层3由不锈钢箔构成的情况下,特别是作为不锈钢箔的厚度,可以列举优选约85μm以下、更优选约50μm以下、更加优选约40μm以下、进一步优选约30μm以下、特别优选约25μm以下,作为下限,可以列举约10μm以上,作为优选的厚度的范围,可以列举10~85μm左右、10~50μm左右、更优选10~40μm左右、更加优选10~30μm左右、进一步优选15~25μm左右。
另外,对于阻隔层3而言,为了粘接的稳定、防止溶解或腐蚀等,优选至少一个面、优选两个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酸性覆膜的处理。在本发明的阻隔层3的表面形成有耐酸性覆膜的情况下,阻隔层3包含耐酸性覆膜。作为化学法表面处理,可以列举例如使用硝酸铬、氟化铬、硫酸铬、乙酸铬、草酸铬、磷酸二氢铬、铬酸乙酰基乙酸酯、氯化铬、硫酸钾铬等铬酸化合物进行的铬酸铬酸盐处理;使用磷酸钠、磷酸钾、磷酸铵、聚磷酸等磷酸化合物进行的磷酸铬酸盐处理;使用具有后述通式(1)~(4)所示的重复单元的氨基化苯酚聚合物进行的铬酸盐处理等。需要说明的是,在该氨基化苯酚聚合物中,后述通式(1)~(4)所示的重复单元可以单独包含1种,也可以为2种以上的任意的组合。
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分别相同或不同,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,可以列举例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基等碳原子数为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,可以列举例如羟甲基、1-羟乙基、2-羟乙基、1-羟基丙基、2-羟基丙基、3-羟基丙基、1-羟基丁基、2-羟基丁基、3-羟基丁基、4-羟基丁基等取代有1个羟基的碳原子数1~4的直链或支链状烷基。在通式(1)~(4)中,X、R1和R2所示的烷基和羟基烷基可以分别相同也可以不同。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苯酚聚合物的数均分子量例如优选为500~100万,更优选为1000~2万。
另外,作为对阻隔层3赋予抗腐蚀性的化学法表面处理方法,可以列举涂敷在磷酸中分散有氧化铝、氧化钛、氧化铈、氧化锡等金属氧化物或硫酸钡的微粒的液体,在150℃以上进行烧结处理,由此在阻隔层3的表面形成耐酸性覆膜的方法。另外,也可以在耐酸性覆膜之上进一步形成用交联剂使阳离子性聚合物交联而成的树脂层。其中,作为阳离子性聚合物,可以列举例如聚乙烯亚胺、包含具有聚乙烯亚胺和羧酸的聚合物的离子高分子配位化合物、在丙烯酸主骨架上接枝聚合有伯胺的伯胺接枝丙烯酸树脂、聚烯丙基胺或其衍生物、氨基苯酚等。作为这些阳离子性聚合物,可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。另外,作为交联剂,可以列举例如具有选自异氰酸酯基、缩水甘油基、羧基和噁唑啉基中的至少1种官能团的化合物、硅烷偶联剂等。作为这些交联剂,可以仅使用1种,也可以组合使用2种以上。
另外,作为具体的设置耐酸性覆膜的方法,例如,作为一个例子,可以将至少铝箔(阻隔层)的内层侧的面首先用碱浸渍法、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进行脱脂处理,然后对脱脂处理面将以磷酸Cr(铬)盐、磷酸Ti(钛)盐、磷酸Zr(锆)盐、磷酸Zn(锌)盐等磷酸金属盐和这些金属盐的混合体为主成分的处理液(水溶液)、或者以磷酸非金属盐和这些非金属盐的混合体为主成分的处理液(水溶液)、或者包含它们和丙烯酸系树脂或酚醛系树脂或聚氨酯系树脂等水系合成树脂的混合物的处理液(水溶液)用辊涂法、凹版印刷法、浸渍法等公知的涂布法涂布,由此形成耐酸性覆膜。例如,在用磷酸Cr(铬)盐系处理液处理的情况下,形成包含CrPO4(磷酸铬)、AlPO4(磷酸铝)、Al2O3(氧化铝)、Al(OH)x(氢氧化铝)、AlFx(氟化铝)等的耐酸性覆膜,在用磷酸Zn(锌)盐系处理液处理的情况下,形成包含Zn2PO4·4H2O(磷酸锌水合物)、AlPO4(磷酸铝)、Al2O3(氧化铝)、Al(OH)x(氢氧化铝),AlFx(氟化铝)等的耐酸性覆膜。
另外,作为设置耐酸性覆膜的具体的方法的其他例子,例如,可以将至少铝箔的内层侧的面首先用碱浸渍法、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进行脱脂处理,然后对脱脂处理面实施公知的阳极氧化处理,由此形成耐酸性覆膜。
另外,作为耐酸性覆膜的另一个例子,可以列举磷化合物(例如磷酸盐系)、铬化合物(铬酸系)的覆膜。作为磷酸盐系,可以列举磷酸锌、磷酸铁、磷酸锰、磷酸钙、磷酸铬等,作为铬酸系,可以列举铬酸铬等。
另外,作为耐酸性覆膜的其他一例,通过形成磷酸盐、铬酸盐、氟化物、三嗪硫醇化合物等的耐酸性覆膜,显示防止压花成型时的铝与基材层之间的脱层的效果,通过由电解质和水分的反应生成的氟化氢,显示如下效果:防止铝表面的溶解、腐蚀、特别是防止存在于铝表面的氧化铝溶解、腐蚀,且使铝表面的粘接性(润湿性)提高,防止热封时的基材层与铝的脱层,防止在压花类型中压制成型时的基材层与铝的脱层。在形成耐酸性覆膜的物质中,在铝表面涂布由酚醛系树脂、氟化铬(3)化合物、磷酸这3种成分构成的水溶液,干燥烧结的处理良好。
另外,耐酸性覆膜包含具有氧化铈、磷酸或磷酸盐、阴离子性聚合物和使该阴离子性聚合物交联的交联剂的层,上述磷酸或磷酸盐相对于上述氧化铈100质量份,可以配合1~100质量份。耐酸性覆膜优选为还包含具有阳离子性聚合物和使该阳离子性聚合物交联的交联剂的层的多层结构。
此外,上述阴离子性聚合物优选为以聚(甲基)丙烯酸或其盐或者(甲基)丙烯酸或其盐为主成分的共聚物。另外,上述交联剂优选为选自具有异氰酸酯基、缩水甘油基、羧基、噁唑啉基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。
化学法表面处理可以进行1种化学法表面处理,也可以组合进行2种以上的化学法表面处理。此外,这些化学法表面处理可以单独使用1种化合物进行,还可以组合使用2种以上的化合物进行。在化学法表面处理中,优选铬酸铬酸盐处理、或组合有铬酸合物、磷酸化合物和氨基化苯酚聚合物的铬酸盐处理等。
作为耐酸性覆膜的具体例,可以列举包含磷化合物(磷酸盐等)、铬化合物(铬酸盐)、氟化物和三嗪硫醇化合物中的至少1种的覆膜。另外,也优选包含铈化合物的耐酸性覆膜。作为铈化合物,优选氧化铈。
另外,作为耐酸性覆膜的具体例,也可以列举磷酸盐系覆膜、铬酸盐系覆膜、氟化物系覆膜、三嗪硫醇化合物覆膜等。作为耐酸性覆膜,可以为这些中的1种,也可以为多种的组合。此外,作为耐酸性覆膜,可以为在对阻隔层的化学法表面处理面进行脱脂处理后,由包含磷酸金属盐和水系合成树脂的混合物的处理液、或包含磷酸非金属盐与水系合成树脂的混合物的处理液所形成的覆膜。
需要说明的是,耐酸性覆膜的组成的分析例如能够使用飞行时间型2次离子质量分析法进行。通过使用飞行时间型2次离子质量分析法的耐酸性覆膜的组成的分析,可以检测出例如源自包含Ce、P和O的2次离子(例如Ce2PO4 +、CePO4 等的至少1种)、例如源自包含Cr、P和O的2次离子(例如CrPO2 +、CrPO4 等的至少1种)的峰。
关于化学法表面处理中在阻隔层3的表面形成的耐酸性覆膜的量,没有特别限制,例如在进行上述的铬酸盐处理的情况下,希望阻隔层3的每表面1m2,以铬换算计,含有铬酸化合物0.5~50mg左右,优选1.0~40mg左右;以磷换算计,含有磷化合物0.5~50mg左右,优选1.0~40mg左右;并含有氨基化苯酚聚合物1.0~200mg左右,优选5.0~150mg左右。
作为耐酸性覆膜的厚度,没有特别限制,但从覆膜的凝集力、与阻隔层3或热熔接性树脂层4的密合力的观点出发,优选列举1nm~20μm左右、更优选1~100nm左右、更优选1~50nm左右。需要说明的是,耐酸性覆膜的厚度能够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色散型X射线分光法或电子束能量损失分光法的组合来测定。
化学法表面处理通过将包含用于形成耐酸性覆膜的化合物的溶液利用棒涂法、辊涂法、凹版涂布法、浸渍法等涂布在阻隔层3的表面后,以阻隔层的温度达到70~200℃的方式进行加热来进行。另外,在对阻隔层3实施化学法表面处理之前,也可以预先将阻隔层3进行通过碱浸渍法、电解清洗法、酸清洗法、电解酸清洗法等的脱脂处理。通过这样进行脱脂处理,就能够更有效地进行阻隔层3的表面的化学法表面处理。
[热熔接性树脂层4]
在本发明的电池用包装材料中,热熔接性树脂层4相当于最内层,是在组装电池时热熔接性树脂层彼此热熔接而将电池元件密封的层。
关于热熔接性树脂层4中使用的树脂成分,只要能够热熔接就没有特别限制,可以列举例如聚烯烃、环状聚烯烃、酸改性聚烯烃、酸改性环状聚烯烃。即,构成热熔接性树脂层4的树脂可以包含聚烯烃骨架也可以不包含聚烯烃骨架,优选包含聚烯烃骨架。构成热熔接性树脂层4的树脂包含聚烯烃骨架例如能够通过红外分光法、气相色谱法质量分析法等分析,分析方法没有特别限制。例如,如果用红外分光法测定马来酸酐改性聚烯烃,则在波数1760cm-1附近和波数1780cm-1附近检测出源自马来酸酐的峰。但如果酸改性度低,则峰变小,有时会检测不出来。这种情况下能够用核磁共振分光法分析。
作为上述聚烯烃,具体而言,可以列举低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯等的聚乙烯;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)等聚丙烯;乙烯-丁烯-丙烯的三元共聚物等。这些聚烯烃中,也优选列举聚乙烯和聚丙烯。
上述环状聚烯烃为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,可以列举例如乙烯、丙烯、4-甲基-1-戊烯、苯乙烯、丁二烯、异戊二烯等。另外,作为上述环状聚烯烃的构成单体的环状单体,可以列举例如降冰片烯等的环状烯烃;具体而言,可以列举环戊二烯、二环戊二烯、环己二烯、降冰片二烯等的环状二烯等。这些聚烯烃中,也优选列举环状烯烃,更优选列举降冰片烯。
上述酸改性聚烯烃是指将上述聚烯烃用酸成分进行嵌段聚合或接枝聚合得到的改性了的聚合物。作为改性中使用的酸成分,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。
上述酸改性环状聚烯烃是通过将构成环状聚烯烃的单体的一部分替换成α,β-不饱和羧酸或其酸酐进行共聚,或者对于环状聚烯烃将α,β-不饱和羧酸或其酸酐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,作为改性中使用的酸成分,与上述聚烯烃的改性所使用的酸成分相同。
这些树脂成分中,也优选列举酸改性聚烯烃;更优选列举酸改性聚丙烯。
热熔接性树脂层4既可以由1种的树脂成分单独形成,还可以由组合有2种以上的树脂成分的混合聚合物形成。此外,热熔接性树脂层4可以仅由1层形成,但也可以由相同或不同的树脂成分以2层以上形成。
在本发明中,从提高电池用包装材料的成型性的观点出发,在热熔接性树脂层4的表面优选存在有润滑剂。通过在热熔接性树脂层4的表面存在润滑剂,形成有润滑剂层,由此,能够抑制电池用包装材料因成型所造成的翘曲,并且提高电池用包装材料的成型性。作为润滑剂没有特别限制,能够使用公知的润滑剂。润滑剂可以单独使用1种,还也可以将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,可以列举饱和脂肪酸酰胺、不饱和脂肪酸酰胺、取代酰胺、羟甲基酰胺、饱和脂肪酸双酰胺、不饱和脂肪酸双酰胺等。作为饱和脂肪酸酰胺的具体例,可以列举月桂酸酰胺、软脂酸酰胺、硬脂酸酰胺、山萮酸酰胺、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-油酰基软脂酸酰胺、N-硬脂基硬脂酸酰胺、N-硬脂基油酸酰胺、N-油酰基硬脂酸酰胺、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’-二油酰基己二酸酰胺、N,N’-二油酰基癸二酸酰胺等。作为脂肪酸酯酰胺的具体例,可以列举硬脂酰胺乙基硬脂酸酯等。另外,作为芳香族系双酰胺的具体例,可以列举间苯二甲基双硬脂酸酰胺、间苯二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,也可以组合使用2种以上。
作为热熔接性树脂层4的表面的润滑剂的存在量,没有特别限制,从提高电子包装用材料的成型性的观点出发,在温度24℃,相对湿度60%环境中,优选列举10~50mg/m2左右,更优选列举15~40mg/m2左右。
热熔接性树脂层4中可以包含润滑剂。另外,在热熔接性树脂层4的表面存在的润滑剂可以使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,可以根据粘接层5的有无、粘接层5的厚度等设定,只要能够发挥作为热熔接性树脂层的功能就没有特别限制,关于上限,例如可以列举约100μm以下,优选约85μm以下,更优选60μm以下,关于下限,例如可以列举约15μm以上,优选20μm以上,作为优选范围,可以列举15~100μm左右、15~85μm左右、15~60μm左右、20~100μm左右、20~85μm左右、20~60μm左右。特别是例如在后述的粘接层5的厚度为10μm以上的情况下,作为热熔接性树脂层4的厚度,关于上限,优选列举约85μm以下,更优选列举约60μm以下,关于下限,例如列举约15μm以上,优选20μm以上,作为优选范围,可以列举15~85μm左右、15~60μm左右、20~85μm左右、20~60μm左右。另外,例如在后述的粘接层5的厚度低于10μm的情况下或没有设置粘接层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]
在本发明的电池用包装材料中,粘接层5是为了使阻隔层3与热熔接性树脂层4牢固地粘接而根据需要设置在它们之间的层。
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,能够合适地使用上述的热熔接性树脂层4所例示的聚烯烃、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。作为聚烯烃系树脂,能够合适地使用聚丙烯,环状聚丙烯,酸改性聚丙烯,酸改性环状聚丙烯等聚丙烯系树脂。这种情况下,热熔接性树脂层4与粘接层5能够通过挤出成型合适地形成。
另外,作为用于形成粘接层5的树脂,也能够使用与粘接剂层2中例示的粘接剂同样的树脂。
从阻隔层3与热熔接性树脂层4的密合性优异的观点出发,作为聚烯烃系树脂,优选聚烯烃和酸改性聚烯烃,特别优选聚丙烯和酸改性聚丙烯。即,构成粘接层5的树脂可以包含聚烯烃骨架,也可以不包含聚烯烃骨架,优选包含聚烯烃骨架。构成粘接层5的树脂包含聚烯烃骨架例如能够通过红外分光法、气相色谱法质量分析法等分析,分析方法没有特别限制。例如,如果用红外分光法测定马来酸酐改性聚烯烃,则在波数1760cm-1附近和波数1780cm-1附近检测出源自马来酸酐的峰。但如果酸改性度低,则峰变小,有时可能检测不出来。这种情况下能够用核磁共振分光法分析。
从提高阻隔层3(或耐酸性覆膜)与热熔接性树脂层4的密合性的观点出发,粘接层5优选包含酸改性聚烯烃。酸改性聚烯烃是将聚烯烃用羧酸等酸成分进行嵌段聚合或接枝聚合而改性后的聚合物。作为改性中使用的酸成分,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。另外,作为被改性的聚烯烃,可以列举低密度聚乙烯、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)等聚丙烯;乙烯-丁烯-丙烯的三元共聚物等。这些聚烯烃中,也优选列举聚乙烯和聚丙烯。
在粘接层5中,酸改性聚烯烃中,特别优选马来酸酐改性聚烯烃、进而优选马来酸酐改性聚丙烯。
进而,从使电池用包装材料的厚度薄,并且制成成型后的形状稳定性优异的电池用包装材料的观点出发,粘接层5更优选为包含酸改性聚烯烃和固化剂的树脂组合物的固化物。作为酸改性聚烯烃,能够优选例示上述的酸改性聚烯烃。
另外,粘接层5优选为包含酸改性聚烯烃与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种的树脂组合物的固化物,特别优选为包含酸改性聚烯烃与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种的树脂组合物的固化物。另外,粘接层5优选包含选自聚氨酯树脂、酯树脂和环氧树脂中的至少1种,更优选包含聚氨酯树脂和环氧树脂。作为酯树脂,例如优选酰胺酯树脂。酰胺酯树脂通常由羧基与噁唑啉基的反应生成。粘接层5更优选为包含这些树脂中至少1种和上述酸改性聚烯烃的树脂组合物的固化物。需要说明的是,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能够用选自红外分光法、拉曼分光法、飞行时间型二次离子质量分析法(TOF-SIMS)等中的方法确认。
另外,从进一步提高阻隔层3(或耐酸性覆膜)、热熔接性树脂层4和粘接层5的密合性的观点出发,粘接层5优选为包含具有选自氧原子、杂环、C=N键和C-O-C键中的至少1种的固化剂的树脂组合物的固化物。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、聚氨酯树脂等。粘接层5为包含这些固化剂的树脂组合物的固化物例如能够用气相色谱质量分析(GCMS)、红外分光法(IR)、飞行时间型二次离子质量分析法(TOF-SIMS)、X射线光电子分光法(XPS)等方法确认。
作为具有异氰酸酯基的化合物,没有特别限制,从有效地提高耐酸性覆膜与粘接层5的密合性的观点出发,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为具有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)、亚甲苯基二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、将它们进行聚合物化或氰尿酸酯化的化合物、它们的混合物或与其他聚合物的共聚物等。
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的树脂组合物中,优选在0.1~50质量%的范围,更优选在0.5~40质量%的范围。
具有噁唑啉基的化合物只要为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制的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的树脂组合物中,优选在0.1~50质量%的范围,更优选在0.5~40质量%的范围。由此,能够有效地提高阻隔层3(或耐酸性覆膜)与粘接层5的密合性。
作为环氧树脂,只要是能够通过在分子内存在的环氧基形成交联结构的树脂,就没有特别限制,能够使用公知的环氧树脂。作为环氧树脂的重均分子量,可以列举优选50~2000左右、更优选100~1000左右、更加优选200~800左右。需要说明的是,在本发明中,环氧树脂的重均分子量是在作为标准样品使用聚苯乙烯的条件下所测得的、利用凝胶浸透色谱(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,也可以组合使用2种以上。
作为粘接层5中的环氧树脂的比例,在构成粘接层5的树脂组合物中,优选在0.1~50质量%的范围,更优选在0.5~40质量%的范围。由此,能够有效地提高阻隔层3(或耐酸性覆膜)与粘接层5的密合性。
需要说明的是,在本发明中,在粘接层5为包含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种与上述酸改性聚烯烃的树脂组合物的固化物的情况下,酸改性聚烯烃发挥作为主剂的功能,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分别发挥作为固化剂的功能。
粘接层5的厚度可以列举优选约30μm以下、更优选约20μm以下、更加优选5μm以下,作为下限,可以列举约0.1μm以上、约0.5μm以上,作为该厚度的范围,优选列举0.1~30μm左右、0.1~20μm左右,0.1~5μm左右、0.5~30μm左右、0.5~20μm左右、0.5~5μm左右。
碳化二亚胺系固化剂只要为至少具有1个碳化二亚胺基(-N=C=N-)的化合物即可,没有特别限定。作为碳化二亚胺系固化剂,优选至少具有2个碳化二亚胺基的多碳化二亚胺化合物。
从通过粘接层5提高阻隔层3与热熔接性树脂层4的密合性等的观点出发,固化剂可以由2种以上的化合物构成。
形成粘接层5的树脂组合物中的固化剂的含量优选在0.1~50质量%左右的范围,更优选在0.1~30质量%左右的范围,更加优选在0.1~10质量%左右的范围。
此外,粘接层5例如也能够使用粘接剂合适地形成。作为粘接剂,例如,可以列举由如下的粘接剂组合物形成的粘接剂,该粘结剂组合物含有具有羧基的非结晶性聚烯烃树脂(A)、多官能异氰酸酯化合物(B)和不具有与多官能异氰酸酯化合物(B)反应的官能团的叔胺(C),相对于羧基的合计1摩尔,以异氰酸酯基的量为0.3~10摩尔的范围含有多官能异氰酸酯化合物(B),相对于羧基的合计1摩尔,以1~10摩尔的范围含有叔胺(C)。另外,作为粘接剂,还可以列举由如下的粘接剂组合物形成的粘接剂等,该粘接剂组合物含有苯乙烯系热塑性弹性体(A)、增粘剂(B)和多异氰酸酯(C),在苯乙烯系热塑性弹性体(A)与增粘剂(B)的合计100重量%中,仅含有上述苯乙烯系热塑性弹性体(A)20~90重量%、上述增粘剂(B)10~80重量%,苯乙烯系热塑性弹性体(A)具有0.003~0.04mmol/g的源自氨基或羟基的活性氢,相对于源自苯乙烯系热塑性弹性体(A)的上述活性氢1摩尔,源自上述增粘剂(B)的官能团的活性氢为0~15摩尔,多异氰酸酯(C)相对于源自上述苯乙烯系热塑性弹性体(A)的活性氢和源自增粘剂(B)的活性氢的合计1摩尔,以3~150摩尔的范围包含异氰酸酯基。
关于粘接层5的厚度,只要发挥作为粘接层的功能就没有特别限制,关于下限,优选列举约2μm以上、约10μm以上、约13μm以上、约15μm以上、约20μm以上,关于上限,可以列举约50μm以下、约45μm以下,作为优选的范围,可以列举2~50μm左右、10~50μm左右、13~50μm左右、15~50μm左右、20~50μm左右、2~45μm左右、10~45μm左右、13~45μm左右、15~45μm左右、20~45μm左右。作为粘接层5,优选使用在热熔接性树脂层4中例示的聚烯烃树脂、酸改性聚烯烃树脂等聚烯烃系树脂,在该情况下,对于粘接层的厚度而言,关于下限,特别优选为约10μm以上、约20μm以上,关于上限,特别优选为约50μm以下。另外,也能够使用粘接剂层2中例示的粘接剂,该情况下,粘接层的厚度优选列举2~10μm左右、2~5μm左右。另外,在为酸改性聚烯烃与固化剂的固化物的情况下,优选列举约30μm以下、更优选0.1~20μm左右、更加优选0.5~5μm左右。在为通过上述的粘接剂组合物形成的粘接剂层的情况下,作为干燥固化后的厚度可以列举1~30g/m2左右。需要说明的是,在粘接层5为含有酸改性聚烯烃和固化剂的树脂组合物的固化物的情况下,能够通过涂布该树脂组合物并加热等使其固化来形成粘接层5。
[表面包覆层6]
在本发明的电池用包装材料中,以提高设计性、耐电解液性、耐摩擦性、成型性等为目的,可以根据需要在基材层1上(基材层1的与阻隔层3的相反侧)根据需要设置表面包覆层6。表面包覆层6在组装电池时是位于最外层的层。
表面包覆层6例如能够由聚偏氯乙烯、聚酯系树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸系树脂、环氧系树脂等形成。表面包覆层6在这些之中也优选由2液固化型树脂形成。作为形成表面包覆层6的2液固化型树脂,例如可以列举2液固化型聚氨酯树脂、2液固化型聚酯系树脂、2液固化型环氧系树脂等。另外,在表面包覆层6中也可以配合添加剂。添加的添加剂例如可以作为消光剂发挥功能,表面包覆层也可以发挥消光层的功能。
作为添加剂,例如,可以列举粒径为0.5nm~5μm的微粒。关于添加剂的材质没有特别限制,例如可以列举金属、金属氧化物、无机物、有机物等。另外,关于添加剂的形状也没有特别限制,例如可以列举球状、纤维状、板状、无定形、空心球状等。作为添加剂,具体而言,可以列举滑石、二氧化硅、石墨、高岭土、蒙脱土、蒙脱石、合成云母、水滑石、硅胶、沸石、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锌、氧化镁、氧化铝、氧化钕、氧化锑、氧化钛、氧化铈、硫酸钙、硫酸钡、碳酸钙、硅酸钙、碳酸锂、苯甲酸钙、草酸钙、硬脂酸镁、氧化铝、炭黑、碳纳米管类、高熔点尼龙、交联丙烯酸、交联苯乙烯、交联聚乙烯、苯丙胍胺、金、铝、铜、镍等。这些添加剂可以单独使用1种,还可以将2种以上组合使用。这些添加剂中,从分散稳定性和成本等的观点出发,也优选二氧化硅、硫酸钡、氧化钛。另外,添加剂中,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。
作为形成表面包覆层6的方法,没有特别限制,例如,可以列举将形成表面包覆层6的2液固化型树脂涂布在基材层1的一个表面的方法。在配合添加剂的情况下,在2液固化型树脂中添加添加剂并混合后涂布即可。
作为表面包覆层6的厚度,只要发挥作为表面包覆层6的上述功能即可,没有特别限制,例如可以列举0.5~10μm左右,优选1~5μm左右。
3.电池用包装材料的制造方法
关于本发明的电池用包装材料的制造方法,只要可以得到使规定组成的各层叠层的叠层体即可,没有特别限制。即,可以列举如下方法:在本发明的电池用包装材料的制造方法中,包括至少基材层、阻隔层和热熔接性树脂层依次叠层而得到叠层体的工序,作为基材层,使用至少具有聚酯膜层,且在通过差示扫描量热法测定上述聚酯膜层的熔融峰温度的情况下,第一次所测定的熔融峰温度P(℃)与第二次所测定的熔融峰温度Q(℃)之差(P-Q)大于5℃的基材层。
作为本发明的电池用包装材料的制造方法的一例,如下所述。
首先,形成基材层1、粘接剂层2、阻隔层3依次叠层得到的叠层体(以下,有时记作“叠层体A”)。叠层体A的形成,具体而言,能够通过如下的干式层压法进行:在基材层1上或根据需要表面被化学法表面处理后的阻隔层3上,将用于形成粘接剂层2的粘接剂通过凹版涂布法、辊涂法等涂布方法涂布并干燥后,使该阻隔层3或基材层1叠层并使粘接剂层2固化。
然后,在叠层体A的阻隔层3上,使粘接层5和热熔接性树脂层4依次叠层。例如,可以列举如下方法:(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共挤出,由此进行叠层的方法(共挤出层压法);(2)另外形成粘接层5与热熔接性树脂层4叠层得到的叠层体,将其通过热层压法叠层在叠层体A的阻隔层3上的方法;(3)在叠层体A的阻隔层3上,将用于形成粘接层5的粘接剂通过挤出法或溶液涂布、在高温下干燥进而烧结的方法等叠层,在该粘接层5上将预先制成片状的热熔接性树脂层4通过热层压法叠层的方法;(4)在叠层体A的阻隔层3与预先制成片状的热熔接性树脂层4之间,一边注入熔融的粘接层5,一边隔着粘接层5将叠层体A与热熔接性树脂层4贴合的方法(夹心层压法)等。
在设置表面包覆层6的情况下,在基材层1的与阻隔层3的相反侧的表面叠层表面包覆层6。表面包覆层6例如能够通过将形成表面包覆层6的上述的树脂涂布在基材层1的表面而形成。需要说明的是,在基材层1的表面叠层阻隔层3的工序和在基材层1的表面叠层表面包覆层6的工序的顺序没有特别限制。例如,可以在基材层1的表面形成表面包覆层6后,在基材层1的与表面包覆层6相反侧的表面形成阻隔层3。
如上所述那样形成包括根据需要设置的表面包覆层6/基材层1/根据需要设置的粘接剂层2/根据需要表面被化学法表面处理的阻隔层3/根据需要设置的粘接层5/热熔接性树脂层4的叠层体,但为了使粘接剂层2或粘接层5的粘接性牢固,还可以进行热辊接触式、热风式、近红外线式或远红外线式等的加热处理。作为这样的加热处理的条件,可以列举例如在150~250℃进行1~5分钟。
在本发明的电池用包装材料中,构成叠层体的各层根据需要为了使成膜性、叠层化加工、最终制品2次加工(袋化、压花成型)适应性等提高或稳定化,也可以实施电晕放电处理、喷砂处理、氧化处理、臭氧处理等表面活化处理。
4.电池用包装材料的用途
本发明的电池用包装材料在用于将正极、负极、电解质等电池元件密封并收纳的包装体中使用。即,在由本发明的电池用包装材料形成的包装体中,能够将至少具有正极、负极和电解质的电池元件收纳制成电池。
具体而言,将至少具有正极、负极和电解质的电池元件用本发明的电池用包装材料以与上述正极和负极各自连接的金属端子突出到外侧的状态,以能够在电池元件的周缘形成凸缘部(热熔接性树脂层彼此接触的区域)的方式包覆,将上述凸缘部的热熔接性树脂层彼此热封而使其密封,由此提供使用了电池用包装材料的电池。需要说明的是,在由本发明的电池用包装材料形成的包装体中收纳电池元件的情况下,以本发明的电池用包装材料的热熔接性树脂部分成为内侧(与电池元件接触的面)的方式,形成包装体。
本发明的电池用包装材料可以在一次电池、二次电池的任意一种中使用,优选为二次电池。关于适用本发明的电池用包装材料的二次电池的种类,没有特别限制,可以列举例如锂离子电池、锂离子聚合物电池、铅蓄电池、镍-氢蓄电池、镍-镉蓄电池、镍-铁蓄电池、镍-锌蓄电池、氧化银-锌蓄电池、金属空气电池、多价阳离子电池、电容器(condenser)、电容器(Capacitor)等。这些二次电池中,作为本发明的电池用包装材料的优选的适用对象,可以列举锂离子电池和锂离子聚合物电池。
如上所述,车辆用电池等大型电池所使用的电池用包装材料由于尺寸大,而且凹部的周缘部的面积也大,因此存在翘曲对电池的生产效率的影响大的问题,但本发明的电池用包装材料由于有效地抑制了成型造成的翘曲,所以能够适合用于特别是车辆用电池等大型电池。作为能够优选适用本发明的电池用包装材料的电池,特别可以列举电池容量为30Ah以上的大型电池。
5.聚酯膜
本发明的聚酯膜为电池用包装材料的基材层1中使用的聚酯膜。本发明的聚酯膜的特征在于,在通过差示扫描量热法测定两次上述聚酯膜层的熔融峰温度的情况下,第一次升温时所测定的熔融峰温度P(℃)与第二次升温时所测定的熔融峰温度Q(℃)之差大于5℃。通过将本发明的聚酯膜用于电池用包装材料的基材层1,能够合适地抑制电池用包装材料因成型所造成的翘曲。本发明的聚酯膜的具体的构成(组成、厚度等)与上述“2.形成电池用包装材料的各层”中构成最外表面的聚酯膜层的聚酯膜相同。需要说明的是,利用差示扫描量热法对聚酯膜进行熔融峰温度的测定能够在仅为聚酯膜的状态下进行。另外,关于聚酯膜的上述算术平均粗糙度Ra的测定,对于成为电池用包装材料的最外表面侧的表面,也能够在仅为聚酯膜的状态下进行。
实施例
以下,例示实施例和比较例详细说明本发明。但本发明不限于实施例。
<电池用包装材料的制造>
实施例1
在作为基材层的双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(厚度25μm,具有表2所记载的熔点差P-Q(℃))之上,利用干式层压法叠层由在两面形成有耐酸性覆膜的铝箔(JISH4160:1994A8021H-O,厚度40μm)构成的阻隔层。具体而言,在两面形成有耐酸性覆膜的铝箔的一个面涂布2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),在铝箔上形成粘接剂层(固化后的厚度3μm)。然后,将铝箔上的粘接剂层与双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜叠层后,实施熟化处理,由此制作基材层/粘接剂层/阻隔层的叠层体。
然后,在得到的叠层体的阻隔层之上,将作为粘接层的聚丙烯系树脂(厚度25μm)和作为热熔接性树脂层的聚丙烯(厚度55μm)共挤出,由此在阻隔层上叠层粘接层/热熔接性树脂层。然后,将得到的叠层体熟化,进行加热,由此得到依次叠层有双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(25μm)/粘接剂层(3μm)/阻隔层(40μm)/聚丙烯系粘接层(25μm)/聚丙烯(55μm)的电池用包装材料。将电池用包装材料的层构成表示于表1。
使作为润滑剂的芥酸酰胺存在于所得到的电池用包装材料的两面,形成润滑剂层。
实施例2
在作为基材层的双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(厚度12μm,具有表2中记载的熔点差P-Q(℃))之上,利用干式层压法叠层由在两面形成有耐酸性覆膜的铝箔(JISH4160:1994A8021H-O,厚度35μm)构成的阻隔层。具体而言,在两面形成有耐酸性覆膜的铝箔的一个面涂布2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),在铝箔上形成粘接剂层(固化后的厚度3μm)。然后,将铝箔上的粘接剂层与双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜叠层后,实施熟化处理,由此制作基材层/粘接剂层/阻隔层的叠层体。
然后,在得到的叠层体的阻隔层之上,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无规聚丙烯(厚度40μm)共挤出,由此在阻隔层上叠层粘接层/热熔接性树脂层。然后,将所得到的叠层体熟化,进行加热,得到依次叠层有双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(12μm)/粘接剂层(3μm)/阻隔层(35μm)/马来酸酐改性聚丙烯(40μm)/无规聚丙烯(40μm)的电池用包装材料。将电池用包装材料的层构成表示在表1中。
与实施例1同样,使作为润滑剂的芥酸酰胺存在于所得到的电池用包装材料的两面,形成润滑剂层。
实施例3
作为基材层,准备双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(厚度12μm,具有表2中记载的熔点差P-Q(℃))和双轴拉伸尼龙膜(厚度15μm)通过干式层压法叠层得到的叠层膜。在该叠层膜中,双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜与双轴拉伸尼龙膜之间,通过使用了多元醇和异氰酸酯系固化剂的聚氨酯系粘接剂(固化后的厚度为3μm)粘接。然后,在双轴拉伸尼龙膜侧,利用干式层压法叠层由对两面实施化学法表面处理而具有耐酸性覆膜的铝箔(JISH4160:1994A8021H-O,厚度40μm)所构成的金属箔。具体而言,在具有耐酸性覆膜的铝箔的一个面涂布2液型聚氨酯系粘接剂(多元醇化合物和芳香族异氰酸酯系化合物),在阻隔层上形成粘接剂层(固化后的厚度3μm)。然后,使阻隔层上的粘接剂层与基材层的双轴拉伸尼龙膜侧叠层后,实施熟化处理,由此制作双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜/粘接剂/双轴拉伸尼龙膜/粘接剂层/阻隔层的叠层体。
然后,在所得到的叠层体的阻隔层之上,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无规聚丙烯(厚度40μm)共挤出,在阻隔层上叠层粘接层/热熔接性树脂层。然后,将所得到的叠层体熟化,进行加热,由此得到依次叠层有双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(12μm)/粘接剂(3μm)/双轴拉伸尼龙膜(15μm)/粘接剂层(3μm)/阻隔层(40μm)/马来酸酐改性聚丙烯(40μm)/无规聚丙烯(40μm)的电池用包装材料。将电池用包装材料的层构成表示在表1中。
与实施例1同样,使作为润滑剂芥酸酰胺存在于所得到的电池用包装材料的两面,形成润滑剂层。
比较例1
将聚对苯二甲酸乙二醇酯膜与尼龙膜通过共挤出来叠层,准备双轴拉伸后的叠层膜。在该叠层膜的双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(厚度5μm,具有表2中记载的熔点差P-Q(℃))与双轴拉伸尼龙膜(厚度20μm)之间,存在由聚酯系树脂(聚酯系弹性体)构成的粘合层(厚度1μm)。该叠层膜中依次叠层有树脂层/粘合层/基材层。然后,在双轴拉伸尼龙膜侧的表面通过干式层压法叠层包括对两面实施化学法表面处理而具有耐酸性覆膜的铝箔(JIS H4160:1994A8021H-O,厚度40μm)的阻隔层。具体而言,在具有耐酸性覆膜的铝箔的一个面涂布2液型聚氨酯系粘接剂(多元醇化合物和芳香族异氰酸酯系化合物),形成粘接剂层(固化后的厚度3μm)。然后,将具有耐酸性覆膜的阻隔层上的粘接剂层与基材层的双轴拉伸尼龙膜侧叠层后,实施熟化处理,由此制作具有双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜/粘接剂/双轴拉伸尼龙膜/粘接剂层/耐酸性覆膜的阻隔层的叠层体。
然后,涂布包含具有羧基的非结晶性聚烯烃树脂和多官能异氰酸酯化合物的粘接剂(固化后的厚度为2μm),在100℃干燥,使所得到的叠层体的阻隔层侧与无拉伸的聚丙烯膜(CPP,厚度80μm)在设定为60℃的2个辊之间经过而粘接,由此在阻隔层上叠层粘接层/热熔接性树脂层。然后,将所得到的叠层体熟化,进行加热,由此得到依次叠层有双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(5μm)/粘接剂(1μm)/双轴拉伸尼龙膜(20μm)/粘接剂层(3μm)/阻隔层(40μm)/粘接层(2μm)/无拉伸聚丙烯膜(80μm)的电池用包装材料。将电池用包装材料的层构成表示在表1中。
与实施例1同样,使作为润滑剂的芥酸酰胺存在于所得到的电池用包装材料的两面,形成润滑剂层。
比较例2
在作为基材层的双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(厚度25μm,具有表2中记载的熔点差P-Q(℃))之上通过干式层压法叠层由在两面形成有耐酸性覆膜的铝箔(JISH4160:1994A8021H-O,厚度35μm)所构成的阻隔层。具体而言,在两面形成有耐酸性覆膜的铝箔的一个面涂布2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),在铝箔上形成粘接剂层(固化后的厚度3μm)。然后,使铝箔上的粘接剂层与双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜叠层后,实施熟化处理,由此制作基材层/粘接剂层/阻隔层的叠层体。
然后,在所得到的叠层体的阻隔层之上,将作为粘接层的马来酸酐改性聚丙烯(厚度30μm)和作为热熔接性树脂层的无规聚丙烯(厚度30μm)共挤出,由此在阻隔层上叠层粘接层/热熔接性树脂层。然后,将所得到的叠层体熟化,进行加热,由此得到依次叠层有双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(25μm)/粘接剂层(3μm)/阻隔层(35μm)/马来酸酐改性聚丙烯(30μm)/无规聚丙烯(30μm)的电池用包装材料。将电池用包装材料的层构成表示在表1中。
与实施例1同样,使作为润滑剂的芥酸酰胺存在于所得到的电池用包装材料的两面,形成润滑剂层。
比较例3
作为基材层,准备通过干式层压法将双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(厚度12μm,具有表2中记载的熔点差P-Q(℃)的)和双轴拉伸尼龙膜(厚度15μm)叠层而成的叠层膜。在该叠层膜中,双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜与双轴拉伸尼龙膜之间,通过使用了多元醇和异氰酸酯系固化剂的聚氨酯系粘接剂(固化后的厚度为3μm)粘接。然后,在双轴拉伸尼龙膜侧,通过干式层压法叠层由通过对两面实施化学法表面处理而具有耐酸性覆膜的铝箔(JIS H4160:1994A8021H-O,厚度40μm)所构成的金属箔。具体而言,在具有耐酸性覆膜的铝箔的一个面涂布2液型聚氨酯系粘接剂(多元醇化合物和芳香族异氰酸酯系化合物),在阻隔层上形成粘接剂层(固化后的厚度3μm)。然后,将阻隔层上的粘接剂层和基材层的双轴拉伸尼龙膜侧叠层后,实施熟化处理,由此制作双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜/粘接剂/双轴拉伸尼龙膜/粘接剂层/阻隔层的叠层体。
然后,在所得到的叠层体的阻隔层之上,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无规聚丙烯(厚度40μm)共挤出,由此在阻隔层上叠层粘接层/热熔接性树脂层。然后,将所得到的叠层体熟化,进行加热,由此得到依次叠层有双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(12μm)/粘接剂(3μm)/双轴拉伸尼龙膜(15μm)/粘接剂层(3μm)/阻隔层(40μm)/马来酸酐改性聚丙烯(40μm)/无规聚丙烯(40μm)的电池用包装材料。将电池用包装材料的层构成表示在表1中。
与实施例1同样,使作为润滑剂的芥酸酰胺存在于所得到的电池用包装材料的两面,形成润滑剂层。
[表1]
电池用包装材料的层构成
实施例1 PET(25)/DL(3)/ALM(40)/PP系(25)/PP(55)
实施例2 PET(12)/DL(3)/ALM(35)/PPa(40)/PP(40)
实施例3 PET(12)/DL(3)/Ny(15)/DL(3)/ALM(40)/PPa(40)/PP(40)
比较例1 PET(5)/AD(1)/Ny(20)/DL(3)/ALM(40)/粘接层(2)/CPP(80)
比较例2 PET(25)/DL(3)/ALM(35)/PPa(30)/PP(30)
比较例3 PET(12)/DL(3)/Ny(15)/DL(3)/ALM(40)/PPa(40)/PP(40)
在表1中,层构成中的括号内的数值表示厚度(μm)。
另外,PET表示聚对苯二甲酸乙二醇酯,Ny表示尼龙,AD表示热塑性树脂层,DL表示由干式层压法形成的粘接剂层,ALM表示铝箔,CPP表示由无拉伸聚丙烯(CPP)所形成的热熔接性树脂层,PPa表示由马来酸酐改性聚丙烯形成的粘接层,PP表示由聚丙烯形成的热熔接性树脂层,PP系表示由聚丙烯系树脂形成的粘接层。
<熔融峰温度的测定>
在实施例和比较例中,对作为基材层的各双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜层,分别利用差示扫描量热计(DSC,T.A.Instrument制的差示扫描量热计Q200)测定两次熔融峰温度。具体而言,按照JIS K7121:2012(塑料的转变温度测定方法(JIS K7121:1987的补充1))的步骤,利用差示扫描量热法(DSC),将双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜层在0℃保持10分钟后,以10℃/分钟的升温速度从0℃升温到290℃,测定第一次的熔融峰温度P(℃)后,在290℃保持10分钟。然后,以10℃/分钟的降温速度从290℃降温到0℃并保持10分钟。进而,以10℃/分钟的升温速度从0℃升温到290℃,测定第二次的熔融峰温度Q(℃)。需要说明的是,氮气的流量设为50ml/分钟。通过以上的步骤,算出第一次所测定的熔融峰温度P(℃)与第二次所测定的熔融峰温度Q(℃)之差(熔融峰温度P-熔融峰温度Q)。其中,小数点以下四舍五入。另外,将最大的峰作为熔融峰。将结果表示于表2。
实施例1、2和比较例2的各双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜层的熔融峰温度分别是将各电池用包装材料的双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜与铝箔之间使用盐酸剥离,将双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜层的表面充分水洗,并在室温干燥后,进行测定。另外,实施例3、比较例1、3的各双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜层的熔融峰温度分别是将各电池用包装材料的双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜与双轴拉伸尼龙膜之间使用盐酸剥离,将双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜层的表面充分水洗,并在室温干燥后进行测定。
<双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜表面的算术平均粗糙度Ra的测定>
参照JIS B 0601-2001中规定的方法,对构成上述得到的各电池用包装材料的最外表面的双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(聚酯膜层)的与阻隔层相反侧的表面,测定算术平均粗糙度Ra。作为算术平均粗糙度Ra的测定装置,使用Zygo公司制的白光干涉仪NewView7300,以测定面积0.22mm见方(物镜50倍、变焦透镜1倍)、有斜率补正(Cylinder)的条件进行测定。该算术平均粗糙度Ra以电池用包装材料的状态测定。需要说明的是,在测定时,没有进行擦拭双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的表面等的操作。将结果表示于表2。
<因成型所造成的翘曲的评价>
将上述得到的电池用包装材料裁断,制作TD(Transverse Direction:横向)150mm×MD(Machine Direction:纵向)90mm的短带片,将其作为测试样品。使用包括31.6mm×54.5mm的矩形的阳模(表面的由JIS B 0659-1:2002附录1(参考)比较用表面粗糙度标准片的表2中规定的最大高度粗糙度(Rz的读取值)为1.6μm。角R2.0mm,棱线R1.0mm)和与该阳模的间隙为0.3mm的阴模(表面的由JIS B 0659-1:2002附录1(参考)比较用表面粗糙度标准片的表2中规定的最大高度粗糙度(Rz的读取值)为3.2μm。角R2.0mm,棱线R1.0mm)的模具,以热熔接性树脂层侧位于阳模侧的方式在阴模上载置上述测试样品,以成为31.6mm(MD)×54.5mm(TD)、成型深度6mm的方式以0.1MPa的按压力(面压)按压该测试样品,进行冷轧成型(深入1次成型)。进行了成型的位置的详细情况如图8所示。如图8所示,在矩形的成型部M与电池用包装材料10的端部P的最短距离d=70.5mm的位置进行成型。成型部M表示由模具形成凹部的位置。然后,将成型后的电池用包装材料10如图9所示那样放在水平面20,将从水平面20到端部P的垂直方向y的距离的最大值t作为翘曲部分的最大高度。因成型所造成的翘曲的评价基准如下所述。将结果表示于表2。
A:t=0mm以上且低于10mm,翘曲小。
B:t=10mm以上且低于15mm,翘曲略大。
C:t=15mm以上且低于20mm,翘曲大。
D:t=20mm以上,翘曲非常大。
[表2]
由表2所示的结果可知,在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的电池用包装材料中,基材层至少具有聚酯膜层,进而可知通过差示扫描量热法测定两次聚酯膜层的熔融峰温度的情况下,第一次升温时所测定的熔融峰温度P(℃)与第二次升温时所测定的熔融峰温度Q(℃)之差大于5℃的实施例1~3中,电池用包装材料因成型所造成的翘曲被合适地抑制。在上述的因成型所造成的翘曲的评价中,当t为10mm以上时,生产效率有可能降低。
符号说明
1 基材层
11 聚酯膜层
11a 聚酯膜层的最外层侧的表面(最外表面)
12 聚酰胺膜层
13 粘接剂层
2 粘接剂层
3 阻隔层
4 热熔接性树脂层
5 粘接层
6 表面包覆层
10 电池用包装材料

Claims (6)

1.一种电池用包装材料,其特征在于:
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,
所述基材层至少具有聚酯膜层,
在通过差示扫描量热法测定两次所述聚酯膜层的熔融峰温度的情况下,第一次升温时所测定的熔融峰温度P(℃)与第二次升温时所测定的熔融峰温度Q(℃)之差大于5℃。
2.如权利要求1所述的电池用包装材料,其特征在于:
所述阻隔层与所述热熔接性树脂层之间具有粘接层,所述粘接层的厚度为10μm以上。
3.如权利要求1或2所述的电池用包装材料,其特征在于:
参照JIS B 0601-2001所规定的方法,对所述聚酯膜层的与所述阻隔层相反侧的表面测定得到的算术平均粗糙度Ra为10nm以上。
4.一种电池,其特征在于:
至少具有正极、负极和电解质的电池元件被收纳在由权利要求1~3中任一项所述的电池用包装材料形成的包装体中。
5.一种电池用包装材料的制造方法,其特征在于:
包括至少依次叠层基材层、阻隔层和热熔接性树脂层而得到叠层体的工序,
作为所述基材层,使用至少具有聚酯膜层、且在通过差示扫描量热法测定两次所述聚酯膜层的熔融峰温度的情况下,第一次升温时所测定的熔融峰温度P(℃)与第二次升温时所测定的熔融峰温度Q(℃)之差大于5℃的基材层。
6.一种聚酯膜,其为在电池用包装材料的基材层中使用的聚酯膜,其特征在于:
在通过差示扫描量热法测定两次所述聚酯膜的熔融峰温度的情况下,第一次升温时所测定的熔融峰温度P(℃)与第二次升温时所测定的熔融峰温度Q(℃)之差大于5℃。
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