CN212625804U - 蓄电装置用外包装材料、外包装壳体及蓄电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及蓄电装置用外包装材料、外包装壳体及蓄电装置。本实用新型提供能够使得用外包装材料对装置主体部进行外包装而成的蓄电装置固定于外壳等的蓄电装置用外包装材料。构成为包含作为外侧层的耐热性树脂层(2)、作为内侧层的热熔接性树脂层(3)、和配置于这两层之间的金属箔层(4)，在前述耐热性树脂层(2)的外表面的至少一部分层叠有热粘接性树脂层(8)。

Description

蓄电装置用外包装材料、外包装壳体及蓄电装置

技术领域

本实用新型涉及用于智能手机、平板电脑、数码相机等移动设备中的电池、电容(condenser)、用于混合动力汽车、电动汽车、风力发电、太阳能发电、夜间电力的蓄电用途的电池、电容等蓄电装置用途的外包装材料及由该外包装材料进行了外包装的蓄电装置。

背景技术

锂离子二次电池例如作为笔记本电脑、摄像机、手机等的电源而广泛地使用。作为该锂离子二次电池，使用将电池主体部(包含正极、负极及电解质的主体部)的周围用外包装材料包围而成的构成的电池。作为这样的外包装材料，例如，将由拉伸聚酰胺系树脂形成的外侧层、由铝箔等形成的金属箔层、由热熔接性树脂形成的内侧层依次层叠而成的构成是已知的(参见专利文献1)。

并且，电池的构成为电池主体部被一对外包装材料夹持，前述一对外包装材料各自的内侧层的周缘部彼此被热熔接接合(热封)从而封固。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-93482号公报

实用新型内容

实用新型要解决的课题

但是，虽然这样的层压型的电池收纳于电路内、装置内的空间部，但仅仅是被收纳，电池并未被固定，因此在使用收纳有电池的装置时等，电池发生移动,电路、电池本身可能破损。

本实用新型是鉴于上述技术背景而作出的，目的在于提供能够使得用外包装材料对装置主体部进行外包装而成的蓄电装置固定于外壳等的蓄电装置用外包装材料及蓄电装置。

根据以下的优选实施方式，本实用新型的其他目的及优点将是明确的。

用于解决课题的手段

为了实现前述目的，本实用新型提供以下的手段。

[1]蓄电装置用外包装材料，其特征在于，包含作为外侧层的耐热性树脂层、作为内侧层的热熔接性树脂层、和配置于这两层之间的金属箔层，

在前述耐热性树脂层的外表面的至少一部分层叠有热粘接性树脂层。

[2]如前项1所述的蓄电装置用外包装材料，其中，构成前述热粘接性树脂层的热粘接性树脂为含有主剂、和作为固化剂的封端异氰酸酯的2液固化型热粘接性树脂。

[3]如前项2所述的蓄电装置用外包装材料，其中，前述2液固化型热粘接性树脂含有解离催化剂。

[4]如前项2或3所述的蓄电装置用外包装材料，其中，前述主剂为具有羟基的树脂。

[5]如前项2～4中任一项所述的蓄电装置用外包装材料，其中，前述封端异氰酸酯的封端剂于低于220℃的温度解离80％以上。

[6]蓄电装置用外包装壳体，其是由前项1～5中任一项所述的外包装材料的成型体形成的。

[7]蓄电装置，其特征在于，具备：

蓄电装置主体部；和

由前项1～5中任一项所述的外包装材料及/或前项6所述的外包装壳体形成的外包装部件，

前述蓄电装置主体部被前述外包装部件进行外包装。

实用新型的效果

[1]的实用新型中，由于构成为在耐热性树脂层的外表面的至少一部分层叠有热粘接性树脂层，因此利用热粘接性树脂层将蓄电装置粘接于外壳、电路、装置等，能够将蓄电装置固定于外壳、电路、装置等，因此在使用时等，电池不会在外壳内移动，能够防止电池、电路等的破损。

[2]的实用新型中，能够提高热粘接性树脂层的粘接力。

[3]的实用新型中，能够使热粘接性树脂层的热粘接时的反应性提高，能够提高粘接力。

[4]的实用新型中，能够进一步提高热粘接性树脂层的粘接力。

[5]的实用新型中，能够在不对外包装材料的耐热性树脂层(外侧层)造成不良影响的情况下将蓄电装置固定于外壳等。

[6]的实用新型中，由于构成为在外包装壳体的耐热性树脂层的外表面的至少一部分层叠有热粘接性树脂层，因此利用热粘接性树脂层将蓄电装置粘接于外壳、电路、装置等，能够将蓄电装置固定于外壳、电路、装置等，因此在使用时等，电池不会在外壳内移动，能够防止电池、电路等的破损。

[7]的实用新型中，由于构成为在外包装材料及/或外包装壳体的耐热性树脂层的外表面的至少一部分层叠有热粘接性树脂层，因此利用热粘接性树脂层将蓄电装置粘接于外壳、电路、装置等，能够将蓄电装置固定于外壳、电路、装置等，因此在使用时等，电池不会在外壳内移动，能够防止电池、电路等的破损。

附图说明

图1为示出本实用新型涉及的蓄电装置用外包装材料的一个实施方式的截面图。

图2为示出粘接固定于外壳内的状态的本实用新型的蓄电装置的截面图。

图3为以热封前的分离状态示出构成图2的蓄电装置的外包装材料(其为平面状)、蓄电装置主体部及外包装壳体(成型为立体形状的成型体)的立体图。

图4为模拟电池的制作方法的说明图(示出外包装用成型品的立体图)。

附图标记说明

1…蓄电装置用外包装材料

2…耐热性树脂层(外侧层)

3…热熔接性树脂层(内侧层)

4…金属箔层

8…热粘接性树脂层

15…外包装部件

30…蓄电装置

31…蓄电装置主体部

具体实施方式

图1中示出本实用新型涉及的蓄电装置用外包装材料1的一个实施方式。该外包装材料1作为锂离子二次电池等的电池用外包装材料使用。前述外包装材料1可以不实施成型而直接作为外包装材料1使用(参见图3)，也可以供于例如深拉深成型、鼓凸成型等成型而作为成型壳体10使用(参见图3)。

前述蓄电装置用外包装材料1构成为，在金属箔层4的一面(上表面)介由外侧粘接剂层(第1粘接剂层)5而层叠一体化有耐热性树脂层(外侧层)2，并且在前述金属箔层4的另一面(下表面)介由内侧粘接剂层(第2粘接剂层)6而层叠一体化有热熔接性树脂层 (内侧层)3，在前述耐热性树脂层(外侧层)2的外表面的至少一部分层叠有热粘接性树脂层8(参见图1)。

本实用新型中，前述外侧层2由耐热性树脂层形成。作为构成前述耐热性树脂层2的耐热性树脂，使用在对外包装材料1进行热封时的热封温度不熔融的耐热性树脂。作为前述耐热性树脂，优选使用具有比构成热熔接性树脂层3的热熔接性树脂的熔点高10℃以上的熔点的耐热性树脂，尤其优选使用具有比热熔接性树脂的熔点高20℃以上的熔点的耐热性树脂。

前述耐热性树脂层(外侧层)2是主要起到确保作为外包装材料 1的良好成型性的作用的部件，即其为主要起到防止成型时铝箔因缩颈而发生断裂的作用的部件。

作为前述耐热性树脂层(外侧层)2，没有特别限定，例如，可举出拉伸尼龙膜等拉伸聚酰胺膜、拉伸聚酯膜等。其中，作为前述耐热性树脂层2，尤其优选使用：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，且它们的热水收缩率均为1.5％～12％。另外，作为前述耐热性树脂层2，优选使用通过同时双轴拉伸法进行拉伸而得到的耐热性树脂双轴拉伸膜。作为前述尼龙，没有特别限定，例如，可举出尼龙6、尼龙6,6、尼龙MXD等。需要说明的是，前述耐热性树脂膜层2可以以单层(单一的拉伸膜)形成，或者也可以以包含例如拉伸聚酯膜/拉伸聚酰胺膜的多层(包含拉伸PET膜/拉伸尼龙膜的多层等)而形成。

前述耐热性树脂层2的厚度优选为5μm～50μm。通过将其设定为上述优选下限值以上，从而能够确保作为外包装材料的充分强度，并且，通过将其设定为上述优选上限值以下，从而能够减小鼓凸成型时、拉深成型时的应力，能够提高成型性。

前述耐热性树脂层2可以为由树脂膜形成的层，也可以为通过涂布树脂而形成的树脂涂层。作为形成前述树脂涂层的树脂，没有特别限定，例如，可举出氨基甲酸酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂等。

作为前述第2粘接剂层5，没有特别限定，例如，可举出2液固化型粘接剂(氨基甲酸酯系粘接剂等)、光固型粘接剂等。前述第2 粘接剂层(外侧粘接剂层)5的厚度优选为1μm～3μm。

本实用新型中，前述金属箔层4起到对外包装材料1赋予阻止氧、水分侵入的气体阻隔性的作用。作为前述金属箔层4，没有特别限定，例如，可举出铝箔、铜箔、SUS箔、镍箔、钛箔等，通常使用铝箔。此外，也可以使用覆箔、金属镀箔。前述金属箔层4的厚度优选为 20μm～100μm。通过使其为20μm以上，在制造金属箔时能够防止轧制时产生针孔，并且，通过使其为100μm以下，能够减少鼓凸成型、拉深成型等成型时的应力，能够提高成型性。

对于前述金属箔层4而言，优选至少在内侧面(内侧粘接剂层6 侧的面)实施化学转化处理。通过实施这样的化学转化处理，能够充分地防止因内容物(电池的电解液等)而导致的金属箔表面的腐蚀。例如通过进行以下这样的处理而对金属箔实施化学转化处理。即，例如，在进行了脱脂处理的金属箔的表面涂布下述1)～3)中任一项的水溶液后进行干燥，由此实施化学转化处理。

1)包含

磷酸、

铬酸、和

选自由氟化物的金属盐及氟化物的非金属盐组成的组中的至少一种化合物的混合物的水溶液

2)包含

磷酸、

选自由丙烯酸系树脂、壳聚糖衍生物树脂及酚醛系树脂组成的组中的至少一种树脂、和

选自由铬酸及铬(III)盐组成的组中的至少一种化合物

的混合物的水溶液

3)包含

磷酸、

选自由丙烯酸系树脂、壳聚糖衍生物树脂及酚醛系树脂组成的组中的至少一种树脂、

选自由铬酸及铬(III)盐组成的组中的至少一种化合物、和

选自由氟化物的金属盐及氟化物的非金属盐组成的组中的至少一种化合物

的混合物的水溶液。

前述化学转化被膜以铬附着量(每一面)计优选为0.1mg/m²～ 50mg/m²，尤其优选为2mg/m²～20mg/m²。

前述热熔接性树脂层(内侧层)3使得针对在锂离子二次电池等中使用的强腐蚀性的电解液等也具备优异的耐化学药品性，并且起到对外包装材料赋予热封性的作用。

作为构成前述热熔接性树脂层3的树脂，没有特别限定，例如，可举出聚乙烯、聚丙烯、离子交联聚合物、乙烯丙烯酸乙酯(EEA)、乙烯丙烯酸甲酯(EAA)、乙烯甲基丙烯酸甲酯树脂(EMMA)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚树脂(EVA)、马来酸酐改性聚丙烯、马来酸酐改性聚乙烯等。

前述热熔接性树脂层3的厚度优选设定为15μm～100μm。通过使其为15μm以上，从而能够确保充分的热封强度，并且，通过设定为100μm以下，从而有助于薄膜化、轻质化。其中，前述热熔接性树脂层3的厚度更优选设定为10μm～80μm。前述热熔接性树脂层3 优选由热熔接性树脂未拉伸膜层形成，前述热熔接性树脂层3可以为单层，也可以为多层。

作为前述第1粘接剂层6，没有特别限定，例如，可举出热固型丙烯酸粘接剂、热固型酸改性聚丙烯粘接剂、热固型聚氨酯粘接剂等。前述第1粘接剂层(内侧粘接剂层)6的厚度优选为1μm～5μm。

本实用新型中，前述热粘接性树脂层8为通过加热而呈现粘接性的树脂。将热熔接性树脂的熔点设为“T1”、热粘接性树脂的熔点设为“T2”时，优选T1≤T2的关系成立。

作为构成前述热粘接性树脂层8的热粘接性树脂，没有特别限定，优选使用含有主剂和作为固化剂的封端异氰酸酯的2液固化型热粘接性树脂。例如，利用凹版辊法等方法，将包含主剂、封端异氰酸酯、解离催化剂和溶剂的液体涂布于前述耐热性树脂层2的表面(外表面)，并进行干燥，由此形成热粘接性树脂层8。前述热粘接性树脂层8的形成量(固态成分)优选设定为1g/m²～10g/m²。

作为前述主剂，没有特别限定，例如，可举出羧酸改性烯烃树脂、羧酸酐改性烯烃树脂、多元醇(三羟甲基丙烷、甲基戊二醇等)、聚乙烯醇(PVA)系树脂、丙烯酸系树脂、季戊四醇、双酚、蒜糖醇、卫矛醇、肌醇、二季戊四醇、聚酯多元醇等。

前述封端异氰酸酯为通过用封端剂将反应性高的异氰酸酯基掩蔽从而使异氰酸酯基稳定化的化合物，通过加热处理，封端剂解离而使得异氰酸酯基再生，由此对具有活性氢等的化合物显示出高的反应性。

作为前述封端异氰酸酯，没有特别限定，例如，可举出在异氰酸酯化合物末端的异氰酸酯基上掩蔽有封端剂而成的化合物等。作为前述异氰酸酯化合物，可举出有机二异氰酸酯、聚合型的多异氰酸酯、有机二异氰酸酯与含有活性氢基团的化合物反应而得到的异氰酸酯基末端聚合物、异氰脲酸酯改性体等。

作为前述封端剂，没有特别限定，例如，可举出羟基末端聚酯树脂、碳酸氢铵、醇类、酚类、ε-己内酰胺、芳香族胺、肟、MEKO(甲基乙基酮肟)等。前述封端异氰酸酯的封端剂优选于低于220℃的温度解离80％以上，此时，能够在不对外包装材料的耐热性树脂层(外侧层)2造成不良影响的情况下将蓄电装置固定于外壳等。

优选添加前述解离催化剂，由此能够提高热粘接性树脂的反应性。作为前述解离催化剂，没有特别限定，例如，可举出二月桂酸二辛基锡、二月桂酸二丁基锡等。

作为前述溶剂，没有特别限定，例如，可举出甲苯、甲基环己烷、乙酸丁酯等。

前述热粘接性树脂中可以添加防粘连剂、蜡、增滑剂(润滑剂) 等添加剂。

前述热粘接性树脂层8优选在外包装材料中的耐热性树脂层2的整个外表面形成，但并不特别限定于这样的形态，例如，也可以为能够粘接固定于蓄电装置的外壳等的一部分。

通过对本实用新型的蓄电装置用外包装材料1进行成型(深拉深成型、鼓凸成型等)，从而能够得到外包装壳体(电池壳体等)14(参见图2、3)。需要说明的是，本实用新型的外包装材料1也可以不供于成型而直接使用(参见图2、3)。

在图2中示出使用图1的蓄电装置用外包装材料1构成的蓄电装置30的一个实施方式。该蓄电装置30为锂离子二次电池。在本实施方式中，如图2、3所示，利用将外包装材料1成型得到的外包装壳体14和平面状的外包装材料1，构成了外包装部件15。由此，在将本实用新型的外包装材料1成型得到的外包装壳体14的收纳凹部内，配置有近似长方体形状的蓄电装置主体部(电化学元件等)31，在该蓄电装置主体部31上，本实用新型的外包装材料1不经成型而以其热粘接性树脂层8侧作为外侧(上侧)进行配置，该平面状外包装材料1的热熔接性树脂层3的周缘部与前述外包装壳体14的凸缘部(封固用周缘部)29的热熔接性树脂层3通过热封而进行密封接合得以封固，由此构成本实用新型的蓄电装置30(参见图2、3)。需要说明的是，前述外包装壳体14的收纳凹部的底壁的外侧的表面成为热粘接性树脂层8(参见图3)。

然后，在形成蓄电装置30后，将其放入近似长方体形状的外壳 25内，通过进行加热来使热粘接性树脂层8的封端异氰酸酯的封端剂解离，异氰酸酯基得以再生，由此发生反应，热粘接性树脂层8粘接于外壳25的内表面。该蓄电装置30中，利用热粘接性树脂层8将蓄电装置30粘接于外壳25的内表面，能够将蓄电装置30固定于外壳 25(参见图2)，因此，即使对蓄电装置30施加外压(振动、冲击等)，蓄电装置30也不会在外壳内等移动，能够防止蓄电装置、电路等的破损。需要说明的是，图2中，在上下两侧设置有热粘接性树脂层8，但也可以构成为仅在任意一侧设置有热粘接性树脂层8。

图2中，39为前述外包装材料1的周缘部与前述外包装壳体14 的凸缘部(封固用周缘部)29接合(熔接)而形成的热封部。需要说明的是，前述蓄电装置30中，与蓄电装置主体部31连接的极耳的前端部被导出至外包装部件15的外部，但省略图示。

作为前述蓄电装置主体部31，没有特别限定，例如，可举出电池主体部、电容器主体部、电容主体部等。

需要说明的是，上述实施方式中，虽然外包装部件15为由将外包装材料1成型而得到的外包装壳体14、和平面状的外包装材料1 形成的构成(参见图2、3)，但并不特别限于这样的组合，例如，外包装部件15可以是由一对平面状的外包装材料1形成的构成，或者也可以是由一对外包装壳体14形成的构成。

实施例

接着，对本实用新型的具体实施例进行说明，但本实用新型并不特别限定于这些实施例。

＜实施例1＞

在厚度35μm的铝箔4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，然后于180℃进行干燥，形成化学转化被膜。该化学转化被膜的铬附着量为每一面 10mg/m²。

接着，在完成前述化学转化处理的铝箔4的一面，介由2液固化型的氨基甲酸酯系粘接剂(厚度2μm)5，干式层压(贴合)厚度15μm 的双轴拉伸尼龙膜(外侧层)2。

接着，在前述干式层压后的铝箔4的另一面，介由2液固化型烯烃系粘接剂(厚度2μm)6，贴合厚度30μm的未拉伸聚丙烯膜(内侧层)3，然后夹入橡胶夹持辊和已加热至100℃的层压辊之间，进行压接。

接着，在双轴拉伸尼龙膜(外侧层)2的表面(外表面)，以2g/m²涂布将三羟甲基乙烷20质量份、封端异氰酸酯5质量份、芥酸酰胺 (润滑剂)0.1质量份、聚乙烯蜡(蜡)0.4质量份、二氧化硅(防粘连剂)0.5质量份、甲苯40质量份、甲基环己烷34质量份配合而成的热粘接性树脂，然后，在110℃的干燥炉内进行60秒干燥。

在确认前述热粘接性树脂涂布面没有粘合性后，于40℃环境下进行20天热熟化处理，由此得到图1所示的蓄电装置用外包装材料1。

需要说明的是，上述封端异氰酸酯的内容物为

·六亚甲基二异氰酸酯

·封端剂：ε-己内酰胺

·解离催化剂：二月桂酸二丁基锡

·溶剂：乙酸丁酯。

针对以上述方式得到的蓄电装置用外包装材料，利用下述方法来进行粘接固定性的评价。

＜模拟电池的制作＞

从各蓄电装置用外包装材料切出成型用基片(80mm×160mm)，使用深拉深成型模具、修整模具对该成型用基片进行成型等，得到宽度40mm×长度120mm的外包装用成型品(成型凹部：短边30mm×长边55mm×深度4mm)(参见图4)。在该外包装用成型品的平面状的部分(图4中右半部分)的下表面形成热粘接性树脂层8，在前述成型凹部的底壁的下表面也形成热粘接性树脂层8(参见图4)。接着，将用厚度20μm的铝箔被覆聚乙烯制树脂块的表面而成的模拟裸装单元(宽度29mm×长度50mm×厚度4mm)收纳于前述成型凹部内之后，将外包装用成型品在其长度方向的中心位置进行凹折，由此使平面状的部分与成型凹部的上表面叠合，然后，对经叠合的三方的周缘凸缘部(宽度5mm)进行加热而热封(使热熔接性树脂层3彼此熔接而封固)，得到模拟电池30A。需要说明的是，使用表面经Teflon (注册商标)膜保护的热封棒来进行热封。

接着，以在厚度1mm的铝板上载置有上述模拟电池30A的状态，在已加热至190℃的加热器上载置180秒，然后取出，于常温静置 10分钟。接着，上下翻转，抓住铝板将其提起，结果模拟电池30A 未下落(模拟电池固定于铝板)。如此，通过进行190℃×180秒的热处理，使封端剂解离，使得外包装材料的热粘接性树脂层粘接于铝板，从而能够将模拟电池固定于铝板(相当于“外壳等”)。

本申请主张于2019年4月26日提出申请的日本专利申请特愿 2019-084879号的优先权，其公开内容直接构成本申请的一部分。

此处使用的术语及表达是为了进行说明而使用的，并不用于进行限定性解释，此处示出且叙述的特征事项的所有均等物均不排除在外，应当认识到，本实用新型所请求保护的范围内的各种变形也是容许的。

产业上的可利用性

作为具体例，本实用新型涉及的蓄电装置用外包装材料例如用作

·锂二次电池(锂离子电池、锂聚合物电池等)等蓄电装置

·锂离子电容

·双电层电容器

等各种蓄电装置的外包装材料。另外，除上述示例的蓄电装置外，本实用新型涉及的蓄电装置还包括全固态电池。

Claims (8)

1.蓄电装置用外包装材料，其特征在于，包含作为外侧层的耐热性树脂层、作为内侧层的热熔接性树脂层、和配置于这两层之间的金属箔层，

在所述耐热性树脂层的外表面的至少一部分层叠有热粘接性树脂层。

2.如权利要求1所述的蓄电装置用外包装材料，其中，构成所述热粘接性树脂层的热粘接性树脂为含有主剂、和作为固化剂的封端异氰酸酯的2液固化型热粘接性树脂。

3.如权利要求2所述的蓄电装置用外包装材料，其中，所述2液固化型热粘接性树脂含有解离催化剂。

4.如权利要求2所述的蓄电装置用外包装材料，其中，所述主剂为具有羟基的树脂。

5.如权利要求3所述的蓄电装置用外包装材料，其中，所述主剂为具有羟基的树脂。

6.如权利要求2～5中任一项所述的蓄电装置用外包装材料，其中，所述封端异氰酸酯的封端剂于低于220℃的温度解离80％以上。

7.蓄电装置用外包装壳体，其是由权利要求1～6中任一项所述的外包装材料的成型体形成的。

8.蓄电装置，其特征在于，具备：

蓄电装置主体部；和

由权利要求1～6中任一项所述的外包装材料及/或权利要求6所述的外包装壳体形成的外包装部件，

所述蓄电装置主体部被所述外包装部件进行外包装。

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