DE102023203515A1

DE102023203515A1 - Batterieverpackungsmaterial

Info

Publication number: DE102023203515A1
Application number: DE102023203515.4A
Authority: DE
Inventors: Keitaro KAWAKITA
Original assignee: Resonac Packaging Corp
Current assignee: Resonac Packaging Corp
Priority date: 2022-04-18
Filing date: 2023-04-18
Publication date: 2023-10-19
Also published as: KR20230149240A; US20230331973A1

Abstract

Ein Batterieverpackungsmaterial enthält eine Substratschicht 13, eine wärmeschmelzbare Harzschicht 15, eine Sperrschicht 11, die zwischen der Substratschicht 13 und der wärmeschmelzbaren Harzschicht 15 angeordnet ist und eine Substratschutzschicht 20a als äußerste Schicht, die auf einer Außenseite der Substratschicht 13 angeordnet ist. Die Substratschutzschicht enthält ein Bindemittelharz 21, weiche Harzfeinpartikel mit einer Glasübergangstemperatur Tg von weniger als 30°C, harte Harzfeinpartikel mit einer Glasübergangstemperatur Tg von 30°C oder höher und anorganische Feinpartikel als feste Feinpartikel, und ein Gesamtgehaltsanteil der festen Feinpartikel in der Substratschutzschicht beträgt 30 Massen-% bis 50 Massen-%.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verpackungsmaterial für eine Energiespeichervorrichtung, wie z.B. eine Batterie und einen Kondensator, die für ein mobiles Gerät, wie z.B. ein Smartphone oder einen Tablet-Computer, verwendet werden, oder für eine Batterie oder einen Kondensator, die zur Speicherung von elektrischer Energie für ein Elektrofahrzeug, zur Windenergieerzeugung, zur Solarstromerzeugung und zur Nachtstromerzeugung verwendet werden.
Stand der Technik
Wenn in einem Herstellungsprozess einer Batterie eine Oberfläche eines Verpackungsmaterials beschädigt wird, wird das Erscheinungsbild des Produkts beeinträchtigt. Um das Auftreten eines schlechten Erscheinungsbildes während des Herstellungsprozesses zu verhindern, wird ein Verfahren angewandt, bei dem ein Schutzband auf das Verpackungsmaterial geklebt wird, und das Schutzband nach Vollendung der Herstellung wieder abgelöst wird. Obwohl das Schutzband Hafteigenschaften haben muss, um zu verhindern, dass das Schutzband während des Herstellungsprozesses abgelöst wird, kann der Klebstoff, wenn das Schutzband fest aufgeklebt ist, nach dem Ablösen auf dem Verpackungsmaterial verbleiben. Ferner kann bei einem Verpackungsmaterial, bei dem eine Farbschicht, die Ruß enthält, auf die Oberfläche des Verpackungsmaterials laminiert ist, die Farbschicht zusammen mit dem Schutzband abgelöst werden.
Im Hinblick auf ein solches Problem des Schutzbandes wurden die Klebstoffrückstände nach dem Ablösen der Schutzschicht üblicherweise durch die Haftkraft des Schutzbandes adressiert (siehe Patentdokument 1). Ferner wurde eine Technik zur Verstärkung einer Farbschicht vorgeschlagen, um das Ablösen der Farbschicht zu verhindern (siehe Patentdokument 2).
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2020-155364
Patentdokument 2: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2006-206805

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Problem der Erfindung
Die in Patentdokument 1 offenbarte Technik ist jedoch keine Maßnahme zur Vermeidung von Klebstoffrückständen auf dem Verpackungsmaterial. Ferner löst die in Patentdokument 2 offenbarte Technik nicht das Problem der Klebstoffrückstände für ein Verpackungsmaterial, bei dem die äußerste Schicht keine Farbschicht ist, die Ruß enthält.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden im Hinblick auf die oben beschriebenen und/oder andere Probleme des Standes der Technik entwickelt. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verbessern die bestehenden Verfahren und/oder Vorrichtungen erheblich.
Lösung des Problems
Im Hinblick auf den oben beschriebenen Stand der Technik zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, die gegensätzlichen Eigenschaften der Verhinderung des versehentlichen Ablösens eines Schutzbandes und der Möglichkeit des Ablösens, ohne dass Klebstoffe des Schutzbandes auf einer Oberfläche eines Batterieverpackungsmaterials zurückbleiben, und der Verhinderung einer Beeinträchtigung des Erscheinungsbildes aufgrund von Klebstoffrückständen des Schutzbandes zu ermöglichen.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus den folgenden bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich.
Das heißt, die vorliegende Erfindung hat die in den folgenden Gegenständen [1] bis [11] beschriebene Ausgestaltung.

[1] Batterieverpackungsmaterial, umfassend:
- eine Substratschicht;
- eine wärmeschmelzbare Harzschicht;
- eine Sperrschicht, die zwischen der Substratschicht und der wärmeschmelzbaren Harzschicht angeordnet ist; und
- eine Substratschutzschicht als äußerste Schicht, die auf einer Außenseite der Substratschicht angeordnet ist,
- worin die Substratschutzschicht ein Bindemittelharz, weiche Harzfeinpartikel mit einer Glasübergangstemperatur Tg von weniger als 30°C, harte Harzfeinpartikel mit einer Glasübergangstemperatur Tg von 30°C oder höher, und anorganische Feinpartikel als feste Feinpartikel enthält, und
- worin ein Gesamtgehaltsanteil der festen Feinpartikel in der Substratschutzschicht 30 Massen-% bis 50 Massen-% beträgt.
[2] Batterieverpackungsmaterial gemäß dem oben beschriebenen Gegenstand [1], worin die weichen Harzfeinpartikel einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 5 um bis 20 um aufweisen, die harten Harzfeinpartikel einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 1 um bis 15 um aufweisen, und die anorganischen Feinpartikel einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 1 um bis 10 um aufweisen.
[3] Batterieverpackungsmaterial gemäß dem oben beschriebenen Gegenstand [1] oder [2], worin in der Substratschutzschicht ein Gehaltsanteil der weichen Harzfeinpartikel 1 Massen-% bis 10 Massen-%, ein Gehaltsanteil der harten Harzfeinpartikel 1 Massen-% bis 20 Massen-% und ein Gehaltsanteil der anorganischen Feinpartikel 20 Massen-% bis 40 Massen-% beträgt.
[4] Batterieverpackungsmaterial gemäß einem der oben beschriebenen Gegenstände [1] bis [3], worin die weichen Harzfeinpartikel mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenwachs, Polypropylenwachs, Polyethylenharzkügelchen und Urethanharzkügelchen sind.
[5] Batterieverpackungsmaterial gemäß einem der oben beschriebenen Gegenstände [1] bis [4], worin die harten Harzfeinpartikel mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polytetrafluorethylenwachs, Acrylharzkügelchen, Polystyrolharzkügelchen und Fluorharzkügelchen sind.
[6] Batterieverpackungsmaterial gemäß einem der oben beschriebenen Gegenstände [1] bis [5], worin die anorganischen Feinpartikel mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Kaolin, Calciumoxid, Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Bariumsulfat und Calciumsilicat sind.
[7] Batterieverpackungsmaterial gemäß einem der oben beschriebenen Gegenstände [1] bis [6], worin das Bindemittelharz der Substratschutzschicht mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Acryl-basierten Harz, einem Urethan-basierten Harz, einem Polyolefin-basierten Harz, einem Phenoxy-basierten Harz, einem Polyester-basierten Harz und einem Tetrafluorolefin-basierten Harz ist.
[8] Batterieverpackungsmaterial gemäß einem der oben beschriebenen Gegenstände [1] bis [7], worin mindestens eine der Substratschutzschicht und der Substratschicht ein Färbemittel enthält.
[9] Batterieverpackungsmaterial gemäß einem der oben beschriebenen Gegenstände [1] bis [7], worin die Sperrschicht und die Substratschicht über eine Haftschicht laminiert sind, und mindestens eine der Substratschutzschicht, der Substratschicht und der Haftschicht ein Färbemittel enthält.
[10] Batterieverpackungsmaterial gemäß einem der oben beschriebenen Gegenstände [1] bis [7], ferner umfassend:
- eine Farbschicht, die mindestens zwischen der Substratschutzschicht und der Substratschicht oder zwischen der Substratschicht und der Sperrschicht angeordnet ist.
[11] Batterieverpackungsmaterial gemäß einem der oben beschriebenen Gegenstände [1] bis [7], worin die Sperrschicht und die Substratschicht über eine Haftschicht laminiert sind, und worin eine Farbschicht mindestens zwischen der Substratschutzschicht und der Substratschicht, zwischen der Substratschicht und der Haftschicht oder zwischen der Haftschicht und der Sperrschicht angeordnet ist.

Effekte der Erfindung
In dem Batterieverpackungsmaterial gemäß dem oben beschriebenen Gegenstand [1] enthält die Substratschutzschicht ein Bindemittelharz, weiche Harzfeinpartikel und harte Harzfeinpartikel mit unterschiedlicher Härte, sowie anorganische Feinpartikel. Daher beinhaltet die Oberfläche einen Bereich, in dem das Bindemittelharz vorliegt, und einen Bereich, in dem die festen Feinpartikel mit drei unterschiedlichen Härten vorliegen. Der Bereich, in dem das Bindemittelharz vorliegt, kann leicht mit dem Klebstoff des Schutzbandes kontaktiert werden, die Haftkraft ist stark, und der Bereich, in dem die festen Feinpartikel vorliegen, kann nur schwer mit dem Klebstoff kontaktiert werden, und die Haftkraft ist schwach. Da es außerdem drei Arten von festen Feinpartikeln gibt, die sich in ihrer Härte unterscheiden, variiert die Stärke der Haftkraft in Abhängigkeit von den festen Feinpartikeln.
Da ferner der Gesamtgehaltsanteil der festen Feinpartikel auf 30 bis 50 Massen-% festgelegt ist, ist die Fläche des Bereichs mit starker Haftkraft und die Fläche des Bereichs mit schwacher Haftkraft ausgeglichen. Daher kann das Schutzband nach der Verwendung leicht abgelöst werden, während eine ausreichende Haftkraft beibehalten wird, wenn dies erforderlich ist, und es ist weniger wahrscheinlich, dass Klebstoffrückstände nach dem Ablösen auftreten.
Wenn das Batterieverpackungsmaterial während des Aushärtens im Herstellungsprozess der Batterie erhitzt und gepresst (oder komprimiert) wird, werden die weichen Harzfeinpartikel und die harten Harzfeinpartikel ferner entsprechend ihrer Glasübergangstemperatur Tg erweicht und flach verformt, was zu einer hohen Haftfähigkeit des Schutzbandes führt. Dadurch lässt sich das Schutzband nur schwer ablösen. Da die anorganischen Feinpartikel hingegen sehr hart sind und sich kaum verformen, behalten sie den Effekt des leichten Ablösens bei und verhindern eine signifikante Verformung der weichen Harzfeinpartikel und der harten Harzfeinpartikel, und sie verhindern, dass die weichen Harzfeinpartikel und die harten Harzfeinpartikel im Bindemittelharz eingeschlossen werden. Durch die Verwendung von drei Arten von festen Feinpartikeln mit unterschiedlicher Härte ist es möglich, einen Anstieg der Haftkraft aufgrund von Hitze und Druck zu verhindern und die leichten Ablöseeigenschaften zu erhalten.
Da gemäß dem Batterieverpackungsmaterial gemäß dem oben beschriebenen Gegenstand [2] drei Arten von durchschnittlichen Partikeldurchmessern der festen Feinpartikel definiert sind, verschiebt sich der Zeitpunkt, zu dem der Klebstoff abgelöst wird, kohäsives Versagen des Klebstoffs tritt kaum auf, und Klebstoffrückstände treten kaum auf.
Da gemäß dem Batterieverpackungsmaterial gemäß dem oben beschriebenen Gegenstand [3] die Gehaltsraten der drei Arten von festen Feinpartikeln definiert sind und eine große Menge anorganischer Feinpartikel beigemischt ist, ist der Effekt der Verhinderung des Kontakts zwischen dem Klebstoff des Schutzbandes und dem Bindemittelharz zum Zeitpunkt des Erwärmens und Pressens (oder Komprimierens) groß, und das Auftreten von Klebstoffrückständen kann verhindert werden.
Da gemäß dem Batterieverpackungsmaterial gemäß dem oben beschriebenen Gegenstand [4] die ausgewählten weichen Harzfeinpartikel leicht verformt werden, indem sie zum Zeitpunkt des Erwärmens und Pressens (oder Komprimierens) erweicht werden, kann eine angemessene Ablösefestigkeit für den Klebstoff des Schutzbandes erreicht werden.
Da gemäß dem Batterieverpackungsmaterial gemäß dem oben beschriebenen Gegenstand [5] die ausgewählten harten Harzfeinpartikel durch einen Synergieeffekt zwischen der Temperatur und dem Druck zum Zeitpunkt des Erwärmens und Pressens (oder Komprimierens) geringfügig verformt werden, wird die Kontaktfläche des Schutzbandes mit dem Klebstoff geringfügig vergrößert, was zur Ablösefestigkeit beiträgt.
Da gemäß dem Batterieverpackungsmaterial gemäß dem oben beschriebenen Gegenstand [6] die ausgewählten anorganischen Feinpartikel bei Erwärmung und unter Druck weniger wahrscheinlich verformt werden, kann eine angemessene Ablösefestigkeit mit dem Klebstoff des Schutzbandes erzielt werden.
Da gemäß dem Batterieverpackungsmaterial gemäß dem oben beschriebenen Gegenstand [7] das ausgewählte Bindemittelharz und die Haftung des Schutzbandes eine gute Adhäsionseignung aufweisen, kann die Haftkraft zwischen dem Bereich, in dem das Bindemittelharz vorliegt, und dem Bereich, in dem die festen Feinpartikel vorliegen, differenziert werden.
Das Batterieverpackungsmaterial gemäß den oben beschriebenen Gegenständen [8], [9], [10] und [11] ist durch ein Färbemittel gefärbt. Dadurch wird die Sichtbarkeit des Bereichs der Klebstoffrückstände des Schutzbandes verbessert, und die Bestimmung der Klebstoffrückstände kann einfach durchgeführt werden. Darüber hinaus können auch Designeigenschaften vermittelt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Batterieverpackungsmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht eines Batterieverpackungsmaterials, auf das ein Schutzband aufgeklebt wird, wenn es erwärmt und gepresst wird.
3 ist eine Querschnittsansicht, die ein weiteres Beispiel eines Batterieverpackungsmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
1 zeigt eine Ausführungsform eines Batterieverpackungsmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung.
In der folgenden Beschreibung stellt eine Schicht, die mit dem gleichen Bezugszeichen versehen ist, die gleiche oder eine äquivalente Schicht dar, und daher wird auf eine doppelte Beschreibung davon verzichtet.
Es ist zu beachten, dass wenn in dieser Beschreibung die Position jeder Schicht, die das Batterieverpackungsmaterial bildet, mit Richtungen beschrieben wird, die Richtung zur Substratschutzschicht als Außenseite und die Richtung zur wärmeschmelzbaren Harzschicht als Innenseite bezeichnet wird.
[Ausführungsform des Batterieverpackungsmaterials]
Bei dem in 1 gezeigten Batterieverpackungsmaterial 1 ist eine Substratschicht 13 über eine erste Haftschicht 12 an eine Oberfläche einer Sperrschicht 11 gebunden, eine wärmeschmelzbare Harzschicht 15 ist über eine zweite Haftschicht 14 an die andere Oberfläche der Sperrschicht 11 gebunden, und eine Substratschutzschicht 20 ist auf die Substratschicht 13 laminiert.
(Verwendung eines Schutzbandes im Herstellungsprozess einer Batterie)
Ein Batteriegehäuse wird durch dreidimensionales Formen des Batterieverpackungsmaterials 1 hergestellt, um einen konvexen Bereich zu bilden, und die geformten Batterieverpackungsmaterialien 1 werden so angeordnet, dass die wärmeschmelzbaren Harzschichten 15 einander gegenüberliegen. Ein Batterieelement und ein Elektrolyt werden in das Gehäuse gefüllt, und der Rand des konvexen Bereichs wird heißversiegelt. Anschließend werden Aushärtung und Entgasung durchgeführt. Auf diese Weise wird eine Batterie hergestellt. In dem Prozess vom Formen des Batterieverpackungsmaterials 1 bis zum Entgasen wird zum Schutz des Batterieverpackungsmaterials 1 ein Schutzband an der Oberseite des konvexen Bereichs und des nicht heißgesiegelten Bereichs angebracht, und das Aushärten und Entgasen wird mit dem angebrachten Schutzband durchgeführt.
Die Aushärtung erfolgt durch Erwärmen auf 50°C bis 80°C und Halten des Zustands des Pressens (oder Komprimierens) in der Laminierungsrichtung bei 0,3 MPa bis 0,7 MPa für 1 Stunde bis 24 Stunden. 2 zeigt einen Zustand, in dem das Batterieverpackungsmaterial 1, an das das Schutzband 50 angebracht ist, erhitzt und gepresst wird. Das Schutzband 50 ist eine Schicht, die durch Auftragen eines Klebstoffs 52 auf eine Seite eines Substrats 51 gebildet wird.
Die ausgehärtete und entgaste Batterie wird mit abgelöstem Schutzband 50 ausgeliefert.
Daher muss die äußere Oberfläche des Batterieverpackungsmaterials 1 die gegensätzlichen Eigenschaften aufweisen, dass das angebrachte Schutzband 50 fest an der äußeren Oberfläche des Batterieverpackungsmaterials 1 angebracht sein muss, ohne versehentlich abgelöst zu werden, und dass, wenn das Schutzband 50 nicht mehr benötigt wird, das Schutzband 50 sauber abgelöst werden kann, ohne dass der Klebstoff 52 zurückbleibt und ohne die beklebte Oberfläche zu beschädigen.
(Substratschutzschicht)
Die Substratschutzschicht 20 ist eine Schicht, die der Oberfläche des Batterieverpackungsmaterials 1 eine ausgezeichnete Gleitfähigkeit verleiht, um die Formbarkeit zu verbessern, und um eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit, Lösungsmittelbeständigkeit und Abriebfestigkeit zu verleihen.
Die Substratschutzschicht 20 ist ein gehärteter Film aus Harzzusammensetzungen, die ein Bindemittelharz 21 und drei Arten von festen Feinpartikeln 22 enthalten, die später beschrieben werden. Einige der festen Feinpartikel 22 in dem gehärteten Film sind in dem Bindemittelharz 21 eingeschlossen, aber einige von ihnen ragen von der Oberfläche des Bindemittelharzes 21 nach außen und bilden Erhebungen 30. Daher bilden sich auf der Oberfläche der Substratschutzschicht 20 nicht nur ultrafeine Unebenheiten durch das Bindemittelharz 21, sondern auch große Unebenheiten durch die Erhebungen 30.
Da die Erhebungen 30 hoch aus der Oberfläche der Substratschutzschicht 20 herausragen, kommt der Klebstoff eines Schutzbande 50 mit dem oberen Bereich der Erhebungen 30 in Kontakt, aber kommt kaum mit den schrägen Bereichen um sie herum in Kontakt. Da andererseits die anderen Bereiche als die Erhebungen 30 glatter sind als die Erhebungen 30, kommt der Klebstoff leicht mit ihnen in Kontakt. Ein Bereich, der weniger wahrscheinlich mit dem Klebstoff in Kontakt kommt, weist eine geringe Kontaktmenge mit dem Klebstoff auf und hat somit eine schwache Haftkraft (Haftfähigkeit), und ein Bereich, der wahrscheinlich mit dem Klebstoff in Kontakt kommt, weist eine große Kontaktmenge mit dem Klebstoff auf und hat somit eine starke Haftkraft (Haftfähigkeit). Da, wie oben beschrieben, ein Zustand erzeugt wird, in dem der Bereich, in dem die Kontaktmenge des Klebstoffs groß ist, und der Bereich, in dem die Kontaktmenge des Klebstoffs klein ist, auf der Oberfläche der Substratschutzschicht 20 fein gemischt sind, ist es möglich, das Schutzband 50 nach dem Gebrauch leicht abzutrennen, während gleichzeitig die Haftkraft erhalten bleibt, wenn sie benötigt wird, und es ist weniger wahrscheinlich, dass nach dem Ablösen Klebstoffrückstände entstehen.
Das Gleichgewicht zwischen der Haftkraft des Schutzbandes 50, wenn sie benötigt wird, und der einfachen Ablöseeigenschaft nach der Verwendung wird durch die Zusammensetzungen der Harzzusammensetzungen, die die Substratschutzschicht 20 bilden, und durch die Eigenschaften der verwendeten festen Feinpartikel beeinflusst, und das richtige Gleichgewicht kann durch deren Spezifizierung erreicht werden.
Die Harzzusammensetzungen, die die Substratschutzschicht 20 bilden, enthalten ein Bindemittelharz 21 und drei Arten von festen Feinpartikeln 22, nämlich weiche Harzfeinpartikel, harte Harzfeinpartikel und anorganische Feinpartikel. In der vorliegenden Erfindung werden die Härte und die Weichheit der Harzfeinpartikel basierend auf einer Glasübergangstemperatur Tg unterschieden, wobei Harzpartikel mit einer Glasübergangstemperatur Tg von weniger als 30°C als weiche Harzfeinpartikel definiert werden und Harzpartikel mit einer Glasübergangstemperatur Tg von 30°C oder höher als harte Harzfeinpartikel definiert werden.
Die Glasübergangstemperatur Tg ist eine Temperatur, bei der die Molekülketten der Harzteilchen eine Mikro-Braun-Bewegung beginnen, und wird durch die Starttemperatur („Anfangspunkt“) der Wärmeabsorption gemäß der Dynamischen Differenzialkalorimetrie (DSC)-Analyse dargestellt. Die Glasübergangstemperatur Tg kann gemäß der JIS K7121-1987 „Kunststoffübergangstemperatur-Messmethode“ („Plastic Transition Temperature Measuring Method“) gemessen werden.
Die drei Arten der festen Feinpartikel unterscheiden sich in ihrer Härte, wobei die weichen Harzfeinpartikel am weichsten und die anorganischen Feinpartikel am härtesten sind. Darüber hinaus unterscheiden sich diese drei Arten von festen Feinpartikeln hinsichtlich ihrer Härte vom ausgehärteten Bindemittelharz 21. Da die Erhebungen 30 durch die festen Feinpartikel 22 auf der Oberfläche der Substratschutzschicht 20 gebildet werden, liegen auf der Oberfläche der Substratschutzschicht 20 Bereiche mit unterschiedlicher Härte aufgrund des Bindemittelharzes 21 und der drei Arten von festen Feinpartikeln 22 vor.
Die Einfachheit des Ablösens des Klebstoffs des Schutzbandes 50 variiert in Abhängigkeit von der Härte der Befestigungsfläche. Der Bereich, in dem das Bindemittelharz 21 vorliegt, wird wahrscheinlich mit dem Klebstoff des Schutzbandes 50 in Kontakt kommen, und die Haftkraft ist stark. Der Bereich, in dem feste Feinpartikel vorliegen, wird mit geringerer Wahrscheinlichkeit mit dem Klebstoff in Kontakt kommen, und die Haftkraft ist schwach. Da es außerdem drei Arten von festen Feinpartikeln mit unterschiedlicher Härte gibt, variiert die Haftkraft in Abhängigkeit von den festen Feinpartikeln. Wenn das Schutzband 50 von der Substratschutzschicht 20 mit der oben beschriebenen Oberfläche abgelöst wird, verschiebt sich der Zeitpunkt, zu dem der Klebstoff abgelöst wird, in den Bereichen mit unterschiedlicher Härte, und die auf den Klebstoff ausgeübte Kraft ist verteilt. Daher ist es unwahrscheinlich, dass ein kohäsiver Bruch des Klebstoffs auftritt und dass Klebstoffrückstände auftreten.
Wie in 2 gezeigt, erfolgt die Aushärtung durch Erwärmen und Pressen (oder Komprimieren) nach dem Heißsiegeln im Herstellungsprozess der Batterie ferner in einem Zustand, in dem das Schutzband 50 an das Batterieverpackungsmaterial 1 anhaftet. Wenn das Batterieverpackungsmaterial 1 in Laminierungsrichtung gepresst wird, während es erwärmt wird, kommt es in jeder der drei Arten von festen Feinpartikeln entsprechend ihrer Eigenschaften zu einer Veränderung.
Die weichen Harzfeinpartikel 22a mit einer Glasübergangstemperatur Tg von weniger als 30 °C werden erweicht und flach verformt, wodurch die Kontaktfläche mit dem Klebstoff 52 vergrößert wird. Dies erhöht die Hafteigenschaften des Schutzbandes 50, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Ablösens des Schutzbandes 50 verringert wird. Die harten Harzfeinpartikel 22b mit einer Glasübergangstemperatur Tg von 30°C oder höher werden ebenfalls erweicht, aber der Grad der Verformung ist geringer als bei den weichen Harzfeinpartikeln 22a, sodass die vergrößerte Kontaktfläche mit dem Klebstoff 52 angemessen ist und die Effekte zur Erhöhung der Haftfähigkeit geringer sind als bei den weichen Harzfeinpartikeln 22a. Die anorganischen Feinpartikel 22c sind sehr hart und werden kaum verformt. Daher gibt es keine Veränderung in der Kontaktfläche mit dem Klebstoff 52, und der Effekt des leichten Ablösens durch die hervorstehenden Partikel (Erhebung 30) bleibt erhalten.
Darüber hinaus verhindern die anorganischen Feinpartikel 22c eine signifikante Verformung der weichen Harzfeinpartikel 22a und der harten Harzfeinpartikel 22b und verhindern, dass die weichen Harzfeinpartikel 22a und die harten Harzfeinpartikel 22b im Bindemittelharz 21 eingeschlossen werden. Wenn das Batterieverpackungsmaterial 1 erwärmt und gepresst wird, wird die Haftkraft des Schutzbandes 50 erhöht, aber durch die Verwendung von drei Arten von festen Feinpartikeln unterschiedlicher Härte kann die Eigenschaft des leichten Ablösens erhalten werden, indem die Erhöhung der Haftkraft aufgrund des Erwärmens und der Druckeinwirkung verhindert wird.
Der Gesamtgehaltsanteil der festen Feinpartikel in der Substratschutzschicht 20 wird auf 30 bis 50 Massen-% festgesetzt. Wenn der Gesamtgehaltsanteil der festen Feinpartikel weniger als 30 Massen-% beträgt, wird die Erhebung 30 auf der Oberfläche der Substratschutzschicht 20 gering, sodass die Hafteigenschaften des Schutzbandes 50 hoch werden und die Ablösefestigkeit hoch wird, sodass wahrscheinlich Klebstoffrückstände entstehen. Wenn andererseits der Gesamtgehaltsanteil der festen Feinpartikel 50 Massen-% übersteigt, ist die Wahrscheinlichkeit des Entstehens von Klebstoffrückständen geringer, aber da die Hafteigenschaften des Schutzbandes 50 verringert sind, kommt es bei der Handhabung wahrscheinlich zu unbeabsichtigtem Ablösen. Ein besonders bevorzugter Gesamtgehaltsanteil beträgt 35 Massen-% bis 45 Massen-%.
Der Gehaltsanteil jedes Feinpartikels in der Substratschutzschicht 20 beträgt bevorzugt 1 Massen-% bis 10 Massen-% für die weichen Harzfeinpartikel, 1 Massen-% bis 20 Massen-% für die harten Harzfeinpartikel und 20 Massen-% bis 40 Massen-% für die anorganischen Feinpartikel. Der besonders bevorzugte Gehaltsanteil der jeweiligen Feinpartikel beträgt 2 Massen-% bis 8 Massen-% für die weichen Harzfeinpartikel, 3 Massen-% bis 12 Massen-% für die harten Harzfeinpartikel, und 25 Massen-% bis 35 Massen-% für die anorganischen Feinpartikel.
Was das Verhältnis zwischen den Gehalten der drei Arten von festen Feinpartikeln betrifft, sind die anorganischen Feinpartikel bevorzugt mehr als die Gesamtmenge der weichen Harzfeinpartikel und der harten Harzfeinpartikel. Durch die Beimischung einer großen Menge der anorganischen Feinpartikel wird der Effekt der Verhinderung des Kontakts zwischen dem Klebstoff des Schutzbandes 50 und dem Bindemittelharz 21 zum Zeitpunkt des Erwärmens und der Druckeinwirkung groß, was wiederum das Auftreten von Klebstoffrückständen verhindern kann. Es sollte beachtet werden, dass der Gesamtgehaltsanteil der festen Feinpartikel und der Gehaltsanteil jedes festen Feinpartikels das Verhältnis zur Gesamtmenge des Bindemittelharzes und der festen Feinpartikel ist und kein Lösungsmittel beinhaltet, das zur Einstellung der Viskosität zum Zeitpunkt der Beschichtung verwendet wird.
Der durchschnittliche Partikeldurchmesser der weichen Harzfeinpartikel beträgt bevorzugt 5 um bis 20 um, der durchschnittliche Partikeldurchmesser der harten Harzfeinpartikel beträgt bevorzugt 1 um bis 15 um, und der durchschnittliche Partikeldurchmesser der anorganischen Feinpartikel beträgt bevorzugt 1 um bis 10 um. Der besonders bevorzugte durchschnittliche Partikeldurchmesser beträgt 6 um bis 18 um für die weichen Harzfeinpartikel, 3 um bis 12 um für die harten Harzfeinpartikel und 1 µm bis 3 um für die anorganischen Feinpartikel. Die Kontaktfläche mit dem Klebstoff des Schutzbandes 50 unterscheidet sich je nach Partikeldurchmesser der festen Feinpartikel, und daher unterscheidet sich auch die Haftkraft. Daher verschiebt sich durch die Einstellung der durchschnittlichen Partikelgröße der drei Arten von festen Feinpartikeln in den oben beschriebenen Bereich der Zeitpunkt des Ablösens des Klebstoffs, kohäsives Versagen des Klebstoffs tritt mit geringerer Wahrscheinlichkeit auf, und das Auftreten von Klebstoffrückständen ist weniger wahrscheinlich.
Es ist ferner bevorzugt, dass der durchschnittliche Partikeldurchmesser der drei Arten von festen Feinpartikeln dem Verhältnis der weichen Harzfeinpartikel > der harten Harzfeinpartikel > der anorganischen Feinpartikel entspricht. Wie oben beschrieben, werden die weichen Harzfeinpartikel und die harten Harzfeinpartikel durch Erwärmen und Druckeinwirkung für die Batteriehärtung zu einer flachen Form verformt, um die Kontaktfläche mit dem Klebstoff des Schutzbandes 50 zu vergrößern, wodurch die Haftkraft erhöht wird, und die anorganischen Feinpartikel werden nicht verformt, wodurch die Verformung der beiden Arten von Harzfeinpartikeln gehemmt wird. Wenn die durchschnittlichen Partikeldurchmesser der drei Arten von festen Feinpartikeln die oben beschriebene Beziehung erfüllen, sind die Haftkraft und die Eigenschaft des leichten Ablösens gut ausgeglichen, und die Entstehung von Klebstoffrückständen wird verhindert.
Die festen Feinpartikel müssen mindestens einen aus jeder Kategorie der weichen Harzfeinpartikeln, der harten Harzfeinpartikeln und der anorganischen Feinpartikeln enthalten und können zwei oder mehr aus einer Kategorie enthalten. Ferner können die Feinpartikel, die zu jeder Kategorie gehören, beispielsweise wie folgt beschrieben werden.
Beispiele der weichen Harzfeinpartikel, d.h. der Harzfeinpartikel mit einer Glasübergangstemperatur Tg von weniger als 30 °C, sind Polyethylenwachs, Polypropylenwachs, Polyethylenharzkügelchen und Urethanharzkügelchen. Aufgrund der Glasübergangstemperatur Tg sorgen diese Feinpartikel für eine angemessene Ablösefestigkeit des Klebstoffs des Schutzbandes 50. Unter den oben erwähnten weichen Harzfeinpartikeln haben das Polyethylenwachs und die Polyethylenharzkügelchen niedrigere Glasübergangstemperaturen Tg und Schmelzpunkte, und der Erweichungspunkt des Polyethylens beträgt 85°C bis 120°C. Daher werden sie nahe der Temperatur (50°C bis 80°C) des Erwärmungs-/Pressschritts (oder Komprimierungsschritt) während der Aushärtung erweicht und leicht verformt und können daher zur Verbesserung der Ablösefestigkeit des Schutzbandes 50 mit dem Klebstoff empfohlen werden.
Beispiele der harten Harzfeinpartikel, d.h. der Harzfeinpartikel mit einer Glasübergangstemperatur Tg von 30°C oder höher, sind Polytetrafluorethylenwachs, Acrylharzkügelchen, Polystyrolharzkügelchen und Fluorharzkügelchen. Alle diese Feinpartikel haben eine Glasübergangstemperatur Tg von etwa 100°C und werden bei der Temperatur (50°C bis 80°C) des Erwärmungs- und Pressprozesses (oder Komprimierungsprozess) zur Aushärtung nach dem Aufkleben des Schutzbandes 50 kaum erweicht, aber sie werden durch Synergieeffekte mit dem Druck leicht verformt, und die Kontaktfläche mit dem Klebstoff des Schutzbandes 50 wird leicht vergrößert, was zur Ablösefestigkeit beiträgt.
Unter den oben erwähnten harten Harzfeinpartikeln ist ferner Polytetrafluorethylenwachs hinsichtlich der chemischen Beständigkeit am besten und wenn die Substratschutzschicht 20 elektrolytbeständig sein muss, wird dieses Wachs bevorzugt verwendet.
Als anorganische Feinpartikel können beispielsweise Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Kaolin, Calciumoxid, Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Bariumsulfat und Calciumsilikat verwendet werden. Alle diese anorganischen Feinpartikel sind härter als die oben beschriebenen weichen Harzfeinpartikel und harten Harzfeinpartikel und werden beim Erwärmungs- und Pressprozess (oder beim Komprimierungsprozess) weniger wahrscheinlich verformt, sodass eine angemessene Ablösefestigkeit des Klebstoffs eines Schutzbandes 50 erzielt werden kann. Ferner wird unter diesen anorganischen Feinpartikeln Siliciumdioxid empfohlen, weil es dieses in kleinen Abstufungen des Partikeldurchmessers gibt und es einfach ist, Feinpartikel mit dem gewünschten durchschnittlichen Partikeldurchmesser zu erhalten, und es einfach in verschiedenen Bindemittelharzen zu dispergieren ist.
Als Bindemittelharz 21 wird bevorzugt mindestens eine Art eines Harzes ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Acryl-basierten Harz, einem Urethan-basierten Harz, einem Polyolefin-basierten Harz, einem Phenoxy-basierten Harz und einem Polyester-basierten Harz verwendet. Da diese Harze eine gute Hafteignung mit dem Klebstoff eines Schutzbandes 50 haben, kann die Haftkraft zwischen dem Bereich, in dem das Bindemittelharz vorliegt, und dem Bereich, in dem die festen Feinpartikel vorliegen, differenziert werden. Ferner weisen diese Harze eine höhere chemische Beständigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit auf, und daher ist es weniger wahrscheinlich, dass die festen Feinpartikel aufgrund eines Abbaus des Harzes oder dergleichen abfallen. Unter diesen Harzen sind besonders bevorzugte Harze ein Urethan-basiertes Harz, ein Polyester-Urethan-basiertes Harz und ein Urethan-Phenoxy-basiertes Harz.
Das Bindemittelharz kann ferner aus einem Hauptmittel, der mindestens eines der oben beschriebenen Harze enthält, und einem Härter zum Härten des Hauptmittels bestehen. Der Härter ist nicht besonders begrenzt und kann in Abhängigkeit vom Hauptmittel entsprechend ausgewählt werden. Als Härter können beispielsweise eine Isocyanatverbindung wie z.B. Hexamethylendiisocyanat (HDI), Isophorondiisocyanat (IPDI), Toluoldiisocyanat (TDI), Diphenylmethandiisocyanat (MDI), Xylylendiisocyanat (XDI) oder ein modifiziertes Produkt dieser Isocyanatverbindungen verwendet werden.
Der Härter wird bevorzugt in einer Menge von 5 Masseteilen bis 30 Masseteilen, bezogen auf 100 Masseteile des Hauptmittels, beigemischt. Wenn der Anteil weniger als 5 Masseteile beträgt, können die Hafteigenschaften und die Lösungsmittelbeständigkeit gegenüber der Substratschicht 13 verringert sein. Bei mehr als 30 Masseteilen wird die Substratschutzschicht 20 hart, was die Verformbarkeit verschlechtern kann.
Ferner kann ein Schmiermittel und/oder ein Tensid zusätzlich zu dem Bindemittelharz 21 und den festen Feinpartikeln 22 zu der Substratschutzschicht 20 hinzugefügt werden. Das Schmiermittel und das Tensid bewirken eine Verringerung der Haftkraft des Klebstoffs des Schutzbandes 50, und werden auf der Oberfläche der Substratschutzschicht 20 abgeschieden, wodurch die Ablöseeigenschaft des Schutzbandes 50 verbessert wird und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Klebstoffrückständen verringert wird.
Als Schmiermittel können beispielsweise die folgenden verschiedenen Amide verwendet werden.
Als gesättigte Fettsäureamide können beispielsweise Lauramid, Palmitamid, Stearamid, Behenamid und Hydroxylstearamid verwendet werden.
Als ungesättigte Fettsäureamide können beispielsweise Oleamid und Erucamid verwendet werden.
Als substituierte Amide können beispielsweise N-Oleylpalmitamid, N-Stearylstearamid, N-Stearyloleamid, N-Oleylstearamid und N-Stearylerucamid verwendet werden.
Als Methylolamide kann beispielsweise Methylolstearamid verwendet werden.
Als gesättigte Fettsäurebisamide können beispielsweise Methylenbisstearinsäureamid, Ethylenbiscaprinsäureamid, Ethylenbislaulinsäureamid, Ethylenbisstearinsäureamid, Ethylenbishydroxystearinsäureamid, Ethylenbisbehensäureamid, Hexamethylenbisstearinsäureamid, Hexamethylenbisbehensäureamid, Hexamethylenhydroxystearinsäureamid, N,N'-Distearyladipinsäureamid, N,N'-Distearylsebacinsäureamid verwendet werden.
Als ungesättigte Fettsäurebisamide können beispielsweise Ethylenbisoleinsäureamid, Ethylenbiserucinsäureamid, Hexamethylenbisoleinsäureamid, N,N'-Dioleyladipinsäureamid und N,N'-Dioleylsebacinsäureamid verwendet werden.
Als Fettsäureesteramide kann beispielsweise Steariylamidethylstearat verwendet werden.
Als aromatische Bisamide können beispielsweise m-Xylylenbisstearinsäureamid, m-Xylylenbishydroxystearinsäureamid und N,N'-Cystearylisophthalsäureamid verwendet werden.
Als Tensid können beispielsweise ein anionisches Tensid, ein kationisches Tensid und ein nichtionisches Tensid verwendet werden.
Die bevorzugte Dicke der Substratschutzschicht 20 beträgt 1 um bis 12 um und besonders bevorzugt beträgt die Dicke 2 um bis 10 um.
Die bevorzugten Materialien anderer Schichten als der Substratschutzschicht 20 in dem Batterieverpackungsmaterial 1 sind wie folgt.
(Sperrschicht)
Die Sperrschicht 11 ist dafür verantwortlich, das Batterieverpackungsmaterial 1 mit einer Gasbarriereeigenschaft zu versehen, um das Eindringen von Sauerstoff/Wasser zu verhindern. Die Sperrschicht 11 ist nicht besonders eingeschränkt, aber es können beispielsweise eine Metallfolie, wie z.B. eine Aluminiumfolie, eine SUS-Folie (Edelstahlfolie), eine Kupferfolie, eine Nickelfolie, eine Titanfolie und eine plattierte Folie verwendet werden. Unter diesen kann geeigneter Weise eine Aluminiumfolie als Sperrschicht 11 verwendet werden. Insbesondere im Falle der Verwendung einer Folie aus einer Al-Fe-Legierung, die 0,7 Massen-% bis 1,7 Massen-% Fe enthält, können ausgezeichnete Festigkeit und Duktilität erreicht werden, woraus eine gute Formbarkeit resultiert. Die Dicke der Sperrschicht 11 beträgt bevorzugt 20 um bis 100 um. Wenn die Dicke 20 um oder mehr beträgt, kann bei der Herstellung einer Metallfolie die Bildung von Nadellöchern beim Walzen verhindert werden, und wenn die Dicke 100 um oder weniger beträgt, können Spannungen zum Zeitpunkt des Formens, wie z. B. beim Streckformen und Ziehen, reduziert werden, was wiederum die Formbarkeit verbessern kann. Die besonders bevorzugte Dicke der Sperrschicht 11 beträgt 30 um bis 80 µm.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Sperrschicht 11 zumindest auf einer Oberfläche der Metallfolie auf der Seite der wärmeschmelzbaren Harzschicht 15 einer Basisbehandlung, wie z.B. einer chemischen Konversionsbehandlung, unterzogen wird. Indem sie einer solchen chemische Konversionsbehandlung unterzogen wird, kann ausreichend verhindert werden, dass die Oberfläche der Metallfolie durch Inhaltsstoffe (wie z.B. Elektrolyte einer Batterie) korrodiert wird.
(Substratschicht)
Als Substratschicht 13 wird ein wärmebeständiger Harzfilm verwendet, der bei der Heißsiegeltemperatur zum Zeitpunkt des Heißsiegelns des Batterieverpackungsmaterials 1 nicht schmilzt. Als wärmebeständiges Harz wird ein wärmebeständiges Harz verwendet, das einen um 10°C oder mehr, bevorzugt 20°C oder mehr, höheren Schmelzpunkt hat als der Schmelzpunkt des Harzes, das die wärmeschmelzbare Harzschicht 15 bildet.
Beispiele für ein Harz, das diese Bedingung erfüllt, sind ein Polyamidfilm und ein Polyesterfilm, wie beispielsweise ein Nylonfilm, und diese gestreckten Filme werden bevorzugt verwendet. Unter diesen ist es besonders bevorzugt, als Substratschicht 13 einen biaxial gestreckten Polyamidfilm zu verwenden, wie z.B. einen biaxial gestreckten Nylonfilm, einen biaxial gestreckten Polybutylenterephthalatfilm (PBT), einen biaxial gestreckten Polyethylenterephthalatfilm (PET) oder einen biaxial gestreckten Polyethylennaphthalatfilm (PEN). Beispiele für den Nylonfilm, jedoch nicht darauf beschränkt, sind ein 6-Nylonfilm, ein 6,6-Nylonfilm und ein MXD-Nylonfilm.
Es ist zu beachten, dass die Substratschicht 13 aus einer einzigen Schicht oder beispielsweise aus mehreren Schichten (mehrere Schichten aus einem PET-Film/einem Nylonfilm) aus einem Polyesterfilm/einem Polyamidfilm gebildet sein kann.
Die Dicke der Substratschicht 13 beträgt bevorzugt 9 um bis 50 um, wodurch es möglich wird, eine ausreichende Festigkeit als Verpackungsmaterial sicherzustellen und Spannungen zum Zeitpunkt des Formens, wie z.B. beim Streckformen und Ziehen, zu reduzieren, um die Formbarkeit zu verbessern. Die bevorzugte Dicke der Substratschicht 13 beträgt 12 um bis 30 um.
(Wärmeschmelzbare Harzschicht)
Die wärmeschmelzbare Harzschicht 15 verleiht dem Batterieverpackungsmaterial 1 eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit gegen einen Elektrolyten mit hoher Korrosivität und hat die Aufgabe, dem Batterieverpackungsmaterial 1 Heißsiegelfähigkeit zu verleihen.
Das Harz, aus dem die wärmeschmelzbare Harzschicht 15 besteht, ist bevorzugt ein Polyolefin-basierter einschichtiger oder mehrschichtiger Film, hergestellt z.B. aus einem Propylen-basierten Harz, und ist bevorzugt ein nicht gestreckter Film. Als Propylen-basiertes Harz kann z.B. ein Ethylen-Propylen-Copolymer verwendet werden, das Ethylen und Propylen als Copolymerisationskomponenten enthält. Das Ethylen-Propylen-Copolymer kann entweder ein statistisches Copolymer oder ein Blockcopolymer sein. Als mehrschichtiger Ethylen-Propylen-Copolymerfilm wird ein dreischichtiger Film aus statistischem Copolymer-Blockcopolymer-statistischem Copolymer empfohlen. Der mehrschichtige Film kann durch Coextrusion oder dergleichen hergestellt werden.
Die Dicke der wärmeschmelzbaren Harzschicht 15 beträgt bevorzugt 20 um bis 100 um, bevorzugter 30 um bis 80 um. Das Verhältnis der Dicke jeder Schicht des dreischichtigen Films aus dem oben beschriebenen statistischen Copolymer-Blockcopolymer-statistischen Copolymer beträgt bevorzugt 1 bis 3:4 bis 8:1 bis 3.
Die wärmeschmelzbare Harzschicht 15 kann ein Schmiermittel enthalten. Die Art des Schmiermittels ist ähnlich zu dem, das der Substratschutzschicht 20 zugegeben wird, wobei Fettsäureamide besonders bevorzugt sind. Ferner beträgt der Gehalt an Schmiermitteln in der wärmeschmelzbaren Harzschicht 15 bevorzugt 500 ppm bis 3.000 ppm. Im Allgemeinen werden im Herstellungsverfahren des Batterieverpackungsmaterials 1 alle Schichten laminiert und anschließend auf eine Rolle gewickelt, um gealtert zu werden. Das Schmiermittel in der wärmeschmelzbaren Harzschicht 15 wird durch die Alterung an der Oberfläche ausgefällt und auf die Substratschutzschicht 20 übertragen, was dazu beiträgt die Entstehung von Klebstoffrückständen des Schutzbandes zu verhindern.
(Erste Haftschicht)
Als erste Haftschicht 12 kann beispielsweise, aber nicht ausschließlich, eine Haftschicht aus z.B. einem zweikomponentigen aushärtenden Klebstoff verwendet werden.
Als zweikomponentiger aushärtender Klebstoff kann beispielsweise ein zweikomponentiger aushärtender Klebstoff verwendet werden, der aus einer ersten Flüssigkeit (Hauptmittel) und einer zweiten Flüssigkeit (Härter) besteht, worin die erste Flüssigkeit aus einer oder mehreren Arten von Polyolen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polyurethan-basierten Polyol, einem Polyester-basierten Polyol, einem Polyether-basierten Polyol und einem Polyester-Urethan-basierten Polyol hergestellt ist, und worin die zweite Flüssigkeit aus Isocyanat besteht. Unter diesen wird bevorzugt ein zweikomponentiger, aushärtender Klebstoff verwendet, der aus einer ersten Flüssigkeit, die aus einer oder zwei oder mehreren Arten von Polyolen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polyester-basierten Polyol und einem Polyester-Urethan-basierten Polyol besteht, und einer zweiten Flüssigkeit (Härter), die aus Isocyanat besteht, besteht. Die bevorzugte Dicke der ersten Haftschicht 12 beträgt 2 um bis 5 µm.
(Zweite Haftschicht)
Es wird empfohlen, ist jedoch nicht darauf beschränkt, als zweite Haftschicht 14 einen Klebstoff zu verwenden, der mindestens eine Art eines Polyurethan-basierten Harzes, eines Acryl-basierten Harzes, eines Epoxy-basierten Harzes, eines Polyolefin-basierten Harzes, eines Elastomer-basierten Harzes, eines Fluorharz-basierten Harzes und eines säuremodifizierten Polypropylenharzes enthält. Unter diesen ist ein Klebstoff aus einem Polyurethan-Verbundharz mit einem säuremodifizierten Polyolefin als Hauptmittel bevorzugt. Die bevorzugte Dicke der zweiten Haftschicht 14 beträgt 2 um bis 5 um.
Es ist zu beachten, dass die erste Haftschicht 12 und die zweite Haftschicht 14 keine essentiellen Schichten sind, und die Substratschicht 13 direkt an die Sperrschicht 11 gebunden sein kann, und die wärmeschmelzbare Harzschicht 15 direkt an die Sperrschicht 11 gebunden sein kann.
(Färbemittel)
In dem Batterieverpackungsmaterial 1 ist es möglich durch Hinzufügen eines Färbemittels oder durch Vorsehen einer Farbschicht zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Schichten, eine metallische Farbe der Sperrschicht zu maskieren und es in einer gewünschten Farbe zu färben, das Verpackungsmaterial mit einem Design zu versehen und es zu vereinfachen Klebstoffrückstände des Schutzbandes 50 zu finden.
Im Falle der Färbung einer bereits bestehenden Schicht, wird ein Färbemittel zu mindestens einer aus der Substratschutzschicht 20, der Substratschicht 13 und der ersten Haftschicht 12 hinzugefügt. Es ist zu beachten, dass in einem Batterieverpackungsmaterial, das keine erste Haftschicht aufweist, ein Färbemittel zu der Substratschutzschicht 13 und/oder der Substratschicht 11 hinzugefügt wird. Das Färbemittel kann entweder ein Pigment oder ein Farbstoff sein, und kann eine Art eines Färbemittels sein oder eine Kombination von zwei oder mehr Arten eines Färbemittels sein. Spezielle Beispiele des Färbemittels sind Ruß, Calciumcarbonat, Titanoxid, Zinkoxid, Eisenoxid, Aluminiumpulver, ein azobasiertes Pigment und ein phthalocyaninbasiertes Pigment. Die Konzentration des Färbemittels in jeder Schicht beträgt bevorzugt 0,5 Massen-% oder mehr und weniger als 5 Massen-%.
Im Falle des zusätzlichen Vorsehens einer Farbschicht, wird die Farbschicht mindestens zwischen der Substratschutzschicht 20 und der Substratschicht 13, zwischen der Substratschicht 13 und der ersten Haftschicht 12 oder zwischen der ersten Haftschicht 12 und der Sperrschicht 11 angeordnet. Es ist zu beachten, dass in einem Batterieverpackungsmaterial, das keine erste Haftschicht aufweist, eine Farbschicht zwischen der Substratschutzschicht 20 und der Substratschicht 13 und/oder zwischen der Substratschicht 13 und der Sperrschicht 11 angeordnet ist. Die Dicke der Farbschicht beträgt bevorzugt 1 pm bis 10 µm. Die Farbschicht ist bevorzugt aus einer gefärbten Harzzusammensetzung hergestellt, in der das oben beschriebene Färbemittel zu einem Hauptmittel, hergestellt aus einem Hauptmittel wie z.B. Diamine und Polyol, und einem Härter hinzugefügt ist. Ferner beträgt die Konzentration des Färbemittels in der gefärbten Harzzusammensetzung bevorzugt 5 Massen-% oder mehr und 50 Massen-% oder weniger.
In dem in 3 gezeigten Batterieverpackungsmaterial 2 ist eine Farbschicht 16 zwischen der Substratschicht 13 und der ersten Haftschicht 12 vorgesehen.
Beispiele
Batterieverpackungsmaterialien 3, die alle die in 3 gezeigte Struktur aufweisen, wurden als Beispiele und Vergleichsbeispiele hergestellt. Die Materialien, die jedem Beispiel gemeinsam sind, sind wie folgt.
(Gemeinsame Materialien)
Als Sperrschicht 11 wurde eine Schicht verwendet, in der eine Lösung zur chemischen Konversionsbehandlung, bestehend aus Phosphorsäure, Polyacrylsäure (Acryl-basiertes Harz), einer Chrom(III)-Salzverbindung, Wasser und Alkohol, auf beiden Oberflächen einer Aluminiumfolie hergestellt aus A8021-O mit einer Dicke von 40 pm aufgebracht wurde und anschließend bei 180 °C getrocknet wurde, um so einen chemischen Konversionsbeschichtungsfilm zu bilden. Die Chrom-Haftmenge dieses chemischen Konversionsbeschichtungsfilms betrug 10 mg/m² pro Seite.
Als Substratschicht 13 wurde ein biaxial gestreckter 6-Nylonfilm mit einer Dicke von 15 pm verwendet.
Als Farbschicht 16 wurde eine schwarz gefärbte Schicht mit einer Dicke von 3 pm auf einer Seite der Substratschicht 13 gebildet, indem eine gefärbte Harzzusammensetzung, enthaltend Ruß, Diamin, ein Polyester-basiertes Polyol und einen Härter, aufgebracht wurde und bei 40°C für einen Tag stehen gelassen wurde, um die Quervernetzung mittels Trocknung durchzuführen. Das heißt, die Farbschicht 16 und die Substratschicht 13 wurden in einen zweischichtigen Film integriert, und der zweischichtige Film wurde an eine andere Schicht gebunden.
Als wärmeschmelzbare Harzschicht 15 wurde ein nicht gestreckter Polypropylenfilm mit einer Dicke von 30 µm, enthaltend 3000 ppm Erucamid als Schmiermittel, verwendet.
Als erste Haftschicht 12 wurde ein zweikomponentiger aushärtender Urethan-basierter Klebstoff verwendet.
Als zweite Haftschicht 14 wurde ein zweikomponentiger aushärtender Maleinsäure-modifizierter Propylen-Klebstoff verwendet.
Als Lösungsmittel, das zur Harzzusammensetzung der Substratschutzschicht 20 hinzugefügt wird, wurde eine Mischung aus 50 Massenteilen Methylethylketon und 50 Massenteilen Toluol verwendet.
(Beispiel 1)
Eine Harzzusammensetzung und eine Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der Substratschutzschicht 20 wurden gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt.
Ein Polyesterpolyol wurde als Hauptmittel verwendet und ein Addukt („A“ in Tabelle 1), bestehend aus Trimethylolpropane und Hexamethylendiisocyanat (HDI) wurde als Härter verwendet. 49 Massenteile des Hauptmittels wurden mit 11 Massenteilen des Härters gemischt, um ein Bindemittelharz herzustellen.
Vier Arten von festen Feinpartikeln, nämlich Polyethylenwachs als weiche Harzfeinpartikel, Acrylharzkügelchen als harte Harzfeinpartikel, Siliciumdioxid als anorganische Feinpartikel und Bariumsulfat, wurden verwendet. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser jedes festen Feinpartikels und die Glasübergangstemperaturen Tg der weichen Harzfeinpartikel und der harten Harzfeinpartikel sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vier Arten der festen Feinpartikel wurden mit dem Bindemittelharz in den in Tabelle 1 gezeigten Gehaltsanteilen gemischt, um eine Harzzusammensetzung herzustellen, und 50 Massenteile der Harzzusammensetzung und 100 Massenteile des Lösungsmittels wurden gemischt, um eine Beschichtungszusammensetzung herzustellen. Der Gesamtgehaltsanteil der festen Feinpartikel in der Harzzusammensetzung war wie in Tabelle 1 gezeigt.
Anschließend wurde eine erste Haftschicht 12 mit einer Dicke von 3 pm auf einer Oberfläche der Sperrschicht 11 gebildet und die Oberfläche der Farbschicht 16 der Substratschicht 13 (zweischichtiger Film) mit einer Farbschicht 16 wurde über die erste Haftschicht überlagert und trocken laminiert. Anschließend wurde eine zweite Haftschicht 14 mit einer Dicke von 3 pm auf der anderen Oberfläche der Sperrschicht 11 gebildet und eine wärmeschmelzbare Harzschicht 15 wurde über die zweiten Haftschicht laminiert, eingeklemmt zwischen einer Gummiwalze und einer auf 100 °C erwärmten Laminatwalze und anschließend trocken laminiert. Dies resultierte in einem sechsschichtigem Film, in dem die Substratschicht 13, die Farbschicht 16, die erste Haftschicht 12, die Sperrschicht 11, die zweite Haftschicht 14 und die wärmeschmelzbare Harzschicht 15 in der Reihenfolge von der Außenseite zur Innenseite laminiert waren.
Anschließend wurde eine Beschichtungszusammensetzung für die Substratschutzschicht 20 auf die Oberfläche der sechsschichtigen Substratschicht 13 aufgebracht, getrocknet, auf eine Rolle aufgewunden und bei 40°C für 10 Stunden gealtert. Die Dicke der Substratschutzschicht 20 nach der Alterung betrug 2,5 pm und ein siebenschichtiges Batterieverpackungsmaterial 2 wurde erhalten.
(Beispiel 2)
Eine Harzzusammensetzung und eine Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der Substratschutzschicht 20 wurden gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt.
Das gleiche Hauptmittel und der gleiche Härter wie in Beispiel 1 wurden in einem Verhältnis von 10 Massenteilen des Härters zu 48 Massenteilen des Hauptmittels gemischt, um ein Bindemittelharz herzustellen.
Vier Arten von festen Feinpartikeln, nämlich Polyethylenwachs als weiche Harzfeinpartikel, Polystyrolharzkügelchen als harte Harzfeinpartikel, Siliciumdioxid als anorganische Feinpartikel und Bariumsulfat, wurden verwendet. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser jedes festen Feinpartikels und die Glasübergangstemperaturen Tg der weichen Harzfeinpartikel und der harten Harzfeinpartikel sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vier Arten der festen Feinpartikel wurden mit dem Bindemittelharz in den in Tabelle 1 gezeigten Gehaltsanteilen gemischt, um eine Harzzusammensetzung herzustellen, und 50 Massenteile der Harzzusammensetzung und 100 Massenteile des Lösungsmittels wurden gemischt, um eine Beschichtungszusammensetzung herzustellen. Der Gesamtgehaltsanteil der festen Feinpartikel in der Harzzusammensetzung war wie in Tabelle 1 gezeigt.
Ein siebenschichtiges Batterieverpackungsmaterial 2 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen von der Harzzusammensetzung und der Beschichtungszusammensetzung für die Substratschutzschicht 20. Die Dicke der Substratschutzschicht nach der Alterung betrug 2,5 pm.
(Beispiel 3)
Eine Harzzusammensetzung und eine Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der Substratschutzschicht 20 wurden gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt.
Ein Acrylpolyol wurde als Hauptmittel verwendet und der gleiche Härter wie in Beispiel 1 wurde verwendet, um ein Bindemittelharz herzustellen, in dem 9 Massenteile des Härters mit 46 Massenteilen des Hauptmittels gemischt waren.
Vier Arten von festen Feinpartikeln, nämlich Polyethylenharzkügelchen als weiche Harzfeinpartikel, Polytetrafluorethylenwachs als harte Harzfeinpartikel, Aluminiumoxid als anorganische Feinpartikel und Bariumsulfat, wurden verwendet. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser jedes festen Feinpartikels und die Glasübergangstemperaturen Tg der weichen Harzfeinpartikel und der harten Harzfeinpartikel sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vier Arten der festen Feinpartikel wurden mit dem Bindemittelharz in den in Tabelle 1 gezeigten Gehaltsanteilen gemischt, um eine Harzzusammensetzung herzustellen, und 50 Massenteile der Harzzusammensetzung und 100 Massenteile des Lösungsmittels wurden gemischt, um eine Beschichtungszusammensetzung herzustellen. Der Gesamtgehaltsanteil der festen Feinpartikel in der Harzzusammensetzung war wie in Tabelle 1 gezeigt.
Ein siebenschichtiges Batterieverpackungsmaterial 2 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen von der Harzzusammensetzung und der Beschichtungszusammensetzung für die Substratschutzschicht 20. Die Dicke der Substratschutzschicht nach der Alterung betrug 2 pm.
(Beispiel 4)
Eine Harzzusammensetzung und eine Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der Substratschutzschicht 20 wurden gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt.
Ein Copolymer eines Tetrafluorolefins und eines Carbonsäurevinylesters wurde als Hauptmittel verwendet und der gleiche Härter wie in Beispiel 1 wurde verwendet und eine Mischung von 43 Massenteilen des Hauptmittels und 8 Massenteilen des Härters wurde als Bindemittelharz verwendet.
Vier feste Feinpartikel, nämlich Polyethylenharzkügelchen als weiche Harzfeinpartikel, Polytetrafluorethylenwachs als harte Harzfeinpartikel, Siliciumdioxid als anorganische Feinpartikel und Bariumsulfat, wurden verwendet. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser jedes festen Feinpartikels und die Glasübergangstemperaturen Tg der weichen Harzfeinpartikel und der harten Harzfeinpartikel sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vier Arten der festen Feinpartikel wurden mit dem Bindemittelharz in den in Tabelle 1 gezeigten Gehaltsanteilen gemischt, um eine Harzzusammensetzung herzustellen, und 50 Massenteile der Harzzusammensetzung und 100 Massenteile des Lösungsmittels wurden gemischt, um eine Beschichtungszusammensetzung herzustellen. Der Gesamtgehaltsanteil der festen Feinpartikel in der Harzzusammensetzung war wie in Tabelle 1 gezeigt.
Ein siebenschichtiges Batterieverpackungsmaterial 2 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen von der Harzzusammensetzung und der Beschichtungszusammensetzung für die Substratschutzschicht 20. Die Dicke der Substratschutzschicht nach der Alterung betrug 1,5 pm.
(Beispiel 5)
Eine Harzzusammensetzung und eine Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der Substratschutzschicht 20 wurden gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt.
Das gleiche Hauptmittel und der gleiche Härter wie in Beispiel 1 wurden verwendet und 12 Massenteile des Härters wurden mit 53 Massenteilen des Hauptmittels gemischt, um ein Bindemittelharz herzustellen.
Vier Arten von festen Feinpartikeln, nämlich Polyethylenwachs als weiche Harzfeinpartikel, Polystyrolharzkügelchen als harte Harzfeinpartikel, Aluminiumoxid als anorganische Feinpartikel und Calciumcarbonat, wurden verwendet. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser jedes festen Feinpartikels und die Glasübergangstemperaturen Tg der weichen Harzfeinpartikel und der harten Harzfeinpartikel sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vier Arten der festen Feinpartikel wurden mit dem Bindemittelharz in den in Tabelle 1 gezeigten Gehaltsanteilen gemischt, um eine Harzzusammensetzung herzustellen, und 50 Massenteile der Harzzusammensetzung und 100 Massenteile des Lösungsmittels wurden gemischt, um eine Beschichtungszusammensetzung herzustellen. Der Gesamtgehaltsanteil der festen Feinpartikel in der Harzzusammensetzung war wie in Tabelle 1 gezeigt.
Ein siebenschichtiges Batterieverpackungsmaterial 2 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen von der Harzzusammensetzung und der Beschichtungszusammensetzung für die Substratschutzschicht 20. Die Dicke der Substratschutzschicht nach der Alterung betrug 3 pm.
(Beispiel 6)
Eine Harzzusammensetzung und eine Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der Substratschutzschicht 20 wurden gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt.
Ein Bindemittelharz wurde hergestellt, indem 10 Massenteile eines Härters mit 46 Massenteilen eines Polyurethanpolyolharzes als Hauptmittel gemischt wurden, wobei der Härter eine Mischung äquivalenter Mengen (beschrieben als „B“ in Tabelle 1) eines Addukts aus Trimethylolpropan und Hexamethylendiisocyanat (HDI) und eines Addukts aus Trimethylolpropan und Toluoldiisocyanat (TDI) ist.
Vier Arten von festen Feinpartikeln, nämlich Urethanharzkügelchen als weiche Harzfeinpartikel, Acrylharzkügelchen als harte Harzfeinpartikel, Siliciumdioxid als anorganische Feinpartikel und Bariumcarbonat, wurden verwendet. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser jedes festen Feinpartikels und die Glasübergangstemperaturen Tg der weichen Harzfeinpartikel und der harten Harzfeinpartikel sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vier Arten der festen Feinpartikel wurden mit dem Bindemittelharz in den in Tabelle 1 gezeigten Gehaltsanteilen gemischt, um eine Harzzusammensetzung herzustellen, und 50 Massenteile der Harzzusammensetzung und 100 Massenteile des Lösungsmittels wurden gemischt, um eine Beschichtungszusammensetzung herzustellen. Der Gesamtgehaltsanteil der festen Feinpartikel in der Harzzusammensetzung war wie in Tabelle 1 gezeigt.
Ein siebenschichtiges Batterieverpackungsmaterial 2 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen von der Harzzusammensetzung und der Beschichtungszusammensetzung für die Substratschutzschicht 20. Die Dicke der Substratschutzschicht nach der Alterung betrug 2 pm.
(Beispiel 7)
Eine Harzzusammensetzung und eine Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der Substratschutzschicht 20 wurden gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt.
Das gleiche Bindemittelharz wie in Beispiel 1 wurde verwendet.
Die gleichen weichen Harzfeinpartikel und harten Harzfeinpartikel wie in Beispiel 1 wurden als feste Feinpartikel verwendet und drei Arten Siliciumdioxid wurden als anorganische Feinpartikel verwendet. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser jedes festen Feinpartikels und die Glasübergangstemperaturen Tg der weichen Harzfeinpartikel und der harten Harzfeinpartikel sind in Tabelle 1 gezeigt.
Drei Arten der festen Feinpartikel wurden mit dem Bindemittelharz in den in Tabelle 1 gezeigten Gehaltsanteilen gemischt, um eine Harzzusammensetzung herzustellen, und 50 Massenteile der Harzzusammensetzung und 100 Massenteile des Lösungsmittels wurden gemischt, um eine Beschichtungszusammensetzung herzustellen. Der Gesamtgehaltsanteil der festen Feinpartikel in der Harzzusammensetzung war wie in Tabelle 1 gezeigt.
Ein siebenschichtiges Batterieverpackungsmaterial 2 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen von der Harzzusammensetzung und der Beschichtungszusammensetzung für die Substratschutzschicht 20. Die Dicke der Substratschutzschicht nach der Alterung betrug 2,5 pm.
(Vergleichsbeispiel 1)
Eine Harzzusammensetzung und eine Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der Substratschutzschicht 20 wurden gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt.
Das gleiche Hauptmittel und der gleiche Härter wie in Beispiel 1 wurden verwendet und 12 Massenteile des Härters wurden mit 60 Massenteilen des Hauptmittels gemischt, um ein Bindemittelharz herzustellen.
Als feste Feinpartikel wurden keine weichen Harzfeinpartikel verwendet und vier Arten von Partikeln, nämlich Polystyrolharzkügelchen und Acrylharzkügelchen als harte Harzfeinpartikel und Siliciumdioxid und Bariumsulfat als anorganische Feinpartikel, wurden verwendet. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser jedes festen Feinpartikels und die Glasübergangstemperaturen Tg der weichen Harzfeinpartikel und der harten Harzfeinpartikel sind in Tabelle 1 gezeigt.
Das Bindemittelharz wurde mit den vier Arten der festen Feinpartikel in den in Tabelle 1 gezeigten Gehalten gemischt, um eine Harzzusammensetzung herzustellen, und 50 Massenteile der Harzzusammensetzung und 100 Massenteile eines Lösungsmittels wurden gemischt, um eine Beschichtungszusammensetzung herzustellen.
Ein siebenschichtiges Batterieverpackungsmaterial 2 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen von der Harzzusammensetzung und der Beschichtungszusammensetzung für die Substratschutzschicht 20. Die Dicke der Substratschutzschicht nach der Alterung betrug 3 pm.
(Vergleichsbeispiel 2)
Eine Harzzusammensetzung und eine Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der Substratschutzschicht 20 wurden gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt.
Das gleiche Hauptmittel und der gleiche Härter wie in Beispiel 3 wurden verwendet und 8 Massenteile des Härters wurden mit 37 Massenteilen des Hauptmittels gemischt, um ein Bindemittelharz herzustellen.
Als feste Feinpartikel wurden keine weichen Harzfeinpartikel verwendet und vier Arten von Partikeln, nämlich Acrylharzkügelchen und Polytetrafluorethylenwachs als harte Harzfeinpartikel und Aluminiumoxid und Bariumsulfat als anorganische Feinpartikel, wurden verwendet. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser jedes festen Feinpartikels und die Glasübergangstemperaturen Tg der weichen Harzfeinpartikel und der harten Harzfeinpartikel sind in Tabelle 1 gezeigt.
Das Bindemittelharz wurde mit den vier Arten der festen Feinpartikel in den in Tabelle 1 gezeigten Gehalten gemischt, um eine Harzzusammensetzung herzustellen, und 50 Massenteile der Harzzusammensetzung und 100 Massenteile eines Lösungsmittels wurden gemischt, um eine Beschichtungszusammensetzung herzustellen. Der Gesamtgehalt der festen Feinpartikel in der Harzzusammensetzung ist wie in Tabelle 1 gezeigt.
Ein siebenschichtiges Batterieverpackungsmaterial 2 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen von der Harzzusammensetzung und der Beschichtungszusammensetzung für die Substratschutzschicht 20. Die Dicke der Substratschutzschicht nach der Alterung betrug 2 pm.
(Vergleichsbeispiel 3)
Eine Harzzusammensetzung und eine Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der Substratschutzschicht 20 wurden gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt.
Das gleiche Bindemittelharz wie in Beispiel 1 wurde verwendet.
Als feste Feinpartikel wurden keine weichen Harzfeinpartikel verwendet, Acrylharzkügelchen wurden als harte Harzfeinpartikel verwendet und drei Arten Siliciumdioxid und Bariumsulfat wurden als anorganische Feinpartikel verwendet. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser jedes festen Feinpartikels und die Glasübergangstemperatur Tg der harten Harzfeinpartikel sind in Tabelle 1 gezeigt.
Das Bindemittelharz wurde mit drei Arten der festen Feinpartikel in den in Tabelle 1 gezeigten Gehalten gemischt, um eine Harzzusammensetzung herzustellen, und 50 Massenteile der Harzzusammensetzung und 100 Massenteile eines Lösungsmittels wurden gemischt, um eine Beschichtungszusammensetzung herzustellen. Der Gesamtgehalt der festen Feinpartikel in der Harzzusammensetzung ist wie in Tabelle 1 gezeigt.
Ein siebenschichtiges Batterieverpackungsmaterial 2 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen von der Harzzusammensetzung und der Beschichtungszusammensetzung für die Substratschutzschicht 20. Die Dicke der Substratschutzschicht nach der Alterung betrug 2,5 pm.
(Vergleichsbeispiel 4)
Eine Harzzusammensetzung und eine Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der Substratschutzschicht 20 wurden gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt.
Das gleiche Bindemittelharz wie in Beispiel 1 wurde verwendet.
Als feste Feinpartikel wurde Polyethylenwachs nicht als weiche Harzfeinpartikel verwendet, wurden keine harten Harzfeinpartikel verwendet und drei Arten Siliciumdioxid und Bariumsulfat wurden als anorganische Feinpartikel verwendet. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser jedes festen Feinpartikels und die Glasübergangstemperatur Tg der weichen Harzfeinpartikel sind in Tabelle 1 gezeigt.
Das Bindemittelharz wurde mit drei Arten der festen Feinpartikel in den in Tabelle 1 gezeigten Gehalten gemischt, um eine Harzzusammensetzung herzustellen, und 50 Massenteile der Harzzusammensetzung und 100 Massenteile eines Lösungsmittels wurden gemischt, um eine Beschichtungszusammensetzung herzustellen. Der Gesamtgehalt der festen Feinpartikel in der Harzzusammensetzung ist wie in Tabelle 1 gezeigt.
Ein siebenschichtiges Batterieverpackungsmaterial 2 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen von der Harzzusammensetzung und der Beschichtungszusammensetzung für die Substratschutzschicht 20. Die Dicke der Substratschutzschicht nach der Alterung betrug 2,5 pm.
(Vergleichsbeispiel 5)
Eine Harzzusammensetzung und eine Beschichtungszusammensetzung zur Bildung der Substratschutzschicht 20 wurden gemäß dem folgenden Verfahren hergestellt.
Das gleiche Bindemittelharz wie in Beispiel 1 wurde verwendet.
Drei Arten von festen Feinpartikeln, nämlich Polyethylenwachs als weiche Harzfeinpartikel, Acrylharzkügelchen als harte Harzfeinpartikel und Bariumsulfat als anorganische Feinpartikel, wurden verwendet. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser jedes festen Feinpartikels und die Glasübergangstemperatur Tg der weichen Harzfeinpartikel sind in Tabelle 1 gezeigt.
Das Bindemittelharz wurde mit drei Arten der festen Feinpartikel in den in Tabelle 1 gezeigten Gehalten gemischt, um eine Harzzusammensetzung herzustellen, und 50 Massenteile der Harzzusammensetzung und 100 Massenteile des Lösungsmittels wurden gemischt, um eine Beschichtungszusammensetzung herzustellen. Der Gesamtgehalt der festen Feinpartikel in der Harzzusammensetzung ist wie in Tabelle 1 gezeigt.
Ein siebenschichtiges Batterieverpackungsmaterial 2 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, abgesehen von der Harzzusammensetzung und der Beschichtungszusammensetzung für die Substratschutzschicht 20. Die Dicke der Substratschutzschicht nach der Alterung betrug 2,5 pm.
In Tabelle 1 sind die Abkürzungen für das Hauptmittel, die weichen Harzfeinpartikel und die harten Harzfeinpartikel wie folgt.
(Hauptmittel)

PEs: Polyesterpolyolkunststoff,
AC: Acrylpolyol
TFE: Copolymer aus Tetrafluorethylen und
Carbonsäurevinylester
PUR: Polyurethanpolyol

(Weiche Harzfeinpartikel)

PEW: Polyethylenwachs,
PEB: Polyethylenharzkügelchen
URB: Urethanharzkügelchen
PPW: Polypropylenwachs

(Harte Harzfeinpartikel)

ACB: Acrylharzkügelchen
PTFE: Polytetrafluorethylenwachs
PSB: Polystyrolharzkügelchen

Das Batterieverpackungsmaterial 2 wurde hinsichtlich der folgenden Aspekte vermessen und evaluiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
(Formbarkeit)
Mehrere 100 mm x 125 mm Teststücke wurden aus dem hergestellten Batterieverpackungsmaterial 2 unter Verwendung einer Formmaschine, hergestellt von Amada Co., Ltd. (Artikelnummer: TP-25C-XZ), ausgeschnitten, Tiefziehen wurde bei unterschiedlichen Tiefen unter Verwendung eines Stempels mit Abmessungen der oberen Oberfläche von 33 mm x 54 mm, einer Ecke von R2 mm, einer Stempelschulter von R1,3 mm und einer Matrize mit einer Matrizenschulter von R1 mm durchgeführt.
Für tiefgezogene Formartikel wurde die Anwesenheit und Abwesenheit von Löchern und Rissen and den Ecken mittels eines Lichttransmissionsverfahrens in einem dunklen Raum untersucht und die Tiefe, bei der keine Löcher und Risse auftraten, wurde als die größte Formtiefe (mm) des Batterieverpackungsmaterials 2 festgelegt. Die maximale Formtiefe wurde anhand der untenstehenden Kriterien evaluiert, wobei ⊚ und ◯ akzeptiert werden (bestanden).

⊚: Maximale Formtiefe beträgt 5.5 mm oder mehr
◯: Maximale Formtiefe beträgt 4.5 mm bis 5.5 mm
×: Maximale Formtiefe beträgt weniger als 4.5 mm

(Hafteigenschaften des Bandes)
Ein Teststück mit einer Breite von 15 mm x einer Länge von 150 mm wurde aus dem Batterieverpackungsmaterial 2 ausgeschnitten. Ein Klebeband (tesa 70415) mit einer Breite von 5 mm und einer Länge von 80 mm und mit einer Haftkraft von 13 N/cm wurde an der Substratschutzschicht 20 des Teststücks entlang der Längsrichtung des Teststücks befestigt. Anschließend wurde eine Handrolle mit einem Gewicht von 2 kgf fünfmal auf dem Klebeband hin und her bewegt und anschließend eine Stunde lang bei normaler Temperatur stehen gelassen.
Anschließend wurde eine Zugprüfmaschine mit einem AGS-5kNX, hergestellt von Shimadzu Corporation, verwendet um einen Endbereich des Teststücks mit einer Spannvorrichtung einzuklemmen und zu befestigen und die andere Spannvorrichtung wurde verwendet um den anderen Endbereich des Klebebandes zu fassen. Gemäß JIS K6854-3(1999) wurde die Ablösefestigkeit gemessen, wenn das Band in einem Winkel von 180 Grad und einer Ablöserate von 300 mm/min abgelöst wurde, und der Wert, an dem sich der gemessene Wert stabilisierte, wurde als die Haftkraft (Einheit: N/mm) zwischen dem Teststück und dem Klebeband definiert.
Anschließend wurde die Haftkraft zwischen dem Teststück und dem Klebeband gemäß den folgenden Kriterien evaluiert, und ⊚ und ◯ werden als akzeptiert angesehen (bestanden).

⊚: 7 N/5mm oder mehr, und die Haftfähigkeit ist sehr hoch
◯: 5N/5mm oder mehr und weniger als 7N/5mm, und die Haftfähigkeit ist hoch
×: weniger als 5 N/5mm, und die Haftfähigkeit ist gering

(Klebstoffrückstände)
Ein Teststück mit einer Breite von 50 mm x einer Länge von 100 mm wurde aus dem Batterieverpackungsmaterial 2 ausgeschnitten. Ein Klebeband (Nitto Denko V420) mit einer Breite von 40 mm und einer Länge von 60 mm und mit einer Haftkraft von 0,1 N/cm wurde an der Substratschutzschicht 20 des Teststücks entlang der Längsrichtung des Teststücks befestigt. Anschließend wurde eine Handrolle mit einem Gewicht von 2 kgf fünfmal auf dem Klebeband hin und her bewegt. Das Teststück, an dem das obige Klebeband angebracht war, wurde anschließend bei 80°C x 0.5 MPa heißgepresst.
Anschließend wurde das Klebeband nach der Reihe von Vorgängen schnell von dem Teststück abgelöst und die abgelöste Oberfläche wurde betrachtet und gemäß den folgenden Kriterien evaluiert, und ⊚, ◯, Δ wurden als akzeptabel angesehen (bestanden).

⊚: Keine Änderung des Zustandes der Oberfläche im Vergleich zu bevor der Befestigung
◯: Es lag ein Stück Klebstoff vor, das durch leichtes Abwischen entfernt werden konnte.
Δ: Es konnte durch Abwischen entfernt werden, jedoch verblieb ein Stück Klebstoff, das größer war als „O“
×: Klebstoff, der durch Abwischen nicht entfernt werden konnte, verblieb fest.

In Tabelle 1 wurde bestätigt, dass durch Spezifizieren der festen Feinpartikel der Substratschutzschicht die Hafteigenschaften des Schutzbandes gut sind und die Klebstoffrückstände zum Zeitpunkt des Ablösens verhindert werden können.
Industrielle Anwendbarkeit
Das Batterieverpackungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung kann in geeigneter Weise als Verpackungsmaterial verwendet werden für eine Energiespeichervorrichtung, wie z.B. eine Batterie oder einen Kondensator, die für ein mobiles Gerät, beispielsweise ein Smartphone oder einen Tablet-Computer, verwendet werden, und für eine Batterie oder einen Kondensator, die für ein Elektrofahrzeug, zur Windenergieerzeugung, zur Solarstromerzeugung und zur Nachtstromerzeugung verwendet werden.
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2022-68030 , eingereicht am 18. April 2022 und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2023 - 40789 , eingereicht am 15. März 2023, deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Die Begriffe und Ausdrücke, die hierin verwendet werden, dienen lediglich der Veranschaulichung und werden nicht für eine einschränkende Interpretation verwendet, schließen keine Äquivalente der hierin gezeigten und genannten Merkmale aus, und es soll anerkannt werden, dass die vorliegende Erfindung innerhalb des Umfangs der vorliegend beanspruchten Erfindung verschiedene Modifikationen erlaubt.
Beschreibung der Bezugszeichen

1, 2: Batterieverpackungsmaterial
11: Sperrschicht
12: erste Haftschicht
13: Substratschicht
14: zweite Haftschicht
15: wärmeschmelzbare Harzschicht
16: Farbschicht
20: Substratschutzschicht
21: Bindemittelharz
22: feste Feinpartikel
22a: weiche Harzfeinpartikel
22b: harte Harzfeinpartikel
22c: anorganische Feinpartikel
30: Erhebung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2020155364 [0003]
JP 2006206805 [0003]
JP 202268030 [0162]
JP 2023 [0162]
JP 40789 [0162]

Claims

Batterieverpackungsmaterial, umfassend: eine Substratschicht; eine wärmeschmelzbare Harzschicht; eine Sperrschicht, die zwischen der Substratschicht und der wärmeschmelzbaren Harzschicht angeordnet ist; und eine Substratschutzschicht als äußerste Schicht, die auf einer Außenseite der Substratschicht angeordnet ist, worin die Substratschutzschicht ein Bindemittelharz, weiche Harzfeinpartikel mit einer Glasübergangstemperatur Tg von weniger als 30°C, harte Harzfeinpartikel mit einer Glasübergangstemperatur Tg von 30°C oder höher, und anorganische Feinpartikel als feste Feinpartikel enthält, und worin ein Gesamtgehaltsanteil der festen Feinpartikel in der Substratschutzschicht 30 Massen-% bis 50 Massen-% beträgt.
Batterieverpackungsmaterial gemäß Anspruch 1, worin die weichen Harzfeinpartikel einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 5 um bis 20 um aufweisen, die harten Harzfeinpartikel einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 1 um bis 15 um aufweisen, und die anorganischen Feinpartikel einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 1 um bis 10 um aufweisen.
Batterieverpackungsmaterial gemäß Anspruch 1 oder 2, worin in der Substratschutzschicht ein Gehaltsanteil der weichen Harzfeinpartikel 1 Massen-% bis 10 Massen-%, ein Gehaltsanteil der harten Harzfeinpartikel 1 Massen-% bis 20 Massen-% und ein Gehaltsanteil der anorganischen Feinpartikel 20 Massen-% bis 40 Massen-% beträgt.
Batterieverpackungsmaterial gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die weichen Harzfeinpartikel mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylenwachs, Polypropylenwachs, Polyethylenharzkügelchen und Urethanharzkügelchen sind.
Batterieverpackungsmaterial gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die harten Harzfeinpartikel mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polytetrafluorethylenwachs, Acrylharzkügelchen, Polystyrolharzkügelchen und Fluorharzkügelchen sind.
Batterieverpackungsmaterial gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die anorganischen Feinpartikel mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Kaolin, Calciumoxid, Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Bariumsulfat und Calciumsilicat sind.
Batterieverpackungsmaterial gemäß Anspruch 1 oder 2, worin das Bindemittelharz der Substratschutzschicht mindestens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Acryl-basierten Harz, einem Urethan-basierten Harz, einem Polyolefin-basierten Harz, einem Phenoxy-basierten Harz, einem Polyester-basierten Harz und einem Tetrafluorolefin-basierten Harz ist.
Batterieverpackungsmaterial gemäß Anspruch 1 oder 2, worin mindestens eine der Substratschutzschicht und der Substratschicht ein Färbemittel enthält.
Batterieverpackungsmaterial gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die Sperrschicht und die Substratschicht über eine Haftschicht laminiert sind, und mindestens eine der Substratschutzschicht, der Substratschicht und der Haftschicht ein Färbemittel enthält.
Batterieverpackungsmaterial gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: eine Farbschicht, die mindestens zwischen der Substratschutzschicht und der Substratschicht oder zwischen der Substratschicht und der Sperrschicht angeordnet ist.
Batterieverpackungsmaterial gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die Sperrschicht und die Substratschicht über eine Haftschicht laminiert sind, und worin eine Farbschicht mindestens zwischen der Substratschutzschicht und der Substratschicht, zwischen der Substratschicht und der Haftschicht oder zwischen der Haftschicht und der Sperrschicht angeordnet ist.