DE112015001073T5

DE112015001073T5 - Batterie-Verpackungs-Material

Info

Publication number: DE112015001073T5
Application number: DE112015001073.4T
Authority: DE
Inventors: Makoto Amano; Rikiya Yamashita
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2014-03-03
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2016-11-10
Also published as: KR20160129054A; KR101866113B1; US20160372719A1; KR102185314B1; WO2015133445A1; JP2015165476A; JP6331482B2; CN106133942A; KR20180064564A; CN106133942B

Abstract

Bereitgestellt wird ein Batterie-Verpackungs-Material, welches ausgezeichnete Form-Eigenschaften aufweist, indem Risse und sehr kleine Löcher bzw. Pinholes beim Formen nicht leicht auftreten. Das Batterie-Verpackungs-Material umfasst ein Laminat, in welchem mindestens eine Substratschicht, eine Metallschicht und eine Abdichtungs- bzw. Siegelschicht in der ausgewiesenen Reihenfolge laminiert sind. Die Metallschicht weist einen r-Wert aus einem Zugversuch und berechnet durch die nachstehenden Formeln von 0,9 oder mehr auf. r-Wert = log(WA/WB)/log(tA/tB) WA = (XA0 + XA45 × 2 + XA90)/4 WB = (XB0 + XB45 × 2 + XB90)/4XA0, XA45, XA90: jeweilig die Breite vor dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke jeweilig auf gleicher Ebene in 0°, 45° und 90° Richtungen genommen; und XB0, XB45, XB90: jeweilig die Breite nach dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke jeweilig auf gleicher Ebene in 0°, 45° und 90° Richtungen genommen. tA: Dicke des Teststücks vor dem Zugversuch; und tB: Dicke des Teststücks nach dem Zugversuch.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batterie-Verpackungs-Material mit ausgezeichneter Formbarkeit, wobei während des Formens kaum sehr kleine Löcher bzw. Pinholes und Risse erzeugt werden.
HINTERGUND DES STANDES DER TECHNIK
Verschiedene Arten von Batterien bzw. Akkumulatoren wurden bislang entwickelt und in jeder Batterie ist ein Verpackungs-Material ein wesentliches Bauteil zum Abdichten von Batterieelementen, wie eine Elektrode und ein Elektrolyt. Bislang wurden häufig metallische Verpackungs-Materialien zum Batterie-Verpacken verwendet.
Andererseits wurde in den letzten Jahren eine Vielfalt der Form von Batterien gefordert, damit sie dünner und leichter sind unter Verbesserung der Eigenschaften von Elektrofahrzeugen, Hybrid-Elektro-Kraftfahrzeugen, Personal Computern, Kameras, Mobiltelefonen und so weiter. Jedoch haben metallische Batterie-Verpackungs-Materialien, die bislang häufig verwendet wurden, den Nachteil, dass es schwierig ist, mit der Vielfalt der Form mitzuhalten, und es gibt eine Grenze bei der Gewichtsreduktion.
Somit wurde in den letzten Jahren ein Folien-förmiges Laminat mit einem Basismaterial, einer Metallschicht und einer Abdichtungs- bzw. Siegelschicht, laminiert in dieser Reihenfolge, als Batterie-Verpackungs-Material vorgeschlagen, welches leicht zu verschiedenen Formen zu verarbeiten ist und Dickenreduktion und Gewichtsreduktion erreichen kann. Jedoch ist ein solches Folien-förmiges Verpackungs-Material, verglichen mit einem metallischen Verpackungs-Material, dünner und hat den Nachteil, dass während des Formens leicht sehr kleine Löcher und Risse erzeugt werden. Wenn sehr kleine Löcher bzw. Pinholes und Risse in einem Batterie-Verpackungs-Material erzeugt werden, kann eine elektrolytische Lösung zu einer Metallschicht durchdringen, um einen Metallniederschlag zu bilden, was zur Erzeugung eines Kurzschlusses führt, und deshalb ist es absolut notwendig, dass ein Folien-förmiges Batterie-Verpackungs-Material eine Eigenschaft aufweist, die während des Formens kaum kleine Löcher erzeugt, d. h. ausgezeichnete Formbarkeit aufweist.
Verschiedene Untersuchungen wurden bislang durchgeführt, wobei die Aufmerksamkeit einer Klebeschicht zum Kleben einer Metallschicht galt, um die Formbarkeit von einem Folien-förmigen Batterie-Verpackungs-Material zu verbessern. Zum Beispiel offenbart Patent-Dokument 1, dass bei einem laminierten Verpackungs-Material, umfassend eine innere Schicht, die eine Harzfolie einschließt; eine erste Klebemittelschicht; eine Metallschicht; eine zweite Klebemittelschicht und eine äußere Schicht, die eine Harzfolie einschließt, mindestens eine von der ersten Klebemittelschicht und der zweiten Klebemittelschicht aus einer Klebemittel-Zusammensetzung gebildet ist, die ein Harz mit einer aktiven Wasserstoff-Gruppe an der Seitenkette, eine polyfunktionelle Isocyanat- und eine polyfunktionelle Amin-Verbindung enthält, um ein Verpackungs-Material mit hoher Funktionsfähigkeit bzw. Verlässlichkeit bei tieferem Formen zu erhalten.
Wie durch Patent-Dokument 1 wiedergegeben, wurden bislang viele Untersuchungen an Techniken zum Verbessern der Formbarkeit durchgeführt, wobei die Aufmerksamkeit auf gemischte Komponenten von einer Klebeschicht zum Kleben einer Metallschicht und einer anderen Schicht in einem Batterie-Verpackungs-Material, einschließlich eines Folien-förmigen Laminats, gerichtet wurde, jedoch wurden nur sehr wenige Techniken zum Verbessern der Formbarkeit angeführt, wobei die Aufmerksamkeit auf die Eigenschaften einer Metall-Schicht gerichtet wurde.
DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
PATENT-DOKUMENT

Patent-Dokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschicht Veröffentlichungsnummer 2008-287971

NICHT-PATENT-DOKUMENT

Nicht-Patent-Dokument 1: Akira OTA, ”Press Processing Engineering Manual,” veröffentlicht von THE NIKKAN KOGYO SHIMBUN, LTD., veröffentlicht am 30. Juli 1981, Seiten 1 bis 3

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen der nachstehenden Technik: ein Batterie-Verpackungs-Material, einschließlich eines Folien-förmigen Laminats, bei welchem mindestens eine Basismaterialschicht, eine Metallschicht und eine Abdichtungs- bzw. Siegelschicht in dieser Reihenfolge laminiert sind, weist ausgezeichnete Formbarkeit auf, wobei während des Formens kaum Risse und sehr kleine Löcher erzeugen werden.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Der Erfinder hat umfangreiche Untersuchungen zum Lösen der vorstehend erwähnten Aufgabe durchgeführt. Schließlich hat der Erfinder gefunden, dass wenn ein Batterie-Verpackungs-Material ein Laminat einschließt, in welchem mindestens eine Basismaterialschicht, eine Metallschicht und eine Abdichtungs- bzw. Siegelschicht in dieser Reihenfolge laminiert sind, und die Dicke und die Breite der Metallschicht vor und nach einem Zugversuch einer speziellen Beziehung genügen, ganz ausgezeichnete Formbarkeit dem Batterie-Verpackungs-Material verliehen werden kann, so dass das Verhältnis der Erzeugung von sehr kleinen Löchern und Rissen stark vermindert werden kann. Die vorliegende Erfindung wurde durch weiteres Durchführen von Untersuchungen, die auf den vorstehend erwähnten Ergebnissen basieren, fertiggestellt.
Das heißt, die vorliegende Erfindung stellt ein Batterie-Verpackungs-Material und eine Batterie der nachstehenden Aspekte bereit.
Punkt 1. Ein Batterie-Verpackungs-Material, einschließlich eines Laminats, in welchem mindestens eine Basismaterialschicht, eine Metallschicht und eine Abdichtungs- bzw. Siegelschicht in dieser Reihenfolge laminiert sind, wobei die Metallschicht einen r-Wert von 0,9 oder mehr, wie aus der nachstehenden Gleichung in dem nachstehenden Zugversuch berechnet, aufweist.
<Zugversuch>
Verwendet werden 1,0 mm dicke JIS Nr. 5 Teststücke jeweilig in drei Richtungen auf gleicher Ebene 0°, 45° und 90° hinsichtlich der Walzrichtung der Metallschicht genommen. Jedes der Teststücke wird einem unidirektionalen Zugversuch unter der Bedingung von einer Zugversuch-Geschwindigkeit von 5 mm/Minute durch einen Instron-Universal-Tester unterzogen, um jedes Teststück um 15% auszudehnen. Eine auf gleicher Ebene mittlere Breite W_A vor dem Zugversuch und eine auf gleicher Ebene mittlere Breite W_B nach dem Zugversuch für jedes der Teststücke werden aus den nachstehenden Gleichungen berechnet: W_A = (X_A0 + X_A45 × 2 + X_A90)/4 W_B = (X_B0 + X_B45 × 2 + X_B90)/4 X_A0, X_A45, X_A90: Breite vor dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke jeweilig auf gleicher Ebene in 0°, 45° und 90° Richtungen genommen; und
X_B0, X_B45, X_B90: Breite nach dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke jeweilig auf gleicher Ebene in 0°, 45° und 90° Richtungen genommen.
<r-Wert>

r-Wert = log(W_A/W_B)/log(t_A/t_B) t_A: Dicke des Teststücks vor dem Zugversuch; und t_B: Dicke des Teststücks nach dem Zugversuch.

Punkt 2. Das Batterie-Verpackungs-Material nach Punkt 1, wobei die Basismaterialschicht der Beziehung von A + B ≥ 3,5 genügt, wobei A + B eine Summe von einem Wert A von einem Verhältnis von der Spannung bei Zugdehnung um 50% in MD-Richtung zu einer Spannung bei Zugdehnung um 5% in MD-Richtung und einem Wert B von einem Verhältnis von einer Spannung bei Zugdehnung um 50% in TD-Richtung zu einer Spannung bei Zugdehnung um 5% in TD-Richtung ist.
Punkt 3. Das Batterie-Verpackungs-Material nach Punkt 1 oder 2, wobei der r-Wert in dem Bereich von 0,9 bis 1,2 liegt.
Punkt 4. Das Batterie-Verpackungs-Material nach einem von Punkten 1 bis 3, wobei mindestens eine Oberfläche der Metallschicht einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen worden ist.
Punkt 5. Das Batterie-Verpackungs-Material nach einem von Punkten 1 bis 4, wobei die Metallschicht aus einer Aluminiumfolie oder Folie aus rostfreiem Stahl gebildet ist.
Punkt 6. Das Batterie-Verpackungs-Material nach einem von Punkten 1 bis 5, wobei die Basismaterialschicht aus mindestens einem von einem Polyamidharz und einem Polyesterharz gebildet ist.
Punkt 7. Das Batterie-Verpackungs-Material nach einem von Punkten 1 bis 6, welches ein Verpackungs-Material für eine Sekundärbatterie ist.
Punkt 8. Eine Batterie, wobei ein Batterieelement, welches mindestens eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen Elektrolyten einschließt, in dem Batterie-Verpackungs-Material nach einem der Punkte 1 bis 7 aufbewahrt ist.
Punkt 9. Verwendung als Batterie-Verpackungs-Material eines Laminats, in welchem mindestens eine Basismaterialschicht, eine Metallschicht und eine Abdichtungs- bzw. Siegelschicht in dieser Reihenfolge laminiert sind,
wobei die Metallschicht einen r-Wert von 0,9 oder mehr, wie aus der nachstehenden Gleichung in dem nachstehenden Zugversuch berechnet, aufweist.
<Zugversuch>
Verwendet werden 1,0 mm dicke JIS Nr. 5 Teststücke jeweilig in drei Richtungen auf gleicher Ebene 0°, 45° und 90° hinsichtlich der Walzrichtung von der Metallschicht genommen. Jedes der Teststücke wird einem unidirektionalen Zugversuch unter der Bedingung von einer Zugversuch-Geschwindigkeit von 5 mm/Minute durch einen Instron-Universal-Tester unterzogen, um jedes Teststück um 15% auszudehnen. Eine auf gleicher Ebene mittlere Breite W_A vor dem Zugversuch und eine auf gleicher Ebene mittlere Breite W_B nach dem Zugversuch für jedes der Teststücke werden aus den nachstehenden Gleichungen berechnet: W_A = (X_A0 + X_A45 × 2 + X_A90)/4 W_B = (X_B0 + X_B45 × 2 + X_B90)/4 X_A0, X_A45, X_A90: Breite vor dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke jeweilig auf gleicher Ebene in 0°, 45° und 90° Richtungen genommen; und
X_B0, X_B45, X_B90: Breite nach dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke jeweilig auf gleicher Ebene in 0°, 45° und 90° Richtungen genommen.
<r-Wert>

Punkt 10. Ein Verfahren zur Herstellung einer Batterie,
wobei das Verfahren den Schritt umfasst von: Aufbewahren in einem Batterie-Verpackungs-Material eines Batterieelements, das mindestens eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen Elektrolyten einschließt,
wobei das Batterie-Verpackungs-Material einschließt
ein Laminat, in welchem mindestens eine Basismaterialschicht, eine Metallschicht und eine Abdichtungs- bzw. Siegelschicht in dieser Reihenfolge laminiert sind,
wobei die Metallschicht einen r-Wert von 0,9 oder mehr, wie aus der nachstehenden Gleichung in dem nachstehenden Zugversuch berechnet, aufweist.
<Zugversuch>
Verwendet werden 1,0 mm dicke JIS Nr. 5 Teststücke jeweilig in drei Richtungen auf gleicher Ebene 0°, 45° und 90° hinsichtlich der Walzrichtung der Metallschicht genommen. Jedes der Teststücke wird einem unidirektionalen Zugversuch unter der Bedingung von einer Zugversuch-Geschwindigkeit von 5 mm/Minute durch einen Instron-Universal-Tester unterzogen, um jedes Teststück um 15% auszudehnen. Eine auf gleicher Ebene mittlere Breite W_A vor dem Zugversuch und eine auf gleicher Ebene mittlere Breite W_B nach dem Zugversuch für jedes der Teststücke werden aus den nachstehenden Gleichungen berechnet: W_A = (X_A0 + X_A45 × 2 + X_A90)/4 W_B = (X_B0 + X_B45 × 2 + X_B90)/4 X_A0, X_A45, X_A90: Breite vor dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke jeweilig auf gleicher Ebene in 0°, 45° und 90° Richtungen genommen; und
X_B0, X_B45, X_B90: Breite nach dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke jeweilig auf gleicher Ebene in 0°, 45° und 90° Richtungen genommen.
<r-Wert>

VORTEILE DER ERFINDUNG
Bei einem erfindungsgemäßen Batterie-Verpackungs-Material kann eine Metallschicht genau der Gestalt einer Form während des Formens folgen, so dass die Erzeugung von sehr kleinen Löchern, Rissen und dergleichen unterdrückt werden kann. Das Batterie-Verpackungs-Material gemäß der vorliegenden Erfindung weist, wie vorstehend beschrieben, ausgezeichnete Formbarkeit auf und kann deshalb zur Verbesserung der Produktivität beitragen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Zeichnung, die ein Beispiel einer Querschnitt-Struktur von einem erfindungsgemäßen Batterie-Verpackungs-Material zeigt.
2 ist eine Zeichnung, die ein Beispiel einer Querschnitt-Struktur von einem erfindungsgemäßen Batterie-Verpackungs-Material zeigt.
3 ist eine schematische Ansicht zum Erläutern einer Beziehung zwischen Spannung und Belastung bzw. Dehnung während des Formens eines Batterie-Verpackungs-Materials.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Ein erfindungsgemäßes Batterie-Verpackungs-Material schließt ein Laminat ein, in welchem mindestens eine Basismaterialschicht, eine Metallschicht und eine Abdichtungs- bzw. Siegelschicht in dieser Reihenfolge laminiert sind, und die Dicke und die Breite der Metallschicht vor und nach einem Zugversuch der nachstehenden speziellen Beziehung genügen. Hierin anschließend wird das Batterie-Verpackungs-Material gemäß der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben.
1. Laminierte Struktur des Batterie-Verpackungs-Materials
Das Batterie-Verpackungs-Material schließt ein Laminat ein, in welchem mindestens eine Basismaterialschicht 1, eine Metallschicht 3 und eine Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 in dieser Reihenfolge laminiert sind, wie in 1 gezeigt. In dem Batterie-Verpackungs-Material gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Basismaterialschicht 1 eine äußerste Schicht und die Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 ist eine innerste Schicht. Das heißt, während der Montage einer Batterie wird die Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4, untergebracht an dem Rand von einem Batterieelement, mit sich selbst heiß-geschweißt, um das Batterieelement hermetisch zu verschließen, so dass das Batterieelement eingekapselt ist.
Wie in 1 gezeigt, kann das Batterie-Verpackungs-Material gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Klebeschicht 2 zwischen der Basismaterialschicht 1 und der Metallschicht 3 erforderlichenfalls versehen werden, um die Anhaftung von diesen Schichten zu verbessern. Wie in 2 gezeigt, kann eine Klebeschicht 5 zwischen der Metallschicht 3 und der Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 erforderlichenfalls bereitgestellt werden, um die Klebkraft von diesen Schichten zu verbessern.
2. Zusammensetzung von jedem Schicht-bildenden Batterie-Verpackungs-Material
[Basismaterialschicht 1]
In dem Batterie-Verpackungs-Material gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Basismaterialschicht 1 eine Schicht, die die äußerste Schicht bildet. Das Material, das die Basismaterialschicht 1 bildet, ist nicht besonders begrenzt, solange wie es eine Isolierungsqualität aufweist. Beispiele des Materials, das die Basismaterialschicht 1 bildet, schließen Harzfolien von Polyesterharz, Polyamidharz, Epoxidharz, Acrylharz, Fluorharz, Polyurethanharz, Siliconharz, Phenolharz und Gemische und Copolymere davon ein. Unter ihnen sind Polyesterharze und Polyamidharze bevorzugt und biaxial verstreckte Polyesterharze und biaxial verstreckte Polyamidharze sind bevorzugter. Besondere Beispiele des Polyesterharzes schließen Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polybutylennaphthalat, copolymerisierten Polyester und Polycarbonat ein. Besondere Beispiele des Polyamidharzes schließen Nylon 6, Nylon 6,6, Copolymere von Nylon 6 und Nylon 6,6, Nylon 6,10 und Polymethaxylylenadipamid (MXD6) ein.
In der vorliegenden Erfindung genügt die Basismaterialschicht 1 vorzugsweise der Beziehung von A + B ≥ 3,5, wobei A + B eine Summe von einem Wert A von einem Verhältnis von einer Spannung bei Zugdehnung um 50% in MD-Richtung zu einer Spannung bei Zugdehnung um 5% in MD-Richtung und einem Wert B von einem Verhältnis von einer Spannung bei Zugdehnung um 50% in TD-Richtung zu einer Spannung bei Zugdehnung um 5% in TD-Richtung ist. Insbesondere in einer Harzfolie, die die Basismaterialschicht 1 bildet, genügt die Summe (A + B) von dem Wert A von einem Verhältnis von einer Spannung bei Zugdehnung um 50% zu einer Spannung bei Zugdehnung um 5% in Fließrichtung (MD-Richtung) und dem Wert B von einem Verhältnis von einer Spannung bei Zugdehnung um 50% zu einer Spannung bei Zugdehnung um 5% in der vertikalen Richtung (TD-Richtung), das heißt in der gleichen Ebene mit der MD-Richtung liegend, vorzugsweise der Beziehung von A + B ≥ 3,5. In der vorliegenden Erfindung sind die Spannung bei Zugdehnung um 50% und die Spannung bei Zugdehnung um 5% in jeder von der MD-Richtung und der TD-Richtung in der Basismaterialschicht 1 jeweils ein gemäß dem in JIS K7127 ausgewiesenen Verfahren gemessener Wert.
In dem Batterie-Verpackungs-Material gemäß der vorliegenden Erfindung genügen, wenn Spannungen in MD-Richtung und der TD-Richtung in der Basismaterialschicht 1 vorliegen, der vorstehend erwähnten Beziehung, die Erzeugung von sehr kleinen Löchern, Rissen und dergleichen während des Formens wird weiterhin unterdrückt, in Synergie mit den später beschriebenen Eigenschaften der Metallschicht 3 und somit weist das Batterie-Verpackungs-Material ausgezeichnete Formbarkeit auf. Der genaue Mechanismus, durch den die Erzeugung von sehr kleinen Löchern, Rissen und dergleichen während des Formens unterdrückt wird, wenn die Eigenschaften der Basismaterialschicht 1, die die äußere Schicht in dem Batterie-Verpackungs-Material bildet, gemäß der vorliegenden Erfindung in der vorstehend beschriebenen Weise eingestellt werden, ist keineswegs klar, kann aber zum Beispiel wie nachstehend angenommen werden. Die Werte A und B von dem Verhältnis von einer Spannung bei Zugdehnung um 50% zu einer Spannung bei Zugdehnung um 5% in MD-Richtung und der TD-Richtung sind groß genug, um der Beziehung von A + B ≥ 3,5 zu genügen. Folglich ist, wie zum Beispiel durch die Linie A in 3, d. h. eine schematische Ansicht, gezeigt, die eine Beziehung zwischen Spannung und Belastung während des Formens des Batterie-Verpackungs-Materials darstellt, eine Änderung in der Spannung um die Streckgrenze in einer Spannung-Belastungs-Kurve schwach, und deshalb kann die Verformung (Ausweitung) der auf die Basismaterialschicht 1 mit der dazwischen angeordneten Klebeschicht 2 laminierten Metallschicht 3 sanft geändert werden. Folglich wird festgestellt, dass während des Formens des Batterie-Verpackungs-Materials die Metallschicht 2 genau gemäß der Gestalt einer Form hergestellt werden kann, so dass die Erzeugung von sehr kleinen Löchern, Rissen und dergleichen unterdrückt wird.
Die Spannung bei Zugdehnung um 50% in MD-Richtung in der Basismaterialschicht 1 ist nicht besonders begrenzt, jedoch ist sie vorzugsweise etwa 100 bis 210 MPa, bevorzugter etwa 110 bis 200 MPa. Die Spannung bei Zugdehnung um 50% in TD-Richtung in der Basismaterialschicht 1 ist nicht besonders begrenzt, jedoch ist sie vorzugsweise etwa 130 bis 270 MPa, bevorzugter etwa 140 bis 260 MPa. Die Spannung bei Zugdehnung um 5% in MD-Richtung in der Basismaterialschicht 1 ist nicht besonders begrenzt, jedoch ist sie vorzugsweise etwa 50 bis 110 MPa, bevorzugter etwa 60 bis 100 MPa. Die Spannung bei Zugdehnung um 5% in TD-Richtung in der Basismaterialschicht 1 ist nicht besonders begrenzt, jedoch ist sie vorzugsweise etwa 40 bis 100 MPa, bevorzugter etwa 50 bis 90 MPa.
Die Zugreißfestigkeit der Basismaterialschicht 1 (Harzfolie, die die Basismaterialschicht 1 bildet) in MD-Richtung ist vorzugsweise 190 bis 350 MPa, bevorzugter 210 bis 320 MPa. Die Zugreißfestigkeit der Basismaterialschicht 1 in TD-Richtung ist vorzugsweise 220 bis 400 MPa, bevorzugter 260 bis 350 MPa. Wenn die Zugreißfestigkeit der Basismaterialschicht 1 in einem wie vorstehend beschriebenen Bereich liegt, kann die Erzeugung von sehr kleinen Löchern und Rissen während des Formens des Batterie-Verpackungs-Materials gemäß der vorliegenden Erfindung weiter wirksam unterdrückt werden, um die Formbarkeit weiter zu verbessern. Die Zugreißfestigkeit der Basismaterialschicht 1 ist ein Wert, der durch Ausführen der Messung unter Verwendung eines Verfahrens entsprechend JIS K7127 erhalten wird.
Die Zugbruchdehnung der Basismaterialschicht 1 in MD-Richtung ist vorzugsweise 80 bis 150%, bevorzugter 90 bis 130%. Die Zugbruchdehnung der Basismaterialschicht 1 in TD-Richtung ist vorzugsweise 70 bis 150%, bevorzugter 80 bis 120%. Wenn die Zugbruchdehnung der Basismaterialschicht 1 in einem wie vorstehend beschriebenen Bereich liegt, kann die Erzeugung von sehr kleinen Löchern und Rissen während des Formens des Batterie-Verpackungs-Materials gemäß der vorliegenden Erfindung weiterhin wirksam unterdrückt werden, um die Formbarkeit weiter zu verbessern. Die Zugbruchdehnung der Basismaterialschicht 1 ist ein Wert, der durch Ausführen der Messung unter Verwendung eines Verfahrens im Einklang mit JIS K7127 erhalten wird.
Die Basismaterialschicht 1 kann aus einer Einzelschicht-Harzfolie gebildet werden oder kann aus einer Harzfolie mit zwei oder mehr Schichten zum Verbessern der Beständigkeit gegen sehr kleine Löcher und der Isolierungsqualität gebildet werden. Wenn die Basismaterialschicht 1 aus einer Mehrschicht-Harzfolie gebildet werden soll, können zwei oder mehr Harzfolien zusammen mit einer Klebemittelkomponente, wie ein dazwischen angeordnetes Klebemittel oder ein Klebemittelharz, laminiert werden und die Art, Menge und so weiter der zu verwendenden Klebemittelkomponente sind ähnlich zu jener für die später beschriebene Klebeschicht 2 oder Klebeschicht 5. Das Verfahren zum Laminieren einer Harzfolie mit zwei oder mehr Schichten ist nicht besonders begrenzt und ein bekanntes Verfahren kann angewendet werden. Beispiele davon schließen ein Trocken-Laminierungs-Verfahren und ein Sand-Laminierungs-Verfahren ein und ein Trocken-Laminierungs-Verfahren ist bevorzugt. Wenn die Harzfolie durch ein Trocken-Laminierungs-Verfahren laminiert wird, ist es bevorzugt, ein Urethan-basiertes Klebemittel als die Klebeschicht anzuwenden. Hier ist die Dicke der Klebeschicht zum Beispiel etwa 2 bis 5 μm.
Die Dicke der Basismaterialschicht 1 ist nicht besonders begrenzt und sie ist zum Beispiel etwa 10 bis 50 μm, vorzugsweise etwa 15 bis 25 μm.
[Klebeschicht 2]
In dem Batterie-Verpackungs-Material gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Klebeschicht 2 eine Schicht, die zwischen der Basismaterialschicht 1 und der Metallschicht 3 zum starken Kleben dieser Schichten aneinander bereitgestellt wird.
Die Klebeschicht 2 wird aus einem Klebemittel gebildet, das die Basismaterialschicht 1 und die Metallschicht 3 binden kann. Das zum Kleben der Klebeschicht 2 verwendete Klebemittel kann ein härtbares zwei-Flüssigkeits-Klebemittel sein oder kann ein härtbares ein-Flüssigkeits-Klebemittel sein. Weiterhin ist der Bindungsmechanismus des zum Kleben der Klebeschicht 2 verwendeten Klebemittels nicht besonders begrenzt, und kann ein beliebiger von einem chemischen Reaktionstyp, einem Lösungsmittelverflüchtigungstyp, einem Wärmeschmelztyp, einem Wärmedrucktyp und so weiter sein.
Spezielle Beispiele der Klebemittelkomponente, die zum Kleben der Klebeschicht 2 verwendet werden können, schließen Polyester-basierte Harze, wie Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polybutylennaphthalat, Polyethylenisophthalat, Polycarbonat und copolymerisierter Polyester; Polyether-basierte Klebemittel; Polyurethan-basierte Klebemittel; Epoxy-basierte Harze; Phenolharz-basierte Harze; Polyamid-basierte Harze, wie Nylon 6, Nylon 66, Nylon 12 und copolymerisiertes Polyamid; Polyolefin-basierte Harze, wie Polyolefine, Carbonsäure-modifizierte Polyolefine und Metall-modifizierte Polyolefine, Polyvinylacetat-basierte Harze; Zellulose-basierte Klebemittel; (Meth)acryl-basierte Harze; Polyimid-basierte Harze; Amino-Harze, wie Harnstoff-Harze und Melamin-Harze; Kautschuke, wie Chloropren-Kautschuk, Nitril-Kautschuk und Styrol-Butadien-Kautschuk; und Silicon-basierte Harze, ein. Diese Klebemittelkomponenten können einzeln verwendet werden oder können in Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden. Unter diesen Klebemittelkomponenten sind Polyurethan-basierte Klebemittel bevorzugt.
Die Dicke der Klebeschicht 2 ist zum Beispiel etwa 1 bis 10 μm, vorzugsweise 2 bis 5 μm.
[Metallschicht 3]
In dem Batterie-Verpackungs-Material gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Metallschicht 3 eine Schicht, welche zum Verbessern der Festigkeit des Batterie-Verpackungs-Materials vorgesehen ist, und wirkt auch als Sperrschicht zum Verhindern des Eintritts von Wasserdampf, Sauerstoff, Licht und dergleichen in die Batterie. In der vorliegenden Erfindung weist die Metallschicht einen r-Wert von 0,9 oder mehr, wie aus der nachstehenden Gleichung in dem nachstehenden Zugversuch berechnet, auf.
<Zugversuch>
Verwendet werden 1,0 mm dicke JIS Nr. 5 Teststücke jeweilig in drei Richtungen auf gleicher Ebene 0°, 45° und 90° hinsichtlich der Walzrichtung der Metallschicht genommen. Nun wird jedes der Teststücke einem unidirektionalen Zugversuch unter der Bedingung von einer Zugversuch-Geschwindigkeit von 5 mm/Minute durch einen Instron-Universal-Tester unterzogen, um jedes Teststück um 15% auszudehnen. Nun werden eine auf gleicher Ebene mittlere Breite W_A vor dem Zugversuch und eine auf gleicher Ebene mittlere Breite W_B nach dem Zugversuch für jedes der Teststücke aus den nachstehenden Gleichungen berechnet. Die Breite und die Dicke von jedem Teststück können jedes mit einer Mikrometerschraube gemessen werden. W_A = (X_A0 + X_A45 × 2 + X_A90)/4 W_B = (X_B0 + X_B45 × 2 + X_B90)/4 X_A0, X_A45, X_A90: Breite vor dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke entsprechend auf gleicher Ebene 0°, 45° und 90° Richtungen genommen; und
X_B0, X_B45, X_B90: Breite nach dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke jeweilig auf gleicher Ebene in 0°, 45° und 90° Richtungen genommen.
<r-Wert>

In der vorliegenden Erfindung genügen die Dicke und die Breite der Metallschicht 3 vor und nach einem Zugversuch einer speziellen Beziehung und folglich kann außerordentlich ausgezeichnete Formbarkeit einem Batterie-Verpackungs-Material verliehen werden, so dass das Verhältnis der Erzeugung von sehr kleinen Löchern bzw. Pinholes und Rissen während des Formens beträchtlich vermindert werden kann. Der genaue Mechanismus, bei dem, wenn die Metallschicht 3 die vorstehend erwähnten Eigenschaften in dem Batterie-Verpackungs-Material der vorliegenden Erfindung aufweist, die Erzeugung von sehr kleinen Löchern bzw. Pinholes, Rissen und dergleichen während des Formens unterdrückt wird, ist überhaupt nicht klar, kann aber zum Beispiel wie nachstehend betrachtet werden. Es wird in Betracht gezogen, dass wenn der r-Wert 0,9 oder mehr ist, ein Materialfluss leichter stattfindet in der Richtung auf gleicher Ebene von der Metallschicht als in der Dickenrichtung von der Metallschicht und deshalb kann während des Formens von dem Batterie-Verpackungs-Material die Metallschicht 3 passend gemacht werden, um der Gestalt von einer Form zu folgen, so dass die Erzeugung von sehr kleinen Löchern bzw. Pinholes, Rissen und dergleichen unterdrückt wird.
Zum wirksameren Unterdrücken der Erzeugung von sehr kleinen Löchern bzw. Pinholes, Rissen und dergleichen während des Formens ist der r-Wert vorzugsweise in dem Bereich von 0,9 bis 1,2, bevorzugter in dem Bereich von 0,9 bis 1,1.
Spezielle Beispiele des Metalls, das die Metallschicht 3 bildet, schließen Aluminium, Edelstahl bzw. rostfreien Stahl und Titan ein, wobei Aluminium und Edelstahl bzw. rostfreier Stahl bevorzugt sind. Die Metallschicht 3 kann aus einer Metallfolie oder durch Metallabscheidung gebildet werden, und wird vorzugsweise aus einer Metallfolie, bevorzugter aus einer Aluminiumfolie oder einer Folie aus rostfreiem Stahl, gebildet. Zum Verhindern der Erzeugung von Falten und sehr kleinen Löchern in der Metallschicht 3 während der Herstellung des Batterie-Verpackungs-Materials ist es bevorzugter, die Metallschicht 3 aus zum Beispiel einer weichen Aluminiumfolie, wie vergütetem Aluminium, (JIS A8021P-O, JIS A8079P-O) oder einer Folie aus rostfreiem Stahl, wie A3004 oder SUS304 zu bilden. Da jedoch der r-Wert in Abhängigkeit von nicht nur einem Material, das die Metallschicht, wie eine Aluminiumlegierung oder Edelstahl, bildet, variiert, sondern auch durch ein Verfahren zum Verarbeiten der Metallschicht, kann der r-Wert nicht auf einen vorbestimmten Wert, basierend nur auf einer Zusammensetzung, wie in zum Beispiel JIS ausgewiesen, eingestellt werden. Ein Verfahren zum Bilden einer Metallschicht mit einem vorbestimmten r-Wert wird nachstehend durch Nehmen einer Al-Fe-basierten Aluminiumfolie als ein Beispiel beschrieben.
(Verfahren zum Bilden Al-Fe-basierter Aluminiumfolie)
Eine Al-Fe-basierte Aluminiumfolie mit einem vorbestimmten r-Wert kann durch Ausführen der Schritte von Schmelzen, Gießen, Flachwalzen, Oberflächen-Schneiden, Homogenisierung (Homogenisierungs-Behandlung), Warmwalzen, Kaltwalzen, Zwischenglühen, Kaltwalzen, Folienwalzen und Endglühen hergestellt werden. In dem Schmelzschritt und dem Gießschritt wird zum Beispiel ein Material (z. B. JIS Standard A8079H-O) mit einem Fe-Gehalt von 0,7 bis 1,3 Masse-%, einem Si-Gehalt von 0,05 bis 0,3 Masse-%, einem Cu-Gehalt von 0,05 Masse-% oder weniger und einem Zn-Gehalt von 0,10 Masse-% oder weniger, mit Al und anderen unvermeidbaren Verunreinigungen, die den Rest ausmachen, bezüglich einer Zusammensetzung aus der Aluminiumlegierung geschmolzen, um einen Ingot herzustellen. Nun wird in dem Flachwalzschritt der Ingot in eine Bramme verarbeitet. Die Dicke von dem in eine Bramme zu verarbeitenden Material ist zum Beispiel 500 bis 600 mm. Anschließend werden in dem Oberflächenschneidschritt vier bis sechs Oberflächen von dem in eine Bramme zu verarbeitenden Legierungsmaterial gleichförmig geschnitten, um Verunreinigungen zu entfernen. In diesem Schritt wird das Legierungsmaterial zu einer Tiefe von zum Beispiel 6 bis 12 mm/einer Oberfläche geschnitten.
Nun wird in dem Homogenisierungsschritt das Legierungsmaterial nach dem Oberflächenschneidschritt einer Homogenisierungs-Behandlung unterzogen. Die Homogenisierungs-Behandlungs-Temperatur ist vorzugsweise 400 bis 600°C. Die Homogenisierungs-Behandlungs-Zeit ist vorzugsweise 2 bis 10 Stunden. Nun wird in dem Warmwalzschritt das Legierungsmaterial nach der Homogenisierungs-Behandlung bei einer hohen Temperatur gewalzt. Die Warmwalztemperatur des Legierungsmaterials in diesem Schritt ist vorzugsweise 280 bis 300°C. Die Dicke des Legierungsmaterials nach Warmwalzen ist etwa 5 mm. Anschließend wird in dem Kaltwalzschritt das Warmwalzen unterzogene Legierungsmaterial kalt-gewalzt, um dünn gestreckt zu werden. In diesem Schritt sind die Kaltwalztemperatur und das Walzverhältnis des Legierungsmaterials und die Dicke des Legierungsmaterials nach Walzen vorzugsweise 110 bis 240°C, 40 bis 90% (vier Durchgänge) bzw. 0,6 mm.
Nun wird in dem Zwischenglühschritt die Spannung in dem Legierungsmaterial nach Kaltwalzen durch eine Wärmebehandlung entfernt, so dass die Struktur erweicht ist, um die Duktilität zu verbessern. Die Behandlungs-Temperatur in diesem Schritt ist vorzugsweise 380 bis 400°C, besonders bevorzugt 390°C. Die Behandlungs-Zeit ist vorzugsweise 1,5 bis 2,5 Stunden. Nun wird in dem Kaltwalzschritt das Legierungsmaterial nach Zwischenglühen gewalzt. In diesem Schritt sind das Walzverhältnis und die Dicke des Legierungsmaterials nach Kaltwalzen vorzugsweise 0,3 mm bzw. 50% (ein Durchgang bzw. Stich). Nun wird in dem Folienwalzschritt das Legierungsmaterial in einer Vielzahl von Durchgängen weiter gewalzt, um dünn gestreckt zu werden. In diesem Schritt sind das Walzverhältnis und die Dicke des Legierungsmaterials nach Folienwalzen vorzugsweise 40 μm bzw. 50% oder weniger (drei bis vier Durchgänge). Nun wird in dem Endglühschritt das dünn gewalzte Legierungsmaterial einer Glüh-Behandlung unterzogen. In diesem Schritt sind die Behandlungs-Temperatur und die Behandlungs-Zeit vorzugsweise 240 bis 300°C bzw. 24 bis 96 Stunden. Durch Behandeln des Legierungsmaterials unter der vorstehendbeschriebenen Bedingung wird eine in einem Batterie-Außen-Verpackungs-Material zu verwendende Aluminiumlegierungsfolie hergestellt.
Obwohl die Dicke der Metallschicht 3, solange wie die Metallschicht 3 die vorstehend erwähnten Eigenschaften aufweist, nicht besonders begrenzt ist, kann sie zum Beispiel etwa 10 μm bis 50 μm, vorzugsweise etwa 20 μm bis 35 μm sein.
Vorzugsweise werden mindestens eine Oberfläche, vorzugsweise beide Oberflächen, der Metallschicht 3 einer chemischen Umwandlungsbehandlung zur Stabilisierung von Kleben, Verhinderung von Auflösung und Korrosion und so weiter unterzogen werden. Hier ist die chemische Umwandlungsbehandlung eine Behandlung zur Bildung eines säureresistenten Films auf der Oberfläche der Metallschicht. Beispiele der chemischen Umwandlungsbehandlung schließen eine Chromsäure-Chromat-Behandlung unter Verwendung einer Chromsäure-Verbindung, wie Chromnitrat, Chromfluorid, Chromsulfat, Chromacetat, Chromoxalat, Chrombiphosphat, acetyliertes Chromat, Chromchlorid oder Chromkaliumsulfat; eine Phosphorsäure-Chromat-Behandlung unter Verwendung einer Phosphorsäure-Verbindung, wie Natriumphosphat, Kaliumphosphat, Ammoniumphosphat oder Polyphosphorsäure; und eine Chromat-Behandlung unter Verwendung eines aminierten Phenol-Polymers mit wiederkehrenden Einheiten, wiedergegeben durch die nachstehenden allgemeinen Formeln (1) bis (4), ein. In dem aminierten Phenol-Polymer können die wiederkehrenden Einheiten, wiedergegeben durch die nachstehenden allgemeinen Formeln (1) bis (4), einzeln enthalten sein oder können in Kombination von zwei oder mehr davon enthalten sein. [Chemische Formel 1]
[Chemische Formel 2]
[Chemische Formel 3]
[Chemische Formel 4]
In den allgemeinen Formeln (1) bis (4) gibt X ein Wasserstoff-Atom, eine Hydroxyl-Gruppe, eine Alkyl-Gruppe, eine Hydroxyalkyl-Gruppe, eine Allyl-Gruppe oder eine Benzyl-Gruppe wieder. R¹ und R² sind gleich oder verschieden und geben jeweils eine Hydroxyl-Gruppe, eine Alkyl-Gruppe oder eine Hydroxyalkyl-Gruppe wieder. In den allgemeinen Formeln (1) bis (4) schließen Beispiele der Alkyl-Gruppe, wiedergegeben durch X, R¹ und R², lineare oder verzweigte Alkyl-Gruppen mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 4, wie eine Methyl-Gruppe, eine Ethyl-Gruppe, eine n-Propyl-Gruppe, eine Isopropyl-Gruppe, eine n-Butyl-Gruppe, eine Isobutyl-Gruppe und eine tert-Butyl-Gruppe, ein. Beispiele der Hydroxyalkyl-Gruppe, wiedergegeben durch X, R¹ und R², schließen lineare oder verzweigte Alkyl-Gruppen mit einer Kohlenstoffzahl von 1 bis 4, welche mit einer Hydroxy-Gruppe substituiert ist, wie eine Hydroxymethyl-Gruppe, eine 1-Hydroxyethyl-Gruppe, eine 2-Hydroxyethyl-Gruppe, eine 1-Hydroxypropyl-Gruppe, eine 2-Hydroxypropyl-Gruppe, eine 3-Hydroxypropyl-Gruppe, eine 1-Hydroxybutyl-Gruppe, eine 2-Hydroxybutyl-Gruppe, eine 3-Hydroxybutyl-Gruppe und eine 4-Hydroxybutyl-Gruppe, ein. In den allgemeinen Formeln (1) bis (4) kann die Alkyl-Gruppe und die Hydroxyalkyl-Gruppe, wiedergegeben durch X, R¹ und R², gleich oder verschieden sein. In den allgemeinen Formeln (1) bis (4) ist X vorzugsweise ein Wasserstoff-Atom, eine Hydroxyl-Gruppe oder eine Hydroxyalkyl-Gruppe. Ein zahlenmittleres Molekulargewicht des aminierten Phenol-Polymers mit wiederkehrenden Einheiten, wiedergegeben durch die allgemeinen Formeln (1) bis (4), ist zum Beispiel vorzugsweise 500 bis 1000000 und bevorzugter etwa 1000 bis 20000.
Beispiele des chemischen Umwandlungsbehandlungs-Verfahrens zum Verleihen von Korrosionsbeständigkeit der Metallschicht 3 schließen ein Verfahren, in welchem die Metallschicht 3 mit einer Dispersion von feinen Teilchen von einem Metalloxid, wie Aluminiumoxid, Titanoxid, Ceroxid oder Zinnoxid oder Bariumsulfat in Phosphorsäure, beschichtet und bei 150°C oder höher geglüht wird, um die Korrosionsbeständigkeits-Behandlungs-Schicht auf der Oberfläche der Metallschicht 3 zu bilden, ein. Eine Harz-Schicht mit einem kationischen Polymer, vernetzt mit einem Vernetzungsmittel, kann zudem auf der Korrosionsbeständigkeits-Behandlungs-Schicht gebildet werden. Hier schließen Beispiele des kationischen Polymers Polyethylenimin, Ionen-Polymer-Komplexe, gebildet aus einem Polymer mit Polyethylenimin und einer Carbonsäure, primäre Amin-gepfropfte Acrylharze, erhalten durch Pfropf-Polymerisieren eines primären Amins mit einem Acryl-Hauptgerüst, Polyallylamin oder Derivate davon, und Aminophenole ein. Diese kationischen Polymere können einzeln verwendet werden oder können in Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden. Beispiele des Vernetzungsmittels schließen Verbindungen mit mindestens einer funktionellen Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einer Isocyanat-Gruppe, einer Glycidyl-Gruppe, einer Carboxyl-Gruppe und einer Oxazolin-Gruppe, und Silan-Haftmitteln ein. Diese Vernetzungsmittel können einzeln verwendet werden oder können in Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden.
Hinsichtlich der chemischen Umwandlungsbehandlung mag nur eine chemische Umwandlungsbehandlung durchgeführt werden oder eine Kombination von zwei oder mehr chemischen Umwandlungsbehandlungen kann durchgeführt werden. Die chemischen Umwandlungsbehandlungen können unter Verwendung einer einzelnen Verbindung ausgeführt werden oder können unter Verwendung von zwei oder mehr Verbindungen in Kombination ausgeführt werden. Unter chemischen Umwandlungsbehandlungen sind eine Chromsäure-Chromat-Behandlung, eine Chromat-Behandlung unter Verwendung einer Chromsäure-Verbindung, eine Phosphorsäure-Verbindung und eines aminierten Phenol-Polymers in Kombination und so weiter bevorzugt.
Die Menge des auf der Oberfläche der Metallschicht 3 in der chemischen Umwandlungsbehandlung zu bildenden säureresistenten Films ist nicht besonders begrenzt, aber wenn zum Beispiel die vorstehend erwähnte Chromat-Behandlung ausgeführt wird, ist es erwünscht, dass die Chromsäure-Verbindung in einer Menge von etwa 0,5 mg bis etwa 50 mg, vorzugsweise etwa 1,0 mg bis etwa 40 mg, in Bezug auf Chrom, enthalten ist, die Phosphor-Verbindung in einer Menge von etwa 0,5 mg bis etwa 50 mg, vorzugsweise etwa 1,0 mg bis etwa 40 mg, in Bezug auf Phosphor, enthalten ist und das aminierte Phenol-Polymer in einer Menge von etwa 1 mg bis 200 mg, vorzugsweise etwa 5,0 mg bis 150 mg, pro 1 m² der Oberfläche der Metallschicht 3 enthalten ist.
Die chemische Umwandlungsbehandlung wird in der nachstehenden Weise ausgeführt: eine Lösung, enthaltend eine zur Bildung eines säureresistenten Films zu verwendende Verbindung, wird auf die Oberfläche der Metallschicht durch ein Stab-Beschichtungsverfahren, ein Walzen-Beschichtungsverfahren, ein Gravur-Beschichtungsverfahren, ein Tauch-Verfahren oder dergleichen aufgetragen und Erhitzen wird dann so ausgeführt, dass die Temperatur der Metallschicht etwa 70°C bis 200°C ist. Die Metallschicht kann einer Entfettungs-Behandlung durch ein Alkali-Tauch-Verfahren, ein elektrolytisches Reinigungsverfahren, ein Säure-Reinigungsverfahren, ein elektrolytisches Säure-Reinigungsverfahren oder dergleichen unterzogen werden, bevor die Metallschicht einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen wird. Wenn eine Entfettungs-Behandlung, wie vorstehend beschrieben, ausgeführt wird, kann die chemische Umwandlungsbehandlung von der Oberfläche der Metallschicht weiter effizient ausgeführt werden.
[Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4]
In dem Batterie-Verpackungs-Material gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht die Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 der innersten Schicht und während der Montage einer Batterie wird die Abdichtungs- bzw. Siegelschicht mit sich selbst heiß-geschweißt, um das Batterieelement hermetisch zu verschließen.
Die in der Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 zu verwendende Harz-Komponente ist nicht besonders begrenzt, so lange wie sie heiß-geschweißt werden kann und Beispiele davon schließen Polyolefine, cyclische Polyolefine, Carbonsäure-modifizierte Polyolefine und Carbonsäure-modifizierte cyclische Polyolefine ein.
Spezielle Beispiele der Polyolefine schließen Polyethylen, wie nieder-dichtes Polyethylen, mittel-dichtes Polyethylen, hoch-dichtes Polyethylen und linear nieder-dichtes Polyethylen; Polypropylen, wie Homopolypropylen, Block-Copolymere von Polypropylen (z. B. Block-Copolymere von Propylen und Ethylen) und statistische Copolymere von Polypropylen (z. B. statistische Copolymere von Propylen und Ethylen); und Terpolymere von Ethylen-Buten-Propylen ein. Unter diesen Polyolefinen sind Polyethylen und Polypropylen bevorzugt.
Das cyclische Polyolefin ist ein Copolymer von einem Olefin und einem cyclischen Monomer und Beispiele des Olefins als ein Bestandteilsmonomer der cyclischen Polyolefine schließen Ethylen, Propylen, 4-Methyl-1-penten, Styrol, Butadien und Isopren ein. Beispiele des cyclischen Monomers als ein Bestandteilsmonomer der cyclischen Polyolefine schließen cyclische Alkene, wie Norbornen, spezielle cyclische Diene, wie Cyclopentadien, Dicyclopentadien, Cyclohexadien und Norbornadien, ein. Unter diesen Polyolefinen sind cyclische Alkene bevorzugt und Norbornen ist weiter bevorzugt.
Das Carbonsäure-modifizierte Polyolefin ist ein Polymer mit dem Polyolefin, modifiziert durch Unterziehen der Polyolefine Block-Polymerisation oder Pfropf-Polymerisation mit einer Carbonsäure. Beispiele der zur Modifizierung zu verwendenden Carbonsäure schließen Maleinsäure, Acrylsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Malensäureanhydrid und Itaconsäureanhydrid ein.
Das Carbonsäure-modifizierte cyclische Polyolefin ist ein Polymer, erhalten durch Ausführen der Copolymerisation mit einer α,β-ungesättigten Carbonsäure oder einem Anhydrid davon unter Ersetzen eines Teils von Monomeren, die das cyclische Polyolefin bilden, oder durch Block-Polymerisieren oder Pfropf-Polymerisieren einer α,β-ungesättigten Carbonsäure oder eines Anhydrids davon mit dem cyclischen Polyolefin. Das mit einer Carbonsäure zu modifizierende cyclische Polyolefin ist das Gleiche wie vorstehend beschrieben. Die zur Modifizierung zu verwendende Carbonsäure ist die Gleiche wie jene, die zur Modifizierung des Säure-modifizierten Cycloolefin-Copolymers verwendet wurde.
Unter diesen Harz-Komponenten sind Carbonsäure-modifizierte Polyolefine bevorzugt und Carbonsäure-modifiziertes Polypropylen ist weiter bevorzugt.
Die Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 kann aus einer einzelnen Harz-Komponente gebildet werden oder kann aus einem Gemisch-Polymer, erhalten durch Kombinieren von zwei oder mehr Harz-Komponenten, gebildet werden. Weiter kann die Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 aus nur einer Schicht gebildet werden, kann aber aus zwei oder mehr Schichten mit der gleichen Harz-Komponente oder verschiedenen Harz-Komponenten gebildet werden.
Die Dicke der Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 kann geeigneterweise ausgewählt werden und sie ist zum Beispiel etwa 10 bis 100 μm, vorzugsweise etwa 15 bis 50 μm.
[Klebeschicht 5]
In dem Batterie-Verpackungs-Material gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Klebeschicht 5 eine Schicht, die zwischen der Metallschicht 3 und der Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 bereitgestellt wird, wie es zum starken Kleben dieser Schichten aneinander erforderlich ist.
Die Klebeschicht 5 wird aus einem Klebemittel, das die Metallschicht 3 und die Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 aneinander binden kann, gebildet. Der Bindungsmechanismus, die Art der Klebemittel-Komponente und so weiter für das zur Bildung der Klebeschicht 5 zu verwendende Klebemittel sind ähnlich zu jenen für die Klebeschicht 2. Die in der Klebeschicht 5 zu verwendende Klebemittel-Komponente ist vorzugsweise ein Polyolefin-basiertes Harz, weiter bevorzugt ein Carbonsäure-modifiziertes Polyolefin, besonders bevorzugt Carbonsäure-modifiziertes Polypropylen.
Die Dicke der Klebeschicht 5 ist zum Beispiel 2 bis 50 μm, vorzugsweise 20 bis 30 μm.
3. Verfahren zur Herstellung des Batterie-Verpackungs-Materials
Obwohl das Verfahren zur Herstellung des Batterie-Verpackungs-Materials gemäß der vorliegenden Erfindung nicht besonders begrenzt ist, so lange wie ein Laminat, in welchem Schichten jeweils mit einer vorbestimmten Zusammensetzung laminiert sind, erhalten wird, wird zum Beispiel das nachstehende Verfahren als ein Beispiel gezeigt.
Zuerst wird ein Laminat, in welchem die Basismaterialschicht 1, die Klebeschicht 2 und die Metallschicht 3 in dieser Reihenfolge laminiert sind (hierin anschließend kann das Laminat als ein ”Laminat A” beschrieben werden), gebildet. Insbesondere kann das Laminat durch ein Trocken-Laminierungs-Verfahren gebildet werden, in welchem ein zur Bildung der Klebeschicht 2 zu verwendendes Klebemittel auf die Basismaterialschicht 1 oder die Metallschicht 3 der Oberfläche, welche, falls erforderlich, einer chemischen Umwandlungsbehandlung unter Verwendung eines Beschichtungsverfahrens, wie ein Extrusions-Verfahren, ein Gravur-Beschichtungsverfahren oder ein Walzen-Beschichtungsverfahren, unterzogen worden ist, aufgetragen und getrocknet wird, wobei die Metallschicht 3 oder die Basismaterialschicht 1 dann laminiert wird, und die Klebeschicht 2 gehärtet wird.
Dann wird die Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 auf die Metallschicht 3 des Laminats A laminiert. Wenn die Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 direkt auf die Metallschicht 3 laminiert wird, kann eine Harz-Komponente, die die Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 bildet, auf die Metallschicht 3 des Laminats A durch ein Verfahren, wie ein Gravur-Beschichtungsverfahren oder ein Walzen-Beschichtungsverfahren, aufgetragen werden. Wenn die Klebeschicht 5 zwischen der Metallschicht 3 und der Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 bereitgestellt wird, ist zum Beispiel zu erwähnen (1) ein Verfahren, in welchem die Klebeschicht 5 und die Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4, um auf die Metallschicht 3 von dem Laminat A laminiert zu werden (Co-extrusions-Laminierungs-Verfahren) coextrudiert werden; (2) ein Verfahren, in welchem die Klebeschicht 5 und die Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 laminiert werden, um getrennt ein Laminat zu bilden, und das Laminat auf die Metallschicht 3 des Laminats A durch ein thermisches Laminierungs-Verfahren laminiert wird; (3) ein Verfahren, in welchem ein Klebemittel zur Bildung der Klebeschicht 5 auf die Metallschicht 3 des Laminats A durch zum Beispiel ein Extrusions-Verfahren laminiert wird, oder ein Verfahren, in welchem das Klebemittel durch Lösungs-Beschichten aufgetragen wird, bei einer hohen Temperatur getrocknet und eingebrannt wird, und die Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 zu einer Folien-Form gebildet, bevor auf die Klebeschicht 5 durch ein thermisches Laminierungs-Verfahren laminiert wird; und (4) ein Verfahren, in welchem die geschmolzene Klebeschicht 5 zwischen die Metallschicht 3 des Laminats A und die Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4, die vorher in eine Folien-Form gebildet wurde, gegossen wird und gleichzeitig werden das Laminat A und die Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 mit der dazwischen angeordneten Klebeschicht 5 (Sandwich-Laminierungs-Verfahren) zusammen geklebt.
Ein Laminat, einschließlich der Basismaterialschicht 1, der Klebeschicht 2, der Metallschicht 3, deren Oberfläche, falls erforderlich, einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen worden ist, der erforderlichenfalls bereitgestellten Klebeschicht 5 und der Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 wird in der vorstehend beschriebenen Weise gebildet, und das Laminat kann weiter einer Wärme-Behandlung unterzogen werden, wie jener von einem Heizwalzen-Kontakttyp, Heißlufttyp oder nahem oder fernem Infrarotstrahlentyp, zum Verstärken der Klebkraft der Klebeschicht 2, und der, falls erforderlich, bereitgestellten Klebeschicht 5. Als Bedingungen für eine solche Wärme-Behandlung ist die Temperatur zum Beispiel 150 bis 250°C und die Zeit ist 1 bis 5 Minuten.
In dem Batterie-Verpackungs-Material gemäß der vorliegenden Erfindung können die Schichten, die das Laminat bilden, falls erforderlich, einer Oberflächen-Aktivierungs-Behandlung, wie eine Corona-Behandlung, eine Strahl-Behandlung, eine Oxidations-Behandlung oder eine Ozon-Behandlung, zum Verbessern oder Stabilisieren der Filmformbarkeit, Laminierungs-Verarbeiten und geeigneterweise Endproduktsekundär-Verarbeitung (Pouching und Formstanzen) und dergleichen unterzogen werden.
4. Verwendung von Batterie-Verpackungs-Material
Das Batterie-Verpackungs-Material gemäß der vorliegenden Erfindung wird als Verpackungs-Material zum hermetischen Abdichten und Aufbewahren von Batterieelementen, wie eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und ein Elektrolyt, verwendet.
Insbesondere wird ein Batterieelement, einschließlich mindestens einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode und eines Elektrolyten, mit dem Batterie-Verpackungs-Material gemäß der vorliegenden Erfindung bedeckt, so dass ein Flanschteil (Region, wobei eine Abdichtungs- bzw. Siegelschicht mit sich selbst in Kontakt ist) an dem Rand des Batterieelements gebildet werden kann, während eine Metallklemme, verbunden mit jeder der positiven Elektrode und der negativen Elektrode, an der Außenseite herausragt, und die Abdichtungs- bzw. Siegelschicht an dem Flanschteil mit sich selbst Wärme-versiegelt wird, wodurch eine Batterie unter Verwendung eines Batterie-Verpackungs-Materials bereitgestellt wird. Wenn das Batterieelement unter Verwendung des Batterie-Verpackungs-Materials gemäß der vorliegenden Erfindung aufbewahrt wird, wird das Batterie-Verpackungs-Material gemäß der vorliegenden Erfindung derart verwendet, dass der Abdichtungsteil an der Innenseite (Oberfläche in Kontakt mit dem Batterieelement) ist.
Das Batterie-Verpackungs-Material gemäß der vorliegenden Erfindung kann für entweder eine Primär-Batterie oder eine Sekundärbatterie bzw. einen Akkumulator verwendet werden, wird jedoch vorzugsweise für eine Sekundärbatterie verwendet. Der Typ der Sekundärbatterie, auf welche das Batterie-Verpackungs-Material gemäß der vorliegenden Erfindung aufgetragen wird, ist nicht besonders begrenzt, und Beispiele davon schließen Lithiumionen-Batterien, Lithiumionenpolymer-Batterien, Blei-Akkumulatoren, Nickel-Wasserstoff-Akkumulatoren, Nickel-Cadmium-Akkumulatoren, Nickel-Eisen-Akkumulatoren, Nickel-Zink-Akkumulatoren, Silberoxid-Zink-Akkumulatoren, Metall-Akkumulatoren, mehrwertige Kationen-Batterien, Kondensatoren und Anlaufkondensatoren ein. Unter diesen Sekundär-Batterien schließen bevorzugte Gegenstände, auf welche das Batterie-Verpackungs-Material gemäß der vorliegenden Erfindung aufgetragen wird, Lithiumionen-Batterien und Lithiumionenpolymer-Batterien ein.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird genauer durch aufgezeigte Beispiele und Vergleichs-Beispiele beschrieben. Es wird angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele begrenzt ist.
<Herstellung von Batterie-Verpackungs-Material>
Ein Batterie-Verpackungs-Material, einschließlich eines Laminats mit einer Basismaterialschicht 1, einer Klebeschicht 2, einer Metallschicht 3, einer Klebeschicht 5 und einer Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4, laminiert in dieser Reihenfolge, wurde durch Laminieren der Klebeschicht 5 und der Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 durch ein thermisches Laminierungs-Verfahren an ein Laminat mit der Basismaterialschicht 1, der Klebeschicht 2 und der Metallschicht 3, laminiert in dieser Reihenfolge, hergestellt. Spezielle Bedingungen zur Herstellung des Batterie-Verpackungs-Materials sind wie nachstehend gezeigt.
Die in Beispielen 1 bis 6 und Vergleichs-Beispielen 1 und 2 als eine zum Bilden der Basismaterialschicht 1 verwendete Harzfolie (Dicke 25 μm) und die Metallschicht 2 (40 μm) sind wie später beschrieben. Eine Aluminiumfolie wurde einer chemischen Umwandlungsbehandlung durch Auftragen einer Behandlungs-Lösung, zusammengesetzt aus einem Phenolharz, einer Chromfluorid-Verbindung (dreiwertig) und Phosphorsäure, in eine Dicke von 35 μm auf beide Oberflächen der Metallschicht durch ein Walzenbeschichtungsverfahren, und Härten der Folie für 20 Sekunden unter der Bedingung, dass die Folientemperatur 180°C oder höher war, unterzogen.
Zuerst wurde ein Laminat mit der Basismaterialschicht 1, der Klebeschicht 2 und der Metallschicht 3, laminiert in dieser Reihenfolge, hergestellt. Insbesondere wurde die Klebeschicht 2, zusammengesetzt aus einem zwei-Flüssigkeiten-Urethan-Klebemittel, einschließlich eines Polyester-basierten Hauptmittels und eines Isocyanat-basierten Härtungsmittels, in einer Dicke von 3 μm auf einer Oberfläche (Corona-behandelt) der Basismaterialschicht 1 gebildet, und an eine chemisch umgewandelte Oberfläche der Metallschicht 3 durch Unter-Druck-Setzen und Erhitzen, geklebt (thermisch laminiert), um ein Laminat mit der Basismaterialschicht 1, der Klebeschicht 2 und der Metallschicht 3, laminiert in dieser Reihenfolge, herzustellen.
Getrennt davon wurden ein Säure-modifiziertes Polypropylen-Harz [ungesättigte Carbonsäure-Pfropf-modifiziertes statistisches Polypropylen, Pfropf-modifiziert mit einer ungesättigten Carbonsäure (hierin anschließend als PPa bezeichnet)] zum Kleben der Klebeschicht 5 und Polypropylen [statistisches Copolymer (hierin anschließend als PP bezeichnet)] zum Kleben der Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4 co-extrudiert, um einen zwei-Schicht-co-extrudierten Film, bestehend aus der 23 μm-dicken Klebeschicht 5 und der 23 μm-dicken Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4, herzustellen.
Der hergestellte zwei-Schicht-co-extrudierte Film wurde dann auf das hergestellte Laminat, einschließlich der Basismaterialschicht 1, der Klebeschicht 2 und der Metallschicht 3, in einer solchen Weise gelegt, dass die Klebeschicht 5 des zwei-Schicht-co-extrudierten Films mit der Metallschicht des Laminats in Kontakt war, und thermische Laminierung wurde durch Anwenden von Wärme ausgeführt, so dass die Temperatur der Metallschicht 3 120°C war, wodurch ein Laminat mit der Basismaterialschicht 1, der Klebeschicht 2, der Metallschicht 3, der Klebeschicht 5 und der Abdichtungs- bzw. Siegelschicht 4, laminiert in dieser Reihenfolge, erhalten wurde. Das erhaltene Laminat wurde zeitweilig gekühlt, dann auf 180°C erhitzt und bei dieser Temperatur für 1 Minute gehalten, um Wärme-behandelt zu werden, wobei dabei ein Batterie-Verpackungs-Material in jedem von Beispielen 1 bis 6 und Vergleichs-Beispielen 1 und 2 erhalten wurde.
Als Harzfolien zum Bilden der Basismaterialschicht 1 wird ein biaxial verstreckter Nylonfilm, ein biaxial verstreckter Polyethylenterephthalatfilm und ein biaxial verstreckter Polybutylenterephthalatfilm, jeweils mit einem Wert A = ein Verhältnis von einer Spannung bei Zugdehnung um 50% zu einer Spannung bei Zugdehnung um 5% in MD-Richtung und einem Wert B = ein Verhältnis von einer Spannung bei Zugdehnung um 50% zu einer Spannung bei Zugdehnung um 5% in TD-Richtung, in Tabelle 1 beschrieben. Die Spannung bei Zugdehnung um 50% und die Spannung bei Zugdehnung um 5% in MD-Richtung und der TD-Richtung der Harzfolien sind Werte, die jeweils gemäß einem Verfahren, wie in JIS K7127 ausgewiesen, gemessen wurden. In Beispiel 3 wurde ein Laminat mit einem biaxial verstreckten Polyethylenterephthalatfilm und einem biaxial verstreckten Nylonfilm, laminiert mit einer dazwischen angeordneten Klebeschicht, als die Basismaterialschicht 1 verwendet, und die Werte A und B wurden für dieses Laminat gemessen. Das Laminat wurde in einer solchen Weise verwendet, dass der biaxial verstreckte Nylonfilm auf der Metallschichtseite 3 untergebracht war.
<Beispiel 1>
Basismaterialschicht 1... biaxial verstrecktes Nylonharz. Metallschicht 3... Aluminiumfolie (r-Wert = 1,00; hergestellt von Toyo Aluminium K. K.; A8079), von Al verschiedene Komponenten enthalten in Aluminiumfolie: Si (Gehalt: 0,05 bis 0,30 Masse-%), Fe (Gehalt: 0,70 bis 1,30 Masse-%), Cu (Gehalt: 0,05 Masse-%) und Zn (Gehalt: 0,10 Masse-%).
<Beispiel 2>
Basismaterialschicht 1... biaxial verstrecktes Nylonharz. Metallschicht 3... Aluminiumfolie (r-Wert = 0,94; hergestellt von Toyo Aluminium K. K.; A3004), von Al verschiedene Komponenten enthalten in Aluminiumfolie: Si (Gehalt: 0,30 Masse-%), Fe (Gehalt: 0,70 Masse-%), Cu (Gehalt: 0,25 Masse-%), Mn (Gehalt: 1,0 bis 1,5 Masse-%), Mg (Gehalt: 0,8 bis 1,3 Masse-%) und Zn (Gehalt: 0,25 Masse-%).
<Beispiel 3>
Basismaterialschicht 1... biaxial verstrecktes Polyethylenterephthalat (PET)/biaxial verstrecktes Nylonharz in dieser Reihenfolge von der Außenseite. Metallschicht 3... Aluminiumfolie (r-Wert = 1,00; hergestellt von Toyo Aluminium K. K.; A8079), von Al verschiedene Komponenten enthalten in Aluminiumfolie: Si (Gehalt: 0,05 bis 0,30 Masse-%), Fe (Gehalt: 0,70 bis 1,30 Masse-%), Cu (Gehalt: 0,05 Masse-%) und Zn (Gehalt: 0,10 Masse-%).
<Beispiel 4>
Basismaterialschicht 1... biaxial verstrecktes Polyethylenterephthalat (PET). Metallschicht 3... Aluminiumfolie (r-Wert = 1,00; hergestellt von Toyo Aluminium K. K.; A8079), von Al verschiedene Komponenten enthalten in Aluminiumfolie: Si (Gehalt: 0,05 bis 0,30 Masse-%), Fe (Gehalt: 0,70 bis 1,30 Masse-%), Cu (Gehalt: 0,05 Masse-%) und Zn (Gehalt: 0,10 Masse-%).
<Beispiel 5>
Basismaterialschicht 1... biaxial verstrecktes Polybutylenterephthalat (PBT). Metallschicht 3... Aluminiumfolie (r-Wert = 1,00; hergestellt von Toyo Aluminium K. K.; A8079), von Al verschiedene Komponenten enthalten in Aluminiumfolie: Si (Gehalt: 0,05 bis 0,30 Masse-%), Fe (Gehalt: 0,70 bis 1,30 Masse-%), Cu (Gehalt: 0,05 Masse-%) und Zn (Gehalt: 0,10 Masse-%).
<Beispiel 6>
Basismaterialschicht 1... biaxial verstrecktes Polyethylenterephthalat (PET). Metallschicht 3... Folie aus rostfreiem Stahl (r-Wert = 1,00; hergestellt von NIPPON STEEL & SUMITOMO METAL CORPORATION; SUS304), von Fe verschiedene Komponenten enthalten in Edelstahl: Ni (Gehalt: 8 bis 10,5 Masse-%) und Cr (Gehalt: 18 bis 20 Masse-%).
<Vergleichs-Beispiel 1>
Basismaterialschicht 1... biaxial verstrecktes Nylonharz. Metallschicht 3... Aluminiumfolie (r-Wert = 0,84; hergestellt von Toyo Aluminium K. K.; A5052), von Al verschiedene Komponenten enthalten in Aluminiumfolie: Si (Gehalt: 0,25 Masse-%), Fe (Gehalt: 0,40 Masse-%), Cu (Gehalt: 0,10 Masse-%), Mn (Gehalt: 0,10 Masse-%), Mg (Gehalt: 2,2 bis 2,8 Masse-%), Cr (Gehalt: 0,15 bis 0,35 Masse-%) und Zn (Gehalt: 0,10 Masse-%).
<Vergleichs-Beispiel 2>
Basismaterialschicht 1... biaxial verstrecktes Nylonharz. Metallschicht 3... Aluminiumfolie (r-Wert = 0,80; hergestellt von Toyo Aluminium K. K.; A1100), von Al verschiedene Komponenten enthalten in Aluminiumfolie: Si (Gehalt: 0,95 Masse-%), Cu (Gehalt: 0,05 bis 0,20 Masse-%), Mn (Gehalt: 0,05 Masse-%) und Zn (Gehalt: 0,10 Masse-%).
<Verfahren zum Messen des r-Werts einer Metallschicht>
Für die in jedem von Beispielen 1 bis 6 und Vergleichs-Beispielen 1 und 2 verwendete Metallschicht 3 wurde ein unidirektionaler Zugversuch in der nachstehenden Weise durchgeführt und ein r-Wert, berechnet aus der nachstehenden Gleichung, wurde bestimmt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Verwendet wurden 1,0 mm dicke JIS Nr. 5 Teststücke jeweilig in drei Richtungen auf gleicher Ebene 0°, 45° und 90° hinsichtlich der Walzrichtung von der Metallschicht genommen. Nun wurde jedes Teststück einem unidirektionalen Zugversuch unter der Bedingung von einer Zugversuch-Geschwindigkeit von 5 mm/Minute durch einen Instron-Universal-Tester unterzogen, um jedes Teststück um 15% auszudehnen. Nun wurden eine auf gleicher Ebene mittlere Breite W_A vor dem Zugversuch und eine auf gleicher Ebene mittlere Breite W_B nach dem Zugversuch für jedes der Teststücke aus den nachstehenden Gleichungen berechnet. Die Breite und die Dicke von jedem Teststück wurden jeweils mit einer Mikrometerschraube gemessen. W_A = (X_A0 + X_A45 × 2 + X_A90)/4 W_B = (X_B0 + X_B45 × 2 + X_B90)/4 X_A0, X_A45, X_A90: Breite (mm) vor dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke jeweilig auf gleicher Ebene in 0°, 45° und 90° Richtungen genommen; und
X_B0, X_B45, X_B90: Breite (mm) nach dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke jeweilig auf gleicher Ebene in 0°, 45° und 90° Richtungen genommen.
Nun wurde der r-Wert aus der nachstehenden Gleichung unter Verwendung der erhaltenen W_A und W_B Werte berechnet. r-Wert = log(W_A/W_B)/log(t_A/t_B) t_A: Dicke (mm) des Teststücks vor dem Zugversuch; und
t_B: Dicke (mm) des Teststücks nach dem Zugversuch.
<Bewertung der Formbarkeit>

Das in jedem der Beispiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 und 2 erhaltene Batterie-Verpackungs-Material wurde geschnitten, um ein Streifenstück von 120 × 80 mm herzustellen und das Streifenstück wurde als eine Testprobe verwendet. Eine gerade Form, einschließlich einer rechtwinkligen Patrize von 30 × 50 mm, und eine Matrize mit einem Freiraum von 0,5 mm von der Patrize wurde hergestellt, wobei die Testprobe auf der Matrize in einer solchen Weise angeordnet wurde, dass die thermische klebfähige Harzschicht auf der Patrizenseite untergebracht war, wobei die Testprobe bei einem Pressdruck (Oberflächendruck) von 0,1 MPa gepresst und Kaltformen (Einzieh-Ein-Schritt-Formen) ausgeführt wurde. Die Formtiefe wurde in Einheiten von 0,5 mm geändert und bei jeder Formtiefe wurde Gegenwart/Abwesenheit von sehr kleinen Löchern und Rissen in der Metallschicht für zehn Testproben untersucht. Die Formtiefe, bei welcher keine der zehn Testproben Falten, sehr kleine Löcher und Risse hatte, wurde als eine begrenzende Formtiefe definiert und die Formbarkeit wurde gemäß den nachstehenden Kriterien bewertet. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Kreis: die Grenze der Formtiefe ist 6,0 mm oder mehr.
Dreieck: die Grenze der Formtiefe ist 4,0 mm bis 5,5 mm.
Kreuz: die Grenze der Formtiefe ist 3,5 mm oder weniger. [Tabelle 1]

	Basismaterialschicht 1	Metallschicht 3	r-Wert	A	B	A + B	Bewertung der Formbarkeit
Beispiel 1	Biaxial verstrecktes Nylon	Aluminiumfolie	1,00	2,1	4,5	6,6	O
Beispiel 2	Biaxial verstrecktes Nylon	Aluminiumfolie	0,94	2,1	4,5	6,6	O
Beispiel 3	Biaxial verstrecktes PET/biaxial verstrecktes Nylon	Aluminiumfolie	1,00	1,7	2,4	4,1	O
Beispiel 4	Biaxial verstrecktes PET	Aluminiumfolie	1,00	1,7	1,8	3,5	O
Beispiel 5	Biaxial verstrecktes PBT	Aluminiumfolie	1,00	1,8	3,0	4,8	O
Beispiel 6	Biaxial verstrecktes PET	Edelstahl	1,00	1,7	1,8	3,5	O
Vergleichs-Beispiel 1	Biaxial verstrecktes Nylon	Aluminiumfolie	0,84	2,1	4,5	6,6	Δ
Vergleichs-Beispiel 2	Biaxial verstrecktes Nylon	Aluminiumfolie	0,80	2,1	4,5	6,6	×

A: Spannung bei Zugdehnung um 50%/Spannung bei Zugdehnung um 5% in MD-Richtung
B: Spannung bei Zugdehnung um 50%/Spannung bei Zugdehnung um 5% in TD-Richtung

Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen, dass in Beispielen 1 bis 6, bei denen die Metallschicht 3 der Beziehung des r-Werts ≥ 0,9 genügte, die Erzeugung von sehr kleinen Löchern und Rissen bemerkenswert unterdrückt war, auch wenn das Batterie-Verpackungs-Material unter einer schweren Bedingung, d. h. bei einer Formtiefe von 6,0 mm oder mehr, geformt wurde. Andererseits hatten die Batterie-Verpackungs-Materialien von Vergleichs-Beispielen 1 und 2, in welchen der r-Wert der Metallschicht 3 weniger als 0,9 war, eine untere Grenze der Formtiefe von 5,5 mm oder weniger und waren somit schlechter in der Formbarkeit als die Batterie-Verpackungs-Materialien von Beispielen 1 bis 6.
Bezugszeichenliste

1: Basismaterialschicht
2: Klebeschicht
3: Metallschicht
4: Abdichtungs- bzw. Siegelschicht
5: Klebeschicht

Claims

Batterie-Verpackungs-Material, umfassend ein Laminat, in welchem mindestens eine Basismaterialschicht, eine Metallschicht und eine Abdichtungs- bzw. Siegelschicht in dieser Reihenfolge laminiert sind, wobei die Metallschicht einen r-Wert von 0,9 oder mehr, wie aus der nachstehenden Gleichung in dem nachstehenden Zugversuch berechnet, aufweist. <Zugversuch> Verwendet werden 1,0 mm dicke JIS Nr. 5 Teststücke jeweilig in drei Richtungen auf gleicher Ebene 0°, 45° und 90° hinsichtlich der Walzrichtung von der Metallschicht genommen. Jedes der Teststücke wird einem unidirektionalen Zugversuch unter der Bedingung von einer Zugversuch-Geschwindigkeit von 5 mm/Minute durch einen Instron-Universal-Tester unterzogen, um jedes Teststück um 15% auszudehnen. Eine auf gleicher Ebene mittlere Breite W_A vor dem Zugversuch und eine auf gleicher Ebene mittlere Breite W_B nach dem Zugversuch für jedes der Teststücke werden aus den nachstehenden Gleichungen berechnet: W_A = (X_A0 + X_A45 × 2 + X_A90)/4 W_B = (X_B0 + X_B45 × 2 + X_B90)/4 X_A0, X_A45, X_A90: Breite vor dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke jeweilig auf gleicher Ebene in 0°, 45° und 90° Richtungen genommen; und X_B0, X_B45, X_B90: Breite nach dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke jeweilig auf gleicher Ebene in 0°, 45° und 90° Richtungen genommen. <r-Wert> r-Wert = log(W_A/W_B)/log(t_A/t_B) t_A: Dicke des Teststücks vor dem Zugversuch; und t_B: Dicke des Teststücks nach dem Zugversuch.
Batterie-Verpackungs-Material nach Anspruch 1, wobei die Basismaterialschicht der Beziehung von A + B ≥ 3,5 genügt, wobei A + B eine Summe von einem Wert A von einem Verhältnis von der Spannung bei Zugdehnung um 50% in MD-Richtung zu einer Spannung bei Zugdehnung um 5% in MD-Richtung und einem Wert B von einem Verhältnis von einer Spannung bei Zugdehnung um 50% in TD-Richtung zu einer Spannung bei Zugdehnung um 5% in TD-Richtung ist.
Batterie-Verpackungs-Material nach Anspruch 1 oder 2, wobei der r-Wert in dem Bereich von 0,9 bis 1,2 liegt.
Batterie-Verpackungs-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mindestens eine Oberfläche der Metallschicht einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen worden ist.
Batterie-Verpackungs-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Metallschicht aus einer Aluminiumfolie oder einer Folie aus rostfreiem Stahl gebildet ist.
Batterie-Verpackungs-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Basismaterialschicht aus mindestens einem von einem Polyamidharz und einem Polyesterharz gebildet ist.
Batterie-Verpackungs-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welche ein Verpackungs-Material für eine Sekundärbatterie bzw. einen Akkumulator ist.
Batterie, umfassend ein Batterieelement, welches mindestens eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen Elektrolyten einschließt, wobei das Batterieelement in dem Batterie-Verpackungs-Material nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufbewahrt ist.
Verwendung als Batterie-Verpackungs-Material eines Laminats, in welchem mindestens eine Basismaterialschicht, eine Metallschicht und eine Abdichtungs- bzw. Siegelschicht in dieser Reihenfolge laminiert sind, wobei die Metallschicht einen r-Wert von 0,9 oder mehr, wie aus der nachstehenden Gleichung in dem nachstehenden Zugversuch berechnet, aufweist. <Zugversuch> Verwendet werden 1,0 mm dicke JIS Nr. 5 Teststücke jeweilig in drei Richtungen auf gleicher Ebene 0°, 45° und 90° hinsichtlich der Walzrichtung von der Metallschicht genommen. Jedes der Teststücke wird einem unidirektionalen Zugversuch unter der Bedingung von einer Zugversuch-Geschwindigkeit von 5 mm/Minute durch einen Instron-Universal-Tester unterzogen, um jedes Teststück um 15% auszudehnen. Eine auf gleicher Ebene mittlere Breite W_A vor dem Zugversuch und eine auf gleicher Ebene mittlere Breite W_B nach dem Zugversuch für jedes der Teststücke werden aus den nachstehenden Gleichungen berechnet: W_A = (X_A0 + X_A45 × 2 + X_A90)/4 W_B = (X_B0 + X_B45 × 2 + X_B90)/4 X_A0, X_A45, X_A90: Breite vor dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke jeweilig auf gleicher Ebene in 0°, 45° und 90° Richtungen genommen; und X_B0, X_B45, X_B90: Breite nach dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke jeweilig auf gleicher Ebene in 0°, 45° und 90° Richtungen genommen. <r-Wert> r-Wert = log(W_A/W_B)/log(t_A/t_B) t_A: Dicke des Teststücks vor dem Zugversuch; und t_B: Dicke des Teststücks nach dem Zugversuch.
Verfahren zur Herstellung einer Batterie, wobei das Verfahren den Schritt umfasst von: Aufbewahren in einem Batterie-Verpackungs-Material eines Batterieelements, das mindestens eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und einen Elektrolyten einschließt, wobei das Batterie-Verpackungs-Material einschließt ein Laminat, in welchem mindestens eine Basismaterialschicht, eine Metallschicht und eine Abdichtungs- bzw. Siegelschicht in dieser Reihenfolge laminiert sind, wobei die Metallschicht einen r-Wert von 0,9 oder mehr, wie aus der nachstehenden Gleichung in dem nachstehenden Zugversuch berechnet, aufweist. <Zugversuch> Verwendet werden 1,0 mm dicke JIS Nr. 5 Teststücke jeweilig in drei Richtungen auf gleicher Ebene 0°, 45° und 90° hinsichtlich der Walzrichtung von der Metallschicht genommen. Jedes der Teststücke wird einem unidirektionalen Zugversuch unter der Bedingung von einer Zugversuch-Geschwindigkeit von 5 mm/Minute durch einen Instron-Universal-Tester unterzogen, um jedes Teststück um 15% auszudehnen. Eine auf gleicher Ebene mittlere Breite W_A vor dem Zugversuch und eine auf gleicher Ebene mittlere Breite W_B nach dem Zugversuch für jedes der Teststücke werden aus den nachstehenden Gleichungen berechnet: W_A = (X_A0 + X_A45 × 2 + X_A90)/4 W_B = (X_B0 + X_B45 × 2 + X_B90)/4 X_A0, X_A45, X_A90: Breite vor dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke jeweilig auf gleicher Ebene in 0°, 45° und 90° Richtungen genommen; und X_B0, X_B45, X_B90: Breite nach dem Zugversuch an dem mittleren Teil in der Zug-Richtung für die Teststücke jeweilig auf gleicher Ebene in 0°, 45° und 90° Richtungen genommen. <r-Wert> r-Wert = log(W_A/W_B)/log(t_A/t_B) t_A: Dicke des Teststücks vor dem Zugversuch; und t_B: Dicke des Teststücks nach dem Zugversuch.