DE60120609T2 - Verpackungsmaterial für polymerzelle sowie verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial mit zufriedenstellender Feuchtebeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit und auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials.
  • Stand der Technik
  • Eine Polymerbatterie, die auch als Lithiumsekundärbatterie bezeichnet wird, weist einen Polyelektrolyt sowie positive und negative Elektroden auf, die aus aktiven Polymeren gebildet sind.
  • Eine Polymerbatterie (Lithiumsekundärbatterie) umfaßt ein Lithiumbatteriemodul mit einer positiven Auffangelektrode (Aluminium oder Nickel), eine Wirkstoffschicht für die positive Elektrode (Metalloxid, Kohleschwarz, einem Metallsulfid, einer Elektrolytlösung oder einem Polymer, wie Polyacrylnitril), einer Elektrolytschicht (einer Elektrolytlösung von Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Dimethylcarbonat oder Ethylenmethylcarbonat, einem anorganischen festen Elektrolyt von Lithiumsalz oder einem Gel-Elektrolyt), eine Wirkstoffschicht für die negative Elektrode (Lithium, eine Legierung, Kohlenstoff, ein Flüssigelektrolyt oder ein Polymer, wie Polyacrylnitril) und einer negativen Auffangelektrode (Kupfer, Nickel oder Edelstahl), sowie eine Verpackung, welche das Lithiumbatteriemodul enthält.
  • Die Polymerbatterie wird als eine Stromquelle für Personalcomputer, tragbare Datenendgeräte, wie Mobiltelefone und Kleincomputer (PDA), Videokameras, Elektrofahrzeuge, Roboter, künstliche Satelliten und dergleichen, sowie als eine Energiespeicherbatterie verwendet.
  • Die Verpackung der Polymerbatterie ist eine zylinderförmige oder quaderförmige Metalldose, gebildet durch Pressen eines Blechs, oder ein Beutel, gebildet durch Bearbeiten einer Verpackungslaminatstruktur, bestehend aus einer Basisschicht, einer Aluminiumschicht und einer Siegelschicht.
  • Verpackungen für Polymerbatterien weisen die folgenden Probleme auf. Die Metalldose besitzt starre Wände, und somit ist die Form der Batterie von der Form der Metalldose abhängig. Da Hardware so gestaltet ist, daß sie der Form der Batterie entspricht, sind die Ausmaße der Hardware von der Form der Batterie abhängig, wodurch sich der Freiheitsgrad beim Gestalten der Form der Hardware verringert.
  • Es ist ein Beutel, hergestellt aus einer Verpackungslaminatstruktur zum Halten einer Polymerbatterie darin, oder eine geprägte Verpackung, die eine Austiefung zum Halten einer Polymerbatterie darin aufweist und durch Pressen einer Verpackungslaminatstruktur gebildet ist, entwickelt worden. Die geprägte Verpackung ist im Vergleich zu einem Beutel kompakt. Feuchtebeständigkeit, Stichfestigkeit und Isoliervermögen sind notwendige Eigenschaften von Verpackungen für Polymerbatterien.
  • Als ein Verpackungsmaterial zum Bilden einer Polymerbatterie-Verpackung ist eine Verpackungslaminatstruktur, bestehend aus einer Basisschicht, einer Sperrschicht und einer Heißsiegelschicht vorgeschlagen worden. Es hat sich bestätigt, daß die Haftfestigkeit zwischen den Schichten der Verpackungslaminatstruktur die notwendigen Eigenschaften einer Polymerbatterie-Verpackung beeinflußt. Wenn die Haftfestigkeit zwischen der Sperrschicht und der Heißsiegelschicht ungenügend ist, dringt von außen Feuchtigkeit in die Verpackungslaminatstruktur, die die Polymerbatterie-Verpackung bildet, ein, so daß der Elektrolyt des Polymerbatteriemoduls mit der Feuchtigkeit reagiert, wodurch Fluorwasserstoffsäure erzeugt wird. Die so erzeugte Fluorwasserstoffsäure korrodiert die Oberfläche der Aluminiumschicht, wodurch eine Delamination der Sperrschicht und der Heißsiegelschicht verursacht wird. Eine geprägte Verpackung, gebildet durch Pressen einer Verpackungslaminatstruktur, weist eine Austiefung auf. Manchmal werden die Basisschicht und die Sperrschicht der Verpackungslaminatstruktur bei der Bildung der Austiefung durch Pressen delaminiert.
  • Die Erfinder haben durch Untersuchungen belegt, daß die Haftfestigkeit zwischen den Komponentenschichten einer Verpackungslaminatstruktur durch Bilden eines Säure-denaturierten Polypropylenfilms auf einer Oberfläche einer Aluminiumschicht durch ein Verfahren des Aufbringens einer Emulsion eines Polypropylenharzes auf die Oberfläche der Aluminiumschicht in einem Film und dann durch Trocknen des Films und Bilden einer Verpackungslaminatstruktur aus einer haftenden Harzschicht eines Säure-denaturierten Polypropylenharzes und einer Heißsiegelschicht eines Polypropylenharzes durch Coextrusion verbessert werden kann. Die Bildung des Säure-denaturierten Polypropylenfilms durch Trocknen dauert jedoch zu lange, und so läßt sich die Verpackungslaminatstruktur nicht mit zufriedenstellender Produktivität herstellen.
  • Beim Prägen der Verpackungslaminatstruktur liegt eine große Reibung zwischen einer Prägepatritze und der Heißsiegelschicht vor, wobei die Heißsiegelschicht weiß wird oder sich in ihr feine Risse bilden, die Stabilität bei der Bildung unzureichend ist und sich manchmal Risse und Falten bilden, wenn die Heißsiegelschicht der Verpackungslaminatstruktur aus einem statistischen Polypropylenharz gebildet wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Ein Gegenstand der Erfindung ist es, ein Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial mit ausgezeichneter Feuchtebeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials bereitzustellen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial in der folgenden Reihenfolge eine Basisschicht von mindestens einer Folie eines orientierten Polyesterharzes oder eines orientierten Nylonharzes; eine Sperrschicht mit einer Dicke von 15 μm oder darüber, gebildet aus einer Folie eines Metalls oder einer Folie, beschichtet mit einer anorganischen Verbindung durch Verdampfung; eine chemisch umgewandelte Schicht, gebildet durch eine Phosphatchromatbehandlung, welche auf mindestens einer Oberfläche der Sperrschicht ge bildet ist; eine Heißsiegelschicht, gebildet aus einem Polyolefinharz; und eine Flüssigparaffinschicht.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial ist die Heißsiegelschicht aus einem statistischen Polypropylenharz gebildet.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial ist die Heißsiegelschicht aus einem linearen Polypropylenharz niedriger Dichte gebildet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial in der folgenden Reihenfolge eine Basisschicht aus mindestens einer Folie eines orientierten Polyesterharzes oder eines orientierten Nylonharzes; eine Sperrschicht mit einer Dicke von 15 μm oder darüber, gebildet aus einer Folie eines Metalls oder einer Folie, beschichtet mit einer anorganischen Verbindung durch Verdampfung; eine chemisch umgewandelte Schicht, gebildet durch eine Phosphatchromatbehandlung, welche auf mindestens einer Oberfläche der Sperrschicht gebildet ist; und eine Heißsiegelschicht, gebildet aus einem thermoplastischen Harz, enthaltend 0,5% bis 20%, bezogen auf das Gewicht eines Additivs, und wobei das Additiv eines oder mehrere von Flüssigparaffinen, Fettesterschmiermitteln, Polyesterdispergiermitteln und Polyglycerinesteradditiven ist.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial ist das thermoplastische Harz, das die Heißsiegelschicht bildet, ein statistisches Polypropylenharz.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial ist das thermoplastische Harz, das die Heißsiegelschicht bildet, ein lineares Polyethylenharz niedriger Dichte.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial ist das thermoplastische Harz, das die Heißsiegelschicht bildet, ein Polyethylenharz mittlerer Dichte.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial ist die Heißsiegelschicht eine Mehrschichtstruktur, bestehend aus zwei oder mehreren Schichten, und mindestens die innerste Schicht der Mehrschichtstruktur enthält das Additiv.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Herstellen des vorstehenden Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials die Schritte: das Bearbeiten mindestens einer der Oberflächen einer Sperrschicht durch eine chemische Umwandlungsbehandlung, das Laminieren einer Basisschicht auf eine der Oberflächen der Sperrschicht durch ein Trockenlaminierungsverfahren, das Bilden einer Verpackungslaminatstruktur durch Bilden einer Heißsiegelschicht eines statistischen Polypropylenharzes auf der anderen Oberfläche, verarbeitet durch die chemische Umwandlungsbehandlung der Sperrschicht durch ein Trockenlaminierungsverfahren, und das Beschichten einer Oberfläche der Heißsiegelschicht von dem statistischen Polypropylenharz mit einem Flüssigparaffin.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren werden beide Oberflächen der Sperrschicht durch die chemische Umwandlungsbehandlung bearbeitet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung des vorstehenden Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials die Schritte: das Bearbeiten mindestens einer der Oberflächen einer Sperrschicht durch eine chemische Umwandlungsbehandlung, das Laminieren einer Basisschicht auf eine der Oberflächen der Sperrschicht durch ein Trockenlaminierungsverfahren, das Bilden einer Verpackungslaminatstruktur durch Bilden einer Heißsiegelschicht durch Binden eines statistischen Polypropylenharzfilms auf die andere Oberfläche, bearbeitet durch die chemische Umwandlungsbehandlung der Sperrschicht mit einer haftenden Harzschicht eines Säure-denaturierten Polypropylenharzes, das Erwärmen der Verpackungslaminatstruktur bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten Polyolefinharzes, und das Beschichten einer Oberfläche der Heißsiegelschicht von dem statistischen Polypropylenharz mit einem Flüssigparaffin.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren werden beide Oberflächen der Sperrschicht durch die chemische Umwandlungsbehandlung bearbeitet.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren wird die Heißsiegelschicht an die Sperrschicht mit der haftenden Harzschicht durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren gebunden.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren wird die Heißsiegelschicht an eine Aluminiumschicht mit der haftenden Harzschicht durch ein Coextrusions-Laminierungsverfahren gebunden.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren sind die Schritte des Beschichtens der Heißsiegelschicht mit dem Flüssigparaffin und des Erwärmens der Verpackungslaminatstruktur In-Line-Verfahren.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren ist der Schritt des Beschichtens der Heißsiegelschicht mit dem Flüssigparaffin ein durchzuführender diskreter Schritt nach dem Schritt des Erwärmens der Verpackungslaminatstruktur.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Herstellung des vorstehenden Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials die Schritte: das Bearbeiten mindestens einer der Oberflächen einer Sperrschicht durch eine chemische Umwandlungsbehandlung, das Laminieren einer Basisschicht auf eine der Oberflächen der Sperrschicht durch ein Trockenlaminierungsverfahren, das Bilden einer Verpackungslaminatstruktur durch Erwärmen der anderen Oberfläche, bearbeitet durch die chemische Umwandlungsbehandlung der Sperrschicht bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt eines Säure-denaturierten Polypropylenharzes, und das Binden einer Heißsiegelschicht von einem statistischen Polypropylenharzfilm an die andere Oberfläche, bearbeitet durch die chemische Umwand lungsbehandlung der Sperrschicht mit einer haftenden Harzschicht des Säure-denaturierten Polypropylenharzes, und das Beschichten einer Oberfläche der Heißsiegelschicht des statistischen Polypropylenharzes mit einem Flüssigparaffin.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren werden beide Oberflächen der Sperrschicht durch die chemische Umwandlungsbehandlung bearbeitet.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren werden die haftende Harzschicht und die Heißsiegelschicht auf der Sperrschicht durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren gebildet.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren werden die haftende Harzschicht und die Heißsiegelschicht auf der Sperrschicht durch ein Coextrusions-Laminierungsverfahren gebildet.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren sind die Schritte des Beschichtens der Oberfläche der Heißsiegelschicht mit dem Flüssigparaffin und des Erwärmens der Verpackungslaminatstruktur In-Line-Verfahren.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren ist der Schritt des Beschichtens der Heißsiegelschicht mit dem Flüssigparaffin ein durchzuführender diskreter Schritt nach dem Schritt des Erwärmens der Verpackungslaminatstruktur.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung, umfaßt ein Verfahren zum Herstellen des vorstehenden Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials die Schritte: das Bearbeiten mindestens einer der Oberflächen einer Sperrschicht durch eine chemische Umwandlungsbehandlung, das Laminieren einer Basisschicht auf eine der Oberflächen der Sperrschicht durch ein Trockenlaminierungsverfahren, das Bilden einer Verpackungslaminatstruktur durch Bilden einer Heißsiegelschicht durch Binden eines Films von einem linearen Polyethylenharz niedriger Dichte auf die andere Oberfläche, be arbeitet durch die chemische Umwandlungsbehandlung der Sperrschicht mit einer haftenden Harzschicht von einem Säure-denaturierten linearen Polyethylenharz niedriger Dichte durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren, das Erwärmen der Verpackungslaminatstruktur bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten linearen Polyethylenharzes niedriger Dichte, und das Beschichten einer Oberfläche der Heißsiegelschicht des linearen Polyethylenharzes niedriger Dichte mit einem Flüssigparaffin.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren werden beide Oberflächen der Sperrschicht durch die chemische Umwandlungsbehandlung bearbeitet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung, umfaßt ein Verfahren zum Herstellen des vorstehenden Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials die Schritte: das Bearbeiten mindestens einer der Oberflächen einer Sperrschicht durch eine chemische Umwandlungsbehandlung, das Laminieren einer Basisschicht auf eine der Oberflächen der Sperrschicht durch ein Trockenlaminierungsverfahren, das Bilden einer Verpackungslaminatstruktur durch Bilden einer Schicht eines Säure-denaturierten Polypropylenharzes und eines Films von einem statistischen Polypropylenharz auf der anderen Oberfläche, verarbeitet durch die chemische Umwandlungsbehandlung der Sperrschicht durch ein thermisches Laminierungsverfahren, und das Beschichten einer Oberfläche des Films des statistischen Polypropylenharzes der Verpackungslaminatstruktur mit einem Flüssigparaffin.
  • In dem erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren werden beide Oberflächen der Sperrschicht durch die chemische Umwandlungsbehandlung bearbeitet.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine typische Schnittansicht von Verpackungslaminatstrukturen als Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterialien in einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine perspektivische Darstellung, die zur der Erklärung eines in einer Polymerbatterie enthaltenen Beutels hilfreich ist;
  • 3 ist eine Ansicht, die zur Erklärung einer in einer Polymerbatterie enthaltenen geprägten Verpackung hilfreich ist;
  • 4 ist eine Ansicht, die zur Erklärung eines Verfahrens zum Bilden einer geprägten Verpackung hilfreich ist;
  • 5 ist eine grafische Darstellung, die zur Erklärung eines Sandwich-Laminierungsverfahrens, das auf die Herstellung eines Polymerbatteriemodul-Verpackungsfolie angewendet werden soll, hilfreich ist;
  • 6 ist eine grafische Darstellung, die zur Erklärung eines Coextrusions-Laminierungsverfahrens, das auf die Herstellung eines Polymerbatteriemodul-Verpackungsfolie angewendet werden soll, hilfreich ist;
  • 7 ist eine Ansicht, die zur Erklärung eines Verfahrens zum Binden von Streifen an ein Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial mit haftenden Filmen hilfreich ist;
  • 8 ist eine typische Schnittansicht von Verpackungslaminatstrukturen in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 9 ist eine typische Schnittansicht einer laminierten Heißsiegelschicht; und
  • 10 ist eine typische Schnittansicht von Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterialien in einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Beste Methode zur Durchführung der Erfindung
  • Erste Ausführungsform
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial mit ausgezeichneter Feuchtebeständigkeit und Chemikalienbeständigkeit bereit, das mit hoher Produktivität hergestellt werden kann, und das eine rißbeständige Heißsiegelschicht aufweist. Der Aufbau von Verpackungslaminatstrukturen als Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterialien und Verfahren zur Herstellung der Verpackungslaminatstrukturen werden mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Die 1(a) bis 1(d) sind typische Schnittansichten, in denen unterschiedliche Arten des Aufbaus von Verpackungslaminatstrukturen als Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterialien gemäß der vorliegenden Erfindung und Verfahren zu deren Herstellung gezeigt werden. Die 1(a), 1(b), 1(c) und 1(d) zeigen Verpackungslaminatstrukturen, gebildet durch Verfahren, in denen ein Trockenlaminierungsverfahren, ein Sandwich-Laminierungsverfahren, ein Coextrusions-Laminierungsverfahren bzw. ein thermisches Laminierungsverfahren verwendet wird.
  • 2 ist eine perspektivische Darstellung, die zur Erklärung eines in einer Polymerbatterie enthaltenen Beutels hilfreich ist; die 3(a) bis 3(e) sind Ansichten, die zur Erklärung einer in einer Polymerbatterie enthaltenen geprägten Verpackung hilfreich sind; 4(a) ist eine perspektivische Darstellung, die zur Erklärung eines Verfahrens zum Bilden einer geprägten Verpackung hilfreich ist; 4(b) ist eine perspektivische Darstellung einer geprägten Verpackung; 4(c) ist eine Schnittansicht entlang der Linie X2-X2 in 4(b); 4(d) ist eine Vergrößerungsansicht eines Teils Y1 in 4(c); 5 ist eine schematische Darstellung, die zur Erklärung eines Sandwich-Laminierungsverfahrens, das auf die Herstellung eines Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials angewendet werden soll, hilfreich ist; 6 ist eine schematische Darstellung, die zur Erklärung eines Coextrusions-Laminierungsverfahrens, das auf die Herstellung eines Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials angewendet werden soll, hilfreich ist; 7 ist eine Ansicht, die zur Erklärung eines Verfahrens zum Binden von Streifen an ein Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial mit haftenden Filmen hilfreich ist.
  • In bezug auf 2 umfaßt eine Polymerbatterie 1 ein Polymerbatteriemodul 2 mit einer Zelle 3 und Streifen 4 sowie eine Verpackung 5.
  • Ein Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial bildet eine Verpackung 5 zum Halten eines Polymerbatteriemoduls 2 darin. Die Verpackung 5 ist ein Beutel wie in
  • 2 gezeigt oder eine geprägte Verpackung wie in den 3(a), 3(b) oder 3(c) gezeigt. Der Beutel kann ein kissenförmiger Beutel, wie in 2 gezeigt, ein Dreirandsiegelbeutel oder ein Vierrandsiegelbeutel sein.
  • Das Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbesondere zum Bilden der geprägten Verpackung 5 geeignet.
  • Bei der geprägten Verpackung 5 kann es sich um eine geprägte Verpackung 5 mit einem Austiefungsteil 7 auf einer Seite davon wie in 3(a) gezeigt handeln, die beispielsweise durch Verbinden zweier Verpackungsteile miteinander, wobei jeder einen Austiefungsteil 7 und einen Flansch aufweist, und Verbinden der entsprechenden vier Seiten der Flansche wie in 3(b) gezeigt, gebildet werden, nachdem ein Polymerbatteriemodul 2 darin plaziert wurde, oder die durch Falten von geprägten Folien mit zwei Verpackungsteilen, wobei jeder einen Austiefungsteil 7 und einen Flansch entlang einer Mittellinie aufweist, und Verbinden der entsprechenden drei Seiten der Flansche wie in 3(c) gezeigt, nachdem ein Polymerbatteriemodul 2 darin plaziert wurde, gebildet werden.
  • Die in 3(a) gezeigte Verpackung 5 umfaßt einen Verpackungskörper 5p mit einer Austiefung 7, die von Seitenwänden 8 und einem Flansch 9, der mit den Seitenwänden 8 verbunden ist, umgeben ist, und eine Abdeckung 5t, die mit dem Flansch 9 durch Heißsiegeln verbunden ist.
  • Bei dem Bilden einer geprägten Verpackung durch Prägen eines Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials mit dem Aufbau Nylonfolie/haftende Harzschicht/Aluminiumfolie/haftende Harzschicht/Heißsiegelschicht werden, wenn die Heißsiegelschicht durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren, ein Trockenlaminierungsverfahren, ein Coextrusions-Laminierungsverfahren oder ein thermisches Laminierungsverfahren gebildet wird, manchmal die Aluminiumfolie und die Basisschicht in Teilen des Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials, die die Seitenwände der geprägten Verpackung bilden, getrennt. Manchmal werden Teile des Po lymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials, das den Flansch der geprägten Verpackung bildet, delaminiert, wenn die geprägte Verpackung Heißsiegeln unterzogen wird, nachdem ein Polymerbatteriemodul in der geprägten Verpackung plaziert wurde.
  • Vorzugsweise wird die heißversiegelte Schicht im Hinblick auf das Schutzvermögen der Polymerbatterie, der Stabilität der heißversiegelten Teile, der Laminierformbarkeit und des wirtschaftlichen Nutzens aus einem statistischen Polypropylenharz gebildet. Obwohl eine Erhöhung des Ethylengehalts die Rißbildung durch Prägen oder die Entwicklung von Rissen durch Altern wirksam verhindert, gleitet das Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial nicht reibungslos entlang einer Prägepatritze, so daß das Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial leicht gefaltet wird und somit kein stabiles Formverfahren erreicht werden kann.
  • Die betreffenden Erfinder haben Untersuchungen durchgeführt, um ein laminiertes Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial zu erhalten, das sich leicht prägen läßt und eine Basisschicht und eine Sperrschicht aufweist, die sich schwer trennen lassen und das chemikalienbeständig ist, wobei sie herausgefunden haben, daß ein zufriedenstellendes Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial durch Bearbeiten beider Seiten einer Aluminiumfolie durch eine chemische Umwandlungsbehandlung, Laminieren von Filmen eines ungesättigten Carbonsäurepfropfpolyolefinharzes und eines Polyolefinharzes an die innere Oberfläche, bearbeitet durch die chemische Umwandlungsbehandlung der Aluminiumfolie durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren oder ein Coextrusions-Laminierungsverfahren zum Bilden einer Verpackungslaminatstruktur, und Erwärmen der Verpackungslaminatstruktur erhalten werden kann. Die vorliegende Erfindung basiert auf den Ergebnissen, die durch diese Untersuchungen erhalten wurden.
  • Wenn die innere Oberfläche der Heißsiegelschicht mit einem Flüssigparaffin beschichtet wird, kann das Verpackungsmaterial reibungslos entlang der Prägepatritze gleiten, und ein stabiles Formverfahren kann erreicht werden. Die Heißsiegelschicht, enthaltend das Paraffin, weist eine verringerte Zugfestigkeit (Youngscher Modul) auf, und somit bilden sich in dem Verpackungsmaterial keine Risse, wenn dieses dem Formverfahren unterzogen wird.
  • Wie in 1(a) gezeigt, ist ein erfindungsgemäßes Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial eine Verpackungslaminatstruktur 10, umfassend eine Basisschicht 11, eine haftende Harzschicht 17b, eine chemisch umgewandelte Schicht 16b, eine Aluminiumschicht (Aluminiumfolie) 12, eine chemisch umgewandelte Schicht 16a, eine haftende Harzschicht 17a, eine Heißsiegelschicht 14 und eine Flüssigparaffinschicht 15.
  • Zum Bilden der in 1(a) gezeigten Verpackungslaminatstruktur wird ein Trockenlaminierungsverfahren verwendet.
  • Ein Sandwich-Laminierungsverfahren kann zum Bilden der Verpackungslaminatstruktur 10 verwendet werden, und eine extrudierte Säure-denaturierte Polyolefinharzschicht 13 kann anstelle der haftenden Harzschicht 17a verwendet werden (1(b)).
  • Ein Coextrusions-Laminierungsverfahren kann zum Bilden der Verpackungslaminatstruktur 10 verwendet werden, und eine extrudierte Säure-denaturierte Polyolefinharzschicht 13 kann anstelle der haftenden Harzschicht 17a verwendet werden (1(c)).
  • Ein thermisches Laminierungsverfahren kann zum Bilden der Verpackungslaminatstruktur 10 verwendet werden, und eine Säure-denaturierte Polyolefinharzschicht 18, gebildet durch ein Beschichtungsverfahren, kann anstelle der haftenden Harzschicht 17a verwendet werden (1(d)).
  • Die chemisch umgewandelte Schicht 16b auf der Seite der Basisschicht 11 ist entbehrlich und somit eine zusätzliche Schicht.
  • Bei Verwendung des Sandwich-Laminierungsverfahrens oder des Coextrusions-Laminierungsverfahrens wird die Verpackungslaminatstruktur 10 einer Wärmevor- oder einer Wärmenachbehandlung unterzogen, um die Haftfestigkeit zwischen den Komponentenschichten zu verbessern. Die Flüssigparaffinschicht 15 verbessert die Formbarkeit der Verpackungslaminatstruktur 10 und die Rißbeständigkeit der Heißsiegelschicht 14.
  • Wenn eine geprägte Verpackung 5 aus dem Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial gebildet wird, wird die Verpackungslaminatstruktur 10 unter Verwendung eines Prägewerkzeugs 20 mit einer Patritze 21 und einer Matritze 22 zum Bilden einer Austiefung 7, wie in 4 gezeigt, gepreßt. Wenn die Heißsiegelschicht 14 der Verpackungslaminatstruktur 10 nicht reibungslos an der Patritze 21 gleitet, ist es manchmal unmöglich, eine stabile Formgebung zu erhalten.
  • Die Verpackungslaminatstruktur 10 mit der Heißsiegelschicht 14 von einem statistischen Propylenharz ist wärmebeständig und rißbeständig und weist eine stabile Heißsiegeleigenschaft und Feuchtebeständigkeit auf. Ein erhöhter Ethylengehalt des statistischen Polypropylenharzes unterdrückt wirksam die Bildung von Rissen in der Verpackungslaminatstruktur 10. Jedoch erhöht die Heißsiegelschicht 14, gebildet aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem erhöhten Ethylengehalt, die Reibung zwischen der Heißsiegelschicht 14 und der Patritze 21, wodurch das Prägeverfahren unstabil wird. Wenn die Heißsiegelschicht 14 nicht reibungslos an der Patritze 21 gleitet, bildet die Patritze 21 an der Oberfläche der Heißsiegelschicht 14 Abriebstellen. Aus den Abriebstellen entstehen winzige Kratzer (leichte Risse). Wenn die Heißsiegelschicht 14 aus einem Polyethylenharz gebildet wird, weist die Verpackungslaminatstruktur 10 eine schlechte Gleiteigenschaft auf, da das Polyethylenharz weicher als das Polypropylenharz ist, wodurch sich in der Verpackungslaminatstruktur leicht Poren während des Prägens bilden.
  • Die betreffenden Erfinder haben Untersuchungen durchgeführt und dabei herausgefunden, daß sich die Gleiteigenschaft der Verpackungslaminatstruktur 10 verbessern und die Bildung von Rissen in der Verpackungslaminatstruktur 10 vermeiden läßt, indem die innere Oberfläche der Heißsiegelschicht 14 eines statistischen Polypropylenharzes oder eines linearen Polyethylenharzes niedriger Dichte mit einer Flüssig paraffinschicht 15 beschichtet wird, und folglich ist die vorliegende Erfindung erreicht worden.
  • Ein Flüssigparaffin zum Bilden der Flüssigparaffinschicht 15 ist ein Kettenkohlenwasserstofföl mit einer relativen Dichte in dem Bereich von 0,83 bis 0,87, einer Viskosität in dem Bereich von 7,6 bis 8,0 m2/s (37,5°C), einem Molekulargewicht in dem Bereich von etwa 300 bis etwa 500 und einem Destillationspunkt in dem Bereich von 140°C bis 245°C bei 10 mmHg. Vorzugsweise weist ein Flüssigparaffin zum Bilden der Flüssigparaffinschicht 15 des erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials eine relative Dichte von 0,83, eine Viskosität von 7,7 mm2/s (37,5°C), ein Molekulargewicht von 300 und eine Destillationstemperatur von etwa 141°C bei 11 mmHg auf. Es wird angenommen, daß bei Beschichten der Heißsiegelschicht 14 des erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials mit der Flüssigparaffinschicht 15 das Flüssigparaffin, das die Flüssigparaffinschicht 15 bildet, teilweise oder vollständig in die Heißsiegelschicht 14 eines Polypropylenharzes oder eines Polyethylenharzes eindringt. Folglich quillt die Heißsiegelschicht 14 und wird weich und dehnbar.
  • Somit ändert sich die Zugfestigkeit (Youngscher Modul) der Heißsiegelschicht 14 des Polypropylenharzes und die Eigenschaften der Heißsiegelschicht 14 des Polypropylenharzes gleichen sich denen einer Heißsiegelschicht, gebildet aus einem Polyethylenharz, an. Eine Heißsiegelschicht aus einem Polyethylenharz weist zwar eine zufriedenstellende Beständigkeit gegen Weißwerden und Rißbeständigkeit, aber eine ungenügende Wärmebeständigkeit und ein ungenügendes Gleitvermögen auf. Die vorliegende Erfindung verwendet eine wärmebeständige Heißsiegelschicht, die mit derjenigen einer Heißsiegelschicht, gebildet aus einem Polypropylenharz, das eine zufriedenstellende Formbarkeit aufweist, vergleichbar ist.
  • Durch das Beschichten der Heißsiegelschicht 14 eines Polyethylenharzes mit der Flüssigparaffinschicht 15 wird nicht nur wirksam das Gleitvermögen der Verpackungslaminatstruktur 10, sondern auch die Formbarkeit der Verpackungslaminatstruktur 10 durch das Eindringen des Flüssigparaffins in die Heißsiegelschicht 14 verbessert.
  • Wenn die Heißsiegelschicht 14 mit der Flüssigparaffinschicht 15 beschichtet wird, verteilt sich die in der Verpackungslaminatstruktur durch Prägen induzierte Spannung, Risse in der inneren Oberfläche der Verpackungslaminatstruktur 10 verringern sich, oder die Bildung von Rissen wird vermieden, und das Flüssigparaffin dient als ein Schmiermittel zum Verbessern des Gleitvermögens der Verpackungslaminatstruktur.
  • Die Flüssigparaffinbeschichtung 15 kann durch ein Gravurbeschichtungsverfahren (direkt oder umgekehrt), ein Drei-Umkehr-Walzenbeschichtungsverfahren, ein Walzenauftragsverfahren oder ein Spritzbeschichtungsverfahren gebildet werden. Ein bevorzugtes Gewicht pro Einheitsfläche der Flüssigparaffinschicht 15 liegt in dem Bereich von 2 bis 6 g/m2.
  • Materialien der Komponentenschichten der Verpackungslaminatstruktur 10, d. h. des Verpackungslaminatmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung werden hierin nachstehend mit Verweis auf die 1(a) bis 1(d) beschrieben.
  • Die Basisschicht 11 ist eine Folie eines orientierten Polyesterharzes oder eines orientierten Nylonharzes. Mögliche Polyesterharze sind Polyethylenterephthalatharze, Polybutylenterephthalatharze, Polyethylennaphthalatharze, Polybutylennaphthalatharze, Interpolyesterharze, Polycarbonatharze und dergleichen. Mögliche Nylons, d. h. Polyamidharze, sind Nylon 6, Nylon 66, Copolymere von Nylon 6 und Nylon 66, Nylon 610, Polymethaxylilenadipamid (MXD6) und dergleichen.
  • Wenn die Polymerbatterie auf einem Gerät (Hardware) verwendet wird, berührt die Basisschicht 11 das Gerät. Es ist daher erwünscht, die Basisschicht 11 aus einem von sich aus isolierenden Harz zu bilden. Da ein Film, der die Basisschicht 11 bildet, Poren aufweist und sich während der Bearbeitung in dem Film Poren bilden, muß die Dicke der Basisschicht 11 6 μm oder darüber betragen. Vorzugsweise liegt die Dicke der Basisschicht 11 in dem Bereich von 12 bis 25 μm.
  • Die Basisschicht 11 kann im Hinblick auf die Bereitstellung der Basisschicht 11 mit hoher Porenbeständigkeitseigenschaft und verbessertem Isoliervermögen eine laminierte Folie sein.
  • Vorzugsweise umfaßt die Basisschicht 11 mindestens eine Harzschicht, bestehend aus zwei oder mehreren Schichten, wobei jede eine Dicke von 6 μm oder darüber, vorzugsweise in dem Bereich von 12 bis 25 μm, aufweist. Die folgenden Verpackungslaminatstrukturen 1) bis 7) sind Beispiele für die laminierte Basisschicht 11.
    • 1) Orientierte PET-Harzschicht/orientierte Nylonschicht
    • 2) Orientierte Nylonschicht/orientierte PET-Schicht
  • Zum Verbessern der mechanischen Eignung (Stabilität beim Durchlauf durch Bearbeitungsmaschinen und eine Verpackungsmaschine) und des Oberflächenschutzvermögens (Wärmebeständigkeit und Elektrolytbeständigkeit) der Verpackungsfolie und zum Verringern des Drucks zwischen einem Formwerkzeug und der Basisschicht 11 beim Bilden des geprägten Verpackungskörpers und zum Schutz der Basisschicht 11 vor dem Elektrolyt ist es bevorzugt, das die Basisschicht 11 aus mehreren Schichten besteht und die Oberfläche der Basisschicht 11 mit einer Beschichtung aus einem Fluorkohlenwasserstoffharz, einem Acrylharz, einem Silikonharz oder einem Polyesterharz beschichtet ist. Die Basisschicht 11 kann irgendeiner der folgenden laminierten Filme sein.
    • 3) Fluorkohlenwasserstoffharzschicht/orientierte PET-Harzschicht (Die Fluorkohlenwasserstoffharzschicht kann eine Fluorkohlenwasserstoffharzfolie oder einer Folie sein, gebildet durch Verteilen eines flüssigen Fluorkohlenwasserstoffharzes zu einer Folie und deren Trocknen.)
    • 4) Silikonharzschicht/orientierte PET-Harzschicht (Die Silikonharzschicht kann eine Silikonharzfolie oder eine Folie sein, gebildet durch Verteilen eines flüssigen Silikonharzes in einer Folie und deren Trocknen.)
    • 5) Fluorkohlenwasserstoffharzschicht/orientierte PET-Harzschicht/orientierte Nylonschicht
    • 6) Silikonharzschicht/orientierte PET-Harzschicht/orientierte Nylonschicht
    • 7) Acrylharzschichtlorientierte Nylonschicht (Die Acrylharzschicht kann eine Acrylharzfolie oder eine Folie sein, gebildet durch Verteilen eines Acrylharzes und deren Trocknen.)
  • Die Aluminiumschicht (Sperrschicht) 12 verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit in die Polymerbatterie 1. Um die schädliche Wirkung von Poren, die sich in der Sperrschicht 12 bilden können, zu vermeiden, die Bearbeitbarkeit (einfache Handhabung beim Herstellen von Beuteln oder beim Prägen) zu stabilisieren und der Sperrschicht 12 eine Porenbeständigkeit zu verleihen, weist die Sperrschicht 12 eine Dicke von 15 μm oder darüber auf und ist aus einer Folie eines Metalls, wie Aluminium oder Nickel, oder einer Folie, beschichtet mit einer anorganischen Verbindung, wie Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid, durch Bedampfung gebildet. Vorzugsweise ist die Sperrschicht 12 eine Aluminiumfolie mit einer Dicke in dem Bereich von 20 bis 80 μm.
  • Die betreffenden Erfinder haben Untersuchungen zum Verringern von Poren und zum Vermeiden des Reißens einer geprägten Batterieverpackung durchgeführt und dabei herausgefunden, daß Aluminium mit einem Eisengehalt in dem Bereich von 0,3 bis 9,0 Gew.-%, vorzugsweise in dem Bereich von 0,7 bis 2,0 Gew.-%, eine zufriedenstellendere Duktilität als Aluminium ohne Eisen aufweist und daß eine Aluminiumfolie aus einem solchen Aluminium in geringerem Maße Poren bildet, wenn eine laminierte Folie, umfassend die Aluminiumfolie aus einem solchen Aluminium, gefaltet wird, wodurch das Bilden von Wänden einer geprägten Batterieverpackung besser ermöglicht werden kann, als bei einer Aluminiumfolie aus Aluminium ohne Eisen. Aluminium mit einem Eisengehalt von weniger als 0,3 Gew.-% kann keine zufriedenstellend porenbeständige Folie bilden, und weist keine verbesserte Formbarkeit auf. Aluminium mit einem Eisengehalt über 9,0 Gew.-% weist eine ungenügende Bieg samkeit auf und hat einen schädlichen Einfluß auf die Bearbeitbarkeit der Verpackungslaminatstruktur bei der Bildung eines Beutels.
  • Die Biegsamkeit, Steifigkeit und Härte einer Aluminiumfolie, gebildet durch Kaltwalzen, sind von den Weichglühbedingungen abhängig. In der vorliegenden Erfindung werden gegenüber denjenigen Aluminiumfolien, die durch ein Härtungsverfahren behandelt und nicht weichgeglüht worden sind, eher weiche, leicht oder vollständig weichgeglühte Aluminiumfolien bevorzugt.
  • Die Weichglühbedingungen, die einen Einfluß auf die Biegsamkeit, Steifigkeit und Härte von Aluminiumfolien haben, können gemäß der erforderlichen Bearbeitbarkeit (einfache Handhabung beim Herstellen von Beuteln oder geprägten Verpackungen) der Verpackungslaminatstruktur geeigneterweise bestimmt werden. Um die Bildung von Falten oder Poren bei der Herstellung einer Verpackung durch ein Prägeverfahren zu vermeiden, kann beispielsweise eine weiche Aluminiumfolie, die gemäß dem Prägegrad richtig weichgeglüht ist, verwendet werden.
  • Die betreffenden Erfinder haben durch Untersuchungen festgestellt, daß eine zufriedenstellende Verpackungslaminatstruktur unter Verwendung einer Aluminiumfolie mit gegenüberliegenden Oberflächen, bearbeitet durch eine chemische Umwandlungsbehandlung, als die Sperrschicht 12 gebildet werden kann. Die chemische Umwandlungsbehandlung bildet einen säurebeständigen Film aus einer Phosphat-, einer Chromat-, einer Fluorid- oder einer Triazinthiolverbindung. Somit kann die Trennung der Aluminiumfolie 12 und der Basisschicht 11 während eines Prägeverfahrens verhindert werden; die Auflösung und Korrosion der Oberflächen der Aluminiumfolie 12, insbesondere der Aluminiumoxidfilme, die auf die Aluminiumfolie geschichtet sind, durch Fluorwasserstoff, erzeugt durch die Wechselwirkung des Elektrolyts des Polymerbatteriemoduls und Feuchtigkeit, kann wirksam vermieden werden; die Haftfähigkeit (Benetzbarkeit) der Oberfläche der Aluminiumfolie 12 wird verbessert; die Trennung der Basisschicht und der Aluminiumfolie während eines Prägeverfahrens und eines Heißsiegelverfahrens kann verhindert werden, und die Trennung der Aluminiumfolie und der innersten Schicht aufgrund der Wirkung von Fluorwasserstoff, erzeugt durch die Wechselwirkung zwischen dem Elektrolyt und Feuch tigkeit kann wirksam durch die chemische Umwandlungsbehandlung der Aluminiumfolie verhindert werden. Nur die innere Oberfläche der Sperrschicht 12 auf der Seite der Heißsiegelschicht 14 kann durch die chemische Umwandlungsbehandlung bearbeitet werden.
  • Durch eine experimentelle chemische Umwandlungsbehandlung unter Verwendung verschiedener Stoffe wurde festgestellt, daß das chemische Umwandlungsbehandlungsverfahren unter Verwendung eines Gemischs aus einem Phenolharz, einer dreiwertigen Chromphosphatverbindung und Phosphorsäure eine zufriedenstellende Wirkung aufweist.
  • Wenn die Verpackungslaminatfolie geprägte Verpackungen bilden soll, kann die Trennung der Aluminiumfolie 12 und der Basisschicht 11 während eines Prägeverfahrens durch Bearbeiten beider Oberflächen der Aluminiumfolie 12 durch die chemische Umwandlungsbehandlung verhindert werden.
  • Wenn die Säure-denaturierte Polypropylenharzschicht 13 und die Heißsiegelschicht 14 (Polypropylenharzfilm) auf die chemisch umgewandelte Schicht 16a der Verpackungslaminatstruktur 10 durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren oder ein Coextrusions-Laminierungsverfahren laminiert werden, ist es möglich, daß das Säure-denaturierte Polyolefinharz, das die Säure-denaturierte Polyolefinharzschicht 13 bildet, nicht zufriedenstellend an die chemisch umgewandelte Schicht 16a gebunden werden kann. Die betreffenden Erfinder haben festgestellt, daß die Haftfestigkeit zwischen der Säure-denaturierten Polyolefinharzschicht 13 und der chemisch umgewandelten Schicht 16a verstärkt wird, wenn eine Emulsion von einem Säure-denaturierten Polypropylenharz auf der chemisch umgewandelten Schicht 16a in einem Film durch ein Walzbeschichtungsverfahren oder dergleichen verteilt wird, der Film getrocknet wird, der getrocknete Film bei einer Temperatur in dem Bereich von 170°C bis 200°C gebacken wird und die Säure-denaturierte Polypropylenharzschicht 13 und die Heißsiegelschicht 14 auf die chemisch umgewandelte Schicht 16a laminiert werden. In einem Backverfahren zum Backen des Films wird der Film jedoch sehr langsam verarbeitet, so daß das Backverfahren eine geringe Produktivität aufweist.
  • Die betreffenden Erfinder haben Untersuchungen durchgeführt, um ein Laminierverfahren zu entwickeln, mit dem diese Schichten durch die stabile Haftfestigkeit ohne Bilden und Backen des Films des Säure-denaturierten Propylenharzes gebunden werden können, und haben dabei festgestellt, daß eine Verpackungslaminatstruktur mit Schichten, die durch eine vorbestimmte Haftfestigkeit gebunden sind, durch Binden einer Basisschicht 11 an eine der Oberflächen, bearbeitet durch eine chemische Umwandlungsbehandlung einer Sperrschicht 12 durch ein Trockenlaminierungsverfahren, Extrudieren einer Säure-denaturierten Polyolefinharzschicht 13 auf der anderen Oberfläche der Sperrschicht 12 und Binden einer Heißsiegelschicht (Polypropylenharzfilm) 14 an die Säure-denaturierte Polyolefinharzschicht 13 durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren oder durch das Laminieren einer Säure-denaturierten Polypropylenharzschicht 13 und einer Heißsiegelschicht (Polypropylenharz) 14 an die andere Oberfläche der Sperrschicht 12 durch ein Coextrusionsverfahren, und Erwärmen der Verpackungslaminatstruktur 10 bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten Polypropylenharzes erhalten werden kann.
  • Die Verpackungslaminatstruktur 10 kann durch irgendeines von Kontakterwärmungsverfahren unter Verwendung einer Warmwalze, Heißlufterwärmungsbehandlung unter Verwendung von Heißluft und Infraroterwärmungsverfahren unter Verwendung naher oder ferner Infrarotstrahlen erwärmt werden, sofern das Säure-denaturierte Polypropylenharz bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt erwärmt werden kann.
  • Die Haftfestigkeit der Verpackungslaminatstruktur 10 kann ebenfalls durch Erwärmen der Oberfläche, die der Heißsiegelschicht 14 der Aluminiumfolie 12 gegenüberliegt, bis auf den Erweichungspunkt der Säure-denaturierten Polypropylenharzschicht 13 stabilisiert werden.
  • Bei Bildung der Heißsiegelschicht 14 aus einem Polypropylenharz wird ein Säure-denaturiertes Polypropylen als ein Bindungsharz verwendet. Bei Bildung der Heißsiegelschicht 14 aus einem Polyethylenharz wird ein Säure-denaturiertes Polyethy lenharz oder ein Polyethylenharz als ein Bindungsharz verwendet. Wenn ein Polyethylenharz als ein Bindungsharz verwendet wird, wird eine Oberfläche, die der Aluminiumfolie des extrudierten, geschmolzenen Harzfilms des Polyethylenharzes gegenüberliegt, während des Laminierens mit Ozon behandelt.
  • Die Verpackungslaminatstrukturen 10, d. h. die erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterialien, können mit einer Zwischenschicht eines biaxial orientierten Films aus einem Polyimidharz, einem PET-Harz oder dergleichen zwischen der Sperrschicht 12 und der haftenden Harzschicht 17a, zwischen der Sperrschicht 12 und der Säure-denaturierten Polyolefinharzschicht 13 bzw. zwischen der Sperrschicht 12 und der Säure-denaturierten Polyolefinharzschicht 18 bereitgestellt werden. Die Zwischenschicht verstärkt die Festigkeit des Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials und verbessert und stabilisiert die Undurchlässigkeit des Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials. Manchmal wird die Zwischenschicht zum Vermeiden eines Kurzschlusses aufgrund der Streifen 4 eines Polymerbatteriemoduls und der Sperrschicht 12 in einem Heißsiegelverfahren verwendet.
  • Die Komponentenschichten der Verpackungslaminatstruktur können zum Verbessern und Stabilisieren der Filmbildungseigenschaft, Laminierungseigenschaft, Formbarkeit (einfache Handhabung bei der Bildung von Beuteln oder geprägten Verpackungen) durch eine Oberflächenaktivierungsbehandlung, wie eine Coronaentladungsbehandlung, eine Strahlbehandlung, eine Oxidationsbehandlung oder eine Ozonbehandlung, bearbeitet werden.
  • Die Heißsiegelschicht 14 der Verpackungslaminatstruktur 10 der vorliegenden Erfindung ist ein Einschichtfilm aus einem Polyolefinharz, wie einem statistischen Propylenharz, einem Homopropylenharz oder einem Blockpropylenharz, ein Einschichtfilm aus einer Mischung einiger dieser Harze oder ein Mehrschichtfilm, bestehend aus Filmen einiger dieser Harze. Ein statistisches Propylenharz ist zum Bilden der Heißsiegelschicht 14 geeignet.
  • Die Heißsiegelschicht 14 kann ein Einschicht- oder ein Mehrschichtfilm aus einem linearen Polyethylenharz niedriger Dichte oder einem Polyethylenharz mittlerer Dich te, oder ein Einschicht- oder ein Mehrschichtfilm aus einer Mischung eines linearen Polyethylenharzes niedriger Dichte und einem Polyethylenharz mittlerer Dichte sein.
  • Ein Ethylen-Buten-Copolymer niedriger Kristallinität, ein Propylen-Buten-Copolymer niedriger Kristallinität, ein Ethylen-Buten-Propylen-Terpolymer, ein Antihaftmittel (AB-Mittel), wie Siliciumdioxid, Zeolit, Acrylharzkügelchen oder ein Fettsäureamidschmiermittel können zu dem statistischen Propylenharz, dem Homopropylenharz, dem Blockpropylenharz, dem linearen Polyethylenharz niedriger Dichte und dem Polyethylenharz mittlerer Dichte zugegeben werden.
  • Es ist erwünscht, daß die Heißsiegelschicht 14 aus dem statistischen Polypropylenharz gebildet wird. Schichten aus dem statistischen Polypropylenharz können leicht durch Heißsiegeln zusammengebunden werden, weisen Schutzeigenschaften, wie ein Feuchtebeständigkeitsvermögen und eine Wärmebeständigkeit, die bei der Heißsiegelschicht 14 aus dem Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial erforderlich sind, auf können einfach auf die Sperrschicht laminiert werden und weisen eine zufriedenstellende Prägeformbarkeit auf.
  • Es ist erwünscht, daß ein statistisches Polypropylenharz zum Bilden der Heißsiegelschicht 14 eine Dichte von 0,90 g/cm3 oder darüber, einen Vicat-Erweichungspunkt von 115°C oder darüber und einen Schmelzpunkt von 120°C oder darüber aufweist. Es ist erwünscht, daß ein lineares Polyethylenharz niedriger Dichte oder ein Polyethylenharz mittlerer Dichte zum Bilden der Heißsiegelschicht 14 eine Dichte von 0,91 g/cm3 oder darüber, einen Vicat-Erweichungspunkt von 70°C oder darüber und einen Schmelzpunkt von 110°C oder darüber aufweist.
  • Durch die Verwendung der Heißsiegelschicht 14 eines statistischen Propylenharzes wird die Verpackungslaminatstruktur biegsam, die Biegefestigkeit der Verpackungslaminatstruktur wird verbessert und die Bildung von Rissen während der Formgebung wird verhindert. Die Glätte der Oberfläche der Heißsiegelschicht 14 ist gering, wenn der Ethylengehalt der Heißsiegelschicht 14 groß ist. Die vorliegende Erfindung beschichtet die innere Oberfläche der Heißsiegelschicht 14 eines statistischen Polypropylenharzes mit einem Flüssigparaffin, um den Youngschen Modul der Heißsie gelschicht 14 zu verringern, das Dehnvermögen der Heißsiegelschicht 14 zu verbessern und die Glätte der Oberfläche der Heißsiegelschicht 14 zufriedenstellend zu machen.
  • Ein Verfahren zum Herstellen der Verpackungslaminatstruktur 10, wobei ein Sandwich-Laminierungsverfahren verwendet wird, wird mit Verweis auf 5 beschrieben. In bezug auf 5 wird bei der Herstellung der gezeigten Verpackungslaminatfolie 10 ein laminierter Film 10a, bestehend aus der Basisschicht 11, der haftenden Harzschicht 17b, der chemisch umgewandelten Schicht 16b, der Aluminiumfolie 12 und der chemisch umgewandelten Schicht 16a, von der laminierten Filmrolle 36a abgewickelt; ein Heißsiegelfilm zum Bilden der Heißsiegelschicht 14 wird von einer Heißsiegelfilmrolle 36 abgewickelt; der laminierte Film 10a und der Heißsiegelfilm zum Bilden der Heißsiegelschicht 14 werden verbunden und zwischen einer Kühlwalze 34 und einer Andruckwalze 35 zusammengepreßt, und ein geschmolzener Harzfilm 33 aus einem Säure-denaturierten Polyolefinharz wird zwischen dem laminierten Film 10a zum Bilden der Verpackungslaminatstruktur 10 extrudiert. Die so gebildete Verpackungslaminatfolie 10 wird zu einer Rolle aus der Verpackungslaminatstruktur 37 aufgewickelt.
  • Ein Verfahren zum Herstellen der Verpackungslaminatstruktur 10, wobei ein Coextrusions-Laminierungsverfahren verwendet wird, wird mit Verweis auf 6 beschrieben. In bezug auf 6 wird bei der Herstellung der Verpackungslaminatfolie 10 ein laminierter Film 10a, bestehend aus der Basisschicht 11, der haftenden Harzschicht 17b, der chemisch umgewandelten Schicht 16b, der Aluminiumfolie 12 und der chemisch umgewandelten Schicht 16a, von einer laminierten Filmrolle 46a abgewickelt und zwischen einer Kühlwalze 44 und einer Andruckwalze 45 gehalten. In der Zwischenzeit wird ein geschmolzener Harzfilm 43, bestehend aus einem geschmolzenen Harzfilm aus einem Säure-denaturierten Polyolefinharz und einem geschmolzenen Harzfilm aus einem Polyolefinharz durch ein Formwerkzeug 42 mittels der Extruder 41a und 41b auf eine Oberfläche des laminierten Films 10a zum Bilden der Verpackungslaminatstruktur 10 extrudiert. Die so gebildete Verpackungslaminatfolie 10 wird zu einer Rolle aus der Verpackungslaminatstruktur 46 aufgewickelt.
  • Das statistische Polypropylenharz und das Polyethylenharz, die die Heißsiegelschicht 14 bilden, oder das Flüssigparaffin, das die Flüssigparaffinschicht 15 bildet, können nicht durch Heißsiegeln an ein Metallteil gebunden werden. Daher werden bei dem Binden der Streifen 4 der Polymerbatterie 1 an die Verpackungslaminatstrukturen 10 Haftfilme 6, die sowohl an ein Metallteil als auch an die Heißsiegelschicht 14 durch Heißsiegeln gebunden werden können, zwischen die Streifen 4 und die Heißsiegelschichten 14 der Verpackungslaminatstrukturen 10, wie in den 7(a), 7(b) und 7(c) gezeigt, eingeschoben, um sicherzustellen, daß Zwischenräume zwischen den Tabellen 4 und den Heißsiegelschichten 14 verschlossen werden. Die Haftfilme 6 können um vorbestimmte Teile der Streifen 4, wie in den 7(d), 7(e) und 7(f) gezeigt, gewickelt werden.
  • Der Haftfilm 6 kann aus einem ungesättigten Carbonsäurepfropfpolyolefinharz, einem Metall-vernetzten Polyethylenharz oder einem Copolymer von Ethylen oder Propylen und Acrylsäure oder Methacrylsäure gebildet werden.
  • Es ist erwünscht, daß die Basisschicht 11 des erfindungsgemäßen Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials an die chemisch umgewandelte Schicht 16b der Sperrschicht 12 durch ein Trockenlaminierungsverfahren gebunden wird.
  • Mögliche Haftmittel zum Binden der Basisschicht 11 an die chemisch umgewandelte Schicht 16b, gebildet durch eine Phosphatchromatbehandlung durch ein Trockenlaminierungsverfahren, sind Polyesterhaftmittel, Polyethylen-Iminhaftmittel, Polyetherhaftmittel, Cyanacrylathaftmittel, Urethanhaftmittel, organische Titanhaftmittel, Polyether-Urethanhaftmittel, Epoxyhaftmittel, Polyester-Urethanhaftmittel, Imidhaftmittel, Isocyanathaftmittel, Polyolefinhaftmittel, Silikonhaftmittel und dergleichen.
  • Beispiele
  • Es werden Beispiele für die Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterialien der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Bei der chemischen Umwandlungsbehandlung zum Bearbeiten der Aluminiumfolie 12 wurde eine wässerige Lösung aus einem Phenolharz, einer dreiwertigen Chromfluoridverbindung und Phosphorsäure als Behandlungsflüssigkeit verwendet. Die Behandlungsflüssigkeit wurde auf die Oberfläche der Aluminiumfolie 12 durch ein Walzenbeschichtungsverfahren in einen Film aufgebracht, und der Film wurde bei 180°C oder darüber gebacken. Das Gewicht pro Einheitsfläche des Films betrug 10 mg/m2 (Trockengewicht).
  • Einseitig gepreßte geprägte Verpackungen 5, von denen jede mit einem Austiefungsteil ausgestattet war, wurden in den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen durch Bearbeiten der Verpackungslaminatstrukturen 10 unter Verwendung eines Prägewerkzeugs 20 mit einer Matritze 22, die eine Kavität von 30 mm × 50 mm × 3,5 mm aufweist, gebildet, und die Formbarkeit der Verpackungslaminatstrukturen 10 wurde bewertet.
  • Bei dem Verschließen eines Polymerbatteriemoduls 1 in den geprägten Verpackungen 5 wurden 50 μm dicke Haftfilme 6 aus einem linearen ungesättigten Carbonsäurepfropfpolypropylenharz niedriger Dichte um die Streifen 4 des Polymerbatteriemoduls 1 gewickelt, um die Zwischenräume zwischen der geprägten Verpackung 5 und den Streifen 4 durch Heißsiegeln zu verschließen.
  • Beispiel 1-1
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde durch ein Trockenlaminierungsverfahren auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie laminiert. Die andere chemisch umgewandelte Oberfläche der Aluminiumfolie wurde mit Infrarotstrahlen und Heißluft auf eine Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt eines Säure-denaturierten Polypropylenharzes, d. h. eines haftenden Harzes erwärmt. Ein 30 μm dicker Film eines statistischen Polypropylenharzes mit einem Ethylengehalt von 4% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie mit einem 20 μm dicken Film des Säure-denaturierten Polypropylenharzes durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren zum Bilden einer laminierten Primärstruktur laminiert. Die innere Oberfläche des Films des statistischen Polypropylenharzes wurde mit einem Flüssigparaffinfilm mit 4 g/m2 (Naßzustand) durch ein Umkehrwalzengravurbeschichtungsverfahren unter Verwendung einer Beschichtungsmaschine beschichtet, wodurch in Beispiel 1-1 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Beispiel 1-2
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Die andere chemisch umgewandelte Oberfläche der Aluminiumfolie wurde mit Infrarotstrahlen und Heißluft auf eine Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt eines Säure-denaturierten Polypropylenharzes, d. h. eines haftenden Harzes, erwärmt. Ein 30 μm dicker Film eines statistischen Polypropylenharzes mit einem Ethylengehalt von 7% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie mit einem 30 μm dicken Film eines Säure-denaturierten Polypropylenharzes durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren zum Bilden einer laminierten Primärstruktur laminiert. Die innere Oberfläche des statistischen Polypropylenharzfilmes wurde mit einem Flüssigparaffinfilm mit 4 g/m2 (Naßzustand) durch ein Umkehrwalzengravurbeschichtungsverfahren unter Verwendung der Vorrichtung, die zum Bilden der Primärstruktur verwendet wurde, beschichtet, wodurch in Beispiel 1-2 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Beispiel 1-3
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Ein 30 μm dicker Film aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 4% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie mit einem 20 μm dicken Film aus einem Säure-denaturierten Polypropylenharz durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren zum Bilden einer laminierten Primärstruktur laminiert. Die laminierte Primärstruktur wurde mit Heißluft auf eine Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten Polypropylenharzes erwärmt, und die innere Oberfläche des statistischen Polypropylenharzfilmes wurde mit einem Flüssigparaffinfilm mit 4 g/m2 (Naßzustand) durch ein Umkehrwalzengravurbeschichtungsverfahren unter Verwen dung einer Beschichtungsmaschine beschichtet, wodurch in Beispiel 1-3 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Beispiel 1-4
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Ein 30 μm dicker Film aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 7% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie mit einem 20 μm dicken Film aus einem Säure-denaturierten Polypropylenharz durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren zum Bilden einer laminierten Primärstruktur laminiert. Die laminierte Primärstruktur wurde nach Beschichten der inneren Oberfläche des statistischen Polypropylenharzfilmes mit einem Flüssigparaffinfilm mit 4 g/m2 (Naßzustand) durch ein Umkehrwalzengravurbeschichtungsverfahren unter Verwendung einer Beschichtungsmaschine mit Heißluft auf eine Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten Polypropylenharzes erwärmt, wodurch in Beispiel 1-4 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Beispiel 1-5
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Ein 30 μm dicker Film aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 4% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie mit einem 20 μm dicken Film aus einem Säure-denaturierten Polypropylenharz durch ein Coextrusions-Laminierungsverfahren zum Bilden einer laminierten Primärstruktur laminiert. Die laminierte Primärstruktur wurde mit Heißluft auf eine Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten Polypropylenharzes erwärmt, und die innere Oberfläche des statistischen Polypropylenharzfilmes wurde mit einem Flüssigparaffinfilm mit 4 g/m2 (Naßzustand) durch ein Umkehrwalzengravurbeschichtungsverfahren unter Verwendung einer Beschichtungsmaschine beschichtet. Die laminierte Struktur, die mit der Flüssigparaffinbeschichtung beschichtet wurde, wurde bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten Polypropylenharzes in derselben Beschichtungsmaschine erwärmt, wodurch in Beispiel 1-5 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Beispiel 1-6
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Ein 30 μm dicker Film aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 10% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie mit einem 20 μm dicken Film aus einem Säure-denaturierten Polypropylenharz durch ein Coextrusions-Laminierungsverfahren zum Bilden einer laminierten Primärstruktur laminiert. Die laminierte Primärstruktur wurde nach Beschichten der inneren Oberfläche des statistischen Polypropylenharzfilmes mit einem Flüssigparaffinfilm mit 2 g/m2 (Naßzustand) durch ein Umkehrwalzengravurbeschichtungsverfahren mit Heißluft auf eine Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten Polypropylenharzes in derselben Vorrichtung erwärmt, wodurch in Beispiel 1-6 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Beispiel 1-7
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Ein 30 μm dicker Film aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 4% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert, und die innere Oberfläche des Films aus dem statistischen Polypropylenharz wurde mit einem Flüssigparaffinfilm mit 6 g/m2 (Naßzustand) durch ein Umkehrwalzengravurbeschichtungsverfahren beschichtet, wodurch in Beispiel 1-7 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Beispiel 1-8
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Die andere chemisch umgewandelte Oberfläche der Aluminiumfolie wurde mit einem Film aus einem Säure-denaturierten Polypropylenharz durch ein Walzenbeschichtungsverfahren beschichtet, und der Film wurde bei 180°C 3 s (Sekunden) zum Bilden eines 3 μm dicken haftenden Harzfilms getrocknet. Ein 30 μm dicker Film aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 7% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie mit dem haftenden Harzfilm durch ein thermisches Laminierungsverfahren zum Bilden einer laminierten Primärstruktur laminiert. Die innere Oberfläche des Films aus dem statistischen Polypropylenharz wurde mit einem Flüssigparaffinfilm mit 4 g/m2 (Naßzustand) durch ein Umkehrwalzengravurbeschichtungsverfahren in derselben Vorrichtung beschichtet, wodurch in Beispiel 1-8 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Beispiel 1-9
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 12 μm dicker biaxial orientierter Polyesterfilm und ein 15 μm dicker biaxial orientierter Nylonfilm wurden auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren, wobei der Nylonfilm an die Aluminiumfolie gebunden war, zum Bilden einer Zweischichtbasisschicht laminierte. Die andere chemisch umgewandelte Oberfläche der Aluminiumfolie wurde mit einem Film aus einem Säure-denaturierten Polypropylenharz durch ein Walzenbeschichtungsverfahren beschichtet, und der Film wurde bei 180°C 3 s (Sekunden) zum Bilden eines 3 μm dicken haftenden Harzfilms getrocknet. Ein 30 μm dicker Film aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 7% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie mit dem haftenden Harzfilm durch ein thermisches Laminierungsverfahren zum Bilden einer laminierten Primärstruktur laminiert. Die innere Oberfläche des Films aus dem statistischen Polypropylenharz wurde mit einem Flüssigparaffinfilm mit 4 g/m2 (Naßzustand) durch ein Umkehrwalzengravurbeschichtungsverfahren un ter Verwendung einer Beschichtungsmaschine beschichtet, wodurch in Beispiel 1-9 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Beispiel 1-10
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Die andere chemisch umgewandelte Oberfläche der Aluminiumfolie wurde mit einem 20 μm dicken haftenden Harzfilm aus einem Säure-denaturierten Polypropylenharz beschichtet, wodurch eine Basisstruktur erhalten wurde. Solche Basisstrukturen wie die vorstehende Basisstruktur wurden jeweils an Heißsiegelschichten, die in 1) bis 7) angegeben wurden, durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren laminiert, wodurch laminierte Primärstrukturen erhalten wurden. Die inneren Oberflächen der Heißsiegelschichten wurden mit einem Flüssigparaffinfilm mit 4 g/m2 (Naßzustand) durch ein Umkehrwalzengravurbeschichtungsverfahren beschichtet, wodurch in Beispiel 1-10 sieben Probe-Verpackungslaminatstrukturen erhalten wurden.
    • 1) Statistischer Propylenharzfilm (25 μm dick)/Homopropylenharzfilm (5 μm dick)
    • 2) Statistischer Propylenharzfilm (5 μm dick)/Homopropylenharzfilm (20 μm dick)/statistischer Propylenharzfilm (5 μm dick)
    • 3) Homopropylenharzfilm (25 μm dick)/statistischer Propylenharzfilm (5 μm dick)
    • 4) Statistisches Propylenharz + Terpolymer (100 : 20)
    • 5) Statistisches Propylenharz + Ethylen-Buten-Copolymer (100 : 15)
    • 6) Statistisches Propylenharz + Homopropylenharz (20 : 80)
    • 7) Statistische Propylenharz + Homopropylenharz (80 : 20)
  • Anmerkung: „/" bezeichnet Laminierung, „+" bezeichnet Mischen, und das Verhältnis in Klammern bezeichnet das Verhältnis der Anteile in Gewichtsteilen.
  • Beispiel 1-11
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Ein 30 μm dicker Film aus einem linearen Polyethylen niedriger Dichte mit einem Ethylengehalt von 4% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie mit einem 20 μm dicken Film aus einem Säure-denaturierten linearen Polyethylenharz niedriger Dichte durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren zum Bilden einer laminierten Primärstruktur laminiert. Die innere Oberfläche des Films aus dem linearen Polyethylenharz niedriger Dichte wurde mit Heißluft bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Säure-denaturierten linearen Polyethylenharz niedriger Dichte erwärmt, und dieselbe innere Oberfläche wurde mit einem Flüssigparaffinfilm mit 4 g/m2 (Naßzustand) durch ein Umkehrwalzengravurbeschichtungsverfahren unter Verwendung einer Beschichtungsmaschine beschichtet, wodurch in Beispiel 1-11 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Beispiel 1-12
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Ein 20 μm dicker geschmolzener haftender Harzfilm aus einem Polyethylenharz mittlerer Dichte wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie extrudiert, und ein 30 μm dicker Film aus einem linearen Polyethylen niedriger Dichte zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren laminiert, wobei eine Oberfläche des geschmolzenen haftenden Harzfilms, die der Aluminiumfolie gegenüberlag, ozonisiert wurde, um eine laminierte Primärstruktur zu bilden. Die innere Oberfläche des Films aus dem linearen Polyethylenharz niedriger Dichte wurde mit einem Flüssigparaffinfilm mit 4 g/m2 (Naßzustand) durch ein Umkehrwalzengravurbeschichtungsver fahren beschichtet. Dann wurde die laminierte Primärstruktur mit Heißluft in derselben Vorrichtung bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten Polyethylenharzes erwärmt, wodurch in Beispiel 1-12 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Vergleichsbeispiel 1-1
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Die andere Oberfläche der Aluminiumfolie wurde bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt eines Säure-denaturierten Polypropylenharzes zum Bilden eines haftenden Harzfilms mit Infrarotstrahlen und Heißluft erwärmt, und ein 30 μm dicker Film aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 4% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie mit einem 20 μm dicken Film aus dem Säure-denaturierten Polypropylenharz durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren laminiert, wodurch in Vergleichsbeispiel 1-1 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Vergleichsbeispiel 1-2
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsvertahren laminiert. Die andere Oberfläche der Aluminiumfolie wurde bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt eines Säure-denaturierten Polypropylenharzes zum Bilden eines haftenden Harzfilms mit Infrarotstrahlen and Heißluft erwärmt, und ein 30 μm dicker Film aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 7% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie mit einem 20 μm dicken Film aus dem Säure-denaturierten Polypropylenharz durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren laminiert, wodurch in Vergleichsbeispiel 1-2 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Vergleichsbeispiel 1-3
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Ein 30 μm dicker Film aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 4% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie mit einem 20 μm dicken haftenden Harzfilm aus einem Säure-denaturierten Polypropylenharz durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren laminiert, wodurch eine laminierte Primärstruktur erhalten wurde. Die laminierte Primärstruktur wurde mit Heißluft bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten Polypropylenharzes erwärmt, wodurch in Vergleichsbeispiel 1-3 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Vergleichsbeispiel 1-4
  • Eine der Oberfläche einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurde einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf die andere Oberfläche, die nicht durch die chemische Umwandlungsbehandlung der Aluminiumfolie verarbeitet worden war, durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Ein 30 μm dicker Film aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 7% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die Oberfläche, die durch die chemische Umwandlungsbehandlung der Aluminiumfolie bearbeitet worden war, mit einem 20 μm dicken Film aus einem Säure-denaturierten Polypropylenharz durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren laminiert, wodurch eine laminierte Primärstruktur erhalten wurde. Die laminierte Primärstruktur wurde mit Heißluft bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten Polypropylenharzes erwärmt, wodurch in Vergleichsbeispiel 1-4 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Vergleichsbeispiel 1-5
  • Eine der Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurde einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf die andere Oberfläche, die nicht durch die chemische Umwandlungsbehandlung der Aluminiumfolie verarbeitet worden war, durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Ein 30 μm dicker Film aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 4% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die Oberfläche, die durch die chemische Umwandlungsbehandlung der Aluminiumfolie verarbeitet worden war, mit einem 20 μm dicken Film aus einem Säure-denaturierten Polypropylenharz, durch ein Coextrusions-Laminierungsverfahren laminiert, wodurch eine laminierte Primärstruktur erhalten wurde. Die laminierte Primärstruktur wurde mit Heißluft erwärmt, so daß die Oberfläche der Aluminiumfolie bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten Polypropylenharzes erwärmt wurde, wodurch in Vergleichsbeispiel 1-5 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Vergleichsbeispiel 1-6
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Ein 30 μm dicker Film aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 7% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie mit einem 20 μm dicken Film aus einem Säure-denaturierten Polypropylenharz durch ein Coextrusions-Laminierungsverfahren laminiert, wodurch eine laminierte Primärstruktur erhalten wurde. Die laminierte Primärstruktur wurde mit Heißluft bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten Polypropylenharzes erwärmt, wodurch in Vergleichsbeispiel 1-6 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Vergleichsbeispiel 1-7
  • Eine der Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurde einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf die andere Oberfläche, die nicht durch die chemische Umwandlungsbehandlung der Aluminiumfolie bearbeitet worden war, durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Ein 30 μm dicker Film aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 4% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die Oberfläche, die durch die chemische Umwandlungsbehandlung der Aluminiumfolie bearbeitet worden war, durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert, wodurch in Vergleichsbeispiel 1-7 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Vergleichsbeispiel 1-8
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Eine 3 μm dicke haftende Harzschicht wurde durch Bilden eines Films aus einem Säure-denaturierten Polypropylenharz auf der anderen Oberfläche der Aluminiumfolie durch ein Walzenbeschichtungsverfahren und Trocknen des Films bei 180°C für 2 s (Sekunden) gebildet. Ein 30 μm dicker Film aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 4% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die Oberfläche, beschichtet mit der haftenden Harzschicht, der Aluminiumfolie durch ein thermisches Laminierungsverfahren laminiert, wodurch in Vergleichsbeispiel 1-8 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Auswertungsverfahren
  • Formbarkeit
  • Verpackungslaminatstrukturen, die geprägte Probeverpackungen bilden, wurden auf Poren untersucht.
  • 2) Änderungen in der Oberfläche einer Heißsiegelschicht nach dem Prägen
  • Die Oberflächen der Heißsiegelschichten der Verpackungslaminatstrukturen, die die geprägten Probeverpackungen bilden, wurden gleich nach dem Prägen visuell auf Weißwerden (leichte Rißbildung) untersucht.
  • 3) Delamination
  • Geprägte Probeverpackungen wurden gleich nach dem Prägen einem Heißsiegelverfahren unter den Verfahrensbedingungen von einer Erwärmungstemperatur von 190°C, einer Erwärmungszeit von 5 s und einem Siegeldruck von 98 N/cm2 unterzogen. Die Verpackungslaminatstrukturen, die die geprägten heißversiegelten Probeverpackungen bildeten, wurden auf die Trennung der Basisschicht und der Aluminiumfolie untersucht, nachdem sie bei 90°C 24 Stunden gehalten wurden.
  • 4) Chemische Beständigkeit
  • Verpackungslaminatstrukturen, die die geprägten Probeverpackungen bilden, wurden auf die Trennung der Aluminiumfolie und der Heißsiegelschicht untersucht, nachdem die geprägten Probeverpackungen sieben Tage in einer Atmosphäre von 60°C und 90% relativer Feuchte in einem Thermostat gehalten wurden.
  • Ergebnisse
  • In allen Probe-Verpackungslaminatstrukturen der Beispiele 1-1 bis 1-12 wurden keine Poren gebildet. Keine der Heißsiegelschichten der Probe-Verpackungslaminatstrukturen der Beispiele 1-1 bis 1-12 wurde durch die Formgebung weiß. Keine der Basisschichten der Probe-Verpackungslaminatstrukturen der Beispiele 1-1 bis 1-12 wurde von der Aluminiumfolie durch Prägen getrennt. Keine der Probe-Verpackungslaminatstrukturen der Beispiele 1-1 bis 1-12 wurde aufgrund der Chemikalien delaminiert.
  • Fünfhundert Probe-Verpackungslaminatstrukturen in jedem der Vergleichsbeispiele 1-1 bis 1-8 wurden getestet. Poren wurden in einer oder zwei der fünfhundert Probe-Verpackungslaminatstrukturen in jedem der Vergleichsbeispiele 1-1 bis 1-8 gebildet. Die Heißsiegelschichten von einer bis drei der fünfhundert Probe-Verpackungslaminatstrukturen in jedem der Vergleichsbeispiele 1-1 bis 1-8 wurden durch Prägen leicht weiß.
  • Die Probe-Verpackungslaminatstrukturen in den Vergleichsbeispielen 1-1 bis 1-8 wurden nicht durch aufgrund der Chemikalien delaminiert. Die Basisschichten der Probe-Verpackungslaminatstrukturen in den Vergleichsbeispielen 1-4, 1-5 und 1-7 wurden von den Aluminiumfolien getrennt.
  • Die chemische Umwandlungsbehandlung der Oberflächen der Aluminiumfolie verhindert die Trennung der Basisschicht und der Aluminiumfolie der Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterialien der vorliegenden Erfindung während eines Prägeverfahrens und dem Heißsiegeln. Wenn die Heißsiegelschicht an die Aluminiumfolie durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren oder ein Coextrusions-Laminierungsverfahren gebunden wird, wird durch Erwärmen der laminierten Struktur während der Herstellung oder nach deren Herstellung wirksam die Korrosion der Oberfläche der Aluminiumfolie durch Fluorwasserstoff, der durch eine Wechselwirkung zwischen dem Elektrolyt des Polymerbatteriemoduls und Feuchtigkeit erzeugt werden kann, verhindert. Die Flüssigparaffinbeschichtung, die die innere Oberfläche der Heißsiegelschicht abdeckt, verbessert die Prägeformbarkeit der Verpackungslaminatstruktur, stabilisiert das Formverfahren auch dann, wenn die Heißsiegelschicht aus einem statistischen Polypropylenharz oder einem Polyethylenharz mit geringer Glätte gebildet ist, und verhindert die Bildung von Rissen in der Heißsiegelschicht.
  • Zweite Ausführungsform
  • Eine Polymerbatteriemodul-Verpackungsstruktur in einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine chemikalienbeständige laminierte feuchtebeständige Polymerbatteriemodul-Verpackungsfolie (Lithiumionenbatteriemodul-Verpackungsmaterial), das mit hoher Produktivität hergestellt werden kann und das eine rißbeständige Heißsiegelschicht aufweist. Das Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial und ein Verfahren zu dessen Herstellung werden mit Verweis auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben.
  • 8(a) ist eine typische Schnittansicht einer Verpackungslaminatstruktur, gebildet durch ein Verfahren unter Verwendung eines Trockenlaminierungsverfahrens;
  • 8(b) ist eine typische Schnittansicht einer Verpackungslaminatstruktur, gebildet durch ein Verfahren unter Verwendung eines Sandwich-Laminierungsverfahrens;
  • 8(c) ist eine typische Schnittansicht einer Verpackungslaminatstruktur, gebildet durch ein Verfahren unter Verwendung eines Coextrusions-Laminierungsverfahrens,
  • und 8(d) ist eine typische Schnittansicht einer Verpackungslaminatstruktur, gebildet durch ein Verfahren unter Verwendung eines thermischen Laminierungsverfahrens.
  • 9 ist eine typische Schnittansicht einer laminierten Heißsiegelschicht.
  • Die 10(a) bis 10(d) sind typische Schnittansichten von Verpackungslaminatstrukturen gemäß Modifikationen der zweiten Ausführungsform. 10(a) ist eine typische Schnittansicht einer Verpackungslaminatstruktur, gebildet durch ein Verfah ren unter Verwendung eines Trockenlaminierungsverfahrens; 10(b) ist eine typische Schnittansicht einer Verpackungslaminatstruktur, gebildet durch ein Verfahren unter Verwendung eines Sandwich-Laminierungsverfahrens; 10(c) ist eine typische Schnittansicht einer Verpackungslaminatstruktur, gebildet durch ein Verfahren unter Verwendung eines Coextrusions-Laminierungsverfahrens, und 10(d) ist eine typische Schnittansicht einer Verpackungslaminatstruktur, gebildet durch ein Verfahren unter Verwendung eines thermischen Laminierungsverfahrens.
  • Ein Lithiumionenbatteriemodul-Verpackungsmaterial bildet eine Verpackung 5 zum Halten eines Polymerbatteriemoduls 2 darin. Die Verpackung 5 ist ein Beutel wie in 2 gezeigt oder eine geprägte Verpackung wie in den 3(a), 3(b) oder 3(c) gezeigt. Der Beutel kann ein kissenförmiger Beutel wie in 2 gezeigt, ein Dreirandsiegelbeutel oder ein Vierrandsiegelbeutel sein. 2 zeigt einen kissenförmigen Beutel.
  • Das Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbesondere zum Bilden der geprägten Verpackung 5 geeignet.
  • Die geprägte Verpackung 5 kann eine geprägte Verpackung 5 mit einem Austiefungsteil 7 auf einer Seite davon sein, wie in 3(a) gezeigt, die beispielsweise durch Verbinden von zwei Verpackungsteilen, wobei jeder einen Austiefungsteil 7 und einen Flansch aufweist, und Verbinden der entsprechenden vier Seiten der Flansche wie in 3(b) gezeigt, gebildet wurden, nachdem ein Polymerbatteriemodul 2 darin plaziert wurde, oder die beispielsweise durch Falten von geprägten Folien, die jeweils zwei Verpackungsteile mit einem Austiefungsteil 7 und einem Flansch entlang der Mittellinie aufweisen, und Verbinden der entsprechenden drei Seiten der Flansche wie in 3(c) gezeigt gebildet wurden, nachdem ein Polymerbatteriemodul 2 darin plaziert wurde.
  • Die betreffenden Erfinder haben Untersuchungen durchgeführt, um ein laminiertes Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial zu erhalten, das sich leicht prägen läßt und eine Basisschicht und eine Sperrschicht aufweist, die sich beim Prägen oder Heißsiegeln schwer trennen lassen, und das eine zufriedenstellende Chemikalienbe ständigkeit als eine Verpackung 5 zum Halten eines Polymerbatteriemoduls (Lithiumionenbatteriemodul) darin aufweist, und haben festgestellt, daß ein zufriedenstellendes Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial durch Bearbeiten beider Oberflächen einer Aluminiumfolie durch eine chemische Umwandlungsbehandiung, Laminieren der Filme eines ungesättigten Carbonsäurepfropfpolyolefinharzes und eines Polyolefinharzes an die innere Oberfläche, verarbeitet durch die chemische Umwandlungsbehandlung der Aluminiumfolie, durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren oder ein Coextrusions-Laminierungsverfahren zum Bilden einer Verpackungslaminatstruktur, und Erwärmen der Verpackungslaminatstruktur erhalten werden kann. Die vorliegende Erfindung basiert auf den Ergebnissen, die durch die Untersuchungen erhalten wurden.
  • Die betreffenden Erfinder haben festgestellt, daß durch die Erfindung wirksam die Präge-Formbarkeit einer Verpackungslaminatstruktur zum Bilden einer Lithiumionenbatteriemodul-Verpackung zum Bilden der Heißsiegelschicht der Verpackungslaminatstruktur eines thermoplastischen Harzes, enthaltend 0,5 Gew.-% bis 20 Gew.-% eines oder mehrerer von Flüssigparaffinen, Fettsäureesterschmiermitteln, Dispergiermitteln, wie oberflächenaktiven Polyesterwirkstoffen und Klarsichtmittel, wie Polyglycerinester, und somit ist die vorliegende Erfindung erreicht worden. Das Additiv kann zu einem Harz zum Bilden der Heißsiegelschicht 14, wie einem statistischen Polypropylenharz, einem linearen Polyethylenharz niedriger Dichte oder einem Polyethylenharz mittlerer Dichte zugegeben werden, oder die innerste Oberfläche des Lithiumionenbatteriemodul-Verpackungsmaterials kann mit dem Additiv beschichtet werden.
  • Das Additiv kann zu einem Harz zum Bilden der Heißsiegelschicht zugegeben werden, wie in den 8(a) bis 8(d) gezeigt. Die innere Oberfläche der Heißsiegelschicht kann mit dem Additiv oder einem Beschichtungsmaterial, hergestellt durch Dispergieren des Additivs in einem Bindemittel, beschichtet werden, wie in den 10(a) bis 10(d) gezeigt.
  • Bei Zugabe des Additivs zu der Heißsiegelschicht durch Beschichten der inneren Oberfläche der Heißsiegelschicht mit einer Schicht aus dem Additiv, kann die be schichtete Oberfläche der Heißsiegelschicht erwärmt werden, nachdem sie mit der Schicht aus dem Additiv beschichtet wurde.
  • Vorzugsweise ist die Heißsiegelschicht, welche das Additiv enthält, eine Mehrschichtstruktur. Wenn die Heißsiegelschicht eine Mehrschichtstruktur wie in 9 ist, enthält vorzugsweise die innerste Harzschicht das Additiv. Durch Zugabe des Additivs nur zu der innersten Harzschicht wird eine Verringerung der Bindungsstärke zwischen der Heißsiegelschicht und der angrenzenden Schicht verhindert.
  • Die Heißsiegelschicht, welche das Additiv enthält, ermöglicht ein reibungsloses Gleiten der Verpackungslaminatstruktur an einer Prägepatritze 21 (4), stabilisiert das Formgebungsverfahren und verbessert die Zugfestigkeit (verringert den Youngschen Modul). Folglich werden in der Heißsiegelschicht keine Risse gebildet, wenn die Verpackungslaminatstruktur dem Formgebungsverfahren unterzogen wird.
  • Die 8 bis 10 zeigen laminierte Strukturen 10 der vorliegenden Erfindung als Lithiumionenbatteriemodul-Verpackungsmaterialien.
  • 8(a) zeigt eine Verpackungslaminatstruktur 10, hergestellt durch ein Verfahren unter Verwendung eines Trockenlaminierungs-Verfahrens. Die Verpackungslaminatstruktur 10 umfaßt eine Basisschicht 11, eine haftende Harzschicht 17b, eine chemisch umgewandelte Schicht 16b, eine Aluminiumschicht (Aluminiumfolie) 12, eine chemisch umgewandelte Schicht 16a, eine haftende Harzschicht 17a und eine Heißsiegelschicht 14. Die Heißsiegelschicht 14 ist aus einem Gemisch eines thermoplastischen Harzes 19a und 0,5 Gew.-% bis 20 Gew.-% eines Additivs 19 gebildet. Das Additiv 19 ist eines von mehreren Flüssigparaffinen, einem Fettsäureesterschmiermittel, einem Polyesterdispergiermittel und Polyglycerinester.
  • Die chemisch umgewandelte Schicht 16b der in 8(a) gezeigten Verpackungslaminatstruktur 10 ist nicht unbedingt unentbehrlich und ist somit eine zusätzliche chemisch umgewandelte Schicht.
  • Ein Sandwich-Laminierungsverfahren kann zum Bilden der Verpackungslaminatstruktur 10 verwendet werden, und eine extrudierte Säure-denaturierte Polyolefinharzschicht 13 kann anstelle der haftenden Harzschicht 17a verwendet werden, wie in 8(b) gezeigt.
  • Ein Coextrusions-Laminierungsverfahren kann zum Bilden der Verpackungslaminatstruktur 10 verwendet werden, und eine extrudierte Säure-denaturierte Polyolefinharzschicht 13 kann anstelle der haftenden Harzschicht 17a verwendet werden, wie in 8(c) gezeigt.
  • Ein thermisches Laminierungsverfahren kann zum Bilden der Verpackungslaminatstruktur 10 verwendet werden, und eine Säure-denaturierte Polyolefinharzschicht 18, gebildet durch ein Beschichtungsverfahren, kann anstelle der haftenden Harzschicht 17a verwendet werden, wie in 8(d) gezeigt.
  • Jede der Heißsiegelschichten 14 der in den 8(a) bis 8(d) gezeigten laminierten Strukturen 10 kann eine Mehrschichtheißsiegelschicht 14, bestehend aus den in 9 gezeigten Schichten 14a, 14b und 14c sein. Die innerste Schicht 14c der in 9 gezeigten Mehrschichtheißsiegelschicht 14 kann aus einem Gemisch aus dem thermoplastischen Harz 19a und dem Additiv 19 sein.
  • Die Heißsiegelschichten 14 der laminierten Strukturen 10, gezeigt in den 8(a) bis 8(d), können mit einer Additivschicht des Additivs 19 wie in den 10(a) bis 10(d) gezeigt beschichtet werden.
  • Die in den 8(a), 8(b), 8(c) und 8(d) gezeigten Verpackungslaminatstrukturen entsprechen denen, die in den 10(a), 10(b), 10(c) bzw. 10(d) gezeigt sind.
  • Die Verpackungslaminatstruktur 10, gebildet durch das Verfahren unter Verwendung eines in 8(b) gezeigten Sandwich-Laminierungsverfahrens, und die Verpackungslaminatstruktur 10, gebildet durch das Verfahren unter Verwendung eines in 8(c) gezeigten Coextrusions-Laminierungsverfahrens können einer Wärmevor- oder einer Wärmenachbehandlung unterzogen werden, um die Haftfestigkeit zwi schen den Komponentenschichten zu verbessern. Das Additiv 19 verbessert die Formbarkeit der Verpackungslaminatstruktur 10 und die Rißbeständigkeit der Heißsiegelschicht 14.
  • Beim Bilden einer geprägten Verpackung 5 des Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials wird die Verpackungslaminatstruktur 10 gepreßt, wodurch eine Austiefung 7, wie in den 4(a) bis 4(d) gezeigt, gebildet wird. Wenn die Heißsiegelschicht 14 der Verpackungslaminatstruktur 10 nicht reibungslos an einer Patritze 21 gleitet, ist es manchmal unmöglich, eine stabile Formgebung zu erhalten.
  • Das Lithiumionenbatteriemodul-Verpackungsmaterial mit der Heißsiegelschicht 14 aus einem statistischen Propylenharz ist wärmebeständig und rißbeständig und weist eine stabile Heißsiegeleigenschaft und Feuchtebeständigkeit auf. Ein erhöhter Ethylengehalt des statistischen Polypropylenharzes unterdrückt wirksam die Bildung von Rissen in der Verpackungslaminatstruktur 10. Jedoch erhöht die Heißsiegelschicht 14, gebildet aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem erhöhten Ethylengehalt, die Reibung zwischen der Heißsiegelschicht 14 und der Patritze 21, wodurch das Prägeverfahren unstabil wird. Wenn die Heißsiegelschicht 14 nicht reibungslos an der Patritze 21 gleitet, bildet die Patritze 21 an der Oberfläche der Heißsiegelschicht 14 Abriebstellen. Aus den Abriebstellen entstehen winzige Kratzer (leichte Risse). Wenn die Heißsiegelschicht 14 aus einem Polyethylenharz gebildet wird, weist die Verpackungslaminatstruktur 10 ein schlechtes Gleitvermögen auf, da das Polyethylenharz weicher als das Polypropylenharz ist, wodurch sich in der Verpackungslaminatstruktur leicht Poren während des Prägens bilden. Die Heißsiegelschicht 14, welche das Additiv der Verpackungslaminatstruktur der vorliegenden Erfindung enthält, weist keines dieser Probleme auf.
  • Ein Flüssigparaffin, d. h. eines der Additive 19, das gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist ein Kettenkohlenwasserstofföl mit einer relativen Dichte in dem Bereich von 0,83 bis 0,87, einer Viskosität in dem Bereich von 7,6 bis 8,0 m2/s (37,5°C), einem Molekulargewicht in dem Bereich von etwa 300 bis etwa 500 und einem Destillationspunkt in dem Bereich von 140°C bis 245°C bei 10 mmHg. Vorzugsweise weist das erfindungsgemäß verwendete Flüssigparaffin eine relative Dichte von 0,83, eine Viskosität von 7,7 mm2/s (37,5°C), ein Molekulargewicht von 300 und eine Destillationstemperatur von etwa 141°C bei 10 mmHg auf.
  • Mögliche Fettsäureesterschmiermittelumfassen Butylstearat, ein Gemisch aus Butylstearatbutyl und einem Flüssigparaffin, Esterwachse und Alkylphosphat. Ein Gemisch aus Butylstearatbutyl und einem Flüssigparaffin ist besonders wirksam. Polyglycerinester ist ein bevorzugtes Klarsichtmittel.
  • Eine Heißsiegelschicht 14, welche das Additiv 19 enthält, kann aus einem Gemisch aus dem thermoplastischen Harz 19a und dem Additiv 19 gebildet werden (8). Die innere Oberfläche der Heißsiegelschicht 14 kann mit dem Additiv 19 oder einer Beschichtungsflüssigkeit, welche das Additiv 19 enthält, beschichtet werden (10).
  • Es wird angenommen, das dann, wenn die Heißsiegelschicht 14 des Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials der vorliegenden Erfindung das Additiv 19 enthält, das Additiv 19 teilweise oder vollständig in die Heißsiegelschicht 14 aus einem Polypropylenharz oder dem Polyethylenharz eindringt, und folglich die Heißsiegelschicht 14 quillt und weich und dehnbar wird.
  • Daher verändert sich die Zugfestigkeit (Youngscher Modul) der Heißsiegelschicht 14 aus dem Polypropylenharz, und die Eigenschaften der Heißsiegelschicht 14 aus dem Polypropylenharz werden denen der Heißsiegelschicht, gebildet aus einem Polyethylenharz, ähnlicher. Eine Heißsiegelschicht aus einem Polyethylenharz weist zwar eine zufriedenstellende Beständigkeit gegen Weißwerden und Rißbeständigkeit, aber eine ungenügende Wärmebeständigkeit und ein ungenügendes Gleitvermögen auf. In der vorliegenden Erfindung wird eine Heißsiegelschicht mit einer Wärmebeständigkeit, die mit der einer Heißsiegelschicht, gebildet aus einem Polypropylenharz, vergleichbar ist und eine zufriedenstellende Formbarkeit aufweist, verwendet.
  • Eine Heißsiegelschicht, gebildet aus einem Gemisch aus Polyethylenharz und dem Additiv 19, oder eine Heißsiegelschicht, welche das Additiv 19 enthält, das durch deren Beschichten mit dem Additiv 19 zu dieser zugegeben wurde, weist eine ver besserte Glätte (8), erhöhte Dehnbarkeit und verbesserte Formbarkeit auf (10).
  • Wenn die Heißsiegelschicht 14 das Additiv 19 enthält, verteilt sich die in der Verpackungslaminatstruktur durch Prägen induzierte Spannung, Risse in der Heißsiegelschicht 14 verringern sich, oder die Bildung von Rissen wird verhindert. Das Flüssigparaffin, d. h. das Additiv 19, das die Heißsiegelschicht 14 beschichtet, dient als ein Schmiermittel zum Verbessern des Gleitvermögens der Verpackungslaminatstruktur.
  • Das Additiv 19 des Lithiumionenbatteriemodul-Beschichtungsmaterials der vorliegenden Erfindung kann auf die Heißsiegelschicht durch ein Gravurbeschichtungsverfahren (direkt oder umgekehrt), ein Drei-Umkehr-Walzenbeschichtungsverfahren, ein Walzenauftragsverfahren oder ein Spritzbeschichtungsverfahren aufgetragen werden. Wenn ein Flüssigparaffin als das Additiv 19 verwendet wird, liegt ein bevorzugtes Gewicht pro Einheitsfläche der Flüssigparaffinschicht in dem Bereich von 1 bis 6 g/m2.
  • Es ist erwünscht, daß die Heißsiegelschicht 14 des erfindungsgemäßen Lithiumionenbatteriemodul-Verpackungsmaterials eine Mehrschichtstruktur, bestehend aus zwei oder mehr Schichten, ist (9). Das Additiv 19 verbessert wirksam die Biegsamkeit der Heißsiegelschicht 14. Es ist jedoch möglich, daß das Additiv 19 in einer Oberfläche der Heißsiegelschicht 14, gebunden an eine andere Schicht, die Bindungsfestigkeit zwischen der Heißsiegelschicht 14 und der Schicht, gebunden an die Heißsiegelschicht 14, verringert. Die Verringerung der Bindungsfestigkeit zwischen der Heißsiegelschicht 14 und der Schicht, gebunden an die Heißsiegelschicht 14, kann unter Verwendung einer Mehrschichtstruktur als Heißsiegelschicht 14 und durch Zugabe des Additivs 19 zu der innersten Schicht der Mehrschichtstruktur verhindert werden (9).
  • Die Komponentenschichten der laminierten Struktur 10 können aus den gleichen Materialien wie denen, die in Verbindung mit der Beschreibung der ersten Ausführungsform erwähnt wurden, gebildet werden. Die Komponenten der laminierten Strukturen 10 in der zweiten Ausführungsform, die denen der laminierten Strukturen in der ersten Ausführungsform entsprechen, werden mit denselben Referenzzeichen angegeben, und auf eine Beschreibung dieser wird verzichtet.
  • Der Aufbau und die Materialien der laminierten Strukturen in der zweiten Ausführungsform, ausgenommen des Aufbaus der Heißsiegelschicht 14 und des Additivs 19, stimmen mit denen der laminierten Strukturen in der ersten Ausführungsform überein.
  • Beispiele
  • Beispiele für die erfindungsgemäßen Lithiumionenbatteriemodul-Verpackungsmaterialien werden beschrieben.
  • In der chemischen Umwandlungsbehandlung zum Bearbeiten der Aluminiumfolie wurde eine wässerige Lösung aus einem Phenolharz, einer dreiwertigen Chromfluoridverbindung und Phosphorsäure als Behandlungsflüssigkeit verwendet. Die Behandlungsflüssigkeit wurde auf die Oberfläche der Aluminiumfolie durch ein Walzenbeschichtungsverfahren in einem Film aufgebracht, und dann wurde der Film bei 180°C oder darüber gebacken. Das Gewicht pro Einheitsfläche des Films betrug 10 mg/m2 (Trockengewicht).
  • Einseitig gepreßte geprägte Verpackungen 5, die jeweils mit einem Austiefungsteil ausgerüstet waren, wurden durch Bearbeiten der Verpackungslaminatstrukturen 10 in den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen unter Verwendung eines Prägewerkzeugs 20 mit einer Matritze 22, ausgerüstet mit einer Kavität von 30 mm × 50 mm × 4,5 mm, gebildet, und die Formbarkeit der Verpackungslaminatstrukturen 10 wurde bewertet.
  • Beim Verschließen eines Lithiumionenbatteriemoduls 1 in den geprägten Verpackungen 5 wurden 50 μm dicke Haftfilme 6 aus einem linearen ungesättigten Carbonsäurepfropfpolypropylenharz niedriger Dichte um die Streifen 4 des Lithiumionenbatteriemoduls 1 zum Verschließen von Zwischenräumen zwischen der geprägten Verpackung 5 und den Streifen 4 durch Heißsiegeln gewickelt.
  • Beispiel 2-1
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Eine 30 μm dicke Heißsiegelschicht aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 4% wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert, wodurch in Beispiel 2-1 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Der Film als die Heißsiegelschicht wurde durch Extrudieren eines Gemischs aus dem statistischen Polypropylenharz und 5 Gew.-% eines Flüssigparaffins durch ein Extrusionsverfahren unter Verwendung eines T-Werkzeugs gebildet.
  • Beispiel 2-2
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Die andere chemisch umgewandelte Oberfläche der Aluminiumfolie wurde mit Infrarotstrahlen und Heißluft auf eine Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt eines Säure-denaturierten Polypropylenharzes, d. h. eines haftenden Harzes, erwärmt. Ein 30 μm dicker Film aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 7% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie mit einem 20 μm dicken Film aus dem Säure-denaturierten Polypropylenharz durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren laminiert, wodurch eine laminierte Primärstruktur gebildet wurde. Es wurden vier Arten von laminierten Probestrukturen in Beispiel 2-2 hergestellt. Die vier Arten von laminierten Probestrukturen wurden mit vier verschiedenen Heißsiegelschichten bereitgestellt, die jeweils aus den folgenden unterschiedlichen statistischen Polypropylenharzen 1) bis 4) durch ein Aufblähungsverfahren gebildet wurden.
    • 1) Gemisch aus einem statistischen Polypropylenharz und 3 Gew.-% eines Flüssigparaffins (Probe-Verpackungslaminatstruktur 2-2-1)
    • 2) Gemisch aus einem statistischen Polypropylenharz und 20 Gew.-% eines Fettsäureesterschmiermittels (VLT-L, kommerziell erhältlich von Kawaken Fine Chemical K. K.), hergestellt durch Trockenmischen (Probe-Verpackungslaminatstruktur 2-2-2)
    • 3) Gemisch aus einem statistischen Polypropylenharz und 0,5 Gew.-% eines Polyesterdispergiermittels (KFR-40, kommerziell erhältlich von Kawaken Fine Chemical K. K.), hergestellt durch Trockenmischen (Probe-Verpackungslaminatstruktur 2-2-3)
    • 4) Gemisch aus einem statistischen Polypropylenharz und 0,4 Gew.-% eines Klarsichtmittels (Kawaburaito K-3121, kommerziell erhältlich von Kawaken Fine Chemical K. K.), hergestellt durch Trockenmischen (Probe-Verpackungslaminatstruktur 2-2-4)
  • Beispiel 2-3
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Ein 20 μm dicker geschmolzener haftender Harzfilm aus einem Polyethylenharz mittlerer Dichte wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie extrudiert, und ein 30 μm dicker Film aus einem linearen Polyethylen niedriger Dichte zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren laminiert, wobei eine Oberfläche des geschmolzenen haftenden Harzfilms, die der Aluminiumfolie gegenüberstand, ozonisiert wurde, um eine laminierte Primärstruktur zu bilden. Die laminierte Primärstruktur wurde mit Heißluft bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten Polyethylenharzes erwärmt, wodurch in Beispiel 2-3 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Beispiel 2-4
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfah ren laminiert. Ein 30 μm dicker geschmolzener Harzfilm aus einem Polyethylenharz mittlerer Dichte zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie durch ein Extrusions-Laminierungsverfahren laminiert, wobei eine Oberfläche des geschmolzenen Harzfilms, die der Aluminiumfolie gegenüberlag, ozonisiert wurde, und eine so gebildete laminierte Struktur wurde mit Infrarotstrahlen bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Polyethylenharzes mittlerer Dichte erwärmt, wodurch eine laminierte Primärstruktur erhalten wurde.
  • Die innere Oberfläche der Schicht aus dem statistischen Polypropylenharz wurde mit einem Film von 4 g/m2 aus einem Flüssigparaffin durch ein Umkehrwalzengravurbeschichtungsverfahren beschichtet, wodurch in Beispiel 2-4 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Vergleichsbeispiel 2-1
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Ein 30 μm dicker Film aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 4% zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert, wodurch in Vergleichsbeispiel 2-1 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Vergleichsbeispiel 2-2
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Eine 30 μm dicke Heißsiegelschicht aus einem statistischen Polypropylenharz mit einem Ethylengehalt von 7% wurde mit einem 20 μm dicken haftenden Harzfilm aus einem Säure-denaturierten Polypropylenharz auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie, erwärmt bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten Polypropylenharz mit Infrarotstrahlen und Heißluft, durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren laminiert, wodurch in Vergleichsbeispiel 2-2 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Vergleichsbeispiel 2-3
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Ein 20 μm dicker geschmolzener haftender Harzfilm aus einem Polyethylenharz mittlerer Dichte wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie extrudiert, und ein 30 μm dicker Film aus einem linearen Polyethylenharz niedriger Dichte zum Bilden einer Heißsiegelschicht wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren laminiert, wobei eine Oberfläche des geschmolzenen haftenden Harzfilms, die der Aluminiumfolie gegenüberlag, ozonisiert wurde, um eine laminierte Primärstruktur zu bilden. Die laminierte Primärstruktur wurde mit Heißluft bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten Polyethylenharzes erwärmt, wodurch in Vergleichsbeispiel 2-3 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Vergleichsbeispiel 2-4
  • Beide Oberflächen einer 40 μm dicken Aluminiumfolie wurden einer chemischen Umwandlungsbehandlung unterzogen. Ein 25 μm dicker orientierter Nylonfilm wurde auf eine der Oberflächen der Aluminiumfolie durch ein Trockenlaminierungsverfahren laminiert. Ein 30 μm dicker geschmolzener Harzfilm aus einem Polyethylenharz mittlerer Dichte wurde auf die andere Oberfläche der Aluminiumfolie extrudiert, wobei eine Oberfläche des geschmolzenen Harzfilms, die der Aluminiumfolie gegenüberlag, ozonisiert wurde, um eine laminierte Primärstruktur zu bilden. Die laminierte Primärstruktur wurde mit Infrarotstrahlen bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Polyethylenharzes mittlerer Dichte erwärmt, wodurch in Vergleichsbeispiel 2-4 eine Probe-Verpackungslaminatstruktur erhalten wurde.
  • Verpackungsbildung und Verpackung
  • Einhundert Probe-Verpackungslaminatstrukturen in jedem der Beispiele 2-1 bis 2-4 und der Vergleichsbeispiele 2-1 bis 2-4 wurden einem Prägeverfahren zum Bilden von geprägten Probeverpackungen unterzogen. Die geprägten Probeverpackungen wurden visuell untersucht. Lithiumionenbatteriemodule wurden in die geprägten Probeverpackungen verpackt, und die chemische Beständigkeit der Verpackungslaminatstrukturen, die die geprägten Probeverpackungen bilden, wurde untersucht.
  • Auswertungsverfahren
  • 1) Formbarkeit
  • Proben wurden auf Poren untersucht.
  • 2) Veränderungen in der Oberfläche der Heißsiegelschicht nach dem Prägen
  • Die Oberflächen der Heißsiegelschichten der Verpackungslaminatstrukturen, die die geprägten Probeverpackungen bilden, wurden gleich nach dem Prägen visuell auf Weißwerden (leichte Rißbildung) untersucht.
  • 3) Chemische Beständigkeit
  • Verpackungslaminatstrukturen, die die geprägten Probeverpackungen bildeten, wurden auf die Trennung der Aluminiumfolie und der Heißsiegelschicht untersucht, nachdem die geprägten Probeverpackungen in einem Thermostat sieben Tage in einer Atmosphäre von 60°C und 90% relativer Feuchte gehalten wurden.
  • Ergebnisse
  • In allen Probe-Verpackungslaminatstrukturen in den Beispielen 1-1 bis 1-4 wurden überhaupt keine Poren durch das Prägeverfahren gebildet. Keine der Heißsiegelschichten der Probe-Verpackungslaminatstrukturen in den Beispielen 1-1 bis 1-4 wurde durch Prägen weiß. Keine der Probe-Verpackungslaminatstrukturen in den Beispielen 1-1 bis 1-4 wurde aufgrund der Chemikalien delaminiert.
  • Es wurden fünfhundert Probe-Verpackungslaminatstrukturen in jedem der Vergleichsbeispiele 1-1 bis 1-4 getestet. Poren wurden in einer oder zwei der fünfhundert Probe-Verpackungslaminatstrukturen in jedem der Vergleichsbeispiele 2-1 bis 2-4 gebildet. Es gab keine Probe-Verpackungslaminatstrukturen in den Vergleichsbeispielen 2-1 bis 2-4, die nicht aufgrund der Chemikalien delaminiert wurde. Die Heißsiegelschichten von zehn der fünfhundert Probe-Verpackungslaminatstrukturen in jedem der Vergleichsbeispiele 2-1 bis 2-4 wurden leicht weiß. Durch Beobachten der weiß gewordenen Teile der Heißsiegelschichten mit einem optischen Mikroskop bei 100-facher Vergrößerung wurde festgestellt, daß Risse mit einer Breite in dem Bereich von 5 bis 20 μm und einer Tiefe in dem Bereich von etwa 1 bis etwa 2 μm in den Oberflächen der weiß gewordenen Teile der Heißsiegelschichten gebildet wurden.
  • Die chemische Umwandlungsbehandlung der Oberflächen der Aluminiumfolie verhindert die Trennung der Basisschicht und der Aluminiumfolie der Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterialien der vorliegenden Erfindung bei einem Prägeverfahren und Heißsiegeln. Wenn die Heißsiegelschicht an die Aluminiumfolie durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren oder ein Coextrusions-Laminierungsverfahren gebunden wird, wird durch Erwärmen der laminierten Struktur während der Herstellung oder nach deren Herstellung wirksam die Korrosion der Oberfläche der Aluminiumfolie durch Fluorwasserstoff verhindert, das durch die Wechselwirkung zwischen dem Elektrolyt des Polymerbatteriemoduls und Feuchtigkeit erzeugt werden kann, und somit kann die Trennung der Heißsiegelschicht von der Aluminiumfolie verhindert werden. Durch Zugabe eines oder mehrere Additive, umfassend Flüssigparaffine, Fettsäureesterschmiermittel, Dispergiermittel, wie oberflächenaktive Polyesterwirkstoffe, und ein Klarsichtmittel, wie Polyglycerinester, zu der Heißsiegelschicht wird die Glätte, Biegsamkeit und Dehnbarkeit der Heißsiegelschicht verbessert, die Prägeformbarkeit der Verpackungslaminatstruktur verbessert, das Formverfahren auch dann, wenn die Heißsiegelschicht aus einem statistischen Polypropylenharz oder einem Polyethylenharz mit geringer Glätte gebildet ist, stabilisiert und die Bildung von Rissen in der Heißsiegelschicht verhindert.

Claims (26)

  1. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial, umfassend in der folgenden Reihenfolge: eine Basisschicht von mindestens einer Folie eines orientierten Polyesterharzes oder eines orientierten Nylonharzes; eine Sperrschicht mit einer Dicke von 15 μm oder darüber, gebildet aus einer Folie eines Metalls oder einer Folie, beschichtet mit einer anorganischen Verbindung durch Verdampfung; eine chemisch umgewandelte Schicht, gebildet durch eine Phosphatchromatbehandlung, welche auf mindestens einer Oberfläche der Sperrschicht gebildet ist; eine Heißsiegelschicht, gebildet aus einem Polyolefinharz; und eine Flüssigparaffinschicht.
  2. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 1, wobei die Heißsiegelschicht aus einem statistischen Polypropylenharz gebildet ist.
  3. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 1, wobei die Heißsiegelschicht aus einem linearen Polyethylenharz niedriger Dichte gebildet ist.
  4. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial, umfassend in der folgenden Reihenfolge: eine Basisschicht aus mindestens einer Folie eines orientierten Polyesterharzes oder eines orientierten Nylonharzes; eine Sperrschicht mit einer Dicke von 15 μm oder darüber, gebildet aus einer Folie eines Metalls oder einer Folie, beschichtet mit einer anorganischen Verbindung durch Verdampfung; eine chemisch umgewandelte Schicht, gebildet durch eine Phosphatchromatbehandlung, welche auf mindestens einer Oberfläche der Sperrschicht gebildet ist; und eine Heißsiegelschicht, gebildet aus einem thermoplastischen Harz, enthaltend 0,5% bis 20%, bezogen auf das Gewicht eines Additivs, und wobei das Additiv eines oder mehrere von Flüssigparaffinen, Fettesterschmiermitteln, Polyesterdispergiermitteln und Polyglycerinesteradditiven ist.
  5. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 4, wobei das thermoplastische Harz der Heißsiegelschicht ein statistisches Propylenharz ist.
  6. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 4, wobei das thermoplastische Harz der Heißsiegelschicht ein lineares Polyethylenharz niedriger Dichte ist.
  7. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 4, wobei das thermoplastische Harz der Heißsiegelschicht ein Polyethylenharz mittlerer Dichte ist.
  8. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial gemäß Anspruch 4, wobei die Heißsiegelschicht eine Mehrschichtstruktur, bestehend aus zwei oder mehreren Schichten, ist, und wobei eine innerste Schicht der Mehrschichtstruktur das Additiv enthält.
  9. Verfahren zum Herstellen eines Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials, wie in einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche definiert, umfassend die Schritte: das Bearbeiten mindestens einer der Oberflächen einer Sperrschicht durch eine chemische Umwandlungsbehandlung, das Laminieren einer Basisschicht auf eine der Oberflächen der Sperrschicht durch ein Trockenlaminierungsverfahren, das Bilden einer verpackenden Laminatstruktur durch Bilden einer Heißsiegelschicht eines statistischen Polypropylenharzes auf der anderen Oberfläche, verarbeitet durch die chemische Umwandlungsbehandlung, der Sperrschicht durch ein Trockenlaminierungsverfahren, und das Beschichten einer Oberfläche der Heißsiegelschicht von dem statistischen Polypropylenharz mit einem Flüssigparaffin.
  10. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 9, wobei beide Oberflächen der Sperrschicht durch die chemische Umwandlungsbehandlung bearbeitet werden.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials, wie in einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche definiert, umfassend die Schritte: das Bearbeiten mindestens einer der Oberflächen einer Sperrschicht durch eine chemische Umwandlungsbehandlung, das Laminieren einer Basisschicht auf eine der Oberflächen der Sperrschicht durch ein Laminierungsverfahren, das Bilden einer verpackenden Laminatstruktur durch Bilden einer Heißsiegelschicht durch Binden eines statistischen Polypropylenharzfilms auf die andere Oberfläche, bearbeitet durch die chemische Umwandlungsbehandlung, der Sperrschicht mit einer haftenden Harzschicht eines Säure-denaturierten Polypropylenharzes, das Erwärmen der verpackenden Laminatstruktur bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten Polyolefinharzes, und das Beschichten einer Oberfläche der Heißsiegelschicht von dem statistischen Polypropylenharz mit einem Flüssigparaffin.
  12. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 11, wobei beide Oberflächen einer Sperrschicht durch die chemische Umwandlungsbehandlung bearbeitet werden.
  13. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 11, wobei die Heißsiegelschicht an eine Sperrschicht mit der haftenden Harzschicht durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren gebunden wird.
  14. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 11, wobei die Heißsiegelschicht an die Sperrschicht mit der haftenden Harzschicht durch ein Coextrusions-Laminierungsverfahren gebunden wird.
  15. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 11, wobei die Schritte des Beschichtens der Heißsiegelschicht mit dem Flüssigparaffin und des Erwärmens der verpackenden Laminatstruktur im In-Line-Verfahren durchgeführt werden.
  16. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 11, wobei der Schritt des Beschichtens der Heißsiegelschicht mit dem Flüssigparaffin ein durchzuführender diskreter Schritt nach dem Schritt des Erwärmens der verpackenden Laminatstruktur ist.
  17. Verfahren zur Herstellung eines Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials, wie in einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche definiert, umfassend die Schritte: das Bearbeiten mindestens einer der Oberflächen einer Sperrschicht durch eine chemische Umwandlungsbehandlung, das Laminieren einer Basisschicht auf eine der Oberflächen der Sperrschicht durch ein Trockenlaminierungsverfahren, das Bilden einer verpackenden Laminatstruktur durch Erwärmen der anderen Oberfläche, bearbeitet durch das chemische Umwandlungsbehandlung, der Sperrschicht bei einer Temperatur von nicht weniger als dem Erweichungspunkt eines Säure-denaturierten Polypropylenharzes, und das Binden einer Heißsiegelschicht von einem statistischen Polypropylenharzfilm an die andere Oberfläche, bearbeitet durch die chemische Umwandlungsbehandlung, der Sperrschicht mit einer haftenden Harzschicht des Säure-denaturierten Polypropylenharzes, und das Beschichten einer Oberfläche der Heißsiegelschicht des statistischen Polypropylenharzes mit einem Flüssigparaffin.
  18. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 17, wobei beide Oberflächen der Sperrschicht durch die chemische Umwandlungsbehandlung bearbeitet werden.
  19. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 17, wobei die haftende Harzschicht und die Heißsiegelschicht auf der Sperrschicht durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren gebildet werden.
  20. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 17, wobei die haftende Harzschicht und die Heißsiegelschicht auf der Sperrschicht durch ein Coextrusions-Laminierungsverfahren gebildet werden.
  21. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 17, wobei die Schritte des Beschichtens der Oberfläche der Heißsieglschicht mit dem Flüssigparaffin und des Erwärmens der verpackenden Laminatstruktur in In-Line-Verfahren durchgeführt werden.
  22. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 17, wobei der Schritt des Beschichtens der Heißsiegelschicht mit dem Flüssigparaffin ein durchzuführender diskreter Schritt nach dem Schritt des Erwärmens der verpackenden Laminatstruktur ist.
  23. Verfahren zur Herstellung eines Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials, wie in einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche definiert, umfassend die Schritte: das Bearbeiten mindestens einer der Oberflächen einer Sperrschicht durch eine chemische Umwandlungsbehandlung, das Laminieren einer Basisschicht auf eine der Oberflächen der Sperrschicht durch ein Trockenlaminierungsverfahren, das Bilden einer verpackenden Laminatstruktur durch Bilden einer Heißsiegelschicht durch Binden eines Films von einem linearen Polyethylenharz niedriger Dichte auf die andere Oberfläche, bearbeitet durch das chemische Umwandlungsverfahren, der Sperrschicht mit einer haftenden Harzschicht von einem Säure-denaturierten linearen Polyethylenharz niedriger Dichte durch ein Sandwich-Laminierungsverfahren, das Erwärmen der verpackenden Laminatstruktur bei einer Temperatur von nicht niedriger als dem Erweichungspunkt des Säure-denaturierten linearen Polyethylenharzes niedriger Dichte, und das Beschichten einer Oberfläche der Heißsiegelschicht des linearen Polyethylenharzes niedriger Dichte mit einem Flüssigparaffin.
  24. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 23, wobei beide Oberflächen der Sperrschicht durch die chemische Umwandlungsbehandlung bearbeitet werden.
  25. Verfahren zur Herstellung eines Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterials, wie in einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche definiert, umfassend die Schritte: das Bearbeiten mindestens einer der Oberflächen einer Sperrschicht durch eine chemische Umwandlungsbehandlung, das Laminieren einer Basisschicht auf eine der Oberflächen der Sperrschicht durch ein Trockenlaminierungsverfahren, das Bilden einer verpackenden Laminatstruktur durch Bilden einer Schicht eines Säure-denaturieren Polypropylenharzes und eines Films von einem statistischen Polypropylenharz auf der anderen Oberfläche, verarbeitet durch die chemische Umwandlungsbehandlung, der Sperrschicht durch ein thermisches Laminierungsverfahren, und das Beschichten einer Oberfläche des Films des statistischen Polypropylenharzes der verpackenden Laminatstruktur mit einem Flüssigparaffin.
  26. Polymerbatteriemodul-Verpackungsmaterial-Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 25, wobei beide Oberflächen der Sperrschicht durch die chemische Umwandlungsbehandlung bearbeitet werden.
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