JP2002093389A

JP2002093389A - リチウム電池タブ部に用いる接着性樹脂物

Info

Publication number: JP2002093389A
Application number: JP2000282924A
Authority: JP
Inventors: Rikiya Yamashita; 力也山下; Masataka Okushita; 正隆奥下; Kazuki Yamada; 一樹山田; Hiroshi Miyama; 洋宮間
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2002-03-29

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】リチウムイオン電池包装において、ポリエチレ
ン系樹脂を最内樹脂層とする外装体にその周縁をヒート
シールして密封する際に、熱と圧力によって外装体のバ
リア層とタブとがショートすることなく安定して密封可
能な材質構成を提供する。【解決手段】少なくとも基材層１１、アルミニウム１
２、ポリエチレン系樹脂のヒートシール層１４から構成
されるリチウムイオン電池の外装体にリチウムイオン電
池本体を挿入し、周縁をヒートシールする際に、前記外
装体とタブ部４との間に介在させる接着性樹脂物が、少
なくとも酸変性ポリエチレン層２１と耐熱性ポリエチレ
ン層２２とからなる多層樹脂物からなるリチウムイオン
電池タブ部に用いる接着性樹脂物であって、耐熱性ポリ
オレフィン層１２が電子線架橋されたポリエチレンであ
り密度０．９４以上の高密度ポリエチレンであることを
含むものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、防湿性、耐内容物
性を有する、液体または固体有機電解質（高分子ポリマ
ー電解質）を持つリチウム電池用包装材料であってリチ
ウム電池本体を包装する外装体と前記電池のタブ部と外
装体との間に介在させる接着性樹脂物に関する。

【０００２】

【従来の技術】リチウム電池とは、リチウム２次電池と
もいわれ、電解質として、固体高分子、ゲル状高分子、
液体などからなり、リチウムイオンの移動で電流を発生
する電池であって、正極・負極活物質が高分子ポリマー
からなるものを含むものである。リチウム２次電池の構
成は、正極集電材（アルミニウム、ニッケル）／正極活
性物質層（金属酸化物、カーボンブラック、金属硫化
物、電解液、ポリアクリロニトリル等の高分子正極材
料）／電解質層（プロピレンカーボネート、エチレンカ
ーボネート、炭酸ジメチル、エチレンメチルカーボネー
ト等のカーボネート系電解液、リチウム塩からなる無機
固体電解質、ゲル電解質）／負極活性物質（リチウム金
属、合金、カーボン、電解液、ポリアクリロニトリルな
どの高分子負極材料）／負極集電材（銅、ニッケル、ス
テンレス）及びそれらを包装する外装体からなる。リチ
ウム電池の用途としては、パソコン、携帯端末装置（携
帯電話、ＰＤＡ等）、ビデオカメラ、電気自動車、エネ
ルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星等に用いられる。
前記リチウム電池の外装体としては、金属をプレス加工
して円筒状または直方体状に容器化した金属製缶、ある
いは、プラスチックフィルム、金属箔等のラミネートに
より得られる複合フィルムからなる積層体を袋状にした
もの（以下、外装体）が用いられていた。リチウム電池
の外装体として、次のような問題があった。金属製缶に
おいては、容器外壁がリジッドであるため、電池自体の
形状が決められてしまう。そのため、ハード側を電池に
あわせる設計をするため、該電池を用いるハードの寸法
が電池により決定されてしまい形状の自由度が少なくな
る。そのため、前記前記袋状の外装体を用いる傾向にあ
る。前記外装体の材質構成は、リチウム電池としての必
要な物性、加工性、経済性等から、少なくとも基材層、
バリア層、ヒートシール層と前記各層を接着する接着層
からなり、必要に応じて中間層を設けることがある。リ
チウム電池の前記構成の積層体からパウチを形成し、ま
たは、少なくとも片面をプレス成形してリチウム電池の
収納部を形成してリチウム電池本体を収納し、パウチタ
イプまたは、エンボスタイプ（蓋体を被覆して）におい
て、それぞれの周縁の必要部分をヒートシールにより密
封することによってリチウム電池とする。前記ヒートシ
ール層としては、ヒートシール層同士のヒートシール性
とともにタブ（金属）に対してもヒートシール性を有す
ることが求められ、金属接着性を有する酸変性ポリオレ
フィン樹脂をヒートシール層とすることでタブ部との密
着性は確保される。

【０００３】しかし、酸変性ポリオレフィン樹脂を外装
体のヒートシール層として積層すると、一般的なポリオ
レフィン樹脂と比較してその加工性が劣ること、また、
コストが高いこと等のために、外装体のヒートシール層
として一般的なポリオレフィン樹脂層とし、タブ部にヒ
ートシール層とタブとの両方に熱接着可能な接着性樹脂
物を介在させる方法が採用されていた。具体的には、図
８（ａ）に示すように、タブ４と積層体１０’のヒート
シール層１４’との間に、金属とＰＥとの双方に対して
ヒートシール性を有する接着性樹脂物６’を介在させる
ことにより、タブ部での密封性を確保していた。前記接
着性樹脂物としては、前記不飽和カルボングラフトポリ
オレフィン、金属架橋ポリエチレン、エチレンまたはプ
ロピレンとアクリル酸、またはメタクリル酸との共重合
物からなるフィルムを用いることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、リチウム電池
の外装体（以下、外装体）を構成する積層体のヒートシ
ール層が低密度ポリエチレン系樹脂からなる場合、リチ
ウム電池本体を外装体に収納し、その周縁をシールして
密封するが、タブが存在する部分において、図８（ｂ）
に示すように、酸変性ポリエチレン単層からなる接着性
樹脂物６’を用いる場合、ヒートシールのための熱と圧
力によって前記外装体のヒートシール層１４’と接着性
樹脂物層６’とがともに溶融し、また、加圧によって加
圧部の領域の外に押し出されることがある。その結果、
外装体１０’のバリア層１２’であるアルミニウム箔と
金属からなるタブ４とが接触（Ｓ）しショートすること
があった。本発明の目的は、リチウム電池包装におい
て、リチウム電池本体を、ポリエチレン系樹脂をヒート
シール層とする外装体に挿入してその周縁をヒートシー
ルして密封する際に、ヒートシールの熱と圧力によって
外装体のバリア層とタブとがショートすることなく安定
して密封可能な材質構成を提供しようとするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、以下の本
発明により解決することができる。少なくとも基材層、
接着層、化成処理層１、アルミニウム、化成処理層２、
ポリエチレン系樹脂のヒートシール層から構成されるリ
チウム電池の外装体にリチウム電池本体を挿入し、周縁
をヒートシールする際に、前記外装体とタブ部との間に
介在させる接着性樹脂物が、少なくとも酸変性ポリエチ
レン層と耐熱性ポリエチレン層とからなる多層樹脂物か
らなるリチウム電池タブ部に用いる接着性樹脂物であっ
て、耐熱性ポリオレフィン層が電子線架橋されたポリエ
チレンであること、耐熱性ポリエチレン層が密度０．９
４以上の高密度ポリエチレンであることを含むものであ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は、防湿性、耐内容物性、
及び、生産性が良く、ポリエチレン系樹脂のヒートシー
ル層からなるリチウム電池用包装材料を用いて外装体を
形成し、リチウム電池本体を包装する際に、タブ部での
密封性を確保し、特にタブ部における外装体のバリア層
とのショートを起こさない接着性樹脂物に関し、接着性
樹脂物を、少なくとも耐熱性ポリエチレンと金属接着性
樹脂との２層以上の構成とするものである。以下、本発
明について、図等を利用してさらに詳細に説明する。

【０００７】図１は、本発明の接着性樹脂物を説明する
図で、（ａ）接着性樹脂物の層構成を示す断面図、
（ｂ）リチウム電池タブ、外装体、接着性樹脂物の材質
及び位置関係（片側）を説明する図、（ｃ）タブ部で
の、ヒートシール前のタブと接着性樹脂物と外装体とが
接した状態を説明する断面図、（ｄ）ヒートシール後の
タブ部の模式断面図である。図２は、リチウム電池用包
装材料とタブとの接着における接着性樹脂物の装着方法
を説明する斜視図である。図３は、本発明における接着
性樹脂物のタブと外装体との間への介在方法を説明する
図である。図４は、リチウム電池のパウチタイプの外装
体を説明する斜視図である。図５は、リチウム電池のエ
ンボスタイプの外装体を説明する斜視図である。図６
は、エンボスタイプにおける成形を説明する、（ａ）斜
視図、（ｂ）エンボス成形された外装体本体、（ｃ）Ｘ
₂−Ｘ₂部断面図、（ｄ）Ｙ₁部拡大図である。図７は、
リチウム電池の外装体を形成する積層体の層構成例を示
す断面図である。

【０００８】リチウム電池のタブとしては、厚さが５０
〜２００μｍ、巾が３〜２０ｍｍ程度であって、その
材質としては、ＡＬ、Ｎｉ、Ｃｕ、ＳＵＳ等である。
また、リチウム電池の外装体のヒートシール層は該ヒー
トシール層同士がヒートシール可能な樹脂により形成さ
れる。タブに直接ヒートシール可能な樹脂をヒートシー
ル層とすることか望ましいが、前述したように、一般的
なポリエチレンをヒートシール層とし、タブと該ポリエ
チレン層とは、接着性樹脂物により相互にヒートシール
して密封する方法がとられている。

【０００９】リチウム電池の外装体は、リチウム電池本
体の性能を長期にわたって維持する性能を有することが
求められ、基材層、バリア層、ヒートシール層等を各種
のラミネート法によって積層している。特に、リチウム
電池の外装体（以下、外装体）を構成する積層体のヒー
トシール層が低密度ポリエチレン系樹脂からなる場合、
リチウム電池本体を外装体に収納し、その周縁をシール
して密封する際、タブが存在する部分において、接着性
樹脂物として酸変性ポリエチレンを用いる場合、ヒート
シールのための熱と圧力によって前記外装体のヒートシ
ール層と接着性樹脂物層とがともに溶融し、また、加圧
によって、絶縁層となっていた外装体のバリア層より内
側の層、および、接着性樹脂物層が、共に加圧部の領域
の外に押し出されることがある。その結果、外装体のバ
リア層であるアルミニウム箔と金属からなるタブとが接
触しショートすることがあった。

【００１０】本発明者らは、前記ショートを防止するこ
とについて、鋭意研究の結果、接着性樹脂物の材質及び
構成を変更することで、前記課題を解決し得ることを見
出し、本発明を完成するに到った。すなわち、本発明の
接着性樹脂物として、図１（ａ）および図１（ｂ）に示
すように金属であるタブ４と外装体の最内層１４との間
に、次のような接着性樹脂物、すなわち、前記の金属と
最内層とへのヒートシール性を有するとともに、前記ヒ
ートシール樹脂の熱と圧力による絶縁層の維持を可能と
するため、接着性樹脂物を２層構成とし、タブ４（金属
側）を酸変性ポリエチレン層２１、最内層側を耐熱性ポ
リエチレン層２２とした多層フィルムを介在させるもの
である。耐熱性ポリエチレン層１２としては、電子線架
橋ポリエチレン、または、密度０．９４０以上のポリエ
チレンが好適に用いられることを見出した。

【００１１】前記耐熱性ポリエチレンについて、さら
に、具体的に説明する。リチウム電池用包装材料はリチ
ウム電池本体を包装する外装体を形成するものであっ
て、その外装体の形式によって、図４（ａ）に示すよう
なパウチタイプと、図５（ａ）、図５（ｂ）または図５
（ｃ）に示すようなエンボスタイプとがある。前記パウ
チタイプには、三方シール、四方シール等およびピロー
タイプ等の袋形式があるが、図３は、ピロータイプとし
て例示している。エンボスタイプは、図５（ａ）に示す
ように、片面に凹部を形成しても良いし、図５（ｂ）に
示すように、両面に凹部を形成してリチウム電池本体を
収納して周縁の四方をヒートシールして密封しても良
い。また、図５（ｃ）に示すような折り部をはさんで両
側に凹部形成して、リチウム電池を収納して３辺をヒー
トシールする形式もある。

【００１２】外装体のヒートシール層１４として金属に
対してヒートシール性を持たない材質とした時に、前述
のように、外装体５とタブ４との間に接着性樹脂物６を
介在させるがその具体的方法は、例えば、図２（ａ）お
よび図２（ｂ）に示すように、リチウム電池本体２のタ
ブ部密封シール部の上下に接着性樹脂物６をおいて（実
際には仮着シールにより固定して）外装体５に挿入しタ
ブ部を挟持した状態でヒートシールすることによって密
封する。この時、接着性樹脂物６はフィルム状又はリジ
ッドな状態で用いる。接着性樹脂物６のタブ４への介在
方法として、図２（ｃ）または図２（ｄ）に示すよう
に、タブ４の所定の位置に接着性樹脂物６のフィルムを
巻き付けてもよい。また接着性樹脂物を、インジェクシ
ョン法、又は、コンプレッション法によりタブの所定に
成形しておくこともできる。タブ４と接着性樹脂物６
は、図３（ａ）に示すように、タブ４に接着性樹脂物６
の酸変性ポリオレフィン２１を予め溶着ｍｋさせて用い
てもよい。あるいは、図３（ｂ）タブ４と接着性樹脂物
６とを仮着ｗｋさせた状態で用いてもよい。さらに、図
３（ｃ）または図３（ｄ）に示すように、予め外装体１
０のヒートシール層１４の面に仮着ｗｋまたは溶着ｍｋ
させてもよい。

【００１３】本発明のリチウム電池タブ用接着性樹脂物
を外装体とタブとの間に介在させて密封シールをした場
合に、密封シール後のシール部は図１（ｄ）に示すよう
に耐熱性ポリエチレン層が外装体のバリア層とタブとの
間に残存し、バリア層とタブとのショートを防止する絶
縁層として機能する。このように、密封シールの熱およ
び圧力によるタブとバリア層との間の樹脂層の溶融と加
圧による接触（ショート）の防止を可能とする耐熱性ポ
リエチレンとして、具体的に、次の２つの方法により効
果を示すことを見出した。

【００１４】前記ショートを起こさない第１の方法は、
接着性樹脂物を電子線架橋したポリエチレンと酸変性ポ
リエチレンとの２層構成とするものである。前記電子線
架橋するポリエチレンとしては、密度０．９１以上、融
点１１０℃以上の低密度、線状低密度、中密度、高密度
ポリエチレン等を用いることができる。前記ポリエチレ
ンを製膜し、電子線架橋することによって、得られた複
合フィルムの片面に酸変性ポリエチレン樹脂をラミネー
トすることによって、接着性樹脂物とすることができ
る。前記酸変性ポリエチレンのベース樹脂としては、密
度０．９１以上、融点１１０℃以上、ＬＬＤＰＥ、ＭＤ
ＰＥ、ＨＤＰＥ等を用いることができる。接着性樹脂物
６をリジッド状の成形物とする場合は、前記ポリエチレ
ンをインジェクション法あるいはコンプレッションで成
形又は製膜し、電子線架橋を行った後、酸変性ポリエチ
レン樹脂をインジェクション法またはコンプレッション
法などでラミネートし、抜き加工することで得ることが
できる。また、接着性樹脂物６をリジッド状の別の成形
物とする場合は、前記耐熱性ポリエチレンと酸変性ポリ
エチレンとをインジェクション法またはコンプレッショ
ン法で形成する。この時、耐熱性ポリエチレンと酸変性
ポリオレフィンとを別々に成形（オンライン）後、ラミ
ネートする方法、共押出し法などを用い同時に成形ラミ
ネートするインライン法のいずれを用いてもよい。以上
に述べた方法により形成された接着性樹脂物６をリチウ
ム電池１の外装体５とタブ４との間に介在させてヒート
シールすると、図１（ｄ）に示すように、耐熱性ポリエ
チレンの層２２が絶縁層として残るために前記ショート
を回避することができる。電子線架橋によって、前記ポ
リエチレンの耐熱性が向上して、かつ、硬くなり、隣接
する他の樹脂層と比較してヒートシール時の熱および圧
力によってつぶれることが少ないためと考えられる。

【００１５】前記ショートを起こさない第２の方法は、
接着性樹脂物を、密度０．９４５以上、ＭＦＲ０．０１
〜５ｇ／１０分、融点１３０℃以上、ビガット軟化点１
１０℃以上の高密度ポリエチレンを耐熱性ポリエチレン
とし、酸変性ポリオレフィンとの２層構成することであ
る。高密度ポリエチレンフィルムに酸変性ポリエチレン
を押出ラミネートして２層構成の接着性樹脂物としてタ
ブに仮着して、リチウム電池を外装体に挿入して必要部
位をヒートシールすることによってリチウム電池とする
ことができるが、前記タブ部のシール状態は、第１の方
法と同様に、外装体のバリア層とタブとの間に耐熱性ポ
リエチレン層が残存するので前記ショートを避けること
ができる。耐熱性ポリエチレン層は、前記ポリエチレン
を少なくとも３０％含有しておれば良く、その他、ポリ
オレフィン樹脂（ランダムポリプロピレン、ブロックポ
リプロピレン、ホモタイプポリプロピレン、金属イオン
含有ポリエチレン、エチレンー酢酸ビニル共重合体とブ
レンドして用いても良い。

【００１６】次に、本発明のリチウム電池タブ用接着性
樹脂物を適用する外装体の材質について説明する。前記
外装体は、図７（ａ）に示すように、基材層１１、接着
層１６、化成処理層１５（１）、バリア層１２、化成処
理層１５（２）接着樹脂層、１３ヒートシール層１４か
ら構成されるものである。

【００１７】本発明のリチウム電池用包装材料の層構成
は、図１（ａ）〜図１（ｄ）に示すように、少なくとも
基材層１１、接着層１６、化成処理層１５（１）、アル
ミニウム１２、化成処理層１５（２）、ヒートシール層
１４、流動パラフィン層１５からなる積層体１０であ
り、前記ヒートシール層１４と化成処理層（２）との接
着は、ドライラミネート法、サンドイッチラミネート
法、共押出しラミネート法、熱ラミネート法のいずれか
によって積層される。さらに、前記ラミネート法の内、
サンドイッチラミネート法、共押出しラミネート法を用
いた場合には、得られた積層体を、後述する前加熱また
は後加熱により接着強度の向上を図るものである。ま
た、流動パラフィン層１５を設けることによって成形性
が向上するとともに、ヒートシール層の耐クラック性が
向上する。

【００１８】リチウム電池用包装材料をエンボスタイプ
とする場合、図６（ａ）〜図６（ｄ）に示すように、積
層された包装材料１０をプレス成形して凹部７を形成す
る。この際、プレス成形のオス型３１と積層体１０のヒ
ートシール層１４との滑りが悪いと安定した成形品が得
られないことがある。

【００１９】本発明者らは、外装体のヒートシール層１
４の、低密度ポリエチレン層、線状低密度ポリエチレン
層の最内面側表面に流動パラフィンをコーティンク゛す
ることにより、エンボス成形性が改善され、また、ヒー
トシール層にクラックの発生しにくい包装材料が得られ
ることを確認している。

【００２０】前記流動パラフィンは、鎖状炭化水素系オ
イルであり、その物性は、比重０．８３〜０．８７、粘
度が７．６〜８０ｍｍ²／Ｓ（３７．５℃）、分子量３
００〜５００程度であり、また、１０ｍｍＨｇの条件に
における蒸留温度としては１４０〜２４５℃である。本
発明のリチウム電池用包装材料およびその製造方法にお
ける流動パラフィンとしては、比重０．８３、粘度７．
７ｍｍ²／Ｓ（３７．５℃）、分子量３００、また、１
０ｍｍＨｇの条件における蒸留温度としては１４１℃程
度のものが好適に利用できる。

【００２１】ヒートシール層に流動パラフィンをコーテ
ィングすることによって、流動パラフィンの一部または
全部がヒートシール層のポリプロピレン層またはポリエ
チレン層内に浸透し、ポリプロピレン層またはポリエチ
レン層を膨潤させて、ヒートシール層が柔らかになり、
伸び易くなるものと考えられる。ポリエチレンに流動パ
ラフィンをコーティングすることで滑り性を改良できた
だけでなく、ポリエチレン樹脂に流動パラフィンが浸透
することで、該ポリエチレンは、さらに伸びやすくなり
成形性が向上した。ヒートシール層に流動パラフィンを
コーティングした結果、エンボス成形時に発生する応力
が分散し、成形で発生するポリプロピレン表層（リチウ
ム電池用包装材料のヒートシール層）でのクラックが低
減または無くなり、また、コーティングされた流動パラ
フィンは、滑剤としての効果により、表面の滑り性が改
善された。

【００２２】また、本発明者らは、エンボス成形性がよ
く、エンボス成形時またはヒートシール時において、基
材層とバリア層とのデラミネーションの発生のない積層
体であって、また、耐内容物性のあるリチウム電池用の
外装体として満足できる包装材料について鋭意研究の結
果、アルミニウムの両面に化成処理を施し、また、アル
ミニウムの内容物側の化成処理面に、不飽和カルボン酸
グラフトポリオレフィンとポリオレフィン（フィルムま
たは樹脂）を、サンドイッチラミネート法または共押出
し法により積層した後、得られた積層体を加熱すること
によって、前記課題を解決できることを確認している。

【００２３】外装体における前記基材層１１は、延伸ポ
リエステルまたはナイロンフィルムからなるが、この
時、ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナ
フタレート、ポリブチレンナフタレート、共重合ポリエ
ステル、ポリカーボネート等が挙げられる。またナイロ
ンとしては、ポリアミド樹脂、すなわち、ナイロン６、
ナイロン６，６、ナイロン６とナイロン６，６との共重
合体、ナイロン６，１０、ポリメタキシリレンアジパミ
ド（ＭＸＤ６）等が挙げられる。

【００２４】前記基材層１１は、リチウム電池として用
いられる場合、ハードと直接接触する部位であるため、
基本的に絶縁性を有する樹脂層がよい。フィルム単体で
のピンホールの存在、および加工時のピンホールの発生
等を考慮すると、基材層は６μｍ以上の厚さが必要であ
り、好ましい厚さとしては１２〜２５μｍである。

【００２５】基材層１１は耐ピンホール性および電池の
外装体とした時の絶縁性を向上させるために、積層化す
ることも可能である。基材層を積層体化する場合、基材
層が２層以上の樹脂層を少なくとも一つを含み、各層の
厚みが６μｍ以上、好ましくは、１２〜２５μｍであ
る。基材層を積層化する例としては、次の１）〜７）が
挙げられる。１）延伸ポリエチレンテレフタレート／延伸ナイロン２）延伸ナイロン／延伸延伸ポリエチレンテレフタレー
トまた、包装材料の機械適性（包装機械、加工機械の中
での搬送の安定性）、表面保護性（耐熱性、耐電解質
性）、２次加工とてリチウム電池用の外装体をエンボス
タイプとする際に、エンボス時の金型と基材層との摩擦
抵抗を小さくする目的あるいは電解液が付着した場合に
基材層を保護するために、基材層を多層化、基材層表面
にフッ素系樹脂層、アクリル系樹脂層、シリコーン系樹
脂層、ポリエステル系樹脂層等を設けることが好まし
い。例えば、３）フッ素系樹脂／延伸ポリエチレンテレフタレート
（フッ素系樹脂は、フィルム状物、または液状コーティ
ング後乾燥で形成）４）シリコーン系樹脂／延伸ポリエチレンテレフタレー
ト（シリコーン系樹脂は、フィルム状物、または液状コ
ーティング後乾燥で形成）５）フッ素系樹脂／延伸ポリエチレンテレフタレート／
延伸ナイロン６）シリコーン系樹脂／延伸ポリエチレンテレフタレー
ト／延伸ナイロン７）アクリル系樹脂／延伸ナイロン（アクリル系樹脂は
フィルム状、または液状コーティング後乾燥で硬化）

【００２６】前記バリア層１２は、外部からリチウム電
池の内部に特に水蒸気が浸入することを防止するための
層で、バリア層単体のピンホール、及び加工適性（パウ
チ化、エンボス成形性）を安定化し、かつ耐ピンホール
をもたせるために厚さ１５μｍ以上のアルミニウム、ニ
ッケルなどの金属、又は、無機化合物、例えば、酸化珪
素、アルミナ等を蒸着したフィルムなども挙げられる
が、バリア層として好ましくは厚さが２０〜８０μｍの
アルミニウムとする。ピンホールの発生をさらに改善
し、リチウム電池の外装体のタイプをエンボスタイプと
する場合、エンボス成形におけるクラックなどの発生の
ないものとするために、本発明者らは、バリア層として
用いるアルミニウムの材質が、鉄含有量が０．３〜９．
０重量％、好ましくは０．７〜２．０重量％とすること
によって、鉄を含有していないアルミニウムと比較し
て、アルミニウムの展延性がよく、積層体として折り曲
げによるピンホールの発生が少なくなり、かつ前記エン
ボスタイプの外装体を成形する時に側壁の形成も容易に
できることを見出した。前記鉄含有量が、０．３重量％
未満の場合は、ピンホールの発生の防止、エンボス成形
性の改善等の効果が認められず、前記アルミニウムの鉄
含有量が９．０重量％を超える場合は、アルミニウムと
しての柔軟性が阻害され、積層体として製袋性が悪くな
る。

【００２７】また、冷間圧延で製造されるアルミニウム
は焼きなまし（いわゆる焼鈍処理）条件でその柔軟性・
腰の強さ・硬さが変化するが、本発明において用いるア
ルミニウムは焼きなましをしていない硬質処理品より、
多少または完全に焼きなまし処理をした軟質傾向にある
アルミニウムがよい。前記、アルミニウムの柔軟性・腰
の強さ・硬さの度合い、すなわち焼きなましの条件は、
加工適性（パウチ化、エンボス成形）に合わせ適宜選定
すればよい。たとえば、エンボス成形時のしわやピンホ
ールを防止するためには、成形の程度に応じた焼きなま
しされた軟質アルミニウムを用いることが望ましい。

【００２８】本発明者らは、リチウム電池用包装材料の
バリア層１２であるアルミニウムの表、裏面に化成処理
を施すことによって、前記包装材料として満足できる積
層体とすることができた。前記化成処理とは、具体的に
はリン酸塩、クロム酸塩、フッ化物、トリアジンチオー
ル化合物等の耐酸性皮膜を形成することによってエンボ
ス成形時のアルミニウムと基材層との間のデラミネーシ
ョン防止と、リチウム電池の電解質と水分とによる反応
で生成するフッ化水素により、アルミニウム表面の溶
解、腐食、特にアルミニウムの表面に存在する酸化アル
ミが溶解、腐食することを防止し、かつ、アルミニウム
表面の接着性（濡れ性）を向上させ、エンボス成形時、
ヒートシール時の基材層１１とアルミニウム１２とのデ
ラミネーション防止、電解質と水分との反応により生成
するフッ化水素によるアルミニウム内面側でのデラミネ
ーション防止効果が得られた。各種の物質を用いて、ア
ルミニウム面に化成処理を施し、その効果について研究
した結果、前記耐酸性皮膜形成物質のなかでも、フェノ
ール樹脂、フッ化クロム（３）化合物、リン酸の３成分
から構成されたものを用いるリン酸クロメート処理が良
好であった。

【００２９】リチウム電池の外装体がエンボスタイプの
場合には、アルミニウムの両面に化成処理することによ
って、エンボス成形の際のアルミニウムと基材層との間
のデラミネーションを防止することができる。

【００３０】本発明者らは、安定した接着強度を示す積
層方法について鋭意研究の結果、基材層１１と両面に化
成処理したバリア層１２の片面とをドライラミネート
し、バリア層１２の他の面に、酸変性ポリオレフィン１
３を押出してヒートシール層（ポリエチレンフィルム）
１４をサンドイッチラミネートする場合、酸変性ポリエ
チレン樹脂１３とヒートシール層（ポリエチレン樹脂）
１４とを共押出しして積層体とし、該積層体を前記酸変
性ポリエチレン樹脂がその軟化点以上になる条件に加熱
することによって、所定の接着強度を有する積層体とす
ることができた。前記加熱の具体的な方法としては、熱
ロール接触式、熱風式、近または遠赤外線等の方法があ
るが、本発明においてはいずれの加熱方法でもよく、前
述のように、接着樹脂がその軟化点温度以上に加熱でき
ればよい。

【００３１】また、別の方法としては、前記、サンドイ
ッチラミネートまたは共押出しラミネートの際に、アル
ミニウム１２のヒートシール層側の表面温度が酸変性ポ
リプロピレン樹脂の軟化点に到達する条件に加熱するこ
とによっても接着強度の安定した積層体とすることがで
きた。また、ポリエチレン樹脂を接着樹脂として用いる
ことも可能であるが、この場合には、押出したポリエチ
レンの溶融樹脂膜のアルミニウム側のラミネート面をオ
ゾン処理しながらラミネートする。

【００３２】リチウム電池タブ用接着性樹脂物６におい
て、外装体を形成する積層体における前記の各層には、
適宜、製膜性、積層化加工、最終製品２次加工（パウチ
化、エンボス成形）適性を向上、安定化する目的のため
に、コロナ処理、ブラスト処理、酸化処理、オゾン処理
等の表面活性化処理をしてもよい。

【００３３】本発明の接着性樹脂物６を適用する場合の
外装体のヒートシール層は、低密度ポリエチレン、線状
低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレンの単層または
多層、または、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエ
チレンのブレンド樹脂からなる単層または多層からなる
層を用いる場合を想定している。

【００３４】本発明の接着性樹脂物６を適用するリチウ
ム電池用包装材料の積層体を形成するラミネート方法と
しては、ドライラミネート法、サンドイッチラミネート
法、共押出ラミネート法、熱ラミネート法等を用いるこ
とができる。

【００３５】

【実施例】本発明のリチウム電池タブ用接着性樹脂物に
ついて、実施例によりさらに具体的に説明する。外装体
のバリア層に施した化成処理は、実施例、比較例とも
に、処理液として、フェノール樹脂、フッ化クロム
（３）化合物、リン酸からなる水溶液を、ロールコート
法により、塗布し、皮膜温度が１８０℃以上となる条件
において焼き付けた。クロムの塗布量は、１０ｍｇ/ｍ
²（乾燥重量）である。以下の、実施例および比較例に
おいて、パウチタイプの外装体としては、巾３０ｍｍ
巾、長さ５０ｍｍ（いずれも内寸）とし、また、エンボ
スタイプの外装体の場合は、いずれも片面エンボスタイ
プとし、成形型の凹部（キャビティ）の形状を３０ｍｍ
×５０ｍｍ，深さ３．５ｍｍとしてプレス成形して成形
性の評価をした。［実施例１］（パウチタイプ）アルミニウム２０μｍの両面に化成処理を施し、化成処
理した一方の面に延伸ポリエステルフィルム（厚さ１２
μｍ）をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、
化成処理したアルミニウムの他の面を遠赤外線と熱風と
により、接着樹脂である酸変性ポリエチレン樹脂の軟化
点以上に加熱した状態として、酸変性ポリエチレン樹脂
（２０μｍ）を接着樹脂として、ヒートシール層となる
線状低密度ポリエチレン樹脂複合フィルム（３０μｍ）
をサンドイッチラミネートして得られた積層体を用いピ
ロータイプのパウチを形成した。また、接着性樹脂物と
して、低密度ポリエチレン樹脂を２０μｍの厚さに形成
し、ゲル分率（Ａ）２０％（Ｂ）４０％（Ｃ）７０％の
条件で電子線照射して架橋させた後、酸変性ポリエチレ
ンを３０μｍの厚さに押出ラミネートした。１００μｍ
の厚さ、４ｍｍ巾からなるアルミニウム製のタブを有す
るリチウム電池本体のタブ部の上下に前記接着性樹脂物
の酸変性ポリエチレン層の面をタブ側として仮着して、
前記外装体中に挿入し、ヒートシール条件を１９０℃、
０．２ＭＰａ、３ｓｅｃとして密封し。検体実施例１と
した。［実施例２］（パウチタイプ）アルミニウム２０μｍの両面に化成処理を施し、化成処
理した一方の面に延伸ポリエステルフィルム（厚さ１２
μｍ）をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、
化成処理したアルミニウムの他の面を遠赤外線と熱風と
により、接着樹脂である酸変性ポリエチレン樹脂の軟化
点以上に加熱した状態として、酸変性ポリエチレン樹脂
（２０μｍ）を接着樹脂として、ヒートシール層となる
線状低密度ポリエチレン樹脂複合フィルム（３０μｍ）
をサンドイッチラミネートして得られた積層体を用いピ
ロータイプのパウチを形成した。また、接着性樹脂物と
して、ＨＤＰＥ樹脂（密度０．９６）を４０μｍの厚さ
に形成し、該ＨＤＰＥフィルムの片面に酸変性ポリエチ
レンを１５μｍの厚さにラミネートした。１００μｍの
厚さ、１０ｍｍ巾からなるアルミニウム製のタブを有す
るリチウム電池本体のタブ部の上下に前記接着性樹脂物
の酸変性ポリエチレン層の面をタブ側として仮着して、
前記外装体中に挿入し、ヒートシール条件を２１０℃、
０．５ＭＰａ、２ｓｅｃとして密封し。検体実施例２と
した。［実施例３］（エンボスタイプ）アルミニウム４０μｍの両面に化成処理を施し、化成処
理した一方の面に延伸ナイロンフィルム（厚さ２５μ
ｍ）をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、化
成処理したアルミニウムの他の面に、酸変性ポリポリエ
チレンを接着樹脂（厚さ２０μｍ）として、低密度ポリ
エチレンフィルム（密度０．９２１、厚さ３０μｍ）を
サンドイッチラミネートして一次積層体とした。該一次
積層体を，熱風により酸変性ポリエチレン樹脂の軟化点
以上の温度に加熱した後、エンボス成形して、成形しな
い二次積層体を蓋材として外装体とした。また、接着性
樹脂物として、低密度ポリエチレン樹脂を４０μｍの厚
さに形成し、ゲル分率（Ａ）２０％（Ｂ）４０％（Ｃ）
７０％の条件で電子線照射して架橋させた後、酸変性ポ
リエチレンを３０μｍの厚さにラミネートした。１５０
μｍの厚さ、１０ｍｍ巾からなるアルミニウム製のタブ
を有するリチウム電池本体のタブ部の上下に前記接着性
樹脂物の酸変性ポリオレフィン層の面をタブ側として予
め、タブに溶着して、前記外装体中に挿入し、ヒートシ
ール条件を２００℃、１．０ＭＰａ、１ｓｅｃとして密
封し。検体実施例３とした。［実施例４］（エンボスタイプ）アルミニウム４０μｍの両面に化成処理を施し、化成処
理した一方の面に延伸ナイロンフィルム（厚さ２５μ
ｍ）をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、化
成処理したアルミニウムの他の面に、酸変性ポリポリエ
チレンを接着樹脂（厚さ２０μｍ）として、低密度ポリ
エチレンフィルム（密度０．９２１、厚さ３０μｍ）を
サンドイッチラミネートして一次積層体とした。該一次
積層体を，熱風により酸変性ポリエチレン樹脂の軟化点
以上の温度に加熱した後、エンボス成形して、成形しな
い一次積層体を蓋材として外装体とした。また、接着性
樹脂物として、ＨＤＰＥ樹脂（密度０．９５０）を５０
μｍの厚さに製膜し、該ＨＤＰＥフィルムの片面に酸変
性ポリエチレンを１０μｍの厚さにラミネートした。８
０μｍの厚さ、６．０ｍｍ巾からなるアルミニウム製の
タブを有するリチウム電池本体のタブ部の上下に前記接
着性樹脂物の酸変性ポリオレフィン層の面をタブ側とし
て予め、タブに溶着させ、前記外装体中に挿入し、ヒー
トシール条件を１８０℃、０．１ＭＰａ、４ｓｅｃとし
て密封し。検体実施例４とした。［比較例１］（パウチタイプ）アルミニウム２０μｍの両面に化成処理を施し、化成処
理した一方の面に延伸ポリエステルフィルム（厚さ１２
μｍ）をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、
化成処理したアルミニウムの他の面を遠赤外線と熱風と
により、接着樹脂である酸変性ポリエチレン樹脂の軟化
点以上に加熱した状態として、酸変性ポリエチレン樹脂
（２０μｍ）を接着樹脂として、ヒートシール層となる
線状低密度ポリエチレン樹脂複合フィルム（３０μｍ）
をサンドイッチラミネートして得られた積層体を用いピ
ロータイプのパウチを形成した。また、接着性樹脂物と
して、低密度ポリエチレン樹脂を２０の厚さに形成し、
酸変性ポリエチレンを３０μｍの厚さにラミネートし
た。１００μｍの厚さ、４ｍｍ巾からなるアルミニウム
製のタブを有するリチウム電池本体のタブ部の上下に前
記接着性樹脂物の酸変性ポリオレフィン層の面をタブ側
として仮着して、前記外装体中に挿入し、ヒートシール
条件を１９０℃、０．２ＭＰａ、３ｓｅｃとして密封
し。検体比較例１とした。［比較例２］［比較例１］（パウチタイプ）アルミニウム２０μｍの両面に化成処理を施し、化成処
理した一方の面に延伸ポリエステルフィルム（厚さ１２
μｍ）をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、
化成処理したアルミニウムの他の面を遠赤外線と熱風と
により、接着樹脂である酸変性ポリエチレン樹脂の軟化
点以上に加熱した状態として、酸変性ポリエチレン樹脂
（２０μｍ）を接着樹脂として、ヒートシール層となる
線状低密度ポリエチレン樹脂複合フィルム（３０μｍ）
をサンドイッチラミネートして得られた積層体を用いピ
ロータイプのパウチを形成した。また、接着性樹脂物と
して、ＬＬＤＰＥベースの酸変性ポリエチレン３０μｍ
を用意した。１００μｍの厚さ、４ｍｍ巾からなるアル
ミニウム製のタブを有するリチウム電池本体のタブ部の
上下に前記接着性樹脂物の酸変性ポリオレフィン層の面
をタブ側として仮着して、前記外装体中に挿入し、ヒー
トシール条件を１９０℃、０．２ＭＰａ、３ｓｅｃとし
て密封し。検体比較例２とした。［比較例３］［比較例１］（エンボスタイプ）アルミニウム４０μｍの両面に化成処理を施し、化成処
理した一方の面に延伸ナイロンフィルム（厚さ２５μ
ｍ）をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、化
成処理したアルミニウムの他の面に、酸変性ポリポリエ
チレンを接着樹脂（厚さ２０μｍ）として、低密度ポリ
エチレンフィルム（密度０．９２１、厚さ３０μｍ）を
サンドイッチラミネートして一次積層体とした。該一次
積層体を，熱風により酸変性ポリエチレン樹脂の軟化点
以上の温度に加熱した後、エンボス成形して、成形しな
い一次積層体を蓋材として外装体とした。また、接着性
樹脂物として、低密度ポリエチレン樹脂を２０μｍの厚
さに製膜し、１００％ゲル分率の条件で電子線照射して
架橋させた後、酸変性ポリエチレンを３０μｍの厚さに
ラミネートした。１００μｍの厚さ、４ｍｍ巾からなる
アルミニウム製のタブを有するリチウム電池本体のタブ
部の上下に前記接着性樹脂物の酸変性ポリエチレン層の
面をタブ側として仮着して、前記外装体中に挿入し、ヒ
ートシール条件を１９０℃、０．２ＭＰａ、３ｓｅｃと
して密封し。検体比較例３とした。［比較例４］［比較例１］（エンボスタイプ）アルミニウム４０μｍの両面に化成処理を施し、化成処
理した一方の面に延伸ナイロンフィルム（厚さ２５μ
ｍ）をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、化
成処理したアルミニウムの他の面に、酸変性ポリポリエ
チレンを接着樹脂（厚さ２０μｍ）として、低密度ポリ
エチレンフィルム（密度０．９２１、厚さ３０μｍ）を
サンドイッチラミネートして一次積層体とした。該一次
積層体を，熱風により酸変性ポリエチレン樹脂の軟化点
以上の温度に加熱した後、エンボス成形して、成形しな
い一次積層体を蓋材として外装体とした。また、接着性
樹脂物として、３０μｍの厚さの酸変性ポリエチレンを
用意した。８０μｍの厚さ、４ｍｍ巾からなるアルミニ
ウム製のタブを有するリチウム電池本体のタブ部の上下
に前記接着性樹脂物の酸変性ポリオレフィン層の面をタ
ブ側として仮着して、前記外装体中に挿入し、ヒートシ
ール条件を１９０℃、０．２ＭＰａ、３ｓｅｃとして密
封し、検体比較例４とした。

【００３６】＜評価方法＞（１）タブと外装体のバリア層との短絡の有無タブ部と外装体とのショート状態とを、タブ部のヒート
シール部を断裁し、断面写真により確認し、タブと外装
体のバリア層とのショートのおそれのあるものについて
は、テスターによって接触を確認し、断面写真によっ
て、タブと外装体のバリア層との間に皮膜が見られない
ものをショート寸前とし、その内でテスターによりショ
ートが確認された検体をショート数とした。２）もれの確認ヒートシール品を８０℃、２４時間保存し、タブ部から
の内容物のもれを確認した。

【００３７】＜結果＞実施例１〜実施例４はいずれも、
タブ部でのショート及び内容物のもれは皆無であった。
比較例１においては、１００検体中８０検体においてシ
ョート寸前であり、実際にショートしたのは６０検体で
あった。また、漏れは７５検体で発生した。比較例２に
おいては、１００検体中５０検体においてショート寸前
であり、実際にショートしたのは４０検体であった。ま
た、もれは４０検体であった。比較例３においては、１
００検体中８０検体においてタブと接着性樹脂物の酸変
性ポリエチレンとの間で内容物がもれた。比較例４にお
いては、１００検体中６０検体においてショート寸前で
あり、実際にショートしたのは４０検体であった。ま
た、もれは３２検体であった。ショート以外の評価項目
については、実施例、比較例ともに良好であった。

【００３８】

【発明の効果】本発明のリチウム電池用包装材料から形
成された外装体のパウチまたはエンボス成形部にリチウ
ム電池本体を収納しその周縁をヒートシールして密封す
る際、リチウム電池のタブと外装体との間介在させる接
着性樹脂物を耐熱性ポリエチレンと酸変性ポリエチレン
とからなる少なくとも２層以上の多層複合フィルムとす
ることによって、リチウム電池の密封シールの際に、外
装体のバリア層とタブとが接触（ショート）と、内容物
がもれることが無くなった。また、外装体のアルミニウ
ムの両面に施した化成処理によって、エンボス成形時、
及びヒートシール時の基材層とアルミニウムとの間での
デラミネーションの発生を防止することができ、また、
ヒートシール層をサンドイッチラミネート法または共押
出ラミネート法により形成した場合に、積層体の形成時
の加熱、または積層体形成後の加熱によって、リチウム
電池の電解質と水分との反応により発生するフッ化水素
によるアルミニウム面の腐食を防止できることにより、
アルミニウムとの内容物側の層とのデラミネーションを
も防止できる外装体である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の接着性樹脂物を説明する図で、（ａ）
接着性樹脂物の層構成を示す断面図、（ｂ）リチウム電
池タブ、外装体、接着性樹脂物の材質及び位置関係（片
側）を説明する図、（ｃ）タブ部での、ヒートシール前
のタブと接着性樹脂物と外装体とが接した状態を説明す
る断面図、（ｄ）ヒートシール後のタブ部の模式断面図
である。

【図２】リチウム電池用包装材料とタブとの接着におけ
る接着性樹脂物の装着方法を説明する斜視図である。

【図３】本発明における接着性樹脂物のタブと外装体と
の間への介在方法を説明する図である。

【図４】リチウム電池のパウチタイプの外装体を説明す
る斜視図である。

【図５】リチウム電池のエンボスタイプの外装体を説明
する斜視図である。

【図６】エンボスタイプにおける成形を説明する、
（ａ）斜視図、（ｂ）エンボス成形された外装体本体、
（ｃ）Ｘ₂−Ｘ₂部断面図、（ｄ）Ｙ₁部拡大図である。

【図７】リチウム電池の外装体を形成する積層体の層構
成例を示す断面図である。

【図８】従来の接着性樹脂物を用いてバリア層とタブと
がショートした状態を示す断面図である。

【符号の説明】

Ｓタブとバリア層とのショート部Ｈヒートシール熱板ｆ折れ線ｗｋ仮着ｍｋ溶着１リチウム電池２リチウム電池本体３セル（蓄電部）４タブ（電極）５外装体６接着性樹脂物（タブ部）７凹部８側壁部９シール部１０積層体（リチウム電池用包装材料）１１基材層１２アルミニウム（バリア層）１３酸変性ポリオレフィン層（押出）１４ヒートシール層（ポリエチレン）１５流動パラフィン層１６化成処理層１７接着層１８酸変性ポリプロピレン（コーティング）２０接着性樹脂物の積層体２１酸変性ポリオレフィン層２２耐熱性ポリオレフィン層３０プレス成形部３１オス型３２メス型３３キャビティ

フロントページの続き (72)発明者山田一樹東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号大日本印刷株式会社内 (72)発明者宮間洋東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号大日本印刷株式会社内Ｆターム(参考） 5H011 AA02 AA09 EE04 FF04 GG09 HH02 HH13 KK00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも基材層、接着層、化成処理層
１、アルミニウム、化成処理層２、ポリエチレン系樹脂
のヒートシール層から構成されるリチウム電池の外装体
にリチウム電池本体を挿入し、周縁をヒートシールする
際に、前記外装体とタブ部との間に介在させる接着性樹
脂物が、少なくとも酸変性ポリエチレン層と耐熱性ポリ
エチレン層とからなる多層樹脂物である事を特徴とする
リチウム電池タブ部に用いる接着性樹脂物。
【請求項２】耐熱性ポリオレフィン層が電子線架橋され
たポリエチレンであることを特徴とする請求項１に記載
のリチウム電池タブ部に用いる接着性樹脂物。
【請求項３】耐熱性ポリオレフィン層が密度０．９４５
以上の高密度ポリエチレンであることを特徴とする請求
項１に記載のリチウム電池タブ部に用いる接着性樹脂
物。