JP2002298801A - 薄型電池用袋体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】薄型電池の電池性能を長期にわたって維持させ
ることができる薄型電池用袋体を提供する。 【解決手段】金属層３とシーラント層７とを備えたフィ
ルム材のシーラント層７同士をヒートシールすることに
より袋状に形成した薄型電池用袋体であって、上記金属
層３とシーラント層７との間に熱硬化性樹脂層５が形成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池（ＬＩＢ）等の薄型電池用の発電要素を収納する
薄型電池用袋体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の電子機器では、その小型化や省ス
ペース化等のニーズに伴い、電源として薄型電池（シー
ト状電池）が用いられている。その一例としてゲル状ポ
リマー電解質を用いたリチウムイオン二次電池がある。

【０００３】このゲル状ポリマー電解質を用いたリチウ
ムイオン二次電池の構造例を図３および図４に示す。こ
れらの図において、３１は正極集電体（アルミニウム
箔）、３２は正極（コバルト酸リチウム等のリチウム含
有複合酸化物）、３３は隔離材（溶媒で可塑化されたポ
リマー電解質）、３４は負極（炭素材）、３５は負極集
電体（銅箔）であり、これらにより発電要素が構成され
ている。そして、この発電要素が袋体３６に収納されて
薄型電池が構成されている。

【０００４】上記袋体３６は、アルミニウム箔にシーラ
ント樹脂がラミネートされたフィルム材からなり、その
フィルム材のシーラント樹脂同士を対面させて重ね合わ
せ、その周縁部をヒートシールして袋状に形成したもの
である。なお、３６ａは袋体３６の外周部に形成された
ヒートシール部、３７は上記発電要素からの集電端子で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記集
電端子３７を電池外に延出させている部分が僅かに開封
することがあったり、ヒートシール部のシーラント樹脂
がガスバリア性に乏しかったりするため、大気中の水分
が電池内に入り込み、上記ポリマー電解質の成分の六フ
ッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆ ）と反応して有害なフ
ッ酸（ＨＦ）を発生させ、このフッ酸がシーラント樹脂
を透過してアルミニウム箔を腐食し、アルミニウム箔と
シーラント樹脂とを剥離させる。

【０００６】このような剥離が発生すると、大気中の水
分が電池内に入り込み易くなり、上記ポリマー電解質の
機能が低下する。その結果、電池性能が長期にわたって
維持されなくなる。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、薄型電池の電池性能を長期にわたって維持させ
ることができる薄型電池用袋体の提供をその目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の薄型電池用袋体は、金属層とシーラント層
とを備えたフィルム材のシーラント層同士をヒートシー
ルすることにより袋状に形成した薄型電池用袋体であっ
て、上記金属層とシーラント層との間に熱硬化性樹脂層
が形成されているという構成をとる。

【０００９】本発明者らは、薄型電池の電池性能を長期
にわたって維持させるようにすべく、鋭意研究を重ね
た。その研究の過程で、電池内で発生するフッ酸がシー
ラント層を透過して金属層とシーラント層とを剥離させ
ることに着目し、さらに鋭意研究を重ねた。その結果、
熱硬化性樹脂がフッ酸に対する耐透過性に優れており、
その熱硬化性樹脂を薄型電池用袋体の金属層とシーラン
ト層との間に形成すれば、金属層とシーラント層との剥
離が防止されることを見出し、本発明に到達した。

【００１０】特に、上記熱硬化性樹脂層が、アミン硬化
型エポキシ樹脂ではなく、分子中に存在する二重結合を
開いて樹脂間を架橋して硬化するエポキシアクリレート
樹脂または不飽和ポリエステル樹脂からなるものである
場合、フッ酸による架橋部分の分解反応がより起こりに
くく、耐酸性および耐透過性がより優れていることを見
出した。

【００１１】さらに、上記熱硬化性樹脂層が、完全にア
クリル化されたエポキシアクリレート樹脂からなるもの
ではなく、部分アクリル化エポキシアクリレート樹脂ま
たはそれを含む混合物からなるものである場合、フッ酸
に対する耐久性と同時に接着性を奏することができるこ
とを見出した。

【００１２】つぎに、本発明を詳しく説明する。

【００１３】本発明の薄型電池用袋体は、金属層とシー
ラント層との間に熱硬化性樹脂層が形成されているフィ
ルム材からなる。

【００１４】上記金属層の材料としては、圧延，蒸着，
めっき等により得られる、アルミニウム，アルミニウム
合金，銅，銅合金，鉄鋼，ステンレス，チタン，チタン
合金等のうち１種類または２種類以上を混合したものが
用いられる。そして、その厚みは１０〜１００μｍの範
囲に設定されることが好ましい。上記厚みが１０μｍを
下回ると、金属層にピンホールが発生し易くなり、ラミ
ネート材のガスバリア性や遮水性が低下し、１００μｍ
を上回ると、薄型電池用袋体の薄型化や可撓性に不利な
傾向がみられる。

【００１５】また、上記シーラント層の材料としては、
エチレンプロピレン共重合体，ポリプロピレン（Ｐ
Ｐ），ポリエチレン（ＰＥ），ポリエステル，ポリアク
リロニトリル，エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶ
Ａ），ポリビニルアルコール（ＰＶＡ），変性ポリプロ
ピレン，ポリ酢酸ビニル，ポリビニルアセテート等が用
いられる。特に、バリア性および耐薬品性の面からポリ
プロピレン，ポリエチレンが好ましい。そして、その厚
みは１〜１００μｍの範囲に設定されることが好まし
い。上記厚みが１μｍを下回ると、接着性に不利な傾向
がみられ、１００μｍを上回ると、薄型電池用袋体の薄
型化や可撓性に不利な傾向がみられる。

【００１６】また、上記熱硬化性樹脂層は、その液状材
料を塗布したのちに硬化させることにより形成される。
そして、その液状材料としては、エポキシアクリレート
と過酸化物と促進剤とスチレンもしくはアクリルモノマ
ーとを混合したもの、不飽和ポリエステルと過酸化物と
促進剤とスチレンもしくはアクリルモノマーとを混合し
たもの、または部分アクリル化エポキシアクリレートと
過酸化物と促進剤とスチレンもしくはアクリルモノマー
とを混合したもの等が好適に用いられる。また、上記熱
硬化性樹脂層の形成が液状材料の塗布によるため、その
厚みを１０μｍ以下にすることができるが、フッ酸に対
する耐透過性の点で、５μｍを下回らないようにするこ
とが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を図
面にもとづいて詳しく説明する。

【００１８】図１は、本発明の薄型電池用袋体を構成す
るフィルム材の一実施の形態を示す部分断面図である。
この実施の形態では、フィルム材は、多層からなる積層
体であり、薄型電池用袋体の外側に対応する層から順
に、保護層１，第１接着剤層２，金属層３，第２接着剤
層４，熱硬化性樹脂層５，第３接着剤層６，およびシー
ラント層７となっている。

【００１９】このようなフィルム材は、つぎのようにし
て作製される。すなわち、まず、上記保護層１，第１接
着剤層２，および金属層３からなるラミネートフィルム
Ｌ、ならびに上記シーラント層７となるシーラントフィ
ルムＳを準備する。ついで、上記ラミネートフィルムＬ
の金属層３およびシーラントフィルムＳの各表面にバー
コーターまたはロールコーター等を用いて接着剤を塗布
して第２接着剤層４および第３接着剤層６を形成する。
つぎに、熱硬化性樹脂層５の液状材料を配合して上記第
２接着剤層４の表面にバーコーターまたはロールコータ
ー等を用いて塗布する。そして、その液状材料が硬化す
る前に、上記第３接着剤層６と液状材料とが重なり合う
ようにして、上記シーラントフィルムＳを積層する。そ
ののち、その積層したものを加熱して上記液状材料（熱
硬化性樹脂）を硬化させる。このようにして、上記フィ
ルム材が作製される。

【００２０】そして、薄型電池用袋体は、上記フィルム
材からなり、上述した従来の技術と同様にして、シーラ
ント層７同士がヒートシールされることにより形成され
る。また、薄型電池も、上述した従来の技術と同様にし
て、発電要素が上記薄型電池用袋体に収納されて作製さ
れる。

【００２１】上記実施の形態では、フィルム材の熱硬化
性樹脂層５は、アミン硬化型エポキシ樹脂と比較して、
フッ酸に対する耐透過性により優れたものとなってい
る。したがって、電池内で発生するフッ酸が金属層３を
腐食しにくいようにすることができ、金属層３とシーラ
ント層７との剥離を防止することができる。その結果、
薄型電池の電池性能を長期にわたって維持させることが
できる。

【００２２】また、上記熱硬化性樹脂層５は、その硬化
性および絶縁性のため、上記薄型電池用袋体の外周部の
ヒートシール部において集電端子３７（図３参照）と金
属層３とが接触して短絡することを防止している。

【００２３】しかも、従来は、上記短絡を防止するため
に、金属層３とシーラント層７との間にポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）やポリアミド（ＰＥ）等の高融
点（熱可塑性）樹脂層を設けたもの（特開平９−２８３
１００号公報参照）や、集電端子を被覆材で被覆したも
の（特開２０００−２０８１１２号公報参照）が提案さ
れているが、前者においては、高融点樹脂層がフッ酸に
対する耐透過性に劣るため、金属層３とシーラント層７
との剥離が発生しており、後者においては、被覆材によ
り、厚み増加になる。これに対して、上記実施の形態で
は、上述したように、金属層３とシーラント層７との剥
離を防止しており、熱硬化性樹脂層５は、液状材料を硬
化させているため、薄くなっている。

【００２４】図２は、本発明の薄型電池用袋体を構成す
るフィルム材の他の実施の形態を示す部分断面図であ
る。この実施の形態におけるフィルム材は、上記実施の
形態において、ラミネートフィルムＬの金属層３の表面
に、第２接着剤層４の形成に先立って、クロメート処理
を施すことにより、上記金属層３と第２接着剤層４との
間にクロメート皮膜８を形成したものである。それ以外
の部分は上記実施の形態と同様であり、同様の部分には
同じ符号を付している。

【００２５】この実施の形態によれば、クロメート皮膜
８もフッ酸に対する耐透過性に優れているため、金属層
３とシーラント層７との剥離をより防止することができ
る。その結果、薄型電池の電池性能がより長期にわたっ
て維持できるようになる。

【００２６】なお、上記各実施の形態において、熱硬化
性樹脂層５の液状材料に接着官能基を有する化合物や樹
脂を添加すれば、第２接着剤層４および第３接着剤層６
を不要にすることができる。このため、それら接着剤の
塗布工程を無くしたり、薄型電池用袋体をより薄型化し
たりできる。

【００２７】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２８】

【実施例１】実施例１は、図２に示すフィルム材からな
る薄型電池用袋体とした。すなわち、このフィルム材
は、薄型電池用袋体の外側に対応する層から順に、ナイ
ロン製保護層１（厚み：１５μｍ），第１接着剤層２
（厚み：２μｍ），アルミニウム箔製金属層３（厚み：
４０μｍ），クロメート皮膜８（厚み：１μｍ），ポリ
オレフィン系接着剤からなる第２接着剤層４（厚み：３
μｍ），エポキシアクリレート樹脂層５（厚み：１０μ
ｍ），ポリオレフィン系接着剤からなる第３接着剤層６
（厚み：３μｍ），およびポリプロピレン製シーラント
層７（厚み：３０μｍ）となっている。

【００２９】このようなフィルム材を、つぎのようにし
て作製した。

【００３０】〔基材準備〕上記保護層１，第１接着剤層
２，および金属層３からなるラミネートフィルムＬを準
備した。また、ポリプロピレン（三菱化学社製、モディ
ックＰ５０２）をＴダイ押出し法により押し出し加工し
て上記シーラント層７となるシーラントフィルムＳを作
製した。さらに、上記ポリオレフィン系接着剤は、市販
品をトルエンで希釈し、固形分が約１５重量％になるよ
うにした。そして、上記エポキシアクリレート樹脂層５
の液状材料として、まず、主剤（昭和高分子社製、リポ
キシＲＴ８３３ＤＡ）１００重量部に対して、促進剤
（コバルト酸：昭和高分子社製、Ｐ−１３）を１．３重
量部加えて攪拌しておいた。

【００３１】〔フィルム材の作製〕まず、上記ラミネー
トフィルムＬの金属層３の表面にクロメート処理を施す
ことによりクロメート皮膜８を形成したのち、そのクロ
メート皮膜８の表面に上記ポリオレフィン系接着剤をバ
ーコーターを用いて塗布した。また、上記シーラントフ
ィルムＳの表面にも上記ポリオレフィン系接着剤をバー
コーターを用いて塗布した。そして、両者とも乾燥機で
１１０℃×２分乾燥し、上記第２接着剤層４および第３
接着剤層６を形成した。つぎに、上記攪拌しておいたエ
ポキシアクリレート樹脂層５の液状材料に過酸化物（Ｂ
ＰＯ：化薬アクゾ社製、カドックスＢ−４０Ｅ）を２．
５重量部加えたのち、直ちに、上記第２接着剤層４の表
面にバーコーターを用いて塗布した。そして、その液状
材料が硬化する前に、上記第３接着剤層６と液状材料と
が重なり合うようにして、上記シーラントフィルムＳを
積層した。そののち、その積層したものを乾燥機で１０
０℃×１０時間加熱して上記液状材料（熱硬化性樹脂）
を硬化させた。このようにして、上記フィルム材を作製
した。

【００３２】

【実施例２】実施例２は、実施例１のエポキシアクリレ
ート樹脂層５に代えて、不飽和ポリエステル樹脂層５を
形成したものである。そのために、その液状材料の主剤
として、ディックライトＵＥ−５１０１−Ｌ（大日本イ
ンキ社製）を用いた。それ以外の部分は、実施例１と同
様である。

【００３３】

【実施例３】実施例３は、実施例１のエポキシアクリレ
ート樹脂層５に代えて、エポキシアクリレート樹脂と部
分アクリル化エポキシアクリレート樹脂との混合物から
なる混合樹脂層５を形成したものである。そのために、
その液状材料の主剤として、実施例１における主剤に部
分アクリル化エポキシアクリレート樹脂（ダイセルＵＣ
Ｂ社製、ＵＶ−１６５１）６０重量部を加えたものを用
いた。それ以外の部分は、実施例１と同様である。

【００３４】

【比較例１】比較例１は、実施例１のエポキシアクリレ
ート樹脂層５に代えて、ＰＥＴ樹脂層（厚み：１５μ
ｍ）を形成し、第２接着剤層４および第３接着剤層６の
材料を、ポリオレフィン系接着剤に代えて、ウレタン系
接着剤としたものである。なお、上記ＰＥＴ樹脂層は、
ＰＥＴ樹脂フィルムをラミネートすることにより形成し
たものである。それ以外の部分は、実施例１と同様であ
る。

【００３５】

【比較例２】比較例２は、比較例１のＰＥＴ樹脂層に代
えて、ＰＡ（ナイロン６）樹脂層を形成したものであ
る。このＰＡ樹脂層は、ＰＡ樹脂フィルムをラミネート
することにより形成したものである。それ以外の部分
は、比較例１と同様である。

【００３６】これら実施例１〜３および比較例１，２の
各フィルム材を用いて、下記の方法により、熱硬化性樹
脂層５，ＰＥＴ樹脂フィルムおよびＰＡ樹脂フィルムの
剥離の有無について比較評価を行なった。

【００３７】〔熱硬化性樹脂層５等の剥離の有無〕上記
実施例１〜３および比較例１，２の各フィルム材につい
て、１０ｍｍ幅短冊での１８０°ピール試験を行なうこ
とにより、アルミニウム箔製金属層３に対する熱硬化性
樹脂層５，ＰＥＴ樹脂フィルムおよびＰＡ樹脂フィルム
の初期の接着力を測定した。その結果、各接着力は、実
施例１，２のものが５Ｎ／ｃｍ、実施例３のものが８Ｎ
／ｃｍ、比較例１，２のものが１０Ｎ／ｃｍであった。
さらに、上記各フィルム材（３０ｍｍ×３０ｍｍ）を８
０℃の電解液（１モル／リットルのＬｉＰＦ₆ ）２０ｍ
ｌ中に１０日間浸漬する老化試験を行なうことにより、
上記熱硬化性樹脂層５等の剥離の有無を確認した。その
結果、実施例１〜３のものは、熱硬化性樹脂層５の剥離
がなかったが、比較例１のものは、ＰＥＴ樹脂の剥離が
確認され，比較例２のものは、ＰＡ樹脂フィルムの剥離
が確認された。

【００３８】また、上記実施例１〜３および比較例１，
２の各フィルム材からなる薄型電池用袋体を用いて、下
記の方法により、集電端子３７（図３参照）とアルミニ
ウム箔製金属層３との接触の有無について比較評価を行
なった。

【００３９】〔集電端子３７とアルミニウム箔製金属層
３との接触の有無〕上記実施例１〜３および比較例１，
２の各フィルム材からなる薄型電池用袋体に発電要素を
収納して開口部をヒートシールし、薄型電池を作製し
た。そして、顕微鏡を用いて、集電端子３７周辺部分の
ヒートシール部の断面を観察することにより、短絡の有
無を調べ、集電端子３７とアルミニウム箔製金属層３と
の接触の有無を確認した。その結果、いずれのものも集
電端子３７とアルミニウム箔製金属層３との接触はなか
った。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明の薄型電池用袋体
によれば、熱硬化性樹脂層が金属層とシーラント層との
間に形成されており、その熱硬化性樹脂層がフッ酸に対
する耐透過性に優れているため、電池内で発生するフッ
酸が金属層を腐食しないようにすることができ、金属層
とシーラント層との剥離を防止することができる。その
結果、薄型電池の電池性能を長期にわたって維持させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄型電池用袋体を構成するフィルム材
の一実施の形態を示す部分断面図である。

【図２】本発明の薄型電池用袋体を構成するフィルム材
の他の実施の形態を示す部分断面図である。

【図３】従来のリチウムイオン二次電池を示す斜視図で
ある。

【図４】図３のＡ−Ａ’断面図である。

【符号の説明】

３ 金属層 ５ 熱硬化性樹脂層 ７ シーラント層

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H011 AA01 AA09 AA10 AA17 CC10 DD13 FF02 GG09 HH13 JJ25 JJ27

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属層とシーラント層とを備えたフィル
   ム材のシーラント層同士をヒートシールすることにより
   袋状に形成した薄型電池用袋体であって、上記金属層と
   シーラント層との間に熱硬化性樹脂層が形成されている
   ことを特徴とする薄型電池用袋体。
2. 【請求項２】 上記熱硬化性樹脂層が、エポキシアクリ
   レート樹脂または不飽和ポリエステル樹脂からなるもの
   である請求項１記載の薄型電池用袋体。
3. 【請求項３】 上記熱硬化性樹脂層が、部分アクリル化
   されたエポキシアクリレート樹脂またはそれを含む混合
   物からなるものである請求項１記載の薄型電池用袋体。