JP2002298802A

JP2002298802A - 薄型電池用袋体

Info

Publication number: JP2002298802A
Application number: JP2001097196A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Shigekuni; 光明重国; Shingo Hibino; 真吾日比野
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-11

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５とを備えたフィ
ルム材のシーラント層５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５との間にオレフィン系接着剤層４
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４および図５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、アルミニウム箔に接着剤
を介して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】また、上記接着剤としては、接着力向上の
点から、ポリエステル系接着剤やエポキシ系接着剤が広
く用いられている。

【０００６】

【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
を透過して接着剤を分解したりアルミニウム箔を腐食し
たりし、アルミニウム箔とシーラント樹脂とを剥離させ
る。

【０００７】特に、上記ポリエステル系接着剤やエポキ
シ系接着剤は、フッ酸に分解されやすく、透過されやす
い。そのため、上記剥離が起こりやすい。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】

【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オレフィン系接
着剤層が形成されているという構成をとる。

【００１１】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、
オレフィン系接着剤がフッ酸に対する耐分解性および耐
透過性に優れており、そのオレフィン系接着剤を薄型電
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。

【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
ラント層との間にオレフィン系接着剤層が形成されてい
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、上記オレフィン系接着剤層の材料
（オレフィン系接着剤）としては、塩素化ポリオレフィ
ン，α−オレフィン，またはスチレン共重合ポリオレフ
ィン〔ＳＥＢＳ（スチレン・エチレン・ブチレン・スチ
レン），ＳＩＳ（スチレン・イソプレン・スチレン）〕
等をベースとし、接着官能基としてカルボン酸基または
無水マレイン酸基を有するものが好適に用いられる。さ
らに、上記塩素化ポリオレフィンをベースとする場合に
は、塩素含有量が少ないほどフッ酸に対する耐透過性に
優れており、３０重量％以上では耐透過性が悪化する。
また、上記スチレン共重合ポリオレフィンをベースとす
る場合にも、スチレン含有量が少ないほどフッ酸に対す
る耐透過性に優れており、５０重量％以上では耐透過性
が悪化する。そして、上記オレフィン系接着剤は、トル
エンやヘキサン等の溶剤に溶けやすく、その液状材料を
塗布したのちに硬化させることにより、オレフィン系接
着剤層が形成される。このように、オレフィン系接着剤
層の形成が液状材料の塗布によるため、その厚みを５μ
ｍ以下にすることができる。

【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，オレフィン
系接着剤層４，およびシーラント層５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５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
等を用いてオレフィン系接着剤を塗布してオレフィン系
接着剤層４を形成する。そののち、オレフィン系接着剤
層４の表面に上記シーラントフィルムＳを積層する。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５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、フィルム材のオレフ
ィン系接着剤層４は、フッ酸に対する耐分解性および耐
透過性に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オレフィン系接着剤層４を分解した
り金属層３を腐食したり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５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】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、オレフィン系接着剤層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とオレフィン
系接着剤層４との間にクロメート皮膜６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。

【００２３】この実施の形態によれば、クロメート皮膜
６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５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。

【００２４】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２５】

【実施例１】実施例１は、図２に示すフィルム材とし
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６（厚み：１μｍ），カルボン酸変性塩素化ポリプロ
ピレン（坂井化学社製、ＩＮＸ９１２０−１、塩素含有
量：２０重量％）からなるオレフィン系接着剤層４（厚
み：３μｍ），およびポリプロピレン製シーラント層５
（厚み：３０μｍ）となっている。

【００２６】このようなフィルム材を、つぎのようにし
て作製した。

【００２７】〔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５となるシーラントフィルムＳを作
製した。さらに、上記オレフィン系接着剤層４の材料で
あるカルボン酸変性塩素化ポリプロピレンは、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。

【００２８】〔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６を形成した。そして、その
クロメート皮膜６の表面に上記カルボン酸変性塩素化ポ
リプロピレン（オレフィン系接着剤）をバーコーターを
用いて塗布したのち、乾燥機で１１０℃×２分乾燥し、
上記オレフィン系接着剤層４を形成した。そして、その
オレフィン系接着剤層４の表面に上記シーラントフィル
ムＳを積層したのち、熱ラミネーターを用いて貼り合わ
せた。このラミネート条件は、ロール温度１６０℃，線
圧２．６×１０⁵Ｐａ，ロール線速１ｍ／ｍｉｎとし
た。このようにして、上記フィルム材を作製した。

【００２９】

【実施例２】実施例２は、実施例１のカルボン酸変性塩
素化ポリプロピレンからなるオレフィン系接着剤層４に
代えて、低塩素量のカルボン酸変性塩素化ポリプロピレ
ン（東洋化成社製、１３−ＭＪ、塩素含有量：１６重量
％）からなるオレフィン系接着剤層４を形成したもので
ある。それ以外の部分は、実施例１と同様である。

【００３０】

【実施例３】実施例３は、実施例１のカルボン酸変性塩
素化ポリプロピレンからなるオレフィン系接着剤層４に
代えて、カルボン酸変性ポリプロピレン（東洋化成社
製、ＭＰ−５００、塩素含有量：０重量％）からなるオ
レフィン系接着剤層４を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。

【００３１】

【実施例４】実施例４は、実施例１のカルボン酸変性塩
素化ポリプロピレンからなるオレフィン系接着剤層４に
代えて、スチレン共重合体ポリオレフィン（東亜合成化
学社製、ＰＰＥＴ１５０５ＳＧ、塩素含有量：０重量
％）からなるオレフィン系接着剤層４を形成したもので
ある。それ以外の部分は、実施例１と同様である。

【００３２】

【比較例１】比較例１は、実施例１のカルボン酸変性塩
素化ポリプロピレンからなるオレフィン系接着剤層４に
代えて、ウレタン系接着剤（武田薬品社製、Ａ−６１
０、塩素含有量：０重量％）からなるウレタン系接着剤
層を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。

【００３３】これら実施例１〜４および比較例１の各フ
ィルム材を用いて、下記の方法により、ポリプロピレン
製シーラント層５の剥離性について比較評価を行なっ
た。

【００３４】〔ポリプロピレン製シーラント層５の剥離
性〕上記実施例１〜４および比較例１の各フィルム材
（３０ｍｍ×３０ｍｍ）を８０℃に維持された電解液の
中に浸け、ポリプロピレン製シーラント層５が剥離する
までの日数を測定した。その結果、その日数は、実施例
１が５日、実施例２が５．５日、実施例３が６日、実施
例４が６．５日であったのに対し、比較例１が１日であ
った。そして、上記日数が５日以上のフィルム材であれ
ば、薄型電池用袋体に用いても、実用上問題がないとさ
れる。

【００３５】このことから、実施例１〜４の各オレフィ
ン系接着剤層４は、比較例１のウレタン系接着剤層と比
較して、電解液に対する耐透過性に優れていることがわ
かる。

【００３６】

【実施例５〜８および比較例２】また、実施例１〜４に
おける各オレフィン系接着剤および比較例１におけるウ
レタン系接着剤を用いて、下記の方法により、フッ酸に
対する耐透過性について比較評価を行なった。

【００３７】まず、実施例５として、厚み１２μｍのＰ
ＥＴフィルムの表面に実施例１と同様のオレフィン系接
着剤層４を形成し、実施例６として、上記ＰＥＴフィル
ムの表面に実施例２と同様のオレフィン系接着剤層４を
形成し、実施例７として、上記ＰＥＴフィルムの表面に
実施例３と同様のオレフィン系接着剤層４を形成し、実
施例８として、上記ＰＥＴフィルムの表面に実施例４と
同様のオレフィン系接着剤層４を形成し、比較例２とし
て、上記ＰＥＴフィルムの表面に比較例１と同様のウレ
タン系接着剤層を形成した。

【００３８】〔フッ酸に対する耐透過性〕図３に示すよ
うに、上記実施例５〜８および比較例２の各接着剤付き
ＰＥＴフィルムＦで、２ｍｌの電解液Ｅが入った瓶Ｂの
開口部を覆い、その開口部に対応するＰＥＴフィルムＦ
の外表面にｐＨ試験紙Ｐを貼着した。そして、その状態
で８時間放置した。その結果、ｐＨ試験紙Ｐは、比較例
２の場合が最も強い酸性を示し、実施例５〜８の場合
は、殆ど酸性を示さなかったが、実施例５，６，７，８
の順で酸性が弱くなっていた。上記酸性は、フッ酸によ
るものであり、酸性を強く示したものほど、フッ酸に対
する耐透過性が低いことを示している。

【００３９】このことから、実施例５〜８の各オレフィ
ン系接着剤層４は、比較例２のウレタン系接着剤層と比
較して、フッ酸に対する耐透過性に優れていることがわ
かる。また、実施例５〜８の各オレフィン系接着剤層４
においては、塩素含有量が少ないほどフッ酸に対する耐
透過性に優れていることがわかる。

【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、オレフィン系接着剤層が金属層とシーラント
層との間に形成されており、そのオレフィン系接着剤層
がフッ酸に対する耐分解性および耐透過性に優れている
ため、電池内で発生するフッ酸がオレフィン系接着剤層
を分解したり金属層を腐食したり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】フッ酸に対する耐透過性について比較評価を行
なうための方法を示す説明図である。

【図４】従来のリチウムイオン二次電池を示す斜視図で
ある。

【図５】図４のＡ−Ａ’断面図である。

【符号の説明】３金属層４オレフィン系接着剤層５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 GG09 HH13 JJ25 JJ27

Claims

【特許請求の範囲】

【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オレフィン系接着剤層が形成され
ていることを特徴とする薄型電池用袋体。
【請求項２】上記オレフィン系接着剤層が塩素化ポリ
オレフィンまたはスチレン共重合ポリオレフィンからな
る請求項１記載の薄型電池用袋体