JP2007073402A - Aluminum laminate structure for battery housing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオンポリマー電池等の電池の外装に用いられるアルミラミネート構成物に関する。 The present invention relates to an aluminum laminate composition used for the exterior of a battery such as a lithium ion polymer battery.
携帯電話、電子手帳、ノート型パソコン、ビデオカメラ等の携帯型電子機器に用いられるリチウムイオン二次電池等の電池は、薄肉化、軽量化が求められている。
リチウムイオン二次電池のうち、導電性ポリマー等の固体又は半固体の電解質を用いた電池は、ポリマー電池と呼ばれている。このポリマー電池は、PC(プロピレンカーボネート)、EC(エチレンカーボネート)、DEC(ジエチルカーボネート)、γ−BL(ガンマブチロラクトン)等の溶媒にLiBF4、LiPF6等の錯フッ化物を添加してなる電解液を用いた通常のリチウムイオン二次電池に比べて、電池の薄肉化及び軽量化が可能で、電解液の液漏れ等の危険性も少なく、安全性の面でも優れているため、今後の普及が有望視されている。
Batteries such as lithium ion secondary batteries used in portable electronic devices such as mobile phones, electronic notebooks, notebook computers, and video cameras are required to be thinner and lighter.
Among lithium ion secondary batteries, a battery using a solid or semi-solid electrolyte such as a conductive polymer is called a polymer battery. This polymer battery is an electrolysis obtained by adding a complex fluoride such as LiBF 4 or LiPF 6 to a solvent such as PC (propylene carbonate), EC (ethylene carbonate), DEC (diethyl carbonate), or γ-BL (gamma butyrolactone). Compared to ordinary lithium ion secondary batteries using liquid, the battery can be made thinner and lighter, there is less risk of electrolyte leakage, etc., and it is excellent in terms of safety. Spread is promising.
ポリマー電池の外装用のケースとしては、従来、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂をヒートラミネートによりアルミニウム箔に貼り合わせた複合アルミニウム箔から形成した包材をヒートシールしてなるものが使用されていた。
導電性ポリマーにおいても上記錯フッ化物を上記溶媒に添加してなる上記電解液が用いられており、該電解液中の上記錯フッ化物と、電極や包装材表面に吸着した水や、ガスバリヤ性の低い外装用ケースを透過して外部から侵入した水とが反応してフッ化水素(HF)が生じるおそれがある。このフッ化水素は、上記熱可塑性樹脂層とアルミニウム箔層との複合アルミニウム箔からなる従来の外装用ケースにおいて、熱可塑性樹脂層を透過し、アルミニウム箔の表面に達してアルミニウム箔を腐食させるおそれがある。その結果、アルミニウム箔と熱可塑性樹脂層との密着性が低下し、熱可塑性樹脂層が剥離してしまうおそれがあった。したがって、外装用ケースとしては、よりガスバリア性及び耐電解液性に優れたものが望まれている。
As a case for an exterior of a polymer battery, a case in which a packaging material formed from a composite aluminum foil obtained by bonding a thermoplastic resin such as polypropylene to an aluminum foil by heat lamination has been conventionally used.
In the conductive polymer, the electrolyte solution obtained by adding the complex fluoride to the solvent is used. The complex fluoride in the electrolyte solution, water adsorbed on the surface of the electrode or the packaging material, gas barrier property There is a possibility that hydrogen fluoride (HF) may be generated by reaction with water that has permeated through a low exterior case and entered from the outside. This hydrogen fluoride is likely to penetrate the thermoplastic resin layer and corrode the aluminum foil in the conventional exterior case made of the composite aluminum foil composed of the thermoplastic resin layer and the aluminum foil layer. There is. As a result, the adhesiveness between the aluminum foil and the thermoplastic resin layer was lowered, and the thermoplastic resin layer might be peeled off. Accordingly, an exterior case that is more excellent in gas barrier properties and electrolytic solution resistance is desired.
また、ポリマー電池において、上記外装用ケースは、ヒートシールして用いられる。ヒートシールを施した部分の密着性が不充分であると、一般にフッ化物を含む電解液が漏出するおそれがある。そのため、外装用ケースとしては、ヒートシールによって優れた密着性を発揮できるヒートシール性に優れたものであることが望まれている。 In the polymer battery, the exterior case is heat-sealed. If the adhesiveness of the heat-sealed portion is insufficient, generally an electrolyte containing fluoride may leak out. Therefore, the exterior case is desired to have excellent heat sealability that can exhibit excellent adhesion by heat sealing.
近年、携帯型電子機器に対するさらなる高性能化、小型軽量化、及びコストダウンに対する要求がますます高まり、ヒートシール性、成形性、ガスバリア性、及び耐電解液性の向上と薄型軽量化の両立が望まれている。しかし、上記複合アルミニウム箔からなる従来の外装用ケースにおいては、摩擦係数が高く、成形時における金型への追従が悪いと成形時に割れが生じるおそれがあり、成形性が不充分であった。また、薄型化を図ると、強度が低下する上、アルミ箔にピンホールが発生するリスクが高くなり、歩留まり低下の要因となっていた。 In recent years, there has been an increasing demand for portable electronic devices with higher performance, smaller size and lighter weight, and cost reduction, and both improvement in heat sealability, moldability, gas barrier properties, and electrolyte resistance and reduction in thickness and weight have been achieved. It is desired. However, the conventional exterior case made of the composite aluminum foil has a high coefficient of friction, and if the follow-up to the mold during molding is poor, cracking may occur during molding, and the moldability is insufficient. In addition, when the thickness is reduced, the strength is lowered and the risk of pinholes occurring in the aluminum foil is increased, which causes a decrease in yield.
また、耐電解液特性、ヒートシール性等の向上のために、アルミニウム箔、無水マレイン酸変性ポリプロピレン層、及び押出コートポリプロピレン層の順で積層された複合アルミニウム箔からなるポリマー電池用包装材料が開発されている(特許文献1参照)。また、アルミニウム箔、金属を含む表面処理層、無水マレイン酸変性ポリプロピレン層、及び熱可塑性樹脂層の順で積層された複合アルミニウム箔からなるポリマー電池用複合包材が開発されている(特許文献2参照)。 In addition, in order to improve electrolytic solution resistance, heat sealability, etc., a polymer battery packaging material consisting of a composite aluminum foil laminated in the order of aluminum foil, maleic anhydride-modified polypropylene layer, and extrusion-coated polypropylene layer was developed. (See Patent Document 1). Further, a composite packaging material for a polymer battery has been developed, which is composed of a composite aluminum foil in which an aluminum foil, a surface treatment layer containing metal, a maleic anhydride-modified polypropylene layer, and a thermoplastic resin layer are laminated in this order (Patent Document 2). reference).
しかしながら、押出コート法によって形成する押出コートポリプロピレン層は、頻繁なライン仕様の変更を伴う多品種ロット生産には非効率的であり、不向きであるという問題があった。また、従来のポリマー電池用包装材料及びポリマー電池用複合包材においては、成形性、ガスバリヤ性、ヒートシール性、及び耐電解液性の全ての要求特性を向上させることが困難であった。 However, the extrusion-coated polypropylene layer formed by the extrusion coating method has a problem that it is inefficient and unsuitable for multi-product lot production with frequent changes in line specifications. Further, in the conventional polymer battery packaging material and polymer battery composite packaging material, it has been difficult to improve all the required characteristics of moldability, gas barrier property, heat sealability, and electrolytic solution resistance.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、成形性、ガスバリヤ性、ヒートシール性、及び耐電解液性に優れた電池外装用アルミラミネート構成物を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and is intended to provide an aluminum laminate composition for battery exterior that is excellent in moldability, gas barrier properties, heat sealability, and electrolyte resistance. It is.
本発明は、電池の外装に用いられる総厚み250μm以下の電池外装用アルミラミネート構成物であって、
該電池外装用アルミラミネート構成物においては、内側から、厚み10〜100μmの無延伸熱可塑性樹脂フィルムからなる最内層と、付着量1〜10g/m2のウレタン系接着剤からなる第1接着層と、ジルコニウム、チタン、亜鉛、クロム、及びケイ素から選ばれる1種以上の無機元素と水溶性アクリル樹脂とを含有する含無機元素樹脂皮膜又はポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂、アイオノマー樹脂、及びエポキシ樹脂から選ばれる1種以上の樹脂からなり厚み1〜10μmの熱可塑性樹脂皮膜からなる第1表面処理層と、アルミニウム合金からなると共に厚み10〜100μmのアルミニウム箔層と、上記含無機元素樹脂皮膜又は上記熱可塑性樹脂皮膜からなる第2表面処理層と、付着量1〜10g/m2のウレタン系接着剤からなる第2接着層と、厚みが10〜50μmで、かつ摩擦係数が0.35以下の延伸熱可塑性樹脂フィルムからなる最外層とが順次積層されており、
上記アルミニウム箔層の上記アルミニウム合金においては、合金成分がFe:0.8質量%〜2.0質量%、Si:0.2質量%以下、Mn:0.1質量%以下であり、残部がアルミニウム及び不可避的不純物からなり、
上記含無機元素樹脂皮膜における上記無機元素のうち、最も付着量の多い無機元素の付着量は、1〜100mg/m2であることを特徴とする電池外装用アルミラミネート構成物にある(請求項1)。
The present invention is an aluminum laminate composition for battery exterior having a total thickness of 250 μm or less used for battery exterior,
In the aluminum laminate composition for battery exterior, from the inside, an innermost layer made of an unstretched thermoplastic resin film having a thickness of 10 to 100 μm and a first adhesive layer made of a urethane-based adhesive having an adhesion amount of 1 to 10 g / m 2 And an inorganic element resin film or polypropylene resin, polyethylene resin, acrylic resin, ionomer resin, and epoxy containing one or more inorganic elements selected from zirconium, titanium, zinc, chromium, and silicon and a water-soluble acrylic resin A first surface treatment layer made of one or more kinds of resins selected from resins and made of a thermoplastic resin film having a thickness of 1 to 10 μm; an aluminum foil layer made of an aluminum alloy and having a thickness of 10 to 100 μm; and the inorganic element-containing resin film Or the 2nd surface treatment layer which consists of the said thermoplastic resin membrane | film | coat, and urethane of the adhesion amount 1-10 g / m < 2 > A second adhesive layer made of an adhesive and an outermost layer made of a stretched thermoplastic resin film having a thickness of 10 to 50 μm and a friction coefficient of 0.35 or less are sequentially laminated,
In the aluminum alloy of the aluminum foil layer, the alloy components are Fe: 0.8 mass% to 2.0 mass%, Si: 0.2 mass% or less, Mn: 0.1 mass% or less, and the balance is Consisting of aluminum and inevitable impurities,
Among the inorganic elements in the inorganic element-containing resin film, the amount of the inorganic element having the largest amount of adhesion is 1 to 100 mg / m 2 in the aluminum laminate composition for battery exterior, characterized in that 1).
本発明の電池外装用アルミラミネート構成物においては、内側から上記最内層、上記第1接着層、上記第1表面処理層、上記アルミニウム箔層、上記第2表面処理層、上記第2接着層、及び上記最外層が、順次積層されている。このように、特定の層を順次積層してなるため、上記電池外装用アルミラミネート構成物は、優れた成型性、ガスバリヤ性、ヒートシール性、耐電解液性を示すことができる。 In the aluminum laminate composition for battery exterior of the present invention, the innermost layer, the first adhesive layer, the first surface treatment layer, the aluminum foil layer, the second surface treatment layer, the second adhesive layer from the inside, And the said outermost layer is laminated | stacked one by one. Thus, since a specific layer is laminated | stacked one by one, the said aluminum laminated structure for battery exteriors can show the outstanding moldability, gas barrier property, heat seal property, and electrolyte solution resistance.
次に、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
上記電池外装用アルミラミネート構成物は、内側から、上記最内層、上記第1接着層、上記第1表面処理層、上記アルミニウム箔層、上記第2表面処理層、上記第2接着層、上記最外層とを積層してなる。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described.
The aluminum laminate composition for battery exterior includes the innermost layer, the first adhesive layer, the first surface treatment layer, the aluminum foil layer, the second surface treatment layer, the second adhesive layer, and the innermost layer from the inside. The outer layer is laminated.
上記電池外装用アルミラミネートは、例えば正極、負極、セパレータ、及び固体又は半固体電解質等の上記電池の構成物を、上記最内層を内側にして包み込み、ヒートシールにより例えば上記最内層同士を熱融着させて用いることができる。
上記電池外装用アルミラミネート構成物は、例えば上記アルミニウム箔層を挟むように上記第1表面処理層と上記第2表面処理層とを形成し、上記第1表面処理層上に上記第1接着層を積層形成し、さらに該第1接着層上に上記最内層を積層形成し、一方、上記第2表面処理層の上に上記第2接着層を積層形成し、該第2接着層上に上記最外層を積層形成して作製することができる。
The above-mentioned aluminum laminate for battery exterior wraps the battery components such as a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a solid or semi-solid electrolyte with the innermost layer inside, and heat-seal the innermost layers, for example. Can be used by wearing.
In the battery exterior aluminum laminate composition, for example, the first surface treatment layer and the second surface treatment layer are formed so as to sandwich the aluminum foil layer, and the first adhesive layer is formed on the first surface treatment layer. Further, the innermost layer is laminated on the first adhesive layer, while the second adhesive layer is laminated on the second surface treatment layer, and the above-mentioned second adhesive layer is laminated on the second adhesive layer. The outermost layer can be formed by stacking.
上記アルミニウム箔層は、アルミニウム合金からなり、該アルミニウム合金は、合金成分がFe:0.8質量%〜2.0質量%、Si:0.2質量%以下、Mn:0.1質量%以下であって、残部がアルミニウム及び不可避的不純物からなる。
Feが0.8質量%未満の場合には、アルミニウム中に形成される金属間化合物が少なくなり、強度が不足するおそれがある。一方、2.0質量%を越える場合には、粗大な金属間化合物が形成され、上記アルミニウム箔層の機械的性質が低下したり、上記アルミニウム箔層を作製する際にピンホールが発生し易くなったりするおそれがある。
The aluminum foil layer is made of an aluminum alloy. The aluminum alloy has alloy components of Fe: 0.8 mass% to 2.0 mass%, Si: 0.2 mass% or less, Mn: 0.1 mass% or less. And the balance consists of aluminum and inevitable impurities.
When Fe is less than 0.8% by mass, the amount of intermetallic compounds formed in aluminum decreases, and the strength may be insufficient. On the other hand, if it exceeds 2.0% by mass, a coarse intermetallic compound is formed, the mechanical properties of the aluminum foil layer are lowered, and pinholes are easily generated when the aluminum foil layer is produced. There is a risk of becoming.
また、Siが0.2質量%を越える場合には、鋳造時に球体状のAl−Fe−Si系金属間化合物が生じ、この金属間化合物によってピンホールが発生し易くなるおそれがある。また、固溶Siは圧延中に不均一変形を引き起こしやすく、その結果同様にピンホールを発生しやすくなるおそれがある。また、Mnが0.1質量%を越える場合には、上記アルミニウム箔層自身の作製の際に生成するAl−Fe−Mn系金属化合物が粗大になり、ピンホールが発生しやすくなるおそれがある。 Further, when Si exceeds 0.2% by mass, spherical Al—Fe—Si intermetallic compounds are formed during casting, and pinholes are likely to be generated by the intermetallic compounds. Further, solute Si tends to cause non-uniform deformation during rolling, and as a result, pinholes are likely to be generated. Moreover, when Mn exceeds 0.1 mass%, the Al-Fe-Mn-based metal compound generated during the production of the aluminum foil layer itself becomes coarse, and pinholes are likely to be generated. .
また、上記アルミニウム箔層は、厚みが10〜100μmである。
アルミニウム箔層の厚みが10μm未満の場合には、上記電池外装用アルミラミネート構成物の強度が低下するおそれがある。また、成形性が低下するおそれがある。一方、100μmを越える場合には、成形性が低下するおそれがある。また、熱伝導性が低下し、ヒートシール性が劣化するおそれがある。さらに、上記電池外装用アルミラミネート構成物の重量が増大すると共に、コストの増大を招くおそれがある。
The aluminum foil layer has a thickness of 10 to 100 μm.
When the thickness of the aluminum foil layer is less than 10 μm, the strength of the battery laminate aluminum laminate composition may be reduced. Moreover, there exists a possibility that a moldability may fall. On the other hand, if it exceeds 100 μm, the moldability may be reduced. Moreover, there exists a possibility that heat conductivity may fall and heat seal property may deteriorate. Furthermore, the weight of the above-described aluminum laminate composition for battery exterior increases, and there is a risk of increasing the cost.
上記電池外装用アルミラミネート構成物において、上記アルミニウム箔層には、その一方の表面に上記第1表面処理層が、もう一方の表面に上記第2表面処理層が形成されている。上記第1表面処理層は、電解液によって上記アルミニウム箔層が腐食して上記アルミニウム箔層と上記内層とが剥離することを防止できる。上記第2表面処理層は、上記アルミニウム箔層と上記外層との接着性を向上させることができ、成形時等における剥離を防止することができる。
また、上記第1表面処理層及び上記第2表面処理層は、上記含無機元素樹脂皮膜又は上記熱可塑性樹脂皮膜からなる。
上記含無機元素樹脂皮膜は、ジルコニウム、チタン、亜鉛、クロム、及びケイ素から選ばれる1種以上の無機元素と水溶性アクリル樹脂とを含有し、上記含無機元素樹脂皮膜において、上記無機元素のうち、最も付着量の多い無機元素の付着量は1〜100mg/m2である。
In the battery laminate aluminum laminate composition, the aluminum foil layer has the first surface treatment layer formed on one surface and the second surface treatment layer formed on the other surface. The first surface treatment layer can prevent the aluminum foil layer from being corroded by the electrolytic solution and peeling off the aluminum foil layer and the inner layer. The second surface treatment layer can improve the adhesion between the aluminum foil layer and the outer layer, and can prevent peeling during molding.
The first surface treatment layer and the second surface treatment layer are made of the inorganic-containing element resin film or the thermoplastic resin film.
The inorganic-containing element resin film contains one or more inorganic elements selected from zirconium, titanium, zinc, chromium, and silicon, and a water-soluble acrylic resin. In the inorganic-containing element resin film, The adhesion amount of the inorganic element having the largest adhesion amount is 1 to 100 mg / m 2 .
上記含無機元素樹脂皮膜において、最も多い無機元素の付着量が1mg/m2未満の場合には、上記アルミニウム箔層と上記最内層又は上記最外層との接着性が不十分になるおそれがある。その結果、成形性が低下したり、水蒸気が侵入し易くなってガスバリヤ性が低下するおそれがある。一方、100mg/m2を越える場合には、成形性が低下するおそれがある。また、付着量が50mg/m2を越える場合には、性能の向上効果がほとんど認められなくなり、上記含無機元素樹脂皮膜の形成のために、例えば塗装を複数回行う必要があり、コストの増大を招くおそれがある。よって、より好ましくは、付着量は1〜50mg/m2がよい。 In the inorganic element-containing resin film, when the adhesion amount of the most inorganic element is less than 1 mg / m 2 , the adhesion between the aluminum foil layer and the innermost layer or the outermost layer may be insufficient. . As a result, there is a possibility that the moldability is lowered or the gas barrier property is lowered due to the intrusion of water vapor. On the other hand, if it exceeds 100 mg / m 2 , moldability may be reduced. Further, when the adhesion amount exceeds 50 mg / m 2 , the performance improvement effect is hardly recognized, and it is necessary to perform, for example, a plurality of coatings in order to form the inorganic-containing resin film, resulting in an increase in cost. May be incurred. Therefore, more preferably, the adhesion amount is 1 to 50 mg / m 2 .
また、上記含無機元素樹脂皮膜における上記無機元素の付着量は、合計量で100mg/m2以下であることが好ましい(請求項2)。
無機元素付着量が合計で100mg/m2を越える場合には、成形性が低下するおそれがある。
Moreover, it is preferable that the adhesion amount of the said inorganic element in the said inorganic-containing element resin film is 100 mg / m < 2 > or less in a total amount (Claim 2).
If the total amount of inorganic elements exceeds 100 mg / m 2 , the moldability may be reduced.
また、上記熱可塑性樹脂皮膜は、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂、アイオノマー樹脂、及びエポキシ樹脂から選ばれる1種以上の樹脂からなる。上記熱可塑性樹脂皮膜の厚みは1〜10μmであることが好ましい。
上記熱可塑性樹脂皮膜の厚みが1μm未満の場合には、上記最内層又は上記最外層との接着性が低下し、成形性やガスバリヤ性が低下するおそれがある。一方、10μmを越える場合には、成形性が低下するおそれがある。
The thermoplastic resin film is made of at least one resin selected from polypropylene resin, polyethylene resin, acrylic resin, ionomer resin, and epoxy resin. The thermoplastic resin film preferably has a thickness of 1 to 10 μm.
When the thickness of the thermoplastic resin film is less than 1 μm, the adhesiveness with the innermost layer or the outermost layer is lowered, and the moldability and gas barrier property may be lowered. On the other hand, if it exceeds 10 μm, the moldability may be reduced.
また、上記第1表面処理層及び上記第2表面処理層は、上記アルミニウム箔層に表面処理を実施して形成することができる。好ましい表面処理は、塗布型処理である。塗布型処理においては、反応型化成処理のように反応槽を設ける必要がなく、ドライラミネートラインの応用で処理が可能であるという利点がある。塗布方法としては、量産性の観点からグラビアコート法が好ましいが、ロールコート法、カーテンフロー法、及び浸漬法等を適用することもできる。 The first surface treatment layer and the second surface treatment layer can be formed by performing a surface treatment on the aluminum foil layer. A preferred surface treatment is a coating type treatment. In the coating-type process, there is an advantage that it is not necessary to provide a reaction tank as in the reactive chemical conversion process, and the process can be performed by applying a dry laminate line. As a coating method, a gravure coating method is preferable from the viewpoint of mass productivity, but a roll coating method, a curtain flow method, a dipping method, and the like can also be applied.
上記第1表面処理層及び上記第2表面処理層として、上記含無機元素樹脂皮膜を形成する場合には、上記塗布型処理において、例えばジルコニウム、チタン、亜鉛、クロム、及びケイ素から選ばれる1種以上の無機元素の塩と、水溶性アクリル樹脂とを含有する塗布型表面処理剤を用いることができる。塗布型表面処理剤は、上記無機元素の塩及び上記水溶性アクリル樹脂の他に、還元剤、無機酸、有機化合物等を組み合わせて調整することができる。また、耐食性向上のために、気相シリカ粒子を含有させることもできる。上記無機元素の塩としては、例えばクロム酸塩、ジルコニウム、チタン、ケイ素のフッ化物の塩(ZrF4 2-、TiF6 2-、SiF6 2-)、ケイ酸塩等を用いることができる。また、還元剤としては、アルコール類、多糖類等の水酸基を有する有機化合物等を用いることができ、具体的には、例えばタンニン酸、メタノール、ヒドラジン、及びショ糖等がある。また、無機酸としては、リン酸、フッ化水素酸、及びケイ酸等がある。有機化合物としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸、及びメタクリル酸の共重合物、セルロース、ポリビニルアルコール等が挙げられる。 When the inorganic element-containing resin film is formed as the first surface treatment layer and the second surface treatment layer, in the coating type treatment, for example, one kind selected from zirconium, titanium, zinc, chromium, and silicon A coating-type surface treatment agent containing the above inorganic element salt and a water-soluble acrylic resin can be used. The coating type surface treatment agent can be prepared by combining a reducing agent, an inorganic acid, an organic compound, and the like in addition to the salt of the inorganic element and the water-soluble acrylic resin. Further, in order to improve the corrosion resistance, vapor phase silica particles can be contained. Examples of the inorganic element salt include chromate, zirconium, titanium, silicon fluoride salts (ZrF 4 2− , TiF 6 2− , SiF 6 2− ), silicates, and the like. As the reducing agent, organic compounds having a hydroxyl group such as alcohols and polysaccharides can be used. Specific examples include tannic acid, methanol, hydrazine, and sucrose. Examples of inorganic acids include phosphoric acid, hydrofluoric acid, and silicic acid. Examples of the organic compound include polyacrylic acid, polymethacrylic acid, acrylic acid, a copolymer of methacrylic acid, cellulose, and polyvinyl alcohol.
また、上記第1接着層及び上記第2接着層は、付着量1〜10g/m2のウレタン系接着剤からなる。
ウレタン系接着剤の付着量が1g/m2未満の場合には、接着強度が低下し、成形性が低下するおそれがある。一方、10g/m2を越え場合には、成形時に接着層内で凝集破壊が発生し易くなり、成形性が低下するおそれがある。
上記第1接着層及び上記第2接着層は、上記第1表面処理層及び上記第2表面処理層が形成された上記アルミニウム箔層にウレタン系接着剤を塗布することにより形成することができる。
The first adhesive layer and the second adhesive layer are made of a urethane adhesive having an adhesion amount of 1 to 10 g / m 2 .
When the adhesion amount of the urethane-based adhesive is less than 1 g / m 2 , the adhesive strength is lowered and the moldability may be lowered. On the other hand, if it exceeds 10 g / m 2 , cohesive failure tends to occur in the adhesive layer during molding, and the moldability may be reduced.
The first adhesive layer and the second adhesive layer can be formed by applying a urethane-based adhesive to the aluminum foil layer on which the first surface treatment layer and the second surface treatment layer are formed.
次に、上記最内層は、厚み10〜100μmの無延伸熱可塑性樹脂フィルムからなる。
最内層の厚みが10μm未満の場合には、ヒートシールにより最内層同士を熱融着させた際に融着部分の強度が不十分となり、融着部分から例えば電解液等が漏れてしまうおそれがある。一方、100μmを越える場合には、ヒートシールを行って熱融着させることが困難になり、ヒートシール性が低下するおそれがある。
Next, the innermost layer is made of an unstretched thermoplastic resin film having a thickness of 10 to 100 μm.
When the thickness of the innermost layer is less than 10 μm, when the innermost layers are heat-sealed by heat sealing, the strength of the fused portion becomes insufficient, and for example, electrolyte solution may leak from the fused portion. is there. On the other hand, when it exceeds 100 μm, it becomes difficult to perform heat sealing and heat-sealing, and there is a possibility that the heat-sealing property is lowered.
また、上記無延伸熱可塑性樹脂フィルムは、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、及びアイオノマー樹脂から選ばれる1種以上の樹脂からなる無延伸のフィルムであることが好ましい(請求項3)。
この場合には、上記最内層のヒートシール性をより向上させることができると共に、ガスバリヤ性をより向上させることができる。
The unstretched thermoplastic resin film is preferably an unstretched film made of one or more resins selected from polypropylene resins, polyethylene resins, and ionomer resins.
In this case, the heat seal property of the innermost layer can be further improved, and the gas barrier property can be further improved.
また、上記最外層は、厚みが10〜50μmで、かつ摩擦係数が0.35以下の延伸熱可塑性樹脂フィルムからなる。
上記最外層の厚みが10μm未満の場合には、成形性が低下するおそれがある。一方、50μmを越える場合には、ヒートシール時に上記最内層まで充分に熱が伝わり難くなり、ヒートシール性が低下するおそれがある。また、摩擦係数が0.35を越える場合には、金型への追従性が悪くなり、成形性が低下するおそれがある。
The outermost layer is made of a stretched thermoplastic resin film having a thickness of 10 to 50 μm and a friction coefficient of 0.35 or less.
If the thickness of the outermost layer is less than 10 μm, the moldability may be reduced. On the other hand, when it exceeds 50 μm, it is difficult to sufficiently transfer heat to the innermost layer at the time of heat sealing, and the heat sealing property may be deteriorated. Moreover, when a friction coefficient exceeds 0.35, followable | trackability to a metal mold | die will worsen and there exists a possibility that a moldability may fall.
また、上記延伸熱可塑性樹脂フィルムは、ナイロン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、及びポリプロピレン樹脂から選ばれる1種以上の樹脂からなる延伸されたフィルムであることが好ましい(請求項4)。
この場合には、機械的強度や加工性を向上させることができる。
The stretched thermoplastic resin film is preferably a stretched film made of one or more resins selected from nylon resin, polyethylene terephthalate resin, and polypropylene resin.
In this case, mechanical strength and workability can be improved.
また、上記電池外装用アルミラミネート構成物の総厚みは、250μm以下である。総厚みが250μmを越える場合には、ヒートシール性が低下するおそれがある。
上記総厚みは、複数の層の積層体からなる上記電池外装用アルミラミネート構成物全体の厚みであり、上記電池外装用アルミラミネート構成物を構成する例えば上記最内層、第1接着層、第1表面処理層、アルミニウム箔層、第2表面処理層、第2接着層、及び最外層等の各層の厚みの合計のことである。上記電池外装用アルミラミネート構成物の総厚みは、例えば上記アルミニウム箔層、上記第1表面処理層、上記第2表面処理層、上記最内層、及び上記最外層の各層の厚みや、上記第1表面処理層、上記第2表面処理層、上記第1接着層、上記第2接着層の付着量を調整することにより調整できる。
The total thickness of the battery exterior aluminum laminate composition is 250 μm or less. When total thickness exceeds 250 micrometers, there exists a possibility that heat sealing property may fall.
The total thickness is the thickness of the entire aluminum laminate composition for battery exterior composed of a laminate of a plurality of layers. For example, the innermost layer, the first adhesive layer, the first constituting the aluminum laminate composition for battery exterior It is the sum total of the thickness of each layer, such as a surface treatment layer, an aluminum foil layer, a 2nd surface treatment layer, a 2nd contact bonding layer, and an outermost layer. The total thickness of the aluminum laminate composition for battery exterior is, for example, the thickness of each layer of the aluminum foil layer, the first surface treatment layer, the second surface treatment layer, the innermost layer, and the outermost layer, It can adjust by adjusting the adhesion amount of a surface treatment layer, the said 2nd surface treatment layer, the said 1st contact bonding layer, and the said 2nd contact bonding layer.
また、上記電池外装用アルミラミネート構成物は、電池の外装用ケースとして用いることができる。上記電池外装用アルミラミネート構成物は、その最内層同士をヒートシールによって融着させることにより、正極、負極、電解質等の電池の構成物を収容することができる。 Moreover, the said aluminum laminated structure for battery exteriors can be used as a case for battery exteriors. The said aluminum laminated structure for battery exteriors can accommodate battery components, such as a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte, by fuse | melting the innermost layers by heat sealing.
(実施例1)
次に、本発明の実施例にかかる電池外装用アルミラミネート構成物につき、図1〜図4を用いて説明する。なお、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
本例では、本発明の実施例として27種類のアルミラミネート構成物(試料E1〜試料E27)を作製し、また、比較例として22種類のアルミラミネート構成物(試料C1〜試料C22)を作製し、その特性を評価する試験を行った。
Example 1
Next, a battery exterior aluminum laminate composition according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, this invention is not limited only to these Examples.
In this example, 27 types of aluminum laminate components (sample E1 to sample E27) were produced as examples of the present invention, and 22 types of aluminum laminate components (sample C1 to sample C22) were produced as comparative examples. A test for evaluating the characteristics was conducted.
試料E1の電池外装用アルミラミネート構成物1は、図1に示すごとく、電池の外装に用いられる総厚み250μm以下の電池外装用アルミラミネート構成物1である。
試料E1においては、内側から、最内層2と、第1接着層3と、第1表面処理層4と、アルミニウム箔層5と、第2表面処理層6と、第2接着層7と最外層8とが順次積層されている。試料E2〜試料E27及び試料C1〜試料C22も基本的に、試料E1と同様の積層構造を有するアルミラミネート構成物である。
As shown in FIG. 1, the battery laminate
In the sample E1, the
電池外装用アルミラミネート構成物1は、正極91、負極92、セパレータ、及び固体又は半固体電解質等の電池構成物9を外装する電池ケースに用いられる。
電池外装用アルミラミネート構成物1を用いて電池を作製する場合には、例えば正極91、負極92、セパレータ、及び固体又は半固体電解質等の電池構成物9を、2枚のアルミラミネート構成物1で、その最内層2側を内側にして挟み込み、ヒートシールにより、密閉することにより作製できる。ヒートシールにおいては、少なくとも最内層2同士が部分的に熱融着して融着部分25を形成する。(図2〜図4参照)。
The aluminum laminate composition for
In the case of producing a battery using the
図1に示すごとく、試料E1〜試料E27の電池外装用アルミラミネート構成物1において、最内層2は、厚み10〜100μmの無延伸熱可塑性樹脂フィルムからなる。また、第1接着層3及び第2接着層7は、付着量1〜10g/m2のウレタン系接着剤からなる。第1表面処理層4及び第2表面処理層6は、含無機元素樹脂皮膜又は熱可塑性樹脂皮膜からなる。含無機元素樹脂皮膜は、ジルコニウム、チタン、亜鉛、クロム、及びケイ素から選ばれる1種以上の無機元素と水溶性アクリル樹脂とを含有する。熱可塑性樹脂皮膜は、厚み1〜10μmで、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂、アイオノマー樹脂、及びエポキシ樹脂から選ばれる1種以上の樹脂からなる。また、アルミニウム箔層5は、厚み10〜100μmで、アルミニウム合金からなる。最外層8は、厚みが10〜50μmで、かつ摩擦係数が0.35以下の延伸熱可塑性樹脂フィルムからなる。また、各試料の電池外装用アルミラミネート構成物の総厚みは250μm以下である。
As shown in FIG. 1, in the
また、アルミニウム箔層5のアルミニウム合金においては、合金成分がFe:0.8質量%〜2.0質量%、Si:0.2質量%以下、Mn:0.1質量%以下であり、残部がアルミニウム及び不可避的不純物からなる。また、含無機元素樹脂皮膜における無機元素のうち、最も付着量の多い無機元素の付着量は、1〜100mg/m2である。
また、試料C1〜C22のアルミラミネート構成物は、その構成が、本発明における好ましい範囲から外れる部分があるものである。
Moreover, in the aluminum alloy of the
Moreover, the aluminum laminate structure of Samples C1 to C22 has a part whose structure deviates from the preferred range in the present invention.
各試料(試料E1〜試料E27及び試料C1〜試料C22)を構成する各層の材質及び厚さ、及び総厚み等については、表1〜表5に示す。
簡単に捕捉説明すると、最外層8としては、延伸又は無延伸のNy(ナイロンフィルム)、PET(ポリエチレンテレフタレートフィルム)、PP(ポリプロピレンフィルム)のいずれかを採用した。
第1接着層3及び第2接着層7は、ウレタン系接着剤(U)、あるいはフェノール系接着剤(PF)を用いて作製した。
Tables 1 to 5 show the material, thickness, total thickness, and the like of each layer constituting each sample (sample E1 to sample E27 and sample C1 to sample C22).
Briefly, as the
The 1st
第1表面処理層4としては、含無機元素樹脂皮膜を用い、第2表面処理層6としては、含無機元素樹脂皮膜又は熱可塑性樹脂皮膜を用いた。含無機元素樹脂皮膜は、水溶性アクリル樹脂と、Zr塩又はCr塩を含有する表面処理剤をアルミニウム箔層5に塗布して形成した。また、熱可塑性樹脂皮膜としては、ポリプロピレンフィルム(PP)、ポリエチレンフィルム(PE)、アクリルフィルム(ACR)、アイオノマーフィルム(IO)、又はエポキシフィルム(EP)を採用した。なお、第1表面処理層又は第2表面処理処理層として、上記含無機元素樹脂被膜を用いた場合には、無機元素の種類及びその付着量を表1〜5に示してある。また、第2表面処理層6として熱可塑性樹脂皮膜を用いた場合には、その厚みを表1〜5に示してある。
As the first
アルミニウム箔層5としては、合金成分としてFeとSiとMnを含有するアルミニウム合金からなるものを採用した。各試料におけるアルミニウム箔層5の合金成分の配合については、表1〜表5に示す。
また、最内層2としては、無延伸又は延伸ポリプロピレンフィルム(PP)、ポリエチレンフィルム(PE)、アイオノマーフィルム(IO)、又はナイロンフィルム(Ny)のいずれかを採用した。
As the
Further, as the
次に、試料E1の電池外装用アルミラミネート構成物を製造する方法について簡単に説明する。
まず、アルミニウム箔層5の内側面に、Zr塩と水溶性アクリル樹脂を含有する塗布型表面処理剤を塗布して第1表面処理層を形成し、同様に、外側面にもZr塩と水溶性アクリル樹脂を含有する塗布型表面処理剤を塗布して第2表面処理層を形成した。第1表面処理層及び第2表面処理層の形成にあたっては、無機元素(Zr)の付着量が20mg/m2となるように調整した。
Next, a method of manufacturing the aluminum laminate constituent for battery exterior of sample E1 will be briefly described.
First, a coating type surface treatment agent containing a Zr salt and a water-soluble acrylic resin is applied to the inner side surface of the
次に、上記第1表面処理層にウレタン系接着剤を塗布し、乾燥させて第1接着層3を形成し、第1接着層3上に無延伸ポリプロピレンフィルムを圧着して最内層2を形成した。
また、上記第2表面処理層にウレタン系接着剤を塗布し、乾燥させて第2接着層7を形成し、第2接着層7上に延伸ナイロンフィルムを圧着して最外層8を形成した。
このようにして、電池外装用アルミラミネート構成物(試料E1)を作製した。
また、その他の試料E2〜試料E27及び試料C1〜試料C22のアルミラミネート構成物についも、厚み、材質等を変更点を除いては、基本的に上記試料E1と同様にして作製した。
Next, a urethane adhesive is applied to the first surface treatment layer and dried to form the first
In addition, a urethane adhesive was applied to the second surface treatment layer and dried to form the second
In this way, an aluminum laminate composition for battery exterior (sample E1) was produced.
Further, the aluminum laminate components of the other samples E2 to E27 and Samples C1 to C22 were basically manufactured in the same manner as the sample E1 except for the changes in thickness, material, and the like.
次に、上記のようにして作製した各試料(試料E1〜試料E27及び試料C1〜試料C22)の電池外装用アルミラミネート構成物について、最外層の摩擦係数を測定した。また、各試料について、成形性、ガスバリヤ性、ヒートシール性、及び耐電解液性の評価を行った。 Next, the friction coefficient of the outermost layer was measured for the aluminum laminate composition for battery exterior of each sample (sample E1 to sample E27 and sample C1 to sample C22) produced as described above. Each sample was evaluated for formability, gas barrier properties, heat sealability, and electrolyte resistance.
(摩擦係数)
摩擦係数の測定にあたっては、3点ボール式スリップテスター摩擦試験にて荷重200gを負荷した状態で、直径φ12mm剛球を摺動させる方法により行った。その結果を表1〜5に示す。
(Coefficient of friction)
The coefficient of friction was measured by a method of sliding a rigid sphere having a diameter of 12 mm in a three-point ball type slip tester friction test with a load of 200 g. The results are shown in Tables 1-5.
(成形性)
各試料を100mm×75mmのブランク形状に切断し、成形高さフリーでポンチ形状が長辺:62mm、短辺:34mm、コーナーR:1〜2mm、ポンチ肩1mm、ダイス肩R:1mmの金型にて張り出し加工(張出し1段成形)を行った。成形後における成形高さにより成形性の良否を判断した。判断基準としては、限界成形高さが5mm以上の場合を◎印で、4mm以上かつ5mm未満の場合を○印で、2mm以上4mm未満の場合を△印で、2mm未満の場合を×印で表1〜表5に示した。
(Formability)
Each sample was cut into a blank shape of 100 mm × 75 mm, a mold having a molding height free and a punch shape having a long side: 62 mm, a short side: 34 mm, a corner R: 1-2 mm, a
(ガスバリヤ性)
各試料毎に、2枚の四角形の電池外装用アルミラミネート構成物を準備し、その最内層を内面にして貼り合わせ、三方をヒートシールして電池外装用アルミラミネート構成物からなる袋を作製し、その中に、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの混合溶液3gを注入し、残る一方をヒートシールして袋中に混合溶液を密封する。このサンプルを温度80℃、湿度90%の雰囲気中に3日間保管し、保管前後における水分量をカールフィッシャー式水分計で測定した。保管前後における水分の増加量が300ppm未満の場合を◎印で、300ppm以上かつ600ppm未満の場合を○印で、600ppm以上かつ900ppm未満の場合を△印で、900ppm以上の場合を×印で表した。その結果を表1〜5に示す。
(Gas barrier properties)
For each sample, prepare two sheets of aluminum laminate composition for battery outer packaging, paste them together with the innermost layer as the inner surface, and heat seal the three sides to make a bag made of aluminum laminate composition for battery outer packaging. Into this, 3 g of a mixed solution of ethylene carbonate and propylene carbonate is poured, and the remaining one is heat sealed to seal the mixed solution in a bag. This sample was stored in an atmosphere at a temperature of 80 ° C. and a humidity of 90% for 3 days, and the moisture content before and after storage was measured with a Karl Fischer moisture meter. The case where the amount of increase in moisture before and after storage is less than 300 ppm is indicated by ◎, the case of 300 ppm or more and less than 600 ppm is indicated by ◯, the case of 600 ppm or more and less than 900 ppm is indicated by △, and the case of 900 ppm or more is indicated by ×. did. The results are shown in Tables 1-5.
(ヒートシール性)
各試料の電池外装用アルミラミネート構成物について、最内層側を内面にして2枚のアルミラミネート構成物を積層し、温度190℃でヒートシールを行って接着させ、接着までに要した時間を測定した。
ヒートシール時間が0.5秒未満の場合を◎印で、1秒未満の場合を○印で、2秒未満の場合を△印で、2秒以上ヒートシールを行っても接着しなかった場合を×印で表した。その結果を表1〜5に示す。
(Heat sealability)
Regarding the aluminum laminate composition for battery exterior of each sample, two aluminum laminate structures are laminated with the innermost layer side as the inner surface, and bonded by heat sealing at a temperature of 190 ° C., and the time required for bonding is measured. did.
When the heat seal time is less than 0.5 seconds, when it is less than 1 second, when it is less than 1 second, when it is less than 2 seconds, when it is less than 2 seconds, when it is not bonded even after heat sealing Is represented by a cross. The results are shown in Tables 1-5.
(耐電解液性)
各試料毎に、最内層を内面にして貼り合わせた四角形の2枚の電池外装用アルミラミネート構成物の三方をヒートシールして袋を作製し、その中に、電解液を3g注入した。電解液としては、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの混合溶液にLiPF6を濃度1Mで溶解させた溶液を用いた。次いで、残る一方(袋の開口部)をヒートシールして電解液を袋中に密封する。このサンプルを温度80℃の雰囲気中に5時間保持し、その後、アルミラミネート構成物の各層間にける剥離の有無を目視にて観察した。剥離がない場合を○印で、剥離がある場合を×印で示した。その結果を表1〜表5に示す。
(Electrolytic solution resistance)
For each sample, a bag was prepared by heat-sealing three sides of the two aluminum laminate components for battery exterior that were bonded together with the innermost layer as the inner surface, and 3 g of the electrolyte was injected therein. As the electrolytic solution, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 M in a mixed solution of ethylene carbonate and propylene carbonate was used. Next, the remaining one (opening portion of the bag) is heat sealed to seal the electrolyte in the bag. This sample was kept in an atmosphere at a temperature of 80 ° C. for 5 hours, and then the presence or absence of peeling between each layer of the aluminum laminate composition was visually observed. A case where there was no peeling was indicated by a circle, and a case where there was peeling was indicated by a x. The results are shown in Tables 1-5.
表1〜3より知られるごとく、試料E1〜試料E27の電池外装用アルミラミネート構成物は、成形性、ガスバリヤ性、ヒートリース性、及び耐電解液性のいずれにも優れていた。
一方、試料C1は、最外層の厚みが小さすぎて、成形性が不十分であった。
また、試料C2は、最外層の厚みが大きすぎて、ヒートシール時に熱が伝わり難く、ヒートシール性が不十分であった。
試料C3においては、最外層に無延伸のナイロンフィルムを用いているが、この場合には、成形時にアルミニウム箔層にネッキングが発生し、成形性が不十分であった。
試料C4は、最外層の摩擦係数が高すぎるため、金型への追従性が悪く、成形性が不十分であった。
As is known from Tables 1 to 3, the battery laminate aluminum laminate composition of Samples E1 to E27 was excellent in all of moldability, gas barrier property, heat lease property, and electrolytic solution resistance.
On the other hand, in Sample C1, the thickness of the outermost layer was too small and the moldability was insufficient.
In Sample C2, the thickness of the outermost layer was too large, heat was hardly transferred during heat sealing, and the heat sealing property was insufficient.
In sample C3, an unstretched nylon film was used for the outermost layer. In this case, necking occurred in the aluminum foil layer during molding, and the moldability was insufficient.
In Sample C4, since the friction coefficient of the outermost layer was too high, the followability to the mold was poor, and the moldability was insufficient.
試料C5においては、フェノール系接着剤を用いて第2接着層を形成してあるため、接着性が不十分で、成形性が低下していた。
試料C6においては、第2接着層の量が少なく過ぎて充分な接着強度が得られず、その結果成形性が低下していた。
また、試料C7においては、第2接着層の量が多すぎて第2接着層内で凝集破壊が発生し、その結果成形性が低下していた。
In sample C5, since the second adhesive layer was formed using a phenol-based adhesive, the adhesiveness was insufficient and the moldability was reduced.
In sample C6, the amount of the second adhesive layer was too small to obtain sufficient adhesive strength, and as a result, moldability was reduced.
In Sample C7, the amount of the second adhesive layer was too large, causing cohesive failure in the second adhesive layer, resulting in a decrease in moldability.
試料C8においては、第2表面処理層における無機元素(Zr)の付着量が少なすぎて、アルミニウム箔層と最外層との接着性が不足し、成形性が不十分であった。また、接着不足部から水蒸気が侵入し、ガスバリヤ性も不十分であった。
試料C9においては、アルミニウム箔層の厚みが小さすぎるため、強度が不足し、成形性が不十分であった。
試料C10においては、アルミニウム箔層の厚みが大きすぎるため、成形時にネッキングが発生し、成形性が不十分であった。また、熱伝導性が低下し、ヒートシール性が不十分であった。
In sample C8, the amount of inorganic element (Zr) attached to the second surface treatment layer was too small, the adhesion between the aluminum foil layer and the outermost layer was insufficient, and the moldability was insufficient. Further, water vapor entered from the insufficiently bonded part, and the gas barrier property was insufficient.
In sample C9, since the thickness of the aluminum foil layer was too small, the strength was insufficient and the moldability was insufficient.
In sample C10, since the aluminum foil layer was too thick, necking occurred during molding, and the moldability was insufficient. Moreover, heat conductivity fell and heat sealability was inadequate.
試料C11は、成形性、ガスバリア性、ヒートシール性、及び耐電解液性においては優れていたものの、アルミニウム箔層におけるアルミニウム合金中のFeが少なすぎて強度が低下する。そのため、小型軽量の二次電池外装用のアルミラミネート構成物としては適していない。
試料C12においては、アルミニウム箔層のアルミニウム合金に含まれるFeが多すぎて、成形性が不足していた。
試料C13においては、アルミニウム箔層のアルミニウム合金に含まれるSiが多すぎて、やはり成形性が不足していた。
試料C14においては、アルミニウム箔層のアルミニウム合金に含まれるMnが多すぎて、やはり成形性が不足していた。
Although sample C11 was excellent in formability, gas barrier property, heat sealability, and electrolyte solution resistance, the strength decreased because Fe in the aluminum alloy in the aluminum foil layer was too small. Therefore, it is not suitable as an aluminum laminate composition for exterior of a small and lightweight secondary battery.
In sample C12, the aluminum alloy of the aluminum foil layer contained too much Fe, and the formability was insufficient.
In sample C13, too much Si was contained in the aluminum alloy of the aluminum foil layer, and the formability was still insufficient.
In sample C14, too much Mn was contained in the aluminum alloy of the aluminum foil layer, and the formability was still insufficient.
試料C15においては、第1接着層がフェノール系接着剤からなるため、接着性が不足し、成形性が不十分であった。
試料C16においては、第1接着層の量が少なすぎて接着性が不足し、その結果成形性が不十分であった。さらに、接着不足から水蒸気が侵入し易くなり、ガスバリヤ性が不十分であった。
試料C17においては、第1接着層の量が多すぎて、第1接着層内で凝集破壊が発生し、その結果成形性が低下していた。また、ヒートシール性も不十分であった。
In sample C15, since the first adhesive layer was made of a phenol-based adhesive, the adhesiveness was insufficient and the moldability was insufficient.
In sample C16, the amount of the first adhesive layer was too small and the adhesiveness was insufficient. As a result, the moldability was insufficient. Furthermore, water vapor easily enters due to insufficient adhesion, and gas barrier properties are insufficient.
In sample C17, the amount of the first adhesive layer was too large, and cohesive failure occurred in the first adhesive layer, resulting in a decrease in moldability. Moreover, the heat sealability was also insufficient.
試料C18においては、第1表面処理層における無機元素(Zr)の付着量が少なすぎて、アルミニウム箔層と最内層との接着性が不足し、成形性が不十分であった。また、接着不足部から電解液による腐食が起こって剥離が起こりやすくなり、耐電解液性が不十分であった。
試料C19は、成形性、ガスバリア性、ヒートシール性、及び耐電解液性においては優れていたものの、最内層の厚みが小さすぎて、ヒートシール強度が不足していた。そのため、小さな衝撃等でヒートシールによる融着が破壊されて電解液等が漏れ出すおそれがある。
試料C20においては、最内層の厚みが大きすぎて、ヒートシール性が不十分であった。
In sample C18, the amount of inorganic element (Zr) attached to the first surface treatment layer was too small, the adhesion between the aluminum foil layer and the innermost layer was insufficient, and the moldability was insufficient. Further, corrosion due to the electrolytic solution occurred from the insufficiently bonded portion, and peeling was likely to occur, and the electrolytic solution resistance was insufficient.
Sample C19 was excellent in moldability, gas barrier properties, heat sealability, and electrolytic solution resistance, but the innermost layer was too thin and the heat seal strength was insufficient. Therefore, there is a possibility that the fusion by heat sealing is destroyed by a small impact or the like, and the electrolyte or the like leaks out.
In sample C20, the thickness of the innermost layer was too large, and the heat sealability was insufficient.
試料C21は、最内層に延伸タイプのポリプロピレンフィルムを用いているが、この場合には、ヒートシール性が悪く、また、ガスバリヤ性も不十分であった。さらに成形性も不十分であった。
試料C22は、総厚みが大きすぎて、ヒートシール性が不十分であった。
Sample C21 uses a stretched polypropylene film for the innermost layer, but in this case, the heat sealability was poor and the gas barrier property was insufficient. Furthermore, the moldability was insufficient.
Sample C22 had a total thickness that was too large to provide sufficient heat sealability.
また、試料E25は、優れた成形性、ガスバリヤ性、ヒートシール性、耐電解液性を発揮できるが、第2表面処理層に60mg/m2という多くの無機元素(Zr)を付着させている。そのため、第2表面処理層の形成の際に塗装を複数回にわたって行う必要があり、製造コストが増大するおそれがある。さらに、60mg/m2という多くの無機元素を付着させても特性はほとんど向上していなかった。
また、試料E26においては、第1表面処理層に、60mg/m2という多くの無機元素(Zr)を付着させている。この場合においても、上記試料E26と同様に、製造コストが増大し、その反面特性はほとんど向上していなかった。
したがって、第1表面処理層及び第2表面処理層における無機元素の付着量は、50mg/m2以下であることがより好ましい。
Sample E25 can exhibit excellent moldability, gas barrier properties, heat sealability, and electrolytic solution resistance, but a large amount of inorganic element (Zr) of 60 mg / m 2 is adhered to the second surface treatment layer. . Therefore, it is necessary to perform coating several times when forming the second surface treatment layer, which may increase manufacturing costs. Furthermore, even when many inorganic elements of 60 mg / m 2 were deposited, the characteristics were hardly improved.
In sample E26, a large amount of inorganic element (Zr) of 60 mg / m 2 is adhered to the first surface treatment layer. Also in this case, like the sample E26, the manufacturing cost was increased and the characteristics were hardly improved.
Therefore, the adhesion amount of the inorganic element in the first surface treatment layer and the second surface treatment layer is more preferably 50 mg / m 2 or less.
以上のように、本発明の実施例にかかる電池外装用アルミラミネート構成物(試料E1〜試料E27)は、成形性、ガスバリヤ性、ヒートシール性、及び耐電解液性に優れていることがわかる。 As mentioned above, it turns out that the aluminum laminate composition for battery exteriors (Example E1-Sample E27) concerning the Example of this invention is excellent in a moldability, gas barrier property, heat seal property, and electrolyte solution resistance. .
1 電池外装用アルミラミネート構成物
2 最内層
3 第1接着層
4 第1表面処理層
5 アルミニウム箔層
6 第2表面処理層
7 第2接着層
8 最外層
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該電池外装用アルミラミネート構成物においては、内側から、厚み10〜100μmの無延伸熱可塑性樹脂フィルムからなる最内層と、付着量1〜10g/m2のウレタン系接着剤からなる第1接着層と、ジルコニウム、チタン、亜鉛、クロム、及びケイ素から選ばれる1種以上の無機元素と水溶性アクリル樹脂とを含有する含無機元素樹脂皮膜又はポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂、アイオノマー樹脂、及びエポキシ樹脂から選ばれる1種以上の樹脂からなり厚み1〜10μmの熱可塑性樹脂皮膜からなる第1表面処理層と、アルミニウム合金からなると共に厚み10〜100μmのアルミニウム箔層と、上記含無機元素樹脂皮膜又は上記熱可塑性樹脂皮膜からなる第2表面処理層と、付着量1〜10g/m2のウレタン系接着剤からなる第2接着層と、厚みが10〜50μmで、かつ摩擦係数が0.35以下の延伸熱可塑性樹脂フィルムからなる最外層とが順次積層されており、
上記アルミニウム箔層の上記アルミニウム合金においては、合金成分がFe:0.8質量%〜2.0質量%、Si:0.2質量%以下、Mn:0.1質量%以下であり、残部がアルミニウム及び不可避的不純物からなり、
上記含無機元素樹脂皮膜における上記無機元素のうち、最も付着量の多い無機元素の付着量は、1〜100mg/m2であることを特徴とする電池外装用アルミラミネート構成物。 An aluminum laminate composition for battery exterior having a total thickness of 250 μm or less used for battery exterior,
In the aluminum laminate composition for battery exterior, from the inside, an innermost layer made of an unstretched thermoplastic resin film having a thickness of 10 to 100 μm and a first adhesive layer made of a urethane-based adhesive having an adhesion amount of 1 to 10 g / m 2 And an inorganic element resin film or polypropylene resin, polyethylene resin, acrylic resin, ionomer resin, and epoxy containing one or more inorganic elements selected from zirconium, titanium, zinc, chromium, and silicon and a water-soluble acrylic resin A first surface treatment layer made of one or more kinds of resins selected from resins and made of a thermoplastic resin film having a thickness of 1 to 10 μm; an aluminum foil layer made of an aluminum alloy and having a thickness of 10 to 100 μm; and the inorganic element-containing resin film Or the 2nd surface treatment layer which consists of the said thermoplastic resin membrane | film | coat, and urethane of the adhesion amount 1-10 g / m < 2 > A second adhesive layer made of an adhesive and an outermost layer made of a stretched thermoplastic resin film having a thickness of 10 to 50 μm and a friction coefficient of 0.35 or less are sequentially laminated,
In the aluminum alloy of the aluminum foil layer, the alloy components are Fe: 0.8 mass% to 2.0 mass%, Si: 0.2 mass% or less, Mn: 0.1 mass% or less, and the balance is Consisting of aluminum and inevitable impurities,
Among the inorganic elements in the inorganic element-containing resin film, the adhesion amount of the inorganic element having the largest adhesion amount is 1 to 100 mg / m 2 .
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