JP2013101778A - 電池用外装体、電池用外装体の製造方法およびリチウム二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電池用外装材の内層同士をヒートシールすることにより、新たな工程を追加することなく容易に製造でき、外装体内部で発生したガスに対する安全性の高い電池用外装体と、その製造方法およびリチウム二次電池を提供する。
【解決手段】耐熱性樹脂フィルムを含む外層１１と、金属箔層１０と、内層８とがこの順で積層されてなる電池用外装材４の前記内層８同士がヒートシールされてなる電池用外装体２であり、ヒートシールされた前記内層８同士のシール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ幅〜５０Ｎ／１５ｍｍ幅である電池用外装体２とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池用外装体、電池用外装体の製造方法およびリチウム二次電池に関する。

近年、リチウム二次電池は、ビデオカメラ、ノート型パソコン、携帯電話等の電子機器の駆動源や、電気自動車またはハイブリッド車の車載電源などに広く利用されるようになってきている。リチウム二次電池の電池用外装体としては、金属箔層の両面に樹脂層が形成されたシート状の電池用外装材を重ね合わせて、外周部をヒートシールすることにより袋状に形成されたものが知られている。

リチウム二次電池の電池用外装体の内部には、正極、負極及び電解質が挿入されている。金属箔層の両面に樹脂層の形成された電池用外装材は、酸素や水分に対するバリア性に優れている金属箔層を含むものである。このため、これを用いた電池用外装体は、酸素や水分に起因する収容物の化学変化を防止できるものである。

ところで、リチウム二次電池では、過充電時や過昇温時に電池用外装体内でガスが発生する。電池用外装体内で発生したガスによる電池用外装体の破裂を防止する技術として、特許文献１には、外装体の周縁部の一部に外装体内部で発生したガスを外装体外部に逃すための安全弁を設けたリチウムイオン電池が提案されている。また、特許文献２には、ガス抜き弁が設けられたアルミラミネート外層体が提案されている。

特開２００７−２６５７２５号公報 特開２００１−２８３８００号公報

しかしながら、電池用外装体の破裂を防止するために、電池用外装体内で発生したガスを外部に逃がす弁を設けた場合、弁を形成するための工程が必要であり、製造工程が複雑になるという不都合があった。また、電池用外装体内で発生したガスを外部に逃がす弁を設けた場合、弁が作動すると電池用外装体内のガスが急激に放出される恐れもあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、電池用外装材の内層同士をヒートシールすることにより、新たな工程を追加することなく容易に製造でき、外装体内部で発生したガスに対する安全性の高い電池用外装体と、その製造方法およびリチウム二次電池を提供することを目的とする。

本発明者は、電池用外装材を重ね合わせて外周部をヒートシールすることにより袋状に形成された電池用外装体について、ヒートシールされた電池用外装材同士のシール強度と、電池用外装体が破裂する圧力との関係に着目して、鋭意研究を重ねた。
その結果、ヒートシールされた電池用外装材同士のシール強度が５０Ｎ／１５ｍｍ幅を超えると、電池用外装体が破裂に至る時点での圧力が高くなり、破裂の衝撃が大きくなることが分かった。また、電池用外装材同士のシール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ幅未満である場合、電池用外装体内の圧力が低くても電池用外装体内から収容物が漏れたり、電池用外装体内に酸素や水分が侵入したりしやすくなるため、電池用外装体としてのシール強度が不十分であることが分かった。

また、ヒートシールされた内層同士のシール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ幅〜５０Ｎ／１５ｍｍ幅である場合には、電池用外装体内で発生したガスによって電池用外装体内の圧力が過剰に高くなる前に、内層同士のヒートシールされている部分の一部または全部が剥離したり、ヒートシールされた内層が破壊（凝集破壊（ＣＦ））されたりして、電池用外装体内の圧力が解放される。この場合、電池用外装体内の圧力が解放されることにより、電池用外装体から収容物が漏れ出したとしても、漏れ出した収容物による周辺の機器への衝撃は小さいものとなる。したがって、上記のシール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ幅〜５０Ｎ／１５ｍｍ幅である場合、電池用外装体内で発生したガスに起因する周辺の機器の破損が生じにくく、高い安全性が得られることを見出し、本発明を想到した。即ち、本発明は以下に関する。

［１］ 耐熱性樹脂フィルムを含む外層と、金属箔層と、内層とがこの順で積層されてなる電池用外装材の前記内層同士がヒートシールされてなる電池用外装体であり、
ヒートシールされた前記内層同士のシール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ幅〜５０Ｎ／１５ｍｍ幅であることを特徴とする電池用外装体。

また、本発明者は、ヒートシールされた電池用外装材の内層同士のシール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ幅〜５０Ｎ／１５ｍｍ幅である電池用外装体が容易に得られる電池用外装材について、鋭意研究を重ねた。
その結果、電池用外装材のヒートシールされるときに内側に配置される層を、プロピレンを重合単位とするポリプロピレン樹脂Ａと、エチレンとαオレフィンとを重合単位とするポリエチレン樹脂Ｂとの混合物からなるものとすることで、容易にシール強度が上記範囲内である電池用外装体が得られるとともに、良好なヒートシール性、耐薬品性、絶縁性を確保できることを見出した。

［２］ 前記内層が、プロピレンを重合単位とするポリプロピレン樹脂Ａと、エチレンとαオレフィンとを重合単位とするポリエチレン樹脂Ｂとの混合物からなることを特徴とする［１］に記載の電池用外装体。

［３］ 前記混合物中の前記ポリプロピレン樹脂Ａの含有量が、８０〜９９質量％であることを特徴とする［２］に記載の電池用外装体。
［４］ 前記ポリエチレン樹脂Ｂの粒径が０．５〜５μｍの範囲である特徴とする［２］または［３］に記載の電池用外装体。
［５］ 前記ポリプロピレン樹脂Ａが、プロピレン単独重合またはプロピレンとエチレンとの共重合体であり、前記ポリエチレン樹脂Ｂが、エチレンと炭素数３以上のαオレフィンとを重合単位とするものであることを特徴とする［２］ないし［４］のいずれか一項記載の電池用外装体。

［６］ 前記外層および／または前記内層が、接着層を介して前記金属箔層と貼り合わされていることを特徴とする［１］ないし［５］のいずれか一項に記載の電池用外装体。
［７］ 前記金属箔層の前記内層側の面に、化成処理が施されていることを特徴とする［１］ないし［６］のいずれか一項に記載の電池用外装体。
［８］ ［１］ないし［７］のいずれか一項に記載の電池用外装体が備えられていることを特徴とするリチウム二次電池。

［９］ ［１］ないし［８］のいずれか一項に記載の電池用外装体の製造方法であって、耐熱性樹脂フィルムを含む外層と、金属箔層と、内層とがこの順で積層されてなる電池用外装材の前記内層同士をヒートシールする工程を備えることを特徴とする電池用外装体の製造方法。
［１０］ 前記内層同士をヒートシールする工程は、１６０℃〜２３０℃の温度、０．１ＭＰａ〜１ＭＰａの圧力で、０．５秒〜１０秒間ヒートシールする工程であることを特徴とする［９］に記載の電池用外装体の製造方法。

本発明の電池用外装体は、ヒートシールされた電池用外装材の内層同士のシール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ幅〜５０Ｎ／１５ｍｍ幅であるものであるので、電池用外装体内で発生したガスに対する安全性を向上させることができる。
また、本発明の電池用外装体は、電池用外装材の内層同士をヒートシールすることにより得られるものであり、新たな工程を追加することなく、容易に製造できる。
また、本発明の電池用外装体を備えたリチウム二次電池とすることで、安全性の高いリチウム二次電池を提供できる。

図１は、本発明のリチウム二次電池の一例を示した断面図である。

以下、本発明の実施形態である電池用外装材、電池用外装体およびリチウム二次電池について図面を用いて説明する。
図１は、本発明のリチウム二次電池の一例を示した断面図である。図１に示すリチウム二次電池１は、正極（不図示）と、負極（不図示）と、電解質７と、これらを包装する電池用外装体２とを備えている。正極と負極との間には、必要に応じてセパレータが配置されていてもよい。

正極及び負極としてはそれぞれ、金属箔または金属網からなる集電体と、集電体に積層された電極合材とからなるものが用いられている。正極の電極合材には正極活物質が含有され、負極の電極合材には負極活物質が含有されている。

更に正極及び負極の各集電体には、取り出し端子としてのタブリード３が接合されている。タブリード３は、その長手方向基端部が電池用外装体２内に収容された正極及び負極の集電体に接合され、長手方向先端部が電池用外装体２のヒートシールされた部分を貫通してリチウム二次電池１の外部に突出されている。タブリード３のヒートシールされた部分の近傍では、タブリード３がシート状の２枚の電池用外装材４、４に挟まれており、タブリード３の表面に電池用外装材４の内層８がヒートシールされた状態になっている。

電池用外装体２は、２枚のシート状の電池用外装材４、４を、内層８、８同士を向き合うように重ね合わせ、電池用外装材４、４の内層８、８同士をヒートシールして袋状に成形してなるものである。電池用外装材４は、耐熱性樹脂フィルムを含む外層１１と、金属箔層１０と、内層８とがこの順で積層されてなるものである。

図１に示す電池用外装体２は、ヒートシールされた内層８、８同士のシール強度が、２０Ｎ／１５ｍｍ幅〜５０Ｎ／１５ｍｍ幅となっているものである。したがって、電池用外装体２のシール強度が過剰に強いために電池用外装体２が破裂に至る時点での圧力が高くなり、破裂の衝撃が大きくなることを防止でき、優れた安全性が得られる。また、電池用外装体２のシール強度が弱いために、電池用外装体２内から収容物が漏れたり、電池用外装体２内に酸素や水分が侵入したりすることを十分に防止でき、高い信頼性および耐久性が得られる。

ヒートシールされた内層８、８同士のシール強度は、より一層、安全性、信頼性および耐久性を向上させるために、２５Ｎ／１５ｍｍ幅〜４５Ｎ／１５ｍｍ幅であることが好ましく、３０Ｎ／１５ｍｍ幅〜４０Ｎ／１５ｍｍ幅であることがより好ましい。

（外層）
電池用外装材４を構成する外層１１は、１または２以上の耐熱性樹脂フィルムを含んで構成されている。外層１１が２以上の耐熱性樹脂フィルムから構成される場合、２以上の耐熱性樹脂フィルム同士が接着層を介して積層されていることが好ましい。

外層１１を構成する耐熱性樹脂フィルムは、電池用外装材４の強度を確保するとともに、電池用外装材４に正極及び負極を収納するための凹部を内層８、８側の面に成形する場合に、電池用外装材４の成形性を確保する役割を担うものである。外層１１を構成する耐熱性樹脂フィルムとしては、ポリアミド（ナイロン）樹脂またはポリエステル樹脂の延伸フィルムなどが好ましく用いられる。具体的には、ナイロンまたはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用いることが好ましい。

また、外層１１を構成する耐熱性樹脂フィルムの融点は、内層８を構成する熱可塑性樹脂フィルムの融点より高いことが好ましい。これにより、外層１１に支障をきたすことなく、電池用外装体２を製造する際における電池用外装材４のヒートシールを確実に行うことが可能になる。

外層１１の厚さは１０〜５０μｍ程度が好ましく、１５〜３０μｍ程度がより好ましい。外層１１の厚みが１０μｍ以上であると、電池用外装材４の成形を行なうときに延伸フィルムの伸びが不足することがなく、金属箔層１０にネッキングが生じることがなく、成形不良が起きにくい。また、外層１１の厚みが５０μｍ以下であれば、成形性の効果を十分発揮できる。

（金属箔層）
電池用外装材４を構成する金属箔層１０は、電池用外装材４のバリア性確保の役割を行なうものである。金属箔層１０としては、アルミニウム箔、ステンレス箔、銅箔等を使用できる。金属箔層１０としては、優れた成形性を有し、軽量であることを考慮して、アルミニウム箔を使用することが好ましい。アルミニウム箔の材質としては、純アルミニウム系またはアルミニウム−鉄系合金のＯ材（軟質材）が好ましく用いられる。

金属箔層１０の厚みは、加工性の確保及び酸素や水分の電池用外装体２内への侵入を防止するバリア性を確保するために２０〜８０μｍであることが好ましい。金属箔層１０の厚みが２０μｍ以上である場合、電池用外装体２の成形時に金属箔層１０の破断が生じにくく、ピンホールが発生することもなく、酸素や水分の電池用外装体２内への侵入を効果的に防止できる。また、金属箔層１０の厚みが８０μｍ以下である場合、電池用外装体２の総厚が過剰に厚くならず、重量増を防止でき、リチウム二次電池１の体積エネルギー密度を向上できる。

また、金属箔層１０の外層１１側および／または内層８側の面には、外層１１及び内層８との接着性を向上させたり、耐食性を向上させたりするために、シランカップリング剤やチタンカップリング剤等によるアンダーコート処理や、クロメート処理等による化成処理が施されていることが好ましい。金属箔層１０が、アルミニウム箔である場合には、化成処理として、クロメート処理や陽極酸化処理（アルマイト処理）を行うことが好ましい。

（内層）
電池用外装材４を構成する内層８は、ヒートシールされることにより内層８、８同士のシール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ幅〜５０Ｎ／１５ｍｍ幅となる熱可塑性樹脂からなるものである。
内層８、８同士のシール強度は、内層８、８となる熱可塑性樹脂として使用する材料と、内層８、８となる熱可塑性樹脂と非相溶の樹脂やフィラーなどからなる添加剤の含有量と、ヒートシールを行う際の温度・圧力・時間の条件とを適宜組み合わせることなどによって、上記の範囲内となるように制御されている。

例えば、内層８、８となる熱可塑性樹脂に上記添加剤を添加すると、ヒートシールされたときのシール強度を低下させることができる。したがって、内層８、８となる熱可塑性樹脂に上記添加剤を含有させ、熱可塑性樹脂に対する上記添加剤の添加量を調整することにより、ヒートシールされたときの内層８、８のシール強度を制御できる。
具体的には、内層８、８となる熱可塑性樹脂としてプロピレン単独重合体を用いた場合、添加剤としてシリカを用い、添加剤を熱可塑性樹脂に対して１０質量％〜２０質量％添加することで、容易にシール強度を２０Ｎ／１５ｍｍ幅〜５０Ｎ／１５ｍｍ幅とすることができる。

また、内層８、８同士のシール強度を容易に上記の範囲にするためには、内層８の材料として、プロピレンを重合単位とするポリプロピレン樹脂Ａと、エチレンとαオレフィンとを重合単位とするポリエチレン樹脂Ｂとの混合物からなるものを用いることが好ましい。電池用外装材４の内層８がポリプロピレン樹脂Ａとポリエチレン樹脂Ｂとの混合物からなるものである場合、ヒートシールされた内層８、８同士のシール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ幅〜５０Ｎ／１５ｍｍ幅であり、良好なヒートシール性を有する電池用外装体２が容易に得られ、しかも、腐食性の強いリチウム二次電池１の電解質７等に対する耐薬品性に優れ、金属箔層１０とリチウム二次電池１の正極または負極との絶縁性を確保できる電池用外装体２となる。

また、上記のポリプロピレン樹脂Ａとポリエチレン樹脂Ｂとの混合物は、ポリプロピレン樹脂Ａの「海（マトリクス）」の中にポリエチレン樹脂Ｂの「島（粒）」が分散している海島構造を有している。このような海島構造の混合物からなる内層８は、ポリプロピレン樹脂Ａのみからなるものと比較して、内層８、８同士のシール強度の低いものとなる。また、このような海島構造の混合物からなる内層８では、海島構造の「島」が小さく「島」の数が多いほど、内層８、８同士のシール強度が低くなる。
したがって、内層８がポリプロピレン樹脂Ａとポリエチレン樹脂Ｂとの混合物からなるものである場合、電池用外装材４の製造条件や内層８の厚み、ポリプロピレン樹脂Ａとポリエチレン樹脂Ｂとの混合比などを制御して「島」の大きさおよび数を制御することで、ヒートシールされた内層８、８同士のシール強度を制御できる。

本実施形態における海島構造の混合物においては、「島」の大きさであるポリエチレン樹脂Ｂの粒径は０．５〜５μｍの範囲であることが好ましい。ポリエチレン樹脂Ｂの粒径が上記範囲である場合、内層８、８同士のシール強度を容易に２０Ｎ／１５ｍｍ幅〜５０Ｎ／１５ｍｍ幅とすることができる。また、ポリエチレン樹脂Ｂの粒径が５μｍ以下である場合、内層８、８同士のシール強度が十分に弱くなり、シール強度が５０Ｎ／１５ｍｍ幅超えになりにくくなる。また、ポリエチレン樹脂Ｂの粒径が０．５μｍ以上であると、内層８、８同士のシール強度が十分に強くなり、シール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ幅未満になりにくくなる。
ポリエチレン樹脂Ｂの粒径は、ポリプロピレン樹脂Ａとの粘度比でコントロールすることができ、例えば双方の樹脂のメルトフローレートを調節することでもポリエチレン樹脂Ｂの粒径をコントロールすることができる。

また、混合物中のポリプロピレン樹脂Ａの分子量を小さくするほど、また、ポリプロピレン樹脂Ａの含有量を少なくしてポリエチレン樹脂Ｂの含有量を多くするほど、シール強度が低くなる。したがって、混合物中のポリプロピレン樹脂Ａの種類および／または混合物中のポリプロピレン樹脂Ａの含有量を制御することによっても、ヒートシールされた内層８、８同士のシール強度を制御できる。

混合物中のポリプロピレン樹脂Ａの含有量は、８０〜９９質量％であることが好ましい。ポリプロピレン樹脂Ａの含有量が８０質量％以上であると、ヒートシールされた内層８、８同士のシール強度が適度に強くなり、シール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ以上となりやすくなる。また、ポリプロピレン樹脂Ａの含有量が９９質量％以下であると、ヒートシールされた内層８、８同士のシール強度が適度に弱くなり、シール強度が５０Ｎ／１５ｍｍ以下になりやすくなる。

ポリプロピレン樹脂Ａは、プロピレンを重合単位とするものであればよく、特に限定されないが、２３０℃で測定したＭＦＲ（メルトフローレート(Ｍｅｌｔ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ)）が１ｇ／１０ｍｉｎ〜３０ｇ／１０ｍｉｎであるものを用いることが好ましい。具体的には、ポリプロピレン樹脂Ａとして、例えば、プロピレン単独重合またはプロピレンとエチレンとの共重合体、プロピレン−エチレンブロック共重合体、プロピレンとエチレンとブテンの共重合体などが用いられる。これらの中でも、ポリプロピレン樹脂Ａとして、耐薬品性に優れ、耐熱性のあるプロピレン単独重合またはプロピレンとエチレンとの共重合体を用いることが好ましい。

また、ポリエチレン樹脂Ｂは、エチレンとαオレフィンとを重合単位とするものであればよく、特に限定されないが、例えば、エチレンと炭素数３以上のαオレフィンとを重合単位とするエチレン−プロピレン共重合体、エチレンーブテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、エチレン−オクテン共重合体などが挙げられる。これらの中でも、ポリエチレン樹脂Ｂとして、その含有量を制御することにより容易にシール強度を制御できるエチレン−プロピレン共重合体を用いることが好ましい。

内層８の厚さは、０．１〜２００μｍの範囲が好ましく、５０〜１００μｍの範囲がより好ましい。内層８の厚さが０．１μｍ以上、好ましくは５０μｍ以上であれば、電池用外装体２のシール強度が十分に得られ、ヒートシールされた内層８、８同士のシール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ幅以上になりやすくなり、また電解液等に対する耐食性が向上し、金属箔層１０と正極または負極との絶縁性が高められる。また、内層８の厚みが２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下であれば、ヒートシールされた内層８、８同士のシール強度が５０Ｎ／１５ｍｍ幅以下になりやすくなる。

また、内層８は、単一層で構成されていてもよいが、材料および／または厚みが同一または異なる複数の層が積層されたものであってもよい。
更に、内層８を構成するポリプロピレン樹脂Ａの融点は、１３０℃〜１７０℃の範囲が好ましく、１６０〜１６５℃の範囲がより好ましい。海構造を有するポリプロピレン樹脂Ａの融点がこの範囲であれば、内層８が優れた耐熱性を有するものとなり、ヒートシール時に内層８の厚みが低下しにくく、内層８の絶縁性が向上する。

（接着層）
接着層９ｂは、外層１１と金属箔層１０とを接着するために、外層１１と金属箔層１０との間に配置されている。また、接着層９ａは、内層８と金属箔層１０とを接着するために、内層８と金属箔層１０との間に配置されている。
接着層９ａ、９ｂは、ドライラミネート用接着層であることが好ましく、例えば、ウレタン系、酸変性ポリオレフィン、スチレンエラストマー、アクリル系、シリコーン系、エーテル系、エチレン−酢酸ビニル系から選ばれる少なくとも１種を用いることができ、必要に応じて硬化剤を添加する。

接着層９ａ、９ｂの厚みは、０．１〜１０μｍの範囲が好ましく、１〜５μｍの範囲がより好ましい。接着層９ａ、９ｂの厚みが１〜５μｍの範囲であれば、接着層９ａ、９ｂの接着強度が十分に得られる。また、内層８側の接着層９ａの厚みが１μｍ以上である場合、内層８の絶縁性をより高めることができる。

なお、金属箔層１０の外層１１側の接着層９ｂと内層８側の接着層９ａは、相互に異なる材質からなるものであることが好ましい。接着層９ｂには、外層１１がＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）またはナイロンで構成される場合、ウレタン系接着剤を用いることが好ましい。また、内層８がポリプロピレンを含む樹脂からなるものである場合、内層８側の接着層９ａには、アクリル系接着剤または酸変性オレフィン系接着剤を用いることが好ましい。外層１１側の接着層９ｂと内層８側の接着層９ａとして、相互に異なる材質からなるものを用いることで、各材質間において最適な接着強度および／または耐薬品性能を付与できる。

また、内層８と金属箔層１０とは、接着層９ａを介してラミネートしても良いが、耐薬品性、耐電解液性に優れた熱接着性樹脂を使用したヒートラミネートによって接着してもよい。この場合、内層８と金属箔層１０との間で更に良好な密着性が得られる。なお、内層８と金属箔層１０とをヒートラミネートによって接着する場合には、金属箔層１０と内層８との間に、無水マレイン酸等で変性した無水マレイン酸変性ポリプロピレン等の熱接着性樹脂を押出し成形してヒートラミネートすることが好ましい。この場合、熱接着性樹脂として、単層の変性熱接着性樹脂よりも、内層８を構成する熱可塑性樹脂と同系統のポリオレフィン、例えばポリプロピレンと変性ポリプロピレン樹脂との共押出し樹脂を使用して、金属箔層１０と変性ポリプロピレン、内層８とポリプロピレンとをヒートラミネートする方法を用いる方がコスト的に優位である。

図１に示す電池用外装材４を製造するには、まず、耐熱性樹脂フィルムを含む外層１１を用意する。外層１１が２以上の耐熱性樹脂フィルムを含む場合、２以上の耐熱性樹脂フィルム同士を、接着層を介して積層することが好ましい。
次いで、このようにして得られた外層１１と金属箔層１０とを接着層９ａとなる接着剤を介して積層する。より詳細には、例えば、外層１１の表面または金属箔層１０の表面にドライラミネート用接着剤を塗布してから外層１１と金属箔層１０とを積層し、ドライラミネート用接着剤に含まれる溶剤を揮発させる。その後、ドライラミネートする方法などにより外層１１と金属箔層１０とを張り合わせ、外層１１と金属箔層１０とを含む複合フィルムを製造する。

次いで、内層８を形成する。内層８は、例えば、ポリプロピレン樹脂Ａからなるペレットとポリエチレン樹脂Ｂからなるペレットとを用意し、これを所定の質量比で混合して混合物とした後、Ｔダイ成形法にて押し出し、所定の厚みの内層８を成形する方法によって得られる。Ｔダイ成形法では、例えば、２００〜３００℃の温度で押し出してフィルム状に形成することが好ましい。２００℃以下ではフィルム状に形成することが難しく、３００℃以上では押し出されたフィルムの表面が酸化劣化して脆くなり易く、シール材として不適切なものになる恐れがある。

次いで、このようにして得られた内層８と、外層１１と金属箔層１０とを含む複合フィルムとを、接着層９ｂとなる接着剤を介して積層する。より詳細には、例えば、内層８の表面または複合フィルムの金属箔層１０の表面にドライラミネート用接着剤を塗布してから内層８と複合フィルムの金属箔層１０とをドライラミネート用接着剤を介して積層し、ドライラミネート用接着剤に含まれる溶剤を揮発させる。その後、ドライラミネートする方法などにより内層８と複合フィルムの金属箔層１０とを張り合わせ、内層８と金属箔層１０と外層１１とを含むシート状の電池用外装材４とする。

続いて、このようにして得られた２枚のシート状の電池用外装材４、４を、内層８、８同士を向き合わせて積層し、開口部となる領域を残して外周部に沿ってヒートシールすることにより袋状に成形し、電池用外装体２とする。
内層８、８同士をヒートシールする工程は、１６０℃〜２３０℃の温度、０．１ＭＰａ 〜１ＭＰａの圧力で、０．５秒間〜１０秒間ヒートシールする工程であることが好ましい。ヒートシールする工程における温度、圧力、時間が上記範囲内である場合、内層８、８同士のシール強度を容易に２０Ｎ／１５ｍｍ幅〜５０Ｎ／１５ｍｍ幅とすることができる。
ヒートシールする工程において、温度、圧力、時間のうちいずれか１以上が上記範囲を超えると、シール強度が高くなりすぎる恐れがある。また、温度、圧力、時間のうちいずれか１以上が上記範囲未満であると、シール強度が不足しやすくなる。

なお、ヒートシールされる２枚のシート状の電池用外装材４、４のうち、いずれか一方または両方には、内層８、８側の面が凹んだ凹部を、正極、負極及び電解液７を収容するために、深絞り成形または張出成形によって形成してもよい。

次いで、袋状の電池用外装体２内に、正極、負極及び電解質並びに必要に応じてセパレータを挿入し、更に必要に応じて電解液７を注液した後、開口部から突出しているタブリードを挟むように開口部の内層８、８同士をヒートシールすることで、電池用外装体２内が密閉された図１に示すリチウム二次電池１が得られる。

本実施形態の電池用外装体２は、ヒートシールされた内層８、８同士のシール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ幅〜５０Ｎ／１５ｍｍ幅であるものであるので、電池用外装体２の内部で発生したガスに対する安全性に優れたものとなる。
また、本実施形態の電池用外装体２は、新たな工程を追加することなく、電池用外装材４の内層８，８同士をヒートシールすることにより容易に製造できる。
さらに、本実施形態の電池用外装体２は、電池用外装体２の内部で発生したガスに対する安全性に優れたものであるので、これを備えたリチウム二次電池１は、安全性の高いものとなる。

（実施例１）
厚さ２５μｍの延伸ポリアミドフィルム（株式会社興人製、ボニールＲＸ）からなる外層と、金属箔層である厚さ４０μｍのアルミニウム箔（ＪＩＳ規格Ａ８０７９Ｈ−Ｏ）とを、３μｍの二液硬化型ウレタン系接着層を介して積層し、速度：８０ｍ／ｍｉｎ，ロール温度：８０℃の条件でドライラミネートすることにより、外層と金属箔層とを含む複合フィルムを製造した。

次いで、以下に示す方法により内層を製造した。まず、表１に示すポリプロピレン樹脂Ａからなるペレットと、表１に示すポリエチレン樹脂Ｂからなるペレットとを用意し、これを混合して混合物とした。混合物中のポリプロピレン樹脂Ａの含有量を表１に示す。その後、表１に示す温度で、Ｔダイ成形法にて押し出して内層を得た。

次いで、このようにして得られた内層と、外層と金属箔層とを含む複合フィルムとを、１．５μｍの二液硬化型アクリル系接着層を介して積層し、速度：８０ｍ／ｍｉｎ，ロール温度：８０℃の条件でドライラミネートすることにより、シート状の実施例１の電池用外装材を得た。

次いで、このようにして得られた実施例１の電池用外装材の内層のポリエチレン樹脂Ｂの粒径を、以下に示す方法により測定した。その結果を表１に示す。
「ポリエチレン樹脂Ｂの粒径」
電池用包装材の断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）にて観察、又はＲｕＯ_４にて染色したサンプルをＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）にて観察し、視野１００μｍ×１００μｍの範囲内で、分散したポリエチレン樹脂Ｂの短径と長径をそれぞれ測定して算術平均し、短径と長径との算術平均値として平均粒径を測定した。

続いて、２枚の実施例１の電池用外装材を、内層同士を向き合わせて積層し、開口部となる領域を残して外周部に沿って表１に示す条件でヒートシールすることにより、ヒートシールされた内層の内縁を平面視で縦２０ｃｍ、横１５ｃｍの大きさの長方形の袋状に成形し、実施例１の電池用外装体を得た。

(実施例２)
ポリエチレン樹脂Ｂとして、表１に示すポリエチレン樹脂Ｂからなるペレットを用いたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２の電池用外装体を得た。
(実施例３)
表１に示すポリプロピレン樹脂Ａの含有量としたこと以外は実施例１と同様にして、実施例３の電池用外装体を得た。
(実施例４)
表１に示すポリプロピレン樹脂Ａの含有量とし、ポリエチレン樹脂Ｂとして、表１に示すポリエチレン樹脂Ｂからなるペレットを用いたこと以外は実施例１と同様にして、実施例４の電池用外装体を得た。

(実施例５)
ポリプロピレン樹脂Ａとして、表１に示すポリプロピレン樹脂Ａからなるペレットを用い、表１に示す混合物中のポリプロピレン樹脂Ａの含有量とし、ポリエチレン樹脂Ｂとして、表１に示すポリエチレン樹脂Ｂからなるペレットを用いたこと以外は実施例１と同様にして、実施例５の電池用外装体を得た。
(実施例６)
ポリプロピレン樹脂Ａとして、表１に示すポリプロピレン樹脂Ａからなるペレットを用い、表１に示す混合物中のポリプロピレン樹脂Ａの含有量としたこと以外は実施例１と同様にして、実施例６の電池用外装体を得た。

（実施例７）
金属箔層である厚さ４０μｍのアルミニウム箔（ＪＩＳ規格Ａ８０７９Ｈ−Ｏ）の両表面にクロメート処理（化成処理）を施したこと以外は、実施例１と同様にして実施例７の電池用外装体を得た。

(比較例１)
ポリエチレン樹脂Ｂを混合しないこと以外は実施例１と同様にして、比較例１の電池用外装体を得た。
(比較例２)
ポリプロピレン樹脂Ａを混合しないこと以外は実施例１と同様にして、比較例１の電池用外装体を得た。
(比較例３)
表１に示す混合物中のポリプロピレン樹脂Ａの含有量としたこと以外は実施例１と同様にして、比較例１の電池用外装体を得た。

なお、実施例１〜実施例７、比較例１〜比較例３の電池用外装体に用いた電池用外装材の内層のポリエチレン樹脂Ｂの粒径についても、それぞれ実施例１と同様の方法により測定した。その結果を表１に示す。

なお、ポリエチレン樹脂Ｂの粒径は、ポリプロピレン樹脂Ａとポリエチレン樹脂Ｂの樹脂のメルトフローレートを以下に示すように調節することにより制御した。
すなわち、ポリプロピレン樹脂Ａの２３０℃で測定したメルトフローレートをα、ポリエチレン樹脂Ｂの１９０℃で測定したメルトフローレートをβとしたとき、ポリエチレン樹脂Ｂの粒径が２μｍの場合、α＝８ｇ／１０ｍｉｎ、β＝１５ｇ／１０ｍｉｎとし、ポリエチレン樹脂Ｂの粒径が３μｍの場合、α＝８ｇ／１０ｍｉｎ、β＝１０ｇ／１０ｍｉｎとし、ポリエチレン樹脂Ｂの粒径が４μｍの場合、α＝８ｇ／１０ｍｉｎ、β＝８ｇ／１０ｍｉｎとした。また、メルトフローレートの測定は、ＪＩＳＫ７２１０に記載の方法により行った。

「シール強度」
このようにして得られた実施例１〜実施例７、比較例１〜比較例３の電池用外装体について、ヒートシールされた電池用外装材の内層同士のシール強度を以下に示す方法により測定した。
すなわち、実施例１〜実施例７、比較例１〜比較例３の電池用外装体の内層同士がヒートシールされている領域から、それぞれシール方向と鉛直方向に幅１５ｍｍの試験体を採取し、東洋精機社製ストログラフにて引張速度１００ｍｍ／ｍｉｎでシール部分を剥離させたときの強度を測定し、シール強度とした。

「内圧上昇防止性」
また、実施例１〜実施例７、比較例１〜比較例３の電池用外装体に水を１００ｃｃ充填し、開口部を外周部と同じ条件でヒートシールして密閉し、厚さ１ｃｍの平行な２枚の板の間に配置した。その後、内層同士のヒートシールされている部分の一部が剥離したり、ヒートシールされた内層が破壊されたりして、電池用外装体内の水が漏れるまで、２枚の板を介して、実施例１〜実施例７、比較例１〜比較例３の電池用外装体を圧縮する方向に荷重を負荷した。
そして、２〜１０ｋｇの荷重で電池用外装体内の水が漏れた場合を「○」、１０ｋｇを超える荷重または２ｋｇ未満の以下荷重で電池用外装体内の水が漏れた場合を「×」と評価した。

（結果）
実施例１〜実施例７、比較例１〜比較例３の電池用外装体のシール強度の測定結果および内圧上昇防止性の評価結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例１〜実施例７では、シール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ幅〜５０Ｎ／１５ｍｍ幅であり、内圧上昇防止性の評価結果が「○」であった。
これに対し、ポリエチレン樹脂Ｂを含まない比較例１およびポリプロピレン樹脂Ａを含まない比較例２は、シール強度が高いため本発明の範囲外となり、内圧上昇防止性の評価結果が低くなった。
また、混合物中のポリプロピレン樹脂Ａの含有量の少ない比較例３では、シール強度が低いため本発明の範囲外となり、内圧上昇防止性の評価結果が低くなった。

１…リチウム二次電池、２…電池用外装体、３…タブリード、４…電池用外装材、７…電解質、８…内層、９ａ、９ｂ…接着層、１０…金属箔層、１１…外層。

Claims (10)

1. 耐熱性樹脂フィルムを含む外層と、金属箔層と、内層とがこの順で積層されてなる電池用外装材の前記内層同士がヒートシールされてなる電池用外装体であり、
   ヒートシールされた前記内層同士のシール強度が２０Ｎ／１５ｍｍ幅〜５０Ｎ／１５ｍｍ幅であることを特徴とする電池用外装体。
2. 前記内層が、プロピレンを重合単位とするポリプロピレン樹脂Ａと、エチレンとαオレフィンとを重合単位とするポリエチレン樹脂Ｂとの混合物からなることを特徴とする請求項１に記載の電池用外装体。
3. 前記混合物中の前記ポリプロピレン樹脂Ａの含有量が、９５〜９９質量％であることを特徴とする請求項２に記載の電池用外装体。
4. 前記ポリエチレン樹脂Ｂの粒径が０．５〜５μｍの範囲である特徴とする請求項２または請求項３に記載の電池用外装体。
5. 前記ポリプロピレン樹脂Ａが、プロピレン単独重合またはプロピレンとエチレンとの共重合体であり、
   前記ポリエチレン樹脂Ｂが、エチレンと炭素数３以上のαオレフィンとを重合単位とするものであることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか一項記載の電池用外装体。
6. 前記外層および／または前記内層が、接着層を介して前記金属箔層と貼り合わされていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の電池用外装体。
7. 前記金属箔層の前記内層側の面に、化成処理が施されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の電池用外装体。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の電池用外装体が備えられていることを特徴とするリチウム二次電池。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の電池用外装体の製造方法であって、
   耐熱性樹脂フィルムを含む外層と、金属箔層と、内層とがこの順で積層されてなる電池用外装材の前記内層同士をヒートシールする工程を備えることを特徴とする電池用外装体の製造方法。
10. 前記内層同士をヒートシールする工程は、１６０℃〜２３０℃の温度、０．１ＭＰａ 〜１ＭＰａの圧力で、０．５秒間〜１０秒間ヒートシールする工程工程であることを特徴とする請求項９に記載の電池用外装体の製造方法。
    
    

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