JP2013118083A - 電池外装用積層体および二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステンレス鋼箔の第1の面に酸変性ポリオレフィン系樹脂層および熱融着性ポリオレフィン系樹脂層を形成し、第2の面にポリエチレン樹脂粒子を含むウレタン樹脂層を形成する。ウレタン樹脂層を構成するウレタン樹脂の流動開始温度は、150℃以上である。ポリエチレン樹脂粒子は、ウレタン樹脂層の表面から突出しており、ウレタン樹脂層表面の動摩擦係数は、0.2以下である。
【選択図】なし
Description
[1]絞り加工により電池外装部材に成形加工される電池外装用積層体であって:第1の面および第2の面を有するステンレス鋼箔と;前記ステンレス鋼箔の第1の面に直接または化成処理皮膜を介して配置された酸変性ポリオレフィン系樹脂層と;前記酸変性ポリオレフィン系樹脂層の上に配置された熱融着性ポリオレフィン系樹脂層と;前記ステンレス鋼箔の第2の面に配置され、平均粒径が0.1〜0.5μmの範囲内であるポリエチレン樹脂粒子を含むウレタン樹脂層とを有し;前記ウレタン樹脂層を構成するウレタン樹脂の流動開始温度は、150℃以上であり;前記ポリエチレン樹脂粒子の中の少なくとも一部の粒子は、前記ウレタン樹脂層の表面から外部に露出しており;前記ウレタン樹脂層表面の動摩擦係数は、0.2以下であり;前記ウレタン樹脂層表面の動摩擦係数に対する前記熱融着性ポリオレフィン系樹脂層表面の動摩擦係数の比は、1.1以上である、電池外装用積層体。
[2]前記ウレタン樹脂層を構成するウレタン樹脂の破断伸び率は、50〜600%の範囲内であり;前記ウレタン樹脂層を構成するウレタン樹脂の破断強度は、60〜1000kgf/cm2の範囲内である、[1]に記載の電池外装用積層体。
[3]前記ウレタン樹脂層の厚みは、0.2〜10μmの範囲内である、[1]または[2]に記載の電池外装用積層体。
[4]前記酸変性ポリオレフィン系樹脂は、酸変性ポリプロピレン樹脂であり;前記熱融着性ポリオレフィン系樹脂は、ポリプロピレン樹脂である、[1]〜[3]のいずれか一項に記載の電池外装用積層体。
[5][1]〜[4]のいずれか一項に記載の電池外装用積層体の成形品を熱融着して形成されたケースを有する二次電池。
本発明の電池外装用積層体は、1)ステンレス鋼箔、2)酸変性ポリオレフィン系樹脂層、3)熱融着性ポリオレフィン系樹脂層および4)ウレタン樹脂層を含む。酸変性ポリオレフィン系樹脂層および熱融着性ポリオレフィン系樹脂層は、ステンレス鋼箔の第1の面に配置されており、ウレタン樹脂層は、ステンレス鋼箔の第2の面(第1の面の反対側の面)に配置されている。本発明の電池外装用積層体を2次電池に適用した場合、第1の面は内面(電解質側の面)となり、第2の面は外面(外界側の面)となる。
本発明の電池外装用積層体は、ステンレス鋼箔を基材とする。ステンレス鋼箔を基材とすることで、アルミニウム箔を基材とする場合に比べて、強度、耐久性および耐食性を向上させることができる。
酸変性ポリオレフィン系樹脂層は、ステンレス鋼箔の第1の面上に配置されている。ここで「ステンレス鋼箔の第1の面」とは、ステンレス鋼箔そのものの第1の面だけでなく、ステンレス鋼箔の第1の面に形成された化成処理皮膜の表面も含む。すなわち、酸変性ポリオレフィン系樹脂層は、ステンレス鋼箔の第1の面上に直接配置されていてもよいし、化成処理皮膜を介して配置されていてもよい。酸変性ポリオレフィン系樹脂層は、ステンレス鋼箔とポリオレフィン系樹脂層との密着性を向上させるとともに、電解液に対するステンレス鋼箔の耐腐食性を向上させる機能を担っている。
熱融着性ポリオレフィン系樹脂層は、ステンレス鋼箔の第1の面の酸変性ポリオレフィン系樹脂層の上に配置されている。熱融着性ポリオレフィン系樹脂層は、電池内部を外気から遮断して密封系にする機能を担っている。すなわち、本発明の積層体を用いて電池を製造する際に、一方の積層体の熱融着性ポリオレフィン系樹脂層を、他方の積層体の熱融着性ポリオレフィン系樹脂層または金属製電極と熱融着させることにより、電池内部を外気(特に水蒸気ガス)から遮断するとともに、電解液の液漏れを防止する。また、熱融着性ポリオレフィン系樹脂層は、電解液に対するステンレス鋼箔の耐腐食性を向上させる機能も担っている。
ウレタン樹脂層は、ステンレス鋼箔の第2の面上に配置されている。ここで「ステンレス鋼箔の第2の面」とは、ステンレス鋼箔そのものの第2の面だけでなく、ステンレス鋼箔の第2の面に形成された化成処理皮膜の表面も含む。すなわち、ウレタン樹脂層層は、ステンレス鋼箔の第2の面上に直接配置されていてもよいし、化成処理皮膜を介して配置されていてもよい。ウレタン樹脂層中には潤滑性付与の役割を担うポリエチレン樹脂粒子が分散しており、ポリエチレン樹脂粒子のうちの少なくとも一部の粒子はウレタン樹脂層の表面から外部に突出している。ポリエチレン樹脂粒子を含むウレタン樹脂層は、ステンレス鋼箔の第2の面に潤滑性を付与して、絞り加工性を向上させる機能を担っている。
本発明の積層体は、二次電池の外装材(ケース)として好適に使用されうる。二次電池の形状は、直方体の角筒形状や円筒形状など、特に限定されない。2次電池の種類も、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池など、特に限定されない。
供試ステンレス鋼箔として、板厚100μmのSUS304(BA仕上げ)を準備した。準備したステンレス鋼箔の第1の面に、ロールコーターを用いてクロメート処理液を塗布し、到達板温100℃で乾燥させて、クロメート皮膜(全Cr換算付着量:30mg/m2)を形成した。
各積層体(実施例1〜14、比較例1〜4)について、ヒートシール性、耐ヒートシール性、加工性および耐カジリ性について評価試験を行った。
2枚の積層体を熱融着した後、熱融着部のT型剥離強度をJIS K 6854−3:1999に準拠して測定した。
上記ヒートシール性試験において熱融着させた後に、ヒートシールバーが接触したウレタン樹脂層の状態を目視により評価した。
各積層体から試験片(70mm×70mm)を切り出した。第1の面(熱融着性ポリオレフィン系樹脂フィルムで被覆されている面)がパンチに対向するように各試験片を金型(パンチ:40mm×40mm×Rc3.0mm×Rp0.5mm、ダイ:40.4mm×40.4mm×Rc3.2mm×Rd1.0mm)にセットし、角筒絞り加工試験を行った。
上記加工性試験により得られた角筒絞り加工品について、縦壁部の第2の面側のウレタン樹脂層の状態を目視により評価した。
各評価試験の結果を表3に示す。
Claims (5)
- 絞り加工により電池外装部材に成形加工される電池外装用積層体であって、
第1の面および第2の面を有するステンレス鋼箔と、
前記ステンレス鋼箔の第1の面に直接または化成処理皮膜を介して配置された酸変性ポリオレフィン系樹脂層と、
前記酸変性ポリオレフィン系樹脂層の上に配置された熱融着性ポリオレフィン系樹脂層と、
前記ステンレス鋼箔の第2の面に配置され、平均粒径が0.1〜0.5μmの範囲内であるポリエチレン樹脂粒子を含むウレタン樹脂層と、を有し、
前記ウレタン樹脂層を構成するウレタン樹脂の流動開始温度は、150℃以上であり、
前記ポリエチレン樹脂粒子の中の少なくとも一部の粒子は、前記ウレタン樹脂層の表面から外部に露出しており、
前記ウレタン樹脂層表面の動摩擦係数は、0.2以下であり、
前記ウレタン樹脂層表面の動摩擦係数に対する前記熱融着性ポリオレフィン系樹脂層表面の動摩擦係数の比は、1.1以上である、
電池外装用積層体。 - 前記ウレタン樹脂層を構成するウレタン樹脂の破断伸び率は、50〜600%の範囲内であり、
前記ウレタン樹脂層を構成するウレタン樹脂の破断強度は、60〜1000kgf/cm2の範囲内である、
請求項1に記載の電池外装用積層体。 - 前記ウレタン樹脂層の厚みは、0.2〜10μmの範囲内である、請求項1または請求項2に記載の電池外装用積層体。
- 前記酸変性ポリオレフィン系樹脂は、酸変性ポリプロピレン樹脂であり、
前記熱融着性ポリオレフィン系樹脂は、ポリプロピレン樹脂である、
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の電池外装用積層体。 - 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の電池外装用積層体の成形品を熱融着して形成されたケースを有する二次電池。
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