JP2016081705A - Laminate film for battery outer packaging and battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電池外装用ラミネートフィルムに関する。より具体的には、本発明は、リチウム電池(リチウム一次、二次電池)、リチウムイオン二次電池、ポリマー電池等の電池において、液体、ゲル状高分子体、又は固体の電解質を有する電池本体を包装するための電池外装用ラミネートフィルムに関する。本発明はまた、この電池外装用ラミネートフィルムを用いた電池に関する。 The present invention relates to a laminate film for battery exterior. More specifically, the present invention relates to a battery body having a liquid, gel polymer, or solid electrolyte in a battery such as a lithium battery (lithium primary or secondary battery), a lithium ion secondary battery, or a polymer battery. The present invention relates to a laminate film for battery exterior packaging. The present invention also relates to a battery using the laminate film for battery exterior.
近年、携帯電話、パーソナルコンピュータ、自動車等に用いられる薄型・小型電池として、リチウム電池、リチウムイオン二次電池等が開発されている。従来、これらの電池の外装材としては、金属製の缶タイプが用いられてきたが、近年では、電池の設計自由度が高く、より軽量化が可能であることから、基材層とシーラント層に高分子フィルムを用い、バリア層に金属箔を用い、これらを積層一体化してなる基材層/バリア層/シーラント層の積層フィルムを、シーラント層同士を熱シールして、袋状或いはケース状に加工したものが用いられるようになってきた。 In recent years, lithium batteries, lithium ion secondary batteries, and the like have been developed as thin and small batteries used in mobile phones, personal computers, automobiles, and the like. Conventionally, a metal can type has been used as an exterior material of these batteries. However, in recent years, since the degree of freedom in design of the battery is high and the weight can be further reduced, the base material layer and the sealant layer are used. A polymer film is used for the barrier layer, a metal foil is used for the barrier layer, and a laminated film of the base material layer / barrier layer / sealant layer formed by laminating them together, and the sealant layers are heat sealed to form a bag or a case What has been processed to have been used.
電池外装材には、電池本体の包装形式により、パウチタイプ、エンボスタイプと称されるものがある。パウチタイプは、三方シール、四方シール、ピロータイプ等の袋形状のものであり、一方、エンボスタイプには、一方又は双方の外装材に凹部を形成してこの凹部に電池本体を収納し、周辺の鍔部をヒートシールして密封した形状のものがある。
これらの電池外装材を構成する電池外装用積層フィルムには、基本的なパッケージング部材としての高シール強度性、外部からの応力に対する強い耐突き刺し性が求められるが、さらに、以下の理由から、耐電解液性に優れ、高温環境下における高いシール性と層間接着性も要求されている。
Some battery exterior materials are called pouch type or embossed type depending on the packaging form of the battery body. The pouch type is a three-side seal, four-side seal, pillow type, or other bag-shaped type. On the other hand, the embossed type has a recess in one or both exterior materials, and the battery body is stored in this recess. There is a shape in which the buttocks are sealed by heat sealing.
The battery exterior laminate film constituting these battery exterior materials requires high sealing strength as a basic packaging member and strong puncture resistance against external stress, but for the following reasons: There is also a demand for excellent anti-electrolytic solution resistance, high sealing properties and interlayer adhesion in a high temperature environment.
即ち、リチウム電池には、電池内容物として正極材、負極材とともに、電解液として、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル等の極性溶媒に、電解質としてLiPF6、LiBF4等のリチウム塩を配合したものが用いられている。これらの電解液の溶媒は、高分子フィルムへの浸透性が高いために、電解液の溶媒が外装材の積層フィルムに浸透することによるシール部の接着強度の低下や、各層間の接着強度の低下が問題となっている。
更には、電池内部では、電極、活物質、電解液等に含まれる僅かな水分や、シール層断面を通して外部から浸入する水分と、電解質のリチウム塩とで加水分解反応が起こり、フッ化水素酸が生成する。このフッ化水素酸が外装材の積層フィルムのシーラント層に浸透してバリア層の金属腐食を発生させ、シーラント層とバリア層との接着性の低下、シール部の接着強度の低下をより一層促進させることとなる。
また、リチウム電池には、真夏の車内に放置されたことを想定し、60〜80℃での高温環境下に放置された場合でも、シール強度、各層間の接着強度を維持する耐熱性も必要となる。
That is, in a lithium battery, together with a positive electrode material and a negative electrode material as battery contents, a polar solvent such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate as an electrolyte solution, and LiPF 6 and LiBF 4 as electrolytes. What mix | blended lithium salts, such as these, is used. Since these electrolyte solvents have high penetrability into the polymer film, the adhesive strength of the seal portion decreases due to penetration of the solvent of the electrolyte into the laminated film of the exterior material, and the adhesive strength between the layers. Decline is a problem.
Furthermore, in the battery, a hydrolytic reaction occurs between a slight amount of moisture contained in the electrode, active material, electrolyte, etc., moisture entering from the outside through the cross section of the seal layer, and lithium salt of the electrolyte. Produces. This hydrofluoric acid penetrates into the sealant layer of the laminated film of the exterior material and causes metal corrosion of the barrier layer, further promoting the decrease in the adhesion between the sealant layer and the barrier layer and the decrease in the adhesive strength of the seal part. Will be allowed to.
In addition, the lithium battery is assumed to have been left in a car in midsummer, and even when left in a high temperature environment at 60 to 80 ° C., it needs heat resistance to maintain the sealing strength and the adhesive strength between the layers. It becomes.
このようなことから、電池外装材としての積層フィルムには、シーラント層同士のシール性、各層間の接着強度について、他用途の包装材と比較しても格段に優れたものであることが要求される。 For this reason, the laminated film as a battery outer packaging material is required to be much better than other packaging materials in terms of the sealability between sealant layers and the adhesive strength between layers. Is done.
従来、電解液から発生するフッ化水素酸に対する耐腐食性を付与するために、バリア層に用いるアルミニウム箔に表面処理を施し、シーラント層の構成材料として各種ポリプロピレン、ポリエチレンを使用したものが知られている。 Conventionally, in order to impart corrosion resistance to hydrofluoric acid generated from the electrolyte, aluminum foil used for the barrier layer is surface treated, and various polypropylene and polyethylene are used as the constituent material of the sealant layer. ing.
シーラント層については、耐熱性を有する点でポリプロピレンを用いたものが主流であったが、ポリプロピレンは耐電解液性、シール強度に問題があることから、近年では、ポリエチレンを用いたシーラント層を有する電池包装用シーラント材について検討が進められている。 As for the sealant layer, the one using polypropylene in terms of heat resistance has been the mainstream, but since polypropylene has a problem with the electrolytic solution resistance and seal strength, in recent years, it has a sealant layer using polyethylene. Investigations are being made on sealants for battery packaging.
例えば、特許文献1には、基材層、接着層1、バリア層、接着層2、シーラント層から構成される積層体であって、シーラント層がメタロセン系の線状低密度ポリエチレンを含む樹脂層を少なくとも1層以上積層されている電池用包装材料が提案されている。 For example, Patent Document 1 discloses a laminate composed of a base material layer, an adhesive layer 1, a barrier layer, an adhesive layer 2, and a sealant layer, wherein the sealant layer includes a metallocene-based linear low-density polyethylene. A battery packaging material in which at least one layer is laminated is proposed.
特許文献2には、シーラント層が中密度ポリエチレンを含む多層構成からなるものが提案されており、また、中密度ポリエチレンと線状低密度ポリエチレンをブレンドしたシーラント層が開示されている。 Patent Document 2 proposes a sealant layer having a multilayer structure containing medium density polyethylene, and discloses a sealant layer obtained by blending medium density polyethylene and linear low density polyethylene.
特許文献3には、接着樹脂層とシーラント層とが共押し出しにより形成され、シーラント層がメタロセン触媒系線状低密度ポリエチレンであるものが開示されている。 Patent Document 3 discloses that an adhesive resin layer and a sealant layer are formed by coextrusion, and the sealant layer is a metallocene catalyst-based linear low density polyethylene.
特許文献4には、接着樹脂層を酸変性ポリエチレンとし、最内樹脂層を密度0.935以上、MFR(メルトフローレート)1〜10g/10minの中密度ポリエチレンとし、接着樹脂層と最内樹脂層とが共押出し製膜された層であるリチウム電池用包装材料が開示されている。 Patent Document 4 discloses that the adhesive resin layer is acid-modified polyethylene, the innermost resin layer is a medium density polyethylene having a density of 0.935 or more, and MFR (melt flow rate) 1 to 10 g / 10 min, and the adhesive resin layer and the innermost resin. A packaging material for a lithium battery is disclosed in which the layer is a layer formed by coextrusion.
特許文献5には、シーラント層が高密度ポリエチレン層を含む多層構成からなる電池用包装材料が提案され、その中で、高密度ポリエチレンと線状低密度ポリエチレンをブレンドしたシーラント層が開示されている。 Patent Document 5 proposes a battery packaging material having a multilayer structure in which the sealant layer includes a high-density polyethylene layer, and among them, a sealant layer in which high-density polyethylene and linear low-density polyethylene are blended is disclosed. .
特許文献1記載のメタロセン系の線状低密度ポリエチレンを含む樹脂層を少なくとも1層以上積層されているシーラント層を有する積層体では、密度の低い樹脂層が1層あるため電解液中の水分から発生するフッ化水素が透過しやすくなり、バリア層のアルミニウムを腐食させデラミネーションを発生させやすいといった問題がある。またシール強度も十分ではなく電池用包装材料としては適さない場合が多い。また、電極タブとシールする際に用いられるシール部材のポリプロピレン系樹脂との接着性、即ち、タブシール層との接着性に劣るという欠点もある。更に線状低密度ポリエチレンの融点は120℃と低く、耐熱性にも問題がある。 In a laminate having a sealant layer in which at least one resin layer containing a metallocene-based linear low-density polyethylene described in Patent Document 1 is laminated, since there is one resin layer having a low density, from the moisture in the electrolyte solution There is a problem that the generated hydrogen fluoride is easily transmitted, and the aluminum of the barrier layer is corroded to easily cause delamination. In addition, the sealing strength is not sufficient and is often not suitable as a battery packaging material. In addition, there is a drawback that the adhesiveness of the sealing member used for sealing with the electrode tab to the polypropylene resin, that is, the adhesiveness to the tab seal layer is inferior. Furthermore, the melting point of linear low density polyethylene is as low as 120 ° C., and there is a problem with heat resistance.
特許文献2記載の中密度ポリエチレンと線状低密度ポリエチレンをブレンドしたシーラント層を有する積層体では、シール部材のポリプロピレン系樹脂との接着性、即ち、タブシール層との接着性に問題がある。また、特許文献1と同様、耐熱性にも問題がある。 The laminate having a sealant layer obtained by blending medium density polyethylene and linear low density polyethylene described in Patent Document 2 has a problem in adhesiveness to the polypropylene resin of the sealing member, that is, adhesiveness to the tab seal layer. Also, as in Patent Document 1, there is a problem with heat resistance.
特許文献3記載のメタロセン系の線状低密度ポリエチレンを共押し出ししたシーラント層を有する積層体では、特許文献1と同様、低密度ポリエチレン樹脂層の電解液浸透性が高いという問題がある。また、低密度ポリエチレンはシール強度も十分ではなく、耐熱性にも問題がある。更には、タブシール層のポリプロピレン系樹脂との接着性にも劣る問題もある。 A laminate having a sealant layer obtained by co-extrusion of a metallocene-based linear low-density polyethylene described in Patent Document 3 has a problem that the electrolyte solution permeability of the low-density polyethylene resin layer is high as in Patent Document 1. In addition, low density polyethylene does not have sufficient sealing strength and has a problem with heat resistance. Furthermore, there is also a problem that the adhesiveness of the tab seal layer to the polypropylene resin is inferior.
特許文献4記載の密度0.935以上、MFR1〜10g/10minの中密度ポリエチレンを主成分とするシーラント層を有する積層体では、ポリプロピレン系樹脂からなるタブシール層との接着性に問題がある。また、耐熱性にも問題がある。 The laminate having a sealant layer mainly composed of medium density polyethylene having a density of 0.935 or more and MFR of 1 to 10 g / 10 min described in Patent Document 4 has a problem in adhesiveness with a tab seal layer made of polypropylene resin. There is also a problem with heat resistance.
特許文献5記載の高密度ポリエチレンと線状低密度ポリエチレンをブレンドしたシーラント層を有する積層体は、ポリプロピレン系樹脂からなるタブシール層との接着性と耐熱性の点で問題がある。 The laminate having a sealant layer obtained by blending high-density polyethylene and linear low-density polyethylene described in Patent Document 5 has a problem in terms of adhesion and heat resistance with a tab seal layer made of a polypropylene resin.
このように、従来において、ポリエチレン系樹脂をシーラント層とする電池外装材用積層フィルムは種々提案されているものの、包装材としてのシール性、ポリプロピレン系樹脂からなるタブシール層との接着性、耐電解液性、耐熱性を兼ね備えた積層フィルムは得られていない。 As described above, various types of laminated films for battery exterior materials using a polyethylene-based resin as a sealant layer have been proposed, but sealing properties as packaging materials, adhesiveness with a tab-seal layer made of polypropylene-based resin, and electrolysis resistance A laminated film having both liquid and heat resistance has not been obtained.
本発明は、上記課題を解決するものであり、本発明の目的は、シール強度、層間接着強度が高く、耐電解液性、耐熱性に優れると共に、タブシール層との接着性にも優れ、環境負荷の少ない方法で安価に製造することができる電池外装用ラミネートフィルムを提供することにある。 The present invention solves the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to provide high sealing strength and interlayer adhesion strength, excellent electrolytic solution resistance and heat resistance, and excellent adhesiveness with the tab seal layer, and the environment. An object of the present invention is to provide a laminate film for battery exterior that can be manufactured at low cost by a method with less load.
本発明者等は鋭意検討した結果、シーラント層を構成する材料として、成分(A):メタロセン系触媒を用いて製造された密度0.930g/cm3以上0.950g/cm3以下のポリエチレンに、成分(B):ポリプロピレンマトリックスにゴムが分散されたポリプロピレン系エラストマーを配合して用いることで、耐電解液性とタブシール層との接着性、耐熱性に優れた電池外装用ラミネートフィルムを提供することができること、更に成分(C):エチレン−1−オクテンブロック共重合体を含むことで、よりシール強度が高められることを知見した。 The present inventors have a result of intensive studies, as a material constituting the sealant layer, the component (A): Density was prepared using a metallocene catalyst 0.930 g / cm 3 or more 0.950 g / cm 3 to less polyethylene Component (B): A laminate film for battery exterior having excellent resistance to electrolyte, adhesion to the tab seal layer, and heat resistance is provided by blending and using a polypropylene elastomer in which rubber is dispersed in a polypropylene matrix. It was found that the sealing strength can be further increased by further including the component (C): ethylene-1-octene block copolymer.
本発明はこのような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。 The present invention has been achieved based on such findings, and the gist thereof is as follows.
[1] 少なくとも基材層、第1の接着層、バリア層、第2の接着層、シーラント層がこの順で積層されてなる電池外装用ラミネートフィルムであって、該シーラント層は、下記成分(A)と下記成分(B)を含む配合物で形成された(I)層を少なくとも1層有することを特徴とする電池外装用ラミネートフィルム。
成分(A):メタロセン系触媒を用いて製造された密度0.930g/cm3以上0.950g/cm3以下のポリエチレン
成分(B):ポリプロピレンマトリックスにゴムが分散されたポリプロピレン系エラストマー
[1] A laminate film for battery exterior in which at least a base material layer, a first adhesive layer, a barrier layer, a second adhesive layer, and a sealant layer are laminated in this order, and the sealant layer includes the following components ( A laminate film for battery exterior, comprising at least one layer (I) formed of a blend comprising A) and the following component (B).
Component (A): Density was prepared using a metallocene catalyst 0.930 g / cm 3 or more 0.950 g / cm 3 or less polyethylene component (B): polypropylene elastomer rubber in a polypropylene matrix is dispersed
[2] 前記(I)層を構成する配合物が、更に成分(C):エチレン−1−オクテンブロック共重合体を含有することを特徴とする[1]に記載の電池外装用ラミネートフィルム。 [2] The laminate film for battery exterior according to [1], wherein the compound constituting the layer (I) further contains a component (C): an ethylene-1-octene block copolymer.
[3] 前記(I)層を構成する配合物が、前記成分(A)を20重量%以上80重量%以下、前記成分(B)を5重量%以上55重量%以下、前記成分(C)を5重量%以上55重量%以下含有することを特徴とする[2]に記載の電池外装用ラミネートフィルム。 [3] The composition constituting the layer (I) comprises 20% to 80% by weight of the component (A), 5% to 55% by weight of the component (B), and the component (C). 5 to 55% by weight of the laminate film for battery exterior as set forth in [2].
[4] 前記バリア層が、少なくとも電解液接液面側の表面にベーマイト皮膜が形成されたアルミニウム箔よりなることを特徴とする[1]ないし[3]のいずれかに記載の電池外装用ラミネートフィルム。 [4] The battery exterior laminate as described in any one of [1] to [3], wherein the barrier layer is made of an aluminum foil having a boehmite film formed on at least the surface on the liquid contact surface side. the film.
[5] [1]ないし[4]のいずれかに記載の電池外装用ラミネートフィルムを含む電池。 [5] A battery comprising the laminate film for battery exterior according to any one of [1] to [4].
本発明によれば、シール強度、層間接着強度が高く、耐電解液性、耐熱性に優れると共に、タブシール層との接着性にも優れた電池外装用ラミネートフィルムが提供される。また、本発明の電池外装用ラミネートフィルムは、環境負荷の少ない方法で安価に製造することができる。
本発明の電池外装用ラミネートフィルムを用いて、電池の軽量・薄肉・小型化と、低コスト化、長期耐久性、信頼性の向上を図ることができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sealing film and the interlayer adhesive strength are high, while being excellent in electrolyte solution resistance and heat resistance, the laminated film for battery exteriors which was excellent also in adhesiveness with a tab seal layer is provided. In addition, the laminate film for battery exterior of the present invention can be manufactured at low cost by a method with less environmental load.
By using the laminate film for battery exterior according to the present invention, the battery can be reduced in weight, thickness, size, cost, long-term durability, and reliability.
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、本発明の電池外装用ラミネートフィルムの実施の形態を示す断面図であり、図2は、本発明の電池外装用ラミネートフィルムの製造方法の一例を示す熱ラミネーション工程の概略図、図3は、本発明の電池外装用ラミネートフィルムを用いた電池外装材の一例を示す斜視図である。ただし、図1〜3は、本発明の実施形態の一例を示すものであり、本発明の電池外装用ラミネートフィルム、電池外装材は、何ら図1,3に示すものに限定されるものではない。また、本発明の電池外装用ラミネートフィルムの製造方法も何ら図2に示す熱ラミネーション工程を経るものに限定されるものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a laminate film for battery exterior of the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of a thermal lamination process showing an example of a method for producing a laminate film for battery exterior of the present invention. 3 is a perspective view showing an example of a battery exterior material using the laminate film for battery exterior of the present invention. However, FIGS. 1-3 shows an example of embodiment of this invention, The laminate film for battery exteriors of this invention, and a battery exterior material are not limited to what is shown in FIGS. . Moreover, the manufacturing method of the laminate film for battery exteriors of this invention is not limited to what passes through the thermal lamination process shown in FIG.
なお、本明細書において、樹脂又は樹脂組成物の引張り弾性率は、ISO1184−1970に基づき15mm幅の短冊状のサンプルを、チャック間距離100mmでテンシロン型引張り試験機にて1mm/minで測定される値である。また、MFR(メルトフローレート)は、JISK7210A法に基づき、ポリエチレン樹脂又は酸変性されたポリエチレン樹脂或いはこれらを主成分とする樹脂組成物の場合は、190℃、2.16kgf荷重にて測定される値であり、ポリプロピレン樹脂又はポリプロピレン系樹脂組成物の場合は、230℃、2.16kgf荷重にて測定される値である。また、樹脂の密度はJISK7112A法(水中置換法)により求められるものである。
また、融点は、DSC(示差走査熱量計)にて昇温速度10℃/分で測定した時の融解終了温度により求められるものである。
In this specification, the tensile modulus of the resin or resin composition is measured at 1 mm / min with a Tensilon-type tensile tester using a strip-like sample with a width of 15 mm based on ISO 1184-1970 with a distance between chucks of 100 mm. Value. Further, MFR (melt flow rate) is measured at 190 ° C. and 2.16 kgf load in the case of polyethylene resin, acid-modified polyethylene resin or a resin composition containing these as a main component based on JIS K7210A method. In the case of a polypropylene resin or a polypropylene resin composition, it is a value measured at 230 ° C. and a 2.16 kgf load. The density of the resin is determined by the JISK7112A method (submerged substitution method).
The melting point is obtained from the melting end temperature when measured with a DSC (differential scanning calorimeter) at a heating rate of 10 ° C./min.
[電池外装用ラミネートフィルム]
図1に示すように、本発明の電池外装用ラミネートフィルム10は、少なくとも基材層1、第1の接着層2、バリア層3、第2の接着層4、シーラント層5がこの順で積層されてなり、シーラント層5が、成分(A):メタロセン系触媒を用いて製造された密度0.930g/cm3以上0.950g/cm3以下のポリエチレンと、成分(B):ポリプロピレンマトリックスにゴムが分散されたポリプロピレン系エラストマーとを含む配合物で形成された(I)層を少なくとも1層有することを特徴とする。
[Laminate film for battery exterior]
As shown in FIG. 1, the
<基材層>
本発明における基材層1は、突き刺し等による外部からの力によるバリア層3の破損を防ぐために、バリア層3を補強すると共に、電池外装用ラミネートフィルムの加工時の電池外装用ラミネートフィルム自体の破損を防止するための層であり、単層であっても2層以上の積層であってもよい。
基材層1は、機械的強度に優れ、耐熱性にも優れていることが要求され、引張り弾性率の高い樹脂フィルムよりなることが好ましい。
<Base material layer>
The base material layer 1 in the present invention reinforces the barrier layer 3 to prevent damage to the barrier layer 3 due to external force due to piercing or the like, and the battery outer laminate film itself during processing of the battery outer laminate film. It is a layer for preventing breakage and may be a single layer or a laminate of two or more layers.
The base material layer 1 is required to be excellent in mechanical strength and heat resistance, and is preferably made of a resin film having a high tensile elastic modulus.
基材層1に用いられる好ましい樹脂としては、ポリアミド(PA)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリイミド(PI)、ポリアセタール(POM)、ポリアリレート(Par)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)などのポリアルキレンテレフタレート(PAT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンナフタレート(PBN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリフェニレンオキシド(PPE)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリオキシベンジレン(POB)、液晶性ポリエステル、ポリスルフォン(PSF)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリビスアミドトリアゾール、ポリアミノビスマレイミド、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの熱可塑性樹脂の1種又はこれらの2種以上の混合物が挙げられる。 Preferred resins used for the base material layer 1 include polyamide (PA), polyamideimide (PAI), polyimide (PI), polyacetal (POM), polyarylate (Par), polycarbonate (PC), polyethylene terephthalate (PET), Polyalkylene terephthalate (PAT) such as polybutylene terephthalate (PBT), polytrimethylene terephthalate (PTT), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene naphthalate (PBN), polymethyl methacrylate (PMMA), polyphenylene oxide (PPE) , Polyethersulfone (PES), polymethylpentene (PMP), polyoxybenzylene (POB), liquid crystalline polyester, polysulfone (PSF), polyphenylene sulfide (PP) ), Poly bisamide triazole, polyaminobismaleimide, polyether imide (PEI), 1 kind or a mixture of two or more of these thermoplastic resins such as polyetheretherketone (PEEK) and the like.
これらのうち、ポリカーボネート(PC)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などのポリアルキレンテレフタレート(PAT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンナフタレート(PBN)、ポリアミド(PA)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリイミド(PI)が好ましい。 Among these, polycarbonate (PC), polybutylene terephthalate (PBT), polyalkylene terephthalate (PAT) such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polybutylene naphthalate (PBN), polyamide (PA), Polyphenylene sulfide (PPS), polyamideimide (PAI), and polyimide (PI) are preferable.
基材層1は無延伸フィルムであっても延伸フィルムであってもよいが、機械的強度及び耐熱性の観点から延伸フィルムであることが好ましく、中でも2軸延伸フィルムであることが好ましい。特に2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、2軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム又は2軸延伸ポリアミドフィルムからなるものは、引張り弾性率が高く、安価であり好ましい。 Although the base material layer 1 may be an unstretched film or a stretched film, it is preferably a stretched film from the viewpoint of mechanical strength and heat resistance, and particularly preferably a biaxially stretched film. In particular, a biaxially stretched polyethylene terephthalate film, a biaxially stretched polyethylene naphthalate film or a biaxially stretched polyamide film is preferable because it has a high tensile elastic modulus and is inexpensive.
基材層1は、電池としての組み立ての際の外部からの突き刺し等の変形によるバリア層2のピンホール発生を阻止するための役割と、パウチ、エンボス加工する際に一般的に行われるプレス加工や張り出し加工時における電池外装用ラミネートフィルムの破損を防止するための役割を担うために、ある程度の弾性率と厚みが必要である。 The base material layer 1 has a role for preventing pinhole generation of the barrier layer 2 due to deformation such as external piercing during assembly as a battery, and press processing generally performed when pouching or embossing. In order to play a role in preventing damage to the laminate film for battery exterior during the overhanging process, a certain degree of elastic modulus and thickness are required.
基材層1の引張り弾性率は通常2000MPa以上、好ましくは2200MPa以上であり、特に好ましくは2400MPa以上である。この引張り弾性率の上限は特に定めないが、上述のような好適樹脂の引張り弾性率は通常6000MPa以下である。 The tensile elastic modulus of the base material layer 1 is usually 2000 MPa or more, preferably 2200 MPa or more, and particularly preferably 2400 MPa or more. The upper limit of the tensile elastic modulus is not particularly defined, but the tensile elastic modulus of the preferred resin as described above is usually 6000 MPa or less.
また、基材層1の厚みは、好ましくは10μm以上50μm以下である。基材層1の厚みが50μmよりも厚いと、電池外装用ラミネートフィルムの剛性が高くなりすぎ、プレス加工等の加工がしにくくなるばかりか、面密度が大きくなり軽量化が図れなくなる傾向にある。また、基材層1の厚みが10μmより薄いと耐突き刺し性に影響が出る場合がある。基材層1の厚みは特に12μm以上30μm以下であることが好ましい。 Moreover, the thickness of the base material layer 1 is preferably 10 μm or more and 50 μm or less. When the thickness of the base material layer 1 is larger than 50 μm, the laminate film for battery exterior becomes too high in rigidity and not only is difficult to process such as press working, but also the surface density tends to increase and the weight cannot be reduced. . Moreover, when the thickness of the base material layer 1 is less than 10 μm, the puncture resistance may be affected. The thickness of the base material layer 1 is particularly preferably 12 μm or more and 30 μm or less.
電池外装用ラミネートフィルムを図3に例示されるようなエンボスタイプの外装材とする場合、基材層1にはプレス成形時の金型との滑り性も必要となるため、基材層1の表面(電池外装用ラミネートフィルムの最表面)に滑剤を塗布したり、凹凸を付与するなどして滑り性を高めることが好ましい。 When the battery exterior laminate film is an embossed exterior material as illustrated in FIG. 3, the base material layer 1 also needs to be slidable with the mold during press molding. It is preferable to improve the slipperiness by applying a lubricant to the surface (the outermost surface of the laminate film for battery exterior) or providing unevenness.
ただし、滑剤を用いた場合は、滑剤による金型汚染の問題が懸念されるため、特に基材層1の表面に凹凸をつけて金型との摩擦係数を低下させた構成とすることが好ましい。この場合、基材層1の表面の凹凸は、キーエンス社製レーザー顕微鏡VK8500によりレンズ100倍、ピッチ0.01μm、シャッタースピードAUTO、ゲイン835の測定条件にて40μm×40μmのエリアで測定された表面粗さRaを4点測定した平均値で0.3μm以上1.0μm以下であることが好ましい。Raが上記下限より小さいと滑り性が不足する傾向があり、上記上限よりも大きいと凹凸にごみが付着しやすくなる傾向がある。好ましい基材層1の表面粗さRaは0.35μm以上0.70μm以下である。 However, when a lubricant is used, there is a concern about the problem of mold contamination due to the lubricant. Therefore, it is particularly preferable that the surface of the base material layer 1 is uneven to reduce the coefficient of friction with the mold. . In this case, the unevenness of the surface of the base material layer 1 is a surface measured in an area of 40 μm × 40 μm using a laser microscope VK8500 manufactured by Keyence Co., Ltd. under the measurement conditions of lens 100 times, pitch 0.01 μm, shutter speed AUTO, gain 835. The average value obtained by measuring the roughness Ra at four points is preferably 0.3 μm or more and 1.0 μm or less. If Ra is smaller than the lower limit, the slipping property tends to be insufficient, and if Ra is larger than the upper limit, dust tends to adhere to the unevenness. A preferable surface roughness Ra of the base material layer 1 is not less than 0.35 μm and not more than 0.70 μm.
<第1の接着層>
第1の接着層2は、基材層1とバリア層3とを接着するための層であり、基材層1とバリア層3とをドライラミネーション法により貼り合わせる場合には、ドライラミネーション用の接着剤、例えば、脂肪族ポリエステル系、芳香族ポリエステル系、ポリエチレンイミン系、ポリエーテル系、シアノアクリレート系、ウレタン系、有機チタン系、ポリエーテルウレタン系、エポキシ系、ポリエステルウレタン系、イミド系、イソシアネート系、ポリオレフィン系、シリコーン系、アクリル系などの各種の接着剤を用いることができる。
これらの接着剤の中でも、芳香族ポリエステル系、ポリオレフィン系、アクリル系の接着剤が耐電解液性に優れ、好ましい。
<First adhesive layer>
The first adhesive layer 2 is a layer for adhering the base material layer 1 and the barrier layer 3. When the base material layer 1 and the barrier layer 3 are bonded together by a dry lamination method, the first adhesive layer 2 is used for dry lamination. Adhesive, for example, aliphatic polyester, aromatic polyester, polyethyleneimine, polyether, cyanoacrylate, urethane, organic titanium, polyetherurethane, epoxy, polyesterurethane, imide, isocyanate Various adhesives such as those based on polyolefin, polyolefin, silicone, and acrylic can be used.
Among these adhesives, aromatic polyester-based, polyolefin-based, and acrylic-based adhesives are preferable because of their excellent resistance to electrolytic solution.
更なる耐電解液性が必要とされる場合には、第1の接着層2に酸変性樹脂フィルムを用いて熱ラミネーション法により基材層1とバリア層3とを貼り合わせてもよい。 When further electrolytic solution resistance is required, the base material layer 1 and the barrier layer 3 may be bonded together by a thermal lamination method using an acid-modified resin film for the first adhesive layer 2.
第1の接着層2の厚みは限定されないが、通常1〜10μm程度である。 Although the thickness of the 1st contact bonding layer 2 is not limited, Usually, it is about 1-10 micrometers.
<バリア層>
バリア層3は、外部からの水分が電池内部に浸入することを防止(バリア)するための層であり、ピンホールが無いこと、電池外装用ラミネートフィルムとしての高い引張強度を有していること、エンボス加工、パウチ加工時の変形及び伸びに対する耐クラック性を有していること等が要求される。
<Barrier layer>
The barrier layer 3 is a layer for preventing (barrier) the entry of moisture from the outside into the battery, has no pinhole, and has a high tensile strength as a laminate film for battery exterior. It is required to have crack resistance against deformation and elongation during embossing and pouching.
バリア層3としては金属箔(金属層)が好ましく、特に好ましいのはアルミニウム箔である。またプレス加工やエンボス加工時の耐クラック性の面から、伸び性に優れたアルミニウム箔が好ましく、鉄を0.3重量%以上、3.0重量%以下含有するアルミニウム箔が好ましい。鉄の含有量がこの範囲より少ないと伸びが十分でない傾向にあり、この範囲より多い場合には、電解液から発生するフッ化水素酸等によるバリア層3の腐食の問題が発生する傾向にある。アルミニウム箔の好ましい鉄含有量は0.5重量%以上1.7重量%以下である。
また、アルミニウム箔には、硬質アルミニウム箔と軟質アルミニウム箔とが存在するが、焼鈍処理を施してある軟質アルミニウム箔が柔軟性を有しているため好ましい。
As the barrier layer 3, a metal foil (metal layer) is preferable, and an aluminum foil is particularly preferable. Further, from the viewpoint of crack resistance during press working or embossing, an aluminum foil excellent in extensibility is preferable, and an aluminum foil containing 0.3 wt% or more and 3.0 wt% or less of iron is preferable. If the iron content is less than this range, the elongation tends not to be sufficient. If the iron content is more than this range, the problem of corrosion of the barrier layer 3 due to hydrofluoric acid generated from the electrolytic solution tends to occur. . The preferable iron content of the aluminum foil is not less than 0.5% by weight and not more than 1.7% by weight.
Moreover, although hard aluminum foil and soft aluminum foil exist in aluminum foil, since the soft aluminum foil which performed annealing treatment has a softness | flexibility, it is preferable.
アルミニウム箔等のバリア層3の厚みは、9μm以上60μm以下、特に20μm以上50μm以下であることが、薄膜化とバリア性を両立させる上で好ましい。
なお、バリア層3は、通常、予め成形された金属箔(金属層)を用いるが、例えば、蒸着法や塗布法によってバリア層3を形成する態様も包含する。
The thickness of the barrier layer 3 such as an aluminum foil is preferably 9 μm or more and 60 μm or less, and particularly preferably 20 μm or more and 50 μm or less in order to achieve both thinning and barrier properties.
In addition, although the metal foil (metal layer) shape | molded previously is normally used for the barrier layer 3, the aspect which forms the barrier layer 3 by a vapor deposition method or the apply | coating method is also included, for example.
<アルミニウム箔の表面処理>
本発明におけるバリア層として好適なアルミニウム箔の表面処理は必ずしも必要とされないが、耐腐食性を付与するための表面処理を施したものであってもよい。
<Surface treatment of aluminum foil>
A surface treatment of an aluminum foil suitable as a barrier layer in the present invention is not necessarily required, but a surface treatment for imparting corrosion resistance may be performed.
バリア層としてのアルミニウム箔に表面処理を行う場合、表面処理としては公知の処理が用いられ、例えば、クロム酸クロメート処理、リン酸クロメート処理、リン酸−クロム酸塩処理、クロム酸塩処理、アルカリクロム酸塩処理、塗布型クロメート処理等のクロム系化成処理、あるいは、ジルコニウム、チタン、リン酸亜鉛等の塗布型ノンクロム系処理や、ベーマイト処理、陽極酸化処理等が挙げられる。これらの処理以外にも、コロナ処理、プラズマ処理又は火炎処理等のアルミニウム箔表面に極性基を付与する処理を行って、第2の接着層との接着性を高めることにより耐腐食性を付与してもよい。また、これらの処理を2つ以上組み合わせて行ってもよい。 When surface treatment is performed on an aluminum foil as a barrier layer, a known treatment is used as the surface treatment. For example, chromate chromate treatment, phosphoric acid chromate treatment, phosphoric acid-chromate treatment, chromate treatment, alkali Examples thereof include chromium-based chemical conversion treatment such as chromate treatment and coating-type chromate treatment, coating-type non-chromium treatment such as zirconium, titanium, and zinc phosphate, boehmite treatment, and anodizing treatment. In addition to these treatments, corona treatment, plasma treatment, flame treatment, and other treatments for imparting polar groups to the surface of the aluminum foil are performed to enhance corrosion resistance by enhancing adhesion to the second adhesive layer. May be. Two or more of these processes may be combined.
上記の表面処理のうち、環境負荷が少なく、安価に表面処理可能なベーマイト処理が好ましいものとして挙げられる。
ベーマイト処理とは、高温のベーマイト処理水中に一定時間アルミニウム箔を保持することにより、アルミニウム箔の表面にベーマイトの結晶構造を有するアルミニウム水和酸化皮膜(ベーマイト皮膜)を形成する処理である。
Among the above surface treatments, boehmite treatment that has a low environmental burden and can be surface treated at low cost is preferable.
The boehmite treatment is a treatment for forming an aluminum hydrated oxide film (boehmite film) having a boehmite crystal structure on the surface of the aluminum foil by holding the aluminum foil in high-temperature boehmite-treated water for a certain period of time.
好ましいベーマイト処理水は、脱イオン水に、トリエタノールアミン、アンモニアのようなアルカリを、0.1重量%以上2重量%以下、好ましくは0.3重量%以上1重量%以下、より好ましくは0.6重量%以上1重量%以下の濃度に添加したものであり、ベーマイト処理は、このようなベーマイト処理水を90〜100℃に加熱し、アルミニウム箔を20秒〜5分間、好ましくは20秒〜1分間浸漬させることにより行うことができる。 The preferred boehmite-treated water contains deionized water and an alkali such as triethanolamine and ammonia in an amount of 0.1 wt% to 2 wt%, preferably 0.3 wt% to 1 wt%, more preferably 0. The boehmite treatment is performed by heating such boehmite-treated water to 90 to 100 ° C., and the aluminum foil for 20 seconds to 5 minutes, preferably 20 seconds. It can be performed by immersing for 1 minute.
このようなベーマイト処理により、少なくとも電解液接液面側の表面に、厚みが好ましくは0.1μm以上1μm以下、より好ましくは0.1μm以上0.8μm以下、更に好ましくは0.2μm以上0.4μm以下のベーマイト皮膜を形成したアルミニウム箔であれば、第2の接着層として好ましく用いられる後述の酸変性ポリエチレン樹脂層との熱ラミネーションにおいて、強固な接着性が得られ、耐電解液性に優れた電池外装用ラミネートフィルムとすることができる。ベーマイト皮膜の厚みが上記範囲よりも薄いとベーマイト処理による接着性の向上効果を十分に得ることができず、上記範囲よりも厚いと、ベーマイト結晶がアルミニウム箔との界面から脱離しやすくなり好ましくない。 By such boehmite treatment, the thickness is preferably 0.1 μm or more and 1 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 0.8 μm or less, and still more preferably 0.2 μm or more and 0. If the aluminum foil is formed with a boehmite film of 4 μm or less, strong adhesiveness is obtained in heat lamination with an acid-modified polyethylene resin layer, which will be described later, which is preferably used as the second adhesive layer, and it has excellent resistance to electrolyte. It can be set as the laminated film for battery exterior. If the thickness of the boehmite film is thinner than the above range, the effect of improving the adhesiveness by the boehmite treatment cannot be sufficiently obtained, and if it is thicker than the above range, the boehmite crystal is easily detached from the interface with the aluminum foil, which is not preferable .
<シーラント層>
シーラント層5には、電池に要求される耐熱性、積層フィルムとしての層間接着性に加えて、電池外装材としての加工時のヒートシール性と、耐電解液性、更には電極タブとの接着性を強化するために電極タブに周巻きされるタブシール層(通常は各種ポリエチレン、ポリプロピレンの単層又は積層フィルムが使用される)との接着性が必要とされる。
本発明におけるシーラント層5は、成分(A):メタロセン系触媒を用いて製造された密度0.930g/cm3以上0.950g/cm3以下のポリエチレンと、成分(B):ポリプロピレンマトリックスにゴムが分散されたポリプロピレン系エラストマーを含み、好ましくは更に成分(C):エチレン−1−オクテンブロック共重合体を含む配合物で形成された(I)層を有する。
なお、本発明において、上記の(I)層を形成する配合物は、上記の成分を含むものであれば、他の成分を含んでいてもよい。
また、シーラント層5は、上記の(I)層のみからなる単層構造であってもよく、本発明の効果を阻害しない範囲においてこの(I)層と他の層との2層以上の多層構造であってもよい。さらに、シーラント層5は(I)層を少なくとも1層有していれば良く、2層以上有していても良い。
<Sealant layer>
In addition to the heat resistance required for batteries and interlayer adhesion as a laminated film, the sealant layer 5 has heat sealability during processing as a battery exterior material, resistance to electrolyte, and adhesion to electrode tabs. In order to enhance the property, adhesion with a tab seal layer (usually a single layer or a laminated film of various polyethylenes or polypropylenes) wound around the electrode tab is required.
Sealant layer 5 in the present invention, component (A): a density of 0.930 g / cm 3 or more 0.950 g / cm 3 or less of polyethylene produced using a metallocene catalyst, component (B): a rubber in a polypropylene matrix And (I) layer formed of a blend containing a component (C): ethylene-1-octene block copolymer.
In addition, in this invention, if the compound which forms said (I) layer contains said component, it may contain the other component.
Further, the sealant layer 5 may have a single-layer structure composed of only the above-mentioned (I) layer, and a multilayer of two or more layers of this (I) layer and other layers within a range not impairing the effects of the present invention. It may be a structure. Further, the sealant layer 5 may have at least one layer (I) and may have two or more layers.
ポリエチレンは、一般にその密度により名称が分けられ、密度0.910g/cm3以上0.930g/cm3未満を低密度ポリエチレン(LDPE)、密度0.942g/cm3以上を高密度ポリエチレン(HDPE)と称する。また、エチレンに対し各種α-オレフィンを部分的に共重合させた、密度0.910g/cm3以上0.925g/cm3未満のものを線状低密度ポリエチレン(LLPE)と称する。いずれのポリエチレンもポリプロピレンより融点は低いが、熱が繰り返し加えられることにより分子が架橋するポリマーであり、電池外装材としての用途で必要な80〜90℃の高温環境下での長時間暴露に対し、分子切断しにくく、ポリプロピレンより長期耐熱性が優れている。 Polyethylene is generally classified according to its density. Density of 0.910 g / cm 3 or more and less than 0.930 g / cm 3 is low density polyethylene (LDPE), and density of 0.942 g / cm 3 or more is high density polyethylene (HDPE). Called. The ethylene to have a variety of α- olefins partially copolymerized, referred to as a density 0.910 g / cm 3 or more 0.925 g / cm 3 less than those of the linear low density polyethylene (LLPE). Although all polyethylene has a lower melting point than polypropylene, it is a polymer whose molecules are cross-linked by repeated application of heat, and for long-term exposure in a high-temperature environment of 80 to 90 ° C. required for battery exterior materials. It is difficult to cut molecules and has better long-term heat resistance than polypropylene.
更にポリエチレンは、溶融張力も高く、柔軟性があり、電池外装材として加工される場合の変形に対しても強く、変形時の白化もしにくく、耐寒性にも優れる。また、ポリエチレンはポリプロピレンより密度が高く、外部からの水分や電解液の極性溶媒であるカーボネート系溶媒への耐性も強い。 Furthermore, polyethylene has a high melt tension, flexibility, resistance to deformation when processed as a battery exterior material, hardly whitening during deformation, and excellent cold resistance. In addition, polyethylene has a higher density than polypropylene and has high resistance to moisture from the outside and a carbonate-based solvent that is a polar solvent for the electrolytic solution.
本発明に係る(I)層には、このように諸特性に優れたポリエチレンの中でも、適度な柔軟性を有し、電極タブに周巻きされるポリプロピレン製のタブシール層との接着性に優れることから、成分(A)として、メタロセン系触媒を用いて製造された密度0.930g/cm3以上0.950g/cm3以下のポリエチレン(以下、「メタロセン系ポリエチレン」と称す場合がある。)を用いる。
メタロセン触媒を用いて重合されたポリエチレンは、一般的な触媒(チーグラーナッタ触媒)を用いて重合されたポリエチレンと比較して非常に狭い分子量分布を示し、コモノマーの分布も均一であることから、シーラント層の要求特性の中でも特に耐電解液性に対しての適応性に優れる。
The (I) layer according to the present invention has moderate flexibility among the polyethylene excellent in various properties as described above, and has excellent adhesiveness with a polypropylene tab seal layer that is wound around the electrode tab. from as component (a), the density was produced using a metallocene catalyst 0.930 g / cm 3 or more 0.950 g / cm 3 or less of polyethylene (hereinafter sometimes referred to as "metallocene polyethylene".) the Use.
Polyethylene polymerized using a metallocene catalyst exhibits a very narrow molecular weight distribution compared to polyethylene polymerized using a common catalyst (Ziegler-Natta catalyst), and the distribution of comonomer is also uniform. Among the required properties of the layer, it is particularly adaptable to electrolyte resistance.
しかし、シーラント層が、密度が低い一般的なメタロセン系線状低密度ポリエチレンから構成される場合、タブシール素材のポリプロピレンとの接着性は他のポリエチレン樹脂より優れる点において好ましいが、電池用の外装材としては更なる向上が必要であった。また、密度が低い一般的なメタロセン系線状低密度ポリエチレンのみから構成されるシーラント層では、シール強度、耐熱性に問題がある。
そこで、本発明では、この成分(A)のポリエチレンとの混和性に優れ、しかも、成分(A)の耐熱性、シール強度、耐電解液性を効果的に改善し得る成分(B):ポリプロピレンマトリックスにゴムが分散されたポリプロピレン系エラストマー(以下、「ゴム分散ポリプロピレン系エラストマー」と称す場合がある。)を配合したものを、(I)層を形成する配合物の主成分として用いる。
ここでいう主成分とは、複数の成分を配合してなる材料において、当該配合材料中、重量割合で最も多く含まれている成分をさす。
メタロセン系ポリエチレンにゴム分散ポリプロピレン系エラストマーを配合して用いると、シーラント層のフィルム製膜時に、メタロセン系ポリエチレンの存在下でゴム分散ポリプロピレン系エラストマーのポリプロピレンが層状に多層となったモロフォロジーを形成し、メタロセン系ポリエチレンによる耐電解液性とポリプロピレンによる耐熱性を兼備するものとなると共に、メタロセン系ポリエチレンの分子鎖及び分岐側鎖が、当該ポリエチレンのみならずゴム分散ポリプロピレン系エラストマー由来のポリプロピレンとの分子のからみ合いを起こし易くし、シーラント層同士、シーラント層と第2の接着層、シーラント層とタブシール層の何れとの接着性をも高めることができる。
However, when the sealant layer is composed of a general metallocene linear low density polyethylene having a low density, the adhesive property of the tab seal material with polypropylene is preferable in that it is superior to other polyethylene resins. As a result, further improvement was necessary. Further, a sealant layer composed only of a general metallocene linear low-density polyethylene having a low density has problems in seal strength and heat resistance.
Therefore, in the present invention, component (B): polypropylene which is excellent in miscibility with polyethylene of component (A) and which can effectively improve the heat resistance, seal strength and electrolyte resistance of component (A). A blend of a polypropylene-based elastomer in which rubber is dispersed in a matrix (hereinafter sometimes referred to as “rubber-dispersed polypropylene-based elastomer”) is used as a main component of the blend forming the (I) layer.
As used herein, the main component refers to a component that is contained most in a weight ratio in a material obtained by blending a plurality of components.
When a rubber-dispersed polypropylene elastomer is compounded and used in a metallocene polyethylene, a rubber-dispersed polypropylene elastomer in the presence of the metallocene polyethylene is formed into a layered morphology in the presence of the metallocene polyethylene, The metallocene polyethylene has both an electrolyte solution resistance and a heat resistance of polypropylene, and the molecular chain and branched side chain of the metallocene polyethylene are not only of the polyethylene but also of a molecule derived from a rubber-dispersed polypropylene elastomer. Entangling can be easily caused, and the adhesion between the sealant layers, the sealant layer and the second adhesive layer, and the sealant layer and the tab seal layer can be enhanced.
本発明において、メタロセン系ポリエチレンは、エチレンと炭素数4〜20程度のα−オレフィンとの共重合体であってもよく、α−オレフィンで構成される分岐側鎖の具体例としては、ブテン−1、ヘキセン−1、4−メチルペンテン−1、オクテン−1、デセン−1、テトラセン−1、オクタデセン−1等の各種コモノマーが挙げられる。これらのα−オレフィンは2種以上を併用してもよい。また、炭素数4〜20程度のα−オレフィンをコモノマーとして用いていれば、さらにプロピレンをコモノマーとしてもよい。 In the present invention, the metallocene polyethylene may be a copolymer of ethylene and an α-olefin having about 4 to 20 carbon atoms. Specific examples of the branched side chain composed of the α-olefin include butene- Examples include various comonomers such as 1, hexene-1, 4-methylpentene-1, octene-1, decene-1, tetracene-1, and octadecene-1. Two or more of these α-olefins may be used in combination. Further, if an α-olefin having about 4 to 20 carbon atoms is used as a comonomer, propylene may be further used as a comonomer.
成分(A)のメタロセン系ポリエチレンの密度が、0.930g/cm3未満であると、密度が低すぎ耐電解液性が劣り、密度が0.950g/cm3より高いと、脆くなりシール強度が不足する。シール強度と耐電解液性を両立させるために、メタロセン系ポリエチレンの密度は0.930g/cm3以上0.950g/cm3以下であることが必要である。メタロセン系ポリエチレンの密度は、好ましくは0.935g/cm3以上0.945g/cm3以下であり、この範囲であれば、シール強度と耐電解液性を最上級に引き上げることができ好ましい。 When the density of the component (A) metallocene polyethylene is less than 0.930 g / cm 3 , the density is too low and the electrolytic solution resistance is inferior, and when the density is higher than 0.950 g / cm 3 , it becomes brittle and seal strength Is lacking. To achieve both sealing strength and electrolytic solution resistance, the density of the metallocene polyethylene is required to be 0.930 g / cm 3 or more 0.950 g / cm 3 or less. The density of the metallocene polyethylene is preferably 0.935 g / cm 3 or more and 0.945 g / cm 3 or less, and if it is in this range, the seal strength and the electrolytic solution resistance can be raised to the highest grade, which is preferable.
メタロセン系ポリエチレンのMFRは、特に制限はないが、MFR0.1g/10min以上10g/10min未満のものが好ましい。特に好ましいMFRは0.1g/10min以上1g/10min未満であり、MFRがこの範囲であれば、ヒートシール時に樹脂が溶融してシーラント層の厚みが薄くなることによるシール強度の低下を阻止する点、成分(B)のゴム分散ポリプロピレン系エラストマーとの分散性をより良くする点において特に好ましい。 The MFR of the metallocene polyethylene is not particularly limited, but is preferably MFR 0.1 g / 10 min or more and less than 10 g / 10 min. Particularly preferred MFR is 0.1 g / 10 min or more and less than 1 g / 10 min, and if the MFR is within this range, the resin melts during heat sealing to prevent a decrease in seal strength due to a decrease in the thickness of the sealant layer. The component (B) is particularly preferable in terms of improving dispersibility with the rubber-dispersed polypropylene elastomer.
一方、成分(B)のゴム分散ポリプロピレン系エラストマーとしては、特に、ホモポリプロピレンマトリックスにゴムが分散されたものが、耐熱性の点で好ましく、中でも、ポリプロピレンマトリックスに存在するゴム分散粒子径が1μm以下と小さく、層状のモロフォロジーを形成するものが、メタロセン系中密度ポリエチレンの存在下で、ホモポリプロピレンが良好な層状の多層モロフォロジーを形成し、メタロセン系中密度ポリエチレンによる耐電解液性とポリプロピレンによる耐熱性を兼ね備えたものとなるため好ましい。
ゴム分散ポリプロピレン系エラストマーの特に好ましいゴム分散粒子径は0.5μm以下である。ゴム分散粒子径の下限については特に制限はない。ここで、ゴム分散ポリプロピレン系エラストマーのゴム分散粒子径は、フィルムの断面を押し出し方向と垂直な方向に切削し作製した切片を、四酸化ルテニウム等の強酸化剤で染色し、透過型電子顕微鏡にて観察した時の短い方の径により求められる値である。
On the other hand, as the rubber-dispersed polypropylene elastomer of component (B), in particular, those in which rubber is dispersed in a homopolypropylene matrix are preferable in terms of heat resistance, and among them, the diameter of rubber dispersed particles present in the polypropylene matrix is 1 μm or less. In the presence of metallocene medium density polyethylene, homopolypropylene forms a good layered multilayer morphology in the presence of metallocene medium density polyethylene. Electrolyte resistance and heat resistance due to polypropylene with metallocene medium density polyethylene. It is preferable because it has both.
The particularly preferable rubber dispersed particle diameter of the rubber dispersed polypropylene elastomer is 0.5 μm or less. There is no particular limitation on the lower limit of the rubber dispersed particle size. Here, the rubber dispersed particle size of the rubber-dispersed polypropylene-based elastomer was determined by staining a section prepared by cutting the cross section of the film in a direction perpendicular to the extrusion direction with a strong oxidizing agent such as ruthenium tetroxide, and using a transmission electron microscope. The value obtained from the shorter diameter when observed with
また、ゴム分散ポリプロピレン系エラストマーのゴム含有量は30重量%以上であることが柔軟性を高め、積層フィルムとしての層間接着性を高めるため好ましい。特に、ゴム含有量が40重量%以上の高ゴム含有量のゴム分散ポリプロピレン系エラストマーを用いると、その配合物が構成する上記(I)層は、ゴム分散ポリプロピレン系エラストマー由来のゴム層にメタロセン系ポリエチレン成分が入り込み、ポリエチレン層とポリプロピレン層が十分に厚くなるモロフォロジーを形成し、より一層優れた耐電解液性と耐熱性を兼ね備えた構造になり好ましい。ただし、ゴム含有量が過度に多いゴム分散ポリプロピレン系エラストマーは、低密度でブリードしやすく耐電解液性が損なわれるため、ゴム分散ポリプロピレン系エラストマーのゴム含有量は通常70重量%以下である。 In addition, the rubber content of the rubber-dispersed polypropylene elastomer is preferably 30% by weight or more in order to enhance flexibility and improve interlayer adhesion as a laminated film. In particular, when a rubber-dispersed polypropylene elastomer having a high rubber content with a rubber content of 40% by weight or more is used, the above-mentioned (I) layer constituting the blend is formed of a metallocene-based rubber layer derived from the rubber-dispersed polypropylene elastomer. A polyethylene component enters, a morphology in which the polyethylene layer and the polypropylene layer become sufficiently thick is formed, and a structure having further excellent electrolytic solution resistance and heat resistance is preferable. However, a rubber-dispersed polypropylene elastomer having an excessively high rubber content tends to bleed at a low density and impairs the electrolytic solution resistance. Therefore, the rubber content of the rubber-dispersed polypropylene elastomer is usually 70% by weight or less.
ゴム分散ポリプロピレン系エラストマーに分散しているゴムとしては、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、プロピレン−ブテン共重合体、エチレン−ブテン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体等のエチレン系エラストマーが、ゴム分散ポリプロピレン系エラストマーのポリプロピレン、メタロセン系ポリエチレンとの分散性、結合性の点で好ましい。ゴム分散ポリプロピレン系エラストマーは、上記のゴムの1種のみを含むものであってもよく、2種以上を含むものであってもよい。 Rubber dispersed in the rubber-dispersed polypropylene elastomer includes ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene copolymer, propylene-butene copolymer, ethylene-butene-propylene copolymer, ethylene-propylene-diene copolymer. Ethylene-based elastomers such as polymers are preferred in terms of dispersibility and bonding properties with rubber-dispersed polypropylene-based elastomers such as polypropylene and metallocene-based polyethylene. The rubber-dispersed polypropylene-based elastomer may include only one kind of the above rubber, or may include two or more kinds.
成分(B)のゴム分散ポリプロピレン系エラストマーのMFRは、0.1g/10min以上10g/10min以下であることが、成分(A)のメタロセン系ポリエチレンとの分散性の点から好ましいが、より好ましくは、0.5g/10min以上3g/10min以下である。なるべく、成分(A)と(B)のMFRを同じにすることが分散性の観点から好ましい。また、ゴム分散ポリプロピレン系エラストマーの密度は0.850g/cm3以上0.900g/cm3以下であることが好ましい。 The MFR of the component (B) rubber-dispersed polypropylene elastomer is preferably from 0.1 g / 10 min to 10 g / 10 min from the viewpoint of dispersibility with the metallocene polyethylene of the component (A), more preferably 0.5 g / 10 min to 3 g / 10 min. As much as possible, it is preferable from the viewpoint of dispersibility that the MFRs of the components (A) and (B) are the same. Further, it is preferable that the density of the rubber dispersion polypropylene elastomer is less than 0.850 g / cm 3 or more 0.900 g / cm 3.
上記(I)層を形成する配合物は、良好なインフレーション成形安定性、耐熱性、耐電解液性、ポリプロピレン製タブシール層との接着性が得られる点で、成分(A)のメタロセン系ポリエチレンを40重量%以上95重量%以下、成分(B)のゴム分散ポリプロピレン系エラストマーを5重量%以上60重量%以下の割合で含むことが好ましい。この配合割合であれば、エチレンとプロピレンのブロック構造を層状に維持でき、耐熱性、耐電解液性が向上する点でも好ましい。
特に好ましい配合割合は、成分(A):メタロセン系ポリエチレン50重量%以上90重量%以下、成分(B):ゴム分散ポリプロピレン系エラストマー10重量%以上50重量%以下である。
The compound forming the layer (I) is composed of the metallocene polyethylene of the component (A) in terms of obtaining good inflation molding stability, heat resistance, electrolytic solution resistance, and adhesiveness with a polypropylene tab seal layer. It is preferable that the rubber-dispersed polypropylene elastomer of component (B) is contained in a proportion of 5% by weight to 60% by weight. This blending ratio is preferable in that the block structure of ethylene and propylene can be maintained in a layered form, and the heat resistance and electrolytic solution resistance are improved.
Particularly preferred blending ratios are component (A): metallocene polyethylene 50 wt% to 90 wt%, and component (B): rubber-dispersed
上記(I)層を形成する配合物は、上記成分(A)及び成分(B)以外の成分、例えば、メタロセン系ポリエチレン以外のポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂を含んでいてもよい。具体的には、高密度ポリエチレン(HDPE)や中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン(LDPE)、ランダムポリプロピレン(R−PP)、ブロックポリプロピレン(B−PP)、ホモポリプロピレン(H−PP)等を配合することができる。
また、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−1−オクテン共重合体、プロピレン−ブテン共重合体、エチレン−ブテン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体等のオレフィン系エラストマー等を更に配合しても良い。
特に、成分(A)及び成分(B)に加え更にポリエチレン系のエラストマーを配合することが好ましく、ポリエチレン系エラストマーとしては、例えば、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−ブテン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、エチレン−1−オクテン共重合体等が好ましものとして挙げられ、特に成分(C):エチレン−1−オクテンブロック共重合体を配合すると、成分(A)のメタロセン系ポリエチレンと、成分(B)のゴム分散ポリプロピレン系エラストマーのゴム成分であるエチレン系エラストマーとの結着効果が発現し、分子鎖とのからみあいが多くなり、更に強いシール強度が得られるようになり、これにより、ポリエチレン成分とポリプロピレン成分が層状に分散し、且つ、層間が強固に接合し、互いの良物性を打ち消しあうことなく、即ち、ゴム分散ポリプロピレン系エラストマーのポリプロピレン成分による耐熱性と、メタロセン系ポリエチレンの耐電解液性、エチレン−1−オクテンブロック共重合体による高強度シール性が得られるため、特に好ましい。また、溶融時の張力が増し、これにより、インフレーション成形時の製膜性が安定し、得られるフィルムの機械強度、特にシール強度が向上する効果もあり好ましい。
The compound which forms the said (I) layer may contain components other than the said component (A) and a component (B), for example, polyethylene resins other than a metallocene polyethylene, and a polypropylene resin. Specifically, high density polyethylene (HDPE), medium density polyethylene, low density polyethylene (LDPE), random polypropylene (R-PP), block polypropylene (B-PP), homopolypropylene (H-PP), etc. are blended. be able to.
Further, ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene copolymer, ethylene-1-octene copolymer, propylene-butene copolymer, ethylene-butene-propylene copolymer, ethylene-propylene-diene copolymer, etc. These olefin elastomers may be further blended.
In particular, it is preferable to blend a polyethylene elastomer in addition to the component (A) and the component (B). Examples of the polyethylene elastomer include ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene copolymer, and ethylene-butene. -Propylene copolymer, ethylene-propylene-diene copolymer, ethylene-1-octene copolymer and the like are preferred, and particularly when component (C): ethylene-1-octene block copolymer is blended. The binding effect between the component (A) metallocene polyethylene and the component (B) rubber-dispersed polypropylene elastomer, which is a rubber component, is manifested as a result of increased binding between the molecular chain and a stronger seal. Strength can be obtained, which makes polyethylene component and polypropylene component Dispersed in layers, and the layers are firmly bonded without canceling each other's good properties, that is, heat resistance due to the polypropylene component of the rubber-dispersed polypropylene elastomer, and the electrolyte resistance of the metallocene polyethylene, ethylene- This is particularly preferable because a high-strength sealing property with a 1-octene block copolymer can be obtained. In addition, the tension at the time of melting is increased, whereby the film forming property at the time of inflation molding is stabilized, and the mechanical strength of the resulting film, particularly the sealing strength, is also improved, which is preferable.
成分(C)のエチレン−1−オクテンブロック共重合体のエチレン含有量は、上記効果が有効に発揮される点において、5重量%以上55重量%以下であることが好ましい。また、エチレン−1−オクテンブロック共重合体のMFRは0.1g/10min以上10g/10min以下であることが好ましく、シール強度を向上させるためには、より好ましくは0.5g/10min以上3g/10min以下である。成分(C)のエチレン−1−オクテンブロック共重合体の密度は0.850g/cm3以上0.910g/cm3以下であることが好ましい。 The ethylene content of the component (C) ethylene-1-octene block copolymer is preferably 5% by weight or more and 55% by weight or less in that the above effect is effectively exhibited. The MFR of the ethylene-1-octene block copolymer is preferably 0.1 g / 10 min or more and 10 g / 10 min or less, and more preferably 0.5 g / 10 min or more and 3 g / min in order to improve the seal strength. 10 min or less. The density of the ethylene-1-octene block copolymer of the component (C) is preferably 0.850 g / cm 3 or more and 0.910 g / cm 3 or less.
上記(I)層を形成する配合物が成分(A)と成分(B)と成分(C)とを含む場合、各成分の好ましい配合割合は、成分(A):密度0.930g/cm3以上0.950g/cm3以下のメタロセン系ポリエチレン20重量%以上80重量%以下、成分(B):ゴム分散ポリプロピレン系エラストマー5重量%以上55重量%、成分(C):エチレン−1−オクテンブロック共重合体5重量%以上55重量%以下であり、更に好ましくは、成分(A):密度0.930g/cm3以上0.950g/cm3以下のメタロセン系ポリエチレン30重量%以上70重量%以下、成分(B):ゴム分散ポリプロピレン系エラストマー10重量%以上50重量%以下、成分(C):エチレン−1−オクテンブロック共重合体5重量%以上50重量%以下である。
また、配合物中の成分(B)由来のゴム成分と成分(C)との合計の含有量は、10重量%以上75重量%以下、特に30重量%以上70重量%以下であることが好ましい。
When the compound which forms the said (I) layer contains a component (A), a component (B), and a component (C), the preferable compounding ratio of each component is a component (A): Density 0.930g / cm < 3 >. More than 0.950 g / cm 3 of
Further, the total content of the rubber component derived from the component (B) and the component (C) in the blend is preferably 10% by weight to 75% by weight, particularly preferably 30% by weight to 70% by weight. .
上記(I)層を形成する配合物には、本発明の効果を損なわない範囲で、更に上記以外の他の樹脂成分を配合してもよい。他の樹脂成分としては、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー等の各種エラストマー成分、エチレン−酢酸ビニル共重合体や、エチレン−ビニルアルコール共重合体等のエチレンとα−オレフィン以外のコモノマーとを共重合したエチレン系樹脂;プロピレン系樹脂;塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。
ただし、上記(I)層として、成分(A),(B),(C)以外の樹脂を多量に含有する場合には、成分(A),(B),(C)を用いることによる効果を損なう場合があるため、成分(A),(B),(C)以外の樹脂は、上記(I)層の中に、20重量%以下、好ましくは15重量%以下の少ない量の範囲で用いる必要がある。
In the compound which forms the said (I) layer, you may further mix | blend other resin components other than the above in the range which does not impair the effect of this invention. Other resin components include various elastomer components such as styrene elastomers, polyester elastomers, polyamide elastomers, and comonomer other than ethylene and α-olefin such as ethylene-vinyl acetate copolymer and ethylene-vinyl alcohol copolymer. And ethylene resins; propylene resins; vinyl chloride resins, polyamide resins, polyester resins, polycarbonate resins, and the like.
However, when the resin (A), (B), (C) is contained in a large amount as the layer (I), the effect of using the components (A), (B), (C) The resin other than the components (A), (B) and (C) may be contained in a small amount of 20% by weight or less, preferably 15% by weight or less in the layer (I). It is necessary to use it.
また、上記(I)層を形成する配合物には、必要に応じて、酸化防止剤、熱安定剤、各種可塑剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、滑剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、架橋剤、架橋助剤、着色剤、難燃剤、分散剤等の各種添加剤を添加することができる。 In addition, the composition for forming the layer (I) includes an antioxidant, a heat stabilizer, various plasticizers, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, a neutralizer, a lubricant, an antifogging agent, if necessary. Various additives such as an anti-blocking agent, a crosslinking agent, a crosslinking aid, a colorant, a flame retardant, and a dispersant can be added.
シーラント層の引張り弾性率は、柔軟性を付与しすぎると変形等の外力が作用した時に材料破壊を引き起こしやすくなるため100MPa以上であり、反対に硬くなりすぎると脆くなりやすく、第2の接着層を介して接するバリア層3との間で剥離しやすくなるため1500MPa以下であることが好ましい。シーラント層の引張り弾性率はより好ましくは130MPa以上1000MPa以下、特に好ましくは180MPa以上900MPa以下である。 The tensile elastic modulus of the sealant layer is 100 MPa or more because it tends to cause material destruction when an external force such as deformation is applied if too much flexibility is applied. On the other hand, if it becomes too hard, it tends to become brittle. It is preferable that the pressure be 1500 MPa or less because it is easy to peel off from the barrier layer 3 that is in contact with each other. The tensile elastic modulus of the sealant layer is more preferably 130 MPa to 1000 MPa, and particularly preferably 180 MPa to 900 MPa.
本発明では、シーラント層5に、成分(A):メタロセン系ポリエチレンと成分(B):ゴム分散ポリプロピレン系エラストマーを主成分とする配合物で形成された(I)層を有しているため、耐電解液性、シール性は向上できるが、タブシール層との接着性を更に高める必要がある場合、少なくともシーラント層とタブシール層と接触する部分に、特定の酸変性ポリエチレン樹脂や酸変性ポリプロピレン樹脂やポリプロピレン樹脂よりなる層を積層してもよい。
ここで、ポリエチレン樹脂の変性に用いる酸の種類や変性方法については、後述する第2の接着層4を構成する樹脂における酸や変性方法を同様に採用することができる。
ただし、酸変性した樹脂は、酸変性していない樹脂に比較して耐熱性が低く、特に高温で製膜するサンドラミネーション方式や、押し出しラミネーション方式での製膜時には、低分子量成分が析出する場合がある。このような層を最内層、即ち、電解液と直接接触する層に使用した場合、低分子量成分が析出した部分から電解液の溶媒または電解液の加水分解で発生するフッ化水素酸の内層への浸透を速めることになり、耐電解液性に問題がでてくる場合がある。このため、シーラント層に積層するこの層は、変性率の少ない酸変性ポリエチレン樹脂か或いは酸変性していないポリエチレン樹脂層であることが好ましい。
ここで「変性率の少ない」とは、具体的には変性率0.1重量%以下、好ましくは0.05重量%以下を意味する。
In the present invention, the sealant layer 5 has the (I) layer formed of a composition mainly composed of component (A): metallocene polyethylene and component (B): rubber-dispersed polypropylene elastomer. Electrolytic solution resistance and sealability can be improved, but when it is necessary to further improve the adhesiveness with the tab seal layer, at least the part that contacts the sealant layer and the tab seal layer is not limited to a specific acid-modified polyethylene resin or acid-modified polypropylene resin. A layer made of polypropylene resin may be laminated.
Here, with respect to the type of acid used for modification of the polyethylene resin and the modification method, the acid and modification method in the resin constituting the second adhesive layer 4 described later can be similarly employed.
However, acid-modified resins have lower heat resistance than non-acid-modified resins, especially when low molecular weight components are deposited during film formation by the sand lamination method or extrusion lamination method that forms films at high temperatures. There is. When such a layer is used as the innermost layer, that is, a layer that is in direct contact with the electrolytic solution, from the portion where the low molecular weight component is deposited, to the inner layer of hydrofluoric acid generated by the solvent of the electrolytic solution or the hydrolysis of the electrolytic solution This may accelerate the penetration of the electrolyte and may cause a problem in the resistance to the electrolyte. For this reason, this layer laminated on the sealant layer is preferably an acid-modified polyethylene resin having a low modification rate or a polyethylene resin layer that is not acid-modified.
Here, “low modification rate” specifically means a modification rate of 0.1% by weight or less, preferably 0.05% by weight or less.
また、シーラント層全体を多層構造とし、上記の(I)層と、例えばランダムポリプロピレン層又はブロックポリプロピレン層との積層構造としてもよい。即ち、本発明における(I)層は、ポリプロピレン樹脂との接着性に優れるため、電極タブ部分に用いられるポリプロピレン樹脂製タブシール層との良好な接着性を有するが、例えば上記のようなポリプロピレン樹脂層を上記の(I)層と第2の接着層4との間に配置し積層構造とすることによって、シーラント層の耐熱性をより高めることができる。また、タブシール層との良好な接着性を得るためにシーラント層の最内層に上記のようなポリプロピレン樹脂層を配置した積層構造としても、(I)層を形成する前述の配合物は層間接着性に優れるため問題はない。 Further, the entire sealant layer may have a multilayer structure, and a laminated structure of the above (I) layer and, for example, a random polypropylene layer or a block polypropylene layer may be used. That is, since the (I) layer in the present invention is excellent in adhesiveness with polypropylene resin, it has good adhesiveness with the polypropylene resin tab seal layer used for the electrode tab portion. Is placed between the (I) layer and the second adhesive layer 4 to form a laminated structure, whereby the heat resistance of the sealant layer can be further increased. In addition, in order to obtain good adhesion to the tab seal layer, the above-mentioned compound forming the layer (I) has a layer-adhesion property even when the above-mentioned polypropylene resin layer is disposed in the innermost layer of the sealant layer. There is no problem because it is excellent.
シーラント層5の厚みは、3μm以上80μm以下であることが好ましく、より好ましくは10μm以上60μm以下、特に好ましくは12μm以上50μm以下である。シーラント層5の厚みが上記範囲よりも薄いと、シーラント層同士のシール強度を十分に得ることができない場合があり、上記範囲よりも厚いと、インフレーション成形時の製膜性が劣り、厚みが均一になりにくく、更に熱ラミネーション時にシーラント層5が溶融しにくくなりシワ、空気の巻き込みが発生しやすくなる場合がある。
多層構造のシーラント層5の場合も、合計の厚みが上記範囲となるようにすることが好ましい。
The thickness of the sealant layer 5 is preferably 3 μm or more and 80 μm or less, more preferably 10 μm or more and 60 μm or less, and particularly preferably 12 μm or more and 50 μm or less. If the thickness of the sealant layer 5 is smaller than the above range, the seal strength between the sealant layers may not be sufficiently obtained. If it is thicker than the above range, the film forming property at the time of inflation molding is inferior and the thickness is uniform. In addition, the sealant layer 5 is difficult to melt at the time of thermal lamination, and wrinkles and air entrainment may occur easily.
Also in the case of the sealant layer 5 having a multilayer structure, it is preferable that the total thickness falls within the above range.
なお、シーラント層5は、基材層1と同様、エンボス加工時の滑り性を高めるために、電池外装用ラミネートフィルムの最表面となる面(第2の接着層4と反対側の面)に凹凸を付与することが、金型汚染の問題のある滑剤を不要とすることができ、好ましい。この場合、シーラント層5の凹凸付与面の表面粗さRaは、0.02〜0.08μm、特に0.03〜0.07μm程度であることが好ましい。ここで、シーラント層5の表面粗さRaは、前述の基材層1の表面粗さRaと同様にして測定された値である。この表面凹凸は、後述の熱ラミネーション工程で付与することができる。 In addition, like the base material layer 1, the sealant layer 5 is formed on the surface (the surface opposite to the second adhesive layer 4) which is the outermost surface of the laminate film for battery exterior in order to improve the slipping property at the time of embossing. It is preferable to provide unevenness because a lubricant having a problem of mold contamination can be dispensed with. In this case, the surface roughness Ra of the unevenness imparting surface of the sealant layer 5 is preferably about 0.02 to 0.08 μm, particularly about 0.03 to 0.07 μm. Here, the surface roughness Ra of the sealant layer 5 is a value measured in the same manner as the surface roughness Ra of the substrate layer 1 described above. This surface irregularity can be imparted by a thermal lamination process described later.
<第2の接着層>
第2の接着層4はバリア層3とシーラント層5とを接着するための層であり、その材料は限定されないが、ランダムポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、ホモポリプロピレン等のポリプロピレン樹脂や、各種ポリエチレン等の樹脂を含有することが耐電解液性の点で好ましく、その中でも線状低密度ポリエチレン(LLPE)を主成分とするポリエチレン樹脂を含有することが好ましく、特に、第2の接着層4は、LLPEを主成分とするポリエチレン樹脂よりなり、該ポリエチレン樹脂の少なくとも一部は酸変性されており、且つ、MFR0.1g/10min以上3g/10min以下、密度0.920g/cm3以上0.950g/cm3以下、引張り弾性率100MPa以上1000MPa以下であることが好ましい。また、第2の接着層4は、ポリエチレン樹脂以外の他の成分を含んでいてもよい。
<Second adhesive layer>
The second adhesive layer 4 is a layer for bonding the barrier layer 3 and the sealant layer 5, and the material thereof is not limited, but a polypropylene resin such as random polypropylene, block polypropylene, homopolypropylene, or a resin such as various polyethylenes. In view of the resistance to electrolytic solution, it is preferable to contain a polyethylene resin mainly composed of linear low density polyethylene (LLPE). In particular, the second adhesive layer 4 is made of LLPE. made of polyethylene resin as a main component, at least a portion of the polyethylene resins are acid-modified, and, MFR0.1g / 10min or 3 g / 10min or less, density of 0.920 g / cm 3 or more 0.950 g / cm 3 Hereinafter, the tensile modulus is preferably 100 MPa or more and 1000 MPa or less. Moreover, the 2nd contact bonding layer 4 may contain components other than polyethylene resin.
前述の如く、ポリエチレン樹脂はポリプロピレン樹脂より融点は低いが、熱が繰り返し加えられることにより分子が架橋するポリマーであり、電池外装材としての用途で必要な80〜90℃の高温環境下での長時間暴露に対し、分子切断しにくく、ポリプロピレン樹脂より長期耐熱性が優れている。 As mentioned above, polyethylene resin is a polymer whose melting point is lower than that of polypropylene resin, but is a polymer in which molecules are cross-linked by repeated application of heat, and it is long in a high temperature environment of 80 to 90 ° C. necessary for use as a battery exterior material. It is less susceptible to molecular cleavage with time exposure and has better long-term heat resistance than polypropylene resin.
更にポリエチレン樹脂は、溶融張力も高く、柔軟性があり、電池外装材として加工される場合の変形に対しても強く、変形時の白化もしにくく、耐寒性にも優れる。また、ポリエチレン樹脂はポリプロピレン樹脂より密度が高く、外部からの水分や電解液の極性溶媒であるカーボネート系溶媒への耐性も強い。
このようなポリエチレン樹脂を酸変性させた樹脂は、バリア層を構成するアルミニウム箔等の金属箔との接着性も優れ、アルミニウム箔に環境汚染を引き起こすクロム系化成処理や、リン系の化成処理を施さなくても、強固な接着力を得ることができる。
Furthermore, the polyethylene resin has a high melt tension, flexibility, resistance to deformation when processed as a battery exterior material, hardly whitening at the time of deformation, and excellent cold resistance. In addition, the polyethylene resin has a higher density than the polypropylene resin, and has high resistance to moisture from the outside and a carbonate-based solvent that is a polar solvent of the electrolytic solution.
Such a resin obtained by acid-modifying a polyethylene resin is excellent in adhesion to a metal foil such as an aluminum foil constituting the barrier layer, and has a chromium-based chemical conversion treatment or a phosphorus-based chemical conversion treatment that causes environmental pollution to the aluminum foil. Even if it is not applied, a strong adhesive force can be obtained.
本発明では、ポリエチレン樹脂の中でも、適度な柔軟性を有し、アルミニウム箔等のバリア層との接着性に優れることから、線状低密度ポリエチレン(LLPE)を主成分としたポリエチレン樹脂を用いることが好ましい。
ここでいう主成分とは、複数の成分を配合してなる材料において、当該配合材料中、重量割合で最も多く含まれている成分をさす。
In the present invention, among polyethylene resins, a polyethylene resin mainly composed of linear low density polyethylene (LLPE) is used because it has moderate flexibility and excellent adhesion to a barrier layer such as an aluminum foil. Is preferred.
As used herein, the main component refers to a component that is contained most in a weight ratio in a material obtained by blending a plurality of components.
本発明において線状低密度ポリエチレン(LLPE)とは、前述の如く、エチレンと炭素数4〜20程度のα−オレフィンとの共重合体を意味し、α−オレフィンで構成される分岐側鎖の具体例としては、ブテン−1、ヘキセン−1、4−メチルペンテン−1、オクテン−1、デセン−1、テトラセン−1、オクタデセン−1等の各種コモノマーが挙げられる。これらのα−オレフィンは2種以上を併用してもよい。また、炭素数4〜20程度のα−オレフィンをコモノマーとして用いていれば、さらにプロピレンをコモノマーとしてもよい。その中でも特に、ブテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1のうち少なくとも何れかの側鎖がついた線状低密度ポリエチレンが適度な柔軟性を有するため好ましい。線状低密度ポリエチレン(LLPE)の製造方法は限定されないが、ポリオレフィン樹脂を製造する公知の方法を採用することが出来る。 In the present invention, the linear low density polyethylene (LLPE) means a copolymer of ethylene and an α-olefin having about 4 to 20 carbon atoms as described above, and is a branched side chain composed of an α-olefin. Specific examples include various comonomers such as butene-1, hexene-1, 4-methylpentene-1, octene-1, decene-1, tetracene-1, and octadecene-1. Two or more of these α-olefins may be used in combination. Further, if an α-olefin having about 4 to 20 carbon atoms is used as a comonomer, propylene may be further used as a comonomer. Among these, linear low density polyethylene having at least one side chain of butene-1, hexene-1, and octene-1 is preferable because it has appropriate flexibility. Although the manufacturing method of linear low density polyethylene (LLPE) is not limited, The well-known method of manufacturing polyolefin resin is employable.
第2の接着層4を構成するポリエチレン樹脂には、線状低密度ポリエチレン(LLPE)以外のポリエチレン樹脂も配合することができ、その線状低密度ポリエチレン(LLPE)以外のポリエチレン樹脂としては限定されないが、具体的には、前述の(I)層における成分(A)であるメタロセン系ポリエチレン以外のポリエチレン樹脂として例示した、高密度ポリエチレン(HDPE)や中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン(LDPE)等が挙げられる。 Polyethylene resin other than linear low density polyethylene (LLPE) can be blended in the polyethylene resin constituting the second adhesive layer 4, and the polyethylene resin other than the linear low density polyethylene (LLPE) is not limited. Specifically, there are high density polyethylene (HDPE), medium density polyethylene, low density polyethylene (LDPE), and the like exemplified as polyethylene resins other than the metallocene polyethylene which is the component (A) in the layer (I) described above. Can be mentioned.
第2の接着層4を構成するポリエチレン樹脂は、少なくとも一部が酸変性されたポリエチレン樹脂を含むことが好ましい。このような酸変性ポリエチレン樹脂は、例えば、ポリエチレン樹脂に不飽和カルボン酸及び/又はその誘導体をグラフト重合で変性することで製造することができる。 The polyethylene resin constituting the second adhesive layer 4 preferably includes a polyethylene resin that is at least partially acid-modified. Such an acid-modified polyethylene resin can be produced, for example, by modifying an unsaturated carboxylic acid and / or a derivative thereof into a polyethylene resin by graft polymerization.
好ましい酸変性ポリエチレン樹脂は、線状低密度ポリエチレン(LLPE)と、高密度ポリエチレン(HDPE)とのブレンド材の酸変性ポリエチレン樹脂であり、このブレンド材はLLPEが50重量%以上98重量%以下、HDPEが2重量%以上50重量%以下であることが、耐熱性、耐電解液浸透性の点で好ましい。更にインフレーション成形安定性を付与するために、低密度ポリエチレン(LDPE)を第3成分として配合してもよく、その場合の配合割合は、LLPE50重量%以上95重量%以下、HDPE5重量%以上40重量%以下、LDPE1重量%以上30重量%以下であることが好ましい。 A preferred acid-modified polyethylene resin is an acid-modified polyethylene resin that is a blend of linear low-density polyethylene (LLPE) and high-density polyethylene (HDPE), and the blend material has an LLPE of 50 wt% to 98 wt%. It is preferable that HDPE is 2 wt% or more and 50 wt% or less from the viewpoint of heat resistance and resistance to electrolyte solution penetration. Furthermore, in order to impart inflation molding stability, low density polyethylene (LDPE) may be blended as the third component. In this case, the blending ratio is LLPE 50% to 95% by weight, HDPE 5% to 40% by weight. % Or less, preferably 1% by weight or more and 30% by weight or less of LDPE.
ポリエチレン樹脂の酸変性に用いられる不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸の誘導体としては、特に限定されるものではないが、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸等のジカルボン酸;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等の不飽和モノカルボン酸;無水マレイン酸、無水フマル酸、無水イタコン酸、無水メサコン酸等のジカルボン酸無水物やアミド、イミド、エステルなどの誘導体などが挙げられる。これらの中でも、マレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸を用いるのが好ましく、特に無水マレイン酸が好適である。 The unsaturated carboxylic acid and unsaturated carboxylic acid derivative used for acid modification of the polyethylene resin are not particularly limited, and examples thereof include dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, citraconic acid, and mesaconic acid. Acids; Unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid; dicarboxylic acid anhydrides such as maleic anhydride, fumaric anhydride, itaconic anhydride, mesaconic anhydride, and derivatives such as amides, imides, esters, etc. Can be mentioned. Among these, maleic acid, maleic anhydride, acrylic acid, and methacrylic acid are preferably used, and maleic anhydride is particularly preferable.
ポリエチレン樹脂の変性方法としては特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレン樹脂を有機溶媒に溶解させ、これをラジカル発生剤の存在下に酸(無水マレイン酸など)と反応させる溶液法、ポリエチレン樹脂を加熱溶融させ、これをラジカル発生剤の存在下に酸(無水マレイン酸など)と反応させる溶融法等が挙げられる。 The method for modifying the polyethylene resin is not particularly limited. For example, a solution method in which a polyethylene resin is dissolved in an organic solvent and reacted with an acid (such as maleic anhydride) in the presence of a radical generator, polyethylene Examples thereof include a melting method in which a resin is heated and melted and reacted with an acid (such as maleic anhydride) in the presence of a radical generator.
なお、酸変性するポリエチレン樹脂としては、主成分である線状低密度ポリエチレン(LLPE)であってもよいし、これと併用することの出来る他のポリエチレン樹脂、例えば、高密度ポリエチレン(HDPE)や低密度ポリエチレン(LDPE)等であってもよい。更に、酸変性されたポリエチレン樹脂と、酸変性されていないポリエチレン樹脂とを適宜配合して用いることができる。
また、線状低密度ポリエチレン(LLPE)と共に他のポリエチレン樹脂を併用する場合においては、これらのポリエチレン樹脂を混合または共存させた状態で酸変性してもよいし、少なくとも何れかのポリエチレン樹脂を予め酸変性しておき、これと、酸変性されていない他のポリエチレン樹脂とを混合して用いてもよい。
The acid-modified polyethylene resin may be linear low-density polyethylene (LLPE), which is the main component, or other polyethylene resins that can be used in combination with this, such as high-density polyethylene (HDPE), Low density polyethylene (LDPE) may be used. Furthermore, an acid-modified polyethylene resin and a non-acid-modified polyethylene resin can be appropriately blended and used.
In the case where other polyethylene resins are used in combination with linear low density polyethylene (LLPE), these polyethylene resins may be acid-modified in a mixed or coexisting state, or at least one of the polyethylene resins may be preliminarily used. It may be used after being acid-modified and a mixture of this and other polyethylene resins not acid-modified.
酸変性ポリエチレン樹脂の変性率(酸変性ポリエチレン樹脂中の酸基の含有量)は、少な過ぎると酸変性したことによる接着性の向上効果を十分に得ることができない場合があり、多過ぎると酸変性ポリエチレン樹脂の耐熱性が低下する傾向にあるため、0.05重量%以上10重量%以下、特に0.2重量%以上5重量%以下であることが好ましい。ここで、酸変性ポリエチレン樹脂の変性率は、例えば、赤外吸収スペクトル分析(IR)や、滴定法などの手段で確認することができる。なお、酸変性されたポリエチレン樹脂と、酸変性されていないポリエチレン樹脂とを配合して用いる場合においては、当該変性率とは、酸変性されていないポリエチレン樹脂を含む全ポリエチレン樹脂中における変性率を意味するものとする。
なお、酸変性ポリエチレン樹脂としては、市販品を用いることも出来、例えば、三菱化学社製、モディック(商品名)シリーズや、三井化学社製、アドマー(商品名)等の中から、上記に該当するものを適宜選択して使用することができる。
If the modification rate of the acid-modified polyethylene resin (content of acid groups in the acid-modified polyethylene resin) is too small, the effect of improving adhesiveness due to acid modification may not be obtained sufficiently. Since the heat resistance of the modified polyethylene resin tends to decrease, it is preferably 0.05% by weight or more and 10% by weight or less, particularly preferably 0.2% by weight or more and 5% by weight or less. Here, the modification rate of the acid-modified polyethylene resin can be confirmed by means such as infrared absorption spectrum analysis (IR) or titration. In addition, in the case of blending and using an acid-modified polyethylene resin and a non-acid-modified polyethylene resin, the modification rate refers to the modification rate in all polyethylene resins including a polyethylene resin not acid-modified. Shall mean.
In addition, as an acid-modified polyethylene resin, a commercial item can also be used. For example, it corresponds to the above from Mitsubishi Chemical Corporation, Modic (trade name) series, Mitsui Chemicals, Admer (trade name), etc. What is to be selected can be appropriately selected and used.
第2の接着層4には、本発明の効果を損なわない範囲で、上記のポリエチレン樹脂以外の樹脂を含有していてもよい。ポリエチレン樹脂以外の樹脂は限定されないが、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体や、エチレン−ビニルアルコール共重合体等のエチレンとα−オレフィン以外のコモノマーとを共重合したエチレン系樹脂;プロピレン系樹脂;塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。なお、第2の接着層4として、ポリエチレン樹脂以外の樹脂を多量に含有する場合には、前記したポリエチレン樹脂を用いることによる効果を損なう場合があるため、これらの樹脂は、第2の接着層中に、20重量%以下、好ましくは15重量%以下の範囲で用いることが好ましい。 The second adhesive layer 4 may contain a resin other than the polyethylene resin as long as the effects of the present invention are not impaired. The resin other than the polyethylene resin is not limited. For example, an ethylene-based resin obtained by copolymerizing ethylene and a comonomer other than an α-olefin, such as an ethylene-vinyl acetate copolymer or an ethylene-vinyl alcohol copolymer; a propylene-based resin Vinyl chloride resin, polyamide resin, polyester resin, polycarbonate resin and the like. In addition, when the resin other than the polyethylene resin is contained in a large amount as the second adhesive layer 4, since the effect of using the above-described polyethylene resin may be impaired, these resins are used in the second adhesive layer. It is preferable to use in the range of 20% by weight or less, preferably 15% by weight or less.
更に、第2の接着層4には、本発明の効果を損なわない範囲で、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、プロピレン−ブテン共重合体、エチレン−ブテン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体等のオレフィン系エラストマーや、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー等の各種エラストマー成分、酸化防止剤、熱安定剤、各種可塑剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、滑剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、架橋剤、架橋助剤、着色剤、難燃剤、分散剤等の各種添加剤を添加することができる。 Further, the second adhesive layer 4 has an ethylene-propylene copolymer, an ethylene-butene copolymer, a propylene-butene copolymer, and an ethylene-butene-propylene copolymer as long as the effects of the present invention are not impaired. Olefin elastomers such as ethylene-propylene-diene copolymers, various elastomer components such as styrene elastomers, polyester elastomers, polyamide elastomers, antioxidants, thermal stabilizers, various plasticizers, light stabilizers, ultraviolet rays Various additives such as an absorbent, a neutralizing agent, a lubricant, an antifogging agent, an antiblocking agent, a crosslinking agent, a crosslinking aid, a colorant, a flame retardant, and a dispersing agent can be added.
第2の接着層は、MFR0.1g/10min以上3g/10min以下、密度0.920g/cm3以上0.950g/cm3以下、引張り弾性率100MPa以上1000MPa以下であることが好ましい。 Second adhesive layer, MFR0.1g / 10min or 3 g / 10min or less, density of 0.920 g / cm 3 or more 0.950 g / cm 3 or less, is preferably less than the tensile modulus of 100 MPa 1000 MPa.
第2の接着層4のMFRが、3g/10minより大きいと、流動性が高過ぎてシール時に樹脂の溶融による流動が発生し、シール部の厚みが不足してシール強度の低下を引き起こす場合がある。更には、分子量が低くなり、電解液から発生するフッ化水素酸に対しての浸透性が高くなり、バリア層を腐食させてしまう場合がある。第2の接着層4のより好ましいMFRは2g/10min以下、さらに好ましくは1.5g/10min以下である。第2の接着層4のMFRの下限は、インフレーション成形法で製膜する場合において、製膜性に問題が無いレベルであることが好ましいため0.1g/10min以上であることが好ましく、特に0.3g/10min以上であれば、インフレーション成形における高速成形性と高シール強度を維持できるため好ましい。 If the MFR of the second adhesive layer 4 is greater than 3 g / 10 min, the fluidity is too high and a flow due to melting of the resin occurs at the time of sealing, and the thickness of the seal portion is insufficient, which may cause a decrease in seal strength. is there. Furthermore, the molecular weight is lowered, the permeability to hydrofluoric acid generated from the electrolytic solution is increased, and the barrier layer may be corroded. The more preferable MFR of the second adhesive layer 4 is 2 g / 10 min or less, more preferably 1.5 g / 10 min or less. The lower limit of the MFR of the second adhesive layer 4 is preferably at least 0.1 g / 10 min since it is preferably at a level that does not cause a problem in film formation when the film is formed by an inflation molding method. .3 g / 10 min or more is preferable because high-speed moldability and high seal strength in inflation molding can be maintained.
また、第2の接着層4の密度としては、0.920g/cm3以上であることが好ましい。これより密度が小さいと、耐溶媒性、耐電解液性が悪化する場合がある。外部からの水分を遮断し、また電解液と水分との加水分解で発生するフッ化水素酸に対する耐性を高めるためにも、第2の接着層4の密度は高い方がよく、より好ましい密度の下限は0.923g/cm3以上であり、特に好ましくは0.925g/cm3以上である。第2の接着層4の密度の上限は、ポリエチレン樹脂の柔軟性を損なわなければ特に制限されるものではないが、通常、密度の上限は0.950g/cm3以下であり、バリア層との接着性、耐フッ化水素酸性、プレス或いは張り出し加工での耐白化性を考慮すると、密度の上限は好ましくは0.945g/cm3以下である。
第2の接着層4の密度を上記範囲とするための手段は限定されないが、例えば使用するポリエチレン樹脂を適宜選択する方法が挙げられ、特に、酸変性に用いるポリエチレン樹脂の最適化、変性率の最適化のほか、前記の通り、酸変性されていないポリエチレン樹脂やポリエチレン樹脂以外の樹脂等を併用し、それら配合比率を最適化することなどが挙げられる。
In addition, the density of the second adhesive layer 4 is preferably 0.920 g / cm 3 or more. If the density is smaller than this, the solvent resistance and the electrolytic solution resistance may deteriorate. In order to block moisture from the outside and increase resistance to hydrofluoric acid generated by hydrolysis of the electrolytic solution and moisture, the density of the second adhesive layer 4 should be high, and more preferable density. lower limit is at 0.923 g / cm 3 or more, and particularly preferably 0.925 g / cm 3 or more. The upper limit of the density of the second adhesive layer 4 is not particularly limited as long as the flexibility of the polyethylene resin is not impaired. Usually, the upper limit of the density is 0.950 g / cm 3 or less, and In consideration of adhesiveness, acid resistance to hydrogen fluoride, and resistance to whitening in pressing or overhanging, the upper limit of the density is preferably 0.945 g / cm 3 or less.
Means for bringing the density of the second adhesive layer 4 within the above range is not limited, but examples include a method of appropriately selecting a polyethylene resin to be used. In particular, optimization of the polyethylene resin used for acid modification, modification rate In addition to optimization, as described above, it is possible to use a polyethylene resin that is not acid-modified, a resin other than polyethylene resin, and the like to optimize the blending ratio.
また、第2の接着層4の引張り弾性率は、柔軟性を付与しすぎると変形等の外力が作用した時に材料破壊を引き起こしやすくなるため100MPa以上であることが好ましく、反対に硬くなりすぎると脆くなりやすくバリア層との界面で剥離しやすくなるため1000MPa以下であることが好ましい。第2の接着層4の引張り弾性率はより好ましくは130MPa以上800MPa以下、特に好ましくは180MPa以上600MPa以下である。 Further, the tensile modulus of elasticity of the second adhesive layer 4 is preferably 100 MPa or more because it tends to cause material destruction when an external force such as deformation is applied if too much flexibility is applied. It is preferably 1000 MPa or less because it tends to become brittle and easily peels at the interface with the barrier layer. The tensile elastic modulus of the second adhesive layer 4 is more preferably 130 MPa to 800 MPa, and particularly preferably 180 MPa to 600 MPa.
なお、前述のMFR、密度、引張り弾性率の値は、第2の接着層4を構成する材料の特性を意味し、ポリエチレン樹脂として複数のポリエチレン樹脂を併用する場合や、ポリエチレン樹脂以外の樹脂を含有する場合においては、樹脂組成物としての値を意味するものである。 The values of MFR, density, and tensile modulus described above indicate the characteristics of the material constituting the second adhesive layer 4, and when a plurality of polyethylene resins are used in combination as the polyethylene resin, a resin other than the polyethylene resin is used. In the case of containing, it means a value as a resin composition.
第2の接着層4の厚みは、3μm以上50μm以下であることが好ましく、より好ましくは10μm以上40μm以下、特に好ましくは12μm以上35μm以下である。第2の接着層4の厚みが上記範囲よりも薄いと、バリア層3とシーラント層5との接着に十分な接着強度を得ることができない場合があり、上記範囲よりも厚いと、シーラント層5の厚みを薄くしなければならなくなり、耐電解液性が劣る場合がある。 The thickness of the second adhesive layer 4 is preferably 3 μm or more and 50 μm or less, more preferably 10 μm or more and 40 μm or less, and particularly preferably 12 μm or more and 35 μm or less. If the thickness of the second adhesive layer 4 is thinner than the above range, it may not be possible to obtain sufficient adhesive strength for the adhesion between the barrier layer 3 and the sealant layer 5. If thicker than the above range, the sealant layer 5 The thickness of the electrode must be reduced, and the electrolyte solution resistance may be inferior.
[電池外装用ラミネートフィルムの製造方法]
以下、シーラント層を前述の(I)層の単層構造とする場合を例示して、本発明の電池外装用ラミネートフィルムの製造方法について説明する。なお、シーラント層を(I)層と他の層との積層構造とする場合には、以下において、共押出インフレーション成形法により製膜すればよい。
[Method for producing laminated film for battery exterior]
Hereinafter, the method for producing the laminate film for battery exterior of the present invention will be described by exemplifying the case where the sealant layer has the single layer structure of the above-mentioned (I) layer. In addition, what is necessary is just to form into a film by the coextrusion inflation molding method below, when making a sealant layer into the laminated structure of (I) layer and another layer.
本発明の電池外装用ラミネートフィルムの製造方法としては特に制限はないが、少なくともシーラント層については、インフレーション成形法により製膜し、その後、熱ラミネーション法で第2の接着層を介してバリア層と貼り合わせることが好ましい。
また、共押出インフレーション成形法(多層インフレーション成形法)により予め第2の接着層とシーラント層との積層フィルムを製膜し、その後、熱ラミネーション法により金属箔/第2の接着層/シーラント層の積層フィルムとしてもよい。更には、第2の接着層、シーラント層を予め別々に製膜し、熱ラミネーション時にこれらを同時に貼り合わせて金属箔/第2の接着層/シーラント層の積層フィルムとしてもよい。また、予めインフレーション成形にて形成されたシーラント層と、基材層と貼りあわせたバリア層との間に、第2の接着層を押し出すことによってラミネートしてもよい。
何れの場合でも、本発明におけるシーラント層の(I)層は、ポリエチレンだけでなく、ポリプロピレンとの接着性にも優れているため、熱ラミネーション時にシーラント層と第2の接着層の結晶性が高まり、シーラント層の結晶ラメラが耐電解液性を生み出し、また、第2の接着層の酸変性ポリエチレン樹脂の結晶ラメラがバリア層の金属箔表面に入り込みやすくなり、高い接着強度と耐熱性、耐電解液性が得られる。
The method for producing the laminate film for battery exterior of the present invention is not particularly limited, but at least the sealant layer is formed by an inflation molding method, and then the barrier layer and the barrier layer through the second adhesive layer by a thermal lamination method. It is preferable to bond them together.
In addition, a laminated film of the second adhesive layer and the sealant layer is formed in advance by the coextrusion inflation molding method (multilayer inflation molding method), and then the metal foil / second adhesive layer / sealant layer is formed by the thermal lamination method. It is good also as a laminated film. Further, the second adhesive layer and the sealant layer may be separately formed in advance, and these may be bonded together at the time of thermal lamination to form a laminated film of metal foil / second adhesive layer / sealant layer. Moreover, you may laminate by extruding a 2nd contact bonding layer between the sealant layer previously formed by the inflation molding, and the barrier layer bonded together with the base material layer.
In any case, since the (I) layer of the sealant layer in the present invention is excellent not only in polyethylene but also in adhesion to polypropylene, the crystallinity of the sealant layer and the second adhesive layer is increased during thermal lamination. The crystal lamellae of the sealant layer creates electrolyte resistance, and the crystal lamellae of the acid-modified polyethylene resin of the second adhesive layer can easily enter the metal foil surface of the barrier layer, resulting in high adhesive strength, heat resistance, and electrolysis resistance. Liquidity is obtained.
また、熱ラミネーションに供するバリア層の金属箔は、予めドライラミネーション法等により第1の接着層を介して基材層を貼り合わせた積層フィルムとして用いた方が、熱ラミネーション時に第2の接着層側がよりゆっくりと冷却されるようになり、結晶化が進行して、耐熱性、耐電解液性に優れた電池外装用ラミネートフィルムを得ることができるため好ましい。 In addition, the metal foil of the barrier layer used for thermal lamination should be used as a laminated film in which a base material layer is bonded in advance through a first adhesive layer by a dry lamination method or the like. This is preferable because the side is cooled more slowly, crystallization proceeds, and a laminate film for battery exterior having excellent heat resistance and electrolytic solution resistance can be obtained.
以下、インフレーション成形法によりシーラント層と第2の接着層のフィルムをそれぞれ成形し、これを熱ラミネーションによりバリア層、好ましくは基材層を第1の接着層で貼りあわせたバリア層と貼り合わせて本発明の電池外装用ラミネートフィルムを製造する方法について説明する。 Thereafter, a film of a sealant layer and a second adhesive layer are respectively formed by an inflation molding method, and this is bonded to a barrier layer, preferably a base material layer bonded to the first adhesive layer, by thermal lamination. The method for producing the laminate film for battery exterior of the present invention will be described.
<インフレーション成形>
インフレーション成形法とは、環状ダイより押し出された製膜材料の溶融チューブの中に空気等を入れ、環状ダイの直径より大きく膨らまし、空冷または水冷により冷却固化させつつ連続的に引き取り製膜する溶融押出成形法である。
<Inflation molding>
Inflation molding is a method in which air or the like is placed in a melting tube made of a film forming material extruded from an annular die, inflated larger than the diameter of the annular die, and continuously taken and filmed while being cooled and solidified by air cooling or water cooling. Extrusion method.
インフレーション成形法では、押出機から押し出された溶融樹脂はチューブ状に成形され、インフレーションダイで溶融樹脂は環状の流路を流れる。この流路は外側ダイと内部マンドレルの間にある。溶融樹脂フィルムが、環状ダイから出た後、すぐ空気圧をチューブ内部に加え、それを膨張させる。膨張したチューブはニップロールで締め付けられて空気圧を保つように構成されている。膨張したチューブ(バブル)はダイ出口の上の冷却リングからの空気で冷却される。 In the inflation molding method, the molten resin extruded from the extruder is formed into a tube shape, and the molten resin flows through an annular flow path using an inflation die. This flow path is between the outer die and the inner mandrel. Immediately after the molten resin film exits the annular die, air pressure is applied inside the tube to expand it. The expanded tube is configured to be tightened with a nip roll to maintain air pressure. The expanded tube (bubble) is cooled with air from the cooling ring above the die exit.
バブルは押出方向(MD方向)、円周方向(TD方向)で大きくなるので、ニップロールでのフィルム速度はダイ出口でのチューブの速度よりはるかに速いものでなければならない。MD方向ではフィルムは延伸され、TD方向では膨張する。延伸比は最終フィルム速度と初期速度の比、ブローアップ比は最終チューブ径と初期径(環状ダイ径)の比で表されるが、ブローアップ比の大きさは1:1から10:1の範囲が好ましく、1.3:1から5:1の範囲が特に好ましい。 Since the bubble grows in the extrusion direction (MD direction) and the circumferential direction (TD direction), the film speed at the nip roll must be much faster than the tube speed at the die exit. The film is stretched in the MD direction and expanded in the TD direction. The stretch ratio is expressed as the ratio between the final film speed and the initial speed, and the blow-up ratio is expressed as the ratio between the final tube diameter and the initial diameter (annular die diameter). The size of the blow-up ratio is from 1: 1 to 10: 1. A range is preferred, with a range of 1.3: 1 to 5: 1 being particularly preferred.
一般的に、電池外装用フィルムに用いられる樹脂としては、耐熱性の観点から、ポリプロピレンが用いられる場合が多く、また、低コストを重視するため、押出ラミネーション法、サンドラミネーション法又はキヤスト法で製膜したポリプロピレンを使用する場合が多い。しかしながら、これらは全てT型の金型(帯状の樹脂吐出口)から押し出した溶融樹脂を冷却して製膜するため、MD方向とTD方向とで引張強度、伸度、引張り弾性率といった物性に差が発生しやすい。そのため、電池外装用フィルムとして使用する際の、プレス加工や張り出し加工時には、その方向による機械物性の差のために、加工時のシワが発生しやすい傾向がある。
また、前述の如く、基材層の高弾性フィルムも通常Tダイで延伸成形されるため、MD/TD方向の差がでやすい。
In general, polypropylene is often used as the resin for the battery exterior film from the viewpoint of heat resistance, and in order to emphasize low cost, it is manufactured by an extrusion lamination method, a sand lamination method, or a casting method. Often filmed polypropylene is used. However, since all of these films are formed by cooling the molten resin extruded from a T-shaped mold (strip-shaped resin discharge port), physical properties such as tensile strength, elongation, and tensile modulus in the MD and TD directions are obtained. Differences are likely to occur. Therefore, when used as a battery exterior film, at the time of press working or overhanging, wrinkles at the time of working tend to occur due to the difference in mechanical properties depending on the direction.
Further, as described above, since the highly elastic film of the base material layer is usually stretch-molded with a T-die, the difference in the MD / TD direction is likely to occur.
このようなことから、本発明においては、シーラント層、更には第2の接着層はインフレーション成形でMD/TD方向での物性の差を出にくくし、また、基材層の物性とのバランスを考慮し、電池外装用ラミネートフィルムとして、異方性がなくなるように上述のブローアップ比の範囲で調整して製膜することが好ましい。 For this reason, in the present invention, the sealant layer and further the second adhesive layer are less likely to cause a difference in physical properties in the MD / TD direction by inflation molding, and balance with the physical properties of the base material layer. In view of the above, it is preferable that the laminated film for battery exterior is formed by adjusting the blow-up ratio within the above range so as to eliminate anisotropy.
このように、インフレーション成形法により製膜されるフィルムは、押出方向(MD方向)と押出方向と垂直な円周方向(TD方向)との機械的物性の差が出にくく、プレス加工や張り出し加工される積層フィルムとしてはその方向により機械物性の差が少ないため、加工時のシワが発生しにくいといった利点がある。 As described above, the film formed by the inflation molding method is unlikely to have a difference in mechanical properties between the extrusion direction (MD direction) and the circumferential direction (TD direction) perpendicular to the extrusion direction, and is subjected to press processing and overhang processing. The laminated film has an advantage that wrinkles during processing are less likely to occur because there is little difference in mechanical properties depending on the direction.
また、インフレーション成形法に適合する樹脂原料には、MFRが低く、高分子量であるとともに、溶融張力が大きいといった特性が必要となり、また、製膜時の加工温度も低くする必要がある点において、高温で成形加工され、かつ高MFR、高流動の樹脂特性を必要とする押出ラミネート法又はサンドイッチラミネート法で使用される樹脂とはその特性が異なる。このため、本発明では(I)層の樹脂、更には第2の接着層の酸変性ポリエチレン樹脂として、好ましくは前述のような低MFRの樹脂を用いるが、これらの樹脂は、低MFR性と高溶融張力性により、高シール強度が得られやすいといった利点もある。 In addition, the resin raw material suitable for the inflation molding method requires characteristics such as a low MFR, a high molecular weight, a high melt tension, and a low processing temperature during film formation. The properties are different from those of resins used in extrusion laminating or sandwich laminating methods that are molded at high temperatures and require high MFR, high flow resin properties. For this reason, in the present invention, the low MFR resin as described above is preferably used as the (I) layer resin and the acid-modified polyethylene resin of the second adhesive layer, but these resins have low MFR properties. Due to the high melt tension, there is also an advantage that a high sealing strength can be easily obtained.
本発明では、インフレーション成形法によるフィルムの異方性の少なさをより生かしつつ、電池外装用フィルムとしての機械物性、シール性、耐熱性、成形性等の各種特性を付与すために、インフレーション成形法に使用されるその樹脂特性に着目し、前記した特定の樹脂及び特定の物性を有するシーラント層を構成することにより、バリア層であるアルミニウム箔にクロム系化成処理を施さずともアルミニウム箔との接着性に優れ、水分の浸入を阻止することができ、耐電解液性に優れた、高シール強度を有する電池外装用ラミネートフィルムが得られる。 In the present invention, in order to impart various properties such as mechanical properties, sealing properties, heat resistance, moldability, etc. as a battery exterior film while taking advantage of the low anisotropy of the film by the inflation molding method, Paying attention to the resin characteristics used in the method, by constructing the sealant layer having the specific resin and specific physical properties described above, the aluminum foil without the chromium conversion treatment is applied to the aluminum foil as the barrier layer. It is possible to obtain a laminate film for battery exterior that has excellent adhesiveness, can prevent moisture intrusion, has excellent resistance to electrolytic solution, and has high sealing strength.
<熱ラミネーション法>
本発明において、インフレーション法により製膜されたシーラント層(シーラント層形成用フィルム)、好ましくは、シーラント層と第2の接着層との積層フィルムを熱ラミネーション法により熱圧着してバリア層と接着させることは、耐電解液性の向上のために重要である。
<Thermal lamination method>
In the present invention, a sealant layer (film for forming a sealant layer) formed by an inflation method, preferably, a laminated film of a sealant layer and a second adhesive layer is thermocompression bonded by a thermal lamination method to adhere to the barrier layer. This is important for improving the resistance to electrolytic solution.
熱ラミネーション法とは、2つ以上のロールを用いてロール間に2種以上のフィルムを挟み込み、少なくとも一方のロールを回転駆動させながらフィルムを移送させ、かつ、少なくとも一方のロールを加熱しながらフィルムを加熱して接着させるラミネート方法である。本方法ではドライラミネーション、押出ラミネーション法と比べて、ライン速度は遅いが、冷却過程が急速ではないため、樹脂の結晶化を促進させる加工条件を作りやすい。 The thermal lamination method uses two or more rolls, sandwiches two or more films between the rolls, moves the film while rotating at least one roll, and heats the film while heating at least one roll. Is a laminating method in which the material is heated and bonded. In this method, the line speed is slower than in the dry lamination and extrusion lamination methods, but since the cooling process is not rapid, it is easy to create processing conditions that promote crystallization of the resin.
本発明では、シーラント層に前述の成分(A)及び成分(B)、好ましくは更に成分(C)を含む配合物を用い、熱ラミネーション法でこのシーラント層と第2の接着層を溶融させて熱圧着させる方法を採用することにより、シーラント層と第2の接着層の結晶化を図り、さらに冷却過程でゆっくりと冷却させることによる結晶化の促進で、シーラント層の発達した結晶ラメラが電解液に対するバリア性を生み出すと共に、同種のポリマー成分よりなる第2の接着層との高分子のからみあいで接着性にも優れ、耐電解液性、耐熱性も向上するという効果が得られる。
また、第2の接着層においても発達した結晶ラメラが第2の接着層とバリア層である金属箔と強固な接着を生み出す結果、接着強度が高められるとともに結晶ラメラは、特に、ベーマイト皮膜を形成したアルミニウム箔のベーマイト皮膜の細孔内に入り込み、より一層高い接着強度と耐電解液性を実現する効果がある。
In the present invention, a compound containing the aforementioned component (A) and component (B), preferably further component (C) is used for the sealant layer, and the sealant layer and the second adhesive layer are melted by a thermal lamination method. By adopting the method of thermocompression bonding, the sealant layer and the second adhesive layer are crystallized, and further, the crystallized lamellae with the developed sealant layer are transformed into an electrolyte solution by accelerating crystallization by slowly cooling in the cooling process. In addition to producing a barrier property against the above, the polymer is entangled with the second adhesive layer made of the same kind of polymer component and has excellent adhesiveness, and also has the effect of improving the electrolytic solution resistance and heat resistance.
In addition, the crystal lamella developed in the second adhesive layer produces strong adhesion with the metal foil as the second adhesive layer and the barrier layer. As a result, the adhesive strength is increased and the crystal lamella particularly forms a boehmite film. This has the effect of entering into the pores of the boehmite film of the aluminum foil and realizing even higher adhesive strength and electrolyte resistance.
図2は、熱ラミネーション法による第2の接着層とシーラント層との積層フィルム14と、基材層を第1の接着層でバリア層と予め積層一体化した基材層/バリア層積層フィルム12とを貼り合わせる工程の一例を示す図であり、第2の接着層/シーラント層積層フィルムの巻回体13から送り出された第2の接着層/シーラント層積層フィルム14と基材層/バリア層積層フィルムの巻回体11から送り出された基材層/バリア層積層フィルム12と、更に耐熱フィルムの巻回体15から送り出された耐熱樹脂フィルム16とが加熱ロール17A,17B間で加熱加圧されることにより、第2の接着層/シーラント層積層フィルム14の第2の接着層側14Aと、基材層/バリア層積層フィルム12のバリア層側12Aとが熱ラミネートされる。
熱ラミネートされた電池外装用ラミネートフィルム10は送りロール18A,18B間を通過して巻き取りロール20に巻き取られる。
一方、耐熱樹脂フィルム16は、電池外装用ラミネートフィルム10から剥離されて巻き取りロール19に巻き取られる。
FIG. 2 shows a laminated film 14 of a second adhesive layer and a sealant layer by a thermal lamination method, and a base material layer / barrier layer laminated
The heat-laminated
On the other hand, the heat-
このような熱ラミネーション法での、加熱ロール17A,17B間での加熱温度は、第2の接着層、シーラント層が溶融する温度に到達する温度で任意に設定できるが、シーラント層側の加熱ロール17Aの温度はシーラント層((I)層)の融点より20℃以上、好ましくは25〜100℃高い温度であることが、加熱後の冷却段階でより除冷となり、シーラント層及び第2の接着層のラメラ結晶が成長しやすくなり、シーラント層と第2の接着層との接着強度や第2の接着層とバリア層との接着強度が向上する点で好ましい。この加熱ロール17Aの温度が上記下限よりも低いとシーラント層、第2の接着層が溶融しにくくなり接着強度が不足する傾向にあり、上記上限より高いとシーラント層及び第2の接着層の樹脂が流動し、各層間の接着強度が低下する傾向がある。なお、シーラント層の融点は通常120〜168℃程度である。
In such a thermal lamination method, the heating temperature between the heating rolls 17A and 17B can be arbitrarily set at a temperature that reaches the temperature at which the second adhesive layer and the sealant layer melt, but the heating roll on the sealant layer side The temperature of 17A is 20 ° C. or more, preferably 25 to 100 ° C. higher than the melting point of the sealant layer ((I) layer). The lamellar crystal of the layer is easy to grow, which is preferable in that the adhesive strength between the sealant layer and the second adhesive layer and the adhesive strength between the second adhesive layer and the barrier layer are improved. If the temperature of the
また、熱ラミネーションにおける加熱温度は、第2の接着層側の温度、即ち、加熱ロール17Aの温度とバリア層側の温度、即ち、加熱ロール17Bの温度とで温度差をつけた方が、第2の接着層の酸変性ポリエチレン樹脂の結晶の配向性がより一層高められ、厚み方向の結晶成長が促進され、より強度にバリア層と接着するようになるため好ましい。この場合、第2の接着層側の温度、即ち、加熱ロール17Aの温度は、前述のシーラント層の融点との関係も含めて、170℃以上、例えば200℃以上260℃以下とし、バリア層側の温度、即ち、加熱ロール17Bの温度は170℃未満、例えば120℃以上165℃以下とし、両者に10℃以上、好ましくは20℃以上70℃以下の温度差をつけることが望ましい。加熱ロール17A,17Bの温度が低過ぎると十分な接着を行うことができないが、高過ぎると樹脂が劣化したり、溶融流動し接着層厚みが薄くなり、結果として十分な接着を行うことができなくなる傾向がある。また、両者の温度差が小さ過ぎると、温度差を設けることによる結晶成長の促進効果を十分に得ることができず、また、この温度差を過度に大きくすることは、各々の加熱ロール設定温度条件を満たす上で困難である。
In addition, the heating temperature in the thermal lamination is such that the temperature on the second adhesive layer side, that is, the temperature on the
また、このような高温下で熱ラミネーションを行う場合、加熱ロールにシーラント層の樹脂が溶着する場合がある。この溶着を防止する目的と、バリア層表面への第2の接着層の結晶ラメラの成長やシーラント層の第2の接着層への結晶ラメラの成長を促進させ、層間の接着をより強固にする目的で、シーラント層の更に外側(非貼り合わせ面)に、図2に示すように耐熱樹脂フィルム16を重ね、熱ラミネーション後に、耐熱樹脂フィルム16を剥がすようにすることが好ましい。
この時、耐熱樹脂フィルムの少なくともシーラント層と接触する側に、予めマット処理等により表面粗さRa0.1μm以上1μm以下、好ましくは0.25μm以上0.75μm以下の凹凸をつけた耐熱樹脂フィルムを用いると、熱ラミネーション時に耐熱フィルムの凹凸がシーラント層に熱転写されて適度な凹凸がシーラント層の表面に付与され、エンボス加工時等に必要な金型との滑り性が得られるため、好ましい。
In addition, when thermal lamination is performed at such a high temperature, the resin of the sealant layer may be welded to the heating roll. The purpose of preventing this welding is to promote the growth of the crystal lamella of the second adhesive layer on the surface of the barrier layer and the growth of the crystal lamella to the second adhesive layer of the sealant layer, thereby further strengthening the adhesion between the layers. For the purpose, it is preferable to overlap the heat
At this time, a heat resistant resin film having a surface roughness Ra of 0.1 μm or more and 1 μm or less, preferably 0.25 μm or more and 0.75 μm or less by matting or the like in advance on at least the side of the heat resistant resin film that comes into contact with the sealant layer. When it is used, the unevenness of the heat-resistant film is thermally transferred to the sealant layer at the time of thermal lamination, and appropriate unevenness is imparted to the surface of the sealant layer, so that the slipperiness with the mold necessary for embossing can be obtained.
この耐熱樹脂フィルム16としては、耐熱性に優れ、熱ラミネーション時の加熱ロール17Aと非溶着でかつシーラント層とも非溶着性のもの、例えば、加熱ロール17Aの温度よりも融点が高く、シーラント層の融点より20℃以上融点が高く、シーラント層のポリエチレン樹脂と熱溶着しない、ポリエチレン樹脂以外の樹脂よりなる樹脂フィルムが好ましい。特に好ましいのは、シーラント層の融点より20℃以上高い融点を有し、例えば融点150℃以上、好ましくは200〜350℃の耐熱性を有する、前述の基材層と同様な熱可塑性樹脂フィルムを用いることができる。具体的には二軸延伸PAフィルム、二軸延伸PETフィルム、二軸延伸PPフィルム、一軸延伸PPフィルム、無延伸PPフィルム等が好ましい。耐熱樹脂フィルム16の厚みは、通常25μm以上125μm以下である。耐熱樹脂フィルム16の厚みが薄過ぎると耐熱樹脂フィルム16を設けたことによる結晶ラメラの成長促進効果を十分に得ることができない場合があり、厚過ぎると熱ラミネーション時の加熱効率が悪くなる傾向がある。
The heat-
[電池外装材]
本発明の電池外装用ラミネートフィルムは、常法に従って、電池外装材に加工することができる。
電池外装材とは、電池本体を包装する外装体を形成するものであって、その形式によりパウチタイプ、エンボスタイプがある。
[Battery exterior materials]
The laminated film for battery exterior of the present invention can be processed into a battery exterior material according to a conventional method.
The battery exterior material forms an exterior body that wraps the battery body, and there are a pouch type and an emboss type depending on the type.
図3はエンボスタイプの外装材の一実施形態を示し、第1の外装材31には、電池本体30の収容部31bとなる凹部が形成され、その開口周縁に鍔部(フランジ)31aが形成されている。第2の外装材32はこの第1の外装材31の開口を覆う蓋材となるものである。第1の外装材31は収容部31bの内壁側がシーラント層となり、第2の外装材32は、第1の外装材31への当接面側がシーラント層となる。
電極タブ30A、30Bが鍔部(フランジ)31aと第2の外装材32に当接する部分の電極タブには、タブシール層(図示せず)としてポリプロピレン等からなるフィルムが巻かれている。
この第2の外装材32を、電極タブ30A,30Bを引き出した状態で第1の外装材31にかぶせ、周縁をヒートシールして密閉することにより、電池が組み立てられる。
FIG. 3 shows an embodiment of an embossed type exterior material. The first exterior material 31 is formed with a recess that serves as a
A film made of polypropylene or the like is wound as a tab seal layer (not shown) on the electrode tab where the
The battery is assembled by covering the second exterior member 32 with the first exterior member 31 with the
エンボスタイプの外装材には、このように片側に凹部を形成したものの他に、両方の外装材に凹部を形成したタイプのものもある。また、第1の外装材の一側辺の鍔部から第2の外装材に相当する蓋片部が延出したタイプのものもある。
一方、パウチタイプは、三方シールタイプ、四方シールタイプ、ピロータイプ等の袋形状がある。
In addition to the embossed type exterior material having the recesses formed on one side in this way, there is a type in which the recesses are formed on both exterior materials. In addition, there is a type in which a lid piece portion corresponding to the second exterior material extends from the flange on one side of the first exterior material.
On the other hand, the pouch type has a bag shape such as a three-side seal type, a four-side seal type, and a pillow type.
本発明の電池外装用ラミネートフィルムは、エンボスタイプ、パウチタイプ等含め、各種の電池外装材として用いることができる。 The laminate film for battery exterior of the present invention can be used as various battery exterior materials including embossed type, pouch type and the like.
[電池]
本発明の電池は、本発明の電池外装用ラミネートフィルムよりなる外装材に電池本体を封入したものであり、各種リチウム電池や燃料電池等の電池において、軽量・薄肉・小型化と、低コスト化、長期耐久性、信頼性の向上を図ることができる。
[battery]
The battery of the present invention is one in which a battery body is enclosed in an exterior material made of the laminate film for battery exterior of the present invention, and in various batteries such as lithium batteries and fuel cells, it is light, thin, small, and low in cost. In addition, long-term durability and reliability can be improved.
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.
なお、以下の実施例及び比較例において、シーラント層及び第2の接着層の製膜に用いた材料は以下の表−1の通りである。
第2の接着層に使用した酸変性LLPE−1は、側鎖としてブテン−1を有し、エチレン含有量が70重量%のエチレン−プロピレン共重合体よりなるLLPEを主成分とし、このLLPEと、酸変性高密度ポリエチレンが配合されたものである。
表−1中のメタロセンPE−1,−2,−3は、成分(A)のメタロセン系ポリエチレンに該当する。
また、成分(B):ゴム分散ポリプロピレン系エラストマーとしては、ホモポリプロピレンマトリックスに、分散粒子径0.2μm以下のエチレン−プロピレン共重合体ゴムが連続相構造を示すタイプのもの(以下「PP−E」と略記する。)を用いた。PP−Eのゴム含有量は50重量%である。
ポリエチレン系エラストマー(以下「PE−E」と略記する。)としては、成分(C):エチレン−1−オクテンブロック共重合体を用いた。
In the following examples and comparative examples, the materials used for forming the sealant layer and the second adhesive layer are as shown in Table 1 below.
The acid-modified LLPE-1 used for the second adhesive layer has butene-1 as a side chain and mainly contains LLPE made of an ethylene-propylene copolymer having an ethylene content of 70% by weight. In this case, acid-modified high-density polyethylene is blended.
Metallocene PE-1, -2, -3 in Table-1 corresponds to the metallocene polyethylene of component (A).
Component (B): rubber-dispersed polypropylene elastomer is a type in which an ethylene-propylene copolymer rubber having a dispersed particle size of 0.2 μm or less has a continuous phase structure in a homopolypropylene matrix (hereinafter referred to as “PP-E”). Abbreviated as “)”. The rubber content of PP-E is 50% by weight.
As the polyethylene-based elastomer (hereinafter abbreviated as “PE-E”), component (C): ethylene-1-octene block copolymer was used.
[実施例1〜9、比較例1〜7]
以下の方法で電池外装用ラミネートフィルムを作製した。
バリア層としては、厚み40μmのJIS 8079−O材(鉄を1.0重量%含む軟質アルミニウム箔)の両面にベーマイト処理を施したものを用いた。
ベーマイト処理は、脱イオン水にトリエタノールアミンを0.4重量%の濃度で添加した95℃のベーマイト処理水に、上記のアルミニウム箔を1分間浸漬させることにより行い、厚さ0.25μmのベーマイトの針状結晶皮膜を形成した。
[Examples 1-9, Comparative Examples 1-7]
A laminate film for battery exterior was produced by the following method.
As the barrier layer, a JIS 8079-O material (soft aluminum foil containing 1.0% by weight of iron) having a thickness of 40 μm subjected to boehmite treatment was used.
The boehmite treatment was performed by immersing the aluminum foil in 95 ° C boehmite treated water in which triethanolamine was added to deionized water at a concentration of 0.4% by weight for 1 minute, and the boehmite having a thickness of 0.25 µm. A needle-like crystal film was formed.
次に、基材層として、厚み25μm、表面粗さRa0.03μmの片面コロナ処理した二軸延伸ポリアミドフィルム(引張り弾性率2500MPa、密度1.148g/cm3)を用い、ドライラミネーション法により厚み4.5μmの芳香族ポリエステルとポリイソシアネートとの2液混合系ドライラミ用接着剤層(第1の接着層)を介して上記のアルミニウム箔の片面と二軸延伸ポリアミドフィルムのコロナ処理面とを貼り合わせた。 Next, as a base material layer, a biaxially stretched polyamide film (tensile elastic modulus 2500 MPa, density 1.148 g / cm 3 ) having a thickness of 25 μm and a surface roughness Ra of 0.03 μm and subjected to corona treatment is used. Laminate one side of the aluminum foil and the corona-treated side of the biaxially stretched polyamide film via an adhesive layer for dry lamination (first adhesive layer) of .5μm aromatic polyester and polyisocyanate. It was.
第2の接着層に酸変性LLPE−1を、シーラント層に、表−2に記載の成分組成の配合物を用い、直径(バレル内径)75mmの押出機から押し出す共押し出しインフレーション成形機を用い、環状ダイ径φ300mm、ダイギャップ3mmのスパイラル型環状ダイより押し出し成形し、チューブ径φ560mm、ブローアップ比1.87、引取り速度15m/minで引き取り、第2の接着層の厚みが12μm、シーラント層の厚みが38μmとなるように押出機の押出量を調整しつつ、2層フィルムとして製膜した。 Using the acid-modified LLPE-1 for the second adhesive layer, the composition of the component composition described in Table-2 for the sealant layer, and using a co-extrusion inflation molding machine extruded from an extruder with a diameter (barrel inner diameter) of 75 mm, Extruded from a spiral annular die having an annular die diameter of 300 mm and a die gap of 3 mm, taken up at a tube diameter of 560 mm, a blow-up ratio of 1.87, a take-up speed of 15 m / min, and a second adhesive layer thickness of 12 μm, a sealant layer The film was formed as a two-layer film while adjusting the extrusion amount of the extruder so that the thickness of the film became 38 μm.
上述の方法で得られた第2の接着層及びシーラント層の2層フィルムを用い、図2に示すように第2の接着層の面がアルミニウム箔側になるように、二軸延伸ポリアミドフィルム/アルミニウム箔の貼り合わせ積層フィルムと熱ラミネーション法により貼り合わせた。この熱ラミネーションにおいて、シーラント層積層フィルム側の加熱ロール17Aの温度は200℃とし、二軸延伸ナイロンフィルム/アルミニウム箔積層フィルム側の加熱ロール17Bの温度は180℃とした。また、耐熱樹脂フィルム16としては、厚み75μmのPETフィルム(融点260℃)を用いた。このPETフィルムのシーラント層に接する面側は、表面粗さRa0.06μmに凹凸を設けてある。
Using the two-layer film of the second adhesive layer and the sealant layer obtained by the above-mentioned method, as shown in FIG. 2, the biaxially stretched polyamide film / The laminated film was laminated with an aluminum foil by a thermal lamination method. In this thermal lamination, the temperature of the
このようにして得られた電池外装用ラミネートフィルムについて、以下の方法でラミネート強度、シール強度、耐電解液性、タブシール層との接着強度(タブシール強度)の評価を行って、結果を表−2に示した。
なお、耐熱樹脂フィルムとして用いたPETフィルムの表面凹凸により、得られた電池外装用ラミネートフィルムのシーラント層表面には、表面粗さRa0.06μmの凹凸が形成された。
The laminate film for battery exterior thus obtained was evaluated for laminate strength, seal strength, electrolytic solution resistance, and adhesive strength with the tab seal layer (tab seal strength) by the following methods. It was shown to.
In addition, the unevenness | corrugation of surface roughness Ra0.06micrometer was formed in the sealant layer surface of the obtained laminate film for battery exteriors by the surface unevenness | corrugation of PET film used as a heat resistant resin film.
<ラミネート強度>
アルミニウム箔と第2の接着層との間のラミネート強度は、15mm幅の短冊状にカットしたサンプルを用い、アルミニウ箔と第2の接着層側との界面の180°ピール強度を、テンシロン引張り試験機を用いて50mm/minの引張り速度の条件で測定し、この値をラミネート強度とした。
<Lamination strength>
For the laminate strength between the aluminum foil and the second adhesive layer, a sample cut into a strip shape with a width of 15 mm was used, and the 180 ° peel strength at the interface between the aluminum foil and the second adhesive layer was measured using a Tensilon tensile test. It measured on the conditions of the tension speed of 50 mm / min using the machine, and this value was made into laminate strength.
<シール強度>
予め65mm×65mmに切った2枚の電池外装用ラミネートフィルムのシーラント層同士を、富士インパルス社製片側ヒータ付きヒートシーラ「OPL−200−10」を用い、シール幅10mm、長さ65mmにわたって、240℃、シール圧0.45MPa、ヒートシール時間5秒の条件でヒートシールし、その後23℃で24時間以上放置した後、シール部分を幅15mmの短冊に裁断してシール強度測定用サンプルとした。
上記のシール強度測定用サンプルをシーラント層同士を引き剥がすようにして、テンシロン引張り試験機を用いて、引張り速度300mm/minでシール強度を測定した。
<Seal strength>
The sealant layers of the two laminate films for battery exterior that were cut in advance to 65 mm × 65 mm were used at 240 ° C. over a seal width of 10 mm and a length of 65 mm using a heat sealer “OPL-200-10” with one-side heater manufactured by Fuji Impulse. Then, heat sealing was performed under conditions of a sealing pressure of 0.45 MPa and a heat sealing time of 5 seconds, and the mixture was left standing at 23 ° C. for 24 hours or more, and then the seal portion was cut into a strip having a width of 15 mm to obtain a sample for measuring the seal strength.
The seal strength was measured at a pulling speed of 300 mm / min using a Tensilon tensile tester so that the sealant layers were peeled off from each other.
<耐電解液性(電解液浸漬後のラミネート強度とシール強度)>
混合溶媒として、エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート:ジメチルカーボネート=1:1:1(容積比)を用い、6フッ化リン酸リチウム1molをこの混合溶媒に溶解させて、6フッ化リン酸リチウム1mol/L溶液の電解液を調製した。
この電解液をPFA(ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂)製のブローボトルの中に入れ、その電解液中に上記のシール強度測定用サンプルとシールしていないラミネート強度測定用サンプルとを入れて蓋を閉め、80℃の恒温水槽の中に50時間放置した。その後サンプルを取り出し、水洗した後、23℃で24時間以上放置し、その後、それぞれ上記と同様にラミネート強度とシール強度を測定した。
<Electrolytic solution resistance (laminate strength and seal strength after immersion in electrolytic solution)>
Using ethylene carbonate: diethyl carbonate: dimethyl carbonate = 1: 1: 1 (volume ratio) as a mixed solvent, 1 mol of lithium hexafluorophosphate was dissolved in this mixed solvent, and 1 mol / L of lithium hexafluorophosphate was dissolved. A solution electrolyte was prepared.
This electrolytic solution is put into a blow bottle made of PFA (perfluoroalkoxy fluororesin), and the above-mentioned seal strength measurement sample and unsealed laminate strength measurement sample are put in the electrolytic solution, and the lid is closed. It was left in a constant temperature water bath at 80 ° C. for 50 hours. Thereafter, the sample was taken out, washed with water, and allowed to stand at 23 ° C. for 24 hours or longer. Thereafter, the laminate strength and the seal strength were measured in the same manner as described above.
<タブシール強度(タブ接着性)>
タブシール用フィルムとして65mm×65mmに切ったランダムPPフィルム(日本ポリプロ社製 ノバテックEG6Dの100μm(厚さ)のフィルム)を用い、予め65mm×65mmに切った電池外装用ラミネートフィルム2枚のシーラント層同士の間に、上記の65mm×65mmに切ったランダムPPフィルムを入れ、富士インパルス社製片側ヒータ付きヒートシーラ「OPL−200−10」を用い、シール幅10mm、長さ65mmにわたって、240℃、シール圧0.45MPa、ヒートシール時間5秒の条件でヒートシールした。その後、23℃で24時間以上放置後、幅15mmの短冊3本に裁断して上記のシール強度測定用サンプルのシーラント層同士を引き剥がすようにして、テンシロン引張り試験機を用いて、引張り速度300mm/minでタブシール用フィルムとの接着強度を測定し、下記基準で評価した。
○:接着強度15N/10mm以上
△:接着強度15N/10mm未満10N/10mm以上
×:接着強度10N/10mm未満
<Tab seal strength (tab adhesion)>
A random PP film (Novatech EG6D 100 μm (thickness) film made by Nippon Polypro Co., Ltd.) cut into 65 mm × 65 mm as a tab seal film, and two sealant layers of a battery exterior laminate film previously cut into 65 mm × 65 mm The random PP film cut into 65 mm × 65 mm is put between the two, and a heat sealer “OPL-200-10” with a heater on one side manufactured by Fuji Impulse Co., Ltd. is used, and the seal pressure is 240 ° C. over a seal width of 10 mm and a length of 65 mm. Heat sealing was performed under the conditions of 0.45 MPa and a heat sealing time of 5 seconds. Then, after standing for 24 hours or more at 23 ° C., the strip was cut into three strips with a width of 15 mm, and the sealant layers of the above sample for measuring the seal strength were peeled off, and using a Tensilon tensile tester, the tensile speed was 300 mm. The adhesive strength with the tab seal film was measured at / min and evaluated according to the following criteria.
○: Adhesive strength 15 N / 10 mm or more Δ: Adhesive strength less than 15 N / 10 mm 10 N / 10 mm or more ×: Adhesive strength less than 10 N / 10 mm
<耐熱性>
シーラント層の融点から、下記基準で評価した。
○:シーラント層の融点が140℃以上
×:シーラント層の融点が140℃未満
なお、シーラント層が1成分のみで構成される場合、当該成分の融点をシーラント層の融点とした。また、シーラント層が2成分以上で構成される場合、構成成分中最も融点の高い成分の融点をシーラント層の融点とした。即ち、この場合、シーラント層の構成成分は非相溶系材料であるため、そのうち最も融点の高い成分の融点をシーラント層の融点とすることができる。
<Heat resistance>
Based on the melting point of the sealant layer, the following criteria were used for evaluation.
○: The melting point of the sealant layer is 140 ° C. or more. X: The melting point of the sealant layer is less than 140 ° C. When the sealant layer is composed of only one component, the melting point of the component is the melting point of the sealant layer. When the sealant layer is composed of two or more components, the melting point of the component having the highest melting point among the constituent components is defined as the melting point of the sealant layer. That is, in this case, since the constituent component of the sealant layer is an incompatible material, the melting point of the component having the highest melting point can be set as the melting point of the sealant layer.
表−2より次のことが分かる。
実施例1〜9の電池外装用ラミネートフィルムは、本発明で規定される密度のメタロセン系ポリエチレンと、ゴム分散オレフィン系エラストマーを主成分として形成されるシーラント層を有するため、シール性、ラミネート強度、耐熱性、耐電解液性、タブシール層との接着性において、全て優れる。
Table 2 shows the following.
Since the laminate films for battery exteriors of Examples 1 to 9 have a sealant layer formed mainly of a metallocene polyethylene having a density specified in the present invention and a rubber-dispersed olefin elastomer, sealing properties, laminate strength, Excellent in heat resistance, electrolytic solution resistance, and adhesion to the tab seal layer.
これに対して、シーラント層が低密度ポリエチレンや高密度ポリエチレンとのブレンドにより見かけ上本発明で特定する密度の範囲にしたポリエチレンで構成される比較例1〜3では、シール性、ラミネート強度、耐電解液性に優れていても、耐熱性、タブシールであるポリプロピレンとの接着性に劣る。
また、メタロセン系線状低密度ポリエチレン(メタロセンLLPE)を用いた比較例4、高密度ポリエチレン(HDPE)を用いた比較例5、線状低密度ポリエチレン(LLPE)を用いた比較例6、メタロセン系ポリエチレン(メタロセンPE−2)のみを用いた比較例7は、何れも耐熱性、タブシールであるポリプロピレンとの接着性に劣る。
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3 in which the sealant layer is made of polyethylene apparently in the density range specified in the present invention by blending with low-density polyethylene or high-density polyethylene, sealability, laminate strength, Even if it is excellent in electrolyte properties, it is inferior in heat resistance and adhesiveness with polypropylene as a tab seal.
Further, Comparative Example 4 using metallocene linear low density polyethylene (metallocene LLPE), Comparative Example 5 using high density polyethylene (HDPE), Comparative Example 6 using linear low density polyethylene (LLPE), Metallocene system Comparative Example 7 using only polyethylene (metallocene PE-2) is inferior in heat resistance and adhesiveness with polypropylene as a tab seal.
なお、表2において「総合評価」は、電池外装用ラミネートフィルムとして以下の基準で判断した。
○:ラミネート強度、シール強度、耐熱性、耐電解液性、タブシール強度が非常に優れている。
△:ラミネート強度、シール強度、耐熱性、耐電解液性、タブシール強度が使用可能なレベルにある。
×:ラミネート強度、シール強度、耐熱性、耐電解液性、タブシール強度が不十分である。
In Table 2, “Comprehensive evaluation” was determined based on the following criteria as a battery exterior laminate film.
○: Laminate strength, seal strength, heat resistance, electrolytic solution resistance, and tab seal strength are excellent.
Δ: Laminate strength, seal strength, heat resistance, electrolytic solution resistance, and tab seal strength are at usable levels.
X: Laminate strength, seal strength, heat resistance, electrolytic solution resistance, and tab seal strength are insufficient.
1 基材層
2 第1の接着層
3 バリア層
4 第2の接着層
5 シーラント層
10 電池外装用ラミネートフィルム
12 基材層/バリア層積層フィルム
14 第2の接着層/シーラント層積層フィルム
16 耐熱樹脂フィルム
17A,17B 加熱ロール
30 電池本体
31 第1の外装材
32 第2の外装材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material layer 2 1st contact bonding layer 3 Barrier layer 4 2nd contact bonding layer 5
Claims (5)
成分(A):メタロセン系触媒を用いて製造された密度0.930g/cm3以上0.950g/cm3以下のポリエチレン
成分(B):ポリプロピレンマトリックスにゴムが分散されたポリプロピレン系エラストマー A battery exterior laminate film in which at least a base material layer, a first adhesive layer, a barrier layer, a second adhesive layer, and a sealant layer are laminated in this order, and the sealant layer includes the following component (A) and A laminate film for battery exterior, comprising at least one (I) layer formed of a blend containing the following component (B).
Component (A): Density was prepared using a metallocene catalyst 0.930 g / cm 3 or more 0.950 g / cm 3 or less polyethylene component (B): polypropylene elastomer rubber in a polypropylene matrix is dispersed
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