JP2017195112A - 蓄電デバイス用外装材及び蓄電デバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】シーラント層同士を熱融着させた際のシーラント層の流出を抑制できてヒートシール部において十分な絶縁性を確保できる蓄電デバイス用外装材を提供する。【解決手段】金属箔層４と、該金属箔層の一方の面に積層されたシーラント層３と、を含み、該シーラント層３は、金属箔層側の最外層を構成する熱可塑性樹脂からなる第１低融点層７と、金属箔層側とは反対側の最外層を構成する熱可塑性樹脂からなる第２低融点層８と、第１低融点層７と第２低融点層８の間に配置された熱可塑性樹脂からなる高融点中間層９と、を含み、高融点中間層の融点９は、１２０℃〜１８０℃であり、第１及び第２低融点層の融点は、高融点中間層の融点より低く、高融点中間層９の厚さが２０μｍ以上であり、高融点中間層９の厚さを「Ｘ」とし、シーラント層３の厚さを「Ｙ」としたとき、０．５０Ｙ≦Ｘ≦０．９９Ｙの関係にある構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、スマートフォン、タブレット等の携帯機器に使用される電池やコンデンサ、ハイブリッド自動車、電気自動車、風力発電、太陽光発電、夜間電気の蓄電用に使用される電池やコンデンサ等の蓄電デバイス用の外装材および該外装材で外装された蓄電デバイスに関する。
近年、スマートフォン、タブレット端末等のモバイル電気機器の薄型化、軽量化に伴い、これらに搭載されるリチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池、リチウムイオンキャパシタ、電気２重層コンデンサ等の蓄電デバイスの外装材としては、従来の金属缶に代えて、耐熱性樹脂層／接着剤層／金属箔層／接着剤層／熱可塑性樹脂層からなる積層体（ラミネート外装材）が用いられている（特許文献１参照）。電気自動車等の電源、蓄電用途の大型電源、キャパシタ等も上記構成の積層体（外装材）で外装されることも増えてきている。
特開２００７−１６１３１０号公報
しかしながら、上記従来技術（特許文献１に記載の外装材）では次のような問題があった。即ち、電池等を外装する際には外装材のシーラント層同士を熱融着させて封止を行うが、このシーラント層の表面に異物（電極活物質、電解質等）が付着していると、ヒートシール部が薄肉化して該ヒートシール部において十分な絶縁性を確保し難い面があった。特にタブ部分では絶縁性が不十分になりやすく、短絡が生じるおそれがある。
本発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、シーラント層同士を熱融着させた際のシーラント層の流出を抑制できてヒートシール部において十分な絶縁性を確保できると共に、十分なシール強度を確保できる蓄電デバイス用外装材を提供する。
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
［１］金属箔層と、該金属箔層の一方の面に積層されたシーラント層と、を含む蓄電デバイス用外装材であって、
前記シーラント層は、該シーラント層における金属箔層側の最外層を構成する熱可塑性樹脂からなる第１低融点層と、前記シーラント層における金属箔層側とは反対側の最外層を構成する熱可塑性樹脂からなる第２低融点層と、前記第１低融点層と前記第２低融点層の間に配置された熱可塑性樹脂からなる高融点中間層と、を含み、
前記高融点中間層の融点は、１２０℃〜１８０℃であり、
前記第１低融点層の融点および前記第２低融点層の融点は、前記高融点中間層の融点より低く、
前記高融点中間層の厚さが２０μｍ以上であり、
前記高融点中間層の厚さを「Ｘ」とし、前記シーラント層の厚さを「Ｙ」としたとき、 ０．５０Ｙ ≦ Ｘ ≦ ０．９９Ｙ
の関係にあることを特徴とする蓄電デバイス用外装材。
［２］前記第１低融点層の厚さが０．５μｍ以上であり、前記第２低融点層の厚さが１μｍ以上である前項１に記載の蓄電デバイス用外装材。
［３］前記高融点中間層の融点は前記第１低融点層の融点より２０℃以上高く、かつ前記高融点中間層の融点は前記第２低融点層の融点より２０℃以上高い前項１または２に記載の蓄電デバイス用外装材。
［４］前記高融点中間層を構成する熱可塑性樹脂が、重量平均分子量が２００，０００〜８００，０００の範囲のエチレン−プロピレンブロック共重合体樹脂であり、
前記第１低融点層を構成する熱可塑性樹脂および前記第２低融点層を構成する熱可塑性樹脂が、重量平均分子量が１０，０００〜２００，０００の範囲のエチレン−プロピレンランダム共重合体樹脂である前項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用外装材。
［５］前記金属箔層の他方の面に外側接着剤層を介して耐熱性樹脂層が積層されている前項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用外装材。
［６］蓄電デバイス本体部と、
前項１〜５のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用外装材とを備え、
前記蓄電デバイス本体部が、前記外装材で外装されていることを特徴とする蓄電デバイス。
［１］の発明では、高融点中間層の融点が１２０℃〜１８０℃であり、かつ高融点中間層の外側に低融点層が存在するので、シーラント層同士を熱融着させた際にヒートシール部での高融点中間層の流出を抑制することができ、かつ高融点中間層の厚さが２０μｍ以上であって、０．５０Ｙ≦Ｘ≦０．９９Ｙの関係にあるから、シーラント層同士を熱融着させる際にシーラント層の流出による肉厚の減少を抑制できてヒートシール部において十分な絶縁性を確保することができて、短絡の発生を十分に防止できる。また、上記高融点中間層の両側に、高融点中間層の融点より低い融点を有した第１低融点層と第２低融点層が配置されているから、シーラント層同士を熱融着させる際に高融点中間層を溶融させることなく良好にヒートシールを行うことができて十分なシール強度でもってシール接合できる（ヒートシール部において十分なシール強度を確保できる）。
［２］の発明では、第１低融点層の厚さが０．５μｍ以上であり、第２低融点層の厚さが１μｍ以上であるから、シーラント層同士を熱融着させる際に、より十分なシール強度でもってシール接合できる（ヒートシール部においてより十分なシール強度を確保できる）。
［３］の発明では、高融点中間層の融点は第１低融点層の融点より２０℃以上高く、かつ高融点中間層の融点は第２低融点層の融点より２０℃以上高い構成であるので、シーラント層同士を熱融着させた際にヒートシール部でのシーラント層の流出を十分に抑制することができて、ヒートシール部においてより十分な絶縁性を確保できる。
［４］の発明では、高融点中間層を構成する熱可塑性樹脂が、重量平均分子量が２００，０００〜８００，０００の範囲のエチレン−プロピレンブロック共重合体樹脂であるので、シーラント層同士を熱融着させた際にヒートシール部でのシーラント層の流出をより十分に抑制することができて、ヒートシール部での絶縁性をさらに向上させることができる。また、前記第１、２低融点層を構成する熱可塑性樹脂が、それぞれ重量平均分子量が１０，０００〜２００，０００の範囲のエチレン−プロピレンランダム共重合体樹脂であるので、シーラント層同士を熱融着させる際に、さらに十分なシール強度でもってシール接合できる（ヒートシール部においてより十分なシール強度を確保できる）。
［５］の発明では、金属箔層の他方の面に外側接着剤層を介して耐熱性樹脂層が積層されているから、金属箔層の他方の面側の絶縁性を十分に確保できるし、外装材の物理的強度および耐衝撃性を向上させることができる。
［６］の発明（蓄電デバイス）では、ヒートシール部が十分なシール強度で接合されると共にヒートシール部において十分な絶縁性が確保された外装材で外装された蓄電デバイスが提供される。
本発明に係る蓄電デバイス用外装材の一実施形態を示す断面図である。 本発明に係る蓄電デバイス用外装材を用いて構成された蓄電デバイスの一実施形態を示す断面図である。
本発明に係る蓄電デバイス用外装材１の一実施形態を図１に示す。この蓄電デバイス用外装材１は、リチウムイオン２次電池ケース用として用いられるものである。前記蓄電デバイス用外装材１は、例えば、深絞り成形、張り出し成形等の成形に供されて２次電池のケース等として用いられる。また、前記蓄電デバイス用外装材１は、成形に供されることなく平面状の外装材としても使用できる（図２参照）。
本実施形態では、前記蓄電デバイス用外装材１は、金属箔層４の一方の面に内側接着剤層６を介してシーラント層（内側層）３が積層一体化されると共に、前記金属箔層４の他方の面に外側接着剤層５を介して耐熱性樹脂層（外側層）２が積層一体化された構成からなる。
前記シーラント層（熱可塑性樹脂層）（内側層）３は、リチウムイオン二次電池等で用いられる腐食性の強い電解液などに対しても優れた耐薬品性を具備させると共に、外装材にヒートシール性を付与する役割を担うものである。
本発明では、前記シーラント層３は、該シーラント層３における金属箔層４側の最外層を構成する熱可塑性樹脂からなる第１低融点層７と、前記シーラント層３における金属箔層側とは反対側の最外層を構成する熱可塑性樹脂からなる第２低融点層８と、前記第１低融点層７と前記第２低融点層８の間に配置された熱可塑性樹脂からなる高融点中間層９と、を含む構成であり（図１参照）、前記高融点中間層９の融点は、１２０℃〜１８０℃であり、前記第１低融点層７の融点および前記第２低融点層８の融点は、前記高融点中間層９の融点より低く、前記高融点中間層の厚さが２０μｍ以上であり、かつ前記高融点中間層９の厚さを「Ｘ」とし、前記シーラント層３の厚さを「Ｙ」としたとき、０．５０Ｙ≦Ｘ≦０．９９Ｙの関係にある構成とする。
なお、上記実施形態では、前記シーラント層３は、前記第１低融点層７／高融点中間層９／第２低融点層８の３層積層構成であるが、特にこのような３層積層構成に限定されるものではなく、前記第１低融点層７、前記高融点中間層９、前記第２低融点層８を少なくとも含む構成であれば、４層積層構成、５層積層構成、或いは６層以上の積層構成であってもよい。
前記高融点中間層９の融点は、１２０℃〜１８０℃である必要がある。１２０℃未満である場合にはシーラント層同士を熱融着させた際にヒートシール部において高融点中間層も流出が生じやすいのでヒートシール部において十分な絶縁性を確保し難い。一方、融点が１８０℃を超えるとシーラント層同士を熱融着させるのにシール温度を高くする必要があるが、シール温度が高いと電解液が熱の影響を受けて分解しやすいという問題を生じる。中でも、高融点中間層９の融点は、１５０℃〜１７０℃であるのが好ましい。なお、シーラント層同士を熱融着する際のヒートシール温度は、高融点中間層９の融点に対して＋１０℃〜＋４０℃の範囲に設定するのがよい。
前記高融点中間層９の厚さは２０μｍ以上であることを必要とする。２０μｍ未満ではヒートシール後に、十分な絶縁性を確保するためのシーラント層３の厚さを維持（確保）することができない。中でも、前記高融点中間層９の厚さは２０μｍ〜３０μｍであるのが好ましい。なお、前記高融点中間層９の厚さが大きくなり過ぎると、ヒートシール時の熱の伝導が低下してシール接合が十分でなくなる可能性があり、この観点から前記高融点中間層９の厚さは、４０μｍ以下に設定するのがよい。
更に、前記高融点中間層９の厚さを「Ｘ」とし、前記シーラント層３の厚さを「Ｙ」としたとき、０．５０Ｙ≦Ｘ≦０．９９Ｙの関係にある構成とする。高融点中間層９の厚さＸが、シーラント層３の厚さＹの５０％未満である場合には、シーラント層同士を熱融着させた際に低融点層が流出しすぎてヒートシール後において絶縁部分の距離を十分に確保できなくなる恐れがある。また、高融点中間層９の厚さＸが、シーラント層３の厚さＹの９９％以上である場合には、シーラント層同士を熱融着させる際に十分なシール強度でもってシール接合できないという問題を生じる。中でも、０．６０Ｙ≦Ｘ≦０．９０Ｙの関係にある構成とするのが好ましい。
前記高融点中間層９の融点は、前記第１低融点層７の融点より２０℃以上高く、かつ前記高融点中間層９の融点は、前記第２低融点層８の融点より２０℃以上高い構成であるのが好ましい。このような構成とすることで、シーラント層同士を熱融着させた際にヒートシール部でのシーラント層３の流出を十分に抑制することができる。中でも、前記高融点中間層９の融点は、前記第１低融点層７の融点より２５℃〜３５℃高く、かつ前記高融点中間層９の融点は、前記第２低融点層８の融点より２５℃〜３５℃高い構成であるのが好ましい。
なお、前記第１低融点層７の融点及び前記第２低融点層８の融点は、いずれも、９０℃〜１４０℃の範囲であるのが好ましい。
前記前記第１低融点層７、前記第２低融点層８および前記高融点中間層９を形成する熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではないが、無延伸フィルムであるのが好ましい。前記熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系共重合体、これらの酸変性物およびアイオノマーからなる群より選ばれた少なくとも１種の熱可塑性樹脂を用いるのが好ましい。
中でも、前記高融点中間層９を構成する熱可塑性樹脂は、重量平均分子量が２００，０００〜８００，０００の範囲のエチレン−プロピレンブロック共重合体樹脂であるのが好ましい。この場合には、シーラント層同士を熱融着させた際にヒートシール部でのシーラント層の流出をより十分に抑制できる。
また、前記第１低融点層７を構成する熱可塑性樹脂および前記第２低融点層８を構成する熱可塑性樹脂は、重量平均分子量が１０，０００〜２００，０００の範囲のエチレン−プロピレンランダム共重合体樹脂であるのが好ましい。この場合には、シーラント層同士を熱融着させる際にさらに十分なシール強度でもってシール接合できる。例えば、前記第１低融点層７が重量平均分子量が１００，０００のエチレン−プロピレンランダム共重合体樹脂で形成され、前記第２低融点層８が重量平均分子量が７０，０００のエチレン−プロピレンランダム共重合体樹脂で形成された構成や、前記第１低融点層７および前記第２低融点層８が、いずれも重量平均分子量が１２０，０００のエチレン−プロピレンランダム共重合体樹脂で形成された構成等を例示できる。
また、前記第１低融点層７の厚さが０．５μｍ以上であり、前記第２低融点層８の厚さが１μｍ以上である構成を採用するのが好ましく、このような構成を採用した場合にはシーラント層同士を熱融着させる際に、より十分なシール強度を確保してシール接合できる。中でも、前記第１低融点層７の厚さは、１μｍ〜１０μｍであるのが特に好ましい。また、前記第２低融点層８の厚さは、１μｍ〜１０μｍであるのが特に好ましい。
前記シーラント層３の厚さ（全体厚さ）は、２１μｍ〜４０μｍに設定されるのが好ましい。２１μｍ以上とすることでピンホールの発生を十分に防止できると共に、４０μｍ以下に設定することで樹脂使用量を低減できてコスト低減を図り得る。中でも、前記シーラント層３の厚さは、２５μｍ〜３５μｍに設定されるのが特に好ましい。
前記金属箔層４は、外装材１に酸素や水分の侵入を阻止するガスバリア性を付与する役割を担うものである。前記金属箔層４としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム箔、ＳＵＳ箔（ステンレス箔）、銅箔等が挙げられ、アルミニウム箔が一般的に用いられる。前記金属箔層４の厚さは、１０μｍ〜１００μｍであるのが好ましい。１０μｍ以上であることで金属箔を製造する際の圧延時のピンホール発生を防止できると共に、１００μｍ以下であることで張り出し成形、絞り成形等の成形時の応力を小さくできて成形性を向上させることができる。中でも、前記金属箔層４の厚さは、２０μｍ〜５０μｍであるのが特に好ましい。
前記金属箔層４は、少なくとも内側の面（内側接着剤層６側の面）に化成処理が施されているのが好ましい。このような化成処理が施されていることによって内容物（電池の電解液等）による金属箔表面の腐食を十分に防止できる。例えば次のような処理をすることによって金属箔に化成処理を施す。即ち、例えば、脱脂処理を行った金属箔の表面に、
１）リン酸と、
クロム酸と、
フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
２）リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、
クロム酸及びクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
３）リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、
クロム酸及びクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、
フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
上記１）〜３）のうちのいずれかの水溶液を塗工した後、乾燥することにより、化成処理を施す。
前記化成皮膜は、クロム付着量（片面当たり）として０．１ｍｇ／ｍ2〜５０ｍｇ／ｍ2が好ましく、特に２ｍｇ／ｍ2〜２０ｍｇ／ｍ2が好ましい。
本発明において、前記耐熱性樹脂層２は、必須の構成層ではないものの、前記金属箔層４の他方の面に外側接着剤層５を介して耐熱性樹脂層２が積層された構成を採用するのが好ましい（図１参照）。このような耐熱性樹脂層２を設けることにより、金属箔層４の他方の面側の絶縁性を十分に確保できるし、外装材１の物理的強度および耐衝撃性を向上させることができる。
前記耐熱性樹脂層（外側層）２を構成する耐熱性樹脂としては、外装材をヒートシールする際のヒートシール温度で溶融しない耐熱性樹脂を用いる。前記耐熱性樹脂としては、シーラント層３を構成する高融点中間層９の融点より１０℃以上高い融点を有する耐熱性樹脂を用いるのが好ましく、高融点中間層９の融点より２０℃以上高い融点を有する耐熱性樹脂を用いるのが特に好ましい。
前記耐熱性樹脂層（外側層）２としては、特に限定されるものではないが、例えば、ナイロンフィルム等のポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリオレフィンフィルム等が挙げられ、これらの延伸フィルムが好ましく用いられる。中でも、前記耐熱性樹脂層２としては、二軸延伸ナイロンフィルム等の二軸延伸ポリアミドフィルム、二軸延伸ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、二軸延伸ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルムを用いるのが特に好ましい。前記ナイロンフィルムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、６ナイロンフィルム、６，６ナイロンフィルム、ＭＸＤナイロンフィルム等が挙げられる。なお、前記耐熱性樹脂層２は、単層で形成されていても良いし、或いは、例えばポリエステルフィルム／ポリアミドフィルムからなる複層（ＰＥＴフィルム／ナイロンフィルムからなる複層等）で形成されていても良い。前記例示した複層構成において、ポリエステルフィルムがポリアミドフィルムよりも外側に配置されるのが好ましく、同様にＰＥＴフィルムがナイロンフィルムよりも外側に配置されるのが好ましい。
前記耐熱性樹脂層２の厚さは、８μｍ〜５０μｍであるのが好ましい。上記好適下限値以上に設定することで外装材として十分な強度を確保できると共に、上記好適上限値以下に設定することで張り出し成形、絞り成形等の成形時の応力を小さくできて成形性を向上させることができる。中でも、前記耐熱性樹脂層２の厚さは、１２μｍ〜２５μｍであるのが特に好ましい。
前記外側接着剤層５としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリウレタン接着剤層、ポリエステルポリウレタン接着剤層、ポリエーテルポリウレタン接着剤層等が挙げられる。前記外側接着剤層５の厚さは、１μｍ〜５μｍに設定されるのが好ましい。中でも、外装材の薄膜化、軽量化の観点から、前記外側接着剤層５の厚さは、１μｍ〜３μｍに設定されるのが特に好ましい。
前記内側接着剤層６としては、特に限定されるものではないが、例えば、上記外側接着剤層５として例示したものも使用できるが、電解液による膨潤の少ないポリオレフィン系接着剤を使用するのが好ましい。前記内側接着剤層６の厚さは、１μｍ〜５μｍに設定されるのが好ましい。中でも、外装材の薄膜化、軽量化の観点から、前記内側接着剤層６の厚さは、１μｍ〜３μｍに設定されるのが特に好ましい。
本発明の蓄電デバイス用外装材１の厚さは、６０μｍ〜１６０μｍに設定されるのが好ましい。
本発明の外装材１を成形（深絞り成形、張り出し成形等）することにより、成形ケース（電池ケース等）を得ることができる。なお、本発明の外装材１は、成形に供されずにそのまま使用することもできる。
本発明の外装材１を用いて構成された蓄電デバイス２０の一実施形態を図２に示す。この蓄電デバイス２０は、リチウムイオン２次電池である。
前記電池２０は、正極活物質、負極活物質、セパレータ、電解質から構成されるベアセル２１と、正極および負極にそれぞれ接続されたタブリード２２と、成形に供されていない平面状の前記外装材１と、前記外装材１が成形されて得られた収容凹部１１ｂを有する成形ケース１１とを備える（図２参照）。前記ベアセル２１および前記タブリード２２により蓄電デバイス本体部１９が構成されている。
前記成形ケース１１の収容凹部１１ｂ内に前記ベアセル２１と前記タブリード２２の一部が収容され、該成形ケース１１の上に前記平面状の外装材１が配置され、該外装材１の周縁部（の内側層３）と前記成形ケース１１の封止用周縁部１１ａ（の内側層３）とがヒートシールにより接合されて熱封止部（ヒートシール部）が形成されることによって、前記蓄電デバイス（電池）２０が構成されている。なお、前記タブリード２２の先端部は、外部に導出されている（図２参照）。
次に、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。
＜実施例１＞
厚さ３５μｍのアルミニウム箔（ＪＩＳ Ｈ４１６０に規定されるＡ８０２１の焼鈍したアルミニウム箔）４の両面に、リン酸、ポリアクリル酸（アクリル系樹脂）、クロム(III)塩化合物、水、アルコールからなる化成処理液を塗布した後、１８０℃で乾燥を行って、化成皮膜を形成した。この化成皮膜のクロム付着量は片面当たり１０ｍｇ／ｍ2であった。
次に、前記化成処理済みアルミニウム箔４の一方の面に、２液硬化型のウレタン系接着剤５を介して、厚さ１５μｍの二軸延伸６ナイロンフィルム（外側層）２をドライラミネートした（貼り合わせた）。
次に、融点１３７℃のエチレン−プロピレンランダム共重合体（重量平均分子量が１５０，０００）からなる厚さ４．５μｍの第１低融点層７、融点１６３℃のエチレン−プロピレンブロック共重合体（重量平均分子量が６００，０００）からなる厚さ２１μｍの高融点中間層９、融点１３７℃のエチレン−プロピレンランダム共重合体（重量平均分子量が１５０，０００）からなる厚さ４．５μｍの第２低融点層８がこの順で３層積層されるようにＴダイを用いて共押出することにより、これら３層が積層されてなる厚さ３０μｍのシーラントフィルム（第１低融点層７／高融点中間層９／第２低融点層８）３を得た後、該シーラントフィルム（内側層）３の第１低融点層７面を、２液硬化型のマレイン酸変性ポリプロピレン接着剤（硬化剤が多官能イソシアネート）６を介して、前記ドライラミネート後のアルミニウム箔４の他方の面に重ね合わせて、ゴムニップロールと、１００℃に加熱されたラミネートロールとの間に挟み込んで圧着することによりドライラミネートし、しかる後、４０℃で５日間エージングする（加熱する）ことによって、図１に示す構成の厚さ８６μｍの蓄電デバイス用外装材１を得た。
なお、前記高融点中間層（エチレン−プロピレンブロック共重合体）の詳細について説明すると、前記高融点中間層は、融点が１６３℃、結晶融解エネルギーが５８Ｊ／ｇである第１エラストマー変性オレフィン系樹脂９９質量％、融点が１４４℃、結晶融解エネルギーが１９Ｊ／ｇである第２エラストマー変性オレフィン系樹脂１質量％の組成からなる樹脂組成物により形成されている。前記第１エラストマー変性オレフィン系樹脂および前記第２エラストマー変性オレフィン系樹脂は、いずれも、エラストマー変性ホモポリプロピレンまたは／およびエラストマー変性ランダム共重合体からなる。前記エラストマー変性ランダム共重合体は、共重合成分としてプロピレン及びプロピレンを除く他の共重合成分を含有するランダム共重合体のエラストマー変性体である。なお、高融点中間層のみをＳＥＭ観察（走査電子顕微鏡で観察）したところ、高融点中間層は、エラストマー成分が島になっている海島構造を備えていることを確認することができた。
上記「融点」の語は、ＪＩＳ Ｋ７１２１−１９８７に準拠して、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって測定された融解ピーク温度を意味し、「結晶融解エネルギー」の語は、ＪＩＳ Ｋ７１２２−１９８７に準拠して、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって測定された融解熱（結晶融解エネルギー）を意味する。
また、前記２液硬化型マレイン酸変性ポリプロピレン接着剤として、主剤としてのマレイン酸変性ポリプロピレン（融点８０℃、酸価１０ｍｇＫＯＨ／ｇ）１００質量部、硬化剤としてのヘキサメチレンジイソシアナートのイソシアヌレート体（ＮＣＯ含有率：２０質量％）８質量部、さらに溶剤が混合されてなる接着剤溶液を用い、該接着剤溶液を固形分塗布量が２ｇ／ｍ2になるように、前記アルミニウム箔４の他方の面に塗布し、加熱乾燥させた後、前記シーラントフィルム３の第１低融点層７面に重ね合わせた。
＜実施例２＞
シーラントフィルムとして、融点１１５℃の低密度ポリエチレン（重量平均分子量が８０，０００）からなる厚さ３．７５μｍの第１低融点層７、融点１４２℃のエチレン−プロピレンブロック共重合体（重量平均分子量が４００，０００）からなる厚さ２２．５μｍの高融点中間層９、融点１１５℃の低密度ポリエチレン（重量平均分子量が８０，０００）からなる厚さ３．７５μｍの第２低融点層８がこの順で積層されてなる厚さ３０μｍのシーラントフィルム３を用いた以外は、実施例１と同様にして、図１に示す構成の厚さ８６μｍの蓄電デバイス用外装材１を得た。
＜実施例３＞
シーラントフィルムとして、融点１３５℃のエチレン−プロピレンランダム共重合体（重量平均分子量が１２０，０００）からなる厚さ１．５μｍの第１低融点層７、融点１６１℃のエチレン−プロピレンブロック共重合体（重量平均分子量が５００，０００）からなる厚さ２７μｍの高融点中間層９、融点１３５℃のエチレン−プロピレンランダム共重合体（重量平均分子量が１２０，０００）からなる厚さ１．５μｍの第２低融点層８がこの順で積層されてなる厚さ３０μｍのシーラントフィルム３を用いた以外は、実施例１と同様にして、図１に示す構成の厚さ８６μｍの蓄電デバイス用外装材１を得た。
＜実施例４＞
シーラントフィルムとして、融点１３７℃のエチレン−プロピレンランダム共重合体（重量平均分子量が１５０，０００）からなる厚さ６μｍの第１低融点層７、融点１６３℃のエチレン−プロピレンブロック共重合体（重量平均分子量が６００，０００）からなる厚さ２１μｍの高融点中間層９、融点１３７℃のエチレン−プロピレンランダム共重合体（重量平均分子量が１５０，０００）からなる厚さ３μｍの第２低融点層８がこの順で積層されてなる厚さ３０μｍのシーラントフィルム３を用いた以外は、実施例１と同様にして、図１に示す構成の厚さ８６μｍの蓄電デバイス用外装材１を得た。
＜実施例５＞
シーラントフィルムとして、融点１３７℃のエチレン−プロピレンランダム共重合体（重量平均分子量が１５０，０００）からなる厚さ３μｍの第１低融点層７、融点１６３℃のエチレン−プロピレンブロック共重合体（重量平均分子量が６００，０００）からなる厚さ２１μｍの高融点中間層９、融点１３７℃のエチレン−プロピレンランダム共重合体（重量平均分子量が１５０，０００）からなる厚さ６μｍの第２低融点層８がこの順で積層されてなる厚さ３０μｍのシーラントフィルム３を用いた以外は、実施例１と同様にして、図１に示す構成の厚さ８６μｍの蓄電デバイス用外装材１を得た。
＜実施例６＞
シーラントフィルムとして、融点１３７℃のエチレン−プロピレンランダム共重合体（重量平均分子量が１５０，０００）からなる厚さ４．５μｍの第１低融点層７、融点１５２℃のエチレン−プロピレンブロック共重合体（重量平均分子量が４００，０００）からなる厚さ２１μｍの高融点中間層９、融点１３７℃のエチレン−プロピレンランダム共重合体（重量平均分子量が１５０，０００）からなる厚さ４．５μｍの第２低融点層８がこの順で積層されてなる厚さ３０μｍのシーラントフィルム３を用いた以外は、実施例１と同様にして、図１に示す構成の厚さ８６μｍの蓄電デバイス用外装材１を得た。
＜比較例１＞
シーラントフィルムとして、融点１４０℃のエチレン−プロピレンランダム共重合体（重量平均分子量が１４０，０００）からなる厚さ１０．５μｍの第１低融点層７、融点１６３℃のエチレン−プロピレンブロック共重合体（重量平均分子量が６００，０００）からなる厚さ９μｍの高融点中間層９、融点１４０℃のエチレン−プロピレンランダム共重合体（重量平均分子量が１４０，０００）からなる厚さ１０．５μｍの第２低融点層８がこの順で積層されてなる厚さ３０μｍのシーラントフィルム３を用いた以外は、実施例１と同様にして、厚さ８６μｍの蓄電デバイス用外装材を得た。
＜比較例２＞
シーラントフィルムとして、融点１４０℃のエチレン−プロピレンランダム共重合体（重量平均分子量が１４０，０００）からなる厚さ１５μｍの第１低融点層、融点１５６℃のエチレン−プロピレンブロック共重合体（重量平均分子量が４５０，０００）からなる厚さ１５μｍの高融点中間層、がこの順で積層されてなる厚さ３０μｍのシーラントフィルムを用いた以外は、実施例１と同様にして、厚さ８６μｍの蓄電デバイス用外装材を得た。なお、得られた蓄電デバイス用外装材において、第１低融点層は、シーラント層における金属箔層側の最外層を構成している。
＜比較例３＞
シーラントフィルムとして、融点１１５℃の低密度ポリエチレン（重量平均分子量が８０，０００）からなる厚さ１０．５μｍの第１低融点層７、融点１４２℃のエチレン−プロピレンブロック共重合体（重量平均分子量が４００，０００）からなる厚さ９μｍの高融点中間層９、融点１１５℃の低密度ポリエチレン（重量平均分子量が８０，０００）からなる厚さ１０．５μｍの第２低融点層８がこの順で積層されてなる厚さ３０μｍのシーラントフィルム３を用いた以外は、実施例１と同様にして、厚さ８６μｍの蓄電デバイス用外装材を得た。
Figure 2017195112
上記のようにして得られた各蓄電デバイス用外装材に対して下記測定法に基づいて評価を行った。その結果を表１に示す。なお、表１において、Ｘ／Ｙは、（高融点中間層の厚さ）÷（シーラント層の厚さ）を意味する。また、表１において、絶縁抵抗値について「＞２００ＭΩ」の表記は、絶縁抵抗値が２００ＭΩより大きい値であることを示す。
＜絶縁抵抗値測定法＞
得られた蓄電デバイス用外装材から縦１００ｍｍ×横１５ｍｍの大きさの矩形状の試験片を２枚切り出す。これら一対の試験片を互いのシーラント層で接触するように重ね合わせて両面加熱式のヒートシーラーで、シール幅５ｍｍ、０．１５ＭＰａの条件で２秒間シーラント層同士の熱融着を行った。なお、実施例１、３〜６、比較例１、２では、ヒートシール温度を１８０℃に設定し、実施例２と比較例３ではヒートシール温度を１６０℃に設定した（表１参照）。
次に、試験片の長さ方向の両端部のそれぞれに導電性の両面テープを貼り付けてアルミニウム箔層との導通を確保した。絶縁抵抗測定装置（日置電機社製；品番ＨＩＯＫＩ３１５４）の端子と、前記試験片の長さ方向の両端部の両面テープとを結線して回路を形成した後、２５Ｖ、５秒の条件で電圧印加を行って絶縁抵抗値を測定した。
＜シール強度測定法＞
外装材を幅１５ｍｍ×長さ１００ｍｍの短冊状に切り出して試験片を得る。前記試験片を２枚準備し、これら２枚の試験片を互いの内側層が内側になるようにして重ね合わせた後、幅１５ｍｍにわたって全面のヒートシールを行って熱封止部（ヒートシール部）を形成した。前記ヒートシールは、テスター産業株式会社製のヒートシール装置（ＴＰ−７０１−Ａ）を用いて、シール圧０．２ＭＰａ（ゲージ表示圧）で２秒間の片面加熱により行った。なお、実施例１、３〜６、比較例１、２の試験片では、ヒートシール温度を１８０℃に設定し、実施例２と比較例３の試験片では、ヒートシール温度を１６０℃に設定して、ヒートシールを行った。
次に、ＪＩＳ Ｚ０２３８−１９９８に準拠して、前記ヒートシールされた２枚の試験片についてその剥離強度を測定した。前記ヒートシールされた２枚の試験片のそれぞれの未シール部となる両端部をチャックして引張速度（グリップ移動速度）１００ｍｍ／分でＴ字剥離（９０度剥離）することによって剥離強度を測定し、これをシール強度（Ｎ／１５ｍｍ幅）とした。
表１から明らかなように、本発明に係る実施例１〜６の蓄電デバイス用外装材では、絶縁抵抗値が大きい値であり、ヒートシール部において十分な絶縁性を確保できていた。
これに対し、Ｘ／Ｙが本発明の規定範囲から逸脱する比較例１、３、および第２低融点層を備えていない比較例２では、いずれも絶縁抵抗値が小さく、十分な絶縁性を確保することができなかった。
本発明に係る蓄電デバイス用外装材は、具体例として、例えば、
・リチウム２次電池（リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池等）等の蓄電デバイス
・リチウムイオンキャパシタ
・電気２重層コンデンサ
等の各種蓄電デバイスの外装材として用いられる。また、本発明に係る蓄電デバイスは、上記例示した蓄電デバイスの他、全固体電池も含む。
１…蓄電デバイス用外装材
２…耐熱性樹脂層（外側層）
３…シーラント層（内側層）
４…金属箔層
５…外側接着剤層
６…内側接着剤層
７…第１低融点層
８…第２低融点層
９…高融点中間層
１１…成形ケース
１９…蓄電デバイス本体部
２０…蓄電デバイス

Claims (6)

  1. 金属箔層と、該金属箔層の一方の面に積層されたシーラント層と、を含む蓄電デバイス用外装材であって、
    前記シーラント層は、該シーラント層における金属箔層側の最外層を構成する熱可塑性樹脂からなる第１低融点層と、前記シーラント層における金属箔層側とは反対側の最外層を構成する熱可塑性樹脂からなる第２低融点層と、前記第１低融点層と前記第２低融点層の間に配置された熱可塑性樹脂からなる高融点中間層と、を含み、
    前記高融点中間層の融点は、１２０℃〜１８０℃であり、
    前記第１低融点層の融点および前記第２低融点層の融点は、前記高融点中間層の融点より低く、
    前記高融点中間層の厚さが２０μｍ以上であり、
    前記高融点中間層の厚さを「Ｘ」とし、前記シーラント層の厚さを「Ｙ」としたとき、 ０．５０Ｙ ≦ Ｘ ≦ ０．９９Ｙ
    の関係にあることを特徴とする蓄電デバイス用外装材。
  2. 前記第１低融点層の厚さが０．５μｍ以上であり、前記第２低融点層の厚さが１μｍ以上である請求項１に記載の蓄電デバイス用外装材。
  3. 前記高融点中間層の融点は前記第１低融点層の融点より２０℃以上高く、かつ前記高融点中間層の融点は前記第２低融点層の融点より２０℃以上高い請求項１または２に記載の蓄電デバイス用外装材。
  4. 前記高融点中間層を構成する熱可塑性樹脂が、重量平均分子量が２００，０００〜８００，０００の範囲のエチレン−プロピレンブロック共重合体樹脂であり、
    前記第１低融点層を構成する熱可塑性樹脂および前記第２低融点層を構成する熱可塑性樹脂が、重量平均分子量が１０，０００〜２００，０００の範囲のエチレン−プロピレンランダム共重合体樹脂である請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用外装材。
  5. 前記金属箔層の他方の面に外側接着剤層を介して耐熱性樹脂層が積層されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用外装材。
  6. 蓄電デバイス本体部と、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用外装材とを備え、
    前記蓄電デバイス本体部が、前記外装材で外装されていることを特徴とする蓄電デバイス。
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