JP2019003950A - 金属端子用接着性フィルム及び電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電池素子の電極に電気的に接続された金属端子と、前記電池素子を封止する包装材料との間に介在される、金属端子用接着性フィルムであって、
前記金属端子用接着性フィルムは、少なくとも1層のポリプロピレン層と、少なくとも1層の酸変性ポリプロピレン層とを備える積層体から構成されており、
前記酸変性ポリプロピレン層が、前記金属端子用接着性フィルムの少なくとも片面側の表層を構成しており、
前記ポリプロピレン層は、断面を電子顕微鏡写真で観察した際に海島構造が観察され、
前記酸変性ポリプロピレン層の合計厚さを1とした場合に、前記ポリプロピレン層の合計厚さが、0.7以上3.5以下の範囲内にある、金属端子用接着性フィルム。
【選択図】なし
Description
項1. 電池素子の電極に電気的に接続された金属端子と、前記電池素子を封止する包装材料との間に介在される、金属端子用接着性フィルムであって、
前記金属端子用接着性フィルムは、少なくとも1層のポリプロピレン層と、少なくとも1層の酸変性ポリプロピレン層とを備える積層体から構成されており、
前記酸変性ポリプロピレン層が、前記金属端子用接着性フィルムの少なくとも片面側の表層を構成しており、
前記ポリプロピレン層は、断面を電子顕微鏡写真で観察した際に海島構造が観察され、
前記酸変性ポリプロピレン層の合計厚さを1とした場合に、前記ポリプロピレン層の合計厚さが、0.7以上3.5以下の範囲内にある、金属端子用接着性フィルム。
項2. 前記ポリプロピレン層は、ブロックポリプロピレンを含んでいる、項1に記載の金属端子用接着性フィルム。
項3. 前記ポリプロピレン層は、未延伸ポリプロピレンにより構成されている、項1または2に記載の金属端子用接着性フィルム。
項4. 前記ポリプロピレン層は、ランダムポリプロピレンにより構成された層と、ブロックポリプロピレンにより構成された層と、ランダムポリプロピレンにより構成された層とがこの順に積層された積層構成を有している、項1〜3のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
項5. 前記金属端子用接着性フィルムを示差走査熱量計で測定した場合に、150℃以上165℃以下の範囲に融解ピークが観察される、項1〜4のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
項6. 以下の測定方法で測定される、前記金属端子用接着性フィルムの厚さ残存率が、50%以上である、項1〜5のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
厚さ100μmのアルミニウム板と、前記金属端子用接着性フィルムを用意する。
前記金属端子用接着性フィルムの厚さA(μm)を測定する。
前記アルミニウム板及び前記金属端子用接着性フィルムの長さ方向及び幅方向が一致するようにして、前記アルミニウム板の中心部分に前記金属端子用接着性フィルムを重ねる。
前記アルミニウム板の長さより長く、幅7mmの金属板を2枚用意し、前記金属端子用接着性フィルムの全面を覆うようにして、前記アルミニウム板と前記金属端子用接着性フィルムの上下から、温度190℃、面圧1.27MPa、時間3秒間の条件で、前記金属板で加熱及び加圧を行い、前記アルミニウム板と前記金属端子用接着性フィルムの積層体を得る。
当該積層体の加熱及び加圧が行われた部分の厚さB(μm)を測定する。
以下の式によって、前記金属端子用接着性フィルムの厚さ残存率を算出する。
金属端子用接着性フィルムの厚さ残存率(%)=(厚さB−100)/厚さA×100
項7. 前記金属端子用接着性フィルムの流れ方向の熱収縮率が、70〜90%である、項1〜6のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
項8. 前記包装材料が、少なくとも、基材層、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層と前記金属端子との間に前記金属端子用接着性フィルムが介在される、項1〜7のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
項9. 少なくとも、正極、負極、及び電解質を備えた電池素子と、当該電池素子を封止する包装材料と、前記正極及び前記負極のそれぞれに電気的に接続され、前記包装材料の外側に突出した金属端子とを備える電池であって、
前記金属端子と前記包装材料との間に、項1〜8のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルムが介在されてなる、電池。
項10. 少なくとも1層のポリプロピレン層と、少なくとも1層の酸変性ポリプロピレン層とを備える積層体の使用であって、
前記酸変性ポリプロピレン層が、前記金属端子用接着性フィルムの少なくとも片面側の表層を構成しており、
前記ポリプロピレン層は、断面を電子顕微鏡写真で観察した際に海島構造が観察され、
前記酸変性ポリプロピレン層の合計厚さを1とした場合に、前記ポリプロピレン層の合計厚さが、0.7以上3.5以下の範囲内にあり、
電池素子の電極に電気的に接続された金属端子と、前記電池素子を封止する包装材料との間に介在される、金属端子用接着性フィルムとしての前記積層体の使用。
本発明の金属端子用接着性フィルムは、電池素子の電極に電気的に接続された金属端子と、電池素子を封止する包装材料との間に介在されるものである。具体的には、例えば図1〜3に示されるように、本発明の金属端子用接着性フィルム1は、電池素子4の電極に電気的に接続されている金属端子2と、電池素子4を封止する包装材料3との間に介在されている。また、金属端子2は、包装材料3の外側に突出しており、ヒートシールされた包装材料3の周縁部3aにおいて、金属端子用接着性フィルム1を介して、包装材料3に挟持されている。なお、本発明において、包装材料をヒートシールする際の熱としては、通常160〜220℃程度の範囲、圧力としては、通常0.5〜2.0MPa程度の範囲である。
厚さ100μmのアルミニウム板(純アルミニウム系、JIS H4160−1994 A1N30H−O)と、金属端子用接着性フィルムを用意する。金属端子用接着性フィルムの厚さA(μm)をマイクロゲージで測定する。アルミニウム板及び金属端子用接着性フィルムの長さ方向及び幅方向が一致するようにして、アルミニウム板の中心部分に金属端子用接着性フィルムを重ねる。このとき、金属端子用接着性フィルムの酸変性ポリプロピレン層とアルミニウム板とが接するように配置する。アルミニウム板の長さより長く、幅7mmの金属板を2枚用意し、金属端子用接着性フィルムの全面を覆うようにして、アルミニウム板と金属端子用接着性フィルムの上下から、温度190℃、面圧1.27MPa、時間3秒間の条件で、加熱及び加圧を行い、アルミニウム板と金属端子用接着性フィルムの積層体を得る。当該積層体の加熱及び加圧が行われた部分の厚さB(μm)をマイクロゲージで測定する。以下の式によって、前記金属端子用接着性フィルムの厚さ残存率を算出する。
金属端子用接着性フィルムの厚さ残存率(%)=(厚さB−100)/厚さA×100
なお、長さ方向とは対象物の平面視の長辺に対応する長手方向であり、幅方向とは対象物の平面視の短辺に対応する短手方向である。長さ方向と幅方向の大きさが一致する場合(正方形)はどちらを長さ方向、幅方向としてもよい。
金属端子用接着性フィルムを長さ50mm(MD)×幅4mm(TD)のサイズに切り出して試験片とする。次に、金尺にて試験片の長さM(mm)を計測する。次に、試験片の長さ方向の端部を金網にテープで固定し、試験片を金網から吊るした状態にする。この状態で、190℃に加熱されたオーブン内に120秒置いた後、試験片を金網ごと取出して、室温(25℃)環境で自然冷却する。次に、室温まで自然冷却した試験片の長さN(mm)を金尺にて測定する。下の式により、金属端子用接着性フィルムの熱収縮率を算出する。
熱収縮率(%)=(長さN/長さM)×100
本発明において、ポリプロピレン層11は、ポリプロピレンにより構成された層である。また、ポリプロピレン層11は、断面を電子顕微鏡写真で観察した際に海島構造が観察される。ポリプロピレン層11の断面に海島構造が観察されるとは、例えば図11に示される電子顕微鏡写真のように、海の部分と島の部分とが観察されることをいう。図11は、「高分子ミクロ写真集 目で見る高分子 1.分子集合の形と働き」(編者:社団法人高分子学会、発行者:山本格、発行所:株式会社培風館、昭和61年5月30日初版発行)の第29頁に「C」として示されている透過電子顕微鏡写真(スケールバーは5μm)である。ポリプロピレン層11の断面に海島構造は、図11のように、ポリプロピレン層の断面を四酸化オスミウム(OsO4)染色して電子顕微鏡写真を観察することによって確認することができる。なお、図11では海部分が島部分よりも明るくなっているが測定方法、条件によっては、海部分が島部分よりも暗く観える場合もある。何れにせよ、海部分と島部分が判別できれば海島構造における島の部分の面積の割合は測定可能である。
熱硬化性のエポキシ樹脂内に金属端子用接着性フィルムを包埋し硬化させる。市販品の回転式ミクロトーム(LEICA製 UC6)と、ダイヤモンドナイフを用いて目的とする方向の断面(TDに沿った断面)を作製し、その際、液体窒素を用いたクライオミクロトームにて、−70℃にて断面作製を行う。包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて一晩染色する。染色すると、ポリプロピレンが膨張するため、膨張部分をミクロトームでトリミングし、100nmほどの厚みでさらに1から2μmほど切断した部分について次のように観察する。染色した断面は、電界放出形走査型電子顕微鏡(例えば、日立ハイテクノロジーズ社製 S−4800 TYPE1,測定条件:3kV 20mA High WD6mm 検出器(Upper))で観測して画像(倍率は10000倍)を取得する。次に、画像を二値化できる画像処理ソフト(例えば、三谷商事製画像解析ソフトWinROOF(Ver7.4)を用い、当該画像について、海島構造の島の部分と海の部分とを二値化して、島の部分の占める面積の割合(島の部分の合計面積/画像の測定範囲の面積)を求める。具体的な画像処理の条件については、例えば実施例に記載の条件を採用する。
本発明において、酸変性ポリプロピレン層12は、酸変性ポリプロピレンにより構成された層である。酸変性ポリプロピレン層12についても、断面を電子顕微鏡写真で観察した際に海島構造が観察されることが好ましい。なお、酸変性ポリプロピレン層12における海島構造の確認方法は、前述のポリプロピレン層11における確認方法と同様である。
走査型熱顕微鏡(Anasys社製のNanoTA)を用い、サーマルプローブのカンチレバーのモデルはEX−AN2−200、昇温速度5℃/sの条件で測定された値である。また、軟化点は、ピークトップ温度とした。
金属端子用接着性フィルム1全体に含まれている滑剤の含有量は、ガスクロマトグラフ質量分析計(GC−MS)を用いて測定した値である。具体的には、沸騰環流させたメタノール中にて、金属端子用接着性フィルム内の添加剤をメタノール中に抽出し、得られたメタノール抽出液を、GC−MSで分析して、金属端子用接着性フィルム全体に含まれる滑剤量を測定する。
本発明の金属端子用接着性フィルム1は、金属端子2と包装材料3との間に介在させて使用される。金属端子2(タブ)は、電池素子4の電極(正極または負極)に電気的に接続される部材であり、金属材料により構成されている。金属端子2を構成する金属材料としては、特に制限されず、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅などが挙げられる。例えば、リチウムイオン電池の正極に接続される金属端子2は、通常、アルミニウムなどにより構成されている。また、リチウムイオン電池の負極に接続される金属端子は、通常、銅、ニッケルなどにより構成されている。
包装材料3としては、少なくとも、基材層31、バリア層33、及び熱融着性樹脂層34をこの順に有する積層体からなる積層構造を有するものが挙げられる。図6に、包装材料3の断面構造の一例として、基材層31、接着剤層32、バリア層33、接着層35、及び熱融着性樹脂層34がこの順に積層されている態様について示す。接着剤層32は、基材層31とバリア層33との密着性を高めることなどを目的として、必要に応じて設けられる層である。また、接着層35は、バリア層33と熱融着性樹脂層34の密着性を高めることなどを目的として、必要に応じて設けられる層である。
包装材料3において、基材層31は、包装材料の基材として機能する層であり、最外層を形成する層である。
包装材料3において、接着剤層32は、基材層31に密着性を付与させるために、基材層31上に必要に応じて配置される層である。即ち、接着剤層32は、基材層31とバリア層33の間に必要に応じて設けられる。
包装材料において、バリア層33は、電池用包装材料の強度向上の他、電池内部に水蒸気、酸素、光などが侵入することを防止する機能を有する層である。バリア層33を構成する金属としては、具体的には、アルミニウム、ステンレス、チタンなどが挙げられ、好ましくはアルミニウムが挙げられる。バリア層33は、例えば、金属箔や金属蒸着膜、無機酸化物蒸着膜、炭素含有無機酸化物蒸着膜、これらの蒸着膜を設けたフィルムなどにより形成することができ、金属箔により形成することが好ましく、アルミニウム合金箔により形成することがさらに好ましい。電池用包装材料の製造時に、バリア層33にしわやピンホールが発生することを防止する観点からは、バリア層は、例えば、焼きなまし処理済みのアルミニウム(JIS H4160:1994 A8021H−O、JIS H4160:1994 A8079H−O、JIS H4000:2014 A8021P−O、JIS H4000:2014 A8079P−O)など軟質アルミニウム合金箔により形成することがより好ましい。
包装材料3において、接着層35は、熱融着性樹脂層34を強固に接着させるために、バリア層33と熱融着性樹脂層34の間に、必要に応じて設けられる層である。
包装材料3において、熱融着性樹脂層34は、最内層に該当し、電池の組み立て時に熱融着性樹脂層同士が熱溶着して電池素子を密封する層である。
本発明の電池10は、少なくとも、正極、負極、及び電解質を備えた電池素子4と、当該電池素子4を封止する包装材料3と、正極及び負極のそれぞれに電気的に接続され、包装材料3の外側に突出した金属端子2とを備えている。本発明の電池10においては、金属端子2と包装材料3との間に、本発明の金属端子用接着性フィルム1が介在されてなることを特徴とする。
示差走査熱量計(DSC)を用いて金属端子用接着性フィルムを測定した。装置としては、島津製作所の「DSC−60 Plus」を用いた。また、測定条件は、昇温速度を10℃/min、温度測定範囲を−50〜200℃とし、サンプルパンとしてアルミニウムパンを使用した。
金属端子用接着性フィルムを長さ50mm(MD)×幅4mm(TD)のサイズに切り出して試験片とした。次に、金尺にて試験片の長さM(mm)を計測した。次に、試験片の長さ方向の端部を金網にテープで固定し、試験片を金網から吊るした状態にした。この状態で、190℃に加熱されたオーブン内に120秒置いた後、試験片を金網ごと取出して、室温(25℃)環境で自然冷却した。次に、室温まで自然冷却した試験片の長さN(mm)を金尺にて測定した。以下の式により、金属端子用接着性フィルムの熱収縮率を算出した。
熱収縮率(%)=(長さN/長さM)×100
図7の模式図に示すように、包装材料3を長さ150mm(MD)×幅60mm(TD)のサイズに切り出した。また、金属端子用接着性フィルム1を長さ75mm(MD)×幅60mm(TD)のサイズに切り出した。また、金属端子2(アルミニウム板、長さ60mm、幅25mm、厚み0.1mm)を用意した。次に、図8の模式図に示すように、熱融着性樹脂層が内側になるようにして、MDの中心Pの位置で、包装材料3を長さ方向に2つ折りにした。次に、金属端子用接着性フィルム1と金属端子2(アルミニウム板、長さ60mm、幅25mm、厚み0.1mm)とを重ね、図8の模式図に示すようにして、2つ折りにした包装材料3の間に挿入した。このとき、金属端子用接着性フィルム1の酸変性ポリプロピレン層が、金属端子2に接するように配置した。横から見た断面図を図8bに示す。この状態で、図9aの模式図に示すように、シール幅7.0mm、シール温度190℃、面圧1.0MPa、シール時間3秒間の条件で、包装材料3の両側からヒートシールを行い、積層体を得た。図9のヒートシールされた部分Sにおいて、シール幅の方向が包装材料のMDに対応する。次に、ヒートシールされた部分Sの幅(包装材料のTD)が15mmとなるようにして、図9bの模式図の二点鎖線の位置で、積層体からサンプルを切り出した。得られたサンプルの包装材料3と金属端子用接着性フィルム1とを、ヒートシールされた部分Sの位置まで、180°方向に離間させた。この状態のサンプルを横から見た断面図を図9cに示す。次に、引張試験機(島津製作所社製のAG−Xplus)を用い、速度300mm/min、チャック間距離50mm、剥離方法はT字剥離方法の条件で、シール強度(N/15mm)を測定した。このとき、図10に示すように、包装材料3/金属端子用接着性フィルム1/金属端子2/包装材料3が順に積層されている積層体において、「金属端子用接着性フィルム1/金属端子2/包装材料3」の部分を下のチャックで挟み、180°方向に離間させた包装材料3を上のチャックで挟んだ状態で、包装材料3と金属端子用接着性フィルム1とを剥離させてシール強度を測定した。
金属端子用接着性フィルムを15mm(MD)×100mm(TD)のサイズに切り出して試験片とした。次に、試験片を電解液(1M LiPF6の溶液(エチレンカーボネート:ジメチルカーボネート:ジエチルカーボネート=1:1:1、体積比)に浸漬し、85℃のオーブン内で24時間保管した。次に、試験片を取り出し、水で洗浄した後、試験片を目視で観察した。試験片の層間が剥離していなかった場合を「A」とし、試験片の層間が剥離していた場合を「C」とした。
長さ60mm、幅25mm、厚さ100μmのアルミニウム板(純アルミニウム系、JIS H4160−1994 A1N30H−O)と、長さ70mm、幅5mmの前記金属端子用接着性フィルムを用意した。次に、金属端子用接着性フィルムの厚さA(μm)をマイクロゲージで測定した。次に、アルミニウム板及び金属端子用接着性フィルムの長さ方向及び幅方向が一致するようにして、アルミニウム板の中心部分に金属端子用接着性フィルムを重ねた。次に、アルミニウム板の長さよりも長く、幅7mmの金属板を2枚用意し、次に、金属端子用接着性フィルムの全面を覆うようにして、金属端子用接着性フィルムの上下から、温度190℃、面圧1.27MPa、時間3秒間の条件で、加熱及び加圧を行い、アルミニウム板と金属端子用接着性フィルムの積層体を得た。次に、当該積層体の加熱及び加圧が行われた部分の厚さB(μm)をマイクロゲージで測定した。以下の式によって、金属端子用接着性フィルムの厚さ残存率を算出した。このとき、厚さBは、積層体の中心部1箇所と、積層体の長さ方向の両端部(アルミニウム板と金属端子用接着性フィルムとが積層されている部分の両端部)から前記中心部に向かって10mmの2箇所の合計3箇所の平均値とした。
金属端子用接着性フィルムの厚さ残存率(%)=(厚さB−100)/厚さA×100
熱硬化性のエポキシ樹脂内に金属端子用接着性フィルムを包埋し硬化させた。市販品の回転式ミクロトーム(LEICA製 UC6)と、ダイヤモンドナイフを用いて目的とする方向の断面(TDに沿った断面)を作製し、その際、液体窒素を用いたクライオミクロトームにて、−70℃にて断面作製を行った。包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて一晩染色した。染色すると、ポリプロピレンが膨張するため、膨張部分をミクロトームでトリミングし、100nmほどの厚みでさらに1から2μmほど切断した部分を次のようにして観察した。染色した断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡(例えば、日立ハイテクノロジーズ社製 S−4800 TYPE1,測定条件:3kV 20mA High WD6mm 検出器(Upper))で観測して画像(倍率は10000倍)を取得した。次に、画像を二値化できる画像処理ソフト(例えば、三谷商事製画像解析ソフトWinROOF(Ver7.4)を用い、当該画像について、海島構造の島の部分と海の部分とを二値化して、島の部分の占める面積の割合(島の部分の合計面積/画像の測定範囲の面積)を求めた。具体的な画像処理の条件は、以下の通りである。なお、本測定では、島部分が海部分よりも染色されたため、島部分が海部分よりも明るく観察された。
[画像処理条件]
3x3pix 平均化
二値化:自動二値化
孤立点除去:1画素から成り立っている物体または背景を除去する。
削除:形状特徴値、または、濃度特徴値を求めて粒子を削除(0.005μm2の面積をノイズとして認識)
(実施例1)
ポリプロピレン層として、ランダムポリプロピレン層(6μm)/ブロックポリプロピレン層(38μm)/ランダムポリプロピレン層(6μm)が順に積層されている3層構成の未延伸ポリプロピレンフィルム(CPP,合計厚さ50μm、融解ピーク温度155℃)を用意した。次に、未延伸ポリプロピレンフィルムの両面に、それぞれ、無水マレイン酸変性ポリプロピレンを押出しラミネート法により積層して、酸変性ポリプロピレン層(25μm)/ポリプロピレン層(50μm)/酸変性ポリプロピレン層(25μm)が順に積層された金属端子用接着性フィルムを製造した。得られた金属端子用接着性フィルムについて、熱収縮率を測定したところ、83.0%と高い値を示した。
ポリプロピレン層として、ランダムポリプロピレン層(8μm)/ブロックポリプロピレン層(44μm)/ランダムポリプロピレン層(8μm)が順に積層されている3層構成の未延伸ポリプロピレンフィルム(CPP,合計厚さ60μm、融解ピーク温度155℃)を用意した。次に、未延伸ポリプロピレンフィルムの両面に、それぞれ、無水マレイン酸変性ポリプロピレンを押出しラミネート法により積層して、酸変性ポリプロピレン層(20μm)/ポリプロピレン層(60μm)/酸変性ポリプロピレン層(20μm)が順に積層された金属端子用接着性フィルムを製造した。得られた金属端子用接着性フィルムについて、熱収縮率を測定したところ、81.3%と高い値を示した。
ポリプロピレン層として、ランダムポリプロピレン層(6μm)/ブロックポリプロピレン層(38μm)/ランダムポリプロピレン層(6μm)が順に積層されている3層構成の未延伸ポリプロピレンフィルム(CPP,合計厚さ50μm、融解ピーク温度155℃)を用意した。次に、未延伸ポリプロピレンフィルムの片面に、無水マレイン酸変性ポリプロピレンを押出しラミネート法により積層して、酸変性ポリプロピレン層(16μm)/ポリプロピレン層(50μm)が積層された金属端子用接着性フィルムを製造した。得られた金属端子用接着性フィルムについて、熱収縮率を測定したところ、80.1%と高い値を示した。
ポリプロピレン層として、ランダムポリプロピレン層(4μm)/ブロックポリプロピレン層(22μm)/ランダムポリプロピレン層(4μm)が順に積層されている3層構成の未延伸ポリプロピレンフィルム(CPP,合計厚さ30μm、融解ピーク温度155℃)を用意した。次に、未延伸ポリプロピレンフィルムの片面に、無水マレイン酸変性ポリプロピレンを押出しラミネート法により積層して、酸変性ポリプロピレン層(36μm)/ポリプロピレン層(30μm)が積層された金属端子用接着性フィルムを製造した。得られた金属端子用接着性フィルムについて、熱収縮率を測定したところ、88.1%と高い値を示した。
ポリプロピレン層として、ランダムポリプロピレン層(4μm)/ブロックポリプロピレン層(22μm)/ランダムポリプロピレン層(4μm)が順に積層されている3層構成の未延伸ポリプロピレンフィルム(CPP,合計厚さ30μm、融解ピーク温度155℃)を用意した。次に、未延伸ポリプロピレンフィルムの両面に、それぞれ、無水マレイン酸変性ポリプロピレンを押出しラミネート法により積層して、酸変性ポリプロピレン層(18μm)/ポリプロピレン層(30μm)/酸変性ポリプロピレン層(18μm)が順に積層された金属端子用接着性フィルムを製造した。得られた金属端子用接着性フィルムについて、熱収縮率を測定したところ、88.1%と高い値を示した。
ポリプロピレン層として、ブロックポリプロピレン層(60μm)の未延伸ポリプロピレンフィルム(CPP,合計厚さ60μm、融解ピーク温度159℃)を用意した。次に、未延伸ポリプロピレンフィルムの両面に、それぞれ、無水マレイン酸変性ポリプロピレンを押出しラミネート法により積層して、酸変性ポリプロピレン層(20μm)/ポリプロピレン層(60μm)/酸変性ポリプロピレン層(20μm)が順に積層された金属端子用接着性フィルムを製造した。得られた金属端子用接着性フィルムについて、熱収縮率を測定したところ、81.7%と高い値を示した。
ポリプロピレン層として、ランダムポリプロピレン層(4μm)/ブロックポリプロピレン層(22μm)/ランダムポリプロピレン層(4μm)が順に積層されている3層構成の未延伸ポリプロピレンフィルム(CPP,合計厚さ30μm、融解ピーク温度155℃)を用意した。次に、未延伸ポリプロピレンフィルムの両面に、無水マレイン酸変性ポリプロピレンを押出しラミネート法により積層して、酸変性ポリプロピレン層(16μm)/ポリプロピレン層(30μm)/酸変性ポリプロピレン(16μm)が積層された金属端子用接着性フィルムを製造した。得られた金属端子用接着性フィルムについて、熱収縮率を測定したところ、88.7%と高い値を示した。
ポリプロピレン層として、ランダムポリプロピレン層(4μm)/ブロックポリプロピレン層(22μm)/ランダムポリプロピレン層(4μm)が順に積層されている3層構成の未延伸ポリプロピレンフィルム(CPP,合計厚さ30μm、融解ピーク温度155℃)を用意した。次に、未延伸ポリプロピレンフィルムの両面に、それぞれ、無水マレイン酸変性ポリプロピレンを押出しラミネート法により積層して、酸変性ポリプロピレン層(35μm)/ポリプロピレン層(30μm)/酸変性ポリプロピレン層(35μm)が順に積層された金属端子用接着性フィルムを製造した。
ポリプロピレン層として、ランダムポリプロピレン層(3μm)/ブロックポリプロピレン層(3μm)/ランダムポリプロピレン層(19μm)が順に積層されている3層構成の未延伸ポリプロピレンフィルム(CPP,合計厚さ25μm、融解ピーク温度155℃)を用意した。次に、未延伸ポリプロピレンフィルムの片面に、無水マレイン酸変性ポリプロピレンを押出しラミネート法により積層して、酸変性ポリプロピレン層(41μm)/ポリプロピレン層(25μm)が積層された金属端子用接着性フィルムを製造した。
ポリプロピレン層として、延伸ポリプロピレンフィルム(OPP,ホモポリプロピレン、厚さ50μm、融解ピーク温度165℃)を用意した。次に、延伸ポリプロピレンフィルムの両面に、それぞれ、無水マレイン酸変性ポリプロピレンを押出しラミネート法により積層して、酸変性ポリプロピレン層(25μm)/ポリプロピレン層(50μm)/酸変性ポリプロピレン層(25μm)が順に積層された金属端子用接着性フィルムを製造した。
フェノール樹脂、フッ化クロム(三価)化合物、リン酸の3成分からなる化成処理液で両面を化成処理(リン酸クロメート処理)したアルミニウム箔(厚み40μm)を用意した。次に、このアルミニウム箔の一方の面と、二軸延伸ナイロンフィルム(厚み25μm)とをウレタン系接着剤を介して積層した。次に、アルミニウム箔の他方の面と、未延伸ポリプロピレンフィルム(厚み30μm)とを酸変性ポリプロピレン樹脂(厚み15μm、不飽和カルボン酸でグラフト変性したポリプロピレン)でサンドイッチラミネートすると共に、熱風により酸変性ポリプロピレン樹脂の軟化点以上の温度に加熱して、二軸延伸ナイロンフィルム(25μm)/アルミニウム箔(厚み40μm)/酸変性ポリプロピレン樹脂(厚み15μm)/未延伸ポリプロピレンフィルム(15μm)が順に積層された包装材料を製造した。得られた包装材料を用いて、前述のシール強度の測定を行った。
2 金属端子
3 包装材料
3a 包装材料の周縁部
4 電池素子
10 電池
11 ポリプロピレン層
12 酸変性ポリプロピレン層
31 基材層
32 接着剤層
33 バリア層
34 熱融着性樹脂層
35 接着層
P 中心
S ヒートシールされた部分
Claims (11)
- 電池素子の電極に電気的に接続された金属端子と、前記電池素子を封止する包装材料との間に介在される、金属端子用接着性フィルムであって、
前記金属端子用接着性フィルムは、少なくとも1層のポリプロピレン層と、少なくとも1層の酸変性ポリプロピレン層とを備える積層体から構成されており、
前記酸変性ポリプロピレン層が、前記金属端子用接着性フィルムの少なくとも片面側の表層を構成しており、
前記ポリプロピレン層は、断面を電子顕微鏡写真で観察した際に海島構造が観察され、
前記ポリプロピレン層の海島構造において、島の部分の面積の割合が、10%以上50%以下であり、
前記酸変性ポリプロピレン層の合計厚さを1とした場合に、前記ポリプロピレン層の合計厚さが、0.7以上3.5以下の範囲内にある、金属端子用接着性フィルム。 - 前記酸変性ポリプロピレン層は、断面を電子顕微鏡写真で観察した際に海島構造が観察され、
前記酸変性ポリプロピレン層の海島構造において、島の部分の面積の割合が、10%以上50%以下である、請求項1に記載の金属端子用接着性フィルム。 - 前記ポリプロピレン層は、ブロックポリプロピレンを含んでいる、請求項1または2に記載の金属端子用接着性フィルム。
- 前記ポリプロピレン層全体は、未延伸ポリプロピレンにより構成されている、請求項1〜3のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
- 前記ポリプロピレン層は、ランダムポリプロピレンにより構成された層と、ブロックポリプロピレンにより構成された層と、ランダムポリプロピレンにより構成された層とがこの順に積層された積層構成を有している、請求項1,2,4のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
- 前記金属端子用接着性フィルムを示差走査熱量計で測定した場合に、150℃以上165℃以下の範囲に融解ピークが観察される、請求項1〜5のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
- 以下の測定方法で測定される、前記金属端子用接着性フィルムの厚さ残存率が、50%以上である、請求項1〜6のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
厚さ100μmのアルミニウム板と、前記金属端子用接着性フィルムを用意する。
前記金属端子用接着性フィルムの厚さA(μm)を測定する。
前記アルミニウム板及び前記金属端子用接着性フィルムの長さ方向及び幅方向が一致するようにして、前記アルミニウム板の中心部分に前記金属端子用接着性フィルムを重ねる。
前記アルミニウム板の長さより長く、幅7mmの金属板を2枚用意し、前記金属端子用接着性フィルムの全面を覆うようにして、前記アルミニウム板と前記金属端子用接着性フィルムの上下から、温度190℃、面圧1.27MPa、時間3秒間の条件で、前記金属板で加熱及び加圧を行い、前記アルミニウム板と前記金属端子用接着性フィルムの積層体を得る。
当該積層体の加熱及び加圧が行われた部分の厚さB(μm)を測定する。
以下の式によって、前記金属端子用接着性フィルムの厚さ残存率を算出する。
金属端子用接着性フィルムの厚さ残存率(%)=(厚さB−100)/厚さA×100 - 前記金属端子用接着性フィルムの流れ方向の熱収縮率が、70〜90%である、請求項1〜7のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
- 前記包装材料が、少なくとも、基材層、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層と前記金属端子との間に前記金属端子用接着性フィルムが介在される、請求項1〜8のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。 - 少なくとも、正極、負極、及び電解質を備えた電池素子と、当該電池素子を封止する包装材料と、前記正極及び前記負極のそれぞれに電気的に接続され、前記包装材料の外側に突出した金属端子とを備える電池であって、
前記金属端子と前記包装材料との間に、請求項1〜9のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルムが介在されてなる、電池。 - 少なくとも1層のポリプロピレン層と、少なくとも1層の酸変性ポリプロピレン層とを備える積層体の使用であって、
前記酸変性ポリプロピレン層が、前記金属端子用接着性フィルムの少なくとも片面側の表層を構成しており、
前記ポリプロピレン層は、断面を電子顕微鏡写真で観察した際に海島構造が観察され、
前記ポリプロピレン層の海島構造において、島の部分の面積の割合が、10%以上50%以下であり、
前記酸変性ポリプロピレン層の合計厚さを1とした場合に、前記ポリプロピレン層の合計厚さが、0.7以上3.5以下の範囲内にあり、
電池素子の電極に電気的に接続された金属端子と、前記電池素子を封止する包装材料との間に介在される、金属端子用接着性フィルムとしての前記積層体の使用。
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