JP2022081565A - 蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】少なくとも、基材層と、バリア層と、内側層とをこの順に備える積層体から構成された蓄電デバイス用外装材であって、高温環境における密封性に優れた蓄電デバイス用外装材を提供する。【解決手段】少なくとも、基材層と、バリア層と、内側層とをこの順に備える積層体から構成されており、前記内側層は、前記バリア層側から、接着層と熱融着性樹脂層とを備えており、前記内側層について、引張りによる動的粘弾性測定を行った場合に、80℃での伸び率が8.0%以下である、蓄電デバイス用外装材。【選択図】なし
Description
本開示は、蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイスに関する。
従来、様々なタイプの蓄電デバイスが開発されているが、あらゆる蓄電デバイスにおいて、電極や電解質などの蓄電デバイス素子を封止するために外装材が不可欠な部材になっている。従来、蓄電デバイス用外装材として金属製の外装材が多用されていた。
一方、従来、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、パソコン、カメラ、携帯電話などの高性能化に伴い、蓄電デバイスには、多様な形状が要求されると共に、薄型化や軽量化が求められている。しかしながら、従来多用されていた金属製の蓄電デバイス用外装材では、形状の多様化に追従することが困難であり、しかも軽量化にも限界があるという欠点がある。
そこで、近年、多様な形状に加工が容易で、薄型化や軽量化を実現し得る蓄電デバイス用外装材として、基材層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層が順次積層されたフィルム状の積層体が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
このような蓄電デバイス用外装材においては、一般的に、冷間成形により凹部が形成され、当該凹部によって形成された空間に電極や電解液などの蓄電デバイス素子を配し、熱融着性樹脂層を熱融着させることにより、蓄電デバイス用外装材の内部に蓄電デバイス素子が収容された蓄電デバイスが得られる。
蓄電デバイスは、その用途によっては高温環境におかれることがある。例えば、車載用の蓄電デバイスは、高温環境で使用されることが想定される。蓄電デバイスが高温環境におかれると、蓄電デバイスの内部に収容されている電解液などから気体が発生し、内圧が高くなる場合がある。そこで、蓄電デバイスには、高温環境での高い密封性が要求される。
ところが、前述のフィルム状の蓄電デバイス用外装材では、熱融着性樹脂層同士を熱融着させることにより蓄電デバイス素子を密封しており、高温環境ではバリア層の内側に位置している接着層及び熱融着性樹脂層が軟化しやすい。そうすると、高温環境において、蓄電デバイスの内圧が高くなった場合に、接着層及び熱融着性樹脂層の少なくとも一方が破壊されて、蓄電デバイス用外装材による蓄電デバイス素子の密封を維持できない場合がある。
このような状況下、本開示の第1の実施形態は、少なくとも、基材層と、バリア層と、内側層とをこの順に備える積層体から構成された蓄電デバイス用外装材であって、高温環境における密封性に優れた蓄電デバイス用外装材を提供することを主な目的とする。
また、前記のようなフィルム状の蓄電デバイス用外装材においては、バリア層と熱融着性樹脂層とを接着する接着層を形成する材料として、酸変性ポリプロピレンなどのポリプロピレン系樹脂が使用されることがある。例えばポリプロピレン系樹脂により接着層を形成する場合、加工性や柔軟性を高めるために、ポリプロピレン系樹脂にはポリエチレンが配合されることがある。
ところが、ポリプロピレン系樹脂とポリエチレンとは相溶性が高くない。例えば、ポリプロピレン系樹脂に対して少量のポリエチレンを添加し、溶融押出成形によって熱融着性樹脂層を形成すると、ポリプロピレン系樹脂の海部に、ポリエチレンの島部が分散した海島構造が形成される(なお、当該海島構造を観察するには、熱融着性樹脂層の断面を四酸化ルテニウムなどで染色し、走査型電子顕微鏡を用いて断面画像を取得して観察する)。
このような海島構造が観察される接着層を設けた蓄電デバイス用外装材に対して、高温環境下で大きな応力が加わると、バリア層の内側に位置している接着層の機械的強度が低下しやすい。そうすると、高温環境において、蓄電デバイスの内圧が高くなった場合に、接着層が破壊されて、蓄電デバイス用外装材による蓄電デバイス素子の密封を維持できない場合がある。
このような状況下、本開示の第2の実施形態は、少なくとも、基材層と、バリア層と、接着層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成された蓄電デバイス用外装材であって、高温環境における密封性に優れた蓄電デバイス用外装材を提供することを主な目的とする。
また、前記のようなフィルム状の蓄電デバイス用外装材においては、熱融着性樹脂層を形成する材料として、ポリプロピレンなどのポリオレフィンが使用されることがある。例えばポリプロピレンを熱融着性樹脂層の形成に使用する場合、加工性や柔軟性を高めるために、ポリエチレンが併用されることがある。
ところが、ポリプロピレンとポリエチレンとは相溶性が高くない。例えば、ポリプロピレンに対して少量のポリエチレンを添加し、溶融押出成形によって熱融着性樹脂層を形成すると、ポリプロピレンの海部に、ポリエチレンの島部が分散した海島構造が形成される(なお、当該海島構造を観察するには、熱融着性樹脂層の断面を四酸化ルテニウムなどで染色し、走査型電子顕微鏡を用いて断面画像を取得して観察する)。このため、蓄電デバイス用外装材を前記の冷間成形に供すると、成形時に加わる応力によって、熱融着性樹脂層のポリプロピレン部分とポリエチレン部分の界面に微細なクラックが発生し、熱融着性樹脂層の白化や、蓄電デバイス用外装材の絶縁性の低下を招くことがある。
例えば、特許文献2には、電池用外装材の内層がポリプロピレン樹脂とポリエチレン樹脂との混合物からなるものである場合、電池用外装材の製造条件や内層の厚み、ポリプロピレン樹脂とポリエチレン樹脂との混合比などを制御して「島」の大きさおよび数を制御することで、ヒートシールされた内層同士のシール強度を制御できると記載され、海島構造の混合物においては、「島」の大きさであるポリエチレン樹脂の粒径は0.5~5μmの範囲(すなわち、0.196~19.6μm2程度)であることが好ましいと記載されている。
しかしながら、本開示の発明者が検討したところ、特許文献2に開示されたように、内層にポリプロピレンとポリエチレンを配合した従来の電池用外装材では、ポリエチレン樹脂の粒径が大きく、成形による白化及び絶縁性の低下を十分に抑制できないことを見出した。
このような状況下、本開示の第3の実施形態は、ポリプロピレンとポリエチレンを含む熱融着性樹脂層を備え、成形による白化及び絶縁性の低下が抑制された蓄電デバイス用外装材を提供することを主な目的とする。
本開示の発明者らは、上記のような第1の実施形態に係る発明の課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、少なくとも、基材層と、バリア層と、内側層とをこの順に備える積層体から構成された蓄電デバイス用外装材において、内側層について、引張りによる動的粘弾性測定を行った場合に、80℃での伸び率が8.0%以下である蓄電デバイス用外装材は、高温環境における密封性に優れることを見出した。
本開示の第1の実施形態は、これらの知見に基づいて、更に検討を重ねることにより完成したものである。即ち、本開示の第1の実施形態は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
少なくとも、基材層と、バリア層と、内側層とをこの順に備える積層体から構成されており、
前記内側層は、前記バリア層側から、接着層と熱融着性樹脂層とを備えており、
前記内側層について、引張りによる動的粘弾性測定を行った場合に、80℃での伸び率が8.0%以下である、蓄電デバイス用外装材。
少なくとも、基材層と、バリア層と、内側層とをこの順に備える積層体から構成されており、
前記内側層は、前記バリア層側から、接着層と熱融着性樹脂層とを備えており、
前記内側層について、引張りによる動的粘弾性測定を行った場合に、80℃での伸び率が8.0%以下である、蓄電デバイス用外装材。
本開示の発明者らは、上記のような第2の実施形態に係る発明の課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、少なくとも、基材層と、バリア層と、接着層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成されており、前記接着層は、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレンを含んでおり、前記接着層のTD(Transverse Direction)に平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、前記断面画像は、前記接着層の厚みを100%とした場合に、前記接着層の前記バリア層側の表面から25%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.25μm2未満の島部の合計個数の割合が、40%以上である(すなわち、[0.25μm2未満の島部の合計個数/全ての島部の合計個数]≧40%)、蓄電デバイス用外装材は、高温環境における密封性に優れることを見出した。
本開示の第2の実施形態は、これらの知見に基づいて、更に検討を重ねることにより完成したものである。即ち、本開示の第2の実施形態は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
少なくとも、基材層と、バリア層と、接着層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成されており、
前記接着層は、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレンを含んでおり、
前記接着層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像は、前記接着層の厚みを100%とした場合に、前記接着層の前記バリア層側の表面から25%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、
前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.25μm2未満の島部の合計個数の割合が、40%以上である、蓄電デバイス用外装材。
少なくとも、基材層と、バリア層と、接着層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成されており、
前記接着層は、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレンを含んでおり、
前記接着層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像は、前記接着層の厚みを100%とした場合に、前記接着層の前記バリア層側の表面から25%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、
前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.25μm2未満の島部の合計個数の割合が、40%以上である、蓄電デバイス用外装材。
本開示の発明者らは、上記のような第3の実施形態に係る発明の課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、外側から内側に向けて、少なくとも、基材層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成されており、熱融着性樹脂層は、ポリプロピレン及びポリエチレンを含んでおり、熱融着性樹脂層のTD(Transverse Direction)に平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、断面画像において、海島構造の島部の合計個数に対する、島部のうち面積が0.02μm2以下の島部の合計個数の割合が、80.0%以上であり、バリア層よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の少なくとも一方を含む、蓄電デバイス用外装材は、成形による白化及び絶縁性の低下が抑制されることを見出した。断面画像は、バリア層よりも内側に位置する層の合計厚みを100%とした場合に、熱融着性樹脂層のバリア層側とは反対側の表面から12.5%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像である。なお、積層体に積層されている熱融着性樹脂層MDの方向、TDの方向については、一般に、後述のバリア層から判別することができる。すなわち、蓄電デバイス用外装材において、後述のバリア層については、一般に、その製造過程におけるMDとTDを判別することができる。例えば、バリア層がアルミニウム箔により構成されている場合、アルミニウム箔の圧延方向(RD:Rolling Direction)には、アルミニウム箔の表面に、いわゆる圧延痕と呼ばれる線状の筋が形成されている。圧延痕は、圧延方向に沿って伸びているため、アルミニウム箔の表面を観察することによって、アルミニウム箔の圧延方向を把握することができる。また、積層体の製造過程においては、一般に、積層体のMDと、アルミニウム箔のRDとが一致するため、積層体のアルミニウム箔の表面を観察し、アルミニウム箔の圧延方向(RD)を特定することにより、積層体のMD(すなわち、熱融着性樹脂層のMD)を特定することができる。また、積層体のTDは、積層体のMDとは垂直方向であるため、積層体のTD(すなわち、熱融着性樹脂層のTD)についても特定することができる。
本開示の第3の実施形態は、これらの知見に基づいて、更に検討を重ねることにより完成したものである。即ち、本開示の第3の実施形態は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
外側から内側に向けて、少なくとも、基材層と、バリア層と、熱融着性樹脂層と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は、ポリプロピレン及びポリエチレンを含んでおり、
前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像は、前記バリア層よりも内側に位置する層の合計厚みを100%とした場合に、前記熱融着性樹脂層の前記バリア層側とは反対側の表面から12.5%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、
前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.02μm2以下の島部の合計個数の割合が、80.0%以上であり、
前記バリア層よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の少なくとも一方を含む、蓄電デバイス用外装材。
外側から内側に向けて、少なくとも、基材層と、バリア層と、熱融着性樹脂層と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は、ポリプロピレン及びポリエチレンを含んでおり、
前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像は、前記バリア層よりも内側に位置する層の合計厚みを100%とした場合に、前記熱融着性樹脂層の前記バリア層側とは反対側の表面から12.5%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、
前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.02μm2以下の島部の合計個数の割合が、80.0%以上であり、
前記バリア層よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の少なくとも一方を含む、蓄電デバイス用外装材。
本開示の第1の実施形態によれば、少なくとも、基材層と、バリア層と、内側層とをこの順に備える積層体から構成された蓄電デバイス用外装材であって、高温環境における密封性に優れた蓄電デバイス用外装材を提供することができる。また、本開示の第1の実施形態によれば、蓄電デバイス用外装材の製造方法、及び蓄電デバイスを提供することもできる。
また、本開示の第2の実施形態によれば、少なくとも、基材層と、バリア層と、接着層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成された蓄電デバイス用外装材であって、高温環境における密封性に優れた蓄電デバイス用外装材を提供することができる。また、本開示の第2の実施形態によれば、蓄電デバイス用外装材の製造方法、及び蓄電デバイスを提供することもできる。
本開示の第3の実施形態によれば、ポリプロピレンとポリエチレンを含む熱融着性樹脂層を備え、成形による白化及び絶縁性の低下が抑制された蓄電デバイス用外装材を提供することができる。また、本開示の第3の実施形態によれば、蓄電デバイス用外装材の製造方法、及び蓄電デバイスを提供することもできる。
本開示の第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材は、少なくとも、基材層と、バリア層と、内側層とをこの順に備える積層体から構成されており、内側層について、引張りによる動的粘弾性測定を行った場合に、80℃での伸び率が8.0%以下であることを特徴とする。
本開示の第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材によれば、当該構成を備えていることにより、熱融着性樹脂層同士を熱融着させた場合に、高温環境における熱融着性樹脂層同士の密着性が高く、高温環境において優れた密封性を発揮することができる。
本開示の第2の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材は、少なくとも、基材層と、バリア層と、接着層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成されており、前記接着層は、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレンを含んでおり、前記接着層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、前記断面画像は、前記接着層の厚みを100%とした場合に、前記接着層の前記バリア層側の表面から25%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.25μm2未満の島部の合計個数の割合が、40%以上である、ことを特徴とする。本開示の第2の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材は、当該構成を備えていることにより、高温環境における密封性に優れている。
本開示の第3の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材は、外側から内側に向けて、少なくとも、基材層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成されており、熱融着性樹脂層は、ポリプロピレン及びポリエチレンを含んでおり、熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、断面画像は、バリア層よりも内側に位置する層の合計厚みを100%とした場合に、熱融着性樹脂層のバリア層側とは反対側の表面から12.5%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、断面画像において、海島構造の島部の合計個数に対する、島部のうち面積が0.02μm2以下の島部の合計個数の割合が、80.0%以上であり、バリア層よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の少なくとも一方を含むことを特徴とする。本開示の第3の実施形態の蓄電デバイス用外装材によれば、当該構成を備えていることにより、成形による白化及び絶縁性の低下が抑制されている。
以下、本開示の蓄電デバイス用外装材について詳述する。なお、本明細書において、「~」で示される数値範囲は「以上」、「以下」を意味する。例えば、2~15mmとの表記は、2mm以上15mm以下を意味する。
以下の説明において、本開示のうち、それぞれ、第1の実施形態、第2の実施形態、又は第3の実施形態に特有の事項に関する説明についてはそのことを明示する。特に明示が無く、本開示について説明している場合には、第1の実施形態、第2の実施形態、及び第3の実施形態に共通する事項についての説明である。
なお、蓄電デバイス用外装材において、後述のバリア層3については、通常、その製造過程におけるMD(Machine Direction)とTD(Transverse Direction)を判別することができる。例えば、バリア層3がアルミニウム箔により構成されている場合、アルミニウム箔の圧延方向(RD:Rolling Direction)には、アルミニウム箔の表面に、いわゆる圧延痕と呼ばれる線状の筋が形成されている。圧延痕は、圧延方向に沿って伸びているため、アルミニウム箔の表面を観察することによって、アルミニウム箔の圧延方向を把握することができる。また、積層体の製造過程においては、通常、積層体のMDと、アルミニウム箔のRDとが一致するため、積層体のアルミニウム箔の表面を観察し、アルミニウム箔の圧延方向(RD)を特定することにより、積層体のMDを特定することができる。また、積層体のTDは、積層体のMDとは垂直方向であるため、積層体のTDについても特定することができる。
また、アルミニウム合金箔の圧延目により蓄電デバイス用外装材のMDが特定できない場合は、次の方法により特定することができる。蓄電デバイス用外装材のMDの確認方法として、蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層の断面を電子顕微鏡で観察し海島構造を確認する方法がある。この方法では、熱融着性樹脂層の厚み方向に対して垂直な方向の島の形状の径の平均が最大であった断面と平行な方向をMDと判断することができる。具体的には、熱融着性樹脂層の長さ方向の断面と、当該長さ方向の断面に対して平行な方向から10度ずつ角度を変更し、長さ方向の断面に対して垂直な方向までの各断面(合計10の断面)について、それぞれ、電子顕微鏡写真で観察して海島構造を確認する。次に、各断面において、それぞれ、個々の島の形状を観察する。個々の島の形状について、熱融着性樹脂層の厚み方向に対して垂直方向の最左端と、当該垂直方向の最右端とを結ぶ直線距離を径yとする。各断面において、島の形状の当該径yが大きい順に上位20個の径yの平均を算出する。島の形状の当該径yの平均が最も大きかった断面と平行な方向をMDと判断する。
1.蓄電デバイス用外装材の積層構造と物性
本開示の第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10は、例えば図1に示すように、基材層1、バリア層3、及び内側層(接着層5及び熱融着性樹脂層4)をこの順に備える積層体から構成されている。蓄電デバイス用外装材10において、基材層1が最外層側になり、内側層の熱融着性樹脂層4は最内層になる。蓄電デバイス用外装材10と蓄電デバイス素子を用いて蓄電デバイスを組み立てる際に、蓄電デバイス用外装材10の熱融着性樹脂層4同士を対向させた状態で、周縁部を熱融着させることによって形成された空間に、蓄電デバイス素子が収容される。本開示の第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体において、バリア層3を基準とし、バリア層3よりも熱融着性樹脂層4側が内側であり、バリア層3よりも基材層1側が外側である。
本開示の第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10は、例えば図1に示すように、基材層1、バリア層3、及び内側層(接着層5及び熱融着性樹脂層4)をこの順に備える積層体から構成されている。蓄電デバイス用外装材10において、基材層1が最外層側になり、内側層の熱融着性樹脂層4は最内層になる。蓄電デバイス用外装材10と蓄電デバイス素子を用いて蓄電デバイスを組み立てる際に、蓄電デバイス用外装材10の熱融着性樹脂層4同士を対向させた状態で、周縁部を熱融着させることによって形成された空間に、蓄電デバイス素子が収容される。本開示の第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体において、バリア層3を基準とし、バリア層3よりも熱融着性樹脂層4側が内側であり、バリア層3よりも基材層1側が外側である。
第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10は、例えば図2及び図3に示すように、基材層1とバリア層3との間に、これらの層間の接着性を高めることなどを目的として、必要に応じて接着剤層2を有していてもよい。また、図3に示すように、基材層1の外側(熱融着性樹脂層4側とは反対側)には、必要に応じて表面被覆層6などが設けられていてもよい。
また、本開示の第2の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10は、例えば図10に示すように、基材層1、バリア層3、接着層5、及び熱融着性樹脂層4をこの順に備える積層体から構成されている。蓄電デバイス用外装材10において、基材層1が最外層側になり、熱融着性樹脂層4は最内層になる。蓄電デバイス用外装材10と蓄電デバイス素子を用いて蓄電デバイスを組み立てる際に、蓄電デバイス用外装材10の熱融着性樹脂層4同士を対向させた状態で、周縁部を熱融着させることによって形成された空間に、蓄電デバイス素子が収容される。
第2の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10は、例えば図11から図13に示すように、基材層1とバリア層3との間に、これらの層間の接着性を高めることなどを目的として、必要に応じて接着剤層2を有していてもよい。また、図13に示すように、基材層1の外側(熱融着性樹脂層4側とは反対側)には、必要に応じて表面被覆層6などが設けられていてもよい。
また、本開示の第3の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10は、例えば図19に示すように、基材層1、バリア層3、及び熱融着性樹脂層4をこの順に備える積層体から構成されている。蓄電デバイス用外装材10において、基材層1が最外層側になり、熱融着性樹脂層4は最内層になる。蓄電デバイス用外装材10と蓄電デバイス素子を用いて蓄電デバイスを組み立てる際に、蓄電デバイス用外装材10の熱融着性樹脂層4同士を対向させた状態で、周縁部を熱融着させることによって形成された空間に、蓄電デバイス素子が収容される。
第3の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10は、例えば図20から図22に示すように、基材層1とバリア層3との間に、これらの層間の接着性を高めることなどを目的として、必要に応じて接着剤層2を有していてもよい。また、例えば図21及び図22に示すように、バリア層3と熱融着性樹脂層4との間に、これらの層間の接着性を高めることなどを目的として、必要に応じて接着層5を有していてもよい。また、図22に示すように、基材層1の外側(熱融着性樹脂層4側とは反対側)には、必要に応じて表面被覆層6などが設けられていてもよい。
また、本開示の第3の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10は、例えば図19に示すように、基材層1、バリア層3、及び熱融着性樹脂層4をこの順に備える積層体から構成されている。蓄電デバイス用外装材10において、基材層1が最外層側になり、熱融着性樹脂層4は最内層になる。蓄電デバイス用外装材10と蓄電デバイス素子を用いて蓄電デバイスを組み立てる際に、蓄電デバイス用外装材10の熱融着性樹脂層4同士を対向させた状態で、周縁部を熱融着させることによって形成された空間に、蓄電デバイス素子が収容される。
第3の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10は、例えば図20から図22に示すように、基材層1とバリア層3との間に、これらの層間の接着性を高めることなどを目的として、必要に応じて接着剤層2を有していてもよい。また、例えば図21及び図22に示すように、バリア層3と熱融着性樹脂層4との間に、これらの層間の接着性を高めることなどを目的として、必要に応じて接着層5を有していてもよい。また、図22に示すように、基材層1の外側(熱融着性樹脂層4側とは反対側)には、必要に応じて表面被覆層6などが設けられていてもよい。
本開示において、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の厚みとしては、特に制限されないが、コスト削減、エネルギー密度向上等の観点からは、例えば約190μm以下、好ましくは約180μm以下、約155μm以下、約120μm以下が挙げられる。また、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の厚みとしては、蓄電デバイス素子を保護するという蓄電デバイス用外装材の機能を維持する観点からは、好ましくは約35μm以上、約45μm以上、約60μm以上が挙げられる。また、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の好ましい範囲については、例えば、35~190μm程度、35~180μm程度、35~155μm程度、35~120μm程度、45~190μm程度、45~180μm程度、45~155μm程度、45~120μm程度、60~190μm程度、60~180μm程度、60~155μm程度、60~120μm程度が挙げられ、特に60~155μm程度が好ましい。
本開示の第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10において、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の厚み(総厚み)に対する、基材層1、必要に応じて設けられる接着剤層2、バリア層3、内側層(接着層5、熱融着性樹脂層4)、及び必要に応じて設けられる表面被覆層6の合計厚みの割合は、好ましくは90%以上であり、より好ましくは95%以上であり、さらに好ましくは98%以上である。具体例としては、本開示の第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10が、基材層1、接着剤層2、バリア層3、内側層(接着層5、及び熱融着性樹脂層4)を含む場合、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の厚み(総厚み)に対する、これら各層の合計厚みの割合は、好ましくは90%以上であり、より好ましくは95%以上であり、さらに好ましくは98%以上である。
また、本開示の第2の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10において、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の厚み(総厚み)に対する、基材層1、必要に応じて設けられる接着剤層2、バリア層3、接着層5、熱融着性樹脂層4、必要に応じて設けられる表面被覆層6の合計厚みの割合は、好ましくは90%以上であり、より好ましくは95%以上であり、さらに好ましくは98%以上である。具体例としては、本開示の第2の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10が、基材層1、接着剤層2、バリア層3、接着層5、及び熱融着性樹脂層4を含む場合、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の厚み(総厚み)に対する、これら各層の合計厚みの割合は、好ましくは90%以上であり、より好ましくは95%以上であり、さらに好ましくは98%以上である。
本開示の第3の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10において、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の厚み(総厚み)に対する、基材層1、必要に応じて設けられる接着剤層2、バリア層3、必要に応じて設けられる接着層5、熱融着性樹脂層4、必要に応じて設けられる表面被覆層6の合計厚みの割合は、好ましくは90%以上であり、より好ましくは95%以上であり、さらに好ましくは98%以上である。具体例としては、本開示の第3の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10が、基材層1、接着剤層2、バリア層3、接着層5、及び熱融着性樹脂層4を含む場合、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の厚み(総厚み)に対する、これら各層の合計厚みの割合は、好ましくは90%以上であり、より好ましくは95%以上であり、さらに好ましくは98%以上である。
本開示の第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材10は、内側層について、引張りによる動的粘弾性測定を行った場合に、80℃での伸び率が8.0%以下である。当該動的粘弾性測定による伸び率の測定方法は、以下の通りである。当該動的粘弾性測定による伸び率が低いほど、内側層(接着層5、及び熱融着性樹脂層4)の結晶性が高く、内側層の軟化が抑制されているため高温環境時の内部応力に対する密封性が向上する。
<動的粘弾性(DMA)測定>
蓄電デバイス用外装材について、内側層からサンプルを調製し、動的粘弾性測定を行う。具体的には、蓄電デバイス用外装材を10%塩酸水溶液に24時間浸漬することでバリア層を溶解し、内側層(接着層と熱融着性樹脂層との積層体)を取得する。当該内側層は、蓄電デバイス用外装材の接着層よりもバリア層側の層(すなわち、バリア層3、必要に応じて設けられる接着剤層2、基材層1、必要に応じて設けられる表面被覆層6など)が除かれており、接着層5及び熱融着性樹脂層4のみによって構成された積層体である。次に、この内側層を水洗、乾燥し、幅5mm、長さ10mmに裁断してサンプルとする。次に、得られたサンプルについて、動的粘弾性測定装置(例えば株式会社ユービーエム製の商品名Rheogel-E4000)を用い、以下の測定条件で動的粘弾性測定を行う。
蓄電デバイス用外装材について、内側層からサンプルを調製し、動的粘弾性測定を行う。具体的には、蓄電デバイス用外装材を10%塩酸水溶液に24時間浸漬することでバリア層を溶解し、内側層(接着層と熱融着性樹脂層との積層体)を取得する。当該内側層は、蓄電デバイス用外装材の接着層よりもバリア層側の層(すなわち、バリア層3、必要に応じて設けられる接着剤層2、基材層1、必要に応じて設けられる表面被覆層6など)が除かれており、接着層5及び熱融着性樹脂層4のみによって構成された積層体である。次に、この内側層を水洗、乾燥し、幅5mm、長さ10mmに裁断してサンプルとする。次に、得られたサンプルについて、動的粘弾性測定装置(例えば株式会社ユービーエム製の商品名Rheogel-E4000)を用い、以下の測定条件で動的粘弾性測定を行う。
(測定条件)
サンプル幅5mm
開始温度30℃
終了温度160℃
昇温速度2℃/分
静荷重50g
試験ホルダー間の長さ(チャック間距離)10mm
チャック引張り
測定に使用したソフトウェア:RheoStation(ver7)
ステップ温度1℃
波形:正弦波、10Hz、歪み10μm、歪み制御(自動調整)
測定治具:引っ張り
試料が破断して測定不可とならないよう、伸び率10%までは荷重一定で制御し、伸び率10%以降は荷重制御を停止し、以後、1℃毎に20μm伸長させる。
サンプル幅5mm
開始温度30℃
終了温度160℃
昇温速度2℃/分
静荷重50g
試験ホルダー間の長さ(チャック間距離)10mm
チャック引張り
測定に使用したソフトウェア:RheoStation(ver7)
ステップ温度1℃
波形:正弦波、10Hz、歪み10μm、歪み制御(自動調整)
測定治具:引っ張り
試料が破断して測定不可とならないよう、伸び率10%までは荷重一定で制御し、伸び率10%以降は荷重制御を停止し、以後、1℃毎に20μm伸長させる。
前記の80℃での伸び率は8.0%以下であればよいが、蓄電デバイス用外装材の高温環境における密封性をより一層高める観点から、好ましくは約7.0%以下、より好ましくは約6.0%以下、さらに好ましくは約5.5%以下である。また、前記の80℃での伸び率は、例えば約0.0%以上、約1.0%以上、約2.0%以上などであってよい。前記の80℃での伸び率の好ましい範囲としては、0.0~8.0%程度、0.0~7.0%程度、0.0~6.0%程度、0.0~5.5%程度、1.0~8.0%程度、1.0~7.0%程度、1.0~6.0%程度、1.0~5.5%程度、2.0~8.0%程度、2.0~7.0%程度、2.0~6.0%程度、2.0~5.5%程度、3.7~4.7%程度である。
本開示の第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材において、内側層の引張りによる動的粘弾性測定における80℃での伸び率を8.0%以下に設定するために好適な一例としては、接着層及び熱融着性樹脂層の結晶性を高めることが挙げられる。具体的には、蓄電デバイス用外装材を製造する際に、接着層と熱融着性樹脂層を溶融押出成形により形成し、冷却した後、再び、接着層及び熱融着性樹脂層の融点以上の温度に後加熱し、冷却する方法を採用する。さらに、後加熱後の冷却速度は、冷却開始から3秒間までの温度低下を好ましくは60℃以下、より好ましくは50℃以下、さらに好ましくは45℃以下とし、初期の冷却条件を非常にゆっくりとした冷却条件に制御して、接着層及び熱融着性樹脂層の樹脂の結晶成長を促す。例えばこのような方法を採用して接着層及び熱融着性樹脂層を形成することにより、接着層及び熱融着性樹脂層の結晶性が高められ、高温環境における密封性が向上する。
また、前記の動的粘弾性測定によって測定される、内側層の110℃での伸び率は、特に制限されないが、蓄電デバイス用外装材の高温環境における密封性をより一層高める観点から、好ましくは約15.0%以下、より好ましくは約14.0%以下、さらに好ましくは13.5%以下である。また、前記の110℃での伸び率は、例えば約5.0%以上、約6.0%以上、約7.0%以上、約8.0%以上などであってよい。前記の110℃での伸び率の好ましい範囲としては、5.0~15.0%程度、5.0~14.0%程度、5.0~13.5%程度、6.0~15.0%程度、6.0~14.0%程度、6.0~13.5%程度、7.0~15.0%程度、7.0~14.0%程度、7.0~13.5%程度、8.0~15.0%程度、8.0~14.0%程度、8.0~13.5%程度、10.0~13.0%程度である。
本開示の第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材において、内側層の引張りによる動的粘弾性測定における110℃での伸び率を15.0%以下に設定する手法としては、前述した引張りによる動的粘弾性測定における80℃での伸び率を8.0%以下に設定する手法(すなわち、前述の後加熱工程直後における非常にゆっくりとした冷却条件)が採用できる。
また、本開示の第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材において、前記の動的粘弾性測定によって得られる、伸び率(%)と温度(℃)との関係を示すグラフにおいて、伸び率10%時の温度は、特に制限されないが、蓄電デバイス用外装材の高温環境における密封性をより一層高める観点から、好ましくは85℃以上、より好ましくは90℃以上、さらに好ましくは100℃以上、特に好ましくは105℃以上である。また、当該温度は、例えば130℃以下、120℃以下、110℃以下などである。当該温度の好ましい範囲としては、85~130℃程度、85~120℃程度、85~110℃程度、90~130℃程度、90~120℃程度、90~110℃程度、100~130℃程度、100~120℃程度、100~110℃程度、105~130℃程度、105~120℃程度、105~110℃程度である。なお、当該伸び率10%時の温度とは、例えば図7の模式図のIの位置の温度であり、Iの位置よりも高温では、グラフは直線になる。
本開示の第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材において、当該温度を85℃以上に設定する手法としては、前述した引張りによる動的粘弾性測定における80℃での伸び率を8.0%以下に設定する手法(すなわち、前述の後加熱工程直後における非常にゆっくりとした冷却条件)が採用できる。
2.蓄電デバイス用外装材を形成する各層
[基材層1]
本開示において、基材層1は、蓄電デバイス用外装材の基材としての機能を発揮させることなどを目的として設けられる層である。基材層1は、蓄電デバイス用外装材の外層側に位置する。
[基材層1]
本開示において、基材層1は、蓄電デバイス用外装材の基材としての機能を発揮させることなどを目的として設けられる層である。基材層1は、蓄電デバイス用外装材の外層側に位置する。
基材層1を形成する素材については、基材としての機能、すなわち少なくとも絶縁性を備えるものであることを限度として特に制限されない。基材層1は、例えば樹脂を用いて形成することができ、樹脂には後述の添加剤が含まれていてもよい。
基材層1が樹脂により形成されている場合、基材層1は、例えば、樹脂により形成された樹脂フィルムであってもよいし、樹脂を塗布して形成したものであってもよい。樹脂フィルムは、未延伸フィルムであってもよいし、延伸フィルムであってもよい。延伸フィルムとしては、一軸延伸フィルム、二軸延伸フィルムが挙げられ、二軸延伸フィルムが好ましい。二軸延伸フィルムを形成する延伸方法としては、例えば、逐次二軸延伸法、インフレーション法、同時二軸延伸法等が挙げられる。樹脂を塗布する方法としては、ロールコーティング法、グラビアコーティング法、押出コーティング法などが挙げられる。
基材層1を形成する樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン、珪素樹脂、フェノール樹脂などの樹脂や、これらの樹脂の変性物が挙げられる。また、基材層1を形成する樹脂は、これらの樹脂の共重合物であってもよいし、共重合物の変性物であってもよい。さらに、これらの樹脂の混合物であってもよい。
基材層1を形成する樹脂としては、これらの中でも、好ましくはポリエステル、ポリアミドが挙げられる。
ポリエステルとしては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、共重合ポリエステル等が挙げられる。また、共重合ポリエステルとしては、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステル等が挙げられる。具体的には、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体としてエチレンイソフタレートと重合する共重合体ポリエステル(以下、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)にならって略す)、ポリエチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムスルホイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/フェニル-ジカルボキシレート)、ポリエチレン(テレフタレート/デカンジカルボキシレート)等が挙げられる。これらのポリエステルは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。
また、ポリアミドとしては、具体的には、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン12、ナイロン46、ナイロン6とナイロン66との共重合体等の脂肪族ポリアミド;テレフタル酸及び/又はイソフタル酸に由来する構成単位を含むナイロン6I、ナイロン6T、ナイロン6IT、ナイロン6I6T(Iはイソフタル酸、Tはテレフタル酸を表す)等のヘキサメチレンジアミン-イソフタル酸-テレフタル酸共重合ポリアミド、ポリアミドMXD6(ポリメタキシリレンアジパミド)等の芳香族を含むポリアミド;ポリアミドPACM6(ポリビス(4-アミノシクロヘキシル)メタンアジパミド)等の脂環式ポリアミド;さらにラクタム成分や、4,4'-ジフェニルメタン-ジイソシアネート等のイソシアネート成分を共重合させたポリアミド、共重合ポリアミドとポリエステルやポリアルキレンエーテルグリコールとの共重合体であるポリエステルアミド共重合体やポリエーテルエステルアミド共重合体;これらの共重合体等のポリアミドが挙げられる。これらのポリアミドは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。
基材層1は、ポリエステルフィルム、ポリアミドフィルム、及びポリオレフィンフィルムのうち少なくとも1つを含むことが好ましく、延伸ポリエステルフィルム、及び延伸ポリアミドフィルム、及び延伸ポリオレフィンフィルムのうち少なくとも1つを含むことが好ましく、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、延伸ポリブチレンテレフタレートフィルム、延伸ナイロンフィルム、延伸ポリプロピレンフィルムのうち少なくとも1つを含むことがさらに好ましく、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリブチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ナイロンフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルムのうち少なくとも1つを含むことがさらに好ましい。
基材層1は、単層であってもよいし、2層以上により構成されていてもよい。基材層1が2層以上により構成されている場合、基材層1は、樹脂フィルムを接着剤などで積層させた積層体であってもよいし、樹脂を共押出しして2層以上とした樹脂フィルムの積層体であってもよい。また、樹脂を共押出しして2層以上とした樹脂フィルムの積層体を、未延伸のまま基材層1としてもよいし、一軸延伸または二軸延伸して基材層1としてもよい。
基材層1において、2層以上の樹脂フィルムの積層体の具体例としては、ポリエステルフィルムとナイロンフィルムとの積層体、2層以上のナイロンフィルムの積層体、2層以上のポリエステルフィルムの積層体などが挙げられ、好ましくは、延伸ナイロンフィルムと延伸ポリエステルフィルムとの積層体、2層以上の延伸ナイロンフィルムの積層体、2層以上の延伸ポリエステルフィルムの積層体が好ましい。例えば、基材層1が2層の樹脂フィルムの積層体である場合、ポリエステル樹脂フィルムとポリエステル樹脂フィルムの積層体、ポリアミド樹脂フィルムとポリアミド樹脂フィルムの積層体、またはポリエステル樹脂フィルムとポリアミド樹脂フィルムの積層体が好ましく、ポリエチレンテレフタレートフィルムとポリエチレンテレフタレートフィルムの積層体、ナイロンフィルムとナイロンフィルムの積層体、またはポリエチレンテレフタレートフィルムとナイロンフィルムの積層体がより好ましい。また、ポリエステル樹脂は、例えば電解液が表面に付着した際に変色し難いことなどから、基材層1が2層以上の樹脂フィルムの積層体である場合、ポリエステル樹脂フィルムが基材層1の最外層に位置することが好ましい。
基材層1が、2層以上の樹脂フィルムの積層体である場合、2層以上の樹脂フィルムは、接着剤を介して積層させてもよい。好ましい接着剤については、後述の接着剤層2で例示する接着剤と同様のものが挙げられる。なお、2層以上の樹脂フィルムを積層させる方法としては、特に制限されず、公知方法が採用でき、例えばドライラミネート法、サンドイッチラミネート法、押出ラミネート法、サーマルラミネート法などが挙げられ、好ましくはドライラミネート法が挙げられる。ドライラミネート法により積層させる場合には、接着剤としてポリウレタン接着剤を用いることが好ましい。このとき、接着剤の厚みとしては、例えば2~5μm程度が挙げられる。また、樹脂フィルムにアンカーコート層を形成し積層させても良い。アンカーコート層は、後述の接着剤層2で例示する接着剤と同様のものが挙げられる。このとき、アンカーコート層の厚みとしては、例えば0.01から1.0μm程度が挙げられる。
また、基材層1の表面及び内部の少なくとも一方には、滑剤、難燃剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、光安定剤、粘着付与剤、耐電防止剤等の添加剤が存在していてもよい。添加剤は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
本開示において、蓄電デバイス用外装材の成形性を高める観点からは、基材層1の表面には、滑剤が存在していることが好ましい。滑剤としては、特に制限されないが、好ましくはアミド系滑剤が挙げられる。アミド系滑剤の具体例としては、例えば、飽和脂肪酸アミド、不飽和脂肪酸アミド、置換アミド、メチロールアミド、飽和脂肪酸ビスアミド、不飽和脂肪酸ビスアミド、脂肪酸エステルアミド、芳香族ビスアミドなどが挙げられる。飽和脂肪酸アミドの具体例としては、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミドなどが挙げられる。不飽和脂肪酸アミドの具体例としては、オレイン酸アミド、エルカ酸アミドなどが挙げられる。置換アミドの具体例としては、N-オレイルパルミチン酸アミド、N-ステアリルステアリン酸アミド、N-ステアリルオレイン酸アミド、N-オレイルステアリン酸アミド、N-ステアリルエルカ酸アミドなどが挙げられる。また、メチロールアミドの具体例としては、メチロールステアリン酸アミドなどが挙げられる。飽和脂肪酸ビスアミドの具体例としては、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンヒドロキシステアリン酸アミド、N,N'-ジステアリルアジピン酸アミド、N,N'-ジステアリルセバシン酸アミドなどが挙げられる。不飽和脂肪酸ビスアミドの具体例としては、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N'-ジオレイルアジピン酸アミド、N,N'-ジオレイルセバシン酸アミドなどが挙げられる。脂肪酸エステルアミドの具体例としては、ステアロアミドエチルステアレートなどが挙げられる。また、芳香族ビスアミドの具体例としては、m-キシリレンビスステアリン酸アミド、m-キシリレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、N,N'-ジステアリルイソフタル酸アミドなどが挙げられる。滑剤は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
基材層1の表面に滑剤が存在する場合、その存在量としては、特に制限されないが、好ましくは約3mg/m2以上、より好ましくは4~15mg/m2程度、さらに好ましくは5~14mg/m2程度が挙げられる。
基材層1の表面に存在する滑剤は、基材層1を構成する樹脂に含まれる滑剤を滲出させたものであってもよいし、基材層1の表面に滑剤を塗布したものであってもよい。
基材層1の厚みについては、基材としての機能を発揮すれば特に制限されないが、例えば、3~50μm程度、好ましくは10~35μm程度が挙げられる。基材層1が、2層以上の樹脂フィルムの積層体である場合、各層を構成している樹脂フィルムの厚みとしては、それぞれ、好ましくは2~25μm程度が挙げられる。
[接着剤層2]
本開示の蓄電デバイス用外装材において、接着剤層2は、基材層1とバリア層3との接着性を高めることを目的として、必要に応じて、これらの間に設けられる層である。
本開示の蓄電デバイス用外装材において、接着剤層2は、基材層1とバリア層3との接着性を高めることを目的として、必要に応じて、これらの間に設けられる層である。
接着剤層2は、基材層1とバリア層3とを接着可能である接着剤によって形成される。接着剤層2の形成に使用される接着剤は限定されないが、化学反応型、溶剤揮発型、熱溶融型、熱圧型等のいずれであってもよい。また、2液硬化型接着剤(2液性接着剤)であってもよく、1液硬化型接着剤(1液性接着剤)であってもよく、硬化反応を伴わない樹脂でもよい。また、接着剤層2は単層であってもよいし、多層であってもよい。
接着剤に含まれる接着成分としては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、共重合ポリエステル等のポリエステル;ポリエーテル;ポリウレタン;エポキシ樹脂;フェノール樹脂;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、共重合ポリアミド等のポリアミド;ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィン、酸変性環状ポリオレフィンなどのポリオレフィン系樹脂;ポリ酢酸ビニル;セルロース;(メタ)アクリル樹脂;ポリイミド;ポリカーボネート;尿素樹脂、メラミン樹脂等のアミノ樹脂;クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレン-ブタジエンゴム等のゴム;シリコーン樹脂等が挙げられる。これらの接着成分は1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの接着成分の中でも、好ましくはポリウレタン接着剤が挙げられる。また、これらの接着成分となる樹脂は適切な硬化剤を併用して接着強度を高めることができる。前記硬化剤は、接着成分の持つ官能基に応じて、ポリイソシアネート、多官能エポキシ樹脂、オキサゾリン基含有ポリマー、ポリアミン樹脂、酸無水物などから適切なものを選択する。
ポリウレタン接着剤としては、例えば、ポリオール化合物を含有する主剤と、イソシアネート化合物を含有する硬化剤とを含むポリウレタン接着剤が挙げられる。好ましくはポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、およびアクリルポリオール等のポリオールを主剤として、芳香族系又は脂肪族系のポリイソシアネートを硬化剤とした二液硬化型のポリウレタン接着剤が挙げられる。また、ポリオール化合物としては、繰り返し単位の末端の水酸基に加えて、側鎖にも水酸基を有するポリエステルポリオールを用いることが好ましい。硬化剤としては、脂肪族、脂環式、芳香族、芳香脂肪族のイソシアネート系化合物が挙げられる。イソシアネート系化合物としては、例えばヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、水素化XDI(H6XDI)、水素化MDI(H12MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ナフタレンジイソシアネート(NDI)等が挙げられる。また、これらのジイソシアネートの1種類又は2種類以上からの多官能イソシアネート変性体等が挙げられる。また、ポリイソシアネート化合物として多量体(例えば三量体)を使用することもできる。このような多量体には、アダクト体、ビウレット体、ヌレート体等が挙げられる。接着剤層2がポリウレタン接着剤により形成されていることで蓄電デバイス用外装材に優れた電解液耐性が付与され、側面に電解液が付着しても基材層1が剥がれることが抑制される。
また、接着剤層2は、接着性を阻害しない限り他成分の添加が許容され、着色剤や熱可塑性エラストマー、粘着付与剤、フィラーなどを含有してもよい。接着剤層2が着色剤を含んでいることにより、蓄電デバイス用外装材を着色することができる。着色剤としては、顔料、染料などの公知のものが使用できる。また、着色剤は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
顔料の種類は、接着剤層2の接着性を損なわない範囲であれば、特に限定されない。有機顔料としては、例えば、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アンスラキノン系、ジオキサジン系、インジゴチオインジゴ系、ペリノン-ペリレン系、イソインドレニン系、ベンズイミダゾロン系等の顔料が挙げられ、無機顔料としては、カーボンブラック系、酸化チタン系、カドミウム系、鉛系、酸化クロム系、鉄系等の顔料が挙げられ、その他に、マイカ(雲母)の微粉末、魚鱗箔等が挙げられる。
着色剤の中でも、例えば蓄電デバイス用外装材の外観を黒色とするためには、カーボンブラックが好ましい。
顔料の平均粒子径としては、特に制限されず、例えば、0.05~5μm程度、好ましくは0.08~2μm程度が挙げられる。なお、顔料の平均粒子径は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置で測定されたメジアン径とする。
接着剤層2における顔料の含有量としては、蓄電デバイス用外装材が着色されれば特に制限されず、例えば5~60質量%程度、好ましくは10~40質量%が挙げられる。
接着剤層2の厚みは、基材層1とバリア層3とを接着できれば、特に制限されないが、例えば、約1μm以上、約2μm以上である。また、接着剤層2の厚みは、例えば、約10μm以下、約5μm以下である。また、接着剤層2の厚みの好ましい範囲については、1~10μm程度、1~5μm程度、2~10μm程度、2~5μm程度が挙げられる。
[着色層]
着色層は、基材層1とバリア層3との間に必要に応じて設けられる層である(図示を省略する)。接着剤層2を有する場合には、基材層1と接着剤層2との間、接着剤層2とバリア層3との間に着色層を設けてもよい。また、基材層1の外側に着色層を設けてもよい。着色層を設けることにより、蓄電デバイス用外装材を着色することができる。
着色層は、基材層1とバリア層3との間に必要に応じて設けられる層である(図示を省略する)。接着剤層2を有する場合には、基材層1と接着剤層2との間、接着剤層2とバリア層3との間に着色層を設けてもよい。また、基材層1の外側に着色層を設けてもよい。着色層を設けることにより、蓄電デバイス用外装材を着色することができる。
着色層は、例えば、着色剤を含むインキを基材層1の表面、またはバリア層3の表面に塗布することにより形成することができる。着色剤としては、顔料、染料などの公知のものが使用できる。また、着色剤は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
着色層に含まれる着色剤の具体例としては、[接着剤層2]の欄で例示したものと同じものが例示される。
[バリア層3]
蓄電デバイス用外装材において、バリア層3は、少なくとも水分の浸入を抑止する層である。
蓄電デバイス用外装材において、バリア層3は、少なくとも水分の浸入を抑止する層である。
バリア層3としては、例えば、バリア性を有する金属箔、蒸着膜、樹脂層などが挙げられる。蒸着膜としては金属蒸着膜、無機酸化物蒸着膜、炭素含有無機酸化物蒸着膜などが挙げられ、樹脂層としてはポリ塩化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)を主成分としたポリマー類やテトラフルオロエチレン(TFE)を主成分としたポリマー類やフルオロアルキル基を有するポリマー、およびフルオロアルキル単位を主成分としたポリマー類などのフッ素含有樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体などが挙げられる。また、バリア層3としては、これらの蒸着膜及び樹脂層の少なくとも1層を設けた樹脂フィルムなども挙げられる。バリア層3は、複数層設けてもよい。バリア層3は、金属材料により構成された層を含むことが好ましい。バリア層3を構成する金属材料としては、具体的には、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン鋼、鋼板などが挙げられ、金属箔として用いる場合は、アルミニウム合金箔及びステンレス鋼箔の少なくとも一方を含むことが好ましい。
アルミニウム合金箔は、蓄電デバイス用外装材の成形性を向上させる観点から、例えば、焼きなまし処理済みのアルミニウム合金などにより構成された軟質アルミニウム合金箔であることがより好ましく、より成形性を向上させる観点から、鉄を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。鉄を含むアルミニウム合金箔(100質量%)において、鉄の含有量は、0.1~9.0質量%であることが好ましく、0.5~2.0質量%であることがより好ましい。鉄の含有量が0.1質量%以上であることにより、より優れた成形性を有する蓄電デバイス用外装材を得ることができる。鉄の含有量が9.0質量%以下であることにより、より柔軟性に優れた蓄電デバイス用外装材を得ることができる。軟質アルミニウム合金箔としては、例えば、JIS H4160:1994 A8021H-O、JIS H4160:1994 A8079H-O、JIS H4000:2014 A8021P-O、又はJIS H4000:2014 A8079P-Oで規定される組成を備えるアルミニウム合金箔が挙げられる。また必要に応じて、ケイ素、マグネシウム、銅、マンガンなどが添加されていてもよい。また軟質化は焼鈍処理などで行うことができる。
また、ステンレス鋼箔としては、オーステナイト系、フェライト系、オーステナイト・フェライト系、マルテンサイト系、析出硬化系のステンレス鋼箔などが挙げられる。さらに成形性に優れた蓄電デバイス用外装材を提供する観点から、ステンレス鋼箔は、オーステナイト系のステンレス鋼により構成されていることが好ましい。
ステンレス鋼箔を構成するオーステナイト系のステンレス鋼の具体例としては、SUS304、SUS301、SUS316Lなどが挙げられ、これら中でも、SUS304が特に好ましい。
バリア層3の厚みは、金属箔の場合、少なくとも水分の浸入を抑止するバリア層としての機能を発揮すればよく、例えば9~200μm程度が挙げられる。バリア層3の厚みは、好ましくは約85μm以下、より好ましくは約50μm以下、さらに好ましくは約40μm以下、特に好ましくは約35μm以下である。また、バリア層3の厚みは、好ましくは約10μm以上、さらに好ましくは約20μm以上、より好ましくは約25μm以上である。また、バリア層3の厚みの好ましい範囲としては、10~85μm程度、10~50μm程度、10~40μm程度、10~35μm程度、20~85μm程度、20~50μm程度、20~40μm程度、20~35μm程度、25~85μm程度、25~50μm程度、25~40μm程度、25~35μm程度が挙げられる。バリア層3がアルミニウム合金箔により構成されている場合、上述した範囲が特に好ましい。また、バリア層3がアルミニウム合金箔により構成されている場合において、蓄電デバイス用外装材10に高成形性及び高剛性を付与する観点からは、バリア層3の厚みは、好ましくは約45μm以上、さらに好ましくは約50μm以上、より好ましくは約55μm以上であり、好ましくは約80μm以下、より好ましくは75μm以下、さらに好ましくは70μm以下であり、好ましい範囲としては、45~80μm程度、45~75μm程度、45~70μm程度、50~80μm程度、50~75μm程度、50~70μm程度、55~80μm程度、55~75μm程度、55~70μm程度である。蓄電デバイス用外装材10が高成形性を備えることにより、深絞り成形が容易となり、蓄電デバイスの高容量化に寄与し得る。また、蓄電デバイスが高容量化されると、蓄電デバイスの重量が増加するが、蓄電デバイス用外装材10の剛性が高められることにより、蓄電デバイスの高い密封性に寄与できる。
また、特に、バリア層3がステンレス鋼箔により構成されている場合、ステンレス鋼箔の厚みは、好ましくは約60μm以下、より好ましくは約50μm以下、さらに好ましくは約40μm以下、さらに好ましくは約30μm以下、特に好ましくは約25μm以下である。また、ステンレス鋼箔の厚みは、好ましくは約10μm以上、より好ましくは約15μm以上である。また、ステンレス鋼箔の厚みの好ましい範囲としては、10~60μm程度、10~50μm程度、10~40μm程度、10~30μm程度、10~25μm程度、15~60μm程度、15~50μm程度、15~40μm程度、15~30μm程度、15~25μm程度が挙げられる。
また、バリア層3が金属箔の場合は、溶解や腐食の防止などのために、少なくとも基材層と反対側の面に耐腐食性皮膜を備えていることが好ましい。バリア層3は、耐腐食性皮膜を両面に備えていてもよい。ここで、耐腐食性皮膜とは、例えば、ベーマイト処理などの熱水変成処理、化成処理、陽極酸化処理、ニッケルやクロムなどのメッキ処理、コーティング剤を塗工する腐食防止処理をバリア層の表面に行い、バリア層に耐腐食性(例えば耐酸性、耐アルカリ性など)を備えさせる薄膜をいう。耐腐食性皮膜は、具体的には、バリア層の耐酸性を向上させる皮膜(耐酸性皮膜)、バリア層の耐アルカリ性を向上させる皮膜(耐アルカリ性皮膜)などを意味している。耐腐食性皮膜を形成する処理としては、1種類を行ってもよいし、2種類以上を組み合わせて行ってもよい。また、1層だけではなく多層化することもできる。さらに、これらの処理のうち、熱水変成処理及び陽極酸化処理は、処理剤によって金属箔表面を溶解させ、耐腐食性に優れる金属化合物を形成させる処理である。なお、これらの処理は、化成処理の定義に包含される場合もある。また、バリア層3が耐腐食性皮膜を備えている場合、耐腐食性皮膜を含めてバリア層3とする。
耐腐食性皮膜は、蓄電デバイス用外装材の成形時において、バリア層(例えば、アルミニウム合金箔)と基材層との間のデラミネーション防止、電解質と水分とによる反応で生成するフッ化水素により、バリア層表面の溶解、腐食、特にバリア層がアルミニウム合金箔である場合にバリア層表面に存在する酸化アルミニウムが溶解、腐食することを防止し、かつ、バリア層表面の接着性(濡れ性)を向上させ、ヒートシール時の基材層とバリア層とのデラミネーション防止、成形時の基材層とバリア層とのデラミネーション防止の効果を示す。
化成処理によって形成される耐腐食性皮膜としては、種々のものが知られており、主には、リン酸塩、クロム酸塩、フッ化物、トリアジンチオール化合物、及び希土類酸化物のうち少なくとも1種を含む耐腐食性皮膜などが挙げられる。リン酸塩、クロム酸塩を用いた化成処理としては、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、クロム酸塩処理などが挙げられ、これらの処理に用いるクロム化合物としては、例えば、硝酸クロム、フッ化クロム、硫酸クロム、酢酸クロム、蓚酸クロム、重リン酸クロム、クロム酸アセチルアセテート、塩化クロム、硫酸カリウムクロムなどが挙げられる。また、これらの処理に用いるリン化合物としては、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸アンモニウム、ポリリン酸などが挙げられる。また、クロメート処理としてはエッチングクロメート処理、電解クロメート処理、塗布型クロメート処理などが挙げられ、塗布型クロメート処理が好ましい。この塗布型クロメート処理は、バリア層(例えばアルミニウム合金箔)の少なくとも内層側の面を、まず、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法、酸活性化法等の周知の処理方法で脱脂処理を行い、その後、脱脂処理面にリン酸Cr(クロム)塩、リン酸Ti(チタン)塩、リン酸Zr(ジルコニウム)塩、リン酸Zn(亜鉛)塩などのリン酸金属塩及びこれらの金属塩の混合体を主成分とする処理液、または、リン酸非金属塩及びこれらの非金属塩の混合体を主成分とする処理液、あるいは、これらと合成樹脂などとの混合物からなる処理液をロールコート法、グラビア印刷法、浸漬法等の周知の塗工法で塗工し、乾燥する処理である。処理液は例えば、水、アルコール系溶剤、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤など各種溶媒を用いることができ、水が好ましい。また、このとき用いる樹脂成分としては、フェノール系樹脂やアクリル系樹脂などの高分子などが挙げられ、下記一般式(1)~(4)で表される繰り返し単位を有するアミノ化フェノール重合体を用いたクロメート処理などが挙げられる。なお、当該アミノ化フェノール重合体において、下記一般式(1)~(4)で表される繰り返し単位は、1種類単独で含まれていてもよいし、2種類以上の任意の組み合わせであってもよい。アクリル系樹脂は、ポリアクリル酸、アクリル酸メタクリル酸エステル共重合体、アクリル酸マレイン酸共重合体、アクリル酸スチレン共重合体、またはこれらのナトリウム塩、アンモニウム塩、アミン塩等の誘導体であることが好ましい。特にポリアクリル酸のアンモニウム塩、ナトリウム塩、又はアミン塩等のポリアクリル酸の誘導体が好ましい。本開示において、ポリアクリル酸とは、アクリル酸の重合体を意味している。また、アクリル系樹脂は、アクリル酸とジカルボン酸又はジカルボン酸無水物との共重合体であることも好ましく、アクリル酸とジカルボン酸又はジカルボン酸無水物との共重合体のアンモニウム塩、ナトリウム塩、又はアミン塩であることも好ましい。アクリル系樹脂は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
一般式(1)~(4)中、Xは、水素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アリル基またはベンジル基を示す。また、R1及びR2は、それぞれ同一または異なって、ヒドロキシ基、アルキル基、またはヒドロキシアルキル基を示す。一般式(1)~(4)において、X、R1及びR2で示されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基などの炭素数1~4の直鎖または分枝鎖状アルキル基が挙げられる。また、X、R1及びR2で示されるヒドロキシアルキル基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、1-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシエチル基、1-ヒドロキシプロピル基、2-ヒドロキシプロピル基、3-ヒドロキシプロピル基、1-ヒドロキシブチル基、2-ヒドロキシブチル基、3-ヒドロキシブチル基、4-ヒドロキシブチル基などのヒドロキシ基が1個置換された炭素数1~4の直鎖または分枝鎖状アルキル基が挙げられる。一般式(1)~(4)において、X、R1及びR2で示されるアルキル基及びヒドロキシアルキル基は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。一般式(1)~(4)において、Xは、水素原子、ヒドロキシ基またはヒドロキシアルキル基であることが好ましい。一般式(1)~(4)で表される繰り返し単位を有するアミノ化フェノール重合体の数平均分子量は、例えば、500~100万程度であることが好ましく、1000~2万程度であることがより好ましい。アミノ化フェノール重合体は、例えば、フェノール化合物又はナフトール化合物とホルムアルデヒドとを重縮合して上記一般式(1)又は一般式(3)で表される繰返し単位からなる重合体を製造し、次いでホルムアルデヒド及びアミン(R1R2NH)を用いて官能基(-CH2NR1R2)を上記で得られた重合体に導入することにより、製造される。アミノ化フェノール重合体は、1種単独で又は2種以上混合して使用される。
耐腐食性皮膜の他の例としては、希土類元素酸化物ゾル、アニオン性ポリマー、カチオン性ポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有するコーティング剤を塗工するコーティングタイプの腐食防止処理によって形成される薄膜が挙げられる。コーティング剤には、さらにリン酸またはリン酸塩、ポリマーを架橋させる架橋剤を含んでもよい。希土類元素酸化物ゾルには、液体分散媒中に希土類元素酸化物の微粒子(例えば、平均粒径100nm以下の粒子)が分散されている。希土類元素酸化物としては、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ネオジウム、酸化ランタン等が挙げられ、密着性をより向上させる観点から酸化セリウムが好ましい。耐腐食性皮膜に含まれる希土類元素酸化物は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。希土類元素酸化物ゾルの液体分散媒としては、例えば、水、アルコール系溶剤、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤など各種溶媒を用いることができ、水が好ましい。カチオン性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリエチレンイミンとカルボン酸を有するポリマーからなるイオン高分子錯体、アクリル主骨格に1級アミンをグラフト重合させた1級アミングラフトアクリル樹脂、ポリアリルアミンまたはその誘導体、アミノ化フェノールなどが好ましい。また、アニオン性ポリマーとしては、ポリ(メタ)アクリル酸またはその塩、あるいは(メタ)アクリル酸またはその塩を主成分とする共重合体であることが好ましい。また、架橋剤が、イソシアネート基、グリシジル基、カルボキシル基、オキサゾリン基のいずれかの官能基を有する化合物とシランカップリング剤よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。また、前記リン酸またはリン酸塩が、縮合リン酸または縮合リン酸塩であることが好ましい。
耐腐食性皮膜の一例としては、リン酸中に、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化スズなどの金属酸化物や硫酸バリウムの微粒子を分散させたものをバリア層の表面に塗布し、150℃以上で焼付け処理を行うことにより形成したものが挙げられる。
耐腐食性皮膜は、必要に応じて、さらにカチオン性ポリマー及びアニオン性ポリマーの少なくとも一方を積層した積層構造としてもよい。カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマーとしては、上述したものが挙げられる。
なお、耐腐食性皮膜の組成の分析は、例えば、飛行時間型2次イオン質量分析法を用いて行うことができる。
化成処理においてバリア層3の表面に形成させる耐腐食性皮膜の量については、特に制限されないが、例えば、塗布型クロメート処理を行う場合であれば、バリア層3の表面1m2当たり、クロム酸化合物がクロム換算で例えば0.5~50mg程度、好ましくは1.0~40mg程度、リン化合物がリン換算で例えば0.5~50mg程度、好ましくは1.0~40mg程度、及びアミノ化フェノール重合体が例えば1.0~200mg程度、好ましくは5.0~150mg程度の割合で含有されていることが望ましい。
耐腐食性皮膜の厚みとしては、特に制限されないが、皮膜の凝集力や、バリア層や熱融着性樹脂層との密着力の観点から、好ましくは1nm~20μm程度、より好ましくは1nm~100nm程度、さらに好ましくは1nm~50nm程度が挙げられる。なお、耐腐食性皮膜の厚みは、透過電子顕微鏡による観察、または、透過電子顕微鏡による観察と、エネルギー分散型X線分光法もしくは電子線エネルギー損失分光法との組み合わせによって測定することができる。飛行時間型2次イオン質量分析法を用いた耐腐食性皮膜の組成の分析により、例えば、CeとPとOからなる2次イオン(例えば、Ce2PO4
+、CePO4
-などの少なくとも1種)や、例えば、CrとPとOからなる2次イオン(例えば、CrPO2
+、CrPO4
-などの少なくとも1種)に由来するピークが検出される。
化成処理は、耐腐食性皮膜の形成に使用される化合物を含む溶液を、バーコート法、ロールコート法、グラビアコート法、浸漬法などによって、バリア層の表面に塗布した後に、バリア層の温度が70~200℃程度になるように加熱することにより行われる。また、バリア層に化成処理を施す前に、予めバリア層を、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法などによる脱脂処理に供してもよい。このように脱脂処理を行うことにより、バリア層の表面の化成処理をより効率的に行うことが可能となる。また、脱脂処理にフッ素含有化合物を無機酸で溶解させた酸脱脂剤を用いることで、金属箔の脱脂効果だけでなく不動態である金属のフッ化物を形成させることが可能であり、このような場合には脱脂処理だけを行ってもよい。
[熱融着性樹脂層4]
本開示の蓄電デバイス用外装材において、内側層に含まれる熱融着性樹脂層4は、最内層に該当し、蓄電デバイスの組み立て時に熱融着性樹脂層同士が熱融着して蓄電デバイス素子を密封する機能を発揮する層(シーラント層)である。
本開示の蓄電デバイス用外装材において、内側層に含まれる熱融着性樹脂層4は、最内層に該当し、蓄電デバイスの組み立て時に熱融着性樹脂層同士が熱融着して蓄電デバイス素子を密封する機能を発揮する層(シーラント層)である。
第1の実施形態において、熱融着性樹脂層4を構成している樹脂については、熱融着可能であり、かつ、前記内側層について、引張りによる動的粘弾性測定を行った場合に、80℃での伸び率が8.0%以下となることを限度として特に制限されないが、ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィンなどのポリオレフィン骨格を含む樹脂が好ましい。また、第2の実施形態において、熱融着性樹脂層4を構成している樹脂については、熱融着可能であることを限度として特に制限されないが、ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィンなどのポリオレフィン骨格を含む樹脂が好ましい。
本開示において、熱融着性樹脂層4を構成している樹脂がポリオレフィン骨格を含むことは、例えば、赤外分光法、ガスクロマトグラフィー質量分析法などにより分析可能である。また、熱融着性樹脂層4を構成している樹脂を赤外分光法で分析すると、無水マレイン酸に由来するピークが検出されることが好ましい。例えば、赤外分光法にて無水マレイン酸変性ポリオレフィンを測定すると、波数1760cm-1付近と波数1780cm-1付近に無水マレイン酸由来のピークが検出される。熱融着性樹脂層4が無水マレイン酸変性ポリオレフィンにより構成された層である場合、赤外分光法にて測定すると、無水マレイン酸由来のピークが検出される。ただし、酸変性度が低いとピークが小さくなり検出されない場合がある。その場合は核磁気共鳴分光法にて分析可能である。
本開示において、ポリオレフィンとしては、具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等のポリエチレン;エチレン-αオレフィン共重合体;ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー)等のポリプロピレン;プロピレン-αオレフィン共重合体;エチレン-ブテン-プロピレンのターポリマー等が挙げられる。これらの中でも、ポリプロピレンが好ましい。共重合体である場合のポリオレフィン樹脂は、ブロック共重合体であってもよく、ランダム共重合体であってもよい。これらポリオレフィン系樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
また、本開示において、ポリオレフィンは、環状ポリオレフィンであってもよい。環状ポリオレフィンは、オレフィンと環状モノマーとの共重合体であり、前記環状ポリオレフィンの構成モノマーであるオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、4-メチル-1-ペンテン、スチレン、ブタジエン、イソプレン等が挙げられる。また、環状ポリオレフィンの構成モノマーである環状モノマーとしては、例えば、ノルボルネン等の環状アルケン;シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ノルボルナジエン等の環状ジエン等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは環状アルケン、さらに好ましくはノルボルネンが挙げられる。
本開示において、酸変性ポリオレフィンとは、ポリオレフィンを酸成分でブロック重合又はグラフト重合することにより変性したポリマーである。酸変性されるポリオレフィンとしては、前記のポリオレフィンや、前記のポリオレフィンにアクリル酸若しくはメタクリル酸等の極性分子を共重合させた共重合体、又は、架橋ポリオレフィン等の重合体等も使用できる。また、酸変性に使用される酸成分としては、例えば、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等のカルボン酸またはその無水物が挙げられる。
本開示において、酸変性ポリオレフィンは、酸変性環状ポリオレフィンであってもよい。酸変性環状ポリオレフィンとは、環状ポリオレフィンを構成するモノマーの一部を、酸成分に代えて共重合することにより、または環状ポリオレフィンに対して酸成分をブロック重合又はグラフト重合することにより得られるポリマーである。酸変性される環状ポリオレフィンについては、前記と同様である。また、酸変性に使用される酸成分としては、前記のポリオレフィンの変性に使用される酸成分と同様である。
本開示において、好ましい酸変性ポリオレフィンとしては、カルボン酸またはその無水物で変性されたポリオレフィン、カルボン酸またはその無水物で変性されたポリプロピレン、無水マレイン酸変性ポリオレフィン、無水マレイン酸変性ポリプロピレンが挙げられる。
本開示において、熱融着性樹脂層4は、1種の樹脂単独で形成してもよく、また2種以上の樹脂を組み合わせたブレンドポリマーにより形成してもよい。さらに、熱融着性樹脂層4は、1層のみで形成されていてもよいが、同一又は異なる樹脂によって2層以上で形成されていてもよい。
また、本開示において、熱融着性樹脂層4は、必要に応じて滑剤などを含んでいてもよい。熱融着性樹脂層4が滑剤を含む場合、蓄電デバイス用外装材の成形性を高め得る。滑剤としては、特に制限されず、公知の滑剤を用いることができる。滑剤は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。
滑剤としては、特に制限されないが、好ましくはアミド系滑剤が挙げられる。滑剤の具体例としては、基材層1で例示したものが挙げられる。滑剤は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
本開示において、熱融着性樹脂層4の表面に滑剤が存在する場合、その存在量としては、特に制限されないが、蓄電デバイス用外装材の成形性を高める観点からは、好ましくは10~50mg/m2程度、さらに好ましくは15~40mg/m2程度が挙げられる。
本開示において、熱融着性樹脂層4の表面に存在する滑剤は、熱融着性樹脂層4を構成する樹脂に含まれる滑剤を滲出させたものであってもよいし、熱融着性樹脂層4の表面に滑剤を塗布したものであってもよい。
また、本開示において、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、熱融着性樹脂層同士が熱融着して蓄電デバイス素子を密封する機能を発揮すれば特に制限されないが、例えば約100μm以下、好ましくは約85μm以下、より好ましくは15~85μm程度が挙げられる。なお、本開示において、例えば、後述の接着層5の厚みが10μm以上である場合には、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、好ましくは約85μm以下、より好ましくは15~45μm程度が挙げられ、例えば後述の接着層5の厚みが10μm未満である場合や接着層5が設けられていない場合には、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、好ましくは約20μm以上、より好ましくは35~85μm程度が挙げられる。
前述の通り、本開示の第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材において、内側層の引張りによる動的粘弾性測定における80℃での伸び率を8.0%以下に設定するための好適な一例としては、接着層及び熱融着性樹脂層の結晶性を高めることが挙げられ、後加熱後の初期の冷却条件を非常にゆっくりとした冷却条件に制御して、接着層及び熱融着性樹脂層の樹脂の結晶成長を促すことが望ましい。例えばこのような方法を採用して熱融着性樹脂層を形成することにより、接着層及び熱融着性樹脂層の結晶性が高められ、高温環境における密封性が向上する。
第3の実施形態において、熱融着性樹脂層4は、ポリプロピレン及びポリエチレンを含んでいる。本開示の第3の実施形態の蓄電デバイス用外装材においては、熱融着性樹脂層4のTDに平行な方向かつ厚み方向yの断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察される。断面画像は、例えば図21の模式図に示すように、バリア層3よりも内側に位置する層の合計厚みを100%とした場合に、熱融着性樹脂層4のバリア層3側とは反対側の表面から12.5%の厚みの部分までの範囲内(図21の破線で囲まれた領域)で取得した断面画像である。熱融着性樹脂層4のバリア層3側とは反対側の表面が、厚み0%となる。具体例で説明すると、例えば後述の実施例1,2のように、基材層(接着剤を含めて厚さ30μm)/接着剤層(3μm)/バリア層(40μm)/接着層(40μm)/熱融着性樹脂層(40μm)が順に積層された蓄電デバイス用外装材であれば、バリア層3よりも内側に位置する層は、接着層(40μm)及び熱融着性樹脂層(40μm)であり、これらの合計厚み80μmを100%とする。また、熱融着性樹脂層4のバリア層3側とは反対側の表面の位置とは、すなわち蓄電デバイス用外装材10の内側の表面(内面)であり、この位置の厚みを0%とする。そして、当該表面(厚み0%)から厚み12.5%の位置(すなわち、合計80μmを100%として、厚み12.5%の位置は、熱融着性樹脂層4のバリア層3側とは反対側の表面からバリア層3側に向かって厚みが10μmの位置)までの範囲内で、走査型電子顕微鏡を用いて断面画像を取得する。
断面画像に海島構造が観察されるとは、断面画像に海の部分(海部)と島の部分(島部)とが観察されることをいう。前述の通り、ポリプロピレンに対して少量のポリエチレンを添加し、溶融押出成形によって熱融着性樹脂層を形成すると、ポリプロピレンの海部に、ポリエチレンの島部が分散した海島構造が形成される。すなわち、当該島部にはポリエチレンが含まれる。なお、当該海島構造を観察するには、後述の通り、熱融着性樹脂層の断面を四酸化ルテニウムなどで染色し、走査型電子顕微鏡を用いて断面画像を取得して観察する。
第3の実施形態の蓄電デバイス用外装材においては、熱融着性樹脂層4の断面画像において、海島構造の島部の合計個数に対する、島部のうち面積0.02μm2以下の島部の合計個数の割合が80.0%以上である。第3の実施形態の蓄電デバイス用外装材は、このような特徴を備えていることにより、蓄電デバイス用外装材の冷間成形による熱融着性樹脂層の白化や、蓄電デバイス用外装材の絶縁性の低下が抑制されている。すなわち、本開示の第3の実施形態の蓄電デバイス用外装材においては、ポリプロピレン及びポリエチレンを含む熱融着性樹脂層4において、全ての島部のうち、面積0.02μm2以下という非常に微細な島部を占める割合が高く設定されていることにより、熱融着性樹脂層のポリプロピレン部分とポリエチレン部分の界面に微細なクラックが発生することが効果的に抑制され、結果として、蓄電デバイス用外装材の冷間成形による熱融着性樹脂層4の白化や、蓄電デバイス用外装材の絶縁性の低下が抑制されていると考えられる。
第3の実施形態の熱融着性樹脂層4の断面画像において、海島構造の島部の合計個数に対する、島部のうち面積0.02μm2以下の島部の合計個数の割合(0.02μm2以下の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)は、80.0%以上であればよいが、前述の白化及び絶縁性の低下をより一層効果的に抑制する観点からは、好ましくは90.0%以上、より好ましくは95.0%以上が挙げられる。なお、当該合計個数の割合については、例えば、100.0%以下、99.0%以下、98.0%以下である。当該合計個数の割合の好ましい範囲としては、例えば80.0~100.0%程度、80.0~99.0%程度、80.0~98.0%程度、90.0~100.0%程度、90.0~99.0%程度、90.0~98.0%程度、95.0~100.0%程度、95.0~99.0%程度、95.0~98.0%程度が挙げられる。
また、前述の白化及び絶縁性の低下をより一層効果的に抑制する観点から、第3の実施形態の熱融着性樹脂層4の断面画像において、海島構造の島部の合計個数に対する、島部のうち面積が0.01μm2以下の島部の合計個数の割合(0.01μm2以下の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)は、好ましくは50.0%以上、より好ましくは55.0%以上、さらに好ましくは60.0%以上である。なお、当該合計個数の割合は、例えば、80.0%以下、75.0%以下、70.0%以下などである。当該合計個数の割合の好ましい範囲としては、例えば50.0~80.0%程度、50.0~75.0%程度、50.0~70.0%程度、55.0~80.0%程度、55.0~75.0%程度、55.0~70.0%程度、60.0~80.0%程度、60.0~75.0%程度、60.0~70.0%程度が挙げられる。
また、前述の白化及び絶縁性の低下をより一層効果的に抑制する観点から、第3の実施形態の熱融着性樹脂層4の断面画像において、海島構造の島部の合計個数に対する、島部のうち面積が0.03μm2以下の島部の合計個数の割合(0.03μm2以下の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)は、好ましくは90.0%以上、より好ましくは95.0%以上、さらに好ましくは97.0%以上である。なお、当該合計個数の割合は、例えば、100.0%以下、99.0%以下、98.0%以下などである。当該合計個数の割合の好ましい範囲としては、例えば90.0~100.0%程度、90.0~99.0%程度、90.0~98.0%程度、95.0~100.0%程度、95.0~99.0%程度、95.0~98.0%程度、97.0~100.0%程度、97.0~99.0%程度、97.0~98.0%程度が挙げられる。
また、前述の白化及び絶縁性の低下をより一層効果的に抑制する観点から、第3の実施形態の熱融着性樹脂層4の断面画像において、海島構造の島部の合計個数に対する、島部のうち面積が0.30μm2以上の島部の合計個数の割合(0.30μm2以上の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)は、好ましくは1.0%以下、より好ましくは0.5%以下、さらに好ましくは0.1%以下である。なお、当該合計個数の割合は、例えば、0.0%以上である。
さらに、前述の白化及び絶縁性の低下をより一層効果的に抑制する観点から、第3の実施形態の熱融着性樹脂層4の断面画像において、海島構造の島部の合計個数に対する、島部のうち面積が0.15μm2以上の島部の合計個数の割合(0.15μm2以上の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)は、好ましくは1.0%以下、より好ましくは0.5%以下、さらに好ましくは0.1%以下である。なお、当該合計個数の割合は、例えば、0.0%以上である。
また、前述の白化及び絶縁性の低下をより一層効果的に抑制する観点から、第3の実施形態の熱融着性樹脂層4の断面画像において、断面画像の測定範囲の面積に対する、海島構造の島部の合計面積の割合(島部の合計面積/断面画像の測定範囲の面積)は、好ましくは12.0%以下、より好ましくは5.0%以下、さらに好ましくは1.0%以下が挙げられる。当該合計面積の割合については、例えば、0.1%以上などが挙げられる。当該合計面積の割合の好ましい範囲としては、例えば0.1~12.0%程度、0.1~5.0%程度、0.1~1.0%程度が挙げられる。
第3の実施形態において、前記各面積の島部の合計面積の割合については、熱融着性樹脂層4に含まれるポリプロピレンとポリエチレンの配合割合に加えて、さらに、熱融着性樹脂層4を形成する際の条件を調整することによって、前記の値とすることができる(例えば、後述のように、溶融押出成形などで熱融着性樹脂層4を形成する場合であれば、冷却ロールによる熱融着性樹脂層の冷却条件を急冷条件(例えば、溶融押出しした熱融着性樹脂層と冷却ロールの表面温度の差を70℃以上に設定するなど)にして、ポリプロピレン中でのポリエチレンの結晶成長を抑制するなど)。また、熱融着性樹脂層4に含まれる酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の少なくとも一方の種類や含有率なども前記各面積の島部の合計面積の割合を調整する手段の1つとして利用できる。
第3の実施形態において、熱融着性樹脂層4の断面画像について、海島構造における島部の面積の割合を測定する方法は、以下の通りである。
<海島構造における島部の面積及び個数の割合の測定>
熱硬化性のエポキシ樹脂内に蓄電デバイス用外装材を包埋し硬化させる。市販品の回転式ミクロトーム(例えば、LEICA製 EM UC6)と、ガラスナイフを用いてTDに平行な方向かつ厚み方向yの断面を作製し、その際、常温ミクロトームにて断面作製を行う。蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層を、包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて3時間染色する。染色すると、樹脂が膨張し断面付近では海島構造を確認できないため、膨張部分をミクロトームでトリミングする。そして、1μmから2μmほど切り進めた後の断面から、ダイヤモンドナイフを用いて採取した、厚み100nmほどの染色された切片を次のようにして観察する。染色された切片について、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)を用いて断面画像を取得する。なお、前記の通り、当該断面画像は、バリア層よりも内側に位置する層の合計厚みを100%とした場合に、熱融着性樹脂層のバリア層側とは反対側の表面から12.5%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像である。電界放出形走査型電子顕微鏡として、例えば、日立ハイテクノロジーズ社製 S-4800を用いる場合であれば、測定条件は、加速電圧:30kV、エミッション電流:10μA、検出器:透過検出器、傾斜:なし(0°)、観察倍率5000倍とする。次に、断面画像を二値化できる画像処理ソフト(例えば、キーエンス電子顕微鏡VHX-5000に付属する画像解析ソフト)を用い、当該断面画像について、海島構造の島部と海部とを二値化した。画像処理ソフトとして、例えば、キーエンス電子顕微鏡VHX-5000に付属する画像解析ソフトを用いる場合であれば、具体的には、画像解析ソフトの輝度(標準)の条件で計測を開始し、抽出領域(測定範囲)を矩形状(縦7μm、横13μm)、撮像サイズを標準(1600×1200)、傾斜角度を0度、撮影モードを通常撮影、抽出対象を「暗い領域」とする。また、自動計測により、抽出抜け部や余分な抽出箇所を補正して、抽出した箇所(島部)の合計面積と合計個数を測定する。このとき、抽出領域に存在する全ての島部の面積と個数が、それぞれ、測定される。取得したデータを用いて、断面画像の測定範囲の面積に対する、全ての島部の合計面積の割合(島部の合計面積/断面画像の測定範囲の面積)、全ての島部のうち、面積が、それぞれ、0.01μm2以下の島部の合計個数の割合(0.01μm2以下の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、0.02μm2以下の島部の合計個数の割合(0.02μm2以下の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、0.03μm2以下の島部の合計個数の割合(0.03μm2以下の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、0.30μm2以上の島部の合計個数の割合(0.30μm2以上の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、0.15μm2以上の島部の合計個数の割合(0.15μm2以上の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)を算出する。
熱硬化性のエポキシ樹脂内に蓄電デバイス用外装材を包埋し硬化させる。市販品の回転式ミクロトーム(例えば、LEICA製 EM UC6)と、ガラスナイフを用いてTDに平行な方向かつ厚み方向yの断面を作製し、その際、常温ミクロトームにて断面作製を行う。蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層を、包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて3時間染色する。染色すると、樹脂が膨張し断面付近では海島構造を確認できないため、膨張部分をミクロトームでトリミングする。そして、1μmから2μmほど切り進めた後の断面から、ダイヤモンドナイフを用いて採取した、厚み100nmほどの染色された切片を次のようにして観察する。染色された切片について、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)を用いて断面画像を取得する。なお、前記の通り、当該断面画像は、バリア層よりも内側に位置する層の合計厚みを100%とした場合に、熱融着性樹脂層のバリア層側とは反対側の表面から12.5%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像である。電界放出形走査型電子顕微鏡として、例えば、日立ハイテクノロジーズ社製 S-4800を用いる場合であれば、測定条件は、加速電圧:30kV、エミッション電流:10μA、検出器:透過検出器、傾斜:なし(0°)、観察倍率5000倍とする。次に、断面画像を二値化できる画像処理ソフト(例えば、キーエンス電子顕微鏡VHX-5000に付属する画像解析ソフト)を用い、当該断面画像について、海島構造の島部と海部とを二値化した。画像処理ソフトとして、例えば、キーエンス電子顕微鏡VHX-5000に付属する画像解析ソフトを用いる場合であれば、具体的には、画像解析ソフトの輝度(標準)の条件で計測を開始し、抽出領域(測定範囲)を矩形状(縦7μm、横13μm)、撮像サイズを標準(1600×1200)、傾斜角度を0度、撮影モードを通常撮影、抽出対象を「暗い領域」とする。また、自動計測により、抽出抜け部や余分な抽出箇所を補正して、抽出した箇所(島部)の合計面積と合計個数を測定する。このとき、抽出領域に存在する全ての島部の面積と個数が、それぞれ、測定される。取得したデータを用いて、断面画像の測定範囲の面積に対する、全ての島部の合計面積の割合(島部の合計面積/断面画像の測定範囲の面積)、全ての島部のうち、面積が、それぞれ、0.01μm2以下の島部の合計個数の割合(0.01μm2以下の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、0.02μm2以下の島部の合計個数の割合(0.02μm2以下の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、0.03μm2以下の島部の合計個数の割合(0.03μm2以下の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、0.30μm2以上の島部の合計個数の割合(0.30μm2以上の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、0.15μm2以上の島部の合計個数の割合(0.15μm2以上の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)を算出する。
第3の実施形態において、ポリプロピレンとしては、ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー、プロピレンとブテンのブロックコポリマー、プロピレンとエチレンとブテンのブロックコポリマーであり、好ましくはプロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー、プロピレンとブテンのランダムコポリマー、プロピレンとエチレンとブテンのランダムコポリマーであり、好ましくはプロピレンとエチレンのランダムコポリマー)、プロピレン-αオレフィン共重合体などが挙げられる。また、ポリエチレンとしては、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、エチレン-αオレフィン共重合体等が挙げられる。熱融着性樹脂層4に含まれるポリプロピレン及びポリエチレンは、それぞれ、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。
第3の実施形態の熱融着性樹脂層4は、45質量%以下のポリエチレンを含むポリプロピレン樹脂組成物により形成されていることが好ましい。熱融着性樹脂層4におけるポリエチレンの含有率は、前記の断面画像において、海島構造の島部の合計個数に対する、島部のうち面積が0.02μm2以下の島部の合計個数の割合が、80.0%以上となるように調整される。ポリエチレンの含有率は、例えば約45質量%以下、好ましくは約30質量%以下、より好ましくは約20質量%以下であり、また、好ましくは約5質量%以上、より好ましくは約10質量%以上であり、好ましい範囲としては、5~45質量%程度、5~30質量%程度、5~20質量%程度、10~45質量%程度、10~30質量%程度、10~20質量%程度が挙げられる。また、ポリプロピレンの含有率は、例えば、95質量%以下、90質量%以下である。また、ポリプロピレンの含有率は、例えば、55質量%以上、70質量%以上、80質量%以上である。ポリプロピレンの含有率の好ましい範囲としては、55~95質量%程度、70~95質量%程度、80~95質量%程度、55~90質量%程度、70~90質量%程度、80~90質量%程度が挙げられる。また、ポリプロピレン樹脂組成物におけるポリプロピレンとポリエチレンの質量比としては、ポリプロピレン100質量部に対して、ポリエチレンは、好ましくは5~80質量部程度、より好ましくは5~45質量部程度、さらに好ましくは10~30質量部程度が挙げられる。
第3の実施形態の熱融着性樹脂層4は、ポリプロピレン及びポリエチレンに加えて、他の樹脂を含んでいてもよい。他の樹脂としては、例えば、前記の酸変性ポリオレフィンが挙げられる。
第3の実施形態において、熱融着性樹脂層4は、1層のみで形成されていてもよいが、同一又は異なる樹脂によって2層以上で形成されていてもよい。
また、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、熱融着性樹脂層同士が熱融着して蓄電デバイス素子を密封する機能を発揮すれば特に制限されないが、例えば約100μm以下、好ましくは約85μm以下、より好ましくは15~85μm程度が挙げられる。なお、例えば、後述の接着層5の厚みが10μm以上である場合には、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、好ましくは約85μm以下、より好ましくは15~45μm程度が挙げられ、例えば後述の接着層5の厚みが10μm未満である場合や接着層5が設けられていない場合には、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、好ましくは約20μm以上、より好ましくは35~85μm程度が挙げられる。
第3の実施形態の熱融着性樹脂層4は、溶融押出成形により形成されたものであることが好ましい。また、後述の接着層5を有する場合、接着層5と熱融着性樹脂層4とは、溶融共押出成形により形成されたものであることが好ましい。本開示の第3の実施形態においては、熱融着性樹脂層4を形成する溶融樹脂の冷却条件を急冷条件にして、ポリプロピレン中でのポリエチレンの結晶成長を抑制することが好ましく、これにより、前記の断面画像において、海島構造の島部の合計個数に対する、島部のうち面積が0.02μm2以下の島部の合計個数の割合が80.0%以上となるように調整し得る。例えば、前記の通り、熱融着性樹脂層4に含まれるポリプロピレンとポリエチレンの配合割合を適宜調整しつつ、溶融押出成形などで熱融着性樹脂層4を形成する際に、冷却ロール(溶融樹脂から形成されたシートを搬送しつつ、冷却するロール)による溶融樹脂(熱融着性樹脂層を形成する溶融樹脂)の冷却条件を急冷条件(例えば、溶融押出しした熱融着性樹脂層と冷却ロールの表面温度の差を70℃以上に設定するなど)にして、ポリプロピレン中でのポリエチレンの結晶成長を抑制することより、前記の断面画像において、海島構造の島部の合計個数に対する、島部のうち面積が0.02μm2以下の島部の合計個数の割合が80.0%以上となるように調整し得る。さらに、前記の通り、熱融着性樹脂層4に含まれる酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の少なくとも一方の種類や含有率なども前記各面積の島部の合計面積の割合を調整する手段の1つとして利用できる。接着層5と熱融着性樹脂層4とは、溶融共押出成形により形成する場合、接着層5の厚さを15~45μmとし、熱融着性樹脂層4の厚さを15~45μmとすることが好ましい。
[接着層5]
本開示の蓄電デバイス用外装材において、内側層に含まれる接着層5は、バリア層3(又は耐腐食性皮膜)と熱融着性樹脂層4を強固に接着させるために、これらの間に設けられる層である。
本開示の蓄電デバイス用外装材において、内側層に含まれる接着層5は、バリア層3(又は耐腐食性皮膜)と熱融着性樹脂層4を強固に接着させるために、これらの間に設けられる層である。
本開示の第1の実施形態において、接着層5は、バリア層3と熱融着性樹脂層4とを接着可能であり、かつ、前記内側層について、引張りによる動的粘弾性測定を行った場合に、80℃での伸び率が8.0%以下となる樹脂によって形成される。接着層5の形成に使用される樹脂としては、熱可塑性樹脂が好適に使用できる。接着層5の形成に使用される樹脂は、ポリオレフィン骨格を含んでいることが好ましく、前述の熱融着性樹脂層4で例示したポリオレフィン、酸変性ポリオレフィンが挙げられる。一方、バリア層3と接着層5とを強固に接着する観点から、接着層5は酸変性ポリオレフィンを含むことが好ましい。酸変性成分としては、マレイン酸、イタコン酸、コハク酸、アジピン酸などのジカルボン酸やこれらの無水物、アクリル酸、メタクリル酸などが挙げられるが、変性のし易さや汎用性などの点から無水マレイン酸が最も好ましい。また、蓄電デバイス用外装材の耐熱性の観点からは、オレフィン成分はポリプロピレン系樹脂であることが好ましく、接着層5は無水マレイン酸変性ポリプロピレンを含むことが最も好ましい。
本開示において、接着層5を構成している樹脂がポリオレフィン骨格を含むことは、例えば、赤外分光法、ガスクロマトグラフィー質量分析法などにより分析可能であり、分析方法は特に問わない。また、接着層5を構成している樹脂が酸変性ポリオレフィンを含むことは、例えば、赤外分光法にて無水マレイン酸変性ポリオレフィンを測定すると、波数1760cm-1付近と波数1780cm-1付近に無水マレイン酸由来のピークが検出される。ただし、酸変性度が低いとピークが小さくなり検出されない場合がある。その場合は核磁気共鳴分光法にて分析可能である。
本開示の第1の実施形態において、接着層5の厚さは、好ましくは、約60μm以下、約50μm以下、約45μm以下である。また、接着層5の厚さは、好ましくは、約10μm以上、約20μm以上、約25μm以上、約30μm以上である。また、接着層5の厚さの範囲としては、好ましくは、10~60μm程度、10~50μm程度、10~45μm程度、20~60μm程度、20~50μm程度、20~45μm程度、25~60μm程度、25~50μm程度、25~45μm程度、30~60μm程度、30~50μm程度、30~45μm程度が挙げられる。接着層5は、例えば、熱融着性樹脂層4と接着層5との押出成形により形成することができる。
本開示の第1の実施形態において、蓄電デバイス用外装材の高温環境における密封性をより一層高める観点から、接着層5の厚みに対する熱融着性樹脂層の厚みの比(熱融着性樹脂層4の厚み/接着層5の厚み)は、好ましくは約0.3以上、より好ましくは約0.4以上である。また、同様の観点から、当該厚みの比は、好ましくは約2.0以下、より好ましくは約1.5以下である。当該厚みの比の好ましい範囲としては、0.3~2.0程度、0.3~1.5程度、0.4~2.0程度、0.4~1.5程度、1.2~1.4程度である。
また、前述の通り、本開示の第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材において、内側層の引張りによる動的粘弾性測定における80℃での伸び率を8.0%以下に設定する好適な一例としては、接着層及び熱融着性樹脂層の結晶性を高めることが挙げられ、後加熱後の初期の冷却条件を非常にゆっくりとした冷却条件に制御して、接着層及び熱融着性樹脂層の樹脂の結晶成長を促すことが望ましい。例えばこのような方法を採用して熱融着性樹脂層を形成することにより、接着層及び熱融着性樹脂層の結晶性が高められ、高温環境における密封性が向上する。
また、本開示の第2の実施形態において、接着層5は、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレンを含んでいる。第2の実施形態の蓄電デバイス用外装材においては、接着層5のTDに平行な方向かつ厚み方向yの断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察される。断面画像は、例えば図12の模式図に示すように、接着層5の合計厚みを100%とした場合に、接着層5のバリア層3側の表面から25%の厚みの部分までの範囲内(図12の破線で囲まれた領域)で取得した断面画像である。接着層5のバリア層3側の表面が、厚み0%となる。具体例で説明すると、例えば後述の実施例1B~3Bのように、基材層(接着剤を含めて厚さ30μm)/接着剤層(3μm)/バリア層(40μm)/接着層(40μm)/熱融着性樹脂層(40μm)が順に積層された蓄電デバイス用外装材であれば、接着層5の厚み40μmを100%とする。また、接着層5のバリア層3側の表面の位置とは、すなわち、図12ではバリア層3と接着層5とが接面している界面の位置であり、この位置の厚みを0%とする。そして、当該表面(厚み0%)から厚み25%の位置(すなわち、接着層5の厚み40μmを100%として、厚み25%の位置は、接着層5のバリア層3側の表面から熱融着性樹脂層4側に向かって厚みが10μmの位置)までの範囲内で、走査型電子顕微鏡を用いて断面画像を取得する。
断面画像に海島構造が観察されるとは、断面画像に海の部分(海部)と島の部分(島部)とが観察されることをいう。前述の通り、ポリプロピレン系樹脂に対して少量のポリエチレンを添加し、溶融押出成形によって接着層を形成すると、ポリプロピレン系樹脂の海部に、ポリエチレンの島部が分散した海島構造が形成される。すなわち、当該島部にはポリエチレンが含まれる。なお、当該海島構造を観察するには、後述の通り、接着層5の断面を四酸化ルテニウムなどで染色し、走査型電子顕微鏡を用いて断面画像を取得して観察する。
第2の実施形態の蓄電デバイス用外装材の接着層5の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.25μm2未満の島部の合計個数の割合が、40%以上である。第2の実施形態の蓄電デバイス用外装材は、このような特徴を備えていることにより、蓄電デバイス用外装材の高温環境における密封性が高められている。すなわち、本開示の第2の実施形態の蓄電デバイス用外装材においては、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレンを含む接着層5において、全ての島部の合計個数のうち、面積0.25μm2未満という微細な島部を占める合計個数の割合が高く設定されていることにより、接着層5のポリプロピレン系樹脂の海に対して、ポリエチレン部分の微細な島が分散し、ポリプロピレン系樹脂とポリエチレンの分離が抑制されている。これにより、蓄電デバイスが高温環境に置かれ、内圧が上昇して蓄電デバイス用外装材に大きな応力が加わった場合にも、密封性が保持されていると考えることができる。
第2の実施形態の発明の効果をより好適に奏する観点から、接着層5の断面画像において、海島構造の島部の合計個数に対する、島部のうち面積0.25μm2未満の島部の合計個数の割合(0.25μm2未満の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)は、好ましくは約41%以上、より好ましくは約50%以上、さらに好ましくは約55%以上、さらに好ましくは約65%以上、さらに好ましくは約75%以上が挙げられる。なお、当該合計個数の割合については、例えば、約100%以下、約99%以下、約98%以下、約90%以下、約85%以下などである。当該合計個数の割合の好ましい範囲としては、例えば40~100%程度、40~99%程度、40~98%程度、40~90%程度、40~85%程度、41~100%程度、41~99%程度、41~98%程度、41~90%程度、41~85%程度、50~100%程度、50~99%程度、50~98%程度、50~90%程度、50~85%程度、55~100%程度、55~99%程度、55~98%程度、55~90%程度、55~85%程度、65~100%程度、65~99%程度、65~98%程度、65~90%程度、65~85%程度、75~100%程度、75~99%程度、75~98%程度、75~90%程度、75~85%程度が挙げられる。
また、第2の実施形態の発明の効果をより好適に奏する観点から、接着層5の断面画像において、海島構造の島部の合計個数に対する、島部のうち面積0.15μm2未満の島部の合計個数の割合(0.15μm2未満の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)は、好ましくは約10%以上、より好ましくは約20%以上、さらに好ましくは約25%以上、さらに好ましくは約30%以上、さらに好ましくは約40%以上、さらに好ましくは約50%以上、さらに好ましくは約60%以上が挙げられる。なお、当該合計個数の割合については、例えば、約85%以下、約80%以下などである。当該合計個数の割合の好ましい範囲としては、例えば10~85%程度、10~80%程度、20~85%程度、20~80%程度、25~85%程度、25~80%程度、30~85%程度、30~80%程度、40~85%程度、40~80%程度、50~85%程度、50~80%程度、60~85%程度、60~80%程度が挙げられる。
また、第2の実施形態の発明の効果をより好適に奏する観点から、接着層5の断面画像において、海島構造の島部の合計個数に対する、島部のうち面積0.10μm2未満の島部の合計個数の割合(0.10μm2未満の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)は、好ましくは約10%以上、より好ましくは約15%以上、さらに好ましくは約20%以上、さらに好ましくは約30%以上、さらに好ましくは約40%以上、さらに好ましくは約50%以上が挙げられる。なお、当該合計個数の割合については、例えば、約80%以下、約75%以下などである。当該合計個数の割合の好ましい範囲としては、例えば10~60%程度、10~50%程度、15~60%程度、15~50%程度、20~60%程度、20~50%程度、30~60%程度、30~50%程度が挙げられる。
また、第2の実施形態の発明の効果をより好適に奏する観点から、接着層5の断面画像において、海島構造の島部の合計個数に対する、島部のうち面積1.50μm2以上の島部の合計個数の割合(1.50μm2以上の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)は、好ましくは約10%以下、より好ましくは約9%以下、さらに好ましくは約8%以下、さらに好ましくは約5%以下が挙げられる。なお、当該合計個数の割合については、例えば、約0%以上、約1%以上などである。当該合計個数の割合の好ましい範囲としては、例えば0~10%程度、0~9%程度、0~8%程度、0~5%程度、1~10%程度、1~9%程度、1~8%程度、1~5%程度が挙げられる。
前述した各面積の島部の合計個数の割合については、接着層5に含まれるポリプロピレン系樹脂とポリエチレンの配合割合に加えて、さらに、接着層5を形成する際の条件を調整することによって、前記の値とすることができる。例えば、後述のように、ポリプロピレン系樹脂にポリエチレンが均一性高く分散したペレットを溶融押出成形によってフィルム状に成形する際の温度(ペレットを二軸押出機で溶融混練して溶融させる際の温度)を低温条件とし、かつ、樹脂を溶融してからフィルム状に成形する迄の時間(滞留時間)を短くすることにより、ポリプロピレン系樹脂中でのポリエチレンの凝集を抑制し、0.25μm2以上の島部の生成を抑制する。また、接着層5に酸化防止剤及びラジカル捕捉剤からなる群より選択される少なくとも1種を含ませることによっても前述した各面積の島部の合計個数の割合を調整することができる。さらに、酸化防止剤やラジカル捕捉剤の種類や含有率を適宜調整することによっても、前記の値に調整することができる。
接着層5の断面画像について、海島構造における各面積の島部の合計個数を測定する方法は、以下の通りである。
<海島構造における島部の面積及び個数の割合の測定>
熱硬化性のエポキシ樹脂内に蓄電デバイス用外装材を包埋し硬化させる。市販品の回転式ミクロトーム(例えば、LEICA製 EM UC6)と、ガラスナイフを用いてTDに平行な方向かつ厚み方向yの断面を作製し、その際、常温ミクロトームにて断面作製を行う。蓄電デバイス用外装材の接着層を、包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて3時間染色する。染色すると、樹脂が膨張し断面付近では海島構造を確認できないため、膨張部分をミクロトームでトリミングする。そして、1μmから2μmほど切り進めた後の断面から、ダイヤモンドナイフを用いて採取した、厚み100nmほどの染色された切片を次のようにして観察する。染色された切片について、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)を用いて断面画像を取得する。なお、前記の通り、当該断面画像は、接着層の合計厚みを100%とした場合に、接着層のバリア層側の表面から25%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像である。電界放出形走査型電子顕微鏡として、例えば、日立ハイテクノロジーズ社製 S-4800を用いる場合であれば、測定条件は、加速電圧:30kV、エミッション電流:10μA、検出器:透過検出器、傾斜:なし(0°)、観察倍率5000倍とする。次に、断面画像を二値化できる画像処理ソフト(例えば、キーエンス電子顕微鏡VHX-5000に付属する画像解析ソフト)を用い、当該断面画像について、海島構造の島部と海部とを二値化する。画像処理ソフトとして、例えば、キーエンス電子顕微鏡VHX-5000に付属する画像解析ソフトを用いる場合であれば、具体的には、画像解析ソフトの輝度(標準)の条件で計測を開始し、抽出領域(測定範囲)を矩形状(縦7μm、横13μm)、撮像サイズを標準(1600×1200)、傾斜角度を0度、撮影モードを通常撮影、抽出対象を「暗い領域」とする。また、自動計測により、抽出抜け部や余分な抽出箇所を補正して、抽出した箇所(島部)の合計面積と合計個数を測定する。このとき、抽出領域に存在する全ての島部の面積と個数が、それぞれ、測定される。取得したデータを用いて、島部の面積(μm2)と、全島部の合計個数に占める当該面積の島部の個数の割合(%)との関係(例えば、前記の(0.25μm2未満の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、(0.20μm2未満の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、(0.10μm2未満の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)など)を求める。
熱硬化性のエポキシ樹脂内に蓄電デバイス用外装材を包埋し硬化させる。市販品の回転式ミクロトーム(例えば、LEICA製 EM UC6)と、ガラスナイフを用いてTDに平行な方向かつ厚み方向yの断面を作製し、その際、常温ミクロトームにて断面作製を行う。蓄電デバイス用外装材の接着層を、包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて3時間染色する。染色すると、樹脂が膨張し断面付近では海島構造を確認できないため、膨張部分をミクロトームでトリミングする。そして、1μmから2μmほど切り進めた後の断面から、ダイヤモンドナイフを用いて採取した、厚み100nmほどの染色された切片を次のようにして観察する。染色された切片について、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)を用いて断面画像を取得する。なお、前記の通り、当該断面画像は、接着層の合計厚みを100%とした場合に、接着層のバリア層側の表面から25%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像である。電界放出形走査型電子顕微鏡として、例えば、日立ハイテクノロジーズ社製 S-4800を用いる場合であれば、測定条件は、加速電圧:30kV、エミッション電流:10μA、検出器:透過検出器、傾斜:なし(0°)、観察倍率5000倍とする。次に、断面画像を二値化できる画像処理ソフト(例えば、キーエンス電子顕微鏡VHX-5000に付属する画像解析ソフト)を用い、当該断面画像について、海島構造の島部と海部とを二値化する。画像処理ソフトとして、例えば、キーエンス電子顕微鏡VHX-5000に付属する画像解析ソフトを用いる場合であれば、具体的には、画像解析ソフトの輝度(標準)の条件で計測を開始し、抽出領域(測定範囲)を矩形状(縦7μm、横13μm)、撮像サイズを標準(1600×1200)、傾斜角度を0度、撮影モードを通常撮影、抽出対象を「暗い領域」とする。また、自動計測により、抽出抜け部や余分な抽出箇所を補正して、抽出した箇所(島部)の合計面積と合計個数を測定する。このとき、抽出領域に存在する全ての島部の面積と個数が、それぞれ、測定される。取得したデータを用いて、島部の面積(μm2)と、全島部の合計個数に占める当該面積の島部の個数の割合(%)との関係(例えば、前記の(0.25μm2未満の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、(0.20μm2未満の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、(0.10μm2未満の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)など)を求める。
第2の実施形態において、ポリプロピレン系樹脂としては、バリア層3及び熱融着性樹脂層との密着性に優れることから、酸変性ポリプロピレンが好ましい。酸変性ポリプロピレンとは、ポリプロピレンを酸成分でブロック重合又はグラフト重合することにより変性したポリマーである。
第2の実施形態において、酸変性されるポリプロピレンとしては、具体的には、ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー)等のポリプロピレン;プロピレン-αオレフィン共重合体;エチレン-ブテン-プロピレンのターポリマー等が挙げられる。共重合体である場合のポリオレフィン樹脂は、ブロック共重合体であってもよく、ランダム共重合体であってもよい。これらポリオレフィン系樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
また、第2の実施形態において、酸変性ポリプロピレンは、前記のポリプロピレンにアクリル酸若しくはメタクリル酸等の極性分子を共重合させた共重合体、又は、架橋ポリプロピレン等の重合体等も使用できる。また、酸変性に使用される酸成分としては、例えば、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等のカルボン酸またはその無水物が挙げられる。
第2の実施形態において、酸変性ポリプロピレンは、酸変性環状ポリプロピレンであってもよい。酸変性環状ポリプロピレンとは、環状ポリプロピレンを構成するモノマーの一部を、酸成分に代えて共重合することにより、または環状ポリプロピレンに対して酸成分をブロック重合又はグラフト重合することにより得られるポリマーである。酸変性される環状ポリオレフィンについては、前記と同様である。また、酸変性に使用される酸成分としては、前記のポリプロピレンの変性に使用される酸成分と同様である。
第2の実施形態において、酸変性ポリプロピレンとしては、好ましくはカルボン酸またはその無水物で変性されたポリプロピレンが挙げられ、さらに好ましくは無水マレイン酸変性ポリプロピレンが挙げられる。
また、第2の実施形態において、ポリエチレンとしては、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、エチレン-αオレフィン共重合体等が挙げられる。
第2の実施形態において、接着層5は、ポリプロピレン系樹脂及び45質量%以下のポリエチレンを含むポリプロピレン系樹脂組成物により形成されていることが好ましい。好ましいポリプロピレン系樹脂については、前記の通りである。接着層5におけるポリエチレンの含有率は、前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.25μm2未満の島部の合計個数の割合が40%以上となるように調整される。接着層を形成する樹脂組成物中のポリエチレンの含有率は、例えば約45質量%以下、好ましくは約30質量%以下であり、また、好ましくは約5質量%以上、より好ましくは約10質量%以上、さらに好ましくは約15質量%以上、さらに好ましくは20質量%以上であり、好ましい範囲としては、5~45質量%程度、5~30質量%程度、10~45質量%程度、10~30質量%程度、15~45質量%程度、15~30質量%程度、20~45質量%程度、20~30質量%程度が挙げられる。また、ポリプロピレン系樹脂の含有率は、例えば、95質量%以下、90質量%以下、85質量%以下、80質量%以下である。また、ポリプロピレン系樹脂の含有率は、例えば、55質量%以上、70質量%以上である。ポリプロピレン系樹脂の含有率の好ましい範囲としては、55~95質量%程度、55~90質量%程度、55~85質量%程度、55~80質量%程度、70~95質量%程度、70~90質量%程度、70~85質量%程度、70~80質量%程度が挙げられる。また、接着層5を形成するポリプロピレン系樹脂組成物におけるポリプロピレン系樹脂とポリエチレンの質量比としては、ポリプロピレン系樹脂100質量部に対して、ポリエチレンは、好ましくは5~80質量部程度、より好ましくは5~45質量部程度、さらに好ましくは10~30質量部程度が挙げられる。
第2の実施形態において、接着層5は、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレンに加えて、他の樹脂を含んでいてもよい。ただし、接着層5に含まれる樹脂のうち、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレンの合計割合は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは85質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上である。特に、接着層5に含まれる樹脂のうち、酸変性ポリプロピレン及びポリエチレンの合計割合が、好ましくは80質量%以上、より好ましくは85質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上である。
第2の実施形態において、接着層5は、通常、バリア層3(又は耐腐食性皮膜)に接面するようにして設けられており、単層である。
第2の実施形態において、接着層5の厚さは、好ましくは、約80μm以下、約60μm以下、約50μm以下である。また、接着層5の厚さは、好ましくは、約5μm以上、約10μm以上、約20μm以上、約30μm以上である。当該厚さの範囲としては、好ましくは、5~80μm程度、5~60μm程度、5~50μm程度、10~80μm程度、10~60μm程度、10~50μm程度、20~80μm程度、20~60μm程度、20~50μm程度、30~80μm程度、30~60μm程度、30~50μm程度などが挙げられる。
(酸化防止剤及びラジカル捕捉剤)
第2の実施形態の蓄電デバイス用外装材10は、高温環境における密封性をより高める観点から、バリア層3よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。バリア層3よりも内側の層(以下、「内層」と表記することがある)としては、例えば、熱融着性樹脂層4、接着層5などが挙げられる。酸化防止剤及びラジカル捕捉剤からなる群より選択される少なくとも1種は、好ましくは、熱融着性樹脂層4及び接着層5のうち少なくとも1層に含まれる。すなわち、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤からなる群より選択される少なくとも1種は、熱融着性樹脂層4及び接着層5の両方に含まれていてもよいし、熱融着性樹脂層4のみに含まれていてもよいし、接着層5のみに含まれていてもよい。第2の実施形態示において、内層を形成する際の高温環境において、当該層の酸化を抑制するために、酸化防止剤を配合してもよい。また、第2の実施形態において、内層を形成する際の高温環境において、当該層内で発生するラジカルを捕捉するためにラジカル捕捉剤を配合してもよい。
第2の実施形態の蓄電デバイス用外装材10は、高温環境における密封性をより高める観点から、バリア層3よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。バリア層3よりも内側の層(以下、「内層」と表記することがある)としては、例えば、熱融着性樹脂層4、接着層5などが挙げられる。酸化防止剤及びラジカル捕捉剤からなる群より選択される少なくとも1種は、好ましくは、熱融着性樹脂層4及び接着層5のうち少なくとも1層に含まれる。すなわち、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤からなる群より選択される少なくとも1種は、熱融着性樹脂層4及び接着層5の両方に含まれていてもよいし、熱融着性樹脂層4のみに含まれていてもよいし、接着層5のみに含まれていてもよい。第2の実施形態示において、内層を形成する際の高温環境において、当該層の酸化を抑制するために、酸化防止剤を配合してもよい。また、第2の実施形態において、内層を形成する際の高温環境において、当該層内で発生するラジカルを捕捉するためにラジカル捕捉剤を配合してもよい。
第2の実施形態において、酸化防止剤としては、第2の実施形態の効果を阻害しないことを限度として、特に制限されない。酸化防止剤の具体例としては、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェノキシ)ホスフィン、2,2-メチレンビス(4,6-ジ-t-ブチルフェニル)-2-エチルへキシルホスファイト、4,4'-ブチリデン-ビス(3-メチル-6-t-ブチルフェニルジトリデシル)ホスファイト、6-[3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロポキシ]-2,4,8,10-テトラ-t-ブチルジベンズ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン)、テトラキス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)-4,4'-ビスフェニルジホスホナイト、ビス(2,4-ジクミルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトなどのリン系酸化防止剤、テトラキス(メチレン-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)メタン、1,3,5-トリス[[3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]メチル]-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、オクタデシル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、3,9-ビス(2-(3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ)-1,1-ジメチルエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカンなどのフェノール系酸化防止剤、テトラキス[メチレン-3-(ラウリルチオ)プロピオネート]メタン、ジラウリル-3,3'-チオジプロピオネート、ジミリスチル-3,3'-チオジプロピオネート、ジステアリル-3,3'-チオジプロピオネートなどの硫黄系酸化防止剤などが挙げられる。バリア層3よりも内側の層に含まれる酸化防止剤は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。
第2の実施形態において、また、リン系酸化防止剤としては、下記一般式(A)で表される化合物が好ましく例示される。
一般式(A)で表される化合物が内層に含まれることは、NMRなどの各種分析法を利用して確認することができる。
一般式(A)において、R11及びR12は、それぞれ独立に、炭素数が1から18のアルキル基、又は置換基を有していてもよいフェニル基である。これらのなかでも、R11及びR12は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいフェニル基であることが好ましい。内層に含まれる一般式(A)で表される化合物は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。
一般式(A)において、R11及びR12のフェニル基は、それぞれ独立に、置換基として、炭素数が1から9のアルキル基、炭素数が5から8のシクロアルキル基、炭素数が6から12のアルキルシクロアルキル基及び炭素数が7から12のアラルキル基からなる群より選択される少なくとも1種の基を有することが好ましい。これらの基の中でも、当該フェニル基は、炭素数が1から9のアルキル基及び炭素数が7から12のアラルキル基の少なくとも一方を置換基として有することが好ましい。さらに、R11及びR12のフェニル基の置換基の数は、それぞれ、1~5であればよいが、好ましくは2~3である。
前記一般式(A)で表される化合物の好ましい具体例としては、下記式(A1)で表される化合物(ビス(2,4-ジクミルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト)及び下記式(A2)で表される化合物(ビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト)が挙げられる。
第2の実施形態において、内層は、前記一般式(A)で表される化合物として、前記式(A1)で表される化合物を含むことが特に好ましい。
前記の通り、第2の実施形態において、熱融着性樹脂層4や接着層5はそれぞれ単層であってもよいし、複層であってもよい。熱融着性樹脂層4や接着層5がそれぞれ複層である場合、それらの少なくとも1層が、前記一般式(A)で表される化合物を含んでいてもよい。例えば、前記一般式(A)で表される化合物は、熱融着性樹脂層4及び接着層5の両方に含まれていてもよいし、熱融着性樹脂層4のみに含まれていてもよいし、接着層5のみに含まれていてもよい。内層を構成する層のうち少なくとも1層に前記一般式(A)で表される化合物が含まれていることにより、当該層を形成する樹脂を従来よりも高温(例えば300℃以上)に加熱して層を形成し、リードタイムを短縮することができる。また、当該層は高温による劣化が抑制されており、高い絶縁性を発揮することができる。
蓄電デバイスにおいて、内層は電解液と接触するため、内層に含まれる酸化防止剤が電解液へ溶出することによる悪影響が懸念されるが、式(A1)で表される化合物は電解液溶剤に対する溶解性が低く、絶縁性の改善のために添加量が多い場合であっても、蓄電デバイス特性への悪影響は小さいという効果も期待される。なお、蓄電デバイスの電解液の溶剤としては、例えば、エチレンカーボネ-ト(EC)、プロピレンカ-ボネ-ト(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)などの環状カーボネート類、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジプロピルカーボネート(DPC)などの鎖状カーボネート類、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの脂肪族カルボン酸エステル類、γ-ブチロラクトン等のγ-ラクトン類、1,2-ジメトキシエタン(DME)、1,2-ジエトキシエタン(DEE)、エトキシメトキシエタン(EME)等の鎖状エーテル類、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン等の環状エーテル類、ジメチルスルホキシド、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、ジメチルスルホキシドなどを挙げることができる。これらは1種単独又は2種以上を組み合わせて用いられる。なかでも、環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、脂肪族カルボン酸エステル類のうちの少なくとも1種が好ましく使用され、とりわけ、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との混合系、または環状カーボネート類と鎖状カーボネート類及び脂肪族カルボン酸エステル類との混合系が好ましく使用される。
内層において、前記酸化防止剤が含まれる層における、酸化防止剤の含有率としては、第2の実施形態の効果を奏することを限度として特に制限されないが、好ましくは約0.01質量%以上、より好ましくは約0.03質量%以上、さらに好ましくは約0.05質量%以上である。また、当該含有率は、好ましくは約2質量%以下、より好ましくは約1質量%以下、さらに好ましくは約0.5質量%以下である。当該含有率の好ましい範囲としては、0.01~2質量%程度、0.01~1質量%程度、0.01~0.5質量%程度、0.03~2質量%程度、0.03~1質量%程度、0.03~0.5質量%程度が挙げられる。
また、第2の実施形態において、内層には、ラジカル捕捉剤が含まれていてもよい。ラジカル捕捉剤としては、特に制限されず、アルキルラジカル捕捉剤、アルコキシラジカル捕捉剤、パーオキシラジカル捕捉剤などが例示される。アルキルラジカル捕捉剤としては、例えば、同一分子中にアクリレート基とフェノール性水酸基とを有する化合物があり、具体例としてはアクリル酸1'-ヒドロキシ[2,2'-エチリデンビス[4,6-ビス(1,1-ジメチルプロピル)ベンゼン]]-1-イル、アクリル酸2-t-ブチル-4-メチル-6-(2-ヒドロキシ-3-t-ブチル-5-メチルベンジル)フェニルなどが挙げられる。ラジカル捕捉剤が内層に含まれる場合、ラジカル捕捉剤は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。
ラジカル捕捉剤が内層に含まれる場合、内層において、ラジカル捕捉剤が含まれる層における、ラジカル捕捉剤の含有率としては、前述した第2の実施形態の効果を奏することを限度として特に制限されないが、第2の実施形態の効果をより好適に発揮させる観点から、好ましくは約0.01質量%以上、より好ましくは約0.03質量%以上である。また、当該含有率は、好ましくは約0.5質量%以下、より好ましくは約0.3質量%以下、さらに好ましくは約0.2質量%以下である。当該含有率の好ましい範囲としては、0.01~0.5質量%程度、0.01~0.3質量%程度、0.01~0.2質量%程度、0.03~0.5質量%程度、0.03~0.3質量%程度、0.03~0.2質量%程度が挙げられる。
第3の実施形態において、接着層5は、バリア層3と熱融着性樹脂層4とを接着可能である樹脂によって形成される。接着層5の形成に使用される樹脂としては、例えば接着剤層2で例示した接着剤と同様のものが使用できる。なお、接着層5の形成に使用される樹脂としては、ポリオレフィン骨格を含んでいることが好ましく、前述の熱融着性樹脂層4で例示したポリオレフィン、酸変性ポリオレフィンが挙げられる。接着層5を構成している樹脂がポリオレフィン骨格を含むことは、例えば、赤外分光法、ガスクロマトグラフィー質量分析法などにより分析可能であり、分析方法は特に問わない。また、接着層5を構成している樹脂を赤外分光法で分析すると、無水マレイン酸に由来するピークが検出されることが好ましい。例えば、赤外分光法にて無水マレイン酸変性ポリオレフィンを測定すると、波数1760cm-1付近と波数1780cm-1付近に無水マレイン酸由来のピークが検出される。ただし、酸変性度が低いとピークが小さくなり検出されない場合がある。その場合は核磁気共鳴分光法にて分析可能である。
第3の実施形態において、バリア層3と熱融着性樹脂層4とを強固に接着する観点から、接着層5は、酸変性ポリオレフィンを含むことが好ましい。酸変性ポリオレフィンとしては、カルボン酸またはその無水物で変性されたポリオレフィン、カルボン酸またはその無水物で変性されたポリプロピレン、無水マレイン酸変性ポリオレフィン、無水マレイン酸変性ポリプロピレンが特に好ましい。
さらに、第3の実施形態において、蓄電デバイス用外装材の厚みを薄くしつつ、成形後の形状安定性に優れた蓄電デバイス用外装材とする観点からは、接着層5は、酸変性ポリオレフィンと硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物であることがより好ましい。酸変性ポリオレフィンとしては、好ましくは、前記のものが例示できる。
また、第3の実施形態において、接着層5は、酸変性ポリオレフィンと、イソシアネート基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、及びエポキシ基を有する化合物からなる群より選択される少なくとも1種とを含む樹脂組成物の硬化物であることが好ましく、酸変性ポリオレフィンと、イソシアネート基を有する化合物及びエポキシ基を有する化合物からなる群より選択される少なくとも1種とを含む樹脂組成物の硬化物であることが特に好ましい。また、接着層5は、ポリウレタン、ポリエステル、及びエポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、ポリウレタン及びエポキシ樹脂を含むことがより好ましい。ポリエステルとしては、例えばアミドエステル樹脂が好ましい。アミドエステル樹脂は、一般的にカルボキシル基とオキサゾリン基の反応で生成する。接着層5は、これらの樹脂のうち少なくとも1種と前記酸変性ポリオレフィンを含む樹脂組成物の硬化物であることがより好ましい。なお、接着層5に、イソシアネート基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、エポキシ樹脂などの硬化剤の未反応物が残存している場合、未反応物の存在は、例えば、赤外分光法、ラマン分光法、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)などから選択される方法で確認することが可能である。
また、第3の実施形態において、バリア層3と接着層5との密着性をより高める観点から、接着層5は、酸素原子、複素環、C=N結合、及びC-O-C結合からなる群より選択される少なくとも1種を有する硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物であることが好ましい。複素環を有する硬化剤としては、例えば、オキサゾリン基を有する硬化剤、エポキシ基を有する硬化剤などが挙げられる。また、C=N結合を有する硬化剤としては、オキサゾリン基を有する硬化剤、イソシアネート基を有する硬化剤などが挙げられる。また、C-O-C結合を有する硬化剤としては、オキサゾリン基を有する硬化剤、エポキシ基を有する硬化剤、ポリウレタンなどが挙げられる。接着層5がこれらの硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物であることは、例えば、ガスクロマトグラフ質量分析(GCMS)、赤外分光法(IR)、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)、X線光電子分光法(XPS)などの方法で確認することができる。
第3の実施形態において、イソシアネート基を有する化合物としては、特に制限されないが、バリア層3と接着層5との密着性を効果的に高める観点からは、好ましくは多官能イソシアネート化合物が挙げられる。多官能イソシアネート化合物は、2つ以上のイソシアネート基を有する化合物であれば、特に限定されない。多官能イソシアネート系硬化剤の具体例としては、ペンタンジイソシアネート(PDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、これらをポリマー化やヌレート化したもの、これらの混合物や他ポリマーとの共重合物などが挙げられる。また、アダクト体、ビュレット体、イソシアヌレート体などが挙げられる。
第3の実施形態において、接着層5における、イソシアネート基を有する化合物の含有量としては、接着層5を構成する樹脂組成物中、0.1~50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5~40質量%の範囲にあることがより好ましい。これにより、バリア層3と接着層5との密着性を効果的に高めることができる。
第3の実施形態において、オキサゾリン基を有する化合物は、オキサゾリン骨格を備える化合物であれば、特に限定されない。オキサゾリン基を有する化合物の具体例としては、ポリスチレン主鎖を有するもの、アクリル主鎖を有するものなどが挙げられる。また、市販品としては、例えば、日本触媒社製のエポクロスシリーズなどが挙げられる。
第3の実施形態において、接着層5における、オキサゾリン基を有する化合物の割合としては、接着層5を構成する樹脂組成物中、0.1~50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5~40質量%の範囲にあることがより好ましい。これにより、バリア層3と接着層5との密着性を効果的に高めることができる。
第3の実施形態において、エポキシ基を有する化合物としては、例えば、エポキシ樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂としては、分子内に存在するエポキシ基によって架橋構造を形成することが可能な樹脂であれば、特に制限されず、公知のエポキシ樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂の重量平均分子量としては、好ましくは50~2000程度、より好ましくは100~1000程度、さらに好ましくは200~800程度が挙げられる。なお、第1の開示において、エポキシ樹脂の重量平均分子量は、標準サンプルとしてポリスチレンを用いた条件で測定された、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)により測定された値である。
第3の実施形態において、エポキシ樹脂の具体例としては、トリメチロールプロパンのグリシジルエーテル誘導体、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、変性ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ノボラックグリシジルエーテル、グリセリンポリグリシジルエーテル、ポリグリセリンポリグリシジルエーテルなどが挙げられる。エポキシ樹脂は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
第3の実施形態において、接着層5における、エポキシ樹脂の割合としては、接着層5を構成する樹脂組成物中、0.1~50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5~40質量%の範囲にあることがより好ましい。これにより、バリア層3と接着層5との密着性を効果的に高めることができる。
第3の実施形態において、ポリウレタンとしては、特に制限されず、公知のポリウレタンを使用することができる。接着層5は、例えば、2液硬化型ポリウレタンの硬化物であってもよい。
第3の実施形態において、接着層5における、ポリウレタンの割合としては、接着層5を構成する樹脂組成物中、0.1~50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5~40質量%の範囲にあることがより好ましい。これにより、電解液などのバリア層の腐食を誘発する成分が存在する雰囲気における、バリア層3と接着層5との密着性を効果的に高めることができる。
なお、第3の実施形態において、接着層5が、イソシアネート基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、及びエポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも1種と、前記酸変性ポリオレフィンとを含む樹脂組成物の硬化物である場合、酸変性ポリオレフィンが主剤として機能し、イソシアネート基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、及びエポキシ基を有する化合物は、それぞれ、硬化剤として機能する。
第3の実施形態において、接着層5の厚さは、好ましくは、約50μm以下、約45μm以下、約30μm以下、約20μm以下、約5μm以下である。また、接着層5の厚さは、好ましくは、約0.1μm以上、約0.5μm以上、約5μm以上、約10μm以上、約15μm以上である。当該厚さの範囲としては、好ましくは、0.1~50μm程度、0.1~45μm程度、0.1~30μm程度、0.1~20μm程度、0.1~5μm程度、0.5~50μm程度、0.5~45μm程度、0.5~30μm程度、0.5~20μm程度、0.5~5μm程度、5~50μm程度、5~45μm程度、5~30μm程度、5~20μm程度、10~50μm程度、10~45μm程度、10~30μm程度、10~20μm程度、15~50μm程度、15~45μm程度、15~30μm程度、15~20μm程度などが挙げられる。
より具体的には、第3の実施形態において、特に、接着剤層2で例示した接着剤や、酸変性ポリオレフィンと硬化剤との硬化物である場合は、好ましくは1~10μm程度、より好ましくは1~5μm程度が挙げられる。また、特に、熱融着性樹脂層4で例示した樹脂(酸変性ポリオレフィンなど)を用いる場合であれば、好ましくは5~50μm程度、5~45μm程度、10~50μm程度、10~45μm程度、15~50μm程度、15~45μm程度が挙げられる。なお、接着層5が接着剤層2で例示した接着剤や、酸変性ポリオレフィンと硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物である場合、例えば、当該樹脂組成物を塗布し、加熱等により硬化させることにより、接着層5を形成することができる。また、熱融着性樹脂層4で例示した樹脂を用いる場合、例えば、熱融着性樹脂層4と接着層5との溶融共押出成形により好適に形成することができる。
(酸化防止剤及びラジカル捕捉剤)
第3の実施形態の蓄電デバイス用外装材10は、バリア層3よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の少なくとも一方を含む。バリア層3よりも内側の層(以下、「内層」と表記することがある)としては、例えば、熱融着性樹脂層4、接着層5などが挙げられる。酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の少なくとも一方は、好ましくは、熱融着性樹脂層4及び接着層5のうち少なくとも1層に含まれる。すなわち、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤は、それぞれ、熱融着性樹脂層4及び接着層5の両方に含まれていてもよいし、熱融着性樹脂層4のみに含まれていてもよいし、接着層5のみに含まれていてもよい。第3の実施形態において、酸化防止剤は、内層を形成する際の高温環境において、当該層の酸化を抑制するために配合される。また、第3の実施形態において、ラジカル捕捉剤は、内層を形成する際の高温環境において、当該層内で発生するラジカルを捕捉するために配合される。
第3の実施形態の蓄電デバイス用外装材10は、バリア層3よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の少なくとも一方を含む。バリア層3よりも内側の層(以下、「内層」と表記することがある)としては、例えば、熱融着性樹脂層4、接着層5などが挙げられる。酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の少なくとも一方は、好ましくは、熱融着性樹脂層4及び接着層5のうち少なくとも1層に含まれる。すなわち、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤は、それぞれ、熱融着性樹脂層4及び接着層5の両方に含まれていてもよいし、熱融着性樹脂層4のみに含まれていてもよいし、接着層5のみに含まれていてもよい。第3の実施形態において、酸化防止剤は、内層を形成する際の高温環境において、当該層の酸化を抑制するために配合される。また、第3の実施形態において、ラジカル捕捉剤は、内層を形成する際の高温環境において、当該層内で発生するラジカルを捕捉するために配合される。
第3の実施形態において、酸化防止剤としては、第3の実施形態の効果を阻害しないことを限度として、特に制限されない。酸化防止剤の具体例としては、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェノキシ)ホスフィン、2,2-メチレンビス(4,6-ジ-t-ブチルフェニル)-2-エチルへキシルホスファイト、4,4'-ブチリデン-ビス(3-メチル-6-t-ブチルフェニルジトリデシル)ホスファイト、6-[3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロポキシ]-2,4,8,10-テトラ-t-ブチルジベンズ[d,f][1,3,2]ジオキサホスフェピン)、テトラキス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)-4,4'-ビスフェニルジホスホナイト、ビス(2,4-ジクミルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトなどのリン系酸化防止剤、テトラキス(メチレン-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)メタン、1,3,5-トリス[[3,5-ビス(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]メチル]-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、オクタデシル-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、3,9-ビス(2-(3-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ)-1,1-ジメチルエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカンなどのフェノール系酸化防止剤、テトラキス[メチレン-3-(ラウリルチオ)プロピオネート]メタン、ジラウリル-3,3'-チオジプロピオネート、ジミリスチル-3,3'-チオジプロピオネート、ジステアリル-3,3'-チオジプロピオネートなどの硫黄系酸化防止剤などが挙げられる。バリア層3よりも内側の層に含まれる酸化防止剤は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。
第3の実施形態において、また、リン系酸化防止剤としては、下記一般式(A)で表される化合物が好ましく例示される。
一般式(A)で表される化合物が内層に含まれることは、NMRなどの各種分析法を利用して確認することができる。
一般式(A)において、R11及びR12は、それぞれ独立に、炭素数が1から18のアルキル基、又は置換基を有していてもよいフェニル基である。これらのなかでも、R11及びR12は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよいフェニル基であることが好ましい。内層に含まれる一般式(A)で表される化合物は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。
一般式(A)において、R11及びR12のフェニル基は、それぞれ独立に、置換基として、炭素数が1から9のアルキル基、炭素数が5から8のシクロアルキル基、炭素数が6から12のアルキルシクロアルキル基及び炭素数が7から12のアラルキル基からなる群より選択される少なくとも1種の基を有することが好ましい。これらの基の中でも、当該フェニル基は、炭素数が1から9のアルキル基及び炭素数が7から12のアラルキル基の少なくとも一方を置換基として有することが好ましい。さらに、R11及びR12のフェニル基の置換基の数は、それぞれ、1~5であればよいが、好ましくは2~3である。
前記一般式(A)で表される化合物の好ましい具体例としては、下記式(A1)で表される化合物(ビス(2,4-ジクミルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト)及び下記式(A2)で表される化合物(ビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト)が挙げられる。
第3の実施形態において、内層は、前記一般式(A)で表される化合物として、前記式(A1)で表される化合物を含むことが特に好ましい。
前記の通り、第3の実施形態において、内層は単層であってもよいし、複層であってもよい。内層が複層である場合、内層に含まれる少なくとも1層が、前記一般式(A)で表される化合物を含んでいればよい。例えば、前記一般式(A)で表される化合物は、熱融着性樹脂層4及び接着層5の両方に含まれていてもよいし、熱融着性樹脂層4のみに含まれていてもよいし、接着層5のみに含まれていてもよい。内層を構成する層のうち少なくとも1層に前記一般式(A)で表される化合物が含まれていることにより、当該層を形成する樹脂を従来よりも高温(例えば300℃以上)に加熱して層を形成し、リードタイムを短縮することができる。また、当該層は高温による劣化が抑制されており、高い絶縁性を発揮することができる。
蓄電デバイスにおいて、内層は電解液と接触するため、内層に含まれる酸化防止剤が電解液へ溶出することによる悪影響が懸念されるが、第3の実施形態において、式(A1)で表される化合物は電解液溶剤に対する溶解性が低く、絶縁性の改善のために添加量が多い場合であっても、蓄電デバイス特性への悪影響は小さいという効果も期待される。なお、蓄電デバイスの電解液の溶剤としては、例えば、エチレンカーボネ-ト(EC)、プロピレンカ-ボネ-ト(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)などの環状カーボネート類、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジプロピルカーボネート(DPC)などの鎖状カーボネート類、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの脂肪族カルボン酸エステル類、γ-ブチロラクトン等のγ-ラクトン類、1,2-ジメトキシエタン(DME)、1,2-ジエトキシエタン(DEE)、エトキシメトキシエタン(EME)等の鎖状エーテル類、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン等の環状エーテル類、ジメチルスルホキシド、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、ジメチルスルホキシドなどを挙げることができる。これらは1種単独又は2種以上を組み合わせて用いられる。なかでも、環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、脂肪族カルボン酸エステル類のうちの少なくとも一種が好ましく使用され、とりわけ、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との混合系、または環状カーボネート類と鎖状カーボネート類及び脂肪族カルボン酸エステル類との混合系が好ましく使用される。
内層において、前記酸化防止剤が含まれる層における、酸化防止剤の含有率としては、第3の実施形態の効果を奏することを限度として特に制限されないが、好ましくは約0.01質量%以上、より好ましくは約0.03質量%以上、さらに好ましくは約0.05質量%以上である。また、当該含有率は、好ましくは約2質量%以下、より好ましくは約1質量%以下、さらに好ましくは約0.5質量%以下である。当該含有率の好ましい範囲としては、0.01~2質量%程度、0.01~1質量%程度、0.01~0.5質量%程度、0.03~2質量%程度、0.03~1質量%程度、0.03~0.5質量%程度が挙げられる。
また、第3の実施形態において、内層には、ラジカル捕捉剤が含まれていてもよい。ラジカル捕捉剤としては、特に制限されず、アルキルラジカル捕捉剤、アルコキシラジカル捕捉剤、パーオキシラジカル捕捉剤などが例示される。アルキルラジカル捕捉剤としては、例えば、同一分子中にアクリレート基とフェノール性水酸基とを有する化合物があり、具体例としてはアクリル酸1'-ヒドロキシ[2,2'-エチリデンビス[4,6-ビス(1,1-ジメチルプロピル)ベンゼン]]-1-イル、アクリル酸2-t-ブチル-4-メチル-6-(2-ヒドロキシ-3-t-ブチル-5-メチルベンジル)フェニルなどが挙げられる。ラジカル捕捉剤が内層に含まれる場合、ラジカル捕捉剤は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。
ラジカル捕捉剤が内層に含まれる場合、内層において、ラジカル捕捉剤が含まれる層における、ラジカル捕捉剤の含有率としては、前述した第3の実施形態の効果を奏することを限度として特に制限されないが、第3の実施形態の効果をより好適に発揮させる観点から、好ましくは約0.01質量%以上、より好ましくは約0.03質量%以上である。また、当該含有率は、好ましくは約0.5質量%以下、より好ましくは約0.3質量%以下、さらに好ましくは約0.2質量%以下である。当該含有率の好ましい範囲としては、0.01~0.5質量%程度、0.01~0.3質量%程度、0.01~0.2質量%程度、0.03~0.5質量%程度、0.03~0.3質量%程度、0.03~0.2質量%程度が挙げられる。
[表面被覆層6]
本開示の蓄電デバイス用外装材は、意匠性、耐電解液性、耐傷性、成形性などの向上の少なくとも一つを目的として、必要に応じて、基材層1の上(基材層1のバリア層3とは反対側)に、表面被覆層6を備えていてもよい。表面被覆層6は、蓄電デバイス用外装材を用いて蓄電デバイスを組み立てた時に、蓄電デバイス用外装材の最外層側に位置する層である。
本開示の蓄電デバイス用外装材は、意匠性、耐電解液性、耐傷性、成形性などの向上の少なくとも一つを目的として、必要に応じて、基材層1の上(基材層1のバリア層3とは反対側)に、表面被覆層6を備えていてもよい。表面被覆層6は、蓄電デバイス用外装材を用いて蓄電デバイスを組み立てた時に、蓄電デバイス用外装材の最外層側に位置する層である。
表面被覆層6は、例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂により形成することができる。
表面被覆層6を形成する樹脂が硬化型の樹脂である場合、当該樹脂は、1液硬化型及び2液硬化型のいずれであってもよいが、好ましくは2液硬化型である。2液硬化型樹脂としては、例えば、2液硬化型ポリウレタン、2液硬化型ポリエステル、2液硬化型エポキシ樹脂などが挙げられる。これらの中でも2液硬化型ポリウレタンが好ましい。
2液硬化型ポリウレタンとしては、例えば、ポリオール化合物を含有する主剤と、イソシアネート化合物を含有する硬化剤とを含むポリウレタンが挙げられる。好ましくはポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、およびアクリルポリオール等のポリオールを主剤として、芳香族系又は脂肪族系のポリイソシアネートを硬化剤とした二液硬化型のポリウレタンが挙げられる。また、ポリオール化合物としては、繰り返し単位の末端の水酸基に加えて、側鎖にも水酸基を有するポリエステルポリオールを用いることが好ましい。硬化剤としては、脂肪族、脂環式、芳香族、芳香脂肪族のイソシアネート系化合物が挙げられる。イソシアネート系化合物としては、例えばヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、水素化XDI(H6XDI)、水素化MDI(H12MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ナフタレンジイソシアネート(NDI)等が挙げられる。また、これらのジイソシアネートの1種類又は2種類以上からの多官能イソシアネート変性体等が挙げられる。また、ポリイソシアネート化合物として多量体(例えば三量体)を使用することもできる。このような多量体には、アダクト体、ビウレット体、ヌレート体等が挙げられる。なお、脂肪族イソシアネート系化合物とは脂肪族基を有し芳香環を有さないイソシアネートを指し、脂環式イソシアネート系化合物とは脂環式炭化水素基を有するイソシアネートを指し、芳香族イソシアネート系化合物とは芳香環を有するイソシアネートを指す。表面被覆層6がポリウレタンにより形成されていることで蓄電デバイス用外装材に優れた電解液耐性が付与される。
表面被覆層6は、表面被覆層6の表面及び内部の少なくとも一方には、該表面被覆層6やその表面に備えさせるべき機能性等に応じて、必要に応じて、前述した滑剤や、アンチブロッキング剤、艶消し剤、難燃剤、酸化防止剤、粘着付与剤、耐電防止剤等の添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、平均粒子径が0.5nm~5μm程度の微粒子が挙げられる。添加剤の平均粒子径は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置で測定されたメジアン径とする。
添加剤は、無機物及び有機物のいずれであってもよい。また、添加剤の形状についても、特に制限されず、例えば、球状、繊維状、板状、不定形、鱗片状などが挙げられる。
添加剤の具体例としては、タルク、シリカ、グラファイト、カオリン、モンモリロナイト、マイカ、ハイドロタルサイト、シリカゲル、ゼオライト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ネオジウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化セリウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、炭酸リチウム、安息香酸カルシウム、シュウ酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、アルミナ、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、高融点ナイロン、アクリレート樹脂、架橋アクリル、架橋スチレン、架橋ポリエチレン、ベンゾグアナミン、金、アルミニウム、銅、ニッケルなどが挙げられる。添加剤は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの添加剤の中でも、分散安定性やコストなどの観点から、好ましくはシリカ、硫酸バリウム、酸化チタンが挙げられる。また、添加剤には、表面に絶縁処理、高分散性処理などの各種表面処理を施してもよい。
表面被覆層6を形成する方法としては、特に制限されず、例えば、表面被覆層6を形成する樹脂を塗布する方法が挙げられる。表面被覆層6に添加剤を配合する場合には、添加剤を混合した樹脂を塗布すればよい。
表面被覆層6の厚みとしては、表面被覆層6としての上記の機能を発揮すれば特に制限されず、例えば0.5~10μm程度、好ましくは1~5μm程度が挙げられる。
3.蓄電デバイス用外装材の製造方法
蓄電デバイス用外装材の製造方法については、本開示の蓄電デバイス用外装材が備える各層を積層させた積層体が得られる限り、特に制限されず、少なくとも、基材層1、バリア層3、内側層(接着層5及び熱融着性樹脂層4)がこの順となるように積層する工程を備える方法が挙げられる。
蓄電デバイス用外装材の製造方法については、本開示の蓄電デバイス用外装材が備える各層を積層させた積層体が得られる限り、特に制限されず、少なくとも、基材層1、バリア層3、内側層(接着層5及び熱融着性樹脂層4)がこの順となるように積層する工程を備える方法が挙げられる。
すなわち、第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材の製造方法は、少なくとも、基材層と、バリア層と、内側層(接着層と熱融着性樹脂層)とがこの順となるように積層して積層体を得る工程を備えており、内側層について、動的粘弾性測定を行った場合に、80℃での伸び率が8.0%以下である。
また、第2の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材の製造方法は、少なくとも、基材層と、バリア層と、接着層と、熱融着性樹脂層とがこの順となるように積層して積層体を得る工程を備えており、接着層は、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレンを含んでおり、接着層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、記断面画像は、接着層の厚みを100%とした場合に、接着層の前記バリア層側の表面から25%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、断面画像において、海島構造の島部の合計個数に対する、島部のうち面積が0.25μm2未満の島部の合計個数の割合が、40%以上である、蓄電デバイス用外装材の製造方法である。
また、第3の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材の製造方法は、少なくとも、基材層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とがこの順となるように積層して積層体を得る工程を備えており、前記熱融着性樹脂層は、ポリプロピレン及びポリエチレンを含んでおり、前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向yの断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.02μm2以下の島部の合計個数の割合が、80.0%以上であり、バリア層よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の少なくとも一方を含む、蓄電デバイス用外装材の製造方法である。
本開示の蓄電デバイス用外装材の製造方法の一例としては、以下の通りである。まず、基材層1、接着剤層2、バリア層3が順に積層された積層体(以下、「積層体A」と表記することもある)を形成する。積層体Aの形成は、具体的には、基材層1上又は必要に応じて表面が化成処理されたバリア層3に接着剤層2の形成に使用される接着剤を、グラビアコート法、ロールコート法などの塗布方法で塗布、乾燥した後に、当該バリア層3又は基材層1を積層させて接着剤層2を硬化させるドライラミネート法によって行うことができる。
次いで、積層体Aのバリア層3上に、内側層(接着層5及び熱融着性樹脂層4)を積層させる。例えば、(1)積層体Aのバリア層3上に、接着層5及び熱融着性樹脂層4を押出しすることにより積層する方法(共押出しラミネート法、タンデムラミネート法)、(2)別途、接着層5と熱融着性樹脂層4が積層した積層体を形成し、これを積層体Aのバリア層3上にサーマルラミネート法により積層する方法や、積層体Aのバリア層3上に接着層5が積層した積層体を形成し、これを熱融着性樹脂層4とサーマルラミネート法により積層する方法、(3)積層体Aのバリア層3と、予めシート状に製膜した熱融着性樹脂層4との間に、溶融させた接着層5を流し込みながら、接着層5を介して積層体Aと熱融着性樹脂層4を貼り合せる方法(サンドイッチラミネート法)、(4)積層体Aのバリア層3上に、接着層5を形成させるための接着剤を溶液コーティングし、乾燥させる方法や、さらには焼き付ける方法などにより積層させ、この接着層5上に予めシート状に製膜した熱融着性樹脂層4を積層する方法などが挙げられる。
前述の通り、本開示の第1の実施形態に係る蓄電デバイス用外装材において、内側層の引張りによる動的粘弾性測定における80℃での伸び率を8.0%以下に設定するための好適な一例としては、接着層及び熱融着性樹脂層の結晶性を高めることが挙げられる。例えば、蓄電デバイス用外装材を製造する際に、接着層と熱融着性樹脂層を溶融押出成形により形成し、冷却した後、再び、接着層及び熱融着性樹脂層の融点以上の温度に後加熱し、冷却する方法を採用する。さらに、後加熱後の冷却速度は、冷却開始から3秒間までの温度低下を好ましくは60℃以下、より好ましくは50℃以下、さらに好ましくは45℃以下とし、初期の冷却条件を非常にゆっくりとした冷却条件に制御して、接着層及び熱融着性樹脂層の結晶成長を促す。例えばこのような方法を採用して接着層5及び熱融着性樹脂層4を形成することにより、接着層及び熱融着性樹脂層の結晶性が高められ、高温環境における密封性が向上する。前述のとおり、前記の引張りによる動的粘弾性測定における110℃での伸び率を15.0%以下に設定する方法、前記の伸び率10%時の温度を85℃以上に設定する方法としても、同様に結晶性を高める方法が採用できる。
表面被覆層6を設ける場合には、基材層1のバリア層3とは反対側の表面に、表面被覆層6を積層する。表面被覆層6は、例えば表面被覆層6を形成する上記の樹脂を基材層1の表面に塗布することにより形成することができる。なお、基材層1の表面にバリア層3を積層する工程と、基材層1の表面に表面被覆層6を積層する工程の順番は、特に制限されない。例えば、基材層1の表面に表面被覆層6を形成した後、基材層1の表面被覆層6とは反対側の表面にバリア層3を形成してもよい。
上記のようにして、必要に応じて設けられる表面被覆層6/基材層1/必要に応じて設けられる接着剤層2/バリア層3/接着層5/熱融着性樹脂層4をこの順に備える積層体が形成されるが、必要に応じて設けられる接着剤層2及び接着層5の接着性を強固にするために、さらに、加熱処理に供してもよい。
蓄電デバイス用外装材において、積層体を構成する各層には、必要に応じて、コロナ処理、ブラスト処理、酸化処理、オゾン処理などの表面活性化処理を施すことにより加工適性を向上させてもよい。例えば、基材層1のバリア層3とは反対側の表面にコロナ処理を施すことにより、基材層1表面へのインクの印刷適性を向上させることができる。
4.蓄電デバイス用外装材の用途
本開示の蓄電デバイス用外装材は、正極、負極、電解質等の蓄電デバイス素子を密封して収容するための包装体に使用される。すなわち、本開示の蓄電デバイス用外装材によって形成された包装体中に、少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子を収容して、蓄電デバイスとすることができる。
本開示の蓄電デバイス用外装材は、正極、負極、電解質等の蓄電デバイス素子を密封して収容するための包装体に使用される。すなわち、本開示の蓄電デバイス用外装材によって形成された包装体中に、少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子を収容して、蓄電デバイスとすることができる。
具体的には、少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子を、本開示の蓄電デバイス用外装材で、前記正極及び負極の各々に接続された金属端子を外側に突出させた状態で、蓄電デバイス素子の周縁にフランジ部(熱融着性樹脂層同士が接触する領域)が形成できるようにして被覆し、前記フランジ部の熱融着性樹脂層同士をヒートシールして密封させることによって、蓄電デバイス用外装材を使用した蓄電デバイスが提供される。なお、本開示の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に蓄電デバイス素子を収容する場合、本開示の蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂部分が内側(蓄電デバイス素子と接する面)になるようにして、包装体を形成する。2つの蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層同士を対向させて重ね合わせ、重ねられた蓄電デバイス用外装材の周縁部を熱融着して包装体を形成してもよく、また、図6に示す例のように、1つの蓄電デバイス用外装材を折り返して重ね合わせ、周縁部を熱融着して包装体を形成してもよい。折り返して重ね合わせる場合は、図6に示す例のように、折り返した辺以外の辺を熱融着して三方シールにより包装体を形成してもよいし、フランジ部が形成できるように折り返して四方シールしてもよい。また、蓄電デバイス用外装材には、蓄電デバイス素子を収容するための凹部が、深絞り成形または張出成形によって形成されてもよい。図6に示す例のように、一方の蓄電デバイス用外装材には凹部を設けて他方の蓄電デバイス用外装材には凹部を設けなくてもよいし、他方の蓄電デバイス用外装材にも凹部を設けてもよい。
本開示の蓄電デバイス用外装材は、電池(コンデンサー、キャパシター等を含む)などの蓄電デバイスに好適に使用することができる。また、本開示の蓄電デバイス用外装材は、一次電池、二次電池のいずれに使用してもよいが、好ましくは二次電池に使用される。本開示の蓄電デバイス用外装材が適用される二次電池の種類については、特に制限されず、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、全固体電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、金属空気電池、多価カチオン電池、コンデンサー、キャパシター等が挙げられる。これらの二次電池の中でも、本開示の蓄電デバイス用外装材の好適な適用対象として、リチウムイオン電池及びリチウムイオンポリマー電池が挙げられる。
以下に実施例及び比較例を示して本開示を詳細に説明する。但し本開示は実施例に限定されるものではない。
以下の実施例1A~4A及び比較例1A~2Aは、本開示の第1の実施形態に関する実験結果である。また、以下の実施例1B~10B及び比較例1Aは、本開示の第2の実施形態に関する実験結果である。また、以下の実施例1C~10C及び比較例1C~2Cは、本開示の第3の実施形態に関する実験結果である。
<蓄電デバイス用外装材の製造>
実施例1A
基材層として、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)及び延伸ナイロン(ONy)フィルム(厚さ15μm)を準備し、PETフィルムに2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し(3μm)、ONyフィルムと接着させた。また、バリア層として、アルミニウム箔(JIS H4160:1994 A8021H-O(厚さ40μm))を用意した。次に、アルミニウム箔の一方面に、2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し、バリア層上に接着剤層(厚さ3μm)を形成した。次いで、バリア層上の接着剤層と基材層(ONyフィルム側)をドライラミネート法で積層した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/バリア層の積層体を作製した。アルミニウム箔の両面には、化成処理が施してある。アルミニウム箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥質量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム箔の両面に塗布し、焼付けすることにより行った。
実施例1A
基材層として、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)及び延伸ナイロン(ONy)フィルム(厚さ15μm)を準備し、PETフィルムに2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し(3μm)、ONyフィルムと接着させた。また、バリア層として、アルミニウム箔(JIS H4160:1994 A8021H-O(厚さ40μm))を用意した。次に、アルミニウム箔の一方面に、2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し、バリア層上に接着剤層(厚さ3μm)を形成した。次いで、バリア層上の接着剤層と基材層(ONyフィルム側)をドライラミネート法で積層した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/バリア層の積層体を作製した。アルミニウム箔の両面には、化成処理が施してある。アルミニウム箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥質量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム箔の両面に塗布し、焼付けすることにより行った。
次に、上記で得られた各積層体のバリア層の上に、接着層(厚さ40μm)としての無水マレイン酸変性ポリプロピレンと、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)としてのランダムポリプロピレンとをバリア層の上に積層させ、基材層(接着剤を含めて厚さ30μm)/接着剤層(3μm)/バリア層(40μm)/内側層(接着層(40μm)/熱融着性樹脂層(40μm))が順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。
バリア層の上に接着層と熱融着性樹脂層とを積層する際、接着層及び熱融着性樹脂層を構成する前記の各樹脂が溶融した状態でバリア層上に共押出しし、数十℃程度にまで冷却した後、再び、接着層及び熱融着性樹脂層の融点以上の温度(百数十℃)、に後加熱し、冷却した。後加熱後の冷却速度は、冷却開始から3秒間までの温度低下を42℃とし、初期の冷却条件を非常にゆっくりとした冷却条件に制御して、接着層及び熱融着性樹脂層の結晶成長を促した。
実施例2A
接着層及び熱融着性樹脂層を構成する樹脂として、それぞれ、実施例1Aで用いた樹脂よりもメルトマスフローレート(MFR)の小さい樹脂を用いたこと以外は、実施例1Aと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層及び熱融着性樹脂層を構成する樹脂として、それぞれ、実施例1Aで用いた樹脂よりもメルトマスフローレート(MFR)の小さい樹脂を用いたこと以外は、実施例1Aと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例3A
基材層として、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)及び延伸ナイロン(ONy)フィルム(厚さ25μm)を準備し、PETフィルムに2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し(3μm)、ONyフィルムと接着させた。また、バリア層として、アルミニウム箔(JIS H4160:1994 A8021H-O(厚さ60μm))を用意した。次に、アルミニウム箔の一方面に、2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し、バリア層上に接着剤層(厚さ3μm)を形成した。次いで、バリア層上の接着剤層と基材層(ONyフィルム側)をドライラミネート法で積層した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/バリア層の積層体を作製した。アルミニウム箔の両面には、化成処理が施してある。アルミニウム箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥質量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム箔の両面に塗布し、焼付けすることにより行った。
基材層として、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)及び延伸ナイロン(ONy)フィルム(厚さ25μm)を準備し、PETフィルムに2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し(3μm)、ONyフィルムと接着させた。また、バリア層として、アルミニウム箔(JIS H4160:1994 A8021H-O(厚さ60μm))を用意した。次に、アルミニウム箔の一方面に、2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し、バリア層上に接着剤層(厚さ3μm)を形成した。次いで、バリア層上の接着剤層と基材層(ONyフィルム側)をドライラミネート法で積層した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/バリア層の積層体を作製した。アルミニウム箔の両面には、化成処理が施してある。アルミニウム箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥質量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム箔の両面に塗布し、焼付けすることにより行った。
次に、上記で得られた各積層体のバリア層の上に、接着層(厚さ40μm)としての無水マレイン酸変性ポリプロピレンと、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)としてのランダムポリプロピレンとをバリア層の上に積層させ、基材層(接着剤を含めて厚さ40μm)/接着剤層(3μm)/バリア層(60μm)/内側層(接着層(40μm)/熱融着性樹脂層(40μm))が順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。
バリア層の上に接着層と熱融着性樹脂層とを積層する際、接着層及び熱融着性樹脂層を構成する前記の各樹脂が溶融した状態でバリア層上に共押出しし、数十℃程度にまで冷却した後、再び、接着層及び熱融着性樹脂層の融点以上の温度(百数十℃)、に後加熱し、冷却した。後加熱後の冷却速度は、冷却開始から3秒間までの温度低下を42℃とし、初期の冷却条件を非常にゆっくりとした冷却条件に制御して、接着層及び熱融着性樹脂層の結晶成長を促した。
実施例4A
接着層及び熱融着性樹脂層を構成する樹脂として、実施例1Aで用いた樹脂よりもメルトマスフローレート(MFR)の小さい樹脂を用いたこと、さらに、メルトマスフローレート(MFR)が接着層と熱融着性樹脂層の間となるプロピレン樹脂を用い、内側層として接着層(30μm)と熱融着性樹脂層(20μm)との間にプロピレン樹脂層(第2の熱融着性樹脂層)を積層させたこと以外は、実施例1Aと同様にして、基材層(接着剤を含めて厚さ30μm)/接着剤層(3μm)/バリア層(40μm)/内側層(接着層(30μm)/プロピレン樹脂層(30μm 第2の熱融着性樹脂層)/熱融着性樹脂層(20μm))が順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層及び熱融着性樹脂層を構成する樹脂として、実施例1Aで用いた樹脂よりもメルトマスフローレート(MFR)の小さい樹脂を用いたこと、さらに、メルトマスフローレート(MFR)が接着層と熱融着性樹脂層の間となるプロピレン樹脂を用い、内側層として接着層(30μm)と熱融着性樹脂層(20μm)との間にプロピレン樹脂層(第2の熱融着性樹脂層)を積層させたこと以外は、実施例1Aと同様にして、基材層(接着剤を含めて厚さ30μm)/接着剤層(3μm)/バリア層(40μm)/内側層(接着層(30μm)/プロピレン樹脂層(30μm 第2の熱融着性樹脂層)/熱融着性樹脂層(20μm))が順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。
比較例1A
バリア層の上に接着層と熱融着性樹脂層とを積層する際、後加熱及びその後の冷却工程を設けなかったこと以外は、実施例1Aと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
バリア層の上に接着層と熱融着性樹脂層とを積層する際、後加熱及びその後の冷却工程を設けなかったこと以外は、実施例1Aと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
比較例2A
バリア層の上に接着層と熱融着性樹脂層とを積層する際、後加熱後の冷却開始から3秒間での温度低下を、一般的にゆっくりとした冷却条件といえる90℃/3秒間としたこと以外は、実施例1Aと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
バリア層の上に接着層と熱融着性樹脂層とを積層する際、後加熱後の冷却開始から3秒間での温度低下を、一般的にゆっくりとした冷却条件といえる90℃/3秒間としたこと以外は、実施例1Aと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
<動的粘弾性(DMA)測定>
実施例及び比較例で得られた各蓄電デバイス用外装材について、内側層からサンプルを調製し、動的粘弾性測定を行った。具体的には、各蓄電デバイス用外装材を10%塩酸水溶液に24時間浸漬することでバリア層を溶解し、内側層(接着層と熱融着性樹脂層の2層構成)を取得した。次に、この内側層を水洗、乾燥し、幅5mm、長さ10mmに裁断してサンプルとした。次に、得られた各サンプルについて、株式会社ユービーエム製の動的粘弾性測定装置(商品名Rheogel-E4000)を用い、以下の測定条件で動的粘弾性測定を行った。温度80℃での伸び率(%)及び温度110℃での伸び率(%)を表1Aに示す。また、当該動的粘弾性測定によって得られる、伸び率と温度との関係を示すグラフにおいて、伸び率10%時の温度についても表1Aに示す。なお、参考のため、引張りによる動的粘弾性測定によって得られる、伸び率と温度との関係を示すグラフの模式図を図7に示す。図7のIは、伸び率が10%に達した位置である。
実施例及び比較例で得られた各蓄電デバイス用外装材について、内側層からサンプルを調製し、動的粘弾性測定を行った。具体的には、各蓄電デバイス用外装材を10%塩酸水溶液に24時間浸漬することでバリア層を溶解し、内側層(接着層と熱融着性樹脂層の2層構成)を取得した。次に、この内側層を水洗、乾燥し、幅5mm、長さ10mmに裁断してサンプルとした。次に、得られた各サンプルについて、株式会社ユービーエム製の動的粘弾性測定装置(商品名Rheogel-E4000)を用い、以下の測定条件で動的粘弾性測定を行った。温度80℃での伸び率(%)及び温度110℃での伸び率(%)を表1Aに示す。また、当該動的粘弾性測定によって得られる、伸び率と温度との関係を示すグラフにおいて、伸び率10%時の温度についても表1Aに示す。なお、参考のため、引張りによる動的粘弾性測定によって得られる、伸び率と温度との関係を示すグラフの模式図を図7に示す。図7のIは、伸び率が10%に達した位置である。
(測定条件)
サンプル幅5mm
開始温度30℃
終了温度160℃
昇温速度2℃/分
静荷重50g
試験ホルダー間の長さ(チャック間距離)10mm
チャック引張り
測定に使用したソフトウェア:RheoStation(ver7)
ステップ温度1℃
波形:正弦波、10Hz
歪み10μm、歪み制御(自動調整)
測定治具:引っ張り
伸び率10%までは荷重一定で制御し、伸び率10%以降は荷重制御を停止し、以後、1℃毎に20μm伸長させた。
サンプル幅5mm
開始温度30℃
終了温度160℃
昇温速度2℃/分
静荷重50g
試験ホルダー間の長さ(チャック間距離)10mm
チャック引張り
測定に使用したソフトウェア:RheoStation(ver7)
ステップ温度1℃
波形:正弦波、10Hz
歪み10μm、歪み制御(自動調整)
測定治具:引っ張り
伸び率10%までは荷重一定で制御し、伸び率10%以降は荷重制御を停止し、以後、1℃毎に20μm伸長させた。
<クリープ試験(高温環境での密封性の評価)>
JIS K7127:1999の規定に準拠して、それぞれ、80℃環境における蓄電デバイス用外装材のクリープ試験を次のようにして行った。試験片として、TDの方向の幅が15mmの短冊状に裁断した蓄電デバイス用外装材を準備した。具体的には、図4に示すように、まず、各蓄電デバイス用外装材を60mm(TDの方向)×200mm(MDの方向)に裁断した(図4a)。次に、熱融着性樹脂層同士が対向するようにして、蓄電デバイス用外装材を折り目P(MD方向の中間)の位置でMD方向に2つ折りにした(図4b)。折り目Pから10mm程度MD方向に内側において、シール幅7mm、温度190℃、面圧0.6MPa、3秒間の条件で熱融着性樹脂層同士をヒートシールした(図4c)。図4cにおいて、斜線部Sがヒートシールされている部分(シール部S)である。次に、TDの方向の幅が15mmとなるようにして、MD方向に裁断(図4dの二点鎖線の位置で裁断)して試験片13を得た(図4f)。次に、テスター産業製 BE-501を使用し、得られた各試験片13を、図5の模式図に示されるように、80℃環境下にて上部を固定し、下部に2kgの重りWを吊り下げ、シール部Sが破壊されるまでの時間を測定した。結果を表1Aに示す。
JIS K7127:1999の規定に準拠して、それぞれ、80℃環境における蓄電デバイス用外装材のクリープ試験を次のようにして行った。試験片として、TDの方向の幅が15mmの短冊状に裁断した蓄電デバイス用外装材を準備した。具体的には、図4に示すように、まず、各蓄電デバイス用外装材を60mm(TDの方向)×200mm(MDの方向)に裁断した(図4a)。次に、熱融着性樹脂層同士が対向するようにして、蓄電デバイス用外装材を折り目P(MD方向の中間)の位置でMD方向に2つ折りにした(図4b)。折り目Pから10mm程度MD方向に内側において、シール幅7mm、温度190℃、面圧0.6MPa、3秒間の条件で熱融着性樹脂層同士をヒートシールした(図4c)。図4cにおいて、斜線部Sがヒートシールされている部分(シール部S)である。次に、TDの方向の幅が15mmとなるようにして、MD方向に裁断(図4dの二点鎖線の位置で裁断)して試験片13を得た(図4f)。次に、テスター産業製 BE-501を使用し、得られた各試験片13を、図5の模式図に示されるように、80℃環境下にて上部を固定し、下部に2kgの重りWを吊り下げ、シール部Sが破壊されるまでの時間を測定した。結果を表1Aに示す。
また、参考のため、実施例1A及び比較例1Aの蓄電デバイス用外装材のクリープ試験後の厚み方向の断面画像(SEM像)を、それぞれ、図8(実施例1A)及び図9(比較例1A)に示す。図9の画像から、比較例1Aでは、クリープ試験後に接着層が凝集破壊していることが分かる。比較例1Aは、結晶成長が不足しているため接着層が凝集破壊したと考えられる。
表1Aに示されるように、実施例1A-4Aの蓄電デバイス用外装材は、前記内側層について、動的粘弾性測定を行った場合に、80℃での伸び率が8.0%以下である。実施例1A-4Aの蓄電デバイス用外装材は、80℃でのクリープ試験において、熱融着性樹脂層同士のシール部が破壊されるまでの時間が非常に長く、高温環境での密封性に優れていると評価される。
なお、比較例2Aの蓄電デバイス用外装材についても、一般的にゆっくりとした冷却条件といえる90℃/3秒間の冷却速度で冷却を開始した。このため、比較例2Aにおいても、接着層及び熱融着性樹脂層の結晶成長が進行したと考えられ、80℃でのクリープ試験におけるシール部が破壊されるまでの時間が43時間と比較的長く、実施例1A-4Aほどではないが、比較例1Aと比較すると密封性が高められていた。
<蓄電デバイス用外装材の製造>
実施例1B,2B及び比較例1B
ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)及び延伸ナイロン(ONy)フィルム(厚さ15μm)を準備し、PETフィルムとONyフィルムとを2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)で接着させて基材層とした。また、バリア層として、アルミニウム合金箔(JIS H4160:1994 A8021H-O(厚さ40μm))を用意した。次に、アルミニウム合金箔と基材層(ONyフィルム側)とを、2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物、硬化後の厚みが3μm)を用いてドライラミネート法で積層した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/バリア層の積層体を作製した。アルミニウム合金箔の両面には、化成処理が施してある。アルミニウム合金箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥質量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム合金箔の両面に塗布し、焼付けすることにより行った。
実施例1B,2B及び比較例1B
ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)及び延伸ナイロン(ONy)フィルム(厚さ15μm)を準備し、PETフィルムとONyフィルムとを2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)で接着させて基材層とした。また、バリア層として、アルミニウム合金箔(JIS H4160:1994 A8021H-O(厚さ40μm))を用意した。次に、アルミニウム合金箔と基材層(ONyフィルム側)とを、2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物、硬化後の厚みが3μm)を用いてドライラミネート法で積層した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/バリア層の積層体を作製した。アルミニウム合金箔の両面には、化成処理が施してある。アルミニウム合金箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥質量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム合金箔の両面に塗布し、焼付けすることにより行った。
次に、上記で得られた各積層体のバリア層の上に、接着層(厚さ40μm)としての無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂(無水マレイン酸変性ポリプロピレン及びポリエチレンの組成物)のペレットと、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)としてのランダムポリプロピレン樹脂(ランダムポリプロピレン及びポリエチレンの組成物)のペレットとを、それぞれ、後述の溶融押出条件でフィルム状に成形する(具体的には、ペレットを二軸押出機で溶融混練して溶融させ、Tダイから吐出させてフィルム状に成形する)ことにより、バリア層の上に接着層/熱融着性樹脂層を積層させ、基材層(接着剤を含めて厚さ30μm)/接着剤層(3μm)/バリア層(40μm)/接着層(40μm)/熱融着性樹脂層(40μm)が順に積層された蓄電デバイス用外装材(総厚み153μm)を得た。
実施例1B,2B及び比較例1Bにおいて、各層を構成する材料は全て同じものを用い、接着層におけるポリエチレンの含有量は25質量%程度である。
実施例3B
接着層及び熱融着性樹脂層を構成する樹脂として、それぞれ、実施例1Bで用いた樹脂よりもメルトマスフローレート(MFR)の小さい樹脂を用いたこと以外は、実施例1Bと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層及び熱融着性樹脂層を構成する樹脂として、それぞれ、実施例1Bで用いた樹脂よりもメルトマスフローレート(MFR)の小さい樹脂を用いたこと以外は、実施例1Bと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例4B
接着層及び熱融着性樹脂層を構成する樹脂として、それぞれ、実施例1Bで用いた樹脂よりもメルトマスフローレート(MFR)の小さい樹脂を用い、接着層の厚さを30μm、熱融着性樹脂層の厚さを50μmとしたこと以外は、実施例1Bと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層及び熱融着性樹脂層を構成する樹脂として、それぞれ、実施例1Bで用いた樹脂よりもメルトマスフローレート(MFR)の小さい樹脂を用い、接着層の厚さを30μm、熱融着性樹脂層の厚さを50μmとしたこと以外は、実施例1Bと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例5B
基材層の延伸ナイロン(ONy)フィルムとして厚さ25μmのものを用いたこと、バリア層として、アルミニウム合金箔(JIS H4160:1994 A8021H-O(厚さ60μm))を用いたこと以外は、実施例1Bと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
基材層の延伸ナイロン(ONy)フィルムとして厚さ25μmのものを用いたこと、バリア層として、アルミニウム合金箔(JIS H4160:1994 A8021H-O(厚さ60μm))を用いたこと以外は、実施例1Bと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例6B
接着層を形成する際の樹脂の溶融押出条件として、後述の溶融押出条件Bを採用したこと以外は、実施例5Bと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層を形成する際の樹脂の溶融押出条件として、後述の溶融押出条件Bを採用したこと以外は、実施例5Bと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例7B
熱融着性樹脂層を2層構成とし、接着層及び熱融着性樹脂層の酸化防止剤及びラジカル捕捉剤として後述のものを使用した上で、接着層を構成する樹脂として、実施例4Bの接着層と同じ樹脂を用い、接着層に接面する熱融着性樹脂層を構成する樹脂として、実施例4Bの熱融着性樹脂層よりも弾性率の小さい樹脂を用い、最内層の熱融着性樹脂層を構成する樹脂として、実施例4Bの熱融着性樹脂層と同じ樹脂を用いたこと以外は、実施例4Bと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
熱融着性樹脂層を2層構成とし、接着層及び熱融着性樹脂層の酸化防止剤及びラジカル捕捉剤として後述のものを使用した上で、接着層を構成する樹脂として、実施例4Bの接着層と同じ樹脂を用い、接着層に接面する熱融着性樹脂層を構成する樹脂として、実施例4Bの熱融着性樹脂層よりも弾性率の小さい樹脂を用い、最内層の熱融着性樹脂層を構成する樹脂として、実施例4Bの熱融着性樹脂層と同じ樹脂を用いたこと以外は、実施例4Bと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例8B
接着層及び熱融着性樹脂層の酸化防止剤及びラジカル捕捉剤として後述のものを使用した上で、接着層を形成する際の樹脂の溶融押出条件として、後述の溶融押出条件Bを採用したこと以外は、実施例7Bと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層及び熱融着性樹脂層の酸化防止剤及びラジカル捕捉剤として後述のものを使用した上で、接着層を形成する際の樹脂の溶融押出条件として、後述の溶融押出条件Bを採用したこと以外は、実施例7Bと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例9B
接着層及び熱融着性樹脂層の酸化防止剤及びラジカル捕捉剤として後述のものを使用したこと以外は、実施例1Bと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層及び熱融着性樹脂層の酸化防止剤及びラジカル捕捉剤として後述のものを使用したこと以外は、実施例1Bと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例10B
接着層を形成する際の樹脂の溶融押出条件として、後述の溶融押出条件Bを採用したこと以外は、実施例9Bと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層を形成する際の樹脂の溶融押出条件として、後述の溶融押出条件Bを採用したこと以外は、実施例9Bと同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
(溶融押出条件)
溶融押出により接着層を形成する際の樹脂の溶融押出条件は、以下の通りである。実施例及び比較例で採用した溶融押出条件を表1Bに示す。
溶融押出条件A:樹脂の溶融混練時の温度を低温(200~240℃程度)とし、かつ、Tダイから吐出されるまでの時間(溶融樹脂の滞留時間)を、一般的な条件よりも短くする。
溶融押出条件B:樹脂の溶融混練時の温度を低温(240~260℃程度)とし、かつ、Tダイから吐出されるまでの時間(溶融樹脂の滞留時間)を、一般的な条件と同程度とする。
溶融押出条件C:樹脂の溶融混練時の温度を高温(260~280℃程度)とし、かつ、Tダイから吐出されるまでの時間(溶融樹脂の滞留時間)を、一般的な条件と同程度とする。
溶融押出条件D:樹脂の溶融混練時の温度を高温(260~280℃程度)とし、かつ、Tダイから吐出されるまでの時間(溶融樹脂の滞留時間)を、一般的な条件よりも短くする。
溶融押出により接着層を形成する際の樹脂の溶融押出条件は、以下の通りである。実施例及び比較例で採用した溶融押出条件を表1Bに示す。
溶融押出条件A:樹脂の溶融混練時の温度を低温(200~240℃程度)とし、かつ、Tダイから吐出されるまでの時間(溶融樹脂の滞留時間)を、一般的な条件よりも短くする。
溶融押出条件B:樹脂の溶融混練時の温度を低温(240~260℃程度)とし、かつ、Tダイから吐出されるまでの時間(溶融樹脂の滞留時間)を、一般的な条件と同程度とする。
溶融押出条件C:樹脂の溶融混練時の温度を高温(260~280℃程度)とし、かつ、Tダイから吐出されるまでの時間(溶融樹脂の滞留時間)を、一般的な条件と同程度とする。
溶融押出条件D:樹脂の溶融混練時の温度を高温(260~280℃程度)とし、かつ、Tダイから吐出されるまでの時間(溶融樹脂の滞留時間)を、一般的な条件よりも短くする。
<海島構造における島部の面積及び個数の割合の測定>
熱硬化性のエポキシ樹脂内に蓄電デバイス用外装材を包埋し硬化させた。市販品の回転式ミクロトーム(LEICA製 EM UC6)と、ガラスナイフを用いてTDに平行な方向かつ厚み方向の断面を作製し、その際、常温ミクロトームにて断面作製を行った。蓄電デバイス用外装材の接着層を、包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて3時間染色した。染色すると、樹脂が膨張し断面付近では海島構造を確認できないため、膨張部分をミクロトームでトリミングする。そして、1μmから2μmほど切り進めた後の断面から、ダイヤモンドナイフを用いて採取した、厚み100nmほどの染色された切片を次のようにして観察した。染色された切片について、電界放出形走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製 S-4800)を用いて断面画像を取得した。なお、当該断面画像は、接着層の厚みを100%とした場合に、接着層のバリア層側の表面から25%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像である。測定条件は、加速電圧:30kV、エミッション電流:10μA、検出器:透過検出器、傾斜:なし(0°)、観察倍率5000倍とした。次に、断面画像を二値化できる画像処理ソフト(キーエンス電子顕微鏡VHX-5000に付属する画像解析ソフト)を用い、当該断面画像について、海島構造の島部と海部とを二値化した。具体的には、画像解析ソフトの輝度(標準)の条件で計測を開始し、抽出領域(測定範囲)を矩形状(縦7μm、横13μm)、撮像サイズを標準(1600×1200)、傾斜角度を0度、撮影モードを通常撮影、抽出対象を「暗い領域」とした。また、自動計測により、抽出抜け部や余分な抽出箇所を補正して、抽出した箇所(島部)の合計面積と合計個数を測定した。このとき、抽出領域に存在する全ての島部の面積と個数が、それぞれ、測定される。取得したデータを用いて、島部の面積(μm2)と、全島部の合計個数に占める当該面積の島部の個数の割合(%)との関係を図14(実施例1B)、図15(実施例2B)、図16(実施例3B)、図17(実施例4B)、及び図18(比較例1B)の棒グラフに示す。図14~18の各棒グラフにおいて、例えば、面積0.1μm2の位置に示された個数の割合(%)は、全ての島部の個数を100%として、面積が0.10μm2未満の島部の個数の割合(%)を示している。また、例えば面積0.25μm2の位置に示された個数の割合(%)は、全ての島部の個数を100%として、面積が0.20μm2以上0.25μm2未満の島部の個数の割合(%)を示している。面積が0.10μm2未満の島部の個数の割合(%)、面積が0.15μm2未満の島部の個数の割合(%)、面積が0.25μm2未満の島部の個数の割合(%)、及び面積が1.50μm2以上の島部の個数の割合(%)を、それぞれ、表1Bに示す。なお、図14~18の各棒グラフにおいては面積が2μm2未満まで示している。
熱硬化性のエポキシ樹脂内に蓄電デバイス用外装材を包埋し硬化させた。市販品の回転式ミクロトーム(LEICA製 EM UC6)と、ガラスナイフを用いてTDに平行な方向かつ厚み方向の断面を作製し、その際、常温ミクロトームにて断面作製を行った。蓄電デバイス用外装材の接着層を、包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて3時間染色した。染色すると、樹脂が膨張し断面付近では海島構造を確認できないため、膨張部分をミクロトームでトリミングする。そして、1μmから2μmほど切り進めた後の断面から、ダイヤモンドナイフを用いて採取した、厚み100nmほどの染色された切片を次のようにして観察した。染色された切片について、電界放出形走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製 S-4800)を用いて断面画像を取得した。なお、当該断面画像は、接着層の厚みを100%とした場合に、接着層のバリア層側の表面から25%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像である。測定条件は、加速電圧:30kV、エミッション電流:10μA、検出器:透過検出器、傾斜:なし(0°)、観察倍率5000倍とした。次に、断面画像を二値化できる画像処理ソフト(キーエンス電子顕微鏡VHX-5000に付属する画像解析ソフト)を用い、当該断面画像について、海島構造の島部と海部とを二値化した。具体的には、画像解析ソフトの輝度(標準)の条件で計測を開始し、抽出領域(測定範囲)を矩形状(縦7μm、横13μm)、撮像サイズを標準(1600×1200)、傾斜角度を0度、撮影モードを通常撮影、抽出対象を「暗い領域」とした。また、自動計測により、抽出抜け部や余分な抽出箇所を補正して、抽出した箇所(島部)の合計面積と合計個数を測定した。このとき、抽出領域に存在する全ての島部の面積と個数が、それぞれ、測定される。取得したデータを用いて、島部の面積(μm2)と、全島部の合計個数に占める当該面積の島部の個数の割合(%)との関係を図14(実施例1B)、図15(実施例2B)、図16(実施例3B)、図17(実施例4B)、及び図18(比較例1B)の棒グラフに示す。図14~18の各棒グラフにおいて、例えば、面積0.1μm2の位置に示された個数の割合(%)は、全ての島部の個数を100%として、面積が0.10μm2未満の島部の個数の割合(%)を示している。また、例えば面積0.25μm2の位置に示された個数の割合(%)は、全ての島部の個数を100%として、面積が0.20μm2以上0.25μm2未満の島部の個数の割合(%)を示している。面積が0.10μm2未満の島部の個数の割合(%)、面積が0.15μm2未満の島部の個数の割合(%)、面積が0.25μm2未満の島部の個数の割合(%)、及び面積が1.50μm2以上の島部の個数の割合(%)を、それぞれ、表1Bに示す。なお、図14~18の各棒グラフにおいては面積が2μm2未満まで示している。
<クリープ試験(高温環境での密封性の評価)>
JIS K7127:1999の規定に準拠して、それぞれ、80℃環境における蓄電デバイス用外装材のクリープ試験を次のようにして行った。試験片として、TDの方向の幅が15mmの短冊状に裁断した蓄電デバイス用外装材を準備した。具体的には、図4に示すように、まず、各蓄電デバイス用外装材を60mm(TDの方向)×200mm(MDの方向)に裁断した(図4a)。次に、熱融着性樹脂層同士が対向するようにして、蓄電デバイス用外装材を折り目P(MD方向の中間)の位置でMD方向に2つ折りにした(図4b)。折り目Pから10mm程度MD方向に内側において、シール幅7mm、温度190℃、面圧0.6MPa、3秒間の条件で熱融着性樹脂層同士をヒートシールした(図4c)。図4cにおいて、斜線部Sがヒートシールされている部分(シール部S)である。次に、TDの方向の幅が15mmとなるようにして、MD方向に裁断(図4dの二点鎖線の位置で裁断)して試験片13を得た(図4e)。次に、テスター産業製 BE-501を使用し、得られた各試験片13を、図5の模式図に示されるように、80℃環境下にて上部を固定し、下部に2kgの重りWを吊り下げ、シール部Sが破壊されるまでの時間を測定した。結果を表1Bに示す。
JIS K7127:1999の規定に準拠して、それぞれ、80℃環境における蓄電デバイス用外装材のクリープ試験を次のようにして行った。試験片として、TDの方向の幅が15mmの短冊状に裁断した蓄電デバイス用外装材を準備した。具体的には、図4に示すように、まず、各蓄電デバイス用外装材を60mm(TDの方向)×200mm(MDの方向)に裁断した(図4a)。次に、熱融着性樹脂層同士が対向するようにして、蓄電デバイス用外装材を折り目P(MD方向の中間)の位置でMD方向に2つ折りにした(図4b)。折り目Pから10mm程度MD方向に内側において、シール幅7mm、温度190℃、面圧0.6MPa、3秒間の条件で熱融着性樹脂層同士をヒートシールした(図4c)。図4cにおいて、斜線部Sがヒートシールされている部分(シール部S)である。次に、TDの方向の幅が15mmとなるようにして、MD方向に裁断(図4dの二点鎖線の位置で裁断)して試験片13を得た(図4e)。次に、テスター産業製 BE-501を使用し、得られた各試験片13を、図5の模式図に示されるように、80℃環境下にて上部を固定し、下部に2kgの重りWを吊り下げ、シール部Sが破壊されるまでの時間を測定した。結果を表1Bに示す。
実施例7B~10Bにおいて、接着層及び熱融着性樹脂層に含まれる酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の種類と含有率は、それぞれ、以下の通りである。
実施例7B~8B:接着層と熱融着性樹脂層には、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェノキシ)ホスフィンとテトラキス(メチレン-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)メタンとが、合計0.4質量%以下含まれている。
実施例9B~10B:接着層と熱融着性樹脂層には、ビス(2,4-ジクミルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトとトリス(2,4-ジ-t-ブチルフェノキシ)ホスフィンとテトラキス(メチレン-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)メタンとアクリル酸1'-ヒドロキシ[2,2'-エチリデンビス[4,6-ビス(1,1-ジメチルプロピル)ベンゼン]]-1-イルとが、合計0.6質量%以下含まれている。
表1Bの記載からも明らかな通り、実施例1B~10Bの蓄電デバイス用外装材は、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレンを含む接着層の断面画像において海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.25μm2未満の島部の合計個数の割合が、40%以上であり、80℃でのクリープ試験において、シール部が破壊されるまでの時間が非常に長く、高温環境での密封性に優れていると評価される。
なお、接着層の形成において、前記の溶融押出条件Dを採用したこと以外は、前記の実施例1B,2B及び比較例1Bと同様にして蓄電デバイス用外装材を製造したところ、接着層の断面画像において海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.25μm2未満の島部の合計個数の割合は40%を下回り、80℃でのクリープ試験において、シール部が破壊されるまでの時間は実施例1B~10Bに比べ短かった。
<蓄電デバイス用外装材の製造>
実施例1C,2C及び比較例1C,2C
ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)及び延伸ナイロン(ONy)フィルム(厚さ15μm)を準備し、PETフィルムに2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し(3μm)、ONyフィルムと接着させて基材層とした。また、バリア層として、アルミニウム合金箔(JIS H4160:1994 A8021H-O(厚さ40μm))を用意した。次に、アルミニウム合金箔の一方面に、2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し、バリア層上に接着剤層(厚さ3μm)を形成した。次いで、バリア層上の接着剤層と基材層(ONyフィルム側)をドライラミネート法で積層した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/バリア層の積層体を作製した。アルミニウム合金箔の両面には、化成処理が施してある。アルミニウム合金箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥質量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム合金箔の両面に塗布し、焼付けすることにより行った。
実施例1C,2C及び比較例1C,2C
ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)及び延伸ナイロン(ONy)フィルム(厚さ15μm)を準備し、PETフィルムに2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し(3μm)、ONyフィルムと接着させて基材層とした。また、バリア層として、アルミニウム合金箔(JIS H4160:1994 A8021H-O(厚さ40μm))を用意した。次に、アルミニウム合金箔の一方面に、2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し、バリア層上に接着剤層(厚さ3μm)を形成した。次いで、バリア層上の接着剤層と基材層(ONyフィルム側)をドライラミネート法で積層した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/バリア層の積層体を作製した。アルミニウム合金箔の両面には、化成処理が施してある。アルミニウム合金箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥質量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム合金箔の両面に塗布し、焼付けすることにより行った。
次に、上記で得られた各積層体のバリア層の上に、接着層(厚さ40μm)としての無水マレイン酸変性ポリプロピレンと、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)としてのランダムポリプロピレン(ランダムポリプロピレン及びポリエチレンの組成物)とを溶融共押出しし、熱融着性樹脂層側を冷却ロールに接触させて冷却(それぞれ、後述の冷却条件A又はB)することにより、バリア層の上に接着層/熱融着性樹脂層とを積層させ、基材層(接着剤を含めて厚さ30μm)/接着剤層(3μm)/バリア層(40μm)/接着層(40μm)/熱融着性樹脂層(40μm)が順に積層された蓄電デバイス用外装材(総厚み153μm)を得た。実施例2Cは、実施例1Cと比較して熱融着性樹脂層に含まれるポリエチレンの含有率を低下させた。比較例1Cは、実施例1Cと比較して熱融着性樹脂層に含まれるポリエチレンの含有率を高めた。比較例2Cは、熱融着性樹脂層の組成を実施例1Cと同じとし、冷却条件Bを採用した。
(冷却条件)
熱融着性樹脂層側を冷却ロールに接触させて冷却する条件は、以下の通りである。実施例及び比較例で採用した冷却条件を表1Cに示す。
冷却条件A:溶融共押出した溶融樹脂(熱融着性樹脂層を形成する溶融樹脂)の温度と、冷却ロールの表面温度の差を70℃以上として、溶融樹脂を急冷して熱融着性樹脂層を形成する条件(ポリエチレンの結晶成長を抑制する条件)とする。
冷却条件B:溶融共押出した溶融樹脂(熱融着性樹脂層を形成する溶融樹脂)の温度と、冷却ロールの表面温度の差を50℃以下として、溶融樹脂を緩やかに冷却して熱融着性樹脂層を形成する条件とする。
熱融着性樹脂層側を冷却ロールに接触させて冷却する条件は、以下の通りである。実施例及び比較例で採用した冷却条件を表1Cに示す。
冷却条件A:溶融共押出した溶融樹脂(熱融着性樹脂層を形成する溶融樹脂)の温度と、冷却ロールの表面温度の差を70℃以上として、溶融樹脂を急冷して熱融着性樹脂層を形成する条件(ポリエチレンの結晶成長を抑制する条件)とする。
冷却条件B:溶融共押出した溶融樹脂(熱融着性樹脂層を形成する溶融樹脂)の温度と、冷却ロールの表面温度の差を50℃以下として、溶融樹脂を緩やかに冷却して熱融着性樹脂層を形成する条件とする。
<海島構造における島部の面積及び個数の割合の測定>
熱硬化性のエポキシ樹脂内に蓄電デバイス用外装材を包埋し硬化させた。市販品の回転式ミクロトーム(LEICA製 EM UC6)と、ガラスナイフを用いてTDに平行な方向かつ厚み方向の断面を作製し、その際、常温ミクロトームにて断面作製を行った。蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層を、包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて3時間染色した。染色すると、樹脂が膨張し断面付近では海島構造を確認できないため、膨張部分をミクロトームでトリミングする。そして、1μmから2μmほど切り進めた後の断面から、ダイヤモンドナイフを用いて採取した、厚み100nmほどの染色された切片を次のようにして観察した。染色された切片について、電界放出形走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製 S-4800)を用いて断面画像を取得した。なお、当該断面画像は、バリア層よりも内側に位置する層の合計厚みを100%とした場合に、熱融着性樹脂層のバリア層側とは反対側の表面から12.5%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像である。測定条件は、加速電圧:30kV、エミッション電流:10μA、検出器:透過検出器、傾斜:なし(0°)、観察倍率5000倍とした。次に、断面画像を二値化できる画像処理ソフト(キーエンス電子顕微鏡VHX-5000に付属する画像解析ソフト)を用い、当該断面画像について、海島構造の島部と海部とを二値化した。具体的には、画像解析ソフトの輝度(標準)の条件で計測を開始し、抽出領域(測定範囲)を矩形状(縦7μm、横13μm)、撮像サイズを標準(1600×1200)、傾斜角度を0度、撮影モードを通常撮影、抽出対象を「暗い領域」とした。また、自動計測により、抽出抜け部や余分な抽出箇所を補正して、抽出した箇所(島部)の合計面積と合計個数を測定した。このとき、抽出領域に存在する全ての島部の面積と個数が、それぞれ、測定される。取得したデータを用いて、断面画像の測定範囲の面積に対する、全ての島部の合計面積の割合(島部の合計面積/断面画像の測定範囲の面積)、全ての島部のうち、面積が、それぞれ、0.01μm2以下の島部の合計個数の割合(0.01μm2以下の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、0.02μm2以下の島部の合計個数の割合(0.02μm2以下の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、0.03μm2以下の島部の合計個数の割合(0.03μm2以下の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、0.30μm2以上の島部の合計個数の割合(0.30μm2以上の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、0.15μm2以上の島部の合計個数の割合(0.15μm2以上の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)を算出した。それぞれ、結果を表1Cに示す。
熱硬化性のエポキシ樹脂内に蓄電デバイス用外装材を包埋し硬化させた。市販品の回転式ミクロトーム(LEICA製 EM UC6)と、ガラスナイフを用いてTDに平行な方向かつ厚み方向の断面を作製し、その際、常温ミクロトームにて断面作製を行った。蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層を、包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて3時間染色した。染色すると、樹脂が膨張し断面付近では海島構造を確認できないため、膨張部分をミクロトームでトリミングする。そして、1μmから2μmほど切り進めた後の断面から、ダイヤモンドナイフを用いて採取した、厚み100nmほどの染色された切片を次のようにして観察した。染色された切片について、電界放出形走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製 S-4800)を用いて断面画像を取得した。なお、当該断面画像は、バリア層よりも内側に位置する層の合計厚みを100%とした場合に、熱融着性樹脂層のバリア層側とは反対側の表面から12.5%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像である。測定条件は、加速電圧:30kV、エミッション電流:10μA、検出器:透過検出器、傾斜:なし(0°)、観察倍率5000倍とした。次に、断面画像を二値化できる画像処理ソフト(キーエンス電子顕微鏡VHX-5000に付属する画像解析ソフト)を用い、当該断面画像について、海島構造の島部と海部とを二値化した。具体的には、画像解析ソフトの輝度(標準)の条件で計測を開始し、抽出領域(測定範囲)を矩形状(縦7μm、横13μm)、撮像サイズを標準(1600×1200)、傾斜角度を0度、撮影モードを通常撮影、抽出対象を「暗い領域」とした。また、自動計測により、抽出抜け部や余分な抽出箇所を補正して、抽出した箇所(島部)の合計面積と合計個数を測定した。このとき、抽出領域に存在する全ての島部の面積と個数が、それぞれ、測定される。取得したデータを用いて、断面画像の測定範囲の面積に対する、全ての島部の合計面積の割合(島部の合計面積/断面画像の測定範囲の面積)、全ての島部のうち、面積が、それぞれ、0.01μm2以下の島部の合計個数の割合(0.01μm2以下の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、0.02μm2以下の島部の合計個数の割合(0.02μm2以下の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、0.03μm2以下の島部の合計個数の割合(0.03μm2以下の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、0.30μm2以上の島部の合計個数の割合(0.30μm2以上の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)、0.15μm2以上の島部の合計個数の割合(0.15μm2以上の島部の合計個数/全ての島部の合計個数)を算出した。それぞれ、結果を表1Cに示す。
(酸化防止剤)
実施例及び比較例において、接着層及び熱融着性樹脂層に含まれる酸化防止剤の種類と含有率は、それぞれ、以下の通りである。
実施例及び比較例において、接着層及び熱融着性樹脂層に含まれる酸化防止剤の種類と含有率は、それぞれ、以下の通りである。
実施例1C:接着層と熱融着性樹脂層には、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェノキシ)ホスフィンとテトラキス(メチレン-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)メタンとが、合計0.4質量%以下含まれている。
実施例2C:接着層と熱融着性樹脂層にはトリス(2,4-ジ-t-ブチルフェノキシ)ホスフィンが0.4質量%含まれている。
実施例2C:接着層と熱融着性樹脂層にはトリス(2,4-ジ-t-ブチルフェノキシ)ホスフィンが0.4質量%含まれている。
比較例1C:接着層と熱融着性樹脂層には、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェノキシ)ホスフィンとテトラキス(メチレン-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)メタンとが合計0.4質量%以下含まれている。
比較例2C:接着層と熱融着性樹脂層には、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェノキシ)ホスフィンとテトラキス(メチレン-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)メタンとが、合計0.4質量%以下含まれている。
比較例2C:接着層と熱融着性樹脂層には、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェノキシ)ホスフィンとテトラキス(メチレン-3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート)メタンとが、合計0.4質量%以下含まれている。
<成形による白化>
各蓄電デバイス用外装材を長さ(MD:Machine Direction)90mm×幅(TD)150mmの長方形に裁断して試験サンプルとした。蓄電デバイス用外装材のMDが、アルミニウム合金箔の圧延方向(RD)に対応し、蓄電デバイス用外装材のTDが、アルミニウム合金箔のTDに対応する。この試験サンプルを25℃の環境下にて、31.6mm(MD)×54.5mm(TD)の口径を有する矩形状の成形金型(雌型、表面は、JIS B 0659-1:2002附属書1(参考) 比較用表面粗さ標準片の表2に規定される、最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が3.2μmである。コーナーR2.0mm、稜線R1.0mm)と、これに対応した成形金型(雄型、稜線部の表面は、JIS B 0659-1:2002附属書1(参考) 比較用表面粗さ標準片の表2に規定される、最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が1.6μmであり、稜線部以外の表面は、JIS B 0659-1:2002附属書1(参考) 比較用表面粗さ標準片の表2に規定される、最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が3.2μmである。コーナーR2.0mm、稜線R1.0mm)を用いて、成形深さが6.0mmとなるように、押さえ圧(面圧)0.1MPaで冷間成形(引き込み1段成形)を行った。このとき、雄型側に熱融着性樹脂層側が位置するよう、雌型上に上記試験サンプルを載置して成形をおこなった。また、雄型及び雌型のクリアランスは、0.3mmとした。成形後の試験サンプルの熱融着性樹脂層を目視で観察して、白化の有無を確認した。白化がなかったものを評価A、僅かに白化していたものを評価B、はっきりと白化していたものを評価Cとした。結果を表1Cに示す。なお、白化が発生する部分は、主として成形部の短辺側の側壁辺りである。
各蓄電デバイス用外装材を長さ(MD:Machine Direction)90mm×幅(TD)150mmの長方形に裁断して試験サンプルとした。蓄電デバイス用外装材のMDが、アルミニウム合金箔の圧延方向(RD)に対応し、蓄電デバイス用外装材のTDが、アルミニウム合金箔のTDに対応する。この試験サンプルを25℃の環境下にて、31.6mm(MD)×54.5mm(TD)の口径を有する矩形状の成形金型(雌型、表面は、JIS B 0659-1:2002附属書1(参考) 比較用表面粗さ標準片の表2に規定される、最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が3.2μmである。コーナーR2.0mm、稜線R1.0mm)と、これに対応した成形金型(雄型、稜線部の表面は、JIS B 0659-1:2002附属書1(参考) 比較用表面粗さ標準片の表2に規定される、最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が1.6μmであり、稜線部以外の表面は、JIS B 0659-1:2002附属書1(参考) 比較用表面粗さ標準片の表2に規定される、最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が3.2μmである。コーナーR2.0mm、稜線R1.0mm)を用いて、成形深さが6.0mmとなるように、押さえ圧(面圧)0.1MPaで冷間成形(引き込み1段成形)を行った。このとき、雄型側に熱融着性樹脂層側が位置するよう、雌型上に上記試験サンプルを載置して成形をおこなった。また、雄型及び雌型のクリアランスは、0.3mmとした。成形後の試験サンプルの熱融着性樹脂層を目視で観察して、白化の有無を確認した。白化がなかったものを評価A、僅かに白化していたものを評価B、はっきりと白化していたものを評価Cとした。結果を表1Cに示す。なお、白化が発生する部分は、主として成形部の短辺側の側壁辺りである。
<絶縁性>
蓄電デバイス用外装材を長さ(MD)160mm×幅(TD)90mmのシート片に裁断した。次に、これらのシート片を25℃の環境下にて、31.6mm(MD)×54.5mm(TD)の口径を有する矩形状の成形金型(雌型、表面は、JIS B 0659-1:2002附属書1(参考) 比較用表面粗さ標準片の表2に規定される、最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が3.2μmである。コーナーR2.0mm、稜線R1.0mm)と、これに対応した成形金型(雄型、稜線部の表面は、JIS B 0659-1:2002附属書1(参考) 比較用表面粗さ標準片の表2に規定される、最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が1.6μmであり、稜線部以外の表面は、JIS B 0659-1:2002附属書1(参考) 比較用表面粗さ標準片の表2に規定される、最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が3.2μmである。コーナーR2.0mm、稜線R1.0mm)を用いて、成形深さが3.0mmとなるように、押さえ圧(面圧)0.1MPaで冷間成形(引き込み1段成形)を行った。次に、成形後のサンプル片を熱融着性樹脂層同士が対抗するようにして、MDの方向に2つ折りし、成形部からMD側の端部の幅が3mmとなるように裁断して成形体を得た。成形部の位置は、成形部とシート片のTDにおける両端辺との間隔が、それぞれ25mm及び32mmとなるようにした。
蓄電デバイス用外装材を長さ(MD)160mm×幅(TD)90mmのシート片に裁断した。次に、これらのシート片を25℃の環境下にて、31.6mm(MD)×54.5mm(TD)の口径を有する矩形状の成形金型(雌型、表面は、JIS B 0659-1:2002附属書1(参考) 比較用表面粗さ標準片の表2に規定される、最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が3.2μmである。コーナーR2.0mm、稜線R1.0mm)と、これに対応した成形金型(雄型、稜線部の表面は、JIS B 0659-1:2002附属書1(参考) 比較用表面粗さ標準片の表2に規定される、最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が1.6μmであり、稜線部以外の表面は、JIS B 0659-1:2002附属書1(参考) 比較用表面粗さ標準片の表2に規定される、最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が3.2μmである。コーナーR2.0mm、稜線R1.0mm)を用いて、成形深さが3.0mmとなるように、押さえ圧(面圧)0.1MPaで冷間成形(引き込み1段成形)を行った。次に、成形後のサンプル片を熱融着性樹脂層同士が対抗するようにして、MDの方向に2つ折りし、成形部からMD側の端部の幅が3mmとなるように裁断して成形体を得た。成形部の位置は、成形部とシート片のTDにおける両端辺との間隔が、それぞれ25mm及び32mmとなるようにした。
次に、厚さ3.0mm、長さ(MD)30.0mm、幅(TD)52.5mmのポリエチレンテレフタレート板(PET板)と、厚さ70μm、長さ(MD)55mm、幅(TD)5mmのアルミニウム端子を用意した。アルミニウム端子の中央部分には、厚さ100μm、幅10mmのタブフィルム(無水マレイン酸変性ポリプロピレンにより形成されている)が巻き付けられている。紙テープを用いて、PET板のMDの端部にアルミニウム端子を貼り付け、前述した成形体の成形部にPET板を挿入した。このとき、アルミニウム端子は成形部から成形体の外側に突出しており、成形体の熱融着性樹脂層の間に、タブフィルムが位置している。この状態で、アルミニウム端子が突出している成形体の端辺を、幅3mm、面圧4.0MPa、シール温度170℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させた。次に、熱融着させた端辺に直交する1つの端辺を、幅3mm、面圧1.0MPa、シール温度170℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、成形体を袋状とした。次に、袋状の成形体をドライルーム内にて1日保管し、開口する残り1つの端辺(開口部)から電解液(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の容積比で混合した溶液に6フッ化リン酸リチウムが1mol/Lとなるよう混合して得られたもの)を入れ、開口部を幅3mm、面圧1.0MPa、シール温度170℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、電解液を成形体内に密封した。最後に熱融着させた端辺が上になるようにして、成形体を60℃環境下にて6時間保管した。次に、最後に熱融着させた端辺と成形部との間において、成形部に沿うようにして、熱融着性樹脂層同士を幅3mm、面圧1.0MPa、シール温度170℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、成形部に電解液が密封された試験サンプルとした。
次に、得られた試験サンプルについて、試験サンプルのバリア層とアルミニウム端子との間の絶縁性を、テスター(日置電機製絶縁抵抗試験器3154)を用いて評価した。まず、試験サンプルをそれぞれ10個ずつ用意した。次に、テスターの一方の端子を試験サンプルのアルミニウム端子に接続し、他方の端子を蓄電デバイス用外装材のバリア層に接するようにワニ口クリップにてそれぞれ接続した。次に、テスター間に25Vの電圧をかけ、10秒後に抵抗値が200MΩ以上となったものを合格(OK)とし、10秒後に抵抗値が200MΩ未満であったものを不合格(NG)とし、試験サンプル10個中の不合格(NG)の試験サンプルの個数を表1Cに示した。
表1Cの記載からも明らかな通り、実施例1C,2Cの蓄電デバイス用外装材は、ポリプロピレン及びポリエチレンを含む熱融着性樹脂層の断面画像において、海島構造の島部の合計個数に対する、島部のうち面積が0.02μm2以下の島部の合計個数の割合が、80.0%以上であり、成形による白化及び絶縁性の低下が効果的に抑制されている。
以上の通り、本開示の第1の実施形態は、以下に示す態様の発明を提供する。
項1A. 少なくとも、基材層と、バリア層と、内側層とをこの順に備える積層体から構成されており、
前記内側層は、前記バリア層側から、接着層と熱融着性樹脂層とを備えており、
前記内側層について、引張りによる動的粘弾性測定を行った場合に、80℃での伸び率が8.0%以下である、蓄電デバイス用外装材。
項2A. 前記動的粘弾性測定によって得られる、伸び率と温度との関係を示すグラフにおいて、伸び率10%時の温度が85℃以上である、項1Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項3A. 前記内側層についての前記動的粘弾性測定において、110℃での伸び率が15.0%以下である、項1A又は2Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項4A. 前記接着層の厚みに対する前記熱融着性樹脂層の厚みの比が、0.3以上1.5以下である、項A1~3Aのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項5A. 前記接着層は、熱可塑性樹脂により構成されている、項1A~4Aのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項6A. 少なくとも、基材層と、バリア層と、内側層とがこの順となるように積層して積層体を得る工程を備えており、
前記内側層は、前記バリア層側から、接着層と熱融着性樹脂層とを備えており、
前記内側層について、引張りによる動的粘弾性測定を行った場合に、80℃での伸び率が8.0%以下である、蓄電デバイス用外装材の製造方法。
項7A. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子が、項1A~5Aのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
項1A. 少なくとも、基材層と、バリア層と、内側層とをこの順に備える積層体から構成されており、
前記内側層は、前記バリア層側から、接着層と熱融着性樹脂層とを備えており、
前記内側層について、引張りによる動的粘弾性測定を行った場合に、80℃での伸び率が8.0%以下である、蓄電デバイス用外装材。
項2A. 前記動的粘弾性測定によって得られる、伸び率と温度との関係を示すグラフにおいて、伸び率10%時の温度が85℃以上である、項1Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項3A. 前記内側層についての前記動的粘弾性測定において、110℃での伸び率が15.0%以下である、項1A又は2Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項4A. 前記接着層の厚みに対する前記熱融着性樹脂層の厚みの比が、0.3以上1.5以下である、項A1~3Aのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項5A. 前記接着層は、熱可塑性樹脂により構成されている、項1A~4Aのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項6A. 少なくとも、基材層と、バリア層と、内側層とがこの順となるように積層して積層体を得る工程を備えており、
前記内側層は、前記バリア層側から、接着層と熱融着性樹脂層とを備えており、
前記内側層について、引張りによる動的粘弾性測定を行った場合に、80℃での伸び率が8.0%以下である、蓄電デバイス用外装材の製造方法。
項7A. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子が、項1A~5Aのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
また、本開示の第2の実施形態は、以下に示す態様の発明を提供する。
項1B. 少なくとも、基材層と、バリア層と、接着層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成されており、
前記接着層は、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレンを含んでおり、
前記接着層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像は、前記接着層の厚みを100%とした場合に、前記接着層の前記バリア層側の表面から25%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、
前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.25μm2未満の島部の合計個数の割合が、40%以上である、蓄電デバイス用外装材。
項2B. 前記接着層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が1.50μm2以上の島部の合計個数の割合が、10%以下である、項1に記載の蓄電デバイス用外装材。
項3B. 前記接着層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.15μm2未満の島部の合計個数の割合が、20%以上である、項1Bまたは2Bに記載の蓄電デバイス用外装材。
項4B. 前記接着層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.10μm2未満の島部の合計個数の割合が、10%以上である、項1Bまたは2Bに記載の蓄電デバイス用外装材。
項5B. 前記接着層の前記ポリプロピレン系樹脂は、酸変性ポリプロピレンである、項1B~4Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項6B. 前記接着層の厚みが、5μm以上である、項1B~5Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項7B. 前記熱融着性樹脂層を形成する樹脂は、ポリオレフィン骨格を含む、項1B~6Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項8B. 前記バリア層よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤からなる群より選択される少なくとも1種を含む、項1B~7Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項9B. 前記酸化防止剤が、リン系酸化防止剤及びフェノール系酸化防止剤からなる群より選択される少なくとも1種である、項8Bに記載の蓄電デバイス用外装材。
項10B. 前記ラジカル捕捉剤が、アルキルラジカル捕捉剤である、項1B~9Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項11B. 外側から内側に向けて、少なくとも、基材層と、バリア層と、接着層と、熱融着性樹脂層とがこの順となるように積層して積層体を得る工程を備えており、
前記接着層は、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレンを含んでおり、
前記接着層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像は、前記接着層の厚みを100%とした場合に、前記接着層の前記バリア層側の表面から25%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、
前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.25μm2未満の島部の合計個数の割合が、40%以上である、蓄電デバイス用外装材の製造方法。
項12B. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子が、項1B~10Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
項1B. 少なくとも、基材層と、バリア層と、接着層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成されており、
前記接着層は、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレンを含んでおり、
前記接着層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像は、前記接着層の厚みを100%とした場合に、前記接着層の前記バリア層側の表面から25%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、
前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.25μm2未満の島部の合計個数の割合が、40%以上である、蓄電デバイス用外装材。
項2B. 前記接着層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が1.50μm2以上の島部の合計個数の割合が、10%以下である、項1に記載の蓄電デバイス用外装材。
項3B. 前記接着層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.15μm2未満の島部の合計個数の割合が、20%以上である、項1Bまたは2Bに記載の蓄電デバイス用外装材。
項4B. 前記接着層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.10μm2未満の島部の合計個数の割合が、10%以上である、項1Bまたは2Bに記載の蓄電デバイス用外装材。
項5B. 前記接着層の前記ポリプロピレン系樹脂は、酸変性ポリプロピレンである、項1B~4Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項6B. 前記接着層の厚みが、5μm以上である、項1B~5Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項7B. 前記熱融着性樹脂層を形成する樹脂は、ポリオレフィン骨格を含む、項1B~6Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項8B. 前記バリア層よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤からなる群より選択される少なくとも1種を含む、項1B~7Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項9B. 前記酸化防止剤が、リン系酸化防止剤及びフェノール系酸化防止剤からなる群より選択される少なくとも1種である、項8Bに記載の蓄電デバイス用外装材。
項10B. 前記ラジカル捕捉剤が、アルキルラジカル捕捉剤である、項1B~9Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項11B. 外側から内側に向けて、少なくとも、基材層と、バリア層と、接着層と、熱融着性樹脂層とがこの順となるように積層して積層体を得る工程を備えており、
前記接着層は、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレンを含んでおり、
前記接着層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像は、前記接着層の厚みを100%とした場合に、前記接着層の前記バリア層側の表面から25%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、
前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.25μm2未満の島部の合計個数の割合が、40%以上である、蓄電デバイス用外装材の製造方法。
項12B. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子が、項1B~10Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
また、本開示の第3の実施態様は、以下に示す態様の発明を提供する。
項1C. 外側から内側に向けて、少なくとも、基材層と、バリア層と、熱融着性樹脂層と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は、ポリプロピレン及びポリエチレンを含んでおり、
前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像は、前記バリア層よりも内側に位置する層の合計厚みを100%とした場合に、前記熱融着性樹脂層の前記バリア層側とは反対側の表面から12.5%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、
前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.02μm2以下の島部の合計個数の割合が、80.0%以上であり、
前記バリア層よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の少なくとも一方を含む、蓄電デバイス用外装材。
項2C. 前記酸化防止剤が、リン系酸化防止剤及びフェノール系酸化防止剤からなる群より選択される少なくとも1種である、項1Cに記載の蓄電デバイス用外装材。
項3C. 前記ラジカル捕捉剤が、アルキルラジカル捕捉剤である、項1Cまたは2Cに記載の蓄電デバイス用外装材。
項4C. 前記熱融着性樹脂層の前記断面画像において、前記断面画像の測定範囲の面積に対する、前記海島構造の島部の合計面積の割合が、12.0%以下である、項1C~3Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項5C. 前記熱融着性樹脂層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.03μm2以下の島部の合計個数の割合が、90.0%以上である、項1C~4Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項6C. 前記熱融着性樹脂層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.01μm2以下の島部の合計個数の割合が、50.0%以上である、項1C~5Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項7C. 前記熱融着性樹脂層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.30μm2以上の島部の合計個数の割合が、1.0%以下である、項1C~6Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項8C. 前記バリア層と前記熱融着性樹脂層との間に、接着層を備えている、項1C~7Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項9C. 前記接着層の厚みが、5μm以上である、項8Cに記載の蓄電デバイス用外装材。
項10C. 外側から内側に向けて、少なくとも、基材層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とがこの順となるように積層して積層体を得る工程を備えており、
前記熱融着性樹脂層は、ポリプロピレン及びポリエチレンを含んでおり、
前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像は、前記バリア層よりも内側に位置する層の合計厚みを100%とした場合に、前記熱融着性樹脂層の前記バリア層側とは反対側の表面から12.5%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、
前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.02μm2以下の島部の合計個数の割合が、80.0%以上であり、
前記バリア層よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の少なくとも一方を含む、蓄電デバイス用外装材の製造方法。
項11C. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子が、項1C~9Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
項1C. 外側から内側に向けて、少なくとも、基材層と、バリア層と、熱融着性樹脂層と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は、ポリプロピレン及びポリエチレンを含んでおり、
前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像は、前記バリア層よりも内側に位置する層の合計厚みを100%とした場合に、前記熱融着性樹脂層の前記バリア層側とは反対側の表面から12.5%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、
前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.02μm2以下の島部の合計個数の割合が、80.0%以上であり、
前記バリア層よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の少なくとも一方を含む、蓄電デバイス用外装材。
項2C. 前記酸化防止剤が、リン系酸化防止剤及びフェノール系酸化防止剤からなる群より選択される少なくとも1種である、項1Cに記載の蓄電デバイス用外装材。
項3C. 前記ラジカル捕捉剤が、アルキルラジカル捕捉剤である、項1Cまたは2Cに記載の蓄電デバイス用外装材。
項4C. 前記熱融着性樹脂層の前記断面画像において、前記断面画像の測定範囲の面積に対する、前記海島構造の島部の合計面積の割合が、12.0%以下である、項1C~3Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項5C. 前記熱融着性樹脂層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.03μm2以下の島部の合計個数の割合が、90.0%以上である、項1C~4Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項6C. 前記熱融着性樹脂層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.01μm2以下の島部の合計個数の割合が、50.0%以上である、項1C~5Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項7C. 前記熱融着性樹脂層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.30μm2以上の島部の合計個数の割合が、1.0%以下である、項1C~6Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項8C. 前記バリア層と前記熱融着性樹脂層との間に、接着層を備えている、項1C~7Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項9C. 前記接着層の厚みが、5μm以上である、項8Cに記載の蓄電デバイス用外装材。
項10C. 外側から内側に向けて、少なくとも、基材層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とがこの順となるように積層して積層体を得る工程を備えており、
前記熱融着性樹脂層は、ポリプロピレン及びポリエチレンを含んでおり、
前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像は、前記バリア層よりも内側に位置する層の合計厚みを100%とした場合に、前記熱融着性樹脂層の前記バリア層側とは反対側の表面から12.5%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、
前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.02μm2以下の島部の合計個数の割合が、80.0%以上であり、
前記バリア層よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の少なくとも一方を含む、蓄電デバイス用外装材の製造方法。
項11C. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子が、項1C~9Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
1 基材層
2 接着剤層
3 バリア層
4 熱融着性樹脂層
5 接着層
6 表面被覆層
10 蓄電デバイス用外装材
2 接着剤層
3 バリア層
4 熱融着性樹脂層
5 接着層
6 表面被覆層
10 蓄電デバイス用外装材
Claims (28)
- 少なくとも、基材層と、バリア層と、内側層とをこの順に備える積層体から構成されており、
前記内側層は、前記バリア層側から、接着層と熱融着性樹脂層とを備えており、
前記内側層について、引張りによる動的粘弾性測定を行った場合に、80℃での伸び率が8.0%以下である、蓄電デバイス用外装材。 - 前記動的粘弾性測定によって得られる、伸び率と温度との関係を示すグラフにおいて、伸び率10%時の温度が85℃以上である、請求項1に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記内側層についての前記動的粘弾性測定において、110℃での伸び率が15.0%以下である、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記接着層の厚みに対する前記熱融着性樹脂層の厚みの比が、0.3以上1.5以下である、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。
- 前記接着層は、熱可塑性樹脂により構成されている、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。
- 少なくとも、基材層と、バリア層と、内側層とがこの順となるように積層して積層体を得る工程を備えており、
前記内側層は、前記バリア層側から、接着層と熱融着性樹脂層とを備えており、
前記内側層について、引張りによる動的粘弾性測定を行った場合に、80℃での伸び率が8.0%以下である、蓄電デバイス用外装材の製造方法。 - 少なくとも、基材層と、バリア層と、接着層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成されており、
前記接着層は、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレンを含んでおり、
前記接着層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像は、前記接着層の厚みを100%とした場合に、前記接着層の前記バリア層側の表面から25%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、
前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.25μm2未満の島部の合計個数の割合が、40%以上である、蓄電デバイス用外装材。 - 前記接着層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が1.50μm2以上の島部の合計個数の割合が、10%以下である、請求項7に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記接着層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.15μm2未満の島部の合計個数の割合が、20%以上である、請求項7または8に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記接着層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.10μm2未満の島部の合計個数の割合が、10%以上である、請求項7または8に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記接着層の前記ポリプロピレン系樹脂は、酸変性ポリプロピレンである、請求項7~10のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記接着層の厚みが、5μm以上である、請求項7~11のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記熱融着性樹脂層を形成する樹脂は、ポリオレフィン骨格を含む、請求項7~12のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記バリア層よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤からなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項7~13のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記酸化防止剤が、リン系酸化防止剤及びフェノール系酸化防止剤からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項14に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記ラジカル捕捉剤が、アルキルラジカル捕捉剤である、請求項7~15のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 外側から内側に向けて、少なくとも、基材層と、バリア層と、接着層と、熱融着性樹脂層とがこの順となるように積層して積層体を得る工程を備えており、
前記接着層は、ポリプロピレン系樹脂及びポリエチレンを含んでおり、
前記接着層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像は、前記接着層の厚みを100%とした場合に、前記接着層の前記バリア層側の表面から25%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、
前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.25μm2未満の島部の合計個数の割合が、40%以上である、蓄電デバイス用外装材の製造方法。 - 外側から内側に向けて、少なくとも、基材層と、バリア層と、熱融着性樹脂層と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は、ポリプロピレン及びポリエチレンを含んでおり、
前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像は、前記バリア層よりも内側に位置する層の合計厚みを100%とした場合に、前記熱融着性樹脂層の前記バリア層側とは反対側の表面から12.5%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、
前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.02μm2以下の島部の合計個数の割合が、80.0%以上であり、
前記バリア層よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の少なくとも一方を含む、蓄電デバイス用外装材。 - 前記酸化防止剤が、リン系酸化防止剤及びフェノール系酸化防止剤からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項18に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記ラジカル捕捉剤が、アルキルラジカル捕捉剤である、請求項18または19に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記熱融着性樹脂層の前記断面画像において、前記断面画像の測定範囲の面積に対する、前記海島構造の島部の合計面積の割合が、12.0%以下である、請求項18~20のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記熱融着性樹脂層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.03μm2以下の島部の合計個数の割合が、90.0%以上である、請求項18~21のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記熱融着性樹脂層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.01μm2以下の島部の合計個数の割合が、50.0%以上である、請求項18~22のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記熱融着性樹脂層の前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.30μm2以上の島部の合計個数の割合が、1.0%以下である、請求項18~23のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記バリア層と前記熱融着性樹脂層との間に、接着層を備えている、請求項18~24のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記接着層の厚みが、5μm以上である、請求項25に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 外側から内側に向けて、少なくとも、基材層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とがこの順となるように積層して積層体を得る工程を備えており、
前記熱融着性樹脂層は、ポリプロピレン及びポリエチレンを含んでおり、
前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像は、前記バリア層よりも内側に位置する層の合計厚みを100%とした場合に、前記熱融着性樹脂層の前記バリア層側とは反対側の表面から12.5%の厚みの部分までの範囲内で取得した断面画像であり、
前記断面画像において、前記海島構造の島部の合計個数に対する、前記島部のうち面積が0.02μm2以下の島部の合計個数の割合が、80.0%以上であり、
前記バリア層よりも内側の層のうち少なくとも1層に、酸化防止剤及びラジカル捕捉剤の少なくとも一方を含む、蓄電デバイス用外装材の製造方法。 - 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子が、請求項1~5,7~16,18~26のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
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