JP2023077398A - Outer material for power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、例えばノートパソコン、スマートフォン、タブレット端末等のモバイル機器用、車載用、定置型の二次電池、特にモバイル機器用のリチウムイオン二次電池等の蓄電デバイス用の外装材およびその関連技術に関する。 The present invention relates to exterior materials for power storage devices such as mobile devices such as laptop computers, smartphones, and tablet terminals, vehicle-mounted secondary batteries, and stationary secondary batteries, especially lithium-ion secondary batteries for mobile devices, and related technologies. Regarding.
近年、スマートフォン、タブレット端末等のモバイル機器の薄型化、軽量化に伴い、これらに搭載されるリチウムイオン二次電池は、従来の金属製の缶やケースに代えて、アルミラミネートシート等の外装材を重ね合わせて周縁部を熱融着して封止することによって形成した外装ケース(外包体)を用いることで、使用状況に合わせて多様な形状に加工できて汎用性が向上し、さらに薄型化、軽量化も進んでいる。 In recent years, as mobile devices such as smartphones and tablet terminals have become thinner and lighter, the lithium-ion secondary batteries installed in these devices have replaced the conventional metal cans and cases with exterior materials such as aluminum laminate sheets. By using an exterior case (outer envelope) formed by overlapping and sealing the peripheral edge by heat sealing, it can be processed into a variety of shapes according to the usage situation, improving versatility and making it thinner It is also becoming lighter and lighter.
またモバイル機器自体の高性能化も飛躍的に進み、その機能を維持するためにモバイル機器用の二次電池等のバッテリーの高容量化、つまり高エネルギー密度化も可及的に求められている。 In addition, the performance of mobile devices themselves has advanced dramatically, and in order to maintain their functions, batteries such as secondary batteries for mobile devices have been required to have a high capacity, that is, to have a high energy density as much as possible. .
このようなバッテリーの高容量化に伴い、バッテリーからの発熱、発火等が懸念されるため、発火等に対する予防策も重要となっている。 As the capacity of the battery increases, there is a concern that the battery may generate heat, catch fire, or the like.
例えばリチウムイオン電池等においては、電池の温度が上昇し、電解質が熱分解することによって可燃性ガスが発生して、発火に到るおそれがある。 For example, in a lithium-ion battery or the like, the temperature of the battery rises and the electrolyte thermally decomposes to generate combustible gas, which may lead to ignition.
従来、電池の発火に対する予防策としては、下記特許文献1,2に示す蓄電デバイス(電池)が提案されている。特許文献1に示す蓄電デバイスは、外装ケースに圧力開放弁を別途取り付けて、温度上昇によって電池内の圧力が上昇した際に、圧力開放弁が開いてガスを放出することによって圧力および温度を低下させて発火を防止するようにしている。
Conventionally, power storage devices (batteries) disclosed in
また特許文献2に示す蓄電デバイスにおいては、外装ケースとしての外装材の熱融着部(ヒートシール部)が、高温時に剥離して開封されることによって、ガスが放出されて発火が防止されるようにしている。
Further, in the electric storage device disclosed in
しかしながら、上記特許文献1に示す従来の蓄電デバイスにおいては、圧力開放弁を別途取り付ける必要があるため、部品点数が増加して生産性の低下を来すおそれがある、という課題があった。
However, the conventional electricity storage device disclosed in
また特許文献2に示す蓄電デバイスにおいては、分解ガスの発生が生じる高温に達する前の低温域で外装ケースが開封されてしまうおそれがあり、効率良くガス抜きを行うことができない、という課題があった。
In addition, in the electricity storage device disclosed in
この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、高温時にガスを効率良く放出でき、発火等に対する安全性を十分に確保しつつ、部品点数の削減および生産性の向上を図ることができる蓄電デバイス用外装材およびその関連技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is capable of efficiently releasing gas at high temperatures, sufficiently ensuring safety against ignition, etc., while reducing the number of parts and improving productivity. An object of the present invention is to provide an exterior material for an electric storage device that can be used and related technology.
上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を備えるものである。 In order to solve the above problems, the present invention has the following means.
[1]金属箔層と、その金属箔層の外面側に設けられた樹脂製の基材層と、前記金属箔層の内面側に設けられ、かつヒートシールするための熱融着樹脂製の熱融着層とを含み、前記熱融着層が、その最内面に配置されるシール層と、前記シール層の外面側に配置される金属箔側層とを含む蓄電デバイス用外装材であって、
温度180℃、圧力0.3MPa、時間4sの条件のヒートシールによる前記熱融着層の厚さの残存率が40%~80%に調整され、
前記シール層同士をヒートシールした状態において、そのシール層同士のヒートシール部における常温雰囲気下のシール強度を「Pn」、130℃雰囲気下のシール強度を「Pb」として、
Pn≧50N/15mm
Pb≦10N/15mm
の関係が成立するように構成されていることを特徴とする蓄電デバイス用外装材。
[1] A metal foil layer, a resin base layer provided on the outer surface side of the metal foil layer, and a heat-sealing resin base layer provided on the inner surface side of the metal foil layer and for heat sealing a heat-sealing layer, wherein the heat-sealing layer includes a seal layer arranged on the innermost surface thereof, and a metal foil side layer arranged on the outer surface side of the seal layer. hand,
The residual rate of the thickness of the thermal adhesive layer after heat sealing under the conditions of temperature 180° C., pressure 0.3 MPa, and time 4 s is adjusted to 40% to 80%,
In the state where the seal layers are heat-sealed, the seal strength at the heat-sealed portion between the seal layers under a normal temperature atmosphere is "Pn", and the seal strength under an atmosphere of 130 ° C. is "Pb",
Pn≧50N/15mm
Pb≤10N/15mm
An exterior material for an electricity storage device, characterized in that it is configured so that the relationship of
[2]前記シール層同士のヒートシール部における100℃雰囲気下のシール強度を「Pa」として、
Pa≧20N/15mm
Pa-Pb=20N/15mm~60N/15mm
の関係が成立するように構成されている前項1に記載の蓄電デバイス用外装材。
[2] Assuming that the seal strength at the heat-sealed portion between the seal layers under an atmosphere of 100°C is "Pa",
Pa≧20N/15mm
Pa-Pb = 20N/15mm to 60N/15mm
1. The exterior material for an electricity storage device according to the preceding
[3]前記金属箔側層は、融点が140℃以上である前項1または2に記載の蓄電デバイス用外装材。
[3] The exterior material for an electricity storage device according to the preceding
[4]前記シール層は、第1シール層と、その外面側に積層され、前記第1シール層に対し融点が異なる第2シール層とを含む前項1~3のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
[4] The sealing layer according to any one of the preceding
[5]前項1~4のいずれか1項に記載の外装材を備え、
前記シール層同士がヒートシールされることによって形成されていることを特徴とする蓄電デバイス用外装ケース。
[5] Equipped with the exterior material according to any one of the preceding
An exterior case for an electricity storage device, wherein the sealing layers are heat-sealed to each other.
[6]内圧上昇に伴って、前記シール層同士のヒートシール部が凝集剥離されるように構成されている前項5に記載の蓄電デバイス用外装ケース。 [6] The exterior case for an electric storage device according to [5] above, wherein the heat-sealed portion between the sealing layers is cohesively peeled off as the internal pressure increases.
[7]蓄電デバイス本体部と、
前項5または6に記載の外装ケースと、を備え、
前記蓄電デバイス本体部が、前記外装ケースに封入されていることを特徴とする蓄電デバイス。
[7] an electricity storage device main body;
and the exterior case according to the preceding
An electricity storage device, wherein the electricity storage device main body is enclosed in the exterior case.
[8]蓄電デバイス本体部と、
前項1~4のいずれか1項に記載の外装材と、を備え、
前記蓄電デバイス本体部が、前記外装材で外装されていることを特徴とする蓄電デバイス。
[8] an electricity storage device main body;
The exterior material according to any one of the preceding
An electricity storage device, wherein the electricity storage device body is covered with the exterior material.
発明[1]の蓄電デバイス用外装材によれば、熱融着層におけるヒートシール後の残存率が特定の範囲に設定されているため、ヒートシール部に樹脂溜まりが発生し易くなり、この樹脂溜まりによって、常温でのシール性が高くなり、常温雰囲気下のシール強度を所望の値に確実に調整することができる。さらに常温および130℃のシール強度が特定の範囲に設定されているため、ヒートシール部において、内圧が上昇して高温域に達すると、シール強度が低下することにより高温時のガス抜きが効率良く行われて、圧力および温度が低下して発火する等の不具合を確実に防止することができる。 According to the power storage device exterior material of the invention [1], the residual rate of the heat-sealing layer after heat-sealing is set within a specific range. The accumulation enhances the sealing performance at room temperature, and the sealing strength under the room temperature atmosphere can be reliably adjusted to a desired value. In addition, since the seal strength at room temperature and 130°C is set within a specific range, when the internal pressure rises and reaches a high temperature range at the heat seal portion, the seal strength decreases, and gas can be removed efficiently at high temperatures. As a result, it is possible to reliably prevent problems such as ignition due to a decrease in pressure and temperature.
発明[2]の蓄電デバイス用外装材によれば、130℃の高温時のシール強度と、100℃のやや高温時のシール強度を特定しているため、130℃の高温に至るまでにヒートシール部が次第に柔らかくなり徐々に開封されてガス抜きがスムーズに行われることにより、不慮の急激なガス抜けを確実に防止することができる。 According to the exterior material for an electricity storage device of the invention [2], since the seal strength at a high temperature of 130°C and the seal strength at a slightly high temperature of 100°C are specified, heat sealing is performed up to a high temperature of 130°C. Since the portion gradually softens and is gradually opened, the gas can be smoothly released, thereby reliably preventing accidental rapid gas release.
発明[3]の蓄電デバイス用外装材によれば、熱融着層におけるシール層の外側に高融点の金属箔側層が存在しているため、高温時に金属箔側層よりも内側のシール層の位置、つまり所望のヒートシール位置において開封されるようになり、ガス抜きの度合を適確にコントロールできて、この点からも、不慮のガスの勃発等を確実に防止することができる。 According to the exterior material for an electricity storage device of the invention [3], since the metal foil side layer having a high melting point exists outside the sealing layer in the heat sealing layer, the sealing layer inside the metal foil side layer at high temperatures. , that is, the desired heat-sealing position, and the degree of gas release can be accurately controlled. From this point of view, it is possible to reliably prevent accidental release of gas.
発明[4]の蓄電デバイス用外装材によればシール層を融点の異なる第1および第2シール層によって構成しているため、常温において、ヒートシール部に樹脂溜まりがより一層発生し易くなり、この樹脂溜まりの発生によって、常温でのシール性をより一層向上させることができる。 According to the exterior material for an electricity storage device of the invention [4], since the seal layer is composed of the first and second seal layers having different melting points, resin pooling is more likely to occur in the heat-sealed portion at room temperature, Due to the occurrence of this resin pool, the sealing performance at room temperature can be further improved.
発明[5][6]の蓄電デバイス用外装ケースによれば、上記外装材と同様の効果を得ることができる。 According to the electric storage device exterior cases of inventions [5] and [6], the same effects as those of the exterior materials can be obtained.
発明[7][8]の蓄電デバイスによれば、上記外装材と同様の効果を得ることができる。 According to the electric storage devices of the inventions [7] and [8], the same effect as that of the exterior material can be obtained.
図1はこの発明の実施形態である蓄電デバイス用外装材1を示す断面図である。同図に示すようにこの蓄電デバイス用外装材1は上(外側)から順に、基材層2/外側接着剤層52/金属箔層(バリア層)4/内側接着剤層51/熱融着層(シーラント層)3が積層された積層体(ラミネートシート)によって構成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an
すなわちこの蓄電デバイス用外装材1は、金属箔によって構成された金属箔層4と、金属箔層4の外面側に設けられた外側接着剤層52と、外側接着剤層52の外面側に設けられ、かつ外側層としての耐熱樹脂製の基材層2と、金属箔層4の内面側に設けられた内側接着剤層51と、内側接着剤層51の内面側に設けられ、かつ内側層としての熱融着樹脂製の熱融着層(シーラント層)3とを備えている。
That is, the power storage device
ここで本実施形態において、外装材1は、蓄電デバイス6の外装ケース65の状態において、基材層2が外側となり、熱融着層3が内側となる。本実施形態において、外装材1を構成する各層の位置を方向で説明する場合に、外装ケース65の内外の方向に合わせて、基材層2側の方向を外側、熱融着層3側の方向を内側と称する。
Here, in the present embodiment, in the state of the
基材層2は耐熱性樹脂例えば、二軸延伸ポリアミドフィルム、二軸延伸ポリブチレンテレフタレート(PBT)フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムまたは二軸延伸ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルムを用いるのが好ましい。これらの中でポリアミドフィルムとしては、特に限定されるものではないが例えば、6ナイロンフィルム、6,6ナイロンフィルム、MXDナイロンフィルム等を好適に用いることができる。
The
また基材層2の厚みは、9μm~50μmに設定するのが好ましい。すなわち基材層2をこの厚みに調整する場合には、外装材1として十分な強度を確保でき、かつ張り出し成形、絞り成形等の成形時の応力を小さくできて成形性を一層向上させることができる。基材層2のさらに好ましい厚さは9μm~30μmである。基材層2が複層である場合は、合計厚さを上記の厚さとする。また、基材層2が複層である場合、複数の層を貼り合わせる接着剤の厚さも上記の厚さに含まれる。
Further, the thickness of the
基材層2は、単層で形成されていても良いし、あるいは既述した通り、複層で形成されていても良い。複層で形成する場合、例えばポリエステルフィルム/ポリアミドフィルムからなる複層(PETフィルム/ナイロンフィルムからなる複層等)を挙げることができる。
The
また基材層2は、外層を構成する層であり、外層を構成する層としては、基材層2の他に、基材層2の外側に貼り合わせる保護層や、外層を構成する層を貼り合わせるための接着剤層等を挙げることができる。
The
また基材層2としては、外装材1をヒートシールする際のヒートシール温度で溶融しない耐熱性樹脂フィルムを用いる。具体的には、熱融着層3を構成するすべての樹脂(樹脂層31~33)に対し10℃以上融点が高い樹脂、より好ましくは20℃以上高い樹脂を用いるのが好ましい。
As the
金属箔層4は、アルミニウム(Al)箔、銅(Cu)箔、ステンレス(SUS)箔、チタン(Ti)箔、ニッケル(Ni)箔からなる金属箔を単独で用いるものや、2種以上の金属箔を貼り合わせたクラッド材等を好適に用いることができる。中でも金属箔層4としては、アルミニウム箔を好適に用いることができる。特に0.7質量%~1.7質量%のFeを含有するAl-Fe系合金箔は、優れた強度と展延性を有するため、良好な成形性を得ることができる。
The
金属箔層4の厚みは、20μm~100μmに設定するのが良い。すなわちこの厚みが20μm以上であることで金属箔を製造する際の圧延時のピンホール発生を防止できると共に、100μm以下であることで張り出し成形、絞り成形等の成形時の応力を小さくできて成形性を向上させることができる。
The thickness of the
金属箔層4の内面および外面の少なくともいずれか一方の面には、下地層を形成しておくのが好ましい。
A base layer is preferably formed on at least one of the inner and outer surfaces of the
下地層は、シランカップリング剤の塗布処理や、クロメート処理などの化成処理を行うことによって形成することができる。 The underlayer can be formed by coating with a silane coupling agent or chemical conversion treatment such as chromate treatment.
下地層の厚みは、0.01μm~1μmに設定するのが良い。 The thickness of the underlayer is preferably set to 0.01 μm to 1 μm.
このように下地層を形成することによって、金属箔層4の内外両面に設けられる接着剤層51,52との接着強度を向上させることができ、接着剤層51,52の剥がれを有効に防止することができる。さらに化成処理が施されていることによって内容物(電池の電解質等)による金属箔表面の腐食を十分に防止することができる。
By forming the base layer in this manner, the adhesive strength between the
化成処理による被膜(化成処理被膜)によって下地層を形成する場合、化成処理被膜は、接着剤層51,52との組み合わせによって選定されることもあるが、例えばクロム酸処理による被膜、リン酸クロメート処理による被膜、リン酸亜鉛処理による被膜、ジルコニウムやチタンをCr代替の金属成分とする非クロム酸塩処理による被膜、ベーマイト処理による酸化被膜を好適に用いることができる。
When the base layer is formed by a chemical conversion coating (chemical conversion coating), the chemical conversion coating may be selected depending on the combination with the
この金属箔層4の外面に、外側接着剤層52を介して上記基材層2が貼り付けられて積層一体化される。
The
基材層2と金属箔層4を接着するための外側接着剤層52を構成する接着剤としては例えば、ポリウレタン系ポリオール、ポリエステル系ポリオール、ポリエーテル系ポリオールおよびポリエステルウレタン系ポリオールからなる群より選ばれるポリオールの1種または2種以上からなる第1液と、イソシアネートからなる第2液(硬化剤)とで構成される2液硬化型接着剤等を用いることができる。
The adhesive constituting the outer
この外側接着剤層の厚みは2μm~5μmに設定するのが好ましい。 The thickness of this outer adhesive layer is preferably set to 2 μm to 5 μm.
金属箔層4の内面に設けられる内側接着剤層51を構成する接着剤としては、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、エラストマー系樹脂、フッ素系樹脂、酸変性ポリプロピレン樹脂を1種以上含む接着剤等を好適に用いることができ、中でも特に、酸変性ポリオレフィンを主剤とするポリウレタン複合樹脂からなる接着剤を用いるのが好ましい。
Examples of the adhesive that constitutes the
内側接着剤層51の厚みは、2μm~5μmに設定するのが好ましい。
The thickness of the
また上記の外層が複層で構成される場合(基材層が複層の場合を含む)においても、同種の接着剤を用いるのが好ましい。 Also when the outer layer is composed of multiple layers (including the case where the substrate layer is multiple layers), it is preferable to use the same kind of adhesive.
本実施形態において熱融着層3は、最内面(図1の最下端)に設けられるシール層30と、シール層30の外側における最外面(図1の最上端)に設けられる金属箔側層33との少なくとも2層構造によって構成されている。シール層30自体は、単層で構成しても良いし、2層以上の多層構造で構成しても良い。
In this embodiment, the heat-
熱融着層3は例えば、シール層30や金属箔側層33等の各層を構成するフィルムを共押出品等によって積層した積層(多層)フィルムによって構成することができる。
The heat-
本実施形態においては、熱融着層3を3層の積層フィルムによって構成している。すなわち熱融着層3におけるシール層30がその内面側に配置された第1シール層31と、第1シール層31の外面側に積層された第2シール層32とによって構成されており、さらにそのシール層30の外面側に金属箔側層33が積層されることによって、全体として3層構造の熱融着層3が形成されている。
In this embodiment, the heat-
本実施形態において、熱融着層3の厚みは、20μm~100μmに設定するのが好ましい。すなわちこの厚みが20μm未満の場合、十分な絶縁性が得られず、100μmを超える場合、シール時間が長くなり不経済となる。
In this embodiment, the thickness of the heat-
さらに本実施形態のように熱融着層3を第1シール層31、第2シール層32および金属箔側層33の3層構造によって構成する場合、第1シール層31の厚さを「T1」、第2シール層32の厚さを「T2」、金属箔側層33の厚さを「T3」として、以下の関係を成立させるのが好ましい。
Furthermore, when the heat-
T1:T2:T3=(1~3):(4~8):(1~3)
シール層30を構成する樹脂としては、プロピレン-エチレンランダム共重合体(rPP)を用いることができる。プロピレン-エチレンランダム共重合体(rPP)とは、プロピレンにエチレンやブテン(プロピレンを除くオレフィン)をランダムに共重合した、プロピレン-エチレン共重合体(ランダムPP)、プロピレン-ブテン共重合体(ランダムPP)である。ランダムPPとしては、メタロセン触媒を用いて重合したメタロセン系ポリプロピレン(m-PP)、チーグラナッタ触媒に用いて重合したチーグラナッタ系ポリプロピレン(zn-PP)を好適に用いることができる。
T1:T2:T3=(1-3):(4-8):(1-3)
A propylene-ethylene random copolymer (rPP) can be used as the resin forming the
m-PP、zn-PPに改質材として、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)やメタロセン触媒で作製したLLDPE(m-LLDPE)あるいはエチレンプロピレンゴムを含んだポリオレフィンのエラストマーを5%~50%を添加することが好ましい。より好ましい添加量は10%~40%である。 5% to 50% polyolefin elastomer containing linear low-density polyethylene (LLDPE), metallocene-catalyzed LLDPE (m-LLDPE), or ethylene-propylene rubber as a modifier for m-PP and Zn-PP. is preferably added. A more preferable addition amount is 10% to 40%.
改質材は、シール層30を構成するメインの樹脂よりも低融点であり、この改質材をシール層30に含有させることによって、シール層30の軟化性を高めることができる。改質材としては、rPPよりも15℃以上低いポリオレフィン系化合物の改質材を用いることによって、軟化性を十分に高めることができる。
The modifier has a lower melting point than the main resin that constitutes the
シール層30を多層で構成する場合は、少なくとも1層に改質材を含有させるのが好ましく、より好ましくは、第1シール層31に含有させるのが良い。
When the
ベースとなるrPPは、示差走査熱量分析により算出した融点が120℃~140℃である。 The base rPP has a melting point of 120° C. to 140° C. calculated by differential scanning calorimetry.
上記のrPPは110℃~130℃でシール強度が低下してシールが外れ易くなり、それ以下の温度ではシール強度を保っている。本実施形態の外装材1により製作された電池の温度が上昇すると、電解質の揮発等によってガスが発生し、130℃付近で電池内部の圧力が上昇してケースが膨張し始める。上述したシール強度低下の温度帯は、想定される電池の使用温度領域よりも高く、膨張が始まる温度よりも低い温度に該当する。従って、電池が急激に温度上昇し、ガスの発生により内圧が上昇し始めると、シールが外れてケースが開封される。ケースが開封されると、穏やかにガスが放出され、ケースの破裂や発火が防止される。
The above rPP has a low sealing strength at 110° C. to 130° C. and the seal is easily removed, and the sealing strength is maintained at a temperature lower than that. When the temperature of the battery manufactured with the
上述したメタセロン触媒由来のrPPは、分子量の均一性が高く、ねらい通りの温度でシール強度を低下させる効果が大きい。 The above-mentioned rPP derived from the metacelon catalyst has a highly uniform molecular weight and is highly effective in reducing the seal strength at the intended temperature.
本実施形態において、シール層30の融点は、rPPとLLDPEとの混合比率によって調整することが可能である。
In this embodiment, the melting point of the
本実施形態においてシール層30のうち、第2シール層32は、第1シール層31と比較して融点が高い樹脂を用いるのが好ましい。さらに第1シール層31および第2シール層32間の融点差は、5℃~10℃に設定するのが良く、よりが好ましくは6℃~8℃に設定するのが良い。
In the present embodiment, the
具体的には、第1シール層31として、融点が110℃~140℃、好ましくは融点が120℃~130℃のrPPをメインの樹脂とし、この樹脂に、融点が90℃~110℃のm-LLDPE(メタロセン触媒の直鎖状低密度ポリエチレン)を改質材として添加するのが良い。この添加量は、5wt%~60wt%に調整するのが良く、より好適には10wt%~40wt%に調整するのが良い。このように改質材を第1シール層31に添加することによって、第1シール層31の軟化性を向上させることができる。
Specifically, as the
第2シール層32としては、融点が120℃~150℃、好ましくは融点が125℃~135℃のrPPをメインの樹脂とし、この樹脂に、融点が90℃~110℃のm-LLDPEを改質材として添加するのが良い。この添加量は、5wt%~60wt%に調整するのが良く、より好適には10wt%~40wt%に調整するのが良い。改質材は、第1シール層31に添加されていれば、第2シール層32に必ずしも添加する必要はなく、添加しなくとも良い。
As the
外装材1におけるシール層が複数の場合、電池用外装ケースを作製するに際して、ヒートシールされた2枚の外装材1の第1シール層31間のシール部でケースが開封されるように熱融着層3を設計することが好ましく、第1シール層31間のシールが外れる前に熱融着層3の剥離が発生しないようにする。熱融着層3内で層間剥離が発生すると、高温環境下において電池内部で発生したガスが抜けにくくなる可能性がある。
When the
シール層30(第1シール層31および第2シール層32)としては、メルトフローレート(MFR)が0.5~20のものを用いるのが良く、好ましくは1~10、より好ましくは2~8のものを用いるのが良い。すなわちMFRが上記範囲のシール層30を用いる場合には、ヒートシール時にシール層が潰れやすくかつ、潰れ過ぎない効果が得られ、熱融着層3のシール後において所望の残存率を得ることができる。またMFRが上記範囲のシール層30は、シール後に相手方のシール層と混ざり合って、相互に分子が拡散し常温時には強固な接着力が保持され、開封時には凝集剥離するようになる。
As the sealing layer 30 (the
またシール層30に含有させる改質材としては、シール層30を構成する樹脂のMFRと同等の値もしくは近傍の値を備えたもの、具体的にはMFRが2~8の改質材を使用するのが好ましい。この改質材をシール層30に含有させることにより、樹脂への改質材の分散性が良くなり、改質材を均一に分散させることができる。
The modifier contained in the
なお第1シール層31は、融点が低いので溶融するために必要な熱量が低減するため、シール部に夾雑した電解液に熱を奪われたとしても、電解液を押出しつつ、シール性を向上させることができる。
Since the
第2シール層32に含有する改質材としてのエラストマーやプラストマーは、電解液によって膨潤し、電解液の金属箔側層33への浸透を抑制することができる。特に第2シール層32の厚みが厚い場合には、電解液浸透抑制効果を十分に得ることができる。
The elastomer or plastomer as a modifier contained in the
なお後に詳述するように熱融着層3は、シール層30同士をヒートシールした際に、本発明特有の性状を備えるものである。
As will be described in detail later, the heat-
金属箔側層33を構成する樹脂としては、ポリプロピレンランダム共重合体(rPP)、ポリプロピレンブロック共重合体(bPP)、ホモプロピレン(hPP)等を好適に用いることができる。なお金属箔側層33をエチレン-プロピレンランダム共重合体で構成することにより、金属箔層4に対して強い接合力が得られる。
Polypropylene random copolymer (rPP), polypropylene block copolymer (bPP), homopropylene (hPP), and the like can be suitably used as the resin constituting the metal
金属箔側層33としては、融点が140℃以上の樹脂を用いるのが好ましく、より好ましくは160℃以下の樹脂、より一層好ましくは150℃以下の樹脂、さらに好ましく145℃以下の樹脂を用いるのが良い。
As the metal
具体的には、金属箔側層33として、融点が130℃~150℃、好ましくは融点が135℃~145℃のrPPをメインの樹脂とし、この樹脂に、融点が130℃以上のPOエラストマーを改質材として添加するのが良い。この添加量は、10wt%~30wt%に調整するのが良く、より好適には15wt%~25wt%に調整するのが良い。金属箔側層33にエラストマーを添加することによって、柔軟性が得られ、内側接着剤層51との接着力が向上する。改質材の添加量が多過ぎると耐電解液性が劣り、少な過ぎると、十分な柔軟性が得られない。
Specifically, as the metal
また本実施形態においては、シール層30と金属箔側層33との間に中間層を形成しても良い。中間層としては、プロピレンの単独重合体、共重合成分にプロピレンおよびプロピレン以外の共重合成分を含有する共重合体のいずれも良いし、複数種の重合体の混合物であっても良い。特に中間層は、ブロックポリプロピレン(bPPフィルム)によって構成するのが好ましい。また中間層において、シール層30と同じプロピレン系樹脂が混在していると、シール層30と中間層との接着性が良くなる。また中間層は単層、複層のいずれでもよい。さらに中間層を形成することによって、電気絶縁性および耐衝撃性を向上させることができる。
Further, in this embodiment, an intermediate layer may be formed between the
金属箔側層33としては、MFRが3~15のものを用いるのが良く、好ましくは5~8のものを用いるのが良い。すなわち金属箔側層33が、シール層30の融点よりも高く、シール層30のMFRよりも高い値とすることによりシール層30よりも流れやすくなり、シール時間を短くすることができる。
As the metal
また金属箔側層33に含有させる改質材としては、シール層30を構成する樹脂のMFRと同等の値もしくは近傍の値を備えたもの、具体的にはMFRが2~8の改質材、より好ましくは5~8の改質材を使用するのが好ましい。この改質材を金属箔側層33に含有させることにより、樹脂への改質材の分散性が良くなり、改質材を均一に分散させることができる。
The modifier contained in the metal
また本実施形態においては、熱融着層3のシール層30、特に第1シール層31に、滑剤を含有させるのが好ましい。
Further, in the present embodiment, it is preferable that the
この滑剤としては、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、芳香族系ビスアミドを例示することができる。 Examples of the lubricant include saturated fatty acid amides, unsaturated fatty acid amides, substituted amides, methylolamides, saturated fatty acid bisamides, unsaturated fatty acid bisamides, fatty acid ester amides, and aromatic bisamides.
さらに飽和脂肪酸アミドとしては、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を例示することができる。 Examples of saturated fatty acid amides include lauric acid amide, palmitic acid amide, stearic acid amide, behenic acid amide, and hydroxystearic acid amide.
さらに不飽和脂肪酸アミドとしては、オレイン酸アミド、エルカ酸アミドを例示することができる。 Examples of unsaturated fatty acid amides include oleic acid amide and erucic acid amide.
さらに置換アミドとしては、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を例示することができる。 Examples of substituted amides include N-oleyl palmitic acid amide, N-stearyl stearic acid amide, N-stearyl oleic acid amide, N-oleyl stearic acid amide and N-stearyl erucic acid amide.
さらにメチロールアミドとしては、メチロールステアリン酸アミドを例示することができる。 Furthermore, methylolamide can be exemplified by methylol stearamide.
さらに飽和脂肪酸ビスアミドとしては、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を例示することができる。 Furthermore, saturated fatty acid bisamides include methylenebisstearic acid amide, ethylenebiscapric acid amide, ethylenebislauric acid amide, ethylenebisstearic acid amide, ethylenebishydroxystearic acid amide, ethylenebisbehenic acid amide, hexamethylenebisstearic acid amide. , hexamethylenebisbehenamide, hexamethylenehydroxystearic acid amide, N,N'-distearyladipic acid amide, N,N'-distearylsebacic acid amide.
さらに不飽和脂肪酸ビスアミドとしては、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を例示することができる。 Examples of unsaturated fatty acid bisamides include ethylenebisoleic acid amide, ethylenebiserucic acid amide, hexamethylenebisoleic acid amide, N,N'-dioleyladipic acid amide, and N,N'-dioleylsebacic acid amide. can do.
さらに脂肪酸エステルアミドとしては、ステアロアミドエチルステアレートを例示することができる。 Further examples of fatty acid ester amides include stearamide ethyl stearate.
さらに芳香族系ビスアミドとしては、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’-システアリルイソフタル酸アミドを例示することができる。 Furthermore, examples of aromatic bisamides include m-xylylenebisstearic acid amide, m-xylylenebishydroxystearic acid amide, and N,N'-stearylisophthalic acid amide.
また本実施形態においては、シール層30に、アンチブロッキング剤(AB剤)を添加させるのが好ましい。
Further, in this embodiment, it is preferable to add an anti-blocking agent (AB agent) to the
アンチブロッキング剤としては、アクリル樹脂ビーズ、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、酸化チタン、タルク、カオリン等を好適に用いることができる。 As the anti-blocking agent, acrylic resin beads, aluminum silicate, calcium carbonate, barium carbonate, titanium oxide, talc, kaolin and the like can be preferably used.
さらにアンチブロッキング剤としては、平均粒径が0.1μm~10μmのものを用いるのが良く、より好ましくは1μm~5μmのものを用いるのが良い。 Furthermore, as the antiblocking agent, one having an average particle size of 0.1 μm to 10 μm is preferably used, and one having an average particle size of 1 μm to 5 μm is more preferably used.
さらにアンチブロッキング剤の添加量は質量単位で100ppm~5000ppmに設定するのが好ましい。 Furthermore, it is preferable to set the amount of the antiblocking agent added to 100 ppm to 5000 ppm by mass.
アンチブロッキング剤(粒子)を熱融着層3の第1シール層31に含有させることにより、第1シール層31の表面に微小突起を形成しフィルム同士の接触面積を小さくしてシールフィルム同士のブロッキングを抑制できる。また、上記滑剤とともにアンチブロッキング剤(粒子)を含有させることで成形時の滑り性をさらに向上させることができる。
By incorporating an anti-blocking agent (particles) into the
以上のように構成された本実施形態の蓄電デバイス用外装材1は、シート状のままで、あるいは必要に応じて深絞り成形や張り出し成形等の冷間成形によって所定の形状に成形して、蓄電デバイスの外装ケースとして用いるものである。
The power storage
例えば図2および図3は本実施形態の外装材1を用いて製造された蓄電デバイス6を示す断面図および分解斜視図である。両図に示すようにこの蓄電デバイス6は、リチウムイオン2次電池である。本実施形態では、外装材1を成形して得られたトレイ部材64と、平面状(シート状)の外装材1により構成された蓋部材60とにより外装ケース65が構成されている。しかして、本発明の外装材1を成形して得られたトレイ部材64の収容凹部内に、略直方体形状の蓄電デバイス本体部(電気化学素子等)61が収容され、該蓄電デバイス本体部61の上に、本発明の蓋部材60(外装材1)がその熱融着層3側を内方(下側)にして配置され、該蓋部材60の外周縁部における熱融着層3のシール層30(第1シール層31)と、トレイ部材64のフランジ部(封止用周縁部)641における熱融着層3のシール層30(第1シール層31)とがヒートシールによりシール接合されて、シール層30同士(第1シール層31同士)がヒートシールによってシール接合されて封止されることによって、蓄電デバイス6が構成されている。なお、トレイ部材64の収容凹部の内側の表面は、熱融着層3になっており、収容凹部の外面が基材層2側になっている。
For example, FIGS. 2 and 3 are a sectional view and an exploded perspective view showing an
図2において、符号の「69」は、蓋部材60の外周縁部と、トレイ部材64のフランジ部(封止用周縁部)641とが接合(溶着)されたヒートシール部である。なお、蓄電デバイス6において、蓄電デバイス本体部61に接続されたタブリードの先端部が、外装ケース65の外部に導出されているが、図示は省略している。
In FIG. 2, reference numeral "69" denotes a heat-sealed portion where the outer peripheral edge of the
蓄電デバイス本体部61としては、特に限定されるものではないが、例えば、電池本体部、キャパシタ本体部、コンデンサ本体部等が挙げられる。
The power storage device
ここで本実施形態においては、外装材1の熱融着層3同士を、温度180℃、圧力0.3MPa、時間4sのヒートシール条件でヒートシールした際に、ヒートシール前の熱融着層3の厚さ(元厚)に対する、ヒートシール後の熱融着層3の厚さ(残存厚)の比率としてのシール後残存率が40%~80%となるように調整されている。
Here, in the present embodiment, when the heat-sealing
換言すると、2枚の外装材1の熱融着層3同士をヒートシールするに際して、ヒートシール前における片側(1枚)の外装材3の熱融着層3の厚さを「d0」とし、ヒートシール後における両側(2枚)の外装材3の融合した熱融着層3の全体厚さ(合計厚さ)を「d1」とすると、以下の関係式が成立するように調整されている。
In other words, when the heat-sealing
シール後残存率(%)=d1/(2×d0)×100
本実施形態の蓄電デバイスにおいては、熱融着層3におけるシール後残存率が上記特定の範囲に設定されているため、ヒートシール部に樹脂溜まりが発生し易くなり、この樹脂溜まりによって、常温でのシール性が高くなる。このため後述する常温雰囲気下のシール強度を所望の値に確実に調整することができる。
Post-sealing residual rate (%) = d1/(2 x d0) x 100
In the electricity storage device of the present embodiment, since the post-sealing residual ratio of the heat-
また本実施形態においては、外装材1のシール層30同士をヒートシールした際に、両シール層30のヒートシール部における常温(25℃)雰囲気下のシール強度を「Pn」とし、130℃雰囲気下のシール強度を「Pb」として、以下の関係式(1)(2)を成立させる必要がある。
Further, in the present embodiment, when the seal layers 30 of the
Pn≧50N/15mm …(1)
Pb≦10N/15mm …(2)
さらに本実施形態においては、常温雰囲気下でのシール強度Pnを、60N/15mm以上、好ましくは80N/15mm以上、より好ましくは100N/15mm以下に調整するのが良い。
Pn≧50N/15mm (1)
Pb≤10N/15mm (2)
Furthermore, in the present embodiment, it is preferable to adjust the seal strength Pn under normal temperature to 60 N/15 mm or more, preferably 80 N/15 mm or more, and more preferably 100 N/15 mm or less.
本実施形態の蓄電デバイスにおいては、常温および130℃のシール強度が上記特定の範囲に設定されているため、ヒートシール部において、常温、低温でのシール(密封)性を十分に維持しつつ、内圧が上昇して高温域に達すると、シール強度が低下することにより高温時のガス抜きが効率良く行われて、圧力および温度が低下して発火等の不具合を確実に防止することができる。 In the electricity storage device of the present embodiment, since the seal strength at normal temperature and 130° C. is set within the above specific range, the heat sealing portion sufficiently maintains the sealing (sealing) property at normal temperature and low temperature, When the internal pressure rises and reaches a high temperature range, the sealing strength decreases, so that gas is efficiently vented at high temperatures, and the pressure and temperature decrease to reliably prevent problems such as ignition.
また本実施形態においては、100℃雰囲気下のシール強度を「Pa」として、以下の関係式(3)(4)を成立させるのが好ましい。 Further, in the present embodiment, it is preferable to establish the following relational expressions (3) and (4) with the seal strength under the atmosphere of 100° C. being “Pa”.
Pa≧20N/15mm …(3)
Pa-Pb=20N/15mm~60N/15mm …(4)
さらに本実施形態において、100℃雰囲気下のシール強度Paを、より好ましくは35N/15mm以上、より一層好ましくは40N/15mm以上、なお一層好ましくは50N/15mm以下に調整するのが良い。
Pa≧20N/15mm (3)
Pa−Pb=20N/15mm to 60N/15mm (4)
Furthermore, in the present embodiment, the seal strength Pa under an atmosphere of 100° C. is preferably adjusted to 35 N/15 mm or more, still more preferably 40 N/15 mm or more, and still more preferably 50 N/15 mm or less.
また本実施形態において、100℃および130℃のシール強度差(Pa-Pb)を、より好ましくは30N/15mm以上、より一層好ましくは40N/15mm以上、なお一層好ましくは55N/15mm以下に調整するのが良い。 In the present embodiment, the seal strength difference (Pa-Pb) at 100°C and 130°C is more preferably adjusted to 30 N/15 mm or more, even more preferably 40 N/15 mm or more, and still more preferably 55 N/15 mm or less. is good.
本実施形態の蓄電デバイスにおいては、130℃の高温時のシール強度と、100℃のやや高温時のシール強度を関連付けて特定しているため、130℃の高温に至るまでにシール層30、つまりヒートシール部が次第に柔らかくなり徐々に開封されてガス抜きがスムーズに行われることにより、不慮の急激なガス抜けや、その悪影響による電解液の突沸等も確実に防止することができる。 In the electricity storage device of the present embodiment, the seal strength at a high temperature of 130° C. and the seal strength at a slightly high temperature of 100° C. are specified in association with each other. Since the heat-sealed portion gradually softens and is gradually unsealed, the gas can be smoothly released, thereby reliably preventing unexpected rapid gas release and bumping of the electrolytic solution due to adverse effects thereof.
例えば図4のシール強度と雰囲気温度との関係を示すグラフにおいて、シール層用樹脂を示す曲線C1~C6のうち、実線で示す曲線C1,C2のシール層用樹脂は、上記の関係式(1)~(4)を満足しており、本発明特有のシール層用樹脂であり、破線で示す曲線C3~C6のシール層用樹脂は、上記の関係式(1)~(4)のいずれかを満足しておらず、本発明の要旨を逸脱するシール層用樹脂である。 For example, in the graph showing the relationship between the seal strength and the ambient temperature in FIG. ) to (4) and is a seal layer resin unique to the present invention, and the seal layer resin of curves C3 to C6 indicated by broken lines is any of the above relations (1) to (4) and deviates from the gist of the present invention.
また本実施形態においては、熱融着層3にそのシール層30の外側に高融点の金属箔側層33が存在しているため、高温時に金属箔側層33よりも内側のシール層30の位置、つまり所望のヒートシール位置において開封されるようになる。このためガス抜きの度合を適確にコントロールできて、この点からも、不慮のガスの勃発等を確実に防止することができる。
In addition, in this embodiment, since the metal
また本実施形態の蓄電デバイスは、シール層30を融点の異なる第1シール層31および第2シール層32によって構成しているため、シール層30が第1シール層31のみの場合は24μm以上、第1シール層31と第2シール層32で構成される場合も24μm以上に設定し、シール層30を厚くしたので樹脂だまりを大きく形成することができる。この樹脂溜まりの形成によって、常温でのシール性(密封性)をより一層向上させることができる。
In the electricity storage device of the present embodiment, the
また本実施形態の蓄電デバイスは、ヒートシール部のシール層30同士が拡散し、しっかりくっついているため、電池内部が100℃前後の温度になった時に改質材によって樹脂が徐々に軟化することによって凝集破壊し易くなる。このように高温時にヒートシール部が凝集破壊(凝集剥離)されるため、ガスの放出位置をヒートシール部に確実にコントロールでき、急激なガスの放出をより一層確実に回避することができる。 In addition, in the electricity storage device of the present embodiment, since the seal layers 30 of the heat-sealed portion are diffused and firmly attached to each other, the resin is gradually softened by the modifier when the temperature inside the battery reaches around 100°C. It becomes easy to cohesive failure by. Since the heat-sealed portion undergoes cohesive failure (cohesive peeling) at high temperatures, the position at which gas is released can be reliably controlled at the heat-sealed portion, and rapid gas release can be more reliably avoided.
また本実施形態の外装材1において、熱融着層3における内面側に滑剤を添加した場合には、成形用金型等の成形用治具に対する滑り性を一層向上させることができ、安定した良好な成形性をより一層確実に得ることができる。
In addition, in the
また本実施形態の蓄電デバイスにおいては、高温時のガス抜き用に圧力開放弁等の他の部品を別途取り付ける必要がないためその分、部品点数の削減および生産性の向上を図ることができる。 In addition, in the electricity storage device of the present embodiment, there is no need to separately attach other parts such as a pressure relief valve for gas release at high temperatures, so the number of parts can be reduced and productivity can be improved accordingly.
なお、上記実施形態では、外装ケース65が、外装材1を成形して得られたトレイ部材64と、平面状の蓋部材60とによって構成されているが、本発明においては特にこのような組み合わせに限定されるものではなく、例えば、外装ケース65が、一対の平面状(シート状)の外装材1からなる構成であっても良いし、あるいは、一対のトレイ部材64を対向状態で重ね合わせた構成であっても良い。
In the above-described embodiment, the
1.熱融着層用フィルムの作製
<実施例1>
表1~表3に示すようにシール層(第1シール層)用フィルムと、その外面側に配置された金属箔側層用フィルムとが2層積層されるようにTダイを用いて共押出することにより、シール層に金属箔側層が積層された厚さ30μmの熱融着層(シーラント層)用フィルムを得た。
1. Preparation of film for heat sealing layer <Example 1>
As shown in Tables 1 to 3, co-extrusion using a T-die so that two layers of the film for the seal layer (first seal layer) and the film for the metal foil side layer disposed on the outer surface side are laminated. As a result, a 30 μm-thick film for a heat-sealable layer (sealant layer) in which the metal foil side layer was laminated on the sealing layer was obtained.
この積層フィルムにおいて、第1シール層は、プロピレン-エチレンランダム共重合体(rPP:融点=125℃、メルトフローレート(MFR)=7)に、メタロセン触媒で作製した直鎖状低密度ポリエチレン(m-LLDPE:融点108℃、MFR=2.5)を全体量の30wt%となるように添加し、さらに1000ppmのエルカ酸アミド(滑剤)および2000ppmのシリカ粒子(アンチブロッキング剤:AB剤)を含有してなる厚さ24μmのシール層用フィルムを用いた。なおシール層(ベース)のrPPのMFRは、ポリプロピン(PP)の条件で測定し、添加剤のMFRは、ポリエチレン(PE)の条件で測定した(以下の実施例および各比較例においても同じ)。 In this laminated film, the first sealing layer is composed of a propylene-ethylene random copolymer (rPP: melting point = 125°C, melt flow rate (MFR) = 7) and linear low-density polyethylene (m -LLDPE: Melting point 108°C, MFR = 2.5) is added to 30 wt% of the total amount, and 1000 ppm of erucamide (lubricant) and 2000 ppm of silica particles (anti-blocking agent: AB agent) are added. A seal layer film having a thickness of 24 μm was used. The MFR of the sealing layer (base) rPP was measured under the conditions of polypropyne (PP), and the MFR of the additive was measured under the conditions of polyethylene (PE) (the same applies to the following examples and comparative examples). .
また金属箔側層は、エチレン-プロピレンランダム共重合体(rPP:融点=142℃、MFR=7.5)に、ポリオレフィン系エラストマー(融点=142℃、MFR=6)を全体量の20wt%となるように添加し、さらに1000ppmのエルカ酸アミド(滑剤)および2000ppmのシリカ粒子(アンチブロッキング剤)を含有してなる厚さ6μmの金属箔側層用フィルムを用いた。なお金属箔側層(ベース)のrPPのMFRは、ポリプロピン(PP)の条件で測定し、添加剤のMFRは、ポリエチレン(PE)の条件で測定した(以下の実施例および比較例においても同じ)。 The metal foil side layer is composed of ethylene-propylene random copolymer (rPP: melting point = 142°C, MFR = 7.5) and polyolefin elastomer (melting point = 142°C, MFR = 6) at 20 wt% of the total amount. A metal foil side layer film having a thickness of 6 μm and containing 1000 ppm of erucamide (lubricant) and 2000 ppm of silica particles (antiblocking agent) was used. The MFR of the rPP of the metal foil side layer (base) was measured under the condition of polypropyne (PP), and the MFR of the additive was measured under the condition of polyethylene (PE) (the same applies to the following examples and comparative examples). ).
また本実施例1において、シール層は第2シール層を含まない第1シール層のみで構成されるものであるため、第1シール層がシール層全体を構成すると捉えることができる(以下の実施例2~9、比較例2においても同じ)。 Further, in the first embodiment, since the sealing layer is composed only of the first sealing layer that does not include the second sealing layer, it can be considered that the first sealing layer constitutes the entire sealing layer. The same applies to Examples 2 to 9 and Comparative Example 2).
<実施例2~9>
表1~表3に示す成分のシール層(第1シール層)用フィルムおよび金属箔側層用フィルムを用いて、上記実施例1と同様に、2層構造の実施例2~9の熱融着層用フィルムを作製した。
<Examples 2 to 9>
Using the sealing layer (first sealing layer) film and the metal foil side layer film having the components shown in Tables 1 to 3, heat melting of Examples 2 to 9 with a two-layer structure was performed in the same manner as in Example 1 above. A layering film was produced.
なお滑剤やアンチブロッキング剤は実施例1と同様に含有されている(比較例2においても同じ)。 Lubricants and anti-blocking agents are contained in the same manner as in Example 1 (the same applies to Comparative Example 2).
<実施例10>
表1~表3に示すように、第1シール層用フィルムと、その外面側に配置された第2シール層用フィルムと、第2シール層用フィルムの外面側に配置された金属箔側層用フィルムとが3層積層されるように実施例1と同様な共押出による熱融着層用フィルムを得た。
<Example 10>
As shown in Tables 1 to 3, the first sealing layer film, the second sealing layer film arranged on the outer surface side thereof, and the metal foil side layer arranged on the outer surface side of the second sealing layer film A film for the heat-sealable layer was obtained by co-extrusion in the same manner as in Example 1 so that three layers of the film for the heat-sealable layer were laminated.
この積層フィルムにおいて、第1シール層用フィルムは、厚さが6μmである点を除いて実施例1と同様である。さらに第2シール層用フィルムとして、融点=125℃、MFR=7の厚さ18μmのrPPに、改質材を加えずに、1000ppmのエルカ酸アミド(滑剤)を含有したものを用いた。さらに金属箔側層用フィルムは、実施例1と同様である。なお第2シール層のrPPのMFRは、PPの条件で測定した(以下の実施例および比較例においても同じ)。 In this laminated film, the film for the first seal layer is the same as in Example 1, except that the thickness is 6 μm. Further, as the film for the second sealing layer, rPP having a melting point of 125° C. and a thickness of 18 μm with an MFR of 7 and containing 1000 ppm of erucamide (lubricant) without adding any modifier was used. Furthermore, the film for the metal foil side layer is the same as in Example 1. The MFR of rPP of the second seal layer was measured under the conditions of PP (the same applies to the following examples and comparative examples).
この実施例10の熱融着層におけるシール層は、第1シール層および第2シール層の2層によって構成されおり、それにより熱融着層全体が3層構造となっている(以下の実施例11~実施例24、比較例1においても同じ)。 The sealing layer in the heat sealing layer of Example 10 is composed of two layers, a first sealing layer and a second sealing layer, so that the entire heat sealing layer has a three-layer structure (see below for implementation). The same applies to Examples 11 to 24 and Comparative Example 1).
<実施例11~24>
表1~表3に示す成分の第1シール層用フィルム、第2シール層用フィルムおよび金属箔側層用フィルムを用いて、上記実施例10と同様に、3層構造の実施例11~24の熱融着層用フィルムを作製した。なお第2シール層の添加剤としてのMFRは、PEの条件で測定した(以下の実施例および比較例においても同じ)。
<Examples 11 to 24>
Using the first sealing layer film, the second sealing layer film and the metal foil side layer film having the components shown in Tables 1 to 3, Examples 11 to 24 with a three-layer structure were used in the same manner as in Example 10 above. was produced. The MFR as an additive for the second seal layer was measured under PE conditions (the same applies to the following examples and comparative examples).
また滑剤やアンチブロッキング剤は実施例10と同様に含有されている(比較例1においても同じ)。 Lubricants and antiblocking agents are contained in the same manner as in Example 10 (the same applies to Comparative Example 1).
<比較例1,3>
表1~表3に示す成分の第1シール層用フィルム、第2シール層用フィルムおよび金属箔側層用フィルムを用いて、上記実施例10と同様に、3層構造の比較例1の熱融着層用フィルムを作製した。
<Comparative Examples 1 and 3>
Using the first sealing layer film, the second sealing layer film, and the metal foil side layer film having the components shown in Tables 1 to 3, the heat treatment of Comparative Example 1 having a three-layer structure was performed in the same manner as in Example 10 above. A film for the adhesive layer was produced.
<比較例2>
表1~表3に示す成分のシール層(第1シール層)用フィルムおよび金属箔側層用フィルムを用いて、上記実施例1と同様に、2層構造の比較例2の熱融着層用フィルムを作製した。
<Comparative Example 2>
Using the sealing layer (first sealing layer) film and the metal foil side layer film having the components shown in Tables 1 to 3, the heat sealing layer of Comparative Example 2 having a two-layer structure was used in the same manner as in Example 1 above. A film for
2.蓄電デバイス用外装材の作製
金属箔層4としての厚さ35μmのアルミニウム箔(A8079)の両面に、ポリアクリル酸、三価クロム化合物、水、アルコールからなる化成処理液を塗布し、150℃で乾燥を行うことによって、両面に化成皮膜を形成したアルミニウム箔を準備した。この化成皮膜によるクロム付着量は、片面で5mg/m2であった。
2. Fabrication of Exterior Material for Electricity Storage Device Both sides of a 35 μm thick aluminum foil (A8079) as the
次に、前記化成処理済みアルミニウム箔(金属箔層)の一方の面(外面)に、2液硬化型のウレタン系接着剤を介して基材層として厚さ25μmの二軸延伸6ナイロン(ONy)フィルムをドライラミネートした(貼り合わせた)。 Next, a biaxially stretched 6 nylon (ONy ) The film was dry-laminated (bonded together).
次に上記実施例および比較例で準備した熱融着層用フィルムの金属箔側層の外面を、2液硬化型のマレイン酸変性ポリプロピレン接着剤を介して、上記ドライラミネート後のアルミニウム箔(金属箔層)の他方の面(内面)に重ね合わせて、ゴムニップロールと、100℃に加熱されたラミネートロールとの間に挟み込んで圧着することによりドライラミネートし、しかる後、40℃で10日間エージングする(加熱する)ことによって、実施例1~24および比較例1~3の蓄電デバイス用外装材を得た。 Next, the outer surface of the metal foil side layer of the film for the heat sealing layer prepared in the above Examples and Comparative Examples is attached to the aluminum foil after the dry lamination (metal foil layer), and sandwiched between a rubber nip roll and a lamination roll heated to 100°C for dry lamination, followed by aging at 40°C for 10 days. By heating (heating), exterior materials for power storage devices of Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 3 were obtained.
3.各外装材に対する評価試験
<シール後残存率>
室温(25℃)において、各実施例および各比較例の外装材から幅15mm×長さ150mmの試験体を2枚ずつ切り出した後、これら2枚の試験体を互いの内側シーラント層同士で接触するように重ね合わせた状態で、テスター産業株式会社製のヒートシール装置(TP-701-A)を用いて、ヒートシール温度:180℃、シール圧:0.3MPa(ゲージ表示圧)、シール時間:4秒のヒートシール条件にて片面加熱によりヒートシールを行い、内側の熱融着層同士がヒートシール接合されたシール済外装材(試験体)を作製した。
3. Evaluation test for each exterior material <Residual rate after sealing>
At room temperature (25° C.), two specimens each having a width of 15 mm and a length of 150 mm were cut out from the exterior material of each example and each comparative example, and then these two specimens were brought into contact with each other at their inner sealant layers. Using a heat sealer (TP-701-A) manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd., heat seal temperature: 180 ° C., seal pressure: 0.3 MPa (gauge display pressure), seal time : Heat-sealing was performed by heating one side under heat-sealing conditions for 4 seconds to prepare a sealed exterior material (test sample) in which the inner heat-sealable layers were heat-sealed to each other.
このシール済試験体を断面SEMにより観察し、2層の熱融着層の合計厚み(残存厚:d1)を測定した。そしてシール前の1層(1枚)の試験体の厚さ(元厚)を「d0」として、以下の関係式からシール後残存率(%)を測定した。 This sealed specimen was observed with a cross-sectional SEM, and the total thickness (residual thickness: d1) of the two heat-sealable layers was measured. Assuming that the thickness (original thickness) of one layer (one sheet) of the specimen before sealing is "d0", the post-sealing residual rate (%) was measured from the following relational expression.
シール後残存率(%)=d1/(2×d0)×100
その結果を表4に示す。
Post-sealing residual rate (%) = d1/(2 x d0) x 100
Table 4 shows the results.
<常温シール強度>
上記シール残存率の測定と同様にして、各実施例および各比較例の外装材から試験体を切り出して、ヒートシールを行い、常温試験用のシール済外装材(試験体)を作製した。
<Room temperature seal strength>
In the same manner as in the measurement of the seal residual rate, test specimens were cut out from the exterior materials of each example and each comparative example and heat-sealed to prepare sealed exterior materials (test specimens) for room temperature tests.
この常温試験用のシール済外装材(試験体)について、JIS Z0238-1998に準拠して島津アクセス社製ストログラフ(AGS-5kNX)を使用して該外装材(試験体)をヒートシール部分の内側の熱融着層(シーラント層)同士で引張速度100mm/分でT字剥離させた時の剥離強度を測定し、これを常温シール強度(N/15mm幅)とした。その結果を表4に示す。 For this sealed exterior material (test piece) for the normal temperature test, the exterior material (test piece) is heat-sealed using a strograph (AGS-5kNX) manufactured by Shimadzu Access Co., Ltd. in accordance with JIS Z0238-1998. The peel strength when the inner heat-sealing layers (sealant layers) were T-separated at a tensile speed of 100 mm/min was measured, and this was defined as the normal temperature seal strength (N/15 mm width). Table 4 shows the results.
<高温(100℃および130℃)シール強度>
上記と同様にして、各実施例および各比較例の外装材から試験体を切り出して、ヒートシールを行い、100℃試験用のシール済外装材(試験体)と、130℃試験用のシール済外装材(試験体)とをそれぞれ作製した。
<High temperature (100°C and 130°C) seal strength>
In the same manner as described above, test specimens were cut out from the exterior material of each example and each comparative example, heat-sealed, and a sealed exterior material (test body) for the 100°C test and a sealed exterior material for the 130°C test. An exterior material (test body) was produced.
次に、各試験体を100℃、130℃環境に24時間静置し、同環境内で上記と同様にして、シール済外装材(試験体)について、上記と同様に100℃および130℃の剥離強度を測定し、これを高温(100℃および130℃)のシール強度(N/15mm幅)とした。その結果を表4に示す。 Next, each test piece was left to stand in an environment of 100°C and 130°C for 24 hours, and in the same environment as above, the sealed exterior material (test piece) was heated to 100°C and 130°C in the same manner as above. The peel strength was measured and taken as the high temperature (100° C. and 130° C.) seal strength (N/15 mm width). Table 4 shows the results.
表4の「強度差(Pa-Pb)」は、100℃雰囲気下のシール強度「Pa」から、130℃雰囲気のシール強度「Pb」を差し引いた値である。 The “strength difference (Pa−Pb)” in Table 4 is the value obtained by subtracting the seal strength “Pb” at 130° C. atmosphere from the seal strength “Pa” at 100° C. atmosphere.
<剥離状態の判定>
各実施例および比較例の外装材における剥離状態を、目視による観察と、断面SEMによる剥離開始箇所の層の観察とに基づいて判定した。その結果を表4に示す。
<Determination of peeling state>
The delamination state of the exterior material of each example and comparative example was determined based on visual observation and observation of the layer where delamination started by cross-sectional SEM. Table 4 shows the results.
<樹脂(シール層)の融点>
各実施例および比較例の外装材から切り出した各試験体について、シール層の融点を、JIS K7121に基づき、示差走査熱量測定(DSC)を用いて測定した。その結果を表4に示す。
<Melting point of resin (seal layer)>
The melting point of the seal layer of each test piece cut out from the exterior material of each example and comparative example was measured using differential scanning calorimetry (DSC) based on JIS K7121. Table 4 shows the results.
<開封試験>
各実施例および比較例の外装材から幅100mm×長さ200mmの試験体を切り出して、熱融着層が対向するよう長さ方向の中央部で折り返し、テスター産業株式会社製のヒートシール装置(TP-701-A)を用いて、ヒートシール温度:180℃、シール圧:0.3MPa(ゲージ表示圧)、シール時間:4秒、シール幅5mmのシール条件にて片面加熱により折り返し部に接する二辺に対しヒートシールを行って、折り返し部に対向する一辺が開口された袋状の試験体(外装材)を作製した。
<Opening test>
A test piece with a width of 100 mm and a length of 200 mm was cut out from the exterior material of each example and comparative example, folded at the center in the length direction so that the heat sealing layers faced each other, and a heat sealing device manufactured by Tester Sangyo Co., Ltd. ( TP-701-A), heat sealing temperature: 180 ° C., sealing pressure: 0.3 MPa (gauge display pressure), sealing time: 4 seconds, sealing width: 5 mm. Two sides were heat-sealed to prepare a bag-like specimen (armoring material) with one side open facing the folded portion.
この袋状の試験体に、水を2.0g入れた後、開口部を上記同様のシール条件で封止したものを封止サンプルとした。 After 2.0 g of water was added to this bag-shaped specimen, the opening was sealed under the same sealing conditions as above to obtain a sealed sample.
各封止サンプルをオーブン内に移し、25℃から130℃まで昇温速度5℃/分で加熱し、130℃に到達後30分保持し封止サンプルの状態を観察した。その観察を基に以下の基準にて開封性を評価した。その結果を表4に示す。 Each sealed sample was placed in an oven, heated from 25° C. to 130° C. at a heating rate of 5° C./min, held for 30 minutes after reaching 130° C., and the state of the sealed sample was observed. Based on the observation, the openability was evaluated according to the following criteria. Table 4 shows the results.
A:100℃~130℃まで昇温中に開封し、ガスが緩やかに抜けた。 A: The package was opened while the temperature was rising from 100°C to 130°C, and the gas slowly escaped.
B:130℃までの昇温中にはガスが抜けなかったが、130℃の温度保持中にガスが緩やかに抜けた。 B: The gas did not escape while the temperature was raised to 130°C, but the gas gradually escaped while the temperature was maintained at 130°C.
C:100℃~130℃まで昇温中に開封し、ガスが急激に抜けた。 C: The package was opened while the temperature was rising from 100°C to 130°C, and gas suddenly escaped.
X:130℃の保持中でも開封しなかった。 X: The package was not opened even during the holding at 130°C.
Y:100℃までの昇温中に開封した。 Y: Opened while the temperature was rising to 100°C.
<総評>
表4に示すように、本発明に関連した実施例の外装材では、開封試験において優れた評価が得られ、さらに常温でのシール強度も十分に確保することができた。これに対し、本発明の要旨を逸脱する比較例の外装材においては、開封試験の評価に劣っていた。
<General comments>
As shown in Table 4, the exterior materials of Examples related to the present invention were evaluated excellently in the opening test, and sufficient sealing strength at room temperature could be ensured. On the other hand, the outer packaging material of the comparative example, which deviates from the gist of the present invention, was inferior in the evaluation of the opening test.
本願は、2021年11月24日付で出願された日本国特許出願の特願2021-189819号の優先権主張を伴うものであり、その開示内容は、そのまま本願の一部を構成するものである。 This application claims the priority of Japanese Patent Application No. 2021-189819 filed on November 24, 2021, and the disclosure content thereof constitutes a part of this application as it is. .
この発明の蓄電デバイス用外装材は、スマートフォン、タブレット等のモバイル機器に使用される電池やコンデンサ、ハイブリッド自動車、電気自動車、風力発電、太陽光発電、夜間電気の蓄電用に使用される電池やコンデンサ等の蓄電デバイスを製造する際に好適に用いることができる。 The exterior material for an electricity storage device of the present invention is used for batteries and capacitors used in mobile devices such as smartphones and tablets, hybrid vehicles, electric vehicles, wind power generation, solar power generation, and batteries and capacitors used for storing nighttime electricity. It can be suitably used when manufacturing an electric storage device such as.
1:外装材
2:基材層
3:熱融着層
30:シール層
31:第1シール層
32:第2シール層
33:金属箔側層
4:金属箔層
6:蓄電デバイス
61:デバイス本体部
65:外装ケース
69:ヒートシール部
1: Exterior material 2: Base material layer 3: Thermal adhesive layer 30: Seal layer 31: First seal layer 32: Second seal layer 33: Metal foil side layer 4: Metal foil layer 6: Electricity storage device 61: Device body Part 65: Exterior case 69: Heat seal part
Claims (8)
温度180℃、圧力0.3MPa、時間4sの条件のヒートシールによる前記熱融着層の厚さの残存率が40%~80%に調整され、
前記シール層同士をヒートシールした状態において、そのシール層同士のヒートシール部における常温雰囲気下のシール強度を「Pn」、130℃雰囲気下のシール強度を「Pb」として、
Pn≧50N/15mm
Pb≦10N/15mm
の関係が成立するように構成されていることを特徴とする蓄電デバイス用外装材。 A metal foil layer, a base layer made of resin provided on the outer surface side of the metal foil layer, and a heat-sealing resin made of a heat-sealing resin provided on the inner surface side of the metal foil layer for heat sealing. a layer, wherein the heat sealing layer includes a sealing layer arranged on the innermost surface thereof, and a metal foil side layer arranged on the outer surface side of the sealing layer, wherein
The residual rate of the thickness of the thermal adhesive layer after heat sealing under the conditions of temperature 180° C., pressure 0.3 MPa, and time 4 s is adjusted to 40% to 80%,
In the state where the seal layers are heat-sealed, the seal strength at the heat-sealed portion between the seal layers under a normal temperature atmosphere is "Pn", and the seal strength under an atmosphere of 130 ° C. is "Pb",
Pn≧50N/15mm
Pb≤10N/15mm
An exterior material for an electricity storage device, characterized in that it is configured so that the relationship of
Pa≧20N/15mm
Pa-Pb=20N/15mm~60N/15mm
の関係が成立するように構成されている請求項1に記載の蓄電デバイス用外装材。 Assuming that the seal strength at the heat-sealed portion between the seal layers under an atmosphere of 100°C is "Pa",
Pa≧20N/15mm
Pa-Pb = 20N/15mm to 60N/15mm
2. The exterior material for an electricity storage device according to claim 1, which is configured so that the relationship of is established.
前記シール層同士がヒートシールされることによって形成されていることを特徴とする蓄電デバイス用外装ケース。 Equipped with the exterior material according to claim 1 or 2,
An exterior case for an electricity storage device, wherein the sealing layers are heat-sealed to each other.
請求項5に記載の外装ケースと、を備え、
前記蓄電デバイス本体部が、前記外装ケースに封入されていることを特徴とする蓄電デバイス。 an electricity storage device main body;
and the exterior case according to claim 5,
An electricity storage device, wherein the electricity storage device main body is enclosed in the exterior case.
請求項1または2に記載の外装材と、を備え、
前記蓄電デバイス本体部が、前記外装材で外装されていることを特徴とする蓄電デバイス。 an electricity storage device main body;
and the exterior material according to claim 1 or 2,
An electricity storage device, wherein the electricity storage device body is covered with the exterior material.
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