JP4559548B2

JP4559548B2 - Battery case sheet

Info

Publication number: JP4559548B2
Application number: JP03794998A
Authority: JP
Inventors: 清小口; 拓也山崎
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1998-02-05
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2018-02-05
Also published as: JP2004327040A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の構成材料を収納する電池ケース用シートに係り、特にシート状電池などのケースに好適に用い得るシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電池の構成材料を収納する電池ケースには、大抵の場合、金属製のケースが用いられていた。しかし、ノート型パソコン、携帯電話など各種の電子機器の発達、普及に伴い、その軽量化、薄型化が進められると共に、これらに使用される電池についても、その重量をできるだけ軽くし、また、使用機器における電池用スペースを少なくできるよう軽量化、薄型化が求められている。
【０００３】
このような要求に応えるために、例えば、電池の電極や電解質などに、高分子材料を導入し、シート状などに軽量、薄型化した種々のシート状電池が研究開発されている。このようなシート状電池に用いる電池ケースには、その軽さおよび薄さと共に、各種の強度、水蒸気その他のガスバリヤー性、耐久性、熱封緘性、電極端子との熱接着性など様々な性能、耐性に関する要求がある。
【０００４】
このような要求に応えるためには、内面側に熱接着性樹脂層を積層したプラスチックフィルムを主とする積層シートで電池ケースを形成することが早道と考えられ、種々研究しているが、例えば、水分の遮断性についても、電解液への水分の侵入を極力少なくするためには、単に外部からの水分の侵入を防ぐだけでなく、電池ケースの材料、特にその内面側の材料に対しては、それ自体の吸湿性、水分吸着性の低いものが望まれる。
また、一方では、積層シートの最内層に用いられる熱接着性樹脂層は、それ自体同士が熱接着性を有すると同時に、例えば銅やアルミニウムなどの金属箔で形成される電極端子に対しても熱接着性を有することが必要である。
しかし、上記のような様々な要求を、完全に満たし得る熱接着性樹脂は、現状見当たらず、樹脂の選定だけで問題を解決することは困難である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、軽くて薄く、且つ、各種の強度や耐性、およびその耐久性のほか、水蒸気その他のガスバリヤー性、熱封緘性、電極端子との熱接着性などの性能に優れると共に、その内面側に積層される熱接着性樹脂層に含有される水分を極力少なくできるようにした電池ケース用シートを生産性よく提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、以下の本発明により解決することができる。
即ち、本発明は、内部に電池の構成材料を収納し、電池を形成するために用いられる電池ケース用シートであって、該シートが、下記の構成の積層体で形成され、且つ、該積層体の熱接着性樹脂層が、ポリオレフィン系樹脂層と、酸成分含有量０．０１〜１０重量％の酸変性ポリオレフィン系樹脂層との積層体で形成されていることを特徴とする電池ケース用シートからなる。
第１の基材フィルム層／第２の基材フィルム層／金属箔層／熱接着性樹脂層
【０００７】
上記構成の電池ケース用シートは、その熱接着性樹脂層同士が内側に接するように重ね合わせ、周囲の端縁部をヒートシールして一端が開口する袋状の電池ケースとし、内部に正負の電極や電解質などの電池の構成材料を収納すると共に、電極端子を内部からケースの外側に延長し、開口部をシートの熱接着性樹脂層同士、および熱接着性樹脂層と電極端子とをヒートシールにより熱接着させて封止し、電池を形成するものである。
従って、シートの熱接着性樹脂層には、それ自体同士が互いに熱接着性を有すると同時に、銅箔やアルミニウム箔などの導電性材料で形成される電極端子にも熱接着性を有する樹脂が用いられる。
【０００８】
このような構成を採ることにより、中間層の金属箔層が優れた水蒸気その他のガスバリヤー性を付与し、その両側には第１、第２、第３の基材フィルム層、熱接着性樹脂層のいずれかが積層されているため、金属箔層は保護され、ひび割れやピンホールの発生が防止されるので良好なガスバリヤー性が維持される。
そして、金属箔層の外側、または内側に積層される第１、第２、第３の基材フィルム層は、上記のように金属箔層を保護すると同時に、シートの強度その他の性能、各種耐性を向上させる。
【０００９】
また、最内層の熱接着性樹脂層は、ポリオレフィン系樹脂層と、酸成分含有量が０．０１〜１０重量％の酸変性ポリオレフィン系樹脂層との積層体で形成し、且つ、その酸変性ポリオレフィン系樹脂層が最内面となるように積層することにより、前記酸変性ポリオレフィン系樹脂層が、自己同士の熱接着性を有すると同時に、銅やアルミニウムなどの金属に対する熱接着性をも有するため、前記袋状の電池ケースの形成、および金属箔などで形成される電極端子が介在するその開口部の封止に際して、ヒートシールにより良好に熱接着させ、密封することができる。
【００１０】
この時、ヒートシール強度には、前記ポリオレフィン系樹脂層と酸変性ポリオレフィン系樹脂層との両方が熱接着性樹脂層として作用するため、十分なヒートシール強度が得られる。また、前記酸変性ポリオレフィン系樹脂は、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンと比較すると、その吸湿性、水分吸着性がやや高いため、水分を含有し易くなるが、熱接着性樹脂層中の酸変性ポリオレフィン系樹脂層の厚さを薄くすることができるので、含有水分量は最小限に止めることができ、電解液への影響を防止することができる。
また、金属箔層の両側には、少なくとも第１の基材フィルム層、または熱接着性樹脂層が積層されており、これらはいずれも非導電性材料であるため、電池ケース用シートは非導電性シートとして作用する。
【００１１】
本発明は、前記積層体の第１の基材フィルム層、第２の基材フィルム層、第３の基材フィルム層が、それぞれ２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（以下、ＰＥＴフィルム）または２軸延伸ナイロンフィルム（以下、ＯＮフィルム）で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
このような構成をとることにより、ＰＥＴフィルム、ＯＮフィルムは、柔軟性があり、且つ引っ張り強度、折り曲げ強度、突き刺し強度などの強度や、耐擦傷性、耐熱性、耐寒性、耐薬品性などの耐性に優れるほか、積層時の加工性、経済性にも優れているため、これらの性能に優れた電池ケース用シートを生産性よく安価に提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の電池ケース用シートの製造に用いる材料、およびその加工方法など実施の形態について説明する。
本発明の電池ケース用シートは、前述のように中間層に水蒸気その他のガスバリヤー性に優れた金属箔層を用い、その外側、または両側に各種の強度および耐性に優れた第１、第２、第３の基材フィルム層を適宜積層し、更に、最内層にポリオレフィン系樹脂と、酸変性ポリオレフィン系樹脂との積層体からなる熱接着性樹脂層を積層して構成する。
【００１４】
上記の構成において、ガスバリヤー性を付与する中間層の金属箔層にはアルミニウム箔、銅箔などを好適に使用することができる。中でもアルミニウム箔は比較的安価であり、貼り合わせなどの加工性にも優れていることから最も好ましく使用できる。このような金属箔層の厚さは５〜２５μｍが適当である。
【００１５】
そして、上記第１〜第３の基材フィルム層としては、例えばＰＥＴフィルム、ＯＮフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリカーボネートフィルムなどを使用することができるが、各種の強度や耐性、および、その耐久性などを含めた各種性能と共に、加工性、経済性を加味した場合は、ＰＥＴフィルム、ＯＮフィルムが特に適している。
ここでＰＥＴフィルムとＯＮフィルムの特性を比較すると、特別大きな差ではないが、ＰＥＴフィルムは吸湿性が低く、剛性、引っ張り強度、耐擦傷性、耐熱性などに優れ、ＯＮフィルムは吸湿性はやや高いが、柔軟性、突き刺し強度、折り曲げ強度、耐寒性などに優れている。
このような基材フィルムの厚さは、５〜１００μｍが好ましく、１２〜３０μｍが更に好ましい。
【００１６】
最内層の熱接着性樹脂層は、先にも説明したように、自己同士の熱接着性に加えて電極端子の金属に対しても良好な熱接着性を有すると共に、電解液への水分の侵入を極力少なくするため、それ自体、吸湿性、或いは水分吸着性の低いものが好ましく、更に、電解液により膨潤したり、浸食されることがなく安定なものが好ましい。
【００１７】
このような条件を満たすために、本発明では、熱接着性樹脂層を、ポリオレフィン系樹脂層と酸成分含有量が０．０１〜１０重量％の酸変性ポリオレフィン系樹脂層との積層体で形成した。
そして、上記酸変性ポリオレフィン系樹脂層は、電池ケース用シートの最内面になるように積層し、且つ、その厚さを必要最小限に薄くすることにより、金属箔などで形成される電極端子にも良好に熱接着し、且つ、含有水分量も極力少なくできるようにしたものである。
【００１８】
このような熱接着性樹脂層のポリオレフィン系樹脂層には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンのほか、それらの共重合体であるエチレンとプロピレンその他のα−オレフィンとの共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、或いは、これらの三元共重合体などを使用することができ、これらは単独で用いてもよく、また、二種以上をブレンドして使用してもよい。
【００１９】
そして、熱接着性樹脂層の酸成分含有量が０．０１〜１０重量％の酸変性ポリオレフィン系樹脂層には、例えば、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体のほか、前記ポリエチレン、ポリプロピレン、そして、それらの共重合体であるエチレンとプロピレンその他のα−オレフィンとの共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−メタクリル酸エステル共重合体、或いは、これらの三元共重合体などのポリオレフィン系樹脂を、アクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、イタコン酸、無水イタコン酸などの不飽和カルボン酸、或いは、その無水物で、グラフト重合変性した樹脂で、その酸成分含有量が０．０１〜１０重量％の樹脂が、金属に対する熱接着性にも優れており、使用することができる。
上記においてカルボン酸基を有するものは、Ｎa ⁺、Ｚn²⁺などの金属イオンで架橋したアイオノマーも好適に使用できる。
【００２０】
尚、上記酸変性ポリオレフィン系樹脂の酸成分含有量は、０．０１〜１０重量％の範囲が好ましく、酸成分含有量が０．０１重量％未満の場合は、金属との熱接着性が不足し、酸成分含有量が１０重量％を超える場合は、製膜性が劣るため好ましくない。
只、上記のような酸変性ポリオレフィン系樹脂は、その酸変性により金属に対する熱接着性が向上する長所を有する反面、吸湿性、水分吸着性がやや高くなる欠点も有している。
【００２１】
従って、本発明では、上記酸変性ポリオレフィン系樹脂の長所を生かし、且つその欠点を最小限に抑えるため、熱接着性樹脂層をポリオレフィン系樹脂層と前記酸変性ポリオレフィン系樹脂層との積層体で形成し、酸変性ポリオレフィン系樹脂層を最内面側に用いると共に、この層をできるだけ薄くした構成を採り、水分の影響を最小限にしたものである。
このような熱接着性樹脂層の厚さは、総厚で１０〜１００μｍの範囲が適当であり、その中、酸変性ポリオレフィン系樹脂層の厚さは、１〜５０μｍが好ましく、５〜２５μｍが更に好ましい。
【００２２】
本発明の電池ケース用シートは、以上のような各層、即ち、第１〜第３の基材フィルム層、金属箔層、そして、ポリオレフィン系樹脂層と前記酸変性ポリオレフィン系樹脂層との積層構成で形成される熱接着性樹脂層を適宜積層することにより製造できる。そして、これらの各層を積層する方法は、第１〜第３の基材フィルム層および金属箔層に関しては、それぞれ公知のドライラミネーション法により、例えば２液硬化型のポリウレタン系接着剤などを用いて貼り合わせることができ、また、ポリエチレン、その他の熱接着性樹脂を、貼り合わせを行う層間に溶融押し出しして圧着する押し出しラミネーション法で貼り合わせることもできる。
【００２３】
また、熱接着性樹脂層に関しては、ポリオレフィン系樹脂層と酸変性ポリオレフィン系樹脂層とを、予め多層インフレーション成形法などで所定の厚さのフィルム状に製膜しておくことにより、他の層と同様、ドライラミネーション法、または押し出しラミネーション法で貼り合わせることができ、更に、前記第１〜第３の基材フィルム層および金属箔層が適宜積層された基材シート面に、アンカーコート剤（ＡＣ剤、プライマーコートの一種）を塗布した後、ポリオレフィン系樹脂と酸変性ポリオレフィン系樹脂とを、それぞれ所定の厚さになるように、公知の共押し出し装置により、共押し出しコートして積層することもできる。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例の図面に基づいて本発明を更に具体的に説明する。
但し、本発明はこれらの図面に限定されるものではない。また、図面に付した符号は、異なる図面においても同じ名称の部分には同じ符号を用いた。
【００２５】
図１、図２、図３、図４は、それぞれ電池ケース用シートの構成を示す模式断面図である。
図１に示した参考例としての電池ケース用シート１０は、外側から順に、第１の基材フィルム層１ａ、金属箔層２、そして、ポリオレフィン系樹脂層３ａと酸変性ポリオレフィン系樹脂３ｂからなる熱接着性樹脂層３を積層して構成したものである。
上記構成において、第１の基材フィルム層１ａには、ＰＥＴフィルムまたはＯＮフィルムを用いることが好ましく、金属箔層２には、例えばアルミニウム箔を用いることが好ましい。また、熱接着性樹脂層３の酸変性ポリオレフィン系樹脂層３ｂ（シートの最内層）には、酸成分含有量が０．０１〜１０重量％の酸変性ポリオレフィン系樹脂を用いる。
【００２６】
このような構成を採ることにより、電池ケース用シート１０は、最外層の第１の基材フィルム層１a 、即ち、ＰＥＴフィルムまたはＯＮフィルムにより、引っ張り強度、突き刺し強度、折り曲げ強度などの機械的強度、および、表面の耐擦傷性、耐水性、耐薬品性や、耐熱性、耐寒性などの耐性が付与され、中間層の金属箔層２（例えばアルミニウム箔層）により、水蒸気その他の優れたガスバリヤー性が付与され、更に、熱接着性樹脂層３のポリオレフィン系樹脂層３a と、酸成分含有量が０．０１〜１０重量％の酸変性ポリオレフィン系樹脂層３b とにより、先に説明したように、優れた熱封緘性が付与され、且つ、その低水分含有性が維持される。
また、バリヤー性に関して、金属箔層に例えば厚さ９μｍのアルミニウム箔を用いることにより、水蒸気透過度０．０１ｇ／（ｍ²・２４hrs ）、（４０℃、９０％ＲＨ）以下の性能を容易に得られ、更にこれをレベルアップすることも容易である。
【００２７】
上記積層構成の代表的な具体例としては、例えば下記のような構成が挙げられる。
▲１▼ＰＥＴフィルム（厚さ１２μｍ）／アルミニウム箔（厚さ９μｍ）／ポリエチレン層（厚さ３０μｍ）／酸変性ポリオレフィン系樹脂層（厚さ１０μｍ）
▲２▼ＯＮフィルム（厚さ１５μｍ）／アルミニウム箔（厚さ９μｍ）／ポリエチレン層（厚さ３０μｍ）／酸変性ポリオレフィン系樹脂層（厚さ１０μｍ）
【００２８】
図２に示した本発明による電池ケース用シート２０は、外側から順に、第１の基材フィルム層１ａ、第２の基材フィルム層１ｂ、金属箔層２、そして、ポリオレフィン系樹脂層３ａと酸変性ポリオレフィン系樹脂３ｂからなる熱接着性樹脂層３を積層して構成したものである。
この構成は、前記図１に示した電池ケース用シート１０の構成に対して、中間層の金属箔層２の外側の第１の基材フィルム層１ａの性能を向上させるため、第２の基材フィルム層を追加し、第１の基材フィルム層１ａと第２の基材フィルム層１ｂとの２層で構成したものである。
【００２９】
この場合も、第１の基材フィルム層１a と第２の基材フィルム層１b には、それぞれＰＥＴフィルムまたはＯＮフィルムが用いられる。
只、この場合、同種のフィルムを２枚積層してもよいが、第１の基材フィルム層１a にＰＥＴフィルムを用いた場合は、第２の基材フィルム層１b にはＯＮフィルムを用いるというように異種のフィルムを組み合わせて積層することが、両者の弱点を補完でき、長所を兼ね備えさせ得る点でより好ましい。
【００３０】
上記積層構成の代表的な具体例としては、例えば下記のような構成が挙げられる。
▲１▼ＰＥＴフィルム（厚さ１２μｍ）／ＯＮフィルム（厚さ１５μｍ）／アルミニウム箔（厚さ９μｍ）／ポリエチレン層（厚さ３０μｍ）／酸変性ポリオレフィン系樹脂層（厚さ１０μｍ）
▲２▼ＯＮフィルム（厚さ１５μｍ）／ＰＥＴフィルム（厚さ１２μｍ）／アルミニウム箔（厚さ９μｍ）／ポリエチレン層（厚さ３０μｍ）／酸変性ポリオレフィン系樹脂層（厚さ１０μｍ）
【００３１】
このような構成を採ることにより、前記図１に示した構成の電池ケース用シート１０に記載した作用、効果に加えて、アルミニウム箔層の外側の基材フィルム層がＰＥＴフィルムとＯＮフィルムの両方の長所を兼ね備えたものとなり、特に外側の各種の機械的強度や耐性が強化され、総合的に優れた性能の電池ケース用シート２０を得られる効果を奏する。
【００３２】
図３に示した参考例としての電池ケース用シート３０は、外側から順に、第１の基材フィルム層１ａ、金属箔層２、第２の基材フィルム層１ｂ、そして、ポリオレフィン系樹脂層３ａと酸変性ポリオレフィン系樹脂層３ｂからなる熱接着性樹脂層３を積層して構成したものである。
この構成は、前記図１に示した電池ケース用シート１０の構成に対して、中間層の金属箔層に対する保護効果を一層高めて、より安定したバリヤー性を得るため、第２の基材フィルム層１ｂを、中間層の金属箔層２とその内側の熱接着性樹脂層３（直接的にはポリオレフィン系樹脂層３ａ）との間に追加して積層し、金属箔層２の両側が、第１の基材フィルム層１ａと、第２の基材フィルム層１ｂとで挟み込まれるように構成したものである。
この場合も、第１の基材フィルム層１ａと第２の基材フィルム層１ｂには、それぞれＰＥＴフィルムまたはＯＮフィルムが用いられる。
【００３３】
上記積層構成の代表的な具体例としては、下記のような構成が挙げられる。
▲１▼ＰＥＴフィルム（厚さ１２μｍ）／アルミニウム箔（厚さ９μｍ）／ＰＥＴフィルム（厚さ１２μｍ）／ポリエチレン層（厚さ３０μｍ）／酸変性ポリオレフィン系樹脂層（厚さ１０μｍ）
▲２▼ＰＥＴフィルム（厚さ１２μｍ）／アルミニウム箔（厚さ９μｍ）／ＯＮフィルム（厚さ１５μｍ）／ポリエチレン層（厚さ３０μｍ）／酸変性ポリオレフィン系樹脂層（厚さ１０μｍ）
▲３▼ＯＮフィルム（厚さ１５μｍ）／アルミニウム箔（厚さ９μｍ）／ＰＥＴフィルム（厚さ１２μｍ）／ポリエチレン層（厚さ３０μｍ）／酸変性ポリオレフィン系樹脂層（厚さ１０μｍ）
▲４▼ＯＮフィルム（厚さ１５μｍ）／アルミニウム箔（厚さ９μｍ）／ＯＮフィルム（厚さ１５μｍ）／ポリエチレン層（厚さ３０μｍ）／酸変性ポリオレフィン系樹脂層（厚さ１０μｍ）
【００３４】
このような構成を採ることにより、前記図１に示した構成の電池ケース用シート１０に記載した作用、効果に加えて、第２の基材フィルム層１b が追加積層されたことによる各種の機械的強度および耐性の向上と共に、金属箔層２の両側が、第１の基材フィルム層１a と第２の基材フィルム層１b とで挟み込まれるため、外部からの衝撃や摩擦、その他物理的、化学的作用だけでなく、内部からの同様な作用に対しても金属箔層２に対する保護性が向上し、一層安定したバリヤー性を得られる効果を奏する。
【００３５】
図４に示した参考例としての電池ケース用シート４０は、外側から順に、第１の基材フィルム層１ａ、第２の基材フィルム層１ｂ、金属箔層２、第３の基材フィルム層１ｃ、そして、ポリオレフィン系樹脂層３ａと酸変性ポリオレフィン系樹脂層３ｂからなる熱接着性樹脂層３を積層して構成したものである。
この構成は、前記図２に示した電池ケース用シート２０の構成に対して、中間層の金属箔層２とその内側の熱接着性樹脂層３（直接的にはポリオレフィン系樹脂層３ａ）との間に、第３の基材フィルム層１ｃを追加して積層した構成に相当する。
【００３６】
従って、図示されるように、金属箔層２の外側には、第１、第２の基材フィルム層１a 、１b が積層され、金属箔層２の内側、即ち、金属箔層２と熱接着性樹脂層３との間には、第３の基材フィルム層１c が積層されている。
【００３７】
このような構成を採ることにより、前記図２に示した電池ケース用シート２０に記載した作用、効果に加えて、上記第３の基材フィルム層１c を追加したことによる各種の機械的強度および耐性の向上と共に、金属箔層２の両側が、第１、第２の基材フィルム層１a 、１b と、第３の基材フィルム層１c とで挟み込まれるため、金属箔層２は一層高度に保護され、更に安定したバリヤー性を得られる効果を奏する。
【００３８】
以上、図１〜図４に示した構成の電池ケース用シート１０、２０、３０、４０において、表面に文字、絵柄などの印刷を施す場合には、最外層の第１の基材フィルム層の内面（積層面）に所謂裏刷り方式で予め印刷し、この面に次の層を積層して、電池ケース用シートを完成させることにより、表面の摩擦などで損なわれることのない印刷画像を形成することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、軽量で薄く、柔軟性があり、且つ、各種の機械的強度や耐性のほか、水蒸気その他のガスバリヤー性、熱封緘性などの性能および加工性に優れると共に、内部に収納される電池の構成材料に対して水分の影響を与えることのない電池ケース用シートを生産性よく提供できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例としての電池ケース用シートの構成を示す模式断面図である。
【図２】本発明の電池ケース用シートの実施例の構成を示す模式断面図である。
【図３】参考例としての電池ケース用シートの構成を示す模式断面図である。
【図４】参考例としての電池ケース用シートの構成を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１ａ第１の基材フィルム層
１ｂ第２の基材フィルム層
１ｃ第３の基材フィルム層
２金属箔層
３熱接着性樹脂層
３ａポリオレフィン系樹脂層
３ｂ酸変性ポリオレフィン系樹脂層
１０、２０、３０、４０電池ケース用シート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery case sheet that stores battery constituent materials, and more particularly to a sheet that can be suitably used for a case of a sheet battery or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in many cases, a metal case has been used as a battery case for storing battery constituent materials. However, along with the development and widespread use of various electronic devices such as notebook computers and mobile phones, their weight and thickness have been reduced, and the batteries used for these have been made as light as possible and used. There is a demand for weight reduction and thinning so that the battery space in the device can be reduced.
[0003]
In order to meet such demands, for example, various sheet-shaped batteries that are light and thin in sheet form by introducing a polymer material into battery electrodes and electrolytes have been researched and developed. In addition to its lightness and thinness, the battery case used for such sheet batteries has various performances such as various strengths, water vapor and other gas barrier properties, durability, heat sealing properties, and thermal adhesiveness with electrode terminals. There is a demand for resistance.
[0004]
In order to meet such requirements, it is considered the fastest way to form a battery case with a laminated sheet mainly made of a plastic film in which a heat-adhesive resin layer is laminated on the inner surface side. In terms of moisture barrier properties, in order to minimize the intrusion of moisture into the electrolyte, not only prevents the entry of moisture from the outside, but also against the battery case material, especially the inner surface side material. It is desirable to have a low hygroscopic property and a low moisture adsorbing property.
On the other hand, the heat-adhesive resin layer used for the innermost layer of the laminated sheet itself has heat-adhesiveness, and at the same time, for electrode terminals formed of a metal foil such as copper or aluminum. It is necessary to have thermal adhesiveness.
However, there is no thermo-adhesive resin that can completely satisfy the various requirements as described above, and it is difficult to solve the problem only by selecting the resin.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such a background, and the object of the present invention is light and thin, and various strengths and resistances and durability thereof, as well as water vapor and other gas barrier properties, A battery case sheet with excellent performance such as heat sealability and thermal adhesiveness with electrode terminals, as well as high productivity in which moisture contained in the heat-adhesive resin layer laminated on the inner surface side can be reduced as much as possible. It is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The above problems can be solved by the following present invention.
That is, the present invention is a battery case sheet that is used for forming a battery by storing a battery constituent material therein, and the sheet is formed of a laminate having the following configuration, and the laminate A battery case, wherein the heat-adhesive resin layer of the body is formed of a laminate of a polyolefin resin layer and an acid-modified polyolefin resin layer having an acid component content of 0.01 to 10% by weight It consists of a sheet.
First base film layer / second base film layer / metal foil layer / thermal adhesive resin layer
The battery case sheet having the above-described configuration is stacked so that the heat-adhesive resin layers are in contact with each other, heat-sealing the peripheral edge portion to form a bag-shaped battery case with one end opened, and the inside is positive and negative Stores battery components such as electrodes and electrolytes, extends the electrode terminals from the inside to the outside of the case, and heats the openings between the heat-adhesive resin layers of the sheet and between the heat-adhesive resin layers and the electrode terminals. The battery is formed by heat-bonding with a seal and sealing.
Accordingly, the heat-adhesive resin layer of the sheet has a resin having a heat-adhesive property on the electrode terminals formed of a conductive material such as a copper foil and an aluminum foil, at the same time. Used.
[0008]
By adopting such a configuration, the metal foil layer of the intermediate layer imparts excellent water vapor and other gas barrier properties, and the first, second and third base film layers, thermal adhesive resin are provided on both sides thereof. Since any one of the layers is laminated, the metal foil layer is protected and cracks and pinholes are prevented from being generated, so that good gas barrier properties are maintained.
And the 1st, 2nd, 3rd base film layer laminated on the outside or inside of the metal foil layer protects the metal foil layer as described above, and at the same time, the strength and other performances of the sheet and various resistances. To improve.
[0009]
The innermost heat-adhesive resin layer is formed of a laminate of a polyolefin resin layer and an acid-modified polyolefin resin layer having an acid component content of 0.01 to 10% by weight, and the acid-modified resin layer. By laminating so that the polyolefin resin layer becomes the innermost surface, the acid-modified polyolefin resin layer has self-adhesive thermal adhesive properties as well as thermal adhesiveness to metals such as copper and aluminum. When forming the bag-shaped battery case and sealing the opening where the electrode terminal formed of a metal foil or the like is interposed, it can be favorably thermally bonded and sealed by heat sealing.
[0010]
At this time, since both the polyolefin resin layer and the acid-modified polyolefin resin layer act as a heat-adhesive resin layer, sufficient heat seal strength can be obtained. In addition, the acid-modified polyolefin-based resin is slightly higher in moisture absorption and moisture adsorption than polyolefins such as polyethylene and polypropylene, so that it easily contains moisture, but the acid-modified polyolefin in the heat-adhesive resin layer Since the thickness of the system resin layer can be reduced, the water content can be minimized and the influence on the electrolytic solution can be prevented.
In addition, at least the first base film layer or the heat-adhesive resin layer is laminated on both sides of the metal foil layer, and since these are non-conductive materials, the battery case sheet is non-conductive. Acts as a sex sheet.
[0011]
In the present invention, the first substrate film layer, the second substrate film layer, and the third substrate film layer of the laminate are respectively biaxially stretched polyethylene terephthalate film (hereinafter referred to as PET film) or biaxially stretched. It is formed of a nylon film (hereinafter referred to as ON film).
[0012]
By adopting such a configuration, the PET film and the ON film are flexible and have such strengths as tensile strength, bending strength, piercing strength, scratch resistance, heat resistance, cold resistance, chemical resistance, etc. In addition to being excellent in resistance, it is also excellent in processability and economical efficiency at the time of lamination, so that a battery case sheet excellent in these performances can be provided at a low cost with high productivity.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments such as materials used for manufacturing the battery case sheet of the present invention and a processing method thereof will be described below.
As described above, the battery case sheet of the present invention uses a metal foil layer excellent in water vapor and other gas barrier properties as an intermediate layer, and has various strengths and resistances on the outer side or both sides. The third base film layer is appropriately laminated, and further, a thermoadhesive resin layer made of a laminate of a polyolefin resin and an acid-modified polyolefin resin is laminated on the innermost layer.
[0014]
In the above configuration, an aluminum foil, a copper foil, or the like can be suitably used for the intermediate metal foil layer imparting gas barrier properties. Among them, aluminum foil is most preferable because it is relatively inexpensive and has excellent workability such as bonding. The thickness of such a metal foil layer is suitably 5 to 25 μm.
[0015]
And as said 1st-3rd base film layer, although PET film, ON film, a polyethylene naphthalate film, a polyimide film, a polycarbonate film, etc. can be used, for example, various intensity and tolerance, and A PET film and an ON film are particularly suitable in consideration of workability and economy as well as various performances including durability.
Here, when comparing the characteristics of the PET film and the ON film, the PET film has a low hygroscopicity and is excellent in rigidity, tensile strength, scratch resistance, heat resistance, etc., and the ON film has a slight hygroscopicity. High, but excellent in flexibility, piercing strength, bending strength, cold resistance and the like.
5-100 micrometers is preferable and, as for the thickness of such a base film, 12-30 micrometers is still more preferable.
[0016]
As described above, the innermost heat-adhesive resin layer has good heat-adhesiveness to the metal of the electrode terminal in addition to self-adhesiveness between the self-adhesive layers, In order to minimize intrusion, those having low hygroscopicity or low moisture adsorption are preferable, and those that are stable without being swollen or eroded by the electrolytic solution are preferable.
[0017]
In order to satisfy such conditions, in the present invention, the thermal adhesive resin layer is formed of a laminate of a polyolefin resin layer and an acid-modified polyolefin resin layer having an acid component content of 0.01 to 10% by weight. did.
Then, the acid-modified polyolefin resin layer is laminated so as to be the innermost surface of the battery case sheet, and the thickness thereof is reduced to a necessary minimum to form an electrode terminal formed of a metal foil or the like. In addition, it is possible to heat bond well and to reduce the water content as much as possible.
[0018]
The polyolefin resin layer of such a heat-adhesive resin layer includes, for example, polyethylene, polypropylene, copolymers thereof such as ethylene and propylene and other α-olefins, ethylene-vinyl acetate copolymer. A polymer, an ethylene-acrylic acid ester copolymer, an ethylene-methacrylic acid ester copolymer, or a ternary copolymer thereof can be used. These may be used alone or in combination. You may blend and use a seed | species or more.
[0019]
The acid-modified polyolefin resin layer having an acid component content of 0.01 to 10% by weight of the heat-adhesive resin layer includes, for example, an ethylene-acrylic acid copolymer, an ethylene-methacrylic acid copolymer, Polyethylene, polypropylene, and copolymers of ethylene, propylene and other α-olefins, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-acrylic acid ester copolymer, ethylene-methacrylic acid ester Copolymers, or polyolefin resins such as these terpolymers, unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, citraconic anhydride, itaconic acid, itaconic anhydride Alternatively, it is a resin modified by graft polymerization with its anhydride, and its acid component content is 0.01 to 10 wt. The resin is excellent in thermal adhesion to metals, it can be used.
In the above, those having a carboxylic acid group can also be suitably used ionomers crosslinked with metal ions such as Na ⁺ and Zn ²⁺ .
[0020]
In addition, the acid component content of the acid-modified polyolefin resin is preferably in the range of 0.01 to 10% by weight. When the acid component content is less than 0.01% by weight, the thermal adhesiveness with the metal is insufficient. However, when the acid component content exceeds 10% by weight, the film forming property is inferior.
On the other hand, the acid-modified polyolefin-based resin as described above has an advantage that the heat-adhesion property to the metal is improved by the acid modification, but also has a disadvantage that the moisture absorption property and the moisture adsorption property are slightly increased.
[0021]
Therefore, in the present invention, in order to take advantage of the acid-modified polyolefin resin and minimize its disadvantages, the heat-adhesive resin layer is a laminate of the polyolefin resin layer and the acid-modified polyolefin resin layer. It is formed and an acid-modified polyolefin resin layer is used on the innermost surface side, and this layer is made as thin as possible to minimize the influence of moisture.
The thickness of such a heat-adhesive resin layer is suitably in the range of 10 to 100 μm in total thickness. Among them, the thickness of the acid-modified polyolefin resin layer is preferably 1 to 50 μm, preferably 5 to 25 μm. Further preferred.
[0022]
The battery case sheet of the present invention has the above-described layers, that is, the first to third base film layers, the metal foil layer, and the laminated structure of the polyolefin resin layer and the acid-modified polyolefin resin layer. It can manufacture by laminating | stacking the thermoadhesive resin layer formed in (3) suitably. And the method of laminating | stacking each of these layers is about the 1st-3rd base film layer and the metal foil layer, respectively, for example using a 2 liquid curing type polyurethane adhesive etc. by the well-known dry lamination method, respectively. They can be bonded together, and they can also be bonded together by an extrusion lamination method in which polyethylene or other heat-adhesive resin is melt-extruded and bonded between the layers to be bonded.
[0023]
In addition, with respect to the heat-adhesive resin layer, the polyolefin resin layer and the acid-modified polyolefin resin layer are previously formed into a film having a predetermined thickness by a multilayer inflation molding method or the like, so that other layers are formed. In the same manner as above, it can be bonded by a dry lamination method or an extrusion lamination method, and further, an anchor coating agent (on the substrate sheet surface on which the first to third substrate film layers and the metal foil layer are appropriately laminated) After coating the AC agent and a kind of primer coat), the polyolefin resin and the acid-modified polyolefin resin are coextruded and laminated by a known coextrusion apparatus so that each has a predetermined thickness. You can also.
[0024]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on the drawings of the embodiments.
However, the present invention is not limited to these drawings. The same reference numerals are used for portions having the same names in different drawings.
[0025]
1, FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 4 are schematic cross-sectional views each showing a configuration of a battery case sheet.
A battery case sheet 10 as a reference example shown in FIG. 1 includes, in order from the outside, a first base film layer 1a, a metal foil layer 2, a polyolefin resin layer 3a, and an acid-modified polyolefin resin 3b. The thermal adhesive resin layer 3 is laminated.
In the above configuration, a PET film or an ON film is preferably used for the first base film layer 1a, and an aluminum foil is preferably used for the metal foil layer 2, for example. The acid-modified polyolefin resin layer 3b (the innermost layer of the sheet) of the heat-adhesive resin layer 3 is an acid-modified polyolefin resin having an acid component content of 0.01 to 10% by weight.
[0026]
By adopting such a configuration, the battery case sheet 10 is made of the outermost first base film layer 1a, that is, the PET film or the ON film, and has mechanical strength such as tensile strength, piercing strength, and bending strength. In addition, the surface is provided with resistance to scratches, water resistance, chemical resistance, heat resistance, cold resistance and the like, and the metal foil layer 2 (for example, aluminum foil layer) as an intermediate layer provides water vapor and other excellent gases. As described above, the barrier property is imparted and the polyolefin resin layer 3a of the heat-adhesive resin layer 3 and the acid-modified polyolefin resin layer 3b having an acid component content of 0.01 to 10% by weight. In addition, excellent heat sealability is imparted and its low moisture content is maintained.
In addition, regarding barrier properties, by using, for example, an aluminum foil having a thickness of 9 μm for the metal foil layer, water vapor permeability of 0.01 g / (m ² · 24 hrs), (40 ° C., 90% RH) or less is easily achieved. It is easy to level up.
[0027]
As a typical example of the above laminated structure, for example, the following structure can be given.
(1) PET film (thickness 12 μm) / aluminum foil (thickness 9 μm) / polyethylene layer (thickness 30 μm) / acid-modified polyolefin resin layer (thickness 10 μm)
(2) ON film (thickness 15 μm) / aluminum foil (thickness 9 μm) / polyethylene layer (thickness 30 μm) / acid-modified polyolefin resin layer (thickness 10 μm)
[0028]
The battery case sheet 20 according to the present invention shown in FIG. 2 includes, in order from the outside, a first base film layer 1a, a second base film layer 1b, a metal foil layer 2, and a polyolefin resin layer 3a. The heat-adhesive resin layer 3 made of the acid-modified polyolefin resin 3b is laminated.
In order to improve the performance of the first base film layer 1a outside the intermediate metal foil layer 2 with respect to the configuration of the battery case sheet 10 shown in FIG. A material film layer is added, and it is composed of two layers of a first base film layer 1a and a second base film layer 1b.
[0029]
Also in this case, a PET film or an ON film is used for the first base film layer 1a and the second base film layer 1b, respectively.
只 In this case, two films of the same type may be laminated. However, when a PET film is used for the first base film layer 1a, an ON film is used for the second base film layer 1b. Thus, it is more preferable to stack different types of films in combination because they can complement the weaknesses of the two and combine the advantages.
[0030]
As a typical example of the above laminated structure, for example, the following structure can be given.
(1) PET film (thickness 12 μm) / ON film (thickness 15 μm) / aluminum foil (thickness 9 μm) / polyethylene layer (thickness 30 μm) / acid-modified polyolefin resin layer (thickness 10 μm)
(2) ON film (thickness 15 μm) / PET film (thickness 12 μm) / aluminum foil (thickness 9 μm) / polyethylene layer (thickness 30 μm) / acid-modified polyolefin resin layer (thickness 10 μm)
[0031]
By adopting such a configuration, in addition to the functions and effects described in the battery case sheet 10 having the configuration shown in FIG. 1, the base film layer outside the aluminum foil layer is both a PET film and an ON film. In particular, the various mechanical strengths and resistances on the outside are enhanced, and the battery case sheet 20 having excellent overall performance can be obtained.
[0032]
A battery case sheet 30 as a reference example shown in FIG. 3 includes, in order from the outside, a first base film layer 1a, a metal foil layer 2, a second base film layer 1b, and a polyolefin resin layer 3a. And the heat-adhesive resin layer 3 composed of the acid-modified polyolefin resin layer 3b.
In order to obtain a more stable barrier property by further enhancing the protective effect of the intermediate layer on the metal foil layer, the second base film is used in this configuration, as compared with the configuration of the battery case sheet 10 shown in FIG. Layer 1b is additionally laminated between the intermediate metal foil layer 2 and the heat-adhesive resin layer 3 (directly polyolefin-based resin layer 3a) on the inside, and both sides of the metal foil layer 2 are It is configured to be sandwiched between the first base film layer 1a and the second base film layer 1b.
Also in this case, a PET film or an ON film is used for the first base film layer 1a and the second base film layer 1b, respectively.
[0033]
As typical examples of the laminated structure, the following structures can be given.
(1) PET film (thickness 12 μm) / aluminum foil (thickness 9 μm) / PET film (thickness 12 μm) / polyethylene layer (thickness 30 μm) / acid-modified polyolefin resin layer (thickness 10 μm)
(2) PET film (thickness 12 μm) / aluminum foil (thickness 9 μm) / ON film (thickness 15 μm) / polyethylene layer (thickness 30 μm) / acid-modified polyolefin resin layer (thickness 10 μm)
(3) ON film (thickness 15 μm) / aluminum foil (thickness 9 μm) / PET film (thickness 12 μm) / polyethylene layer (thickness 30 μm) / acid-modified polyolefin resin layer (thickness 10 μm)
(4) ON film (thickness 15 μm) / aluminum foil (thickness 9 μm) / ON film (thickness 15 μm) / polyethylene layer (thickness 30 μm) / acid-modified polyolefin resin layer (thickness 10 μm)
[0034]
By adopting such a configuration, in addition to the operations and effects described in the battery case sheet 10 having the configuration shown in FIG. 1, various machines can be obtained by additionally laminating the second base film layer 1b. As both the mechanical strength and resistance are improved, both sides of the metal foil layer 2 are sandwiched between the first base film layer 1a and the second base film layer 1b. Not only the chemical action but also the same action from the inside improves the protection against the metal foil layer 2 and has the effect of obtaining a more stable barrier property.
[0035]
Sheet battery case as a reference example shown in FIG. 4 40, in order from the outside, the first base film layer 1a, a second base film layer 1b, a metal foil layer 2, a third base film layer 1c and a heat-adhesive resin layer 3 composed of a polyolefin resin layer 3a and an acid-modified polyolefin resin layer 3b.
This configuration is different from the configuration of the battery case sheet 20 shown in FIG. 2 in that the metal foil layer 2 as an intermediate layer and the heat-adhesive resin layer 3 (directly polyolefin-based resin layer 3a) inside thereof are provided. It corresponds to the structure which added and laminated | stacked the 3rd base film layer 1c between.
[0036]
Accordingly, as shown in the figure, the first and second base film layers 1a and 1b are laminated on the outside of the metal foil layer 2, and the inside of the metal foil layer 2, that is, the metal foil layer 2 is thermally bonded. A third base film layer 1 c is laminated between the conductive resin layer 3.
[0037]
By adopting such a configuration, in addition to the functions and effects described in the battery case sheet 20 shown in FIG. 2, various mechanical strengths and effects obtained by adding the third base film layer 1c are described. As the resistance is improved, both sides of the metal foil layer 2 are sandwiched between the first and second base film layers 1a and 1b and the third base film layer 1c. It is protected and has an effect of obtaining a stable barrier property.
[0038]
As described above, in the battery case sheets 10, 20, 30, and 40 having the configurations shown in FIGS. 1 to 4, when printing on the surface of characters, patterns, etc., the outermost first base film layer By printing in advance on the inner surface (laminated surface) by the so-called back printing method, the next layer is laminated on this surface to complete the battery case sheet, thereby forming a printed image that is not damaged by surface friction. can do.
[0039]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is lightweight, thin, flexible, has various mechanical strengths and resistances, and performance and processability such as water vapor and other gas barrier properties and heat sealing properties. In addition, it is possible to provide a battery case sheet that does not have an influence of moisture on the constituent materials of the battery accommodated therein with high productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a battery case sheet as a reference example .
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an example of a battery case sheet of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a battery case sheet as a reference example .
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a battery case sheet as a reference example .
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a 1st base film layer 1b 2nd base film layer 1c 3rd base film layer 2 Metal foil layer 3 Thermal adhesive resin layer 3a Polyolefin resin layer 3b Acid-modified polyolefin resin layers 10, 20, 30, 40 Battery case sheet

Claims

A battery is formed by housing the constituent materials of the battery including an electrode, an electrode terminal connected to the electrode, and an electrolyte inside, and sealing the end edge portion together with the electrode terminal extended from the inside to the outside. A sheet for a battery case used in order to form a laminate having the following constitution in order from the outside , and the heat-adhesive resin layer of the laminate is a polyolefin resin layer; A battery case characterized by being formed of a laminate with an acid-modified polyolefin resin layer having an acid component content of 0.01 to 10% by weight,
First base film layer / second base film layer / metal foil layer / thermal adhesive resin layer,
The first substrate film layer of the laminate is composed of a biaxially stretched polyethylene terephthalate film, the second substrate film layer is composed of a biaxially stretched nylon film,
An acid-modified polyolefin resin layer is located on the innermost surface side, and the polyolefin resin layer is disposed between the acid-modified polyolefin resin layer and the metal foil layer.