JP5066775B2 - Battery packaging materials - Google Patents

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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
防湿性、耐内容物性を有し、液体または固体有機電解質(高分子ポリマー電解質)を持つ電池、または燃料電池、コンデンサ、キャパシタ等の外装体に用いられる包装材料で、外装体の加工適性の良い材質を有する電池用包装材料に関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明における電池とは、化学的エネルギーを電気的エネルギーに変換する素子を含むもの、例えば、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、燃料電池等や、または、液体、固体セラミック、有機物等の誘電体を含む液体コンデンサ、固体コンデンサ、二重層コンデンサ等の電解型コンデンサを示す。
電池の用途としては、パソコン、携帯端末装置(携帯電話、PDA等)、ビデオカメラ、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星等に用いられる。
前記電池の外装体としては、金属をプレス加工して円筒状または直方体状に容器化した金属製缶、あるいは、プラスチックフィルム、金属箔等のラミネートにより得られる複合フィルムからなる積層体を袋状にしたもの(以下、外装体)が用いられていた。
電池の外装体として、次のような問題があった。金属製缶においては、容器外壁がリジッドであるため、電池自体の形状が決められてしまう。そのため、ハード側を電池にあわせる設計をするため、該電池を用いるハードの寸法が電池により決定されてしまい形状の自由度が少なくなる。
そのため、前記袋状の外装体を用いる傾向にある。前記外装体の材質構成は、電池としての必要な物性、加工性、経済性等から、少なくとも基材層、バリア層、
シーラント層と前記各層を接着する接着層からなり、必要に応じて中間層を設けることがある。
電池の前記構成の積層体からパウチを形成し、または、少なくとも片面をプレス成形して電池の収納部を形成して電池本体を収納し、パウチタイプまたは、エンボスタイプ(蓋体を被覆して)において、それぞれの周縁の必要部分をヒートシールにより密封することによって電池とする。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前記積層体による外装体の形成において、外装体のタイプによっては、その製造工程にダイセットにより打ち抜きすることがある。打ち抜きされる包装材料が、柔軟な素材または、柔軟な異なる材質の素材の組み合わせから構成される積層体である場合、完全に抜けずにバリが発生したり、また、一部に未断裁部分を残して、抜き部、抜き残部との分離ができずに生産性を阻害することがあった。
本発明の電池用包装材料においては、少なくとも基材層、バリア層、シーラント層からなる積層体を用いる場合があるが、前記の抜き不良となることが多い。
本発明の目的は、長期に亘って電池の性能を維持し得る構成を有し、特に、外装体の製造工程における安定した抜き性を有する電池用包装材料を提供することである。
【0004】
【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。請求項1に記載した発明は、電池本体を挿入し周縁部をヒートシールにより密封する電池の外装体を形成する包装材料が、少なくとも基材層、接着層1、アルミニウム、化成処理層、接着層2、PE系シーラント層から構成される積層体であって、少なくとも、前記PE系シーラント層が高密度ポリエチレンと線状低密度ポリエチレンとがブレンドされたブレンド層単層、または、前記ブレンド層を含む多層構成からなることを特徴とする電池用包装材料からなる。請求項2に記載した発明は、電池本体を挿入し周縁部をヒートシールにより密封する電池の外装体を形成する包装材料が、少なくとも基材層、接着層1、アルミニウム、化成処理層、接着層2、PE系シーラント層から構成される積層体であって、少なくとも、前記PE系シーラント層が高密度ポリエチレンと中密度ポリエチレンとがブレンドされたブレンド層単層からなることを特徴とする電池用包装材料からなる。請求項3に記載した発明は、請求項1、2のいずれかに記載した前記接着層2がドライラミネート法による接着剤層であることを特徴とするものである。請求項4に記載した発明は、請求項1、2のいずれかに記載した前記接着層2が酸変性ポリエチレンのエマルジョンの塗布焼付層であることを特徴とするものである。請求項5に記載した発明は、請求項1、2のいずれかに記載した前記接着層2が酸変性ポリエチレンの押出樹脂層であることを特徴とするものである。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明の電池用包装材料は、少なくとも基材層、接着層、化成処理層1、アルミニウム、化成処理層2、接着層、PE系シーラント層を酸変性ポリオレフィン層とするシーラント層から構成される電池の外装体において、少なくとも、前記ヒートシール層が、高密度ポリエチレン層を含む多層構成とすることによって抜き適性の良い材質としたものである。以下、図面等を参照して詳細に説明する。
【0006】
図1は、本発明の電池用包装材料を説明する図で、(a)層構成を示した断面図、(b)別の層構成を示した断面図である。図2は、電池の外装体を形成する際の抜きの実施例について説明する図で、(a)電池の斜視図、(b)電池本体と電池本体を挿入する前の外装体の斜視図、(c)外装体の抜き形状を示す上面図である。図3は、電池のパウチタイプの外装体を説明する斜視図である。図4は、電池のエンボスタイプの外装体を説明する斜視図である。図5は、エンボスタイプにおける成形を説明する、(a)斜視図、(b)エンボス成形された外装体本体、(c)X1−X1部断面図、(d)Y1部拡大図である。図6は、電池用包装材料とリード線との接着におけるリード線用フィルムの装着方法を説明する図である。
【0007】
電池用包装材料は、リチウムイオン電池等の本体を包装する外装体を形成するものであって、その外装体の形式によって、図3に示すようなパウチタイプと、図4(a)、図4(b)または図4(c)に示すようなエンボスタイプとがある。前記パウチタイプには、三方シール、四方シール等及びピロータイプ等の袋形式があるが、図3は、ピロータイプとして例示している。
エンボスタイプは、図4(a)及び図4(d)示すように、片面に凹部7を形成しても良いし、図4(b)に示すように、両面に凹部を形成して電池本体を収納して周縁の四方をヒートシールして密封しても良い。また、図4(c)に示すような折り部をはさんで両側に凹部形成して、電池を収納して3辺をヒートシールする形式もある。
【0008】
電池用包装材料をエンボスタイプとする場合、図5(a)〜図5(d)に示すように、積層された包装材料10をプレス成形して凹部7を形成する。
【0009】
電池用包装材料が、例えば、図2(a)に示すようなエンボスタイプで、ナイロン/接着層/アルミニウム/接着層/シーラント層からなり、前記シーラント層がポリエチレン系樹脂層からなる電池用包装材料を用いて電池外装体を加工する際、例えば、図2(b)に示すようなエンボスタイプの外装体であって、トレイ部5Vと蓋体部5Fとが、折り返し線mを介して一体化しているもので、その加工工程としての抜きの形状としては、図2(c)に示すような形状Tとなり、ダイセットタイプの抜き型による抜き工程となる。
前記シーラント層14を形成するポリエチレン系樹脂が低密度ポリエチレン、あるいは、線状低密度ポリエチレンであると、前記ダイセット抜き型によって得られる抜き部にバリが発生して不良品となり、さらには、その1部が抜き切れずに生産性を阻害することがあった。
【0010】
本発明者らは、前記抜き不良の発生しない材質について、鋭意研究の結果、電池用包装材料のシーラント層を少なくとも高密度ポリエチレンからなる層を含む多層シーラント構成とすることによって、抜き適性の良い材質とすることができることを見出し本発明を完成するに到った。
【0011】
本発明の多層シーラント層として用いられるポリエチレン系樹脂としては、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、エチレンー酢酸ビニル共重合体、酸変性ポリエチレン等であり、多層シーラント層は、これらのうちの少なくとも高密度ポリエチレン層を含む2以上の樹脂層からなる多層フィルムとするものである。
前記酸変性ポリエチレン樹脂としては、不飽和カルボン酸がグラフトされたポリエチレンを用いることができる。
【0012】
本発明の電池用包装材料におけるシーラントの構成例をさらに具体的に、略号で示すと次のような構成が挙げられる。
HD+LL
HD/HD+LL
HD/HD+LL/LL
HD/HD+LL/HD
HD/LL/HD
LL/HD+LL/HD
HD+MD
各層にはLD、MDをブレンドしても良い
[略号 HD:高密度ポリエチレン、LL:線状低密度ポリエチレン、LD:低密度ポリエチレン、MD:中密度ポリエチレン、+はブレンドを示し、/は層界面を示す。]
本発明の電池用包装材料のシーラント構成とすることによって、加工工程にダイセット抜き型による抜き加工があっても、抜き不良によるバリの発生、抜き残り等のトラブルは解消された。
【0013】
従来の技術によるサンドイッチラミネート法、ドライラミネート法、共押出しラミネート法、熱ラミネート法等により形成されていると、リチウムイオン電池の外装体がエンボスタイプの場合、プレス成形において、側壁部においてアルミニウムと基材層との間が剥離するデラミネーションがおこることが多く、また、リチウムイオン電池本体を外装体に収納してその周縁をヒートシールする部分においてもデラミネーションの発生があった。
また、電池の構成要素である電解質と水分との反応により生成するフッ化水素により、アルミニウムの内面側表面が侵され、デラミネーションを起こすことがあった。
【0014】
本発明者らは、エンボス成形性がよく、エンボス成形時またはヒートシール時において、基材層とバリア層との間でデラミネーションが発生しない積層体であって、また、耐内容物性のあるリチウムイオン電池用の外装体として満足できる包装材料について鋭意研究の結果、以下に述べる各種のラミネート方法を用いて積層体とすることによって解決し得ることを見出した。
前記ラミネートの第1の方法は、バリア層の両面に化成処理を施し、基材層とバリア層、バリア層とシーラント層とを、2液硬化型の接着剤によりドライラミネートすることによってデラミネーションを避けることができることを見出した。前記2液硬化型の接着剤とは、例えば、主剤と硬化剤とからなり、主剤がセバチン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、オクタンニ酸、ノナンニ酸、ウンデカンニ酸、パルミチン酸の少なくとも2種以上を含む酸成分と、エチレングリコール、ヘキサンジオール、ジエチレングリコールを少なくとも1種含むアルコール成分からなるポリエステル系樹脂と、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とのブレンド物であり、硬化剤がポリイソシアネート成分からなるものである。
【0015】
第2のラミネート方法は、前記化成処理面15(2)に、酸変性ポリエチレンのエマルジョン液をロールコート法等により塗布し、乾燥後、170〜200℃の温度で焼付けを行った後、シーラントフィルムを熱圧着することによってラミネートすることにより積層体とすると、その接着強度はよくなることを確認した。
前記酸変性ポリエチレンとは、不飽和カルボン酸グラフトポリエチレンである。
【0016】
また、次のような第3のラミネート方法によっても安定した接着強度が得られることを確認した。
例えば、基材層11とバリア層12の片面とをドライラミネートし、図1(a)に示すように、バリア層12の他の面(化成処理層)に、酸変性ポリエチレン13を押出してシーラント層14をサンドイッチラミネートする場合、または、第4のラミネート方法として、酸変性ポリエチレン樹脂13とシーラント層とを共押出しして積層体とした後、得られた積層体を前記酸変性ポリエチレン樹脂13がその軟化点以上になる条件に加熱することによって、所定の接着強度を有する積層体とすることができた。
前記第3およぴ第4のラミネート方法における加熱の具体的な方法としては、熱ロール接触式、熱風式、近または遠赤外線等の方法があるが、本発明においてはいずれの加熱方法でもよく、前述のように、接着樹脂がその軟化点温度以上に加熱できれば良い。
【0017】
また、別の方法としては、前記サンドイッチラミネートまたは共押出しラミネートの際に、バリア層12のシーラント層14側の表面温度が酸変性ポリオレフィン樹脂13の軟化点に到達する条件に加熱することによっても接着強度の安定した積層体とすることができた。
また、ポリエチレン樹脂を接着樹脂として用いることも可能であるが、この場合には、押出したポリエチレンの溶融樹脂膜のアルミニウム側のラミネート面をオゾン処理しながらラミネートすることが望ましい。
【0018】
本発明の電池用包装材料において、外装体を形成する積層体における前記の各層には、適宜、製膜性、積層化加工、最終製品2次加工(パウチ化、エンボス成形)適性を向上、安定化する目的のために、コロナ処理、ブラスト処理、酸化処理、オゾン処理等の表面活性化処理をしても良い。
【0019】
次に、本発明の電池用包装材料を構成する各層について説明する。
本発明の電池用包装材料は、図1(a)に示すように、少なくとも基材層11、接着層16、アルミニウム12、化成処理層15、接着層13d、多層シーラント層14から構成される積層体であり、また、後述する外装体がエンボスタイプの場合には、図1(b)に示すように、前記積層体が基材層11、接着層16、化成処理層15(1)、アルミニウム12、化成処理層15(2)、接着層13d、多層シーラント層14とすることが望ましい。
外装体における前記基材層11は、延伸ポリエステルまたはナイロンフィルムからなるが、この時、ポリエステル樹脂としては、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、共重合ポリエステル、ポリカーボネート等が挙げられる。またナイロンとしては、ポリアミド樹脂、すなわち、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン6とナイロン6,6との共重合体、ナイロン6,10、ポリメタキシリレンアジパミド(MXD6)等が挙げられる。
前記基材層11は、電池として用いられる場合、ハードと直接接触する部位であるため、基本的に絶縁性を有する樹脂層が良い。フィルム単体でのピンホールの存在、及び加工時のピンホールの発生等を考慮すると、基材層は6μm以上の厚さが必要であり、好ましい厚さとしては12〜30μmである。
【0020】
基材層11は耐ピンホール性及び電池の外装体とした時の絶縁性を向上させるために、積層化することも可能である。
基材層を積層体化する場合、基材層が2層以上の樹脂層を少なくとも一つを含み、各層の厚みが6μm以上、好ましくは、12〜30μmである。基材層を積層化する例としては、次の1)〜8)が挙げられる。
1)延伸ポリエチレンテレフタレート/延伸ナイロン
2)延伸ナイロン/延伸延伸ポリエチレンテレフタレート
また、包装材料の機械適性(包装機械、加工機械の中での搬送の安定性)、表面保護性(耐熱性、耐電解質性)、2次加工とて電池用の外装体をエンボスタイプとする際に、エンボス時の金型と基材層との摩擦抵抗を小さくする目的あるいは電解液が付着した場合に基材層を保護するために、基材層を多層化、基材層表面にフッ素系樹脂層、アクリル系樹脂層、シリコーン系樹脂層、ポリエステル系樹脂層、またはこれらのブレンド物からなる樹脂層等を設けることが好ましい。
例えば、
3)フッ素系樹脂/延伸ポリエチレンテレフタレート(フッ素系樹脂は、フィルム状物、または液状コーティング後乾燥で形成)
4)シリコーン系樹脂/延伸ポリエチレンテレフタレート(シリコーン系樹脂は、フィルム状物、または液状コーティング後乾燥で形成)
5)フッ素系樹脂/延伸ポリエチレンテレフタレート/延伸ナイロン
6)シリコーン系樹脂/延伸ポリエチレンテレフタレート/延伸ナイロン
7)アクリル系樹脂/延伸ナイロン(アクリル系樹脂はフィルム状、または液状コーティング後乾燥で硬化)
8)アクリル系樹脂+ポリシロキサングラフト系アクリル樹脂/延伸ナイロン(アクリル系樹脂はフィルム状、または液状コーティング後乾燥で硬化)
【0021】
前記バリア層12は、外部から電池の内部に特に水蒸気が浸入することを防止するための層で、バリア層単体のピンホール、及び加工適性(パウチ化、エンボス成形性)を安定化し、かつ耐ピンホールをもたせるために厚さ15μm以上のアルミニウム、ニッケルなどの金属、または、無機化合物、例えば、酸化珪素、アルミナ等を蒸着したフィルムなども挙げられるが、バリア層として好ましくは厚さが20〜80μmのアルミニウムとする。
ピンホールの発生をさらに改善し、電池の外装体のタイプをエンボスタイプとする場合、エンボス成形におけるクラックなどの発生のないものとするために、本発明者らは、バリア層として用いるアルミニウムの材質が、鉄含有量が0.3〜9.0重量%、好ましくは0.7〜2.0重量%とすることによって、鉄を含有していないアルミニウムと比較して、アルミニウムの展延性がよく、積層体として折り曲げによるピンホールの発生が少なくなり、かつ前記エンボスタイプの外装体を成形する時に側壁の形成も容易にできることを見出した。前記鉄含有量が、0.3重量%未満の場合は、ピンホールの発生の防止、エンボス成形性の改善等の効果が認められず、前記アルミニウムの鉄含有量が9.0重量%を超える場合は、アルミニウムとしての柔軟性が阻害され、積層体として製袋性が悪くなる。
【0022】
また、冷間圧延で製造されるアルミニウムは焼きなまし(いわゆる焼鈍処理)条件でその柔軟性・腰の強さ・硬さが変化するが、本発明において用いるアルミニウムは焼きなましをしていない硬質処理品より、多少または完全に焼きなまし処理をした軟質傾向にあるアルミニウムが良い。
前記、アルミニウムの柔軟性・腰の強さ・硬さの度合い、すなわち焼きなましの条件は、加工適性(パウチ化、エンボス成形)に合わせ適宜選定すれば良い。例えば、エンボス成形時のしわやピンホールを防止するためには、成形の程度に応じた焼きなましされた軟質アルミニウムを用いることが望ましい。
【0023】
本発明者らは、電池用包装材料のバリア層12であるアルミニウムの表、裏面に化成処理を施すことによって、前記包装材料として満足できる積層体とすることができた。前記化成処理とは、具体的にはリン酸塩、クロム酸塩、フッ化物、トリアジンチオール化合物等の耐酸性皮膜を形成することで、前記耐酸性皮膜形成物質の中でも、フェノール樹脂、フッ化クロム(3)化合物、リン酸の3成分から構成されたものを用いるリン酸クロメート処理が良好である。または、少なくともフェノール樹脂を含む樹脂成分に、モリブデン、チタン、ジルコン等の金属、または金属塩を含む化成処理剤が良好であった。前記耐酸性皮膜が形成されることによってエンボス成形時のアルミニウムと基材層との間のデラミネーション防止と、電池の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、アルミニウム表面の溶解、腐食、特にアルミニウムの表面に存在する酸化アルミが溶解、腐食することを防止し、かつ、アルミニウム表面の接着性(濡れ性)を向上させ、エンボス成形時、ヒートシール時の基材層11とアルミニウム12とのデラミネーション防止、電解質と水分との反応により生成するフッ化水素によるアルミニウム内面側でのデラミネーション防止効果が得られた。
各種の物質を用いて、アルミニウム面に化成処理を施し、その効果について研究した結果、前記耐酸性皮膜形成物質の中でも、フェノール樹脂、フッ化クロム(3)化合物、リン酸の3成分から構成されたものを用いるリン酸クロメート処理が良好であった。
または、少なくともフェノール樹脂を含む樹脂成分に、モリブデン、チタン、ジルコン等の金属、または金属塩を含む化成処理剤が良好であった。
【0024】
アルミの化成処理は、外装体がパウチタイプである場合、シーラント層側のみの片側または基材層側とシーラント層側の両面のどちらでも良い。電池の外装体がエンボスタイプの場合には、アルミニウムの両面に化成処理することによって、エンボス成形の際のアルミニウムと基材層との間のデラミネーションを防止することができる。
【0025】
本発明の電池用包装材料におけるシーラント層は、前述のように高密度ポリエチレン層を含む多層シーラントとする。
【0026】
【実施例】
本発明の電池用包装材料ついて、実施例によりさらに具体的に説明する。
(1)電池用包装材料の構成
実施例、比較例ともに、以下の構成とした。
ON25μm/DL3μm/両面化成処理ALM40μm/接着剤(3μm)または接着性樹脂(15μm)/シーラント:30μm
[略号 ON:2軸延伸ナイロンフィルム、DL:ドライラミネート、ALM:アルミニウム]
シーラント層またシーラント層を構成する層がブレンド樹脂からなる場合のブレンド割合は重量部で示す。
(2)化成処理
外装体のバリア層に施した化成処理は、実施例、比較例ともに、処理液として、フェノール樹脂、フッ化クロム(3)化合物、リン酸からなる水溶液を、ロールコート法により、塗布し、皮膜温度が180℃以上となる条件において焼き付けた。クロムの塗布量は、5mg/m2(乾燥重量)である。
(3)外装体のタイプ
実施例および比較例のいずれもエンボスタイプの外装体として評価した。その形状は、片面エンボスタイプとし、成形型の凹部(キャビティ)の形状を30mm×50mm,深さ5.0mmとしてプレス成形して成形性の評価をした。漏れの確認において電解液を封入する際には、積層体の成形しないものを蓋体として用いた。
(4)略号
LL:線状低密度ポリエチレン
HD:高密度ポリエチレン
MD:中密度ポリエチレン
/:多層の場合の層境界面
+:ブレンド
[実施例1]
アルミニウム40μmの両面に化成処理を施し、化成処理した一方の面に延伸ナイロンフィルム(厚さ25μm)をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、化成処理したアルミニウムの他の面に、シーラントフィルムをドライラミネートして得られた積層体を検体実施例1とした。
シーラントフィルムは、<LL50部+HD50部>を原料樹脂として製膜した厚さ30μmのフィルムである。
得られた積層体を用いてエンボス成形によりトレイとし、成形しない積層体を蓋材として外装体とした。
[実施例2]
アルミニウム40μmの両面に化成処理を施し、化成処理した一方の面に延伸ナイロンフィルム(厚さ25μm)をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、化成処理したアルミニウムの他の面に、シーラントフィルムをドライラミネートして得られた積層体を検体実施例2とした。
シーラントフィルムは、HD{1}/<HD50部+LL50部>{3}/LL{1}(LL層側が最内樹脂層、多層の場合は、以下同様に後に記載の層が最内樹脂層として示す)の3層からなる厚さ30μmのフィルムである。また、各層の後の{}内の数値は、多層の場合の層厚みμmを示す。
前記積層体を,エンボス成形によりトレイとし、成形しない二次積層体を蓋材として外装体とした。
[実施例3]
アルミニウム40μmの両面に化成処理を施し、化成処理した一方の面に延伸ナイロンフィルム(厚さ25μm)をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、化成処理したアルミニウムの他の面に、シーラントフィルムをドライラミネートして得られた積層体を検体実施例3とした。
シーラントフィルムは、HD{1}/<HD50部+LL50部>{3}/HD{1}の3層からなる厚さ30μmのフィルムである。
シーラントフィルムは、LLDPE50部とHDPE50部のブレンド樹脂を原料樹脂として製膜した厚さ30μmのフィルムである。
得られた積層体をエンボス成形してトレイとし、成形しない積層体を蓋材として外装体とした。
[実施例4]
アルミニウム40μmの両面に化成処理を施し、化成処理した一方の面に延伸ナイロンフィルム(厚さ25μm)をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、化成処理したアルミニウムの他の面に、シーラントフィルムをドライラミネートして得られた積層体を検体実施例4とした。
シーラントフィルムは、<MD50部+HD50部>を原料樹脂として製膜した厚さ30μmのフィルムである。
得られた積層体をエンボス成形してトレイとし、成形しない積層体を蓋材として外装体とした。
[実施例5]
アルミニウム40μmの両面に化成処理を施し、化成処理した一方の面に延伸ナイロンフィルム(厚さ25μm)をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、化成処理したアルミニウムの他の面に、酸変性ポリエチレンのエマルジョンを塗布乾燥し、さらに、190℃の温度で焼付けした後、該焼付け面に、シーラントフィルム(厚さ30μm)を熱ラミネートして得られた積層体を検体実施例5とした。
シーラントフィルムは、<MD50部+HD50部>を原料樹脂として製膜した厚さ30μmのフィルムである。
得られた積層体を用いてエンボス成形によりトレイとし、成形しない積層体を蓋材として外装体とした。
[実施例6]
アルミニウム40μmの両面に化成処理を施し、化成処理した一方の面に延伸ナイロンフィルム(厚さ25μm)をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、化成処理したアルミニウムの他の面に、酸変性ポリエチレン樹脂を接着樹脂15μmとして、シーラントフィルムをサンドイッチラミネートした後、これを酸変性ポリエチレンの軟化点以上の加熱して得られた積層体を検体実施例6とした。
シーラントフィルムは、<MD50部+HD50部>を原料樹脂として製膜した厚さ30μmのフィルムである。
積層体を,エンボス成形によりトレイとし、成形しない二次積層体を蓋材として外装体とした。
【0027】
[比較例1]
アルミニウム40μmの両面に化成処理を施し、化成処理した一方の面に延伸ナイロンフィルム(厚さ25μm)をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、化成処理したアルミニウムの他の面に、シーラントフィルムをドライラミネートして得られた積層体を検体比較例1とした。
シーラントフィルムは、LLを原料樹脂として製膜した厚さ30μmのフィルムである。
前記積層体を,エンボス成形によりトレイとし、成形しない二次積層体を蓋材として外装体とした。
[比較例2]
アルミニウム40μmの両面に化成処理を施し、化成処理した一方の面に延伸ナイロンフィルム(厚さ25μm)をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、化成処理したアルミニウムの他の面に、シーラントフィルムをドライラミネートして得られた積層体を検体比較例2とした。
シーラントフィルムは、HDを原料樹脂として製膜した厚さ30μmのフィルムである。
得られた積層体を用いてトレイをエンボス成形してトレイとし、成形しない積層体を蓋材として外装体とした。
[比較例3]
アルミニウム40μmの両面に化成処理を施し、化成処理した一方の面に延伸ナイロンフィルム(厚さ25μm)をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、化成処理したアルミニウムの他の面に、酸変性ポリエチレンのエマルジョンを塗布乾燥し、さらに、190℃の温度で焼付けした後、該焼付け面に、シーラントフィルム(厚さ30μm)を熱ラミネートして得られた積層体を検体比較例3とした。
シーラントフィルムはLLを原料樹脂として製膜した厚さ30μmのフィルムである。
得られた積層体を用いてエンボス成形によりトレイとし、成形しない積層体を蓋材として外装体とした。
[比較例4]
アルミニウム40μmの両面に化成処理を施し、化成処理した一方の面に延伸ナイロンフィルム(厚さ25μm)をドライラミネート法により貼り合わせ、次に、化成処理したアルミニウムの他の面に、酸変性ポリエチレン樹脂を接着樹脂15μmとして、シーラントフィルムをサンドイッチラミネートした後、これを酸変性ポリエチレンの軟化点以上の加熱して得られた積層体を検体比較例4とした。
シーラントフィルムはLLを原料樹脂として製膜した厚さ30μmのフィルムである。
積層体を,エンボス成形によりトレイとし、成形しない積層体を蓋材として外装体とした。
【0028】
<評価項目>
1)成形性
各検体50ケずつを5.0mmの深さに成形したときにピンホールが発生した検体数を確認した。
2)カット性
ダイセット抜きにおいて、雄型(上型)の下面と雌型(下型)の上面とが同一高さとなる切込量をゼロ点とし、そこから所定の形状に完全に切り離すまでに必要な切込量(mm)を確認した。切込量が多いほど、切れにくい材質であることを意味する。
3)耐内容物性(密封保存性)の確認
実施例、比較例において作成した外装体に、電解液を封入密封し、60℃で2週間保存した後、漏れの有無を確認した。
【0029】
<結果>
実施例1〜6は、いずれも成形性は良好でピンホールの発生は皆無であった。また、カット性は以下の通りであり、
実施例1 0.3mm
実施例2 0.3mm
実施例3 0.2mm
実施例4 0.2mm
実施例5 0.1mm
実施例6 0.4mm
少なくとも、実施例はLLをシーラントとして同一ラミネート方法で試作した比較例1、3、4よりもカット性に改善が見られた。また、電解液を封入しての保存テストでは、漏れは皆無であった。比較例1、比較例3および比較例4はシーラント層をLLとした構成であるが、成形性は良好であったが、カット性は、それぞれ0.5mm、0.4mm、1.0mmであり、抜き適性の悪いものであった。一方、比較例2は、シーラント層をHDとした構成であったが、カット性は、0.2mmと良好であったが、成形性が悪く、50検体中12検体にピンホールが確認された。また比較例においても電解液を封入しての保存テストでは、漏れはなかった。
【0030】
【発明の効果】
本発明の電池用包装材料の少なくともシーラント層を、高密度ポリエチレンと線状低密度ポリエチレンとがブレンドされたブレンド層単層、または、前記ブレンド層を含む多層構成、また、高密度ポリエチレンと中密度ポリエチレンとがブレンドされたブレンド層単層からなる構成とすることによって、エンボス加工適性を損なうことなく、外装体形成工程におけるダイセット抜き加工適性を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電池用包装材料を説明する図で、(a)層構成を示した断面図、(b)別の層構成を示した断面図である。
【図2】電池の外装体を形成する際の抜きの実施例について説明する図で、(a)電池の斜視図、(b)電池本体と電池本体を挿入する前の外装体の斜視図、(c)外装体の抜き形状を示す上面図である。
【図3】電池のパウチタイプの外装体を説明する斜視図である。
【図4】電池のエンボスタイプの外装体を説明する斜視図である。
【図5】エンボスタイプにおける成形を説明する、(a)斜視図、(b)エンボス成形された外装体本体、(c)X1−X1部断面図、(d)Y1部拡大図である。
【図6】電池用包装材料とリード線との接着におけるリード線用フィルムの装着方法を説明する図である。
【符号の説明】
T 抜き線
m 折り返し線
1 電池
2 電池本体
3 セル(蓄電部)
4 リード線(電極)
5 外装体
5V トレイ部
5F 蓋部
6 リード線用フィルム
7 凹部
8 側壁部
9 シール部
10 積層体(電池用包装材料)
11 基材層
12 アルミニウム(バリア層)
13 バリア層とシーラント層との接着層
14 シーラント層
S1 シーラント層の外層
S2 シーラント層の中間層
S3 シーラント層の内層
15 化成処理層
16 基材層とバリア層とのドライラミネート層
20 プレス成形部
21 オス型
22 メス型
23 キャビティ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
It is a packaging material used for exterior bodies such as batteries, fuel cells, capacitors, capacitors, etc. that have moisture resistance and content resistance and that have liquid or solid organic electrolytes (polymer polymer electrolytes). The present invention relates to a battery packaging material having a material.
[0002]
[Prior art]
The battery in the present invention includes a device including an element that converts chemical energy into electric energy, for example, a lithium ion battery, a lithium polymer battery, a fuel cell, or a dielectric such as a liquid, a solid ceramic, or an organic substance. Including electrolytic capacitors such as liquid capacitors, solid capacitors, double layer capacitors.
Applications of the battery include personal computers, portable terminal devices (cell phones, PDAs, etc.), video cameras, electric vehicles, energy storage batteries, robots, satellites, and the like.
As the battery exterior body, a metal can obtained by pressing a metal into a cylindrical or rectangular parallelepiped container, or a laminate made of a composite film obtained by laminating a plastic film, a metal foil or the like into a bag shape. (Hereinafter referred to as an exterior body) was used.
There were the following problems as a battery outer package. In a metal can, since the outer wall of the container is rigid, the shape of the battery itself is determined. Therefore, since the hardware side is designed to match the battery, the size of the hardware using the battery is determined by the battery, and the degree of freedom in shape is reduced.
Therefore, it exists in the tendency to use the said bag-shaped exterior body. The material structure of the exterior body is at least a base material layer, a barrier layer, from the necessary physical properties, workability, economy, etc. as a battery.
It consists of an adhesive layer that adheres the sealant layer and each of the above layers, and an intermediate layer may be provided as necessary.
A pouch is formed from the laminated body of the above-described configuration of the battery, or at least one side is press-molded to form a battery storage portion to store the battery body, and the pouch type or embossed type (covering the cover) In the above, a necessary part of each peripheral edge is sealed by heat sealing to obtain a battery.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the formation of the exterior body by the laminate, depending on the type of the exterior body, the manufacturing process may be punched with a die set. When the packaging material to be punched is a laminate composed of a flexible material or a combination of materials of flexible different materials, burrs will not occur completely, and uncut parts will be partly In other words, productivity could be hindered due to failure to separate the extracted portion and the remaining portion.
In the battery packaging material of the present invention, a laminate comprising at least a base material layer, a barrier layer, and a sealant layer may be used.
An object of the present invention is to provide a battery packaging material having a configuration capable of maintaining the performance of a battery over a long period of time, and in particular, having a stable pullability in a manufacturing process of an exterior body.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The above problems can be solved by the following present invention. According to the first aspect of the present invention, a packaging material for forming a battery outer body in which a battery body is inserted and a peripheral portion is sealed by heat sealing is at least a base material layer, an adhesive layer 1, aluminum, a chemical conversion treatment layer, an adhesive layer. 2. A laminate composed of a PE-based sealant layer, wherein at least the PE-based sealant layer includes a blend layer single layer in which high-density polyethylene and linear low-density polyethylene are blended, or the blend layer It consists of the packaging material for batteries characterized by having a multilayer structure. According to the second aspect of the present invention, the packaging material for forming the battery outer body in which the battery body is inserted and the peripheral portion is sealed by heat sealing is at least a base material layer, an adhesive layer 1, aluminum, a chemical conversion treatment layer, an adhesive layer. 2. A battery package characterized in that it is a laminate composed of a PE-based sealant layer, and at least the PE-based sealant layer is composed of a blend layer single layer in which high-density polyethylene and medium-density polyethylene are blended. Made of material . The invention described in claim 3, in which the adhesive layer 2 as claimed in any one of claims 1, 2 characterized in that an adhesive layer by dry lamination method. The invention described in claim 4 is characterized in that the adhesive layer 2 as claimed in any one of claims 1, 2 is coated baking layer of the emulsion of acid-modified polyethylene. The invention described in claim 5 is characterized in that the adhesive layer 2 described in any one of claims 1 and 2 is an extruded resin layer of acid-modified polyethylene.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The battery packaging material of the present invention includes a battery comprising at least a base material layer, an adhesive layer, a chemical conversion treatment layer 1, aluminum, a chemical conversion treatment layer 2, an adhesive layer, and a sealant layer having a PE-based sealant layer as an acid-modified polyolefin layer. In the outer package, at least the heat seal layer is made of a multi-layer structure including a high-density polyethylene layer, and is made of a material having good punchability. Hereinafter, it will be described in detail with reference to the drawings.
[0006]
1A and 1B are diagrams for explaining a battery packaging material according to the present invention, in which FIG. 1A is a cross-sectional view showing a layer structure, and FIG. 1B is a cross-sectional view showing another layer structure. FIGS. 2A and 2B are diagrams for explaining an embodiment in which a battery outer body is formed, in which FIG. 2A is a perspective view of the battery, and FIG. 2B is a perspective view of the battery body and the outer body before inserting the battery main body. (C) It is a top view which shows the extraction shape of an exterior body. FIG. 3 is a perspective view for explaining a pouch-type exterior body of a battery. FIG. 4 is a perspective view illustrating an embossed type exterior body of a battery. Figure 5 illustrates the molding in embossed type, (a) a perspective view, (b) embossing the molded outer body, (c) X 1 -X 1 part cross-sectional view, with (d) Y 1 part enlarged view is there. FIG. 6 is a diagram for explaining a method for mounting a lead wire film in bonding a battery packaging material and a lead wire.
[0007]
The battery packaging material forms an exterior body for packaging a main body of a lithium ion battery or the like. Depending on the form of the exterior body, a pouch type as shown in FIG. 3 and FIGS. There is an embossed type as shown in FIG. Examples of the pouch type include three-side seals, four-side seals, and pillow types such as a pillow type. FIG. 3 illustrates a pillow type.
As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (d), the embossed type may be formed with a recess 7 on one side, or as shown in FIG. And may be sealed by heat-sealing the four sides of the periphery. There is also a type in which a concave portion is formed on both sides with a folding portion as shown in FIG. 4 (c), the battery is accommodated, and three sides are heat-sealed.
[0008]
When the battery packaging material is an embossed type, as shown in FIGS. 5 (a) to 5 (d), the laminated packaging material 10 is press-molded to form the recess 7.
[0009]
The battery packaging material is, for example, an embossed type as shown in FIG. 2A, and is made of nylon / adhesive layer / aluminum / adhesive layer / sealant layer, and the sealant layer is made of a polyethylene resin layer. 2 is an embossed type exterior body as shown in FIG. 2B, for example, and the tray portion 5V and the lid portion 5F are integrated with each other via the folding line m. Therefore, the punching shape as the processing step is a shape T as shown in FIG. 2C, which is a punching step using a die set type punching die.
If the polyethylene-based resin forming the sealant layer 14 is low-density polyethylene or linear low-density polyethylene, burrs are generated in the punched portion obtained by the die set punching die, One part may not be able to be extracted and may impair productivity.
[0010]
As a result of diligent research, the present inventors have made a multilayer sealant structure including at least a layer made of high-density polyethylene as a result of diligent research on materials that do not cause defective removal. As a result, the present invention has been completed.
[0011]
Examples of the polyethylene resin used as the multilayer sealant layer of the present invention include high density polyethylene, medium density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, acid-modified polyethylene, and the like. Is a multilayer film composed of two or more resin layers including at least a high-density polyethylene layer.
As the acid-modified polyethylene resin, polyethylene grafted with an unsaturated carboxylic acid can be used.
[0012]
More specifically, examples of the configuration of the sealant in the battery packaging material of the present invention include the following configurations.
HD + LL
HD / HD + LL
HD / HD + LL / LL
HD / HD + LL / HD
HD / LL / HD
LL / HD + LL / HD
HD + MD
LD and MD may be blended in each layer [abbreviation HD: high density polyethylene, LL: linear low density polyethylene, LD: low density polyethylene, MD: medium density polyethylene, + indicates blend, / indicates layer interface Indicates. ]
By adopting the sealant structure of the battery packaging material of the present invention, troubles such as generation of burrs and unremoved parts due to defective extraction were eliminated even if the processing step was performed by a die set punching die.
[0013]
When the outer body of a lithium ion battery is an embossed type, it is formed by press molding in the side wall portion when it is formed by a sandwich lamination method, dry lamination method, coextrusion lamination method, thermal lamination method, etc. Delamination often occurs between the material layers, and delamination also occurs in a portion where the lithium ion battery main body is housed in an exterior body and its periphery is heat sealed.
Moreover, the surface of the inner surface of aluminum may be attacked by hydrogen fluoride generated by the reaction between the electrolyte, which is a component of the battery, and moisture, and delamination may occur.
[0014]
The present inventors have a good embossing formability, a laminated body in which delamination does not occur between the base material layer and the barrier layer at the time of embossing molding or heat sealing, and lithium having content resistance. As a result of diligent research on packaging materials that can be satisfied as an outer package for an ion battery, it has been found that it can be solved by forming a laminate using various laminating methods described below.
In the first method of laminating, delamination is performed by subjecting both surfaces of the barrier layer to chemical conversion and dry laminating the base material layer and the barrier layer, and the barrier layer and the sealant layer with a two-component curable adhesive. I found that it can be avoided. The two-component curable adhesive includes, for example, a main agent and a hardener, and the main agent includes at least two kinds of sebacic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, octatanic acid, nonannic acid, undecanoic acid, and palmitic acid. A blend of an acid component, a polyester resin composed of an alcohol component containing at least one of ethylene glycol, hexanediol, and diethylene glycol, and a bisphenol A type epoxy resin, and the curing agent is composed of a polyisocyanate component.
[0015]
In the second laminating method, an acid-modified polyethylene emulsion liquid is applied to the chemical conversion treated surface 15 (2) by a roll coat method or the like, dried and baked at a temperature of 170 to 200 ° C., and then a sealant film. It was confirmed that the adhesive strength of the laminate was improved by laminating by thermocompression bonding.
The acid-modified polyethylene is unsaturated carboxylic acid grafted polyethylene.
[0016]
It was also confirmed that stable adhesive strength could be obtained by the following third laminating method.
For example, the base material layer 11 and one surface of the barrier layer 12 are dry-laminated, and the acid-modified polyethylene 13 is extruded onto the other surface (chemical conversion layer) of the barrier layer 12 as shown in FIG. When the layer 14 is sandwich-laminated or as a fourth laminating method, the acid-modified polyethylene resin 13 and the sealant layer are coextruded to form a laminate, and the resulting laminate is then used as the acid-modified polyethylene resin 13. By heating to a condition that is equal to or higher than the softening point, it was possible to obtain a laminate having a predetermined adhesive strength.
Specific heating methods in the third and fourth laminating methods include methods such as a hot roll contact method, a hot air method, a near or far infrared ray, and any heating method may be used in the present invention. As described above, it is sufficient that the adhesive resin can be heated to the softening point temperature or higher.
[0017]
Further, as another method, in the sandwich lamination or coextrusion lamination, the bonding is also performed by heating to a condition that the surface temperature of the barrier layer 12 on the sealant layer 14 side reaches the softening point of the acid-modified polyolefin resin 13. A laminate with stable strength could be obtained.
In addition, it is possible to use polyethylene resin as an adhesive resin. In this case, it is desirable to laminate the aluminum-side laminate surface of the extruded polyethylene molten resin film while performing ozone treatment.
[0018]
In the battery packaging material of the present invention, for each of the layers in the laminate forming the outer package, film forming properties, lamination processing, final product secondary processing (pouching, embossing) suitability are improved and stabilized as appropriate. For this purpose, surface activation treatment such as corona treatment, blast treatment, oxidation treatment, and ozone treatment may be performed.
[0019]
Next, each layer which comprises the battery packaging material of this invention is demonstrated.
As shown in FIG. 1A, the battery packaging material of the present invention is a laminate composed of at least a base material layer 11, an adhesive layer 16, aluminum 12, a chemical conversion treatment layer 15, an adhesive layer 13d, and a multilayer sealant layer 14. When the exterior body to be described later is an embossed type, as shown in FIG. 1B, the laminate is a base material layer 11, an adhesive layer 16, a chemical conversion treatment layer 15 (1), aluminum. 12, the chemical conversion treatment layer 15 (2), the adhesive layer 13 d, and the multilayer sealant layer 14 are desirable.
The base material layer 11 in the outer package is made of stretched polyester or nylon film. At this time, examples of the polyester resin include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, copolymer polyester, polycarbonate, and the like. Can be mentioned. Examples of nylon include polyamide resin, that is, nylon 6, nylon 6,6, a copolymer of nylon 6 and nylon 6,6, nylon 6,10, polymetaxylylene adipamide (MXD6), and the like.
When the base material layer 11 is used as a battery, the base material layer 11 is a part that is in direct contact with the hardware. Considering the existence of pinholes in the film alone and the occurrence of pinholes during processing, the base material layer needs to have a thickness of 6 μm or more, and preferably 12 to 30 μm.
[0020]
The base material layer 11 can also be laminated in order to improve pinhole resistance and insulation when used as a battery outer package.
When the base material layer is laminated, the base material layer includes at least one resin layer of two or more layers, and the thickness of each layer is 6 μm or more, preferably 12 to 30 μm. Examples of laminating the base material layer include the following 1) to 8).
1) Stretched polyethylene terephthalate / stretched nylon 2) Stretched nylon / stretched stretched polyethylene terephthalate In addition, packaging material mechanical suitability (transport stability in packaging machines and processing machines), surface protection (heat resistance, electrolyte resistance) ) When the battery exterior body is made an embossed type as a secondary processing, the base material layer is protected when the embossing is applied for the purpose of reducing the frictional resistance between the mold and the base material layer during embossing. In order to achieve this, the base material layer may be multilayered, and a fluororesin layer, an acrylic resin layer, a silicone resin layer, a polyester resin layer, or a resin layer made of a blend thereof may be provided on the surface of the base material layer. preferable.
For example,
3) Fluorine resin / stretched polyethylene terephthalate (Fluorine resin is a film or formed by drying after liquid coating)
4) Silicone resin / stretched polyethylene terephthalate (silicone resin is a film or formed by drying after liquid coating)
5) Fluorine-based resin / stretched polyethylene terephthalate / stretched nylon 6) Silicone-based resin / stretched polyethylene terephthalate / stretched nylon 7) Acrylic resin / stretched nylon (Acrylic resin is film-like or cured after drying by liquid coating)
8) Acrylic resin + polysiloxane graft acrylic resin / stretched nylon (acrylic resin is film-like or cured by drying after liquid coating)
[0021]
The barrier layer 12 is a layer for preventing water vapor from entering the inside of the battery from the outside, stabilizing the pinhole and processability (pouching, embossing formability) of the barrier layer alone, and being resistant to resistance. In order to have a pinhole, a metal such as aluminum or nickel having a thickness of 15 μm or more, or a film on which an inorganic compound such as silicon oxide or alumina is deposited may be used. The aluminum is 80 μm.
In order to further improve the generation of pinholes and to make the battery exterior body type an embossed type, in order to prevent the occurrence of cracks in the embossing molding, the present inventors have made a material for aluminum used as a barrier layer. However, when the iron content is 0.3 to 9.0% by weight, preferably 0.7 to 2.0% by weight, the extensibility of aluminum is better than that of aluminum not containing iron. The present inventors have found that the occurrence of pinholes due to bending is reduced as a laminate, and the side wall can be easily formed when the embossed type exterior body is formed. When the iron content is less than 0.3% by weight, effects such as prevention of pinholes and improvement of embossing formability are not observed, and the iron content of the aluminum exceeds 9.0% by weight. In such a case, the flexibility as aluminum is hindered, and the bag-making property is deteriorated as a laminate.
[0022]
In addition, aluminum produced by cold rolling changes its flexibility, waist strength and hardness under annealing (so-called annealing treatment) conditions, but the aluminum used in the present invention is harder than the non-annealed hard-treated product. Aluminum that tends to be soft, with some or complete annealing, is preferred.
The degree of flexibility, waist strength and hardness of aluminum, that is, the conditions for annealing, may be appropriately selected in accordance with processability (pouching, embossing). For example, in order to prevent wrinkles and pinholes during embossing, it is desirable to use soft aluminum annealed according to the degree of forming.
[0023]
The present inventors have been able to obtain a laminate that is satisfactory as the packaging material by subjecting the front and back surfaces of aluminum, which is the barrier layer 12 of the battery packaging material, to chemical conversion. Specifically, the chemical conversion treatment is to form an acid-resistant film such as phosphate, chromate, fluoride, triazine thiol compound, etc. Among the acid-resistant film-forming substances, phenol resin, chromium fluoride (3) Phosphoric acid chromate treatment using a compound and three components of phosphoric acid is good. Or the chemical conversion treatment agent which contains metals, such as molybdenum, titanium, a zircon, or a metal salt in the resin component containing a phenol resin at least was favorable. Due to the formation of the acid-resistant film, delamination between aluminum and the base material layer during embossing is prevented, and the aluminum surface is dissolved and corroded by hydrogen fluoride generated by the reaction between the battery electrolyte and moisture. In particular, the aluminum oxide existing on the surface of aluminum is prevented from being dissolved and corroded, and the adhesion (wetting property) of the aluminum surface is improved, and the base material layer 11 and the aluminum 12 at the time of embossing and heat sealing. The effect of preventing delamination on the inner surface of aluminum by hydrogen fluoride generated by the reaction between electrolyte and moisture was obtained.
As a result of conducting a chemical conversion treatment on the aluminum surface using various substances and studying the effect thereof, among the acid-resistant film forming substances, it is composed of three components of a phenol resin, a chromium fluoride (3) compound, and phosphoric acid. The treatment with phosphoric acid chromate using the sample was good.
Or the chemical conversion treatment agent which contains metals, such as molybdenum, titanium, a zircon, or a metal salt in the resin component containing a phenol resin at least was favorable.
[0024]
When the exterior body is a pouch type, the chemical conversion treatment of aluminum may be performed on one side only on the sealant layer side or on both sides of the base material layer side and the sealant layer side. When the battery outer body is an embossed type, delamination between the aluminum and the base material layer during embossing can be prevented by subjecting both surfaces of the aluminum to chemical conversion treatment.
[0025]
The sealant layer in the battery packaging material of the present invention is a multilayer sealant including a high-density polyethylene layer as described above.
[0026]
【Example】
The battery packaging material of the present invention will be described more specifically with reference to examples.
(1) Configuration of battery packaging material The following configurations were used in both the examples and comparative examples.
ON 25 μm / DL 3 μm / double-side chemical conversion treatment ALM 40 μm / adhesive (3 μm) or adhesive resin (15 μm) / sealant: 30 μm
[Abbreviation ON: biaxially stretched nylon film, DL: dry laminate, ALM: aluminum]
When the sealant layer or the layer constituting the sealant layer is made of a blend resin, the blend ratio is expressed in parts by weight.
(2) The chemical conversion treatment applied to the barrier layer of the chemical conversion treatment exterior body was carried out by using a roll coating method with an aqueous solution comprising a phenol resin, a chromium fluoride (3) compound, and phosphoric acid as the treatment liquid in both the examples and the comparative examples. The film was baked under the condition that the film temperature was 180 ° C. or higher. The application amount of chromium is 5 mg / m 2 (dry weight).
(3) Type of exterior body Both the examples and comparative examples were evaluated as embossed exterior bodies. The shape was a single-sided embossed type, and the shape of the concave portion (cavity) of the mold was 30 mm × 50 mm and the depth was 5.0 mm, and the moldability was evaluated by press molding. When encapsulating the electrolyte solution in the confirmation of leakage, an unmolded laminate was used as the lid.
(4) Abbreviation LL: Linear low density polyethylene HD: High density polyethylene MD: Medium density polyethylene /: Layer interface in the case of multilayer +: Blend [Example 1]
Chemical conversion treatment was performed on both sides of 40 μm aluminum, and a stretched nylon film (thickness 25 μm) was bonded to one side of the chemical conversion treatment by a dry laminating method, and then a sealant film was dried on the other surface of the chemical conversion treatment aluminum. The laminate obtained by laminating was designated as Sample Example 1.
The sealant film is a film having a thickness of 30 μm formed by using <LL50 part + HD50 part> as a raw material resin.
The obtained laminate was used as a tray by embossing, and an unmolded laminate was used as a cover material as an exterior.
[Example 2]
Chemical conversion treatment was performed on both sides of 40 μm aluminum, and a stretched nylon film (thickness 25 μm) was bonded to one side of the chemical conversion treatment by a dry laminating method, and then a sealant film was dried on the other surface of the chemical conversion treatment aluminum. The laminate obtained by laminating was designated as Sample Example 2.
The sealant film is HD {1} / <HD50 part + LL50 part> {3} / LL {1} (in the case where the LL layer side is the innermost resin layer and the multilayer, the layer described later is the innermost resin layer in the same manner below. A film having a thickness of 30 μm. Moreover, the numerical value in {} after each layer shows layer thickness (micrometer) in the case of a multilayer.
The laminated body was made into a tray by embossing, and the secondary laminated body that was not molded was used as a cover material to make an exterior body.
[Example 3]
Chemical conversion treatment was performed on both sides of 40 μm aluminum, and a stretched nylon film (thickness 25 μm) was bonded to one side of the chemical conversion treatment by a dry laminating method, and then a sealant film was dried on the other surface of the chemical conversion treatment aluminum. The laminate obtained by laminating was designated as Sample Example 3.
The sealant film is a 30 μm thick film composed of three layers of HD {1} / <HD50 part + LL50 part> {3} / HD {1}.
The sealant film is a film having a thickness of 30 μm formed by using a blend resin of 50 parts of LLDPE and 50 parts of HDPE as a raw material resin.
The obtained laminate was embossed to form a tray, and the unmolded laminate was used as a cover material to form an exterior body.
[Example 4]
Chemical conversion treatment was performed on both sides of 40 μm aluminum, and a stretched nylon film (thickness 25 μm) was bonded to one side of the chemical conversion treatment by a dry laminating method, and then a sealant film was dried on the other surface of the chemical conversion treatment aluminum. The laminate obtained by laminating was designated as Sample Example 4.
The sealant film is a film having a thickness of 30 μm formed by using <MD50 part + HD50 part> as a raw material resin.
The obtained laminate was embossed to form a tray, and the unmolded laminate was used as a cover material to form an exterior body.
[Example 5]
Both surfaces of aluminum 40 μm were subjected to chemical conversion treatment, and a stretched nylon film (thickness 25 μm) was bonded to one side of the chemical conversion treatment by a dry laminating method, and then the other surface of the chemical conversion processed aluminum was coated with acid-modified polyethylene. The emulsion obtained by applying and drying the emulsion, baking at a temperature of 190 ° C., and then thermally laminating a sealant film (thickness 30 μm) on the baking surface was designated as Sample Example 5.
The sealant film is a film having a thickness of 30 μm formed by using <MD50 part + HD50 part> as a raw material resin.
The obtained laminate was used as a tray by embossing, and an unmolded laminate was used as a cover material as an exterior.
[Example 6]
Chemical conversion treatment was applied to both sides of 40 μm aluminum, and a stretched nylon film (thickness 25 μm) was bonded to one side of the chemical conversion treatment by a dry laminating method. A laminate obtained by sandwiching a sealant film with an adhesive resin of 15 μm and heating it above the softening point of acid-modified polyethylene was designated as Sample Example 6.
The sealant film is a film having a thickness of 30 μm formed by using <MD50 part + HD50 part> as a raw material resin.
The laminated body was made into a tray by embossing, and the secondary laminated body that was not molded was used as a cover material to make an exterior body.
[0027]
[Comparative Example 1]
Chemical conversion treatment was performed on both sides of 40 μm aluminum, and a stretched nylon film (thickness 25 μm) was bonded to one side of the chemical conversion treatment by a dry laminating method, and then a sealant film was dried on the other surface of the chemical conversion treatment aluminum. The laminate obtained by laminating was used as Sample Comparative Example 1.
The sealant film is a film having a thickness of 30 μm formed by using LL as a raw material resin.
The laminated body was made into a tray by embossing, and the secondary laminated body that was not molded was used as a cover material to make an exterior body.
[Comparative Example 2]
Chemical conversion treatment was performed on both sides of 40 μm aluminum, and a stretched nylon film (thickness 25 μm) was bonded to one side of the chemical conversion treatment by a dry laminating method, and then a sealant film was dried on the other surface of the chemical conversion treatment aluminum. The laminate obtained by laminating was used as Sample Comparative Example 2.
The sealant film is a film having a thickness of 30 μm formed by using HD as a raw material resin.
Using the obtained laminate, a tray was embossed to form a tray, and an unmolded laminate was used as a cover material to form an exterior.
[Comparative Example 3]
Both surfaces of aluminum 40 μm were subjected to chemical conversion treatment, and a stretched nylon film (thickness 25 μm) was bonded to one side of the chemical conversion treatment by a dry laminating method, and then the other surface of the chemical conversion processed aluminum was coated with acid-modified polyethylene. The emulsion was coated and dried, further baked at a temperature of 190 ° C., and a laminate obtained by thermally laminating a sealant film (thickness 30 μm) on the baked surface was used as Sample Comparative Example 3.
The sealant film is a film having a thickness of 30 μm formed by using LL as a raw material resin.
The obtained laminate was used as a tray by embossing, and an unmolded laminate was used as a cover material as an exterior.
[Comparative Example 4]
Chemical conversion treatment was applied to both sides of 40 μm aluminum, and a stretched nylon film (thickness 25 μm) was bonded to one side of the chemical conversion treatment by a dry laminating method. A laminate obtained by sandwiching a sealant film with an adhesive resin of 15 μm and heating it above the softening point of acid-modified polyethylene was designated as Sample Comparative Example 4.
The sealant film is a film having a thickness of 30 μm formed by using LL as a raw material resin.
The laminated body was made into a tray by embossing, and the laminated body that was not molded was used as a cover material to make an exterior body.
[0028]
<Evaluation items>
1) Formability The number of specimens in which pinholes occurred when 50 specimens of each specimen were molded to a depth of 5.0 mm was confirmed.
2) In the case of cutting with a die set, the amount of cut at which the lower surface of the male mold (upper mold) and the upper surface of the female mold (lower mold) are the same height is regarded as the zero point, and then completely cut into a predetermined shape from there. The amount of cut (mm) required for the above was confirmed. It means that it is a material which is hard to cut, so that there is much cutting amount.
3) Confirmation of resistance to contents (sealing storage stability) After the electrolyte solution was enclosed and sealed in the exterior bodies prepared in Examples and Comparative Examples and stored at 60 ° C. for 2 weeks, the presence or absence of leakage was confirmed.
[0029]
<Result>
In each of Examples 1 to 6, the moldability was good and no pinholes were generated. Moreover, the cut property is as follows,
Example 1 0.3 mm
Example 2 0.3 mm
Example 3 0.2 mm
Example 4 0.2 mm
Example 5 0.1 mm
Example 6 0.4 mm
At least, the examples were observed improvement in cuttability than Comparative Example 1, 3 and 4 was fabricated in the same lamination method LL as a sealant. In addition, there was no leakage in the storage test in which the electrolyte was sealed. Comparative Example 1, Comparative Example 3 and Comparative Example 4 have a configuration in which the sealant layer is LL, but the moldability was good, but the cut properties were 0.5 mm, 0.4 mm, and 1.0 mm, respectively. It was a poor fit. On the other hand, Comparative Example 2 had a configuration in which the sealant layer was HD, but the cutability was as good as 0.2 mm, but the moldability was poor, and pinholes were confirmed in 12 samples out of 50 samples. . Further, in the comparative example, there was no leakage in the storage test in which the electrolytic solution was sealed.
[0030]
【Effect of the invention】
At least the sealant layer of the battery packaging material of the present invention is a blend layer single layer in which high-density polyethylene and linear low-density polyethylene are blended, or a multilayer structure including the blend layer , and high-density polyethylene and medium density. By adopting a composition comprising a single blend layer blended with polyethylene, the die set punching suitability in the exterior body forming process could be improved without impairing the embossing suitability.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams illustrating a battery packaging material of the present invention, in which FIG. 1A is a cross-sectional view showing a layer structure, and FIG. 1B is a cross-sectional view showing another layer structure.
FIGS. 2A and 2B are diagrams for explaining an example of extraction when forming a battery outer package, in which FIG. 2A is a perspective view of the battery, and FIG. 2B is a perspective view of the battery main body and the outer package before the battery main body is inserted; (C) It is a top view which shows the extraction shape of an exterior body.
FIG. 3 is a perspective view for explaining a pouch-type exterior body of a battery.
FIG. 4 is a perspective view illustrating an embossed type exterior body of a battery.
[5] will be described molding in embossed type, (a) a perspective view, (b) embossing the molded outer body, (c) X 1 -X 1 part cross-sectional view, with (d) Y 1 part enlarged view is there.
FIG. 6 is a diagram for explaining a method for attaching a lead wire film in bonding a battery packaging material and a lead wire.
[Explanation of symbols]
T Disconnected wire m Folded wire 1 Battery 2 Battery body 3 Cell (power storage unit)
4 Lead wire (electrode)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Exterior body 5V Tray part 5F Lid part 6 Lead wire film 7 Recessed part 8 Side wall part 9 Seal part 10 Laminated body (battery packaging material)
11 Base material layer 12 Aluminum (barrier layer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Adhesive layer of barrier layer and sealant layer 14 Sealant layer S1 Outer layer S2 of sealant layer Intermediate layer S3 of sealant layer Inner layer 15 of sealant layer Chemical conversion treatment layer 16 Dry laminate layer 20 of base material layer and barrier layer Press forming section 21 Male type 22 Female type 23 Cavity

Claims (5)

電池本体を挿入し周縁部をヒートシールにより密封する電池の外装体を形成する包装材料が、少なくとも基材層、接着層1、アルミニウム、化成処理層、接着層2、PE系シーラント層から構成される積層体であって、少なくとも、前記PE系シーラント層が高密度ポリエチレンと線状低密度ポリエチレンとがブレンドされたブレンド層単層、または、前記ブレンド層を含む多層構成からなることを特徴とする電池用包装材料。The packaging material for forming the battery outer body in which the battery body is inserted and the periphery is sealed by heat sealing is composed of at least a base material layer, an adhesive layer 1, aluminum, a chemical conversion treatment layer, an adhesive layer 2, and a PE-based sealant layer. The PE-based sealant layer is composed of a single layer of a blend layer in which high-density polyethylene and linear low-density polyethylene are blended, or a multilayer structure including the blend layer. Battery packaging material. 電池本体を挿入し周縁部をヒートシールにより密封する電池の外装体を形成する包装材料が、少なくとも基材層、接着層1、アルミニウム、化成処理層、接着層2、PE系シーラント層から構成される積層体であって、少なくとも、前記PE系シーラント層が高密度ポリエチレンと中密度ポリエチレンとがブレンドされたブレンド層単層からなることを特徴とする電池用包装材料 The packaging material for forming the battery outer body in which the battery body is inserted and the periphery is sealed by heat sealing is composed of at least a base material layer, an adhesive layer 1, aluminum, a chemical conversion treatment layer, an adhesive layer 2, and a PE-based sealant layer. A battery packaging material, wherein at least the PE sealant layer comprises a single layer of a blend layer in which high-density polyethylene and medium-density polyethylene are blended . 前記接着層2がドライラミネート法による接着剤層であることを特徴とする請求項1、2のいずれかに記載した電池用包装材料 The battery packaging material according to claim 1, wherein the adhesive layer 2 is an adhesive layer formed by a dry lamination method . 前記接着層2が酸変性ポリエチレンのエマルジョンの塗布焼付層であることを特徴とする請求項1、2のいずれかに記載した電池用包装材料 The battery packaging material according to claim 1, wherein the adhesive layer 2 is an application-baked layer of an acid-modified polyethylene emulsion . 前記接着層2が酸変性ポリエチレンの押出樹脂層であることを特徴とする請求項1、2のいずれかに記載した電池用包装材料 The battery packaging material according to claim 1, wherein the adhesive layer 2 is an extruded resin layer of acid-modified polyethylene .
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