JP5407719B2 - Packaging materials for electrochemical cells - Google Patents
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Description
本発明は、安定した密封性、絶縁性を示す電気化学セル用包装材料に関するものである。 The present invention relates to a packaging material for electrochemical cells that exhibits stable sealing and insulating properties.
リチウムイオン電池とは、リチウム二次電池ともいわれ、液状、ゲル状又は高分子ポリマー状の電解質を持ち、正極・負極活物質が高分子ポリマーからなるものを含むものである。リチウムイオン電池の構成は、正極集電材/正極活性物質層/電解質層/負極活性物質層/負極集電材及び、これらを包装する外装体からなり、外装体を形成する包装材料として多層フィルムが用いられる。 The lithium ion battery is also referred to as a lithium secondary battery, and includes a liquid, gel-like, or polymer polymer electrolyte, and a positive electrode / negative electrode active material made of a polymer polymer. The configuration of the lithium ion battery is composed of a positive electrode current collector / positive electrode active material layer / electrolyte layer / negative electrode active material layer / negative electrode current collector and an outer package for packaging these, and a multilayer film is used as a packaging material for forming the outer package. It is done.
図2は従来の電気化学セル用包装材料の層構成を示す断面図であり、図2に示すように、従来の電気化学セル用包装材料110は、少なくとも基材層111、金属箔層112、ポリプロピレン層115で構成され、基材層111と金属箔層112とは接着剤層113を介して接着され、ポリプロピレン層115と金属箔層112とは酸変性ポリプロピレン層114を介して接着されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the layer structure of a conventional electrochemical cell packaging material. As shown in FIG. 2, the conventional electrochemical
この包装材料を袋状に加工し、内部に電池本体を収納するパウチタイプの電池用外装体、または、包装材料をプレス加工して凹部を形成し、凹部内部に電池本体を収納するエンボスタイプの電池用外装体がある。これらいずれのタイプの電池用外装体も内部に電池本体を収納し、ポリプロピレン層115同士を重ね合わせてヒートシールすることにより、電池用外装体内部に電池本体を密封収納することができる。
This packaging material is processed into a bag shape, and a pouch-type battery exterior body that houses the battery body inside, or an embossed type that presses the packaging material to form a recess and stores the battery body inside the recess. There is a battery case. In any of these types of battery outer bodies, the battery main body is housed, and the
しかし、従来、特許文献1に記載されているように、ヒートシールの熱と加圧により酸変性ポリプロピレン層114が溶融して外装体外部に押し出され、電極端子と金属箔層112が短絡したり、金属箔層112とポリプロピレン層115とが剥離することが問題となっていた。
However, conventionally, as described in Patent Document 1, the acid-modified
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、密封性、絶縁性に優れる電気化学セル用包装材料を提供することを目的とする。 Then, in view of the said problem, this invention aims at providing the packaging material for electrochemical cells which is excellent in sealing performance and insulation.
上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、金属箔層と、酸変性ポリオレフィン層と、ポリオレフィン層とが、少なくとも順次積層された電気化学セル用包装材料において、ポリオレフィン層を構成する樹脂のMFR(230℃)が、10g/10分以上25g/10分以下であり、酸変性ポリオレフィン層を構成する樹脂のMFR(230℃)が、5g/10分以上7g/10分以下であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first configuration of the present invention, a polyolefin layer is formed in a packaging material for an electrochemical cell in which a metal foil layer, an acid-modified polyolefin layer, and a polyolefin layer are sequentially laminated. The MFR (230 ° C.) of the resin is 10 g / 10 min or more and 25 g / 10 min or less, and the MFR (230 ° C.) of the resin constituting the acid-modified polyolefin layer is 5 g / 10 min or more and 7 g / 10 min or less. It is characterized by that.
この構成によると、酸変性ポリオレフィン層のMFR(230℃)を5g/10分以上7g/10分以下の範囲にすることにより、ヒートシール時の熱により溶融した酸変性ポリオレフィン層の流出を抑え、シール部の絶縁性低下を防ぐことができる。また、ポリオレフィン層を構成する樹脂のMFR(230℃)を、10g/10分以上25g/10分以下の範囲にすることにより、ポリオレフィン層の樹脂を溶融押出して電気化学セル用包装材料を積層する場合、ポリオレフィン層の成膜性を安定させることができる。 According to this configuration, by setting the MFR (230 ° C.) of the acid-modified polyolefin layer in the range of 5 g / 10 minutes to 7 g / 10 minutes, the outflow of the acid-modified polyolefin layer melted by heat during heat sealing is suppressed, It is possible to prevent a decrease in insulating properties of the seal portion. Further, by setting the MFR (230 ° C.) of the resin constituting the polyolefin layer in the range of 10 g / 10 min to 25 g / 10 min, the polyolefin layer resin is melt-extruded to laminate the packaging material for electrochemical cells. In this case, the film formability of the polyolefin layer can be stabilized.
本発明の第2の構成は、上記電気化学セル用包装材料において、ポリオレフィン層を構成する樹脂のMFR(230℃)が、10g/10分以上15g/10分以下であることを特徴とする。 The second configuration of the present invention is characterized in that, in the packaging material for an electrochemical cell, the MFR (230 ° C.) of the resin constituting the polyolefin layer is 10 g / 10 min or more and 15 g / 10 min or less.
この構成によると、ポリオレフィン層のMFRを10g/10分以上15g/10分以下の範囲にすることにより、ヒートシール直後のヒートシール部の接着強度が向上するため、ヒートシール直後にシール部を剥がそうとする力がかかった場合でも剥離を防止することができる。これにより、包装材料としての密封性を向上させることができる。 According to this configuration, by setting the MFR of the polyolefin layer in the range of 10 g / 10 min or more and 15 g / 10 min or less, the adhesive strength of the heat seal portion immediately after the heat seal is improved, so the seal portion is peeled immediately after the heat seal. Even when a force is applied, peeling can be prevented. Thereby, the sealing performance as a packaging material can be improved.
本発明は、安定した密封性、絶縁性を示す電気化学セル用包装材料であり、図等を利用してさらに詳細に説明する。なお、従来例の図2と共通する部分は省略する。 The present invention is an electrochemical cell packaging material exhibiting stable sealing and insulating properties, and will be described in more detail with reference to the drawings. In addition, the part which is common in FIG. 2 of a prior art example is abbreviate | omitted.
図1は本発明の実施形態の一例である電気化学セル用包装材料の層構成を示す断面図であり、図1に示すように、本実施形態に係る電気化学セル用包装材料10は最外層に基材層11、最内層にポリプロピレン層15、その間に金属箔層12が配されたものであり、ポリプロピレン層15と金属箔層12は酸変性ポリプロピレン層14を介して接着している。また、基材層11と金属箔層12は接着剤層13を介して接着している。このとき、金属箔層12表面には化成処理層12aが設けられている。なお、本発明の電気化学セル用包装材料10は上記各層を含むとともに各層間に異なる層を介在させた場合も本発明の技術範囲に含むものとする。なお、ポリプロピレン層は本発明における「ポリオレフィン層」の一例であり、酸変性ポリプロピレン層は本発明における「酸変性ポリオレフィン層」の一例である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a layer structure of a packaging material for an electrochemical cell which is an example of an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
ここで、酸変性ポリプロピレン層14とポリプロピレン層15は化成処理層12aが形成された金属箔層12の一方の面に酸変性ポリプロピレン樹脂を溶融押出して酸変性ポリプロピレン層14を形成し、さらに酸変性ポリプロピレン層14の上からポリプロピレン樹脂を溶融押出してポリプロピレン層15を積層することができる。
Here, the acid-modified
このとき、酸変性ポリプロピレン層14は金属箔層12とポリプロピレン層15とを安定的に接着するために設ける層であり、酸変性ポリプロピレン層14を構成する樹脂のMFR(230℃)は、5g/10分以上7g/10分以下である。なお、MFRはASTM D1238に準拠して230℃、荷重2.16kgで測定したものである。酸変性ポリプロピレン層14を構成する樹脂のMFR(230℃)を5g/10分以上7g/10分以下の範囲にすることにより、ヒートシール時の熱により溶融する酸変性ポリプロピレンの流出を抑え、シール部の絶縁性を向上させることができる。また、酸変性ポリプロピレン層14を構成する樹脂のMFR(230℃)が、5g/10分より小さい場合、酸変性ポリプロピレン樹脂を溶融押出して酸変性ポリプロピレン層14を形成する際の製膜性が不安定となる。また、酸変性ポリプロピレン層14を構成する樹脂のMFR(230℃)が、7g/10分より大きい場合、ヒートシール時の熱により、溶融した酸変性ポリプロピレンが容易に流出し、シール部の絶縁性が低下する。
At this time, the acid-modified
また、この層に用いられる酸変性ポリプロピレンは、
(1)ビガット軟化点115℃以上、融点150℃以上のホモタイプ、
(2)ビガット軟化点105℃以上、融点130℃以上のエチレンープロピレンとの共重合体(ランダム共重合タイプ)
(3)融点110℃以上である不飽和カルボン酸を用い酸変性重合した単体又はブレンド物等を用いることができる。
The acid-modified polypropylene used in this layer is
(1) A homotype having a bigat softening point of 115 ° C or higher and a melting point of 150 ° C or higher,
(2) A copolymer of ethylene-propylene having a bigat softening point of 105 ° C or higher and a melting point of 130 ° C or higher (random copolymer type)
(3) A simple substance or a blended product obtained by acid-modified polymerization using an unsaturated carboxylic acid having a melting point of 110 ° C. or higher can be used.
また、酸変性ポリプロピレン層14はポリプロピレン層15にポリプロピレン以外のポリオレフィンを用いる場合、その樹脂種により適宜選択して用いる必要があるが、酸変性ポリプロピレン以外の酸変性ポリオレフィンとしては、不飽和カルボン酸でグラフト変性したポリオレフィン樹脂、エチレンないしプロピレンとアクリル酸、または、メタクリル酸との共重合体、あるいは、金属架橋ポリオレフィン樹脂等があり、必要に応じてブテン成分、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体、非晶質のエチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−α−オレフィン共重合体等を5%以上添加してもよい。これら、いずれの酸変性ポリオレフィンを用いる場合においても、ヒートシール時の熱により溶融する酸変性ポリオレフィン樹脂の流出を抑え、シール部の絶縁性を向上させるために、酸変性ポリオレフィン樹脂のMFR(230℃)は、5g/10分以上7g/10分以下とすることが好ましい。
Further, when a polyolefin other than polypropylene is used for the
また、ポリプロピレン層15を構成する樹脂のMFR(230℃)は、10g/10分以上25g/10分以下であり、10g/10分以上15g/10分以下であることがより好ましい。なお、MFRはASTM D1238に準拠して230℃、荷重2.16kgで測定したものである。ポリプロピレン層15を構成する樹脂のMFR(230℃)を10g/10分以上15g/10分以下の範囲にすることにより、ヒートシール直後のヒートシール部の接着強度が向上するため、ヒートシール直後にシール部を剥がそうとする力がかかった場合でも剥離を防止することができる。これにより、包装材料としての密封性を向上させることができる。また、ポリプロピレン層15を構成する樹脂のMFR(230℃)が、10g/10分より小さい場合、及び25g/10分より大きい場合、ポリプロピレン樹脂を溶融押出してポリプロピレン層15を形成する際の製膜性が不安定となる。また、ポリプロピレン層15を構成する樹脂のMFR(230℃)が、15g/10分より大きい場合、ヒートシール直後のヒートシール部の接着強度が低下し、ヒートシール後の接着強度を向上させることができない。
Moreover, MFR (230 degreeC) of resin which comprises the
なお、ポリプロピレンが好適に用いられるが、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレンの単層または多層、または、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレンのブレンド樹脂を単層または多層化してもよい。また、ポリプロピレンには、ランダムプロピレン、ホモプロピレン、ブロックプロピレン等各タイプに分けることができ、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン、ブロックポリプロピレンには、低結晶性のエチレンーブテン共重合体、低結晶性のプロピレンーブテン共重合体、エチレンとブテンとプロピレンの3成分共重合体からなるターポリマー、シリカ、ゼオライト、アクリル樹脂ビーズ等のアンチブロッキング剤(AB剤)、脂肪酸アマイド系のスリップ剤等を添加してもよい。しかし、いずれのポリオレフィンを用いる場合においても、成膜性の観点から、ポリオレフィン樹脂のMFR(230℃)は、10g/10分以上25g/10分以下であり、ヒートシール直後のヒートシール部の接着強度の観点から、10g/10分以上15g/10分以下であることがより好ましい。 Polypropylene is preferably used, but linear low density polyethylene, medium density polyethylene single layer or multilayer, or linear low density polyethylene, medium density polyethylene blend resin may be single layer or multilayer. Polypropylene can be classified into random propylene, homopropylene, block propylene, and the like. Random polypropylene, homopolypropylene, and block polypropylene include low crystalline ethylene-butene copolymer and low crystalline propylene-butene. Copolymers, terpolymers composed of ternary copolymers of ethylene, butene and propylene, silica, zeolite, antiblocking agents (AB agents) such as acrylic resin beads, fatty acid amide slip agents, etc. may be added. . However, in the case of using any polyolefin, from the viewpoint of film formability, the MFR (230 ° C.) of the polyolefin resin is 10 g / 10 min or more and 25 g / 10 min or less. From the viewpoint of strength, it is more preferably 10 g / 10 min or more and 15 g / 10 min or less.
また、本発明に係るポリプロピレン層15は上記各タイプのポリプロピレン層を適時組み合わせて多層化してもよい。
The
次に、図1に示した電気化学セル用包装材料10を構成するそれ以外の各層について具体的に説明する。基材層11は、延伸ナイロンフィルムの他に、延伸ポリエステルフィルムを用いることができる。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。また、延伸ナイロンフィルムの上面上にポリエチレンテレフタレートを積層することにより、延伸ナイロンフィルムに電解液が付着して白化するのを防止することができる。また、ポリエチレンテレフタレートが延伸ナイロンフィルムを水蒸気からバリアし絶縁性を向上させることができる。
Next, each other layer which comprises the
接着剤層13は基材層11と金属箔層13とを接着する層であり、例えば、ポリ酢酸ビニル系接着剤、アクリル酸のエチル、ブチル、2−エチルヘキシルエステル等のホモポリマー、或いは、これらとメタクリル酸メチル、アクリロニトリル、スチレン等との共重合体等からなるポリアクリル酸エステル系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、エチレンと酢酸ビニル、アクリル酸エチル、アクリル酸、メタクリル酸等のモノマーとの共重合体等からなるエチレン共重合体系接着剤、セルロース系接着剤、ポリエステル系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリイミド系接着剤、尿素樹脂またはメラミン樹脂等からなるアミノ樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤、反応型(メタ)アクリル系接着剤、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム等からなるゴム系接着剤、シリコーン系接着剤、アルカリ金属シリケート、低融点ガラス等からなる無機系接着剤等が挙げられる。
The
金属箔層12は、外部からリチウムイオン電池の内部に水蒸気が浸入することを防止するための層で、金属箔層単体のピンホール、及び加工適性(パウチ化、冷間プレス成形性)を安定化し、かつ耐ピンホール性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、又は、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、金属箔層12を構成する金属箔として好ましくは厚さが20〜100μmのアルミニウムとする。
The
また、ピンホールの発生を改善し、リチウムイオン電池の外装体のタイプをエンボスタイプとする場合、冷間プレ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、金属箔層12として用いるアルミニウムの材質を、鉄含有量が0.3〜9.0重量%、好ましくは0.7〜2.0重量%とすることが望ましい。 Moreover, in order to improve the occurrence of pinholes and to make the outer body type of the lithium ion battery an embossed type, there is no occurrence of cracks or the like in cold press molding. It is desirable that the material has an iron content of 0.3 to 9.0% by weight, preferably 0.7 to 2.0% by weight.
これによって、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、外装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、包装材料を冷間プレス成形する時に側壁を容易に形成することができる。なお、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、冷間プレス成形性の改善等の効果が認められず、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、包装材料として製袋性が悪くなる。 As a result, compared to aluminum that does not contain iron, aluminum has good spreadability, and the occurrence of pinholes due to bending as an exterior body is reduced, and the side wall can be easily formed when cold-pressing the packaging material. be able to. When the iron content is less than 0.3% by weight, effects such as prevention of pinholes and improvement of cold press formability are not recognized, and the iron content of aluminum is 9.0% by weight. In the case of exceeding, the flexibility as aluminum is hindered, and the bag-making property as a packaging material is deteriorated.
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よい。 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 which tends to be soft with some or complete annealing is preferred.
すなわち焼きなましの条件は、加工適性(パウチ化、冷間プレス成形)に合わせ適宜選定すればよい。たとえば、冷間プレス成形時のしわやピンホールを防止するためには、成形の程度に応じて焼きなましされた軟質アルミニウムを用いることができる。 That is, the annealing conditions may be appropriately selected in accordance with processability (pouching, cold press molding). For example, in order to prevent wrinkles and pinholes during cold press molding, soft aluminum annealed according to the degree of molding can be used.
また、金属箔層12であるアルミニウムの表、裏面に化成処理を施し化成処理層12aを形成すことによって、接着剤との接着強度を向上させることができる。
Moreover, by performing a chemical conversion treatment on the front and back surfaces of the aluminum that is the
化成処理層12aは少なくとも金属箔層12のポリプロピレン層15側の面に形成するものである。化成処理層12aは酸変性ポリプロピレン層14と金属箔層12とを安定的に接着し、金属箔層12とポリプロピレン層15のデラミネーションを防止することができる。また、化成処理層12aは金属箔層12の腐食を防止する働きも有る。
The chemical
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によってエンボス成形時の金属箔層12とポリプロピレン層15との間のデラミネーション防止と、リチウムイオン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を向上させることができる。
Specifically, prevention of delamination between the
化成処理層12aは、クロム酸クロメート処理、リン酸クロメート処理、塗布型クロメート処理等のクロム系化成処理、あるいは、ジルコニウム、チタン、リン酸亜鉛等の非クロム系(塗布型)化成処理等により金属箔層12面に形成されるものであるが、連続処理が可能であると共に水洗工程が不要で処理コストを安価にすることができるという点などから塗布型化成処理、特にアミノ化フェノール重合体、3価クロム化合物、リン化合物、を含有する処理液で処理するのが最も好ましい。
The chemical
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[実施例1]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. Embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments are also included in the present invention. Included in the technical scope.
[Example 1]
以下、本発明の作用及び効果について、実施例を用いて具体的に説明する。実施例1は、電気化学セル用包装材料の絶縁性について評価したものであり、この実験では、電気化学セル用包装材料の絶縁性を確認するために、電気化学セル用包装材料を構成する酸変性ポリオレフィン層のMFRの値を変化させて作製した試料を用いた。
[包装材料のサンプル作製]
Hereinafter, the operation and effect of the present invention will be specifically described with reference to examples. Example 1 evaluated the insulation of the packaging material for electrochemical cells. In this experiment, in order to confirm the insulation of the packaging material for electrochemical cells, an acid constituting the packaging material for electrochemical cells was used. A sample prepared by changing the MFR value of the modified polyolefin layer was used.
[Packaging sample preparation]
アルミニウム(厚さ40μm)の片面に化成処理を施し、化成処理面に酸変性ポリプロピレン(厚さ20μm)を溶融押出するとともにその上からポリプロピレン(厚さ15μm)を溶融押出して、アルミニウム/化成処理層/酸変性ポリプロピレン/ポリプロピレンから構成される包装材料を得た。
One side of aluminum (thickness 40 μm) is subjected to chemical conversion treatment, and acid-modified polypropylene (thickness 20 μm) is melt-extruded on the chemical conversion-treated surface, and polypropylene (
ここで、化成処理は、いずれも、処理液として、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、リン酸からなる水溶液を用い、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付けた。また、クロムの塗布量は10mg/m2(乾燥重量)とした。 Here, in each chemical conversion treatment, an aqueous solution composed of a phenol resin, a chromium fluoride compound, and phosphoric acid was used as a treatment solution, applied by a roll coating method, and baked under conditions where the film temperature was 180 ° C. or higher. The amount of chromium applied was 10 mg / m 2 (dry weight).
また、酸変性ポリプロピレンに融点が160℃で、MFR(230℃)が、5g/10分、6g/10分、7g/10分、8g/10分の樹脂を用い、得られた電気化学セル用包装材料をそれぞれ試料1〜試料4とした。また、試料1〜試料4のポリプロピレンには融点が140℃で、MFR(230℃)が、18g/10分の樹脂を用いた。ここで、MFRはASTM D1238に準拠して230℃、荷重2.16kgで測定したものである。また、MFR(230℃)が、3g/10分、4g/10分の酸変性ポリプロピレンでは、溶融押出による成膜が安定しなかった。なお、試料1〜試料3が本発明にかかる電気化学セル用包装材料である。 In addition, for an electrochemical cell obtained by using a resin having a melting point of 160 ° C. and MFR (230 ° C.) of 5 g / 10 min, 6 g / 10 min, 7 g / 10 min, 8 g / 10 min for acid-modified polypropylene. The packaging materials were Sample 1 to Sample 4, respectively. The polypropylenes of Samples 1 to 4 used resins having a melting point of 140 ° C. and MFR (230 ° C.) of 18 g / 10 min. Here, MFR is measured at 230 ° C. and a load of 2.16 kg in accordance with ASTM D1238. In addition, with acid-modified polypropylene having an MFR (230 ° C.) of 3 g / 10 minutes and 4 g / 10 minutes, film formation by melt extrusion was not stable. Samples 1 to 3 are electrochemical cell packaging materials according to the present invention.
[絶縁性の評価]
上記方法により作製した試料1〜試料4にかかる電気化学セル用包装材料を60mm(MD方向)×120mm(TD方向)の短冊片に裁断し、この短冊片をTD方向に折り返しポリプロピレン側を重ね合わせて、対向する2辺を7mm巾でヒートシールして一方に開口を有する袋を作成した。このとき、ヒートシールは、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒の条件で行なった。次にヒートシール部上のTD方向に折り目ができるようにMD方向に袋を180°折り返し、この折り返しを往復20回繰り返した。その後、開口部よりリチウムイオン電池本体を封入し、電解液を入れ密封シールした。次に、封入した電解液と包装材料を構成するアルミニウムとの間に電圧100Vを5秒間印加し抵抗値を測定した。本評価法においては、試料1〜試料4にかかる電気化学セル用包装材料からそれぞれ上記袋を100個ずつ用意し、抵抗値が∞を示した場合を良品とし、良品の個数を表1に示す。
[Evaluation of insulation]
The packaging material for electrochemical cells according to Sample 1 to Sample 4 produced by the above method is cut into 60 mm (MD direction) × 120 mm (TD direction) strips, and the strips are folded back in the TD direction to overlap the polypropylene side. Then, two opposite sides were heat-sealed with a width of 7 mm to create a bag having an opening on one side. At this time, the heat sealing was performed under conditions of a surface pressure of 1.0 MPa, a sealing temperature of 190 ° C., and a sealing time of 3.0 seconds. Next, the bag was folded back 180 ° in the MD direction so that a fold was formed in the TD direction on the heat seal portion, and this folding was repeated 20 times. Thereafter, the lithium ion battery main body was sealed from the opening, and the electrolyte was put and hermetically sealed. Next, a voltage of 100 V was applied for 5 seconds between the encapsulated electrolyte and aluminum constituting the packaging material, and the resistance value was measured. In this evaluation method, 100 pieces of the above-mentioned bags were prepared from the packaging materials for electrochemical cells according to Sample 1 to Sample 4, respectively, and the case where the resistance value showed ∞ was regarded as a non-defective product. .
[表1]
[Table 1]
上記表1に示すように、試料1〜試料4を比較した結果、試料1〜試料3において良好な絶縁性を示すことが判明した。以上より、酸変性ポリプロピレンのMFR(230℃)が、5g/10分以上7g/10分以下の場合、ヒートシール後安定した絶縁性を示すことが判明した。また、酸変性ポリプロピレンのMFR(230℃)が、5g/10分より小さい場合、溶融押出による成膜が安定しないことが判明した。
[実施例2]
As shown in Table 1 above, as a result of comparing Sample 1 to Sample 4, it was found that Sample 1 to Sample 3 showed good insulation. From the above, it was found that when the MFR (230 ° C.) of the acid-modified polypropylene is 5 g / 10 min or more and 7 g / 10 min or less, stable insulation is exhibited after heat sealing. Further, it was found that when the MFR (230 ° C.) of the acid-modified polypropylene is smaller than 5 g / 10 minutes, the film formation by melt extrusion is not stable.
[Example 2]
実施例2は、電気化学セル用包装材料のヒートシール直後のヒートシール部の接着強度について評価したものであり、この実験では、電気化学セル用包装材料のヒートシール直後のヒートシール部の接着強度を確認するために、電気化学セル用包装材料を構成するポリオレフィン層のMFRの値を変化させて作製した試料を用いた。
[包装材料のサンプル作製]
Example 2 evaluated the adhesive strength of the heat seal part immediately after heat sealing of the packaging material for electrochemical cells. In this experiment, the adhesive strength of the heat seal part immediately after heat sealing of the packaging material for electrochemical cells was evaluated. In order to confirm the above, a sample prepared by changing the MFR value of the polyolefin layer constituting the packaging material for an electrochemical cell was used.
[Packaging sample preparation]
アルミニウム(厚さ40μm)の片面に化成処理を施し、化成処理面に酸変性ポリプロピレン(厚さ23μm)を溶融押出するとともにその上からポリプロピレン(厚さ23μm)を溶融押出して、アルミニウム/化成処理層/酸変性ポリプロピレン/ポリプロピレンから構成される包装材料を得た。 One side of aluminum (thickness 40 μm) is subjected to chemical conversion treatment, acid-modified polypropylene (thickness 23 μm) is melt-extruded on the chemical conversion-treated surface, and polypropylene (thickness 23 μm) is melt-extruded from above to form an aluminum / chemical conversion treatment layer. A packaging material composed of / acid-modified polypropylene / polypropylene was obtained.
ここで、化成処理は、いずれも、処理液として、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、リン酸からなる水溶液を用い、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付けた。また、クロムの塗布量は10mg/m2(乾燥重量)とした。 Here, in each chemical conversion treatment, an aqueous solution composed of a phenol resin, a chromium fluoride compound, and phosphoric acid was used as a treatment solution, applied by a roll coating method, and baked under conditions where the film temperature was 180 ° C. or higher. The amount of chromium applied was 10 mg / m 2 (dry weight).
また、ポリプロピレンに融点が140℃で、MFR(230℃)が、11g/10分、15g/10分、18g/10分の樹脂を用い、得られた電気化学セル用包装材料をそれぞれ試料5〜試料7とした。また、試料5〜試料7の酸変性ポリプロピレンには融点が160℃で、MFR(230℃)が、5g/10分の樹脂を用いた。ここで、MFRはASTM D1238に準拠して230℃、荷重2.16kgで測定したものである。また、MFR(230℃)が、7g/10分、9g/10分、27g/10分のポリプロピレンでは、溶融押出による成膜が安定しなかった。また、MFR(230℃)が、20g/10分、25g/10分のポリプロピレン及び試料5〜試料7のポリプロピレンは、溶融押出による成膜は安定していた。なお、試料5、試料6が本発明にかかる電気化学セル用包装材料である。 Moreover, the melting point is 140 ° C. for polypropylene, and the MFR (230 ° C.) is 11 g / 10 min, 15 g / 10 min, 18 g / 10 min. Sample 7 was obtained. Further, the acid-modified polypropylenes of Sample 5 to Sample 7 were resins having a melting point of 160 ° C. and MFR (230 ° C.) of 5 g / 10 min. Here, MFR is measured at 230 ° C. and a load of 2.16 kg in accordance with ASTM D1238. In addition, with polypropylene having MFR (230 ° C.) of 7 g / 10 minutes, 9 g / 10 minutes, and 27 g / 10 minutes, film formation by melt extrusion was not stable. In addition, polypropylenes having MFR (230 ° C.) of 20 g / 10 minutes and 25 g / 10 minutes and polypropylenes of Sample 5 to Sample 7 were stable by melt extrusion. Sample 5 and sample 6 are electrochemical cell packaging materials according to the present invention.
[ヒートシール直後のヒートシール部の接着強度の評価]
上記の方法により作製した試料5〜試料7にかかる電気化学セル用包装材料を裁断して25mm×250mmの短冊片を2枚ずつ作製し、ホットタック試験器(Theller社製)にポリプロピレン側を重ね合わせて2枚の試料をセットしてヒートシール(シール温度170℃、面圧3.8MPa、シール時間2.0秒)し、ヒートシール直後に引き取り速度2000mm/minでシール部分を引き離しながら、引き取り時の強度を測定した。そして、測定開始時の強度をヒートシール直後のヒートシール部の接着強度とし、表2に示す。なお、単位はN/25mm巾である。
[Evaluation of adhesive strength of heat seal part immediately after heat seal]
The electrochemical cell packaging material according to Sample 5 to Sample 7 prepared by the above method is cut to produce two 25 mm × 250 mm strips, and the polypropylene side is stacked on a hot tack tester (made by Theller). Two samples are set together and heat sealed (sealing temperature 170 ° C., surface pressure 3.8 MPa, sealing time 2.0 seconds). Immediately after heat sealing, the sealing portion is pulled off at a pulling speed of 2000 mm / min, and then taken off. The intensity of time was measured. Table 2 shows the strength at the start of measurement as the adhesive strength of the heat seal portion immediately after heat sealing. The unit is N / 25 mm width.
[表2]
[Table 2]
上記表2に示すように、試料5〜試料7を比較した結果、試料5、試料6においてヒートシール直後のヒートシール部の接着強度が良好な値を示すことが判明した。以上より、ポリプロピレンのMFR(230℃)が、10g/10分以上15g/10分以下の場合、ヒートシール直後のヒートシール部の接着強度が高いことが判明した。また、ポリプロピレンのMFR(230℃)が、10g/10分より小さい場合及び25g/10より大きい場合、溶融押出による成膜が安定しないことが判明した。 As shown in Table 2 above, as a result of comparing samples 5 to 7, it was found that in samples 5 and 6, the adhesive strength of the heat seal part immediately after heat sealing showed a good value. From the above, it was found that when the MFR (230 ° C.) of polypropylene is 10 g / 10 min or more and 15 g / 10 min or less, the adhesive strength of the heat seal part immediately after the heat seal is high. Further, it was found that when the MFR (230 ° C.) of polypropylene is smaller than 10 g / 10 minutes and larger than 25 g / 10, film formation by melt extrusion is not stable.
10、110 電気化学セル用包装材料
11、111 基材層
12、112 金属箔層
12a 化成処理層
13,113 接着剤層
14、114 酸変性ポリプロピレン層
15、115 ポリプロピレン層
10, 110 Electrochemical
Claims (2)
前記ポリオレフィン層を構成する樹脂のMFR(230℃)が、10g/10分以上25g/10分以下であり、
前記酸変性ポリオレフィン層を構成する樹脂のMFR(230℃)が、5g/10分以上7g/10分以下であることを特徴とする電気化学セル用包装材料。 In the packaging material for electrochemical cells in which the metal foil layer, the acid-modified polyolefin layer, and the polyolefin layer are sequentially laminated,
The MFR (230 ° C.) of the resin constituting the polyolefin layer is 10 g / 10 min or more and 25 g / 10 min or less,
A packaging material for electrochemical cells, wherein the resin constituting the acid-modified polyolefin layer has an MFR (230 ° C) of 5 g / 10 min to 7 g / 10 min.
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