JP5569065B2 - Lithium ion battery container, lithium ion battery equipped with the same, and method for producing lithium ion battery container - Google Patents
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Description
本発明は、リチウムイオン電池用容器、これを備えたリチウムイオン電池、およびリチウムイオン電池用容器の製造方法に関する。 The present invention relates to a container for a lithium ion battery, a lithium ion battery including the same, and a method for manufacturing a container for a lithium ion battery.
従来、二次電池には鉛蓄電池やニッケル水素電池が多く使用されてきたが、携帯電話、ノート型パソコンをはじめとする携帯機器の小型化に伴い、高エネルギー密度で、軽量化が可能なリチウムイオン二次電池が多く採用されている。特に近年は、従来電池用包材として用いられてきた缶型とは異なり、形状自由度、薄型化、軽量化、放熱性で優位であるラミネート型リチウムイオン電池が注目され、大型機器用の二次電池として盛んに開発が行われている。 Conventionally, lead-acid batteries and nickel-metal hydride batteries have been widely used as secondary batteries. However, with the miniaturization of portable devices such as mobile phones and notebook computers, lithium that can be made lighter with higher energy density. Many ion secondary batteries are used. In recent years, in particular, laminated lithium-ion batteries, which have advantages in freedom of shape, thickness reduction, weight reduction, and heat dissipation, are different from the can type that has been used as a conventional packaging material for batteries. It is actively developed as a secondary battery.
ラミネート型のリチウムイオン電池容器の形態には、電池用外装材を一辺が開口するように製袋し、内部にリチウムイオン電池を収納する三方シール、四方シール、ピローパウチタイプおよび、電池用外装材をプレス成形して凹部を形成し、前記凹部にリチウムイオン電池を収納するエンボスタイプ等が存在する。いずれの容器においても、容器端縁部はシーラント層の熱接着により密封される。 Laminate type lithium ion battery container has a three-side seal, four-side seal, pillow pouch type, and battery case material, in which a battery case is made to open on one side and a lithium ion battery is stored inside There is an embossed type in which a recess is formed by press molding and a lithium ion battery is accommodated in the recess. In any container, the container edge is sealed by thermal bonding of the sealant layer.
ところで、リチウムイオン電池の内容物には、電解質としてLiPF6、LiBF4などのリチウム塩が用いられるが、これらの塩は水分と反応することにより加水分解し、フッ酸を発生させる。そのため、リチウムイオン電池内に水が浸入すると電池内でフッ酸が発生し、外装材において金属面の腐食や、多層フィルムの各層間のラミネート強度の低下等の問題がある。 By the way, lithium salt such as LiPF6 and LiBF4 is used as the electrolyte for the contents of the lithium ion battery. These salts hydrolyze and react with moisture to generate hydrofluoric acid. Therefore, when water permeates into the lithium ion battery, hydrofluoric acid is generated in the battery, and there are problems such as corrosion of the metal surface in the exterior material and a decrease in laminate strength between the layers of the multilayer film.
そのため、ラミネート型のリチウムイオン電池用容器に用いる外装材は、例えば、基材層、接着剤層、アルミニウム箔層、接着樹脂層、シーラント層を順次積層した多層フィルムの一部にアルミニウム箔を用いることで、多層フィルムの表面からの水分浸入を遮断している。しかし、電池用容器端縁部のシール端面には接着樹脂層およびシーラント層の端面が存在するため、アルミニウム箔層を経ることなく接着樹脂層およびシーラント層の端面からこれらの層内を経由しての電池容器内部への水分の浸入を完全に遮断することは困難であった。
そこで、ヒートシール部の端面からの水分の浸入を抑制するための検討がなされている。
Therefore, the exterior material used for the laminate-type lithium ion battery container uses, for example, an aluminum foil for a part of a multilayer film in which a base material layer, an adhesive layer, an aluminum foil layer, an adhesive resin layer, and a sealant layer are sequentially laminated. Thus, moisture intrusion from the surface of the multilayer film is blocked. However, since the end surfaces of the adhesive resin layer and the sealant layer are present on the seal end surface of the battery container edge portion, the end surfaces of the adhesive resin layer and the sealant layer pass through these layers without passing through the aluminum foil layer. It was difficult to completely block the ingress of moisture into the battery container.
In view of this, studies have been made to suppress the intrusion of moisture from the end face of the heat seal portion.
特許文献1〜2には、ヒートシール部において、接着樹脂層およびシーラント層を薄膜化することにより、シール端面からの水分の浸入を抑制する電池用容器が開示されている。特許文献1には、前記ヒートシール部におけるシーラント層を薄膜化することにより、水分透過率を抑制した電池用容器について記載されている。しかし、ヒートシール部の圧縮による薄膜化は、シールエッジ外へのポリ玉(樹脂漏れ)の形成を促進させ、破袋の原因となる。また、シーラント層を薄膜化することによりシール強度を保持できない可能性もある。
特許文献2には、シール幅の中心部でシーラント層の厚さを変化させることにより、外部からの水分の浸入と、容器の内圧に対するシール強度を確保するヒートシール方法および、それにより作製された電池用容器が記載されている。しかし、段差を設けることで、シール部の面にエッジ、すなわち角状に凹んだ変形部分が生じ、接着樹脂層およびシーラント層の膜厚を急激に変化させる。これによりエッジ部に大きな応力がかかり易くなり、外的負荷によるエッジ切れの原因となる。
そこで、本発明は先行技術の問題点に鑑み、破袋を防止できる段差のないヒートシール部を有する、水分透過の抑制およびシール強度の確保が可能な電池用容器を提供することを目的とする。 Then, in view of the problem of a prior art, this invention aims at providing the battery container which has the heat seal part without a level | step difference which can prevent bag breaking, and can suppress moisture permeation | transmission and can ensure sealing intensity | strength. .
上記の課題を解決するための手段として、請求項1に記載の発明は、基材層の一方の面に少なくとも、接着剤層、アルミニウム箔層、接着樹脂層、シーラント層を順次積層したフィルムが用いられ、シーラント層同士が接着するように、積層フィルムの端縁部をヒートシールすることにより形成されるリチウムイオン電池用容器において、内部側のシールエッジ部の厚みは、内部側の電池用容器の厚みと等しく、段差を設けることにより内部側のシールエッジ部と外部側のシールエッジ部若しくはシール端縁部の接着樹脂層及びシーラント層の総厚に差を生じさせるものは除き、接着樹脂層とシーラント層の総厚が電池用容器の内部側から外部側にかけて連続的に減少し、内部側のシールエッジ部よりも、外部側のシールエッジ部若しくはシール端縁部の接着樹脂層とシーラント層の総厚が減少し、段差のないヒートシール部を有することで、ヒートシール時の電池用容器内でのポリ玉の形成、及びクラックの発生を抑制することを特徴とするリチウムイオン電池用容器である。
As a means for solving the above problems, the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、内部側のシールエッジ部の接着樹脂層及びシーラント層の総厚は40μmより厚いことを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン電池用容器である。この発明でシールエッジ部とは、シールバーの端縁部により形成されるヒートシール部分とこれに隣接する積層フィルムとの間の変形した部分をいう。また、シール端縁部とは、内側のシールエッジ部と外側のシールエッジ部の間のヒートシール部をカットした際の切断部分をいう。
The invention according to
また、請求項3に記載の発明は、前記シーラント層が熱可塑性を有する樹脂であることを特徴とする1〜2のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用容器である。
また、請求項4に記載の発明は、前記シーラント層はポリプロピレンからなり、このポリプロピレン層をホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロックポリプロピレンのいずれかの単一層またはこれらのうち選択された複数からなる積層体で形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用容器である。
The invention according to
According to a fourth aspect of the present invention, the sealant layer is made of polypropylene, and the polypropylene layer is a single layer of homopolypropylene, random polypropylene, or block polypropylene, or a laminate composed of a plurality selected from these layers. It is formed, The container for lithium ion batteries of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
また、請求項5に記載の発明は、前記接着樹脂層が、酸変性エラストマー樹脂もしくは、酸変性ポリオレフィン樹脂の単一層または両者の複合層で形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用容器である。
また、請求項6に記載の発明は、前記アルミニウム箔層が、少なくとも片面が化成処理されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池容器である。
また、請求項7に記載の発明は、前記化成処理が3価クロムを含有する化成処理であることを特徴とする請求項6記載のリチウムイオン電池用容器である。
また、請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか1項に記載のリチウムイオン電池用容器を備えることを特徴とするリチウムイオン電池である。
Moreover, the invention according to
The invention according to claim 6 is the lithium ion battery container according to any one of
The invention according to claim 7 is the lithium ion battery container according to claim 6, wherein the chemical conversion treatment is a chemical conversion treatment containing trivalent chromium.
The invention according to claim 8 is a lithium ion battery comprising the container for a lithium ion battery according to any one of
また、請求項9に記載の発明は、基材層の一方の面に少なくとも、接着剤層、アルミニウム箔層、接着樹脂層、シーラント層を順次積層してなる2枚の積層フィルムの端縁部を、シーラント層同士が接着するようにヒートシールしてリチウムイオン電池用容器を製造するに際し、内部側のシールエッジ部の厚みを、内部側の電池用容器の厚みと等しくした上で、段差を設けることにより内部側のシールエッジ部と外部側のシールエッジ部若しくはシール端縁部の接着樹脂層及びシーラント層の総厚に差を生じさせることはせず、積層フィルムのヒートシール部のうち接着樹脂層とシーラント層の総厚を電池用容器の内部側から外部側にかけて連続的に減少させるように、端縁部を挟んで加熱押圧する一対のシールバーとして、積層フィルムの端縁部を押圧する部分の相互間が電池容器の内部側から外部側にかけて連続的に狭くなるように傾斜したものを用いることにより、内部側のシールエッジ部よりも、外部側のシールエッジ部もしくはシール端縁部の接着樹脂層とシーラント層の総厚を減少させ、段差のないヒートシール部を形成することで、ヒートシール時の電池用容器内でのポリ玉の形成、及びクラックの発生を抑制することを特徴とするリチウムイオン電池用容器の製造方法である。 The invention according to claim 9 is an edge portion of two laminated films obtained by sequentially laminating at least an adhesive layer, an aluminum foil layer, an adhesive resin layer, and a sealant layer on one surface of a base material layer. When manufacturing a lithium ion battery container by heat-sealing so that the sealant layers adhere to each other, the thickness of the seal edge portion on the inner side is made equal to the thickness of the battery container on the inner side. It does not cause a difference in the total thickness of the adhesive resin layer and sealant layer of the seal edge part on the inner side and the seal edge part or the seal edge part on the outer side by providing, and it adheres in the heat seal part of the laminated film As a pair of seal bars that heat and press across the edge so as to continuously reduce the total thickness of the resin layer and sealant layer from the inner side to the outer side of the battery container, By using a slant so that the space between the parts that press the edge continuously narrows from the inner side to the outer side of the battery container, the seal edge part on the outer side or the seal edge part on the outer side, By reducing the total thickness of the adhesive resin layer and sealant layer at the seal edge and forming a heat-sealed part with no steps, formation of poly balls in the battery container during heat sealing and generation of cracks It is a manufacturing method of the container for lithium ion batteries characterized by suppressing .
本発明の請求項1の構成によると、ヒートシール部のうち接着樹脂層とシーラント層の総厚を電池用容器の内部から外部にかけて連続的に変化させ、ヒートシール時の電池用容器内でのポリ玉の形成や、クラックの発生を抑制することにより、衝撃耐性が高い電池用容器を提供することが可能である。
また本発明の請求項2の構成によると、内部側のシールエッジ部よりも、外部側のシールエッジ部もしくはシール端縁部の接着樹脂層とシーラント層の総厚を減少させることにより、外部からの水分透過の抑制および容器の内圧に対するシール強度の確保が可能な電池用容器を提供することが可能である。
According to the configuration of the first aspect of the present invention, the total thickness of the adhesive resin layer and the sealant layer in the heat seal portion is continuously changed from the inside to the outside of the battery container, By suppressing the formation of poly balls and the occurrence of cracks, it is possible to provide a battery container having high impact resistance.
Further, according to the configuration of the second aspect of the present invention, by reducing the total thickness of the adhesive resin layer and the sealant layer on the outer seal edge portion or the seal end edge portion rather than the inner seal edge portion, It is possible to provide a battery container capable of suppressing the moisture permeation of the battery and ensuring the sealing strength against the internal pressure of the container.
また本発明の請求項3の構成によると、耐衝撃性およびヒートシール性に優れた電池用容器を提供することが可能である。
また本発明の請求項4の構成によると、融着温度や硬度の選定ができるため、目的に応じた耐衝撃性およびヒートシール性の選定が可能な電池用容器を提供することが可能である。
また本発明の請求項5の構成によると、電解液などの耐内容物特性に優れ、フッ酸発生時でも接着樹脂の劣化による密着力の低下がない電池用容器を提供することが可能である。
また本発明の請求項6の構成によると、電解液などの耐内容物特性に優れ、フッ酸発生時でも接着剤との密着の低下がない電池用容器を提供することが可能である。
Moreover, according to the structure of
Further, according to the configuration of
Moreover, according to the structure of
Moreover, according to the structure of Claim 6 of this invention, it is possible to provide the battery container which is excellent in content-proof property, such as electrolyte solution, and does not have a fall of adhesion | attachment with an adhesive agent at the time of hydrofluoric acid generation | occurence | production.
また本発明の請求項7の構成によると、特に耐フッ酸性のある長期信頼性に優れた電池用容器を提供することが可能である。
また本発明の請求項8の構成によると、前記リチウムイオン電池用容器を備えることにより、長期信頼性に優れたリチウムイオン電池を提供することが可能である。
また本発明の請求項9の構成によると、一対のシールバーのうち、積層フィルムの端縁部を押圧する部分が電池容器の内部側から外部側にかけて傾斜したものを用いることで、従来技術に比して電池容器の製造工程を増やすことなく請求項1〜8の電池容器を製造することができる効果がある。
Moreover, according to the structure of Claim 7 of this invention, it is possible to provide the container for batteries excellent in long-term reliability which has especially hydrofluoric acid resistance.
Moreover, according to the structure of Claim 8 of this invention, it is possible to provide the lithium ion battery excellent in long-term reliability by providing the said container for lithium ion batteries.
Moreover, according to the structure of Claim 9 of this invention, by using the thing which the part which presses the edge part of a laminated | multilayer film inclines from the inner side to the outer side of a battery container among a pair of seal bars, it uses in a prior art. In comparison, the battery container according to any one of
以下、本発明の、リチウムイオン電池用容器の実施形態および、リチウムイオン電池用の容器を形成するための積層フィルムをヒートシールする方法の一例を示して詳細に説明する。
リチウムイオン電池用の積層フィルム1は同電池の外装材をなすもので、図1に示すように、基材層5の一方の面に、接着剤層10、アルミニウム箔層15、化成処理層20、接着樹脂層25、シーラント層30が順次積層された積層フィルムからなる。
Hereinafter, an embodiment of a container for a lithium ion battery according to the present invention and an example of a method for heat sealing a laminated film for forming a container for a lithium ion battery will be described in detail.
A laminated
この積層フィルム1をエンボス成型した内部に、正極、セパレーター、負極を収納し、タブを容器内部から外部に導出し、その後、シーラント層30が対向するように積層フィルムを重ね合わせ、1辺を残してヒートシールする。その後、開口した1辺から電解液を注入し、残りの1辺を真空環境下でヒートシールし、内部を密封することにより、リチウムイオン電池を作製する。この際、図2に示すように、接着樹脂層25とシーラント層30の総厚が電池用容器の内部から外部にかけて連続的に変化し、内部側のシールエッジ部よりも、外部側のシールエッジ部もしくはシール端縁部の接着樹脂層とシーラント層の総厚が減少するように外装材の端縁部をヒートシールする。これにより、ヒートシール時の電池用容器内でのポリ玉の形成や、クラックの発生の抑制及び、外部からの水分透過の抑制、容器の内圧に対するシール強度の確保が可能な電池用容器を提供することが可能である。
The laminated
<基材層>
基材層5は、リチウムイオン電池製造時のシール工程における耐熱性付与、加工や流通の際に起こりうるピンホール対策という目的で設けるものであり、絶縁性を有する樹脂層を用いる。そのような樹脂層としては、例えば、ポリエステルフィルム、ポリアミドフィルム、ポリプロピレンフィルムなどの延伸または未延伸フィルムを、単層または2層以上の積層フィルムを使用することもできるが、成形性、耐熱性、耐ピンホール性、絶縁性を向上させるという点で、延伸ポリアミドフィルムや延伸ポリエステルフィルムが好適である。また、基材層5の厚さは、耐ピンホール性、加工性を考慮して6〜40μmが好ましく、10〜25μmがより好ましい。さらに、基材層5は、例えばスリップ剤やアンチブロッキング剤などの添加剤を配合または塗布してもよい。
<Base material layer>
The
<接着剤層>
接着剤層10としては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオールを主剤、芳香族系や脂肪族系イソシアネートを硬化剤とした2液硬化型のポリウレタン系接着剤が好ましい。塗工後のエージングとして40℃4日以上行うことで、OH基とNCO基の反応が進行し、両面のフィルムを強固に接着される。一般的に主剤のOHに対する硬化剤NCOのモル比[NCO/OH]が1〜10程度が好ましく、2〜5がより好ましい。また、接着剤層10の厚さは、接着強度や、追随性、加工性などを考慮して1〜10μmが好ましく、3〜7μmがより好ましい。
<Adhesive layer>
As the
<アルミニウム箔層>
アルミニウム箔層15の材質としては、一般の軟質アルミニウム箔を用いることができるが、さらなる耐ピンホール性、及び成形時の延展性を付与させる目的で、鉄を含むアルミニウム箔を用いることが望ましい。鉄の含有量はアルミニウム箔100質量%中、0.1〜9.0質量%が好ましく、0.5〜2.0質量%がより好ましい。鉄の含有量の下限値が上記値より少ないと耐ピンホール性、延展性を十分に付与させることができず、一方、上限値が上記値よりも多いと柔軟性が損なわれる。また、アルミニウム箔層15の厚さは、バリア性、耐ピンホール性、加工性を考慮して9〜200μmが好ましく、15〜100μmがより好ましい。
<Aluminum foil layer>
As a material of the
アルミニウム箔層15は、未処理のアルミニウム箔も用いてもよいが、脱脂処理を施したアルミニウム箔を用いるのが好ましい。脱脂処理としては、大きく区分するとウェットタイプとドライタイプが挙げられる。ウェットタイプでは、酸脱脂やアルカリ脱脂などが挙げられる。酸脱脂に使用する酸としては、例えば、硫酸、硝酸、塩酸、フッ酸などの無機酸が挙げられ、これら酸は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、アルミニウム箔のエッチング効果を向上させるという観点から、必要に応じてFeイオンなどの供給源となる各種金属塩を配合しても構わない。
Although the untreated aluminum foil may be used for the
アルカリ脱脂に使用するアルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウムなどの強エッチングタイプが挙げられる。また、弱アルカリ系や界面活性剤を配合したものを用いてもよい。これらの脱脂は浸漬法やスプレー法で行われる。ドライタイプの方法の一つとして、アルミニウムを焼鈍処理する工程で、その処理時間を長くすることで脱脂処理を行う方法が挙げられる。また、脱脂処理としては、上記の他にも、フレーム処理やコロナ処理などが挙げられる。さらには特定波長の紫外線を照射して発生する活性酸素により、汚染物質を酸化分解・除去するような脱脂処理も挙げられる。 Examples of the alkali used for alkali degreasing include a strong etching type such as sodium hydroxide. Moreover, you may use what mix | blended weak alkali type and surfactant. Such degreasing is performed by a dipping method or a spray method. As one of the dry type methods, there is a method in which degreasing treatment is performed by extending the treatment time in the step of annealing aluminum. In addition to the above, examples of the degreasing treatment include a frame treatment and a corona treatment. Furthermore, a degreasing treatment in which pollutants are oxidatively decomposed and removed by active oxygen generated by irradiating with ultraviolet rays having a specific wavelength is also included.
<化成処理層>
化成処理層20は、アルミニウム箔層15の、少なくとも片面に施されていることが望ましく、特に接着樹脂層25側に施すことが好ましい。これは、電解液と水分との反応により発生するフッ酸によるアルミニウム箔層15の腐蝕防止や、濡れ性を向上させ接着樹脂層25との密着を向上させる目的から設けるもので、塗布型、又は浸漬型の腐蝕防止処理剤を用いて塗膜を形成することができる。例えば3価クロムを含有するクロメート処理を施すことにより、環境破壊物質である6価クロムを含まない環境に配慮したクロメート処理が可能となる。
<Chemical conversion treatment layer>
The chemical
また上記処理以外にもアルミニウム箔層15の耐蝕性を満たす塗膜であれば使用できる。化成処理層20の厚さは腐蝕防止機能とアンカーとしての機能を考慮して10nm以上で5μm以下であることが好ましく、20nm以上で500nm以下がより好ましい。また、両面に化成処理層を施すことにより、シーラント層30だけでなく基材層5側からのアルミニウム箔層15の腐蝕防止をすることができる。
In addition to the above treatment, any coating film satisfying the corrosion resistance of the
<接着樹脂層>
接着樹脂層25は、シーラント層30と、化成処理層20が形成されたアルミニウム箔層15とを接着する層である。接着樹脂層25を構成する樹脂としては、ポリオレフィン樹脂もしくはエラストマー樹脂に無水マレイン酸などをグラフト変性させた酸変性ポリオレフィン樹脂または酸変性エラストマー樹脂が好ましい。ポリオレフィン樹脂としては、低密度、中密度、高密度のポリエチレン;エチレン−αオレフィン共重合体、ホモ、ブロックやランダムポリプロピレン、プロピレン−αオレフィン共重合体などが挙げられる。これらポリオレフィン樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
これにより電解液等の耐内容物特性に優れ、フッ酸発生時でも接着樹脂の劣化による密着力の低下がない電池用容器を提供することができる。この際、接着樹脂層25の厚みは1〜40μmが好ましく、5〜20μmがより好ましい。これは、接着樹脂層が1μmより薄いと接着強度が保てず、40μmより厚いと水分透過が高くなるためである。
<Adhesive resin layer>
The
As a result, it is possible to provide a battery container that has excellent resistance to contents such as an electrolytic solution and does not have a decrease in adhesion due to deterioration of the adhesive resin even when hydrofluoric acid is generated. At this time, the thickness of the
<シーラント層>
シーラント層30を構成する樹脂としては熱可塑性樹脂が好ましく、成分としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂が挙げられる。これにより耐衝撃性およびヒートシール性に優れた電池を提供することができる。ポリプロピレンとしては、例えば、ホモポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、ブロックポリプロピレン等が挙げられ、これらは単層フィルムであっても、複数の層を積層させたフィルムであってもよい。
<Sealant layer>
The resin constituting the
これにより、融着温度や硬度の選択が可能となり、目的に応じた耐衝撃性およびヒートシールの選択が可能となる。この際、シーラント層30の厚さは、25〜100μmが好ましい。これは、シーラント層が25μmより薄いとシール強度が保てず、100μmよ
り厚いと水分透過が高くなるためである。また、シーラント層30には各種添加剤、例えば、難燃剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、光安定剤、粘着付与剤などを配合または塗布してもよい。
This makes it possible to select the fusing temperature and hardness, and to select impact resistance and heat seal according to the purpose. At this time, the thickness of the
<リチウムイオン電池用容器の製造方法>
次に、図1に示す本発明のリチウムイオン電池用容器の製造方法について記載するが、これに限定されない。
<アルミニウム箔層への化成処理層の積層工程>
金属化合物、リン化合物、バインダー樹脂、架橋剤から構成される化成処理液を、アルミニウム箔層15へ塗工し、乾燥・硬化を行い、化成処理層20を形成させる。塗工方法としては、公知の方法が用いられるが、例えば、グラビアコーター、グラビアリバースコーター、ロールコーター、リバースロールコーター、ダイコーター、バーコーター、キスコーター、コンマコーターなどが挙げられる。なお、上述したように、アルミニウム箔層15は、未処理のアルミニウム箔を用いてもよく、ウェットタイプまたはドライタイプにて前処理を施したアルミニウム箔を用いてもよい。またアルミニウム箔の両面に化成処理層20を形成することも可能である。
<Method for producing a container for a lithium ion battery>
Next, although the manufacturing method of the container for lithium ion batteries of this invention shown in FIG. 1 is described, it is not limited to this.
<Lamination process of chemical conversion treatment layer to aluminum foil layer>
A chemical conversion treatment liquid composed of a metal compound, a phosphorus compound, a binder resin, and a crosslinking agent is applied to the
<基材層とアルミニウム箔層の貼り合わせ工程>
化成処理層20を形成したアルミニウム箔層15と、基材層5とを貼り合わせる。貼り合わせの方法としては、ドライラミネート、ノンソルベントラミネート、ウエットラミネートなどの手法を用い、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオールを主剤としたポリウレタン系接着剤にて両者を貼り合わせ、基材層5/接着剤層10/アルミニウム箔層15/化成処理層20からなる積層体を作製する。
<Bonding process of base material layer and aluminum foil layer>
The
<シーラント層の積層工程>
前記積層体上にシーラント層30を積層する。積層の方法としては、ウェットラミネーション、押し出しラミネーション、ドライラミネーション、ホットメルトラミネーション、ノンソルベントラミネーション、ヒートラミネーション等が挙げられる。押し出しラミネーションの場合、前記積層体の化成処理層20上に接着樹脂層25を押出ラミネートし、シーラント層30を積層して、リチウムイオン電池用容器のための積層フィルム1を作製する。なお、化成処理層20は、この押出ラミネートの際にインラインで設けてもよい。その後、化成処理層20と接着樹脂層25との密着性を向上させる目的で、熱処理(エージング処理や熱ラミネートなど)を施す。また、接着樹脂層25とシーラント層30とで多層フィルムを作成し、前記積層体上に熱ラミネートにより積層させることも可能である。
<Lamination process of sealant layer>
A
<ヒートシール工程>
前記リチウムイオン電池用の積層フィルム1を、そのシーラント層30同士が対向するように重ね合わせて次のようにヒートシールすることによりリチウムイオン電池用容器を作成する。前記重ね合わせた接着樹脂層25とシーラント層30の総厚が電池用容器の内部から外部にかけて連続的に変化し、内部側のシールエッジ部よりも、外部側のシールエッジ部もしくはシール端縁部の接着樹脂層25とシーラント層30の総厚が減少するように積層フィルム1の端縁部をヒートシールする。
<Heat sealing process>
The
例えば、ヒートシール装置において上下のシールバー2に傾斜を加え、内部側のシールエッジ部と外部側のシールエッジ部もしくはシール端縁部の接着樹脂層25およびシーラント層30の総厚に差を生じさせることが可能である。前記シールバー2の傾斜については、内部側のシールエッジ部から外部側のシールエッジ部もしくはシール端縁部までの部分に当たるシールバーの間隔が、内部側が外部側よりも連続的に大きくなるようにシールバー2に傾斜をつければよい。このため、この傾斜は両シールバーにあってもよいし、一方のシールバーのみに付されてもよい。また、両シールバーに傾斜が付される場合でも、両傾斜が対称になってもよいし、また対称ではなくても結果として上下のシールバーの間隔が前記のように外向きに連続して小さくなるように変化するものであればよい。
For example, in the heat sealing device, the upper and
また、内部シールエッジ部の接着樹脂層25とシーラント層30の総厚は40μmより厚いことが好ましい。これは、接着樹脂層25とシーラント層30の総厚が40μm以下であるとシール強度が保てないためである。ただし本発明の場合、段差を設けることにより、内部側のシールエッジ部と外部側のシールエッジ部もしくはシール端縁部の接着樹脂層25およびシーラント層30の総厚に差を生じさせるものは除く。これは、段差を設けることで、シール部にエッジ、すなわち角状に凹んだ変形部分が生じ、接着樹脂層25およびシーラント層30の膜厚が急激に変化するため、このエッジ部に大きな応力がかかり易くなり、外的負荷によるエッジ切れの原因となるためである。
このようなヒートシール方法により作製する電池用容器の形態は、特定の形状に限定されるものではなく、例えば、三方シール、四方シール、ピローパウチタイプ等の袋状容器および、電池用積層フィルムをプレス成形して凹部を形成し、前記凹部に電池を収納するエンボスタイプ等の凹状容器であってもよい。
Moreover, it is preferable that the total thickness of the
The form of the battery container produced by such a heat sealing method is not limited to a specific shape. For example, a three-sided seal, a four-sided seal, a pillow pouch type bag-like container, and a battery laminated film It may be a concave container such as an embossed type in which a recess is formed by press molding and a battery is accommodated in the recess.
以下に本発明の実施例を示すが、これに限定されるわけではない。
[使用材料]
以下の試験例に用いた材料は下記の通りである。
<基材層>
ナイロン(25μm)
<接着剤層>
ポリウレタン系接着剤(4μm)
Although the Example of this invention is shown below, it is not necessarily limited to this.
[Materials used]
The materials used in the following test examples are as follows.
<Base material layer>
Nylon (25μm)
<Adhesive layer>
Polyurethane adhesive (4μm)
<アルミニウム箔層>
軟質アルミニウム箔8079材(40μm)
<化成処理層>
クロメート処理
<接着樹脂層>
無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂
<シーラント層>
無延伸ポリプロピレン樹脂
<Aluminum foil layer>
Soft aluminum foil 8079 material (40μm)
<Chemical conversion treatment layer>
Chromate treatment <Adhesive resin layer>
Maleic anhydride-modified polypropylene resin <sealant layer>
Unstretched polypropylene resin
[リチウムイオン電池用の積層フィルムの作製]
まず、アルミニウム箔上に、3価クロム含有の化成処理液をマイクログラビアコートにより塗工し、乾燥ユニットにて150℃以上かつ250℃以下で焼き付け処理を施し、アルミニウム箔コイル上に、化成処理層を積層させた。次いで、アルミニウム箔層の、化成処理層とは反対側の面に、ドライラミネート手法により、ポリウレタン系接着剤を用いて基材層を設けた。これらを押出ラミネート機によりマレイン酸変性ポリプロピレン、マレイン酸変性エラストマーの接着剤からなる接着樹脂層を押出し、化成処理層上に接着樹脂層を積層させた。その後、ポリプロピレン樹脂層を前記積層体と熱ラミネートして、リチウムイオン電池用積層フィルムを作製した。[リチウムイオン電池用容器作製]
[Production of laminated film for lithium ion batteries]
First, a chemical conversion treatment solution containing trivalent chromium is applied on an aluminum foil by microgravure coating, and is baked at 150 ° C. or more and 250 ° C. or less in a drying unit, and a chemical conversion treatment layer is formed on the aluminum foil coil. Were laminated. Next, a base material layer was provided on the surface of the aluminum foil layer opposite to the chemical conversion treatment layer using a polyurethane adhesive by a dry laminating technique. These were extruded with an extrusion laminating machine, an adhesive resin layer made of maleic acid-modified polypropylene and maleic acid-modified elastomer adhesive, and the adhesive resin layer was laminated on the chemical conversion treatment layer. Thereafter, a polypropylene resin layer was thermally laminated with the laminate to prepare a laminated film for a lithium ion battery. [Production of containers for lithium-ion batteries]
図2は、本発明のリチウムイオン電池用の積層フィルムのシール方法の一例を示したものであり、ヒートシール装置のシールバーとリチウムイオン電池用の積層フィルムのヒートシール部を拡大したものである。ヒートシール方法としては、上下のシールバーの間に、シーラント層同士が対向するように重ね合わせた積層フィルムの端縁部を挟み、所定温度・所定時間・所定圧力で加熱圧着した。この際、上下のシールバーに傾斜をもたせ、内部側のシールエッジ部の接着樹脂層とシーラント層の総厚H1よりも、外部側のシールエッジ部もしくはシール端縁部の接着樹脂層とシーラント層の総厚H2が減少するように外装材の端縁部をヒートシールした。 FIG. 2 shows an example of a method for sealing a laminated film for a lithium ion battery according to the present invention, in which a seal bar of a heat sealing device and a heat sealing portion of the laminated film for a lithium ion battery are enlarged. . As a heat sealing method, an edge portion of a laminated film laminated so that sealant layers face each other was sandwiched between upper and lower seal bars, and heat-pressed at a predetermined temperature, a predetermined time, and a predetermined pressure. At this time, the upper and lower seal bars are inclined so that the total thickness H1 of the adhesive resin layer and sealant layer on the inner seal edge portion is greater than the total thickness H1 of the seal edge portion or seal edge portion on the outer side. The edge part of the exterior material was heat-sealed so that the total thickness H2 of the film was reduced.
[評価]
<シール強度評価>
前記ヒートシール方法を用いて、シーラント層同士が対向するように重ね合わせてヒートシールした後、100×15mmサイズの短冊状に切り取り、内部側のシールエッジ部から外部側のシールエッジ部もしくはシール端縁部にかけて、引張速度300m/minにてシール強度を測定した。なお、シール強度が40N/15mm以上の結果を合格とする。
[Evaluation]
<Seal strength evaluation>
Using the heat sealing method, the sealant layers are stacked so that the sealant layers face each other and heat-sealed, then cut into a strip of 100 × 15 mm size, and the seal edge portion or seal end on the outer side from the seal edge portion on the inner side The seal strength was measured over the edge at a tensile speed of 300 m / min. In addition, let the result whose seal strength is 40 N / 15 mm or more be acceptable.
<水分透過率評価>
前記ヒートシール方法を用いて、120mm×110mmのリチウムイオン電池用の積層フィルムを、シーラント層同士が対向するように重ね合わせ、外形寸法120mm×55mmに折りたたみ、両側の端縁部を10mm巾でヒートシールすることで、一辺が開口した袋を作製した。その後、電池の内容物となる炭酸エチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルを1:1:1の割合で混合した電解液を5ml注入し、残りの1辺を3mm幅でヒートシールした。なお、10mmシール部は水分透過がほぼないものとみなし、3mmシール部を測定対象とした。作製した電池用容器を60℃、95%RHの環境下に4週間保存し、保存後の電解液に含まれる水分量をカールフィッシャーにて測定し、水分透過率が100ppm以下の結果を合格とした。
<Evaluation of moisture permeability>
Using the heat sealing method, a laminated film for a lithium ion battery having a size of 120 mm × 110 mm is overlapped so that the sealant layers face each other, folded to an outer dimension of 120 mm × 55 mm, and both edges are heated to a width of 10 mm. By sealing, a bag having one side opened was produced. Thereafter, 5 ml of an electrolytic solution in which ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and diethyl carbonate as the battery contents were mixed at a ratio of 1: 1: 1 was injected, and the remaining one side was heat-sealed with a width of 3 mm. Note that the 10 mm seal part was regarded as having almost no moisture permeation, and the 3 mm seal part was used as a measurement target. The produced battery container was stored for 4 weeks in an environment of 60 ° C. and 95% RH, the amount of water contained in the electrolyte after storage was measured with a Karl Fischer, and the result with a water permeability of 100 ppm or less was passed. did.
[実施例1〜2 比較例1]
実施例1〜2、比較例1〜2は、下記に示すように、内部側のシールエッジ部および外部側のシール端縁部における接着樹脂層およびシーラント層の総厚を変化させ、シール強度評価を行った。結果を表1に示す。
<実施例1>
内部側のシールエッジ部の接着樹脂層およびシーラント層の総厚 80μm
外部側のシール端縁部の接着樹脂層およびシーラント層の総厚 40μm
<実施例2>
内部側のシールエッジ部の接着樹脂層およびシーラント層の総厚 60μm
外部側のシール端縁部の接着樹脂層およびシーラント層の総厚 40μm
[Examples 1 and 2 Comparative Example 1]
In Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, as shown below, the total thickness of the adhesive resin layer and the sealant layer in the seal edge portion on the inner side and the seal edge portion on the outer side is changed, and the seal strength is evaluated. Went. The results are shown in Table 1.
<Example 1>
Total thickness of the adhesive resin layer and sealant layer on the inner seal edge 80 μm
Total thickness of the adhesive resin layer and sealant layer at the outer seal edge 40 μm
<Example 2>
Total thickness of adhesive resin layer and sealant layer on the inner seal edge 60μm
Total thickness of the adhesive resin layer and sealant layer at the outer seal edge 40 μm
<比較例1>
内部側のシールエッジ部の接着樹脂層およびシーラント層の総厚 80μm
外部側のシール端縁部の接着樹脂層およびシーラント層の総厚 80μm
<比較例2>
内部側のシールエッジ部の接着樹脂層およびシーラント層の総厚 40μm
外部側のシール端縁部の接着樹脂層およびシーラント層の総厚 40μm
<Comparative Example 1>
Total thickness of the adhesive resin layer and sealant layer on the inner seal edge 80 μm
Total thickness of the adhesive resin layer and sealant layer at the outer seal edge 80 μm
<Comparative example 2>
Total thickness of the adhesive resin layer and sealant layer on the inner seal edge 40 μm
Total thickness of the adhesive resin layer and sealant layer at the outer seal edge 40 μm
上記のシール強度の結果からわかるように、内部側のシールエッジ部の接着樹脂層およびシーラント層の総厚が40μmより厚いと、40N/15mm以上を維持でき、内部側のシールエッジ部の接着樹脂層およびシーラント層の総厚が40μm以下になると40N/15mm以上を維持できなくなる。また、水分透過率の結果から、シール端縁部における接着樹脂層およびシーラント層の総厚を薄くすることにより、水分透過率を100ppm以下に抑えられることがわかった。また、内部側のシールエッジ部の接着樹脂層およびシーラント層の総厚よりも、シール端縁部における接着樹脂層およびシーラント層の総厚を薄くすることにより、水分透過率の増加を抑制できることがわかった。 As can be seen from the results of the above sealing strength, when the total thickness of the adhesive resin layer and the sealant layer on the inner seal edge portion is larger than 40 μm, it is possible to maintain 40 N / 15 mm or more, and the adhesive resin on the inner seal edge portion. When the total thickness of the layer and the sealant layer is 40 μm or less, 40 N / 15 mm or more cannot be maintained. Further, from the result of the moisture permeability, it was found that the moisture permeability could be suppressed to 100 ppm or less by reducing the total thickness of the adhesive resin layer and the sealant layer at the seal edge. Also, the increase in moisture permeability can be suppressed by making the total thickness of the adhesive resin layer and sealant layer at the seal edge portion thinner than the total thickness of the adhesive resin layer and sealant layer at the inner seal edge portion. all right.
以上の結果より、内部側のシールエッジ部の接着樹脂層およびシーラント層の総厚を40μmより厚くすることにより、シール強度を保つことが可能であり、且つ内部側のシールエッジ部の接着樹脂層およびシーラント層の総厚よりも、外部側のシール端縁部の接着樹脂層とシーラント層の総厚が減少するように外装材の端縁部をヒートシールすることにより、水分透過率を抑制することが可能となる。
このように、本発明によれば、ヒートシール部のうち接着樹脂層とシーラント層の総厚を電池用容器の内部側から外部側にかけて連続的に変化させることにより、水分透過の抑制およびシール強度の確保が可能で且つ、破袋しにくい電池用容器、およびこれを備えたリチウムイオン電池を提供することができる。
From the above results, it is possible to maintain the sealing strength by making the total thickness of the adhesive resin layer and the sealant layer on the inner seal edge portion larger than 40 μm, and the adhesive resin layer on the inner seal edge portion. In addition, the moisture permeability is suppressed by heat-sealing the edge of the exterior material so that the total thickness of the adhesive resin layer and the sealant layer at the outer seal edge is smaller than the total thickness of the sealant layer. It becomes possible.
As described above, according to the present invention, by continuously changing the total thickness of the adhesive resin layer and the sealant layer in the heat seal portion from the inner side to the outer side of the battery container, moisture permeation is suppressed and the seal strength is increased. It is possible to provide a battery container that can be easily secured and that is difficult to break, and a lithium ion battery including the same.
1 リチウムイオン電池用の積層フィルム
2 シールバー
3 内側のシールエッジ部
4 外側のシールエッジ部
5 基材層
10 接着剤層
15 アルミニウム箔層
20 化成処理層
25 接着樹脂層
30 シーラント層
H1 内部側のシールエッジ部
H2 外部側の端縁部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
内部側のシールエッジ部の厚みは、内部側の電池用容器の厚みと等しく、
段差を設けることにより前記内部側のシールエッジ部と外部側のシールエッジ部若しくはシール端縁部の接着樹脂層及びシーラント層の総厚に差を生じさせるものは除き、前記接着樹脂層と前記シーラント層の総厚が前記電池用容器の内部側から外部側にかけて連続的に減少し、前記内部側のシールエッジ部よりも、前記外部側のシールエッジ部若しくはシール端縁部の前記接着樹脂層と前記シーラント層の総厚が減少し、段差のないヒートシール部を有することで、ヒートシール時の電池用容器内でのポリ玉の形成、及びクラックの発生を抑制することを特徴とするリチウムイオン電池用容器。 A laminated film in which at least an adhesive layer, an aluminum foil layer, an adhesive resin layer, and a sealant layer are sequentially laminated on one surface of the base material layer is used, and an edge of the laminated film is adhered so that the sealant layers adhere to each other. In the lithium ion battery container formed by heat sealing the part,
The thickness of the seal edge part on the inner side is equal to the thickness of the battery container on the inner side,
Except those causing the total difference in thickness of the adhesive resin layer and the sealant layer of the seal edge portion of the seal edge portion and the outer side of the inner side or the seal edge portion by providing the step, the said adhesive resin layer Sealant The total thickness of the layer continuously decreases from the inner side to the outer side of the battery container, and the adhesive resin layer on the outer side seal edge portion or the seal edge portion rather than the inner side seal edge portion. Lithium ion is characterized in that the total thickness of the sealant layer is reduced and a heat seal portion having no step is provided, thereby suppressing the formation of poly balls in the battery container during heat sealing and the generation of cracks. Battery container.
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