JP5704206B2 - 電池用包装材料の巻取体 - Google Patents
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Description
(1)シーラント層の表面において、異物または未溶融物に起因する凸部であって、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.4mm2を超える凸部の数が、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内である場合。
(2)シーラント層の表面において、異物または未溶融物に起因する凸部であって、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.4mm2を超える凸部の位置が認識できるように、積層フィルムにマークが付与されている場合。
項1. 少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、
前記コーティング層は、2液硬化型樹脂により形成されており、
前記シーラント層は、溶融押出しされた熱可塑性樹脂により形成されており、
前記シーラント層は、異物または前記熱可塑性樹脂の未溶融物を含み、
前記シーラント層の表面において、前記異物または前記未溶融物に起因する凸部であって、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.4mm2を超える凸部の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークが付与されており、
前記巻取体は、前記シーラント層の表面と前記コーティング層の表面とが接触するように巻き取られている、電池用包装材料の巻取体。
項2. 前記コーティング層の厚みが、5μm以下である、項1に記載の電池用包装材料の巻取体。
項3. 前記積層フィルムの厚みが、200μm以下である、項1または2に記載の電池用包装材料の巻取体。
項4. 前記凸部の高さが、2μm以上である、項1〜3のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
項5. 前記巻取体は、前記積層フィルムの長さが200m以上、円形断面の直径が150mm以上のロール状である、項1〜4のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
項6. 項1〜5のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体の製造方法であって、
前記基材層の一方の表面に金属層を形成する工程と、
前記金属層の上に、熱可塑性樹脂を溶融押出しして、前記シーラント層を形成する工程と、
前記基材層の前記金属層とは反対側の表面に2液硬化型樹脂を塗布して前記コーティング層を形成する工程と、
を含む積層工程により、積層フィルムを得た後、
前記積層フィルムにおいて、前記シーラント層に含まれる前記異物または前記未溶融物に起因した凸部であって、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.4mm2を超える凸部の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与するマーク付与工程と、
前記シーラント層の表面と前記コーティング層の表面とが接触するように前記積層フィルムを巻き取り、巻取体を得る巻取工程と、
を備える、電池用包装材料の巻取体の製造方法。
項7. 少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、
前記コーティング層は、2液硬化型樹脂により形成されており、
前記シーラント層は、溶融押出しされた熱可塑性樹脂により形成されており、
前記シーラント層は、異物または前記熱可塑性樹脂の未溶融物を含み、
前記シーラント層の表面において、前記異物または前記未溶融物に起因する凸部であって、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.4mm2を超える凸部の数が、幅80〜600mmの前記積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内であり、
前記巻取体は、前記シーラント層の表面と前記コーティング層の表面とが接触するように巻き取られている、電池用包装材料の巻取体。
項8. 前記コーティング層の厚みが、5μm以下である、項7に記載の電池用包装材料の巻取体。
項9. 前記積層フィルムの厚みが、200μm以下である、項7または8に記載の電池用包装材料の巻取体。
項10. 前記凸部の高さが、2μm以上である、項7〜9のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
項11. 前記巻取体は、前記積層フィルムの長さが200m以上、円形断面の直径が150mm以上のロール状である、項7〜10のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
項12. 項7〜11のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体の製造方法であって、
前記基材層の一方の表面に金属層を形成する工程と、
前記金属層の上に、熱可塑性樹脂を溶融押出しして、前記シーラント層を形成する工程と、
前記基材層の前記金属層とは反対側の表面に2液硬化型樹脂を塗布して前記コーティング層を形成する工程と、
を含む積層工程により、積層フィルムを得た後、
前記積層フィルムにおいて、前記シーラント層に含まれる前記異物または前記未溶融物に起因した凸部であって、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.4mm2を超える凸部が位置する部分を取り除いて、前記面積が0.4mm2を超える凸部の数を、幅80〜600mmの前記積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内にする凸部除去工程と、
前記シーラント層の表面と前記コーティング層の表面とが接触するように前記積層フィルムを巻き取り、巻取体を得る巻取工程と、
を備える、電池用包装材料の巻取体の製造方法。
項13. 前記凸部除去工程において、前記積層フィルムの前記面積が0.4mm2を超える凸部の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与する工程を備える、項6に記載の電池用包装材料の巻取体の製造方法。
項14. 少なくとも、2液硬化型樹脂により形成されたコーティング層と、基材層と、金属層と、溶融押出しされた熱可塑性樹脂により形成され、異物または前記熱可塑性樹脂の未溶融物を含むシーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の欠陥検査方法であって、
前記シーラント層の表面を撮像し、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.4mm2を超える、前記異物または前記未溶融物に起因した凸部の位置情報を記録する工程と、
前記位置情報に従い、前記面積が0.4mm2を超える凸部の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与する工程と、
を備える、電池用包装材料の欠陥検査方法。
本発明の第1の電池用包装材料の巻取体(以下、単に「第1の巻取体」と表記することがある)は、少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、コーティング層が2液硬化型樹脂により形成されており、シーラント層が、溶融押出しされた熱可塑性樹脂により形成されており、シーラント層が異物または前記熱可塑性樹脂の未溶融物を含み、シーラント層の表面において、異物または未溶融物に起因する凸部であって、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.4mm2を超える凸部の数が、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内であり、シーラント層の表面と前記コーティング層の表面とが接触するように巻き取られていることを特徴とする。以下、図1を参照しながら、本発明の第1の電池用包装材料の巻取体について詳述する。
本発明の第1の巻取体を構成する電池用包装材料は、例えば図1に示されるように、少なくとも、コーティング層6、基材層1、金属層3、及びシーラント層4がこの順に積層された積層フィルムからなる。第1の巻取体は、後述の通り、当該電池用包装材料が、シーラント層4の表面とコーティング層6の表面とが接触するよう、ロール状に巻き取られて形成されている。
[基材層1]
電池用包装材料において、基材層1は、電池を組み立てた時に、後述のコーティング層6と金属層3との間に位置し、電池用包装材料の基材となる層である。基材層1を形成する素材については、絶縁性を備えるものであることを限度として特に制限されない。基材層1を形成する素材としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ、アクリル、フッ素樹脂、ポリウレタン、珪素樹脂、フェノール、ポリエーテルイミド、ポリイミド、及びこれらの混合物や共重合物等が挙げられる。
電池用包装材料において、コーティング層6は、電池を組み立てた時に、最外層に位置する層である。本発明において、コーティング層6は、主に電池用包装材料に耐電解液性を付与することなどを目的として、2液硬化型樹脂により形成される層である。コーティング層6を形成する2液硬化型樹脂としては、耐電解液性を有するものであれば、特に制限されないが、例えば、2液硬化型ウレタン樹脂、2液硬化型ポリエステル樹脂、2液硬化型エポキシ樹脂などが挙げられる。また、コーティング層6には、マット剤を配合してもよい。マット剤としては、特に制限されず、シリカ、カオリンなどの無機粒子を用いることができる。
電池用包装材料において、接着層2は、基材層1と金属層3との接着強度を高めることを目的として、必要に応じて設けられる層である。
電池用包装材料において、金属層3は、電池用包装材料の強度向上の他、電池内部に水蒸気、酸素、光などが侵入することを防止するためのバリア層として機能する層である。金属層3を構成する金属としては、具体的には、アルミニウム、ステンレス、チタンなどが挙げられ、好ましくはアルミニウムが挙げられる。金属層3は、金属箔や金属蒸着などにより形成することができ、金属箔により形成することが好ましく、アルミニウム箔により形成することがさらに好ましい。電池用包装材料の製造時に、金属層3にしわやピンホールが発生することを防止する観点からは、例えば、焼きなまし処理済みのアルミニウム(JIS A8021P−O、JIS A8079P−O)など軟質アルミニウム箔により形成することがより好ましい。
電池用包装材料においては、金属層3とシーラント層4を強固に接着させることなどを目的として、金属層3とシーラント層4との間に接着層5をさらに設けてもよい。
電池用包装材料において、シーラント層4は、電池を組み立てた時に、電池用包装材料の最内層を構成する層である。電池の組み立て時に、シーラント層4の表面同士を互いに接触させ、接触した部分を熱溶着して電池素子を密封することができる。
本発明の第1の巻取体は、シーラント層4の表面とコーティング層6の表面とが接触するように、上記の電池用包装材料(積層フィルム)がロール状に巻き取られることにより構成されている。第1の巻取体においては、積層フィルムの積層方向からみたときの面積が0.4mm2を超える凸部の数が、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つ以下となるように管理されている。具体的には、例えば後述する第1の巻取体の製造方法に示すように、各層を積層して帯状の積層フィルムを製造した後、これを巻き取る前に、面積が0.4mm2を超える凸部が位置する部分を積層フィルムから取り除いて、当該凸部の数を、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内にすることによって、当該凸部と接触することによって生じるコーティング層6の欠陥の数が管理されている。すなわち、第1の巻取体においては、このような凸部の数が、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つ以下となるように管理されているため、当該凸部によって生じるコーティング層6の欠陥の発生が抑制されている。よって、第1の巻取体から巻き出された電池用包装材料を切り出し、電池素子を封止することにより、コーティング層6に欠陥のある電池が製造されることを好適に抑制することができ、電池製造の歩留まりを向上することができる。なお、後述の通り、第1の巻取体においては、面積が0.4mm2を超える凸部が位置していた部分は、その部分またはその周囲のみを切り出すことにより取り除かれていてもよいし、当該凸部が位置する部分を含むようにして積層フィルムを幅方向にカットし、積層フィルムをテープなどで繋いであってもよい。
本発明の第1の巻取体の製造方法は、所定の構成を有する上記各層を積層させ、シーラント層4の凸部の数、大きさなどが管理された積層フィルムが巻き取られたものが得られる限り、特に制限されないが、例えば、以下の方法を例示することができる。
本発明の第2の電池用包装材料の巻取体(以下、単に「第2の巻取体」と表記することがある)は、少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、コーティング層が、2液硬化型樹脂により形成されており、シーラント層が、溶融押出しされた熱可塑性樹脂により形成されており、シーラント層が、異物または前記熱可塑性樹脂の未溶融物を含み、シーラント層の表面において、異物または前記未溶融物に起因する凸部であって、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.4mm2を超える凸部の位置が認識できるように、積層フィルムにマークが付与されており、シーラント層の表面とコーティング層の表面とが接触するように巻き取られていることを特徴とする。以下、本発明の第2の電池用包装材料の巻取体について詳述する。
本発明の第2の巻取体を構成する電池用包装材料は、上記で説明した第1の巻取体を構成する電池用包装材料と同様の積層構造を有する。すなわち、例えば図1に示されるように、少なくとも、コーティング層6、基材層1、金属層3、及びシーラント層4がこの順に積層された積層フィルムからなる。
第2の巻取体を構成する電池用包装材料の各層の構成、すなわち、コーティング層6、基材層1、必要に応じて設けられる接着層2、金属層3、必要に応じて設けられる接着層5、及びシーラント層4の構成は、上記で説明した第1の巻取体を構成する電池用包装材料の各層の構成と同様である。ただし、シーラント層4については、以下の点で相違する。
本発明の第2の巻取体は、シーラント層4の表面とコーティング層6の表面とが接触するように、上記の電池用包装材料(積層フィルム)がロール状に巻き取られることにより構成されている。第2の巻取体においては、積層フィルムの積層方向からみたときの面積が0.4mm2を超える凸部の位置が認識できるように、積層フィルムにマークが付与されることにより、当該凸部の位置が管理されている。具体的には、後述する第2の巻取体の製造方法などに示すように、各層を積層して帯状の積層フィルムを製造した後、これを巻き取る前に、積層フィルムの面積が0.4mm2を超える凸部の位置が認識できるように、積層フィルムにマークを付与することによって、当該凸部の位置が管理されている。すなわち、第2の巻取体においては、積層フィルムにおけるこのような凸部の位置が認識できるように管理されているため、当該凸部の近傍にあるコーティング層6の欠陥位置についても、容易に認識できる。よって、第2の巻取体から巻き出された電池用包装材料を切り出し、電池素子の封止に用いる際に、コーティング層6に欠陥のある部分を避けて電池を製造することができ、電池製造の歩留まりを向上することができる。第2の巻取体において、当該凸部の位置が認識できるように付されるマークは、当該凸部の上に付与されていてもよいし、当該凸部の近傍に付与されていてもよい。また、このようなマークは、例えば、インクなどを用いて付与することができる。
本発明の第2の巻取体の製造方法は、積層フィルムを得るところまでは、上記の第1の巻取体の製造方法と同様である。
本発明の電池用包装材料の欠陥検査方法(以下、単に「欠陥検査方法」ということがある)は、少なくとも、2液硬化型樹脂により形成されたコーティング層と、基材層と、金属層と、溶融押出しされた熱可塑性樹脂により形成され、異物または熱可塑性樹脂の未溶融物を含むシーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の欠陥検査方法であって、シーラント層の表面を撮像し、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.4mm2を超える、前記異物または前記未溶融物に起因した凸部の位置情報を記録する工程と、位置情報に従い、面積が0.4mm2を超える凸部の位置が認識できるように、積層フィルムにマークを付与する工程とを備えることを特徴とする。
本発明の電池用包装材料の巻取体は、電池用包装材料を巻き出し、適当な大きさにカットすることにより、正極、負極、電解質などの電池素子を密封して収容するための包装体として使用される。すなわち、当該巻取体から巻き出された電池用包装材料は、電池素子の形状に合わせて変形され、電池素子を収容する包装体とすることができる。
延伸ナイロンフィルム(厚さ25μm)からなる基材層1の上に、両面に化成処理を施したアルミニウム箔(厚さ40μm)からなる金属層3をドライラミネーション法により積層させた。具体的には、アルミニウム箔の一方面に、2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し、金属層3上に接着層2(厚さ4μm)を形成した。次いで、金属層3上の接着層2と基材層1を加圧加熱貼合した後、40℃で24時間のエージング処理を実施することにより、基材層1/接着層2/金属層3の積層体を調製した。なお、金属層3として使用したアルミニウム箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥重量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム箔の両面に塗布し、皮膜温度が180℃以上となる条件で20秒間焼付けすることにより行った。
上記で得られた電池用包装材料について、市販のフィルム欠陥検査装置を用いて、積層フィルムの積層方向からみた面積が0.03〜3.1mm2の範囲にある凸部の位置情報を記録し、その位置が認識できるように、これらの凸部の近傍にマークを付与した。
上記と同様にして、それぞれ、表1の幅及び長さを有し、マークを付与した電池用包装材料No.1〜12を作製した。次に、市販のフィルム巻取機を用いて、電池用包装材料No.1〜12を、シーラント層の表面とコーティング層の表面とが接触するようにして、シーラント層が内側になるように巻き取った。
上記で得られた電池用包装材料No.2の巻取体から、電池用包装材料を巻き出し、上記のマークの位置から、それぞれ表1に記載のサイズを有するシーラント層表面の凸部により形成されたコーティング層の欠陥部分が中央に位置するようにして、100mm×100mmの大きさに電池用包装材料を切り取った。次に、コーティング層の当該欠陥部分に、電解液(1MのLiPF6と、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート及びジメチルカーボネート(容量比1:1:1)の混合液とからなる)を垂らし、60分間放置した後、エタノールで電解液を拭き取り、当該欠陥部分の変化を観察した。このとき、全く変化が無かったものを○、コーティング層の下に位置する基材層がわずかに変色しているが、製品としての条件は満たすものを△、コーティング層の下に位置する基材層が大きく変色しており、製品としての条件を満たしていないものを×とした。結果を表2に示す。
2…接着層
3…金属層
4…シーラント層
5…接着層
6…コーティング層
Claims (14)
- 少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、
前記コーティング層は、2液硬化型樹脂により形成されており、
前記シーラント層は、溶融押出しされた熱可塑性樹脂により形成されており、
前記シーラント層は、異物または前記熱可塑性樹脂の未溶融物を含み、
前記シーラント層の表面において、前記異物または前記未溶融物に起因する凸部であって、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.4mm2を超える凸部の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークが付与されており、
前記巻取体は、前記シーラント層の表面と前記コーティング層の表面とが接触するように巻き取られている、電池用包装材料の巻取体。 - 前記コーティング層の厚みが、5μm以下である、請求項1に記載の電池用包装材料の巻取体。
- 前記積層フィルムの厚みが、200μm以下である、請求項1または2に記載の電池用包装材料の巻取体。
- 前記凸部の高さが、2μm以上である、請求項1〜3のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
- 前記巻取体は、前記積層フィルムの長さが200m以上、円形断面の直径が150mm以上のロール状である、請求項1〜4のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体の製造方法であって、
前記基材層の一方の表面に金属層を形成する工程と、
前記金属層の上に、熱可塑性樹脂を溶融押出しして、前記シーラント層を形成する工程と、
前記基材層の前記金属層とは反対側の表面に2液硬化型樹脂を塗布して前記コーティング層を形成する工程と、
を含む積層工程により、積層フィルムを得た後、
前記積層フィルムにおいて、前記シーラント層に含まれる前記異物または前記未溶融物に起因した凸部であって、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.4mm2を超える凸部の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与するマーク付与工程と、
前記シーラント層の表面と前記コーティング層の表面とが接触するように前記積層フィルムを巻き取り、巻取体を得る巻取工程と、
を備える、電池用包装材料の巻取体の製造方法。 - 少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、
前記コーティング層は、2液硬化型樹脂により形成されており、
前記シーラント層は、溶融押出しされた熱可塑性樹脂により形成されており、
前記シーラント層は、異物または前記熱可塑性樹脂の未溶融物を含み、
前記シーラント層の表面において、前記異物または前記未溶融物に起因する凸部であって、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.4mm2を超える凸部の数が、幅80〜600mmの前記積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内であり、
前記巻取体は、前記シーラント層の表面と前記コーティング層の表面とが接触するように巻き取られている、電池用包装材料の巻取体。 - 前記コーティング層の厚みが、5μm以下である、請求項7に記載の電池用包装材料の巻取体。
- 前記積層フィルムの厚みが、200μm以下である、請求項7または8に記載の電池用包装材料の巻取体。
- 前記凸部の高さが、2μm以上である、請求項7〜9のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
- 前記巻取体は、前記積層フィルムの長さが200m以上、円形断面の直径が150mm以上のロール状である、請求項7〜10のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
- 請求項7〜11のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体の製造方法であって、
前記基材層の一方の表面に金属層を形成する工程と、
前記金属層の上に、熱可塑性樹脂を溶融押出しして、前記シーラント層を形成する工程と、
前記基材層の前記金属層とは反対側に2液硬化型樹脂を塗布して前記コーティング層を形成する工程と、
を含む積層工程により、積層フィルムを得た後、
前記積層フィルムにおいて、前記シーラント層に含まれる前記異物または前記未溶融物に起因した凸部であって、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.4mm2を超える凸部が位置する部分を取り除いて、前記面積が0.4mm2を超える凸部の数を、幅80〜600mmの前記積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内にする凸部除去工程と、
前記シーラント層の表面と前記コーティング層の表面とが接触するように前記積層フィルムを巻き取り、巻取体を得る巻取工程と、
を備える、電池用包装材料の巻取体の製造方法。 - 前記凸部除去工程において、前記積層フィルムの前記面積が0.4mm2を超える凸部の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与する工程を備える、請求項6に記載の電池用包装材料の巻取体の製造方法。
- 少なくとも、2液硬化型樹脂により形成されたコーティング層と、基材層と、金属層と、溶融押出しされた熱可塑性樹脂により形成され、異物または前記熱可塑性樹脂の未溶融物を含むシーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の欠陥検査方法であって、
前記シーラント層の表面を撮像し、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.4mm2を超える、前記異物または前記未溶融物に起因した凸部の位置情報を記録する工程と、
前記位置情報に従い、前記面積が0.4mm2を超える凸部の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与する工程と、
を備える、電池用包装材料の欠陥検査方法。
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