JP5891806B2 - Battery case packaging material and secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、リチウムイオン二次電池等の二次電池の電池ケースを製造するための電池ケース用包材に関する。 The present invention relates to a battery case packaging material for manufacturing a battery case of a secondary battery such as a lithium ion secondary battery.
携帯電話、スマートフォン、ノートパソコン等の種々の電子機器の電源として、リチウムイオン二次電池等の二次電池が広く用いられているが、これらの二次電池は、二次電池素子が電池ケースに封入された構造を有している。このような電池ケースは、耐熱性延伸樹脂フィルムとアルミニウム箔と熱可塑性無延伸樹脂フィルムとが接着剤を介して積層されたシート状の電池ケース用包材から深絞り加工や張出し加工により作成されている(特許文献1、特許文献2)。
Secondary batteries such as lithium-ion secondary batteries are widely used as power sources for various electronic devices such as mobile phones, smartphones, notebook computers, etc., but these secondary batteries have secondary battery elements as battery cases. It has an enclosed structure. Such a battery case is made by deep drawing or overhanging from a sheet-like packaging material for a battery case in which a heat-resistant stretched resin film, an aluminum foil, and a thermoplastic unstretched resin film are laminated via an adhesive. (
しかしながら、特許文献1、2の電池ケース用包材に深絞り加工や張出し加工を施した場合、絞り量が増加するにつれ、アルミニウム箔にクラックが生ずる可能性が高まるという問題があった。
However, when deep drawing or overhanging is applied to the battery case packaging material of
また、絞り加工や張出し加工後の電池ケース用包材またはそれから作成した二次電池を高温高湿環境下で保存した場合、第1接着剤層と耐熱性延伸樹脂フィルムまたはアルミニウム層との間でデラミネーションが生ずるという問題があった。 In addition, when the battery case packaging material after drawing or overhanging or the secondary battery prepared therefrom is stored in a high-temperature and high-humidity environment, between the first adhesive layer and the heat-resistant stretched resin film or aluminum layer. There was a problem of delamination.
本発明の目的は、以上の従来の技術の課題を解決しようとするものであり、耐熱性延伸樹脂フィルム、接着剤、アルミニウム箔及び熱可塑性無延伸樹脂フィルムが積層された電池ケース用包材であって、深絞り加工や張出し加工を施してもそのアルミニウム箔にクラックが生じず、しかも深絞り加工や張出し加工後に高温高湿環境下で保存してもデラミネーションが生じない電池ケース用包材を提供することである。 An object of the present invention is to solve the above-described problems of the conventional technology, and is a battery case packaging material in which a heat-resistant stretched resin film, an adhesive, an aluminum foil, and a thermoplastic unstretched resin film are laminated. Even if deep drawing or overhanging is applied, the aluminum foil does not crack, and after deep drawing or overhanging, it can be stored in a high-temperature and high-humidity environment without causing delamination. Is to provide.
本発明者は、“電池ケース用包材の深絞り加工や張出し加工の際にアルミニウム箔にクラックが発生しないようにすること”と、“深絞り加工や張出し加工後に高温高湿環境下で保存してもデラミネーションが生じないようにすること”とを同時に達成するためには、深絞り加工の電池ケースの外側となる表面耐熱性延伸樹脂フィルムと、その内側となるアルミニウム箔とを接着する接着剤層を、ガラス転移温度が−20〜45℃のポリエステル樹脂と、ポリエステル樹脂100質量部に対し10〜70質量部のトルエンジイソシアナート系硬化剤とを含有する接着剤組成物の硬化処理物から構成すればよいことを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventor stated that “there should be no cracks in the aluminum foil during deep drawing or overhanging of the battery case packaging” and “preserving in a high temperature and high humidity environment after deep drawing or overhanging. In order to achieve “to prevent delamination even at the same time”, the surface heat-resistant stretched resin film that is the outer side of the deep-drawn battery case and the aluminum foil that is the inner side are bonded. Curing treatment of an adhesive composition containing a polyester resin having a glass transition temperature of −20 to 45 ° C. and 10 to 70 parts by mass of a toluene diisocyanate curing agent with respect to 100 parts by mass of the polyester resin. The present inventors have found that it is only necessary to configure the product and have completed the present invention.
即ち、本発明は、耐熱性延伸樹脂層、第1接着剤層、アルミニウム層及び熱可塑性無延伸樹脂層が順次積層された構造を有する電池ケース用包材において、第1接着剤層が、−20〜45℃のガラス転移温度を示すポリエステル樹脂と、ポリエステル樹脂100質量部に対し10〜70質量部のトルエンジイソシアネート系硬化剤とを含有する接着剤組成物の硬化処理物から構成されていることを特徴とする電池ケース用包材を提供する。 That is, the present invention provides a battery case packaging material having a structure in which a heat-resistant stretched resin layer, a first adhesive layer, an aluminum layer, and a thermoplastic non-stretched resin layer are sequentially laminated. It is comprised from the hardening processed material of the adhesive composition containing the polyester resin which shows the glass transition temperature of 20-45 degreeC, and 10-70 mass parts toluene diisocyanate type hardening | curing agent with respect to 100 mass parts of polyester resins. A battery case packaging material is provided.
また、本発明は、上述の電池ケース用包材から、深絞り加工又は張出し加工により成形された電池ケースと、該電池ケースに封入された二次電池素子とを有する二次電池を提供する。 The present invention also provides a secondary battery having a battery case formed by deep drawing or overhanging from the above battery case packaging material and a secondary battery element enclosed in the battery case.
耐熱性延伸樹脂層、第1接着剤層、アルミニウム層及び熱可塑性無延伸樹脂層が順次積層された構造を有する本発明の電池ケース用包材は、第1接着剤層が、−20〜45℃のガラス転移温度を示すポリエステル樹脂と、ポリエステル樹脂100質量部に対し10〜70質量部のトルエンジイソシアネート系硬化剤とを含有する接着剤組成物の硬化処理物から構成されている。このため、電池ケース用包材に深絞り加工または張出し加工を施してもそのアルミニウム層にクラックを生じさせず、しかも深絞り加工または張出し加工後の電池ケース用包材を高温高湿環境下(例えば、60℃、90%RH、72時間)に保存してもデラミネーションが発生しないようにすることができる。 The packaging material for a battery case of the present invention having a structure in which a heat-resistant stretched resin layer, a first adhesive layer, an aluminum layer, and a thermoplastic unstretched resin layer are sequentially laminated has a first adhesive layer of -20 to 45. It is comprised from the hardening | curing process material of the adhesive composition containing the polyester resin which shows the glass transition temperature of degree C, and 10-70 mass parts toluene diisocyanate type hardening | curing agent with respect to 100 mass parts of polyester resins. For this reason, even if deep drawing or overhanging is applied to the battery case packaging material, the aluminum layer does not crack, and the battery case packaging material after deep drawing or overhanging is subjected to a high temperature and high humidity environment ( For example, delamination can be prevented from occurring even when stored at 60 ° C., 90% RH, 72 hours).
図1に示すように、本発明の電池ケース用包材10は、耐熱性延伸樹脂層1、第1接着剤層2、アルミニウム層3及び熱可塑性無延伸樹脂層4が順次積層された構造を有する。また、図2に示すように、アルミニウム層3と熱可塑性無延伸樹脂層4とを、第2接着剤層5で積層した構造としてもよい。
As shown in FIG. 1, the
本発明の電池ケース用包材10の特徴は、第1接着剤層2が、−20〜45℃、好ましくは4〜45℃のガラス転移温度を示すポリエステル樹脂と、ポリエステル樹脂100質量部に対し10〜70質量部、好ましくは15〜50質量部、より好ましくは40〜50質量部のトルエンジイソシアネート系硬化剤とを含有する接着剤組成物の硬化処理物から構成されていることである。
The battery
なお、ポリエステル樹脂の軟化点は、低すぎると高温での接着信頼性が低下する傾向があり、高すぎると接着不良が発生する可能性が高まる傾向があるので、好ましくは30〜100℃、より好ましくは40℃〜100℃である。 If the softening point of the polyester resin is too low, the adhesion reliability at high temperatures tends to decrease, and if it is too high, the possibility of occurrence of poor adhesion tends to increase. Preferably it is 40-100 degreeC.
本発明において、耐熱性延伸樹脂層1とアルミニウム層3との間の第1接着剤層2の材料として所定のガラス転移温度のポリエステル樹脂を使用する理由は、電池ケース用包材10を深絞り加工または張出し加工した場合に、電池ケースの外側となる耐熱性延伸樹脂層1が、内側の層に比べてより強く引き延ばされてアルミニウム層3にクラックを生じさせるような応力をアルミニウム層3に生じさせるという事実に鑑み、そのような応力を緩和する機能を第1接着剤層2に付与するためである。
In the present invention, the polyester resin having a predetermined glass transition temperature is used as the material for the first adhesive layer 2 between the heat-resistant stretched
更に、ポリエステル樹脂として、ガラス転移温度が−20〜45℃を示すものを使用する理由は、このガラス転移温度であると、電池ケース用包材10が実用的上問題のない成型性(換言すればエリクセン値(JIS Z2247))を示すからである。
Furthermore, the reason why a polyester resin having a glass transition temperature of -20 to 45 ° C. is used as the polyester resin is that the battery
なお、ポリエステル樹脂の重量平均分子量は、小さすぎると接着強度が低下する傾向があり、大きすぎると溶剤への溶解性が低下する傾向があるので、好ましくは20000〜30000である。また、ポリエステル樹脂の水酸基価は、小さすぎると硬化剤による架橋が進行し難くなる傾向があり、大きすぎると加水分解しやすい傾向があるので、好ましくは3〜6、より好ましくは4〜5である。また、ポリエステル樹脂の軟化点は、低すぎると高温での接着信頼性が低下する傾向があり、高すぎると接着不良が生ずる傾向があるので、好ましくは30〜110℃、より好ましくは40〜80℃である。ポリエステル樹脂の酸価は、低すぎると硬化剤による架橋が進行し難くなる傾向があり、高すぎると加水分解しやすい傾向があるので、好ましくは1〜5、より好ましくは1〜3である。 If the weight average molecular weight of the polyester resin is too small, the adhesive strength tends to decrease. If the weight average molecular weight is too large, the solubility in a solvent tends to decrease. Moreover, since the hydroxyl value of the polyester resin tends to be difficult to proceed with crosslinking by the curing agent if it is too small, and tends to be hydrolyzed if it is too large, it is preferably 3 to 6, more preferably 4 to 5. is there. Further, if the softening point of the polyester resin is too low, the adhesion reliability at high temperature tends to be lowered, and if it is too high, adhesion failure tends to occur. Therefore, the softening point is preferably 30 to 110 ° C., more preferably 40 to 80. ° C. If the acid value of the polyester resin is too low, crosslinking by the curing agent tends to be difficult to proceed, and if it is too high, hydrolysis tends to occur, and thus it is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3.
ポリエステル樹脂を構成するジオール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキシレングリコール等を挙げることができる。これらは、ジオール成分として単独で、または2種以上混合して使用することができる。また、二塩基酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸等を挙げることができる。これらも、二塩基酸成分として単独でまたは2種以上混合して使用することができる。 Examples of the diol component constituting the polyester resin include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexylene glycol and the like. These can be used alone or as a mixture of two or more diol components. Examples of the dibasic acid component include terephthalic acid, isophthalic acid, adipic acid, sebacic acid and the like. These can also be used as a dibasic acid component individually or in mixture of 2 or more types.
このような成分からなるポリエステル樹脂のガラス転移温度の調整は、ジオール成分や二塩基酸成分のそれぞれの種類やそれらの量比を変更すること、ポリエステル樹脂の重量平均分子量を変化させること等により行うことができる。例えば、ガラス転移温度を下げようとする場合、ジオール成分として1,4−ブタンジオールの使用量を増加させたり、二塩基酸成分としてアジピン酸の使用量を増加させたり、ポリエステル樹脂の重量平均分子量を低下させること等が挙げられる。逆に、ガラス転移温度を上げようとする場合、ジオール成分としてネオペンチルグリコールの使用量を増加させたり、二塩基酸成分としてテレフタル酸の使用量を増加させたり、ポリエステル樹脂の重量平均分子量を増大させること等が挙げられる。 Adjustment of the glass transition temperature of the polyester resin composed of such components is performed by changing each kind of the diol component or the dibasic acid component or their ratio, changing the weight average molecular weight of the polyester resin, or the like. be able to. For example, when trying to lower the glass transition temperature, increase the amount of 1,4-butanediol used as the diol component, increase the amount of adipic acid used as the dibasic acid component, or the weight average molecular weight of the polyester resin For example. Conversely, when trying to raise the glass transition temperature, increase the amount of neopentyl glycol used as the diol component, increase the amount of terephthalic acid used as the dibasic acid component, or increase the weight average molecular weight of the polyester resin. For example.
また、第1接着剤層2を、−20〜45℃のガラス転移温度を示すポリエステル樹脂に加え、トルエンジイソシアネート系硬化剤とを含有する接着剤組成物の硬化処理物から構成する理由は、深絞り加工や張出し加工後に高温高湿環境下で保存された電池ケース用包材において第1接着層2と耐熱性延伸樹脂層1又はアルミニウム層3との間でデラミネーションが発生しないようにするためである。
The reason why the first adhesive layer 2 is composed of a cured product of an adhesive composition containing a toluene diisocyanate curing agent in addition to a polyester resin exhibiting a glass transition temperature of -20 to 45 ° C. is In order to prevent delamination between the first adhesive layer 2 and the heat-resistant stretched
トルエンジイソシアネート系硬化剤は、それ自体、イソシアヌレート化反応し得るものであり、ポリエステル樹脂に水酸基やカルボキシル基等の活性水素官能基が存在していれば、それらともウレタン化反応し得るものである。このようなトルエンジイソシアネート系硬化剤の好ましい具体例としては、トルエンジイソシアネートとトリメチロールプロパンとの付加物を挙げることができる。 The toluene diisocyanate curing agent itself can undergo an isocyanuration reaction, and if an active hydrogen functional group such as a hydroxyl group or a carboxyl group is present in the polyester resin, they can also undergo a urethanization reaction. . Preferable specific examples of such a toluene diisocyanate curing agent include adducts of toluene diisocyanate and trimethylolpropane.
第1接着剤層2を形成するための接着剤組成物中のトルエンジイソシアネート系硬化剤の配合量は、前述したように、ポリエステル樹脂100質量部に対し、10〜70質量部、好ましくは15〜50質量部、より好ましくは40〜50質量部であるが、これは、少なすぎると接着剤組成物の硬化不良が生ずる傾向があり、多すぎると接着剤組成物の硬化物の柔軟性が損なわれ、また接着剤組成物の成形性が低下する傾向があるからである。 As described above, the blending amount of the toluene diisocyanate curing agent in the adhesive composition for forming the first adhesive layer 2 is 10 to 70 parts by mass, preferably 15 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyester resin. Although it is 50 mass parts, More preferably, it is 40-50 mass parts, but when there is too little, there exists a tendency for the hardening defect of an adhesive composition to arise, and when too large, the softness | flexibility of the hardened | cured material of an adhesive composition will be impaired. In addition, the moldability of the adhesive composition tends to be lowered.
なお、第1接着剤層2を形成するための接着剤組成物には、公知の粘着付与剤、各種ゴム類、架橋剤、架橋促進剤等を、発明の効果を損なわない範囲で含有することができる。 The adhesive composition for forming the first adhesive layer 2 contains known tackifiers, various rubbers, cross-linking agents, cross-linking accelerators and the like within a range that does not impair the effects of the invention. Can do.
このような第1接着剤層2の厚みは、薄すぎると応力緩和能が十分とは言えず、厚すぎると体積エネルギー密度が低下する傾向があるので、好ましくは2〜5μm、より好ましくは3〜4μmである。 If the thickness of the first adhesive layer 2 is too thin, it cannot be said that the stress relaxation ability is sufficient, and if it is too thick, the volume energy density tends to decrease, so it is preferably 2 to 5 μm, more preferably 3 ˜4 μm.
本発明の電池ケース用包材10を構成する耐熱性延伸樹脂層1は、電池ケースを高温環境下でもアルミニウム層が露出しないように保護すると共に、落下衝撃から電池を保護するための層である。このため、耐熱性延伸樹脂層1は、加工性も考慮して、ガラス転移温度が好ましくは30〜100℃、より好ましくは40〜90℃で、軟化点が好ましくは200〜280℃、より好ましくは210〜270℃の耐熱性を示す樹脂であって、良好な耐衝撃性を示すように、破断強度(JIS P8112)が好ましくは150〜350MPa、耐衝撃性(JIS K8134)が好ましくは30000〜80000J/mの樹脂から形成されたものである。
The heat-resistant stretched
このような耐熱性延伸樹脂層1としては、延伸ナイロンフィルムなどの延伸ポリアミドフィルム、延伸ポリイミドフィルム、延伸ポリエステルフィルム等を挙げることができる。中でも、強度並びに伸びの点からの点から、延伸ポリアミドフィルム、具体的には延伸ナイロンフィルムを好ましく使用することができる。ここで、延伸処理としては、好ましくは2軸延伸処理、より好ましくは4軸延伸処理が好ましい。
Examples of the heat resistant stretched
耐熱性延伸樹脂層1の厚みは、薄すぎると、環境温度や落下衝撃により電子性能が損なわれる傾向があり、厚すぎるとシャープな形状に成型することが困難になる傾向があるので、好ましくは9〜50μm、より好ましくは15〜30μmである。
If the thickness of the heat-resistant stretched
本発明の電池ケース用包材10を構成するアルミニウム層3は、電池ケース内に水蒸気や酸素が侵入することを防止し、電池ケースの保形性に寄与するための層である。
The aluminum layer 3 constituting the battery
このようなアルミニウム層3としては、圧延により形成されたアルミニウム箔、ポリエステルやポリイミド等の樹脂フィルムベースに蒸着により形成された複合アルミニウムシートが挙げられる。生産性やコストの面から、圧延により形成されたアルミニウム箔を好ましく使用することができる。また、本発明において“アルミニウム”とは純アルミニウムだけでなく、各種アルミニウム合金を含むものである。 Examples of such an aluminum layer 3 include aluminum foil formed by rolling, and a composite aluminum sheet formed by vapor deposition on a resin film base such as polyester or polyimide. From the viewpoint of productivity and cost, an aluminum foil formed by rolling can be preferably used. In the present invention, “aluminum” includes not only pure aluminum but also various aluminum alloys.
アルミニウム層3の厚みは、薄すぎると無視できないピンホールが生じたり、外力によりクラックが発生したりする傾向があり、厚すぎると電池ケース用包材10の成型加工性が低下したりする傾向があるので、好ましくは15〜150μm、より好ましくは20〜80μmである。
If the thickness of the aluminum layer 3 is too thin, there is a tendency that non-negligible pinholes or cracks occur due to external force, and if it is too thick, the moldability of the battery
本発明の電池ケース用包材10を構成する熱可塑性無延伸樹脂層4は、電池ケース内の電子素子と包材のアルミニウム層3とを絶縁すると共に、包材にヒートシール性を付与する層である。
The thermoplastic
この熱可塑性無延伸樹脂層4が熱可塑性である理由は、電池ケースの気密性を保持し、ヒートシール性を示すためであり、また、無延伸である理由は、十分なヒートシール性を確保するためである。
The reason why this thermoplastic
熱可塑性無延伸樹脂層4のガラス転移温度は、低すぎると高温での接着信頼性が低下する傾向があり、高すぎるとヒートシール性が低下する傾向があるので、好ましくは−30〜−10℃、より好ましくは−20〜−15℃であり、また、軟化点は、低すぎるとヒートシール性が低下する傾向があり、高すぎると高温での接着信頼性が低下する傾向があるので、好ましくは130〜180℃、より好ましくは140〜170℃である。
If the glass transition temperature of the thermoplastic
このような熱可塑性無延伸樹脂層4としては、無延伸ポリオレフィンフィルム、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレン−ポリプロピレン共重合体フィルム、酸(例えばマレイン酸、アクリル酸など)又はエステル(例えば、アクリル酸エステル)変性ポリプロピレンフィルム等を好ましく挙げることができる。中でも無延伸ポリオレフィンフィルムが好ましく、特に無延伸ポリプロピレンフィルムが好ましい。
Examples of the thermoplastic
この熱可塑性無延伸樹脂層4が熱可塑性である理由は、電池ケースの気密性を保持し、ヒートシール性を示すためであり、また、無延伸である理由は、十分なヒートシール性を確保するためである。
The reason why this thermoplastic
また、熱可塑性無延伸樹脂層4の層厚は、薄すぎると十分なヒートシール強度を得ることができず、厚すぎると体積エネルギー密度が低下する傾向があるので、好ましくは10〜70μm、より好ましくは20〜50μmである。
Moreover, since the layer thickness of the thermoplastic
本発明の電池ケース用包材10は、図2に示すように、アルミニウム層3と熱可塑性無延伸樹脂層4との間に、第2接着剤層5を設けてもよい。この場合、第2接着剤層5は、第1接着剤層2と同種の接着剤から形成してもよく、他のアクリル系接着剤、エステル系接着剤、ウレタン系接着剤、スチレン・ブタジエン系熱可塑性エラストマー接着剤等から形成してもよい。中でも、耐電解液性や防水性の観点から、スチレン・ブタジエン系熱可塑性エラストマー接着剤から形成したものが好ましい。
The battery
第2接着層の厚みは、薄すぎると十分な接着強度を得ることができず、厚すぎると体積エネルギー密度が低下する傾向があるので、好ましくは1〜5μm、より好ましくは2〜4μmである。 If the thickness of the second adhesive layer is too thin, sufficient adhesive strength cannot be obtained, and if it is too thick, the volume energy density tends to decrease, so it is preferably 1 to 5 μm, more preferably 2 to 4 μm. .
本発明の電池ケース用包材は、公知の成膜法やドライラミネーション法を利用して製造することができる。例えば、図1の電池ケース用包材は、耐熱性延伸樹脂フィルムに、所定のガラス転移温度のポリエステル樹脂と所定量のトルエンジイソシアネート系硬化剤とを含有する接着剤組成物を塗布し、硬化剤が硬化しない温度で乾燥してプレ接着剤層を形成し、そのプレ接着剤層にアルミニウム箔を貼り付けた後、硬化剤が硬化する温度以上に加熱することにより、耐熱性延伸樹脂フィルムとアルミニウム箔とを接着剤組成物の硬化処理物で接着し、その後、アルミニウム箔に対し、熱可塑性樹脂を溶融押し出し法により熱可塑性無延伸樹脂層として積層することにより製造することができる。また、図2の電池ケース用包材は、図1の電池ケース用包材と同様に、耐熱性延伸樹脂フィルムとアルミニウム箔とを接着剤組成物の硬化処理物で接着した後、アルミニウム箔とそれに対向するように配された熱可塑性無延伸樹脂フィルムとの間に、第2接着剤層形成用組成物を塗布し、あるいは溶融押し出しながら第2接着剤層を形成し、ドライラミネーション法により積層することにより製造することができる。 The battery case packaging material of the present invention can be manufactured using a known film forming method or dry lamination method. For example, the battery case packaging material of FIG. 1 is obtained by applying an adhesive composition containing a polyester resin having a predetermined glass transition temperature and a predetermined amount of a toluene diisocyanate-based curing agent to a heat-resistant stretched resin film. After drying at a temperature that does not cure, a pre-adhesive layer is formed, an aluminum foil is attached to the pre-adhesive layer, and then heated above the temperature at which the curing agent cures, heat-resistant stretched resin film and aluminum The foil can be bonded with a cured product of the adhesive composition, and then the thermoplastic resin is laminated on the aluminum foil as a thermoplastic unstretched resin layer by a melt extrusion method. Also, the battery case packaging material of FIG. 2 is similar to the battery case packaging material of FIG. 1, after the heat-resistant stretched resin film and the aluminum foil are bonded with the cured product of the adhesive composition, The second adhesive layer forming composition is applied to the thermoplastic unstretched resin film arranged so as to oppose it, or the second adhesive layer is formed while being melt-extruded, and laminated by the dry lamination method. Can be manufactured.
本発明の電池ケース用包材は、公知の深絞り成形又は張出し成形(特許第3567230号参照)により、アルミニウム層にクラックが生じておらず、高温高湿環境下でもデラミネーションが生じない電池ケースに加工することができる。しかも、高温高湿環境下でもデラミネーションの発生を防止することができる。また、この電池ケースに公知のリチウムイオン二次電池素子等の二次電池素子を封入すれば、実用に適した二次電池を得ることができる。 The battery case packaging material of the present invention is a battery case in which cracking does not occur in the aluminum layer and delamination does not occur even in a high-temperature and high-humidity environment by known deep drawing or stretch forming (see Japanese Patent No. 3567230). Can be processed. Moreover, it is possible to prevent the occurrence of delamination even in a high temperature and high humidity environment. Moreover, a secondary battery suitable for practical use can be obtained by enclosing a secondary battery element such as a known lithium ion secondary battery element in the battery case.
以下、本発明の電池ケース用包材を実施例に従ってより具体的に説明する。なお、参考例1〜8は、トルエンジイソシアネート系硬化剤を使用せずに作成した電池ケース用包材におけるポリエステル樹脂のガラス転移温度とエリクセン値(深絞り量[mm])との関係を評価するための例である。 Hereinafter, the packaging material for battery cases of the present invention will be described more specifically according to examples. Reference Examples 1 to 8 evaluate the relationship between the glass transition temperature of the polyester resin and the Erichsen value (deep drawing amount [mm]) in the battery case packaging prepared without using the toluene diisocyanate curing agent. It is an example for.
参考例1〜8
15μm厚の4軸延伸ナイロンフィルム(ON、ユニチカ(株))の片面に、表1に示すポリエステル樹脂(UEシリーズ、ユニチカ(株))のトルエン溶液(ポリエステル15容量%)を、乾燥厚で3μmとなるように塗布し、乾燥させて第1接着剤層を形成し、第1接着剤層が内側となるようにロールに巻き取った。
Reference Examples 1-8
On one side of a 15 μm-thick four-axis stretched nylon film (ON, Unitika Ltd.), a polyester resin (UE series, Unitika Ltd.) toluene solution (polyester 15% by volume) shown in Table 1 is 3 μm dry thickness It applied so that it might become, and it was made to dry and formed the 1st adhesive layer, and it wound up on the roll so that the 1st adhesive layer might become the inside.
なお、使用したポリエステル樹脂について、ジカルボン酸成分、ジオール成分、ガラス転移温度、重量平均分子量、軟化点、水酸基価及び酸価を表1に併せて示す。 In addition, about the used polyester resin, a dicarboxylic acid component, a diol component, a glass transition temperature, a weight average molecular weight, a softening point, a hydroxyl value, and an acid value are shown together in Table 1.
得られたロールから巻き出したシートの接着剤層に35μm厚のアルミニウム箔(8021−o材、住軽アルミ箔(株))を、60℃に加熱されたヒートドラムで3.0kg/cmの線圧をかけながら積層し、ロールに巻き取った。次に、巻き取ったロールから再び巻き出したシートのアルミニウム層を、別途用意した30μm厚の無延伸ポリプロピレンフィルム(GLC、三井化学東セロ(株))とを対向させ、それらの間に第2接着剤層となるスチレン/ブタジエン/スチレン(SBS)系接着剤(タフテックM1913、旭化成(株))を層厚が3μmとなるように塗布し、ドライラミネーション法で積層することにより電池ケース用包材を得た。 A 35 μm-thick aluminum foil (8021-o material, Sumi Light Aluminum Foil Co., Ltd.) was applied to the adhesive layer of the sheet unwound from the obtained roll with a heat drum heated to 60 ° C. to a weight of 3.0 kg / cm. Lamination was performed while applying linear pressure, and the product was wound on a roll. Next, the aluminum layer of the sheet that has been unwound from the wound roll is opposed to a separately prepared 30 μm-thick unstretched polypropylene film (GLC, Mitsui Chemicals, Inc.), and second adhesive is provided between them. A styrene / butadiene / styrene (SBS) -based adhesive (Tuftec M1913, Asahi Kasei Co., Ltd.), which is an agent layer, is applied to a layer thickness of 3 μm and laminated by a dry lamination method to form a battery case packaging material. Obtained.
得られた電池ケース用包材の成形性を評価するために、エリクセン試験機(コーティングテスター(株))を用いてエリクセン試験を、絞り速度を1mm/分とすること以外はJIS Z2247に従って行い、包材のアルミニウム層にクラックが生じたか否かを目視で確認し、クラックが生じた絞り量(エリクセン値)[mm]を表1に示し、以下の基準にて評価した。エリクセン価は、実用上9mm以上であることが望まれる。 In order to evaluate the moldability of the obtained packaging material for battery cases, an Erichsen test was conducted using an Erichsen tester (Coating Tester Co., Ltd.) according to JIS Z2247 except that the drawing speed was 1 mm / min. It was visually confirmed whether or not a crack occurred in the aluminum layer of the packaging material, and the amount of drawing (Ericsen value) [mm] where the crack occurred was shown in Table 1 and evaluated according to the following criteria. The Erichsen number is desired to be 9 mm or more practically.
表1の結果の中から、参考例2〜7におけるポリエステル樹脂のガラス転移温度範囲「−20〜45℃」のときに、エクセリン値が9以上であった。他方、重量平均分子量、軟化点、水酸基価、及び酸価のうち、重量平均分子量、水酸基価については、ガラス転移温度を−20〜45℃であることを前提にすれば、発明の範囲を更に限定することに寄与できることがわかる。その場合、重量平均分子量の好ましい範囲が20000〜30000であり、ポリエステル樹脂の好ましい水酸基価が3〜6であることがわかる。なお、軟化点と酸価については、エリクセン値と明確な相関が観察されないことがわかる。 From the results shown in Table 1, when the glass transition temperature range of the polyester resin in Reference Examples 2 to 7 was “−20 to 45 ° C.”, the exelin value was 9 or more. On the other hand, of the weight average molecular weight, softening point, hydroxyl value, and acid value, the weight average molecular weight and hydroxyl value are further limited by the scope of the invention, assuming that the glass transition temperature is -20 to 45 ° C. It turns out that it can contribute to limiting. In that case, the preferable range of a weight average molecular weight is 20000-30000, and it turns out that the preferable hydroxyl value of a polyester resin is 3-6. In addition, about a softening point and an acid value, it turns out that a clear correlation with an Erichsen value is not observed.
実施例1〜4、及び比較例1〜8
15μm厚の2軸延伸ナイロンフィルム(ON、ユニチカ(株))の片面に、参考例1〜8の中でもっとも良好な成型性を示す参考例6のポリエステル樹脂(UE3500、ユニチカ(株))と、ポリエステル樹脂100質量部に対し表2に示す種類と質量部の硬化剤とを含有する混合接着剤のトルエン溶液(ポリエステル15容量%)を、乾燥厚で3μmとなるように塗布し、乾燥させて接着剤層を形成し、接着剤層が内側となるようにロールに巻き取った。
Examples 1-4 and Comparative Examples 1-8
On one side of a 15 μm thick biaxially stretched nylon film (ON, Unitika Ltd.), with the polyester resin of Reference Example 6 (UE3500, Unitika Ltd.) showing the best moldability among Reference Examples 1-8 Applying a toluene solution (15% by volume of polyester) of a mixed adhesive containing 100 parts by mass of the polyester resin and the type and mass part of the curing agent shown in Table 2 to a dry thickness of 3 μm and drying. Then, an adhesive layer was formed and wound on a roll so that the adhesive layer was inside.
得られたロールから巻き出したシートの接着剤層に35μm厚のアルミニウム箔(8021−o材、住軽アルミ箔(株))を、60℃に加熱されたヒートドラムで3.0kg/cmの線圧をかけながら積層し、ロールに巻き取った。このロールを160℃のオーブン中で48時間加熱し、接着剤層を硬化させた。 A 35 μm-thick aluminum foil (8021-o material, Sumi Light Aluminum Foil Co., Ltd.) was applied to the adhesive layer of the sheet unwound from the obtained roll with a heat drum heated to 60 ° C. to a weight of 3.0 kg / cm. Lamination was performed while applying linear pressure, and the product was wound on a roll. This roll was heated in an oven at 160 ° C. for 48 hours to cure the adhesive layer.
次に、巻き取ったロールから再び巻き出したシートのアルミニウム層を、別途用意した30μm厚の無延伸ポリプロピレンフィルム(GLC、三井化学東セロ(株))とを対向させ、それらの間に第2接着剤層となるスチレン/ブタジエン/スチレン(SBS)系接着剤(タフテックM1913、旭化成(株))を層厚3μmとなるように塗布し、ドライラミネーション法で積層することにより電池ケース用包材を得た。 Next, the aluminum layer of the sheet that has been unwound from the wound roll is opposed to a separately prepared 30 μm-thick unstretched polypropylene film (GLC, Mitsui Chemicals, Inc.), and second adhesive is provided between them. A battery case packaging material is obtained by applying a styrene / butadiene / styrene (SBS) adhesive (Tuftec M1913, Asahi Kasei Co., Ltd.) to be a layer thickness of 3 μm and laminating by a dry lamination method. It was.
得られた電池ケース用包材の成形性を評価するために、エリクセン試験機を用いてエリクセン試験を、絞り速度を1mm/分とすること以外はJIS Z2247に従って行い、包材のアルミニウム層にクラックが生じたか否かを目視で確認し、クラックが生じた絞り量(エリクセン値)[mm]を表2にした。エリクセン価は、実用上9mm以上であることが望まれる。 In order to evaluate the moldability of the obtained battery case packaging material, an Erichsen test was conducted according to JIS Z2247 using an Erichsen tester except that the drawing speed was 1 mm / min, and the aluminum layer of the packaging material was cracked. Table 2 shows the amount of squeezing (Erichsen value) [mm] at which cracks occurred. The Erichsen number is desired to be 9 mm or more practically.
また、電池ケース用包材を、「60℃、90%RHの雰囲気中で72時間」、又は「80℃、90%RHの雰囲気中で72時間」保存し、デラミネーションが生ずるか否かを目視観察し、デラミネーションが生じていなかった場合を良好と評価し、表2に「○」と記載した。他方、デラミネーションが生じてしまった場合を不良と評価し、表2に「×」と記載した。 Also, the battery case packaging material is stored for “72 hours in an atmosphere of 60 ° C. and 90% RH” or “72 hours in an atmosphere of 80 ° C. and 90% RH” to determine whether delamination occurs. Visual observation was made and the case where delamination did not occur was evaluated as good. On the other hand, the case where delamination occurred was evaluated as defective, and “x” is shown in Table 2.
表2の結果から、トルエンジイソシアネート系硬化剤を使用した実施例1〜4の電池ケース用包材の場合、成形性には問題がなく、“60℃、90%RH、72時間保存”という高温高湿条件でもデラミネーションの発生が防止されていることがわかる。特に、ポリエステル樹脂100質量部に対しトルエンジイソシアネート系硬化剤を40〜50質量部の割合で使用した実施例3及び4の電池ケース用包材の場合には、80℃、90%RH、72時間保存という条件でもデラミネーションの発生が防止されていることがわかる。 From the results of Table 2, in the case of battery case packaging materials of Examples 1 to 4 using a toluene diisocyanate curing agent, there is no problem in moldability, and a high temperature of “60 ° C., 90% RH, 72 hours storage”. It can be seen that delamination is prevented even under high humidity conditions. In particular, in the case of the packaging materials for battery cases of Examples 3 and 4 in which the toluene diisocyanate curing agent was used at a ratio of 40 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polyester resin, 80 ° C., 90% RH, 72 hours. It can be seen that delamination is prevented even under the condition of storage.
それに対し、比較例1〜8の結果から、硬化剤としてキシレンジイソシアネート系硬化剤やヘキサメチレンジイソシアネート系硬化剤を使用した場合には、60℃又は80℃、90%RH、72時間保存という条件でもデラミネーションの発生が生じてしまったことがわかる。 On the other hand, from the results of Comparative Examples 1 to 8, when a xylene diisocyanate curing agent or a hexamethylene diisocyanate curing agent was used as the curing agent, the conditions were 60 ° C. or 80 ° C., 90% RH, 72 hours storage. It can be seen that delamination has occurred.
なお、参考例1〜8の電池ケース用包材の場合、60℃又は80℃、90%RH、72時間保存という条件では、デラミネーションの発生が避けられなかったことをここに付言しておく。 In the case of the battery case packaging materials of Reference Examples 1 to 8, it is added here that the occurrence of delamination was unavoidable under the conditions of 60 ° C. or 80 ° C., 90% RH, and 72 hours storage. .
本発明の電池ケース用包材は、電池ケース用包材に深絞り加工を施してもそのアルミニウム層にクラックを生じさせず、しかも高温高湿環境下に保存されてもデラミネーションが生じない。従って、リチウムイオン二次電池の電池ケースに有用である。 The battery case packaging material of the present invention does not cause cracks in the aluminum layer even when the battery case packaging material is deep-drawn, and delamination does not occur even when stored in a high temperature and high humidity environment. Therefore, it is useful for a battery case of a lithium ion secondary battery.
1 耐熱性延伸樹脂層
2 第1接着剤層
3 アルミニウム層
4 熱可塑性無延伸樹脂層
5 第2接着剤層
10 電池ケース用包材
1 Heat Resistant Stretched Resin Layer 2 First Adhesive Layer 3
Claims (10)
第1接着剤層が、−20〜45℃のガラス転移温度を示すポリエステル樹脂と、ポリエステル樹脂100質量部に対し10〜70質量部のトルエンジイソシアネート系硬化剤とを含有する接着剤組成物の硬化処理物から構成されており、
前記ポリエステル樹脂は、3〜6mgKOH/gの水酸基価と、20000〜30000の範囲の重量平均分子量とを有し、
前記トルエンジイソシアネート系硬化剤は、トルエンジイソシアネートとトリメチロールプロパンとの付加物である電池ケース用包材。 In a battery case packaging material having a structure in which a heat-resistant stretched resin layer, a first adhesive layer, an aluminum layer, and a thermoplastic unstretched resin layer are sequentially laminated,
Curing of an adhesive composition in which the first adhesive layer contains a polyester resin exhibiting a glass transition temperature of −20 to 45 ° C. and 10 to 70 parts by mass of a toluene diisocyanate curing agent with respect to 100 parts by mass of the polyester resin. It consists of processed materials ,
The polyester resin has a hydroxyl value of 3-6 mgKOH / g and a weight average molecular weight in the range of 20000-30000,
The toluene diisocyanate curing agent is a battery case packaging material that is an adduct of toluene diisocyanate and trimethylolpropane .
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