JP6491271B2 - 成形性に優れるセルパウチ - Google Patents

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Description

本明細書には、高伸び率のナイロンフィルムを含む成形性に優れるセルパウチが開示される。
［国家支援の研究・開発に関する説明］
本研究は、サムスンＳＤＩ株式会社主管の下、大韓民国知識経済部傘下の韓国エネルギー技術評価院の支援によって行われたものであって、研究課題名は「１０ｋＷｈ級ＬＩＢ電力貯蔵システムの実証」である（課題固有番号：２０１０Ｔ１００２００２９５）。
一般に、二次電池などの電池（ｃｅｌｌ）は金属カン（ｍｅｔａｌ ｃａｎ）に内蔵されている。金属カンは、主にアルミニウム（Ａｌ）が使用され、プレス加工によって円筒形や角形（直方体など）の形状に製造される。
しかし、金属カンは外壁が硬いため、セル自体の形状が金属カンの形状によって決められるという制約がある。このような制約を克服するために、フレキシブルセルパウチ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｃｅｌｌ ｐｏｕｃｈ）が開発され使用されており、一般に、フレキシブルセルパウチは、ガスバリア性、耐電解液性及び熱接着性などを考慮して多層構造で製造されている。
セルパウチは、一般に、シーラント層（ｓｅａｌａｎｔ ｌａｙｅｒ）と、ガスバリアのための金属層（例えば、アルミニウム金属層）と、最外郭層としての外層（例えば、ナイロン樹脂層）と、を含む。
シーラント層は、セルパウチの最内部に位置して、内容物、すなわちセルと接触される。シーラント層は、主に電池の耐熱性及び耐寒性を安定化するために、ポリプロピレン系樹脂を含む。金属層は、機械的強度とともにガスの出入を遮断するためのものであって、これは、主にアルミニウム薄膜（Ａｌ ｆｏｉｌ）が使用される。また、外層は、金属層を保護するためのものであって、これは、耐熱性、耐ピンホール性及び耐磨耗性などを考慮して、主にポリエチレンテレフタレート樹脂（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＥＴ）樹脂及び／又はナイロン（Ｎｙｌｏｎ）樹脂が使用される。
従来技術に係るセルパウチは、加工時の成形性に劣るという不具合がある。具体的に、セルパウチは、セルを包装するために、前記したように袋体やボックスなどの形態への折り曲げ加工が施されるが、このとき、外層を構成するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は伸び率（Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ）が低く且つ折り曲げ加工性に劣る。このため、パウチへの成形が容易ではないという不具合がある。
更に、外層を構成するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は、耐磨耗性、耐スクラッチ性及び耐化学性などが低く、耐久性に劣るという不具合がある。特に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は、表面にスクラッチが生じ易く、生じたスクラッチは回復し難い。このため、セルパウチを製造するにあたって、大半の場合、耐久性などを補強するためにガスバリア層上にナイロン（Ｎｙｌｏｎ）樹脂層とポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層をこの順に積層形成しているが、この場合でも、成形性は勿論、耐磨耗性や耐スクラッチ性などが低いという不具合がある。
韓国公開特許公報第１０−２０１４−００８７６０２号
一側面において、本明細書は、従来のセルパウチの構成に対して伸び率や恒常性が改善した高伸び率のナイロンフィルムを利用して、成形性に優れるセルパウチを提供することを目的とする。
一側面において、本明細書に開示された技術は、シーラント層と、前記シーラント層上に形成された金属層、及び前記金属層上に形成された外層と、を含み、前記外層はナイロンフィルムを含み、前記ナイロンフィルムは、試料幅１５ｍｍ、標点間距離３０ｍｍ、及び測定速度２００ｍｍ／ｍｉｎの条件で当該フィルムに対して引張試験を行うとき、伸び率（％）を「ｘ」とし、引張強度（ｋｇｆ）を「ｙ」としたとき、伸び率に対する引張強度のグラフが下記条件を満たす、成形性に優れるセルパウチを提供する。
（ｉ）ＭＤ（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向への引張時における、６．７％から１００％に増加する伸び率の増加量に対する引張強度の増加量（引張強度の増加量／伸び率の増加量）である傾き「ａ」が０．０４よりも大きく且つ０．０５よりも小さいこと、及び
（ｉｉ）ＴＤ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向への引張時における、６．７％から１００％に増加する伸び率の増加量に対する引張強度の増加量（引張強度の増加量／伸び率の増加量）である傾き「ｃ」が０．０６よりも大きく且つ０．０８よりも小さいこと。
例示的な一具現例において、前記傾き「ａ」が０．０４２≦ａ≦０．０４９であってよい。
例示的な一具現例において、前記傾き「ａ」が０．０４４≦ａ≦０．０４９であってよい。
例示的な一具現例において、前記傾き「ｃ」が０．０６５≦ｃ≦０．０７８であってよい。
例示的な一具現例において、前記傾き「ｃ」が０．０７≦ｃ≦０．０７８であってよい。
例示的な一具現例において、前記ＭＤ方向への引張時における、伸び率に対する引張強度のグラフが「ｙ＝ａｘ＋ｂ」であるとき、伸び率６．７％のときのｙ切片「ｂ」値が２＜ｂ＜３又は３．９＜ｂ＜４．５であり、前記ＴＤ方向への引張時における、伸び率に対する引張強度のグラフが「ｙ＝ｃｘ＋ｄ」であるとき、伸び率６．７％のときのｙ切片「ｄ」値が０．１＜ｄ＜２．５であってよい。
例示的な一具現例において、前記ｙ切片「ｂ」値が２．５＜ｂ＜３又は３．９＜ｂ＜４．３であってよい。
例示的な一具現例において、前記ｙ切片「ｂ」値が２＜ｂ＜３であってよい。
例示的な一具現例において、前記ｙ切片「ｄ」値が０．５＜ｄ＜２．５であってよい。
例示的な一具現例において、前記ｙ切片「ｄ」値が０．５＜ｄ＜１．５であってよい。
例示的な一具現例において、前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率及びＴＤ方向への延伸倍率がそれぞれ２．８倍〜４．０倍であり、ＭＤ方向への延伸倍率とＴＤ方向への延伸倍率との差が０．１以上であり、ＭＤ方向への延伸倍率がＴＤ方向への延伸倍率よりも小さいものであってよい。
例示的な一具現例において、前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率が２．８倍〜３．３倍であり、ＴＤ方向への延伸倍率が３．０倍〜３．５倍であってよい。
例示的な一具現例において、前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率とＴＤ方向への延伸倍率との差が０．２〜０．８であってよい。
他の側面において、本明細書に開示された技術は、シーラント層と、前記シーラント層上に形成された金属層、及び前記金属層上に形成された外層と、を含み、前記外層はナイロンフィルムを含み、前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率及びＴＤ方向への延伸倍率がそれぞれ２．８倍〜４．０倍であり、ＭＤ方向への延伸倍率とＴＤ方向への延伸倍率との差が０．１以上であり、ＭＤ方向への延伸倍率がＴＤ方向への延伸倍率よりも小さい、セルパウチを提供する。
例示的な一具現例において、前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率が２．８倍〜３．３倍であり、ＴＤ方向への延伸倍率が３．０倍〜３．５倍であってよい。
例示的な一具現例において、前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率とＴＤ方向への延伸倍率との差が０．２〜０．８であってよい。
例示的な一具現例において、前記ナイロンフィルムは、延伸後の熱固定温度が１５０〜２１８℃であってよい。
また他の側面において、本明細書に開示された技術は、前記セルパウチを含む二次電池を提供する。
一側面において、本明細書に開示された技術は、従来のセルパウチの構成に対して伸び率や恒常性が改善した高伸び率のナイロンフィルムを利用して、成形性に優れるセルパウチを提供する効果がある。
本明細書の一試験例に従ってナイロンフィルムのＭＤ方向への引張試験時における伸び率（％）に対する引張強度（ｋｇｆ）のグラフを示すものである。 本明細書の一試験例に従ってナイロンフィルムのＴＤ方向への引張試験時における伸び率（％）に対する引張強度（ｋｇｆ）のグラフを示すものである。 本明細書の一試験例に従ってセルパウチの成形性試験時における試験機器の模式図を示すものである。
以下、本発明について詳しく説明する。
本明細書において「セル（ｃｅｌｌ）」とは、電池を意味するものであって、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池などのような二次電池やポータブル蓄電池などのような各種の電池をいずれも含む最広義の意味である。
本明細書において「セルパウチ（ｃｅｌｌ ｐｏｕｃｈ）」とは、正極、負極、及びセパレータ（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）などのセル構成要素が電解液に含浸され収納されたものであって、前記セル構成要素を収納するために、ガスバリア性、耐電解液性及び熱接着性などを考慮した積層構造のフィルムを袋形態やボックス形態などに加工されたものをいずれも含む最広義の意味である。
本明細書において「成形性」とは、セルパウチを所定の形状（ボックスなど）に加工するときの形態保持性を意味する。
本明細書において、ある層又は部材が他の層又は部材の「一面に」又は「上に」位置しているとするとき、これは、ある層又は部材が他の層又は部材に接している場合だけではなく、２層又は２部材の間にまた他の層又はまた他の部材が存在する場合も含むことを意味する。
本明細書の一具現例に係るセルパウチは、順次積層されたシーラント層と、金属層、及び外層と、を含む、少なくとも３層以上の多層構造を有する。前記セルパウチの各層間では接着性、耐熱性、耐寒性、腐食性、絶縁性及び／又は成形性などのために、通常用いられる層構造、構成成分などを適宜採用して構成していてよい。
前記シーラント層は、セルの収納（内蔵）後、熱によって接着（熱融着）されてシーリング性を与えるものであって、熱接着のためのシーリング樹脂を含んでいてよい。シーラント層は、セル構成要素と接触するため、絶縁性、耐電解液性及び／又は高い熱接着強度（シーリング性）を与えるために通常用いられる層構成を適宜採用して構成していてよい。
前記シーリング樹脂は、熱によって融着（熱接着）できるものであれば特に制限されず、好ましくは、熱接着性とともに絶縁性、耐電解液性及び／又は耐寒性などを有する樹脂であってよい。シーリング樹脂は、好ましくは、低温で熱融着が可能な低融点樹脂から選択されるものであってよい。
例示的な一具現例において、前記シーリング樹脂は、ポリプロピレン（ＰＰ）系やポリエチレン（ＰＥ）系などのポリオレフィン系及びこれらの共重合体や誘導体、並びにエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）などから選択される一種以上を用いていてよいが、これらに制限されるものではない。また、シーリング樹脂は、共重合体（ｃｏ−ｐｏｌｙｍｅｒ）やターポリマー（ｔｅｒ−ｐｏｌｙｍｅｒ）であって、例えば、エチレン／プロピレン共重合体やエチレン／プロピレン／ブタジエンのターポリマー（三元共重合体）などから選択されるものであってよい。
例示的な一具現例において、前記シーリング樹脂は、ポリプロピレン（ＰＰ）系であってよい。前記シーリング樹脂は、具体的に、ホモポリプロピレン（ｈｏｍｏ−ＰＰ）、ポリプロピレン共重合体（ＰＰ ｃｏ−ｐｏｌｙｍｅｒ）及びポリプロピレンターポリマー（ＰＰ ｔｅｒ−ｐｏｌｙｍｅｒ）などから選択される一種以上のポリプロピレン（ＰＰ）系を単独で用いるか、若しくは前記ポリプロピレン（ＰＰ）系にポリエチレン（ＰＥ）系やエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）などを混合して用いていてよい。ポリプロピレン（ＰＰ）系樹脂は、熱接着性（シーリング性）及び絶縁性が良好であるのは勿論、引張強度、剛性及び表面硬度などの機械的物性や耐電解液性などの耐化学性に優れ、有効に用いることができる。
前記シーラント層の厚さは特に限定されないが、例えば、５μｍ〜１５０μｍ、１０μｍ〜１００μｍ、又は１０μｍ〜８０μｍの厚さを有していてよい。シーラント層は、好ましくは、良好な熱接着強度（シーリング性）のために２０μｍ以上、具体的には、２０μｍ〜７０μｍ、より好ましくは、３０μｍ〜６０μｍの厚さを有していてよい。
前記金属層は、ガスバリア（ｂａｒｒｉｅｒ）性を有する金属であれば特に制限されない。金属層は、外部の湿気や空気、そして内部で発生したガスの出入を遮断することができる。
例示的な一具現例において、前記金属層は、金属薄膜及び金属蒸着層などから選択される一つ以上を含んでいてよい。このとき、前記金属薄膜は、金属箔（ｍｅｔａｌ ｆｏｉｌ）などを使用していてよく、前記金属蒸着層は、別途のプラスチックフィルム、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）又はポリプロピレン（ＰＰ）などのフィルムに真空蒸着されて形成されていてよい。
前記金属層を構成する金属、具体的に、前記金属薄膜や金属蒸着層を構成する金属としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）及びタングステン（Ｗ）などからなる群より選択される一種以上（単一金属又は単一金属の混合）、又はこれらから選択される２以上の合金（ａｌｌｏｙ）などが挙げられるが、これらに制限されるものではない。好ましくは、アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金（Ａｌ ａｌｌｏｙ）から選択されるものであってよい。更に、前記金属層は、耐腐食性のために、リン酸やクロムなどによる表面処理又は微細凹凸処理が施されたものを使用していてよい。
例示的な一具現例において、前記金属層は、１μｍ〜６０μｍ、５μｍ〜５０μｍ、１０μｍ〜４０μｍ又は１０μｍ〜３０μｍの厚さを有していてよい。
前記外層は、金属層を保護することができ、且つ耐磨耗性と共に、例えば、耐熱性、耐寒性、耐ピンホール性、絶縁性、耐溶剤性及び／又は成形性（フレキシブルセルパウチを所定の形状（ボックスなど）に加工するときの形態保持性）などの特性を有する樹脂を含んでいてよい。
前記外層は、ナイロンフィルムを含み、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂及びポリオレフィン系樹脂などから選択される一種以上の樹脂を含んでいてよい。前記ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）が挙げられるが。好ましくは、外層は、ナイロン樹脂層及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層の複合層から構成されていてよい。
前記ナイロンフィルムは、試料幅１５ｍｍ、標点間距離３０ｍｍ、及び測定速度２００ｍｍ／ｍｉｎの条件で当該フィルムに対して引張試験を行うとき、伸び率（％）を「ｘ」とし、引張強度（ｋｇｆ）を「ｙ」としたとき、伸び率に対する引張強度のグラフが下記条件を満たすものである。
（ｉ）ＭＤ（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向への引張時における、６．７％から１００％に増加する伸び率の増加量に対する引張強度の増加量（引張強度の増加量／伸び率の増加量）である傾き「ａ」が０．０４よりも大きく且つ０．０５よりも小さいこと、及び
（ｉｉ）ＴＤ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向への引張時における、６．７％から１００％に増加する伸び率の増加量に対する引張強度の増加量（引張強度の増加量／伸び率の増加量）である傾き「ｃ」が０．０６よりも大きく且つ０．０８よりも小さいこと。
例示的な一具現例において、前記傾き「ａ」が０．０４２≦ａ≦０．０４９、具体的に０．０４３≦ａ≦０．０４９又は０．０４４≦ａ≦０．０４９であるのがセルパウチの成形性向上の側面から好ましい。
例示的な一具現例において、前記傾き「ｃ」が０．０６５≦ｃ≦０．０７８、具体的に０．０６８≦ｃ≦０．０７８又は０．０７≦ｃ≦０．０７８であるのがセルパウチの成形性向上の側面から好ましい。
例示的な一具現例において、前記ＭＤ方向への引張時における、伸び率に対する引張強度のグラフが「ｙ＝ａｘ＋ｂ」であるとき、伸び率６．７％のときのｙ切片「ｂ」値が２＜ｂ＜３又は３．９＜ｂ＜４．５であってよく、また、前記ＴＤ方向への引張時における、伸び率に対する引張強度のグラフが「ｙ＝ｃｘ＋ｄ」であるとき、伸び率６．７％のときのｙ切片「ｄ」値が０．１＜ｄ＜２．５であってよい。これにより、ｙ切片値が高すぎることで成形初期における耐える力が強くなり、クラックが発生し得る問題を予防し、且つ、小さい力でもセルパウチが延伸して容易に成形できるようにするというメリットがある。
例示的な一具現例において、前記ｙ切片「ｂ」値は２．５＜ｂ＜３又は３．９＜ｂ＜４．３であるのがセルパウチの成形性向上の側面から好ましい。
例示的な一具現例において、前記ｙ切片「ｂ」値は２．７＜ｂ＜３又は３．９＜ｂ＜４．１であってよい。
例示的な一具現例において、前記ｙ切片「ｂ」値は２＜ｂ＜３、具体的に２．５＜ｂ＜３又は２．７＜ｂ＜３であるのがセルパウチの成形性向上の側面から好ましい。
例示的な一具現例において、前記ｙ切片「ｄ」値は０．５＜ｄ＜２．５、具体的に１＜ｄ＜２．５又は１．１＜ｄ＜２．５であるのがセルパウチの成形性向上の側面から好ましい。
例示的な一具現例において、前記ｙ切片「ｄ」値は０．５＜ｄ＜２．３、具体的に１＜ｄ＜２．３又は１．１＜ｄ＜２．３であってよい。
例示的な一具現例において、前記ｙ切片「ｄ」値は０．５＜ｄ＜１．５、具体的に１＜ｄ＜１．５又は１．１＜ｄ＜１．５であってよい。
例示的な一具現例において、前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率及びＴＤ方向への延伸倍率がそれぞれ２．８倍〜４．０倍、２．８倍〜３．８倍、２．８倍〜３．５倍、２．８倍〜３．３倍、２．８倍〜３．０倍、３．０倍〜４．０倍、３．０倍〜３．８倍、３．０倍〜３．５倍、３．０倍〜３．３倍、３．２倍〜４．０倍、３．２倍〜３．８倍、又は３．２倍〜３．５倍で製造されたものであってよく、また、前記ＭＤ方向への延伸倍率とＴＤ方向への延伸倍率との差（ＴＤ−ＭＤ）が０．１以上であり、前記ＭＤ方向への延伸倍率がＴＤ方向への延伸倍率よりも小さいものであってよい。
例示的な一具現例において、前記ナイロンフィルムは、前記ＭＤ方向への延伸倍率とＴＤ方向への延伸倍率との差（ＴＤ−ＭＤ）が０．２〜０．８又は０．３〜０．８であってよい。
例示的な一具現例において、前記ナイロンフィルムは、延伸後の熱固定温度が１５０〜２１８℃、１６０〜２１８℃、１７０〜２１８℃、１８０〜２１８℃、１９０〜２１８℃又は２００〜２１８℃であってよい。好ましくは、前記ナイロンフィルムは、延伸後の熱固定温度が１６０〜２１５℃であってよい。
例示的な一具現例において、外層の厚さは特に限定されないが、例えば、１０μｍ〜５０μｍの厚さを有していてよく、好ましくは、５μｍ〜３０μｍ、より好ましくは、１０μｍ〜２５μｍの厚さを有していてよい。
他の側面において、本明細書に開示された技術は、セルパウチであって、シーラント層と、前記シーラント層上に形成された金属層、及び前記金属層上に形成された外層と、を含み、前記外層はナイロンフィルムを含み、前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率及びＴＤ方向への延伸倍率がそれぞれ２．８倍〜４．０倍であり、ＭＤ方向への延伸倍率とＴＤ方向への延伸倍率との差（ＴＤ−ＭＤ）が０．１以上であり、ＭＤ方向への延伸倍率がＴＤ方向への延伸倍率よりも小さい、セルパウチを提供する。
例示的な一具現例において、前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率及びＴＤ方向への延伸倍率がそれぞれ２．８倍〜４．０倍、２．８倍〜３．８倍、２．８倍〜３．５倍、２．８倍〜３．３倍、２．８倍〜３．０倍、３．０倍〜４．０倍、３．０倍〜３．８倍、３．０倍〜３．５倍、３．０倍〜３．３倍、３．２倍〜４．０倍、３．２倍〜３．８倍、又は３．２倍〜３．５倍で製造されたものであるのがセルパウチの成形性向上の側面から好ましい。
例示的な一具現例において、前記ナイロンフィルムは、前記ＭＤ方向への延伸倍率とＴＤ方向への延伸倍率との差（ＴＤ−ＭＤ）が０．２〜０．８又は０．３〜０．８であるのがセルパウチの成形性向上の側面から好ましい。
例示的な一具現例において、前記ナイロンフィルムは、延伸後の熱固定温度が１５０〜２１８℃、１６０〜２１８℃、１７０〜２１８℃、１８０〜２１８℃、１９０〜２１８℃又は２００〜２１８℃であってよい。好ましくは、前記ナイロンフィルムは、延伸後の熱固定温度が１６０〜２１５℃又は２００〜２１５℃であるのがセルパウチの成形性向上の側面から好ましい。
また他の側面において、本明細書に開示された技術は、前記セルパウチを含む二次電池を提供する。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳しく説明することにする。なお、これらの実施例は単に本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の範囲がこれらの実施例によって制限されるとは解釈されないことは当業者にとって自明であろう。
試験例１．引張試験
５種の延伸ナイロンフィルムに対し、ＭＤ方向及びＴＤ方向への引張試験を実施した。引張試験は、幅１５ｍｍのサンプルを作製し、標点間距離３０ｍｍ、測定速度２００ｍｍ／ｍｉｎ及び荷重２ｋｇにして、引張強度測定器（ＳＨＩＭＡＤＺＵ社製のＡＧＳ−Ｘモデル）を利用して測定し、その結果を表１、２及び図１、２に示した。図１、２中ｘ軸は伸び率（％）、ｙ軸は引張強度（ｋｇｆ）を意味する。
ＭＤ方向への引張試験の結果は次のとおりである。伸び率（％）を「ｘ」とし、引張強度（ｋｇｆ）を「ｙ」としたとき、ＭＤ方向への引張時における、伸び率に対する引張強度のグラフが「ｙ＝ａｘ＋ｂ」であるとき、傾き「ａ」は６．７％から１００％に増加する伸び率の増加量に対する引張強度の増加量（引張強度の増加量／伸び率の増加量）で求め、ｙ切片「ｂ」値は伸び率６．７％のときの値とした。具体的に、実施例１の傾きは０．０４４、実施例２の傾きは０．０４９、実施例３の傾きは０．０４５、比較例１の傾きは０．０２９、比較例２の傾きは０．０６４であり、引張強度に対する伸び率の変化幅が一定であると示された。
ＴＤ方向への引張試験の結果は次のとおりである。伸び率（％）を「ｘ」とし、引張強度（ｋｇｆ）を「ｙ」としたとき、ＴＤ方向への引張時における、伸び率に対する引張強度のグラフが「ｙ＝ｃｘ＋ｄ」であるとき、傾き「ｃ」は６．７％から１００％に増加する伸び率の増加量に対する引張強度の増加量（引張強度の増加量／伸び率の増加量）で求め、ｙ切片「ｄ」値は伸び率６．７％のときの値とした。具体的に、実施例１の傾きは０．０７３、実施例２の傾きは０．０７７、実施例３の傾きは０．０６８、比較例１の傾きは０．０８１、比較例２の傾きは０．１であり、初期の引張強度の開始値が低いと示され、引張強度に対する伸び率の変化幅が一定であると示された。
試験例２．セルパウチの成形性試験（１）
本試験例では、前記実施例及び比較例のナイロンフィルムをセルパウチの外層に適用してセルパウチの成形性を比較した。
セルパウチは次のように作製した。金属層として厚さ４０μｍのアルミニウム（Ａｌ）薄膜を用意し、ポリプロピレン系樹脂で前記金属層上にシーラント層を１８０℃で４５μｍの厚さを有するようにコートした。次いで、前記アルミニウム薄膜の他方の面にナイロンフィルムを用いて外層を２５μｍの厚さを有するようにコートした。すなわち、シーラント層／金属層／外層の積層構造に成形していない状態のフラット（ｆｌａｔ）な形状を有するセルパウチを作製した。
次いで、前記作製した各セルパウチのサンプルを１５ｃｍ×１５ｃｍの大きさに切断した後、成形用金型に載置し物理的な力を加えて成形（成形機器の速度７０ｍｍ／ｍｉｎ、メイン圧力１０トン）した。具体的に、図３に示すように、セルパウチは、成形用金型の凹部分にフラットなセルパウチを載置し、該金型の１番部分が先に下降してパウチを固定した後、３番部分が下降して、熱を加えずに物理的な圧力によって成形した。ナイロンフィルムによるセルパウチの成形深さの変化は、下記の表３に表した。成形性の試験は同じ試験を５回繰り返し行い、これらの最小値乃至最大値の範囲でその結果を表した。
その結果、ＭＤ方向へ引張時における、伸び率の増加量に対する引張強度の増加量、すなわち、傾き「ａ」が０．０４以下であるか、０．０５以上であるときに成形性に問題が発生した。同様に、ＴＤ方向への引張時における、伸び率の増加量に対する引張強度の増加量、すなわち、傾き「ｃ」が０．０６よりも大きく且つ０．０８よりも小さい範囲を外れるときに成形性に問題が発生した。
また、前記傾きの範囲と共に、ｙ切片「ｂ」値が２＜ｂ＜３又は３．９＜ｂ＜４．５であり、「ｄ」値が０．１＜ｄ＜２又は２＜ｄ＜２．５であるとき、ｙ切片値が高すぎることで成形初期における耐える力が強くなり、クラックが発生する問題を予防し、且つ、小さい力でもセルパウチが延伸して容易に成形できるようにした。
試験例３．セルパウチの成形性試験（２）
本試験例では、ナイロン−６に対して、下記表４に表したようにＭＤ方向及びＴＤ方向への延伸倍率にその条件を変えて延伸を行った後、熱固定して、２軸延伸ナイロンフィルムを作製した。
セルパウチは前記作製された各ナイロンフィルムを外層に適用して作製した。具体的に、金属層として厚さ４０μｍのアルミニウム（Ａｌ）薄膜を用意し、ポリプロピレン系樹脂で前記金属層上にシーラント層を１８０℃で４５μｍの厚さを有するようにコートした。次いで、前記アルミニウム薄膜の他方の面にナイロンフィルムを用いて外層を２５μｍの厚さを有するようにコートした。すなわち、シーラント層／金属層／外層の積層構造に成形していない状態のフラット（ｆｌａｔ）な形状を有するセルパウチを作製した。
次いで、前記作製した各セルパウチサンプルを１５ｃｍ×１５ｃｍの大きさに切断した後、成形用金型に載置して物理的な力を加えて成形（成形機器の速度７０ｍｍ／ｍｉｎ、メイン圧力１０トン）した。具体的に、図３に示すように、セルパウチは、成形用金型の凹部分にフラットなセルパウチを載置し、該金型の１番部分が先に下降してパウチを固定した後、３番部分が下降して、熱を加えずに物理的な圧力によって成形した。ナイロンフィルムによるセルパウチの成形深さの変化は、下記の表５に表した。成形性の試験は同じ試験を５回繰り返し行い、これらの最小値乃至最大値の範囲でその結果を表した。
その結果、高伸び率のナイロンフィルムの場合、セルパウチの成形性を大きく向上させることが分かった。特に、ＭＤ方向への延伸倍率が２．８倍〜３．３倍及びＴＤ方向への延伸倍率が３．０倍〜３．５倍である場合、セルパウチの成形性を大きく向上させることを確認した。
以上、本発明内容の特定の部分を詳しく記述したが、当業者にとってこのような具体的な技術は単に好適な実施態様であるに過ぎず、これによって本発明の範囲が制限されるものではないということは明白であろう。したがって、本発明の実質的な範囲は添付の請求項とそれらの等価物によって定義されるといえる。
以下に、本願発明に関する発明の実施形態について例示する。
［実施形態１］
シーラント層と、
前記シーラント層上に形成された金属層、及び
前記金属層上に形成された外層と、を含み、
前記外層はナイロンフィルムを含み、
前記ナイロンフィルムは、試料幅１５ｍｍ、標点間距離３０ｍｍ、及び測定速度２００ｍｍ／ｍｉｎの条件で当該フィルムに対して引張試験を行うとき、伸び率（％）を「ｘ」とし、引張強度（ｋｇｆ）を「ｙ」としたとき、伸び率に対する引張強度のグラフが下記条件を満たす、セルパウチ。
（ｉ）ＭＤ（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向への引張時における、６．７％から１００％に増加する伸び率の増加量に対する引張強度の増加量（引張強度の増加量／伸び率の増加量）である傾き「ａ」が０．０４よりも大きく且つ０．０５よりも小さいこと、及び
（ｉｉ）ＴＤ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向への引張時における、６．７％から１００％に増加する伸び率の増加量に対する引張強度の増加量（引張強度の増加量／伸び率の増加量）である傾き「ｃ」が０．０６よりも大きく且つ０．０８よりも小さいこと。
［実施形態２］
前記傾き「ａ」が０．０４２≦ａ≦０．０４９であることを特徴とする実施形態１に記載のセルパウチ。
［実施形態３］
前記傾き「a」が０．０４４≦ａ≦０．０４９であることを特徴とする実施形態１に記載のセルパウチ。
［実施形態４］
前記傾き「ｃ」が０．０６５≦ｃ≦０．０７８であることを特徴とする実施形態１〜３のいずれか一項に記載 に記載のセルパウチ。
［実施形態５］
前記傾き「ｃ」が０．０７≦ｃ≦０．０７８であることを特徴とする実施形態１〜３のいずれか一項に記載のセルパウチ。
［実施形態６］
前記ＭＤ方向への引張時における、伸び率に対する引張強度のグラフが「ｙ＝ａｘ＋ｂ」であるとき、伸び率６．７％のときのｙ切片「ｂ」値が２＜ｂ＜３又は３．９＜ｂ＜４．５であり、
前記ＴＤ方向への引張時における、伸び率に対する引張強度のグラフが「ｙ＝ｃｘ＋ｄ」であるとき、伸び率６．７％のときのｙ切片「ｄ」値が０．１＜ｄ＜２．５であることを特徴とする実施形態１〜３のいずれか一項に記載のセルパウチ。
［実施形態７］
前記ｙ切片「ｂ」値が２．５＜ｂ＜３又は３．９＜ｂ＜４．３であることを特徴とする実施形態６に記載のセルパウチ。
［実施形態８］
前記ｙ切片「ｂ」値が２＜ｂ＜３であることを特徴とする実施形態６に記載のセルパウチ。
［実施形態９］
前記ｙ切片「ｄ」値が０．５＜ｄ＜２．５であることを特徴とする実施形態６に記載のセルパウチ。
［実施形態１０］
前記ｙ切片「ｄ」値が０．５＜ｄ＜１．５であることを特徴とする実施形態６に記載のセルパウチ。
［実施形態１１］
前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率及びＴＤ方向への延伸倍率がそれぞれ２．８倍〜４．０倍であり、ＭＤ方向への延伸倍率とＴＤ方向への延伸倍率との差が０．１以上であり、ＭＤ方向への延伸倍率がＴＤ方向への延伸倍率よりも小さいことを特徴とする実施形態１〜１０のいずれか一項に記載のセルパウチ。
［実施形態１２］
前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率が２．８倍〜３．３倍であり、ＴＤ方向への延伸倍率が３．０倍〜３．５倍であることを特徴とする実施形態１１に記載のセルパウチ。
［実施形態１３］
前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率とＴＤ方向への延伸倍率との差が０．２〜０．８であることを特徴とする実施形態１１に記載のセルパウチ。
［実施形態１４］
シーラント層と、
前記シーラント層上に形成された金属層、及び
前記金属層上に形成された外層と、を含み、
前記外層はナイロンフィルムを含み、
前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率及びＴＤ方向への延伸倍率がそれぞれ２．８倍〜４．０倍であり、ＭＤ方向への延伸倍率とＴＤ方向への延伸倍率との差が０．１以上であり、ＭＤ方向への延伸倍率がＴＤ方向への延伸倍率よりも小さい、セルパウチ。
［実施形態１５］
前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率が２．８倍〜３．３倍であり、ＴＤ方向への延伸倍率が３．０倍〜３．５倍であることを特徴とする実施形態１４に記載のセルパウチ。
［実施形態１６］
前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率とＴＤ方向への延伸倍率との差が０．２〜０．８であることを特徴とする実施形態１４に記載のセルパウチ。
［実施形態１７］
前記ナイロンフィルムは、延伸後の熱固定温度が１５０〜２１８℃であることを特徴とする実施形態１４〜１６のいずれか一項に記載のセルパウチ。
［実施形態１８］
実施形態１〜１７のいずれか一項に記載のセルパウチを含む二次電池。

Claims (14)

  1. シーラント層と、
    前記シーラント層上に形成された金属層、及び
    前記金属層上に形成された外層と、を含み、
    前記外層はナイロンフィルムを含み、
    前記外層の厚さは１０μｍ〜５０μｍであり、
    前記ナイロンフィルムは、試料幅１５ｍｍ、標点間距離３０ｍｍ、及び測定速度２００ｍｍ／ｍｉｎの条件で当該フィルムに対して引張試験を行うとき、伸び率（％）を「ｘ」とし、引張強度（ｋｇｆ）を「ｙ」としたとき、伸び率に対する引張強度のグラフが下記条件を満たし、
    ここで、伸び率の値に対する引張強度の値のグラフが、ＭＤ（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向への引張時において「ｙ＝ａ（ｘ−６．７）＋ｂ」であるとき、ｙ切片「ｂ」値が２＜ｂ＜３又は３．９＜ｂ＜４．５であり、
    ＴＤ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）方向への引張時における、伸び率の値に対する引張強度の値のグラフが「ｙ＝ｃ（ｘ−６．７）＋ｄ」であるとき、ｙ切片「ｄ」値が０．１＜ｄ＜２．５である、セルパウチ。
    （ｉ）ＭＤ方向への引張時における、６．７％から１００％に増加する伸び率の増加量に対する引張強度の増加量（引張強度の増加量／伸び率の増加量）である傾き「ａ」が０．０４よりも大きく且つ０．０５よりも小さいこと、及び
    （ｉｉ）ＴＤ方向への引張時における、６．７％から１００％に増加する伸び率の増加量に対する引張強度の増加量（引張強度の増加量／伸び率の増加量）である傾き「ｃ」が０．０６よりも大きく且つ０．０８よりも小さいこと。
  2. 前記傾き「ａ」が０．０４２≦ａ≦０．０４９であることを特徴とする請求項１に記載のセルパウチ。
  3. 前記傾き「a」が０．０４４≦ａ≦０．０４９であることを特徴とする請求項１に記載のセルパウチ。
  4. 前記傾き「ｃ」が０．０６５≦ｃ≦０．０７８であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載 に記載のセルパウチ。
  5. 前記傾き「ｃ」が０．０７≦ｃ≦０．０７８であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のセルパウチ。
  6. 前記ｙ切片「ｂ」値が２．５＜ｂ＜３又は３．９＜ｂ＜４．３であることを特徴とする請求項１に記載のセルパウチ。
  7. 前記ｙ切片「ｂ」値が２＜ｂ＜３であることを特徴とする請求項１に記載のセルパウチ。
  8. 前記ｙ切片「ｄ」値が０．５＜ｄ＜２．５であることを特徴とする請求項１に記載のセルパウチ。
  9. 前記ｙ切片「ｄ」値が０．５＜ｄ＜１．５であることを特徴とする請求項１に記載のセルパウチ。
  10. セルパウチを製造するための方法であって、
    前記セルパウチは、シーラント層と、前記シーラント層上に形成された金属層と、前記金属層上に形成された外層と、を含み。
    前記外層の厚さは１０μｍ〜５０μｍであり、
    前記外層はナイロンフィルムを含み、前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率及びＴＤ方向への延伸倍率がそれぞれ２．８倍〜４．０倍であり、ＭＤ方向への延伸倍率とＴＤ方向への延伸倍率との差が０．１以上であり、ＭＤ方向への延伸倍率がＴＤ方向への延伸倍率よりも小さいものとして製造され、
    前記ナイロンフィルムは、試料幅１５ｍｍ、標点間距離３０ｍｍ、及び測定速度２００ｍｍ／ｍｉｎの条件で当該フィルムに対して引張試験を行うとき、伸び率（％）を「ｘ」とし、引張強度（ｋｇｆ）を「ｙ」としたとき、伸び率に対する引張強度のグラフが下記条件を満たし、
    ここで、伸び率の値に対する引張強度の値のグラフが、ＭＤ方向への引張時において「ｙ＝ａ（ｘ−６．７）＋ｂ」であるとき、ｙ切片「ｂ」値が２＜ｂ＜３又は３．９＜ｂ＜４．５であり、
    ＴＤ方向への引張時における、伸び率の値に対する引張強度の値のグラフが「ｙ＝ｃ（ｘ−６．７）＋ｄ」であるとき、ｙ切片「ｄ」値が０．１＜ｄ＜２．５である、セルパウチを製造するための方法。
    （ｉ）ＭＤ方向への引張時における、６．７％から１００％に増加する伸び率の増加量に対する引張強度の増加量（引張強度の増加量／伸び率の増加量）である傾き「ａ」が０．０４よりも大きく且つ０．０５よりも小さいこと、及び
    （ｉｉ）ＴＤ方向への引張時における、６．７％から１００％に増加する伸び率の増加量に対する引張強度の増加量（引張強度の増加量／伸び率の増加量）である傾き「ｃ」が０．０６よりも大きく且つ０．０８よりも小さいこと。
  11. 前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率が２．８倍〜３．３倍であり、ＴＤ方向への延伸倍率が３．０倍〜３．５倍であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  12. 前記ナイロンフィルムは、ＭＤ方向への延伸倍率とＴＤ方向への延伸倍率との差が０．２〜０．８であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  13. 前記ナイロンフィルムは、延伸後の熱固定温度が１５０〜２１８℃であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
  14. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のセルパウチを含む二次電池。
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