JP6497320B2 - 二次電池用端子被覆樹脂フィルムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、二次電池用端子被覆樹脂フィルム、より詳しくは、金属端子への密着性が良好かつ安定した二次電池用端子被覆樹脂フィルム、およびこの樹脂フィルムを用いた二次電池用タブ部材ならびに二次電池に関する。
本願は、２０１３年７月１７日に出願された特願２０１３−１４８６７３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来のニッケル水素、鉛蓄電池といった水系電池は、水の電気分解電圧による制約からセル単位の電圧は１．２Ｖ程度が限界であった。しかし昨今は、携帯機器の小型化や自然発電エネルギーの有効活用が必要とされており、より高い電圧が得られエネルギー密度が高いリチウムイオン電池の必要性が増してきている。このようなリチウムイオン電池に用いられる包装材として、従来は金属製の缶が多く用いられてきたが、適用する製品の薄型化や多様化等の要求に対し、製造コストが低い等の理由から、アルミニウム箔に樹脂フィルムを積層した材料を袋状に成形したラミネート包装材が多く用いられるようになってきた。
充放電を行う集電体等の発電要素と、上記ラミネート包装材とを組み合わせて形成した二次電池は、電池パックもしくは電池セルとも呼ばれる。

図７に、一般的な電池パックを斜視図で示す。この電池パック１５０は、図示しない発電要素がラミネート包装材（以下、「本体包装材」と称する。）１５２で密封された電池本体１５１と、電池本体１５１から電力が供給される電極端子であるタブ１５３とを備えている。

図８は、タブ１５３を示す斜視図である。タブ１５３は、金属端子であるリード１５４と、リード１５４の外周面の一部を覆う二次電池用端子被覆樹脂フィルム１５５とを有している。二次電池用端子被覆樹脂フィルムは「タブシーラント」とも呼ばれるため、本明細書では、以降、二次電池用端子被覆樹脂フィルムを「タブシーラント」と称することがある。

タブ１５３において、リード１５４の第一の端部１５４Ａは、本体包装材１５２内の発電要素と電気的に接続され、第二の端部１５４Ｂは導電性を有し、電力を供給する対象の外部機器等と接続できるように、少なくとも第二の端部１５４Ｂの外面の一部が露出される。タブシーラント１５５において、少なくとも端部１５４Ａの一部は、本体包装材１５２に被覆される。

タブシーラントにはいくつかの特性が求められる。
第一は、タブシーラントとリードおよび本体包装材との密着性である。タブシーラントとリード、あるいはタブシーラントと本体包装材との間に隙間があると、電池パックの作製時あるいは作製後に液漏れや剥離が発生する可能性がある。
第二は、絶縁性の確保である。リードは電池からの電流取り出し端子であるので、タブシーラントで覆うことにより、リードと他の部材との間の絶縁性を維持する必要がある。
すなわち、タブシーラントとしては、タブシーラントとリードとの密着性および絶縁性の確保に優れたものが好ましく、リードの周囲を隙間なく覆う、封止性の高いものが好ましい。

上記の特性を満足させるため、特許文献１では、酸変性ポリプロピレンを介して３層構造のフィルムをリードに接着している。また、特許文献２では、３層構成のタブシーラントの中間層の融点を高くし、絶縁性を確保すると共に、相対的に融点の低い厚さ方向両側の表層によって、タブシーラントとリード端子及び包装材との密着を確保しようとしている。

日本国特許第４１３８１７２号公報 日本国特開２０００−２６８７８９号公報

しかしながら、近年では、車載用や定置用等の用途において、より大型で安全性の高い二次電池が求められており、特許文献１や特許文献２に記載の様な技術では必ずしも十分とは言えない場合も多くなってきた。例えば、二次電池が大型化すると、タブにおいては、放熱性の観点からリードの幅や厚みが増加することが多い。これに伴い、タブシーラントについても、より高い密着性と確実な絶縁性を両立させた材料が求められている。

上記事情を踏まえ、本発明は、リード周囲の封止性およびリードへの密着性にすぐれ、かつ安定した絶縁性を確保することができる、二次電池用端子被覆樹脂フィルムを提供することを目的とする。

本発明に係る二次電池用端子被覆樹脂フィルムの製造方法は、最外層樹脂と、酸変性ポリオレフィンを含みメルトフローレートが２．０ｇ／１０ｍｉｎ以上の最内層樹脂とをインフレーション押し出しで積層し、前記最内層樹脂の膜厚を２０μｍ以上として最内層を形成するものである。

本発明に係る二次電池用端子被覆樹脂フィルムによれば、樹脂フィルムとリードとの密着性がすぐれ、かつ安定した絶縁性を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る電池パックを示す斜視図である。 同電池パックにおけるタブを示す図である。 同電池パックにおける本体包装材の一例を示す断面図である。 同タブのうちタブシーラントに被覆された部位を示す拡大断面図である。 同タブシーラントの他の構成例を示す断面図である。 同タブシーラントの他の構成例を示す断面図である。 従来の電池パックを示す斜視図である。 同電池パックにおけるタブを示す図である。

本発明の一実施形態について、図１から図５を参照して説明する。図１は、本実施形態の二次電池である電池パック１を示す斜視図である。電池パック１の特徴は本体包装材およびタブシーラント（二次電池用端子被覆樹脂フィルム）にあるため、外見は図７に示した一般的な電池パック１５０と大きく変わらない。

電池パック１は、充放電を行う発電要素１１が本体包装材１２で包まれた電池本体１０と、電池本体に取り付けられて電極端子として機能するタブ２０とを備えている。発電要素１１としては、二次電池に用いられる公知の各種の発電要素を、適宜選択して用いることができる。

本体包装材１２は、発電要素１１に接触する内層、電池本体１０の外面である外層、および金属等で形成されたバリア層を備えるものであればよく、具体的構成は適宜変更することができる。

図３に、本体包装材１２の層構成の一例を示す。この例では、本体包装材は、発電要素１１に接触する内側から、内層３１、内層側接着剤層３２、腐食防止処理層３３、バリア層３４、腐食防止処理層３３、外層側接着剤層３５、外層３６が順に積層された７層構造である。

内層３１を構成する成分としては、例えば、ポリオレフィン樹脂または、ポリオレフィン樹脂に無水マレイン酸などをグラフト変成させた酸変成ポリオレフィン樹脂が挙げられる。ポリオレフィン樹脂としては、例えば、低密度、中密度、および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、または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。
また、内層３１は、必要とされる機能に応じて、単層フィルムや、複数の層を積層させた多層フィルムを用いて形成されてもよい。例えば、防湿性を付与すために、エチレン−環状オレフィン共重合体やポリメチルペンテンなどの樹脂を介在させた多層フィルムを用いてもよい。さらに、内層３１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して形成されてもよい。内層３１の厚さは、１０〜１５０マイクロメートル（μｍ）が好ましく、３０〜８０μｍがより好ましい。内層３１の厚さが１０μｍ未満の場合は、本体包装材どうしのヒートシール密着性、内層３１とタブシーラントとの密着性が低下する恐れがあり、内層３１の厚さが１５０μｍを超える場合は、コスト増加の要因となるため、いずれも好ましくない。

内層側接着剤層３２としては、一般的なドライラミネーション用接着剤や、酸変性された熱融着性樹脂など公知の材料を適宜選択して用いることができる。
腐食防止処理層３３はバリア層３４の表裏（表面、裏面）に形成する事が性能上好ましいが、コスト面を考慮して、内層側３１側の面のみに設けてもよい。
バリア層３４の材料としてはアルミニウム、ステンレス鋼などが挙げられるが、コストや重量（密度）等の観点からはアルミニウムが好適である。
外層側接着剤層３５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等を主剤としたポリウレタン系など一般的な接着剤を用いることができる。
外層３６としては、ナイロンやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの単膜および多層膜を用いることができる。内層３１と同様に、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、粘着付与剤などが外層３６に配合されてもよい。また、外層３６は、液漏れ時の対策として電解液に不溶な樹脂をラミネートしたり、電解液に不溶な樹脂成分をコーティングしたりすることにより保護層を設けた構成にしてもよい。

図２は、タブ２０を示す斜視図である。タブ２０は、導電性を有するリード（端子）２１と、リード２１の外周面の一部を覆うように配置されるタブシーラント４０とを備えている。
リード２１の材質としては金属が一般的であるが、具体的材質は、発電要素１１の材質や構造等を考慮して決められるのが好ましい。例えばリチウムイオン電池では、発電要素１１として、通常正極の集電体にアルミニウムが用いられ、負極の集電体には銅が用いられる。この場合は、リードも集電体と同様に、正極端子はアルミニウムを用いることが好ましく、電解液への耐食性を考慮して１Ｎ３０等の純度９７％以上のアルミニウム素材を用いる事が好適である。タブ２０と本体包装材１２とを熱溶着させる（後述）部位では、リード２１が屈曲される場合もあるため、柔軟性を付加する目的で、アルミニウム素材として十分な焼鈍により調質したＯ材を用いることが好ましい。アルミニウム以外のリードに用いる素材としては、ステンレス鋼など、電解液に腐食され難い金属を用いることも可能である。
負極端子は耐食性の面から未処理の銅を用いることは少なく、ニッケルめっきを施した銅、ニッケル、またはステンレス鋼を用いることが好ましい。
ニッケル素材としては、ＮＷ２２００などの常炭素ニッケル等を用いることが出来る。
ニッケル素材の調質については、正極と同様に柔軟性を付与する目的で、ニッケル素材として十分な焼鈍により調質したＯ材を用いることが好ましい。
リード２１の膜厚については、二次電池のサイズや容量にもよるが、小型用途の電池の場合では５０μｍ以上、蓄電・車載用途等の大型用途の電池の場合などでは、１００μｍ〜５００μｍとされる場合もある。タブとしての電気抵抗の低減が求められる場合は、リード膜厚をさらに増加させてもよい。
リード２１の幅については、組み込まれる発電要素のサイズに依存するが、小型用途では、３〜１５ｍｍ程度の幅を有するリードが、一般的に用いられる。また、大型用途では、１５〜１００ｍｍ程度の幅を有するリードが用いられるが、１００ｍｍ以上となる場合もある。リードの厚み・幅は用いられる、発電要素のサイズや電流量に応じて適宜選択される。具体的には、大電流が流れる発電要素ほどリードの断面積を増加させる。
リード２１の外面には腐食防止処理を行う事が有効である。リチウムイオン電池のような二次電池においては、電解液にＬｉＰＦ_６等の腐食成分が含まれてしまう為、リードには腐食防止処理が必須である。本実施形態においても、リード２１の外面に腐食防止層２２が形成されている（図４参照）。
リード表面処理としては、クロメート処理やノンクロメート処理などが用いられる。リード表面処理により、リード外面の耐食性を付与すると共に、リードとタブシーラントとの間の密着性を向上させることが出来る。リードとタブシーラントとの密着性付与の目的として、リード表面処理の表面処理液に、シーラントフィルムと密着性の良い樹脂成分を含有する事が望ましい。

図４は、タブ２０のうちタブシーラント４０に被覆された部位を示す拡大断面図である。タブシーラント４０は、リード２１の外面に接触して配置される最内層４１と、最内層４１と反対側の表面を形成する（最内層４１と反対の位置に形成された）最外層４２と、最内層４１と最外層４２との間に設けられる中間層４３とを備えている。

最内層４１は、リードの外面を周方向にわたって封止し、タブシーラント４０とリード２１とを密着させる機能を有する。このため、最内層４１は、リード２１および最内層４１が接触する層（本実施形態においては中間層４３）の双方との接着性に優れた樹脂で形成されている。例えば本実施形態では、中間層４３の材質を考慮し、最内層４１の材料として、ポリオレフィン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などを用いることができる。
ポリオレフィン樹脂としては、例えば、低密度、中密度、および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、または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。
中間層４３と相溶性のよい同系統のポリオレフィン樹脂を用いることで、中間層４３との密着性を向上させることが可能となる為、好適である。

タブ２０は、内層４１を対向させた２枚のタブシーラント４０、あるいは最内層４１が対向するように折り曲げた１枚のタブシーラント４０の、対向する最内層４１間に挟まれるようにリード２１を配置し、リード２１とタブシーラント４０とを熱融着することにより形成される。このとき、リード２１の膜厚方向両側の面は、タブシーラントの最内層と好適に接合されるが、膜厚方向に延びる側面２１ａは、最内層に対して略垂直となるため、最内層と接触しにくい。図４に示すように、リード２１の側面２１ａは、加熱により流動性を増した最内層４１の一部が、リード２１の膜厚方向に流動することで覆われる。したがって、リード２１が周方向にわたってタブシーラント４０により隙間なく覆われて封止されるためには、熱融着の過程における最内層４１の流動性が重要である。
これに加え、発明者らは、側面２１ａの面積は、リード２１の膜厚が増加するにつれて増大するため、リードの膜厚が大きすぎると、最内層の流動性が良くても最内層を形成する材料自体が不足するためにリードの外周面を隙間なく覆いきれず、封止性が十分でなくなる事態が発生することを見出した。すなわち、最内層４１の材料の量を規定する最内層の膜厚値は、熱融着の対象であるリードの膜厚を考慮して設定される事が重要である。

発明者らが最内層の膜厚について鋭意検討を行った結果、最内層の膜厚がリード２１の膜厚の１０％以上であれば、リードの周囲が最内層により良好に覆われることを見出した。さらには、最内層の膜厚がリード２１の膜厚の２０％以上であれば、リード周囲の封止がさらに良好となり、タブシーラントとリードとの密着挙動が安定した。さらに、最内層がリードの周囲を好適に封止するためには、最低でも一定の膜厚がリードの膜厚によらず必要であり、必要な最内層の膜厚が２０μｍ以上である事も見出した。例えばリード２１の膜厚が５０μｍの場合、リード２１の膜厚の１０％は５μｍであるが、最内層の厚さが５μｍでは実際には封止が不十分であり、最内層の厚さを２０μｍまで増すことで安定的に封止を行う事が可能となる。
最内層の膜厚の上限は技術的には存在しないものの、材料コストの観点、タブ２０が厚くなりすぎた場合にその部分のみが厚くなる事によるヒートシール難易度の増加、およびヒートシール工程に必要とされる熱量の増加等の懸念がある為、リード２１の膜厚以下とされるのが好ましい。

最内層の加熱時の流動性を示す指標であるメルトフローレート（ＭＦＲ）については、２．０ｇ／１０ｍｉｎ以上であることが好ましい。ＭＦＲが２．０ｇ／１０ｍｉｎ未満では、流動性が少なくリード周囲の封止が不十分と成りやすかった。一方、ＭＦＲの上限が３０ｇ／１０ｍｉｎを超えると樹脂が流れやすすぎるために、最内層の製膜が困難になると共に、融着時に最内層が流動しすぎて部分的に最内層の膜厚が薄くなりすぎる可能性がある。特に、リード２１の厚さ方向の両側の面（リード２１の厚さ方向の上面および下面）と側面２１ａとが接続する角部２１ｂにおいて、最内層４１が薄くなりやすい。タブ２０に外力が作用する際は、角部２１ｂに応力が集中しやすく、角部の最内層が薄いと、応力等により最内層あるいはタブシーラント全体が破断されて、絶縁性が損なわれる可能性がある。このため、最内層のＭＦＲは高すぎないことが好ましい。
最内層４１の融点としては、１３０℃以上、１６０℃以下の範囲である事が好ましく、さらには１３５℃以上、１５０℃以下である事がより好ましい。
最内層４１の融点が１３５℃未満では、十分な耐熱性が得られない。また、最内層４１の融点が１６０℃以上では、タブシーラント４０の最内層４１とリード２１とを融着する際の温度が高くなるため、タブシーラント４０とリード２１との融着が困難になる。具体的には、最内層４１の融点が１６０℃以上である場合、融着時にタブシーラント４０に熱をかけすぎた事により、タブシーラント４０の膜厚低下などが引き起こされる可能性がある。

最外層４２にはヒートシールが可能な熱融着性樹脂が用いられる。最外層４２の一部は、本体包装材１２とヒートシールされる為、本体包装材と同系統の樹脂が用いられるのが一般的であり、ポリオレフィン系樹脂等が使用されている。
ポリオレフィン樹脂としては、例えば、低密度、中密度、および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、または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。
通常のポリオレフィン樹脂を用いてもある程度、タブシーラントと包装材との密着性を得ることは可能であるが、発明者らは、本体包装材１２の内層３１と同一の樹脂成分を最外層４２に含有させることにより、タブシーラントと包装材との密着性が大きく向上することを見出した。なお、本発明において、「同一の樹脂成分」とは、融点およびＭＦＲが同一の化合物を指し、例えば同じポリプロピレンでも融点およびＭＦＲが同一でない化合物は、「同一の樹脂成分」ではないと定義する。
本体包装材１２の内層３１には、上述したようなポリエチレンやポリオレフィンを主体とした樹脂が用いられ、アンチブロッキング剤、滑剤、酸化防止剤など各種成分が添加されている。本発明では、最外層４２にも内層３１と同一の成分を含有させる事で最外層４２と内層３１との相溶性が向上し、タブシーラントと包装材との密着性を向上させる事ができる。

加えて、内層３１と最外層４２とで融点を等しくすると、電池パック１の製造時において、発電要素１１を本体包装材１２で包む際のヒートシールで、同時に最外層４２が融解するため、良好な密着性および封止性が得られる。
最外層４２と内層３１とが同一の樹脂成分を含有しない場合でも、両者の融点を同等程度（両者の融点差が５℃以下）とすることでヒートシールの際における最外層４２と内層３１との間の密着性は向上し、一定の効果が得られるが、同一の樹脂成分を有した場合、上述のように相溶性が向上し、さらに最外層４２と内層３１との間の密着性および封止性が向上するため好適である。具体例としては、内層および最外層ともにランダムポリプロピレンを用いる、内層および最外層の組成を完全に同一にする、内層に含まれる樹脂の一部を最外層に添加する、等が挙げられる。
内層３１および最外層４２の融点としては、１３０℃以上、１６０℃以下の範囲である事が好ましく、さらには１３５℃以上、１５０℃以下である事がより好ましい。
内層３１および最外層４２の融点が１３５℃未満では、十分な耐熱性が得られない。また、内層３１および最外層４２の融点が１６０度以上では、包装材１２の内層３１とタブシーラント４０の最外層４２とを融着する際の温度が高くなるため、包装材１２とタブシーラント４０との融着が困難になる。具体的には、熱をかけすぎた事により、タブシーラント４０の膜厚低下などが引き起こされる可能性がある。
内層３１および最外層４２のＭＦＲとしては、最内層と同様に２．０ｇ／１０ｍｉｎ以上が好適である。最内層ほどシビアではないが、融着時に内層３１と最外層４２とが溶融・固化して密着性を確保する為には、溶融時の流れ性が重要である。内層３１および最外層４２のＭＦＲが２．０ｇ／１０ｍｉｎ以上であれば、内層３１および最外層４２の溶融時に樹脂が充分に流れ、内層と最外層との間の隙間を樹脂で補填する事ができるため、電池セルの密閉性が向上する。

最外層４２の厚さは、１０μｍ以上が好ましい。最外層の厚さが１０μｍ未満の場合は、タブシーラントと本体包装材とのヒートシール時に融着する部分が少なく、タブシーラントと本体包装材との密着が不安定になる可能性がある。最外層の厚さの上限については、特に規定するものではないが、タブシーラント全体の厚みとのバランスで設計するのが好ましい。最外層の厚みが大きくなると、最外層の厚みが増加した分、製造コストが増加するため、一般的には好ましくないが、リードや後述する中間層が厚い場合には、必要に応じて厚くすることを禁じるものではない。

中間層４３は、本発明のタブシーラントの必須の構成ではないが、絶縁性の観点からは中間層を備えるのが好ましい。中間層の材料としては、一般的には、最内層および最外層の熱融着時に溶融し難いように、最内層や最外層よりも融点の高い材料が用いられるのが好ましい。具体的には、中間層と最内層との密着性および中間層と最外層との密着性の観点から、ポリオレフィンが一般的に用いられるが、より絶縁性を向上させたい場合に、ＰＥＴなどのポリエステルや耐熱性の樹脂を用いる事も可能である。
中間層４３にポリオレフィンを用いた場合の融点としては、上記内層３１と同様に１３０℃以上、１６０℃以下の範囲である事が好ましく、さらには１３５℃以上、１５０℃以下である事がより好ましいが、前述したように内層３１の融点よりも中間層４３の融点が高いことが望ましい。具体的には、中間層４３と内層３１との融点差が５℃以上ある（内層３１の融点よりも中間層４３の融点が５℃以上高い）ことが好適である。中間層の融点を最内層より融点差が５℃以上とすることで、内層３１および最外層４２のＭＦＲが２．０ｇ／１０ｍｉｎ以上の高いＭＦＲであっても、リードとの融着や外装材との融着時に中間層が溶融し難くなり、中間層の膜厚を維持でき、最終的にシーラント層の膜厚が維持される事により、絶縁性を維持できるため好ましい。
一方で中間層４３のＭＦＲとしては、絶縁性を確保するという観点から、１０ｇ／１０ｍｉｎ以下が好適である。
中間層は単層である必要はなく、例えばポリエステル層を、接着剤を介して複数貼合するなどした多層構造であってもよい。中間層の膜厚は１０〜２００μｍが好適であり、２０〜１００μｍがより好適である。中間層が多層構造である場合は、合計の厚みを前記範囲内とすればよい。中間層の膜厚が１０μｍ未満の場合は、絶縁性向上効果が小さくなり、中間層の膜厚が２００μｍを超える場合はコスト増加の要因となる。但し、中間層についても、リードや最内層とのバランスが重要であり、最内層やリード等が厚くなる場合には中間層もそれに伴い厚くされてもよい。
図５には、中間層が無い場合のタブシーラントの断面図の一例を示し、図６には、二層構造の中間層４３ａを備えた、四層構造のタブシーラントの断面図の一例を示す。

タブシーラント４０の製造方法には特に制限はない。製造方法として、Ｔダイ法、丸ダイ法などの押し出し成型が有用であるが、多層のインフレーション成型がより好適である。一般に、タブシーラントの材料としては、ＭＦＲが１０ｇ／１０ｍｉｎ以下の値の材料が用いられる場合が多く、Ｔダイ法ではタブシーラントの製膜が安定せず、困難となる場合が多い。インフレーション成型では、このような材料でも皮膜が安定的に形成できる為、タブシーラントの製造に好適である。
タブシーラント４０の押し出し成型における押し出し温度は１８０〜３００℃が好ましく、２００〜２５０℃がより好適である。押し出し温度が１８０℃未満では、樹脂の溶融が不十分であるため、溶融粘度が大きすぎてスクリューからの押し出しが不安定になる可能性がある。一方、押し出し温度が３００℃を超えた場合は、樹脂の酸化や劣化が激しくなり、フィルムの品質が低下してしまう。スクリューの回転数、ブロー比、引き取り速度等は、設定膜厚を考慮して適宜設定されてよい。また、タブシーラントの各層の膜厚比は各スクリューの回転数を変更する事で調整する事が出来る。
なお、本発明のタブシーラントは、接着剤を用いたドライラミネーションや、製膜したフィルム同士をサンドウィッチラミネーションで積層する方法等の、多層押し出し以外の方法によっても製造可能である。

上記のように構成された各構成を用いた電池パック１の製造手順について説明する。
（タブの製造）
タブシーラント４０とリード２１とは、加熱による最内層４１の溶融と、加圧によるタブシーラント４０とリード２１との密着とを同時に行いながら熱融着する。タブシーラント４０とリード２１との間に、十分な密着性および封止性を得るために、最内層４１の樹脂材料の融点以上の温度まで加熱を行う。
この時、タブシーラント全体が溶融することを防ぐため、加熱温度は最外層４２の樹脂材料の融点以下とするのが好ましい。タブシーラント４０が中間層４３を備える場合は、加熱温度は最外層４２の樹脂材料の融点以下とするのが好ましい。例えば、加熱温度は１４０℃〜１７０℃程度が適当である。加熱、加圧時間も剥離強度と生産性を考慮して決定する必要があり、１〜６０秒程度が好ましい。但し、生産タクトを優先する場合は、１７０℃を超える温度で加圧時間を短時間にして熱融着する事も可能である。例えば、１７０〜２００℃にて３〜２０秒といった条件設定も可能である。

（発電要素の被覆）
上記のように製造されたタブ２０の一方の端部を発電要素１１と電気的に接続し、発電要素１１およびタブ２０の一部を本体包装材１２で密封すると、電池パック１が完成する。このとき、発電要素１１の周縁においては、本体包装材１２の対向する内層３１どうしが熱融着されるが、タブ２０を内層３１で被覆する部分ではタブ２０（リード２１のみまたはリード２１およびタブシーラント４０）を挟んで熱融着が行われるため、内層３１どうしの熱融着よりも多くの熱量が必要である。
本体包装材１２のヒートシールの温度条件としては、１６０〜２１０℃が好適である。
本体包装材１２のヒートシールの温度が１６０℃未満ではタブシーラント４０の溶融不足により、本体包装材１２とタブシーラント４０との密着不良が発生しやすい。また、本体包装材１２のヒートシールの温度が２１０℃を超える場合は、外層３６に一般的に使用される材料（例えばナイロン等）が融解する可能性がある。
ヒートシール時間は１〜１０秒が好適である。１秒未満では、溶融不足による密着不良が発生しやすく、１０秒を超える場合はタクトが長くなり、生産性が低下する。
タブを挟んで熱融着が行われる部位は、他の部分よりも厚くなるため、ヒートシールバーにザグリ等により凹部を設けるなどして、タブ周辺で本体包装材のみが熱融着される部分にも、好適に圧力が加わるようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態のタブシーラント４０によれば、最内層４１が酸変性ポリオレフィンを含む膜厚２０μｍ以上の層であり、かつ最内層４１のＭＦＲが２．０ｇ／１０ｍｉｎ以上である。このため、リード２１に熱融着する際に、最内層４１が好適に流動して側面２１ａを含むリード２１の外面の一部を周方向にわたり好適に封止することができる。

また、本実施形態の電池パック１によれば、タブシーラント４０の最内層４１の膜厚を、２０μｍ以上かつリード２１の膜厚の１０％以上とすることで、リード２１の周囲を好適に封止し、かつ絶縁の信頼度の高い電池パックとすることができる。
さらに、タブシーラント４０の最外層４２と、本体包装材１２の内層３１とが同一の樹脂成分を含有することで、本体包装材とタブシーラントとを好適に密着させ、液漏れ等を好適に防ぐ電池パックとすることができる。最外層４２と内層３１とで融点を同等とすることでも同様の効果が得られ、両方の条件を満たすことで、さらに高い効果を得ることができる。

本実施形態のタブシーラントおよび電池パックについて、実施例および比較例を用いてさらに説明するが、本実施形態は、実施例の具体的内容にもとづいて何ら限定されるものではない。まず、実施例および比較例に共通の手順について説明する。
（１）タブの作製
リードとして、幅５ｍｍ、長さ３０ｍｍのリードを用い、厚さが１００μｍのリードおよび厚さが４００μｍのリードの２種類を準備した。材質は、正極側リードをアルミニウムとし、負極側リードをニッケルとした。正負極とも、両面にノンクロム系表面処理を行った。
タブシーラントの組成、膜厚等は各実施例において詳細に示すが、寸法としては幅１５ｍｍ、長さ１０ｍｍのタブシーラントを用いた。最内層４１どうしを対向させた２枚のタブシーラントの間にリードを配置し、１５５℃および１０秒の条件で熱融着を行った。
（２）評価用電池パックの作製
本体包装材として、外層：ナイロン（厚さ２５μｍ）、外側接着剤層：ポリエステルポリオール系接着剤（厚さ５μｍ）、バリア層：アルミニウム箔（厚さ４０μｍ、Ａ８０７９−Ｏ材）、内側接着剤層：酸変性ポリプロピレン（以下ＰＰａ、厚さ３０μｍ）、および内層：ポリプロピレン（以下ＰＰ、厚さ４０μｍ）の構成の包装材を用いた。アルミニウム箔の両面にはノンクロム系表面処理を行い、腐食防止処理層を形成した。ＰＰとしては、ブロック系で融点が１５３℃のＰＰを用いた。
本体包装材のサイズを５０ｍｍ×９０ｍｍの長方形とし、前記長方形の長辺の中点で二つ折りとし、長さ４５ｍｍの二つ折り部を形成した。前記二つ折り部の一方に正極・負極のタブを挟んで、１９０℃および５秒の条件でヒートシールを行った。
残りの辺のヒートシールは１９０℃および３秒で行った。まず、長さ５０ｍｍの辺をヒートシールで接合し、その後ジエチルカーボネートおよびエチレンカーボネートの混合液に６フッ化リン酸リチウムを添加した電解液を２ｍｌ充填し、最後にタブの対面のヒートシールを行った。これにより、発電要素が封入されていない、タブ評価可能な電池パックを作製した。

（実施例１）
最内層にＭＦＲが６．０ｇ／１０ｍｉｎ、融点が１４５℃のＰＰａを用い、中間層にＭＦＲが１．８ｇ／１０ｍｉｎ、融点が１６０℃のＰＰを用い、最外層にＭＦＲが８．０ｇ／１０ｍｉｎ、融点が１５３℃であり本体包装材の内層と同一組成（以下、「組成Ａ」と称する。）のＰＰを用いた。各層の材料樹脂を、三種三層のインフレーション押し出し（以下インフレ法）で積層し、実施例１のタブシーラントを作製した。インフレ法の条件は、溶融温度を２１０℃およびブロー比を２．２と設定し、各層の膜厚が３０μｍであり、三層合計の厚さ（総厚）が９０μｍとなるようにタブシーラントを作成した。膜厚１００μｍのリードを用いてタブを作製した。
（実施例２）
タブシーラントの厚みを、各層２０μｍとし、総厚６０μｍにした点を除き実施例１と同様の手順で実施例２のタブシーラントを作製した。膜厚１００μｍのリードを用いてタブを作製した。

（実施例３）
タブシーラントは実施例１と同一であり、膜厚１５０μｍのリードを用いてタブを作製した。
（実施例４）
タブシーラントの厚みを、各層５０μｍとし、総厚１５０μｍにした点を除き実施例１と同様の手順で実施例４のタブシーラントを作製した。膜厚４００μｍのリードを用いてタブを作製した。

（実施例５）
実施例５では、タブシーラントに中間層を設けず、最内層と最外層の２層構成のタブシーラントを作製した。各層の材料および形成方法は実施例１と同一とし、最内層を３０μｍとし、最外層を６０μｍ、総厚９０μｍとした。膜厚１００μｍのリードを用いてタブを作製した。
（実施例６）
最外層に組成ＡのＰＰを３０％、別のＰＰ（融点１５３℃）を７０%添加して、トータルのＭＦＲを９．０ｇ／１０ｍｉｎ、融点を１５３℃としたＰＰ（以下、「組成Ｂ」と称する。）を用いた点を除き、実施例１と同様の手順で実施例６のタブシーラントを作製した。膜厚１００μｍのリードを用いてタブを作製した。
（実施例７）
最内層にＭＦＲが２．０ｇ／１０ｍｉｎ、融点１４５℃のＰＰａを用い、最外層にＭＦＲが２．５ｇ／１０ｍｉｎ、融点が１５３℃であるＰＰ（以下、「組成Ｃ」と称する。）を用いた点を除き、実施例１と同様の手順で実施例７のタブシーラントを作製した。膜厚１００μｍのリードを用いてタブを作製した。

（比較例１）
膜厚構成を、１０μｍ／５０μｍ／３０μｍ（最内層/中間層/最内層、以下同様。）の総厚９０μｍにし、最外層を組成Ｂとした点を除き実施例４と同様の手順で比較例１のタブシーラントを作製した。膜厚１００μｍのリードを用いてタブを作製した。
（比較例２）
タブシーラントは実施例６と同一であり、膜厚４００μｍのリードを用いてタブを作製した。

（比較例３）
中間層を設けない点を除き、比較例１と同様の手順で比較例３のタブシーラントを作製した。膜厚１００μｍのリードを用いてタブを作製した。
（比較例４）
最外層にＭＦＲ８．０ｇ／１０ｍｉｎ、融点１６５℃のＰＰ（以下、「組成Ｄ」と称する。）を用いた点を除き、比較例１と同様の手順で比較例４のタブシーラントを作製した。膜厚１００μｍのリードを用いてタブを作製した。

（比較例５）
最外層に組成ＤのＰＰを用い、Ｔダイ法（押し出し温度２３０℃）で製膜した点を除き、実施例６と同様の手順で比較例５のタブシーラントを作製した。膜厚４００μｍのリードを用いてタブを作製した。
（比較例６）
最外層に組成ＤのＰＰを用い、Ｔダイ法（押し出し温度２３０℃）で製膜した点を除き、比較例３と同様の手順で比較例６のタブシーラントを作製した。膜厚１００μｍのリードを用いてタブを作製した。

（比較例７）
最外層に組成ＤのＰＰを用い、Ｔダイ法（押し出し温度２３０℃）で製膜した点を除き、比較例４と同様の手順で比較例７のタブシーラントを作製した。膜厚１００μｍのリードを用いてタブを作製した。
（比較例８）
Ｔダイ法（押し出し温度２３０℃）で製膜した点を除き、実施例７と同様の手順で比較例８のタブシーラントを作製しようと試みたが、製膜ができなかった。材料のＭＦＲが低すぎることが原因と考えられた。

各実施例および各比較例のタブおよび電池パックを、以下の方法で評価した。
（評価１：製膜性）
タブシーラントの製膜時に、シワやピンホール等無く製膜出来たものを適合（○）とした。一部にシワの入ったものを×、製膜が出来なかったものを××とした。
（評価２：リード封止性）
各例のタブを高浸透性染色液（商品名ミクロチェック、（株）タイホーコーザイ製）に浸漬したあと、リードとタブシーラントとの間に染色液が浸入したか否かを目視により確認した。リードとタブシーラントとの間に染色液の浸入が認められたものを×、染色液の浸入が認められなかったものを適合（○）とした。
（評価３：密着性）
評価用電池パックを８０℃環境で１週間および４週間保管し、封入した電解液の液漏れが発生しなかった評価用電池パックを適合（○）とした。
（評価４：絶縁性）
評価用電池パックの負極リードと、包装材との絶縁性をテスターにて測定した。比較例８を除く各例について１００検体の測定を行い、ショートが５検体未満だったものを適合（○）とした。

評価１から４の結果を表１に示す。

実施例においては、いずれも製膜性、リード封止性、密着性、および絶縁性の全ての項目で適合していた。
一方、比較例では、いずれもリード封止性が悪く、密着性も不十分であった。最内層の膜厚がリード膜厚の１０％未満であった比較例２および５や、最内層の膜厚がリード膜厚の１０％以上であるものの２０μｍ未満であった比較例１、３、および６では、リード封止性および密着性のいずれも十分でなかった。特に、タブシーラントの最外層と本体包装材の内層とが同一の樹脂成分を含有していない比較例４〜７では密着性の低下が著しかった。実施例では、最外層と内層とで同一成分を含有することおよび最外層と内層とで融点が同等であることの少なくともいずれか一方を満たしているため、密着性の低下が防止されたと考えられる。

また、タブシーラントの形成の際に、インフレ法では、安定的に製膜が可能であったが、比較例５から７に示すように、Ｔダイ法では一部製膜が困難であり、比較例８のように全く製膜できない例もあった。
以上の結果より、本発明のタブシーラントを用いることで、リード周囲の封止性およびタブシーラントとリードとの密着性がすぐれ、かつ絶縁性にも優れたタブおよび電池パックを安定的に作製することができることが示された。

以上、本発明の各実施形態および実施例について説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成要素の組合せを変えたり、各構成要素に種々の変更を加えたり、削除したりすることが可能である。

１ 電池パック（二次電池）１１ 発電要素１２ 本体包装材２０ タブ（二次電池用タブ部材）２１ リード（端子）３１ 内層４０ タブシーラント（二次電池用端子被覆樹脂フィルム）４１ 最内層４２ 最外層４３、４３ａ 中間層

Claims (1)

1. 最外層樹脂と、酸変性ポリオレフィンを含みメルトフローレートが２．０ｇ／１０ｍｉｎ以上の最内層樹脂とをインフレーション押し出しで積層し、
   前記最内層樹脂の膜厚を２０μｍ以上として最内層を形成する、
   二次電池用端子被覆樹脂フィルムの製造方法。

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