JP6579279B2 - 電池用包装材料、その製造方法、及び電池 - Google Patents

電池用包装材料、その製造方法、及び電池 Download PDF

Info

Publication number
JP6579279B2
JP6579279B2 JP2018553027A JP2018553027A JP6579279B2 JP 6579279 B2 JP6579279 B2 JP 6579279B2 JP 2018553027 A JP2018553027 A JP 2018553027A JP 2018553027 A JP2018553027 A JP 2018553027A JP 6579279 B2 JP6579279 B2 JP 6579279B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
packaging material
battery packaging
acid
base material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018553027A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2018097330A1 (ja
Inventor
かおる 津森
かおる 津森
山下 力也
力也 山下
山下 孝典
孝典 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of JP6579279B2 publication Critical patent/JP6579279B2/ja
Publication of JPWO2018097330A1 publication Critical patent/JPWO2018097330A1/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/34Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/36Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/78Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/02Details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/102Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105Pouches or flexible bags
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Description

本発明は、電池用包装材料、その製造方法、及び電池に関する。
従来、様々なタイプの電池が開発されているが、あらゆる電池において、電極や電解質等の電池素子を封止するために包装材料が不可欠な部材になっている。従来、電池用包装として金属製の包装材料が多用されていた。
一方、近年、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、パソコン、カメラ、携帯電話等の高性能化に伴い、電池には、多様な形状が要求されると共に、薄型化や軽量化が求められている。しかしながら、従来多用されていた金属製の電池用包装材料では、形状の多様化に追従することが困難であり、しかも軽量化にも限界があるという欠点がある。
そこで、近年、多様な形状に加工が容易で、薄型化や軽量化を実現し得る電池用包装材料として、基材/アルミニウム合金箔層/熱融着性樹脂層が順次積層されたフィルム状の積層体が提案されている。
このような電池用包装材料においては、一般的に、冷間成形により凹部が形成され、当該凹部によって形成された空間に電極や電解液などの電池素子を配し、熱融着性樹脂層同士を熱溶着させることにより、電池用包装材料の内部に電池素子が収容された電池が得られる。しかしながら、このようなフィルム状の包装材料は、金属製の包装材料に比べて薄く、成形時にピンホールやクラックが生じ易いという欠点がある。電池用包装材料にピンホールやクラックが生じた場合には、電解液がアルミニウム合金箔層にまで浸透して金属析出物を形成し、その結果、短絡を生じさせることになりかねないため、フィルム状の電池用包装材料には、成形時にピンホールが生じ難い特性、即ち優れた成形性を備えさせることは不可欠となっている。このため、成形性を向上させるために、基材としてポリアミドフィルムが使用されることがある。しかし、基材としてポリアミドフィルムを用いた場合、電池の製造工程において、電池素子を収容した電池用包装材料の表面に電解液が付着すると、外表面が侵され、白化し、不良品となる。このため、耐薬品性、耐電解液性を向上させるために、基材としてポリエステルフィルムが使用されることがある。しかしながら、ポリエステルフィルムはポリアミドフィルムと比較して硬く成形性に劣るという問題がある。
そこで、従来、ポリエステルフィルムとポリアミドフィルムの積層体を基材として用い、耐薬品性、耐電解液性を備えつつ成形性を改善させた電池用包装材料が知られている(特許文献1を参照)。
特開2014−197559公報
前述の通り、従来、様々なタイプの電池が開発されており、電池が使用される環境も、電池の用途により多岐に亘る。例えば、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、パソコン、カメラ、携帯電話等に使用される電池は、湿熱環境下に置かれることがある。前述のような積層フィルムにより構成された電池用包装材料が使用されている電池が、湿熱環境下に置かれると、層間が剥離する所謂デラミネーションが生じやすくなるという問題がある。特に、電池素子を収容するための成形がなされた後に、熱融着性樹脂層同士を熱溶着させた周縁部においては、熱融着時に高温・高圧が加えられていることから、層間の密着性が低下しやすいため、デラミネーションが特に生じやすい。
また、前述の通り、電池外表面の耐薬品性、耐電解液性を向上させるために、基材としてポリエステルフィルムとポリアミドフィルムの積層体が使用されることがある。しかしながら、これらの層が接着剤によって接着されている場合にも、種類の異なる2種類の樹脂フィルムを1種類の接着剤で接着することになるため、この場合にも、湿熱環境下に置かれると、層間でデラミネーションが発生しやすいという問題がある。
このような状況下、本発明は、基材層が少なくともポリエステルフィルム層及びポリアミドフィルム層を有している電池用包装材料における、湿熱環境下の基材層のデラミネーションを効果的に抑制する技術を提供することを主な目的とする。
本発明者らは、前記課題を解決すべくポリエステルフィルム層とポリアミドフィルム層の積層体を基材として用いた電池用包装材料において、基材層に着目して鋭意検討を行ったところ、従来の電池用包装材料と比較して湿熱環境下における基材層のデラミネーションを防止し、成形性が格段に優れる電池用包装材料を提供できることを見出した。即ち、本発明は、少なくとも、基材層、接着剤層、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、基材層がポリエステルフィルム層とポリアミドフィルム層との間に第1接着層を備えている電池用包装材料において、基材層が、紫外線吸収剤を含んでいることにより、湿熱環境下における基材層のデラミネーションが効果的に抑制されることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて、更に検討を重ねることにより完成したものである。
即ち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項1. 少なくとも、基材層、接着剤層、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記基材層は、ポリエステルフィルム層とポリアミドフィルム層との間に第1接着層を備えており、
前記基材層は、紫外線吸収剤を含んでいる、電池用包装材料。
項2. 前記ポリエステルフィルム層及び前記ポリアミドフィルム層の少なくとも一方に、前記紫外線吸収剤が含まれている、項1に記載の電池用包装材料。
項3. 前記ポリエステルフィルム層に、前記紫外線吸収剤が含まれている、項1または2に記載の電池用包装材料。
項4. 前記基材層中の前記紫外線吸収剤の含有量が、50ppm以上である、項1〜3のいずれかに記載の電池用包装材料。
項5. 前記紫外線吸収剤が、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤である、項1〜4のいずれかに記載の電池用包装材料。
項6. 前記基材層が、光安定剤及び酸化防止剤の少なくとも一方をさらに含む、項1〜5のいずれかに記載の電池用包装材料。
項7. 前記ポリアミドフィルム層が、芳香族ポリアミドを含んでいる、項1〜6のいずれかに記載の電池用包装材料。
項8. 前記バリア層の少なくとも前記熱融着性樹脂層側の表面に耐酸性皮膜を備えている、項1〜7のいずれかに記載の電池用包装材料。
項9. 前記耐酸性皮膜が、リン、クロムおよびセリウムからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含む、項8に記載の電池用包装材料。
項10. 前記耐酸性皮膜が、リン酸塩、クロム酸塩、フッ化物、及びトリアジンチオール化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含む、項8に記載の電池用包装材料。
項11. 前記耐酸性皮膜が、セリウム化合物を含む、項8に記載の電池用包装材料。
項12. 前記耐酸性皮膜について、飛行時間型2次イオン質量分析法を用いて分析した場合に、Ce+及びCr+の少なくとも一方に由来するピークが検出される、項8に記載の電池用包装材料。
項13. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた電池素子が、項1〜12のいずれかに記載の電池用包装材料により形成された包装体中に収容されている、電池。
項14. 少なくとも、基材層、接着剤層、バリア層、及び熱融着性樹脂層がこの順となるように積層して積層体を得る工程を備える電池用包装材料の製造方法であって、
前記基材層が、ポリエステルフィルム層とポリアミドフィルム層との間に第1接着層を備えており、
前記基材層が、紫外線吸収剤を含んでいる、電池用包装材料の製造方法。
本発明によれば、少なくとも、基材層、接着剤層、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、基材層がポリエステルフィルム層とポリアミドフィルム層との間に第1接着層を備える電池用包装材料において、基材層が、紫外線吸収剤を含んでいることにより、湿熱環境下における基材層のデラミネーションを効果的に抑制する技術を提供することができる。
本発明の電池用包装材料の断面構造の一例を示す図である。 本発明の電池用包装材料の断面構造の一例を示す図である。 本発明の電池用包装材料の断面構造の一例を示す図である。 実施例のデラミネーションの評価において、成形後のサンプルを折り返す位置を示す模式図である。
本発明の電池用包装材料は、少なくとも、基材層、接着剤層、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、基材層が、ポリエステルフィルム層とポリアミドフィルム層との間に第1接着層を備えており、基材層は、紫外線吸収剤を含んでいることを特徴とする。以下、本発明の電池用包装材料について詳述する。
なお、本明細書において、「〜」で示される数値範囲は「以上」、「以下」を意味する。例えば、2〜15mmとの表記は、2mm以上15mm以下を意味する。
1.電池用包装材料の積層構造
本発明の電池用包装材料10は、例えば図1に示すように、基材層1、接着剤層2、バリア層3、及び熱融着性樹脂層4をこの順に備える積層体から構成されている。本発明の電池用包装材料において、基材層1が最外層側になり、熱融着性樹脂層4は最内層になる。即ち、電池の組み立て時に、電池素子の周縁に位置する熱融着性樹脂層4同士が熱融着して電池素子を密封することにより、電池素子が封止される。
基材層1は、ポリエステルフィルム層11とポリアミドフィルム層12とを備えており、当該ポリエステルフィルム層11と当該ポリアミドフィルム層12との間に第1接着層13を備えている。電池用包装材料の外表面における耐電解液性を高める観点などから、バリア層3側から順に、ポリアミドフィルム層12、第1接着層13、及びポリエステルフィルム層11が積層されている。
本発明の電池用包装材料は、例えば図2に示すように、バリア層3と熱融着性樹脂層4との間に、これらの接着性を高める目的で、必要に応じて第2接着層5を設けてもよい。また、図3に示すように、基材層1の外側(熱融着性樹脂層4とは反対側)には、必要に応じて表面被覆層6などが設けられていてもよい。
本発明の電池用包装材料を構成する積層体の厚みとしては、特に制限されないが、積層体の厚みを可能な限り薄くしつつ、高い絶縁性を発揮する観点からは、好ましくは約160μm以下、より好ましくは35〜155μm程度、さらに好ましくは45〜155μm程度が挙げられる。本発明の電池用包装材料を構成する積層体の厚みが、例えば160μm以下と薄い場合にも、本発明によれば、優れた絶縁性を発揮し得る。このため、本発明の電池用包装材料は、電池のエネルギー密度の向上に寄与することができる。
2.電池用包装材料を形成する各層
[基材層1]
本発明の電池用包装材料において、基材層1は、最外層側に位置する層である。基材層1においては、ポリエステルフィルム層11とポリアミドフィルム層12との間に、第1接着層13を備えている。すなわち、基材層1は、少なくとも、ポリエステルフィルム層11と、第1接着層13と、ポリアミドフィルム層12とをこの順に有している。
本発明の電池用包装材料においては、基材層1が紫外線吸収剤を含んでおり、これにより、ポリエステルフィルム層11とポリアミドフィルム層12との間に第1接着層13を備えているにも拘わらず、基材層1のデラミネーションが好適に抑制されている。紫外線吸収剤は、光が照射された場合の樹脂の劣化抑制などを目的として使用されるものであり、湿熱環境下(光が照射されない環境であっても)における基材層のデラミネーションが抑制されることは、予想外のことであった。すなわち、本発明の電池用包装材料は、電池に使用された場合にも、湿熱環境下における基材層のデラミネーションを効果的に抑制することができる。
本発明の電池用包装材料においては、ポリエステルフィルム層11及びポリアミドフィルム層12の少なくとも一方に、紫外線吸収剤が含まれていることが好ましく、ポリエステルフィルム層11に紫外線吸収剤が含まれていることがより好ましい。さらに、基材層1のデラミネーションをより一層効果的に抑制する観点からは、第1接着層13における紫外線吸収剤の含有量は、10ppm以下が好ましく、5ppm以下がより好ましく、紫外線吸収剤が実質的に含まれていないことがさらに好ましい。第1接着層13は、ポリエステルフィルム層11とポリアミドフィルム層12とを強固に接着するために設けられており、紫外線吸収剤が第1接着層13に多く含まれていると、紫外線吸収剤や接着剤の種類によっては、第1接着層13の接着力が低下する可能性があるからである。
なお、本発明において、基材層1のデラミネーションとは、主に、ポリエステルフィルム層11と第1接着層13との剥離、第1接着層13とポリアミドフィルム層12との剥離、ポリアミドフィルム層12と接着剤層2との剥離、及び接着剤層2とバリア層3との剥離を意味している。基材層1に紫外線吸収剤が含まれていることによって、基材層1やこれに隣接する接着剤層2の湿熱環境下における脆化が抑制される結果、基材層1のデラミネーションが効果的に抑制されるものと考えられる。
紫外線吸収剤の種類としては、特に制限されないが、好ましくはベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が挙げられる。紫外線吸収剤の具体例としては、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、5,5’−メチレンビス(2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン)等の2−ヒドロキシベンゾフェノン類;2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−第三オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジ第三ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−第三ブチル−5−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3,5−ジクミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2’−メチレンビス(4−第三オクチル−6−ベンゾトリアゾリルフェノール)、2−(2−ヒドロキシ−3−第三ブチル−5−カルボキシフェニル)ベンゾトリアゾールのポリエチレングリコールエステル、2−〔2−ヒドロキシ−3−(2−アクリロイルオキシエチル)−5−メチルフェニル〕ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−3−(2−メタクリロイルオキシエチル)−5−第三ブチルフェニル〕ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−3−(2−メタクリロイルオキシエチル)−5−第三オクチルフェニル〕ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−3−(2−メタクリロイルオキシエチル)−5−第三ブチルフェニル〕−5−クロロベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−5−(2−メタクリロイルオキシエチル)フェニル〕ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−3−第三ブチル−5−(2−メタクリロイルオキシエチル)フェニル〕ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−3−第三アミル−5−(2−メタクリロイルオキシエチル)フェニル〕ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−3−第三ブチル−5−(3−メタクリロイルオキシプロピル)フェニル〕−5−クロロベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−4−(2−メタクリロイルオキシメチル)フェニル〕ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−4−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピル)フェニル〕ベンゾトリアゾール、2−〔2−ヒドロキシ−4−(3−メタクリロイルオキシプロピル)フェニル〕ベンゾトリアゾール等の2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール類;2−(2−ヒドロキシ−4−メトキシフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−ヘキシロキシフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−オクトキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−〔2−ヒドロキシ−4−(3−C12〜13混合アルコキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル〕−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−〔2−ヒドロキシ−4−(2−アクリロイルオキシエトキシ)フェニル〕−4,6−ビス(4−メチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2,4−ジヒドロキシ−3−アリルフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4,6−トリス(2−ヒドロキシ−3−メチル−4−ヘキシロキシフェニル)−1,3,5−トリアジン等の2−(2−ヒドロキシフェニル)−4,6−ジアリール−1,3,5−トリアジン類;フェニルサリシレート、レゾルシノールモノベンゾエート、2,4−ジ第三ブチルフェニル−3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート、オクチル(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート、ドデシル(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート、テトラデシル(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート、ヘキサデシル(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート、オクタデシル(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート、ベヘニル(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシ)ベンゾエート等のベンゾエート類;2−エチル−2’−エトキシオキザニリド、2−エトキシ−4’−ドデシルオキザニリド等の置換オキザニリド類;エチル−α−シアノ−β,β−ジフェニルアクリレート、メチル−2−シアノ−3−メチル−3−(p−メトキシフェニル)アクリレート等のシアノアクリレート類;各種の金属塩、又は金属キレート、特にニッケル、クロムの塩、又はキレート類等が挙げられる。紫外線吸収剤の市販品としては、BASF社製のTINUVIN571、TINUVIN460、TINUVIN213、TINUVIN234、TINUVIN329、TINUVIN326などが挙げられ、これらの中でも、特に、TINUVIN326(2−[5−クロロ(2H)−ベンゾトリアゾール−2−イル]−4−メチル−6−(tert−ブチル)フェノール)が有効である。
紫外線吸収剤は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
紫外線吸収剤の含有量としては、基材層1の全体において、好ましくは約50ppm以上、より好ましくは50〜1000ppm程度が挙げられる。
本発明の電池用包装材料においては、基材層1に、光安定剤、酸化防止剤などを含むことがさらに好ましい。紫外線吸収剤に加えて、これらの成分のうち少なくとも1種を含んでいることにより、より効果的に基材層1のデラミネーションを抑制することができる。基材層1においては、紫外線吸収剤、光安定剤、及び酸化防止剤が全て含まれていることが好ましい。
光安定剤の種類としては、特に制限されないが、好ましくはヒンダードアミン系光安定剤が挙げられる。光安定剤の具体例としては、例えば、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルステアレート、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルステアレート、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルベンゾエート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、テトラキス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)・ジ(トリデシル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)・ジ(トリデシル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、ビス(1,2,2,4,4−ペンタメチル−4−ピペリジル)−2−ブチル−2−(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシベンジル)マロネート、1−(2−ヒドロキシエチル)−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノ−ル/コハク酸ジエチル重縮合物、1,6−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルアミノ)ヘキサン/2,4−ジクロロ−6−モルホリノ−s−トリアジン重縮合物、1,6−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルアミノ)ヘキサン/2,4−ジクロロ−6−第三オクチルアミノ−s−トリアジン重縮合物、1,5,8,12−テトラキス〔2,4−ビス(N−ブチル−N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)アミノ)−s−トリアジン−6−イル〕−1,5,8,12−テトラアザドデカン、1,5,8,12−テトラキス〔2,4−ビス(N−ブチル−N−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミノ)−s−トリアジン−6−イル〕−1,5,8−12−テトラアザドデカン、1,6,11−トリス〔2,4−ビス(N−ブチル−N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)アミノ)−s−トリアジン−6−イル〕アミノウンデカン、1,6,11−トリス〔2,4−ビス(N−ブチル−N−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミノ)−s−トリアジン−6−イル〕アミノウンデカン、ビス{4−(1−オクチルオキシ−2,2,6,6−テトラメチル)ピペリジル}デカンジオナート、ビス{4−(2,2,6,6−テトラメチル−1−ウンデシルオキシ)ピペリジル)カーボナート等が挙げられる。これらの中でも、ピペリジンの1位の位置と連結するものが、N−オキシアルキル又はN−メチルである化合物が好ましい。また、光安定剤の市販品としては、BASF社製のTINUVIN765、TINUVIN770、TINUVIN780、TINUVIN144、TINUVIN622LDが挙げられ、特にTINUVIN770(セバシン酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル))が有効である。
光安定剤の含有量としては、基材層1の全体において、好ましくは約100ppm以上、より好ましくは100〜1000ppm程度が挙げられる。
また、酸化防止剤の種類としては、特に制限されないが、好ましくはヒンダードフェノール系酸化防止剤が挙げられる。酸化防止剤の具体例としては、Irganox1330(2,4,6−トリス(3−,5−−ジ−tert−ブチル−4−−ヒドロキシベンジル)メシチレン)、Irganox1098(N,N−−ヘキサメチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロパンアミド])、Irganox1010(テトラキス[3−(3−,5−−ジ−t−ブチル−4−−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸]ペンタエリトリトール)が挙げられる。
酸化防止剤の含有量としては、基材層1の全体において、好ましくは約300ppm以上、より好ましくは300〜800ppm程度が挙げられる。
ポリエステルフィルム層11を構成しているポリエステルとしては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステル、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステル等が挙げられる。また、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステルとしては、具体的には、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体としてエチレンイソフタレートと重合する共重合体ポリエステル(以下、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)にならって略す)、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムスルホイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/フェニル−ジカルボキシレート)、ポリエチレン(テレフタレート/デカンジカルボキシレート)等が挙げられる。また、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステルとしては、具体的には、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体としてブチレンイソフタレートと重合する共重合体ポリエステル(以下、ポリブチレン(テレフタレート/イソフタレート)にならって略す)、ポリブチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリブチレン(テレフタレート/セバケート)、ポリブチレン(テレフタレート/デカンジカルボキシレート)、ポリブチレンナフタレート等が挙げられる。これらのポリエステルは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。ポリエステルは、耐電解液性に優れ、電解液の付着に対して白化等が発生し難いという利点があり、基材層1の形成素材として好適に使用される。
ポリエステルフィルム層11は、2軸延伸ポリエステルフィルム、特に2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムにより構成されていることが好ましい。
ポリエステルフィルム層11の厚みとしては、特に制限されないが、電池用包装材料を薄型化しつつ、優れた成形性を発揮する観点からは、好ましくは約20μm以下、より好ましくは1〜15μm程度、さらに好ましくは3〜12μm程度が挙げられる。
また、ポリアミドフィルム層12を構成しているポリアミドとしては、具体的には、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン12、ナイロン46、ナイロン6とナイロン66との共重合体等の脂肪族系ポリアミド;テレフタル酸及び/又はイソフタル酸に由来する構成単位を含むナイロン6I、ナイロン6T、ナイロン6IT、ナイロン6I6T(Iはイソフタル酸、Tはテレフタル酸を表す)等のヘキサメチレンジアミン−イソフタル酸−テレフタル酸共重合ポリアミド、ポリアミドMXD6(ポリメタキシリレンアジパミド)等の芳香族を含むポリアミド;ポリアミノメチルシクロヘキシルアジパミド(PACM6)等の脂環系ポリアミド;さらにラクタム成分や、4,4’−ジフェニルメタン−ジイソシアネート等のイソシアネート成分を共重合させたポリアミド、共重合ポリアミドとポリエステルやポリアルキレンエーテルグリコールとの共重合体であるポリエステルアミド共重合体やポリエーテルエステルアミド共重合体;これらの共重合体等が挙げられる。これらのポリアミドは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。延伸ポリアミドフィルムは延伸性に優れており、成形時の基材層1の樹脂割れによる白化の発生を防ぐことができ、基材層1の形成素材として好適に使用される。
これらの中でも、水蒸気バリア性、耐衝撃性の観点からは、ポリアミドフィルム層12は、ポリアミドMXD6(ポリメタキシリレンアジパミド)等の芳香族ポリアミドを含んでいることが好ましい。
ポリアミドフィルム層12は、2軸延伸ポリアミドフィルム、特に2軸延伸ナイロンフィルムにより構成されていることが好ましい。
ポリアミドフィルム層12の厚みとしては、特に制限されないが、電池用包装材料を薄型化しつつ、優れた成形性を発揮する観点からは、好ましくは約30μm以下、より好ましくは1〜25μm程度、さらに好ましくは10〜25μm程度が挙げられる。
成形性をより向上させる観点から、基材層1において、ポリエステルフィルム層11の厚みと、ポリアミドフィルム層12の厚みの比(ポリエステルフィルム層11の厚み:ポリアミドフィルム層12の厚み)としては、1:1〜1:5程度の範囲にあることが好ましく、1:1.2〜1:4程度の範囲にあることがより好ましい。
基材層1において、ポリエステルフィルム層11とポリアミドフィルム層12の積層順としては、電池用包装材料の耐電解液性を向上させる観点から、後述のバリア層3側から順に、ポリアミドフィルム層12、第1接着層13、及びポリエステルフィルム層11がこの順に積層されている。
第1接着層13の形成に使用する接着剤としては、好ましくは、不飽和カルボン酸または不飽和カルボン酸誘導体成分でグラフト変性された、変性熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が挙げられる。当該変性熱可塑性樹脂としては、好ましくは、ポリオレフィン系樹脂、スチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどを不飽和カルボン酸誘導体成分で変性した樹脂が挙げられる。当該樹脂は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。また、不飽和カルボン酸誘導体成分としては、不飽和カルボン酸の酸無水物、不飽和カルボン酸のエステルなどが挙げられる。不飽和カルボン酸誘導体成分としては、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
変性熱可塑性樹脂におけるポリオレフィン系樹脂としては、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン;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;前記の材料にアクリル酸、メタクリル酸などの極性分子を共重合した共重合体;架橋ポリオレフィンなどのポリマーなどが挙げられる。ポリオレフィン系樹脂は、1種類単独であってもよいし、2種類以上の組み合わせであってもよい。
変性熱可塑性樹脂におけるスチレン系エラストマーとしては、スチレン(ハードセグメント)と、ブタジエンまたはイソプレンまたはこれらの水添物(ソフトセグメント)の共重合体などが挙げられる。ポリオレフィン系樹脂は、1種類単独であってもよいし、2種類以上の組み合わせであってもよい。
変性熱可塑性樹脂におけるポリエステル系エラストマーとしては、結晶性ポリエステル(ハードセグメント)と、ポリアルキレンエーテルグリコール(ソフトセグメント)の共重合体などが挙げられる。ポリオレフィン系樹脂は、1種類単独であってもよいし、2種類以上の組み合わせであってもよい。
変性熱可塑性樹脂における不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、シトラコン酸、テトラヒドロフタル酸、ビシクロ[2,2,1]ヘプト−2−エン−5,6−ジカルボン酸などが挙げられる。また、不飽和カルボン酸の酸無水物としては、例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ビシクロ[2,2,1]ヘプト−2−エン−5,6−ジカルボン酸無水物などが挙げられる。また、不飽和カルボン酸のエステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸モノメチル、フマール酸ジエチル、イタコン酸ジメチル、シトラコン酸ジエチル、テトラヒドロ無水フタル酸ジメチル、ビシクロ[2,2,1]ヘプト−2−エン−5,6−ジカルボン酸ジメチルなどの不飽和カルボン酸のエステルなどが挙げられる。
前記変性熱可塑性樹脂としては、ベースとなる熱可塑性樹脂100質量部に対して、前記不飽和カルボン酸誘導体成分0.2〜100質量部程度を、ラジカル開始剤の存在下に加熱して反応させることで得られる。
反応温度は、50〜250℃程度が好ましく、60〜200℃程度がより好ましい。反応時間は製造方法にも左右されるが、二軸押出機による溶融グラフト反応の場合、押出機の滞留時間内である2〜30分程度が好ましく、5〜10分程度がより好ましい。また変性反応は、常圧、加圧いずれの条件下においても実施できる。
前記変性反応において使用されるラジカル開始剤としては、有機過酸化物が挙げられる。有機過酸化物としては、温度条件と反応時間によって種々の材料を選択することができ、例えば、アルキルパーオキサイド、アリールパーオキサイド、アシルパーオキサイド、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、パーオキシカーボネート、パーオキシエステル、ハイドロパーオキサイドなどが挙げられる。上述した二軸押出機による溶融グラフト反応の場合は、アルキルパーオキサイド、パーオキシケタール、パーオキシエステルが好ましく、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ−t−ブチルペルオキシ−ヘキシン−3、ジクミルペルオキシドを用いることがより好ましい。
第1接着層13の厚みとしては、好ましくは0.1〜5μm程度、より好ましくは0.5〜3μm程度が挙げられる。
基材層1は、ポリエステルフィルム層11、第1接着層13、及びポリアミドフィルム層12に加えて、さらに他の層を備えていてもよい。他の層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るものではない。他の層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、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン、珪素樹脂、フェノール樹脂、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。他の層を備える場合、他の層の厚みとしては、好ましくは0.1〜20μm程度、より好ましくは0.5〜10μm程度が挙げられる。また、本発明においては、当該他の層に、前述の紫外線吸収剤、さらには光安定剤、酸化防止剤、光遮蔽剤、消光剤などが含まれていてもよい。
本発明において、電池用包装材料の成形性を高める観点からは、基材層1の表面には、滑剤が付着していることが好ましい。滑剤としては、特に制限されないが、好ましくは後述の熱融着性樹脂層において例示するアミド系滑剤が挙げられる。
基材層1表面に滑剤が存在する場合、その存在量としては、特に制限されないが、相対温度24℃、相対湿度60%環境において、好ましくは約3mg/m2以上、より好ましくは4〜15mg/m2程度、さらに好ましくは5〜14mg/m2程度が挙げられる。
基材層1の厚さとしては、電池用包装材料の総厚みを薄くしつつ、絶縁性に優れた電池用包装材料とする観点からは、好ましくは約4μm以上、より好ましくは10〜75μm程度、さらに好ましくは10〜50μm程度が挙げられる。
[接着剤層2]
本発明の電池用包装材料において、接着剤層2は、基材層1とバリア層3を強固に接着させるために、これらの間に設けられる層である。
接着剤層2は、基材層1とバリア層3とを接着可能である接着剤によって形成される。
接着剤層2の形成に使用される接着剤は、特に限定されず、2液硬化型接着剤であってもよく、また1液硬化型接着剤であってもよい。更に、接着剤層2の形成に使用される接着剤の接着機構についても、特に制限されず、化学反応型、溶剤揮発型、熱溶融型、熱圧型等のいずれであってもよい。
接着剤層2の形成に使用できる接着成分としては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、共重合ポリエステル等のポリエステル系樹脂;ポリエーテル系接着剤;ポリウレタン系接着剤;エポキシ系樹脂;フェノール系樹脂;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、共重合ポリアミド等のポリアミド系樹脂;ポリオレフィン、カルボン酸変性ポリオレフィン、金属変性ポリオレフィン等のポリオレフィン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂;セルロース系接着剤;(メタ)アクリル系樹脂;ポリイミド系樹脂;ポリカーボネート;尿素樹脂、メラミン樹脂等のアミノ樹脂;クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム等のゴム;シリコーン系樹脂等が挙げられる。これらの接着成分は1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの接着成分の中でも、好ましくはポリウレタン系接着剤が挙げられる。
ポリウレタン系接着剤としては、好ましくは特許第5267718号及び特許第5382256号に記載されているものが挙げられる。より具体的には、ポリウレタン系接着剤としては、ポリオール成分(A)を含有する主剤と、ポリイソシアネート成分(B)を含有する硬化剤とを含有するポリウレタン接着剤であって、ポリオール成分(A)がポリエステルポリオール(A1)を含有し、ポリエステルポリオール(A1)が多塩基酸成分と多価アルコール成分とから構成される数平均分子量5000〜50000のポリエステルポリオールであって、多塩基酸成分100モル%中、芳香族多塩基酸成分を45〜95モル%含み、接着剤層の100%伸び時の引張り応力が100kg/cm2以上、500kg/cm2以下となるものが挙げられる。また、主剤とポリイソシアネート硬化剤とを含有する電池用包装材用ポリウレタン接着剤であって、前記主剤が、ガラス転移温度が40℃以上のポリエステルポリオール(A1)5〜50質量%およびガラス転移温度が40℃未満のポリエステルポリオール(A2)95〜50質量%を含むポリオール成分(A)とシランカップリング剤(B)とを含み、ポリオール成分(A)由来のヒドロキシル基とカルボキシル基の合計に対する硬化剤中に含まれるイソシアネート基の当量比[NCO]/([OH]+[COOH])が1〜30であるものが挙げられる。
さらに、特許第5757119号に記載された成型樹脂層に使用されている樹脂も使用することができる。具体的には、変性ポリプロピレン及びポリアクリル系樹脂からなる群から選ばれる1種以上の樹脂(A)、または、シラン系カップリング剤及びチタネート系カップリング剤の少なくとも一方を含むカップリングカップリング剤(B)のいずれか一方((A)または(B))を含有する樹脂を含む接着剤が挙げられる。すなわち、ポリアクリル系接着剤、変性ポリプロピレン系接着剤、シラン系カップリング剤を含む接着剤、チタネート系カップリング剤を含む接着剤なども好適に使用することができる。
接着剤層2の厚みについては、接着層としての機能を発揮すれば特に制限されないが、例えば、1〜10μm程度、好ましくは2〜5μm程度が挙げられる。
[バリア層3]
電池用包装材料において、バリア層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。バリア層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。バリア層3は、金属箔や金属蒸着膜、無機酸化物蒸着膜、炭素含有無機酸化物蒸着膜、これらの蒸着膜を設けたフィルム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、バリア層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 H4160:1994 A8021H−O、JIS H4160:1994 A8079H−O、JIS H4000:2014 A8021P−O、JIS H4000:2014 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。
バリア層3の厚みは、水蒸気などのバリア層としての機能を発揮すれば特に制限されないが、例えば、10〜80μm程度、好ましくは10〜50μm程度、より好ましくは10〜45μm程度とすることができる。
また、バリア層3は、接着の安定化、溶解や腐食の防止などのために、少なくとも一方の面、好ましくは両面が化成処理されていることが好ましい。バリア層3は、少なくとも熱融着性樹脂層4側の表面に耐酸性皮膜を備えていることが好ましい。ここで、化成処理とは、バリア層の表面に耐酸性皮膜を形成する処理をいう。化成処理としては、例えば、硝酸クロム、フッ化クロム、硫酸クロム、酢酸クロム、蓚酸クロム、重リン酸クロム、クロム酸アセチルアセテート、塩化クロム、硫酸カリウムクロムなどのクロム酸化合物を用いたクロム酸クロメート処理;リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸アンモニウム、ポリリン酸などのリン酸化合物を用いたリン酸処理;下記一般式(1)〜(4)で表される繰り返し単位を有するアミノ化フェノール重合体を用いたクロメート処理などが挙げられる。なお、当該アミノ化フェノール重合体において、下記一般式(1)〜(4)で表される繰り返し単位は、1種類単独で含まれていてもよいし、2種類以上の任意の組み合わせであってもよい。
Figure 0006579279
Figure 0006579279
Figure 0006579279
Figure 0006579279
一般式(1)〜(4)中、Xは、水素原子、ヒドロキシル基、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アリル基またはベンジル基を示す。また、R1及びR2は、それぞれ同一または異なって、ヒドロキシル基、アルキル基、またはヒドロキシアルキル基を示す。一般式(1)〜(4)において、X、R1及びR2で示されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基などの炭素数1〜4の直鎖または分枝鎖状アルキル基が挙げられる。また、X、R1及びR2で示されるヒドロキシアルキル基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、1−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、1−ヒドロキシブチル基、2−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基、4−ヒドロキシブチル基などのヒドロキシル基が1個置換された炭素数1〜4の直鎖または分枝鎖状アルキル基が挙げられる。一般式(1)〜(4)において、X、R1及びR2で示されるアルキル基及びヒドロキシアルキル基は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。一般式(1)〜(4)において、Xは、水素原子、ヒドロキシル基またはヒドロキシアルキル基であることが好ましい。一般式(1)〜(4)で表される繰り返し単位を有するアミノ化フェノール重合体の数平均分子量は、例えば、500〜100万であることが好ましく、1000〜2万であることがより好ましい。
また、バリア層3に耐食性を付与する化成処理方法として、リン酸中に、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化スズなどの金属酸化物や硫酸バリウムの微粒子を分散させたものをコーティングし、150℃以上で焼付け処理を行うことにより、バリア層3の表面に耐食処理層を形成する方法が挙げられる。また、耐食処理層の上には、カチオン性ポリマーを架橋剤で架橋させた樹脂層をさらに形成してもよい。ここで、カチオン性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリエチレンイミンとカルボン酸を有するポリマーからなるイオン高分子錯体、アクリル主骨格に1級アミンをグラフト重合させた1級アミングラフトアクリル樹脂、ポリアリルアミンまたはその誘導体、アミノフェノールなどが挙げられる。これらのカチオン性ポリマーとしては、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、架橋剤としては、例えば、イソシアネート基、グリシジル基、カルボキシル基、及びオキサゾリン基よりなる群から選ばれた少なくとも1種の官能基を有する化合物、シランカップリング剤などが挙げられる。これらの架橋剤としては、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
また、耐酸性皮膜を具体的に設ける方法としては、たとえば、一つの例として、少なくともアルミニウム合金箔の内層側の面を、まず、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法、酸活性化法等の周知の処理方法で脱脂処理を行い、その後脱脂処理面にリン酸クロム塩、リン酸チタン塩、リン酸ジルコニウム塩、リン酸亜鉛塩などのリン酸金属塩およびこれらの金属塩の混合体を主成分とする処理液(水溶液)、あるいは、リン酸非金属塩およびこれらの非金属塩の混合体を主成分とする処理液(水溶液)、あるいは、これらとアクリル系樹脂ないしフェノール系樹脂ないしウレタン系樹脂等の水系合成樹脂との混合物からなる処理液(水溶液)をロールコート法、グラビア印刷法、浸漬法等の周知の塗工法で塗工することにより、耐酸性皮膜を形成することができる。たとえば、リン酸クロム塩系処理液で処理した場合は、リン酸クロム、リン酸アルミニウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、フッ化アルミニウムなどからなる耐酸性皮膜となり、リン酸亜鉛塩系処理液で処理した場合は、リン酸亜鉛水和物、リン酸アルミニウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、フッ化アルミニウムなどからなる耐酸性皮膜となる。
また、耐酸性皮膜を設ける具体的方法の他の例としては、たとえば、少なくともアルミニウム箔の内層側の面を、まず、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法、酸活性化法等の周知の処理方法で脱脂処理を行い、その後脱脂処理面に周知の陽極酸化処理を施すことにより、耐酸性皮膜を形成することができる。
また、耐酸性皮膜の他の一例としては、リン酸塩系、クロム酸系の皮膜が挙げられる。リン酸塩系としては、リン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸マンガン、リン酸カルシウム、リン酸クロムなどが挙げられ、クロム酸系としては、クロム酸クロムなどが挙げられる。
また、耐酸性皮膜の他の一例としては、リン酸塩、クロム酸塩、フッ化物、トリアジンチオール化合物等の耐酸性皮膜を形成することによって、エンボス成形時のアルミニウムと基材層との間のデラミネーション防止、電解質と水分とによる反応で生成するフッ化水素により、アルミニウム表面の溶解、腐食、特にアルミニウムの表面に存在する酸化アルミニウムが溶解、腐食することを防止し、かつ、アルミニウム表面の接着性(濡れ性)を向上させ、ヒートシール時の基材層とアルミニウムとのデラミネーション防止、エンボスタイプにおいてはプレス成形時の基材層とアルミニウムとのデラミネーション防止の効果を示す。耐酸性皮膜を形成する物質のなかでも、フェノール樹脂、フッ化クロム(III)化合物、リン酸の3成分から構成された水溶液をアルミニウム表面に塗布し、乾燥焼付けの処理が良好である。
また、耐酸性皮膜は、酸化セリウムと、リン酸またはリン酸塩と、アニオン性ポリマーと、該アニオン性ポリマーを架橋させる架橋剤とを有する層を含み、前記リン酸またはリン酸塩が、前記酸化セリウム100質量部に対して、1〜100質量部配合されていてもよい。耐酸性皮膜が、カチオン性ポリマーおよび該カチオン性ポリマーを架橋させる架橋剤を有する層をさらに含む多層構造であることが好ましい。
さらに、前記アニオン性ポリマーが、ポリ(メタ)アクリル酸またはその塩、あるいは(メタ)アクリル酸またはその塩を主成分とする共重合体であることが好ましい。また、前記架橋剤が、イソシアネート基、グリシジル基、カルボキシル基、オキサゾリン基のいずれかの官能基を有する化合物とシランカップリング剤よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
また、前記リン酸またはリン酸塩が、縮合リン酸または縮合リン酸塩であることが好ましい。
化成処理は、1種類の化成処理のみを行ってもよいし、2種類以上の化成処理を組み合わせて行ってもよい。さらに、これらの化成処理は、1種の化合物を単独で使用して行ってもよく、また2種以上の化合物を組み合わせて使用して行ってもよい。化成処理の中でも、クロム酸クロメート処理や、クロム酸化合物、リン酸化合物、及びアミノ化フェノール重合体を組み合わせたクロメート処理などが好ましい。
耐酸性皮膜の具体例としては、リン酸塩、クロム酸塩、フッ化物、及びトリアジンチオール化合物のうち少なくとも1種を含むものが挙げられる。また、セリウム化合物を含む耐酸性皮膜も好ましい。セリウム化合物としては、酸化セリウムが好ましい。
また、耐酸性皮膜の具体例としては、リン酸塩系皮膜、クロム酸塩系皮膜、フッ化物系皮膜、トリアジンチオール化合物皮膜なども挙げられる。耐酸性皮膜としては、これらのうち1種類であってもよいし、複数種類の組み合わせであってもよい。さらに、耐酸性皮膜としては、バリア層の化成処理面を脱脂処理した後に、リン酸金属塩と水系合成樹脂との混合物からなる処理液、またはリン酸非金属塩と水系合成樹脂との混合物からなる処理液で形成されたものであってもよい。
なお、耐酸性皮膜の組成の分析は、例えば、飛行時間型2次イオン質量分析法を用いて行うことができる。飛行時間型2次イオン質量分析法を用いた耐酸性皮膜の組成の分析により、例えば、Ce+及びCr+の少なくとも一方に由来するピークが検出される。また、耐酸性皮膜にリン酸、リン酸塩を用いた場合には、例えばPO3 -に由来するピークが検出される。
アルミニウム合金箔の表面に、リン、クロムおよびセリウムからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含む耐酸性皮膜を備えていることが好ましい。なお、電池用包装材料のアルミニウム合金箔の表面の耐酸性皮膜中に、リン、クロムおよびセリウムからなる群より選択される少なくとも1種の元素が含まれることは、X線光電子分光法を用いて確認することができる。具体的には、まず、電池用包装材料において、アルミニウム合金箔に積層されている熱融着性樹脂層、接着剤層などを物理的に剥離する。次に、アルミニウム合金箔を300℃程度で30分間程度電気炉に入れて、アルミニウム合金箔の表面に存在している有機成分を除去する。その後、アルミニウム合金箔の表面をX線光電子分光法を用いて、これら元素が含まれることを確認する。
化成処理においてバリア層3の表面に形成させる耐酸性皮膜の量については、特に制限されないが、例えば、上記のクロメート処理を行う場合であれば、バリア層3の表面1m2当たり、クロム酸化合物がクロム換算で0.5〜50mg程度、好ましくは1.0〜40mg程度、リン化合物がリン換算で0.5〜50mg程度、好ましくは1.0〜40mg程度、及びアミノ化フェノール重合体が1〜200mg程度、好ましくは5.0〜150mg程度の割合で含有されていることが望ましい。
耐酸性皮膜の厚みとしては、特に制限されないが、皮膜の凝集力や、バリア層や熱融着樹脂層との密着力の観点から、好ましくは1nm〜20μm程度、より好ましくは1〜100nm程度、さらに好ましくは1〜50nm程度が挙げられる。なお、耐酸性皮膜の厚みは、透過電子顕微鏡による観察、または、透過電子顕微鏡による観察と、エネルギー分散型X線分光法もしくは電子線エネルギー損失分光法との組み合わせによって測定することができる。
化成処理は、耐酸性皮膜の形成に使用する化合物を含む溶液を、バーコート法、ロールコート法、グラビアコート法、浸漬法などによって、バリア層の表面に塗布した後に、バリア層の温度が70〜200℃程度になるように加熱することにより行われる。また、バリア層に化成処理を施す前に、予めバリア層を、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法などによる脱脂処理に供してもよい。このように脱脂処理を行うことにより、バリア層の表面の化成処理をより効率的に行うことが可能となる。
[熱融着性樹脂層4]
本発明の電池用包装材料において、熱融着性樹脂層4は、最内層に該当し、電池の組み立て時に熱融着性樹脂層同士が熱融着して電池素子を密封する層である。
熱融着性樹脂層4に使用される樹脂成分については、熱融着可能であることを限度として特に制限されないが、例えば、ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、カルボン酸変性ポリオレフィン、カルボン酸変性環状ポリオレフィンが挙げられる。すなわち、熱融着性樹脂層4は、ポリオレフィン骨格を含んでいてもよく、ポリオレフィン骨格を含んでいることが好ましい。熱融着性樹脂層4がポリオレフィン骨格を含むことは、例えば、赤外分光法、ガスクロマトグラフィー質量分析法などにより分析可能であり、分析方法は特に問わない。例えば、赤外分光法にて無水マレイン酸変性ポリオレフィンを測定すると、波数1760cm-1付近と波数1780cm-1付近に無水マレイン酸由来のピークが検出される。ただし、酸変性度が低いとピークが小さくなり検出されない場合がある。その場合は核磁気共鳴分光法にて分析可能である。
前記ポリオレフィンとしては、具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等のポリエチレン;ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー)等のポリプロピレン;エチレン−ブテン−プロピレンのターポリマー;等が挙げられる。これらのポリオレフィンの中でも、好ましくはポリエチレン及びポリプロピレンが挙げられる。
前記環状ポリオレフィンは、オレフィンと環状モノマーとの共重合体であり、前記環状ポリオレフィンの構成モノマーであるオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、4−メチル−1−ペンテン、スチレン、ブタジエン、イソプレン、等が挙げられる。また、前記環状ポリオレフィンの構成モノマーである環状モノマーとしては、例えば、ノルボルネン等の環状アルケン;具体的には、シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ノルボルナジエン等の環状ジエン等が挙げられる。これらのポリオレフィンの中でも、好ましくは環状アルケン、更に好ましくはノルボルネンが挙げられる。
前記カルボン酸変性ポリオレフィンとは、前記ポリオレフィンをカルボン酸でブロック重合又はグラフト重合することにより変性したポリマーである。変性に使用されるカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等が挙げられる。
前記カルボン酸変性環状ポリオレフィンとは、環状ポリオレフィンを構成するモノマーの一部を、α,β−不飽和カルボン酸又はその無水物に代えて共重合することにより、或いは環状ポリオレフィンに対してα,β−不飽和カルボン酸又はその無水物をブロック重合又はグラフト重合することにより得られるポリマーである。カルボン酸変性される環状ポリオレフィンについては、前記と同様である。また、変性に使用されるカルボン酸としては、前記ポリオレフィンの変性に使用されるものと同様である。
これらの樹脂成分の中でも、好ましくはカルボン酸変性ポリオレフィン;更に好ましくはカルボン酸変性ポリプロピレンが挙げられる。
熱融着性樹脂層4は、1種の樹脂成分単独で形成してもよく、また2種以上の樹脂成分を組み合わせたブレンドポリマーにより形成してもよい。更に、熱融着性樹脂層4は、1層のみで成されていてもよいが、同一又は異なる樹脂成分によって2層以上で形成されていてもよい。
また、熱融着性樹脂層4は、必要に応じて滑剤などを含んでいてもよい。熱融着性樹脂層4が滑剤を含む場合、電池用包装材料の成形性を高め得る。滑剤としては、特に制限されず、公知の滑剤を用いることができ、例えば、上記の基材層1で例示したものなどが挙げられる。滑剤は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。熱融着性樹脂層4の表面における滑剤の存在量としては、特に制限されず、電子包装用材料の成形性を高める観点からは、温度24℃、相対湿度60%環境において、好ましくは10〜50mg/m2程度、さらに好ましくは15〜40mg/m2程度が挙げられる。
また、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、熱融着性樹脂層としての機能を発揮すれば特に制限されないが、例えば約100μm以下、好ましくは約85μm以下、より好ましくは15〜85μm程度が挙げられる。なお、例えば、後述の第2接着層5の厚みが約10μm以上である場合には、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、好ましくは約60μm以下、より好ましくは15〜45μm程度が挙げられ、例えば後述の第2接着層5の厚みが10μm未満である場合や第2接着層5が設けられていない場合には、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、好ましくは約20μm以上、より好ましくは35〜85μm程度が挙げられる。
[第2接着層5]
本発明の電池用包装材料において、第2接着層5は、バリア層3と熱融着性樹脂層4を強固に接着させるために、これらの間に必要に応じて設けられる層である。
第2接着層5は、バリア層3と熱融着性樹脂層4とを接着可能である樹脂によって形成される。第2接着層5の形成に使用される樹脂としては、その接着機構、接着剤成分の種類等は、接着剤層2で例示した接着剤と同様のものが使用できる。また、第2接着層5の形成に使用される樹脂としては、前述の熱融着性樹脂層4で例示したポリオレフィン、環状ポリオレフィン、カルボン酸変性ポリオレフィン、カルボン酸変性環状ポリオレフィンなどのポリオレフィン系樹脂も使用できる。バリア層3と熱融着性樹脂層4との密着性に優れる観点から、ポリオレフィンとしては、カルボン酸変性ポリオレフィンが好ましく、カルボン酸変性ポリプロピレンが特に好ましい。すなわち、第2接着層5は、ポリオレフィン骨格を含んでいてもよく、ポリオレフィン骨格を含んでいることが好ましい。第2接着層5がポリオレフィン骨格を含むことは、例えば、赤外分光法、ガスクロマトグラフィー質量分析法などにより分析可能であり、分析方法は特に問わない。例えば、赤外分光法にて無水マレイン酸変性ポリオレフィンを測定すると、波数1760cm-1付近と波数1780cm-1付近に無水マレイン酸由来のピークが検出される。ただし、酸変性度が低いとピークが小さくなり検出されない場合がある。その場合は核磁気共鳴分光法にて分析可能である。
さらに、電池用包装材料の厚みを薄くしつつ、成形後の形状安定性に優れた電池用包装材料とする観点からは、第2接着層5は、酸変性ポリオレフィンと硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物であってもよい。酸変性ポリオレフィンとしては、好ましくは、熱融着性樹脂層4で例示したカルボン酸変性ポリオレフィン、カルボン酸変性環状ポリオレフィンと同じものが例示できる。
また、硬化剤としては、酸変性ポリオレフィンを硬化させるものであれば、特に限定されない。硬化剤としては、例えば、エポキシ系硬化剤、多官能イソシアネート系硬化剤、カルボジイミド系硬化剤、オキサゾリン系硬化剤などが挙げられる。
エポキシ系硬化剤は、少なくとも1つのエポキシ基を有する化合物であれば、特に限定されない。エポキシ系硬化剤としては、例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、変性ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ノボラックグリシジルエーテル、グリセリンポリグリシジルエーテル、ポリグリセリンポリグリシジルエーテルなどのエポキシ樹脂が挙げられる。
多官能イソシアネート系硬化剤は、2つ以上のイソシアネート基を有する化合物であれば、特に限定されない。多官能イソシアネート系硬化剤の具体例としては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、これらをポリマー化やヌレート化したもの、これらの混合物や他ポリマーとの共重合物などが挙げられる。
カルボジイミド系硬化剤は、カルボジイミド基(−N=C=N−)を少なくとも1つ有する化合物であれば、特に限定されない。カルボジイミド系硬化剤としては、カルボジイミド基を少なくとも2つ以上有するポリカルボジイミド化合物が好ましい。
オキサゾリン系硬化剤は、オキサゾリン骨格を有する化合物であれば、特に限定されない。オキサゾリン系硬化剤としては、具体的には、日本触媒社製のエポクロスシリーズなどが挙げられる。
第2接着層5によるバリア層3と熱融着性樹脂層4との密着性を高めるなどの観点から、硬化剤は、2種類以上の化合物により構成されていてもよい。
第2接着層5を形成する樹脂組成物における硬化剤の含有量は、0.1〜50質量%程度の範囲にあることが好ましく、0.1〜30質量%程度の範囲にあることがより好ましく、0.1〜10質量%程度の範囲にあることがさらに好ましい。
さらに、第2接着層5は、例えば、接着剤を用いて好適に形成することもできる。接着剤としては、例えば、カルボキシル基を有する非結晶性ポリオレフィン樹脂(A)と、多官能イソシアネート化合物(B)と、多官能イソシアネート化合物(B)と反応する官能基を有さない3級アミン(C)を含有し、カルボキシル基の合計1モルに対して、イソシアネート基の量が0.3〜10モルとなる範囲で多官能イソシアネート化合物(B)を含有し、カルボキシル基の合計1モルに対して、3級アミン(C)を1〜10モルとなる範囲で含有する、接着剤組成物から形成されたものが挙げられる。また接着剤としては、スチレン系熱可塑性エラストマー(A)と、粘着付与剤(B)と、ポリイソシアネート(C)と、を含有し、スチレン系熱可塑性エラストマー(A)と、粘着付与剤(B)との合計100質量%中に、前記スチレン系熱可塑性エラストマー(A)を20〜90質量%、前記粘着付与剤(B)を10〜80質量%含み、スチレン系熱可塑性エラストマー(A)は、0.003〜0.04mmol/gのアミノ基または水酸基に由来する活性水素を有し、スチレン系熱可塑性エラストマー(A)由来の前記活性水素1モルに対して、前記粘着付与剤(B)の官能基由来の活性水素が0〜15モルであり、ポリイソシアネート(C)は、前記スチレン系熱可塑性エラストマー(A)由来の活性水素と、粘着付与剤(B)由来の活性水素との合計1モルに対して、イソシアネート基が3〜150モルとなる範囲で含まれているものからなる接着剤組成物により形成されたものなども挙げられる。
第2接着層5の厚みについては、接着層としての機能を発揮すれば特に制限されないが、接着剤層2で例示した接着剤を用いる場合であれば、好ましくは2〜10μm程度、より好ましくは2〜5μm程度が挙げられる。また、熱融着性樹脂層4で例示した樹脂を用いる場合であれば、好ましくは2〜50μm程度、より好ましくは10〜40μm程度が挙げられる。また、酸変性ポリオレフィンと硬化剤との硬化物である場合であれば、好ましくは約30μm以下、より好ましくは0.1〜20μm程度、さらに好ましくは0.5〜5μm程度が挙げられる。前述の接着剤組成物により形成された接着剤層であれば、乾燥硬化後の厚みとして1〜30g/m2程度が挙げられる。なお、第2接着層5が酸変性ポリオレフィンと硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物である場合、当該樹脂組成物を塗布し、加熱等により硬化させることにより、第2接着層5を形成することができる。
[表面被覆層6]
本発明の電池用包装材料においては、意匠性、耐電解液性、耐擦過性、成形性の向上などを目的として、必要に応じて、基材層1の上(基材層1のバリア層3とは反対側)に、必要に応じて、表面被覆層6を設けてもよい。表面被覆層6は、電池を組み立てた時に、最外層に位置する層である。
表面被覆層6は、例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などにより形成することができる。表面被覆層6は、これらの中でも、2液硬化型樹脂により形成することが好ましい。表面被覆層6を形成する2液硬化型樹脂としては、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、表面被覆層6には、添加剤を配合してもよい。
添加剤としては、例えば、粒径が0.5nm〜5μm程度の微粒子が挙げられる。添加剤の材質については、特に制限されないが、例えば、金属、金属酸化物、無機物、有機物等が挙げられる。また、添加剤の形状についても、特に制限されないが、例えば、球状、繊維状、板状、不定形、バルーン状等が挙げられる。添加剤として、具体的には、タルク、シリカ、グラファイト、カオリン、モンモリロイド、モンモリロナイト、合成マイカ、ハイドロタルサイト、シリカゲル、ゼオライト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ネオジウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化セリウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、炭酸リチウム、安息香酸カルシウム、シュウ酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、アルミナ、カーボンブラック、カーボンナノチューブ類、高融点ナイロン、架橋アクリル、架橋スチレン、架橋ポリエチレン、ベンゾグアナミン、金、アルミニウム、銅、ニッケル等が挙げられる。これらの添加剤は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの添加剤の中でも、分散安定性やコスト等の観点から、好ましくはシリカ、硫酸バリウム、酸化チタンが挙げられる。また、添加剤には、表面に絶縁処理、高分散性処理等の各種表面処理を施しておいてもよい。
表面被覆層6を形成する方法としては、特に制限されないが、例えば、表面被覆層6を形成する2液硬化型樹脂を基材層1の一方の表面上に塗布する方法が挙げられる。添加剤を配合する場合には、2液硬化型樹脂に添加剤を添加して混合した後、塗布すればよい。
表面被覆層6の厚みとしては、表面被覆層6としての上記の機能を発揮すれば特に制限されないが、例えば、0.5〜10μm程度、好ましくは1〜5μm程度が挙げられる。
3.電池用包装材料の製造方法
本発明の電池用包装材料の製造方法については、所定の組成の各層を積層させた積層体が得られる限り、特に制限されない。すなわち、本発明の電池用包装材料の製造方法においては、少なくとも、基材層、接着剤層、バリア層、及び熱融着性樹脂層がこの順となるように積層して積層体を得る工程を備える電池用包装材料の製造方法であって、基材層として、ポリエステルフィルム層とポリアミドフィルム層との間に第1接着層を備えており、紫外線吸収剤を含んでいる方法が挙げられる。
本発明の電池用包装材料の製造方法の一例としては、以下の通りである。まず、基材層1、接着剤層2、バリア層3が順に積層された積層体(以下、「積層体A」と表記することもある)を形成する。積層体Aの形成は、具体的には、基材層1上又は必要に応じて表面が化成処理されたバリア層3に接着剤層2の形成に使用される接着剤を、グラビアコート法、ロールコート法等の塗布方法で塗布・乾燥した後に、当該バリア層3又は基材層1を積層させて接着剤層2を硬化させるドライラミネート法によって行うことができる。
次いで、積層体Aのバリア層3上に、第2接着層5及び熱融着性樹脂層4をこの順になるように積層させる。例えば、(1)積層体Aのバリア層3上に、第2接着層5及び熱融着性樹脂層4を共押出しすることにより積層する方法(共押出しラミネート法)、(2)別途、第2接着層5と熱融着性樹脂層4が積層した積層体を形成し、これを積層体Aのバリア層3上に熱ラミネート法により積層する方法、(3)積層体Aのバリア層3上に、第2接着層5を形成させるための接着剤を押出し法や溶液コーティングし、高温で乾燥さらには焼き付ける方法等により積層させ、この第2接着層5上に予めシート状に製膜した熱融着性樹脂層4をサーマルラミネート法により積層する方法、(4)積層体Aのバリア層3と、予めシート状に製膜した熱融着性樹脂層4との間に、溶融させた第2接着層5を流し込みながら、第2接着層5を介して積層体Aと熱融着性樹脂層4を貼り合せる方法(サンドイッチラミネート法)等が挙げられる。
表面被覆層6を設ける場合には、基材層1のバリア層3とは反対側の表面に、表面被覆層6を積層する。表面被覆層6は、例えば表面被覆層6を形成する上記の樹脂を基材層1の表面に塗布することに形成することができる。なお、基材層1の表面にバリア層3を積層する工程と、基材層1の表面に表面被覆層6を積層する工程の順番は、特に制限されない。例えば、基材層1の表面に表面被覆層6を形成した後、基材層1の表面被覆層6とは反対側の表面にバリア層3を形成してもよい。
上記のようにして、必要に応じて設けられる表面被覆層6/基材層1/接着剤層2/必要に応じて表面が化成処理されたバリア層3/必要に応じて設けられる第2接着層5/熱融着性樹脂層4からなる積層体が形成されるが、接着剤層2または第2接着層5の接着性を強固にするために、更に、熱ロール接触式、熱風式、近赤外線式又は遠赤外線式等の加熱処理に供してもよい。このような加熱処理の条件としては、例えば150〜250℃程度で1〜5分間程度が挙げられる。
本発明の電池用包装材料において、積層体を構成する各層は、必要に応じて、製膜性、積層化加工、最終製品2次加工(パウチ化、エンボス成形)適性等を向上又は安定化するために、コロナ処理、ブラスト処理、酸化処理、オゾン処理等の表面活性化処理を施していてもよい。
4.電池用包装材料の用途
本発明の電池用包装材料は、正極、負極、電解質等の電池素子を密封して収容するための包装体に使用される。すなわち、本発明の電池用包装材料によって形成された包装体中に、少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた電池素子を収容して、電池とすることができる。
具体的には、少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた電池素子を、本発明の電池用包装材料で、前記正極及び負極の各々に接続された金属端子が外側に突出させた状態で、電池素子の周縁にフランジ部(熱融着性樹脂層同士が接触する領域)が形成できるようにして被覆し、前記フランジ部の熱融着性樹脂層同士をヒートシールして密封させることによって、電池用包装材料を使用した電池が提供される。なお、本発明の電池用包装材料により形成された包装体中に電池素子を収容する場合、本発明の電池用包装材料の熱融着性樹脂部分が内側(電池素子と接する面)になるようにして、包装体を形成する。
本発明の電池用包装材料は、一次電池、二次電池のいずれに使用してもよいが、好ましくは二次電池である。本発明の電池用包装材料が適用される二次電池の種類については、特に制限されず、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、金属空気電池、多価カチオン電池、コンデンサー、キャパシター等が挙げられる。これらの二次電池の中でも、本発明の電池用包装材料の好適な適用対象として、リチウムイオン電池及びリチウムイオンポリマー電池が挙げられる。
以下に実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。但し本発明は実施例に限定されるものではない。
<電池用包装材料の製造>
実施例1
基材層として、ポリエチレンテレフタレートフィルムとナイロンフィルム(MXD6を含有)とが共押出しにより積層され、2軸延伸した積層フィルムを用意した。当該積層フィルム中には、紫外線吸収剤(Tinuvin326を60ppm)、光安定剤(Tinuvin770を140ppm)、及び酸化防止剤(Irganox1330を130ppm、Irganox1098を370ppm、Irganox1010を30ppm)が配合されている(少なくとも、ポリエチレンテレフタレートフィルムには、前記紫外線吸収剤が含まれている)。当該積層フィルムにおいて、(2軸延伸)ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚み5μm)と(2軸延伸)ナイロンフィルム(厚み20μm)との間は、不飽和カルボン酸誘導体成分でグラフト変性した変性熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物を用いた第1接着層(厚み1μm)により接着されている。次に、(2軸延伸)ナイロンフィルム側の表面上に、両面に耐酸性皮膜を備えたアルミニウム箔(JIS H4160:1994 A8021H−O、厚み40μm)からなるバリア層をドライラミネート法により積層させた。具体的には、耐酸性皮膜を備えたアルミニウム箔の一方面に、2液型ポリウレタン系接着剤(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、バリア層上に接着剤層(厚み3μm)を形成した。次いで、バリア層上の接着剤層と、基材層の(2軸延伸)ナイロンフィルム側を積層した後、40℃で24時間のエージング処理を実施することにより、(2軸延伸)ポリエチレンテレフタレートフィルム/第1接着層/(2軸延伸)ナイロンフィルム/接着剤層/バリア層の積層体を作製した。なお、バリア層として使用したアルミニウム箔は、酸化セリウムとリン酸塩を含む耐酸性皮膜を備える。耐酸性皮膜の分析は、次のようにして行った。まず、バリア層と後述の第2接着層との間を引き剥がした。この際、水や有機溶剤、酸やアルカリの水溶液などを利用せずに、物理的に剥離させた。バリア層と第2接着層との間を剥離した後には、バリア層の表面に第2接着層が残存していたため、残存している第2接着層をAr−GCIBによるエッチングで除去した。このようにして得られたバリア層の表面について、飛行時間型2次イオン質量分析法を用いて、耐酸性皮膜の分析を行った。その結果、耐酸性皮膜から、Ce+やPO3 -などの2次イオンが検出された。飛行時間型2次イオン質量分析法の測定装置及び測定条件の詳細は次の通りである。
測定装置:ION−TOF社製 飛行時間型2次イオン質量分析装置TOF.SIMS5
測定条件
1次イオン:ビスマスクラスターのダブルチャージイオン(Bi3 ++
1次イオン加速電圧: 30 kV
質量範囲(m/z ):0〜1500
測定範囲: 100μm×100μm
スキャン数: 16 scan/cycle
ピクセル数(1辺): 256 pixel
エッチングイオン:Ar ガスクラスターイオンビーム(Ar−GCIB)
エッチングイオン加速電圧: 5.0 kV
次に、カルボキシル基を有する非結晶性ポリオレフィン樹脂と、多官能イソシアネート化合物を含む接着剤を塗布し、100℃で乾燥させ、得られた積層体のバリア層側と、無延伸のランダムポリプロピレンフィルム(厚み80μm)を60℃に設定した2つのロール間を通過させ接着することにより、バリア層上に第2接着層/熱融着性樹脂層を積層させた。次に、得られた積層体を40℃で1日間および40℃で5日間の硬化(エージング)することにより、(2軸延伸)ポリエチレンテレフタレートフィルム(5μm)/第1接着層(1μm)/(2軸延伸)ナイロンフィルム(20μm)/接着剤層(3μm)/バリア層(40μm)/第2接着層(2μm)/無延伸ランダムポリプロピレンフィルム(80μm)がこの順に積層された電池用包装材料を得た。電池用包装材料の層構成を表1に示す。
実施例2
実施例1において、無延伸のポリプロピレンフィルム(厚み80μm)の代わりに、無延伸のポリプロピレンフィルム(厚み40μm)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池用包装材料を得た。実施例2で使用した基材層(積層フィルム)中にも、紫外線吸収剤(Tinuvin326を60ppm)、光安定剤(Tinuvin770を140ppm)、及び酸化防止剤(Irganox1330を130ppm、Irganox1098を370ppm、Irganox1010を30ppm)が配合されている(少なくとも、ポリエチレンテレフタレートフィルムには、前記紫外線吸収剤が含まれている)。なお、バリア層として使用したアルミニウム箔は、酸化クロムとリン酸塩を含む耐酸性皮膜を備える。バリア層上の耐酸性皮膜の分析は、実施例1と同様、飛行時間型2次イオン質量分析法を用いて行った。その結果、耐酸性皮膜から、Cr+やPO3 -などの2次イオンが検出された。
実施例3
実施例1において、バリア層として、両面に化成処理(実施例1と同様の化成処理)を施して耐酸性皮膜を備えたステンレス鋼箔(SUS304、厚み20μm)を用い、無延伸のランダムポリプロピレンフィルム(厚み80μm)の代わりに無延伸のランダムポリプロピレンフィルム(厚み23μm)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池用包装材料を得た。電池用包装材料の層構成を表1に示す。
比較例1
基材層として、2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚み12μm)と2軸延伸ナイロンフィルム(厚み15μm)とがドライラミネート法により積層された積層フィルムを用意した。当該積層フィルムには、紫外線吸収剤、光安定剤、及び酸化防止剤が含まれていない。なお、紫外線吸収剤、光安定剤及び酸化防止剤を含んでいないとの表現は、30ppm以下であることを意味する(表2においては、0ppmと表記してある)。また、当該積層フィルムにおいて、2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムと2軸延伸ナイロンフィルムとの間は、ポリオールとイソシアネート系硬化剤を用いたウレタン系接着剤により接着されている。当該基材層を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電池用包装材料を得た。
比較例2
比較例1において、バリア層として、両面に化成処理(実施例1と同様の化成処理)を施して耐酸性皮膜を備えたステンレス鋼箔(SUS304、厚み20μm)を用い、無延伸のランダムポリプロピレンフィルム(厚み80μm)の代わりに無延伸のランダムポリプロピレンフィルム(厚み23μm)を用いたこと以外は、比較例1と同様にして、電池用包装材料を得た。電池用包装材料の層構成を表1に示す。
Figure 0006579279
表1において、層構成における括弧内の数値は厚み(μm)を意味する。また、PETは2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、Nyは2軸延伸ナイロンフィルム、ADは共押出しにより形成された第1接着層、DLはドライラミネート法により形成された、第1接着層(比較例1)、接着剤層(実施例1−4,比較例1−3)、または第2接着層(実施例1−4,比較例1−3)、ALMはアルミニウム箔、SUSはステンレス鋼箔、CPPは無延伸ポリプロピレンにより形成された熱融着性樹脂層を意味する。
(デラミネーションの評価)
上記で得られた各電池用包装材料を裁断して、それぞれ、90mm(MD)×160mm(TD)のサンプルを用意した。電池用包装材料のMDが、アルミニウム合金箔の圧延方向(RD)に対応し、電池用包装材料のTDが、アルミニウム合金箔のTDに対応する。また、MD及びRDに同一平面垂直方向が、TDとなる。アルミニウム合金箔の圧延方向は、アルミニウム合金箔の圧延痕によって確認することができる。次に、各サンプルを31.6mm(MD)×54.5mm(TD)の口径を有する成形金型(雌型。表面は、JIS B 0659−1:2002附属書1(参考) 比較用表面粗さ標準片の表2に規定される、最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が3.2μmである。コーナーR2.0mm、稜線R1.0mm)と、これに対応した成形金型(雄型。表面は、JIS B 0659−1:2002附属書1(参考) 比較用表面粗さ標準片の表2に規定される、最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が1.6μmである。コーナーR2.0mm、稜線R1.0mm)を用いて、押さえ圧0.13MPaで6.0mmの成形深さで冷間成形を行い、凹部を形成した。この時、雌型と雄型のクリアランスは0.3mmとした。次に、成形後のサンプルを図4に示す折り返し位置Pで熱融着性樹脂層同士を対向させて折り返し、熱融着性樹脂層同士が重なり合っている縁部を熱融着(175℃、3秒、面圧1.4MPa)させた。これを温度65℃、相対湿度95%のオーブン内(暗所)で3日間保管したサンプルについて、基材層表面全体を目視で観察して、基材層にデラミネーションが発生しているか否かを確認した。一方、65℃、相対湿度95%のオーブン内(暗所)で30日間保管したサンプルについて、基材層表面全体を目視で観察し、基材層に黄変しているか否かを確認した。それぞれの結果を表2に示す。
Figure 0006579279
表2において、UVAは、紫外線吸収剤を意味する。
1 基材層
11 ポリエステルフィルム層
12 ポリアミドフィルム層
13 第1接着層
2 接着剤層
3 バリア層
4 熱融着性樹脂層
5 第2接着層
6 表面被覆層
10 電池用包装材料
M 成形部
P 折り返し位置

Claims (13)

  1. 少なくとも、基材層、接着剤層、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
    前記基材層は、ポリエステルフィルム層とポリアミドフィルム層との間に第1接着層を備えており、
    前記基材層は、紫外線吸収剤を含んでおり、
    前記紫外線吸収剤が、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤である、電池用包装材料。
  2. 前記ポリエステルフィルム層及び前記ポリアミドフィルム層の少なくとも一方に、前記紫外線吸収剤が含まれている、請求項1に記載の電池用包装材料。
  3. 前記ポリエステルフィルム層に、前記紫外線吸収剤が含まれている、請求項1または2に記載の電池用包装材料。
  4. 前記基材層中の前記紫外線吸収剤の含有量が、50ppm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。
  5. 前記基材層が、光安定剤及び酸化防止剤の少なくとも一方をさらに含む、請求項1〜のいずれかに記載の電池用包装材料。
  6. 前記ポリアミドフィルム層が、芳香族ポリアミドを含んでいる、請求項1〜のいずれかに記載の電池用包装材料。
  7. 前記バリア層の少なくとも前記熱融着性樹脂層側の表面に耐酸性皮膜を備えている、請求項1〜のいずれかに記載の電池用包装材料。
  8. 前記耐酸性皮膜が、リン、クロムおよびセリウムからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含む、請求項7に記載の電池用包装材料。
  9. 前記耐酸性皮膜が、リン酸塩、クロム酸塩、フッ化物、及びトリアジンチオール化合物からなる群より選択される少なくとも1種を含む、請求項7に記載の電池用包装材料。
  10. 前記耐酸性皮膜が、セリウム化合物を含む、請求項7に記載の電池用包装材料。
  11. 前記耐酸性皮膜について、飛行時間型2次イオン質量分析法を用いて分析した場合に、Ce+及びCr+の少なくとも一方に由来するピークが検出される、請求項7に記載の電池用包装材料。
  12. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた電池素子が、請求項1〜11のいずれかに記載の電池用包装材料により形成された包装体中に収容されている、電池。
  13. 少なくとも、基材層、接着剤層、バリア層、及び熱融着性樹脂層がこの順となるように積層して積層体を得る工程を備える電池用包装材料の製造方法であって、
    前記基材層が、ポリエステルフィルム層とポリアミドフィルム層との間に第1接着層を備えており、
    前記基材層が、紫外線吸収剤を含んでおり、
    前記紫外線吸収剤が、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤である、電池用包装材料の製造方法。
JP2018553027A 2016-11-28 2017-11-28 電池用包装材料、その製造方法、及び電池 Active JP6579279B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016229952 2016-11-28
JP2016229952 2016-11-28
PCT/JP2017/042692 WO2018097330A1 (ja) 2016-11-28 2017-11-28 電池用包装材料、その製造方法、及び電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6579279B2 true JP6579279B2 (ja) 2019-09-25
JPWO2018097330A1 JPWO2018097330A1 (ja) 2019-10-17

Family

ID=62195156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018553027A Active JP6579279B2 (ja) 2016-11-28 2017-11-28 電池用包装材料、その製造方法、及び電池

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6579279B2 (ja)
CN (1) CN108886112B (ja)
WO (1) WO2018097330A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020153459A1 (ja) * 2019-01-23 2020-07-30 大日本印刷株式会社 蓄電デバイス用外装材、蓄電デバイス用外装材の製造方法、及び蓄電デバイス
JP7225833B2 (ja) * 2019-01-23 2023-02-21 大日本印刷株式会社 蓄電デバイス用外装材、蓄電デバイス用外装材の製造方法、及び蓄電デバイス
CN113059884A (zh) * 2021-03-17 2021-07-02 上海恩捷新材料科技有限公司 一种电池元件用高成型且耐久性优异的外包装材料及电池
CN114559725B (zh) * 2022-02-24 2024-02-13 江苏睿捷新材料科技有限公司 一种高成型性金塑复合膜、层叠体及电池

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5128210B2 (ja) * 2007-09-03 2013-01-23 イーストマン コダック カンパニー 凸版印刷版の製造方法
JP6032786B2 (ja) * 2010-12-24 2016-11-30 興人フィルム&ケミカルズ株式会社 二軸延伸ポリブチレンテレフタレートフィルムを含む冷間成形用電池ケース包材
JP5754205B2 (ja) * 2011-03-29 2015-07-29 新神戸電機株式会社 鉛蓄電池
EP2735441A4 (en) * 2011-07-21 2014-07-23 Hanwha Chemical Corp BATTERY PACKING MATERIAL WITH HEAT-RESISTANT CHARACTERISTICS
CN103918099B (zh) * 2011-11-07 2016-05-18 凸版印刷株式会社 蓄电装置用外包装材料
CN110077038A (zh) * 2011-11-07 2019-08-02 凸版印刷株式会社 蓄电装置用外包装材料

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2018097330A1 (ja) 2019-10-17
CN108886112B (zh) 2019-10-11
WO2018097330A1 (ja) 2018-05-31
CN108886112A (zh) 2018-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7405225B2 (ja) 電池用包装材料、その製造方法、及び電池
EP3043399B1 (en) Resin composition for sealant layer of battery packaging material
EP2858138B1 (en) Packaging material for cell
JP6579279B2 (ja) 電池用包装材料、その製造方法、及び電池
WO2017209218A1 (ja) 電池用包装材料、その製造方法、電池、及びポリエステルフィルム
JP6525119B2 (ja) 電池用包装材料、その製造方法、及び電池
JP2017069203A (ja) 電池用包装材料及び電池
JP7238403B2 (ja) 電池用包装材料、その製造方法、及び電池
JP6555454B1 (ja) 電池用包装材料、その製造方法、電池及びアルミニウム合金箔
WO2017188445A1 (ja) 電池用包装材料及び電池
WO2019078284A1 (ja) 電池用包装材料及び電池
JP7104136B2 (ja) 蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイス
JP7104137B2 (ja) 蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイス
WO2020085462A1 (ja) 蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイス
JP2019212433A (ja) 電池用包装材料、その製造方法、電池用包装材料の巻取体、電池
JP2016162558A (ja) 電池用包装材料及び電池
WO2020071254A1 (ja) 蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイス
JP2023011625A (ja) 蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイス
CN117613473A (zh) 电池用包装材料、其制造方法、聚酯膜和电池
WO2019013099A1 (ja) 蓄電装置用外装材、及びそれを用いた蓄電装置
JP2019016537A (ja) 電池用包装材料、その製造方法、及び電池
WO2023243696A1 (ja) 蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイス
WO2021215538A1 (ja) 蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイス
WO2020085461A1 (ja) 蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイス
JP2019029299A (ja) 電池用包装材料、その製造方法、及び電池

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190520

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190520

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20190520

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20190605

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190730

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190812

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6579279

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150