JP6592260B2 - 絶縁性ヒートシール部材、及び該絶縁性ヒートシール部材を使用した電気化学デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
(1)
フィルム状基材とヒートシール層を積層して含む絶縁性ヒートシール部材であって、
ヒートシール層が、加熱融着可能な主剤とタック抑制剤を含んでなるヒートシール層であり、
絶縁性ヒートシール部材が、
電気化学セル本体の外部端子と、
電気化学セル本体を収納した金属ラミネートフィルムからなるラミネートフィルム外装体の1面が延長されてなる、外部端子用補強シート部分との間で、
絶縁性ヒートシール部材のヒートシール層を介して、絶縁性ヒートシール部材と外部端子用補強シート部分と熱接着して設置される部材であることを特徴とする、絶縁性ヒートシール部材。
(2)
前記ヒートシール層が、加熱融着可能な主剤としてポリオレフィン系樹脂70〜95重量%とタック抑制剤としてフェノール系樹脂5〜30重量%を含む被膜からなることを特徴とする、(1)に記載の絶縁性ヒートシール部材。
(3)
前記フィルム状基材の表面粗さが、JIS B0601(ISO4287−1997 準拠)に規定される算術平均粗さRaが0.030〜0.500μm、十点平均粗さRzJISが0.200〜5.00μmであることを特徴とする、(1)又は(2)に記載の絶縁性ヒートシール部材。
(4)
前記フィルム状基材が、シリカ粒子を含有したポリエチレンテレフタレートフィルムからなることを特徴とする、(1)〜(3)のいずれかに記載の絶縁性ヒートシール部材。
(5)
フィルム状基材上にヒートシール層が積層された絶縁性ヒートシール部材であって、
前記ヒートシール層が、加熱融着可能な主剤としてのポリオレフィン系樹脂とタック抑制剤としてのフェノール系樹脂と有機溶媒を含む塗布液を前記フィルム状基材上に塗布形成した皮膜からなることを特徴とする、(1)〜(4)のいずれかに記載の絶縁性ヒートシール部材。
(6)
加熱融着可能な主剤の融点が、タック抑制剤の融点よりも低い融点である、(1)〜(5)のいずれかに記載の絶縁性ヒートシール部材。
(7)
絶縁性ヒートシール部材が、ロール又はリールの形態である、(1)〜(6)のいずれかに記載の絶縁性ヒートシール部材。
(8)
(1)〜(7)のいずれかに記載の絶縁性ヒートシール部材を、
電気化学セル本体の外部端子と、
電気化学セル本体を収納した金属ラミネートフィルムからなるラミネートフィルム外装体の1面が延長されてなる、外部端子用補強シート部分との間に載置して、
絶縁性ヒートシール部材のヒートシール層を介して、絶縁性ヒートシール部材と外部端子用補強シート部分と熱接着する工程、
を含む、金属ラミネートフィルムによって外装された、電気化学デバイスを製造する方法。
(9)
電気化学デバイスが、金属ラミネートフィルムによって外装され、外部端子を外部回路と電気的に接続するための熱的接合における、外部端子と金属ラミネートフィルムの金属との間の電気的短絡が防止された、電気化学デバイスである、(8)に記載の方法。
(10)
(1)〜(7)のいずれかに記載の絶縁性ヒートシール部材を、
電気化学セル本体の外部端子と、
電気化学セル本体を収納した金属ラミネートフィルムからなるラミネートフィルム外装体の1面が延長されてなる、外部端子用補強シート部分との間に載置して、
絶縁性ヒートシール部材のヒートシール層を介して、絶縁性ヒートシール部材と外部端子用補強シート部分と熱接着する工程、
を含む、
金属ラミネートフィルムによって外装された電気化学デバイスの外部端子を外部回路と電気的に接続するための熱的接合における、電気化学デバイスの外部端子と金属ラミネートフィルムの金属との間の電気的短絡を防止する方法。
[絶縁性ヒートシール部材と電気化学デバイスの構成例]
図1は、本発明の絶縁性ヒートシール部材の一態様を示す断面模式図である。図1において、本発明の絶縁性ヒートシール部材1は、フィルム状基材2とヒートシール層3を積層した構成となっている。
フィルム状基材としては、合成紙やプラスチックフィルムなど、機械的強度、寸法安定性、絶縁性、耐熱性等を考慮して、絶縁性であり、外部端子との熱的な接合に使用される温度において外部端子との熱的な接合の際に負荷される圧力に耐える材料であれば、特に制限なく使用することができる。例えば、ポリエチレンテレフタレート、延伸ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、アセチルセルロースジエステル、アセチルセルローストリエステル、延伸ポリエチレン、ポリブチレンテレフタレート等を挙げることができる。特に、製造上の取り扱いが容易で、ヒートシール層の熱融着温度よりも高い耐熱性を有するものがよく、ポリエチレンテレフタレートからなるプラスチックフィルムが好ましい。基材の厚さとしては、10〜100μmであるとよい。
本発明の絶縁性ヒートシール部材は、フィルム状基材の片面もしくは両面に熱融着可能なヒートシール層を有している。ヒートシール層は、金属ラミネートフィルムからなるラミネートフィルム外装体の内部に電気化学セル本体を収納し、電気化学セル本体から外部に引き出された外部端子を有する電気化学デバイスの、外部端子とラミネートフィルム外装体との間に介在させる。本発明のヒートシール層は加熱融着可能な主剤とブロッキングを防止するためのタック抑制剤を含む。好適な実施の態様において、ヒートシール層の厚みは、5〜30μm、好ましくは10〜20μmとすることができる。好適な実施の態様において、ヒートシール層の厚みは、フィルム状基材の厚みに対して、ヒートシール層の厚み/フィルム状基材の厚みの比を、3/1〜1/20、好ましくは2/1〜1/10の範囲とすることができる。
本発明のヒートシール層に用いられる加熱融着可能な主剤としては、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリアクリル系もしくはポリメタクリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、エチレン共重合体、ポリビニルアセタール系樹脂、ゴム系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリオレフィン系樹脂、フェノール系樹脂、アミノ−プラスト系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、シリコーン系樹脂、セルロース系樹脂等を構成するモノマー、プレポリマーもしくはオリゴマーまたはポリマーの1種ないし2種以上を主成分とする組成物を挙げることができる。その中でもポリオレフィン系樹脂がもっとも好ましい。
本発明のヒートシール層に用いられるタック抑制剤としては、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリアクリル系もしくはポリメタクリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、エチレン共重合体、ポリビニルアセタール系樹脂、ゴム系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリオレフィン系樹脂、フェノール系樹脂、アミノ−プラスト系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、シリコーン系樹脂、セルロース系樹脂等を構成するモノマー、プレポリマーもしくはオリゴマーまたはポリマーの1種ないし2種以上を主成分とする組成物を挙げることができる。
有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、n−ヘキサン、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール、メチルセルソルブ、エチルセルソルブ、ブチルセロソルブ、メトキシプロパノール、シクロヘキサノン、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、又はエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられ、これらを単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の絶縁性ヒートシール部材は、少なくともフィルム状基材と加熱融着可能な主剤とタック抑制剤とを含むヒートシール層を積層した絶縁性ヒートシール部材で、金属ラミネートフィルムからなるラミネートフィルム外装体の内部に電気化学セル本体を収納し、電気化学セル本体から外部に引き出された外部端子を有する電気化学デバイスの、外部端子とラミネートフィルム外装体との間に介在され、ヒートシール層をラミネートフィルム外装体の外部端子用補強シート部分に向かい合わせて貼り合わせて使用される。そのため、例えば、半田等で熱的に外部端子と外部回路を接合する場合でも、外部端子とラミネートフィルム外装体の金属層との間の絶縁性を安定させ、短絡を防ぐことができる。
ラミネートフィルム外装体は、金属ラミネートフィルムが、電気化学セル本体を包装して収納(外装)したものであり、公知の金属ラミネートフィルムを使用することができる。このような金属ラミネートフィルムとしては、例えば、ポリオレフィン/アルミニウム箔/フェノール=30μm/35μm/15μmの構成と厚みを有するものを挙げることができ、その全体の厚みは、例えば75〜95μmのものが使用される。本発明で好適に使用可能な電気化学デバイスは、例えばICカードに収納可能な薄型の二次電池又はコンデンサであり、このような電気化学デバイスでは、ラミネートフィルム外装体も上述のような薄型のものであるから、外部端子を半田付け等で熱的に接合しようとする際に、外部端子に接している上記外部端子用補強シート部分では、容易に絶縁層が破壊されてアルミニウム箔との導通が生じてしまう。本発明によればこのような薄型のラミネートフィルム外装体においても、絶縁性を安定させ、短絡を防ぐことができる。
[実験例1]
加熱融着可能な主剤であるポリオレフィン樹脂溶液(三菱化学(株)製P−1000、NV値=20重量%、融点58℃)100部と、タック抑制剤であるフェノール樹脂(昭和電工(株)製 CKM904、融点90℃)を有機溶媒(MEK/トルエン=1/1)で溶解した20重量%フェノール樹脂溶液20部を撹拌機(回転数1000rpm、10min)で攪拌・混合し均一で透明な塗布溶液を作製した。
次に、この塗布溶液を用いて、厚み25μm、幅260mm、長さ500mのフィルム状基材(シリカ粒子含有ポリエチレンテレフタレートフィルム(ユニチカ(株)製PTH25))上に、厚さが15μmとなるようにダイレクトグラビアコーティング法で塗布・乾燥(120℃、2min)させ、巻取張力10N、塗布スピード6m/minでロール状に巻き取った。ロール状の巻き取り物を7.1mm幅にスリットし、3インチのコアに巻き取り、ヒートシール部材を作製した。
ポリオレフィン樹脂溶液100部に対し、20%フェノール樹脂溶液5部として、実験例1と同様の方法を用いて、ヒートシール部材を作製した。
ポリオレフィン樹脂溶液100部に対し、20%フェノール樹脂溶液50部として実験例1と同様の方法を用いて、ヒートシール部材を作製した。
実験例1と同様の方法を用いて、フィルム状基材上にヒートシール層を成形した。このときフィルム状基材として厚み38μmの離形層付きポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製A31)を用い、フィルム状基材上からヒートシール層を剥離することで、フィルム状基材のないヒートシール部材とした。
フィルム状基材として、厚み25μmのシリカ粒子非含有のポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製HPE25)を使用したことを除いて、実験例1と同様の方法を用いて、ヒートシール部材を作製した。
これらの実験例1〜5について、以下に組成を一覧してまとめた。これらについて、後述の試験によって評価を行った。
実験例1: P−1000/CKM904 = 100部/20部
実験例2: P−1000/CKM904 = 100部/5部
実験例3: P−1000/CKM904 = 100部/50部
実験例4: P−1000/CKM904 = 100部/20部
実験例5: P−1000/CKM904 = 100部/20部
実験例1〜5のヒートシール部材を長さ20mmにカットし、ラミネートフィルム外装体上に載置し、150℃、10sec、無荷重で加熱して、貼り付けた後、ピンセットを用いて外装体から剥離するかどうかを評価した。結果を以下の表1に示す。
接着力試験と同様にラミネートフィルム外装体上にヒートシール部材を貼り付けた後、ヒートシール部材の上に端子を置き、端子上に半田ごてを当て、端子と外装体が導通しないか評価した。導通しないこと(絶縁性の維持)は、外装体のアルミニウム箔部分と端子にテスターを接触させ、抵抗値が0Ωである場合にのみ導通がない(絶縁性がある)と判断して、○とした。抵抗が少しでも見られた場合は絶縁性がない(導通がある)と判断して、×とした。結果を以下の表2に示す。
作業性を考慮するため、ヒートシール部材はリール形態にするのが好ましい。しかし、機械的にテンションをかけてリール状に巻き取ると、ヒートシール層とフィルム状基材の裏面が接着(ブロッキング)し、ヒートシール層がフィルム状基材から剥離してしまう恐れがある。
ブロッキング性を比較するため、実験例1、2、3、5のヒートシール部材を3cm2に各3枚切り取り、ヒートシール層がフィルム状基材の裏面が合わさるように重ね合わせた状態でブロッキング試験を実施した。
ブロッキング試験は、重ね合わせたヒートシール部材を各温度で24時間の環境下で1kgf/cm2の圧力をかけた後、ヒートシール層がフィルム状基材に貼り付きブロッキングが起きるかどうか評価した。結果を以下の表3に示す。
2 フィルム状基材
3 ヒートシール層
4 ラミネートフィルム外装体
4a 封口部分
4b 外部端子用補強シート部分
5 電気化学セル本体
6 外部端子
Claims (9)
- フィルム状基材とヒートシール層を積層して含む絶縁性ヒートシール部材であって、
ヒートシール層が、加熱融着可能な主剤とタック抑制剤を含んでなるヒートシール層であり、
絶縁性ヒートシール部材が、
電気化学セル本体の外部端子と、
電気化学セル本体を収納した金属ラミネートフィルムからなるラミネートフィルム外装体の1面が延長されてなる、外部端子用補強シート部分との間で、
絶縁性ヒートシール部材のヒートシール層を介して、絶縁性ヒートシール部材と外部端子用補強シート部分と熱接着して設置される部材であり、
前記ヒートシール層が、加熱融着可能な主剤としてポリオレフィン系樹脂70〜95重量%とタック抑制剤としてフェノール系樹脂5〜30重量%を含む被膜からなることを特徴とする、絶縁性ヒートシール部材。 - 前記フィルム状基材の表面粗さが、JIS B0601(ISO4287−1997 準拠)に規定される算術平均粗さRaが0.030〜0.500μm、十点平均粗さRzJISが0.200〜5.00μmであることを特徴とする、請求項1に記載の絶縁性ヒートシール部材。
- 前記フィルム状基材が、シリカ粒子を含有したポリエチレンテレフタレートフィルムからなることを特徴とする、請求項1〜2のいずれかに記載の絶縁性ヒートシール部材。
- フィルム状基材上にヒートシール層が積層された絶縁性ヒートシール部材であって、
前記ヒートシール層が、加熱融着可能な主剤としてのポリオレフィン系樹脂とタック抑制剤としてのフェノール系樹脂と有機溶媒を含む塗布液を前記フィルム状基材上に塗布形成した皮膜からなることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の絶縁性ヒートシール部材。 - 加熱融着可能な主剤の融点が、タック抑制剤の融点よりも低い融点である、請求項1〜4のいずれかに記載の絶縁性ヒートシール部材。
- 絶縁性ヒートシール部材が、ロール又はリールの形態である、請求項1〜5のいずれかに記載の絶縁性ヒートシール部材。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の絶縁性ヒートシール部材を、
電気化学セル本体の外部端子と、
電気化学セル本体を収納した金属ラミネートフィルムからなるラミネートフィルム外装体の1面が延長されてなる、外部端子用補強シート部分との間に載置して、
絶縁性ヒートシール部材のヒートシール層を介して、絶縁性ヒートシール部材と外部端子用補強シート部分と熱接着する工程、
を含む、金属ラミネートフィルムによって外装された、電気化学デバイスを製造する方法。 - 電気化学デバイスが、金属ラミネートフィルムによって外装され、外部端子を外部回路と電気的に接続するための熱的接合における、外部端子と金属ラミネートフィルムの金属との間の電気的短絡が防止された、電気化学デバイスである、請求項7に記載の方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の絶縁性ヒートシール部材を、
電気化学セル本体の外部端子と、
電気化学セル本体を収納した金属ラミネートフィルムからなるラミネートフィルム外装体の1面が延長されてなる、外部端子用補強シート部分との間に載置して、
絶縁性ヒートシール部材のヒートシール層を介して、絶縁性ヒートシール部材と外部端子用補強シート部分と熱接着する工程、
を含む、
金属ラミネートフィルムによって外装された電気化学デバイスの外部端子を外部回路と電気的に接続するための熱的接合における、電気化学デバイスの外部端子と金属ラミネートフィルムの金属との間の電気的短絡を防止する方法。
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