JP6673208B2 - 金属端子用接着性フィルム - Google Patents
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Description
このような状況下、本発明は、ポリエチレンナフタレートフィルムを用いずに、耐電解液性に優れ、金属端子と包装材料の金属箔層との短絡を効果的に抑制することができる金属端子用接着性フィルムを提供することを主な目的とする。
項1. 電池素子の電極に電気的に接続された金属端子と、前記電池素子を封止する包装材料との間に介在される、金属端子用接着性フィルムであって、
前記金属端子用接着性フィルムは、酸変性ポリオレフィンと酸硬化性樹脂とを含む酸反応樹脂層を有する、金属端子用接着性フィルム。
項2. 前記酸反応樹脂層の少なくとも一方側の面に、ポリオレフィン及び酸変性ポリオレフィンの少なくとも一方により形成されたポリオレフィン層を有する、項1に記載の金属端子用接着性フィルム。
項3. 前記酸反応樹脂層の少なくとも一方側の面に、酸変性ポリオレフィンにより形成されたポリオレフィン層を有する、項1に記載の金属端子用接着性フィルム。
項4. 前記酸反応樹脂層の両面に、酸変性ポリオレフィンにより形成されたポリオレフィン層を有する、項1〜3のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
項5. 前記酸硬化性樹脂が、酸硬化性フラン樹脂及び酸硬化性フェノール樹脂の少なくとも一方である、項1〜4のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
項6. 前記酸反応樹脂層に含まれる前記酸変性ポリオレフィンが、不飽和カルボン酸またはその無水物でグラフト変性されたポリオレフィンである、項1〜5のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
項7. 厚みが10〜200μmである、項1〜6のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
項8. 前記包装材料が、少なくとも、基材層、接着層、金属箔層、及びシーラント層をこの順に有する積層体であり、前記シーラント層と前記金属端子との間に前記金属端子用接着性フィルムが介在される、項1〜7のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
項9. 少なくとも、正極、負極、及び電解質を備えた電池素子と、当該電池素子を封止する包装材料と、前記正極及び前記負極のそれぞれに電気的に接続され、前記包装材料の外側に突出した金属端子とを備える電池であって、
前記金属端子と前記包装材料との間に、項1〜8のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルムが介在されてなる、電池。
本発明の金属端子用接着性フィルムは、電池素子の電極に電気的に接続された金属端子と、前記電池素子を封止する包装材料との間に介在されるものである。具体的には、例えば図1〜3に示されるように、本発明の金属端子用接着性フィルム1は、電池素子4の電極に電気的に接続されている金属端子2と、電池素子4を封止する包装材料3との間に介在されている。また、金属端子2は、包装材料3の外側に突出しており、ヒートシールされた包装材料3の周縁部3aにおいて、金属端子用接着性フィルム1を介して、包装材料3に挟持されている。なお、本発明において、包装材料をヒートシールする際の熱としては、通常160〜190℃程度の範囲、圧力としては、通常1.0〜2.0MPa程度の範囲である。
酸反応樹脂層11は、酸変性ポリオレフィンと酸硬化性樹脂によって形成される。酸硬化性樹脂とは、酸の存在下に重合して硬化する性質を有する樹脂である。本発明で使用される酸硬化性樹脂の種類については、特に制限されないが、例えば、酸硬化性フラン樹脂、酸硬化性フェノール樹脂等が挙げられる。
図5または図6に示されるように、本発明の金属端子用接着性フィルム1において、酸反応樹脂層11の少なくとも一方側の面には、必要に応じて、ポリオレフィン及び酸変性ポリオレフィンの少なくとも一方により形成されたポリオレフィン層12,13、を有していてもよい。酸反応樹脂層11の少なくとも一方側の表面にポリオレフィン層12,13を有することにより、本発明の金属端子用接着性フィルム1と金属端子2または包装材料3との密着性をより一層高めることができる。特に、酸変性ポリオレフィンは、金属材料との密着性に優れているため、酸反応樹脂層11の少なくとも一方側の面には、酸変性ポリオレフィンにより形成されたポリオレフィン層12,13(酸変性ポリオレフィン層12,13)が形成されていることが好ましい。また、金属端子用接着性フィルム1のどちらの面が金属端子2と接触する場合にも、金属端子用接着性フィルム1と金属端子2との高い密着性を担保する観点からは、酸反応樹脂層11の両面に、酸変性ポリオレフィン層12,13を有することが好ましい。
本発明の金属端子用接着性フィルム1は、金属端子2と包装材料2との間に介在させて使用される。金属端子2(タブ)は、電池素子4の電極(正極または負極)に電気的に接続される部材であり、金属材料により構成されている。金属端子2を構成する金属材料としては、特に制限されず、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅などが挙げられる。例えば、リチウムイオン電池の正極に接続される金属端子2は、通常、アルミニウムなどにより構成されている。また、リチウムイオン電池の負極に接続される金属端子は、通常、銅、ニッケルなどにより構成されている。
包装材料3としては、少なくとも、基材層31、接着層32、金属箔層33、及びシーラント層34をこの順に有する積層体からなる積層構造を有するものが挙げられる。図7に、包装材料3の断面構造の一例として、基材層31、接着層32、金属箔層33、及びシーラント層34がこの順に積層されている態様について示す。包装材料3においては、基材層31が最外層になり、シーラント層34が最内層になる。電池の組み立て時に、電池素子4の周縁に位置するシーラント層34同士を接面させて熱溶着することにより電池素子4が密封され、電池素子4が封止される。なお、図1〜3には、エンボス成形などによって成形されたエンボスタイプの包装材料3を用いた場合の電池10を図示しているが、包装材料3は成形されていないパウチタイプであってもよい。なお、パウチタイプには、三方シール、四方シール、ピロータイプなどが存在するが、何れのタイプであってもよい。
包装材料3において、基材層31は、包装材料の基材として機能する層であり、最外層を形成する層である。
包装材料3において、接着層32は、基材層31に密着性を付与させるために、基材層31上に配置される層である。即ち、接着層32は、基材層31と金属箔層33の間に設けられる。
包装材料3において、金属箔層33は、包装材料の強度向上の他、電池内部に水蒸気、酸素、光等が侵入するのを防止するためのバリア層として機能する層である。金属箔層33を形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、チタン等の金属箔が挙げられる。これらの中でも、アルミニウムが好適に使用される。包装材料の製造時にしわやピンホールを防止するために、本発明において金属箔層33として、軟質アルミニウム、例えば、焼きなまし処理済みのアルミニウム(JIS A8021P−O)又は(JIS A8079P−O)等を用いることが好ましい。
包装材料3において、接着層35は、シーラント層34を強固に接着させために、金属箔層33とシーラント層34の間に、必要に応じて設けられる層である。
包装材料3において、シーラント層34は、最内層に該当し、電池の組み立て時にシーラント層同士が熱溶着して電池素子を密封する層である。
本発明の電池10は、少なくとも、正極、負極、及び電解質を備えた電池素子4と、当該電池素子4を封止する包装材料3と、正極及び負極のそれぞれに電気的に接続され、包装材料3の外側に突出した金属端子2とを備えている。本発明の電池10においては、金属端子2と包装材料3との間に、本発明の金属端子用接着性フィルム1が介在されてなることを特徴とする。
<接着性フィルムの製造>
酸変性ポリオレフィン樹脂(カルボン酸変性ポリプロピレン)と、酸反応樹脂層を形成する以下の樹脂組成物と、酸変性ポリオレフィン樹脂(カルボン酸変性ポリプロピレン)とを順次積層して、酸変性ポリオレフィン樹脂層(厚み30μm)/酸反応樹脂層(表1に記載の厚み)/酸変性ポリオレフィン樹脂層(厚み30μm)の積層構造を有する接着性フィルムを得た。
(酸反応樹脂層を形成する樹脂組成物)
・カルボン酸変性ポリプロピレン(熱溶着性樹脂)
・尿素変性フラン樹脂(HP6200N、旭有機材社製) 表1に示す所定量
実施例6において、酸反応樹脂層に酸硬化性樹脂を配合しなかったこと以外は、実施例6と同様にして、酸変性ポリオレフィン樹脂層(厚み30μm)/酸反応樹脂層(厚み40μm)/酸変性ポリオレフィン樹脂層(厚み30μm)の積層構造を有する接着性フィルムとした。
金属箔層としてのアルミニウム箔(厚さ40μm)の両面に化成処理を施し、一方の化成処理面に、基材層としてナイロンフィルム(厚さ25μm)を接着層の厚さが約3μmとなるようにポリエステル系接着剤を介してドライラミネート法により貼り合わせた。次に、他方のアルミニウム箔の化成処理面に、シーラント層を形成するカルボン酸変性ポリプロピレン(23μm)とポリプロピレン(23μm)を共押出して、基材層/接着層/アルミニウム箔/シーラント層から構成される積層体を得た。なお、アルミニウム箔の化成処理は、いずれも、処理液として、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、リン酸からなる水溶液を用い、ロールコート法により塗布し、皮膜温度が180℃以上となる条件において焼付けた。また、クロムの塗布量は3mg/m2(乾燥重量)とした。
上記実施例1−10及び比較例1で作製した接着性フィルムと、上記で製造した電池用包装材料を用いて、金属端子と金属箔層との短絡を評価した。まず、上記で製造した電池用包装材料を60mm(MD方向、縦方向)×150mm(TD方向、横方向)に裁断した。次に、裁断した電池用包装材料をTD方向においてシーラント層同士が対向するようにして2つ折りにし、TD方向の対向する1辺とMD方向の1辺を熱溶着し、TD方向の1辺が開口する袋状の電池用包装材料を作製した。なお、熱溶着の条件は、温度190℃、面圧1.0MPa、加熱・加圧時間3秒とした。この中に、電解液(1M LiPF6となるようにしたエチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート(1:1:1)の混合液3gを入れた。
2 金属端子
3 包装材料
3a 包装材料の周縁部
4 電池素子
10 電池
11 酸反応樹脂層
12 ポリオレフィン層
13 ポリオレフィン層
31 基材層
32 接着層
33 金属箔層
34 シーラント層
Claims (9)
- 電池素子の電極に電気的に接続された金属端子と、前記電池素子を封止する包装材料との間に介在される、金属端子用接着性フィルムであって、
前記金属端子用接着性フィルムは、酸変性ポリオレフィンと、酸の存在下で重合して硬化する性質を有する酸硬化性樹脂とを含む酸反応樹脂層を有する、金属端子用接着性フィルム。 - 前記酸反応樹脂層の少なくとも一方側の面に、ポリオレフィン及び酸変性ポリオレフィンの少なくとも一方により形成されたポリオレフィン層を有する、請求項1に記載の金属端子用接着性フィルム。
- 前記酸反応樹脂層の少なくとも一方側の面に、酸変性ポリオレフィンにより形成されたポリオレフィン層を有する、請求項1に記載の金属端子用接着性フィルム。
- 前記酸反応樹脂層の両面に、酸変性ポリオレフィンにより形成されたポリオレフィン層を有する、請求項1〜3のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
- 前記酸硬化性樹脂が、酸硬化性フラン樹脂及び酸硬化性フェノール樹脂の少なくとも一方である、請求項1〜4のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
- 前記酸反応樹脂層に含まれる前記酸変性ポリオレフィンが、不飽和カルボン酸またはその無水物でグラフト変性されたポリオレフィンである、請求項1〜5のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
- 厚みが10〜200μmである、請求項1〜6のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
- 前記包装材料が、少なくとも、基材層、接着層、金属箔層、及びシーラント層をこの順に有する積層体であり、前記シーラント層と前記金属端子との間に前記金属端子用接着性フィルムが介在される、請求項1〜7のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルム。
- 少なくとも、正極、負極、及び電解質を備えた電池素子と、当該電池素子を封止する包装材料と、前記正極及び前記負極のそれぞれに電気的に接続され、前記包装材料の外側に突出した金属端子とを備える電池であって、
前記金属端子と前記包装材料との間に、請求項1〜8のいずれかに記載の金属端子用接着性フィルムが介在されてなる、電池。
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