JP6710896B2 - 電池用包装材料 - Google Patents
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Description
このような状況下、本発明は、基材層表面におけるインキの印刷特性に優れた電池用包装材料を提供することを主な目的とする。さらに、本発明は、当該電池用包装材料の製造方法、及び当該電池用包装材料用いた電池を提供することも目的とする。
項1. 少なくとも、基材層と、金属層と、シーラント層とが順次積層された積層体からなり、
前記基材層表面のぬれ張力が、32mN/m以上である、電池用包装材料。
項2. 前記基材層表面の少なくとも一部に、インキを印刷して使用される、項1に記載の電池用包装材料。
項3. 前記基材層表面の少なくとも一部に、インキが印刷されている、項1に記載の電池用包装材料。
項4. 前記基材層表面が、コロナ処理されてなる、項1〜3のいずれかに記載の電池用包装材料。
項5. 前記シーラント層表面のぬれ張力が、25mN/m以下である、項1〜4のいずれかに記載の電池用包装材料。
項6. 前記シーラント層の表面に滑剤が存在している、項1〜5のいずれかに記載の電池用包装材料。
項7. 前記基材層と前記金属層との間に接着層が積層されてなる、項1〜6のいずれかに記載の電池用包装材料。
項8. 前記金属層と前記シーラント層との間に接着層が積層されてなる、項1〜7のいずれかに記載の電池用包装材料。
項9. 前記金属層が、アルミニウム箔により形成されている、項1〜8のいずれかに記載の電池用包装材料。
項10. 前記基材層の表面に滑剤が存在している、項1〜9のいずれかに記載の電池用包装材料。
項11. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた電池素子が、項1〜10のいずれかに記載の電池用包装材料内に収容されている、電池。
項12. 少なくとも、基材層と、金属層と、シーラント層とを積層して積層体を得る積層工程と、
前記基材層の表面にコロナ処理を施して、前記基材層の表面のぬれ張力を32mN/m以上にするコロナ処理工程と、
を備える、電池用包装材料の製造方法。
項13. 前記コロナ処理工程の後、基材層表面の少なくとも一部にインキを印刷する工程を備える、項12に記載の電池用包装材料の製造方法。
本発明の電池用包装材料は、図1に示すように、少なくとも、基材層1、金属層3、及びシーラント層4が順次積層された積層体からなる。本発明の電池用包装材料において、基材層1が最外層になり、シーラント層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シーラント層4同士が熱溶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]
本発明の電池用包装材料において、基材層1は、最外層に位置する層である。基材層1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。基材層1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。
出し法、サンドラミ法、サーマルラミネート法等の熱溶融状態で接着させる方法が挙げられる。また、接着剤を介して接着させる場合、使用する接着剤は、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、UVやEBなどの電子線硬化型等のいずれであってもよい。接着剤の成分としてポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、アミノ樹脂、ゴム、シリコン系樹脂が挙げられる。
である。
本発明の電池用包装材料において、接着層2は、基材層1と金属層3とを接着させるために、必要に応じて設けられる層である。
本発明の電池用包装材料において、金属層3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。金属層3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層3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。
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、アミノフェノール等が挙げられる。これらのカチオン性ポリマーは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。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る少なくとも1種の官能基を有する化合物、シランカップリング剤等が挙げられる。これらの架橋剤は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。
合物がクロム換算で約0.5〜約50mg、好ましくは約1.0〜約40mg、リン化合物がリン換算で約0.5〜約50mg、好ましくは約1.0〜約40mg、及びアミノ化フェノール重合体が約1〜約200mg、好ましくは約5.0〜150mgの割合で含有されていることが望ましい。
本発明の電池用包装材料において、シーラント層4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。
、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。
本発明の電池用包装材料において、接着層5は、金属層3とシーラント層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。
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、特に制限されないが、例えば、以下の方法が例示される。
ント層4を直接積層させる場合には、積層体Aの金属層3上に、シーラント層4を構成する樹脂成分をグラビアコート法、ロールコート法等の方法により塗布すればよい。また、金属層3とシーラント層4の間に接着層5を設ける場合には、例えば、(1)積層体Aの金
属層3上に、接着層5及びシーラント層4を共押出しすることにより積層する方法(共押出しラミネーション法)、(2)別途、接着層5とシーラント層4が積層した積層体を形成
し、これを積層体Aの金属層3上にサーマルラミネーション法により積層する方法、(3)
積層体Aの金属層3上に、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た高温で乾燥さらには焼き付ける方法等により積層させ、この接着層5上に予めシート状に製膜したシーラント層4をサーマルラミネーション法により積層する方法、(4)
積層体Aの金属層3と、予めシート状に製膜したシーラント層4との間に、溶融させた接着層5を流し込みながら、接着層5を介して積層体Aとシーラント層4を貼り合せる方法(サンドラミネーション法)等が挙げられる。なお、接着層2及び必要に応じて設けられる接着層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℃で1〜5分間が挙げられる。
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材料として使用される。
、好適にインキの印刷を行うことができ、電池の表面の少なくとも一部に、例えば、バーコード、柄、文字などの印字を好適に形成することができる。
<電池用包装材料の製造>
基材層1/接着層2/金属層3が順に積層された積層体に対して、サーマルラミネート法で接着層5及びシーラント層4を積層させることにより、基材層1/接着層2/金属層3/接着層5/シーラント層4が順に積層された積層体からなる電池用包装材料を製造した。電池用包装材料の具体的な製造条件は、以下に示す通りである。
を施すことにより、電池用包装材料を得た。
ウエッジ株式会社製のコロナ表面処理装置(商品名CTW-0212)を使用し、表1に示す各出力(Kw)の設定値にて、10MT/minの一定速度で電池用包装材料の基材層1の表面にコロナ放電を照射した。
実施例1−8及び比較例1,2の各電池用包装材料の基材層表面にパッド印刷を施して、インキの印刷特性を評価した。パッド印刷機は、ミシマ株式会社製SPACE PAD
6GXを使用した。また、インキは、ナビタス株式会社製のUVインキPJU−A黒色を使用した。基材層表面に印刷したインキは、アズワン製のハンディーUVランプ SUV−4で紫外線波長:254nmにて10cmの距離からUVを30秒間照射して硬化させた。硬化後の印刷面を光学顕微鏡で観察し、以下の基準に従ってインキの印刷特性を評価した。なお、インキの印刷は、24℃で相対湿度50%の環境下に行った。結果を表1に示す。
○:印刷の抜けが印刷柄全体の5%以内
△:印刷の抜けが印刷柄全体の5%超10%以内
×:印刷の抜けが印刷柄全体の10%よりも多い
実施例1−8及び比較例1,2の各電池用包装材料の基材層表面のぬれ張力を、JIS K6768:1999の規定に準拠した方法により測定した。印字適正の比較検証を目的として、JIS K6768:1999の規定に準拠したぬれ試薬による電池用包装材料の基材層表面のぬれ張力判定を実施した。ナカライテスク社製のぬれ張力試験用混合液を使用し、球状の脱脂綿に含ませた試薬を、各電池用包装材料の基材層表面に5cmほど線状に塗布し、2秒後に液膜が破れるか否かを目視で判定し、破れなかったぬれ張力をその基材のぬれ張力とした。なお、ぬれ張力の測定は、24℃で相対湿度50%の環境下に行った。結果を表1に示す。
<電池用包装材料の製造>
シーラント層に、表2に記載の量の滑剤(エルカ酸アミド)を配合したこと以外は、実施例1と同様にして、それぞれの電池用包装材料を作製した。また、得られた電池用包装材料の基材層1の表面に、実施例1の[コロナ処理]と同様にして、コロナ処理を行った。
実施例1の基材層表面の[ぬれ張力の測定]と同じ方法によって、実施例9−12で得られた電池用包装材料の基材層表面及びシーラント層表面のぬれ張力をそれぞれ測定した。結果を表2に示す。
実施例9−12で得られた電池用包装材の基材層表面に、それぞれ、前述の[インキの印刷特性の評価方法]と同様にして、インキを印刷(インキが印刷された部分の面積は、210mm2である)し、各電池用包装材料を巻き取った。このとき、巻取体は、シーラント層を内側とし、基材層表面とシーラント層表面とが接するようにした。また、巻き取った電池用包装材料の長さは200mであり、巻取体は、円断面の直径が300cmの円筒状であった。次に、得られた各巻取体を巻き出し、基材層表面に印刷したインキがシーラント層表面に転写しているか否かを目視で確認した。シーラント層にインキが全く転写していなかった場合を〇、インキが少しでも転写していた場合を×と評価した。結果を表2に示す。
実施例9−12で得られた電池用包装材を、それぞれ、80×120mm角に裁断してサンプルを作製した。このサンプルを30×50mmの口径を有する形成金型(雌型)と、これに対応した成形金型(雄型)を用いて、押え圧0.4MPaで0.5mmの成形深さから0.5mm単位で成形深さを変えて、それぞれ10個のサンプルについて冷間成形を行った。冷間成形後のサンプルについて、皺やアルミニウム箔にピンホール、クラックが10個のサンプル全てにおいて発生しない最も深い成形深さを、そのサンプルの限界成形深さとした。この限界成形深さから、以下の基準により電池用包装材料の成形性を評価した。結果を表2に示す。
○:限界成形深さ6.0mm以上
△:限界成形深さ4.0mm〜5.5mm
×:限界成形深さ3.5mm以下
2 接着層
3 金属層
4 シーラント層
5 接着層
Claims (11)
- 少なくとも、基材層と、金属層と、シーラント層とが順次積層された積層体からなり、
前記シーラント層の表面に滑剤が存在しており、
前記基材層表面のぬれ張力が、32mN/m以上であり、
前記シーラント層表面のぬれ張力が、25mN/m以下である、電池用包装材料。 - 前記基材層表面の少なくとも一部に、インキを印刷して使用される、請求項1に記載の電池用包装材料。
- 前記基材層表面の少なくとも一部に、インキが印刷されている、請求項1に記載の電池用包装材料。
- 前記基材層表面が、コロナ処理されてなる、請求項1〜3のいずれかに記載の電池用包装材料。
- 前記基材層と前記金属層との間に接着層が積層されてなる、請求項1〜4のいずれかに記載の電池用包装材料。
- 前記金属層と前記シーラント層との間に接着層が積層されてなる、請求項1〜5のいずれかに記載の電池用包装材料。
- 前記金属層が、アルミニウム箔により形成されている、請求項1〜6のいずれかに記載の電池用包装材料。
- 前記基材層の表面に滑剤が存在している、請求項1〜7のいずれかに記載の電池用包装材料。
- 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1〜8のいずれかに記載の電池用包装材料内に収容されている、電池。
- 少なくとも、基材層と、金属層と、シーラント層とを積層して積層体を得る積層工程と、
前記基材層の表面にコロナ処理を施して、前記基材層の表面のぬれ張力を32mN/m以上にするコロナ処理工程と、
を備え、
前記シーラント層の表面に滑剤が存在しており、
前記シーラント層表面のぬれ張力が、25mN/m以下である、電池用包装材料の製造方法。 - 前記コロナ処理工程の後、基材層表面の少なくとも一部にインキを印刷する工程を備える、請求項10に記載の電池用包装材料の製造方法。
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