JP6738205B2 - ラミネート材 - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電デバイスの外装体、食品や医薬品の包装材に用いられるラミネート材に関する。
携帯通信端末機器用蓄電池、車載用蓄電池、回生エネルギー回収用蓄電池、キャパシタ、全固体電池等の電池は小型化、軽量化に伴い、従来使用されていた金属製の外装体に代えて、金属箔の両面に樹脂フィルムを接着剤で貼り合わせたラミネート材製の外装体が用いられることが多くなっている（特許文献１参照）。
特許文献１に記載されたキャパシタ用ラミネートケースは、ケース内側の樹脂フィルム層を切り欠いて金属箔を露出させて電極接続部を形成し、ケース外側の樹脂フィルム層を切り欠いて金属箔を露出させて電極端子を形成したものである。このタイプのラミネートケースはタブリードを必要としないので、キャパシタの小型軽量化を図ることができる。
また、ラミネート材における金属箔の露出方法として、出願人は金属箔と樹脂フィルムの貼り合わせ工程において露出予定部に接着剤を塗布しない部分を形成し、貼り合わせ後に接着剤未塗布部上の樹脂フィルムを切除する方法を提案した（特許文献２参照）。この方法によれば、露出予定部は金属箔と樹脂フィルムとが接着されていないので容易に樹脂フィルムを切除でき、かつ金属箔表面が接着剤で汚損することもない。
また、金属箔と樹脂フィルムの貼り合わせ工程において、金属箔の露出予定部に易剥離シートを貼り付けた上で樹脂フィルムを貼り合わせ、その後樹脂フィルムを切除する際に易剥離シートを樹脂フィルムに接着させて除去する方法もある。
特開２０１３−１６１６７４号公報 特開２０１５−２０５５０４号公報
特許文献２に記載された方法は金属箔と樹脂フィルムの貼り合わせの段階で金属露出部の寸法と形成位置を決定しなければならず、貼り合わせ後に変更することができない。従って、金属露出部の形状または位置が異なれば、それぞれに専用のラミネート材を準備しなければならない。また、金属露出部の形状、数および位置に応じて専用の接着剤塗布用ロールが必要になるので、作製コストを押し上げることになる。
また、易剥離シートを貼り付けて樹脂フィルムと易剥離シートを切除する方法も、金属箔と樹脂フィルムの貼り合わせの段階で金属露出部の寸法と形成位置を決定しなければならない。
本発明は、上述した技術背景に鑑み、容易に金属露出部を形成できるラミネート材の提供を目的とする。
即ち、本発明は下記［１］〜［６］に記載の構成を有する。
［１］金属箔の少なくとも一方の面に樹脂層が貼り合わされて積層されたラミネート材であり、
貼り合わせ面の一部に金属箔の箔厚が減じられた凹みが形成され、前記凹み上の樹脂層が金属箔から剥離した剥離部が形成されていることを特徴とするラミネート材。
［２］前記凹みの底に微細な凹凸が形成され、凹み以外の部分とは色が異なる前項１に記載のラミネート材。
［３］前記剥離部上の樹脂層が除去されて金属箔が露出している前項１または２に記載のラミネート材。
［４］前記金属箔の一方の面に耐熱性樹脂層が積層され、他方の面に熱融着性樹脂層が積層された両面ラミネート材であり、第一の剥離部が前記熱融着性樹脂層側の面に形成され、第二の剥離部が前記熱融着性樹脂層側の面または耐熱性樹脂層側の面に形成されていることを特徴とする前項１〜３のうちのいずれか１項に記載のラミネート材。
［５］前項４に記載された２枚のラミネート材が熱融着性樹脂層同士を内側に向けて合わされ、縁部を熱封止することにより電池要素を収納する電池要素室が形成された蓄電デバイス用外装体であり、
前記電池要素室内に第一の剥離部の樹脂層が除去された金属露出部が臨み、外装体外面に第二の剥離の樹脂層が除去された金属露出部が配置されていることを特徴とする蓄電デバイス用外装体。
［６］前項５に記載の蓄電デバイス用外装体の電池要素室に、正極要素、負極要素、セパレーターおよび電解液からなる電池要素が封入することを特徴とする蓄電デバイス。
上記［１］に記載のラミネート材によれば、剥離部における樹脂層と金属箔は金属箔表面の凹みによって剥離しているので、剥離部上の樹脂層を除去することによって容易に金属露出部を形成することができる。また、剥離部の金属箔は樹脂層に覆われているので損傷や汚損が防がれる。
上記［２］に記載のラミネート材によれば、色の違いによって剥離部と非剥離部を肉眼で判別できるので、金属露出部を設けるための樹脂フィルムの切断位置の決定が容易である。
上記［３］に記載のラミネート材は、剥離部の位置に金属露出部が形成されている。
上記［４］に記載のラミネート材は蓄電デバイスの外装体材料として利用して上記の効果を奏することができる。即ち、第一の剥離部を外装体の内側導通部、第二の剥離部を外側導通部として利用できる。
上記［５］に記載の蓄電デバイス用外装体は、２枚のラミネート材によって電池要素室を形成し、各ラミネート材の第一の剥離部を電池要素室内に臨む内側導通部、第二の剥離部を外装体の外面の外側導通部として使用できる。
上記［６］に記載の蓄電デバイスは、外装体を構成する２枚のラミネート材の金属箔をそれぞれ電池要素の正極および負極に導通させ、一方のラミネート材の第一の剥離部を電池要素室内に臨む正極用内側導通部、第二の剥離部を外装体の外面の正極用外側導通部とし、他方のラミネート材の第一の剥離部を電池要素室内に臨む負極用内側導通部、第二の剥離部を外装体の外面の負極用外側導通部として使用できる。蓄電デバイスは電池要素と外部との電気の授受をラミネート材の金属箔を通じて行え、タブリードを用いないデバイスである。
剥離工程、および剥離工程によって作製された本発明のラミネート材の断面図である。 切除工程、および切除工程によって作製された本発明のラミネート材の断面図である。 剥離部の拡大図である。 蓄電デバイスの外装体の斜視図である。 図４の外装体を用いた蓄電デバイスの断面図である。 薄型蓄電デバイスの断面図である。 実施例１の剥離工程実施後のラミネート材の外観写真である。 図７のラミネート材の断面のＳＥＭ画像である。 実施例２の剥離工程実施後のラミネート材の外観写真である。 図９のラミネート材の断面のＳＥＭ画像である。 図１０の一部拡大図である。
［ラミネート材］
図１に示すラミネート材１は蓄電デバイスの外装体の材料として使用されるものであり、金属箔１１の両面に樹脂層１７、１８が積層された両面ラミネート材である。前記ラミネート材１は後述する方法によりラミネート素材１０から作製される。
前記ラミネート材１は、金属箔１１の一方の面に接着剤層１２により耐熱性樹脂層１３が貼り合わされて積層され、他方の面に接着剤層１４により熱融着性樹脂層１５が貼り合わされて積層されている。一方の面における樹脂層１７は接着剤層１２および耐熱性樹脂層１３の２層であり、他方の面における樹脂層１８は接着剤層１４および熱融着性樹脂層１５の２層である。
前記ラミネート材１は、金属箔１１と一方の樹脂層１７との貼り合わせ面の一部に金属箔１１と樹脂層１７とが剥離した剥離部２１が形成され、他方の樹脂層１８との貼り合わせ面の一部に金属箔１１と樹脂層１８とが剥離した剥離部２２が形成されている。前記剥離部２１、２２において、金属箔１１の表面に箔厚が減じられた凹み２７、２８が形成され、凹み２７、２８上の樹脂層１７、１８が金属箔１１から剥離している。
図２に示すラミネート材２は、前記ラミネート材１の剥離部２１、２２上の樹脂層１７ａ、１８ａを切除した、金属露出部２３、２４を有するラミネート材である。
本発明のラミネート材は蓄電デバイスの外装体等の各種容器の材料として使用され、最終製品においては樹脂層を切除して金属露出部を形成した状態で使用される。しかし、樹脂層切除前の樹脂層付ラミネート材１に加工を施すことがあるため、本発明のラミネート材は、樹脂層１７ａ、１８ａ付のラミネート材１、および樹脂層１７ａ、１８ａが除去されて金属露出部２３、２４が形成されたラミネート材２の両方を含んでいる。
［ラミネート材の製造方法］
本発明のラミネート材は、ラミネート素材にレーザー光を照射して照射部分の金属箔と樹脂層を剥離させて剥離部を形成する剥離工程と、剥離部上の樹脂層を切除して金属箔を露出させて金属露出部を形成する切除工程の２つの工程を行うことによって作製される。ラミネート素材に剥離工程を施すことによって図１のラミネート材１を作製し、前記ラミネート材１に切除工程を施すことによって図２のラミネート材を作製する。
以下に、図１、２のラミネート材１、２を例に挙げて、ラミネート素材、剥離工程および切除工程について詳述する。
（ラミネート素材）
ラミネート素材は金属箔の少なくとも一方の面に樹脂層が貼り合わされて積層されている。図１に示すラミネート素材１０は、金属箔１１の両面に樹脂層１７、１８が積層された両面ラミネート材である。
前記ラミネート素材１０は、金属箔１１の一方の面に接着剤層１２により耐熱性樹脂層１３が貼り合わされて積層され、他方の面に接着剤層１４により熱融着性樹脂層１５が貼り合わされて積層されている。一方の面における樹脂層１７は接着剤層１２および耐熱性樹脂層１３の２層であり、他方の面における樹脂層１８は接着剤層１４および熱融着性樹脂層１５の２層である。
前記ラミネート素材１０の製造方法は限定されない。以下はラミネート素材の作製工程の一例である。
金属箔１１と耐熱性樹脂層１３の合わせ面の少なくとも一方の全領域に接着剤を塗布して接着剤層１２を形成し、金属箔１１と耐熱性樹脂層１３を貼り合わせる。同様に、金属箔１１と熱融着性樹脂層１５とを接着剤層１４によって貼り合わせる。貼り合わせ方法は限定されずドライラミネート法等の周知の手法を適宜用いる。また、耐熱性樹脂層１３と熱融着性樹脂層１５の貼り合わせ順序は任意である。
また、耐熱性樹脂層１３自身が粘着性を有しており、所定の接着力が得られる場合は接着剤層１２を介さずに耐熱性樹脂層１３と金属箔１１を直接貼り合わせることができる。同様に、熱融着性樹脂層１５と金属箔１１とを直接貼り合わせることもできる。また、耐熱性樹脂層１３および熱融着性樹脂層１５が単層があることにも限定されず、２層以上の複層が積層されたラミネート素材も使用できる。
（剥離工程）
図１に示すように、剥離工程において、ラミネート素材１０にレーザー光Ｌを照射して樹脂層１７、１８を焼灼することなく樹脂層１７、１８と金属箔１１を剥離させて剥離部２１、２２を形成する。
本工程においては、樹脂層１７、１８への吸収が少ない波長のレーザーを、金属箔１１の表層に影響する程度の出力で使用する。このような条件のレーザー光をラミネート素材１０に照射すると、樹脂層１７、１８に干渉することなく通り抜けて金属箔１１表面に到達する。金属箔１１を構成する金属原子は隣接する金属原子と金属結合している。レーザー光Ｌが照射されることで金属箔１１の表面の金属原子にエネルギーが吸収され、金属原子に吸収されたエネルギーが隣りの金属原子との金属結合を外す。結合が外れた金属原子は樹脂層１７，１８にトラップされる。レーザー光Ｌの照射部を動かすことで、照射された位置の金属箔１１表面に存在する金属原子の結合が次々と外れ、樹脂層１７，１８にトラップされていき、金属箔１１とは別の金属層を樹脂層１７、１８に接して形成することで金属箔１１に剥離部２１、２２が形成される。前記剥離部２１、２２において、金属箔１１は表面の金属原子を失って表面に僅かな凹み２７、２８が形成され、樹脂層１７、１８は金属原子が付加されている。上述したレーザー光の照射による作用は局部的であり、金属原子の脱離時に発生した熱は速やかに金属箔１１に放散されるので、樹脂層１７、１８が焼灼されることなく剥離部２１、２２が形成される。また、図３に示すように、前記凹み２７、２８はレーザー光Ｌの移動に伴って金属原子の脱離と熱の放散を短時間で繰り返すことによって形成されたものである。剥離部２１、２２の形成によって形成された凹み２７、２８の底、即ち新たに形成された金属箔１１の表面には微細な凹凸が形成されている。なお、金属原子の脱離のメカニズムとして金属原子の昇華あるいは金属箔表面の局所的な溶融による分離などが考えられる。
前記剥離部２１、２２の形成によって金属箔１１表面に凹み２７、２８を生じるが、表面の金属原子が失われるに過ぎず、金属箔１１のバリア性が損なわれることはない。前記凹み２７、２８の好ましい深さは、最も深い部分において０．０５μｍ〜５μｍであり、特に０．１μｍ〜３μｍの範囲が好ましい。
また、微細な凹凸による凹み２７、２８が形成されると金属箔１１の金属光沢が減じられる。剥離部２１、２２と非剥離部、即ちレーザー照射部と非照射部の色の相違は樹脂層１７、１８越しに見ても肉眼で判別可能である。
上述した作用を有するレーザーは、エキシマレーザー、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザーのいずれかで、かつ波長が１５０ｎｍ〜５５０ｎｍで、出力が３Ｗ以上のレーザーを推奨できる。
１５０〜５５０ｎｍのレーザー光は樹脂層１７、１８への干渉が少ないために、樹脂層１７、１８に影響を与えることなく剥離部２１、２２を形成する本工程に適している。エキシマレーザーとしては、１５７ｎｍのＦ２レーザー、１９３ｎｍのＡｒＦレーザー、２２２ｎｍのＸｅＣｌレーザー、２４８ｎｍのＸｅＦレーザーを例示できる。ＹＡＧレーザーとしては、２６０ｎｍ付近の第４高調波、３５０ｎｍ付近の第３高調波、５３０ｎｍ付近の第２高調波を例示できる。また、ＹＶＯ４レーザーとしては、２６０ｎｍ付近の第４高調波、３５０ｎｍ付近の第３高調波、５３０ｎｍ付近の第２高調波を例示できる。上記レーザーのうち、特に緑色の波長域である５３０ｎｍ付近のレーザーはグリーンレーザーと称されている。
また、金属箔１１を構成する金属によって吸収率の高い波長が異なり、本工程では吸収率の高い波長のレーザーを用いることが好ましい。また、レーザー光は金属箔１１の表面に作用させるので、めっき箔に対してはめっき金属に適した波長のレーザーを選定する。ただし、樹脂層１７、１８に干渉される波長は好ましくないので、その金属における最大吸収率を示す波長が最良の波長であるとは限らない。アルミニウムは９００ｎｍ付近で高い吸収率を示すが、近赤外領域の光は樹脂層１７、１８の干渉を受けるので５００〜５５０ｎｍのグリーン領域のレーザーが適している。銅、ニッケル、金は５００ｎｍ付近で高い吸収率を示すので５００〜５５０ｎｍのグリーン領域のレーザーが適している。Ｆｅは１０００ｎｍ付近で高い吸収率を示すが、近赤外領域の光は樹脂層１７、１８の干渉を受けるので５００〜５５０ｎｍのグリーン領域のレーザーが適している。また、銀は３００ｎｍ付近で高い吸収率を示すので紫外領域のレーザーが適している。上述したように、５００〜５５０ｎｍのグリーン領域のレーザーは多くの金属に適しており、しかも金属に対する加工性が良好である点で推奨できる。
レーザーの出力は樹脂層１７、１８の樹脂の種類や厚さに応じて適宜設定するが、金属原子を脱離させるには３Ｗ以上の出力が好ましい。３Ｗ未満では剥離能力が不足するおそれがある。特に好ましいレーザーの出力は３Ｗ〜１００Ｗである。
（切除工程）
図２に示すように、前記樹脂層付ラミネート材１の剥離部２１、２２の輪郭に沿って樹脂層１７、１８を切断し、剥離部２１、２２上の樹脂層１７ａ、１８ａを切除する。上述したように、レーザー照射部と非照射部の色の相違により、剥離部２１、２２と非剥離部を肉眼で判別できるので、切断位置を容易に決めることができる。樹脂層１７ａ、１８ａの切除によって金属箔１１が露出し、金属露出部２３、２４が形成されて、金属露出部付ラミネート材２が作製される。
樹脂層１７ａ、１８ａの切断は、トムソン刀やロータリーダイ等の物理刀や、ＣＯ２レーザー等の樹脂に対する吸収率の高いレーザーによるレーザー刀を用いて行う。
上記の方法に使用するラミネート素材１０は金属箔１１の全面に樹脂層１７、１８を貼り合わせて積層した素材である。剥離部２１，２２、即ち金属露出部２３、２４の形状および寸法、および形成位置は剥離工程を行う際に任意に設定できるので、剥離部２１、２２（金属露出部２３、２４）の形状、寸法、数、形成位置が異なる複数種のラミネート材１、２を１種類のラミネート素材１０から作製することができる。そして、出発材料であるラミネート素材１０の共通化によって材料の無駄を省きかつ製造効率を向上させることができる。
前記ラミネート素材は金属箔の少なくとも一方の面に樹脂層が積層され、本発明のラミネート材はその樹脂層側の面に剥離部または金属露出部が形成されていることが条件である。金属箔の他方の面の態様は（１）〜（３）のいずれかであり、いずれの場合も本発明の方法を適用できる。
（１）樹脂層が積層されている
（２）樹脂層以外の層が形成されている
（３）何も積層されていない。
図示例のラミネート素材１０は（１）に該当するが、金属箔１１の両面に樹脂層１７、１８が積層されているラミネート素材１０に対して、一方の面のみに剥離工程および切除工程が施されて剥離部または金属露出部が形成されている場合もある。これらのラミネート素材の積層態様および加工を施す面はラミネート材１、２の用途によって異なる。
また、切除工程は剥離工程に続いて行うことにも限定されず、２つの工程の間に他の工程を挿入することができる。（１）のラミネート材を包装材料として使用する場合は、フラットシートを被包装物を装填可能な形態のケースに加工し、ケース内に被包装物を装填した後に開口部の熱融着性樹脂層をヒートシールして被包装物を封入する。被包装物を装填可能な形態のケースへの加工とは、張り出し加工または絞り加工等によるプレス加工によりフラットシートを立体形状に塑性変形させる加工やフラットシートを袋状に加工する製袋加工である。前記剥離工程および切除工程は、加工可能である限りフラットシートからヒートシール後までの間の任意の時期に行うことができる。従って、本発明のラミネート材１、２はフラットシートに限定されず、立体形状に加工されていることもある。
後述する蓄電デバイス１００の外装体３０の本体４０はフラットシートをプレス加工して凹部４１を形成するが、プレス加工は、剥離工程前、剥離工程と切除工程の間、切除工程後のいずれの時期でも行うこともできる。例えば、複数の剥離部２１、２２の形成はフラットシートのラミネート素材１０に剥離工程を行うことで作業効率を高め、樹脂層付きラミネート材１にプレス加工を行うことで剥離部２１、２２の金属箔１１を樹脂層１７、１８で保護し、成形後に切除工程を行う、という順序を選択することもできる。また、電池要素室６０内に臨む金属露出部２４はヒートシール前に切除工程を行わなければならないが、外装体３０外面の金属露出部２３はヒートシール後であっても切除工程を行うことができる。
上記の方法で剥離部２１、２２を形成しラミネート１を作製すると、最終製品であるラミネート材２の金属露出部２３、２４の形状および寸法、金属露出部２３、２４の位置も決定されるが、剥離部２１、２２の金属箔１１は樹脂層１７、１８に覆われて保護されている。金属露出部２３、２４が必要になるまで樹脂層１７、１８を残しておくことにより、ラミネート材１同士の接触、薬品の付着、上記のプレス加工時の工具の接触等による損傷や汚損を防ぐことができる。
［蓄電デバイスとその外装体］
図４〜６に、上記の方法で作製したラミネート材で作製した蓄電デバイス用外装体３０、３５、およびこれらの外装体３０、３５を用いた蓄電デバイス１００、１０１を示す。前記蓄電デバイス１００、１０１は、ラミネート材の金属箔１１通じて電気の授受を行うタブレスのデバイスである。
（第一の外装体と蓄電デバイス）
図４は、両面に金属露出部２３、２４を有するラミネート材２（図２参照）で作製した蓄電デバイス用の外装体３０であり、図５は前記外装体３０を用いた蓄電デバイス１００である。なお、図５はラミネート材２の接着剤層１２、１４の図示を省略し、金属箔１１、耐熱性樹脂層１３、熱融着性樹脂層１５のみを図示している。
前記本体３０は、平面視長方形の凹部４１を有する本体４０と、フラットシートの蓋体５０とからなり、図１のラミネート素材１０の所要箇所に剥離工程および切除工程を施して金属露出部２３、２４を形成したラミネート素材２で構成されている。前記外装体３０は、本体４０の凹部４１に蓋体５０を被せることにより閉鎖される空間が電池要素室６０となる。
前記本体４０は、フラットシートのラミネート材に張り出し成形や絞り成形等の加工を施すことにより、熱融着性樹脂層１５側の面が凹む凹部４１を成形し、凹部４１の開口縁から外方にほぼ水平に延びるフランジ４２、４３、４４、４５を有している。前記凹部４１の底壁の内側、熱融着性樹脂層１５側の面に形成された金属露出部２４が第一内側導通部４８となされている。また、一方の短辺側の一方のフランジ４２の耐熱性樹脂層１３側の面に形成された金属露出部２３が第一外側導通部４７となされている。
前記蓋体５０は本体４０の平面寸法と同寸であり、本体４０に向けられた熱融着性樹脂層１５側の面において、本体４０の第一内側導通部４８に対向する位置に形成された金属露出部２４が第二内側導通部５３となされている。また、前記蓋体５０の一方の短辺側の端部５１の耐熱性樹脂層１３側の面に形成された金属露出部２３が第二外側導通部５２となされている。
前本体４０と蓋体５０を組み立てると、第一内側導通部４８および第二内側導通部５３が電池要素室６０内に臨み、外装体３０の外面に第一外側導通部４７および第二外側導通部５２が露出する。
前記電池要素７０は、金属箔に正極活物質を塗工した正極７１と金属箔に負極活物質を塗工した負極７２との間にセパレーター７３を配置して捲回して積層した積層体である。前記正極７１は本発明における正極要素であり、同様に負極７２は負極要素である。
蓄電デバイス１００は、前記本体４０の第一内側導通部４８に導電性バインダー７４を介して電池要素７０の正極７１の端部を接続するとともに、蓋体５０の第二内側導通部５３に導電性バインダー７４を介して負極７２の端部を接続し、電解質を注入して電池要素室６０の周囲を熱封止して熱封止部６１を形成することにより作製される。
前記蓄電デバイス１００は、電池要素室６０内においては正極箔７１が第一内側導通部４８で本体４０の金属箔１１に導通し、外装体３０の外面においては第一外側導通部４７で外部との導通を得る。同様に、電池要素室６０内においては負極箔７２が第二内側導通部５３で蓋体５０の金属箔１１に導通し、外装体３０の外面においては第二外側導通部５２で外部との導通を得る。そして、前記蓄電デバイス１００は外装体３０の外面に設けられた第一外側導通部４７および第二外側導通部５２を通じて電気の授受を行う。
（第二の外装体と蓄電デバイス）
蓄電デバイスの外装体において、外部と電気の授受を行う外側導通部はラミネート材の耐熱性樹脂層１３側の面に設けることに限定されず、熱融着性樹脂層１５側の面に設けることもできる。また、電池要素が正極用金属箔と負極用金属箔の積層体であることにも限定されない。
図６の蓄電デバイス１０１は、外装体３５をフラットな２枚のラミネート材で構成するとともに、ラミネート材の金属箔を正極または負極として利用する薄型デバイスである。
金属箔１１を正極として用いる第一ラミネート材１１０は、熱融着性樹脂層１５側の面に２つの金属露出部２４が形成され、これらが第一内側導通部１１１および第一外側導通部１１２となされている。金属箔１１を負極として用いる第二ラミネート材１２０は熱融着性樹脂層１５側の面に２つの金属露出部２４が形成され、これらが第二内側導通部１２１および第二外側導通部１２２となされている。
前記蓄電デバイス１０１は、第一ラミネート材１１０の第一内側導通部１１１に正極活物質層７６を塗工し、第二ラミネート材１２０の第二内側導通部１２１に負極活物質層７７を塗工し、２つのラミネート材１１０、１２０の間にセパレーター７３を挟み、第一外側導通部１１２および第二外側導通部１２２が露出するように端部をずらして重ね、電解液とともに第一内側導通部１１１および第二内側導通部１２１周囲を熱封止することにより作製されている。前記正極活物質層７６および負極活物質層７７が本発明における正極要素および負極要素に対応し、正極活物質層７６、負極活物質層７７、セパレーター７３および電解液が電池要素７５であり、前記電池要素７５が存在する空間が電池要素室（符号なし）である。
［ラミネート材の他の用途］
本発明のラミネート材の用途は蓄電デバイスの外装体に限定されず、また外装体は図５および図６に示した形態にも限定されない。剥離部を設ける面、位置や数はラミネート材の用途によって異なる。また、２つの外装体３０、３５については、蓄電デバイスの外装体の外側導通部（金属露出部）が耐熱性樹脂層１３側の面に設けられていることにも限定されない。図６の外装体３５のように２枚のラミネート材の端部をずらして重ねると熱融着性樹脂層１５が外装体３５の外面に露出するので、熱融着性樹脂層１５側の面に外側導通部を設けることができる。また、外装体を構成する２枚のラミネート材において、一方のラミネート材は熱融着性樹脂層１５側の面に形成した金属露出部を外側導通部として利用し、他方のラミネート材は耐熱性樹脂層１３側の面に形成した金属露出部を外側導通部として利用することもできる。一方、電池要素室内に臨む内側導通部は熱融着性樹脂層１５側の面に設けなければならない。従って、タブリードなしの蓄電デバイスの外装体に使用するラミネート材は、耐熱性樹脂層１３側の面および熱融着性樹脂層１５側の面の両方に金属露出部２３、２４が設けられているか、熱融着性樹脂１５側の面に複数の金属露出部２４が設けられていることが条件になる。即ち、樹脂層付のラミネート材においては、外装体の内側導通部となる第一の剥離部が熱融着性樹脂層側の面に形成され、外側導通部となる第二の剥離部は熱融着性樹脂層側の面または熱融着性樹脂層側の面に形成されている。また、タブリード付の蓄電デバイスの外装体では熱融着性樹脂層側に金属露出部を設けないが、耐熱性樹脂層側に金属露出部を設けることにより、この金属露出部を漏電チェックに利用するができる。
本発明のラミネート材は、畜電デバイスの外装体以外に食品や液体の包装材料としても用いることができる。金属露出部（剥離部）を形成する面、金属露出部（剥離部）の数および寸法は限定されず、ラミネート材の用途に応じて任意に設定することができる。食品や液体の包装材料のラミネート材の用途の一例として食品容器を挙げることができる。食品容器用ラミネート材では、容器の外面である耐熱性樹脂層側の面および内面である熱融着性樹脂層側の面の両方に金属露出部を形成し、この金属露出部に発熱体を接触させたり、内容物を介してジュール熱による加熱が行え、これらが可能な食品容器を作製できる。
［ラミネート材の構成材料］
本発明はラミネート１、２を構成する各層の材料を限定するものではないが、好ましい材料として以下の材料を例示することができる。
金属箔１１として、アルミニウム箔、ステンレス箔、ニッケル箔、銅箔、チタン箔、これらの金属のクラッド箔を例示でき、さらにはこれらの金属箔にめっきを施しためっき箔を例示できる。また、これらの金属箔に化成皮膜を形成することも好ましい。金属箔１１の厚さは１５μｍ〜１５０μｍが好ましく、さらに２０μｍ〜８０μｍがより好ましい。
耐熱性樹脂層１３を構成する耐熱性樹脂としては、ラミネート材をヒートシールする際のヒートシール温度で溶融しない耐熱性樹脂を用いる。前記耐熱性樹脂としては、熱融着性樹脂層１５を構成する熱可塑性樹脂の融点より１０℃以上高い融点を有する熱可塑性樹脂を用いるのが好ましく、熱可塑性樹脂の融点より２０℃以上高い融点を有する熱可塑性樹脂を用いるのが特に好ましい。例えば、ポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム等が挙げられ、これらの延伸フィルムが好ましく用いられる。中でも、成形性および強度の点で、二軸延伸ポリアミドフィルムまたは二軸延伸ポリエステルフィルム、あるいはこれらを含む複層フィルムが特に好ましく、さらに二軸延伸ポリアミドフィルムと二軸延伸ポリエステルフィルムとが貼り合わされた複層フィルムを用いることが好ましい。前記ポリアミドフィルムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、６−ポリアミドフィルム、６，６−ポリアミドフィルム、ＭＸＤポリアミドフィルム等が挙げられる。また、二軸延伸ポリエステルフィルムとしては、二軸延伸ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等が挙げられる。また、耐熱性樹脂層１３は、単層で形成されていても良いし、あるいは、例えばＰＥＴフィルム／ポリアミドフィルムからなる複層で形成されていても良い。また、厚さは９μｍ〜５０μｍの範囲が好ましい。
熱融着性樹脂層１５を構成する熱可塑性樹脂としては、耐薬品性および熱封止性の点で、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系共重合体、これらの酸変性物およびアイオノマーで構成されるのが好ましい。また、オレフィン系共重合体として、ＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合体）、ＥＡＡ（エチレン・アクリル酸共重合体）、ＥＭＡＡ（エチレン・メタアクリル酸共重合体）を例示できる。また、ポリアミドフィルム（例えば１２ナイロン）やポリイミドフィルムも使用できる。また、厚さは２０μｍ〜８０μｍの範囲が好ましい。
耐熱性樹脂層１３側の接着剤１２としては、例えば、主剤としてのポリエステル樹脂と硬化剤としての多官能イソシアネート化合物とによる二液硬化型ポリエステル−ウレタン系樹脂、あるいはポリエーテル−ウレタン系樹脂を含む接着剤を用いることが好ましい。一方、第一熱融着性樹脂層１５側の接着剤１４、２４としては、例えば、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリオレフィン系接着剤、エラストマー系接着剤、フッ素系接着剤等により形成された接着剤が挙げられる。
図１に示す積層構造のラミネート素材１０の両面に剥離工程および切除工程を施して金属露出部２３、２４を形成した。
使用したラミネート素材１０の各層は以下のとおりである。前記ラミネート素材１０は、ドライラミネート法により金属箔１１の両面に樹脂フィルムを貼り合わせた。
金属箔１１：厚さ４０μｍのアルミニウム箔（ＪＩＳ Ｈ４１６０、Ａ８０７９Ｈ）
耐熱性樹脂層１３：厚さ２５μｍの二軸延伸ポリアミドフィルム
接着剤層１２：二液硬化型ポリエステル−ウレタン系接着剤、塗布量４ｇ／ｍ３
熱融着性樹脂層１５：厚さ４０μｍの未延伸ポリプロピレンフィルム
接着剤層１４：二液硬化型酸変性ポリプロピレン系接着剤、塗布量３ｇ／ｍ３
［１］実施例１：熱融着性樹脂層１５側の面
（剥離工程）
波長５２３ｎｍ、出力１５Ｗ、スポット径２．２ｍｍのＹＶＯ４レーザーを用い、ラミネート素材１０の熱融着性樹脂層１５側の面の３０ｍｍ×４０ｍｍの領域にレーザー光を走査速度４００ｍ／ｓで走査して照射した。
図７に照射後のラミネート材１の外観写真を示す。この写真の左上の濃色の長方形が照射部分であり、照射部分を肉眼で識別することができる。
また、図８に照射後の断面のＳＥＭ画像を示す。前記ＳＥＭ画像において、中央の白い部分が金属箔１１であり、金属箔１１の上のグレーの層が熱融着性樹脂層１５と接着剤層１４の樹脂層層１８であり、金属箔層１１のグレーの層が耐熱性樹脂層１３と接着剤層１２の樹脂層１７である。図８に示すように、レーザー照射部は金属箔１１と樹脂層１８とが剥離しており、剥離部２２が形成されていることを確認した。
また、前記剥離部２２における金属箔１１の凹み２８の最も深い部分の深さを断面のＳＥＭの画像から解析したところ２μｍであった。
（切除工程）
剥離工程で形成した剥離部２２の周縁をレーザー刀で切断し、剥離部２１上の樹脂層１８ａを切除した。レーザー刀は、出力１５Ｗ、スポット径２．２ｍｍのＣＯ２レーザーであり、走査速度１０００ｍｍ／で走査した。前記樹脂層１８ａの切除によって金属箔１１が露出し、金属露出部２４が形成されていることを確認した。
［２］実施例２：耐熱性樹脂層側１３の面
波長３５５ｎｍ、出力５Ｗ、スポット径２．２ｍｍのＹＡＧレーザーを用い、ラミネート素材１０の耐熱性樹脂層１３側の面の１ｍｍ×３０ｍｍの領域にレーザー光を走査速度３００ｍ／ｓで走査して照射した。
図９に照射後のラミネート材１の外観写真を示す。この写真の中央上部のライン状の部分が照射部分であり、照射部分を肉眼で識別することができる。
また、図１０に照射後の断面のＳＥＭ画像、図１１に図１０の一部拡大画像を示す。図１０、１１において、中央の白い部分が金属箔１１であり、金属箔１１の上のグレーの層が耐熱性樹脂層１３と接着剤層１２の樹脂層層１７であり、金属箔層１１の下のグレーの層が熱融着性樹脂層1５と接着剤層１４の樹脂層１８である。図１１、１２に示すように、レーザー照射部は金属箔１１と樹脂層１７とが剥離しており、剥離部２１が形成されていることを確認した。
また、前記剥離部２１における金属箔１１の凹み２７の最も深い部分の深さを断面のＳＥＭの画像から解析したところ、２μｍであった。
（切除工程）
剥離工程で形成した剥離部２１の周縁を実施例１と同じ方法で剥離部２１上の樹脂層１７ａ切除した。樹脂層１７の切除によって金属箔１１が露出し、金属露出部２３が形成されていることを確認した。
本発明のラミネート材は樹脂層の一部を除去して金属箔を露出させた外装体材料として好適に使用できる。
１、２…ラミネート材
１０…ラミネート素材
１１…金属箔
１２、１４…接着剤層
１３…耐熱性樹脂層
１５…熱融着性樹脂層
１７、１８…樹脂層
２１、２２…剥離部
２３、２４…金属露出部
２７、２８…凹み
３０、３５…外装体
４０…本体（ラミネート材）
４７…第一外側導通部（金属露出部）
４８…第一内側導通部（金属露出部）
５０…蓋体（ラミネート材）
５２…第二外側導通部（金属露出部）
５３…第二内側導通部（金属露出部）
６０…電池要素室
７０、７５…電池要素
１００、１０１…蓄電デバイス
１１０…第一ラミネート材（ラミネート材）
１１１…第一内側導通部（金属露出部）
１１２…第一外側導通部（金属露出部）
１２０…第二ラミネート材（ラミネート材）
１２１…第二内側導通部（金属露出部）
１２２…第二外側導通部（金属露出部）

Claims (5)

  1. 蓄電デバイス用外装材であって、
    金属箔の少なくとも一方の面に樹脂層が貼り合わされて積層されたラミネート材であり、
    前記樹脂層が、接着剤層と、この接着剤層により金属箔に貼り合わされて積層された耐熱性樹脂層または熱融着性樹脂層とからなり、
    前記金属箔と接着剤層との貼り合わせ面の一部に金属箔の箔厚が減じられた凹みが形成され、前記凹みの底に微細な凹凸が形成され、凹み以外の部分とは色が異なり、前記凹み上の樹脂層が金属箔から剥離した剥離部が形成されていることを特徴とするラミネート材。
  2. 前記剥離部上の樹脂層が除去されて金属箔が露出している請求項１に記載のラミネート材。
  3. 前記金属箔の一方の面に耐熱性樹脂層が積層され、他方の面に熱融着性樹脂層が積層された両面ラミネート材であり、第一の剥離部が前記熱融着性樹脂層側の面に形成され、第二の剥離部が前記熱融着性樹脂層側の面または耐熱性樹脂層側の面に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のラミネート材。
  4. 請求項３に記載された２枚のラミネート材が熱融着性樹脂層同士を内側に向けて合わされ、縁部を熱封止することにより電池要素を収納する電池要素室が形成された蓄電デバイス用外装体であり、
    前記電池要素室内に第一の剥離部の樹脂層が除去された金属露出部が臨み、外装体外面に第二の剥離の樹脂層が除去された金属露出部が配置されていることを特徴とする蓄電デバイス用外装体。
  5. 請求項４に記載の蓄電デバイス用外装体の電池要素室に、正極要素、負極要素、セパレーターおよび電解液からなる電池要素が封入することを特徴とする蓄電デバイス。
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