JP6932523B2 - 蓄電デバイス用外装材及び蓄電デバイス - Google Patents
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Description
本発明は、スマートフォン、タブレット等の携帯機器に使用される電池やコンデンサ、ハイブリッド自動車、電気自動車、風力発電、太陽光発電、夜間電気の蓄電用に使用される電池やコンデンサ等の蓄電デバイス用の外装材および該外装材で外装された蓄電デバイスに関する。
近年、ＩＣカード、クレジットカード等のカードに各種情報を保有させる技術が進んできている。このような情報量の多いカード内の情報をやり取りするためには、大きな電力が必要になってきている。従来は、ＲＦＩＤタグ等の磁束を利用するものが使用されているが、十分な電力量が得られなかった。
情報量の多いカード内の情報をやり取りするためには、十分な電力量の得られる薄型の電池が必要になる。薄型電池を製造するには、薄型の要請があるがゆえに金属缶等の厚い外装材を使用することができないし、また薄型の要請があるために内部に配置される電池要素（電極板、セパレーター等）を薄く設計しなければならず、このような薄型化により電池要素として十分な強度を確保し難く、これら電池要素の折り曲げ耐性が低下するという問題がある。
特許文献１に、薄型電池の内部の集電体全体の厚さと、薄型電池を搭載する電子デバイス側の厚さとの関係を規定することにより、曲げ変形を受けても搭載電池に断線等の機能低下が生じないようにした薄型電池搭載電子デバイスが提案されている。即ち、特許文献１に、正極、負極、および前記正極と前記負極との間に介在し、電解質層を具備するシート状の電極群と、前記電極群を密閉する外装体を具備した薄型電池を搭載した薄型電池搭載電子デバイスであって、前記電極群の厚みｈと、前記電極群の上面から薄型電池搭載電子デバイス上面までの距離Ｈ１、前記電極群下面から薄型電池搭載電子デバイス下面までの距離Ｈ２が、１０≦Ｈ１／ｈ、かつ１０≦Ｈ２／ｈの関係を満たす薄型電池搭載電子デバイスが記載されている（特許文献の図６等参照）。
しかしながら、上記従来技術は、曲げ変形をさせた際に、搭載した薄型電池に起因した機能低下が生じないように、薄型電池の集電体全体の厚さと、搭載される電子デバイス側の厚さとの関係を規定したものであり、薄型電池そのものの構成や構造を規定して解決を図ったものではない。即ち、課題解決のためには、電池が搭載されるカード等の電子デバイス側の構成や構造に制限をもたらすという問題があった。
本発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、折り曲げ等の曲げ変形を受けても外装材にピンホールやクラック等が生じない曲げ耐性に優れた蓄電デバイス用外装材を提供することを目的とする。
本出願人は、電池等の蓄電デバイス用の外装材そのものの構成や構造を工夫して曲げ耐性に優れたものを提供するべく鋭意研究を行い、本発明を完成したものである。即ち、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
［１］耐熱性樹脂フィルムからなる基材層と、内側層としてのシーラント層と、前記基材層と前記シーラント層の間に配置された金属箔層と、を含む蓄電デバイス用外装材において、
前記基材層を構成する耐熱性樹脂フィルムは、ヤング率が２．５ＧＰａ〜４．５ＧＰａの耐熱性樹脂フィルムであり、
前記基材層の厚さは、前記金属箔層の厚さの１．５倍〜３．０倍であることを特徴とする蓄電デバイス用外装材。
前記基材層を構成する耐熱性樹脂フィルムは、ヤング率が２．５ＧＰａ〜４．５ＧＰａの耐熱性樹脂フィルムであり、
前記基材層の厚さは、前記金属箔層の厚さの１．５倍〜３．０倍であることを特徴とする蓄電デバイス用外装材。
［２］前記金属箔層の厚さは５μｍ〜３５μｍである前項１に記載の蓄電デバイス用外装材。
［３］前記基材層を構成する耐熱性樹脂フィルムは、ポリエステル樹脂フィルムである前項１または２に記載の蓄電デバイス用外装材。
［４］前記蓄電デバイス用外装材の厚さが７０μｍ〜１２０μｍである前項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用外装材。
［５］前項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用外装材の成形体からなる蓄電デバイス用外装ケース。
［６］蓄電デバイス本体部と、
前項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用外装材及び／又は前項５に記載の蓄電デバイス用外装ケースからなる外装部材とを備え、
前記蓄電デバイス本体部が、前記外装部材で外装されていることを特徴とする蓄電デバイス。
前項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用外装材及び／又は前項５に記載の蓄電デバイス用外装ケースからなる外装部材とを備え、
前記蓄電デバイス本体部が、前記外装部材で外装されていることを特徴とする蓄電デバイス。
［１］の発明では、基材層を構成する耐熱性樹脂フィルムとして、ヤング率が２．５ＧＰａ〜４．５ＧＰａのものを使用しているから、耐折り曲げ性等の曲げ耐性（曲げ回復力）に優れていて、折り曲げ等を受けても外装材にピンホールやクラック等が生じない蓄電デバイス用外装材が提供される。また、基材層を構成する耐熱性樹脂フィルムのヤング率が４．５ＧＰａ以下であるので、蓄電デバイス用外装材として良好な成形性が確保される。また、基材層の厚さは、金属箔層の厚さの１．５倍〜３．０倍であるから、外装材の厚さが薄い構成（例えば６０μｍ〜９０μｍの厚さ）であっても、耐折り曲げ性等の曲げ耐性（曲げ回復力）に優れた蓄電デバイス用外装材が提供される。また、この蓄電デバイス用外装材は、突き刺し強度等の機械強度（物理強度）にも優れている。
［２］の発明では、金属箔層の厚さが５μｍ〜３５μｍであるので、耐折り曲げ性等の曲げ耐性（曲げ回復力）により優れた蓄電デバイス用外装材が提供される。
［３］の発明では、耐水性等の耐候性に優れた蓄電デバイス用外装材が提供される。
［４］の発明では、蓄電デバイス用外装材の熱封止性（ヒートシール性）を向上させることができる。
［５］の発明では、耐折り曲げ性等の曲げ耐性（曲げ回復力）に優れていて、折り曲げ等を受けても外装材にピンホールやクラック等が生じない蓄電デバイス用外装ケースが提供される。また、外装ケースの厚さが薄い構成（例えば６０μｍ〜９０μｍの厚さ）であっても、耐折り曲げ性等の曲げ耐性（曲げ回復力）に優れている。また、この外装ケースは、突き刺し強度等の機械強度（物理強度）にも優れている。
［６］の発明では、耐折り曲げ性等の曲げ耐性（曲げ回復力）に優れた蓄電デバイス用外装材で外装されているので、折り曲げ等を受けても外装材にピンホールやクラック等が生じない蓄電デバイスが提供される。
本発明に係る蓄電デバイス用外装材１の一実施形態を図１に示す。この蓄電デバイス用外装材１は、リチウムイオン２次電池ケース用として用いられるものである。即ち、前記蓄電デバイス用外装材１は、例えば、深絞り成形、張り出し成形等の成形に供されて２次電池のケース等として用いられるものである。
前記蓄電デバイス用外装材１は、金属箔層４の一方の面に第１接着剤層５を介して耐熱性樹脂フィルム層（外側層；基材層）２が積層一体化されると共に、前記金属箔層４の他方の面に第２接着剤層６を介して熱融着性樹脂層（内側層；シーラント層）３が積層一体化された構成からなる。
本発明の蓄電デバイス用外装材１では、前記基材層２を構成する耐熱性樹脂フィルムが、ヤング率が２．５ＧＰａ〜４．５ＧＰａの耐熱性樹脂フィルムであり、前記基材層２の厚さが、前記金属箔層４の厚さの１．５倍〜３．０倍である構成である。本発明では、基材層２を構成する耐熱性樹脂フィルムとして、ヤング率が２．５ＧＰａ〜４．５ＧＰａの耐熱性樹脂フィルムを使用しているから、耐折り曲げ性等の曲げ耐性（曲げ回復力）に優れていて、折り曲げ、湾曲等を受けても外装材にピンホールやクラック等が生じない蓄電デバイス用外装材が提供される。従って、折り曲げ、湾曲等を受けても、蓄電デバイスにおける短絡や液漏れを防止することができる。また、基材層２を構成する耐熱性樹脂フィルムのヤング率が４．５ＧＰａ以下であるので、蓄電デバイス用外装材１を成形する場合においては良好な成形性が確保される。また、基材層２の厚さは、金属箔層４の厚さの１．５倍〜３．０倍であるから、外装材の総厚さが薄い構成（例えば６０μｍ〜９０μｍの厚さ）であっても、耐折り曲げ性等の曲げ耐性（曲げ回復力）に優れた蓄電デバイス用外装材１が提供される。
前記基材層２を構成する耐熱性樹脂フィルムのヤング率が２．５ＧＰａより小さいと、耐折り曲げ性等の曲げ耐性が低下する。また、前記基材層２を構成する耐熱性樹脂フィルムのヤング率が４．５ＧＰａを超えると、角度の大きい曲げを行うと外装材にピンホールやクラック等を生じやすいという問題がある。中でも、前記基材層２を構成する耐熱性樹脂フィルムのヤング率が、３．０ＧＰａ〜４．０ＧＰａの範囲であるのが好ましい。
前記基材層２の厚さが、前記金属箔層４の厚さの１．５倍未満であると、外装材の曲げにより外装材の強度低下を生じやすいという問題がある。また、前記基材層２の厚さが、前記金属箔層４の厚さの３．０倍を超えると、外装材の曲げにより外装材のバリア性が低下しやすいという問題がある。中でも、前記基材層２の厚さは、前記金属箔層４の厚さの２．０倍〜２．７倍であるのが好ましい。
前記基材層（外側層）２を構成する耐熱性樹脂としては、外装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（シーラント層）３を構成する熱融着性樹脂の融点より１０℃以上高い融点を有する耐熱性樹脂を用いるのが好ましく、熱融着性樹脂の融点より２０℃以上高い融点を有する耐熱性樹脂を用いるのが特に好ましい。
前記耐熱性樹脂フィルム層（基材層）２としては、特に限定されるものではないが、例えば、ナイロンフィルム等のポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム、ポリオレフィンフィルム、ポリカーボネート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、前記耐熱性樹脂フィルム２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、二軸延伸ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム等の二軸延伸ポリエステルフィルムを用いるのが特に好ましい。前記ナイロンフィルムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、６ナイロンフィルム、６，６ナイロンフィルム、ＭＸＤナイロンフィルム等が挙げられる。なお、前記耐熱性樹脂フィルム層２は、単層で形成されていても良いし、或いは、例えばポリエステルフィルム／ポリアミドフィルムからなる複層（ＰＥＴフィルム／ナイロンフィルムからなる複層等）で形成されていても良い。前記例示した複層構成において、ポリエステルフィルムがポリアミドフィルムよりも外側に配置されるのが好ましく、同様にＰＥＴフィルムがナイロンフィルムよりも外側に配置されるのが好ましい。
前記耐熱性樹脂フィルム層（基材層）２の厚さは、９μｍ〜１００μｍに設定されるのが好ましい。上記好適下限値以上に設定することで外装材として十分な強度を確保できると共に、上記好適上限値以下に設定することで張り出し成形、絞り成形等の成形時の応力を小さくできて成形性を向上させることができる。中でも、前記耐熱性樹脂フィルム層（基材層）２の厚さは、２５μｍ〜６０μｍに設定されるのが特に好ましい。
前記シーラント層（熱融着性樹脂層）（内側層）３は、リチウムイオン二次電池等で用いられる腐食性の強い電解液などに対しても優れた耐薬品性を具備させると共に、外装材にヒートシール性を付与する役割を担うものである。
前記熱融着性樹脂層３としては、特に限定されるものではないが、熱融着性樹脂無延伸フィルム層であるのが好ましい。前記熱融着性樹脂無延伸フィルム層３は、特に限定されるものではないが、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からなる群より選ばれた少なくとも１種の熱融着性樹脂からなる無延伸フィルムにより構成されるのが好ましい。なお、前記熱融着性樹脂層３は、単層であってもよいし、複層であってもよい。
中でも、前記熱融着性樹脂層３としては、エラストマー成分を含有したオレフィン系樹脂を含む中間層の両面に、オレフィン系樹脂を含む被覆層が積層された３層積層構造を少なくとも含む構成であって、前記中間層が、前記エラストマー成分が島になっている海島構造を備えた構成であるのが好ましい。
前記エラストマー成分を含有したオレフィン系樹脂としては、オレフィン系樹脂にエラストマーが添加された（配合された）構成であってもよいし、オレフィン系樹脂骨格にエラストマー成分が化学的に結合されてなるエラストマー変性オレフィン系樹脂であってもよい。なお、前記「エラストマー」の語は、ゴム成分をも含む意味で用いている。
前記熱融着性樹脂層３の厚さは、２０μｍ〜８０μｍに設定されるのが好ましい。２０μｍ以上とすることでピンホールの発生を十分に防止できると共に、８０μｍ以下に設定することで樹脂使用量を低減できてコスト低減を図り得る。中でも、前記熱融着性樹脂層３の厚さは２０μｍ〜４０μｍに設定されるのが特に好ましい。
なお、蓄電デバイス用外装材１に成形を行う場合には、成形性向上のために前記熱融着性樹脂層３に滑剤を含有せしめるのが好ましい。前記滑剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、飽和脂肪酸アミド、不飽和脂肪酸アミド、置換アミド、メチロールアミド、飽和脂肪酸ビスアミド、不飽和脂肪酸ビスアミド、脂肪酸エステルアミド、芳香族系ビスアミド等が挙げられる。
前記金属箔層４は、外装材１に酸素や水分の侵入を阻止するガスバリア性を付与する役割を担うものである。前記金属箔層４としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム箔、ＳＵＳ箔（ステンレス箔）、銅箔、ニッケル箔等が挙げられ、アルミニウム箔が一般的に用いられる。前記金属箔層４の厚さは、５μｍ〜３５μｍであるのが好ましい。５μｍ以上であることで金属箔を製造する際の圧延時のピンホール発生を防止できると共に、３５μｍ以下であることで張り出し成形、絞り成形等の成形時の応力を小さくできて成形性を向上させることができる。中でも、前記金属箔層４の厚さは、９μｍ〜２５μｍであるのが特に好ましい。
前記金属箔層４は、少なくとも内側の面（第２接着剤層６側の面）に化成処理が施されているのが好ましい。このような化成処理が施されていることによって内容物（電池の電解液等）による金属箔表面の腐食を十分に防止できる。例えば次のような処理をすることによって金属箔に化成処理を施す。即ち、例えば、脱脂処理を行った金属箔の表面に、
１）リン酸と、
クロム酸と、
フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
２）リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、
クロム酸及びクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
３）リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、
クロム酸及びクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、
フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
上記１）〜３）のうちのいずれかの水溶液を塗工した後、乾燥することにより、化成処理を施す。
１）リン酸と、
クロム酸と、
フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
２）リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、
クロム酸及びクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
３）リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、
クロム酸及びクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、
フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
上記１）〜３）のうちのいずれかの水溶液を塗工した後、乾燥することにより、化成処理を施す。
前記化成皮膜は、クロム付着量（片面当たり）として０．１ｍｇ／ｍ2〜５０ｍｇ／ｍ2が好ましく、特に２ｍｇ／ｍ2〜２０ｍｇ／ｍ2が好ましい。
前記第１接着剤層５としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリウレタン接着剤層、ポリエステルポリウレタン接着剤層、ポリエーテルポリウレタン接着剤層等が挙げられる。前記第１接着剤層５の厚さは、１μｍ〜５μｍに設定されるのが好ましい。中でも、外装材の薄膜化、軽量化の観点から、前記第１接着剤層５の厚さは、１μｍ〜３μｍに設定されるのが特に好ましい。
前記第２接着剤層６としては、特に限定されるものではないが、例えば、上記第１接着剤層５として例示したものも使用できるが、電解液による膨潤の少ないポリオレフィン系接着剤を使用するのが好ましい。前記第２接着剤層６の厚さは、１μｍ〜５μｍに設定されるのが好ましい。中でも、外装材の薄膜化、軽量化の観点から、前記第２接着剤層６の厚さは、１μｍ〜３μｍに設定されるのが特に好ましい。
本発明の蓄電デバイス用外装材１の厚さは、７０μｍ〜１２０μｍに設定されるのが好ましく、中でも８０μｍ〜１１０μｍに設定されるのが特に好ましい。
本発明の蓄電デバイス用外装材１において、前記耐熱性樹脂フィルム層（基材層）２のさらに外側に（金属箔層４側とは反対側の面に）１ないし複数の他の層が積層されていてもよい。
本発明の蓄電デバイス用外装材１を成形（深絞り成形、張り出し成形等）することにより、成形ケース（電池ケース等）を得ることができる。なお、本発明の蓄電デバイス用外装材１は、成形に供されずにそのまま使用することもできる。
本発明の外装材１を用いて構成された蓄電デバイス２０の一実施形態を図２に示す。この蓄電デバイス２０は、リチウムイオン２次電池である。
前記電池２０は、電解質２１と、タブリード２２と、成形に供されていない平面状の前記外装材１と、前記外装材１が成形されて得られた収容凹部１１ｂを有する成形ケース１１とを備える（図２参照）。前記電解質２１および前記タブリード２２により蓄電デバイス本体部１９が構成されている。
前記成形ケース１１の収容凹部１１ｂ内に前記電解質２１と前記タブリード２２の一部が収容され、該成形ケース１１の上に前記平面状の外装材１が配置され、該外装材１の周縁部（の内側層３）と前記成形ケース１１の封止用周縁部１１ａ（の内側層３）とがヒートシールにより接合されて熱封止部（ヒートシール部）が形成されることによって、前記電池２０が構成されている。なお、前記タブリード２２の先端部は、外部に導出されている（図２参照）。
次に、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。
＜実施例１＞
厚さ２５μｍのアルミニウム箔（金属箔）４の両面に、リン酸、ポリアクリル酸（アクリル系樹脂）、クロム(III)塩化合物、水、アルコールからなる化成処理液を塗布した後、１８０℃で乾燥を行って、化成皮膜を形成した。この化成皮膜のクロム付着量は片面当たり１０ｍｇ／ｍ2であった。
厚さ２５μｍのアルミニウム箔（金属箔）４の両面に、リン酸、ポリアクリル酸（アクリル系樹脂）、クロム(III)塩化合物、水、アルコールからなる化成処理液を塗布した後、１８０℃で乾燥を行って、化成皮膜を形成した。この化成皮膜のクロム付着量は片面当たり１０ｍｇ／ｍ2であった。
次に、前記化成処理済みアルミニウム箔４の一方の面に、２液硬化型のウレタン系接着剤（外側接着剤）５を介して厚さ５０μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂フィルム（基材層用フィルム）２をドライラミネートした（貼り合わせた）。この二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂フィルムのヤング率は、４．０ＧＰａである。
次に、厚さ３０μｍの無延伸ポリプロピレンフィルム（シーラントフィルム層）３の一方の面に２液硬化型のウレタン系接着剤（内側接着剤）６を介して、前記ドライラミネート後のアルミニウム箔４の他方の面を重ね合わせて、ゴムニップロールと、１００℃に加熱されたラミネートロールとの間に挟み込んで圧着することによりドライラミネートし、しかる後、５０℃で５日間エージングする（加熱する）ことによって、図１に示す構成の総厚さ１１１μｍの蓄電デバイス用外装材１を得た。
＜実施例２＞
金属箔４として２０μｍのアルミニウム箔を用い、外装材の総厚さを１０６μｍとした以外は、実施例１と同様にして、図１に示す蓄電デバイス用外装材１を得た。
金属箔４として２０μｍのアルミニウム箔を用い、外装材の総厚さを１０６μｍとした以外は、実施例１と同様にして、図１に示す蓄電デバイス用外装材１を得た。
＜参考例１＞
基材層用フィルム２として、厚さ３８μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルムを用い、金属箔４として２０μｍのアルミニウム箔を用い、外装材の総厚さを９４μｍとした以外は、実施例１と同様にして、図１に示す蓄電デバイス用外装材１を得た。
基材層用フィルム２として、厚さ３８μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルムを用い、金属箔４として２０μｍのアルミニウム箔を用い、外装材の総厚さを９４μｍとした以外は、実施例１と同様にして、図１に示す蓄電デバイス用外装材１を得た。
＜参考例２＞
基材層用フィルム２として、厚さ３８μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルムを用い、金属箔４として厚さ２０μｍのアルミニウム箔を用い、シーラントフィルム３として厚さ２０μｍの無延伸ポリプロピレンフィルムを用い、外装材の総厚さを８４μｍとした以外は、実施例１と同様にして、図１に示す蓄電デバイス用外装材１を得た。
基材層用フィルム２として、厚さ３８μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルムを用い、金属箔４として厚さ２０μｍのアルミニウム箔を用い、シーラントフィルム３として厚さ２０μｍの無延伸ポリプロピレンフィルムを用い、外装材の総厚さを８４μｍとした以外は、実施例１と同様にして、図１に示す蓄電デバイス用外装材１を得た。
＜実施例５＞
基材層用フィルム２として、厚さ３０μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルム／厚さ２０μｍの二軸延伸ナイロンフィルムの共押出積層フィルム（ＰＥＴ樹脂フィルムをより外側に配置）を用い、金属箔４として２０μｍのアルミニウム箔を用い、外装材の総厚さを１０９μｍとした以外は、実施例１と同様にして、図１に示す蓄電デバイス用外装材１を得た。
基材層用フィルム２として、厚さ３０μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルム／厚さ２０μｍの二軸延伸ナイロンフィルムの共押出積層フィルム（ＰＥＴ樹脂フィルムをより外側に配置）を用い、金属箔４として２０μｍのアルミニウム箔を用い、外装材の総厚さを１０９μｍとした以外は、実施例１と同様にして、図１に示す蓄電デバイス用外装材１を得た。
＜参考例３＞
基材層用フィルム２として、厚さ２０μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルム／厚さ３０μｍの二軸延伸ナイロンフィルムの共押出積層フィルム（ＰＥＴ樹脂フィルムをより外側に配置）を用い、金属箔４として２０μｍのアルミニウム箔を用い、外装材の総厚さを１０９μｍとした以外は、実施例１と同様にして、図１に示す蓄電デバイス用外装材１を得た。
基材層用フィルム２として、厚さ２０μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルム／厚さ３０μｍの二軸延伸ナイロンフィルムの共押出積層フィルム（ＰＥＴ樹脂フィルムをより外側に配置）を用い、金属箔４として２０μｍのアルミニウム箔を用い、外装材の総厚さを１０９μｍとした以外は、実施例１と同様にして、図１に示す蓄電デバイス用外装材１を得た。
＜参考例４＞
基材層用フィルム２として、厚さ４０μｍの二軸延伸ナイロンフィルムを用い、金属箔４として２５μｍのアルミニウム箔を用い、シーラントフィルム３として厚さ４０μｍの無延伸ポリプロピレンフィルムを用い、外装材の総厚さを１１１μｍとした以外は、実施例１と同様にして、図１に示す蓄電デバイス用外装材１を得た。
基材層用フィルム２として、厚さ４０μｍの二軸延伸ナイロンフィルムを用い、金属箔４として２５μｍのアルミニウム箔を用い、シーラントフィルム３として厚さ４０μｍの無延伸ポリプロピレンフィルムを用い、外装材の総厚さを１１１μｍとした以外は、実施例１と同様にして、図１に示す蓄電デバイス用外装材１を得た。
＜比較例１＞
基材層用フィルムとして、厚さ２５μｍの二軸延伸ナイロンフィルムを用い、金属箔として４０μｍのアルミニウム箔を用い、シーラントフィルムとして厚さ４０μｍの無延伸ポリプロピレンフィルムを用い、外装材の総厚さを１１１μｍとした以外は、実施例１と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
基材層用フィルムとして、厚さ２５μｍの二軸延伸ナイロンフィルムを用い、金属箔として４０μｍのアルミニウム箔を用い、シーラントフィルムとして厚さ４０μｍの無延伸ポリプロピレンフィルムを用い、外装材の総厚さを１１１μｍとした以外は、実施例１と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
＜比較例２＞
基材層用フィルムとして、厚さ１５μｍの二軸延伸ナイロンフィルムを用い、金属箔として３５μｍのアルミニウム箔を用い、外装材の総厚さを８６μｍとした以外は、実施例１と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
基材層用フィルムとして、厚さ１５μｍの二軸延伸ナイロンフィルムを用い、金属箔として３５μｍのアルミニウム箔を用い、外装材の総厚さを８６μｍとした以外は、実施例１と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
＜比較例３＞
基材層用フィルムとして、厚さ１２μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルムを用い、金属箔として３０μｍのアルミニウム箔を用い、シーラントフィルムとして厚さ２５μｍの無延伸ポリプロピレンフィルムを用い、外装材の総厚さを７３μｍとした以外は、実施例１と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
基材層用フィルムとして、厚さ１２μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルムを用い、金属箔として３０μｍのアルミニウム箔を用い、シーラントフィルムとして厚さ２５μｍの無延伸ポリプロピレンフィルムを用い、外装材の総厚さを７３μｍとした以外は、実施例１と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
＜比較例４＞
基材層用フィルムとして、厚さ６μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルムを用い、金属箔として２０μｍのアルミニウム箔を用い、シーラントフィルムとして厚さ２０μｍの無延伸ポリプロピレンフィルムを用い、外装材の総厚さを５２μｍとした以外は、実施例１と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
基材層用フィルムとして、厚さ６μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルムを用い、金属箔として２０μｍのアルミニウム箔を用い、シーラントフィルムとして厚さ２０μｍの無延伸ポリプロピレンフィルムを用い、外装材の総厚さを５２μｍとした以外は、実施例１と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
＜比較例５＞
基材層用フィルムとして、厚さ１０μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルム／厚さ４０μｍの二軸延伸ナイロンフィルムの共押出積層フィルム（ＰＥＴ樹脂フィルムをより外側に配置）を用い、金属箔として２０μｍのアルミニウム箔を用い、外装材の総厚さを１０９μｍとした以外は、実施例１と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
基材層用フィルムとして、厚さ１０μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルム／厚さ４０μｍの二軸延伸ナイロンフィルムの共押出積層フィルム（ＰＥＴ樹脂フィルムをより外側に配置）を用い、金属箔として２０μｍのアルミニウム箔を用い、外装材の総厚さを１０９μｍとした以外は、実施例１と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
＜比較例６＞
基材層用フィルムとして、ヤング率が４．８ＧＰａの厚さ５０μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルム（実施例１で使用した二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルムとはオリゴマー含有率が異なっており、ヤング率も異なる）を用いた以外は、実施例１と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
基材層用フィルムとして、ヤング率が４．８ＧＰａの厚さ５０μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルム（実施例１で使用した二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルムとはオリゴマー含有率が異なっており、ヤング率も異なる）を用いた以外は、実施例１と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
＜比較例７＞
基材層用フィルムとして、厚さ５５μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルムを用い、金属箔として１５μｍのアルミニウム箔を用い、外装材の総厚さを１０６μｍとした以外は、実施例１と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
基材層用フィルムとして、厚さ５５μｍの二軸延伸ＰＥＴ樹脂フィルムを用い、金属箔として１５μｍのアルミニウム箔を用い、外装材の総厚さを１０６μｍとした以外は、実施例１と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
＜ヤング率の測定方法＞
蓄電デバイス用外装材の製造に使用する積層前の各基材層用フィルムについて、ＪＩＳ Ｋ７１２７（１９９９）に準拠して、試料長さ１００ｍｍ、試料幅１５ｍｍ、評点間距離５０ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／分の条件で、試料片（基材層用フィルムの試料片）を引張試験機で引張測定して得られた「応力−ひずみ曲線（ＳＳカーブ）」からヤング率（単位：ＧＰａ）を算出した。前記応力−ひずみ曲線における「直線部分の接線の傾き」がヤング率である。引張試験機として島津製作所製の「ストログラフ（ＡＧＳ−５ｋＮＸ）」を使用した。前記「ヤング率」の語は、ＡＳＴＭ−Ｄ−８８２で定義されているヤング率と同義である。
蓄電デバイス用外装材の製造に使用する積層前の各基材層用フィルムについて、ＪＩＳ Ｋ７１２７（１９９９）に準拠して、試料長さ１００ｍｍ、試料幅１５ｍｍ、評点間距離５０ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／分の条件で、試料片（基材層用フィルムの試料片）を引張試験機で引張測定して得られた「応力−ひずみ曲線（ＳＳカーブ）」からヤング率（単位：ＧＰａ）を算出した。前記応力−ひずみ曲線における「直線部分の接線の傾き」がヤング率である。引張試験機として島津製作所製の「ストログラフ（ＡＧＳ−５ｋＮＸ）」を使用した。前記「ヤング率」の語は、ＡＳＴＭ−Ｄ−８８２で定義されているヤング率と同義である。
なお、実施例５、６及び比較例５では、基材層用フィルムとして積層フィルムが用いられているが、この場合には、積層フィルム状態で上記ヤング率を測定するものとする。
＜耐折り曲げ性評価法＞
各蓄電デバイス用外装材について下記サイズの試験片をそれぞれ２枚用意し、ＪＩＳ Ｐ８１１５（２００１年）の耐折強さ試験法に準拠して折り曲げ試験を行った。
各蓄電デバイス用外装材について下記サイズの試験片をそれぞれ２枚用意し、ＪＩＳ Ｐ８１１５（２００１年）の耐折強さ試験法に準拠して折り曲げ試験を行った。
試験機器：MIT TYPE FOLDING ENDURANCE TESTER（東洋精機製作所社製）
試験片サイズ：１０ｍｍ幅×１５０ｍｍ長さ
荷重：１．７５ｋｇ
折り曲げ速度：１７５往復／分（「折り曲げて元に戻す」を１往復とカウントする）
折り曲げ角度：９０°
折り曲げ先端半径：０．５Ｒ
折り曲げ回数：７５０回、１５００回
上記の試験条件等で、一方の試験片について７５０回の折り曲げ試験を行い、もう一方の試験片について１５００回の折り曲げ試験を行い、それぞれ試験後の蓄電デバイス用外装材の状態を目視で調べ、下記判定基準に基づいて評価した。
（判定基準）
「◎」…外装材にピンホール、クラック等の欠陥部は、認められなかった。
「○」…曲げ箇所に薄く折れ筋が見られたが、外装材にピンホール、クラック等の欠陥部は、認められなかった。
「△」…次の３つの現象のうち少なくとも１以上の現象が生じた。
試験片サイズ：１０ｍｍ幅×１５０ｍｍ長さ
荷重：１．７５ｋｇ
折り曲げ速度：１７５往復／分（「折り曲げて元に戻す」を１往復とカウントする）
折り曲げ角度：９０°
折り曲げ先端半径：０．５Ｒ
折り曲げ回数：７５０回、１５００回
上記の試験条件等で、一方の試験片について７５０回の折り曲げ試験を行い、もう一方の試験片について１５００回の折り曲げ試験を行い、それぞれ試験後の蓄電デバイス用外装材の状態を目視で調べ、下記判定基準に基づいて評価した。
（判定基準）
「◎」…外装材にピンホール、クラック等の欠陥部は、認められなかった。
「○」…曲げ箇所に薄く折れ筋が見られたが、外装材にピンホール、クラック等の欠陥部は、認められなかった。
「△」…次の３つの現象のうち少なくとも１以上の現象が生じた。
・外装材の金属箔層に割れが発生した
・基材層にピンホールが発生した
・シーラント層にピンホールが発生した
「×」…外装材に破断が生じた。
・基材層にピンホールが発生した
・シーラント層にピンホールが発生した
「×」…外装材に破断が生じた。
表１から明らかなように、本発明の実施例１〜７の蓄電デバイス用外装材は、薄型の外装材でありながら、耐折り曲げ性に優れていた。
これに対し、本発明の規定範囲を逸脱する比較例１〜７では、耐折り曲げ性に劣っていた。
本発明に係る蓄電デバイス用外装材は、具体例として、例えば、
・リチウム２次電池（リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池等）等の蓄電デバイス
・リチウムイオンキャパシタ
・電気２重層コンデンサ
・全固体電池
等の各種蓄電デバイスの外装材として用いられる。また、本発明に係る蓄電デバイス用外装材は、厚さが薄い構成であっても耐折り曲げ性等の曲げ耐性に優れているので、薄型電池（カード型電池等）用の外装材として好適である。
・リチウム２次電池（リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池等）等の蓄電デバイス
・リチウムイオンキャパシタ
・電気２重層コンデンサ
・全固体電池
等の各種蓄電デバイスの外装材として用いられる。また、本発明に係る蓄電デバイス用外装材は、厚さが薄い構成であっても耐折り曲げ性等の曲げ耐性に優れているので、薄型電池（カード型電池等）用の外装材として好適である。
また、本発明に係る蓄電デバイスとしては、例えば上記例示した各種蓄電デバイス等が挙げられる。中でも、薄型電池（カード型電池等）として好適である。
１…蓄電デバイス用外装材
２…基材層（外側層）
３…シーラント層（内側層）
４…金属箔層
２０…蓄電デバイス
２…基材層（外側層）
３…シーラント層（内側層）
４…金属箔層
２０…蓄電デバイス
Claims (5)
- 耐熱性樹脂フィルムからなる基材層と、内側層としてのシーラント層と、前記基材層と前記シーラント層の間に配置された金属箔層と、を含む蓄電デバイス用外装材において、
前記基材層を構成する耐熱性樹脂フィルムは、ヤング率が３．０ＧＰａ〜４．０ＧＰａの耐熱性樹脂フィルムであり、
前記基材層の厚さは、前記金属箔層の厚さの２．０倍〜２．７倍であり、
前記基材層の厚さは、２５μｍ〜６０μｍであり、
前記金属箔層の厚さは、９μｍ〜２５μｍであることを特徴とする蓄電デバイス用外装材。 - 前記基材層を構成する耐熱性樹脂フィルムは、ポリエステル樹脂フィルムである請求項１に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記蓄電デバイス用外装材の厚さが７０μｍ〜１２０μｍである請求項１または２に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用外装材の成形体からなる蓄電デバイス用外装ケース。
- 蓄電デバイス本体部と、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用外装材及び／又は請求項４に記載の蓄電デバイス用外装ケースからなる外装部材とを備え、
前記蓄電デバイス本体部が、前記外装部材で外装されていることを特徴とする蓄電デバイス。
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