JP6948134B2 - 蓄電デバイスの外装材用シーラントフィルム、蓄電デバイス用外装材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
前記第1無延伸フィルム層は、前記シーラントフィルムにおいて最も金属箔側に配置される層であり、
前記第1無延伸フィルム層は、共重合成分としてプロピレン及びプロピレンを除く他の共重合成分を含有するランダム共重合体を含有し、
前記第1無延伸フィルム層は、滑剤を含有しない構成であり、又は滑剤を0ppmを超えて250ppm以下含有する構成であり、
前記第2無延伸フィルム層は、プロピレン系重合体と、滑剤と、を含有し、
前記第2無延伸フィルム層における滑剤の含有濃度が500ppm〜5000ppmであることを特徴とする蓄電デバイスの外装材用シーラントフィルム。
前記積層体を加熱処理して蓄電デバイス用外装材を得るエージング工程と、を含むことを特徴とする蓄電デバイス用外装材の製造方法。
前記積層体を加熱処理して蓄電デバイス用外装材を得るエージング工程と、を含むことを特徴とする蓄電デバイス用外装材の製造方法。
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。
厚さ40μmのアルミニウム箔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。
積層前の第1無延伸フィルム層7におけるエルカ酸アミドの含有濃度を0ppmに設定し、積層前の第2無延伸フィルム層8におけるエルカ酸アミドの含有濃度を3000ppmに設定した以外は、実施例1と同様にして、図1に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
厚さ40μmのアルミニウム箔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。
積層前の第1無延伸フィルム層7におけるエルカ酸アミドの含有濃度を60ppmに設定し、積層前の第2無延伸フィルム層8におけるエルカ酸アミドの含有濃度を1000ppmに設定した以外は、実施例3と同様にして、図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
積層前の第3無延伸フィルム層9におけるエルカ酸アミドの含有濃度を500ppmに設定した以外は、実施例3と同様にして、図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
積層前の第1無延伸フィルム層7におけるエルカ酸アミドの含有濃度を60ppmに設定し、積層前の第2無延伸フィルム層8におけるエルカ酸アミドの含有濃度を1000ppmに設定し、積層前の第3無延伸フィルム層9におけるエルカ酸アミドの含有濃度を2000ppmに設定した以外は、実施例3と同様にして、図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
第1無延伸フィルム層7、第2無延伸フィルム層8および第3無延伸フィルム層9において滑剤としてエルカ酸アミドに代えてベヘン酸アミドを用い、積層前の第1無延伸フィルム層7におけるベヘン酸アミドの含有濃度を50ppmに設定した以外は、実施例3と同様にして、図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
第1無延伸フィルム層7、第2無延伸フィルム層8および第3無延伸フィルム層9において滑剤としてエルカ酸アミドに代えてオレイン酸アミドを用いた以外は、実施例7と同様にして、図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
第1無延伸フィルム層7、第2無延伸フィルム層8および第3無延伸フィルム層9において滑剤としてエルカ酸アミドに代えてステアリン酸アミドを用いた以外は、実施例7と同様にして、図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
積層前の第2無延伸フィルム層8におけるエルカ酸アミドの含有濃度を4500ppmに設定した以外は、実施例3と同様にして、図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
積層前の第1無延伸フィルム層7におけるエルカ酸アミドの含有濃度を0ppmに設定し、積層前の第2無延伸フィルム層8におけるエルカ酸アミドの含有濃度を2000ppmに設定した以外は、実施例3と同様にして、図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
積層前の第1無延伸フィルム層7におけるエルカ酸アミドの含有濃度を400ppmに設定した以外は、実施例1と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
積層前の第1無延伸フィルム層7におけるエルカ酸アミドの含有濃度を50ppmに設定し、積層前の第2無延伸フィルム層8におけるエルカ酸アミドの含有濃度を6000ppmに設定した以外は、実施例1と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
積層前の第1無延伸フィルム層7におけるエルカ酸アミドの含有濃度を500ppmに設定した以外は、実施例3と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
積層前の第1無延伸フィルム層7におけるエルカ酸アミドの含有濃度を400ppmに設定し、積層前の第2無延伸フィルム層8におけるエルカ酸アミドの含有濃度を1000ppmに設定した以外は、実施例3と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
積層前の第1無延伸フィルム層7におけるエルカ酸アミドの含有濃度を500ppmに設定し、積層前の第3無延伸フィルム層9におけるエルカ酸アミドの含有濃度を500ppmに設定した以外は、実施例3と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
積層前の第1無延伸フィルム層7におけるエルカ酸アミドの含有濃度を360ppmに設定し、積層前の第2無延伸フィルム層8におけるエルカ酸アミドの含有濃度を1000ppmに設定し、積層前の第3無延伸フィルム層9におけるエルカ酸アミドの含有濃度を2000ppmに設定した以外は、実施例3と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
第1無延伸フィルム層7、第2無延伸フィルム層8および第3無延伸フィルム層9において滑剤としてエルカ酸アミドに代えてベヘン酸アミドを用い、積層前の第1無延伸フィルム層7におけるベヘン酸アミドの含有濃度を320ppmに設定した以外は、実施例3と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
第1無延伸フィルム層7、第2無延伸フィルム層8および第3無延伸フィルム層9において滑剤としてエルカ酸アミドに代えてオレイン酸アミドを用いた以外は、比較例7と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
第1無延伸フィルム層7、第2無延伸フィルム層8および第3無延伸フィルム層9において滑剤としてエルカ酸アミドに代えてステアリン酸アミドを用いた以外は、比較例7と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
積層前の第1無延伸フィルム層7におけるエルカ酸アミドの含有濃度を400ppmに設定し、積層前の第2無延伸フィルム層8におけるエルカ酸アミドの含有濃度を4500ppmに設定した以外は、実施例3と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
積層前の第1無延伸フィルム層7におけるエルカ酸アミドの含有濃度を60ppmに設定し、積層前の第2無延伸フィルム層8におけるエルカ酸アミドの含有濃度を100ppmに設定した以外は、実施例3と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
積層前の第2無延伸フィルム層8におけるエルカ酸アミドの含有濃度を5500ppmに設定した以外は、実施例3と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
積層前の第3無延伸フィルム層9におけるエルカ酸アミドの含有濃度を100ppmに設定した以外は、実施例3と同様にして、蓄電デバイス用外装材を得た。
積層前の第1無延伸フィルム層7におけるエルカ酸アミドの含有濃度を60ppmに設定し、積層前の第2無延伸フィルム層8におけるエルカ酸アミドの含有濃度を1000ppmに設定し、積層前の第3無延伸フィルム層9におけるエルカ酸アミドの含有濃度を4000ppmに設定した以外は、実施例3と同様にして蓄電デバイス用外装材を得た。
各蓄電デバイス用外装材から縦100mm×横100mmの矩形状の試験片を2枚切り出した後、これら2枚の試験片を重ね合わせて互いの内側シーラント層の周縁部同士をヒートシール温度200℃でヒートシールして袋体を作製した。この袋体の内部空間内にシリンジを用いてアセトン1mLを注入し、内側シーラント層の最内層の表面とアセトンとが接触した状態で3分間放置した後、袋体内のアセトンを抜き取った。この抜き取った液中に含まれる滑剤量をガスクロマトグラフを用いて測定、分析することにより、外装材の最内層の表面に存在する滑剤量(μg/cm2)を求めた。即ち、最内層の表面1cm2あたりの滑剤量を求めた。
各実施例および各比較例において共押出により作成したシーラントフィルム3を縦200mm×横200mmの矩形状に切り出した後、これに40℃で10日間エージングを行った。エージング後のフィルムから縦100mm×横100mmの矩形状の試験片を2枚切り出した後、これら2枚の試験片を互いの第1無延伸フィルム層7が接触するように重ね合わせて、周縁部をナイロンフィルムで覆った後、周囲をヒートシール温度200℃でヒートシールして袋体を作製した。この袋体の内部空間内にシリンジを用いてアセトン1mLを注入し、第1無延伸フィルム層の表面(袋体の内側表面)とアセトンとが接触した状態で3分間放置した後、袋体内のアセトンを抜き取った。この抜き取った液中に含まれる滑剤量をガスクロマトグラフを用いて測定、分析することにより、第1無延伸フィルム層の表面7aに存在する滑剤量(μg/cm2)を求めた。即ち、第1無延伸フィルム層の表面1cm2あたりの滑剤量を求めた。
成形深さフリーのストレート金型を用いて外装材に対し下記成形条件で深絞り1段成形を行い、各成形深さ(9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm)毎に成形性を評価し、コーナー部にピンホールが全く発生しない良好な成形を行うことができる最大成形深さ(mm)を調べた。判定は、最大成形深さが5mm以上であるものを「○」とし、最大成形深さが2mm以上5mm未満であるものを「△」とし、最大成形深さが2mm未満であるものを「×」とした。なお、ピンホールの有無は、ピンホールを透過してくる透過光の有無を目視により観察することにより調べた。
(成形条件)
成形型…パンチ:33.3mm×53.9mm、ダイ:80mm×120mm、コーナーR:2mm、パンチR:1.3mm、ダイR:1mm
しわ押さえ圧…ゲージ圧:0.475MPa、実圧(計算値):0.7MPa
材質…SC(炭素鋼)材、パンチRのみクロムメッキ。
各蓄電デバイス用外装材から縦600mm×横100mmの矩形状の試験片を切り出した後、得られた試験片を内側シーラント層3面(即ち最内層の表面8a又は9a)を上側にして試験台の上に載置し、この試験片の上面に、黒色のウェスが巻き付けられて表面が黒色を呈しているSUS製錘(質量1.3kg、接地面の大きさが55mm×50mm)を載せた状態で、該錘を試験片の上面と平行な水平方向に引張速度4cm/秒で引っ張ることによって錘を試験片の上面に接触状態で長さ400mmにわたって引張移動させた。引張移動後の錘の接触面のウェス(黒色)を目視で観察し、ウェス(黒色)の表面に白粉が顕著に生じていたものを「×」とし、白粉がある程度(中程度)生じていたものを「△」とし、白粉が殆どないか又は白粉が認められなかったものを「○」とした。なお、上記黒色のウェスとしては、TRUSCO社製「静電気除去シートS SD2525 3100」を使用した。
得られた外装材から幅15mm×長さ150mmの試験体を2枚切り出した後、これら2枚の試験体を互いの内側シーラント層同士で接触するように重ね合わせた状態で、テスター産業株式会社製のヒートシール装置(TP−701−A)を用いて、ヒートシール温度:200℃、シール圧:0.2MPa(ゲージ表示圧)、シール時間:2秒の条件にて片面加熱によりヒートシールを行った。
上記シール強度(剥離強度)を測定した後の外装材の内側シーラント層の剥離部(破壊部)の両面を目視で観察し、剥離部(破壊部)の両面の白化の有無や程度(白化が強いほど凝集度が大きいと判断できる)を下記判定基準に基づいて評価した。
(判定基準)
白化が顕著に生じていて凝集度の大きいものを「○」、白化がある程度生じていて凝集度が中程度のものを「△」、白化が認められないか又は白化が殆どなくて凝集度の低いものを「×」とした。
得られた外装材から幅15mm×長さ150mmの試験体を切り出し、この試験体の長さ方向の端部をアルカリ性の剥離液に浸漬することによって内側シーラント層3と金属箔層(アルミニウム箔層)4とを剥離させた。JIS K6854−3(1999年)に準拠し、島津製作所製ストログラフ(AGS−5kNX)を使用して、一方のチャックで金属箔層(アルミニウム箔層)4を含む積層体を挟み付け固定し、他方のチャックで前記剥離したシーラント層3を挟み付け固定し、この状態で引張速度100mm/分でT型剥離させた時の剥離強度を測定し、これを内側シーラント層3と金属箔層4とのラミネート強度(接着強度)(N/15mm幅)とした。この剥離強度の測定は25℃環境下で行った。下記判定基準に基づいて評価した。
(判定基準)
ラミネート強度が「5.0N/15mm幅」以上であったものを「○」とし、ラミネート強度が「5.0N/15mm幅」未満であったものを「×」とした。
・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。
2…耐熱性樹脂層(外側層)
3…内側シーラント層(シーラントフィルム)(内側層)
4…金属箔層
5…第2接着剤層(外側接着剤層)
6…第1接着剤層(内側接着剤層)
7…第1無延伸フィルム層(金属箔層側)
7a…内側シーラント層における金属箔層側の表面
8…第2無延伸フィルム層
8a…最内層の表面
9…第3無延伸フィルム層
9a…最内層の表面
10…蓄電デバイス用外装ケース(成形体)
Claims (13)
- シーラントフィルムからなる内側シーラント層と、該内側シーラント層の片面側に積層された金属箔層とを含む蓄電デバイス用外装材であって、
前記シーラントフィルムは、第1無延伸フィルム層と、該第1無延伸フィルム層の一方の面に積層された第2無延伸フィルム層と、を含む2層以上の積層体からなり、
前記第1無延伸フィルム層は、前記シーラントフィルムにおいて最も金属箔側に配置される層であり、
前記第1無延伸フィルム層は、共重合成分としてプロピレン及びプロピレンを除く他の共重合成分を含有するランダム共重合体を含有し、
前記第1無延伸フィルム層は、滑剤を含有しない構成であり、又は滑剤を0ppmを超えて100ppm以下含有する構成であり、
前記第2無延伸フィルム層は、プロピレン系重合体と、滑剤と、を含有し、
前記第2無延伸フィルム層における滑剤の含有濃度が2500ppm〜5000ppmであり、
前記内側シーラント層と前記金属箔層は第1接着剤を介して積層されていることを特徴とする蓄電デバイス用外装材。 - 前記第2無延伸フィルム層における前記第1無延伸フィルム層が積層された側とは反対側の面に積層された第3無延伸フィルム層をさらに含み、前記第3無延伸フィルム層は、共重合成分としてプロピレン及びプロピレンを除く他の共重合成分を含有するランダム共重合体と、滑剤と、を含有し、前記第3無延伸フィルム層における滑剤の含有濃度が200ppm〜3000ppmである請求項1に記載の蓄電デバイスの外装材。
- 前記第2無延伸フィルム層における滑剤含有濃度は、前記第3無延伸フィルム層における滑剤含有濃度の1.0倍〜5.0倍である請求項2に記載の蓄電デバイスの外装材。
- 前記第2無延伸フィルム層の表面に存在する滑剤量が0.1μg/cm2〜1.0μg/cm2の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記第3無延伸フィルム層の表面に存在する滑剤量が0.1μg/cm2〜1.0μg/cm2の範囲であることを特徴とする請求項2または3に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記金属箔層における前記内側シーラント層が積層された側とは反対側の面に積層された外側層としての耐熱性樹脂層をさらに含み、
前記第2無延伸フィルム層の表面に存在する滑剤量が0.1μg/cm2〜1.0μgcm2の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の蓄電デバイス用外装材。 - 前記金属箔層における前記内側シーラント層が積層された側とは反対側の面に積層された外側層としての耐熱性樹脂層をさらに含み、
前記第3無延伸フィルム層の表面に存在する滑剤量が0.1μg/cm2〜1.0μg/cm2の範囲であることを特徴とする請求項2または3に記載の蓄電デバイス用外装材。 - 請求項4〜7のいずれか1項に記載の外装材の成形体からなる蓄電デバイス用外装ケース。
- シーラントフィルムと、金属箔とを第1接着剤を介して積層した積層体を準備する工程と、
前記積層体を加熱処理して蓄電デバイス用外装材を得るエージング工程と、を含み、
前記シーラントフィルムは、第1無延伸フィルム層と、該第1無延伸フィルム層の一方の面に積層された第2無延伸フィルム層と、を含む2層以上の積層体からなり、
前記第1無延伸フィルム層は、前記シーラントフィルムにおいて最も金属箔側に配置される層であり、
前記第1無延伸フィルム層は、共重合成分としてプロピレン及びプロピレンを除く他の共重合成分を含有するランダム共重合体を含有し、
前記第1無延伸フィルム層は、滑剤を含有しない構成であり、又は滑剤を0ppmを超えて100ppm以下含有する構成であり、
前記第2無延伸フィルム層は、プロピレン系重合体と、滑剤と、を含有し、
前記第2無延伸フィルム層における滑剤の含有濃度が2500ppm〜5000ppmであることを特徴とする蓄電デバイス用外装材の製造方法。 - 前記第1接着剤が熱硬化性接着剤である請求項9に記載の蓄電デバイス用外装材の製造方法。
- 金属箔の一方の面に第2接着剤を介して耐熱性樹脂フィルムが積層されると共に前記金属箔の他方の面に第1接着剤を介してシーラントフィルムが積層された構成の積層体を準備する工程と、
前記積層体を加熱処理して蓄電デバイス用外装材を得るエージング工程と、を含み、
前記シーラントフィルムは、第1無延伸フィルム層と、該第1無延伸フィルム層の一方の面に積層された第2無延伸フィルム層と、を含む2層以上の積層体からなり、
前記第1無延伸フィルム層は、前記シーラントフィルムにおいて最も金属箔側に配置される層であり、
前記第1無延伸フィルム層は、共重合成分としてプロピレン及びプロピレンを除く他の共重合成分を含有するランダム共重合体を含有し、
前記第1無延伸フィルム層は、滑剤を含有しない構成であり、又は滑剤を0ppmを超えて100ppm以下含有する構成であり、
前記第2無延伸フィルム層は、プロピレン系重合体と、滑剤と、を含有し、
前記第2無延伸フィルム層における滑剤の含有濃度が2500ppm〜5000ppmであることを特徴とする蓄電デバイス用外装材の製造方法。 - 前記第1接着剤が熱硬化性接着剤であり、前記第2接着剤が熱硬化性接着剤である請求項11に記載の蓄電デバイス用外装材の製造方法。
- 加熱処理して得た前記蓄電デバイス用外装材の最内層の表面に存在する滑剤量が0.1μg/cm2〜1.0μg/cm2の範囲である請求項9〜12のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材の製造方法。
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