JP7010333B2 - 電池用包装材料、その製造方法及び電池 - Google Patents
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Description
項1. 少なくとも、基材層と、金属層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体からなり、
前記基材層の外側表面の少なくとも一部に印字受容層を備える、電池用包装材料。
項2. 前記印字受容層が、前記基材層の外側表面の一部に形成されている、項1に記載の電池用包装材料。
項3. 前記印字受容層の表面にインキが印刷されている、項1または2に記載の電池用包装材料。
項4. 前記印字受容層が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、または電離放射線硬化性樹脂により形成されている、項1~3のいずれかに記載の電池用包装材料。
項5. 前記基材層の前記印字受容層側の表面に表面活性化処理が施されている、項1~4のいずれかに記載の電池用包装材料。
項6. 前記印字受容層の厚みが、0.001μm以上50μm以下の範囲にある、項1~5のいずれかに記載の電池用包装材料。
項7. 前記基材層が、ポリアミド樹脂及びポリエステル樹脂の少なくとも一方により形成されている、項1~6のいずれかに記載の電池用包装材料。
項8. 前記基材層が、撥水剤を含んでいる、項1~7のいずれかに記載の電池用包装材料。
項9. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた電池素子が、項1~8のいずれかに記載の電池用包装材料により形成された包袋体内に収容されている、電池。
項10. 少なくとも、印字受容層と、基材層と、金属層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体からなる電池用包装材料の製造方法であって、
前記印字受容層と、前記基材層と、前記金属層と、前記熱融着性樹脂層とを積層して積層体を得る積層工程を備えており、
前記積層工程において、前記基材層の外側表面の少なくとも一部に前記印字受容層を積層する、電池用包装材料の製造方法。
項11. 前記印字受容層の表面にインキを印刷する工程をさらに備える、項10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、印字受容層6、基材層1、金属層3、及び熱融着性樹脂層4をこの順に備える積層体からなる。本発明の電池用包装材料において、印字受容層6が最外層になり、熱融着性樹脂層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熱融着性樹脂層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、金属層3の外側に位置しており、電池用包装材料の支持体として機能する層である。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。
印字受容層6は、基材層1の外側表面(金属層3とは反対側の表面)の少なくとも一部に設けられている。すなわち、印字受容層6は、基材層1の外側表面の全面に形成されていてもよいし、一部に形成されていてもよい。電池用包装材料の外側表面に印字する箇所が予め定められている場合には、印字受容層6は、基材層1の外側表面の一部に形成されていることが好ましい。
本発明の電池用包装材料において、接着剤層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。
本発明の電池用包装材料において、熱融着性樹脂層4は、最内層に該当し、電池の組み立て時に熱融着性樹脂層同士が熱溶着して電池素子を密封する層である。
本発明の電池用包装材料において、接着層5は、金属層3と熱融着性樹脂層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としては、所定の組成の各層を積層させた積層体が得られる限り、特に制限されず、少なくとも、印字受容層6と、基材層1と、金属層3と、熱融着性樹脂層4とを積層して積層体を得る積層工程を備えており、当該積層工程において、基材層1の外側表面の少なくとも一部に印字受容層6を積層する方法が挙げられる。
体Aの金属層3上に、接着層5及び熱融着性樹脂層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と熱融着性樹脂層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上に熱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熱融着性樹脂層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熱融着性樹脂層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と熱融着性樹脂層4を貼り合せる方法(サンドイッチラミネーション法)等が挙げられる。なお、接着剤層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℃以上200℃以下で1分間以上5分間以下が挙げられる。
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。すなわち、本発明の電池は、少なくとも、正極、負極、及び電解質を備えた電池素子が、本発明の電池用包装材料により形成された包袋体に収容されている。
<電池用包装材料の製造>
ナイロン樹脂からなる基材層(厚さ15μm)の上に、両面に化成処理を施したアルミニウム箔(厚さ35μm)からなる金属層をドライラミネーション法により積層させた。具体的には、アルミニウム箔の一方面に、2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し、金属層上に接着層(厚さ3μm)を形成した。次いで、金属層上の接着層と基材層をドライラミネーションして、基材層/接着層/金属層の積層体を作成した。なお、金属層として使用したアルミニウム箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥重量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム箔の両面に塗布
し、皮膜温度が180℃以上となる条件で20秒間焼付けすることにより行った。次に積層体の金属層の上に、カルボン酸変性ポリプロピレン(金属層側に配置)20μmとランダムポリプロピレン(最内層)20μmを共押し出しすることにより、金属層上に接着層/熱接着性樹脂層を積層させた。なお、ランダムポリプロピレンには、700ppmのエルカ酸アミドを滑剤として添加した。
池用包装材料を得た。また、比較例1においては、印字受容層6を形成しなかった。
実施例1の電池用包装材料の印字受容層表面、及び比較例1の電池用包装材料の基材層表面に、それぞれ、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、Marabu製のTPT980ブラック/H2硬化剤/TPV溶剤を使用した。印刷したインキは、80℃×10分間硬化させた。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%よりも多い
<電池用包装材料の製造>
撥水剤としてエチレンビスステアリン酸アミドを580ppm含むナイロン樹脂フィルムからなる基材層(厚さ15μm)の上(後述の印字受容層6またはコロナ処理面を有する場合には、これらとは反対側)に、両面に化成処理を施したアルミニウム箔(厚さ35μm)からなる金属層をドライラミネーション法により積層させた。具体的には、アルミニウム箔の一方面に、2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し、金属層上に接着層(厚さ3μm)を形成した。次いで、金属層上の接着層と基材層をドライラミネーションして、基材層/接着層/金属層の積層体を作成した。なお、金属層として使用したアルミニウム箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥重量
)となるように、ロールコート法によりアルミニウム箔の両面に塗布し、皮膜温度が180℃以上となる条件で20秒間焼付けすることにより行った。次に積層体の金属層の上に、カルボン酸変性ポリプロピレン(金属層側に配置)20μmとランダムポリプロピレン(最内層)20μmを共押し出しすることにより、金属層上に接着層/熱接着性樹脂層を積層させた。なお、ランダムポリプロピレンには、700ppmのエルカ酸アミドを滑剤として添加した。
一般的な電池セルの製造における100℃でのベーキング工程を模倣し、100℃の恒温槽中に、実施例2,3及び比較例2,3の電池用包装材料を24時間静置した。次に、電池用外装材の基材層側の表面(A4サイズ、1枚)を30mlのメタノールで洗浄し、溶液を窒素ブローにて揮発・乾燥させた。得られた乾固分にメタノールを1.5ml加えて再溶解し、GC-MS(島津製作所製 QP2010、イオン化法 :電子衝突イオン化法(EI
法)、検出器 :四重極型検出器、カラム :Inert Cap 5MS)で撥水剤(エチレンビスステアリン酸アミド)の量を測定した。結果を表2に示す。なお、撥水剤の検出限界は、30μg/A4サイズである。
印字適正の比較検証を目的とし、JIS規格に準拠したぬれ試薬による電池用包装材料の基材層側表面のぬれ張力(mN/m)の判定を実施した。試験方法は、「JIS K6768 プラスチック-フィルム及びシート-ぬれ張力試験法」に準拠した。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、実施例2,3及び比較例2,3の電池用包装材料の基材層側の表面に5cmほど線状に塗布し、2秒後に液膜が破れるか否かで判定し、破れなかったぬれ張力(mN/m)をその基材の濡れ性とした。なお、ぬれ張力(mN/m)の測定は、24℃で相対湿度50%の環境下にて行った。結果を表2に示す。
実施例2,3及び比較例2,3の電池用包装材料の基材層側の表面にパッド印刷を行い、印字性を評価した。パッド印刷機は、ミシマ株式会社製SPACE PAD 6GXを使用し、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。また、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秒間照射してインキを硬化させた。硬化後の印刷面を光学顕微鏡で観察し、以下の基準により評価した。なお、印字適性測定は24℃で相対湿度50%の環境下にて行った。結果を表2に示す。
5:印字の抜けが全く無い
4:印字の抜けが2.5%以下である
3:印字の抜けが2.5%超、5.0%以下である
2:印字の抜けが5.0%超、10%以下である
1:印字の抜けが10%超である
2 接着剤層
3 金属層
4 熱融着性樹脂層
5 接着層
6 印字受容層
Claims (10)
- 少なくとも、基材層と、金属層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体からなり、
前記基材層の外側表面の一部に印字受容層(ただし、前記印字受容層が、主剤と硬化剤とアミンを含む架橋剤とから成る樹脂で構成されるものを除き、かつ、フェノキシ樹脂及びウレタン樹脂を含む主剤樹脂と、硬化剤と、固体微粒子とを含む樹脂組成物からなるものを除く。)を備え、
前記印字受容層を形成する樹脂が、ウレタン樹脂又はアクリル樹脂である、電池用包装材料。 - 前記印字受容層の表面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。
- 前記印字受容層が、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、または電離放射線硬化性樹脂により形成されている、請求項1または2に記載の電池用包装材料。
- 前記基材層の前記印字受容層側の表面に表面活性化処理が施されている、請求項1~3のいずれかに記載の電池用包装材料。
- 前記印字受容層の厚みが、0.001μm以上50μm以下(但し、0.1μm以下を除く)の範囲にある、請求項1~4のいずれかに記載の電池用包装材料。
- 前記基材層が、ポリアミド樹脂及びポリエステル樹脂の少なくとも一方により形成されている、請求項1~5のいずれかに記載の電池用包装材料。
- 前記基材層が、撥水剤を含んでいる、請求項1~6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1~7のいずれかに記載の電池用包装材料により形成された包袋体内に収容されている、電池。
- 少なくとも、印字受容層(ただし、前記印字受容層が、主剤と硬化剤とアミンを含む架橋剤とから成る樹脂で構成されるものを除き、かつ、フェノキシ樹脂及びウレタン樹脂を含む主剤樹脂と、硬化剤と、固体微粒子とを含む樹脂組成物からなるものを除く。)と、基材層と、金属層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体からなる電池用包装材料の製造方法であって、
前記印字受容層を形成する樹脂が、ウレタン樹脂又はアクリル樹脂であり、
前記印字受容層と、前記基材層と、前記金属層と、前記熱融着性樹脂層とを積層して積層体を得る積層工程を備えており、
前記積層工程において、前記基材層の外側表面の一部に前記印字受容層を積層する、電池用包装材料の製造方法。 - 前記印字受容層の表面にインキを印刷する工程をさらに備える、請求項9に記載の電池用包装材料の製造方法。
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