JP7160229B1 - 熱融着性フィルム、熱融着性フィルム付き弁装置、蓄電デバイス、蓄電デバイス用の弁構造体、蓄電デバイス用の弁構造体の製造方法 - Google Patents

熱融着性フィルム、熱融着性フィルム付き弁装置、蓄電デバイス、蓄電デバイス用の弁構造体、蓄電デバイス用の弁構造体の製造方法 Download PDF

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Abstract

熱融着性フィルムは、収容体と弁装置とを接着する熱融着性フィルムであって、前記熱融着性フィルムは、150℃以上350℃以下の範囲に融解ピーク温度を有する耐熱樹脂層を含み、200℃環境で10分間加熱された場合のMD及びTDの熱収縮率が、7.0%以下である。

Description

本開示は、熱融着性フィルム、熱融着性フィルム付き弁装置、蓄電デバイス、蓄電デバイス用の弁構造体、及び、蓄電デバイス用の弁構造体の製造方法に関する。
蓄電デバイスに何らかの異常が生じ、内部でガスを発生して内圧が過度に上昇した場合に備え、ガスを放出するためのガス抜き弁、弱シール部分、穴、切込みなどを設ける方法がある。
例えば、特許文献1には、正極および負極を有する電極ユニットと非水電解質とが電池容器内に封止されたリチウム二次電池であって、電池容器は対向する二つの幅広面を有する扁平形状を有しており、電池容器の幅広面の少なくとも一方に、該容器の内圧が上昇すると作動する内圧開放機構であって、その作動により前記幅広面の面積の3%以上に相当する開口面積で容器の内外を連通させる貫通孔を形成するように設計された内圧開放機構が設けられており、該内圧開放機構は、電池容器の厚み方向から電池を透視したとき前記貫通孔の少なくとも一部が前記電極ユニットから面方向に外れた位置に開口するように設計されているものが開示されている。
しかしながら、特許文献1のように、電池素子を密封する収容体自体に内圧開放機構を設ける場合、フィルム状の外装材からなる収容体の強度が低下し、密封性などが不十分になる懸念がある。また、フィルム状の外装材は、金属缶などと比較して柔軟性が高く変形しやすい。このため、特許文献1のように外装材自体に内圧開放機構を設けると、内圧開放時の圧力にばらつきが生じやすく、安定的な内圧開放性に欠ける場合がある。
このように、フィルム状の外装材自体にガス開放機構を備える従来の蓄電デバイスでは、高い密封性を保持しつつ、内部で発生したガスを適切に外部に放出することは難しい。
また、例えば車載用や定置用などの中型、大型の蓄電デバイスは、電気容量が大きく、電池素子の重量が大きいため、特に高い密封性と、ガスの適切な放出性が求められる。
例えば、特許文献2は、袋用閉止弁(弁装置)を開示する。この袋用閉止弁は、密閉袋に取り付けられる。具体的には、この袋用閉止弁が密閉袋に挟まれた状態でヒートシール(熱シール)が行なわれることによって、この袋用閉止弁は密閉袋に取り付けられる。
特許第4892842号 特許第6359731号
例えば特許文献2に記載された袋用閉止弁(弁装置)は、合成樹脂製である。袋用閉止弁の材料と袋の内層材料の組み合せや、それらの形状によっては、ヒートシールによって袋用閉止弁を密閉袋(収容体)に取り付けられない可能性がある。
また、蓄電デバイスは長期間に亘って使用されることから、弁装置を蓄電デバイスに取り付ける場合、蓄電デバイスの収容体と弁装置との高い接着性が求められる。
蓄電デバイスの収容体と弁装置との高い接着性を実現するためには、収容体と弁装置とを熱融着性フィルムを介して接着する方法が考えられる。ところが、本開示の発明者が検討を重ねたところ、弁装置に熱融着性フィルムを熱融着により取り付ける場合、高い接着性を発揮させるためには、高温かつ長時間(例えば190℃で2分間など)の条件で、熱融着性フィルムを弁装置に圧着させる必要があることが明らかとなった。具体的には、弁装置の厚みは比較的大きいため、弁装置に熱融着性フィルムを取り付ける際、熱融着性フィルムに加えられた熱が弁装置に逃げやすい。このため、熱融着性フィルムを高い接着力で弁装置に取り付けるためには、長時間に亘り熱融着性フィルムを加熱・加圧する必要があることが明らかとなった。
さらに、本開示の発明者は、長時間に亘り熱融着性フィルムを加熱すると、熱融着性フィルムが熱収縮して形状が変化し、弁装置の所定の位置に確実に熱融着性フィルムを取り付けることが困難になる場合があるという、新たな課題を知得した。
このような状況下、本開示は、収容体と弁装置とを接着する熱融着性フィルムであって、高温かつ長時間(例えば190℃で2分間など)の条件で、熱融着性フィルムを弁装置に圧着させた場合にも、形状の変化が小さく弁装置に対して好適に取り付けることができる熱融着性フィルムを提供することを主な目的とする。さらに、本開示は、当該熱融着性フィルムを用いた、熱融着性フィルム付き弁装置及び蓄電デバイスを提供することも目的とする。
本開示の発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、収容体と弁装置とを接着する熱融着性フィルムであって、前記熱融着性フィルムは、150℃以上350℃以下の範囲に融解ピーク温度を有する耐熱樹脂層を含み、200℃環境で10分間加熱された場合のMD及びTDの熱収縮率が、7.0%以下である、熱融着性フィルムは、高温かつ長時間(例えば190℃で2分間など)の条件で、熱融着性フィルムを弁装置に圧着させた場合にも、形状の変化が小さく弁装置に対して好適に取り付け可能であることを見出した。本開示は、かかる知見に基づいて更に検討を重ねることにより完成したものである。
即ち、本開示は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
収容体と弁装置とを接着する熱融着性フィルムであって、
前記熱融着性フィルムは、150℃以上350℃以下の範囲に融解ピーク温度を有する耐熱樹脂層を含み、
200℃環境で10分間加熱された場合のMD及びTDの熱収縮率が、7.0%以下である、熱融着性フィルム。
本開示によれば、収容体と弁装置とを接着する熱融着性フィルムであって、高温かつ長時間(例えば190℃で2分間など)の条件で、熱融着性フィルムを弁装置に圧着させた場合にも、形状の変化が小さく弁装置に対して好適に取り付けることができる熱融着性フィルムを提供することができる。さらに、本開示によれば、当該熱融着性フィルムを用いた、熱融着性フィルム付き弁装置及び蓄電デバイスを提供することもできる。
弁装置と、弁装置が取り付けられる収容体と、弁装置と収容体との間に介在される熱融着性フィルムを示す斜視図である。 実施の形態1に従う、熱融着性フィルムが取り付けられた弁装置の平面図である。 図2のIII-III断面図である。 熱融着性フィルムが取り付けられた弁装置の製造手順を示すフローチャートである。 熱融着性フィルムが取り付けられた弁装置の収容体への取り付手順を示すフローチャートである。 弁装置が取り付けられた状態の収容体の一部分を示す図である。 図6のVII-VII断面図である。 実施の形態2に従う、熱融着性フィルムが取り付けられた弁装置の平面図である。 図8のIX-IX断面図である。 図8のX-X断面図である。 本開示の熱融着性フィルムが単層により構成されている場合の厚み方向の断面の模式図である。 本開示の熱融着性フィルムが2層により構成されている場合の厚み方向の断面(積層構成)の模式図である。 本開示の熱融着性フィルムが3層により構成されている場合の厚み方向の断面(積層構成)の模式図である。 実施例で使用した弁構造体の形状及びサイズを模式的に示した図である。 図14のy1側から観察した図である。 実施の形態3に従う弁装置を備える蓄電デバイスの平面図である。 図16のD17-D17線に沿う断面図である。 図16の弁装置の正面図である。 図18の弁装置の底面図である。 図18の弁装置の平面図である。 図18の弁装置の後ろ側から視た斜視図である。 図19のD22-D22線に沿う断面図である。 図18のD23-D23線に沿う断面図である。 図18の弁装置の製造方法のフィルム融着工程に関する図である。 図18の弁装置の製造方法の組付工程に関する図である。 図18の弁装置の容器への取り付け方法に関する図である。 図18の弁装置の容器への取り付け方法に関する別の図である。 図18の弁装置の容器への取り付け方法に関するさらに別の図である。
本開示の熱融着性フィルムは、収容体と弁装置とを接着する熱融着性フィルムである。本開示の熱融着性フィルムは、150℃以上350℃以下の範囲に融解ピーク温度を有する耐熱樹脂層を含み、かつ、200℃環境で10分間加熱された場合のMD及びTDの熱収縮率が、7.0%以下である。本開示の熱融着性フィルムは、当該構成を備えていることにより、高温かつ長時間(例えば190℃で2分間など)の条件で、熱融着性フィルムを弁装置に圧着させた場合にも、形状の変化が小さく弁装置に対して好適に取り付けることができる。
以下、本開示の熱融着性フィルム、熱融着性フィルム付き弁装置及び蓄電デバイスについて詳述する。なお、本明細書において、「~」で示される数値範囲は「以上」、「以下」を意味する。例えば、2~15mmとの表記は、2mm以上15mm以下を意味する。
[熱融着性フィルム]
本開示の熱融着性フィルムは、収容体と弁装置とを接着する熱融着性フィルムであり、150℃以上350℃以下の範囲に融解ピーク温度を有する耐熱樹脂層を含み、かつ、200℃環境で10分間加熱された場合のMD及びTDの熱収縮率が、7.0%以下である。収容体、弁装置、及び蓄電デバイスの詳細については、それぞれ、本開示の熱融着性フィルムの説明の後に説明する。
本開示の熱融着性フィルムは、150℃以上350℃以下の範囲に融解ピーク温度を有する耐熱樹脂層を含む。
耐熱樹脂層の融解ピーク温度は、150~350℃の範囲にあればよいが、本開示の効果をより一層好適に発揮する観点から、好ましくは約160℃以上、より好ましくは約180℃以上、さらに好ましくは約200℃以上であり、また、好ましくは約345℃以下、より好ましくは約340℃以下、さらに好ましくは約330℃以下である。当該融解ピーク温度の好ましい範囲としては、150~345℃程度、150~340℃程度、150~330℃程度、160~350℃程度、160~345℃程度、160~340℃程度、160~330℃程度、180~350℃程度、180~345℃程度、180~340℃程度、180~330℃程度、200~350℃程度、200~345℃程度、200~340℃程度、200~330℃程度が挙げられる。本開示において、融解ピーク温度は、以下の方法によって測定される値である。
(融解ピーク温度の測定)
示差走査熱量計(DSC)を用いて測定する。測定には、市販の示差走査熱量計(例えば、島津製作所の「DSC-60 Plus」)を用いる。また、測定条件は、昇温速度を10℃/min、温度測定範囲を例えば、-50~400℃とし、サンプルパンとしてアルミニウムパンを使用する。なお、温度測定範囲は、あくまで一例であり、耐熱樹脂層を構成する材料によって任意の範囲に変更可能である。
また、本開示の熱融着性フィルムは、200℃環境で10分間加熱された場合のMD及びTDの熱収縮率が、それぞれ、7.0%以下であればよいが、本開示の効果をより一層好適に発揮する観点から、MD及びTDの熱収縮率は、それぞれ、好ましくは約6.0%以下、より好ましくは約5.0%以下、さらに好ましくは約4.0%以下である。このように、本開示の熱融着性フィルムは、特に熱収縮率の低い材料で構成される。したがって、耐熱樹脂層としても、特に熱収縮率の低い材料を用いることが望ましい。当該熱収縮率の下限については、0.0%である。耐熱樹脂層の当該熱収縮率は、以下の方法によって測定される値である。
(熱収縮率の測定)
JIS K 7133:1999に準拠した方法にて熱融着性フィルムの熱収縮率を測定する。熱融着性フィルムを長さ100mm(MD)×幅100mm(TD)のサイズに切り出して試験片とする。次に、温度200℃に設定されたオーブン内に試験片を静置し、10分間加熱したのち、オーブンから取り出して、MD及びTDの方向の熱収縮率(%)を測定する。なお、熱収縮率は、MD,TDそれぞれについて、最も熱収縮率が大きい箇所について測定した結果とする。
なお、本開示において、熱融着性フィルムのMDとTDについては、熱融着性フィルムの任意の方向(0°)、該方向から15°、30°、45°、60°、75°、90°、105°、120°、135°、150°、165°の方向の熱収縮率を測定し、最も熱収縮率の高い方向をMDとし、MDと直交する方向をTDとする。
図11の模式図に示されるように、本開示の熱融着性フィルム120は、耐熱樹脂層121のみにより構成されていてもよいし、耐熱樹脂層121の表面の少なくとも一方側には、熱可塑性樹脂層を有していてもよい。図12には、耐熱樹脂層121の表面の一方側に熱可塑性樹脂層122を有する場合の積層構成を図示している。また、図13には、耐熱樹脂層121の表面の両側に、それぞれ、熱可塑性樹脂層122,123を有する場合の積層構成を図示している。熱可塑性樹脂層122,123は、それぞれ、熱融着性フィルム120の表面を構成する層として設けられる。
また、本開示の熱融着性フィルムにおいて、耐熱樹脂層は、単層であってもよいし、複層であってもよい。耐熱樹脂層は、好ましくは単層である。熱可塑性樹脂層についても、単層であってもよいし、複層であってもよい。
耐熱樹脂層は、例えば、樹脂フィルム及び不織布のうち少なくとも一方を含むことができ、樹脂フィルム及び不織布のうち少なくとも一方により形成されていることが好ましい。
耐熱樹脂層を形成する素材については、前記の融解ピーク温度が150~350℃の範囲であって、熱融着性フィルムの前記熱融着率が7.0%以下になるものであれば、特に制限されない。耐熱樹脂層を形成する素材としては、例えば、ポリアリレート、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、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、ポリカーボネート及びこれらの混合物や共重合物等が挙げられ、これらの中でも、特に、ポリアリレート、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹が好ましい。
ポリオレフィン系樹脂としては、具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等のポリエチレン;ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー)等の結晶性又は非晶性のポリプロピレン;エチレン-ブテン-プロピレンのターポリマー等が挙げられる。これらのポリオレフィンの中でも、好ましくはポリエチレン及びポリプロピレンが挙げられ、より好ましくはポリプロピレンが挙げられる。また、耐熱性に優れることから、耐熱樹脂層は、ホモポリプロピレンを含むことが好ましく、ホモポリプロピレンにより形成されていることがより好ましく、未延伸ホモポリプロピレンフィルムであることがさらに好ましい。
また、ポリアミド系樹脂としては、具体的には、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン12、ナイロン46、ナイロン6とナイロン66との共重合体等の脂肪族系ポリアミド;テレフタル酸及び/又はイソフタル酸に由来する構成単位を含むナイロン6I、ナイロン6T、ナイロン6IT、ナイロン6I6T(Iはイソフタル酸、Tはテレフタル酸を表す)等のヘキサメチレンジアミン-イソフタル酸-テレフタル酸共重合ポリアミド、ポリメタキシリレンアジパミド(MXD6)等の芳香族を含むポリアミド;ポリアミノメチルシクロヘキシルアジパミド(PACM6)等の脂環系ポリアミド;さらにラクタム成分や、4,4’-ジフェニルメタン-ジイソシアネート等のイソシアネート成分を共重合させたポリアミド、共重合ポリアミドとポリエステルやポリアルキレンエーテルグリコールとの共重合体であるポリエステルアミド共重合体やポリエーテルエステルアミド共重合体;これらの共重合体等が挙げられる。これらのポリアミドは、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、ポリエステル系樹脂としては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステル、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステル等が挙げられる。また、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステルとしては、具体的には、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体としてエチレンイソフタレートと重合する共重合体ポリエステル(以下、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)にならって略す)、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムスルホイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/フェニル-ジカルボキシレート)、ポリエチレン(テレフタレート/デカンジカルボキシレート)等が挙げられる。また、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステルとしては、具体的には、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体としてブチレンイソフタレートと重合する共重合体ポリエステル(以下、ポリブチレン(テレフタレート/イソフタレート)にならって略す)、ポリブチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリブチレン(テレフタレート/セバケート)、ポリブチレン(テレフタレート/デカンジカルボキシレート)、ポリブチレンナフタレート等が挙げられる。これらのポリエステルは、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。
耐熱樹脂層が樹脂フィルムを含む場合、耐熱樹脂層は、上記の樹脂で形成されたフィルムにより形成されていてもよい。また、耐熱樹脂層が不織布を含む場合、耐熱樹脂層は、上記の樹脂で形成された不織布により形成されていてもよい。耐熱樹脂層が不織布である場合、耐熱樹脂層は、前述のポリアリレート、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド樹脂等で構成されていることが好ましい。
耐熱樹脂層を形成するこれらの樹脂としては、特に熱収縮率の小さいものを用いることが望ましい。すなわち、例えば、耐熱樹脂層をポリエステル系樹脂フィルムにより形成する場合であっても、ポリエステル系樹脂フィルムの中でも、特に熱収縮率の小さいものを用いる。他の樹脂を用いる場合であっても同様である。熱収縮率の小さい樹脂フィルムや不織布は、市販品の中から選択してもよい。
また、耐熱樹脂層に着色剤を配合することにより、耐熱樹脂層を、着色剤を含む層とすることもできる。また、透明度の低い樹脂を選択して、光透過度を調整することもできる。耐熱樹脂層がフィルムを含む場合は、着色フィルムを用いることや、透明度の低いフィルムを用いることもできる。また、耐熱樹脂層が不織布を含む場合は、着色剤を含む繊維やバインダーを用いた不織布や、透明度の低い不織布を用いることができる。
耐熱樹脂層の厚みは、本開示の効果を奏することを限度として特に制限されないが、好ましくは約5μm以上、より好ましくは約8μm以上、さらに好ましくは約10μm以上であり、また、好ましくは約200μm以下、より好ましくは約100μm以下、さらに好ましくは約50μm以下である。耐熱樹脂層の厚みの好ましい範囲としては、5~200μm程度、5~100μm程度、5~50μm程度、8~200μm程度、8~100μm程度、8~50μm程度、10~200μm程度、10~100μm程度、10~50μm程度などが挙げられる。
また、耐熱樹脂層が不織布により構成されている場合、その目付としては、本開示の効果を奏することを限度として特に制限されないが、好ましくは約1g/m2以上、より好ましくは約5g/m2以上、さらに好ましくは約10g/m2以上であり、また、好ましくは約300g/m2以下、より好ましくは約200g/m2以下、さらに好ましくは約100g/m2以下である。耐熱樹脂層の目付の好ましい範囲としては、1~300g/m2程度、1~200g/m2程度、1~100g/m2程度、5~300g/m2程度、5~200g/m2程度、5~100g/m2程度、10~300g/m2程度、10~200g/m2程度、10~100g/m2程度などが挙げられる。
また、本開示の熱融着性フィルムが、耐熱樹脂層に加えて、熱可塑性樹脂層をさらに有する場合、前記の通り、熱可塑性樹脂層は、耐熱樹脂層の表面の少なくとも一方側に設けられる。
熱可塑性樹脂層の融解ピーク温度は、120~160℃程度であることが好ましく、130~160℃程度であることがより好ましく、130~150℃程度であることがさらに好ましい。融解ピーク温度の測定方法については、前記の通りである。
熱可塑性樹脂層を形成する素材としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂が好ましい。ポリオレフィン系樹脂の中でも、弁装置との密着性に優れることから、酸変性ポリオレフィンを含むことが好ましい。
酸変性ポリオレフィンとしては、酸変性されたポリオレフィンであれば特に制限されないが、好ましくは不飽和カルボン酸またはその無水物でグラフト変性されたポリオレフィンが挙げられる。酸変性されるポリオレフィンについては、前記のポリオレフィンが挙げられ、特に好ましくはポリプロピレンである。また、酸変性に使用されるカルボン酸またはその無水物としては、例えば、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等が挙げられる。
熱可塑性樹脂層において、前記酸変性ポリオレフィンが、酸変性ホモポリプロピレン及び酸変性ブロックポリプロピレンの少なくとも一方を含むことが好ましい。
熱可塑性樹脂層は、例えば、樹脂フィルムを含むことができ、樹脂フィルムにより形成されていることが好ましい。
熱可塑性樹脂層が樹脂フィルムを含む場合、熱可塑性樹脂層は、ポリオレフィン系樹脂で形成されたフィルムにより形成されていてもよい。
熱可塑性樹脂層の厚みは、本開示の効果を奏することを限度として特に制限されないが、好ましくは約5μm以上、より好ましくは約10μm以上、さらに好ましくは約30μm以上であり、また、好ましくは約200μm以下、より好ましくは約100μm以下、さらに好ましくは約70μm以下である。熱可塑性樹脂層の厚みの好ましい範囲としては、5~200μm程度、5~100μm程度、5~70μm程度、10~200μm程度、10~100μm程度、10~70μm程度、30~200μm程度、30~100μm程度、30~70μm程度などが挙げられる。
本開示の熱融着性フィルムの全体の厚みとしては、本開示の効果を奏することを限度として特に制限されないが、好ましくは約10μm以上、より好ましくは約30μm以上、さらに好ましくは約50μm以上であり、また、好ましくは約300μm以下、より好ましくは約200μm以下、さらに好ましくは約150μm以下である。熱融着性フィルムの全体の厚みの好ましい範囲としては、10~300μm程度、10~200μm程度、10~150μm程度、30~300μm程度、30~200μm程度、30~150μm程度、50~300μm程度、50~200μm程度、50~150μm程度などが挙げられる。
本開示の熱融着性フィルムの製造には、前述した樹脂を用い、押出ラミネート法、Tダイ法、インフレーション法、サーマルラミネート法などの方法を適用することができる。
耐熱樹脂層が樹脂フィルムにより構成されている場合、耐熱樹脂層の表面には、必要に応じて、コロナ放電処理、オゾン処理、プラズマ処理等の公知の易接着手段が施されていてもよいし、接着促進剤層が設けられていてもよい。
接着促進剤層は、例えば、耐熱樹脂層と熱可塑性樹脂層とを強固に接着することを目的として、必要に応じて設けられる層である(図を省略)。接着促進剤層は、耐熱樹脂層と熱可塑性樹脂層との間の一方側のみに設けられていてもよいし、両側に設けられていてもよい。
接着促進剤層は、イソシアネート系、ポリエチレンイミン系、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリブタジエン系等の公知の接着促進剤を用いて形成することができる。耐電解液性をより向上する観点からは、これらの中でも、イソシアネート系の接着促進剤により形成されていることが好ましい。イソシアネート系の接着促進剤としては、トリイソシアネートモノマー、ポリメリックMDIから選ばれたイソシアネート成分からなるものが、ラミネート強度に優れ、かつ、電解液浸漬後のラミネート強度の低下が少ない。特に、トリイソシアネートモノマーであるトリフェニルメタン-4,4’,4”-トリイソシアネートやポリメリックMDIであるポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(NCO含有率が約30%、粘度が200~700mPa・s)からなる接着促進剤によって形成することが特に好ましい。また、トリイソシアネートモノマーであるトリス(p-イソシアネートフェニル)チオホスフェートや、ポリエチレンイミン系を主剤とし、ポリカルボジイミドを架橋剤とした2液硬化型の接着促進剤により形成することも好ましい。
接着促進剤層は、バーコート法、ロールコート法、グラビアコート法等の公知の塗布法で塗布・乾燥することにより形成することができる。接着促進剤の塗布量としては、トリイソシアネートからなる接着促進剤の場合は、20~100mg/m2程度、好ましくは40~60mg/m2程度であり、ポリメリックMDIからなる接着促進剤の場合は、40~150mg/m2程度、好ましくは60~100mg/m2程度であり、ポリエチレンイミン系を主剤とし、ポリカルボジイミドを架橋剤とした2液硬化型の接着促進剤の場合は、5~50mg/m2程度、好ましくは10~30mg/m2程度である。なお、トリイソシアネートモノマーは、1分子中にイソシアネート基を3個持つモノマーであり、ポリメリックMDIは、MDIおよびMDIが重合したMDIオリゴマーの混合物であり、下記式で示されるものである。
Figure 0007160229000001
熱融着性フィルムと、処理液によって弁装置の表面に形成された表面処理層との長期間における密着性を高める観点から、熱融着性フィルムの少なくとも一方側の表面に接着層を設けてもよい。このような接着層を形成する樹脂組成物としては、酸変性ポリプロピレンと硬化剤(例えば、イソシアネート化合物、エポキシ樹脂など)との混合樹脂などが挙げられる。また、弁装置の表面に形成された表面処理層の上に、予めこのような接着層を設けて、熱融着性フィルムと弁装置の表面に形成された表面処理層との長期間における密着性を高めることもできる。
次に、本開示の熱融着性フィルムを弁装置、収容体、蓄電デバイスに用いる具体的な実施の形態の一例を説明する。
[1.実施の形態1]
<1-1.概要>
図1は、本実施の形態に従う弁装置100と、弁装置100が取り付けられる収容体200とを示す斜視図である。図1に示されるように、弁装置100は、たとえば、収容体200に取り付けられる。
収容体200は、たとえば、基材層、バリア層及び熱融着性樹脂層をこの順に有する積層体(ラミネートフィルム)を成型することによって作成されている。収容体200は、たとえば、コーヒー、発酵食品(味噌等)、薬品及び二次電池(リチウムイオン電池等)を収容するように構成されている。収容体200の収容物は、たとえば、時間の経過に伴ないガスを発生する。なお、バリア層としては、優れたバリア機能とコストから、金属箔層、より具体的にはアルミニウム箔層を採用するのが一般的である。たとえば、収容体200内にリチウムイオン電池等の電池要素(コンデンサー、キャパシタ等を含む)が収容されると、ラミネート型電池が構成される。なお、リチウムイオン電池等の二次電池が収容されたラミネート型電池は、蓄電デバイスの一例であり、収容体200内には一次電池及び二次電池のいずれが収容されてもよい。好ましくは、収容体200内には二次電池が収容される。収容体200内に収容される二次電池の種類については、特に制限されず、たとえば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、全固体電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、金属空気電池、多価カチオン電池、コンデンサー、キャパシター等が挙げられる。
弁装置100は、収容体200の内部と連通するように構成されており、たとえば、収容体200の内部において発生したガスに起因して収容体200の内部の圧力が所定圧力に達した場合に該圧力を低下させるように構成されている。弁装置100は、いわゆる復帰弁、破壊弁又は選択透過弁等を実現する機構を内部に含む。弁装置100は、収容体200に挟まれた状態でヒートシール(熱シール)されることによって、収容体200に取り付けられる。すなわち、弁装置100と収容体200との接着強度は、収容体200の内部の圧力が弁装置100に含まれる弁機構(復帰弁、破壊弁又は選択透過弁等)が開放する圧力に達しても、弁装置100と収容体200との接着が解除されない強度である。
一般的に、弁装置の筐体の材料によっては、ヒートシールによって弁装置を収容体に取り付けることが難しい場合がある。たとえば、弁装置の筐体が金属製である場合には、ヒートシールによって弁装置を収容体に取り付けることが難しい。しかしながら、本実施の形態に従う弁装置100においては、筐体の材料に拘わらず、弁装置100及び収容体200のヒートシールによる接着が可能となっている。以下、弁装置100の構成、製造方法及び収容体200への取付方法について順に説明する。
<1-2.弁装置の構成>
図2は、弁装置100の平面図である。図3は、図2のIII-III断面図である。図2及び図3を参照して、弁装置100は、弁装置本体110と、熱融着性フィルム120とを含んでいる。すなわち、弁装置100においては、弁装置本体110に接着性部材に相当する熱融着性フィルム120が予め取り付けられている。
弁装置本体110は、金属製である。弁装置本体110は、アルミニウム、真鍮又はステンレス等で構成されている。弁装置本体110は、いわゆる復帰弁、破壊弁又は選択透過弁等を実現する機構を含んでいる。弁装置本体110の内部には、通気口H1が形成されている。すなわち、弁装置本体110においては、収容体200内に配置される端面にガスが通過する孔が形成されている。すなわち、弁装置本体110は、弁装置100が収容体200(図1)に取り付けられた場合に、収容体200の内部において発生したガスに起因して収容体200の内部の圧力が所定圧力に達したときは、通気口H1を通じてガスを収容体200の外部へ排出することによって、該圧力を低下させるように構成されている。なお、収容体200への取付け時に、弁装置100の下端側が収容体200の内部へ向けられる。
熱融着性フィルム120は、ヒートシールによって、弁装置本体110及び収容体200(図1)の両方に接着するように構成されている。すなわち、弁装置100が収容体200に取り付けられた場合における熱融着性フィルム120と収容体200との接着強度は、収容体200の内部の圧力が弁装置100に含まれる弁機構(復帰弁、破壊弁又は選択透過弁等)が開放する圧力に達しても、熱融着性フィルム120と収容体200との接着が解除されない強度である。本開示の熱融着性フィルム120の詳細については、前記の通りである。
熱融着性フィルム120は、弁装置本体110のうち接着部112の外周を覆った状態で弁装置本体110に接着している。上述のように熱融着性フィルム120は収容体200(図1)にも接着するため、弁装置100によれば、弁装置本体110が金属製であっても、ヒートシールによって弁装置100と収容体200とを容易に接着することができる。なお、接着部112の断面形状は、涙目形状(円形部113と翼状延端部114,115とを含む形状)を有している。すなわち、接着部112の断面形状は、全周が湾曲した形状である。より詳細には、円形部113の外周断面が凸の湾曲であり、この円形部113の両端側と翼状延端部114,115の根元側とは外周断面が凹の湾曲でなだらかに接続されているため、弁装置本体110の接着部112の外周に対して熱融着性フィルム120を隙間を生じることなく接着することができる。
また、熱融着性フィルム120の幅方向の長さW1は、接着部112の幅方向の長さW2よりも長い。すなわち、弁装置100においては、熱融着性フィルム120が接着部112の外周一周以上の範囲に及ぶ(図3)。したがって、弁装置100によれば、熱融着性フィルム120の配置範囲が広いため、弁装置100と収容体200との接着をより確実なものとすることができる。
また、熱融着性フィルム120の配置範囲は、接着部112(弁装置本体110)の下端に至っている。この理由について次に説明する。上述のように、弁装置100が取り付けられる収容体200には、二次電池が収容される可能性がある。この場合に、接着部112(金属)の露出範囲が広いと、二次電池の電極と接着部112とが接触する可能性が高まり、短絡が生じやすくなる。本実施の形態に従う弁装置100においては、熱融着性フィルム120の配置範囲が接着部112の下端に至っている。したがって、この弁装置100によれば、仮に収容体200内に二次電池が収容されたとしても、弁装置100が原因で短絡が生じる可能性を低減することができる。なお、熱融着性フィルム120は、接着部112の下端よりも更に下方にはみ出すよう配置されてもよい。
熱融着性フィルムの接着性を高める観点などから、弁装置の表面の少なくとも一部が、フェノール系樹脂またはアクリル系樹脂、硝酸クロム及びリン酸を含む処理液で表面処理されてなることが好ましい。当該処理液において、リン酸は、塩の形態(すなわちリン酸塩)やポリリン酸(縮合リン酸)の形態として処理液中に含まれていてもよい。
アクリル系樹脂は、ポリアクリル酸、アクリル酸メタクリル酸エステル共重合体、アクリル酸マレイン酸共重合体、アクリル酸スチレン共重合体、またはこれらのナトリウム塩、アンモニウム塩、アミン塩等の誘導体であることが好ましい。特にポリアクリル酸のアンモニウム塩、ナトリウム塩、又はアミン塩等のポリアクリル酸の誘導体が好ましい。本開示において、ポリアクリル酸とは、アクリル酸の重合体を意味している。また、アクリル系樹脂は、アクリル酸とジカルボン酸又はジカルボン酸無水物との共重合体であることも好ましく、アクリル酸とジカルボン酸又はジカルボン酸無水物との共重合体のアンモニウム塩、ナトリウム塩、又はアミン塩であることも好ましい。アクリル系樹脂は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
アクリル系樹脂の重量平均分子量としては、好ましくは1000~100万程度、より好ましくは3000~80万程度、さらに好ましくは1万~80万程度が挙げられる。分子量が大きいほど耐久性は高くなるが、アクリル系樹脂の水溶性は低下し、処理液が不安定となり製造安定性に欠けるようになる。逆に分子量が小さいほど、耐久性は低下する。本開示においては、アクリル系樹脂の重量平均分子量が1000以上の場合は耐久性が高く、100万以下の場合は製造安定性が良好である。本開示において、アクリル系樹脂の重量平均分子量は、標準サンプルとしてポリスチレンを用いた条件で測定された、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)により測定された値である。
また、アクリル系樹脂の酸価としては、COOH基が多い方が接着性に寄与する効果が高いと考えられるので大きい方が好ましい。
処理液において、リン酸は、塩の形態(リン酸塩)で存在していてよい。リン酸塩としては、例えば、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸アンモニウムなどが挙げられる。また、本開示の処理液において、リン酸は、ポリリン酸(縮合リン酸)などの重合体として存在していてもよい。
処理液の特に好ましい組成としては、ポリアクリル酸と硝酸クロム(III)とリン酸を含む組成物、アクリル酸メタクリル酸エステル共重合体と硝酸クロム(III)とリン酸を含む組成物、アクリル酸マレイン酸共重合体のナトリウム塩と硝酸クロム(III)とリン酸を含む組成物、アクリル酸スチレン共重合体と硝酸クロム(III)とリン酸を含む組成物、ポリアクリル酸の各種の塩(ナトリウム塩、アンモニウム塩、アミン塩など)と硝酸クロム(III)とリン酸を含む組成物が挙げられる。
処理液における硝酸クロムとリン酸(塩であってもよい)との割合としては、特に制限されないが、硝酸クロム100質量部に対するリン酸の割合としては、好ましくは30~120質量部程度、より好ましくは40~110質量部程度が挙げられる。また、処理液におけるアクリル系樹脂の割合としては、硝酸クロム100質量部に対して、好ましくは30~300質量部程度、より好ましくは40~250質量部程度、さらに好ましくは50~200質量部程度が挙げられる。
処理液の固形分濃度としては、弁装置への処理液の塗布、焼き付けによって、表面処理層が形成されれば、特に制限されないが、例えば1~10質量%程度が挙げられる。
表面処理層の厚さとしては、特に制限されないが、本開示の効果を好適に奏する観点から、好ましくは1nm~10μm程度、より好ましくは1~100nm程度、さらに好ましくは1~50nm程度が挙げられる。なお、表面処理層の厚さは、透過電子顕微鏡による観察、又は、透過電子顕微鏡による観察と、エネルギー分散型X線分光法もしくは電子線エネルギー損失分光法との組み合わせによって測定することができる。
同様の観点から、弁装置の表面1m2当たりの表面処理層中のCr量としては、で、好ましくは0.5~30質量%程度、より好ましくは1~20質量%程度、さらに好ましくは3~10質量%程度が挙げられる。
処理液には、アクリル系樹脂、硝酸クロム、及びリン酸に加えて、他の成分が含まれていてもよい。他の成分としては、例えば溶剤が挙げられる。溶剤としては、水、アルコール系溶剤、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤など各種溶剤を用いることができ、水が好ましい。溶剤は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
また、他の成分としては、硝酸クロムとは異なるクロム化合物(例えば、フッ化クロム、硫酸クロム、酢酸クロム、蓚酸クロム、重リン酸クロム、クロム酸アセチルアセテート、塩化クロム、硫酸カリウムクロムなど)などが挙げられる。これらの他の成分についても、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
処理液を用いて表面処理層を形成する方法は、処理液を、バーコート法、ロールコート法、グラビアコート法、浸漬法などによって、弁装置表面の少なくとも一部に塗布した後に、弁装置の表面温度が70~200℃程度になるように加熱する(乾燥させる)ことにより行うことができる。
処理液の乾燥は、処理液を弁装置の表面に塗布した後、水洗することなく行う。乾燥方法としては、特に限定されず、バッチ式の乾燥炉、連続式の熱風循環型乾燥炉、コンベアー式の熱風乾燥炉、IHヒーターを用いた電磁誘導加熱炉等を利用した乾燥方法が挙げられる。乾燥方法で設定する風量や風速等は任意に設定される。
また、弁装置の表面に処理液を塗布する前に、予め弁装置の表面を、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法などによる脱脂処理に供してもよい。このように脱脂処理を行うことにより、弁装置の表面の化成処理をより効率的に行うことが可能となる。また、脱脂処理にフッ素含有化合物を無機酸で溶解させた酸脱脂剤を用いることで、弁装置表面の脱脂効果だけでなく不動態である金属のフッ化物を形成させることが可能であり、このような場合には脱脂処理だけを行ってもよい。
処理液は、弁装置の表面の少なくとも一部に用いられればよく、例えば、熱融着性フィルムが取り付けられる位置や、接着剤が付着される位置に処理液を用いることが好ましい。また、処理液は、弁装置の表面に容易に塗布することができることから、弁装置の表面の全面に用いられることがより好ましい。処理液を弁装置の表面の全面に用いる場合であれば、例えば処理液中に弁装置を浸漬し、乾燥させることで、弁装置の表面の全面に表面処理層を形成することができる。
また、弁装置の外周に本開示の熱融着性フィルムを熱融着させることにより、熱融着性フィルム付き弁構造体が得られる。熱融着性フィルムが取り付けられる弁装置の外周は、例えば、処理液で表面処理することで形成された表面処理層を備える、金属により構成されている。
<1-3.弁装置の製造方法>
図4は、弁装置100の製造手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、弁装置本体110及び熱融着性フィルム120が準備された状態で、たとえば、製造装置によって実行される。
図4を参照して、製造装置は、弁装置本体110の接着部112を熱融着性フィルム120によって挟む(ステップS100)。製造装置は、接着部112が熱融着性フィルム120によって挟まれた状態で、熱融着性フィルム120を接着部112にヒートシールする(ステップS110)。これにより、弁装置100が完成する。
<1-4.収容体への取付方法>
図5は、弁装置100の収容体200への取付手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、弁装置100及び収容体200が準備された状態で、たとえば、製造装置によって実行される。また、図6は弁装置100が取り付けられた状態の収容体200の一部分を示す図であり、図7は図6のIII-III断面図である。
図5、図6及び図7を参照して、製造装置は、収容体200上に弁装置100を載置する(ステップS200)。たとえば、製造装置は、収容体200のフランジ部(周縁部)に弁装置100が挟まれるように、収容体200上に弁装置100を載置する(図1)。
製造装置は、弁装置100が収容体200のフランジ部に挟まれた状態で、1回目のヒートシール(一次ヒートシール)を行なう(ステップS210)。これにより、収容体200のフランジ部全体(一次シール部130(図6、図7))がヒートシールされる。その後、製造装置は、弁装置100の周囲におけるシールをより強固にするために、2回目のヒートシール(二次ヒートシール)を行なう(ステップS220)。これにより、弁装置100の周辺(二次シール部132)がさらに強固にヒートシールされる。これにより、弁装置100が収容体200に取り付けられる。
<1-5.特徴>
以上のように、本実施の形態に従う弁装置100においては、弁装置本体110の外周に収容体と接着可能な熱融着性フィルム120が予め接着されている。したがって、この弁装置100によれば、弁装置本体110の材料に拘わらず、収容体200と弁装置100との接着を容易に行なうことができる。
また、本実施の形態に従う弁装置100において、弁装置本体110は金属製である。弁装置本体110が金属製である場合に、弁装置本体110と収容体200とを直接接着するときは、収容体200の内層を構成する熱融着性樹脂層の材料が制限されるため、収容体200の密封性(熱融着性樹脂層同士の溶着)と収容体200及び弁装置本体110の直接接着性とを両立させる設計乃至材料選択が比較的難しい。本実施の形態に従う弁装置100においては、弁装置本体110の外周に予め熱融着性フィルム120が接着されているため、弁装置本体110が金属製であったとしても、収容体200の内層である熱融着性樹脂層との接着性を有し且つ弁装置本体110を構成する金属との接着性を有する材料を熱融着性フィルム120の材料として適宜選択することにより、収容体200と弁装置100との接着を容易に行なうことができる。したがって、熱融着性樹脂層の設計乃至材料選択の巾が上述した直接接着する場合と比べて狭くならない。
また、弁装置本体110と収容体200との間に熱融着性フィルム120を配置する方法として、たとえば、収容体200、熱融着性フィルム120及び弁装置本体110を同時にヒートシールする方法が考えられる。しかしながら、弁装置本体110が金属製である場合には、弁装置本体110の放熱性が高いため、同時に熱シールをしたとしても、収容体200と熱融着性フィルム120とは接着するが、弁装置本体110と熱融着性フィルム120とは接着しないという事態が生じ得る。本実施の形態に従う弁装置100においては、弁装置本体110に予め熱融着性フィルム120が接着されている。したがって、この弁装置100によれば、上述のような事態を回避することができる。
また、本実施の形態に従う弁装置100においては、フィルム状の接着性部材、具体的には、熱融着性フィルム120が採用されている。このように接着性部材がフィルム状である場合には、連続する熱融着性フィルム120をロール状に巻き取って熱融着性フィルム120の巻取体を製造し、この熱融着性フィルム120の巻取体から所定長さ巻き出しつつカットし、別途準備した弁装置本体110の外周に対して熱融着性フィルム120を沿わせる或いは巻き付けて接着することができる。すなわち、弁装置本体110に対する接着性部材の取り付け作業を効率よく行うことができる。
また、本実施の形態に従う弁装置100において、接着部112の外周は湾曲している。接着部112の外周が湾曲している場合には、接着部112の外周が平面である場合と比較して、接着部112の外周に熱融着性フィルム120を接着することが難しい。本実施の形態に従う弁装置100においては、接着部112の外周に予め熱融着性フィルム120が接着されている。したがって、この弁装置100によれば、たとえば、収容体200、熱融着性フィルム120及び弁装置本体110を同時にヒートシールする場合と異なり、ヒートシール時に熱融着性フィルム120が弁装置本体110に接着しないという事態が生じない。
また、本実施の形態に従う弁装置100において、熱融着性フィルム120は、芯材を含んでいる。この弁装置100は、内部における絶縁性を維持する必要がある収容体200(たとえば、パウチ型リチウムイオン電池の収容体)に取付け可能である。本実施の形態においては、弁装置100付近におけるシールをより強固にするために、弁装置100付近においてヒートシールが2回行なわれる。仮に熱融着性フィルム120が芯材を含んでいない場合に、ヒートシールが繰り返し行なわれると、熱及び圧力により収容体200の内層を構成する熱融着性樹脂層と接着性部材とが溶融して圧力の弱い部分に押し出される可能性がある。その結果、収容体200のバリア層を構成するアルミニウム箔等の金属箔層と金属で構成されている弁装置本体110とが短絡する形で、収容体200内における弁装置100を挟んでいる箇所において絶縁層(収容体の内層を構成する熱融着性樹脂層及び接着性部材)が破壊され、収容体200内において短絡が生じる可能性がある。本実施の形態に従う弁装置100において、熱融着性フィルム120は芯材を含んでいる。したがって、この弁装置100によれば、芯材が含まれている熱融着性フィルム120が絶縁層の破壊を抑制するため、弁装置100付近においてヒートシールが2回(複数回)行なわれたとしても、収容体200内の絶縁性を維持することができる。
[2.実施の形態2]
図8は、本実施の形態2に従う弁装置100Aの平面図である。図8に示されるように、弁装置100Aは、弁装置本体110Aと、熱融着性フィルム120Aとを含んでいる。すなわち、弁装置100Aにおいては、熱融着性フィルム120Aが予め弁装置本体110Aに接着されている。
弁装置本体110Aは、たとえば金属で構成されており、弁機能部310と、シール取付け部320とを含んでいる。シール取付け部320には、少なくともその一部に接着部112Aが形成されている。すなわち、接着部112Aの周囲には、熱融着性フィルム120Aが接着されている。接着部112Aは、収容体200(図1)に挟まれて固定される部分であり、ヒートシールされることで、接着部112Aの外側の周面と収容体200の最内層である熱融着性樹脂層とが熱融着性フィルム120Aを介して融着して接合される。
弁装置100Aが収容体200に取り付けられた場合における熱融着性フィルム120Aと収容体200との接着強度は、収容体200の内部の圧力が弁装置100Aに含まれる弁機構(復帰弁、破壊弁又は選択透過弁等)が開放する圧力に達しても、熱融着性フィルム120Aと収容体200との接着が解除されない強度である。
熱融着性フィルム120Aの材質等は、たとえば、上記実施の形態1における熱融着性フィルム120と同様である。熱融着性フィルム120Aは、上記実施の形態1における熱融着性フィルム120と同様、弁装置本体110A及び収容体200の双方にヒートシールによって接着するように構成されている。
図9は、図8のIX-IX断面図である。図9に示されるように、弁装置100Aにおいて、弁機能部310及びシール取付け部320の各々の断面は正円形状であり、シール取付け部320の内部には通気路A1が形成されている。通気路A1の断面は、正円形状である。熱融着性フィルム120Aは、通気路A1を覆っていない。なお、シール取付け部320の断面形状は、必ずしも正円形状である必要はなく、たとえば、図3に示されるような涙目形状であってもよい。
弁機能部310の断面の直径は、シール取付け部320の断面の直径よりも長い。その結果、弁機能部310とシール取付け部320との境界には段差が形成されている(図8)。シール取付け部320の直径がより短いため、収容体200へ弁装置100Aが取り付けられた場合の密閉性が高くなる。
図10は、図8のX-X断面図である。図10に示されるように、シール取付け部320の内部には、通気路A1が形成されている。通気路A1は、たとえば、収容体200内において発生したガスを弁機能部310へ誘導する。
弁機能部310の内部には、収容体200(図1)内において発生したガスを排出するように構成された弁機構が設けられている。具体的には、弁機能部310は、Oリング312と、ボール314と、バネ316と、メンブレン318とを含んでいる。すなわち、弁機能部310には、ボールスプリング型の弁機構が設けられている。なお、弁機能部310内に設けられる弁機構は、ガスに起因して上昇した収容体200内の圧力を低減可能であれば特に制限されず、たとえば、ポペット型、ダックビル型、アンブレラ型、ダイヤフラム型等の弁機構であってもよい。また、ボール314は、必ずしも球状である必要はなく、たとえば、半球状であってもよいし、長球状であってもよいし、扁球状であってもよい。また、たとえば、ボール314が半球状である場合に、平らな面から柱状の部材が延びていてもよい。
Oリング312は、中空円形のリングであり、たとえば、フッ素ゴムによって構成されている。ボール314及びバネ316の各々は、たとえば、ステンレスによって構成されている。なお、ボール314は、樹脂で構成されてもよい。たとえば、収容体200内に電池要素(たとえば、リチウムイオン電池)が収容される場合に、メンブレン318は、たとえば、10-2~100μm程度のポアー直径(pore diameter)を有し、電解液を漏らさず、ガスのみを透過(選択透過)するようなPTFEメンブレンによって構成される。なお、PTFEとは、ポリテトラフルオロエチレン (polytetrafluoroethylene)の意である。また、PTFEメンブレンは柔らかい材質の為、強度が不足する場合はポリプロピレンやポリエステル等のメッシュや不織布と一体成型して補強したものを用いることもできる。また、本実施の形態2においても、上記実施の形態1と同様、収容体200内に一次電池及び二次電池のいずれが収容されてもよい。好ましくは、収容体200内には二次電池が収容される。収容体200内に収容される二次電池の種類については、特に制限されず、たとえば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、全固体電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、金属空気電池、多価カチオン電池、コンデンサー、キャパシター等が挙げられる。
弁装置100Aが収容体200に取り付けられ、収容体200内に電池要素が収容された状態で、収容体200内の圧力が所定圧力に達すると、通気路A1から誘導されたガスがボール314を排気口O1側に押圧する。ボール314が押圧されバネ316が縮むと、収容体200内のガスは、ボール314とOリング312との間に形成された隙間を通り、メンブレン318を透過して、排気口O1から収容体200の外部に排出される。
以上のように、本実施の形態2に従う弁装置100Aにおいては、弁装置本体110Aの外周に収容体200と接着可能な熱融着性フィルム120Aが予め接着されている。したがって、この弁装置100Aによれば、弁装置本体110Aの材料に拘わらず、収容体200と弁装置100Aとの接着を容易に行なうことができる。なお、本実施の形態2に従う弁装置100Aの製造方法、及び、弁装置100Aの収容体200への取付け方法は、上記実施の形態1に従う弁装置100と同様である。
[3.実施の形態1、2の変形例]
以上、実施の形態1,2について説明したが、本発明は、上記実施の形態1,2に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。以下、変形例について説明する。
<3-1>
上記実施の形態1において、接着部112の断面は涙目形状とされた。しかしながら、接着部112の断面形状はこれに限定されない。接着部112の断面形状は、たとえば、円形状であってもよいし、多角形状であってもよいし、一部が湾曲しており一部が湾曲していない形状であってもよい。すなわち、接着部112の断面形状(外周)は、湾曲していなくても、一部だけが湾曲していてもよい。
<3-2>
また、上記実施の形態1,2において、弁装置本体110,110Aは金属製とされた。しかしながら、弁装置本体110,110Aは必ずしも金属製でなくてもよい。たとえば、弁装置本体110,110Aは、金属以外であって、ヒートシールによって収容体200と直接接着しない材料で構成されていてもよい。
<3-3>
また、上記実施の形態1,2において、熱融着性フィルム120,120Aは、芯材を含むとされた。しかしながら、熱融着性フィルム120,120Aは、必ずしも芯材を含んでいなくてもよい。
<3-4>
また、上記実施の形態1,2において、熱融着性フィルム120,120Aはそれぞれ接着部112,112Aの外周全体で接着しているとされた。しかしながら、熱融着性フィルム120,120Aは、必ずしも接着部112,112Aの外周全体と接着している必要はない。たとえば、熱融着性フィルム120,120Aは、それぞれ接着部112,112Aの外周の一部とだけ接着していてもよい。この場合であっても、弁装置100,100Aと収容体200とのヒートシールを行なうことによって、熱融着性フィルム120,120Aは接着部112,112Aの外周全体と接着することになる。
<3-5>
また、上記実施の形態1,2において、接着性部材として弁装置本体110,110Aとは別個に熱融着性フィルム120,120Aを準備し、この熱融着性フィルム120,120Aを弁装置本体110,110Aの接着部112,112Aの外周全体に接着する形で弁装置100,100Aを構成した。しかしながら、熱融着性フィルム120,120Aと同等の接着性を奏する接着性樹脂を弁装置本体110,110Aの接着部112,112Aの外周全体に流し込んで、例えば、図3、図9のような外郭断面形状を有する弁装置を構成することも可能である。この場合であっても、弁装置100,100Aと収容体200とのヒートシールを行なうことによって、接着性部材である接着性樹脂から構成される層は収容体200の内層である熱融着性樹脂層と接着することになる。
<3-6>
また、上記実施の形態1,2において、弁装置100,100Aの収容体200への取付手順として、弁装置100,100Aが収容体200のフランジ部に挟まれた状態での1回目のヒートシール(一次ヒートシール)と、その後の弁装置100,100Aの周囲におけるシールをより強固にするための2回目のヒートシール(二次ヒートシール)を行なっているが、1回目のヒートシール(一次ヒートシール)のみで、弁装置100,100Aの周辺を強固にヒートシールすることで、弁装置100,100Aを収容体200に取り付けることも可能である。さらに、ヒートシール方式による溶着を行っているが、熱量が加わることで樹脂を溶解させて接着できればよいのであるから、超音波シールや誘導加熱シール等の方法を採用してもよい。
以下に実施例及び比較例を示して本開示を詳細に説明する。但し、本開示は実施例に限定されるものではない。
実施例及び比較例において、融解ピーク温度の測定、熱収縮率の測定は、以下のようにして行った。
(融解ピーク温度の測定)
示差走査熱量計(DSC)を用いて測定した。装置としては、島津製作所の「DSC-60 Plus」を用いた。また、測定条件は、昇温速度を10℃/min、温度測定範囲を-50~200℃とし、サンプルパンとしてアルミニウムパンを使用した。
(熱収縮率の測定)
JIS K 7133:1999に準拠した方法にて熱融着性フィルムの熱収縮率を測定した。熱融着性フィルムを長さ100mm(MD)×幅100mm(TD)のサイズに切り出して試験片とした。次に、温度200℃に設定されたオーブン内に試験片を静置し、10分間加熱したのち、オーブンから取り出して、MD及びTDの方向の熱収縮率(%)を測定した。なお、熱収縮率は、MD,TDそれぞれについて、最も熱収縮率が大きい箇所について測定した結果である。結果を表1に示す。
<熱融着性フィルムの製造>
(実施例1)
耐熱樹脂フィルム層として、ポリアリレート不織布(外厚45μm、目付14g/m2、融解ピーク温度300℃超)を用意した。次に、このポリアリレート不織布の両面に、それぞれ、熱可塑性樹脂フィルム層として、ブロックベースの無水マレイン酸変性ポリプロピレン(融解ピーク温度140℃)を押出しラミネート法により積層して、酸変性ポリプロピレン(42μm)/ポリアリレート不織布(目付14g/m2)/酸変性ポリプロピレン(42μm)が順に積層された熱融着性フィルムを製造した。なお、無水マレイン酸変性ポリプロピレンは、ポリアリレート不織布に含浸するため、熱融着性フィルム全体の厚さは、100μmである。
(実施例2)
耐熱樹脂層として、ポリエチレンナフタレートフィルム(12μm、融解ピーク温度268℃)を用意した。次に、このポリエチレンナフタレートフィルムの両面に、それぞれ、熱可塑性樹脂フィルム層として、ホモベースの無水マレイン酸変性ポリプロピレン(融解ピーク温度140℃)を押出しラミネート法により積層して、酸変性ポリプロピレン(44μm)/ポリエチレンナフタレートフィルム(12μm)/酸変性ポリプロピレン(44μm)が順に積層された熱融着性フィルムを製造した。なお、ポリエチレンナフタレートフィルムの表面には、接着促進剤層として、トリフェニルメタン-4,4’,4”-トリイソシアネートが塗布されている。
(実施例3)
ポリオレフィン不織布(厚み100μm、目付15g/m2、融解ピーク温度160℃)を熱融着性フィルムとした。ポリオレフィン不織布として熱収縮率が特に小さいものを選択した。
(実施例4)
ナイロン不織布(厚み200μm、目付20g/m2、融解ピーク温度225℃)を熱融着性フィルムとした。ナイロン不織布として熱収縮率が特に小さいものを選択した。
(実施例5)
ポリエチレンテレフタレート(PET)不織布(厚み160μm、目付30/m2、融解ピーク温度255℃)を熱融着性フィルムとした。ポリエチレンテレフタレート(PET)不織布として熱収縮率が特に小さいものを選択した。
(実施例6)
ポリエチレンテレフタレート(PET)不織布(厚み130μm、目付20/m2、融解ピーク温度255℃)を熱融着性フィルムとした。ポリエチレンテレフタレート(PET)不織布として熱収縮率が特に小さいものを選択した。
(実施例7)
ポリエチレンテレフタレート(PET)不織布(厚み190μm、目付60/m2、融解ピーク温度240℃)を熱融着性フィルムとした。ポリエチレンテレフタレート(PET)不織布として熱収縮率が特に小さいものを選択した。
(実施例8)
ポリエチレンテレフタレート(PET)不織布(厚み340μm、目付80/m2、融解ピーク温度240℃)を熱融着性フィルムとした。ポリエチレンテレフタレート(PET)不織布として熱収縮率が特に小さいものを選択した。
(実施例9)
ポリエチレンテレフタレート(PET)不織布(厚み410μm、目付90/m2、融解ピーク温度240℃)を熱融着性フィルムとした。ポリエチレンテレフタレート(PET)不織布として熱収縮率が特に小さいものを選択した。
(実施例10)
ポリブチレンテレフタレート(PBT)フィルム(厚み40μm、融解ピーク温度225℃)を熱融着性フィルムとした。ポリブチレンテレフタレート(PBT)フィルムとして熱収縮率が特に小さいものを選択した。
(実施例11)
ポリブチレンテレフタレート(PBT)フィルム(厚み50μm、融解ピーク温度225℃)を熱融着性フィルムとした。ポリブチレンテレフタレート(PBT)フィルムとして熱収縮率が特に小さいものを選択した。
(実施例12)
ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム(厚み12μm、融解ピーク温度268℃)を熱融着性フィルムとした。ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルムとして熱収縮率が特に小さいものを選択した。
(実施例13)
ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚み12μm、融解ピーク温度268℃)を熱融着性フィルムとした。ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムとして熱収縮率が特に小さいものを選択した。
(実施例14)
ポリアリレート不織布(厚み7μm、目付14/m2、融解ピーク温度300℃超)を熱融着性フィルムとした。ポリエチレンテレフタレート(PET)不織布として熱収縮率が特に小さいものを選択した。
(比較例1)
ポリオレフィン不織布(厚み120μm、目付15g/m2、融解ピーク温度160℃)を熱融着性フィルムとした。ポリオレフィン不織布として熱収縮率が小さいものを選択した。
(比較例2)
ポリ乳酸不織布(厚み100μm、目付20g/m2、融解ピーク温度170℃)を熱融着性フィルムとした。ポリオレフィン不織布として熱収縮率が小さいものを選択した。
(比較例3)
未延伸ポリプロピレン(CPP)フィルム(厚み40μm、融解ピーク温度160℃)を熱融着性フィルムとした。未延伸ポリプロピレン(CPP)フィルムとして一般的な熱収縮率のものを選択した。
(比較例4)
ランダムベースのポリプロピレンフィルム(厚み40μm、融解ピーク温度140℃)を用意した。次に、このホモポリプロピレンフィルムの片面に、熱可塑性樹脂フィルム層として、ランダムベースの無水マレイン酸変性ポリプロピレン(融解ピーク温度140℃)を押出しラミネート法により積層して、酸変性ポリプロピレン(PPa)(40μm)/ポリプロピレン(PP)フィルム(40μm)が積層された熱融着性フィルムを製造した。
(弁装置への熱融着性フィルムの取付け性の評価)
弁装置として、図14,15に示されるような形状及びサイズを有するものを用意した。弁装置の熱融着性フィルムの取付け部はアルミニウムにより形成されている。次に、弁装置の外表面をフェノール樹脂、硝酸クロム(三価)化合物、リン酸の3成分からなる処理液で表面処理(リン酸クロメート処理)した。次に、2枚の熱融着性フィルム(長さ10mm、幅20mm)で弁装置の取付け部(外周)を挟み込み、この状態でヒートシールバーを用いて、190℃、2分間、0.03MPaの条件で熱融着性フィルムを弁装置の取付け部に熱融着させた。熱融着後の熱融着性フィルムの形状を目視で観察して、以下の基準により、弁装置への熱融着性フィルムの取付け性を評価した。結果を表1に示す。
A:熱融着性フィルムの形状変化が小さく、弁装置の所定の位置に熱融着性フィルムが熱融着している。さらに、熱融着性フィルムの柔軟性が高く、弁装置の形状に追従して熱融着している。
B:熱融着性フィルムの形状変化が小さく、弁装置の所定の位置に熱融着性フィルムが熱融着しているが、熱融着性フィルムの柔軟性が低く、弁装置の形状に追従して熱融着させにくい。
C:熱融着性フィルムの形状変化が大きく、弁装置に取り付けられた熱融着性フィルムの位置が所定の位置からずれており、弁装置への適切な取り付けができていない。
Figure 0007160229000002
[実施の形態3]
以下、図面を参照しつつ、実施の形態3に従う蓄電デバイス用の弁構造体、および、これを備える蓄電デバイス、ならびにその製造方法について説明する。
<3-1.概要>
特許文献1(特開2016-31934号公報)は、電池素子をパウチに収容した電池を開示している。パウチには、その周縁に沿って形成されるヒートシール部に、弁構造体が取り付けられる。弁構造体は、中空のボディ、および、ボディに収容される機能部品を含む。機能部品は、パウチの内圧が一定以上に上昇した場合に作動し、ガス抜きを行うように構成される。
ところで、弁構造体とパウチとをより強固に接合するため、弁構造体とパウチとの間に熱融着フィルムが介挿されることがある。熱融着フィルムは、弁構造体のボディ、および、パウチを構成する包装材料に熱融着可能な材料によって構成される。しかし、弁構造体のボディに熱融着フィルムを融着する場合、ボディが高温となるため、ボディに収容されている機能部品が損傷するおそれがある。
本開示は、機能部品が損傷しにくい蓄電デバイス用の弁構造体の製造方法、および、この製造方法によって製造される弁構造体を提供することを目的とする。
<3-2.蓄電デバイスの全体構成>
図16に、本実施の形態3に係る蓄電デバイス用の弁構造体10を備える蓄電デバイス100Xの平面図を示す。図17は、図16のD17-D17線に沿う断面図である。これらの図では、本来外部から視認できない部位が、参考のため、部分的に点線で示されている。以下では、説明の便宜のため、特に断らない限り、図16の上下方向を「前後」と称し、左右方向を「左右」と称し、図17の上下方向を「上下」と称する。ただし、蓄電デバイス100Xの使用時の向きは、これに限定されない。
蓄電デバイス100Xは、収容体110X、蓄電デバイス素子120X、タブ130X、および、タブフィルム140を備える。収容体110Xは、内部空間S1および周縁シール部150を備える。蓄電デバイス素子120Xは、収容体110Xの内部空間S1に収容される。タブ130Xは、その一端が蓄電デバイス素子120Xと接合しており、その他端が収容体110Xの周縁シール部150から外側に突出しており、その一端と他端との間の一部は、タブフィルム140を介して周縁シール部150に融着されている。
収容体110Xは、容器110Yを含む。容器110Yは、包装材料111、112Xを含んで構成される。平面視における容器110Yの外周部分においては、包装材料111、112Xが例えば、ヒートシールされ、互いに融着しており、これにより、周縁シール部150が形成されている。そして、この周縁シール部150によって、外部空間から遮断された容器110Yの内部空間S1が形成される。周縁シール部150は、容器110Yの内部空間S1の周縁を画定する。なお、ここでいうヒートシールの態様には、熱源からの加熱融着が想定される。なお、包装材料111、112Xが例えば、超音波融着によって互いに融着され、これにより、周縁シール部150が形成されてもよい。いずれにせよ、周縁シール部150とは、包装材料111、112Xが融着され、一体化している部分を意味する。なお、図17に示すように、周縁シール部150のタブ130Xとタブフィルム140とを挟む部分は、包装材料112X、タブ130X、一対のタブフィルム140、および、包装材料111が一体化されており、周縁シール部150の一対のタブフィルム140のみを挟む部分は、包装材料112X、一対のタブフィルム140、および、包装材料111が一体化されている。
包装材料111、112Xは、例えば、樹脂成形品またはフィルムから構成される。ここでいう樹脂成形品とは、射出成形や圧空成形、真空成形、ブロー成形等の方法により製造することができ、意匠性や機能性を付与するためにインモールド成形を行ってもよい。樹脂の種類は、ポリオレフィン、ポリエステル、ナイロン、ABS等とすることができる。また、ここでいうフィルムとは、例えば、インフレーション法やTダイ法等の方法により製造することができる樹脂フィルムや、このような樹脂フィルムを金属箔に積層したものである。また、ここでいうフィルムは、延伸されたものであってもなくてもよく、単層のフィルムであっても多層フィルムであってもよい。また、ここでいう多層フィルムは、コーティング法により製造されてもよいし、複数枚のフィルムが接着剤等により接着されたものでもよいし、多層押出法により製造されてもよい。
以上のとおり、包装材料111、112Xは様々に構成することができるが、本実施の形態3では、ラミネートフィルムから構成される。ラミネートフィルムは、基材層、バリア層、および、熱融着性樹脂層を積層した積層体とすることができる。基材層は、包装材料111、112Xの基材として機能し、典型的には、容器110Yの外層側を形成し、絶縁性を有する樹脂層である。バリア層は、包装材料111、112Xの強度向上の他、蓄電デバイス100X内に少なくとも水分等が侵入することを防止する機能を有し、典型的には、アルミニウム合金箔等からなる金属層である。熱融着性樹脂層は、典型的には、ポリオレフィン等の熱融着可能な樹脂からなり、容器110Yの最内層を形成する。
容器110Yの形状は、特に限定されず、例えば、袋状(パウチ状)とすることができる。ここでいう袋状には、三方シールタイプ、四方シールタイプ、ピロータイプ、ガセットタイプ等が考えられる。ただし、本実施の形態3の容器110Yは、図17のような形状を有し、トレイ状に成形された包装材料111と、同じくトレイ状に成形され、包装材料111の上から重ね合わされた包装材料112Xとを、平面視における外周部分に沿ってヒートシールすることにより製造される。包装材料111は、平面視における外周部分に相当する角環状のフランジ部111Aと、フランジ部111Aの内縁に連続し、そこから下方に膨出する成形部111Bとを含む。同様に、包装材料112Xは、平面視における外周部分に相当する角環状のフランジ部112XAと、フランジ部112XAの内縁に連続し、そこから上方に膨出する成形部112Bとを含む。包装材料111、112Xは、それぞれの成形部111B、112Bが互いに反対方向に膨出するように重ね合わされる。この状態で、包装材料111のフランジ部111Aと、包装材料112Xのフランジ部112XAとが、一体化するようにヒートシールされ、周縁シール部150を構成する。周縁シール部150は、容器110Yの外周全周に亘って延び、角環状に形成される。なお、包装材料111、112Xの一方は、シート状であってもよい。
蓄電デバイス素子120Xは、少なくとも正極、負極、および、電解質を備えており、例えば、リチウムイオン電池(二次電池)、または、キャパシタ等の蓄電部材である。蓄電デバイス素子120Xに異常が生じると、容器110Yの内部空間S1にガスが発生し得る。蓄電デバイス100Xがリチウムイオン電池である場合、電解質である有機溶媒が揮発すること、および、電解液が分解することによって、容器110Yの内部空間S1に揮発有機溶媒、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、エタン、水素、フッ化水素等のガスが発生し得る。蓄電デバイス100Xがキャパシタである場合には、キャパシタにおける化学反応に起因して容器110Yの内部空間S1にガスが発生し得る。また、蓄電デバイス100Xは、全固体電池であってもよく、この場合、蓄電デバイス素子120Xは、ガスを発生し得る固体電解質を含み得る。例えば、固体電解質が硫化物系である場合、硫化水素のガスが発生し得る。
タブ130Xは、蓄電デバイス素子120Xの電力の入出力に用いられる金属端子である。タブ130Xは、容器110Yの周縁シール部150の左右方向の端部に分かれて配置されており、一方が正極側の端子を構成し、他方が負極側の端子を構成する。各タブ130Xの左右方向の一方の端部は、容器110Yの内部空間S1において蓄電デバイス素子120Xの電極(正極または負極)に電気的に接続されており、他方の端部は、周縁シール部150から外側に突出している。以上の蓄電デバイス100Xの形態は、例えば、蓄電デバイス100Xを多数直列接続して高電圧で使用する電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両で使用するのに特に好ましい。なお、正極および負極の端子を構成する2つのタブ130Xの取付け位置は特に限定されず、例えば、周縁シール部150の同じ1つの辺に配置されていてもよい。
タブ130Xを構成する金属材料は、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅等である。蓄電デバイス素子120Xがリチウムイオン電池である場合、正極に接続されるタブ130Xは、典型的には、アルミニウム等によって構成され、負極に接続されるタブ130Xは、典型的には、銅、ニッケル等によって構成される。
左側のタブ130Xは、周縁シール部150のうち左端部において、タブフィルム140を介して包装材料111、112Xに挟まれている。右側のタブ130Xも、周縁シール部150のうち右端部において、タブフィルム140を介して包装材料111、112Xに挟まれている。
タブフィルム140は、いわゆる接着性フィルムであり、包装材料111、112Xと、タブ130X(金属)との両方に接着するように構成されている。タブフィルム140を介することによって、タブ130Xと、包装材料111、112Xの最内層(熱融着性樹脂層)とが異素材であっても、両者を固定することができる。なお、タブフィルム140は、タブ130Xに予め融着して固定することで一体化しておき、このタブフィルム140が固定されたタブ130Xを包装材料111、112Xで挟んで融着することで、図17に示すように、一体化される。
蓄電デバイス100Xの動作に伴い、容器110Yの内部空間S1でガスが発生すると、内部空間S1の圧力が徐々に上昇する。内部空間S1の圧力が過剰に上昇すると、容器110Yが破裂し、蓄電デバイス100Xが損傷する虞がある。収容体110Xは、このような事態を防止するための機構として、弁構造体10を備える。弁構造体10は、内部空間S1の圧力を調整するためのガス抜き弁であり、例えば、容器110Yの周縁シール部150に取り付けられる。以下、弁構造体10の構成について、詳細に説明する。
<3-3.弁構造体の構成>
図18は、弁構造体10の正面図である。弁構造体10は、弁本体20および熱融着フィルム60を含む。弁本体20は、第1ボディ30、第2ボディ40、および、機能部品50(図22および図23参照)を含む。本実施の形態3では、第1ボディ30および第2ボディ40の順に容器110Y(図16参照)の内部から外部に向かう方向(後ろ側から前側へ向かう方向)に連続して配置される。図19は、弁構造体10を第1ボディ30側から(後ろ側から)視た図である。図20は、弁構造体10を第2ボディ40側から(前側から)視た図である。図21は、弁構造体10を第1ボディ30側から(後ろ側から)視た斜視図である。
図22は、図19のD22-D22線に沿う断面図である。図23は、図18のD23-D23線に沿う断面図である。図7および図8に示されるように、機能部品50は、第1ボディ30および第2ボディ40によって画定される収容空間S2に収容される。本実施の形態3では、機能部品50は、例えば、繰り返しのガス抜きが可能な逆止弁を構成する。機能部品50は、容器110Y(図16参照)の内部において発生したガスに起因して容器110Yの内圧が上昇した場合に開弁し、ガスを容器110Yの内部側から外部側に通過させる。より詳細には、機能部品50は、その一次側の圧力、すなわち、内部空間S1(図16参照)の圧力に応じて、開状態と閉状態との間を切り替わるリリーフ弁を構成する。弁本体20の内部の収容空間S2には、通路LAが形成されている。通路LAは、容器110Yの内外を連通させる通路であり、容器110Yの内部空間S1に面する入口20Aと、外部空間に面する出口20Bとを有する。
機能部品50は、閉状態において、通路LAを閉塞するように配置される。機能部品50は、内部空間S1において発生したガスに起因して内部空間S1の圧力が上昇した場合に、開状態となり、ガスをその一次側からその二次側へ、すなわち、内部空間S1から外部空間へ通過させる。機能部品50は、閉状態において、内部空間S1を外部空間から密閉する。
第1ボディ30は、取付部31および連結部32を含む。取付部31は、弁構造体10を容器110Yに取り付けるための部位である。取付部31は、容器110Yの成形時に、熱融着フィルム60を介して包装材料111、112Xとともにヒートシールされる。このヒートシールにより、取付部31の外周面と、包装材料111、112Xとが熱融着フィルム60を介して融着して接合され、取付部31は、包装材料111、112Xに挟まれるような態様で、周縁シール部150に固定される(図17参照)。
連結部32は、周縁シール部150の外側に配置されており、包装材料111、112Xに挟まれていない(図16および図17参照)。また、連結部32よりもさらに外側に配置される第2ボディ40も、周縁シール部150の外側に配置されており、包装材料111、112Xに挟まれていない。その結果、取付部31を容器110Yにヒートシールによって取り付けるときの熱で、第2ボディ40に保持される、機能部品50が変形等により破壊される虞が低減される。
取付部31、連結部32、および、第2ボディ40は、互いに同軸に延びる。取付部31、連結部32、および、第2ボディ40は、共通の中心軸C1を有する。取付部31は、第1通気路LXを有し、第2ボディ40は、第2通気路LYを有し、連結部32は、第3通気路LZを有する。これらの通気路LX~LZも、中心軸C1を中心軸として、互いに同軸に延びる。本実施の形態3では、入口20Aおよび出口20Bは、弁本体20の外周面ではなく、前後方向の端面に配置されており、特に、前後方向に直線状に延びる中心軸C1は、入口20Aおよび出口20Bの中心を通る。これに限定されないが、通気路LX~LZの中心軸C1に直交する断面は、円形である。通気路LX~LZは、互いに連通しており、全体として通路LAを構成する。第3通気路LZは、第1通気路LXよりも容器110Yの外部側に配置される。第2通気路LYは、第3通気路LZよりもさらに容器110Yの外部側に配置される。
図19および図21に示されるように、取付部31は、中心軸C1の延びる方向に沿って視認したときに、その外形が非円形である。より具体的には、取付部31は、中心軸C1の延びる方向に沿って視認したときに、その左右方向の中央部から左に向かうほど薄く形成された第1翼状部31A、および、右に向かうほど薄く形成された第2翼状部31Bを有する。このため、本実施の形態3では、取付部31は、蓄電デバイス100Xの幅方向(左右方向)の中央部に近づくほど厚くなり、蓄電デバイス100Xの幅方向(左右方向)の端部に近づくほど薄くなる。
本実施の形態3では、第1翼状部31Aおよび第2翼状部31Bが形成されているため、取付部31の外周面は、包装材料111に覆われる下側半分においても、包装材料112Xに覆われる上側半分においても、それぞれ滑らかな湾曲面を描いている。また、例えば、取付部31が円筒状に形成されている場合と比べて、第1翼状部31Aおよび第2翼状部31Bによって、周縁シール部150のうちの取付部31が挟まれていない部分から周縁シール部150のうちの取付部31が挟まれている部分へ移行する位置において、蓄電デバイス100Xの上下方向の厚みの変化が滑らかになる。その結果、周縁シール部150において取付部31が取り付けられている位置の周辺部分において、包装材料111、112Xに無理な力が加わらない。このため、取付部31を熱融着フィルム60を介して周縁シール部150に強固に固定できる。
連結部32の外形は、概ね、中心軸C1を中心軸とする円柱の一部を切り欠いたような形状を有する。より具体的には、連結部32の外形は、概ね、中心軸C1を中心軸とする円柱を、中心軸C1から一定の距離を空けた平面で切り欠くとともに、中心軸C1に対し当該平面と対称な位置にある平面でさらに切り欠いたような形状を有する。よって、連結部32は、一対の平面である第1平面32Aおよび第2平面32Bを有する。第1平面32Aおよび第2平面32Bは、互いに平行(略平行である場合を含む。以下、同様。)である。第1平面32Aおよび第2平面32Bは、中心軸C1の延びる方向に平行(略平行な場合を含む。以下、同様。)である。また、本実施の形態3では、第1平面32Aおよび第2平面32Bは、周縁シール部150が延びる方向に平行(略平行な場合を含む。以下、同様。)である。連結部32の外周面は、第1平面32Aおよび第2平面32B、および、第1平面32Aと第2平面32Bとを連結する湾曲面32C、32Dによって構成される。湾曲面32C、32Dは、各々、中心軸C1の延びる方向に沿って視たときに、中心軸C1を中心とする円弧状であり、第2ボディ40の外形に重なる。以上のような連結部32は、第1平面32Aおよび第2平面32Bが形成されるように、円筒形の部材の外周面を切削することにより、成形することができる。
第2ボディ40は、円筒状であり、第1ボディ30とともに機能部品50を収容する収容空間S2を画定する。第1ボディ30と第2ボディ40とは、収容空間S2に機能部品50を収容した状態で組み付けられる。第1ボディ30と第2ボディ40との結合態様は、例えば、接着剤による結合、ねじ構造による結合、および、凹凸の噛み合いによる結合の少なくとも1つである。本実施の形態3では、第1ボディ30の連結部32の外面に形成される雄ねじ32X(図22参照)と第2ボディ40の内面に形成される雌ねじ40A(図22参照)との噛み合い、ならびに、雄ねじ32Xおよび雌ねじ40Aに塗布される接着剤によって、第1ボディ30と第2ボディ40とが結合される。接着剤の材料は、特に限定されないが、酸変性ポリオレフィンおよびエポキシ樹脂から構成することができる。このような接着剤は、例えば、変性シリコン樹脂製の接着剤が使用される場合に比べて、容器110Y内に収容される電解液による接着性能の劣化を抑制することができる点で優れる。
以上のとおり、本実施の形態3では、取付部31、連結部32、および、第2ボディ40の外形は、中心軸C1の延びる方向に沿って視たときに、それぞれの部分に割り当てられている役割に応じて、いずれも異なる形状を有する。
第2ボディ40には、弁構造体10のガス抜き弁としての機能を発揮するための主な構造を有する部分が保持される。本実施の形態3では、機能部品50は、第2ボディ40の内部の第2通気路LY内に収容される弁機構としてのばね51、弁体52、および、弁座53を有する。ばね51、弁体52、および、弁座53は、第2通気路LY内において出口20Bから入口20Aに向かって、この順に配置されている。なお、本実施の形態3では、図22および図23に示されるように、第2ボディ40と弁座53とは、別部品として構成されているが、これらを一体的に構成してもよい。
弁座53は、ばね51により外側から付勢される弁体52を受け取り、このとき、弁構造体10の閉状態が形成される。ばね51は、例えば、コイルばねであるが、これに限定されず、例えば、板ばねとすることもできる。本実施の形態3では、弁座53は、中心軸C1を中心軸として延びる円筒状であり、前後方向の前側の端面を規定する天面53A、および、後ろ側の端面を規定する底面53Bを有する。弁体52は、半球状の接触部52A、および、接触部52Aの前後方向の前面側の端面52AXに連続し、端面52AXの中央部から前方へ延びる、円柱状の軸部52Bを有する。接触部52Aの前後方向の後ろ側の端面である底面52AYは、弁座53の天面53Aで受け取られ、機能部品50の閉状態で天面53Aに接触する。ばね51は、中心軸C1を中心軸として螺旋状に延びる。弁体52に含まれる軸部52Bは、ばね51の内側の空間に挿入され、これにより、弁体52とばね51とが連結される。なお、弁体52の形状は、例えば、ボールであってもよい。
弁座53と、第1ボディ30とは、例えば、接着剤により接着することができる。接着剤の材料は、特に限定されないが、弁座53をフッ素ゴム製とし、第1ボディ30をアルミニウム等の金属製とする場合の好ましい例としては、第1ボディ30と第2ボディ40とを結合する際に例示した接着剤と同様である。また、弁構造体10の開封防止の観点から、その他の様々な箇所にも、適宜接着剤を塗布することができる。例えば、第2ボディ40の後ろ側の端面41と、連結部32の前側の端面32Eとの間に接着剤を塗布することができる。
これに限定されないが、例えば、弁座53の天面53Aの直径LAを4.0mmとし、天面53Aの中央の開口の直径LBを1.5mmとすることができる。弁座53の天面53Aと、弁体52の底面52AYとの接触面は、球状であるが、本実施の形態3では、このような球状の接触面の径方向の幅LCは、1.25mmとなる。弁体52と弁座53との密閉性(バリア性)を高める観点からは、底面52AYおよび天面53Aの球状の接触面の径方向の幅LCは、0.75mm以上であることが好ましく、1.0mm以上であることがより好ましい。一方、機能部品50を小型化するとともに、底面52AYおよび天面53Aどうしの貼り付きを抑制し、開弁の制御を容易にする観点からは、底面52AYおよび天面53Aの球状の接触面の径方向の幅LCは、15mm以下であることが好ましく、8.0mm以下であることがより好ましい。
また、弁体52と弁座53との密閉性(バリア性)を高める観点からは、弁座53の天面53Aの中央の開口の直径LBは、10mm以下であることが好ましく、5.0mm以下であることがより好ましい。一方、加工を容易にする観点からは、弁座53の天面53Aの中央の開口の直径LBは、1.0mm以上であることが好ましく、1.5mm以上であることがより好ましい。
取付部31は、容器110Yの内部空間S1において発生したガスが第1通気路LXに流入するように、周縁シール部150に固定される。すなわち、取付部31の内部の第1通気路LXは、容器110Yの内部空間S1に連通している。よって、内部空間S1の圧力、すなわち、機能部品50の一次側の空間の圧力が所定の圧力に達すると、内部空間S1から流れ出し、第1通気路LXおよび第3通気路LZを通過したガスが、弁体52を出口20B側に押圧する。弁体52が押圧され、弁体52が弁座53から離れると、ばね51が変形して、弁体52が出口20B側へ移動し、機能部品50の開状態が形成される。この開状態において、内部空間S1に発生したガスは、弁体52と弁座53との間に形成された隙間を介して、出口20Bに向かって流れ出し、外部空間へ排出される。このようにして、内部空間S1のガスが通路LAを介して排出されると、弁体52を出口20B側に押圧する内部空間S1側の圧力が弱まり、これよりもばね51が弁体52を入口20A側に付勢する力が大きくなる。その結果、ばね51の形状が復元し、再度、機能部品50の閉状態が形成される。機能部品50の開弁圧は、適宜設定することができる。例えば、機能部品50の開弁圧は、0.1MPaに設定することができる。なお、機能部品50は、一次側の圧力が二次側の圧力よりも高い場合に開弁するため、開弁圧は、一次側の圧力から二次側の圧力を引いた差圧である。
機能部品50は、閉状態において、外部空間から容器110Yの内部空間S1への大気の進入を防止することができる。機能部品50が一度開いた後は、内部空間S1が大気圧と同等以上の比較的高圧の状態に保たれるため、内部空間S1への大気の進入は特に起こり難い。弁構造体10は、以上のような機能部品50により、内部空間S1への大気の進入を効果的に防止し、これに含まれる水分等による蓄電デバイス素子120Xの劣化を防止することができる。また、機能部品50の開状態においても、内部空間S1への大気の進入は生じ難い。開状態においては、機能部品50の一次側の圧力がその二次側の圧力よりも高い、または、同等の状態が維持されるためである。
弁構造体10の各部を構成する材料は、特に限定されない。好ましい例を挙げると、弁体52をポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂製とし、弁座53をフッ化ビニリデン系(FKM)等のフッ素ゴム製とすることができる。さらに、ばね51をステンレス等の金属製とし、取付部31、第2ボディ40および連結部32を、アルミニウム合金、ステンレス、鋼板、チタン等の金属製とすることができる。また、弁体52をステンレス等の金属製、または、FKM等のフッ素ゴム製とすることもできる。なお、弁体52をFKM等のフッ素ゴム製とする場合、弁座53は、PTFE等のフッ素樹脂製であることが好ましい。
図16等に示される熱融着フィルム60は、ヒートシールによって、弁構造体10、および、容器110Yの包装材料111、112Xの両方に接着するように構成されている。熱融着フィルム60は、収容空間S2(図22参照)に機能部品50が収容しつつ、第1ボディ30および第2ボディ40が組み付けられる前に、第1ボディ30のうちの取付部31に融着される。熱融着フィルム60は、取付部31の表面の大部分を覆うように取付部31に融着される。熱融着フィルム60としては、公知の種々の接着性フィルムを採用することができる。熱融着フィルム60は、例えば、無水マレイン酸変性ポリプロピレン(PPa)の単層フィルムであってもよいし、PPa、ポリエチレンナフタレート(PEN)、および、PPaの複数層の積層フィルムであってもよい。また、PPa、ポリプロピレン(PP)、PPaの複数層の積層フィルムが適用されてもよい。また、上記のPPa樹脂に替えて、アイオノマー樹脂、変性ポリエチレン、EVA等の金属接着可能な樹脂も適用可能である。本実施の形態3において、熱融着フィルム60は、PPa/ポリエステル繊維/PPaからなる、芯材が含まれている三層構造の積層フィルムを採用している。芯材としては、上記したポリエステル繊維以外にも公知の種々の材料を採用することができる。例えば、芯材は、PEN、ポリエチレンテレフタレート、または、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステルフィルムであってもよいし、ポリアミド繊維であってもよいし、カーボン繊維であってもよい。
また、取付部31の表面には、特に耐電解液性の観点から、腐食防止剤のコーティングを施し、腐食防止被膜層を形成することが好ましい。なお、これは、特に取付部31をアルミニウム等の金属製とする場合に当てはまるが、取付部31をその他の材料から構成する場合にも当てはまり得る。このようなコーティングは、取付部31を腐食防止剤の液体中に浸漬した後に焼き付け処理を実施することにより施すことができる。これにより、取付部31の外側表面、および、第1通気路LXに面する内側表面に腐食防止被膜層を形成することができ、蓄電デバイス素子120Xから発生したガスによる外側表面の腐食、および、第1通気路LXを通り抜けるガスによる内側表面の腐食を防止することができる。また、特に耐電解液性の観点から、取付部31だけでなく、連結部32、第2ボディ40、および、機能部品50の表面にも、同様のコーティングを施し、腐食防止被膜層を形成してもよい。連結部32、第2ボディ40、および、機能部品50の表面に腐食防止剤のコーティングを施す場合、特に、連結部32の雄ねじ32X、第2ボディ40の雌ねじ40A、弁体52、第2ボディ40と弁座53とが接触する箇所を含む所定範囲に腐食防止被膜層を形成することが好ましい。ただし、電解液による取付部31と包装材料111、112Xとの接着性能の劣化を抑制する観点からは、このようなコーティングは、特に取付部31に施すことが有意義である。腐食防止剤の材料は、特に限定されないが、耐酸性のものが好ましく、腐食防止被膜層は、クロム酸クロメート処理またはリン酸クロメート処理等により形成することができる。
<3-4.弁構造体の製造方法>
図24および図25を参照して、弁構造体10の製造方法について説明する。弁構造体10の製造方法は、表面処理工程、フィルム融着工程、および、組付工程を含む。
表面処理工程では、第1ボディ30、第2ボディ40、および、機能部品50の少なくとも1つに対して、腐食防止剤のコーティングを施すことによって、腐食防止被膜層を形成する表面処理が実施される。本実施の形態3では、第1ボディ30、第2ボディ40、弁体52、および、弁座53に表面処理が実施される。このため、第1ボディ30、第2ボディ40、および、機能部品50が電解液によって腐食することが抑制される。また、第1ボディ30と熱融着フィルム60との密着強度が高められる。
表面処理工程では、第1ボディ30のうちの少なくとも熱融着フィルム60が融着される取付部31に表面処理が行われることが好ましい。表面処理工程では、第1ボディ30および第2ボディ40のうちの、少なくとも第1ボディ30と第2ボディと40を接合する接着剤が塗布される部分に表面処理が行われることが好ましい。第1ボディ30と第2ボディと40を接合する接着剤が塗布される部分は、例えば、雄ねじ32X、雌ねじ40A、端面32E、および、端面41である。表面処理工程では、第1ボディ30のうちの、少なくとも弁座53と第1ボディ30とを接合する接着剤が塗布される部分に表面処理が行われることが好ましい。本実施の形態3では、例えば、第1ボディ30、第2ボディ40、弁体52、および、弁座53を腐食防止剤の液体中に浸漬することによって、第1ボディ30、第2ボディ40、弁体52、および、弁座53の表面の全体に腐食防止被膜層が形成される。なお、第1ボディ30、第2ボディ40、弁体52、および、弁座53の表面とは、内側表面および外側表面を含む。
図24に示されるフィルム融着工程は、表面処理工程の後に実施される。フィルム融着工程では、機能部品50が収容されていない状態の第1ボディ30の取付部31に熱融着フィルム60が融着される。具体的には、第1ボディ30の取付部31に、熱融着フィルムが位置合わせされ、シールバーによって取付部31および熱融着フィルム60が挟み込まれることによって、取付部31に熱融着フィルム60が融着される。熱融着フィルム60を取付部31に融着する場合のヒートシール条件は、例えば、温度が200℃であり、時間が2分である。なお、第1ボディ30を例えば、200℃で2分間加熱した後に、熱融着フィルム60をヒートシールしてもよい。また、第1ボディ30および熱融着フィルム60を同時に例えば、200℃で2分間加熱することによって、熱融着フィルム60を第1ボディ30の取付部31に融着してもよい。弁構造体10が容器110Yに取り付けられた場合における熱融着フィルム60と容器110Yおよび弁構造体10との接着強度は、収容体110Xの内部空間S1の圧力が機能部品50が開弁する圧力に達しても、熱融着フィルム60と容器110Yおよび弁構造体10との接着が解除されない強度である。
組付工程では、収容空間S2(図22参照)に機能部品50を収容しつつ、第2ボディ40が第1ボディ30に組み付けられる。図25に示されるように、組付工程では、まず、弁座53が接着剤によって第1ボディ30の連結部32に接合される。次に、弁体52の接触部52Aを弁座53に着座させ、弁座53に着座した弁体52の軸部52Bにばね51が差し込まれる。次に、雄ねじ32X、雌ねじ40A(図22参照)、端面32E、および、端面41(図7参照)の少なくとも1つに接着剤が塗布される。雄ねじ32Xと雌ねじ40A(図7参照)とが噛み合うように第2ボディ40が第1ボディ30に組み付けられることによって、第2ボディ40と第1ボディ30とが結合される。以上の結果、互いに結合された第1ボディ30および第2ボディ40により画定される収容空間S2内に、機能部品50が収容される。
以上の弁構造体10の製造方法では、組付工程よりも前にフィルム融着工程が実施される。フィルム融着工程が実施される段階では、収容空間S2に機能部品50が収容されていないため、機能部品50は、熱融着フィルム60を第1ボディ30に融着する際の熱の影響を受けない。このため、機能部品50が損傷しにくい。
<3-5.弁構造体の取り付け方法>
図26~図28を参照して、弁構造体10の容器110Yへの取り付け方法について説明する。まず、図示されない固定具により、包装材料111、112Xを両者が対面した状態に固定する。また、図26に示されるように、治具400の把持具210によって、弁構造体10が把持される。このとき、把持具210が連結部32の第1平面32A、および、第2平面32Bと面接触し、把持具210によって連結部32が強固に挟み込まれるような態様で、弁構造体10が把持される。なお、図26~図28においては、弁構造体10の取り付けの説明に焦点を当てるべく、包装材料111、112Xの成形部111B、112Bを特に図示していないが、成形部111B、112Bは、弁構造体10の取り付け前、取り付け中、または、取り付け後に適宜形成される。
図27に示されるように、治具400が駆動され、把持具210により把持された弁構造体10が移動し、熱融着フィルム60が融着されている取付部31が、互いに対面する包装材料111、112Xの隙間に進入させられる。このとき、弁構造体10は、連結部32が同隙間に入り込まないように移動させられる。よって、取付部31は、包装材料111、112Xの外周部分に挟まれる。また、このとき、弁構造体10は、包装材料111、112Xにおいて周縁シール部150となる部分と、連結部32の第1平面32Aおよび第2平面32Bとが平行になるように移動させられる。
図28に示されるように、一対の加熱されたシールバー300が、包装材料111、112Xの外周部分を外側から挟み込む。その結果、包装材料111、112Xの外周部分が、シールバー300からの熱を受けて融着し、周縁シール部150が形成される。なお、周縁シール部150を形成する際のヒートシール条件は、例えば、温度が200℃であり、時間が6秒である。以上により、弁構造体10のうち取付部31のみが、熱融着フィルム60を介して包装材料111、112Xに挟み込まれるようにして、弁構造体10が周縁シール部150に固定される。このとき、取付部31に含まれる第1翼状部31Aおよび第2翼状部31Bは、それぞれの先鋭な端部を結ぶ線が、周縁シール部150の延びる方向(左右方向)に対して傾くことなく固定される。その後、一対のシールバー300が所定の位置に退避するとともに、把持具210が弁構造体10を解放し、所定の位置に退避する。
以上の工程では、把持具210は、一対の平行な第1平面32Aおよび第2平面32Bによって、弁構造体10をしっかりと把持することができる。そのため、包装材料111、112Xに対し弁構造体10を所望の位置まで正確に搬送することができる。また、ヒートシール加工中、包装材料111、112Xに対し弁構造体10を所望の位置にしっかりと固定することができる。すなわち、弁構造体10を容器110Yに対し正確に位置合わせすることができる。なお、ここでいう位置合わせには、弁構造体10の中心軸C1周りの位相を調整することが含まれる。すなわち、容器110Yの周縁シール部150に対する取付部31の中心軸C1周りの角度を正確に調整することができる。以上の構成によれば、弁構造体10の容器110Yへの取り付けを容易にすることができる。
<3-6.試験>
本願発明者は、実施例および比較例の弁構造体を製造し、機能部品が開弁する際の圧力を測定する試験を実施した。なお、以下では、説明の便宜上、実施例および比較例の弁構造体を構成する要素のうち、実施の形態3と同じ要素には、実施の形態3と同様の符号を付して説明する。
実施例の弁構造体10は、実施の形態3の製造方法、すなわち、組付工程よりも前にフィルム融着工程を実施する製造方法によって製造された。一方、比較例の弁構造体10は、組付工程の後にフィルム融着工程を実施する製造方法によって製造された。換言すれば、比較例の弁構造体10は、収容空間S2に機能部品50が収容された状態で熱融着フィルム60が第1ボディ30に融着された。実施例および比較例において、熱融着フィルム60を第1ボディ30に融着する際のヒートシール条件は、温度が200℃、時間が2分である。実施例および比較例において、機能部品50が開弁する圧力の設定値は、0.1Mpaである。
本試験では、実施例および比較例の弁構造体10の開弁圧を測定した。実施例の弁構造体10は、0.1Mpaで機能部品50が開弁した。比較例の弁構造体では、0.14Mpaで機能部品50が開弁した。比較例の弁構造体10では、設定された圧力よりも40%上昇するまで機能部品50が開弁しなかった。以上の結果より、実施例の弁構造体10では、組付工程よりも前にフィルム融着工程を実施するため、熱融着フィルム60を第1ボディ30に融着する際の熱の影響を機能部品50が受けておらず、機能部品50が実質的に損傷していないことが確認された。
<3-7.実施の形態3の変形例>
上記実施の形態3は本開示に関する蓄電デバイス用の弁構造体の製造方法、および、蓄電デバイス用の弁構造体が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本開示に関する蓄電デバイス用の弁構造体の製造方法、および、蓄電デバイス用の弁構造体は、実施の形態3に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、実施の形態3の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、実施の形態3に新たな構成を付加した形態である。以下に実施の形態3の変形例の幾つかの例を示す。
<3-7-1>
弁構造体10の製造方法は、実施の形態3で示したものに限定されず、任意に変更可能である。例えば、弁構造体10の製造方法は、表面処理工程を省略することもできる。
<3-7-2>
弁構造体10の構成は、実施の形態3で示したものに限定されず、任意に変更可能である。実施の形態3では、取付部31および連結部32を一体的に形成したが、取付部31と連結部32とを別体で構成することもできる。
<3-7-3>
機能部品50の構成は、実施の形態3で示したものに限定されず、任意に変更可能である。例えば、機能部品50は、上述したようなボールスプリング型ではなく、ポペット型、ダックビル型、アンブレラ型、ダイヤフラム型等、繰り返しのガス抜きが可能な別の形態の逆止弁を構成することができる。また、機能部品50は、上述したような繰り返しのガス抜きが可能な逆止弁ではなく、1回限りのガス抜きが可能な破壊弁、すなわち、容器110Yの内部において発生したガスに起因して容器110Yの内圧が上昇した場合に裂開するように構成される破壊弁を構成してもよい。
<3-7-4>
容器110Yは、包装材料111と包装材料112Xとがヒートシールされることによって構成されたが、容器110Yを1枚の包装材料を折り畳み、周縁部をヒートシールすることによって構成してもよい。
<実施の形態1、2>
100、100A:弁構造体
110、110A:弁構造体本体
112、112XA:接着部
113:円形部
114、115:翼状延端部
120、120A:熱融着性フィルム
130:一次シール部、
132:二次シール部
200:収容体
310:弁機能部
320:シール取付け部
A1:通気路
H1:通気口
O1:排気口
<実施の形態3>
10 :弁構造体
30 :第1ボディ
40 :第2ボディ
50 :機能部品
53 :弁座
100 :蓄電デバイス
100A:容器
120 :蓄電デバイス素子

Claims (5)

  1. 蓄電デバイス素子が収容される容器に取り付けられる蓄電デバイス用の弁構造体の製造方法であって、
    前記弁構造体は、
    前記容器の内部において発生したガスに起因して前記容器の内圧が上昇した場合に開弁し、前記ガスを前記容器の内部側から外部側に通過させる機能部品と、
    第1ボディと、
    前記第1ボディとともに前記機能部品を収容する収容空間を画定し、前記機能部品が前記収容空間に収容された状態で前記収容空間を閉じるように前記第1ボディに組み付けられる第2ボディと、を有し、
    前記容器および前記第1ボディを融着するために前記容器および前記第1ボディの間に介挿される熱融着フィルムを前記機能部品が収容されていない状態の前記第1ボディに融着するフィルム融着工程と、
    前記フィルム融着工程の後に実施され、前記収容空間に前記機能部品を収容しつつ、前記第2ボディを前記第1ボディに組み付ける組付工程と、を含む
    蓄電デバイス用の弁構造体の製造方法。
  2. 前記フィルム融着工程の前に実施され、前記機能部品、前記第1ボディ、および、第2ボディの少なくとも1つに対して表面処理を行う表面処理工程をさらに含む
    請求項に記載の蓄電デバイス用の弁構造体の製造方法。
  3. 前記表面処理工程では、前記第1ボディのうちの少なくとも前記熱融着フィルムが融着される部分に前記表面処理を行う
    請求項に記載の蓄電デバイス用の弁構造体の製造方法。
  4. 前記組付工程では、前記第1ボディと前記第2ボディとを接着剤によって接合し、
    前記表面処理工程では、前記第1ボディのうちの、少なくとも前記第1ボディと前記第2ボディとを接合する前記接着剤が塗布される部分に前記表面処理を行う
    請求項またはに記載の蓄電デバイス用の弁構造体の製造方法。
  5. 前記機能部品は、弁座を含み、
    前記組付工程では、前記弁座と前記第1ボディとを接着剤によって接合し、
    前記表面処理工程では、前記第1ボディのうちの、少なくとも前記弁座と前記第1ボディとを接合する前記接着剤が塗布される部分に前記表面処理を行う
    請求項のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用の弁構造体の製造方法。
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