JP7163743B2 - Electrical storage device packaging material, method for manufacturing electrical storage device packaging material, and electrical storage device - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電デバイス用包装材料、蓄電デバイス用包装材料の製造方法、及び蓄電デバイスに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electric storage device packaging material, a method for manufacturing the electric storage device packaging material, and an electric storage device.
従来、様々なタイプの蓄電デバイスが開発されている。これらの蓄電デバイスにおいて、電極、電解質等により構成される蓄電デバイス素子は、包装材料等により封止される必要がある。蓄電デバイス用包装材料としては、金属製の包装材料が多用されている。 Conventionally, various types of power storage devices have been developed. In these electric storage devices, an electric storage device element composed of an electrode, an electrolyte and the like needs to be sealed with a packaging material or the like. Metal packaging materials are often used as packaging materials for electric storage devices.
近年、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、パーソナルコンピュータ、カメラ、携帯電話等の高性能化に伴い、多様な形状を有する蓄電デバイスが求められている。また、蓄電デバイスには、薄型化、軽量化等も求められている。しかしながら、従来多用されている金属製の包装材料では、蓄電デバイス形状の多様化に追従することが困難である。また、金属製であるため、包装材料の軽量化にも限界がある。 2. Description of the Related Art In recent years, as electric vehicles, hybrid electric vehicles, personal computers, cameras, mobile phones, and the like have become more sophisticated, power storage devices having various shapes have been desired. In addition, thinning, weight reduction, and the like are required for power storage devices. However, it is difficult to keep up with the diversification of the shape of electric storage devices with the metal packaging materials that have been widely used in the past. Moreover, since it is made of metal, there is a limit to reducing the weight of the packaging material.
そこで、多様な形状に加工が容易で、薄型化や軽量化を実現し得る蓄電デバイス用包装材料として、基材層/金属層/熱融着性樹脂層が順次積層されたフィルム状の積層体が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
Therefore, as a packaging material for electric storage devices that can be easily processed into various shapes and can realize thinness and weight reduction, a film-like laminate in which a base layer / metal layer / heat-fusible resin layer is laminated in order. has been proposed (see
このようなフィルム状の蓄電デバイス用包装材料においては、一般的に、成形により凹部が形成され、当該凹部によって形成された空間に電極や電解液等の蓄電デバイス素子を配し、熱融着性樹脂層同士を熱融着させることにより、蓄電デバイス用包装材料の内部に蓄電デバイス素子が収容された蓄電デバイスが得られる。 In such a film-like packaging material for an electricity storage device, a concave portion is generally formed by molding, and an electricity storage device element such as an electrode or an electrolytic solution is arranged in the space formed by the concave portion, and heat-sealing is performed. By heat-sealing the resin layers to each other, an electricity storage device in which an electricity storage device element is accommodated inside the electricity storage device packaging material is obtained.
昨今、蓄電デバイス用包装材料の薄型化や軽量化に伴って、最内層である熱溶着性樹脂層が薄肉化される一方で、大電流対策として金属端子の厚みが増大化している。このような蓄電デバイスにおいては、最内層である熱融着性樹脂層は成形や折り曲げ加工によりクラック等の欠点を生じていることがある一方で、負極と蓄電デバイス用包装材料の金属層、または負極の金属端子と蓄電デバイス用包装材料の金属層とが短絡することがある。さらに、短絡した状態で、熱融着性樹脂層のクラック等の欠点から侵入した電解液が金属層と接触すると、電解液中の金属イオン(例えばリチウムイオン)と金属層を構成する金属とで合金が形成される腐食反応が起こることがある。 In recent years, as packaging materials for electric storage devices have become thinner and lighter, the innermost heat-fusible resin layer has become thinner, while the thickness of metal terminals has increased as a countermeasure against large currents. In such an electric storage device, the heat-sealable resin layer, which is the innermost layer, may have defects such as cracks due to molding or bending, while the negative electrode and the metal layer of the electric storage device packaging material, or A short circuit may occur between the metal terminal of the negative electrode and the metal layer of the electrical storage device packaging material. Furthermore, in a short-circuited state, if the electrolyte that has penetrated through defects such as cracks in the heat-sealable resin layer comes into contact with the metal layer, the metal ions (for example, lithium ions) in the electrolyte and the metal that constitutes the metal layer Corrosion reactions that form alloys may occur.
このような腐食反応を防止するため、本発明者は、最内層である熱融着性樹脂層とバリア機能を有する金属層との間に中間層が設けられている層構成に着眼した。しかしながら、中間層は、単に、蓄電デバイスの環境適正(耐熱性、耐寒性等)の安定化や絶縁性等の目的で設けられているに過ぎず、折り曲げ後における腐食反応を効果的に防止できる(折り曲げ後の耐腐食性が得られる)ようには設計されていない。このため、金属層との間に中間層を設けたとしても、折り曲げ加工時に中間層にもクラックが生じ、依然として同様の腐食反応の問題が引き起こされるという問題に直面した。そこで、中間層を構成する樹脂自体を、折り曲げ加工時におけるクラックの発生を抑制し折り曲げ後の耐腐食性を得る目的で柔らかい樹脂に変更することも考えられるが、そうすると、今度は両層間に介在する金属層の耐ピンホール性に悪影響するという問題にも直面した。 In order to prevent such a corrosive reaction, the present inventor focused on a layer structure in which an intermediate layer is provided between the heat-fusible resin layer, which is the innermost layer, and the metal layer having a barrier function. However, the intermediate layer is simply provided for the purpose of stabilizing the environmental suitability (heat resistance, cold resistance, etc.) of the electric storage device and insulating properties, etc., and can effectively prevent corrosion reactions after bending. It is not designed to (provide corrosion resistance after bending). Therefore, even if an intermediate layer is provided between the metal layer and the intermediate layer, cracks are generated in the intermediate layer during bending, and the same problem of corrosion reaction still occurs. Therefore, it is conceivable to change the resin itself constituting the intermediate layer to a soft resin for the purpose of suppressing the occurrence of cracks during bending and obtaining corrosion resistance after bending. We also faced the problem of adversely affecting the pinhole resistance of the underlying metal layer.
このような状況下、本発明は、少なくとも、基材層と、金属層と、接着層と、中間層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成された蓄電デバイス用包装材料において、折り曲げ後の耐腐食性と耐ピンホール性とを備えた蓄電デバイス用包装材料を提供することを主な目的とする。さらに、本発明は、当該蓄電デバイス用包装材料の製造方法、及び当該蓄電デバイス用包装材料を用いた蓄電デバイスを提供することも目的とする。 Under such circumstances, the present invention provides a power storage device package comprising a laminate comprising at least a substrate layer, a metal layer, an adhesive layer, an intermediate layer, and a heat-fusible resin layer in this order. A main object of the present invention is to provide a packaging material for electrical storage devices that has corrosion resistance and pinhole resistance after bending. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the packaging material for an electricity storage device, and an electricity storage device using the packaging material for an electricity storage device.
本発明者らは、上記のような課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、少なくとも、基材層と、金属層と、接着層と、中間層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成されており、中間層の押し込み弾性率が1.0GPa以上5.0GPa以下という特定範囲にある蓄電デバイス用包装材料によって、折り曲げ後の耐腐食性と耐ピンホール性とが得られることを見出した。
本発明は、これらの知見に基づいて、さらに検討を重ねることにより完成された発明である。
The present inventors have made earnest studies to solve the above problems. As a result, the laminate is composed of at least a substrate layer, a metal layer, an adhesive layer, an intermediate layer, and a heat-fusible resin layer in this order, and the indentation elastic modulus of the intermediate layer is 1.5. It has been found that corrosion resistance and pinhole resistance after bending can be obtained with a packaging material for electrical storage devices in a specific range of 0 GPa or more and 5.0 GPa or less.
The present invention is an invention completed by further studies based on these findings.
すなわち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項1. 少なくとも、基材層と、金属層と、接着層と、中間層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成されており、
前記中間層の押し込み弾性率が1.0GPa以上5.0GPa以下である、蓄電デバイス用包装材料。
項2. 前記基材層の押し込み弾性率に対する前記中間層の押し込み弾性率の比が、0.3以上2.9以下である、項1に記載の蓄電デバイス用包装材料。
項3. 引張弾性率が4.0GPa以上10.0GPa以下である、項1又は2に記載の蓄電デバイス用包装材料。
項4. 前記中間層が、ポリオレフィン、ポリエステル、及び脂肪族ポリアミドからなる群より選択される少なくとも一種の樹脂フィルムである、項1~3のいずれかに記載の蓄電デバイス用包装材料。
項5. 前記中間層の厚みが5μm以上50μm以下である、項1~4のいずれかに記載の蓄電デバイス用包装材料。
項6. 前記熱融着性樹脂層の厚みが10μm以上100μm以下である、項1~5のいずれかに記載の蓄電デバイス用包装材料。
項7. 前記熱融着性樹脂層が、ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィン、及び酸変性環状ポリオレフィンからなる群より選択される少なくとも一種で構成される、項1~6のいずれかに記載の蓄電デバイス用包装材料。
項8. 前記熱融着性樹脂層を赤外分光法で分析すると、無水マレイン酸に由来するピークが検出される、項1~7のいずれかに記載の蓄電デバイス用包装材料。
項9. 電解液蓄電デバイスに用いられる、項1~8のいずれかに記載の蓄電デバイス用包装材料。
項10. 少なくとも、基材層と、金属層と、接着層と、中間層と、熱融着性樹脂層とがこの順となるように積層して積層体を得る工程を備えており、
前記中間層の押し込み弾性率が1.0GPa以上5.0GPa以下である、蓄電デバイス用包装材料の製造方法。
項11. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子が、項1~9のいずれかに記載の蓄電デバイス用包装材料により形成された包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
That is, the present invention provides inventions in the following aspects.
A packaging material for an electrical storage device, wherein the intermediate layer has an indentation modulus of 1.0 GPa or more and 5.0 GPa or less.
Section 2. Item 2. The electrical storage device packaging material according to
Item 5. Item 5. The electrical storage device packaging material according to any one of
Item 8. Item 8. The electrical storage device packaging material according to any one of
Item 9. Item 9. The electrical storage device packaging material according to any one of
A method for producing a packaging material for an electricity storage device, wherein the intermediate layer has an indentation modulus of 1.0 GPa or more and 5.0 GPa or less.
Item 11.
本発明によれば、少なくとも、基材層と、金属層と、接着層と、中間層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成された蓄電デバイス用包装材料において、中間層を特定の押し込み弾性率となるように構成することで、折り曲げ後の耐腐食性と耐ピンホール性とが得られる蓄電デバイス用包装材料を提供することができる。さらに、本発明によれば、当該蓄電デバイス用包装材料の製造方法、及び当該蓄電デバイス用包装材料を用いた蓄電デバイスを提供することができる。 According to the present invention, in an electrical storage device packaging material composed of a laminate comprising at least a substrate layer, a metal layer, an adhesive layer, an intermediate layer, and a heat-fusible resin layer in this order, the intermediate By configuring the layer so as to have a specific indentation modulus, it is possible to provide a packaging material for an electrical storage device that provides corrosion resistance and pinhole resistance after folding. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing the electrical storage device packaging material and an electrical storage device using the electrical storage device packaging material.
本開示の蓄電デバイス用包装材料は、少なくとも、基材層と、金属層と、接着層と、中間層と、熱融着性樹脂層とをこの順に備える積層体から構成されており、前記中間層の押し込み弾性率が1.0GPa以上5.0GPa以下であることを特徴とする。以下、図1から図4を参照しながら、本開示の蓄電デバイス用包装材料、当該蓄電デバイス用包装材料の製造方法、及び当該蓄電デバイス用包装材料を用いた蓄電デバイスについて、詳述する。 The electrical storage device packaging material of the present disclosure is composed of a laminate including at least a substrate layer, a metal layer, an adhesive layer, an intermediate layer, and a heat-fusible resin layer in this order, and the intermediate The indentation modulus of the layer is characterized by being 1.0 GPa or more and 5.0 GPa or less. Hereinafter, the power storage device packaging material of the present disclosure, the method for manufacturing the power storage device packaging material, and the power storage device using the power storage device packaging material will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4 .
なお、本明細書において、数値範囲については、「~」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。 In this specification, regarding numerical ranges, the numerical range indicated by "-" means "more than" and "less than". For example, the notation of 2 to 15 mm means 2 mm or more and 15 mm or less.
1.蓄電デバイス用包装材料の積層構造
本開示の蓄電デバイス用包装材料は、例えば図1から図4に示すように、少なくとも、基材層1、金属層3、接着層5a、中間層7、及び熱融着性樹脂層4をこの順に有する積層体から構成されている。本開示の蓄電デバイス用包装材料において、基材層1が最外層側になり、熱融着性樹脂層4は最内層になる。蓄電デバイス用包装材料は、蓄電デバイス素子の周縁に位置する熱融着性樹脂層4同士が接触するように成形及び/又は折り曲げられ、当該熱融着性樹脂層4同士が熱融着して蓄電デバイス素子を密封することにより、蓄電デバイス素子が封止される。
1. Laminated structure of electrical storage device packaging material The electrical storage device packaging material of the present disclosure includes at least a
本開示の蓄電デバイス用包装材料は、図2から図4に示すように、中間層7と熱融着性樹脂層4との間に、これらの接着性を高める目的で、必要に応じて、接着層5bを備えていてもよい。また、本開示の蓄電デバイス用包装材料は、図3及び図4に示すように、基材層1と金属層3との間に、これらの接着性を高める目的で、必要に応じて、接着剤層2を備えていてもよい。また、本開示の蓄電デバイス用包装材料は、図4に示すように、意匠性、耐電解液性、耐擦過性、成形性の向上等を目的として、必要に応じて、基材層1の金属層3とは反対側に、必要に応じて、表面被覆層6を備えていてもよい。なお、図3に例示する本開示の蓄電デバイス用包装材料においては、中間層7と熱融着性樹脂層4との間の接着層5bが設けられていなくてもよい。さらに、図4に例示する本開示の蓄電デバイス用包装材料においては、基材層1と金属層3との間の接着剤層2、及び中間層7と熱融着性樹脂層4との間の接着層5bのいずれか一方又は両方が設けられていなくてもよい。
As shown in FIGS. 2 to 4 , the electrical storage device packaging material of the present disclosure has, if necessary, between the
本開示の蓄電デバイス用包装材料10を構成する積層体の厚さとしては、特に制限されないが、上限については、コスト削減、エネルギー密度向上等の観点からは、好ましくは約180μm以下、約155μm以下、約120μm以下が挙げられ、下限については、蓄電デバイス素子を保護するという蓄電デバイス用包装材料の機能を維持する観点からは、好ましくは約35μm以上、約45μm以上、約60μm以上が挙げられ、好ましい範囲については、例えば、35~180μm程度、35~155μm程度、35~120μm程度、45~180μm程度、45~155μm程度、45~120μm程度、60~180μm程度、60~155μm程度、60~120μm程度が挙げられる。
The thickness of the laminate constituting the electrical storage
本開示の蓄電デバイス用包装材料10の引張弾性率は、例えば4.0~10.0GPa程度が挙げられる。当該引張弾性率は、蓄電デバイス用包装材料10を構成する各層の種類や数、蓄電デバイス用包装材料10に含まれる接着剤層の種類や数等により調整することができる。蓄電デバイス用包装材料10全体として、好ましくは4.8~7.3GPaが挙げられ、より好ましくは5.0~7.3GPaが挙げられ、さらに好ましくは6.0~7.3GPaが挙げられる。引張弾性率がこのような引張弾性率となるように構成された蓄電デバイス用包装材料10は、所定の押込弾性率を有する中間層7と他の構成層の物理特性とのバランスが良好であり、当該中間層7による耐折り曲げ性をより良好に発揮することができる。なお、当該引張弾性率は、引張試験機を使用し、JIS K7161-1:2014(プラスチック-引張特性の求め方-第1部:通則)の10.3.2 2点から求める傾きに準拠して、蓄電デバイス用包装材料10の試験片を以下の測定条件で測定した場合の値である。測定装置としては例えばインストロン5565(インストロン・ジャパン社製)を用いることができる。引張弾性率の値は蓄電デバイス用包装材料10の面内方向によって異なりうるため、面内平均値を引張弾性率の値とすることができる。具体的には、蓄電デバイス用包装材料10の試験片を、面内方向を概ね22.5度ずつずらして8つの面内方向がそれぞれ長手方向となるように採取し、8つの試験片それぞれに対する測定値の平均を面内平均値とすることができる。
(測定条件)
・試験片幅 幅15mm
・測定温度 23℃
・測定湿度 55%
・チャック間距離 100mm
・引張速度 100mm/min
The tensile modulus of the electrical storage
(Measurement condition)
・Width of test piece: 15 mm
・Measurement temperature 23℃
・Measurement humidity 55%
・Distance between chucks 100mm
・ Tensile speed 100mm/min
2.蓄電デバイス用包装材料を形成する各層
[基材層1]
本開示の蓄電デバイス用包装材料において、基材層1は金属層3に対して外層側に位置する層である。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。
2. Each layer [base layer 1] forming the packaging material for the electrical storage device
In the electrical storage device packaging material of the present disclosure, the
基材層1は、例えば、樹脂により形成された樹脂フィルムであってもよいし、樹脂を塗布して形成したものであってもよい。樹脂フィルムは、未延伸フィルムであってもよいし、延伸フィルムであってもよい。好ましくは、延伸フィルムが挙げられる。延伸フィルムとしては、一軸延伸フィルム、二軸延伸フィルムが挙げられ、好ましくは二軸延伸フィルムが挙げられる。二軸延伸フィルムを形成する延伸方法としては、例えば、逐次二軸延伸法、インフレーション法、同時二軸延伸法等が挙げられる。樹脂を塗布する方法としては、ロールコーティング法、グラビアコーティング法、押出コーティング法等があげられる。
The
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、ポリオレフィン、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、フェノール樹脂等の樹脂や、これらの樹脂の変性物が挙げられる。また、基材層1を形成する樹脂は、これらの樹脂の共重合物であってもよいし、共重合物の変性物であってもよい。さらに、これらの樹脂の混合物であってもよい。これらの中でも、基材層1と中間層7との押し込み弾性を揃え、金属層3の耐ピンホール性を良好に得る観点から、好ましくはポリエステル、ポリアミドが挙げられ、より好ましくはポリアミドが挙げられる。
Materials for forming the
ポリアミドとしては、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、ポリアミドMXD6(ポリメタキシリレンアジパミド)等の芳香族を含むポリアミド;ポリアミドPACM6(ポリビス(4‐アミノシクロヘキシル)メタンアジパミド)等の脂環式ポリアミド;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のポリアミドが挙げられる。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。
Specific examples of polyamides include aliphatic polyamides such as
基材層1の押し込み弾性率は、基材層1の硬さと後述の中間層7の硬さとを良好に揃え良好な耐ピンホール性を得る観点から、中間層7における押し込み弾性率との比(中間層7における押し込み弾性率/基材層1の押し込み弾性率)として、中間層7について後述する範囲であることが好ましい。基材層1の押し込み弾性率は、ビッカース圧子を装着させた超微小負荷硬さ試験機を使用し、ISO 14577に準拠して、蓄電デバイス用包装材料10の基材層1の断面に対し、後述の中間層7の押し込み弾性率と同様の測定条件で圧子の押し込み及び引き抜きを行った場合の値である。
The indentation modulus of the
基材層1は、1層の樹脂フィルムから形成されていてもよいが、耐ピンホール性や絶縁性を向上させるために、2層以上の樹脂フィルムで形成されていてもよい。基材層1が2層以上の樹脂フィルムで形成されている場合、それぞれの層を構成する樹脂及び/又はそれぞれの層の押し込み弾性率は、互いに同じであっても異なっていてもよいが、少なくともいずれかの層、好ましくは全ての層の押し込み弾性率が上述の範囲を満たすことが好ましい。また、基材層1が2層以上の樹脂フィルムで形成されている場合においていずれかの層で押し込み弾性率が上述の範囲を満たす場合、押し込み弾性率が上述の範囲を満たす層の方が、金属層3に近くなるように配されていることがより好ましい。
The
基材層1が2層以上の樹脂フィルムで形成されている場合の基材層1の具体的な構造としては、ポリエステルフィルムとナイロンフィルムとの積層体、2層以上のナイロンフィルムの積層体、2層以上のポリエステルフィルムの積層体等が挙げられ、好ましくは、延伸ナイロンフィルムと延伸ポリエステルフィルムとの積層体、2層以上の延伸ナイロンフィルムの積層体、2層以上の延伸ポリエステルフィルムの積層体が好ましい。例えば、基材層1が2層の樹脂フィルムの積層体である場合、ポリエステル樹脂フィルムとポリエステル樹脂フィルムの積層体、ポリアミド樹脂フィルムとポリアミド樹脂フィルムの積層体、またはポリエステル樹脂フィルムとポリアミド樹脂フィルムの積層体が好ましく、ポリエチレンテレフタレートフィルムとポリエチレンテレフタレートフィルムの積層体、ナイロンフィルムとナイロンフィルムの積層体、またはポリエチレンテレフタレートフィルムとナイロンフィルムの積層体がより好ましい。また、ポリエステル樹脂は、例えば電解液が表面に付着した際に変色し難いこと等から、基材層1が2層以上の樹脂フィルムの積層体である場合、ポリエステル樹脂フィルムが基材層1の最外層に位置することが好ましい。
Specific structures of the
基材層1を多層の樹脂フィルムで形成する場合、2層以上の樹脂フィルムは、接着剤を介して積層させてもよい。好ましい接着剤については、後述の接着剤層2で例示する接着剤と同様のものが挙げられる。なお、2層以上の樹脂フィルムを積層させる方法としては、特に制限されず、公知方法が採用でき、例えばドライラミネート法、サンドイッチラミネート法、押出ラミネート法、サーマルラミネート法等が挙げられ、好ましくはドライラミネート法が挙げられる。ドライラミネート法により積層させる場合には、接着剤としてポリウレタン接着剤を用いることが好ましい。このとき、接着剤の厚みとしては、例えば2~5μm程度が挙げられる。また、樹脂フィルムにアンカーコート層を形成し積層させても良い。アンカーコート層は、後述の接着剤層2で例示する接着剤と同様のもので形成される。アンカーコート層の厚みとしては、例えば0.01から1.0μm程度が挙げられる。
When forming the
また、基材層1の表面及び内部の少なくとも一方には、滑剤、難燃剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、光安定剤、粘着付与剤、耐電防止剤等の添加剤が存在していてもよい。添加剤は、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。
At least one of the surface and the inside of the
基材層1の厚さについては、基材層としての機能を発揮すれば特に制限されないが、例えば、3~50μm程度、好ましくは10~35μm程度、より好ましくは15~30μm程度が挙げられる。基材層1が、2層以上の樹脂フィルムの積層体である場合、各層を構成している樹脂フィルムの厚みとしては、それぞれ、好ましくは2~25μm程度が挙げられる。
The thickness of the
[接着剤層2]
本開示の蓄電デバイス用包装材料10において、接着剤層2は、基材層1と金属層3との接着性を高めることを目的として、必要に応じて、これらの間に設けられる層である。
[Adhesive layer 2]
In the electrical storage
接着剤層2は、基材層1と金属層3とを接着可能である接着剤によって形成される。接着剤層2の形成に使用される接着剤は限定されないが、化学反応型、溶剤揮発型、熱溶融型、熱圧型等のいずれであってもよい。また、2液硬化型接着剤(2液性接着剤)であってもよく、1液硬化型接着剤(1液性接着剤)であってもよく、硬化反応を伴わない樹脂でもよい。また、接着剤層2は単層であってもよいし、多層であってもよい。
The adhesive layer 2 is made of an adhesive capable of bonding the
接着剤に含まれる接着成分としては、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、共重合ポリエステル等のポリエステル;ポリエーテル;ポリウレタン;エポキシ樹脂;フェノール樹脂;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、共重合ポリアミド等のポリアミド;ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィン、酸変性環状ポリオレフィン等のポリオレフィン系樹脂;ポリ酢酸ビニル;セルロース;(メタ)アクリル樹脂;ポリイミド;ポリカーボネート;尿素樹脂、メラミン樹脂等のアミノ樹脂;クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレン-ブタジエンゴム等のゴム;シリコーン樹脂等が挙げられる。これらの接着成分は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。これらの接着成分の中でも、好ましくはポリウレタン接着剤が挙げられる。また、これらの接着成分となる樹脂は適切な硬化剤を併用して接着強度を高めることができる。前記硬化剤は、接着成分の持つ官能基に応じて、ポリイソシアネート、多官能エポキシ樹脂、オキサゾリン基含有ポリマー、ポリアミン樹脂、酸無水物等から適切なものを選択する。
Specific examples of the adhesive component contained in the adhesive include polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polyethylene isophthalate, and copolymerized polyester; polyether; polyurethane; epoxy resin; Phenolic resins; polyamides such as
ポリウレタン接着剤としては、例えば、ポリオール化合物を含有する主剤と、イソシアネート化合物を含有する硬化剤とを含むポリウレタン接着剤が挙げられる。好ましくはポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、およびアクリルポリオール等のポリオールを主剤として、芳香族系又は脂肪族系のポリイソシアネートを硬化剤とした二液硬化型のポリウレタン接着剤が挙げられる。また、ポリオール化合物としては、繰り返し単位の末端の水酸基に加えて、側鎖にも水酸基を有するポリエステルポリオールを用いることが好ましい。接着剤層2がポリウレタン接着剤により形成されていることで蓄電デバイス用包装材料に優れた電解液耐性が付与され、側面に電解液が付着しても基材層1が剥がれることが抑制される。さらに、硬化剤としては、芳香族系のポリイソシアネートを用いることが好ましい。
Examples of polyurethane adhesives include polyurethane adhesives containing a main agent containing a polyol compound and a curing agent containing an isocyanate compound. Two-component curing type polyurethane adhesives using polyols such as polyester polyols, polyether polyols, and acrylic polyols as main agents and aromatic or aliphatic polyisocyanates as curing agents are preferred. Moreover, as the polyol compound, it is preferable to use a polyester polyol having a hydroxyl group in a side chain in addition to the terminal hydroxyl group of the repeating unit. Since the adhesive layer 2 is made of a polyurethane adhesive, the electrical storage device packaging material is imparted with excellent electrolyte resistance, and even if the electrolyte adheres to the side surface, the
基材層1と金属層3との間に設けられる場合の接着剤層2の厚みは、基材層1と金属層3とを接着できれば、特に制限されないが、下限については、例えば、約1μm以上、約2μm以上が挙げられ、上限については、約10μm以下、約5μm以下が挙げられ、好ましい範囲については、1~10μm程度、1~5μm程度、2~10μm程度、2~5μm程度が挙げられる。
The thickness of the adhesive layer 2 when provided between the
[金属層3]
本開示の蓄電デバイス用包装材料10において、金属層3は、蓄電デバイス用包装材料の強度向上の他、蓄電デバイス内部に水蒸気、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を構成する金属としては、具体的には、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン等が挙げられ、好ましくはアルミニウムが挙げられる。金属層3は、例えば、金属箔や金属蒸着膜、これらの蒸着膜を設けたフィルム等により形成することができ、金属箔により形成することが好ましく、アルミニウム箔により形成することがさらに好ましい。金属層3がアルミニウム箔により構成されている場合、アルミニウム箔は、アルミニウム合金により形成されている。蓄電デバイス用包装材料の製造時に、金属層3にしわやピンホールが発生することを防止する観点からは、金属層は、例えば、焼きなまし処理済みのアルミニウム(JIS H4160:1994 A8021H-O、JIS H4160:1994 A8079H-O、JIS H4000:2014 A8021P-O、JIS H4000:2014 A8079P-O)等軟質アルミニウム箔により形成することがより好ましい。
[Metal layer 3]
In the electrical storage
金属層3の厚さは、バリア層としての機能を発揮すれば特に制限されないが、蓄電デバイス用包装材料の厚さを薄くする観点からは、好ましくは約100μm以下、より好ましくは10~100μm程度、さらに好ましくは10~80μm程度、一層好ましくは10~50μm程度が挙げられる。
The thickness of the
本開示の蓄電デバイス用包装材料10においては、中間層7を設けることにより優れた耐電解液性を備えているので、金属層3にはクロメート処理を施さなくてもよい。環境汚染の要因になるクロムの使用を避け、環境負荷の軽減を重視する場合には、クロメート処理を施していない金属層3を使用すればよく、耐電解液性をより一層向上させる場合には、クロメート処理を施した金属層3を使用すればよい。
In the electrical storage
クロメート処理としては、例えば、硝酸クロム、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等のクロム酸化合物を用いたクロム酸クロメート処理;リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸アンモニウム、ポリリン酸等のリン酸化合物を用いたリン酸クロメート処理;下記一般式(1)~(4)で表される繰り返し単位を有するアミノ化フェノール重合体を用いたクロメート処理等が挙げられる。なお、当該アミノ化フェノール重合体において、下記一般式(1)~(4)で表される繰り返し単位は、1種類単独で含まれていてもよいし、2種類以上の任意の組み合わせであってもよい。 Examples of chromate treatment include chromate chromate using chromate compounds such as chromium nitrate, chromium fluoride, chromium sulfate, chromium acetate, chromium oxalate, chromium biphosphate, chromate acetyl acetate, chromium chloride, and potassium chromium sulfate. Treatment; phosphate chromate treatment using a phosphoric acid compound such as sodium phosphate, potassium phosphate, ammonium phosphate, polyphosphoric acid; aminated phenol having repeating units represented by the following general formulas (1) to (4) Examples include chromate treatment using a polymer. In the aminated phenol polymer, the repeating units represented by the following general formulas (1) to (4) may be contained singly or in any combination of two or more. good too.
一般式(1)~(4)中、Xは、水素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アリル基またはベンジル基を示す。また、R1及びR2は、それぞれ同一または異なって、ヒドロキシ基、アルキル基、またはヒドロキシアルキル基を示す。一般式(1)~(4)において、X、R1及びR2で示されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基等の炭素数1~4の直鎖または分枝鎖状アルキル基が挙げられる。また、X、R1及びR2で示されるヒドロキシアルキル基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、1-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシエチル基、1-ヒドロキシプロピル基、2-ヒドロキシプロピル基、3-ヒドロキシプロピル基、1-ヒドロキシブチル基、2-ヒドロキシブチル基、3-ヒドロキシブチル基、4-ヒドロキシブチル基等のヒドロキシ基が1個置換された炭素数1~4の直鎖または分枝鎖状アルキル基が挙げられる。一般式(1)~(4)において、X、R1及びR2で示されるアルキル基及びヒドロキシアルキル基は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。一般式(1)~(4)において、Xは、水素原子、ヒドロキシ基またはヒドロキシアルキル基であることが好ましい。一般式(1)~(4)で表される繰り返し単位を有するアミノ化フェノール重合体の数平均分子量は、例えば、500~100万であることが好ましく、1000~2万程度であることがより好ましい。 In general formulas (1) to (4), X represents a hydrogen atom, hydroxy group, alkyl group, hydroxyalkyl group, allyl group or benzyl group. R 1 and R 2 are the same or different and represent a hydroxy group, an alkyl group or a hydroxyalkyl group. Examples of alkyl groups represented by X, R 1 and R 2 in general formulas (1) to (4) include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, A linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a tert-butyl group can be mentioned. Examples of hydroxyalkyl groups represented by X, R 1 and R 2 include hydroxymethyl group, 1-hydroxyethyl group, 2-hydroxyethyl group, 1-hydroxypropyl group, 2-hydroxypropyl group, 3- Straight or branched chain having 1 to 4 carbon atoms substituted with one hydroxy group such as hydroxypropyl group, 1-hydroxybutyl group, 2-hydroxybutyl group, 3-hydroxybutyl group and 4-hydroxybutyl group An alkyl group is mentioned. In general formulas (1) to (4), the alkyl groups and hydroxyalkyl groups represented by X, R 1 and R 2 may be the same or different. In general formulas (1) to (4), X is preferably a hydrogen atom, a hydroxy group or a hydroxyalkyl group. The number average molecular weight of the aminated phenol polymer having repeating units represented by formulas (1) to (4) is preferably, for example, 500 to 1,000,000, more preferably about 1,000 to 20,000. preferable.
クロメート処理において金属層3の表面に形成させる耐酸性皮膜の量については、特に制限されないが、例えば、金属層3の表面1m2当たり、クロム酸化合物がクロム換算で約0.5mg~約50mg、好ましくは約1.0mg~約40mg、リン化合物がリン換算で約0.5mg~約50mg、好ましくは約1.0mg~約40mg、及びアミノ化フェノール重合体が約1mg~約200mg、好ましくは約5.0mg~150mgの割合で含有されていることが望ましい。 The amount of the acid-resistant film formed on the surface of the metal layer 3 in the chromate treatment is not particularly limited. preferably about 1.0 mg to about 40 mg, a phosphorus compound of about 0.5 mg to about 50 mg, preferably about 1.0 mg to about 40 mg, and an aminated phenolic polymer of about 1 mg to about 200 mg, preferably about It is desirable that it is contained in a ratio of 5.0 mg to 150 mg.
クロメート処理は、耐酸性皮膜の形成に使用する化合物を含む溶液を、バーコート法、ロールコート法、グラビアコート法、浸漬法等によって、金属層3の表面に塗布した後に、金属層3の温度が70℃~200℃程度になるように加熱することにより行われる。また、金属層3にクロメート処理を施す前に、予め金属層3を、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法等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、金属層3の表面のクロメート処理をより効率的に行うことが可能となる。
In the chromate treatment, a solution containing a compound used for forming an acid-resistant film is applied to the surface of the
更に、金属層3には、必要に応じて、耐食性を付与する化成処理が施されていてもよい。金属層3に耐食性を付与する化成処理方法として、具体的には、リン酸中に、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化スズ等の金属酸化物や硫酸バリウムの微粒子を分散させたものをコーティングし、150℃以上で焼付け処理を行うことにより、金属層3の表面に耐食処理層を形成する方法が挙げられる。また、耐食処理層の上には、カチオン性ポリマーを架橋剤で架橋させた樹脂層をさらに形成してもよい。ここで、カチオン性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリエチレンイミンとカルボン酸を有するポリマーからなるイオン高分子錯体、アクリル主骨格に1級アミンをグラフト重合させた1級アミングラフトアクリル樹脂、ポリアリルアミンまたはその誘導体、アミノフェノール等が挙げられる。これらのカチオン性ポリマーとしては、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、架橋剤としては、例えば、イソシアネート基、グリシジル基、カルボキシル基、及びオキサゾリン基よりなる群から選ばれた少なくとも1種の官能基を有する化合物、シランカップリング剤等が挙げられる。これらの架橋剤としては、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
Furthermore, the
[接着層5a]
本開示の蓄電デバイス用包装材料10において、接着層5a(第1の接着層)は、金属層3と中間層7とを接着させるために設けられる層である。
[
In the electrical storage
金属層3と中間層7との間に設けられる接着層5aは、金属層3と中間層7とを接着可能である接着剤によって形成される。金属層3と中間層7との間に設けられる接着層5aの形成に使用される樹脂としては、例えば、上述の基材層1と金属層3との間に設けられる接着剤層2で例示した接着剤と同様のものが挙げられる。なお、接着層5aの形成に使用される樹脂としては、ポリオレフィン骨格を含んでいることが好ましく、後述の熱融着性樹脂層4で例示したポリオレフィン、酸変性ポリオレフィンが挙げられる。接着層5aを構成している樹脂がポリオレフィン骨格を含むことは、例えば、赤外分光法、ガスクロマトグラフィー質量分析法等により分析可能であり、分析方法は特に問わない。また、接着層5aを構成している樹脂を赤外分光法で分析すると、無水マレイン酸に由来するピークが検出されることが好ましい。例えば、赤外分光法にて無水マレイン酸変性ポリオレフィンを測定すると、波数1760cm-1付近と波数1780cm-1付近に無水マレイン酸由来のピークが検出される。ただし、酸変性度が低いとピークが小さくなり検出されない場合がある。その場合は核磁気共鳴分光法にて分析可能である。
The
金属層3と中間層7とを強固に接着する観点から、接着層5aは、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は、ポリオレフィンをカルボン酸等の酸成分でブロック重合又はグラフト重合することにより変性したポリマーである。変性に使用される酸成分としては、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、無水イタコン酸等のカルボン酸又はその無水物が挙げられる。また、変性されるポリオレフィンとしては、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る。これら酸変性ポリオレフィンの中でも、特に無水マレイン酸変性ポリオレフィン、さらには無水マレイン酸変性ポリプロピレンが好ましい。
From the viewpoint of firmly bonding the
さらに、蓄電デバイス用包装材料の厚みを薄くしつつ、成形後の形状安定性に優れた蓄電デバイス用包装材料とする観点からは、接着層5aは、酸変性ポリオレフィンと硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物であることがより好ましい。
Furthermore, from the viewpoint of making the electrical storage device packaging material excellent in shape stability after molding while reducing the thickness of the electrical storage device packaging material, the
また、金属層3と中間層7との間に設けられる接着層5aは、酸変性ポリオレフィンと、イソシアネート基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、及びエポキシ基を有する化合物からなる群より選択される少なくとも1種とを含む樹脂組成物の硬化物であることが好ましく、酸変性ポリオレフィンと、イソシアネート基を有する化合物及びエポキシ基を有する化合物からなる群より選択される少なくとも1種とを含む樹脂組成物の硬化物であることがより好ましく、酸変性ポリオレフィンとエポキシ基を有する化合物とを含む樹脂組成物の硬化物であることがさらに好ましい。
Further, the
エポキシ基を有する化合物としては、例えば、エポキシ樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂としては、分子内に存在するエポキシ基によって架橋構造を形成することが可能な樹脂であれば、特に制限されず、公知のエポキシ樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂の重量平均分子量としては、好ましくは50~2000程度、より好ましくは100~1000程度、さらに好ましくは200~800程度が挙げられる。なお、本開示において、エポキシ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。 Examples of compounds having an epoxy group include epoxy resins. The epoxy resin is not particularly limited as long as it is a resin capable of forming a crosslinked structure with epoxy groups present in the molecule, and known epoxy resins can be used. The weight average molecular weight of the epoxy resin is preferably about 50 to 2000, more preferably about 100 to 1000, still more preferably about 200 to 800. In the present disclosure, the weight average molecular weight of the epoxy resin is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as a standard sample.
エポキシ樹脂の具体例としては、トリメチロールプロパンのグリシジルエーテル誘導体、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、変性ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ノボラックグリシジルエーテル、グリセリンポリグリシジルエーテル、ポリグリセリンポリグリシジルエーテル等が挙げられる。エポキシ樹脂は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 Specific examples of epoxy resins include glycidyl ether derivatives of trimethylolpropane, bisphenol A diglycidyl ether, modified bisphenol A diglycidyl ether, novolak glycidyl ether, glycerin polyglycidyl ether, polyglycerin polyglycidyl ether, and the like. An epoxy resin may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types.
接着層5aにおける、エポキシ樹脂の割合としては、接着層5aを構成する樹脂組成物中、0.1~50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5~40質量%の範囲にあることがより好ましい。これにより、金属層3と中間層7との密着性を効果的に高めることができる。
The proportion of the epoxy resin in the
金属層3と中間層7との間に設けられる接着層5aの厚さについては、接着層としての機能を発揮すれば特に制限されないが、中間層7が金属層3に近いほど好ましいため薄い方が好ましい。この観点から、接着層5aの厚さとしては、例えば、1~7μm程度、好ましくは2~5μm程度、より好ましくは2~4μm程度が挙げられる。
The thickness of the
[中間層7]
本開示の蓄電デバイス用包装材料10において、中間層7は、金属層3と熱融着性樹脂層4との間に配された層であって、1.0GPa~5.0GPaの押し込み弾性率の樹脂で構成された層である。本開示において中間層7は、単層構造である。また、金属層3と熱融着性樹脂層4との間には任意の押し込み弾性率を有する層が配されていてよいが、金属層3と熱融着性樹脂層4との間に、1.0GPa~5.0GPaの押し込み弾性率を満たす2以上の層が存在している場合は、中間層7は、1.0GPa~5.0GPaの押し込み弾性率を満たす2以上の層のうちの金属層3に最も近い層のみをいう。このような特定の中間層7を備えることによって、蓄電デバイス用包装材料10に、折り曲げ加工後の耐腐食性と耐ピンホール性が備わる。
[Intermediate layer 7]
In the electrical storage
本開示の蓄電デバイス用包装材料10においては、中間層7の押し込み弾性率が1.0GPa~5.0GPaであることを特徴としている。押し込み弾性率が1.0GPaを下回ると、金属層3の両側をそれぞれ構成する中間層7と基材層1との硬さのバランスが悪くなることで、かえって金属層3が応力を受けやすくなり耐ピンホール性が悪化する。なお、押し込み弾性率が1.0GPaを下回る場合、基材層1の厚みに対して中間層7の厚みを薄くするほど耐ピンホール性は改善する傾向となるが、その改善度は十分ではなく、かえって、中間層7の厚みが十分に確保できなくなることにより折り曲げ後の耐腐食性を悪化させることとなる。
The power storage
一方、押し込み弾性率が5.0GPaを上回ると、中間層7が硬すぎることで、蓄電デバイス用包装材料10の折り曲げ加工時に中間層7自体にクラックが生じやすくなり、熱融着性樹脂層4を通じて進入した電解液がクラックを通じて金属層3へ達することで電解液と金属層3との腐食反応が起こりやすくなる。つまり、中間層7の押し込み弾性率を5.0GPa以下とすることで、中間層7に優れた耐折り曲げ性が付与されるため、折り曲げ加工により電解液が熱融着性樹脂層4の外側へ進出し中間層7に到達したとしても、電解液を中間層7でせき止めて金属層3への到達を抑制する優れた離隔性が得られる。このように中間層7のクラック発生を防止することで、中間層7のクラックに起因して進出する電解液と金属層との腐食反応を抑制することができる。これによって、折り曲げ後の耐腐食性を得ることができる。さらに、蓄電デバイス用包装材料10は、熱溶着時の短絡を抑制するとともに、異物噛みこみによる負極又は負極の金属端子と金属層3との短絡を抑制する優れた絶縁性も得られる。
On the other hand, when the indentation elastic modulus exceeds 5.0 GPa, the
折り曲げ後の耐腐食性及び耐ピンホール性をより一層高める観点から、中間層7の押し込み弾性率としては好ましくは1.5GPa~5.0GPa程度、より好ましくは1.5GPa~4.5GPa程度、さらに好ましくは2.0GP~4.0GPa程度、一層好ましくは2.0~3.0GPa程度、特に好ましくは2.0~2.3GPa程度が挙げられる。後述の中間層7を形成する素材を選択することによって、このような押し込み弾性率の範囲内に調整することができる。
From the viewpoint of further enhancing corrosion resistance and pinhole resistance after bending, the indentation elastic modulus of the
なお、押し込み弾性率は、ビッカース圧子を装着させた微小硬さ試験機を使用し、ISO 14577に準拠して、蓄電デバイス用包装材料10の中間層7の断面に対し、以下の測定条件で圧子の押し込み及び引き抜きを行った場合の値である。測定装置としては、例えば超微小負荷硬さ試験機ピコデンターHM500(フィッシャー・インストルメンツ社製)を用いることができる。
(測定条件)
・ビッカース圧子 対面角136°の正四角錐のダイヤモンド圧子
・測定温度 23℃
・測定相対湿度 60%RH
・押込み速度 0.1μm/秒
・押込み深さ 2μm
・保持時間 5秒間
・引き抜き速度 0.1μm/秒
The indentation modulus was measured using a microhardness tester equipped with a Vickers indenter, and according to ISO 14577, the cross section of the
(Measurement condition)
・Vickers indenter Diamond indenter of square pyramid with facing angle of 136° ・Measurement temperature 23°C
・Measurement relative humidity 60%RH
・Indentation speed 0.1 μm/sec ・Indentation depth 2 μm
・Holding time: 5 seconds ・Extraction speed: 0.1 µm/second
中間層7の押し込み弾性率は、中間層7の硬さと前述の基材層1の硬さとを良好に揃え金属層3の良好な耐ピンホール性を得る観点から、基材層1の押し込み弾性率に対する中間層7の押し込み弾性率の比(中間層7における押し込み弾性率/基材層1の押し込み弾性率)として、0.30~2.90程度であることが好ましく、0.50~2.70程度であることがより好ましく、0.70~2.50程度であることがさらに好ましく、1.10~2.00程度であることが一層好ましく、1.13~1.30程度であることが特に好ましい。
The indentation modulus of the
中間層7を形成する素材は、中間層7の押し込み弾性率を上記の範囲に調整する観点から、好ましくは樹脂フィルムが挙げられる。中間層7を形成する素材は、中間層7の押し込み弾性率を好ましい範囲に調整する観点から、ポリオレフィン、ポリエステル、及び脂肪族ポリアミドからなる群より選択される少なくとも一種の樹脂フィルムが挙げられる。具体的には、ポリオレフィン、ポリエステル、脂肪族ポリアミド、並びにこれらの混合物及び共重合物等の樹脂フィルムが挙げられる。中間層7を形成する素材は、中間層7の押し込み弾性率をより好ましい範囲に調整する観点から、ポリエステル及びポリオレフィンからなる群より選択される少なくとも一種の樹脂フィルムが挙げられる。具体的には、ポリエステル及びポリオレフィン、並びにこれらの混合物及び共重合物等の樹脂フィルムが挙げられる。中間層7を形成する素材は、中間層7を形成する素材は、中間層7の押し込み弾性率をさらに好ましい範囲に調整する観点から、ポリエステル及びポリオレフィンからなる群より選択される少なくとも一種の樹脂フィルムが挙げられ、耐ピンホール性をより好ましく得る観点から、ポリオレフィン樹脂フィルムが挙げられる。本開示の蓄電デバイス用包装材料10は、非水系電解液蓄電デバイス、水系電解液蓄電デバイス、イオン液体蓄電デバイス等の電解液蓄電デバイスに有用であるが、非水系電解液蓄電デバイス又は水系電解液蓄電デバイスの蓄電デバイス用包装材料として用いられる場合、中間層7を形成する素材の中でも、耐電解液性の高いポリエステル及びポリオレフィンからなる群より選択される少なくとも一種の樹脂フィルムが好ましく挙げられる。或いは、中間層7を形成する素材の中でも、耐水性に優れるポリオレフィン樹脂フィルムがより好ましく挙げられる。
From the viewpoint of adjusting the indentation modulus of the
ポリエステルとしては、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、共重合ポリエステル等が挙げられ、耐ピンホール性をより好ましく得る観点から、ポリブチレンテレフタレートが挙げられる。ポリオレフィンとしては、具体的には、ポリプロピレン、エチレンプロピレン共重合体、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、シングルサイト系触媒を用いて重合したエチレン-α-オレフィン共重合体、金属イオン含有ポリエチレン、エチレンとメタクリル酸またはアクリル酸誘導体の共重合物、ポリブテン、不飽和カルボン酸グラフトポリエチレン、不飽和カルボン酸グラフトポリプロピレン、不飽和カルボン酸グラフトポリメチルペンテンおよびこれらの変性物が挙げられる。また、ポリオレフィン系樹脂は、延伸樹脂及び未延伸樹脂のいずれも用いることができる。脂肪族ポリアミドとしては、具体的には、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、共重合ポリアミド等が挙げられる。これらの樹脂は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。
Specific examples of polyester include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polyethylene isophthalate, and copolymerized polyester. A terephthalate is mentioned. Specific examples of polyolefin include polypropylene, ethylene-propylene copolymer, low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, linear low-density polyethylene, and ethylene-α-olefin copolymer polymerized using a single-site catalyst. Polymers, metal ion-containing polyethylene, copolymers of ethylene and methacrylic acid or acrylic acid derivatives, polybutene, unsaturated carboxylic acid-grafted polyethylene, unsaturated carboxylic acid-grafted polypropylene, unsaturated carboxylic acid-grafted polymethylpentene, and modified products thereof is mentioned. Both a stretched resin and an unstretched resin can be used as the polyolefin resin. Specific examples of aliphatic polyamides include
中間層7の厚さについては、中間層7を単独でフィルムに製膜可能な厚みであれば特に制限されないが、折り曲げ加工後の耐腐食性及び金属層3の耐ピンホール性を良好に発揮する観点から、例えば5~50μm程度、好ましくは8~40μm程度が挙げられる。さらに好ましくは10~30μm程度が挙げられる。
The thickness of the
なお、本開示の蓄電デバイス用包装材料10においては、金属層3と熱融着性樹脂層4との間に、中間層7以外の任意の層が介在していてよいが、金属層3と熱融着性樹脂層4との間に存在するすべての層の厚さの合計に対して中間層7の厚さが占める割合としては、例えば60~100%程度、好ましくは70~100%程度、好ましくは80~100%、より好ましくは90~100%程度が挙げられる。
In the electrical storage
なお、金属層3と熱融着性樹脂層4との間に、1.0GPa~5.0GPaの押し込み弾性率を満たす2以上の層が積層構成を成している場合、当該2以上の層それぞれを構成する具体的な樹脂の組み合わせとしては、PETとOPP、PETとON、PETとPBT、PETとPEN、PETとPET、ONとOPP、ONとPBT、ONとPEN、ONとON、OPPとPBT、OPPとPEN、及びOPPとOPP、等が挙げられる。当該積層構成においては、耐溶剤性(耐電解液性)が高いOPP等オレフィン系樹脂の層が熱溶着性樹脂層側に位置するように積層することが好ましい。
In addition, when two or more layers satisfying the indentation elastic modulus of 1.0 GPa to 5.0 GPa are laminated between the
[接着層5b]
本開示の蓄電デバイス用包装材料10において、接着層5b(第2の接着層)は、必要に応じ、中間層7と熱溶着性樹脂層4とを強固に接着させるために、これらの間に設けられてよい層である。
[
In the electrical storage
また、中間層7と熱溶着性樹脂層4との間に設けられてよい接着層5bは、中間層7と熱溶着性樹脂層4とを接着可能である接着剤によって形成される。接着層5bの形成に使用される樹脂としては、上述の金属層3と中間層7との間に設けられる接着層5aの形成に使用できる接着剤と同様のものが使用できる。また、厚さについても、上述の金属層3と中間層7との間に設けられる接着層5aと同様に設定することができる。
The
[熱融着性樹脂層4]
本開示の蓄電デバイス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、蓄電デバイスの組み立て時に熱融着性樹脂層同士が熱融着して蓄電デバイス素子を密封する機能を発揮する層(シーラント層)である。
[Heat-fusible resin layer 4]
In the power storage device packaging material of the present disclosure, the heat-
熱融着性樹脂層4に使用される樹脂については、熱融着可能であることを限度として特に制限されないが、ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィン等のポリオレフィン骨格を含む樹脂が好ましい。熱融着性樹脂層4を構成している樹脂がポリオレフィン骨格を含むことは、例えば、赤外分光法、ガスクロマトグラフィー質量分析法等により分析可能である。また、熱融着性樹脂層4を構成している樹脂を赤外分光法で分析すると、無水マレイン酸に由来するピークが検出されることが好ましい。例えば、赤外分光法にて無水マレイン酸変性ポリオレフィンを測定すると、波数1760cm-1付近と波数1780cm-1付近に無水マレイン酸由来のピークが検出される。熱融着性樹脂層4が無水マレイン酸変性ポリオレフィンより構成された層である場合、赤外分光法にて測定すると、無水マレイン酸由来のピークが検出される。ただし、酸変性度が低いとピークが小さくなり検出されない場合がある。その場合は核磁気共鳴分光法にて分析可能である。
The resin used for the heat-
前記ポリオレフィンとしては、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;エチレン-αオレフィン共重合体;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)等のポリプロピレン;プロピレン-αオレフィン共重合体;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。これらの中でも、ポリプロピレンが好ましい。共重合体である場合のポリオレフィン樹脂は、ブロック共重合体であってもよく、ランダム共重合体であってもよい。これらポリオレフィン系樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Specific examples of the polyolefin include polyethylene such as low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, and linear low-density polyethylene; ethylene-α-olefin copolymer; homopolypropylene, block copolymer of polypropylene (eg, propylene and ethylene block copolymers), random copolymers of polypropylene (for example, random copolymers of propylene and ethylene); propylene-α-olefin copolymers; ethylene-butene-propylene terpolymers, and the like. Among these, polypropylene is preferred. When the polyolefin resin is a copolymer, it may be a block copolymer or a random copolymer. These polyolefin-based resins may be used alone or in combination of two or more.
また、ポリオレフィンは、環状ポリオレフィンであってもよい。環状ポリオレフィンは、オレフィンと環状モノマーとの共重合体であり、前記環状ポリオレフィンの構成モノマーであるオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、4-メチル-1-ペンテン、ブタジエン、イソプレン等が挙げられる。また、前記環状ポリオレフィンの構成モノマーである環状モノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、4-メチル-1-ペンテン、スチレン、ブタジエン、イソプレン等が挙げられる。また、環状ポリオレフィンの構成モノマーである環状モノマーとしては、例えば、ノルボルネン等の環状アルケン;シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ノルボルナジエン等の環状ジエン等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは環状アルケン、さらに好ましくはノルボルネンが挙げられる。 Also, the polyolefin may be a cyclic polyolefin. Cyclic polyolefins are copolymers of olefins and cyclic monomers, and examples of olefins that are constituent monomers of the cyclic polyolefins include ethylene, propylene, 4-methyl-1-pentene, butadiene, and isoprene. Examples of cyclic monomers that are constituent monomers of the cyclic polyolefin include ethylene, propylene, 4-methyl-1-pentene, styrene, butadiene, and isoprene. Examples of cyclic monomers constituting cyclic polyolefins include cyclic alkenes such as norbornene; cyclic dienes such as cyclopentadiene, dicyclopentadiene, cyclohexadiene and norbornadiene. Among these, cyclic alkenes are preferred, and norbornene is more preferred.
前記酸変性ポリオレフィンとは、ポリオレフィンを酸成分でブロック重合又はグラフト重合することにより変性したポリマーである。酸変性されるポリオレフィンとしては、前記のポリオレフィンや、前記のポリオレフィンにアクリル酸若しくはメタクリル酸等の極性分子を共重合させた共重合体、又は、架橋ポリオレフィン等の重合体等も使用できる。また、酸変性に使用される酸成分としては、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、無水イタコン酸等のカルボン酸またはその無水物が挙げられる。 The acid-modified polyolefin is a polymer modified by block polymerization or graft polymerization of polyolefin with an acid component. As the acid-modified polyolefin, the above polyolefin, a copolymer obtained by copolymerizing the above polyolefin with a polar molecule such as acrylic acid or methacrylic acid, or a polymer such as crosslinked polyolefin can be used. Examples of acid components used for acid modification include carboxylic acids such as maleic acid, acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic anhydride and itaconic anhydride, and anhydrides thereof.
酸変性ポリオレフィンは、酸変性環状ポリオレフィンであってもよい。酸変性環状ポリオレフィンとは、環状ポリオレフィンを構成するモノマーの一部を、酸成分に代えて共重合することにより、または環状ポリオレフィンに対して酸成分をブロック重合又はグラフト重合することにより得られるポリマーである。酸変性される環状ポリオレフィンについては、前記と同様である。また、酸変性に使用される酸成分としては、前記のポリオレフィンの変性に使用される酸成分と同様である。 The acid-modified polyolefin may be an acid-modified cyclic polyolefin. Acid-modified cyclic polyolefin is a polymer obtained by copolymerizing a part of the monomers constituting the cyclic polyolefin in place of the acid component, or by block-polymerizing or graft-polymerizing the acid component to the cyclic polyolefin. be. The acid-modified cyclic polyolefin is the same as described above. The acid component used for acid modification is the same as the acid component used for modification of polyolefin.
好ましい酸変性ポリオレフィンとしては、カルボン酸またはその無水物で変性されたポリオレフィン、カルボン酸またはその無水物で変性されたポリプロピレン、無水マレイン酸変性ポリオレフィン、無水マレイン酸変性ポリプロピレンが挙げられる。 Preferred acid-modified polyolefins include carboxylic acid- or anhydride-modified polyolefins, carboxylic acid- or anhydride-modified polypropylenes, maleic anhydride-modified polyolefins, and maleic anhydride-modified polypropylenes.
熱融着性樹脂層4は、1種の樹脂単独で形成してもよく、また2種以上の樹脂を組み合わせたブレンドポリマーにより形成してもよい。さらに、熱融着性樹脂層4は、1層のみで形成されていてもよいが、同一又は異なる樹脂によって2層以上で形成されていてもよい。
The heat-
また、熱融着性樹脂層4は、必要に応じて滑剤等を含んでいてもよい。熱融着性樹脂層4が滑剤を含む場合、蓄電デバイス用包装材料の成形性を高め得る。滑剤としては、特に制限されず、公知の滑剤を用いることができる。滑剤は、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。
Moreover, the heat-
また、熱融着性樹脂層4の厚さとしては、熱融着性樹脂層としての機能を発揮すれば特に制限されないが、好ましくは約60μm以下、より好ましくは15~60μm程度、さらに好ましくは15~40μm程度が挙げられる。
The thickness of the heat-
なお、熱融着性樹脂層4の押し込み弾性率としては特に制限されない。本開示の蓄電デバイス用包装材料10においては、熱融着性樹脂層4と金属層3との間に特定の押し込み弾性率を有する中間層7が設けられているため、蓄電デバイス用包装材料10の折り曲げ加工時における中間層7の耐折り曲げ性に優れる。このため、たとえ当該折り曲げ加工時に熱融着性樹脂層4にクラックが生じていたとしても、熱融着性樹脂層4のクラックを通じて進入した電解液を中間層7がせき止め、金属層3と接触することを防止することができる。したがって、熱融着性樹脂層4については、蓄電デバイス用包装材料10の折り曲げ加工時における耐折り曲げ性は要さない。そのため、熱融着性樹脂層4の押し込み弾性率は、基材層1の押し込み弾性率に対する熱融着性樹脂層4の押し込み弾性率の比(熱融着性樹脂層4の押し込み弾性率/基材層1の押し込み弾性率)が、基材層1の押し込み弾性率に対する中間層7の押し込み弾性率の比(中間層7の押し込み弾性率/基材層1の押し込み弾性率)である0.3~2.9の範囲を上回っていてもよい。熱融着性樹脂層4の押し込み弾性率の上記比が0.3~2.9の範囲を上回る場合の例としては、熱融着性樹脂層4を構成する樹脂が上述のポリオレフィン、環状ポリオレフィンである場合が挙げられる。
The indentation elastic modulus of the heat-
[表面被覆層6]
本開示の蓄電デバイス用包装材料においては、意匠性、耐電解液性、耐擦過性、成形性の向上等を目的として、必要に応じて、基材層1の外側(基材層1の金属層3とは反対側)に、必要に応じて、表面被覆層6を設けてもよい。表面被覆層6を設ける場合、表面被覆層6は、蓄電デバイス用包装材料の最外層となる。
[Surface coating layer 6]
In the electrical storage device packaging material of the present disclosure, for the purpose of improving design, electrolyte resistance, scratch resistance, moldability, etc., the outer side of the base layer 1 (the metal of the base layer 1 A
表面被覆層6は、例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等により形成することができる。表面被覆層6は、これらの中でも、2液硬化型樹脂により形成することが好ましい。表面被覆層6を形成する2液硬化型樹脂としては、例えば、2液硬化型ウレタン樹脂、2液硬化型ポリエステル、2液硬化型エポキシ樹脂等が挙げられる。また、表面被覆層6には、添加剤を配合してもよい。
The
添加剤としては、例えば、平均粒子径が0.5nm~5μm程度の微粒子が挙げられる。添加剤の材質については、特に制限されないが、例えば、金属、金属酸化物、無機物、有機物等が挙げられる。また、添加剤の形状についても、特に制限されないが、例えば、球状、繊維状、板状、不定形、鱗片状等が挙げられる。添加剤として、具体的には、タルク,シリカ,グラファイト、カオリン、モンモリロナイト、マイカ、ハイドロタルサイト、シリカゲル、ゼオライト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化亜鉛,酸化マグネシウム,酸化アルミニウム,酸化ネオジウム,酸化アンチモン、酸化チタン、酸化セリウム、硫酸カルシウム,硫酸バリウム、炭酸カルシウム,ケイ酸カルシウム、炭酸リチウム、安息香酸カルシウム,シュウ酸カルシウム,ステアリン酸マグネシウム、アルミナ、カーボンブラック、カーボンナノチューブ類、高融点ナイロン、架橋アクリル、架橋スチレン、架橋ポリエチレン、ベンゾグアナミン、金、アルミニウム、銅、ニッケル等が挙げられる。これらの添加剤は、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。これらの添加剤の中でも、分散安定性やコスト等の観点から、好ましくはシリカ、硫酸バリウム、酸化チタンが挙げられる。また、添加剤には、表面に絶縁処理、高分散性処理等の各種表面処理を施してもよい。 Examples of the additive include fine particles having an average particle size of about 0.5 nm to 5 μm. The material of the additive is not particularly limited, and examples thereof include metals, metal oxides, inorganic substances, organic substances, and the like. Also, the shape of the additive is not particularly limited, but examples thereof include spherical, fibrous, plate-like, amorphous, scale-like, and the like. Specific examples of additives include talc, silica, graphite, kaolin, montmorillonite, mica, hydrotalcite, silica gel, zeolite, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, neodymium oxide, oxide Antimony, titanium oxide, cerium oxide, calcium sulfate, barium sulfate, calcium carbonate, calcium silicate, lithium carbonate, calcium benzoate, calcium oxalate, magnesium stearate, alumina, carbon black, carbon nanotubes, high melting point nylon, crosslinked Acrylic, crosslinked styrene, crosslinked polyethylene, benzoguanamine, gold, aluminum, copper, nickel and the like. These additives may be used singly or in combination of two or more. Among these additives, silica, barium sulfate, and titanium oxide are preferred from the viewpoint of dispersion stability, cost, and the like. Moreover, the additive may be subjected to various surface treatments such as insulation treatment and high-dispersion treatment.
表面被覆層6中の添加剤の含有量としては、特に制限されないが、好ましくは0.05~1.0質量%程度、より好ましくは0.1~0.5質量%程度が挙げられる。
The content of the additive in the
表面被覆層6を形成する方法としては、特に制限されないが、例えば、表面被覆層を形成する2液硬化型樹脂を基材層1の外側の表面に塗布する方法が挙げられる。添加剤を配合する場合には、2液硬化型樹脂に添加剤を添加して混合した後、塗布すればよい。
A method for forming the
表面被覆層6の厚さとしては、表面被覆層6としての上記の機能を発揮すれば特に制限されないが、例えば、0.5~10μm程度、好ましくは1~5μm程度が挙げられる。
The thickness of the
3.蓄電デバイス用包装材料の製造方法
本開示の蓄電デバイス用包装材料の製造方法については、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、基材層と、金属層と、接着層と、中間層と、熱融着性樹脂層とがこの順となるように積層して積層体を得る工程を備えており、前記中間層の押し込み弾性率が1.0GPa以上5.0GPa以下であるものを用いる方法が挙げられる。
3. Method for producing electrical storage device packaging material The method for producing the electrical storage device packaging material of the present disclosure is not particularly limited as long as a laminate obtained by laminating each layer having a predetermined composition is obtained. It comprises a step of obtaining a laminate by laminating a metal layer, an adhesive layer, an intermediate layer, and a heat-fusible resin layer in this order, wherein the intermediate layer has an indentation elastic modulus of 1.0 GPa. A method using a material having a pressure of 5.0 GPa or less can be mentioned.
本開示の蓄電デバイス用包装材料の製造方法の具体例としては、以下の通りである。まず、基材層と、金属層と、接着層と、中間層と、熱融着性樹脂層とがこの順となるように積層して積層体を形成する方法としては、例えば、(a)基材層1、必要に応じて設けられる接着剤層2、金属層3が順に積層された積層体(以下、「積層体A」と表記することもある)と、中間層7、必要に応じて設けられる接着層5b、熱溶着性樹脂層4が順に積層された積層体(以下、「積層体B」と表記することもある)とをそれぞれ形成し、積層体Aと積層体Bとを積層する方法が挙げられる。
A specific example of the method for manufacturing the packaging material for an electricity storage device of the present disclosure is as follows. First, as a method of forming a laminate by laminating a substrate layer, a metal layer, an adhesive layer, an intermediate layer, and a heat-fusible resin layer in this order, for example, (a) A laminate (hereinafter sometimes referred to as "laminate A") in which a
積層体Aの形成は、具体的には、基材層1又は金属層3に、接着剤層2の形成に使用される接着剤を、グラビアコート法、ロールコート法等の塗布方法で塗布・乾燥した後に、当該金属層3又は基材層1を積層させて接着剤層2を硬化させるドライラミネート法によって行うことができる。
Specifically, the laminate A is formed by applying an adhesive used for forming the adhesive layer 2 to the
積層体Bの形成は、具体的には、(1)中間層7又は熱溶着性樹脂層4に、接着層5bの形成に使用される接着剤を、グラビアコート法、ロールコート法等の塗布方法で塗布・乾燥した後に、当該中間層7又は熱溶着性樹脂層4を積層させて接着層5bを硬化させるドライラミネート法、(2)中間層7上に、熱溶着性樹脂層4を押出しすることにより積層する方法(押出ラミネート法)、(3)中間層7上に、接着層5bの形成に使用される接着剤及び熱溶着性樹脂層4を共押出しすることにより積層する方法(共押出ラミネート法)、(4)中間層7及び熱溶着性樹脂層4を共押出しする方法等によって行うことができる。
Specifically, the laminate B is formed by: (1) applying an adhesive used for forming the
積層体Aと積層体Bとを積層する方法としては、積層体Aの金属層3又は積層体Bの中間層7上に接着層5aを設け、積層体Aの金属層3側と積層体Bの中間層7側とを積層させる方法が挙げられる。金属層3上に接着層5aを設ける方法としては、例えば、積層体Aの金属層3又は積層体Bの中間層7上に、接着層5aを構成する樹脂成分をグラビアコート法、ロールコート法、押出しラミネート法等の方法により塗布すればよい。その後、積層体Aと積層体Bとをドライラミネート又はサーマルラミネート法により積層することができる。また、積層体Aと積層体Bとを積層する方法としては、積層体Aの金属層3と、積層体Bの中間層7との間に、溶融させた接着層5aを流し込みながら、接着層5aを介して積層体Aと積層体Bとを貼り合せる方法(サンドイッチラミネート法)等も挙げられる。
As a method for laminating the laminate A and the laminate B, an
次に、基材層と、金属層と、接着層と、中間層と、熱融着性樹脂層とがこの順となるように積層して積層体を形成する別の方法としては、例えば、基材層1、必要に応じて設けられる接着剤層2、金属層3が順に積層された積層体(積層体A)を上述と同様にして形成した後、積層体Aの金属層3側に、接着層5aを介して、中間層7と、必要に応じて設けられる接着層5bと、熱融着性樹脂層4とをこの順に積層する方法も挙げられる。
Next, as another method of forming a laminate by laminating a substrate layer, a metal layer, an adhesive layer, an intermediate layer, and a heat-fusible resin layer in this order, for example, After forming a laminate (laminate A) in which the
表面被覆層6を設ける場合には、基材層1の金属層3とは反対側の表面に、表面被覆層を積層する。表面被覆層は、例えば表面被覆層を形成する上記の樹脂を基材層1の表面に塗布することにより形成することができる。なお、基材層1の表面に金属層3を積層する工程と、基材層1の表面に表面被覆層を積層する工程の順番は、特に制限されない。例えば、基材層1の表面に表面被覆層を形成した後、基材層1の表面被覆層とは反対側の表面に金属層3を形成してもよい。
When providing the
上記のようにして、必要に応じて設けられる表面被覆層6/基材層1/必要に応じて設けられる接着剤層2/金属層3/接着層5a/中間層7/必要に応じて設けられる接着層5b/熱融着性樹脂層4からなる積層体が形成されるが、必要に応じて設けられる接着層5b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。
本開示の蓄電デバイス用包装材料において、積層体を構成する各層は、必要に応じて、製膜性、積層化加工、最終製品2次加工(パウチ化、エンボス成形)適性等を向上又は安定化するために、コロナ処理、ブラスト処理、酸化処理、オゾン処理等の表面活性化処理を施していてもよい。 In the electrical storage device packaging material of the present disclosure, each layer that constitutes the laminate is improved or stabilized in film formability, lamination processing, final product secondary processing (pouching, embossing) aptitude, etc. as necessary. For this purpose, surface activation treatment such as corona treatment, blasting treatment, oxidation treatment, and ozone treatment may be applied.
4.蓄電デバイス用包装材料の用途
本開示の蓄電デバイス用包装材料は、正極、負極、電解質等の蓄電デバイス素子を密封して収容するための包装体に使用される。すなわち、本開示の蓄電デバイス用包装材料によって形成された包装体中に、少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子を収容して、蓄電デバイスとすることができる。
4. Use of Electrical Storage Device Packaging Material The electrical storage device packaging material of the present disclosure is used for a packaging body for sealingly containing electrical storage device elements such as a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte. That is, an electricity storage device can be obtained by housing an electricity storage device element including at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte in a package formed by the electricity storage device packaging material of the present disclosure.
具体的には、少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子を、本開示の蓄電デバイス用包装材料で、前記正極及び負極の各々に接続された金属端子が外側に突出させた状態で、蓄電デバイス素子の周縁にフランジ部(熱融着性樹脂層同士が接触する領域)が形成できるようにして被覆し、前記フランジ部の熱融着性樹脂層同士をヒートシールして密封させることによって、蓄電デバイス用包装材料を使用した蓄電デバイスが提供される。なお、本開示の蓄電デバイス用包装材料により形成された包装体中に蓄電デバイス素子を収容する場合、本開示の蓄電デバイス用包装材料の熱融着性樹脂部分が内側(蓄電デバイス素子と接する面)になるようにして、包装体を形成する。 Specifically, an electricity storage device element having at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte is placed in the packaging material for an electricity storage device of the present disclosure in a state in which metal terminals connected to the positive electrode and the negative electrode protrude outward. , covering the periphery of the electricity storage device element so as to form a flange portion (area where the heat-fusible resin layers contact each other), and heat-sealing the heat-fusible resin layers of the flange portion to seal. provides an electricity storage device using the electricity storage device packaging material. In addition, when housing an electricity storage device element in a package formed by the electricity storage device packaging material of the present disclosure, the heat-fusible resin portion of the electricity storage device packaging material of the present disclosure is on the inside (surface in contact with the electricity storage device element ) to form a package.
本開示の蓄電デバイス用包装材料が適用される蓄電デバイスとしては、一次蓄電デバイス及び二次蓄電デバイスのいずれであってもよいが、好ましくは二次蓄電デバイスである。本開示の蓄電デバイス用包装材料が適用される二次蓄電デバイスの種類については、特に制限されず、例えば、リチウムイオン蓄電デバイス、リチウムイオンポリマー蓄電デバイス、鉛蓄電デバイス、ニッケル・水素蓄電デバイス、ニッケル・カドミウム蓄電デバイス、ニッケル・鉄蓄電デバイス、ニッケル・亜鉛蓄電デバイス、酸化銀・亜鉛蓄電デバイス、金属空気蓄電デバイス、多価カチオン蓄電デバイス、コンデンサー、キャパシター等が挙げられ、好ましくはリチウムイオン蓄電デバイスが挙げられる。また、本開示の蓄電デバイス用包装材料は、非水系電解液蓄電デバイス、水系電解液蓄電デバイス、及びイオン液体蓄電デバイス等の電解液蓄電デバイス、並びにポリマー蓄電デバイスのいずれの蓄電デバイスにも適用することができる。本開示の蓄電デバイス用包装材料は、特定の押し込み弾性率を有することで折り曲げ加工後の耐腐食性に優れた中間層を備えるため、これら蓄電デバイスの中でも、電解液蓄電デバイス及びポリマー蓄電デバイスに適用されることが好適であり、電解液蓄電デバイスに適用されることが特に好適である。 The power storage device to which the power storage device packaging material of the present disclosure is applied may be either a primary power storage device or a secondary power storage device, preferably a secondary power storage device. The type of secondary power storage device to which the power storage device packaging material of the present disclosure is applied is not particularly limited. - Cadmium storage devices, nickel/iron storage devices, nickel/zinc storage devices, silver/zinc oxide storage devices, metal air storage devices, polyvalent cation storage devices, capacitors, capacitors, etc., preferably lithium ion storage devices mentioned. In addition, the packaging material for an electricity storage device of the present disclosure is applied to any electricity storage device such as an electrolyte electricity storage device such as a non-aqueous electrolyte electricity storage device, an aqueous electrolyte electricity storage device, and an ionic liquid electricity storage device, and a polymer electricity storage device. be able to. Since the electrical storage device packaging material of the present disclosure includes an intermediate layer that has a specific indentation elastic modulus and is excellent in corrosion resistance after bending, among these electrical storage devices, electrolyte electrical storage devices and polymer electrical storage devices It is preferably applied, and particularly preferably applied to an electrolyte storage device.
以下に、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は、実施例に限定されない。 EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to examples and comparative examples. However, the invention is not limited to the examples.
<蓄電デバイス用包装材料の製造>
実施例1-4及び比較例1-2
表1に示す蓄電デバイス用包装材料を作製した。作成した蓄電デバイス用包装材料は、図3に示す層構成を有する。まず、基材層1として、表1に記載の厚みを有する2軸延伸ナイロンフィルムを用意した。また、耐酸性皮膜を備えたアルミニウム箔(JIS H4160:1994 A8021H-O、厚さ35μm)から構成される金属層3を用意した。アルミニウム箔の耐酸性皮膜は、フッ化クロム化合物を含む溶液をアルミニウム箔の両面に塗布することにより形成した。耐酸性皮膜を備えた金属層3を、基材層1の表面にドライラミネート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(ポリエステル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、接着剤層2(硬化後の厚みが2μm)を形成し、耐酸性皮膜を備えた金属層3を積層させた。次いで、耐酸性皮膜を備えた金属層3上の接着剤層2と、基材層1との積層物を、エージング処理を実施することにより、基材層1/接着剤層2/耐酸性皮膜を備えた金属層3の積層体Aを作製した。
<Manufacturing of packaging materials for power storage devices>
Example 1-4 and Comparative Example 1-2
A packaging material for an electricity storage device shown in Table 1 was produced. The prepared electrical storage device packaging material has a layer structure shown in FIG. First, a biaxially stretched nylon film having a thickness shown in Table 1 was prepared as the
次に、得られた積層体Aの金属層3に、酸変性ポリプロピレンとエポキシ基を有する化合物からなる接着剤(硬化後の厚みが2μm)を塗布し、乾燥させて接着層5aを形成し、次いで、表1に記載の樹脂種、厚みを有する中間層7を積層した後、中間層7の上に変性ポリプロピレンとエポキシ樹脂系化合物からなる接着剤(硬化後の厚みが2μm)を塗布し、乾燥させて接着層5bを形成し、表1に記載の厚みを有する無延伸ポリプロピレンフィルムを積層させた。次に、得られた積層体をエージング処理することで、基材層1/接着剤層2/金属層3/接着層5a/中間層7/接着層5b/熱融着層樹脂層4がこの順に積層された蓄電デバイス用包装材料10を得た。
Next, an adhesive (having a thickness of 2 μm after curing) composed of an acid-modified polypropylene and a compound having an epoxy group is applied to the
<押し込み弾性率の測定>
押し込み弾性率の測定には、ISO 14577に準拠し、サンプル(蓄電デバイス用包装材料10)の測定すべき層の面(当該層の断面)に対して、ビッカース圧子(対面角136°の正四角錐のダイヤモンド圧子)を装着させた微小硬さ試験機を用いて、押し込み弾性率を測定する方法を用いた。具体的には、サンプルの外周を硬化樹脂系接着剤で固めて固定し、固定したサンプルをダイヤモンドナイフで厚さ方向に切断し、サンプルの露出した断面に対して圧子を押し込んで測定した。測定は、23℃、60%RHの環境で、押込み速度0.1μm/秒、押込み深さ2μm、保持時間5秒間、引き抜き速度0.1μm/秒で行った。微小硬さ試験機としては、超微小負荷硬さ試験機ピコデンターHM500(フィッシャー・インストルメンツ社製)を用いた。1つの測定条件では、5つのサンプルを測定し、それらの測定値の平均を当該測定条件による押し込み弾性率の測定値とした。
<Measurement of indentation modulus>
In order to measure the indentation modulus, in accordance with ISO 14577, a Vickers indenter (a regular square pyramid with a facing angle of 136 ° A method of measuring the indentation elastic modulus using a microhardness tester equipped with a diamond indenter) was used. Specifically, the outer periphery of the sample was fixed with a curable resin-based adhesive, the fixed sample was cut in the thickness direction with a diamond knife, and an indenter was pushed into the exposed cross section of the sample for measurement. The measurement was performed in an environment of 23° C. and 60% RH, with an indentation speed of 0.1 μm/sec, an indentation depth of 2 μm, a retention time of 5 seconds, and a withdrawal speed of 0.1 μm/sec. As the microhardness tester, an ultra microload hardness tester Picodenter HM500 (manufactured by Fisher Instruments) was used. Five samples were measured under one measurement condition, and the average of the measured values was used as the measured value of the indentation modulus under the measurement condition.
<引張弾性率の測定方法>
引張弾性率の測定には、JIS K7161-1:2014(プラスチック-引張特性の求め方-第1部:通則)に準拠し、蓄電デバイス用包装材料10を幅15mm、長さ120mmの長方形にカットして試験片を作成した後、23℃、湿度55%の環境で、引張試験機を用いて、チャック間距離100mm、引張速度100mm/min、予備力の使用有り、の条件で、引張弾性率を測定する方法を用いた。引張試験機としては、インストロン5565(インストロン・ジャパン社製)を用いた。予備力は、応力をσ0、弾性率をEtとして(予備力のための適切な弾性率や応力が不明なときは事前に試験をして弾性率や応力の予測値を求めておく)、(Et/10000)≦σ0≦(Et/3000)の範囲とした。引張弾性率の値は蓄電デバイス用包装材料10の面内方向によって異なりうるため、面内平均値を引張弾性率の値とした。具体的には、蓄電デバイス用包装材料10の試験片を、面内方向を概ね22.5度ずつずらして8つの面内方向がそれぞれ長手方向となるように採取し、8つの試験片それぞれに対する測定値の平均を面内平均値とした。
<Method for measuring tensile modulus>
For measuring the tensile modulus, in accordance with JIS K7161-1:2014 (Plastics-Determination of tensile properties-Part 1: General rule), the electrical storage
<耐折り曲げ性の評価>
蓄電デバイス用包装材料10の耐折り曲げ性については、蓄電デバイス用包装材料10の試験片の折り曲げ前と折り曲げ後とのそれぞれについて、以下の水蒸気バリア特性(g/m2・24時間)の測定を行い、その差の程度を評価した。
<Evaluation of bending resistance>
Regarding the bending resistance of the electrical storage
(試験片の作製)
蓄電デバイス用包装材料10を幅120mm×長さ120mmの矩形に断裁し、折り曲げ前の試験片とした。試験片を幅60mm×長さ120mmになるように折り曲げ、更に幅60mm×長さ60mmになるように折り曲げを行い、折り曲げ後の試験片とした。
(Preparation of test piece)
The electrical storage
(水蒸気バリア特性の測定)
上記で得られた、蓄電デバイス用包装材料10の折り曲げ前と折り曲げ後の試験片の水蒸気バリア特性を、JIS K7129-B:2008(プラスチック-フィルム及びシート-水蒸気透過度の求め方(機器測定法)、付属書B:赤外線センサ法)に準拠して、次のようにして測定した。具体的には、温度40℃、湿度90%RHの条件(条件3)で、水蒸気透過度測定装置を用いて、外包材の外側(蓄電デバイス用包装材料10の金属層3が配置された側)が高湿度側(水蒸気供給側)になるようにして、透過面積50cm2の条件で、測定する方法を用いた。水蒸気透過度測定装置は、パ-マトラン(PERMATRAN-3/33G+、米国企業のモコン(MOCON)社製)を用いた。標準試験片としては、NISTフィルム#3を用いた。1つの条件では少なくとも3つのサンプルを測定し、それらの測定値の平均をその条件の水蒸気バリア特性の値とした。
(Measurement of water vapor barrier properties)
The water vapor barrier properties of the test pieces before and after bending of the electrical storage
(評価)
測定した水蒸気バリア特性(g/m2・24時間)の測定値について、試験片の折り曲げ前と折り曲げ後との差を求め、以下の基準に基づいて耐折り曲げ性を評価した。
◎:折り曲げ前後での水蒸気バリア特性の差が0.02g/m2・24時間以下
○:折り曲げ前後での水蒸気バリア特性の差が0.02g/m2・24時間超0.1g/m2・24時間以下
△:折り曲げ前後での水蒸気バリア特性の差が0.1g/m2・24時間超0.5g/m2・24時間以下
×:折り曲げ前後での水蒸気バリア特性の差が0.5g/m2・24時間超
(evaluation)
Regarding the measured water vapor barrier property (g/m 2 ·24 hours), the difference between before and after bending the test piece was determined, and the bending resistance was evaluated based on the following criteria.
A: Difference in water vapor barrier properties before and after bending is 0.02 g/m 2 ·24 hours or less ○: Difference in water vapor barrier properties before and after bending is 0.02 g/m 2 ·24 hours or more and 0.1 g/m 2 - 24 hours or less △: Difference in water vapor barrier properties before and after bending is 0.1 g/m 2 ·24 hours or more and 0.5 g/m 2 ·24 hours or less ×: Difference in water vapor barrier properties before and after bending is 0.5 g/m 2 ·24 hours or less. 5 g/m 2 over 24 hours
<折り曲げ前耐電解液性の評価>
蓄電デバイス用包装材料10の折り曲げ前の耐電解液性については、以下のように蓄電デバイス用包装材料10の金属層及び中間層の間の剥離強度(初期)と、蓄電デバイス用包装材料10を電解液に晒した後の金属層及び中間層の間の剥離強度(電解液浸漬後)との差の程度を評価した。
<Evaluation of electrolyte resistance before bending>
Regarding the electrolytic solution resistance before bending of the electrical storage
(試験片の作製)
蓄電デバイス用包装材料をそれぞれ、図5の模式図に示すように、60mm(MD方向、縦方向)×150mm(TD方向、横方向)に裁断した(図5(a))。次に、裁断した蓄電デバイス用包装材料をTD方向の長さを2等分する位置で熱融着性樹脂層同士が対向するようにして2つ折りにした(図5(b))。次に、MD方向の1辺Eと、TD方向の一対の辺のうち一方の1辺Fとを熱溶着(熱溶着部分Sの幅7mm)し、TD方向の他方の1辺が開口する(図5(c)開口部G)袋状の蓄電デバイス用包装材料を作製した。なお、熱溶着の条件は、温度190℃、面圧1.0MPa、加熱・加圧時間3秒とした。次に、図5(d)のように、開口部Gから3gの電解液Hを注入した。次に、開口部Gを7mm幅で、上記と同じ条件で熱溶着した(図5(e))。なお、電解液Hは、エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート:ジメチルカーボネート=1:1:1の容積比で混合した溶液に6フッ化リン酸リチウムが1mol/L含有されるように混合して得られたものである。
(Preparation of test piece)
Each of the electrical storage device packaging materials was cut into 60 mm (MD direction, vertical direction)×150 mm (TD direction, horizontal direction) as shown in the schematic diagram of FIG. 5 (FIG. 5(a)). Next, the cut packaging material for electrical storage devices was folded in half so that the heat-fusible resin layers faced each other at the position where the length in the TD direction was divided into two (FIG. 5(b)). Next, one side E in the MD direction and one side F of a pair of sides in the TD direction are heat-sealed (the width of the heat-sealed portion S is 7 mm), and the other side in the TD direction is opened ( Fig. 5(c) Opening G) A bag-like packaging material for an electricity storage device was produced. The heat welding conditions were a temperature of 190° C., a surface pressure of 1.0 MPa, and a heating/pressurizing time of 3 seconds. Next, as shown in FIG. 5(d), 3 g of electrolytic solution H was injected through the opening G. Then, as shown in FIG. Next, the opening G was thermally welded with a width of 7 mm under the same conditions as above (FIG. 5(e)). Electrolytic solution H was obtained by mixing a solution in which ethylene carbonate: diethyl carbonate: dimethyl carbonate was mixed at a volume ratio of 1:1:1 so as to contain 1 mol/L of lithium hexafluorophosphate. It is.
次に、蓄電デバイス用包装材料の開口部Gが位置していた部分を上向きにして(図5(e)の状態)、85℃の恒温層内に24時間静置した。静置後、蓄電デバイス用包装材料を恒温層から取り出して、図5(f)に示すように、電解液Hを注入した側を切り取り(図5(f)の破線の位置)、蓄電デバイス用包装材料を開封して電解液Hを取り出した(図5(g))。次に、蓄電デバイス用包装材料のTD方向の幅W15mmの部分を短冊状に切り取り(図5(h)の破線部)、試験片Tを得た(図5(I))。 Next, the electrical storage device packaging material was allowed to stand in a constant temperature layer at 85° C. for 24 hours with the opening G facing upward (state shown in FIG. 5(e)). After standing still, the electrical storage device packaging material is taken out from the constant temperature layer, and as shown in FIG. The packaging material was opened and the electrolytic solution H was taken out (Fig. 5(g)). Next, a portion with a width W of 15 mm in the TD direction of the electrical storage device packaging material was cut into strips (broken line in FIG. 5(h)) to obtain a test piece T (FIG. 5(I)).
(剥離強度の測定)
得られた試験片Tの中間層と金属層との間を、長さ方向に30mm程度剥離した。剥離させた部分の中間層と金属層とを引張試験機(島津製作所製の商品名AGS-50D)を用いて、常温(23℃)常湿(50%RH)下にて、標線間距離50mm、180度剥離にて50mm/分の速度で引張り、試験片の剥離強度(N/15mm)を測定した(浸漬後の剥離強度)。一方、電解液Hに晒していない蓄電デバイス用包装材料を15mm巾に切り取った試験片Tについて、同様にして剥離強度(N/15mm)を測定した(初期の剥離強度)。3つのサンプルに対して同様に測定を行い、得られた測定値の平均値を剥離強度とした。なお、中間層と金属層との間を剥離させた際、これらの層の間に位置する接着層は、中間層と金属層のいずれか一方又は両層に積層された状態となる。
(Measurement of peel strength)
The intermediate layer and the metal layer of the obtained test piece T were separated by about 30 mm in the length direction. Using a tensile tester (trade name AGS-50D manufactured by Shimadzu Corporation), the intermediate layer and the metal layer of the peeled part are measured at normal temperature (23 ° C.) and normal humidity (50% RH). The peel strength (N/15 mm) of the test piece was measured by pulling it at 50 mm and 180 degree peeling at a rate of 50 mm/min (peeling strength after immersion). On the other hand, the peel strength (N/15 mm) was similarly measured for a test piece T obtained by cutting the electrical storage device packaging material not exposed to the electrolytic solution H into a width of 15 mm (initial peel strength). Three samples were measured in the same manner, and the average value of the obtained measured values was taken as the peel strength. When the intermediate layer and the metal layer are separated, the adhesive layer positioned between these layers is in a state of being laminated on either or both of the intermediate layer and the metal layer.
(評価)
測定した初期の剥離強度と浸漬後の剥離強度とを求め、以下の基準に基づいて耐電解液性を評価した。
○:初期の剥離強度と浸漬後の剥離強度とがいずれも3N/15mm以上
×:初期の剥離強度と浸漬後の剥離強度とがいずれも3N/15mm未満
(evaluation)
The initial peel strength and the peel strength after immersion were measured, and the electrolytic solution resistance was evaluated based on the following criteria.
○: Both the initial peel strength and the peel strength after immersion are 3 N / 15 mm or more ×: Both the initial peel strength and the peel strength after immersion are less than 3 N / 15 mm
<折り曲げ後耐腐食性の評価>
蓄電デバイス用包装材料10の折り曲げ後耐腐食性については、蓄電デバイス用包装材料10の折り曲げ後試験片について、以下の腐食反応の有無を試験した。
<Evaluation of corrosion resistance after bending>
Regarding the post-bending corrosion resistance of the electrical storage
(試験片の作製)
金属層3に、接着層5aを形成するための変性ポリプロピレンとエポキシ樹脂系化合物からなる接着剤(硬化後の厚みが2μm)を塗布し、乾燥させ、次いで、表1に記載の樹脂種、厚みを有する中間層7を積層した後、中間層7の上に接着層5bを塗布し、乾燥させ、表1に記載の厚みを有する無延伸ポリプロピレンフィルムを積層させることによって、金属層3/接着層5a/中間層7/接着層5b/熱融着性樹脂層4がこの順に積層された積層体を作製した。
(Preparation of test piece)
On the
作成した積層体をそれぞれ、図6の模式図に示すように、15mm×50mmの矩形に裁断した(図6(a))。次に、裁断した蓄電デバイス用包装材料10を、熱融着性樹脂層が内側となるように四つ折りとし(図6(b)~図6(c))、折りたたんだ状態(図6(d))で、折り目を含む全体に対して0.71MPa/cm2の面圧を2秒かけた。蓄電デバイス用包装材料10を広げ(図6(e))、蓄電デバイス用包装材料10の長手方向の一方端とその近傍を除く蓄電デバイス用包装材料10周囲の端面をPPaで保護した。この時、蓄電デバイス用包装材料10表面に設けられた折り目fの交差部は露出させた。これによって、試験片を作製した。
Each of the prepared laminates was cut into a rectangle of 15 mm×50 mm as shown in the schematic diagram of FIG. 6 (FIG. 6(a)). Next, the cut electrical storage
(腐食反応の測定)
以下のようにして、作製した試験片を電極に用いた蓄電デバイスを構築した。
1.ビーカーセルを準備し、試験片とLi金属片とをワニ口クリップで固定した。
2.上記ビーカーセル内に、エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート:ジメチルカーボネート=1:1:1の容積比で混合した溶液に6フッ化リン酸リチウムを1mol/Lとなるように混合した電解液を入れ、折り目fの交差部が浸るように試験片を浸漬させた。
3.ポテンショスタットの作用極(陽極)を試験片側の端子に接続し、対極(陰極)をLi金属片の端子に接続した。
4.ポテンショスタットの電圧を0.1Vに設定し、24時間放置した。
5.両端子間に流れる電流値を測定した。
(Measurement of corrosion reaction)
An electricity storage device using the prepared test piece as an electrode was constructed in the following manner.
1. A beaker cell was prepared, and the test piece and the Li metal piece were fixed with alligator clips.
2. Into the beaker cell, an electrolytic solution obtained by mixing lithium hexafluorophosphate at a volume ratio of 1:1:1 with a volume ratio of ethylene carbonate: diethyl carbonate: dimethyl carbonate = 1:1:1 was added. The test piece was immersed so that the intersection of f was immersed.
3. The working electrode (anode) of the potentiostat was connected to the terminal on the side of the test piece, and the counter electrode (cathode) was connected to the terminal of the Li metal piece.
4. The potentiostat voltage was set to 0.1 V and left for 24 hours.
5. A current value flowing between both terminals was measured.
(評価)
試験片の中間層で完全に絶縁されていれば電流は流れないが、試験片の中間層を通じて電解液が金属層に接触すると、金属層すなわちアルミニウムとLiイオンとが反応(腐食反応)し、Li-Alの合金化が進み、電流が流れる。したがって、折り曲げ後の耐腐食性は、以下の基準に基づいて評価した。
○:電流が流れなかった
×:電流が流れた
(evaluation)
If the intermediate layer of the test piece is completely insulated, current will not flow, but when the electrolytic solution comes into contact with the metal layer through the intermediate layer of the test piece, the metal layer, that is, aluminum and Li ions react (corrosion reaction), Alloying of Li—Al progresses, and current flows. Therefore, the corrosion resistance after bending was evaluated based on the following criteria.
○: Current did not flow ×: Current flowed
<成形後の耐ピンホール性評価>
蓄電デバイス用包装材料10をそれぞれ、90mm×150mmの矩形に裁断した。サンプルを成形機にセットし、押え圧0.9Mpa、所定の深さにて成形を行った。成形後、暗室にてペンライトで光を当て、光の透過(金属層におけるピンホール)の有無を確認した。それぞれのサンプルにて金属層のピンホール無しとなる成形深さを耐ピンホール性の評価指標とし、成形深さが深いほど、耐ピンホール性が良好な結果となる。なお、成形深(mm)さは、N=10の平均値として算出し、当該平均値を以下の基準に基づいて分類することで耐ピンホール性を評価した。
<Pinhole resistance evaluation after molding>
Each of the electrical storage
+++ 11.5mm以上
++ 10.5mm以上11.5mm未満
+ 9.5mm以上10.5mm未満
- 8.5mm以上9.5mm未満
-- 8.5mm未満
+++ 11.5 mm or more ++ 10.5 mm or more and less than 11.5 mm
+ 9.5 mm or more and less than 10.5 mm
- 8.5 mm or more and less than 9.5 mm -- less than 8.5 mm
表1において、ALMはアルミニウム箔、OPPは延伸ポリプロピレンフィルム、PETはポリエチレンテレフタレート、PBTはポリブチレンテレフタレート、ONは延伸ナイロンフィルム、PPaは無水マレイン酸変性ポリプロピレン、ミクトロンは東レ社製アラミドフィルム、CPPは無延伸ポリプロピレンフィルムを意味する。また、各層を構成している素材の後ろの数値は、各層の厚さ(μm)を意味しており、例えば、「OPP20」は、厚さ20μmの延伸ポリプロピレンフィルムを意味している。 In Table 1, ALM is aluminum foil, OPP is oriented polypropylene film, PET is polyethylene terephthalate, PBT is polybutylene terephthalate, ON is oriented nylon film, PPa is maleic anhydride-modified polypropylene, Miktron is Toray aramid film, and CPP is It means an unstretched polypropylene film. Also, the numerical value after the material constituting each layer means the thickness (μm) of each layer, for example, “OPP20” means a 20 μm thick stretched polypropylene film.
表2に示される結果から明らかなとおり、金属層と熱融着性樹脂層との間に1.0GPaを下回る押し込み弾性率を有する中間層が設けられた比較例1の蓄電デバイス用包装材料では、中間層の押し込み弾性率と基材層の押し込み弾性率との不均衡によって、両層間に介在する金属層の耐ピンホール性を十分に得ることができなかった。なお、比較例1の蓄電デバイス用包装材料では、中間層の厚みを基材層の厚みに対して非支配的とすることで、耐ピンホール性を招来する基材層の押し込み弾性率との不均衡が実質的に和らげているはずであるが、それでも所望の耐ピンホール性を達成できるレベルでないばかりか、中間層の厚みを十分に確保できなくなったことで折り曲げ後の耐腐食性さえも得られない結果となった。金属層と熱融着性樹脂層との間に5.0GPaを上回る押し込み弾性率を有する中間層が設けられた比較例2の蓄電デバイス用包装材料では、折り曲げ耐性が無い(折り曲げ前後での水蒸気バリア特性の差が6.1g/m2・24時間)ため折り曲げ後耐腐食性を得ることができず、耐ピンホール性にいたってはさらなる悪化(成形深さがわずか3mm)であった。 As is clear from the results shown in Table 2, the electrical storage device packaging material of Comparative Example 1 in which an intermediate layer having an indentation elastic modulus of less than 1.0 GPa was provided between the metal layer and the heat-sealable resin layer However, due to the imbalance between the indentation elastic modulus of the intermediate layer and the indentation elastic modulus of the base layer, the metal layer interposed between the two layers could not have sufficient pinhole resistance. In addition, in the electrical storage device packaging material of Comparative Example 1, by making the thickness of the intermediate layer non-dominant with respect to the thickness of the base material layer, the indentation elastic modulus of the base material layer that causes pinhole resistance is different. The imbalance should have been substantially mitigated, but it is still not at a level that can achieve the desired pinhole resistance, and even the corrosion resistance after folding is not sufficient due to the inability to secure a sufficient thickness of the intermediate layer. It was an unsatisfactory result. The electrical storage device packaging material of Comparative Example 2, in which an intermediate layer having an indentation elastic modulus exceeding 5.0 GPa was provided between the metal layer and the heat-fusible resin layer, had no bending resistance (water vapor before and after bending Since the difference in barrier properties was 6.1 g/m 2 for 24 hours), corrosion resistance after bending could not be obtained, and the pinhole resistance was further deteriorated (molding depth was only 3 mm).
これに対して、実施例1~4の蓄電デバイス用包装材料では、金属層と熱融着性樹脂層との間に1.0GPa~5.0GPaの押し込み弾性率を有する中間層を設けることによって、優れた折り曲げ後耐腐食性と耐ピンホール性とが得られたことが分かった。これらの中でも、中間層がポリオレフィン樹脂又はポリエステル樹脂である実施例1~3の蓄電デバイス用包装材料は、折り曲げ前耐電解液性の試験においても電解液に対する中間層の耐膨潤性に優れていたため、中間層の耐電解液性がより一層優れており、電解液蓄電デバイスにおいて特に好適に用いられうることが分かった。また、実施例1~3の蓄電デバイス用包装材料の中でも、中間層がポリオレフィン樹脂である実施例1の蓄電デバイス用包装材料は耐ピンホール性に非常に優れていることがわかった。さらに、中間層がポリエステル樹脂である実施例2及び3の蓄電デバイス用包装材料のうち、中間層がポリブチレンテレタレートである実施例3の蓄電デバイス用包装材料は、ポリブチレンテレフタレートの押し込み弾性率が、基材層の押し込み弾性率とのバランスをより良好とすることにより、より優れた耐ピンホール性が奏されることがわかった。 On the other hand, in the electrical storage device packaging materials of Examples 1 to 4, by providing an intermediate layer having an indentation elastic modulus of 1.0 GPa to 5.0 GPa between the metal layer and the heat-fusible resin layer, , excellent post-bending corrosion resistance and pinhole resistance were obtained. Among these, the electrical storage device packaging materials of Examples 1 to 3, in which the intermediate layer is a polyolefin resin or a polyester resin, were excellent in swelling resistance of the intermediate layer to the electrolyte even in the electrolyte resistance test before folding. , the electrolyte resistance of the intermediate layer is much more excellent, and it was found that it can be used particularly preferably in an electrolyte electricity storage device. Further, among the electrical storage device packaging materials of Examples 1 to 3, it was found that the electrical storage device packaging material of Example 1, in which the intermediate layer was made of polyolefin resin, was extremely excellent in pinhole resistance. Furthermore, among the electrical storage device packaging materials of Examples 2 and 3, in which the intermediate layer is a polyester resin, the electrical storage device packaging material of Example 3, in which the intermediate layer is polybutylene terephthalate, has the indentation elastic modulus of polybutylene terephthalate However, it was found that better balance with the indentation elastic modulus of the base material layer results in better pinhole resistance.
1…基材層
2…接着剤層
3…金属層
4…熱融着性樹脂層
5a…接着層(第1の接着層)
5b…接着層(第2の接着層)
6…表面被覆層
7…中間層
10…蓄電デバイス用包装材料
DESCRIPTION OF
5b... Adhesive layer (second adhesive layer)
6...
Claims (11)
前記中間層の押し込み弾性率が1.0GPa以上5.0GPa以下である、蓄電デバイス用包装材料。 At least, it is composed of a laminate comprising a substrate layer, a metal layer, an adhesive layer, an intermediate layer, and a heat-fusible resin layer in this order,
A packaging material for an electrical storage device, wherein the intermediate layer has an indentation modulus of 1.0 GPa or more and 5.0 GPa or less.
前記中間層の押し込み弾性率が1.0GPa以上5.0GPa以下である、蓄電デバイス用包装材料の製造方法。 A step of obtaining a laminate by laminating at least a substrate layer, a metal layer, an adhesive layer, an intermediate layer, and a heat-fusible resin layer in this order,
A method for producing a packaging material for an electricity storage device, wherein the intermediate layer has an indentation modulus of 1.0 GPa or more and 5.0 GPa or less.
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