JP7222446B2 - 蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイス - Google Patents
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Description
外側から順に、少なくとも、基材層、及び熱融着性樹脂層を備える積層体から構成されており、
前記積層体は、遮蔽層を有しており、
前記積層体は、金属により形成された金属層を有しない、蓄電デバイス用外装材。
少なくとも、熱融着性樹脂層を備える蓄電デバイス用外装材であって、
前記蓄電デバイス用外装材は、遮蔽層を有しており、
前記蓄電デバイス用外装材は、金属により形成された金属層を有しない、蓄電デバイス用外装材。
本開示の蓄電デバイス用外装材10は、例えば図1~4、6~7に示すように、少なくとも、基材層1及び熱融着性樹脂層4を備える積層体から構成されている。蓄電デバイス用外装材10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。蓄電デバイス用外装材10と蓄電デバイス素子を用いて蓄電デバイスを組み立てる際に、蓄電デバイス用外装材10の熱融着性樹脂層4同士を対向させた状態で、周縁部を熱融着させることによって形成された空間に、蓄電デバイス素子が収容される。なお、図7の蓄電デバイス用外装材10は、基材層1が第1基材層11及び第2基材層を含む態様である。
[基材層1]
本開示において、基材層1は、蓄電デバイス用外装材の基材としての機能を発揮させることなどを目的として設けられる層である。蓄電デバイス用外装材10が基材層1を有する場合、基材層1は、蓄電デバイス用外装材の外層側に位置する。
蒸着層は、無機酸化物及び無機窒化物の少なくとも一方を含むことが好ましい。蒸着層に含まれる無機酸化物及び無機窒化物としては、例えば、珪素(Si)、アルミニウム(Al)、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、カリウム(K)、スズ(Sn)、ナトリウム(Na)、ホウ素(B)、チタン(Ti)、鉛(Pb)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)等の金属の酸化物または窒化物が挙げられる。これらの中でも、好ましくは、珪素(Si)又はアルミニウム(Al)の酸化物が挙げられる。
蒸着層の形成は、好ましくは、化学気相成長法、物理気相成長法、またはこれらを併用して行うことができる。
本開示で利用する化学気相成長法には、例えば、プラズマCVD法、熱化学気相成長法、光化学気相成長法等が含まれる。プラズマCVD法(Plasma Chemical Vapor Deposition法)においては、具体的には、蒸着層を積層する層の被蒸着面の表面に、蒸着用モノマーガスを原料とし、キャリヤーガスとして、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスを使用し、更に、酸素供給ガスとして、酸素ガス等を使用し、低温プラズマ発生装置等を利用する低温プラズマ化学気相成長法を用いて、蒸着層を形成することができる。低温プラズマ化学気相成長法としては、例えば、特開2011-5839号公報に記載されたような公知の方法を採用することができる。
物理気相成長法には、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンクラスタービーム法等が含まれる。本開示において利用できる物理気相成長法については、特に制限されず、例えば、特開2011-5839号公報に記載されたような公知の方法を採用することができる。
本開示において、塗膜層は、無機酸化物及び無機窒化物の少なくとも一方と、水溶性高分子とを含む塗膜により形成された層であることが好ましい。塗膜層は、例えば、蓄電デバイス用外装材の各層を積層する際、塗膜層に隣接する層の表面に、塗膜層を形成する組成物を塗布して形成してもよい。また、例えば、転写法などのように、別途、基体表面に当該組成物を塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜を、塗膜層に隣接する層の表面に積層して形成してもよい。水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール系樹脂及びエチレン・ビニルアルコール共重合体の少なくとも一方を含むことが好ましい。塗膜層としては、アルコキシドと水溶性高分子とをゾル-ゲル法によって重縮合して得られる水蒸気バリア性組成物(ガスバリア性組成物)を塗布してなるものであることが好ましい。これにより、本開示の蓄電デバイス用外装材の水蒸気バリア性をさらに向上させることができる。
(1)アルコキシド
該水蒸気バリア性組成物において用いることができるアルコキシドとしては、一般式R1 nM(OR2)m(式中、R1及びR2は、それぞれ独立に、炭素数1~8の有機基を表し、Mは金属原子を表し、nは0以上の整数を表し、mは1以上の整数を表し、n+mはMの原子価を表す)で表される1種類またはそれ以上のアルコキシドを好ましく用いることができる。
水溶性高分子として、好ましくはポリビニルアルコール系樹脂及びエチレン・ビニルアルコール共重合体の少なくとも一方とを含む。本開示において、ポリビニルアルコール系樹脂及び/又はエチレン・ビニルアルコール共重合体の含有量は、上記のアルコキシドの合計量100質量部に対して5~500質量部の範囲であることが好ましい。
本開示において、塗膜層を形成する水蒸気バリア性組成物を調製するには、シランカップリング剤等も添加することができる。本開示において、シランカップリング剤は、無機物と反応する加水分解基、及び有機物と反応する有機官能基の両方を一分子中にもつ有機ケイ素化合物からなる。無機物と反応する加水分解基としては、メトキシ基、エトキシ基のようなアルコキシ基、アセトキシ基及びクロロ基などが挙げられる。また、有機物と反応する有機官能基としては、水酸基含有アクリル樹脂中の水酸基又はイソシアネート化合物のイソシアネート基と反応する官能基が好ましく、例えばイソシアネート基、アミノ基、エポキシ基及びメルカプト基が挙げられる。また、ビニル基及びメタクリルオキシ基などであってもよい。
アルコキシドと水溶性高分子(ポリビニルアルコール系樹脂及びエチレン・ビニルアルコール共重合体の少なくとも一方)とを、ゾル-ゲル法触媒、酸、水及び有機溶剤、および必要に応じて、シランカップリング剤等を混合して水蒸気バリア性組成物を調製する。水蒸気バリア性組成物の調製には、上記のアルコキシドの合計モル量1モルに対して0.1~100モルの割合の水を用いることが好ましい。水蒸気バリア性組成物の調製において用いられる、ゾル-ゲル法触媒としては、実質的に水に不溶であり、且つ有機溶媒に可溶な第三級アミン、例えばN,N-ジメチルベンジルアミンを用いることができ、また、酸としては、例えば、硫酸、塩酸、硝酸等の鉱酸、並びに酢酸、酒石酸等の有機酸その他を使用することができる。更に、有機溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n-プロピルアルコール等を用いることができる。
上記の水蒸気バリア性組成物を、基材層1や蒸着層の上に塗布し、加熱して溶媒及び重縮合反応により生成したアルコールを除去すると、重縮合反応が完結し、塗膜層が形成される。更に、加水分解によって生じた水酸基や、シランカップリング剤由来のシラノール基が基材層1や蒸着層の表面の水酸基と結合する為、該蒸着層と水蒸気バリア性塗布膜との密着性、接着性等が良好なものとなる。
本開示の蓄電デバイス用外装材10において、接着剤層2は、基材層1と熱融着性樹脂層4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。蓄電デバイス用外装材10において、接着剤層2に着色剤などを配合して、遮蔽層Sとすることが好ましい。接着剤層2を形成する接着剤に着色剤を配合し、1度のコーティングで遮蔽層を形成すれば、接着剤層2以外の箇所に、基材層1への着色顔料のコーティングを追加で実施する必要が無い。そうすると、着色層を遮蔽層として設ける場合と比較して、工程数が削減され、生産効率の向上、及び異物混入リスクの軽減が図られる。また、基材層1と接着剤層2の間に着色層を設けた場合、基材層1と着色層の間、および、着色層と接着剤層2の間の界面強度が低下する恐れがある。よって、長期使用の観点からも、接着剤層2に着色剤を配合することが好ましい。
着色層3は、基材層1と熱融着性樹脂層4との間(図2参照)、基材層1の外側(図3参照)に、必要に応じて設けられる層である。接着剤層2を有する場合には、基材層1と接着剤層2との間に着色層3を設けてもよい。着色層3を設けることにより、蓄電デバイス用外装材を着色することができる。蓄電デバイス用外装材に遮蔽性を付与できる程度に着色層3を着色すれば、着色層3は遮蔽層Sとすることができる。蓄電デバイス用外装材10において、着色層3を遮蔽層Sとすることが好ましい。基材層1と熱融着性樹脂層4との間の着色層3を内側着色層ということがあり、また、基材層1の外側の着色層3を外側着色層ということがある。着色層3は、基材層1の少なくとも一方の表面に設ける(すなわち、基材層1と着色層3とは接触している)ことが好ましい。
本開示の蓄電デバイス用外装材において、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。熱融着性樹脂層4は透明とし、熱融着性樹脂層4とは別の層で構成する遮蔽層Sと積層して用いることが好ましいが、熱融着性樹脂層4に前述する着色剤などを配合して遮蔽層Sを構成してもよい。前記の通り、本開示の蓄電デバイス用外装材10を熱融着性樹脂層4のみで構成する場合、熱融着性樹脂層4が遮蔽層Sを構成する。
本開示の蓄電デバイス用外装材は、意匠性、耐電解液性、耐傷性、成形性などの向上の少なくとも一つを目的として、必要に応じて、基材層1の上(基材層1の熱融着性樹脂層4側とは反対側)に、表面被覆層6を備えていてもよい。表面被覆層6は、蓄電デバイス用外装材を用いて蓄電デバイスを組み立てた時に、蓄電デバイス用外装材の最外層側に位置する層である。表面被覆層6は、前述の着色剤などを配合して遮蔽層Sを構成してもよい。
蓄電デバイス用外装材の製造方法については、本開示の蓄電デバイス用外装材が備える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、外側から順に、少なくとも、基材層、及び熱融着性樹脂層が積層された積層体を得る工程を備えており、積層体は、遮蔽層を有しており、積層体は、金属により形成された金属層を有しない。また、本開示の蓄電デバイス用外装材が熱融着性樹脂層によって構成されている場合には、熱融着性樹脂層を構成する樹脂フィルムを用意する。また、蓄電デバイス用外装材が2層以上の熱融着性樹脂層によって構成されている場合には、2層以上が積層された樹脂フィルムを入手して蓄電デバイス用外装材とするか、熱融着性樹脂層を構成する各層を積層して蓄電デバイス用外装材とすることができる。本開示の蓄電デバイス用外装材が、熱融着性樹脂層に加えて、基材層などの他の層を備えている場合には、他の層を備えている樹脂フィルムを入手して蓄電デバイス用外装材とするか、熱融着性樹脂層と他の層を積層して積層体を得る工程を備える。
本開示の蓄電デバイス用外装材は、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外装材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。
実施例1
基材層として、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)を準備した。また、熱融着性樹脂層として未延伸ポリプロピレンフィルム(CPP、厚み50μm)を用意した。基材層と熱融着性樹脂層とを、カーボンブラックを含む2液型ウレタン接着剤(カーボンブラックの平均粒子径は、0.161~0.221μmの範囲内)を用い、接着剤層の硬化後の厚みが3μmとなるようにして、ドライラミネート法により、基材層と熱融着性樹脂層とを黒色の接着剤層を介して接着させた。黒色の接着剤層を遮蔽層とした。以上の手順により、基材層/接着剤層(遮蔽層)/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。
基材層として、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)を準備した。また、熱融着性樹脂層として未延伸ポリプロピレンフィルム(CPP、厚み50μm)を用意した。カーボンブラックを含む2液型ウレタン樹脂(カーボンブラックの平均粒子径は、0.161~0.221μmの範囲内であり、カーボンブラックの含有量は実施例1と同じとした。)を、硬化後の着色層の厚みが3μmとなるようにして、基材層の一方側の表面に塗布、乾燥、硬化させて、黒色の着色層を形成した。黒色の着色層を遮蔽層とした。次に、基材層の着色層(外側着色層という)側とは反対側と、熱融着性樹脂層とを、2液型ウレタン接着剤を用い、接着剤層の硬化後の厚みが3μmとなるようにして、基材層と熱融着性樹脂層とを接着剤層を介して接着させて、外側着色層(遮蔽層)/基材層/接着剤層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。
基材層として、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)を準備した。また、熱融着性樹脂層として未延伸ポリプロピレンフィルム(CPP、厚み50μm)を用意した。カーボンブラックを含む2液型ウレタン樹脂(カーボンブラックの平均粒子径は、0.161~0.221μmの範囲内であり、カーボンブラックの含有量は実施例1と同じとした。)を、硬化後の着色層の厚みが3μmとなるようにして、基材層の一方側の表面に塗布、乾燥、硬化させて、黒色の着色層を形成した。黒色の着色層を遮蔽層とした。次に、基材層の着色層(内側着色層という)側と、熱融着性樹脂層とを、2液型ウレタン接着剤を用い、接着剤層の硬化後の厚みが3μmとなるようにして、基材層と熱融着性樹脂層とを接着剤層を介して接着させて、基材層/内側着色層(遮蔽層)/接着剤層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例1の接着剤層に含まれるカーボンブラックの含有率を基準100質量部とした場合に、接着剤層に含まれるカーボンブラックの含有率を50質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして、基材層/接着剤層(遮蔽層)/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。
[基材層1の作製]
(1)樹脂層1aとして、コロナ処理を施したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)を使用した。また、巻取り式の低温プラズマ化学気相成長法を用いて、以下の蒸着条件により、蒸着層として、膜厚300Åの炭素含有酸化珪素蒸着膜を、樹脂層1aの一方側の表面に形成した。
(蒸着条件)
出力:15kW
蒸着チャンバー内の真空度:5×10-2mbar
処理速度:200m/min
ガス流量:(ヘキサメチルジシロキサン:酸素ガス:He:Ar)=(1.2:0.5:0.5:0.5)[単位:slm]
なお、単位「slm」とは、1分間当たりの量をリットルで示したものである。
(4)基材層の薄膜層1b側と熱融着性樹脂層とを、カーボンブラックを含む2液型ウレタン接着剤(カーボンブラックの平均粒子径は、0.161~0.221μmの範囲内であり、カーボンブラックの含有率は、実施例1の接着剤層に含まれるカーボンブラックの含有率を基準100質量部とした場合に、接着剤層に含まれるカーボンブラックの含有率が50質量部となるように設定した。)を用い、接着剤層の硬化後の厚みが3μmとなるようにして、ドライラミネート法により、基材層と熱融着性樹脂層とを黒色の接着剤層を介して接着させた。黒色の接着剤層を遮蔽層とした。以上の手順により、基材層(樹脂層/薄膜層[蒸着層/塗膜層])/接着剤層(遮蔽層)/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。
[基材層1の作製]
(1)樹脂層1aとして、両面コロナ処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)を使用した。樹脂層1aの一方側の表面に、アルミニウムを蒸着源に用いた巻取り式のエレクトロンビーム(EB)加熱方式による真空蒸着法を用いて、以下の蒸着条件により、膜厚800Åのアルミニウム酸化物の蒸着層を形成した。得られた蒸着層におけるAlOxのX値を測定した結果、X=0.3であった。
(蒸着条件)
蒸着チャンバー内の真空度:1×10-4mbar
巻取りチャンバー内の真空度:2×10-2mbar
電子ビーム電力:30kW
酸素導入量:8000sccm
処理速度:240m/min
なお、単位「sccm」とは、1分間当たりの量をミリリットルで示したものである。
(蒸着条件)
蒸着チャンバー内の真空度:1×10-4mbar
巻取りチャンバー内の真空度:2×10-2mbar
電子ビーム電力:30kW
酸素導入量:8000sccm
処理速度:240m/min
実施例1の接着剤層に含まれるカーボンブラックの含有率を基準100質量部とした場合に、接着剤層に含まれるカーボンブラックの含有率が33質量部となるように設定したこと以外は、実施例1と同様にして、基材層/接着剤層(遮蔽層)/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例1の接着剤層に含まれるカーボンブラックの含有率を基準100質量部とした場合に、接着剤層に含まれるカーボンブラックの含有率が25質量部となるように設定したこと以外は、実施例1と同様にして、基材層/接着剤層(遮蔽層)/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例1の接着剤層に含まれるカーボンブラックの含有率を基準100質量部とした場合に、接着剤層に含まれるカーボンブラックの含有率が10質量部となるように設定したこと以外は、実施例1と同様にして、基材層/接着剤層(遮蔽層)/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例1の接着剤層にカーボンブラックを含ませなかったこと以外は、実施例1と同様にして、基材層/接着剤層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。
蓄電デバイス用外装材の全光線透過率は、JIS K7361-1:1997に規定された測定方法に準拠し、日本分光製、紫外可視近赤外分光光度計V-670を用い、可視光領域(400~700nm)における透過率測定を行い、平均値を全光線透過率とした。測定条件は、光源としてハロゲンランプを使用し、UV/Visバンド幅:5.0nm、走査速度:1000nm/min、レスポンス:Medium、データ取り込み間隔:1.0nmとした。結果を表2に示す。
フォントはArial、フォントサイズは36、線の太さは約1mmのアルファベット「A」の文字を、レーザープリンタで黒色にて印刷した紙を用意した。室内の照明(300~500ルクス)の環境下において、蓄電デバイス用外装材の下に「A」の文字が記載された紙を置いた。蓄電デバイス用外装材の正面30cmの距離から、蓄電デバイス用外装材を通して「A」の文字を目視観察した。文字の見えやすさについて、以下のレベル1~5の基準で遮蔽性を評価した。結果を表2に示す。
レベル1:見えやすい。
レベル2:少し見えにくいが文字を認識できる。
レベル3:見えにくいが文字を認識できる。
レベル4:非常に見えにくいがうっすら文字を認識できる。
レベル5:文字が見えない。
第1基材層として、カーボンブラック(カーボンブラックの平均粒子径は、0.161~0.221μmの範囲内)を含む無水マレイン酸変性ポリプロピレン(PPa)フィルム(厚さ20μm)を準備した。また、第2基材層として、ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム(厚さ12μm)を準備した。また、熱融着性樹脂層として無水マレイン酸変性ポリプロピレン(PPa)フィルム(厚さ20μm)を準備した。2液型ウレタン接着剤を用い、接着剤層の硬化後の厚みが1μm以下となるようにして、ドライラミネート法により、第1基材層と第2基材層とを接着剤層を介して接着させた。さらに、得られた積層体の第2基材層と熱融着性樹脂層とを、同じ接着剤層を介して接着させた。黒色の第1基材層を遮蔽層とした。以上の手順により、第1基材層(遮蔽層)/接着剤層/第2基材層/接着剤層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。実施例10の第1基材層と熱融着性樹脂層のPPaには、それぞれ、滑剤としてエルカ酸アミドとベヘン酸アミドの2種が含まれている。
第2基材層として、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ9μm)を用いたこと以外は、実施例10と同様にして、第1基材層(遮蔽層)/接着剤層/第2基材層/接着剤層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。実施例11の第1基材層と熱融着性樹脂層のPPaには、それぞれ、滑剤としてエルカ酸アミドとベヘン酸アミドの2種が含まれている。
第2基材層として、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)を用いたこと以外は、実施例10と同様にして、第1基材層(遮蔽層)/接着剤層/第2基材層/接着剤層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。実施例12の第1基材層と熱融着性樹脂層のPPaには、それぞれ、滑剤としてエルカ酸アミドとベヘン酸アミドの2種が含まれている。
第2基材層として、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ25μm)を用いたこと以外は、実施例10と同様にして、第1基材層(遮蔽層)/接着剤層/第2基材層/接着剤層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。実施例13の第1基材層と熱融着性樹脂層のPPaには、それぞれ、滑剤としてエルカ酸アミドとベヘン酸アミドの2種が含まれている。
第1基材層として、カーボンブラック(カーボンブラックの平均粒子径は、0.161~0.221μmの範囲内)を含む無水マレイン酸変性ポリプロピレン(PPa)フィルム(厚さ30μm)を用いたこと、及び、熱融着性樹脂層として、無水マレイン酸変性ポリプロピレン(PPa)フィルム(厚さ30μm)を用いたこと以外は、実施例12と同様にして、第1基材層(遮蔽層)/接着剤層/第2基材層/接着剤層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。実施例14の第1基材層と熱融着性樹脂層のPPaには、それぞれ、滑剤としてエルカ酸アミドとベヘン酸アミドの2種が含まれている。
第1基材層として、カーボンブラック(カーボンブラックの平均粒子径は、0.161~0.221μmの範囲内)を含む無水マレイン酸変性ポリプロピレン(PPa)フィルム(厚さ15μm)を用いたこと、及び、熱融着性樹脂層として、無水マレイン酸変性ポリプロピレン(PPa)フィルム(厚さ15μm)を用いたこと以外は、実施例12と同様にして、第1基材層(遮蔽層)/接着剤層/第2基材層/接着剤層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。実施例15の第1基材層と熱融着性樹脂層のPPaには、それぞれ、滑剤としてエルカ酸アミドとベヘン酸アミドの2種が含まれている。
第1基材層として、カーボンブラック(カーボンブラックの平均粒子径は、0.161~0.221μmの範囲内)を含むポリプロピレン(PP)フィルム(厚さ20μm)を用いたこと、及び、熱融着性樹脂層として、ポリプロピレン(PP)フィルム(厚さ20μm)を用いたこと以外は、実施例12と同様にして、第1基材層(遮蔽層)/接着剤層/第2基材層/接着剤層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。実施例16の第1基材層と熱融着性樹脂層のPPには、それぞれ、滑剤としてエルカ酸アミドとベヘン酸アミドの2種が含まれている。
実施例17の第1基材層と熱融着性樹脂層のPPaには、それぞれ、滑剤としてエルカ酸アミドのみを用いたこと以外は、実施例12と同様にして、第1基材層(遮蔽層)/接着剤層/第2基材層/接着剤層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。
熱融着性樹脂層として、無水マレイン酸変性ポリプロピレン(PPa)フィルム(厚さ20μm)を用いたこと以外は、実施例16と同様にして、第1基材層(遮蔽層)/接着剤層/第2基材層/接着剤層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。実施例18の第1基材層と熱融着性樹脂層のPPとPPaには、それぞれ、滑剤としてエルカ酸アミドとベヘン酸アミドの2種が含まれている。
熱融着性樹脂層として、無水マレイン酸変性ポリエチレン(PEa)フィルム(厚さ20μm)を用いたこと以外は、実施例17と同様にして、第1基材層(遮蔽層)/接着剤層/第2基材層/接着剤層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。実施例19の第1基材層と熱融着性樹脂層のPPaとPEaには、それぞれ、滑剤としてエルカ酸アミドのみが含まれている。
カーボンブラック(カーボンブラックの平均粒子径は、0.161~0.221μmの範囲内)を含む無水マレイン酸変性ポリプロピレン(PPa)フィルム(厚さ100μm)を、熱融着性樹脂層のみからなる蓄電デバイス用外装材とした。実施例20の熱融着性樹脂層のPPaには、滑剤としてエルカ酸アミドのみが含まれている。
第2基材層としての未延伸ポリプロピレン(CPP)フィルム(厚さ60μm)の一方面に、カーボンブラック(カーボンブラックの平均粒子径は、0.161~0.221μmの範囲内)を含むポリプロピレン(PP)フィルム(厚さ20μm)を溶融押し出し、CPPフィルムの他方面に、無水マレイン酸変性ポリプロピレン(PPa)フィルム(厚さ20μm)を、熱融着性樹脂層のみからなる蓄電デバイス用外装材とした。実施例21の第1基材層と熱融着性樹脂層のPPとPPaには、それぞれ、滑剤としてエルカ酸アミドのみが含まれている。
第1基材層として、無水マレイン酸変性ポリプロピレン(PPa)フィルム(厚さ20μm)を準備した。また、第2基材層として、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)を準備した。また、熱融着性樹脂層として無水マレイン酸変性ポリプロピレン(PPa)フィルム(厚さ20μm)を準備した。カーボンブラック(カーボンブラックの平均粒子径は、0.161~0.221μmの範囲内)を含む2液型ウレタン接着剤を用い、接着剤層の硬化後の厚みが3μmとなるようにして、ドライラミネート法により、第1基材層と第2基材層とを接着剤層を介して接着させた。さらに、得られた積層体の第2基材層と熱融着性樹脂層とを、2液型ウレタン接着剤を用い、接着剤層の硬化後の厚みが1μm以下となるようにして、ドライラミネート法により、接着剤層を介して接着させた。第1基材層と第2基材層との間の黒色の接着剤層を遮蔽層とした。以上の手順により、第1基材層/接着剤層(遮蔽層)/第2基材層/接着剤層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。実施例22の第1基材層と熱融着性樹脂層のPPaには、それぞれ、滑剤としてエルカ酸アミドとベヘン酸アミドの2種が含まれている。
第1基材層として、ポリプロピレン(PP)フィルム(厚さ20μm)を用いたこと、及び、熱融着性樹脂層として、ポリプロピレン(PP)フィルム(厚さ20μm)を用いたこと以外は、実施例22と同様にして、第1基材層/接着剤層(遮蔽層)/第2基材層/接着剤層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。実施例23の第1基材層と熱融着性樹脂層のPPには、それぞれ、滑剤としてエルカ酸アミドとベヘン酸アミドの2種が含まれている。
基材層として、延伸ナイロン(ONy)フィルム(厚さ25μm)を準備した。また、バリア層として、アルミニウム(ALM)箔(厚さ40μm)を準備した。また、接着層として、無水マレイン酸変性ポリプロピレン(PPa)を準備した。また、熱融着性樹脂層としてポリプロピレン(PP)を準備した。2液型ウレタン接着剤を用い、接着剤層の硬化後の厚みが3μmとなるようにして、ドライラミネート法により、基材層とバリア層とを接着剤層を介して接着させた。さらに、得られた積層体のバリア層の表面に、接着層(厚さ23μm)及び熱融着性樹脂層(厚さ23μm)を溶融押し出しして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。参考例1の熱融着性樹脂層のPPには、滑剤としてエルカ酸アミドとベヘン酸アミドの2種が含まれている。参考例1の蓄電デバイス用外装材は、外側包装体として好適に使用できる。
また、実施例1~23及び参考例1で得られた蓄電デバイス用外装材について、金型を用いた冷間成形を行ったところ、基材層及び/又は熱融着性樹脂層の滑剤としてエルカ酸アミドとベヘン酸アミドの2種類を用いた実施例1~16、18、22、23及び参考例1の蓄電デバイス用外装材は、基材層及び/又は熱融着性樹脂層の滑剤としてエルカ酸アミドのみを用いた実施例1~9、17、19~21及び比較例1、7と比較して、金型への滑剤の付着が抑制されることで、金型の清掃頻度が低減され、蓄電デバイス用外装材の連続生産性に優れていた。表3において、電池の連続生産性により優れている実施例及び比較例を評価Aとし、評価Aよりも劣る場合を評価Bとした。
項1. 少なくとも、熱融着性樹脂層を備える蓄電デバイス用外装材であって、
前記蓄電デバイス用外装材は、遮蔽層を有しており、
前記蓄電デバイス用外装材は、金属により形成された金属層を有しない、蓄電デバイス用外装材。
項2. 前記熱融着性樹脂層が、遮蔽層を構成している、項1に記載の蓄電デバイス用外装材。
項3. 外側から順に、少なくとも、基材層、及び前記熱融着性樹脂層を備える積層体から構成されている、項1または2に記載の蓄電デバイス用外装材。
項4. 前記基材層は、外側から順に、第1基材層及び第2基材層を備える、項3に記載の蓄電デバイス用外装材。
項5. 前記第1基材層が、遮蔽層を構成している、項3または4に記載の蓄電デバイス用外装材。
項6. 前記熱融着性樹脂層の内側表面は、金属に対する接着性を有する、項1~5のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項7. 外側から順に、少なくとも、基材層、及び熱融着性樹脂層を備える積層体から構成されており、
前記積層体は、遮蔽層を有しており、
前記積層体は、金属により形成された金属層を有しない、蓄電デバイス用外装材。
項8. 前記基材層と前記熱融着性樹脂層との間に、接着剤層を有しており、
前記接着剤層が、前記遮蔽層を構成している、項3~7のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項9. 前記基材層と前記熱融着性樹脂層との間に、着色層を有しており、
前記着色層が、前記遮蔽層を構成している、項3~8のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項10. 前記基材層の外側に着色層を有しており、
前記着色層が、前記遮蔽層を構成している、項3~9のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項11. 前記遮蔽層は、顔料を含んでいる、項1~10のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項12. 前記顔料は、カーボンブラックである、項11に記載の蓄電デバイス用外装材。
項13. 黒色である、項1~12のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項14. 無機酸化物及び無機窒化物の少なくとも一方を含む薄膜層を有する、項1~13のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項15. JIS K7361-1:1997の規定に準拠して測定される前記積層体の全光線透過率が、20%以下である、項1~14のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項16. 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する容器に用いられ、
前記容器が、内側包装体と外側包装体の二重構造を有しており、
前記内側包装体として用いられる、項1~15のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項17. 外側から順に、少なくとも、基材層、及び熱融着性樹脂層が積層された積層体を得る工程を備えており、
前記積層体は、遮蔽層を有しており、
前記積層体は、金属により形成された金属層を有しない、蓄電デバイス用外装材の製造方法。
項18. 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1~15のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材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。
項19. 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16に記 載の蓄電デバイス用外装材により形成された内側包装体中に収容されており、
前記内側包装体が、さらに前記外側包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
2 接着剤層
3 着色層
4 熱融着性樹脂層
6 表面被覆層
10 蓄電デバイス用外装材
11 第1基材層
12 第2基材層
13 接着剤層
20 外側包装体
30 蓄電デバイス
30a 周縁部
31 金属端子
32 蓄電デバイス素子
S 遮蔽層
Claims (18)
- 少なくとも、熱融着性樹脂層を備える蓄電デバイス用外装材であって、
前記蓄電デバイス用外装材は、光透過を遮蔽する遮蔽層を有しており、
前記熱融着性樹脂層が、前記遮蔽層を構成しており、
前記蓄電デバイス用外装材は、金属により形成された金属層を有しない、蓄電デバイス用外装材(但し、酸化珪素もしくは酸化アルミニウムの薄膜層、またはポリ塩化ビニリデンの塗膜層のいずれかで被覆された2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムまたは2軸延伸ナイロンフィルムまたは2軸延伸ポリプロピレンフィルムである、基材層を含むものを除く。)。 - 外側から順に、少なくとも、基材層(但し、酸化珪素もしくは酸化アルミニウムの薄膜層、またはポリ塩化ビニリデンの塗膜層のいずれかで被覆された2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムまたは2軸延伸ナイロンフィルムまたは2軸延伸ポリプロピレンフィルムであるものを除く。)、及び熱融着性樹脂層を備える積層体から構成された蓄電デバイス用外装材であって、
前記蓄電デバイス用外装材は、光透過を遮蔽する遮蔽層を有しており、
前記基材層及び前記熱融着性樹脂層の少なくとも一方が、前記遮蔽層を構成しており、
前記蓄電デバイス用外装材は、金属により形成された金属層を有しない、蓄電デバイス用外装材。 - 前記基材層は、外側から順に、第1基材層及び第2基材層を備える、請求項2に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記第1基材層が、光透過を遮蔽する遮蔽層を構成している、請求項3に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記基材層と前記熱融着性樹脂層との間に、接着剤層を有しており、
前記接着剤層が、光透過を遮蔽する遮蔽層を構成している、請求項2~4のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。 - 前記基材層と前記熱融着性樹脂層との間に、着色層を有しており、
前記着色層が、光透過を遮蔽する遮蔽層を構成している、請求項2~5のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。 - 前記基材層の外側に着色層を有しており、
前記着色層が、光透過を遮蔽する遮蔽層を構成している、請求項2~6のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。 - 前記基材層及び前記熱融着性樹脂層が、前記遮蔽層を構成している、請求項2~7のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- JIS K7361-1:1997の規定に準拠して測定される前記積層体の全光線透過率が、20%以下である、請求項2~8のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記熱融着性樹脂層の内側表面は、金属に対する接着性を有する、請求項1~9のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記遮蔽層は、顔料を含んでいる、請求項1~10のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記顔料は、カーボンブラックである、請求項11に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 黒色である、請求項1~12のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 無機酸化物及び無機窒化物の少なくとも一方を含む薄膜層を有する、請求項1~13のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 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する容器に用いられ、
前記容器が、内側包装体と外側包装体の二重構造を有しており、
前記内側包装体として用いられる、請求項1~14のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。 - 外側から順に、少なくとも、基材層(但し、酸化珪素もしくは酸化アルミニウムの薄膜層、またはポリ塩化ビニリデンの塗膜層のいずれかで被覆された2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムまたは2軸延伸ナイロンフィルムまたは2軸延伸ポリプロピレンフィルムであるものを除く。)、及び熱融着性樹脂層が積層された積層体を得る工程を備えており、
前記積層体は、光透過を遮蔽する遮蔽層を有しており、
前記基材層及び前記熱融着性樹脂層の少なくとも一方が、前記遮蔽層を構成しており、
前記積層体は、金属により形成された金属層を有しない、蓄電デバイス用外装材の製造方法。 - 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、請求項1~14のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材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。
- 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、請求項15に記載の蓄電デバイス用外装材により形成された内側包装体中に収容されており、
前記内側包装体が、さらに前記外側包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
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