JP7377416B2 - 蓄電装置用外装材 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態の蓄電装置用外装材の一実施形態を模式的に表す断面図である。図1に示すように、本実施形態の外装材(蓄電装置用外装材)10は、基材層11と、該基材層11の一方の面上に形成された第一の接着剤層12と、該第一の接着剤層12の基材層11とは反対の面上に形成された金属箔層13と、該金属箔層13の第一の接着剤層12とは反対の面上に形成された腐食防止処理層14と、該腐食防止処理層14の金属箔層13とは反対の面上に形成された第二の接着剤層17と、該第二の接着剤層17の腐食防止処理層14とは反対の面上に形成されたシーラント層16と、が順次積層された積層体である。外装材10は、基材層11が最外層、シーラント層16が最内層である。すなわち、外装材10は、基材層11を蓄電装置の外部側、シーラント層16を蓄電装置の内部側に向けて使用される。以下、各層について説明する。
基材層11は、蓄電装置製造時のシール工程における耐熱性付与、加工や流通の際に起こりうるピンホール対策という目的で設けるものであり、絶縁性を有する樹脂層を用いるのが好ましい。そのような樹脂層としては、例えば、ポリエステルフィルム、ポリアミドフィルム、ポリプロピレンフィルム等の延伸または未延伸フィルムを、単層または2層以上積層した多層フィルムとして使用することができる。また、ポリエチレンテレフタレートフィルム(PET)とナイロンフィルム(Ny)とを接着性樹脂を用いて共押出後に、延伸処理を施した共押し出し多層延伸フィルムを用いることが可能である。
第一の接着剤層12は、基材層11と金属箔層13とを接着する層である。第一の接着剤層12を構成する材料としては、具体的には、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオール、カーボネートポリオールなどの主剤に対し、2官能以上のイソシアネート化合物を作用させたポリウレタン樹脂等が挙げられる。
金属箔層13は、水分が蓄電装置の内部に浸入することを防止する水蒸気バリア性を有する。また、金属箔層13は、深絞り成形をするために延展性を有する。金属箔層13としては、アルミニウム、ステンレス鋼等の各種金属箔を使用することができ、質量(比重)、防湿性、加工性及びコストの面から、アルミニウム箔が好ましい。
腐食防止処理層14は、電解液、又は、電解液と水分の反応により発生するフッ酸による金属箔層13の腐食を防止するために設けられる層である。腐食防止処理層14としては、例えば、脱脂処理、熱水変成処理、陽極酸化処理、化成処理、あるいはこれらの処理の組み合わせにより形成される。
第二の接着剤層17は、腐食防止処理層14が形成された金属箔層13とシーラント層16とを接着する層である。第二の接着剤層17には、金属箔層とシーラント層とを接着するための一般的な接着剤を用いることができる。
シーラント層16は、外装材10にヒートシールによる封止性を付与する層である。シーラント層16は、分岐鎖(例えば、長鎖分岐)を有するプロピレン系分岐ポリマーを含んで構成されるものが挙げられる。
樹脂組成物αは、上述のとおり、(A)プロピレン-エチレンランダム共重合体を60~95質量%と、(B)ブテン-1をコモノマーとする融点150℃以下のポリオレフィン系エラストマーを5~40質量%と、を含有する。
(A)プロピレン-エチレンランダム共重合体は、プロピレン-エチレンブロック共重合体及びプロピレン単独重合体と比較して低温でのヒートシール性に優れており、電解液が関与するシール特性を向上させることができる。
(B)ブテン-1をコモノマーとする融点150℃以下のポリオレフィン系エラストマーは、デガッシングヒートシール強度を含む電解液が関与するシール特性の向上に寄与するとともに、成型白化の発生の抑制に寄与する。
樹脂組成物αは、上述した(A)成分及び(B)成分以外の他の成分を更に含んでいてもよい。(A)成分及び(B)成分以外の他の成分としては、例えば引取性、加工性を向上させるためにLDPE(低密度ポリエチレン)などの他の樹脂を添加してもよい。添加する他の樹脂成分の含有量は、シーラント層16の全質量を100質量部とした場合、10質量部以下であることが好ましい。また、樹脂以外の成分として、例えば、スリップ剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、光安定剤、難燃剤等が挙げられる。これら樹脂以外の他の成分の含有量は、シーラント層16の全質量を100質量部とした場合、5質量部以下であることが好ましい。
樹脂組成物βにおける接着性樹脂組成物は、特に制限されないが、変性ポリオレフィン樹脂(a)成分とマクロ相分離熱可塑性エラストマー(b)成分とを含有することが好ましい。また、添加剤成分は、アタクチック構造のポリプロピレン又はアタクチック構造のプロピレン-αオレフィン共重合体(c)を含むことが好ましい。以下、各成分について説明する。
変性ポリオレフィン樹脂(a)は、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の酸無水物、不飽和カルボン酸のエステルのいずれかから導かれる不飽和カルボン酸誘導体成分が、ポリオレフィン樹脂にグラフト変性された樹脂であることが好ましい。
マクロ相分離熱可塑性エラストマー(b)は、変性ポリオレフィン樹脂(a)に対し、分散相サイズが200nmを超え、50μm以下の範囲でマクロ相分離構造を形成するものである。
上記樹脂組成物βは、添加剤成分として、アタクチック構造のポリプロピレン又はアタクチック構造のプロピレン-αオレフィン共重合体(以下、単に、「成分(c)」と称する)を含むことが好ましい。ここで、成分(c)は、完全非晶性の樹脂成分である。
(1)熱ラミネート時の熱処理により、樹脂組成物β中の変性ポリオレフィン樹脂(a)が結晶化する。
(2)変性ポリオレフィン樹脂(a)と、マクロ相分離熱可塑性エラストマー(b)は非相溶性であるため、(1)の結晶化の挙動により、両者の界面で歪が生じる。
(3)成形時に応力が加わることで、両者の界面に亀裂が生じ、ボイド-クレイズが形成される。
(4)ボイド-クレイズにより光が散乱し、光学的な光の乱反射による白化現象が起こる。
樹脂組成物βは、添加剤成分として、上述した成分(c)に加えて、アイソタクチック構造のプロピレン-αオレフィン共重合体(以下、単に「成分(d)」と称する)をさらに含んでいてもよい。
次に、図1に示す外装材10の製造方法の一例について説明する。なお、外装材10の製造方法は以下の方法に限定されない。
本工程は、金属箔層13に対して、腐食防止処理層14を形成する工程である。その方法としては、上述したように、金属箔層13に脱脂処理、熱水変成処理、陽極酸化処理、化成処理を施したり、腐食防止性能を有するコーティング剤を塗工したりする方法などが挙げられる。
本工程は、腐食防止処理層14を設けた金属箔層13と、基材層11とを、第一の接着剤層12を介して貼り合わせる工程である。貼り合わせの方法としては、ドライラミネーション、ノンソルベントラミネーション、ウエットラミネーションなどの手法を用い、上述した第一の接着剤層12を構成する材料にて両者を貼り合わせる。第一の接着剤層12は、ドライ塗布量として1~10g/m2の範囲、より好ましくは3~7g/m2の範囲で設ける。
本工程は、金属箔層13の腐食防止処理層14側に、第二の接着剤層17を介してシーラント層16を貼り合わせる工程である。貼り合わせの方法としては、ウェットプロセス、ドライラミネーション等が挙げられる。
本工程は、積層体をエージング(養生)処理する工程である。積層体をエージング処理することで、金属箔層13/腐食防止処理層14/第二の接着剤層17/シーラント層16間の接着を促進させることができる。エージング処理は、室温~100℃の範囲で行うことができる。エージング時間は、例えば、1~10日である。また、第二の接着剤層17/シーラント層16間の接着をさせるため、第二の接着剤層17の融点以上の温度で熱処理を行うことが可能である。熱処理としてはオーブン加熱、加熱したロールで挟み込む(熱ラミネート)、加熱したロールに巻き付ける、などの手法が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
本工程は、先の工程により形成された腐食防止処理層14上に、第一のシーラント層16aおよび第二のシーラント層16bを形成する工程である。その方法としては、押出ラミネート機を用いて第一のシーラント層16aを第二のシーラント層16bと共にサンドラミネーションする方法が挙げられる。さらには、第一のシーラント層16aと第二のシーラント層16bとを押出すタンデムラミネート法、共押出法でも積層可能である。第一のシーラント層16a形成用の樹脂組成物及び第二のシーラント層16b形成用の樹脂組成物は、例えば、上述した第一のシーラント層16a及び第二のシーラント層16bの構成を満たすように、各成分を配合することにより調製できる。
本工程は、積層体を熱処理する工程である。積層体を熱処理することで、金属箔層13/腐食防止処理層14/第一のシーラント層16a/第二のシーラント層16b間での密着性を向上させ、より優れた耐電解液性や耐フッ酸性を付与することができ、また、第一のシーラント層16a及び第二のシーラント層16bの結晶化を制御し、成型後の絶縁性を向上する効果も得られる。従って本工程では、上述した各層間での密着性を向上させるとともに、第一のシーラント層16a及び第二のシーラント層16bの結晶化に適した熱処理を行うのが好ましい。方法としては上述した内容が挙げられるが、少なくとも第一のシーラント層16aの融点以上の温度で処理することが好ましい。
本工程は、腐食防止処理層14上に、第一のシーラント層16a、第三のシーラント層16cおよび第二のシーラント層16bを形成する工程である。その方法としては、押出ラミネート機を用いて第一のシーラント層16aと第三のシーラント層16cおよび第二のシーラント層16bとを押出すタンデムラミネート法、共押出法が挙げられる。この場合、シーラント層形成用の樹脂組成物として上述した材料配合組成になるようにドライブレンドした材料を直接、押出ラミネート機により積層させてもよいし、あるいは事前に単軸押出機、二軸押出機、ブラベンダーミキサーなどの溶融混練装置を用いてメルトブレンドを施した後の造粒物を、押出ラミネート機で第一のシーラント層16aと第三のシーラント層16cおよび第二のシーラント層16bとを押出すタンデムラミネート法、共押出で積層させてもよい。
実施例及び比較例で使用した材料を以下に示す。
<基材層(厚さ15μm)>
ナイロンフィルム(Ny)(東洋紡社製)を用いた。
ポリエステルポリオール系主剤に対して、トリレンジイソシアネートのアダクト体系硬化剤を配合したポリウレタン系接着剤(東洋インキ社製)を用いた。
(CL-1):溶媒として蒸留水を用い、固形分濃度10質量%に調整した「ポリリン酸ナトリウム安定化酸化セリウムゾル」を用いた。なお、ポリリン酸ナトリウム安定化酸化セリウムゾルは、酸化セリウム100質量部に対して、リン酸のNa塩を10質量部配合して得た。
(CL-2):溶媒として蒸留水を用い固形分濃度5質量%に調整した「ポリアリルアミン(日東紡社製)」90質量%と、「ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製)」10質量%からなる組成物を用いた。
(CL-3):溶媒として1質量%濃度のリン酸水溶液を用い、固形分濃度1質量%に調整した水溶性フェノール樹脂(住友ベークライト社製)に対し、フッ化クロム(CrF3)を最終乾燥皮膜中に存在するCr量として10mg/m2となるように濃度を調整した化成処理剤を用いた。
焼鈍脱脂処理した軟質アルミニウム箔(東洋アルミニウム社製、「8079材」)を用いた。
(CL-1):溶媒として蒸留水を用い、固形分濃度10質量%に調整した「ポリリン酸ナトリウム安定化酸化セリウムゾル」を用いた。なお、ポリリン酸ナトリウム安定化酸化セリウムゾルは、酸化セリウム100質量部に対して、リン酸のNa塩を10質量部配合して得た。
(CL-2):溶媒として蒸留水を用い固形分濃度5質量%に調整した「ポリアリルアミン(日東紡社製)」90質量%と、「ポリグリセロールポリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス社製)」10質量%からなる組成物を用いた。
(CL-3):溶媒として1質量%濃度のリン酸水溶液を用い、固形分濃度1質量%に調整した水溶性フェノール樹脂(住友ベークライト社製)に対し、フッ化クロム(CrF3)を最終乾燥皮膜中に存在するCr量として10mg/m2となるように濃度を調整した化成処理剤を用いた。
第二の接着剤層形成用接着剤として、下記接着剤A、Bを準備した。
(接着剤A)トルエンに溶解させた無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂100質量部に対し、イソシアヌレート構造のポリイソシアネート化合物を10質量部(固形分比)で配合した接着剤。
(接着剤B):水添ダイマー脂肪酸およびジオールからなるポリエステルポリオールと、ポリイソシアネートとをモル比(NCO/OH)が2になるように配合したポリウレタン系接着剤。
[ベース樹脂組成物]
シーラント層形成用ベース樹脂組成物として、下記樹脂A、B、Cを準備した。
(樹脂A):以下の材料を質量比でAR-1:AR-2=75:25となるように混合した混合物。なお、この混合物は樹脂組成物βに相当する。
(AR-2):アタクチック構造のプロピレン-αオレフィン共重合体(住友化学社製、「タフセレンH」)。
(B-1)成分(プロピレン-ブテン-1):(A)成分に対して相溶性を有する、融点85℃のプロピレン-ブテン-1ランダム共重合体エラストマー(三井化学社製、「タフマーXM」)。
(B-2)成分(エチレン-ブテン-1):(A)成分に対して相溶性を有さない、融点75℃のエチレン-ブテン-1ランダム共重合体エラストマー(住友化学社製、「エクセレン」)。
プロピレン系分岐ポリマーとして、下記分岐ポリマーA、B、C、Dを準備した。
(分岐ポリマーA):炭素数が500以上である分岐鎖を有するプロピレン-エチレンランダム共重合体(ランダムPP)。
(分岐ポリマーB):炭素数が500以上である分岐鎖を有するプロピレン-ブテン-1共重合体(プロピレン-αオレフィン共重合体)(熱可塑性エラストマー)。
(分岐ポリマーC):炭素数が500以上である分岐鎖を有するホモポリプロピレン(ホモPP)。
(分岐ポリマーD):炭素数が500以上である分岐鎖を有するブロックポリプロピレン(ブロックPP)。
まず、金属箔層に、第一及び第二の腐食防止処理層を以下の手順で設けた。すなわち、金属箔層の両方の面に(CL-1)を、ドライ塗布量として70mg/m2となるようにマイクログラビアコートにより塗工し、乾燥ユニットにおいて200℃で焼き付け処理を施した。次いで、得られた層上に(CL-2)を、ドライ塗布量として20mg/m2となるようにマイクログラビアコートにより塗工することで、(CL-1)と(CL-2)からなる複合層を第一及び第二の腐食防止処理層として形成した。この複合層は、(CL-1)と(CL-2)の2種を複合化させることで腐食防止性能を発現させたものである。
AL側層(シーラント層16a)中の分岐ポリマーAの含有量を、AL側層(シーラント層16a)の全質量に対して、3質量%としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2の外装材を製造した。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
AL側層(シーラント層16a)中の分岐ポリマーAの含有量を、AL側層(シーラント層16a)の全質量に対して、10質量%としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例3の外装材を製造した。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
AL側層(シーラント層16a)の形成に用いた樹脂を樹脂A(樹脂組成物β)に変更したこと、及び、最内層(シーラント層16b)の形成に用いた樹脂を、樹脂B(樹脂組成物α)と分岐ポリマーAとの混合物に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例4の外装材を製造した。なお、最内層中の分岐ポリマーAの含有量は、最内層(シーラント層16b)の全質量を基準として、2質量%とした。本実施例では、最内層(シーラント層16b)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
最内層(シーラント層16b)中の分岐ポリマーAの含有量を、最内層(シーラント層16b)の全質量に対して、6質量%としたこと以外は、実施例4と同様にして、実施例5の外装材を製造した。本実施例では、最内層(シーラント層16b)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
最内層(シーラント層16b)中の分岐ポリマーAの含有量を、最内層(シーラント層16b)の全質量に対して、20質量%としたこと以外は、実施例4と同様にして、実施例6の外装材を製造した。本実施例では、最内層(シーラント層16b)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
最内層(シーラント層16b)中の分岐ポリマーAの含有量を、最内層(シーラント層16b)の全質量に対して、40質量%としたこと以外は、実施例4と同様にして、実施例7の外装材を製造した。本実施例では、最内層(シーラント層16b)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
最内層(シーラント層16b)中の分岐ポリマーAの含有量を、最内層(シーラント層16b)の全質量に対して、75質量%としたこと以外は、実施例4と同様にして、実施例8の外装材を製造した。本実施例では、最内層(シーラント層16b)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
最内層(シーラント層16b)の形成に用いた樹脂を、樹脂B(樹脂組成物α)と分岐ポリマーAとの混合物に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例9の外装材を製造した。なお、最内層(シーラント層16b)中の分岐ポリマーAの含有量は、最内層(シーラント層16b)の全質量を基準として、2質量%とした。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)及び最内層(シーラント層16b)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
AL側層(シーラント層16a)中の分岐ポリマーAの含有量を、AL側層(シーラント層16a)の全質量に対して、3質量%としたこと、及び、最内層(シーラント層16b)中の分岐ポリマーAの含有量を、最内層(シーラント層16b)の全質量に対して、6質量%としたこと以外は、実施例9と同様にして、実施例10の外装材を製造した。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)及び最内層(シーラント層16b)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
AL側層(シーラント層16a)中の分岐ポリマーAの含有量を、AL側層(シーラント層16a)の全質量に対して、3質量%としたこと、及び、最内層(シーラント層16b)中の分岐ポリマーAの含有量を、最内層(シーラント層16b)の全質量に対して、20質量%としたこと以外は、実施例9と同様にして、実施例11の外装材を製造した。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)及び最内層(シーラント層16b)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
AL側層(シーラント層16a)中の分岐ポリマーAの含有量を、AL側層(シーラント層16a)の全質量に対して、3質量%としたこと、及び、最内層(シーラント層16b)中の分岐ポリマーAの含有量を、最内層(シーラント層16b)の全質量に対して、40質量%としたこと以外は、実施例9と同様にして、実施例12の外装材を製造した。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)及び最内層(シーラント層16b)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
AL側層(シーラント層16a)中の分岐ポリマーAの含有量を、AL側層(シーラント層16a)の全質量に対して、3質量%としたこと、及び、最内層(シーラント層16b)中の分岐ポリマーAの含有量を、最内層(シーラント層16b)の全質量に対して、75質量%としたこと以外は、実施例9と同様にして、実施例11の外装材を製造した。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)及び最内層(シーラント層16b)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
実施例1と同様にして、金属箔層に、第一及び第二の腐食防止処理層を設けた。第一及び第二の腐食防止処理層を設けた金属箔層の第一の腐食防止処理層側をドライラミネート手法により、ポリウレタン系接着剤(第一の接着剤層)を用いて基材層に貼りつけた。これを押出ラミネート機の巻出部にセットし、第二の腐食防止処理層上に290℃、100m/分の加工条件で共押出しすることでシーラント層としてAL側層(シーラント層16a)(厚さ10μm)、中間層(シーラント層16c)(厚さ10μm)及び最内層(シーラント層16b)(厚さ10μm)をこの順で積層した。なお、AL側層(シーラント層16a)、中間層(シーラント層16c)及び最内層(シーラント層16b)は、事前に二軸押出機を用いて各種材料のコンパウンドを作製しておき、水冷・ペレタイズの工程を経て、上記押出ラミネートに使用した。AL側層(シーラント層16a)の形成には樹脂A(樹脂組成物β)を用い、中間層(シーラント層16c)の形成には樹脂B(樹脂組成物α)と分岐ポリマーAとの混合物を用い、最内層(シーラント層16b)の形成には樹脂B(樹脂組成物α)を用いた。なお、中間層(シーラント層16c)中の分岐ポリマーAの含有量は、中間層(シーラント層16c)の全質量を基準として、6質量%とした。
AL側層(シーラント層16a)の形成に用いた樹脂を、樹脂A(樹脂組成物β)と分岐ポリマーAとの混合物に変更したこと以外は、実施例14と同様にして、実施例15の外装材を製造した。なお、AL側層(シーラント層16a)中の分岐ポリマーAの含有量は、AL側層(シーラント層16a)の全質量を基準として、3質量%とした。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)及び中間層(シーラント層16c)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
AL側層(シーラント層16a)の形成に用いた樹脂を、樹脂A(樹脂組成物β)と分岐ポリマーAとの混合物に変更したこと、中間層(シーラント層16c)の形成に用いた樹脂を、樹脂B(樹脂組成物α)に変更したこと、最内層(シーラント層16b)の形成に用いた樹脂を、樹脂B(樹脂組成物α)と分岐ポリマーAとの混合物に変更したこと以外は、実施例14と同様にして、実施例16の外装材を製造した。なお、AL側層(シーラント層16a)中の分岐ポリマーAの含有量は、AL側層(シーラント層16a)の全質量を基準として、3質量%とし、最内層(シーラント層16b)中の分岐ポリマーAの含有量は、最内層(シーラント層16b)の全質量を基準として、6質量%とした。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)及び最内層(シーラント層16b)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
AL側層(シーラント層16a)の形成に用いた樹脂を、樹脂C(樹脂組成物β)と分岐ポリマーAとの混合物に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例17の外装材を製造した。なお、AL側層(シーラント層16a)中の分岐ポリマーAの含有量は、AL側層(シーラント層16a)の全質量を基準として、10質量%とした。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
AL側層(シーラント層16a)の形成に用いた樹脂を、樹脂A(樹脂組成物β)と分岐ポリマーBとの混合物に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例18の外装材を製造した。なお、AL側層(シーラント層16a)中の分岐ポリマーBの含有量は、AL側層(シーラント層16a)の全質量を基準として、10質量%とした。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
AL側層(シーラント層16a)の形成に用いた樹脂を、樹脂A(樹脂組成物β)と分岐ポリマーBとの混合物に変更したこと、及び最内層(シーラント層16b)の形成に用いた樹脂を、樹脂B(樹脂組成物α)と分岐ポリマーBとの混合物に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例19の外装材を製造した。なお、AL側層(シーラント層16a)中の分岐ポリマーBの含有量は、AL側層(シーラント層16a)の全質量を基準として、3質量%とし、最内層(シーラント層16b)中の分岐ポリマーBの含有量は、最内層(シーラント層16b)の全質量を基準として、6質量%とした。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)及び最内層(シーラント層16b)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
AL側層(シーラント層16a)の形成に用いた樹脂を、樹脂A(樹脂組成物β)と分岐ポリマーCとの混合物に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例20の外装材を製造した。なお、AL側層(シーラント層16a)中の分岐ポリマーCの含有量は、AL側層(シーラント層16a)の全質量を基準として、10質量%とした。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
AL側層(シーラント層16a)の形成に用いた樹脂を、樹脂A(樹脂組成物β)と分岐ポリマーCとの混合物に変更したこと、及び最内層(シーラント層16b)の形成に用いた樹脂を、樹脂B(樹脂組成物α)と分岐ポリマーCとの混合物に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例21の外装材を製造した。なお、AL側層(シーラント層16a)中の分岐ポリマーCの含有量は、AL側層(シーラント層16a)の全質量を基準として、3質量%とし、最内層(シーラント層16b)中の分岐ポリマーCの含有量は、最内層(シーラント層16b)の全質量を基準として、6質量%とした。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)及び最内層(シーラント層16b)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
AL側層(シーラント層16a)の形成に用いた樹脂を、樹脂A(樹脂組成物β)と分岐ポリマーDとの混合物に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例22の外装材を製造した。なお、AL側層(シーラント層16a)中の分岐ポリマーDの含有量は、AL側層(シーラント層16a)の全質量を基準として、10質量%とした。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
AL側層(シーラント層16a)の形成に用いた樹脂を、樹脂A(樹脂組成物β)と分岐ポリマーDとの混合物に変更したこと、及び最内層(シーラント層16b)の形成に用いた樹脂を、樹脂B(樹脂組成物α)と分岐ポリマーDとの混合物に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例21の外装材を製造した。なお、AL側層(シーラント層16a)中の分岐ポリマーDの含有量は、AL側層(シーラント層16a)の全質量を基準として、3質量%とし、最内層(シーラント層16b)中の分岐ポリマーDの含有量は、最内層(シーラント層16b)の全質量を基準として、6質量%とした。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)及び最内層(シーラント層16b)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
まず、金属箔層に、第一及び第二の腐食防止処理層を以下の手順で設けた。すなわち、金属箔層の両方の面に(CL-3)を、ドライ塗布量として30mg/m2となるようにマイクログラビアコートにより塗工し、乾燥ユニットにおいて200℃で焼き付け処理を施した。次いで、得られた層上に(CL-2)を、ドライ塗布量として20mg/m2となるようにマイクログラビアコートにより塗工することで、(CL-3)と(CL-2)からなる複合層を第一及び第二の腐食防止処理層として形成した。この複合層は、(CL-3)と(CL-2)の2種を複合化させることで腐食防止性能を発現させたものである。このようにして第一及び第二の腐食防止処理層を設けた金属箔層を用いた以外は実施例3と同様にして、外装材を製造した。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
まず、金属箔層に、第一及び第二の腐食防止処理層を以下の手順で設けた。すなわち、金属箔層の両方の面に(CL-3)を、ドライ塗布量として30mg/m2となるようにマイクログラビアコートにより塗工し、乾燥ユニットにおいて200℃で焼き付け処理を施した。次いで、得られた層上に(CL-2)を、ドライ塗布量として20mg/m2となるようにマイクログラビアコートにより塗工することで、(CL-3)と(CL-2)からなる複合層を第一及び第二の腐食防止処理層として形成した。この複合層は、(CL-3)と(CL-2)の2種を複合化させることで腐食防止性能を発現させたものである。このようにして第一及び第二の腐食防止処理層を設けた金属箔層を用いた以外は実施例10と同様にして、外装材を製造した。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)及び最内層(シーラント層16b)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
まず、金属箔層に、第一及び第二の腐食防止処理層を以下の手順で設けた。すなわち、金属箔層の両方の面に(CL-3)を、ドライ塗布量として30mg/m2となるようにマイクログラビアコートにより塗工し、乾燥ユニットにおいて200℃で焼き付け処理を施すことで、第一及び第二の腐食防止処理層を形成した。このようにして第一及び第二の腐食防止処理層を設けた金属箔層を用いた以外は実施例3と同様にして、外装材を製造した。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
まず、金属箔層に、第一及び第二の腐食防止処理層を以下の手順で設けた。すなわち、金属箔層の両方の面に(CL-3)を、ドライ塗布量として30mg/m2となるようにマイクログラビアコートにより塗工し、乾燥ユニットにおいて200℃で焼き付け処理を施すことで、第一及び第二の腐食防止処理層を形成した。このようにして第一及び第二の腐食防止処理層を設けた金属箔層を用いた以外は実施例10と同様にして、外装材を製造した。本実施例では、AL側層(シーラント層16a)及び最内層(シーラント層16b)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
実施例1と同様にして、金属箔層に、第一及び第二の腐食防止処理層を設けた。第一及び第二の腐食防止処理層を設けた金属箔層の第一の腐食防止処理層側をドライラミネート手法により、ポリウレタン系接着剤(第一の接着剤層)を用いて基材層に貼りつけた。次いで、第一及び第二の腐食防止処理層を設けた金属箔層の第二の腐食防止処理層側をドライラミネート手法により、接着剤A(第二の接着剤層)を用いてシーラント層16(最内層)(厚さ30μm)に貼り付けた。最内層(シーラント層16)の形成には樹脂B(ベース樹脂組成物、樹脂組成物α)と分岐ポリマーAとの混合物を用いた。なお、最内層(シーラント層16)中の分岐ポリマーAの含有量は、最内層(シーラント層16)の全質量を基準として、2質量%とした。
最内層(シーラント層16)中の分岐ポリマーAの含有量を、最内層(シーラント層16)の全質量に対して、75質量%としたこと以外は、実施例28と同様にして、実施例29の外装材を製造した。本実施例では、最内層(シーラント層16)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
第二の接着剤層の形成に用いた接着剤を接着剤Bに変更したこと以外は、実施例28と同様にして、実施例30の外装材を製造した。本実施例では、最内層(シーラント層16)が、プロピレン系分岐ポリマー含有層である。
分岐ポリマーAを用いなかったこと、すなわち、AL側層の形成に樹脂Aを用いたこと以外は、実施例1と同様にして、比較例1の外装材を製造した。
実施例及び比較例で得られた外装材に対し、以下の評価試験を行った。
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(質量比)の混合溶液にLiPF6を1Mになるように加えた電解液をテフロン(登録商標)容器に充填し、その中に外装材を15mm×100mmにカットしたサンプルを入れ、密栓後85℃、24時間で保管した。その後、共洗し、金属箔層/第二の接着剤層間又は金属箔層/シーラント層間のラミネート強度(T形はく離強さ)を、試験機(INSTRON社製)を用いて測定した。試験は、JIS K6854に準じて、23℃、50%RH雰囲気下、剥離速度50mm/minで行った。その結果に基づき、以下の基準で評価した。
A:ラミネート強度が7N/15mm超
B:ラミネート強度が6N/15mm以上、7N/15mm以下
C:ラミネート強度が5N/15mm以上、6N/15mm未満
D:ラミネート強度が5N/15mm未満
外装材を60mm×120mmにカットしたサンプルを2つに折り畳み、1辺を10mm幅のシールバーで190℃、0.5MPa、3secで熱封緘した。その後、残りの2辺も熱封緘し袋状になった外装材に、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(質量比)の混合溶液にLiPF6を1Mになるように加えた電解液を2ml注入したパウチを60℃で24時間保管後、熱封緘1辺目を15mm幅にカットし(図4を参照)、シール強度(T形はく離強さ)を、試験機(INSTRON社製)を用いて測定した。試験は、JIS K6854に準じ、23℃、50%RH雰囲気下、剥離速度50mm/minで行った。その結果に基づき、以下の基準で評価した。
A:シール強度が50N/15mm以上、バースト幅が5mm超
B:シール強度が50N/15mm以上、バースト幅が3~5mm
C:シール強度が40N/15mm以上、50N/15mm未満
D:シール強度が40N/15mm未満
外装材を75mm×150mmにカットしたサンプルを37.5mm×150mmに2つ折りにした後(図5(a)を参照)、150mm辺と37.5mm辺の一方をヒートシールし、製袋する。その後、パウチ内に、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(質量比)の混合溶液にLiPF6を1Mになるように加えた電解液を5ml注液し、37.5mm辺の他方をヒートシールして、シール部S1により密封されたパウチを得た。次いで、このパウチを60℃で24時間保管した後、電解液を含んだ状態でパウチ中央部を190℃、0.3MPa、2secでヒートシールした(デガッシングヒートシール部S2、図5(b)を参照)。シール部を安定化させるため、常温で24時間保管後、デガッシングヒートシール部S2を含む領域を15mm幅にカットし(図5(c)を参照)、ヒートシール強度(T形はく離強さ)を、試験機(INSTRON社製)を用いて測定した。試験は、JIS K6854に準じて、23℃、50%RH雰囲気下、剥離速度50mm/minで行った。その結果に基づき、以下の基準で評価した。
A:シール強度が50N/15mm以上
B:シール強度が35N/15mm以上、50N/15mm未満
C:シール強度が25N/15mm以上、35N/15mm未満
D:シール強度が25N/15mm未満
外装材の常態のサンプル及び60℃で1週間保管したサンプルを、120mm×200mmにカットし、シーラント層が成型機の凸部に接するように冷間成型用金型にセットし、成型速度5mm/secで2mmの深絞りを行った。その後、最も延伸が厳しいフィルム押さえ部側の辺の白化を観察した。金型には、成型エリアが80mm×70mm(角筒型)、パンチコーナーラジアス(RCP)が1.0mmのものを用いた。その結果に基づき、以下の基準で評価した。なお、評価がC以上であれば実用上問題ないと言える。
A:常態のサンプル及び60℃1週間保管のサンプル共に白化なし
B:常態のサンプルで白化なし、60℃1週間保管のサンプルで薄く白化
C:常態のサンプルで薄く白化、60℃1週間保管のサンプルで白化
D:常態のサンプルで白化
外装材を120mm×200mmにカットしたサンプル40を、シーラント層が成型機の凸部に接するように冷間成型用金型にセットし、成型速度15mm/secで2.0mmの深絞りを行って深絞り部41を形成した後、120mm×100mmに2つ折りにした(図6(a)を参照)。次いで、タブ42とタブシーラント43とを間に挟んだ状態で100mmの上辺部44をヒートシールした後(図6(b)を参照)、120mmの側辺部45をヒートシールして製袋した(図6(c)を参照)。その後、電極を接触させるために、サンプル40の外層の一部を削って金属箔層の露出部46を形成した(図6(d)を参照)。次いで、パウチ内に、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(質量比)の混合溶液にLiPF6を1Mになるように加えた電解液を5ml注液し、100mmの下辺部47をヒートシールにて封止した(図6(e)を参照)。次いで、60℃のオーブンに1週間保管した後、タブ42と金属箔層の露出部46に電極48a,48bをそれぞれ接続し、耐電圧・絶縁抵抗試験器(KIKUSUI製、「TOS9201」)を用いて25Vを印加し、そのときの抵抗値を測定した(図6(f)を参照)。金型には、成型エリアが80mm×70mm(角筒型)、パンチコーナーラジアス(RCP)が1.0mmのものを用いた。その結果に基づき、以下の基準で評価した。
A:抵抗値が200MΩ超
B:抵抗値が100MΩ以上200MΩ以下
C:抵抗値が30MΩ以上100MΩ未満
D:抵抗値が30MΩ未満
外装材を75mm×150mmにカットしたサンプル50を37.5mm×150mmに2つ折りにした(図7(a)を参照)。次いで、タブ52とタブシーラント53とを間に挟んだ状態で37.5mmの上辺部54をヒートシールした後(図7(b)を参照)、150mmの側辺部55をヒートシールして製袋した(図7(c)を参照)。その後、電極を接触させるために、サンプル50の外層の一部を削って金属箔層の露出部56を形成した(図7(d)を参照)。次いで、パウチ内に、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(質量比)の混合溶液にLiPF6を1Mになるように加えた電解液を5ml注液し、37.5mmの下辺部57をヒートシールにて封止した(図7(e)を参照)。その後、このパウチを平置きした状態で、60℃で24時間放置し、電解液を含んだ状態でパウチ中央部58を190℃、0.3MPa(面圧)、2secでデガッシングヒートシールした。次いで、タブ52と金属箔層の露出部56に電極59a,59bをそれぞれ接続し、耐電圧・絶縁抵抗試験器(KIKUSUI製、「TOS9201」)を用いて25Vを印加し、そのときの抵抗値を測定した(図7(f)を参照)。その結果に基づき、以下の基準で評価した。
A:抵抗値が200MΩ超
B:抵抗値が100MΩ以上200MΩ以下
C:抵抗値が30MΩ以上100MΩ未満
D:抵抗値が30MΩ未満
上記各評価の結果を表2に示す。下記表2において、各評価結果にD評価がないものは、総合的な品質が優れていると言える。
Claims (4)
- 少なくとも基材層、一方又は両方の面に腐食防止処理層が設けられた金属箔層、及びシーラント層をこの順に備える蓄電装置用外装材であって、
前記シーラント層は、炭素数が500以上である分岐鎖を有するプロピレン系分岐ポリマーが含まれるプロピレン系分岐ポリマー含有層を含み、
前記シーラント層中の前記プロピレン系分岐ポリマーの含有量が、前記シーラント層の総質量に対して、1.0~50.0質量%であり、
前記シーラント層が、(A)プロピレン-エチレンランダム共重合体60~95質量%と、(B)ブテン-1をコモノマーとする融点150℃以下のポリオレフィン系エラストマー5~40質量%と、を含有する樹脂組成物を含む最内層を含み、
前記(B)ポリオレフィン系エラストマーは、(A)成分に対して相溶性を有する(B-1)相溶系ポリオレフィン系エラストマーと、(A)成分に対して相溶性を有さない(B-2)非相溶系ポリオレフィン系エラストマーと、を含む、電解液を有する蓄電装置に用いられる蓄電装置用外装材。 - 前記シーラント層が複数の層からなり、そのうちの少なくとも1層が前記プロピレン系分岐ポリマー含有層である、請求項1に記載の蓄電装置用外装材。
- 前記シーラント層が複数の層からなり、そのうちの前記金属箔層に最も近い層が、前記プロピレン系分岐ポリマー含有層である、請求項1又は2に記載の蓄電装置用外装材。
- 前記金属箔層と前記シーラント層との間に接着剤層を更に備え、
前記接着剤層が、酸変性ポリオレフィンと、多官能イソシアネート化合物、グリシジル化合物、カルボキシ基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、及びカルボジイミド化合物からなる群より選択される少なくとも一種の硬化剤と、を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の蓄電装置用外装材。
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