JP7708346B1 - 金属端子用接着性フィルム及びその製造方法、金属端子用接着性フィルム付き金属端子、蓄電デバイス用外装材、蓄電デバイス用外装材と金属端子用接着性フィルムを備えるキット、並びに、蓄電デバイス及びその製造方法 - Google Patents
金属端子用接着性フィルム及びその製造方法、金属端子用接着性フィルム付き金属端子、蓄電デバイス用外装材、蓄電デバイス用外装材と金属端子用接着性フィルムを備えるキット、並びに、蓄電デバイス及びその製造方法Info
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Abstract
Description
子用接着性フィルムが蓄電デバイス用外装材との間で高いシール強度を発揮することを見出した。本開示は、かかる知見に基づいて更に検討を重ねることにより完成したものである。
蓄電デバイス素子の電極に電気的に接続された金属端子と、前記蓄電デバイス素子を封止する蓄電デバイス用外装材との間に介在される、金属端子用接着性フィルムであって、
前記金属端子用接着性フィルムは、少なくとも、前記蓄電デバイス用外装材側の表面に配される第1ポリオレフィン層と、基材と、金属端子側に配される第2ポリオレフィン層とをこの順に備える積層体から構成されており、
前記金属端子用接着性フィルムの引張弾性率は、700MPa以下であり、
前記基材は、前記第1ポリオレフィン層と前記第2ポリオレフィン層との間に位置する層のうち、前記層の厚み方向の断面に対して垂直方向に測定されるマルテンス硬さが最も大きい層であり、
前記基材の厚み方向の断面に対して垂直方向に測定されるマルテンス硬さと、前記第1ポリオレフィン層の厚み方向の断面に対して垂直方向に測定されるマルテンス硬さとの差の絶対値が、10N/mm2以下である、金属端子用接着性フィルム。
本開示の金属端子用接着性フィルムは、蓄電デバイス素子の電極に電気的に接続された金属端子と、蓄電デバイス素子を封止する蓄電デバイス用外装材との間に介在されるものである。具体的には、例えば図1から図3に示されるように、本開示の金属端子用接着性フィルム1は、蓄電デバイス素子4の電極に電気的に接続されている金属端子2と、蓄電デバイス素子4を封止する蓄電デバイス用外装材3との間に介在されている。また、金属端子2は、蓄電デバイス用外装材3の外側に突出しており、ヒートシールされた蓄電デバイス用外装材3の周縁部3aにおいて、金属端子用接着性フィルム1を介して、蓄電デバイス用外装材3に挟持されている。
本開示の金属端子用接着性フィルムは、例えば図4から図7に示すように、蓄電デバイス用外装材側から順に、少なくとも、第1ポリオレフィン層12a、基材11、及び第2ポリオレフィン層12bを備える積層体から構成されている。金属端子用接着性フィルム1において、第1ポリオレフィン層12aは、蓄電デバイス用外装材側の表面を構成する。なお、本開示の金属端子用接着性フィルム1を構成する積層体において、基材11を基準とし、基材11よりも第1ポリオレフィン層12a側が蓄電デバイス用外装材側であり、基材11よりも第2ポリオレフィン層12b側が金属端子2側である。金属端子用接着性フィルム1は、3~6層構成であることが好ましい。
・第1ポリオレフィン層12a、基材11、第2ポリオレフィン層12bがこの順に積層された積層構成
・第1ポリオレフィン層12a、第3層12c、基材11、第2ポリオレフィン層12bがこの順に積層された積層構成
・第1ポリオレフィン層12a、基材11、第3層12c、第2ポリオレフィン層12bがこの順に積層された積層構成
・第1ポリオレフィン層12a、第3層12c、基材11、第4層12d、第2ポリオレフィン層12bがこの順に積層された積層構成
・第1ポリオレフィン層12a、第3層12c、基材11、第2ポリオレフィン層12b、第4層12dがこの順に積層された積層構成
・第1ポリオレフィン層12a、第3層12c、第4層12d、基材11、第5層12e、第2ポリオレフィン層12bがこの順に積層された積層構成
・第1ポリオレフィン層12a、第3層12c、基材11、第4層12d、第5層12e、第2ポリオレフィン層12bがこの順に積層された積層構成
・第1ポリオレフィン層12a、第3層12c、基材11、第4層12d、第2ポリオレフィン層12b、第5層12eがこの順に積層された積層構成
・第1ポリオレフィン層12a、接着促進剤層13、基材11、第2ポリオレフィン層12bがこの順に積層された積層構成
・第1ポリオレフィン層12a、基材11、接着促進剤層13、第2ポリオレフィン層12bがこの順に積層された積層構成
・第1ポリオレフィン層12a、接着促進剤層13、基材11、接着促進剤層13、第2ポリオレフィン層12bがこの順に積層された積層構成
JIS K7161-1(ISO527-1)の規定に準拠して、25℃環境におけるサンプル(金属端子用接着性フィルム)の引張弾性率を測定する。具体的には、サンプルを幅(TD)15mm、長さ(MD)50mmの短冊状に裁断する。次に、25℃環境において、テンシロン万能材料試験機を用いて、引張速度300mm/分、チャック間距離30mmの条件で、サンプルの試験片の応力-ひずみ曲線を取得し、ひずみ0.05%と0.25%の2点を結ぶ直線の傾きから、サンプルの引張弾性率を求める。なお、基材、着色層、第1ポリオレフィン層、及び第2ポリオレフィン層の引張弾性率については、それぞれの層を単独の層として作製して測定対象サンプルとして、引張弾性率を測定する。測定を3回行って平均値(N=3)を採用する。なお、幅(TD)15mmのサンプルが作製できない場合には、異なる幅のサンプルについて同様に引張弾性率を測定する。
開示の効果をより一層好適に発揮する観点から、当該マルテンス硬さとの差の絶対値は、好ましくは約9N/mm2以下、より好ましくは約8N/mm2以下、さらに好ましくは約5N/mm2以下、さらに好ましくは約3N/mm2以下であり、下限については、例えば約0N/mm2以上であり好ましい範囲としては、0~10N/mm2程度、0~9N/mm2程度、0~8N/mm2程度、0~5N/mm2程度、0~3N/mm2程度などが挙げられる。
本開示において、金属端子用接着性フィルム1の各層(例えば、基材11、第1ポリオレフィン層12a、第2ポリオレフィン層12b、着色層14など)のマルテンス硬さの測定方法は、以下の通りである。各層のマルテンス硬さについては、それぞれ、金属端子用接着性フィルム1をサンプルとして、サンプルに積層されている状態の各層を測定対象とする。具体的には、測定対象とするサンプルの前処理として、金属端子用接着性フィルム1をMD30mm、TD15mmに裁断する。次に、サンプルをエポキシ冷間埋込樹脂で包埋し、約1日乾燥させる。その後、機械研磨装置を用いて、樹脂で包埋したサンプルのTDの方向と平行方向に向かって研磨し、サンプルの断面を表面粗さ1.0μm程度とする。インデンテーション法によるマルテンス硬さの測定として、測定対象とする層の厚み方向の断面(厚み方向の中心部分)に対して垂直方向に対してマルテンス硬さの測定を行う。
負荷荷重は、25mNである。荷重印加速度は、25mN/20秒である。保持時間は、5秒間である。荷重除荷速度は、25mN/20秒である。圧子は、正四角錐の先端部分の対面角が136°のビッカース圧子である。測定温度は、25℃である。測定値は、測定箇所を変更して10回測定し、最大値1つと最小値1つを除いた合計8つの測定値の平均値である。
[基材11]
金属端子用接着性フィルム1において、基材11は、第1ポリオレフィン層12aと第2ポリオレフィン層12bとの間に設けられ、金属端子用接着性フィルム1の支持体として機能する層である。後述の通り、基材11は、着色して後述の着色層14とすることもできる。
て、特に制限されない。本開示の効果をより一層好適に発揮する観点からは、基材11のマルテンス硬さは、好ましくは約10N/mm2以上、より好ましくは約15N/mm2以上、さらに好ましくは約20N/mm2以上であり、また、好ましくは約40N/mm2以下、より好ましくは約35N/mm2以下、さらに好ましくは約30N/mm2以下であり、好ましい範囲としては、10~40N/mm2程度、10~35N/mm2程度、10~30N/mm2程度、15~40N/mm2程度、15~35N/mm2程度、15~30
N/mm2程度、20~40N/mm2程度、20~35N/mm2程度、20~30N/
mm2程度が挙げられる。
第1ポリオレフィン層12aは、金属端子用接着性フィルム1の蓄電デバイス用外装材側の表面に配される層である。すなわち、第1ポリオレフィン層12aは、金属端子用接着性フィルム1の一方側の表面を構成する。また、第2ポリオレフィン層12bは、金属端子2側に配される層である。第2ポリオレフィン層12bは、金属端子用接着性フィルム1の他方側の表面を構成しなくてもよいが、金属端子用接着性フィルム1の他方側の表面を構成していることが好ましい。
mm2程度、20~35N/mm2程度、20~30N/mm2程度、20~25N/mm2程度が挙げられる。
mm2程度、20~35N/mm2程度、20~30N/mm2程度、20~25N/mm2程度が挙げられる。
金属端子用接着性フィルム1は、基材11、第1ポリオレフィン層12a、及び第2ポリオレフィン層12bに加えて、必要に応じて、さらに、第3層12c、第4層12d、第5層12eなどの樹脂層を、1層又は2層以上備えていてもよい。
、より好ましくは約30N/mm2以下、さらに好ましくは約25N/mm2以下であり、また、好ましくは約10N/mm2以上、より好ましくは約15N/mm2以上、さらに好ましくは約20N/mm2以上であり、好ましい範囲としては、10~35N/mm2程度、10~30N/mm2程度、10~25N/mm2程度、15~35N/mm2程度、1
5~30N/mm2程度、15~25N/mm2程度、20~35N/mm2程度、20~
30N/mm2程度、20~25N/mm2程度が挙げられる。ただし、前記の通り、第1ポリオレフィン層12aと第2ポリオレフィン層12bとの間に位置する層のうち、当該層の厚み方向の断面に対して垂直方向に測定されるマルテンス硬さが最も大きい層は、基材11である。
本開示の着色層14について説明する。本開示において、着色層14は、着色された層である。本開示において、着色層14は、例えば、金属端子用接着性フィルム1の第1ポリオレフィン層12aと第2ポリオレフィン層12bとの間に設けることができる。着色層14は、着色剤によって着色された樹脂層であり、例えば、第1ポリオレフィン層12aと第2ポリオレフィン層12bの間のいずれの層を着色層14としてもよく、基材11、接着促進剤層13、樹脂層(第3層12c、第4層12d、第5層12eなど)が着色層14となり得る。図6では、基材11が着色層14を構成している例を示しており、図7では、第3層12cが着色層14を構成している例を示している。金属端子用接着性フィルム1に含まれる着色層14は、1層であってもよいし、2層以上であってもよい。
くは約8N/mm2以下であり、さらに好ましくは約5N/mm2以下であり、下限については、例えば0N/mm2であり、好ましい範囲としては、0~10N/mm2程度、0~8N/mm2程度、0~5N/mm2程度が挙げられる。
接着促進剤層13は、例えば、基材11と第1ポリオレフィン層12a、及び基材11と第2ポリオレフィン層12bとを強固に接着することを目的として、必要に応じて設けられる層である(図5を参照)。接着促進剤層13は、基材11と第1ポリオレフィン層12a及び第2ポリオレフィン層12bとの間の一方側のみに設けられていてもよいし、両側に設けられていてもよい。
くは40~60mg/m2程度であり、ポリメリックMDIからなる接着促進剤の場合は
、40~150mg/m2程度、好ましくは60~100mg/m2程度であり、ポリエチレンイミン系を主剤とし、ポリカルボジイミドを架橋剤とした2液硬化型の接着促進剤の場合は、5~50mg/m2程度、好ましくは10~30mg/m2程度である。なお、トリイソシアネートモノマーは、1分子中にイソシアネート基を3個持つモノマーであり、ポリメリックMDIは、MDIおよびMDIが重合したMDIオリゴマーの混合物であり、下記式で示されるものである。
本開示の金属端子用接着性フィルム1は、金属端子2と蓄電デバイス用外装材3との間に介在させて使用される。金属端子2(タブ)は、蓄電デバイス素子4の電極(正極または負極)に電気的に接続される導電部材であり、金属材料により構成されている。金属端子2を構成する金属材料としては、特に制限されず、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅などが挙げられる。例えば、リチウムイオン蓄電デバイスの正極に接続される金属端子2は、通常、アルミニウムなどにより構成されている。また、リチウムイオン蓄電デバイスの負極に接続される金属端子2は、通常、銅、ニッケルなどにより構成されている。
蓄電デバイス用外装材3としては、少なくとも、基材層31、バリア層33、及び熱融着性樹脂層35をこの順に有する積層体からなる積層構造を有するものが挙げられる。図8に、蓄電デバイス用外装材3の断面構造の一例として、基材層31、必要に応じて設けられる接着剤層32、バリア層33、必要に応じて設けられる接着層34、及び熱融着性樹脂層35がこの順に積層されている態様について示す。蓄電デバイス用外装材3においては、基材層31が外層側になり、熱融着性樹脂層35が最内層になる。蓄電デバイスの組み立て時に、蓄電デバイス素子4の周縁に位置する熱融着性樹脂層35同士を接面させて熱融着することにより蓄電デバイス素子4が密封され、蓄電デバイス素子4が封止される。なお、図1から図3には、エンボス成形などによって成形されたエンボスタイプの蓄電デバイス用外装材3を用いた場合の蓄電デバイス10を図示しているが、蓄電デバイス用外装材3は成形されていないパウチタイプであってもよい。なお、パウチタイプには、三方シール、四方シール、ピロータイプなどが存在するが、何れのタイプであってもよい。
蓄電デバイス用外装材3において、基材層31は、蓄電デバイス用外装材の基材として機能する層であり、最外層側を形成する層である。
蓄電デバイス用外装材3において、接着剤層32は、基材層31に密着性を付与させるために、必要に応じて、基材層31上に配置される層である。即ち、接着剤層32は、基材層31とバリア層33の間に設けられる。
蓄電デバイス用外装材3において、バリア層33は、蓄電デバイス用外装材の強度向上の他、蓄電デバイス内部に水蒸気、酸素、光などが侵入することを防止する機能を有する層である。バリア層33は、金属層、すなわち、金属で形成されている層であることが好ましい。バリア層33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、チタンなどが挙げられ、好ましくはアルミニウムが挙げられる。バリア層33は、例えば、金属箔や金属蒸着膜、無機酸化物蒸着膜、炭素含有無機酸化物蒸着膜、これらの蒸着膜を設けたフィルムなど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。蓄電デバイス用外装材の製造時に、バリア層33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、バリア層は、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)など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。
蓄電デバイス用外装材3において、接着層34は、熱融着性樹脂層35を強固に接着させるために、バリア層33と熱融着性樹脂層35の間に、必要に応じて設けられる層である。
蓄電デバイス用外装材3において、熱融着性樹脂層35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層である。
~30N/mm2程度、15~25N/mm2程度、18~35N/mm2程度、18~3
0N/mm2程度、18~25N/mm2程度、20~35N/mm2程度、20~30N
/mm2程度、20~25N/mm2程度が挙げられる。
本開示の蓄電デバイス10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4と、当該蓄電デバイス素子4を封止する蓄電デバイス用外装材3と、正極及び負極のそれぞれに電気的に接続され、蓄電デバイス用外装材3の外側に突出した金属端子2とを備えている。本開示の蓄電デバイス10においては、金属端子2と蓄電デバイス用外装材3との間に、本開示の金属端子用接着性フィルム1が介在されてなることを特徴とする。すなわち、本開示の蓄電デバイス10は、金属端子2と蓄電デバイス用外装材3との間に、本開示の金属端子用接着性フィルム1が介在する工程を備える方法により製造することができる。
実施例1
押出機及びTダイキャスティング装置を用いて、基材としてのポリプロピレンフィルム(CPP層(未延伸ホモポリプロピレン層 A)、厚み80μm)の一方面に、外装材側の第1ポリオレフィン層としてポリプロピレン(r-PP層(ランダムポリプロピレン層
X)、厚み60μm)、他方面に、金属端子側の第2ポリオレフィン層として黒色の着色層としてカーボンブラックを含む無水マレイン酸変性ポリプロピレン(r-PPa層(無水マレイン酸変性ランダムポリプロピレン層 L)、厚み60μm)を押出し、第1ポリオレフィン層(r-PP層、厚み60μm)/基材(CPP層、厚み80μm)/第2ポリオレフィン層(r-PPa層、厚み60μm)が順に積層された金属端子用接着性フィルム(総厚み200μm)を得た。マルテンス硬さおよび引張弾性率は選択する樹脂および成膜樹脂の冷却条件を調整し、目的の物性を得られるように調整した。このときの冷却条件(Tダイから押し出された樹脂が室温に達するまでの時間)をX秒とし、後述の実施例2-7及び比較例1-3の基準時間とした。得られた金属端子用接着性フィルム、基材、第1ポリオレフィン層、及び第2ポリオレフィン層の引張弾性率、並びに各層のマルテンス硬さは、それぞれ、表1に記載の通りである。
押出機及びTダイキャスティング装置を用いて、基材としてのポリプロピレンフィルム(CPP層(未延伸ホモポリプロピレン層 A)、厚み60μm)の一方面に、外装材側の第1ポリオレフィン層としてポリプロピレン(r-PP層(ランダムポリプロピレン層
Z)、厚み80μm)、他方面に、金属端子側の第2ポリオレフィン層として黒色の着色層としてカーボンブラックを含む無水マレイン酸変性ポリプロピレン(r-PPa層(無水マレイン酸変性ランダムポリプロピレン層 L)、厚み60μm)を押出し、第1ポリオレフィン層(r-PP層、厚み60μm)/基材(CPP層、厚み80μm)/第2ポリオレフィン層(r-PPa層、厚み60μm)が順に積層された金属端子用接着性フィルム(総厚み200μm)を得た。マルテンス硬さおよび引張弾性率は選択する樹脂および成膜樹脂の冷却条件を調整し、目的の物性を得られるように調整した。冷却条件は4/3X秒とした。得られた金属端子用接着性フィルム、基材、第1ポリオレフィン層、及び第2ポリオレフィン層の引張弾性率、並びに各層のマルテンス硬さは、それぞれ、表1に記載の通りである。
押出機及びTダイキャスティング装置を用いて、基材としてのポリプロピレンフィルム(CPP層(未延伸ホモポリプロピレン層 A)、厚み80μm)の一方面に、外装材側の第1ポリオレフィン層としてポリプロピレン(r-PP層(ランダムポリプロピレン層
X)、厚み60μm)、他方面に、金属端子側の第2ポリオレフィン層として黒色の着色層としてカーボンブラックを含む無水マレイン酸変性ポリプロピレン(r-PPa層(無水マレイン酸変性ランダムポリプロピレン層 M)、厚み60μm)を押出し、第1ポリオレフィン層(r-PP層、厚み60μm)/基材(CPP層、厚み80μm)/第2ポリオレフィン層(r-PPa層、厚み60μm)が順に積層された金属端子用接着性フィルム(総厚み200μm)を得た。マルテンス硬さおよび引張弾性率は選択する樹脂および成膜樹脂の冷却条件を調整し、目的の物性を得られるように調整した。冷却条件として、Tダイから押し出された樹脂が室温に達するまでの時間をX秒とした。得られた金属端子用接着性フィルム、基材、第1ポリオレフィン層、及び第2ポリオレフィン層の引張弾性率、並びに各層のマルテンス硬さは、それぞれ、表1に記載の通りである。
押出機及びTダイキャスティング装置を用いて、基材としてのポリプロピレンフィルム(CPP層(未延伸ホモポリプロピレン層 A、厚み80μm)の一方面に、外装材側の第1ポリオレフィン層としてポリプロピレン(r-PP層(ランダムポリプロピレン層 Y)、厚み60μm)、他方面に、金属端子側の第2ポリオレフィン層として黒色の着色層としてカーボンブラックを含む無水マレイン酸変性ポリプロピレン(r-PPa層(無水マレイン酸変性ランダムポリプロピレン層 L)、厚み60μm)を押出し、第1ポリオレフィン層(r-PP層、厚み60μm)/基材(CPP層、厚み80μm)/第2ポリオレフィン層(r-PPa層、厚み60μm)が順に積層された金属端子用接着性フィルム(総厚み200μm)を得た。マルテンス硬さおよび引張弾性率は選択する樹脂および成膜樹脂の冷却条件を調整し、目的の物性を得られるように調整した。冷却条件はX秒とした。得られた金属端子用接着性フィルム、基材、第1ポリオレフィン層、及び第2ポリオレフィン層の引張弾性率、並びに各層のマルテンス硬さは、それぞれ、表1に記載の通りである。
押出機及びTダイキャスティング装置を用いて、基材としてのポリプロピレンフィルム(CPP層(未延伸ホモポリプロピレン層 B)、厚み80μm)の一方面に、外装材側の第1ポリオレフィン層としてポリプロピレン(r-PP層(ランダムポリプロピレン層
Y)、厚み60μm)、他方面に、金属端子側の第2ポリオレフィン層として黒色の着色層としてカーボンブラックを含む無水マレイン酸変性ポリプロピレン(r-PPa層(無水マレイン酸変性ランダムポリプロピレン層 L)、厚み60μm)を押出し、第1ポリオレフィン層(r-PP層、厚み60μm)/基材(CPP層、厚み80μm)/第2ポリオレフィン層(r-PPa層、厚み60μm)が順に積層された金属端子用接着性フィルム(総厚み200μm)を得た。マルテンス硬さおよび引張弾性率は選択する樹脂および成膜樹脂の冷却条件を調整し、目的の物性を得られるように調整した。冷却条件はX秒とした。得られた金属端子用接着性フィルム、基材、第1ポリオレフィン層、及び第2ポリオレフィン層の引張弾性率、並びに各層のマルテンス硬さは、それぞれ、表1に記載の通りである。
押出機及びTダイキャスティング装置を用いて、基材としてのポリプロピレンフィルム(CPP層(未延伸ホモポリプロピレン層 C、厚み65μm)の一方面に、外装材側の第1ポリオレフィン層としてポリプロピレン(r-PP層(ランダムポリプロピレン層 W、厚み60μm)、他方面に、金属端子側の第2ポリオレフィン層として無水マレイン酸変性ポリプロピレン(r-PPa層(無水マレイン酸変性ランダムポリプロピレン層 N)、厚み75μm)を押出し、第1ポリオレフィン層(r-PP層、厚み60μm)/基材(CPP層、厚み80μm)/第2ポリオレフィン層(r-PPa層、厚み60μm)が順に積層された金属端子用接着性フィルム(総厚み200μm)を得た。マルテンス硬さおよび引張弾性率は選択する樹脂および成膜樹脂の冷却条件を調整し、目的の物性を得られるように調整した。冷却条件は1/4X秒とした。得られた金属端子用接着性フィルム、基材、第1ポリオレフィン層、及び第2ポリオレフィン層の引張弾性率、並びに各層のマルテンス硬さは、それぞれ、表1に記載の通りである。
押出機及びTダイキャスティング装置を用いて、基材としてのポリプロピレンフィルム(CPP層(未延伸ホモポリプロピレン層 A)、厚み80μm)の一方面に、外装材側の第1ポリオレフィン層としてポリプロピレン(r-PP層(ランダムポリプロピレン層
Y)、厚み60μm)、他方面に、黒色の着色層としてカーボンブラックを含む無水マレイン酸変性ポリプロピレン(r-PPa層(無水マレイン酸変性ランダムポリプロピレン層 L)、厚み20μm)、及び、金属端子側の第2ポリオレフィン層として無水マレイン酸変性ポリプロピレン(r-PPa層(無水マレイン酸変性ランダムポリプロピレン層L)、厚み40μm)を押出し、第1ポリオレフィン層(r-PP層、厚み60μm)/基材(CPP層、厚み80μm)/着色層(r-PPa層、厚み20μm)/第2ポリオレフィン層(r-PPa層、厚み40μm)が順に積層された金属端子用接着性フィルム(総厚み200μm)を得た。金属端子用接着性フィルムの厚みに対する、着色層の厚みの比率を0.1とした。マルテンス硬さおよび引張弾性率は選択する樹脂および成膜樹脂の冷却条件を調整し、目的の物性を得られるように調整した。冷却条件はX秒とした。得られた金属端子用接着性フィルム、基材、第1ポリオレフィン層、及び第2ポリオレフィン層の引張弾性率、並びに各層のマルテンス硬さは、それぞれ、表1に記載の通りである。
押出機及びTダイキャスティング装置を用いて、基材としてのポリプロピレンフィルム(CPP層(未延伸ホモポリプロピレン層 D、厚み80μm)の一方面に、外装材側の第1ポリオレフィン層としてポリプロピレン(r-PP層(ランダムポリプロピレン層 X)、厚み60μm)、他方面に、金属端子側の第2ポリオレフィン層として黒色の着色層としてカーボンブラックを含む無水マレイン酸変性ポリプロピレン(r-PPa層(無水マレイン酸変性ランダムポリプロピレン層 L)、厚み60μm)を押出し、第1ポリオレフィン層(r-PP層、厚み60μm)/基材(CPP層、厚み80μm)/第2ポリオレフィン層(r-PPa層、厚み60μm)が順に積層された金属端子用接着性フィルム(総厚み200μm)を得た。マルテンス硬さおよび引張弾性率は選択する樹脂および成膜樹脂の冷却条件を調整し、目的の物性を得られるように調整した。冷却条件として、Tダイから押し出された樹脂が室温に達するまでの時間を1/2X秒とした。得られた金属端子用接着性フィルム、基材、第1ポリオレフィン層、及び第2ポリオレフィン層の引張弾性率、並びに各層のマルテンス硬さは、それぞれ、表1に記載の通りである。
押出機及びTダイキャスティング装置を用いて、基材としてのポリプロピレンフィルム(CPP層(未延伸ホモポリプロピレン層 D)、厚み80μm)の一方面に、外装材側の第1ポリオレフィン層としてポリプロピレン(r-PP層(ランダムポリプロピレン層
V)、厚み60μm)、他方面に、金属端子側の第2ポリオレフィン層として黒色の着色層としてカーボンブラックを含む無水マレイン酸変性ポリプロピレン(r-PPa層(無水マレイン酸変性ランダムポリプロピレン層 L)を押出し、第1ポリオレフィン層(r-PP層、厚み60μm)/基材(CPP層、厚み80μm)/第2ポリオレフィン層(r-PPa層、厚み60μm)が順に積層された金属端子用接着性フィルム(総厚み200μm)を得た。マルテンス硬さおよび引張弾性率は選択する樹脂および成膜樹脂の冷却条件を調整し、目的の物性を得られるように調整した。冷却条件として、Tダイから押し出された樹脂が室温に達するまでの時間を1/2X秒とした。得られた金属端子用接着性フィルム、基材、第1ポリオレフィン層、及び第2ポリオレフィン層の引張弾性率、並びに各層のマルテンス硬さは、それぞれ、表1に記載の通りである。
押出機及びTダイキャスティング装置を用いて、基材としてのポリプロピレンフィルム(CPP層(未延伸ホモポリプロピレン層 E)、厚み80μm)の一方面に、外装材側の第1ポリオレフィン層としてポリプロピレン(r-PP層(ランダムポリプロピレン層
Y)、厚み60μm)、他方面に、金属端子側の第2ポリオレフィン層として黒色の着色層としてカーボンブラックを含む無水マレイン酸変性ポリプロピレン(r-PPa層(無水マレイン酸変性ランダムポリプロピレン層 L)、厚み60μm)を押出し、第1ポリオレフィン層(r-PP層、厚み60μm)/基材(CPP層、厚み80μm)/第2ポリオレフィン層(r-PPa層、厚み60μm)が順に積層された金属端子用接着性フィルム(総厚み200μm)を得た。マルテンス硬さおよび引張弾性率は選択する樹脂および成膜樹脂の冷却条件を調整し、目的の物性を得られるように調整した。冷却条件として、Tダイから押し出された樹脂が室温に達するまでの時間を1/2X秒とした。得られた金属端子用接着性フィルム、基材、第1ポリオレフィン層、及び第2ポリオレフィン層の引張弾性率、並びに各層のマルテンス硬さは、それぞれ、表1に記載の通りである。
接着性フィルム、基材、着色層、第1ポリオレフィン層、及び第2ポリオレフィン層の引張弾性率の測定方法は、以下の通りである。なお、基材、着色層、第1ポリオレフィン層、及び第2ポリオレフィン層の引張弾性率については、それぞれの層を単独の層として作製して測定対象サンプルとした。これら単独の層は、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に成膜し、剥離することで作製した。JIS K7161-1(ISO527-1)の規定に準拠して、25℃環境におけるサンプルの引張弾性率を測定した。具体的には、サンプルを幅(TD)15mm、長さ(MD)50mmの短冊状に裁断した。次に、25℃環境において、テンシロン万能材料試験機(エー・アンド・デイ社製のRTG-1210)を用いて、引張速度300mm/分、チャック間距離30mmの条件で、サンプルの試験片の応力-ひずみ曲線を取得し、ひずみ0.05%と0.25%の2点を結ぶ直線の傾きから、各サンプルの引張弾性率を求めた。結果を表1に示す。
基材、着色層、第1ポリオレフィン層、及び第2ポリオレフィン層のマルテンス硬さの測定方法は、以下の通りである。基材、着色層、第1ポリオレフィン層、及び第2ポリオレフィン層のマルテンス硬さについては、それぞれ、金属端子用接着性フィルムをサンプルとして、サンプルに積層されている状態の各層を測定対象とした。具体的には、測定対象とするサンプルの前処理として、金属端子用接着性フィルムを長さ30mm、幅15mmに裁断した。次に、サンプルをエポキシ冷間埋込樹脂で包埋し、約1日乾燥させた。その後、丸本ストルアス社製 Tegrapol-35 機械研磨装置を用いて、TDの方向と平行方向に向かって研磨し、サンプルの断面を表面粗さ1.0μm程度とした。インデンテーション法による測定として、フィッシャーインストルメンツ社製のピコデンターHM-500を用いて行い、測定対象とする層の厚み方向の断面(厚み方向の中心部分)に対して垂直方向に対して測定を行った。測定条件は以下の通りである。後述の蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層のマルテンス硬さについても、蓄電デバイス用外装材をサンプルとし、サンプルに積層されている状態の熱融着性樹脂層を測定対象として同様に測定した。結果を表1に示す。
負荷荷重は、25mNである。荷重印加速度は、25mN/20秒である。保持時間は、5秒間である。荷重除荷速度は、25mN/20秒である。圧子は、正四角錐の先端部分の対面角が136°のビッカース圧子である。測定温度は、25℃である。測定値は、測定箇所を変更して10回測定し、最大値1つと最小値1つを除いた合計8つの測定値の平均値である。
接着性フィルムの外装材と金属端子とのシール強度(接着強度)を以下の手順により測定した。結果を表1に示す。
まず、次の手順により、蓄電デバイス用外装材(以下、単に「外装材」と表記することがある)を作製した。ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ12μm)/接着剤層(厚さ3μm)/ナイロンフィルム(厚さ15μm)からなる基材層(厚さ30μm)を、アルミニウム合金箔(厚さ40μm)の上にドライラミネート法により積層させ、もう一方面に熱融着樹脂層を共押出により積層させた。具体的には、ナイロンフィルムの上に2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し、ナイロンフィルム上に接着剤層(厚さ3μm)を形成した。次いで、ナイロンフィルム上に接着剤層とポリエチレンテレフタレートフィルムを積層し基材層を作製した。次いで、アルミニウム合金箔からなるバリア層の一方面に、2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し、アルミニウム合金箔上に接着剤層(厚さ3μm)を形成した。次いで、アルミニウム合金箔上に接着剤層とナイロンフィルム側を接着面とした基材層を積層した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/バリア層の積層体を作製した。次に、積層体のバリア層の上に、無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂からなる接着層(厚さ40μm、金属層側に配置)と、ランダムポリプロピレン樹脂からなる熱融着性樹脂層(厚さ40μm、最内層)を共押し出しすることにより、バリア層上に接着層/熱融着性樹脂層を積層させ、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。得られた外装材の熱融着性樹脂層のマルテンス硬さは、表1に示されるように、19.5N/mm2であった。
次に、外装材3をTD30mm、MD100mmのサイズに裁断し、図10の模式図に示すように、外装材の熱融着性樹脂層が内側になるようにして互いに対向させ、対向する熱融着性樹脂層の間に、得られた積層体を挟んだ(図10(a)参照)。このとき、外装材のMDとTDが、それぞれ積層体の幅方向及び長さ方向と一致するように積層した。この状態でヒートシールテスターを用いて、幅5mm(図10(b)のy軸方向に5mm)、215℃、面圧3.0MPa、1.6秒間の条件でヒートシール(図10(b)の斜線が付された領域Sを参照)し、25℃まで自然冷却して、外装材と接着性フィルムとの間を熱融着させた積層体を得た(図10(b)参照)。次に、得られた積層体の短辺方向の中央部を幅15mmに裁断した(裁断位置は、図10(b)の2点破線を参照)。次に、25℃の環境において、テンシロン万能材料試験機(エー・アンド・デイ社製のRTG-1210)で接着性フィルムと外装材の熱融着性樹脂層とを剥離させた。このとき、それぞれ、接着性フィルム付き金属端子と外装材とをチャックして接着性フィルムと外装材の熱融着性樹脂層とを剥離させた。剥離時の最大強度を外装材に対する剥離強度(N/15mm)とした。剥離速度は5mm/分、剥離角度は180°、チャック間距離は30mmとし、3回測定した平均値とした。
項1. 蓄電デバイス素子の電極に電気的に接続された金属端子と、前記蓄電デバイス素子を封止する蓄電デバイス用外装材との間に介在される、金属端子用接着性フィルムであって、
前記金属端子用接着性フィルムは、少なくとも、前記蓄電デバイス用外装材側の表面に配される第1ポリオレフィン層と、基材と、前記金属端子側に配される第2ポリオレフィン層とをこの順に備える積層体から構成されており、
前記金属端子用接着性フィルムの引張弾性率は、700MPa以下であり、
前記基材は、前記第1ポリオレフィン層と前記第2ポリオレフィン層との間に位置する層のうち、前記層の厚み方向の断面に対して垂直方向に測定されるマルテンス硬さが最も大きい層であり、
前記基材の厚み方向の断面に対して垂直方向に測定されるマルテンス硬さと、前記第1ポリオレフィン層の厚み方向の断面に対して垂直方向に測定されるマルテンス硬さとの差の絶対値が、10N/mm2以下である、金属端子用接着性フィルム。
項2. 前記基材の引張弾性率と、前記第1ポリオレフィン層の引張弾性率との差の絶対値が、400MPa以下である、項1に記載の金属端子用接着性フィルム。
項3. 前記第2ポリオレフィン層の引張弾性率の値は、前記基材の引張弾性率の値以下である、項1または2に記載の金属端子用接着性フィルム。
項4. 前記第1ポリオレフィン層の引張弾性率と、前記基材の引張弾性率との差の絶対値が、300MPa以下であり、
前記第2ポリオレフィン層の引張弾性率と、前記基材の引張弾性率との差の絶対値が、300MPa以下であり、
前記第1ポリオレフィン層の引張弾性率と、前記第2ポリオレフィン層の引張弾性率との差の絶対値が、300MPa以下である、項1~3のいずれか1項に記載の金属端子用接着性フィルム。
項5. 前記第1ポリオレフィン層と前記第2ポリオレフィン層の間に、着色層を備える、項1~4のいずれか1項に記載の金属端子用接着性フィルム。
項6. 前記第2ポリオレフィン層と前記基材との間に、着色層を備える、項1~5のいずれか1項に記載の金属端子用接着性フィルム。
項7. 前記第1ポリオレフィン層と前記第2ポリオレフィン層の間に、着色層を備え、
前記基材のマルテンス硬さと、前記着色層のマルテンス硬さとの差が10N/mm2以
下である、項1~6のいずれか1項に記載の金属端子用接着性フィルム。
項8. 前記第1ポリオレフィン層と前記第2ポリオレフィン層の間に、着色層を備え、
前記着色層は、黒色、灰色、又は白色である、項1~7のいずれか1項に記載の金属端子用接着性フィルム。
項9. 前記第1ポリオレフィン層と前記第2ポリオレフィン層の間に、着色層を備え、
金属端子用接着性フィルムの厚みに対する、前記着色層の厚みの比率が、0.30以下である、項1~8のいずれか1項に記載の金属端子用接着性フィルム。
項10. 前記第1ポリオレフィン層と前記第2ポリオレフィン層の間に、着色層を備え、
前記着色層の厚みは、50μm以下である、項1~9のいずれか1項に記載の金属端子用接着性フィルム。
項11. 前記蓄電デバイス用外装材は、少なくとも、基材層、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層のマルテンス硬さが、35N/mm2以下である、項1~10のい
ずれか1項に記載の金属端子用接着性フィルム。
項12. 蓄電デバイス素子の電極に電気的に接続された金属端子と、前記蓄電デバイス素子を封止する蓄電デバイス用外装材との間に介在される、金属端子用接着性フィルムの製造方法であって、
前記金属端子用接着性フィルムは、少なくとも、前記蓄電デバイス用外装材側の表面に配される第1ポリオレフィン層と、基材と、金属端子側に配される第2ポリオレフィン層とをこの順に備える積層体から構成されており、
前記金属端子用接着性フィルムの引張弾性率は、700MPa以下であり、
前記基材は、前記第1ポリオレフィン層と前記第2ポリオレフィン層との間に位置する層のうち、前記層の厚み方向の断面に対して垂直方向に測定されるマルテンス硬さが最も大きい層であり、
前記基材の厚み方向の断面に対して垂直方向に測定されるマルテンス硬さと、前記第1ポリオレフィン層の厚み方向の断面に対して垂直方向に測定されるマルテンス硬さとの差の絶対値が、10N/mm2以下である、金属端子用接着性フィルムの製造方法。
項13. 金属端子に、項1~11のいずれか1項に記載の金属端子用接着性フィルムが取り付けられてなる、金属端子用接着性フィルム付き金属端子。
項14. 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と、当該蓄電デバイス素子を封止する蓄電デバイス用外装材と、前記正極及び前記負極のそれぞれに電気的に接続され、前記蓄電デバイス用外装材の外側に突出した金属端子とを備える蓄電デバイスであって、
前記金属端子と前記蓄電デバイス用外装材との間に、項1~11のいずれか1項に記載の金属端子用接着性フィルムが介在されてなる、蓄電デバイス。
項15. 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と、当該蓄電デバイス素子を封止する蓄電デバイス用外装材と、前記正極及び前記負極のそれぞれに電気的に接続され、前記蓄電デバイス用外装材の外側に突出した金属端子とを備える蓄電デバイスの製造方法であって、
前記金属端子と前記蓄電デバイス用外装材との間に、項1~11のいずれか1項に記載の金属端子用接着性フィルムを介在させて、前記蓄電デバイス素子を前記蓄電デバイス用外装材で封止する工程を備える、蓄電デバイスの製造方法。
項16. 蓄電デバイスに用いるための蓄電デバイス用外装材であって、
前記蓄電デバイスは、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と、当該蓄電デバイス素子を封止する前記蓄電デバイス用外装材と、前記正極及び前記負極のそれぞれに電気的に接続され、前記蓄電デバイス用外装材の外側に突出した金属端子とを備え、前記金属端子と前記蓄電デバイス用外装材との間に、金属端子用接着性フィルムが介在されてなり、
前記金属端子用接着性フィルムは、項1~11のいずれか1項に記載の金属端子用接着性フィルムであり、
前記蓄電デバイス用外装材は、少なくとも、基材層、バリア層、及び熱融着性樹脂層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。
項17. 蓄電デバイスに用いるための蓄電デバイス用外装材と、項1~11のいずれか1項に記載の金属端子用接着性フィルムとを含む、キットであって、
前記蓄電デバイスは、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と、当該蓄電デバイス素子を封止する前記蓄電デバイス用外装材と、前記正極及び前記負極のそれぞれに電気的に接続され、前記蓄電デバイス用外装材の外側に突出した金属端子とを備え、
用時に、前記金属端子と前記蓄電デバイス用外装材との間に、前記金属端子用接着性フィルムを介在させるように用いられる、キット。
2 金属端子
3 蓄電デバイス用外装材
3a 蓄電デバイス用外装材の周縁部
4 蓄電デバイス素子
10 蓄電デバイス
11 基材
12a 第1ポリオレフィン層
12b 第2ポリオレフィン層
12c 第3層(樹脂層)
12d 第4層(樹脂層)
14 着色層
31 基材層
32 接着剤層
33 バリア層
34 接着層
35 熱融着性樹脂層
Claims (16)
- 蓄電デバイス素子の電極に電気的に接続された金属端子と、前記蓄電デバイス素子を封止する蓄電デバイス用外装材との間に介在される、金属端子用接着性フィルムであって、
前記金属端子用接着性フィルムは、少なくとも、前記蓄電デバイス用外装材側の表面に配される第1ポリオレフィン層と、基材と、前記金属端子側に配される第2ポリオレフィン層とをこの順に備える積層体から構成されており、
前記金属端子用接着性フィルムの引張弾性率は、700MPa以下であり、
前記基材は、前記第1ポリオレフィン層と前記第2ポリオレフィン層との間に位置する層のうち、前記層の厚み方向の断面に対して垂直方向に測定されるマルテンス硬さが最も大きい層であり、
前記基材の厚み方向の断面に対して垂直方向に測定されるマルテンス硬さと、前記第1ポリオレフィン層の厚み方向の断面に対して垂直方向に測定されるマルテンス硬さとの差の絶対値が、10N/mm2以下であり、
前記第2ポリオレフィン層と前記基材との間に、着色層を備える、金属端子用接着性フィルム。 - 前記基材の引張弾性率と、前記第1ポリオレフィン層の引張弾性率との差の絶対値が、400MPa以下である、請求項1に記載の金属端子用接着性フィルム。
- 前記第2ポリオレフィン層の引張弾性率の値は、前記基材の引張弾性率の値以下である、請求項1または2に記載の金属端子用接着性フィルム。
- 前記第1ポリオレフィン層の引張弾性率と、前記基材の引張弾性率との差の絶対値が、300MPa以下であり、
前記第2ポリオレフィン層の引張弾性率と、前記基材の引張弾性率との差の絶対値が、300MPa以下であり、
前記第1ポリオレフィン層の引張弾性率と、前記第2ポリオレフィン層の引張弾性率との差の絶対値が、300MPa以下である、請求項1または2に記載の金属端子用接着性フィルム。 - 前記第1ポリオレフィン層と前記第2ポリオレフィン層の間に、着色層を備える、請求項1または2に記載の金属端子用接着性フィルム。
- 前記第1ポリオレフィン層と前記第2ポリオレフィン層の間に、着色層を備え、
前記基材のマルテンス硬さと、前記着色層のマルテンス硬さとの差が10N/mm2以下である、請求項1または2に記載の金属端子用接着性フィルム。 - 前記第1ポリオレフィン層と前記第2ポリオレフィン層の間に、着色層を備え、
前記着色層は、黒色、灰色、又は白色である、請求項1または2に記載の金属端子用接着性フィルム。 - 前記第1ポリオレフィン層と前記第2ポリオレフィン層の間に、着色層を備え、
金属端子用接着性フィルムの厚みに対する、前記着色層の厚みの比率が、0.30以下である、請求項1または2に記載の金属端子用接着性フィルム。 - 前記第1ポリオレフィン層と前記第2ポリオレフィン層の間に、着色層を備え、
前記着色層の厚みは、50μm以下である、請求項1または2に記載の金属端子用接着性フィルム。 - 前記蓄電デバイス用外装材は、少なくとも、基材層、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層のマルテンス硬さが、35N/mm2以下である、請求項1または2に記載の金属端子用接着性フィルム。 - 蓄電デバイス素子の電極に電気的に接続された金属端子と、前記蓄電デバイス素子を封止する蓄電デバイス用外装材との間に介在される、金属端子用接着性フィルムの製造方法であって、
前記金属端子用接着性フィルムは、少なくとも、前記蓄電デバイス用外装材側の表面に配される第1ポリオレフィン層と、基材と、金属端子側に配される第2ポリオレフィン層とをこの順に備える積層体から構成されており、
前記金属端子用接着性フィルムの引張弾性率は、700MPa以下であり、
前記基材は、前記第1ポリオレフィン層と前記第2ポリオレフィン層との間に位置する層のうち、前記層の厚み方向の断面に対して垂直方向に測定されるマルテンス硬さが最も大きい層であり、
前記基材の厚み方向の断面に対して垂直方向に測定されるマルテンス硬さと、前記第1ポリオレフィン層の厚み方向の断面に対して垂直方向に測定されるマルテンス硬さとの差の絶対値が、10N/mm2以下であり、
前記第2ポリオレフィン層と前記基材との間に、着色層を備える、金属端子用接着性フィルムの製造方法。 - 金属端子に、請求項1または2に記載の金属端子用接着性フィルムが取り付けられてなる、金属端子用接着性フィルム付き金属端子。
- 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と、当該蓄電デバイス素子を封止する蓄電デバイス用外装材と、前記正極及び前記負極のそれぞれに電気的に接続され、前記蓄電デバイス用外装材の外側に突出した金属端子とを備える蓄電デバイスであって、
前記金属端子と前記蓄電デバイス用外装材との間に、請求項1または2に記載の金属端子用接着性フィルムが介在されてなる、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と、当該蓄電デバイス素子を封止する蓄電デバイス用外装材と、前記正極及び前記負極のそれぞれに電気的に接続され、前記蓄電デバイス用外装材の外側に突出した金属端子とを備える蓄電デバイスの製造方法であって、
前記金属端子と前記蓄電デバイス用外装材との間に、請求項1または2に記載の金属端子用接着性フィルムを介在させて、前記蓄電デバイス素子を前記蓄電デバイス用外装材で封止する工程を備える、蓄電デバイスの製造方法。 - 蓄電デバイスに用いるための蓄電デバイス用外装材であって、
前記蓄電デバイスは、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と、当該蓄電デバイス素子を封止する前記蓄電デバイス用外装材と、前記正極及び前記負極のそれぞれに電気的に接続され、前記蓄電デバイス用外装材の外側に突出した金属端子とを備え、前記金属端子と前記蓄電デバイス用外装材との間に、金属端子用接着性フィルムが介在されてなり、
前記金属端子用接着性フィルムは、請求項1または2に記載の金属端子用接着性フィルムであり、
前記蓄電デバイス用外装材は、少なくとも、基材層、バリア層、及び熱融着性樹脂層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。 - 蓄電デバイスに用いるための蓄電デバイス用外装材と、請求項1または2に記載の金属端子用接着性フィルムとを含む、キットであって、
前記蓄電デバイスは、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と、当該蓄電デバイス素子を封止する前記蓄電デバイス用外装材と、前記正極及び前記負極のそれぞれに電気的に接続され、前記蓄電デバイス用外装材の外側に突出した金属端子とを備え、
用時に、前記金属端子と前記蓄電デバイス用外装材との間に、前記金属端子用接着性フィルムを介在させるように用いられる、キット。
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