JP7830833B2 - Exterior material for energy storage devices and energy storage devices using the same - Google Patents
Exterior material for energy storage devices and energy storage devices using the sameInfo
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Description
本開示は、蓄電装置用外装材及びこれを用いた蓄電装置に関する。 This disclosure relates to an exterior material for energy storage devices and an energy storage device using the same.
蓄電装置として、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、及び鉛蓄電池等の二次電池、並びに電気二重層キャパシタ等の電気化学キャパシタが知られている。携帯機器の小型化又は設置スペースの制限等により蓄電装置の更なる小型化が求められており、エネルギー密度が高いリチウムイオン電池が注目されている。リチウムイオン電池に用いられる外装材として、従来は金属製の缶が用いられていたが、軽量で、放熱性が高く、低コストで作製できる多層フィルムが用いられるようになっている。 As energy storage devices, secondary batteries such as lithium-ion batteries, nickel-metal hydride batteries, and lead-acid batteries, as well as electrochemical capacitors such as electric double-layer capacitors, are well known. Due to the miniaturization of portable devices and limitations on installation space, further miniaturization of energy storage devices is required, and lithium-ion batteries, with their high energy density, are attracting attention. While metal cans were conventionally used as the casing material for lithium-ion batteries, multilayer films, which are lightweight, have high heat dissipation, and can be manufactured at low cost, are now being used.
上記多層フィルムを外装材に用いるリチウムイオン電池は、ラミネート型リチウムイオン電池と称される。外装材が電池内容物(正極、セパレータ、負極、電解液等)を覆っており、内部への水分の浸入を防止する。ラミネート型のリチウムイオン電池は、例えば、外装材の一部に冷間成型によって凹部を形成し、該凹部内に電池内容物を収容し、外装材の残りの部分を折り返して縁部分をヒートシールで封止することによって製造される(例えば、特許文献1参照)。 Lithium-ion batteries using the above-mentioned multilayer film as the outer casing are called laminate-type lithium-ion batteries. The outer casing covers the battery components (positive electrode, separator, negative electrode, electrolyte, etc.), preventing moisture from entering the interior. Laminate-type lithium-ion batteries are manufactured, for example, by forming a recess in a portion of the outer casing by cold molding, housing the battery components within the recess, folding back the remaining portion of the outer casing, and sealing the edges with heat seal (see, for example, Patent Document 1).
ところで、リチウムイオン電池の次世代電池として、全固体電池と称される蓄電装置の研究開発がなされている。全固体電池は、電解物質として有機電解液を使用せず、固体電解質を使用するという特徴を有する。リチウムイオン電池は、電解液の沸点温度(80℃程度)よりも高い温度条件で使用することができないのに対し、全固体電池は100℃を越える温度条件で使用することが可能であるとともに、高い温度条件下(例えば100~150℃)で作動させることによってリチウムイオンの伝導度を高めることができる。また、全固体電池を用いる場合、電池を冷却するための冷却システムに必要なスペース及びコストを低減することができる。 Incidentally, research and development is underway on a next-generation battery, known as a solid-state battery, as an alternative to lithium-ion batteries. Solid-state batteries are characterized by using a solid electrolyte instead of an organic electrolyte. While lithium-ion batteries cannot be used at temperatures higher than the boiling point of the electrolyte (around 80°C), solid-state batteries can be used at temperatures exceeding 100°C, and their operation at high temperatures (e.g., 100-150°C) can increase the conductivity of lithium ions. Furthermore, using solid-state batteries reduces the space and cost required for a cooling system.
しかし、外装材として上記のような多層フィルムを使用してラミネート型の全固体電池を作製した場合、得られた全固体電池を高温環境下で作動させると、外装材の絶縁性が低下し、電圧印加による絶縁破壊が生じやすいという問題があることを本発明者は見出した。なお、現行のリチウムイオン電池においては、電解液を使用する関係から高温で使用されることがないため、高温環境下で使用する場合の外装材の上記問題点は、これまで課題として認識されていなかった。また、全固体電池ではバイポーラ化による高電圧の取り出しも検討されていることから、外装材における絶縁性の重要性はより高まる。 However, the inventors have discovered that when a laminate-type all-solid-state battery is manufactured using the multilayer film described above as the outer casing material, operating the resulting all-solid-state battery in a high-temperature environment leads to a decrease in the insulation properties of the outer casing material, making it susceptible to dielectric breakdown due to voltage application. It should be noted that current lithium-ion batteries are not used at high temperatures due to the use of electrolytes, so the above problem with the outer casing material when used in high-temperature environments has not been recognized as an issue until now. Furthermore, since the extraction of high voltage through bipolarization is being considered for all-solid-state batteries, the importance of insulation properties in the outer casing material will increase even further.
また、全固体電池に限らず、リチウムイオンキャパシタ等の他の蓄電装置でも、高温使用が可能なものが開発されつつある。そのため、蓄電装置の外装材には、蓄電装置を高温環境下で使用した場合でも絶縁破壊が生じにくいことが求められる。 Furthermore, development is underway on other energy storage devices, such as lithium-ion capacitors, that are capable of high-temperature operation, not just solid-state batteries. Therefore, the casing materials for energy storage devices must be designed to resist dielectric breakdown even when the device is used in high-temperature environments.
本開示は上記課題に鑑みてなされたものであり、高温環境下(例えば150℃)でも絶縁破壊が生じにくい蓄電装置用外装材及びこれを用いた蓄電装置を提供することを目的とする。 This disclosure was made in view of the above-mentioned problems, and aims to provide an exterior material for energy storage devices that is less prone to dielectric breakdown even in high-temperature environments (e.g., 150°C), and an energy storage device using the same.
上記目的を達成するために、本開示は、少なくとも基材層、外層接着剤層、バリア層、シーラント層がこの順で積層された構造を有する蓄電装置用外装材であって、上記基材層の、23℃環境下での体積抵抗率と150℃環境下の体積抵抗率との比(23℃環境下での体積抵抗率/150℃環境下での体積抵抗率)が、1×100~1×103である、蓄電装置用外装材を提供する。 To achieve the above objective, this disclosure provides an exterior material for an energy storage device having a structure in which at least a base layer, an outer adhesive layer, a barrier layer, and a sealant layer are laminated in this order, wherein the ratio of the volume resistivity of the base layer at a 23°C environment to the volume resistivity at a 150°C environment (volume resistivity at a 23°C environment / volume resistivity at a 150°C environment) is 1 × 10⁻¹⁰ to 1 × 10³ .
上記蓄電装置用外装材によれば、基材層の、23℃環境下での体積抵抗率と150℃環境下の体積抵抗率との比(23℃環境下での体積抵抗率/150℃環境下での体積抵抗率)(以下、「抵抗変化比」とも言う)を上記範囲内とすることで、温度上昇に伴う基材層の体積抵抗率の急激な低下を抑制することができ、高温環境下(例えば150℃)において絶縁破壊が生じることを抑制することができる。ここで、温度上昇に伴う基材層の体積抵抗率の低下が急激であると、従来のリチウムイオン電池における電解液の沸点温度(80℃程度)以下で十分な絶縁性が確保できるように設計された外装材は、高温環境下での使用時(例えば100~150℃での使用時)に絶縁破壊を引き起こすこととなる。これに対し、基材層の抵抗変化比を上記範囲内とすることで、80℃程度以下で十分な絶縁性が確保できるように設計された外装材を、そのまま高温環境下で絶縁破壊を生じることなく使用することが可能となる。 According to the above-described exterior material for energy storage devices, by keeping the ratio of the volume resistivity of the base layer at 23°C to its volume resistivity at 150°C (volume resistivity at 23°C / volume resistivity at 150°C) (hereinafter also referred to as the "resistivity change ratio") within the above range, it is possible to suppress the rapid decrease in the volume resistivity of the base layer due to rising temperature, thereby suppressing dielectric breakdown in high-temperature environments (e.g., 150°C). Here, if the decrease in the volume resistivity of the base layer due to rising temperature is rapid, an exterior material designed to ensure sufficient insulation below the boiling point temperature of the electrolyte in conventional lithium-ion batteries (approximately 80°C) will experience dielectric breakdown when used in high-temperature environments (e.g., 100-150°C). In contrast, by keeping the resistance change ratio of the base layer within the above range, an exterior material designed to ensure sufficient insulation below approximately 80°C can be used in high-temperature environments without experiencing dielectric breakdown.
上記蓄電装置用外装材において、上記基材層の23℃環境下での体積抵抗率が1×1013Ω・m以上であってもよい。基材層の23℃環境下での体積抵抗率が上記範囲内であり、且つ、抵抗変化比が上述した範囲内であることで、80℃程度以下での使用時、及び、高温環境下での使用時(例えば100~150℃での使用時)の両方において、絶縁破壊の発生をより十分に抑制することができる。 In the above-mentioned exterior material for the energy storage device, the volume resistivity of the base layer at a 23°C environment may be 1 × 10¹³ Ω·m or more. When the volume resistivity of the base layer at a 23°C environment is within the above range, and the resistance change ratio is within the above range, dielectric breakdown can be more sufficiently suppressed both when used at temperatures of approximately 80°C or below, and when used in high-temperature environments (for example, when used at 100 to 150°C).
上記蓄電装置用外装材において、上記基材層の150℃環境下での体積抵抗率が1×1012Ω・m以上であってもよい。基材層の150℃環境下での体積抵抗率が上記範囲内であり、且つ、抵抗変化比が上述した範囲内であることで、80℃程度以下での使用時、及び、高温環境下での使用時(例えば100~150℃での使用時)の両方において、絶縁破壊の発生をより十分に抑制することができる。 In the above-mentioned exterior material for the energy storage device, the volume resistivity of the base layer at a 150°C environment may be 1 × 10¹² Ω·m or more. When the volume resistivity of the base layer at a 150°C environment is within the above range, and the resistance change ratio is within the above range, dielectric breakdown can be more sufficiently suppressed both when used at temperatures of approximately 80°C or below, and when used in high-temperature environments (for example, when used at 100 to 150°C).
上記蓄電装置用外装材において、上記基材層の厚さが35μm以下であり、上記基材層の150℃環境下での体積抵抗率と上記基材層の厚さとを乗じた値が、5×1013(Ω・m×μm)以上であってもよい。基材層の厚さを上記範囲内とすることで、外装材の成型後のカールの発生を抑制することができ、それによって、後工程で行うヒートシール時のハンドリング性の低下を防ぐことができる。また、この基材層の厚さに150℃環境下での体積抵抗率を乗じた値が上記範囲内であることで、80℃程度以下での使用時、及び、高温環境下での使用時(例えば100~150℃での使用時)の両方において、絶縁破壊の発生をより十分に抑制することができる。 In the above-mentioned exterior material for energy storage devices, the thickness of the base material layer may be 35 μm or less, and the value obtained by multiplying the volume resistivity of the base material layer at a 150°C environment by the thickness of the base material layer may be 5 × 10¹³ (Ω・m × μm) or more. By keeping the thickness of the base material layer within the above range, the occurrence of curling after molding of the exterior material can be suppressed, thereby preventing a decrease in handling performance during heat sealing performed in a subsequent process. Furthermore, by keeping the value obtained by multiplying the thickness of the base material layer by the volume resistivity at a 150°C environment within the above range, dielectric breakdown can be more sufficiently suppressed both when used at temperatures of approximately 80°C or below, and when used in high-temperature environments (for example, when used at 100 to 150°C).
上記蓄電装置用外装材において、上記基材層が二軸延伸されたフィルムであってもよい。基材層が二軸延伸されたフィルムであることで、蓄電装置用外装材の成型性をより向上させることができる。 In the above-described exterior material for the energy storage device, the base layer may be a biaxially oriented film. Using a biaxially oriented film for the base layer can further improve the moldability of the exterior material for the energy storage device.
上記蓄電装置用外装材において、上記基材層が半芳香族ポリアミドフィルムであってもよい。半芳香族ポリアミドフィルムは、抵抗変化比、23℃環境下での体積抵抗率、及び、150℃環境下での体積抵抗率を、上述した特定の範囲内としやすい。そのため、基材層が半芳香族ポリアミドフィルムであることで、80℃程度以下での使用時、及び、高温環境下での使用時(例えば100~150℃での使用時)の両方において、絶縁破壊の発生をより十分に抑制することができる。 In the above-described exterior material for the energy storage device, the base layer may be a semi-aromatic polyamide film. Semi-aromatic polyamide films tend to maintain the resistance change ratio, volume resistivity at 23°C, and volume resistivity at 150°C within the specific ranges described above. Therefore, by using a semi-aromatic polyamide film as the base layer, dielectric breakdown can be more effectively suppressed both when used at temperatures below approximately 80°C and when used in high-temperature environments (e.g., 100-150°C).
上記蓄電装置用外装材において、上記外層接着剤層がポリエステルウレタン系接着剤を用いて形成された層であってもよい。外層接着剤層がポリエステルウレタン系接着剤を用いて形成されていることで、高温環境下(例えば150℃)においても優れた接着強度を維持することができる。 In the above-described exterior material for the energy storage device, the outer adhesive layer may be formed using a polyester-urethane adhesive. By using a polyester-urethane adhesive for the outer adhesive layer, excellent adhesive strength can be maintained even in high-temperature environments (e.g., 150°C).
上記蓄電装置用外装材は、全固体電池用であってもよい。 The above-mentioned exterior material for the energy storage device may also be used for all-solid-state batteries.
本開示はまた、蓄電装置本体と、上記蓄電装置本体から延在する電流取出し端子と、上記電流取出し端子を挟持し且つ上記蓄電装置本体を収容する、上記本開示の蓄電装置用外装材と、を備える蓄電装置を提供する。上記蓄電装置は、全固体電池であってもよい。 This disclosure also provides a power storage device comprising: a power storage device body; current extraction terminals extending from the power storage device body; and an exterior material for the power storage device according to this disclosure, which clamps the current extraction terminals and houses the power storage device body. The power storage device may be an all-solid-state battery.
本開示によれば、高温環境下(例えば150℃)でも絶縁破壊が生じにくい蓄電装置用外装材及びこれを用いた蓄電装置を提供することができる。 According to this disclosure, it is possible to provide an exterior material for energy storage devices that is less prone to dielectric breakdown even in high-temperature environments (e.g., 150°C), and an energy storage device using the same.
以下、図面を適宜参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 The following describes preferred embodiments of this disclosure in detail, with appropriate reference to the drawings. In the drawings, identical or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted. Furthermore, the dimensional ratios in the drawings are not limited to those shown.
[蓄電装置用外装材]
図1は、本開示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の一方の面側に設けられた外層接着剤層12aと、該外層接着剤層12aの基材層11とは反対側に設けられた、両面に第1及び第2の腐食防止処理層14a,14bを有するバリア層13と、該バリア層13の外層接着剤層12aとは反対側に設けられた内層接着剤層12bと、該内層接着剤層12bのバリア層13とは反対側に設けられたシーラント層16と、が積層された積層体である。ここで、第1の腐食防止処理層14aはバリア層13の基材層11側の面に、第2の腐食防止処理層14bはバリア層13のシーラント層16側の面に、それぞれ設けられている。外装材10において、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。
[Exterior material for energy storage devices]
Figure 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of the exterior material for an energy storage device according to the present disclosure. As shown in Figure 1, the exterior material (exterior material for an energy storage device) 10 of this embodiment is a laminate in which a base layer 11, an outer adhesive layer 12a provided on one side of the base layer 11, a barrier layer 13 provided on the side of the outer adhesive layer 12a opposite to the base layer 11 and having first and second corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b on both sides, an inner adhesive layer 12b provided on the side of the barrier layer 13 opposite to the outer adhesive layer 12a, and a sealant layer 16 provided on the side of the inner adhesive layer 12b opposite to the barrier layer 13. Here, the first corrosion-preventive treatment layer 14a is provided on the side of the barrier layer 13 facing the base layer 11, and the second corrosion-preventive treatment layer 14b is provided on the side of the barrier layer 13 facing the sealant layer 16. In the exterior material 10, the base layer 11 is the outermost layer, and the sealant layer 16 is the innermost layer. That is, the exterior material 10 is used with the base layer 11 facing the outside of the energy storage device and the sealant layer 16 facing the inside of the energy storage device.
以下、外装材10を構成する各層について具体的に説明する。 The following will provide a detailed explanation of each layer that makes up the exterior material 10.
<基材層11>
基材層11は、外装材10に成型性と絶縁性を付与する役割を果たす。また、基材層11は、蓄電装置を製造する際のシール工程における耐熱性を付与し、成型加工や流通の際に起こりうるピンホールの発生を抑制する役割を果たす。特に大型用途の蓄電装置の外装材の場合等は、耐擦傷性、耐薬品性、絶縁性等も付与できる。
<Base material layer 11>
The base layer 11 provides moldability and insulation to the exterior material 10. Furthermore, the base layer 11 provides heat resistance during the sealing process in the manufacturing of the energy storage device and suppresses the occurrence of pinholes that may occur during molding and distribution. Especially in the case of exterior materials for large-scale energy storage devices, it can also provide scratch resistance, chemical resistance, and insulation.
基材層11は、23℃環境下での体積抵抗率と150℃環境下の体積抵抗率との比(23℃環境下での体積抵抗率/150℃環境下での体積抵抗率)が、1×100~1×103である。上記比(抵抗変化比)は、1×100~5×102であることが好ましく、1×100~1×102であることがより好ましい。抵抗変化比が上記上限値以下であることで、温度上昇に伴う基材層11の体積抵抗率の急激な低下を抑制することができ、高温環境下(例えば150℃)において絶縁破壊が生じることを抑制することができる。 The ratio of the volume resistivity of the base layer 11 at a 23°C environment to the volume resistivity at a 150°C environment (volume resistivity at 23°C / volume resistivity at 150°C) is 1 × 10⁻¹⁰ to 1 × 10³ . The above ratio (resistivity change ratio) is preferably 1 × 10⁻¹⁰ to 5 × 10² , and more preferably 1 × 10⁻¹⁰ to 1 × 10² . By keeping the resistance change ratio below the above upper limit, it is possible to suppress the rapid decrease in the volume resistivity of the base layer 11 with increasing temperature, and to suppress dielectric breakdown in high-temperature environments (e.g., 150°C).
基材層11は、23℃環境下での体積抵抗率が1×1013Ω・m以上であることが好ましく、5×1013Ω・m以上であることがより好ましく、1×1014Ω・m以上であることが更に好ましい。また、基材層11の23℃環境下での体積抵抗率の上限値は特に限定されないが、例えば、1×1016Ω・m以下、5×1015Ω・m以下、又は、1×1015Ω・m以下であってもよい。基材層11の23℃環境下での体積抵抗率が上記下限値以上であることで、80℃程度以下での使用時、及び、高温環境下での使用時(例えば100~150℃での使用時)の両方において、絶縁破壊の発生をより十分に抑制することができる。 The base layer 11 preferably has a volume resistivity of 1 × 10¹³ Ω·m or more at a 23°C environment, more preferably 5 × 10¹³ Ω·m or more, and even more preferably 1 × 10¹⁴ Ω·m or more. Furthermore, the upper limit of the volume resistivity of the base layer 11 at a 23°C environment is not particularly limited, but may be, for example, 1 × 10¹⁶ Ω·m or less, 5 × 10¹⁵ Ω·m or less, or 1 × 10¹⁵ Ω·m or less. By having the volume resistivity of the base layer 11 at a 23°C environment be above the above lower limit, dielectric breakdown can be more sufficiently suppressed both when used at temperatures of around 80°C or below, and when used in high-temperature environments (for example, when used at 100 to 150°C).
基材層11は、150℃環境下での体積抵抗率が1×1012Ω・m以上であることが好ましく、5×1012Ω・m以上であることがより好ましく、1×1013Ω・m以上であることが更に好ましい。また、基材層11の150℃環境下での体積抵抗率の上限値は特に限定されないが、例えば、1×1015Ω・m以下、5×1014Ω・m以下、又は、1×1014Ω・m以下であってもよい。基材層11の150℃環境下での体積抵抗率が上記下限値以上であることで、80℃程度以下での使用時、及び、高温環境下での使用時(例えば100~150℃での使用時)の両方において、絶縁破壊の発生をより十分に抑制することができる。 The base layer 11 preferably has a volume resistivity of 1 × 10¹² Ω·m or more at a 150°C environment, more preferably 5 × 10¹² Ω·m or more, and even more preferably 1 × 10¹³ Ω·m or more. Furthermore, the upper limit of the volume resistivity of the base layer 11 at a 150°C environment is not particularly limited, but may be, for example, 1 × 10¹⁵ Ω·m or less, 5 × 10¹⁴ Ω·m or less, or 1 × 10¹⁴ Ω·m or less. By having the volume resistivity of the base layer 11 at a 150°C environment be above the above lower limit, dielectric breakdown can be more sufficiently suppressed both when used at around 80°C or below, and when used in a high-temperature environment (for example, when used at 100 to 150°C).
基材層11の体積抵抗率は、JIS K 6911に準拠し、温度23℃、相対湿度20%未満、又は、温度150℃で、電圧100Vの条件にて測定することができる。 The volume resistivity of the substrate layer 11 can be measured in accordance with JIS K 6911 under conditions of 23°C, less than 20% relative humidity, or 150°C, with a voltage of 100V.
基材層11は、絶縁性を有する樹脂により形成された樹脂フィルムからなる層であることが好ましい。 The base layer 11 is preferably a layer made of a resin film formed from an insulating resin.
基材層11は、上述した抵抗変化比及び体積抵抗率の条件を満たすとともに、良好な成型性を確保する観点から、半芳香族ポリアミドフィルムからなる層であることが好ましい。 The base layer 11 is preferably made of a semi-aromatic polyamide film, in order to satisfy the above-mentioned conditions for resistance change ratio and volume resistivity, and to ensure good moldability.
半芳香族ポリアミドフィルムを構成する半芳香族ポリアミドは、ジカルボン酸成分とジアミン成分とを共重合させたものであり、ジカルボン酸成分又はジアミン成分中に芳香族基を含むものである。半芳香族ポリアミドは、高い耐熱性を有する。また、半芳香族ポリアミドは、良好な成型性を確保できると共に、寸法安定性にも優れる。半芳香族ポリアミドフィルムを基材層11とすることで、上述した抵抗変化比及び体積抵抗率の条件を満たしやすく、高温環境下(例えば150℃)でも絶縁破壊が生じにくい蓄電装置用外装材を形成することができる。 The semi-aromatic polyamide constituting the semi-aromatic polyamide film is a copolymer of a dicarboxylic acid component and a diamine component, and contains aromatic groups within either the dicarboxylic acid component or the diamine component. Semi-aromatic polyamides possess high heat resistance. Furthermore, they offer excellent moldability and dimensional stability. By using a semi-aromatic polyamide film as the base layer 11, it is possible to easily satisfy the aforementioned resistance change ratio and volume resistivity conditions, and to form an exterior material for energy storage devices that is less prone to dielectric breakdown even in high-temperature environments (e.g., 150°C).
半芳香族ポリアミドを構成するジカルボン酸成分は、テレフタル酸を主成分とすることが好ましい。テレフタル酸以外のジカルボン酸成分としては、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、オクタデカン二酸等の脂肪族ジカルボン酸;1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,3-ナフタレンジカルボン酸、1,2-ナフタレンジカルボン酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。ジカルボン酸成分中のテレフタル酸の割合は、60~100モル%であることが好ましい。 The dicarboxylic acid component constituting the semi-aromatic polyamide is preferably terephthalic acid as the main component. Other dicarboxylic acid components include, for example, aliphatic dicarboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, tetradecanedioic acid, and octadecanediic acid; and aromatic dicarboxylic acids such as 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 1,3-naphthalenedicarboxylic acid, 1,2-naphthalenedicarboxylic acid, and isophthalic acid. These may be used individually or in combination of two or more. The proportion of terephthalic acid in the dicarboxylic acid component is preferably 60 to 100 mol%.
半芳香族ポリアミドを構成するジアミン成分は、炭素数が4~15である脂肪族ジアミンを主成分とすることが好ましい。炭素数が4~15である脂肪族ジアミンとしては、例えば、1,4-ブタンジアミン、1,5-ペンタンジアミン、1,6-ヘキサンジアミン、1,7-ヘプタンジアミン、1,8-オクタンジアミン、1,9-ノナンジアミン、2-メチル-1,8-オクタンジアミン、4-メチル-1,8-オクタンジアミン、1,10-デカンジアミン、1,11-ウンデカンジアミン、1,12-ドデカンジアミン、1,13-トリデカンジアミン、1,14-テトラデカンジアミン、1,15-ペンタデカンジアミン等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。 The diamine component constituting the semi-aromatic polyamide is preferably an aliphatic diamine having 4 to 15 carbon atoms. Examples of aliphatic diamines having 4 to 15 carbon atoms include 1,4-butanediamine, 1,5-pentanediamine, 1,6-hexanediamine, 1,7-heptanediamine, 1,8-octanediamine, 1,9-nonanediamine, 2-methyl-1,8-octanediamine, 4-methyl-1,8-octanediamine, 1,10-decanediamine, 1,11-undecanediamine, 1,12-dodecanediamine, 1,13-tridecanediamine, 1,14-tetradecanediamine, and 1,15-pentadecanediamine. These may be used individually or in combination of two or more.
半芳香族ポリアミドには、ε-カプロラクタム、ζ-エナントラクタム、η-カプリルラクタム、ω-ラウロラクタム等のラクタム類が共重合されていてもよい。 Semi-aromatic polyamides may also be copolymerized with lactams such as ε-caprolactam, ζ-enanthractam, η-capryllactam, and ω-laurolactam.
半芳香族ポリアミドの融点(Tm)は、ヒートシール時の耐熱性の観点から、シーラント層16の融点よりも30℃以上高いことが好ましい。半芳香族ポリアミドの融点は、例えば280~350℃であってもよい。半芳香族ポリアミドを構成するモノマーの種類や共重合比は、半芳香族ポリアミドの融点が上記範囲内となるように調整することが好ましい。 The melting point (Tm) of the semi-aromatic polyamide is preferably 30°C or more higher than the melting point of the sealant layer 16, from the viewpoint of heat resistance during heat sealing. The melting point of the semi-aromatic polyamide may be, for example, 280 to 350°C. The types of monomers constituting the semi-aromatic polyamide and the copolymerization ratio are preferably adjusted so that the melting point of the semi-aromatic polyamide falls within the above range.
上記半芳香族ポリアミドフィルム等の基材層11を構成する樹脂フィルムは、延伸フィルムであっても未延伸フィルムであってもよいが、良好な成型性が得られやすいことから、二軸延伸フィルムであることが好ましい。二軸延伸フィルムにおける延伸方法としては、例えば、逐次二軸延伸法、チューブラー二軸延伸法、同時二軸延伸法等が挙げられる。二軸延伸フィルムは、より良好な成型性が得られやすいことから、同時二軸延伸法又はチューブラー二軸延伸法により延伸されたものであることが好ましい。 The resin film constituting the base layer 11, such as the semi-aromatic polyamide film described above, may be either a stretched or unstretched film, but it is preferable to be a biaxially oriented film because it is easier to obtain good moldability. Examples of stretching methods for biaxially oriented films include sequential biaxial stretching, tubular biaxial stretching, and simultaneous biaxial stretching. Since biaxially oriented films are easier to obtain with better moldability, it is preferable that they are stretched by simultaneous biaxial stretching or tubular biaxial stretching.
基材層11は、1種類の樹脂フィルムで構成された単層フィルムであってもよく、2種類以上の樹脂フィルムで構成された積層フィルムであってもよい。 The base layer 11 may be a single-layer film composed of one type of resin film, or it may be a laminated film composed of two or more types of resin films.
基材層11のガラス転移温度(Tg)は、100℃以上であることが好ましく、110℃以上であることがより好ましく、115℃以上であることが更に好ましい。基材層11のTgが100℃以上であることで、高温環境下での使用時(例えば100~150℃での使用時)において、絶縁破壊の発生をより十分に抑制することができる。基材層11のTgの上限値は特に限定されないが、例えば400℃以下であってもよい。 The glass transition temperature (Tg) of the substrate layer 11 is preferably 100°C or higher, more preferably 110°C or higher, and even more preferably 115°C or higher. A Tg of 100°C or higher for the substrate layer 11 allows for more effective suppression of dielectric breakdown during use in high-temperature environments (e.g., at 100-150°C). While there is no particular upper limit to the Tg of the substrate layer 11, it may be, for example, 400°C or lower.
基材層11の厚さは、5μm以上であることが好ましく、6μm以上であることがより好ましく、10μm以上であることが更に好ましく、12μm以上であることが特に好ましい。また、基材層11の厚さは、50μm以下であることが好ましく、40μm以下であることがより好ましく、35μm以下であることが更に好ましく、30μm以下であることが特に好ましい。基材層11の厚さが5μm以上であることにより、蓄電装置用外装材10の耐ピンホール性及び絶縁性を向上できる傾向がある。基材層11の厚さが50μmを超えると蓄電装置用外装材10の総厚が大きくなり、電池の電気容量を小さくしなければならない場合があるため望ましくない。また、基材層11の厚さを50μm以下とすることで、蓄電装置用外装材10の成型後のカールの発生を抑制することができ、それによって、後工程で行うヒートシール時のハンドリング性の低下を防ぐことができる。 The thickness of the base layer 11 is preferably 5 μm or more, more preferably 6 μm or more, even more preferably 10 μm or more, and particularly preferably 12 μm or more. Furthermore, the thickness of the base layer 11 is preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, even more preferably 35 μm or less, and particularly preferably 30 μm or less. A base layer thickness of 5 μm or more tends to improve the pinhole resistance and insulation properties of the energy storage device exterior material 10. A base layer thickness exceeding 50 μm is undesirable because it increases the total thickness of the energy storage device exterior material 10, potentially requiring a reduction in the battery's electrical capacity. Additionally, a base layer thickness of 50 μm or less suppresses curling of the energy storage device exterior material 10 after molding, thereby preventing a decrease in handling performance during subsequent heat sealing processes.
基材層11は、基材層11の150℃環境下での体積抵抗率と基材層11の厚さとを乗じた値が、5×1013(Ω・m×μm)以上であることが好ましく、1×1014(Ω・m×μm)以上であることがより好ましく、2×1014(Ω・m×μm)以上であることが更に好ましい。また、基材層11の150℃環境下での体積抵抗率と基材層11の厚さとを乗じた値は、1×1016(Ω・m×μm)以下であってもよく、5×1015(Ω・m×μm)以下であってもよい。この値が上記下限値以上であると、80℃程度以下での使用時、及び、高温環境下での使用時(例えば100~150℃での使用時)の両方において、絶縁破壊の発生をより十分に抑制することができる。 The volume resistivity of the base layer 11 at a 150°C environment multiplied by the thickness of the base layer 11 is preferably 5 × 10¹³ (Ω·m × μm) or more, more preferably 1 × 10¹⁴ (Ω·m × μm) or more, and even more preferably 2 × 10¹⁴ (Ω·m × μm) or more. Furthermore, the value obtained by multiplying the volume resistivity of the base layer 11 at a 150°C environment by the thickness of the base layer 11 may be 1 × 10¹⁶ (Ω·m × μm) or less, or 5 × 10¹⁵ (Ω·m × μm) or less. If this value is above the above lower limit, dielectric breakdown can be more sufficiently suppressed both when used at temperatures below approximately 80°C and when used in high-temperature environments (for example, when used at 100 to 150°C).
<外層接着剤層12a>
外層接着剤層12aは、基材層11とバリア層13とを接着する層である。外層接着剤層12a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(多官能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。また、ポリウレタン樹脂の中でも、高温環境下での剥離強度の低下をより抑制しやすいことから、ポリエステルポリオールと2官能以上のイソシアネート化合物とを用いたポリエステルウレタン樹脂が好ましい。
<Outer adhesive layer 12a>
The outer adhesive layer 12a is a layer that adheres the base layer 11 and the barrier layer 13. Specific examples of materials constituting the outer adhesive layer 12a include polyurethane resins obtained by reacting a main component such as polyester polyol, polyether polyol, acrylic polyol, or carbonate polyol with a bifunctional or higher isocyanate compound (polyfunctional isocyanate compound). Among polyurethane resins, polyester urethane resins using a polyester polyol and a bifunctional or higher isocyanate compound are preferred because they more effectively suppress the decrease in peel strength under high-temperature conditions.
上述した各種ポリオールは、外装材に求められる機能や性能に応じて、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 The various polyols described above can be used individually or in combination of two or more, depending on the functions and performance required for the exterior material.
また、接着剤に求められる性能に応じて、上述したポリウレタン樹脂に、その他の各種添加剤や安定剤を配合してもよい。 Furthermore, depending on the required performance of the adhesive, various other additives and stabilizers may be blended into the polyurethane resin described above.
上述したポリウレタン樹脂を含む外層接着剤層12aの形成に用いられるポリウレタン系接着剤において、ポリオールに含まれる水酸基数に対する、多官能イソシアネート化合物に含まれるイソシアナト基数の比率(NCO/OH)は、2~60であってもよく、5~50であってもよく、10~40であってもよい。この比率が2以上であると、高温環境下(例えば150℃)での基材層11とバリア層13との接着強度をより向上させることができ、高温環境下でのバリア層13からの基材層11の浮きをより一層抑制しやすい。上記比率が60以下であると、未反応の水酸基が過剰に残存することを防ぐことができ、室温環境下及び高温環境下の両方での基材層11とバリア層13との接着強度をより向上させやすい。なお、ポリウレタン系接着剤の硬化物(外層接着剤層12a)の耐熱性は、大気中又は接着剤中に含まれる微量の水と多官能イソシアネート化合物とが反応して発生するウレアやビューレットによって向上する。このため、多官能イソシアネート化合物が多いほどこれらのユニットが増え、それによりTgが高くなり、耐熱性が向上する傾向がある。 In the polyurethane adhesive used to form the outer adhesive layer 12a containing the polyurethane resin described above, the ratio (NCO/OH) of isocyanate groups in the polyfunctional isocyanate compound to the number of hydroxyl groups in the polyol may be 2 to 60, 5 to 50, or 10 to 40. If this ratio is 2 or higher, the adhesive strength between the substrate layer 11 and the barrier layer 13 in a high-temperature environment (e.g., 150°C) can be further improved, and the lifting of the substrate layer 11 from the barrier layer 13 in a high-temperature environment can be further suppressed. If the above ratio is 60 or lower, it is possible to prevent excessive residue of unreacted hydroxyl groups, and the adhesive strength between the substrate layer 11 and the barrier layer 13 can be further improved in both room temperature and high-temperature environments. The heat resistance of the cured polyurethane adhesive (outer adhesive layer 12a) is improved by urea and biuret generated by the reaction of trace amounts of water in the air or adhesive with the polyfunctional isocyanate compound. Therefore, the more polyfunctional isocyanate compounds there are, the more these units increase, which in turn raises the Tg (transition time) and improves heat resistance.
外層接着剤層12aの厚さは、特に限定されるものではないが、所望の接着強度、追随性、及び加工性等を得る観点から、例えば、1~10μmが好ましく、3~7μmがより好ましい。なお、外層接着剤層12aの厚さが1μm以上であると、高い接着強度が得られやすいと共に、高温環境下での基材層11及びバリア層13の熱膨張時に発生する剪断力の応力緩和がしやすい。一方、外層接着剤層の厚さが10μm以下であると、外装材の成型性をより向上させることができる。 The thickness of the outer adhesive layer 12a is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining desired adhesive strength, conformability, and processability, for example, 1 to 10 μm is preferred, and 3 to 7 μm is more preferred. When the thickness of the outer adhesive layer 12a is 1 μm or more, high adhesive strength is easily obtained, and stress relief of shear forces generated during thermal expansion of the base layer 11 and barrier layer 13 in high-temperature environments is facilitated. On the other hand, when the thickness of the outer adhesive layer is 10 μm or less, the moldability of the exterior material can be further improved.
<バリア層13>
バリア層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、バリア層13は、深絞り成型をするために延展性を有していてもよい。バリア層13としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、銅等の各種金属箔、あるいは、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を用いることができる。蒸着膜を設けたフィルムとしては、例えば、アルミニウム蒸着フィルム、無機酸化物蒸着フィルムを使用することができる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。バリア層13としては、質量(比重)、防湿性、加工性及びコストの面から、金属箔が好ましく、アルミニウム箔がより好ましい。
<Barrier layer 13>
The barrier layer 13 has water vapor barrier properties that prevent moisture from entering the inside of the energy storage device. The barrier layer 13 may also have ductility for deep drawing. As the barrier layer 13, for example, various metal foils such as aluminum, stainless steel, and copper, or metal vapor-deposited films, inorganic oxide vapor-deposited films, carbon-containing inorganic oxide vapor-deposited films, or films provided with these vapor-deposited films can be used. As films provided with vapor-deposited films, for example, aluminum vapor-deposited films and inorganic oxide vapor-deposited films can be used. These can be used individually or in combination of two or more types. As the barrier layer 13, metal foil is preferred in terms of mass (specific gravity), moisture resistance, processability, and cost, and aluminum foil is more preferred.
アルミニウム箔としては、所望の成型時の延展性を付与できる点から、特に焼鈍処理を施した軟質アルミニウム箔を好ましく用いることができるが、さらなる耐ピンホール性、及び成型時の延展性を付与させる目的で、鉄を含むアルミニウム箔を用いるのがより好ましい。アルミニウム箔中の鉄の含有量は、アルミニウム箔100質量%中、0.1~9.0質量%が好ましく、0.5~2.0質量%がより好ましい。鉄の含有量が0.1質量%以上であることにより、より優れた耐ピンホール性及び延展性を有する外装材10を得ることができる。鉄の含有量が9.0質量%以下であることにより、より柔軟性に優れた外装材10を得ることができる。アルミニウム箔としては、未処理のアルミニウム箔を用いてもよいが、耐腐食性を付与する点で脱脂処理を施したアルミニウム箔を用いることが好ましい。アルミニウム箔に脱脂処理を施す場合は、アルミニウム箔の片面のみに脱脂処理を施してもよく、両面に脱脂処理を施してもよい。 As for the aluminum foil, soft aluminum foil that has undergone annealing treatment is particularly preferred because it can impart the desired ductility during molding. However, it is even more preferable to use aluminum foil containing iron in order to further impart pinhole resistance and ductility during molding. The iron content in the aluminum foil is preferably 0.1 to 9.0% by mass, and more preferably 0.5 to 2.0% by mass, based on 100% by mass of the aluminum foil. An iron content of 0.1% by mass or more allows for the acquisition of an exterior material 10 with superior pinhole resistance and ductility. An iron content of 9.0% by mass or less allows for the acquisition of an exterior material 10 with superior flexibility. While untreated aluminum foil may be used, it is preferable to use degreased aluminum foil to impart corrosion resistance. When degreasing the aluminum foil, the degreasing treatment may be applied to only one side of the aluminum foil, or to both sides.
バリア層13の厚さは、特に限定されるものではないが、バリア性、耐ピンホール性、加工性を考慮して9~200μmとすることが好ましく、15~100μmとすることがより好ましい。 The thickness of the barrier layer 13 is not particularly limited, but it is preferably 9 to 200 μm, and more preferably 15 to 100 μm, considering barrier properties, pinhole resistance, and processability.
<第1及び第2の腐食防止処理層14a,14b>
第1及び第2の腐食防止処理層14a,14bは、バリア層13を構成する金属箔(金属箔層)等の腐食を防止するために設けられる層である。また、第1の腐食防止処理層14aは、バリア層13と外層接着剤層12aとの密着力を高める役割を果たす。また、第2の腐食防止処理層14bは、バリア層13と内層接着剤層12bとの密着力を高める役割を果たす。第1の腐食防止処理層14a及び第2の腐食防止処理層14bは、同一の構成の層であってもよく、異なる構成の層であってもよい。第1及び第2の腐食防止処理層14a,14b(以下、単に「腐食防止処理層14a,14b」とも言う)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。
<First and second corrosion-preventive treatment layers 14a, 14b>
The first and second corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b are layers provided to prevent corrosion of the metal foil (metal foil layer) and the like that which constitute the barrier layer 13. The first corrosion-preventive treatment layer 14a also plays a role in increasing the adhesion between the barrier layer 13 and the outer adhesive layer 12a. The second corrosion-preventive treatment layer 14b also plays a role in increasing the adhesion between the barrier layer 13 and the inner adhesive layer 12b. The first corrosion-preventive treatment layer 14a and the second corrosion-preventive treatment layer 14b may be layers with the same composition or layers with different compositions. The first and second corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b (hereinafter also simply referred to as "corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b") may be formed, for example, by degreasing, hot water modification, anodizing, chemical conversion, or a combination thereof.
脱脂処理としては、酸脱脂あるいはアルカリ脱脂が挙げられる。酸脱脂としては、硫酸、硝酸、塩酸、フッ酸などの無機酸の単独、又はこれらの混合液を使用する方法などが挙げられる。また、酸脱脂として、一ナトリウム二フッ化アンモニウムなどのフッ素含有化合物を上記無機酸で溶解させた酸脱脂剤を用いることで、特にバリア層13にアルミニウム箔を用いた場合に、アルミニウムの脱脂効果が得られるだけでなく、不動態であるアルミニウムのフッ化物を形成させることができ、耐腐食性という点で有効である。アルカリ脱脂としては、水酸化ナトリウムなどを使用する方法が挙げられる。 Degreasing methods include acid degreasing and alkaline degreasing. Acid degreasing methods include using inorganic acids such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, and hydrofluoric acid individually, or mixtures thereof. Furthermore, using an acid degreasing agent prepared by dissolving a fluorine-containing compound such as monosodium ammonium difluoride in the above-mentioned inorganic acid is particularly effective when aluminum foil is used in the barrier layer 13. This not only provides a degreasing effect on the aluminum but also allows for the formation of a passive aluminum fluoride, which is beneficial in terms of corrosion resistance. Alkaline degreasing methods include using sodium hydroxide, etc.
熱水変成処理としては、例えば、トリエタノールアミンを添加した沸騰水中にアルミニウム箔を浸漬処理するベーマイト処理が挙げられる。 One example of a hydrothermal alteration treatment is the boehmite treatment, which involves immersing aluminum foil in boiling water to which triethanolamine has been added.
陽極酸化処理としては、例えば、アルマイト処理が挙げられる。 An example of anodizing treatment is aluminum anodizing.
化成処理としては、浸漬型、塗布型が挙げられる。浸漬型の化成処理としては、例えばクロメート処理、ジルコニウム処理、チタニウム処理、バナジウム処理、モリブデン処理、リン酸カルシウム処理、水酸化ストロンチウム処理、セリウム処理、ルテニウム処理、あるいはこれらの混合相からなる各種化成処理が挙げられる。一方、塗布型の化成処理としては、腐食防止性能を有するコーティング剤をバリア層13上に塗布する方法が挙げられる。 Chemical conversion treatments include immersion type and coating type. Examples of immersion type chemical conversion treatments include chromate treatment, zirconium treatment, titanium treatment, vanadium treatment, molybdenum treatment, calcium phosphate treatment, strontium hydroxide treatment, cerium treatment, ruthenium treatment, or various chemical conversion treatments consisting of mixed phases of these. On the other hand, a coating type chemical conversion treatment involves applying a coating agent with corrosion-preventive properties onto the barrier layer 13.
これら腐食防止処理のうち、熱水変成処理、陽極酸化処理、化成処理のいずれかで腐食防止処理層の少なくとも一部を形成する場合は、事前に上述した脱脂処理を行うことが好ましい。なお、バリア層13として焼鈍工程を通した金属箔など脱脂処理済みの金属箔を用いる場合は、腐食防止処理層14a,14bの形成において改めて脱脂処理する必要なはい。 When forming at least a portion of the corrosion-preventive treatment layer using one of these corrosion-preventive treatments—hot water modification, anodizing, or chemical conversion—it is preferable to perform the degreasing treatment described above beforehand. Furthermore, if a degreased metal foil, such as one that has undergone an annealing process, is used as the barrier layer 13, it is not necessary to perform degreasing treatment again when forming the corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b.
塗布型の化成処理に用いられるコーティング剤は、好ましくは3価クロムを含有する。また、コーティング剤には、後述するカチオン性ポリマー及びアニオン性ポリマーからなる群より選択される少なくとも1種のポリマーが含まれていてもよい。 The coating agent used in the coating-type chemical conversion treatment preferably contains trivalent chromium. Furthermore, the coating agent may also contain at least one polymer selected from the group consisting of cationic polymers and anionic polymers, as described later.
また、上記処理のうち、特に熱水変成処理、陽極酸化処理では、処理剤によってアルミニウム箔表面を溶解させ、耐腐食性に優れるアルミニウム化合物(ベーマイト、アルマイト)を形成させる。そのため、アルミニウム箔を用いたバリア層13から腐食防止処理層14a,14bまで共連続構造を形成した形態になるので、上記処理は化成処理の定義に包含される。一方、後述するように化成処理の定義に含まれない、純粋なコーティング手法のみで腐食防止処理層14a,14bを形成することも可能である。この方法としては、例えば、アルミニウムの腐食防止効果(インヒビター効果)を有し、且つ、環境側面的にも好適な材料として、平均粒径100nm以下の酸化セリウムのような希土類元素酸化物のゾルを用いる方法が挙げられる。この方法を用いることで、一般的なコーティング方法でも、アルミニウム箔などの金属箔に腐食防止効果を付与することが可能となる。 Furthermore, in particular, the hydrothermal modification and anodizing processes described above dissolve the surface of the aluminum foil using a treatment agent, forming aluminum compounds (boehmite, anodized aluminum) with excellent corrosion resistance. Therefore, a co-continuous structure is formed from the aluminum foil barrier layer 13 to the corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b, and thus these processes are included in the definition of chemical conversion treatment. On the other hand, as will be described later, it is also possible to form the corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b using only a pure coating method, which is not included in the definition of chemical conversion treatment. One example of this method is the use of a sol of a rare-earth element oxide, such as cerium oxide, with an average particle size of 100 nm or less, which has a corrosion-preventive effect (inhibitor effect) on aluminum and is also environmentally friendly. By using this method, it becomes possible to impart a corrosion-preventive effect to metal foils such as aluminum foil even with general coating methods.
上記希土類元素酸化物のゾルとしては、例えば、水系、アルコール系、炭化水素系、ケトン系、エステル系、エーテル系などの各種溶媒を用いたゾルが挙げられる。中でも、水系のゾルが好ましい。 Examples of sols for the above-mentioned rare earth element oxides include sols using various solvents such as aqueous, alcoholic, hydrocarbon, ketone, ester, and ether-based solvents. Among these, aqueous sols are preferred.
上記希土類元素酸化物のゾルには、通常その分散を安定化させるために、硝酸、塩酸、リン酸などの無機酸又はその塩、酢酸、りんご酸、アスコルビン酸、乳酸などの有機酸が分散安定化剤として用いられる。これらの分散安定化剤のうち、特にリン酸は、外装材10において、(1)ゾルの分散安定化、(2)リン酸のアルミキレート能力を利用したバリア層13との密着性の向上、(3)低温でもリン酸の脱水縮合を起こしやすいことによる腐食防止処理層14a,14b(酸化物層)の凝集力の向上、などが期待される。 In the sols of the rare earth element oxides mentioned above, inorganic acids such as nitric acid, hydrochloric acid, and phosphoric acid, or their salts, and organic acids such as acetic acid, malic acid, ascorbic acid, and lactic acid are typically used as dispersion stabilizers to stabilize their dispersion. Among these dispersion stabilizers, phosphoric acid, in particular, is expected to provide the following benefits in the exterior material 10: (1) stabilization of sol dispersion, (2) improved adhesion with the barrier layer 13 utilizing the aluminum chelating ability of phosphoric acid, and (3) improved cohesiveness of the corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b (oxide layers) due to the ease with which phosphoric acid undergoes dehydration condensation even at low temperatures.
上記希土類元素酸化物ゾルにより形成される腐食防止処理層14a,14bは、無機粒子の集合体であるため、乾燥キュアの工程を経ても層自身の凝集力が低くなるおそれがある。そこで、この場合の腐食防止処理層14a,14bは、凝集力を補うために、アニオン性ポリマー、又はカチオン性ポリマーにより複合化されていることが好ましい。 The corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b formed by the above-mentioned rare-earth element oxide sols are aggregates of inorganic particles, and therefore, even after the drying and curing process, the cohesive force of the layers themselves may decrease. Therefore, in this case, it is preferable that the corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b are compounded with an anionic polymer or a cationic polymer to compensate for the reduced cohesive force.
また、腐食防止処理層14a,14bは、前述した層には限定されない。例えば、公知技術である塗布型クロメートのように、樹脂バインダー(アミノフェノールなど)にリン酸とクロム化合物を配合した処理剤を用いて形成してもよい。この処理剤を用いれば、腐食防止機能と密着性の両方を兼ね備えた層とすることができる。また、塗液の安定性を考慮する必要があるものの、希土類元素酸化物ゾルとポリカチオン性ポリマーあるいはポリアニオン性ポリマーとを事前に一液化したコーティング剤を使用して腐食防止機能と密着性の両方を兼ね備えた層とすることができる。 Furthermore, the corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b are not limited to the layers described above. For example, they may be formed using a treatment agent containing a resin binder (such as aminophenol) mixed with phosphoric acid and a chromium compound, similar to the known coating-type chromate. Using this treatment agent, a layer possessing both corrosion prevention and adhesion can be achieved. Additionally, although the stability of the coating solution must be considered, a coating agent pre-mixed with a rare-earth element oxide sol and a polycationic or polyanionic polymer can be used to create a layer possessing both corrosion prevention and adhesion.
腐食防止処理層14a,14bの単位面積当たりの質量は、多層構造、単層構造いずれであっても、0.005~0.200g/m2が好ましく、0.010~0.100g/m2がより好ましい。上記単位面積当たりの質量が0.005g/m2以上であれば、バリア層13に腐食防止機能を付与しやすい。また、上記単位面積当たりの質量が0.200g/m2を超えても、腐食防止機能はあまり変らない。一方、希土類元素酸化物ゾルを用いた場合には、塗膜が厚いと乾燥時の熱によるキュアが不十分となり、凝集力の低下を伴うおそれがある。なお、腐食防止処理層14a,14bの厚さについては、その比重から換算できる。 The mass per unit area of the corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b is preferably 0.005 to 0.200 g/ m² , and more preferably 0.010 to 0.100 g/ m² , regardless of whether it is a multilayer or single-layer structure. If the mass per unit area is 0.005 g/ m² or more, it is easier to impart corrosion prevention function to the barrier layer 13. Furthermore, even if the mass per unit area exceeds 0.200 g/ m² , the corrosion prevention function does not change much. On the other hand, when using rare earth element oxide sols, if the coating film is thick, the curing due to heat during drying may be insufficient, which may lead to a decrease in cohesive force. The thickness of the corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b can be calculated from their specific gravity.
腐食防止処理層14a,14bは、シーラント層とバリア層との密着性を保持しやすくなる観点から、例えば、酸化セリウムと、該酸化セリウム100質量部に対して1~100質量部のリン酸又はリン酸塩と、カチオン性ポリマーと、を含む態様であってもよく、バリア層13に化成処理を施して形成されている態様であってもよく、バリア層13に化成処理を施して形成されており、且つ、カチオン性ポリマーを含む態様であってもよい。 The corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b may, from the viewpoint of facilitating adhesion between the sealant layer and the barrier layer, for example, contain cerium oxide, 1 to 100 parts by mass of phosphoric acid or phosphate per 100 parts by mass of cerium oxide, and a cationic polymer. Alternatively, they may be formed by applying a chemical conversion treatment to the barrier layer 13, or they may be formed by applying a chemical conversion treatment to the barrier layer 13 and also contain a cationic polymer.
<内層接着剤層12b>
内層接着剤層12bは、第2の腐食防止処理層14bが形成されたバリア層13とシーラント層16とを接着する層である。内層接着剤層12bには、バリア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、例えば、上述した外層接着剤層12aと同様の接着剤を用いることができる。
<Inner adhesive layer 12b>
The inner adhesive layer 12b is a layer that bonds the barrier layer 13, on which the second corrosion-preventive treatment layer 14b is formed, to the sealant layer 16. A general adhesive for bonding the barrier layer and the sealant layer can be used for the inner adhesive layer 12b, for example, the same adhesive as that used for the outer adhesive layer 12a described above can be used.
内層接着剤層12bの厚さは、特に限定されるものではないが、所望の接着強度、及び加工性等を得る観点から、1~10μmが好ましく、3~7μmがより好ましい。 The thickness of the inner adhesive layer 12b is not particularly limited, but from the viewpoint of obtaining the desired adhesive strength and processability, it is preferably 1 to 10 μm, and more preferably 3 to 7 μm.
<シーラント層16>
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としては、ポリオレフィン系樹脂又はポリエステル系樹脂からなる樹脂フィルムが挙げられる。これらのシーラント層16を構成する樹脂(以下、「ベース樹脂」とも言う)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<Sealant layer 16>
The sealant layer 16 is a layer that provides heat-sealing properties to the exterior material 10. Examples of sealant layers 16 include resin films made of polyolefin resin or polyester resin. The resins constituting these sealant layers 16 (hereinafter also referred to as "base resins") may be used individually or in combination of two or more types.
ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、低密度、中密度又は高密度のポリエチレン;エチレン-αオレフィン共重合体;ポリプロピレン;プロピレンを共重合成分として含むブロック又はランダム共重合体;及び、プロピレン-αオレフィン共重合体等が挙げられる。 Examples of polyolefin resins include low-density, medium-density, or high-density polyethylene; ethylene-α-olefin copolymers; polypropylene; block or random copolymers containing propylene as a copolymer component; and propylene-α-olefin copolymers.
ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリエチレンナフタレート(PEN)樹脂、ポリブチレンナフタレート(PBN)樹脂、及び、それらの共重合体等が挙げられる。 Examples of polyester resins include polyethylene terephthalate (PET) resin, polybutylene terephthalate (PBT) resin, polyethylene naphthalate (PEN) resin, polybutylene naphthalate (PBN) resin, and copolymers thereof.
シーラント層16は、ポリオレフィン系エラストマーを含んでいてもよい。ポリオレフィン系エラストマーは、上述したベース樹脂に対して相溶性を有するものであっても、相溶性を有さないものであってもよいが、相溶性を有する相溶系ポリオレフィン系エラストマーと、相溶性を有さない非相溶系ポリオレフィン系エラストマーの両方を含んでいてもよい。相溶性を有する(相溶系)とは、ベース樹脂中に分散相サイズ1nm以上500nm未満で分散することを意味する。相溶性を有さない(非相溶系)とは、ベース樹脂中に分散相サイズ500nm以上20μm未満で分散することを意味する。 The sealant layer 16 may contain a polyolefin elastomer. The polyolefin elastomer may be compatible with the base resin described above, or it may not be compatible. It may contain both compatible polyolefin elastomers and incompatible polyolefin elastomers. "Compatible" means dispersed in the base resin with a dispersion phase size of 1 nm or more and less than 500 nm. "Incompatible" means dispersed in the base resin with a dispersion phase size of 500 nm or more and less than 20 μm.
ベース樹脂がポリプロピレン系樹脂である場合、相溶系ポリオレフィン系エラストマーとしては、例えば、プロピレン-ブテン-1ランダム共重合体が挙げられ、非相溶系ポリオレフィン系エラストマーとしては、例えば、エチレン-ブテン-1ランダム共重合体が挙げられる。ポリオレフィン系エラストマーは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 When the base resin is a polypropylene-based resin, examples of compatible polyolefin elastomers include propylene-butene-1 random copolymers, and examples of incompatible polyolefin elastomers include ethylene-butene-1 random copolymers. Polyolefin elastomers can be used individually or in combination of two or more.
また、シーラント層16は、添加成分として、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、難燃剤等を含んでいてもよい。これらの添加成分の含有量は、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。 Furthermore, the sealant layer 16 may contain additives such as slip agents, antiblocking agents, antioxidants, light stabilizers, and flame retardants. The content of these additives is preferably 5 parts by mass or less, based on a total mass of 100 parts by mass of the sealant layer 16.
シーラント層16の厚さは、特に限定されるものではないが、薄膜化と高温環境下でのヒートシール強度の向上とを両立する観点から、5~100μmの範囲であることが好ましく、10~100μmの範囲であることがより好ましく、20~80μmの範囲であることが更に好ましい。 The thickness of the sealant layer 16 is not particularly limited, but from the viewpoint of achieving both thinness and improved heat seal strength in high-temperature environments, it is preferably in the range of 5 to 100 μm, more preferably in the range of 10 to 100 μm, and even more preferably in the range of 20 to 80 μm.
シーラント層16は、単層フィルム及び多層フィルムのいずれであってもよく、必要とされる機能に応じて選択すればよい。 The sealant layer 16 may be either a single-layer film or a multi-layer film, and should be selected according to the required function.
以上、本実施形態の蓄電装置用外装材の好ましい実施の形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 While preferred embodiments of the exterior material for the energy storage device of this embodiment have been described in detail above, this disclosure is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist of this disclosure as described in the claims.
例えば、図1では、バリア層13の両面に腐食防止処理層14a,14bが設けられている場合を示したが、腐食防止処理層14a,14bのいずれか一方のみが設けられていてもよく、腐食防止処理層が設けられていなくてもよい。 For example, Figure 1 shows a case where corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b are provided on both sides of the barrier layer 13. However, only one of the corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b may be provided, or no corrosion-preventive treatment layer may be provided at all.
図1では、内層接着剤層12bを用いてバリア層13とシーラント層16とが積層されている場合を示したが、図2に示す蓄電装置用外装材20のように接着性樹脂層15を用いてバリア層13とシーラント層16とが積層されていてもよい。また、図2に示す蓄電装置用外装材20において、バリア層13と接着性樹脂層15との間に内層接着剤層12bを設けてもよい。 Figure 1 shows a case where the barrier layer 13 and sealant layer 16 are laminated using an inner adhesive layer 12b. However, as shown in Figure 2, the exterior material 20 for the energy storage device may be laminated using an adhesive resin layer 15. Furthermore, in the exterior material 20 for the energy storage device shown in Figure 2, an inner adhesive layer 12b may be provided between the barrier layer 13 and the adhesive resin layer 15.
<接着性樹脂層15>
接着性樹脂層15は、主成分となる接着性樹脂組成物と必要に応じて添加剤成分とを含んで概略構成されている。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を含むことが好ましい。
<Adhesive resin layer 15>
The adhesive resin layer 15 is generally composed of an adhesive resin composition as the main component and additive components as needed. The adhesive resin composition is not particularly limited, but it is preferable that it contains a modified polyolefin resin.
変性ポリオレフィン樹脂は、不飽和カルボン酸、並びにその酸無水物及び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により、グラフト変性されたポリオレフィン樹脂であることが好ましい。 The modified polyolefin resin is preferably a polyolefin resin that has been graft-modified with an unsaturated carboxylic acid, or an unsaturated carboxylic acid derivative derived from either its acid anhydride or ester.
ポリオレフィン樹脂としては、例えば、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、エチレン-αオレフィン共重合体、ホモポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、及びプロピレン-αオレフィン共重合体等が挙げられる。 Examples of polyolefin resins include low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, ethylene-α-olefin copolymers, homopolypropylene, block polypropylene, random polypropylene, and propylene-α-olefin copolymers.
変性ポリオレフィン樹脂は無水マレイン酸により変性されたポリオレフィン樹脂であることが好ましい。変性ポリオレフィン樹脂には、例えば、三井化学株式会社製の「アドマー」、三菱化学株式会社製の「モディック」などが適している。このような変性ポリオレフィン樹脂は、各種金属及び各種官能基を有するポリマーとの反応性に優れるため、該反応性を利用して接着性樹脂層15に密着性を付与することができる。また、接着性樹脂層15は、必要に応じて、例えば、各種相溶系及び非相溶系の、エラストマー、難燃剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、光安定剤、並びに粘着付与剤等の各種添加剤を含有してもよい。 The modified polyolefin resin is preferably a polyolefin resin modified with maleic anhydride. Suitable modified polyolefin resins include, for example, "Admer" manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. and "Modic" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation. Such modified polyolefin resins exhibit excellent reactivity with various metals and polymers having various functional groups; therefore, this reactivity can be used to impart adhesion to the adhesive resin layer 15. Furthermore, the adhesive resin layer 15 may, as needed, contain various additives such as various compatible and incompatible elastomers, flame retardants, slip agents, antiblocking agents, antioxidants, light stabilizers, and tackifiers.
接着性樹脂層15の厚さは、特に限定されないが、応力緩和や水分透過の観点から、シーラント層16と同じ又はそれ未満であることが好ましい。 The thickness of the adhesive resin layer 15 is not particularly limited, but from the viewpoint of stress relaxation and moisture permeability, it is preferable that it be the same as or less than that of the sealant layer 16.
また、蓄電装置用外装材20においては、接着性樹脂層15及びシーラント層16の合計の厚さは、薄膜化と高温環境下でのヒートシール強度の向上とを両立する観点から、5~100μmの範囲であることが好ましく、20~80μmの範囲であることがより好ましい。 Furthermore, in the exterior material 20 for the energy storage device, the total thickness of the adhesive resin layer 15 and the sealant layer 16 is preferably in the range of 5 to 100 μm, and more preferably in the range of 20 to 80 μm, from the viewpoint of achieving both thinness and improved heat seal strength in high-temperature environments.
[外装材の製造方法]
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。
[Manufacturing method for exterior materials]
Next, an example of a manufacturing method for the exterior material 10 shown in Figure 1 will be described. Note that the manufacturing method for the exterior material 10 is not limited to the following method.
本実施形態の外装材10の製造方法は、バリア層13に腐食防止処理層14a,14bを設ける工程と、外層接着剤層12aを用いて基材層11とバリア層13とを貼り合わせる工程と、内層接着剤層12bを介してシーラント層16をさらに積層して積層体を作製する工程と、必要に応じて、得られた積層体をエージング処理する工程とを含んで概略構成されている。 The manufacturing method for the exterior material 10 of this embodiment generally includes the steps of: providing corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b on the barrier layer 13; bonding the base layer 11 and the barrier layer 13 using an outer adhesive layer 12a; further laminating a sealant layer 16 via an inner adhesive layer 12b to create a laminate; and, if necessary, aging the obtained laminate.
(バリア層13への腐食防止処理層14a,14bの積層工程)
本工程は、バリア層13に対して、腐食防止処理層14a,14b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、バリア層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布したりする方法などが挙げられる。
(Lamination process of corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b onto the barrier layer 13)
This process involves forming corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b on the barrier layer 13. As described above, methods for this include degreasing, hot water modification, anodizing, chemical conversion, or applying a coating agent with corrosion-preventive properties to the barrier layer 13.
また、腐食防止処理層14a,14bが多層の場合は、例えば、下層側(バリア層13側)の腐食防止処理層を構成する塗布液(コーティング剤)をバリア層13に塗布し、焼き付けて第一層を形成した後、上層側の腐食防止処理層を構成する塗布液(コーティング剤)を第一層に塗布し、焼き付けて第二層を形成すればよい。 Furthermore, if the corrosion prevention treatment layers 14a and 14b are multi-layered, for example, the coating agent constituting the lower layer (barrier layer 13 side) of the corrosion prevention treatment layer can be applied to the barrier layer 13 and baked to form the first layer. Then, the coating agent constituting the upper layer of the corrosion prevention treatment layer can be applied to the first layer and baked to form the second layer.
脱脂処理についてはスプレー法又は浸漬法にて行えばよい。熱水変成処理や陽極酸化処理については浸漬法にて行えばよい。化成処理については化成処理のタイプに応じ、浸漬法、スプレー法、コート法などを適宜選択して行えばよい。 Degreasing can be performed using either the spray method or the immersion method. Hot water modification and anodizing treatments can be performed using the immersion method. For chemical conversion treatments, the immersion method, spray method, coating method, etc., can be appropriately selected depending on the type of chemical conversion treatment.
腐食防止性能を有するコーティング剤のコート法については、グラビアコート、リバースコート、ロールコート、バーコートなど各種方法を用いることが可能である。 Various methods can be used for applying coatings with corrosion-preventive properties, including gravure coating, reverse coating, roll coating, and bar coating.
上述したように、各種処理は金属箔の両面又は片面のどちらでも構わないが、片面処理の場合、その処理面はシーラント層16を積層する側に施すことが好ましい。なお、要求に応じて、基材層11の表面にも上記処理を施してもよい。 As described above, the various treatments may be applied to either both sides or one side of the metal foil. However, in the case of single-sided treatment, it is preferable to apply the treatment to the side on which the sealant layer 16 is laminated. Furthermore, the above treatment may also be applied to the surface of the base layer 11, if required.
また、第一層及び第二層を形成するためのコーティング剤の塗布量はいずれも、0.005~0.200g/m2が好ましく、0.010~0.100g/m2がより好ましい。 Furthermore, the amount of coating agent applied to form the first and second layers is preferably 0.005 to 0.200 g/ m² , and more preferably 0.010 to 0.100 g/ m² .
また、乾燥キュアが必要な場合は、用いる腐食防止処理層14a,14bの乾燥条件に応じて、母材温度として60~300℃の範囲で行うことができる。 Furthermore, if drying and curing are required, the base material temperature can be set to a range of 60 to 300°C, depending on the drying conditions of the corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b used.
(基材層11とバリア層13との貼り合わせ工程)
本工程は、腐食防止処理層14a,14bを設けたバリア層13と、基材層11とを、外層接着剤層12a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、上述した外層接着剤層12aを構成する材料にて両者を貼り合わせる。外層接着剤層12aは、ドライ塗布量として1~10g/m2の範囲、より好ましくは2~7g/m2の範囲で設ける。
(Bonding process between the base layer 11 and the barrier layer 13)
This process involves bonding a barrier layer 13, which is provided with corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b, to a base material layer 11 via an outer adhesive layer 12a. The bonding method can be dry lamination, non-solvent lamination, or wet lamination, using the materials that constitute the outer adhesive layer 12a described above. The outer adhesive layer 12a is applied in a dry coating amount ranging from 1 to 10 g/ m² , more preferably from 2 to 7 g/ m² .
(内層接着剤層12b及びシーラント層16の積層工程)
本工程は、バリア層13の第2の腐食防止処理層14b側に、内層接着剤層12b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。
(Lamination process of inner adhesive layer 12b and sealant layer 16)
This process involves bonding the sealant layer 16 to the second corrosion-preventive treatment layer 14b side of the barrier layer 13 via the inner adhesive layer 12b. Methods of bonding include wet processes and dry lamination.
ウェットプロセスの場合は、内層接着剤層12bを構成する接着剤の溶液又は分散液を、第2の腐食防止処理層14b上に塗工し、所定の温度で溶媒を飛ばし乾燥造膜、又は乾燥造膜後に必要に応じて焼き付け処理を行う。その後、シーラント層16を積層し、外装材10を製造する。塗工方法としては、先に例示した各種塗工方法が挙げられる。内層接着剤層12bの好ましいドライ塗布量は、外層接着剤層12aと同様である。 In the wet process, a solution or dispersion of the adhesive constituting the inner adhesive layer 12b is applied onto the second corrosion-preventive treatment layer 14b, and the solvent is evaporated at a predetermined temperature to form a dry film, or, if necessary, a baking treatment is performed after drying. Then, the sealant layer 16 is laminated to manufacture the exterior material 10. Various coating methods as exemplified above are examples of coating methods. The preferred dry application amount of the inner adhesive layer 12b is the same as that of the outer adhesive layer 12a.
この場合、シーラント層16は、例えば、上述したシーラント層16の構成成分を含有するシーラント層形成用樹脂組成物を用いて、溶融押出成形機により製造することができる。溶融押出成形機では、生産性の観点から、加工速度を80m/分以上とすることができる。 In this case, the sealant layer 16 can be manufactured, for example, by a melt extrusion molding machine using a resin composition for forming a sealant layer containing the components of the sealant layer 16 described above. From the viewpoint of productivity, the processing speed of the melt extrusion molding machine can be set to 80 m/min or more.
(エージング処理工程)
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、バリア層13/第2の腐食防止処理層14b/内層接着剤層12b/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。
(Aging process)
This process involves aging (curing) the laminate. Aging the laminate promotes adhesion between the barrier layer 13, the second corrosion-preventive treatment layer 14b, the inner adhesive layer 12b, and the sealant layer 16. The aging process can be carried out in a temperature range of room temperature to 100°C. The aging time is, for example, 1 to 10 days.
このようにして、図1に示すような、本実施形態の外装材10を製造することができる。 In this way, the exterior material 10 of this embodiment, as shown in Figure 1, can be manufactured.
次に、図2に示す外装材20の製造方法の一例について説明する。なお、外装材20の製造方法は以下の方法に限定されない。 Next, an example of a manufacturing method for the exterior material 20 shown in Figure 2 will be described. Note that the manufacturing method for the exterior material 20 is not limited to the method described below.
本実施形態の外装材20の製造方法は、バリア層13に腐食防止処理層14a,14bを設ける工程と、外層接着剤層12aを用いて基材層11とバリア層13とを貼り合わせる工程と、接着性樹脂層15及びシーラント層16をさらに積層して積層体を作製する工程と、必要に応じて、得られた積層体を熱処理する工程とを含んで概略構成されている。なお、基材層11とバリア層13とを貼り合わせる工程までは、上述した外装材10の製造方法と同様に行うことができる。 The manufacturing method for the exterior material 20 of this embodiment generally includes the steps of: providing corrosion-preventive treatment layers 14a and 14b on the barrier layer 13; bonding the base layer 11 and the barrier layer 13 using an outer adhesive layer 12a; further laminating the adhesive resin layer 15 and the sealant layer 16 to create a laminate; and, if necessary, heat-treating the obtained laminate. Note that the steps up to bonding the base layer 11 and the barrier layer 13 can be carried out in the same manner as the manufacturing method for the exterior material 10 described above.
(接着性樹脂層15及びシーラント層16の積層工程)
本工程は、先の工程により形成された第2の腐食防止処理層14b上に、接着性樹脂層15及びシーラント層16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接着性樹脂層15をシーラント層16ととも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、接着性樹脂層15とシーラント層16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。接着性樹脂層15及びシーラント層16の形成では、例えば、上述した接着性樹脂層15及びシーラント層16の構成を満たすように、各成分が配合される。シーラント層16の形成には、上述したシーラント層形成用樹脂組成物が用いられる。
(Lamination process of adhesive resin layer 15 and sealant layer 16)
This step involves forming an adhesive resin layer 15 and a sealant layer 16 on the second corrosion-preventive treatment layer 14b formed in the previous step. One method for this is to sand-laminate the adhesive resin layer 15 together with the sealant layer 16 using an extrusion laminating machine. Furthermore, lamination is also possible by tandem lamination or co-extrusion, in which the adhesive resin layer 15 and the sealant layer 16 are extruded. In forming the adhesive resin layer 15 and the sealant layer 16, for example, each component is blended to satisfy the above-described configuration of the adhesive resin layer 15 and the sealant layer 16. The above-described sealant layer forming resin composition is used to form the sealant layer 16.
本工程により、図2に示すような、基材層11/外層接着剤層12a/第1の腐食防止処理層14a/バリア層13/第2の腐食防止処理層14b/接着性樹脂層15/シーラント層16の順で各層が積層された積層体が得られる。 This process yields a laminate in which the layers are stacked in the following order, as shown in Figure 2: base layer 11 / outer adhesive layer 12a / first corrosion-preventive treatment layer 14a / barrier layer 13 / second corrosion-preventive treatment layer 14b / adhesive resin layer 15 / sealant layer 16.
なお、接着性樹脂層15は、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押出すことで積層させてもよい。あるいは、接着性樹脂層15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した造粒物を、押出ラミネート機を用いて押出すことで積層させてもよい。 The adhesive resin layer 15 may be laminated by directly extruding the dry-blended material, which has been mixed to the material composition described above, using an extrusion laminating machine. Alternatively, the adhesive resin layer 15 may be laminated by extruding the granulated material, which has been melt-blended using a melt-kneading device such as a single-screw extruder, twin-screw extruder, or Brabender mixer, using an extrusion laminating machine.
シーラント層16は、シーラント層形成用樹脂組成物の構成成分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押し出すことで積層させてもよい。あるいは、接着性樹脂層15及びシーラント層16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用いて、押出ラミネート機で接着性樹脂層15とシーラント層16とを押出すタンデムラミネート法、又は共押出法で積層させてもよい。また、シーラント層形成用樹脂組成物を用いて、事前にキャストフィルムとしてシーラント単膜を製膜し、このフィルムを接着性樹脂とともにサンドラミネーションする方法により積層させてもよい。接着性樹脂層15及びシーラント層16の形成速度(加工速度)は、生産性の観点から、例えば、80m/分以上であることができる。 The sealant layer 16 may be laminated by directly extruding a dry-blended material, which has been prepared to match the material composition described above, using an extrusion laminating machine. Alternatively, the adhesive resin layer 15 and the sealant layer 16 may be laminated using a tandem lamination method or co-extrusion method, where granules are extruded using an extrusion laminating machine after melt blending with a melt-kneading device such as a single-screw extruder, twin-screw extruder, or Brabender mixer. Furthermore, a single sealant film may be prepared in advance as a cast film using the sealant layer forming resin composition, and this film may be laminated together with the adhesive resin by sand lamination. From the viewpoint of productivity, the formation speed (processing speed) of the adhesive resin layer 15 and the sealant layer 16 can be, for example, 80 m/min or more.
(熱処理工程)
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、バリア層13/第2の腐食防止処理層14b/接着性樹脂層15/シーラント層16間での密着性を向上させることができる。熱処理の方法としては、少なくとも接着性樹脂層15の融点以上の温度で処理することが好ましい。
(Heat treatment process)
This process involves heat-treating the laminate. Heat-treating the laminate improves the adhesion between the barrier layer 13, the second corrosion-preventive treatment layer 14b, the adhesive resin layer 15, and the sealant layer 16. Preferably, the heat treatment is performed at a temperature at least equal to or greater than the melting point of the adhesive resin layer 15.
このようにして、図2に示すような、本実施形態の外装材20を製造することができる。 In this way, the exterior material 20 of this embodiment, as shown in Figure 2, can be manufactured.
以上、本開示の蓄電装置用外装材の好ましい実施の形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 While preferred embodiments of the exterior material for energy storage devices described herein have been detailed, this disclosure is not limited to these specific embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist of this disclosure as described in the claims.
本開示の蓄電装置用外装材は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、及び鉛蓄電池等の二次電池、並びに電気二重層キャパシタ等の電気化学キャパシタなどの蓄電装置用の外装材として好適に用いることができる。中でも、本開示の蓄電装置用外装材は、固体電解質を用いた全固体電池用の外装材として好適である。 The exterior material for energy storage devices disclosed herein can be suitably used as an exterior material for energy storage devices such as secondary batteries including lithium-ion batteries, nickel-metal hydride batteries, and lead-acid batteries, as well as electrochemical capacitors such as electric double-layer capacitors. In particular, the exterior material for energy storage devices disclosed herein is suitable as an exterior material for all-solid-state batteries using a solid electrolyte.
[蓄電装置]
図3は、上述した外装材を用いて作製した蓄電装置の一実施形態を示す斜視図である。図3に示されるように、蓄電装置50は、電池要素(蓄電装置本体)52と、電池要素52から電流を外部に取り出すための2つの金属端子(電流取出し端子)53と、電池要素52を気密状態で包含する外装材10とを含んで構成される。外装材10は、上述した本実施形態に係る外装材10である。外装材10では、基材層11が最外層であり、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50の外部側、シーラント層16を蓄電装置50の内部側となるように、1つのラミネートフィルムを2つ折りにして熱融着することにより、又は、2つのラミネートフィルムを重ねて熱融着することにより、内部に電池要素52を包含した構成となる。なお、蓄電装置50では、外装材10に代えて外装材20を用いてもよい。
[Energy storage device]
Figure 3 is a perspective view showing one embodiment of a power storage device made using the exterior material described above. As shown in Figure 3, the power storage device 50 is composed of a battery element (power storage device body) 52, two metal terminals (current extraction terminals) 53 for extracting current from the battery element 52 to the outside, and an exterior material 10 that encloses the battery element 52 in an airtight state. The exterior material 10 is the exterior material 10 according to the embodiment described above. In the exterior material 10, the base material layer 11 is the outermost layer, and the sealant layer 16 is the innermost layer. That is, the exterior material 10 is constructed to enclose the battery element 52 inside by folding one laminate film in half and heat-sealing it, or by overlapping two laminate films and heat-sealing them, so that the base material layer 11 is on the outside side of the power storage device 50 and the sealant layer 16 is on the inside side of the power storage device 50. Note that in the power storage device 50, an exterior material 20 may be used instead of the exterior material 10.
電池要素52は、正極と負極との間に電解質を介在させてなるものである。金属端子53は、集電体の一部が外装材10の外部に取り出されたものであり、銅箔やアルミ箔等の金属箔からなる。 The battery element 52 has an electrolyte interposed between the positive and negative electrodes. The metal terminal 53 is a portion of the current collector that is exposed to the outside of the outer casing 10, and is made of metal foil such as copper foil or aluminum foil.
本実施形態の蓄電装置50は、全固体電池であってもよい。この場合、電池要素52の電解質には硫化物系固体電解質等の固体電解質が用いられる。本実施形態の蓄電装置50は、本実施形態の外装材10を用いているため、高温環境下(例えば150℃)で使用された場合であっても、外装材10の絶縁性が低下して絶縁破壊が生じることを抑制することができる。 The energy storage device 50 of this embodiment may be an all-solid-state battery. In this case, a solid electrolyte such as a sulfide-based solid electrolyte is used as the electrolyte of the battery element 52. Because the energy storage device 50 of this embodiment uses the exterior material 10 of this embodiment, even when used in a high-temperature environment (e.g., 150°C), it is possible to suppress the deterioration of the insulation properties of the exterior material 10 and the occurrence of dielectric breakdown.
以下、実施例に基づいて本開示をより具体的に説明するが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。 The present disclosure will be described in more detail below based on examples, but this disclosure is not limited to the following examples.
[使用材料]
実施例及び比較例で使用した材料を以下に示す。
[Materials used]
The materials used in the examples and comparative examples are shown below.
<基材層>
半芳香族ポリアミド:表1に示す製膜方法により作製された、同表に示す厚さ及びTgを有する半芳香族ポリアミドフィルム
PET:表1に示す製膜方法により作製された、同表に示す厚さ及びTgを有するポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ社製、商品名:ルミラー#25、#50)
PBT:表1に示す製膜方法により作製された、同表に示す厚さ及びTgを有するポリブチレンテレフタレートフィルム(興人フィルム&ケミカルズ社製、商品名:ボブレット)
ナイロン6:表1に示す製膜方法により作製された、同表に示す厚さ及びTgを有するナイロン6フィルム(ユニチカ社製、商品名:ON-U)
<Base material layer>
Semi-aromatic polyamide: Semi-aromatic polyamide film having the thickness and Tg shown in Table 1, produced by the film-forming method shown in Table 1. PET: Polyethylene terephthalate film having the thickness and Tg shown in Table 1, produced by the film-forming method shown in Table 1 (manufactured by Toray Industries, Inc., product names: Lumirror #25, #50).
PBT: Polybutylene terephthalate film (manufactured by Kojin Film & Chemicals, trade name: Boblet) produced by the film-forming method shown in Table 1, having the thickness and Tg shown in the same table.
Nylon 6: A nylon 6 film (manufactured by Unitika Corporation, product name: ON-U) produced by the film-forming method shown in Table 1, having the thickness and Tg shown in the same table.
<外層接着剤層(厚さ:5μm)>
ポリエステルウレタン:ポリエステルポリオール(東洋モートン社製、商品名:TMK-55)とイソシアネート(TDI-アダクト、東洋モートン社製、商品名:CAT-10L)とを配合し、溶媒で希釈したポリエステルウレタン系接着剤を用いた。
PO系:日本製紙社製のアウローレン350S(商品名)と東洋モートン社製のDYNAGRAND CR-410B(商品名)とを配合し、溶媒で希釈したポリオレフィン系接着剤を用いた。
<Outer adhesive layer (thickness: 5 μm)>
Polyester urethane: A polyester urethane adhesive was used, which was prepared by blending polyester polyol (manufactured by Toyo Morton Co., Ltd., product name: TMK-55) and isocyanate (TDI-Adduct, manufactured by Toyo Morton Co., Ltd., product name: CAT-10L) and diluting it with a solvent.
PO-based: A polyolefin adhesive was used, which was a mixture of Aurolene 350S (product name) manufactured by Nippon Paper Industries and DYNAGRAND CR-410B (product name) manufactured by Toyo Morton Co., Ltd., diluted with a solvent.
<第1の腐食防止処理層(基材層側)及び第2の腐食防止処理層(シーラント層側)>
(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。
<First corrosion-preventive treatment layer (substrate layer side) and second corrosion-preventive treatment layer (sealant layer side)>
(CL-1): A "sodium polyphosphate stabilized cerium oxide sol" was used, which was prepared by using distilled water as the solvent and adjusting the solid content to 10% by mass. The sodium polyphosphate stabilized cerium oxide sol was obtained by mixing 10 parts by mass of sodium phosphoric acid with 100 parts by mass of cerium oxide.
(CL-2): A composition consisting of 90% by mass of "polyallylamine (manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd.)" and 10% by mass of "polyglycerol polyglycidyl ether (manufactured by Nagase ChemteX Corporation)" was used, adjusted to a solid content concentration of 5% by mass using distilled water as a solvent.
<バリア層(厚さ:40μm)>
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。
<Barrier layer (thickness: 40 μm)>
Annealed and degreased soft aluminum foil (manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd., "8079 material") was used.
<接着性樹脂層(厚さ:27μm)>
接着性樹脂として、ランダムポリプロピレン(PP)ベースの酸変性ポリプロピレン樹脂組成物(三井化学社製)を用いた。
<Adhesive resin layer (thickness: 27 μm)>
As the adhesive resin, a random polypropylene (PP)-based acid-modified polypropylene resin composition (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) was used.
<シーラント層(厚さ53μm)>
ポリプロピレン-ポリエチレンランダム共重合体(プライムポリマー社製、商品名:F744NP)を、シーラント層形成用樹脂組成物として用いた。
<Sealant layer (thickness 53 μm)>
A polypropylene-polyethylene random copolymer (manufactured by Prime Polymer, trade name: F744NP) was used as the resin composition for forming the sealant layer.
[外装材の作製]
(実施例1)
まず、バリア層に、第1及び第2の腐食防止処理層を以下の手順で設けた。すなわち、バリア層の両方の面に(CL-1)を、ドライ塗布量として70mg/m2となるようにダイレクトグラビアコートにより塗布し、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となるようにダイレクトグラビアコートにより塗布することで、(CL-1)と(CL-2)からなる複合層を第1及び第2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。
[Manufacturing of exterior materials]
(Example 1)
First, the barrier layer was provided with first and second corrosion-preventive treatment layers in the following procedure. Specifically, (CL-1) was applied to both surfaces of the barrier layer by direct gravure coating at a dry coating rate of 70 mg/ m² , and then baked in a drying unit at 200°C. Next, (CL-2) was applied to the resulting layer by direct gravure coating at a dry coating rate of 20 mg/ m² , thereby forming a composite layer consisting of (CL-1) and (CL-2) as the first and second corrosion-preventive treatment layers. This composite layer exhibits corrosion-preventive performance by combining the two types, (CL-1) and (CL-2).
次に、第1及び第2の腐食防止処理層を設けたバリア層の第1の腐食防止処理層側をドライラミネート手法により、ポリエステルウレタン系接着剤(外層接着剤層)を用いて基材層に貼りつけた。バリア層と基材層との積層は、バリア層の第1の腐食防止処理層側の面上にポリエステルウレタン系接着剤を、硬化後の厚さが5μmとなるように塗布し、80℃で30秒乾燥した後、基材層とラミネートし、80℃で120時間エージングすることで行った。 Next, the first corrosion-preventive treatment layer side of the barrier layer, which had the first and second corrosion-preventive treatment layers, was bonded to the substrate layer using a polyester urethane adhesive (outer adhesive layer) by a dry lamination method. The lamination of the barrier layer and the substrate layer was performed by applying the polyester urethane adhesive to the surface of the barrier layer facing the first corrosion-preventive treatment layer, ensuring a cured thickness of 5 μm. After drying at 80°C for 30 seconds, it was laminated with the substrate layer and aged at 80°C for 120 hours.
次いで、バリア層と基材層との積層体を押出ラミネート機の巻出部にセットし、第2の腐食防止処理層上に270℃、80m/minの加工条件で共押出しすることで接着性樹脂層(厚さ27μm)及びシーラント層(厚さ53μm)をこの順で積層した。なお、接着性樹脂層及びシーラント層は、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。 Next, the laminate of the barrier layer and the base layer was set in the unwinding section of an extrusion laminating machine, and an adhesive resin layer (thickness 27 μm) and a sealant layer (thickness 53 μm) were laminated in this order by co-extrusion on the second corrosion-preventive treatment layer at processing conditions of 270°C and 80 m/min. The adhesive resin layer and sealant layer were prepared in advance using a twin-screw extruder as compounds of various materials, and after undergoing water cooling and pelletizing processes, were used for the above extrusion lamination.
このようにして得られた積層体を、該積層体の最高到達温度が190℃になるように、熱処理を施して、外装材(基材層/外層接着剤層/第1の腐食防止処理層/バリア層/第2の腐食防止処理層/接着性樹脂層/シーラント層の積層体)を作製した。 The laminate obtained in this manner was heat-treated to a maximum temperature of 190°C to produce an exterior material (a laminate consisting of a base layer, an outer adhesive layer, a first corrosion-preventive treatment layer, a barrier layer, a second corrosion-preventive treatment layer, an adhesive resin layer, and a sealant layer).
(実施例2~3及び比較例1~5)
基材層及び/又は外層接着剤層を表1に示す構成に変更したこと以外は実施例1と同様にして、実施例2~3及び比較例1~5の外装材(基材層/外層接着剤層/第1の腐食防止処理層/バリア層/第2の腐食防止処理層/接着性樹脂層/シーラント層の積層体)を作製した。なお、外層接着剤層として「PO系」を用いた場合、バリア層と基材層との積層時の条件は、100℃で30秒乾燥、及び、40℃で120時間エージングに変更した。
(Examples 2-3 and Comparative Examples 1-5)
Except for changing the configuration of the base layer and/or outer adhesive layer as shown in Table 1, the exterior materials of Examples 2-3 and Comparative Examples 1-5 (laminated structures of base layer/outer adhesive layer/first corrosion-preventive treatment layer/barrier layer/second corrosion-preventive treatment layer/adhesive resin layer/sealant layer) were prepared in the same manner as in Example 1. When "PO-based" was used as the outer adhesive layer, the conditions for lamination between the barrier layer and the base layer were changed to drying at 100°C for 30 seconds and aging at 40°C for 120 hours.
[体積抵抗率の測定]
実施例及び比較例で用いた基材層の体積抵抗率を、JIS K 6911に準拠し、温度23℃、相対湿度20%RH以下、又は、温度150℃で、電圧100Vの条件にて測定した。また、23℃環境下での体積抵抗率、及び、150℃環境下の体積抵抗率から、抵抗変化比(23℃環境下での体積抵抗率/150℃環境下での体積抵抗率)を求めた。これらの結果を表1に示す。
[Measurement of volume resistivity]
The volume resistivity of the substrate layers used in the examples and comparative examples was measured in accordance with JIS K 6911 under conditions of 23°C, relative humidity of 20% RH or less, or 150°C, and a voltage of 100V. Furthermore, the resistance change ratio (volume resistivity at 23°C / volume resistivity at 150°C) was calculated from the volume resistivity at 23°C and 150°C. These results are shown in Table 1.
[絶縁破壊電圧の測定]
実施例及び比較例で得られた外装材を100mm×100mmサイズに切断して試験片とした。この試験片の表面に垂直な方向の絶縁破壊電圧(交流、50Hz)をJIS C2110-1に準拠して測定した。試験条件の詳細は以下の通りである。測定された絶縁破壊電圧が8kV以上である場合を「A」、7kV以上8kV未満である場合を「B」、7kV未満である場合を「C」と判定した。結果を表1に示す。
(試験条件)
試験片数:3個
試験温度:150℃
周囲媒質:油中
電極形状:直径25mm円柱/直径25mm円柱
昇圧方式:短時間試験
昇圧速度:0.5kV/sec
[Measurement of dielectric breakdown voltage]
The exterior materials obtained in the examples and comparative examples were cut into 100 mm x 100 mm pieces to prepare test specimens. The dielectric breakdown voltage (AC, 50 Hz) perpendicular to the surface of these test specimens was measured in accordance with JIS C2110-1. The details of the test conditions are as follows. A measured dielectric breakdown voltage of 8 kV or higher was classified as "A", a voltage between 7 kV and 8 kV was classified as "B", and a voltage below 7 kV was classified as "C". The results are shown in Table 1.
(Test conditions)
Number of test specimens: 3 Test temperature: 150°C
Ambient medium: Oil Electrode shape: 25 mm diameter cylinder / 25 mm diameter cylinder Pressure boosting method: Short-time test Pressure boosting rate: 0.5 kV/sec
[成型性の評価]
実施例及び比較例で得られた外装材を、TD方向120mm×MD方向200mmの矩形状に切り取り、シーラント層が上方を向くように成型装置内に配置した。成型装置の成型深さを5.0mmに設定し、抑え圧を0.8MPaとし、室温23℃、露点温度-35℃の環境下で、冷間成型を行った。パンチ金型には、80mm×70mmの長方形の横断面を有し、底面に1mmのパンチラジアス(RP)を有し、側面に1mmのパンチコーナーラジアス(RCP)を有するものを使用した。また、ダイ金型には、開口部上面に1mmのダイラジアス(RD)を有するものを使用した。パンチ金型とダイ金型との間のクリアランスは170μmとした。成型エリアは、切り取った外装材の長手方向(MD方向)の略中央で分けた半面の略中央とし、パンチ金型の長手方向が外装材のTD方向に沿うようにした。
[Evaluation of moldability]
The exterior materials obtained in the examples and comparative examples were cut into rectangular shapes measuring 120 mm in the TD direction and 200 mm in the MD direction, and placed in a molding apparatus with the sealant layer facing upwards. The molding depth of the molding apparatus was set to 5.0 mm, the holding pressure to 0.8 MPa, and cold molding was performed in an environment with a room temperature of 23°C and a dew point of -35°C. The punch die used had a rectangular cross-section of 80 mm x 70 mm, a punch radius (RP) of 1 mm on the bottom surface, and a punch corner radius (RCP) of 1 mm on the side surface. The die die used had a die radius (RD) of 1 mm on the upper surface of the opening. The clearance between the punch die and the die die was set to 170 μm. The molding area was approximately the center of one half of the cut exterior material, divided approximately in the middle of the longitudinal direction (MD direction), and the longitudinal direction of the punch die was aligned with the TD direction of the exterior material.
上記条件にて深絞り成型したサンプルを10個作製し、(a)ピンホール及びクラックの発生の有無、並びに、(b)成型後のカールの有無、をそれぞれ観察して以下の判定基準に基づいて判定した。
(a)ピンホール及びクラックの発生の有無
A:全てのサンプルでピンホール及びクラックがない
B:80%以上100%未満のサンプルでピンホール及びクラックがない
C:ピンホール及びクラックがないサンプルが80%未満
(b)成型後のカールの有無
A:未成型部がカールしない、又は、カールしても未成型部の先端部分の旋回が1周しない
C:未成型部の先端部分の旋回が1周以上となるようにカールしている
上記(a)及び(b)の評価結果に基づいて、外装材の成型性を以下の基準で判定した。結果を表1に示す。
A:上記(a)及び(b)の評価結果がいずれも「A」判定
B:上記(a)の評価結果が「B」判定で、上記(b)の評価結果が「A」判定
C:上記(a)及び(b)の評価結果の少なくとも一方が「C」判定
Ten samples were prepared by deep drawing under the above conditions, and (a) the presence or absence of pinholes and cracks, and (b) the presence or absence of curling after molding were observed and judged based on the following criteria.
(a) Presence or absence of pinholes and cracks A: No pinholes or cracks in any of the samples B: No pinholes or cracks in 80% to less than 100% of the samples C: Less than 80% of the samples are free of pinholes and cracks (b) Presence or absence of curling after molding A: The unmolded portion does not curl, or even if it curls, the tip of the unmolded portion does not complete a full rotation C: The tip of the unmolded portion curls to complete one or more rotations Based on the evaluation results of (a) and (b) above, the moldability of the exterior material was determined according to the following criteria. The results are shown in Table 1.
A: Both evaluation results in (a) and (b) above are judged as "A" B: The evaluation result in (a) above is judged as "B" and the evaluation result in (b) above is judged as "A" C: At least one of the evaluation results in (a) and (b) above is judged as "C"
[剥離強度の測定]
実施例及び比較例で得られた外装材を、幅15mm、長さ100mmのサイズに切断して試験片とした。この試験片について、150℃環境下での基材層とバリア層間の剥離強度を測定した。測定は、引張速度50mm/minの条件にて、引張試験機(株式会社島津製作所社製)を用いたT字剥離試験により行った。得られた結果から、下記評価基準に基づいて150℃環境下での剥離強度を評価した。結果を表1に示す。
A:剥離強度が1N/15mm以上
C:剥離強度が1N/15mm未満
[Measurement of peel strength]
The exterior materials obtained in the examples and comparative examples were cut into specimens measuring 15 mm in width and 100 mm in length to prepare test pieces. The peel strength between the base layer and the barrier layer of these test pieces was measured under a 150°C environment. The measurement was performed using a T-shaped peel test with a tensile testing machine (manufactured by Shimadzu Corporation) at a tensile speed of 50 mm/min. Based on the obtained results, the peel strength under a 150°C environment was evaluated according to the evaluation criteria below. The results are shown in Table 1.
A: Peel strength of 1 N/15 mm or more C: Peel strength of less than 1 N/15 mm
10,20…蓄電装置用外装材、11…基材層、12a…外層接着剤層、12b…内層接着剤層、13…バリア層、14a…第1の腐食防止処理層、14b…第2の腐食防止処理層、15…接着性樹脂層、16…シーラント層、50…蓄電装置、52…電池要素、53…金属端子。
10, 20... Exterior material for energy storage device, 11... Base material layer, 12a... Outer adhesive layer, 12b... Inner adhesive layer, 13... Barrier layer, 14a... First corrosion prevention treatment layer, 14b... Second corrosion prevention treatment layer, 15... Adhesive resin layer, 16... Sealant layer, 50... Energy storage device, 52... Battery element, 53... Metal terminal.
Claims (10)
前記基材層の、23℃環境下での体積抵抗率と150℃環境下の体積抵抗率との比(23℃環境下での体積抵抗率/150℃環境下での体積抵抗率)が、1×100~1×103であり、
前記基材層が、ガラス転移温度が110℃以上の半芳香族ポリアミドフィルムである、蓄電装置用外装材。 An exterior material for an energy storage device having a structure in which at least a base layer, an outer adhesive layer, a barrier layer, and a sealant layer are laminated in this order,
The ratio of the volume resistivity of the substrate layer at 23°C to the volume resistivity at 150°C (volume resistivity at 23°C / volume resistivity at 150°C) is 1 × 10⁰ to 1 × 10³ .
An exterior material for an energy storage device, wherein the substrate layer is a semi-aromatic polyamide film having a glass transition temperature of 110°C or higher .
前記基材層の150℃環境下での体積抵抗率と前記基材層の厚さとを乗じた値が、5×1013(Ω・m×μm)以上である、請求項1~3のいずれか一項に記載の蓄電装置用外装材。 The thickness of the aforementioned substrate layer is 35 μm or less.
An exterior material for an energy storage device according to any one of claims 1 to 3, wherein the value obtained by multiplying the volume resistivity of the base material layer at a 150°C environment by the thickness of the base material layer is 5 × 10¹³ (Ω·m × μm) or more.
前記蓄電装置本体から延在する電流取出し端子と、
前記電流取出し端子を挟持し且つ前記蓄電装置本体を収容する、請求項1~8のいずれか一項に記載の蓄電装置用外装材と、
を備える蓄電装置。 The main unit of the energy storage device,
Current extraction terminals extending from the main body of the aforementioned energy storage device,
An exterior material for a power storage device according to any one of claims 1 to 8, which clamps the current extraction terminal and houses the power storage device body,
A power storage device equipped with the following features.
The energy storage device according to claim 9, which is an all-solid-state battery.
Priority Applications (7)
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