KR20150102107A - 전지용 라미네이트 외장재 및 라미네이트 전지 - Google Patents

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KR20150102107A
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Abstract

외장재로서의 전체 두께를 저감하여 경량화할 수 있음과 함께, 열 접착시의 전지 본체에의 접착을 확실하게 행할 수 있고, 단부 보강용의 플라스틱 부품을 사용하는 경우에도 당해 부품에 대해 강고하게 접착할 수 있는, 전지용 라미네이트 외장재를 제공한다. 알루미늄박(3)의 일방의 면에 베이스 수지가 도포되어 베이스 수지로 이루어지는 제1 도막층(1)이 적층되고, 그 제1 도막층(1)의 표면에, 전지 본체의 표면 필름에 대해 열 접착 가능한 연화점 160℃ 이하의 열 접착성 수지로 이루어지는 제2 도막층(2)이 형성되어 있는 구성으로 한다.

Description

전지용 라미네이트 외장재 및 라미네이트 전지{LAMINATE PACKAGING MATERIAL FOR CELL, AND LAMINATE CELL}
본 발명은, 스마트폰, 태블릿 등의 통신기기, 노트 퍼스널 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 모바일 전기 기기의 전원으로 사용된 전지의 본체를 둘러싸는 라미네이트 외장재와, 이 라미네이트 외장재를 사용하는 라미네이트 전지에 관한 것이다.
또한, 본 명세서 및 특허청구의 범위에서, 「알루미늄」의 단어는, 알루미늄 및 그 합금을 포함하는 의미로 사용하고 있다.
근래, 모바일 전기 기기의 소형화, 경량화에 수반하여, 이들에 탑재되는 리튬 이온 전지나 리튬 폴리머 전지에 대해서도, 그 외장재로서 종래의 금속 캔에 대신하여, 두께 20∼100㎛ 정도의 알루미늄박의 양면에 플라스틱 필름을 맞붙인 라미네이트 외장재를 사용함으로써 경량화가 도모되고 있다.
그런데, 이 라미네이트 외장재는, 프레스 성형에 의한 무늬 찍음을 할 수 있도록, 소둔하여 연화시킨 연질 알루미늄박을 사용하기 때문에, 재료 강도가 약해지고, 외부에서의 충격으로 깨지거나, 핀 홀이 발생하기 쉽다는 결점이 있다. 이 때문에, 종래의 라미네이트 외장재를 사용하는 라미네이트 전지에서는, 외장의 강도를 보충하는 목적으로 플라스틱의 사출 성형 용기에 장전되는 일이 많은데(특허 문헌 1 참조), 그 결과로서 전지 단위의 중량이 늘어남과 함께 부품 개수도 많아져 버린다.
그래서 최근에는, 경질 알루미늄박의 편면 또는 양면에 플라스틱 필름을 접착하여 이루어지는 외장재를 전지 본체에 휘감음과 함께, 양단부에 플라스틱제 부품을 감입하여 외장 강도를 향상시킨 라미네이트 전지가 등장하고 있다(특허 문헌 2, 3 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특개평11-185728호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특개2007-173049호 공보 특허 문헌 3 : 일본 특개2007-173050호 공보
그리고, 상기 종래의 것은, 알루미늄박과 베이스 필름이 접착제로 접착된 구성이기 때문에, 외장재로서의 총 두께가 큰 것으로 되고, 그 만큼 중량도 증대하기 때문에, 체적 에너지 밀도나 중량 에너지 밀도가 큰 것이 요구되는 모바일 기기용의 전지용으로서는, 체적 에너지 밀도나 중량 에너지 밀도의 점에서 조금 불충분한 면이 있다.
또한, 외장재를 구성하는 베이스 필름은 (필름이기 때문에 얇게 할 수가 없고) 두께가 있음으로써 단열성이 발현되고, 이것에 의해 외장재를 전지 본체에 열 접착할 때에 조금 시간을 필요로 하는 것으로 되어 있다.
본 발명은, 이러한 기술적 배경을 감안하여 이루어진 것으로, 외장재로서의 전체 두께를 저감하여 경량화할 수 있음과 함께, 열 접착시의 전지 본체에의 접착을 확실하게 행할 수 있고, 단부 보강용의 플라스틱 부품을 사용하는 경우에도 당해 부품에 대해 강고하게 접착할 수 있는 외장재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.
[1] 알루미늄박의 일방의 면에 베이스 수지가 도포되어 베이스 수지로 이루어지는 제1 도막층이 적층되고, 그 제1 도막층의 표면에, 전지 본체의 표면 필름에 대해 열 접착 가능한 연화점 160℃ 이하의 열 접착성 수지로 이루어지는 제2 도막층이 형성되어 있는 전지용 라미네이트 외장재.
[2] 상기 제2 도막층의 열 접착성 수지가, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-에틸(메타)아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸(메타)아크릴레이트 공중합체 또는 에틸렌-메틸(메타)아크릴레이트-무수말레인산 공중합체인 전항 1에 기재된 전지용 라미네이트 외장재.
[3] 상기 제2 도막층의 두께가 0.5㎛∼10㎛인 전항 1 또는 2에 기재된 전지용 라미네이트 외장재.
[4] 상기 제1 도막층의 베이스 수지가, 라미네이트 전지의 단부 보강용 플라스틱 부품에 대해 열 접착 가능한 열가소성 수지로 이루어지는 전항 1∼3의 어느 한 항에 기재된 전지용 라미네이트 외장재.
[5] 상기 제1 도막층의 두께가 0.5㎛∼10㎛인 전항 1∼4의 어느 한 항에 기재된 전지용 라미네이트 외장재.
[6] 상기 알루미늄박에서의 상기 제1 도막층 형성측과는 반대측의 표면에, 두께 8㎛∼40㎛의 연신 필름이 접착되어 이루어지는 전항 1∼5의 어느 한 항에 기재된 전지용 라미네이트 외장재.
[7] 상기 알루미늄박에서의 상기 제1 도막층 형성측과는 반대측의 표면에, 두께 0.5㎛∼5㎛의 열경화 수지층이 형성되어 있는 전항 1∼5의 어느 한 항에 기재된 전지용 라미네이트 외장재.
[8] 상기 알루미늄박이 경질 알루미늄박인 전항 1∼7의 어느 한 항에 기재된 전지용 라미네이트 외장재.
[9] 전지 본체에 전항 1∼8의 어느 한 항에 기재된 전지용 라미네이트 외장재가 상기 제2 도막층측에서 접하여 휘감겨져서 열 접착됨과 함께, 전지 본체의 양측에 비어져 나온 그 라미네이트 외장재의 잉여 부분으로 구성되는 각 통형상부에, 단부 보강용 플라스틱 부품이 적어도 일부를 삽감하여 그 라미네이트 외장재의 제1 도막층에 열 접착되어 이루어지는 라미네이트 전지.
[10] 알루미늄박의 일방의 면에 베이스 수지가 도포되어 베이스 수지로 이루어지는 제1 도막층이 적층되고, 상기 제1 도막층의 표면에, 그 제1 도막층의 폭 방향의 양단 테두리부에 제1 도막층이 노출된 노출 테두리부를 남긴 양태로, 전지 본체의 표면 필름에 대해 열 접착 가능한 연화점 160℃ 이하의 열 접착성 수지로 이루어지는 제2 도막층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지용 라미네이트 외장재.
[11] 상기 제2 도막층의 열 접착성 수지가, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-에틸(메타)아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸(메타)아크릴레이트 공중합체 또는 에틸렌-메틸(메타)아크릴레이트-무수말레인산 공중합체인 전항 10에 기재된 전지용 라미네이트 외장재.
[12] 상기 제1 도막층의 베이스 수지가, 라미네이트 전지의 단부 보강용 플라스틱 부품에 대해 열 접착 가능한 열가소성 수지로 이루어지는 전항 10 또는 11에 기재된 전지용 라미네이트 외장재.
[13] 상기 제1 도막층의 두께가 0.5㎛∼10㎛인 전항 10∼12의 어느 한 항에 기재된 전지용 라미네이트 외장재.
[14] 상기 알루미늄박에서의 상기 제1 도막층 형성측과는 반대측의 표면에, 두께 8㎛∼40㎛의 연신 필름이 접착되어 이루어지는 전항 10∼13의 어느 한 항에 기재된 전지용 라미네이트 외장재.
[15] 상기 알루미늄박에서의 상기 제1 도막층 형성측과는 반대측의 표면에, 두께 0.5㎛∼5㎛의 열경화 수지층이 형성되어 있는 전항 10∼14의 어느 한 항에 기재된 전지용 라미네이트 외장재.
[16] 상기 알루미늄박이 경질 알루미늄박인 전항 10∼15의 어느 한 항에 기재된 전지용 라미네이트 외장재.
[17] 전지 본체에 전항 10∼16의 어느 한 항에 기재된 전지용 라미네이트 외장재가 상기 제2 도막층측에서 접하여 휘감겨져서 열 접착됨과 함께, 전지 본체의 양측에 비어져 나온 상기 라미네이트 외장재의 잉여 부분으로 구성되는 각 통형상부에, 단부 보강용 플라스틱 부품의 적어도 일부가 삽감되어, 그 단부 보강용 플라스틱 부품이 상기 통형상부 내면의 제1 도막층의 노출 테두리부에 열 접착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 라미네이트 전지.
또한, 경질 알루미늄박이란, 가공(압연)을 시행하여 가공 경화시킨 상태의 알루미늄박을 의미하고, 예를 들면, 가공 경화 완성 박, 가공 경화 후에 적당한 열처리를 시행한 박 등을 들 수 있고, 일반적으로 JIS 규격(JIS H0001)에서 사용되고 있는 질별 기호 HX1, HX2, HX3, HX4, HX5, HX6, HX7, HX8, HX9의 것(단, X : 1∼3)을 들 수 있다. 이에 대해, 연질 알루미늄박은, 상기한 경질 알루미늄박 이외의 알루미늄박을 의미하고, 예를 들면, 완전 어닐링에 의해 연화시킨 상태의 박 등을 들 수 있고, 일반적으로 JIS 규격(JIS H0001)에서 O재라고 칭하여지고 있는 것을 들 수 있다.
[1]의 발명(제1 발명)에 관한 전지용 라미네이트 외장재는, 그 자체가 전지 본체의 표면 필름에 대해 열 접착 가능한 제2 도막층을 구비하기 때문에, 전지 본체에의 장착에 즈음하여, 별도로 점착 테이프나 핫멜트 접착제를 사용하는 일 없이, 그 전지 본체에 대해 직접 용이하게 열 접착할 수 있고, 그만큼 라미네이트 전지의 부품수를 적게 할 수 있음과 함께, 전지 제조 라인의 간소화를 가능하게 한다. 그리하여, 제2 도막층은 연화점 160℃ 이하의 열 접착성 수지로 이루어지기 때문에, 라미네이트 외장재를 상기 제2 도막층측에서 접하도록 전지 본체에 휘감은 상태에서, 160℃ 이하의 저온 가열에 의해 접착 고정할 수 있고, 그로써 전지 본체 내의 세퍼레이터의 융해나 전해액의 분해 등의 열 열화를 회피할 수 있고, 높은 전지 성능을 유지할 수 있다.
또한, 알루미늄박의 일방의 면에 베이스 수지가 도포되어 베이스 수지로 이루어지는 제1 도막층이 적층되어 있기 때문에, 종래의 구성(알루미늄박의 일방의 면에 접착제층을 통하여 베이스 필름이 접착되어 이루어지는 구성)과 비교하여, 두께를 크게 저감할 수 있고, 경량화를 실현할 수 있고, 이에 의해, 체적 에너지 밀도나 중량 에너지 밀도가 높은 라미네이트 전지의 제공이 가능해진다.
또한, 제1 도막층은, 알루미늄박에 베이스 수지가 도포되어 형성된「도막」(종래와 같은, 알루미늄박에 베이스 「필름」을 접착한 구성이 아님)이기 때문에, 이 제1 도막층과 단부 보강용 플라스틱 부품을 강하게 접착할 수 있고, 진동 시험을 경유한 후라도 충분히 강하게 접착 상태가 유지된다(접착력의 내구성에 우수하다는 유리한 효과를 이룬다). 또한, 이러한 점은, 후술하는 실시례 1과 비교례 1의 평가 결과(표 1 참조)를 대비함에 의해 분명하다.
또한, 제2 도막층은 연화점 160℃ 이하의 열 접착성 수지로 이루어지기 때문에, 단부 보강용 플라스틱 부품을 사용할 때에, 그 플라스틱 부품과 라미네이트 외장재를 고온에서 열 압착함에 의해, 그 압착 부위에서 용융한 제2 도막층의 열 접착성 수지가 배제되기 때문에, 제1 도막층(베이스 수지)과 플라스틱 부품이 접착하는 것으로 된다.
[2]의 발명에서는, 제2 도막층의 열 접착성 수지가, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-에틸(메타)아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸(메타)아크릴레이트 공중합체 또는 에틸렌-메틸(메타)아크릴레이트-무수말레인산 공중합체이기 때문에, 전지 본체의 표면 필름에 대해 우수한 열 접착성을 발휘함과 함께, 고온화에서 점도가 저하되어 높은 열 유동성을 나타내기 때문에, 단부 보강용 플라스틱 부품을 사용할 때, 그 플라스틱 부품과 라미네이트 외장재를 고온에서 열 압착함에 의해, 그 압착 부위에서 용융한 제2 도막층의 열 접착성 수지가 충분히 배제되어, 제1 도막층(베이스 수지)과 플라스틱 부품이 강하게 접착한다.
[3]의 발명에서는, 제2 도막층의 두께가 0.5㎛∼10㎛이기 때문에, 전지 본체와의 열 접착을 저온 단시간에 행할 수 있는 한편, 단부 보강용 플라스틱 부품과의 열 압착에서는 압착 부위에서 제2 도막층을 유거(流去)하기 쉽게 된다.
[4]의 발명에서는, 제1 도막층의 베이스 수지가, 라미네이트 전지의 단부 보강용 플라스틱 부품에 대해 열 접착 가능한 열가소성 수지로 이루어지는 구성이기 때문에, 전지 본체로부터 벗어났던 부위에서의 고온 압착에 의해, 그 제1 도막층(베이스 수지)과 플라스틱 부품을 강하게 접착할 수 있다. 또한, 진동 시험을 경유한 후라도, 이 강한 접착 상태가 보다 충분히 유지된다(접착력의 내구성에 보다 우수하다).
[5]의 발명에서는, 제1 도막층의 두께가 0.5㎛∼10㎛이기 때문에, 이와 같은 박막의 형성에 의해 경량화할 수 있음과 함께, 제1 도막층(베이스 수지)과 플라스틱 부품이 충분히 접착한다.
[6]의 발명에서는, 전지용 라미네이트 외장재의 알루미늄박의 외면측 표면에 접착된 특정 두께의 연신 필름이 보호층으로서 기능하기 때문에, 라미네이트 전지의 외장에 내마모성, 내충격성, 내약품성이 부여된다.
[7]의 발명에서는, 전지용 라미네이트 외장재의 알루미늄박의 외면측 표면에 형성된 특정 두께의 열경화 수지층이 보호층으로서 기능하기 때문에, 라미네이트 전지의 외장의 내마모성, 내충격성, 내약품성이 향상한다.
[8]의 발명에서는, 알루미늄박으로서 경질 알루미늄박을 사용하고 있기 때문에, 강성이 보다 높아짐으로써, 전지용 라미네이트 외장재를 보다 얇게 할 수 있어서, 전지의 에너지 밀도를 보다 증대시킬 수 있다.
[9]의 발명에 관한 라미네이트 전지는, 상기 전지용 라미네이트 외장재(의 제2 도막층)가 전지 본체에 대해 확실하게 접착 고정됨과 함께, 전지 양단부에서 단부 보강용 플라스틱 부품이 그 라미네이트 외장재의 제1 도막층(베이스 수지)에 강고하게 접착된 것으로 된다.
[10]의 발명(제2 발명)에 관한 전지용 라미네이트 외장재는, 그 자체가 전지 본체의 표면 필름에 대해 열 접착 가능한 열 접착성 수지로 이루어지는 제2 도막층을 구비하기 때문에, 전지 본체에의 장착에 즈음하여, 별도로 점착 테이프나 핫멜트 접착제를 사용하는 일 없이, 그 전지 본체에 대해 직접 용이하게 열 접착할 수 있고, 그만큼 라미네이트 전지의 부품수를 적게 할 수 있음과 함께, 전지 제조 라인의 간소화를 가능하게 한다. 그리하여, 제2 도막층은 연화점 160℃ 이하의 열 접착성 수지로 이루어지기 때문에, 라미네이트 외장재를 그 제2 도막층측에서 접하도록 전지 본체에 휘감은 상태에서, 160℃ 이하의 저온 가열에 의해 접착 고정할 수 있고, 그로써 전지 본체 내의 세퍼레이터의 융해나 전해액의 분해 등의 열 열화를 회피할 수 있고, 높은 전지 성능을 유지할 수 있다.
또한, 알루미늄박의 일방의 면에 베이스 수지가 도포되어 베이스 수지로 이루어지는 제1 도막층이 적층되어 있기 때문에, 종래의 구성(알루미늄박의 일방의 면에 접착제층을 통하여 베이스 필름이 접착되어 이루어지는 구성)과 비교하여, 두께를 크게 저감할 수 있고, 경량화를 실현할 수 있고, 이에 의해, 체적 에너지 밀도나 중량 에너지 밀도가 높은 라미네이트 전지의 제공이 가능해진다.
또한, 단부 보강용 플라스틱 부품을 사용할 때는, 외장재의 제1 도막층에서의 노출 테두리부(제2 도막층이 형성되지 않은 영역)와, 그 단부 보강용 플라스틱 부품을 열 압착함에 의해, 전지용 라미네이트 외장재와 단부 보강용 플라스틱 부품을 접착할 수 있다.
또한, 제1 도막층은, 알루미늄박에 베이스 수지가 도포되어 형성된 「도막」(종래와 같은, 알루미늄박에 베이스「필름」을 접착한 구성이 아님)이기 때문에, 이 제1 도막층(베이스 수지층)과 단부 보강용 플라스틱 부품을 강하게 접착할 수 있고, 진동 시험을 경유한 후라도 충분히 강한 접착 상태가 유지된다(접착력의 내구성에 우수하다는 유리한 효과를 이룬다). 또한, 이러한 점은, 후술하는 실시례 6과 비교례 4의 평가 결과(표 2 참조)를 대비함에 의해 분명하다.
[11]의 발명에서는, 제2 도막층의 열 접착성 수지가, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-에틸(메타)아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸(메타)아크릴레이트 공중합체 또는 에틸렌-메틸(메타)아크릴레이트-무수말레인산 공중합체이기 때문에, 제2 도막층은, 전지 본체의 표면 필름에 대해 저온 압착이라도 우수한 열 접착성을 발휘한다.
[12]의 발명에서는, 제1 도막층의 베이스 수지가, 라미네이트 전지의 단부 보강용 플라스틱 부품에 대해 열 접착 가능한 열가소성 수지로 이루어지는 구성이기 때문에, 외장재의 제1 도막층(베이스 수지층)에서의 노출 테두리부(제2 도막층이 형성되지 않은 영역)와, 단부 보강용 플라스틱 부품을 강하게 접착할 수 있다.
[13]의 발명에서는, 제1 도막층의 두께가 0.5㎛∼10㎛이기 때문에, 이와 같은 박막의 형성에 의해 경량화할 수 있음과 함께, 제1 도막층(베이스 수지)과 단부 보강용 플라스틱 부품이 충분히 접착한다.
[14]의 발명에서는, 전지용 라미네이트 외장재의 알루미늄박의 외면측 표면에 접착된 특정 두께의 연신 필름이 보호층으로서 기능하기 때문에, 라미네이트 전지의 외장에 내마모성, 내충격성, 내약품성이 부여된다.
[15]의 발명에서는, 전지용 라미네이트 외장재의 알루미늄박의 외면측 표면에 형성된 특정 두께의 열경화 수지층이 보호층으로서 기능하기 때문에, 라미네이트 전지의 외장의 내마모성, 내충격성, 내약품성이 향상한다.
[16]의 발명에서는, 알루미늄박으로서 경질 알루미늄박을 사용하고 있기 때문에, 강성이 보다 높아짐으로써, 전지용 라미네이트 외장재를 보다 얇게 할 수 있고, 전지의 에너지 밀도를 보다 증대시킬 수 있다.
[17]의 발명에 관한 라미네이트 전지에서는, 상기 전지용 라미네이트 외장재(의 제2 도막층)가 전지 본체에 대해 확실하게 접착 고정됨과 함께, 전지의 양단부에서 단부 보강용 플라스틱 부품이, 라미네이트 외장재에서의 제1 도막층의 노출 테두리부(제2 도막층이 적층 형성되지 않은 영역)에 강고하게 접착되는 것으로 된다.
도 1은 제1 발명을 적용하는 라미네이트 전지의 외장 형성을 공정 순서로 도시한 도면으로, (A)는 전지 본체에 대한 라미네이트 외장재의 휘감기 전의 개략 사시도, (B)는 휘감은 후의 개략 사시도, (C)는 단부 보강용 플라스틱 부품을 장착한 외장 완료 후의 개략 사시도.
도 2는 제1 발명의 한 실시 형태에 관한 전지용 라미네이트 외장재의 단면도.
도 3은 제1 발명의 다른 실시 형태에 관한 전지용 라미네이트 외장재의 단면도.
도 4는 제1 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 전지용 라미네이트 외장재의 단면도.
도 5는 제2 발명을 적용하는 라미네이트 전지의 외장 형성을 공정 순서로 도시한 도면으로, (A)는 전지 본체에 대한 라미네이트 외장재의 휘감기 전의 개략 사시도, (B)는 휘감은 후의 개략 사시도, (C)는 단부 보강용 플라스틱 부품을 장착한 외장 완료 후의 개략 사시도.
도 6은 제2 발명의 한 실시 형태에 관한 전지용 라미네이트 외장재의 단면도(도 5에서의 X-X선의 단면도).
도 7은 제2 발명의 다른 실시 형태에 관한 전지용 라미네이트 외장재의 단면도.
도 8은 제2 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 전지용 라미네이트 외장재의 단면도.
도 9는 제2 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 전지용 라미네이트 외장재의 단면도.
도 10은 제조 도중의 절단 공정 전의 라미네이트 외장재를 도시하는 평면도.
[제1 발명]
도 1(A)∼(C)는, 제1 발명을 적용하는 라미네이트 전지의 외장 형성을 공정 순서로 도시한 것이다. 이 라미네이트 전지는, 도 1(A)와 같이 직방체 형상의 전지 본체(10)를 그보다도 폭이 넓은 라미네이트 외장재(11)상에 싣고, 도 1(B)와 같이 그 라미네이트 외장재(11)로 전지 본체(10)를 싸 넣어서 열 접착한 다음, 라미네이트 외장재(11)의 양측 잉여부에 구성되는 양단의 장방형의 각 통형상부(11a)에, 도 1(C)와 같이 직방체 형상의 단부 보강용 플라스틱 부품(12)의 일부를 삽감(揷嵌)하고, 그 플라스틱 부품(12)과 라미네이트 외장재(11)를 열 접착에 의해 접착 고정한 것이다. 도면 중의 10a는 전지의 단자를 나타낸다.
또한, 전지 본체(10)는, 리튬 이온 전지나 리튬 폴리머 전지이고, 그 표면이 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 필름, 폴리아미드(ON) 필름, 폴리프로필렌(OPP) 필름 등의 연신(延伸) 필름으로 구성되어 있다.
그리고, 라미네이트 외장재(11)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 알루미늄박(3)의 일방의 면에 베이스 수지가 도포되어 베이스 수지로 이루어지는 제1 도막층(1)이 적층되고, 그 제1 도막층(1)의 표면에, 전지 본체의 표면 필름에 대해 열 접착 가능한 연화점 160℃ 이하의 열 접착성 수지로 이루어지는 제2 도막층(2)이 형성된 것을 기본 구성으로 하고 있다.
여기서, 제1 도막층(1)을 구성하는 베이스 수지로서는, 라미네이트 전지의 단부 보강용 플라스틱 부품에 대해 열 접착 가능한 열가소성 수지로 이루어지는 것이 바람직하고, 예를 들면, 무수말레인산 변성 폴리프로필렌 수지, 무수말레인산 변성 폴리에틸렌 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지(ABS 수지), 12나일론과 같은 접착성 폴리아미드 수지 등이 사용되고, 그 중에서도, 단부 보강용 플라스틱 부품(12)에 대해 작은 접착 면적으로도 강고하게 열 접착할 수 있도록, 당해 플라스틱 부품(12)과 같은 계통의 열가소성 수지로 이루어지는 수지가 바람직하고, 특히 가공성 및 절연성에 우수한 올레핀계 수지가 알맞다.
상기 알루미늄박(3)의 일방의 면에 제1 도막층(베이스 수지층)(1)을 형성하려면, 상기 베이스 수지를 톨루엔 등의 유기 용매 중에 첨가 혼합하여 유화(乳化)하고, 이것을 그라비어 코트 방식 등으로 알루미늄박(3)의 일방의 면에 도포하여, 건조하면 좋다.
그리고, 상기 제1 도막층(베이스 수지층)(1)의 두께는, 전지 본체(10)의 요철이 있는 표면에 대해서도 압력 완충 작용으로 확실하게 접착할 수 있도록 0.5㎛∼10㎛로 하는 것이 바람직하다. 0.5㎛ 미만에서는, 압력 완충 작용이 불충분하기 때문에 요철이 있는 전지 표면에는 접착 불완전하게 되기 쉽고, 10㎛를 초과하면 라미네이트 외장재(11)의 총 두께가 증대하여 전지의 에너지 밀도가 저하되고, 비용도 증대하기 때문에 바람직하지가 않다.
상기 알루미늄박(2)으로서는, 경질 또는 연질의 두께가 40㎛∼200㎛의 알루미늄박이 알맞고, 너무 얇으면 재료 강도에 뒤떨어지는 한편, 너무 두꺼우면, 외장재(11)의 총 두께가 증대하여 전지의 에너지 밀도가 저하되어 가공이 곤란해진다. 상기 알루미늄박(2)으로서는 경질 알루미늄박이 알맞다.
상기 제2 도막층(2)의 열 접착성 수지로서는, 전지 본체(10)의 표면 필름에 대해 열 접착 가능한 연화점 160℃ 이하의 것이라면 좋은데, 특히 연신 필름에 대한 접착성에 우수한, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체(이하, 「EVA」라고 하는 경우가 있다), 에틸렌-에틸(메타)아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸(메타)아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸(메타)아크릴레이트-무수말레인산 공중합체가 알맞다. 그리고, 이 열 접착성 수지의 연화점이 160℃ 보다 높아지면, 전지 본체(10)에 대한 열 접착의 온도가 높아지기 때문에, 전지 본체(10) 내의 세퍼레이터의 융해나 전해액의 분해 등의 열 열화가 생길 우려가 있다.
상기 제2 도막층(2)에 사용하는 EVA로서는, 아세트산비닐 함량이 30질량%∼95질량%, MI(멜트 인덱스)가 3 이상의 것이 바람직하다. 이것은, 아세트산비닐 함량이 30질량% 미만에서는 알코올 등의 용매에 녹이기가 어렵고, 제1 도막층(1)에의 도포가 곤란해지고, MI가 3 미만에서는 열 유동성이 부족하기 때문에, 단부 보강용 플라스틱 부품(12)과의 열 접착할 때에 접착 부위로부터 배제되기 어려우며, 그 플라스틱 부품(12)과 제1 도막층(베이스 수지)(1)과의 강한 접착을 방해하기 때문이다. 또한, 도장성을 향상하기 위해, EVA를 일부 비누화(sapanifiaction) 변성하여, 아세토옥시기, 카르복실기, 수산기 등을 포함하는 그래프트 폴리머로서, 알코올 등의 용매에 대한 용해성을 높여도 좋다. 또한, 전지 본체(10)의 표면의 연신 필름과의 접착성을 보다 향상시키기 위해, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체에 소량의 에틸렌-아크릴레이트 공중합체(EEA)를 첨가할 수도 있다.
또한, 상기 제2 도막층(2)에는, 제1 도막층(베이스 수지)(1)과의 밀착성과 핫택성을 향상시키는 점착 부여 성분, 및 라미네이트 외장재(11)의 권회 상태에서의 블로킹을 방지하기 위한 블로킹 방지제를, 각각 열 접착성 수지에 대해 1질량%∼20질량%의 범위로 함유시키는 것이 추천된다.
상기한 점착 부여 성분으로서는, 테르펜페놀 수지, 로진 및 로진에스테르, 석유 수지 등을 들 수 있고, 이들은 2종 이상을 병용하여도 좋지만, 특히 연화점 60℃∼160℃이고 평균분자량 3000 이하의 것이 바람직하다. 이것은, 연화점이 60℃ 미만에서는 블로킹이 생기기 쉽고, 160℃ 보다 높아지면 저온하에서의 열 접착성이 발현하지 않고, 또한 평균분자량이 3000보다 커지면 용해성 및 에틸렌-아세트산비닐 공중합체와의 상용성의 악화를 초래함에 의한다.
상기한 블로킹 방지재로서는, SiO2, CaCO3, BaCO3, TiO2, 탈크 등의 무기질 입자를 들 수 있고, 이들은 2종 이상을 병용하여도 좋지만, 특히 평균입자경이 1㎛∼10㎛이고 비중 3 이하의 것이 추천된다. 즉, 평균입자경이 1㎛ 미만이 되면, 블로킹 방지재의 입자끼리가 응집 밀착하여 수지 중에서 분산되기 어려워지고, 역으로 10㎛를 넘는 입자가 되면, 제2 도막층(2)을 형성하기 위한 그라비어 코트시에 그라비어판의 눈 막힘이 발생한다. 또한, 비중이 3을 초과하면, 도포 후의 건조에서 열이 가하여진 때에 수지 중에서 침강하기 쉽고, 블로킹 방지 효과를 발현하지 않을 우려가 있다.
제1 도막층(베이스 수지층)(1)의 위에 제2 도막층(2)을 형성하려면, 상기한 에틸렌-아세트산비닐 공중합체와 같은 열 접착성 수지 성분과 필요하면 점착 부여 성분 및 블로킹 방지재를 알코올 중에 첨가 혼합하여 유화하고, 이것을 그라비어 코트 방식 등으로 제1 도막층(베이스 수지층)(1)상에 도포하여, 건조하면 좋다. 제2 도막층(2)의 두께는, 0.5㎛∼10㎛로 얇게 설정하는 것이 바람직하고, 0.5㎛ 미만으로 하는 것은 기술적으로 어렵고, 10㎛를 초과하면 단부 보강용 플라스틱 부품(12)과의 열 접착시에 열류동으로 (제2 도막층(2)을) 배제하기 어려워져서, 제1 도막층(베이스 수지층)(1)과 그 플라스틱 부품(12)과의 강한 접착이 곤란해진다.
이와 같은 구성의 라미네이트 외장재(11)를 사용하여 전지 본체(10)의 외장을 행하려면, 우선 그 라미네이트 외장재(11)를 제2 도막층(2)측이 위를 향하게 되도록 배치하고, 이 위에 도 1(A)와 같이 전지 본체(10)를 싣고, 도 1(B)와 같이 그 라미네이트 외장재(11)를 전지 본체(10)에 휘감고, 그 외측에서 160℃ 이하의 열판을 당접하여 열 접착한다. 이에 의해, 용융한 제2 도막층(2)의 열 접착성 수지를 통하여 전지 본체(10)와 라미네이트 외장재(11)가 열 접착되고 일체화하는데, 이 열 접착의 온도가 낮기 때문에, 전지 본체(10) 내의 세퍼레이터의 융해나 전해액의 분해 등의 열 열화가 회피되고, 그로써 높은 전지 성능을 유지할 수 있다.
그리고, 이 열 압착에 의해, 폭이 넓은 라미네이트 외장재(11)의 양측 잉여부에 의해 전지 본체(10)의 양단에 각각 통형상부(11a)가 구성되기 때문에, 다음에 각 통형상부(11a)에 도 1(C)와 같이 단부 보강용 플라스틱 부품(12)의 일부를 삽감하고, 그 외측에서 180℃∼220℃의 열판을 압접하여 라미네이트 외장재(11)와 그 플라스틱 부품(12)을 열 압착한다.
이 때, 라미네이트 외장재(11)의 양측 통형상부(11a, 11a)에서의 제2 도막층(2)의 열 접착성 수지는, 열 압착의 온도가 높기 때문에 저점성이며 유동성이 높은 융액이 되어, 열판의 압력으로 압착 부위로부터 배제된다. 따라서, 같은계통의 수지 재료로 이루어지는 라미네이트 외장재(11)의 제1 도막층(베이스 수지층)(1)과 그 플라스틱 부품(12)이 직접 강하게 접착하여 일체화하게 되는데, 이 고온에서의 열 압착은 전지 본체(10)로부터 벗어난 위치가 되기 때문에, 그 전지 본체(10)에 열 열화가 생길 우려는 없다.
상술한 실시 형태의 라미네이트 외장재(11)애서는 라미네이트 전지의 외주면에 알루미늄박(3)이 노정 되는데, 본 발명의 라미네이트 외장재에서는, 알루미늄박(3)의 표면에 내마모성, 내충격성, 내약품성 등을 부여하기 위해, 보호층을 마련하여 두어도 좋다. 이와 같은 보호층을 마련하려면, 예를 들면 도 3에 도시하는 바와 같이, 알루미늄박(3)에서의 제1 도막층 형성측과는 반대측의 표면에, 접착제층(6)을 통하여 연신 필름(5)을 부착하거나, 도 4에 도시하는 바와 같이, 동(同) 표면에 열경화 수지층(7)을 도포 형성하면 좋다.
그리고, 연신 필름(5)으로서는, PET, PBT, PEN, ON, OPP 등으로 이루어지는 염가이며 범용성이 있는 일반적인 수지 필름을 사용하면 좋다. 그 두께는 8㎛∼40㎛의 범위가 바람직하고, 8㎛ 미만에서는 범용성이 없고, 40㎛보다도 두꺼워지면 고가이고 가공성도 나빠진다. 또한, 더욱 내마모성을 향상시키기 위해, 연신 필름(5)의 표면에 실리카나 알루미나를 진공 증착한 것, 동 표면에 실록산계 수지를 코팅 하는 것, 그 연신 필름(5)의 표면을 조화(粗化) 처리한 것 등도 사용 가능하다. 또한, 상기 접착제층(6)으로서는, 예를 들면, 폴리에테르-폴리우레탄 또는 폴리에스테르-폴리우레탄 베이스의 접착제를 사용할 수 있다.
한편, 열경화 수지층(7)으로서는, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 초화면(硝化綿)계 수지 등의 열경화로 강고한 피막을 형성할 수 있는 수지 성분을 사용하면 좋다. 그리고, 더욱 내마모성을 향상시키기 위해, 이들의 수지 중에 5질량% 이하의 실록산계 수지를 첨가하여도 좋다. 또한, 열경화 수지층(7)의 두께는, 0.5㎛∼5㎛의 범위가 좋고. 너무 얇으면 보호층으로서의 효과가 기대할 수 없고, 역으로 너무 두꺼워도 오히려 수지층이 무르게 되는데다가 가공 단가도 증대하는 것으로 된다.
[제2 발명]
다음에, 제2 발명에 관해 설명한다. 도 5(A)∼(C)는, 제2 발명을 적용하는 라미네이트 전지의 외장 형성을 공정 순서로 도시한 것이다. 이 라미네이트 전지는, 도 5(A)와 같이 직방체 형상의 전지 본체(10)를 그보다도 폭이 넓은 사각형상의 라미네이트 외장재(11)의 제2 도막층(2)의 위에 싣고, 도 5(B)와 같이 그 라미네이트 외장재(11)로 전지 본체(10)를 싸넣어서 전지 본체(10)의 표면 필름에 라미네이트 외장재(11)의 제2 도막층(2)을 열 접착함과 함께, 라미네이트 외장재(11)의 양측 잉여부에 구성되는 양단의 장방형의 각 통형상부(11a) 내에, 도 5(C)와 같이 직방체 형상의 단부 보강용 플라스틱 부품(12)의 일부를 삽감하고, 그 단부 보강용 플라스틱 부품(12)과, 통형상부(11a)의 내면의 제1 도막층(베이스 수지층)(1)의 노출 테두리부(1a)(열 접착성 수지가 미도포의 테두리부, 즉 제2 도막층이 적층 형성되지 않은 테두리부 영역)를 열 접착에 의해 접착 고정한 것이다. 도 5 중의 10a는 전지의 단자를 나타낸다.
또한, 전지 본체(10)는, 리튬 이온 전지나 리튬 폴리머 전지이고, 그 표면이 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 필름, 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 필름, 폴리아미드(ON) 필름, 폴리프로필렌(OPP) 필름 등의 연신 필름으로 구성되어 있다.
그리고, 라미네이트 외장재(11)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 알루미늄박(3)의 일방의 면에 베이스 수지가 도포되어 베이스 수지로 이루어지는 제1 도막층(1)이 적층되고, 상기 제1 도막층(1)의 표면에, 그 제1 도막층(1)의 폭 방향의 양단 테두리부에 제1 도막층이 노출한 노출 테두리부(1a, 1a)를 남긴 양태로, 전지 본체(10)의 표면 필름에 대해 열 접착 가능한 연화점 160℃ 이하의 열 접착성 수지로 이루어지는 제2 도막층(2)이 형성된 것을 기본 구성으로 하고 있다.
여기서, 제1 도막층(1)을 구성하는 베이스 수지로서는, 라미네이트 전지의 단부 보강용 플라스틱 부품에 대해 열 접착 가능한 열가소성 수지로 이루어지는 것이 바람직하고, 예를 들면, 무수말레인산 변성 폴리프로필렌 수지, 무수말레인산 변성 폴리에틸렌 수지, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 수지(ABS 수지), 12나일론과 같은 접착성 폴리아미드 수지 등이 사용되고, 그 중에서도, 단부 보강용 플라스틱 부품(12)에 대해 작은 접착 면적으로도 강고하게 열 접착할 수 있도록, 당해 플라스틱 부품(12)과 같은계통의 열가소성 수지로 이루어지는 수지가 바람직하고, 특히 가공성 및 절연성에 우수한 올레핀계 수지가 알맞다.
상기 알루미늄박(3)의 일방의 면에 제1 도막층(베이스 수지층)(1)을 형성하려면, 상기 베이스 수지를 톨루엔 등의 유기 용매 중에 첨가 혼합하여 유화하고, 이것을 그라비어 코트 방식 등으로 알루미늄박(3)의 일방의 면에 도포하여, 건조하면 좋다.
그리고, 상기 제1 도막층(베이스 수지층)(1)의 두께는, 전지 본체(10)의 요철이 있는 표면에 대해서도 압력 완충 작용으로 확실하게 접착할 수 있도록 0.5㎛∼10㎛로 하는 것이 바람직하다. 0.5㎛ 미만에서는, 압력 완충 작용이 불충분하기 때문에 요철이 있는 전지 표면에는 접착 불완전하게 되기 쉽고, 10㎛를 초과하면 라미네이트 외장재(11)의 총 두께가 증대하여 전지의 에너지 밀도가 저하되고, 비용도 증대하기 때문에, 바람직하지가 않다.
상기 알루미늄박(2)으로서는, 경질 또는 연질의 두께가 40㎛∼200㎛의 알루미늄박이 알맞다. 너무 얇으면 재료 강도에 뒤떨어지는 한편, 너무 두꺼우면, 라미네이트 외장재(11)의 총 두께가 증대하여 전지의 에너지 밀도가 저하되고, 가공이 곤란해지기 때문에 바람직하지가 않다. 상기 알루미늄박(2)으로서는 경질 알루미늄박이 알맞다.
상기 제2 도막층(2)의 열 접착성 수지로서는, 전지 본체(10)의 표면 필름에 대해 열 접착 가능한 연화점 160℃ 이하의 것이라면 좋지만, 특히 연신 필름에 대한 접착성에 우수한, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체(이하, 「EVA」라고 하는 경우가 있다), 에틸렌-에틸(메타)아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸(메타)아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸(메타)아크릴레이트-무수말레인산 공중합체가 알맞다. 그리고, 이 열 접착성 수지의 연화점이 160℃ 보다 높아지면, 전지 본체(10)에 대한 열 접착의 온도가 높아지기 때문에, 전지 본체(10) 내의 세퍼레이터의 융해나 전해액의 분해 등의 열 열화가 생길 우려가 있다.
상기 제2 도막층(2)에 사용하는 EVA로서는, 아세트산비닐 함량이 30질량%∼95질량%, MI(멜트 인덱스)가 3 이상의 것이 바람직하다. 이것은, 아세트산비닐 함량이 30질량% 미만에서는 알코올 등의 용매에 녹이기가 어렵고, 제1 도막층(1)에의 도포가 곤란해짐에 의한다. 또한, 도장성을 향상하기 위해, EVA를 일부 비누화 변성하고, 아세토옥시기, 카르복실기, 수산기 등을 포함하는 그래프트 폴리머로서, 알코올 등의 용매에 대한 용해성을 높여도 좋다. 또한, 전지 본체(10)의 표면의 연신 필름과의 접착성을 보다 향상시키기 위해, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체에 소량의 에틸렌-아크릴레이트 공중합체(EEA)를 첨가하는 것도 가능하다.
또한, 상기 제2 도막층(2)에는, 제1 도막층(베이스 수지)(1)과의 밀착성과 핫택성을 향상시키는 점착 부여 성분, 및 라미네이트 외장재(11)의 권회 상태에서의 블로킹을 방지하기 위한 블로킹 방지제를, 각각 열 접착성 수지에 대해 1질량%∼20질량%의 범위로 함유시키는 것이 추천된다.
상기한 점착 부여 성분으로서는, 테르펜페놀 수지, 로진 및 로진에스테르, 석유 수지 등을 들 수 있고, 이들은 2종 이상을 병용하여도 좋지만, 특히 연화점 60℃∼160℃이고 평균분자량 3000 이하의 것이 바람직하다. 이것은, 연화점이 60℃ 미만에서는 블로킹이 생기기 쉽고, 160℃ 보다 높아지면 저온하에서의 열 접착성이 발현하지 않고, 또한 평균분자량이 3000보다 커지면 용해성 및 에틸렌-아세트산비닐 공중합체와의 상용성의 악화를 초래함에 의한다.
상기한 블로킹 방지재로서는, SiO2, CaCO3, BaCO3, TiO2, 탈크 등의 무기질 입자를 들 수 있고, 이들은 2종 이상을 병용하여도 좋지만, 특히 평균입자경이 1㎛∼10㎛이고 비중 3 이하의 것이 추천된다. 즉, 평균입자경이 1㎛ 미만이 되면, 블로킹 방지재의 입자끼리가 응집 밀착하여 수지 중에서 분산되기 어려워지고, 역으로 10㎛를 초과한 입자가 되면, 제2 도막층(2)을 형성하기 위한 그라비어 코트시에 그라비어판의 눈 막힘이 발생하기 때문에 바람직하지가 않다. 또한, 비중이 3을 초과하면, 도포 후의 건조에서 열이 가하여진 때에 수지 중에서 침강하기 쉽고, 블로킹 방지 효과를 발현하지 않을 우려가 있기 때문에 바람직하지가 않다.
제1 도막층(베이스 수지층)(1)의 위에 제2 도막층(2)을 형성하려면, 상기한 에틸렌-아세트산비닐 공중합체와 같은 수지 성분과 필요하면 점착 부여 성분 및 블로킹 방지재를 알코올 중에 첨가 혼합하여 유화하고, 이것을 그라비어 코트 방식 등으로 제1 도막층(베이스 수지층)(1)상에 도포하여 건조하면 좋다. 이 때, 제2 도막층(2)을 형성하는 수지 성분에 유기계 안료, 무기계 안료, 색소 등의 착색제를 수지 성분 100질량부에 대해 0.1질량부∼5질량부의 범위에서 첨가하여도 좋다. 예를 들면 그라비어 코트 방식 등으로 도 10에 도시하는 바와 같이 외장재 원반에 제2 도막층(2)을 도포 형성할 때에, 이웃하는 노출 테두리부(1a, 1a)의 사이에 세선형상의 절단선 표시용 도막부(20)도 동시에 형성하는 것으로 하면, 이 절단선 표시용 도막부(20)가 착색되어 있음으로써, 절단시에 절단 장치(폭 넣음 장치))의 위치 결정용 센서가 그 절단선 표시용 도막부(20)를 인식함에 의해, 절단 위치를 오류 없이 확실하게 위치 결정할 수 있다.
상기 유기계 안료로서는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 레이크레드, 나프톨류, 한자옐로, 디스아조옐로, 벤즈이미다졸론 등의 아조계 안료, 퀴노프탈론, 이소인돌린, 피롤로피롤, 디옥사진, 프탈로시아닌블루, 프탈로시아닌그린 등의 다환식계 안료, 레이크레드C, 왓충레드 등의 레이크 안료 등을 들 수 있다. 또한, 상기 무기계 안료로서는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 카본블랙, 산화티탄, 탄산칼슘, 카올린, 산화철, 산화아연 등을 들 수 있다. 또한, 상기 색소로서는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 트리나트륨염(황색4호) 등의 황색 색소류, 디나트륨염(적색3호) 등의 적색 색소류, 디나트륨염(청색1호) 등의 청색 색소류 등을 들 수 있다.
상기 제2 도막층(2)의 두께는, 0.5㎛∼10㎛로 얇게 설정하는 것이 바람직하다. 0.5㎛ 미만으로 하는 것은 기술적으로 어렵고, 한편 10㎛를 초과하면 라미네이트 외장재(11)로서 사용할 때 형(型)에 무늬 찍음이 발생하기 쉬워지기 때문에 바람직하지가 않다.
이와 같은 구성의 라미네이트 외장재(11)를 사용하여 전지 본체(10)의 외장을 행하려면, 우선 그 라미네이트 외장재(11)를 제2 도막층(2)측이 위를 향하게 되도록 배치하고, 이 제2 도막층(2)의 위에 도 5(A)와 같이 전지 본체(10)를 싣고, 도 5(B)와 같이 그 라미네이트 외장재(11)를 전지 본체(10)에 휘감고, 그 외측에서 160℃ 이하의 열판을 당접하여 열 접착한다. 이에 의해, 용융한 제2 도막층(2)의 열 접착성 수지를 통하여 전지 본체(10)의 표면 필름과 라미네이트 외장재(11)가 열 접착되어 일체화하는데, 이 열 접착의 온도가 낮기 때문에, 전지 본체(10) 내의 세퍼레이터의 융해나 전해액의 분해 등의 열 열화가 회피되고, 그로써 높은 전지 성능을 유지할 수 있다.
그리고, 이 열 압착에 의해, 라미네이트 외장재(11)의 폭 방향 양측의 잉여부에 의해 전지 본체(10)의 양단에 각각 통형상부(11a)가 구성되고, 그 통형상부(11a)의 내면에는 제1 도막층(1)의 노출 테두리부(1a)(제1 도막층(1)이 노출한 테두리부, 즉 제2 도막층(2)을 형성하기 위한 열 접착성 수지가 미도포인 테두리부)가 표출하고 있다. 뒤이어, 각 통형상부(11a) 내에 도 5(C)와 같이 단부 보강용 플라스틱 부품(12)의 일부를 삽감하고, 그 외측에서 180∼220℃의 열판을 압접하고, 그 단부 보강용 플라스틱 부품(12)과, 라미네이트 외장재(11)의 제1 도막층(베이스 수지층)(1)의 노출 테두리부(1a)를 열 압착한다. 이 때, 라미네이트 외장재(11)의 제1 도막층(베이스 수지층)(1)과 단부 보강용 플라스틱 부품(12)이 직접 강하게 접착하여 일체화하게 되는데, 이 고온에서의 열 압착은 전지 본체(10)로부터 벗어난 위치에서 이루어지기 때문에, 그 전지 본체(10)에 열 열화가 생길 우려는 없다.
상술한 실시 형태의 라미네이트 외장재(11)애서는, 라미네이트 전지의 외주면에서 알루미늄박(3)이 노출하게 되는데, 본 발명의 라미네이트 외장재에서는, 알루미늄박(3)의 표면에 내마모성, 내충격성, 내약품성 등을 부여하기 위해, 보호층을 마련하여도 좋다. 이와 같은 보호층을 마련하려면, 예를 들면 도 7에 도시하는 바와 같이, 알루미늄박(3)에서의 제1 도막층(1) 형성측과는 반대측의 표면에, 접착제층(6)을 통하여 연신 필름(5)을 접착하거나, 도 8에 도시하는 바와 같이, 동 표면에 열경화 수지층(7)을 형성하면 좋다.
그리고, 연신 필름(5)으로서는, PET, PBT, PEN, ON, OPP 등으로 이루어지는 염가이며 범용성이 있는 일반적인 수지 필름을 사용하면 좋다. 그 두께는 8㎛∼40㎛의 범위가 바람직하다. 8㎛ 미만에서는 범용성이 없고, 40㎛보다도 두꺼워지면 고가이고 가공성도 나빠지기 때문에 바람직하지가 않다. 또한, 더욱 내마모성을 향상시키기 위해, 연신 필름(5)의 표면에 실리카나 알루미나를 진공 증착한 것, 동 표면에 실록산계 수지를 코팅한 것, 그 연신 필름(5)의 표면을 조화 처리한 것 등도 사용 가능하다. 또한, 상기 접착제층(6)으로서는, 예를 들면, 폴리에테르-폴리우레탄 또는 폴리에스테르-폴리우레탄 베이스의 접착제를 사용할 수 있다.
한편, 열경화 수지층(7)으로서는, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 초화면계 수지 등의 열경화로 강고한 피막을 형성할 수 있는 수지 성분을 사용하면 좋다. 그리고, 더욱 내마모성을 향상시키기 위해, 이들의 수지 중에 5질량% 이하의 실록산계 수지를 첨가하여도 좋다. 또한, 열경화 수지층(7)의 두께는, 0.5㎛∼5㎛의 범위가 바람직하다. 너무 얇으면 보호층으로서의 효과가 기대할 수 없고, 역으로 너무 두꺼워도 오히려 수지층이 무르게 되는데다가 가공 단가도 증대하기 때문에 바람직하지가 않다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 제2 도막층(2)은, 제1 도막층(베이스 수지층)(1)의 양단 테두리부의 노출 테두리부(1a, 1a)를 제외한 잔부의 전면에 형성되어 있지만 (도 6∼8 참조), 특히 이와 같은 구성으로 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 도 9에 도시하는 바와 같이, 제2 도막층(2)이, 제1 도막층(베이스 수지층)(1)에서의 노출 테두리부(1a, 1a)를 제외한 잔부에 부분적으로 형성된 구성을 채용할 수도 있다.
실시례
다음에, 본 발명의 구체적 실시례에 관해 설명하지만, 본 발명은 이들 실시례의 것으로 특히 한정되는 것이 아니다.
<실시례 1>
JIS A3004-H18재로 이루어지는 두께 100㎛의 경질 알루미늄박(3)의 일방의 면에, 연신 필름(5)으로서 두께 12㎛의 PET 필름을 폴리에스테르-우레탄계 접착제(6)를 사용하여 맞붙임과 함께, 그 알루미늄박(3)의 타방의 면에, 무수말레인산 변성 폴리프로필렌 40질량부를 톨루엔 60질량부에 용해시켜서 이루어지는 수지액을 그라비어 코트 방식으로 도포한 후, 200℃로 20초간 건조시킴에 의해, 두께 3㎛의 제1 도막층(1)을 형성시켜서, 총 두께 120㎛의 라미네이트 필름을 제작하였다.
다음에, 아세트산비닐 함량 40질량%이고 MI가 15의 EVA 수지 30질량부, 비누화도 20%로 한 동 EVA 30질량부, 연화점 90℃이고 평균분자량 1500의 테르펜 수지 10질량부, 입경 2∼5㎛이고 비중 2.5∼2.7의 SiO2의 10질량부를 혼합한 수지 혼합물에, 이소프로필알코올과 순수를 용량비 1:1로 혼합한 용매를 가하고, 수지 고형분이 40질량%가 되는 도액(塗液)을 조정하였다. 그리고, 이 도액을 상기 라미네이트 필름의 제1 도막층(1)의 위에, 건조 후의 두께가 3㎛가 되도록 도포한 후, 200℃로 20초간 가열 건조함에 의해, 제2 도막층(2)을 형성시켜서, 도 3에 도시하는 전지용 라미네이트 외장재(11)를 제작하였다.
<실시례 2>
제1 도막층(1)의 두께를 1㎛로 설정한 이외는, 실시례 1과 마찬가지로 하여, 도 3에 도시하는 전지용 라미네이트 외장재를 제작하였다.
<실시례 3>
제2 도막층(2)의 두께를 1㎛로 설정한 이외는, 실시례 1과 마찬가지로 하여, 도 3에 도시하는 전지용 라미네이트 외장재를 제작하였다.
<실시례 4>
연신 필름의 PET 필름에 대신하여, 알루미늄박의 상기 일방의 면에, 에폭시 수지를 도포, 가열 건조시킴에 의해 두께 2㎛의 열경화 수지층(7)을 형성한 이외는, 실시례 1과 마찬가지로 하여, 도 4에 도시하는 전지용 라미네이트 외장재를 제작하였다.
<실시례 5>
연신 필름의 PET 필름을 맞붙이지 않은 이외는, 실시례 1과 마찬가지로 하여, 도 2에 도시하는 전지용 라미네이트 외장재를 제작하였다.
<비교례 1>
제1 도막층의 형성에 대신하여, 알루미늄박의 타방의 면에, 폴리에스테르-우레탄계 접착제를 통하여 두께 40㎛의 CPP 필름(캐스팅 폴리프로필렌 필름)을 맞붙인 구성으로 하고, 그 CPP 필름의 위에 상기 제2 도막층(2)을 형성시킨 이외는, 실시례 1과 마찬가지로 하여 전지용 라미네이트 외장재를 제작하였다.
<비교례 2>
제2 도막층(2)의 두께를 15㎛로 설정한 이외는, 실시례 1과 마찬가지로 하여 전지용 라미네이트 외장재를 제작하였다.
[성능 평가 시험 1]
실시례 1∼5 및 비교례 1, 2의 전지용 라미네이트 외장재를 사용하여, 이미 기술한 도 1(A)∼(C)로 도시하는 방법에 준하여, 표면이 PET 필름으로 이루어지는 리튬 이온 전지의 전지 본체에 대한 열 접착을 열판에 의해 160℃×0.2㎫×2초의 조건으로 행함과 함께, PP제의 단부 보강용 플라스틱 부품에 대한 열 압착을 열판에 의해 200℃×0.4㎫×2초의 조건으로 행하여 라미네이트 전지의 외장을 시행하였다. 그리고, 라미네이트 외장재의 전지 본체 및 단부 보강용 플라스틱 부품에 대한 접착 강도를 측정하였다. 그 결과를 표 1에 표시한다. 또한, 단부 보강용 플라스틱 부품은 표 중에서는 「플라부품」으로 약기하였다.
[성능 평가 시험 2]
실시례 1∼5 및 비교례 1, 2의 전지용 라미네이트 외장재를 성능 평가 시험 1과 마찬가지로 하여 전지 본체에 휘감아 외장을 시행하고, 점착 테이프로 접착하여 고정한 후, 점착 테이프면이 위가 되도록 세로 500㎜, 옆 500㎜의 폴리프로필렌제 케이스에 넣고, JIS Z0232에 의거한 장치로 진동 범위 5Hz∼100Hz의 불규칙 진동을 6시간 준 후, 라미네이트 외장재의 외관과, 단부 보강용 플라스틱 부품의 낙하(落下)의 유무를 관찰하였다. 그 결과를 표 1에 표시한다. 또한, 라미네이트 외장재의 외관에 관해서는, 「◎」…외관 변화 없음, 「○」…외면에 근소한 상처가 발생, 「×」…상처가 눈에 띄게 발생의 3단계로 평가하였다.
Figure pct00001
표 1의 결과로부터 분명한 바와 같이, 제1 발명에 관한 전지용 라미네이트 외장재(실시례 1∼5)는, 전지 본체의 수지 필름 표면에 대해 용이하게 또한 확실하게 열 접착할 수 있는데다가, 접착 면적이 작음에도 불구하고, 단부 보강용 플라스틱 부품에 대해서도 강고하게 열 접착할 수 있다. 또한, 실시례 1∼4의 라미네이트 외장재에서는, 외장 후의 라미네이트 전지의 진동 시험에서도 상처가 생기기 어렵고, 최종 형태의 라미네이트 전지로서의 외관을 해치거나 할 우려가 없고, 이 진동 시험에서 단부 보강용 플라스틱 부품이 낙하하는 일이 없고, 라미네이트 외장재와 단부 보강용 플라스틱 부품이 충분히 강하게 접착하고 있는 것(즉 접착의 내구성이 우수한 것)을 확인할 수 있었다.
<실시례 6>
JIS A3004-H18재로 이루어지는 두께 100㎛의 경질 알루미늄박(3)의 일방의 면에, 연신 필름(5)으로서 두께 12㎛의 PET 필름을 폴리에스테르-우레탄계 접착제(6)를 통하여 맞붙임과 함께, 그 경질 알루미늄박(3)의 타방의 면에, 무수말레인산 변성 폴리프로필렌 40질량부를 톨루엔 60질량부에 용해시켜서 이루어지는 수지액을 그라비어 코트 방식으로 도포한 후, 200℃로 20초간 건조시킴에 의해, 두께 3㎛의 제1 도막층(1)을 형성시켜서, 총 두께 120㎛의 라미네이트 필름을 제작하였다.
다음에, 아세트산비닐 함량 40질량%이고 MI가 15의 EVA 수지 30질량부, 비누화도 20%로 한 동 EVA 수지 30질량부, 연화점 90℃이고 평균분자량 1500의 테르펜 수지 10질량부, 입경 2∼5㎛이고 비중 2.5∼2.7의 SiO2의 10질량부, 산화티탄 0.5질량부를 혼합한 수지 혼합물에, 이소프로필알코올과 순수를 용량비 1:1로 혼합한 용매를 가하고, 수지 고형분이 40질량%가 되는 도액을 조정하였다. 그리고, 이 도액을 상기 라미네이트 필름의 제1 도막층(1)의 위에 건조 후의 두께가 3㎛가 되도록 일정 간격으로(도 10 참조) 도포한 후, 200℃로 20초간 가열 건조하여 열 접착성 수지의 제2 도막층(2)을 형성하고, 뒤이어 절단 장치에 의해 절단선 표시용 도막부(20)의 위치에서 절단함에 의해, 전지용 라미네이트 외장재(11)를 제작하였다. 이 전지용 라미네이트 외장재(11)애서는, 제1 도막층(1)의 표면에, 그 제1 도막층(1)의 폭 방향의 양단 테두리부에 제1 도막층이 노출한 노출 테두리부(1a, 1a)를 남긴 양태로, 제2 도막층(2)이 형성되어 있다(도 7 참조).
<실시례 7>
제2 도막층(2)의 두께를 1㎛로 설정한 이외는, 실시례 6과 마찬가지로 하여, 도 7에 도시하는 전지용 라미네이트 외장재를 제작하였다.
<실시례 8>
제1 도막층(1)을 형성하기 위한 수지액으로서, 무수말레인산 변성 폴리프로필렌 40질량부를 톨루엔 60질량부에 용해시켜서 이루어지는 수지액에 대신하여, 무수말레인산 변성 폴리에틸렌 55질량부를 톨루엔 45질량부에 용해시켜서 이루어지는 수지액을 사용한 이외는, 실시례 6과 마찬가지로 하여, 도 7에 도시하는 전지용 라미네이트 외장재를 제작하였다.
<실시례 9>
연신 필름의 PET 필름에 대신하여, 알루미늄박의 상기 일방의 면에, 에폭시 수지를 도포, 가열 건조시킴에 의해 두께 2㎛의 열경화 수지층(7)을 형성한 이외는, 실시례 6과 마찬가지로 하여, 도 8에 도시하는 전지용 라미네이트 외장재를 제작하였다.
<비교례 3>
제1 도막층(1)의 윗면의 전면에 두께 3㎛의 제2 도막층(2)을 형성한(제1 도막층에서 노출 테두리부를 마련하지 않은 구성으로 하였다) 이외는, 실시례 6과 마찬가지로 하여, 전지용 라미네이트 외장재를 제작하였다.
<비교례 4>
제1 도막층의 형성에 대신하여, 알루미늄박의 타방의 면에, 폴리에스테르-우레탄계 접착제를 통하여 두께 40㎛의 CPP 필름(캐스팅 폴리프로필렌 필름)을 맞붙인 구성으로 하고, 그 CPP 필름의 위에, 그 CPP 필름의 폭 방향의 양단 테두리부에 CPP 필름이 노출한 노출 테두리부를 남긴 양태로, 상기 제2 도막층(2)을 형성시킨 이외는, 실시례 6과 마찬가지로 하여 전지용 라미네이트 외장재를 제작하였다.
[성능 평가 시험 3]
실시례 6∼9 및 비교례 3, 4의 전지용 라미네이트 외장재를 사용하여, 이미 기술한 도 5(A)∼(C)로 도시하는 방법에 준하여, 표면이 폴리아미드(ON) 필름으로 이루어지는 리튬 이온 전지의 전지 본체에 대한 열 접착을 열판에 의해 160℃×0.2㎫×2초의 조건으로 행함과 함께, 폴리프로필렌제의 단부 보강용 플라스틱 부품에 대한 열 압착을 열판에 의해 160℃×0.4㎫×3초의 조건으로 행하여 라미네이트 전지의 외장을 시행하였다. 그리고, 라미네이트 외장재의 전지 본체 및 단부 보강용 플라스틱 부품에 대한 접착 강도를 측정하였다. 단, 실시례 8의 평가에서는, 단부 보강용 플라스틱 부품으로서 고밀도 폴리에틸렌제의 단부 보강용 플라스틱 부품을 사용하였다. 이들 평가 결과를 표 2에 표시한다. 또한, 단부 보강용 플라스틱 부품은, 표 중에서는 「플라부품」으로 약기하였다.
[성능 평가 시험 4]
실시례 6∼9 및 비교례 3, 4의 전지용 라미네이트 외장재를 성능 평가 시험 3과 마찬가지로 하여 전지 본체에 휘감아 외장을 시행하고, 점착 테이프로 접착하여 고정한 후, 점착 테이프면이 위가 되도록 세로 500㎜, 옆 500㎜의 폴리프로필렌제 케이스에 넣고, JIS Z0232에 의거한 장치로 진동 범위 5∼100Hz의 불규칙 진동을 6시간 준 후, 라미네이트 외장재의 외관과, 단부 보강용 플라스틱 부품의 낙하의 유무를 관찰하였다. 그 결과를 표 2에 표시한다. 또한, 라미네이트 외장재의 외관에 관해서는, 「◎」…외관 변화 없음, 「○」…외면에 근소한 상처가 발생, 「×」…상처가 눈에 띄게 발생의 3단계로 평가하였다.
Figure pct00002
표 2의 결과로부터 분명한 바와 같이, 제2 발명에 관한 전지용 라미네이트 외장재(실시례 6∼9)는, 전지 본체의 수지 필름 표면에 대해 용이하게 또한 확실하게 열 접착할 수 있는데다가, 접착 면적이 작음에도 불구하고, 단부 보강용 플라스틱 부품에 대해서도 강고하게 열 접착할 수 있다. 또한, 이 라미네이트 외장재는, 외장 후의 라미네이트 전지의 진동 시험에서도 상처가 생기기 어렵고, 최종 형태의 라미네이트 전지로서의 외관을 해치거나 할 우려가 없고, 이 진동 시험에서 단부 보강용 플라스틱 부품이 낙하하는 일이 없고, 라미네이트 외장재와 단부 보강용 플라스틱 부품이 충분히 강하게 접착하고 있는 것(즉 접착의 내구성이 우수한 것)을 확인할 수 있었다.
이에 대해, 제1 도막층의 전면에 제2 도막층을 형성한 비교례 3에서는, 160℃×0.4㎫×3초의 열 압착 조건하에서, 제1 도막층과 단부 보강용 플라스틱 부품과의 사이에 제2 도막층이 배제되는 일 없이 잔존하기 때문에, 라미네이트 외장재의 단부 보강용 플라스틱 부품에 대한 접착 강도는 불충분하였다. 또한, 비교례 4의 외장재는, 160℃×0.4㎫×3초의 열 압착 조건하에서, CPP 필름(두께 40㎛)에 의한 단열의 영향에 의해, 라미네이트 외장재의 단부 보강용 플라스틱 부품에 대한 접착 강도는 불충분하였다.
[산업상의 이용가능성]
본 발명의 전지용 라미네이트 외장재는, 스마트폰, 태블릿 등의 통신기기, 노트 퍼스널 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 모바일 전기 기기의 전원으로 사용되는 전지의 본체를 둘러싸는 라미네이트 외장재로서 알맞게 사용되지만, 특히 이와 같은 용도로 한정되지 않고, 다른 전지용의 라미네이트 외장재로서 사용할 수도 있다.
본 출원은, 2013년 7월 2일자로 출원된 일본 특허출원 특원2013-138864호 및 2013년 7월 26일자로 출원된 일본 특허출원 특원2013-155676호의 우선권 주장을 수반하는 것이고, 그 개시 내용은, 그대로 본원의 일부를 구성하는 것이다.
여기서 사용되는 용어 및 설명은, 본 발명에 관한 실시 형태를 설명하기 위해 사용되는 것으로서, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니다. 본 발명은, 청구의 범위 내라면, 그 정신을 일탈하는 것이 아닌 한 어떠한 설계적 변경도 허용하는 것이다.
1 : 제1 도막층
1a : 노출 테두리부
2 : 제2 도막층
3 : 알루미늄박
5 : 연신 필름
6 : 접착제층
7 : 열경화 수지층
10 : 전지 본체
11 : 라미네이트 외장재
11a : 통형상부
12 : 단부 보강용 플라스틱 부품

Claims (17)

  1. 알루미늄박의 일방의 면에 베이스 수지가 도포되어 베이스 수지로 이루어지는 제1 도막층이 적층되고, 그 제1 도막층의 표면에, 전지 본체의 표면 필름에 대해 열 접착 가능한 연화점 160℃ 이하의 열 접착성 수지로 이루어지는 제2 도막층이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지용 라미네이트 외장재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 도막층의 열 접착성 수지가, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-에틸(메타)아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸(메타)아크릴레이트 공중합체 또는 에틸렌-메틸(메타)아크릴레이트-무수말레인산 공중합체인 것을 특징으로 하는 전지용 라미네이트 외장재.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제2 도막층의 두께가 0.5㎛∼10㎛인 것을 특징으로 하는 전지용 라미네이트 외장재.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1 도막층의 베이스 수지가, 라미네이트 전지의 단부 보강용 플라스틱 부품에 대해 열 접착 가능한 열가소성 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지용 라미네이트 외장재.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1 도막층의 두께가 0.5㎛∼10㎛인 것을 특징으로 하는 전지용 라미네이트 외장재.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 알루미늄박에서의 상기 제1 도막층 형성측과는 반대측의 표면에, 두께 8㎛∼40㎛의 연신 필름이 접착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지용 라미네이트 외장재.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 알루미늄박에서의 상기 제1 도막층 형성측과는 반대측의 표면에, 두께 0.5㎛∼5㎛의 열경화 수지층이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지용 라미네이트 외장재.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 알루미늄박이 경질 알루미늄박인 것을 특징으로 하는 전지용 라미네이트 외장재.
  9. 전지 본체에 제1항 또는 제2항에 기재된 전지용 라미네이트 외장재가 상기 제2 도막층측에서 접하여 휘감겨져서 열 접착됨과 함께, 전지 본체의 양측에 비어져 나온 그 라미네이트 외장재의 잉여 부분으로 구성되는 각 통형상부에, 단부 보강용 플라스틱 부품이 적어도 일부를 삽감하여 그 라미네이트 외장재의 제1 도막층에 열 접착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 라미네이트 전지.
  10. 알루미늄박의 일방의 면에 베이스 수지가 도포되어 베이스 수지로 이루어지는 제1 도막층이 적층되고, 상기 제1 도막층의 표면에, 그 제1 도막층의 폭 방향의 양단 테두리부에 제1 도막층이 노출한 노출 테두리부를 남긴 양태로, 전지 본체의 표면 필름에 대해 열 접착 가능한 연화점 160℃ 이하의 열 접착성 수지로 이루어지는 제2 도막층이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지용 라미네이트 외장재.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제2 도막층의 열 접착성 수지가, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 에틸렌-에틸(메타)아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸(메타)아크릴레이트 공중합체 또는 에틸렌-메틸(메타)아크릴레이트-무수말레인산 공중합체인 것을 특징으로 하는 전지용 라미네이트 외장재.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 제1 도막층의 베이스 수지가, 라미네이트 전지의 단부 보강용 플라스틱 부품에 대해 열 접착 가능한 열가소성 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지용 라미네이트 외장재.
  13. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 제1 도막층의 두께가 0.5㎛∼10㎛인 것을 특징으로 하는 전지용 라미네이트 외장재.
  14. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 알루미늄박에서의 상기 제1 도막층 형성측과는 반대측의 표면에, 두께 8㎛∼40㎛의 연신 필름이 접착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지용 라미네이트 외장재.
  15. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 알루미늄박에서의 상기 제1 도막층 형성측과는 반대측의 표면에, 두께 0.5㎛∼5㎛의 열경화 수지층이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전지용 라미네이트 외장재.
  16. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 알루미늄박이 경질 알루미늄박인 것을 특징으로 하는 전지용 라미네이트 외장재.
  17. 전지 본체에 제 10항 또는 제 11항에 기재된 전지용 라미네이트 외장재가 상기 제2 도막층측에서 접하여 휘감겨져서 열 접착됨과 함께,
    전지 본체의 양측에 비어져 나온 그 라미네이트 외장재의 잉여 부분으로 구성되는 각 통형상부에, 단부 보강용 플라스틱 부품의 적어도 일부가 삽감되고,
    상기 단부 보강용 플라스틱 부품이 상기 통형상부 내면의 제1 도막층의 노출 테두리부에 열 접착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 라미네이트 전지.
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