TW201537809A - 電化學裝置用外裝材及電化學裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種電化學裝置用外裝材，其特徵為其係包含：金屬箔層4、及作為內側層之熱可塑性樹脂未延伸薄膜層3；在該電化學裝置用外裝材中，金屬箔層4至少一側之表面係形成有金屬鍍層8之構成。藉由此種構成，可提供一種電化學裝置用外裝材，其可充分地輕量化，並抑制外部而來的水分入侵，同時防止電解液擴散。

Description

電化學裝置用外裝材及電化學裝置
本發明係關於一種薄且輕量的外裝材及由該外裝材所外裝之電化學裝置，該外裝材料用於智慧型手機、平板電腦等攜帶設備所使用之電池或電容器；或混合動力車輛、電動車、風力發電、太陽能發電、夜間用電之蓄電用所使用之電池或電容器等。
又，本說明書中，「外側層」並非表示其為外裝材的最外層，而是指配置於較金屬箔層更外側者。
此外，本發明書中，「鋁」之意義係包含鋁及其合金。
伴隨智慧型手機、平板電腦終端等的行動電子設備之薄型化、輕量化，此等所搭載之鋰離子電池、鋰聚合物電池、鋰離子電容器、雙電層電容器等電化學裝置之外裝材，目前正致力於使用將鋁箔之兩面與塑膠薄膜貼合而成之層壓外裝材，以取代傳統之金屬罐，並實現輕量化的目的。此外，使用上述構成之層壓外裝材所包裝的電動車等之電池、蓄電用途之大型電源、電容器等，其應用亦有所增加。
上述層壓外裝材，一般構成為，在作為屏蔽層之鋁箔的一側面與耐熱性的延伸薄膜貼合，同時又在鋁箔的另一側面上貼合可熱封之熱 融著性無延伸薄膜，藉由此構成，即使總厚度約100μm之外裝材，亦具有可防止水分或各種氣體侵入內部並防止電解液之洩漏的機能(參照專利文獻1)。又，專利文獻1之實施例1之外裝材的厚度約98μm，實施例2之外裝材的厚度約103μm。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2002-25511號公報
然而，上述行動電子設備等，近年朝向更薄型化、輕量化前進，而作為其中所搭載之電化學裝置，亦被要求要更薄型化、輕量化，據此，電化學裝置用外裝材之薄膜化、輕量化也正為此目的而被開發中。並且，現在已使用不產生針孔之30μm以上的鋁箔，構成外裝材。又，習知未達30μm之鋁箔會有產生針孔之可能性，厚度越薄時，針孔數會越增加。有針孔存在的情況下，鋁箔將無法發揮作為屏蔽層之機能，從而就無法防止由外部而來的水分侵入，且亦會發生無法防止電解液之擴散、漏洩等問題發生。
另一方面，為使鋁箔不產生針孔，而鋁箔厚度需於30μm以上時，將使外裝材的總厚度至少為80μm以上，從而難以實現更進一步 薄膜化、輕量化。
因此，即使是作為在約30mA~500mA小容量之鋰離子電池等之小型電化學裝置用的外裝材使用時，實際上亦使用與超過500mA容量之大鋰離子電池等大型電化學裝置用外裝材為相同的規格，此特別是30mA~500mA容量的小型電化學裝置用外裝材的薄膜化、輕量化上，已成為很大的一個課題。
本發明，鑒於前述的技術背景，目的在於提供一種電化學裝置用外裝材，其可充分的輕量化，並抑制水分由外部入侵，同時防止電解液的擴散。
為達成前述目的，本發明提供以下手段。
〔1〕一種電化學裝置用外裝材，其特徵為其係包含：金屬箔層、及作為內側層之熱可塑性樹脂未延伸薄膜層；且在該電化學裝置用外裝材中，前述金屬箔層至少一側之表面形成有金屬鍍層。
〔2〕一種電化學裝置用外裝材，其特徵為其係包含：外側層、作為內側層之熱可塑性樹脂未延伸薄膜層、及配置於前述外側層與前述內側層間之金屬箔層；且在該電化學裝置用外裝材中，前述金屬箔層至少一側之表面形成有金屬鍍層。
〔3〕如前項2所述之電化學裝置用外裝材，其中，前述外側層係耐熱性樹脂薄膜層。
〔4〕如前項2所述之電化學裝置用外裝材，其中，前述外側層係塗佈耐熱性樹脂所形成之耐熱性樹脂塗層。
〔5〕如前項1~4中任一項所述之電化學裝置用外裝材，其中，前述金屬箔層之厚度為5μm以上未達30μm者。
〔6〕如前項1~5中任一項所述之電化學裝置用外裝材，其中，前述金屬鍍層之厚度為0．5μm~5μm者。
〔7〕如前項1~6中任一項所述之電化學裝置用外裝材，其中，前述金屬鍍層係選自鎳、鋅、錫、鉻、及鈷所成群中至少1種之金屬材料所構成之鍍層。
〔8〕如前項1~7中任一項所述之電化學裝置用外裝材，其中，前述外裝材之厚度為30μm~80μm者。
〔9〕一種電化學裝置，其特徵為其係具備：電化學裝置本體部、前項1~8中任一項及所述之電化學裝置用外裝材；且前述電化學裝置本體部係由前述外裝材進行外裝者。
根據〔1〕及〔2〕的發明，由於係金屬薄層之至少一側的表面是形成有金屬鍍層之構成，因此，即使因金屬箔的薄膜化，而使金屬箔層存在針孔，亦可因金屬鍍層而抑制水分由外部入侵，並同時抑制電解液向外部擴散、洩漏。如此地藉由金屬鍍層的存在可達成上述諸效果的提升，從而，即使將金屬箔層的厚度設計成更薄(例如5μm以上未達30μ m)使其輕量化，亦可作為外裝材而抑制水分由外部入侵並同時防止電解液的擴散。因此，根據本發明，可實現充分的薄膜化、輕量化，且確保優異之水分屏蔽性及優異的電解液擴散防止性。使用如此地經薄膜化、輕量化的本發明的外裝材所外裝的電化學裝置，就可提高電化學裝置之重量能量密度及體積能量密度。進一步，金屬箔層之至少一側的表面是由金屬鍍層所形成，因此可更加提升金屬箔本身所具備的耐穿刺性。
且更進一步，根據〔2〕的發明，因設有外側層，可確保作為外裝材應有的充足的穿刺強度，提高耐穿刺性。
根據〔3〕的發明，外側層係耐熱性樹脂薄膜層，因此可提高作為外裝材的穿刺強度。
根據〔4〕的發明，外側層係塗佈耐熱性樹脂所形成之耐熱性樹脂塗層，因此可提高作為外裝材的穿刺強度。此外，耐熱性樹脂塗層與以耐熱性樹脂薄膜層構成外側層的情形相比較，可更加薄膜化。
根據〔5〕的發明，金屬箔層的厚度為5μm以上未達30μm，可確保優異的水分屏蔽性及優異的電解液擴散防止性，更進一步實現薄膜化、輕量化。
根據〔6〕的發明，金屬鍍層的厚度為0．5μm~5μm，可實現充分的薄膜化、輕量化，並確保優異的水分屏蔽性及優異的電解液擴散防止性。
根據〔7〕的發明，金屬鍍層係選自鎳、鋅、錫、鉻、及鈷所成群中至少1種之金屬材料所構成之鍍層，因此可確保更進一步的優異的水分屏蔽性及更進一步的優異的電解液擴散防止性，並同時可提高作為 外裝材的穿刺強度。
根據〔8〕的發明，外裝材的厚度為30μm~80μm，使用此外裝材所進行外裝之電化學裝置，可更進一步提高電化學裝置之重量能量密度及體積能量密度。
根據〔9〕的發明(電化學裝置)，藉由外裝材，可提供一種電化學裝置，其可確保更加優異的水分屏蔽性及優異的電解液擴散防止性，並同時提高電化學裝置之重量能量密度及體積能量密度。
1‧‧‧電化學裝置用外裝材
2‧‧‧外側層
3‧‧‧熱可塑性樹脂未延伸薄膜層(內側層)
4‧‧‧金屬箔層
5‧‧‧第1接著劑層
6‧‧‧第2接著劑層
8‧‧‧金屬鍍層
10‧‧‧屏蔽層
12‧‧‧耐熱性樹脂薄膜層
13‧‧‧耐熱性樹脂塗層
30‧‧‧電化學裝置
31‧‧‧電化學裝置本體部(電化學元件)
T‧‧‧鍍層的厚度
【圖1】表示本發明的電化學裝置用外裝材的一實施型態(第1實施 型態)的斷面圖。
【圖2】表示本發明的電化學裝置用外裝材的其他實施型態(第2實施型態)的斷面圖。
【圖3】表示本發明的電化學裝置用外裝材的另一其他實施型態(第3實施型態)的斷面圖。
【圖4】表示本發明的電化學裝置用外裝材的另一其他實施型態(第4實施型態)的斷面圖。
【圖5】表示本發明的電化學裝置的一實施型態的斷面圖。
【圖6】表示構成圖5的電化學裝置之外裝材(平面狀者)、電化學裝置本體部及外裝材(成形為立體形狀者)進行熱封前的分離狀態的斜視圖。
本發明的電化學裝置用外裝材1的一實施型態如圖1所示。此電化學裝置用外裝材1，是由於金屬箔層4的兩面形成金屬鍍層8、8作為屏蔽層10，並於其一側的面隔著第1接著劑層5與外側層2積層一體化，同時於前述屏蔽層10的另一側的面隔著第2接著劑層6與熱可塑性樹脂未延伸薄膜層(內側層)3積層一體化而構成。本實施型態中，前述外側層2是由耐熱性樹脂薄膜層12所構成。
圖1所示實施型態中，雖前述屏蔽層10是由金屬箔層4的兩面形成金屬鍍層8、8所成，但並不特別限定於如此的構成，亦可如圖2、3所示，採用僅於金屬箔層4的一側的面形成金屬鍍層8的構成。
亦即，圖2所示實施型態中，此電化學裝置用外裝材1，是由於金屬箔層4的一側的面形成金屬鍍層8作為屏蔽層10，並於該側的面(金屬鍍層8的表面)隔著第1接著劑層5與外側層2積層一體化，同時於前述屏蔽層10的另一側的面(金屬箔層4的表面)隔著第2接著劑層6與熱可塑性樹脂未延伸薄膜層(內側層)3積層一體化而構成。本實施型態中，前述外側層2是由耐熱性樹脂薄膜層12所構成。
此外，圖3所示實施型態中，此電化學裝置用外裝材1，是由於金屬箔層4的一側的面形成有金屬鍍層8而作為屏蔽層10，並於另一側的面(金屬箔層4的表面)隔著第1接著劑層5與外側層2積層一體化，同時於前述屏蔽層10的一側的面(金屬鍍層8的表面)隔著第2接著劑層6與熱可塑性樹脂未延伸薄膜層(內側層)3積層一體化而構成。本實施型態中，前述外側層2是由耐熱性樹脂薄膜層12所構成。
另一方面，圖4所示實施型態中，電化學裝置用外裝材1，是由於金屬箔層4的兩面形成金屬鍍層8、8作為屏蔽層10，並於其一側的面與作為外側層2的耐熱性樹脂塗層13積層一體化，同時於前述屏蔽層10的另一側的面隔著第2接著劑層6與熱可塑性樹脂未延伸薄膜層(內側層)3積層一體化而構成。
本發明中，如上述所示，於前述金屬箔層4的至少一側的表面形成金屬鍍層8，即使因金屬箔的薄膜化而在金屬箔層4存在有針孔，其針孔的深度方向(金屬箔的厚度方向)的端部開口，可被認為幾乎被金屬鍍層8所封閉。此外，亦可認為是在金屬箔層4中針孔的內部(從針孔端部開口更深入的孔內部區域)，金屬鍍層8亦可侵入其中而形成略封閉或封閉狀態。
上述電化學裝置用外裝材1，係由在金屬箔層4的至少一側的表面形成金屬鍍層8所構成，因此即使因金屬箔的薄膜化，而使金屬箔層4存在針孔，亦可因金屬鍍層4而抑制水分由外部入侵，並同時抑制電解液向外部擴散、洩漏。如此地藉由金屬鍍層4的存在從而達成上述諸效果的提升，並且，即使將金屬箔層4的厚度設計更薄(例如5μm以上未達30μm)使輕量化，亦可在作為外裝材1時抑制水分由外部入侵並同時防止電解液的擴散。從而，藉由本發明，可實現充分的薄膜化、輕量化，且確保優異之水分屏蔽性及優異的電解液擴散防止性。使用如此經薄膜化、輕量化的本發明的外裝材1進行外裝的電化學裝置30，可提高電化學裝置之重量能量密度及體積能量密度。更進一步，金屬箔層4之至少一側的表面是形成有金屬鍍層8，因此可更加提升金屬箔本身所具備的耐穿刺性。
更進一步，圖1~4所示實施型態中，不論任一型態，皆設有外側層2，因此可確保外裝材1具有充分的穿刺強度，可充分提高耐穿刺性。
又，圖1、4所示的積層構成中，其作為完成屏蔽機能者，是因：金屬箔層4、該金屬箔層4的一側的面所形成的金屬鍍層8、該金屬箔層4的其他側的面所形成的金屬鍍層8，的3層存在，與圖2、3所示積層構成(其作為完成屏蔽機能者，是由：金屬箔層4、該金屬箔層4的一側的面所形成的金屬鍍層8，的2層)比較，具有確保更優異之水分屏蔽性及更優異的電解液擴散防止性的優點。
又，本發明中，為實現充分的輕量化而將前述金屬箔層4的厚度設定為未達30μm時，會有在金屬箔產生針孔的可能性，另一方面，雖無法否認金屬鍍層8因應力變化等而產生少數一部分剝離的可能性，然而，圖2、3的構成(設置金屬箔層4及一金屬鍍層8的2重屏蔽的構成)中，前述金屬箔層4的針孔位置(特定點)與前述金屬鍍層8的剝離點位置(特定點)重合的可能性實際上並不會發生，因此可確保優異的水分屏蔽性及優異的電解液擴散防止性。
更進一步，圖1、4的構成中，是設置有以下3重屏蔽部者：金屬箔層4、該金屬箔層4的一側的面所形成的金屬鍍層8，及該金屬箔層4的其他側的面所形成的金屬鍍層8，前述金屬箔層4的針孔位置(特定點)與前述一側的金屬鍍層8的剝離點位置(特定點)及前述另一側的金屬鍍層8的剝離點位置(特定點)，3個皆為同位置重合的可能性實際上並不會發生，因此設有3重屏蔽部的構成(圖1、4的構成)，與圖2、3 的構成(設置2重屏蔽部的構成)比較，可確保更為優異的水分屏蔽性及更為優異的電解液擴散防止性。
本發明中，前述金屬箔層4，係擔負阻止氧氣或水分入侵外裝材1，賦予其阻氣性者。前述金屬箔層4的厚度，是5μm以上30μm未達為佳。藉由設定於此厚度範圍中，可實現薄膜化、輕量化，並同時藉由增減調整前述金屬鍍層8的厚度，可確保外裝材1全體具有優異的水分屏蔽性及優異的電解液擴散防止性。其中，前述金屬箔層4的厚度，更佳是5μm以上未達20μm，且特佳是5μm~18μm。前述金屬箔，雖無特別限定，但可列舉例如，鋁箔、不銹鋼箔、鎳箔、銅箔、鈦箔等。其中，根據輕量化及成本的觀點來看，使用鋁箔為佳。
外側層2及內側層(熱可塑性樹脂未延伸薄膜層)3是由樹脂所成的層，此等的樹脂層雖極微量，但有由外殼的外部，侵入光、氧氣、液體的可能性，亦有由內部的內容物(電池的電解液、食品、醫藥品等)滲入的可能性。此等的侵入物到達金屬箔層4會成為金屬箔層4的腐蝕原因。本發明中，於前述金屬箔至少與前述熱可塑性樹脂層3側的面形成化成皮膜為佳，此時可提高金屬箔層4的耐腐蝕性。其中，採用前述金屬箔的兩面形成化成皮膜的構成為特佳，此時可充分提高金屬箔層4的耐腐蝕性。
前述化成皮膜，是金屬箔表面施行化成處理所形成的皮膜，例如，金屬箔進行鉻酸鹽處理，利用鋯化合物施行非鉻型化成處理，皆可形成。例如，鉻酸鹽處理時，可在進行脫脂處理的金屬箔表面上，塗布下述1)~3)中任一項的混合物的水溶液後，使其乾燥。
1)含有選自磷酸、鉻酸、氟化物的金屬鹽及氟化物的非金屬鹽所成群中至少1種化合物，其混合物的水溶液
2)含有選自磷酸、丙烯酸系樹脂、殼聚醣衍生物樹脂(Chitosan derivative resins)及苯酚系樹脂所成群中至少1種樹脂，及選自鉻酸及鉻(III)鹽所成群中至少1種化合物，其混合物的水溶液
3)含有選自磷酸、丙烯酸系樹脂、殼聚醣衍生物樹脂、苯酚系樹脂所成群中至少1種樹脂，及選自鉻酸及鉻(III)鹽所成群中至少1種化合物，及選自氟化物的金屬鹽及氟化物的非金屬鹽所成群中至少1種化合物，其混合物的水溶液。
前述化成皮膜，其鉻附著量(單面)是以0．1mg/m2~50mg/m2為佳，2mg/m2~20mg/m2為特佳。
構成前述金屬鍍層8的金屬，雖無特別限定，但可列舉例如，鎳、鋅、錫、鉻、鈷、金、銀、鉑等。其中，前述金屬鍍層8，是由選自鎳、鋅、錫、鉻及鈷所成群中至少1種的金屬材料所構成的電鍍層為佳，由此等特定金屬的至少1種所構成時，可確保更進一步優異的水分屏蔽性及更進一步優異的電解液擴散防止性，並同時可提高作為外裝材1的穿刺強度。
前述金屬鍍層8的厚度(兩面形成金屬鍍層時，在單面所形成的金屬鍍層的厚度)T，是設定在0．5μm~5μm為佳。前述金屬箔層4的厚度未達30μm時，在金屬箔中會有發生針孔的可能性，但藉由配合此金屬箔的厚度，增減調整該金屬鍍層8的厚度T，可確保外裝材整體具有優異水分屏蔽性及優異電解液擴散防止性。其中，前述金屬鍍層8的 厚度(兩面形成金屬鍍層時，在單面所形成的金屬鍍層的厚度)T，根據可充分封閉金屬箔層4的針孔的觀點，設定在2μm~5μm為更佳(參照圖1~4)。又，構成金屬鍍層8的金屬是使用鎳時，與使用其他金屬比較，具有更加提高穿刺強度的優點。
前述金屬鍍的手段，雖無特別限定，但較佳可列舉例如無電解鍍法、電鍍法、真空鍍敷法等。其中，前述金屬鍍層8，是由無電解鍍法形成者為佳。無電解鍍所形成的金屬鍍層，與電鍍法所形成者相比，無不均勻情況可形成更均一的鍍層，可確實確保優異的水分屏蔽性及優異的電解液擴散防止性，特別是金屬箔層4為鋁箔層時，對於該鋁箔層4的金屬鍍層(以無電解鍍法所形成的金屬鍍層)8，可具備有高密著性產生有利的效果。
前述熱可塑性樹脂未延伸薄膜層(內側層)3，其具備即使對於鋰離子蓄電池等使用的腐蝕性高的電解液等，亦有優異的耐藥品性，並同時擔負賦予外裝材熱密封性者。
構成前述熱可塑性樹脂未延伸薄膜層3的樹脂，雖無特別限定，但可列舉例如，聚乙烯、聚丙烯、離聚物、乙烯丙烯酸乙酯(EEA)、乙烯丙烯酸甲酯(EAA)、乙烯甲基丙烯酸甲酯樹脂(EMMA)、乙烯乙酸乙烯酯共聚樹脂(EVA)、馬來酸酐變性聚丙烯、馬來酸酐變性的聚乙烯等。
前述熱可塑性樹脂未延伸薄膜層3的厚度，是設定於20μm~80μm為佳。藉由設定在20μm以上，可充分地防止針孔的產生，同時，藉由設定在80μm以下，可降低樹脂用量而達到成本的降低。其中， 前述熱可塑性樹脂未延伸薄膜層3的厚度設定於30μm~50μm為特佳。又，前述熱可塑性樹脂未延伸薄膜層3，可為單層或複數層。
本發明中，前述外側層2，是擔負確保作為外裝材具有良好成形性的主要元件，亦即，其是擔負防止成形時的金屬箔因縮頸而斷裂者。又，本發明中，前述外側層2，雖並非必需的構成層，但是以設置其為佳。
前述外側層2，雖無特別限定，但由耐熱性樹脂薄膜層12構成為佳，或者，由塗佈耐熱性樹脂所形成的耐熱性樹脂塗層13構成為佳。此時，可具有提高作為外裝材1的穿刺強度的優點。
前述耐熱性樹脂薄膜層12，雖無特別限定，但使用例如，延伸聚醯胺薄膜(延伸尼龍薄膜等)、延伸聚酯薄膜為佳。其中，前述耐熱性樹脂薄膜層12，是以使用二軸延伸聚醯胺薄膜(二軸延伸尼龍薄膜等)、二軸延伸聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)膜、二軸延伸聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、或二軸延伸聚萘二甲酸(PEN)膜為特佳。前述尼龍，雖無特別限定，但可列舉為例如，6尼龍、6，6尼龍、MXD尼龍等。又，前述耐熱性樹脂薄膜層12，可由單層(單一的延伸薄膜)所形成，或，亦可由例如延伸聚酯薄膜/延伸聚醯胺薄膜所成的複數層(二軸延伸PET薄膜/二軸延伸尼龍薄膜所成的複數層等)所形成者。
其中，前述耐熱性樹脂薄膜層12，是含有：配置於外方側的二軸延伸聚酯薄膜、配置於第1接著劑層5側的二軸延伸聚醯胺薄膜，此等複數層所構成者為佳。更進一步，前述耐熱性樹脂薄膜層12，是含有：配置於外方側的二軸延伸聚對苯二甲酸乙二酯、配置於第1接著劑層5側的二軸延伸尼龍薄膜，此等複數層所構成者更佳。
又，前述耐熱性樹脂薄膜層12，亦可是由聚碳酸酯未延伸薄膜、聚醯亞胺未延伸薄膜等的耐熱性樹脂未延伸薄膜所構成。
前述耐熱性樹脂薄膜層12的厚度，設定在12μm~50μm為佳。
前述耐熱性樹脂塗層13，是塗佈耐熱性樹脂所形成的塗層。例如，可於金屬箔層4的表面塗佈耐熱性樹脂而形成。或者，可於金屬薄層4的至少一側面形成金屬鍍層8而成屏蔽層10的該一側的面(金屬鍍層8的表面)塗佈耐熱性樹脂而形成。
構成前述耐熱性樹脂塗層13的耐熱性樹脂，雖無特別限定，但可列舉例如，丙烯酸系樹脂、環氧系樹脂、聚氨酯系樹脂、聚烯烴系樹脂、氟系樹脂等。其中，根據耐熱性、耐藥品性的優點來看，使用以四氟乙烯或氟乙烯乙烯基醚做基底的氟系樹脂為佳。更進一步，為改變外裝材的外觀使設計性提高，前述耐熱性樹脂亦可添加微粒子(二氧化矽、壓克力珠等)、油墨等添加劑。
前述樹脂塗層的手段，雖無特別限制，但可列舉例如，凹版輥法、逆輥塗佈法、唇輥塗法、模塗法等。前述耐熱性樹脂塗層13的厚度，設定在0．1μm~40μm為佳。其中，前述耐熱性樹脂塗層13的厚度，設定在0．1μm~20μm更佳。
亦可係於前述外側層2的外面或/及內面(金屬箔層4側的面)積層蒸鍍層而構成。藉由設置如此之蒸鍍層，可確保更進一步優異的水分屏蔽性及更進一步優異的電解液擴散防止性。前述蒸鍍層是由選自金屬、金屬氧化物及氟化物所成群中至少1種的材料所構成為佳。前述金屬， 雖無特別限定，但可列舉例如，鋁、鉻、鋅、鎳、金、銀、鉑等。此外，前述金屬氧化物，雖無特別限定，但可列舉例如，氧化鋁、二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋯等。前述氟化物，雖無特別限定，但可列舉例如，氟化鎂等。其中，形成前述蒸鍍層的材料(蒸鍍材料)是以選自鋁、氧化鋁及二氧化矽所成群中至少1種的材料為特佳。
前述第1接著劑層5，雖無特別限定，但可列舉例如，聚氨酯接著劑層、聚酯聚氨酯接著劑層、聚醚聚氨酯接著劑層等。前述第1接著劑層5的厚度，是設定在1μm~5μm為佳。其中，根據外裝材的薄膜化、輕量化的觀點，前述第1接著劑層5的厚度，是設定在1μm~3μm為特佳。
前述第2接著劑層6，雖無特別限定，但可使用上述第1接著劑層5所例示者，而較佳是使用較不因電解液而膨脹的聚烯烴系接著劑層。前述第2接著劑層6的厚度，是設定在1μm~5μm為佳。其中，根據外裝材的薄膜化、輕量化的觀點，前述第2接著劑層6的厚度，是設定在1μm~3μm為特佳。
前述屏蔽層10(金屬箔層4的至少任一側的表面形成金屬鍍層8所成的屏蔽層10)與前述外側層2(耐熱性樹脂薄膜層12、耐熱性樹脂塗層13等)的貼合方法，雖無特別限定，但推薦使用稱為乾式層壓的方法。具體而言，於屏蔽層10的上面或外側層2的下面，或是此等的兩側的面，塗佈調製的第1接著劑，並使溶劑蒸發乾燥為皮膜後，將屏蔽層10與外側層2貼合。接著，依照第1接著劑的硬化條件使其硬化。藉此，屏蔽層10可隔著第1接著劑層5與外側層2接合。又，第1接著 劑的塗佈手段，可例示為凹版塗佈法、逆輥塗佈法、唇輥塗法等。
前述屏蔽層10(金屬箔層4的至少任一側的表面形成金屬鍍層8的屏蔽層10)與前述熱可塑性樹脂未延伸薄膜3的貼合方法，雖無特別限定，但可與上述屏蔽層10與外側層2貼合相同，可例示如於塗佈第2接著劑並使其乾燥後，貼合屏蔽層10與熱可塑性樹脂未延伸薄膜層3的乾式層壓法。
前述熱可塑性樹脂層3及前述外側層2，亦可添加含有添加劑。此等添加劑，雖無特別限定，但可列舉例如，防黏連劑(二氧化矽、滑石、高嶺土、丙烯酸樹脂珠等)、潤滑劑(脂肪酸酰胺、蠟等)、抗氧化劑(受阻酚等)等。
本發明的外裝材1的厚度，是設定在30μm~80μm為佳。設定為80μm以下，可提高使用此外裝材1的電化學裝置30的重量能量密度及體積能量密度。其中，前述外裝材1的厚度，是以設定在30μm~65μm為更佳。
又，本發明的外裝材1中，前述外側層2，並非必須的構成層，可採用前述屏蔽層10(金屬箔層4的至少一側的表面形成金屬鍍層8所成的屏蔽層10)的一側的面隔著第2接著劑層6與熱可塑性樹脂未延伸薄膜層(內側層)3積層一體化的構成。
此外，上述實施型態，雖採用設置第1接著劑層5與第2接著劑層6的構成，但此等兩層5、6，皆非必須的構成層，亦可採用不設置此等的構成。
此外，本發明的外裝材1，並無特別限定於圖1~4所示積 層構造，亦可更進一步追加層以提升作為外裝材的機能。
本發明的外裝材1可藉由成形(深引伸成形、鼓脹成形等)，而得電化學裝置用成形外殼(電池外殼等)。
接著，圖5、6表示本發明的電化學裝置30的一實施型態。如圖5、6所示，由本發明的外裝材1成形所得成形外殼1A的收容凹部內，收容有略直方體形狀的電化學裝置本體部(電化學元件)31，在該電化學裝置本體部31的上方，配置本發明的外裝材1於內側層3側的內方(下側)，藉由將該平面狀外裝材1的內側層3的周緣部，與前述成形外殼1A的輪緣部(密封用周緣部)29的內側層3，以熱封接合而將其密封於內，構成本發明的電化學裝置30。
圖5中，符號39，是前述外裝材1的周緣部，與前述成形外殼1A的輪緣部(密封用周緣部)29接合(融著)而成熱封部。
前述電化學裝置本體部31，雖無特別限定，但可列舉例如，電池本體部、電容器本體部、蓄電器本體部等。
前述熱封部39的寬度，是設定在0．5mm以上為佳。0．5mm以上可確實進行密封。其中，前述熱封部39的寬度，是設定在3mm~15mm為佳。
【實施例】
接著，說明本發明的具體實施例，但本發明並無特別限定為此等實施例。
<實施例1>
將厚度15μm的軟質鋁箔(JIS H4000所規定A8079軟質鋁合金箔)4藉由進行無電解鍍鎳(Kanigen鍍)，於前述軟質鋁箔4的兩面個別形成厚度(T)2μm之鎳鍍層8，從而得到厚度為19μm的兩面鍍鋁箔(屏蔽層10)。
接著，於前述兩面鍍鋁箔(屏蔽層10)的兩面，塗佈磷酸、聚丙烯酸(丙烯酸系樹脂)、鉻(III)鹽化合物、水、醇所成化成處理液後，進行150℃乾燥，從而準備兩面形成有化成皮膜的兩面鍍鋁箔。此化成皮膜的鉻附著量，單面為5mg/m2。
接著，於前述兩面形成化成皮膜的兩面鍍鋁箔的一側的面，塗佈二液硬化型聚酯-聚氨酯系樹脂接著劑，使其乾燥後形成第1接著劑層5，該第1接著劑層5的表面貼合厚度12μm的2軸延伸聚酯薄膜2，並同時於前述鋁箔的另一側的面，塗佈二液硬化型聚烯烴系接著劑(酸變性聚丙烯作為主劑，六亞甲基二異氰酸酯作為硬化劑的二液硬化型接著劑)，乾燥後形成第2接著劑層6，將該第2接著劑層6的表面，貼合厚度25μm的未延伸聚丙烯薄膜3。藉由將此積層體於40℃環境下放置3天(進行養護)，可得到圖1所示電化學裝置用外裝材(厚度62μm)1。
<實施例2>
除了使用厚度7μm的軟質鋁合金箔取代厚度15μm的軟質鋁合金箔以外，其他皆與實施例1相同，得到圖1所示電化學裝置用外裝材(厚度54μm)1。
<實施例3>
除了將鎳鍍層8的厚度T變更為0．5μm以外，其他皆與 實施例1相同，得到圖1所示電化學裝置用外裝材(厚度59μm)1。
<實施例4>
其兩面鍍鋁箔，是將厚度15μm的軟質鋁箔(JIS H4000所規定A8079軟質鋁合金箔)4進行無電解鍍鎳(Kanigen鍍)使前述軟質鋁箔的兩面個別形成厚度1μm之鎳鍍層8後，更進一步進行無電解鍍錫使兩面個別更積層厚度1μm之錫鍍層，從而得到厚度為19μm的兩面鍍鋁箔，除了使用上述所得兩面鍍鋁箔以外，其他皆與實施例1相同，得到圖1所示電化學裝置用外裝材(厚度62μm)1。
<實施例5>
除了使用在軟質鋁箔的單面形成厚度2μm的鎳鍍層8而成單面鍍鋁箔，以取代兩面鍍鋁箔以外，其他皆與實施例1相同，得到圖2所示電化學裝置用外裝材(厚度60μm)1。又，單面鍍鋁箔的鍍面8側與2軸延伸聚酯薄膜2貼合(參照圖2)。
<實施例6>
以四氟乙烯和醋酸乙烯酯共聚物作為主劑樹脂，甲苯二異氰酸酯(TDI)和六亞甲基二異氰酸酯(HDI)以質量1：1比的比例混合作為硬化劑，將主劑樹脂100質量份、前述硬化劑18質量份混合，得到塗層樹脂(耐熱性樹脂)。
接著，將前述塗層樹脂(耐熱性樹脂)80質量份、硫酸鋇10質量份、粒狀二氧化矽10質量份混合所成樹脂組成物添加乙酸乙酯作為溶劑，調整其固形分成為19質量%，從而製作樹脂溶液。
接著，於實施例1所得的兩面形成化成皮膜的兩面鍍鋁箔的 一側的面(鍍層8的表面)，使用凹版輥法將上述樹脂溶液塗佈於其上並乾燥，使使其積層乾燥後厚度2μm的耐熱性樹脂塗層13，並同時於前述鋁箔的另一側的面(鍍層8的表面)，塗佈二液硬化型聚烯烴系接著劑(酸變性聚丙烯作為主劑，六亞甲基二異氰酸酯作為硬化劑的二液硬化型接著劑)，乾燥後形成第2接著劑層6，將該第2接著劑層6的表面，貼合厚度25μm的未延伸聚丙烯薄膜3。藉由將此積層體於40℃環境下放置3天(進行養護)，可得到圖4所示電化學裝置用外裝材(厚度50μm)1。
<比較例1>
除了使用厚度15μm的軟質鋁箔(JIS H4000所規定A8079軟質鋁合金箔)取代厚度19μm的兩面鍍鋁箔以外，其他皆與實施例1相同，得到電化學裝置用外裝材。
<比較例2>
除了使用厚度40μm的軟質鋁箔(JIS H4000所規定A8079軟質鋁合金箔)取代厚度19μm的兩面鍍鋁箔以外，其他皆與實施例1相同，得到電化學裝置用外裝材。
使用上述所得的各電化學裝置用外裝材作成如下述的電池(模擬電池)。首先，將外裝材裁切為縱120mm×橫100mm的大小，對於此裁切的外裝材，使用可動型和固定型所成模具進行壓花成形，使其上側開放，並為縱100mm×橫80mm×深2mm的略直方體形狀，且於周圍具有輪緣部(密封用周緣部)29的成形外殼1A(參照圖6)。又，該壓花成形是使上面開放的略直方體形狀的底面之內面是未延伸聚丙烯薄膜(內側層)3。另一方面，亦作成不實施壓花成形，大小為縱120mm×橫100mm的外裝材1的裁切品(以下，稱為「平面狀外裝材」)(參照圖6)。
將厚度30μm的軟質鋁箔、厚度100μm的聚丙烯薄膜、厚度30μm的軟質銅箔進行層狀重合，並沖壓作成大小為縱95mm×橫75mm的模擬電極，將10枚此模擬電極積層，得到電化學裝置本體部(模擬品)31(參照圖6)。
並且，如圖5所示，將前述電化學裝置本體部31，由前述成形外殼1A的上面開放的略直方體形狀的壓花部裝填入其中，然後在前述成形外殼1A與前述平面狀外裝材1中，使個別的內側層3相向並重合，將前述平面狀外裝材1的內側層3的周緣部與前述成形外殼1A的輪緣部29的內側層3，其4邊中的3邊加熱至200℃，以金屬製熱板實施3秒0．3MPa的壓力進行熱封接合，形成熱封部39後，將其放置於露點為-60℃的乾燥室內24小時。
接著，於露點為-60℃的乾燥室內，通過前述熱封接合體中未接合的1邊的開放部，使用注射器將電解液(將碳酸乙烯酯：碳酸二 甲酯：二甲基碳酸酯的混合體積比率為1：1：1所混合的混合碳酸酯中，添加LiPF6後所得的LiPF6濃度為1莫爾/L的電解液)10mL向內部注入滴下後，於0．086MPa的減壓狀態下，將前述熱封接合體的未接合的1邊部，以加熱為200℃的金屬製熱板實施3秒0．3MPa的壓力進行熱封接合，密封完成後，得到如圖5所示電池(模擬電池)30。
將上述所得電池(模擬電池)，根據下述評估試驗法，進行模擬電池內部的電解液中的水分量測定而得水分屏蔽性評估，及進行電解液擴散防止性評估，所得結果如表2、3所示。
<水分屏蔽性的評估試驗法>
將各實施例、各比較例個別準備9個樣品(模擬電池)，於40℃、濕度90%的第1恆溫恆濕槽、60℃、濕度90%的第2恆溫恆濕槽、80℃、濕度90%的第3恆溫恆濕槽內個別配置3個後，經過1週取出1個，經過2週取出1個，經過3週取出1個，各自使用注射器將電池內部的電解液取出1mL，並使用卡爾費休水分測定儀(平沼產業股份有限公司製「AQ2250」)測定電解液中的水分量。
表2的結果中，雖與初期的(試驗開始前的)水分量比較，經過1週後的水分量，任一樣品皆有明顯增加，但此可認為是模擬電池或外裝材的聚丙烯薄膜所含有的微量水分溶出於電解液中。與比較例1的結果(經過1、2、3週後的水分量)比較，使用實施例1~5的外裝材所構成的模擬電池，並無極端的(實質的)水分增加，藉此可確認本發明的外裝材具有優異的水分屏蔽性效果。
<電解液擴散防止性的評估試驗法>
將各實施例、各比較例個別準備3個樣品(模擬電池)，使用電子天平測定個別的質量(以下，稱為「初期質量」)。接著，將各樣品放入個別聚丙烯製的盤中，於40℃的第1恆溫恆濕槽、60℃的第2恆溫恆濕槽、80℃的第3恆溫恆濕槽內個別配置1個後，個別地經過1週後取出再進行質量測定，並迅速放回該恆溫槽。經過2週後、經過3週後亦同樣地進行質量測定。此時，質量僅減少電解液擴散滲出的量，電解液無滲出時質量不變。
X={(1週後的質量)-(初期質量)}÷(初期質量)×100
Y={(2週後的質量)-(初期質量)}÷(初期質量)×100
Z={(3週後的質量)-(初期質量)}÷(初期質量)×100
經過1週後的質量變化率X(%)、經過2週後的質量變化率Y(%)、經過3週後的質量變化率Z(%)，分別由上述公式算出。
如表1~3所示，使用本發明的實施例1~6的電化學裝置用外裝材所構成的電池(模擬電池)，與無設置金屬鍍層的比較例1的外裝材比較，即使外裝材的厚度相同(已進行輕量化)，本發明具有優異的水分屏蔽性，且同時具有優異的電解液的擴散防止性。亦即，使用本發明的實施例1~6的電化學裝置用外裝材所構成的電池(模擬電池)，可同時完整具有：優異水分屏蔽性、優異電解液擴散防止性、充分輕量化，此三者優點。
與此相對，未設置金屬鍍層的比較例1的外裝材，雖有輕量化，但水分屏蔽性低劣，電解液擴散防止性亦低劣。此外，比較例2的外 裝材，雖然具有優異水分屏蔽性及優異電解液擴散防止性，但無法達到輕量化。如此地，比較例1、2無法同時完整具有：優異水分屏蔽性、優異電解液擴散防止性、充分輕量化，此三者優點。
又，金屬鍍層的厚度為0．5μm的實施例3經過1、2、3週後的水分量，與金屬鍍層的厚度為2μm的實施例1經過1、2、3週後的水分量對比，可得知金屬鍍層越厚越能提升水分屏蔽姓。
此外，金屬鍍層的厚度為0．5μm的實施例3經過1、2、3週後的質量變化率，與金屬鍍層的厚度為2μm的實施例1經過1、2、3週後的質量變化率相對照，可得知金屬鍍層越厚越能提升電解液擴散防止性。
【產業上利用的可能性】
本發明的電化學裝置用外裝材，例如，可較佳作為電池用外裝材、電容器用外裝材使用，但並無特別限定。其中，本發明的電化學裝置用外裝材，可較佳作為30mA~500mA容量的小型電化學裝置用的外裝材。
本發明的電化學裝置，可較佳作為，例如：
1)智慧型手機、平板電腦等攜帶機器所使用之鋰聚合物電池、鋰離子電池、鋰離子電容器、雙電層電容器
2)混合動力車輛、電動車等的電源
3)風力發電、太陽能發電、夜間用電之蓄電用所使用之電池或電容器
等，但並非限制為此等用途。
本申請案，是伴隨著在2014年3月24日提出申請的日本專利申請案特願2014-60266號的優先權主張，其揭示內容直接構成本申請案的一部分。
在此所使用的用語及說明，是用以說明本發明的實施形態所使用，但本發明並不限定於此。在本發明所揭示且敘述的特徵事項的任何均等物皆不應被排除，且在本發明所請求的範圍內的各種變形亦應被理解為是可被接受的。
1‧‧‧電化學裝置用外裝材
2‧‧‧外側層
3‧‧‧熱可塑性樹脂未延伸薄膜層(內側層)
4‧‧‧金屬箔層
5‧‧‧第1接著劑層
6‧‧‧第2接著劑層
8‧‧‧金屬鍍層
10‧‧‧屏蔽層
12‧‧‧耐熱性樹脂薄膜層
T‧‧‧鍍層的厚度

Claims (9)

  1. 一種電化學裝置用外裝材，其特徵為其係包含：金屬箔層、及作為內側層之熱可塑性樹脂未延伸薄膜層；且在該電化學裝置用外裝材中，前述金屬箔層至少一側之表面形成有金屬鍍層。
  2. 一種電化學裝置用外裝材，其特徵為其係包含：外側層、作為內側層之熱可塑性樹脂未延伸薄膜層、及配置於前述外側層與前述內側層間之金屬箔層；且在該電化學裝置用外裝材中，前述金屬箔層至少一側之表面形成有金屬鍍層。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之電化學裝置用外裝材，其中，前述外側層係耐熱性樹脂薄膜層。
  4. 如申請專利範圍第2項所記載之電化學裝置用外裝材，其中，前述外側層係塗佈耐熱性樹脂所形成之耐熱性樹脂塗層。
  5. 如申請專利範圍第1~4項中任一項所記載之電化學裝置用外裝材，其中，前述金屬箔層之厚度為5μm以上未達30μm者。
  6. 如申請專利範圍第1~5項中任一項所記載之電化學裝置用外裝材，其中，前述金屬鍍層之厚度為0．5μm~5μm者。
  7. 如申請專利範圍第1~6項中任一項所記載之電化學裝置用外裝材，其中，前述金屬鍍層係由選自鎳、鋅、錫、鉻、及鈷所成群中至少1種之金屬材料所構成之鍍層。
  8. 如申請專利範圍第1~7項中任一項所記載之電化學裝置用外裝材，其中，前述外裝材之厚度為30μm~80μm者。
  9. 一種電化學裝置，其特徵為其係具備： 電化學裝置本體部、及申請專利範圍第1~8項中任一項所述之電化學裝置用外裝材；且前述電化學裝置本體部係由前述外裝材進行外裝者。
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