TWI399877B - Battery laminated with external materials and laminated batteries - Google Patents

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TWI399877B
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Masato Sato
Tsuyoshi Sugiyama
Hiroyuki Yamada
Tadashi Miebori
Koji Minamitani
Hiroshi Hata
Koji Miyano
Jun Tanigawa
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Showa Denko Packaging Co
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Description

電池用層疊外裝材及層疊電池
本發明係有關於，行動電話、筆記型電腦、數位相機等行動電氣機器之電源所使用之包含電池本體的層疊外裝材、和使用該層疊外裝材之層疊電池。
此外，本說明書及申請專利範圍中所謂「鋁」之用語，係包含純鋁和鋁合金。
近年來，伴隨行動電氣機器的小型化、輕量化，關於其所搭載之鋰離子電池或鋰聚合物電池，作為其外裝材是取代掉舊有的金屬罐，改為使用在厚度20~100μm程度的鋁箔的兩面貼合塑膠薄膜而成的層疊外裝材，以謀求輕量化。
可是，該層疊外裝材，係為了可藉由擠壓成形予以賦型，而使用經過退火軟化的軟質鋁箔，因此材料強度較弱，會有因外部衝擊而破裂、容易發生針孔等缺點。因此，使用先前層疊外裝材的層疊電池中，為了外裝補強目的，多半被裝填在塑膠的射出成形容器(參照專利文獻1)，可是其結果反而增加電池單位的重量同時零件件數也增多。
於是在最近出現了，在電池本體上，將未經退火的硬質鋁箔，或是其單面或兩面貼有塑膠薄膜者予以捲繞，同時在兩端部嵌合了塑膠零件的補強方法。
專利文獻1：日本特開平11－185728號公報
可是在此同時，由於硬質鋁箔係材料強渡過強，在進行彎曲加工或壓型之際很容易變回原來的狀態，因此需要在捲繞至電池本體後用黏著膠帶來黏住，或在電池本體和鋁箔之間，隔著雙面黏著膠帶而壓著，或隔著熱融接著劑之融液或薄膜而進行熱接著。因此，前記方法係除了電池外裝的構成要素變多，而且因為黏著膠帶或熱融接著劑的供給．接著機構的組裝，導致電池製造線的複雜化，同時設備成本增大之問題。
本發明係有鑑於上述情事，目的在於提供一種，作為電池用層疊外裝材可不必另外使用黏著膠帶或熱融接著劑，即可使對電池本體的接著能容易且確實地進行，且即使在使用端部補強用的塑膠零件的情況下也能對該當零件強固地接著，藉此以減少層疊電池的零件數，同時可以簡化電池製造線。
本發明的其他目的，係可由後述的實施形態來了解。
為了達成上記目的，本發明係提供以下手段。
[1]在基底薄膜的一面側黏貼有金屬箔，同時在該基底薄膜的另一面側，形成有對電池本體之表面薄膜可進行熱接著之軟化點為160℃以下之熱接著性樹脂所成之塗膜層而成之電池用層疊外裝材。
[2]如前項1所記載之電池用層疊外裝材，其中，前記塗膜層的熱接著性樹脂係為乙烯－乙酸乙烯酯共聚物。
[3]如前項1或2所記載之電池用層疊外裝材，其中，前記塗膜層的厚度係為0.5~10μm。
[4]如前項1~3之任1項所記載之電池用層疊外裝材，其中，前記基底薄膜是由，對層疊電池之端部補強用塑膠零件可進行熱接著之熱可塑性樹脂所成。
[5]如前項1~4之任1項所記載之電池用層疊外裝材，其中，與前記金屬箔的基底薄膜黏貼側為相反側的表面上，黏貼有厚度8~40μm的延伸薄膜。
[6]如前項1~4之任1項所記載之電池用層疊外裝材，其中，與前記金屬箔的基底薄膜黏貼側為相反側的表面上，形成有厚度0.5~5μm的熱硬化性樹脂層
[7]如前項1~6之任1項所記載之電池用層疊外裝材，其中，前記金屬箔係為硬質鋁箔。
[8]在電池本體上，有前項1~7之任1項所記載之電池用層疊外裝材在前記塗膜層側接觸並被捲繞且熱接著，同時，在跑出電池本體兩側的該層疊外裝材的剩餘部份所構成之各筒狀部中，端部補強用塑膠零件的至少一部份是嵌插其中並被該層疊外裝材的基底薄膜予以熱接著而成之層疊電池。
[9]一種電池用層疊外裝材，其特徵為，在基底薄膜的一面側黏貼有金屬箔，同時在前記基底薄膜的另一面側，在該基底薄膜的寬度方向之兩端邊緣部有露出基底薄膜的露出邊緣部殘留的樣態下，形成有對電池本體之表面薄膜可進行熱接著之軟化點為160℃以下之熱接著性樹脂所成之塗膜層。
[10]如前項9所記載之電池用層疊外裝材，其中，前記塗膜層的熱接著性樹脂係為乙烯－乙酸乙烯酯共聚物。
[11]如前項9或10所記載之電池用層疊外裝材，其中，前記基底薄膜是由，對層疊電池之端部補強用塑膠零件可進行熱接著之熱可塑性樹脂所成。
[12]如前項9~11之任1項所記載之電池用層疊外裝材，其中，與前記金屬箔的基底薄膜黏貼側為相反側的表面上，黏貼有厚度8~40μm的延伸薄膜。
[13]如前項9~11之任1項所記載之電池用層疊外裝材，其中，與前記金屬箔的基底薄膜黏貼側為相反側的表面上，形成有厚度0.5~5μm的熱硬化性樹脂層
[14]如前項9~13之任1項所記載之電池用層疊外裝材，其中，前記金屬箔係為硬質鋁箔。
[15]一種層疊電池，其特徵為，在電池本體上，有前項9~14之任1項所記載之電池用層疊外裝材在前記塗膜層側接觸並被捲繞且熱接著，同時，在跑出電池本體兩側的該層疊外裝材的剩餘部份所構成之各筒狀部中，端部補強用塑膠零件的至少一部份是被嵌插其中，而該端部補強用塑膠零件是被熱接著在前記筒狀部內面的基底薄膜露出邊緣部而成。
此外，所謂硬質鋁箔，係指施以加工(延壓)而使其呈加工硬化之狀態的鋁箔，可舉例如，剛加工硬化的箔、家供應化後施以適度熱處理的箔等，一般而言是JIS規格(JIS H0001)中所用的質別記號HX1、HX2、HX3、HX4、HX5、HX6、HX7、HX8、HX9者(其中，X：1~3)可被列舉。相對於此，軟質鋁箔，係指上記硬質鋁箔以外的鋁箔，可舉例如藉由完全退火而呈軟化狀態的箔等，一般而言在JIS規格(JIS H0001)中稱為0材者可被列舉。
[1]之發明所述之電池用層疊外裝材，係由於其本身具備對電池本體之表面薄膜可進行熱接著之塗膜層，因此在往電池本體裝著之際，可不必另外使用黏著膠帶或熱融接著劑，對該電池本體可直接而容易地熱接著，藉此就可減少層疊電池的零件數，同時還可簡化電池製造線。可是，由於該塗膜層係由軟化點160℃以下熱接著性樹脂所成，因此以使層疊外裝材在該塗膜層側接觸的方式而捲繞在電池本體上之狀態，藉由160℃以下的低溫加熱就可將以接著固定，因此可避免電池本體內的隔間融解或電解液分解等熱劣化，可維持高電池性能。
若依據[2]之發明，則由於上記塗膜層的熱接著性樹脂係為乙烯－乙酸乙烯酯共聚物，所以對電池本體的表面薄膜可發揮優異的熱接著性，同時，在高溫化下黏度降低而呈現高的熱流動性，因此在使用端部補強用塑膠零件之際，藉由將該塑膠零件和層疊外裝材以高溫進行熱壓著，就可排除從該壓著部位熔融出來的塗膜層之熱接著性樹脂，使基底薄膜和該塑膠零件呈強接著。
若依據[3]之發明，則由於電池用層疊外裝材的前記塗膜層是具有特定的厚度，因此除了可使與電池本體的熱接著在低溫短時間下進行，同時還使與端部補強用塑膠零件之熱接著中，易於從壓著部位流去。
若依據[4]之發明，則由於電池用層疊外裝材的基底薄膜是對層疊電池的端部補強用塑膠零件可進行熱接著，因此藉由從電池本體以外之部份處施以高溫壓著，就可使該基底薄膜和塑膠零件呈強接著。
若依據[5]之發明，則由於被黏貼在電池用層疊外裝材的金屬箔的外面側表面上的特定厚度之延伸薄膜是發揮保護層之機能，因此可對層疊電池的外裝賦予耐摩耗性、耐衝擊性、耐藥品性。
若依據[6]之發明，則由於被形成在電池用層疊外裝材的金屬箔的外面側表面上的特定厚度之熱硬化性樹脂層是發揮保護層之機能，因此可提升層疊電池外裝的耐摩耗性、耐衝擊性、耐藥品性。
若依據[7]之發明，則由於作為金屬箔是使用硬質鋁箔，因此可更加輕量化。
[8]之發明所述之層疊電池，係上記電池用層疊外裝材是可對電池本體確實地接著固定，同時，於電池兩端部則有端部補強用塑膠零件是被強固地接著在該層疊外裝材的基底薄膜。
[9]之發明所述之電池用層疊外裝材，係由於其本身具備對電池本體之表面薄膜可進行熱接著之塗膜層，因此在往電池本體裝著之際，可不必另外使用黏著膠帶或熱融接著劑，對該電池本體可直接而容易地熱接著，藉此就可減少層疊電池的零件數，同時還可簡化電池製造線。可是，由於該塗膜層係由軟化點160℃以下熱接著性樹脂所成，因此以使層疊外裝材在該塗膜層側接觸的方式而捲繞在電池本體上之狀態，藉由160℃以下的低溫加熱就可將以接著固定，因此可避免電池本體內的隔間融解或電解液分解等熱劣化，可維持高電池性能。又，在使用端部補強用塑膠零件之際，係藉由將外裝材的基底薄膜之露出邊緣部和該塑膠零件進行熱壓著，就可使外裝材和塑膠零件呈強接著。
若依據[10]之發明，則由於上記塗膜層的熱接著性樹脂係為乙烯－乙酸乙烯酯共聚物，所以對電池本體的表面薄膜進行低溫壓著也能發揮優異的熱接著性。
若依據[11]之發明，則由於電池用層疊外裝材的基底薄膜是對層疊電池的端部補強用塑膠零件可進行熱接著，可使外裝材的基底薄膜之露出邊緣部和塑膠零件呈強接著。
若依據[12]之發明，則由於被黏貼在電池用層疊外裝材的金屬箔的外面側表面上的特定厚度之延伸薄膜是發揮保護層之機能，因此可對層疊電池的外裝賦予耐摩耗性、耐衝擊性、耐藥品性。
若依據[13]之發明，則由於被形成在電池用層疊外裝材的金屬箔的外面側表面上的特定厚度之熱硬化性樹脂層是發揮保護層之機能，因此可提升層疊電池外裝的耐摩耗性、耐衝擊性、耐藥品性。
若依據[14]之發明，則由於作為金屬箔是使用硬質鋁箔，因此可更加輕量化。
[15]之發明所述之層疊電池，係上記電池用層疊外裝材是可對電池本體確實地接著固定，同時，於電池兩端部則有端部補強用塑膠零件是被強固地接著在層疊外裝材的基底薄膜。
以下將說明第1發明之電池用層疊外裝材。
圖1A~1C係圖示了，適用第1發明之層疊電池之外裝形成的工程順序。該層疊電池，係將如圖1A的立方體形狀之電池本體10乘載於較其寬廣的層疊外裝材11上，如圖1B般以該層疊外裝材11將電池本體10予以包裹並熱接著後，在層疊外裝材11之兩側剩餘部所構成之兩端的長方形之各筒狀部11a中，如圖1C般將立方體形狀的端部補強用塑膠零件12之一部份嵌插至其中，將該塑膠零件12和層疊外裝材11藉由熱接著而加以接著固定而成。圖中的10a係表示電池的端子。
此外，電池本體10係為鋰離子電池或鋰聚合物電池，其表面是由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜、聚萘二酸乙二醇酯(PEN)薄膜、聚醯胺(ON)薄膜、聚丙烯(OPP)薄膜等延伸薄膜所構成。
然後，層疊外裝材11，係如圖2所示，在基底薄膜1的一面側有金屬箔2隔著接著劑層3而黏貼，同時在該基底薄膜1的另一面側形成有熱接著性樹脂之塗膜層4，為基本構成。
此處，作為基底薄膜1，係可使用聚丙烯(OPP)薄膜、聚乙烯(PE)薄膜、聚碳酸酯(PC)薄膜、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物(ABS)薄膜、12耐隆這類接著性聚醯胺(ON)薄膜等熱可塑性樹脂薄膜，但為了對端部補強用塑膠零件12即使以小接著面積也能強固地熱接著，理想是和該當塑膠零件12同系的熱可塑性樹脂所成之薄膜，尤其是加工性及絕緣性優的烯烴系樹脂的薄膜較為理想。
如此，該基底薄膜1的厚度，係為了使得對電池本體10的有凹凸之表面仍有壓力緩衝作用而可確實地接著，而為20~100μm左右即可，過薄則因壓力緩衝作用不足夠導致對有凹凸之電池表面接著不完全，過厚則薄膜太硬而使接著不完全。
作為金屬箔2，雖無特別限定，但可舉例如：不鏽鋼箔、鐵箔、銅箔、鎳箔、硬質鋁箔等。這些當中又以硬質鋁箔(硬質Aluminum箔)為理想。
作為金屬箔2，以厚度40~200μm左右者較合適，過薄則材料強度不佳，反之，過厚則加工上會顯著困難。又，作為接著劑層3的接著成份，可理想使用聚酯－氨酯系或聚醚－氨酯系者。
作為塗膜層4的熱接著性樹脂，雖然只要是對電池本體10的表面薄膜可進行熱接著之軟化點為160℃以下者即可，但尤其是對延伸薄膜具有優良接著性的乙烯－乙酸乙烯酯共聚物(以下簡稱為EVA)為理想。如此，若該熱接著性樹脂的軟化點高於160℃，則由於對電池本體10的熱接著溫度變高，因此會有電池本體10內的隔間或電解液之分解等導致熱劣化發生之疑慮。
作為該塗膜層4中所用之EVA，係乙酸乙烯酯含量為30~95質量%，MI(熔融指數)為3以上者，較為理想。這是因為，乙酸乙烯酯含量未滿30質量%則難溶於酒精等溶媒，塗佈至基底薄膜1會有困難；MI未滿3則缺乏熱流動性，因此在與端部補強用塑膠零件12進行熱接著之際難以從接著部位排除，會妨礙該塑膠零件12和基底薄膜1的強接著。此外，為了提升塗敷性，亦可將EVA部份予以鹼化變性，以含有乙醯氧基、羧基、羥基等之接枝聚合物的方式，提高對酒精等溶媒的融解性。又，為了更提升與延伸薄膜的接著性，亦可在乙烯－乙酸乙烯酯共聚物中添加少量的乙烯－丙烯酸共聚物(EEA)。
甚至，在該塗膜層4中，係推薦以對樹脂為1~20質量%左右之範圍來含有，令與基底薄膜1之密著性和熱黏性提升之黏著賦予成份、以及防止在層疊外裝材11的捲繞狀態下之結塊的結塊防止劑。
作為上記黏著賦予成份係可舉例如萜烯酚樹脂、松香及松酯、石油樹脂等，雖然將其合併2種以上使用即可，但尤其是軟化點為60~160℃、平均分子量3000以下者為理想。這是因為，軟化點未滿60℃則容易發生結塊，若高於160℃則在低溫下不會呈現熱接著性；又若平均分子量大於3000則會導致溶解性及與乙烯－乙酸乙烯酯共聚物的互溶性惡化。
作為上記結塊防止劑係可舉例如SiO2 、CaCO3 、BaCO3 、TiO2 、雲母等無機質粒子，雖然將其合併2種以上使用即可，但尤其是平均粒子徑1~10μm且比重3以下者較為推薦。亦即，若平均粒子徑未滿1μm，則結塊防止劑的粒子彼此凝聚密著而難以在樹脂中分散；反之若為超過10μm的粒子，則為了形成塗膜層4之凹版塗佈(gravure coating)時會發生凹板阻塞。又，若比重超過3，則塗佈後的乾燥而加熱時會容易在樹脂中沈降，會有導致無法展現結塊防止效果之疑慮。
在基底薄膜1上形成塗膜層4時，前記乙烯－乙酸乙烯酯共聚物這類樹脂成份若有需要則可將黏著賦予成份及結塊防止劑添加混合至酒精中而乳化之，將其以凹版塗佈方式塗佈在基底薄膜1上，予以乾燥即可。該塗膜層4的厚度，係設定成薄到0.5~10μm即可，要未滿0.5μm則在技術上是困難的，若超過10μm則與端部補強用塑膠零件12熱接著時難以熱流動來排除之，基底薄膜1和該塑膠零件12的強接著會變為困難。
在使用如此構成之層疊外裝材11來進行電池本體10的外裝時，首先將該層疊外裝材11配置成塗膜層4側朝上的方式，在其上如圖1A般地載置電池本體10，如圖1B般地將該層疊外裝材11捲繞至電池本體10，從其外側以160℃以下的熱板抵接而進行熱接著。藉此，雖然隔著已融化的塗膜層4的熱接著性樹脂而使電池本體10和層疊外裝材11被熱接著而一體化，但由於其熱接著的溫度較低，因此可避免電池本體內的隔間融解或電解液分解等熱劣化，故可維持高電池性能。
然後，藉由該熱壓著，因寬廣的層疊外裝材11的兩側剩餘部而在電池本體10的兩端分別構成了筒狀部11a，因此接著在各筒狀部11a，如圖1C般將端部補強用塑膠零件12之一部份嵌插在其中，從外側抵接180~220℃的熱板而使層疊外裝材11和該塑膠零件12進行熱壓著。
此時，層疊外裝材11兩側筒狀部11a、11a上的塗膜層4的熱接著性樹脂，係因為熱壓著的溫度較高因此變成低黏性且高流動性的融液，被熱板的壓力而從壓著部位中排除。因此，雖然由同系之樹脂材料所成之層疊外裝材11的基底薄膜1和該塑膠零件12是直接被強接著而一體化，但在此高溫下的熱壓著係在遠離電池本體10外的位置進行，因此該電池本體不會有發生熱劣化之疑慮。
上述實施形態的層疊外裝材11中雖然層疊電池的外周面上是有金屬箔2裸露，但於本發明的層疊外裝材中，為了對金屬箔2之表面賦予耐摩耗性、耐衝擊性、耐藥品性等，亦可預先設置保護層。在設置此種保護層時，可例如圖3所示，在金屬箔2的基底薄膜1黏貼側的相反側表面上隔著接著劑層6來黏貼延伸薄膜5，或如圖4所示，在同表面上塗佈形成一熱硬化性樹脂層7即可。
如此，作為延伸薄膜5，係只要使用PET、PEN、ON、OPP等所成之廉價且有通用性的一般性樹脂薄膜即可。其厚度係8~40μm之範圍較理想，若未滿8μm則不具通用性，若厚於40μm則會變得昂貴且加工性變差。又，為了更提升耐摩耗性，亦可使用在延伸薄膜5的表面上真空蒸著矽石或礬土而成者，或在同表面上包覆矽氧烷系樹脂而成者，或將該延伸薄膜之表面予以粗化處理者等。此外，作為接著劑層6，係可使用和將基底薄膜1和金屬箔2予以黏貼之接著劑層3相同者。
另一方面，作為熱硬化性樹脂層7，係只要使用環氧系樹脂、丙烯酸系樹脂、硝化綿系樹脂等熱硬化且可形成強固的皮膜的樹脂成份即可。而且，為了更加提升耐摩耗性，亦可在這些樹脂中添加5質量%以下的矽氧烷系樹脂。又，熱硬化性樹脂層7的厚度係為0.5~5μm之範圍即可，過薄則無法期待身為保護層的效果，反之過厚則導致樹脂層變脆且加工單價會增大。
其次，將說明第2發明之電池用層疊外裝材。
圖5A~5C係圖示了，適用第2發明之層疊電池之外裝形成的工程順序。該層疊電池，係將如圖5A的立方體形狀之電池本體10乘載於較其寬廣的矩形之層疊外裝材11的熱接著性樹脂塗膜層4之上，如圖5B般以該層疊外裝材11將電池本體10予以包裹，在電池本體的表面薄膜上熱接著了層疊外裝材11的塗膜層4，並且，在層疊外裝材11之兩側剩餘部所構成之兩端的長方形之各筒狀部11a內，如圖5C般將立方體形狀的端部補強用塑膠零件12之一部份嵌插至其中，將該塑膠零件12，和筒狀部11a之內面的基底薄膜之露出邊緣部1a(基底薄膜1露出之邊緣部、亦即未塗佈熱接著性樹脂之邊緣部)，藉由熱接著加以接著固定而成。圖中的10a係表示電池的端子。
此外，電池本體10係為鋰離子電池或鋰聚合物電池，其表面是由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜、聚萘二酸乙二醇酯(PEN)薄膜、聚醯胺(ON)薄膜、聚丙烯(OPP)薄膜等延伸薄膜所構成。
然後，層疊外裝材11，係如圖6所示，在基底薄膜1的一面側有金屬箔2隔著接著劑層3而黏貼，同時在該基底薄膜1的另一面側，在該基底薄膜1的寬度方向之兩端邊緣部有露出基底薄膜的露出邊緣部1a、1a殘留的樣態下，形成有熱接著性樹脂之塗膜層4，為基本構成。
此處，作為基底薄膜1，係可使用聚丙烯(CPP)薄膜、聚乙烯(PE)薄膜、聚碳酸酯(PC)薄膜、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物(ABS)薄膜、12耐隆這類接著性聚醯胺(ON)薄膜等熱可塑性樹脂薄膜，但為了對端部補強用塑膠零件12即使以小接著面積也能強固地熱接著，理想是和該端部補強用塑膠零件12同系的熱可塑性樹脂所成之薄膜，尤其是加工性及絕緣性優的烯烴系樹脂薄膜較為理想。
如此，該基底薄膜1的厚度，係為了使得對電池本體10的有凹凸之表面仍有壓力緩衝作用而可確實地接著，而為20~100μm左右，較為理想。過薄則因壓力緩衝作用不足夠導致對有凹凸之電池表面接著不完全，過厚則薄膜太硬而使接著不完全，因而不理想。
作為金屬箔2，雖無特別限定，但可舉例如：不鏽鋼箔、鐵箔、銅箔、鎳箔、硬質鋁箔等。這些當中又以硬質鋁箔(硬質Aluminum箔)為理想。
作為金屬箔2，以厚度40~200μm左右者較合適，過薄則材料強度不佳，反之，過厚則加工上會顯著困難。又，作為接著劑層3的接著成份，可理想使用聚酯－氨酯系或聚醚－氨酯系者。
作為塗膜層4的熱接著性樹脂，雖然只要是對電池本體10的表面薄膜可進行熱接著之軟化點為160℃以下者即可，但尤其是對延伸薄膜具有優良接著性的乙烯－乙酸乙烯酯共聚物(以下簡稱為EVA)為理想。如此，若該熱接著性樹脂的軟化點高於160℃，則由於對電池本體10的熱接著溫度變高，因此會有電池本體10內的隔間或電解液之分解等導致熱劣化發生之疑慮。
作為該塗膜層4中所用之EVA，係乙酸乙烯酯含量為30~95質量%，MI(熔融指數)為3以上者，較為理想。這是因為，乙酸乙烯酯含量未滿30質量%則難溶於酒精等溶媒，塗佈至基底薄膜1會有困難。此外，為了提升塗敷性，亦可將EVA部份予以鹼化變性，以含有乙醯氧基、羧基、羥基等之接枝聚合物的方式，提高對酒精等溶媒的融解性。又，為了更提升與延伸薄膜的接著性，亦可在乙烯－乙酸乙烯酯共聚物中添加少量的乙烯－丙烯酸共聚物(EEA)。
甚至，在該塗膜層4中，係推薦以對樹脂為1~20質量%左右之範圍來含有，令與基底薄膜1之密著性和熱黏性提升之黏著賦予成份、以及防止在層疊外裝材11的捲繞狀態下之結塊的結塊防止劑。
作為上記黏著賦予成份係可舉例如萜烯酚樹脂、松香及松酯、石油樹脂等，雖然將其合併2種以上使用即可，但尤其是軟化點為60~160℃、平均分子量3000以下者為理想。這是因為，軟化點未滿60℃則容易發生結塊，若高於160℃則在低溫下不會呈現熱接著性；又若平均分子量大於3000則會導致溶解性及與乙烯－乙酸乙烯酯共聚物的互溶性惡化。
作為上記結塊防止劑係可舉例如SiO2 、CaCO3 、BaCO3 、TiO2 、雲母等無機質粒子，雖然將其合併2種以上使用即可，但尤其是平均粒子徑1~10μm且比重3以下者較為推薦。亦即，若平均粒子徑未滿1μm，則結塊防止劑的粒子彼此凝聚密著而難以在樹脂中分散；反之若為超過10μm的粒子，則為了形成塗膜層4之凹版塗佈(gravure coating)時會發生凹板阻塞，因此不理想。又，若比重超過3，則塗佈後的乾燥而加熱時會容易在樹脂中沈降，會有導致無法展現結塊防止效果之疑慮，因此不理想。
在基底薄膜1上形成塗膜層4時，前記乙烯－乙酸乙烯酯共聚物這類樹脂成份若有需要則可將黏著賦予成份及結塊防止劑添加混合至酒精中而乳化之，將其以凹版塗佈方式等塗佈在基底薄膜1上然後予以乾燥即可。此時，亦可在形成塗膜層4的樹脂成份中，在對樹脂成份100質量部為0.1~5質量部之範圍內，添加有機系顏料、無機系顏料、色素等之著色劑。例如以凹版塗佈方式等如圖10所示般地在外裝材整面塗佈塗膜層4之際，若在相鄰的露出邊緣部1a、1a之間也同時形成細線狀的切斷線表示用塗膜部20，則藉由該切斷線表示用塗膜部20有被著色，就可使切斷之際，藉由切斷裝置(剪裁裝置)之定位用感應器來辨識該切斷線表示用塗膜部20即可不弄錯切斷位置而確實地定位。
作為前記有機系顏料雖為特別限定，但可舉例如紅色沈澱色料、苯酚類、HANSA黃、二偶氮黃、苯駢咪唑酮等偶氮系顏料、喹諾酞酮、異吲哚啉酮、吡咯駢吡咯二酮、二噁嗪、苯二甲素藍、苯二甲素綠等多環式系顏料、紅色沈澱色料C、Watching Red等Lake顏料等。又，作為前記無機系顏料雖無特別限定，但可舉例如：碳黑、氧化鈦、碳酸鈣、高嶺土、氧化鐵、氧化鋅等。又，作為前記色素雖無特別限定，但可舉例如：三鈉鹽(黃色4號)等黃色色素類、二鈉鹽(紅色3號)等紅色色素類、二鈉鹽(藍色1號)等藍色色素類等。
前記塗膜層4的厚度，理想係設定在0.5~50μm。要未滿0.5μm則在技術上是困難的，反之若超過50μm則作為層疊外裝材11使用時容易沾附模具，因此不理想。
在使用如此構成之層疊外裝材11來進行電池本體10的外裝時，首先將該層疊外裝材11配置成塗膜層4側朝上的方式，在該塗膜層4之上如圖5A般地載置電池本體10，如圖5B般地將該層疊外裝材11捲繞至電池本體10，從其外側以160℃以下的熱板抵接而進行熱接著。藉此，雖然隔著已融化的塗膜層4的熱接著性樹脂而使電池本體10的表面薄膜和層疊外裝材11被熱接著而一體化，但由於其熱接著的溫度較低，因此可避免電池本體內的隔間融解或電解液分解等熱劣化，故可維持高電池性能。
然後，藉由該熱壓著，藉由層疊外裝材11的寬度方向兩側而在電池本體10的兩端分別構成了筒狀部11a，該筒狀部11a之內面係有露出邊緣部1a(基底薄膜1所露出之邊緣部、亦即未塗佈熱接著性樹脂的邊緣部)是裸露出來。其次，在各筒狀部11a內如圖5C般將端部補強用塑膠零件12之一部份嵌插在其中，從其外側以180~220℃的熱板抵接而進行壓接，將該塑膠零件12和層疊外裝材11的基底薄膜的露出邊緣部1a予以熱壓著。此時，樹脂材料所成之層疊外裝材11的基底薄膜1和該塑膠零件12是直接被強接著而一體化，但在此高溫下的熱壓著係在遠離電池本體10外的位置進行，因此該電池本體不會有發生熱劣化之疑慮。
上述實施形態的層疊外裝材11中雖然層疊電池的外周面上是有金屬箔2裸露，但於第2發明的層疊外裝材中，為了對金屬箔2之表面賦予耐摩耗性、耐衝擊性、耐藥品性等，亦可預先設置保護層。在設置此種保護層時，可例如圖7所示，在金屬箔2的基底薄膜1黏貼側的相反側表面上隔著接著劑層6來黏貼延伸薄膜5，或如圖8所示，在同表面上形成一熱硬化性樹脂層7即可。
如此，作為延伸薄膜5，係只要使用PET、PEN、ON、OPP等所成之廉價且有通用性的一般性樹脂薄膜即可。其厚度理想為8~40μm之範圍。若未滿8μm則缺乏通用性，若厚於40μm則變得昂貴且加工性差，因此不理想。又，為了更提升耐摩耗性，亦可使用在延伸薄膜5的表面上真空蒸著矽石或礬土而成者，或在同表面上包覆矽氧烷系樹脂而成者，或將該延伸薄膜之表面予以粗化處理者等。此外，作為接著劑層6，係可使用和將基底薄膜1和金屬箔2予以黏貼之接著劑層3相同者。
另一方面，作為熱硬化性樹脂層7，係只要使用環氧系樹脂、丙烯酸系樹脂、硝化綿系樹脂等熱硬化且可形成強固的皮膜的樹脂成份即可。而且，為了更加提升耐摩耗性，亦可在這些樹脂中添加5質量%以下的矽氧烷系樹脂。又，熱硬化性樹脂層7的厚度，理想為0.5~5μm之範圍。過薄則無法期待身為保護層的效果，反之過厚則導致樹脂層變脆且加工單價會增大，因此不理想。
此外，上記實施形態中，雖然熱接著性樹脂的塗膜層4是被形成在扣除了基底薄膜1之兩端邊緣部之露出邊緣部1a、1a以外剩餘的全面上(參照圖6~8)，但並非特別限定於如此構成，例如圖9所示，亦可採用，塗膜層4是被部份地形成在基底薄膜1上的扣除露出邊緣部1a、1a剩餘部中之構成。
以下將具體說明將第1發明之實施例加以對照的比較例。此外，以下當中，關於「部」及「%」，係指質量部及質量%之意義。
實施例1
在由JIS A3004－H18材所成之厚度100μm的硬質鋁箔的一面側，將作為延伸薄膜的厚度12μm之PET薄膜隔著聚酯－氨酯系接著劑加以貼合，並且在該鋁箔的另一面側，作為基底薄膜，隔著相同接著劑而將厚度40μm的CPP薄膜(流延聚丙烯薄膜)加以貼合而製作層疊薄膜。另一方面，在乙酸乙烯酯含量40%且MI為15的EVA樹脂30部、鹼化度為20%之相同EVA30部、軟化點90℃且平均分子量1500的萜烯樹脂10部、粒徑2~5μm且比重2.5~2.7之SiO2 之10部所混合而成的樹脂混合物中，添加了將異丙醇和純水以容積比1：1混合而成的溶媒，調整成樹脂固形份為40%的塗液。然後，以使得乾燥後的厚度為3μm的方式將該塗液塗佈在前記層疊薄膜之CPP薄膜上，然後以200℃加熱乾燥20秒，形成熱接著性樹脂的塗膜層，製作成電池用層疊外裝材。
實施例2
除了將熱接著性樹脂的塗膜層厚度設定成1μm以外，其餘均和實施例1同樣地製作成電池用層疊外裝材。
實施例3
除了作為基底薄膜是取代CPP薄膜改用厚度50μm的PC薄膜以外，其餘均和實施例1同樣地製作成電池用層疊外裝材。
實施例4
除了取代掉延伸薄膜的PET薄膜，改為在鋁箔之前記一面側塗佈由環氧樹脂所成之熱硬化性樹脂，藉由加熱而形成厚度2μm的熱硬化性樹脂層以外，其餘均和實施例1同樣地製作成電池用層疊外裝材。
實施例5
除了不貼合延伸薄膜的PET薄膜以外，其餘均和實施例1同樣地製作成電池用層疊外裝材。
比較例1
除了不使用基底薄膜的CPP薄膜，在鋁箔之前記一面側直接形成熱接著性樹脂的塗膜層以外，其餘均和實施例1同樣地製作成電池用層疊外裝材。
比較例2
除了將熱接著性樹脂的塗膜層厚度設定成15μm以外，其餘均和實施例1同樣地製作成電池用層疊外裝材。
[性能評價試驗1]
使用實施例1~5及比較例1、2的電池用層疊外裝材，依照已說明之圖1A~1C所示的方法，對表面為PET薄膜所成之鋰離子電池的電池本體藉由熱板施以160℃×0.2MPa×2秒之條件的熱接著，並且，對PP製的端部補強用塑膠零件藉由熱板施以200℃×0.4MPa×3秒之條件的熱壓著而施予層疊電池的外裝。然後，測定層疊外裝材對電池本體及端部補強用塑膠零件的接著強度。其結果示於表1。此外，端部補強用塑膠零件在表中係簡稱為塑膠零件。
[性能評價試驗2]
將實施例1~5及比較例1、2的電池用層疊外裝材，捲繞在和性能評價試驗1同樣的電池本體外，以黏著膠帶接著而固定後，以黏著膠帶面朝上的方式放入縱500mm、橫500mm的聚丙烯製箱盒，以基於JIS Z0232之裝置給予振動範圍5~100Hz之不規則振動6小時後，觀察層疊外裝材的外觀，以及有無電解液滲漏。其結果示於表1。此外，關於層疊外裝材的外觀，係以「◎」…外觀無變化、「○」…外面發生些微傷痕、「×」…發生明顯傷痕之3階段來評價。
從表1的結果可知，第1發明所述之電池用層疊外裝材(實施例1~5)，係除了對電池本體之樹脂薄膜表面可容易且確實地熱接著，且無論接著面積是否很小，仍可對端部補強用塑膠零件強固地熱接著。又，實施例1~4的層疊外裝材，係即使在外裝後的層疊電池之振動試驗中也難以造成傷痕，強度上亦優良，因此作為最終形態之層疊電池的外觀既無損傷也無發生電解液滲漏之疑慮。
其次，具體說明將第2發明之實施例加以對照的比較例。此外，以下當中，關於「部」及「%」，係指質量部及質量%之意義。
<實施例6>
在由JIS A3004－H18材所成之厚度100μm的硬質鋁箔的一面側，將作為延伸薄膜的厚度12μm之PET薄膜隔著聚酯－氨酯系接著劑加以貼合，並且在該鋁箔的另一面側，作為基底薄膜，隔著相同接著劑而將厚度40μm的CPP薄膜(流延聚丙烯薄膜)加以貼合而製作層疊薄膜。另一方面，在乙酸乙烯酯含量40%且MI為15的EVA樹脂30部、鹼化度為20%之相同EVA30部、軟化點90℃且平均分子量1500的萜烯樹脂10部、粒徑2~5μm且比重2.5~2.7之SiO2 之10部、氧化鈦0.5部所混合而成的樹脂混合物中，添加了將異丙醇和純水以容積比1：1混合而成的溶媒，調整成樹脂固形份為40%的塗液。然後，以使得乾燥後的厚度為3μm的方式將該塗液以一定間隔(參照圖10)塗佈在前記層疊薄膜之CPP薄膜上，然後以200℃進行20秒加熱乾燥而形成熱接著性樹脂的塗膜層4，然後藉由切斷裝置在切斷線表示用塗膜部20的位置上進行切斷，藉此以製作成電池用層疊外裝材11。在該電池用層疊外裝材11中，是在基底薄膜1的寬度方向之兩端邊緣部有露出基底薄膜的露出邊緣部1a、1a殘留的樣態下，形成有塗膜層4(參照圖7)。
<實施例7>
除了將熱接著性樹脂的塗膜層厚度設定成10μm以外，其餘均和實施例6同樣地製作成電池用層疊外裝材。
<實施例8>
除了作為基底薄膜是取代CPP薄膜改用厚度50μm的PC薄膜以外，其餘均和實施例6同樣地製作成電池用層疊外裝材。
<實施例9>
除了取代掉延伸薄膜的PET薄膜之黏貼，改為在鋁箔之前記一面側塗佈由環氧樹脂所成之熱硬化性樹脂，藉由加熱而形成厚度2μm的熱硬化性樹脂層以外，其餘均和實施例6同樣地製作成電池用層疊外裝材(參照圖8)。
<比較例3>
除了在基底薄膜的CPP薄膜上全面形成了厚度15μm之熱接著性樹脂的塗膜層(不設有露出邊緣部的構成)以外，其餘均和實施例6同樣地製作成電池用層疊外裝材。
[性能評價試驗3]
使用實施例6~9及比較例3的電池用層疊外裝材，依照已說明之圖5A~5C所示的方法，對表面為聚醯胺(ON)薄膜所成之鋰離子電池的電池本體藉由熱板施以160℃×0.2MPa×2秒之條件的熱接著，並且，對PP製的端部補強用塑膠零件藉由熱板施以180℃×0.4MPa×3秒之條件的熱壓著而施予層疊電池的外裝。然後，測定層疊外裝材對電池本體及端部補強用塑膠零件的接著強度。其結果示於表2。此外，端部補強用塑膠零件在表中係簡稱為塑膠零件。
[性能評價試驗4]
將實施例6~9及比較例3的電池用層疊外裝材，捲繞在和性能評價試驗3同樣的電池本體外，以黏著膠帶接著而固定後，以黏著膠帶面朝上的方式放入縱500mm、橫500mm的聚丙烯製箱盒，以基於JIS Z0232之裝置給予振動範圍5~100Hz之不規則振動6小時後，觀察層疊外裝材的外觀，以及有無電解液滲漏。其結果示於表2。
從表2的結果可知，第2發明所述之電池用層疊外裝材(實施例6~9)，係除了對電池本體之樹脂薄膜表面可容易且確實地熱接著，且無論接著面積是否很小，仍可對端部補強用塑膠零件強固地熱接著。甚至，該層疊外裝材，係即使在外裝後的層疊電池之振動試驗中也不會造成端部補強用塑膠零件脫落，強度上亦優良，因此作為最終形態之層疊電池的外觀既無損傷也無發生電解液滲漏之疑慮。
相對於此，在基底薄膜全面形成塗膜層的比較例3中，於180℃×0.4MPa×3秒之熱壓著條件下，在基底薄膜和端部補強用塑膠零件之間無法排除塗膜層之熱接著性樹脂而會殘留，外裝材對端部補強用塑膠零件之接著強度不足。
此處所用的用語及說明，係僅為了說明本發明所涉及之實施形態所用，並非用來限定本發明。本發明若在申請專利範圍內，只要不脫離其精神，亦可容許各種設計上的變更。
10．．．電池本體
10a．．．端子
11．．．層疊外裝材
11a．．．筒狀部
12．．．端部補強用塑膠零件
1．．．基底薄膜
1a．．．露出邊緣部
2．．．金屬箔
3．．．接著劑層
4．．．塗膜層
5．．．延伸薄膜
6．．．接著劑層
7．．．熱硬化性樹脂層
20．．．切斷線表示用塗膜部
本發明的上記目的及其他目的，以及特徵點及優點，係可藉由參酌添附圖面連同後述之發明理想實施形態之說明，而可更進一步理解。
圖1A~1C，係圖示適用第1發明之層疊電池之外裝形成的工程順序，圖1A係對電池本體捲繞層疊外裝材前的概略斜視圖，圖1B係同圖捲繞後的概略斜視圖，圖1C係裝著了端部補強用塑膠零件的外裝完成後之概略斜視圖。
圖2係第1發明之一實施形態所論之電池用層疊外裝材的縱剖面圖。
圖3係其他實施形態所論之電池用層疊外裝材的縱剖面圖。
圖4係另一其他實施形態所論之電池用層疊外裝材的縱剖面圖。
圖5A~5C，係圖示適用第2發明之層疊電池之外裝形成的工程順序，圖5A係對電池本體捲繞層疊外裝材前的概略斜視圖，圖5B係同圖捲繞後的概略斜視圖，圖5C係裝著了端部補強用塑膠零件的外裝完成後之概略斜視圖。
圖6係第2發明之一實施形態所論之電池用層疊外裝材的剖面圖(圖5中的X－X線之剖面圖)。
圖7係其他實施形態所論之電池用層疊外裝材的剖面圖。
圖8係另一其他實施形態所論之電池用層疊外裝材的剖面圖。
圖9係另一其他實施形態所論之電池用層疊外裝材的剖面圖。
圖10係製造中途之切斷工程前的層疊外裝材的平面圖。
1．．．基底薄膜
2．．．金屬箔
3．．．接著劑層
4．．．塗膜層

Claims (13)

  1. 一種電池用層疊外裝材，其特徵為，在基底薄膜的一面側黏貼有金屬箔，同時在該基底薄膜的另一面側，形成有對電池本體之表面薄膜可進行熱接著之軟化點為160℃以下之熱接著性樹脂所成之塗膜層而成；與前記金屬箔的基底薄膜黏貼側為相反側的表面上，黏貼有厚度8~40μm的延伸薄膜。
  2. 一種電池用層疊外裝材，其特徵為，在基底薄膜的一面側黏貼有金屬箔，同時在該基底薄膜的另一面側，形成有對電池本體之表面薄膜可進行熱接著之軟化點為160℃以下之熱接著性樹脂所成之塗膜層而成；與前記金屬箔的基底薄膜黏貼側為相反側的表面上，形成有厚度0.5~5μm的熱硬化性樹脂層。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之電池用層疊外裝材，其中，前記塗膜層的熱接著性樹脂係為乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之電池用層疊外裝材，其中，前記塗膜層的厚度係為0.5~10μm。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之電池用層疊外裝材，其中，前記基底薄膜是由，對層疊電池之端部補強用塑膠零件可進行熱接著之熱可塑性樹脂所成。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所記載之電池用層 疊外裝材，其中，前記金屬箔係為硬質鋁箔。
  7. 一種層疊電池，其特徵為，在電池本體上，有申請專利範圍第1~6項之任1項所記載之電池用層疊外裝材在前記塗膜層側接觸並被捲繞且熱接著，同時，在跑出電池本體兩側的該層疊外裝材的剩餘部份所構成之各筒狀部中，端部補強用塑膠零件的至少一部份是嵌插其中並被熱接著在該層疊外裝材的基底薄膜而成。
  8. 一種電池用層疊外裝材，其特徵為，在基底薄膜的一面側黏貼有金屬箔，同時在前記基底薄膜的另一面側，在該基底薄膜的寬度方向之兩端邊緣部有露出基底薄膜的露出邊緣部殘留的樣態下，形成有對電池本體之表面薄膜可進行熱接著之軟化點為160℃以下之熱接著性樹脂所成之塗膜層；與前記金屬箔的基底薄膜黏貼側為相反側的表面上，黏貼有厚度8~40μm的延伸薄膜。
  9. 一種電池用層疊外裝材，其特徵為，在基底薄膜的一面側黏貼有金屬箔，同時在前記基底薄膜的另一面側，在該基底薄膜的寬度方向之兩端邊緣部有露出基底薄膜的露出邊緣部殘留的樣態下，形成有對電池本體之表面薄膜可進行熱接著之軟化點為160℃以下之熱接著性樹脂所成之塗膜層；與前記金屬箔的基底薄膜黏貼側為相反側的表面上，形成有厚度0.5~5μm的熱硬化性樹脂層。
  10. 如申請專利範圍第8項或第9項所記載之電池用 層疊外裝材，其中，前記塗膜層的熱接著性樹脂係為乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
  11. 如申請專利範圍第8項或第9項所記載之電池用層疊外裝材，其中，前記基底薄膜是由，對層疊電池之端部補強用塑膠零件可進行熱接著之熱可塑性樹脂所成。
  12. 如申請專利範圍第8項或第9項所記載之電池用層疊外裝材，其中，前記金屬箔係為硬質鋁箔。
  13. 一種層疊電池，其特徵為，在電池本體上，有申請專利範圍第8~12項之任1項所記載之電池用層疊外裝材在前記塗膜層側接觸並被捲繞且熱接著，同時，在跑出電池本體兩側的該層疊外裝材的剩餘部份所構成之各筒狀部中，端部補強用塑膠零件的至少一部份是被嵌插其中，而該端部補強用塑膠零件是被熱接著在前記筒狀部內面的基底薄膜露出邊緣部而成。
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