TWI431836B - Battery box with packaging materials and battery box - Google Patents

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Description

電池盒用包材及電池用盒
本發明是關於例如鋰離子2次電池等的電池的盒用包材，又在本案專利說明書及申請專利範圍中，所謂「鋁」的用語，是被使用在鋁及包括其合金的意思。
鋰離子二次電池，是廣泛地使用作為如筆記型個人電腦、攝錄影機、手機、電動汽車等的電源。作為該鋰離子二次電池，使用者以盒子包圍電池本體的周圍的構成者。作為該盒用包材，公知有例如拉伸聚醯胺薄膜所成的層，鋁箔層，未拉伸聚丙烯薄膜所成的內層依該順序地被接著一體化的構成者(參照專利文獻1)。
此種電池盒用包材是被成形成任意的電池形狀之故，因而被要求須具有高深拉成形性。在以往，為了作為帶有高深拉成形性，採用著例如將脂肪酸醯胺系的帶滑動性成分塗敷於外層薄膜的表面，俾將成形之際的材料對於金屬模內的滑入作成優異者(參照專利文獻2)，或是將外層薄膜的厚度作成比鋁箔層的厚度還厚的構成者。
專利文獻1：日本特開2001-6631號公報
專利文獻2：日本特開2002-216714號公報
然而，在將脂肪酸醯胺基系的帶滑動性成分塗敷於外層薄膜的表面的構成，則必須設置塗敷該帶滑動性成分的工程，而有生產性低的問題。又，在電池的真空脫氣時的 密封加工時，使得帶滑動成分會蒸發，而為了該蒸發成分附著於加工設備，成為必須有除去這些的清掃作業，因此，有生產性更降低的問題。
又，在將外層薄膜的厚度作成比鋁箔層的厚度還厚的構成，因會增加包材的全體厚度，因此有降低電池的體積容積率的問題。
本發明是鑑於此些技術性背景而做者，其目的在於提供即使未塗敷帶滑動性成分也可確保優異的成形性，而且可得到充分的體積容積率的電池盒用包材及電池用盒。
本發明的其他目的，是利用表示於以下的本發明的實施形態會更加明瞭。
為了達成上述目的，本案發明人經專心研究之結果，終於發現了構成包材的外側層的拉伸薄膜層的原材料及其密度會影響至包材的成形性的創新的知識，而完成本發明。亦即本案發明是提供以下的手段。
(1).一種電池盒用包材，是包括作為外側層的雙軸拉伸聚醯胺薄膜層，及作為內側層的熱可塑性樹脂未拉伸薄膜層，及配設於此些兩薄膜層間的鋁箔層的電池盒用包材，其特徵為：作為上述雙軸拉伸聚醯胺薄膜，使用密度為1130~1160kg/m3 的雙軸拉伸聚醯胺薄膜。
(2).上述第1項所述的電池盒用包材中，上述雙軸拉 伸聚醯胺薄膜的密度為1142~1146kg/m3 。
(3).上述第1項或第2項所述的電池盒用包材中，上述雙軸拉伸聚醯胺薄膜層的厚度為12~50μm，上述熱可塑性樹脂未拉伸薄膜層的厚度為20~80μm，上述鋁箔層的厚度為5~50μm。
(4).上述第1項至第3項中任一項所述的電池盒用包材中，上述雙軸拉伸聚醯胺薄膜層與上述鋁箔層為經由氨基甲酸乙酯系接著劑層被積層一體化。
(5).一種電池用盒，其特徵為：將前項第1項至第4項中任一項所述的電池盒用包材予以深拉成形或鼓出成形所成者。
在(1)的發明中，作為構成外側層的樹脂拉伸薄膜，使用密度為1130~1160kg/m3 的雙軸拉伸聚醯胺薄膜之故，因而深拉成形或鼓出成形等的成形性上優異，而可成為敏銳且成形高度很深的形狀的成形。如此地，即使未塗敷帶滑動性成分也可確保優異的成形性，因此，不必設置如習知技術地塗敷帶滑動性成分的工程，而具有優異生產性，又，也不必如習知技術地將外層薄膜的厚度對於鋁箔層的厚度特別加厚之故，因而，可得到充分的體積容積率。
在(2)的發明中，雙軸拉伸聚醯胺薄膜的密度為1142~1146kg/m3 之故，因而更提昇深拉成形或鼓出成形等的成形性，可成為成形高度的更深形狀的成形。
在(3)的發明中，可充分地防止針孔的發生，而且可 謀求減低成本。
在(4)的發明中，雙軸拉伸聚醯胺薄膜層與鋁箔層為經由氨基甲酸乙酯系接著劑層被接著之故，因而可進行更敏銳的成形。
在(5)的發明中，可成為提供敏銳且成形高度深的形狀的電池用盒。
將該發明的電池盒用包材1的一實施形態表示於第1圖。該包材是被使用作為鋰離子二次電池盒用包材者。上述電池盒用包材1是在鋁箔層4上面經由第1接著劑層5被積層一體化有雙軸拉伸聚醯胺薄膜層(外側層)2，而且在上述鋁箔層4的下面經由第2接著劑層6被積層一體化有熱可塑性樹脂未拉伸薄膜層(內側層)3的構成所成。
上述雙軸拉伸聚醯胺薄膜層(外側層)2，是主要負擔作為包材確保良好的成形性的作用的構件。亦即，負擔防止成形時的鋁箔的縮頸現象所致的破裂的作用。在本發明中，作為上述雙軸拉伸聚醯胺薄膜層2，必須使用密度為1130~1160kg/m3 的雙軸拉伸聚醯胺薄膜。若密度為不足1130kg/m3 ，則在成形後，在雙軸拉伸聚醯胺薄膜層2與鋁箔層4之間產生剝離。另一方，若密度為超過1160kg/m3 ，則在進行深拉成形或鼓出成形等之成形之際，產生破裂或裂痕在包材。其中，以使用密度1142~1146kg/m3 的雙軸拉伸聚醯胺薄膜較佳。
又，上述「密度」是依據JIS K7112-1999 D法(密度坡度管法)而使用密度計所測定的密度。亦即，上述「密度」，是將雙軸拉伸聚醯胺薄膜的試驗片(3mm×3mm)投片在密度坡度管，利用讀取自投入該試驗片經過24小時後的標準浮標的重心高度的位置所求出的密度。
上述雙軸拉伸聚醯胺薄膜的密度，是例如利用調整拉伸加工時的熱固定溫度就可加以控制。又，藉由選擇拉伸方法(同時地拉伸縱方向與橫方向的同時雙軸拉伸法，順序拉伸縱方向與橫方向的順序雙軸拉伸法等)，來變更樹脂的結晶配向也可加以控制。
上述雙軸拉伸聚醯胺薄膜層2的厚度，是被設定成12~50μm較佳。
上述熱可塑性樹脂未拉伸薄膜層(內側層)3，是對於在鋰離子二次電池等所使用的腐蝕性強的電解液等也具備優異的耐藥性，而且負擔將熱封性授予包材的作用者。
上述熱可塑性樹脂未拉伸薄膜層是並未特別加以限定者，惟由聚乙烯、聚丙烯、烯烴系共聚物，此些的酸變性物及離聚物所成的群所選擇的至少一種熱可塑性樹脂所成的未拉伸薄膜所構成較佳。
上述熱可塑性樹脂未拉伸薄膜層3的厚度是被設定在20~80μm較佳。作成20μm以上就可充分地防止針孔之發生，而且設定在80μm以下可減低樹脂使用量而可減低成本。其中，上述熱可塑性樹脂未拉伸薄膜層3的厚度是被設定在30~50μm最佳。
又，上述雙軸拉伸聚醯胺薄膜層2，上述熱可塑性樹脂未拉伸薄膜層3都是單層也可以，或是複層都可以。
上述鋁箔層4是負擔在包材賦予阻止氧或水分的侵入的阻擋氣體性的作用者。作為上述鋁箔層4，適用純Al或Al-Fe系合金所成的厚度5~50μm的箔。
作為上述第1接著劑層5，並未特別加以限定者，惟例舉有氨基甲酸乙酯系接著劑層、丙烯系接著劑層等。其中，上述第1接著劑層5是藉由氮基甲酸乙酯系二液反應型接著劑所形成的氨基甲酸乙酯系接著劑層較佳，藉由此，成為可進行更敏銳的成形。
作為上述第2接著劑層6，並未特別加以限定者，惟例舉有除了無水馬來酸變性聚乙烯、無水馬來酸變性聚丙烯等的酸變性聚烯烴以外，還有藉由含有氨基甲酸乙酯系樹脂、丙烯系樹脂、熱可塑性彈性體所成的樹脂等所形成的接著劑層。此些第2接著劑層6，是例如在上述熱可塑性樹脂未拉伸薄膜層3的單面層壓有接著樹脂薄膜(例如酸變性聚烯烴薄膜等)所形成。
又，在上述實施形態中，採用了設置第1接著劑層5與第2接著劑層6的構成，惟此些兩層5,6都不是必須的構成層，也可採用未設置此些的構成。
本發明的電池盒用包材1是適用作為被要求高體積能量密度的鋰離子二次電池盒用包材，惟並未特別地限定於此種用途者。
藉由將本發明的電池盒用包材1予以成形(深拉成 形，鼓出成形等)就可得到電池用盒。
以下，針對於本發明的具體性實施例加以說明，惟本發明是並未特別地限定於此些實施例者。
(實施例1)
如第2圖所示地，一起擠出厚度3μm的無水馬來酸變性聚丙烯層21及厚度12μm的未變性聚丙烯層22，另一方面，由圖式左側供應厚度40μm的鋁箔(AA8079-O材)4，而由圖式右側供應聚丙烯所構成的厚度30μm的未拉伸薄膜3，以一對加熱加壓輥夾入一起被擠出在此些3,4之間的無水馬來酸變性聚丙烯層21及未變性聚丙烯層22並施以熱層壓。
之後，將氨基甲酸乙酯系樹脂接著劑5以凹版輥塗佈在所得到的積層薄膜的鋁箔4的表面，利用加熱使之乾燥成某一程度之後，將尼龍所成的厚度25μm，密度1152kg/m3 的雙軸拉伸薄膜2層壓於其接著劑面，而得到電池盒用包材。
又，上述密度1152kg/m3 的雙軸拉伸尼龍2，是使用同時雙軸拉伸法進行拉伸加工，而藉由將該拉伸加工時的熱固定溫度設定在210℃所得到者。
(實施例2)
代替尼龍所成的厚度25μm，密度1152kg/m3 的雙軸拉伸薄膜，除了使用尼龍所成的厚度20μm，密度1158kg/ m3 的雙軸拉伸薄膜以外，是作成與實施例1同樣，而得到電池盒用包材。
又，上述密度1158kg/m3 的雙軸拉伸尼龍，是使用同時雙軸拉伸法進行拉伸加工，而藉由將該拉伸加工時的熱固定溫度設定在220℃所得到者。
(實施例3)
代替尼龍所成的厚度25μm，密度1152kg/m3 的雙軸拉伸薄膜，除了使用尼龍所成的厚度15μm，密度1142kg/m3 的雙軸拉伸薄膜以外，是作成與實施例1同樣，而得到電池盒用包材。
又，上述密度1142kg/m3 的雙軸拉伸尼龍，是使用同時雙軸拉伸法進行拉伸加工，而藉由將該拉伸加工時的熱固定溫度設定在200℃所得到者。
(實施例4)
代替尼龍所成的厚度25μm，密度1152kg/m3 的雙軸拉伸薄膜，除了使用尼龍所成的厚度20μm，密度1144kg/m3 的雙軸拉伸薄膜以外，是作成與實施例1同樣，而得到電池盒用包材。
又，上述密度1144kg/m3 的雙軸拉伸尼龍，是使用同時雙軸拉伸法進行拉伸加工，而藉由將該拉伸加工時的熱固定溫度設定在203℃所得到者。
(實施例5)
代替尼龍所成的厚度25μm，密度1152kg/m3 的雙軸拉伸薄膜，除了使用尼龍所成的厚度15μm，密度1146kg/m3 的雙軸拉伸薄膜以外，是作成與實施例1同樣，而得到電池盒用包材。
又，上述密度1146kg/m3 的雙軸拉伸尼龍，是使用同時雙軸拉伸法進行拉伸加工，而藉由將該拉伸加工時的熱固定溫度設定在205℃所得到者。
(實施例6)
代替尼龍所成的厚度25μm，密度1152kg/m3 的雙軸拉伸薄膜，除了使用尼龍所成的厚度15μm，密度1138kg/m3 的雙軸拉伸薄膜以外，是作成與實施例1同樣，而得到電池盒用包材。
又，上述密度1138kg/m3 的雙軸拉伸尼龍，是使用同時雙軸拉伸法進行拉伸加工，而藉由將該拉伸加工時的熱固定溫度設定在198℃所得到者。
(實施例7)
代替尼龍所成的厚度25μm，密度1152kg/m3 的雙軸拉伸薄膜，除了使用尼龍所成的厚度15μm，密度1132kg/m3 的雙軸拉伸薄膜以外，是作成與實施例1同樣，而得到電池盒用包材。
又，上述密度1132kg/m3 的雙軸拉伸尼龍，是使用同 時雙軸拉伸法進行拉伸加工，而藉由將該拉伸加工時的熱固定溫度設定在195℃所得到者。
(比較例1)
代替尼龍所成的厚度25μm，密度1152kg/m3 的雙軸拉伸薄膜，除了使用尼龍所成的厚度20μm，密度1128kg/m3 的雙軸拉伸薄膜以外，是作成與實施例1同樣，而得到電池盒用包材。
又，上述密度1128kg/m3 的雙軸拉伸尼龍，是使用順序雙軸拉伸法進行拉伸加工，而藉由將該拉伸加工時的熱固定溫度設定在190℃所得到者。
(比較例2)
代替尼龍所成的厚度25μm，密度1152kg/m3 的雙軸拉伸薄膜，除了使用尼龍所成的厚度25μm，密度1165kg/m3 的雙軸拉伸薄膜以外，是作成與實施例1同樣，而得到電池盒用包材。
又，上述密度1165kg/m3 的雙軸拉伸尼龍，是使用順序雙軸拉伸法進行拉伸加工，而藉由將該拉伸加工時的熱固定溫度設定在230℃所得到者。
對於如上述所得到的各電池盒用包材依據下述評價法來進行性能評價。
(成形性評價法)
將包材作成110×180mm的坯料形狀，以成形高6mm的光面金屬模進行深拉1段成形，進行評價成形性。將從未發生裂痕者作為「◎」，將極少部分發生裂痕惟幾乎沒有者作為「○」，將裂痕發生在相當部分作為「△」，而將裂痕幾乎全面地發生者作為「×」。又，所使用的金屬模的凸模形狀是長邊60mm，短邊45mm，隅角R:1~2mm，凸模凸出部R:1~2mm、陰模凸出部R:0.5mm。
＜有無外面剝離的評價＞
將利用上述深拉1段成形所得到的成形品在乾燥機內 以80℃放置3小時之後，進行目視觀察外面層是否發生剝離。
由表可知，本發明的實施例1~7的電池盒用包材，是成形性優異，可進行更敏銳且成形高度深的形狀的成形，而且也不會發生外面層的剝離。尤其是實施例3~5的電池盒用包材，是成形性更優異者。
相對於此，在外側層的拉伸聚醯胺薄膜的密度為不足1130kg/m3 的比較例1，發生外面層的剝離。又，在外側層的拉伸聚醯亞胺薄膜的密度超過1160kg/m3 的比較例2，成形性不充分。
在此所用的用語及說明，是為了說明本發明的實施形態所使用者，本發明是並不被限定於此者。若本發明是在申請專利範圍內者，在未超過其精神者，當可容許任何設計性變更者。
本發明的電池盒用包材，是例如使用作為鋰離子2次電池等的電池的盒用包材。
1‧‧‧電池盒用包材
2‧‧‧雙軸拉伸聚醯胺薄膜層
3‧‧‧熱可塑性樹脂未拉伸薄膜層
4‧‧‧鋁箔層
5‧‧‧第1接著劑層
6‧‧‧第2接著劑層
21‧‧‧無水馬來酸變性聚丙烯層
22‧‧‧無水馬來酸未變性聚丙烯層
第1圖是表示本發明的電池盒用包材的一實施形態的斷面圖。
第2圖是表示本發明的電池盒用包材的一製造方法的一例的圖示。
1‧‧‧電池盒用包材
2‧‧‧雙軸拉伸聚醯胺薄膜層
3‧‧‧熱可塑性樹脂未拉伸薄膜層
4‧‧‧鋁箔層
5‧‧‧第1接著劑層
6‧‧‧第2接著劑層

Claims (5)

  1. 一種電池盒用包材，是包括作為外側層的雙軸拉伸聚醯胺薄膜層，及作為內側層的熱可塑性樹脂未拉伸薄膜層，及配設於此些兩薄膜層間的鋁箔層的電池盒用包材，其特徵為：作為上述雙軸拉伸聚醯胺薄膜，使用密度為1130~1160kg/m3 的雙軸拉伸聚醯胺薄膜。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電池盒用包材，其中，上述雙軸拉伸聚醯胺薄膜的密度為1142~1146kg/m3 。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電池盒用包材，其中，上述雙軸拉伸聚醯胺薄膜層的厚度為12~50μm，上述熱可塑性樹脂未拉伸薄膜層的厚度為20~80μm，上述鋁箔層的厚度為5~50μm。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的電池盒用包材，其中，上述雙軸拉伸聚醯胺薄膜層與上述鋁箔層為經由氨基甲酸乙酯系接著劑層被積層一體化。
  5. 一種電池用盒，其特徵為：將申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的電池盒用包材予以深拉成形或鼓出成形所成者。
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