TWI716560B - 蓄電裝置用外裝材及蓄電裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種蓄電裝置用外裝材1，其係包含外側層之耐熱性樹脂薄膜層2、內側層之熱可塑性樹脂層3、及配設於此等兩層間之金屬箔層4之構成；並係蓄電裝置用外裝材1之破壞能為1．5J以上，且前述耐熱性樹脂薄膜2之破壞能為1．3J以上之構成。藉由此構成，可提供即使將外裝材設計為薄型，在受到外部衝擊時，仍難以發生外裝材之破斷、破裂者。

Description

蓄電裝置用外裝材及蓄電裝置
本發明，係關於智慧型手機，平板電腦等之攜帶機器所使用之電池抑或電容器，油電混合汽車，電動汽車，風力發電，太陽光發電，夜間電蓄電用所使用之電池或電容器等之蓄電裝置用之外裝材及以該外裝材所外裝之蓄電裝置。
又，本申請專利範圍及說明書中，「破壞能」之詞，係意指將JIS K7124-2-1999(可塑性薄膜及薄片 以自由落鏢法進行之衝擊試驗方法 第2部：計裝貫通法)作為基準，在溫度23℃的環境下，使質量6．5kg、相當於直徑20mm之半球狀(半徑10mm之半球狀)之鏢錘從30cm高處自然落下之條件所測定求得之破壞能WF。
此外，本申請專利範圍及說明書中，「蓄電裝置用外裝材之破壞能」及「耐熱性樹脂薄膜之破壞能」中任一者皆係須由上述「WF」表記(簡稱)者，為了避免兩者混淆而明確區分，方便起見，「蓄電裝置用外裝材之破壞能」以「WFT」表記，「耐熱性樹脂薄膜之破壞能」以「WFS」表記。
此外，本說明書中，「鋁」之詞，係意指包含鋁及其合金而使用。
近年來，伴隨智慧型手機、平板電腦終端等之攜帶電機器的薄型化、輕量化，作為此等設備所搭載之鋰離子蓄電池、鋰聚合物蓄電池、鋰離子電容器、雙電層電容器等之蓄電裝置之外裝材，目前正使用耐熱性樹脂層/接著劑層/金屬箔層/接著劑層/熱可塑性樹脂層所成積層體(層壓外裝材)以取代傳統之金屬罐。(參照專利文獻1)。電動汽車等之電源、蓄電用途之大型電源、電容器等由上述構成之積層體(外裝材)所外裝之情形亦逐漸增加。
上述構成之層壓外裝材，與金屬罐相比，有輕量且放熱性良好之優點，惟關於受到外部衝擊時之耐衝擊性，層壓外裝材則較金屬罐為劣勢。
在此，對於如此之外部衝擊而為了提升耐衝擊性，目前已提出以下構成之外裝材。亦即，目前已提出一種蓄電池，其特徵係於集電體為電結合之正極材與負極材介由非流動性電解質而積層，在含有離子性金屬成分之電池要素的外周，接觸剛性之保持材，其外面被覆可撓性合成樹脂薄膜並密封之構成(參照專利文獻2)。
此外，目前亦已提出一種層壓薄膜外裝電池，其特徵係將正極與負極介由隔板積層之電極群封入層壓薄膜之外裝體內，且具備在電極群之周圍保護該電極群之框狀的保護部材者(參照專利文獻3)。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2007-161310號公報
【專利文獻2】日本特開2000-195475號公報
【專利文獻3】日本特開2005-259621號公報
然而，上述傳統技術有以下問題。專利文獻2所記載之蓄電池，由於在電池要素與可撓性合成樹脂薄膜(外裝材)之間，必須配置剛性之保持材作為追加之部材，故無法充分回應薄型化、輕量化之要求。亦即，會有因層壓薄膜外裝材而損及或降低輕量化之効果的問題存在。
此外，專利文獻3所記載之層壓薄膜外裝電池亦相同，由於在電極群與層壓薄膜外裝體之間，必須配置框狀之保護部材作為追加之部材，故無法充分回應薄型化、輕量化之要求。亦即，會有因層壓薄膜外裝材而損及或降低輕量化之効果的問題存在。
本發明，係鑒於上述之技術背景，第1目的在於提供一種蓄電裝置用外裝材，其即使將外裝材設計為薄型，在受到外部衝擊時仍難以發生外裝材之破斷、破裂。
此外，第2目的在於提供一種蓄電裝置用外裝材，其即使將外裝材設計為薄型，在受到外部衝擊時，除了難以發生外裝材之破斷、破裂之外，可選擇性地從熱密封部(熱封止部)產生凝集破壞，從而進一步 防止外裝材之破裂。
為了達成前述目的，本發明提供以下技術手段。
〔1〕一種蓄電裝置用外裝材，其係包含外側層之耐熱性樹脂薄膜層、內側層之熱可塑性樹脂層、及配設於此等兩層間之金屬箔層的蓄電裝置用外裝材；其特徵係前述蓄電裝置用外裝材之破壞能係1．5J以上，前述耐熱性樹脂薄膜之破壞能係1．3J以上。
〔2〕如前項1所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，前述內側層，係由熱可塑性樹脂層所成，且該熱可塑性樹脂層係在前述蓄電裝置用外裝材之熱可塑性樹脂層彼此熱密封接合狀態下之密封破壞能為0．50J以上者。
〔3〕如前項1或2所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，前述蓄電裝置用外裝材之破壞能為「WFT」，前述蓄電裝置用外裝材之熱可塑性樹脂層彼此之熱密封接合狀態之密封破壞能為「WP」時，係(WFT/WP)>2．0。
〔4〕如前項1~3中任一項所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，前述熱可塑性樹脂層，係至少包含3層積層構造，該3層積層構造係在包含具有彈性體成分之烯烴系樹脂的中間層之兩面，積層含有烯烴系樹脂之被覆層所成；且前述中間層，係具備前述彈性體成分為島狀之海島構造。
〔5〕一種蓄電裝置，其特徵係具備蓄電裝置本體部、及前項1~4項中任一項所記載之蓄電裝置用外裝材，且前述蓄電裝置本體部，係由前述外裝材所外裝者。
根據〔1〕之發明，由於其係蓄電裝置用外裝材之破壞能為1．5J以上，且耐熱性樹脂薄膜之破壞能為1．3J以上之構成，故即使將外裝材設計為薄且輕量(例如將外裝材之厚度設計為50μm~70μm之薄型)，受到外部衝擊時，亦難以發生外裝材之破斷、破裂。因此，電子機器等具備裝置本體部由本發明之外裝材所外裝的蓄電裝置，其等即使受到落下或衝突等導致之衝擊時，亦難以發生外裝材之破斷、破裂，可抑制蓄電裝置發生短路。亦即，達成前述第1目的。
根據〔2〕之發明，由於內側層，係由熱可塑性樹脂層所成，且該熱可塑性樹脂層係在前述蓄電裝置用外裝材之熱可塑性樹脂層彼此熱密封接合狀態下之密封破壞能為0．50J以上者，故蓄電裝置受到外部衝擊時，熱可塑性樹脂層彼此之熱密封面可藉由凝集剝離而容易剝離，得到外裝材之破斷、破裂的防止，藉此可進一步抑制蓄電裝置發生短路。亦即，達成前述第2目的。
根據〔3〕之發明，由於其係(WFT/WP)>2．0之關係所構成，故即使從外部對於蓄電裝置施加巨大衝擊，直到外裝材之破斷、破裂發生前，其可選擇性地從熱密封部(熱封止部)產生剝離或凝集破壞， 可有效地防止外裝材之破斷、破裂，從而可有效地防止蓄電裝置之電極彼此發生短路。
根據〔4〕之發明，由於熱可塑性樹脂層，係至少包含3層積層構造，該3層積層構造係在包含具有彈性體成分之烯烴系樹脂的中間層之兩面，積層含有烯烴系樹脂之被覆層所成；且中間層，係具備前述彈性體成分為島狀之海島構造，故蓄電裝置受到外部衝擊時，具備前述海島構造之中間層可有效地吸收其衝擊之能量，藉此當蓄電裝置受到外部衝擊時，進一步難以發生外裝材之破斷、破裂。
根據〔5〕之發明(蓄電裝置)，可提供一種蓄電裝置，即使將外裝材設計為薄型，當受到外部衝擊時，外裝材之破斷、破裂仍難以發生，並可抑制短路的發生。
1‧‧‧蓄電裝置用外裝材
2‧‧‧耐熱性樹脂薄膜層(外側層)
3‧‧‧熱可塑性樹脂層(內側層)
4‧‧‧金屬箔層
5‧‧‧第1接著劑層
6‧‧‧第2接著劑層
11‧‧‧成形外殼
19‧‧‧蓄電裝置本體部
20‧‧‧蓄電裝置
【圖1】表示本發明之蓄電裝置用外裝材之一實施型態的斷面圖。
【圖2】表示使用本發明之蓄電裝置用外裝材所構成之蓄電裝置之一實施型態的斷面圖。
本發明之蓄電裝置用外裝材1之一實施型態以圖1表示。此蓄電裝置用外裝材1，係作為鋰離子蓄電池外殼用而使用者。亦即，前述蓄電裝置用外裝材1，例如，可進行深絞伸成形、鼓脹成形等之成形而作 為蓄電池的外殼等使用。
前述蓄電裝置用外裝材1，其係由金屬箔層4之一側的面介由第1接著劑層5與耐熱性樹脂薄膜層(外側層)2積層一體化，且前述金屬箔層4之另一側的面介由第2接著劑層6與熱可塑性樹脂層(內側層)3積層一體化之構成所成。
本發明之蓄電裝置用外裝材1，係該蓄電裝置用外裝材之破壞能WFT為1．5J以上，前述耐熱性樹脂薄膜之破壞能WFS為1．3J以上之構成。本發明之蓄電裝置用外裝材1，藉由如此之構成，即使將外裝材設計為薄且輕量(例如外裝材之厚度設計為50μm~70μm之薄型)，受到外部衝擊時，亦難以發生外裝材之破斷、破裂。因此，具備裝置本體部由本發明之外裝材所外裝之蓄電裝置的電子機器等，即使因落下或衝突等而受到衝擊時，亦因外裝材之破斷、破裂難以發生，可抑制蓄電裝置發生短路。本發明，雖前述蓄電裝置用外裝材之破壞能WFT係1．5J以上為必要，但前述蓄電裝置用外裝材之破壞能WFT，通常，其係2．5J以下。此外，本發明，雖前述耐熱性樹脂薄膜之破壞能WFS係1．3J以上為必要，但前述耐熱性樹脂薄膜之破壞能WFS，通常，其係2．0J以下。又，前述「耐熱性樹脂薄膜之破壞能」，係在該耐熱性樹脂薄膜與其他層積層前之狀態下測定之破壞能。
前述內側層3，係由熱可塑性樹脂層所成，且該熱可塑性樹脂層係在前述蓄電裝置用外裝材之熱可塑性樹脂層彼此熱密封接合狀態下之密封破壞能WP為0．50J以上者為佳，此情形中，蓄電裝置受到外部衝擊時，可藉由熱可塑性樹脂層彼此之熱密封面凝集剝離而容易剝離，得 到外裝材之破裂的防止，從而可進一步抑制蓄電裝置之短路的發生。前述密封破壞能WP係0．50J以上1．3J以下為佳。
進一步，本發明之蓄電裝置用外裝材1，係(WFT/WP)>2．0之構成為佳，此情形中，巨大之外部衝擊施加於蓄電裝置時，在到達外裝材之破斷、破裂前，可選擇性地從熱密封部(熱封止部)產生剝離或凝集破壞，有效地防止外裝材之破斷、破裂，從而有效地防止蓄電裝置之電極彼此發生短路。其中，本發明之蓄電裝置用外裝材1，係4．0>(WFT/WP)>2．0之構成特佳。
構成前述耐熱性樹脂薄膜層(外側層)2之耐熱性樹脂，係使用不會因熱密封時之熱密封溫度而溶融之耐熱性樹脂。前述耐熱性樹脂，係使用具有較構成熱可塑性樹脂層3之熱可塑性樹脂之熔點高10℃以上之高熔點的耐熱性樹脂為佳，使用具有較熱可塑性樹脂之熔點高20℃以上之高熔點的耐熱性樹脂為特佳。
前述耐熱性樹脂層(外側層)2，並無特別限定，可列舉例如：尼龍薄膜等之聚醯胺薄膜、聚酯薄膜、聚烯烴薄膜等，可合適地使用此等之延伸薄膜。其中，前述耐熱性樹脂層2，係使用二軸延伸尼龍薄膜等之二軸延伸聚醯胺薄膜、二軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)薄膜、二軸延伸聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜、二軸延伸聚萘二甲酸乙醇酯(P EN)薄膜，二軸延伸聚丙烯薄膜為特佳。前述尼龍薄膜，並無特別限定，可列舉例如：6尼龍薄膜、6，6尼龍薄膜、MXD尼龍薄膜等。又，前述耐熱性樹脂層2，可以單層形成，抑或，例如以聚酯薄膜/聚醯胺薄膜所成複層(PET薄膜/尼龍薄膜所成複層等)形成亦可。前述例 示之複層構成中，較佳係將聚酯薄膜配置較聚醯胺薄膜為外側，相同地，較佳係將PET薄膜配置較尼龍薄膜為外側。
前述耐熱性樹脂層2之厚度，係8μm~50μm為佳。藉由設定在上述合適下限值以上可確保作為外裝材具有充分之強度，且藉由設定在上述合適上限值以下可縮小鼓脹成形、絞伸成形等之成形時的應力而提升成形性。其中，前述耐熱性樹脂層2之厚度，係12μm~25μm為特佳。
前述熱可塑性樹脂層(熱融著性樹脂層)(內側層)3，係具備對於使用於鋰離子蓄電池之腐蝕性強的電解液等優異之耐藥品性，同時擔任賦予外裝材熱密封性之角色。
前述熱可塑性樹脂層3，雖無特別限定，以熱可塑性樹脂無延伸薄膜層為佳。前述熱可塑性樹脂無延伸薄膜層3，雖無特別限定，但由選自聚乙烯、聚丙烯、烯烴系共聚物、此等之酸變性物及離聚物所成群中至少1種之熱可塑性樹脂所成無延伸薄膜所構成為佳。又，前述熱可塑性樹脂層3，可係單層，亦可係複數層。
其中，前述熱可塑性樹脂層3，其係至少包含3層積層構造之構成，該3層積層係在包含具有彈性體成分之烯烴系樹脂的中間層之兩面，積層含有烯烴系樹脂之被覆層所成，前述中間層，係具備前述彈性體成分成為島狀之海島構造之構成為佳。
具有前述彈性體成分之烯烴系樹脂，可係在烯烴系樹脂中添加(配合)彈性體之構成，亦可係烯烴系樹脂骨幹上化學結合彈性體成分之彈性體變性烯烴系樹脂。又，前述「彈性體」之詞，係亦包含橡膠成分 而使用。
前述熱可塑性樹脂層3之厚度，係設定在10μm~80μm為佳。10μm以上時可充分防止針孔的產生，且設定在80μm以下時可降低樹脂使用量而實現成本降低。其中，前述熱可塑性樹脂層3之厚度係設定在25μm~50μm為特佳。
前述金屬箔層4，係賦予外裝材1阻止氧或水分之侵入之氣體阻隔性之角色。前述金屬箔層4，並無特別限定，可列舉例如：鋁箔、SUS箔(不鏽鋼箔)、銅箔等，一般係使用鋁箔。前述金屬箔層4之厚度，係20μm~100μm為佳。20μm以上可防止在製造金屬箔中之壓延時之針孔產生，且100μm以下可縮小鼓脹成形、絞深成形等之成形時的應力而提升成形性。其中，前述金屬箔層4之厚度，係20μm~50μm特佳。
前述金屬箔層4，至少內側之面(第2接著劑層6側之面)係施以化成處理為佳。藉由施以如此之化成處理，可充分防止因內容物(電池之電解液等)所導致之金屬箔表面之腐蝕。例如藉由下述之處理可對於金屬箔施以化成處理。亦即，例如，在進行脫脂處理的金屬箔表面上，藉由塗工下述1)~3)之中任一者之水溶液後、乾燥，施加化成處理：
1)含有磷酸、鉻酸、及選自氟化物之金屬鹽及氟化物之非金屬鹽所成群中至少1種之化合物的混合物水溶液；
2)含有磷酸、 選自丙烯酸系樹脂、殼聚醣衍生物樹脂及苯酚系樹脂所成群中至少1種之樹脂、及選自鉻酸及鉻(III)鹽所成群中至少1種之化合物的混合物之水溶液。
3)含有磷酸、選自丙烯酸系樹脂、殼聚醣衍生物樹脂及苯酚系樹脂所成群中至少1種之樹脂、選自鉻酸及鉻(III)鹽所成群中至少1種之化合物、及選自氟化物之金屬鹽及氟化物之非金屬鹽所成群中至少1種之化合物的混合物之水溶液。
前述化成皮膜，其鉻附著量(單面)為0．1mg/m2~50mg/m2為佳，2mg/m2~20mg/m2為特佳。
前述第1接著劑層5，並無特別限定，可列舉例如：聚胺基甲酸酯接著劑層，聚酯聚胺基甲酸酯接著劑層，聚醚聚胺基甲酸酯接著劑層等。前述第1接著劑層5之厚度，係設定在1μm~5μm為佳。其中，根據外裝材之薄膜化、輕量化之觀點，前述第1接著劑層5之厚度，係設定在1μm~3μm為特佳。
前述第2接著劑層6，並無特別限定，例如，可使用作為上述第1接著劑層5所例示者，惟使用因電解液導致之膨潤現象較少之聚烯烴系接著劑為佳。前述第2接著劑層6之厚度，係設定在1μm~5μm為佳。其中，根據外裝材之薄膜化、輕量化之觀點，前述第2接著劑層6之厚度，係設定在1μm~3μm為特佳。
藉由將本發明之外裝材1進行成形(深絞伸成形、鼓脹成形 等)，可得到成形外殼(電池外殼等)。又，本發明之外裝材1，亦可不進行成形而直接使用。
使用本發明之外裝材1所構成之蓄電裝置20之一實施型態以圖2表示。此蓄電裝置20，係鋰離子蓄電池。
前述電池20，係具備：電解質21；接片22；未進行成形之平面狀之前述外裝材1；及將前述外裝材1成形所得具有收容凹部11b之成形外殼11(參照圖2)。藉由前述電解質21及前述接片22而構成蓄電裝置本體部19。
於前述成形外殼11之收容凹部11b內收容前述電解質21及前述接片22之一部分，將前述平面狀之外裝材1配置於該成形外殼11之上，將該外裝材1之周緣部(之內側層3)及前述成形外殼11之密封用周緣部11a(之內側層3)藉由熱密封而接合形成熱密封部(熱封止部)，藉此構成前述電池20。又，前述接片22之先端部，係導出至外部(參照圖2)。
【實施例】
接著，說明本發明之具體實施例，惟本發明並非限定為此等實施例者。
<實施例1>
在厚度30μm之鋁箔(JIS H4160所規定A8021之燒鈍鋁箔)4的兩面，塗佈含有磷酸、聚丙烯酸(丙烯酸系樹脂)、鉻(III)鹽化合物、水、乙醇所成的化成處理液後，以180℃進行乾燥，從而形成化成皮膜。此化成皮膜之鉻附著量係單面10mg/m2。
接著，在前述化成處理完成之鋁箔4的一側的面，介由2液硬化型之胺基甲酸乙酯系接著劑5，與厚度12μm之二軸延伸6尼龍薄膜(外側層)2乾式層壓(貼合)。
接著，使用T型將乙烯-丙烯無規共聚物所成厚度4．5μm之第1樹脂層；乙烯-丙烯嵌段共聚物所成厚度21μm之第2樹脂層；乙烯-丙烯無規共聚物所成厚度4．5μm之第1樹脂層依序3層積層共押出，從而得到此等3層積層之厚度30μm之密封薄膜(第1樹脂層/第2樹脂層/第1樹脂層)3後，該密封薄膜(內側層)3之一側的第1樹脂層面，介由2液硬化型之馬來酸變性聚丙烯接著劑(硬化劑為多官能異氰酸酯)6，與前述乾式層壓後之鋁箔4之另一側的面重合，藉由夾入橡膠壓輥及加熱至100℃之層壓輥之間壓著而乾式層壓，之後，藉由以40℃養護5天(加熱)，得到圖1所示構成之79μm之蓄電裝置用外裝材1。
又，前述第2樹脂層(乙烯-丙烯嵌段共聚物)加以詳細說明，前述第2樹脂層，係由：第1彈性體變性烯烴系樹脂99質量%與第2彈性體變性烯烴系樹脂1質量%之組成之樹脂組成物所形成，且該第1彈性體變性烯烴系樹脂係熔點為163℃、結晶熔解能為58J/g；該第2彈性體變性烯烴系樹脂係熔點為144℃、結晶熔解能為19J/g。前述第1彈性體變性烯烴系樹脂及前述第2彈性體變性烯烴系樹脂，任一者皆係由彈性體變性均聚丙烯或/及彈性體變性無規共聚物所成。前述彈性體變性無規共聚物，係共聚物成分為含有丙烯及除了丙烯之外的其他之共聚物成分之無規共聚物之彈性體變性體。又，只有第2樹脂層使用SEM觀察(以掃描式電子顯微鏡觀察)時，可確認出第2樹脂層係具備彈性體成分為島狀之海島構造。
上述「熔點」之詞，係意指將JIS K7121-1987作為基準，藉由差示掃描熱量測定(DSC)測定之熔解高峰溫度，「結晶熔解能」之詞，係意指將JIS K7122-1987作為基準，藉由差示掃描熱量測定(DSC)測定之熔解熱(結晶熔解能)。
此外，前述2液硬化型馬來酸變性聚丙烯接著劑，係使用：作為主劑之馬來酸變性聚丙烯(熔點80℃，酸價10mgKOH/g)100質量份；作為硬化劑之六亞甲基二異氰酸酯之異氰脲酸酯體(NCO含有率：20質量%)8質量份；進一步使用混合有溶劑之接著劑溶液，使該接著劑溶液成為固形份塗佈量係2g/m2而塗佈於前述鋁箔4之另一側的面，加熱乾燥後，與前述密封薄膜3之一側的第1樹脂層面重合。
<實施例2>
除了取代厚度30μm之鋁箔，係使用厚度25μm之鋁箔(JIS H4160所規定A8021之燒鈍鋁箔)以外，其他皆與實施例1相同，得到圖1所示構成之厚度74μm之蓄電裝置用外裝材1。
<實施例3>
除了其係在厚度12μm之二軸延伸6尼龍薄膜的進一步外側介由2液硬化型之胺基甲酸乙酯系接著劑與厚度9μm之聚對苯二甲酸乙二酯薄膜積層之構成以外，其他皆與實施例1相同，得到圖1所示構成之厚度92μm之蓄電裝置用外裝材1。
<實施例4>
除了取代厚度12μm之二軸延伸6尼龍薄膜，係使用厚度15μm之二軸延伸6尼龍薄膜以外，其他皆與實施例1相同，得到厚度82μm之蓄電裝置用外裝材。
<實施例5>
除了取代厚度30μm之密封薄膜(第1樹脂層/第2樹脂層/第1樹脂層=4．5μm/21μm/4．5μm)，係使用厚度40μm之密封薄膜(第1樹脂層/第2樹脂層/第1樹脂層=6μm/28μm/6μm)以外，其他皆與實施例2相同，得到厚度89μm之蓄電裝置用外裝材。又，構成第1樹脂層及第2樹脂層之樹脂，個別係使用與實施例2(實施例1)相同之樹脂。
<比較例1>
除了取代厚度30μm之鋁箔，係使用厚度20μm之鋁箔(JIS H4160所規定A8021之燒鈍鋁箔)以外，其他皆與實施例1相同，得到厚度69μm之蓄電裝置用外裝材。
<比較例2>
除了係使用較實施例1所使用之二軸延伸6尼龍薄膜的熱收縮率小3%之厚度12μm之二軸延伸6尼龍薄膜以外，其他皆與實施例1相同，得到厚度79μm之蓄電裝置用外裝材。
<比較例3>
取代3層積層所成厚度30μm之密封薄膜(第1樹脂層/第2樹脂層/第1樹脂層)，係使用厚度30μm之乙烯-丙烯無規共聚物所成密封薄膜以外，其他皆與實施例4相同，得到厚度79μm之蓄電裝置 用外裝材。
Figure 106108207-A0101-12-0016-1
上述各實施例、各比較例所得蓄電裝置用外裝材之破壞能WFT；上述各實施例、各比較例所使用之外側層用之耐熱性樹脂薄膜(二軸延伸6尼龍薄膜)之破壞能WFS；上述各實施例、各比較例之蓄電裝置用外裝材之密封破壞能WP；以及(WFT/WP)個別如表1所示。
又，上述各實施例、各比較例之蓄電裝置用外裝材之破壞能WFT係如以下測定，上述各實施例、各比較例所使用之外側層用之耐熱性樹脂薄膜(二軸延伸6尼龍薄膜)之破壞能WFS如以下測定，上述各實施例、各比較例之蓄電裝置用外裝材之密封破壞能WP如以下測定。
<外裝材之破壞能測定法>
將JIS K7124-2-1999(可塑性薄膜及薄片以自由落鏢法進行之衝擊試驗方法第2部：計裝貫通法)作為基準，在溫度23℃之環境下，使用內徑為40mm之夾鉗壓住試驗片，並將質量6．5kg，相當於直徑20mm之半球狀(半徑10mm之半球狀)之 鏢錘從30cm之高處自然落下的條件測定外裝材之破壞能。又，係使用東洋精機社製落錘圖形衝擊試驗機而測定。
<耐熱性樹脂薄膜
Figure 106108207-A0101-12-0017-5
破壞能測定法>
將JIS K7124-2-1999(可塑性薄膜及薄片 以自由落鏢法進行之衝擊試驗方法 第2部：計裝貫通法)作為基準，在溫度23℃之環境下，使用內徑為40mm之夾鉗壓住試驗片，並將質量6．5kg，相當於直徑20mm之半球狀(半徑10mm之半球狀)之鏢錘從30cm之高處自然落下的條件測定耐熱性樹脂薄膜(二軸延伸6尼龍薄膜)之破壞能。又，係使用東洋精機社製落錘圖形衝擊試驗機而測定。
又，實施例3，由於外側層係由積層薄膜所形成，且該積層薄膜係由厚度9μm之聚對苯二甲酸乙二酯薄膜/厚度3μm之胺基甲酸乙酯系接著劑層/厚度12μm之二軸延伸6尼龍薄膜所成，故實施例3之耐熱性樹脂薄膜之破壞能測定，係對於前述厚度9μm之聚對苯二甲酸乙二酯薄膜/厚度3μm之胺基甲酸乙酯系接著劑層/厚度12μm之二軸延伸6尼龍薄膜所成積層薄膜(厚度24μm)進行。
<外裝材之密封破壞能測定法>
將外裝材裁切為寬15mm×長100mm之短冊狀，得到試驗片。準備2張前述試驗片，將此等2張試驗片互相之內側層成為內側而重合後，橫渡幅15mm進行全面之熱密封形成熱密封部(熱封止部)。前述熱密封，係使用測試器產業股份有限公司製之熱密封裝置(TP-701-A)，以熱密封溫度200℃、密封壓0．2MPa(測量儀表示壓) 單面加熱2秒而進行。
接著，將JIS Z0238-1998作為基準，對於前述熱密封後之2張試驗片測定其剝離強度。將前述熱密封後之2張試驗片之長方向的一端從內側層彼此之界面剝離，固定此剝離端部並以引張速度(夾緊移動速度)100mm/分進行180度剝離，從而測定剝離強度，將此作為密封強度(N/15mm幅)。測定此剝離強度時，紀錄「剝離強度(縱軸)」對「夾緊變位(横軸)」之時間圖。計算前述剝離強度(N)對夾緊變位(mm)之圖(曲線圖)中曲線(從剝離開始至剝離完成為止之曲線)之下側的面積，從而求得密封破壞能(J)。
又，前述「剝離完成」，係意指前述熱密封完成之2張試驗片的長方向之一端開始剝離後(剝離開始後)，達到熱融著之內側層(密封層)彼此完全剝離之狀態者。此剝離完成時之前述剝離強度係0。
基於下述評估法對於如上述而得之各蓄電裝置用外裝材進行性能評估。其結果以表1表示。
<剝離界面之凝集度之評估法>
測定上述密封破壞能後(剝離完成後)之外裝材，以肉眼觀察其內側層之剝離部(破壞部)之兩面，基於下述判定基準，評估剝離部(破壞部)之兩面之白化的有無或程度(白化越強可判斷凝集度越大)。
(判定基準)
白化顯著產生而凝集度大者為「○」，白化有一定程度產生而凝集度中等者為「△」，白化未產生或白化幾乎未有而凝集度低者為「×」。
<衝突試驗法>
將各完整之實施例、比較例個別作成矩形狀之外裝材2張，藉由對於其中一外裝材進行深絞伸成形，從而得到：成形為縱55mm、橫30mm、深5．5mm之立體形狀(上面開放之略直方體形狀)的收容外殼、及具有從該收容外殼之上面開放口的周緣朝向略水平方向之外方延伸的幅5mm之密封用周緣部的立體成形體。將電池本體部(聚丙烯製之模擬品)放入前述立體成形體之凹部內後，進一步將電解液5mL注入其中，接著使前述立體成形體之密封用周緣部之內側層，與另一之(另1張之)平面狀之外裝材(未進行成形者)之內側層之周緣部重合，使用加熱至200℃之金屬製熱板進行2秒熱密封而形成熱密封部(熱封止部)，藉此得到模擬電池。又，電解液，係使用於含有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)以等量體積比配合之混合溶劑中，將六氟磷酸鋰(LiPF6)溶解為濃度1莫爾/L之電解質。將各實施例、比較例一個個作成10個模擬電池。
接著，在模擬電池之上面(平面部)之上，以安定狀態載置直徑15mm之丸棒後，使9kg之球形金屬製錘落下至丸棒之上，基於下述判定基準評估外裝材之破斷防止性。
(判定基準)
「○」...10個模擬電池中因錘地落下而使外裝材在中央部(最大平面部)破斷者為0個或1個
「△」...10個模擬電池中因錘地落下而使外裝材在中央部(最大平面部)破斷者為2個
「×」...10個模擬電池中因錘地落下而使外裝材在中央部(最大平面 部)破斷者為3個~10個。
<總合判定>
上述剝離界面之凝集度之評估及衝突試驗評估中任一者之評估結果皆係「○」者為「◎」(特別優異),2種評估結果中任一者係「○」，且另一者係「△」者為「○」(優異)，2種評估結果中兩者皆係「△」者為「△」(接近良好)，2種評估結果中至少一者係「×」者為「×」(非良好)。
如從表1所明顯得知，本發明之實施例1~5之蓄電裝置用外裝材，即使受到外部衝擊，外裝材之中央部(最大平面部)仍難以發生破斷、破裂，即使受到外部衝擊仍難以發生短路。此外，本發明之實施例1~5之蓄電裝置用外裝材，因其熱密封部(熱封止部)之剝離界面的白化程度大，故熱密封部之剝離界面之凝集度高，藉此蓄電裝置受到外部衝擊時，外裝材之熱可塑性樹脂層彼此的熱密封面可藉由凝集剝離而容易剝離(藉由選擇性地從熱密封部容易產生剝離或凝集破壞)，從而可進一步充分抑制外裝材之破斷、破裂。
相對於此，蓄電裝置用外裝材之破壞能較本發明的規定範圍小之比較例1，其衝突試驗結果並非良好。此外，耐熱性樹脂薄膜之破壞能較本發明的規定範圍小之比較例2，其衝突試驗結果並非良好。此外，蓄電裝置用外裝材之破壞能較本發明的規定範圍小，且密封破壞能未達0．50J之比較例3，剝離界面之凝集度低，衝突試驗結果亦並未良好。
【產業利用性】
本發明之蓄電裝置用外裝材，具體例可例如使用於：
‧鋰蓄電池(鋰離子電池、鋰聚合物電池等)等之蓄電裝置
‧鋰離子電容器
‧雙電層電容器
等之各種蓄電裝置之外裝材。此外，本發明之蓄電裝置，除了上述例示之蓄電裝置以外，亦包含全固體電池。
本申請案，係伴隨著在2016年3月17日提出申請的日本專利申請案的特願2016-53402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，係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係可被接受的。
1‧‧‧蓄電裝置用外裝材
2‧‧‧耐熱性樹脂薄膜層(外側層)
3‧‧‧熱可塑性樹脂層(內側層)
4‧‧‧金屬箔層
5‧‧‧第1接著劑層
6‧‧‧第2接著劑層

Claims (5)

  1. 一種蓄電裝置用外裝材，其係包含外側層之耐熱性樹脂薄膜層、內側層之熱可塑性樹脂層、及配設於此等兩層間之金屬箔層的蓄電裝置用外裝材；其特徵係前述蓄電裝置用外裝材之破壞能係1．5J以上，前述耐熱性樹脂薄膜之破壞能係1．3J以上，前述蓄電裝置用外裝材之總膜厚係74μm~92μm，前述蓄電裝置用外裝材之密封破壞能係0．48J以上。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，前述內側層，係由熱可塑性樹脂層所成，且該熱可塑性樹脂層係在前述蓄電裝置用外裝材之熱可塑性樹脂層彼此熱密封接合狀態下之密封破壞能為0．50J以上者。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，前述蓄電裝置用外裝材之破壞能為「WFT」，前述蓄電裝置用外裝材之熱可塑性樹脂層彼此之熱密封接合狀態之密封破壞能為「WP」時，係(WFT/WP)>2．0。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，前述熱可塑性樹脂層，係至少包含3層積層構造，該3層積層構造係在包含具有彈性體成分之烯烴系樹脂的中間層之兩面，積層含有烯烴系樹脂之被覆層所成；且前述中間層，係具備前述彈性體成分為島狀之海島構造。
  5. 一種蓄電裝置，其特徵係具備蓄電裝置本體部、及申請專利範圍第1~4項中任一項所記載之蓄電裝置用外裝材，且前述蓄電裝置本體部，係由前述外裝材所外裝者。
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