TWI759313B - 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，其係包含外側層之耐熱性樹脂層2、內側層之密封層3、配置於此等兩層間之金屬箔層4，其構成係該密封層3之至少最內層7，係含有彈性體變性烯烴系樹脂，且該彈性體變性烯烴系樹脂，係由烯烴系熱可塑性彈性體變性均聚丙烯或/及烯烴系熱可塑性彈性體變性無規共聚物所成，前述烯烴系熱可塑性彈性體變性無規共聚物，係含有共聚物成分之丙烯及丙烯除外之其他的共聚物成分之無規共聚物之烯烴系熱可塑性彈性體變性體。藉由此構成，可提供一種即使長期曝曬於高溫環境下，外裝材之密封部仍可維持密封性良好之蓄電裝置用外裝材。

Description

蓄電裝置用外裝材及蓄電裝置
本發明係關於一種蓄電裝置用之外裝材及蓄電裝置，其係智慧型手機、平板電腦等之攜帶型機器所使用之電池或電容器；混合動力自動車、電動車、風力發電、太陽光發電、夜間電氣之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蓄電裝置。
又，本說明書及本申請之申請專利範圍中，「拉伸降伏強度」之詞，係意指根據JIS K7127-1999(拉伸試驗方法)，在試料幅15mm、標線間距離50mm、拉伸速度100mm/分之條件下測定所得之拉伸降伏強度(拉伸屈伏強度)。
鋰離子蓄電池，係廣泛作為例如筆記型電腦、攝像機、行動電話等之電源使用。此鋰離子蓄電池，係使用在電池本體部(包含正極、負極及電解質之本體部)之周圍以外殼包圍之構成者。此外殼用材料(外裝材)，例如，習知係耐熱性樹脂薄膜所成外層、鋁箔層、熱可塑性樹脂薄膜所成內層依序接著一體化之構成者(參照專利文獻1)。
並且，蓄電裝置，係藉由以一對之外裝材包夾蓄電裝置本體，並將前述一對之外裝材之互相的周緣部彼此融著接合(熱密封)而密 封之構成。藉由如此之熱密封接合而充分密封，從而可防止電解液的漏出。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2005-22336號公報
在此，如此之鋰離子蓄電池等之電池，可認為係筆記型電腦、攜帶電話等之常溫環境下所使用。
然而，近年來，伴隨著如此之鋰離子蓄電池的使用用途多樣化，自動車用途的使用所代表之在高溫環境下曝曬之外部使用的新用途亦可增加。
例如，自動車用途的使用中，自動車在夏季之屋外停車之狀況會相當高溫，因此鋰離子蓄電池等之電池亦期望開發出即使長期間曝曬於如此之高溫環境下仍可維持外裝材之密封部的良好密封性之外裝材。
本發明，係鑑於相關技術背景所成者，目的在於提供一種蓄電裝置用外裝材及蓄電裝置，其係即使長期間曝曬於高溫環境下，仍可維持外裝材之密封部的良好密封性者。
為了達成前述目的，本發明提供以下手段。
〔1〕一種蓄電裝置用外裝材，其係包含外側層之耐熱性樹脂層、內側層之密封層、配置於此等兩層間之金屬箔層之蓄電裝置用外裝材，其特徵係前述密封層，係由1層或複數層所成，前述密封層之至少最內層，係含有彈性體變性烯烴系樹脂，且前述彈性體變性烯烴系樹脂，係由烯烴系熱可塑性彈性體變性均聚丙烯或/及烯烴系熱可塑性彈性體變性無規共聚物所成，前述烯烴系熱可塑性彈性體變性無規共聚物，係含有共聚物成分之丙烯及丙烯除外之其他的共聚物成分之無規共聚物之烯烴系熱可塑性彈性體變性體。
〔2〕如前項1所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，前述最內層中前述烯烴系熱可塑性彈性體之含有率係0．1質量%以上20質量%未達。
〔3〕如前項1或2所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，構成前述最內層之前述彈性體變性烯烴系樹脂之熔點係160℃~180℃。
〔4〕如前項1~3中任一項所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，存在於前述最內層內之烯烴系熱可塑性彈性體成分，係具有複數之結晶化溫度，且其複數之結晶化溫度中最低之結晶化溫度係40℃~80℃。
〔5〕如前項1~4中任一項所記載之蓄電裝置用外裝材， 其中，存在於前述最內層內之烯烴系熱可塑性彈性體成分之MFR，係0．1g/10分~1．4g/10分。
〔6〕如前項1~5中任一項所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，構成前述密封層之密封薄膜，在80℃下之拉伸降伏強度係3．5MPa~15．0MPa。
〔7〕如前項1~6中任一項所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，前述密封層，係由複數層所成，前述密封層中前述金屬箔層之最接近側係配置有第2密封層，該第2密封層，係含有50質量%以上之丙烯-乙烯無規共聚物，且不含彈性體成分者。
〔8〕如前項1~7中任一項所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，前述金屬箔層與前述密封層係介由接著層而接著。
〔9〕如前項8所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，前述接著層，係由接著劑所成，該接著劑係含有：具有羧基之烯烴系樹脂、及多官能異氰酸酯化合物者。
〔10〕一種蓄電裝置，其特徵係具備：蓄電裝置本體部、及前項1~9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。
根據〔1〕之發明，由於外裝材之密封層的至少最內層，係含有上述特定之彈性體變性烯烴系樹脂之構成，故即使在高溫環境下，仍 可充分確保外裝材互相之初期密封強度，且即使長期間放置於高溫環境下(例如夏季之車內)仍可維持充分之密封強度。
根據〔2〕之發明，藉由密封層之最內層中烯烴系熱可塑性彈性體之含有率係0．1質量%以上20質量%未達，可增大密封層之薄膜強度，故從該密封層的破壞(破裂)難以產生。
根據〔3〕之發明，由於構成密封層之最內層的彈性體變性烯烴系樹脂之熔點係160℃~180℃，故在將外裝材熱密封時，可充分抑制密封層的流出，且前述高溫環境下之耐熱性亦優異。
根據〔4〕之發明，藉由最低結晶化溫度係40℃~80℃，從而可縮短常溫之接著時間(熱密封時之接著時間)。
根據〔5〕之發明，由於係在熱密封時樹脂(最內層之烯烴系樹脂)難以溶出者，故可確保進一步較大之接著強度。
根據〔6〕之發明，由於密封層，係使用在80℃下之拉伸降伏強度為3．5MPa~15．0MPa之密封薄膜，故即使蓄電裝置長期間放置於高溫環境下(例如夏季之車內)使用，亦可防止內壓上升所導致之外裝材的破裂。
根據〔7〕之發明，由於最接近金屬箔層之側的第2密封層，係含有丙烯-乙烯無規共聚物50質量%以上，且不含有彈性體成分之構成，故與金屬箔層側之接著性提升，即使發生變形仍難以產生層間剝離。進一步，由於最接近金屬箔層之側的第2密封層未含有彈性體成分，故不會因丙烯-乙烯無規共聚物與彈性體成分之界面有發生可能性之裂紋(龜裂‧無間隙之界面的乖離)而導致金屬箔層之附近的電解液浸入，可確保 充分之絶緣性。
根據〔8〕之發明，可進一步提升金屬箔層與密封層之層間接著力。
根據〔9〕之發明，由於接著層，係由接著劑所成，且該接著劑係含有：具有羧基之烯烴系樹脂、及多官能異氰酸酯化合物，故可進一步提升耐電解液性。
根據〔10〕之發明，即使在高溫環境下亦可充分確保外裝材互相之初期密封強度，且即使長期間放置於高溫環境下(例如夏季之車內)仍可維持充分之密封強度，故可提供由外裝材所外裝之高溫耐久性優異之蓄電裝置。
1‧‧‧蓄電裝置用外裝材
2‧‧‧耐熱性樹脂層(外側層)
3‧‧‧密封層(內側層)
4‧‧‧金屬箔層
5‧‧‧外側接著劑層(第1接著劑層)
6‧‧‧內側接著劑層(第2接著劑層)
7‧‧‧第1密封層(最內層；最內之密封層)
8‧‧‧第2密封層(最接近金屬箔層側之密封層)
10‧‧‧蓄電裝置用外裝外殼
15‧‧‧外裝部材
30‧‧‧蓄電裝置
31‧‧‧蓄電裝置本體部
【圖1】表示本發明之蓄電裝置用外裝材之一實施形態的斷面圖。
【圖2】表示本發明之蓄電裝置用外裝材之另一實施形態的斷面圖。
【圖3】表示本發明之蓄電裝置之一實施形態的斷面圖。
【圖4】表示圖3之構成蓄電裝置的外裝材(平面狀者)、蓄電裝置本體部及外裝外殼(成形為立體形狀之成形體)進行熱密封前之分離狀態的斜視圖。
本發明之蓄電裝置用外裝材1之一實施形態以圖1表示。此 蓄電裝置用外裝材1，例如，係作為鋰離子蓄電池用外裝材而使用者。前述蓄電裝置用外裝材1，可不施予成形直接作為外裝材使用，亦可例如，進行深絞伸成形、鼓脹成形等之成形作為外裝外殼10使用(參照圖4)。
前述蓄電裝置用外裝材1，其構成係金屬箔層4之一側的面介由第1接著劑層5與基材層(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與內側密封層(內側層)3積層一體化(參照圖1、2)。
圖1之外裝材1，其之前述內側密封層(內側層)3，係由第1密封層7所成單層(1層)所構成。因此，前述第1密封層7係配置於最內側(前述第1密封層7係最內層)。
此外，圖2之外裝材1，其之前述內側密封層(內側層)3，係由最內層之第1密封層7、及配置於最接近前述金屬箔層4之第2密封層8所成2層積層所構成，前述第1密封層7係配置於最內側。
本發明中，前述內側密封層(內側層)3，係對於鋰離子蓄電池等所使用之腐蝕性強的電解液等具備優良的耐藥品性，並擔負賦予外裝材熱密封性之功能者。前述密封層(內側層)3，係由無延伸密封薄膜所成。
本發明中，前述密封層(內側層)3，可由1層形成，亦可由2層以上之複數層形成，前述密封層(內側層)3之至少最內層(第1密封層)7，係含有彈性體變性烯烴系樹脂之構成。
前述彈性體變性烯烴系樹脂(聚丙烯嵌段共聚物)，係由烯烴系熱可塑性彈性體變性均聚丙烯或/及烯烴系熱可塑性彈性體變性無規 共聚物所成為佳，前述烯烴系熱可塑性彈性體變性無規共聚物，係含有共聚物成分之「丙烯」及「丙烯除外之其他共聚物成分」之無規共聚物之烯烴系熱可塑性彈性體變性體，前述「丙烯除外之其他共聚物成分」，並無特別限定，可列舉例如：乙烯、1-丁烯、1-己烯、1-戊烯、4甲基-1-戊烯等之烯烴成分、及丁二烯等。上述烯烴系熱可塑性彈性體，並無特別限定，可列舉例如：EPR(乙烯丙烯橡膠)、丙烯-丁烯彈性體、丙烯-丁烯-乙烯彈性體、EPDM(乙烯-丙烯-二烯橡膠)等，其中，係使用EPR(乙烯丙烯橡膠)為佳。
關於前述彈性體變性烯烴系樹脂，「烯烴系熱可塑性彈性體變性」之態樣，可係接枝聚合，亦可係其他之變性態樣。
前述彈性體變性烯烴系樹脂，例如，可藉由以下之反應器製備法而製造。惟，此僅係作為1例而例示者，並無特別限定為以如此之製法所製造者。
首先，將齊格勒-納塔催化劑、助催化劑、丙烯及氫供給於第1反應器而聚合出均聚丙烯。所得之均聚丙烯，在含有未反應之丙烯及齊格勒-納塔催化劑之狀態下，移動至第2反應器。在第2反應器中進一步加入丙烯及氫而聚合出均聚丙烯。所得均聚丙烯在含有未反應之丙烯及齊格勒-納他催化劑之狀態下移動至第3反應器。在第3反應器中進一步加入乙烯、丙烯及氫，使其與乙烯及丙烯共聚合所成乙烯-丙烯橡膠(EPR)聚合，從而可製造前述彈性體變性烯烴系樹脂。例如，藉由添加溶劑製造液相而可製造前述彈性體變性烯烴系樹脂，亦可不使用溶劑而以氣相進行反應可製造前述彈性體變性烯烴系樹脂。
前述密封層3之最內層(第1密封層)7中前述烯烴系熱可塑性彈性體之含有率係0．1質量%以上20質量%未達為佳。此外，前述密封層3之最內層(第1密封層)7中均聚丙烯(烯烴系熱可塑性彈性體未變性之部位)或/及前述無規共聚物(烯烴系熱可塑性彈性體未變性之部位)之含有率係80質量%以上99質量%以下為佳。
構成前述密封層3之最內層(第1密封層)7之前述彈性體變性烯烴系樹脂的熔點係在160℃~180℃之範圍內為佳。藉此在將外裝材熱密封時可充分抑制密封層3之流出，且高溫環境下之耐熱性亦優異。其中，構成密封層3之最內層(第1密封層)7之彈性體變性烯烴系樹脂的熔點，係163℃以上為佳，163℃~169℃之範圍內特佳。前述熔點，係以JIS K7121-1987為基準，藉由示差掃描熱量測定(DSC)法而測定之熔點。
存在於前述最內層(第1密封層)7內之烯烴系熱可塑性彈性體成分(此成分單獨)，係具有複數之結晶化溫度者為佳。當其係如此之具有複數之結晶化溫度者時，可得到成為在接著時樹脂(最內層之烯烴系樹脂)難以溶出者之効果。此外，其係具有複數之結晶化溫度者時，其複數之結晶化溫度中最低之結晶化溫度係在40℃~80℃之範圍內為佳，進一步係在40℃~75℃之範圍內更佳。最低之結晶化溫度係40℃~80℃時，可得到縮短常溫下之接著時間(熱密封時之接著時間)之効果。前述結晶化溫度，係以JIS K7121-1987為基準，藉由示差掃描熱量測定(DSC)法而測定之結晶化溫度(結晶化高峰)。
存在於前述最內層(第1密封層)7內之烯烴系熱可塑性彈 性體成分(此成分單獨)之MFR，係0．1g/10分~1．4g/10分為佳，此情形中，可成為在熱密封時樹脂(最內層之烯烴系樹脂)難以溶出者，故可確保進一步較大之接著強度。其中，存在於前述最內層(第1密封層)7內之烯烴系熱可塑性彈性體成分(此成分單獨)之MFR，係0．1g/10分~1．0g/10分以下更佳，0．1g/10分~0．6g/10分以下特佳。又，前述MFR(熔體流動速率)，係以JIS K7210-1-2014為基準，在230℃、2．16kg之條件下測定之MFR。
構成前述密封層3之密封薄膜，在80℃下之拉伸降伏強度係3．5MPa~15．0MPa為佳。例如，前述密封層3，僅由第1密封層7構成時，該第1密封薄膜在80℃下之拉伸降伏強度係3．5MPa~15．0MPa為佳，前述密封層3，由第1密封層7與第2密封層8之積層體所構成時，該積層密封薄膜在80℃下之拉伸降伏強度係3．5MPa~15．0MPa為佳。前述密封層3，係3層以上之多層時亦係以此為基準者。藉由如此之構成密封層3之密封薄膜在80℃下拉伸降伏強度係3．5MPa~15．0MPa，即使蓄電裝置長期間放置於高溫環境下(例如夏季之車內)使用，亦可防止內壓上升所導致之外裝材的破裂。其中，構成前述密封層3之密封薄膜，在80℃下之拉伸降伏強度係4MPa~12MPa特佳。
前述最內層(第1密封層)7之厚度，係30μm以上為佳，此時有第1密封層7之強韌性提升之優點。其中，前述最內層(第1密封層)7之厚度，係30μm~100μm更佳。
設置前述第2密封層8之情形中，該第2密封層8之厚度，係3μm~60μm為佳，5μm~20μm更佳。此外，設置前述第2密封層8之情形中，形成該第2密封層8之樹脂，並無特別限定，可列舉例如，丙烯-乙烯無規共聚物、均聚丙烯、聚乙烯、及烯烴系熱可塑性彈性體變性均聚丙烯、烯烴系熱可塑性彈性體變性無規共聚物(含有共聚物成分之「丙烯」及「丙烯除外之其他共聚物成分」之無規共聚物之烯烴系熱可塑性彈性體變性體)等。
此外，前述密封層3之厚度，係設定在30μm~200μm為佳。
本發明中，前述密封層3，係由複數層所成，並具備：含有前述彈性體變性烯烴系樹脂之最內層(第1密封層)7、及配置於最接近前述金屬箔層4之第2密封層8(參照圖2)，前述第2密封層，係含有丙烯-乙烯無規共聚物50質量%以上，且未含有彈性體成分之構成為佳。採用如此之構成時，最接近金屬箔層4之側的第2密封層8，由於係含有丙烯-乙烯無規共聚物50質量%以上，且未含有彈性體成分之構成，故可提升與金屬箔層側之接著性，即使發生變形亦難以產生層間剝離。進一步，最接近金屬箔層4之側的第2密封層8由於未含有彈性體成分，故不會因丙烯-乙烯無規共聚物與彈性體成分之界面有發生可能性之裂紋(龜裂‧無間隙之界面的乖離)而導致金屬箔層之附近的電解液浸入，可確保充分之絶緣性。其中，前述第2密封層，係含有丙烯-乙烯無規共聚物70質量%以上，且未含有彈性體成分之構成更佳。在此，未含有彈性體成分之構成，係意指未有彈性體成分混合(摻合)，且彈性體變性樹脂亦未混 合者。
構成前述密封層(內側層)3之密封薄膜，係藉由多層押出成形、膨脹成形、T型模具鑄造薄膜成形等之成形法所製造為佳。
將構成前述密封層(內側層)3之密封薄膜與金屬箔層4積層之手段，並無特別限定，可列舉例如，藉由乾式層壓法、夾層層壓法(將酸變性聚丙烯等之接著薄膜押出，並將此放置於金屬箔與前述密封薄膜之間夾層層壓後，以熱滾輪進行熱層壓之方法)等。
本發明中，前述基材層(外側層)2，係以耐熱性樹脂層形成為佳。構成前述耐熱性樹脂層2之耐熱性樹脂，係使用不會因熱密封外裝材1時之熱密封溫度而熔融之耐熱性樹脂。前述耐熱性樹脂，係使用具有較密封層3之熔點高10℃以上之熔點的耐熱性樹脂為佳，使用具有較密封層3之熔點高20℃以上之熔點的耐熱性樹脂特佳。
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)薄膜或二軸延伸聚萘二甲酸乙二酯(PEN)薄膜特佳。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。又，前述複層之情形，聚酯薄膜側係配置於最外側為佳。
前述外側層(基材層)2之厚度，係2μm~50μm為佳。使用聚酯薄膜時厚度係5μm~40μm為佳，使用尼龍薄膜時厚度係15μm~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。
本發明之蓄電裝置用外裝材中，前述金屬箔層4，係擔負賦予外裝材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，使用鋁箔、SUS箔(不鏽鋼箔)為佳。前述金屬箔層4之厚度，係10μm~120μm為佳。10μm以上可防止在製造金屬箔中之壓延時之針孔產生，且120μm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。
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，從而施加化成處理：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(外側接著劑層)5，並無特別限定，可列舉例如：聚胺基甲酸酯聚烯烴接著劑層、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~6μm為佳。其中，根據外裝材1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特佳。
前述第2接著劑層(內側接著劑層)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。其中，前述第2接著劑層(內側接著劑層)6，係由接著劑形成特佳，且該接著劑係含有：具有羧基之烯烴系樹脂、及多官能異氰酸酯化合物。可藉由將前述接著劑乾式層壓而形成第2接著劑層。抑或，前述第2接著劑層(內側接著劑層)6，係由具有羧 基之烯烴系樹脂所形成特佳。此時係將具有羧基之烯烴系樹脂之熔融押出藉由押出層壓而形成第2接著劑層。前述具有羧基之烯烴系樹脂，並無特別限定，可列舉例如：馬來酸變性聚丙烯、馬來酸變性聚乙烯、丙烯酸變性聚丙烯、丙烯酸變性聚乙烯、甲基丙烯酸變性聚丙烯、甲基丙烯酸變性聚乙烯、富馬酸變性聚丙烯、富馬酸變性聚乙烯等之羧基酸變性烯烴系樹脂等。前述第2接著劑層6之厚度，係設定在1μm~4μm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特佳。
藉由將本發明之外裝材1成形(深絞伸成形、鼓脹成形等)，可得到外裝外殼(電池外殼等)10(圖4)。又，本發明之外裝材1，亦可不施予成形而直接使用(圖4)。
使用本發明之外裝材1所構成之蓄電裝置30之一實施形態以圖3表示。此蓄電裝置30，係鋰離子蓄電池。本實施形態，如圖3、4所示，係由將外裝材1進行成形所得外裝外殼10、及平面狀的外裝材1構成外裝部材15。因此，藉由在將本發明之外裝材1成形所得之成形外裝外殼10之收容凹部內，收容略直方體形狀之蓄電裝置本體部(電化學元件等)31，且在該蓄電裝置本體部31之上方，將未成形之本發明之外裝材1使其之密封層3側成為內側(下側)而配置，並以熱密封將該平面狀外裝材1之密封層3之周緣部、及前述外裝外殼10之凸緣部(密封用周緣部)29之密封層3密封接合而密封，從而構成本發明之蓄電裝置30(參照圖3、4)。又，前述外裝外殼10之收容凹部之內側的表面，係成為密封層3，收容凹部之外面為基材層(外側層)2(參照圖4)。
圖3中，符號39係將前述外裝材1之周緣部、及前述外裝外殼10之凸緣部(密封用周緣部)29接合(融著)之熱密封部。又，前述蓄電裝置30中，連接蓄電裝置本體部31之接片之前端部，雖導出至外裝部材15之外部，但圖示省略。
前述蓄電裝置本體部31，並無特別限定，可列舉例如：電池本體部、電容器本體部、電容本體部等。
前述熱密封部39之寬度，係設定在0．5mm以上為佳。0．5mm以上時，可確實地進行封口。其中，前述熱密封部39之寬度，係設定在3mm~15mm為佳。
上述實施型態，外裝部材15，係由將外裝材1成形所得之外裝外殼10、及平面狀之外裝材1所成之構成(參照圖3、4)，但並未特別限定為此種組合，例如，外裝部材15，亦可係一對之平面狀之外裝材1所成構成，抑或，係一對外裝外殼10所成構成。
【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。
<使用材料>
(彈性體變性烯烴系樹脂A)
彈性體變性烯烴系樹脂A，係由EPR變性均聚丙烯及乙烯-丙烯無規共聚物之EPR變性體所成。前述EPR，係意指乙烯-丙烯橡膠。彈性體變性烯烴系樹脂A中彈性體成分之含有率係15質量%。彈 性體變性烯烴系樹脂A之熔點係166℃。
(彈性體變性烯烴系樹脂B)
彈性體變性烯烴系樹脂B，係由丙烯-丁烯彈性體變性均聚丙烯及乙烯-丙烯無規共聚物之丙烯-丁烯彈性體變性體所成。彈性體變性烯烴系樹脂B中彈性體成分之含有率係18質量%。彈性體變性烯烴系樹脂B之熔點係164℃。
(彈性體變性烯烴系樹脂C)
彈性體變性烯烴系樹脂C，係由丙烯-丁烯-乙烯彈性體變性均聚丙烯及乙烯-丙烯無規共聚物之丙烯-丁烯-乙烯彈性體變性體所成。彈性體變性烯烴系樹脂C中彈性體成分之含有率係16質量%。彈性體變性烯烴系樹脂C之熔點係164℃。
<實施例1>
在厚度35μm之鋁箔4的兩面，塗佈由磷酸、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，在前述完成化成處理之鋁箔4之一側的面，介由2液硬化型之胺基甲酸酯系接著劑(外側接著劑)5與厚度15μm之二軸延伸6尼龍薄膜2乾式層壓(貼合)。
接著，將彈性體變性烯烴系樹脂A所成厚度80μm之密封薄膜(第1密封層)7押出後，在該密封薄膜7(3)之一側的面介由2液硬化型之胺基甲酸酯系接著劑(內側接著劑層)6，與前述乾式層壓後 之鋁箔4之另一側的面重合，藉由將其等包夾於橡膠壓料輥、加熱至100℃之層壓輥之間壓著而乾式層壓，之後，在50℃下養護5天(加熱)，從而得到圖1所示構成之蓄電裝置用外裝材1。
<實施例2>
除了內側接著劑6，係使用2液硬化型之丙烯酸系接著劑6取代2液硬化型之胺基甲酸酯系接著劑以外，其他皆與實施例1相同，得到圖1所示構成之蓄電裝置用外裝材1。
<實施例3>
在厚度35μm之鋁箔4的兩面，塗佈由磷酸、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，在前述完成化成處理之鋁箔4之一側的面，介由2液硬化型之胺基甲酸酯系接著劑5與厚度15μm之二軸延伸6尼龍薄膜2乾式層壓(貼合)。
接著，在前述乾式層壓後之鋁箔4之另一側的面，與厚度4μm之無水馬來酸變性聚丙烯薄膜(內側接著劑層)6、厚度8μm之丙烯-乙烯無規共聚物薄膜(第2密封層)8及厚度72μm之彈性體變性烯烴系樹脂A薄膜(第1密封層)7共押出所成者依序重合，藉由將其等包夾於橡膠壓料輥、加熱至100℃之層壓輥之間壓著而乾式層壓，之後，在50℃下養護5天(加熱)，從而得到圖2所示構成之蓄電裝置用外裝材1。
<實施例4>
在厚度35μm之鋁箔4的兩面，塗佈由磷酸、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，在前述完成化成處理之鋁箔4之一側的面，介由2液硬化型之胺基甲酸酯系接著劑5與厚度15μm之二軸延伸6尼龍薄膜2乾式層壓(貼合)。
接著，在前述乾式層壓後之鋁箔4之另一側的面，與厚度4μm之無水馬來酸變性聚丙烯薄膜(內側接著劑層)6及厚度80μm之彈性體變性烯烴系樹脂A薄膜3共押出所成者依序重合，藉由將其等包夾於橡膠壓料輥、加熱至100℃之層壓輥之間壓著而乾式層壓，之後，在50℃下養護5天(加熱)，從而得到圖1所示構成之蓄電裝置用外裝材1。
<實施例5>
除了係使用彈性體變性烯烴系樹脂B取代彈性體變性烯烴系樹脂A以外，其他皆與實施例1相同，得到圖1所示構成之蓄電裝置用外裝材1。
<實施例6>
除了係使用彈性體變性烯烴系樹脂C取代彈性體變性烯烴系樹脂A以外，其他皆與實施例1相同，得到圖1所示構成之蓄電裝置用外裝材1。
<實施例7>
在厚度35μm之鋁箔4的兩面，塗佈由磷酸、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，在前述完成化成處理之鋁箔4之一側的面，介由2液硬化型之胺基甲酸酯系接著劑5與厚度15μm之二軸延伸6尼龍薄膜2乾式層壓(貼合)。
接著，在前述乾式層壓後之鋁箔4之另一側的面上塗佈2液硬化型之胺基甲酸酯系接著劑(內側接著劑層)6後，於該塗佈面，與厚度8μm之均聚丙烯薄膜(第2密封層)8及厚度72μm之彈性體變性烯烴系樹脂A薄膜(第1密封層)7共押出所成者依序重合，藉由將其等包夾於橡膠壓料輥、加熱至100℃之層壓輥之間壓著而乾式層壓，之後，在50℃下養護5天(加熱)，從而得到圖2所示構成之蓄電裝置用外裝材1。
<實施例8>
除了第2密封層8，係使用厚度8μm之丙烯-乙烯無規共聚物薄膜8取代厚度8μm之均聚丙烯薄膜以外，其他皆與實施例7相同，得到圖2所示構成之蓄電裝置用外裝材1。
<實施例9>
除了內側接著劑6，係使用2液硬化型之丙烯酸系接著劑6取代2液硬化型之胺基甲酸酯系接著劑以外，其他皆與實施例8相同，得到圖2所示構成之蓄電裝置用外裝材1。
<比較例1>
除了係使用丙烯-乙烯無規共聚物取代彈性體變性烯烴系樹脂A以外，其他皆與實施例1相同，得到圖1所示構成之蓄電裝置用外裝材。
<比較例2>
在厚度35μm之鋁箔4的兩面，塗佈由磷酸、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，在前述完成化成處理之鋁箔4之一側的面，介由2液硬化型之胺基甲酸酯系接著劑5與厚度15μm之二軸延伸6尼龍薄膜2乾式層壓(貼合)。
接著，在前述乾式層壓後之鋁箔4之另一側的面上塗佈2液硬化型之丙烯酸系接著劑6後，於該塗佈面，與厚度68μm之彈性體變性烯烴系樹脂A薄膜(第2密封層)8及厚度12μm之丙烯-乙烯無規共聚物薄膜(第1密封層)7共押出所成者依序重合，藉由將其等包夾於橡膠壓料輥、加熱至100℃之層壓輥之間壓著而乾式層壓，之後，在50℃下養護5天(加熱)，得到圖2所示構成之蓄電裝置用外裝材。
又，作成實施例1~9及比較例1~2之外裝材所使用之密封薄膜(厚度80μm)3之拉伸降伏強度(參照表1)，係根據下述所測定之拉伸降伏強度(拉伸降伏強度)。
<密封薄膜之拉伸降伏強度之測定法>
另外測定用之相同作成之無延伸密封薄膜3(厚度80μ m)，係以JIS K7127-1999(塑料薄膜之拉伸試驗方法)為基準，作成型2之試驗片(長度150mm以上)，在80℃之條件下，以試料幅15mm、夾具間距離100mm、標線間距離50mm、拉伸速度100mm/分之條件進行拉伸試驗，求得拉伸降伏強度(拉伸降伏強度)。將S-S曲線之降伏點的荷重作為拉伸降伏強度。又，將試驗片設置於設定為80℃之恆溫槽內之拉伸試驗裝置後，在此80℃之環境下静置1分鐘後在80℃之環境下實施拉伸試驗。此等80℃下之拉伸降伏強度之測定結果以表1表示。
又，雖係將試驗片之厚度設定為80μm而測定，惟例如，使用厚度64μm之密封薄膜3，係厚度6μm之第2密封層與厚度58μm之第1密封層之2層積層構成時，不改變前述2層之厚度比率而作成厚度80μm之試驗片進行測定。亦即，作成厚度7．5μm之第2密封層與厚度72．5μm之第1密封層之2層積層構成的試驗片而作為測定者。3層以上之積層構成時亦相同，作成厚度80μm之試驗片而測定。
Figure 106123239-A0101-12-0023-1
對於如上述所得之各蓄電裝置用外裝材，基於下述測定法進行評估。
<高溫下之初期密封強度之測定法>
從所得之外裝材裁切出寬15mm×長150mm之試驗體2枚後，在將此等2枚試驗體之各內側密封層互相接觸而成為重合狀態下，使用試驗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(儀表表示壓)，密封時間：2秒之條件進行單面加熱而進行熱密封。
接著，關於如上述之內側密封層互相熱密封接合之一對的外裝材，以JIS Z0238-1998為基準，配置於恆溫槽內並使用島津分析社製之拉伸試驗機(拉伸試驗裝置)(AGS-5kNX)，測定對於該外裝材(試驗體)之密封部分的各內側密封層進行拉伸速度100mm/分且90度剝離時之剝離強度，將此作為密封強度(N/15mm幅)。又，測定100℃下之密封強度及120℃下之密封強度。
100℃下密封強度的測定，係將試驗體設置於設定為100℃之恆溫槽內之拉伸試驗裝置，在此100℃之環境下静置1分鐘後，實施100℃之環境下的測定。120℃下密封強度的測定，亦係將試驗體設置於設定為120℃之恆溫槽內之拉伸試驗裝置，在此120℃之環境下静置1分鐘後，實施120℃之環境下的測定。
100℃下之密封強度及120℃下之密封強度兩者，係27N/15mm幅以上者為合格。
<高溫環境下經過90天後之密封強度測定法>
將裁切為縱200mm×橫150mm之大小的2枚外裝材，配置為互相之密封層為內側而對向並重合，其3邊之緣部以180℃、0．2MPa進行2秒熱密封。從未密封而殘留之1邊的開口部注入電解液10mL後，對於此殘留之1邊亦以前述相同之密封條件一邊將其中之空氣排出一邊熱密封，從而作成模擬電池(試驗體)。又，電解液，係使用乙烯碳酸酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)以等量體積比配合所成混合溶劑將六氟磷酸鋰(LiPF6)溶解為濃度1莫爾/L之電解液。
將所得之模擬電池放置入ESPEC社製之恆溫恆濕器內，以80℃×90%Rh之條件静置90天(90天曝曬於高溫高濕環境下)。
取出前述經過90天後之模擬電池，使1邊開口而去除電解液，以水洗淨內部數次後，包含2枚之外裝材的密封部分而在2枚之外裝材重合狀態下裁切為寬15mm×長150mm之大小，從而得到此一對之外裝材，對於此一對之外裝材以JIS Z0238-1998為基準，使用島津分析社製拉伸試驗機(拉伸試驗裝置)(AGS-5kNX)測定一對之外裝材之密封部分的密封層互相在拉伸速度100mm/分之90度剝離時之剝離強度，將此作為密封強度(N/15mm幅)。又，測定25℃下之密封強度。密封強度，係27N/15mm幅以上者為合格。
由表1可明確得知，本發明之實施例1~9之蓄電裝置用外裝材，即使在高溫環境下亦可充分確保初期密封強度，且即使長期間放置於高溫環境下仍可維持充分之密封強度。
相對於此，比較例1、2，在高溫環境下初期密封強度不充 分，且長期間放置於高溫環境下後之密封強度會大幅降低。
【產業利用性】
使用本發明之密封薄膜所製作之蓄電裝置用外裝材及本發明之蓄電裝置用外裝材，具體例，係可例如作為：
‧鋰離子蓄電池(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，除了上述示例之 蓄電裝置之外，亦包含全固態電池。
本申請案，係伴隨著在2016年8月17日提出申請的日本專利申請案的特願2016-159935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‧‧‧耐熱性樹脂層(外側層)
3‧‧‧密封層(內側層)
4‧‧‧金屬箔層
5‧‧‧外側接著劑層(第1接著劑層)
6‧‧‧內側接著劑層(第2接著劑層)
7‧‧‧第1密封層(最內層；最內之密封層)
8‧‧‧第2密封層(最接近金屬箔層側之密封層)

Claims (9)

  1. 一種蓄電裝置用外裝材，其係包含外側層之耐熱性樹脂層、內側層之密封層、配置於此等兩層間之金屬箔層之蓄電裝置用外裝材，其特徵係前述密封層，係由1層或複數層所成，前述密封層之至少最內層，係含有彈性體變性烯烴系樹脂，且前述彈性體變性烯烴系樹脂，係由烯烴系熱可塑性彈性體變性均聚丙烯或/及烯烴系熱可塑性彈性體變性無規共聚物所成，前述烯烴系熱可塑性彈性體變性無規共聚物，係含有共聚物成分之丙烯及丙烯除外之其他的共聚物成分之無規共聚物之烯烴系熱可塑性彈性體變性體；存在於前述最內層內之烯烴系熱可塑性彈性體成分，係具有複數之結晶化溫度，且其複數之結晶化溫度中最低之結晶化溫度係40℃~80℃。
  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，前述最內層中前述烯烴系熱可塑性彈性體之含有率係0．1質量%以上20質量%未達。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，構成前述最內層之前述彈性體變性烯烴系樹脂之熔點係160℃~180℃。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，存在於前述最內層內之烯烴系熱可塑性彈性體成分之MFR，係0．1g/10分~1．4g/10分。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，構成前述密 封層之密封薄膜，在80℃下之拉伸降伏強度係3．5MPa~15．0MPa。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，前述密封層，係由複數層所成，前述密封層中前述金屬箔層之最接近側係配置有第2密封層，該第2密封層，係含有50質量%以上之丙烯-乙烯無規共聚物，且不含彈性體成分者。
  7. 如申請專利範圍第1項所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，前述金屬箔層與前述密封層係介由接著層而接著。
  8. 如申請專利範圍第7項所記載之蓄電裝置用外裝材，其中，前述接著層，係由接著劑所成，該接著劑係含有：具有羧基之烯烴系樹脂、及多官能異氰酸酯化合物者。
  9. 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1~8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。
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