WO2015064699A1 - 二次電池用外装材、二次電池、及び二次電池用外装材の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a packaging material for a secondary battery, a secondary battery, and a method for producing a packaging material for a secondary battery.
- This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2013-228339 for which it applied to Japan on November 1, 2013, and uses the content here.
- secondary batteries such as lithium-ion batteries that can be made ultra-thin and miniaturized have been actively developed as power storage devices for use in mobile terminal devices such as personal computers and mobile phones, video cameras, satellites, and vehicles.
- a laminate exterior material formed from a multilayer film for example, a base material layer / first adhesive layer / aluminum foil layer / second adhesive layer / heat fusion resin) Layer-like construction
- laminate exterior materials formed from multilayer films are lighter, have better heat dissipation, and are more flexible than metal cans. Are better.
- Such laminate exterior materials are roughly classified into two types depending on the method of producing the second adhesive layer between the aluminum foil layer and the heat-sealing resin layer. That is, the laminate exterior material is roughly classified into a dry laminate configuration in which the second adhesive layer is manufactured by a dry laminate method and a thermal laminate configuration in which the second adhesive layer is manufactured by an extrusion laminate method. Secondary battery exterior materials with a dry laminate structure can be easily manufactured by the dry laminate method generally used for packaging materials, etc., so that they can be used for consumer applications such as portable devices that require a short period of use and require low prices. used. On the other hand, exterior materials with a heat laminate structure are used for industrial applications such as electric vehicles, electric motorcycles, and electric bicycles that require a long period of use and high reliability because they require more complicated processes such as extrusion lamination. .
- Two types of packaging for sealing battery contents such as a tab composed of a positive electrode, a separator, a negative electrode, an electrolyte solution in which an electrolyte is dissolved, and a tab lead and a tab sealant are proposed as a battery using a laminate exterior material. ing.
- a pouch type in which a pouch shape is formed using an exterior material and the battery contents are stored.
- An embossed type in which the exterior material is cold-molded to form a recess, and the battery contents are stored in the formed recess.
- a form in which concave portions are formed on both sides of the exterior material to be bonded to increase the storage volume and the battery capacity is also adopted.
- at least a positive electrode, a separator, a negative electrode, an electrolyte solution in which an electrolyte is dissolved, and a tab composed of a tab lead and a tab sealant are sandwiched between the recesses of two exterior materials having recesses formed by cold forming.
- a laminate type battery sealed by heat sealing can be mentioned.
- laminate exterior materials have been required to have various properties such as sealing properties, chemical resistance, deep drawability, water vapor barrier properties, heat resistance, and insulation properties.
- the current dry laminate construction exterior materials are required to have improved properties related to long-term reliability, such as chemical resistance, heat resistance, and water vapor barrier properties, as compared to thermal laminate construction exterior packaging materials. Yes.
- Patent Document 1 for a battery case including a heat-resistant resin stretched film layer as an outer layer, a thermoplastic resin unstretched film layer as an inner layer, and an aluminum foil layer disposed between these two film layers.
- a packaging material is disclosed.
- the thermoplastic resin unstretched film layer and the aluminum foil layer are bonded to each other through an adhesive layer containing a polyolefin having a carboxyl group and a polyfunctional isocyanate compound, whereby the resistance of the battery case packaging material is increased. Chemical properties and moldability are ensured.
- the second adhesive layer having a dry laminate structure uses a component having a lower melting temperature than the second adhesive layer having a heat laminate structure.
- the second adhesive layer melts, causing a problem of strength reduction.
- the present invention provides a secondary battery exterior material that is excellent in chemical resistance, heat resistance of laminate strength, deep-drawing moldability, crack resistance during molding, and water vapor barrier properties at the heat seal end, It aims at provision of the manufacturing method of the secondary battery using the said exterior material for secondary batteries, and the exterior material for secondary batteries.
- the packaging material for a secondary battery according to the first aspect of the present invention has a first surface, and is laminated above the first surface of the base material layer and a base material layer containing polyester or polyamide.
- the melting temperature of the second polyolefin having the lowest melting temperature among the above polyolefins is not less than the heat resistance limit temperature and not more than the lamination temperature.
- the heat-sealing resin layer may include a third polyolefin, and the melting temperature of the third polyolefin may be not less than the heat resistance imparting temperature and not more than the base layer heat deterioration limit temperature.
- the ratio of the first polyolefin contained in the adhesive layer is not less than the heat resistance imparting amount and not more than the low temperature lamination limit amount, and the ratio of the second polyolefin contained in the adhesive layer is low temperature. It may be not less than the amount of laminating property and not more than the heat resistant limit amount.
- the first polyolefin is a polybutene obtained by polymerizing one or more of unsaturated carboxylic acid, anhydride of the unsaturated carboxylic acid, and (meth) acrylic acid ester, It may be any one of a butene-ethylene copolymer, a butene-propylene copolymer, a butene-ethylene-propylene copolymer, and a butene- ⁇ -olefin copolymer.
- the first polyolefin and the second polyolefin included in the adhesive layer may be crosslinked by an imide bond.
- 1st aspect WHEREIN 1 micrometer or more and 5 micrometers or less may be sufficient as the film thickness of the said adhesive bond layer.
- Said 1st aspect WHEREIN 20 micrometers or more and 90 micrometers or less may be sufficient as the film thickness of the said heat sealing
- the secondary battery which concerns on the 2nd aspect of this invention is equipped with the exterior material for secondary batteries which concerns on the said 1st aspect.
- At least a metal foil layer, a corrosion prevention treatment layer, an adhesive layer, and a heat-sealing resin layer are provided on the first surface of the base material layer.
- the corrosion prevention treatment is applied to the coating solution having the melting temperature of the second polyolefin having the lowest melting temperature among the two or more types of polyolefins, the melting temperature of which is not less than the heat resistance limit temperature and not more than the lamination temperature.
- the said adhesive bond layer is formed by coating on a layer (adhesive bond layer formation process).
- thermo fusion resin layer forming step After forming the heat-sealing resin layer, at a temperature of 20 ° C. to 100 ° C., the corrosion prevention treatment layer, the adhesive layer, and The heat sealing resin layer may be subjected to an aging treatment (first aging step).
- 3rd aspect WHEREIN After forming the said heat sealing
- the corrosion prevention treatment layer, the adhesive layer, and the heat fusion resin layer after aging the corrosion prevention treatment layer, the adhesive layer, and the heat fusion resin layer, the corrosion prevention treatment layer, the adhesive layer, and the heat fusion resin layer, Heating at a temperature not lower than the melting temperature of the first polyolefin, not lower than the melting temperature of the third polyolefin, and not higher than the base layer heat deterioration limit temperature, and thereafter less than the crystallization temperature of the adhesive layer Yes, and may be cooled to a temperature lower than the crystallization temperature of the heat sealing resin layer (heating / cooling step).
- the outer packaging material for a secondary battery excellent in chemical resistance, heat resistance of laminate strength, deep drawing moldability, crack resistance during molding, and water vapor barrier properties at the end of the heat seal can be obtained.
- an exterior material can be manufactured for a secondary battery excellent in chemical resistance, heat resistance of laminate strength, deep-drawing moldability, crack resistance during molding, and water vapor barrier properties at the end of heat seal.
- an exterior material for a secondary battery according to an embodiment of the present invention (hereinafter also abbreviated as “exterior material”) will be described with reference to FIGS. 1 to 8.
- the exterior material of this embodiment is a dry laminate exterior material applied to a storage battery.
- the exterior material 1 of the present embodiment has a base material adhesive layer 12, a metal foil layer 13, a corrosion prevention treatment layer 14, an adhesive layer 15, on one surface 11 a of the base material layer 11.
- the base material adhesive layer 12, the metal foil layer 13, the corrosion prevention treatment layer 14, the adhesive layer 15, and the heat sealing resin layer 16 are laminated on the one surface 11 a in this order. It has a laminated structure to be formed.
- the thicknesses and dimensional ratios of the constituent elements are appropriately changed in order to make the drawings easy to see.
- the base material layer 11 provides heat resistance in a sealing process when manufacturing the battery, and plays a role of suppressing the generation of pinholes that can occur during processing and distribution. Further, it plays a role of preventing breakage of the metal foil layer 13 at the time of embossing molding and insulating property for preventing contact between the metal foil layer 13 and another metal.
- Examples of the base material layer 11 include stretched films such as polyester, polyamide, and polyolefin, or unstretched films. Among these, biaxially stretched polyamide and biaxially stretched polyester are preferable from the viewpoint of improving moldability, heat resistance, puncture resistance, and insulation.
- the base material layer 11 may be a single film that is a single film, or a composite film in which two or more films are bonded together with a dry laminate adhesive.
- a biaxially stretched polyamide film that is a single layer single film, or a biaxially stretched polyester film, or a multilayer single film that is polyamide / polyester thermoplastic elastomer / polyester 2
- An axially stretched coextruded film can be used.
- the substrate layer 11 is a composite substrate film
- a biaxially stretched polyamide film / polyurethane adhesive / biaxially stretched polyester film which is a multilayer composite film in which two films are bonded with a dry laminate adhesive, Can be used.
- the base material layer 11 is good to be comprised with the single base material using the polyester thermoplastic elastomer excellent in chemical resistance.
- Additives such as a flame retardant, slip agent, anti-blocking agent, antioxidant, light stabilizer, tackifier, and antistatic material may be dispersed inside or coated on the surface of the base layer 11.
- the slip agent include fatty acid amides (for example, oleic acid amide, erucic acid amide, stearic acid amide, behenic acid amide, ethylene bisoleic acid amide, ethylene biserucic acid amide) and the like.
- the anti-blocking agent various filler-based anti-blocking agents such as silica are preferable.
- An additive may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
- the thickness of the base material layer 11 is preferably 6 ⁇ m (micrometer) or more and 50 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less from the viewpoint of puncture resistance, insulation, embossability, and the like. If the thickness of the base material layer 11 is 6 ⁇ m or more, pinhole resistance and insulation are improved, and if the thickness of the base material layer 11 is 50 ⁇ m or less, the moldability is improved. An uneven shape can be formed on the surface of the base material layer 11 in order to improve the killing resistance and the slipperiness.
- the base material adhesive layer 12 is formed between the base material layer 11 and the metal foil layer 13, that is, on one surface (first surface) 11 a of the base material layer 11.
- the base adhesive layer 12 has an adhesive force necessary to firmly bond the base layer 11 and the metal foil layer 13.
- the base-material adhesive layer 12 has followability in order to protect the fracture
- a two-component curable adhesive having a main agent containing polyester polyol, polyether polyol, acrylic polyol, etc. and a curing agent containing an aromatic or aliphatic isocyanate is used. Can do.
- the adhesive has a molar ratio (NCO / OH (or COOH group)) of the NCO group of the curing agent to the OH group (or COOH group) of the main agent, preferably from 1 to 10, and more preferably from 2 to 5. If (NCO / OH (or COOH group)) is 1 or more, adhesion can be obtained. On the other hand, if it is larger than 10, the crosslinking reaction proceeds excessively, the base adhesive layer 12 becomes brittle and hard, and the elongation cannot be secured and the moldability cannot be obtained.
- a thermoplastic elastomer, a tackifier, a filler, a pigment, a dye, and the like can be added to the base adhesive layer 12.
- the thickness of the base adhesive layer 12 is preferably 0.5 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and more preferably 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less from the viewpoint of adhesive strength, followability, workability, and the like.
- Metal foil layer 13 The metal foil layer 13 is formed between the substrate adhesive layer 12 and the adhesive layer 15, that is, on the surface opposite to the surface on which the substrate layer 11 of the substrate adhesive layer 12 is laminated.
- the metal foil layer 13 has a water vapor barrier property that prevents moisture from entering the battery. Moreover, the metal foil layer 13 has spreadability in order to perform deep drawing.
- various metal foils such as aluminum and stainless steel can be used. Aluminum foil is preferred in terms of weight (specific gravity), moisture resistance, workability, and cost.
- the aluminum foil used as the metal foil layer 13 a known soft aluminum foil can be used. From the viewpoint of pinhole resistance and extensibility during molding, an aluminum foil containing iron is preferable.
- the content of iron in the aluminum foil (100% by mass) is preferably 0.1% by mass or more and 9.0% by mass or less, and 0.5% by mass or more and 2.% by mass or less with respect to 100% by mass of the total mass of the aluminum foil. 0 mass% or less is more preferable.
- the iron content is at least the lower limit (0.1% by mass), the pinhole resistance and the spreadability are improved. If the iron content is not more than the upper limit (9.0% by mass), the flexibility is improved.
- the thickness of the metal foil layer 13 is preferably 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and more preferably 15 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less from the viewpoint of barrier properties, pinhole resistance, and workability.
- untreated aluminum foil may be used, but it is preferable to use a degreased aluminum foil.
- the degreasing treatment can be roughly classified into a wet type and a dry type.
- Examples of the wet type degreasing treatment include acid degreasing and alkali degreasing.
- the acid used for acid degreasing include inorganic acids such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, and hydrofluoric acid. These acids may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Moreover, you may mix
- Examples of the alkali used for alkali degreasing include strong etching type alkali such as sodium hydroxide. Moreover, you may use the alkali which mix
- the wet type degreasing treatment is performed by an immersion method or a spray method.
- Examples of the dry type degreasing treatment include a method of performing a degreasing treatment by increasing the annealing treatment time in the step of annealing the aluminum foil used for the metal foil layer 13.
- frame treatment, corona treatment, and the like can be given.
- a degreasing process in which contaminants are oxidatively decomposed and removed by active oxygen generated by irradiation with ultraviolet rays having a specific wavelength may be employed.
- the corrosion prevention treatment layer 14 is formed on the surface of the metal foil layer 13 facing the heat-sealing resin layer 16, that is, the surface opposite to the surface of the metal foil layer 13 on which the base adhesive layer 12 is laminated.
- the corrosion prevention treatment layer 14 prevents corrosion of the surface of the metal foil layer 13 due to hydrofluoric acid generated by the reaction between the electrolyte and moisture.
- the corrosion prevention treatment layer 14 also has a function as an anchor layer that improves the adhesion between the adhesive layer 15 and the metal foil layer 13.
- the corrosion prevention treatment layer 14 is, for example, a chromate treatment that is a corrosion prevention treatment agent containing chromate, phosphate, fluoride, and various thermosetting resins, a rare earth element oxide (for example, cerium oxide, etc.), It can be formed using a ceria sol treatment, which is a corrosion prevention treatment agent containing a phosphate and various thermosetting resins.
- the corrosion prevention treatment layer 14 is not limited to the coating film formed by the above treatment as long as it is a coating film that satisfies the corrosion resistance of the metal foil layer 13.
- phosphate treatment or boehmite treatment may be used.
- the corrosion prevention treatment layer 14 is not limited to a single layer, and may employ a structure having corrosion resistance with two or more layers such as coating a resin as an overcoat agent on a coating film having a corrosion prevention function.
- the thickness of the corrosion prevention treatment layer 14 is preferably 5 nm (nanometers) or more and 1 ⁇ m or less, more preferably 10 nm or more and 200 nm or less from the viewpoint of the corrosion prevention function and the function as an anchor.
- chromate treatment is widely used for the corrosion prevention treatment layer 14.
- non-chromium treatment without using chromium is preferable.
- a specific example of the non-chromium treatment is a treatment in which cerium oxide is overcoated with polyacrylic acid.
- the adhesive layer 15 is formed between the heat-sealing resin layer 16 and the corrosion prevention treatment layer 14, that is, the surface opposite to the surface on which the metal foil layer 13 of the corrosion prevention treatment layer 14 is laminated.
- An adhesive is used for the adhesive layer 15.
- the adhesive applied to the adhesive layer 15 may include acid-modified polyolefin. Since the acid-modified polyolefin has both a nonpolar part and a polar part in the molecule, it can be firmly adhered to both the nonpolar heat-sealing resin layer 16 and the polar corrosion prevention treatment layer 14. it can.
- the acid-modified polyolefin has chemical resistance, even if hydrogen fluoride or the like generated by the reaction between the electrolyte and moisture is present, it is possible to prevent a decrease in adhesion due to decomposition degradation of the adhesive layer 15. .
- the adhesive layer 15 is formed by applying a coating liquid containing two or more types of polyolefin.
- the melting temperature of the first polyolefin having the highest melting temperature among the two or more types of polyolefin contained in the adhesive layer 15 is preferably not less than the heat resistance imparting temperature and not more than the base layer heat deterioration limit temperature.
- the melting temperature of the second polyolefin having the lowest melting temperature among the two or more types of polyolefins contained in the adhesive layer 15 is preferably not less than the heat resistance limit temperature and not more than the lamination temperature.
- the melting temperature is a value measured according to JIS K7121.
- the heat resistance imparting temperature is the lowest melting temperature of polyolefin that provides the heat resistance necessary for producing and using a secondary battery exterior material and secondary battery.
- the secondary battery may generate heat when being charged and discharged, and heat resistance is required for use at high temperatures depending on the environment in which the secondary battery is used.
- the melting point (melting temperature) of the adhesive layer 15 is low, the adhesiveness cannot be maintained at a high temperature and the adhesive layer 15 is opened.
- the adhesive layer 15 needs to contain a first polyolefin having a high melting temperature.
- the prepared exterior material 1 is cut into a size of 100 mm ⁇ 15 mm and left in an atmosphere of 80 ° C.
- the melting temperature of the first polyolefin having a laminate strength of 3 N / 15 mm or more is referred to as heat resistance imparting temperature.
- the heat resistance imparting temperature which is the lower limit of the melting temperature of the first polyolefin, is preferably 90 ° C. or higher.
- the base material layer thermal deterioration limit temperature is a limit temperature at which deterioration occurs in the base material layer 11 when heat is applied to the base material layer 11 during dry lamination or heat treatment, and the moldability is lowered.
- heat treatment is performed to melt and adhere the adhesive layer 15.
- the melting point of the adhesive layer 15 is high, heating at a higher temperature is required, and the base material layer 11 is deteriorated.
- the produced exterior material 1 is cut into a size of 200 mm ⁇ 100 mm and set in a cold forming apparatus having a size of 100 ⁇ 50 mm, and then embossed under conditions of a head speed of 10 mm / sec and a drawing depth of 6 mm.
- the temperature at which no fracture or pinhole occurs in the molded stretched part is referred to as the base material layer thermal deterioration limit temperature.
- the base material layer thermal deterioration limit temperature is approximately about 200 ° C.
- the melting temperature of the first polyolefin is preferably 160 ° C. or lower.
- the heat resistance limit temperature is a melting temperature of the second polyolefin that is minimum required to ensure heat resistance necessary for producing and using a secondary battery exterior material and secondary battery. If the adhesive layer 15 contains a polyolefin having an extremely low melting temperature, the adhesiveness cannot be maintained at a high temperature and the adhesive layer 15 is opened.
- the prepared exterior material 1 is cut into a size of 100 mm ⁇ 15 mm and left in an atmosphere of 80 ° C. for 5 minutes, and then the laminate strength between the metal foil layer 13 formed of aluminum foil and the adhesive layer 15 is set to an 80 ° C. atmosphere. At a tensile rate of 100 mm / min and measured by T-peeling.
- the melting temperature of the second polyolefin having a laminate strength of 3N / 15 mm or more is referred to as a heat resistant limit temperature.
- the heat resistance limit temperature which is the lower limit of the melting temperature of the second polyolefin, is preferably 60 ° C. or higher.
- the laminating temperature is a temperature applied when the metal foil layer 13 and the heat-sealing resin layer 16 are bonded by the dry laminating method via the adhesive layer 15.
- the second polyolefin must be melted.
- the melting temperature of the second polyolefin is higher than the laminating temperature, the second polyolefin does not melt and the metal foil layer 13 and the heat-sealing resin layer 16 cannot be brought into close contact with each other.
- the laminating temperature is high, deterioration when heat is applied to the base material layer 11, or the polyolefin constituting the heat-sealing resin layer 16 is crystallized, which may cause cracks during deep drawing.
- the lamination temperature which is the upper limit of the melting temperature of the second polyolefin, is preferably 90 ° C. or lower.
- the adhesive that contains the first polyolefin and the second polyolefin and serves as the raw material of the adhesive layer 15 is a coating liquid in which the raw material is dissolved in various solvents (dissolution type coating liquid), or a coating liquid in which the raw material is dispersed (dispersion) Type coating liquid) can be used.
- the coating liquid in which these polyolefins are dispersed needs to be baked at a high temperature after the solvent is dried. Therefore, it is more preferable to use a dissolution type coating liquid than a dispersion type coating liquid.
- baking at a high temperature leads to deterioration of the base material layer 11, it is important to dry without baking at a temperature not lower than the melting temperature of the second polyolefin and lower than the melting temperature of the first polyolefin.
- the melting temperature of the first polyolefin When the melting temperature of the first polyolefin is lower than the heat resistance imparting temperature, the crystallinity is low, so that the water vapor barrier property and the heat resistance are lowered. Moreover, since it will become difficult to melt
- the melting temperature of the second polyolefin exceeds the laminating temperature, the second polyolefin does not melt, so that the function as an adhesive does not appear, and the corrosion prevention treatment layer 14 can be bonded to the heat sealing resin layer 16. Can not.
- the melting temperature of the first polyolefin is within the range of the heat resistance imparting temperature or more and the base material layer thermal deterioration limit temperature or less, the exterior material can be imparted with heat resistance.
- the melting temperature of the second polyolefin is within the range of the heat resistance limit temperature or more and the lamination temperature or less, dry lamination can be performed at a low temperature.
- the first polyolefin and the second polyolefin are polymerized from at least one of unsaturated carboxylic acid, unsaturated carboxylic acid anhydride, and (meth) acrylic acid ester from the viewpoint of adhesiveness. Polyolefins are preferred.
- the polyolefin as a component of the first polyolefin is any one of polybutene, butene-ethylene copolymer, butene-propylene copolymer, butene-ethylene-propylene copolymer, and butene- ⁇ -olefin copolymer. It is preferable to use 1 type or in mixture of 2 or more types.
- Examples of the polyolefin having a melting temperature in the range of the heat resistance imparting temperature or more and the base layer thermal degradation limit temperature include propylene-ethylene copolymers and propylene-ethylene-butene copolymers.
- the molar ratio of butene in the polybutene, butene-ethylene copolymer, butene-propylene copolymer, butene-ethylene-propylene copolymer, and butene- ⁇ -olefin copolymer is It is preferable that it is 70% or more and 98% or less from the point of adhesiveness and compatibility.
- Polypropylene, propylene-ethylene copolymer, propylene-butene copolymer, propylene-ethylene-butene copolymer, propylene- ⁇ -olefin copolymer can be used as the polyolefin as the component of the second polyolefin. .
- Examples of unsaturated carboxylic acids and anhydrides of the first polyolefin and the second polyolefin include maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid, and acid anhydrides thereof.
- Examples of the (meth) acrylic acid ester of the first polyolefin and the second polyolefin include octyl (meth) acrylate and lauryl (meth) acrylate. These may be copolymerized with polyolefin.
- Examples of the copolymerization method include block copolymerization, random copolymerization, and graft copolymerization. These unsaturated carboxylic acids, their acid anhydrides, and (meth) acrylic acid esters may be used alone or in combination of two or more.
- the adhesive layer 15 has a second polyolefin other than the first polyolefin and the second polyolefin other than the first polyolefin and a melting temperature of the first polyolefin within a range not causing problems in chemical resistance, laminate strength, and heat resistance.
- a resin having a melting temperature of 5% may be included.
- resins other than the first polyolefin and the second polyolefin include, for example, low density, medium density, and high density polyethylene; ethylene- ⁇ -olefin copolymer, homopolypropylene, block polypropylene, random polypropylene, propylene- ⁇ - Examples thereof include olefin copolymers, polybutene, butene- ⁇ -olefin copolymers, and acid-modified products thereof.
- the ratio of the first polyolefin contained in the adhesive layer 15 is preferably not less than the heat resistance imparting amount and not more than the low temperature lamination limit amount.
- the ratio of the second polyolefin contained in the adhesive layer 15 is preferably not less than the low-temperature laminating property imparting amount and not more than the heat resistant limit amount.
- the heat resistance imparting amount is that of the first polyolefin contained in the adhesive layer 15 that is necessary for obtaining heat resistance necessary for producing and using a secondary battery exterior material and secondary battery. It is a ratio.
- the ratio of the first polyolefin adhesive layer 15 having a high melting temperature is equal to or greater than the heat resistance imparting amount, the adhesion at high temperatures is further improved and heat resistance is obtained.
- the prepared exterior material 1 is cut into a size of 100 mm ⁇ 15 mm and left in an atmosphere of 80 ° C. for 5 minutes, and then the laminate strength between the metal foil layer 13 formed of aluminum foil and the adhesive layer 15 is set to an 80 ° C. atmosphere. At a tensile rate of 100 mm / min and measured by T-peeling.
- the ratio contained in the adhesive layer 15 of the first polyolefin having a laminate strength of 4 N / 15 mm or more is referred to as heat resistance imparting amount.
- the heat resistance imparting amount which is the lower limit value of the ratio of the first polyolefin is preferably 20% by weight or more.
- the low-temperature lamination limit amount is a ratio of the first polyolefin contained in the adhesive layer 15 necessary for obtaining adhesion between the metal foil layer 13 and the heat-sealing resin layer 16 at a low temperature during dry lamination. is there.
- the low temperature lamination limit amount which is the upper limit of the ratio of the first polyolefin, is preferably 80% by weight or less.
- the low-temperature laminating property imparting amount is the ratio of the second polyolefin contained in the adhesive layer 15 necessary for obtaining adhesion between the metal foil layer 13 and the heat-sealing resin layer 16 at a low temperature during dry lamination. It is. In order to obtain adhesion by lamination at a low temperature, it is important that the adhesive layer 15 contains a polyolefin having a low melting temperature. When laminating at 100 ° C. during dry lamination, the ratio of the second polyolefin contained in the adhesive layer 15 that does not cause separation between the metal foil layer 13 and the heat-sealing resin layer 16 is given as a low-temperature laminating amount. Called.
- the low-temperature laminating property imparting amount which is the lower limit value of the ratio of the second polyolefin, is preferably 20% by weight or more.
- the heat resistance limit amount is the ratio of the second polyolefin contained in the adhesive layer 15 that is necessary for obtaining heat resistance necessary for producing and using a secondary battery exterior material and secondary battery. It is. It is important to obtain heat resistance that a polyolefin having a high melting temperature is contained in the adhesive layer 15. For the above reason, the heat resistance limit amount which is the upper limit of the ratio of the second polyolefin is 80 It is preferable that it is below wt%.
- the ratio of the first polyolefin When the ratio of the first polyolefin is less than the heat resistance imparting amount, the heat resistance is insufficient, and the laminate strength and the heat seal strength in a high temperature atmosphere are lowered.
- the ratio of the first polyolefin exceeds the low-temperature lamination limit amount, the non-melting area is increased during dry lamination, and thus the laminate strength is lowered.
- the ratio of the second polyolefin is less than the low-temperature laminating amount, the non-melting area is increased during dry lamination, so that the laminate strength is lowered.
- the ratio of the second polyolefin exceeds the heat resistance limit, the heat resistance is insufficient, and the laminate strength and heat seal strength in a high temperature atmosphere are lowered.
- the polyolefin contained in the adhesive layer 15 is preferably cross-linked by an imide bond.
- Crosslinking by the imide bond in the adhesive layer 15 is three-dimensional between at least two kinds of acid-modified polyolefins such as between the first polyolefins, between the second polyolefins, between the first polyolefin and the second polyolefin, etc. It is preferable that they are crosslinked.
- a compound having an imide bond may be polymerized into an acid-modified polyolefin by polymerization.
- the carboxylic acid of the acid-modified polyolefin may be reacted with a polyfunctional isocyanate compound to form an imide bond between the acid-modified polyolefin.
- a polyfunctional isocyanate compound to form an imide bond between the acid-modified polyolefin.
- the weight average molecular weight of the polyolefin mixture contained in the adhesive layer 15 is preferably 50,000 or more and 200,000 or less.
- the weight average molecular weight is less than 50,000, the adhesive layer 15 is liable to be decomposed and deteriorated because it easily dissolves and swells in the electrolytic solution.
- the weight average molecular weight exceeds 200,000, coating suitability such as insolubilization and thickening in a solvent is lowered.
- the weight average molecular weight of the mixture is in the range of 50,000 to 200,000, the cohesive strength is improved, so that the adhesion strength can be improved.
- olefin-based elastomer In addition to polyolefin, olefin-based elastomer, styrene-based elastomer, polyester polyol, polyether polyol, polyolefin polyol, aliphatic isocyanate, aromatic isocyanate, and the like can be added to the adhesive layer 15 in accordance with required characteristics. .
- the film thickness of the adhesive layer 15 is preferably 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
- the adhesive strength is lowered, and thus the laminate strength cannot be obtained.
- the film thickness exceeds 5 ⁇ m, the adhesive layer 15 becomes thick, so that film cracking is likely to occur.
- the film thickness of the adhesive layer 15 is in the range of 1 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, the heat-sealing resin layer 16 and the corrosion prevention treatment layer 14 can be firmly adhered.
- the adhesive layer 15 contains two or more kinds of polyolefins having different melting temperatures, so that the adhesive layer 15 is not only excellent in chemical resistance such as an electrolytic solution, but also a conventional problem of a dry laminate exterior material for power storage.
- the heat resistance at high temperatures of the laminate strength and heat seal strength can be improved.
- the first polyolefin having a high melting point has higher crystallinity than the second polyolefin having a low melting point, the water vapor barrier property can be improved as compared with the case where only the second polyolefin is used.
- the heat sealing resin layer 16 is formed on the corrosion prevention treatment layer 14 via the adhesive layer 15, that is, on the surface opposite to the surface of the adhesive layer 15 on which the corrosion prevention treatment layer 14 is laminated.
- the heat-sealing resin layer 16 is laminated on the adhesive layer 15 so that the heat-sealing resin layers 16 of the two exterior materials 1 face each other and heat at a temperature equal to or higher than the melting temperature of the heat-sealing resin layer 16. By sealing, it can be sealed. Further, by controlling the crystallinity of the heat-sealing resin layer 16, it is possible to adjust the moisture that enters the battery from the end of the heat seal. Moreover, the fluidity
- Examples of the heat sealing resin layer 16 include polyolefin.
- Examples of the polyolefin include low density, medium density, and high density polyethylene, homopolypropylene, block polypropylene, and random polypropylene. Further, a copolymer obtained by copolymerizing a polar molecule such as acrylic acid or methacrylic acid with the polyolefin, a polymer such as a crosslinked polyolefin, and the like can be used. These polyolefins may be used alone or in combination of two or more.
- the heat-sealing resin layer 16 preferably includes a third polyolefin which is a polyolefin having a melting temperature not lower than the heat resistance imparting temperature and not higher than the base material layer thermal deterioration limit temperature.
- a third polyolefin which is a polyolefin having a melting temperature not lower than the heat resistance imparting temperature and not higher than the base material layer thermal deterioration limit temperature.
- the heat sealing resin layer 16 may contain various additives such as a slip agent, an antiblocking agent, an antistatic agent, a nucleating agent, a pigment, and a dye. These additives may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
- the blending amount of the lubricant in the heat-sealing resin layer 16 (100% by mass) is preferably 0.001% by mass or more and 0.5% by mass or less.
- the blending amount of the lubricant is 0.001% by mass or more, it is easy to obtain an effect of suppressing the whitening of the heat-sealing resin layer 16 during cold molding.
- the blending amount of the lubricant is 0.5% by mass or less, it is possible to prevent the lubricant from bleeding on the laminate surface of the heat sealing resin layer 16 other than the surface of the exterior material 1 and reducing the adhesion strength. It's easy to do.
- the MFR (melt mass flow rate) of the heat-sealing resin layer 16 is preferably 3 g / 10 min or more and 30 g / 10 min or less at 230 ° C. and 2.16 kgf.
- the film thickness of the heat sealing resin layer 16 is preferably 20 ⁇ m or more and 90 ⁇ m or less. If the film thickness is less than 20 ⁇ m, sufficient laminate strength cannot be ensured, and if it exceeds 90 ⁇ m, the amount of water vapor transmitted increases.
- a coating layer 17 may be provided on the surface opposite to the surface facing the metal foil layer 13 in the base material layer 11 shown in FIG. 1 as necessary.
- the coating layer 17 is formed on the surface of the base material layer 11 opposite to the surface facing the metal foil layer 13 according to desired characteristics.
- functions such as abrasion resistance for preventing the base material layer 11 from scratches and chemical resistance for preventing the base material layer 11 from being dissolved due to leakage of the electrolytic solution are added. can do. Further, it is possible to add functions such as slipperiness for improving moldability or deep drawability by surface shaping.
- Examples of the coating layer 17 include olefin resin, acrylic resin, urethane resin, ester resin, epoxy resin, fluorine resin, silicon resin, alkyd resin, melamine resin, siloxane resin, amide resin, imide resin, cellulose resin, vinyl acetate resin, and the like. Is mentioned.
- Examples of additives that can be added to the coating layer 17 include fillers, pigments, dyes, flame retardants, slip agents, antiblocking agents, antioxidants, light stabilizers, tackifiers, and antistatic agents. These additives may be dispersed in the resin or applied on the surface.
- the thickness of the coating layer 17 is preferably 0.01 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, and more preferably 0.1 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less from the viewpoint of followability and workability.
- the manufacturing method of the exterior material 1 which concerns on this embodiment which manufactures the above-mentioned exterior material 1 is demonstrated.
- Examples of the method for producing the packaging material 1 include the following steps (I-1) to (III-1).
- (I-1) A corrosion prevention treatment layer 14 is formed on one surface of the metal foil layer 13 by gravure coating.
- II-1) The base material layer 11 is bonded to the surface of the metal foil layer 13 opposite to the surface on which the anticorrosion treatment layer 14 is laminated, using the base adhesive layer 12 by using a dry laminating method. Then, a laminate 25 (see FIG. 2, corrosion prevention treatment layer 14 / metal foil layer 13 / base material adhesive layer 12 / base material layer 11) is prepared.
- a heat-sealing resin layer 16 is bonded to the surface of the metal foil layer 13 opposite to the surface facing the base material layer 11 through an adhesive layer 15 using a dry laminating method. 1 (heat sealing resin layer 16 / adhesive layer 15 / corrosion prevention treatment layer 14 / metal foil layer 13 / base material adhesive layer 12 / base material layer 11).
- step (IV-1) may be added as necessary.
- step (IV-1) After heating the obtained exterior material 1 above the melting temperature of the second polyolefin and the third polyolefin constituting the heat-sealing resin layer 16, the adhesive layer 15 and the heat-sealing resin layer Cool below the crystallization temperature of 16. By passing through the above step (IV-1), it becomes possible to more firmly adhere and further improve long-term reliability.
- a corrosion prevention treatment agent is applied to one surface of the metal foil layer 13 and then baked to form a corrosion prevention treatment layer 14. At this time, not only one surface of the metal foil layer 13 but also both surfaces of the metal foil layer 13 can be subjected to corrosion prevention treatment.
- the coating method of the corrosion inhibitor is not particularly limited, and examples thereof include gravure coating, gravure reverse coating, roll coating, reverse roll coating, die coating, bar coating, kiss coating, and comma coating.
- the base material layer 11 is bonded to the surface opposite to the surface on which the corrosion prevention treatment layer 14 of the metal foil layer 13 is laminated by the dry lamination method through the base material adhesive layer 12, and the laminate 25 (corrosion prevention treatment).
- the coating method of the base adhesive layer 12 is not particularly limited, and examples thereof include gravure coating, gravure reverse coating, roll coating, reverse roll coating, die coating, bar coating, kiss coating, and comma coating.
- a backup roll 31, a gravure roll 32, an ink pan 33, an oven 34, a heat sealing resin roll 35, and The manufacturing apparatus 30 provided with the nip roll 36 is used.
- the adhesive layer 15 is applied with, for example, a gravure roll 32 on the surface of the metal foil layer 13 of the laminate 25 fed from the first axis of the manufacturing apparatus 30, and the solvent is removed in an oven 34. dry.
- the adhesive layer 15 is formed by applying a coating liquid (not shown) containing the first polyolefin and the second polyolefin onto the corrosion prevention treatment layer 14 (adhesive layer forming step).
- the heat sealing resin 16a containing the third polyolefin wound around the heat sealing resin roll 35 from the second shaft of the manufacturing apparatus 30 is fed out.
- the heat-sealing resin 16a is thermocompression-bonded by dry lamination with the nip roll 36 on the adhesive layer 15 to form the heat-sealing resin layer 16 on the adhesive layer 15 (heat-sealing resin layer forming step). 1 is produced.
- This heat-sealing resin layer forming step is performed at a temperature equal to or higher than the melting temperature of the second polyolefin and lower than the melting temperature of the first polyolefin and lower than the melting temperature of the third polyolefin.
- the produced exterior material 1 is wound up by a roll 37.
- the second polyolefin By dry laminating at this dry laminating temperature, the second polyolefin is melted, and the corrosion prevention treatment layer 14 and the heat-sealing resin layer 16 can be firmly adhered.
- the first polyolefin is compatible with the second polyolefin, so that heat resistance can be imparted without phase separation between the adhesive layer 15 and the second polyolefin. .
- the second polyolefin does not melt, so that the function as an adhesive does not appear, and the corrosion prevention treatment layer 14 and the heat sealing resin layer 16 are bonded. I can't.
- the polyolefin constituting the heat-sealing resin layer 16 is crystallized, and cracks are likely to occur during deep drawing. Become.
- the adhesive coating method for forming the adhesive layer 15 is not particularly limited, and examples thereof include gravure coating, gravure reverse coating, roll coating, reverse roll coating, die coating, bar coating, kiss coating, and comma coating. .
- first aging is performed in which the exterior material 1 is aged at a temperature of 20 ° C. or higher and 100 ° C. or lower in order to accelerate the curing reaction or stabilize the crystal. It is preferable to provide a process. When the temperature is lower than 20 ° C., the curing reaction is not promoted. When the temperature is higher than 100 ° C., the base material layer 11 is deteriorated and the moldability is deteriorated.
- a heat treatment is performed to cool the obtained exterior material 1 after heating.
- Heating / cooling process For example, a heat oven, a heat roll, and a cooling roll can be used for the heating process and the cooling process. It is important that the heating temperature at the time of heating in the step (IV-1) is within the range of not less than the melting temperature of the first polyolefin, not less than the melting temperature of the third polyolefin, and not more than the temperature limit of thermal degradation of the base material layer. is there.
- the heating temperature is lower than the above range, the adhesive layer 15 and the heat-sealing resin layer 16 are not completely melted, so that the wetness with respect to the corrosion prevention treatment layer 14 is extremely poor and the adhesion strength is not improved.
- the base material layer 11 deteriorates, and it becomes difficult to satisfy the mechanical characteristics required for the base material layer 11.
- the exterior material 1 is aged at a temperature of 20 ° C. or higher and 100 ° C. or lower as necessary in order to promote crystallization or reaction.
- the aging process may be provided.
- the temperature is lower than 20 ° C., the curing reaction is not promoted.
- the temperature is higher than 100 ° C., the base material layer 11 is deteriorated and the moldability is deteriorated.
- the exterior material 1 is manufactured by the steps (I-1) to (III-1) described above and the step (IV-1) performed as necessary.
- the manufacturing method of the secondary battery is not limited to the method described below.
- Examples of the secondary battery manufacturing method include a method having the following steps (I-1) to (IV-1).
- (I-1) A step of forming the molding portion 18 for arranging the battery member 50 on the exterior material 1 (see FIGS. 3 and 4).
- (II-1) A step of disposing the battery member 50 in the molding portion 18 of the exterior material 1 and stacking the exterior material 1 to heat-seal the tab portion 51 (see FIGS. 4 and 5).
- Step (I-1) The surface of the exterior material 1 shown in FIG. 3 on which the heat-sealing resin layer 16 is formed is molded with a mold so as to have a desired molding depth in consideration of the rebound amount.
- a molding method a die having a female mold and a male mold having a gap equal to or greater than the thickness of the entire exterior material 1 is used, and deep drawing is performed from the heat fusion resin layer 16 toward the base material layer 11.
- the molding portion 18 shown in FIG. 4 the exterior material 1 having a desired deep drawing amount is obtained.
- the friction coefficient of the surface of the exterior material 1 the friction between the mold and the exterior material 1 is reduced and the exterior material 1 flows from the film presser, so that deeper molding is possible. .
- the heat sealing can be controlled under three conditions of temperature, pressure, and time, and is performed under moderate pressure conditions such that the molten resin is surely melted at the melting temperature or higher of the heat-sealing resin layer 16 and the molten resin reservoir is not formed largely.
- Base material A-1 biaxially stretched nylon film.
- Base material adhesive B-1 A two-component curable polyester urethane adhesive.
- Metal foil layer 13 Metal foil C-1: An annealed soft aluminum foil 8079 material.
- Treatment agent D-1 Treatment agent composed of cerium oxide (multilayer corrosion prevention layer).
- Adhesive layer 15 Adhesive layer 15: Imide-crosslinked acrylic-modified maleic anhydride-modified polyolefin (butene-ethylene copolymer (melting temperature 110 ° C.) 50% by weight and propylene-ethylene copolymer (melting temperature 70 ° C.) 50% by weight).
- Adhesive E-2 Imido-crosslinked acrylic modified maleic anhydride modified polyolefin (80% by weight of butene-ethylene copolymer (melting temperature 110 ° C.) and 20% by weight of propylene-ethylene copolymer (melting temperature 70 ° C.)).
- Adhesive E-3 Imide-crosslinked acrylic-modified maleic anhydride-modified polyolefin (20% by weight of a butene-ethylene copolymer (melting temperature 110 ° C.) and 80% by weight of a propylene-ethylene copolymer (melting temperature 70 ° C.)).
- Adhesive E-4 Imido-crosslinked acrylic modified maleic anhydride modified polyolefin (propylene-ethylene copolymer (melting temperature 150 ° C.) 100 wt%).
- Adhesive E-5 Imide-crosslinked acrylic-modified maleic anhydride-modified polyolefin (propylene-ethylene copolymer (melting temperature 70 ° C.) 100% by weight).
- Adhesive E-6 Two-component curable polyester urethane adhesive.
- Thermal fusion resin F-1 unmodified polypropylene film (melting temperature 150 ° C.).
- Example 1 Treatment agent D-1 was applied onto metal foil C-1 (thickness 40 ⁇ m) by a bar coater and baked in a drying unit to form a corrosion prevention treatment layer having a dry thickness of 100 nm. Subsequently, the base material adhesive B-1 was applied to the opposite surface of the metal foil C-1 on which the corrosion prevention treatment layer was formed so as to have a dry thickness of 4 ⁇ m, and the base material A-1 (thickness 25 ⁇ m) Was laminated at 40 ° C. Thereafter, the substrate adhesive B-1 was crosslinked by aging treatment at 40 ° C. for 7 days to produce a laminate.
- the adhesive E-1 is applied on the layer for preventing corrosion of the laminate so as to have a dry thickness of 3 ⁇ m, and the heat-sealing resin F-1 (thickness of 40 ⁇ m) is dry laminated at 100 ° C. went. Then, it cross-linked by carrying out the aging process for 7 days at 40 degreeC, and produced the exterior material.
- Example 2 A laminate was produced in the same manner as in Example 1. Thereafter, the adhesive E-2 is applied on the layer for preventing corrosion of the laminate so as to have a dry thickness of 3 ⁇ m, and the heat fusion resin F-1 (thickness of 40 ⁇ m) is dry laminated at 100 ° C. It was. Then, it cross-linked by carrying out the aging process for 7 days at 40 degreeC, and produced the exterior material.
- Example 3 A laminate was produced in the same manner as in Example 1. After that, the adhesive E-3 was applied on the corrosion prevention treatment layer of the laminate so as to have a dry thickness of 3 ⁇ m, and the heat fusion resin F-1 (thickness 40 ⁇ m) was dry laminated at 100 ° C. It was. Then, it cross-linked by carrying out the aging process for 7 days at 40 degreeC, and produced the exterior material.
- Example 4 An exterior material was produced in the same manner as in Example 1. Then, immediately after making it heat at 140 degreeC with oven, it cooled to 20 degreeC with the cooling roll, and produced the exterior material which performed the heat processing of a heating and cooling process.
- Example 1 A laminate was produced in the same manner as in Example 1. After that, the adhesive E-4 was applied on the corrosion prevention treatment layer of the laminate so as to have a dry thickness of 3 ⁇ m, and the heat fusion resin F-1 (thickness 40 ⁇ m) was dry laminated at 100 ° C. It was. Then, it cross-linked by carrying out the aging process for 7 days at 40 degreeC, and produced the exterior material.
- the adhesive E-4 was applied on the corrosion prevention treatment layer of the laminate so as to have a dry thickness of 3 ⁇ m, and the heat fusion resin F-1 (thickness 40 ⁇ m) was dry laminated at 100 ° C. It was. Then, it cross-linked by carrying out the aging process for 7 days at 40 degreeC, and produced the exterior material.
- Example 2 A laminate was produced in the same manner as in Example 1. Thereafter, the adhesive E-5 was applied on the corrosion prevention treatment layer of the laminate so as to have a dry thickness of 3 ⁇ m, and the heat fusion resin F-1 (thickness 40 ⁇ m) was dry laminated at 100 ° C. It was. Then, it cross-linked by carrying out the aging process for 7 days at 40 degreeC, and produced the exterior material.
- the adhesive E-5 was applied on the corrosion prevention treatment layer of the laminate so as to have a dry thickness of 3 ⁇ m, and the heat fusion resin F-1 (thickness 40 ⁇ m) was dry laminated at 100 ° C. It was. Then, it cross-linked by carrying out the aging process for 7 days at 40 degreeC, and produced the exterior material.
- Example 3 A laminate was produced in the same manner as in Example 1. After that, the adhesive E-1 is applied on the layer for preventing corrosion of the laminate so as to have a dry thickness of 3 ⁇ m, and the heat fusion resin F-1 (thickness of 40 ⁇ m) is dry laminated at 60 ° C. It was. Then, it cross-linked by carrying out the aging process for 7 days at 40 degreeC, and produced the exterior material.
- Example 4 A laminate was produced in the same manner as in Example 1. Thereafter, the adhesive E-1 is applied on the layer for preventing corrosion of the laminate so as to have a dry thickness of 3 ⁇ m, and the heat fusion resin F-1 (thickness of 40 ⁇ m) is dry laminated at 140 ° C. It was. Then, it cross-linked by carrying out the aging process for 7 days at 40 degreeC, and produced the exterior material.
- Example 5 A laminate was produced in the same manner as in Example 1. After that, the adhesive E-6 was applied on the corrosion prevention treatment layer of the laminate so as to have a dry thickness of 3 ⁇ m, and the heat fusion resin F-1 (thickness 40 ⁇ m) was dry laminated at 100 ° C. It was. Then, it cross-linked by carrying out the aging process for 7 days at 40 degreeC, and produced the exterior material.
- the adhesive E-6 was applied on the corrosion prevention treatment layer of the laminate so as to have a dry thickness of 3 ⁇ m, and the heat fusion resin F-1 (thickness 40 ⁇ m) was dry laminated at 100 ° C. It was. Then, it cross-linked by carrying out the aging process for 7 days at 40 degreeC, and produced the exterior material.
- Ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and diethyl carbonate (DEC) were mixed at a weight ratio of 1: 1 to 1: 1, and 1 mol / l lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was added. Thereafter, 1000 ppm of water was added to lithium hexafluorophosphate to prepare an electrolytic solution. An exterior material cut to a size of 100 mm ⁇ 15 mm was immersed in the produced electrolyte solution, stored in an environment of 85 ° C. for 4 weeks, and then returned to room temperature.
- the laminate strength between the metal foil layer formed of aluminum foil and the adhesive layer was measured by T-type peeling at a tensile rate of 100 mm / min. Evaluation was performed according to the following criteria. “G (Good)”: laminate strength of 3 N / 15 mm or more. “P (Poor)”: Laminate strength is less than 3 N / 15 mm.
- Example 1 The moisture content in the electrolyte solution after storing the prepared sample at 60 ° C. for 4 weeks in an environment of 90% humidity was measured with a Karl Fischer tester, and the moisture content was based on Example 1 (100%). The relative value was evaluated. Evaluation was performed according to the following criteria. “G (Good)”: less than 120% compared to the moisture content of Example 1. “P (Poor)”: 120% or more compared to the moisture content of Example 1. In addition, Example 1 itself becomes "100% compared with the moisture content of Example 1," and evaluation becomes "G".
- Table 1 shows the results of chemical resistance, heat resistance of laminate strength, deep drawability, crack resistance during molding, and water vapor barrier properties in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5.
- Comparative Example 1 When chemical resistance was compared, in Examples 1 to 4, Comparative Example 2, and Comparative Example 4, a strength of 3 N / 15 mm or more was obtained. On the other hand, in Comparative Example 1, Comparative Example 3, and Comparative Example 5, the result was less than 3 N / 15 mm. In Comparative Example 1, since an adhesive having a high melting temperature was used, the adhesive was not melted by dry lamination, and the laminate strength was not obtained. In Comparative Example 3, since the temperature of the dry laminate was low, the adhesive did not melt in the same manner, and the laminate strength could not be obtained. In Comparative Example 5, the initial laminate strength was a value of 3 N / 15 mm or more (not shown), but the adhesive was decomposed by hydrofluoric acid and the laminate strength was lowered.
- the exterior material 1 and the secondary battery 40 of the present embodiment have the chemical resistance, the heat resistance of the laminate strength, the deep drawability, the crack resistance during molding, and the water vapor barrier at the end of the heat seal. Excellent in properties.
- the heat sealing resin layer 16 contains a third polyolefin. Therefore, it can seal between exterior materials 1 by heating more than the melting temperature of the 3rd polyolefin in the state where heat fusion resin layers 16 of each exterior material 1 were made to contact.
- the base material layer 61 is a multilayer single film with which 3 layers were laminated
- a structure in which polyamide, polyester elastomer, and polyester are laminated in this order can be exemplified.
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Abstract
本発明の二次電池用外装材は、第1の面を有し、ポリエステル又はポリアミドを含む基材層と、前記基材層の前記第1の面の上方に積層された金属箔層と、前記金属箔層に積層された腐食防止処理層と、前記腐食防止処理層に積層され、2種類以上のポリオレフィンを含む接着剤層と、前記接着剤層に積層された熱融着樹脂層と、を含み、前記2種類以上のポリオレフィンのうち最も高い融解温度を有する第一のポリオレフィンの融解温度が耐熱性付与温度以上基材層熱劣化限界温度以下であり、前記2種類以上のポリオレフィンのうち最も低い融解温度を有する第二のポリオレフィンの融解温度が耐熱性限界温度以上ラミネート温度以下である。
Description
本発明は、二次電池用外装材、二次電池、及び二次電池用外装材の製造方法に関する。
本願は、2013年11月1日に日本に出願された特願2013-228339号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2013年11月1日に日本に出願された特願2013-228339号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、パソコン、携帯電話などの携帯端末装置、ビデオカメラ、衛星、車両などに用いられる蓄電デバイスとして、超薄型化、小型化の可能なリチウムイオン電池などの二次電池が盛んに開発されている。このような電池に使用される二次電池用外装材として、多層フィルムから形成されるラミネート外装材(例えば、基材層/第1接着層/アルミニウム箔層/第2接着層/熱融着樹脂層のような構成)が注目を集めている。多層フィルムから形成されるラミネート外装材は、従来の容器として用いられている金属製の缶とは異なり、軽量で、放熱性が高く、形状を自由に選択できる点で、金属製の缶よりも優れている。
このようなラミネート外装材は、アルミニウム箔層と熱融着樹脂層との間に第2接着層を作製する方法の違いによって大きく2種類に分類される。つまり、ラミネート外装材は、第2接着層をドライラミネート法で作製するドライラミネート構成と、第2接着層を押出ラミネート法で作製する熱ラミネート構成と、に大きく分類される。
ドライラミネート構成の二次電池用外装材は、一般的に包装材などで使用されるドライラミネート法で簡易的に製造できることから、使用期間は短く、低価格が求められるポータブル機器などの民生用途に使用される。
一方、熱ラミネート構成の外装材は、押出ラミネート法などより複雑な工程を経るため、使用期間が長く、高信頼性が求められる電気自動車、電動バイク、電動自転車などの産業用途に使用されている。
ドライラミネート構成の二次電池用外装材は、一般的に包装材などで使用されるドライラミネート法で簡易的に製造できることから、使用期間は短く、低価格が求められるポータブル機器などの民生用途に使用される。
一方、熱ラミネート構成の外装材は、押出ラミネート法などより複雑な工程を経るため、使用期間が長く、高信頼性が求められる電気自動車、電動バイク、電動自転車などの産業用途に使用されている。
ラミネート外装材を使用した電池としては、正極、セパレーター、負極、電解質を溶解した電解液、並びにタブリード及びタブシーラントから構成されるタブ等の電池用内容物を密封する2種類の包装形態が提案されている。
(1)外装材を使用してパウチ状を形成し、電池用内容物を収納するパウチタイプ。
(2)外装材を冷間成型して凹部を形成し、形成した凹部に電池用内容物を収納するエンボスタイプ。
(1)外装材を使用してパウチ状を形成し、電池用内容物を収納するパウチタイプ。
(2)外装材を冷間成型して凹部を形成し、形成した凹部に電池用内容物を収納するエンボスタイプ。
エンボスタイプでは、内容物をより効率的に内包するため、貼り合わせる外装材の両側に凹部を形成し、収納体積を増加させて電池容量を増加させる形態も採用されている。例えば、冷間成型により形成した凹部を有する2枚の外装材の凹部内に、少なくとも正極、セパレーター、負極、電解質を溶解した電解液、並びにタブリード及びタブシーラントから構成されるタブ等を挟み込むようにヒートシールすることで密封したラミネート型電池が挙げられる。
近年、ラミネート外装材は、封止性、耐薬品性、深絞り成型性、水蒸気バリア性、耐熱性、絶縁性等のさまざまな特性が要求されている。特に、現状のドライラミネート構成の外装材には、熱ラミネート構成のラミネート外装材に比べ、耐薬品性、耐熱性、及び水蒸気バリア性など、長期信頼性に関連する特性を高めることが求められている。
例えば特許文献1では、外側層としての耐熱性樹脂延伸フィルム層と、内側層としての熱可塑性樹脂未延伸フィルム層と、これら両フィルム層間に配設されたアルミニウム箔層と、を含む電池ケース用包材が開示されている。前記熱可塑性樹脂未延伸フィルム層と前記アルミニウム箔層とを、カルボキシル基を有するポリオレフィンと、多官能イソシアネート化合物と、を含有する接着剤層を介して接着させることで、電池ケース用包材の耐薬品性や成型性を確保している。
しかしながら、特許文献1では耐薬品性や、成型性に関する規定はあるが、耐熱性に関わる規定はなされていない。例えば、ドライラミネート構成の第2接着層では熱ラミネート構成の第2接着層と比較して融解温度の低い成分を用いる。しかしながら、このような第2接着層を電池に使用した際に、この融点以上まで電池の温度が上昇すると、第2接着層の融解が起こり強度低下の問題となる。
そこで、本発明は上記問題を鑑み、耐薬品性、ラミネート強度の耐熱性、深絞り成型性、成型時の耐クラック性、及びヒートシール端部の水蒸気バリア性に優れる二次電池用外装材、当該二次電池用外装材を用いた二次電池、及び二次電池用外装材の製造方法の提供を目的とする。
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の第一態様に係る二次電池用外装材は、第1の面を有し、ポリエステル又はポリアミドを含む基材層と、前記基材層の前記第1の面の上方に積層された金属箔層と、前記金属箔層に積層された腐食防止処理層と、前記腐食防止処理層に積層され、2種類以上のポリオレフィンを含む接着剤層と、前記接着剤層に積層された熱融着樹脂層と、を含み、前記2種類以上のポリオレフィンのうち最も高い融解温度を有する第一のポリオレフィンの融解温度が耐熱性付与温度以上基材層熱劣化限界温度以下であり、前記2種類以上のポリオレフィンのうち最も低い融解温度を有する第二のポリオレフィンの融解温度が耐熱性限界温度以上ラミネート温度以下である。
本発明の第一態様に係る二次電池用外装材は、第1の面を有し、ポリエステル又はポリアミドを含む基材層と、前記基材層の前記第1の面の上方に積層された金属箔層と、前記金属箔層に積層された腐食防止処理層と、前記腐食防止処理層に積層され、2種類以上のポリオレフィンを含む接着剤層と、前記接着剤層に積層された熱融着樹脂層と、を含み、前記2種類以上のポリオレフィンのうち最も高い融解温度を有する第一のポリオレフィンの融解温度が耐熱性付与温度以上基材層熱劣化限界温度以下であり、前記2種類以上のポリオレフィンのうち最も低い融解温度を有する第二のポリオレフィンの融解温度が耐熱性限界温度以上ラミネート温度以下である。
上記第一態様において、前記熱融着樹脂層が第三のポリオレフィンを含み、前記第三のポリオレフィンの融解温度が前記耐熱性付与温度以上前記基材層熱劣化限界温度以下であってもよい。
上記第一態様において、前記接着剤層に含まれる前記第一のポリオレフィンの割合が耐熱性付与量以上低温ラミネート限界量以下であり、前記接着剤層に含まれる前記第二のポリオレフィンの割合が低温ラミネート性付与量以上耐熱性限界量以下であってもよい。
上記第一態様において、前記第一のポリオレフィンが、不飽和カルボン酸、前記不飽和カルボン酸の無水物、及び(メタ)アクリル酸エステルのうち、1種、又は2種以上が重合されたポリブテン、ブテン-エチレン共重合体、ブテン-プロピレン共重合体、ブテン-エチレン-プロピレン共重合体、及びブテン-α-オレフィン共重合体のいずれか1つであってもよい。
上記第一態様において、前記接着剤層に含まれる前記第一のポリオレフィンの割合が耐熱性付与量以上低温ラミネート限界量以下であり、前記接着剤層に含まれる前記第二のポリオレフィンの割合が低温ラミネート性付与量以上耐熱性限界量以下であってもよい。
上記第一態様において、前記第一のポリオレフィンが、不飽和カルボン酸、前記不飽和カルボン酸の無水物、及び(メタ)アクリル酸エステルのうち、1種、又は2種以上が重合されたポリブテン、ブテン-エチレン共重合体、ブテン-プロピレン共重合体、ブテン-エチレン-プロピレン共重合体、及びブテン-α-オレフィン共重合体のいずれか1つであってもよい。
上記第一態様において、前記接着剤層に含まれる前記第一のポリオレフィン及び前記第二のポリオレフィンが、イミド結合によって架橋されていてもよい。
上記第一態様において、前記接着剤層の膜厚が1μm以上5μm以下であってもよい。
上記第一態様において、前記熱融着樹脂層の膜厚が20μm以上90μm以下であってもよい。
本発明の第二態様に係る二次電池は、上記第一態様に係る二次電池用外装材を備える。
上記第一態様において、前記接着剤層の膜厚が1μm以上5μm以下であってもよい。
上記第一態様において、前記熱融着樹脂層の膜厚が20μm以上90μm以下であってもよい。
本発明の第二態様に係る二次電池は、上記第一態様に係る二次電池用外装材を備える。
本発明の第三態様に係る二次電池用外装材の製造方法は、基材層の第1の面に、少なくとも金属箔層、腐食防止処理層、接着剤層、及び熱融着樹脂層が順に積層された二次電池用外装材の製造方法であって、2種類以上のポリオレフィンを含み、2種類以上の前記ポリオレフィンのうち最も融解温度が高い第一のポリオレフィンの融解温度が耐熱性付与温度以上基材層熱劣化限界温度以下であり、2種類以上の前記ポリオレフィンのうち最も融解温度が低い第二のポリオレフィンの融解温度が耐熱性限界温度以上ラミネート温度以下である塗液を前記腐食防止処理層上に塗工することによって前記接着剤層を形成する(接着剤層形成工程)。
上記第三態様において、前記接着剤層を形成した後に、前記耐熱性付与温度以上前記基材層熱劣化限界温度以下の融解温度を有する第三のポリオレフィンを含む熱融着樹脂を用いて、前記第二のポリオレフィンの融解温度以上であり、かつ前記第一のポリオレフィンの融解温度未満であって前記第三のポリオレフィンの融解温度未満の温度でドライラミネートすることにより、前記接着剤層上に前記熱融着樹脂層を形成してもよい(熱融着樹脂層形成工程)。
上記第三態様に係る二次電池用外装材の製造方法は、前記熱融着樹脂層を形成した後に、20℃以上100℃以下の温度で、前記腐食防止処理層、前記接着剤層、及び前記熱融着樹脂層をエージング処理してもよい(第一のエージング工程)。
上記第三態様に係る二次電池用外装材の製造方法は、前記熱融着樹脂層を形成した後に、20℃以上100℃以下の温度で、前記腐食防止処理層、前記接着剤層、及び前記熱融着樹脂層をエージング処理してもよい(第一のエージング工程)。
上記第三態様において、前記熱融着樹脂層を形成した後に、前記腐食防止処理層、前記接着剤層、及び前記熱融着樹脂層を、前記第一のポリオレフィンの融解温度以上、前記第三のポリオレフィンの融解温度以上、かつ前記基材層熱劣化限界温度以下の範囲の温度で加熱し、その後、前記接着剤層の結晶化温度未満であり、かつ前記熱融着樹脂層の結晶化温度未満の温度まで冷却してもよい(加熱・冷却工程)。
上記第三態様において、前記腐食防止処理層、前記接着剤層、及び前記熱融着樹脂層をエージング処理した後に、前記腐食防止処理層、前記接着剤層、及び前記熱融着樹脂層を、前記第一のポリオレフィンの融解温度以上、前記第三のポリオレフィンの融解温度以上、かつ前記基材層熱劣化限界温度以下の範囲の温度で加熱し、その後、前記接着剤層の結晶化温度未満であり、かつ前記熱融着樹脂層の結晶化温度未満の温度まで冷却してもよい(加熱・冷却工程)。
上記第三態様において、前記腐食防止処理層、前記接着剤層、及び前記熱融着樹脂層を加熱・冷却した後に、20℃以上100℃以下の温度で、前記腐食防止処理層、前記接着剤層、及び前記熱融着樹脂層をエージング処理してもよい(第二のエージング工程)。
上記第三態様において、前記腐食防止処理層、前記接着剤層、及び前記熱融着樹脂層をエージング処理した後に、前記腐食防止処理層、前記接着剤層、及び前記熱融着樹脂層を、前記第一のポリオレフィンの融解温度以上、前記第三のポリオレフィンの融解温度以上、かつ前記基材層熱劣化限界温度以下の範囲の温度で加熱し、その後、前記接着剤層の結晶化温度未満であり、かつ前記熱融着樹脂層の結晶化温度未満の温度まで冷却してもよい(加熱・冷却工程)。
上記第三態様において、前記腐食防止処理層、前記接着剤層、及び前記熱融着樹脂層を加熱・冷却した後に、20℃以上100℃以下の温度で、前記腐食防止処理層、前記接着剤層、及び前記熱融着樹脂層をエージング処理してもよい(第二のエージング工程)。
本発明の上記各態様によれば、耐薬品性、ラミネート強度の耐熱性、深絞り成型性、成型時の耐クラック性、及びヒートシール端部の水蒸気バリア性に優れた二次電池用外装材及び二次電池を得ることができる。また、本発明の上記各態様によれば、耐薬品性、ラミネート強度の耐熱性、深絞り成型性、成型時の耐クラック性、及びヒートシール端部の水蒸気バリア性に優れた二次電池用外装材を製造することができる。
以下、本発明の一実施形態に係る二次電池用外装材(以下、「外装材」とも略称する)を、図1から図8を参照しながら説明する。
(外装材)
本実施形態の外装材は、蓄電池に適用されるドライラミネート外装材である。
図1に示すように、本実施形態の外装材1は、基材層11の一方の面11aに、基材接着剤層12、金属箔層13、腐食防止処理層14、接着剤層15、及び熱融着樹脂層16が、一方の面11aに基材接着剤層12、金属箔層13、腐食防止処理層14、接着剤層15、及び熱融着樹脂層16の順で積層されて形成される積層構造を有する。
なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の厚さや寸法の比率は適宜異ならせてある。
本実施形態の外装材は、蓄電池に適用されるドライラミネート外装材である。
図1に示すように、本実施形態の外装材1は、基材層11の一方の面11aに、基材接着剤層12、金属箔層13、腐食防止処理層14、接着剤層15、及び熱融着樹脂層16が、一方の面11aに基材接着剤層12、金属箔層13、腐食防止処理層14、接着剤層15、及び熱融着樹脂層16の順で積層されて形成される積層構造を有する。
なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の厚さや寸法の比率は適宜異ならせてある。
(基材層11)
基材層11は、電池を製造する際のシール工程における耐熱性を付与し、加工や流通の際に起こりうるピンホールの発生を抑制する役割を果たす。また、エンボス成型時の金属箔層13の破断防止や、金属箔層13と他の金属との接触を防止する絶縁性などの役割を果たす。
基材層11としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン等の延伸フィルム又は未延伸フィルム等が挙げられる。これらのなかでも成型性、耐熱性、耐突き指し性、絶縁性を向上させる点から、2軸延伸ポリアミドや2軸延伸ポリエステルが好ましい。
基材層11は、電池を製造する際のシール工程における耐熱性を付与し、加工や流通の際に起こりうるピンホールの発生を抑制する役割を果たす。また、エンボス成型時の金属箔層13の破断防止や、金属箔層13と他の金属との接触を防止する絶縁性などの役割を果たす。
基材層11としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン等の延伸フィルム又は未延伸フィルム等が挙げられる。これらのなかでも成型性、耐熱性、耐突き指し性、絶縁性を向上させる点から、2軸延伸ポリアミドや2軸延伸ポリエステルが好ましい。
基材層11は、1枚のフィルムである単一フィルムであってもよく、2枚以上のフィルムをドライラミネート接着剤で貼り合わせた複合フィルムであってもよい。
基材層11が単一フィルムの場合には、単層単一フィルムである2軸延伸ポリアミドフィルム、又は2軸延伸ポリエステルフィルム、又は多層単一フィルムであるポリアミド/ポリエステル熱可塑性エラストマー/ポリエステルの2軸延伸共押出フィルムを使用することができる。また基材層11が複合基材フィルムの場合には、2枚のフィルムをドライラミネート接着剤で貼り合わせた多層複合フィルムである2軸延伸ポリアミドフィルム/ポリウレタン系接着剤/2軸延伸ポリエステルフィルムを使用することができる。
基材層11が単一フィルムの場合には、単層単一フィルムである2軸延伸ポリアミドフィルム、又は2軸延伸ポリエステルフィルム、又は多層単一フィルムであるポリアミド/ポリエステル熱可塑性エラストマー/ポリエステルの2軸延伸共押出フィルムを使用することができる。また基材層11が複合基材フィルムの場合には、2枚のフィルムをドライラミネート接着剤で貼り合わせた多層複合フィルムである2軸延伸ポリアミドフィルム/ポリウレタン系接着剤/2軸延伸ポリエステルフィルムを使用することができる。
一般的に、複合フィルムの接着に使用されるポリウレタン系接着剤は、フッ化水素や電解液に対する耐薬品性が低く、前記薬品が直接接着剤に接触しなくても薬品の雰囲気化で分解されてしまうため、電池製造の注液工程などで劣化することがある。そのため、本実施形態では、耐薬品性に優れるポリエステル熱可塑性エラストマーを使用した単一基材によって基材層11が構成されているとよい。
基材層11には難燃剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、光安定剤、粘着付与剤、帯電防止材等の添加材が内部に分散、又は表面に塗布されてもよい。
スリップ剤としては、脂肪酸アミド(例えば、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘニン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミドなど)などが挙げられる。
アンチブロッキング剤としては、シリカなどの各種フィラー系のアンチブロッキング剤が好ましい。添加剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
スリップ剤としては、脂肪酸アミド(例えば、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘニン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミドなど)などが挙げられる。
アンチブロッキング剤としては、シリカなどの各種フィラー系のアンチブロッキング剤が好ましい。添加剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
基材層11の厚さは、耐突き刺し性、絶縁性や、エンボス加工性などの点から、6μm(マイクロメートル)以上50μm以下が好ましく、10μm以上40μm以下であることがより好ましい。基材層11の厚さが6μm以上であれば、耐ピンホール性、絶縁性が向上し、基材層11の厚さが50μm以下であれば、成型性が向上する。
基材層11の表面に、耐殺傷性や、滑り性改善などのために、凹凸形状を形成することができる。
基材層11の表面に、耐殺傷性や、滑り性改善などのために、凹凸形状を形成することができる。
(基材接着剤層12)
基材接着剤層12は、基材層11と金属箔層13との間、すなわち基材層11の一方の面(第1の面)11aに形成される。基材接着剤層12は、基材層11と金属箔層13とを強固に接着するのに必要な密着力を有する。また、基材接着剤層12は、エンボス成型時の基材層11による金属箔層13の破断を保護するために追随性を有する。
基材接着剤層12は、基材層11と金属箔層13との間、すなわち基材層11の一方の面(第1の面)11aに形成される。基材接着剤層12は、基材層11と金属箔層13とを強固に接着するのに必要な密着力を有する。また、基材接着剤層12は、エンボス成型時の基材層11による金属箔層13の破断を保護するために追随性を有する。
基材接着剤層12としては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオールなどを含む主剤と、芳香族系や脂肪族系のイソシアネートを含む硬化剤とを有する2液硬化型接着剤を使用することができる。上記接着剤は主剤のOH基(又はCOOH基)に対する硬化剤のNCO基のモル比(NCO/OH(又はCOOH基))は、1以上10以下が好ましく、2以上5以下がより好ましい。(NCO/OH(又はCOOH基))が1以上ならば接着性が得られる。また、10よりも大きいと、架橋反応が過剰に進行し、基材接着剤層12が脆く硬くなり、伸び量を確保できず成型性が得られない。
基材接着剤層12には、熱可塑性エラストマー、粘着付与剤、フィラー、顔料、染料など添加することができる。
基材接着剤層12の厚さは、接着強度や、追随性、加工性などの点から、0.5μm以上10μm以下が好ましく、1μm以上5μm以下がより好ましい。
基材接着剤層12の厚さは、接着強度や、追随性、加工性などの点から、0.5μm以上10μm以下が好ましく、1μm以上5μm以下がより好ましい。
(金属箔層13)
金属箔層13は、基材接着剤層12と接着剤層15との間、すなわち基材接着剤層12の基材層11が積層される面とは反対の面に形成される。金属箔層13は、水分が電池内に浸入することを防止する水蒸気バリア性を有する。また、金属箔層13は、深絞り成型をするために延展性を有する。
金属箔層13としては、アルミニウム、ステンレス鋼等の各種金属箔を使用することができる。重量(比重)、防湿性、加工性、コストの面から、アルミニウム箔が好ましい。
金属箔層13は、基材接着剤層12と接着剤層15との間、すなわち基材接着剤層12の基材層11が積層される面とは反対の面に形成される。金属箔層13は、水分が電池内に浸入することを防止する水蒸気バリア性を有する。また、金属箔層13は、深絞り成型をするために延展性を有する。
金属箔層13としては、アルミニウム、ステンレス鋼等の各種金属箔を使用することができる。重量(比重)、防湿性、加工性、コストの面から、アルミニウム箔が好ましい。
金属箔層13となるアルミニウム箔としては、公知の軟質アルミニウム箔が使用できる。耐ピンホール性、及び成型時の延展性の点から、鉄を含むアルミニウム箔が好ましい。アルミニウム箔(100質量%)中の鉄の含有量は、アルミニウム箔の全質量100質量%に対して、0.1質量%以上9.0質量%以下が好ましく、0.5質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。鉄の含有量が下限値(0.1質量%)以上であれば耐ピンホール性、延展性が向上する。鉄の含有量が上限値(9.0質量%)以下であれば、柔軟性が向上する。
金属箔層13の厚さは、バリア性、耐ピンホール性、加工性の点から、10μm以上100μm以下が好ましく、15μm以上80μm以下がより好ましい。
金属箔層13の厚さは、バリア性、耐ピンホール性、加工性の点から、10μm以上100μm以下が好ましく、15μm以上80μm以下がより好ましい。
金属箔層13には、未処理のアルミニウム箔も用いてもよいが、脱脂処理を施したアルミニウム箔を用いることが好ましい。脱脂処理としては、大きく区分するとウェットタイプとドライタイプとが挙げられる。
ウェットタイプの脱脂処理としては、例えば、酸脱脂やアルカリ脱脂などが挙げられる。酸脱脂に使用する酸としては、例えば、硫酸、硝酸、塩酸、フッ酸などの無機酸が挙げられる。これらの酸は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、アルミニウム箔のエッチング効果が向上する点から、必要に応じて鉄(III)イオンやセリウム(III)イオンなどの供給源となる各種金属塩を配合してもよい。アルカリ脱脂に使用するアルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウムなどの強エッチングタイプのアルカリが挙げられる。また、弱アルカリ系や界面活性剤を配合したアルカリを用いてもよい。
ウェットタイプの脱脂処理は、浸漬法やスプレー法で行われる。
ウェットタイプの脱脂処理は、浸漬法やスプレー法で行われる。
ドライタイプの脱脂処理としては、例えば、金属箔層13に用いられるアルミニウム箔を焼鈍処理する工程において、焼鈍処理時間を長くすることで脱脂処理を行う方法が挙げられる。また、該脱脂処理の他にも、フレーム処理やコロナ処理などが挙げられる。さらには、特定波長の紫外線を照射して発生する活性酸素により、汚染物質を酸化分解・除去する脱脂処理を採用してもよい。
(腐食防止処理層14)
腐食防止処理層14は、金属箔層13の熱融着樹脂層16に対向する面、すなわち金属箔層13の基材接着剤層12が積層される面とは反対の面に形成される。腐食防止処理層14は、電解質と水分との反応により発生するフッ酸による金属箔層13の表面の腐食を防止する。
また、腐食防止処理層14は、腐食防止機能に加えて、接着剤層15と金属箔層13との密着性を向上させるアンカー層としての機能も有する。
腐食防止処理層14は、金属箔層13の熱融着樹脂層16に対向する面、すなわち金属箔層13の基材接着剤層12が積層される面とは反対の面に形成される。腐食防止処理層14は、電解質と水分との反応により発生するフッ酸による金属箔層13の表面の腐食を防止する。
また、腐食防止処理層14は、腐食防止機能に加えて、接着剤層15と金属箔層13との密着性を向上させるアンカー層としての機能も有する。
腐食防止処理層14は、例えば、クロム酸塩、リン酸塩、フッ化物、及び各種熱硬化性の樹脂を含む腐食防止処理剤であるクロメート処理、希土類元素酸化物(例えば、酸化セリウムなど)、燐酸塩、及び各種熱硬化性の樹脂を含む腐食防止処理剤であるセリアゾール処理などを使用して形成することができる。腐食防止処理層14は、金属箔層13の耐食性を満たす塗膜であれば、上記処理で形成した塗膜には限定されない。例えば、リン酸塩処理、ベーマイト処理などを使用してもよい。また、腐食防止処理層14は、単層に限定されず、腐食防止機能をもつ塗膜上にオーバーコート剤として樹脂をコーティングするなど2層以上で耐食性を有する構成を採用してもよい。
腐食防止処理層14の厚さは、腐食防止機能とアンカーとしての機能の点から、5nm(ナノメートル)以上1μm以下が好ましく、10nm以上200nm以下がより好ましい。
腐食防止処理層14には、一般的にクロメート処理が広く使用されているが、6価クロムの使用は環境汚染につながることから、クロムを使用しない非クロム系処理が好ましい。非クロム系処理の具体例としては、酸化セリウムにポリアクリル酸をオーバーコートした処理が挙げられる。
腐食防止処理層14には、一般的にクロメート処理が広く使用されているが、6価クロムの使用は環境汚染につながることから、クロムを使用しない非クロム系処理が好ましい。非クロム系処理の具体例としては、酸化セリウムにポリアクリル酸をオーバーコートした処理が挙げられる。
(接着剤層15)
接着剤層15は、熱融着樹脂層16と腐食防止処理層14との間、すなわち腐食防止処理層14の金属箔層13が積層される面とは反対の面に形成される。接着剤層15には、接着剤が用いられ、具体的には、接着剤層15に適用される接着剤としては、酸変性ポリオレフィンを挙げることができる。酸変性ポリオレフィンは、分子内に非極性部と極性部との両方を有することから、非極性の熱融着樹脂層16と、極性の腐食防止処理層14との両方に強固に密着することができる。また、酸変性ポリオレフィンは、耐薬品性があるため、電解質と水分との反応により発生するフッ化水素等が存在しても、接着剤層15の分解劣化による密着力低下を防止することができる。
接着剤層15は、熱融着樹脂層16と腐食防止処理層14との間、すなわち腐食防止処理層14の金属箔層13が積層される面とは反対の面に形成される。接着剤層15には、接着剤が用いられ、具体的には、接着剤層15に適用される接着剤としては、酸変性ポリオレフィンを挙げることができる。酸変性ポリオレフィンは、分子内に非極性部と極性部との両方を有することから、非極性の熱融着樹脂層16と、極性の腐食防止処理層14との両方に強固に密着することができる。また、酸変性ポリオレフィンは、耐薬品性があるため、電解質と水分との反応により発生するフッ化水素等が存在しても、接着剤層15の分解劣化による密着力低下を防止することができる。
接着剤層15は、2種類以上のポリオレフィンを含む塗液を塗工することで形成されている。接着剤層15に含まれる2種類以上のポリオレフィンのうち最も融解温度が高い第一のポリオレフィンの融解温度は、耐熱性付与温度以上、基材層熱劣化限界温度以下であることが好ましい。接着剤層15に含まれる2種類以上のポリオレフィンのうち最も融解温度が低い第二のポリオレフィンの融解温度は、耐熱性限界温度以上ラミネート温度以下であることが好ましい。
なお、融解温度は、JIS K7121に準拠して測定した値である。
なお、融解温度は、JIS K7121に準拠して測定した値である。
ここで耐熱性付与温度とは、二次電池用外装材及び二次電池を作製、使用する際に必要な耐熱性が得られるポリオレフィンの最低の融解温度である。二次電池は充放電する際に発熱する可能性があり、また、二次電池を使用する環境によっても高温化での使用では耐熱性が必要となる。
接着剤層15の融点(融解温度)が低い場合、高温下で密着性を保持できず開放してしまう。接着剤層15に耐熱性を付与するためには、融解温度が高い第一のポリオレフィンが接着剤層15に含まれている必要がある。
作製した外装材1を100mm×15mmサイズでカットし80℃の雰囲気に5分間放置した後に、アルミニウム箔で形成された金属箔層13と接着剤層15との間のラミネート強度を80℃雰囲気下で引張速度100mm/分、JIS K6854-3で規定されるはく離接着強さ試験方法のT型はく離によって測定する。3N/15mm以上のラミネート強度を有する第一のポリオレフィンの融解温度を耐熱性付与温度と称する。十分な耐熱性を得るには、第一のポリオレフィンの融解温度の下限値である耐熱性付与温度は、90℃以上であることが好ましい。
接着剤層15の融点(融解温度)が低い場合、高温下で密着性を保持できず開放してしまう。接着剤層15に耐熱性を付与するためには、融解温度が高い第一のポリオレフィンが接着剤層15に含まれている必要がある。
作製した外装材1を100mm×15mmサイズでカットし80℃の雰囲気に5分間放置した後に、アルミニウム箔で形成された金属箔層13と接着剤層15との間のラミネート強度を80℃雰囲気下で引張速度100mm/分、JIS K6854-3で規定されるはく離接着強さ試験方法のT型はく離によって測定する。3N/15mm以上のラミネート強度を有する第一のポリオレフィンの融解温度を耐熱性付与温度と称する。十分な耐熱性を得るには、第一のポリオレフィンの融解温度の下限値である耐熱性付与温度は、90℃以上であることが好ましい。
また、基材層熱劣化限界温度とは、ドライラミネート時や熱処理時において基材層11に熱が加わった際に基材層11に劣化が生じ、成型性の低下が起こる限界温度である。外装材1を作製する際に、接着剤層15を融解させ密着させるために熱処理を行う。接着剤層15の融点が高い場合、より高温での加熱が必要となり、基材層11の劣化が生じる。
作製した外装材1を200mm×100mmサイズでカットし、100×50mmサイズの冷間成型用装置にセットした後、ヘッドスピードが10mm/sec、絞り深さが6mmの条件でエンボス加工を行う。このとき、成型延伸部に破断、ピンホールが発生しない温度を基材層熱劣化限界温度と称する。基材層11の種類により成型性が低下する温度は変化するが、基材層熱劣化限界温度は概ね200℃程度である。但し、ドライラミネート時における接着剤層15の溶剤への溶解性などを考慮すると、第一のポリオレフィンの融解温度は、160℃以下であることが好ましい。
作製した外装材1を200mm×100mmサイズでカットし、100×50mmサイズの冷間成型用装置にセットした後、ヘッドスピードが10mm/sec、絞り深さが6mmの条件でエンボス加工を行う。このとき、成型延伸部に破断、ピンホールが発生しない温度を基材層熱劣化限界温度と称する。基材層11の種類により成型性が低下する温度は変化するが、基材層熱劣化限界温度は概ね200℃程度である。但し、ドライラミネート時における接着剤層15の溶剤への溶解性などを考慮すると、第一のポリオレフィンの融解温度は、160℃以下であることが好ましい。
また、耐熱性限界温度とは、二次電池用外装材及び二次電池を作製、使用する際に必要な耐熱性が確保されるのに最低限必要な第二のポリオレフィンの融解温度である。接着剤層15に極度に融解温度が低いポリオレフィンが含まれていると、高温下で密着性を保持できず開放してしまう。
作製した外装材1を100mm×15mmサイズでカットし80℃の雰囲気に5分間放置した後に、アルミニウム箔で形成された金属箔層13と接着剤層15との間のラミネート強度を80℃雰囲気下で引張速度100mm/分、T型はく離によって測定する。3N/15mm以上のラミネート強度を有する第二のポリオレフィンの融解温度を耐熱性限界温度と称する。最低限の耐熱性を得るには、第二のポリオレフィンの融解温度の下限値である耐熱性限界温度は、60℃以上であることが好ましい。
作製した外装材1を100mm×15mmサイズでカットし80℃の雰囲気に5分間放置した後に、アルミニウム箔で形成された金属箔層13と接着剤層15との間のラミネート強度を80℃雰囲気下で引張速度100mm/分、T型はく離によって測定する。3N/15mm以上のラミネート強度を有する第二のポリオレフィンの融解温度を耐熱性限界温度と称する。最低限の耐熱性を得るには、第二のポリオレフィンの融解温度の下限値である耐熱性限界温度は、60℃以上であることが好ましい。
また、ラミネート温度とは、接着剤層15を介して金属箔層13と熱融着樹脂層16とをドライラミネート法により接着させる際に加える温度である。ドライラミネート時には第二のポリオレフィンが融解している必要がある。第二のポリオレフィンの融解温度がラミネート温度よりも高い場合、第二のポリオレフィンが融解せず、金属箔層13と熱融着樹脂層16とを密着させることができない。
ラミネート温度が高い場合、基材層11に熱が加わった際の劣化や、熱融着樹脂層16を構成するポリオレフィンが結晶化し、深絞り成形時にクラックが発生しやすくなる原因となる。上記の理由より、第二のポリオレフィンの融解温度の上限値であるラミネート温度は90℃以下であることが好ましい。
ラミネート温度が高い場合、基材層11に熱が加わった際の劣化や、熱融着樹脂層16を構成するポリオレフィンが結晶化し、深絞り成形時にクラックが発生しやすくなる原因となる。上記の理由より、第二のポリオレフィンの融解温度の上限値であるラミネート温度は90℃以下であることが好ましい。
第一のポリオレフィン及び第二のポリオレフィンを含み接着剤層15の原料となる接着剤は、各種溶剤に原料を溶解させた塗液(溶解タイプ塗液)、又は原料を分散させた塗液(分散タイプ塗液)を使用することができる。これらのポリオレフィンを分散させた塗液は、溶剤を乾燥させた後、高温での焼付けが必要になる。そのため、分散タイプ塗液よりも溶解タイプ塗液を用いることがより好ましい。また、高温での焼付けは、基材層11の劣化につながるため、第二のポリオレフィンの融解温度以上、第一のポリオレフィンの融解温度未満で、焼付けないで乾燥することが重要である。
第一のポリオレフィンの融解温度が耐熱性付与温度未満の場合には結晶化度が低いため、水蒸気バリア性及び耐熱性が低下する。また、第一のポリオレフィンの融解温度が基材層熱劣化限界温度を超えると、溶剤に溶解しにくくなるため、塗工適性が低下する原因となる。一方、第二のポリオレフィンの融解温度が耐熱性限界温度未満の場合には、ラミネート強度及びヒートシール強度の耐熱性が不足する。第二のポリオレフィンの融解温度がラミネート温度を超えると、第二のポリオレフィンが融解しないため、接着剤としての機能が発現せず、腐食防止処理層14を熱融着樹脂層16に接着することができない。
第一のポリオレフィンの融解温度が耐熱性付与温度以上基材層熱劣化限界温度以下の範囲内にあることで、外装材に耐熱性を付与することができる。
第二のポリオレフィンの融解温度が耐熱性限界温度以上ラミネート温度以下の範囲内にあることで、低温でドライラミネートすることができる。
第一のポリオレフィンの融解温度が耐熱性付与温度以上基材層熱劣化限界温度以下の範囲内にあることで、外装材に耐熱性を付与することができる。
第二のポリオレフィンの融解温度が耐熱性限界温度以上ラミネート温度以下の範囲内にあることで、低温でドライラミネートすることができる。
第一のポリオレフィン及び第二のポリオレフィンは、接着性の点から、少なくとも不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸の無水物、及び(メタ)アクリル酸エステルのうち1種、又は2種以上が重合されたポリオレフィンであることが好ましい。
第一のポリオレフィンの成分となるポリオレフィンとしては、ポリブテン、ブテン-エチレン共重合体、ブテン-プロピレン共重合体、ブテン-エチレン-プロピレン共重合体、及びブテン-α-オレフィン共重合体のうちいずれか1種、または2種以上を混合して使用することが好ましい。融解温度が耐熱性付与温度以上基材層熱劣化限界温度以下の範囲となるポリオレフィンとしては、プロピレン-エチレン共重合体、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体等が挙げられる。しかしながら、融解温度を上記範囲にするためにエチレンの占める割合を大きくすると、プロピレンと相溶せず、ラミネート強度の低下やクラック発生の原因となる。
また、ポリブテン、ブテン-エチレン共重合体、ブテン-プロピレン共重合体、ブテン-エチレン-プロピレン共重合体、及びブテン-α-オレフィン共重合体のいずれかを用いることで、熱融着樹脂層16との密着性を得ることができる。ポリブテン、ブテン-エチレン共重合体、ブテン-プロピレン共重合体、ブテン-エチレン-プロピレン共重合体、及びブテン-α-オレフィン共重合体に占めるブテンのモル比は、熱融着樹脂層16との密着性、相溶性の点から70%以上98%以下であることが好ましい。
また、ポリブテン、ブテン-エチレン共重合体、ブテン-プロピレン共重合体、ブテン-エチレン-プロピレン共重合体、及びブテン-α-オレフィン共重合体のいずれかを用いることで、熱融着樹脂層16との密着性を得ることができる。ポリブテン、ブテン-エチレン共重合体、ブテン-プロピレン共重合体、ブテン-エチレン-プロピレン共重合体、及びブテン-α-オレフィン共重合体に占めるブテンのモル比は、熱融着樹脂層16との密着性、相溶性の点から70%以上98%以下であることが好ましい。
第二のポリオレフィンの成分となるポリオレフィンとしては、ポリプロピレン、プロピレン-エチレン共重合体、プロピレン-ブテン共重合体、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体、プロピレン-α-オレフィン共重合を使用することができる。
第一のポリオレフィン及び第二のポリオレフィンの不飽和カルボン酸、その無水物としては、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、およびこれらの酸無水物などが挙げられる。第一のポリオレフィン及び第二のポリオレフィンの(メタ)アクリル酸エステルとしては(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ラウリルなどが挙げられる。これらはポリオレフィンに対し、共重合していればよい。共重合の形式としては、ブロック共重合、ランダム共重合、グラフト共重合などが挙げられる。これら不飽和カルボン酸や、その酸無水物、および(メタ)アクリル酸エステルは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
接着剤層15には、耐薬品性、ラミネート強度、及び耐熱性に問題が生じない範囲で第一のポリオレフィン及び第二のポリオレフィン以外の、第二のポリオレフィン以上、第一のポリオレフィンの融解温度以下の融解温度を有する樹脂が含まれていてもよい。第一のポリオレフィン及び第二のポリオレフィン以外の樹脂としては、例えば、低密度、中密度、高密度のポリエチレン;エチレン-α-オレフィン共重合体、ホモポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、ランダムポリプロピレン、プロピレン-α-オレフィン共重合体、ポリブテン、ブテン-α-オレフィン共重合体、またはこれらの酸変性物などが挙げられる。
接着剤層15に含まれる第一のポリオレフィンの割合は耐熱性付与量以上低温ラミネート限界量以下であることが好ましい。接着剤層15に含まれる第二のポリオレフィンの割合は低温ラミネート性付与量以上耐熱性限界量以下であることが好ましい。
ここで、耐熱性付与量とは、二次電池用外装材及び二次電池を作製、使用する際に必要な耐熱性を得るのに必要な、接着剤層15に含まれる第一のポリオレフィンの割合である。高い融解温度を有する第一のポリオレフィンの接着剤層15に含まれる割合が耐熱性付与量以上であることによって、高温下での密着力がより向上し耐熱性が得られる。作製した外装材1を100mm×15mmサイズでカットし80℃の雰囲気に5分間放置した後に、アルミニウム箔で形成された金属箔層13と接着剤層15との間のラミネート強度を80℃雰囲気下で引張速度100mm/分、T型はく離によって測定する。4N/15mm以上のラミネート強度を有する第一のポリオレフィンの接着剤層15に含まれる割合を耐熱性付与量と称する。より高い耐熱性を得るためには、第一のポリオレフィンの割合の下限値である耐熱性付与量は、20重量%以上であることが好ましい。
また、低温ラミネート限界量とは、ドライラミネート時において低温で金属箔層13と熱融着樹脂層16との密着を得るのに必要な、接着剤層15に含まれる第一のポリオレフィンの割合である。密着を得るために高温でのラミネートが必要な場合、基材層11が劣化し成形性の低下の原因となる。低温でのラミネートにおいてもより強い密着が得られるためには、第一のポリオレフィンの割合の上限値である低温ラミネート限界量は、80重量%以下であることが好ましい。
また、低温ラミネート限界量とは、ドライラミネート時において低温で金属箔層13と熱融着樹脂層16との密着を得るのに必要な、接着剤層15に含まれる第一のポリオレフィンの割合である。密着を得るために高温でのラミネートが必要な場合、基材層11が劣化し成形性の低下の原因となる。低温でのラミネートにおいてもより強い密着が得られるためには、第一のポリオレフィンの割合の上限値である低温ラミネート限界量は、80重量%以下であることが好ましい。
また、低温ラミネート性付与量とは、ドライラミネート時において低温で金属箔層13と熱融着樹脂層16との密着が得るのに必要な、接着剤層15に第二のポリオレフィンの含まれる割合である。低温でのラミネートで密着を得るためには、融解温度が低いポリオレフィンが接着剤層15に含まれていることが重要である。ドライラミネート時において100℃でラミネートした際に金属箔層13と熱融着樹脂層16との間ではく離が生じない、接着剤層15に含まれる第二のポリオレフィンの割合を低温ラミネート性付与量と称する。第二のポリオレフィンの割合の下限値である低温ラミネート性付与量は、20重量%以上であることが好ましい。
また、耐熱性限界量とは、二次電池用外装材及び二次電池を作製、使用する際に必要な耐熱性を得るのに必要な、接着剤層15に含まれる第二のポリオレフィンの割合である。融解温度が高いポリオレフィンが接着剤層15に含まれていることが、耐熱性を得るには重要であり、上記の理由から第二のポリオレフィンの割合の上限値である耐熱性限界量は、80重量%以下であることが好ましい。
また、耐熱性限界量とは、二次電池用外装材及び二次電池を作製、使用する際に必要な耐熱性を得るのに必要な、接着剤層15に含まれる第二のポリオレフィンの割合である。融解温度が高いポリオレフィンが接着剤層15に含まれていることが、耐熱性を得るには重要であり、上記の理由から第二のポリオレフィンの割合の上限値である耐熱性限界量は、80重量%以下であることが好ましい。
第一のポリオレフィンの割合が耐熱性付与量未満の場合、耐熱性が不足し、高温雰囲気下におけるラミネート強度とヒートシール強度とが低下する。一方、第一のポリオレフィンの割合が低温ラミネート限界量を超える場合では、ドライラミネート時に非融解面積が増加するため、ラミネート強度が低下する。第二のポリオレフィンの割合が低温ラミネート性付与量未満では、ドライラミネート時に非融解面積が増加するため、ラミネート強度が低下する。一方、第二のポリオレフィンの割合が耐熱性限界量を超える場合では、耐熱性が不足し、高温雰囲気下におけるラミネート強度とヒートシール強度とが低下する。
接着剤層15に含まれるポリオレフィンは、イミド結合によって架橋されていることが好ましい。接着剤層15内のイミド結合による架橋は、第一のポリオレフィン間、第二のポリオレフィン間、第一のポリオレフィンと第二のポリオレフィンとの間など、少なくとも2種類以上の酸変性ポリオレフィン間を3次元的に架橋していることが好ましい。
イミド結合を形成する方法としては、イミド結合を有する化合物を重合で酸変性ポリオレフィンに重合させてもよい。また、酸変性ポリオレフィンのカルボン酸と多官能イソシアネート化合物などとを反応させ、酸変性ポリオレフィン間にイミド結合を形成してもよい。このように酸変性ポリオレフィン間をイミド結合で架橋することで、酸変性ポリオレフィンの分子量が増加するため、低分子量の未反応物が低下し、耐薬品性や耐熱性を向上させることができる。また、イミド結合による架橋は、弾性率(ヤング率)及び破断強度も向上するため、接着剤層15の膜強度を向上させることができる。
イミド結合を形成する方法としては、イミド結合を有する化合物を重合で酸変性ポリオレフィンに重合させてもよい。また、酸変性ポリオレフィンのカルボン酸と多官能イソシアネート化合物などとを反応させ、酸変性ポリオレフィン間にイミド結合を形成してもよい。このように酸変性ポリオレフィン間をイミド結合で架橋することで、酸変性ポリオレフィンの分子量が増加するため、低分子量の未反応物が低下し、耐薬品性や耐熱性を向上させることができる。また、イミド結合による架橋は、弾性率(ヤング率)及び破断強度も向上するため、接着剤層15の膜強度を向上させることができる。
接着剤層15に含まれるポリオレフィンの混合物の重量平均分子量は、5万以上20万以下であることが好ましい。重量平均分子量が5万未満では、電解液などに対し溶解や膨潤がしやすくなるため、接着剤層15の分解劣化につながりやすくなる。一方、重量平均分子量が20万を超える場合では、溶剤に不溶化や増粘など、塗工適性が低下する。上記混合物の重量平均分子量が5万以上20万以下の範囲内にあることによって、凝集強度が向上するので密着強度を向上させることができる。
接着剤層15には、ポリオレフィン以外にも、必要な特性に応じ、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリオレフィンポリオール、脂肪族イソシアネート、芳香族イソシアネートなどを添加することができる。
接着剤層15には、ポリオレフィン以外にも、必要な特性に応じ、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリオレフィンポリオール、脂肪族イソシアネート、芳香族イソシアネートなどを添加することができる。
接着剤層15の膜厚は、1μm以上5μm以下であることが好ましい。膜厚が1μm未満では、密着力が低下するため、ラミネート強度が得られない。一方、膜厚が5μmを超える場合では、接着剤層15が厚くなることで、膜割れが発生しやすくなる。
接着剤層15の膜厚が1μm以上5μm以下の範囲内にあることで、熱融着樹脂層16と腐食防止処理層14とを強固に密着させることができる。
接着剤層15の膜厚が1μm以上5μm以下の範囲内にあることで、熱融着樹脂層16と腐食防止処理層14とを強固に密着させることができる。
このように接着剤層15は、融解温度が異なる2種類以上のポリオレフィンを含有することで、電解液などの耐薬品性に優れるだけでなく、蓄電用ドライラミネート外装材の従来の課題であったラミネート強度とヒートシール強度の高温における耐熱性を改善することができる。また、高融点の第一のポリオレフィンは低融点の第二のポリオレフィンよりも結晶性が高いため、第二のポリオレフィンのみを使用する場合にくらべ、水蒸気バリア性も高めることができる。
(熱融着樹脂層16)
熱融着樹脂層16は、腐食防止処理層14上に接着剤層15を介して、すなわち接着剤層15の腐食防止処理層14が積層される面とは反対の面に形成される。接着剤層15上に熱融着樹脂層16が積層されることで、2枚の外装材1の熱融着樹脂層16同士を向かい合わせにし、熱融着樹脂層16の融解温度以上でヒートシールすることにより、密閉することができる。
また、熱融着樹脂層16の結晶性を制御することで、ヒートシール端部から電池内部に侵入してくる水分を調整することができる。また、熱融着樹脂層16の溶融粘度を調整することで、ヒートシール時に押出された樹脂の流動性を調整することができる。
熱融着樹脂層16は、腐食防止処理層14上に接着剤層15を介して、すなわち接着剤層15の腐食防止処理層14が積層される面とは反対の面に形成される。接着剤層15上に熱融着樹脂層16が積層されることで、2枚の外装材1の熱融着樹脂層16同士を向かい合わせにし、熱融着樹脂層16の融解温度以上でヒートシールすることにより、密閉することができる。
また、熱融着樹脂層16の結晶性を制御することで、ヒートシール端部から電池内部に侵入してくる水分を調整することができる。また、熱融着樹脂層16の溶融粘度を調整することで、ヒートシール時に押出された樹脂の流動性を調整することができる。
熱融着樹脂層16としては、ポリオレフィンが挙げられる。ポリオレフィンとしては、低密度、中密度、高密度のポリエチレン、ホモポリプロピレン、ブロックポリプロピレン、ランダムポリプロピレンなどが挙げられる。また、前記のポリオレフィンにアクリル酸やメタクリル酸などの極性分子を共重合した共重合体、架橋ポリオレフィンなどのポリマーなどが挙げられ、分散、共重合などを実施した樹脂を採用することができる。
これらポリオレフィンは、1種類を単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
これらポリオレフィンは、1種類を単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
熱融着樹脂層16は、耐熱性付与温度以上基材層熱劣化限界温度以下の融解温度を有するポリオレフィンである第三のポリオレフィンを含むことが好ましい。熱融着樹脂層16が第三のポリオレフィンを含むことで、後述する熱処理の工程(加熱・冷却工程)において第三のポリオレフィンの融解温度以上で熱処理することにより、低温でも熱融着樹脂層16が融解し、接着剤層15との密着が得られる。
熱処理の工程で、高温での熱処理を行うと、熱融着樹脂層16の結晶化によるクラック白化や基材層11の劣化による成型性の低下の原因となる。
熱処理の工程で、高温での熱処理を行うと、熱融着樹脂層16の結晶化によるクラック白化や基材層11の劣化による成型性の低下の原因となる。
熱融着樹脂層16は、スリップ剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、造核剤、顔料、染料等の各種添加剤が含有されていてもよい。これらの添加剤は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
熱融着樹脂層16に滑剤を配合する場合、熱融着樹脂層16(100質量%)中の滑剤の配合量は0.001質量%以上0.5質量%以下が好ましい。滑剤の配合量が0.001質量%以上であれば、冷間成型時に熱融着樹脂層16が白化することを抑制する効果が得られやすい。滑剤の配合量が0.5質量%以下であれば、外装材1の表面以外の他の層と熱融着樹脂層16とのラミネート面に滑剤がブリードして密着強度が低下することを抑制しやすい。
熱融着樹脂層16に滑剤を配合する場合、熱融着樹脂層16(100質量%)中の滑剤の配合量は0.001質量%以上0.5質量%以下が好ましい。滑剤の配合量が0.001質量%以上であれば、冷間成型時に熱融着樹脂層16が白化することを抑制する効果が得られやすい。滑剤の配合量が0.5質量%以下であれば、外装材1の表面以外の他の層と熱融着樹脂層16とのラミネート面に滑剤がブリードして密着強度が低下することを抑制しやすい。
熱融着樹脂層16のMFR(メルトマスフローレイト)は、230℃、2.16kgfにおいて3g/10分以上30g/10分以下が好ましい。熱融着樹脂層16の膜厚は、20μm以上90μm以下が好ましい。膜厚が20μm未満では十分なラミネート強度を確保できず、90μmを超える場合は、水蒸気の透過量が多くなってしまう。
(コーティング層17)
なお、本実施形態では、必要に応じて、図1に示す基材層11における金属箔層13と対向する面と反対側の表面にコーティング層17が設けられていてもよい。
コーティング層17は、基材層11における金属箔層13と対向する面と反対側の表面に、所望の特性に応じて形成される。コーティング層17を追加することで、基材層11をキズ等から防止する耐擦性や、電解液等の漏洩により基材層11が溶解されることを防止する耐薬品性などの機能を追加することができる。さらに成形性を向上させるための滑り性又は表面賦形による深絞り性などの機能を追加することができる。
なお、本実施形態では、必要に応じて、図1に示す基材層11における金属箔層13と対向する面と反対側の表面にコーティング層17が設けられていてもよい。
コーティング層17は、基材層11における金属箔層13と対向する面と反対側の表面に、所望の特性に応じて形成される。コーティング層17を追加することで、基材層11をキズ等から防止する耐擦性や、電解液等の漏洩により基材層11が溶解されることを防止する耐薬品性などの機能を追加することができる。さらに成形性を向上させるための滑り性又は表面賦形による深絞り性などの機能を追加することができる。
コーティング層17としては、例えばオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エステル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、シロキサン樹脂、アミド樹脂、イミド樹脂、セルロース樹脂、酢酸ビニル樹脂等が挙げられる。
また、コーティング層17に添加可能な添加剤として、フィラー、顔料、染料、難燃剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、光安定剤、粘着付与剤、帯電防止剤などが挙げられる。これらの添加剤は樹脂中に分散されてもよく、表面上に塗布されてもよい。
コーティング層17の厚さは、追随性、加工性などの点から、0.01μm以上50μm以下が好ましく、0.1μm以上30μm以下がより好ましい。
また、コーティング層17に添加可能な添加剤として、フィラー、顔料、染料、難燃剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、光安定剤、粘着付与剤、帯電防止剤などが挙げられる。これらの添加剤は樹脂中に分散されてもよく、表面上に塗布されてもよい。
コーティング層17の厚さは、追随性、加工性などの点から、0.01μm以上50μm以下が好ましく、0.1μm以上30μm以下がより好ましい。
(外装材の製造方法)
以下、上述の外装材1を製造する本実施形態に係る外装材1の製造方法について説明する。
外装材1の製造方法としては、例えば、下記工程(I-1)から(III-1)の方法が挙げられる。
(I-1)金属箔層13上の片面に、腐食防止処理層14をグラビアコートで形成する。
(II-1)金属箔層13の腐食防止処理層14が積層された面と反対の面に、基材接着剤層12を介して基材層11を、ドライラミネート法を使用して貼り合わせ、積層体25(図2参照、腐食防止処理層14/金属箔層13/基材接着剤層12/基材層11)を作製する。
(III-1)金属箔層13の基材層11と対向する面とは反対面に、接着剤層15を介して熱融着樹脂層16をドライラミネート法を使用して貼りあわせ、外装材1(熱融着樹脂層16/接着剤層15/腐食防止処理層14/金属箔層13/基材接着剤層12/基材層11)を作製する。
以下、上述の外装材1を製造する本実施形態に係る外装材1の製造方法について説明する。
外装材1の製造方法としては、例えば、下記工程(I-1)から(III-1)の方法が挙げられる。
(I-1)金属箔層13上の片面に、腐食防止処理層14をグラビアコートで形成する。
(II-1)金属箔層13の腐食防止処理層14が積層された面と反対の面に、基材接着剤層12を介して基材層11を、ドライラミネート法を使用して貼り合わせ、積層体25(図2参照、腐食防止処理層14/金属箔層13/基材接着剤層12/基材層11)を作製する。
(III-1)金属箔層13の基材層11と対向する面とは反対面に、接着剤層15を介して熱融着樹脂層16をドライラミネート法を使用して貼りあわせ、外装材1(熱融着樹脂層16/接着剤層15/腐食防止処理層14/金属箔層13/基材接着剤層12/基材層11)を作製する。
さらに、上記工程(I-1)から(III-1)に加えて、必要に応じて以下の工程(IV-1)を追加してもよい。
(IV-1)得られた外装材1を第二のポリオレフィン及び熱融着樹脂層16を構成する第三のポリオレフィンの融解温度以上で加熱した後で、接着剤層15と熱融着樹脂層16の結晶化温度以下で冷却する。
上記工程(IV-1)を経ることで、より強固に密着することが可能になり、さらに長期信頼性を向上させることができる。
(IV-1)得られた外装材1を第二のポリオレフィン及び熱融着樹脂層16を構成する第三のポリオレフィンの融解温度以上で加熱した後で、接着剤層15と熱融着樹脂層16の結晶化温度以下で冷却する。
上記工程(IV-1)を経ることで、より強固に密着することが可能になり、さらに長期信頼性を向上させることができる。
次に外装材を製造する各工程の詳細について説明する。
工程(I-1)
金属箔層13の片面に、腐食防止処理剤を塗布後、焼付けを行って腐食防止処理層14を形成する。このときに金属箔層13の片面だけでなく、金属箔層13の両面に腐食防止処理も行うことができる。
腐食防止処理剤の塗工方法は特に限定されず、例えば、グラビアコート、グラビアリバースコート、ロールコート、リバースロールコート、ダイコート、バーコート、キスコート、コンマコート等が挙げられる。
金属箔層13の片面に、腐食防止処理剤を塗布後、焼付けを行って腐食防止処理層14を形成する。このときに金属箔層13の片面だけでなく、金属箔層13の両面に腐食防止処理も行うことができる。
腐食防止処理剤の塗工方法は特に限定されず、例えば、グラビアコート、グラビアリバースコート、ロールコート、リバースロールコート、ダイコート、バーコート、キスコート、コンマコート等が挙げられる。
工程(II-1)
金属箔層13の腐食防止処理層14が積層された面とは反対の面に、基材接着剤層12を介して基材層11をドライラミネート法で貼り合わせ、積層体25(腐食防止処理層14/金属箔層13/基材接着剤層12/基材層11)を作製する。
基材接着剤層12の塗工方法は特に限定されず、例えば、グラビアコート、グラビアリバースコート、ロールコート、リバースロールコート、ダイコート、バーコート、キスコート、コンマコート等が挙げられる。工程(II-1)では、硬化反応促進や結晶化の安定化のために、20℃以上100℃以下の範囲でエージング処理を行うことが好ましい。20℃未満では硬化反応が促進されず、100℃より高い場合では、基材層11が劣化してしまい、成型性が低下してしまう。
金属箔層13の腐食防止処理層14が積層された面とは反対の面に、基材接着剤層12を介して基材層11をドライラミネート法で貼り合わせ、積層体25(腐食防止処理層14/金属箔層13/基材接着剤層12/基材層11)を作製する。
基材接着剤層12の塗工方法は特に限定されず、例えば、グラビアコート、グラビアリバースコート、ロールコート、リバースロールコート、ダイコート、バーコート、キスコート、コンマコート等が挙げられる。工程(II-1)では、硬化反応促進や結晶化の安定化のために、20℃以上100℃以下の範囲でエージング処理を行うことが好ましい。20℃未満では硬化反応が促進されず、100℃より高い場合では、基材層11が劣化してしまい、成型性が低下してしまう。
工程(III-1)
積層体25を用いて外装材1を製造する工程(III-1)においては、図2に示すように、バックアップロール31、グラビアロール32、インキパン33、オーブン34、熱融着樹脂ロール35、及びニップロール36を備えた製造装置30を使用する。
この製造装置30の第1軸から繰出した積層体25の金属箔層13の腐食防止処理層14を形成した面に、例えばグラビアロール32で接着剤層15を塗工し、オーブン34で溶剤を乾燥させる。接着剤層15は、第一のポリオレフィン及び第二のポリオレフィンを含む不図示の塗液を腐食防止処理層14上に塗工することによって形成される(接着剤層形成工程)。
積層体25を用いて外装材1を製造する工程(III-1)においては、図2に示すように、バックアップロール31、グラビアロール32、インキパン33、オーブン34、熱融着樹脂ロール35、及びニップロール36を備えた製造装置30を使用する。
この製造装置30の第1軸から繰出した積層体25の金属箔層13の腐食防止処理層14を形成した面に、例えばグラビアロール32で接着剤層15を塗工し、オーブン34で溶剤を乾燥させる。接着剤層15は、第一のポリオレフィン及び第二のポリオレフィンを含む不図示の塗液を腐食防止処理層14上に塗工することによって形成される(接着剤層形成工程)。
その後、製造装置30の第2軸から熱融着樹脂ロール35に巻回された第三のポリオレフィンを含む熱融着樹脂16aを繰出す。ニップロール36で接着剤層15上に熱融着樹脂16aをドライラミネートで熱圧着させて、接着剤層15上に熱融着樹脂層16を形成し(熱融着樹脂層形成工程)、外装材1を作製する。この熱融着樹脂層形成工程は、第二のポリオレフィンの融解温度以上であり、かつ第一のポリオレフィンの融解温度未満であって第三のポリオレフィンの融解温度未満の温度で行う。
作製した外装材1は、ロール37で巻き取る。
作製した外装材1は、ロール37で巻き取る。
このドライラミネート温度でドライラミネートすることにより、第二のポリオレフィンが融解し、腐食防止処理層14と熱融着樹脂層16とを強固に密着することができる。
熱融着樹脂層形成工程において、第一のポリオレフィンは第二のポリオレフィンと相溶するため、接着剤層15間で第二のポリオレフィンと相分離することなく耐熱性を付与することが可能になる。第二のポリオレフィンの融解温度未満でのドライラミネートでは、第二のポリオレフィンが融解しないため、接着剤としての機能が発現せず、腐食防止処理層14と熱融着樹脂層16とを接着することができない。一方、第一のポリオレフィンの融解温度以上であって第三のポリオレフィンの融解温度以上でのドライラミネートでは、熱融着樹脂層16を構成するポリオレフィンが結晶化し、深絞り成形時にクラックが発生しやすくなる。
熱融着樹脂層形成工程において、第一のポリオレフィンは第二のポリオレフィンと相溶するため、接着剤層15間で第二のポリオレフィンと相分離することなく耐熱性を付与することが可能になる。第二のポリオレフィンの融解温度未満でのドライラミネートでは、第二のポリオレフィンが融解しないため、接着剤としての機能が発現せず、腐食防止処理層14と熱融着樹脂層16とを接着することができない。一方、第一のポリオレフィンの融解温度以上であって第三のポリオレフィンの融解温度以上でのドライラミネートでは、熱融着樹脂層16を構成するポリオレフィンが結晶化し、深絞り成形時にクラックが発生しやすくなる。
接着剤層15を形成するための接着剤の塗工方法は特に限定されず、例えば、グラビアコート、グラビアリバースコート、ロールコート、リバースロールコート、ダイコート、バーコート、キスコート、コンマコート等が挙げられる。
工程(III-1)の熱融着樹脂層形成工程の後では、硬化反応促進や結晶の安定化のために、20℃以上100℃以下の温度で外装材1をエージング処理する第一のエージング工程を備えることが好ましい。20℃未満では硬化反応が促進されず、100℃よりも高い場合では、基材層11が劣化してしまい、成型性が低下してしまう。
工程(III-1)の熱融着樹脂層形成工程の後では、硬化反応促進や結晶の安定化のために、20℃以上100℃以下の温度で外装材1をエージング処理する第一のエージング工程を備えることが好ましい。20℃未満では硬化反応が促進されず、100℃よりも高い場合では、基材層11が劣化してしまい、成型性が低下してしまう。
工程(IV-1)
必要に応じて、第一のエージング工程の後で、又は熱融着樹脂層形成工程の後で第一のエージング工程を行わずに、得られた外装材1を加熱した後に冷却する熱処理を行う(加熱・冷却工程)。加熱工程には、例えば、熱オーブン、熱ロール、冷却工程には、冷却ロール等を使用することができる。
工程(IV-1)において加熱するときの加熱温度は、第一のポリオレフィンの融解温度以上、第三のポリオレフィンの融解温度以上、かつ基材層熱劣化限界温度以下の範囲で行うことが重要である。上記範囲未満の加熱温度では、接着剤層15と熱融着樹脂層16とが完全に融解していないため、腐食防止処理層14に対する濡れが著しく悪く、密着強度が向上しない。一方、基材層熱劣化限界温度よりも高い温度では、基材層11が劣化してしまい、基材層11に求められる機械的特性を満たすことが困難になる。
必要に応じて、第一のエージング工程の後で、又は熱融着樹脂層形成工程の後で第一のエージング工程を行わずに、得られた外装材1を加熱した後に冷却する熱処理を行う(加熱・冷却工程)。加熱工程には、例えば、熱オーブン、熱ロール、冷却工程には、冷却ロール等を使用することができる。
工程(IV-1)において加熱するときの加熱温度は、第一のポリオレフィンの融解温度以上、第三のポリオレフィンの融解温度以上、かつ基材層熱劣化限界温度以下の範囲で行うことが重要である。上記範囲未満の加熱温度では、接着剤層15と熱融着樹脂層16とが完全に融解していないため、腐食防止処理層14に対する濡れが著しく悪く、密着強度が向上しない。一方、基材層熱劣化限界温度よりも高い温度では、基材層11が劣化してしまい、基材層11に求められる機械的特性を満たすことが困難になる。
工程(IV-1)において冷却するときには、10℃以上であって、接着剤層15の結晶化温度未満であり、かつ熱融着樹脂層16の結晶化温度未満の温度まで冷却することが重要である。10℃未満の冷却温度では、冷却ロールが結露しやすく、結露した水滴が熱融着樹脂層16の表面に転写するため外観不良となる。一方、上記結晶化温度以上の冷却温度では、加熱で融解した接着剤層15と熱融着樹脂層16とが、徐々に冷却されて結晶化が進むことにより脆化しやすくなる。そのため、深絞り成型などの延伸や、折り曲げなどの屈曲時にクラックが入りやすくなってしまう。
またさらに、工程(IV-1)の加熱・冷却工程の後に、結晶化や反応を促進するために、必要に応じて、20℃以上100℃以下の温度で外装材1をエージング処理する第二のエージング工程を備えてもよい。
20℃未満では硬化反応が促進されず、100℃よりも高い場合では、基材層11が劣化してしまい、成型性が低下してしまう。
20℃未満では硬化反応が促進されず、100℃よりも高い場合では、基材層11が劣化してしまい、成型性が低下してしまう。
以上説明した工程(I-1)から(III-1)、及び必要に応じて行なわれる工程(IV-1)により、外装材1が製造される。
(二次電池の製造方法)
以下、ラミネート型の二次電池の製造方法について、図3から図6を用いて本実施形態の一例を示して説明する。ただし、二次電池の製造方法は以下に記載される方法には限定されない。
二次電池の製造方法としては、例えば、下記工程(I-1)~(IV-1)を有する方法が挙げられる。
(I-1)外装材1に、電池部材50を配置するための成形部18を形成する工程(図3及び図4参照)。
(II-1)外装材1の成形部18に電池部材50を配置し、外装材1を重ねてタブ部51をヒートシールする工程(図4及び図5参照)。
(III-1)タブ部51以外の1辺を残し、他の辺をヒートシールする。その後、残った1辺から電解液を注入し、真空状態でヒートシールする工程(図5参照)。
(IV-1)タブ部51以外のヒートシール辺端部をカットし、成形部18側に折り曲げる工程(図6参照)。
以下、ラミネート型の二次電池の製造方法について、図3から図6を用いて本実施形態の一例を示して説明する。ただし、二次電池の製造方法は以下に記載される方法には限定されない。
二次電池の製造方法としては、例えば、下記工程(I-1)~(IV-1)を有する方法が挙げられる。
(I-1)外装材1に、電池部材50を配置するための成形部18を形成する工程(図3及び図4参照)。
(II-1)外装材1の成形部18に電池部材50を配置し、外装材1を重ねてタブ部51をヒートシールする工程(図4及び図5参照)。
(III-1)タブ部51以外の1辺を残し、他の辺をヒートシールする。その後、残った1辺から電解液を注入し、真空状態でヒートシールする工程(図5参照)。
(IV-1)タブ部51以外のヒートシール辺端部をカットし、成形部18側に折り曲げる工程(図6参照)。
次に、ラミネート型の二次電池を製造する工程(I-1)、(II-1)、(III-1)、及び(IV-1)の詳細について説明する。
工程(I-1)
図3に示す外装材1の熱融着樹脂層16が形成された面が、リバウンド量を考慮し所望の成形深さを有するように金型で成形する。成形方法としては、外装材1全体の厚さ以上のギャップを有する雌型と雄型とを有する金型を用い、熱融着樹脂層16から基材層11に向かって深絞り成形をして図4に示す成形部18を形成することで、所望の深絞り量を持つ外装材1が得られる。
外装材1の表面の摩擦係数を低下させることで、金型と外装材1との間の摩擦が低下し、フィルム押さえからの外装材1の流れ込みが発生するため、より深く成形できるようになる。
図3に示す外装材1の熱融着樹脂層16が形成された面が、リバウンド量を考慮し所望の成形深さを有するように金型で成形する。成形方法としては、外装材1全体の厚さ以上のギャップを有する雌型と雄型とを有する金型を用い、熱融着樹脂層16から基材層11に向かって深絞り成形をして図4に示す成形部18を形成することで、所望の深絞り量を持つ外装材1が得られる。
外装材1の表面の摩擦係数を低下させることで、金型と外装材1との間の摩擦が低下し、フィルム押さえからの外装材1の流れ込みが発生するため、より深く成形できるようになる。
工程(II-1)
外装材1の成形部18に、正極、セパレーター、及び負極(符号は省略)から構成される電池部材50を入れる。正極と負極とに接合されたタブリード51aと、タブシーラント51bと、を有するタブ部51を成形部18から外に引き出す。
その後、図5に示すように、外装材1を折り曲げて熱融着樹脂層16同士を重ね、外装材1におけるタブ部51の周囲をヒートシールする。ヒートシールは、温度、圧力、時間の3条件で制御でき、熱融着樹脂層16の融解温度以上で確実に溶解させ、溶融樹脂溜り部が大きく形成されない程度の適度な圧力条件で行われる。
外装材1の成形部18に、正極、セパレーター、及び負極(符号は省略)から構成される電池部材50を入れる。正極と負極とに接合されたタブリード51aと、タブシーラント51bと、を有するタブ部51を成形部18から外に引き出す。
その後、図5に示すように、外装材1を折り曲げて熱融着樹脂層16同士を重ね、外装材1におけるタブ部51の周囲をヒートシールする。ヒートシールは、温度、圧力、時間の3条件で制御でき、熱融着樹脂層16の融解温度以上で確実に溶解させ、溶融樹脂溜り部が大きく形成されない程度の適度な圧力条件で行われる。
工程(III-1)
次に、タブ部51の周囲以外の1辺を残し、同様にヒートシールを行う。その後、残った1辺から電解質を溶解させた電解液を注入し、エージング処理でのデガス工程を行う。その後、折り曲げた外装材1の内部に空気が入らないように、真空状態で、残りの1辺に最終ヒートシールを行う。
次に、タブ部51の周囲以外の1辺を残し、同様にヒートシールを行う。その後、残った1辺から電解質を溶解させた電解液を注入し、エージング処理でのデガス工程を行う。その後、折り曲げた外装材1の内部に空気が入らないように、真空状態で、残りの1辺に最終ヒートシールを行う。
工程(IV-1)
外装材1におけるタブ部51以外のヒートシール辺端部をカットし、端部からはみだした熱融着樹脂層16を除去する。その後、図6に示すように、外装材1のヒートシール部を成形部18側に折り返し、折り返し部19を形成することで、外装材1を備える蓄電池用ドライラミネート型の二次電池40が製造される。
以上説明した工程(I-1)から(IV-1)により、二次電池40が得られる。
外装材1におけるタブ部51以外のヒートシール辺端部をカットし、端部からはみだした熱融着樹脂層16を除去する。その後、図6に示すように、外装材1のヒートシール部を成形部18側に折り返し、折り返し部19を形成することで、外装材1を備える蓄電池用ドライラミネート型の二次電池40が製造される。
以上説明した工程(I-1)から(IV-1)により、二次電池40が得られる。
(実施例)
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
[使用材料]
本実施例に使用した材料を以下に示す。
本実施例に使用した材料を以下に示す。
(基材層11)
基材A-1:2軸延伸ナイロンフィルム。
基材A-1:2軸延伸ナイロンフィルム。
(基材接着剤層12)
基材接着剤B-1:2液硬化型ポリエステルウレタン接着剤。
基材接着剤B-1:2液硬化型ポリエステルウレタン接着剤。
(金属箔層13)
金属箔C-1:焼鈍処理した軟質アルミニウム箔8079材。
金属箔C-1:焼鈍処理した軟質アルミニウム箔8079材。
(腐食防止処理層14)
処理剤D-1:酸化セリウムからなる処理剤(多層腐食防止層)。
処理剤D-1:酸化セリウムからなる処理剤(多層腐食防止層)。
(接着剤層15)
接着剤E-1:イミド架橋アクリル変性無水マレイン酸変性ポリオレフィン(ブテン-エチレン共重合体(融解温度110℃)50重量%とプロピレン-エチレン共重合体(融解温度70℃)50重量%)。
接着剤E-2:イミド架橋アクリル変性無水マレイン酸変性ポリオレフィン(ブテン-エチレン共重合体(融解温度110℃)80重量%とプロピレン-エチレン共重合体(融解温度70℃)20重量%)。
接着剤E-3:イミド架橋アクリル変性無水マレイン酸変性ポリオレフィン(ブテン-エチレン共重合体(融解温度110℃)20重量%とプロピレン-エチレン共重合体(融解温度70℃)80重量%)。
接着剤E-4:イミド架橋アクリル変性無水マレイン酸変性ポリオレフィン(プロピレン-エチレン共重合体(融解温度150℃)100重量%)。
接着剤E-5:イミド架橋アクリル変性無水マレイン酸変性ポリオレフィン(プロピレン-エチレン共重合体(融解温度70℃)100重量%)。
接着剤E-6:2液硬化型ポリエステルウレタン接着剤。
接着剤E-1:イミド架橋アクリル変性無水マレイン酸変性ポリオレフィン(ブテン-エチレン共重合体(融解温度110℃)50重量%とプロピレン-エチレン共重合体(融解温度70℃)50重量%)。
接着剤E-2:イミド架橋アクリル変性無水マレイン酸変性ポリオレフィン(ブテン-エチレン共重合体(融解温度110℃)80重量%とプロピレン-エチレン共重合体(融解温度70℃)20重量%)。
接着剤E-3:イミド架橋アクリル変性無水マレイン酸変性ポリオレフィン(ブテン-エチレン共重合体(融解温度110℃)20重量%とプロピレン-エチレン共重合体(融解温度70℃)80重量%)。
接着剤E-4:イミド架橋アクリル変性無水マレイン酸変性ポリオレフィン(プロピレン-エチレン共重合体(融解温度150℃)100重量%)。
接着剤E-5:イミド架橋アクリル変性無水マレイン酸変性ポリオレフィン(プロピレン-エチレン共重合体(融解温度70℃)100重量%)。
接着剤E-6:2液硬化型ポリエステルウレタン接着剤。
(熱融着樹脂層16)
熱融着樹脂F-1:未変性ポリプロピレンフィルム(融解温度150℃)。
熱融着樹脂F-1:未変性ポリプロピレンフィルム(融解温度150℃)。
実施例及び比較例の外装材の製造方法について説明する。
(実施例1)
金属箔C-1(厚さ40μm)上に処理剤D-1をバーコーターにより塗布し、乾燥ユニットにおいて焼付け処理を施し、乾燥厚さ100nmの腐食防止処理層を形成した。
続いて、腐食防止処理層を形成した金属箔C-1の反対面に、基材接着剤B-1を乾燥厚さ4μmになるように塗工し、基材A-1(厚さ25μm)を40℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで基材接着剤B-1を架橋させ、積層体を作製した。
次に、積層体の腐食防止処理層上に、接着剤E-1を乾燥厚さ3μmになるように塗工し、熱融着樹脂F-1(厚さ40μm)を100℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで架橋させ、外装材を作製した。
金属箔C-1(厚さ40μm)上に処理剤D-1をバーコーターにより塗布し、乾燥ユニットにおいて焼付け処理を施し、乾燥厚さ100nmの腐食防止処理層を形成した。
続いて、腐食防止処理層を形成した金属箔C-1の反対面に、基材接着剤B-1を乾燥厚さ4μmになるように塗工し、基材A-1(厚さ25μm)を40℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで基材接着剤B-1を架橋させ、積層体を作製した。
次に、積層体の腐食防止処理層上に、接着剤E-1を乾燥厚さ3μmになるように塗工し、熱融着樹脂F-1(厚さ40μm)を100℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで架橋させ、外装材を作製した。
(実施例2)
実施例1と同様に積層体を作製した。その後、積層体の腐食防止処理層上に、接着剤E-2を乾燥厚さ3μmになるように塗工し、熱融着樹脂F-1(厚さ40μm)を100℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで架橋させ、外装材を作製した。
実施例1と同様に積層体を作製した。その後、積層体の腐食防止処理層上に、接着剤E-2を乾燥厚さ3μmになるように塗工し、熱融着樹脂F-1(厚さ40μm)を100℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで架橋させ、外装材を作製した。
(実施例3)
実施例1と同様に積層体を作製した。その後、積層体の腐食防止処理層上に、接着剤E-3を乾燥厚さ3μmになるように塗工し、熱融着樹脂F-1(厚さ40μm)を100℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで架橋させ、外装材を作製した。
実施例1と同様に積層体を作製した。その後、積層体の腐食防止処理層上に、接着剤E-3を乾燥厚さ3μmになるように塗工し、熱融着樹脂F-1(厚さ40μm)を100℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで架橋させ、外装材を作製した。
(実施例4)
実施例1と同様に外装材を作製した。その後、オーブンで140℃に加熱させた直後に、冷却ロールで20℃に冷却し、加熱・冷却工程の熱処理を行った外装材を作製した。
実施例1と同様に外装材を作製した。その後、オーブンで140℃に加熱させた直後に、冷却ロールで20℃に冷却し、加熱・冷却工程の熱処理を行った外装材を作製した。
(比較例1)
実施例1と同様に積層体を作製した。その後、積層体の腐食防止処理層上に、接着剤E-4を乾燥厚さ3μmになるように塗工し、熱融着樹脂F-1(厚さ40μm)を100℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで架橋させ、外装材を作製した。
実施例1と同様に積層体を作製した。その後、積層体の腐食防止処理層上に、接着剤E-4を乾燥厚さ3μmになるように塗工し、熱融着樹脂F-1(厚さ40μm)を100℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで架橋させ、外装材を作製した。
(比較例2)
実施例1と同様に積層体を作製した。その後、積層体の腐食防止処理層上に、接着剤E-5を乾燥厚さ3μmになるように塗工し、熱融着樹脂F-1(厚さ40μm)を100℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで架橋させ、外装材を作製した。
実施例1と同様に積層体を作製した。その後、積層体の腐食防止処理層上に、接着剤E-5を乾燥厚さ3μmになるように塗工し、熱融着樹脂F-1(厚さ40μm)を100℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで架橋させ、外装材を作製した。
(比較例3)
実施例1と同様に積層体を作製した。その後、積層体の腐食防止処理層上に、接着剤E-1を乾燥厚さ3μmになるように塗工し、熱融着樹脂F-1(厚さ40μm)を60℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで架橋させ、外装材を作製した。
実施例1と同様に積層体を作製した。その後、積層体の腐食防止処理層上に、接着剤E-1を乾燥厚さ3μmになるように塗工し、熱融着樹脂F-1(厚さ40μm)を60℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで架橋させ、外装材を作製した。
(比較例4)
実施例1と同様に積層体を作製した。その後、積層体の腐食防止処理層上に、接着剤E-1を乾燥厚さ3μmになるように塗工し、熱融着樹脂F-1(厚さ40μm)を140℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで架橋させ、外装材を作製した。
実施例1と同様に積層体を作製した。その後、積層体の腐食防止処理層上に、接着剤E-1を乾燥厚さ3μmになるように塗工し、熱融着樹脂F-1(厚さ40μm)を140℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで架橋させ、外装材を作製した。
(比較例5)
実施例1と同様に積層体を作製した。その後、積層体の腐食防止処理層上に、接着剤E-6を乾燥厚さ3μmになるように塗工し、熱融着樹脂F-1(厚さ40μm)を100℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで架橋させ、外装材を作製した。
実施例1と同様に積層体を作製した。その後、積層体の腐食防止処理層上に、接着剤E-6を乾燥厚さ3μmになるように塗工し、熱融着樹脂F-1(厚さ40μm)を100℃でドライラミネートを行った。その後、40℃で7日間エージング処理をすることで架橋させ、外装材を作製した。
[耐薬品性の評価方法]
エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)を重量比で1対1対1に混合し、1mol/lの6フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を加えた。その後、6フッ化リン酸リチウムに対し1000ppmの水分を添加して電解液を作製した。作製した電解液に100mm×15mmサイズでカットした外装材を浸漬し、85℃の環境下に4週間保管したあと常温に戻した。アルミニウム箔で形成された金属箔層と接着剤層との間のラミネート強度を引張速度100mm/分、T型はく離で測定した。
評価は以下の基準にて行った。
「G(Good)」:ラミネート強度が、3N/15mm以上。
「P(Poor)」:ラミネート強度が、3N/15mm未満。
エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)を重量比で1対1対1に混合し、1mol/lの6フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を加えた。その後、6フッ化リン酸リチウムに対し1000ppmの水分を添加して電解液を作製した。作製した電解液に100mm×15mmサイズでカットした外装材を浸漬し、85℃の環境下に4週間保管したあと常温に戻した。アルミニウム箔で形成された金属箔層と接着剤層との間のラミネート強度を引張速度100mm/分、T型はく離で測定した。
評価は以下の基準にて行った。
「G(Good)」:ラミネート強度が、3N/15mm以上。
「P(Poor)」:ラミネート強度が、3N/15mm未満。
[ラミネート強度の耐熱性の評価方法]
100mm×15mmサイズでカットした外装材を80℃の雰囲気に5分間放置した後に、アルミニウム箔で形成された金属箔層と接着剤層との間のラミネート強度を80℃雰囲気下で引張速度100mm/分、T型はく離で測定した。
評価は以下の基準にて行った。
「G(Good)」:高温ラミネート強度が、3N/15mm以上。
「P(Poor)」:高温ラミネート強度が、3N/15mm未満。
100mm×15mmサイズでカットした外装材を80℃の雰囲気に5分間放置した後に、アルミニウム箔で形成された金属箔層と接着剤層との間のラミネート強度を80℃雰囲気下で引張速度100mm/分、T型はく離で測定した。
評価は以下の基準にて行った。
「G(Good)」:高温ラミネート強度が、3N/15mm以上。
「P(Poor)」:高温ラミネート強度が、3N/15mm未満。
[深絞り成型性の評価方法]
作製した外装材を200mm×100mmサイズでカットした。100×50mmサイズの冷間成型用装置にセットし、ヘッドスピードが10mm/sec、絞り深さが6mmの条件でエンボス加工を行った。成型延伸部に破断、及びピンホールが発生するかどうかを目視及び、光学顕微鏡で確認した。
評価は以下の基準にて行った。
「G(Good)」:成形延伸部に破断、ピンホールなし。
「P(Poor)」:成形延伸部に破断、ピンホールあり。
作製した外装材を200mm×100mmサイズでカットした。100×50mmサイズの冷間成型用装置にセットし、ヘッドスピードが10mm/sec、絞り深さが6mmの条件でエンボス加工を行った。成型延伸部に破断、及びピンホールが発生するかどうかを目視及び、光学顕微鏡で確認した。
評価は以下の基準にて行った。
「G(Good)」:成形延伸部に破断、ピンホールなし。
「P(Poor)」:成形延伸部に破断、ピンホールあり。
[成型時の耐クラック性の評価方法]
作製した外装材を40℃で6日間エージング処理した後、200mm×100mmサイズでカットした。100×50mmサイズの冷間成型用装置にセットした後、ヘッドスピードが10mm/sec、絞り深さが5mmの条件でエンボス加工を行った。成型延伸部にクラックによる白化が発生するかどうかを目視及び、光学顕微鏡で確認した。
評価は以下の基準にて行った。
「G(Good)」:成形延伸部に白化なし。
「P(Poor)」:成形延伸部に白化あり。
作製した外装材を40℃で6日間エージング処理した後、200mm×100mmサイズでカットした。100×50mmサイズの冷間成型用装置にセットした後、ヘッドスピードが10mm/sec、絞り深さが5mmの条件でエンボス加工を行った。成型延伸部にクラックによる白化が発生するかどうかを目視及び、光学顕微鏡で確認した。
評価は以下の基準にて行った。
「G(Good)」:成形延伸部に白化なし。
「P(Poor)」:成形延伸部に白化あり。
[水蒸気バリア性の評価方法]
作製した外装材を240mm×70mmサイズでカットし、短辺の中間部を折り返し、長辺の2辺を幅3mmでヒートシールした。その後、残った短辺から含有水分量を20ppm以下に抑えたエチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)を重量比で1対1対1に混合した電解液を3mg注入した。その後、同様に残った1辺を幅3mmでヒートシールし、水分透過測定用の120mm×70mmサンプルを作製した。
作製したサンプルを60℃で湿度90%の環境下に4週間保管させた後の電解液中の水分量をカールフィッシャー試験機で測定し、水分含有量を、実施例1を基準(100%)としたときの値を相対評価した。
評価は以下の基準にて行った。
「G(Good)」:実施例1の水分量に比較して120%未満。
「P(Poor)」:実施例1の水分量に比較して120%以上。
なお、実施例1自体は、「実施例1の水分量に比較して100%」となり、評価は「G」になる。
作製した外装材を240mm×70mmサイズでカットし、短辺の中間部を折り返し、長辺の2辺を幅3mmでヒートシールした。その後、残った短辺から含有水分量を20ppm以下に抑えたエチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)を重量比で1対1対1に混合した電解液を3mg注入した。その後、同様に残った1辺を幅3mmでヒートシールし、水分透過測定用の120mm×70mmサンプルを作製した。
作製したサンプルを60℃で湿度90%の環境下に4週間保管させた後の電解液中の水分量をカールフィッシャー試験機で測定し、水分含有量を、実施例1を基準(100%)としたときの値を相対評価した。
評価は以下の基準にて行った。
「G(Good)」:実施例1の水分量に比較して120%未満。
「P(Poor)」:実施例1の水分量に比較して120%以上。
なお、実施例1自体は、「実施例1の水分量に比較して100%」となり、評価は「G」になる。
実施例1から4、及び比較例1から5における耐薬品性、ラミネート強度の耐熱性、深絞り成型性、成型時の耐クラック性、及び水蒸気バリア性の結果を表1に示す。
耐薬品性を比較すると、実施例1から4、比較例2、比較例4で3N/15mm以上の強度が得られた。一方、比較例1、比較例3、比較例5では3N/15mm未満という結果になった。
比較例1では、融解温度が高い接着剤を使用しているため、ドライラミネートで接着剤が融解せず、ラミネート強度が得られなかった。また比較例3では、ドライラミネートの温度が低いため、同様に接着剤が融解せず、ラミネート強度が得られなかった。比較例5では、初期ラミネート強度は3N/15mm以上(非記載)の値であったが、フッ酸で接着剤が分解し、ラミネート強度が低下した。
比較例1では、融解温度が高い接着剤を使用しているため、ドライラミネートで接着剤が融解せず、ラミネート強度が得られなかった。また比較例3では、ドライラミネートの温度が低いため、同様に接着剤が融解せず、ラミネート強度が得られなかった。比較例5では、初期ラミネート強度は3N/15mm以上(非記載)の値であったが、フッ酸で接着剤が分解し、ラミネート強度が低下した。
ラミネート強度の耐熱性を比較すると、実施例1から4、比較例4で3N/15mm以上の強度が得られた。一方、比較例1から3、比較例5では3N/15mm未満という結果になった。
比較例1では、融解温度の高い接着剤を使用しているため、ドライラミネートで接着剤が融解せず、ラミネート強度が得られなかった。比較例2では、初期ラミネート強度は3N/15mm以上(非記載)の値であったが、接着剤の融解温度以上の雰囲気下で接着剤が軟化し、3N/15mm未満という結果になった。比較例3では、ドライラミネートの温度が低いため、接着剤が融解せず、ラミネート強度が得られなかった。比較例5では、接着剤が高温で軟化してしまい、ラミネート強度が得られなかった。
比較例1では、融解温度の高い接着剤を使用しているため、ドライラミネートで接着剤が融解せず、ラミネート強度が得られなかった。比較例2では、初期ラミネート強度は3N/15mm以上(非記載)の値であったが、接着剤の融解温度以上の雰囲気下で接着剤が軟化し、3N/15mm未満という結果になった。比較例3では、ドライラミネートの温度が低いため、接着剤が融解せず、ラミネート強度が得られなかった。比較例5では、接着剤が高温で軟化してしまい、ラミネート強度が得られなかった。
深絞り成型性を比較すると、実施例1から4、比較例1から3、比較例5ではピンホールや破断が確認できなかった。一方、比較例4では破断が成形部に確認された。
比較例4は、高温でドライラミネートを行ったため、基材層の劣化が起こり、成型性が得られなかった。
比較例4は、高温でドライラミネートを行ったため、基材層の劣化が起こり、成型性が得られなかった。
成型時の耐クラック性を比較すると、実施例1から4、比較例1から3、比較例5では成型白化が確認できなかった。一方、比較例4では成型白化が成形部に確認された。
比較例4は、高温でドライラミネートを行ったため、熱融着樹脂層の結晶化が促進しクラックによる白化が視認された。
比較例4は、高温でドライラミネートを行ったため、熱融着樹脂層の結晶化が促進しクラックによる白化が視認された。
水蒸気バリア性を比較すると、実施例2から4と比較例1から4のみが、実施例1に対し水分含有量が120%未満であった。一方、比較例5のみが水分含有量が120%以上となった。
比較例5は、接着剤が極性基かつ非結晶性を有するため、水分を呼び込み、透過しやすいため水分含有量が増加したと考えられる。
比較例5は、接着剤が極性基かつ非結晶性を有するため、水分を呼び込み、透過しやすいため水分含有量が増加したと考えられる。
以上説明したように、本実施形態の外装材1および二次電池40は、耐薬品性、ラミネート強度の耐熱性、深絞り成型性、成型時の耐クラック性、及びヒートシール端部の水蒸気バリア性に優れる。
熱融着樹脂層16が第三のポリオレフィンを含む。そのため、各外装材1の熱融着樹脂層16同士を接触させた状態で第三のポリオレフィンの融解温度以上に加熱することで、外装材1同士の間を封止することができる。
熱融着樹脂層16が第三のポリオレフィンを含む。そのため、各外装材1の熱融着樹脂層16同士を接触させた状態で第三のポリオレフィンの融解温度以上に加熱することで、外装材1同士の間を封止することができる。
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更、削除等も含まれる。
例えば、前記実施形態では、図7に示す外装材2のように、本実施形態の外装材1の各構成に加えて、基材接着剤層12と金属箔層13との間に腐食防止処理層14を備えてもよい。
外装材2のように構成することで、金属箔層13の基材層11と対向する面の腐食を防止することができる。
例えば、前記実施形態では、図7に示す外装材2のように、本実施形態の外装材1の各構成に加えて、基材接着剤層12と金属箔層13との間に腐食防止処理層14を備えてもよい。
外装材2のように構成することで、金属箔層13の基材層11と対向する面の腐食を防止することができる。
前記実施形態では、図8に示す外装材3のように、本実施形態の外装材1の基材層11に代えて基材層61を備えてもよい。
基材層61は、符号は省略するが、3層が積層された多層単一フィルムである。多層単一フィルムの層構成の一例としては、ポリアミド、ポリエステルエラストマー、及びポリエステルがこの順に積層された構成を挙げることができる。
基材層61は、符号は省略するが、3層が積層された多層単一フィルムである。多層単一フィルムの層構成の一例としては、ポリアミド、ポリエステルエラストマー、及びポリエステルがこの順に積層された構成を挙げることができる。
1、2、3 外装材(二次電池用外装材)
11、61 基材層
11a 一方の面
13 金属箔層
14 腐食防止処理層
15 接着剤層
16 熱融着樹脂層
16a 熱融着樹脂
40 二次電池
11、61 基材層
11a 一方の面
13 金属箔層
14 腐食防止処理層
15 接着剤層
16 熱融着樹脂層
16a 熱融着樹脂
40 二次電池
Claims (14)
- 第1の面を有し、ポリエステル又はポリアミドを含む基材層と、
前記基材層の前記第1の面の上方に積層された金属箔層と、
前記金属箔層に積層された腐食防止処理層と、
前記腐食防止処理層に積層され、2種類以上のポリオレフィンを含む接着剤層と、
前記接着剤層に積層された熱融着樹脂層と、を含み、
前記2種類以上のポリオレフィンのうち最も高い融解温度を有する第一のポリオレフィンの融解温度が耐熱性付与温度以上基材層熱劣化限界温度以下であり、
前記2種類以上のポリオレフィンのうち最も低い融解温度を有する第二のポリオレフィンの融解温度が耐熱性限界温度以上ラミネート温度以下である二次電池用外装材。 - 前記熱融着樹脂層が第三のポリオレフィンを含み、
前記第三のポリオレフィンの融解温度が前記耐熱性付与温度以上前記基材層熱劣化限界温度以下である請求項1に記載の二次電池用外装材。 - 前記接着剤層に含まれる前記第一のポリオレフィンの割合が耐熱性付与量以上低温ラミネート限界量以下であり、
前記接着剤層に含まれる前記第二のポリオレフィンの割合が低温ラミネート性付与量以上耐熱性限界量以下である請求項1又は2に記載の二次電池用外装材。 - 前記第一のポリオレフィンが、不飽和カルボン酸、前記不飽和カルボン酸の無水物、及び(メタ)アクリル酸エステルのうち、1種、又は2種以上が重合されたポリブテン、ブテン-エチレン共重合体、ブテン-プロピレン共重合体、ブテン-エチレン-プロピレン共重合体、及びブテン-α-オレフィン共重合体のいずれか1つである請求項1から3のいずれか一項に記載の二次電池用外装材。
- 前記接着剤層に含まれる前記第一のポリオレフィン及び前記第二のポリオレフィンが、イミド結合によって架橋されている請求項1から4のいずれか一項に記載の二次電池用外装材。
- 前記接着剤層の膜厚が1μm以上5μm以下である請求項1から5のいずれか一項に記載の二次電池用外装材。
- 前記熱融着樹脂層の膜厚が20μm以上90μm以下である請求項1から6のいずれか一項に記載の二次電池用外装材。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載の二次電池用外装材を備える二次電池。
- 基材層の第1の面に、少なくとも金属箔層、腐食防止処理層、接着剤層、及び熱融着樹脂層が順に積層された二次電池用外装材の製造方法であって、
2種類以上のポリオレフィンを含み、2種類以上の前記ポリオレフィンのうち最も融解温度が高い第一のポリオレフィンの融解温度が耐熱性付与温度以上基材層熱劣化限界温度以下であり、2種類以上の前記ポリオレフィンのうち最も融解温度が低い第二のポリオレフィンの融解温度が耐熱性限界温度以上ラミネート温度以下である塗液を前記腐食防止処理層上に塗工することによって前記接着剤層を形成する二次電池用外装材の製造方法。 - 前記接着剤層を形成した後に、前記耐熱性付与温度以上前記基材層熱劣化限界温度以下の融解温度を有する第三のポリオレフィンを含む熱融着樹脂を用いて、前記第二のポリオレフィンの融解温度以上であり、かつ前記第一のポリオレフィンの融解温度未満であって前記第三のポリオレフィンの融解温度未満の温度でドライラミネートすることにより、前記接着剤層上に前記熱融着樹脂層を形成する請求項9に記載の二次電池用外装材の製造方法。
- 前記熱融着樹脂層を形成した後に、20℃以上100℃以下の温度で、前記腐食防止処理層、前記接着剤層、及び前記熱融着樹脂層をエージング処理する請求項10に記載の二次電池用外装材の製造方法。
- 前記熱融着樹脂層を形成した後に、前記腐食防止処理層、前記接着剤層、及び前記熱融着樹脂層を、前記第一のポリオレフィンの融解温度以上、前記第三のポリオレフィンの融解温度以上、かつ前記基材層熱劣化限界温度以下の範囲の温度で加熱し、その後、前記接着剤層の結晶化温度未満であり、かつ前記熱融着樹脂層の結晶化温度未満の温度まで冷却する請求項10に記載の二次電池用外装材の製造方法。
- 前記腐食防止処理層、前記接着剤層、及び前記熱融着樹脂層をエージング処理した後に、前記腐食防止処理層、前記接着剤層、及び前記熱融着樹脂層を、前記第一のポリオレフィンの融解温度以上、前記第三のポリオレフィンの融解温度以上、かつ前記基材層熱劣化限界温度以下の範囲の温度で加熱し、その後、前記接着剤層の結晶化温度未満であり、かつ前記熱融着樹脂層の結晶化温度未満の温度まで冷却する請求項11に記載の二次電池用外装材の製造方法。
- 前記腐食防止処理層、前記接着剤層、及び前記熱融着樹脂層を加熱・冷却した後に、20℃以上100℃以下の温度で、前記腐食防止処理層、前記接着剤層、及び前記熱融着樹脂層をエージング処理する請求項12または13に記載の二次電池用外装材の製造方法。
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