WO2025110243A1 - 蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイス - Google Patents
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Definitions
- This disclosure relates to an exterior material for an electricity storage device, a manufacturing method thereof, and an electricity storage device.
- exterior materials are essential components for sealing the electricity storage device elements, such as the electrodes and electrolyte.
- metal exterior materials have been widely used as exterior materials for electricity storage devices.
- recesses are generally formed by cold forming, electricity storage device elements such as electrodes and electrolyte are placed in the space formed by the recesses, and the heat-sealable resin layer is heat-sealed to obtain an electricity storage device in which the electricity storage device elements are housed inside the exterior material for electricity storage devices.
- Electricity storage devices may be required to have heat resistance in extremely high-temperature environments, for example, at 150°C.
- electricity storage devices used in the engine compartment of an automobile are required to have heat resistance that allows them to be used in an environment of 150°C.
- some all-solid-state batteries become hot when in use, and even when the electricity storage device is an all-solid-state battery, heat resistance in a high-temperature environment is required.
- the same heat resistance is required for exterior materials for electricity storage devices used in electricity storage devices that require heat resistance in a high-temperature environment.
- such exterior materials for electricity storage devices are required to have high seal strength in an extremely high-temperature environment of 150°C.
- high water vapor barrier properties have been required for electrical storage device exterior materials.
- high water vapor barrier properties are also required for the thermally adhesive resin that forms the thermally adhesive resin layer in order to prevent the intrusion of water vapor from the end face.
- hydrogen sulfide is generated by moisture in the air. For this reason, higher water vapor barrier properties are required for electrical storage device exterior materials for sulfide-based all-solid-state batteries.
- high water vapor barrier properties are required for electrical storage device exterior materials.
- the laminate includes at least a barrier layer and a thermally adhesive resin layer in this order.
- a sea-island structure is observed in a cross-section image of the thermal adhesive resin layer taken in a direction parallel to the TD and in a thickness direction thereof, the cross-section image being obtained using a field emission scanning electron microscope;
- the cross-sectional image is observed at a magnification of 20,000 times over an area of 4.50 ⁇ m ⁇ 6.37 ⁇ m, the number of island portions having a maximum diameter of 100 nm or more and less than 300 nm is 10 or less, and no island portion having a maximum diameter of 300 nm or more is included;
- the island portion is observed in the cross-sectional image at a magnification of 50,000 times, lamellae crystals are observed in the island portion.
- the inventors of the present disclosure conducted intensive studies to solve the problem of the third aspect as described above, and as a result, they found that in an electrical storage device packaging material composed of a laminate including at least a barrier layer and a heat-sealable resin layer in this order, a DSC curve obtained by differential scanning calorimetry for the heat-sealable resin layer satisfies a predetermined condition, thereby obtaining an electrical storage device packaging material having excellent heat resistance and insulation properties in a high-temperature environment.
- FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure of an exterior material for an electricity storage device according to the present disclosure.
- 1 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure of an exterior material for an electricity storage device according to the present disclosure.
- 1 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure of an exterior material for an electricity storage device according to the present disclosure.
- 1 is a schematic diagram showing an example of a cross-sectional structure of an exterior material for an electricity storage device according to the present disclosure.
- FIG. 2 is a schematic diagram for illustrating a method for housing an electricity storage device element in a package formed from the exterior material for an electricity storage device of the present disclosure.
- FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a method of rigid pendulum measurement.
- the electrical storage device exterior material of the second aspect of the present disclosure is composed of a laminate having at least a barrier layer and a heat-sealable resin layer in this order, and is characterized in that a sea-island structure is observed in a cross-sectional image obtained using a field emission scanning electron microscope for a cross section of the heat-sealable resin layer in a direction parallel to the TD and in the thickness direction, the number of islands having a maximum diameter of 100 nm or more and less than 300 nm is 10 or less when the cross-sectional image is observed in an area of 4.50 ⁇ m ⁇ 6.37 ⁇ m at a magnification of 20,000 times, and no island parts having a maximum diameter of 300 nm or more are included, and lamellar crystals are observed in the islands when the cross-sectional image is observed at a magnification of 50,000 times.
- the electrical storage device exterior material of the second aspect of the present disclosure is characterized in that, by having this configuration, it is possible to exhibit excellent water
- the MD (machine direction) and TD (transverse direction) of the barrier layer 3 described later can usually be determined in the manufacturing process.
- the barrier layer 3 is made of a metal foil such as an aluminum alloy foil or a stainless steel foil
- linear lines called rolling marks are formed on the surface of the metal foil in the rolling direction (RD) of the metal foil. Since the rolling marks extend along the rolling direction, the rolling direction of the metal foil can be determined by observing the surface of the metal foil.
- the MD of the laminate usually coincides with the RD of the metal foil, so the MD of the laminate can be identified by observing the surface of the metal foil of the laminate and identifying the rolling direction (RD) of the metal foil.
- the TD of the laminate Since the TD of the laminate is perpendicular to the MD of the laminate, the TD of the laminate can also be identified. Similarly, since the MD of the heat-sealable resin layer and the RD of the metal foil coincide, the MD of the heat-sealable resin layer can be identified by observing the surface of the metal foil of the laminate and identifying the rolling direction (RD) of the metal foil. Also, since the TD of the heat-sealable resin layer is perpendicular to the MD of the heat-sealable resin layer, the TD of the heat-sealable resin layer can also be identified.
- the MD of the electrical storage device exterior material cannot be identified due to rolling marks on the metal foil such as aluminum alloy foil or stainless steel foil, it can be identified by the following method.
- One method for confirming the MD of an electrical storage device exterior material is to observe the cross section of the heat-sealable resin layer of the electrical storage device exterior material with an electron microscope to confirm the sea-island structure. In this method, the direction parallel to the cross section in which the average diameter of the shape of the islands in the direction perpendicular to the thickness direction of the heat-sealable resin layer was maximum can be determined as the MD.
- the cross section in the length direction of the heat-sealable resin layer and each cross section (10 cross sections in total) that is angled 10 degrees from the direction parallel to the cross section in the length direction to the direction perpendicular to the cross section in the length direction are observed with an electron microscope to confirm the sea-island structure.
- the shape of each individual island is observed in each cross section.
- the straight line distance connecting the leftmost end in the direction perpendicular to the thickness direction of the heat-sealable resin layer and the rightmost end in the vertical direction is taken as the diameter y.
- the average of the top 20 diameters y of the island shapes is calculated in descending order of diameter y.
- the direction parallel to the cross section with the largest average diameter y of the island shapes is determined to be the MD.
- the exterior material for an electric storage device 10 of the present disclosure is composed of a laminate including a barrier layer 3 and a heat-sealable resin layer 4 in this order, as shown in FIG. 1, for example.
- the barrier layer 3 side (the base material layer 1 side in the case where the base material layer 1 is included) is the outermost layer side, and the heat-sealable resin layer 4 is the innermost layer.
- the heat-sealable resin layers 4 of the exterior material for an electric storage device 10 are placed opposite each other, and the electric storage device element is accommodated in a space formed by heat-sealing the periphery of the exterior material for an electric storage device 10.
- the barrier layer 3 is used as a reference, and the heat-sealable resin layer 4 side is on the inside of the barrier layer 3.
- the exterior material 10 for an electric storage device may have an adhesive layer 2 between the substrate layer 1 and the barrier layer 3, if necessary, for the purpose of increasing the adhesion between these layers.
- an adhesive layer 5 may be provided between the barrier layer 3 and the heat-sealable resin layer 4, if necessary, for the purpose of increasing the adhesion between these layers.
- a surface coating layer 6 or the like may be provided on the barrier layer 3 side (when the substrate layer 1 is provided, the outside of the substrate layer 1 (the side opposite the heat-sealable resin layer 4)).
- the thickness of the laminate constituting the exterior material 10 for an electricity storage device is not particularly limited, but from the viewpoint of cost reduction, energy density improvement, etc., examples of the thickness include about 300 ⁇ m or less, preferably about 250 ⁇ m or less, about 210 ⁇ m or less, about 190 ⁇ m or less, about 180 ⁇ m or less, about 155 ⁇ m or less, and about 120 ⁇ m or less.
- the thickness of the laminate constituting the electricity storage device exterior material 10 is preferably about 35 ⁇ m or more, about 45 ⁇ m or more, about 60 ⁇ m or more, about 155 ⁇ m or more, and about 190 ⁇ m or more.
- preferred ranges of the laminate constituting the exterior material 10 for an electrical storage device are, for example, about 35 to 300 ⁇ m, about 35 to 250 ⁇ m, about 35 to 210 ⁇ m, about 35 to 190 ⁇ m, about 35 to 180 ⁇ m, about 35 to 155 ⁇ m, about 35 to 120 ⁇ m, about 45 to 300 ⁇ m, about 45 to 250 ⁇ m, about 45 to 210 ⁇ m, about 45 to 190 ⁇ m, about 45 to 180 ⁇ m, about 45 to 155 ⁇ m, about 45 to 120 ⁇ m, about 60 to 300 ⁇ m, about 60 to 250 ⁇ m, about 60 to Examples include about 210 ⁇ m, about 60 to 190 ⁇ m, about 60 to 180 ⁇ m, about 60 to 155 ⁇ m, about 60 to 120 ⁇ m, about 155 to 300 ⁇ m, about 155 to 250 ⁇ m, about 155 to 210 ⁇ m, about 155 to 190 ⁇ m, about 155 to 180 ⁇ m, about 190
- the ratio of the total thickness of the base material layer 1, the adhesive layer 2, the barrier layer 3, the adhesive layer 5, the heat-sealable resin layer 4, and the surface coating layer 6 to the thickness (total thickness) of the laminate constituting the exterior material 10 for a power storage device is preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and even more preferably 98% or more.
- the ratio of the total thickness of these layers to the thickness (total thickness) of the laminate constituting the exterior material 10 for a power storage device is preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and even more preferably 98% or more.
- the ratio of the total thickness of these layers to the thickness (total thickness) of the laminate constituting the exterior material 10 for an electric storage device can be, for example, 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and even more preferably 98% or more.
- the exterior material for an electric storage device disclosed herein has a seal strength in a 150°C environment, measured by the method described below in ⁇ Measurement of seal strength at 25°C or 150°C>, of preferably about 15.0 N/15mm or more, more preferably about 20.0 N/15mm or more, and even more preferably about 25.0 N/15mm or more.
- the upper limit is, for example, about 150.0 N/15mm or less, about 100.0 N/15mm or less, and preferred ranges include about 15.0 to 150.0 N/15m, about 15.0 to 100.0 N/15m, about 20.0 to 150.0 N/15m, about 20.0 to 100.0 N/15m, about 25.0 to 150.0 N/15m, and about 25.0 to 100.0 N/15m.
- the exterior material for an electricity storage device disclosed herein has a seal strength in a 25°C environment, as measured by the method described below in ⁇ Measurement of seal strength at 25°C or 150°C>, of preferably about 100.0 N/15 mm or more, more preferably about 120.0 N/15 mm or more, and even more preferably about 140.0 N/15 mm or more.
- a seal strength in a 25°C environment as measured by the method described below in ⁇ Measurement of seal strength at 25°C or 150°C>, of preferably about 100.0 N/15 mm or more, more preferably about 120.0 N/15 mm or more, and even more preferably about 140.0 N/15 mm or more.
- seal strength in a 25°C environment as measured by the method described below in ⁇ Measurement of seal strength at 25°C or 150°C>, of preferably about 100.0 N/15 mm or more, more preferably about 120.0 N/15 mm or more, and even more preferably about 140.0 N/15 mm or more
- it is about 300.0 N/15 mm or less, about 250.0 N/15 mm or less, and preferred ranges include about 100.0 to 300.0 N/15 m, about 100.0 to 250.0 N/15 m, about 120.0 to 300.0 N/15 m, about 120.0 to 250.0 N/15 m, about 140.0 to 300.0 N/15 m, and about 140.0 to 250.0 N/15 m.
- the seal strength of the exterior material for a power storage device at each measurement temperature of a 25°C environment and a 150°C environment is measured as follows.
- a power storage device exterior material cut into a strip with a width of 15 mm in the TD direction is prepared. Specifically, as shown in FIG. 7, first, each power storage device exterior material is cut into 75 mm (TD direction) x 150 mm (MD direction) (FIG. 7a).
- the exterior material for a power storage device is folded in half in the MD direction at the fold P (middle in the MD direction) so that the heat-sealable resin layers face each other (FIG. 7b).
- the heat-sealable resin layers are heat-sealed to each other about 10 mm inside the fold P in the MD direction under the conditions of a seal width of 7 mm, a temperature of 190°C, a surface pressure of 1.0 MPa, and a time of 3 seconds (FIG. 7c).
- the hatched portion S is the heat-sealed portion.
- the test piece is cut in the MD direction (cut at the position of the two-dot chain line in FIG.
- test piece 13 is left at each measurement temperature for 5 minutes, and the heat-fusible resin layer of the heat-sealed part is peeled off at a speed of 300 mm/min with a tensile tester in each measurement temperature environment (FIG. 8).
- the maximum strength at the time of peeling is the seal strength (N/15 mm).
- the distance between the chucks is 50 mm.
- the test piece 13 may peel off (break) at the heat seal interface A shown in FIG. 8, or may break at a part other than the heat seal interface A (for example, at the position B in FIG. 8). When the test piece 13 breaks at the position B in FIG. 8, the value measured at that time is taken as the seal strength.
- the exterior material for an electricity storage device disclosed herein does not whiten when evaluated for formability by the method described in ⁇ Moldability evaluation> below.
- Each power storage device exterior material is cut into a length (MD) of 55 mm x width (TD) of 55 mm to prepare a test sample.
- the test sample is molded using a rectangular molding die (female die) having a diameter of 30.0 mm (MD) x 30.0 mm (TD) in an environment of 25 ° C.
- Cold molding (pulling one-stage molding) is performed with a pressing pressure (surface pressure) of 0.18 MPa and a stroke speed of 20 mm / s so that the molding depth is 12.0 mm.
- the test sample is placed on the female die so that the heat-sealable resin layer side is located on the male die side and molding is performed.
- the heat-sealable resin layer of the test sample after molding is visually observed to confirm the presence or absence of whitening.
- the whitening occurs mainly around the corners of the molded part.
- the exterior material for an electricity storage device of the first aspect of the present disclosure has an impregnation seal strength (seal strength when the sample is impregnated with electrolyte) measured by the method described in ⁇ Electrolyte Resistance Evaluation> below, preferably about 20.0 N/15 mm or more, more preferably about 80.0 N/15 mm or more, and even more preferably about 130.0 N/15 mm or more.
- an impregnation seal strength surface strength when the sample is impregnated with electrolyte measured by the method described in ⁇ Electrolyte Resistance Evaluation> below, preferably about 20.0 N/15 mm or more, more preferably about 80.0 N/15 mm or more, and even more preferably about 130.0 N/15 mm or more.
- the exterior material for a power storage device cut to TD 90 mm x MD 200 mm was used as a sample.
- the sample was folded at a MD 100 mm location, and in the folded state, both ends in the TD direction were heat-sealed under conditions of a width of 7 mm, a surface pressure of 1.0 MPa, a sealing temperature of 190°C, and a sealing time of 3.0 seconds to form a bag-shaped package with an opening formed from the exterior material for a power storage device.
- the bag-shaped package was stored in a dry room with a dew point of -40°C for one day, and an electrolyte solution (a solution obtained by mixing ethylene carbonate: diethyl carbonate: dimethyl carbonate in a volume ratio of 1:1:1 with lithium hexafluorophosphate at 1 mol/L) was placed from the remaining end side (opening) that was to be opened, and the opening was heat-sealed under conditions of a width of 7 mm, a surface pressure of 1.0 MPa, a sealing temperature of 190°C, and a sealing time of 3.0 seconds to seal the electrolyte solution in the package.
- an electrolyte solution a solution obtained by mixing ethylene carbonate: diethyl carbonate: dimethyl carbonate in a volume ratio of 1:1:1 with lithium hexafluorophosphate at 1 mol/L
- the package is stored for 14 days under an 85 ° C environment with the heat-sealed edge of the open article facing up. After storage, the heat-sealed edge of the open article is cut off to open it, the electrolyte is removed, and within 3 hours, the heat-sealable resin layers at the places where the electrolyte was in contact are heat-sealed to each other perpendicular to the MD direction under conditions of a width of 7 mm, a surface pressure of 1.0 MPa, a sealing temperature of 190 ° C, and a sealing time of 3.0 seconds. A sample is cut to a width of 15 mm perpendicular to the TD direction, and a seal strength measurement sample is prepared when pulled in the MD direction.
- the impregnation seal strength (seal strength in a state where the sample is impregnated with electrolyte) after 14 days in an 85 ° C environment is measured using the same device and conditions as the seal strength in the 25 ° C environment described above.
- the exterior material for an electric storage device has a water vapor transmission coefficient at a temperature of 65° C. and a relative humidity of 90%, as measured by the method described in ⁇ Evaluation of the water vapor barrier property of a package formed from the exterior material for an electric storage device> described later, of preferably about 5.0 g ⁇ mm/m 2 ⁇ day or less, more preferably about 4.8 g ⁇ mm/m 2 ⁇ day or less, and even more preferably about 4.6 g ⁇ mm/m 2 ⁇ day or less.
- the lower limit is, for example, about 0.0 g ⁇ mm/m 2 ⁇ day or more, about 1.2 g ⁇ mm/m 2 ⁇ day or more, at about 65° C.
- Preferred ranges include about 0.0 to 5.0 g mm/ m2 day, about 0.0 to 4.8 g mm/ m2 day, about 0.0 to 4.6 g mm/ m2 day, about 1.2 to 5.0 g mm/ m2 day, about 1.2 to 4.8 g mm/ m2 day, and about 1.2 to 4.6 g mm/ m2 day.
- the exterior material for a power storage device cut to TD 75 mm x MD 150 mm is used as a sample.
- the sample is folded at a MD 75 mm location, and in the state where it is folded in half, both ends in the TD direction are heat-sealed under conditions of a width of 7 mm, a surface pressure of 1.0 MPa, a sealing temperature of 190° C., and a sealing time of 3.0 seconds to form a bag-shaped package with an opening formed from the exterior material for a power storage device.
- the sealed parts at both ends in the TD direction are the left and right sealed parts.
- the thickness of the left and right sealed parts is measured with a thickness meter, and the value obtained by subtracting the thickness of the base layer, barrier layer, and adhesive layer from each of the left and right thicknesses (only the thickness of the layer on the heat-sealable resin layer side from the barrier layer) is used as the thickness of the sealed part.
- the left and right sealed parts at both ends are cut to 3 mm.
- the sealed part after cutting is 3.0 mm, which is the transmission distance of water vapor.
- the bag-shaped package is stored for one day in a dry room with a dew point of -40°C, and 2.0 g of solution (a solution of ethylene carbonate: diethyl carbonate: dimethyl carbonate mixed in a volume ratio of 1:1:1) is poured into the remaining open edge (opening), and the opening is heat-sealed under the conditions of a width of 7 mm, a surface pressure of 1.0 MPa, a sealing temperature of 190°C, and a sealing time of 3.0 seconds to seal the solution inside the package.
- the sealed part into which the solution is injected is defined as the upper part.
- the thickness of the upper sealed part is measured with a thickness meter, and the value obtained by subtracting the thicknesses of the base layer, barrier layer, and adhesive layer (only the thickness of the layer on the heat-sealable resin layer side from the barrier layer) is defined as the film thickness of the seal.
- the upper sealed part created by sealing the opening is cut to 3.0 mm.
- the 3.0 mm of the sealed part after cutting is the permeation distance of water vapor.
- the length of each sealed part (left and right and the upper part where the solution is sealed) of the package in which the solution is sealed is measured with a metal ruler.
- the moisture content (ppm) of the solution at the time of encapsulation is measured using coulometric titration according to the Karl Fischer method.
- the solution is left for 4 weeks in a thermo-hygrostat at a temperature of 65° C. and a relative humidity of 90%, and the moisture content for 2.0 g of the solution after 4 weeks of leaving is measured.
- the moisture content after 4 weeks of leaving is also measured using the coulometric titration method according to the Karl Fischer method, in the same manner as at the time of encapsulation (before leaving).
- the moisture content (ppm) measured after leaving the solution at 65°C and 90% relative humidity for 4 weeks, the moisture content (ppm) at the time of encapsulation (before being placed in a thermo-hygrostat at 65°C and 90% relative humidity), the amount of solution encapsulated (g), the water vapor transmission cross-sectional area ( m2 ), and the time (days) at 65°C and 90% relative humidity are used to calculate the water vapor transmission coefficient (g mm/ m2 day) using the following formula. At this time, the value is rounded off to one decimal place to calculate the value to one decimal place.
- Water vapor permeability coefficient (water vapor permeation distance x (moisture content measured after leaving for 4 weeks at a temperature of 65°C and a relative humidity of 90% - moisture content at the time of encapsulation) x amount of encapsulated solution) / (water vapor permeation cross-sectional area x insertion time at a temperature of 65°C and a relative humidity of 90%)
- the exterior material for an electric storage device has a water vapor transmission coefficient at a temperature of 40° C. and a relative humidity of 90%, as measured by the method described in the above-mentioned ⁇ Evaluation of the water vapor barrier property of the packaging body formed from the exterior material for an electric storage device>, of preferably about 0.68 g ⁇ mm/m 2 ⁇ day or less, more preferably about 0.66 g ⁇ mm/m 2 ⁇ day or less, and even more preferably about 0.64 g ⁇ mm/m 2 ⁇ day or less.
- the lower limit is, for example, about 0.00 g ⁇ mm/m 2 ⁇ day or more, about 0.10 g ⁇ mm/m 2 ⁇ day or more, or about 0.20 g ⁇ mm/m 2 ⁇ day or more.
- Preferred ranges include about 0.00 to 0.68 g mm/ m2 day, about 0.00 to 0.66 g mm/ m2 day, about 0.00 to 0.64 g mm/ m2 day, about 0.10 to 0.68 g mm/ m2 day, about 0.10 to 0.66 g mm/ m2 day, about 0.10 to 0.64 g mm/ m2 day, about 0.20 to 0.68 g mm/ m2 day, about 0.20 to 0.66 g mm/ m2 day, and about 0.20 to 0.64 g mm/ m2 day.
- the water vapor transmission coefficient (g mm/m2 day) is calculated in the same manner as in the evaluation of water vapor barrier property at a temperature of 65°C and a relative humidity of 90% described above, except that the thermo-hygrostat at a temperature of 65°C and a relative humidity of 90% is changed to a thermo-hygrostat at a temperature of 40 ° C and a relative humidity of 90%. At this time, the value is calculated to one decimal place by rounding off to two decimal places.
- the exterior packaging material for an electricity storage device has a volume resistivity in a 150° C. environment, measured by the method described in ⁇ Insulation property evaluation (volume resistivity) in a 150° C. environment> described below, of preferably about 1.0 ⁇ 10 ⁇ cm or more, more preferably about 1.5 ⁇ 10 ⁇ cm or more, and even more preferably about 2.0 ⁇ 10 ⁇ cm or more, with the upper limit being, for example, about 1.0 ⁇ 10 ⁇ cm or less, and preferred ranges include about 1.0 ⁇ 10 ⁇ cm to 1.0 ⁇ 10 ⁇ cm, about 1.5 ⁇ 10 ⁇ cm to 1.0 ⁇ 10 ⁇ ⁇ cm, and about 2.0 to 1.0 ⁇ 10 ⁇ cm.
- ⁇ Insulation evaluation (volume resistivity) in a 150° C. environment The exterior material for an electric storage device is cut to a size of 10 cm x 10 cm, and the film thickness is measured. A digital ultra-high resistance/microammeter is used to measure the volume resistivity of the exterior material for an electric storage device in accordance with the regulations of IEC 62631-3-1. The sample is placed in a resistivity chamber set to 150°C, and after 3 minutes when the temperature has stabilized at 150°C, 500 V is applied, and the volume resistivity is calculated from the current value and film thickness after 1 minute.
- the substrate layer 1 is a layer that is provided as necessary for the purpose of exerting the function as a substrate of the exterior material for an electricity storage device, etc.
- the substrate layer 1 is located on the outer layer side of the exterior material for an electricity storage device.
- the material forming the substrate layer 1 is not particularly limited, as long as it has the function of a substrate, i.e., at least insulating properties.
- the substrate layer 1 can be formed, for example, using a resin, which may contain additives as described below.
- the resin forming the base layer 1 may be, for example, polyester, polyamide, polyolefin, epoxy resin, acrylic resin, fluororesin, polyurethane, silicone resin, phenolic resin, or modified versions of these resins.
- the resin forming the base layer 1 may also be a copolymer of these resins or a modified version of the copolymer. It may also be a mixture of these resins.
- the base layer 1 contains polyester or polyamide as the main component
- the content of polyester or polyamide among the resin components contained in the base layer 1 is, for example, 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, even more preferably 98% by mass or more, and even more preferably 99% by mass or more.
- polyesters in which ethylene terephthalate is the main repeating unit and is polymerized with ethylene isophthalate (hereinafter abbreviated as polyethylene (terephthalate/isophthalate)), polyethylene (terephthalate/adipate), polyethylene (terephthalate/sodium sulfoisophthalate), polyethylene (terephthalate/sodium isophthalate), polyethylene (terephthalate/phenyl-dicarboxylate), and polyethylene (terephthalate/decanedicarboxylate).
- polyethylene (terephthalate/isophthalate) polyethylene (terephthalate/adipate)
- polyethylene terephthalate/sodium sulfoisophthalate
- polyethylene terephthalate/sodium isophthalate
- polyethylene (terephthalate/phenyl-dicarboxylate) polyethylene (terephthalate/decanedicarboxylate).
- These polyesters may be used alone or in combination of two or
- polyamides include aliphatic polyamides such as nylon 6, nylon 66, nylon 610, nylon 12, nylon 46, and copolymers of nylon 6 and nylon 66; hexamethylenediamine-isophthalic acid-terephthalic acid copolymer polyamides such as nylon 6I, nylon 6T, nylon 6IT, and nylon 6I6T (I represents isophthalic acid, T represents terephthalic acid) which contain structural units derived from terephthalic acid and/or isophthalic acid, and aromatic polyamides such as polyamide MXD6 (polymetaxylylene adipamide); alicyclic polyamides such as polyamide PACM6 (polybis(4-aminocyclohexyl)methane adipamide); polyamides copolymerized with lactam components or isocyanate components such as 4,4'-diphenylmethane diisocyanate; polyesteramide copolymers and polyetheresteramide copolymers which are copolymer,
- the substrate layer 1 preferably includes at least one of a polyester film, a polyamide film, and a polyolefin film, preferably includes at least one of a stretched polyester film, a stretched polyamide film, and a stretched polyolefin film, more preferably includes at least one of a stretched polyethylene terephthalate film, a stretched polybutylene terephthalate film, a stretched nylon film, and a stretched polypropylene film, and even more preferably includes at least one of a biaxially oriented polyethylene terephthalate film, a biaxially oriented polybutylene terephthalate film, a biaxially oriented nylon film, and a biaxially oriented polypropylene film.
- the base layer 1 may be a single layer, or may be composed of two or more layers.
- the base layer 1 may be a laminate in which resin films are laminated with an adhesive or the like, or a laminate of resin films in which resins are co-extruded to form two or more layers.
- a laminate of resin films in which resins are co-extruded to form two or more layers may be used as the base layer 1 without being stretched, or may be uniaxially or biaxially stretched to form the base layer 1.
- laminates of two or more resin films in the base layer 1 include a laminate of a polyester film and a nylon film, a laminate of two or more nylon films, and a laminate of two or more polyester films, and preferably a laminate of a stretched nylon film and a stretched polyester film, a laminate of two or more stretched nylon films, and a laminate of two or more stretched polyester films.
- the base layer 1 is a laminate of two resin films
- a laminate of a polyester resin film and a polyester resin film a laminate of a polyamide resin film and a polyamide resin film, or a laminate of a polyester resin film and a polyamide resin film is preferred
- a laminate of a polyethylene terephthalate film and a polyethylene terephthalate film, a laminate of a nylon film and a nylon film, or a laminate of a polyethylene terephthalate film and a nylon film is more preferred.
- the polyester resin film is located in the outermost layer of the base layer 1, because the polyester resin is less likely to discolor when, for example, an electrolyte is attached to the surface.
- preferred ranges of the thickness of the polyester resin film are about 2 to 33 ⁇ m, about 2 to 28 ⁇ m, about 2 to 23 ⁇ m, about 2 to 18 ⁇ m, about 2 to 11 ⁇ m, about 2 to 8 ⁇ m, about 10 to 33 ⁇ m, about 10 to 28 ⁇ m, about 10 to 23 ⁇ m, about 10 to 18 ⁇ m, about 10 to 11 ⁇ m, about 18 to 33 ⁇ m, and about 18 to 28 ⁇ m. and about 18 to 23 ⁇ m.
- Preferred ranges for the thickness of the polyamide resin film include about 2 to 33 ⁇ m, about 2 to 28 ⁇ m, about 2 to 23 ⁇ m, about 2 to 18 ⁇ m, about 2 to 11 ⁇ m, about 2 to 8 ⁇ m, about 10 to 33 ⁇ m, about 10 to 28 ⁇ m, about 10 to 23 ⁇ m, about 10 to 18 ⁇ m, about 10 to 11 ⁇ m, about 18 to 33 ⁇ m, about 18 to 28 ⁇ m, and about 18 to 23 ⁇ m.
- the two or more resin films may be laminated via an adhesive.
- Preferred adhesives include those similar to those exemplified in the adhesive layer 2 described below.
- the method for laminating two or more resin films is not particularly limited, and known methods can be used, such as dry lamination, sandwich lamination, extrusion lamination, and thermal lamination, with the dry lamination being preferred.
- a polyurethane adhesive as the adhesive.
- the thickness of the adhesive is, for example, about 2 to 5 ⁇ m.
- an anchor coat layer may be formed on the resin film and laminated.
- the anchor coat layer may be the same as those exemplified in the adhesive layer 2 described below. In this case, the thickness of the anchor coat layer is, for example, about 0.01 to 1.0 ⁇ m.
- Additives such as lubricants, flame retardants, antiblocking agents, antioxidants, light stabilizers, tackifiers, antistatic agents, and colorants may be present on at least one of the surface and interior of the base layer 1. Only one type of additive may be used, or two or more types may be mixed together.
- saturated fatty acid amides include lauric acid amides, palmitic acid amides, stearic acid amides, behenic acid amides, and hydroxystearic acid amides.
- unsaturated fatty acid amides include oleic acid amides and erucic acid amides.
- substituted amides include N-oleyl palmitic acid amide, N-stearyl stearic acid amide, N-stearyl oleic acid amide, N-oleyl stearic acid amide, and N-stearyl erucic acid amide.
- methylol amides include methylol stearic acid amide.
- saturated fatty acid bisamides include methylene bisstearic acid amide, ethylene biscapric acid amide, ethylene bislauric acid amide, ethylene bisstearic acid amide, ethylene bishydroxystearic acid amide, ethylene bisbehenic acid amide, hexamethylene bisstearic acid amide, hexamethylene bisbehenic acid amide, hexamethylene hydroxystearic acid amide, N,N'-distearyl adipic acid amide, N,N'-distearyl sebacic acid amide, etc.
- unsaturated fatty acid bisamides include ethylene bisoleic acid amide, ethylene biserucic acid amide, hexamethylene bisoleic acid amide, N,N'-dioleyl adipic acid amide, N,N'-dioleyl sebacic acid amide, etc.
- fatty acid ester amides include stearamide ethyl stearate, etc.
- aromatic bisamides include m-xylylene bisstearic acid amide, m-xylylene bishydroxystearic acid amide, and N,N'-distearylisophthalic acid amide.
- the lubricant may be used alone or in combination of two or more types, preferably in combination of two or more types.
- the amount of the lubricant present is not particularly limited, but may be, for example, about 3 mg/m 2 or more, preferably about 4 mg/m 2 or more, or about 5 mg/m 2 or more.
- the amount of the lubricant present on the surface of the base layer 1 may be, for example, about 15 mg/m 2 or less, preferably about 14 mg/m 2 or less, or about 10 mg/m 2 or less.
- the preferred range of the amount of the lubricant present on the surface of the base layer 1 is about 3 to 15 mg/m 2 , about 3 to 14 mg/m 2 , about 3 to 10 mg/m 2 , about 4 to 15 mg/m 2 , about 4 to 14 mg/m 2 , about 4 to 10 mg/m 2 , about 5 to 15 mg/m 2 , about 5 to 14 mg/m 2 , or about 5 to 10 mg/m 2 .
- the lubricant present on the surface of the base layer 1 may be a lubricant exuded from the resin that constitutes the base layer 1, or a lubricant applied to the surface of the base layer 1.
- preferred ranges of the thickness of the base layer 1 include about 3 to 100 ⁇ m, about 3 to 90 ⁇ m, about 3 to 70 ⁇ m, about 3 to 50 ⁇ m, about 3 to 35 ⁇ m, about 3 to 11 ⁇ m, about 3 to 8 ⁇ m, about 10 to 100 ⁇ m, about 10 to 90 ⁇ m, about 10 to 70 ⁇ m, about 10 to 50 ⁇ m, about 10 to 35 ⁇ m, and about 10 to 11 ⁇ m.
- about 3 to 35 ⁇ m, about 3 to 11 ⁇ m, and about 3 to 8 ⁇ m are preferred, and when improving moldability, about 35 to 50 ⁇ m is preferred.
- the thickness of the resin films constituting each layer is not particularly limited, but may be, for example, about 2 ⁇ m or more, preferably about 10 ⁇ m or more, and about 18 ⁇ m or more.
- the thickness of the resin film constituting each layer is, for example, about 33 ⁇ m or less, preferably about 28 ⁇ m or less, about 23 ⁇ m or less, about 18 ⁇ m or less, 11 ⁇ m or less, or 8 ⁇ m or less.
- the preferred range of the thickness of the resin film constituting each layer is about 2 to 33 ⁇ m, about 2 to 28 ⁇ m, about 2 to 23 ⁇ m, about 2 to 18 ⁇ m, about 2 to 11 ⁇ m, about 2 to 8 ⁇ m, about 10 to 33 ⁇ m, about 10 to 28 ⁇ m, about 10 to 23 ⁇ m, about 10 to 18 ⁇ m, about 10 to 11 ⁇ m, about 18 to 33 ⁇ m, about 18 to 28 ⁇ m, or about 18 to 23 ⁇ m.
- the base layer 1 contains a colorant, so that the exterior material for the electricity storage device can be colored.
- Known colorants such as pigments and dyes can be used as the colorant.
- only one type of colorant may be used, or two or more types may be mixed together.
- the type of pigment is not particularly limited as long as it does not impair the function of the substrate layer 1 as a substrate.
- organic pigments include azo-based, phthalocyanine-based, quinacridone-based, anthraquinone-based, dioxazine-based, indigothioindigo-based, perinone-perylene-based, isoindolenine-based, and benzimidazolone-based pigments.
- examples of inorganic pigments include carbon black-based, titanium oxide-based, cadmium-based, lead-based, chromium oxide-based, and iron-based pigments. Other examples include finely powdered mica and fish scale foil.
- colorants carbon black is preferred in order to give the exterior material for an electricity storage device a black appearance. Also, from the viewpoint of dissipating heat generated by the electricity storage device, it is preferable to use mica.
- the average particle size of the pigment is not particularly limited, and may be, for example, about 0.03 to 5 ⁇ m, and preferably about 0.05 to 2 ⁇ m.
- the average particle size of the pigment is the median size measured with a laser diffraction/scattering type particle size distribution measuring device.
- the content of the colorant in the base layer 1 is not particularly limited as long as the exterior material for the electricity storage device is colored, and may be, for example, about 5 to 60% by mass, and preferably about 10 to 40% by mass.
- the adhesive layer 2 is a layer that is provided between the base layer 1 and the barrier layer 3 as necessary for the purpose of increasing the adhesion between them.
- the adhesive layer 2 is formed from an adhesive capable of bonding the base layer 1 and the barrier layer 3.
- the adhesive used to form the adhesive layer 2 may be any of a chemical reaction type, a solvent volatilization type, a hot melt type, a hot pressure type, etc. It may also be a two-component curing adhesive (two-component adhesive), a one-component curing adhesive (one-component adhesive), or a resin that does not involve a curing reaction.
- the adhesive layer 2 may be a single layer or multiple layers.
- polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polyethylene isophthalate, and copolymer polyesters; polyethers; polyurethanes; epoxy resins; phenolic resins; polyamides such as nylon 6, nylon 66, nylon 12, and copolymer polyamides; polyolefin resins such as polyolefins, cyclic polyolefins, acid-modified polyolefins, and acid-modified cyclic polyolefins; polyvinyl acetate; cellulose; (meth)acrylic resins; polyimides; polycarbonates; amino resins such as urea resins and melamine resins; rubbers such as chloroprene rubber, nitrile rubber, and styrene-butadiene rubber; and silicone resins.
- polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate,
- the polyurethane adhesive may be, for example, a polyurethane adhesive containing a first agent containing a polyol compound and a second agent containing an isocyanate compound.
- a two-part curing polyurethane adhesive may preferably be used, in which a polyol such as polyester polyol, polyether polyol, or acrylic polyol is used as the first agent, and an aromatic or aliphatic polyisocyanate is used as the second agent.
- the polyurethane adhesive may be, for example, a polyurethane adhesive containing a polyurethane compound in which a polyol compound has been reacted with an isocyanate compound in advance, and an isocyanate compound.
- the polyurethane adhesive may be, for example, a polyurethane adhesive containing a polyurethane compound in which a polyol compound has been reacted with an isocyanate compound in advance, and a polyol compound.
- the polyurethane adhesive may be, for example, a polyurethane adhesive in which a polyurethane compound in which a polyol compound has been reacted with an isocyanate compound in advance is cured by reacting it with moisture in the air or the like.
- the polyol compound it is preferable to use a polyester polyol having a hydroxyl group on the side chain in addition to the hydroxyl group at the end of the repeating unit.
- the second agent may be an aliphatic, alicyclic, aromatic, or araliphatic isocyanate compound.
- isocyanate compound examples include hexamethylene diisocyanate (HDI), xylylene diisocyanate (XDI), isophorone diisocyanate (IPDI), hydrogenated XDI (H6XDI), hydrogenated MDI (H12MDI), tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), and naphthalene diisocyanate (NDI).
- polyisocyanate compound examples include polyfunctional isocyanate modified compounds of one or more of these diisocyanates.
- the adhesive layer 2 is formed from a polyurethane adhesive, which gives the exterior material for the electricity storage device excellent electrolyte resistance, and prevents the base layer 1 from peeling off even if electrolyte adheres to the side surface.
- colorants carbon black is preferred in order to give the exterior material for an electricity storage device a black appearance. Also, it is preferable to use mica from the viewpoint of dissipating heat generated by the electricity storage device.
- the average particle size of the pigment is not particularly limited, and may be, for example, about 0.03 to 5 ⁇ m, and preferably about 0.05 to 2 ⁇ m.
- the average particle size of the pigment is the median size measured with a laser diffraction/scattering type particle size distribution measuring device.
- the content of the colorant in the adhesive layer 2 is not particularly limited as long as the exterior material for the electricity storage device is colored, and may be, for example, about 5 to 60% by mass, and preferably 10 to 40% by mass.
- the thickness of the adhesive layer 2 is not particularly limited as long as it can bond the base layer 1 and the barrier layer 3, but is, for example, about 1 ⁇ m or more, about 2 ⁇ m or more.
- the thickness of the adhesive layer 2 is, for example, about 10 ⁇ m or less, about 5 ⁇ m or less. Preferred ranges for the thickness of the adhesive layer 2 include about 1 to 10 ⁇ m, about 1 to 5 ⁇ m, about 2 to 10 ⁇ m, and about 2 to 5 ⁇ m.
- the colored layer is a layer (not shown) that is provided between the base material layer 1 and the barrier layer 3 as necessary.
- a colored layer may be provided between the base material layer 1 and the adhesive layer 2, or between the adhesive layer 2 and the barrier layer 3. Also, a colored layer may be provided on the outside of the base material layer 1. By providing a colored layer, the exterior material for an electricity storage device can be colored.
- the colored layer can be formed, for example, by applying an ink containing a colorant to the surface of the base layer 1 or the surface of the barrier layer 3.
- a colorant known pigments, dyes, and the like can be used.
- only one type of colorant may be used, or two or more types may be mixed together.
- colorants contained in the colored layer include those exemplified in the [Adhesive layer 2] section.
- the barrier layer 3 is a layer that at least prevents the infiltration of moisture.
- the barrier layer 3 may be, for example, a metal foil, a vapor deposition film, or a resin layer having barrier properties.
- the vapor deposition film include a metal vapor deposition film, an inorganic oxide vapor deposition film, and a carbon-containing inorganic oxide vapor deposition film.
- the resin layer include fluorine-containing resins such as polyvinylidene chloride, polymers mainly composed of chlorotrifluoroethylene (CTFE), polymers mainly composed of tetrafluoroethylene (TFE), polymers having fluoroalkyl groups, and polymers mainly composed of fluoroalkyl units, and ethylene-vinyl alcohol copolymers.
- the barrier layer 3 examples include resin films having at least one of these vapor deposition films and resin layers.
- the barrier layer 3 may be provided in multiple layers. It is preferable that the barrier layer 3 includes a layer made of a metal material. Specific examples of the metal material constituting the barrier layer 3 include aluminum alloys, stainless steel, titanium steel, and steel plates. When used as a metal foil, it is preferable that the barrier layer 3 includes at least one of aluminum alloy foil and stainless steel foil.
- the aluminum alloy foil is preferably a soft aluminum alloy foil composed of, for example, an annealed aluminum alloy, and from the viewpoint of further improving formability, it is preferably an aluminum alloy foil containing iron.
- the iron content is preferably 0.1 to 9.0 mass%, and more preferably 0.5 to 2.0 mass%.
- soft aluminum alloy foils examples include aluminum alloy foils having a composition specified in JIS H4160:1994 A8021H-O, JIS H4160:1994 A8079H-O, JIS H4000:2014 A8021P-O, or JIS H4000:2014 A8079P-O. Silicon, magnesium, copper, manganese, etc. may also be added as necessary. Softening can be achieved by annealing or other treatments.
- stainless steel foil examples include austenitic, ferritic, austenitic-ferritic, martensitic, and precipitation hardened stainless steel foils. Furthermore, from the viewpoint of providing an exterior material for an electricity storage device with excellent formability, it is preferable that the stainless steel foil is made of austenitic stainless steel.
- austenitic stainless steels that make up the stainless steel foil include SUS304, SUS301, and SUS316L, with SUS304 being particularly preferred.
- the thickness of the barrier layer 3 should at least function as a barrier layer that prevents moisture from penetrating, and may be, for example, about 9 to 200 ⁇ m.
- the thickness of the barrier layer 3 is preferably about 85 ⁇ m or less, more preferably about 60 ⁇ m or less, even more preferably about 40 ⁇ m or less, and particularly preferably about 35 ⁇ m or less.
- the thickness of the barrier layer 3 is preferably about 10 ⁇ m or more, even more preferably about 20 ⁇ m or more, and more preferably about 25 ⁇ m or more.
- the preferred ranges for the thickness of the barrier layer 3 include about 10 to 85 ⁇ m, about 10 to 60 ⁇ m, about 10 to 40 ⁇ m, about 10 to 35 ⁇ m, about 20 to 85 ⁇ m, about 20 to 60 ⁇ m, about 20 to 40 ⁇ m, about 20 to 35 ⁇ m, about 25 to 85 ⁇ m, about 25 to 60 ⁇ m, about 25 to 40 ⁇ m, and about 25 to 35 ⁇ m.
- the barrier layer 3 is made of an aluminum alloy foil, the above-mentioned range is particularly preferred.
- the thickness of the barrier layer 3 is preferably about 35 ⁇ m or more, more preferably about 45 ⁇ m or more, even more preferably about 50 ⁇ m or more, and even more preferably about 55 ⁇ m or more, and is preferably about 200 ⁇ m or less, more preferably about 85 ⁇ m or less, even more preferably about 75 ⁇ m or less, and even more preferably about 70 ⁇ m or less.
- Preferred ranges are about 35 to 200 ⁇ m, about 35 to 85 ⁇ m, about 35 to 75 ⁇ m, about 35 to 70 ⁇ m, about 45 to 200 ⁇ m, about 45 to 85 ⁇ m, about 45 to 75 ⁇ m, about 45 to 70 ⁇ m, about 50 to 200 ⁇ m, about 50 to 85 ⁇ m, about 50 to 75 ⁇ m, about 50 to 70 ⁇ m, about 55 to 200 ⁇ m, about 55 to 85 ⁇ m, about 55 to 75 ⁇ m, and about 55 to 70 ⁇ m.
- the thickness of the stainless steel foil is preferably about 60 ⁇ m or less, more preferably about 50 ⁇ m or less, even more preferably about 40 ⁇ m or less, even more preferably about 30 ⁇ m or less, and particularly preferably about 25 ⁇ m or less.
- the thickness of the stainless steel foil is preferably about 10 ⁇ m or more, more preferably about 15 ⁇ m or more.
- Preferred ranges for the thickness of the stainless steel foil include about 10 to 60 ⁇ m, about 10 to 50 ⁇ m, about 10 to 40 ⁇ m, about 10 to 30 ⁇ m, about 10 to 25 ⁇ m, about 15 to 60 ⁇ m, about 15 to 50 ⁇ m, about 15 to 40 ⁇ m, about 15 to 30 ⁇ m, and about 15 to 25 ⁇ m.
- the barrier layer 3 when the barrier layer 3 is a metal foil, it is preferable to provide a corrosion-resistant film at least on the surface opposite to the base layer in order to prevent dissolution and corrosion.
- the barrier layer 3 may be provided with a corrosion-resistant film on both sides.
- the corrosion-resistant film refers to a thin film that is provided with corrosion resistance (e.g., acid resistance, alkali resistance, etc.) by performing, for example, hydrothermal transformation treatment such as boehmite treatment, chemical conversion treatment, anodizing treatment, plating treatment with nickel or chromium, or corrosion prevention treatment by applying a coating agent on the surface of the barrier layer.
- the corrosion-resistant film means a film that improves the acid resistance of the barrier layer (acid-resistant film), a film that improves the alkali resistance of the barrier layer (alkali-resistant film), etc.
- the treatment for forming the corrosion-resistant film may be one type, or two or more types may be combined. In addition to one layer, it can be multi-layered. Furthermore, among these treatments, hydrothermal transformation treatment and anodizing treatment are treatments in which the metal foil surface is dissolved by a treatment agent to form a metal compound with excellent corrosion resistance. These treatments may also be included in the definition of chemical conversion treatment. Also, if the barrier layer 3 has a corrosion-resistant coating, the corrosion-resistant coating is included in the barrier layer 3.
- the corrosion-resistant coating prevents delamination between the barrier layer (e.g., aluminum alloy foil) and the base layer during molding of the exterior material for the power storage device, prevents dissolution and corrosion of the barrier layer surface due to hydrogen fluoride produced by the reaction between the electrolyte and water, and in particular prevents dissolution and corrosion of aluminum oxide present on the barrier layer surface when the barrier layer is an aluminum alloy foil, and also improves the adhesion (wettability) of the barrier layer surface, preventing delamination between the base layer and barrier layer during heat sealing and between the base layer and barrier layer during molding.
- the barrier layer e.g., aluminum alloy foil
- Various corrosion-resistant films formed by chemical conversion treatments are known, including mainly corrosion-resistant films containing at least one of phosphates, chromates, fluorides, triazine thiol compounds, and rare earth oxides.
- Chemical conversion treatments using phosphates and chromates include, for example, chromate chromate treatment, phosphoric acid chromate treatment, phosphoric acid-chromate treatment, and chromate treatment.
- chromium compounds used in these treatments include chromium nitrate, chromium fluoride, chromium sulfate, chromium acetate, chromium oxalate, chromium biphosphate, chromate acetyl acetate, chromium chloride, and potassium chromium sulfate.
- phosphorus compounds used in these treatments include sodium phosphate, potassium phosphate, ammonium phosphate, and polyphosphoric acid.
- chromate treatments include etching chromate treatment, electrolytic chromate treatment, and coating-type chromate treatment, with coating-type chromate treatment being preferred.
- a barrier layer e.g., an aluminum alloy foil
- a known method such as an alkali immersion method, an electrolytic cleaning method, an acid cleaning method, an electrolytic acid cleaning method, or an acid activation method, and then a treatment liquid mainly composed of a metal phosphate such as Cr (chromium) phosphate, Ti (titanium) phosphate, Zr (zirconium) phosphate, or Zn (zinc) phosphate, or a mixture of these metal salts, or a treatment liquid mainly composed of a nonmetallic phosphate and a mixture of these nonmetallic salts, or a treatment liquid consisting of a mixture of these with a synthetic resin, or the like, is applied to the degreased surface by a known coating method such as a roll coating method, a gravure printing method, a dipping method, or the like, and then dried.
- a known coating method such as a roll coating method, a gravure printing method, a dipping method, or the like
- the treatment liquid various solvents such as water, alcohol-based solvents, hydrocarbon-based solvents, ketone-based solvents, ester-based solvents, and ether-based solvents can be used, and water is preferred.
- the resin component used here may be a polymer such as a phenolic resin or an acrylic resin, and may be a chromate treatment using an aminated phenolic polymer having a repeating unit represented by the following general formulas (1) to (4).
- the repeating units represented by the following general formulas (1) to (4) may be contained alone or in any combination of two or more.
- the acrylic resin is preferably polyacrylic acid, acrylic acid methacrylic acid ester copolymer, acrylic acid maleic acid copolymer, acrylic acid styrene copolymer, or a derivative thereof such as a sodium salt, an ammonium salt, or an amine salt.
- a derivative of polyacrylic acid such as an ammonium salt, a sodium salt, or an amine salt of polyacrylic acid is preferable.
- polyacrylic acid means a polymer of acrylic acid.
- the acrylic resin is also preferably a copolymer of acrylic acid and a dicarboxylic acid or a dicarboxylic anhydride, and is also preferably an ammonium salt, a sodium salt, or an amine salt of a copolymer of acrylic acid and a dicarboxylic acid or a dicarboxylic anhydride. Only one type of acrylic resin may be used, or two or more types may be mixed and used.
- X represents a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkyl group, a hydroxyalkyl group, an allyl group, or a benzyl group.
- R 1 and R 2 may be the same or different and represent a hydroxy group, an alkyl group, or a hydroxyalkyl group.
- examples of the alkyl group represented by X, R 1 , and R 2 include linear or branched alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a tert-butyl group.
- Examples of the hydroxyalkyl group represented by X, R 1 , and R 2 include linear or branched alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms and substituted with one hydroxy group, such as a hydroxymethyl group, a 1-hydroxyethyl group, a 2-hydroxyethyl group, a 1-hydroxypropyl group, a 2-hydroxypropyl group, a 3-hydroxypropyl group, a 1-hydroxybutyl group, a 2-hydroxybutyl group, a 3-hydroxybutyl group, and a 4-hydroxybutyl group.
- the alkyl groups and hydroxyalkyl groups represented by X, R 1 , and R 2 may be the same or different.
- X is preferably a hydrogen atom, a hydroxy group, or a hydroxyalkyl group.
- the number average molecular weight of the aminated phenol polymer having the repeating units represented by the general formulae (1) to (4) is preferably about 500 to 1,000,000, for example, and more preferably about 1,000 to 20,000.
- the aminated phenol polymer is produced, for example, by polycondensing a phenol compound or a naphthol compound with formaldehyde to produce a polymer consisting of the repeating units represented by the general formula (1) or (3), and then introducing a functional group (-CH 2 NR 1 R 2 ) into the polymer obtained above using formaldehyde and an amine (R 1 R 2 NH).
- the aminated phenol polymer may be used alone or in combination of two or more types.
- corrosion-resistant films include thin films formed by a coating-type corrosion prevention treatment in which a coating agent containing at least one selected from the group consisting of rare earth element oxide sol, anionic polymer, and cationic polymer is applied.
- the coating agent may further contain phosphoric acid or phosphate, and a crosslinking agent for crosslinking the polymer.
- the rare earth element oxide sol has rare earth element oxide fine particles (e.g., particles with an average particle size of 100 nm or less) dispersed in a liquid dispersion medium.
- rare earth element oxides include cerium oxide, yttrium oxide, neodymium oxide, and lanthanum oxide, and cerium oxide is preferred from the viewpoint of further improving adhesion.
- the rare earth element oxide contained in the corrosion-resistant film can be used alone or in combination of two or more types.
- liquid dispersion media for the rare earth element oxide sol include various solvents such as water, alcohol-based solvents, hydrocarbon-based solvents, ketone-based solvents, ester-based solvents, and ether-based solvents, and water is preferred.
- the cationic polymer for example, polyethyleneimine, an ionic polymer complex consisting of a polymer having polyethyleneimine and a carboxylic acid, a primary amine grafted acrylic resin in which a primary amine is graft-polymerized to an acrylic main skeleton, polyallylamine or a derivative thereof, aminated phenol, etc. are preferable.
- the anionic polymer poly(meth)acrylic acid or a salt thereof, or a copolymer mainly composed of (meth)acrylic acid or a salt thereof is preferable.
- the crosslinking agent is at least one selected from the group consisting of a compound having any one of the functional groups of an isocyanate group, a glycidyl group, a carboxyl group, and an oxazoline group, and a silane coupling agent.
- the phosphoric acid or the phosphoric acid salt is a condensed phosphoric acid or a condensed phosphate salt.
- a corrosion-resistant coating is one formed by applying a solution of fine particles of metal oxides such as aluminum oxide, titanium oxide, cerium oxide, and tin oxide, or barium sulfate dispersed in phosphoric acid to the surface of the barrier layer and baking the coating at 150°C or higher.
- metal oxides such as aluminum oxide, titanium oxide, cerium oxide, and tin oxide, or barium sulfate dispersed in phosphoric acid
- the corrosion-resistant coating may have a laminated structure in which at least one of a cationic polymer and an anionic polymer is further laminated.
- a cationic polymer and anionic polymer include those described above.
- composition of the corrosion-resistant coating can be analyzed, for example, using time-of-flight secondary ion mass spectrometry.
- the amount of the corrosion-resistant coating formed on the surface of the barrier layer 3 in the chemical conversion treatment is not particularly limited, but for example, in the case of performing a coating-type chromate treatment, it is desirable for the chromate compound to be contained in an amount, calculated as chromium, of about 0.5 to 50 mg, preferably about 1.0 to 40 mg, per 1 m2 of the surface of the barrier layer 3 , of a phosphorus compound, calculated as phosphorus, of about 0.5 to 50 mg, preferably about 1.0 to 40 mg, and of an aminated phenol polymer, calculated as phosphorus, of about 1.0 to 200 mg, preferably about 5.0 to 150 mg.
- the thickness of the corrosion-resistant film is not particularly limited, but is preferably about 1 nm to 20 ⁇ m, more preferably about 1 nm to 100 nm, and even more preferably about 1 nm to 50 nm, from the viewpoint of the cohesive force of the film and the adhesive force with the barrier layer and the heat-sealable resin layer.
- the thickness of the corrosion-resistant film can be measured by observation with a transmission electron microscope, or by a combination of observation with a transmission electron microscope and energy dispersive X-ray spectroscopy or electron energy loss spectroscopy.
- peaks derived from secondary ions composed of Ce, P, and O for example, at least one of Ce 2 PO 4 + and CePO 4 -
- secondary ions composed of Cr, P, and O for example, at least one of CrPO 2 + and CrPO 4 -
- the chemical conversion treatment is carried out by applying a solution containing a compound used to form a corrosion-resistant film to the surface of the barrier layer by bar coating, roll coating, gravure coating, immersion, or other methods, and then heating the barrier layer to a temperature of about 70 to 200°C.
- the barrier layer may be subjected to a degreasing treatment by an alkali immersion method, electrolytic cleaning method, acid cleaning method, electrolytic acid cleaning method, or other method.
- an acid degreasing agent in which a fluorine-containing compound is dissolved in an inorganic acid for the degreasing treatment, it is possible to not only degrease the metal foil but also form a fluoride of the metal, which is in a passive state, and in such cases, only the degreasing treatment may be carried out.
- the heat-sealable resin layer 4 corresponds to the innermost layer and is a layer (sealant layer) that functions to seal the electricity storage device elements by heat-sealing the heat-sealable resin layers to each other when the electricity storage device is assembled.
- the logarithmic decrement ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 in a 150°C environment is preferably about 0.073 or less, and more preferably 0.071 or less. If the logarithmic decrement ⁇ E is too low, the layer becomes hard, does not bend, and has poor moldability.
- the logarithmic decrement ⁇ E is preferably about 0.020 or more, more preferably about 0.025 or more, even more preferably about 0.030 or more, 0.065 or more, or 0.069 or more, and preferred ranges are about 0.020 to 0.075, about 0.020 to 0.073, about 0.020 to 0.071, and about 0.025 to 0.075.
- Examples of the logarithmic attenuation factor ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 in a 150°C environment include about 0.075, about 0.025 to 0.073, about 0.025 to 0.071, about 0.030 to 0.075, about 0.030 to 0.073, about 0.030 to 0.071, about 0.065 to 0.075, about 0.065 to 0.073, about 0.065 to 0.071, about 0.069 to 0.075, about 0.069 to 0.073, and about 0.069 to 0.071.
- the logarithmic attenuation factor ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 in a 150°C environment is a value measured by the method described in ⁇ Measurement of logarithmic attenuation factor ⁇ E by rigid pendulum measurement> below.
- FIG. 6 A schematic diagram for explaining the method of measuring the logarithmic damping rate ⁇ E by rigid pendulum measurement is shown in Fig. 6.
- a rigid pendulum type physical property tester was used, with FRB-100 for the frame of the pendulum 30, RBP-020 for the cylindrical cylinder edge 30a of the edge portion, and CHB-100 for the cooling and heating block 31, and the initial amplitude was set to about 0.3 degrees.
- the pendulum adsorption time was set to 1.0 s, and the measurement interval was set to 10 s.
- the test sample was cut to MD 45 mm and TD 15 mm.
- a vibration displacement detector 32 was used.
- the cylindrical cylinder edge RBP-020 used in this measurement has a small diameter of 2 mm and tends to sink from the surface of the heat-sealable resin layer into the inside during measurement, making it suitable for evaluating the characteristics of the heat-sealable resin layer as a whole in the thickness direction. For this reason, this measurement is suitable from the perspective of evaluating the correlation with the seal strength in the high temperature environment (150°C environment) mentioned above.
- the cylindrical cylinder edge RBP-060 is also as another cylinder edge, but this cylinder edge is cylindrical rather than columnar in shape and has a large diameter of 6 mm, making it difficult to sink into the inside and therefore evaluating the area near the surface.
- the test sample is placed on the cooling block 31 with the measurement surface (thermal adhesive resin layer) facing upward, and the axial direction of the cylindrical cylinder edge 30a with a pendulum is set on the measurement surface so that it is perpendicular to the MD direction of the test sample.
- tape is attached to a portion of the test sample that does not affect the measurement result and fixed on the cooling block 31.
- the cylindrical cylinder edge 30a is brought into contact with the surface of the thermal adhesive resin layer.
- the logarithmic decrement ⁇ E is adopted when the surface temperature of the thermal adhesive resin layer of the test sample (exterior material for power storage devices) is 150°C.
- the logarithmic decrement ⁇ E at 150° C. in this measurement is adopted as an index for the heat resistant seal strength at 150° C. to be 25 N/15 mm or more.
- the composition of the resin composition forming the heat-sealable resin layer 4 is a specific composition described later (the content of random polypropylene is preferably about 5% by mass or more, more preferably about 10% by mass or more, and even more preferably about 15% by mass or more, and is also preferably about 35% by mass or less, more preferably about 30% by mass or less, and even more preferably about 20% by mass or less, and the preferred ranges are about 5 to 35% by mass, about 5 to 30% by mass, about 5 to 20% by mass, about 10 to 35% by mass, about 10 to 30% by mass, about 10 to 20% by mass, about 15 to 35% by mass, about 15 to 30% by mass, and about 15 to 25% by mass, and the content of homopolypropylene is preferably about 30% by mass or more, more preferably about 35% by mass or more, and even more preferably about 40% by mass or more, and is also preferably about 70% by mass or less, more preferably about 65% by mass or less, and even more preferably about 6 ...
- the range is about 30 to 70 mass%, about 30 to 65 mass%, about 30 to 60 mass%, about 35 to 70 mass%, about 35 to 65 mass%, about 35 to 60 mass%, about 40 to 70 mass%, about 40 to 65 mass%, about 40 to 60 mass%, etc.
- the elastomer content is preferably about 10 mass% or more, more preferably about 15 mass% or more, even more preferably about 20 mass% or more, and is preferably about 50 mass% or less, more preferably about 50 mass% or less.
- the logarithmic decrement ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 at 150°C is likely to be 0.075 or less.
- the logarithmic decrement ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 in an 80°C environment is preferably greater than about 0.020, more preferably greater than or equal to about 0.025, even more preferably greater than or equal to about 0.030, and is preferably less than or equal to about 0.075, more preferably less than or equal to about 0.073, even more preferably less than or equal to about 0.071.
- Preferred ranges include greater than 0.020 and less than or equal to 0.075, greater than 0.020 and less than or equal to 0.073, greater than 0.020 and less than or equal to 0.071, about 0.025 to 0.075, about 0.025 to 0.073, about 0.025 to 0.071, about 0.030 to 0.075, about 0.030 to 0.073, and about 0.030 to 0.071.
- the logarithmic attenuation rate ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 in an 80°C environment is a value measured in the same manner as the logarithmic attenuation rate ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 in an 80°C environment, except that in the method described in ⁇ Measurement of logarithmic attenuation rate ⁇ E by rigid pendulum measurement> above, "the logarithmic attenuation rate ⁇ E when the surface temperature of the heat-sealable resin layer of the test sample (exterior material for an electricity storage device) is 150°C is adopted.” Instead of this, "the logarithmic attenuation rate ⁇ E when the surface temperature of the heat-sealable resin layer of the test sample (exterior material for an electricity storage device) is 80°C is adopted.”
- the strength ratio X is preferably about 0.830 or less, more preferably about 0.825 or less, and even more preferably about 0.820 or less. Preferred ranges include about 0.750 to 0.830, about 0.750 to 0.825, about 0.750 to 0.820, about 0.755 to 0.830, about 0.755 to 0.825, about 0.755 to 0.820, about 0.760 to 0.830, about 0.760 to 0.825, and about 0.760 to 0.820.
- the exterior material for a storage device is cut into a square of 30 mm x 30 mm to prepare a sample.
- the infrared absorption spectrum uses a value of absorbance.
- Method Macro ATR method Wavenumber resolution: 4cm -1 Number of integrations: 32 times
- Detector TGS detector
- ATR prism diamond
- Baseline average value of intensity in the wavenumber range of 927 cm -1 to 1067 cm -1
- Absorption peak intensity P1 value obtained by subtracting the baseline value from the peak intensity near the wavenumber of 973 cm -1
- Absorption peak intensity P2 value obtained by subtracting the baseline value from the peak intensity near the wavenumber of 998 cm -1
- X-ray diffraction has a detection depth of several tens of microns, and evaluates the crystallinity including not only the heat-sealable resin layer but also the adhesive layer.
- the FT-IR ATR method has a detection depth of several microns, and reflects the crystallinity of only the heat-sealable resin layer. For this reason, the FT-IR ATR method can reflect the crystallinity of the heat-sealable resin layer, which is affected by the electrolyte.
- the composition of the resin composition forming the heat-sealable resin layer 4 is likely to be 0.760 or more.
- the content of random polypropylene is about 10 to 30 mass% (preferably about 15 to 25 mass%, etc.)
- the content of homopolypropylene is about 30 to 70 mass% (preferably about 40 to 60 mass%, etc.)
- the content of elastomer is about 10 to 50 mass% (preferably about 20 to 40 mass%, etc.)
- a sea-island structure is observed in a cross-sectional image obtained by using a field emission scanning electron microscope for a cross-section of the heat-sealable resin layer 4 in a direction parallel to the TD and in the thickness direction, and that when the cross-sectional image is observed in an area of 4.50 ⁇ m ⁇ 6.37 ⁇ m at a magnification of 20,000 times, the number of islands having a maximum diameter of 100 nm or more and less than 300 nm is 10 or less (more preferably 8 or less, and even more preferably 6 or less), and that no island having a maximum diameter of 300 nm or more is included.
- the observation of the cross-sectional image is measured by the method described in ⁇ Cross-sectional observation of heat-sealable resin layer> described later.
- the maximum diameter means the diameter in the major axis direction of the ellipse for the elliptical island observed by a scanning electron microscope.
- the lamellar crystals in the island portion are plate-shaped crystals formed by folding polymer chains, and are observed linearly in the island portion with a thickness of, for example, about 10 to 20 nm and a length of, for example, about 50 to 200 nm (see Figures 9 and 15).
- the thickness of the lamellar crystals observed in the island portion is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, and also preferably 50 nm or less, more preferably 20 nm or less, with preferred ranges being about 5 to 50 nm, about 5 to 20 nm, about 10 to 50 nm, and about 10 to 20 nm.
- the length of the lamellae observed in the island portion is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, and also preferably 50 nm or less, more preferably 20 nm or less, with preferred ranges being about 5 to 50 nm, about 5 to 20 nm, about 10 to 50 nm, and about 10 to 20 nm.
- 15) is preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, more preferably 50 nm or more, and is preferably 400 nm or less, more preferably 200 nm or less, and even more preferably 100 nm or less, with preferred ranges being about 10 to 400 nm, about 10 to 200 nm, about 10 to 100 nm, about 20 to 400 nm, about 20 to 200 nm, about 20 to 100 nm, about 50 to 400 nm, about 50 to 200 nm, and about 50 to 100 nm.
- the island portion when the island portion is observed in a cross-sectional image at a magnification of 50,000 times, it is preferable that the island portion does not have a layer having a thickness of 10 nm or more at the boundary portion between the island portion and the sea portion.
- the layer at the boundary portion between the island portion and the sea portion is a portion formed of a non-crystalline elastomer.
- Figure 9 shows an image of an island portion having a layer having a thickness of 10 nm or more at the boundary portion between the island portion and the sea portion (a cross-sectional image obtained using a field emission scanning electron microscope).
- the portion between the arrows in Figure 9 is a layer having a thickness of 10 nm or more at the boundary portion between the island portion and the sea portion, which is formed of a non-crystalline elastomer.
- the exterior material for the power storage device is embedded in a thermosetting epoxy resin and cured.
- a cross section is prepared using a commercially available rotary microtome, and the heat-fusible resin layer of the exterior material for the power storage device is stained with ruthenium tetroxide together with the embedded resin for 3 hours. After cutting the cross section 1 ⁇ m with the microtome, a stained section with a thickness of 70 nm to 100 nm is taken using a diamond knife. A cross-sectional image of the stained section is obtained using a field emission scanning electron microscope.
- the measurement conditions are an acceleration voltage of 30 kV, an emission current of 10 ⁇ A, a detector: a transmission detector, and no tilt (0°).
- the sea-island structure is observed at a magnification of 20,000 times, and the lamellar structure is observed at a magnification of 50,000 times.
- a range of 4.50 ⁇ m ⁇ 6.37 ⁇ m is randomly selected from a range of 13.5 ⁇ m ⁇ 19.1 ⁇ m at the center of the heat-fusible resin layer at a magnification of 20,000 times to confirm the number of islands contained in the range of 4.50 ⁇ m ⁇ 6.37 ⁇ m.
- the island observed at a magnification of 20,000 times is enlarged to a magnification of 50,000 times to observe whether or not the island has a lamella crystal and whether or not the island has a layer with a thickness of 10 nm or more at the boundary between the island and the sea.
- the composition of the resin composition forming the heat-sealable resin layer 4 is a specific composition described later (the content of random polypropylene is preferably about 5% by mass or more, more preferably about 10% by mass or more, and even more preferably about 15% by mass or more, and is also preferably about 35% by mass or less, more preferably about 30% by mass or less, and even more preferably about 20% by mass or less, and the preferred ranges are about 5 to 35% by mass, about 5 to 30% by mass, about 5 to 20% by mass, about 10 to 35% by mass, about 10 to 30% by mass, about 10 to 20% by mass, about 15 to 35% by mass, about 15 to 30% by mass, about 15 to 20% by mass, etc., and the content of homopolypropylene is preferably about 30% by mass or more, more preferably about 35% by mass or more, and even more preferably about 40% by mass or more, and is also preferably about 70% by mass or less, more preferably about 65% by mass or less, and even more preferably about 60% by mass
- the elastomer content is preferably about 10% by mass or more, more preferably about 15% by mass or more, even more preferably about 20% by mass or more, and is preferably about 50% by mass or less. , more preferably about 45% by mass or less, and even more preferably about 40% by mass or less, and preferred ranges include about 10 to 50% by mass, about 10 to 45% by mass, about 10 to 40% by mass, about 15 to 50% by mass, about 15 to 45% by mass, about 15 to 40% by mass, about 20 to 50% by mass, about 20 to 45% by mass, and about 20 to 40% by mass), making it easier for the heat-sealable resin layer 4 to have the preferred sea-island structure.
- the resin constituting the heat-sealable resin layer 4 of the first embodiment is not particularly limited, as long as it is heat-sealable and has a logarithmic attenuation factor ⁇ E of 0.075 or less at 150°C in a rigid pendulum measurement, but is preferably a resin containing a polyolefin skeleton, such as polyolefin or acid-modified polyolefin.
- the resin constituting the thermally adhesive resin layer 4 of the first embodiment can be analyzed for the inclusion of a polyolefin skeleton by, for example, infrared spectroscopy, gas chromatography mass spectrometry, etc.
- infrared spectroscopy gas chromatography mass spectrometry
- maleic anhydride-modified polyolefin is measured by infrared spectroscopy, peaks derived from maleic anhydride are detected at wave numbers of about 1760 cm -1 and about 1780 cm -1 .
- the thermally adhesive resin layer 4 is a layer composed of maleic anhydride-modified polyolefin
- a peak derived from maleic anhydride is detected by infrared spectroscopy.
- the peak may be small and not detected. In that case, it can be analyzed by nuclear magnetic resonance spectroscopy.
- the heat-sealable resin layer 4 of the first embodiment preferably contains a resin containing a polyolefin skeleton as a main component, more preferably contains polyolefin as a main component, and even more preferably contains polypropylene as a main component.
- the main component means that the content of the resin components contained in the heat-sealable resin layer 4 is, for example, 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, even more preferably 98% by mass or more, and even more preferably 99% by mass or more.
- the heat-sealable resin layer 4 containing polypropylene as a main component means that the content of polypropylene among the resin components contained in the heat-sealable resin layer 4 is, for example, 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, even more preferably 98% by mass or more, and even more preferably 99% by mass or more.
- polyolefins include polyethylenes such as low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, and linear low-density polyethylene; ethylene- ⁇ -olefin copolymers; polypropylenes such as homopolypropylene, block copolymers of polypropylene (e.g., block copolymers of propylene and ethylene), and random copolymers of polypropylene (e.g., random copolymers of propylene and ethylene); propylene- ⁇ -olefin copolymers; and ethylene-butene-propylene terpolymers.
- polypropylene is preferred.
- Polypropylene may be either a homopolymer or a copolymer.
- the polyolefin resin when it is a copolymer, it may be a block copolymer or a random copolymer. These polyolefin resins may be used alone or in combination of two or more types.
- the polyolefin may also be a cyclic polyolefin.
- Cyclic polyolefins are copolymers of olefins and cyclic monomers, and examples of olefins that are constituent monomers of the cyclic polyolefin include ethylene, propylene, 4-methyl-1-pentene, styrene, butadiene, and isoprene.
- Examples of cyclic monomers that are constituent monomers of cyclic polyolefins include cyclic alkenes such as norbornene; and cyclic dienes such as cyclopentadiene, dicyclopentadiene, cyclohexadiene, and norbornadiene. Among these, cyclic alkenes are preferred, and norbornene is more preferred.
- the polyolefin may be an acid-modified polyolefin.
- An acid-modified polyolefin is a polymer modified by block polymerization or graft polymerization of a polyolefin with an acid component.
- the polyolefin to be acid-modified may be the above-mentioned polyolefin, a copolymer obtained by copolymerizing the above-mentioned polyolefin with a polar molecule such as acrylic acid or methacrylic acid, or a polymer such as a cross-linked polyolefin.
- the acid component used for the acid modification include carboxylic acids or anhydrides such as maleic acid, acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic anhydride, and itaconic anhydride.
- the acid-modified polyolefin may be an acid-modified cyclic polyolefin.
- An acid-modified cyclic polyolefin is a polymer obtained by copolymerizing a part of the monomers constituting the cyclic polyolefin by replacing it with an acid component, or by block polymerizing or graft polymerizing an acid component onto a cyclic polyolefin.
- the cyclic polyolefin to be acid-modified is the same as described above.
- the acid component used for the acid modification is the same as the acid component used for the modification of the polyolefin described above.
- Preferred acid-modified polyolefins include polyolefins modified with carboxylic acids or their anhydrides, polypropylenes modified with carboxylic acids or their anhydrides, maleic anhydride-modified polyolefins, and maleic anhydride-modified polypropylenes.
- the logarithmic decrement ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 at 150°C in a rigid pendulum measurement is set to 0.075 or less, and from the viewpoint of enhancing heat resistance, the heat-sealable resin layer 4 is preferably formed from a resin composition containing random polypropylene, homopolypropylene, and an elastomer.
- the resin composition may contain block polypropylene, but from the viewpoint of more suitably exerting the effects of the first aspect of the present disclosure, it is preferable that the resin composition does not contain block polypropylene.
- the heat-sealable resin layer 4 of the first embodiment may be formed of one type of resin alone, or may be formed of a blend polymer of two or more types of resin. Furthermore, the heat-sealable resin layer 4 may be formed of only one layer, or may be formed of two or more layers of the same or different resins.
- the content of random polypropylene in the resin composition is preferably about 5% by mass or more, more preferably about 10% by mass or more, even more preferably about 15% by mass or more, and is preferably about 35% by mass or less, more preferably about 30% by mass or less, even more preferably about 20% by mass or less, and preferred ranges include about 5 to 35% by mass, about 5 to 30% by mass, about 5 to 20% by mass, about 10 to 35% by mass, about 10 to 30% by mass, about 10 to 20% by mass, about 15 to 35% by mass, about 15 to 30% by mass, and about 15 to 25% by mass.
- the content of homopolypropylene in the resin composition is preferably about 30% by mass or more, more preferably about 35% by mass or more, even more preferably about 40% by mass or more, and is preferably about 70% by mass or less, more preferably about 65% by mass or less, even more preferably about 60% by mass or less, and preferred ranges include about 30 to 70% by mass, about 30 to 65% by mass, about 30 to 60% by mass, about 35 to 70% by mass, about 35 to 65% by mass, about 35 to 60% by mass, about 40 to 70% by mass, about 40 to 65% by mass, and about 40 to 60% by mass.
- the content of the elastomer in the resin composition is preferably about 10% by mass or more, more preferably about 15% by mass or more, even more preferably about 20% by mass or more, and is preferably about 50% by mass or less, more preferably about 45% by mass or less, even more preferably about 40% by mass or less, and preferred ranges include about 10 to 50% by mass, about 10 to 45% by mass, about 10 to 40% by mass, about 15 to 50% by mass, about 15 to 45% by mass, about 15 to 40% by mass, about 20 to 50% by mass, about 20 to 45% by mass, and about 20 to 40% by mass.
- the elastomer contained in the resin composition is preferably a binary copolymer or a ternary copolymer.
- the elastomer is preferably a propylene-based elastomer.
- the propylene-based elastomer include binary copolymers and ternary copolymers.
- binary copolymers include propylene-ethylene copolymer elastomers and propylene-butene copolymer elastomers
- examples of ternary copolymers include propylene-ethylene-butene copolymer elastomers and ethylene-propylene-diene copolymer elastomers.
- propylene-ethylene copolymer elastomers are preferred as binary copolymers.
- the specific composition of the resin composition may be, for example, a random polypropylene content of about 5% by mass or more (more preferably about 10% by mass or more, even more preferably about 15% by mass or more, and also preferably about 35% by mass or less, more preferably about 30% by mass or less, and even more preferably about 20% by mass or less, with preferred ranges being about 5 to 35% by mass, about 5 to 30% by mass, about 5 to 20% by mass, about 10 to 35% by mass, about 10 to 30% by mass, about 10 to 20% by mass, about 15 to 35% by mass, about 15 to 30% by mass, about 15 to 20% by mass, etc.), and a homopolypropylene content of about 30% by mass or more (more preferably about 35% by mass or more, even more preferably about 40% by mass or more, and also preferably about 70% by mass or less, more preferably about 65% by mass, etc.).
- the resin composition be formed from a resin composition containing only random polypropylene
- Thermal adhesive resin layer 4 of the second embodiment In the heat-sealable resin layer 4 of the electrical storage device exterior material of the second embodiment of the present disclosure, a sea-island structure is observed in a cross-sectional image obtained by using a field emission scanning electron microscope for a cross-section of the heat-sealable resin layer 4 in a direction parallel to the TD and in the thickness direction, and when the cross-sectional image is observed in an area of 4.50 ⁇ m ⁇ 6.37 ⁇ m at a magnification of 20,000 times, the number of islands having a maximum diameter of 100 nm or more and less than 300 nm is 10 or less (more preferably 8 or less, and even more preferably 6 or less), and no island having a maximum diameter of 300 nm or more is included.
- the cross-sectional image is measured by the method described in ⁇ Cross-sectional observation of heat-sealable resin layer> described later.
- the maximum diameter means the diameter in the major axis direction of the ellipse for the elliptical island observed by a scanning electron microscope.
- the lamellar crystals in the island portion are plate-like crystals formed by folding polymer chains, and are observed linearly within the island portion with a thickness of 10 to 20 nm and a length of 50 to 200 nm (see FIG. 15).
- the thickness of the lamellar crystals observed in the island portion is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, and is also preferably 50 nm or less, more preferably 20 nm or less, with preferred ranges being about 5 to 50 nm, about 5 to 20 nm, about 10 to 50 nm, and about 10 to 20 nm.
- the length of the lamellae observed in the island portion is preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more, more preferably 50 nm or more, and is preferably 400 nm or less, more preferably 200 nm or less, and even more preferably 100 nm or less, with preferred ranges being about 10 to 400 nm, about 10 to 200 nm, about 10 to 100 nm, about 20 to 400 nm, about 20 to 200 nm, about 20 to 100 nm, about 50 to 400 nm, about 50 to 200 nm, and about 50 to 100 nm.
- the island portion when the island portion is observed in a cross-sectional image at a magnification of 50,000 times, it is preferable that the island portion does not have a layer having a thickness of 10 nm or more at the boundary portion between the island portion and the sea portion.
- the layer at the boundary portion between the island portion and the sea portion is a portion formed of a non-crystalline elastomer.
- Figure 9 shows an image of an island portion having a layer having a thickness of 10 nm or more at the boundary portion between the island portion and the sea portion (a cross-sectional image obtained using a field emission scanning electron microscope).
- the portion between the arrows in Figure 9 is a layer having a thickness of 10 nm or more at the boundary portion between the island portion and the sea portion, which is formed of a non-crystalline elastomer.
- thermoplastic resin layer 4 of the second embodiment As a method for adjusting the heat-sealable resin layer 4 of the second embodiment to have the sea-island structure, there may be mentioned methods for adjusting the composition of the heat-sealable resin layer 4, such as random polypropylene, homopolypropylene, elastomer, etc.
- the composition of the resin composition forming the heat-sealable resin layer 4 is a specific composition described later (the content of random polypropylene is preferably about 5% by mass or more, more preferably about 10% by mass or more, and even more preferably about 15% by mass or more, and is also preferably about 35% by mass or less, more preferably about 30% by mass or less, and even more preferably about 20% by mass or less, and the preferred ranges are about 5 to 35% by mass, about 5 to 30% by mass, about 5 to 20% by mass, about 10 to 35% by mass, about 10 to 30% by mass, about 10 to 20% by mass, about 15 to 35% by mass, about 15 to 30% by mass, about 15 to 20% by mass, etc., and the content of homopolypropylene is preferably about 30% by mass or more, more preferably about 35% by mass or more, and even more preferably about 40% by mass or more, and is also preferably about 70% by mass or less, more preferably about 65% by mass or less, and even more preferably about 60% by mass
- the elastomer content is preferably about 10% by mass or more, more preferably about 15% by mass or more, even more preferably about 20% by mass or more, and is preferably about 50% by mass or less. , more preferably about 45% by mass or less, and even more preferably about 40% by mass or less, and preferred ranges include about 10 to 50% by mass, about 10 to 45% by mass, about 10 to 40% by mass, about 15 to 50% by mass, about 15 to 45% by mass, about 15 to 40% by mass, about 20 to 50% by mass, about 20 to 45% by mass, and about 20 to 40% by mass), making it easier for the heat-sealable resin layer 4 to have the preferred sea-island structure.
- the exterior material for the power storage device is embedded in a thermosetting epoxy resin and cured.
- a cross section is prepared using a commercially available rotary microtome, and the heat-fusible resin layer of the exterior material for the power storage device is stained with ruthenium tetroxide together with the embedded resin for 3 hours. After cutting the cross section 1 ⁇ m with the microtome, a stained section with a thickness of 70 nm to 100 nm is taken using a diamond knife. A cross-sectional image of the stained section is obtained using a field emission scanning electron microscope.
- the measurement conditions are an acceleration voltage of 30 kV, an emission current of 10 ⁇ A, a detector: a transmission detector, and no tilt (0°).
- the sea-island structure is observed at a magnification of 20,000 times, and the lamellar structure is observed at a magnification of 50,000 times.
- a range of 4.50 ⁇ m ⁇ 6.37 ⁇ m is randomly selected from a range of 13.5 ⁇ m ⁇ 19.1 ⁇ m at the center of the heat-fusible resin layer at a magnification of 20,000 times to confirm the number of islands contained in the range of 4.50 ⁇ m ⁇ 6.37 ⁇ m.
- the island observed at a magnification of 20,000 times is enlarged to a magnification of 50,000 times to observe whether or not the island has a lamella crystal and whether or not the island has a layer with a thickness of 10 nm or more at the boundary between the island and the sea.
- the heat-sealable resin layer 4 of the exterior material for an electricity storage device of the second embodiment has a logarithmic decrement ⁇ E at 150°C in rigid pendulum measurement of preferably 0.075 or less, more preferably approximately 0.073 or less, and even more preferably approximately 0.071 or less. If the logarithmic decrement ⁇ E is too low, the material becomes hard, does not bend, and formability deteriorates; therefore, the logarithmic decrement ⁇ E is preferably about 0.020 or more, more preferably about 0.025 or more, and even more preferably about 0.030 or more.
- the exterior material for an electric storage device has a very low logarithmic decrement ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 in a 150° C. environment of 0.075 or less, and thus can exhibit high sealing strength in a very high temperature environment of 150° C.
- the logarithmic decrement ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 in a 150° C. environment is a value measured by the method described in ⁇ Measurement of logarithmic decrement ⁇ E by rigid pendulum measurement> below.
- FIG. 6 A schematic diagram for explaining the method of measuring the logarithmic damping rate ⁇ E by rigid pendulum measurement is shown in Fig. 6.
- a rigid pendulum type physical property tester was used, with FRB-100 for the frame of the pendulum 30, RBP-020 for the cylindrical cylinder edge 30a of the edge portion, and CHB-100 for the cooling and heating block 31, and the initial amplitude was set to about 0.3 degrees.
- the pendulum adsorption time was set to 1.0 s, and the measurement interval was set to 10 s.
- the test sample was cut to MD 45 mm and TD 15 mm.
- a vibration displacement detector 32 was used.
- the cylindrical cylinder edge RBP-020 used in this measurement has a small diameter of 2 mm and tends to sink from the surface of the heat-sealable resin layer into the inside during measurement, making it suitable for evaluating the characteristics of the heat-sealable resin layer as a whole in the thickness direction. For this reason, this measurement is suitable from the perspective of evaluating the correlation with the seal strength in a high-temperature environment (150°C environment) described below.
- the cylindrical cylinder edge RBP-060 is cylindrical rather than columnar in shape and has a large diameter of 6 mm, making it difficult to sink into the inside and allowing an evaluation near the surface.
- the test sample is placed on the cooling block 31 with the measurement surface (thermal adhesive resin layer) facing upward, and the axial direction of the cylindrical cylinder edge 30a with a pendulum is set on the measurement surface so that it is perpendicular to the MD direction of the test sample.
- tape is attached to a portion of the test sample that does not affect the measurement result and fixed on the cooling block 31.
- the cylindrical cylinder edge 30a is brought into contact with the surface of the thermal adhesive resin layer.
- the logarithmic decrement ⁇ E is adopted when the surface temperature of the thermal adhesive resin layer of the test sample (exterior material for power storage devices) is 150°C.
- the logarithmic decrement ⁇ E at 150° C. in this measurement is adopted as an index for the heat resistant seal strength at 150° C. to be 25 N/15 mm or more.
- methods for adjusting the logarithmic decrement ⁇ E at 150°C to 0.075 or less include adjusting the composition of the heat-sealable resin layer 4, such as random polypropylene, homopolypropylene, elastomer, etc.
- the composition of the resin composition forming the heat-sealable resin layer 4 is a specific composition described later (the content of random polypropylene is preferably about 5% by mass or more, more preferably about 10% by mass or more, and even more preferably about 15% by mass or more, and is also preferably about 35% by mass or less, more preferably about 30% by mass or less, and even more preferably about 20% by mass or less, and the preferred ranges are about 5 to 35% by mass, about 5 to 30% by mass, about 5 to 20% by mass, about 10 to 35% by mass, about 10 to 30% by mass, about 10 to 20% by mass, about 15 to 35% by mass, about 15 to 30% by mass, and about 15 to 20% by mass, and the content of homopolypropylene is preferably about 30% by mass or more, more preferably about 35% by mass or more, and even more preferably about 40% by mass or more, and is also preferably about 70% by mass or less, more preferably about 65% by mass or less, and even more preferably about 6 ...
- the range is about 30 to 70 mass%, about 30 to 65 mass%, about 30 to 60 mass%, about 35 to 70 mass%, about 35 to 65 mass%, about 35 to 60 mass%, about 40 to 70 mass%, about 40 to 65 mass%, about 40 to 60 mass%, etc.
- the elastomer content is preferably about 10 mass% or more, more preferably about 15 mass% or more, even more preferably about 20 mass% or more, and is preferably about 50 mass% or less, more preferably about 50 mass% or less.
- the logarithmic decrement ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 at 150°C is likely to be 0.075 or less.
- the logarithmic decrement ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 in an 80°C environment is preferably greater than about 0.020, more preferably greater than or equal to about 0.025, even more preferably greater than or equal to 0.030, and is preferably less than or equal to about 0.065, more preferably less than or equal to about 0.060, even more preferably less than or equal to about 0.055.
- Preferred ranges include greater than 0.020 and less than or equal to 0.065, greater than 0.020 and less than or equal to 0.060, greater than 0.020 and less than or equal to 0.055, about 0.025 to 0.065, about 0.025 to 0.060, about 0.025 to 0.055, about 0.030 to 0.065, about 0.030 to 0.060, and about 0.030 to 0.055.
- the logarithmic attenuation rate ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 in an 80°C environment is a value measured in the same manner as the logarithmic attenuation rate ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 in an 80°C environment, except that in the method described in ⁇ Measurement of logarithmic attenuation rate ⁇ E by rigid pendulum measurement> above, "the logarithmic attenuation rate ⁇ E when the surface temperature of the heat-sealable resin layer of the test sample (exterior material for an electricity storage device) is 150°C is adopted.” Instead of this, "the logarithmic attenuation rate ⁇ E when the surface temperature of the heat-sealable resin layer of the test sample (exterior material for an electricity storage device) is 80°C is adopted.”
- the resin constituting the heat-sealable resin layer 4 of the second embodiment is not particularly limited as long as it is heat-sealable and has the above-mentioned sea-island structure, but is preferably a resin containing a polyolefin skeleton such as polyolefin or acid-modified polyolefin.
- the resin constituting the heat-sealable resin layer 4 can be analyzed to see whether it contains a polyolefin skeleton, for example, by infrared spectroscopy, gas chromatography mass spectrometry, or the like.
- the resin constituting the heat-sealable resin layer 4 is analyzed by infrared spectroscopy, it is preferable that a peak derived from maleic anhydride is detected.
- a peak derived from maleic anhydride is detected near wavenumber 1760 cm -1 and wavenumber 1780 cm -1 .
- the heat-sealable resin layer 4 is a layer composed of maleic anhydride-modified polyolefin, a peak derived from maleic anhydride is detected by infrared spectroscopy.
- the degree of acid modification is low, the peak may be small and not detected. In that case, it can be analyzed by nuclear magnetic resonance spectroscopy.
- the heat-sealable resin layer 4 of the second embodiment preferably contains a resin containing a polyolefin skeleton as a main component, more preferably contains polyolefin as a main component, and even more preferably contains polypropylene as a main component.
- the main component means that the content of the resin components contained in the heat-sealable resin layer 4 is, for example, 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, even more preferably 98% by mass or more, and even more preferably 99% by mass or more.
- the heat-sealable resin layer 4 containing polypropylene as a main component means that the content of polypropylene among the resin components contained in the heat-sealable resin layer 4 is, for example, 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, even more preferably 98% by mass or more, and even more preferably 99% by mass or more.
- polyolefins include polyethylenes such as low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, and linear low-density polyethylene; ethylene- ⁇ -olefin copolymers; polypropylenes such as homopolypropylene, block copolymers of polypropylene (e.g., block copolymers of propylene and ethylene), and random copolymers of polypropylene (e.g., random copolymers of propylene and ethylene); propylene- ⁇ -olefin copolymers; and ethylene-butene-propylene terpolymers.
- polypropylene is preferred.
- Polypropylene may be either a homopolymer or a copolymer.
- the polyolefin resin when it is a copolymer, it may be a block copolymer or a random copolymer. These polyolefin resins may be used alone or in combination of two or more types.
- the polyolefin may also be a cyclic polyolefin.
- Cyclic polyolefins are copolymers of olefins and cyclic monomers, and examples of olefins that are constituent monomers of the cyclic polyolefin include ethylene, propylene, 4-methyl-1-pentene, styrene, butadiene, and isoprene.
- Examples of cyclic monomers that are constituent monomers of cyclic polyolefins include cyclic alkenes such as norbornene; and cyclic dienes such as cyclopentadiene, dicyclopentadiene, cyclohexadiene, and norbornadiene. Among these, cyclic alkenes are preferred, and norbornene is more preferred.
- the polyolefin may be an acid-modified polyolefin.
- An acid-modified polyolefin is a polymer modified by block polymerization or graft polymerization of a polyolefin with an acid component.
- the polyolefin to be acid-modified may be the above-mentioned polyolefin, a copolymer obtained by copolymerizing the above-mentioned polyolefin with a polar molecule such as acrylic acid or methacrylic acid, or a polymer such as a cross-linked polyolefin.
- the acid component used for the acid modification include carboxylic acids or anhydrides such as maleic acid, acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic anhydride, and itaconic anhydride.
- the acid-modified polyolefin may be an acid-modified cyclic polyolefin.
- An acid-modified cyclic polyolefin is a polymer obtained by copolymerizing a part of the monomers constituting the cyclic polyolefin by replacing it with an acid component, or by block polymerizing or graft polymerizing an acid component onto a cyclic polyolefin.
- the cyclic polyolefin to be acid-modified is the same as described above.
- the acid component used for the acid modification is the same as the acid component used for the modification of the polyolefin described above.
- Preferred acid-modified polyolefins include polyolefins modified with carboxylic acids or their anhydrides, polypropylenes modified with carboxylic acids or their anhydrides, maleic anhydride-modified polyolefins, and maleic anhydride-modified polypropylenes.
- the heat-sealable resin layer 4 is preferably formed from a resin composition containing random polypropylene, homopolypropylene, and an elastomer, from the viewpoint of forming the above-mentioned sea-island structure.
- the resin composition may contain block polypropylene, but from the viewpoint of more suitably exerting the effects of the second aspect of the present disclosure, it is preferable that the resin composition does not contain block polypropylene.
- the heat-sealable resin layer 4 of the second embodiment may be formed of one type of resin alone, or may be formed of a blend polymer of two or more types of resin. Furthermore, the heat-sealable resin layer 4 may be formed of only one layer, or may be formed of two or more layers of the same or different resins.
- the content of random polypropylene in the resin composition is preferably about 5% by mass or more, more preferably about 10% by mass or more, even more preferably about 15% by mass or more, and is preferably about 35% by mass or less, more preferably about 30% by mass or less, even more preferably about 20% by mass or less, and preferred ranges include about 5 to 35% by mass, about 5 to 30% by mass, about 5 to 20% by mass, about 10 to 35% by mass, about 10 to 30% by mass, about 10 to 20% by mass, about 15 to 35% by mass, about 15 to 30% by mass, and about 15 to 25% by mass.
- the content of homopolypropylene in the resin composition is preferably about 30% by mass or more, more preferably about 35% by mass or more, and even more preferably about 40% by mass or more, and is preferably about 70% by mass or less, more preferably about 65% by mass or less, and even more preferably about 60% by mass or less.
- Preferred ranges include about 30 to 70% by mass, about 30 to 65% by mass, about 30 to 60% by mass, about 35 to 70% by mass, about 35 to 65% by mass, about 35 to 60% by mass, about 40 to 70% by mass, about 40 to 65% by mass, and about 40 to 60% by mass.
- the content of the elastomer in the resin composition is preferably about 10% by mass or more, more preferably about 15% by mass or more, even more preferably about 20% by mass or more, and is preferably about 50% by mass or less, more preferably about 45% by mass or less, even more preferably about 40% by mass or less, and preferred ranges include about 10 to 50% by mass, about 10 to 45% by mass, about 10 to 40% by mass, about 15 to 50% by mass, about 15 to 45% by mass, about 15 to 40% by mass, about 20 to 50% by mass, about 20 to 45% by mass, and about 20 to 40% by mass.
- elastomer means a soft polymer having elasticity like rubber.
- the elastomer is preferably a binary copolymer or a ternary copolymer.
- the elastomer is preferably a propylene-based elastomer. Examples of the propylene-based elastomer include binary copolymers and ternary copolymers.
- binary copolymers include propylene-ethylene copolymer elastomers and propylene-butene copolymer elastomers
- ternary copolymers include propylene-ethylene-butene copolymer elastomers and ethylene-propylene-diene copolymer elastomers.
- propylene-ethylene copolymer elastomers are preferred as binary copolymers.
- the specific composition of the resin composition may be, for example, a random polypropylene content of about 5% by mass or more (more preferably about 10% by mass or more, even more preferably about 15% by mass or more, and also preferably about 35% by mass or less, more preferably about 30% by mass or less, and even more preferably about 20% by mass or less, with preferred ranges being about 5 to 35% by mass, about 5 to 30% by mass, about 5 to 20% by mass, about 10 to 35% by mass, about 10 to 30% by mass, about 10 to 20% by mass, about 15 to 35% by mass, about 15 to 30% by mass, about 15 to 25% by mass, etc.), and a homopolypropylene content of about 30% by mass or more (more preferably about 35% by mass or more, even more preferably about 40% by mass or more, and also preferably about 70% by mass or less, more preferably about 65% by mass or less).
- the resin composition be formed from a resin composition containing only random polypropylene
- the heat-sealable resin layer 4 of the electrical storage device exterior material has a melting peak temperature of 160.0° C. or higher in a DSC curve obtained by differential scanning calorimetry, no shoulder peak is present in the temperature range of 100.0° C. or higher and 150.0° C. or lower, and a shoulder peak is present at a temperature above 150.0° C.
- the DSC curve of the heat-sealable resin layer 4 has the above characteristics, and thus the electrical storage device exterior material can exhibit excellent heat resistance and insulating properties in a high-temperature environment.
- the DSC curve is obtained by a method described below.
- the melting peak temperature of the heat-sealable resin layer 4 is preferably about 160.0°C or higher, more preferably about 162.0°C or higher, and even more preferably about 164.0°C or higher, and the upper limit is, for example, about 180.0°C or lower, and preferred ranges include about 160.0 to 180.0°C, about 162.0 to 180.0°C, and about 164.0 to 180.0°C.
- the temperature at which the shoulder peak exists in the DSC curve is preferably about 152.0°C or higher, more preferably about 154.0°C or higher, and the upper limit is, for example, about 165.0°C or lower.
- Preferred ranges include greater than 150.0°C and less than 165.0°C, about 152.0 to 165.0°C, and about 154.0 to 165.0°C.
- methods for adjusting the DSC curve to have the above-mentioned characteristics include methods of adjusting the composition of the heat-sealable resin layer 4, random polypropylene, homopolypropylene, elastomer, etc.
- the composition of the resin composition forming the heat-sealable resin layer 4 is preferably about 5% by mass or more, more preferably about 10% by mass or more, and even more preferably about 15% by mass or more, and also preferably about 35% by mass or less, more preferably about 30% by mass or less, and even more preferably about 20% by mass or less, and preferred ranges are about 5 to 35% by mass, about 5 to 30% by mass, about 5 to 20% by mass, about 10 to 35% by mass, about 10 to 30% by mass, about 10 to 20% by mass, about 15 to 35% by mass, about 15 to 30% by mass, about 15 to 20% by mass, and the content of homopolypropylene is preferably about 30% by mass or more, more preferably about 35% by mass or more, and even more preferably about 40% by mass or more, and also preferably about 70% by mass or less, more preferably about 65% by mass or less, and even more preferably about 60% by mass or less, and preferably Preferred ranges are about 30 to 70% by mass, about 30 to
- the DSC curve of the heat-sealable resin layer 4 is more likely to satisfy the above characteristics.
- ⁇ Evaluation of heat-fusible resin layer by differential scanning calorimetry (obtaining DSC curve)>
- a DSC curve of the resin forming the heat-sealable resin layer is obtained by differential scanning calorimetry (DSC method) in accordance with the provisions of JIS K7121:2012 (Method for measuring transition temperature of plastics). 5-10 mg of the heat-sealable resin layer is placed in an aluminum pan, covered, and then a DSC curve is obtained using a differential scanning calorimeter (Shimadzu DSC-60).
- the measurement is performed in a temperature range from -10°C to 200°C at a heating rate of 10°C/min and a cooling rate of -10°C/min, and the temperature is held at 200°C for 10 minutes from the time when 200°C is reached, and then further held at -10°C for 10 minutes after cooling, to remove the thermal history and examine the performance of the resin itself, a DSC curve is obtained from the second heating after heating and cooling once. From the obtained DSC curve, the melting peak temperature of the heat-fusible resin layer and the shoulder peak in the temperature range of 100.0 ° C. or more are confirmed.
- the measurement was performed in a nitrogen atmosphere, and the nitrogen gas flow rate was 50 mL / min.
- the melting peak temperature and the shoulder peak temperature are values rounded off to one decimal place.
- the shoulder peak is a part that exists in the temperature range from the extrapolated melting start temperature of the melting peak of the DSC curve to the melting peak temperature, and the slope of the curve on the lower side than the melting peak temperature changes, and is also called a shoulder peak.
- the shoulder peak temperature is preferably determined as follows (i) and (ii) with reference to JIS K7121 (Method of measuring transition temperature of plastics). (i)
- the shoulder peak temperature is the temperature at the top of the shoulder peak.
- the temperature shall be the intersection of a tangent drawn at the point where the slope of the curve on the low temperature side of the shoulder peak is maximum and a tangent drawn at the point where the slope of the curve on the high temperature side of the shoulder peak is minimum.
- the logarithmic decrement ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 in a 150°C environment is preferably 0.075 or less, more preferably approximately 0.073 or less, and even more preferably approximately 0.071 or less. If the logarithmic decrement ⁇ E is too low, the material becomes hard, does not bend, and formability deteriorates; therefore, the logarithmic decrement ⁇ E is preferably about 0.020 or more, more preferably about 0.025 or more, and even more preferably about 0.030 or more.
- the exterior material for an electric storage device has a very low logarithmic decrement ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 in a 150° C. environment of 0.075 or less, and thus can exhibit high sealing strength in a very high temperature environment of 150° C.
- the logarithmic decrement ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 in a 150° C. environment is a value measured by the method described in ⁇ Measurement of logarithmic decrement ⁇ E by rigid pendulum measurement> below.
- FIG. 6 A schematic diagram for explaining the method of measuring the logarithmic damping rate ⁇ E by rigid pendulum measurement is shown in Fig. 6.
- a rigid pendulum type physical property tester was used, with FRB-100 for the frame of the pendulum 30, RBP-020 for the cylindrical cylinder edge 30a of the edge portion, and CHB-100 for the cooling and heating block 31, and the initial amplitude was set to about 0.3 degrees.
- the pendulum adsorption time was set to 1.0 s, and the measurement interval was set to 10 s.
- the test sample was cut to MD 45 mm and TD 15 mm.
- a vibration displacement detector 32 was used.
- the cylindrical cylinder edge RBP-020 used in this measurement has a small diameter of 2 mm and tends to sink from the surface of the heat-sealable resin layer into the inside during measurement, making it suitable for evaluating the characteristics of the heat-sealable resin layer as a whole in the thickness direction. For this reason, this measurement is suitable from the perspective of evaluating the correlation with the seal strength in a high-temperature environment (150°C environment) described below.
- the cylindrical cylinder edge RBP-060 is cylindrical rather than columnar in shape and has a large diameter of 6 mm, making it difficult to sink into the inside and allowing an evaluation near the surface.
- the test sample is placed on the cooling block 31 with the measurement surface (thermal adhesive resin layer) facing upward, and the axial direction of the cylindrical cylinder edge 30a with a pendulum is set on the measurement surface so that it is perpendicular to the MD direction of the test sample.
- tape is attached to a portion of the test sample that does not affect the measurement result and fixed on the cooling block 31.
- the cylindrical cylinder edge 30a is brought into contact with the surface of the thermal adhesive resin layer.
- the logarithmic decrement ⁇ E is adopted when the surface temperature of the thermal adhesive resin layer of the test sample (exterior material for power storage devices) is 150°C.
- the logarithmic decrement ⁇ E at 150° C. in this measurement is adopted as an index for the heat resistant seal strength at 150° C. to be 25 N/15 mm or more.
- the method of adjusting the logarithmic decrement ⁇ E at 150°C to 0.075 or less includes adjusting the composition of the heat-sealable resin layer 4 (the content of random polypropylene is preferably about 5% by mass or more, more preferably about 10% by mass or more, even more preferably about 15% by mass or more, and also preferably about 35% by mass or less, more preferably about 30% by mass or less, and even more preferably about 20% by mass or less, and the preferred ranges are about 5 to 35% by mass, about 5 to 30% by mass, about 5 to 20% by mass, about 10 to 35% by mass, about 10 to 30% by mass, about 10 to 20% by mass, about 15 to 35% by mass, about 15 to 30% by mass, about 15 to 20% by mass, etc., and the content of homopolypropylene is preferably about 30% by mass or more, more preferably about 35% by mass or more, and even more preferably about 40% by mass or more, and also
- the logarithmic decrement ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 at 150°C is likely to be 0.075 or less.
- the logarithmic decrement ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 in an 80°C environment is preferably greater than about 0.020, more preferably greater than or equal to about 0.025, even more preferably greater than or equal to 0.030, and is preferably less than or equal to about 0.065, more preferably less than or equal to about 0.060, even more preferably less than or equal to about 0.055.
- Preferred ranges include greater than 0.020 and less than or equal to 0.065, greater than 0.020 and less than or equal to 0.060, greater than 0.020 and less than or equal to 0.055, about 0.025 to 0.065, about 0.025 to 0.060, about 0.025 to 0.055, about 0.030 to 0.065, about 0.030 to 0.060, and about 0.030 to 0.055.
- the logarithmic attenuation rate ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 in an 80°C environment is a value measured in the same manner as the logarithmic attenuation rate ⁇ E of the heat-sealable resin layer 4 in an 80°C environment, except that in the method described in ⁇ Measurement of logarithmic attenuation rate ⁇ E by rigid pendulum measurement> above, "the logarithmic attenuation rate ⁇ E when the surface temperature of the heat-sealable resin layer of the test sample (exterior material for an electricity storage device) is 150°C is adopted.” Instead of this, "the logarithmic attenuation rate ⁇ E when the surface temperature of the heat-sealable resin layer of the test sample (exterior material for an electricity storage device) is 80°C is adopted.”
- the resin constituting the heat-fusible resin layer 4 of the third embodiment is not particularly limited as long as it is heat-fusible and has a melting peak temperature of 160.0°C or higher in a DSC curve, does not have a shoulder peak in the temperature range of 100.0°C to 150.0°C, and has a shoulder peak at a temperature above 150.0°C.
- a resin containing a polyolefin skeleton such as polyolefin or acid-modified polyolefin.
- the resin constituting the heat-fusible resin layer 4 can be analyzed to see whether it contains a polyolefin skeleton by, for example, infrared spectroscopy, gas chromatography mass spectrometry, or the like.
- a peak derived from maleic anhydride is detected.
- peaks derived from maleic anhydride are detected near the wave number 1760 cm -1 and near the wave number 1780 cm -1 .
- the thermally adhesive resin layer 4 is a layer made of maleic anhydride-modified polyolefin, a peak derived from maleic anhydride is detected by infrared spectroscopy.
- the degree of acid modification is low, the peak may be small and not detected. In that case, analysis can be performed by nuclear magnetic resonance spectroscopy.
- the heat-sealable resin layer 4 of the third embodiment preferably contains a resin containing a polyolefin skeleton as a main component, more preferably contains polyolefin as a main component, and even more preferably contains polypropylene as a main component.
- the main component means that the content of the resin components contained in the heat-sealable resin layer 4 is, for example, 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, even more preferably 98% by mass or more, and even more preferably 99% by mass or more.
- the heat-sealable resin layer 4 containing polypropylene as a main component means that the content of polypropylene among the resin components contained in the heat-sealable resin layer 4 is, for example, 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, even more preferably 98% by mass or more, and even more preferably 99% by mass or more.
- polyolefins include polyethylenes such as low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, and linear low-density polyethylene; ethylene- ⁇ -olefin copolymers; polypropylenes such as homopolypropylene, block copolymers of polypropylene (e.g., block copolymers of propylene and ethylene), and random copolymers of polypropylene (e.g., random copolymers of propylene and ethylene); propylene- ⁇ -olefin copolymers; and ethylene-butene-propylene terpolymers.
- polypropylene is preferred.
- the polyolefin may also be a cyclic polyolefin.
- Cyclic polyolefins are copolymers of olefins and cyclic monomers, and examples of olefins that are constituent monomers of the cyclic polyolefin include ethylene, propylene, 4-methyl-1-pentene, styrene, butadiene, and isoprene.
- Examples of cyclic monomers that are constituent monomers of cyclic polyolefins include cyclic alkenes such as norbornene; and cyclic dienes such as cyclopentadiene, dicyclopentadiene, cyclohexadiene, and norbornadiene. Among these, cyclic alkenes are preferred, and norbornene is more preferred.
- the polyolefin may be an acid-modified polyolefin.
- An acid-modified polyolefin is a polymer modified by block polymerization or graft polymerization of a polyolefin with an acid component.
- the polyolefin to be acid-modified may be the above-mentioned polyolefin, a copolymer obtained by copolymerizing the above-mentioned polyolefin with a polar molecule such as acrylic acid or methacrylic acid, or a polymer such as a cross-linked polyolefin.
- the acid component used for the acid modification include carboxylic acids or anhydrides such as maleic acid, acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic anhydride, and itaconic anhydride.
- the acid-modified polyolefin may be an acid-modified cyclic polyolefin.
- An acid-modified cyclic polyolefin is a polymer obtained by copolymerizing a part of the monomers constituting the cyclic polyolefin by replacing it with an acid component, or by block polymerizing or graft polymerizing an acid component onto a cyclic polyolefin.
- the cyclic polyolefin to be acid-modified is the same as described above.
- the acid component used for the acid modification is the same as the acid component used for the modification of the polyolefin described above.
- Preferred acid-modified polyolefins include polyolefins modified with carboxylic acids or their anhydrides, polypropylenes modified with carboxylic acids or their anhydrides, maleic anhydride-modified polyolefins, and maleic anhydride-modified polypropylenes.
- the heat-sealable resin layer 4 is formed from a resin composition containing random polypropylene, homopolypropylene, and an elastomer.
- the resin composition may contain block polypropylene, but from the viewpoint of more suitably exerting the effects of the third aspect of the present disclosure, it is preferable that the resin composition does not contain block polypropylene.
- the heat-sealable resin layer 4 may be formed of one type of resin alone, or may be formed of a blend polymer of two or more types of resin. Furthermore, the heat-sealable resin layer 4 may be formed of only one layer, or may be formed of two or more layers of the same or different resins.
- the content of random polypropylene in the resin composition is preferably about 5% by mass or more, more preferably about 10% by mass or more, even more preferably about 15% by mass or more, and is preferably about 35% by mass or less, more preferably about 30% by mass or less, even more preferably about 20% by mass or less, and preferred ranges include about 5 to 35% by mass, about 5 to 30% by mass, about 5 to 20% by mass, about 10 to 35% by mass, about 10 to 30% by mass, about 10 to 20% by mass, about 15 to 35% by mass, about 15 to 30% by mass, and about 15 to 20% by mass.
- the content of homopolypropylene in the resin composition is preferably about 30% by mass or more, more preferably about 35% by mass or more, and even more preferably about 40% by mass or more, and is preferably about 70% by mass or less, more preferably about 65% by mass or less, and even more preferably about 60% by mass or less.
- Preferred ranges include about 30 to 70% by mass, about 30 to 65% by mass, about 30 to 60% by mass, about 35 to 70% by mass, about 35 to 65% by mass, about 35 to 60% by mass, about 40 to 70% by mass, about 40 to 65% by mass, and about 40 to 60% by mass.
- the content of the elastomer in the resin composition is preferably about 10% by mass or more, more preferably about 15% by mass or more, even more preferably about 20% by mass or more, and is preferably about 50% by mass or less, more preferably about 45% by mass or less, even more preferably about 40% by mass or less, and preferred ranges include about 10 to 50% by mass, about 10 to 45% by mass, about 10 to 40% by mass, about 15 to 50% by mass, about 15 to 45% by mass, about 15 to 40% by mass, about 20 to 50% by mass, about 20 to 45% by mass, and about 20 to 40% by mass.
- elastomer means a soft polymer having elasticity like rubber.
- the elastomer is preferably a binary copolymer or a ternary copolymer.
- the elastomer is preferably a propylene-based elastomer. Examples of the propylene-based elastomer include binary copolymers and ternary copolymers.
- binary copolymers include propylene-ethylene copolymer elastomers and propylene-butene copolymer elastomers
- ternary copolymers include propylene-ethylene-butene copolymer elastomers and ethylene-propylene-diene copolymer elastomers.
- propylene-ethylene copolymer elastomers are preferred as binary copolymers.
- the specific composition of the resin composition may be, for example, a random polypropylene content of about 5% by mass or more (more preferably about 10% by mass or more, even more preferably about 15% by mass or more, and also preferably about 35% by mass or less, more preferably about 30% by mass or less, and even more preferably about 20% by mass or less, with preferred ranges being about 5 to 35% by mass, about 5 to 30% by mass, about 5 to 20% by mass, about 10 to 35% by mass, about 10 to 30% by mass, about 10 to 20% by mass, about 15 to 35% by mass, about 15 to 30% by mass, about 15 to 20% by mass, etc.), and a homopolypropylene content of about 30% by mass or more (more preferably about 35% by mass or more, even more preferably about 40% by mass or more, and also preferably about 70% by mass or less, more preferably about 65% by mass, etc.).
- the resin composition be formed from a resin composition containing only random polypropylene
- the thermally adhesive resin layer 4 when the thermally adhesive resin layer 4 is laminated with the barrier layer 3, the adhesive layer 5, etc. to manufacture the exterior material 10 for an electricity storage device of the present disclosure, a preformed resin film may be used as the thermally adhesive resin layer 4.
- the thermally adhesive resin that forms the thermally adhesive resin layer 4 may be formed into a film on the surface of the barrier layer 3, the adhesive layer 5, etc. by extrusion molding, coating, etc., to form the thermally adhesive resin layer 4 from the resin film.
- the heat-sealable resin layer 4 may contain a lubricant or the like as necessary.
- the heat-sealable resin layer 4 contains a lubricant, the formability of the exterior material for the power storage device can be improved.
- the lubricant There are no particular limitations on the lubricant, and any known lubricant can be used.
- the lubricant is not particularly limited, but preferably an amide-based lubricant is used. Specific examples of the lubricant include those exemplified for the base layer 1.
- the lubricant may be used alone or in combination of two or more types, and it is preferable to use a combination of two or more types.
- a lubricant is present on at least one of the surface and the inside of the heat-sealable resin layer 4.
- the lubricant is not particularly limited, but preferably includes amide-based lubricants.
- Specific examples of amide-based lubricants include, for example, saturated fatty acid amides, unsaturated fatty acid amides, substituted amides, methylol amides, saturated fatty acid bisamides, unsaturated fatty acid bisamides, fatty acid ester amides, and aromatic bisamides.
- saturated fatty acid amides include lauric acid amides, palmitic acid amides, stearic acid amides, behenic acid amides, and hydroxystearic acid amides.
- unsaturated fatty acid amides include oleic acid amides and erucic acid amides.
- substituted amides include N-oleyl palmitic acid amide, N-stearyl stearic acid amide, N-stearyl oleic acid amide, N-oleyl stearic acid amide, and N-stearyl erucic acid amide.
- methylol amides include methylol stearic acid amide.
- saturated fatty acid bisamides include methylene bisstearic acid amide, ethylene biscapric acid amide, ethylene bislauric acid amide, ethylene bisstearic acid amide, ethylene bishydroxystearic acid amide, ethylene bisbehenic acid amide, hexamethylene bisstearic acid amide, hexamethylene bisbehenic acid amide, hexamethylene hydroxystearic acid amide, N,N'-distearyl adipic acid amide, N,N'-distearyl sebacic acid amide, etc.
- unsaturated fatty acid bisamides include ethylene bisoleic acid amide, ethylene biserucic acid amide, hexamethylene bisoleic acid amide, N,N'-dioleyl adipic acid amide, N,N'-dioleyl sebacic acid amide, etc.
- fatty acid ester amides include stearamide ethyl stearate, etc.
- aromatic bisamides include m-xylylene bisstearic acid amide, m-xylylene bishydroxystearic acid amide, and N,N'-distearylisophthalic acid amide.
- the lubricant may be used alone or in combination of two or more types, preferably in combination of two or more types.
- the amount thereof is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the moldability of the exterior material for an electrical storage device, it is preferably about 1 mg / m 2 or more, more preferably about 3 mg / m 2 or more, even more preferably about 5 mg / m 2 or more, even more preferably about 10 mg / m 2 or more, and even more preferably about 15 mg / m 2 or more, and also preferably about 50 mg / m 2 or less, and even more preferably about 40 mg / m 2 or less, and preferred ranges include about 1 to 50 mg / m 2 , about 1 to 40 mg / m 2 , about 3 to 50 mg / m 2 , about 3 to 40 mg / m 2 , about 5 to 50 mg / m 2 , about 5 to 40 mg / m 2 , about 10 to 50 mg / m 2 , about 10 to 40 mg
- the amount present is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the formability of the exterior material for an electrical storage device, it is preferably at least about 100 ppm, more preferably at least about 300 ppm, even more preferably at least about 500 ppm, and is preferably at most about 3000 ppm, more preferably at most about 2000 ppm, and preferred ranges include about 100 to 3000 ppm, about 100 to 2000 ppm, about 300 to 3000 ppm, about 300 to 2000 ppm, about 500 to 3000 ppm, and about 500 to 2000 ppm.
- the above amount of lubricant is the total amount of lubricant.
- the amount of the first type of lubricant is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the formability of the exterior material for an electrical storage device, it is preferably about 100 ppm or more, more preferably about 300 ppm or more, and even more preferably about 500 ppm or more, and is preferably about 3000 ppm or less, more preferably about 2000 ppm or less, and preferred ranges include about 100 to 3000 ppm, about 100 to 2000 ppm, about 300 to 3000 ppm, about 300 to 2000 ppm, about 500 to 3000 ppm, and about 500 to 2000 ppm.
- the amount of the second type of lubricant is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the moldability of the exterior material for an electrical storage device, it is preferably about 50 ppm or more, more preferably about 100 ppm or more, and even more preferably about 200 ppm or more, and is preferably about 1500 ppm or less, more preferably about 1000 ppm or less, and preferred ranges include about 50 to 1500 ppm, about 50 to 1000 ppm, about 100 to 1500 ppm, about 100 to 1000 ppm, about 200 to 1500 ppm, and about 200 to 1000 ppm.
- the lubricant present on the surface of the heat-sealable resin layer 4 may be a lubricant exuded from the resin that constitutes the heat-sealable resin layer 4, or a lubricant applied to the surface of the heat-sealable resin layer 4.
- the thickness of the heat-sealable resin layer 4 is not particularly limited as long as the heat-sealable resin layers are heat-sealed to each other to perform the function of sealing the electricity storage device element, but may be, for example, about 100 ⁇ m or less, preferably about 85 ⁇ m or less, and more preferably about 15 to 85 ⁇ m.
- the thickness of the adhesive layer 5 described below is 10 ⁇ m or more
- the thickness of the heat-sealable resin layer 4 is preferably about 85 ⁇ m or less, and more preferably about 15 to 45 ⁇ m.
- the thickness of the heat-sealable resin layer 4 is preferably about 20 ⁇ m or more, and more preferably about 35 to 85 ⁇ m.
- the adhesive layer 5 is a layer that is provided, if necessary, between the barrier layer 3 (or the corrosion-resistant coating) and the heat-sealable resin layer 4 in order to firmly bond them together.
- the adhesive layer 5 is formed from a resin capable of bonding the barrier layer 3 and the heat-sealable resin layer 4.
- the resin used to form the adhesive layer 5 may be, for example, the same adhesive as exemplified for the adhesive layer 2.
- the resin used to form the adhesive layer 5 contains a polyolefin skeleton, and examples of the resin include the polyolefin, acid-modified polyolefin, cyclic polyolefin, and acid-modified cyclic polyolefin exemplified in the above-mentioned heat-sealable resin layer 4.
- the adhesive layer 5 contains an acid-modified polyolefin.
- the acid-modified component examples include dicarboxylic acids such as maleic acid, itaconic acid, succinic acid, and adipic acid, and their anhydrides, acrylic acid, and methacrylic acid, but maleic anhydride is most preferable in terms of ease of modification and versatility.
- the olefin component is a polypropylene-based resin, and it is most preferable that the adhesive layer 5 contains maleic anhydride-modified polypropylene.
- the adhesive layer 5 preferably contains a resin containing a polyolefin skeleton as a main component, more preferably contains an acid-modified polyolefin as a main component, and even more preferably contains an acid-modified polypropylene as a main component.
- the main component means that the content of the resin component contained in the adhesive layer 5 is, for example, 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, even more preferably 98% by mass or more, and even more preferably 99% by mass or more.
- the adhesive layer 5 contains acid-modified polypropylene as a main component
- the content of the acid-modified polypropylene among the resin components contained in the adhesive layer 5 is, for example, 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, even more preferably 98% by mass or more, and even more preferably 99% by mass or more.
- the adhesive layer 5 is a cured product of a resin composition containing an acid-modified polyolefin and a curing agent.
- Preferred examples of the acid-modified polyolefin include those mentioned above.
- the adhesive layer 5 is preferably a cured product of a resin composition containing an acid-modified polyolefin and at least one selected from the group consisting of a compound having an isocyanate group, a compound having an oxazoline group, and a compound having an epoxy group, and is particularly preferably a cured product of a resin composition containing an acid-modified polyolefin and at least one selected from the group consisting of a compound having an isocyanate group and a compound having an epoxy group.
- the adhesive layer 5 preferably contains at least one selected from the group consisting of polyurethane, polyester, and epoxy resin, and more preferably contains polyurethane and epoxy resin.
- an ester resin formed by the reaction of an epoxy group with a maleic anhydride group, and an amide ester resin formed by the reaction of an oxazoline group with a maleic anhydride group are preferable.
- a curing agent such as a compound having an isocyanate group, a compound having an oxazoline group, or an epoxy resin remain in the adhesive layer 5
- the presence of the unreacted substances can be confirmed by a method selected from, for example, infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS), etc.
- a curing agent having a heterocycle include curing agents having an oxazoline group and curing agents having an epoxy group.
- curing agents having a C-O-C bond include curing agents having an oxazoline group and curing agents having an epoxy group.
- the adhesive layer 5 is a cured product of a resin composition containing these curing agents can be confirmed by, for example, gas chromatography mass spectrometry (GCMS), infrared spectroscopy (IR), time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), or other methods.
- GCMS gas chromatography mass spectrometry
- IR infrared spectroscopy
- TOF-SIMS time-of-flight secondary ion mass spectrometry
- XPS X-ray photoelectron spectroscopy
- the compound having an isocyanate group is not particularly limited, but from the viewpoint of effectively increasing the adhesion between the barrier layer 3 and the adhesive layer 5, a polyfunctional isocyanate compound is preferably used.
- the polyfunctional isocyanate compound is not particularly limited as long as it has two or more isocyanate groups.
- Specific examples of polyfunctional isocyanate-based curing agents include pentane diisocyanate (PDI), isophorone diisocyanate (IPDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), polymerized or nurated versions of these, mixtures of these, and copolymers with other polymers.
- Other examples include adducts, biurets, and isocyanurates.
- the content of the compound having an isocyanate group in the adhesive layer 5 is preferably in the range of 0.1 to 50 mass % in the resin composition constituting the adhesive layer 5, and more preferably in the range of 0.5 to 40 mass %. This effectively improves the adhesion between the barrier layer 3 and the adhesive layer 5.
- the compound having an oxazoline group is not particularly limited as long as it has an oxazoline skeleton.
- Specific examples of compounds having an oxazoline group include those having a polystyrene main chain and those having an acrylic main chain.
- examples of commercially available products include the Epocross series manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.
- the proportion of the compound having an oxazoline group in the adhesive layer 5 is preferably in the range of 0.1 to 50 mass % in the resin composition constituting the adhesive layer 5, and more preferably in the range of 0.5 to 40 mass %. This effectively improves the adhesion between the barrier layer 3 and the adhesive layer 5.
- An example of a compound having an epoxy group is an epoxy resin.
- the epoxy resin there are no particular limitations on the epoxy resin, so long as it is a resin capable of forming a crosslinked structure by the epoxy groups present in the molecule, and any known epoxy resin can be used.
- the weight average molecular weight of the epoxy resin is preferably about 50 to 2000, more preferably about 100 to 1000, and even more preferably about 200 to 800.
- the weight average molecular weight of the epoxy resin is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) under conditions using polystyrene as a standard sample.
- epoxy resins include glycidyl ether derivatives of trimethylolpropane, bisphenol A diglycidyl ether, modified bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F glycidyl ether, novolac glycidyl ether, glycerin polyglycidyl ether, polyglycerin polyglycidyl ether, etc.
- One type of epoxy resin may be used alone, or two or more types may be used in combination.
- the proportion of epoxy resin in the adhesive layer 5 is preferably in the range of 0.1 to 50 mass % in the resin composition constituting the adhesive layer 5, and more preferably in the range of 0.5 to 40 mass %. This effectively improves the adhesion between the barrier layer 3 and the adhesive layer 5.
- the polyurethane is not particularly limited, and any known polyurethane can be used.
- the adhesive layer 5 may be, for example, a cured product of a two-component curing polyurethane.
- the proportion of polyurethane in the adhesive layer 5 is preferably in the range of 0.1 to 50 mass % in the resin composition constituting the adhesive layer 5, and more preferably in the range of 0.5 to 40 mass %. This effectively improves the adhesion between the barrier layer 3 and the adhesive layer 5 in an atmosphere containing components that induce corrosion of the barrier layer, such as an electrolyte.
- the adhesive layer 5 is a cured product of a resin composition containing at least one selected from the group consisting of a compound having an isocyanate group, a compound having an oxazoline group, and an epoxy resin, and the acid-modified polyolefin, the acid-modified polyolefin functions as a base agent, and the compound having an isocyanate group, the compound having an oxazoline group, and the compound having an epoxy group each function as a curing agent.
- the adhesive layer 5 may contain a modifier having a carbodiimide group.
- the adhesive layer 5 is preferably formed from a resin composition that contains an acid-modified polypropylene and an elastomer, and further contains at least one of block polypropylene and homopolypropylene.
- the resin composition may further contain random polypropylene, polyethylene, etc.
- the adhesive layer 5 is preferably an acid-modified homopolypropylene (i.e., an acid-modified homopolypropylene).
- the content of acid-modified polypropylene in the resin composition forming the adhesive layer 5 is preferably about 5% by mass or more, more preferably about 10% by mass or more, even more preferably about 15% by mass or more, and is preferably about 90% by mass or less, more preferably about 80% by mass or less, even more preferably about 70% by mass or less, and preferred ranges include about 5 to 90% by mass, about 5 to 80% by mass, about 5 to 70% by mass, about 10 to 90% by mass, about 10 to 80% by mass, about 10 to 70% by mass, about 15 to 90% by mass, about 15 to 80% by mass, and about 15 to 70% by mass.
- the elastomer contained in the resin composition forming the adhesive layer 5 is preferably a binary copolymer or a ternary copolymer.
- the elastomer is preferably a propylene-based elastomer. Examples of the propylene-based elastomer include binary copolymers and ternary copolymers.
- Examples of the binary copolymer include a propylene-ethylene copolymer elastomer and a propylene-butene copolymer elastomer
- examples of the ternary copolymer include a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer and an ethylene-propylene-diene copolymer elastomer.
- a propylene-ethylene copolymer elastomer is preferred as a binary copolymer
- a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer is preferred as a ternary copolymer.
- the content of block polypropylene in the resin composition forming the adhesive layer 5 is preferably about 30% by mass or more, more preferably about 35% by mass or more, even more preferably about 40% by mass or more, and is preferably about 95% by mass or less, more preferably about 90% by mass or less, even more preferably about 85% by mass or less.
- Preferred ranges include about 30 to 95% by mass, about 30 to 90% by mass, about 30 to 85% by mass, about 35 to 95% by mass, about 35 to 90% by mass, about 35 to 85% by mass, about 40 to 95% by mass, about 40 to 90% by mass, and about 40 to 85% by mass.
- the content of homopolypropylene in the resin composition forming the adhesive layer 5 is preferably about 20% by mass or more, more preferably about 25% by mass or more, and even more preferably about 30% by mass or more, and is preferably about 80% by mass or less, more preferably about 75% by mass or less, and even more preferably about 70% by mass or less.
- Preferred ranges include about 20 to 80% by mass, about 20 to 75% by mass, about 20 to 70% by mass, about 25 to 80% by mass, about 25 to 75% by mass, about 25 to 70% by mass, about 30 to 80% by mass, about 30 to 75% by mass, and about 30 to 70% by mass.
- the content of random polypropylene in the resin composition forming the adhesive layer 5 is preferably about 0% by mass or more, more preferably about 1% by mass or more, even more preferably about 2% by mass or more, and is preferably about 30% by mass or less, more preferably about 25% by mass or less, even more preferably about 20% by mass or less.
- Preferred ranges include about 0 to 30% by mass, about 0 to 25% by mass, about 0 to 20% by mass, about 1 to 30% by mass, about 1 to 25% by mass, about 1 to 20% by mass, about 2 to 30% by mass, about 2 to 25% by mass, and about 2 to 20% by mass.
- the content of polyethylene in the resin composition forming the adhesive layer 5 is, for example, about 0% by mass or more, preferably about 1% by mass or more, more preferably about 2% by mass or more, and even more preferably about 3% by mass or more, and is preferably about 30% by mass or less, more preferably about 25% by mass or less, and even more preferably about 20% by mass or less.
- Preferred ranges include about 0-30% by mass, about 0-25% by mass, about 0-20% by mass, about 1-30% by mass, about 1-25% by mass, about 1-20% by mass, about 2-30% by mass, about 2-25% by mass, about 2-20% by mass, about 3-30% by mass, about 3-25% by mass, and about 3-20% by mass.
- the specific composition of the resin composition may be, for example, an acid-modified polypropylene content of about 5% by mass or more (more preferably about 10% by mass or more, even more preferably about 15% by mass or more, and also preferably about 90% by mass or less, more preferably about 80% by mass or less, and even more preferably about 70% by mass or less, with preferred ranges being about 5 to 90% by mass, about 5 to 80% by mass, about 5 to 70% by mass, about 10 to 90% by mass, about 10 to 80% by mass, about 10 to 70% by mass, about 15 to 90% by mass, about 15 to 80% by mass, about 15 to 70% by mass, etc.), and an elastomer content of about 25% by mass or more (more preferably about 30% by mass or more, even more preferably about 35% by mass or more, and also preferably about 60% by mass or less, more preferably about 55% by mass, etc.).
- % or less more preferably about 50% or less, and preferred ranges include about 25 to 60% by mass, about 25 to 55% by mass, about 25 to 50% by mass, about 30 to 60% by mass, about 30 to 55% by mass, about 30 to 50% by mass, about 35 to 60% by mass, about 35 to 55% by mass, about 35 to 50% by mass, etc.), and the content of block polypropylene is about 30% by mass or more (more preferably about 35% by mass or more, even more preferably about 40% by mass or more, and also preferably about 95% by mass or less, more preferably about 90% by mass or less, even more preferably about 85% by mass or less.
- Preferred ranges include about 30 to 95% by mass, about 30 to 90% by mass, about 30 to 85% by mass, about 35 to 95% by mass, about 35 to 90% by mass, about 35 to 85% by mass, about 40 to 95% by mass, about 40 to 90% by mass, about 40 to 85% by mass, and the like).
- the homopolypropylene content is about 20% by mass or more (more preferably about 25% by mass or more, even more preferably about 30% by mass or more, and also preferably about 80% by mass or less, more preferably about 75% by mass or less, and even more preferably about 70% by mass or less, with preferred ranges being about 20 to 80% by mass, about 20 to 75% by mass, about 20 to 70% by mass, about 25 to 80% by mass, about 25 to 75% by mass, about 25 to 70% by mass, about 30 to 80% by mass, about 30 to 75% by mass, about 30 to 70% by mass, etc.), and the random polypropylene content is about 0% by mass or more (more preferably about 1% by mass or more, even more preferably about 2% by mass or more, and also preferably about 30% by mass or less, more preferably about 25% by mass or less, and even more preferably about 20% by mass or less.
- the polyethylene content is, for example, about 0% by mass or more (preferably about 1% by mass or more, more preferably about 2% by mass or more, and even more preferably about 3% by mass or more; and preferably about 30% by mass or less, more preferably about 25% by mass or less, and even more preferably about 20% by mass or less; preferred ranges are about 0% by mass, about 0% by mass, about 0% by mass, about 0% by mass, about 0% by mass, about 20% by mass, about 1% by mass, about 1% by mass, about 2% by mass, about 2% by mass, about 3 ...
- the resin composition contains an acid-modified polypropylene and an elastomer as resins (not including additives such as lubricants described below), and is preferably formed from a resin composition containing at least one of block polypropylene and homopolypropylene.
- the heat-sealable resin layer 4 When manufacturing the exterior material 10 for an electricity storage device of the present disclosure by laminating the adhesive layer 5 with the barrier layer 3, the heat-sealable resin layer 4, etc., a preformed resin film may be used as the adhesive layer 5.
- the heat-sealable resin that forms the adhesive layer 5 may be formed into a film on the surface of the barrier layer 3, the heat-sealable resin layer 4, etc. by extrusion molding, coating, etc., to form the adhesive layer 5 from the resin film.
- the thickness of the adhesive layer 5 is preferably about 50 ⁇ m or less, about 40 ⁇ m or less, about 30 ⁇ m or less, about 20 ⁇ m or less, or about 5 ⁇ m or less.
- the thickness of the adhesive layer 5 is preferably about 0.1 ⁇ m or more, or about 0.5 ⁇ m or more.
- the thickness of the adhesive layer 5 is preferably in the range of about 0.1 to 50 ⁇ m, about 0.1 to 40 ⁇ m, about 0.1 to 30 ⁇ m, about 0.1 to 20 ⁇ m, about 0.1 to 5 ⁇ m, about 0.5 to 50 ⁇ m, about 0.5 to 40 ⁇ m, about 0.5 to 30 ⁇ m, about 0.5 to 20 ⁇ m, or about 0.5 to 5 ⁇ m.
- the thickness is preferably about 1 to 10 ⁇ m, and more preferably about 1 to 5 ⁇ m.
- the thickness is preferably about 2 to 50 ⁇ m, more preferably about 10 to 40 ⁇ m.
- the adhesive layer 5 can be formed, for example, by applying the resin composition and curing it by heating or the like.
- the heat-sealable resin layer 4 and the adhesive layer 5 can be formed, for example, by extrusion molding.
- the exterior material for an electricity storage device may, if necessary, have a surface coating layer 6 on the substrate layer 1 (the side of the substrate layer 1 opposite to the barrier layer 3) for the purpose of improving at least one of design, electrolyte resistance, scratch resistance, formability, etc.
- the surface coating layer 6 is a layer located on the outermost layer side of the exterior material for an electricity storage device when an electricity storage device is assembled using the exterior material for an electricity storage device.
- the surface coating layer 6 may be made of, for example, a resin such as polyvinylidene chloride, polyester, polyamide, epoxy resin, acrylic resin, fluororesin, polyurethane, silicone resin, or phenol resin, or a modified product of these resins. It may also be a copolymer of these resins, or a modified product of the copolymer. It may also be a mixture of these resins.
- the resin is preferably a curable resin.
- the surface coating layer 6 is preferably made of a cured product of a resin composition containing a curable resin.
- the resin forming the surface coating layer 6 is a curable resin
- the resin may be either a one-component curable type or a two-component curable type, but is preferably a two-component curable type.
- two-component curable resins include two-component curable polyurethane, two-component curable polyester, and two-component curable epoxy resin. Among these, two-component curable polyurethane is preferred.
- the two-component curing polyurethane may be, for example, a polyurethane containing a first agent containing a polyol compound and a second agent containing an isocyanate compound.
- the two-component curing polyurethane may be a polyurethane containing a polyol such as polyester polyol, polyether polyol, or acrylic polyol as the first agent and an aromatic or aliphatic polyisocyanate as the second agent.
- the polyurethane may be, for example, a polyurethane compound in which a polyol compound has been reacted with an isocyanate compound in advance, and a polyurethane containing an isocyanate compound.
- the polyurethane may be, for example, a polyurethane compound in which a polyol compound has been reacted with an isocyanate compound in advance, and a polyurethane containing a polyol compound.
- the polyurethane may be, for example, a polyurethane compound in which a polyol compound has been reacted with an isocyanate compound in advance, and a polyurethane containing a polyol compound.
- the polyurethane may be, for example, a polyurethane compound in which a polyol compound has been reacted with an isocyanate compound in advance, and cured by reacting it with moisture in the air or the like.
- polystyrene resin As the polyol compound, it is preferable to use a polyester polyol having a hydroxyl group on the side chain in addition to the hydroxyl group at the end of the repeating unit.
- a polyester polyol having a hydroxyl group on the side chain in addition to the hydroxyl group at the end of the repeating unit.
- an aliphatic, alicyclic, aromatic, or araliphatic isocyanate compound may be used.
- isocyanate compounds include hexamethylene diisocyanate (HDI), xylylene diisocyanate (XDI), isophorone diisocyanate (IPDI), hydrogenated XDI (H6XDI), hydrogenated MDI (H12MDI), tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), and naphthalene diisocyanate (NDI).
- examples of the isocyanate compounds include polyfunctional isocyanate modified products of one or more of these diisocyanates.
- a polymer e.g., a trimer
- an aliphatic isocyanate compound refers to an isocyanate that has an aliphatic group and does not have an aromatic ring
- an alicyclic isocyanate compound refers to an isocyanate that has an alicyclic hydrocarbon group
- an aromatic isocyanate compound refers to an isocyanate that has an aromatic ring.
- the surface coating layer 6 is formed from polyurethane, which gives the exterior material for the electricity storage device excellent electrolyte resistance.
- the surface coating layer 6 may contain additives such as lubricants, flame retardants, antiblocking agents, antioxidants, light stabilizers, tackifiers, antistatic agents, pigments, etc., on at least one of the surface and the interior of the surface coating layer 6, as necessary, depending on the functionality to be provided to the surface of the surface coating layer 6.
- additives include fine particles with an average particle size of about 0.5 nm to 5 ⁇ m.
- the average particle size of the additive is the median size measured by a laser diffraction/scattering type particle size distribution measuring device.
- the additives may be either inorganic or organic. There are also no particular limitations on the shape of the additives, and examples of such shapes include spherical, fibrous, plate-like, irregular, and scaly.
- additives include talc, silica, graphite, kaolin, montmorillonite, mica, hydrotalcite, silica gel, zeolite, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, neodymium oxide, antimony oxide, titanium oxide, cerium oxide, calcium sulfate, barium sulfate, calcium carbonate, calcium silicate, lithium carbonate, calcium benzoate, calcium oxalate, magnesium stearate, alumina, carbon black, carbon nanotubes, high melting point nylon, acrylate resin, cross-linked acrylic, cross-linked styrene, cross-linked polyethylene, benzoguanamine, gold, aluminum, copper, nickel, and the like.
- the additives may be used alone or in combination of two or more.
- silica, barium sulfate, and titanium oxide are preferred from the viewpoints of dispersion stability and cost.
- mica is preferred from the viewpoint of heat dissipation from the power storage device.
- the additives may be subjected to various surface treatments such as insulation treatment and high dispersibility treatment.
- a lubricant is present on at least one of the surface and the inside of the surface coating layer 6.
- the lubricant is not particularly limited, but preferably includes amide-based lubricants.
- Specific examples of amide-based lubricants include, for example, saturated fatty acid amides, unsaturated fatty acid amides, substituted amides, methylol amides, saturated fatty acid bisamides, unsaturated fatty acid bisamides, fatty acid ester amides, and aromatic bisamides.
- saturated fatty acid amides include lauric acid amides, palmitic acid amides, stearic acid amides, behenic acid amides, and hydroxystearic acid amides.
- unsaturated fatty acid amides include oleic acid amides and erucic acid amides.
- substituted amides include N-oleyl palmitic acid amide, N-stearyl stearic acid amide, N-stearyl oleic acid amide, N-oleyl stearic acid amide, and N-stearyl erucic acid amide.
- methylol amides include methylol stearic acid amide.
- saturated fatty acid bisamides include methylene bisstearic acid amide, ethylene biscapric acid amide, ethylene bislauric acid amide, ethylene bisstearic acid amide, ethylene bishydroxystearic acid amide, ethylene bisbehenic acid amide, hexamethylene bisstearic acid amide, hexamethylene bisbehenic acid amide, hexamethylene hydroxystearic acid amide, N,N'-distearyl adipic acid amide, N,N'-distearyl sebacic acid amide, etc.
- unsaturated fatty acid bisamides include ethylene bisoleic acid amide, ethylene biserucic acid amide, hexamethylene bisoleic acid amide, N,N'-dioleyl adipic acid amide, N,N'-dioleyl sebacic acid amide, etc.
- fatty acid ester amides include stearamide ethyl stearate, etc.
- aromatic bisamides include m-xylylene bisstearic acid amide, m-xylylene bishydroxystearic acid amide, and N,N'-distearylisophthalic acid amide.
- the lubricant may be used alone or in combination of two or more types, preferably in combination of two or more types.
- the amount of the lubricant present is not particularly limited, and may be, for example, about 3 mg/m 2 or more, preferably about 4 mg/m 2 or more, or about 5 mg/m 2 or more.
- the amount of the lubricant present on the surface of the surface coating layer 6 may be, for example, about 15 mg/m 2 or less, preferably about 14 mg/m 2 or less, or about 10 mg/m 2 or less.
- the preferred range of the amount of the lubricant present on the surface of the surface coating layer 6 may be about 3 to 15 mg/m 2 , about 3 to 14 mg/m 2 , about 3 to 10 mg/m 2 , about 4 to 15 mg/m 2 , about 4 to 14 mg/m 2 , about 4 to 10 mg/m 2 , about 5 to 15 mg/m 2 , about 5 to 14 mg/m 2 , or about 5 to 10 mg/m 2 .
- the lubricant present on the surface of the surface coating layer 6 may be a lubricant exuded from the resin that constitutes the surface coating layer 6, or a lubricant applied to the surface of the surface coating layer 6.
- the surface coating layer 6 contains a colorant, so that the exterior material for the electricity storage device can be colored.
- Known colorants such as pigments and dyes can be used as the colorant.
- only one type of colorant may be used, or two or more types may be mixed together.
- the type of pigment is not particularly limited, and examples of organic pigments include azo, phthalocyanine, quinacridone, anthraquinone, dioxazine, indigothioindigo, perinone-perylene, isoindolenine, and benzimidazolone pigments, while examples of inorganic pigments include carbon black, titanium oxide, cadmium, lead, chromium oxide, and iron pigments, as well as finely powdered mica and fish scale foil.
- colorants carbon black is preferred in order to give the exterior material for an electricity storage device a black appearance. Also, from the viewpoint of dissipating heat generated by the electricity storage device, it is preferable to use mica.
- the average particle size of the pigment is not particularly limited, and may be, for example, about 0.03 to 5 ⁇ m, and preferably about 0.05 to 2 ⁇ m.
- the average particle size of the pigment is the median size measured with a laser diffraction/scattering type particle size distribution measuring device.
- the content of the colorant in the surface coating layer 6 is not particularly limited as long as the exterior material for the electricity storage device is colored, and may be, for example, about 5 to 60 mass %, and preferably about 10 to 40 mass %.
- the thickness of the surface coating layer 6 is not particularly limited as long as it exhibits the above-mentioned functions of the surface coating layer 6, and may be, for example, about 0.5 to 10 ⁇ m, and preferably about 1 to 5 ⁇ m.
- the manufacturing method of the exterior material for an electric storage device is not particularly limited as long as a laminate in which each layer included in the exterior material for an electric storage device of the present disclosure is laminated can be obtained, and for the first aspect of the present disclosure, a method including at least a step of laminating the barrier layer 3 and the heat-sealable resin layer 4 in this order can be mentioned.
- the heat-sealable resin layer 4 has a logarithmic decrement ⁇ E of 0.075 or less at 150° C. in a rigid pendulum measurement.
- a method including at least a step of laminating the barrier layer 3 and the heat-sealable resin layer 4 in this order can be mentioned.
- a sea-island structure is observed in a cross-sectional image of the heat-sealable resin layer 4 taken using a field emission scanning electron microscope in a cross section of the heat-sealable resin layer in a direction parallel to the TD and in the thickness direction, and when the cross-sectional image is observed in an area of 4.50 ⁇ m ⁇ 6.37 ⁇ m at a magnification of 20,000 times, the number of islands having a maximum diameter of 100 nm or more and less than 300 nm is 10 or less, and no island having a maximum diameter of 300 nm or more is included, and when the cross-sectional image is observed in the island at a magnification of 50,000 times, lamellar crystals are observed in the island.
- the heat-sealable resin layer 4 has a melting peak temperature of 160.0°C or higher in a DSC curve obtained by differential scanning calorimetry, has no shoulder peak in the temperature range of 100.0°C or higher and 150.0°C or lower, and has a shoulder peak at a temperature above 150.0°C.
- laminate A An example of a method for manufacturing an exterior material for a power storage device according to the present disclosure is as follows. First, a laminate (hereinafter sometimes referred to as "laminate A") is formed in which a base layer 1, an adhesive layer 2, and a barrier layer 3 are laminated in this order. Specifically, laminate A can be formed by a dry lamination method in which an adhesive used to form adhesive layer 2 is applied to base layer 1 or to barrier layer 3, the surface of which has been chemically treated as necessary, by a coating method such as gravure coating or roll coating, and then dried, and the barrier layer 3 or base layer 1 is laminated thereon to harden adhesive layer 2.
- a dry lamination method in which an adhesive used to form adhesive layer 2 is applied to base layer 1 or to barrier layer 3, the surface of which has been chemically treated as necessary, by a coating method such as gravure coating or roll coating, and then dried, and the barrier layer 3 or base layer 1 is laminated thereon to harden adhesive layer 2.
- the heat-sealable resin layer 4 is laminated on the barrier layer 3 of the laminate A.
- the heat-sealable resin layer 4 may be laminated on the barrier layer 3 of the laminate A by a method such as thermal lamination or extrusion lamination.
- the adhesive layer 5 and the heat-sealable resin layer 4 may be laminated, for example, by (1) extrusion lamination, (2) thermal lamination, (3) sandwich lamination, or (4) dry lamination.
- Extrusion lamination includes, for example, a method of laminating the adhesive layer 5 and the heat-sealable resin layer 4 by extruding them onto the barrier layer 3 of the laminate A (co-extrusion lamination, tandem lamination).
- Examples of the (2) thermal lamination method include a method of forming a laminate in which an adhesive layer 5 and a heat-sealable resin layer 4 are laminated separately, and laminating this on the barrier layer 3 of the laminate A, or a method of forming a laminate in which an adhesive layer 5 is laminated on the barrier layer 3 of the laminate A, and laminating this on the heat-sealable resin layer 4.
- Examples of the (3) sandwich lamination method include a method of laminating the laminate A and the heat-sealable resin layer 4 via the adhesive layer 5 while pouring a molten adhesive layer 5 between the barrier layer 3 of the laminate A and the heat-sealable resin layer 4 previously formed into a sheet.
- Examples of the (4) dry lamination method include a method of coating the barrier layer 3 of the laminate A with an adhesive for forming the adhesive layer 5, drying the adhesive layer 5, or baking the adhesive layer 3, and laminating the heat-sealable resin layer 4 previously formed into a sheet on the adhesive layer 5.
- the surface coating layer 6 is laminated on the surface of the substrate layer 1 opposite the barrier layer 3.
- the surface coating layer 6 can be formed, for example, by applying the above-mentioned resin that forms the surface coating layer 6 to the surface of the substrate layer 1.
- the order of the step of laminating the barrier layer 3 on the surface of the substrate layer 1 and the step of laminating the surface coating layer 6 on the surface of the substrate layer 1 is not particularly limited.
- the barrier layer 3 may be formed on the surface of the substrate layer 1 opposite the surface coating layer 6.
- a laminate which includes, in this order, the optional surface coating layer 6, the substrate layer 1, the optional adhesive layer 2, the barrier layer 3, the optional adhesive layer 5, and the heat-sealable resin layer 4.
- the laminate may be subjected to a heat treatment.
- each layer constituting the laminate may be subjected to a surface activation treatment such as corona treatment, blast treatment, oxidation treatment, or ozone treatment, as necessary, to improve its suitability for processing.
- a surface activation treatment such as corona treatment, blast treatment, oxidation treatment, or ozone treatment, as necessary, to improve its suitability for processing.
- the exterior material for an electricity storage device of the present disclosure is used in a package for hermetically housing an electricity storage device element such as a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte. That is, an electricity storage device can be formed by housing an electricity storage device element having at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte in a package formed by the exterior material for an electricity storage device of the present disclosure. In other words, an electricity storage device can be formed by wrapping an electricity storage device element with the exterior material for an electricity storage device of the present disclosure.
- an electricity storage device element having at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte is covered with the exterior material for an electricity storage device of the present disclosure in such a manner that a flange portion (a region where the heat-sealable resin layers contact each other) can be formed around the periphery of the electricity storage device element with metal terminals connected to each of the positive electrode and negative electrode protruding outward, and the heat-sealable resin layers of the flange portion are heat-sealed to provide an electricity storage device using the exterior material for an electricity storage device.
- a flange portion a region where the heat-sealable resin layers contact each other
- the package is formed so that the heat-sealable resin portion of the exterior material for an electricity storage device of the present disclosure faces inside (the surface in contact with the electricity storage device element).
- the heat-sealable resin layers of two electrical storage device exterior materials may be stacked facing each other, and the peripheral portions of the stacked electrical storage device exterior materials may be heat-sealed to form a package.
- one electrical storage device exterior material may be folded back and stacked, and the peripheral portions may be heat-sealed to form a package.
- the sides other than the folded side may be heat-sealed to form a package by sealing on three sides, or the materials may be folded back and sealed on all four sides so that a flange portion can be formed.
- the package may be formed by heat-sealing the innermost heat-sealable resin layer and the outermost heat-sealable resin layer.
- the power storage device element may be sealed by a lid in addition to the exterior material for the power storage device. That is, the exterior material for the power storage device and the lid constitute an exterior body (exterior body for the power storage device) that seals the power storage device element.
- the power storage device element may be housed inside the exterior material for the power storage device that is configured in a cylindrical shape, and the opening may be closed by the lid.
- the power storage device element connected to the lid may be housed inside the exterior material for the power storage device that is configured in a cylindrical shape so that an opening is formed, and the opening may be closed by the lid.
- the lid and the exterior material for the power storage device are preferably joined by any means. From the viewpoint of reducing the dead space between the power storage device element and the exterior material for the power storage device in order to improve the volumetric energy density of the power storage device, the exterior material for the power storage device is preferably wrapped around the power storage device element and the lid.
- the lid body can be formed, for example, from a resin molded product, a metal molded product, an exterior material for an electricity storage device, or a combination of these.
- the lid body when the lid body is expressed as a resin molded product, this does not include an embodiment in which the lid body is composed only of a film as defined by JIS K6900-1994 [Plastics terminology] JIS (Japanese Industrial Standards) [Packaging terminology] standard.
- the lid body When the lid body is a metal molded product, the lid body also functions as a metal terminal, so the metal terminal can be omitted.
- the lid body may be composed of a resin material and a conductive material.
- a recess for accommodating an electricity storage device element may be formed in the exterior material for the electricity storage device by deep drawing or stretch molding.
- a recess may be provided in one exterior material for the electricity storage device and no recess may be provided in the other exterior material for the electricity storage device, or a recess may be provided in the other exterior material for the electricity storage device.
- the exterior material for an electricity storage device of the present disclosure can be suitably used for electricity storage devices such as batteries (including condensers, capacitors, etc.).
- the exterior material for an electricity storage device of the present disclosure may be used for either a primary battery or a secondary battery, but is preferably used for a secondary battery.
- the type of secondary battery to which the exterior material for an electricity storage device of the present disclosure is applied is not particularly limited, and examples thereof include lithium ion batteries, lithium ion polymer batteries, all-solid batteries, semi-solid batteries, quasi-solid batteries, polymer batteries, all-resin batteries, lead-acid batteries, nickel-hydrogen batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-iron batteries, nickel-zinc batteries, silver oxide-zinc batteries, metal-air batteries, polyvalent cation batteries, condensers, capacitors, etc.
- the exterior material for an electricity storage device of the present disclosure is suitably applied to lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries.
- Example 1A A laminate was prepared as a substrate layer, in which a biaxially oriented polyethylene terephthalate (PET) film (thickness 12 ⁇ m) and an oriented nylon (ONy) film (thickness 15 ⁇ m) were bonded with an adhesive layer (formed with a two-component curing urethane adhesive, with a thickness of 3 ⁇ m after curing).
- PET polyethylene terephthalate
- ONy oriented nylon
- an aluminum foil JIS H4160:1994 A8021H-O (thickness 40 ⁇ m) was prepared as a barrier layer. Both sides of the aluminum foil were subjected to a chemical conversion treatment.
- the chemical conversion treatment of the aluminum foil was performed by applying a treatment solution consisting of a phenolic resin, a chromium fluoride compound, and phosphoric acid to both sides of the aluminum foil by a roll coating method so that the amount of chromium applied was 10 mg/m 2 (dry mass), and baking the treatment.
- a resin composition for forming an adhesive layer (a resin composition consisting of maleic anhydride-modified homopolypropylene, homopolypropylene, and propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer)) and a resin composition for forming a heat-sealable resin layer (40 ⁇ m thick) (a resin composition consisting of random polypropylene, homopolypropylene, and propylene-ethylene copolymer elastomer (binary copolymer)) were co-extruded onto the barrier layer of each of the laminates obtained above, thereby laminating an adhesive layer/heat-sealable resin layer on the barrier layer.
- the obtained laminate was aged and heated to obtain an exterior material for a storage battery device consisting of a laminate in which a base layer/adhesive layer/barrier layer/adhesive layer/heat-sealable resin layer were laminated in this order.
- Example 2A An exterior material for a storage battery device was obtained in the same manner as in Example 1A, except that a resin composition composed of maleic anhydride-modified homopolypropylene, homopolypropylene, and a propylene-ethylene copolymer elastomer (binary copolymer) was used as the resin composition forming the adhesive layer (thickness 40 ⁇ m).
- the exterior material for a storage battery device was obtained in the same manner as in Example 1A, except that a resin composition composed of a base layer/adhesive layer/barrier layer/adhesive layer/thermally adhesive resin layer was used as the resin composition forming the adhesive layer (thickness 40 ⁇ m).
- Example 3A A resin composition consisting of maleic anhydride-modified homopolypropylene, block polypropylene, and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) was used as the resin composition forming the adhesive layer (thickness 40 ⁇ m), and a resin composition consisting of block polypropylene and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) was used as the resin composition forming the heat-sealable resin layer (thickness 40 ⁇ m).
- An exterior material for a storage battery device was obtained in the same manner as in Example 1A, except that a resin composition consisting of a block polypropylene and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) was used as the resin composition forming the heat-sealable resin layer (thickness 40 ⁇ m).
- Example 4A An exterior material for a storage battery device was obtained, which was a laminate in which a base layer/adhesive layer/barrier layer/adhesive layer/thermally adhesive resin layer were laminated in this order, in the same manner as in Example 1A, except that a resin composition composed of random polypropylene, homopolypropylene, and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) was used as the resin composition forming the heat-sealable resin layer (thickness 40 ⁇ m).
- a resin composition composed of random polypropylene, homopolypropylene, and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) was used as the resin composition forming the heat-sealable resin layer (thickness 40 ⁇ m).
- the thickness of the barrier layer is not limited to 40 ⁇ m, and may be increased to, for example, 80 ⁇ m.
- Comparative Example 1A Except for using maleic anhydride-modified homopolypropylene as the resin forming the adhesive layer (thickness 40 ⁇ m) and using a resin composition composed of random polypropylene, polyethylene, and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) as the resin forming the heat-sealable resin layer (thickness 40 ⁇ m), an exterior material for a storage battery device was obtained, which was composed of a laminate in which a base layer/adhesive layer/barrier layer/adhesive layer/heat-sealable resin layer were laminated in this order, in the same manner as in Example 1A.
- Comparative example 2A Except for using maleic anhydride modified homopolypropylene as the resin forming the adhesive layer (thickness 40 ⁇ m) and using a resin composition consisting of random polypropylene, block polypropylene, and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) as the resin composition forming the heat-sealable resin layer (thickness 40 ⁇ m), an exterior material for a storage battery device was obtained, which was composed of a laminate in which a base layer/adhesive layer/barrier layer/adhesive layer/heat-sealable resin layer were laminated in this order, in the same manner as in Example 1A.
- FIG. 6 A schematic diagram for explaining the method of measuring the logarithmic decrement ⁇ E by rigid pendulum measurement is shown in FIG. 6.
- a rigid pendulum type physical property tester (model number: RPT-3000W manufactured by A&D Co., Ltd.) was used, FRB-100 was used for the frame of the pendulum 30, RBP-020 was used for the cylindrical cylinder edge 30a of the edge portion, and CHB-100 was used for the cooling and heating block 31, and the initial amplitude was about 0.3 degrees.
- the pendulum adsorption time was 1.0 s, and the measurement interval was 10 s.
- the exterior material for the electricity storage device was cut to MD 45 mm and TD 15 mm to prepare a test sample.
- a vibration displacement detector 32 was used.
- the cylindrical cylinder edge RBP-020 used in this measurement has a small diameter of 2 mm and tends to sink from the surface of the heat-sealable resin layer to the inside during measurement, making it suitable for evaluating the characteristics of the heat-sealable resin layer as a whole. For this reason, this measurement is suitable from the perspective of evaluating the correlation with the seal strength in a high-temperature environment (150°C environment) described below.
- the test sample was placed on the cooling block 31 with the measurement surface (thermal adhesive resin layer) facing upward, and the axial direction of the cylindrical cylinder edge 30a with a pendulum was set on the measurement surface so that it was perpendicular to the MD direction of the test sample.
- tape was attached to a portion of the test sample that did not affect the measurement results and fixed on the cooling block 31.
- the cylindrical cylinder edge 30a was brought into contact with the surface of the thermal adhesive resin layer.
- the logarithmic decrement ⁇ E was adopted when the surface temperature of the thermal adhesive resin layer of the test sample (exterior material for power storage devices) reached 150°C.
- the results are shown in Table 1A.
- a logarithmic decrement ⁇ E at 150° C. of 0.075 or less was adopted in this measurement.
- the logarithmic decay rate ⁇ E is calculated by the following formula: At this time, the value to the third decimal place is calculated by rounding off the fourth decimal place.
- ⁇ E [ln(A1/A2)+ln(A2/A3)+. .. .. +ln(An/An+1)]/n
- the logarithmic attenuation factor ⁇ E of the heat-sealable resin layer in an 80°C environment was greater than 0.02 in all cases.
- the logarithmic attenuation factor ⁇ E of the heat-sealable resin layer in an 80°C environment is a value measured in the same manner as the logarithmic attenuation factor ⁇ E of the heat-sealable resin layer in a 150°C environment, except that in the method described in ⁇ Measurement of logarithmic attenuation factor ⁇ E by rigid pendulum measurement> above, "the logarithmic attenuation factor ⁇ E when the surface temperature of the heat-sealable resin layer of the test sample (exterior material for an electricity storage device) is 150°C is adopted.” Instead of this, "the logarithmic attenuation factor ⁇ E when the surface temperature of the heat-sealable resin layer of the test sample (exterior material for an electricity storage device) is 80°
- ⁇ Crystallization by FT-IR> The exterior material for the storage device was cut into a square of 30 mm x 30 mm to prepare a sample.
- the surface of the thermal adhesive resin layer of the obtained sample was subjected to infrared absorption spectrum measurement under an environment of a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 50% using the ATR measurement mode of FT / IR6100 manufactured by JASCO Corporation.
- the infrared absorption spectrum used a value in terms of absorbance.
- the fourth decimal place was rounded off to calculate the value to the third decimal place. The results are shown in Table 1A.
- X-ray diffraction has a detection depth of several tens of microns, and evaluates the crystallinity including not only the heat-sealable resin layer but also the adhesive layer.
- the FT-IR ATR method has a detection depth of several microns, and reflects the crystallinity of only the heat-sealable resin layer. For this reason, the FT-IR ATR method can reflect the crystallinity of the heat-sealable resin layer, which is affected by the electrolyte.
- the exterior material for a power storage device was embedded in a thermosetting epoxy resin and cured.
- a cross section was prepared using a commercially available rotary microtome (EM UC6 manufactured by LEICA), and the heat-fusible resin layer of the exterior material for a power storage device was stained with ruthenium tetroxide together with the embedded resin for 3 hours. After cutting the cross section 1 ⁇ m with the microtome, a stained section having a thickness of 70 nm to 100 nm was taken using a diamond knife. A cross-sectional image of the stained section was obtained using a field emission scanning electron microscope (S-4800 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation).
- the measurement conditions were an acceleration voltage of 30 kV, an emission current of 10 ⁇ A, a detector: a transmission detector, and no tilt (0°).
- the sea-island structure was observed at a magnification of 20,000 times, and the lamellar structure was observed at a magnification of 50,000 times.
- a range of 4.50 ⁇ m ⁇ 6.37 ⁇ m was randomly selected from a range of 13.5 ⁇ m ⁇ 19.1 ⁇ m at the center of the heat-fusible resin layer at a magnification of 20,000 times to confirm the number of islands contained in the range of 4.50 ⁇ m ⁇ 6.37 ⁇ m.
- the island observed at a magnification of 20,000 times was enlarged to a magnification of 50,000 times to observe whether the island had lamella crystals and whether the island had a layer with a thickness of 10 nm or more at the boundary between the island and the sea.
- the results are shown in Table 1A.
- the seal strength of the exterior material for a power storage device at each measurement temperature of a 25°C environment and a 150°C environment was measured as follows.
- a test piece was prepared by cutting the exterior material for a power storage device into a strip with a width of 15 mm in the TD direction. Specifically, as shown in FIG. 7, first, each exterior material for a power storage device was cut into 75 mm (TD direction) x 150 mm (MD direction) (FIG. 7a).
- the exterior material for a power storage device was folded in half in the MD direction at the fold P (middle in the MD direction) so that the heat-sealable resin layers faced each other (FIG. 7b).
- the heat-sealable resin layers were heat-sealed at a seal width of 7 mm, a temperature of 190°C, a surface pressure of 1.0 MPa, and for 3 seconds, about 10 mm inside the fold P in the MD direction (FIG. 7c).
- the hatched portion S is the heat-sealed portion.
- the test piece was cut in the MD direction (cut at the position of the two-dot chain line in FIG.
- test piece 13 was left at each measurement temperature for 5 minutes, and the heat-fusible resin layer of the heat-sealed portion was peeled off at a speed of 300 mm/min in each measurement temperature environment using a tensile tester (manufactured by Shimadzu Corporation, AG-I (product name)) (FIG. 8).
- the maximum strength at the time of peeling was taken as the seal strength (N/15 mm).
- the distance between the chucks was 50 mm.
- Table 1A In the measurement of the seal strength, the test piece 13 may peel off (break) at the heat seal interface A shown in FIG.
- the breaking strength is listed in Table 1A as the seal strength.
- the evaluation criteria for the seal strength at 25° C. and at 150° C. are shown below.
- Seal strength is 25.0 N/15 mm or more.
- B Seal strength is 10.0 N/15 mm or more but less than 25.0 N/15 mm.
- C Seal strength is less than 10.0 N/15 mm.
- the exterior material for a power storage device cut to TD 90 mm x MD 200 mm was used as a sample.
- the sample was folded at a 100 mm MD location, and in the folded state, both ends in the TD direction were heat-sealed under conditions of a width of 7 mm, a surface pressure of 1.0 MPa, a sealing temperature of 190°C, and a sealing time of 3.0 seconds to form a bag-shaped package with an opening formed from the exterior material for a power storage device.
- the bag-shaped package was stored in a dry room with a dew point of -40°C for one day, and an electrolyte solution (a solution obtained by mixing ethylene carbonate: diethyl carbonate: dimethyl carbonate in a volume ratio of 1:1:1 with lithium hexafluorophosphate at 1 mol/L) was placed from the remaining end side (opening) that was opened, and the opening was heat-sealed under conditions of a width of 7 mm, a surface pressure of 1.0 MPa, a sealing temperature of 190°C, and a sealing time of 3.0 seconds to seal the electrolyte solution in the package.
- the package was stored for 14 days in an 85 ° C environment with the heat-sealed edge of the open object facing up.
- the heat-sealed edge of the open object was cut off to open it, the electrolyte was removed, and within 3 hours, the heat-sealable resin layers at the places where the electrolyte had been in contact were heat-sealed to each other perpendicular to the MD direction under conditions of a width of 7 mm, a surface pressure of 1.0 MPa, a sealing temperature of 190 ° C, and a sealing time of 3.0 seconds.
- a sample was cut to a width of 15 mm perpendicular to the TD direction and used to measure the seal strength when pulled in the MD direction.
- the impregnation seal strength (seal strength in a state where the sample is impregnated with electrolyte) after 14 days in an 85 ° C environment was measured using the same device and conditions as the seal strength in the 25 ° C environment described above.
- the measurement results of the impregnation seal strength are shown in Table 1A together with the swelling state of the seal strength measurement sample and the observation results of the peeling mode.
- the evaluation criteria for electrolyte resistance are as follows.
- Impregnation seal strength is 130.0 N/15 mm or more and less than 300.0 N/15 mm.
- B Impregnation seal strength is 20.0 N/15 mm or more and less than 130.0 N/15 mm.
- Impregnation seal strength is less than 20.0 N/15 mm.
- Each power storage device exterior material was cut to a length (MD) of 55 mm x width (TD) of 55 mm to prepare a test sample.
- the test sample was molded using a rectangular molding die (female die) having a diameter of 30.0 mm (MD) x 30.0 mm (TD) in an environment of 25 ° C.
- Cold molding (pulling one-stage molding) was performed with a pressing pressure (surface pressure) of 0.18 MPa and a stroke speed of 20 mm / s so that the molding depth was 12.0 mm.
- the above test sample was placed on the female die so that the heat-sealable resin layer side was located on the male die side, and molding was performed.
- the heat-sealable resin layer of the test sample after molding was visually observed to confirm the presence or absence of whitening. The whitening occurred mainly around the corners of the molded part.
- the evaluation criteria for moldability are as follows. The results are shown in Table 1A.
- rPP means random polypropylene
- hPP means homopolypropylene
- bPP means block polypropylene
- PE means polyethylene
- AL aluminum alloy foil.
- the electrical storage device exterior material of Example 1A-4A is composed of a laminate having at least a barrier layer and a heat-sealable resin layer in this order, and the heat-sealable resin layer has a logarithmic decrement ⁇ E of 0.075 or less at 150°C in a rigid pendulum measurement. As shown in Table 1A, it can be seen that the electrical storage device exterior material of Example 1A-4A has excellent heat resistance.
- Example 1B A laminate was prepared as a substrate layer, in which a biaxially oriented polyethylene terephthalate (PET) film (thickness 12 ⁇ m) and an oriented nylon (ONy) film (thickness 15 ⁇ m) were bonded with an adhesive layer (formed with a two-component curing urethane adhesive, with a thickness of 3 ⁇ m after curing).
- PET polyethylene terephthalate
- ONy oriented nylon
- an aluminum foil JIS H4160:1994 A8021H-O (thickness 40 ⁇ m) was prepared as a barrier layer. Both sides of the aluminum foil were subjected to a chemical conversion treatment.
- the chemical conversion treatment of the aluminum foil was performed by applying a treatment solution consisting of a phenolic resin, a chromium fluoride compound, and phosphoric acid to both sides of the aluminum foil by a roll coating method so that the amount of chromium applied was 10 mg/m 2 (dry mass), and baking the treatment.
- a two-component curing urethane adhesive was used to bond the base layer and barrier layer with an adhesive layer (thickness 3 ⁇ m) by dry lamination to produce a laminate in which the base layer/adhesive layer/barrier layer were laminated in that order.
- a resin composition for forming an adhesive layer (a resin composition consisting of maleic anhydride-modified homopolypropylene, homopolypropylene, and propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer)) and a resin composition for forming a heat-sealable resin layer (40 ⁇ m thick) (a resin composition consisting of random polypropylene, homopolypropylene, and propylene-ethylene copolymer elastomer (binary copolymer)) were co-extruded onto the barrier layer of each of the laminates obtained above, thereby laminating an adhesive layer/heat-sealable resin layer on the barrier layer.
- the obtained laminate was aged and heated to obtain an exterior material for a storage battery device consisting of a laminate in which a base layer/adhesive layer/barrier layer/adhesive layer/heat-sealable resin layer were laminated in this order.
- Example 2B An exterior material for a storage battery device was obtained in the same manner as in Example 1B, except that a resin composition consisting of maleic anhydride-modified homopolypropylene, homopolypropylene, and a propylene-ethylene copolymer elastomer (binary copolymer) was used as the resin composition forming the adhesive layer (thickness 40 ⁇ m).
- the exterior material for a storage battery device was obtained in the same manner as in Example 1B, except that a resin composition consisting of a base layer/adhesive layer/barrier layer/adhesive layer/thermally adhesive resin layer was used as the resin composition forming the adhesive layer (thickness 40 ⁇ m).
- the thickness of the barrier layer is not limited to 40 ⁇ m, and may be increased to, for example, 80 ⁇ m.
- Comparative example 1B Except for using maleic anhydride modified homopolypropylene as the resin forming the adhesive layer (thickness 40 ⁇ m) and using a resin composition consisting of random polypropylene, polyethylene, and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) as the resin composition forming the heat-sealable resin layer (thickness 40 ⁇ m), an exterior material for a storage battery device was obtained, which was a laminate in which a base layer/adhesive layer/barrier layer/adhesive layer/heat-sealable resin layer were laminated in this order, in the same manner as in Example 1B.
- Comparative Example 2B A resin composition consisting of maleic anhydride-modified homopolypropylene, block polypropylene, and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) was used as the resin composition forming the adhesive layer (thickness 40 ⁇ m), and a resin composition consisting of block polypropylene and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) was used as the resin composition forming the heat-sealable resin layer (thickness 40 ⁇ m).
- an exterior material for a storage battery device was obtained, which was composed of a laminate in which a base layer/adhesive layer/barrier layer/adhesive layer/heat-sealable resin layer were laminated in this order, in the same manner as in Example 1B.
- Comparative example 3B An exterior material for a storage battery device was obtained, consisting of a laminate in which a base layer/adhesive layer/barrier layer/adhesive layer/thermally adhesive resin layer were laminated in this order, in the same manner as in Comparative Example 1B, except that a resin composition consisting of random polypropylene, block polypropylene, and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) was used as the resin composition forming the thermally adhesive resin layer (thickness 40 ⁇ m).
- Comparative example 4B A resin composition composed of random polypropylene, homopolypropylene, and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) was used as the resin composition forming the heat-sealable resin layer (thickness 40 ⁇ m), and the same procedure as in Example 1B was used to obtain an exterior material for a storage battery device composed of a laminate in which a base layer/adhesive layer/barrier layer/adhesive layer/heat-sealable resin layer were laminated in this order.
- ternary copolymer ternary copolymer
- the exterior material for a power storage device was embedded in a thermosetting epoxy resin and cured.
- a cross section was prepared using a commercially available rotary microtome (EM UC6 manufactured by LEICA), and the heat-fusible resin layer of the exterior material for a power storage device was stained with ruthenium tetroxide together with the embedded resin for 3 hours. After cutting the cross section 1 ⁇ m with the microtome, a stained section having a thickness of 70 nm to 100 nm was taken using a diamond knife. A cross-sectional image of the stained section was obtained using a field emission scanning electron microscope (S-4800 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation).
- the measurement conditions were an acceleration voltage of 30 kV, an emission current of 10 ⁇ A, a detector: a transmission detector, and no tilt (0°).
- the sea-island structure was observed at a magnification of 20,000 times, and the lamellar structure was observed at a magnification of 50,000 times.
- a range of 4.50 ⁇ m ⁇ 6.37 ⁇ m was randomly selected from a range of 13.5 ⁇ m ⁇ 19.1 ⁇ m at the center of the heat-fusible resin layer at a magnification of 20,000 times to confirm the number of islands contained in the range of 4.50 ⁇ m ⁇ 6.37 ⁇ m.
- the island observed at a magnification of 20,000 times was enlarged to a magnification of 50,000 times to observe whether the island had lamella crystals and whether the island had a layer with a thickness of 10 nm or more at the boundary between the island and the sea.
- the results are shown in Table 1B.
- FIG. 6 A schematic diagram for explaining the method of measuring the logarithmic damping rate ⁇ E by rigid pendulum measurement is shown in Fig. 6.
- a rigid pendulum type physical property tester (model number: RPT-3000W manufactured by A&D Co., Ltd.) was used, FRB-100 was used for the frame of the pendulum 30, RBP-020 was used for the cylindrical cylinder edge 30a of the edge part, and CHB-100 was used for the cooling and heating block 31, and the initial amplitude was about 0.3 degrees.
- the pendulum adsorption time was 1.0 s, and the measurement interval was 10 s.
- the test sample was cut to MD 45 mm and TD 15 mm. Furthermore, a vibration displacement detector 32 was used.
- the cylindrical cylinder edge RBP-020 used in this measurement has a small diameter of 2 mm and tends to sink from the surface of the heat-sealable resin layer to the inside during measurement, making it suitable for evaluating the characteristics of the heat-sealable resin layer as a whole. For this reason, this measurement is suitable from the perspective of evaluating the correlation with the seal strength in a high-temperature environment (150°C environment) described below.
- the test sample was placed on the cooling block 31 with the measurement surface (thermal adhesive resin layer) facing upward, and the axial direction of the cylindrical cylinder edge 30a with pendulum was set on the measurement surface so that it was perpendicular to the MD direction of the test sample.
- tape was attached to a place that does not affect the measurement result of the test sample and fixed on the cooling block 31.
- the cylindrical cylinder edge 30a was brought into contact with the surface of the thermal adhesive resin layer.
- the logarithmic decrement ⁇ E at a state in which the surface temperature of the thermal adhesive resin layer of the test sample (exterior material for power storage device) was 150°C was adopted.
- the results are shown in Table 1B.
- a logarithmic decrement ⁇ E at 150° C. in this measurement of 0.075 or less was adopted.
- the logarithmic decay rate ⁇ E is calculated by the following formula: At this time, the value to the third decimal place is calculated by rounding off the fourth decimal place.
- ⁇ E [ln(A1/A2)+ln(A2/A3)+. .. .. +ln(An/An+1)]/n
- the logarithmic attenuation rate ⁇ E of the heat-sealable resin layer in an 80°C environment was greater than 0.02 in all cases.
- the logarithmic attenuation rate ⁇ E of the heat-sealable resin layer in an 80°C environment is a value measured in the same manner as the logarithmic attenuation rate ⁇ E of the heat-sealable resin layer in a 150°C environment, except that in the method described in ⁇ Measurement of logarithmic attenuation rate ⁇ E by rigid pendulum measurement> above, "the logarithmic attenuation rate ⁇ E when the surface temperature of the heat-sealable resin layer of the test sample (exterior material for an electricity storage device) is 150°C is adopted.” Instead of this, "the logarithmic attenuation rate ⁇ E when the surface temperature of the heat-sealable resin layer of the test sample (exterior material for an electricity storage device) is 80°
- the water vapor barrier property of a package formed from an exterior material for an electricity storage device was evaluated by the following procedure. (procedure) As shown in the schematic diagram of FIG. 11, the exterior material for a power storage device cut to TD 75 mm x MD 150 mm is used as a sample.
- the sample is folded at a MD 75 mm location, and in the state where it is folded in half, both ends in the TD direction are heat-sealed under conditions of a width of 7 mm, a surface pressure of 1.0 MPa, a sealing temperature of 190° C., and a sealing time of 3.0 seconds to form a bag-shaped package with an opening formed from the exterior material for a power storage device.
- the sealed parts at both ends in the TD direction are the left and right sealed parts.
- the thickness of the left and right sealed parts is measured with a thickness meter, and the value obtained by subtracting the thickness of the base layer, barrier layer, and adhesive layer from each of the left and right thicknesses (only the thickness of the layer on the heat-sealable resin layer side from the barrier layer) is used as the thickness of the sealed part.
- the left and right sealed parts at both ends are cut to 3.0 mm.
- the 3.0 mm sealed part after cutting is the permeation distance of water vapor.
- the bag-shaped package is stored for one day in a dry room with a dew point of -40°C, and 2.0 g of solution (a solution of ethylene carbonate: diethyl carbonate: dimethyl carbonate mixed in a volume ratio of 1:1:1) is poured into the remaining open edge (opening), and the opening is heat-sealed under the conditions of a width of 7 mm, a surface pressure of 1.0 MPa, a sealing temperature of 190°C, and a sealing time of 3.0 seconds to seal the solution inside the package.
- the sealed part into which the solution is injected is defined as the upper part.
- the thickness of the upper sealed part is measured with a thickness meter, and the value obtained by subtracting the thicknesses of the base layer, barrier layer, and adhesive layer (only the thickness of the layer on the heat-sealable resin layer side from the barrier layer) is defined as the film thickness of the seal.
- the upper sealed part created by sealing the opening is cut to 3.0 mm.
- the 3.0 mm of the sealed part after cutting is the permeation distance of water vapor.
- the length of each sealed part (left and right and the upper part where the solution is sealed) of the package in which the solution is sealed is measured with a metal ruler.
- the water vapor permeation cross-sectional area m2 is set according to the following formula.
- Water vapor permeation cross-sectional area cross-sectional area of both ends (right seal thickness x right length + left seal thickness x left length) + upper cross-sectional area (upper seal thickness x upper seal length)
- the moisture content (ppm) of the solution at the time of encapsulation is measured using coulometric titration according to the Karl Fischer method.
- the solution is left for 4 weeks in a thermo-hygrostat chamber at a temperature of 65°C and a relative humidity of 90%, and the moisture content for 2.0 g of the solution after the test is measured.
- the moisture content after 4 weeks of leaving is also measured by measuring the moisture content ppm using the coulometric titration method according to the Karl Fischer method, in the same manner as at the time of encapsulation (before leaving).
- the moisture content (ppm) measured after leaving the solution at 65°C and 90% relative humidity for 4 weeks, the moisture content (ppm) at the time of sealing (before being placed in the thermo-hygrostat at 65°C and 90% relative humidity), the amount of solution sealed (g), the water vapor transmission cross-sectional area ( m2 ), and the time (days) of the solution at 65°C and 90% relative humidity are used to calculate the water vapor transmission coefficient (g mm/ m2 day) using the following formula.
- Water vapor permeability coefficient (water vapor permeation distance x (moisture content measured after leaving for 4 weeks at a temperature of 65°C and a relative humidity of 90% - moisture content at the time of encapsulation) x amount of encapsulated solution) / (water vapor permeation cross-sectional area x insertion time at a temperature of 65°C and a relative humidity of 90%)
- the water vapor transmission coefficient (g mm/m2 day) was calculated in the same manner as in the evaluation of water vapor barrier property at a temperature of 65°C and a relative humidity of 90% described above, except that the thermo-hygrostat at a temperature of 65°C and a relative humidity of 90% was changed to a thermo-hygrostat at a temperature of 40 °C and a relative humidity of 90%. At this time, the value is calculated to one decimal place by rounding off to two decimal places. The results of the calculations and evaluations are shown in Table 1B.
- the seal strength of the exterior material for a power storage device at each measurement temperature of a 25°C environment and a 150°C environment was measured as follows.
- a test piece was prepared by cutting the exterior material for a power storage device into a strip with a width of 15 mm in the TD direction. Specifically, as shown in FIG. 7, first, each exterior material for a power storage device was cut into 75 mm (TD direction) x 150 mm (MD direction) (FIG. 7a).
- the exterior material for a power storage device was folded in half in the MD direction at the fold P (middle in the MD direction) so that the heat-sealable resin layers faced each other (FIG. 7b).
- the heat-sealable resin layers were heat-sealed at a seal width of 7 mm, a temperature of 190°C, a surface pressure of 1.0 MPa, and for 3 seconds, about 10 mm inside the fold P in the MD direction (FIG. 7c).
- the hatched portion S is the heat-sealed portion.
- the test piece was cut in the MD direction (cut at the position of the two-dot chain line in FIG.
- the breaking strength is listed in Table 1B as the seal strength.
- the evaluation criteria for the seal strength at 25° C. and at 150° C. are shown below.
- Seal strength is 25.0 N/15 mm or more.
- B Seal strength is 10.0 N/15 mm or more and less than 25 N/15 mm.
- C Seal strength is less than 10.0 N/15 mm.
- Each electrical storage device exterior material was cut to a length (MD) of 55 mm x width (TD) of 55 mm to prepare a test sample.
- the test sample was molded using a rectangular mold (female mold) having a diameter of 30.0 mm (MD) x 30.0 mm (TD) in an environment of 25 ° C.
- Cold molding (pulling one-stage molding) was performed with a pressing pressure (surface pressure) of 0.18 MPa and a stroke speed of 20 mm / s so that the molding depth was 12.0 mm.
- the above test sample was placed on the female mold so that the heat-sealable resin layer side was located on the male mold side and molding was performed.
- the heat-sealable resin layer of the test sample after molding was visually observed to confirm the presence or absence of whitening.
- the parts where whitening occurred were mainly the corners of the molded part.
- the evaluation criteria for moldability are as follows. The results are shown in Table 1B.
- the ⁇ E and seal strength values in Table 1B are calculated by rounding off the measured values that are one digit smaller than the values listed in Table 1B.
- rPP means random polypropylene
- hPP means homopolypropylene
- bPP means block polypropylene
- PE means polyethylene
- the electrical storage device exterior material of Example 1B-2B is composed of a laminate having at least a barrier layer and a heat-sealable resin layer in this order, and a sea-island structure is observed in a cross-sectional image obtained using a field emission scanning electron microscope for a cross section of the heat-sealable resin layer in a direction parallel to the TD and in the thickness direction, and when the cross-sectional image is observed at a magnification of 20,000 times over an area of 4.50 ⁇ m ⁇ 6.37 ⁇ m, the number of islands having a maximum diameter of 100 nm or more and less than 300 nm is 10 or less, and no island has a maximum diameter of 300 nm or more, and when the cross-sectional image is observed at a magnification of 50,000 times over, lamellar crystals are observed in the islands. As shown in Table 1B, it can be seen that the electrical storage device exterior material of Example 1B-2B has excellent water vapor barrier properties.
- Example 1C A laminate was prepared as a substrate layer, in which a biaxially oriented polyethylene terephthalate (PET) film (thickness 12 ⁇ m) and an oriented nylon (ONy) film (thickness 15 ⁇ m) were bonded with an adhesive layer (formed with a two-component curing urethane adhesive, with a thickness of 3 ⁇ m after curing).
- PET polyethylene terephthalate
- ONy oriented nylon
- an aluminum foil JIS H4160:1994 A8021H-O (thickness 40 ⁇ m) was prepared as a barrier layer. Both sides of the aluminum foil were subjected to a chemical conversion treatment.
- the chemical conversion treatment of the aluminum foil was performed by applying a treatment solution consisting of a phenolic resin, a chromium fluoride compound, and phosphoric acid to both sides of the aluminum foil by a roll coating method so that the amount of chromium applied was 10 mg/m 2 (dry mass), and baking the treatment.
- a two-component curing urethane adhesive was used to bond the base layer and barrier layer with an adhesive layer (thickness 3 ⁇ m) by dry lamination to produce a laminate in which the base layer/adhesive layer/barrier layer were laminated in that order.
- a laminate of the resin composition forming the adhesive layer (40 ⁇ m thick) (a resin composition consisting of maleic anhydride-modified homopolypropylene, homopolypropylene, and propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer)) and the resin composition forming the heat-sealable resin layer (40 ⁇ m thick) (a resin composition consisting of random polypropylene, homopolypropylene, and propylene-ethylene copolymer elastomer (binary copolymer)) was produced by co-extrusion.
- a vacuum laminator was used to obtain an exterior material for an electricity storage device consisting of a laminate in which the base layer/adhesive layer/barrier layer/adhesive layer/heat-sealable resin layer were laminated in this order.
- Example 2C An exterior material for a storage battery device was obtained, consisting of a laminate in which a base layer/adhesive layer/barrier layer/adhesive layer/thermally adhesive resin layer were laminated in this order, in the same manner as in Example 1C, except that a resin composition consisting of maleic anhydride-modified homopolypropylene, homopolypropylene, and a propylene-ethylene copolymer elastomer (binary copolymer) was used as the resin composition forming the adhesive layer (thickness 40 ⁇ m).
- a resin composition consisting of maleic anhydride-modified homopolypropylene, homopolypropylene, and a propylene-ethylene copolymer elastomer (binary copolymer) was used as the resin composition forming the adhesive layer (thickness 40 ⁇ m).
- Example 3C A resin composition consisting of maleic anhydride-modified homopolypropylene, block polypropylene, and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) was used as the resin composition forming the adhesive layer (thickness 40 ⁇ m), and a resin composition consisting of block polypropylene and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) was used as the resin composition forming the heat-sealable resin layer (thickness 40 ⁇ m).
- An exterior material for a storage battery device was obtained in the same manner as in Example 1C, except that a resin composition consisting of a block polypropylene and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) was used as the resin composition forming the heat-sealable resin layer (thickness 40 ⁇ m).
- the thickness of the barrier layer is not limited to 40 ⁇ m, and may be increased to, for example, 80 ⁇ m.
- Comparative example 1C Except for using maleic anhydride-modified homopolypropylene as the resin forming the adhesive layer (thickness 40 ⁇ m) and using a resin composition composed of random polypropylene, polyethylene, and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) as the resin forming the heat-sealable resin layer (thickness 40 ⁇ m), an exterior material for a storage battery device was obtained, which was composed of a laminate in which a base layer/adhesive layer/barrier layer/adhesive layer/heat-sealable resin layer were laminated in this order, in the same manner as in Example 1C.
- Comparative Example 2C An exterior material for a storage battery device was obtained, consisting of a laminate in which a base layer/adhesive layer/barrier layer/adhesive layer/thermally adhesive resin layer were laminated in this order, in the same manner as in Comparative Example 1C, except that a resin composition consisting of random polypropylene, block polypropylene, and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) was used as the resin for forming the thermally adhesive resin layer (thickness 40 ⁇ m).
- a resin composition consisting of random polypropylene, block polypropylene, and a propylene-ethylene-butene copolymer elastomer (ternary copolymer) was used as the resin for forming the thermally adhesive resin layer (thickness 40 ⁇ m).
- ⁇ Evaluation of heat-fusible resin layer by differential scanning calorimetry (obtaining DSC curve)>
- a DSC curve of the resin forming the heat-sealable resin layer was obtained by differential scanning calorimetry (DSC method) in accordance with the provisions of JIS K7121:2012 (Method for measuring transition temperature of plastics). 5-10 mg of the heat-sealable resin layer was placed in an aluminum pan and covered, and then a DSC curve was obtained using a differential scanning calorimeter (Shimadzu DSC-60).
- the measurement was carried out in a temperature range from -10 ° C to 200 ° C at a heating rate of 10 ° C / min and a heating rate of -10 ° C / min, and the temperature was held at 200 ° C for 10 min from the time when it reached 200 ° C, and further held at -10 ° C for 10 min after the temperature drop, to remove the thermal history and to examine the performance of the resin itself, a DSC curve was obtained from the second heating after heating and lowering once. From the obtained DSC curve, the melting peak temperature of the heat-fusible resin layer and the shoulder peak in the temperature range of 100.0 ° C or more were confirmed.
- the measurement was performed in a nitrogen atmosphere, and the nitrogen gas flow rate was 50 mL / min.
- the melting peak temperature and the shoulder peak temperature are values rounded off to one decimal place.
- the shoulder peak is a part that exists in the temperature range from the extrapolated melting start temperature of the melting peak of the DSC curve to the melting peak temperature, and the slope of the curve on the lower side than the melting peak temperature changes, and is also called a shoulder peak.
- the shoulder peak temperature is preferably determined as follows (i) and (ii) with reference to JIS K7121 (Method of measuring transition temperature of plastics). (i)
- the shoulder peak temperature is the temperature at the top of the shoulder peak.
- the temperature is the intersection of a tangent drawn at the point where the gradient of the curve on the low-temperature side of the shoulder peak is maximum and a tangent drawn at the point where the gradient of the curve on the high-temperature side of the shoulder peak is minimum.
- the melting point peak exceeds 160.0°C and the shoulder peak also exceeds 150.0°C.
- Comparative Example 1 the melting point peak is 160.0°C or less and the shoulder peak is 150.0°C or less
- Comparative Example 2 the melting point peak is 160.0°C or more and the shoulder peak is 150.0°C or less.
- FIG. 6 A schematic diagram for explaining the method of measuring the logarithmic damping rate ⁇ E by rigid pendulum measurement is shown in Fig. 6.
- a rigid pendulum type physical property tester (model number: RPT-3000W manufactured by A&D Co., Ltd.) was used, FRB-100 was used for the frame of the pendulum 30, RBP-020 was used for the cylindrical cylinder edge 30a of the edge part, and CHB-100 was used for the cooling and heating block 31, and the initial amplitude was about 0.3 degrees.
- the pendulum adsorption time was 1.0 s, and the measurement interval was 10 s.
- the test sample was cut to MD 45 mm and TD 15 mm.
- a vibration displacement detector 32 was used.
- the cylindrical cylinder edge RBP-020 used in this measurement has a small diameter of 2 mm and tends to sink from the surface of the heat-sealable resin layer to the inside during measurement, making it suitable for evaluating the characteristics of the heat-sealable resin layer as a whole. For this reason, this measurement is suitable from the perspective of evaluating the correlation with the seal strength in a high-temperature environment (150°C environment) described below.
- the test sample was placed on the cooling block 31 with the measurement surface (thermal adhesive resin layer) facing upward, and the axial direction of the cylindrical cylinder edge 30a with a pendulum was set on the measurement surface so that it was perpendicular to the MD direction of the test sample.
- tape was attached to a portion of the test sample that did not affect the measurement results and fixed on the cooling block 31.
- the cylindrical cylinder edge 30a was brought into contact with the surface of the thermal adhesive resin layer.
- the logarithmic decrement ⁇ E was adopted when the surface temperature of the thermal adhesive resin layer of the test sample (exterior material for power storage devices) reached 150°C. The results are shown in Table 1C. As an index for achieving a heat resistant seal strength of 25 N/15 mm or more at 150° C., which will be described later, a logarithmic decrement ⁇ E at 150° C. in this measurement of 0.075 or less was adopted.
- the logarithmic attenuation rate ⁇ E of the heat-sealable resin layer in an 80°C environment was greater than 0.02 in all cases.
- the logarithmic attenuation rate ⁇ E of the heat-sealable resin layer in an 80°C environment is a value measured in the same manner as the logarithmic attenuation rate ⁇ E of the heat-sealable resin layer in a 150°C environment, except that in the method described in ⁇ Measurement of logarithmic attenuation rate ⁇ E by rigid pendulum measurement> above, "the logarithmic attenuation rate ⁇ E when the surface temperature of the heat-sealable resin layer of the test sample (exterior material for an electricity storage device) is 150°C is adopted.” Instead of this, "the logarithmic attenuation rate ⁇ E when the surface temperature of the heat-sealable resin layer of the test sample (exterior material for an electricity storage device) is 80°
- the seal strength of the exterior material for a power storage device at each measurement temperature of a 25°C environment and a 150°C environment was measured as follows.
- a test piece was prepared by cutting the exterior material for a power storage device into a strip with a width of 15 mm in the TD direction. Specifically, as shown in FIG. 7, first, each exterior material for a power storage device was cut into 75 mm (TD direction) x 150 mm (MD direction) (FIG. 7a).
- the exterior material for a power storage device was folded in half in the MD direction at the fold P (middle in the MD direction) so that the heat-sealable resin layers faced each other (FIG. 7b).
- the heat-sealable resin layers were heat-sealed at a seal width of 7 mm, a temperature of 190°C, a surface pressure of 1.0 MPa, and for 3 seconds, about 10 mm inside the fold P in the MD direction (FIG. 7c).
- the hatched portion S is the heat-sealed portion.
- the test piece was cut in the MD direction (cut at the position of the two-dot chain line in FIG.
- test piece 13 was left at each measurement temperature for 5 minutes, and the heat-fusible resin layer of the heat-sealed portion was peeled off at a speed of 300 mm/min in each measurement temperature environment using a tensile tester (manufactured by Shimadzu Corporation, AG-I (product name)) (FIG. 8).
- the maximum strength at the time of peeling was taken as the seal strength (N/15 mm).
- the distance between the chucks was 50 mm.
- Table 1C The results are shown in Table 1C. In the measurement of the seal strength, the test piece 13 may peel off (break) at the heat seal interface A shown in FIG.
- the breaking strength is listed in Table 1C as the seal strength.
- the evaluation criteria for the seal strength at 25° C. and at 150° C. are shown below.
- Seal strength is 25.0 N/15 mm or more.
- B Seal strength is 10.0 N/15 mm or more and less than 25 N/15 mm.
- C Seal strength is less than 10.0 N/15 mm.
- volume resistivity in a 150° C. environment>
- the exterior material for a power storage device was cut to 10 cm x 10 cm, and the film thickness was measured.
- the volume resistivity of the exterior material for a power storage device was measured in accordance with the provisions of IEC 62631-3-1 to 3-2.
- the sample was placed in a resistivity chamber 12708 manufactured by ADC Corporation set at 150°C, and 3 minutes after the temperature stabilized at 150°C, 500 V was applied, and the volume resistivity was calculated from the current value and film thickness after 1 minute. The results are shown in Table 1C.
- B The volume resistivity in a 150° C. environment is 5.0 ⁇ 10 13 ⁇ cm or more and less than 1 ⁇ 10 14 ⁇ cm.
- C The volume resistivity in a 150° C. environment is less than 5.0 ⁇ 10 13 ⁇ cm.
- Each power storage device exterior material was cut to a length (MD) of 55 mm x width (TD) of 55 mm to prepare a test sample.
- the test sample was molded using a rectangular molding die (female die) having a diameter of 30.0 mm (MD) x 30.0 mm (TD) in an environment of 25 ° C.
- Cold molding (pulling one-stage molding) was performed with a pressing pressure (surface pressure) of 0.18 MPa and a stroke speed of 20 mm / s so that the molding depth was 12.0 mm.
- the above test sample was placed on the female die so that the heat-sealable resin layer side was located on the male die side, and molding was performed.
- the heat-sealable resin layer of the test sample after molding was visually observed to confirm the presence or absence of whitening.
- the part where whitening occurred was mainly around the corners of the molded part.
- the evaluation criteria for moldability are as follows. The results are shown in Table 1C.
- the melting peak temperature, shoulder peak temperature, ⁇ E, seal strength, and volume resistivity values in Table 1C are calculated by rounding off the measured values that are one digit smaller than the values listed in Table 1C.
- rPP means random polypropylene
- hPP means homopolypropylene
- bPP means block polypropylene
- PE means polyethylene.
- E notation the exponential notation (E notation) "1.9E+14" in Example 1C means "1.9 ⁇ 10 14 ", and the same exponential notation is used for Examples 2C and 3C and Comparative Examples 1C and 2C.
- the exterior packaging material for an electricity storage device of Example 1C-3C is composed of a laminate having at least a barrier layer and a heat-sealable resin layer in this order, and the heat-sealable resin layer has a melting peak temperature of 160.0°C or higher in a DSC curve obtained by differential scanning calorimetry, has no shoulder peak in the temperature range of 100.0°C to 150.0°C, and has a shoulder peak at temperatures above 150.0°C.
- Table 1C it can be seen that the exterior packaging material for an electricity storage device of Example 1C-3C has excellent heat resistance and insulation properties in high-temperature environments.
- Item 3A The exterior material for a storage battery device according to Item 1A or 2A, wherein the heat-sealable resin layer is formed from a resin composition containing random polypropylene, homopolypropylene, and an elastomer.
- Item 5A. A sea-island structure is observed in a cross-section image of the thermal adhesive resin layer taken in a direction parallel to the TD and in the thickness direction using a field emission scanning electron microscope; Item 4A.
- the exterior material for an electricity storage device according to Item 5A or 6A, wherein when the island portion is observed in the cross-sectional image at a magnification of 50,000 times, the island portion does not have a layer having a thickness of 10 nm or more at a boundary portion between the island portion and a sea portion.
- Item 8A The exterior packaging material for an electricity storage device according to any one of Items 1A to 7A, further comprising an adhesive layer between the barrier layer and the heat-sealable resin layer.
- Item 9A The exterior packaging material for an electricity storage device according to any one of Items 1A to 7A, further comprising an adhesive layer between the barrier layer and the heat-sealable resin layer.
- the exterior material for a storage battery device according to Item 8A wherein the adhesive layer is formed from a resin composition containing an acid-modified polypropylene and an elastomer, and further containing at least one of a block polypropylene and a homopolypropylene.
- Item 10A The exterior material for a storage battery device according to Item 9A, wherein the elastomer is a binary copolymer elastomer or a ternary copolymer elastomer.
- Item 11A The exterior material for an electricity storage device according to any one of Items 1A to 10A, further comprising an adhesive layer between the base layer and the barrier layer.
- Item 12A The exterior material for an electricity storage device according to any one of Items 1A to 10A, further comprising an adhesive layer between the base layer and the barrier layer.
- the exterior packaging material for an electricity storage device according to any one of Items 1A to 11A, further comprising a base material layer on the opposite side of the barrier layer to the heat-sealable resin layer.
- the method includes a step of obtaining a laminate having at least a base layer, a barrier layer, and a heat-sealable resin layer laminated in this order, The method for producing an exterior material for an electricity storage device, wherein the heat-fusible resin layer has a logarithmic decrement ⁇ E of 0.075 or less at 150° C. in a rigid pendulum measurement.
- Item 14A An electricity storage device, in which an electricity storage device element including at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte is housed in a package formed from the exterior material for an electricity storage device according to any one of Items 1A to 12A.
- the laminate includes at least a barrier layer and a heat-sealable resin layer in this order.
- a sea-island structure is observed in a cross-section image of the thermal adhesive resin layer taken in a direction parallel to the TD and in a thickness direction thereof, the cross-section image being obtained using a field emission scanning electron microscope;
- the cross-sectional image is observed at a magnification of 20,000 times over an area of 4.50 ⁇ m ⁇ 6.37 ⁇ m, the number of island portions having a maximum diameter of 100 nm or more and less than 300 nm is 10 or less, and no island portion having a maximum diameter of 300 nm or more is included;
- the island portion is observed in the cross-sectional image at a magnification of 50,000 times, lamellae crystals are observed in the island portion.
- Item 2B The exterior material for an electricity storage device according to Item 1B, wherein when the island portion is observed in the cross-sectional image at a magnification of 50,000 times, the island portion does not have a layer having a thickness of 10 nm or more at a boundary portion between the island portion and a sea portion.
- Item 3B The exterior material for a storage battery device according to Item 1B or 2B, wherein the heat-fusible resin layer has a logarithmic decrement ⁇ E of 0.075 or less at 150° C. in a rigid pendulum measurement.
- Item 4B The exterior material for a storage battery device according to any one of Items 1B to 3B, wherein the heat-sealable resin layer is formed from a resin composition containing random polypropylene, homopolypropylene, and an elastomer.
- Item 5B The exterior material for a storage battery device according to Item 4B, wherein the elastomer is a propylene-ethylene copolymer elastomer.
- Item 6B The packaging material for an electricity storage device according to any one of Items 1B to 5B, further comprising an adhesive layer between the barrier layer and the heat-sealable resin layer.
- Item 7B The exterior material for a storage battery device according to Item 6B, wherein the adhesive layer is formed from a resin composition containing an acid-modified polypropylene and an elastomer, and further containing at least one of a block polypropylene and a homopolypropylene.
- Item 8B The exterior material for a storage battery device according to Item 7B, wherein the elastomer is a binary copolymer elastomer or a ternary copolymer elastomer.
- Item 9B The exterior material for a storage battery device according to any one of Items 1B to 8B, further comprising an adhesive layer between the base layer and the barrier layer.
- Item 10B The exterior material for an electricity storage device according to any one of Items 1B to 9B, further comprising a base material layer on the opposite side of the barrier layer to the heat-sealable resin layer.
- the method includes a step of obtaining a laminate having at least a base layer, a barrier layer, and a heat-sealable resin layer laminated in this order, a sea-island structure is observed in a cross-section image of the thermal adhesive resin layer taken in a direction parallel to the TD and in a thickness direction thereof, the cross-section image being obtained using a field emission scanning electron microscope; When the cross-sectional image is observed at a magnification of 20,000 times over an area of 4.50 ⁇ m ⁇ 6.37 ⁇ m, the number of island portions having a maximum diameter of 100 nm or more and less than 300 nm is 10 or less, and no island portion having a maximum diameter of 300 nm or more is included; When the island portion is observed in the cross-sectional image at a magn
- Item 12B An electricity storage device, in which an electricity storage device element including at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte is housed in a package formed from the exterior material for an electricity storage device according to any one of Items 1B to 10B.
- the laminate includes at least a barrier layer and a heat-sealable resin layer in this order,
- the heat-fusible resin layer has a melting peak temperature of 160.0°C or higher in a DSC curve obtained by differential scanning calorimetry, does not have a shoulder peak in the temperature range of 100.0°C or higher and 150.0°C or lower, and has a shoulder peak at a temperature above 150.0°C.
- Item 2C The exterior material for a storage battery device according to Item 1C, wherein the heat-sealable resin layer is formed from a resin composition containing random polypropylene, homopolypropylene, and an elastomer.
- Item 3C The exterior material for a storage battery device according to Item 2C, wherein the elastomer is a propylene-ethylene copolymer elastomer.
- Item 4C The exterior material for an electricity storage device according to any one of Items 1C to 3C, wherein the heat-fusible resin layer has a logarithmic decrement ⁇ E of 0.075 or less at 150° C. in a rigid pendulum measurement.
- Item 5C The packaging material for a storage battery device according to any one of Items 1C to 4C, further comprising an adhesive layer between the barrier layer and the heat-sealable resin layer.
- Item 6C The exterior material for a storage battery device according to Item 5C, wherein the adhesive layer is formed from a resin composition containing an acid-modified polypropylene and an elastomer, and further containing at least one of a block polypropylene and a homopolypropylene.
- Item 7C The exterior material for a storage battery device according to Item 6C, wherein the elastomer is a binary copolymer elastomer or a ternary copolymer elastomer.
- Item 8C The exterior material for a storage battery device according to any one of Items 1C to 7C, further comprising an adhesive layer between the base layer and the barrier layer.
- Item 9C The packaging material for an electricity storage device according to any one of Items 1C to 8C, further comprising a base material layer on the opposite side of the barrier layer to the heat-sealable resin layer.
- Item 10C. The method includes a step of obtaining a laminate having at least a base layer, a barrier layer, and a thermally adhesive resin layer laminated in this order, The heat-fusible resin layer has a melting peak temperature of 160.0°C or higher, no shoulder peak in the temperature range of 100.0°C or higher and 150.0°C or lower, and a shoulder peak at a temperature above 150.0°C in a DSC curve obtained by differential scanning calorimetry.
- Item 11C An electricity storage device, in which an electricity storage device element including at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte is housed in a package formed from the exterior material for an electricity storage device according to any one of Items 1C to 9C.
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Abstract
少なくとも、基材層、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、 前記熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である、蓄電デバイス用外装材。
Description
本開示は、蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイスに関する。
従来、様々なタイプの蓄電デバイスが開発されているが、あらゆる蓄電デバイスにおいて、電極や電解質などの蓄電デバイス素子を封止するために外装材が不可欠な部材になっている。従来、蓄電デバイス用外装材として金属製の外装材が多用されていた。
一方、近年、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、パソコン、カメラ、携帯電話などの高性能化に伴い、蓄電デバイスには、多様な形状が要求されると共に、薄型化や軽量化が求められている。しかしながら、従来多用されていた金属製の蓄電デバイス用外装材では、形状の多様化に追従することが困難であり、しかも軽量化にも限界があるという欠点がある。
そこで、近年、多様な形状に加工が容易で、薄型化や軽量化を実現し得る蓄電デバイス用外装材として、基材層/バリア層/熱融着性樹脂層が順次積層されたフィルム状の積層体が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。
このような蓄電デバイス用外装材においては、一般的に、冷間成形により凹部が形成され、当該凹部によって形成された空間に電極や電解液などの蓄電デバイス素子を配し、熱融着性樹脂層を熱融着させることにより、蓄電デバイス用外装材の内部に蓄電デバイス素子が収容された蓄電デバイスが得られる。
蓄電デバイスには、例えば150℃という非常に高温な環境での耐熱性が要求されることがある。例えば、自動車のエンジンルーム内で使用される蓄電デバイスには、150℃環境で使用可能な耐熱性が要求される。また、例えば、全固体電池は使用時に高温になるものがあり、蓄電デバイスが全固体電池である場合にも、高温環境における耐熱性が要求される。高温環境における耐熱性が要求される蓄電デバイスに使用される蓄電デバイス用外装材についても、同様の耐熱性が求められる。具体的には、このような蓄電デバイス用外装材には、150℃という非常に高温な環境における高いシール強度が求められる。
このような状況下、本開示の第1の態様は、耐熱性に優れた蓄電デバイス用外装材を提供することを主な目的とする。
また、従来、蓄電デバイス用外装材には、高い水蒸気バリア性が要求されている。蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂を熱融着して蓄電デバイス素子を収容する、蓄電デバイス用外装材の熱融着部では、その端面からの水蒸気の侵入を防ぐため、熱融着性樹脂層を形成する熱融着性樹脂にも高い水蒸気バリア性が求められる。また、電解質に液体を用いない硫化物系全固体電池では空気中の水分により硫化水素が発生する。このため、硫化物系全固体電池の蓄電デバイス用外装材には、より高い水蒸気バリア性が求められる。このように、蓄電デバイス用外装材には、高い水蒸気バリア性が要求される。
本開示の第2の態様は、水蒸気バリア性に優れた蓄電デバイス用外装材を提供することを主な目的とする。
また、蓄電デバイスには、例えば150℃という非常に高温な環境での耐熱性が要求されることがある。例えば、自動車のエンジンルーム内で使用される蓄電デバイスには、150℃環境で使用可能な耐熱性が要求される。また、例えば、全固体電池は使用時に高温になるものがあり、蓄電デバイスが全固体電池である場合にも、高温環境における耐熱性が要求される。高温環境における耐熱性が要求される蓄電デバイスに使用される蓄電デバイス用外装材についても、同様の耐熱性が求められる。具体的には、このような蓄電デバイス用外装材には、150℃という非常に高温な環境における高いシール強度が求められる。
また、蓄電デバイス用外装材には、高温環境における優れた絶縁性も求められる。
このような状況下、本開示の第3の態様は、耐熱性及び高温環境における絶縁性に優れた蓄電デバイス用外装材を提供することを主な目的とする。
(第1の態様)
本開示の発明者らは、上記のような第1の態様の課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成された蓄電デバイス用外装材において、熱融着性樹脂層として、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが所定値以下のものを用いることにより、150℃という非常に高温な環境における高いシール強度を備える蓄電デバイス用外装材が得られることを見出した。
本開示の発明者らは、上記のような第1の態様の課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成された蓄電デバイス用外装材において、熱融着性樹脂層として、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが所定値以下のものを用いることにより、150℃という非常に高温な環境における高いシール強度を備える蓄電デバイス用外装材が得られることを見出した。
本開示の第1の態様は、これらの知見に基づいて、更に検討を重ねることにより完成したものである。即ち、本開示の第1の態様は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である、蓄電デバイス用外装材。
少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である、蓄電デバイス用外装材。
(第2の態様)
また、本開示の発明者らは、上記のような第2の態様の課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成された蓄電デバイス用外装材において、熱融着性樹脂層の断面画像に観察される海島構造の島部のサイズ及び結晶構造を制御することにより、蓄電デバイス用外装材の水蒸気バリア性が高められることを見出した。
また、本開示の発明者らは、上記のような第2の態様の課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成された蓄電デバイス用外装材において、熱融着性樹脂層の断面画像に観察される海島構造の島部のサイズ及び結晶構造を制御することにより、蓄電デバイス用外装材の水蒸気バリア性が高められることを見出した。
本開示の第2の態様は、これらの知見に基づいて、更に検討を重ねることにより完成したものである。即ち、本開示の第2の態様は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まず、
前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部には、ラメラ晶が観察される、蓄電デバイス用外装材。
少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まず、
前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部には、ラメラ晶が観察される、蓄電デバイス用外装材。
(第3の態様)
さらに、本開示の発明者らは、上記のような第3の態様の課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成された蓄電デバイス用外装材において、熱融着性樹脂層について示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線が所定の条件を満たすことにより、耐熱性及び高温環境における絶縁性に優れた蓄電デバイス用外装材が得られることを見出した。
さらに、本開示の発明者らは、上記のような第3の態様の課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成された蓄電デバイス用外装材において、熱融着性樹脂層について示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線が所定の条件を満たすことにより、耐熱性及び高温環境における絶縁性に優れた蓄電デバイス用外装材が得られることを見出した。
本開示の第3の態様は、これらの知見に基づいて、更に検討を重ねることにより完成したものである。即ち、本開示の第3の態様は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層は、示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線において、融解ピーク温度が160.0℃以上であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超の温度に肩ピークが存在する、蓄電デバイス用外装材。
少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層は、示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線において、融解ピーク温度が160.0℃以上であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超の温度に肩ピークが存在する、蓄電デバイス用外装材。
本開示の第1の態様によれば、耐熱性に優れた蓄電デバイス用外装材を提供することができる。また、本開示の第1の態様によれば、当該蓄電デバイス用外装材の製造方法、及び当該蓄電デバイス用外装材を利用した蓄電デバイスを提供することもできる。
また、本開示の第2の態様によれば、水蒸気バリア性に優れた蓄電デバイス用外装材を提供することができる。また、本開示の第2の態様によれば、当該蓄電デバイス用外装材の製造方法、及び当該蓄電デバイス用外装材を利用した蓄電デバイスを提供することもできる。
本開示の第3の態様によれば、耐熱性及び高温環境における絶縁性に優れた蓄電デバイス用外装材を提供することができる。また、本開示の第3の態様によれば、当該蓄電デバイス用外装材の製造方法、及び当該蓄電デバイス用外装材を利用した蓄電デバイスを提供することもできる。
本開示の第1の態様の蓄電デバイス用外装材は、少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、前記熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下であることを特徴とする。本開示の第1の態様の蓄電デバイス用外装材によれば、当該構成を備えていることにより、優れた耐熱性を発揮することができる。
本開示の第2の態様の蓄電デバイス用外装材は、少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、当該断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まず、当該断面画像について、倍率50000倍で島部を観察した場合に、島部には、ラメラ晶が観察されることを特徴とする。本開示の第2の態様の蓄電デバイス用外装材によれば、当該構成を備えていることにより、優れた水蒸気バリア性を発揮することができる。
本開示の第3の態様の蓄電デバイス用外装材は、少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、前記熱融着性樹脂層は、示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線において、融解ピーク温度が160.0℃以上であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超の温度に肩ピークが存在することを特徴とする。本開示の第3の態様の蓄電デバイス用外装材によれば、当該構成を備えていることにより、優れた耐熱性及び高温環境における絶縁性を発揮することができる。
以下、本開示の蓄電デバイス用外装材について詳述する。本明細書の説明において、本開示の各態様(すなわち、第1の態様、第2の態様、及び第3の態様)に共通する内容については、本開示に関する内容として説明し、それぞれの態様に関する内容については、いずれの態様に関する内容であるかを示して説明を行う。
本開示において、「~」で示される数値範囲は「以上」、「以下」を意味する。例えば、2~15mmとの表記は、2mm以上15mm以下を意味する。本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、別個に記載された、上限値と上限値、上限値と下限値、又は下限値と下限値を組み合わせて、それぞれ、数値範囲としてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
なお、蓄電デバイス用外装材において、後述のバリア層3については、通常、その製造過程におけるMD(Machine Direction)とTD(Transverse Direction)を判別することができる。例えば、バリア層3がアルミニウム合金箔やステンレス鋼箔等の金属箔により構成されている場合、金属箔の圧延方向(RD:Rolling Direction)には、金属箔の表面に、いわゆる圧延痕と呼ばれる線状の筋が形成されている。圧延痕は、圧延方向に沿って伸びているため、金属箔の表面を観察することによって、金属箔の圧延方向を把握することができる。また、積層体の製造過程においては、通常、積層体のMDと、金属箔のRDとが一致するため、積層体の金属箔の表面を観察し、金属箔の圧延方向(RD)を特定することにより、積層体のMDを特定することができる。また、積層体のTDは、積層体のMDとは垂直方向であるため、積層体のTDについても特定することができる。また、同様に、熱融着性樹脂層のMDと、金属箔のRDとが一致するため、積層体の金属箔の表面を観察し、金属箔の圧延方向(RD)を特定することにより、熱融着性樹脂層のMDを特定することができる。また、熱融着性樹脂層のTDは、熱融着性樹脂層のMDとは垂直方向であるため、熱融着性樹脂層のTDについても特定することができる。
また、アルミニウム合金箔やステンレス鋼箔等の金属箔の圧延痕により蓄電デバイス用外装材のMDが特定できない場合は、次の方法により特定することができる。蓄電デバイス用外装材のMDの確認方法として、蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層の断面を電子顕微鏡で観察し海島構造を確認する方法がある。当該方法においては、熱融着性樹脂層の厚み方向に対して垂直な方向の島の形状の径の平均が最大であった断面と平行な方向を、MDと判断することができる。具体的には、熱融着性樹脂層の長さ方向の断面と、当該長さ方向の断面と平行な方向から10度ずつ角度を変更し、長さ方向の断面に対して垂直な方向までの各断面(合計10の断面)について、それぞれ、電子顕微鏡写真で観察して海島構造を確認する。次に、各断面において、それぞれ、個々の島の形状を観察する。個々の島の形状について、熱融着性樹脂層の厚み方向に対して垂直方向の最左端と、当該垂直方向の最右端とを結ぶ直線距離を径yとする。各断面において、島の形状の当該径yが大きい順に上位20個の径yの平均を算出する。島の形状の当該径yの平均が最も大きかった断面と平行な方向をMDと判断する。
1.蓄電デバイス用外装材の積層構造及び物性
本開示の蓄電デバイス用外装材10は、例えば図1に示すように、バリア層3、及び熱融着性樹脂層4をこの順に備える積層体から構成されている。蓄電デバイス用外装材10において、バリア層3側(基材層1を有する場合には基材層1側)が最外層側になり、熱融着性樹脂層4は最内層になる。蓄電デバイス用外装材10と蓄電デバイス素子を用いて蓄電デバイスを組み立てる際に、蓄電デバイス用外装材10の熱融着性樹脂層4同士を対向させた状態で、周縁部を熱融着させることによって形成された空間に、蓄電デバイス素子が収容される。本開示の蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体において、バリア層3を基準とし、バリア層3よりも熱融着性樹脂層4側が内側である。
本開示の蓄電デバイス用外装材10は、例えば図1に示すように、バリア層3、及び熱融着性樹脂層4をこの順に備える積層体から構成されている。蓄電デバイス用外装材10において、バリア層3側(基材層1を有する場合には基材層1側)が最外層側になり、熱融着性樹脂層4は最内層になる。蓄電デバイス用外装材10と蓄電デバイス素子を用いて蓄電デバイスを組み立てる際に、蓄電デバイス用外装材10の熱融着性樹脂層4同士を対向させた状態で、周縁部を熱融着させることによって形成された空間に、蓄電デバイス素子が収容される。本開示の蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体において、バリア層3を基準とし、バリア層3よりも熱融着性樹脂層4側が内側である。
蓄電デバイス用外装材10は、例えば図2から図4に示すように、基材層1とバリア層3との間に、これらの層間の接着性を高めることなどを目的として、必要に応じて接着剤層2を有していてもよい。また、例えば図3及び図4に示すように、バリア層3と熱融着性樹脂層4との間に、これらの層間の接着性を高めることなどを目的として、必要に応じて接着層5を有していてもよい。また、図4に示すように、バリア層3側(基材層1を有する場合には基材層1の外側(熱融着性樹脂層4側とは反対側))には、必要に応じて表面被覆層6などが設けられていてもよい。
蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の厚みとしては、特に制限されないが、コスト削減、エネルギー密度向上等の観点からは、例えば約300μm以下、好ましくは約250μm以下、約210μm以下、約190μm以下、約180μm以下、約155μm以下、約120μm以下が挙げられる。また、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の厚みとしては、蓄電デバイス素子を保護するという蓄電デバイス用外装材の機能を維持する観点からは、好ましくは約35μm以上、約45μm以上、約60μm以上、約155μm以上、約190μm以上が挙げられる。また、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の好ましい範囲については、例えば、35~300μm程度、35~250μm程度、35~210μm程度、35~190μm程度、35~180μm程度、35~155μm程度、35~120μm程度、45~300μm程度、45~250μm程度、45~210μm程度、45~190μm程度、45~180μm程度、45~155μm程度、45~120μm程度、60~300μm程度、60~250μm程度、60~210μm程度、60~190μm程度、60~180μm程度、60~155μm程度、60~120μm程度、155~300μm程度、155~250μm程度、155~210μm程度、155~190μm程度、155~180μm程度、190~300μm程度、190~250μm程度、190~210μm程度が挙げられ、特に蓄電デバイスを軽量薄膜化する場合には60~155μm程度が好ましく、成形性を向上させる場合には155~190μm程度が好ましい。
蓄電デバイス用外装材10において、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の厚み(総厚み)に対する、必要に応じて設けられる基材層1、必要に応じて設けられる接着剤層2、バリア層3、必要に応じて設けられる接着層5、熱融着性樹脂層4、及び必要に応じて設けられる表面被覆層6の合計厚みの割合は、好ましくは90%以上であり、より好ましくは95%以上であり、さらに好ましくは98%以上である。具体例としては、本開示の蓄電デバイス用外装材10が、基材層1、接着剤層2、バリア層3、接着層5、及び熱融着性樹脂層4を含む場合、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の厚み(総厚み)に対する、これら各層の合計厚みの割合は、好ましくは90%以上であり、より好ましくは95%以上であり、さらに好ましくは98%以上である。また、本開示の蓄電デバイス用外装材10が、基材層1、接着剤層2、バリア層3、及び熱融着性樹脂層4を含む積層体である場合にも、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の厚み(総厚み)に対する、これら各層の合計厚みの割合は、例えば80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、さらに好ましくは98%以上とすることができる。
本開示の蓄電デバイス用外装材は、後述する<25℃又は150℃でのシール強度の測定>に記載された方法によって測定される、150℃環境におけるシール強度が、好ましくは約15.0N/15mm以上、より好ましくは約20.0N/15mm以上、さらに好ましくは約25.0N/15mm以上である。上限については、例えば約150.0N/15mm以下、約100.0N/15mm以下などであり、好ましい範囲としては、15.0~150.0N/15m程度、15.0~100.0N/15m程度、20.0~150.0N/15m程度、20.0~100.0N/15m程度、25.0~150.0N/15m程度、25.0~100.0N/15m程度が挙げられる。
また、本開示の蓄電デバイス用外装材は、後述する<25℃又は150℃でのシール強度の測定>に記載された方法によって測定される、25℃環境におけるシール強度が、好ましくは約100.0N/15mm以上、より好ましくは約120.0N/15mm以上、さらに好ましくは約140.0N/15mm以上である。上限については、特になく、シール強度は強ければ強いほどよいが、例えば約300.0N/15mm以下、約250.0N/15mm以下などであり、好ましい範囲としては、100.0~300.0N/15m程度、100.0~250.0N/15m程度、120.0~300.0N/15m程度、120.0~250.0N/15m程度、140.0~300.0N/15m程度、140.0~250.0N/15m程度が挙げられる。
<25℃又は150℃でのシール強度の測定>
JIS K7127:1999の規定に準拠して、それぞれ、25℃環境、150℃環境の各測定温度における蓄電デバイス用外装材のシール強度を次のようにして測定する。試験片として、TD方向の幅が15mmの短冊状に裁断した蓄電デバイス用外装材を準備する。具体的には、図7に示すように、まず、各蓄電デバイス用外装材を75mm(TD方向)×150mm(MD方向)に裁断する(図7a)。次に、熱融着性樹脂層同士が対向するようにして、蓄電デバイス用外装材を折り目P(MD方向の中間)の位置でMD方向に2つ折りにする(図7b)。折り目Pから10mm程度MD方向に内側において、シール幅7mm、温度190℃、面圧1.0MPa、3秒間の条件で熱融着性樹脂層同士をヒートシールする(図7c)。図7cにおいて、斜線部Sがヒートシールされている部分である。次に、TD方向の幅が15mmとなるようにして、MD方向に裁断(図7dの二点鎖線の位置で裁断)して試験片を得る(図7e)。次に、試験片13を各測定温度で5分間放置し、各測定温度環境において、引張り試験機で熱融着部の熱融着性樹脂層を300mm/分の速度で剥離させる(図8)。剥離時の最大強度をシール強度(N/15mm)とする。チャック間距離は、50mmである。なお、シール強度の測定においては、図8に示されるヒートシール界面Aで試験片13が剥離(破壊)される場合と、ヒートシール界面Aとは異なる部分(例えば、図8のBの位置)で試験片13が破断する場合とがある。図8のBの位置で破断した場合はその際に測定された値をシール強度とする。
JIS K7127:1999の規定に準拠して、それぞれ、25℃環境、150℃環境の各測定温度における蓄電デバイス用外装材のシール強度を次のようにして測定する。試験片として、TD方向の幅が15mmの短冊状に裁断した蓄電デバイス用外装材を準備する。具体的には、図7に示すように、まず、各蓄電デバイス用外装材を75mm(TD方向)×150mm(MD方向)に裁断する(図7a)。次に、熱融着性樹脂層同士が対向するようにして、蓄電デバイス用外装材を折り目P(MD方向の中間)の位置でMD方向に2つ折りにする(図7b)。折り目Pから10mm程度MD方向に内側において、シール幅7mm、温度190℃、面圧1.0MPa、3秒間の条件で熱融着性樹脂層同士をヒートシールする(図7c)。図7cにおいて、斜線部Sがヒートシールされている部分である。次に、TD方向の幅が15mmとなるようにして、MD方向に裁断(図7dの二点鎖線の位置で裁断)して試験片を得る(図7e)。次に、試験片13を各測定温度で5分間放置し、各測定温度環境において、引張り試験機で熱融着部の熱融着性樹脂層を300mm/分の速度で剥離させる(図8)。剥離時の最大強度をシール強度(N/15mm)とする。チャック間距離は、50mmである。なお、シール強度の測定においては、図8に示されるヒートシール界面Aで試験片13が剥離(破壊)される場合と、ヒートシール界面Aとは異なる部分(例えば、図8のBの位置)で試験片13が破断する場合とがある。図8のBの位置で破断した場合はその際に測定された値をシール強度とする。
また、本開示の蓄電デバイス用外装材は、後述する<成形性評価>に記載された方法によって評価される成形性において、白化が無いことが好ましい。
<成形性評価>
各蓄電デバイス用外装材を長さ(MD)55mm×幅(TD)55mmに裁断して試験サンプルとする。この試験サンプルを25℃の環境下にて30.0mm(MD)×30.0mm(TD)の口径を有する矩形状の成形金型(雌型)を用いて、成形を実施する。成形深さが12.0mmとなるように、押さえ圧(面圧)0.18MPa、ストローク速度は20mm/sで冷間成形(引き込み1段成形)を行う。雄型側に熱融着性樹脂層側が位置するよう、雌型上に上記試験サンプルを載置して成形を行う。成形後の試験サンプルの熱融着性樹脂層を目視で観察して、白化の有無を確認する。白化が発生する部分は、主として成形部の角の辺りである。
各蓄電デバイス用外装材を長さ(MD)55mm×幅(TD)55mmに裁断して試験サンプルとする。この試験サンプルを25℃の環境下にて30.0mm(MD)×30.0mm(TD)の口径を有する矩形状の成形金型(雌型)を用いて、成形を実施する。成形深さが12.0mmとなるように、押さえ圧(面圧)0.18MPa、ストローク速度は20mm/sで冷間成形(引き込み1段成形)を行う。雄型側に熱融着性樹脂層側が位置するよう、雌型上に上記試験サンプルを載置して成形を行う。成形後の試験サンプルの熱融着性樹脂層を目視で観察して、白化の有無を確認する。白化が発生する部分は、主として成形部の角の辺りである。
また、本開示の第1の態様の蓄電デバイス用外装材は、後述する<耐電解液性評価>に記載された方法によって測定される、含浸シール強度(サンプルに電解液が含浸した状態のシール強度)が、好ましくは約20.0N/15mm以上、より好ましくは約80.0N/15mm以上、さらに好ましくは約130.0N/15mm以上である。上限については、特になく、シール強度は強ければ強いほどよいが、例えば約300.0N/15mm以下、約250.0N/15mm以下などであり、好ましい範囲としては、20.0~300.0N/15mm程度、20.0~250.0N/15mm程度、80.0~300.0N/15mm程度、80.0~250.0N/15mm程度、130.0~300.0N/15mm程度、130.0~250.0N/15mm程度が挙げられる。
<耐電解液性評価>
図10の模式図に示すように、TD90mm×MD200mmにカットした蓄電デバイス用外装材をサンプルとした。サンプルを、MD100mm箇所で折り曲げ、2つ折りされた状態でTD方向における両端を幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、蓄電デバイス用外装材から形成された開口部を備える袋状の包装体とする。次に、袋状の包装体を露点-40℃のドライルーム内にて1日保管し、開口する残り1つの端辺(開口部)から電解液(エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート:ジメチルカーボネート=1:1:1の容積比で混合した溶液に6フッ化リン酸リチウムが1mol/Lとなるよう混合して得られたもの)を入れ、開口部を幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、電解液を包装体内に密封する。開口物を熱融着させた端辺が上になるようにして、包装体を85℃環境下にて14日間保管する。保管後、開口物を熱融着させた端辺を切除して開口し、電解液を取り除き、3時間以内に、電解液が触れていた箇所の熱融着性樹脂層同士を、MD方向に対して垂直になるように、幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させる。TD方向に対して垂直になるように幅15mmにカットし、MD方向に引っ張る際のシール強度測定サンプルを作製する。熱融着から1時間以内に、前述した25℃環境におけるシール強度と同様の装置及び条件で、85℃環境で14日後の含浸シール強度(サンプルに電解液が含浸した状態のシール強度)を測定する。
図10の模式図に示すように、TD90mm×MD200mmにカットした蓄電デバイス用外装材をサンプルとした。サンプルを、MD100mm箇所で折り曲げ、2つ折りされた状態でTD方向における両端を幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、蓄電デバイス用外装材から形成された開口部を備える袋状の包装体とする。次に、袋状の包装体を露点-40℃のドライルーム内にて1日保管し、開口する残り1つの端辺(開口部)から電解液(エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート:ジメチルカーボネート=1:1:1の容積比で混合した溶液に6フッ化リン酸リチウムが1mol/Lとなるよう混合して得られたもの)を入れ、開口部を幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、電解液を包装体内に密封する。開口物を熱融着させた端辺が上になるようにして、包装体を85℃環境下にて14日間保管する。保管後、開口物を熱融着させた端辺を切除して開口し、電解液を取り除き、3時間以内に、電解液が触れていた箇所の熱融着性樹脂層同士を、MD方向に対して垂直になるように、幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させる。TD方向に対して垂直になるように幅15mmにカットし、MD方向に引っ張る際のシール強度測定サンプルを作製する。熱融着から1時間以内に、前述した25℃環境におけるシール強度と同様の装置及び条件で、85℃環境で14日後の含浸シール強度(サンプルに電解液が含浸した状態のシール強度)を測定する。
また、本開示の第2の態様の蓄電デバイス用外装材は、後述する<蓄電デバイス用外装材から形成された包装体の水蒸気バリア性の評価>に記載された方法によって測定される、温度65℃相対湿度90%での水蒸気透過係数が、好ましくは約5.0g・mm/m2・day以下、より好ましくは約4.8g・mm/m2・day以下、さらに好ましくは約4.6g・mm/m2・day以下である。下限については、例えば約0.0g・mm/m2・day以上、約1.2g・mm/m2・day以上などが挙げられる。好ましい範囲としては、0.0~5.0g・mm/m2・day程度、0.0~4.8g・mm/m2・day程度、0.0~4.6g・mm/m2・day程度、1.2~5.0g・mm/m2・day程度、1.2~4.8g・mm/m2・day程度、1.2~4.6g・mm/m2・day程度が挙げられる。
<蓄電デバイス用外装材から形成された包装体の水蒸気バリア性の評価>
図11の模式図に示すように、TD75mm×MD150mmにカットした蓄電デバイス用外装材をサンプルとする。サンプルを、MD75mm箇所で折り曲げ、2つ折りされた状態でTD方向における両端を幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、蓄電デバイス用外装材から形成された開口部を備える袋状の包装体とする。尚、TD方向における両端のシール部を左右のシール部とする。この時、左右のシール箇所を膜厚計で膜厚を測定し、左右それぞれの膜厚から基材層、バリア層、接着剤層の厚みを引いた値(バリア層よりも熱融着性樹脂層側の層の厚みのみ)をシール部の膜厚とする。次に両端の左右のシール箇所を3mmにカットする。尚、カット後のシール部3.0mmが水蒸気の透過距離となる。次に、袋状の包装体を露点-40℃のドライルーム内にて1日保管し、開口する残り1つの端辺(開口部)から溶液(エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート:ジメチルカーボネート=1:1:1の容積比で混合した溶液)を2.0g入れ、開口部を幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、溶液を包装体内に密封する。尚、溶液を注入したシール部を上部とする。上部のシール箇所を膜厚計で膜厚を測定し、基材層、バリア層、接着剤層の厚みを引いた値(バリア層よりも熱融着性樹脂層側の層の厚みのみ)をシールの膜厚とする。開口部をシールして出来た上部のシール箇所を3.0mmにカットする。尚、カット後のシール部3.0mmが水蒸気の透過距離となる。溶液を封入した包装体のそれぞれのシール部(左右および溶液を封入した上部)のシール部の長さを金尺で測定する。なお、図11の最下部の図に示されるように、得られた包装体の2箇所の角部(2回シールされた部分)は、シール部全体に占める割合が僅かであるため、水蒸気バリア性の評価に対する影響はほとんどないといえる。水蒸気透過断面積m2を下記式の通り設定する。
水蒸気透過断面積=両端の断面積(右側のシール膜厚×右側の長さ+左側のシール膜厚×左側の長さ)+上側の断面積(上側のシール膜厚×上側のシール長さ)
図11の模式図に示すように、TD75mm×MD150mmにカットした蓄電デバイス用外装材をサンプルとする。サンプルを、MD75mm箇所で折り曲げ、2つ折りされた状態でTD方向における両端を幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、蓄電デバイス用外装材から形成された開口部を備える袋状の包装体とする。尚、TD方向における両端のシール部を左右のシール部とする。この時、左右のシール箇所を膜厚計で膜厚を測定し、左右それぞれの膜厚から基材層、バリア層、接着剤層の厚みを引いた値(バリア層よりも熱融着性樹脂層側の層の厚みのみ)をシール部の膜厚とする。次に両端の左右のシール箇所を3mmにカットする。尚、カット後のシール部3.0mmが水蒸気の透過距離となる。次に、袋状の包装体を露点-40℃のドライルーム内にて1日保管し、開口する残り1つの端辺(開口部)から溶液(エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート:ジメチルカーボネート=1:1:1の容積比で混合した溶液)を2.0g入れ、開口部を幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、溶液を包装体内に密封する。尚、溶液を注入したシール部を上部とする。上部のシール箇所を膜厚計で膜厚を測定し、基材層、バリア層、接着剤層の厚みを引いた値(バリア層よりも熱融着性樹脂層側の層の厚みのみ)をシールの膜厚とする。開口部をシールして出来た上部のシール箇所を3.0mmにカットする。尚、カット後のシール部3.0mmが水蒸気の透過距離となる。溶液を封入した包装体のそれぞれのシール部(左右および溶液を封入した上部)のシール部の長さを金尺で測定する。なお、図11の最下部の図に示されるように、得られた包装体の2箇所の角部(2回シールされた部分)は、シール部全体に占める割合が僅かであるため、水蒸気バリア性の評価に対する影響はほとんどないといえる。水蒸気透過断面積m2を下記式の通り設定する。
水蒸気透過断面積=両端の断面積(右側のシール膜厚×右側の長さ+左側のシール膜厚×左側の長さ)+上側の断面積(上側のシール膜厚×上側のシール長さ)
封入時の溶液の水分含有率(ppm)をカールフィッシャー法の電量滴定法を用い測定する。次に、温度65℃相対湿度90%の恒温恒湿槽で4週間放置し、4週間放置後の溶液2.0gに対する水分含有率を測定する。4週間放置後の水分含有率の測定も、封入時(放置前)と同様に、カールフィッシャー法の電量滴定法を用い、水分含有率(ppm)を測定する。
温度65℃相対湿度90%で4週間放置した後の測定した水分含有率(ppm)、封入時(温度65℃相対湿度90%恒温恒湿槽への投入前)の水分含有率(ppm)、封入した溶液量(g)、水蒸気透過断面積(m2)、温度65℃相対湿度90%の投入時間(day)を利用し、下記式にて水蒸気透過係数(g・mm/m2・day)を算出する。このとき、小数点以下第2位を四捨五入して小数点以下第1位の値を算出する。
水蒸気透過係数=(水蒸気の透過距離×(温度65℃相対湿度90%で4週間放置した後の測定した水分含有率-封入時の水分含有率)×封入した溶液量)/(水蒸気透過断面積×温度65℃相対湿度90%の投入時間)
温度65℃相対湿度90%で4週間放置した後の測定した水分含有率(ppm)、封入時(温度65℃相対湿度90%恒温恒湿槽への投入前)の水分含有率(ppm)、封入した溶液量(g)、水蒸気透過断面積(m2)、温度65℃相対湿度90%の投入時間(day)を利用し、下記式にて水蒸気透過係数(g・mm/m2・day)を算出する。このとき、小数点以下第2位を四捨五入して小数点以下第1位の値を算出する。
水蒸気透過係数=(水蒸気の透過距離×(温度65℃相対湿度90%で4週間放置した後の測定した水分含有率-封入時の水分含有率)×封入した溶液量)/(水蒸気透過断面積×温度65℃相対湿度90%の投入時間)
また、本開示の第2の態様の蓄電デバイス用外装材は、前述の<蓄電デバイス用外装材から形成された包装体の水蒸気バリア性の評価>に記載された方法によって測定される、温度40℃相対湿度90%での水蒸気透過係数が、好ましくは約0.68g・mm/m2・day以下、より好ましくは約0.66g・mm/m2・day以下、さらに好ましくは約0.64g・mm/m2・day以下である。下限については、例えば約0.00g・mm/m2・day以上、約0.10g・mm/m2・day以上、約0.20g・mm/m2・day以上などである。好ましい範囲としては、0.00~0.68g・mm/m2・day程度、0.00~0.66g・mm/m2・day程度、0.00~0.64g・mm/m2・day程度、0.10~0.68g・mm/m2・day程度、0.10~0.66g・mm/m2・day程度、0.10~0.64g・mm/m2・day程度、0.20~0.68g・mm/m2・day程度、0.20~0.66g・mm/m2・day程度、0.20~0.64g・mm/m2・day程度などが挙げられる。
温度40℃相対湿度90%での水蒸気バリア性の評価については、前述した温度65℃相対湿度90%での水蒸気バリア性の評価において、温度65℃相対湿度90%の恒温恒湿槽を温度40℃相対湿度90%の恒温恒湿槽に変更すること以外は、同様にして水蒸気透過係数(g・mm/m2・day)算出を行う。このとき、小数点以下第3位を四捨五入して小数点以下第2位の値を算出する。
また、本開示の第3の態様の蓄電デバイス用外装材は、後述する<150℃環境における絶縁性評価(体積抵抗率)>に記載された方法によって測定される、150℃環境における体積抵抗率が、好ましくは約1.0×1014Ω・cm以上、より好ましくは約1.5×1014Ω・cm以上、さらに好ましくは約2.0×1014Ω・cm以上であり、また、上限については、例えば約1.0×1018Ω・cm以下であり、好ましい範囲としては、1.0×1014Ω・cm~1.0×1018Ω・cm程度、1.5×1014Ω・cm~1.0×1018Ω・cm程度、2.0~×1014~1.0×1018Ω・cm程度が挙げられる。
<150℃環境における絶縁性評価(体積抵抗率)>
蓄電デバイス用外装材を10cm×10cmにカットし、膜厚を測定する。デジタル超高抵抗/微少電流計を用い、IEC 62631-3-1の規定に準拠し、蓄電デバイス用外装材の体積抵抗率を測定する。サンプルを150℃に設定したレジスティビティ・チェンバへ投入し、温度が150℃で安定した3分後、500V印加し、1分後の電流値および膜厚から体積抵抗率を算出する。
蓄電デバイス用外装材を10cm×10cmにカットし、膜厚を測定する。デジタル超高抵抗/微少電流計を用い、IEC 62631-3-1の規定に準拠し、蓄電デバイス用外装材の体積抵抗率を測定する。サンプルを150℃に設定したレジスティビティ・チェンバへ投入し、温度が150℃で安定した3分後、500V印加し、1分後の電流値および膜厚から体積抵抗率を算出する。
2.蓄電デバイス用外装材を形成する各層
[基材層1]
本開示において、基材層1は、蓄電デバイス用外装材の基材としての機能を発揮させることなどを目的として、必要に応じて設けられる層である。基材層1は、蓄電デバイス用外装材の外層側に位置する。
[基材層1]
本開示において、基材層1は、蓄電デバイス用外装材の基材としての機能を発揮させることなどを目的として、必要に応じて設けられる層である。基材層1は、蓄電デバイス用外装材の外層側に位置する。
基材層1を形成する素材については、基材としての機能、すなわち少なくとも絶縁性を備えるものであることを限度として特に制限されない。基材層1は、例えば樹脂を用いて形成することができ、樹脂には後述の添加剤が含まれていてもよい。
基材層1が樹脂により形成されている場合、基材層1は、例えば、樹脂フィルムにより形成することができる。基材層1を樹脂フィルムにより形成する場合、基材層1をバリア層3などと積層して本開示の蓄電デバイス用外装材10を製造する際に、予め形成された樹脂フィルムを基材層1として用いてもよい。また、基材層1を形成する樹脂を、押出成形や塗布などによってバリア層3などの表面上でフィルム化して、樹脂フィルムにより形成された基材層1としてもよい。樹脂フィルムは、未延伸フィルムであってもよいし、延伸フィルムであってもよい。延伸フィルムとしては、一軸延伸フィルム、二軸延伸フィルムが挙げられ、二軸延伸フィルムが好ましい。二軸延伸フィルムを形成する延伸方法としては、例えば、逐次二軸延伸法、インフレーション法、同時二軸延伸法等が挙げられる。樹脂を塗布する方法としては、ロールコーティング法、グラビアコーティング法、押出コーティング法などが挙げられる。
基材層1を形成する樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン、珪素樹脂、フェノール樹脂などの樹脂や、これらの樹脂の変性物が挙げられる。また、基材層1を形成する樹脂は、これらの樹脂の共重合物であってもよいし、共重合物の変性物であってもよい。さらに、これらの樹脂の混合物であってもよい。
基材層1は、これらの樹脂を主成分として含んでいることが好ましく、ポリエステル又はポリアミドを主成分として含んでいることがより好ましい。ここで、主成分とは、基材層1に含まれる樹脂成分のうち、含有率が、例えば50質量%以上、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上の樹脂成分であることを意味する。例えば、基材層1がポリエステル又はポリアミドを主成分として含むとは、基材層1に含まれる樹脂成分のうち、ポリエステル又はポリアミドの含有率が、それぞれ、例えば50質量%以上、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上であることを意味する。
基材層1を形成する樹脂としては、これらの中でも、好ましくはポリエステル、ポリアミドが挙げられる。
ポリエステルとしては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、共重合ポリエステル等が挙げられる。また、共重合ポリエステルとしては、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステル等が挙げられる。具体的には、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体としてエチレンイソフタレートと重合する共重合体ポリエステル(以下、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)にならって略す)、ポリエチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムスルホイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/フェニル-ジカルボキシレート)、ポリエチレン(テレフタレート/デカンジカルボキシレート)等が挙げられる。これらのポリエステルは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。
また、ポリアミドとしては、具体的には、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン12、ナイロン46、ナイロン6とナイロン66との共重合体等の脂肪族ポリアミド;テレフタル酸及び/又はイソフタル酸に由来する構成単位を含むナイロン6I、ナイロン6T、ナイロン6IT、ナイロン6I6T(Iはイソフタル酸、Tはテレフタル酸を表す)等のヘキサメチレンジアミン-イソフタル酸-テレフタル酸共重合ポリアミド、ポリアミドMXD6(ポリメタキシリレンアジパミド)等の芳香族を含むポリアミド;ポリアミドPACM6(ポリビス(4-アミノシクロヘキシル)メタンアジパミド)等の脂環式ポリアミド;さらにラクタム成分や、4,4’-ジフェニルメタン-ジイソシアネート等のイソシアネート成分を共重合させたポリアミド、共重合ポリアミドとポリエステルやポリアルキレンエーテルグリコールとの共重合体であるポリエステルアミド共重合体やポリエーテルエステルアミド共重合体;これらの共重合体等のポリアミドが挙げられる。これらのポリアミドは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。
基材層1は、ポリエステルフィルム、ポリアミドフィルム、及びポリオレフィンフィルムのうち少なくとも1つを含むことが好ましく、延伸ポリエステルフィルム、及び延伸ポリアミドフィルム、及び延伸ポリオレフィンフィルムのうち少なくとも1つを含むことが好ましく、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、延伸ポリブチレンテレフタレートフィルム、延伸ナイロンフィルム、延伸ポリプロピレンフィルムのうち少なくとも1つを含むことがさらに好ましく、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリブチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ナイロンフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルムのうち少なくとも1つを含むことがさらに好ましい。
基材層1は、単層であってもよいし、2層以上により構成されていてもよい。基材層1が2層以上により構成されている場合、基材層1は、樹脂フィルムを接着剤などで積層させた積層体であってもよいし、樹脂を共押出しして2層以上とした樹脂フィルムの積層体であってもよい。また、樹脂を共押出しして2層以上とした樹脂フィルムの積層体を、未延伸のまま基材層1としてもよいし、一軸延伸または二軸延伸して基材層1としてもよい。
基材層1において、2層以上の樹脂フィルムの積層体の具体例としては、ポリエステルフィルムとナイロンフィルムとの積層体、2層以上のナイロンフィルムの積層体、2層以上のポリエステルフィルムの積層体などが挙げられ、好ましくは、延伸ナイロンフィルムと延伸ポリエステルフィルムとの積層体、2層以上の延伸ナイロンフィルムの積層体、2層以上の延伸ポリエステルフィルムの積層体が好ましい。例えば、基材層1が2層の樹脂フィルムの積層体である場合、ポリエステル樹脂フィルムとポリエステル樹脂フィルムの積層体、ポリアミド樹脂フィルムとポリアミド樹脂フィルムの積層体、またはポリエステル樹脂フィルムとポリアミド樹脂フィルムの積層体が好ましく、ポリエチレンテレフタレートフィルムとポリエチレンテレフタレートフィルムの積層体、ナイロンフィルムとナイロンフィルムの積層体、またはポリエチレンテレフタレートフィルムとナイロンフィルムの積層体がより好ましい。また、ポリエステル樹脂は、例えば電解液が表面に付着した際に変色し難いことなどから、基材層1が2層以上の樹脂フィルムの積層体である場合、ポリエステル樹脂フィルムが基材層1の最外層に位置することが好ましい。ポリエステル樹脂フィルムとポリアミド樹脂フィルムの積層体において、ポリエステル樹脂フィルムの厚みの好ましい範囲としては、2~33μm程度、2~28μm程度、2~23μm程度、2~18μm程度、2~11μm程度、2~8μm程度、10~33μm程度、10~28μm程度、10~23μm程度、10~18μm程度、10~11μm程度、18~33μm程度、18~28μm程度、18~23μm程度、また、ポリアミド樹脂フィルムの厚みの好ましい範囲としては、2~33μm程度、2~28μm程度、2~23μm程度、2~18μm程度、2~11μm程度、2~8μm程度、10~33μm程度、10~28μm程度、10~23μm程度、10~18μm程度、10~11μm程度、18~33μm程度、18~28μm程度、18~23μm程度が挙げられる。
基材層1が、2層以上の樹脂フィルムの積層体である場合、2層以上の樹脂フィルムは、接着剤を介して積層させてもよい。好ましい接着剤については、後述の接着剤層2で例示する接着剤と同様のものが挙げられる。なお、2層以上の樹脂フィルムを積層させる方法としては、特に制限されず、公知方法が採用でき、例えばドライラミネート法、サンドイッチラミネート法、押出ラミネート法、サーマルラミネート法などが挙げられ、好ましくはドライラミネート法が挙げられる。ドライラミネート法により積層させる場合には、接着剤としてポリウレタン接着剤を用いることが好ましい。このとき、接着剤の厚みとしては、例えば2~5μm程度が挙げられる。また、樹脂フィルムにアンカーコート層を形成し積層させても良い。アンカーコート層は、後述の接着剤層2で例示する接着剤と同様のものが挙げられる。このとき、アンカーコート層の厚みとしては、例えば0.01~1.0μm程度が挙げられる。
また、基材層1の表面及び内部の少なくとも一方には、滑剤、難燃剤、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、着色剤等の添加剤が存在していてもよい。添加剤は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
本開示において、蓄電デバイス用外装材の成形性を高める観点からは、基材層1の表面及び内部の少なくとも一方には、滑剤が存在していることが好ましい。滑剤としては、特に制限されないが、好ましくはアミド系滑剤が挙げられる。アミド系滑剤の具体例としては、例えば、飽和脂肪酸アミド、不飽和脂肪酸アミド、置換アミド、メチロールアミド、飽和脂肪酸ビスアミド、不飽和脂肪酸ビスアミド、脂肪酸エステルアミド、芳香族ビスアミドなどが挙げられる。飽和脂肪酸アミドの具体例としては、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミドなどが挙げられる。不飽和脂肪酸アミドの具体例としては、オレイン酸アミド、エルカ酸アミドなどが挙げられる。置換アミドの具体例としては、N-オレイルパルミチン酸アミド、N-ステアリルステアリン酸アミド、N-ステアリルオレイン酸アミド、N-オレイルステアリン酸アミド、N-ステアリルエルカ酸アミドなどが挙げられる。また、メチロールアミドの具体例としては、メチロールステアリン酸アミドなどが挙げられる。飽和脂肪酸ビスアミドの具体例としては、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンヒドロキシステアリン酸アミド、N,N’-ジステアリルアジピン酸アミド、N,N’-ジステアリルセバシン酸アミドなどが挙げられる。不飽和脂肪酸ビスアミドの具体例としては、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、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’-ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’-ジオレイルセバシン酸アミドなどが挙げられる。脂肪酸エステルアミドの具体例としては、ステアロアミドエチルステアレートなどが挙げられる。また、芳香族ビスアミドの具体例としては、m-キシリレンビスステアリン酸アミド、m-キシリレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、N,N’-ジステアリルイソフタル酸アミドなどが挙げられる。滑剤は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよく、2種類以上を組み合わせることが好ましい。
基材層1の表面に滑剤が存在する場合、その存在量としては、特に制限されないが、例えば約3mg/m2以上、好ましくは約4mg/m2以上、約5mg/m2以上が挙げられる。また、基材層1の表面に存在する滑剤量としては、例えば約15mg/m2以下、好ましくは約14mg/m2以下、約10mg/m2以下が挙げられる。また、基材層1の表面に存在する滑剤量の好ましい範囲としては、3~15mg/m2程度、3~14mg/m2程度、3~10mg/m2程度、4~15mg/m2程度、4~14mg/m2程度、4~10mg/m2程度、5~15mg/m2程度、5~14mg/m2程度、5~10mg/m2程度が挙げられる。
基材層1の表面に存在する滑剤は、基材層1を構成する樹脂に含まれる滑剤を滲出させたものであってもよいし、基材層1の表面に滑剤を塗布したものであってもよい。
基材層1の厚みについては、基材としての機能を発揮すれば特に制限されないが、例えば約3μm以上、好ましくは約10μm以上が挙げられる。また、基材層1の厚みとしては、例えば約100μm以下、約90μm以下、約70μm以下、約50μm以下、好ましくは約35μm以下、11μm以下、8μm以下が挙げられる。また、基材層1の厚みの好ましい範囲としては、3~100μm程度、3~90μm程度、3~70μm程度、3~50μm程度、3~35μm程度、3~11μm程度、3~8μm程度、10~100μm程度、10~90μm程度、10~70μm程度、10~50μm程度、10~35μm程度、10~11μm程度が挙げられ、特に蓄電デバイスを軽量薄膜化する場合には3~35μm程度、3~11μm程度、3~8μm程度が好ましく、成形性を向上させる場合には35~50μm程度が好ましい。基材層1が、2層以上の樹脂フィルムの積層体である場合、各層を構成している樹脂フィルムの厚みとしては、特に制限されないが、それぞれ、例えば約2μm以上、好ましくは約10μm以上、約18μm以上が挙げられる。また、各層を構成している樹脂フィルムの厚みとしては、例えば約33μm以下、好ましくは約28μm以下、約23μm以下、約18μm以下、11μm以下、8μm以下が挙げられる。また、各層を構成している樹脂フィルムの厚みの好ましい範囲としては、2~33μm程度、2~28μm程度、2~23μm程度、2~18μm程度、2~11μm程度、2~8μm程度、10~33μm程度、10~28μm程度、10~23μm程度、10~18μm程度、10~11μm程度、18~33μm程度、18~28μm程度、18~23μm程度が挙げられる。
基材層1が着色剤を含んでいることにより、蓄電デバイス用外装材を着色することができる。着色剤としては、顔料、染料などの公知のものが使用できる。また、着色剤は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
顔料の種類は、基材層1の基材としての機能を損なわない範囲であれば、特に限定されない。有機顔料としては、例えば、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アンスラキノン系、ジオキサジン系、インジゴチオインジゴ系、ペリノン-ペリレン系、イソインドレニン系、ベンズイミダゾロン系等の顔料が挙げられ、無機顔料としては、カーボンブラック系、酸化チタン系、カドミウム系、鉛系、酸化クロム系、鉄系等の顔料が挙げられ、その他に、マイカ(雲母)の微粉末、魚鱗箔等が挙げられる。
着色剤の中でも、例えば蓄電デバイス用外装材の外観を黒色とするためには、カーボンブラックが好ましい。また、蓄電デバイスから発生する熱を放熱する観点からは、マイカを用いることが好ましい。
顔料の平均粒子径としては、特に制限されず、例えば、0.03~5μm程度、好ましくは0.05~2μm程度が挙げられる。なお、顔料の平均粒子径は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置で測定されたメジアン径とする。
基材層1における着色剤の含有量としては、蓄電デバイス用外装材が着色されれば特に制限されず、例えば5~60質量%程度、好ましくは10~40質量%程度が挙げられる。
[接着剤層2]
本開示の蓄電デバイス用外装材において、接着剤層2は、基材層1とバリア層3との接着性を高めることを目的として、必要に応じて、これらの間に設けられる層である。
本開示の蓄電デバイス用外装材において、接着剤層2は、基材層1とバリア層3との接着性を高めることを目的として、必要に応じて、これらの間に設けられる層である。
接着剤層2は、基材層1とバリア層3とを接着可能である接着剤によって形成される。接着剤層2の形成に使用される接着剤は限定されないが、化学反応型、溶剤揮発型、熱溶融型、熱圧型等のいずれであってもよい。また、2液硬化型接着剤(2液性接着剤)であってもよく、1液硬化型接着剤(1液性接着剤)であってもよく、硬化反応を伴わない樹脂でもよい。また、接着剤層2は単層であってもよいし、多層であってもよい。
接着剤に含まれる接着成分としては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、共重合ポリエステル等のポリエステル;ポリエーテル;ポリウレタン;エポキシ樹脂;フェノール樹脂;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、共重合ポリアミド等のポリアミド;ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィン、酸変性環状ポリオレフィンなどのポリオレフィン系樹脂;ポリ酢酸ビニル;セルロース;(メタ)アクリル樹脂;ポリイミド;ポリカーボネート;尿素樹脂、メラミン樹脂等のアミノ樹脂;クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレン-ブタジエンゴム等のゴム;シリコーン樹脂等が挙げられる。これらの接着成分は1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの接着成分の中でも、好ましくはポリウレタン接着剤が挙げられる。また、これらの接着成分となる樹脂は適切な硬化剤を併用して接着強度を高めることができる。前記硬化剤は、接着成分の持つ官能基に応じて、ポリイソシアネート、多官能エポキシ樹脂、オキサゾリン基含有ポリマー、ポリアミン樹脂、酸無水物などから適切なものを選択する。
ポリウレタン接着剤としては、例えば、ポリオール化合物を含有する第1剤と、イソシアネート化合物を含有する第2剤とを含むポリウレタン接着剤が挙げられる。好ましくはポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、およびアクリルポリオール等のポリオールを第1剤として、芳香族系又は脂肪族系のポリイソシアネートを第2剤とした二液硬化型のポリウレタン接着剤が挙げられる。また、ポリウレタン接着剤としては、例えば、予めポリオール化合物とイソシアネート化合物とを反応させたポリウレタン化合物と、イソシアネート化合物とを含むポリウレタン接着剤が挙げられる。また、ポリウレタン接着剤としては、例えば、予めポリオール化合物とイソシアネート化合物とを反応させたポリウレタン化合物と、ポリオール化合物とを含むポリウレタン接着剤が挙げられる。また、ポリウレタン接着剤としては、例えば、予めポリオール化合物とイソシアネート化合物とを反応させたポリウレタン化合物を、空気中などの水分と反応させることによって硬化させたポリウレタン接着剤が挙げられる。ポリオール化合物としては、繰り返し単位の末端の水酸基に加えて、側鎖にも水酸基を有するポリエステルポリオールを用いることが好ましい。第2剤としては、脂肪族、脂環式、芳香族、芳香脂肪族のイソシアネート系化合物が挙げられる。イソシアネート系化合物としては、例えばヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、水素化XDI(H6XDI)、水素化MDI(H12MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ナフタレンジイソシアネート(NDI)等が挙げられる。また、これらのジイソシアネートの1種類又は2種類以上からの多官能イソシアネート変性体等が挙げられる。また、ポリイソシアネート化合物として多量体(例えば三量体)を使用することもできる。このような多量体には、アダクト体、ビウレット体、ヌレート体等が挙げられる。接着剤層2がポリウレタン接着剤により形成されていることで蓄電デバイス用外装材に優れた電解液耐性が付与され、側面に電解液が付着しても基材層1が剥がれることが抑制される。
また、接着剤層2は、接着性を阻害しない限り他成分の添加が許容され、着色剤や熱可塑性エラストマー、粘着付与剤、フィラーなどを含有してもよい。接着剤層2が着色剤を含んでいることにより、蓄電デバイス用外装材を着色することができる。着色剤としては、顔料、染料などの公知のものが使用できる。また、着色剤は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
顔料の種類は、接着剤層2の接着性を損なわない範囲であれば、特に限定されない。有機顔料としては、例えば、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アンスラキノン系、ジオキサジン系、インジゴチオインジゴ系、ペリノン-ペリレン系、イソインドレニン系、ベンズイミダゾロン系等の顔料が挙げられ、無機顔料としては、カーボンブラック系、酸化チタン系、カドミウム系、鉛系、酸化クロム系、鉄系等の顔料が挙げられ、その他に、マイカ(雲母)の微粉末、魚鱗箔等が挙げられる。
着色剤の中でも、例えば蓄電デバイス用外装材の外観を黒色とするためには、カーボンブラックが好ましい。また、蓄電デバイスから発生する熱を放熱する観点より、マイカを用いることが好ましい。
顔料の平均粒子径としては、特に制限されず、例えば、0.03~5μm程度、好ましくは0.05~2μm程度が挙げられる。なお、顔料の平均粒子径は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置で測定されたメジアン径とする。
接着剤層2における着色剤の含有量としては、蓄電デバイス用外装材が着色されれば特に制限されず、例えば5~60質量%程度、好ましくは10~40質量%が挙げられる。
接着剤層2の厚みは、基材層1とバリア層3とを接着できれば、特に制限されないが、例えば、約1μm以上、約2μm以上である。また、接着剤層2の厚みは、例えば、約10μm以下、約5μm以下である。また、接着剤層2の厚みの好ましい範囲については、1~10μm程度、1~5μm程度、2~10μm程度、2~5μm程度が挙げられる。
[着色層]
着色層は、基材層1とバリア層3との間に必要に応じて設けられる層である(図示を省略する)。接着剤層2を有する場合には、基材層1と接着剤層2との間、接着剤層2とバリア層3との間に着色層を設けてもよい。また、基材層1の外側に着色層を設けてもよい。着色層を設けることにより、蓄電デバイス用外装材を着色することができる。
着色層は、基材層1とバリア層3との間に必要に応じて設けられる層である(図示を省略する)。接着剤層2を有する場合には、基材層1と接着剤層2との間、接着剤層2とバリア層3との間に着色層を設けてもよい。また、基材層1の外側に着色層を設けてもよい。着色層を設けることにより、蓄電デバイス用外装材を着色することができる。
着色層は、例えば、着色剤を含むインキを基材層1の表面、またはバリア層3の表面に塗布することにより形成することができる。着色剤としては、顔料、染料などの公知のものが使用できる。また、着色剤は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
着色層に含まれる着色剤の具体例としては、[接着剤層2]の欄で例示したものと同じものが例示される。
[バリア層3]
蓄電デバイス用外装材において、バリア層3は、少なくとも水分の浸入を抑止する層である。
蓄電デバイス用外装材において、バリア層3は、少なくとも水分の浸入を抑止する層である。
バリア層3としては、例えば、バリア性を有する金属箔、蒸着膜、樹脂層などが挙げられる。蒸着膜としては金属蒸着膜、無機酸化物蒸着膜、炭素含有無機酸化物蒸着膜などが挙げられ、樹脂層としてはポリ塩化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)を主成分としたポリマー類やテトラフルオロエチレン(TFE)を主成分としたポリマー類やフルオロアルキル基を有するポリマー、およびフルオロアルキル単位を主成分としたポリマー類などのフッ素含有樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体などが挙げられる。また、バリア層3としては、これらの蒸着膜及び樹脂層の少なくとも1層を設けた樹脂フィルムなども挙げられる。バリア層3は、複数層設けてもよい。バリア層3は、金属材料により構成された層を含むことが好ましい。バリア層3を構成する金属材料としては、具体的には、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン鋼、鋼板などが挙げられ、金属箔として用いる場合は、アルミニウム合金箔、及びステンレス鋼箔の少なくとも一方を含むことが好ましい。
バリア層3において、前述した金属材料により構成された層は、金属材料のリサイクル材を含んでいてもよい。金属材料のリサイクル材としては、例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン鋼、又は鋼板のリサイクル材が挙げられる。これらのリサイクル材は、それぞれ、公知の方法で入手できる。アルミニウム合金のリサイクル材は、例えば、国際公開第2022/092231号に記載の製造方法によって入手できる。バリア層3は、リサイクル材のみによって構成されてもよいし、リサイクル材とバージン材との混合材料によって構成されてもよい。なお、金属材料のリサイクル材とは、いわゆる市中で使用された各種製品や、製造工程から出る廃棄物などを回収・単離・精製などを行って再利用可能な状態にした金属材料をいう。また、金属材料のバージン材とは、金属の天然資源(原材料)から精錬された新品の金属材料であって、リサイクル材でないものをいう。
アルミニウム合金箔は、蓄電デバイス用外装材の成形性を向上させる観点から、例えば、焼きなまし処理済みのアルミニウム合金などにより構成された軟質アルミニウム合金箔であることがより好ましく、より成形性を向上させる観点から、鉄を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。鉄を含むアルミニウム合金箔(100質量%)において、鉄の含有量は、0.1~9.0質量%であることが好ましく、0.5~2.0質量%であることがより好ましい。鉄の含有量が0.1質量%以上であることにより、より優れた成形性を有する蓄電デバイス用外装材を得ることができる。鉄の含有量が9.0質量%以下であることにより、より柔軟性に優れた蓄電デバイス用外装材を得ることができる。軟質アルミニウム合金箔としては、例えば、JIS H4160:1994 A8021H-O、JIS H4160:1994 A8079H-O、JIS H4000:2014 A8021P-O、又はJIS H4000:2014 A8079P-Oで規定される組成を備えるアルミニウム合金箔が挙げられる。また必要に応じて、ケイ素、マグネシウム、銅、マンガンなどが添加されていてもよい。また軟質化は焼鈍処理などで行うことができる。
また、ステンレス鋼箔としては、オーステナイト系、フェライト系、オーステナイト・フェライト系、マルテンサイト系、析出硬化系のステンレス鋼箔などが挙げられる。さらに成形性に優れた蓄電デバイス用外装材を提供する観点から、ステンレス鋼箔は、オーステナイト系のステンレス鋼により構成されていることが好ましい。
ステンレス鋼箔を構成するオーステナイト系のステンレス鋼の具体例としては、SUS304、SUS301、SUS316Lなどが挙げられ、これら中でも、SUS304が特に好ましい。
バリア層3の厚みは、金属箔の場合、少なくとも水分の浸入を抑止するバリア層としての機能を発揮すればよく、例えば9~200μm程度が挙げられる。バリア層3の厚みは、好ましくは約85μm以下、より好ましくは約60μm以下、さらに好ましくは約40μm以下、特に好ましくは約35μm以下である。また、バリア層3の厚みは、好ましくは約10μm以上、さらに好ましくは約20μm以上、より好ましくは約25μm以上である。また、バリア層3の厚みの好ましい範囲としては、10~85μm程度、10~60μm程度、10~40μm程度、10~35μm程度、20~85μm程度、20~60μm程度、20~40μm程度、20~35μm程度、25~85μm程度、25~60μm程度、25~40μm程度、25~35μm程度が挙げられる。バリア層3がアルミニウム合金箔により構成されている場合、上述した範囲が特に好ましい。また、蓄電デバイス用外装材10に高成形性及び高剛性を付与する観点からは、バリア層3の厚みは、好ましくは約35μm以上、より好ましくは約45μm以上、さらに好ましくは約50μm以上、さらに好ましくは約55μm以上であり、また、好ましくは約200μm以下、より好ましくは約85μm以下、さらに好ましくは約75μm以下、さらに好ましくは約70μm以下であり、好ましい範囲としては、35~200μm程度、35~85μm程度、35~75μm程度、35~70μm程度、45~200μm程度、45~85μm程度、45~75μm程度、45~70μm程度、50~200μm程度、50~85μm程度、50~75μm程度、50~70μm程度、55~200μm程度、55~85μm程度、55~75μm程度、55~70μm程度である。蓄電デバイス用外装材10が高成形性を備えることにより、深絞り成形が容易となり、蓄電デバイスの高容量化に寄与し得る。また、蓄電デバイスが高容量化されると、蓄電デバイスの重量が増加するが、蓄電デバイス用外装材10の剛性が高められることにより、蓄電デバイスの高い密封性に寄与できる。また、特に、バリア層3がステンレス鋼箔により構成されている場合、ステンレス鋼箔の厚みは、好ましくは約60μm以下、より好ましくは約50μm以下、さらに好ましくは約40μm以下、さらに好ましくは約30μm以下、特に好ましくは約25μm以下である。また、ステンレス鋼箔の厚みは、好ましくは約10μm以上、より好ましくは約15μm以上である。また、ステンレス鋼箔の厚みの好ましい範囲としては、10~60μm程度、10~50μm程度、10~40μm程度、10~30μm程度、10~25μm程度、15~60μm程度、15~50μm程度、15~40μm程度、15~30μm程度、15~25μm程度が挙げられる。
また、バリア層3が金属箔の場合は、溶解や腐食の防止などのために、少なくとも基材層と反対側の面に耐腐食性皮膜を備えていることが好ましい。バリア層3は、耐腐食性皮膜を両面に備えていてもよい。ここで、耐腐食性皮膜とは、例えば、ベーマイト処理などの熱水変成処理、化成処理、陽極酸化処理、ニッケルやクロムなどのメッキ処理、コーティング剤を塗工する腐食防止処理をバリア層の表面に行い、バリア層に耐腐食性(例えば耐酸性、耐アルカリ性など)を備えさせる薄膜をいう。耐腐食性皮膜は、具体的には、バリア層の耐酸性を向上させる皮膜(耐酸性皮膜)、バリア層の耐アルカリ性を向上させる皮膜(耐アルカリ性皮膜)などを意味している。耐腐食性皮膜を形成する処理としては、1種類を行ってもよいし、2種類以上を組み合わせて行ってもよい。また、1層だけではなく多層化することもできる。さらに、これらの処理のうち、熱水変成処理及び陽極酸化処理は、処理剤によって金属箔表面を溶解させ、耐腐食性に優れる金属化合物を形成させる処理である。なお、これらの処理は、化成処理の定義に包含される場合もある。また、バリア層3が耐腐食性皮膜を備えている場合、耐腐食性皮膜を含めてバリア層3とする。
耐腐食性皮膜は、蓄電デバイス用外装材の成形時において、バリア層(例えば、アルミニウム合金箔)と基材層との間のデラミネーション防止、電解質と水分とによる反応で生成するフッ化水素により、バリア層表面の溶解、腐食、特にバリア層がアルミニウム合金箔である場合にバリア層表面に存在する酸化アルミニウムが溶解、腐食することを防止し、かつ、バリア層表面の接着性(濡れ性)を向上させ、ヒートシール時の基材層とバリア層とのデラミネーション防止、成形時の基材層とバリア層とのデラミネーション防止の効果を示す。
化成処理によって形成される耐腐食性皮膜としては、種々のものが知られており、主には、リン酸塩、クロム酸塩、フッ化物、トリアジンチオール化合物、及び希土類酸化物のうち少なくとも1種を含む耐腐食性皮膜などが挙げられる。リン酸塩、クロム酸塩を用いた化成処理としては、例えば、クロム酸クロメート処理、リン酸クロメート処理、リン酸-クロム酸塩処理、クロム酸塩処理などが挙げられ、これらの処理に用いるクロム化合物としては、例えば、硝酸クロム、フッ化クロム、硫酸クロム、酢酸クロム、蓚酸クロム、重リン酸クロム、クロム酸アセチルアセテート、塩化クロム、硫酸カリウムクロムなどが挙げられる。また、これらの処理に用いるリン化合物としては、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸アンモニウム、ポリリン酸などが挙げられる。また、クロメート処理としてはエッチングクロメート処理、電解クロメート処理、塗布型クロメート処理などが挙げられ、塗布型クロメート処理が好ましい。この塗布型クロメート処理は、バリア層(例えばアルミニウム合金箔)の少なくとも内層側の面を、まず、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法、酸活性化法等の周知の処理方法で脱脂処理を行い、その後、脱脂処理面にリン酸Cr(クロム)塩、リン酸Ti(チタン)塩、リン酸Zr(ジルコニウム)塩、リン酸Zn(亜鉛)塩などのリン酸金属塩及びこれらの金属塩の混合体を主成分とする処理液、または、リン酸非金属塩及びこれらの非金属塩の混合体を主成分とする処理液、あるいは、これらと合成樹脂などとの混合物からなる処理液をロールコート法、グラビア印刷法、浸漬法等の周知の塗工法で塗工し、乾燥する処理である。処理液は例えば、水、アルコール系溶剤、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤など各種溶媒を用いることができ、水が好ましい。また、このとき用いる樹脂成分としては、フェノール系樹脂やアクリル系樹脂などの高分子などが挙げられ、下記一般式(1)~(4)で表される繰り返し単位を有するアミノ化フェノール重合体を用いたクロメート処理などが挙げられる。なお、当該アミノ化フェノール重合体において、下記一般式(1)~(4)で表される繰り返し単位は、1種類単独で含まれていてもよいし、2種類以上の任意の組み合わせであってもよい。アクリル系樹脂は、ポリアクリル酸、アクリル酸メタクリル酸エステル共重合体、アクリル酸マレイン酸共重合体、アクリル酸スチレン共重合体、またはこれらのナトリウム塩、アンモニウム塩、アミン塩等の誘導体であることが好ましい。特にポリアクリル酸のアンモニウム塩、ナトリウム塩、又はアミン塩等のポリアクリル酸の誘導体が好ましい。本開示において、ポリアクリル酸とは、アクリル酸の重合体を意味している。また、アクリル系樹脂は、アクリル酸とジカルボン酸又はジカルボン酸無水物との共重合体であることも好ましく、アクリル酸とジカルボン酸又はジカルボン酸無水物との共重合体のアンモニウム塩、ナトリウム塩、又はアミン塩であることも好ましい。アクリル系樹脂は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
一般式(1)~(4)中、Xは、水素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アリル基またはベンジル基を示す。また、R1及びR2は、それぞれ同一または異なって、ヒドロキシ基、アルキル基、またはヒドロキシアルキル基を示す。一般式(1)~(4)において、X、R1及びR2で示されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基などの炭素数1~4の直鎖または分枝鎖状アルキル基が挙げられる。また、X、R1及びR2で示されるヒドロキシアルキル基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、1-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシエチル基、1-ヒドロキシプロピル基、2-ヒドロキシプロピル基、3-ヒドロキシプロピル基、1-ヒドロキシブチル基、2-ヒドロキシブチル基、3-ヒドロキシブチル基、4-ヒドロキシブチル基などのヒドロキシ基が1個置換された炭素数1~4の直鎖または分枝鎖状アルキル基が挙げられる。一般式(1)~(4)において、X、R1及びR2で示されるアルキル基及びヒドロキシアルキル基は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。一般式(1)~(4)において、Xは、水素原子、ヒドロキシ基またはヒドロキシアルキル基であることが好ましい。一般式(1)~(4)で表される繰り返し単位を有するアミノ化フェノール重合体の数平均分子量は、例えば、500~100万程度であることが好ましく、1000~2万程度であることがより好ましい。アミノ化フェノール重合体は、例えば、フェノール化合物又はナフトール化合物とホルムアルデヒドとを重縮合して上記一般式(1)又は一般式(3)で表される繰返し単位からなる重合体を製造し、次いでホルムアルデヒド及びアミン(R1R2NH)を用いて官能基(-CH2NR1R2)を上記で得られた重合体に導入することにより、製造される。アミノ化フェノール重合体は、1種単独で又は2種以上混合して使用される。
耐腐食性皮膜の他の例としては、希土類元素酸化物ゾル、アニオン性ポリマー、カチオン性ポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有するコーティング剤を塗工するコーティングタイプの腐食防止処理によって形成される薄膜が挙げられる。コーティング剤には、さらにリン酸またはリン酸塩、ポリマーを架橋させる架橋剤を含んでもよい。希土類元素酸化物ゾルには、液体分散媒中に希土類元素酸化物の微粒子(例えば、平均粒径100nm以下の粒子)が分散されている。希土類元素酸化物としては、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ネオジウム、酸化ランタン等が挙げられ、密着性をより向上させる観点から酸化セリウムが好ましい。耐腐食性皮膜に含まれる希土類元素酸化物は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。希土類元素酸化物ゾルの液体分散媒としては、例えば、水、アルコール系溶剤、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤など各種溶媒を用いることができ、水が好ましい。カチオン性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリエチレンイミンとカルボン酸を有するポリマーからなるイオン高分子錯体、アクリル主骨格に1級アミンをグラフト重合させた1級アミングラフトアクリル樹脂、ポリアリルアミンまたはその誘導体、アミノ化フェノールなどが好ましい。また、アニオン性ポリマーとしては、ポリ(メタ)アクリル酸またはその塩、あるいは(メタ)アクリル酸またはその塩を主成分とする共重合体であることが好ましい。また、架橋剤が、イソシアネート基、グリシジル基、カルボキシル基、オキサゾリン基のいずれかの官能基を有する化合物とシランカップリング剤よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。また、前記リン酸またはリン酸塩が、縮合リン酸または縮合リン酸塩であることが好ましい。
耐腐食性皮膜の一例としては、リン酸中に、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化スズなどの金属酸化物や硫酸バリウムの微粒子を分散させたものをバリア層の表面に塗布し、150℃以上で焼付け処理を行うことにより形成したものが挙げられる。
耐腐食性皮膜は、必要に応じて、さらにカチオン性ポリマー及びアニオン性ポリマーの少なくとも一方を積層した積層構造としてもよい。カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマーとしては、上述したものが挙げられる。
なお、耐腐食性皮膜の組成の分析は、例えば、飛行時間型2次イオン質量分析法を用いて行うことができる。
化成処理においてバリア層3の表面に形成させる耐腐食性皮膜の量については、特に制限されないが、例えば、塗布型クロメート処理を行う場合であれば、バリア層3の表面1m2当たり、クロム酸化合物がクロム換算で例えば0.5~50mg程度、好ましくは1.0~40mg程度、リン化合物がリン換算で例えば0.5~50mg程度、好ましくは1.0~40mg程度、及びアミノ化フェノール重合体が例えば1.0~200mg程度、好ましくは5.0~150mg程度の割合で含有されていることが望ましい。
耐腐食性皮膜の厚みとしては、特に制限されないが、皮膜の凝集力や、バリア層や熱融着性樹脂層との密着力の観点から、好ましくは1nm~20μm程度、より好ましくは1nm~100nm程度、さらに好ましくは1nm~50nm程度が挙げられる。なお、耐腐食性皮膜の厚みは、透過電子顕微鏡による観察、または、透過電子顕微鏡による観察と、エネルギー分散型X線分光法もしくは電子線エネルギー損失分光法との組み合わせによって測定することができる。飛行時間型2次イオン質量分析法を用いた耐腐食性皮膜の組成の分析により、例えば、CeとPとOからなる2次イオン(例えば、Ce2PO4
+、CePO4
-などの少なくとも1種)や、例えば、CrとPとOからなる2次イオン(例えば、CrPO2
+、CrPO4
-などの少なくとも1種)に由来するピークが検出される。
化成処理は、耐腐食性皮膜の形成に使用される化合物を含む溶液を、バーコート法、ロールコート法、グラビアコート法、浸漬法などによって、バリア層の表面に塗布した後に、バリア層の温度が70~200℃程度になるように加熱することにより行われる。また、バリア層に化成処理を施す前に、予めバリア層を、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法などによる脱脂処理に供してもよい。このように脱脂処理を行うことにより、バリア層の表面の化成処理をより効率的に行うことが可能となる。また、脱脂処理にフッ素含有化合物を無機酸で溶解させた酸脱脂剤を用いることで、金属箔の脱脂効果だけでなく不動態である金属のフッ化物を形成させることが可能であり、このような場合には脱脂処理だけを行ってもよい。
[熱融着性樹脂層4]
本開示の蓄電デバイス用外装材において、熱融着性樹脂層4は、最内層に該当し、蓄電デバイスの組み立て時に熱融着性樹脂層同士が熱融着して蓄電デバイス素子を密封する機能を発揮する層(シーラント層)である。
本開示の蓄電デバイス用外装材において、熱融着性樹脂層4は、最内層に該当し、蓄電デバイスの組み立て時に熱融着性樹脂層同士が熱融着して蓄電デバイス素子を密封する機能を発揮する層(シーラント層)である。
(第1の態様の熱融着性樹脂層4)
本開示の第1の態様において、蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層4は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である。本開示の第1の態様の蓄電デバイス用外装材は、熱融着性樹脂層4の150℃環境における対数減衰率ΔEが0.075以下という非常に低い値に設定されていることにより、150℃環境という非常に高温な環境において、高いシール強度を発揮することができる。
本開示の第1の態様において、蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層4は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である。本開示の第1の態様の蓄電デバイス用外装材は、熱融着性樹脂層4の150℃環境における対数減衰率ΔEが0.075以下という非常に低い値に設定されていることにより、150℃環境という非常に高温な環境において、高いシール強度を発揮することができる。
本開示の第1の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、熱融着性樹脂層4の150℃環境における対数減衰率ΔEは、好ましくは約0.073以下、より好ましくは0.071以下である。当該対数減衰率ΔEが低くなりすぎると、硬くなり、曲がらなく、成形性が悪化することから、好ましくは約0.020以上、より好ましくは約0.025以上、さらに好ましくは約0.030以上、0.065以上、0.069以上であり、好ましい範囲としては、0.020~0.075程度、0.020~0.073程度、0.020~0.071程度、0.025~0.075程度、0.025~0.073程度、0.025~0.071程度、0.030~0.075程度、0.030~0.073程度、0.030~0.071程度、0.065~0.075程度、0.065~0.073程度、0.065~0.071程度、0.069~0.075程度、0.069~0.073程度、0.069~0.071程度などが挙げられる。熱融着性樹脂層4の150℃環境における対数減衰率ΔEは、以下の<剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定>に記載された方法により測定される値である。
<剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定>
剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定方法を説明するための模式図を図6に示す。剛体振り子型物性試験器を用い、振り子30のフレームにはFRB-100、エッジ部の円柱状シリンダエッジ30aにはRBP-020、冷熱ブロック31にはCHB-100を使用し、初期の振幅を約0.3degreeとした。振り子吸着時間を1.0s、測定間隔を10sとした。MD45mm、TD15mmにカットし、試験サンプルとする。さらに、振動変位検出器32を使用している。
剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定方法を説明するための模式図を図6に示す。剛体振り子型物性試験器を用い、振り子30のフレームにはFRB-100、エッジ部の円柱状シリンダエッジ30aにはRBP-020、冷熱ブロック31にはCHB-100を使用し、初期の振幅を約0.3degreeとした。振り子吸着時間を1.0s、測定間隔を10sとした。MD45mm、TD15mmにカットし、試験サンプルとする。さらに、振動変位検出器32を使用している。
なお、本測定で採用する円柱状シリンダエッジRBP-020は、径が2mmと小さく、測定時に熱融着性樹脂層の表面から内部に沈み込み易く、熱融着性樹脂層の厚み方向全体としての特性を評価することに適している。このため、本測定は、前述の高温環境(150℃環境)におけるシール強度との相関を評価する観点から適したものである。例えば、他のシリンダエッジとして、円筒形シリンダエッジRBP-060もあるが、当該シリンダエッジは、形状が円柱状ではなく円筒形であり、かつ、径が6mmと大きいため、内部に沈みにくく表面付近の評価となる。
冷熱ブロック31上に試験サンプルの測定面(熱融着性樹脂層)を上方に向けて載置し、測定面上に振り子付き円柱状シリンダエッジ30aの軸線方向が試験サンプルのMDの方向に直交するように設置する。また、測定中の試験サンプルの浮きや反りを防ぐために、試験サンプルの測定結果に影響のない箇所にテープを貼りつけて冷熱ブロック31上に固定する。円柱状シリンダエッジ30aを、熱融着性樹脂層の表面に接触させる。次に、冷熱ブロック31を用いて昇温速度3℃/分にて0℃から180℃の温度範囲で熱融着性樹脂層の対数減衰率ΔEの測定をN=1で行う。試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が150℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用する。本開示の第1の態様においては、前述の150℃での耐熱シール強度が25N/15mm以上となる指標として、本測定における150℃での対数減衰率ΔEは、0.075以下を採用する。
なお、対数減衰率ΔEは、以下の式によって算出される。
ΔE=[ln(A1/A2)+ln(A2/A3)+...+ln(An/An+1)]/n
A:振幅
n:波数
なお、対数減衰率ΔEは、以下の式によって算出される。
ΔE=[ln(A1/A2)+ln(A2/A3)+...+ln(An/An+1)]/n
A:振幅
n:波数
第1の態様の熱融着性樹脂層4について、150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下となるように調整する方法としては、熱融着性樹脂層4の組成、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン、エラストマーなどを調整する方法が挙げられる。特に、熱融着性樹脂層4を形成する樹脂組成物の組成を、後述する具体的な組成(ランダムポリプロピレンの含有率が好ましくは約5質量%以上、より好ましくは約10質量%以上、さらに好ましくは約15質量%以上であり、また、好ましくは約35質量%以下、より好ましくは約30質量%以下、さらに好ましくは約20質量%以下であり、好ましい範囲としては、5~35質量%程度、5~30質量%程度、5~20質量%程度、10~35質量%程度、10~30質量%程度、10~20質量%程度、15~35質量%程度、15~30質量%程度、15~25質量%程度などであり、ホモポリプロピレンの含有率が好ましくは約30質量%以上、より好ましくは約35質量%以上、さらに好ましくは約40質量%以上であり、また、好ましくは約70質量%以下、より好ましくは約65質量%以下、さらに好ましくは約60質量%以下であり、好ましい範囲としては、30~70質量%程度、30~65質量%程度、30~60質量%程度、35~70質量%程度、35~65質量%程度、35~60質量%程度、40~70質量%程度、40~65質量%程度、40~60質量%程度などであり、エラストマーの含有率が好ましくは約10質量%以上、より好ましくは約15質量%以上、さらに好ましくは約20質量%以上であり、また、好ましくは約50質量%以下、より好ましくは約45質量%以下、さらに好ましくは約40質量%以下であり、好ましい範囲としては、10~50質量%程度、10~45質量%程度、10~40質量%程度、15~50質量%程度、15~45質量%程度、15~40質量%程度、20~50質量%程度、20~45質量%程度、20~40質量%程度など)を満たすように調整することで、熱融着性樹脂層4の150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下になりやすくなる。
本開示の第1の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、熱融着性樹脂層4の80℃環境における対数減衰率ΔEは、好ましくは約0.020超、より好ましくは約0.025以上、さらに好ましくは約0.030以上であり、また、好ましくは約0.075以下、より好ましくは約0.073以下、さらに好ましくは約0.071以下であり、好ましい範囲としては、0.020超0.075以下程度、0.020超0.073以下程度、0.020超0.071以下程度、0.025~0.075程度、0.025~0.073程度、0.025~0.071程度、0.030~0.075程度、0.030~0.073程度、0.030~0.071程度などが挙げられる。熱融着性樹脂層4の80℃環境における対数減衰率ΔEは、前記の<剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定>に記載された方法において、「試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が150℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用する。」代わりに「試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が80℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用する。」こと以外は、熱融着性樹脂層4の150℃環境における対数減衰率ΔEと同様にして測定される値である。
また、本開示の第1の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、熱融着性樹脂層4の表面について、FT-IRのATR測定モードを用いて測定される吸収スペクトルにおいて、非晶成分に由来する973cm-1付近のピーク強度P1に対する、結晶成分に由来する998cm-1付近のピーク強度P2の強度比X=P2/P1が、好ましくは約0.750以上、より好ましくは約0.755以上、さらに好ましくは約0.760以上である。また、強度比Xが高く、結晶性が高くなりすぎると、伸びにくくなり、成形性が悪化するので、強度比Xは、好ましくは約0.830以下、より好ましくは約0.825以下、さらに好ましくは約0.820以下であり、好ましい範囲としては、0.750~0.830程度、0.750~0.825程度、0.750~0.820程度、0.755~0.830程度、0.755~0.825程度、0.755~0.820程度、0.760~0.830程度、0.760~0.825程度、0.760~0.820程度などが挙げられる。熱融着性樹脂層4の当該強度比X=P2/P1は、以下の<FT-IRによる結晶性評価>に記載された方法により測定される値である。
<FT-IRによる結晶性評価>
蓄電デバイス用外装材を30mm×30mmの正方形に裁断してサンプルを作製する。得られたサンプルの熱接着性樹脂層の表面をFT/IR6100のATR測定モードを用いて、温度25℃、相対湿度50%の環境下で赤外吸収スペクトル測定を実施する。得られた吸収スペクトルから、非晶成分に由来する973cm-1付近の吸収ピーク強度P1と、結晶成分に由来する998cm-1付近の吸収ピーク強度P2を測定し、吸収ピーク強度P1に対する吸収ピーク強度P2の強度比X=P2/P1を算出する。ここで赤外吸収スペクトルは吸光度での値を用いる。
手法:マクロATR法
波数分解能:4cm-1
積算回数:32回
検出器:TGS検出器
ATRプリズム:ダイヤモンド
ベースライン:波数927cm-1から1067cm-1の範囲における強度の平均値
吸収ピーク強度P1:波数973cm-1付近におけるピーク強度からベースラインの値を引いた値
吸収ピーク強度P2:波数998cm-1付近におけるピーク強度からベースラインの値を引いた値
蓄電デバイス用外装材を30mm×30mmの正方形に裁断してサンプルを作製する。得られたサンプルの熱接着性樹脂層の表面をFT/IR6100のATR測定モードを用いて、温度25℃、相対湿度50%の環境下で赤外吸収スペクトル測定を実施する。得られた吸収スペクトルから、非晶成分に由来する973cm-1付近の吸収ピーク強度P1と、結晶成分に由来する998cm-1付近の吸収ピーク強度P2を測定し、吸収ピーク強度P1に対する吸収ピーク強度P2の強度比X=P2/P1を算出する。ここで赤外吸収スペクトルは吸光度での値を用いる。
手法:マクロATR法
波数分解能:4cm-1
積算回数:32回
検出器:TGS検出器
ATRプリズム:ダイヤモンド
ベースライン:波数927cm-1から1067cm-1の範囲における強度の平均値
吸収ピーク強度P1:波数973cm-1付近におけるピーク強度からベースラインの値を引いた値
吸収ピーク強度P2:波数998cm-1付近におけるピーク強度からベースラインの値を引いた値
例えばX線回折法(XRD)は、検出深さが数十μmであり、熱融着性樹脂層だけでなく、接着層も含んだ状態で結晶性を評価する。これに対し、FT-IRのATR法の検出深さは数μmであり、熱融着性樹脂層のみの結晶性が反映される。このため、FT-IRのATR法では、電解液の影響を受ける熱融着性樹脂層の結晶性を反映させることが可能である。
第1の態様の熱融着性樹脂層4について、前記強度比X=P2/P1が0.760以上となるように調整する方法としては、熱融着性樹脂層4の組成、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン、エラストマーなどを調整する方法が挙げられる。特に、熱融着性樹脂層4を形成する樹脂組成物の組成を、後述する具体的な組成(ランダムポリプロピレンの含有率が10~30質量%程度(好ましくは15~25質量%程度など)であり、ホモポリプロピレンの含有率が30~70質量%程度(好ましくは40~60質量%程度など)であり、エラストマーの含有率が10~50質量%程度(好ましくは20~40質量%程度など))を満たすように調整することで、熱融着性樹脂層4の前記強度比X=P2/P1が0.760以上になりやすくなる。
また、本開示の第1の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、熱融着性樹脂層4のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、かつ、断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内(より好ましくは8個以内、さらに好ましくは6個以内)であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まないことが好ましい。当該断面画像の観察は、後述する<熱融着性樹脂層の断面観察>に記載された方法により測定される。最大径は、走査型電子顕微鏡で観察した楕円状の島部について、楕円の長軸方向の径を意味する。
また、本開示の第1の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、前記断面画像について、倍率50000倍で島部を観察した場合に、前記島部には、ラメラ晶が観察されることが好ましい。本開示の第1の態様において、島部のラメラ晶とは、高分子鎖が折り畳まれてできた板状結晶であり、厚さは例えば10~20nm程度、長さは例えば50~200nm程度のサイズで、島部の中に線状に観察される(図9及び図15を参照)。島部に観察されるラメラ晶の厚さ(図15参照)は、好ましくは5nm以上、より好ましくは10nm以上であり、また、好ましくは50nm以下、より好ましくは20nm以下であり、好ましい範囲としては、5~50nm程度、5~20nm程度、10~50nm程度、10~20nm程度である。また、島部に観察されるラメラ晶の長さ(図15参照)は、好ましくは10nm以上、より好ましくは20nm以上、より好ましくは50nm以上であり、また、好ましくは400nm以下、より好ましくは200nm以下、さらに好ましくは100nm以下であり、好ましい範囲としては、10~400nm程度、10~200nm程度、10~100nm程度、20~400nm程度、20~200nm程度、20~100nm程度、50~400nm程度、50~200nm程度、50~100nm程度である。
また、本開示の第1の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、断面画像について、倍率50000倍で島部を観察した場合に、島部は、島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を有しないことが好ましい。本開示の第1の態様において、島部と海部との境界部分の層とは、結晶性を有しないエラストマーによって形成されている部分である。図9に、島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を有する島部の画像(電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像)を示す。図9の矢印で挟まれた部分が、島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層であり、結晶性を有しないエラストマーにより形成されている。
<熱融着性樹脂層の断面観察>
熱硬化性のエポキシ樹脂内に蓄電デバイス用外装材を包埋し硬化させる。市販品の回転式ミクロトームを用いて、断面を作製し、蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層を、包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて3時間染色する。ミクロトームで断面を1μm切り進めた後、ダイヤモンドナイフを用いて厚み70nm~100nmの染色された切片を採取する。染色された切片について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて断面画像を取得する。測定条件は、加速電圧:30kV、エミッション電流:10μA、検出器:透過検出器、傾斜:なし(0°)とする。海島構造は観察倍率20000倍、ラメラ構造は観察倍率50000倍とする。具体的には、熱融着性樹脂層の海島構造を観察する断面画像は、熱融着性樹脂層の中心部分について、13.5μm×19.1μmの範囲から、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲をランダムに選択して、4.50μm×6.37μmの範囲に含まれる島部の数を確認する。さらに、倍率20000倍で観察された島部について、倍率を50000倍に拡大して、島部のラメラ晶の有無についての観察、島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を島部が有するか否かについての観察を行う。
熱硬化性のエポキシ樹脂内に蓄電デバイス用外装材を包埋し硬化させる。市販品の回転式ミクロトームを用いて、断面を作製し、蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層を、包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて3時間染色する。ミクロトームで断面を1μm切り進めた後、ダイヤモンドナイフを用いて厚み70nm~100nmの染色された切片を採取する。染色された切片について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて断面画像を取得する。測定条件は、加速電圧:30kV、エミッション電流:10μA、検出器:透過検出器、傾斜:なし(0°)とする。海島構造は観察倍率20000倍、ラメラ構造は観察倍率50000倍とする。具体的には、熱融着性樹脂層の海島構造を観察する断面画像は、熱融着性樹脂層の中心部分について、13.5μm×19.1μmの範囲から、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲をランダムに選択して、4.50μm×6.37μmの範囲に含まれる島部の数を確認する。さらに、倍率20000倍で観察された島部について、倍率を50000倍に拡大して、島部のラメラ晶の有無についての観察、島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を島部が有するか否かについての観察を行う。
第1の態様の熱融着性樹脂層4について、前記の好ましい海島構造となるように調整する方法としては、熱融着性樹脂層4の組成、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン、エラストマーなどを調整する方法が挙げられる。特に、熱融着性樹脂層4を形成する樹脂組成物の組成を、後述する具体的な組成(ランダムポリプロピレンの含有率が好ましくは約5質量%以上、より好ましくは約10質量%以上、さらに好ましくは約15質量%以上であり、また、好ましくは約35質量%以下、より好ましくは約30質量%以下、さらに好ましくは約20質量%以下であり、好ましい範囲としては、5~35質量%程度、5~30質量%程度、5~20質量%程度、10~35質量%程度、10~30質量%程度、10~20質量%程度、15~35質量%程度、15~30質量%程度、15~20質量%程度などであり、ホモポリプロピレンの含有率が好ましくは約30質量%以上、より好ましくは約35質量%以上、さらに好ましくは約40質量%以上であり、また、好ましくは約70質量%以下、より好ましくは約65質量%以下、さらに好ましくは約60質量%以下であり、好ましい範囲としては、30~70質量%程度、30~65質量%程度、30~60質量%程度、35~70質量%程度、35~65質量%程度、35~60質量%程度、40~70質量%程度、40~65質量%程度、40~60質量%程度などであり、エラストマーの含有率が好ましくは約10質量%以上、より好ましくは約15質量%以上、さらに好ましくは約20質量%以上であり、また、好ましくは約50質量%以下、より好ましくは約45質量%以下、さらに好ましくは約40質量%以下であり、好ましい範囲としては、10~50質量%程度、10~45質量%程度、10~40質量%程度、15~50質量%程度、15~45質量%程度、15~40質量%程度、20~50質量%程度、20~45質量%程度、20~40質量%程度など)を満たすように調整することで、熱融着性樹脂層4が前記の好ましい海島構造になりやすくなる。
第1の態様の熱融着性樹脂層4を構成している樹脂については、熱融着可能であり、かつ、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下であることを限度として特に制限されないが、ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィンなどのポリオレフィン骨格を含む樹脂が好ましい。
第1の態様の熱融着性樹脂層4を構成している樹脂がポリオレフィン骨格を含むことは、例えば、赤外分光法、ガスクロマトグラフィー質量分析法などにより分析可能である。また、熱融着性樹脂層4を構成している樹脂を赤外分光法で分析すると、無水マレイン酸に由来するピークが検出されることが好ましい。例えば、赤外分光法にて無水マレイン酸変性ポリオレフィンを測定すると、波数1760cm-1付近と波数1780cm-1付近に無水マレイン酸由来のピークが検出される。熱融着性樹脂層4が無水マレイン酸変性ポリオレフィンより構成された層である場合、赤外分光法にて測定すると、無水マレイン酸由来のピークが検出される。ただし、酸変性度が低いとピークが小さくなり検出されない場合がある。その場合は核磁気共鳴分光法にて分析可能である。
第1の態様の熱融着性樹脂層4は、ポリオレフィン骨格を含む樹脂を主成分として含んでいることが好ましく、ポリオレフィンを主成分として含んでいることがより好ましく、ポリプロピレンを主成分として含んでいることがさらに好ましい。ここで、主成分とは、熱融着性樹脂層4に含まれる樹脂成分のうち、含有率が、例えば50質量%以上、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上の樹脂成分であることを意味する。例えば、熱融着性樹脂層4がポリプロピレンを主成分として含むとは、熱融着性樹脂層4に含まれる樹脂成分のうち、ポリプロピレンの含有率が、例えば50質量%以上、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上であることを意味する。
ポリオレフィンとしては、具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等のポリエチレン;エチレン-αオレフィン共重合体;ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー)等のポリプロピレン;プロピレン-αオレフィン共重合体;エチレン-ブテン-プロピレンのターポリマー等が挙げられる。これらの中でも、ポリプロピレンが好ましい。ポリプロピレンは単独重合体あるいは共重合体どちらでも良い。共重合体である場合のポリオレフィン樹脂は、ブロック共重合体であってもよく、ランダム共重合体であってもよい。これらポリオレフィン系樹脂は、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、ポリオレフィンは、環状ポリオレフィンであってもよい。環状ポリオレフィンは、オレフィンと環状モノマーとの共重合体であり、前記環状ポリオレフィンの構成モノマーであるオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、4-メチル-1-ペンテン、スチレン、ブタジエン、イソプレン等が挙げられる。また、環状ポリオレフィンの構成モノマーである環状モノマーとしては、例えば、ノルボルネン等の環状アルケン;シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ノルボルナジエン等の環状ジエン等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは環状アルケン、さらに好ましくはノルボルネンが挙げられる。
また、ポリオレフィンは、酸変性ポリオレフィンであってもよい。酸変性ポリオレフィンとは、ポリオレフィンを酸成分でブロック重合又はグラフト重合することにより変性したポリマーである。酸変性されるポリオレフィンとしては、前記のポリオレフィンや、前記のポリオレフィンにアクリル酸若しくはメタクリル酸等の極性分子を共重合させた共重合体、又は、架橋ポリオレフィン等の重合体等も使用できる。また、酸変性に使用される酸成分としては、例えば、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等のカルボン酸またはその無水物が挙げられる。
酸変性ポリオレフィンは、酸変性環状ポリオレフィンであってもよい。酸変性環状ポリオレフィンとは、環状ポリオレフィンを構成するモノマーの一部を、酸成分に代えて共重合することにより、または環状ポリオレフィンに対して酸成分をブロック重合又はグラフト重合することにより得られるポリマーである。酸変性される環状ポリオレフィンについては、前記と同様である。また、酸変性に使用される酸成分としては、前記のポリオレフィンの変性に使用される酸成分と同様である。
好ましい酸変性ポリオレフィンとしては、カルボン酸またはその無水物で変性されたポリオレフィン、カルボン酸またはその無水物で変性されたポリプロピレン、無水マレイン酸変性ポリオレフィン、無水マレイン酸変性ポリプロピレンが挙げられる。
本開示の第1の態様の蓄電デバイス用外装材においては、熱融着性樹脂層4の剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEを0.075以下とし、耐熱性を高める観点から、熱融着性樹脂層4は、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン及びエラストマーを含む樹脂組成物により形成されていることが好ましい。当該樹脂組成物には、ブロックポリプロピレンが含まれていてもよいが、本開示の第1の態様の効果をより一層好適に発揮する観点からは、ブロックポリプロピレンが含まれていないことが好ましい。
第1の態様の熱融着性樹脂層4は、1種の樹脂単独で形成してもよく、また2種以上の樹脂を組み合わせたブレンドポリマーにより形成してもよい。さらに、熱融着性樹脂層4は、1層のみで形成されていてもよいが、同一又は異なる樹脂によって2層以上で形成されていてもよい。
本開示の第1の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、当該樹脂組成物において、ランダムポリプロピレンの含有率は、好ましくは約5質量%以上、より好ましくは約10質量%以上、さらに好ましくは約15質量%以上であり、また、好ましくは約35質量%以下、より好ましくは約30質量%以下、さらに好ましくは約20質量%以下であり、好ましい範囲としては、5~35質量%程度、5~30質量%程度、5~20質量%程度、10~35質量%程度、10~30質量%程度、10~20質量%程度、15~35質量%程度、15~30質量%程度、15~25質量%程度などが挙げられる。
また、本開示の第1の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、当該樹脂組成物において、ホモポリプロピレンの含有率は、好ましくは約30質量%以上、より好ましくは約35質量%以上、さらに好ましくは約40質量%以上であり、また、好ましくは約70質量%以下、より好ましくは約65質量%以下、さらに好ましくは約60質量%以下であり、好ましい範囲としては、30~70質量%程度、30~65質量%程度、30~60質量%程度、35~70質量%程度、35~65質量%程度、35~60質量%程度、40~70質量%程度、40~65質量%程度、40~60質量%程度などが挙げられる。
本開示の第1の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、当該樹脂組成物において、エラストマーの含有率は、好ましくは約10質量%以上、より好ましくは約15質量%以上、さらに好ましくは約20質量%以上であり、また、好ましくは約50質量%以下、より好ましくは約45質量%以下、さらに好ましくは約40質量%以下であり、好ましい範囲としては、10~50質量%程度、10~45質量%程度、10~40質量%程度、15~50質量%程度、15~45質量%程度、15~40質量%程度、20~50質量%程度、20~45質量%程度、20~40質量%程度などが挙げられる。
本開示の第1の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、当該樹脂組成物に含まれるエラストマーは、好ましくは2元系共重合体、3元系共重合体が挙げられる。また、エラストマーは、好ましくはプロピレン系エラストマーである。プロピレ系エラストマーは、例えば、2元系共重合体、3元系共重合体などが挙げられる。2元系共重合体としては、例えば、プロピレン-エチレン共重合体エラストマー、プロピレン-ブテン共重合体エラストマー、3元系共重合体としては、例えば、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー、エチレン-プロピレン-ジエン共重合体エラストマーなどが挙げられる。エラストマーの中でも、2元系共重合体として、プロピレン-エチレン共重合体エラストマーが好ましい。
本開示の第1の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、当該樹脂組成物の具体的な組成としては、例えば、ランダムポリプロピレンの含有率が約5質量%以上(より好ましくは約10質量%以上、さらに好ましくは約15質量%以上であり、また、好ましくは約35質量%以下、より好ましくは約30質量%以下、さらに好ましくは約20質量%以下であり、好ましい範囲としては、5~35質量%程度、5~30質量%程度、5~20質量%程度、10~35質量%程度、10~30質量%程度、10~20質量%程度、15~35質量%程度、15~30質量%程度、15~20質量%程度など)であり、ホモポリプロピレンの含有率が約30質量%以上(より好ましくは約35質量%以上、さらに好ましくは約40質量%以上であり、また、好ましくは約70質量%以下、より好ましくは約65質量%以下、さらに好ましくは約60質量%以下であり、好ましい範囲としては、30~70質量%程度、30~65質量%程度、30~60質量%程度、35~70質量%程度、35~65質量%程度、35~60質量%程度、40~70質量%程度、40~65質量%程度、40~60質量%程度など)であり、エラストマーの含有率が約10質量%以上(より好ましくは約15質量%以上、さらに好ましくは約20質量%以上であり、また、好ましくは約50質量%以下、より好ましくは約45質量%以下、さらに好ましくは約40質量%以下であり、好ましい範囲としては、10~50質量%程度、10~45質量%程度、10~40質量%程度、15~50質量%程度、15~45質量%程度、15~40質量%程度、20~50質量%程度、20~45質量%程度、20~40質量%程度など)である。当該樹脂組成物は、樹脂(後述する滑剤等の添加剤は含まない)として、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン及びエラストマーのみを含む樹脂組成物により形成されていることも好ましい。
(第2の態様の熱融着性樹脂層4)
本開示の第2の態様の蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層4は、熱融着性樹脂層4のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、かつ、断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内(より好ましくは8個以内、さらに好ましくは6個以内)であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まない。当該断面画像の観察は、後述する<熱融着性樹脂層の断面観察>に記載された方法により測定される。最大径は、走査型電子顕微鏡で観察した楕円状の島部について、楕円の長軸方向の径を意味する。
本開示の第2の態様の蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層4は、熱融着性樹脂層4のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、かつ、断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内(より好ましくは8個以内、さらに好ましくは6個以内)であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まない。当該断面画像の観察は、後述する<熱融着性樹脂層の断面観察>に記載された方法により測定される。最大径は、走査型電子顕微鏡で観察した楕円状の島部について、楕円の長軸方向の径を意味する。
また、本開示の第2の態様の蓄電デバイス用外装材においては、熱融着性樹脂層の前記断面画像について、倍率50000倍で島部を観察した場合に、前記島部には、ラメラ晶が観察される。本開示の第2の態様において、島部のラメラ晶とは、高分子鎖が折り畳まれてできた板状結晶であり、厚さ10~20nm、長さ50~200nmのサイズで、島部の中に線状に観察される(図15を参照)。島部に観察されるラメラ晶の厚さは、好ましくは5nm以上、より好ましくは10nm以上であり、また、好ましくは50nm以下、より好ましくは20nm以下であり、好ましい範囲としては、5~50nm程度、5~20nm程度、10~50nm程度、10~20nm程度である。また、島部に観察されるラメラ晶の長さは、好ましくは10nm以上、より好ましくは20nm以上、より好ましくは50nm以上であり、また、好ましくは400nm以下、より好ましくは200nm以下、さらに好ましくは100nm以下であり、好ましい範囲としては、10~400nm程度、10~200nm程度、10~100nm程度、20~400nm程度、20~200nm程度、20~100nm程度、50~400nm程度、50~200nm程度、50~100nm程度である。
また、本開示の第2の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、断面画像について、倍率50000倍で島部を観察した場合に、島部は、島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を有しないことが好ましい。本開示の第2の態様において、島部と海部との境界部分の層とは、結晶性を有しないエラストマーによって形成されている部分である。図9に、島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を有する島部の画像(電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像)を示す。図9の矢印で挟まれた部分が、島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層であり、結晶性を有しないエラストマーにより形成されている。
第2の態様の熱融着性樹脂層4について、当該海島構造となるように調整する方法としては、熱融着性樹脂層4の組成、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン、エラストマーなどを調整する方法が挙げられる。特に、熱融着性樹脂層4を形成する樹脂組成物の組成を、後述する具体的な組成(ランダムポリプロピレンの含有率が好ましくは約5質量%以上、より好ましくは約10質量%以上、さらに好ましくは約15質量%以上であり、また、好ましくは約35質量%以下、より好ましくは約30質量%以下、さらに好ましくは約20質量%以下であり、好ましい範囲としては、5~35質量%程度、5~30質量%程度、5~20質量%程度、10~35質量%程度、10~30質量%程度、10~20質量%程度、15~35質量%程度、15~30質量%程度、15~20質量%程度などであり、ホモポリプロピレンの含有率が好ましくは約30質量%以上、より好ましくは約35質量%以上、さらに好ましくは約40質量%以上であり、また、好ましくは約70質量%以下、より好ましくは約65質量%以下、さらに好ましくは約60質量%以下であり、好ましい範囲としては、30~70質量%程度、30~65質量%程度、30~60質量%程度、35~70質量%程度、35~65質量%程度、35~60質量%程度、40~70質量%程度、40~65質量%程度、40~60質量%程度などであり、エラストマーの含有率が好ましくは約10質量%以上、より好ましくは約15質量%以上、さらに好ましくは約20質量%以上であり、また、好ましくは約50質量%以下、より好ましくは約45質量%以下、さらに好ましくは約40質量%以下であり、好ましい範囲としては、10~50質量%程度、10~45質量%程度、10~40質量%程度、15~50質量%程度、15~45質量%程度、15~40質量%程度、20~50質量%程度、20~45質量%程度、20~40質量%程度など)を満たすように調整することで、熱融着性樹脂層4が前記の好ましい海島構造になりやすくなる。
<熱融着性樹脂層の断面観察>
熱硬化性のエポキシ樹脂内に蓄電デバイス用外装材を包埋し硬化させる。市販品の回転式ミクロトームを用いて、断面を作製し、蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層を、包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて3時間染色する。ミクロトームで断面を1μm切り進めた後、ダイヤモンドナイフを用いて厚み70nm~100nmの染色された切片を採取する。染色された切片について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて断面画像を取得する。測定条件は、加速電圧:30kV、エミッション電流:10μA、検出器:透過検出器、傾斜:なし(0°)とする。海島構造は観察倍率20000倍、ラメラ構造は観察倍率50000倍とする。具体的には、熱融着性樹脂層の海島構造を観察する断面画像は、熱融着性樹脂層の中心部分について、13.5μm×19.1μmの範囲から、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲をランダムに選択して、4.50μm×6.37μmの範囲に含まれる島部の数を確認する。さらに、倍率20000倍で観察された島部について、倍率を50000倍に拡大して、島部のラメラ晶の有無についての観察、島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を島部が有するか否かについての観察を行う。
熱硬化性のエポキシ樹脂内に蓄電デバイス用外装材を包埋し硬化させる。市販品の回転式ミクロトームを用いて、断面を作製し、蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層を、包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて3時間染色する。ミクロトームで断面を1μm切り進めた後、ダイヤモンドナイフを用いて厚み70nm~100nmの染色された切片を採取する。染色された切片について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて断面画像を取得する。測定条件は、加速電圧:30kV、エミッション電流:10μA、検出器:透過検出器、傾斜:なし(0°)とする。海島構造は観察倍率20000倍、ラメラ構造は観察倍率50000倍とする。具体的には、熱融着性樹脂層の海島構造を観察する断面画像は、熱融着性樹脂層の中心部分について、13.5μm×19.1μmの範囲から、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲をランダムに選択して、4.50μm×6.37μmの範囲に含まれる島部の数を確認する。さらに、倍率20000倍で観察された島部について、倍率を50000倍に拡大して、島部のラメラ晶の有無についての観察、島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を島部が有するか否かについての観察を行う。
また、第2の態様の蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層4は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが、好ましくは0.075以下、より好ましくは約0.073以下、さらに好ましくは約0.071以下である。当該対数減衰率ΔEが低くなりすぎると、硬くなり、曲がらなく、成形性が悪化することから、好ましくは約0.020以上、より好ましくは約0.025以上、さらに好ましくは約0.030以上であり、好ましい範囲としては、0.020~0.075程度、0.020~0.073程度、0.020~0.071程度、0.025~0.075程度、0.025~0.073程度、0.025~0.071程度、0.030~0.075程度、0.030~0.073程度、0.030~0.071程度などが挙げられる。本開示の第2の態様の蓄電デバイス用外装材は、熱融着性樹脂層4の150℃環境における対数減衰率ΔEが0.075以下という非常に低い値に設定されていることにより、150℃環境という非常に高温な環境において、高いシール強度を発揮することができる。熱融着性樹脂層4の150℃環境における対数減衰率ΔEは、以下の<剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定>に記載された方法により測定される値である。
<剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定>
剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定方法を説明するための模式図を図6に示す。剛体振り子型物性試験器を用い、振り子30のフレームにはFRB-100、エッジ部の円柱状シリンダエッジ30aにはRBP-020、冷熱ブロック31にはCHB-100を使用し、初期の振幅を約0.3degreeとした。振り子吸着時間を1.0s、測定間隔を10sとした。MD45mm、TD15mmにカットし、試験サンプルとする。さらに、振動変位検出器32を使用している。
剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定方法を説明するための模式図を図6に示す。剛体振り子型物性試験器を用い、振り子30のフレームにはFRB-100、エッジ部の円柱状シリンダエッジ30aにはRBP-020、冷熱ブロック31にはCHB-100を使用し、初期の振幅を約0.3degreeとした。振り子吸着時間を1.0s、測定間隔を10sとした。MD45mm、TD15mmにカットし、試験サンプルとする。さらに、振動変位検出器32を使用している。
なお、本測定で採用する円柱状シリンダエッジRBP-020は、径が2mmと小さく、測定時に熱融着性樹脂層の表面から内部に沈み込み易く、熱融着性樹脂層の厚み方向全体としての特性を評価することに適している。このため、本測定は、後述する高温環境(150℃環境)におけるシール強度との相関を評価する観点から適したものである。例えば、他のシリンダエッジとして、円筒形シリンダエッジRBP-060もあるが、当該シリンダエッジは、形状が円柱状ではなく円筒形であり、かつ、径が6mmと大きいため、内部に沈みにくく表面付近の評価となる。
冷熱ブロック31上に試験サンプルの測定面(熱融着性樹脂層)を上方に向けて載置し、測定面上に振り子付き円柱状シリンダエッジ30aの軸線方向が試験サンプルのMDの方向に直交するように設置する。また、測定中の試験サンプルの浮きや反りを防ぐために、試験サンプルの測定結果に影響のない箇所にテープを貼りつけて冷熱ブロック31上に固定する。円柱状シリンダエッジ30aを、熱融着性樹脂層の表面に接触させる。次に、冷熱ブロック31を用いて昇温速度3℃/分にて0℃から180℃の温度範囲で熱融着性樹脂層の対数減衰率ΔEの測定をN=1で行う。試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が150℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用する。本開示の第2の態様においては、前述の150℃での耐熱シール強度が25N/15mm以上となる指標として、本測定における150℃での対数減衰率ΔEは、0.075以下を採用する。
なお、対数減衰率ΔEは、以下の式によって算出される。
ΔE=[ln(A1/A2)+ln(A2/A3)+...+ln(An/An+1)]/n
A:振幅
n:波数
なお、対数減衰率ΔEは、以下の式によって算出される。
ΔE=[ln(A1/A2)+ln(A2/A3)+...+ln(An/An+1)]/n
A:振幅
n:波数
第2の態様の熱融着性樹脂層4について、150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下となるように調整する方法としては、熱融着性樹脂層4の組成、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン、エラストマーなどを調整する方法が挙げられる。特に、熱融着性樹脂層4を形成する樹脂組成物の組成を、後述する具体的な組成(ランダムポリプロピレンの含有率が好ましくは約5質量%以上、より好ましくは約10質量%以上、さらに好ましくは約15質量%以上であり、また、好ましくは約35質量%以下、より好ましくは約30質量%以下、さらに好ましくは約20質量%以下であり、好ましい範囲としては、5~35質量%程度、5~30質量%程度、5~20質量%程度、10~35質量%程度、10~30質量%程度、10~20質量%程度、15~35質量%程度、15~30質量%程度、15~20質量%程度などであり、ホモポリプロピレンの含有率が好ましくは約30質量%以上、より好ましくは約35質量%以上、さらに好ましくは約40質量%以上であり、また、好ましくは約70質量%以下、より好ましくは約65質量%以下、さらに好ましくは約60質量%以下であり、好ましい範囲としては、30~70質量%程度、30~65質量%程度、30~60質量%程度、35~70質量%程度、35~65質量%程度、35~60質量%程度、40~70質量%程度、40~65質量%程度、40~60質量%程度などであり、エラストマーの含有率が好ましくは約10質量%以上、より好ましくは約15質量%以上、さらに好ましくは約20質量%以上であり、また、好ましくは約50質量%以下、より好ましくは約45質量%以下、さらに好ましくは約40質量%以下であり、好ましい範囲としては、10~50質量%程度、10~45質量%程度、10~40質量%程度、15~50質量%程度、15~45質量%程度、15~40質量%程度、20~50質量%程度、20~45質量%程度、20~40質量%程度など)を満たすように調整することで、熱融着性樹脂層4の150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下になりやすくなる。
本開示の第2の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、熱融着性樹脂層4の80℃環境における対数減衰率ΔEは、好ましくは約0.020超、より好ましくは約0.025以上、さらに好ましくは0.030以上であり、また、好ましくは約0.065以下、より好ましくは約0.060以下、さらに好ましくは約0.055以下であり、好ましい範囲としては、0.020超0.065以下、0.020超0.060以下、0.020超0.055以下、0.025~0.065程度、0.025~0.060程度、0.025~0.055程度、0.030~0.065程度、0.030~0.060程度、0.030~0.055程度などが挙げられる。熱融着性樹脂層4の80℃環境における対数減衰率ΔEは、前記の<剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定>に記載された方法において、「試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が150℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用する。」代わりに「試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が80℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用する。」こと以外は、熱融着性樹脂層4の150℃環境における対数減衰率ΔEと同様にして測定される値である。
第2の態様の熱融着性樹脂層4を構成している樹脂については、熱融着可能であり、かつ、前記の海島構造を有することを限度として特に制限されないが、ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィンなどのポリオレフィン骨格を含む樹脂が好ましい。熱融着性樹脂層4を構成している樹脂がポリオレフィン骨格を含むことは、例えば、赤外分光法、ガスクロマトグラフィー質量分析法などにより分析可能である。また、熱融着性樹脂層4を構成している樹脂を赤外分光法で分析すると、無水マレイン酸に由来するピークが検出されることが好ましい。例えば、赤外分光法にて無水マレイン酸変性ポリオレフィンを測定すると、波数1760cm-1付近と波数1780cm-1付近に無水マレイン酸由来のピークが検出される。熱融着性樹脂層4が無水マレイン酸変性ポリオレフィンより構成された層である場合、赤外分光法にて測定すると、無水マレイン酸由来のピークが検出される。ただし、酸変性度が低いとピークが小さくなり検出されない場合がある。その場合は核磁気共鳴分光法にて分析可能である。
第2の態様の熱融着性樹脂層4は、ポリオレフィン骨格を含む樹脂を主成分として含んでいることが好ましく、ポリオレフィンを主成分として含んでいることがより好ましく、ポリプロピレンを主成分として含んでいることがさらに好ましい。ここで、主成分とは、熱融着性樹脂層4に含まれる樹脂成分のうち、含有率が、例えば50質量%以上、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上の樹脂成分であることを意味する。例えば、熱融着性樹脂層4がポリプロピレンを主成分として含むとは、熱融着性樹脂層4に含まれる樹脂成分のうち、ポリプロピレンの含有率が、例えば50質量%以上、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上であることを意味する。
ポリオレフィンとしては、具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等のポリエチレン;エチレン-αオレフィン共重合体;ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー)等のポリプロピレン;プロピレン-αオレフィン共重合体;エチレン-ブテン-プロピレンのターポリマー等が挙げられる。これらの中でも、ポリプロピレンが好ましい。ポリプロピレンは単独重合体あるいは共重合体どちらでも良い。共重合体である場合のポリオレフィン樹脂は、ブロック共重合体であってもよく、ランダム共重合体であってもよい。これらポリオレフィン系樹脂は、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、ポリオレフィンは、環状ポリオレフィンであってもよい。環状ポリオレフィンは、オレフィンと環状モノマーとの共重合体であり、前記環状ポリオレフィンの構成モノマーであるオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、4-メチル-1-ペンテン、スチレン、ブタジエン、イソプレン等が挙げられる。また、環状ポリオレフィンの構成モノマーである環状モノマーとしては、例えば、ノルボルネン等の環状アルケン;シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ノルボルナジエン等の環状ジエン等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは環状アルケン、さらに好ましくはノルボルネンが挙げられる。
また、ポリオレフィンは、酸変性ポリオレフィンであってもよい。酸変性ポリオレフィンとは、ポリオレフィンを酸成分でブロック重合又はグラフト重合することにより変性したポリマーである。酸変性されるポリオレフィンとしては、前記のポリオレフィンや、前記のポリオレフィンにアクリル酸若しくはメタクリル酸等の極性分子を共重合させた共重合体、又は、架橋ポリオレフィン等の重合体等も使用できる。また、酸変性に使用される酸成分としては、例えば、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等のカルボン酸またはその無水物が挙げられる。
酸変性ポリオレフィンは、酸変性環状ポリオレフィンであってもよい。酸変性環状ポリオレフィンとは、環状ポリオレフィンを構成するモノマーの一部を、酸成分に代えて共重合することにより、または環状ポリオレフィンに対して酸成分をブロック重合又はグラフト重合することにより得られるポリマーである。酸変性される環状ポリオレフィンについては、前記と同様である。また、酸変性に使用される酸成分としては、前記のポリオレフィンの変性に使用される酸成分と同様である。
好ましい酸変性ポリオレフィンとしては、カルボン酸またはその無水物で変性されたポリオレフィン、カルボン酸またはその無水物で変性されたポリプロピレン、無水マレイン酸変性ポリオレフィン、無水マレイン酸変性ポリプロピレンが挙げられる。
本開示の第2の態様の蓄電デバイス用外装材においては、熱融着性樹脂層4は、前記の海島構造を形成する観点から、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン及びエラストマーを含む樹脂組成物により形成されていることが好ましい。当該樹脂組成物には、ブロックポリプロピレンが含まれていてもよいが、本開示の第2の態様の効果をより一層好適に発揮する観点からは、ブロックポリプロピレンが含まれていないことが好ましい。
第2の態様の熱融着性樹脂層4は、1種の樹脂単独で形成してもよく、また2種以上の樹脂を組み合わせたブレンドポリマーにより形成してもよい。さらに、熱融着性樹脂層4は、1層のみで形成されていてもよいが、同一又は異なる樹脂によって2層以上で形成されていてもよい。
本開示の第2の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、当該樹脂組成物において、ランダムポリプロピレンの含有率は、好ましくは約5質量%以上、より好ましくは約10質量%以上、さらに好ましくは約15質量%以上であり、また、好ましくは約35質量%以下、より好ましくは約30質量%以下、さらに好ましくは約20質量%以下であり、好ましい範囲としては、5~35質量%程度、5~30質量%程度、5~20質量%程度、10~35質量%程度、10~30質量%程度、10~20質量%程度、15~35質量%程度、15~30質量%程度、15~25質量%程度などが挙げられる。
また、本開示の第2の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、当該樹脂組成物において、ホモポリプロピレンの含有率は、好ましくは約30質量%以上、より好ましくは約35質量%以上、さらに好ましくは約40質量%以上であり、また、好ましくは約70質量%以下、より好ましくは約65質量%以下、さらに好ましくは約60質量%以下であり、好ましい範囲としては、30~70質量%程度、30~65質量%程度、30~60質量%程度、35~70質量%程度、35~65質量%程度、35~60質量%程度、40~70質量%程度、40~65質量%程度、40~60質量%程度などが挙げられる。
本開示の第2の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、当該樹脂組成物において、エラストマーの含有率は、好ましくは約10質量%以上、より好ましくは約15質量%以上、さらに好ましくは約20質量%以上であり、また、好ましくは約50質量%以下、より好ましくは約45質量%以下、さらに好ましくは約40質量%以下であり、好ましい範囲としては、10~50質量%程度、10~45質量%程度、10~40質量%程度、15~50質量%程度、15~45質量%程度、15~40質量%程度、20~50質量%程度、20~45質量%程度、20~40質量%程度などが挙げられる。
本開示の第2の態様において、エラストマーとは、ゴムのように弾性をもつ柔らかい高分子を意味する。本開示の第2の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、エラストマーは、好ましくは2元系共重合体、3元系共重合体が挙げられる。また、エラストマーは、好ましくはプロピレン系エラストマーである。プロピレ系エラストマーは、例えば、2元系共重合体、3元系共重合体などが挙げられる。2元系共重合体としては、例えば、プロピレン-エチレン共重合体エラストマー、プロピレン-ブテン共重合体エラストマー、3元系共重合体としては、例えば、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー、エチレン-プロピレン-ジエン共重合体エラストマーなどが挙げられる。エラストマーの中でも、2元系共重合体として、プロピレン-エチレン共重合体エラストマーが好ましい。
本開示の第2の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、当該樹脂組成物の具体的な組成としては、例えば、ランダムポリプロピレンの含有率が約5質量%以上(より好ましくは約10質量%以上、さらに好ましくは約15質量%以上であり、また、好ましくは約35質量%以下、より好ましくは約30質量%以下、さらに好ましくは約20質量%以下であり、好ましい範囲としては、5~35質量%程度、5~30質量%程度、5~20質量%程度、10~35質量%程度、10~30質量%程度、10~20質量%程度、15~35質量%程度、15~30質量%程度、15~25質量%程度など)であり、ホモポリプロピレンの含有率が約30質量%以上(より好ましくは約35質量%以上、さらに好ましくは約40質量%以上であり、また、好ましくは約70質量%以下、より好ましくは約65質量%以下、さらに好ましくは約60質量%以下であり、好ましい範囲としては、30~70質量%程度、30~65質量%程度、30~60質量%程度、35~70質量%程度、35~65質量%程度、35~60質量%程度、40~70質量%程度、40~65質量%程度、40~60質量%程度など)であり、エラストマーの含有率が約10質量%以上(より好ましくは約15質量%以上、さらに好ましくは約20質量%以上であり、また、好ましくは約50質量%以下、より好ましくは約45質量%以下、さらに好ましくは約40質量%以下であり、好ましい範囲としては、10~50質量%程度、10~45質量%程度、10~40質量%程度、15~50質量%程度、15~45質量%程度、15~40質量%程度、20~50質量%程度、20~45質量%程度、20~40質量%程度など)である。当該樹脂組成物は、樹脂(後述する滑剤等の添加剤は含まない)として、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン及びエラストマーのみを含む樹脂組成物により形成されていることも好ましい。
(第3の態様の熱融着性樹脂層4)
本開示の第3の態様において、蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層4は、示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線において、融解ピーク温度が160.0℃以上であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超の温度に肩ピークが存在する。本開示の第3の態様の蓄電デバイス用外装材は、熱融着性樹脂層4のDSC曲線が当該特徴を備えることにより、優れた耐熱性と高温環境における絶縁性を発揮することができる。当該DSC曲線は、後述の方法により取得される。
本開示の第3の態様において、蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層4は、示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線において、融解ピーク温度が160.0℃以上であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超の温度に肩ピークが存在する。本開示の第3の態様の蓄電デバイス用外装材は、熱融着性樹脂層4のDSC曲線が当該特徴を備えることにより、優れた耐熱性と高温環境における絶縁性を発揮することができる。当該DSC曲線は、後述の方法により取得される。
本開示の第3の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、熱融着性樹脂層4の当該融解ピーク温度は、好ましくは約160.0℃以上、より好ましくは約162.0℃以上、さらに好ましくは約164.0℃以上であり、また、上限については、例えば約180.0℃以下であり、好ましい範囲としては、160.0~180.0℃程度、162.0~180.0℃程度、164.0~180.0℃程度が挙げられる。
また、本開示の第3の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、当該DSC曲線における肩ピークが存在する温度(肩ピーク温度)は、好ましくは約152.0℃以上、さらに好ましくは約154.0℃以上であり、また、上限については、例えば約165.0℃以下であり、好ましい範囲としては、150.0℃超165.0℃以下程度、152.0~165.0℃程度、154.0~165.0℃程度が挙げられる。
第3の態様の熱融着性樹脂層4について、DSC曲線が前記の特徴(融解ピーク温度が160.0℃以上であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超の温度に肩ピークが存在する)を備えるように調整する方法としては、熱融着性樹脂層4の組成、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン、エラストマーなどを調整する方法が挙げられる。特に、熱融着性樹脂層4を形成する樹脂組成物の組成を、後述する具体的な組成(ランダムポリプロピレンの含有率が好ましくは約5質量%以上、より好ましくは約10質量%以上、さらに好ましくは約15質量%以上であり、また、好ましくは約35質量%以下、より好ましくは約30質量%以下、さらに好ましくは約20質量%以下であり、好ましい範囲としては、5~35質量%程度、5~30質量%程度、5~20質量%程度、10~35質量%程度、10~30質量%程度、10~20質量%程度、15~35質量%程度、15~30質量%程度、15~20質量%程度などであり、ホモポリプロピレンの含有率が好ましくは約30質量%以上、より好ましくは約35質量%以上、さらに好ましくは約40質量%以上であり、また、好ましくは約70質量%以下、より好ましくは約65質量%以下、さらに好ましくは約60質量%以下であり、好ましい範囲としては、30~70質量%程度、30~65質量%程度、30~60質量%程度、35~70質量%程度、35~65質量%程度、35~60質量%程度、40~70質量%程度、40~65質量%程度、40~60質量%程度などであり、エラストマーの含有率が好ましくは約10質量%以上、より好ましくは約15質量%以上、さらに好ましくは約20質量%以上であり、また、好ましくは約50質量%以下、より好ましくは約45質量%以下、さらに好ましくは約40質量%以下であり、好ましい範囲としては、10~50質量%程度、10~45質量%程度、10~40質量%程度、15~50質量%程度、15~45質量%程度、15~40質量%程度、20~50質量%程度、20~45質量%程度、20~40質量%程度など)を満たすように調整することで、熱融着性樹脂層4のDSC曲線が前記の特徴を満たしやすくなる。
<示差走査熱量測定法による熱融着性樹脂層の評価(DSC曲線の取得)>
蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層について、JIS K7121:2012(プラスチックの転移温度測定方法)の規定に準拠し、示差走査熱量測定法(DSC法)により、熱融着性樹脂層を形成する樹脂のDSC曲線を取得する。熱融着性樹脂層5-10mgをアルミパンへ入れ、カバーをした後、示差走査熱量計(島津製DSC-60)を用いて、DSC曲線を取得する。測定は、-10℃から200℃までの温度領域を昇温速度10℃/min、降温速度-10℃/minで実施し、200℃に到達した時点から10min間、200℃で保持し、さらに降温後-10℃で10min間保持することで、熱履歴を除き、樹脂そのものの性能を調べるため、一度昇温・降温した後の2回目の昇温からDSC曲線を取得する。得られたDSC曲線から、熱融着性樹脂層の融解ピーク温度、及び100.0℃以上の温度領域における肩ピークを確認する。測定は窒素雰囲気化で行い、窒素ガス流量を50mL/minとした。融解ピーク温度及び肩ピーク温度は、小数点以下第2位を四捨五入した値である。肩ピークとは、DSC曲線の融解ピークの補外融解開始温度から融解ピーク温度の温度範囲に存在する、融解ピーク温度よりも低温側の曲線の勾配が変化する部分であり、ショルダーピークとも言う。肩ピーク温度の求め方は、JIS K7121(プラスチックの転移温度測定方法)を参考に、下記(i)、(ii)のように行うことが好ましい。
(i)肩ピーク温度は、肩ピークの頂点の温度とする。
(ii)肩ピーク温度がなだらかで頂点を決定しにくい場合は、肩ピーク低温側の曲線に勾配が最大になる点で引いた接線と、肩ピーク高温側の曲線に勾配が最小になる点で引いた接線の交点の温度とする。
蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層について、JIS K7121:2012(プラスチックの転移温度測定方法)の規定に準拠し、示差走査熱量測定法(DSC法)により、熱融着性樹脂層を形成する樹脂のDSC曲線を取得する。熱融着性樹脂層5-10mgをアルミパンへ入れ、カバーをした後、示差走査熱量計(島津製DSC-60)を用いて、DSC曲線を取得する。測定は、-10℃から200℃までの温度領域を昇温速度10℃/min、降温速度-10℃/minで実施し、200℃に到達した時点から10min間、200℃で保持し、さらに降温後-10℃で10min間保持することで、熱履歴を除き、樹脂そのものの性能を調べるため、一度昇温・降温した後の2回目の昇温からDSC曲線を取得する。得られたDSC曲線から、熱融着性樹脂層の融解ピーク温度、及び100.0℃以上の温度領域における肩ピークを確認する。測定は窒素雰囲気化で行い、窒素ガス流量を50mL/minとした。融解ピーク温度及び肩ピーク温度は、小数点以下第2位を四捨五入した値である。肩ピークとは、DSC曲線の融解ピークの補外融解開始温度から融解ピーク温度の温度範囲に存在する、融解ピーク温度よりも低温側の曲線の勾配が変化する部分であり、ショルダーピークとも言う。肩ピーク温度の求め方は、JIS K7121(プラスチックの転移温度測定方法)を参考に、下記(i)、(ii)のように行うことが好ましい。
(i)肩ピーク温度は、肩ピークの頂点の温度とする。
(ii)肩ピーク温度がなだらかで頂点を決定しにくい場合は、肩ピーク低温側の曲線に勾配が最大になる点で引いた接線と、肩ピーク高温側の曲線に勾配が最小になる点で引いた接線の交点の温度とする。
また、本開示の第3の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、熱融着性樹脂層4の150℃環境における対数減衰率ΔEは、好ましくは0.075以下、より好ましくは約0.073以下、さらに好ましくは約0.071以下である。当該対数減衰率ΔEが低くなりすぎると、硬くなり、曲がらなく、成形性が悪化することから、好ましくは約0.020以上、より好ましくは約0.025以上、さらに好ましくは約0.030以上であり、好ましい範囲としては、0.020~0.075程度、0.020~0.073程度、0.020~0.071程度、0.025~0.075程度、0.025~0.073程度、0.025~0.071程度、0.030~0.075程度、0.030~0.073程度、0.030~0.071程度などが挙げられる。本開示の第3の態様の蓄電デバイス用外装材は、熱融着性樹脂層4の150℃環境における対数減衰率ΔEが0.075以下という非常に低い値に設定されていることにより、150℃環境という非常に高温な環境において、高いシール強度を発揮することができる。熱融着性樹脂層4の150℃環境における対数減衰率ΔEは、以下の<剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定>に記載された方法により測定される値である。
<剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定>
剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定方法を説明するための模式図を図6に示す。剛体振り子型物性試験器を用い、振り子30のフレームにはFRB-100、エッジ部の円柱状シリンダエッジ30aにはRBP-020、冷熱ブロック31にはCHB-100を使用し、初期の振幅を約0.3degreeとした。振り子吸着時間を1.0s、測定間隔を10sとした。MD45mm、TD15mmにカットし、試験サンプルとする。さらに、振動変位検出器32を使用している。
剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定方法を説明するための模式図を図6に示す。剛体振り子型物性試験器を用い、振り子30のフレームにはFRB-100、エッジ部の円柱状シリンダエッジ30aにはRBP-020、冷熱ブロック31にはCHB-100を使用し、初期の振幅を約0.3degreeとした。振り子吸着時間を1.0s、測定間隔を10sとした。MD45mm、TD15mmにカットし、試験サンプルとする。さらに、振動変位検出器32を使用している。
なお、本測定で採用する円柱状シリンダエッジRBP-020は、径が2mmと小さく、測定時に熱融着性樹脂層の表面から内部に沈み込み易く、熱融着性樹脂層の厚み方向全体としての特性を評価することに適している。このため、本測定は、後述する高温環境(150℃環境)におけるシール強度との相関を評価する観点から適したものである。例えば、他のシリンダエッジとして、円筒形シリンダエッジRBP-060もあるが、当該シリンダエッジは、形状が円柱状ではなく円筒形であり、かつ、径が6mmと大きいため、内部に沈みにくく表面付近の評価となる。
冷熱ブロック31上に試験サンプルの測定面(熱融着性樹脂層)を上方に向けて載置し、測定面上に振り子付き円柱状シリンダエッジ30aの軸線方向が試験サンプルのMDの方向に直交するように設置する。また、測定中の試験サンプルの浮きや反りを防ぐために、試験サンプルの測定結果に影響のない箇所にテープを貼りつけて冷熱ブロック31上に固定する。円柱状シリンダエッジ30aを、熱融着性樹脂層の表面に接触させる。次に、冷熱ブロック31を用いて昇温速度3℃/分にて0℃から180℃の温度範囲で熱融着性樹脂層の対数減衰率ΔEの測定をN=1で行う。試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が150℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用する。本開示の第3の態様においては、前述の150℃での耐熱シール強度が25N/15mm以上となる指標として、本測定における150℃での対数減衰率ΔEは、0.075以下を採用する。
なお、対数減衰率ΔEは、以下の式によって算出される。このとき、小数点以下第4位を四捨五入して小数点以下第3位の値を算出する。
ΔE=[ln(A1/A2)+ln(A2/A3)+...+ln(An/An+1)]/n
A:振幅
n:波数
なお、対数減衰率ΔEは、以下の式によって算出される。このとき、小数点以下第4位を四捨五入して小数点以下第3位の値を算出する。
ΔE=[ln(A1/A2)+ln(A2/A3)+...+ln(An/An+1)]/n
A:振幅
n:波数
第3の態様の熱融着性樹脂層4について、150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下となるように調整する方法としては、熱融着性樹脂層4の組成(ランダムポリプロピレンの含有率が好ましくは約5質量%以上、より好ましくは約10質量%以上、さらに好ましくは約15質量%以上であり、また、好ましくは約35質量%以下、より好ましくは約30質量%以下、さらに好ましくは約20質量%以下であり、好ましい範囲としては、5~35質量%程度、5~30質量%程度、5~20質量%程度、10~35質量%程度、10~30質量%程度、10~20質量%程度、15~35質量%程度、15~30質量%程度、15~20質量%程度などであり、ホモポリプロピレンの含有率が好ましくは約30質量%以上、より好ましくは約35質量%以上、さらに好ましくは約40質量%以上であり、また、好ましくは約70質量%以下、より好ましくは約65質量%以下、さらに好ましくは約60質量%以下であり、好ましい範囲としては、30~70質量%程度、30~65質量%程度、30~60質量%程度、35~70質量%程度、35~65質量%程度、35~60質量%程度、40~70質量%程度、40~65質量%程度、40~60質量%程度などであり、エラストマーの含有率が好ましくは約10質量%以上、より好ましくは約15質量%以上、さらに好ましくは約20質量%以上であり、また、好ましくは約50質量%以下、より好ましくは約45質量%以下、さらに好ましくは約40質量%以下であり、好ましい範囲としては、10~50質量%程度、10~45質量%程度、10~40質量%程度、15~50質量%程度、15~45質量%程度、15~40質量%程度、20~50質量%程度、20~45質量%程度、20~40質量%程度など)を満たすように調整することで、熱融着性樹脂層4の150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下になりやすくなる。
本開示の第3の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、熱融着性樹脂層4の80℃環境における対数減衰率ΔEは、好ましくは約0.020超、より好ましくは約0.025以上、さらに好ましくは0.030以上であり、また、好ましくは約0.065以下、より好ましくは約0.060以下、さらに好ましくは約0.055以下であり、好ましい範囲としては、0.020超0.065以下、0.020超0.060以下、0.020超0.055以下、0.025~0.065程度、0.025~0.060程度、0.025~0.055程度、0.030~0.065程度、0.030~0.060程度、0.030~0.055程度などが挙げられる。熱融着性樹脂層4の80℃環境における対数減衰率ΔEは、前記の<剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定>に記載された方法において、「試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が150℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用する。」代わりに「試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が80℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用する。」こと以外は、熱融着性樹脂層4の150℃環境における対数減衰率ΔEと同様にして測定される値である。
第3の態様の熱融着性樹脂層4を構成している樹脂については、熱融着可能であり、かつ、DSC曲線において、融解ピーク温度が160.0℃以上であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超の温度に肩ピークが存在することを限度として特に制限されないが、ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィンなどのポリオレフィン骨格を含む樹脂が好ましい。熱融着性樹脂層4を構成している樹脂がポリオレフィン骨格を含むことは、例えば、赤外分光法、ガスクロマトグラフィー質量分析法などにより分析可能である。また、熱融着性樹脂層4を構成している樹脂を赤外分光法で分析すると、無水マレイン酸に由来するピークが検出されることが好ましい。例えば、赤外分光法にて無水マレイン酸変性ポリオレフィンを測定すると、波数1760cm-1付近と波数1780cm-1付近に無水マレイン酸由来のピークが検出される。熱融着性樹脂層4が無水マレイン酸変性ポリオレフィンより構成された層である場合、赤外分光法にて測定すると、無水マレイン酸由来のピークが検出される。ただし、酸変性度が低いとピークが小さくなり検出されない場合がある。その場合は核磁気共鳴分光法にて分析可能である。
第3の態様の熱融着性樹脂層4は、ポリオレフィン骨格を含む樹脂を主成分として含んでいることが好ましく、ポリオレフィンを主成分として含んでいることがより好ましく、ポリプロピレンを主成分として含んでいることがさらに好ましい。ここで、主成分とは、熱融着性樹脂層4に含まれる樹脂成分のうち、含有率が、例えば50質量%以上、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上の樹脂成分であることを意味する。例えば、熱融着性樹脂層4がポリプロピレンを主成分として含むとは、熱融着性樹脂層4に含まれる樹脂成分のうち、ポリプロピレンの含有率が、例えば50質量%以上、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上であることを意味する。
ポリオレフィンとしては、具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等のポリエチレン;エチレン-αオレフィン共重合体;ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー)等のポリプロピレン;プロピレン-αオレフィン共重合体;エチレン-ブテン-プロピレンのターポリマー等が挙げられる。これらの中でも、ポリプロピレンが好ましい。ポリプロピレンは単独重合体あるいは共重合体どちらでも良い。共重合体である場合のポリオレフィン樹脂は、ブロック共重合体であってもよく、ランダム共重合体であってもよい。これらポリオレフィン系樹脂は、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、ポリオレフィンは、環状ポリオレフィンであってもよい。環状ポリオレフィンは、オレフィンと環状モノマーとの共重合体であり、前記環状ポリオレフィンの構成モノマーであるオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、4-メチル-1-ペンテン、スチレン、ブタジエン、イソプレン等が挙げられる。また、環状ポリオレフィンの構成モノマーである環状モノマーとしては、例えば、ノルボルネン等の環状アルケン;シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ノルボルナジエン等の環状ジエン等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは環状アルケン、さらに好ましくはノルボルネンが挙げられる。
また、ポリオレフィンは、酸変性ポリオレフィンであってもよい。酸変性ポリオレフィンとは、ポリオレフィンを酸成分でブロック重合又はグラフト重合することにより変性したポリマーである。酸変性されるポリオレフィンとしては、前記のポリオレフィンや、前記のポリオレフィンにアクリル酸若しくはメタクリル酸等の極性分子を共重合させた共重合体、又は、架橋ポリオレフィン等の重合体等も使用できる。また、酸変性に使用される酸成分としては、例えば、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等のカルボン酸またはその無水物が挙げられる。
酸変性ポリオレフィンは、酸変性環状ポリオレフィンであってもよい。酸変性環状ポリオレフィンとは、環状ポリオレフィンを構成するモノマーの一部を、酸成分に代えて共重合することにより、または環状ポリオレフィンに対して酸成分をブロック重合又はグラフト重合することにより得られるポリマーである。酸変性される環状ポリオレフィンについては、前記と同様である。また、酸変性に使用される酸成分としては、前記のポリオレフィンの変性に使用される酸成分と同様である。
好ましい酸変性ポリオレフィンとしては、カルボン酸またはその無水物で変性されたポリオレフィン、カルボン酸またはその無水物で変性されたポリプロピレン、無水マレイン酸変性ポリオレフィン、無水マレイン酸変性ポリプロピレンが挙げられる。
本開示の第3の態様の蓄電デバイス用外装材においては、熱融着性樹脂層4のDSC曲線が前記の条件(すなわち、融解ピーク温度が160.0℃以上であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超の温度に肩ピークが存在する)を満たす観点から、熱融着性樹脂層4は、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン及びエラストマーを含む樹脂組成物により形成されていることが好ましい。当該樹脂組成物には、ブロックポリプロピレンが含まれていてもよいが、本開示の第3の態様の効果をより一層好適に発揮する観点からは、ブロックポリプロピレンが含まれていないことが好ましい。
熱融着性樹脂層4は、1種の樹脂単独で形成してもよく、また2種以上の樹脂を組み合わせたブレンドポリマーにより形成してもよい。さらに、熱融着性樹脂層4は、1層のみで形成されていてもよいが、同一又は異なる樹脂によって2層以上で形成されていてもよい。
本開示の第3の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、当該樹脂組成物において、ランダムポリプロピレンの含有率は、好ましくは約5質量%以上、より好ましくは約10質量%以上、さらに好ましくは約15質量%以上であり、また、好ましくは約35質量%以下、より好ましくは約30質量%以下、さらに好ましくは約20質量%以下であり、好ましい範囲としては、5~35質量%程度、5~30質量%程度、5~20質量%程度、10~35質量%程度、10~30質量%程度、10~20質量%程度、15~35質量%程度、15~30質量%程度、15~20質量%程度などが挙げられる。
また、本開示の第3の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、当該樹脂組成物において、ホモポリプロピレンの含有率は、好ましくは約30質量%以上、より好ましくは約35質量%以上、さらに好ましくは約40質量%以上であり、また、好ましくは約70質量%以下、より好ましくは約65質量%以下、さらに好ましくは約60質量%以下であり、好ましい範囲としては、30~70質量%程度、30~65質量%程度、30~60質量%程度、35~70質量%程度、35~65質量%程度、35~60質量%程度、40~70質量%程度、40~65質量%程度、40~60質量%程度などが挙げられる。
本開示の第3の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、当該樹脂組成物において、エラストマーの含有率は、好ましくは約10質量%以上、より好ましくは約15質量%以上、さらに好ましくは約20質量%以上であり、また、好ましくは約50質量%以下、より好ましくは約45質量%以下、さらに好ましくは約40質量%以下であり、好ましい範囲としては、10~50質量%程度、10~45質量%程度、10~40質量%程度、15~50質量%程度、15~45質量%程度、15~40質量%程度、20~50質量%程度、20~45質量%程度、20~40質量%程度などが挙げられる。
本開示の第3の態様において、エラストマーとは、ゴムのように弾性をもつ柔らかい高分子を意味する。本開示の第3の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、エラストマーは、好ましくは2元系共重合体、3元系共重合体が挙げられる。また、エラストマーは、好ましくはプロピレン系エラストマーである。プロピレ系エラストマーは、例えば、2元系共重合体、3元系共重合体などが挙げられる。2元系共重合体としては、例えば、プロピレン-エチレン共重合体エラストマー、プロピレン-ブテン共重合体エラストマー、3元系共重合体としては、例えば、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー、エチレン-プロピレン-ジエン共重合体エラストマーなどが挙げられる。エラストマーの中でも、2元系共重合体として、プロピレン-エチレン共重合体エラストマーが好ましい。
本開示の第3の態様の効果をより一層好適に発揮する観点から、当該樹脂組成物の具体的な組成としては、例えば、ランダムポリプロピレンの含有率が約5質量%以上(より好ましくは約10質量%以上、さらに好ましくは約15質量%以上であり、また、好ましくは約35質量%以下、より好ましくは約30質量%以下、さらに好ましくは約20質量%以下であり、好ましい範囲としては、5~35質量%程度、5~30質量%程度、5~20質量%程度、10~35質量%程度、10~30質量%程度、10~20質量%程度、15~35質量%程度、15~30質量%程度、15~20質量%程度など)であり、ホモポリプロピレンの含有率が約30質量%以上(より好ましくは約35質量%以上、さらに好ましくは約40質量%以上であり、また、好ましくは約70質量%以下、より好ましくは約65質量%以下、さらに好ましくは約60質量%以下であり、好ましい範囲としては、30~70質量%程度、30~65質量%程度、30~60質量%程度、35~70質量%程度、35~65質量%程度、35~60質量%程度、40~70質量%程度、40~65質量%程度、40~60質量%程度など)であり、エラストマーの含有率が約10質量%以上(より好ましくは約15質量%以上、さらに好ましくは約20質量%以上であり、また、好ましくは約50質量%以下、より好ましくは約45質量%以下、さらに好ましくは約40質量%以下であり、好ましい範囲としては、10~50質量%程度、10~45質量%程度、10~40質量%程度、15~50質量%程度、15~45質量%程度、15~40質量%程度、20~50質量%程度、20~45質量%程度、20~40質量%程度など)である。当該樹脂組成物は、樹脂(後述する滑剤等の添加剤は含まない)として、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン及びエラストマーのみを含む樹脂組成物により形成されていることも好ましい。
本開示において、熱融着性樹脂層4をバリア層3や接着層5などと積層して本開示の蓄電デバイス用外装材10を製造する際に、予め形成された樹脂フィルムを熱融着性樹脂層4として用いてもよい。また、熱融着性樹脂層4を形成する熱融着性樹脂を、押出成形や塗布などによってバリア層3や接着層5などの表面上でフィルム化して、樹脂フィルムにより形成された熱融着性樹脂層4としてもよい。
また、本開示において、熱融着性樹脂層4は、必要に応じて滑剤などを含んでいてもよい。熱融着性樹脂層4が滑剤を含む場合、蓄電デバイス用外装材の成形性を高め得る。滑剤としては、特に制限されず、公知の滑剤を用いることができる。
滑剤としては、特に制限されないが、好ましくはアミド系滑剤が挙げられる。滑剤の具体例としては、基材層1で例示したものが挙げられる。滑剤は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよく、2種類以上を組み合わせることが好ましい。
本開示において、蓄電デバイス用外装材の成形性を高める観点からは、熱融着性樹脂層4の表面及び内部の少なくとも一方には、滑剤が存在していることが好ましい。滑剤としては、特に制限されないが、好ましくはアミド系滑剤が挙げられる。アミド系滑剤の具体例としては、例えば、飽和脂肪酸アミド、不飽和脂肪酸アミド、置換アミド、メチロールアミド、飽和脂肪酸ビスアミド、不飽和脂肪酸ビスアミド、脂肪酸エステルアミド、芳香族ビスアミドなどが挙げられる。飽和脂肪酸アミドの具体例としては、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミドなどが挙げられる。不飽和脂肪酸アミドの具体例としては、オレイン酸アミド、エルカ酸アミドなどが挙げられる。置換アミドの具体例としては、N-オレイルパルミチン酸アミド、N-ステアリルステアリン酸アミド、N-ステアリルオレイン酸アミド、N-オレイルステアリン酸アミド、N-ステアリルエルカ酸アミドなどが挙げられる。また、メチロールアミドの具体例としては、メチロールステアリン酸アミドなどが挙げられる。飽和脂肪酸ビスアミドの具体例としては、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンヒドロキシステアリン酸アミド、N,N’-ジステアリルアジピン酸アミド、N,N’-ジステアリルセバシン酸アミドなどが挙げられる。不飽和脂肪酸ビスアミドの具体例としては、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、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’-ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’-ジオレイルセバシン酸アミドなどが挙げられる。脂肪酸エステルアミドの具体例としては、ステアロアミドエチルステアレートなどが挙げられる。また、芳香族ビスアミドの具体例としては、m-キシリレンビスステアリン酸アミド、m-キシリレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、N,N’-ジステアリルイソフタル酸アミドなどが挙げられる。滑剤は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよく、2種類以上を組み合わせることが好ましい。
本開示において、熱融着性樹脂層4の表面に滑剤が存在する場合、その存在量としては、特に制限されないが、蓄電デバイス用外装材の成形性を高める観点からは、好ましくは約1mg/m2以上、より好ましくは約3mg/m2以上、さらに好ましくは約5mg/m2以上、さらに好ましくは約10mg/m2以上、さらに好ましくは約15mg/m2以上であり、また、好ましくは約50mg/m2以下、さらに好ましくは約40mg/m2以下であり、好ましい範囲としては、1~50mg/m2程度、1~40mg/m2程度、3~50mg/m2程度、3~40mg/m2程度、5~50mg/m2程度、5~40mg/m2程度、10~50mg/m2程度、10~40mg/m2程度、15~50mg/m2程度、15~40mg/m2程度が挙げられる。
本開示において、熱融着性樹脂層4の内部に滑剤が存在する場合、その存在量としては、特に制限されないが、蓄電デバイス用外装材の成形性を高める観点からは、好ましくは約100ppm以上、より好ましくは約300ppm以上、さらに好ましくは約500ppm以上であり、また、好ましくは約3000ppm以下、より好ましくは約2000ppm以下であり、好ましい範囲としては、100~3000ppm程度、100~2000ppm程度、300~3000ppm程度、300~2000ppm程度、500~3000ppm程度、500~2000ppm程度が挙げられる。熱融着性樹脂層4の内部に滑剤が2種類以上存在する場合、上記の滑剤量は合計滑剤量である。また、熱融着性樹脂層4の内部に滑剤が2種類以上存在する場合、1種類目の滑剤の存在量は、特に制限されないが、蓄電デバイス用外装材の成形性を高める観点からは、好ましくは約100ppm以上、より好ましくは約300ppm以上、さらに好ましくは約500ppm以上であり、また、好ましくは約3000ppm以下、より好ましくは約2000ppm以下であり、好ましい範囲としては、100~3000ppm程度、100~2000ppm程度、300~3000ppm程度、300~2000ppm程度、500~3000ppm程度、500~2000ppm程度が挙げられる。2種類目の滑剤の存在量は、特に制限されないが、蓄電デバイス用外装材の成形性を高める観点からは、好ましくは約50ppm以上、より好ましくは約100ppm以上、さらに好ましくは約200ppm以上であり、また、好ましくは約1500ppm以下、より好ましくは約1000ppm以下であり、好ましい範囲としては、50~1500ppm程度、50~1000ppm程度、100~1500ppm程度、100~1000ppm程度、200~1500ppm程度、200~1000ppm程度が挙げられる。
本開示において、熱融着性樹脂層4の表面に存在する滑剤は、熱融着性樹脂層4を構成する樹脂に含まれる滑剤を滲出させたものであってもよいし、熱融着性樹脂層4の表面に滑剤を塗布したものであってもよい。
また、本開示において、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、熱融着性樹脂層同士が熱融着して蓄電デバイス素子を密封する機能を発揮すれば特に制限されないが、例えば約100μm以下、好ましくは約85μm以下、より好ましくは15~85μm程度が挙げられる。なお、例えば、後述の接着層5の厚みが10μm以上である場合には、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、好ましくは約85μm以下、より好ましくは15~45μm程度が挙げられ、例えば後述の接着層5の厚みが10μm未満である場合や接着層5が設けられていない場合には、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、好ましくは約20μm以上、より好ましくは35~85μm程度が挙げられる。
[接着層5]
本開示の蓄電デバイス用外装材において、接着層5は、バリア層3(又は耐腐食性皮膜)と熱融着性樹脂層4を強固に接着させるために、これらの間に必要に応じて設けられる層である。
本開示の蓄電デバイス用外装材において、接着層5は、バリア層3(又は耐腐食性皮膜)と熱融着性樹脂層4を強固に接着させるために、これらの間に必要に応じて設けられる層である。
接着層5は、バリア層3と熱融着性樹脂層4とを接着可能である樹脂によって形成される。接着層5の形成に使用される樹脂としては、例えば接着剤層2で例示した接着剤と同様のものが使用できる。
また、接着層5と熱融着性樹脂層4とを強固に接着する観点から、接着層5の形成に使用される樹脂としてはポリオレフィン骨格を含んでいることが好ましく、前述の熱融着性樹脂層4で例示したポリオレフィン、酸変性ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、酸変性環状ポリオレフィンが挙げられる。一方、バリア層3と接着層5とを強固に接着する観点から、接着層5は酸変性ポリオレフィンを含むことが好ましい。酸変性成分としては、マレイン酸、イタコン酸、コハク酸、アジピン酸などのジカルボン酸やこれらの無水物、アクリル酸、メタクリル酸などが挙げられるが、変性のし易さや汎用性などの点から無水マレイン酸が最も好ましい。また、蓄電デバイス用外装材の耐熱性の観点からは、オレフィン成分はポリプロピレン系樹脂であることが好ましく、接着層5は無水マレイン酸変性ポリプロピレンを含むことが最も好ましい。
接着層5の形成に使用される樹脂としてはポリオレフィン骨格を含んでいる場合、接着層5は、ポリオレフィン骨格を含む樹脂を主成分として含んでいることが好ましく、酸変性ポリオレフィンを主成分として含んでいることがより好ましく、酸変性ポリプロピレンを主成分として含んでいることがさらに好ましい。ここで、主成分とは、接着層5に含まれる樹脂成分のうち、含有率が、例えば50質量%以上、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上の樹脂成分であることを意味する。例えば、接着層5が酸変性ポリプロピレンを主成分として含むとは、接着層5に含まれる樹脂成分のうち、酸変性ポリプロピレンの含有率が、例えば50質量%以上、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、さらに好ましくは99質量%以上であることを意味する。
接着層5を構成している樹脂がポリオレフィン骨格を含むことは、例えば、赤外分光法、ガスクロマトグラフィー質量分析法などにより分析可能であり、分析方法は特に問わない。また、接着層5を構成している樹脂が酸変性ポリオレフィンを含むことは、例えば、赤外分光法にて無水マレイン酸変性ポリオレフィンを測定すると、波数1760cm-1付近と波数1780cm-1付近に無水マレイン酸由来のピークが検出される。ただし、酸変性度が低いとピークが小さくなり検出されない場合がある。その場合は核磁気共鳴分光法にて分析可能である。
さらに、蓄電デバイス用外装材の耐熱性や耐内容物性などの耐久性や、厚みを薄くしつつ成形性を担保する観点からは、接着層5は酸変性ポリオレフィンと硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物であることがより好ましい。酸変性ポリオレフィンとしては、好ましくは、前記のものが例示できる。
また、接着層5は、酸変性ポリオレフィンと、イソシアネート基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、及びエポキシ基を有する化合物からなる群より選択される少なくとも1種とを含む樹脂組成物の硬化物であることが好ましく、酸変性ポリオレフィンと、イソシアネート基を有する化合物及びエポキシ基を有する化合物からなる群より選択される少なくとも1種とを含む樹脂組成物の硬化物であることが特に好ましい。また、接着層5は、ポリウレタン、ポリエステル、及びエポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、ポリウレタン及びエポキシ樹脂を含むことがより好ましい。ポリエステルとしては、例えばエポキシ基と無水マレイン酸基の反応により生成するエステル樹脂、オキサゾリン基と無水マレイン酸基の反応で生成するアミドエステル樹脂が好ましい。なお、接着層5に、イソシアネート基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、エポキシ樹脂などの硬化剤の未反応物が残存している場合、未反応物の存在は、例えば、赤外分光法、ラマン分光法、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)などから選択される方法で確認することが可能である。
また、バリア層3と接着層5との密着性をより高める観点から、接着層5は、酸素原子、複素環、C=N結合、及びC-O-C結合からなる群より選択される少なくとも1種を有する硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物であることが好ましい。複素環を有する硬化剤としては、例えば、オキサゾリン基を有する硬化剤、エポキシ基を有する硬化剤などが挙げられる。また、C=N結合を有する硬化剤としては、オキサゾリン基を有する硬化剤、イソシアネート基を有する硬化剤などが挙げられる。また、C-O-C結合を有する硬化剤としては、オキサゾリン基を有する硬化剤、エポキシ基を有する硬化剤などが挙げられる。接着層5がこれらの硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物であることは、例えば、ガスクロマトグラフ質量分析(GCMS)、赤外分光法(IR)、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)、X線光電子分光法(XPS)などの方法で確認することができる。
イソシアネート基を有する化合物としては、特に制限されないが、バリア層3と接着層5との密着性を効果的に高める観点からは、好ましくは多官能イソシアネート化合物が挙げられる。多官能イソシアネート化合物は、2つ以上のイソシアネート基を有する化合物であれば、特に限定されない。多官能イソシアネート系硬化剤の具体例としては、ペンタンジイソシアネート(PDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、これらをポリマー化やヌレート化したもの、これらの混合物や他ポリマーとの共重合物などが挙げられる。また、アダクト体、ビウレット体、イソシアヌレート体などが挙げられる。
接着層5における、イソシアネート基を有する化合物の含有量としては、接着層5を構成する樹脂組成物中、0.1~50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5~40質量%の範囲にあることがより好ましい。これにより、バリア層3と接着層5との密着性を効果的に高めることができる。
オキサゾリン基を有する化合物は、オキサゾリン骨格を備える化合物であれば、特に限定されない。オキサゾリン基を有する化合物の具体例としては、ポリスチレン主鎖を有するもの、アクリル主鎖を有するものなどが挙げられる。また、市販品としては、例えば、日本触媒社製のエポクロスシリーズなどが挙げられる。
接着層5における、オキサゾリン基を有する化合物の割合としては、接着層5を構成する樹脂組成物中、0.1~50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5~40質量%の範囲にあることがより好ましい。これにより、バリア層3と接着層5との密着性を効果的に高めることができる。
エポキシ基を有する化合物としては、例えば、エポキシ樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂としては、分子内に存在するエポキシ基によって架橋構造を形成することが可能な樹脂であれば、特に制限されず、公知のエポキシ樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂の重量平均分子量としては、好ましくは50~2000程度、より好ましくは100~1000程度、さらに好ましくは200~800程度が挙げられる。なお、本開示において、エポキシ樹脂の重量平均分子量は、標準サンプルとしてポリスチレンを用いた条件で測定された、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)により測定された値である。
エポキシ樹脂の具体例としては、トリメチロールプロパンのグリシジルエーテル誘導体、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、変性ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールF型グリシジルエーテル、ノボラックグリシジルエーテル、グリセリンポリグリシジルエーテル、ポリグリセリンポリグリシジルエーテルなどが挙げられる。エポキシ樹脂は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
接着層5における、エポキシ樹脂の割合としては、接着層5を構成する樹脂組成物中、0.1~50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5~40質量%の範囲にあることがより好ましい。これにより、バリア層3と接着層5との密着性を効果的に高めることができる。
ポリウレタンとしては、特に制限されず、公知のポリウレタンを使用することができる。接着層5は、例えば、2液硬化型ポリウレタンの硬化物であってもよい。
接着層5における、ポリウレタンの割合としては、接着層5を構成する樹脂組成物中、0.1~50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5~40質量%の範囲にあることがより好ましい。これにより、電解液などのバリア層の腐食を誘発する成分が存在する雰囲気における、バリア層3と接着層5との密着性を効果的に高めることができる。
なお、接着層5が、イソシアネート基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、及びエポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも1種と、前記酸変性ポリオレフィンとを含む樹脂組成物の硬化物である場合、酸変性ポリオレフィンが主剤として機能し、イソシアネート基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、及びエポキシ基を有する化合物は、それぞれ、硬化剤として機能する。
接着層5には、カルボジイミド基を有する改質剤が含まれていてもよい。
本開示の効果をより一層好適に発揮する観点から、接着層5は、酸変性ポリプロピレンとエラストマーを含み、さらにブロックポリプロピレン及びホモポリプロピレンの少なくとも一方を含む、樹脂組成物により形成されていることが好ましい。当該樹脂組成物は、ランダムポリプロピレン、ポリエチレンなどをさらに含んでいても良い。なお、接着層5は、バリア層3との密着性、耐熱性を高める観点から、ホモポリプロピレンが酸変性されたもの(すなわち、酸変性ホモポリプロピレン)であることが好ましい。
本開示の効果をより一層好適に発揮する観点から、接着層5を形成する当該樹脂組成物において、酸変性ポリプロピレンの含有率は、好ましくは約5質量%以上、より好ましくは約10質量%以上、さらに好ましくは約15質量%以上であり、また、好ましくは約90質量%以下、より好ましくは約80質量%以下、さらに好ましくは約70質量%以下であり、好ましい範囲としては、5~90質量%程度、5~80質量%程度、5~70質量%程度、10~90質量%程度、10~80質量%程度、10~70質量%程度、15~90質量%程度、15~80質量%程度、15~70質量%程度などが挙げられる。
本開示の効果をより一層好適に発揮する観点から、接着層5を形成する当該樹脂組成物において、エラストマーの含有率は、好ましくは約25質量%以上、より好ましくは約30質量%以上、さらに好ましくは約35質量%以上であり、また、好ましくは約60質量%以下、より好ましくは約55質量%以下、さらに好ましくは約50質量%以下であり、好ましい範囲としては、25~60質量%程度、25~55質量%程度、25~50質量%程度、30~60質量%程度、30~55質量%程度、30~50質量%程度、35~60質量%程度、35~55質量%程度、35~50質量%などが挙げられる。
本開示の効果をより一層好適に発揮する観点から、接着層5を形成する当該樹脂組成物に含まれるエラストマーとしては、好ましくは2元系共重合体、3元系共重合体が挙げられる。また、エラストマーは、好ましくはプロピレン系エラストマーである。プロピレ系エラストマーとしては、例えば、2元系共重合体、3元系共重合体などが挙げられる。2元系共重合体としては、例えば、プロピレン-エチレン共重合体エラストマー、プロピレン-ブテン共重合体エラストマー、3元系共重合体としては、例えば、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー、エチレン-プロピレン-ジエン共重合体エラストマーなどが挙げられる。エラストマーの中でも、2元系共重合体として、プロピレン-エチレン共重合体エラストマー、3元系共重合体としては、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマーが好ましい。
本開示の効果をより一層好適に発揮する観点から、接着層5を形成する当該樹脂組成物において、ブロックポリプロピレンの含有率は、好ましくは約30質量%以上、より好ましくは約35質量%以上、さらに好ましくは約40質量%以上であり、また、好ましくは約95質量%以下、より好ましくは約90質量%以下、さらに好ましくは約85質量%以下である。好ましい範囲としては、30~95質量%程度、30~90質量%程度、30~85質量%程度、35~95質量%程度、35~90質量%程度、35~85質量%程度、40~95質量%程度、40~90質量%程度、40~85質量%程度などが挙げられる。
また、本開示の効果をより一層好適に発揮する観点から、接着層5を形成する当該樹脂組成物において、ホモポリプロピレンの含有率は、好ましくは約20質量%以上、より好ましくは約25質量%以上、さらに好ましくは約30質量%以上であり、また、好ましくは約80質量%以下、より好ましくは約75質量%以下、さらに好ましくは約70質量%以下であり、好ましい範囲としては、20~80質量%程度、20~75質量%程度、20~70質量%程度、25~80質量%程度、25~75質量%程度、25~70質量%程度、30~80質量%程度、30~75質量%程度、30~70質量%程度などが挙げられる。
本開示の効果をより一層好適に発揮する観点から、接着層5を形成する当該樹脂組成物において、ランダムポリプロピレンの含有率は、好ましくは約0質量%以上、より好ましくは約1質量%以上、さらに好ましくは約2質量%以上であり、また、好ましくは約30質量%以下、より好ましくは約25質量%以下、さらに好ましくは約20質量%以下である。好ましい範囲としては、0~30質量%程度、0~25質量%程度、0~20質量%程度、1~30質量%程度、1~25質量%程度、1~20質量%程度、2~30質量%程度、2~25質量%程度、2~20質量%程度などが挙げられる。
本開示の効果をより一層好適に発揮する観点から、接着層5を形成する当該樹脂組成物において、ポリエチレンの含有率は、例えば約0質量%以上、好ましくは約1質量%以上、より好ましくは約2質量%以上、さらに好ましくは約3質量%以上であり、また、好ましくは約30質量%以下、より好ましくは約25質量%以下、さらに好ましくは約20質量%以下であり、好ましい範囲としては、0~30質量%程度、0~25質量%程度、0~20質量%程度、1~30質量%程度、1~25質量%程度、1~20質量%程度、2~30質量%程度、2~25質量%程度、2~20質量%程度、3~30質量%程度、3~25質量%程度、3~20質量%程度などが挙げられる。
本開示の効果をより一層好適に発揮する観点から、当該樹脂組成物の具体的な組成としては、例えば、酸変性ポリプロピレンの含有率が約5質量%以上(より好ましくは約10質量%以上、さらに好ましくは約15質量%以上であり、また、好ましくは約90質量%以下、より好ましくは約80質量%以下、さらに好ましくは約70質量%以下であり、好ましい範囲としては、5~90質量%程度、5~80質量%程度、5~70質量%程度、10~90質量%程度、10~80質量%程度、10~70質量%程度、15~90質量%程度、15~80質量%程度、15~70質量%程度など)であり、エラストマーの含有率が約25質量%以上(より好ましくは約30質量%以上、さらに好ましくは約35質量%以上であり、また、好ましくは約60質量%以下、より好ましくは約55質量%以下、さらに好ましくは約50質量%以下であり、好ましい範囲としては、25~60質量%程度、25~55質量%程度、25~50質量%程度、30~60質量%程度、30~55質量%程度、30~50質量%程度、35~60質量%程度、35~55質量%程度35~50質量%程度など)であり、ブロックポリプロピレンの含有率が約30質量%以上(より好ましくは約35質量%以上、さらに好ましくは約40質量%以上であり、また、好ましくは約95質量%以下、より好ましくは約90質量%以下、さらに好ましくは約85質量%以下である。好ましい範囲としては、30~95質量%程度、30~90質量%程度、30~85質量%程度、35~95質量%程度、35~90質量%程度、35~85質量%程度、40~95質量%程度、40~90質量%程度、40~85質量%程度)などであり、ホモポリプロピレンの含有率が約20質量%以上(より好ましくは約25質量%以上、さらに好ましくは約30質量%以上であり、また、好ましくは約80質量%以下、より好ましくは約75質量%以下、さらに好ましくは約70質量%以下であり、好ましい範囲としては、20~80質量%程度、20~75質量%程度、20~70質量%程度、25~80質量%程度、25~75質量%程度、25~70質量%程度、30~80質量%程度、30~75質量%程度、30~70質量%程度など)であり、ランダムポリプロピレンの含有率が約0質量%以上(より好ましくは約1質量%以上、さらに好ましくは約2質量%以上であり、また、好ましくは約30質量%以下、より好ましくは約25質量%以下、さらに好ましくは約20質量%以下である。好ましい範囲としては、0~30質量%程度、0~25質量%程度、0~20質量%程度、1~30質量%程度、1~25質量%程度、1~20質量%程度、2~30質量%程度、2~25質量%程度、2~20質量%程度)などであり、ポリエチレンの含有率が例えば約0質量%以上(好ましくは約1質量%以上、より好ましくは約2質量%以上、さらに好ましくは約3質量%以上であり、また、好ましくは約30質量%以下、より好ましくは約25質量%以下、さらに好ましくは約20質量%以下であり、好ましい範囲としては、0~30質量%程度、0~25質量%程度、0~20質量%程度、1~30質量%程度、1~25質量%程度、1~20質量%程度、2~30質量%程度、2~25質量%程度、2~20質量%程度、3~30質量%程度、3~25質量%程度、3~20質量%程度)などである。当該樹脂組成物は、樹脂(後述する滑剤等の添加剤は含まない)として、酸変性ポリプロピレンとエラストマーを含み、さらにブロックポリプロピレン及びホモポリプロピレンの少なくとも一方のみを含む樹脂組成物により形成されていることも好ましい。
接着層5をバリア層3や熱融着性樹脂層4などと積層して本開示の蓄電デバイス用外装材10を製造する際に、予め形成された樹脂フィルムを接着層5として用いてもよい。また、接着層5を形成する熱融着性樹脂を、押出成形や塗布などによってバリア層3や熱融着性樹脂層4などの表面上でフィルム化して、樹脂フィルムにより形成された接着層5としてもよい。
接着層5の厚さは、好ましくは、約50μm以下、約40μm以下、約30μm以下、約20μm以下、約5μm以下である。また、接着層5の厚さは、好ましくは、約0.1μm以上、約0.5μm以上である。また、接着層5の厚さの範囲としては、好ましくは、0.1~50μm程度、0.1~40μm程度、0.1~30μm程度、0.1~20μm程度、0.1~5μm程度、0.5~50μm程度、0.5~40μm程度、0.5~30μm程度、0.5~20μm程度、0.5~5μm程度が挙げられる。より具体的には、接着剤層2で例示した接着剤や、酸変性ポリオレフィンと硬化剤との硬化物である場合は、好ましくは1~10μm程度、より好ましくは1~5μm程度が挙げられる。また、熱融着性樹脂層4で例示した樹脂を用いる場合であれば、好ましくは2~50μm程度、より好ましくは10~40μm程度が挙げられる。なお、接着層5が接着剤層2で例示した接着剤や、酸変性ポリオレフィンと硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物である場合、例えば、当該樹脂組成物を塗布し、加熱等により硬化させることにより、接着層5を形成することができる。また、熱融着性樹脂層4で例示した樹脂を用いる場合、例えば、熱融着性樹脂層4と接着層5との押出成形により形成することができる。
[表面被覆層6]
本開示の蓄電デバイス用外装材は、意匠性、耐電解液性、耐傷性、成形性などの向上の少なくとも1つを目的として、必要に応じて、基材層1の上(基材層1のバリア層3とは反対側)に、表面被覆層6を備えていてもよい。表面被覆層6は、蓄電デバイス用外装材を用いて蓄電デバイスを組み立てた時に、蓄電デバイス用外装材の最外層側に位置する層である。
本開示の蓄電デバイス用外装材は、意匠性、耐電解液性、耐傷性、成形性などの向上の少なくとも1つを目的として、必要に応じて、基材層1の上(基材層1のバリア層3とは反対側)に、表面被覆層6を備えていてもよい。表面被覆層6は、蓄電デバイス用外装材を用いて蓄電デバイスを組み立てた時に、蓄電デバイス用外装材の最外層側に位置する層である。
表面被覆層6は、例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン、珪素樹脂、フェノール樹脂などの樹脂や、これらの樹脂の変性物が挙げられる。また、これらの樹脂の共重合物であってもよいし、共重合物の変性物であってもよい。さらに、これらの樹脂の混合物であってもよい。樹脂は、好ましくは硬化性樹脂である。すなわち、表面被覆層6は、硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化物から構成されていることが好ましい。
表面被覆層6を形成する樹脂が硬化型の樹脂である場合、当該樹脂は、1液硬化型及び2液硬化型のいずれであってもよいが、好ましくは2液硬化型である。2液硬化型樹脂としては、例えば、2液硬化型ポリウレタン、2液硬化型ポリエステル、2液硬化型エポキシ樹脂などが挙げられる。これらの中でも2液硬化型ポリウレタンが好ましい。
2液硬化型ポリウレタンとしては、例えば、ポリオール化合物を含有する第1剤と、イソシアネート化合物を含有する第2剤とを含むポリウレタンが挙げられる。好ましくはポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、およびアクリルポリオール等のポリオールを第1剤として、芳香族系又は脂肪族系のポリイソシアネートを第2剤とした二液硬化型のポリウレタンが挙げられる。また、ポリウレタンとしては、例えば、予めポリオール化合物とイソシアネート化合物とを反応させたポリウレタン化合物と、イソシアネート化合物とを含むポリウレタンが挙げられる。ポリウレタンとしては、例えば、予めポリオール化合物とイソシアネート化合物とを反応させたポリウレタン化合物と、ポリオール化合物とを含むポリウレタンが挙げられる。ポリウレタンとしては、例えば、予めポリオール化合物とイソシアネート化合物とを反応させたポリウレタン化合物を、空気中などの水分と反応させることによって硬化させたポリウレタンが挙げられる。ポリオール化合物としては、繰り返し単位の末端の水酸基に加えて、側鎖にも水酸基を有するポリエステルポリオールを用いることが好ましい。第2剤としては、脂肪族、脂環式、芳香族、芳香脂肪族のイソシアネート系化合物が挙げられる。イソシアネート系化合物としては、例えばヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、水素化XDI(H6XDI)、水素化MDI(H12MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ナフタレンジイソシアネート(NDI)等が挙げられる。また、これらのジイソシアネートの1種類又は2種類以上からの多官能イソシアネート変性体等が挙げられる。また、ポリイソシアネート化合物として多量体(例えば三量体)を使用することもできる。このような多量体には、アダクト体、ビウレット体、ヌレート体等が挙げられる。なお、脂肪族イソシアネート系化合物とは脂肪族基を有し芳香環を有さないイソシアネートを指し、脂環式イソシアネート系化合物とは脂環式炭化水素基を有するイソシアネートを指し、芳香族イソシアネート系化合物とは芳香環を有するイソシアネートを指す。表面被覆層6がポリウレタンにより形成されていることで蓄電デバイス用外装材に優れた電解液耐性が付与される。
表面被覆層6は、表面被覆層6の表面及び内部の少なくとも一方には、該表面被覆層6やその表面に備えさせるべき機能性等に応じて、必要に応じて、滑剤、難燃剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、光安定化剤、粘着付与剤、帯電防止剤、顔料等の添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、平均粒子径が0.5nm~5μm程度の微粒子が挙げられる。添加剤の平均粒子径は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置で測定されたメジアン径とする。
添加剤は、無機物及び有機物のいずれであってもよい。また、添加剤の形状についても、特に制限されず、例えば、球状、繊維状、板状、不定形、鱗片状などが挙げられる。
添加剤の具体例としては、タルク、シリカ、グラファイト、カオリン、モンモリロナイト、マイカ、ハイドロタルサイト、シリカゲル、ゼオライト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ネオジウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化セリウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、炭酸リチウム、安息香酸カルシウム、シュウ酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、アルミナ、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、高融点ナイロン、アクリレート樹脂、架橋アクリル、架橋スチレン、架橋ポリエチレン、ベンゾグアナミン、金、アルミニウム、銅、ニッケルなどが挙げられる。添加剤は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの添加剤の中でも、分散安定性やコストなどの観点から、好ましくはシリカ、硫酸バリウム、酸化チタンが挙げられる。また、蓄電デバイスからの放熱の観点から、好ましくはマイカが挙げられる。また、添加剤には、表面に絶縁処理、高分散性処理などの各種表面処理を施してもよい。
表面被覆層6を形成する方法としては、特に制限されず、例えば、表面被覆層6を形成する樹脂を塗布する方法が挙げられる。表面被覆層6に添加剤を配合する場合には、添加剤を混合した樹脂を塗布すればよい。
本開示において、蓄電デバイス用外装材の成形性を高める観点からは、表面被覆層6の表面及び内部の少なくとも一方には、滑剤が存在していることが好ましい。滑剤としては、特に制限されないが、好ましくはアミド系滑剤が挙げられる。アミド系滑剤の具体例としては、例えば、飽和脂肪酸アミド、不飽和脂肪酸アミド、置換アミド、メチロールアミド、飽和脂肪酸ビスアミド、不飽和脂肪酸ビスアミド、脂肪酸エステルアミド、芳香族ビスアミドなどが挙げられる。飽和脂肪酸アミドの具体例としては、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミドなどが挙げられる。不飽和脂肪酸アミドの具体例としては、オレイン酸アミド、エルカ酸アミドなどが挙げられる。置換アミドの具体例としては、N-オレイルパルミチン酸アミド、N-ステアリルステアリン酸アミド、N-ステアリルオレイン酸アミド、N-オレイルステアリン酸アミド、N-ステアリルエルカ酸アミドなどが挙げられる。また、メチロールアミドの具体例としては、メチロールステアリン酸アミドなどが挙げられる。飽和脂肪酸ビスアミドの具体例としては、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンヒドロキシステアリン酸アミド、N,N’-ジステアリルアジピン酸アミド、N,N’-ジステアリルセバシン酸アミドなどが挙げられる。不飽和脂肪酸ビスアミドの具体例としては、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、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’-ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’-ジオレイルセバシン酸アミドなどが挙げられる。脂肪酸エステルアミドの具体例としては、ステアロアミドエチルステアレートなどが挙げられる。また、芳香族ビスアミドの具体例としては、m-キシリレンビスステアリン酸アミド、m-キシリレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、N,N’-ジステアリルイソフタル酸アミドなどが挙げられる。滑剤は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよく、2種類以上を組み合わせることが好ましい。
表面被覆層6の表面に滑剤が存在する場合、その存在量としては、特に制限されないが、例えば約3mg/m2以上、好ましくは約4mg/m2以上、約5mg/m2以上が挙げられる。また、表面被覆層6の表面に存在する滑剤量としては、例えば約15mg/m2以下、好ましくは約14mg/m2以下、約10mg/m2以下が挙げられる。また、表面被覆層6の表面に存在する滑剤量の好ましい範囲としては、3~15mg/m2程度、3~14mg/m2程度、3~10mg/m2程度、4~15mg/m2程度、4~14mg/m2程度、4~10mg/m2程度、5~15mg/m2程度、5~14mg/m2程度、5~10mg/m2程度が挙げられる。
表面被覆層6の表面に存在する滑剤は、表面被覆層6を構成する樹脂に含まれる滑剤を滲出させたものであってもよいし、表面被覆層6の表面に滑剤を塗布したものであってもよい。
表面被覆層6が着色剤を含んでいることにより、蓄電デバイス用外装材を着色することができる。着色剤としては、顔料、染料などの公知のものが使用できる。また、着色剤は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
顔料の種類は、特に限定されず、有機顔料としては、例えば、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アンスラキノン系、ジオキサジン系、インジゴチオインジゴ系、ペリノン-ペリレン系、イソインドレニン系、ベンズイミダゾロン系等の顔料が挙げられ、無機顔料としては、カーボンブラック系、酸化チタン系、カドミウム系、鉛系、酸化クロム系、鉄系等の顔料が挙げられ、その他に、マイカ(雲母)の微粉末、魚鱗箔等が挙げられる。
着色剤の中でも、例えば蓄電デバイス用外装材の外観を黒色とするためには、カーボンブラックが好ましい。また、蓄電デバイスから発生する熱を放熱する観点からは、マイカを用いることが好ましい。
顔料の平均粒子径としては、特に制限されず、例えば、0.03~5μm程度、好ましくは0.05~2μm程度が挙げられる。なお、顔料の平均粒子径は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置で測定されたメジアン径とする。
表面被覆層6における着色剤の含有量としては、蓄電デバイス用外装材が着色されれば特に制限されず、例えば5~60質量%程度、好ましくは10~40質量%程度が挙げられる。
表面被覆層6の厚みとしては、表面被覆層6としての上記の機能を発揮すれば特に制限されず、例えば0.5~10μm程度、好ましくは1~5μm程度が挙げられる。
3.蓄電デバイス用外装材の製造方法
蓄電デバイス用外装材の製造方法については、本開示の蓄電デバイス用外装材が備える各層を積層させた積層体が得られる限り、特に制限されず、本開示の第1の態様については、少なくとも、バリア層3、及び熱融着性樹脂層4がこの順となるように積層する工程を備える方法が挙げられる。前記の通り、本開示の第1の態様の蓄電デバイス用外装材において、熱融着性樹脂層4は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である。本開示の第2の態様については、少なくとも、バリア層3、及び熱融着性樹脂層4がこの順となるように積層する工程を備える方法が挙げられる。前記の通り、本開示の第2の態様の蓄電デバイス用外装材において、熱融着性樹脂層4は、前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、前記断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まず、前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部には、ラメラ晶が観察される。また、本開示の第3の態様については、少なくとも、バリア層3、及び熱融着性樹脂層4がこの順となるように積層する工程を備える方法が挙げられる。前記の通り、本開示の第3の態様の蓄電デバイス用外装材において、熱融着性樹脂層4は、示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線において、融解ピーク温度が160.0℃以上であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超の温度に肩ピークが存在する。
蓄電デバイス用外装材の製造方法については、本開示の蓄電デバイス用外装材が備える各層を積層させた積層体が得られる限り、特に制限されず、本開示の第1の態様については、少なくとも、バリア層3、及び熱融着性樹脂層4がこの順となるように積層する工程を備える方法が挙げられる。前記の通り、本開示の第1の態様の蓄電デバイス用外装材において、熱融着性樹脂層4は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である。本開示の第2の態様については、少なくとも、バリア層3、及び熱融着性樹脂層4がこの順となるように積層する工程を備える方法が挙げられる。前記の通り、本開示の第2の態様の蓄電デバイス用外装材において、熱融着性樹脂層4は、前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、前記断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まず、前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部には、ラメラ晶が観察される。また、本開示の第3の態様については、少なくとも、バリア層3、及び熱融着性樹脂層4がこの順となるように積層する工程を備える方法が挙げられる。前記の通り、本開示の第3の態様の蓄電デバイス用外装材において、熱融着性樹脂層4は、示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線において、融解ピーク温度が160.0℃以上であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超の温度に肩ピークが存在する。
本開示の蓄電デバイス用外装材の製造方法の一例としては、以下の通りである。まず、基材層1、接着剤層2、バリア層3が順に積層された積層体(以下、「積層体A」と表記することもある)を形成する。積層体Aの形成は、具体的には、基材層1上又は必要に応じて表面が化成処理されたバリア層3に接着剤層2の形成に使用される接着剤を、グラビアコート法、ロールコート法などの塗布方法で塗布、乾燥した後に、当該バリア層3又は基材層1を積層させて接着剤層2を硬化させるドライラミネート法によって行うことができる。
次いで、積層体Aのバリア層3上に、熱融着性樹脂層4を積層させる。バリア層3上に熱融着性樹脂層4を直接積層させる場合には、積層体Aのバリア層3上に、熱融着性樹脂層4をサーマルラミネート法、押出ラミネート法などの方法により積層すればよい。また、バリア層3と熱融着性樹脂層4の間に接着層5を設ける場合には、接着層5と熱融着性樹脂層4は、例えば、(1)押出ラミネート法、(2)サーマルラミネート法、(3)サンドイッチラミネート法、(4)ドライラミネート法などにより積層することができる。(1)押出ラミネート法としては、例えば、積層体Aのバリア層3上に、接着層5及び熱融着性樹脂層4を押出しすることにより積層する方法(共押出ラミネート法、タンデムラミネート法)などが挙げられる。また、(2)サーマルラミネート法としては、例えば、別途、接着層5と熱融着性樹脂層4が積層した積層体を形成し、これを積層体Aのバリア層3上に積層する方法や、積層体Aのバリア層3上に接着層5が積層した積層体を形成し、これを熱融着性樹脂層4と積層する方法などが挙げられる。また、(3)サンドイッチラミネート法としては、例えば、積層体Aのバリア層3と、予めシート状に製膜した熱融着性樹脂層4との間に、溶融させた接着層5を流し込みながら、接着層5を介して積層体Aと熱融着性樹脂層4を貼り合せる方法などが挙げられる。また、(4)ドライラミネート法としては、例えば、積層体Aのバリア層3上に、接着層5を形成させるための接着剤を溶液コーティングし、乾燥させる方法や、さらには焼き付ける方法などにより積層させ、この接着層5上に予めシート状に製膜した熱融着性樹脂層4を積層する方法などが挙げられる。
表面被覆層6を設ける場合には、基材層1のバリア層3とは反対側の表面に、表面被覆層6を積層する。表面被覆層6は、例えば表面被覆層6を形成する上記の樹脂を基材層1の表面に塗布することにより形成することができる。なお、基材層1の表面にバリア層3を積層する工程と、基材層1の表面に表面被覆層6を積層する工程の順番は、特に制限されない。例えば、基材層1の表面に表面被覆層6を形成した後、基材層1の表面被覆層6とは反対側の表面にバリア層3を形成してもよい。
上記のようにして、必要に応じて設けられる表面被覆層6/基材層1/必要に応じて設けられる接着剤層2/バリア層3/必要に応じて設けられる接着層5/熱融着性樹脂層4をこの順に備える積層体が形成されるが、必要に応じて設けられる接着剤層2及び接着層5の接着性を強固にするために、さらに、加熱処理に供してもよい。
蓄電デバイス用外装材において、積層体を構成する各層には、必要に応じて、コロナ処理、ブラスト処理、酸化処理、オゾン処理などの表面活性化処理を施すことにより加工適性を向上させてもよい。例えば、基材層1のバリア層3とは反対側の表面にコロナ処理を施すことにより、基材層1表面へのインクの印刷適性を向上させることができる。
4.蓄電デバイス用外装材の用途
本開示の蓄電デバイス用外装材は、正極、負極、電解質等の蓄電デバイス素子を密封して収容するための包装体に使用される。すなわち、本開示の蓄電デバイス用外装材によって形成された包装体中に、少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子を収容して、蓄電デバイスとすることができる。換言すれば、本開示の蓄電デバイス用外装材によって蓄電デバイス素子を包むことによって、蓄電デバイスとすることができる。
本開示の蓄電デバイス用外装材は、正極、負極、電解質等の蓄電デバイス素子を密封して収容するための包装体に使用される。すなわち、本開示の蓄電デバイス用外装材によって形成された包装体中に、少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子を収容して、蓄電デバイスとすることができる。換言すれば、本開示の蓄電デバイス用外装材によって蓄電デバイス素子を包むことによって、蓄電デバイスとすることができる。
具体的には、少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子を、本開示の蓄電デバイス用外装材で、前記正極及び負極の各々に接続された金属端子を外側に突出させた状態で、蓄電デバイス素子の周縁にフランジ部(熱融着性樹脂層同士が接触する領域)が形成できるようにして被覆し、前記フランジ部の熱融着性樹脂層同士をヒートシールして密封させることによって、蓄電デバイス用外装材を使用した蓄電デバイスが提供される。なお、本開示の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に蓄電デバイス素子を収容する場合、本開示の蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂部分が内側(蓄電デバイス素子と接する面)になるようにして、包装体を形成する。2つの蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層同士を対向させて重ね合わせ、重ねられた蓄電デバイス用外装材の周縁部を熱融着して包装体を形成してもよく、また、図5に示す例のように、1つの蓄電デバイス用外装材を折り返して重ね合わせ、周縁部を熱融着して包装体を形成してもよい。折り返して重ね合わせる場合は、図5に示す例のように、折り返した辺以外の辺を熱融着して三方シールにより包装体を形成してもよいし、フランジ部が形成できるように折り返して四方シールしてもよい。なお、蓄電デバイス用外装材の最内層および最外層が熱融着性樹脂層である場合、最内層の熱融着性樹脂層と、最外層の熱融着性樹脂層とを熱融着することによって、包装体を形成してもよい。
蓄電デバイス素子は、蓄電デバイス用外装材に加えて、蓋体によって封止されてもよい。すなわち、蓄電デバイス用外装材および蓋体は、蓄電デバイス素子を密封する外装体(蓄電デバイス用の外装体)を構成する。例えば、筒状に構成された蓄電デバイス用外装材の内部に蓄電デバイス素子を収容し、開口部を蓋体によって閉じてもよい。別の例では、開口部が形成されるように筒状に構成された蓄電デバイス用外装材の内部に蓋体と接続された状態の蓄電デバイス素子を収容し、開口部を蓋体によって閉じてもよい。蓋体と、蓄電デバイス用外装材とは、任意の手段で接合されることが好ましい。蓄電デバイスの体積エネルギー密度を向上させるべく蓄電デバイス素子と蓄電デバイス用外装材との間のデッドスペースを削減する観点から、蓄電デバイス用外装材は、蓄電デバイス素子および蓋体に巻き付けられることが好ましい。
蓋体は、例えば、樹脂成形品、金属成形品、蓄電デバイス用外装材、およびこれらの組み合わせなどで形成できる。本開示において、蓋体が樹脂成形品と表現される場合、蓋体は、JIS K6900-1994[プラスチック―用語]JIS(日本工業規格)の[包装用語]規格によって規定されるフィルムのみによって構成される態様は含まれない。蓋体が金属成形品である場合、蓋体が金属端子としての機能を兼ねるため、金属端子を省略することもできる。蓋体は、樹脂材料および導電性材料を含んで構成されてもよい。
また、蓄電デバイス用外装材には、蓄電デバイス素子を収容するための凹部が、深絞り成形または張出成形によって形成されてもよい。図5に示す例のように、一方の蓄電デバイス用外装材には凹部を設けて他方の蓄電デバイス用外装材には凹部を設けなくてもよいし、他方の蓄電デバイス用外装材にも凹部を設けてもよい。
本開示の蓄電デバイス用外装材は、電池(コンデンサー、キャパシター等を含む)などの蓄電デバイスに好適に使用することができる。また、本開示の蓄電デバイス用外装材は、一次電池、二次電池のいずれに使用してもよいが、好ましくは二次電池に使用される。本開示の蓄電デバイス用外装材が適用される二次電池の種類については、特に制限されず、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、全固体電池、半固体電池、擬固体電池、ポリマー電池、全樹脂電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、金属空気電池、多価カチオン電池、コンデンサー、キャパシター等が挙げられる。これらの二次電池の中でも、本開示の蓄電デバイス用外装材の好適な適用対象として、リチウムイオン電池及びリチウムイオンポリマー電池が挙げられる。
以下に実施例及び比較例を示して本開示を詳細に説明する。但し本開示は実施例に限定されるものではない。
<第1の態様の蓄電デバイス用外装材の製造>
実施例1A
基材層として、2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)と延伸ナイロン(ONy)フィルム(厚さ15μm)とが、接着剤層(2液硬化型ウレタン接着剤で形成し、硬化後の厚さは3μm)で接着された積層体を準備した。また、バリア層として、アルミニウム箔(JIS H4160:1994 A8021H-O(厚さ40μm))を用意した。アルミニウム箔の両面には、化成処理が施してある。アルミニウム箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥質量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム箔の両面に塗布し、焼付けすることにより行った。
実施例1A
基材層として、2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)と延伸ナイロン(ONy)フィルム(厚さ15μm)とが、接着剤層(2液硬化型ウレタン接着剤で形成し、硬化後の厚さは3μm)で接着された積層体を準備した。また、バリア層として、アルミニウム箔(JIS H4160:1994 A8021H-O(厚さ40μm))を用意した。アルミニウム箔の両面には、化成処理が施してある。アルミニウム箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥質量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム箔の両面に塗布し、焼付けすることにより行った。
次に、2液硬化型ウレタン接着剤を用い、ドライラミネート法により、基材層とバリア層とを接着剤層(厚さ3μm)で接着し、基材層/接着剤層/バリア層が順に積層された積層体を作製した。
次に、上記で得られた各積層体のバリア層の上に、接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物(無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンと、ホモポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物)と、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物(ランダムポリプロピレンと、ホモポリプロピレンと、プロピレン-エチレン共重合体エラストマー(2元系共重合体)とからなる樹脂組成物)とを共押出しすることにより、バリア層の上に接着層/熱融着性樹脂層とを積層させた。次に、得られた積層体をエージングし、加熱することにより、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例2A
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンと、ホモポリプロピレンと、プロピレン-エチレン共重合体エラストマー(2元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Aと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンと、ホモポリプロピレンと、プロピレン-エチレン共重合体エラストマー(2元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Aと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例3A
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンと、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと、及び、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Aと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンと、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと、及び、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Aと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例4A
熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、ランダムポリプロピレンと、ホモポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Aと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、ランダムポリプロピレンと、ホモポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Aと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例1A-4Aにおいて、それぞれ、バリア層の厚みを40μmから60μm、さらには80μmへと厚くすると、25℃環境でのシール強度及び150℃環境でのシール強度は高くなり、耐電解液性に優れ、成形時の白化は生じなかった。この結果から、バリア層の厚みは40μmに限ったことではなく、例えば80μmまで厚くしても良いことが分かる。
比較例1A
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンを用いたこと、及び、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂として、ランダムポリプロピレンと、ポリエチレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Aと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンを用いたこと、及び、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂として、ランダムポリプロピレンと、ポリエチレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Aと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
比較例2A
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンを用いたこと、及び、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、ランダムポリプロピレンと、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Aと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンを用いたこと、及び、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、ランダムポリプロピレンと、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Aと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
<剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定>
剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定方法を説明するための模式図を図6に示す。剛体振り子型物性試験器(型番:RPT-3000W 株式会社エー・アンド・デイ社製)を用い、振り子30のフレームにはFRB-100、エッジ部の円柱状シリンダエッジ30aにはRBP-020、冷熱ブロック31にはCHB-100を使用し、初期の振幅を約0.3degreeとした。振り子吸着時間を1.0s、測定間隔を10sとした。蓄電デバイス用外装材をMD45mm、TD15mmにカットし、試験サンプルとした。さらに、振動変位検出器32を使用した。
剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定方法を説明するための模式図を図6に示す。剛体振り子型物性試験器(型番:RPT-3000W 株式会社エー・アンド・デイ社製)を用い、振り子30のフレームにはFRB-100、エッジ部の円柱状シリンダエッジ30aにはRBP-020、冷熱ブロック31にはCHB-100を使用し、初期の振幅を約0.3degreeとした。振り子吸着時間を1.0s、測定間隔を10sとした。蓄電デバイス用外装材をMD45mm、TD15mmにカットし、試験サンプルとした。さらに、振動変位検出器32を使用した。
なお、本測定で採用した円柱状シリンダエッジRBP-020は、径が2mmと小さく、測定時に熱融着性樹脂層の表面から内部に沈み込み易く、熱融着性樹脂層全体としての特性を評価することに適している。このため、本測定は、後述する高温環境(150℃環境)におけるシール強度との相関を評価する観点から適したものである。
冷熱ブロック31上に試験サンプルの測定面(熱融着性樹脂層)を上方に向けて載置し、測定面上に振り子付き円柱状シリンダエッジ30aの軸線方向が試験サンプルのMDの方向に直交するように設置した。また、測定中の試験サンプルの浮きや反りを防ぐために、試験サンプルの測定結果に影響のない箇所にテープを貼りつけて冷熱ブロック31上に固定した。円柱状シリンダエッジ30aを、熱融着性樹脂層の表面に接触させた。次に、冷熱ブロック31を用いて昇温速度3℃/分にて0℃から180℃の温度範囲で熱融着性樹脂層の対数減衰率ΔEの測定をN=1で行った。試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が150℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用した。結果を表1Aに示す。後述する150℃での耐熱シール強度が25N/15mm以上となる指標として、本測定における150℃での対数減衰率ΔEは、0.075以下を採用した。
なお、対数減衰率ΔEは、以下の式によって算出される。このとき、小数点以下第4位を四捨五入して小数点以下第3位の値を算出した。
ΔE=[ln(A1/A2)+ln(A2/A3)+...+ln(An/An+1)]/n
A:振幅
n:波数
なお、対数減衰率ΔEは、以下の式によって算出される。このとき、小数点以下第4位を四捨五入して小数点以下第3位の値を算出した。
ΔE=[ln(A1/A2)+ln(A2/A3)+...+ln(An/An+1)]/n
A:振幅
n:波数
なお、実施例1A~4Aにおいて、熱融着性樹脂層の80℃環境における対数減衰率ΔEは、いずれも0.02超であった。熱融着性樹脂層の80℃環境における対数減衰率ΔEは、前記の<剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定>に記載された方法において、「試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が150℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用する。」代わりに「試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が80℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用する。」こと以外は、熱融着性樹脂層の150℃環境における対数減衰率ΔEと同様にして測定された値である。
<FT-IRによる結晶性評価>
蓄電デバイス用外装材を30mm×30mmの正方形に裁断してサンプルを作製した。得られたサンプルの熱接着性樹脂層の表面を日本分光株式会社社製FT/IR6100のATR測定モードを用いて、温度25℃、相対湿度50%の環境下で赤外吸収スペクトル測定を実施した。得られた吸収スペクトルから、非晶成分に由来する973cm-1付近のピーク強度P1と、結晶成分に由来する998cm-1付近の吸収ピーク強度P1と、結晶成分に由来する998cm-1付近の吸収ピーク強度P2を測定し、吸収ピーク強度P1に対する吸収ピーク強度P2の強度比X=P2/P1を算出した。ここで赤外吸収スペクトルは吸光度での値を用いた。このとき、小数点以下第4位を四捨五入して小数点以下第3位の値を算出した。結果を表1Aに示す。
手法:マクロATR法
波数分解能:4cm-1
積算回数:32回
検出器:TGS検出器
ATRプリズム:ダイヤモンド
ベースライン:波数927cm-1から1067cm-1の範囲における強度の平均値
吸収ピーク強度P1:波数973cm-1付近におけるピーク強度からベースラインの値を引いた値
吸収ピーク強度P2:波数998cm-1付近におけるピーク強度からベースラインの値を引いた値
蓄電デバイス用外装材を30mm×30mmの正方形に裁断してサンプルを作製した。得られたサンプルの熱接着性樹脂層の表面を日本分光株式会社社製FT/IR6100のATR測定モードを用いて、温度25℃、相対湿度50%の環境下で赤外吸収スペクトル測定を実施した。得られた吸収スペクトルから、非晶成分に由来する973cm-1付近のピーク強度P1と、結晶成分に由来する998cm-1付近の吸収ピーク強度P1と、結晶成分に由来する998cm-1付近の吸収ピーク強度P2を測定し、吸収ピーク強度P1に対する吸収ピーク強度P2の強度比X=P2/P1を算出した。ここで赤外吸収スペクトルは吸光度での値を用いた。このとき、小数点以下第4位を四捨五入して小数点以下第3位の値を算出した。結果を表1Aに示す。
手法:マクロATR法
波数分解能:4cm-1
積算回数:32回
検出器:TGS検出器
ATRプリズム:ダイヤモンド
ベースライン:波数927cm-1から1067cm-1の範囲における強度の平均値
吸収ピーク強度P1:波数973cm-1付近におけるピーク強度からベースラインの値を引いた値
吸収ピーク強度P2:波数998cm-1付近におけるピーク強度からベースラインの値を引いた値
例えばX線回折法(XRD)は、検出深さが数十μmであり、熱融着性樹脂層だけでなく、接着層も含んだ状態で結晶性を評価する。これに対し、FT-IRのATR法の検出深さは数μmであり、熱融着性樹脂層のみの結晶性が反映される。このため、FT-IRのATR法では、電解液の影響を受ける熱融着性樹脂層の結晶性を反映させることが可能である。
<熱融着性樹脂層の断面観察>
熱硬化性のエポキシ樹脂内に蓄電デバイス用外装材を包埋し硬化させた。市販品の回転式ミクロトーム(LEICA製 EM UC6)を用いて、断面を作製し、蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層を、包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて3時間染色した。ミクロトームで断面を1μm切り進めた後、ダイヤモンドナイフを用いて厚み70nm~100nmの染色された切片を採取した。染色された切片について、電界放出形走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製 S-4800)を用いて断面画像を取得した。測定条件は、加速電圧:30kV、エミッション電流:10μA、検出器:透過検出器、傾斜:なし(0°)とした。海島構造は観察倍率20000倍、ラメラ構造は観察倍率50000倍とした。熱融着性樹脂層の海島構造を観察する断面画像は、熱融着性樹脂層の中心部分について、13.5μm×19.1μmの範囲から、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲をランダムに選択して、4.50μm×6.37μmの範囲に含まれる島部の数を確認した。さらに、倍率20000倍で観察された島部について、倍率を50000倍に拡大して、島部のラメラ晶の有無についての観察、島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を島部が有するか否かについての観察を行った。結果を表1Aに示す。
熱硬化性のエポキシ樹脂内に蓄電デバイス用外装材を包埋し硬化させた。市販品の回転式ミクロトーム(LEICA製 EM UC6)を用いて、断面を作製し、蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層を、包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて3時間染色した。ミクロトームで断面を1μm切り進めた後、ダイヤモンドナイフを用いて厚み70nm~100nmの染色された切片を採取した。染色された切片について、電界放出形走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製 S-4800)を用いて断面画像を取得した。測定条件は、加速電圧:30kV、エミッション電流:10μA、検出器:透過検出器、傾斜:なし(0°)とした。海島構造は観察倍率20000倍、ラメラ構造は観察倍率50000倍とした。熱融着性樹脂層の海島構造を観察する断面画像は、熱融着性樹脂層の中心部分について、13.5μm×19.1μmの範囲から、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲をランダムに選択して、4.50μm×6.37μmの範囲に含まれる島部の数を確認した。さらに、倍率20000倍で観察された島部について、倍率を50000倍に拡大して、島部のラメラ晶の有無についての観察、島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を島部が有するか否かについての観察を行った。結果を表1Aに示す。
<25℃又は150℃でのシール強度の測定>
JIS K7127:1999の規定に準拠して、それぞれ、25℃環境、150℃環境の各測定温度における蓄電デバイス用外装材のシール強度を次のようにして測定した。試験片として、TD方向の幅が15mmの短冊状に裁断した蓄電デバイス用外装材を準備した。具体的には、図7に示すように、まず、各蓄電デバイス用外装材を75mm(TD方向)×150mm(MD方向)に裁断した(図7a)。次に、熱融着性樹脂層同士が対向するようにして、蓄電デバイス用外装材を折り目P(MD方向の中間)の位置でMD方向に2つ折りにした(図7b)。折り目Pから10mm程度MD方向に内側において、シール幅7mm、温度190℃、面圧1.0MPa、3秒間の条件で熱融着性樹脂層同士をヒートシールした(図7c)。図7cにおいて、斜線部Sがヒートシールされている部分である。次に、TD方向の幅が15mmとなるようにして、MD方向に裁断(図7dの二点鎖線の位置で裁断)して試験片を得た(図7e)。次に、試験片13を各測定温度で5分間放置し、各測定温度環境において、引張り試験機(島津製作所製、AG-I(商品名))で熱融着部の熱融着性樹脂層を300mm/分の速度で剥離させた(図8)。剥離時の最大強度をシール強度(N/15mm)とした。チャック間距離は、50mmである。結果を表1Aに示す。なお、シール強度の測定においては、図8に示されるヒートシール界面Aで試験片13が剥離(破壊)される場合と、ヒートシール界面Aとは異なる部分(例えば、図8のBの位置)で試験片13が破断する場合とがある。試験片13が破断した場合には、破断強度をシール強度として表1Aに記載した。25℃でのシール強度と150℃でのシール強度の評価基準を、それぞれ、下記に示す。
JIS K7127:1999の規定に準拠して、それぞれ、25℃環境、150℃環境の各測定温度における蓄電デバイス用外装材のシール強度を次のようにして測定した。試験片として、TD方向の幅が15mmの短冊状に裁断した蓄電デバイス用外装材を準備した。具体的には、図7に示すように、まず、各蓄電デバイス用外装材を75mm(TD方向)×150mm(MD方向)に裁断した(図7a)。次に、熱融着性樹脂層同士が対向するようにして、蓄電デバイス用外装材を折り目P(MD方向の中間)の位置でMD方向に2つ折りにした(図7b)。折り目Pから10mm程度MD方向に内側において、シール幅7mm、温度190℃、面圧1.0MPa、3秒間の条件で熱融着性樹脂層同士をヒートシールした(図7c)。図7cにおいて、斜線部Sがヒートシールされている部分である。次に、TD方向の幅が15mmとなるようにして、MD方向に裁断(図7dの二点鎖線の位置で裁断)して試験片を得た(図7e)。次に、試験片13を各測定温度で5分間放置し、各測定温度環境において、引張り試験機(島津製作所製、AG-I(商品名))で熱融着部の熱融着性樹脂層を300mm/分の速度で剥離させた(図8)。剥離時の最大強度をシール強度(N/15mm)とした。チャック間距離は、50mmである。結果を表1Aに示す。なお、シール強度の測定においては、図8に示されるヒートシール界面Aで試験片13が剥離(破壊)される場合と、ヒートシール界面Aとは異なる部分(例えば、図8のBの位置)で試験片13が破断する場合とがある。試験片13が破断した場合には、破断強度をシール強度として表1Aに記載した。25℃でのシール強度と150℃でのシール強度の評価基準を、それぞれ、下記に示す。
(25℃でのシール強度の評価基準)
A:シール強度が140.0N/15mm以上
B:シール強度が140.0N/15mm未満
A:シール強度が140.0N/15mm以上
B:シール強度が140.0N/15mm未満
(150℃でのシール強度(耐熱性)の評価基準)
A:シール強度が25.0N/15mm以上
B:シール強度が10.0N/15mm以上25.0N/15mm未満
C:シール強度が10.0N/15mm未満
A:シール強度が25.0N/15mm以上
B:シール強度が10.0N/15mm以上25.0N/15mm未満
C:シール強度が10.0N/15mm未満
<耐電解液性評価>
図10の模式図に示すように、TD90mm×MD200mmにカットした蓄電デバイス用外装材をサンプルとした。サンプルを、MD100mm箇所で折り曲げ、2つ折りされた状態でTD方向における両端を幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、蓄電デバイス用外装材から形成された開口部を備える袋状の包装体を袋状とした。次に、袋状の包装体を露点-40℃のドライルーム内にて1日保管し、開口する残り1つの端辺(開口部)から電解液(エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート:ジメチルカーボネート=1:1:1の容積比で混合した溶液に6フッ化リン酸リチウムが1mol/Lとなるよう混合して得られたもの)を入れ、開口部を幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、電解液を包装体内に密封した。開口物を熱融着させた端辺が上になるようにして、包装体を85℃環境下にて14日間保管した。保管後、開口物を熱融着させた端辺を切除して開口し、電解液を取り除き、3時間以内に、電解液が触れていた箇所の熱融着性樹脂層同士を、MD方向に対して垂直になるように、幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させた。TD方向に対して垂直になるように幅15mmにカットし、MD方向に引っ張る際のシール強度測定用サンプルを作製した。熱融着から1時間以内に、前述した25℃環境におけるシール強度と同様の装置及び条件で、85℃環境で14日後の含浸シール強度(サンプルに電解液が含浸した状態のシール強度)を測定した。シール強度測定用サンプルの膨潤の様子、剥離モードの観察結果と共に、含浸シール強度の測定結果を表1Aに示す。耐電解液性の評価基準は以下の通りである。
図10の模式図に示すように、TD90mm×MD200mmにカットした蓄電デバイス用外装材をサンプルとした。サンプルを、MD100mm箇所で折り曲げ、2つ折りされた状態でTD方向における両端を幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、蓄電デバイス用外装材から形成された開口部を備える袋状の包装体を袋状とした。次に、袋状の包装体を露点-40℃のドライルーム内にて1日保管し、開口する残り1つの端辺(開口部)から電解液(エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート:ジメチルカーボネート=1:1:1の容積比で混合した溶液に6フッ化リン酸リチウムが1mol/Lとなるよう混合して得られたもの)を入れ、開口部を幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、電解液を包装体内に密封した。開口物を熱融着させた端辺が上になるようにして、包装体を85℃環境下にて14日間保管した。保管後、開口物を熱融着させた端辺を切除して開口し、電解液を取り除き、3時間以内に、電解液が触れていた箇所の熱融着性樹脂層同士を、MD方向に対して垂直になるように、幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させた。TD方向に対して垂直になるように幅15mmにカットし、MD方向に引っ張る際のシール強度測定用サンプルを作製した。熱融着から1時間以内に、前述した25℃環境におけるシール強度と同様の装置及び条件で、85℃環境で14日後の含浸シール強度(サンプルに電解液が含浸した状態のシール強度)を測定した。シール強度測定用サンプルの膨潤の様子、剥離モードの観察結果と共に、含浸シール強度の測定結果を表1Aに示す。耐電解液性の評価基準は以下の通りである。
(耐電解液性の評価基準)
A:含浸シール強度が130.0N/15mm以上300.0N/15mm未満
B:含浸シール強度が20.0N/15mm以上130.0N/15mm未満
C:含浸シール強度が20.0N/15mm未満
A:含浸シール強度が130.0N/15mm以上300.0N/15mm未満
B:含浸シール強度が20.0N/15mm以上130.0N/15mm未満
C:含浸シール強度が20.0N/15mm未満
<成形性評価>
各蓄電デバイス用外装材を長さ(MD)55mm×幅(TD)55mmに裁断して試験サンプルとした。この試験サンプルを25℃の環境下にて30.0mm(MD)×30.0mm(TD)の口径を有する矩形状の成形金型(雌型)を用いて、成形を実施した。成形深さが12.0mmとなるように、押さえ圧(面圧)0.18MPa、ストローク速度は20mm/sで冷間成形(引き込み1段成形)を行った。雄型側に熱融着性樹脂層側が位置するよう、雌型上に上記試験サンプルを載置して成形をおこなった。成形後の試験サンプルの熱融着性樹脂層を目視で観察して、白化の有無を確認した。白化が発生する部分は、主として成形部の角の辺りであった。成形性の評価基準は以下の通りである。結果を表1Aに示す。
各蓄電デバイス用外装材を長さ(MD)55mm×幅(TD)55mmに裁断して試験サンプルとした。この試験サンプルを25℃の環境下にて30.0mm(MD)×30.0mm(TD)の口径を有する矩形状の成形金型(雌型)を用いて、成形を実施した。成形深さが12.0mmとなるように、押さえ圧(面圧)0.18MPa、ストローク速度は20mm/sで冷間成形(引き込み1段成形)を行った。雄型側に熱融着性樹脂層側が位置するよう、雌型上に上記試験サンプルを載置して成形をおこなった。成形後の試験サンプルの熱融着性樹脂層を目視で観察して、白化の有無を確認した。白化が発生する部分は、主として成形部の角の辺りであった。成形性の評価基準は以下の通りである。結果を表1Aに示す。
(成形性の評価基準)
A:白化無し
B:成形部の角の辺りが白化(白化部分は隣り合う角の長さの半分以内)
C:全体的に白化した状態
A:白化無し
B:成形部の角の辺りが白化(白化部分は隣り合う角の長さの半分以内)
C:全体的に白化した状態
表1A中のΔE、強度比X、シール強度の値は、それぞれ、表1Aに記載の数値から一桁小さい測定値を四捨五入して算出した値である。
表1Aにおいて、rPPはランダムポリプロピレン、hPPはホモポリプロピレン、bPPはブロックポリプロピレン、PEはポリエチレン、ALはアルミニウム合金箔を意味する。
実施例1A-4Aの蓄電デバイス用外装材は、少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である。表1Aに示されるように、実施例1A-4Aの蓄電デバイス用外装材は、耐熱性に優れていることが分かる。
<第2の態様の蓄電デバイス用外装材の製造>
実施例1B
基材層として、2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)と延伸ナイロン(ONy)フィルム(厚さ15μm)とが、接着剤層(2液硬化型ウレタン接着剤で形成し、硬化後の厚さは3μm)で接着された積層体を準備した。また、バリア層として、アルミニウム箔(JIS H4160:1994 A8021H-O(厚さ40μm))を用意した。アルミニウム箔の両面には、化成処理が施してある。アルミニウム箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥質量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム箔の両面に塗布し、焼付けすることにより行った。
実施例1B
基材層として、2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)と延伸ナイロン(ONy)フィルム(厚さ15μm)とが、接着剤層(2液硬化型ウレタン接着剤で形成し、硬化後の厚さは3μm)で接着された積層体を準備した。また、バリア層として、アルミニウム箔(JIS H4160:1994 A8021H-O(厚さ40μm))を用意した。アルミニウム箔の両面には、化成処理が施してある。アルミニウム箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥質量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム箔の両面に塗布し、焼付けすることにより行った。
次に、2液硬化型ウレタン接着剤を用い、ドライラミネート法により、基材層とバリア層とを接着剤層(厚さ3μm)で接着し、基材層/接着剤層/バリア層が順に積層された積層体を作製した。
次に、上記で得られた各積層体のバリア層の上に、接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物(無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンと、ホモポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物)と、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物(ランダムポリプロピレンと、ホモポリプロピレンと、プロピレン-エチレン共重合体エラストマー(2元系共重合体)とからなる樹脂組成物)とを共押出しすることにより、バリア層の上に接着層/熱融着性樹脂層とを積層させた。次に、得られた積層体をエージングし、加熱することにより、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例2B
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンと、ホモポリプロピレンと、プロピレン-エチレン共重合体エラストマー(2元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Bと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンと、ホモポリプロピレンと、プロピレン-エチレン共重合体エラストマー(2元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Bと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例1B-2Bにおいて、それぞれ、バリア層の厚みを40μmから60μm、さらには80μmへと厚くすると、25℃環境でのシール強度及び150℃環境でのシール強度は高くなり、水蒸気バリア性に優れ、成形時の白化は生じなかった。この結果から、バリア層の厚みは40μmに限ったことではなく、例えば80μmまで厚くしても良いことが分かる。
比較例1B
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンを用いたこと、及び、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、ランダムポリプロピレンと、ポリエチレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Bと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンを用いたこと、及び、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、ランダムポリプロピレンと、ポリエチレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Bと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
比較例2B
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンと、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと、及び、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Bと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンと、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと、及び、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Bと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
比較例3B
熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、ランダムポリプロピレンと、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、比較例1Bと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、ランダムポリプロピレンと、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、比較例1Bと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
比較例4B
熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、ランダムポリプロピレンと、ホモポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Bと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、ランダムポリプロピレンと、ホモポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Bと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
<熱融着性樹脂層の断面観察>
熱硬化性のエポキシ樹脂内に蓄電デバイス用外装材を包埋し硬化させた。市販品の回転式ミクロトーム(LEICA製 EM UC6)を用いて、断面を作製し、蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層を、包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて3時間染色した。ミクロトームで断面を1μm切り進めた後、ダイヤモンドナイフを用いて厚み70nm~100nmの染色された切片を採取した。染色された切片について、電界放出形走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製 S-4800)を用いて断面画像を取得した。測定条件は、加速電圧:30kV、エミッション電流:10μA、検出器:透過検出器、傾斜:なし(0°)とした。海島構造は観察倍率20000倍、ラメラ構造は観察倍率50000倍とした。熱融着性樹脂層の海島構造を観察する断面画像は、熱融着性樹脂層の中心部分について、13.5μm×19.1μmの範囲から、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲をランダムに選択して、4.50μm×6.37μmの範囲に含まれる島部の数を確認した。さらに、倍率20000倍で観察された島部について、倍率を50000倍に拡大して、島部のラメラ晶の有無についての観察、島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を島部が有するか否かについての観察を行った。結果を表1Bに示す。
熱硬化性のエポキシ樹脂内に蓄電デバイス用外装材を包埋し硬化させた。市販品の回転式ミクロトーム(LEICA製 EM UC6)を用いて、断面を作製し、蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層を、包埋樹脂ごと四酸化ルテニウムにて3時間染色した。ミクロトームで断面を1μm切り進めた後、ダイヤモンドナイフを用いて厚み70nm~100nmの染色された切片を採取した。染色された切片について、電界放出形走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製 S-4800)を用いて断面画像を取得した。測定条件は、加速電圧:30kV、エミッション電流:10μA、検出器:透過検出器、傾斜:なし(0°)とした。海島構造は観察倍率20000倍、ラメラ構造は観察倍率50000倍とした。熱融着性樹脂層の海島構造を観察する断面画像は、熱融着性樹脂層の中心部分について、13.5μm×19.1μmの範囲から、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲をランダムに選択して、4.50μm×6.37μmの範囲に含まれる島部の数を確認した。さらに、倍率20000倍で観察された島部について、倍率を50000倍に拡大して、島部のラメラ晶の有無についての観察、島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を島部が有するか否かについての観察を行った。結果を表1Bに示す。
<剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定>
剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定方法を説明するための模式図を図6に示す。剛体振り子型物性試験器(型番:RPT-3000W 株式会社エー・アンド・デイ社製)を用い、振り子30のフレームにはFRB-100、エッジ部の円柱状シリンダエッジ30aにはRBP-020、冷熱ブロック31にはCHB-100を使用し、初期の振幅を約0.3degreeとした。振り子吸着時間を1.0s、測定間隔を10sとした。MD45mm、TD15mmにカットし、試験サンプルとした。さらに、振動変位検出器32を使用した。
剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定方法を説明するための模式図を図6に示す。剛体振り子型物性試験器(型番:RPT-3000W 株式会社エー・アンド・デイ社製)を用い、振り子30のフレームにはFRB-100、エッジ部の円柱状シリンダエッジ30aにはRBP-020、冷熱ブロック31にはCHB-100を使用し、初期の振幅を約0.3degreeとした。振り子吸着時間を1.0s、測定間隔を10sとした。MD45mm、TD15mmにカットし、試験サンプルとした。さらに、振動変位検出器32を使用した。
なお、本測定で採用した円柱状シリンダエッジRBP-020は、径が2mmと小さく、測定時に熱融着性樹脂層の表面から内部に沈み込み易く、熱融着性樹脂層全体としての特性を評価することに適している。このため、本測定は、後述する高温環境(150℃環境)におけるシール強度との相関を評価する観点から適したものである。
冷熱ブロック31上に試験サンプルの測定面(熱融着性樹脂層)を上方に向けて載置し、測定面上に振り子付き円柱状シリンダエッジ30aの軸線方向が試験サンプルのMDの方向に直交するように設置した。また、測定中の試験サンプルの浮きや反りを防ぐために、試験サンプルの測定結果に影響のない箇所にテープを貼りつけて冷熱ブロック31上に固定した。円柱状シリンダエッジ30aを、熱融着性樹脂層の表面に接触させた。次に、冷熱ブロック31を用いて昇温速度3℃/分にて0℃から180℃の温度範囲で熱融着性樹脂層の対数減衰率ΔEの測定をN=1で行った。試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が150℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用した。結果を表1Bに示す。後述する150℃での耐熱シール強度が25N/15mm以上となる指標として、本測定における150℃での対数減衰率ΔEは、0.075以下を採用した。
なお、対数減衰率ΔEは、以下の式によって算出される。このとき、小数点以下第4位を四捨五入して小数点以下第3位の値を算出した。
ΔE=[ln(A1/A2)+ln(A2/A3)+...+ln(An/An+1)]/n
A:振幅
n:波数
なお、対数減衰率ΔEは、以下の式によって算出される。このとき、小数点以下第4位を四捨五入して小数点以下第3位の値を算出した。
ΔE=[ln(A1/A2)+ln(A2/A3)+...+ln(An/An+1)]/n
A:振幅
n:波数
なお、実施例1B~2Bにおいて、熱融着性樹脂層の80℃環境における対数減衰率ΔEは、いずれも0.02超であった。熱融着性樹脂層の80℃環境における対数減衰率ΔEは、前記の<剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定>に記載された方法において、「試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が150℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用する。」代わりに「試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が80℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用する。」こと以外は、熱融着性樹脂層の150℃環境における対数減衰率ΔEと同様にして測定された値である。
<蓄電デバイス用外装材から形成された包装体の水蒸気バリア性の評価>
以下の手順にて、蓄電デバイス用外装材から形成された包装体の水蒸気バリア性の評価した。
(手順)
図11の模式図に示すように、TD75mm×MD150mmにカットした蓄電デバイス用外装材をサンプルとする。サンプルを、MD75mm箇所で折り曲げ、2つ折りされた状態でTD方向における両端を幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、蓄電デバイス用外装材から形成された開口部を備える袋状の包装体とする。尚、TD方向における両端のシール部を左右のシール部とする。この時、左右のシール箇所を膜厚計で膜厚を測定し、左右それぞれの膜厚から基材層、バリア層、接着剤層の厚みを引いた値(バリア層よりも熱融着性樹脂層側の層の厚みのみ)をシール部の膜厚とする。次に両端の左右のシール箇所を3.0mmにカットする。尚、カット後のシール部3.0mmが水蒸気の透過距離となる。次に、袋状の包装体を露点-40℃のドライルーム内にて1日保管し、開口する残り1つの端辺(開口部)から溶液(エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート:ジメチルカーボネート=1:1:1の容積比で混合した溶液)を2.0g入れ、開口部を幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、溶液を包装体内に密封する。尚、溶液を注入したシール部を上部とする。上部のシール箇所を膜厚計で膜厚を測定し、基材層、バリア層、接着剤層の厚みを引いた値(バリア層よりも熱融着性樹脂層側の層の厚みのみ)をシールの膜厚とする。開口部をシールして出来た上部のシール箇所を3.0mmにカットする。尚、カット後のシール部3.0mmが水蒸気の透過距離となる。溶液を封入した包装体のそれぞれのシール部(左右および溶液を封入した上部)のシール部の長さを金尺で測定する。
水蒸気透過断面積m2を下記式の通り設定する。
水蒸気透過断面積=両端の断面積(右側のシール膜厚×右側の長さ+左側のシール膜厚×左側の長さ)+上側の断面積(上側のシール膜厚×上側のシール長さ)
封入時の溶液の水分含有率(ppm)をカールフィッシャー法の電量滴定法を用い測定する。温度65℃相対湿度90%の恒温恒湿槽で4週間放置し、試験後の溶液2.0gに対する水分含有率を測定する。4週間放置後の水分含有率の測定も、封入時(放置前)と同様に、カールフィッシャー法の電量滴定法を用い水分含有率ppmを測定する。
温度65℃相対湿度90%で4週間放置後の測定した水分含有率(ppm)、封入時(温度65℃相対湿度90%恒温恒湿槽への投入前)の水分含有率(ppm)、封入した溶液量(g)、水蒸気透過断面積(m2)、温度65℃相対湿度90%の投入時間(day)を利用し、下記式にて水蒸気透過係数(g・mm/m2・day)を算出する。このとき、小数点以下第2位を四捨五入して小数点以下第1位の値を算出する。
水蒸気透過係数=(水蒸気の透過距離×(温度65℃相対湿度90%で4週間放置した後の測定した水分含有率-封入時の水分含有率)×封入した溶液量)/(水蒸気透過断面積×温度65℃相対湿度90%の投入時間)
以下の手順にて、蓄電デバイス用外装材から形成された包装体の水蒸気バリア性の評価した。
(手順)
図11の模式図に示すように、TD75mm×MD150mmにカットした蓄電デバイス用外装材をサンプルとする。サンプルを、MD75mm箇所で折り曲げ、2つ折りされた状態でTD方向における両端を幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、蓄電デバイス用外装材から形成された開口部を備える袋状の包装体とする。尚、TD方向における両端のシール部を左右のシール部とする。この時、左右のシール箇所を膜厚計で膜厚を測定し、左右それぞれの膜厚から基材層、バリア層、接着剤層の厚みを引いた値(バリア層よりも熱融着性樹脂層側の層の厚みのみ)をシール部の膜厚とする。次に両端の左右のシール箇所を3.0mmにカットする。尚、カット後のシール部3.0mmが水蒸気の透過距離となる。次に、袋状の包装体を露点-40℃のドライルーム内にて1日保管し、開口する残り1つの端辺(開口部)から溶液(エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート:ジメチルカーボネート=1:1:1の容積比で混合した溶液)を2.0g入れ、開口部を幅7mm、面圧1.0MPa、シール温度190℃、シール時間3.0秒間の条件で熱融着させて、溶液を包装体内に密封する。尚、溶液を注入したシール部を上部とする。上部のシール箇所を膜厚計で膜厚を測定し、基材層、バリア層、接着剤層の厚みを引いた値(バリア層よりも熱融着性樹脂層側の層の厚みのみ)をシールの膜厚とする。開口部をシールして出来た上部のシール箇所を3.0mmにカットする。尚、カット後のシール部3.0mmが水蒸気の透過距離となる。溶液を封入した包装体のそれぞれのシール部(左右および溶液を封入した上部)のシール部の長さを金尺で測定する。
水蒸気透過断面積m2を下記式の通り設定する。
水蒸気透過断面積=両端の断面積(右側のシール膜厚×右側の長さ+左側のシール膜厚×左側の長さ)+上側の断面積(上側のシール膜厚×上側のシール長さ)
封入時の溶液の水分含有率(ppm)をカールフィッシャー法の電量滴定法を用い測定する。温度65℃相対湿度90%の恒温恒湿槽で4週間放置し、試験後の溶液2.0gに対する水分含有率を測定する。4週間放置後の水分含有率の測定も、封入時(放置前)と同様に、カールフィッシャー法の電量滴定法を用い水分含有率ppmを測定する。
温度65℃相対湿度90%で4週間放置後の測定した水分含有率(ppm)、封入時(温度65℃相対湿度90%恒温恒湿槽への投入前)の水分含有率(ppm)、封入した溶液量(g)、水蒸気透過断面積(m2)、温度65℃相対湿度90%の投入時間(day)を利用し、下記式にて水蒸気透過係数(g・mm/m2・day)を算出する。このとき、小数点以下第2位を四捨五入して小数点以下第1位の値を算出する。
水蒸気透過係数=(水蒸気の透過距離×(温度65℃相対湿度90%で4週間放置した後の測定した水分含有率-封入時の水分含有率)×封入した溶液量)/(水蒸気透過断面積×温度65℃相対湿度90%の投入時間)
温度40℃相対湿度90%での水蒸気バリア性の評価については、前述した温度65℃相対湿度90%での水蒸気バリア性の評価において、温度65℃相対湿度90%の恒温恒湿槽を温度40℃相対湿度90%の恒温恒湿槽に変更したこと以外は、同様にして水蒸気透過係数(g・mm/m2・day)算出を行った。このとき、小数点以下第3位を四捨五入して小数点以下第2位の値を算出する。
算出及び評価の結果を表1Bに示す。
算出及び評価の結果を表1Bに示す。
(温度65℃相対湿度90%での水蒸気バリア性の評価基準)
A:4.5g・mm/m2・day未満
B:4.5g・mm/m2・day以上5.0g・mm/m2・day未満
C:5.0g・mm/m2・day以上
A:4.5g・mm/m2・day未満
B:4.5g・mm/m2・day以上5.0g・mm/m2・day未満
C:5.0g・mm/m2・day以上
(温度40℃相対湿度90%での水蒸気バリア性の評価基準)
A:0.60g・mm/m2・day未満
B:0.60g・mm/m2・day以上0.68g・mm/m2・day未満
C:0.68g・mm/m2・day以上
A:0.60g・mm/m2・day未満
B:0.60g・mm/m2・day以上0.68g・mm/m2・day未満
C:0.68g・mm/m2・day以上
<25℃又は150℃でのシール強度の測定>
JIS K7127:1999の規定に準拠して、それぞれ、25℃環境、150℃環境の各測定温度における蓄電デバイス用外装材のシール強度を次のようにして測定した。試験片として、TD方向の幅が15mmの短冊状に裁断した蓄電デバイス用外装材を準備した。具体的には、図7に示すように、まず、各蓄電デバイス用外装材を75mm(TD方向)×150mm(MD方向)に裁断した(図7a)。次に、熱融着性樹脂層同士が対向するようにして、蓄電デバイス用外装材を折り目P(MD方向の中間)の位置でMD方向に2つ折りにした(図7b)。折り目Pから10mm程度MD方向に内側において、シール幅7mm、温度190℃、面圧1.0MPa、3秒間の条件で熱融着性樹脂層同士をヒートシールした(図7c)。図7cにおいて、斜線部Sがヒートシールされている部分である。次に、TD方向の幅が15mmとなるようにして、MD方向に裁断(図7dの二点鎖線の位置で裁断)して試験片を得た(図7e)。次に、試験片13を各測定温度で5分間放置し、各測定温度環境において、引張り試験機(島津製作所製、AG-I(商品名))で熱融着部の熱融着性樹脂層を300mm/分の速度で剥離させた(図8)。剥離時の最大強度をシール強度(N/15mm)とした。チャック間距離は、50mmである。結果を表1Bに示す。なお、シール強度の測定においては、図8に示されるヒートシール界面Aで試験片13が剥離(破壊)される場合と、ヒートシール界面Aとは異なる部分(例えば、図8のBの位置)で試験片13が破断する場合とがある。試験片13が破断した場合には、破断強度をシール強度として表1Bに記載した。25℃でのシール強度と150℃でのシール強度の評価基準を、それぞれ、下記に示す。
JIS K7127:1999の規定に準拠して、それぞれ、25℃環境、150℃環境の各測定温度における蓄電デバイス用外装材のシール強度を次のようにして測定した。試験片として、TD方向の幅が15mmの短冊状に裁断した蓄電デバイス用外装材を準備した。具体的には、図7に示すように、まず、各蓄電デバイス用外装材を75mm(TD方向)×150mm(MD方向)に裁断した(図7a)。次に、熱融着性樹脂層同士が対向するようにして、蓄電デバイス用外装材を折り目P(MD方向の中間)の位置でMD方向に2つ折りにした(図7b)。折り目Pから10mm程度MD方向に内側において、シール幅7mm、温度190℃、面圧1.0MPa、3秒間の条件で熱融着性樹脂層同士をヒートシールした(図7c)。図7cにおいて、斜線部Sがヒートシールされている部分である。次に、TD方向の幅が15mmとなるようにして、MD方向に裁断(図7dの二点鎖線の位置で裁断)して試験片を得た(図7e)。次に、試験片13を各測定温度で5分間放置し、各測定温度環境において、引張り試験機(島津製作所製、AG-I(商品名))で熱融着部の熱融着性樹脂層を300mm/分の速度で剥離させた(図8)。剥離時の最大強度をシール強度(N/15mm)とした。チャック間距離は、50mmである。結果を表1Bに示す。なお、シール強度の測定においては、図8に示されるヒートシール界面Aで試験片13が剥離(破壊)される場合と、ヒートシール界面Aとは異なる部分(例えば、図8のBの位置)で試験片13が破断する場合とがある。試験片13が破断した場合には、破断強度をシール強度として表1Bに記載した。25℃でのシール強度と150℃でのシール強度の評価基準を、それぞれ、下記に示す。
(25℃でのシール強度の評価基準)
A:シール強度が140.0N/15mm以上
B:シール強度が140.0N/15mm未満
A:シール強度が140.0N/15mm以上
B:シール強度が140.0N/15mm未満
(150℃でのシール強度(耐熱性)の評価基準)
A:シール強度が25.0N/15mm以上
B:シール強度が10.0N/15mm以上25N/15mm未満
C:シール強度が10.0N/15mm未満
A:シール強度が25.0N/15mm以上
B:シール強度が10.0N/15mm以上25N/15mm未満
C:シール強度が10.0N/15mm未満
<成形性評価>
各蓄電デバイス用外装材を長さ(MD)55mm×幅(TD)55mmに裁断して試験サンプルとした。この試験サンプルを25℃の環境下にて30.0mm(MD)×30.0mm(TD)の口径を有する矩形状の成形金型(雌型)を用いて、成形を実施した。成形深さが12.0mmとなるように、押さえ圧(面圧)0.18MPa、ストローク速度は20mm/sで冷間成形(引き込み1段成形)を行った。雄型側に熱融着性樹脂層側が位置するよう、雌型上に上記試験サンプルを載置して成形をおこなった。成形後の試験サンプルの熱融着性樹脂層を目視で観察して、白化の有無を確認した。白化が発生する部分は、主として成形部の角であった。成形性の評価基準は以下の通りである。結果を表1Bに示す。
各蓄電デバイス用外装材を長さ(MD)55mm×幅(TD)55mmに裁断して試験サンプルとした。この試験サンプルを25℃の環境下にて30.0mm(MD)×30.0mm(TD)の口径を有する矩形状の成形金型(雌型)を用いて、成形を実施した。成形深さが12.0mmとなるように、押さえ圧(面圧)0.18MPa、ストローク速度は20mm/sで冷間成形(引き込み1段成形)を行った。雄型側に熱融着性樹脂層側が位置するよう、雌型上に上記試験サンプルを載置して成形をおこなった。成形後の試験サンプルの熱融着性樹脂層を目視で観察して、白化の有無を確認した。白化が発生する部分は、主として成形部の角であった。成形性の評価基準は以下の通りである。結果を表1Bに示す。
(成形性の評価基準)
A:白化無し
B:成形部の角の辺りが白化(白化部分は隣り合う角の長さの半分以内)
C:全体的に白化した状態
A:白化無し
B:成形部の角の辺りが白化(白化部分は隣り合う角の長さの半分以内)
C:全体的に白化した状態
表1B中のΔE、シール強度の値は、それぞれ、表1Bに記載の数値から一桁小さい測定値を四捨五入して算出した値である。
表1Bにおいて、rPPはランダムポリプロピレン、hPPはホモポリプロピレン、bPPはブロックポリプロピレン、PEはポリエチレンを意味する。
実施例1B-2Bの蓄電デバイス用外装材は、少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、前記断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まず、前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部には、ラメラ晶が観察される。表1Bに示されるように、実施例1B-2Bの蓄電デバイス用外装材は、水蒸気バリア性に優れていることが分かる。
<第3の態様の蓄電デバイス用外装材の製造>
実施例1C
基材層として、2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)と延伸ナイロン(ONy)フィルム(厚さ15μm)とが、接着剤層(2液硬化型ウレタン接着剤で形成し、硬化後の厚さは3μm)で接着された積層体を準備した。また、バリア層として、アルミニウム箔(JIS H4160:1994 A8021H-O(厚さ40μm))を用意した。アルミニウム箔の両面には、化成処理が施してある。アルミニウム箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥質量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム箔の両面に塗布し、焼付けすることにより行った。
実施例1C
基材層として、2軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(厚さ12μm)と延伸ナイロン(ONy)フィルム(厚さ15μm)とが、接着剤層(2液硬化型ウレタン接着剤で形成し、硬化後の厚さは3μm)で接着された積層体を準備した。また、バリア層として、アルミニウム箔(JIS H4160:1994 A8021H-O(厚さ40μm))を用意した。アルミニウム箔の両面には、化成処理が施してある。アルミニウム箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥質量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム箔の両面に塗布し、焼付けすることにより行った。
次に、2液硬化型ウレタン接着剤を用い、ドライラミネート法により、基材層とバリア層とを接着剤層(厚さ3μm)で接着し、基材層/接着剤層/バリア層が順に積層された積層体を作製した。
次に、接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物(無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンと、ホモポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物)と、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物(ランダムポリプロピレンと、ホモポリプロピレンと、プロピレン-エチレン共重合体エラストマー(2元系共重合体)とからなる樹脂組成物)との積層体を共押出しにより作製した。基材層/接着剤層/バリア層の積層体のバリア層の上に、接着層と熱融着性樹脂層との積層体の接着層側を乗せた状態で、真空ラミネーターを用い、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例2C
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンと、ホモポリプロピレンと、プロピレン-エチレン共重合体エラストマー(2元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Cと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンと、ホモポリプロピレンと、プロピレン-エチレン共重合体エラストマー(2元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Cと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例3C
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンと、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと、及び、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Cと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンと、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと、及び、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂組成物として、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Cと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
実施例1C-3Cにおいて、それぞれ、バリア層の厚みを40μmから60μm、さらには80μmへと厚くすると、25℃環境でのシール強度及び150℃環境でのシール強度は高くなり、絶縁性に優れ、成形時の白化は生じなかった。この結果から、バリア層の厚みは40μmに限ったことではなく、例えば80μmまで厚くしても良いことが分かる。
比較例1C
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンを用いたこと、及び、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂として、ランダムポリプロピレンと、ポリエチレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Cと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
接着層(厚さ40μm)を形成する樹脂として、無水マレイン酸変性ホモポリプロピレンを用いたこと、及び、熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂として、ランダムポリプロピレンと、ポリエチレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、実施例1Cと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
比較例2C
熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂として、ランダムポリプロピレンと、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、比較例1Cと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
熱融着性樹脂層(厚さ40μm)を形成する樹脂として、ランダムポリプロピレンと、ブロックポリプロピレンと、プロピレン-エチレン-ブテン共重合体エラストマー(3元系共重合体)とからなる樹脂組成物を用いたこと以外は、比較例1Cと同様にして、基材層/接着剤層/バリア層/接着層/熱融着性樹脂層がこの順に積層された積層体からなる蓄電デバイス用外装材を得た。
<示差走査熱量測定法による熱融着性樹脂層の評価(DSC曲線の取得)>
蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層について、JIS K7121:2012(プラスチックの転移温度測定方法)の規定に準拠し、示差走査熱量測定法(DSC法)により、熱融着性樹脂層を形成する樹脂のDSC曲線を取得した。熱融着性樹脂層5-10mgをアルミパンへ入れ、カバーをした後、示差走査熱量計(島津製DSC-60)を用いて、DSC曲線を取得した。測定は、-10℃から200℃までの温度領域を昇温速度10℃/min、降温速度-10℃/minで実施し、200℃に到達した時点から10min間、200℃で保持し、さらに降温後-10℃で10min間保持することで、熱履歴を除き、樹脂そのものの性能を調べるため、一度昇温・降温した後の2回目の昇温からDSC曲線を取得した。得られたDSC曲線から、熱融着性樹脂層の融解ピーク温度、及び100.0℃以上の温度領域における肩ピークを確認した。測定は窒素雰囲気化で行い、窒素ガス流量を50mL/minとした。結果を表1Cに示す。融解ピーク温度及び肩ピーク温度は、小数点以下第2位を四捨五入した値である。肩ピークとは、DSC曲線の融解ピークの補外融解開始温度から融解ピーク温度の温度範囲に存在する、融解ピーク温度よりも低温側の曲線の勾配が変化する部分であり、ショルダーピークとも言う。肩ピーク温度の求め方は、JIS K7121(プラスチックの転移温度測定方法)を参考に、下記(i)、(ii)のように行うことが好ましい。
(i)肩ピーク温度は、肩ピークの頂点の温度とする。
(ii)肩ピーク温度がなだらかで頂点を決定しにくい場合は、肩ピーク低温側の曲線に勾配が最大になる点で引いた接線と、肩ピーク高温側の曲線に勾配が最小になる点で引いた接線の交点の温度とする。例えば、実施例1Cは、融点ピークが160.0℃を超えて、肩ピークも150.0℃を超えている。一方、比較例1は、融点ピークが160.0℃以下、肩ピークも150.0℃以下であり、比較例2は、融点ピークが160.0℃以上、肩ピークも150.0℃以下である。比較例2のように肩ピーク温度が2つ以上ある場合は、最大の温度の肩ピーク温度を評価の対象とした。
蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層について、JIS K7121:2012(プラスチックの転移温度測定方法)の規定に準拠し、示差走査熱量測定法(DSC法)により、熱融着性樹脂層を形成する樹脂のDSC曲線を取得した。熱融着性樹脂層5-10mgをアルミパンへ入れ、カバーをした後、示差走査熱量計(島津製DSC-60)を用いて、DSC曲線を取得した。測定は、-10℃から200℃までの温度領域を昇温速度10℃/min、降温速度-10℃/minで実施し、200℃に到達した時点から10min間、200℃で保持し、さらに降温後-10℃で10min間保持することで、熱履歴を除き、樹脂そのものの性能を調べるため、一度昇温・降温した後の2回目の昇温からDSC曲線を取得した。得られたDSC曲線から、熱融着性樹脂層の融解ピーク温度、及び100.0℃以上の温度領域における肩ピークを確認した。測定は窒素雰囲気化で行い、窒素ガス流量を50mL/minとした。結果を表1Cに示す。融解ピーク温度及び肩ピーク温度は、小数点以下第2位を四捨五入した値である。肩ピークとは、DSC曲線の融解ピークの補外融解開始温度から融解ピーク温度の温度範囲に存在する、融解ピーク温度よりも低温側の曲線の勾配が変化する部分であり、ショルダーピークとも言う。肩ピーク温度の求め方は、JIS K7121(プラスチックの転移温度測定方法)を参考に、下記(i)、(ii)のように行うことが好ましい。
(i)肩ピーク温度は、肩ピークの頂点の温度とする。
(ii)肩ピーク温度がなだらかで頂点を決定しにくい場合は、肩ピーク低温側の曲線に勾配が最大になる点で引いた接線と、肩ピーク高温側の曲線に勾配が最小になる点で引いた接線の交点の温度とする。例えば、実施例1Cは、融点ピークが160.0℃を超えて、肩ピークも150.0℃を超えている。一方、比較例1は、融点ピークが160.0℃以下、肩ピークも150.0℃以下であり、比較例2は、融点ピークが160.0℃以上、肩ピークも150.0℃以下である。比較例2のように肩ピーク温度が2つ以上ある場合は、最大の温度の肩ピーク温度を評価の対象とした。
(融解ピーク温度についての評価基準)
A:融解ピーク温度が160.0℃以上
C:融解ピーク温度が160.0℃未満
A:融解ピーク温度が160.0℃以上
C:融解ピーク温度が160.0℃未満
(肩ピーク温度についての評価基準)
A:肩ピーク温度が150.0℃超
C:肩ピーク温度が100.0℃以上150.0℃以下
A:肩ピーク温度が150.0℃超
C:肩ピーク温度が100.0℃以上150.0℃以下
<剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定>
剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定方法を説明するための模式図を図6に示す。剛体振り子型物性試験器(型番:RPT-3000W 株式会社エー・アンド・デイ社製)を用い、振り子30のフレームにはFRB-100、エッジ部の円柱状シリンダエッジ30aにはRBP-020、冷熱ブロック31にはCHB-100を使用し、初期の振幅を約0.3degreeとした。振り子吸着時間を1.0s、測定間隔を10sとした。MD45mm、TD15mmにカットし、試験サンプルとした。さらに、振動変位検出器32を使用している。
剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定方法を説明するための模式図を図6に示す。剛体振り子型物性試験器(型番:RPT-3000W 株式会社エー・アンド・デイ社製)を用い、振り子30のフレームにはFRB-100、エッジ部の円柱状シリンダエッジ30aにはRBP-020、冷熱ブロック31にはCHB-100を使用し、初期の振幅を約0.3degreeとした。振り子吸着時間を1.0s、測定間隔を10sとした。MD45mm、TD15mmにカットし、試験サンプルとした。さらに、振動変位検出器32を使用している。
なお、本測定で採用した円柱状シリンダエッジRBP-020は、径が2mmと小さく、測定時に熱融着性樹脂層の表面から内部に沈み込み易く、熱融着性樹脂層全体としての特性を評価することに適している。このため、本測定は、後述する高温環境(150℃環境)におけるシール強度との相関を評価する観点から適したものである。
冷熱ブロック31上に試験サンプルの測定面(熱融着性樹脂層)を上方に向けて載置し、測定面上に振り子付き円柱状シリンダエッジ30aの軸線方向が試験サンプルのMDの方向に直交するように設置した。また、測定中の試験サンプルの浮きや反りを防ぐために、試験サンプルの測定結果に影響のない箇所にテープを貼りつけて冷熱ブロック31上に固定した。円柱状シリンダエッジ30aを、熱融着性樹脂層の表面に接触させた。次に、冷熱ブロック31を用いて昇温速度3℃/分にて0℃から180℃の温度範囲で熱融着性樹脂層の対数減衰率ΔEの測定をN=1で行った。試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が150℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用した。結果を表1Cに示す。後述する150℃での耐熱シール強度が25N/15mm以上となる指標として、本測定における150℃での対数減衰率ΔEは、0.075以下を採用した。
なお、対数減衰率ΔEは、以下の式によって算出される。このとき、小数点以下第4位を四捨五入して小数点以下第3位の値を算出した。
ΔE=[ln(A1/A2)+ln(A2/A3)+...+ln(An/An+1)]/n
A:振幅
n:波数
なお、対数減衰率ΔEは、以下の式によって算出される。このとき、小数点以下第4位を四捨五入して小数点以下第3位の値を算出した。
ΔE=[ln(A1/A2)+ln(A2/A3)+...+ln(An/An+1)]/n
A:振幅
n:波数
なお、実施例1C~3Cにおいて、熱融着性樹脂層の80℃環境における対数減衰率ΔEは、いずれも0.02超であった。熱融着性樹脂層の80℃環境における対数減衰率ΔEは、前記の<剛体振り子測定による対数減衰率ΔEの測定>に記載された方法において、「試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が150℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用する。」代わりに「試験サンプル(蓄電デバイス用外装材)の熱融着性樹脂層の表面温度が80℃となった状態での対数減衰率ΔEを採用する。」こと以外は、熱融着性樹脂層の150℃環境における対数減衰率ΔEと同様にして測定された値である。
<25℃又は150℃でのシール強度の測定>
JIS K7127:1999の規定に準拠して、それぞれ、25℃環境、150℃環境の各測定温度における蓄電デバイス用外装材のシール強度を次のようにして測定した。試験片として、TD方向の幅が15mmの短冊状に裁断した蓄電デバイス用外装材を準備した。具体的には、図7に示すように、まず、各蓄電デバイス用外装材を75mm(TD方向)×150mm(MD方向)に裁断した(図7a)。次に、熱融着性樹脂層同士が対向するようにして、蓄電デバイス用外装材を折り目P(MD方向の中間)の位置でMD方向に2つ折りにした(図7b)。折り目Pから10mm程度MD方向に内側において、シール幅7mm、温度190℃、面圧1.0MPa、3秒間の条件で熱融着性樹脂層同士をヒートシールした(図7c)。図7cにおいて、斜線部Sがヒートシールされている部分である。次に、TD方向の幅が15mmとなるようにして、MD方向に裁断(図7dの二点鎖線の位置で裁断)して試験片を得た(図7e)。次に、試験片13を各測定温度で5分間放置し、各測定温度環境において、引張り試験機(島津製作所製、AG-I(商品名))で熱融着部の熱融着性樹脂層を300mm/分の速度で剥離させた(図8)。剥離時の最大強度をシール強度(N/15mm)とした。チャック間距離は、50mmである。結果を表1Cに示す。なお、シール強度の測定においては、図8に示されるヒートシール界面Aで試験片13が剥離(破壊)される場合と、ヒートシール界面Aとは異なる部分(例えば、図8のBの位置)で試験片13が破断する場合とがある。試験片13が破断した場合には、破断強度をシール強度として表1Cに記載した。25℃でのシール強度と150℃でのシール強度の評価基準を、それぞれ、下記に示す。
JIS K7127:1999の規定に準拠して、それぞれ、25℃環境、150℃環境の各測定温度における蓄電デバイス用外装材のシール強度を次のようにして測定した。試験片として、TD方向の幅が15mmの短冊状に裁断した蓄電デバイス用外装材を準備した。具体的には、図7に示すように、まず、各蓄電デバイス用外装材を75mm(TD方向)×150mm(MD方向)に裁断した(図7a)。次に、熱融着性樹脂層同士が対向するようにして、蓄電デバイス用外装材を折り目P(MD方向の中間)の位置でMD方向に2つ折りにした(図7b)。折り目Pから10mm程度MD方向に内側において、シール幅7mm、温度190℃、面圧1.0MPa、3秒間の条件で熱融着性樹脂層同士をヒートシールした(図7c)。図7cにおいて、斜線部Sがヒートシールされている部分である。次に、TD方向の幅が15mmとなるようにして、MD方向に裁断(図7dの二点鎖線の位置で裁断)して試験片を得た(図7e)。次に、試験片13を各測定温度で5分間放置し、各測定温度環境において、引張り試験機(島津製作所製、AG-I(商品名))で熱融着部の熱融着性樹脂層を300mm/分の速度で剥離させた(図8)。剥離時の最大強度をシール強度(N/15mm)とした。チャック間距離は、50mmである。結果を表1Cに示す。なお、シール強度の測定においては、図8に示されるヒートシール界面Aで試験片13が剥離(破壊)される場合と、ヒートシール界面Aとは異なる部分(例えば、図8のBの位置)で試験片13が破断する場合とがある。試験片13が破断した場合には、破断強度をシール強度として表1Cに記載した。25℃でのシール強度と150℃でのシール強度の評価基準を、それぞれ、下記に示す。
(25℃でのシール強度の評価基準)
A:シール強度が140.0N/15mm以上
B:シール強度が140.0N/15mm未満
A:シール強度が140.0N/15mm以上
B:シール強度が140.0N/15mm未満
(150℃でのシール強度(耐熱性)の評価基準)
A:シール強度が25.0N/15mm以上
B:シール強度が10.0N/15mm以上25N/15mm未満
C:シール強度が10.0N/15mm未満
A:シール強度が25.0N/15mm以上
B:シール強度が10.0N/15mm以上25N/15mm未満
C:シール強度が10.0N/15mm未満
<150℃環境における絶縁性評価(体積抵抗率)>
蓄電デバイス用外装材を10cm×10cmにカットし、膜厚を測定した。株式会社エーディーシー製デジタル超高抵抗/微少電流計5450を用い、IEC 62631-3-1~3-2の規定に準拠し、蓄電デバイス用外装材の体積抵抗率を測定した。サンプルを150℃に設定した株式会社エーディーシー製レジスティビティ・チェンバ12708へ投入し、温度が150℃で安定した3分後、500V印加し、1分後の電流値および膜厚から体積抵抗率を算出した。結果を表1Cに示す。
蓄電デバイス用外装材を10cm×10cmにカットし、膜厚を測定した。株式会社エーディーシー製デジタル超高抵抗/微少電流計5450を用い、IEC 62631-3-1~3-2の規定に準拠し、蓄電デバイス用外装材の体積抵抗率を測定した。サンプルを150℃に設定した株式会社エーディーシー製レジスティビティ・チェンバ12708へ投入し、温度が150℃で安定した3分後、500V印加し、1分後の電流値および膜厚から体積抵抗率を算出した。結果を表1Cに示す。
(絶縁性評価の評価基準)
A:150℃環境における体積抵抗率が1.0×1014Ω・cm以上である。
B:150℃環境における体積抵抗率が5.0×1013Ω・cm以上1×1014Ω・cm未満である。
C:150℃環境における体積抵抗率が5.0×1013Ω・cm未満である。
A:150℃環境における体積抵抗率が1.0×1014Ω・cm以上である。
B:150℃環境における体積抵抗率が5.0×1013Ω・cm以上1×1014Ω・cm未満である。
C:150℃環境における体積抵抗率が5.0×1013Ω・cm未満である。
<成形性評価>
各蓄電デバイス用外装材を長さ(MD)55mm×幅(TD)55mmに裁断して試験サンプルとした。この試験サンプルを25℃の環境下にて30.0mm(MD)×30.0mm(TD)の口径を有する矩形状の成形金型(雌型)を用いて、成形を実施した。成形深さが12.0mmとなるように、押さえ圧(面圧)0.18MPa、ストローク速度は20mm/sで冷間成形(引き込み1段成形)を行った。雄型側に熱融着性樹脂層側が位置するよう、雌型上に上記試験サンプルを載置して成形をおこなった。成形後の試験サンプルの熱融着性樹脂層を目視で観察して、白化の有無を確認した。白化が発生する部分は、主として成形部の角の辺りであった。成形性の評価基準は以下の通りである。結果を表1Cに示す。
各蓄電デバイス用外装材を長さ(MD)55mm×幅(TD)55mmに裁断して試験サンプルとした。この試験サンプルを25℃の環境下にて30.0mm(MD)×30.0mm(TD)の口径を有する矩形状の成形金型(雌型)を用いて、成形を実施した。成形深さが12.0mmとなるように、押さえ圧(面圧)0.18MPa、ストローク速度は20mm/sで冷間成形(引き込み1段成形)を行った。雄型側に熱融着性樹脂層側が位置するよう、雌型上に上記試験サンプルを載置して成形をおこなった。成形後の試験サンプルの熱融着性樹脂層を目視で観察して、白化の有無を確認した。白化が発生する部分は、主として成形部の角の辺りであった。成形性の評価基準は以下の通りである。結果を表1Cに示す。
(成形性の評価基準)
A:白化無し
B:成形部の角の辺りが白化(白化部分は隣り合う角の長さの半分以内)
C:全体的に白化した状態
A:白化無し
B:成形部の角の辺りが白化(白化部分は隣り合う角の長さの半分以内)
C:全体的に白化した状態
表1C中の融解ピーク温度、肩ピーク温度、ΔE、シール強度、体積抵抗率の値は、それぞれ、表1Cに記載の数値から一桁小さい測定値を四捨五入して算出した値である。
表1Cにおいて、rPPはランダムポリプロピレン、hPPはホモポリプロピレン、bPPはブロックポリプロピレン、PEはポリエチレを意味する。また、表1Cの絶縁性評価の項目において、例えば実施例1Cの「1.9E+14」と指数表示(E表記)は「1.9×1014」を意味し、実施例2C,3C及び比較例1C,2Cについても同様の指数表示で示している。
実施例1C-3Cの蓄電デバイス用外装材は、少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、熱融着性樹脂層は、示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線において、融解ピーク温度が160.0℃以上であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超の温度に肩ピークが存在する。表1Cに示されるように、実施例1C-3Cの蓄電デバイス用外装材は、耐熱性及び高温環境における絶縁性に優れていることが分かる。
以上の通り、本開示の第1の態様は、以下に示す態様の発明を提供する。
項1A. 少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である、蓄電デバイス用外装材。
項2A. 前記熱融着性樹脂層の表面について、FT-IRのATR測定モードを用いて測定される吸収スペクトルにおいて、非晶成分に由来する973cm-1付近の吸収ピーク強度P1に対する、結晶成分に由来する998cm-1付近の吸収ピーク強度P2の強度比X=P2/P1が、0.760以上である、項1Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項3A. 前記熱融着性樹脂層は、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン及びエラストマーを含む樹脂組成物により形成されている、項1A又は2Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項4A. 前記エラストマーは、プロピレン-エチレン共重合体エラストマーである、項3Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項5A. 前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まない、項1A~4Aのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項6A. 前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部には、ラメラ晶が観察される、項5Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項7A. 前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部は、前記島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を有しない、項5A又は6Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項8A. 前記バリア層と前記熱融着性樹脂層との間に接着層をさらに備える、項1A~7Aのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項9A. 前記接着層は、酸変性ポリプロピレンとエラストマーを含み、さらにブロックポリプロピレン及びホモポリプロピレンの少なくとも一方を含む、樹脂組成物により形成されている、項8Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項10A. 前記エラストマーは、2元系共重合体エラストマーまたは3元系共重合体エラストマーである、項9Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項11A. 前記基材層と前記バリア層との間に接着剤層をさらに備える、項1A~10Aのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項12A. 前記バリア層の熱融着性樹脂層側とは反対側に、基材層をさらに備える、項1A~11Aのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項13A. 少なくとも、基材層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とこの順に積層された積層体を得る工程を備えており、
前記熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である、蓄電デバイス用外装材の製造方法。
項14A. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子が、項1A~12Aのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
項1A. 少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である、蓄電デバイス用外装材。
項2A. 前記熱融着性樹脂層の表面について、FT-IRのATR測定モードを用いて測定される吸収スペクトルにおいて、非晶成分に由来する973cm-1付近の吸収ピーク強度P1に対する、結晶成分に由来する998cm-1付近の吸収ピーク強度P2の強度比X=P2/P1が、0.760以上である、項1Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項3A. 前記熱融着性樹脂層は、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン及びエラストマーを含む樹脂組成物により形成されている、項1A又は2Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項4A. 前記エラストマーは、プロピレン-エチレン共重合体エラストマーである、項3Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項5A. 前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まない、項1A~4Aのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項6A. 前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部には、ラメラ晶が観察される、項5Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項7A. 前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部は、前記島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を有しない、項5A又は6Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項8A. 前記バリア層と前記熱融着性樹脂層との間に接着層をさらに備える、項1A~7Aのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項9A. 前記接着層は、酸変性ポリプロピレンとエラストマーを含み、さらにブロックポリプロピレン及びホモポリプロピレンの少なくとも一方を含む、樹脂組成物により形成されている、項8Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項10A. 前記エラストマーは、2元系共重合体エラストマーまたは3元系共重合体エラストマーである、項9Aに記載の蓄電デバイス用外装材。
項11A. 前記基材層と前記バリア層との間に接着剤層をさらに備える、項1A~10Aのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項12A. 前記バリア層の熱融着性樹脂層側とは反対側に、基材層をさらに備える、項1A~11Aのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項13A. 少なくとも、基材層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とこの順に積層された積層体を得る工程を備えており、
前記熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である、蓄電デバイス用外装材の製造方法。
項14A. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子が、項1A~12Aのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
また、以上の通り、本開示の第2の態様は、以下に示す態様の発明を提供する。
項1B. 少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まず、
前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部には、ラメラ晶が観察される、蓄電デバイス用外装材。
項2B. 前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部は、前記島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を有しない、項1Bに記載の蓄電デバイス用外装材。
項3B. 前記熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である、項1B又は2Bに記載の蓄電デバイス用外装材。
項4B. 前記熱融着性樹脂層は、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン及びエラストマーを含む樹脂組成物により形成されている、項1B~3Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項5B. 前記エラストマーは、プロピレン-エチレン共重合体エラストマーである、項4Bに記載の蓄電デバイス用外装材。
項6B. 前記バリア層と前記熱融着性樹脂層との間に接着層をさらに備える、項1B~5Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項7B. 前記接着層は、酸変性ポリプロピレンとエラストマーを含み、さらにブロックポリプロピレン及びホモポリプロピレンの少なくとも一方を含む、樹脂組成物により形成されている項6Bに記載の蓄電デバイス用外装材。
項8B. 前記エラストマーは、2元系共重合体エラストマーまたは3元系共重合体エラストマーである、項7Bに記載の蓄電デバイス用外装材。
項9B. 前記基材層と前記バリア層との間に接着剤層をさらに備える、項1B~8Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項10B. 前記バリア層の熱融着性樹脂層側とは反対側に、基材層をさらに備える、項1B~9Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項11B. 少なくとも、基材層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とこの順に積層された積層体を得る工程を備えており、
前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まず、
前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部には、ラメラ晶が観察される、蓄電デバイス用外装材の製造方法。
項12B. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子が、項1B~10Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
項1B. 少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まず、
前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部には、ラメラ晶が観察される、蓄電デバイス用外装材。
項2B. 前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部は、前記島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を有しない、項1Bに記載の蓄電デバイス用外装材。
項3B. 前記熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である、項1B又は2Bに記載の蓄電デバイス用外装材。
項4B. 前記熱融着性樹脂層は、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン及びエラストマーを含む樹脂組成物により形成されている、項1B~3Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項5B. 前記エラストマーは、プロピレン-エチレン共重合体エラストマーである、項4Bに記載の蓄電デバイス用外装材。
項6B. 前記バリア層と前記熱融着性樹脂層との間に接着層をさらに備える、項1B~5Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項7B. 前記接着層は、酸変性ポリプロピレンとエラストマーを含み、さらにブロックポリプロピレン及びホモポリプロピレンの少なくとも一方を含む、樹脂組成物により形成されている項6Bに記載の蓄電デバイス用外装材。
項8B. 前記エラストマーは、2元系共重合体エラストマーまたは3元系共重合体エラストマーである、項7Bに記載の蓄電デバイス用外装材。
項9B. 前記基材層と前記バリア層との間に接着剤層をさらに備える、項1B~8Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項10B. 前記バリア層の熱融着性樹脂層側とは反対側に、基材層をさらに備える、項1B~9Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項11B. 少なくとも、基材層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とこの順に積層された積層体を得る工程を備えており、
前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まず、
前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部には、ラメラ晶が観察される、蓄電デバイス用外装材の製造方法。
項12B. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子が、項1B~10Bのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
また、以上の通り、本開示の第3の態様は、以下に示す態様の発明を提供する。
項1C. 少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層は、示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線において、融解ピーク温度が160.0℃以上であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超の温度に肩ピークが存在する、蓄電デバイス用外装材。
項2C. 前記熱融着性樹脂層は、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン及びエラストマーを含む樹脂組成物により形成されている、項1Cに記載の蓄電デバイス用外装材。
項3C. 前記エラストマーは、プロピレン-エチレン共重合体エラストマーである、項2Cに記載の蓄電デバイス用外装材。
項4C. 前記熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である、項1C~3Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項5C. 前記バリア層と前記熱融着性樹脂層との間に接着層をさらに備える、項1C~4Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項6C. 前記接着層は、酸変性ポリプロピレンとエラストマーを含み、さらにブロックポリプロピレン及びホモポリプロピレンの少なくとも一方を含む、樹脂組成物により形成されている項5Cに記載の蓄電デバイス用外装材。
項7C. 前記エラストマーは、2元系共重合体エラストマーまたは3元系共重合体エラストマーである、項6Cに記載の蓄電デバイス用外装材。
項8C. 前記基材層と前記バリア層との間に接着剤層をさらに備える、項1C~7Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項9C. 前記バリア層の熱融着性樹脂層側とは反対側に、基材層をさらに備える、項1C~8Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項10C. 少なくとも、基材層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とこの順に積層された積層体を得る工程を備えており、
前記熱融着性樹脂層は、示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線において、融解ピーク温度が160.0℃以上であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超の温度に肩ピークが存在する、蓄電デバイス用外装材の製造方法。
項11C. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子が、項1C~9Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
項1C. 少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層は、示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線において、融解ピーク温度が160.0℃以上であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超の温度に肩ピークが存在する、蓄電デバイス用外装材。
項2C. 前記熱融着性樹脂層は、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン及びエラストマーを含む樹脂組成物により形成されている、項1Cに記載の蓄電デバイス用外装材。
項3C. 前記エラストマーは、プロピレン-エチレン共重合体エラストマーである、項2Cに記載の蓄電デバイス用外装材。
項4C. 前記熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である、項1C~3Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項5C. 前記バリア層と前記熱融着性樹脂層との間に接着層をさらに備える、項1C~4Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項6C. 前記接着層は、酸変性ポリプロピレンとエラストマーを含み、さらにブロックポリプロピレン及びホモポリプロピレンの少なくとも一方を含む、樹脂組成物により形成されている項5Cに記載の蓄電デバイス用外装材。
項7C. 前記エラストマーは、2元系共重合体エラストマーまたは3元系共重合体エラストマーである、項6Cに記載の蓄電デバイス用外装材。
項8C. 前記基材層と前記バリア層との間に接着剤層をさらに備える、項1C~7Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項9C. 前記バリア層の熱融着性樹脂層側とは反対側に、基材層をさらに備える、項1C~8Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項10C. 少なくとも、基材層と、バリア層と、熱融着性樹脂層とこの順に積層された積層体を得る工程を備えており、
前記熱融着性樹脂層は、示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線において、融解ピーク温度が160.0℃以上であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超の温度に肩ピークが存在する、蓄電デバイス用外装材の製造方法。
項11C. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子が、項1C~9Cのいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
1 基材層
2 接着剤層
3 バリア層
4 熱融着性樹脂層
5 接着層
6 表面被覆層
10 蓄電デバイス用外装材
13 試験片
2 接着剤層
3 バリア層
4 熱融着性樹脂層
5 接着層
6 表面被覆層
10 蓄電デバイス用外装材
13 試験片
Claims (25)
- 少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である、蓄電デバイス用外装材。 - 前記熱融着性樹脂層の表面について、FT-IRのATR測定モードを用いて測定される吸収スペクトルにおいて、非晶成分に由来する973cm-1付近の吸収ピーク強度P1に対する、結晶成分に由来する998cm-1付近の吸収ピーク強度P2の強度比X=P2/P1が、0.760以上である、請求項1に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まず、
前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部には、ラメラ晶が観察される、蓄電デバイス用外装材。 - 前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部は、前記島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を有しない、請求項3に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 少なくとも、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記熱融着性樹脂層は、示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線において、融解ピーク温度が160.0℃以上であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超の温度に肩ピークが存在する、蓄電デバイス用外装材。 - 前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まない、請求項1又は5に記載の蓄電デバイス用外装材。 - 前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部には、ラメラ晶が観察される、請求項6に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部は、前記島部と海部との境界部分に厚みが10nm以上の層を有しない、請求項6に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記熱融着性樹脂層は、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン及びエラストマーを含む樹脂組成物により形成されている、請求項1~5のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記エラストマーは、プロピレン-エチレン共重合体エラストマーである、請求項10に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記バリア層と前記熱融着性樹脂層との間に接着層をさらに備える、請求項1~5のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記接着層は、酸変性ポリプロピレンとエラストマーを含み、さらにブロックポリプロピレン及びホモポリプロピレンの少なくとも一方を含む、樹脂組成物により形成されている、請求項12に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記エラストマーは、2元系共重合体エラストマーまたは3元系共重合体エラストマーである、請求項13に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記バリア層の前記熱融着性樹脂層側とは反対側に、さらに基材層を備える、1~5のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記基材層と前記バリア層との間に接着剤層をさらに備える、請求項15に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 少なくとも、バリア層と、熱融着性樹脂層とこの順に積層された積層体を得る工程を備えており、
前記熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.075以下である、蓄電デバイス用外装材の製造方法。 - 少なくとも、バリア層と、熱融着性樹脂層とこの順に積層された積層体を得る工程を備えており、
前記熱融着性樹脂層のTDに平行な方向かつ厚み方向の断面について、電界放出形走査型電子顕微鏡を用いて取得した断面画像に海島構造が観察され、
前記断面画像について、倍率20000倍で4.50μm×6.37μmの範囲を観察した場合に、最大径が100nm以上300nm未満の島部の数が10個以内であって、かつ、最大径が300nm以上の島部を含まず、
前記断面画像について、倍率50000倍で前記島部を観察した場合に、前記島部には、ラメラ晶が観察される、蓄電デバイス用外装材の製造方法。 - 少なくとも、バリア層と、熱融着性樹脂層とこの順に積層された積層体を得る工程を備えており、
前記熱融着性樹脂層は、示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線において、融解ピーク温度が160.0℃以上であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超の温度に肩ピークが存在する、蓄電デバイス用外装材の製造方法。 - 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子が、請求項1~5のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
- 前記熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.020以上である、請求項1に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記熱融着性樹脂層の表面について、FT-IRのATR測定モードを用いて測定される吸収スペクトルにおいて、非晶成分に由来する973cm-1付近の吸収ピーク強度P1に対する、結晶成分に由来する998cm-1付近の吸収ピーク強度P2の強度比X=P2/P1が、0.830以下である、請求項1又は2に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記熱融着性樹脂層は、示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線において、融解ピーク温度が160.0℃以上180℃以下であり、100.0℃以上150.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、150.0℃超から融解ピークまでの温度に肩ピークが存在する、請求項5に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記熱融着性樹脂層は、剛体振り子測定における150℃での対数減衰率ΔEが0.060以上0.073以下である、請求項1記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記熱融着性樹脂層は、示差走査熱量測定法により取得されるDSC曲線において、融解ピーク温度が162.0℃以上であり、120.0℃以上155.0℃以下の温度範囲には肩ピークが存在せず、155.0℃超の温度に肩ピークが存在する、請求項5に記載の蓄電デバイス用外装材。
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-
2024
- 2024-11-22 WO PCT/JP2024/041513 patent/WO2025110243A1/ja active Pending
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