蓄电器件用外包装材料、其制造方法、密封膜和蓄电器件
文献发布时间:2024-04-18 19:58:26
技术领域
本发明涉及蓄电器件用外包装材料、其制造方法、密封膜和蓄电器件。
背景技术
目前,开发出了各种类型的蓄电器件,但在所有蓄电器件中,为了封装电极、电解质等蓄电器件元件,外包装材料成为不可或缺的部件。目前,作为蓄电器件用外包装材料,多采用金属制的外包装材料。
另一方面,近年来,随着电动汽车、混合动力电动汽车、个人电脑、照相机、手机等的高性能化,对于蓄电器件,不仅需要形状多样,而且需要薄型化和轻量化。然而,目前常用的金属制蓄电器件用外包装材料存在难以顺应形状的多样化、且轻量化也有局限这样的缺点。
为此,近年来,作为容易加成多种形状且能够实现薄型化和轻量化的蓄电器件用外包装材料,提出了依次叠层有基材层/阻隔层/热熔接性树脂层的膜状叠层体(例如参照专利文献1)。
在这样的蓄电器件用外包装材料中,通常通过冷轧成型形成凹部,在由该凹部形成的空间内配置电极和电解液等蓄电器件元件,并使热熔接性树脂层热熔接,由此能够得到蓄电器件用外包装材料的内部收纳有蓄电器件元件的蓄电器件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-287971号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
一旦水分渗入蓄电器件的内部(蓄电器件元件),蓄电器件的性能就会变差,因此,例如,在使用上述的膜状叠层体作为外包装材料时,设有阻隔层(例如由金属箔构成)。通过设置阻隔层,能够抑制水分从阻隔层的外侧渗入。
但是,在使外包装材料的热熔接性树脂层热熔接而将蓄电器件元件密封时,外包装材料的端面露出在外部,因此水分有可能从比阻隔层更靠近内侧的层的端面渗入。
另外,在用外包装材料将蓄电器件元件密封之前,外包装材料的热熔接性树脂层吸水了的情况下,在将蓄电器件元件密封之后,比阻隔层更靠近内侧的层中的水分有可能渗入蓄电器件元件。
此外,蓄电器件在充电过程中或因使用环境的影响而有可能变成高温。例如,全固态电池在充电过程中就变成高温。因此,需要蓄电器件具有耐热性。此外,例如全固态电池为了抑制负极活性物质层和正极活性物质层之间的剥离,有时会在以高压压制的状态下对全固态电池进行约束后使用。为此,需要蓄电器件具有耐压性。
在该情况下,本发明的第一方面的主要目的在于提供一种蓄电器件用外包装材料,其能够抑制水分向蓄电器件的内部渗入,且耐热性和耐压性优异。
此外,由上述的膜状叠层体构成的外包装材料设有阻隔层(例如由金属箔构成)。通过设置阻隔层,能够抑制水分从阻隔层的外侧渗入。
但是,在使外包装材料的热熔接性树脂层热熔接而将蓄电器件元件密封时,外包装材料的端面露出在外部,因此水分有可能从热熔接树脂层的端面渗入。另外,在用外包装材料将蓄电器件元件密封之前,外包装材料的热熔接性树脂层吸水了的情况下,在将蓄电器件元件密封之后,比阻隔层更靠近内侧的层中的水分有可能渗入蓄电器件元件。
例如,在蓄电器件是使用了硫化物系无机固体电解质的全固态电池的情况下,或者是正极使用了锂-硫的锂二次电池时,一旦水分渗入蓄电器件的内部,就有可能产生硫系气体、蓄电器件的内部压力上升、蓄电器件破裂。
此外,蓄电器件在充电过程中或因使用环境的影响而有可能变成高温。例如,全固态电池在充电过程中就变成高温。因此,需要蓄电器件具有耐热性。此外,例如全固态电池为了抑制负极活性物质层和/或正极活性物质层与固体电解质之间的剥离,有时会在以高压压制的状态下对全固态电池进行约束后使用。为此,需要蓄电器件具有耐压性。
在该情况下,本发明的第二方面的主要目的在于提供一种蓄电器件用外包装材料,其吸收蓄电器件内部产生的硫系气体,且耐热性和耐压性优异。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的发明人为了解决上述第一方面的技术问题进行了深入研究。结果发现:以下的蓄电器件用外包装材料能够抑制水分向蓄电器件的内部渗入,且耐热性和耐压性优异,该蓄电器件用外包装材料由从外侧依次至少具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,热熔接性树脂层由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成,在比阻隔层更靠近内侧具有含有吸水剂的吸水层。
本发明的第一方面是基于这样的新见解,通过进一步反复研究而完成的发明。即,本发明的第一方面提供了下述所示的方式的发明。
一种蓄电器件用外包装材料,其由从外侧依次至少具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,上述热熔接性树脂层由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成,在比上述阻隔层更靠近内侧具有含有吸水剂的吸水层。
另外,本发明的发明人为了解决上述第二方面的技术问题进行了深入研究。结果发现:以下的蓄电器件用外包装材料吸收蓄电器件内部产生的硫系气体,且耐热性和耐压性优异,该蓄电器件用外包装材料由从外侧依次至少具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,热熔接性树脂层由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成,在比阻隔层更靠近内侧具有含有硫系气体吸收剂的硫系气体吸收层。
本发明的第二方面是基于这样的新见解,通过进一步反复研究而完成的发明。即,本发明的第二方面提供了下述所示的方式的发明。
一种蓄电器件用外包装材料,其由从外侧依次至少具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,上述热熔接性树脂层由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成,在比上述阻隔层更靠近内侧具有含有硫系气体吸收剂的硫系气体吸收层。
发明效果
根据本发明的第一方面,能够提供一种能够抑制水分向蓄电器件的内部渗入,且耐热性和耐压性优异的蓄电器件用外包装材料。此外,根据本发明的第二方面,还能够提供一种该蓄电器件用外包装材料的制造方法、密封膜以及利用了该蓄电器件用外包装材料的蓄电器件。
根据本发明的第二方面,能够提供一种能够吸收蓄电器件内部产生的硫系气体,且耐热性和耐压性优异的蓄电器件用外包装材料。此外,根据本发明的第二方面,还能够提供一种该蓄电器件用外包装材料的制造方法、密封膜以及利用了该蓄电器件用外包装材料的蓄电器件。
附图说明
图1为表示本发明的蓄电器件用外包装材料的截面结构一例的示意图。
图2为表示本发明的蓄电器件用外包装材料的截面结构一例的示意图。
图3为表示本发明的蓄电器件用外包装材料的截面结构一例的示意图。
图4为表示本发明的蓄电器件用外包装材料的截面结构一例的示意图。
图5为表示本发明的蓄电器件用外包装材料的热熔接性树脂层(密封膜)的截面结构一例的示意图。
图6为表示本发明的蓄电器件用外包装材料的热熔接性树脂层(密封膜)的截面结构一例的示意图。
图7为表示本发明的蓄电器件用外包装材料的热熔接性树脂层(密封膜)的截面结构一例的示意图。
图8为用于说明在由本发明的蓄电器件用外包装材料形成的包装体中收纳蓄电器件元件的方法的示意图。
图9为用于说明实施例的密封强度(25℃或120℃)的评价方法的示意图。
图10为用于说明实施例的密封强度(25℃或120℃)的评价方法的示意图。
图11为表示本发明的蓄电器件一例的立体示意图。
图12为表示本发明的蓄电器件的截面结构一例的示意图。
具体实施方式
本发明的第一方面的蓄电器件用外包装材料的特征在于:由从外侧依次至少具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,热熔接性树脂层由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成,在比阻隔层更靠近内侧具有含有吸水剂的吸水层。本发明的第一方面的蓄电器件用外包装材料能够抑制水分向蓄电器件的内部渗入,且耐热性和耐压性优异。
本发明的第二方面的蓄电器件用外包装材料的特征在于:由从外侧依次至少具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,热熔接性树脂层由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成,在比阻隔层更靠近内侧具有含有硫系气体吸收剂的硫系气体吸收层。本发明的第二方面的蓄电器件用外包装材料能够吸收蓄电器件内部产生的硫系气体,且耐热性和耐压性优异。
以下,对本发明的蓄电器件用外包装材料进行详细说明。需要说明的是,在本说明书中,以“~”表示的数值范围是指“以上”、“以下”。例如,2~15mm这一表述是指2mm以上15mm以下。
另外,在下述说明中,本发明的第一方面和第二方面共有事项酌情总结记载为本发明的相关说明,第一方面或第二方面的相关事项分别明确记载为第一方面或第二方面的相关说明。
1.蓄电器件用外包装材料的叠层结构
本发明的蓄电器件用外包装材料10例如图1所示,由依次具有基材层1、阻隔层3和热熔接性树脂层4的叠层体构成。在蓄电器件用外包装材料10中,基材层1成为最外层侧,热熔接性树脂层4成为最内层。在使用蓄电器件用外包装材料10和蓄电器件元件组装蓄电器件时,通过在蓄电器件用外包装材料10的热熔接性树脂层4彼此对置的状态下将周缘部热熔接形成空间,在所形成的空间内收纳蓄电器件元件。在构成本发明的蓄电器件用外包装材料10的叠层体中,以阻隔层3为基准,比阻隔层3更靠近热熔接性树脂层4侧为内侧,比阻隔层3更靠近基材层1侧为外侧。
蓄电器件用外包装材料10例如图2~图4所示,出于提高基材层1与阻隔层3之间的层间的粘接性等目的,根据需要,可以在两层之间具有粘接剂层2。另外,例如图3和图4所示,出于提高阻隔层3与热熔接性树脂层4之间的层间的粘接性等目的,根据需要,可以在两层之间具有粘接层5。另外,也可以如图4所示,根据需要在基材层1的外侧(与热熔接性树脂层4侧相反侧)设置表面覆盖层6等。
本发明的蓄电器件用外包装材料1在比阻隔层3更靠近内侧具有含有吸水剂的吸水层。例如,热熔接性树脂层4、粘接层5等可以包括吸水层。
作为构成蓄电器件用外包装材料10的叠层体的厚度,没有特别限制,从削减成本、提高能量密度等的观点考虑,可以举出例如190μm以下、优选为约180μm以下、约155μm以下、约120μm以下。另外,作为构成蓄电器件用外包装材料10的叠层体的厚度,从维持保护蓄电器件元件这样的蓄电器件用外包装材料的功能的观点考虑,优选可以举出约35μm以上、约45μm以上、约60μm以上。另外,作为构成蓄电器件用外包装材料10的叠层体的优选范围,可以举出例如35~190μm左右、35~180μm左右、35~155μm左右、35~120μm左右、45~190μm左右、45~180μm左右、45~155μm左右、45~120μm左右、60~190μm左右、60~180μm左右、60~155μm左右、60~120μm左右,特别优选为60~155μm左右。
另外,蓄电器件用外包装材料10能够很好地适用于全固态电池。在该情况下,作为构成蓄电器件用外包装材料10的叠层体的厚度,没有特别限制,从削减成本、提高能量密度等的观点考虑,可以举出优选为约10000μm以下、约8000μm以下、约5000μm以下,从维持保护电池元件这样的全固态电池用外包装材料的功能的观点考虑,优选可以举出约10μm以上、约15μm以上、约20μm以上,关于优选范围,可以举出例如10~10000μm左右、10~8000μm左右、10~5000μm左右、15~10000μm左右、15~8000μm左右、15~5000μm左右、20~10000μm左右、20~8000μm左右、20~5000μm左右,特别优选为200~5000μm左右。
在蓄电器件用外包装材料10中,基材层1、根据需要设置的粘接剂层2、阻隔层3、根据需要设置的粘接层5、热熔接性树脂层4以及根据需要设置的表面覆盖层6的合计厚度相对于构成蓄电器件用外包装材料10的叠层体的厚度(总厚度)的比例优选为90%以上、更优选为95%以上、进一步优选为98%以上。作为具体例,在本发明的蓄电器件用外包装材料10包含基材层1、粘接剂层2、阻隔层3、粘接层5和热熔接性树脂层4的情况下,上述各层的合计厚度相对于构成蓄电器件用外包装材料10的叠层体的厚度(总厚度)的比例优选为90%以上、更优选为95%以上、进一步优选为98%以上。另外,在本发明的蓄电器件用外包装材料10为包含基材层1、粘接剂层2、阻隔层3和热熔接性树脂层4的叠层体的情况下,上述各层的合计厚度相对于构成蓄电器件用外包装材料10的叠层体的厚度(总厚度)的比例也可以为例如80%以上、优选为90%以上、更优选为95%以上、进一步优选为98%以上。
2.形成蓄电器件用外包装材料的各层
[吸水层]
本发明的第一方面的蓄电器件用外包装材料1在比阻隔层3更靠近内侧具有吸水层。吸水层是含有吸水剂的层。
如上所述,在水分渗入蓄电器件的内部(蓄电器件元件)时,蓄电器件的性能变差,为此在膜状的外包装材料设有阻隔层(例如由金属箔构成)。通过设置阻隔层,能够抑制水分从阻隔层的外侧渗入。但是,在使外包装材料的热熔接性树脂层热熔接而将蓄电器件元件密封的情况下,外包装材料的端面露出在外部,因此水分有可能从比阻隔层更靠近内侧的层的端面渗入。另外,在用外包装材料将蓄电器件元件密封之前,外包装材料的比阻隔层更靠近内侧的层吸水了的情况下,在将蓄电器件元件密封之后,比阻隔层更靠近内侧的层中的水分有可能渗入蓄电器件元件。
相对于此,本发明的第一方面的蓄电器件用外包装材料1在比阻隔层3更靠近内侧具有含有吸水剂的吸水层,由此能够有效地抑制水分从外包装材料的端部的渗入以及比阻隔层更靠近内侧的层中所含的水分的渗入,还能够吸收蓄电器件元件所含的水分。即,由于本发明的蓄电器件用外包装材料1在比阻隔层3更靠近内侧具有含有吸水剂的吸水层,因此吸水层吸收并保持从外包装材料的比阻隔层更靠近内侧的层渗入的水分,由此能够抑制水分到达蓄电器件元件,且还能够吸收蓄电器件元件所含的水分。
在第一方面中,吸水层只要位于比阻隔层3更靠近内侧的位置,就没有特别限定。吸水层优选包含在粘接层5和热熔接性树脂层4中的至少一者,更优选包含在作为最内层的热熔接性树脂层4中。需要说明的是,如后所述,热熔接性树脂层4可以由单层构成,也可以由两层以上构成。在热熔接性树脂层4包含吸水层的情况下,如果热熔接性树脂层4为单层,则热熔接性树脂层4成为吸水层,如果热熔接性树脂层4由两层以上构成,则至少一层成为吸水层。
在本发明的第一方面中,作为吸收对象的水分是气体和/或液体的水分。此外,如后所述,本发明的蓄电器件用外包装材料还可以根据需要将硫系气体包括在吸收对象之内。作为硫系气体,可以举出硫化氢、二甲基硫醚、甲基硫醇、SO
在第一方面中,作为包含在吸水层中的树脂以不妨碍本发明的效果为限度,没有特别限制,例如优选为热塑性树脂,更优选为热熔接性树脂。作为树脂的具体例,可以举出聚酯、聚烯烃、聚酰胺、环氧树脂、丙烯酸树脂、氟树脂、聚氨酯、硅树脂、酚醛树脂等树脂、以及这些树脂的改性物等的热塑性树脂。此外,吸水层中所含的树脂既可以是这些树脂的共聚物,也可以是共聚物的改性物。而且还可以是这些树脂的混合物。其中,优选为聚酯、聚烯烃等热熔接性树脂。
作为聚酯,具体可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚间苯二甲酸乙二醇酯、共聚聚酯等。另外,作为共聚聚酯,可以举出以对苯二甲酸乙二醇酯为重复单元主体的共聚聚酯等。具体而言,可以举出以对苯二甲酸乙二醇酯为重复单元主体的与间苯二甲酸乙二醇酯聚合的共聚聚酯(以下仿照聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸)乙二醇酯而简写)、聚(对苯二甲酸/己二酸)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/磺基间苯二甲酸钠)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸钠)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/苯基-二羧酸)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/癸烷二羧酸)乙二醇酯等。这些聚酯可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。其中,从提高蓄电器件用外包装材料1的耐热性和耐压性(例如,在用蓄电器件用外包装材料1密封蓄电器件时的绝缘性的降低(起因于热封导致的破损))的观点考虑,特别优选聚对苯二甲酸丁二醇酯。另外,在热熔接性树脂层4包含吸水层时,该吸水层中所含的树脂是聚对苯二甲酸丁二醇酯。
另外,作为聚烯烃,具体可以举出低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线状低密度聚乙烯等聚乙烯;乙烯-α-烯烃共聚物;均聚丙烯、聚丙烯的嵌段共聚物(例如丙烯与乙烯的嵌段共聚物)、聚丙烯的无规共聚物(例如丙烯与乙烯的无规共聚物)等聚丙烯;丙烯-α-烯烃共聚物;乙烯-丁烯-丙烯的三元聚合物等。为共聚物时的聚烯烃树脂可以是嵌段共聚物,也可以是无规共聚物。这些聚烯烃系树脂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
在第一方面中,吸水层中所含的吸水剂只要是分散在树脂膜中发挥吸水性的物质,就没有特别限制。例如,从蓄电器件中的经时稳定性的观点考虑,可以适当使用无机系吸水剂。作为无机系吸水剂的优选的具体例,可以举出氧化钙、无水硫酸镁、氧化镁、氯化钙、沸石、氧化铝、硅胶、氧化铝凝胶和烧明矾。通常,在无机系吸水剂中,无机系化学吸水剂比无机系物理吸水剂的吸水效果更高,能够减少含量,且易于以单层实现足够的吸水性和热熔接性。而且,在无机系化学吸水剂中,氧化钙、无水硫酸镁、氧化镁也因为水分的再释放量少、包装体内的低湿度状态下的经时稳定性高、具有干透效果而为特别优选。需要说明的是,干透效果是指表现出吸水直至相对湿度在0%左右的效果,湿度调节效果是指湿度高时吸水、湿度低时释放水分以保持湿度恒定的效果。
在第一方面中,作为吸水层所含的树脂的含量,例如为50质量%以上、优选为55质量%以上、更优选为60质量%以上。
在第一方面中,作为吸水层所含的吸水剂的含量以发挥本发明的效果为限度,没有特别限制,可以举出相对于吸水层中所含的树脂100质量份,优选为约0.5质量份以上、更优选为约2质量份以上、进一步优选为约3质量份以上,且优选为约50质量份以下、更优选为约45质量份以下、进一步优选为40质量份以下,作为该含量的优选范围,可以举出0.5~50质量份左右、0.5~45质量份左右、0.5~40质量份左右、2~50质量份左右、2~45质量份左右、2~40质量份左右、3~50质量份左右、3~45质量份左右、3~40质量份左右。
在第一方面中,吸水层所含的吸水剂优选历经例如将吸水剂与树脂熔融掺混而得到的母料的形式而含有。具体而言,通过将吸水剂以相对较高的浓度熔融掺混在树脂中制备母料。所得到的母料进一步与树脂混合,成型为膜状,由此能够形成吸水层。吸水剂在母料中的含量优选为20~90质量%左右、更优选为30~70质量%左右。在上述范围内时,易于使必要且足量的吸水剂以分散的状态包含于吸水层中。
此外,在第一方面中,比阻隔层3更靠近内侧的层除了吸水剂之外,还可以含有硫系气体吸收剂。在本发明中,有时将含有硫系气体吸收剂的层称为“硫系气体吸收层”。在含有硫系气体吸收剂时,硫系气体吸收剂可以包含在吸水层中,也可以包含在不含吸水剂的层中。在比阻隔层3更靠近内侧的层由两层以上构成时,硫系气体吸收剂优选包含在不含吸水剂的层中而构成硫系气体吸收层。
在第一方面中,在比阻隔层3更靠近内侧的层除了吸水剂之外还含有硫系气体吸收剂时,硫系气体吸收层只要位于比阻隔层3更靠近内侧的位置,就没有特别限制。硫系气体吸收层优选包含于粘接层5和热熔接性树脂层4中的至少一者,更优选包含于作为最内层的热熔接性树脂层4。需要说明的是,如后所述,热熔接性树脂层4可以由单层构成,也可以由两层以上构成。在热熔接性树脂层4包含硫系气体吸收层的情况下,如果热熔接性树脂层4为单层,则热熔接性树脂层4成为硫系气体吸收层,如果热熔接性树脂层4由两层以上构成,则至少一层成为硫系气体吸收层。
在第一方面中,硫系气体吸收剂优选含有硫系气体物理吸收剂和/或硫系气体化学吸收剂。通过并用各种硫系气体吸收剂,例如通过并用硫系气体物理吸收剂和硫系气体化学吸收剂,能够容易地吸收多种硫系气体。硫系气体吸收剂例如以粉体使用。硫系气体吸收剂的最大粒径优选为20μm以下,粉体的数均粒径优选为0.1μm以上、优选为1.0μm以上等,且优选为15μm以下、10μm以下、8μm以下等,作为优选范围,可以举出0.1~15μm左右、0.1~10μm左右、0.1~8μm左右、1~15μm左右、1~10μm左右、1~8μm左右。在数均粒径小于上述范围时,硫系气体吸收剂容易凝集,在数均粒径大于上述范围时,硫系气体吸收膜的均质性有可能变差,硫系气体吸收剂的表面积变小,因此有可能使硫系气体吸收变差。
(硫系气体物理吸收剂)
硫系气体物理吸收剂是具有物理吸收作为吸收对象的硫系气体的作用的气体吸收剂。硫系气体物理吸收剂优选包含选自SiO
疏水性沸石是对硫系气体之类的极性低的分子具有优异吸收性的沸石,具有多孔结构。通常,沸石的构成成分SiO
膨润土是以作为粘土矿物的蒙脱石为主要成分、含有大量层状的页硅酸铝,含有石英和长石等矿物质作为杂质的无机物。膨润土包括例如含有大量Na
海泡石是以含水硅酸镁为主要成分的粘土矿物,通常的化学组成以Mg
(硫系气体化学吸收剂)
硫系气体化学吸收剂是具有化学吸收或分解作为吸收对象气体的硫系气体的作用的气体吸收剂。而且,由于是化学吸收或分解,因此不易受到水等的影响,一旦吸收的硫系气体分子不易解吸,能够进行高效吸收。此外,分解产物能够被硫系气体物理吸收剂或硫系气体化学吸收剂吸收。硫系气体化学吸收剂优选含有选自载持有金属氧化物的无机物、混入了金属的玻璃、混入了金属离子的玻璃中的1种或2种以上。载持有金属氧化物的无机物中的金属氧化物优选含有选自CuO、ZnO、AgO中的1种或2种以上。另外,载持的无机物优选为沸石之类的无机多孔体。混入了金属的玻璃中的金属或混入了金属离子的玻璃中的金属离子的金属种优选含有选自Ca、Mg、Na、Cu、Zn、Ag、Pt、Au、Fe、Al、Ni中的1种或2种以上。
在第一方面中,作为硫系气体吸收层中所含的硫系气体吸收剂的含量,以吸收硫系气体为限度,没有特别限定,相对于硫系气体吸收层中所含的树脂100质量份,优选为约5质量份以上、更优选为约6质量份以上、进一步优选为约7质量份以上,且优选为约60质量份以下、更优选为约55质量份以下、进一步优选为约50质量份以下、更进一步优选为约30质量份以下,作为该含量的优选范围,可以举出5~60质量份左右、5~55质量份左右、5~50质量份左右、5~30质量份左右、6~60质量份左右、6~55质量份左右、6~50质量份左右、6~30质量份左右、7~60质量份左右、7~55质量份左右、7~50质量份左右、7~30质量份左右。
在第一方面中,硫系气体吸收层所含的硫系气体吸收剂优选历经将硫系气体吸收剂与树脂熔融掺混而得到的母料的形式而含有。具体而言,优选通过将硫系气体吸收剂以相对较高的浓度熔融掺混在树脂中制备母料,然后使用母料和其它成分进行干混,以达成所需的硫系气体吸收层中的浓度。熔融掺混的硫系气体吸收剂和树脂可以分别是1种,也可以是2种以上。硫系气体吸收剂在母料中的含量优选为5~60质量%左右、更优选为10~50质量%左右。在上述范围内时,易于使必要且足量的硫系气体吸收剂以分散的状态包含于硫系气体吸收层中。
在第一方面中,作为硫系气体吸收层中所含的树脂,可以举出与作为吸水层中所含的树脂例示的树脂相同的树脂。
在第一方面中,作为硫系气体吸收层中所含的树脂的含量,例如为60质量%以上、优选为65质量%以上、更优选为70质量%以上。
如上所述,在第一方面中,在比阻隔层3更靠近内侧的层中含有硫系气体吸收剂的情况下,硫系气体吸收剂可以包含在吸水层中,也可以包含在不含吸水剂的层中。在硫系气体吸收剂包含在吸水层中时,吸水层也起到硫系气体吸收层的功能。
[硫系气体吸收层]
本发明的第二方面的蓄电器件用外包装材料10在比阻隔层3更靠近内侧具有硫系气体吸收层。硫系气体吸收层是含有硫系气体吸收剂的层。
如上所述,一旦水分渗入蓄电器件的内部(蓄电器件元件),就有可能产生硫系气体、蓄电器件的内部压力上升、蓄电器件破裂。通过在膜状外包装材料设置阻隔层,能够抑制水分从阻隔层的外侧渗入。但是,在使外包装材料的热熔接性树脂层热熔接而将蓄电器件元件密封的情况下,外包装材料的端面露出在外部,因此水分有可能从比阻隔层更靠近内侧的层的端面渗入。另外,在用外包装材料将蓄电器件元件密封之前,外包装材料的比阻隔层更靠近内侧的层吸水了的情况下,在将蓄电器件元件密封之后,比阻隔层更靠近内侧的层中的水分有可能渗入蓄电器件元件。
相对于此,本发明的第二方面的蓄电器件用外包装材料10在比阻隔层3更靠近内侧具有含有硫系气体吸收剂的硫系气体吸收层,由此能够适合吸收因水分渗入蓄电器件10的内部所产生的硫系气体。即,由于本发明的蓄电器件用外包装材料1在比阻隔层3更靠近内侧具有含有硫系气体吸收剂的硫系气体吸收层,所以即使在从外包装材料的比阻隔层更靠近内侧的层渗入,在蓄电器件的内侧产生了硫系气体的情况下,也能够吸收硫系气体,抑制蓄电器件的内部压力的上升。
在第二方面中,硫系气体吸收层只要位于比阻隔层3更靠近内侧的位置,就没有特别限定。硫系气体吸收层优选包含于粘接层5和热熔接性树脂层4中的至少一者,更优选包含于作为最内层的热熔接性树脂层4中。需要说明的是,如后所述,热熔接性树脂层4可以由单层构成,也可以由两层以上构成。在热熔接性树脂层4包含硫系气体吸收层的情况下,如果热熔接性树脂层4为单层,则热熔接性树脂层4成为硫系气体吸收层,如果热熔接性树脂层4由两层以上构成,则至少一层成为硫系气体吸收层。
在本发明的第二方面中,作为吸收对象的硫系气体,可以举出硫化氢、二甲基硫醚、甲基硫醇、SO
在第二方面中,作为包含在硫系气体吸收层中的树脂以不妨碍本发明的效果为限,没有特别限制,例如优选为热塑性树脂,更优选为热熔接性树脂。作为树脂的具体例,可以举出聚酯、聚烯烃、聚酰胺、环氧树脂、丙烯酸树脂、氟树脂、聚氨酯、硅树脂、酚醛树脂等树脂,以及这些树脂的改性物等热塑性树脂。此外,硫系气体吸收层中所含的树脂既可以是这些树脂的共聚物,也可以是共聚物的改性物。而且还可以是这些树脂的混合物。其中,优选为聚酯、聚烯烃等热熔接性树脂。
作为聚酯,具体可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚间苯二甲酸乙二醇酯、共聚聚酯等。另外,作为共聚聚酯,可以举出以对苯二甲酸乙二醇酯为重复单元主体的共聚聚酯等。具体而言,可以举出以对苯二甲酸乙二醇酯为重复单元主体的与间苯二甲酸乙二醇酯聚合的共聚聚酯(以仿照聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸)乙二醇酯而简写)、聚(对苯二甲酸/己二酸)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/磺基间苯二甲酸钠)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸钠)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/苯基二羧酸)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/癸烷二羧酸)乙二醇酯等。这些聚酯可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。其中,从抑制高蓄电器件用外包装材料10的耐热性和耐压性(例如,在用蓄电器件用外包装材料10密封蓄电器件时的绝缘性的降低(起因于热封导致的破损))的观点考虑,特别优选为聚对苯二甲酸丁二醇酯。另外,在热熔接性树脂层4包含硫系气体吸收层时,该硫系气体吸收层中所含的树脂是聚对苯二甲酸丁二醇酯。
另外,作为聚烯烃,具体可以举出低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯、线状低密度聚乙烯等聚乙烯;乙烯-α-烯烃共聚物;均聚丙烯、聚丙烯的嵌段共聚物(例如丙烯和乙烯的嵌段共聚物)、聚丙烯的无规共聚物(例如丙烯和乙烯的无规共聚物)等聚丙烯;丙烯-α-烯烃共聚物;乙烯-丁烯-丙烯的三元聚合物等。为共聚物时的聚烯烃树脂可以是嵌段共聚物,也可以是无规共聚物。这些聚烯烃系树脂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
硫系气体吸收剂优选含有硫系气体物理吸收剂和/或硫系气体化学吸收剂。通过并用各种硫系气体吸收剂,例如通过并用硫系气体物理吸收剂和硫系气体化学吸收剂,能够容易地吸收多种硫系气体。硫系气体吸收剂例如以粉体使用。硫系气体吸收剂的最大粒径优选为20μm以下,粉体的数均粒径优选为0.1μm以上15μm以下。在数均粒径小于上述范围时,硫系气体吸收剂容易凝集,在数均粒径大于上述范围时,硫系气体吸收膜的均质性有可能变差,硫系气体吸收剂的表面积变小,因此有可能使硫系气体吸收变差。
(硫系气体物理吸收剂)
硫系气体物理吸收剂是具有物理吸收作为吸收对象的硫系气体的作用的气体吸收剂。硫系气体物理吸收剂优选包含选自SiO
疏水性沸石、膨润土和海泡石的具体例分别如第一方面所述,省略其记载。
(硫系气体化学吸收剂)
硫系气体化学吸收剂是具有化学吸收或分解作为吸收对象气体的硫系气体的作用的气体吸收剂。而且,由于是化学吸收或分解,因此不易受到水等的影响,一旦吸收的硫系气体分子不易解吸,能够进行高效吸收。此外,分解产物能够被硫系气体物理吸收剂或硫系气体化学吸收剂吸收。硫系气体化学吸收剂优选含有选自载持有金属氧化物的无机物、混入了金属的玻璃、混入了金属离子的玻璃中的1种或2种以上。载持有金属氧化物的无机物中的金属氧化物优选含有选自CuO、ZnO、AgO中的1种或2种以上。另外,载持的无机物优选为沸石之类的无机多孔体。混入了金属的玻璃中的金属以及混入了金属离子的玻璃中的金属离子的金属种优选含有选自Ca、Mg、Na、Cu、Zn、Ag、Pt、Au、Fe、Al、Ni中的1种或2种以上。
在第二方面中,作为硫系气体吸收层中所含的硫系气体吸收剂的含量,以吸收硫系气体为限度,没有特别限定,相对于硫系气体吸收层中所含的树脂100质量份,优选为约5质量份以上、更优选为约6质量份以上、进一步优选为约7质量份以上,且优选为约60质量份以下、更优选为约55质量份以下、进一步优选为约50质量份以下、更进一步优选为约30质量份以下,作为该含量的优选范围,可以举出5~60质量份左右、5~55质量份左右、5~50质量份左右、5~30质量份左右、6~60质量份左右、6~55质量份左右、6~50质量份左右、6~30质量份左右、7~60质量份左右、7~55质量份左右、7~50质量份左右、7~30质量份左右。
在第二方面中,硫系气体吸收层所含的硫系气体吸收剂优选历经将硫系气体吸收剂与树脂熔融掺混而得到的母料的形式而含有。具体而言,优选通过将硫系气体吸收剂以相对较高的浓度熔融掺混在树脂中制备母料,然后使用母料和其它成分进行干混,以达成所需的硫系气体吸收层中的浓度。熔融掺混的硫系气体吸收剂和树脂可以分别是1种,也可以是2种以上。硫系气体吸收剂在母料中的含量优选为5~70质量%左右、更优选为10~60质量%左右。在上述范围内时,易于使必要且足量的硫系气体吸收剂以分散的状态包含于硫系气体吸收层中。
另外,在第二方面中,在比阻隔层3更靠近内侧的层除了硫系气体吸收剂以外,还可以含有吸水剂。如上所述,在本发明中,有时将含有吸水剂的层标记为“吸水层”。在第二方面中,在包含吸水层时,吸水剂可以包含在硫系气体吸收层中,也可以包含在不含硫系气体吸收剂的层中。在比阻隔层3更靠近内侧的层由两层以上构成时,吸水剂优选包含在不含硫系气体吸收剂的层而构成吸水层。
在第二方面中,作为硫系气体吸收层中所含的树脂的含量例如为40质量%以上、优选为45质量%以上、进一步优选为50质量%以上。
在第二方面中,吸水层中所含的吸水剂只要是分散在树脂膜中发挥吸水性的物质,就没有特别限制。例如,从蓄电器件中的经时稳定性的观点考虑,可以适合使用无机系吸水剂。作为无机系吸水剂的优选的具体例,可以举出氧化钙、无水硫酸镁、氧化镁、氯化钙、沸石、氧化铝、硅胶、氧化铝凝胶和烧明矾等。通常,在无机系吸水剂中,无机系化学吸水剂比无机系物理吸水剂的吸水效果更高,能够减少含量,且易于以单层实现足够的吸水性和热熔接性。而且,在无机系化学吸水剂中,氧化钙、无水硫酸镁、氧化镁也因为水分的再释放量少、包装体内的低湿度状态下的经时稳定性高、具有干透效果而为特别优选。需要说明的是,干透效果是指表现出吸水直至相对湿度在0%左右的效果,湿度调节效果是指湿度高时吸水、湿度低时释放水分以保持湿度恒定的效果。另外,例如在全固态电池用途这样的高温环境下使用时,优选再释放水分的温度范围高的无机系化学吸收剂。
在第二方面中,作为吸水层所含的吸水剂的含量以发挥本发明的效果为限度,没有特别限制,可以举出相对于吸水层中所含的树脂100质量份,优选为约0.5质量份以上、更优选为约2质量份以上、进一步优选为约3质量份以上,且优选为约50质量份以下、更优选为约45质量份以下、进一步优选为40质量份以下,作为该含量的优选范围,可以举出0.5~50质量份左右、0.5~45质量份左右、0.5~40质量份左右、2~50质量份左右、2~45质量份左右、2~40质量份左右、3~50质量份左右、3~45质量份左右、3~40质量份左右。
在第二方面中,吸水层所含的吸水剂优选历经例如将吸水剂与树脂熔融掺混而得到的母料的形式而含有。具体而言,通过将吸水剂以相对较高的浓度熔融掺混在树脂中制备母料。所得到的母料进一步与树脂混合而成型为膜状,由此能够形成吸水层。吸水剂在母料中的含量优选为20~90质量%左右、更优选为30~70质量%左右。在上述范围内,易于使必要且足量的吸水剂以分散的状态包含于吸水层中。
在第二方面中,在比阻隔层3更靠近内侧的层除了硫系气体吸收剂之外还含有吸水剂时,吸水层只要位于比阻隔层3更靠近内侧的位置,就没有特别限制。吸水层优选包含于粘接层5和热熔接性树脂层4中的至少一者,更优选包含于作为最内层的热熔接性树脂层4中。需要说明的是,如后所述,热熔接性树脂层4可以由单层构成,也可以由两层以上构成。在热熔接性树脂层4包含吸水层的情况下,如果热熔接性树脂层4为单层,则热熔接性树脂层4成为吸水层,如果热熔接性树脂层4由两层以上构成时,至少一层成为吸水层。
在第二方面中,作为吸水层中所含的树脂,可以举出与作为硫系气体吸收层中所含的树脂例示的树脂相同的树脂。
在第二方面中,作为吸水层中所含的树脂的含量,例如为50质量%以上、优选为55质量%以上、更优选为60质量%以上。
如上所述,在第二方面中,在比阻隔层3更靠近内侧的层含有吸水剂的情况下,吸水剂可以包含在硫系气体吸收层中,也可以包含在不含硫系气体吸收剂的层中。在吸水剂包含在硫系气体吸收层中时,硫系气体吸收层也作为吸水层发挥功能。
[基材层1]
在本发明中,基材层1是出于发挥作为蓄电器件用外包装材料的基材的功能等目的而设置的层。基材层1位于蓄电器件用外包装材料的外层侧。
形成基材层1的原材料以具有作为基材的功能、即至少具有绝缘性为限度,没有特别限制。基材层1例如可以使用树脂形成,树脂中可以含有后述的添加剂。
在基材层1由树脂形成时,基材层1例如可以利用由树脂形成的树脂膜形成。在由树脂膜形成基材层1的情况下,在将基材层1与阻隔层3等叠层制造本发明的蓄电器件用外包装材料10时,可以使用预先形成的树脂膜作为基材层1。另外,也可以将形成基材层1的树脂通过挤出成型或涂布等在阻隔层3等的表面上形成膜,制成由树脂膜形成的基材层1。也可以是涂布树脂而形成的膜。树脂膜可以是未拉伸膜,也可以是拉伸膜。作为拉伸膜,可以举出单轴拉伸膜、双轴拉伸膜,优选为双轴拉伸膜。作为形成双轴拉伸膜的拉伸方法,例如可以举出逐次双轴拉伸法、吹胀法、同时双轴拉伸法等。作为涂布树脂的方法,可以举出辊涂法、凹版涂敷法、挤出涂敷法等。
作为形成基材层1的树脂,例如可以举出聚酯、聚酰胺、聚烯烃、环氧树脂、丙烯酸树脂、氟树脂、聚氨酯、硅树脂、酚醛树脂等树脂、以及这些树脂的改性物。另外,形成基材层1的树脂可以是这些树脂的共聚物,也可以是共聚物的改性物。另外,也可以是这些树脂的混合物。
基材层1优选含有这些树脂作为主要成分,更优选含有聚酯或聚酰胺作为主要成分。其中,主要成分是指在基材层1所含的树脂成分中,含量为例如50质量%以上、优选为60质量%以上、更优选为70质量%以上、进一步优选为80质量%以上、更进一步优选为90质量%以上、再进一步优选为95质量%以上、又进一步优选为98质量%以上、且再进一步优选为99质量%以上的树脂成分。例如,基材层1含有聚酯或聚酰胺作为主要成分是指,基材层1所含的树脂成分中,聚酯或聚酰胺的含量分别为例如50质量%以上、优选为60质量%以上、更优选为70质量%以上、进一步优选为80质量%以上、更进一步优选为90质量%以上、再进一步优选为95质量%以上、又进一步优选为98质量%以上、又再进一步优选为99质量%以上。
作为形成基材层1的树脂,其中优选可以举出聚酯和聚酰胺,更优选可以举出聚酯(特别优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯)。
作为聚酯,具体可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚间苯二甲酸乙二醇酯、共聚聚酯等。另外,作为共聚聚酯,可以举出以对苯二甲酸乙二醇酯为重复单元主体的共聚聚酯等。具体可以举出以对苯二甲酸乙二醇酯为重复单元主体的与间苯二甲酸乙二醇酯聚合的共聚聚酯(以下仿照聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸)乙二醇酯而简写)、聚(对苯二甲酸/己二酸)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/磺基间苯二甲酸钠)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/间苯二甲酸钠)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/苯基二羧酸)乙二醇酯、聚(对苯二甲酸/癸烷二羧酸)乙二醇酯等。这些聚酯可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
另外,作为聚酰胺,具体可以举出尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙12、尼龙46、尼龙6和尼龙66的共聚物等脂肪族聚酰胺;含有来此对苯二甲酸和/或间苯二甲酸的结构单元的尼龙6I、尼龙6T、尼龙6IT、尼龙6I6T(I表示间苯二甲酸,T表示对苯二甲酸)等六亚甲基二胺-间苯二甲酸-对苯二甲酸共聚聚酰胺、聚酰胺MXD6(聚己二酰间苯二甲胺)等包含芳香族的聚酰胺;聚酰胺PACM6(聚双(4-氨基环己基)甲烷己二酰胺)等脂环式聚酰胺;以及使内酰胺成分、4,4'-二苯基甲烷-二异氰酸酯等异氰酸酯成分共聚得到的聚酰胺、作为共聚聚酰胺与聚酯、聚亚烷基醚二醇的共聚物的聚酯酰胺共聚物、聚醚酯酰胺共聚物;以及它们的共聚物等聚酰胺。这些聚酰胺可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
基材层1优选包含聚酯膜、聚酰胺膜和聚烯烃膜中的至少一种,且优选包含拉伸聚酯膜、拉伸聚酰胺膜和拉伸聚烯烃膜中的至少一种,进一步优选包含拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、拉伸聚对苯二甲酸丁二醇酯膜、拉伸尼龙膜、拉伸聚丙烯膜中的至少一种,更进一步优选包含双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、双轴拉伸聚对苯二甲酸丁二醇酯膜、双轴拉伸尼龙膜、双轴拉伸聚丙烯膜中的至少一种。
基材层1可以是单层,也可以由两层以上构成。在基材层1由两层以上构成的情况下,基材层1可以是利用粘接剂等将树脂膜叠层而成的叠层体,也可以是将树脂共挤出而制成两层以上的树脂膜的叠层体。另外,将树脂共挤出而制成两层以上的树脂膜的叠层体可以在未拉伸状态下作为基材层1,也可以进行单轴拉伸或双轴拉伸而作为基材层1。
在基材层1中,作为两层以上的树脂膜的叠层体的具体例,可以举出聚酯膜和尼龙膜的叠层体、两层以上的尼龙膜的叠层体、两层以上的聚酯膜的叠层体等,优选为拉伸尼龙膜与拉伸聚酯膜的叠层体、两层以上的拉伸尼龙膜的叠层体、两层以上的拉伸聚酯膜的叠层体。例如,在基材层1是两层树脂膜的叠层体时,优选为聚酯树脂膜与聚酯树脂膜的叠层体、聚酰胺树脂膜与聚酰胺树脂膜的叠层体、或者聚酯树脂膜与聚酰胺树脂膜的叠层体,更优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯膜与聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的叠层体、尼龙膜与尼龙膜的叠层体、或聚对苯二甲酸乙二醇酯膜与尼龙膜的叠层体。此外,由于聚酯树脂在例如电解液粘附在表面时不易变色等,在基材层1为两层以上的树脂膜的叠层体时,优选聚酯树脂膜位于基材层1的最外层。
在基材层1为两层以上的树脂膜的叠层体的情况下,两层以上的树脂膜可以利用粘接剂叠层。关于优选的粘接剂,可以举出与后述的粘接剂层2中例示的粘接剂同样的粘接剂。需要说明的是,作为将两层以上的树脂膜叠层的方法,没有特别限制,可以采用公知的方法,例如可以举出干式层压法、夹层层压法、挤出层压法、热层压法等,优选可以举出干式层压法。在通过干式层压法叠层的情况下,优选使用聚氨酯粘接剂作为粘接剂。此时,作为粘接剂的厚度,例如可以举出2~5μm左右。另外,也可以在树脂膜上形成增粘涂层并进行叠层。增粘涂层可以举出与后述粘接剂层2中例示的粘接剂同样的层。此时,作为增粘涂层的厚度,例如可以举出0.01~1.0μm左右。
另外,可以使基材层1的表面和内部的至少一者存在润滑剂、阻燃剂、抗粘连剂、抗氧化剂、光稳定剂、增粘剂、抗静电剂等添加剂。添加剂可以仅使用1种,也可以混合使用2种以上。
在本发明中,从提高蓄电器件用外包装材料的成型性的观点考虑,优选在基材层1的表面存在有润滑剂。作为润滑剂,没有特别限制,优选可以举出酰胺系润滑剂。作为酰胺系润滑剂的具体例,例如可以举出饱和脂肪酸酰胺、不饱和脂肪酸酰胺、取代酰胺、羟甲基酰胺、饱和脂肪酸双酰胺、不饱和脂肪酸双酰胺、脂肪酸酯酰胺、芳香族双酰胺等。作为饱和脂肪酸酰胺的具体例,可以举出月桂酰胺、棕榈酰胺、硬脂酰胺、山萮酰胺、羟基硬脂酰胺等。作为不饱和脂肪酸酰胺的具体例,可以举出油酰胺、芥酰胺等。作为取代酰胺的具体例,可以举出N-油基棕榈酰胺、N-硬脂基硬脂酰胺、N-硬脂基油酰胺、N-油基硬脂酰胺、N-硬脂基芥酰胺等。另外,作为羟甲基酰胺的具体例,可以举出羟甲基硬脂酰胺等。作为饱和脂肪酸双酰胺的具体例,可以举出亚甲基双硬脂酰胺、亚乙基双癸酰胺、亚乙基双月桂酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、亚乙基双羟基硬脂酰胺、亚乙基双山萮酰胺、六亚甲基双硬脂酰胺、六亚甲基双山萮酰胺、六亚甲基羟基硬脂酰胺、N,N'-二硬脂基己二酰胺、N,N'-二硬脂基癸二酰胺等。作为不饱和脂肪酸双酰胺的具体例,可以举出亚乙基双油酰胺、亚乙基双芥酰胺、六亚甲基双油酰胺、N,N'-二油基己二酰胺、N,N'-二油基癸二酰胺等。作为脂肪酸酯酰胺的具体例,可以举出硬脂酰胺硬脂酸乙酯等。另外,作为芳香族双酰胺的具体例,可以举出间苯二亚甲基双硬脂酰胺、间苯二亚甲基双羟基硬脂酰胺、N,N'-二硬脂基间苯二甲酰胺等。润滑剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
在基材层1的表面存在润滑剂的情况下,作为其存在量,没有特别限制,可以举出优选为约3mg/m
基材层1的表面所存在的润滑剂既可以是使构成基材层1的树脂中所含的润滑剂渗出的润滑剂,也可以是在基材层1的表面涂布的润滑剂。
关于基材层1的厚度,只要能够发挥作为基材的功能,就没有特别限制,可以举出例如3~50μm左右、优选为10~35μm左右。在基材层1为两层以上的树脂膜的叠层体的情况下,作为构成各层的树脂膜的厚度,分别可以举出优选为2~25μm左右。
[粘接剂层2]
在本发明的蓄电器件用外包装材料中,粘接剂层2是以提高基材层1与阻隔层3之间的粘接性为目的根据需要设置在两者之间的层。
粘接剂层2由能够将基材层1和阻隔层3粘接的粘接剂形成。粘接剂层2的形成所使用的粘接剂没有限定,可以是化学反应型、溶剂挥发型、热熔融型、热压型等中的任一型。另外,可以是双液固化型粘接剂(双液性粘接剂),也可以是单液固化型粘接剂(单液性粘接剂),还可以是不伴随固化反应的树脂。另外,粘接剂层2可以是单层,也可以是多层。
作为粘接剂所含的粘接成分,具体可以举出聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、聚间苯二甲酸乙二醇酯、共聚聚酯等聚酯;聚醚;聚氨酯;环氧树脂;酚醛树脂;尼龙6、尼龙66、尼龙12、共聚聚酰胺等聚酰胺;聚烯烃、环状聚烯烃、酸改性聚烯烃、酸改性环状聚烯烃等聚烯烃系树脂;聚乙酸乙烯酯;纤维素;(甲基)丙烯酸树脂;聚酰亚胺;聚碳酸酯;尿素树脂、三聚氰胺树脂等氨基树脂;氯丁二烯橡胶、丁腈橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶等橡胶;硅树脂等。这些粘接成分可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。这些粘接成分中,优选可以举出聚氨酯粘接剂。另外,成为这些粘接成分的树脂可以并用适当的固化剂以提高粘接强度。上述固化剂能够根据粘接成分所具有的官能团,从多异氰酸酯、多官能环氧树脂、含有噁唑啉基的聚合物、多胺树脂、酸酐等中选择适当的化合物。
作为聚氨酯粘接剂,例如可以举出包括含有多元醇化合物的第一剂和含有异氰酸酯化合物的第二剂的聚氨酯粘接剂。优选可以举出以聚酯多元醇、聚醚多元醇和丙烯酸多元醇等多元醇为第一剂,以芳香族系或脂肪族系的多异氰酸酯为第二剂的双液固化型聚氨酯粘接剂。另外,作为聚氨酯粘接剂,例如可以举出含有预先使多元醇化合物与异氰酸酯化合物反应而得到的聚氨酯化合物、和异氰酸酯化合物的聚氨酯粘接剂。此外,作为聚氨酯粘接剂,例如可以举出含有预先使多元醇化合物与异氰酸酯化合物反应而得到的聚氨酯化合物、和多元醇化合物的聚氨酯粘接剂。另外,作为聚氨酯粘接剂,例如可以举出预先使多元醇化合物与异氰酸酯化合物反应而得到聚氨酯化合物,使该聚氨酯化合物与空气等中的水分反应从而固化而得到的聚氨酯粘接剂。作为多元醇化合物,优选使用除了重复单元的末端的羟基之外,在侧链也具有羟基的聚酯多元醇。作为第二剂,可以举出脂肪族、脂环式、芳香族、芳香脂肪族的异氰酸酯系化合物。作为异氰酸酯系化合物,例如可以举出六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、氢化XDI(H6XDI)、氢化MDI(H12MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、萘二异氰酸酯(NDI)等。另外,可以举出来自这些二异氰酸酯的1种或2种以上的多官能异氰酸酯改性体等。另外,作为多异氰酸酯化合物,还可以使用多聚体(例如三聚体)。这样的多聚体可以举出加成体、缩二脲体、脲酸酯体等。通过使粘接剂层2由聚氨酯粘接剂形成,能够向蓄电器件用外包装材料赋予优异的耐电解液性,即使电解液附着在侧面,也能够抑制基材层1的剥离。
另外,粘接剂层2中,只要不防碍粘接性,还允许其它成分的添加,可以含有着色剂、热塑性弹性体、增粘剂、填料等。通过使粘接剂层2含有着色剂,能够将蓄电器件用外包装材料着色。作为着色剂,可以使用颜料、染料等公知材料。另外,着色剂可以仅使用1种,也可以混合使用2种以上。
颜料的种类只要在不损害粘接剂层2的粘接性的范围内,就没有特别限定。作为有机颜料,例如可以举出偶氮系、酞菁系、喹吖啶酮系、蒽醌系、二噁嗪系、靛蓝硫靛系、紫环酮-苝系、异假吲哚系、苯并咪唑酮系等颜料,作为无机颜料,可以举出炭黑系、氧化钛系、镉系、铅系、氧化铬系、铁系等颜料,除此之外,还可以举出云母(mica)的微粉末、鱼鳞箔等。
在着色剂中,例如为了使蓄电器件用外包装材料的外观呈黑色,优选为炭黑。
作为颜料的平均粒径,没有特别限制,例如可以举出0.05~5μm左右、优选为0.08~2μm左右。需要说明的是,颜料的平均粒径采用利用激光衍射/散射式粒径分布测定装置测得的中值粒径。
作为粘接剂层2中的颜料的含量,只要可以使蓄电器件用外包装材料着色,就没有特别限制,例如可以举出5~60质量%左右,优选为10~40质量%。
粘接剂层2的厚度只要能够将基材层1和阻隔层3粘接,就没有特别限制,例如为约1μm以上、约2μm以上。另外,粘接剂层2的厚度例如为约10μm以下、约5μm以下。另外,关于粘接剂层2的厚度的优选范围,可以举出1~10μm左右、1~5μm左右、2~10μm左右、2~5μm左右。
[着色层]
着色层是根据需要设置于基材层1与阻隔层3之间的层(图示省略)。在具有粘接剂层2的情况下,可以在基材层1与粘接剂层2之间、粘接剂层2与阻隔层3之间设置着色层。另外,也可以在基材层1的外侧设置着色层。通过设置着色层,能够使蓄电器件用外包装材料着色。
着色层例如可以通过将含有着色剂的油墨涂布在基材层1的表面、或涂布在阻隔层3的表面来形成。作为着色剂,可以使用颜料、染料等公知材料。另外,着色剂可以仅使用1种,也可以混合使用2种以上。
作为着色层中所含的着色剂的具体例,可以举出与[粘接剂层2]部分所例示的着色剂相同的着色剂。
[阻隔层3]
在蓄电器件用外包装材料中,阻隔层3是至少抑制水分渗入的层。
作为阻隔层3,例如可以举出具有阻隔性的金属箔、蒸镀膜、树脂层等。作为蒸镀膜,可以举出金属蒸镀膜、无机氧化物蒸镀膜、含碳无机氧化物蒸镀膜等,作为树脂层,可以举出聚偏氯乙烯、以氯三氟乙烯(CTFE)为主要成分的聚合物类、以四氟乙烯(TFE)为主要成分的聚合物类、具有氟代烷基的聚合物以及以氟代烷基单元为主要成分的聚合物类等含氟树脂、乙烯-乙烯醇共聚物等。另外,作为阻隔层3,还可以举出设有这些蒸镀膜和树脂层中的至少1层的树脂膜等。阻隔层3可以设置多层。阻隔层3优选包含由金属材料形成的层。作为构成阻隔层3的金属材料,具体可以举出铝合金、不锈钢、钛钢、钢板等,在以金属箔的形态使用的情况下,优选包含铝合金箔和不锈钢箔中的至少一者。
关于铝合金箔,从提高蓄电器件用外包装材料的成型性的观点考虑,例如更优选为由经过退火处理的铝合金等构成的软质铝合金箔;从进一步提高成型性的观点考虑,优选为含有铁的铝合金箔。在含有铁的铝合金箔(100质量%)中,铁的含量优选为0.1~9.0质量%,更优选为0.5~2.0质量%。通过铁的含量为0.1质量%以上,能够得到具有更优异的成型性的蓄电器件用外包装材料。通过铁的含量为9.0质量%以下,能够得到柔软性更优异的蓄电器件用外包装材料。作为软质铝合金箔,例如可以列举具有JIS H4160:1994A8021H-O、JIS H4160:1994A8079H-O、JIS H4000:2014A8021P-O或JIS H4000:2014A8079P-O所规定的组成的铝合金箔。根据需要,还可以添加硅、镁、铜、锰等。另外,软质化可以利用退火处理等进行。
另外,作为不锈钢箔,可以举出奥氏体系、铁素体系、奥氏体-铁素体系、马氏体系、析出固化系的不锈钢箔等。另外,从提供成型性优异的蓄电器件用外包装材料的观点考虑,不锈钢箔优选由奥氏体系的不锈钢构成。
作为构成不锈钢箔的奥氏体系不锈钢的具体例,可以举出SUS304、SUS301、SUS316L等,其中特别优选为SUS304。
在金属箔的情况下,阻隔层3的厚度只要发挥至少抑制水分渗入的作为阻隔层的功能即可,例如可以举出9~200μm左右。阻隔层3的厚度优选为约85μm以下、更优选为约50μm以下、进一步优选为约40μm以下、特别优选为约35μm以下。另外,阻隔层3的厚度优选为约10μm以上、更优选为约20μm以上、进一步优选为约25μm以上。另外,作为阻隔层3的厚度的优选范围,可以举出10~85μm左右、10~50μm左右、10~40μm左右、10~35μm左右、20~85μm左右、20~50μm左右、20~40μm左右、20~35μm左右、25~85μm左右、25~50μm左右、25~40μm左右、25~35μm左右。在阻隔层3由铝合金箔构成的情况下,从向蓄电器件用外包装材料10赋予高成型性和高刚性的观点考虑,阻隔层3的厚度优选为约45μm以上、更优选为约50μm以上、进一步优选为约55μm以上,且优选为约85μm以下、更优选为约75μm以下、进一步优选为约70μm以下,作为优选范围,为45~85μm左右、45~75μm左右、45~70μm左右、50~85μm左右、50~75μm左右、50~70μm左右、55~85μm左右、55~75μm左右、55~70μm左右。通过使蓄电器件用外包装材料10具有高成型性,易于实现深拉深成型,有助于蓄电器件的高容量化。另外,在蓄电器件实现高容量化时,蓄电器件的重量增加,但是,通过提高蓄电器件用外包装材料10的刚性,能够有助于蓄电器件的高密封性。另外,特别是在阻隔层3由不锈钢箔构成时,不锈钢箔的厚度优选为约60μm以下、更优选为约50μm以下、进一步优选为约40μm以下、更进一步优选为约30μm以下、特别优选为约25μm以下。另外,不锈钢箔的厚度优选为约10μm以上、更优选为约15μm以上。另外,作为不锈钢箔厚度的优选范围,可以举出10~60μm左右、10~50μm左右、10~40μm左右、10~30μm左右、10~25μm左右、15~60μm左右、15~50μm左右、15~40μm左右、15~30μm左右、15~25μm左右。
另外,在阻隔层3为金属箔的情况下,为了防止溶解和腐蚀等,优选至少在与基材层相反侧的表面具有耐腐蚀性覆膜。阻隔层3可以在其两面具有耐腐蚀性覆膜。在本发明中,耐腐蚀性覆膜是指对阻隔层的表面进行例如勃姆石处理(boehmite treatment)等热水改性处理、化学转化处理、阳极氧化处理、镍或铬等的镀敷处理、涂布涂敷剂的防腐处理以使阻隔层具有耐腐蚀性(例如耐酸性、耐碱性等)的薄膜。耐腐蚀性覆膜具体是指提高阻隔层的耐酸性的覆膜(耐酸性覆膜)、提高阻隔层的耐碱性的覆膜(耐碱性覆膜)等。作为形成耐腐蚀性覆膜的处理,可以进行1种,也可以组合2种以上进行。另外,不仅可以设置1层,也可以设置多层。另外,在这些处理中,热水改性处理和阳极氧化处理是利用处理剂使金属箔表面溶解,并形成耐腐蚀性优异的金属化合物的处理。并且,这些处理也有时包括在化学转化处理的定义中。另外,在阻隔层3具有耐腐蚀性覆膜的情况下,包括耐腐蚀性覆膜在内作为阻隔层3。
耐腐蚀性覆膜在蓄电器件用外包装材料的成型过程中表现出如下效果:防止阻隔层(例如铝合金箔)与基材层之间的脱层;防止因电解质与水分反应生成的氟化氢而导致阻隔层表面的溶解、腐蚀,特别是在阻隔层为铝合金箔的情况下,防止存在于阻隔层表面的氧化铝溶解、腐蚀,并且提高阻隔层表面的粘接性(润湿性),防止热封时基材层与阻隔层之间的脱层;防止成型时基材层与阻隔层的脱层。
作为通过化学转化处理形成的耐腐蚀性覆膜,已知有各种覆膜,主要可以举出含有磷酸盐、铬酸盐、氟化物、三嗪硫醇化合物以及稀土氧化物中的至少1种的耐腐蚀性覆膜等。作为使用了磷酸盐、铬酸盐的化学转化处理,例如可以举出铬酸铬酸盐(chromate)处理、磷酸铬酸盐处理、磷酸-铬酸盐处理、铬酸盐处理等,作为这些处理所使用的铬化合物,例如可以举出硝酸铬、氟化铬、硫酸铬、乙酸铬、草酸铬、磷酸二氢铬、乙酰乙酸铬酸盐、氯化铬、硫酸铬钾等。此外,作为这些处理所使用的磷化合物,可以举出磷酸钠、磷酸钾、磷酸铵、聚磷酸等。此外,作为铬酸盐处理,可以举出蚀刻铬酸盐处理、电解铬酸盐处理、涂布型铬酸盐处理等,优选涂布型铬酸盐处理。该涂布型铬酸盐处理是先用碱浸渍法、电解清洗法、酸清洗法、电解酸清洗法、酸活化法等已知的处理方法对阻隔层(例如铝合金箔)的至少内层侧的表面进行脱脂处理,然后采用辊涂法、凹版印刷法、浸渍法等已知的涂布方法在脱脂处理面上涂敷以磷酸Cr(铬)盐、磷酸Ti(钛)盐、磷酸Zr(锆)盐、磷酸Zn(锌)盐等磷酸金属盐以及这些金属盐的混合物为主要成分的处理液、或者以磷酸非金属盐以及这些非金属盐的混合物为主要成分的处理液、或者由它们与合成树脂等的混合物形成的处理液,再进行干燥的处理。处理液例如可以使用水、醇系溶剂、烃系溶剂、酮系溶剂、酯系溶剂、醚系溶剂等各种溶剂,优选水。此外,作为此时使用的树脂成分,可以举出酚醛系树脂或丙烯酸系树脂等高分子化合物等,可以举出使用了具有下述通式(1)~(4)所示的重复单元的氨基化酚醛聚合物的铬酸盐处理等。其中,在该氨基化酚醛聚合物中,下述通式(1)~(4)所示的重复单元可以单独包含1种,也可以是2种以上的任意组合。丙烯酸系树脂优选为聚丙烯酸、丙烯酸-甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯酸-马来酸共聚物、丙烯酸-苯乙烯共聚物或它们的钠盐、铵盐、胺盐等衍生物。特别优选聚丙烯酸的铵盐、钠盐或胺盐等聚丙烯酸的衍生物。在本发明中,聚丙烯酸是指丙烯酸的聚合物。此外,丙烯酸系树脂也优选为丙烯酸与二元羧酸或与二元羧酸酐的共聚物,还优选丙烯酸与二元羧酸或与二元羧酸酐的共聚物的铵盐、钠盐或胺盐。丙烯酸系树脂可以仅使用1种,也可以混合使用2种以上。
在通式(1)~(4)中,X表示氢原子、羟基、烷基、羟基烷基、烯丙基或苄基。另外,R
作为耐腐蚀性覆膜的另一例,可以举出通过涂布含有选自稀土元素氧化物溶胶、阴离子型聚合物、阳离子型聚合物中的至少1种的涂敷剂的涂敷型防腐蚀处理而形成的薄膜。涂敷剂中还可以进一步含有磷酸或磷酸盐、使聚合物交联的交联剂。在稀土元素氧化物溶胶中,在液体分散介质中分散有稀土元素氧化物的微粒(例如平均粒径100nm以下的颗粒)。作为稀土元素氧化物,可以举出氧化铈、氧化钇、氧化钕、氧化镧等,从进一步提高密合性的观点考虑,优选氧化铈。耐腐蚀性覆膜中所含的稀土元素氧化物可以单独使用1种或组合使用2种以上。作为稀土元素氧化物溶胶的液体分散介质,例如可以使用水、醇系溶剂、烃系溶剂、酮系溶剂、酯系溶剂、醚系溶剂等各种溶剂,优选水。作为阳离子型聚合物,优选例如聚乙烯亚胺、由聚乙烯亚胺和具有羧酸的聚合物形成的离子高分子配合物、在丙烯酸主骨架上接枝聚合了伯胺的伯胺接枝丙烯酸树脂、聚烯丙胺或其衍生物、氨基化酚等。另外,作为阴离子型聚合物,优选聚(甲基)丙烯酸或其盐、或者以(甲基)丙烯酸或其盐为主要成分的共聚物。另外,交联剂优选为选自具有异氰酸酯基、缩水甘油基、羧基、噁唑啉基中的任意官能团的化合物和硅烷偶联剂中的至少1种。另外,上述磷酸或磷酸盐优选为缩合磷酸或缩合磷酸盐。
作为耐腐蚀性覆膜的一例,可以举出通过在阻隔层的表面涂布磷酸中分散有氧化铝、氧化钛、氧化铈、氧化锡等金属氧化物或硫酸钡的微粒而得到的材料,并以150℃以上进行烘烤处理而形成的覆膜。
根据需要,耐腐蚀性覆膜也可以形成进一步叠层有阳离子型聚合物和阴离子型聚合物中的至少一者的叠层结构。作为阳离子型聚合物、阴离子型聚合物,可以举出上文已说明的聚合物。
其中,耐腐蚀性覆膜的组成分析可以使用例如飞行时间型二次离子质谱分析法进行。
关于在化学转化处理中在阻隔层3的表面形成的耐腐蚀性覆膜的量没有特别限制,例如,在进行涂布型铬酸盐处理的情况下,希望在阻隔层3的每1m
作为耐腐蚀性覆膜的厚度,没有特别限制,从覆膜的凝聚力、和与阻隔层或热熔接性树脂层的密合力的观点考虑,优选举出1nm~20μm左右、更优选1nm~100nm左右、进一步优选1nm~50nm左右。其中,耐腐蚀性覆膜的厚度可以通过利用透射电子显微镜的观察、或将利用透射电子显微镜的观察与能量色散型X射线光谱法或电子能量损失谱法的组合进行测定。通过采用了飞行时间型二次离子质谱分析法的耐腐蚀性覆膜组成的分析,可以检测到源自例如由Ce、P和O构成的二次离子(例如Ce
化学转化处理通过利用棒涂法、辊涂法、凹版涂布法、浸渍法等将含有用于形成耐腐蚀性覆膜的化合物的溶液涂布于阻隔层的表面,之后进行加热使得阻隔层的温度达到70~200℃左右来进行。另外,也可以在对阻隔层实施化学转化处理之前,预先将阻隔层供于利用碱浸渍法、电解清洗法、酸清洗法、电解酸清洗法等的脱脂处理。通过这样进行脱脂处理,能够更高效地进行阻隔层的表面的化学转化处理。另外,通过在脱脂处理中使用在无机酸中溶解有含氟化合物的酸脱脂剂,不仅具有金属箔的脱脂效果,还能够形成钝态的金属氟化物,在这种情况下,可以仅进行脱脂处理。
[热熔接性树脂层4]
在本发明的第一方面的蓄电器件用外包装材料中,热熔接性树脂层4相当于最内层,是在蓄电器件组装时热熔接性树脂层彼此热熔接而发挥密封蓄电器件元件的功能的层(密封层)。热熔接性树脂层4可以由密封膜构成。
如上所述,在第一方面中,热熔接性树脂层4是比阻隔层3更靠近内侧的层,优选包含上述的吸水层。在热熔接性树脂层4包含吸水层(或热熔接性树脂层4构成吸水层)时,热熔接性树脂层4的吸水层具有上述“吸水层”部分所记载的构成。
另外,如上所述,在第一方面中,热熔接性树脂层4是比阻隔层3更靠近内侧的层,可以包含上述的硫系气体吸收层。在热熔接性树脂层4包含硫系气体吸收层(或热熔接性树脂层4构成硫系气体吸收层)时,热熔接性树脂层4的硫系气体吸收层具有上述的硫系气体吸收层的构成。
此外,在本发明的第一方面中,热熔接性树脂层4由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成。因此,在第一方面中,在热熔接性树脂层4包含吸水层时,吸水层由含有吸水剂的聚对苯二甲酸丁二醇酯膜构成。同样,在热熔接性树脂层4包含硫系气体吸收层时,硫系气体吸收层由含有硫系气体吸收剂的聚对苯二甲酸丁二醇酯膜构成。
如上所述,在第二方面中,热熔接性树脂层4是比阻隔层3更靠近内侧的层,优选包含上述的硫系气体吸收层。在热熔接性树脂层4包含硫系气体吸收层(或热熔接性树脂层4构成硫系气体吸收层)时,热熔接性树脂层4的硫系气体吸收层具有上述“硫系气体吸收层”部分所记载的构成。
另外,如上所述,在第二方面中,热熔接性树脂层4是比阻隔层3更靠近内侧的层,可以包含上述的吸水层。在热熔接性树脂层4包含吸水层(或热熔接性树脂层4构成吸水层)时,热熔接性树脂层4的吸水层具有上述的吸水层的构成。
此外,在本发明的第二方面中,热熔接性树脂层4由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成。因此,在热熔接性树脂层4包含硫系气体吸收层时,硫系气体吸收层由含有硫系气体吸收剂的聚对苯二甲酸丁二醇酯膜构成。同样,在热熔接性树脂层4包含吸水层时,吸水层由含有吸水剂的聚对苯二甲酸丁二醇酯膜构成。
由于本发明的蓄电器件用外包装材料1的热熔接性树脂层4由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成,因此耐热性和耐压性优异。
聚对苯二甲酸丁二醇酯膜含有聚对苯二甲酸丁二醇酯作为主要成分。其中,主要成分是指聚对苯二甲酸丁二醇酯膜中所含的树脂成分中的聚对苯二甲酸丁二醇酯的含量为例如50质量%以上、优选为60质量%以上、更优选为70质量%以上、进一步优选为80质量%以上、更进一步优选为90质量%以上、再进一步优选为95质量%以上、又进一步优选为98质量%以上、且再进一步优选为99质量%以上。
在将热熔接性树脂层4与阻隔层3、粘接层5等叠层制造本发明的蓄电器件用外包装材料10时,可以将预先形成的聚对苯二甲酸丁二醇酯膜用作热熔接性树脂层4。另外,也可以将形成热熔接性树脂层4的树脂通过挤出成型或涂布等在阻隔层3、粘接层5等的表面上形成膜,作为由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成的热熔接性树脂层4。
在本发明中,热熔接性树脂层4例如可以如图5所示,由单层构成,也可以例如图6和图7所示,由两层以上构成。图6表示了由叠层有阻隔层侧的第一层41和最内层侧的第二层42的叠层体构成的热熔接性树脂层4(密封膜),图7表示了由依次叠层有阻隔层侧的第三层43、位于中间的第一层41和最内层侧的第二层42的叠层体构成的热熔接性树脂层4(密封膜)。
在第一方面中,在热熔接性树脂层4(密封膜)由两层以上构成时,可以由两层以上的层中的至少一层构成吸水层。作为热熔接性树脂层4(密封膜)的叠层结构的具体例,例如可以举出在图6中,第一层41是吸水层、第二层42是不含吸水剂的层的叠层结构。此外,例如可以举出在图7中,第二层42是吸水层、第一层41和第三层43是不含吸水剂的层的叠层结构;第一层41和第三层43中的至少一者是吸水层,第二层42是不含吸水剂的层的叠层结构等。
在第一方面中,由于优选提高热熔接性树脂层4(密封膜)的热熔接性,因此在例如热熔接性树脂层4(密封膜)由三层以上构成时,也优选热熔接性树脂层4(密封膜)中位于最内层(与阻隔层3侧相反侧)的层(在图7的情况下,为第二层42)不含吸水剂(特别是无机系吸水剂)。在蓄电器件中,从更好地发挥利用热熔接性树脂层4(密封膜)的吸水层的吸水性能的观点考虑,优选将吸水层设置在位于表面的层之间。这是因为在吸水层位于表面时,直至制造蓄电器件之前,吸收大气中的水分,容易降低吸水层的吸水性能。另外,在蓄电器件中,吸水层也优选位于最内层(与阻隔层3侧相反侧)的层(在图7的情况下,为第二层42)为吸水层。这是因为第三层43靠近蓄电器件元件4,蓄电器件元件4所含的水分易于被吸收。
另外,在第一方面中,热熔接性树脂层4(密封膜)除了吸水剂之外,还可以含有上述的硫系气体吸收剂。在热熔接性树脂层4(密封膜)含有硫系气体吸收剂时,硫系气体吸收剂可以包含在吸水层中,也可以包含在不含吸水剂的层中。在热熔接性树脂层4(密封膜)由两层以上构成时,优选硫系气体吸收剂包含在不含吸水剂的层中而构成硫系气体吸收层。需要说明的是,作为单一的层中包含多种类的颗粒的关注点,可以举出热熔接性树脂层4(密封膜)的制膜过程中,颗粒变得难以分散,膜出现穿孔,或者热熔接性树脂层4(密封膜)的强度因位置而不同等。此外,在单一的层中所含的颗粒的量达到一定量以上时,热熔接性树脂层4(密封膜)的伸长率和强度降低,因此有易于在电池的角落等发生破裂的风险。如果含量少,即使吸水剂和硫系气体吸收剂包含在单一的层中,也不易出现上述风险,但为了能够在长时间内保持吸水效果和硫系气体吸收效果,优选吸水层和硫系气体吸收层为各自的层。
在第一方面中,在热熔接性树脂层4(密封膜)由两层以上构成时,作为热熔接性树脂层4(密封膜)的叠层结构的具体例,例如可以举出在图6中,第一层41是吸水层、第二层42是硫系气体吸收层的叠层结构。此外,例如可以举出在图7中,第二层42是吸水层、第一层41和第三层43中的至少一者是硫系气体吸收层的叠层结构;第一层41和第三层43中的至少一者是吸水层、第二层42是硫系气体吸收层的叠层结构等。硫化氢气体由蓄电器件元件4产生,因此优选位于蓄电器件元件4侧的第二层42为硫系气体吸收层。此外,如上所述,由于吸水层优选设置在位于表面的层之间,因此其中最优选位于第二层42与第三层43之间的第一层41是吸水层、位于蓄电器件元件4侧的第二层42是硫系气体吸收层的叠层结构。
在第一方面中,作为热熔接性树脂层4(密封膜)中所含的树脂的含量,例如为50质量%以上、优选为55质量%以上、更优选为60质量%以上。
在第二方面中,在热熔接性树脂层4(密封膜)由两层以上构成时,两层以上的层中的至少一层能够构成硫系气体吸收层。作为热熔接性树脂层4(密封膜)的叠层结构的具体例,例如可以举出在图6中,阻隔层侧的第一层41是硫系气体吸收层、作为最内层的第二层42是不含硫系气体吸收剂的层的叠层结构;第一层41是不含硫系气体吸收层的层、第二层42是含有硫系气体吸收剂的层的叠层结构。此外,例如还可以举出在图7中,位于中间的第一层41是硫系气体吸收层、第二层42和第三层43是不含硫系气体吸收剂的层的叠层结构;第一层41和第三层43中的至少一者是硫系气体吸收层、第二层42是不含硫系气体吸收剂的层的叠层结构;第一层41是不含硫系气体吸收层的层、第二层42和第三层43是含有硫系气体吸收剂的层的叠层结构;第一层41和第三层43中的至少一者是不含硫系气体吸收层的层、第二层42是含有硫系气体吸收剂的层的叠层结构等。硫化氢气体由蓄电器件元件4产生,因此优选位于蓄电器件元件4侧的第二层42为硫系气体吸收层。此外,如上所述,由于吸水层优选设置在位于表面的层之间,其中最优选位于第二层42和第三层43之间的第一层41是吸水层、位于蓄电器件元件4侧的第二层42是硫系气体吸收层的叠层结构。
在第二方面中,由于优选提高热熔接性树脂层4(密封膜)的热熔接性,所以在例如热熔接性树脂层4(密封膜)由三层以上构成时,优选热熔接性树脂层4(密封膜)中位于最内层(与阻隔层3侧相反侧)的层(在图7的情况下为第二层42)不含硫系气体吸收剂。
另外,在第二方面中,热熔接性树脂层4(密封膜)除了硫系气体吸收剂之外,还可以含有上述的吸水剂。在热熔接性树脂层4(密封膜)含有吸水剂时,吸水剂可以包含在硫系气体吸收层中,也可以包含在不含硫系气体吸收剂的层中。在热熔接性树脂层4(密封膜)由两层以上构成时,优选吸水剂包含在不含硫系气体吸收剂的层中,构成吸水层。需要说明的是,作为单一的层中包含多种类的颗粒的关注点,可以举出热熔接性树脂层4(密封膜)的制膜过程中,颗粒变得难以分散,膜出现穿孔,或者热熔接性树脂层4(密封膜)的强度因位置而不同等。此外,在单一的层中所含的颗粒的量达到一定量以上时,热熔接性树脂层4(密封膜)的伸长率和强度降低,因此有易于在电池的角落等发生破裂的风险。如果含量少,即使吸水剂和硫系气体吸收剂包含在单一的层中,也不易出现上述风险,但为了能够在长时间内保持吸水效果和硫系气体吸收效果,优选吸水层和硫系气体吸收层为各自的层。
在第二方面中,在热熔接性树脂层4(密封膜)由两层以上构成时,作为热熔接性树脂层4(密封膜)的叠层结构的具体例,例如可以举出在图6中,阻隔层侧的第一层41是硫系气体吸收层、第二层42是吸水层的叠层结构。此外,例如可以举出在图7中,第一层41是硫系气体吸收层、第二层42和第三层43中的至少一者是吸水层的叠层结构;第一层41和第三层43中的至少一者是硫系气体吸收层、第二层42是吸水层的叠层结构等。在蓄电器件中,从更好地发挥蓄电器件用树脂膜1的吸水层的吸水性能的观点考虑,优选吸水层设置在位于表面的层之间。这是因为在吸水层位于表面时,直至制造蓄电器件之前,吸收大气中的水分,容易降低吸水层的吸水性能。最优选位于第二层12与第三层13之间的第一层11是后述的吸水层、位于蓄电器件元件4侧的第二层12是硫系气体吸收层的叠层结构。另外,在蓄电器件中,吸水层还优选位于外包装材料3侧的第三层13为吸水层。这是因为第三层13靠近外包装材料3,从外包装材料3侧渗入的水分容易被吸附。另外,在蓄电器件中,吸水层还优选位于蓄电器件元件4侧的第二层12为吸水层。这是因为第二层12靠近蓄电元件4,蓄电器件元件4中所含的水分容易被吸附。
另外,在本发明中,热熔接性树脂层4可以根据需要包含润滑剂等。在热熔接性树脂层4包含润滑剂的情况下,可以提高蓄电器件用外包装材料的成型性。作为润滑剂,没有特别限制,能够使用公知的润滑剂。润滑剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为润滑剂,没有特别限制,优选可以举出酰胺系润滑剂。作为润滑剂的具体例,可以举出基材层1中例示的润滑剂。润滑剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
在热熔接性树脂层4的表面存在润滑剂的情况下,作为其存在量,没有特别限制,从提高蓄电器件用外包装材料的成型性的观点考虑,可以举出优选为10~50mg/m
存在于热熔接性树脂层4的表面的润滑剂可以是使构成热熔接性树脂层4的树脂中所含的润滑剂渗出的润滑剂,也可以是在热熔接性树脂层4的表面涂布的润滑剂。
另外,作为热熔接性树脂层4的厚度,只要能够将热熔接性树脂层彼此热熔接而发挥密封蓄电器件元件的功能,就没有特别限制,例如可以举出约100μm以下、优选约85μm以下、更优选15~85μm左右。需要说明的是,在例如后述的粘接层5的厚度为10μm以上的情况下,作为热熔接性树脂层4的厚度,可以举出优选为约85μm以下、更优选为15~45μm左右,在例如后述的粘接层5的厚度低于10μm的情况下或未设置粘接层5的情况下,作为热熔接性树脂层4的厚度,可以举出优选为约20μm以上、更优选为35~85μm左右。
(热熔接性树脂层(密封膜)的制造方法)
热熔接性树脂层4(密封膜)的制造方法只要能够得到热熔接性树脂层4(密封膜),就没有特别限定,能够应用公知或常规的制膜方法、叠层方法。热熔接性树脂层4(密封膜)的制造可以通过例如挤出法或共挤出法、浇铸成型法、T模法、切削法、吹胀法等公知的制膜方法和/或叠层法进行。在热熔接性树脂层4(密封膜)由两层以上构成时,例如可以将预先制备的构成各层的膜利用粘接剂层叠层,也可以在预先制备的层上通过挤出或共挤出法叠层熔融的树脂组合物,还可以同时制作多层,并通过熔融压接叠层,或者还可以在其它层上涂布1种或2种以上的树脂进行干燥形成涂层。
在第一方面中,吸水层(硫系气体吸收层)等包含在热熔接性树脂层4(密封膜)中的层可以通过挤出或共挤出,利用挤压涂敷法进行叠层,也可以利用吹胀法或浇铸法制膜后,利用粘接层进行叠层。即使在挤压涂敷法的情况下,也可以根据需要利用粘接层进行叠层。或者,也可以将预先制膜的吸水层(或硫系气体吸收层)用膜,利用通过挤压涂敷法、干式层压法、非溶剂层压法等叠层的粘接层进行叠层、粘接。而且,还可以根据需要进行熟化处理。
在第一方面中,在例如通过挤压涂敷法叠层吸水层等时,首先,通过对形成该层的树脂组合物进行加热使之熔融,利用T模沿所需的宽度方向扩大伸展,(共)挤出成帘状,使该熔融树脂向被叠层面上流下,利用橡胶辊和经过冷却的金属辊夹持,由此能够同时进行该层的形成以及向被叠层面的叠层和粘接。通过挤压涂敷法叠层时的各层中所含的树脂成分的熔体流动速率(MFR)优选为0.2~50g/10分钟、更优选为0.5~30g/10分钟。在MFR小于或大于上述范围时,加工适应性易于变差。需要说明的是,在本说明书中,MFR是指按照JISK7210的方法测得的值。
在第一方面中,采用吹胀法时的各层中所含的树脂成分的熔体流动速率(MFR)优选为0.2~10g/10分钟、更优选为0.2~9.5g/10分钟。在MFR小于或大于上述范围时,加工适应性易于变差。
在第二方面中,硫系气体吸收层(吸水层)等包含在热熔接性树脂层4(密封膜)中的层可以通过挤出或共挤出,利用挤压涂敷法进行叠层,也可以利用吹胀法或铸造法制膜后,利用粘接层进行叠层。即使在挤压涂敷法的情况下,也可以根据需要利用粘接层进行叠层。或者,也可以将预先制膜的硫系气体吸收层(或吸水层)用膜,利用通过挤压涂敷法、干式层压法、非溶剂层压法等叠层的粘接层进行叠层、粘接。而且,还可以根据需要进行熟化处理。
在第二方面中,在例如通过挤压涂敷法叠层硫系气体吸收层等时,首先,通过对形成该层的树脂组合物进行加热使之熔融,利用T模沿所需的宽度方向扩大伸展,挤出或共挤出成帘状,使该熔融树脂向被叠层面上流下,利用橡胶辊和经过冷却的金属辊夹持,由此能够同时进行该层的形成以及向被叠层面的叠层和粘接。通过挤压涂敷法叠层时的各层中所含的树脂成分的熔体流动速率(MFR)优选为0.2~50g/10分钟、更优选为0.5~30g/10分钟。在MFR小于或大于上述范围时,加工适应性易于变差。需要说明的是,在本说明书中,MFR是指按照JIS K7210的方法测得的值。
在第二方面中,采用吹胀法时的各层中所含的树脂成分的熔体流动速率(MFR)优选为0.2~10g/10分钟、更优选为0.2~9.5g/10分钟。在MFR小于或大于上述范围时,加工适应性易于变差。
此外,为了提高构成热熔接性树脂层4(密封膜)的各层之间的粘接性,根据需要可以预先对各层的表面进行所需的表面处理。例如,可以任意进行电晕放电处理、臭氧处理、使用了氧气或氮气等的低温等离子体处理、辉光放电处理、使用了化学药品等的氧化处理等前处理,设置形成电晕处理层、臭氧处理层、等离子体处理层、氧化处理层等。或者,也可以在表面上任意形成底涂剂层、内涂剂层、增粘涂剂层、粘接剂层、蒸镀增粘剂层等各种涂敷剂层,形成表面处理层。上述各种涂敷剂层例如可以使用以聚酯系树脂、聚酰胺系树脂、聚氨酯系树脂、环氧系树脂、酚醛系树脂、(甲基)丙烯酸系树脂、聚乙酸乙烯酯系树脂、聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃系树脂或者它们的共聚物或改性树脂、纤维素系树脂等为漆料的主要成分的树脂组合物。
构成热熔接性树脂层4(密封膜)的各层还可以根据需要利用拉幅方式、管状方式等,通过现有公知的方法进行单轴拉伸或双轴拉伸。
[粘接层5]
在本发明的蓄电器件用外包装材料中,粘接层5是为了使阻隔层3(或耐腐蚀性覆膜)与热熔接性树脂层4牢固粘接而根据需要设置于这些层之间的层。
如上所述,在第一方面中,粘接层5是比阻隔层3更靠近内侧的层,可以包含上述的吸水层。在粘接层5包含吸水层(或粘接层5构成吸水层)时,粘接层5的吸水层具有上述“吸水层”部分所记载的构成。
另外,在第一方面中,粘接层5是比阻隔层3更靠近内侧的层,可以包含上述的硫系气体吸收层。在粘接层5包含硫系气体吸收层(或粘接层5构成硫系气体吸收层)时,粘接层5的硫系气体吸收层具有上述的硫系气体吸收层的构成。
如上所述,在第二方面中,粘接层5是比阻隔层3更靠近内侧的层,可以包含上述的硫系气体吸收层。在粘接层5包含硫系气体吸收层(或粘接层5构成硫系气体吸收层)时,粘接层5的硫系气体吸收层具有上述“硫系气体吸收层”部分所记载的构成。
另外,在第二方面中,粘接层5是比阻隔层3更靠近内侧的层,可以包含上述的吸水层。在粘接层5包含吸水层(或粘接层5构成吸水层)时,粘接层5的吸水层具有上述的吸水层的构成。
粘接层5由能够将阻隔层3与热熔接性树脂层4粘接的树脂形成。作为粘接层5的形成中所使用的树脂,例如可以使用与粘接剂层2中例示的粘接剂同样的树脂。另外,从将粘接层5与热熔接性树脂层4牢固粘接的观点考虑,作为粘接层5的形成中所使用的树脂,优选包含聚烯烃骨架,可以举出上述热熔接性树脂层4中例示的聚烯烃、酸改性聚烯烃。另一方面,从将阻隔层3与粘接层5牢固粘接的观点考虑,粘接层5优选含有酸改性聚烯烃。作为酸改性成分,可以举出马来酸、衣康酸、琥珀酸、己二酸等二元羧酸或它们的酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸等,从改性的易操作性、通用性等观点考虑,最优选为马来酸酐。另外,从蓄电器件用外包装材料的耐热性的观点考虑,烯烃成分优选为聚丙烯系树脂,粘接层5最优选为含有马来酸酐改性聚丙烯。
在作为粘接层5的形成中所使用的树脂含有聚烯烃骨架的情况下,粘接层5优选含有包含聚烯烃骨架的树脂作为主要成分,更优选含有酸改性聚烯烃作为主要成分,进一步优选含有酸改性聚丙烯作为主要成分。其中,主要成分是指粘接层5中所含的树脂成分中,含量为例如50质量%以上、优选为60质量%以上、更优选为70质量%以上、进一步优选为80质量%以上、更进一步优选为90质量%以上、再进一步优选为95质量%以上、又进一步优选为98质量%以上、且再进一步优选为99质量%以上的树脂成分。例如,粘接层5含有酸改性聚丙烯作为主要成分是指,粘接层5所含的树脂成分中,酸改性聚丙烯的含量例如为50质量%以上、优选为60质量%以上、更优选为70质量%以上、进一步优选为80质量%以上、更进一步优选为90质量%以上、再进一步优选为95质量%以上、又进一步优选为98质量%以上、又再进一步优选为99质量%以上。
构成粘接层5的树脂包含聚烯烃骨架这一情况可以通过例如红外光谱法、气相色谱质谱法等进行分析,分析方法没有特别限制。另外,关于构成粘接层5的树脂含有酸改性聚烯烃这一情况,例如在利用红外光谱法对马来酸酐改性聚烯烃进行测定时,在波数1760cm
此外,从蓄电器件用外包装材料的耐热性和耐内容物性等的耐久性、减少厚度并确保成型性的观点考虑,粘接层5更优选为含有酸改性聚烯烃和固化剂的树脂组合物的固化物。作为酸改性聚烯烃,优选可以举出上述例。
此外,粘接层5优选为含有酸改性聚烯烃、和选自具有异氰酸酯基的化合物、具有噁唑啉基的化合物和具有环氧基的化合物中的至少一种的树脂组合物的固化物,特别优选为酸改性聚烯烃、和选自具有异氰酸酯基的化合物和具有环氧基的化合物中的至少一种的树脂组合物的固化物。另外,粘接层5优选含有选自聚氨酯、聚酯和环氧树脂中的至少一种,更优选含有聚氨酯和环氧树脂。作为聚酯,例如优选由环氧基与马来酸酐基的反应生成的酯树脂、由噁唑啉基与马来酸酐的反应生成的酰胺酯树脂。需要说明的是,在粘接层5中残留有具有异氰酸酯基的化合物、具有噁唑啉基的化合物、环氧树脂等固化剂的未反应物时,未反应物的存在能够利用选自例如红外光谱法、拉曼光谱法、飞行时间二次离子质谱法(TOF-SIMS)等中的方法进行确认。
此外,从进一步提高阻隔层3与粘接层5的密合性的观点考虑,粘接层5优选为含有具有选自氧原子、杂环、C=N键和C-O-C键中的至少一种的固化剂的树脂组合物的固化物。作为具有杂环的固化剂,例如可以举出具有噁唑啉基的固化剂、具有环氧基的固化剂等。另外,作为具有C=N键的固化剂,可以举出具有噁唑啉基的固化剂、具有异氰酸酯基的固化剂等。另外,作为具有C-O-C键的固化剂,可以举出具有噁唑啉基的固化剂、具有环氧基的固化剂等。粘接层5是含有这些固化剂的树脂组合物的固化物这一情况可以利用例如气相色谱质谱(GCMS)、红外光谱法(IR)、飞行时间二次离子质谱法(TOF-SIMS)、X射线光电子能谱法(XPS)等方法进行确认。
作为具有异氰酸酯基的化合物,没有特别限制,从有效提高阻隔层3与粘接层5的密合性的观点考虑,优选可以举出多官能异氰酸酯化合物。多官能异氰酸酯化合物只要是具有两个以上的异氰酸酯基的化合物,就没有特别限制。作为多官能异氰酸酯系固化剂的具体例,可以举出戊二异氰酸酯(PDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、将这些异氰酸酯聚合物化或脲酸酯化而得到的物质、它们的混合物或者与其它聚合物的共聚物等。还可以举出加成体、缩二脲体、异氰脲酸酯体等。
作为粘接层5中的具有异氰酸酯基的化合物的含量,在构成粘接层5的树脂组合物中,优选在0.1~50质量%的范围、更优选在0.5~40质量%的范围。由此能够有效提高阻隔层3与粘接层5的密合性。
具有噁唑啉基的化合物只要是具有噁唑啉骨架的化合物,就没有特别限制。作为具有噁唑啉基的化合物的具体例,可以举出具有聚苯乙烯主链的化合物、具有丙烯酰基主链的化合物等。另外,作为市售品,例如可以举出日本触媒株式会社制的EPOCROS系列等。
作为粘接层5中的具有噁唑啉基的化合物的比例,在构成粘接层5的树脂组合物中,优选在0.1~50质量%的范围、更优选在0.5~40质量%的范围。由此能够有效提高阻隔层3与粘接层5的密合性。
作为具有环氧基的化合物,例如可以举出环氧树脂。作为环氧树脂,只要是能够通过分子内存在的环氧基形成交联结构的树脂,就没有特别限制,可以采用公知的环氧树脂。作为环氧树脂的重均分子量,可以举出优选为50~2000左右、更优选为100~1000左右、进一步优选为200~800左右。需要说明的是,在本发明中,环氧树脂的重均分子量是在使用聚苯乙烯作为标准样品的条件下通过凝胶渗透色谱(GPC)测得的值。
作为环氧树脂的具体例,可以举出三羟甲基丙烷的缩水甘油醚衍生物、双酚A二缩水甘油醚、改性双酚A二缩水甘油醚、双酚F型缩水甘油醚、酚醛清漆树脂缩水甘油醚、甘油多缩水甘油醚、多甘油多缩水甘油醚等。环氧树脂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为粘接层5中的环氧树脂的比例,在构成粘接层5的树脂组合物中,优选在0.1~50质量%的范围、更优选在0.5~40质量%的范围。由此能够有效提高阻隔层3与粘接层5的密合性。
作为聚氨酯,没有特别限制,可以使用公知的聚氨酯。粘接层5例如可以是双液固化型聚氨酯的固化物。
作为粘接层5中的聚氨酯的比例,在构成粘接层5的树脂组合物中,优选在0.1~50质量%的范围、更优选在0.5~40质量%的范围。由此能够有效提高存在电解液等会诱发阻隔层腐蚀的成分的环境下的阻隔层3与粘接层5的密合性。
需要说明的是,在粘接层5为含有选自具有异氰酸酯基的化合物、具有噁唑啉基的化合物和环氧树脂中的至少一种与上述酸改性聚烯烃的树脂组合物的固化物时,酸改性聚烯烃作为第一剂发挥作用,具有异氰酸酯基的化合物、具有噁唑啉基的化合物和具有环氧基的化合物分别作为固化剂发挥作用。
粘接层5可以含有具有碳二亚胺基团的改性剂。
在将粘接层5与阻隔层3、热熔接性树脂层4等叠层以制造本发明的蓄电器件用外包装材料10时,可以将预先形成的树脂膜用作粘接层5。另外,也可以将形成粘接层5的热熔接性树脂通过挤出成型或涂布等在阻隔层3或热熔接性树脂层4等的表面上形成膜,作为由树脂膜形成的粘接层5。
另外,粘接层5还优选为由包含聚酯和聚碳酸酯中的至少一者以及脂环式异氰酸酯化合物和芳香族异氰酸酯化合物中的至少一者的树脂组合物的固化物形成。
聚酯优选为聚酯多元醇。聚酯多元醇只要是在聚合物主链中具有酯键且在末端或侧链中具有多个羟基的聚合物,就没有特别限制。另外,聚碳酸酯优选为聚碳酸酯多元醇。聚酯多元醇只要是在聚合物主链中具有碳酸酯键且在末端或侧链中具有多个羟基的聚合物,就没有特别限制。形成粘接层5的树脂组合物中所含的聚酯和聚碳酸酯分别可以是1种,也可以是2种以上。
脂环式异氰酸酯化合物只要是具有脂环结构和异氰酸酯基的化合物,就没有特别限制。脂环式异氰酸酯化合物优选具有两个以上的异氰酸酯基。作为脂环式异氰酸酯化合物的具体例,可以举出异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等、将这些异氰酸酯聚合物化或脲酸酯化而得到的物质、它们的混合物或者与其它聚合物的共聚物等。另外,还可以举出加成体、缩二脲体、异氰脲酸酯体等。形成粘接层5的树脂组合物中所含的脂环式异氰酸酯化合物可以是1种,也可以是2种以上。
此外,芳香族异氰酸酯化合物只要是具有芳香环和异氰酸酯基的化合物,就没有特别限制。芳香族异氰酸酯化合物优选具有两个以上的异氰酸酯基。作为芳香族异氰酸酯化合物的具体例,可以举出甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、将这些异氰酸酯化合物聚合物化或脲酸酯化而得到的物质、它们的混合物或者与其它聚合物的共聚物等。另外,还可以举出加成体、缩二脲体、异氰脲酸酯体等。形成粘接层5的树脂组合物中所含的芳香族异氰酸酯化合物可以是1种,也可以是2种以上。
在形成粘接层5的树脂组合物含有脂环式异氰酸酯化合物和芳香族异氰酸酯化合物中的至少一者时,例如可以含有脂环式异氰酸酯化合物但不含芳香族异氰酸酯化合物,例如也可以含有芳香族异氰酸酯化合物但不含脂环式异氰酸酯化合物,例如还可以含有脂环式异氰酸酯化合物和芳香族异氰酸酯化合物两者。
作为粘接层5中的脂环式异氰酸酯化合物和芳香族异氰酸酯化合物的含量,分别在构成粘接层5的树脂组合物中,优选在0.1~50质量%的范围,更优选在0.5~40质量%的范围。此外,在粘接层5含有脂环式异氰酸酯化合物和芳香族异氰酸酯化合物两者时,它们的合计含量在构成粘接层5的树脂组合物中,优选在0.1~50质量%的范围,更优选在0.5~40质量%的范围。
粘接层5的厚度优选为约50μm以下、约40μm以下、约30μm以下、约20μm以下、约5μm以下。另外,粘接层5的厚度优选为约0.1μm以上、约0.5μm以上。另外,作为粘接层5的厚度范围,可以举出优选0.1~50μm左右、0.1~40μm左右、0.1~30μm左右、0.1~20μm左右、0.1~5μm左右、0.5~50μm左右、0.5~40μm左右、0.5~30μm左右、0.5~20μm左右、0.5~5μm左右。更具体而言,在为粘接剂层2所例示的粘接剂和/或酸改性聚烯烃与固化剂的固化物时,可以举出优选为1~10μm左右、更优选为1~5μm左右。此外,在使用热熔接性树脂层4所例示的树脂时,可以举出优选为2~50μm左右、更优选为10~40μm左右。需要说明的是,在粘接层5为粘接剂层2所例示的粘接剂和/或含有酸改性聚烯烃和固化剂的树脂组合物的固化物时,例如可以通过涂布该树脂组合物并进行加热等使其固化,由此形成粘接层5。此外,在使用热熔接性树脂层4所例示的树脂时,例如可以通过热熔接性树脂层4与粘接层5的挤出成型来形成。
[表面覆盖层6]
本发明的蓄电器件用外包装材料中,出于提高设计性、耐电解液性、抗划伤性、成型性等中的至少一项的目的,根据需要可以在基材层1之上(基材层1的与阻隔层3相反侧)设置表面覆盖层6。表面覆盖层6是在使用蓄电器件用外包装材料组装蓄电器件时位于蓄电器件用外包装材料的最外层侧的层。
表面覆盖层6例如可以举出聚偏氯乙烯、聚酯、聚酰胺、环氧树脂、丙烯酸树脂、氟树脂、聚氨酯、硅树脂、酚醛树脂等树脂、或这些树脂的改性物。另外,也可以是这些树脂的共聚物,还可以是共聚物的改性物。而且还可以是这些树脂的混合物。树脂优选为固化性树脂。即,表面覆盖层6优选由含有固化性树脂的树脂组合物的固化物构成。
在形成表面覆盖层6的树脂为固化型树脂的情况下,该树脂可以是单液固化型和双液固化型中的任一者,优选为双液固化型。作为双液固化型树脂,例如可以举出双液固化型聚氨酯、双液固化型聚酯、双液固化型环氧树脂等。其中,优选双液固化型聚氨酯。
作为双液固化型聚氨酯,例如可以举出包括含有多元醇化合物的第一剂和含有异氰酸酯化合物的第二剂的聚氨酯。优选可以举出以聚酯多元醇、聚醚多元醇和丙烯酸多元醇等多元醇为第一剂、以芳香族系或脂肪族系的多异氰酸酯为第二剂的双液固化型聚氨酯。另外,作为聚氨酯,例如可以举出含有预先使多元醇化合物与异氰酸酯化合物反应而得到的聚氨酯化合物、和异氰酸酯化合物的聚氨酯。作为聚氨酯,例如可以举出含有预先使多元醇化合物与异氰酸酯化合物反应而得到的聚氨酯化合物、和多元醇化合物的聚氨酯。作为聚氨酯,例如可以举出预先使多元醇化合物与异氰酸酯化合物反应而得到聚氨酯化合物,使该聚氨酯化合物与空气等中的水分反应从而固化而得到的聚氨酯。作为多元醇化合物,优选使用除了重复单元的末端的羟基之外,在侧链也具有羟基的聚酯多元醇。作为第二剂,可以举出脂肪族、脂环式、芳香族、芳香脂肪族的异氰酸酯系化合物。作为异氰酸酯系化合物,例如可以举出六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、氢化XDI(H6XDI)、氢化MDI(H12MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、萘二异氰酸酯(NDI)等。另外,可以举出来自这些二异氰酸酯的1种或2种以上的多官能异氰酸酯改性体等。另外,作为多异氰酸酯化合物,还可以使用多聚体(例如三聚体)。这样的多聚体可以举出加成体、缩二脲体、脲酸酯体等。需要说明的是,脂肪族异氰酸酯系化合物是指具有脂肪族基但没有芳香环的异氰酸酯,脂环式异氰酸酯系化合物是指具有脂环式烃基的异氰酸酯,芳香族异氰酸酯系化合物是指具有芳香环的异氰酸酯。通过表面覆盖层6由聚氨酯形成,能够对蓄电器件用外包装材料赋予优异的耐电解液性。
表面覆盖层6在表面覆盖层6的表面和内部的至少一者,根据该表面覆盖层6或其表面应具有的功能性等,根据需要可以含有上述的润滑剂、抗粘连剂、消光剂、阻燃剂、抗氧化剂、增粘剂、抗静电剂等添加剂。作为添加剂,例如可以举出平均粒径为0.5nm~5μm左右的微粒。添加剂的平均粒径采用利用激光衍射/散射式粒径分布测定装置测得的中值粒径。
添加剂可以是无机物和有机物中的任意者。另外,对于添加剂的形状也没有特别限制,例如可以举出球状、纤维状、板状、无定形、鳞片状等。
作为添加剂的具体例,可以举出滑石、二氧化硅、石墨、高岭土、蒙脱石、云母、水滑石、硅胶、沸石、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锌、氧化镁、氧化铝、氧化钕、氧化锑、氧化钛、氧化铈、硫酸钙、硫酸钡、碳酸钙、硅酸钙、碳酸锂、苯甲酸钙、草酸钙、硬脂酸镁、氧化铝、炭黑、碳纳米管、高熔点尼龙、丙烯酸酯树脂、交联丙烯酸、交联苯乙烯、交联聚乙烯、苯并胍胺、金、铝、铜、镍等。添加剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。这些添加剂中,从分散稳定性、成本等观点考虑,优选可以举出二氧化硅、硫酸钡、氧化钛。另外,也可以对添加剂的表面实施绝缘处理、高分散性处理等各种表面处理。
作为形成表面覆盖层6的方法,没有特别限制,例如可以举出涂布形成表面覆盖层6的树脂的方法。在表面覆盖层6中配合添加剂的情况下,只要涂布混合有添加剂的树脂即可。
作为表面覆盖层6的厚度,只要能够发挥作为表面覆盖层6的上述功能,就没有特别限制,例如可以举出0.5~10μm左右、优选为1~5μm左右。
3.蓄电器件用外包装材料的制造方法
关于蓄电器件用外包装材料的制造方法,只要能够得到叠层有本发明的蓄电器件用外包装材料所具有的各层的叠层体,就没有特别限制,可以举出包括至少依次叠层基材层1、阻隔层3和热熔接性树脂层4的工序的方法。
作为本发明的蓄电器件用外包装材料的制造方法的一例,如下所述。首先,形成依次叠层有基材层1、粘接剂层2、阻隔层3的叠层体(以下有时也标记为“叠层体A”)。叠层体A的形成具体能够通过在基材层1上或根据需要表面经过了化学转化处理的阻隔层3上,利用凹版涂布法、辊涂法等涂布方法涂布粘接剂层2的形成所使用的粘接剂并干燥后,使该阻隔层3或基材层1叠层并使粘接剂层2固化的干式层压法进行。
接着,在叠层体A的阻隔层3上叠层热熔接性树脂层4。在阻隔层3上直接叠层热熔接性树脂层4时,只要能够在叠层体A的阻隔层3上,通过热层压法、挤出层压法等方法将热熔接性树脂层4叠层即可。另外,在阻隔层3与热熔接性树脂层4之间设置粘接层5时,例如可以举出(1)在叠层体A的阻隔层3上通过挤出粘接层5和热熔接性树脂层4来叠层的方法(共挤出层压法、串联层压法);(2)另外形成叠层有粘接层5和热熔接性树脂层4的叠层体,将该叠层体通过热层压法叠层于叠层体A的阻隔层3上的方法,或形成在叠层体A的阻隔层3上叠层有粘接层5的叠层体,将该叠层体通过热层压法与热熔接性树脂层4叠层的方法;(3)在叠层体A的阻隔层3与预先制成片状的热熔接性树脂层4之间流入熔融的粘接层5,并利用粘接层5将叠层体A与热熔接性树脂层4贴合的方法(夹层层压法);(4)在叠层体A的阻隔层3上溶液涂布用于形成粘接层5的粘接剂,并使其干燥的方法,或进一步通过烘烤的方法等进行叠层,在该粘接层5上叠层预先制成片状的热熔接性树脂层4的方法等。
在设置表面覆盖层6时,在基材层1的与阻隔层3相反侧的表面叠层表面覆盖层6。表面覆盖层6例如可以通过将形成表面覆盖层6的上述树脂涂布于基材层1的表面而形成。需要说明的是,在基材层1的表面叠层阻隔层3的工序和在基材层1的表面叠层表面覆盖层6的工序的顺序没有特别限制。例如,也可以在基材层1的表面形成表面覆盖层6之后,在基材层1的与表面覆盖层6相反侧的表面形成阻隔层3。
如上所述操作,形成依次具有根据需要设置的表面覆盖层6/基材层1/根据需要设置的粘接剂层2/阻隔层3/根据需要设置的粘接层5/热熔接性树脂层4的叠层体,为了强化根据需要设置的粘接剂层2和粘接层5的粘接性,可以进一步进行加热处理。
在蓄电器件用外包装材料中,也可以根据需要对构成叠层体的各层实施电晕处理、喷砂处理、氧化处理、臭氧处理等表面活化处理来提高加工适应性。例如,可以通过对基材层1的与阻隔层3相反侧的表面实施电晕处理,由此能够提高油墨向基材层1表面的印刷适应性。
4.蓄电器件用外包装材料的用途
本发明的蓄电器件用外包装材料可以在用于密封并收纳正极、负极、电解质等蓄电器件元件的包装体中使用。即,能够在由本发明的蓄电器件用外包装材料形成的包装体中收纳至少具有正极、负极和电解质的蓄电器件元件,形成蓄电器件。
具体而言,对于至少具有正极、负极和电解质的蓄电器件元件,利用本发明的蓄电器件用外包装材料在使与上述正极和负极分别连接的金属端子突出至外侧的状态下,以能够在蓄电器件元件的周缘形成凸缘部(热熔接性树脂层彼此接触的区域)的方式进行覆盖,并将上述凸缘部的热熔接性树脂层彼此热封而实现密封,由此提供使用了蓄电器件用外包装材料的蓄电器件。需要说明的是,在由本发明的蓄电器件用外包装材料形成的包装体中收纳蓄电器件元件的情况下,以本发明的蓄电器件用外包装材料的热熔接性树脂部分成为内侧(与蓄电器件元件接触的面)的方式,形成包装体。也可以将两个蓄电器件用外包装材料的热熔接性树脂层彼此对置叠合,将叠合的蓄电器件用外包装材料的周缘部热熔接而形成包装体,另外,如图8所示的例子那样,还可以将一个蓄电器件用外包装材料回折叠合,将周缘部热熔接而形成包装体。在回折叠合的情况下,如图8所示的例子那样,可以将回折边以外的边热熔接,通过三方密封形成包装体,也可以以能够形成凸缘部的方式回折并进行四方密封。另外,蓄电器件用外包装材料中,可以通过深拉深成型或拉伸成型形成用于收纳蓄电器件元件的凹部。如图8所示的例子那样,可以在一个蓄电器件用外包装材料设置凹部,在另一蓄电器件用外包装材料不设置凹部,也可以在另一蓄电器件用外包装材料也设置凹部。另外,例如图11和图12所示,以使蓄电器件用外包装材料10的热熔接性树脂层处于内侧的方式,在蓄电器件元件23(图11和12中为长方体形状)的周围盘绕(缠绕)蓄电器件用外包装材料10,将热熔接性树脂层彼此热封,由此形成热熔接部70,以分别将两端的开口部封闭的方式配置有盖体60。
本发明的蓄电器件用外包装材料可以适用于电池(包括电容(condenser)、电容器(capacitor)等)等蓄电器件。另外,本发明的蓄电器件用外包装材料可以用于一次电池、二次电池中的任意电池,优选用于二次电池。关于应用本发明的蓄电器件用外包装材料的二次电池的种类,没有特别限制,例如可以举出锂离子电池、锂离子聚合物电池、全固态电池、半固态电池、准固态电池、聚合物电池、全树脂电池、铅蓄电池、镍/氢蓄电池、镍/镉蓄电池、镍/铁蓄电池、镍/锌蓄电池、氧化银/锌蓄电池、金属空气电池、多价阳离子电池、电容、电容器等。这些二次电池中,作为本发明的蓄电器件用外包装材料的优选适用对象,可以举出锂离子电池、锂离子聚合物电池、全固态电池,特别适用于全固态电池。
实施例
以下,举出本发明的第一方面的实施例和比较例,详细说明本发明。但本发明并非限定于实施例。
<吸水剂和硫系气体吸收剂>
实施例中使用的吸水剂和硫系气体吸收剂如下所述。
<吸水剂>
氧化钙:吉泽石灰工业株式会社制氧化钙、HAL-J。平均粒径1~2μm。
氧化镁:神岛化学工业株式会社制氧化镁、STARMAGPSF-150。平均粒径0.6μm。
沸石:水泽化学工业株式会社制沸石、Mizuka Sieves 5AP。SiO/Al
氧化铝:日本轻金属株式会社制氧化铝、A33F(SA30系列)。平均粒径2μm。
[硫系气体化学吸收剂]
氧化铜/氧化锌复合铝硅酸:Sinanen Zeomic公司制载持金属氧化物无机多孔体、Dushlite CZU。平均粒径=3~5μm。
按照表1A所述的组成(质量比)将加热熔融后的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和各吸水剂均匀混合,制成各PBT母料。所得到的PBT母料有四种:“PBT MB1”、“PBT MB2”、“PBTMB3”和“PBT MB4”,均为颗粒状。
[表1A]
<密封膜的制造>
(实施例1A~15A和比较例1A)
按照表2A所示的热熔接性树脂层的叠层构成,通过挤出成型制造密封膜(合计厚度40μm)。在热熔接性树脂层中,将含有吸收剂的层作为吸水层。吸水层按照表2A所述的配合(质量比),将上述所得到的各PBT母料(颗粒)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)加热熔融而均匀混合,用于挤出成型而形成。吸水层以外的层是由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)形成的层,通过与吸水层同时一起挤出成型(共挤出成型)而形成。在密封膜(热熔接性树脂层)的叠层结构中,第一层配置在阻隔层侧,第三层是最内层,第二层是位于第一层与第三层之间的层。实施例1A~4A、7A~14A的密封膜为第一层、第二层、第三层依次叠层而成的三层结构,在实施例1A~4A、7A~11A、14A、15A中,以第二层为吸水层,在实施例12A中,以第三层为吸水层,在实施例13A中,以第一层为吸水层。另外,实施例5A为第二层和第三层叠层而成的两层结构,以第二层为吸水层。实施例6A为第二层的一层结构,以第二层为吸水层。比较例1A在密封膜(热熔接性树脂层)中不含吸收剂。
另外,在实施例10A中,以第一层为硫系气体吸收层,在实施例11A中,以第三层为硫系气体吸收层,赋予硫系气体吸收性。硫系气体吸收层通过分别将60质量份的加热熔融后的PBT和40质量份的作为硫系气体化学吸收剂的氧化铜/氧化锌复合铝硅酸均匀混合,制成各PBT母料,将所得到的PBT母料(颗粒)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)加热熔融进行均匀混合用于挤出成型而形成。硫系气体吸收层中的硫系气体吸收剂的含量为5质量%。
<评价>
[制膜适应性]
肉眼观察密封膜的外观,根据下述评价标准评价了是否存在缺陷。将结果示于表2A。
A:叠层体中,褶皱、疙疙瘩瘩、剥离均没有。
C:叠层体中,有褶皱、疙疙瘩瘩、剥离中的任意种缺陷。
[相对湿度、硫系气体浓度]
将密封膜裁成20×20cm,将相对湿度调节为80%RH以上,将作为硫系气体成分的硫化氢调节为30ppm、二甲基硫醚调节为50ppm的试验气体1000ml与湿度数据记录仪(T&DCo.,Ltd.,TR-72wf)置于气体采样袋(GL Sciences Inc.制、SMARTBAGPA系列),测定了两日25℃的条件下放置48小时后的相对湿度以及硫化氢和二甲基硫醚的浓度。硫化氢和二甲基硫醚的浓度用检测管进行了测定。
<外包装材料的制造>
作为基材层,准备了对聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(厚度25μm或12μm)的粘贴面侧进行了电晕处理而得到的膜、尼龙膜(厚度25μm)。此外,作为阻隔层,准备了铝合金箔(JISH4160:1994A8021H-O,厚度40μm)。另外,作为热熔接性树脂层,使用了上述的各密封膜。接着,使用双液固化型聚氨酯粘接剂(聚酯多元醇和脂环式异氰酸酯化合物),通过干式层压法将基材层和阻隔层粘接,制成依次叠层有基材层/粘接剂层/阻隔层的叠层体。基材层的种类和厚度如表2记载所示。
接着,对于实施例1A~13A和比较例1A,分别使用粘接剂C:双液固化型聚氨酯粘接剂(聚酯多元醇和脂环式异氰酸酯化合物),通过干式层压法将所得到的叠层体的阻隔层侧和密封膜粘接,在阻隔层之上叠层了粘接层(4μm)/热熔接性树脂层(40μm)。接着,对所得到的叠层体进行熟化处理并进行加热,由此得到由依次叠层有基材层/粘接剂层/阻隔层/粘接层/热熔接性树脂层(密封膜)的叠层体构成的蓄电器件用外包装材料。
另外,对于实施例14A和实施例15A,分别使用粘接剂A、粘接剂B(均为聚烯烃系粘接性树脂,粘接剂A的维卡软化点为110℃,粘接剂B的维卡软化点为120℃),通过夹层层压法将所得到的叠层体的阻隔层侧和密封膜粘接,在阻隔层之上叠层了粘接层(15μm)/热熔接性树脂层(40μm)。接着,对所得到的叠层体一边进行加热一边进行层压,由此得到了由依次叠层有基材层/粘接剂层/阻隔层/粘接层/热熔接性树脂层(密封膜)的叠层体构成的蓄电器件用外包装材料。
<密封强度(25℃或120℃)评价>
如图9的示意图所示,将实施例1A~15A和比较例1A的外包装材料分别裁成每一片为宽6cm×长15cm的尺寸(图9的a)。接着,将每一片外包装材料在长度方向(MD)的中央对折叠合得到叠层体。此时,外包装材料的热熔接性树脂层彼此面对面(图9的b)。接着,从所得到的叠层体的两表面侧,使用热封试验仪(Tester产业株式会社制:TP-701-A)在下述条件下将6cm×7mm的区域进行了热封(图9的c)。叠层体的端部未被热封,所以未粘接,制备了分成两部分的状态的剥离强度试验片。将该试验片裁成宽15mm的条带(图9的d、e),如图10的示意图所示,将分成两部分的各端部装配到拉伸试验仪,在下述条件下测定了剥离强度(N/15mm),按照下述合格与否判定基准进行了合格与否判定。将结果示于表2A。在120℃的温度下测定时,设置样品,等到恒温槽达到120℃,开始测定。
(热封条件)
温度:240℃
压力:1MPa
时间:3秒
(剥离条件)
试验速度:300mm/分钟
卡盘间距离:50mm
载荷范围:50N
温度:25℃或120℃
(合格与否判定基准)
A:40N/15mm以上,特别好,合格
B:30N/15mm以上且低于40N/15mm,合格
C:低于30N/15mm,不合格
<层压强度(25℃或120℃)评价>
将外包装材料裁成宽15mm×长100mm的尺寸。接着,在外包装材料的端部(15mm宽的位置),剥离至以夹具能够抓住热熔接性树脂层和阻隔层的程度,制成试验片。用拉伸试验机的夹具抓住该试验片的热熔接性树脂层和阻隔层,在下述条件下测定了剥离强度(N/15mm),按照下述合格与否判定基准进行了合格与否判定。将结果示于表2A。
(剥离条件)
试验速度:50mm/分钟
卡盘间距离:50mm
载荷范围:20N
温度:25℃或120℃
(合格与否判定基准)
A+:10N/15mm以上,特别好,合格
A:4N/15mm以上且低于10N/15mm,合格
B:3N/15mm以上且低于4N/15mm,合格
C:低于3N/15mm,不合格
<耐热性和耐压性(绝缘性)评价>
使用所得到的外包装材料,通过以下步骤评价了绝缘性。将外包装材料分别裁成两张30mm见方的材料。接着,按照使两张外包装材料的热熔接性树脂层相互接触的方式,用两张外包装材料夹持不锈钢板(厚度3mm、26mm见方)。接着,在一侧的外包装材料与不锈钢板之间插入直径25μm的金属导线得到了叠层体。接着,从所得到的叠层体的外包装材料两侧使用约束夹具施加100MPa的压力,在该状态下放入120℃的烘箱中,保管了6小时。为了从外包装材料的两侧向叠层体均匀施加压力,在约束夹具和外包装材料之间分别插入缓冲材料。6小时后,观察外包装材料,确认金属导线是否接触外包装材料的阻隔层,按照以下基准评价了绝缘性。将结果示于表2。关于实施热压试验后金属导线是否接触阻隔层,将试验后样品用切片机(大和光机工业制:REM-710RETORATOME)沿厚度方向切断,用激光显微镜(KEYENCE制:VK-9700)观察了所得到的截面。
A:外包装材料的阻隔层与金属导线未接触。
C:外包装材料的阻隔层与金属导线接触了。
[表2A]
*1在表2A所示的热熔接性树脂层(密封膜)的叠层结构中,第一层配置在阻隔层侧,第三层为形成最内层的层。
*2实施例10A和实施例11A中,在与吸水层不同的层中配合了硫系气体吸收剂。在实施例10A中,在第一层中配合了硫系气体吸收剂,在实施例11A中,在第三层中配合了硫系气体吸收剂。
*3仅对实施例10A、11A进行了硫系气体吸收性的评价。
以下,举出实施例和比较例,详细说明本发明。但本发明并非限定于实施例。
[硫系气体化学吸收剂]
硫系气体化学吸收剂1:Sinanen Zeomic公司制载持金属氧化物无机多孔体,DUSHLITE CZU。氧化铜/氧化锌复合铝硅酸。平均粒径=3~5μm。
硫系气体化学吸收剂2:Sinanen Zeomic公司制载持金属氧化物无机多孔体,DUSHLITE ZU。氧化锌复合铝硅酸。平均粒径=3~5μm。
硫系气体化学吸收剂3:石塚硝子株式会社制铜混炼玻璃,DEOGLA。平均粒径=3~4μm。
[硫系气体物理吸收剂]
硫系气体物理吸收剂1:水泽化学工业株式会社制疏水性沸石,MIZUKA SIEVESEX-122。SiO
硫系气体物理吸收剂2:水泽化学工业株式会社制疏水性沸石,SHILTON MT100。SiO
硫系气体物理吸收剂3:水泽化学工业株式会社制疏水性沸石,SHILTON MT400。SiO
硫系气体物理吸收剂4:水泽化学工业株式会社制活性膨润土,BENCLAY MK-101。平均粒径=4.5μm,pH=10.4。
硫系气体物理吸收剂5:水泽化学工业株式会社制海泡石,AIDPLUS FJ。平均粒径=5.8μm,pH=9.3。
按照表1B所记载的组成(质量比)将加热熔融后的聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和各硫系气体吸收剂均匀混合,制成各PBT母料。所得到的PBT母料有八种:“PBT MB1”、“PBTMB2”、“PBT MB3”、“PBT MB4”、“PBT MB5”、“PBT MB6”、“PBT MB7”和“PBT MB8”,均为颗粒状。
[表1B]
<密封膜的制造>
(实施例1B~12B和比较例1B)
按照表2B所示的热熔接性树脂层的叠层构成,通过挤出成型制成密封膜(合计厚度40μm)。在热熔接性树脂层中,以含有硫系气体吸收剂的层为硫系气体吸收层。关于硫系气体吸收层,按照表2B所述的配合(质量比),将上述所得到的各PBT母料(颗粒)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)加热熔融而均匀混合,用于挤出成型而形成。硫系气体吸收层以外的层是由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)形成的层,通过与硫系气体吸收层同时一起挤出成型(共挤出成型)而形成。在密封膜(热熔接性树脂层)的叠层结构中,第一层配置在阻隔层侧,第三层是最内层,第二层是位于第一层和第三层之间的层。实施例1B~8B、11B、12B的密封膜为第一层、第二层、第三层依次叠层而成的三层结构,在实施例1B~8B、11B、12B中,以第二层为硫系气体吸收层。另外,实施例9B为第二层和第三层叠层而成的两层结构,以第二层为硫系气体吸收层。实施例10B为第二层的一层结构,以第二层为硫系气体吸收层。比较例1B在密封膜(热熔接性树脂层)中不含吸收剂。
<评价>
[制膜适应性]
肉眼观察密封膜的外观,根据下述评价标准评价了是否存在缺陷。将结果示于表2B。
A:叠层体中,褶皱、疙疙瘩瘩、剥离均没有。
C:叠层体中,有褶皱、疙疙瘩瘩、剥离中的任意种缺陷。
[硫系气体浓度]
将密封膜裁成20×20cm,将相对湿度调节为80%RH以上,并将作为硫系气体成分的硫化氢调节为30ppm、二甲基硫醚调节为50ppm的试验气体1000ml与湿度数据记录仪(T&DCo.,Ltd.,TR-72wf)置于气体采样袋(GL Sciences Inc.制、SMARTBAGPA系列),测定了两日25℃的条件下放置48小时后的相对湿度以及硫化氢和二甲基硫醚的浓度。硫化氢和二甲基硫醚的浓度用检测管进行了测定。
<外包装材料的制造>
在实施例1B~11B和比较例1B中,作为基材层,准备了对聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(厚度25μm)的粘贴面侧进行了电晕处理而得到的膜。此外,在实施例12B中,作为基材层,采用了以双液固化型聚氨酯树脂(固化后的厚度为3μm)将聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(厚度12μm)和尼龙膜(厚度15μm)叠层而成的叠层膜。需要说明的是,在该叠层膜中,将尼龙膜侧设为阻隔层侧使用。作为阻隔层,准备了铝合金箔(JIS H4160:1994A8021H-O,厚度40μm)。另外,作为热熔接性树脂层,使用了上述各密封膜。接着,使用双液固化型聚氨酯粘接剂(聚酯多元醇和脂环式异氰酸酯化合物),通过干式层压法将基材层和阻隔层粘接,制成依次叠层有基材层/粘接剂层/阻隔层的叠层体。基材层的种类和厚度如表2B记载所示。
接着,分别使用粘接剂A:聚烯烃系粘接性树脂,通过夹层层压法将所得到的叠层体的阻隔层侧和密封膜粘接,在阻隔层之上叠层了粘接层(15μm)/热熔接性树脂层(40μm)。接着,对所得到的叠层体进行熟化处理并进行加热,由此得到由依次叠层有基材层/粘接剂层/阻隔层/粘接层/热熔接性树脂层(密封膜)的叠层体构成的蓄电器件用外包装材料。
<密封强度(25℃或120℃)评价>
如图9的示意图所示,将实施例1B~12B和比较例1B的外包装材料分别裁成每一片为宽6cm×长15cm的尺寸(图9的a)。接着,将每一片外包装材料在长度方向(MD)的中央对折叠合得到叠层体。此时,外包装材料的热熔接性树脂层彼此面对面(图9的b)。接着,从所得到的叠层体的两表面侧,使用热封试验仪(Tester产业株式会社制:TP-701-A)在下述条件下将6cm×7mm的区域进行了热封(图9的c)。叠层体的端部未被热封,所以未粘接,制备了分成两部分的状态的剥离强度试验片。将该试验片裁成宽15mm的条带(图9的d、e),如图10的示意图所示,将分成两部分的各端部装配到拉伸试验仪,在下述条件下测定了剥离强度(N/15mm),按照下述合格与否判定基准进行了合格与否判定。将结果示于表2B。在120℃的温度下测定时,设置样品,等到恒温槽达到120℃,开始测定。
(热封条件)
温度:240℃
压力:1MPa
时间:3秒
(剥离条件)
试验速度:300mm/分钟
卡盘间距离:50mm
载荷范围:50N
温度:25℃或120℃
在120℃的温度下测定时,设置样品后,等到恒温槽达到120℃,开始测定。
(合格与否判定基准)
A:40N/15mm以上,合格
B:30N/15mm以上且低于40N/15mm,合格
C:低于30N/15mm,不合格
<层压强度(25℃或120℃)评价>
将外包装材料裁成宽15mm×长100mm的尺寸。接着,在外包装材料的端部(15mm宽的位置),剥离至以夹具能够抓住热熔接性树脂层和阻隔层的程度,制成试验片。用拉伸试验机的夹具抓住该试验片的热熔接性树脂层和阻隔层,在下述条件下测定了剥离强度(N/15mm),按照下述合格与否判定基准进行了合格与否判定。将结果示于表2B。
(剥离条件)
试验速度:50mm/分钟
卡盘间距离:50mm
载荷范围:20N
温度:25℃或120℃
在120℃的温度下测定时,设置样品后,等到恒温槽达到120℃,开始测定。
(合格与否判定基准)
A+:10N/15mm以上,特别好,合格
A:4N/15mm以上且低于10N/15mm,合格
B:3N/15mm以上且低于4N/15mm,合格
C:低于3N/15mm,不合格
<耐热性和耐压性(绝缘性)评价>
使用所得到的外包装材料,通过以下步骤评价了绝缘性。将外包装材料分别裁成两张30mm见方的材料。接着,按照使两张外包装材料的热熔接性树脂层相互接触的方式,用两张外包装材料夹持不锈钢板(厚度3mm、26mm见方)。接着,在一侧的外包装材料与不锈钢板之间插入直径25μm的金属导线得到了叠层体。接着,从所得到的叠层体的外包装材料两侧使用约束夹具施加100MPa的压力,在该状态下放入120℃的烘箱中,保管了6小时。为了从外包装材料的两侧向叠层体均匀施加压力,在约束夹具和外包装材料之间分别插入缓冲材料。6小时后,观察外包装材料,确认金属导线是否接触外包装材料的阻隔层,按照以下基准评价了绝缘性。将结果示于表2。关于实施热压试验后金属导线是否接触阻隔层,将试验后样品用切片机(大和光机工业制:REM-710RETORATOME)沿厚度方向切断,用激光显微镜(KEYENCE制:VK-9700)观察了所得到的截面。
A:外包装材料的阻隔层与金属导线未接触。
C:外包装材料的阻隔层与金属导线接触了。
[表2B]
*1在表2B所示的热熔接性树脂层(密封膜)的叠层结构中,第一层配置在阻隔层侧,第三层为形成最内层的层。
*2作为实施例12B的基材层,使用了利用双液固化型聚氨酯树脂(固化后的厚度为3μm)使聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(厚度12μm)和尼龙膜(厚度15μm)叠层而成的叠层膜。
如上所述,本发明的第一方面提供了以下所示方式的发明。
第1A项.一种蓄电器件用外包装材料,其由从外侧依次至少具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,
上述热熔接性树脂层由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成,
在比上述阻隔层更靠近内侧具有含有吸水剂的吸水层。
第2A项.如第1A项所述的蓄电器件用外包装材料,其中,相对于上述热熔接性树脂层中所含的树脂100质量份,上述吸收剂的含量为0.1质量份以上。
第3A项.如第1A或2A项所述的蓄电器件用外包装材料,其中,上述吸水剂为无机系吸水剂。
第4A项.如第1A~3A项中任一项所述的蓄电器件用外包装材料,其中,上述吸水剂为选自氧化钙、无水硫酸镁、氧化镁、氯化钙、沸石、氧化铝、硅胶、氧化铝凝胶和烧明矾中的至少一种。
第5A项.如第1A~4A项中任一项所述的蓄电器件用外包装材料,其中,相对于树脂100质量份,上述吸水层含有0.5质量份以上的上述吸收剂。
第6A项.如第1A~5A项中任一项所述的蓄电器件用外包装材料,其中,上述热熔接性树脂层由两层以上构成,上述热熔接性树脂层包含上述吸水层。
第7A项.如第6A项所述的蓄电器件用外包装材料,其中,上述热熔接性树脂层的上述两层以上的层中,至少一层为上述吸水层,至少一层含有硫系气体吸收剂。
第8A项.一种密封膜,其用于蓄电器件用外包装材料的热熔接性树脂层,上述密封膜由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成,上述密封膜具有含有吸水剂的吸水层。
第9A项.一种蓄电器件用外包装材料的制造方法,其包括得到从外侧依次至少叠层有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体的工序,上述热熔接性树脂层由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成,在比上述阻隔层更靠近内侧具有含有吸水剂的吸水层。
第10A项.一种蓄电器件,其中,至少具有正极、负极和电解质的蓄电器件元件被收纳在由第1A~7A项中任一项所述的蓄电器件用外包装材料形成的包装体中。
另外,本发明的第二方面还提供了以下所示方式的发明。
第1B项.一种蓄电器件用外包装材料,其由从外侧依次至少具有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体构成,
上述热熔接性树脂层由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成,
在比上述阻隔层更靠近内侧具有含有硫系气体吸收剂的硫系气体吸收层。
第2B项.如第1B项所述的蓄电器件用外包装材料,其中,相对于上述热熔接性树脂层中所含的树脂100质量份,上述硫系气体吸收剂的含量为0.1质量份以上。
第3B项.如第1B或2B项所述的蓄电器件用外包装材料,其中,上述硫系气体吸收剂的最大粒径为20μm以下,数均粒径为0.1μm以上15μm以下。
第4B项.如第1B~3B项中任一项所述的蓄电器件用外包装材料,其中,上述硫系气体吸收剂包含选自硫系气体化学吸收剂和硫系气体物理吸收剂中的至少一种。
第5B项.如第4B项所述的蓄电器件用外包装材料,其中,上述硫系气体物理吸收剂包含选自SiO
第6B项.如第4B或5B项所述的蓄电器件用外包装材料,其中,上述硫系气体化学吸收剂是金属氧化物或者是载持或混入有金属或金属离子的无机物。
第7B项.如第6B项所述的蓄电器件用外包装材料,其中,上述金属氧化物包含选自CuO、ZnO和AgO中的至少一种。
第8B项.如第6B或7B项所述的蓄电器件用外包装材料,其中,上述载持或混入有金属或金属离子的无机物中的金属种是选自Ca、Mg、Na、Cu、Zn、Ag、Pt、Au、Fe、Al和Ni中的至少一种。
第9B项.如第1B~8B项中任一项所述的蓄电器件用外包装材料,其中,上述热熔接性树脂层由两层以上构成,上述热熔接性树脂层包含上述硫系气体吸收层。
第10B项.如第9B项所述的蓄电器件用外包装材料,其中,上述热熔接性树脂层的上述两层以上的层中,至少一层为硫系气体吸收层,至少一层含有吸水剂。
第11B项.如第1B~10B项中任一项所述的蓄电器件用外包装材料,其中,相对于树脂100质量份,上述硫系气体吸收层含有5质量以上的上述吸收剂。
第12B项.一种密封膜,其用于蓄电器件用外包装材料的热熔接性树脂层,上述密封膜由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成,上述密封膜具有含有硫系气体吸收剂的硫系气体吸收层。
第13B项.一种蓄电器件用外包装材料的制造方法,其包括得到从外侧依次至少叠层有基材层、阻隔层和热熔接性树脂层的叠层体的工序,上述热熔接性树脂层由聚对苯二甲酸丁二醇酯膜形成,在比上述阻隔层更靠近内侧具有含有硫系气体吸收剂的硫系气体吸收层。
第14B项.一种蓄电器件,其中,至少具有正极、负极和电解质的蓄电器件元件被收纳在由第1B~11B项中任一项所述的蓄电器件用外包装材料形成的包装体中。
符号说明
1:基材层;2:粘接剂层;3:阻隔层;4:热熔接性树脂层;5:粘接层;6:表面覆盖层;10:蓄电器件用外包装材料;20:蓄电器件;21:金属端子;22:金属端子用粘接性膜;23:蓄电器件元件;41:第一层;42:第二层;43:第三层。
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