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JP2015176764A - 蓄電デバイス用外装材 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、アルコールを用いた拭き取り時における基材保護層の剥がれを抑制することで、再利用可能な蓄電デバイス用外装材を提供することを目的とする。
【解決手段】第1の接着層12と接触する第1の面11aと、第1の面11aの反対側に配置された第2の面11bと、を有し、第1の接着層12、金属箔層13、腐食防止処理層14、第2の接着層15、及びシーラント層16が順次積層された基材層11と、基材層11の第2の面11bに配置された易接着処理層18と、易接着処理層18を介して、基材層11と接着することで、基材層11を保護する基材保護層19と、を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、蓄電デバイス用外装材に関する。
従来、携帯電話、ノート型パソコン等の携帯端末装置、ビデオカメラ、衛星、電気自動車等に用いられる蓄電デバイスとしては、例えば、超薄型化や小型化が可能なリチウムイオン電池が知られている。
リチウムイオン電池において、正極材、負極材、セパレータ、及び電解液等の内容物は、蓄電デバイス用外装材を所定の形状に成型することで形成される外装体内に収容される。
外装体としては、金属板等をプレス成型した金属製の缶タイプの外装体が使用されていたが、形状の自由度が高く、軽量化が容易なアルミニウム箔等の金属箔を含むラミネートフィルムを冷間成型した外装体が広く使用されている。
上記ラミネートフィルムとしては、例えば、基材層と、第1の接着層と、金属箔層と、第2の接着層と、シーラント層と、が順次積層された積層体を用いることができる。
ラミネートフィルムよりなる蓄電デバイス用外装材を構成要素とする蓄電デバイスは、冷間成型によりラミネートフィルムを深絞りすることで凹部を形成し、該凹部内にデバイス用内容物を収容させ、その後、ラミネートフィルムの周縁部をヒートシールにより熱封緘することで製造される。
上記凹部の深さを深くすると、デバイス用内容物の収納量が増加するため、蓄電デバイスのエネルギー密度を高くすることが可能となる。
このため、蓄電デバイス用外装材を構成する基材層としては、凹部を深くしてもクラックやピンホールが生じ難い、優れた成型性を有するポリアミドフィルムが好適である(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、ポリアミドフィルムは、電解液に対する充分な耐性を有していない。このため、蓄電デバイスが複数個積層された状態で使用される場合、1つの蓄電デバイスが破損して電解液が漏れ出すと、他の蓄電デバイスの外装材に該電解液が付着してしまう。
これにより、該電解液によって基材層が溶解し、該電解液により、基材層よりも内側に配置された金属箔層が腐食する恐れがあった。
また、ポリアミドフィルムは、耐傷性も充分ではなく、取り扱い時に基材層の表面に傷が付きやすく、意匠性や耐久性等基材層が低下してしまう。
特許文献1には、蓄電デバイス用外装材の成型性をさらに向上させる目的で、基材層の外面にマットニス層を配置することが開示されている。該マットニス層は、セルロース系、塩化ビニル−酢酸ビニル系、変性ポリオレフィン系、ゴム系、アクリル系、ウレタン系等のオレフィン系樹脂、またはアルキッド系合成樹脂と、シリカ系、カオリン系等のマット剤と、により構成されている。
しかし、上記マットニス層を設けても、基材層の電解液による劣化を充分に抑制することは困難であり、また充分な耐傷性を付与することも困難であった。
リチウムイオン電池用の蓄電デバイス用外装材としては、ナイロンを基材層に用いるものが多かったが、近年、基材層の外側に基材保護層を設けることで、電解液耐性を向上させ、かつ意匠性を付与可能な蓄電デバイス用外装材が提案されている。
特開2011−54563号公報
しかしながら、基材保護層を有する蓄電デバイス用外装材には、以下に示すような問題が残されている。
リチウムイオン電池等の蓄電デバイスの製造時において、ロットトレース等の目的で、インクジェットプリントにより、蓄電デバイス用外装材の表面にバーコード等を印字することがある。このとき、印字ミスがあると、アルコール等を用いてインクを除去してから再印字をするが、基材保護層によってはアルコールに対する耐性がなく、インクと共に基材保護層が剥がれてしまう。
また、蓄電デバイスの製造工程で蓄電デバイス用外装材の表面に電解液が付着した場合にもアルコールを用いて電解液を拭き取る場合がある。この場合も、基材保護層がはがれて電解液耐性が失われてしまう。
このように、基材保護層にアルコールに対する耐性(言い換えれば、アルコールラビング耐性)がないと、蓄電デバイス用外装材を再利用することができなくなるため、蓄電デバイスの生産性が低下してしまうという問題があった。
そこで、本発明は、アルコールを用いた拭き取り時における基材保護層の剥がれを抑制することで、再利用可能な蓄電デバイス用外装材を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る蓄電デバイス用外装材は、第1の接着層と接触する第1の面と、該第1の面の反対側に配置された第2の面と、を有し、前記第1の接着層、金属箔層、腐食防止処理層、第2の接着層、及びシーラント層が順次積層された基材層と、前記基材層の前記第2の面に配置された易接着処理層と、前記易接着処理層を介して、前記基材層と接着することで、該基材層を保護する基材保護層と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、基材層の第2の面に配置され、基材層と基材保護層とを接着する易接着処理層を有することにより、基材保護層の外面をアルコールで拭き取った際、基材層から基材保護層が剥がれることを抑制することが可能となる。
これにより、外面がアルコールで拭き取られた基材保護層を有する蓄電デバイス用外装材を再利用することができる。
また、上記本発明の一態様に係る蓄電デバイス用外装材において、前記易接着処理層の材料は、ポリエステル、アクリル、ポリウレタン、及びアクリルグラフトポリエステルのうち、少なくとも1種を含む樹脂組成物であってもよい。
易接着処理層の膜厚範囲としては0.02〜0.5μmが好ましく、さらには0.04〜0.3μmがより好ましい。易接着処理層が薄すぎると均一に形成することができず、易接着効果が不十分となるおそれがある。また、易接着処理層が厚すぎると、蓄電デバイス用外装材の成型性に悪影響を与えるおそれがある。
(ポリエステル樹脂)
ポリエステル樹脂としては、接着性の点から、共重合成分を導入しガラス転移温度を低下させた共重合ポリエステルが好ましい。共重合ポリエステルは、塗工性の点から水溶性もしくは水分散性を有することが好ましい。
このような共重合ポリエステルとしては、スルホン酸基又はそのアルカリ金属塩基からなる群より選択される少なくとも1種の基が結合した共重合ポリエステル(以下、スルホン酸基含有共重合ポリエステルという)を用いるのが好ましい。
ここでスルホン酸基含有共重合ポリエステルとは、ジカルボン酸成分又はグリコール成分の一部にスルホン酸基又はそのアルカリ金属塩基からなる群より選択される少なくとも1種の基が結合したポリエステルをいい、なかでも、スルホン酸基又はそのアルカリ金属塩基からなる群より選択される少なくとも1種の基を含有した芳香族ジカルボン酸成分を全酸成分に対して2〜10モル%の割合で用いて調整した共重合ポリエステルが好ましい。
このようなジカルボン酸の例としては、5−ナトリウムスルホイソフタル酸が好適である。この場合、他のジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、p−β−オキシエトキシ安息香酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジカルボキシジフェニル、4,4’−ジカルボキシベンゾフェノン、ビス(4−カルボキシフェニル)エタン、アジピン酸、セバシン酸、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸等が挙げられる。スルホン酸基含有共重合ポリエステルを製造するためのグリコール成分としては、エチレングリコールが主として用いられ、この他に、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等を用いることができる。
中でも、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール等を共重合成分として用いると、ポリスチレンスルホン酸塩との相溶性が向上するという点で好ましい。
また、本発明において用いることができるポリエステル樹脂としては、変性ポリエステル共重合体、例えば、ポリエステル、ウレタン、エポキシなどで変性したブロック共重合体、グラフト共重合体などを使用してもよい。
本発明では、密着性を向上させるためにポリエステル樹脂以外を含有させてもよい。このような樹脂としては、例えば、ウレタン樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。
(アクリル樹脂)
本発明のアクリル樹脂を構成するモノマー成分としては、例えば、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート(アルキル基としてはメチル基、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、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、ラウリル基、ステアリル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、フェニルエチル基など)、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレートなどのヒドロキシ基含有モノマー、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、N,N−ジメチロールアクリルアミド、N−メトキシメチルアクリルアミド、N−メトキシメチルメタクリルアミド、N−フェニルアクリルアミドなどのアミド基含有モノマー、N,N−ジエチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジエチルアミノエチルメタクリレートなどのアミノ基含有モノマー、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどのエポキシ基含有モノマー、アクリル酸、メタクリル酸およびそれらの塩(リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩など)などのカルボキシル基またはその塩を含有するモノマーなどを用いることができ、これらは1種もしくは2種以上を用いて共重合される。更に、これらは他のモノマーと併用することができる。
他のモノマーとしては、例えば、アリルグリシジルエーテルなどのエポキシ基含有モノマー、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸およびそれらの塩(リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩など)などのスルホン酸基またはその塩を含有するモノマー、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸およびそれらの塩(リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩など)などのカルボキシル基またはその塩を含有するモノマー、無水マレイン酸、無水イタコン酸などの酸無水物を含有するモノマー、ビニルイソシアネート、アリルイソシアネート、スチレン、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルトリスアルコキシシラン、アルキルマレイン酸モノエステル、アルキルフマール酸モノエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アルキルイタコン酸モノエステル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、塩化ビニルなどを用いることができる。
また、本発明において用いることの可能なアクリル樹脂としては、変性アクリル共重合体、例えば、ポリエステル、ウレタン、エポキシなどで変性したブロック共重合体、グラフト共重合体などを使用してもよい。
本発明において用いられるアクリル樹脂のガラス転移点は特に限定されるものではないが、好ましくは0〜90℃、より好ましくは10〜80℃である。Tgが低いと高温高湿下での密着性が低下したり、高いと延伸時にクラックが発生したりすることがある。
また、該アクリル樹脂の分子量は10万以上が好ましく、より好ましくは30万以上である。分子量が低いと耐湿熱性が低下する場合がある。
本発明では、密着性を向上させるためにアクリル樹脂以外を含有させてもよい。このような樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。
(ポリウレタン樹脂)
水系ポリウレタン樹脂としては、粒子径が小さく、安定性が良好な点から自己乳化型が好ましい。その粒子径は10〜100nm程度がよい。
本発明に用いる水系ポリウレタン樹脂はそのガラス転移点(Tg)が40℃〜150℃が望ましい。Tgが40℃未満のものは塗工後ロール状に巻き取る際ブロッキングが発生するため好ましくない。塗工後の乾燥温度よりTgが高すぎると均一な膜を形成しにくいため、150℃よりも高いTgは好ましくない。
また、本発明は架橋剤を添加してもよいが、水系ポリウレタンの架橋剤としては、水溶性エポキシ化合物等、汎用の水溶性架橋剤が使用できる。
水溶性エポキシ化合物は水への溶解性があり、2個以上のエポキシ基を有する化合物であり、たとえばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等のグリコール類1モルとエピクロルヒドリン2モルとのエーテル化によって得られるポリエポキシ化合物、フタル酸、テレフタル酸、アジピン酸、シュウ酸等のジカルボン酸類1モルとエピクロルヒドリン2モルとのエステル化によって得られるジエポキシ化合物等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
これら水溶性架橋剤は水系ポリウレタン樹脂と架橋し、塗膜の耐水性、耐溶剤性を向上し、塗工するフィルムとの密着性にも寄与する。
本発明では、密着性を向上させるためにウレタン樹脂以外を含有させてもよい。このような樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。
また、これらの樹脂と一緒に一般的な硬化剤、たとえばイソシアネート系硬化剤、オキサゾリン系硬化剤、カルボジイミド系硬化剤などを合わせて使用してもよい。
このように、易接着処理層の材料として、ポリエステル、アクリル、ポリウレタン、及びアクリルグラフトポリエステルのうち、少なくとも1種を含む樹脂組成物を用いることで、基材層と基材保護層との密着性が向上し、基材保護層が剥がれることを抑制できる。
また、上記本発明の一態様に係る蓄電デバイス用外装材において、前記基材保護層は、水酸基を有する基を側鎖に有するポリエステルポリオール及びアクリルポリオールよりなる群から選ばれる少なくとも1種の主剤と、イソシアネート系硬化剤と、を含んでもよい。
このように、基材保護層が、水酸基を有する基を側鎖に有するポリエステルポリオール及びアクリルポリオールよりなる群から選ばれる少なくとも1種の主剤と、イソシアネート系硬化剤と、を含むことにより、易接着処理層と基材保護層との密着力が向上し、基材保護層が剥がれることを抑制できる。
また、上記本発明の一態様に係る蓄電デバイス用外装材において、前記基材層は、ポリエステルフィルムまたはポリアミドフィルムであってもよい。
このように、基材層が、ポリエステルフィルムまたはポリアミドフィルムであることにより、良好な成型性を発現することができる。
本発明の蓄電デバイス用外装材によれば、アルコールを用いた拭き取り時における基材保護層の剥がれを抑制可能となるため、アルコールによる拭き取り後の蓄電デバイス用外装材を再利用することができる。
本発明の実施の形態に係る蓄電デバイス用外装材の概略構成を示す断面図である。
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の蓄蓄電デバイス用外装材の寸法関係とは異なる場合がある。
また、本明細書中において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸又はメタアクリル酸を意味し、他の化合物についても同様である。
(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係る蓄電デバイス用外装材の概略構成を示す断面図である。
図1を参照するに、本実施の形態の蓄電デバイス用外装材10は、基材層11と、第1の接着層12と、金属箔層13と、腐食防止処理層14と、第2の接着層15と、シーラント層16と、易接着処理層18と、基材保護層19と、を有する。
基材層11は、第1の接着層12と接触する第1の面11aと、該第1の面の反対側に配置された第2の面11bと、を有する。
基材層11は、蓄電デバイス(例えば、リチウムイオン電池)を製造する際のシール工程における耐熱性を付与し、成型加工や流通の際に起こりうるピンホールの発生を抑制する機能を有する。
特に、大型用途のリチウムイオン二次電池に蓄電デバイス用外装材10を使用する場合、蓄電デバイス用外装材10を構成する基材層11は、蓄電デバイス用外装材10に耐擦傷性、耐薬品性、絶縁性等を付与することができる。
基材層11としては、例えば、絶縁性を有する樹脂により構成された樹脂フィルムが好ましい。該樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム等の延伸または未延伸フィルムを用いることができる。基材層11は、上記樹脂フィルムの単層フィルムであってもよいし、上記樹脂フィルムを2種以上積層させた積層フィルムであってもよい。
基材層11としては、例えば、ポリエステルフィルムまたはポリアミドフィルムを用いることがより好ましい。
このように、基材層11として、ポリエステルフィルムまたはポリアミドフィルムを用いることにより、良好な成型性を発現することができる。
基材層11の厚さは、例えば、6〜40μmの範囲内の厚さが好ましく、10〜30μmの範囲内の厚さがより好ましい。基材層11の厚さが6μmよりも薄い場合には、蓄電デバイス用外装材10の耐ピンホール性及び絶縁性が低下してしまう。また、基材層11の厚さが40μmよりも厚い場合には、蓄電デバイス用外装材10の成型性が低下してしまう。
したがって、基材層11の厚さを6〜40μmの範囲内で設定することで、デバイス用外装材10の耐ピンホール性、絶縁性、及び成型性を向上させることができる。
このとき、ポリエステル樹脂としては、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、共重合ポリエステル、ポリカーボネート等が挙げられる。またナイロンとしては、ポリアミド樹脂、すなわち、ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン6とナイロン6,6との共重合体、ナイロン6,10、ポリメタキシリレンアジパミド(MXD6)等が挙げられる。
第1の接着層12、金属箔層13、腐食防止処理層14、第2の接着層15、及びシーラント層16は、基材層11の第2の面11bに、第1の接着層12、金属箔層13、腐食防止処理層14、第2の接着層15、及びシーラント層16の順番で積層されている。
第1の接着層12は、基材層11と金属箔層13との間に配置されている。第1の接着層12は、基材層11の第1の面11aに金属箔層13を貼り付けるための接着層である。
第1の接着層12は、基材層11と金属箔層13とを強固に接着するために必要な密着力を有すると共に、冷間成型する際において、基材層11によって金属箔層13が破断されることを抑制するための追随性(部材が変形・伸縮したとしても、剥離することなく部材上に第1の接着層12を確実に形成するための性能)も有する。
第1の接着層12としては、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオール等のポリオールよりなる主剤と、芳香族系や脂肪族系のイソシアネートよりなる硬化剤と、を有する二液硬化型のポリウレタン系接着剤を用いることができる。
上記主剤における水酸基に対する硬化剤のイソシアネート基のモル比(=NCO/OH)は、例えば、1〜10が好ましく、2〜5がより好ましい。
第1の接着層12の厚さは、所望の接着強度、追随性、及び加工性等を得る観点から、例えば、1〜10μmが好ましく、2〜6μmがより好ましい。
また、高温条件下(例えば、温度が80℃、3日放置)での延伸部のデラミネーションを防止する観点から、第1の接着層12は、例えば、無機物等のフィラーや顔料を適量含有することが好ましい。
上記顔料としては、例えば、有機顔料、無機顔料、これらの混合物等を用いることができる。
第1の接着層12として、上記二液硬化型のポリウレタン系接着剤を用いる場合、密着性の観点から、第1の接着層12に添加する顔料としては、例えば、硬化剤であるイソシアネート基と結合する官能基を有する顔料を用いることが好ましい。該官能基としては、例えば、水酸基等を例示することができる。
また、上記フィラーとしては、例えば、有機フィラー、無機フィラー、これらの混合物等を用いることができる。
上記説明した顔料及びフィラーよりなる群から選ばれる1種以上を含有させることで、第1の接着層12の弾性率を調整することにより、蓄電デバイス用外装材10の深絞りや延伸後における高温耐性、湿度耐性、及び電解液耐性等の信頼性を高めることができる。
第1の接着層12は、外装材の延伸時の金属箔層13の破断を抑制する機能を有することが好ましい。
上記顔料の種類は、第1の接着層12の接着性を損なわない範囲で添加する場合は特に限定されない。
上記有機顔料としては、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等を用いることができる。
次に、第1の接着層12に添加可能な具体的な有機顔料について説明する。
黄色に着色可能な有機顔料としては、例えば、イソインドリノン、イソインドリン、キノフタロン、アントラキノン(フラバトロン)、アゾメチン、キサンテン等を用いることができる。
橙色に着色可能な有機顔料としては、例えば、ジケトピロロピロール、ペリレン、アントラキノン、ペリノン、キナクリドン等を用いることができる。
赤色に着色可能な有機顔料としては、例えば、アントラキノン、キナクリドン、ジケトピロロピロール、ペリレン、インジゴイド等を用いることができる。
紫色に着色可能な有機顔料としては、例えば、オキサジン(ジオキサジン)、キナクリドン、ペリレン、インジゴイド、アントラキノン、キサンテン、ベンツイミダゾロン、ビオランスロン等を用いることができる。
青色に着色可能な有機顔料としては、例えば、フタロシアニン、アントラキノン、インジゴイド等を用いることができる。
緑色に着色可能な有機顔料としては、例えば、フタロシアニン、ペリレン、アゾメチン等を用いることができる。
上記無機顔料としては、例えば、カーボンブラック系、酸化チタン系、カドミウム系、鉛系、酸化フローム系、マイカ(雲母)の微粉末、魚鱗箔等を用いることができる。
次に、第1の接着層12に添加可能な具体的な無機顔料について説明する。
白色に着色可能な無機顔料としては、例えば、亜鉛華、鉛白、リトポン、二酸化チタン、沈降性硫酸バリウム、バライト粉等を用いることができる。
赤色に着色可能な無機顔料としては、例えば、鉛丹、酸化鉄赤等を用いることができる。
黄色に着色可能な無機顔料としては、例えば、黄鉛、亜鉛黄(亜鉛黄1種、亜鉛黄2種)等を用いることができる。
青色に着色可能な無機顔料としては、例えば、ウルトラマリン青、プロシア青(フェロシアン化鉄カリウム)等を用いることができる。
黒色に着色可能な無機顔料としては、例えば、カーボンブラック等を用いることができる。
第1の接着層12に添加する上記フィラーとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、フェノール樹脂、アクリル樹脂等の樹脂フィラー、シリカ、黒鉛等を用いることができる。
フィラーの形状としては、フレーク状、真球状、中空状、ファイバー状、不定形等を例示することができる。また、第1の接着層12が弾性率の高いフィラーを含むと、蓄電デバイス用外装材10の信頼性の向上を図ることができることから、無機フィラーを用いることが好ましい。
第1の接着層12に含まれる顔料及びフィラーは、1種であってもよく、2種以上であってもよい。
第1の接着層12(100質量%)に含まれる顔料及びフィラーの合計量の含有量は、より高い信頼性が得る観点から、例えば、1質量%以上が好ましく、5質量%以上がより好ましい。また、顔料の含有量は、優れた接着性が得られることから、例えば、50質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましい。
金属箔層13は、第1の接着層12を介して、基材層11の第1の面11aに貼り付けられている。
金属箔層13としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等の各種金属よりなる金属箔層を用いることができる。防湿性や延展性等の加工性、及びコストの面から、金属箔層13としては、例えば、アルミニウム箔層が好ましい。
アルミニウム箔層としては、例えば、公知の軟質アルミニウム箔層を用いることができる。
また、所望の耐ピンホール性、及び成型時の延展性を得るために、金属箔層13として、例えば、鉄を含むアルミニウム箔層を用いることが好ましい。
この場合、アルミニウム箔(100質量%)中に含まれる鉄の含有量は、例えば、0.1〜9.0質量%が好ましく、0.5〜2.0質量%がより好ましい。
鉄の含有量が0.1質量%よりも少ない場合には、蓄電デバイス用外装材10の耐ピンホール性、及び延展性が低下してしまうため好ましくない。また、鉄の含有量が9.0質量%よりも多い場合には、蓄電デバイス用外装材10の柔軟性が低下する。
また、アルミニウム箔としては、所望の成型時の延展性を付与できるために、焼鈍処理を施した軟質アルミニウム箔がさらに好ましい。
したがって、アルミニウム箔(100質量%)中に含まれる鉄の含有量を0.1〜9.0質量%にすることで、蓄電デバイス用外装材10の耐ピンホール性、延展性、及び柔軟性を向上させることができる。
金属箔層13の厚さは、例えば、9〜200μmの範囲内が好ましく、15〜150μmの範囲内がより好ましい。金属箔層13の厚さを上記範囲内にすることで、蓄電デバイス用外装材10の所望のバリア性、耐ピンホール性、及び加工性を得ることができる。
金属箔層13としては、例えば、厚さ15〜150μmの焼鈍処理した軟質アルミニウム箔層(例えば、JIS規格でいう8021材、8079材よりなる金属箔層)が特に好ましい。
金属箔層13に使用するアルミニウム箔層は、所望の耐電解液性を得るために、例えば、脱脂処理が施されていることが好ましい。また、製造工程を簡便にするためには、上記アルミニウム箔層としては、表面がエッチングされていないものが好ましい。
上記脱脂処理としては、例えば、ウェットタイプの脱脂処理またはドライタイプの脱脂処理を用いることができるが、製造工程を簡便にする観点から、ドライタイプの脱脂処理が好ましい。
上記ドライタイプの脱脂処理としては、例えば、アルミニウム箔層を焼鈍処理する工程において、処理時間を長くすることで脱脂処理を行う方法が挙げられる。
アルミニウム箔層を軟質化するために施される焼鈍処理の際に、同時に行われる脱脂処理程度でも充分な耐電解液性が得られる。
また、上記ドライタイプの脱脂処理としては、上記焼鈍処理以外の処理であるフレーム処理やコロナ処理等の処理を用いてもよい。
さらに、上記ドライタイプの脱脂処理としては、例えば、アルミニウム箔層に特定波長の紫外線を照射した際に発生する活性酸素により、汚染物質を酸化分解及び除去する脱脂処理を用いてもよい。
上記ウェットタイプの脱脂処理としては、例えば、酸脱脂処理やアルカリ脱脂処理等の処理を用いることができる。
上記酸脱脂処理に使用する酸としては、例えば、硫酸、硝酸、塩酸、フッ酸等の無機酸を用いることができる。これらの酸は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用して用いてもよい。
また、アルカリ脱脂処理に使用するアルカリとしては、例えば、エッチング効果が高い水酸化ナトリウムを用いることができる。また、弱アルカリ系の材料や界面活性剤が配合された材料を用いて、アルカリ脱脂処理を行ってもよい。
上記説明したウェットタイプの脱脂処理は、例えば、浸漬法やスプレー法により行うことができる。
腐食防止処理層14は、金属箔層13と第2の接着層15との間に配置されている。腐食防止処理層14は、金属箔層13と第2の接着層15とを強固に密着させると共に、電解液や、電解液から発生するフッ酸から金属箔層13を保護する機能を有する。
腐食防止処理層14は、金属箔層13と第2の接着層15との間だけでなく、金属箔層13と第1の接着層12との間に設けてもよい。
このように、金属箔層13と第1の接着層12との間に設けることにより、電池製造の際に漏れ出した電解液や電解液から発生するフッ酸から金属箔層13を保護することができる。
腐食防止処理層14は、例えば、腐食防止処理層14の母材となる層に対して、熱水変成処理、陽極酸化処理、化成処理、あるいはこれら処理の組み合わせた腐食防止処理を実施することで形成される。
腐食防止処理層14は、上記金属箔層13と第2の接着層15との間に設けるだけでなく、金属箔層13と第1の接着層12の間に設けてもよい。
上記熱水変成処理としては、例えば、トリエタノールアミンを添加した沸騰水中にアルミニウム箔層を浸漬処理することで得られるベーマイト処理を用いることができる。
上記陽極酸化処理としては、例えば、アルマイト処理を用いることができる。
また、上記化成処理としては、例えば、クロメート処理、ジルコニウム処理、チタニウム処理、バナジウム処理、モリブデン処理、リン酸カルシウム処理、水酸化ストロンチウム処理、セリウム処理、ルテニウム処理、或いはこれらを2種以上組み合わせた処理を用いることができる。
なお、上記化成処理としては、湿式法に限らず、例えば、これらの処理に使用する処理剤を樹脂成分と混合し、塗布する方法を用いてもよい。
また、上記腐食防止処理としては、その効果を最大限にすると共に、廃液処理の観点から、塗布型クロメート処理が最も好ましい。
また、上述した腐食防止処理以外の手法、例えば、純粋なコーティング手法のみで腐食防止処理層14を形成してもよい。
このような方法では、例えば、アルミニウムの腐食防止効果(インヒビター効果)を有し、かつ、環境側面的にも好適な材料(具体的には、例えば、希土類元素系酸化物のゾル(例えば、平均粒径100nm以下の酸化セリウム))を用いてもよい。
このような方法を用いることで、一般的なコーティング方法でもアルミニウム箔層等の金属箔腐食防止効果を付与することができる。
第2の接着層15は、腐食防止処理層14とシーラント層16との間に配置されている。第2の接着層15は、腐食防止処理層14とシーラント層16とを接着する層である。
蓄電デバイス用外装材10は、第2の接着層15の種類によって、熱ラミネート型とドライラミネート型との2種類に大別される。
ドライラミネート型の場合、第2の接着層15を形成する成分として、第1の接着層12を構成する接着剤と同じ接着剤で構成することができる。この場合、電解液による膨潤やフッ酸による加水分解を抑制するため、加水分解し難い骨格の主剤で、かつ架橋密度の向上が可能な組成となるように、接着剤の組成を設計する必要がある。
例えば、架橋密度を向上させる場合、例えば、ダイマー脂肪酸、ダイマー脂肪酸のエステルもしくは水素添加物、ダイマー脂肪酸の還元グリコール、ダイマー脂肪酸のエステルもしくは水素添加物の還元グリコールを接着剤に添加するとよい。
上記ダイマー脂肪酸は、各種不飽和脂肪酸を二量化させた酸であり、その構造としては、非環型、単環型、多環型、芳香環型が例示できる。
接着剤(第2の接着層15の構成要素)として使用するポリエステルポリオールの原料である多塩基酸は、特に限定されない。
また、ダイマー脂肪酸の出発物質である脂肪酸も特に限定されない。また、このようなダイマー脂肪酸を必須成分として、通常のポリエステルポリオールで用いられるような二塩基酸を導入しても構わない。
第2の接着層15を構成する主剤に対する硬化剤としては、例えば、ポリエステルポリオールの鎖伸長剤としても使用できるイソシアネート化合物を用いることが可能である。
これにより、接着剤塗膜の架橋密度が高まり、溶解性や膨潤性の向上につながるとともに、ウレタン基濃度が高まることで基材密着性の向上も期待できる。
熱ラミネート型の場合、第2の接着層15を形成する成分としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂を酸でグラフト変性させた酸変性ポリオレフィン系樹脂が好ましい。
ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、低密度、中密度、高密度のポリエチレン;エチレン−αオレフィン共重合体;ホモ、ブロック、又はランダムポリプロピレン;プロピレン−αオレフィン共重合体等を用いることができる。
上記ポリオレフィン系樹脂は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用して使用してもよい。グラフト変性する酸としては、例えば、カルボン酸、エポキシ化合物、酸無水物等を用いることができ、無水マレイン酸が好ましい。
第2の接着層15を構成する成分としては、電解液が浸透してきてもシーラント層16と金属箔層13との密着力を維持しやすくするために、ポリオレフィン系樹脂を無水マレイン酸でグラフト変性させた無水マレイン酸変性ポリオレフィン系樹脂が好ましいが、無水マレイン酸変性ポリプロピレンが特に好ましい。
第2の接着層15を押出成型により形成する場合、押出成型時に発生する応力等により、接着樹脂がMD方向(機械方向)に配向しやすい。この場合、第2の接着層15の異方性を緩和するために、第2の接着層15にエラストマーを配合してもよい。
第2の接着層15に配合するエラストマーとしては、例えば、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー等を用いることができる。
上記エラストマーの平均粒径は、エラストマーと接着樹脂との相溶性が向上し、また第2の接着層15の異方性を緩和する効果を向上させることの可能な粒径が好ましい。具体的には、上記エラストマーの平均粒径は、例えば、200nm以下が好ましい。
なお、エラストマーの平均粒径は、例えば、電子顕微鏡により、エラストマー組成物の断面を拡大した写真を撮影し、その後、画像解析により、分散した架橋ゴム成分の平均粒径を測定することで求められる。
上記エラストマーは、1種を単独で使用してもよし、2種以上を併用して使用してもよい。
第2の接着層15にエラストマーを配合する場合、第2の接着層15(100質量%)中に添加するエラストマーの配合量は、例えば、1〜25質量%が好ましく、10〜20質量%がより好ましい。
エラストマーの配合量が1質量%よりも少ないと、接着樹脂との相溶性が低下すると共に、第2の接着層15の異方性を緩和する効果が低下するため好ましくない。また、エラストマーの配合量が25質量%よりも多いと、第2の接着層15が電解液によって膨潤することを抑制する効果が低下してしまうため好ましくない。
したがって、第2の接着層15(100質量%)中に添加するエラストマーの配合量を1〜25質量%の範囲内で設定することで、接着樹脂との相溶性が向上し、第2の接着層15の異方性を緩和する効果も向上し、さらに第2の接着層15が電解液によって膨潤することを抑制できる。
第2の接着層15として、例えば、接着樹脂を有機溶媒に分散させたディスパージョンタイプの接着樹脂液を用いてもよい。
第2の接着層15の厚さとしては、例えば、1〜40μmが好ましく、5〜20μmがより好ましい。
シーラント層16は、第2の接着層15を介して、腐食防止処理層14に接着されている。シーラント層16は、リチウムイオン二次電池の組み立て時に熱溶着される層であり、内側に配置される層である。シーラント層16としては、例えば、熱溶着性フィルムを用いることができる。
シーラント層16を構成する熱溶着性フィルムの成分としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂を無水マレイン酸等でグラフト変性した酸変性ポリオレフィン系樹脂等を用いることができる。
なかでも、水蒸気のバリア性を向上させ、ヒートシールによって過度に潰れることなく電池の形態を構成可能なポリオレフィン系樹脂が好ましく、ポリプロピレンが特に好ましい。
該ポリプロピレンとしては、例えば、ランダムプロピレン、ホモプロピレン、ブロックプロピレン等がある。また、ポリプロピレンが好適に用いられるが、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレンの単層または多層、または、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレンのブレンド樹脂からなる単層または多層からなるフィルムも使用できる。
また、上記各タイプのポリプロピレン、すなわち、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン、ブロックポリプロピレンには、低結晶性のエチレンーブテン共重合体、低結晶性のプロピレンーブテン共重合体、エチレンとブテンとプロピレンの3成分共重合体からなるターポリマー、シリカ、ゼオライト、アクリル樹脂ビーズ等のアンチブロッキング剤(AB剤)、脂肪酸アマイド系のスリップ剤等を添加してもよい。
シーラント層16は、前述した各種樹脂が混合された熱溶着性フィルムを用いて構成してもよい。また、シーラント層16の構造は、単層フィルム構造であってもよいし、多層フィルム構造であってもよい。
シーラント層16として、押出成型により形成した熱溶着性フィルムを使用する場合、該熱溶着性フィルムの押出し方向に配向傾向がある。このため、配向によるシーラント層16の異方性を緩和する観点から、熱溶着性フィルムにエラストマーを配合してもよい。
これにより、蓄電デバイス用外装材10を冷間成型して凹部を形成する際にシーラント層16が白化することを抑制できる。
シーラント層16を構成するエラストマーとしては、例えば、第2の接着層15を構成するエラストマーとして例示した材料と同じ材料を用いることができる。
シーラント層16が多層フィルム構造である場合、多層フィルム構造を構成する複数の層のうち、少なくとも1層がエラストマーを含むように構成してもよい。
例えば、シーラント層16として、積層されたランダムポリプロピレン層/ブロックポリプロピレン層/ランダムポリプロピレン層よりなる3層積層構造の場合、エラストマーは、ブロックポリプロピレン層のみに配合してもよいし、ランダムポリプロピレン層のみに配合してもよいし、ランダムポリプロピレン層とブロックポリプロピレン層との両方に配合してもよい。
また、シーラント層16に滑り性を付与するために、滑剤を含有させてもよい。このように、シーラント層16が滑剤を含有することで、冷間成型により、蓄電デバイス用外装材10に凹部を形成する際、蓄電デバイス用外装材10において延伸率の高い凹部の辺や角となる部分が必要以上に延伸されることを抑制可能となる。
これにより、金属箔層13と第2の接着層15との間が剥離したり、シーラント層16と第2の接着層15とにおいてクラックによる破断や白化が生じたりすることを抑制することができる。
シーラント層16に滑剤を含有させる場合、シーラント層16(100質量%)中の滑剤の含有量は、例えば、0.001質量%〜0.5質量%が好ましい。
滑剤の含有量が0.001質量%よりも少ないと、冷間成型時にシーラント層16が白化することを抑制することが困難となる。また、滑剤の含有量が0.5質量%よりも大きいと、シーラント層16の面と接触する他の層の面との間における密着強度が低下してしまう恐れがあるからである。
したがって、シーラント層16(100質量%)中の滑剤の含有量を0.001質量%〜0.5質量%の範囲内とすることで、冷間成型時にシーラント層16が白化することを抑制できると共に、シーラント層16の面と接触する他の層の面との間における密着強度の低下を抑制できる。
易接着処理層18は、基材層11の第2の面11bと基材保護層19との間に配置されている。易接着処理層18は、基材層11の第2の面11bと基材保護層19とを接着するための層である。
易接着処理層18としては、例えば、基材層11(例えば、熱可塑性樹脂フィルム層)の第2の面11bに、ポリエステル、アクリル、ポリウレタン、アクリルグラフトポリエステル等の樹脂を主成分とする塗布層を用いることができる。
また、上記本発明の一態様に係る蓄電デバイス用外装材において、易接着処理層18の材料は、ポリエステル、アクリル、ポリウレタンのうち、少なくとも1種を含む樹脂組成物であってもよい。
(ポリエステル樹脂)
ポリエステル樹脂としては、接着性の点から、共重合成分を導入しガラス転移温度を低下させた共重合ポリエステルが好ましい。
共重合ポリエステルは、塗工性の点から水溶性もしくは水分散性を有することが好ましい。このような共重合ポリエステルとしては、スルホン酸基又はそのアルカリ金属塩基からなる群より選択される少なくとも1種の基が結合した共重合ポリエステル(以下、「スルホン酸基含有共重合ポリエステル」という)を用いることが好ましい。
ここでスルホン酸基含有共重合ポリエステルとは、ジカルボン酸成分又はグリコール成分の一部にスルホン酸基又はそのアルカリ金属塩基からなる群より選択される少なくとも1種の基が結合したポリエステルをいい、なかでも、スルホン酸基又はそのアルカリ金属塩基からなる群より選択される少なくとも1種の基を含有した芳香族ジカルボン酸成分を全酸成分に対して2〜10モル%の割合で用いて調整した共重合ポリエステルが好ましい。
このようなジカルボン酸の例としては、5−ナトリウムスルホイソフタル酸が好適である。この場合、他のジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、p−β−オキシエトキシ安息香酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ジカルボキシジフェニル、4,4’−ジカルボキシベンゾフェノン、ビス(4−カルボキシフェニル)エタン、アジピン酸、セバシン酸、シクロヘキサン−1,4−ジカルボン酸等が挙げられる。
スルホン酸基含有共重合ポリエステルを製造するためのグリコール成分としては、エチレングリコールが主として用いられ、この他に、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等を用いることができる。中でも、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール等を共重合成分として用いると、ポリスチレンスルホン酸塩との相溶性が向上するという点で好ましい。
また、本発明において用いることができるポリエステル樹脂としては、変性ポリエステル共重合体、例えば、ポリエステル、ウレタン、エポキシなどで変性したブロック共重合体、グラフト共重合体などを使用してもよい。
本発明では、密着性を向上させるためにポリエステル樹脂以外を含有させてもよい。このような樹脂としては、例えば、ウレタン樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。
(アクリル樹脂)
本発明のアクリル樹脂を構成するモノマー成分としては、例えば、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート(アルキル基としてはメチル基、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、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、ラウリル基、ステアリル基、シクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基、フェニルエチル基など)、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレートなどのヒドロキシ基含有モノマー、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、N,N−ジメチロールアクリルアミド、N−メトキシメチルアクリルアミド、N−メトキシメチルメタクリルアミド、N−フェニルアクリルアミドなどのアミド基含有モノマー、N,N−ジエチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジエチルアミノエチルメタクリレートなどのアミノ基含有モノマー、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレートなどのエポキシ基含有モノマー、アクリル酸、メタクリル酸およびそれらの塩(リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩など)などのカルボキシル基、またはその塩を含有するモノマーなどを用いることができ、これらは1種もしくは2種以上を用いて共重合される。更に、これらは他のモノマーと併用することができる。
他のモノマーとしては、例えば、アリルグリシジルエーテルなどのエポキシ基含有モノマー、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸およびそれらの塩(リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩など)などのスルホン酸基またはその塩を含有するモノマー、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、およびそれらの塩(リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩など)などのカルボキシル基またはその塩を含有するモノマー、無水マレイン酸、無水イタコン酸などの酸無水物を含有するモノマー、ビニルイソシアネート、アリルイソシアネート、スチレン、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルトリスアルコキシシラン、アルキルマレイン酸モノエステル、アルキルフマール酸モノエステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アルキルイタコン酸モノエステル、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、塩化ビニルなどを用いることができる。
また、本発明において用いることができるアクリル樹脂としては、変性アクリル共重合体、例えば、ポリエステル、ウレタン、エポキシなどで変性したブロック共重合体、グラフト共重合体などを使用してもよい。
本発明において用いられるアクリル樹脂のガラス転移点(Tg)は特に限定されるものではないが、好ましくは0〜90℃、より好ましくは10〜80℃にするとよい。
Tgが低いと高温高湿下での密着性が低下したり、高いと延伸時にクラックが発生したりすることがある。また、該アクリル樹脂の分子量は10万以上が好ましく、より好ましくは30万以上である。分子量が低いと耐湿熱性が低下する場合がある。
本発明では、密着性を向上させるためにアクリル樹脂以外を含有させてもよい。このような樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。
(ポリウレタン樹脂)
水系ポリウレタン樹脂としては、粒子径が小さく、安定性が良好な点から自己乳化型が好ましい。その粒子径は、10〜100nm程度にするとよい。
本発明に用いる水系ポリウレタン樹脂はそのガラス転移点(Tg)が40℃〜150℃が望ましい。Tgが40℃未満のものは塗工後ロール状に巻き取る際ブロッキングが発生するため好ましくない。塗工後の乾燥温度よりTgが高すぎると均一な膜を形成しにくいため、150℃よりも高いTgは好ましくない。
また、本発明は架橋剤を添加しても良いが、水系ポリウレタンの架橋剤としては、水溶性エポキシ化合物等、汎用の水溶性架橋剤が使用できる。水溶性エポキシ化合物は、水への溶解性があり、2個以上のエポキシ基を有する化合物であり、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等のグリコール類1モルとエピクロルヒドリン2モルとのエーテル化によって得られるポリエポキシ化合物、フタル酸、テレフタル酸、アジピン酸、シュウ酸等のジカルボン酸類1モルとエピクロルヒドリン2モルとのエステル化によって得られるジエポキシ化合物等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。
これら水溶性架橋剤は水系ポリウレタン樹脂と架橋し、塗膜の耐水性、耐溶剤性を向上し、塗工するフィルムとの密着性にも寄与する。
本発明では、密着性を向上させるためにウレタン樹脂以外を含有させてもよい。このような樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などが挙げられる。
また、易接着処理層18は、例えば、主成分である上記樹脂と、多官能イソシアネート、多官能グリシジル化合物、メラミン系化合物等の硬化剤と、を含むように構成してもよい。
このように、主成分である上記樹脂と、多官能イソシアネート、多官能グリシジル化合物、メラミン系化合物等の硬化剤と、を含むことにより、架橋構造を取り入れることが可能となるので、強硬な易接着処理層18を構成することができる。
易接着処理層18を構成する塗布層を形成する際に使用する塗布液は、溶剤系でもよいし、水系でもよい。水系の主剤を用いた分散タイプ(ディスパージョン)は、分子量が大きく、分子間凝集力が向上するため、アルコールに対する浸透性が低下する。よって、水系の主剤を用いた分散タイプ(ディスパージョン)の液体を塗布液として用いることで、アルコールラビング性を向上させることができる。
基材保護層19は、基材層11を保護する層であり、易接着処理層18を介して、基材層11の第2の面11bに接着されている。
基材保護層19は、水酸基を有する基を側鎖に有するポリエステルポリオール及びアクリルポリオールよりなる群から選ばれる少なくとも1種の主剤と、イソシアネート系硬化剤(例えば、イソシアネートのビューレット体やイソシアヌレート体等)と、を含んだ構成とされている。
水酸基を有する基(官能基)を側鎖に有するポリエステルポリオールは、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である。
このようなポリエステルポリオールとしては、例えば、二塩基酸の1種以上と、水酸基を3つ以上有する化合物の1種以上とを反応させることで得られるポリエステルポリオールを例示することができる。
水酸基を3つ以上有する化合物の水酸基のうちの未反応の部位が、上記ポリエステルポリオールの側鎖の水酸基となる。
二塩基酸としては、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ブラシル酸等の脂肪族系二塩基酸や、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族系二塩基酸等を用いることができる。
また、水酸基を3つ以上有する化合物としては、例えば、ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等を用いることができる。
また、ポリエステルポリオールとして、例えば、上記二塩基酸及び水酸基を3つ以上有する化合物に加えて、必要に応じてジオールを反応させた化合物を用いてもよい。
ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、メチルペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール等の脂肪族系ジオールや、シクロヘキサンジオール、水添キシリレングリーコル等の脂環式系ジオールや、キシリレングリーコル等の芳香族系ジオール等を用いることができる。
また、上記ポリエステルポリオールの両末端の水酸基として、例えば、2官能以上のイソシアネート化合物の1種以上を反応させることで鎖伸長させたポリエステルウレタンポリオールを用いてもよい。
2官能以上のイソシアネート化合物としては、例えば、2,4−もしくは2,6−トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,2,4−もしくは2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソプロピリデンジシクロヘキシル−4,4’−ジイソシアネート等を用いることができる。
また、上記イソシアネート化合物のアダクト体、ビューレット体、イソシアヌレート体を用いて鎖伸長したポリエステルウレタンポリオールを用いてもよい。
水酸基を有する基を側鎖に有するアクリルポリオールは、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アクリルポリオールである。
上記アクリルポリオールとしては、例えば、少なくとも水酸基含有アクリルモノマーと(メタ)アクリル酸とを共重合して得られる(メタ)アクリル酸に由来する繰り返し単位を主成分とする共重合体を用いることができる。
また、水酸基含有アクリルモノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等を用いることができる。
水酸基含有アクリルモノマー及び(メタ)アクリル酸と共重合する成分としては、アルキル(メタ)アクリレート系モノマー(アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。);(メタ)アクリルアミド、N−アルキル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジアルキル(メタ)アクリルアミド(アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。)、N−アルコキシ(メタ)アクリルアミド、N,N−ジアルコキシ(メタ)アクリルアミド(アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基等が挙げられる。)、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−フェニル(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有モノマー;グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル等のグリシジル基含有モノマー;(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシラン等のシラン含有モノマー;(メタ)アクリロキシプロピルイソシアネート等のイソシアネート基含有モノマーが挙げられる。
ポリオールとしては、例えば、電解液耐性により優れたアクリルポリオールを用いることが好ましい。ポリオールは、求められる機能や性能に応じて適宜使用することができ、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
硬化剤として用いるイソシアネートとしては、脂肪族イソシアネートでも芳香族イソシアネートでも構わないが、脂肪族イソシアネートが好ましい。
脂肪族系イソシアネート硬化剤は、芳香環を有していない2官能以上のイソシアネート化合物である。芳香環を有していないことにより、紫外線によるベンゼン環のキノイド化が起きず、黄変を抑制できることから、蓄電デバイス用外装材10の最外層に適している。
脂肪族系イソシアネート硬化剤としては、例えば、メチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,2,4−もしくは2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソプロピリデンジシクロヘキシル−4,4’−ジイソシアネート等を用いることができる。
このようなイソシアネート化合物のビューレット体やイソシアヌレート体を用いることで、基材保護層19の架橋密度がより向上するため、アルコールでの拭き取り耐性(アルコール耐性)を向上させることができる。
その結果、基材保護層19により、基材層11が電解液によって劣化することが抑制されると共に、アルコールによる拭き取りによっても剥がれにくくなるため、アルコールでの拭き取り後において、好適に蓄電デバイス用外装材10を再利用することができる。
イソシアネート化合物のビューレット体またはイソシアヌレート体は、硬化剤に占める割合が10質量パーセント(wt%)以上であれば上述の効果を奏し、比率が高くなるほど効果も大きくなるため、ビューレット体およびイソシアヌレート体の一方または両方のみからなる硬化剤が最も好ましい。
電解液耐性の向上させる観点から、脂肪族系イソシアネート硬化剤としては、例えば、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートを用いることが好ましい。
硬化剤の自己修復性能が向上することに加え、上記脂肪族系イソシアネート硬化剤と上記ポリオールの水酸基との反応性においては、イソホロンジイソシアネートと上記ポリオールの水酸基との反応性よりも1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートと上記ポリオールの水酸基との反応性の方が高いため、量産適性を考慮すると、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートが特に好ましい。
上述した主剤及び硬化剤の組み合わせとしては、アクリルポリオールと1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのビューレット体の組み合わせがより好ましい。
主剤のポリオールが有する水酸基(OH)と、硬化剤のイソシアネートが有するイソシアネート基(NCO)とのモル比(=NCO/OH)は、0.5〜50が好ましく、1〜20がより好ましい。
上記モル比(=NCO/OH)が0.5よりも小さいと、耐傷性、及び電解液耐性が低下してしまう。また、上記モル比(=NCO/OH)が50よりも大きいと、基材保護層19が脆くなってしまうため、成型性を十分に確保することが困難となる。
したがって、主剤のポリオールが有する水酸基(OH)と、硬化剤のイソシアネートが有するイソシアネート基(NCO)とのモル比(=NCO/OH)を0.5〜50の範囲内にすることで、耐傷性、及び電解液耐性が向上させることができると共に、基材保護層19の成型性を十分に確保することができる。
上記水酸基を有する基を側鎖に有するポリエステルポリオール及びアクリルポリオールよりなる群から選ばれる少なくとも1種の主剤、及びイソシアネート系硬化剤(例えば、イソシアネートのビューレット体やイソシアヌレート体等)に替えて、基材保護層19を構成する母材として、例えば、ポリエーテルポリオール、カーボネートポリオールなどの主剤に対し、2官能以上のイソシアネート化合物を作用させたポリウレタン樹脂が挙げられる。
ポリエステルポリオールは、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ブラシル酸などの脂肪族系、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族系の二塩基酸の一種以上、そしてエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、メチルペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、ドデカンジオールなど脂肪族系、シクロヘキサンジオール、水添キシリレングリーコルなどの脂環式系、キシリレングリーコルなどの芳香族系ジオールの一種以上を用いて得ることが可能である。
また、さらにこのポリエステルポリオールの両末端の水酸基を、例えば2,4−もしくは2,6−トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,2,4−もしくは2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソプロピリデンジシクロヘキシル−4,4’−ジイソシアネートなどから選ばれるイソシアネート化合物の単体、あるいは少なくとも一種以上から選択される上記イソシアネート化合物からなるアダクト体、ビューレット体、イソシアヌレート体を用いて鎖伸長したポリエステルウレタンポリオールなどが挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのエーテル系のポリオールや、鎖長伸長剤として上述したイソシアネート化合物を作用させたポリエーテルウレタンポリオールを用いることが可能である。
アクリルポリオールは、上述したアクリル系モノマーを用いて重合したアクリル樹脂を用いることが可能である。カーボネートポリオールは、カーボネート化合物とジオールとを反応させて得ることができる。
カーボネート化合物としてはジメチルカーボネート、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネートなどを用いることができる。ジオールとしてはエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、メチルペンタンジオール、ヘキサンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール、ノナンジオール、デカンジオール、ドデカンジオールなどの脂肪族ジオール、シクロヘキサンジオール、水添キシリレングリール、などの脂環式ジオール、キシリレングリール、など芳香族ジオールなどの1種以上の混合物が用いられたカーボネートポリオール、あるいは上述したイソシアネート化合物により鎖伸長を施したポリカーボネートウレタンポリオールを用いることが可能である。
これらの各種ポリオールは求められる機能や性能に応じて、これらの単独で、あるいは2種以上のブレンドの状態で用いても構わない。これらの主剤に上述したイソシアネート系化合物を硬化剤として用いることでポリウレタン系接着剤として用いることが可能である。
さらに、接着促進のため、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、エポキシ化合物、リン化合物、シランカップリング剤などを配合することも可能である。カルボジイミド化合物としては、N,N’−ジ−o−トルイルカルボジイミド、N,N’−ジフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−2,6−ジメチルフェニルカルボジイミド、N,N’−ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)カルボジイミド、N,N’−ジオクチルデシルカルボジイミド、N−トリイル−N’−シクロヘキシルカルボジイミド、N,N’−ジ−2,2−ジ−t−ブチルフェニルカルボジイミド、N−トリイル−N’−フェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−p−ニトロフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−p−アミノフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−p−ヒドロキシフェニルカルボジイミド、N,N’−ジ−シクロヘキシルカルボジイミド、およびN,N’−ジ−p−トルイルカルボジイミドなどが挙げられる。
オキサゾリン化合物としては、2−オキサゾリン、2−メチル−2−オキサゾリン、2−フェニル−2−オキサゾリン、2,5−ジメチル−2−オキサゾリン、2,4−ジフェニル−2−オキサゾリンなどのモノオキサゾリン化合物、2,2’−(1,3−フェニレン)−ビス(2−オキサゾリン)、2,2’−(1,2−エチレン)−ビス(2−オキサゾリン)、2,2’−(1,4−ブチレン)−ビス(2−オキサゾリン)、2,2’−(1,4−フェニレン)−ビス(2−オキサゾリン)などのジオキサゾリン化合物が挙げられる。
同様にエポキシ化合物としては、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリアルキレングリコールのような脂肪族のジオールのジグリシジルエーテル、ソルビトール、ソルビタン、ポリグリセロール、ペンタエリスリトール、ジグリセロール、グリセロール、トリメチロールプロパンなどの脂肪族ポリオールのポリグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールなどの脂環式ポリオールのポリグリシジルエーテル、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、トリメリット酸、アジピン酸、セバシン酸などの脂肪族、芳香族の多価カルボン酸のジグリシジルエステルまたはポリグリシジルエステル、レゾルシノール、ビス−(p−ヒドロキシフェニル)メタン、2,2−ビス−(p−ヒドロキシフェニル)プロパン、トリス−(p−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,2,2−テトラキス(p−ヒドロキシフェニル)エタンなどの多価フェノールのジグリシジルエーテルもしくはポリグリシジルエーテル、N,N’−ジグリシジルアニリン、N,N,N−ジグリシジルトルイジン、N,N,N’,N’−テトラグリシジル−ビス−(p−アミノフェニル)メタンのようにアミンのN−グリシジル誘導体、アミノフェールのトリグリシジル誘導体、トリグリシジルトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、トリグリシジルイソシアヌレート、オルソクレゾール型エポキシ、フェノールノボラック型エポキシが挙げられる。
また、リン系化合物としては、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ-t-ブチルフェニル)4,4’−ビフェニレンホスフォナイト、ビス(2,4−ジ-t-ブチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、4,4’−ブチリデン-ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェニル−ジ−トリデシル)ホスファイト、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ジトリデシルホスファイト−5−t−ブチル−フェニル)ブタン、トリス(ミックスドモノおよびジ−ノニルフェニル)ホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、4,4’−イソプロピリデンビス(フェニル−ジアルキルホスファイト)などが挙げられる。
シランカップリング剤としては、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシランなど各種シランカップリング剤を使用することが可能である。その他、基材保護層19に求められる性能に応じて、各種添加剤や安定剤も配合しても構わない。
基材保護層19の厚さは、例えば、1〜10μmが好ましく、1〜5μmがより好ましい。基材保護層19の厚さが1μmよりも薄いと、優れた電解液耐性を得ることが困難となってしまう。また、基材保護層19の厚さが10μmよりも厚いと、蓄電デバイス用外装材10の薄型化が困難となってしまう。
したがって、基材保護層19の厚さを1〜10μmの範囲内とすることで、優れた電解液耐性を得ることができると共に、蓄電デバイス用外装材10を薄型化して、省スペース性を向上させることができる。
基材保護層19の外面19aは、マット処理が施されていることが好ましい。これにより、基材保護層19の外面19aのすべり性が向上するため、冷間成型において、蓄電デバイス用外装材10が過度に金型に密着することを抑制可能となるため、成型性を向上させることができる。また、つや消し効果を得ることができる。
マット処理を施すために、基材保護層19は、フィラーを含んでもよい。該フィラーとしては、例えば、シリカ、アクリル、アルミナ、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化チタン等の無機材料の微粒子や、アクリルビーズや、ポリプロピレン、ポリエチレンのワックス等の樹脂材料の微粒子、を用いることができるが、これらに限定するものではない。
基材保護層19が含有するフィラーとしては、シリカの微粒子が好ましい。このように、基材保護層19がシリカの微粒子を含有することで、プレス成形時に樹脂割れ(言い換えれば、微細なクラックによる白化)が発生することを抑制できる。
上記フィラーの平均粒径が0.2μmよりも小さいと、十分な滑性が得られない恐れがある。また、上記フィラーの平均粒径が3μmよりも大きいと、基材保護層19が脆くなる恐れがある。したがって、フィラーの平均粒径は、例えば、0.2μm以上3μm以下の範囲内で設定することが好ましい。
基材保護層19に含まれるフィラーの含有比率は、例えば、5重量%以上50重量%以下であることが好ましい。フィラーの含有比率が5重量%よりも小さいと、基材保護層19の外面19aに一定の滑性を付与することが困難となる。また、フィラーの含有比率が50重量%よりも大きいと、基材保護層19の外面19aに膜荒れが発生してしまう。
したがって、基材保護層19に含まれるフィラーの含有比率を5重量%以上50重量%以下にすることで、基材保護層19の外面19aに一定の滑性を付与することができると共に、基材保護層19の外面19aの膜荒れを防ぐことが可能となるので、蓄電デバイス用外装材10の表面の外観不良を防ぐことができる。
本発明における「平均粒径」とは、粒径及び粒径分布の測定法の一つであるコールターカウンター法により測定した平均の粒径と定義する。
コールターカウンター法とは、電解溶液中に1個の小孔のある隔壁を設け、その両側に電極をおいて電圧を加えると、電流が流れるが、その抵抗は隔壁の小孔部の体積で決まる。
この電解質溶液中にフィラーを分散させて希薄な懸濁液とし、隔壁の一方から吸引することで、フィラーが小孔中を通過する。
このとき、フィラーの体積分だけ電解質が減り、電気抵抗が増大する。したがって、この抵抗の変化量がフィラーの体積を示し、抵抗変化の発生数がフィラーを示す。これにより、粒径分布が得られ、該粒度分布からフィラーの平均粒径を求めることができる。
基材保護層19は、例えば、滑剤(スリップ剤)、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、光安定剤、粘着付与剤等の添加剤を含んでもよい。
滑剤としては、例えば、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘニン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド等の脂肪酸アミドを用いることができる。
滑剤は、基材保護層19の外面19aに塗布してもよいし、基材保護層19内に含有されるように配置してもよい。
滑剤を基材保護層19の外面19aに塗布してスリップ剤層を形成する場合には、例えば、脂肪酸アミドをイソプロピルアルコール、酢酸エチル、トルエン、メチルエチルケトン等の溶剤に0.1〜10%となるように希釈した希釈液を作製し、その後、ロールコート法、或いは噴霧法を用いて、該希釈液をコーティング或いは噴霧することで、上記スリップ剤層を形成する。
コーティング或いは噴霧される脂肪酸アミドの量は、例えば、1平方メートルあたり0.1mg以上の量であれば、充分な効果を得ることが可能なスリップ剤層を形成することができる。
また、コーティング或いは噴霧される脂肪酸アミドの量を1平方メートルあたり10mg以下とすることで、蓄電デバイス用外装材10を冷間成型する金型やヒートシール装置の汚染を防ぐことができる。
上記アンチブロッキング剤としては、例えば、シリカ等の各種フィラー系のアンチブロッキング剤を用いることが好ましい。また、上記添加剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用して使用してもよい。
本実施の形態の蓄電デバイス用外装材によれば、基材層11の第2の面11側に配置され、基材層11と基材保護層19とを接着する易接着処理層19を有することにより、基材保護層19の外面19aをアルコールで拭き取った際、基材層11から基材保護層19が剥がれることを抑制することが可能となる。
これにより、外面19aがアルコールで拭き取られた基材保護層19を有する蓄電デバイス用外装材10を再利用することができる。
次に、図1を参照して、本実施の形態の蓄電デバイス用外装材10の製造方法について説明する。但し、本実施の形態の蓄電デバイス用外装材10の製造方法は、下記に説明する製造方法に限定されない。
始めに、基材11の第2の面11bに、易接着処理層18を形成する。ここでは、易接着処理層18の形成方法の一例として、インラインコート法について説明する。
始めに、結晶配向が完了する前の熱可塑性樹脂フィルムに、易接着処理層18の主成分となる上記樹脂を分散剤で分散させた分散体を含有する水性塗布液を準備する。
次いで、基材層11の第2の面11bに、上記水性塗布液を塗布する。次いで、塗布された上記水性塗布液を乾燥させ、その後、少なくとも一軸方向に延伸させる。
次いで、熱処理により、熱可塑性樹脂フィルムの配向を完了させることで、基材層11の第2の面11bに易接着処理層18が形成される。
このようなインラインコート法を用いて、易接着処理層18を形成することで、基材層11と易接着処理層18との密着性が向上するため、基材層11と易接着処理層18との間のアルコール耐性を向上させることができる。
なお、易接着処理層18の形成方法は、上記方法に限定されることなく、いかなる方法を用いてもよい。
また、易接着処理層18を形成するタイミングは、本実施の形態に限定されない。
次いで、金属箔層13上に、腐食防止処理層14を形成する。具体的には、金属箔層13の一方の面に、腐食防止処理剤(腐食防止処理層14の母材)を塗布し、その後、乾燥、硬化、焼付けを順次行うことで、腐食防止処理層14を形成する。
上記腐食防止処理剤としては、例えば、塗布型クロメート処理用の腐食防止処理剤等を用いることができる。腐食防止処理剤の塗布方法は、特に限定されないが、例えば、グラビアコート法、グラビアリバースコート法、ロールコート法、リバースロールコート法、ダイコート法、バーコート法、キスコート法、コンマコート法等の方法を用いることができる。
なお、金属箔層13として、未処理の金属箔層を用いてもよいし、ウェットタイプの脱脂処理又はドライタイプの脱脂処理により、脱脂処理を施した金属箔層を用いてもよい。
次いで、金属箔層13の他方の面(腐食防止処理層14が形成された面の反対側に位置する面)に、第1の接着層12を介して、基材層11の第1の面11aを接着させる。
金属箔層13と基材層11とを接着させる方法としては、例えば、ドライラミネーション法、ノンソルベントラミネーション法、ウェットラミネーション法等の方法を用いることができる。
なお、金属箔層13と基材層11とを接着させる際に、接着性の促進のため、室温〜100℃の範囲内の温度でエージング(養生)処理を行ってもよい。
次いで、金属箔層13と接触する面とは反対側に位置する腐食防止処理層14の面に、第2の接着層15を介して、シーラント層16を接着させる。
第2の接着層15がドライラミネート方式の場合、前述した接着剤を用いて、金属箔層13と接触する面とは反対側に位置する腐食防止処理層14の面に、ドライラミネーション法、ノンソルベントラミネーション法、ウェットラミネーション法等の方法でシーラント層16を接着させる。
第2の接着層15が熱ラミネート方式の場合、第2の接着層15を介しての腐食防止処理層14とシーラント層16との接着方法としては、例えば、以下に説明するドライプロセス法とウェットプロセス法とを用いることができる。
ドライプロセス法を用いる場合、腐食防止処理層14の一方の面に、接着樹脂(第2の接着層15の母材)を押出ラミネートすることで、第2の接着層15を形成する。
その後、シーラント層16となるフィルムを第2接着層15上に積層させて、第2の接着層15を介して、腐食防止処理層14とシーラント層16とを接着させる。
なお、シーラント層16を構成するフィルムは、インフレーション法またはキャスト法により製造することができる。
その後、腐食防止処理層14と第2接着層15との密着性を向上させる目的で、熱処理(例えば、エージング処理)を行ってもよい。
また、インフレーション法またはキャスト法を用いて、第2の接着層15とシーラント層16とを熱ラミネーションにより積層させることで、第2の接着層15を介してシーラント層16を積層してもよい。
ウェットプロセス法を用いる場合、酸変性ポリオレフィン系樹脂等の接着樹脂のディスパージョンタイプの接着樹脂液(第2の接着層15の母材)を腐食防止処理層14上に塗工し、接着樹脂液に含まれる接着樹脂の融点以上の温度で溶媒を揮発させることで、該接着樹脂を溶融軟化させて焼き付けすることで、第2の接着層15を形成する。その後、熱ラミネーション等の熱処理により、第2接着層15上にシーラント層16を積層させる。
次いで、易接着処理層18を介して、外面19aが蓄電デバイス用外装材10の最外面となるように、基材層11と基材保護層19とを接着させることで、図1に示す蓄電デバイス用外装材10が製造される。
基材保護層19は、前記ウレタン樹脂を溶融させて押出す押出成型等で形成してもよい。また、基材保護層19の外面19aには、マット処理等の加工を施してもよい。
なお、本実施の形態の蓄電デバイス用外装材10の製造方法は、上記説明した製造方法に限定されない。
例えば、金属箔層13の他方の面に、第1の接着層12を介して、基材層11の第1の面11aを接着させた後に、金属箔層13に腐食防止処理層14を形成してもよい。
また、易接着処理層18を介して、基材層11と基材保護層19とを接着させた後に、金属箔層13の他方の面に、第1の接着層12を介して、基材層11の第1の面11aを接着させたてもよい。
さらに、腐食防止処理層14を形成する工程と、押出ラミネーションにより、第2接着層15上にシーラント層16を積層させる工程と、をインラインで連続的に行ってもよい。
また、金属箔層13の両面に腐食防止処理層14を形成してもよい。
本実施の形態の蓄電デバイス用外装材の製造方法によれば、基材11の第2の面11bに、易接着処理層18を形成し、その後、易接着処理層18を介して、基材層11と基材保護層19とを接着させることで、基材保護層19の外面19aをアルコールで拭き取った際、基材層11から基材保護層19が剥がれることを抑制することが可能となる。
これにより、外面19aがアルコールで拭き取られた基材保護層19を有する蓄電デバイス用外装材10を再利用することができる。
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
以下、本発明の実施例及び比較例について説明するが、本発明は、下記実施例により何ら限定されるものではない。
(塗工剤の製造法)
塗工剤A:東亞合成株式会社製の水溶性ポリエステル“アロンメルトPES−1000にニホンポリウレタン工業株式会社製の自己乳化型ポリイソシアネート”アクアネート100“および日本触媒化学工業株式会社製の真球状シリカ微粒子“シーホスター”KE−P30(平均粒子径0.3μm)を95/5/0.5の配合比で加え、水で希釈した。
塗工剤B:中央理化学工業株式会社製の水溶性メタクリル酸メチル共重合体“リカボンド”SA−R615A(Tg67℃)にナガセ化成工業株式会社製の水溶性ポリエポキシ化合物“デコナール”EX−521(ポリグリセロールポリグリシジルエーテル)および日本触媒化学工業株式会社製の真球シリカ微粒子“シーホスター”KE−P30(平均粒子径0.3μm)を75/25/0.5の配合比で加え、水で希釈した。
塗工剤C:武田薬品工業株式会社製の自己乳化型ポリウレタン樹脂“タケラック”W−0610にナガセ化成工業株式会社の巣要請ポリエポキシ化合物“デコナール”EX−521(ポリグリセロールポリグリシジルエーテル)、日信化学工業株式会社製の“サーフィノール440”、および日産化学工業株式会社製のコロイダルシリカ“スノーテックス”ST−C(平均粒子径10〜20nm)を70/30/0.05/5の配合比で加え、水で希釈した。
(実施例1)
実施例1では、以下の手法により、蓄電デバイス用外装材S1を作製した。始めに、金属箔層13として、厚さ40μmとされた軟質アルミニウム箔8079材(東洋アルミニウム株式会社製)を準備した。
次いで、金属箔層13の一方の面に、グラビアコートにより、溶媒として蒸留水を使用し、かつ固形分濃度10質量%に調整したポリリン酸ナトリウム安定化酸化セリウムゾル(腐食防止処理剤)を塗布した。このとき、酸化セリウム100質量部に対して、リン酸は、10質量部とした。
次いで、塗布されたポリリン酸ナトリウム安定化酸化セリウムゾルを乾燥させた後、焼付け処理を順次行うことで、腐食防止処理層14を形成した。
このとき、乾燥、焼き付け条件としては、温度を150℃、処理時間を30秒とした。
次いで、基材層11の第2の面11bに易接着処理層18が形成され、かつ第1の面11aがコロナ処理された積層体(基材層11と易接着処理層18とが積層された積層体。以下、「積層体P1」という。)を準備した。
基材層11としては、厚さ15μmのナイロンフィルムを用いた。
易接着処理層18は、インラインコート法を用いて、基材層11の第2の面11bに易接着処理層18の母材となる塗工剤Cを固形分で0.1g/mとなるように塗工し、乾燥させることで、厚さ約0.1μmの易接着処理層18を形成した。
次いで、金属箔層13の他方の面(腐食防止処理層14が形成された面の反対側に位置する面)に、第1の接着層12として、ポリウレタン系接着剤(三井化学ポリウレタン株式会社製、A525/A50(商品名))を塗布した。
次いで、ドライラミネート法により、第1の接着剤12を介して、金属箔層13と積層体P1を構成する基材層11の第1の面11aとを接着させた。
その後、第1の接着剤12、金属箔層13、及び積層体P1よりなる構造体を、温度が60℃の雰囲気中で6日間放置することで、エージング処理した。
次いで、金属箔層13と接触する面とは反対側に位置する腐食防止処理層14の面に、第2の接着層15を形成した。このとき、第2の接着層15は、第2の接着層15の母材となる無水マレイン酸変性ポリプロピレンを押出すことで形成した。このとき、第2の接着層15の厚さは、20μmとした。
次いで、サンドイッチラミネーション法により、第2の接着層15を介して、腐食防止処理層14に、シーラント層16となる厚さ40μmのポリオレフィンフィルム層を接着(加熱圧着)した。
次いで、易接着処理層18を介して、基材11の第2の面11bに対して、基材保護層19を接着した。これにより、実施例1の蓄電デバイス用外装材S1を作製した。
基材保護層19としては、アクリルポリオールに1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのアダクト体及びイソシアヌレート体をモル比(=NCO/OH)が2となるようにトルエンに溶解させた塗布液を母材として形成されたものを用いた。
このとき、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのアダクト体と1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体との比率は、1:1とした。
また、基材保護層19の厚さは、約4μmとした。
(実施例2)
実施例2では、実施例1の蓄電デバイス用外装材S1を作製する際に使用した積層体P1に替えて、積層体P2を用いたこと以外は、蓄電デバイス用外装材S1の製造方法と同様な手法により、実施例2の蓄電デバイス用外装材S2を作製した。
積層体P2では、積層体P1の易接着処理層18を構成する材料とは異なる材料を用いて易接着処理層18を形成したこと以外は、積層体P1と同様な構成とした。
実施例2の易接着処理層18は、インラインコート法を用いて、基材層11の第2の面11bに易接着処理層18の母材となる塗工剤Bを固形分で0.1g/mとなる様に塗工し乾燥することで、厚さ約0.1μmの易接着処理層18を形成した。
(実施例3)
実施例3では、実施例1の蓄電デバイス用外装材S1を作製する際に使用した積層体P1に替えて、積層体P3を用いたこと以外は、蓄電デバイス用外装材S1の製造方法と同様な手法により、実施例3の蓄電デバイス用外装材S3を作製した。
積層体P3では、積層体P1の易接着処理層18を構成する材料とは異なる材料を用いて易接着処理層18を形成したこと以外は、積層体P1と同様な構成とした。
実施例3の易接着処理層18は、インラインコート法を用いて、基材層11の第2の面11bに易接着処理層18の母材となる塗工剤Cを固形分で0.5g/mとなるように塗工し、乾燥させることで、厚さ約0.1μmの易接着処理層18を形成した。
(実施例4)
実施例4では、実施例3の蓄電デバイス用外装材S3を作製する際に使用した積層体P3に替えて、積層体P4を用いたこと以外は、蓄電デバイス用外装材S3の製造方法と同様な手法により、実施例4の蓄電デバイス用外装材S4を作製した。
積層体P4では、積層体P3を構成する厚さ15μmのナイロンフィルム(基材層11)に替えて、厚さ12μmのポリエステルフィルム(基材層11)を用いたこと以外は、積層体P3と同様な構成とした。
(実施例5)
実施例5では、実施例1の蓄電デバイス用外装材S1を作製する際に使用した基材保護層19の材料を変更したこと以外は、蓄電デバイス用外装材S1の製造方法と同様な手法により、実施例6の蓄電デバイス用外装材S5を作製した。
実施例5では、アクリルポリオールに1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのビューレット体をモル比(=NCO/OH)が2となるようにトルエンに溶解させた塗布液を用いて、基材保護層19を形成した。
(実施例6)
実施例6では、実施例2の蓄電デバイス用外装材S2を作製する際に使用した基材保護層19に替えて、実施例5で使用した基材保護層19と同様な構成とされた基材保護層19を用いたこと以外は、実施例2の蓄電デバイス用外装材S2の製造方法と同様な手法により、実施例6の蓄電デバイス用外装材S6を作製した。
(実施例7)
実施例7では、実施例3の蓄電デバイス用外装材S3を作製する際に使用した基材保護層19に替えて、実施例5で使用した基材保護層19と同様な構成とされた基材保護層19を用いたこと以外は、実施例3の蓄電デバイス用外装材S3の製造方法と同様な手法により、実施例7の蓄電デバイス用外装材S7を作製した。
(比較例1)
比較例1では、実施例1の蓄電デバイス用外装材S1を構成する易接着処理層18を使用しないで、基材層11の両面をコロナ処理したこと以外は、実施例1の蓄電デバイス用外装材S1の製造方法と同様な手法により、比較例1の電デバイス用外装材T1を作製した。
比較例1では、実施例1で使用した条件と同じ条件を用いて、基材層11の両面をコロナ処理した。
(比較例2)
比較例2では、実施例1の蓄電デバイス用外装材S1を構成する易接着処理層18を使用しないで、基材層11の第1の面11aをコロナ処理し、第2の面11bをコロナ処理しなかったこと以外は、実施例1の蓄電デバイス用外装材S1の製造方法と同様な手法により、比較例2の電デバイス用外装材T2を作製した。
比較例2では、実施例1で使用した条件と同じ条件を用いて、基材層11の第1の面11aをコロナ処理した。
(比較例3)
比較例3では、比較例1の蓄電デバイス用外装材T1を構成する厚さ15μmのナイロンフィルム(基材層11)に替えて、厚さ12μmのポリエステルフィルム(基材層11)を用いたこと以外は、比較例1の蓄電デバイス用外装材T1の製造方法と同様な手法により、比較例3の蓄電デバイス用外装材T3を作製した。
(実施例1〜7、及び比較例1〜3の蓄電デバイス用外装材S1〜S7,T1〜T3のアルコールラビング耐性の評価試験)
次いで、実施例1〜7、及び比較例1〜3の蓄電デバイス用外装材S1〜S7,T1〜T3を用いて、基材保護層19の外面19aを、エタノール(アルコールの一例)を染み込ませたウェスで一方向にこすり、基材保護層19が剥がれるまでの回数を計測した。
この試験により得られた結果が50回以下の場合には、×(insufficient)という判定を行い、得られた結果が50回〜100回の場合には、○(fair)という判定を行い、得られた結果が100回以上の場合には、◎(excellent)と判定した。
この結果(具体的には、実施例1〜7、及び比較例1〜3の蓄電デバイス用外装材S1〜S7,T1〜T3のアルコールラビング耐性の評価結果)を表1に示す。
なお、表1には、アルコールラビング耐性の評価結果の他、実施例1〜7、及び比較例1〜3の蓄電デバイス用外装材S1〜S7,T1〜T3における基材層の種類、易接着処理層の有無も合わせて示す。
Figure 2015176764
(アルコールラビング耐性の評価結果のまとめ)
表1を参照するに、実施例1〜7の蓄電デバイス用外装材S1〜S7の評価結果から、基材層11と基材保護層19との間に易接着処理層18を配置し、易接着処理層18を介して、基材層11と基材保護層19とを接着することで、良好なアルコールラビング耐性を得ることができることが確認できた。
これは、基材層11と基材保護層19との間に易接着処理層18を配置することで、基材層11と基材保護層19との間の密着性が向上したためと考えられる。
一方、基材層と基材保護層との間に易接着処理層18を形成しなかった比較例1〜3の蓄電デバイス用外装材T1〜T3では、アルコールラビング耐性が悪い結果となった。
また、実施例1〜7の蓄電デバイス用外装材S1〜S7のアルコールラビング耐性の評価結果から、アクリルポリオールに1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのビューレット体をモル比(=NCO/OH)が2となるようにトルエンに溶解させた塗布液を用いて形成された基材保護層19を有する実施例5〜7の蓄電デバイス用外装材S5〜S7の方が、アクリルポリオールに1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのアダクト体及びイソシアヌレート体をモル比(=NCO/OH)が2となるようにトルエンに溶解させた塗布液を用いて形成された基材保護層19を有する実施例1〜4の蓄電デバイス用外装材S1〜S4よりも良い結果が得られた。
これは、実施例5〜7の蓄電デバイス用外装材S5〜S7を構成する基材保護層19の方が、実施例1〜4の蓄電デバイス用外装材S1〜S4を構成する基材保護層19のよりもアルコールラビング耐性が高いことに起因するものと思われる。
本発明は、蓄電デバイス用外装材に適用できる。
10…蓄電デバイス用外装材、11…基材層、11a…第1の面、11b…第2の面、12…第1の接着層、13…金属箔層、14…腐食防止処理層、15…第2の接着層、16…シーラント層、18…易接着処理層、19…基材保護層、19a…外面

Claims (4)

  1. 第1の接着層と接触する第1の面と、該第1の面の反対側に配置された第2の面と、を有し、前記第1の接着層、金属箔層、腐食防止処理層、第2の接着層、及びシーラント層が順次積層された基材層と、
    前記基材層の前記第2の面に配置された易接着処理層と、
    前記易接着処理層を介して、前記基材層と接着することで、該基材層を保護する基材保護層と、
    を有することを蓄電デバイス用外装材。
  2. 前記易接着処理層の材料は、ポリエステル、アクリル、ポリウレタン、及びアクリルグラフトポリエステルのうち、少なくとも1種を含む樹脂組成物であることを特徴とする請求項1記載の蓄電デバイス用外装材。
  3. 前記基材保護層は、水酸基を有する基を側鎖に有するポリエステルポリオール及びアクリルポリオールよりなる群から選ばれる少なくとも1種の主剤と、
    イソシアネート系硬化剤と、
    を含むことを特徴とする請求項1または2記載の蓄電デバイス用外装材。
  4. 前記基材層は、ポリエステルフィルムまたはポリアミドフィルムであることを特徴とする請求項1ないし3のうち、いずれか1項記載の蓄電デバイス用外装材。
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