DE112006001372B4

DE112006001372B4 - Material für ein Batteriegehäuse und Batteriegehäuse

Info

Publication number: DE112006001372B4
Application number: DE112006001372.6T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hata
Original assignee: Showa Denko Packaging Co Ltd
Current assignee: Resonac Packaging Corp
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2017-07-27
Anticipated expiration: 2026-04-29
Also published as: KR20080021612A; KR101230734B1; CN101185180A; US20090130407A1; WO2006126370A1; CN100547826C; JP5519895B2; JP2006331897A; US20120064319A1; DE112006001372T5; US8541080B2; US8129008B2

Abstract

Material für ein Batteriegehäuse, aufweisend eine hitzebeständige orientierte Harz-Filmschicht, die eine äußere Schicht bildet, eine thermoplastische nicht-orientierte Harzfilmschicht, die eine innere Schicht bildet, und eine zwischen den beiden Filmschichten angeordnete Aluminiumfolienschicht, wobei als hitzebeständiger orientierter Harzfilm ein hitzebeständiger biaxial-orientierter Polyamidfilm mit einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 2 bis 20% verwendet wird, wobei der prozentuale Schrumpfungsgrad eine Größenveränderung eines Testexemplars (10 cm × 10 cm) des hitzebeständigen orientierten Harzfilms in Richtung der Orientierung durch Eintauchen des Testexemplars in 95°C heißes Wasser für 30 Minuten ist, und gemäß der folgenden Gleichung berechnet ist: Prozentualer Schrumpfungsgrad (%) = {(X – Y)/X} × 100, wobei X die entlang der Orientierungsrichtung gemessene Größe vor der Eintauchbehandlung und Y die entlang der Orientierungsrichtung gemessene Größe nach der Eintauchbehandlung ist, und wobei der prozentuale Schrumpfungsgrad des biaxial-orientierten Films der Mittelwert der Größenveränderungen in den zwei Orientierungsrichtungen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Material für ein Batteriegehäuse, beispielsweise für ein Lithium-Ionen-Akkumulator-Gehäuse.
In dieser Beschreibung steht der Begriff „Aluminium” für sowohl Aluminium als auch für dessen Legierungen.
Lithium-Ionen-Akkumulatoren fanden weitreichende Verwendung als Leistungsquellen für, zum Beispiel, Personal-Computer vom Notebook-Format, Videokameras, Mobiltelefone oder Elektroautos. Als solch ein Lithium-Ionen-Akkumulator wurde eine Batterie verwendet, bei welcher der Umfang des Batteriekörpers von einem Gehäuse bedeckt ist. Als Material bzw. Verkapselungsmaterial oder Gehäusematerial für das Gehäuse ist zum Beispiel ein Material bekannt, bei dem eine aus einem orientierten Polyamidfilm gebildete äußere Schicht, eine Aluminiumfolienschicht, und eine aus einem nicht-orientierten Polypropylenfilm gebildete innere Schicht in dieser Reihenfolde integral bzw. ganzheitlich gebondet sind (siehe hierzu JP 2001-6631 A ).
Bei einem solchen Material für Batteriegehäuse wird eine hohe Verformbarkeit für Verformungen durch Tiefziehen benötigt, da das Material für verschiedene Batteriekonfigurationen geformt wird. Um die hohe Verformbarkeit beim Tiefziehen zu erreichen, wird herkömmlicherweise ein Material verwendet, in welchem eine Reihe von Fettsäureamiden als Gleiteigenschaften verleihende Komponenten auf die Oberfläche eines Films einer äußeren Schicht abgeschieden wurden, um das Gleiten des Materials in einer Pressform während des Formens (siehe hierzu JP 2002-216714 A ) zu verbessern, oder ein Material, welches eine Aluminiumfolienschicht und eine äußere Schicht aufweist, die dicker als die Aluminiumfolienschicht ist.
Bei der Struktur, in welcher Fettsäureamide als die Gleiteigenschaften verleihende Komponenten auf die Oberfläche eines Films einer äußeren Schicht abgeschieden wurden, tritt jedoch das Problem auf, dass ein Schritt des Abscheidens bzw. Aufbringens der die Gleiteigenschaften verleihenden Komponenten benötigt wird und daher die Produktivtät gering ist. Ferner gibt es noch ein anderes Problem, nämlich dass die die Gleiteigenschaften verleihenden Komponenten während des Behandelns unter Vakuum oder des Versiegelns der Batterie ausdampfen und dass die ausgedampften Komponenten auf den Prozessierungsgeräten haften bleiben, wodurch eine Reinigung zum Entfernen der haftengebliebenen Komponenten erforderlich wird und daher die Produktivität weiter verringert wird.
Ferner gibt es bei einer Struktur, in welcher die Dicke des Films der äußeren Schicht im Vergleich zur Dicke der Aluminiumfolienschicht erhöht ist, das Problem, dass sich die volumetrische Energiedichte der Batterie verschlechtert, da sich die Gesamtdicke des Materials erhöht.
JP 2005-022336 A offenbart ein Verpackungsmaterial und einen Behälter, der aus diesem Material hergestellt ist, US 2004/029001 A1 offenbart ein Batterie-Paket und JP 2004-285342 A offenbart einen polyesterbasierten Film zur Laminierung von Metallplatten.
Die Erfindung wurde in Hinblick auf den oben erwähnten technischen Hintergrund gemacht, und beabsichtigt, ein Batteriegehäuse und ein Material für ein Batteriegehäuse bereitzustellen, das eine hervorragende Verformbarkeit gewährleistet und eine hinreichende volumetrische Energiedichte ohne Beschichtung mit Gleiteigenschaften verleihenden Komponenten erzielt.
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, hat der Erfinder zunächst herausgefunden, dass der prozentuale Schrumpfungsgrad einer hitzebeständigen orientierten Harzfilmschicht, die eine äußere Schicht eines Gehäusematerials bildet, die Verformbarkeit des Gehäusematerials beeinflusst, und hat daraufhin die Erfindung vollendet. Die vorliegende Erfindung stellt ein Material für ein Batteriegehäuse gemäß Anspruch 1 und ein Batteriegehäuse gemäß Anspruch 5 bereit. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. Dies bedeutet unter anderen, dass die Erfindung die folgend aufgeführten Mittel bereitstellt.

(1) Ein Material für ein Batteriegehäuse, aufweisend eine orientierte Filmschicht aus einem hitzebeständige Harz, die eine äußere Schicht bildet, eine nicht-orientierte Filmschicht aus einem thermoplastischen Harz, die eine innere Schicht bildet, und eine zwischen den beiden Filmschichten angeordnete Aluminiumfolienschicht, wobei als hitzebeständiger orientierter Harzfilm ein hitzebeständiger, biaxial-orientierter Polyamidfilm mit einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 2 bis 20% verwendet wird, wobei der prozentuale Schrumpfungsgrad eine Größenveränderung eines Testexemplars (10 cm × 10 cm) des hitzebeständigen orientierten Harzfilms in Richtung der Orientierung durch Eintauchen des Testexemplars in 95°C heißes Wasser für 30 Minuten ist, und gemäß der folgenden Gleichung berechnet ist: Prozentualer Schrumpfungsgrad (%) = {(X – Y)/X} × 100, wobei X die entlang der Orientierungsrichtung gemessene Größe vor der Eintauchbehandlung und Y die entlang der Orientierungsrichtung gemessene Größe nach der Eintauchbehandlung ist, und wobei der prozentuale Schrumpfungsgrad des biaxial-orientierten Films der Mittelwert der Größenveränderungen in den zwei Orientierungsrichtungen ist.
(2) Das Material für ein Batteriegehäuse, wie es unter Punkt (1) beschrieben ist, wobei der prozentuale Schrumpfungsgrad des orientierten Films zwischen 5 bis 10% liegt.
(3) Das Material für ein Batteriegehäuse, wie es unter einem der Punkte (1) bis (2) beschrieben ist, wobei die Dicke der hitzebeständigen orientierten Filmschicht zwischen 12 bis 50 μm beträgt, die Dicke der thermoplastischen nicht-orientierten Harzfilmschicht zwischen 20 bis 80 μm beträgt, und die Dicke der Aluminiumfolienschicht zwischen 5 bis 50 μm beträgt.
(4) Das Material für ein Batteriegehäuse, wie es unter einem der Punkte (1) bis (3) beschrieben ist, wobei die hitzebeständige orientierte Harzfilmschicht und die Aluminiumfolienschicht über verschiedene Urethan-Familien Klebeschichten integral laminiert sind.
(5) Ein Batteriegehäuse, dadurch hergestellt, indem das unter einem der Punkte (1) bis (4) beschriebene Material mittels Tiefziehens oder Streckens verformt wurde.

Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der Erfindung, wie sie oben unter Punkt (1) angegeben ist, weist das Material, da als hitzebeständige orientierte Harzfilmschicht eine hitzebeständiger orientierter Film mit einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 2 bis 20% verwendet wird, eine hervorragende Verformbarkeit für, beispielsweise, Verformungen durch Tiefziehen oder Streckziehen auf. Dadurch wird ermöglicht, ein scharfes Formen der Höhen- und Tiefen-Konfiguration durchzuführen. Da eine hervorragende Verformbarkeit gewährleistet werden kann, ohne dass es erforderlich ist, eine Gleiteigenschaften verleihende Komponenten aufzubringen, ist es nicht erforderlich, einen Schritt des Aufbringendes bzw. Abscheidens von Gleiteigenschaften verleihenden Komponenten durchzuführen, wie es gemäß dem Stand der Technik erforderlich wäre, was eine hervorragende Produktivität zur Folge hat. Da es ferner nicht speziell erforderlich ist, die Dicke der äußeren Filmschicht hinsichtlich der Dicke der Aluminiumfolie zu erhöhen, wie es gemäß des Standes der Technik erforderlich wäre, ist eine ausreichende volumetrische Energiedichte gewährleistet.
Da bei der Erfindung, wie sie oben unter Punkt (1) angegeben ist, als der hitzebeständige orientierte Harzfilm ein hitzebeständiger biaxial-orientierter Polyamidfilm mit einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 2 bis 20% verwendet wird, ist sie besonders hervorragend hinsichtlich der Verformbarkeit bei, beispielsweise, Tiefziehen oder Streckziehen. Daher wird die Formung einer schärferen und tieferen Konfiguration erreicht. Da die hervorragende Verformbarkeit oder Umformbarkeit, wie oben erwähnt, ohne ein Beschichten mit Gleiteigenschaften verleihenden Komponenten gewährleistet werden kann, ist es nicht erforderlich, einen Schritt des Beschichtens mit Gleiteigenschaften verleihenden Komponenten durchzuführen, wie es gemäß dem Stand der Technik erforderlich wäre, was eine hervorragende Produktivität ergibt. Da es ferner nicht speziell erforderlich ist, die Dicke der äußeren Filmschicht wie gemäß des Standes der Technik hinsichtlich der Dicke der Aluminiumfolie zu erhöhen, wird eine ausreichende volumetrische Energiedichte gewährleistet.
Da gemäß der Erfindung, wie sie oben unter Punkt (2) angegeben ist, der prozentuale Schrumpfungsgrad des orientierten Films zwischen 5 bis 10% liegt, kann die Verformbarkeit für Verformungen durch, beispielsweise, Tiefziehen oder Strecken, verbessert werden, wodurch die Formung einer schärferen und tieferen Konfiguration ermöglicht wird.
Gemäß der Erfindung, wie sie oben unter Punkt (3) angegeben ist, kann die Erzeugung von Nadellöchern in ausreichender Weise verhindert werden und eine Kostenreduzierung erreicht werden.
Gemäß der Erfindung, wie sie oben unter Punkt (4) angegeben ist, können, da die hitzebeständige orientierte Harzfilmschicht und die Aluminiumfolienschicht über eine Reihe von Urethanklebeschichten integral laminiert sind, schärfere Formen erreicht werden.
Gemäß der Erfindung, wie sie oben unter Punkt (5) angegeben ist, ist es möglich, ein Batteriegehäuse bereitzustellen, das eine scharfe und tiefe Struktur aufweist.
1 ist eine Querschnittansicht, welche ein Ausführungsbeispiel eines Materials gemäß der Erfindung zeigt;
2 ist eine Ansicht, welche ein Beispiel für ein Produktionsverfahren zum Herstellen eines Materials für ein Batteriegehäuse gemäß der Erfindung zeigt.
Ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Material 1 für ein Batteriegehäuse ist in 1 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Material als Gehäusematerial für Lithium-Ionen-Akkus verwendet. Das Material 1 für ein Batteriegehäuse hat eine Struktur, bei der eine hitzebeständige orientierte Harzfilmschicht (äußere Schicht) 2 durch eine erste Klebeschicht 5 ganzheitlich auf die obere Oberfläche einer Aluminiumfolienschicht 4 laminiert ist und eine thermoplastische nicht-orientierte Harzfilmschicht (innere Schicht) 3 durch eine zweite Klebeschicht 6 ganzheitlich auf die untere Oberfläche der Aluminiumfolienschicht 4 laminiert ist.
Die hitzebeständige orientierte Harzfilmschicht (äußere Schicht) 2 ist ein Bestandteil, welches hauptsächlich eine Rolle spielt für die Gewährleistung einer guten Verformbarkeit als Gehäusematerial, d. h. welches hauptsächlich zur Verhinderung des Brechens der Aluminiumfolie aufgrund einer Einschnürung, welche manchmal während des Formgebungsprozesses auftritt, wichtig ist. In dieser Erfindung ist es notwendig, als hitzebeständige orientierte Harzfilmschicht 2 einen hitzebeständigen orientierten Film mit einem prozentualen Schrumpfungsgrad zwischen 2 bis 20% zu verwenden. Falls der prozentuale Schrumpfungsgrad weniger als 2% beträgt, können während des Prozesses der Verformung durch, beispielsweise, Tiefziehen oder Streckziehen Brüche und/oder Risse des Materials auftreten. Andererseits kann, wenn der prozentuale Schrumpfungsgrad 20% übersteigt, nach dem Formgebungsprozess, d. h. nach dem Verformen durch, beispielsweise, Tiefziehen oder Streckziehen, eine Abtrennung der hitzebeständigen orientierten Filmschicht 2 von der Aluminiumfolienschicht 4 auftreten. Unter anderem ist es vorzuziehen, als hitzebeständigen orientierten Harzfilm einen hitzebeständigen orientierten Harzfilm mit einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 5 bis 10% zu verwenden.
Ferner ist es vorzuziehen, als hitzebeständige orientierte Filmschicht 2 einen biaxial-orientierten Film mit einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 2 bis 20% zu verwenden, einen biaxial-orientierten Polyethylen(PEN)-Film mit einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 2 bis 20%, oder einen biaxial-orientierten Polyethylenterephtalat(PET)-Film mit einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 2 bis 20% zu verwenden. In diesen Fällen kann die Verformbarkeit für, beispielsweise, Tiefziehen oder Streckziehen weiter verbessert werden, wodurch die Formung einer schärferen und tieferen Struktur ermöglicht wird.
Der oben erwähnte „prozentualen Schrumpfungsgrad” kennzeichnet eine Größenveränderung eines Testexemplars in Richtung der Orientierung durch Eintauchen des Testexemplars (10 cm × 10 cm) des hitzebeständigen orientierten Harzfilms 2 in 95°C heißes Wasser für 30 Minuten, und wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet: Prozentualer Schrumpfungsgrad (%) = {(X – Y)/X} × 100, wobei

X: die entlang der Orientierungsrichtung gemessene Größe vor der Eintauchbehandlung und
Y: die entlang der Orientierungsrichtung gemessene Größe nach der Eintauchbehandlung ist.

Der prozentuale Schrumpfungsgrad im Fall des Verwendens eines biaxial-orientierten Films ist der Mittelwert der Größenveränderungsraten in den zwei Orientierungsrichtungen.
Der prozentuale Schrumpfungsgrad des hitzebeständigen orientierten Harzfilms 2 kann durch, beispielsweise, Einstellen der Thermofixierungstemperatur zur Zeit des Streckprozesses gesteuert werden.
Es ist vorzuziehen, die Dicke der hitzebeständigen orientierten Harzfilmschicht zwischen 12 bis 50 μm einzustellen.
Die thermoplastische nicht-orientierte Harzfilmschicht (innere Schicht) 3 ist ein Bestandteil, welcher für Erlangung der hervorragenden chemischen Beständigkeit gegen starke korrosive elektrolytische Lösungen, wie sie beispielsweise in Lithium-Ionen-Akkus verwendet werden, und für die Erlangung der Wärmeversiegelungs-Natur des Materials eine Rolle spielt.
Die thermoplastische nicht-orientierte Harzfilmschicht 3 ist nicht in spezieller Weise beschränkt. Jedoch besteht die Schicht 3 vorzugsweise aus einem nicht-orientierten Film, hergestellt aus mindestens einem der thermoplastischen Harze, welche aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen, Polyprophylen, Olefin-Familien-Copolymer (Engl.: olefin series copolymer), Säure-Modifikationen davon, und Ionomer ausgewählt ist.
Die Dicke der thermoplastischen nicht-orientierten Harzfilmschicht 3 liegt vorzugsweise im Bereich von 20 bis 80 μm. Das Einstellen der Dicke auf 20 μm oder mehr ermöglicht eine ausreichende Vermeidung der Erzeugung von Nadellöchern, und das Einstellen der Dicke auf 80 μm oder darunter ermöglicht die Reduzierung des Harzanteils und eine Kostenreduzierung. Unter anderem ist es mehr zu bevorzugen, dass die Dicke der thermoplastischen nicht-orientierten Filmschicht 3 auf 30 bis 50 μm eingestellt ist.
Die hitzebeständige orientierte Harzfilmschicht 2 und die thermoplastische nicht-orientierte Harzfilmschicht 3 können jeweils eine Einzelschicht oder eine Mehrfachschicht sein.
Die Aluminiumfolienschicht 4 ist ein Bestandteil, der für die Erlangung der Gasbarrieren-Natur des Verhinderns des Eindringens von Sauerstoff und/oder eines Gases mit Wassergehalt in das Material eine Rolle spielt. Als die Aluminiumfolienschicht 4 kann vorzugsweise eine Folie aus reinem Aluminium oder aus einer Al-Fe-Legierung (Engl.: Al-Fe series alloys) mit einer Dicke im Bereich von 5 bis 50 μm verwendet werden.
Die erste Klebeschicht 5 ist nicht speziell beschränkt. Zum Beispiel können hierzu Urethan-Familien-Klebeschichten und acrilysche Klebeschichten beispielhaft genannt werden. Unter anderem ist es vorzuziehen, dass die erste Klebeschicht 5 eine Urethan-Familien-Klebeschicht, hergestellt aus einer Reihe von Zwei-Komponenten Urethan-Familien-Klebern ist. In diesem Fall kann eine schärfere Formgebung durchgeführt werden.
Die zweite Klebeschicht 6 ist nicht speziell beschränkt. Zum Beispiel kann eine Klebeschicht, hergestellt aus Harz, das Urethan-Familien-Harze, acrylische Harze oder thermoplastische Elastomere enthält, oder säuremodifiziertes Polyethylen, wie zum Beispiel mit Maleinanhydridsäure modifiziertes Polyethylen oder mit Maleinanhydridsäure modifiziertes Polypropylen verwendet werden. Die zweite Klebeschicht 6 kann beispielsweise durch Laminieren eines Harzklebefilms (beispielsweise eines säuremodifizierten Polyolefinfilms) auf eine Oberfläche der thermoplastischen Filmschicht 3 gebildet werden.
Die oben genannten Ausführungsbeispiele verwenden die mit der ersten Klebeschicht 5 und der zweiten Klebeschicht 6 geschaffene Struktur. Jedoch sind sowohl die Schicht 5 als auch die Schicht 6 keine wesentlichen Strukturschichten. Eine Struktur, die nicht mit diesen Schichten ausgestattet ist, kann auch verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Material für Batteriegehäuse kann vorzugsweise als Material für Gehäuse für Lithium-Ionen-Akkus verwendet werden, welche eine hohe Volumenenergiedichte erfordern, ist aber nicht auf eine solche Verwendung beschränkt.
Indem das erfindungsgemäße Material 1 für Batteriegehäuse einem Umformungsprozess unterworfen wird (zum Beispiel Verformen durch Tiefziehen oder Strecken), kann ein Batteriegehäuse erhalten werden.
Beispiel
Als nächstes werden konkrete Beispiele der Erfindung erklärt, jedoch ist die Erfindung nicht auf diese speziellen Beispiele beschränkt.
Beispiel 1
Wie in 2 gezeigt, während eine mit Maleinanhydridsäure modifizierte Polypropylenschicht 21 mit einer Dicke von 3 μm und eine nicht-modifizierte Polypropylenschicht 22 mit einer Dicke von 12 μm gemeinsam stranggepresst werden, wird eine Aluminiumfolie 4 (AA8079-O-Material) mit einer Dicke von 40 μm von der linken Seite in 2 und ein nicht-orientierter, aus Polypropylen gemachter Film 3 mit einer Dicke von 30 mm von der rechten Seite in 2 her zugeführt, und die Aluminiumfolie 4 und der nicht-orientierte Film 3 werden mit der mit Maleinanhydridsäure modifizierten Polypropylenschicht 21 und der nicht-modifizierten Polypropylenschicht 22, die gemeinsam stranggepresst werden und dazwischen angeordnet sind, mittels einem Paar von heißen Druckwalzen laminiert.
Als nächstes wird auf der Oberfläche der Aluminiumfolie 4 des erhaltenen laminierten Films mit einer Gravurwalze eine Urethan-Familien-Klebeschicht 5 aufgebracht, und dann wird der Kleber auf denselben Grad durch Wärme getrocknet. Danach wird auf den Klebeoberfläche ein aus Nylon gemachter biaxial-orientierter Film 2 mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 10% laminiert. Somit wird ein Material für ein Batteriegehäuse erhalten.
Beispiel 2
Ein Batteriegehäuse-Material für wird auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass anstelle des aus Nylon gemachten, biaxial-orientierten Films mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 10% ein aus Nylon gemachter, biaxial-orientierter Film mit einer Dicke von 15 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 15% verwendet wird.
Beispiel 3
Ein Material für ein Batteriegehäuse wird auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass anstelle des aus Nylon gemachten, biaxial-orientierten Films mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 10% ein aus Nylon gemachter, biaxial-orientierter Film mit einer Dicke von 15 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 7% verwendet wird.
Vergleichsbeispiel 1
Ein Material für Batteriegehäuse wird auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass anstelle des aus Nylon gemachten, biaxial-orientierten Films mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 10% ein aus Nylon gemachter, biaxial-orientierter Film mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 1% verwendet wird.
Vergleichsbeispiel 2
Ein Material für Batteriegehäuse wird auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass anstelle des aus Nylon gemachten, biaxial-orientierten Films mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 10% ein aus Nylon gemachter, biaxial-orientierter Film mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 25% verwendet wird.
Beispiel 4
Ein Material für Batteriegehäuse wird auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass anstelle des aus Nylon gemachten, biaxial-orientierten Films mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 10% ein aus Polyethylen-Terephthalat (PET) gemachter, biaxial-orientierter Film mit einer Dicke von 12 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 18% verwendet wird.
Beispiel 5
Ein Material für Batteriegehäuse wird auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass anstelle des aus Nylon gemachten, biaxial-orientierten Films mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 10% ein aus Polyethylen-Terephthalat (PET) gemachter, biaxial-orientierter Film mit einer Dicke von 20 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 5% verwendet wird.
Beispiel 6
Ein Material für Batteriegehäuse wird auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass anstelle des aus Nylon gemachten, biaxial-orientierten Films mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 10% ein aus Polyethylen-Terephthalat (PET) gemachter, biaxial-orientierter Film mit einer Dicke von 12 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 8% verwendet wird.
Vergleichsbeispiel 3
Ein Material für Batteriegehäuse wird auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass anstelle des aus Nylon gemachten, biaxial-orientierten Films mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 10% ein aus Polyethylen-Terephthalat (PET) gemachter, biaxial-orientierter Film mit einer Dicke von 12 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 1% verwendet wird.
Vergleichsbeispiel 4
Ein Material für Batteriegehäuse wird auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass anstelle des aus Nylon gemachten, biaxial-orientierten Films mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 10% ein aus Polyethylen-Terephthalat (PET) gemachter, biaxial-orientierter Film mit einer Dicke von 12 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 25% verwendet wird.
Beispiel 7
Ein Material für Batteriegehäuse wird erhalten auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass anstelle des aus Nylon gemachten, biaxial-orientierten Films mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 10% ein aus Polyethylen-Naphthalat (PEN) gemachter, biaxial-orientierter Film mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 10% verwendet wird.
Beispiel 8
Ein Material für Batteriegehäuse wird auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass anstelle des aus Nylon gemachten, biaxial-orientierten Films mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 10% ein aus Polyethylen-Naphthalat (PEN) gemachter, biaxial-orientierter Film mit einer Dicke von 15 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 15% verwendet wird.
Beispiel 9
Ein Material für Batteriegehäuse wird auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass anstelle des aus Nylon gemachten, biaxial-orientierten Films mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 10% ein aus Polyethylen-Naphthalat (PEN) gemachter, biaxial-orientierter Film mit einer Dicke von 15 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 7% verwendet wird.
Vergleichsbeispiel 5
Ein Material für Batteriegehäuse wird auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass anstelle des aus Nylon gemachten, biaxial-orientierten Films mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 10% ein aus Polyethylen-Naphthalat (PEN) gemachter, biaxial-orientierter Film mit einer Dicke von 15 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 1% verwendet wird.
Vergleichsbeispiel 6
Ein Material für Batteriegehäuse wird auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass anstelle des aus Nylon gemachten, biaxial-orientierten Films mit einer Dicke von 25 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 10% ein aus Polyethylen-Naphthalat (PEN) gemachter, biaxial-orientierter Film mit einer Dicke von 15 μm und einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 25% verwendet wird.
Bezüglich jedes Materials für Batteriegehäuse, das wie oben erwähnt erhalten, d. h. hergestellt wurde, wurde dessen Leistungsfähigkeit auf Basis des im Folgenden dargestellten Bewertungsverfahrens bewertet.
Verfahren zur Einschätzung der Verformbarkeit
Ein Material wurde in eine Rohstruktur von 110 × 180 mm geformt und einem Schritt des Tiefziehens mit einem geraden Stempel ausgesetzt, der eine freie Umformungshöhe bzw. Ziehhöhe (Engl.: forming height) aufweist, und die Verformbarkeit wurde bei jeder Ziehhöhe bzw. bei jedem Ziehhöhenfortschritt (6 mm, 5 mm, 4 mm, 3 mm) wie folgt bewertet (siehe Tabelle). „O” bedeutet, dass kein Bruch bzw. Riss erzeugt wurde, „Δ” bedeutet, dass, obgleich in kleinen Bereichen Risse entstanden, fast keine Risse erzeugt wurden, und „x” bedeutet, dass fast auf der gesamten Oberfläche Risse erzeugt wurden. Der Ziehstempel der verwendeten Ziehmatrize war 60 mm lang an der langen Seite, 45 mm an der kurzen Seite, hatte einen Radius R von 1 bis 2 mm in den Ecken, von 1 bis 2 mm an den Stempelkanten bzw. an der Stempelschulter (Engl.: punch shoulder), und 0,5 mm an den Ziehmatrizenkanten bzw. an der Ziehmantrizenschulter.
Einschätzung des Auftretens externer Oberflächenabtrennung
Das geformte Werkstück (gefertigte Ware mit 3 mm geformter Höhe), welches durch den Schritt des Tiefziehens erhalten wurde, wird für 3 Stunden in einem Trockner belassen, bei 80°C, und dann in Augenschein genommen, um herauszufinden, ob eine Ablösung (Abtrennung) der äußeren Oberflächenschicht verursacht wurde.
Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, waren die Materialien für Batteriegehäuse gemäß der Beispiele 1 bis 9 hervorragend in der Verformbarkeit und waren geeignet, scharfe und tiefe Strukturen zu Bilden. Ferner ist keine Abtrennung der Außenflächenschicht aufgetreten.
Im Gegensatz dazu war in den Vergleichsbeispielen 1, 3 und 5, bei denen der prozentuale Schrumpfungsgrad weniger als 2% betrug, die Verformbarkeit ungenügend. Ferner ist in den Vergleichsbeispielen 2, 4, und 6, bei denen der prozentuale Schrumpfungsgrad 20% übertraf, eine Ablösung der äußeren Schicht aufgetreten.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Das erfindungsgemäße Material für Batteriegehäuse kann, beispielsweise, für Lithium-Ionen-Akkumulatoren verwendet werden.

Claims

Material für ein Batteriegehäuse, aufweisend eine hitzebeständige orientierte Harz-Filmschicht, die eine äußere Schicht bildet, eine thermoplastische nicht-orientierte Harzfilmschicht, die eine innere Schicht bildet, und eine zwischen den beiden Filmschichten angeordnete Aluminiumfolienschicht, wobei als hitzebeständiger orientierter Harzfilm ein hitzebeständiger biaxial-orientierter Polyamidfilm mit einem prozentualen Schrumpfungsgrad von 2 bis 20% verwendet wird, wobei der prozentuale Schrumpfungsgrad eine Größenveränderung eines Testexemplars (10 cm × 10 cm) des hitzebeständigen orientierten Harzfilms in Richtung der Orientierung durch Eintauchen des Testexemplars in 95°C heißes Wasser für 30 Minuten ist, und gemäß der folgenden Gleichung berechnet ist: Prozentualer Schrumpfungsgrad (%) = {(X – Y)/X} × 100, wobei X die entlang der Orientierungsrichtung gemessene Größe vor der Eintauchbehandlung und Y die entlang der Orientierungsrichtung gemessene Größe nach der Eintauchbehandlung ist, und wobei der prozentuale Schrumpfungsgrad des biaxial-orientierten Films der Mittelwert der Größenveränderungen in den zwei Orientierungsrichtungen ist.
Material für ein Batteriegehäuse gemäß Anspruch 1, wobei der prozentuale Schrumpfungsgrad des orientierten Films im Bereich von 5 bis 10% liegt.
Material für ein Batteriegehäuse gemäß Anspruch 1, wobei die Dicke der hitzebeständigen orientierten Filmschicht im Bereich zwischen 12 bis 50 μm liegt, die Dicke der thermoplastischen nicht-orientierten Harzfilmschicht im Bereich zwischen 20 bis 80 μm liegt, und die Dicke der Aluminiumfolienschicht im Bereich zwischen 5 bis 50 μm liegt.
Material für ein Batteriegehäuse gemäß Anspruch 1, wobei die hitzebeständige orientierte Harzfilmschicht und die Aluminiumfolienschicht über eine Urethan-Familien Klebeschicht integral laminiert sind.
Batteriegehäuse, dadurch erhalten, indem das Material gemäß Anspruch 1 einem Tiefzieh- oder Streckzieh-Umformungsprozess unterworfen wurde.