JP5704269B1 - 電池用包装材料の巻取体 - Google Patents
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Abstract
【課題】コーティング層の欠陥が適切に管理された電池用包装材料の巻取体を提供する。【解決手段】少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、前記コーティング層は、2液硬化型樹脂により形成されており、前記積層フィルムは、前記コーティング層から前記シーラント層へ突出した圧痕、または前記シーラント層から前記コーティング層へ突出した圧痕を有しており、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える前記圧痕の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークが付与されており、前記巻取体は、シーラント層の表面とコーティング層の表面とが接触するように巻き取られている、電池用包装材料の巻取体。【選択図】なし
Description
本発明は、電池用包装材料の巻取体、当該巻取体の製造方法、及び電池用包装材料の欠陥検査方法に関する。
従来、様々なタイプの電池が開発されている。これらの電池において、電極、電解質などにより構成される電池素子は、包装材料などにより封止される必要がある。電池用包装材料としては、金属製の包装材料が多用されている。
近年、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、パーソナルコンピュータ、カメラ、携帯電話などの高性能化に伴い、多様な形状を有する電池が求められている。また、電池には、薄型化、軽量化なども求められている。しかしながら、従来多用されている金属製の包装材料では、電池形状の多様化に追従することが困難である。また、金属製であるため、包装材料の軽量化にも限界がある。
そこで、多様な形状に加工が容易で、薄型化や軽量化を実現し得る電池用包装材料として、基材層/金属層/シーラント層が順次積層されたフィルム状の積層フィルムが提案されている。
例えば、特許文献1には、外側層としての2軸延伸ポリアミドフィルム層と、内側層としての熱可塑性樹脂未延伸フィルム層と、これら両フィルム層間に配設されたアルミニウム箔層とを含む電池ケース用包材が開示されている。
このような電池用包装材料は、生産ラインにおいては、一般に、帯状の積層フィルムとして製造され、これをロール状に巻き取った巻取体として保管、輸送などがされる。そして、電池の製造時に、巻取体から電池用包装材料を巻き出し、電池の製品仕様に従った所定の形状となるようにカットして使用される。
上記のような電池用包装材料を用いて電池を製造する際には、電池用包装材料の最外層表面に位置する基材層に電解液が付着する場合がある。基材層に電解液が付着すると、基材層が変色する場合があるため、基材層の上に耐電解液性などを有するコーティング層が設けられることがある。また、近年、電池の薄型化、小型化などの要求に伴って、電池用包装材料の各層の厚みもできるだけ薄くすることが求められている。このため、このようなコーティング層も、例えば5μm以下と非常に薄く形成される。
このような薄いコーティング層を備えた電池用包装材料においては、コーティング層の表面に微細な欠陥(欠損)が存在した場合にも、当該欠陥から基材層が露出してしまう。基材層の露出した箇所に電解液が接触すると、その箇所が変色するなどして、製品としては欠陥となってしまう。したがって、コーティング層に微細な欠陥のある電池用包装材を用いて電池を製造した場合、電池の製造過程においてコーティング層に電解液が付着して、変色が生じた場合に初めてコーティング層の欠陥が見出されることがある。このため、コーティング層の欠陥が管理されていない電池用包装材料の巻取体から電池用包装材料を切り出して、電池の製造に用いた場合、電池製造の歩留まりが低下する場合がある。
本発明は、このような問題に鑑みなされた発明である。すなわち、本発明は、最外層に位置するコーティング層の欠陥が好適に管理された、電池用包装材料の巻取体、当該巻取体の製造方法、及び電池用包装材料の最外層に位置するコーティング層の欠陥の検査方法を提供することを主な目的とする。
本発明者は、上記のような課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、電池用包装材料をロール状の巻取体として製造した後、当該巻取体から電池用包装材料を巻き出して電池の製造に用いるまでの間に、何らかの理由によりコーティング層に欠陥が生じていることが見出された。本発明者は、この理由について、さらに検討を重ねたところ、コーティング層が2液硬化型樹脂により形成されている場合において、積層フィルムのコーティング層からシーラント層へ突出する圧痕が存在すると、当該圧痕に起因する凸部が低い発生頻度で形成されており、この圧痕(凸部)のサイズがある一定の大きさを超える場合に、シーラント層の表面と前記コーティング層の表面とが接触するように積層フィルムを巻き取ると、シーラント層の表面にある当該凸部がコーティング層に押し当てられ、薄いコーティング層に欠損が生じることを見出した。このような圧痕は、製造工程において、積層フィルムが装置等に僅かに接触することなどにより形成されていると考えられる。
また、本発明者は、さらに検討を重ねたところ、上記とは逆に、シーラント層からコーティング層へ突出した圧痕が存在する場合には、コーティング層の当該圧痕に起因する凸部において、この圧痕(凸部)のサイズがある一定の大きさを超える場合に、当該凸部におけるコーティング層の厚みが薄くなり、シーラント層の表面と前記コーティング層の表面とが接触するように積層フィルムを巻き取ると、コーティング層の表面にある当該凸部がシーラント層に押し当てられ、コーティング層の凸部に欠損が生じることを見出した。
さらに、コーティング層を2液硬化型樹脂により形成する場合には、基材層の上に2液硬化型樹脂を塗布した後、完全に硬化される前に巻き取られることがあるため、2液硬化型樹脂によりコーティング層を形成する場合には、特に欠損が生じやすいことが明らかとなった。
そして、本発明者は、少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、コーティング層は、2液硬化型樹脂により形成されており、積層フィルムは、コーティング層からシーラント層へ突出した圧痕、またはシーラント層からコーティング層へ突出した圧痕を有しており、次の(1)または(2)の場合において、巻取体がシーラント層の表面とコーティング層の表面とが接触するように巻き取られている電池用包装材料の巻取体とすることにより、コーティング層の欠陥を適切に管理できることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて、さらに検討を重ねることにより完成された発明である。
(1)積層フィルムの表面において、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕の数が、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内である場合。
(2)積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕の位置が認識できるように、積層フィルムにマークが付与されている場合。
(1)積層フィルムの表面において、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕の数が、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内である場合。
(2)積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕の位置が認識できるように、積層フィルムにマークが付与されている場合。
すなわち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項1. 少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、
前記コーティング層は、2液硬化型樹脂により形成されており、
前記積層フィルムは、前記コーティング層から前記シーラント層へ突出した圧痕、または前記シーラント層から前記コーティング層へ突出した圧痕を有しており、
前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える前記圧痕の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークが付与されており、
前記巻取体は、シーラント層の表面とコーティング層の表面とが接触するように巻き取られている、電池用包装材料の巻取体。
項2. 前記コーティング層の厚みが、5μm以下である、項1に記載の電池用包装材料の巻取体。
項3. 前記積層フィルムの厚みが、200μm以下である、項1または2に記載の電池用包装材料の巻取体。
項4. 前記シーラント層側へ突出した圧痕の高さが、2μm以上である、項1〜3のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
項5. 前記巻取体は、前記積層フィルムの長さが200m以上、円形断面の直径が150mm以上のロール状である、項1〜4のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
項6. 項1〜5のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体の製造方法であって、
基材層と、金属層と、シーラント層とを積層させる工程と、
前記基材層の前記金属層とは反対側の表面に2液硬化型樹脂を塗布して前記コーティング層を形成する工程と、
を含む積層工程により、積層フィルムを得た後、
前記コーティング層から前記シーラント層へ突出した圧痕、または前記シーラント層から前記コーティング層へ突出した圧痕であって、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与するマーク付与工程と、
前記シーラント層の表面と前記コーティング層の表面とが接触するように前記積層フィルムを巻き取り、巻取体を得る巻取工程と、
を備える、電池用包装材料の巻取体の製造方法。
項7. 少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、
前記コーティング層は、2液硬化型樹脂により形成されており、
前記積層フィルムは、前記コーティング層から前記シーラント層へ突出した圧痕、または前記シーラント層から前記コーティング層へ突出した圧痕を有しており、
前記積層フィルムの表面において、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕の数が、幅80〜600mmの前記積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内であり、
前記巻取体は、シーラント層の表面とコーティング層の表面とが接触するように巻き取られている、電池用包装材料の巻取体。
項8. 前記コーティング層の厚みが、5μm以下である、項7に記載の電池用包装材料の巻取体。
項9. 前記積層フィルムの厚みが、200μm以下である、項7または8に記載の電池用包装材料の巻取体。
項10. 前記シーラント層側へ突出した圧痕の高さが、2μm以上である、項7〜9のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
項11. 前記巻取体は、前記積層フィルムの長さが200m以上、円形断面の直径が150mm以上のロール状である、項7〜10のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
項12. 項7〜11のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体の製造方法であって、
基材層と、金属層と、シーラント層とを積層させる工程と、
前記基材層の前記金属層とは反対側の表面に2液硬化型樹脂を塗布して前記コーティング層を形成する工程と、
を含む積層工程により、積層フィルムを得た後、
前記コーティング層から前記シーラント層へ突出した圧痕、または前記シーラント層から前記コーティング層へ突出した圧痕であって、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕が位置する部分を取り除いて、前記面積が0.2mm2を超える圧痕の数を、幅80〜600mmの前記積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内にする圧痕除去工程と、
前記シーラント層の表面と前記コーティング層の表面とが接触するように前記積層フィルムを巻き取り、巻取体を得る巻取工程と、
を備える、電池用包装材料の巻取体の製造方法。
項13. 前記圧痕除去工程において、前記積層フィルムの前記面積が0.2mm2を超える圧痕の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与する工程を備える、項12に記載の電池用包装材料の巻取体の製造方法。
項14. 少なくとも、2液硬化型樹脂により形成されたコーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の欠陥検査方法であって、
前記シーラント層の表面を撮像し、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕であって、前記コーティング層から前記シーラント層へ突出した圧痕、または前記シーラント層から前記コーティング層へ突出した圧痕の位置情報を記録する工程と、
前記位置情報に従い、前記面積が0.2mm2を超える圧痕の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与する工程と、
を備える、電池用包装材料の欠陥検査方法。
項1. 少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、
前記コーティング層は、2液硬化型樹脂により形成されており、
前記積層フィルムは、前記コーティング層から前記シーラント層へ突出した圧痕、または前記シーラント層から前記コーティング層へ突出した圧痕を有しており、
前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える前記圧痕の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークが付与されており、
前記巻取体は、シーラント層の表面とコーティング層の表面とが接触するように巻き取られている、電池用包装材料の巻取体。
項2. 前記コーティング層の厚みが、5μm以下である、項1に記載の電池用包装材料の巻取体。
項3. 前記積層フィルムの厚みが、200μm以下である、項1または2に記載の電池用包装材料の巻取体。
項4. 前記シーラント層側へ突出した圧痕の高さが、2μm以上である、項1〜3のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
項5. 前記巻取体は、前記積層フィルムの長さが200m以上、円形断面の直径が150mm以上のロール状である、項1〜4のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
項6. 項1〜5のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体の製造方法であって、
基材層と、金属層と、シーラント層とを積層させる工程と、
前記基材層の前記金属層とは反対側の表面に2液硬化型樹脂を塗布して前記コーティング層を形成する工程と、
を含む積層工程により、積層フィルムを得た後、
前記コーティング層から前記シーラント層へ突出した圧痕、または前記シーラント層から前記コーティング層へ突出した圧痕であって、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与するマーク付与工程と、
前記シーラント層の表面と前記コーティング層の表面とが接触するように前記積層フィルムを巻き取り、巻取体を得る巻取工程と、
を備える、電池用包装材料の巻取体の製造方法。
項7. 少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、
前記コーティング層は、2液硬化型樹脂により形成されており、
前記積層フィルムは、前記コーティング層から前記シーラント層へ突出した圧痕、または前記シーラント層から前記コーティング層へ突出した圧痕を有しており、
前記積層フィルムの表面において、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕の数が、幅80〜600mmの前記積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内であり、
前記巻取体は、シーラント層の表面とコーティング層の表面とが接触するように巻き取られている、電池用包装材料の巻取体。
項8. 前記コーティング層の厚みが、5μm以下である、項7に記載の電池用包装材料の巻取体。
項9. 前記積層フィルムの厚みが、200μm以下である、項7または8に記載の電池用包装材料の巻取体。
項10. 前記シーラント層側へ突出した圧痕の高さが、2μm以上である、項7〜9のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
項11. 前記巻取体は、前記積層フィルムの長さが200m以上、円形断面の直径が150mm以上のロール状である、項7〜10のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
項12. 項7〜11のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体の製造方法であって、
基材層と、金属層と、シーラント層とを積層させる工程と、
前記基材層の前記金属層とは反対側の表面に2液硬化型樹脂を塗布して前記コーティング層を形成する工程と、
を含む積層工程により、積層フィルムを得た後、
前記コーティング層から前記シーラント層へ突出した圧痕、または前記シーラント層から前記コーティング層へ突出した圧痕であって、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕が位置する部分を取り除いて、前記面積が0.2mm2を超える圧痕の数を、幅80〜600mmの前記積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内にする圧痕除去工程と、
前記シーラント層の表面と前記コーティング層の表面とが接触するように前記積層フィルムを巻き取り、巻取体を得る巻取工程と、
を備える、電池用包装材料の巻取体の製造方法。
項13. 前記圧痕除去工程において、前記積層フィルムの前記面積が0.2mm2を超える圧痕の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与する工程を備える、項12に記載の電池用包装材料の巻取体の製造方法。
項14. 少なくとも、2液硬化型樹脂により形成されたコーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の欠陥検査方法であって、
前記シーラント層の表面を撮像し、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕であって、前記コーティング層から前記シーラント層へ突出した圧痕、または前記シーラント層から前記コーティング層へ突出した圧痕の位置情報を記録する工程と、
前記位置情報に従い、前記面積が0.2mm2を超える圧痕の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与する工程と、
を備える、電池用包装材料の欠陥検査方法。
本発明によれば、コーティング層の欠陥が適切に管理された電池用包装材料の巻取体を提供することができる。従って、本発明の電池用包装材料の巻取体から電池用包装材料を切り出し、電池素子を封止することにより、コーティング層に欠陥のある電池が製造されることを好適に抑制することができ、電池製造の歩留まりを向上し得る。
1.第1の電池用包装材料の巻取体
本発明の第1の電池用包装材料の巻取体(以下、単に「第1の巻取体」と表記することがある)は、少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、コーティング層は、2液硬化型樹脂により形成されており、積層フィルムは、コーティング層からシーラント層へ突出した圧痕(例えば、図1または図2を参照)、またはシーラント層からコーティング層へ突出した圧痕(例えば、図3または図4を参照)を有しており、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える前記圧痕の位置が認識できるように、積層フィルムにマークが付与されており、巻取体は、シーラント層の表面とコーティング層の表面とが接触するように巻き取られていることを特徴とする。以下、図1〜4を参照しながら、本発明の第1の電池用包装材料の巻取体について詳述する。
本発明の第1の電池用包装材料の巻取体(以下、単に「第1の巻取体」と表記することがある)は、少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、コーティング層は、2液硬化型樹脂により形成されており、積層フィルムは、コーティング層からシーラント層へ突出した圧痕(例えば、図1または図2を参照)、またはシーラント層からコーティング層へ突出した圧痕(例えば、図3または図4を参照)を有しており、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える前記圧痕の位置が認識できるように、積層フィルムにマークが付与されており、巻取体は、シーラント層の表面とコーティング層の表面とが接触するように巻き取られていることを特徴とする。以下、図1〜4を参照しながら、本発明の第1の電池用包装材料の巻取体について詳述する。
1−1.第1の巻取体を構成する電池用包装材料の積層構造
本発明の第1の巻取体を構成する電池用包装材料は、例えば図1〜図4に示されるように、少なくとも、コーティング層6、基材層1、金属層3、及びシーラント層4がこの順に積層された積層フィルムからなる。第1の巻取体は、後述の通り、当該電池用包装材料が、シーラント層4の表面とコーティング層6の表面とが接触するよう、ロール状に巻き取られて形成されている。
本発明の第1の巻取体を構成する電池用包装材料は、例えば図1〜図4に示されるように、少なくとも、コーティング層6、基材層1、金属層3、及びシーラント層4がこの順に積層された積層フィルムからなる。第1の巻取体は、後述の通り、当該電池用包装材料が、シーラント層4の表面とコーティング層6の表面とが接触するよう、ロール状に巻き取られて形成されている。
電池用包装材料において、コーティング層6が最外層となり、シーラント層4は最内層になる。すなわち、電池の組み立て時に、電池用包装材料のシーラント層4が電池の内側となるようにして、電池用包装材料で電池素子を包み込み、電池素子の周縁に位置するシーラント層4同士を熱溶着して電池素子を密封することにより、電池素子が封止される。
電池用包装材料は、少なくとも、コーティング層6、基材層1、金属層3、及びシーラント層4を備えていればよく、さらに他の層を有していてもよい。例えば、基材層1と金属層3との間に、これらの接着性を高める目的で、必要に応じて接着層2が設けられていてもよい。また、例えば、図2または図4に示されるように金属層3とシーラント層4との間に、これらの接着性を高める目的で、必要に応じて接着層5が設けられていてもよい。
1−2.第1の巻取体を構成する電池用包装材料の各層の構成
[基材層1]
電池用包装材料において、基材層1は、電池を組み立てた時に、後述のコーティング層6と金属層3との間に位置し、電池用包装材料の基材となる層である。基材層1を形成する素材については、絶縁性を備えるものであることを限度として特に制限されない。基材層1を形成する素材としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ、アクリル、フッ素樹脂、ポリウレタン、珪素樹脂、フェノール、ポリエーテルイミド、ポリイミド、及びこれらの混合物や共重合物等が挙げられる。
[基材層1]
電池用包装材料において、基材層1は、電池を組み立てた時に、後述のコーティング層6と金属層3との間に位置し、電池用包装材料の基材となる層である。基材層1を形成する素材については、絶縁性を備えるものであることを限度として特に制限されない。基材層1を形成する素材としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ、アクリル、フッ素樹脂、ポリウレタン、珪素樹脂、フェノール、ポリエーテルイミド、ポリイミド、及びこれらの混合物や共重合物等が挙げられる。
ポリエステルとしては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリカーボネート、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステル、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステル等が挙げられる。また、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステルとしては、具体的には、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体としてエチレンイソフタレートと重合する共重合体ポリエステル(以下、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)にならって略す)、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムスルホイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/フェニル−ジカルボキシレート)、ポリエチレン(テレフタレート/デカンジカルボキシレート)等が挙げられる。また、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステルとしては、具体的には、ブチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体としてブチレンイソフタレートと重合する共重合体ポリエステル(以下、ポリブチレン(テレフタレート/イソフタレート)にならって略す)、ポリブチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリブチレン(テレフタレート/セバケート)、ポリブチレン(テレフタレート/デカンジカルボキシレート)、ポリブチレンナフタレート等が挙げられる。これらのポリエステルは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。ポリエステルは、耐電解液性に優れ、電解液の付着に対して白化等が発生し難いという利点があり、基材層1の形成素材として好適に使用される。
また、ポリアミドとしては、具体的には、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン12、ナイロン46、ナイロン6とナイロン6,6との共重合体等の脂肪族系ポリアミド;テレフタル酸及び/又はイソフタル酸に由来する構成単位を含むナイロン6I、ナイロン6T、ナイロン6IT、ナイロン6I6T(Iはイソフタル酸、Tはテレフタル酸を表す)等のヘキサメチレンジアミン−イソフタル酸−テレフタル酸共重合ポリアミド、ポリメタキシリレンアジパミド(MXD6)等の芳香族を含むポリアミド;ポリアミノメチルシクロヘキシルアジパミド(PACM6)等の脂環系ポリアミド;さらにラクタム成分や、4,4’−ジフェニルメタン−ジイソシアネート等のイソシアネート成分を共重合させたポリアミド、共重合ポリアミドとポリエステルやポリアルキレンエーテルグリコールとの共重合体であるポリエステルアミド共重合体やポリエーテルエステルアミド共重合体;これらの共重合体等が挙げられる。これらのポリアミドは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。延伸ポリアミドフィルムは延伸性に優れており、成形時の基材層1の樹脂割れによる白化の発生を防ぐことができ、基材層1の形成素材として好適に使用される。
基材層1は、1軸又は2軸延伸された樹脂フィルムで形成されていてもよく、また未延伸の樹脂フィルムで形成してもよい。中でも、1軸又は2軸延伸された樹脂フィルム、とりわけ2軸延伸された樹脂フィルムは、配向結晶化することにより耐熱性が向上しているので、基材層1として好適に使用される。
これらの中でも、基材層1を形成する樹脂フィルムとして、好ましくはナイロン、ポリエステル、更に好ましくは2軸延伸ナイロン、2軸延伸ポリエステル、特に好ましくは2軸延伸ナイロンが挙げられる。
基材層1は、耐ピンホール性及び電池の包装体とした時の絶縁性を向上させるために、異なる素材の樹脂フィルムを積層化することも可能である。具体的には、ポリエステルフィルムとナイロンフィルムとを積層させた多層構造や、2軸延伸ポリエステルと2軸延伸ナイロンとを積層させた多層構造等が挙げられる。基材層1を多層構造にする場合、各樹脂フィルムは接着剤を介して接着してもよく、また接着剤を介さず直接積層させてもよい。接着剤を介さず接着させる場合には、例えば、共押出し法、サンドラミ法、サーマルラミネート法等の熱溶融状態で接着させる方法が挙げられる。また、接着剤を介して接着させる場合、使用する接着剤は、2液硬化型接着剤であってもよく、また1液硬化型接着剤であってもよい。更に、接着剤の接着機構についても、特に制限されず、化学反応型、溶剤揮発型、熱溶融型、熱圧型、UVやEBなどの電子線硬化型等のいずれであってもよい。接着剤の成分としてポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂、アミノ樹脂、ゴム、シリコン系樹脂が挙げられる。
基材層1の厚みは、特に制限されないが、例えば、5μm〜50μm程度、好ましくは12μm〜30μm程度とすることができる。
[コーティング層6]
電池用包装材料において、コーティング層6は、電池を組み立てた時に、最外層に位置する層である。本発明において、コーティング層6は、主に電池用包装材料に耐電解液性を付与することなどを目的として、2液硬化型樹脂により形成される層である。コーティング層6を形成する2液硬化型樹脂としては、耐電解液性を有するものであれば、特に制限されないが、例えば、2液硬化型ウレタン樹脂、2液硬化型ポリエステル樹脂、2液硬化型エポキシ樹脂などが挙げられる。また、コーティング層6には、マット化剤を配合してもよい。
電池用包装材料において、コーティング層6は、電池を組み立てた時に、最外層に位置する層である。本発明において、コーティング層6は、主に電池用包装材料に耐電解液性を付与することなどを目的として、2液硬化型樹脂により形成される層である。コーティング層6を形成する2液硬化型樹脂としては、耐電解液性を有するものであれば、特に制限されないが、例えば、2液硬化型ウレタン樹脂、2液硬化型ポリエステル樹脂、2液硬化型エポキシ樹脂などが挙げられる。また、コーティング層6には、マット化剤を配合してもよい。
マット化剤としては、例えば、粒径が0.5nm〜5μm程度の微粒子が挙げられる。マット化剤の材質については、特に制限されないが、例えば、金属、金属酸化物、無機物、有機物等が挙げられる。また、マット化剤の形状についても、特に制限されないが、例えば、球状、繊維状、板状、不定形、バルーン状等が挙げられる。マット化剤として、具体的には、タルク,シリカ,グラファイト、カオリン、モンモリロイド、モンモリロナイト、合成マイカ、ハイドロタルサイト、シリカゲル、ゼオライト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化亜鉛,酸化マグネシウム,酸化アルミニウム,酸化ネオジウム,酸化アンチモン、酸化チタン、酸化セリウム、硫酸カルシウム,硫酸バリウム、炭酸カルシウム,ケイ酸カルシウム、炭酸リチウム、安息香酸カルシウム,シュウ酸カルシウム,ステアリン酸マグネシウム、アルミナ、カーボンブラック、カーボンナノチューブ類、高融点ナイロン、架橋アクリル、架橋スチレン、架橋ポリエチレン、ベンゾグアナミン、金、アルミニウム、銅、ニッケル等が挙げられる。これらのマット化剤は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらのマット化剤の中でも、分散安定性やコスト等の観点から、好ましくはりシリカ、硫酸バリウム、酸化チタンが挙げられる。また、マット化剤には、表面に絶縁処理、高分散性処理等の各種表面処理を施しておいてもよい。
コーティング層6を形成する方法としては、特に制限されないが、例えば、コーティング層6を形成する2液硬化型樹脂を基材層1の一方の表面上に塗布する方法が挙げられる。マット化剤を配合する場合には、2液硬化型樹脂にマット化剤を添加して混合した後、塗布すればよい。
図3または図4のように、電池用包装材料において、シーラント層4からコーティング層6へ突出した圧痕による凸部が存在する場合、このような圧痕の中でも、積層フィルムを積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕7(凸部)の数は、一般に、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つを超える。これに対して、本発明の第1の巻取体においては、後述の通り、面積が0.2mm2を超える圧痕7の数が、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つ以下となるように管理されている。
コーティング層6は、耐電解液性を奏することが可能な程度に薄く形成されていることが好ましく、その厚みとしては、好ましくは5μm以下、より好ましくは3μm以下が挙げられる。なお、耐電解液性の観点から、コーティング層6の厚みの下限値としては、通常2μm程度である。なお、コーティング層6の厚みとは、圧痕が形成されていない部分の厚みである。
[接着層2]
電池用包装材料において、接着層2は、基材層1と金属層3との接着強度を高めることを目的として、必要に応じて設けられる層である。
電池用包装材料において、接着層2は、基材層1と金属層3との接着強度を高めることを目的として、必要に応じて設けられる層である。
接着層2は、基材層1と金属層3とを接着可能である接着剤によって形成される。接着層2の形成に使用される接着剤は、2液硬化型接着剤であってもよく、また1液硬化型接着剤であってもよい。更に、接着層2の形成に使用される接着剤の接着機構についても、特に制限されず、化学反応型、溶剤揮発型、熱溶融型、熱圧型等のいずれであってもよい。
接着層2の形成に使用できる接着剤の樹脂成分としては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリカーボネート、共重合ポリエステル等のポリエステル系樹脂;ポリエーテル系接着剤;ポリウレタン系接着剤;エポキシ系樹脂;フェノール樹脂系樹脂;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、共重合ポリアミド等のポリアミド系樹脂;ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィン、金属変性ポリオレフィン等のポリオレフィン系樹脂;ポリ酢酸ビニル系樹脂;セルロース系接着剤;(メタ)アクリル系樹脂;ポリイミド系樹脂;尿素樹脂、メラミン樹脂等のアミノ樹脂;クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム等のゴム;シリコーン系樹脂;ふっ化エチレンプロピレン共重合体等が挙げられる。これらの接着剤成分は1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。2種以上の接着剤成分の組み合わせ態様については、特に制限されないが、例えば、その接着剤成分として、ポリアミドと酸変性ポリオレフィンとの混合樹脂、ポリアミドと金属変性ポリオレフィンとの混合樹脂、ポリアミドとポリエステル、ポリエステルと酸変性ポリオレフィンとの混合樹脂、ポリエステルと金属変性ポリオレフィンとの混合樹脂等が挙げられる。これらの中でも、展延性、高湿度条件下における耐久性や応変抑制作用、ヒートシール時の熱劣化抑制作用等が優れ、基材層1と金属層3との間のラミネーション強度の低下を抑えてデラミネーションの発生を効果的に抑制するという観点から、好ましくはポリウレタン系2液硬化型接着剤;ポリアミド、ポリエステル、又はこれらと変性ポリオレフィンとのブレンド樹脂が挙げられる。
また、接着層2は異なる接着剤成分で多層化してもよい。接着層2を異なる接着剤成分で多層化する場合、基材層1と金属層3とのラミネーション強度を向上させるという観点から、基材層1側に配される接着剤成分を基材層1との接着性に優れる樹脂を選択し、金属層3側に配される接着剤成分を金属層3との接着性に優れる接着剤成分を選択することが好ましい。接着層2は異なる接着剤成分で多層化する場合、具体的には、金属層3側に配置される接着剤成分としては、好ましくは、酸変性ポリオレフィン、金属変性ポリオレフィン、ポリエステルと酸変性ポリオレフィンとの混合樹脂、共重合ポリエステルを含む樹脂等が挙げられる。
接着層2の厚さについては、例えば、2〜50μm、好ましくは3〜25μmが挙げられる。
[金属層3]
電池用包装材料において、金属層3は、電池用包装材料の強度向上の他、電池内部に水蒸気、酸素、光などが侵入することを防止するためのバリア層として機能する層である。金属層3を構成する金属としては、具体的には、アルミニウム、ステンレス、チタンなどが挙げられ、好ましくはアルミニウムが挙げられる。金属層3は、金属箔や金属蒸着などにより形成することができ、金属箔により形成することが好ましく、アルミニウム箔により形成することがさらに好ましい。電池用包装材料の製造時に、金属層3にしわやピンホールが発生することを防止する観点からは、例えば、焼きなまし処理済みのアルミニウム(JIS A8021P−O、JIS A8079P−O)など軟質アルミニウム箔により形成することがより好ましい。
電池用包装材料において、金属層3は、電池用包装材料の強度向上の他、電池内部に水蒸気、酸素、光などが侵入することを防止するためのバリア層として機能する層である。金属層3を構成する金属としては、具体的には、アルミニウム、ステンレス、チタンなどが挙げられ、好ましくはアルミニウムが挙げられる。金属層3は、金属箔や金属蒸着などにより形成することができ、金属箔により形成することが好ましく、アルミニウム箔により形成することがさらに好ましい。電池用包装材料の製造時に、金属層3にしわやピンホールが発生することを防止する観点からは、例えば、焼きなまし処理済みのアルミニウム(JIS A8021P−O、JIS A8079P−O)など軟質アルミニウム箔により形成することがより好ましい。
金属層3の厚みは、特に制限されないが、例えば、10μm〜200μm程度、好ましくは20μm〜100μm程度とすることができる。
また、金属層3は、接着の安定化、溶解や腐食の防止などのために、少なくとも一方の面、好ましくは両面が化成処理されていることが好ましい。ここで、化成処理とは、金属層の表面に耐酸性皮膜を形成する処理をいう。化成処理としては、例えば、硝酸クロム、フッ化クロム、硫酸クロム、酢酸クロム、蓚酸クロム、重リン酸クロム、クロム酸アセチルアセテート、塩化クロム、硫酸カリウムクロムなどのクロム酸化合物を用いたクロム酸クロメート処理;リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸アンモニウム、ポリリン酸などのリン酸化合物を用いたリン酸クロメート処理;下記一般式(1)〜(4)で表される繰り返し単位を有するアミノ化フェノール重合体を用いたクロメート処理などが挙げられる。
一般式(1)〜(4)中、Xは、水素原子、ヒドロキシル基、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アリル基またはベンジル基を示す。また、R1及びR2は、それぞれ同一または異なって、ヒドロキシル基、アルキル基、またはヒドロキシアルキル基を示す。一般式(1)〜(4)において、X、R1及びR2で示されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基などの炭素数1〜4の直鎖または分枝鎖状アルキル基が挙げられる。また、X、R1及びR2で示されるヒドロキシアルキル基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、1−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシエチル基、1−ヒドロキシプロピル基、2−ヒドロキシプロピル基、3−ヒドロキシプロピル基、1−ヒドロキシブチル基、2−ヒドロキシブチル基、3−ヒドロキシブチル基、4−ヒドロキシブチル基などのヒドロキシ基が1個置換された炭素数1〜4の直鎖または分枝鎖状アルキル基が挙げられる。一般式(1)〜(4)において、X、R1及びR2で示されるアルキル基及びヒドロキシアルキル基は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。一般式(1)〜(4)において、Xは、水素原子、ヒドロキシル基またはヒドロキシアルキル基であることが好ましい。一般式(1)〜(4)で表される繰り返し単位を有するアミノ化フェノール重合体の数平均分子量は、例えば、500〜100万であることが好ましく、1000〜2万程度であることがより好ましい。
また、金属層3に耐食性を付与する化成処理方法として、リン酸中に、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化スズなどの金属酸化物や硫酸バリウムの微粒子を分散させたものをコーティングし、150℃以上で焼付け処理を行うことにより、金属層3の表面に耐食処理層を形成する方法が挙げられる。また、耐食処理層の上には、カチオン性ポリマーを架橋剤で架橋させた樹脂層をさらに形成してもよい。ここで、カチオン性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリエチレンイミンとカルボン酸を有するポリマーからなるイオン高分子錯体、アクリル主骨格に1級アミンをグラフト重合させた1級アミングラフトアクリル樹脂、ポリアリルアミンまたはその誘導体、アミノフェノールなどが挙げられる。これらのカチオン性ポリマーとしては、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、架橋剤としては、例えば、イソシアネート基、グリシジル基、カルボキシル基、及びオキサゾリン基よりなる群から選ばれた少なくとも1種の官能基を有する化合物、シランカップリング剤などが挙げられる。これらの架橋剤としては、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
化成処理は、1種類の化成処理のみを行ってもよいし、2種類以上の化成処理を組み合わせて行ってもよい。さらに、これらの化成処理は、1種の化合物を単独で使用して行ってもよく、また2種以上の化合物を組み合わせて使用して行ってもよい。化成処理の中でも、クロム酸クロメート処理や、クロム酸化合物、リン酸化合物、及びアミノ化フェノール重合体を組み合わせたクロメート処理などが好ましい。
化成処理において金属層3の表面に形成させる耐酸性皮膜の量については、特に制限されないが、例えば、上記のクロメート処理を行う場合であれば、金属層3の表面1m2当たり、クロム酸化合物がクロム換算で約0.5mg〜約50mg、好ましくは約1.0mg〜約40mg、リン化合物がリン換算で約0.5mg〜約50mg、好ましくは約1.0mg〜約40mg、及びアミノ化フェノール重合体が約1mg〜約200mg、好ましくは約5.0mg〜150mgの割合で含有されていることが望ましい。
化成処理は、耐酸性皮膜の形成に使用する化合物を含む溶液を、バーコート法、ロールコート法、グラビアコート法、浸漬法などによって、金属層の表面に塗布した後に、金属層の温度が70℃〜200℃程度になるように加熱することにより行われる。また、金属層に化成処理を施す前に、予め金属層を、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法などによる脱脂処理に供してもよい。このように脱脂処理を行うことにより、金属層の表面の化成処理をより効率的に行うことが可能となる。
[接着層5]
電池用包装材料においては、金属層3とシーラント層4を強固に接着させることなどを目的として、金属層3とシーラント層4との間に接着層5をさらに設けてもよい。
電池用包装材料においては、金属層3とシーラント層4を強固に接着させることなどを目的として、金属層3とシーラント層4との間に接着層5をさらに設けてもよい。
接着層5は、金属層3と後述のシーラント層4とを接着可能な接着剤成分によって形成される。接着層5の形成に使用される接着剤は、2液硬化型接着剤であってもよく、また1液硬化型接着剤であってもよい。また、接着層5の形成に使用される接着剤成分の接着機構についても、特に限定されず、例えば、化学反応型、溶剤揮発型、熱溶融型、熱圧型などが挙げられる。
接着層5の形成に使用できる接着剤成分の具体的としては、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、ポリエチレンイソフタレート、ポリカーボネート、共重合ポリエステルなどのポリエステル系樹脂;ポリエーテル系接着剤;ポリウレタン系接着剤;エポキシ系樹脂;フェノール樹脂系樹脂;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、共重合ポリアミドなどのポリアミド系樹脂;ポリオレフィン、カルボン酸変性ポリオレフィン、金属変性ポリオレフィンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂;セルロース系接着剤;(メタ)アクリル系樹脂;ポリイミド系樹脂;尿素樹脂、メラミン樹脂などのアミノ樹脂;クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴムなどのゴム;シリコーン系樹脂などが挙げられる。これらの接着剤成分は1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
接着層5の厚みは、特に制限されないが、例えば、1μm〜40μm程度とすることが好ましく、2μm〜30μm程度とすることがより好ましい。
[シーラント層4]
電池用包装材料において、シーラント層4は、電池を組み立てた時に、電池用包装材料の最内層を構成する層である。電池の組み立て時に、シーラント層4の表面同士を互いに接触させ、接触した部分を熱溶着して電池素子を密封することができる。
電池用包装材料において、シーラント層4は、電池を組み立てた時に、電池用包装材料の最内層を構成する層である。電池の組み立て時に、シーラント層4の表面同士を互いに接触させ、接触した部分を熱溶着して電池素子を密封することができる。
シーラント層4は、熱可塑性樹脂により形成されていることが好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、カルボン酸変性ポリオレフィン、カルボン酸変性環状ポリオレフィンなどが挙げられる。
ポリオレフィンとしては、具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレンなどのポリエチレン;ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー)などの結晶性または非晶性のポリプロピレン;エチレン−ブテン−プロピレンのターポリマーなどが挙げられる。これらのポリオレフィンの中でも、ポリエチレン及びポリプロピレンが好ましい。
環状ポリオレフィンは、オレフィンと環状モノマーとの共重合体である。オレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、4−メチル−1−ペンテン、スチレン、ブタジエン、イソプレンなどが挙げられる。また、環状モノマーとしては、例えば、ノルボルネンなどの環状アルケン;シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ノルボルナジエンなどの環状ジエンなどが挙げられる。これらのポリオレフィンの中でも、環状アルケンが好ましく、ノルボルネンがさらに好ましい。
カルボン酸変性ポリオレフィンとは、ポリオレフィンをカルボン酸で変性したポリマーである。変性に使用されるカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸などが挙げられる。
カルボン酸変性環状ポリオレフィンとは、環状ポリオレフィンを構成するモノマーの一部を、α,β―不飽和カルボン酸またはその酸無水物に代えて共重合することにより、或いは環状ポリオレフィンに対してα,β―不飽和カルボン酸またはその酸無水物をブロック重合またはグラフト重合することにより得られるポリマーである。カルボン酸変性される環状ポリオレフィンは、上記の環状ポリオレフィンと同様とすることができる。また、変性に使用されるカルボン酸としては、上記の酸変性シクロオレフィンコポリマーの変性に用いられるものと同様とすることができる。
これらの熱可塑性樹脂の中でも、好ましくは結晶性または非晶性のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、及びこれらのブレンドポリマー;さらに好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとノルボルネンの共重合体、及びこれらの中の2種類以上のブレンドポリマーが挙げられる。
シーラント層4は、1種類の樹脂成分のみから形成されていてもよく、2種類以上の樹脂成分を組み合わせたブレンドポリマーから形成されていてもよい。さらに、シーラント層4は、1層のみで形成されていてもよく、同一または異なる樹脂成分によって2層以上により形成されていてもよい。
図1または図2のように、コーティング層6からシーラント層4へ突出した圧痕による凸部が存在する場合、このような圧痕の中でも、積層フィルムを積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕7(凸部)の数は、一般に、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つを超える。これに対して、本発明の第1の巻取体においては、後述の通り、面積が0.2mm2を超える圧痕7の数が、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つ以下となるように管理されている。
本発明の第1の巻取体において、シーラント層側へ突出した面積が0.2mm2を超える圧痕7(凸部)の高さは、通常2μm以上であり、50μm以下である。なお、面積が0.2mm2を超える圧痕7の高さとは、シーラント層4の圧痕7が形成されていない部分の表面から、圧痕7(凸部)の頂点までの高さをいう。
シーラント層4の厚みは、特に制限されないが、例えば、5μm〜500μm程度、好ましくは10μm〜200μm、より好ましくは10μm〜100μmとすることができる。なお、シーラント層4の厚みとは、圧痕が形成されていない部分の厚みである。
1−3.第1の巻取体の構成
本発明の第1の巻取体は、シーラント層4の表面とコーティング層6の表面とが接触するように、上記の電池用包装材料(積層フィルム)がロール状に巻き取られることにより構成されている。例えば、図1または2に示されるように、コーティング層6が2液硬化型樹脂により形成されている場合において、積層フィルムのコーティング層6からシーラント層4へ突出する圧痕の面積が0.2mm2を超える場合には、シーラント層4の表面とコーティング層6の表面とが接触するように積層フィルムを巻き取ると、シーラント層4の表面にある当該凸部がコーティング層6に押し当てられ、薄いコーティング層6に欠損が特に生じやすい。また、例えば図3または図4に示されるように、シーラント層4からコーティング層6へ突出した圧痕の面積が0.2mm2を超える場合には、コーティング層6の厚みが薄くなり、シーラント層4の表面とコーティング層6の表面とが接触するように積層フィルムを巻き取ると、コーティング層6の表面にある当該凸部がシーラント層4に押し当てられ、コーティング層6の凸部に欠損が特に生じやすい。
本発明の第1の巻取体は、シーラント層4の表面とコーティング層6の表面とが接触するように、上記の電池用包装材料(積層フィルム)がロール状に巻き取られることにより構成されている。例えば、図1または2に示されるように、コーティング層6が2液硬化型樹脂により形成されている場合において、積層フィルムのコーティング層6からシーラント層4へ突出する圧痕の面積が0.2mm2を超える場合には、シーラント層4の表面とコーティング層6の表面とが接触するように積層フィルムを巻き取ると、シーラント層4の表面にある当該凸部がコーティング層6に押し当てられ、薄いコーティング層6に欠損が特に生じやすい。また、例えば図3または図4に示されるように、シーラント層4からコーティング層6へ突出した圧痕の面積が0.2mm2を超える場合には、コーティング層6の厚みが薄くなり、シーラント層4の表面とコーティング層6の表面とが接触するように積層フィルムを巻き取ると、コーティング層6の表面にある当該凸部がシーラント層4に押し当てられ、コーティング層6の凸部に欠損が特に生じやすい。
これに対して、第1の巻取体においては、積層フィルムの積層方向からみたときの面積が0.2mm2を超える圧痕7の数が、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つ以下となるように管理されている。具体的には、例えば後述する第1の巻取体の製造方法に示すように、各層を積層して帯状の積層フィルムを製造した後、これを巻き取る前に、面積が0.2mm2を超える圧痕7が位置する部分を積層フィルムから取り除いて、当該圧痕7の数を、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内にすることによって、当該圧痕7によるシーラント層の凸部またはコーティング層6の凸部のいずれが形成されている場合にも生じるコーティング層6の欠陥の数が管理されている。すなわち、第1の巻取体においては、このような圧痕7の数が、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つ以下となるように管理されているため、当該圧痕7の凸部によって生じるコーティング層6の欠陥の発生が抑制されている。よって、第1の巻取体から巻き出された電池用包装材料を切り出し、電池素子を封止することにより、コーティング層6に欠陥のある電池が製造されることを好適に抑制することができ、電池製造の歩留まりを向上することができる。なお、後述の通り、第1の巻取体においては、面積が0.2mm2を超える圧痕7が位置していた部分は、その部分またはその周囲のみを切り出すことにより取り除かれていてもよいし、当該圧痕7が位置する部分を含むようにして積層フィルムを幅方向にカットし、積層フィルムをテープなどで繋いであってもよい。
第1の巻取体において、電池用包装材料を構成する積層フィルムの長さは、特に制限されないが、例えば200m以上、好ましくは200〜600m程度が挙げられる。また、当該積層フィルムの幅は、例えば0.01〜1m程度、好ましくは0.1〜1m程度が挙げられる。積層フィルムの厚みとしては、例えば200μm以下、好ましくは50〜200μm程度、より好ましくは65〜130μm程度が挙げられる。ロール状の第1の巻取体において、積層フィルムの幅方向とは垂直方向における円形断面の直径としては、好ましくは150mm以上、より好ましくは220mm以上が挙げられる。なお、当該円形断面の直径の上限値は、通常、350mm程度である。
1−4.第1の巻取体の製造方法
本発明の第1の巻取体の製造方法は、所定の構成を有する上記各層を積層させ、積層フィルムの圧痕7の数、大きさなどが管理された積層フィルムが巻き取られたものが得られる限り、特に制限されないが、例えば、以下の方法を例示することができる。
本発明の第1の巻取体の製造方法は、所定の構成を有する上記各層を積層させ、積層フィルムの圧痕7の数、大きさなどが管理された積層フィルムが巻き取られたものが得られる限り、特に制限されないが、例えば、以下の方法を例示することができる。
まず、少なくとも、コーティング層6と、基材層1と、金属層3と、シーラント層4とをこの順になるように積層して、積層フィルムを得る。具体的には、例えば、以下のようにして積層フィルムが得られる。まず、基材層1と金属層3とを積層する。この積層は、例えば、接着層2を形成する上記の接着剤成分などを用いたドライラミネート法などにより行うことができる。また、基材層1と金属層3とを積層する方法としては、基材層1を形成する樹脂を金属層3の表面に押出し形成する方法や、基材層1の一方側の表面に金属を蒸着して金属層3を形成する方法などが挙げられる。次に、金属層3の上にシーラント層4を積層する。この積層は、例えば、ドライラミネート法などにより行うことができる。なお、金属層3とシーラント層4との接着強度を高めることを目的として、必要に応じて、金属層3の上に接着層5を形成する接着剤成分を塗布し、乾燥させた後、その上からシーラント層4を形成してもよい。シーラント層4は、例えば、熱可塑性樹脂の溶融押出しにより形成することができる。また、シーラント層4は、例えば、金属層3の上に樹脂フィルムを積層することにより形成してもよい。次に、基材層1の金属層3とは反対側の表面に、コーティング層6を積層する。コーティング層6は、例えばコーティング層6を形成する上記の2液硬化型樹脂を基材層1の表面に塗布することに形成することができる。なお、基材層1の表面に金属層3を積層する工程と、基材層1の表面にコーティング層6を積層する工程の順番は、特に制限されない。例えば、基材層1の表面にコーティング層6を形成した後、基材層1のコーティング層6とは反対側の表面に金属層3を形成してもよい。
得られた積層フィルムにおける各層の接着性を高めるために、エージング処理などを行ってもよい。エージング処理は、例えば、積層フィルムを30〜100℃程度の温度下に1〜200時間加熱することにより行うことができる。さらに、得られた積層フィルムにおける各層の接着性をさらに高めるために、得られた積層フィルムをシーラント層4の融点以上の温度で加熱してもよい。このときの温度は、シーラント層4の融点+5℃以上、融点+100℃以下であることが好ましく、融点+10℃以上、融点+80℃以下であることがより好ましい。なお、本発明において、シーラント層の融点とは、シーラント層を構成する樹脂成分の示差走査熱量測定における吸熱ピーク温度をいう。エージング処理での加熱及びシーラント層4の融点以上での加熱は、それぞれ、例えば、熱ロール接触式、熱風式、近または遠赤外線式などの方式により行うことができる。
なお、電池用包装材料において、積層フィルムを構成する各層は、必要に応じて、製膜性、積層化加工、最終製品2次加工(パウチ化、エンボス成形)適性などを向上または安定化するために、コロナ処理、ブラスト処理、酸化処理、オゾン処理などの表面活性化処理が施されていてもよい。
次に、積層フィルムにおいて、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕7が位置する部分を取り除いて、面積が0.2mm2を超える圧痕7の数を、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内にする圧痕除去工程を行う。当該圧痕7の大きさ、位置、及び数は、例えば、後述する欠陥検査方法によって検出することができる。すなわち、シーラント層4の表面を撮像し、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕7の位置情報を記録する工程と、当該位置情報に従い、当該圧痕7の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与する工程とを行うことにより、当該圧痕7の大きさ、位置、及び数を把握することができる。次に、得られた位置情報に従って、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つ以下となるように、当該圧痕7を取り除く。面積が0.2mm2を超える圧痕7が位置する部分は、その部分またはその周囲のみを切り出して取り除いてもよいし、当該圧痕7が位置する部分を含めて、積層フィルムを幅方向にカットし、積層フィルムをテープなどで繋いでもよい。
次に、シーラント層4の表面とコーティング層6の表面とが接触するように積層フィルムを巻き取って第1の巻取体を得る、巻取工程を行う。積層フィルムの巻取方法は、帯状の積層フィルムがロール状に巻き取られれば、特に制限されず、公知のフィルム巻取機などを用いて、ロールなどに巻き取ればよい。
2.第2の電池用包装材料の巻取体
本発明の第2の電池用包装材料の巻取体(以下、単に「第2の巻取体」と表記することがある)は、 少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、コーティング層は、2液硬化型樹脂により形成されており、積層フィルムは、コーティング層からシーラント層へ突出した圧痕、またはシーラント層からコーティング層へ突出した圧痕を有しており、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕の位置が認識できるように、積層フィルムにマークが付与されており、巻取体は、シーラント層の表面とコーティング層の表面とが接触するように巻き取られていることを特徴とする。以下、本発明の第2の電池用包装材料の巻取体について詳述する。
本発明の第2の電池用包装材料の巻取体(以下、単に「第2の巻取体」と表記することがある)は、 少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、コーティング層は、2液硬化型樹脂により形成されており、積層フィルムは、コーティング層からシーラント層へ突出した圧痕、またはシーラント層からコーティング層へ突出した圧痕を有しており、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕の位置が認識できるように、積層フィルムにマークが付与されており、巻取体は、シーラント層の表面とコーティング層の表面とが接触するように巻き取られていることを特徴とする。以下、本発明の第2の電池用包装材料の巻取体について詳述する。
2−1.第2の巻取体を構成する電池用包装材料の積層構造
本発明の第2の巻取体を構成する電池用包装材料は、上記で説明した第1の巻取体を構成する電池用包装材料と同様の積層構造を有する。すなわち、例えば図1に示されるように、少なくとも、コーティング層6、基材層1、金属層3、及びシーラント層4がこの順に積層された積層フィルムからなる。
本発明の第2の巻取体を構成する電池用包装材料は、上記で説明した第1の巻取体を構成する電池用包装材料と同様の積層構造を有する。すなわち、例えば図1に示されるように、少なくとも、コーティング層6、基材層1、金属層3、及びシーラント層4がこの順に積層された積層フィルムからなる。
2−2.第2の巻取体を構成する電池用包装材料の各層の構成
第2の巻取体を構成する電池用包装材料の各層の構成、すなわち、コーティング層6、基材層1、必要に応じて設けられる接着層2、金属層3、必要に応じて設けられる接着層5、及びシーラント層4の構成は、上記で説明した第1の巻取体を構成する電池用包装材料の各層の構成と同様である。ただし、以下の点で相違する。
第2の巻取体を構成する電池用包装材料の各層の構成、すなわち、コーティング層6、基材層1、必要に応じて設けられる接着層2、金属層3、必要に応じて設けられる接着層5、及びシーラント層4の構成は、上記で説明した第1の巻取体を構成する電池用包装材料の各層の構成と同様である。ただし、以下の点で相違する。
上記の第1の巻取体におけるシーラント層4においては、積層フィルムを積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕7の数が、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つ以下となるように管理されている。これに対して、第2の巻取体におけるシーラント層4においては、このようなサイズを有する圧痕7の数は、必ずしも管理されていないが、当該圧痕7の位置が認識できるように、積層フィルムにマークが付与されることにより、当該圧痕7の位置が管理されている。したがって、第2の巻取体におけるシーラント層4においては、積層フィルムを積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕7の数は、通常、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つを超える。
2−3.第2の巻取体の構成
本発明の第2の巻取体は、シーラント層4の表面とコーティング層6の表面とが接触するように、上記の電池用包装材料(積層フィルム)がロール状に巻き取られることにより構成されている。第2の巻取体においては、積層フィルムの積層方向からみたときの面積が0.2mm2を超える圧痕7の位置が認識できるように、積層フィルムにマークが付与されることにより、当該圧痕7の位置が管理されている。具体的には、後述する第2の巻取体の製造方法などに示すように、各層を積層して帯状の積層フィルムを製造した後、これを巻き取る前に、積層フィルムの面積が0.2mm2を超える圧痕7の位置が認識できるように、積層フィルムにマークを付与することによって、当該圧痕7の位置が管理されている。第2の巻取体においては、積層フィルムにおけるこのような圧痕7の位置が認識できるように管理されているため、コーティング層6に形成された凸部における欠陥だけでなく、シーラント層4の凸部の近傍にあるコーティング層6の欠陥位置についても、容易に認識できる。よって、第2の巻取体から巻き出された電池用包装材料を切り出し、電池素子の封止に用いる際に、コーティング層6に欠陥のある部分を避けて電池を製造することができ、電池製造の歩留まりを向上することができる。第2の巻取体において、当該凸部の位置が認識できるように付されるマークは、当該圧痕7の上に付与されていてもよいし、当該圧痕7の近傍に付与されていてもよい。また、このようなマークは、例えば、インクなどを用いて付与することができる。
本発明の第2の巻取体は、シーラント層4の表面とコーティング層6の表面とが接触するように、上記の電池用包装材料(積層フィルム)がロール状に巻き取られることにより構成されている。第2の巻取体においては、積層フィルムの積層方向からみたときの面積が0.2mm2を超える圧痕7の位置が認識できるように、積層フィルムにマークが付与されることにより、当該圧痕7の位置が管理されている。具体的には、後述する第2の巻取体の製造方法などに示すように、各層を積層して帯状の積層フィルムを製造した後、これを巻き取る前に、積層フィルムの面積が0.2mm2を超える圧痕7の位置が認識できるように、積層フィルムにマークを付与することによって、当該圧痕7の位置が管理されている。第2の巻取体においては、積層フィルムにおけるこのような圧痕7の位置が認識できるように管理されているため、コーティング層6に形成された凸部における欠陥だけでなく、シーラント層4の凸部の近傍にあるコーティング層6の欠陥位置についても、容易に認識できる。よって、第2の巻取体から巻き出された電池用包装材料を切り出し、電池素子の封止に用いる際に、コーティング層6に欠陥のある部分を避けて電池を製造することができ、電池製造の歩留まりを向上することができる。第2の巻取体において、当該凸部の位置が認識できるように付されるマークは、当該圧痕7の上に付与されていてもよいし、当該圧痕7の近傍に付与されていてもよい。また、このようなマークは、例えば、インクなどを用いて付与することができる。
第2の巻取体において、電池用包装材料を構成する積層フィルムの長さは、特に制限されないが、例えば200m以上、好ましくは200〜600m程度が挙げられる。また、当該積層フィルムの幅は、例えば0.01〜1m程度、好ましくは0.1〜1m程度が挙げられる。積層フィルムの厚みとしては、例えば200μm以下、好ましくは50〜200μm程度、より好ましくは65〜130μm程度が挙げられる。ロール状の第2の巻取体において、積層フィルムの幅方向とは垂直方向における円形断面の直径としては、好ましくは150mm以上、より好ましくは220mm以上が挙げられる。なお、当該円形断面の直径の上限値は、通常、350mm程度である。
2−4.第2の巻取体の製造方法
本発明の第2の巻取体の製造方法は、積層フィルムを得るところまでは、上記の第1の巻取体の製造方法と同様である。
本発明の第2の巻取体の製造方法は、積層フィルムを得るところまでは、上記の第1の巻取体の製造方法と同様である。
次に、積層フィルムにおいて、コーティング層6からシーラント層4へ突出した圧痕、またはシーラント層4からコーティング層4へ突出した圧痕であって、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕7の位置が認識できるように、積層フィルムにマークを付与するマーク付与工程を行う。当該圧痕7の大きさ、位置、及び数は、例えば、後述する欠陥検査方法によって検出することができる。すなわち、シーラント層4の表面を撮像し、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕7の位置情報を記録する工程と、当該位置情報に従い、当該圧痕7の位置が認識できるように、積層フィルムにマークを付与する工程とを行う。
次に、シーラント層4の表面とコーティング層6の表面とが接触するように積層フィルムを巻き取って第2の巻取体を得る、巻取工程を行う。積層フィルムの巻取方法は、帯状の積層フィルムがロール状に巻き取られれば、特に制限されず、公知のフィルム巻取機などを用いて、ロールなどに巻き取ればよい。
3.電池用包装材料の欠陥検査方法
本発明の電池用包装材料の欠陥検査方法(以下、単に「欠陥検査方法」ということがある)は、少なくとも、2液硬化型樹脂により形成されたコーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の欠陥検査方法であって、シーラント層の表面を撮像し、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕であって、コーティング層からシーラント層へ突出した圧痕、またはシーラント層からコーティング層へ突出した圧痕の位置情報を記録する工程と、当該位置情報に従い、面積が0.2mm2を超える圧痕の位置が認識できるように、積層フィルムにマークを付与する工程とを備えることを特徴とする。
本発明の電池用包装材料の欠陥検査方法(以下、単に「欠陥検査方法」ということがある)は、少なくとも、2液硬化型樹脂により形成されたコーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の欠陥検査方法であって、シーラント層の表面を撮像し、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕であって、コーティング層からシーラント層へ突出した圧痕、またはシーラント層からコーティング層へ突出した圧痕の位置情報を記録する工程と、当該位置情報に従い、面積が0.2mm2を超える圧痕の位置が認識できるように、積層フィルムにマークを付与する工程とを備えることを特徴とする。
本発明の欠陥検査方法において、検査に供される電池用包装材料の構成は、上記で説明した第1の巻取体を構成する電池用包装材料の構成と同様である。ただし、以下の点で相違する。すなわち、第1の巻取体におけるシーラント層4においては、積層フィルムを積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕7の数が、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つ以下となるように管理されているのに対して、本発明の欠陥検査方法の対象となる電池用包装材料においては、このような管理はなされてない。したがって、本発明の欠陥検査方法の対象となる電池用包装材料においては、積層フィルムを積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕7の数は、通常、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つを超える。
本発明の欠陥検査方法においては、まず、このような電池用包装材料のシーラント層4の表面を、カメラなどを用いて撮像し、積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕7の位置情報を記録する記録工程を行う。このとき、当該圧痕7の大きさ、高さなどの情報も記録することが好ましい。このような圧痕7の位置情報を記録する記録工程は、フィルムにおけるフィッシュアイなどの欠陥検査に用いられる公知の欠陥検査装置を用いることにより行うことができる。このような欠陥検査装置としては、市販品を使用することができる。
次に、記録工程において得られた位置情報などに従い、面積が0.2mm2を超える圧痕7の位置が認識できるように、積層フィルムにマークを付与するマーク付与工程を行う。マークの位置は、当該圧痕7の位置が認識できるように付与されれば、特に制限されず、例えば、当該圧痕7の上に付与されていてもよいし、当該圧痕7の近傍に付与されていてもよい。このようなマーク付与工程についても、上述したような公知の欠陥検査装置を用いることにより行うことができる。マークの種類は、位置が認識できるものであれば特に制限されず、例えば、インクなど、一般的なフィルム欠陥検査装置に使用されるものを本発明においても使用することができる。
本発明の欠陥検査方法により、上記のように、コーティング層6に欠損を生じるような圧痕7の位置、大きさ、数などを管理することが可能となる。すなわち、例えば、電池用包装材料に本発明の欠陥検査方法を適用することにより、本発明の第2の巻取体のように、積層フィルムにおけるこのような圧痕7の位置が認識できるように管理することが可能となる。この管理により、コーティング層6に形成された圧痕7の凸部における欠陥位置だけでなく、シーラント層4が凸部を有する場合の当該凸部の近傍に生じるコーティング層6の欠陥位置についても、容易に認識することが可能となる。よって、第2の巻取体から巻き出された電池用包装材料を切り出し、電池素子の封止に用いる際に、コーティング層6に欠陥のある部分を避けて電池を製造することができ、電池製造の歩留まりを向上することができる。
また、本発明の欠陥検査方法を適用することにより、本発明の第1の巻取体のように、このようなマークにより認識できる圧痕7を、幅80〜600mmの積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内となるように取り除くことができる。よって、第1の巻取体から巻き出された電池用包装材料を切り出し、電池素子を封止することにより、コーティング層6に欠陥のある電池が製造されることを好適に抑制することができ、電池製造の歩留まりを向上することができる。
4.電池用包装材料の巻取体の用途
本発明の電池用包装材料の巻取体は、電池用包装材料を巻き出し、適当な大きさにカットすることにより、正極、負極、電解質などの電池素子を密封して収容するための包装体として使用される。すなわち、当該巻取体から巻き出された電池用包装材料は、電池素子の形状に合わせて変形され、電池素子を収容する包装体とすることができる。
本発明の電池用包装材料の巻取体は、電池用包装材料を巻き出し、適当な大きさにカットすることにより、正極、負極、電解質などの電池素子を密封して収容するための包装体として使用される。すなわち、当該巻取体から巻き出された電池用包装材料は、電池素子の形状に合わせて変形され、電池素子を収容する包装体とすることができる。
具体的には、少なくとも、正極、負極、及び電解質を備えた電池素子を、正極及び負極の各々に接続された金属端子を外側に突出させた状態で、電池素子の周縁にフランジ部(シーラント層同士が接触する領域)が形成できるようにして、電池用包装材料で被覆する。次に、フランジ部のシーラント層同士をヒートシールして密封させることによって、電池用包装材料(包装体)で密封された電池が提供される。包装体を用いて電池素子を収容する場合、電池用包装材料のシーラント層4が内側(電池素子と接する面)になるようにして用いられる。
本発明の巻取体から巻き出される電池用包装材料は、一次電池、二次電池のいずれにも用いることができるが、特に二次電池に用いることが適している。電池用包装材料が適用される二次電池の種類としては、特に制限されず、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、鉛畜電池、ニッケル・水素畜電池、ニッケル・カドミウム畜電池、ニッケル・鉄畜電池、ニッケル・亜鉛畜電池、酸化銀・亜鉛畜電池、金属空気電池、多価カチオン電池、コンデンサー、キャパシタなどが挙げられる。これらの二次電池の中でも、本発明の巻取体から巻き出される電池用包装材料の好適な適用対象として、リチウムイオン電池及びリチウムイオンポリマー電池が挙げられる。
以下に、実施例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は、実施例に限定されない。
[電池用包装材料の製造]
延伸ナイロンフィルム(厚さ25μm)からなる基材層1の上に、両面に化成処理を施したアルミニウム箔(厚さ40μm)からなる金属層3をドライラミネーション法により積層させた。具体的には、アルミニウム箔の一方面に、2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し、金属層3上に接着層2(厚さ4μm)を形成した。次いで、金属層3上の接着層2と基材層1を加圧加熱貼合した後、40℃で24時間のエージング処理を実施することにより、基材層1/接着層2/金属層3の積層体を調製した。なお、金属層3として使用したアルミニウム箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥重量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム箔の両面に塗布し、皮膜温度が180℃以上となる条件で20秒間焼付けすることにより行った。
延伸ナイロンフィルム(厚さ25μm)からなる基材層1の上に、両面に化成処理を施したアルミニウム箔(厚さ40μm)からなる金属層3をドライラミネーション法により積層させた。具体的には、アルミニウム箔の一方面に、2液型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート系化合物)を塗布し、金属層3上に接着層2(厚さ4μm)を形成した。次いで、金属層3上の接着層2と基材層1を加圧加熱貼合した後、40℃で24時間のエージング処理を実施することにより、基材層1/接着層2/金属層3の積層体を調製した。なお、金属層3として使用したアルミニウム箔の化成処理は、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、及びリン酸からなる処理液をクロムの塗布量が10mg/m2(乾燥重量)となるように、ロールコート法によりアルミニウム箔の両面に塗布し、皮膜温度が180℃以上となる条件で20秒間焼付けすることにより行った。
次いで、前記積層体の金属層3側にシーラント層4を形成する樹脂成分(酸変性ポリプロピレン樹脂とプロピレン樹脂の混合樹脂)を溶融状態(250℃)で押し出しすることにより、金属層3上にシーラント層4(厚さ50μm)を積層させた。次に基材層1の上に、コーティング層6を形成する2液硬化型樹脂をグラビアコート法により塗布し、基材層1の上にコーティング層6形成した(厚さ3μm)。斯して、コーティング層6/基材層1/接着層2/金属層3/シーラント層4が順に積層された積層フィルムからなる帯状の電池用包装材料を得た。
[電池用包装材料の欠陥検査]
上記で得られた電池用包装材料について、市販のフィルム欠陥検査装置を用いて、積層フィルムの積層方向からみた面積が0.03〜3.1mm2の範囲にある圧痕の位置情報を記録し、その位置が認識できるように、これらの圧痕の近傍にマークを付与した。なお、積層フィルムに形成された圧痕は、コーティング層からシーラント層へ突出した圧痕と、シーラント層からコーティング層へ突出した圧痕の両方を含んでいた。
上記で得られた電池用包装材料について、市販のフィルム欠陥検査装置を用いて、積層フィルムの積層方向からみた面積が0.03〜3.1mm2の範囲にある圧痕の位置情報を記録し、その位置が認識できるように、これらの圧痕の近傍にマークを付与した。なお、積層フィルムに形成された圧痕は、コーティング層からシーラント層へ突出した圧痕と、シーラント層からコーティング層へ突出した圧痕の両方を含んでいた。
[電池用包装材料の巻取体の製造]
上記と同様にして、それぞれ、表1の幅及び長さを有し、マークを付与した電池用包装材料No.1〜12を作製した。次に、市販のフィルム巻取機を用いて、電池用包装材料No.1〜12を、シーラント層の表面とコーティング層の表面とが接触するようにして、シーラント層が内側になるように巻き取った。
上記と同様にして、それぞれ、表1の幅及び長さを有し、マークを付与した電池用包装材料No.1〜12を作製した。次に、市販のフィルム巻取機を用いて、電池用包装材料No.1〜12を、シーラント層の表面とコーティング層の表面とが接触するようにして、シーラント層が内側になるように巻き取った。
電池用包装材料No.1〜12の巻取体について、それぞれ、面積が0.2mm2を超える圧痕の積層フィルム100mあたりの数、巻取体から得られるショット数、不良ショット数、不良ショットの割合、巻取体を製品とすることが可能か否かの判定の結果、電池用包装材料に形成する成形部のサイズを表1に示す。なお、ショットとは、1つの電池を作製するために必要な電池用包装材料の単位であり、電池用包装材料No.1〜12においては、長さ100mmを1ショットとした。よって、例えば、長さ500mの電池用包装材料からは、理論上5000個の電池を作製するための電池用包装材料(5000ショット)が得られるが、面積が0.2mm2を超える圧痕が位置するショットは不良となる。不良ショットの多い巻取体は、電池の生産効率を大きく低下させるため、巻取体を製品とするためには、積層フィルム100mあたりの面積が0.2mm2を超える凸部の数は、1つ以下に管理されることが望ましい。また、電池用包装材料の成形部には、電池の製造過程において電池素子が入れられる。
表1の製品可否判定において、不良が少なく巻取体をそのまま製品として利用できる場合には(○)とし、不良が多く巻取体をそのままでは製品として利用できない場合には(×)とした。
[電池用包装材料の耐電解液性の評価]
上記で得られた電池用包装材料No.2の巻取体から、電池用包装材料を巻き出し、上記のマークの位置から、それぞれ表1に記載のサイズを有する圧痕により形成されたコーティング層の欠陥部分が中央に位置するようにして、100mm×100mmの大きさに電池用包装材料を切り取った。次に、コーティング層の当該欠陥部分に、電解液(1MのLiPF6と、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート及びジメチルカーボネート(容量比1:1:1)の混合液とからなる)を垂らし、60分間放置した後、エタノールで電解液を拭き取り、当該欠陥部分の変化を観察した。このとき、全く変化が無かったものを○、コーティング層の下に位置する基材層がわずかに変色しているが、製品としての条件は満たすものを△、コーティング層の下に位置する基材層が大きく変色しており、製品としての条件を満たしていないものを×とした。結果を表2に示す。
上記で得られた電池用包装材料No.2の巻取体から、電池用包装材料を巻き出し、上記のマークの位置から、それぞれ表1に記載のサイズを有する圧痕により形成されたコーティング層の欠陥部分が中央に位置するようにして、100mm×100mmの大きさに電池用包装材料を切り取った。次に、コーティング層の当該欠陥部分に、電解液(1MのLiPF6と、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート及びジメチルカーボネート(容量比1:1:1)の混合液とからなる)を垂らし、60分間放置した後、エタノールで電解液を拭き取り、当該欠陥部分の変化を観察した。このとき、全く変化が無かったものを○、コーティング層の下に位置する基材層がわずかに変色しているが、製品としての条件は満たすものを△、コーティング層の下に位置する基材層が大きく変色しており、製品としての条件を満たしていないものを×とした。結果を表2に示す。
表2に示される結果から、面積が0.2mm2以下の圧痕が存在する場合については、耐電解液性は低下しないことが明らかとなった。一方、面積が0.2mm2を超える圧痕が存在する場合については、コーティング層に欠損が生じて基材層が露出し、耐電解液性が低下することが明らかとなった。この結果から、電池用包装材料の巻取体において、圧痕のサイズを、面積が0.2mm2以下となるように管理することにより、耐電解液性が低下した電池用包装材料を用いて電池を製造することを好適に回避することができ、電池の生産効率を向上し得ることが分かる。
また、基材層が変色した箇所のコーティング層を観察すると、コーティング層が突出していたものと、コーティング層が凹んでいたものとが存在していた。この結果から、コーティング層が突出していた箇所の欠陥については、圧痕によって形成されたコーティング層の凸部の厚みが薄くなり、当該凸部がシーラント層と接触することにより欠損が生じたと考えられる。また、コーティング層が凹んでいた箇所の欠陥については、圧痕によって形成されたシーラント層の凸部がコーティング層に押し当てられ、薄いコーティング層に欠損が生じたと考えられる。
1…基材層
2…接着層
3…金属層
4…シーラント層
5…接着層
6…コーティング層
2…接着層
3…金属層
4…シーラント層
5…接着層
6…コーティング層
Claims (14)
- 少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、
前記コーティング層は、2液硬化型樹脂により形成されており、
前記積層フィルムは、前記コーティング層から前記シーラント層へ突出した圧痕、または前記シーラント層から前記コーティング層へ突出した圧痕を有しており、
前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える前記圧痕の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークが付与されており、
前記巻取体は、シーラント層の表面とコーティング層の表面とが接触するように巻き取られている、電池用包装材料の巻取体。 - 前記コーティング層の厚みが、5μm以下である、請求項1に記載の電池用包装材料の巻取体。
- 前記積層フィルムの厚みが、200μm以下である、請求項1または2に記載の電池用包装材料の巻取体。
- 前記シーラント層側へ突出した圧痕の高さが、2μm以上である、請求項1〜3のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
- 前記巻取体は、前記積層フィルムの長さが200m以上、円形断面の直径が150mm以上のロール状である、請求項1〜4のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体の製造方法であって、
基材層と、金属層と、シーラント層とを積層させる工程と、
前記基材層の前記金属層とは反対側の表面に2液硬化型樹脂を塗布して前記コーティング層を形成する工程と、
を含む積層工程により、積層フィルムを得た後、
前記コーティング層から前記シーラント層へ突出した圧痕、または前記シーラント層から前記コーティング層へ突出した圧痕であって、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与するマーク付与工程と、
前記シーラント層の表面と前記コーティング層の表面とが接触するように前記積層フィルムを巻き取り、巻取体を得る巻取工程と、
を備える、電池用包装材料の巻取体の製造方法。 - 少なくとも、コーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の巻取体であって、
前記コーティング層は、2液硬化型樹脂により形成されており、
前記積層フィルムは、前記コーティング層から前記シーラント層へ突出した圧痕、または前記シーラント層から前記コーティング層へ突出した圧痕を有しており、
前記積層フィルムの表面において、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕の数が、幅80〜600mmの前記積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内であり、
前記巻取体は、シーラント層の表面とコーティング層の表面とが接触するように巻き取られている、電池用包装材料の巻取体。 - 前記コーティング層の厚みが、5μm以下である、請求項7に記載の電池用包装材料の巻取体。
- 前記積層フィルムの厚みが、200μm以下である、請求項7または8に記載の電池用包装材料の巻取体。
- 前記シーラント層側へ突出した圧痕の高さが、2μm以上である、請求項7〜9のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
- 前記巻取体は、前記積層フィルムの長さが200m以上、円形断面の直径が150mm以上のロール状である、請求項7〜10のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体。
- 請求項7〜11のいずれかに記載の電池用包装材料の巻取体の製造方法であって、
基材層と、金属層と、シーラント層とを積層させる工程と、
前記基材層の前記金属層とは反対側の表面に2液硬化型樹脂を塗布して前記コーティング層を形成する工程と、
を含む積層工程により、積層フィルムを得た後、
前記コーティング層から前記シーラント層へ突出した圧痕、または前記シーラント層から前記コーティング層へ突出した圧痕であって、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕が位置する部分を取り除いて、前記面積が0.2mm2を超える圧痕の数を、幅80〜600mmの前記積層フィルムの長さ100mあたり1つ以内にする圧痕除去工程と、
前記シーラント層の表面と前記コーティング層の表面とが接触するように前記積層フィルムを巻き取り、巻取体を得る巻取工程と、
を備える、電池用包装材料の巻取体の製造方法。 - 前記圧痕除去工程において、前記積層フィルムの前記面積が0.2mm2を超える圧痕の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与する工程を備える、請求項12に記載の電池用包装材料の巻取体の製造方法。
- 少なくとも、2液硬化型樹脂により形成されたコーティング層と、基材層と、金属層と、シーラント層とがこの順に積層された積層フィルムからなる電池用包装材料の欠陥検査方法であって、
前記シーラント層の表面を撮像し、前記積層フィルムの積層方向から見たときの面積が0.2mm2を超える圧痕であって、前記コーティング層から前記シーラント層へ突出した圧痕、または前記シーラント層から前記コーティング層へ突出した圧痕の位置情報を記録する工程と、
前記位置情報に従い、前記面積が0.2mm2を超える圧痕の位置が認識できるように、前記積層フィルムにマークを付与する工程と、
を備える、電池用包装材料の欠陥検査方法。
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