JP5842340B2 - Packaging material for electrochemical cell and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、製造コストを抑えながら安定した耐熱性を示す電気化学セル用包装材料およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a packaging material for an electrochemical cell that exhibits stable heat resistance while suppressing production cost, and a method for producing the same.
図８は電気化学セル用包装材料の層構造を示す概略断面図である。電気化学セル用包装材料２１０は基材層２１１、金属箔層２１２、熱接着性樹脂層２１３が順次積層しており、熱接着性樹脂層２１３同士を対向させて周縁部をヒートシールすることにより電気化学セルの外装体が形成される。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the layer structure of the packaging material for electrochemical cells. The
このような外装体を備えるリチウムイオン電池において、過充電等によりリチウムイオン電池自身が発熱し、熱接着性樹脂層２１３の一部が溶融することがある。このとき、外装体内部に収納されたセル又は集電体と金属箔層２１２が接触して内部短絡を起こすことが問題となっていた。
In a lithium ion battery including such an exterior body, the lithium ion battery itself may generate heat due to overcharging or the like, and a part of the heat-
特許文献１では熱接着性樹脂層を酸変性ポリオレフィン層と高融点ポリプロピレン層とエチレン・プロピレンランダムコポリマ層（熱接着性樹脂層）の３層で構成した外装体が開示されている。高融点のポリプロピレン層は溶融し難いため、電池タブと金属箔層２１２の内部短絡が防止される。また、特許文献２では絶縁性樹脂で覆われた集電体を有するリチウムイオン電池が開示されている。熱接着性樹脂層の一部が溶融しても絶縁性樹脂が溶融せず、集電体と金属箔層の接触が防止される。
Patent Document 1 discloses an exterior body in which a heat-adhesive resin layer is composed of three layers of an acid-modified polyolefin layer, a high melting point polypropylene layer, and an ethylene / propylene random copolymer layer (thermoadhesive resin layer). Since the high melting point polypropylene layer is difficult to melt, an internal short circuit between the battery tab and the
しかしながら、特許文献１の外装体によると高融点ポリプロピレン層が溶融押出しにより積層されている。溶融押出しされるポリプロピレン樹脂は一般的に融点が１４０℃前後であり、高融点タイプのものでも１６０℃前後である。このため、発熱に起因する内部短絡を十分に抑制することができない。また、特許文献２の外装体によると集電体を絶縁性樹脂で覆う工程は複雑であり、リチウムイオン電池の製造コストが高くなる。 However, according to the exterior body of Patent Document 1, the high melting point polypropylene layer is laminated by melt extrusion. The melt-extruded polypropylene resin generally has a melting point of around 140 ° C., and even a high-melting type is around 160 ° C. For this reason, the internal short circuit resulting from heat_generation | fever cannot fully be suppressed. Moreover, according to the exterior body of Patent Document 2, the process of covering the current collector with an insulating resin is complicated, and the manufacturing cost of the lithium ion battery increases.
本発明は上記問題点に鑑み、製造コストを削減しながら、内部短絡の発生を防止する電気化学セル用包装材料及びその製造方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the packaging material for electrochemical cells which prevents generation | occurrence | production of an internal short circuit, and its manufacturing method, reducing manufacturing cost in view of the said problem.
上記目的を達成するために本発明は、少なくとも基材層と金属箔層と最内層の熱接着性樹脂層とを順次積層して構成され、前記熱接着性樹脂層を対向させて周縁をヒートシールして形成される収納部内部に、正極活物質及び正極集電体から成る正極と、負極活物質及び負極集電体から成る負極と、前記正極及び負極間に充填される電解質と、を含む電気化学セル本体を密封する電気化学セル用包装材料であって、前記熱接着性樹脂層の内側の一部に耐熱性樹脂層を含み耐電解液性を有する耐熱性フィルムを設けたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention comprises at least a base material layer, a metal foil layer, and an innermost heat-adhesive resin layer laminated in sequence, and heats the periphery by facing the heat-adhesive resin layer. In a container formed by sealing, a positive electrode made of a positive electrode active material and a positive electrode current collector, a negative electrode made of a negative electrode active material and a negative electrode current collector, and an electrolyte filled between the positive electrode and the negative electrode, A packaging material for an electrochemical cell for sealing an electrochemical cell body including a heat-resistant film having an electrolytic solution resistance and including a heat-resistant resin layer on a part of the inside of the heat-adhesive resin layer. It is a feature.
また本発明は、上記構成の電気化学セル用包装材料において、複数の前記正極集電体又は前記負極集電体が重畳状態で正極タブ又は負極タブにそれぞれ接合され、前記正極タブ及び前記負極タブを挟持しながら先端を外部に延出させる電気化学セル用包装材料であって、前記耐熱性フィルムが前記正極集電体及び前記負極集電体と対向する領域に設けられることを特徴としている。
Further, in the packaging material for an electrochemical cell having the above-described configuration, the present invention provides a plurality of the positive electrode current collectors or the negative electrode current collectors, which are joined to the positive electrode tab or the negative electrode tab in an overlapping state, respectively. A packaging material for an electrochemical cell in which a tip is extended to the outside while sandwiching the electrode, wherein the heat-resistant film is provided in a region facing the positive electrode current collector and the negative electrode current collector .
また本発明は、上記構成の電気化学セル用包装材料において、前記電気化学セル用包装材料がエンボス成型されており、エンボス成型により形成された側壁と底面との境界部を含む領域に前記耐熱性フィルムが設けられることを特徴としている。 Further, the present invention provides the electrochemical cell packaging material having the above-described structure, wherein the electrochemical cell packaging material is embossed, and the heat resistance is applied to a region including a boundary portion between a side wall and a bottom surface formed by embossing. A film is provided.
また本発明は、上記構成の電気化学セル用包装材料において、前記耐熱性フィルムが耐熱性樹脂層の一方の面に酸変性ポリオレフィン層を備え、前記酸変性ポリオレフィン層と前記熱接着性樹脂層が接合することを特徴としている。 Moreover, the present invention provides the electrochemical cell packaging material having the above-described configuration, wherein the heat-resistant film includes an acid-modified polyolefin layer on one surface of the heat-resistant resin layer, and the acid-modified polyolefin layer and the heat-adhesive resin layer include It is characterized by joining.
また本発明は、上記構成の電気化学セル用包装材料において、前記耐熱性樹脂層の融点が２００℃以上であることを特徴としている。 In the electrochemical cell packaging material having the above-described structure, the present invention is characterized in that the heat-resistant resin layer has a melting point of 200 ° C. or higher.
また本発明の電気化学セルは、上記構成の電気化学セル用包装材料を用いたことを特徴としている。 The electrochemical cell of the present invention is characterized by using the electrochemical cell packaging material having the above-described configuration.
また本発明の電気化学セル用包装材料の製造方法は、少なくとも基材層と金属箔層と最内層の熱接着性樹脂層とを順次積層した電気化学セル用包装材料の一部に耐熱性樹脂層の一方の面に粘着性を有する酸変性ポリオレフィン層を備え耐電解液性を有する耐熱性フィルムを仮着する仮着工程と、前記仮着工程の後工程であって、前記電気化学セル用包装材料を所定温度の環境下で所定時間加熱して前記熱接着性樹脂層と粘着性を有する前記酸変性ポリオレフィン層とを熱融着させる熱融着工程とを含むことを特徴としている。 In addition, the method for producing a packaging material for an electrochemical cell according to the present invention includes a heat-resistant resin in a part of the packaging material for an electrochemical cell in which at least a base material layer, a metal foil layer, and an innermost thermal adhesive resin layer are sequentially laminated. A temporary attachment step of temporarily attaching a heat-resistant film having an acid-modified polyolefin layer having adhesiveness on one surface of the layer and having an electrolytic solution resistance; and a post-step of the temporary attachment step, for the electrochemical cell And a heat fusion step of heat-sealing the heat-adhesive resin layer and the acid-modified polyolefin layer having adhesiveness by heating the packaging material for a predetermined time in an environment of a predetermined temperature.
また本発明の電気化学セル用包装材料の製造方法は、前記仮着工程の前工程であって、前記電気化学セル用包装材料をエンボス成型して側壁を形成する成型工程を含むことを特徴としている。 The method for producing an electrochemical cell packaging material of the present invention is a pre-process of the temporary attachment step, and includes a molding step of embossing the electrochemical cell packaging material to form a side wall. Yes.
本発明の第１の構成によれば、電気化学セル本体が発熱して熱接着性樹脂層の一部が溶融した場合でも、耐熱性樹脂層を含む耐熱性フィルムを介して電気化学セル本体と金属箔層が接触しない。これにより、内部短絡の発生を防ぐことができる。 According to the first configuration of the present invention, even when the electrochemical cell main body generates heat and a part of the heat-adhesive resin layer is melted, the electrochemical cell main body and the electrochemical cell main body are interposed through the heat-resistant film including the heat-resistant resin layer. The metal foil layer does not contact. Thereby, generation | occurrence | production of an internal short circuit can be prevented.
本発明の第２の構成によれば、正極集電体又は負極集電体が発熱した場合でも、正極集電体及び負極集電体と対向する領域に設けられた耐熱性フィルムを介して正極集電体又は負極集電体と金属箔層が接触するのを防ぐことができる。 According to the second configuration of the present invention, even when the positive electrode current collector or the negative electrode current collector generates heat, the positive electrode is interposed via the heat resistant film provided in the region facing the positive electrode current collector and the negative electrode current collector. It can prevent that a collector or a negative electrode collector contacts a metal foil layer.
本発明の第３の構成によれば、電気化学セル用包装材料をエンボス成型することにより側壁と底面が形成され、側壁と底面により形成される空間に電気化学セル本体を収納することができる。このとき、側壁と底面との境界部を含む領域に耐熱性フィルムを設けることで、正極集電体及び負極集電体と近接する領域が耐熱性フィルムで保護される。したがって、耐熱性フィルムを介して正極集電体又は負極集電体と金属箔層が接触するのを防ぐことができる。 According to the 3rd structure of this invention, a side wall and a bottom face are formed by embossing the packaging material for electrochemical cells, and an electrochemical cell main body can be accommodated in the space formed by a side wall and a bottom face. At this time, by providing the heat resistant film in the region including the boundary portion between the side wall and the bottom surface, the region adjacent to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector is protected by the heat resistant film. Therefore, it can prevent that a positive electrode collector or a negative electrode collector, and a metal foil layer contact via a heat resistant film.
本発明の第４の構成によれば、耐熱性フィルムが耐熱性樹脂層の一方の面に酸変性ポリオレフィン層を備えることにより、熱接着性樹脂層と酸変性ポリオレフィン層とを溶融接着して熱接着性樹脂層の内側に耐熱性フィルムを容易に設けることができる。 According to the fourth configuration of the present invention, the heat-resistant film includes the acid-modified polyolefin layer on one surface of the heat-resistant resin layer, so that the heat-adhesive resin layer and the acid-modified polyolefin layer are melt-bonded and heated. A heat-resistant film can be easily provided inside the adhesive resin layer.
本発明の第５の構成によれば、耐熱性樹脂層の融点が２００℃以上であるため、電気化学セル本体が発熱しても耐熱性フィルムは容易に溶融しない。これにより、電気化学セル本体と金属箔層が接触するのを安定して防ぐことができる。 According to the fifth configuration of the present invention, since the melting point of the heat-resistant resin layer is 200 ° C. or higher, the heat-resistant film is not easily melted even if the electrochemical cell body generates heat. Thereby, it can prevent stably that an electrochemical cell main body and a metal foil layer contact.
本発明の第６の構成によれば、電気化学セル用包装材料を用いることにより、内部短絡の発生を防止する電気化学セルを提供することができる。 According to the 6th structure of this invention, the electrochemical cell which prevents generation | occurrence | production of an internal short circuit can be provided by using the packaging material for electrochemical cells.
本発明の第７の構成によれば、少なくとも基材層と金属箔層と最内層の熱接着性樹脂層とを順次積層した電気化学セル用包装材料の一部に耐熱性フィルムを仮着することにより、耐熱性フィルムを接着する際の位置決めが容易になる。 According to the seventh configuration of the present invention, the heat-resistant film is temporarily attached to a part of the packaging material for an electrochemical cell in which at least the base material layer, the metal foil layer, and the innermost heat-adhesive resin layer are sequentially laminated. This facilitates positioning when bonding the heat resistant film.
本発明の第８の構成によれば、耐熱性フィルムを仮着する仮着工程の前に、電気化学セル用包装材料をエンボス成型して凹部を形成することにより、凹部の内部形状に密着させて耐熱性フィルムを接着することができる。 According to the 8th structure of this invention, before the temporary attachment process of temporarily attaching a heat resistant film, the packaging material for electrochemical cells is emboss-molded and a recessed part is formed, and it adheres to the internal shape of a recessed part. And heat-resistant film can be adhered.
以下、図面を参照しながら本発明の電気化学セル用包装材料について説明する。図１は本発明の電気化学セル用包装材料の層構造を示す概略断面図であり、図２は本発明の電気化学セル用包装材料を用いたリチウムイオン電池の斜視図であり、図３は図２中のリチウムイオン電池のＡ−Ａ’線断面図である。 Hereinafter, the packaging material for an electrochemical cell of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing the layer structure of the packaging material for electrochemical cells of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a lithium ion battery using the packaging material for electrochemical cells of the present invention, and FIG. It is the sectional view on the AA 'line of the lithium ion battery in FIG.
多層フィルムである電気化学セル用包装材料１１０は、基材層１１１、金属箔層１１２、酸変性ポリオレフィン層１１５、熱接着性樹脂層１１３が順次積層して構成され、熱接着性樹脂層１１３の一部には耐熱性フィルム１４０が設けられている。耐熱性フィルム１４０は耐熱性樹脂層１４２に酸変性ポリオレフィン層１４１を積層して構成される。図示していないが、耐熱性樹脂層１４２表面にはアンカーコート処理が施されている。また、金属箔層１１２の両面には化成処理層が施され、金属箔層１１２と酸変性ポリオレフィン層１１５及び接着層１１４との層間接着強度を高めている。金属箔層１１２と基材層１１１との間には接着層１１４が設けられている。
The electrochemical
なお、本発明に係る電気化学セル用包装材料１１０は上記各層を含むとともに各層間に異なる層を介在させてもよい。電気化学セル用包装材料１１０を構成する各層の具体例については後で詳細に説明する。
In addition, the
リチウムイオン電池１２１は電気化学セル用包装材料１１０により作製される外装体１２０内部にリチウムイオン電池本体１２２を密封収納して構成される。外装体１２０は収納部を有する凹部１２０ａと収納部を覆うシート部１２０ｂにより構成される。凹部１２０ａは矩形状の電気化学セル用包装材料１１０をプレス成型して作製する。凹部１２０ａは底面１２０ｃと底面１２０ｃの外周縁から上方に起立する側壁１２０ｄと側壁１２０ｄの上端縁から外方へ水平方向に延出する周縁面１２０ｅにより構成される。
The
側壁１２０ｄと底面１２０ｃとの境界部１２０ｆ近傍は、リチウムイオン電池本体１２２が収納された状態においてリチウムイオン電池本体１２２と最も近接する位置である。少なくとも境界部１２０ｆを含む領域に耐熱性フィルム１４０が設けられる。また、側壁１２０ｄの斜面から底面１２０ｃの一部にまたがる領域は密集する集電体１２５a、１２５ｂと近接する領域である。このため、耐熱性フィルム１４０が側壁１２０ｄの斜面から底面１２０ｃの一部にまたがって設けられる。また、シート部１２０ｂの一部にも耐熱性フィルム１４０が設けられる。
The vicinity of the
凹部１２０ａの底面１２０ｃと側壁１２０ｄで囲まれる収納空間にリチウムイオン電池本体１２２が収納される。リチウムイオン電池本体１２２に連結される正極タブ１２３ａ及び負極タブ１２３は周縁面１２０ｅにおいてタブフィルム１３０を介在させて凹部１２０ａとシート部１２０ｂにより挟持されながら外部に延出する。正極タブ１２３ａ及び負極タブ１２３ｂは側壁１２０ｄの斜面から周縁面１２０ｅの水平面に沿って一部が屈曲している。
The lithium ion battery
図４は本発明の電気化学セル用包装材料が収納するリチウムイオン電池本体の斜視図であり、図５は本発明の電気化学セル用包装材料が収納するリチウムイオン電池本体の断面図である。リチウムイオン電池本体１２２は、正極活物質及び正極集電体１２５ａから成る正極と、負極活物質及び負極集電体１２５ｂから成る負極と、正極及び負極間に充填される電解質（図示せず）とを含むセル（蓄電部）１２６により構成される。セル１２６は正極集電体１２５ａが延出する正極板と負極集電体１２５ｂが延出する負極板を複数積層して構成される。正極板と負極板はセパレータ（図示せず）を介して交互に複数積層される。積層された複数の正極集電体１２５ａ、負極集電体１２５ｂは重畳してそれぞれ一枚の正極タブ１２３ａ、負極タブ１２３ｂに連結する。
FIG. 4 is a perspective view of a lithium ion battery main body accommodated in the electrochemical cell packaging material of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the lithium ion battery main body accommodated in the electrochemical cell packaging material of the present invention. The lithium ion battery
リチウムイオン電池本体１２２を凹部１２０ａの収納空間に収納したとき正極集電体１２５ａ及び負極集電体１２５ｂと耐熱性フィルム１４０は対向して近接する。これにより、熱接着性樹脂層１１３の一部が溶融した場合でも、耐熱性フィルム１４０により正極集電体１２５ａ又は負極集電体１２５ｂと金属箔層１１２とが接触するのが防止される。したがって、リチウムイオン電池１２１の内部短絡の発生を防ぐことができる。
When the lithium ion battery
図６は本発明の電気化学セル用包装材料に係る外装体の変形例を示す断面図である。パウチタイプの外装体１２０においても、正極集電体１２５ａ及び負極集電体１２５ｂと対向する領域に耐熱性フィルム１４０を配置することにより、正極集電体１２５ａ又は負極集電体１２５ｂと金属箔層１１２とが接触するのを防ぐことができる。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modification of the outer package according to the packaging material for electrochemical cells of the present invention. Also in the pouch-type
図７は本発明の電気化学セル用包装材料を外装体に用いたリチウムイオン電池の変形例を示す分解断面図である。耐熱性フィルム１４０はリチウムイオン電池本体１２２の他の部位と対向する領域に設けてもよい。例えば、耐熱性フィルム１４０が底面１２０ｃ全体を覆うように設けられることにより、セル１２６と金属箔層１１２とが接触するのを防ぐことができる。
FIG. 7 is an exploded cross-sectional view showing a modified example of a lithium ion battery using the packaging material for an electrochemical cell of the present invention as an outer package. The heat
次に電気化学セル用包装材料の製造方法について説明する。成型工程では、基材層１１２と金属箔層１１２と最内層の熱接着性樹脂層１１３とを順次積層した積層フィルムを矩形状に裁断した後、プレス成型して収納部を有する凹部１２０ａを形成する。凹部１２０ａの収納部は底面１２０ｃと側壁１２０ｄによって構成される。
Next, the manufacturing method of the packaging material for electrochemical cells is demonstrated. In the molding process, a laminated film in which the base material layer 112, the metal foil layer 112, and the innermost heat-adhesive resin layer 113 are sequentially laminated is cut into a rectangular shape, and then pressed to form a
仮着工程では、弱粘着性の酸変性ポリオレフィン層１４１を備える耐熱性フィルム１４０を底面１２０ｃと側壁１２０ｄの境界部１２０ｆを含む所定領域に仮着する。酸変性ポリオレフィン層１４１は粘着性付与樹脂が添加されており粘着性又は感圧性を有する。
In the temporary attachment step, the heat
熱融着工程では、耐熱性フィルム１４０が仮着した積層フィルムを所定温度の環境下で所定時間加熱する。これにより、低融点の酸変性ポリオレフィン層１４１が熱接着性樹脂層１１３に熱融着して電気化学セル用包装材料１１０が完成する。なお、酸変性ポリオレフィン層１４１を熱接着性樹脂層１１３より低い融点の樹脂で構成することにより、熱接着性樹脂層１１３を変性させることなく酸変性ポリオレフィン層１４１を熱接着性樹脂層１１３に熱融着させることができる。
In the heat sealing step, the laminated film temporarily attached with the heat
熱融着工程の前に仮着工程を設けることにより、耐熱性フィルム１４０を接着する際の位置決めを容易に行うことができる。また、仮着工程の前に、成型工程を設けることにより、プレス成型の際に耐熱性フィルム１４０ａが熱接着性樹脂層１１３から剥離するのを防ぐことができる。これにより、凹部１２０ａの内部形状に密着させて耐熱性フィルム１４０を接着することができる。
By providing the temporary attachment step before the heat fusion step, positioning when the heat
次に、電気化学セル用包装材料１１０を構成する各層について詳細に説明する。基材層１１１は、延伸ポリエステルまたは延伸ナイロンフィルムを用いることができ、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。
Next, each layer which comprises the
また、基材層１１１は耐ピンホール性および電池の外装体とした時の絶縁性を向上させるために、ポリエステルフィルム又はナイロンフィルムの他、異なる材質のフィルムを積層化することも可能である。 In addition, the base material layer 111 can be laminated with films of different materials in addition to a polyester film or a nylon film in order to improve pinhole resistance and insulation when used as a battery outer package.
金属箔層１１２は、外部からリチウムイオン電池１２１の内部に水蒸気が浸入することを防止するための層で、金属箔層単体のピンホール、及び加工適性（パウチ化、エンボス成形性）を安定化し、かつ耐ピンホール性をもたせるために厚さ１５μｍ以上のアルミニウムを用いる。
The metal foil layer 112 is a layer for preventing water vapor from entering the inside of the
また、ピンホールの発生を改善し、リチウムイオン電池の外装体のタイプをエンボスタイプとする場合、エンボス成形におけるクラックなどの発生のないものとするために、金属箔層１１２として用いるアルミニウムの材質を、鉄含有量が０．３〜９．０重量％、好ましくは０．７〜２．０重量％とすることが望ましい。 In addition, when the generation of pinholes is improved and the type of the outer package of the lithium ion battery is an embossed type, the material of aluminum used as the metal foil layer 112 is selected in order to prevent the occurrence of cracks in the embossing molding. It is desirable that the iron content is 0.3 to 9.0% by weight, preferably 0.7 to 2.0% by weight.
これによって、鉄を含有していないアルミニウムと比較して、アルミニウムの展延性がよく、外装体として折り曲げによるピンホールの発生が少なくなり、包装材料料をエンボス成形する時に側壁を容易に形成することができる。なお、鉄含有量が、０．３重量％未満の場合は、ピンホールの発生の防止、エンボス成形性の改善等の効果が認められず、アルミニウムの鉄含有量が９．０重量％を超える場合は、アルミニウムとしての柔軟性が阻害され、包装材料として製袋性が悪くなる。 As a result, compared to aluminum that does not contain iron, aluminum has better spreadability, less pinholes are generated by bending as an exterior body, and side walls can be easily formed when embossing packaging material. Can do. In addition, when the iron content is less than 0.3% by weight, effects such as prevention of pinholes and improvement of embossing formability are not observed, and the iron content of aluminum exceeds 9.0% by weight. In this case, the flexibility as aluminum is hindered, and the bag-making property as a packaging material is deteriorated.
また、冷間圧延で製造されるアルミニウムは焼きなまし（いわゆる焼鈍処理）条件でその柔軟性・腰の強さ・硬さが変化するが、本発明において用いるアルミニウムは焼きなましをしていない硬質処理品より、多少または完全に焼きなまし処理をした軟質傾向にあるアルミニウムがよい。 In addition, aluminum produced by cold rolling changes its flexibility, waist strength and hardness under annealing (so-called annealing treatment) conditions, but the aluminum used in the present invention is harder than the non-annealed hard-treated product. Aluminum which tends to be soft with some or complete annealing is preferred.
また、化成処理は、クロム酸クロメート処理、リン酸クロメート処理、塗布型クロメート処理等のクロム系化成処理、あるいは、ジルコニウム、チタン、リン酸亜鉛等の非クロム系（塗布型）化成処理等により金属箔層１１２面に形成されるものであるが、連続処理が可能であると共に水洗工程が不要で処理コストを安価にすることができるという点などから塗布型化成処理、特にアミノ化フェノール重合体、３価クロム化合物、リン化合物、を含有する処理液で処理するのが最も好ましい。 In addition, the chemical conversion treatment is performed by chromium-based chemical conversion treatment such as chromate chromate treatment, phosphoric acid chromate treatment, and coating-type chromate treatment, or non-chromium (coating-type) chemical conversion treatment such as zirconium, titanium, and zinc phosphate. Although it is formed on the surface of the foil layer 112, a coating-type chemical conversion treatment, particularly an aminated phenol polymer, in that a continuous treatment is possible and a water washing step is unnecessary and the treatment cost can be reduced. Most preferably, the treatment is performed with a treatment solution containing a trivalent chromium compound and a phosphorus compound.
また、化成処理の形成方法は、処理液をバーコー卜法、ロールコート法、グラビアコート法、浸漬法等の周知の塗布法を選択して成形すればよい。また、化成処理を施す前に金属箔層１１２表面に、予め、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、酸活性化法等の周知の脱脂処理法で処理を施しておく方が、化成処理の機能を最大限に発現させるとともに、長期間維持することができる点から好ましい。 In addition, the chemical conversion treatment may be formed by selecting a known coating method such as a bar coating method, a roll coating method, a gravure coating method, or a dipping method for the treatment liquid. In addition, before the chemical conversion treatment, the surface of the metal foil layer 112 is preferably subjected to chemical treatment using a known degreasing treatment method such as an alkali dipping method, an electrolytic cleaning method, an acid cleaning method, or an acid activation method. It is preferable from the viewpoint that the function of the treatment can be maximized and can be maintained for a long time.
熱接着性樹脂層１１３は、熱接着性樹脂層１１３と正極タブ１２３ａ又は負極タブ１２３ｂとの間にタブフィルム１３０を介在させるか否かで樹脂種が異なる。タブフィルム１３０を介在させる場合には、プロピレン系樹脂の単体ないし混合物などからなるフィルムを用いればよく、タブフィルム１３０を介在させない場合、不飽和カルボン酸でグラフト変性した酸変性オレフィン樹脂からなるフィルムを用いればよい。
The resin type of the heat-adhesive resin layer 113 differs depending on whether or not the
また、熱接着性樹脂層１１３としては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としても使用できる。 Polypropylene is preferably used as the heat-adhesive resin layer 113, but a single layer or multilayer of linear low density polyethylene or medium density polyethylene, or a single resin composed of a blend resin of linear low density polyethylene and medium density polyethylene. It can also be used as a film composed of layers or multilayers.
前記各タイプのポリプロピレン、すなわち、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および、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレンには、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。 For each type of polypropylene, that is, random propylene, homopropylene, block propylene, and linear low density polyethylene, medium density polyethylene, low crystalline ethylene-butene copolymer, low crystalline propylene-butene copolymer, A terpolymer composed of a three-component copolymer of ethylene, butene, and propylene, silica, zeolite, an antiblocking agent (AB agent) such as acrylic resin beads, a fatty acid amide slip agent, and the like may be added.
酸変性ポリオレフィン層１１５は金属箔層１１２と熱接着性樹脂層１１３とを安定して接着するために酸変性ポリプロピレンが好適に用いられる。酸変性ポリオレフィン層１１５、１４１は熱接着性樹脂層１１３に用いる樹脂種により適宜選択して用いる必要があり、酸変性ポリプロピレン以外の酸変性ポリオレフィン樹脂を用いる場合、不飽和カルボン酸でグラフト変性したポリオレフィン樹脂、エチレンないしプロピレンとアクリル酸、または、メタクリル酸との共重合体、あるいは、金属架橋ポリオレフィン樹脂等があり、必要に応じてブテン成分、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体、非晶質のエチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−α−オレフィン共重合体等を５％以上添加してもよい。 The acid-modified polyolefin layer 115 is preferably made of acid-modified polypropylene in order to stably bond the metal foil layer 112 and the heat-adhesive resin layer 113. The acid-modified polyolefin layers 115 and 141 need to be appropriately selected depending on the resin type used for the heat-adhesive resin layer 113, and when an acid-modified polyolefin resin other than acid-modified polypropylene is used, a polyolefin graft-modified with an unsaturated carboxylic acid. Resins, copolymers of ethylene or propylene and acrylic acid or methacrylic acid, or metal-crosslinked polyolefin resins, butene component, ethylene-propylene-butene copolymer, amorphous ethylene as required -You may add 5% or more of propylene copolymers, a propylene-alpha-olefin copolymer, etc.
また、酸変性ポリプロピレンを用いる場合、
（１）ビガット軟化点１１５℃以上、融点１５０℃以上のホモタイプ、
（２）ビガット軟化点１０５℃以上、融点１３０℃以上のエチレンープロピレンとの共重合体（ランダム共重合タイプ）
（３）融点１１０℃以上である不飽和カルボン酸を用い酸変性重合した単体又はブレンド物等を用いることができる。
When using acid-modified polypropylene,
(1) A homotype having a bigat softening point of 115 ° C or higher and a melting point of 150 ° C or higher,
(2) A copolymer of ethylene-propylene having a bigat softening point of 105 ° C or higher and a melting point of 130 ° C or higher (random copolymer type)
(3) A simple substance or a blended product obtained by acid-modified polymerization using an unsaturated carboxylic acid having a melting point of 110 ° C. or higher can be used.
酸変性ポリオレフィン層１４１に粘着性付与樹脂を含有させて、粘着性又は感圧性を付与することができる。これにより、酸変性ポリオレフィン層１４１を耐熱性樹脂層１１３に仮着させることができる。使用される粘着性付与樹脂としては、例えば、ロジン類（重合ロジン、水添ロジン、ロジンエステル等）、テルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、クマロンインデン樹脂、石油樹脂などである。 The acid-modified polyolefin layer 141 can contain a tackifying resin to impart tackiness or pressure sensitivity. Thereby, the acid-modified polyolefin layer 141 can be temporarily attached to the heat resistant resin layer 113. Examples of the tackifier resin used include rosins (polymerized rosin, hydrogenated rosin, rosin ester, etc.), terpene resins, terpene phenol resins, coumarone indene resins, petroleum resins, and the like.
耐熱性樹脂層１４２は二軸延伸ポリエチレンナフタレートフィルム（以下、ＰＥＮと呼称する）又は、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム（以下、ＰＥＴと呼称する）を用いることができる。ＰＥＮやＰＥＴは熱接着性樹脂層１１３を形成する一般ポリオレフィン系樹脂と比べて融点・ガラス転移点が高い。このため、熱接着性樹脂層１１３の一部が溶融した場合でも耐熱性樹脂層１４２は溶融することなく残る。したがって、金属箔層１１２と発熱したリチウムイオン電池本体１２２が接触して内部短絡するのを防止することができる。なお、ＰＥＮ又はＰＥＮの表面には必要に応じて、アンカーコート処理、コロナ処理、オゾン処理、プラズマ処理等の周知の易接着手段を施してもよい。
As the heat resistant resin layer 142, a biaxially stretched polyethylene naphthalate film (hereinafter referred to as PEN) or a biaxially stretched polyethylene terephthalate film (hereinafter referred to as PET) can be used. PEN and PET have a higher melting point and glass transition point than the general polyolefin resin forming the heat-adhesive resin layer 113. For this reason, even when a part of the heat-adhesive resin layer 113 is melted, the heat-resistant resin layer 142 remains without being melted. Therefore, it is possible to prevent the metal foil layer 112 and the heated lithium ion battery
ＰＥＮやＰＥＴ以外の耐熱性樹脂としては、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ（登録商標））、ポリアセタール（ＰＯＭ）、環状ポリオレフィン、ポリエチレン（ＰＰ）等の無延伸または延伸フィルムを用いることができる。 Examples of heat-resistant resins other than PEN and PET include unstretched or stretched films such as polyamide, polyphenylene sulfide (PPS), polymethylpentene (TPX (registered trademark)), polyacetal (POM), cyclic polyolefin, and polyethylene (PP). Can be used.
接着層１１４は、基材層１１１と金属箔層１１２及び耐熱性樹脂層１４２と酸変性ポリオレフィン層１４１を強固に接着するものである。これらの層間接着はドライラミネート法、押出ラミネート法、共押出ラミネート法、熱ラミネート法等の方法を用いることができる。 The adhesive layer 114 firmly bonds the base material layer 111 and the metal foil layer 112, the heat resistant resin layer 142 and the acid-modified polyolefin layer 141. Such interlayer adhesion can be performed by a dry lamination method, an extrusion lamination method, a coextrusion lamination method, a thermal lamination method, or the like.
ドライラミネート法により貼り合わせを行う際には、ポリエステル系、ポリエチレンイミン系、ポリエーテル系、シアノアクリレート系、ウレタン系、有機チタン系、ポリエーテルウレタン系、エポキシ系、ポリエステルウレタン系、イミド系、イソシアネート系、ポリオレフィン系、シリコーン系の各種接着剤を用いることができる。 When laminating by the dry laminating method, polyester, polyethyleneimine, polyether, cyanoacrylate, urethane, organic titanium, polyetherurethane, epoxy, polyesterurethane, imide, isocyanate Various adhesives based on polyolefin, polyolefin, and silicone can be used.
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible. Embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments are also included in the present invention. Included in the technical scope.
また、電気化学セルとはリチウムイオン電池以外にニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムメタル一次電池あるいは二次電池、リチウムポリマー電池等の化学電池及び電気二重層キャパシタ、キャパシタ、電解コンデンサを含み、電気化学セル本体とは包装材料封入前の正極活物質及び正極集電体から成る正極と、負極活物質及び負極集電体から成る負極と、正極及び負極間に充填される電解質とを含むセル（蓄電部）と、セル内の正極及び負極に連結される電極端子等、電気エネルギーを発生させる電気デバイス要素全てを含むものである。本発明はこれら電気化学セルを包装する包装材料に関する。 Electrochemical cells include nickel metal hydride batteries, nickel cadmium batteries, lithium metal primary batteries or secondary batteries, lithium polymer batteries, and other chemical batteries, electric double layer capacitors, capacitors, and electrolytic capacitors in addition to lithium ion batteries. The chemical cell body is a cell including a positive electrode composed of a positive electrode active material and a positive electrode current collector before enclosing packaging material, a negative electrode composed of a negative electrode active material and a negative electrode current collector, and an electrolyte filled between the positive electrode and the negative electrode ( It includes all electrical device elements that generate electrical energy, such as a power storage unit and electrode terminals connected to the positive electrode and the negative electrode in the cell. The present invention relates to a packaging material for packaging these electrochemical cells.
以下、本発明の作用及び効果について、実施例を用いて具体的に説明する。実施例１は、耐熱性フィルムを接着した電気化学セル用包装材の絶縁性について評価したものである。 Hereinafter, the operation and effect of the present invention will be specifically described with reference to examples. Example 1 evaluates the insulating property of the packaging material for an electrochemical cell to which a heat resistant film is adhered.
アルミニウム（厚さ４０μｍ）の両面に化成処理を施し、一方の化成処理面に、延伸ナイロンフィルム（厚さ２５μｍ）を２液硬化型ポリウレタン系接着剤を介してドライラミネート法により貼り合わせた。次に、他の化成処理面に酸変性ポリプロピレンフィルム（厚さ２３μｍ、以下酸変性ＰＰと略す）とポリプロピレンフィルム（厚さ２３μｍ、以下ＰＰフィルムと略す）の２層共押出しフィルムを積層した。これにより、延伸ナイロンフィルム／アルミニウム／酸変性ＰＰ／ＰＰフィルムから構成される積層フィルムを得た。 A chemical conversion treatment was performed on both surfaces of aluminum (thickness 40 μm), and a stretched nylon film (thickness 25 μm) was bonded to one chemical conversion treatment surface by a dry laminating method via a two-component curable polyurethane adhesive. Next, a two-layer coextruded film of an acid-modified polypropylene film (thickness 23 μm, hereinafter abbreviated as acid-modified PP) and a polypropylene film (thickness 23 μm, hereinafter abbreviated as PP film) was laminated on the other chemical conversion treatment surface. Thereby, a laminated film composed of stretched nylon film / aluminum / acid-modified PP / PP film was obtained.
なお、化成処理層には、フェノール樹脂、フッ化クロム化合物、リン酸からなる処理液をロールコート法により塗布し、皮膜温度が１８０℃以上となる条件において焼付けた。ここで、クロムの塗布量は１０ｍｇ/ｍ2（乾燥重量）とした。 In addition, the chemical conversion treatment layer was applied with a treatment liquid composed of a phenol resin, a chromium fluoride compound, and phosphoric acid by a roll coating method, and baked under a condition that the film temperature was 180 ° C. or higher. Here, the coating amount of chromium was 10 mg / m 2 (dry weight).
次に、アンカーコート処理が施されたポリエチレンナフタレートフィルム（厚さ１２μｍ）の片面に弱粘着性を有する酸変性ポリプロピレンフィルム（２８μｍ）を溶融押出ししてＰＥＮ／酸変性ＰＰから構成される耐熱性フィルムを得た。 Next, heat resistance composed of PEN / acid-modified PP is obtained by melt-extruding an acid-modified polypropylene film (28 μm) having weak adhesion on one side of an anchor coat-treated polyethylene naphthalate film (thickness: 12 μm). A film was obtained.
積層フィルムを５５ｍｍ×３２ｍｍに断裁した後、ストレート金型を用いて深さ５．５ｍｍにエンボス成型した。耐熱性フィルムをエンボス成型により形成された側壁と底面の境界部近傍に仮着した。次に、８０℃の環境下で２分間加熱した。 The laminated film was cut to 55 mm × 32 mm and then embossed to a depth of 5.5 mm using a straight mold. A heat resistant film was temporarily attached in the vicinity of the boundary between the side wall and the bottom formed by embossing. Next, it heated for 2 minutes in 80 degreeC environment.
耐熱性フィルムを接着した積層フィルムにタブが外部に突出するように電池要素を収納し、新しい積層フィルムで蓋をした。最後に周縁部をヒートシールして（シール温度１９０℃、面圧１ＭＰａ、シール時間３．０秒、シール幅７ｍｍ）、電池要素を内部に密封収納した。 The battery element was stored in the laminated film to which the heat-resistant film was bonded so that the tabs protruded to the outside, and the new laminated film was covered. Finally, the peripheral edge portion was heat sealed (sealing temperature 190 ° C., surface pressure 1 MPa, sealing time 3.0 seconds, sealing width 7 mm), and the battery element was hermetically housed inside.
上記工程により作製された電池に対して過充電を繰り返し行ったところ、短絡は発生しなかった。以上より、耐熱性フィルムを接着した電気化学セル用包装材は一定の絶縁性を有することが分かった。 When overcharging was repeatedly performed on the battery produced by the above process, no short circuit occurred. From the above, it was found that the packaging material for an electrochemical cell to which a heat resistant film was adhered had a certain insulating property.
本発明は、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムメタル一次電池あるいは二次電池、リチウムポリマー電池等の化学電池及び電気二重層キャパシタ、キャパシタ、電解コンデンサを包装する外装体として用いることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as an outer package for packaging chemical batteries such as nickel metal hydride batteries, nickel cadmium batteries, lithium metal primary batteries or secondary batteries, lithium polymer batteries, and electric double layer capacitors, capacitors, and electrolytic capacitors.
１１０ 電気化学セル用包装材料
１１１ 基材層
１１２ 金属箔層
１１３ 熱接着性樹脂層
１１４ 接着層
１１５ 酸変性ポリオレフィン層
１２０ 外装体
１２０ａ 凹部
１２０ｂ シート部
１２０ｃ 底面
１２０ｄ 側壁
１２０ｅ 周縁面
１２０ｆ 境界部
１２１ リチウムイオン電池
１２２ リチウムイオン電池本体
１２３ａ 正極タブ
１２３ｂ 負極タブ
１２５ａ 正極集電体
１２５ｂ 負極集電体
１２６ セル
１３０ タブフィルム
１４０ 耐熱性フィルム
１４１ 酸変性ポリオレフィン層
１４２ 耐熱性樹脂層
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記熱接着性樹脂層を対向させて周縁をヒートシールすることにより形成された収納部内部に、正極活物質及び正極集電体から成る正極と、負極活物質及び負極集電体から成る負極と、前記正極及び負極間に充填される電解質と、を含む電気化学セル本体が密封される電気化学セル用包装材料であって、
前記熱接着性樹脂層の内側の一部に耐熱性樹脂層を含み耐電解液性を有して前記熱接着性樹脂層よりも融点及びガラス転移点の高い耐熱性フィルムが設けられ、
前記耐熱性フィルムが前記熱接着性樹脂層と熱融着しており前記収納部内部に配されていることを特徴とする電気化学セル用包装材料。 At least the base layer and the metal foil layer and the innermost heat-adhesive resin layer is formed are sequentially laminated,
A positive electrode composed of a positive electrode active material and a positive electrode current collector, and a negative electrode composed of a negative electrode active material and a negative electrode current collector, inside a storage part formed by heat-sealing the periphery with the thermoadhesive resin layer facing each other, the a packaging material for electrochemical cell electrochemical cell body is sealed containing an electrolyte which is filled between the positive electrode and the negative electrode,
A heat-resistant film containing a heat-resistant resin layer in a part of the inner side of the heat-adhesive resin layer and having an electrolytic solution resistance and a higher melting point and glass transition point than the heat-adhesive resin layer is provided ,
Packaging material for electrochemical cell, wherein the heat-resistant film is arranged on the housing part inner and heat-sealed with the heat-adhesive resin layer.
前記耐熱性フィルムが前記正極集電体及び前記負極集電体と対向する領域に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学セル用包装材料。 An electrochemical cell in which a plurality of the positive electrode current collectors or the negative electrode current collectors are overlapped and joined to the positive electrode tab or the negative electrode tab, respectively , and the tip is extended to the outside with the positive electrode tab and the negative electrode tab sandwiched therebetween Packaging material for
Packaging material for electrochemical cell of claim 1 wherein the heat-resistant film is characterized by Tei Rukoto provided on the positive electrode current collector and the negative electrode current collector and the opposite region.
エンボス成型により形成された側壁と底面との境界部を含む領域に前記耐熱性フィルムが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電気化学セル用包装材料。 The packaging material for the electrochemical cell is embossed,
Packaging material for electrochemical cell of claim 2 wherein the heat-resistant film in a region including the boundary portion, characterized in Tei Rukoto provided the side walls and the bottom surface formed by embossing molding.
前記仮着工程の後工程であって、前記電気化学セル用包装材料を所定温度の環境下で所定時間加熱して前記熱接着性樹脂層と前記酸変性ポリオレフィン層とを熱融着させる熱融着工程とを含むことを特徴とする電気化学セル用包装材料の製造方法。 At least a base material layer, a metal foil layer, and an innermost heat-adhesive resin layer are sequentially laminated to a part of the packaging material for electrochemical cells. A temporary attachment step of temporarily attaching a heat-resistant film having a polyolefin layer and having an electrolytic solution resistance and a higher melting point and glass transition point than the thermal adhesive resin layer;
Thermal fusion, which is a subsequent step of the temporary attachment step, in which the electrochemical cell packaging material is heated for a predetermined time in an environment of a predetermined temperature to thermally bond the thermal adhesive resin layer and the acid-modified polyolefin layer. A method for producing a packaging material for an electrochemical cell, comprising: an attaching step.
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