JP6387938B2 - 電池用包装材料 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁性が高い電池用包装材料に関する。

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体が提案されている。

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。

特開２００８−２８７９７１号公報

しかしながら、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、特許文献１に開示されたような電池用包装材料では、電池用包装材料を電池に適用した場合、絶縁性が低下する場合があるという新たな課題が見出された。

そこで、本発明者がさらに鋭意検討を重ねた結果、電池の製造工程において、電極活物質や電極タブの破片などの微小な異物が、シーラント層の表面に付着する場合があり、電池素子を電池用包装材料でヒートシールする際の熱と圧力によって、シーラント層の異物が付着した部分が薄肉になる場合があることが明らかとなった。例えば、シーラント層同士がヒートシールされる部分などにおいて、シーラント層が薄肉になると、電池用包装材料の絶縁性が不十分となる場合があるという問題がある。

さらに、電極活物質や電極タブの破片などの微小な異物は、導電性を有する。電極タブとシーラント層との間に導電性の異物が存在する場合には、ヒートシール時の熱と圧力によって、異物がシーラント層を貫通すると、電極タブと電池用包装材料の金属層とが電気的に接続されて短絡するおそれがある。

本発明は、これらの問題に鑑みなされた発明である。すなわち、本発明は、電極活物質や電極タブの破片などの微小な異物が、シーラント層同士の界面や電極タブとシーラント層との間などのヒートシールされる部分に存在する場合にも、高い絶縁性を有する電池用包装材料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、少なくとも、基材層と、金属層と、絶縁層と、シーラント層とがこの順に積層された積層体により構成し、さらに、ナノインデンターを用いて、積層体の積層方向における断面から絶縁層に対して圧子を５μｍ押し込んで測定される硬さを、１０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲とするにより、絶縁性の高い電池包装用材料が得られることを見出した。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。

すなわち、本発明は、下記に掲げる態様の電池用包装材料、その製造方法、及び電池を提供する。
項１． 少なくとも、基材層と、金属層と、絶縁層と、シーラント層とがこの順に積層された積層体からなり、
ナノインデンターを用いて、積層体の積層方向における断面から絶縁層に対して圧子を５μｍ押し込んで測定される硬さが、１０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲にある、電池用包装材料。
項２． 絶縁層が、不飽和カルボン酸またはその酸無水物で変性された変性ポリオレフィン樹脂を含む樹脂組成物により形成されてなる、項１に記載の電池用包装材料。
項３． 変性ポリオレフィン樹脂は、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレン系樹脂の少なくとも一方が、前記不飽和カルボン酸またはその酸無水物で変性されて形成されたものである、項２に記載の電池用包装材料。
項４． 変性ポリオレフィン樹脂が、さらに（メタ）アクリル酸エステルで変性されてなる、項２に記載の電池用包装材料。
項５． 変性ポリオレフィン樹脂は、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレン系樹脂の少なくとも一方が、不飽和カルボン酸またはその酸無水物と（メタ）アクリル酸エステルとで変性されたものである、項４に記載の電池用包装材料。
項６． 絶縁層の融点が、シーラント層の融点よりも低い、項１〜５のいずれかに記載の電池用包装材料。
項７． 絶縁層とシーラント層との間に水分バリア樹脂層をさらに有する、項１〜６のいずれかに記載の電池用包装材料。
項８． 金属層がアルミニウム箔により形成されている、項１〜７のいずれかに記載の電池用包装材料。
項９． シーラント層において、ナノインデンターを用いて、前記積層体の積層方向における断面からシーラント層に対して圧子を５μｍ押し込んで測定される弾性率が、１００ＭＰａ〜１０００ＭＰａの範囲にある、項１〜８のいずれかに記載の電池用包装材料。
項１０． 正極、負極、及び電解質を備えた電池素子が、項１〜９のいずれかに記載の電池用包装材料により封止されてなる、電池。
項１１． 少なくとも、基材層と、金属層と、絶縁層と、シーラント層とをこの順に積層して積層体を得る工程を備え、
前記工程において、ナノインデンターを用いて、積層体の積層方向における断面から絶縁層に対して圧子を５μｍ押し込んで測定される硬さが、１０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲にある絶縁層を形成する、電池用包装材料の製造方法。
項１２． 前記工程後に、積層体をシーラント層の融点以上の温度で加熱する工程をさらに備える、項１１に記載の製造方法。

本発明の電池用包装材料によれば、電極活物質や電極タブの破片などの微小な異物が、シーラント層同士の界面や電極タブとシーラント層との間などのヒートシールされる部分に存在する場合にも、絶縁性が高い電池用包装材料を提供することができる。すなわち、本発明の電池用包装材料によって電池素子を封止することにより、電池の絶縁性を高めることができる。

本発明に係る電池用包装材料の一例の略図的断面図である。 本発明に係る電池用包装材料の一例の略図的断面図である。 本発明に係る電池用包装材料の一例の略図的断面図である。 本発明に係る電池用包装材料の一例の略図的断面図である。

本発明の電池用包装材料は、少なくとも、基材層と、金属層と、絶縁層と、シーラント層とがこの順に積層された積層体からなり、ナノインデンターを用いて、積層体の積層方向における断面から絶縁層に対して圧子を５μｍ押し込んで測定される硬さが、１０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲にあることを特徴とする。以下、図１〜４を参照しながら、本発明の電池用包装材料、その製造方法、及び電池素子が本発明の電池用包装材料により封止された本発明の電池について詳述する。

１．電池用包装材料の積層構造
本発明の電池用包装材料は、例えば図１に示されるように、少なくとも、基材層１、金属層２、絶縁層３、及びシーラント層４がこの順に積層された積層体からなる。電池用包装材料において、基材層１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。

本発明の電池用包装材料は、少なくとも、基材層１、金属層２、絶縁層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、後述の通り、本発明の電池用包装材料において、例えば図２に示されるように、基材層１と金属層２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。また、例えば図３に示されるように、金属層２と絶縁層３との間に、電池用包装材の端面からの水分透過性を抑え、電池の耐久性を向上させるために、必要に応じて水分バリア樹脂層６が設けられていてもよい。また、例えば図４に示されるように、絶縁層３とシーラント層４との間に水分バリア樹脂層６が設けられてもよい。さらに、基材層１の外側には、例えば意匠性を付与することなどを目的として、他の層がさらに形成されていてもよい。

２．電池用包装材料を形成する各層の組成
［基材層１］
本発明の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、最外層を構成する層である。基材層１を形成する素材は、絶縁性を備えるものであれば特に制限されない。基材層１を形成する素材としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン樹脂、珪素樹脂、フェノール樹脂、及びこれらの混合物や共重合物などの樹脂フィルムが挙げられる。

ポリエステル樹脂としては、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、共重合ポリエステル、ポリカーボネートなどが挙げられる。また、ポリアミド樹脂としては、具体的には、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）などが挙げられる。基材層１を形成する素材としては、これらの中でも、好ましくはナイロン、ポリエステル、さらに好ましくは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、１層の樹脂フィルムから形成されていてもよく、２層以上の多層樹脂フィルムから形成されていてもよい。基材層１が多層樹脂フィルムにより形成されている場合には、本発明の電池用包装材料の耐ピンホール性や絶縁性を向上し得る。基材層１を多層の樹脂フィルムで形成する場合、２以上の樹脂フィルムは、例えば、接着剤などを介して積層させることができる。このとき使用される接着剤の種類、量などについては、後述する接着層５の場合と同様とすることができる。

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。

［金属層２］
本発明の電池用包装材料において、金属層２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２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２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２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２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２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２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２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２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２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。

［絶縁層３］
本発明において、絶縁層３は、電池用包装材料の絶縁性を高めるために、金属層２とシーラント層４との間に設けられる層である。絶縁層３は、ナノインデンターを用いて、積層体の積層方向における断面から絶縁層３に対して圧子を５μｍ押し込んで測定される硬さが、１０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲にある。絶縁層３の硬さとは、より具体的には、ナノインデンターを用いて、積層体の積層方向における断面から絶縁層３に対して先端形状が三角錐（バーコビッチ型）のダイヤモンドチップからなる圧子を５μｍ押し込み、圧子が押し込まれた時の硬度（ナノインデンターハードネス）をいう。この硬さは、いわゆるナノインデンテーション法によって測定されるものである。

絶縁層３の硬さは、１０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲にあることが好ましく、１５ＭＰａ〜２５０ＭＰａの範囲にあることがさらに好ましい。本発明の電池用包装材料においては、金属層２とシーラント層４との間に、このような特定の硬さを有する絶縁層３が設けられているため、電極活物質や電極タブの破片などの微小な異物が、シーラント層同士の界面や電極タブとシーラント層との間などのヒートシールされる部分に存在する場合にも、電池用包装材料の絶縁性や耐久性が高められている。

さらに、絶縁層３は、２層以上の多層構造としてもよい。これにより、シーラント層４と共に第１の絶縁層に薄肉部分や貫通孔が形成された場合にも、第２、第３の絶縁層で絶縁性を保つことができる。

絶縁層３を構成する素材は、絶縁性を有し、かつ上記のような硬さを有すれば特に限定されない。絶縁層３は、例えば、樹脂組成物により形成することができる。電池用包装材料の絶縁性を高める観点から、樹脂組成物は、変性ポリオレフィン樹脂を含むことが好ましい。

変性ポリオレフィン樹脂としては、不飽和カルボン酸またはその酸無水物で変性された変性ポリオレフィン樹脂を用いることが好ましい。さらに、変性ポリオレフィン系樹脂は、（メタ）アクリル酸エステルでさらに変性されていてもよい。これらの変性ポリオレフィン系樹脂を含む樹脂組成物により絶縁層３を形成することにより、絶縁層３と金属層２またはシーラント層４との接着性が向上し、電池用包装材料の絶縁性が高められるだけでなく、耐久性も向上させることができる。なお、（メタ）アクリル酸エステルでさらに変性された変性ポリオレフィン樹脂は、不飽和カルボン酸またはその酸無水物と（メタ）アクリル酸エステルとを併用して、ポリオレフィン樹脂を酸変性することにより得られるものである。

本発明において、「（メタ）アクリル酸エステル」とは、「アクリル酸エステル」または「メタアクリル酸エステル」を意味する。

変性されるポリオレフィン樹脂は、少なくともモノマー単位としてオレフィンを含む樹脂であれば特に限定されない。ポリオレフィン樹脂は、例えば、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレン系樹脂の少なくとも一方により構成することができ、ポリプロピレン系樹脂により構成することが好ましい。ポリエチレン系樹脂は、例えば、ホモポリエチレン及びエチレン共重合体の少なくとも一方により構成することができる。ポリプロピレン系樹脂は、例えば、ホモポリプロピレン及びプロピレン共重合体の少なくとも一方により構成することができる。プロピレン共重合体としては、エチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−ブテン共重合体、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体などのプロピレンと他のオレフィンとの共重合体などが挙げられる。ポリプロピレン系樹脂に含まれるプロピレン単位の割合は、電池用包装材料の絶縁性や耐久性をより高める観点から、５０モル％〜１００モル％程度とすることが好ましく、８０モル％〜１００モル％程度とすることがより好ましい。また、ポリエチレン系樹脂に含まれるエチレン単位の割合は、電池用包装材料の絶縁性や耐久性をより高める観点から、５０モル％〜１００モル％程度とすることが好ましく、８０モル％〜１００モル％程度とすることがより好ましい。エチレン共重合体及びプロピレン共重合体は、それぞれ、ランダム共重合体、ブロック共重合体のいずれであってもよい。また、エチレン共重合体及びプロピレン共重合体は、それぞれ、結晶性、非晶性のいずれであってもよく、これらの共重合物または混合物であってもよい。ポリオレフィン樹脂は、１種類のホモポリマーまたは共重合体により形成されていてもよいし、２種類以上のホモポリマーまたは共重合体により形成されていてもよい。

不飽和カルボン酸としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、クロトン酸などが挙げられる。また、酸無水物としては、上記例示した不飽和カルボン酸の酸無水物が好ましく、無水マレイン酸および無水イタコン酸がより好ましい。変性ポリプロピレン系樹脂は、１種類の不飽和カルボン酸またはその酸無水物で変性されたものであってもよいし、２種類以上の不飽和カルボン酸またはその酸無水物で変性されたものであってもよい。

（メタ）アクリル酸エステルとしては、例えば、（メタ）アクリル酸と炭素数が１〜３０のアルコールとのエステル化物、好ましくは（メタ）アクリル酸と炭素数が１〜２０のアルコールとのエステル化物が挙げられる。（メタ）アクリル酸エステルの具体例としては、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸デシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）アクリル酸ドデシル、（メタ）アクリル酸ステアリルなどが挙げられる。ポリオレフィン樹脂の変性において、（メタ）アクリル酸エステルは１種類のみを用いてもよいし、２種類以上を用いてもよい。

変性ポリオレフィン樹脂中における不飽和カルボン酸またはその酸無水物の割合は、それぞれ、０．１質量％〜３０質量％程度であることが好ましく、０．１質量％〜２０質量％程度であることがより好ましい。このような範囲とすることにより、電池用包装材料の絶縁性や耐久性をより高め得る。

また、変性ポリオレフィン樹脂中における（メタ）アクリル酸エステルの割合は、０．１質量％〜４０質量％程度であることが好ましく、０．１質量％〜３０質量％程度であることがより好ましい。このような範囲とすることにより、電池用包装材料の絶縁性や耐久性をより高め得る。

変性ポリオレフィン樹脂の重量平均分子量は、それぞれ、６０００〜２０００００程度であることが好ましく、８０００〜１５００００程度であることがより好ましい。このような範囲とすることにより、金属層２とシーラント層４に対する絶縁層３の親和性を安定化できるため、金属層２とシーラント層４の接着性を長期に安定化させることができる。さらに、耐熱も向上させることができるため、電池用包装材料の絶縁性や耐久性をより高め得る。なお、変性ポリプロピレン系樹脂の重量平均分子量は、標準サンプルとしてポリスチレンを用いた条件で測定された、ゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ）により測定された値である。また、変性ポリオレフィン樹脂の融点は、６０℃〜１６０℃程度であることが好ましく、７０℃〜１４０℃程度であることがより好ましい。このような範囲とすることにより、金属層２とシーラント層４に対する絶縁層３の親和性を安定化できるため、金属層２とシーラント層４の接着性を長期に安定化させることができる。さらに、耐熱も向上させることができるため、電池用包装材料の絶縁性や耐久性をより高め得る。なお、本発明において、変性ポリオレフィン樹脂の融点とは、示差走査熱量測定における吸熱ピーク温度をいう。

変性ポリオレフィン樹脂において、ポリオレフィン樹脂の変性方法は、特に限定されず、例えば不飽和カルボン酸またはその酸無水物や、（メタ）アクリル酸エステルがポリオレフィン樹脂と共重合されていればよい。このような共重合としては、ランダム共重合、ブロック共重合、グラフト共重合（グラフト変性）などが挙げられ、好ましくはグラフト共重合が挙げられる。

上述の通り、電池の製造工程において、電極活物質や電極タブの破片などの微小な異物が、シーラント層の表面に付着する場合があり、これによって、シーラント層に薄肉部分や貫通孔が生じ、絶縁性が低下する虞がある。これに対して、本発明の電池用包装材料においては、上記のような変性ポリオレフィン樹脂から形成された硬い絶縁層３が形成され、ヒートシール時などの熱が加わったときの高い耐熱機械的強度を有し、柔軟性も高く、屈曲などの応力による微細クラックの発生を抑制できる絶縁層３が形成されている。このため、シーラント層４において、薄肉部分で発生し易い微細クラック、異物などによる貫通孔、電解液を噛み込んだ状態でヒートシールされた場合に発生するシーラント層の発泡による空隙などが形成された場合にも、絶縁層３によって電解液が直接金属層と接触することが防止でき、金属層２が保護される。また、シーラント層４が異物などを噛み込んだ時なども、耐熱性が高く、機械的強度と柔軟性も高い絶縁層３によって、異物による電池用包装材料の絶縁性低下を防止できる。

硬化剤は、上記の変性ポリプロピレン系樹脂を硬化させるものであれば、特に限定されない。硬化剤としては、例えば、多官能イソシアネート化合物、カルボジイミド化合物、エポキシ化合物、オキサゾリン化合物などが挙げられる。

多官能イソシアネート化合物は、２つ以上のイソシアネート基を有する化合物であれば、特に限定されない。多官能イソシアネート化合物の具体例としては、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、これらをポリマー化やヌレート化したもの、これらの混合物や他ポリマーとの共重合物などが挙げられる。

カルボジイミド化合物は、カルボジイミド基（−Ｎ＝Ｃ＝Ｎ−）を少なくとも１つ有する化合物であれば、特に限定されない。カルボジイミド化合物としては、カルボジイミド基を少なくとも２つ以上有するポリカルボジイミド化合物が好ましい。特に好ましいカルボジイミド化合物の具体例としては、下記一般式（５）：

［一般式（５）において、ｎは２以上の整数である。］
で表される繰り返し単位を有するポリカルボジイミド化合物、
下記一般式（６）：

［一般式（６）において、ｎは２以上の整数である。］
で表される繰り返し単位を有するポリカルボジイミド化合物、
及び下記一般式（７）：

［一般式（７）において、ｎは２以上の整数である。］
で表されるポリカルボジイミド化合物が挙げられる。一般式（５）〜（７）において、ｎは、通常３０以下の整数であり、好ましくは３〜２０の整数である。

エポキシ化合物は、少なくとも１つのエポキシ基を有する化合物であれば、特に限定されない。エポキシ化合物としては、例えば、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、変性ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ノボラックグリシジルエーテル、グリセリンポリグリシジルエーテル、ポリグリセリンポリグリシジルエーテルなどのエポキシ樹脂が挙げられる。

オキサゾリン化合物は、オキサゾリン骨格を有する化合物であれば、特に限定されない。オキサゾリン化合物としては、具体的には、日本触媒社製のエポクロスシリーズなどが挙げられる。

絶縁層３の機械的強度を高めるなどの観点から、硬化剤は、２種類以上の化合物により構成されていてもよい。

樹脂組成物において、硬化剤の含有量は、変性ポリプロピレン系樹脂１００質量部に対して、０．１質量部〜５０質量部の範囲にあることが好ましく、０．１質量部〜３０質量部の範囲にあることがより好ましい。また、樹脂組成物において、硬化剤の含有量は、変性ポリプロピレン系樹脂中のカルボキシル基１当量に対して、硬化剤中の反応基として１当量〜３０当量の範囲にあることが好ましく、１当量〜２０当量の範囲にあることがより好ましい。これにより、電池用包装材料の絶縁性や耐久性をより高め得る。

絶縁層３の厚みは、電池用包装材料に適した厚みであれば特に限定されないが、例えば、０．１μｍ〜２０μｍ程度、好ましくは０．５μｍ〜１５μｍ程度とすることができる。本発明の電池用包装材料は、電池の形状に合わせて種々の形状に成型されるため、ある程度の柔軟性も求められている。電池用包装材料において、絶縁層３の厚みをこのような範囲とすることにより、電池用包装材料の柔軟性を保持しつつ、絶縁性をより高め得る。また、絶縁層３の融点は、後述のシーラント層４の融点よりも低いことが好ましい。このことで、シール時にかかるシーラント層４の応力を緩和することができ、シーラント層４の薄膜化による絶縁性低下を防止することができる。なお、本発明において、絶縁層の融点とは、絶縁層を構成する成分の融点を意味する。絶縁層が樹脂組成物により形成されている場合には、絶縁層の融点とは、当該樹脂組成物の示差走査熱量測定における吸熱ピーク温度をいう。

さらに、絶縁層３にオレフィン系ゴム様添加剤や炭化水素系蝋を添加することにより、絶縁層３により高い柔軟性を持たせ、圧縮時の応力分散による異物噛み込み時のつぶれの抑制や、延伸時の微細クラック防止などが可能となる。オレフィン系ゴム様添加剤としては、三井化学のタフマーＰ、タフマーＡ、タフマーＨ、タフマーＸＭ、タフマーＢＬ、タフマーＰＮや、住友化学のタフセレン等のαオレフィンコポリマー等が挙げられる。また、炭化水素系蝋としてはパラフィン等が挙げられる。

［シーラント層４］
本発明の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、本発明の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を形成するための樹脂成分は、シーラント層４同士が互いに熱溶着可能となるものであれば、特に限定されない。このような樹脂成分としては、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。

これらの樹脂成分の中でも、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。

本発明の電池用包装材料のシール強度をより高める観点から、シーラント層４においては、ナノインデンターを用いて積層体の積層方向における断面からシーラント層４に対して圧子を５μｍ押し込んで測定される弾性率が、１００ＭＰａ〜１０００ＭＰａの範囲にあることが好ましく、１００ＭＰａ〜８００ＭＰａの範囲にあることがより好ましい。シーラント層４の弾性率とは、より具体的には、ナノインデンターを用いて、積層体の積層方向における断面からシーラント層４に対して先端形状が三角錐（バーコビッチ型）のダイヤモンドチップからなる圧子を５μｍ押し込み、圧子が押し込まれた時の弾性率をいう。この弾性率は、いわゆるナノインデンテーション法によって測定されるものである。

シーラント層４の厚みは、特に制限されないが、例えば、２μｍ〜２０００μｍ程度、好ましくは５μｍ〜１０００μｍ程度、さらに好ましくは１０μｍ〜５００μｍとすることができる。

［接着層５］
本発明の電池用包装材料においては、基材層１と金属層２とを強固に接着させることなどを目的として、基材層１と金属層２との間に接着層５をさらに設けてもよい。

接着層５は、基材層１と金属層２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。

［水分バリア樹脂層６］
本発明の電池用包装材料においては、金属層２と絶縁層３との間及び絶縁層３とシーラント層４との間の少なくとも一方に水分バリア樹脂層６を設けることにより、電池用包装材料の耐湿性をさらに向上させることができる。すなわち、電池用包装材料を水分が透過して、電解質などが劣化することをより効果的に抑制し得る。

水分バリア樹脂層６を構成する素材は、電池用包装材料の耐湿性を向上することができるものであれば特に限定されない。水分バリア樹脂層６は、例えば、フッ素系樹脂などにより形成することができる。水分バリア樹脂層６は、好ましくは水酸基を含有するフッ素含有共重合体と該フッ素含有共重合体と反応する硬化剤とにより形成される。これにより、金属層２と絶縁層３および絶縁層３とシーラント層４との接着性を長期に安定化させることができるとともに、耐熱を向上させることができるため、電池用包装材料の絶縁性や耐久性をより高め得る。

水酸基を含有するフッ素含有共重合体としては、特に制限されないが、例えば、有機溶剤に可溶で、分子中の架橋部位としてアルコール性水酸基（ＯＨ基）を有するものなどが挙げられる。

このようなフッ素含有共重合体としては、例えば、
１）式：ＣＦ2＝ＣＦＸ〔式中、Ｘはフッ素原子、水素原子、またはトリフルオロメチル
基である〕で表されるフルオロオレフィン単量体、
２）式：ＣＨ2＝ＣＲ（ＣＨ2）〔式中、Ｒは炭素数１〜８のアルキル基である〕で表されるβ−メチル置換α−オレフィン単量体、
３）式：ＣＨ2＝ＣＨＲ1〔式中、Ｒ1は−ＯＲ2又は−ＣＨ2ＯＲ2（但し、Ｒ2は水酸基を
有するアルキル基）である〕で表される水酸基含有単量体、
４）架橋性官能基を有さず、かつ、前記単量体１）、２）、３）と共重合し得る他の単量体から導かれるフッ素含有共重合体などを挙げることができる。

フルオロオレフィン単量体としては、例えば、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン等を挙げることができる。また、β−メチル置換α−オレフィン単量体としては、例えば、イソブチレン、２−メチル−１−ペンテン、２−メチル−１−ヘキセン等を挙げることができる。また、水酸基含有単量体としては、例えば、２−ヒドロキシエチルビニルエーテル、３−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、２−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピルビニルエーテル、４−ヒドロキシブチルビニルエーテル、５−ヒドロキシペンチルビニルエーテル、６−ヒドロキシヘキシルビニルエーテル、２−ヒドロキシエチルアリルエーテル、４−ヒドロキシブチルアリルエーテル等を挙げることができる。フルオロオレフィン単量体は、１種類のみを用いてもよいし、２種類以上を用いてもよい。

また、フルオロオレフィン単量体、β−メチル置換α−オレフィン単量体、水酸基含有単量体と共重合し得る他の単量体としては、例えば、酢酸ビニル，プロピオン酸ビニル，（イソ）酪酸ビニル，カプロン酸ビニル，ラウリン酸ビニル，ステアリン酸ビニル，安息香酸ビニル，キサフルオロプロピオン酸ビニル，リフルオロ酢酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル類、マレイン酸又はフマル酸ジメチル，ジエチル，ジプロピル，ジブチル，ジトリフルオロメチル，ジトリフルオロメチル，ジヘキサフルオロプロピルなどのマレイン酸又はフマル酸のジエステル、メチルビニルエーテル，エチルビニルエーテル，ｎ−プロピルビニルエーテル，ｉｓｏ−ブチルビニルエーテル，ｔｅｒｔ−ブチルビニルエーテルなどのアルキルビニルエーテル類、シクロペンチルビニルエーテル，シクロヘキシルビニルエーテルなどのシクロアルキルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル等の芳香族基を有するビニルエーテル類、あるいは、パーフルオロエチルビニルエーテル，パーフルオロプロピルビニルエーテル等のフルオロアルキルビニルエーテル類等の他に、クロトン酸、ビニル酢酸、マレイン酸、スチレン等を挙げることができる。これらの他の単量体は、１種類のみを用いてもよいし、２種類以上を用いてもよい。

水酸基を有するフッ素含有共重合体は、例えば、上記式１）〜４）の単量体を乳化重合、溶液重合、懸濁重合等の周知の方法で共重合することにより得ることができる。水酸基を有するフッ素含有共重合体は、例えば、標準サンプルとしてポリスチレンを用いたＧＰＣで測定される数平均分子量が１，０００〜５００，０００程度、好ましくは３，０００〜１００，０００程度のものが用いられる。

また、硬化剤としては、架橋部位である水酸基との反応性の高い有機ポリイソシアネート化合物が適当であり、例えば、２，４−トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４'−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、リジンメチルエステルジイソシアネート、メチルシクロヘキシルジイソシネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ｎ−ペンタン−１，４−ジイソシアネート、これらの三量体、これらのアダクト体やビューレット体、これらの重合体で２個以上のイソシアネート基を有するもの、さらに、ブロック化されたイソシアネート類等を挙げることができる。有機ポリイソシアネート化合物は、１種類のみを用いてもよいし、２種類以上を用いてもよい。

例えば、このような水酸基を含有するフッ素含有共重合体と硬化剤とを反応させることにより、フッ素系接着剤の硬化物で構成される水分バリア樹脂層６を形成することができる。例えば、フッ素含有共重合体を溶媒に溶解し、該フッ素含有共重合体中の水酸基（−ＯＨ基）１当量に対して０．３当量以上、好ましくは０．５〜２．０当量となるように上記硬化剤を添加するのが適当である。０．３当量未満の場合は、積層強度が低くなる場合があり、また、２．０当量超の場合は未反応のイソシアネート基が多量に残存し、積層強度が低下する場合がある。

水分バリア樹脂層６の厚みは、特に制限されないが、例えば、０．１μｍ〜２０μｍ程度とすることが好ましく、０．５μｍ〜１５μｍ程度とすることがより好ましい。

また、絶縁層３とシーラント層４との間に水分バリア樹脂層６を形成する場合、絶縁層３の厚みは、絶縁層３とシーラント層４とを直接積層する場合と比較して、薄くすることが好ましく、例えば、絶縁層３の厚みは１μｍ以下とすることがより好ましい。これにより、シール時に水分バリア樹脂層６にかかる応力を金属層２と絶縁層３とに分散することができ、水分バリア樹脂層６の割れを防ぎ、電池用包装材料の耐湿性をより高め得る。

３．電池用包装材料の製造方法
本発明の電池用包装材料の製造方法は、所定の組成の各層を積層させた上記の積層体が得られる限り、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。

少なくとも、基材層１と、金属層２と、絶縁層３と、シーラント層４とをこの順に積層して積層体を得る。具体的には、まず、基材層１と金属層２とを積層する。この積層は、例えば、接着層５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２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２の上に押出し形成する方法や、基材層１の上に金属を蒸着して金属層２を形成する方法などが挙げられる。次に、金属層２の基材層１とは反対側の表面上に絶縁層３の形成に用いられる上記の樹脂組成物を、塗布し、乾燥させる。樹脂組成物の塗布は、押出し法、グラビアコート法、ロールコート法などの塗布方法を採用することができる。なお、基材層１、金属層２、及び絶縁層３を積層する前に、金属層２を構成する金属の片面または両面を上記のように化成処理してもよい。次に、樹脂組成物の上からシーラント層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、電池用包装材料の端面からの水分透過性を抑え、電池の耐久性を向上させるために、必要に応じて、金属層２の表面上に水分バリア樹脂層６を形成する成分を塗布し、乾燥させた後、絶縁層３を形成する樹脂組成物を塗布、乾燥し、さらにその上からシーラント層４を形成してもよい。

得られた積層体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、積層体を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、得られた積層体における各層の接着性をさらに高めるために、得られた積層体をシーラント層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。エージング処理とシーラント層４の融点以上の温度での加熱処理とは、いずれか一方のみを行ってもよいし、両処理を行ってもよい。両処理を行う場合、処理の順番は特に制限されないが、シーラント層４の融点以上の温度での加熱処理を行った後に、エージング処理を行うことにより、絶縁層３の膜強度が向上し、より長期間の耐久性に優れた絶縁層３が形成される。また、シーラント層４の融点以上の温度での加熱処理を行った後に、エージング処理を行う場合、エージング温度を８０度以下とすることにより、シーラント層４の結晶成長が抑制され、電池用包装材料の成形時のクラック発生が抑制され、電解液しみこみに対する絶縁性をより効果的に向上し得る。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。

本発明の電池用包装材料において、積層体を構成する各層は、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。

４．電池用包装材料の用途
本発明の電池用包装材料は、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、本発明の電池用包装材料は、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、本発明の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、本発明の電池用包装材料（包装体）で密封された電池が提供される。本発明の包装体を用いて電池素子を収容する場合、本発明の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。本発明の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、実施例及び比較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。

＜実施例１〜５及び比較例１〜２＞
金属層を形成するアルミニウム箔として、軟質アルミニウム（（ＪＩＳ Ｈ４１６０ Ａ８０２１Ｈ−Ｏ）からなるアルミニウム箔（厚さ４０μｍ）の両面を化成処理したものを用いた。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ロールコート法により金属層の両面に塗布して皮膜を形成し、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。次に、化成処理を行ったアルミニウム箔の一方の表面上に、接着層を形成するため、主剤にポリエステル−ポリオール樹脂を用い、硬化剤にＴＭＰアダクトタイプのＴＤＩ系硬化剤を使用した接着剤を、厚みが４μｍとなるように塗布し、乾燥させた。次に、この接着剤の上から、基材層となる２軸延伸ナイロンフィルム２０μｍをドライラミネート法により貼り合わせた。さらに、アルミニウム箔の他方の表面上に、絶縁層を形成するため、変性ポリオレフィン樹脂（無水マレイン酸変性エチレン−プロピレン共重合体、重量平均分子量１０万、融点１００℃、ポリプロピレン主骨格中のエチレン含有量２．１ｍｏｌ％、無水マレイン酸変性度３．０質量％）と硬化剤（プレポリマータイプのジフェニルメタンジイソシアネート、ＮＣＯの含有量３１質量％）とを混合して得られた樹脂組成物を厚さ５μｍとなるように塗布し、乾燥させた。なお、硬化剤の含有量は、変性ポリプロピレン系樹脂中のカルボキシル基１当量に対して、硬化剤中の反応基として、実施例１では１当量、実施例２では５当量、実施例３では１０当量、実施例４では２０当量、実施例５では３０当量、比較例１では０．０当量、比較例２では５０当量とした。

次に、乾燥させた樹脂組成物の上から、シーラント層を形成する無延伸ポリプロピレンフィルム（エチレン-プロピレンランダム共重合タイプ、厚さ３０μｍ、融点１４０℃）を積層し、ドライラミネート法で各層を貼り合わせて積層体を得た。さらに得られた積層体を８０℃の温度下で２４時間エージングし、最後に１９０℃で２分間加熱することにより、基材層、接着層、金属層、絶縁層、シーラント層がこの順に積層された電池用包装材料を得た。

＜実施例６＞
金属層上に絶縁層を厚さ０．１μｍとなるように塗布し、乾燥させた後、フッ素含有共重合体としてフルオロオレフィン−水酸基含有ビニルエーテル共重合体を用い、硬化剤にはイソシアネート系硬化剤であるヘキサメチレンジイソシアネートの三量体をポリオールの水酸基（−ＯＨ基）１当量に対して１．１当量となるように添加したフッ素系樹脂溶液を乾燥後に３．０ｇ／ｍ2となるように塗布・乾燥してフッ素系樹脂層を形成すると共に、無延伸ポリプロピレンフィルム（エチレン-プロピレンランダム共重合タイプ、厚さ３０μｍ、融点１４０℃）をフッ素系樹脂層面に加熱圧着してシーラント層を形成したこと以外は、実施例４と同様の方法で電池用包装材料を作製した。

＜実施例７＞
金属層上に変性ポリオレフィン樹脂（変性エチレン−プロピレン共重合体、重量平均分子量１１万、融点１２０℃、ポリプロピレン主骨格中のエチレン含有量２．５ｍｏｌ％、無水マレイン酸変性度８．０質量％、アクリル酸エチル変性度１．０質量％）と硬化剤（プレポリマータイプのジフェニルメタンジイソシアネート、ＮＣＯの含有量３１質量％）とを混合して得られた樹脂組成物を厚さ５μｍとなるように塗布し、絶縁層を形成したこと以外は、実施例２と同様の方法で電池用包装材料を作製した。

＜実施例８＞
金属層上に変性ポリオレフィン樹脂（変性エチレン−プロピレン共重合体、重量平均分子量１３万、融点７５℃、ポリプロピレン主骨格中のエチレン含有量２．３ｍｏｌ％、無水マレイン酸変性度５．０質量％、アクリル酸オクチル変性度５．０質量％）と硬化剤（プレポリマータイプのジフェニルメタンジイソシアネート、ＮＣＯの含有量３１質量％）とを混合して得られた樹脂組成物を厚さ５μｍとなるように塗布し、絶縁層を形成したこと以外は、実施例２と同様の方法で電池用包装材料材を作製した。

＜実施例９＞
金属層上に変性ポリオレフィン樹脂（変性エチレン−プロピレン共重合体、重量平均分子量１１万、融点８０℃、ポリプロピレン主骨格中のエチレン含有量２．１ｍｏｌ％、無水イタコン酸変性度４．０質量％、アクリル酸エチル変性度３．０質量％）と硬化剤（プレポリマータイプのジフェニルメタンジイソシアネート、ＮＣＯの含有量３１質量％）とを混合して得られた樹脂組成物を厚さ５μｍとなるように塗布し、絶縁層を形成したこと以外は、実施例２と同様の方法で電池用包装材料を作製した。

＜実施例１０＞
金属層上に変性ポリオレフィン樹脂（無水マレイン酸変性エチレン−プロピレン共重合体、重量平均分子量１０万、融点９０℃、ポリプロピレン主骨格中のエチレン含有量、１．９ｍｏｌ％、無水マレイン酸変性度１８．０質量％）と硬化剤（プレポリマータイプのジフェニルメタンジイソシアネート、ＮＣＯの含有量３１質量％）とを混合して得られた樹脂組成物を厚さ５μｍとなるように塗布し、絶縁層を形成したこと以外は、実施例２と同様の方法で電池用包装材料を作製した。

＜実施例１１＞
金属層上に変性ポリオレフィン樹脂（無水マレイン酸変性ポリエチレン、重量平均分子量９万、融点９０℃、無水マレイン酸変性度２．５質量％）と硬化剤（プレポリマータイプのジフェニルメタンジイソシアネート、ＮＣＯの含有量３１質量％）とを混合して得られた樹脂組成物を厚さ５μｍとなるように塗布し、絶縁層を形成したこと以外は、実施例２と同様の方法で電池用包装材料を作製した。

＜インデンテーション法による絶縁層の硬さの測定＞
ナノインデンター(ＨＹＳＩＴＲＯＮ社製のＴｒｉｂｏＩｎｄｅｎｔｅｒ ＴＩ９５０)を用いて、絶縁層の硬さを測定した。ナノインデンターにおいて、先端がダイヤモンドチップからなる正三角錐（バーコビッチ型）の圧子（ＨＹＳＩＴＲＯＮ社製、ＴＩ−００３７ Ｃｕｂｅ Ｃｏｒｎｅｒ９０° Ｔｏｔａｌ ｉｎｃｌｕｄｅｄ ａｎｇｌｅ、型番：ＡＡ１１０４１０１２）を用いた。実施例１〜５及び比較例１〜２で得られた電池用包装材料をそれぞれ積層方向に切断して絶縁層の断面を露出させた。次に、ナノインデンターを用い、絶縁層の断面に対して垂直方向に圧子を５μｍ押し込んだ際の硬さを測定した。結果を表１に示す。

＜耐久性評価＞
上記で得られた実施例１〜１１及び比較例１〜２の電池用包装材料をそれぞれ、６０ｍｍ（ＭＤ方向、縦方向）×１５０ｍｍ（ＴＤ方向、横方向）に裁断した。次に、裁断した電池用包装材料をＴＤ方向においてシーラント層同士が対向するようにして２つ折りにし、ＴＤ方向の対向する１辺とＭＤ方向の１辺を熱溶着し、ＴＤ方向の１辺が開口する袋状の電池用包装材料を作製した。なお、熱溶着の条件は、温度１９０℃、面圧１．０ＭＰａ、加熱・加圧時間３秒とした。次に、開口部から３ｇの電解液を注入し、開口部を７ｍｍ幅で、上記と同じ条件で熱溶着した。なお、電解液は、エチレンカーボネート：ジエチルカーボネート：ジメチルカーボネート＝１：１：１の容積比で混合した溶液に６フッ化リン酸リチウムを混合して得られたものである。次に、電池用包装材料の開口部が位置していた部分を上向きにして、８５℃の恒温層内に２４時間静置した。

次に、各電池用包装材料を恒温層から取り出して、電池用包装材料を開封して電解液を取り出した。次に、電池用包装材料の折り返されていた部分を１５ｍｍ巾の短冊状に切り取り試験片を得た。得られた試験片のシーラント層と金属層とを引張り機（島津製作所製の商品名ＡＧＳ−５０Ｄ）を用いて、５０ｍｍ／分の速度で引張り、試験片の剥離強度（Ｎ／１５ｍｍ）を測定した（耐久性試験後の引張り強度）。一方、実施例１〜１１及び比較例１〜２で得られた電池用包装材料を１５ｍｍ巾に切り取った試験片について、同様にして剥離強度を測定した（耐久性試験前の引張り強度）。結果を表１に示す。

＜異物噛み込みに対する絶縁性評価＞
実施例１〜１１及び比較例１〜２で得られた電池用包装材料を幅４０ｍｍ、長さ１００ｍｍのサイズに切り取り試験片を得た。次に、この試験片を短辺同士が対向するように折り返し、試験片のシーラント層の表面が互いに対向するように配置した。次に、互いに対向するシーラント層の表面の間に２５μｍφのワイヤーを挿入した。次に、この状態で電池用包装材料の長さ方向に直交する方向に上下共に７ｍｍ幅の平板状熱板からなるヒートシール機でシーラント層同士をヒートシールした。次に、電池用包装材料のワイヤーが挟まれた部分が中央になるようにして、両側の基材層の表面にテスターの端子をそれぞれ接続した。次に、テスター間に１００Ｖの電圧をかけ、短絡するまでの時間（秒）を測定した。結果を表１に示す。

＜クラックに対する絶縁性評価＞
実施例１〜１１及び比較例１〜２で得られた電池用包装材料を６０ｍｍ（ＭＤ方向）×６０ｍｍ（ＴＤ方向、横方向）のシート片に裁断した。次に、これらのシート片をＭＤ方向（縦方向）に２つ折りし、対向する２辺を７ｍｍ巾でヒートシールして１辺が開口を有するパウチタイプの外装体を作製した。次に、得られた外装体を、開口する１辺から金属端子が外部に延出するようにセルを含むリチウムイオン電池本体を封入し、電解液を入れ金属端子を挟持しながら、開口部を３ｍｍ巾で密封シールして、リチウムイオン電池を作製した。このとき、ヒートシールは、面圧２．０ＭＰａ、シール温度１７０℃、シール時間５．０秒の条件で行なった。次に、インパルス印加方式（株式会社日本テクナート製、リチウムイオン電池絶縁試験器）を用いて、クラックに対する絶縁性評価試験を実施した。まず、上記リチウムイオン電池を、それぞれ１００個用意して、各リチウムイオン電池の負極端子とアルミニウム箔との間に印加電圧１００Ｖのインパルス電圧を印加し、９９ｍｓｅｃ後の電圧降下が２０Ｖ以内のものを合格とし、合格品の割合が２０％以上のものを○とした。合格品の割合が２０％未満のものを×とした。結果を表１に示す。

＜耐湿性評価＞
実施例１〜１１及び比較例１〜２で得られた電池用包装材料をそれぞれ裁断して、１００ｍｍ×１００ｍｍの短冊片を作製した。得られた短冊片を中央で２つ折りにし、一方の短辺部分を１０ｍｍ幅でヒートシールし、長辺部分を３ｍｍ幅でヒートシールして、他方の短辺部分が開口した袋体を作製した。短辺部分のヒートシール条件は、１９０℃、２．０ＭＰａ、３．０秒とし、長辺部分のヒートシール条件は１９０℃、１．０ＭＰａ、３．０秒とした。次に、ドライルーム（露点温度−５０℃）中において、袋体に３ｇの溶液（エチレンカーボネート／ジエチルカーボネート／ジメチルカーボネート＝１／１／１（容積比））を注入し、開口部を１０ｍｍ幅でヒートシールして、各サンプルを作製した。得られた各サンプルを６０℃、９０％ＲＨの恒温恒湿槽に１６８時間保存した後、各サンプル内の溶液を取り出してサンプル内部の水分増加量（ｐｐｍ）を測定した。水分増加量は、カールフィッシャー法により測定した。結果を表１に示す。

ナノインデンターを用いて、積層体の積層方向における断面から絶縁層に対して圧子を５μｍ押し込んで測定される硬さが、１０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲にある実施例１〜１１の電池用包装材料は、この硬さが１０ＭＰａより小さい比較例１の電池用包装材料に比して、異物を噛み込んだ場合に短絡するまでの時間が長く、高い絶縁性を有することが明らかとなった。それに対し、比較例２ではインデンターを用いた硬さが３００ＭＰaを超え、絶縁層が固くなることで、リチウムイオン電池作製時にクラックが発生し、クラックに対する絶縁性が低下した。また、実施例１〜１１の電池用包装材料は、電解液に晒される前後において、剥離強度がほぼ同じであるのに対して、比較例１の電池用包装材料は、剥離強度が大幅に低下していた。さらに実施例２では絶縁層が固くなることで剥離試験時に絶縁層が割れながら金属層とシーラント層が剥離されるため、剥離強度が低くなった。この結果から、実施例１〜１１の電池用包装材料は、比較例１〜２のものに比して、耐久性や剥離強度にも優れることが明らかとなった。さらに、水分バリア樹脂層を設けた実施例６の電池用包装材料は、水分バリア樹脂層を設けなかった実施例１〜５、実施例７〜１１及び比較例１〜２の電池用包装材料に比して、水分増加量が少なく、耐湿性に優れることが明らかとなった。

＜実施例１２＞
実施例２と同様にして、基材層、接着層、金属層、及び絶縁層が積層された積層体を作製した。次に、得られた積層体を８０℃で２４時間エージング処理した後、押し出し法によりシーラント層（エチレン-プロピレンランダム共重合タイプのポリプロピレン系樹脂、融点１４０℃、ＭＦＲ３０、厚さ３０μｍ）を形成した。次に、得られた積層体を１９０℃で２分間加熱することにより、基材層、接着層、金属層、絶縁層、シーラント層がこの順に積層された実施例１２の電池用包装材料を得た。

＜実施例１３＞
シーラント層にエチレン‐プロピレンターポリマー共重合タイプのポリプロピレン系樹脂、融点１３７℃、ＭＦＲ７、厚さ３０μｍを用いたこと以外は、実施例２と同様にして実施例１３の電池包装材料を作製した。

＜実施例１４＞
シーラント層にエチレン‐プロピレンブロック共重合タイプのポリプロピレン系樹脂、融点１６３℃、ＭＦＲ７、厚さ３０μｍを用いたこと以外は、実施例２と同様にして実施例１４の電池包装材料を作製した。

＜実施例１５＞
シーラント層にエチレン‐プロピレンランダム共重合タイプのポリプロピレン系樹脂、融点１４０℃、ＭＦＲ７．５、厚さ３０μｍを用いたこと以外は、実施例２と同様にして実施例１５の電池包装材料を作製した。

＜実施例１６＞
シーラント層に共押し出ししたエチレン‐プロピレンランダム共重合タイプのポリプロピレン系樹脂、融点１６０℃、ＭＦＲ５、厚さ１５μｍと、エチレン‐プロピレンターポリマー共重合タイプのポリプロピレン系樹脂、融点１３７℃、ＭＦＲ７、厚さ１５μｍとを用いたこと以外は、実施例２と同様にして実施例１４の電池包装材料を作製した。

＜比較例３＞
シーラント層にエチレン‐プロピレンランダム共重合タイプのポリプロピレン系樹脂、融点１４８℃、ＭＦＲ９．５、厚さ３０μｍを用いたこと以外は、実施例２と同様にして比較例３の電池包装材料を作製した。

＜インデンテーション法によるシーラント層の弾性率の測定＞
上記のナノインデンター(ＨＹＳＩＴＲＯＮ社製のＴｒｉｂｏＩｎｄｅｎｔｅｒ ＴＩ
９５０)を用いて、実施例２、１２〜１６、比較例３で得られた電池用包装材料のシーラ
ント層の弾性率を測定した。ナノインデンターにおいて、先端がダイヤモンドチップからなる正三角錐（バーコビッチ型）の圧子（ＨＹＳＩＴＲＯＮ社製、ＴＩ−００３７ Ｃｕｂｅ Ｃｏｒｎｅｒ９０° Ｔｏｔａｌ ｉｎｃｌｕｄｅｄ ａｎｇｌｅ、型番：ＡＡ１１０４１０１２）を用いた。電池用包装材料をそれぞれ積層方向に切断して絶縁層の断面
を露出させた。次に、ナノインデンターを用い、シーラント層の断面に対して垂直方向に圧子を５μｍ押し込んだ際の硬さを測定した。結果を表２に示す。

＜シール強度の測定＞
実施例２、１２〜１６、比較例３で得られた電池用包装材料を６０ｍｍ（ＭＤ方向）×１２０ｍｍ（ＴＤ方向）の短冊片に裁断した。各短冊片をＴＤ方向に二つ折りにし、対向する２辺を７ｍｍ巾でヒートシールして一方に開口を有する袋を作製した。次に、得られた袋の開口部を７ｍｍ巾、シール温度１９０℃、面圧１．０ＭＰａ、シール時間３．０秒でヒートシールした。次に、開口部におけるヒートシール部を１５ｍｍ巾の短冊状に切り取り、これを引張り機（島津製作所製、ＡＧＳ−５０Ｄ（商品名））で３００ｍｍ／分の速度で引張り、シール強度を測定した。単位はＮ／１５ｍｍ巾である。結果を表２に示す。

表２に示されるように、シーラント層において、ナノインデンターを用いて、前記積層体の積層方向における断面から前記シーラント層に対して圧子を５μｍ押し込んで測定される弾性率が、１００ＭＰａ〜１０００ＭＰａの範囲にある実施例２及び実施例１２〜１６の電池用包装材料では、当該弾性率が１２００ＭＰである比較例３の電池用包装材料に比して、シール強度が非常に高かった。

＜実施例１７＞
エージング処理を行わなかったこと以外は、実施例１２と同様にして電池用包装材料を得た。

＜実施例１８＞
エージング処理を行う前までは、実施例２と同様にして積層体を得た。次に、得られた積層体を１９０℃で２分間加熱することにより、電池包装材料を得た。

＜実施例１９＞
エージング処理を行う前までは、実施例２と同様にして積層体を得た。次に、得られた積層体を１９０℃で２分間加熱した後、８０℃で２４時間エージングすることにより、電池包装材料を得た。

１…基材層
２…金属層
３…絶縁層
４…シーラント層
５…接着層
６…水分バリア樹脂層

Claims (12)

1. 少なくとも、基材層と、金属層と、絶縁層と、シーラント層とがこの順に積層された積層体からなり、
   前記絶縁層が、変性ポリオレフィン樹脂と、前記変性ポリオレフィン樹脂を硬化させる硬化剤とを含む樹脂組成物により形成されてなり、
   ナノインデンターを用いて、前記積層体の積層方向における断面から前記絶縁層に対して圧子を５μｍ押し込んで測定される硬さが、１５ＭＰａ〜２４０ＭＰａの範囲にあり、
   前記シーラント層において、ナノインデンターを用いて、前記積層体の積層方向における断面から前記シーラント層に対して圧子を５μｍ押し込んで測定される弾性率が、１００ＭＰａ〜８００ＭＰａの範囲にある、電池用包装材料。
2. 前記変性ポリオレフィン樹脂が、不飽和カルボン酸またはその酸無水物で変性された変性ポリオレフィン樹脂である、請求項１に記載の電池用包装材料。
3. 前記変性ポリオレフィン樹脂は、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレン系樹脂の少なくとも一方が、前記不飽和カルボン酸またはその酸無水物で変性されて形成されたものである、請求項２に記載の電池用包装材料。
4. 前記変性ポリオレフィン樹脂が、さらに（メタ）アクリル酸エステルで変性されてなる、請求項２に記載の電池用包装材料。
5. 前記変性ポリオレフィン樹脂は、ポリエチレン系樹脂及びポリプロピレン系樹脂の少なくとも一方が、前記不飽和カルボン酸またはその酸無水物と（メタ）アクリル酸エステルとで変性されたものである、請求項４に記載の電池用包装材料。
6. 前記絶縁層の融点が、前記シーラント層の融点よりも低い、請求項１〜５のいずれかに記載の電池用包装材料。
7. 前記絶縁層と前記シーラント層との間に水分バリア樹脂層をさらに有する、請求項１〜６のいずれかに記載の電池用包装材料。
8. 前記金属層がアルミニウム箔により形成されている、請求項１〜７のいずれかに記載の電池用包装材料。
9. 正極、負極、及び電解質を備えた電池素子が、請求項１〜８のいずれかに記載の電池用包装材料により封止されてなる、電池。
10. 少なくとも、基材層と、金属層と、絶縁層と、シーラント層とをこの順に積層して積層体を得る工程を備え、
    前記工程において、前記絶縁層を、変性ポリオレフィン樹脂と、前記変性ポリオレフィン樹脂を硬化させる硬化剤とを含む樹脂組成物により形成し、
    前記工程において、ナノインデンターを用いて、前記積層体の積層方向における断面から前記絶縁層に対して圧子を５μｍ押し込んで測定される硬さが、１５ＭＰａ〜２４０ＭＰａの範囲にある前記絶縁層を形成し、
    前記工程において、ナノインデンターを用いて、前記積層体の積層方向における断面から前記シーラント層に対して圧子を５μｍ押し込んで測定される弾性率が、１００ＭＰａ〜８００ＭＰａの範囲にある前記シーラント層を形成する、電池用包装材料の製造方法。
11. 前記工程後に、前記積層体を前記シーラント層の融点以上の温度で加熱する工程をさらに備える、請求項１０に記載の製造方法。
12. 電池の絶縁性の向上方法であって、
    請求項１〜８のいずれかに記載の電池用包装材料を用意する工程と、
    正極、負極、及び電解質を備えた電池素子を前記電池用包装材料で包み込み、前記電池素子の周縁に位置する前記シーラント層同士を熱溶着して前記電池素子を密封することにより、前記電池素子が封止された電池を形成する工程と、
    を備える、電池の絶縁性の向上方法。