JP7182587B2 - 蓄電デバイス用外装材、蓄電デバイス用外装ケースおよび蓄電デバイス - Google Patents
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Description
前記シーラント層は、1層ないし複数層からなり、前記シーラント層の最内層が、共重合成分としてプロピレン及びプロピレンを除く他の共重合成分を含有するランダム共重合体と、粗面化材と、滑剤と、を含有し、
前記粗面化材は、熱可塑性樹脂を含有する粒子からなり、
前記最内層の表面の中心線平均粗さRaが0.05μm~1μmであることを特徴とする蓄電デバイス用外装材。
前記第1中間層は、エラストマー変性オレフィン系樹脂を含有し、
前記エラストマー変性オレフィン系樹脂は、エラストマー変性ホモポリプロピレンまたは/およびエラストマー変性ランダム共重合体からなり、
前記エラストマー変性ランダム共重合体は、共重合成分としてプロピレン及びプロピレンを除く他の共重合成分を含有するランダム共重合体のエラストマー変性体である前項6に記載の蓄電デバイス用外装材。
前記第1中間層は、エラストマー変性オレフィン系樹脂を含有し、
前記エラストマー変性オレフィン系樹脂は、エラストマー変性ホモポリプロピレンまたは/およびエラストマー変性ランダム共重合体からなり、
前記エラストマー変性ランダム共重合体は、共重合成分としてプロピレン及びプロピレンを除く他の共重合成分を含有するランダム共重合体のエラストマー変性体であり、
前記第2中間層は、共重合成分としてプロピレン及びプロピレンを除く他の共重合成分を含有するランダム共重合体を含有してなる前項6に記載の蓄電デバイス用外装材。
前項1~8のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材及び/又は前項9に記載の蓄電デバイス用外装ケースからなる外装部材とを備え、
前記蓄電デバイス本体部が、前記外装部材で外装されていることを特徴とする蓄電デバイス。
スウェル(%)={(D1-D0)/D0)}×100
D1:押出樹脂の直径
D0:標準ダイ孔径(2.095mm)
上記計算式で求められる値(%)である。
K7210-1-2014で規定される標準ダイ(孔径:2.095mm、長さ:8mm)を使用して、温度190℃、荷重21.6kgにおける、キャピラリダイから押し出される樹脂のストランド(ひも状の樹脂)が長さ2cmになった時にストランドをピンセットで採取し、自然冷却固化した後に、先端から1cm部分のストランドの直径をマイクロメーターで測定し、この測定値をD2(mm)としたとき、
ハイロードスウェル(%)={(D2-D0)/D0)}×100
D2:押出樹脂の直径
D0:標準ダイ孔径(2.095mm)
上記計算式で求められる値である。
厚さ40μmのアルミニウム箔4の両面に、リン酸、ポリアクリル酸(アクリル系樹脂)、クロム(III)塩化合物、水、アルコールからなる化成処理液を塗布した後、180℃で乾燥を行って、化成皮膜を形成した。この化成皮膜のクロム付着量は片面当たり10mg/m2であった。
最内層フィルム(最内層)7中の高密度ポリエチレン樹脂(粗面化材)の含有率1.0質量%を5.0質量%に変更した以外は、実施例1と同様にして図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
第2中間層フィルム9、第1中間層フィルム8および最内層フィルム7に含有せしめる滑剤として、エルカ酸アミドに代えて、ベヘン酸アミドを用いた以外は、実施例2と同様にして図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
最内層フィルム(最内層)7中のエルカ酸アミドの含有率500ppmを1000ppmに変更した以外は、実施例2と同様にして図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
最内層フィルム(最内層)7中の高密度ポリエチレン樹脂(粗面化材)の含有率1.0質量%を10.0質量%に変更した以外は、実施例1と同様にして図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
最内層フィルム(最内層)7中の高密度ポリエチレン樹脂(粗面化材)の含有率1.0質量%を15.0質量%に変更した以外は、実施例1と同様にして図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
最内層フィルム(最内層)7中の高密度ポリエチレン樹脂(粗面化材)の含有率1.0質量%を20.0質量%に変更した以外は、実施例1と同様にして図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
最内層フィルム(最内層)7中の高密度ポリエチレン樹脂(粗面化材)の含有率1.0質量%を30.0質量%に変更した以外は、実施例1と同様にして図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
最内層フィルム(最内層)7中の高密度ポリエチレン樹脂(粗面化材)の含有率1.0質量%を35.0質量%に変更した以外は、実施例1と同様にして図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
最内層フィルム(最内層)7中にさらにアンチブロッキング剤(AB剤)としてアクリルビーズを2500ppm含有せしめた以外は、実施例3と同様にして図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
最内層フィルム(最内層)7中に含有せしめる高密度ポリエチレン樹脂(粗面化材)として、MFRが0.2g/10分、密度が0.945g/cm3、スウェル比が35であって、フィリップス触媒を使用してスラリーループ法で製造された高密度ポリエチレン樹脂(粗面化材)を用いた以外は、実施例4と同様にして図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
最内層フィルム(最内層)7中に含有せしめる高密度ポリエチレン樹脂(粗面化材)として、MFRが0.2g/10分、密度が0.955g/cm3、スウェル比が45であって、フィリップス触媒を使用してスラリーループ法で製造された高密度ポリエチレン樹脂(粗面化材)を用いた以外は、実施例5と同様にして図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
最内層フィルム(最内層)7中に含有せしめる高密度ポリエチレン樹脂(粗面化材)として、190℃でのMFRが2g/10分、密度が0.954g/cm3、スウェル比が30であって、チーグラー触媒を使用してスラリーループ法で製造された高密度ポリエチレン樹脂(粗面化材)を用いた以外は、実施例6と同様にして図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
最内層フィルム(最内層)7中に含有せしめる高密度ポリエチレン樹脂(粗面化材)として、190℃でのMFRが3g/10分、密度が0.955g/cm3、スウェル比が20であって、チーグラー触媒を使用してスラリーループ法で製造された高密度ポリエチレン樹脂(粗面化材)を用いた以外は、実施例7と同様にして図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
最内層フィルム(最内層)7中に含有せしめる粗面化材として、高密度ポリエチレン樹脂に代えて、190℃でのMFRが2g/10分、密度が0.921g/cm3、スウェル比が20の低密度ポリエチレン樹脂であって、チーグラー触媒を使用して気相法流動床で製造された低密度ポリエチレン樹脂を用いた以外は、実施例5と同様にして図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
最内層フィルム(最内層)7中に含有せしめる粗面化材として、高密度ポリエチレン樹脂に代えて、190℃でのMFRが3g/10分、密度が0.915g/cm3、スウェル比が35の低密度ポリエチレン樹脂であって、パーオキサイド触媒を使用して高圧法オートクレーブで製造された低密度ポリエチレン樹脂を用いた以外は、実施例5と同様にして図2に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
シーラントフィルムとして、エラストマー変性オレフィン系樹脂(ブロックPP)、500ppmのエルカ酸アミドを含有してなる厚さ32μmの第1中間層フィルム(第1中間層)8、エチレン-プロピレンランダム共重合体、10.0質量%の高密度ポリエチレン樹脂(粗面化材)および500ppmのエルカ酸アミドを含有してなる厚さ8μmの最内層フィルム(最内層)7がこの順で2層積層されるようにTダイを用いて共押出することにより、これら2層が積層されてなる厚さ40μmのシーラントフィルム(第1中間層フィルム8/最内層フィルム7)3を用いると共に、このシーラントフィルム3の第1中間層フィルム8面を、2液硬化型のマレイン酸変性ポリプロピレン接着剤6を介して、ドライラミネート後のアルミニウム箔4の他方の面に重ね合わせるようにした以外は、実施例1と同様にして図1に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
シーラントフィルムとして、エチレン-プロピレンランダム共重合体、10.0質量%の高密度ポリエチレン樹脂(粗面化材)および500ppmのエルカ酸アミドを含有してなる組成物をTダイを用いて押出することにより得た厚さ40μmのシーラントフィルム(最内層フィルム7のみからなるシーラントフィルム)3を用いると共に、このシーラントフィルム3を、2液硬化型のマレイン酸変性ポリプロピレン接着剤6を介して、ドライラミネート後のアルミニウム箔4の他方の面に重ね合わせるようにした以外は、実施例1と同様にして図3に示す構成の蓄電デバイス用外装材1を得た。
最内層フィルム(最内層)7中に粗面化材(高密度ポリエチレン樹脂)を含有せしめない構成とした以外は、実施例3と同様にして蓄電デバイス用外装材を得た。
第2中間層フィルム(第2中間層)9中のエルカ酸アミドの含有率500ppmを1000ppmに変更し、第1中間層フィルム(第1中間層)8中のエルカ酸アミドの含有率500ppmを1000ppmに変更し、最内層フィルム(最内層)7として、エチレン-プロピレンランダム共重合体、1000ppmのエルカ酸アミドおよび2500ppmのシリカ粒子(アンチブロッキング剤)を含有してなるフィルムを用いた以外は、実施例1と同様にして蓄電デバイス用外装材を得た。
第1中間層フィルム(第1中間層)8中のエルカ酸アミドの含有率1000ppmを2500ppmに変更した以外は、参考例1と同様にして蓄電デバイス用外装材を得た。
第1中間層フィルム(第1中間層)8中のエルカ酸アミドの含有率1000ppmを5000ppmに変更した以外は、参考例1と同様にして蓄電デバイス用外装材を得た。
「ランダムPP」…エチレン-プロピレンランダム共重合体
「ブロックPP」…前記エラストマー変性オレフィン系樹脂(ポリプロピレンブロックコ
ポリマー)
「AB剤」…アンチブロッキング剤
「フィリップス」…フィリップス触媒
「チーグラー」…チーグラー触媒
「パーオキサイド」…パーオキサイド触媒
「スラリー」…スラリーループ法。
JIS B0601-2001に準拠して、各蓄電デバイス用外装材の最内層の表面の中心線平均粗さRaを株式会社ミツトヨ製「SURFTEST SV600」を用いて測定した。
各蓄電デバイス用外装材から縦100mm×横100mmの矩形状の試験片を2枚切り出した後、これら2枚の試験片を重ね合わせて互いのシーラント層の周縁部同士をヒートシール温度200℃でヒートシールして袋体を作製した。この袋体の内部空間内にシリンジを用いてアセトン1mLを注入し、シーラント層の最内層7の表面7aとアセトンとが接触した状態で3分間放置した後、袋体内のアセトンを抜き取った。この抜き取った液中に含まれる滑剤量をガスクロマトグラフを用いて測定、分析することにより、外装材の最内層の表面に存在する滑剤量(μg/cm2)を求めた。即ち、最内層の表面1cm2あたりの滑剤量を求めた。
外側層が袋体の内側になるように袋体を作製して外側層の表面とアセトンとが接触するようにした以外は、上記「最内層の表面に存在する滑剤量の評価法」と同様にして、外装材の外側層の表面に存在する滑剤量(μg/cm2)を求めた。即ち、外側層の表面1cm2あたりの滑剤量を求めた。
成形深さフリーのストレート金型を用いて外装材に対し下記成形条件で深絞り1段成形を行い、各成形深さ(9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm)毎に成形性を評価し、コーナー部にピンホールが全く発生しない良好な成形を行うことができる最大成形深さ(mm)を調べた。判定は、最大成形深さが6mm以上であるものを「◎」とし、最大成形深さが4mm以上6mm未満であるものを「○」とし、最大成形深さが4mm未満であるものを「×」とした。なお、ピンホールの有無は、ピンホールを透過してくる透過光の有無を目視により観察することにより調べた。
(成形条件)
成形型…パンチ:33.3mm×53.9mm、ダイ:80mm×120mm、コーナーR:2mm、パンチR:1.3mm、ダイR:1mm
しわ押さえ圧…ゲージ圧:0.475MPa、実圧(計算値):0.7MPa
材質…SC(炭素鋼)材、パンチRのみクロムメッキ。
各蓄電デバイス用外装材から縦600mm×横100mmの矩形状の試験片を切り出した後、得られた試験片を内側シーラント層3面(即ち最内層の表面7a)を上側にして試験台の上に載置し、この試験片の上面に、黒色のウェスが巻き付けられて表面が黒色を呈しているSUS製錘(質量1.3kg、接地面の大きさが55mm×50mm)を載せた状態で、該錘を試験片の上面と平行な水平方向に引張速度4cm/秒で引っ張ることによって錘を試験片の上面に接触状態で長さ400mmにわたって引張移動させた。引張移動後の錘の接触面のウェス(黒色)を目視で観察し、ウェス(黒色)の表面に白粉が顕著に生じていたものを「×」とし、白粉が僅かに生じていたに過ぎないものを「△」とし、白粉が殆どないか又は白粉が認められなかったものを「○」とした。なお、上記黒色のウェスとしては、TRUSCO社製「静電気除去シートS SD2525 3100」を使用した。
株式会社アマダ製の深絞り成形具を用いて下記成形条件で外装材に深さ5mmの直方体形状に深絞り成形を行った後、得られた成形体の収容凹部の内側の表面(シーラント層3面)を目視により観察し、白化の有無や程度を下記判定基準に基づいて評価した。
(判定基準)
成形を行った後の成形体を目視で観察して、白化が認められないか又は白化が殆どなかったものを「◎」、白化が少なかったものを「○」、白化がある程度生じていたものを「△」、白化が顕著に生じていたものを「×」とした。
(成形条件)
成形型…パンチ:33.3mm×53.9mm、ダイ:80mm×120mm、コーナーR:2mm、パンチR:1.3mm、ダイR:1mm
しわ押さえ圧…ゲージ圧:0.475MPa、実圧(計算値):0.7MPa
材質…SC(炭素鋼)材、パンチRのみクロムメッキ。
・リチウム2次電池(リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池等)等の蓄電デバイス
・リチウムイオンキャパシタ
・電気2重層コンデンサ
・全固体電池
等の各種蓄電デバイスの外装材として用いられる。また、本発明に係る蓄電デバイスとしては、例えば上記例示した各種蓄電デバイス等が挙げられる。
2…耐熱性樹脂層(外側層)
3…シーラント層(内側層)
4…金属箔層
5…第2接着剤層(外側接着剤層)
6…第1接着剤層(内側接着剤層)
7…最内層
7a…シーラント層の最内層の表面
8…第1中間層
9…第2中間層
10…蓄電デバイス用外装ケース(成形体)
15…外装部材
30…蓄電デバイス
31…蓄電デバイス本体部
Claims (8)
- 外側層としての耐熱性樹脂層と、内側層としてのシーラント層と、これら両層間に配置された金属箔層と、を含む蓄電デバイス用外装材において、
前記シーラント層は、1層ないし複数層からなり、前記シーラント層の最内層が、共重合成分としてプロピレン及びプロピレンを除く他の共重合成分を含有するランダム共重合体と、粗面化材と、滑剤と、を含有し、
前記粗面化材は、ポリエチレン樹脂を含有する粒子からなり、
前記最内層の表面の中心線平均粗さRaが0.05μm~1μmであり、
前記シーラント層の最内層における前記粗面化材の含有率が1質量%~35質量%であり、前記最内層における前記滑剤の含有率が0ppmを超えて1000ppm以下であり、
前記粗面化材の溶融密度と前記粗面化材の密度との差は、0.15g/cm 3 ~0.25g/cm 3 の範囲であることを特徴とする蓄電デバイス用外装材。 - 前記粗面化材を構成するポリエチレン樹脂が、低密度ポリエチレン樹脂である請求項1に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記滑剤は、脂肪酸アマイド、ワックス、シリコーン及びパラフィンからなる群より選ばれる1種または2種以上の滑剤である請求項1または2に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記シーラント層は、複数層からなる請求項1~3のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
- 前記シーラント層は、前記最内層と、該最内層における前記金属箔層側の面に積層された第1中間層と、を含み、
前記第1中間層は、エラストマー変性オレフィン系樹脂を含有し、
前記エラストマー変性オレフィン系樹脂は、エラストマー変性ホモポリプロピレンまたは/およびエラストマー変性ランダム共重合体からなり、
前記エラストマー変性ランダム共重合体は、共重合成分としてプロピレン及びプロピレンを除く他の共重合成分を含有するランダム共重合体のエラストマー変性体である請求項4に記載の蓄電デバイス用外装材。 - 前記シーラント層は、前記最内層と、該最内層における前記金属箔層側の面に積層された第1中間層と、該第1中間層における前記金属箔層側の面に積層された第2中間層と、を含み、
前記第1中間層は、エラストマー変性オレフィン系樹脂を含有し、
前記エラストマー変性オレフィン系樹脂は、エラストマー変性ホモポリプロピレンまたは/およびエラストマー変性ランダム共重合体からなり、
前記エラストマー変性ランダム共重合体は、共重合成分としてプロピレン及びプロピレンを除く他の共重合成分を含有するランダム共重合体のエラストマー変性体であり、
前記第2中間層は、共重合成分としてプロピレン及びプロピレンを除く他の共重合成分を含有するランダム共重合体を含有してなる請求項4に記載の蓄電デバイス用外装材。 - 請求項1~6のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材の成形体からなる蓄電デバイス用外装ケース。
- 蓄電デバイス本体部と、
請求項1~6のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材及び/又は請求項7に記載の蓄電デバイス用外装ケースからなる外装部材とを備え、
前記蓄電デバイス本体部が、前記外装部材で外装されていることを特徴とする蓄電デバイス。
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