TWI729931B - 燃料電池用積層體 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種燃料電池用積層體,在應用於燃料電池堆的情況,使分隔件間之距離的均一性得以提升。
本發明為一種燃料電池用積層體,所具有的外周形狀對應於燃料電池電芯的外周形狀;係具有:樹脂基材膜、及分別配置於上述樹脂基材膜的兩面之熱封層;上述樹脂基材膜的儲藏彈性係數為2,000MPa至8,000MPa;上述樹脂基材膜的平均厚度為30μm至300μm;在上述樹脂基材膜的周緣部所測定之上述樹脂基材膜的厚度中,最大值T1
max及最小值T1
min係滿足T1
max-T1
min≦12μm之關係;在上述樹脂基材膜的周緣部每相鄰的10處所測定之上述樹脂基材膜的厚度之平均值中,最大值T2
max及最小值T2
min係滿足T2
max-T2
min≦6μm之關係;上述熱封層的平均厚度為25μm至100μm。
Description
本案係關於一種所具有的外周形狀對應於燃料電池電芯(cell)的外周形狀之燃料電池用積層體、及製造前述燃料電池用積層體所使用之細長的積層體。
一般而言,燃料電池具有在電解質膜的兩面各自設有電極之膜電極接合體(MEA:Membrane Electrode Assembly)。例如,作為燃料電池之一種的固體高分子形燃料電池所包含的MEA之中,在燃料電極(負極)與氧電極(正極)之間配置固體高分子膜(電解質膜)。將包含MEA之最小單元(稱為「電芯」)積層而成的結構體,稱為燃料電池堆(以下,有僅稱為「電池堆」的情況)。
MEA通常是配置在一對的分隔件之間。分隔件是將燃料電池堆所包含之各電芯隔開的構件。在分隔件與分隔件之間,為了抑制反應氣體的洩漏,沿著MEA的外周設有密封構件。
作為密封構件,已知有例如:橡膠(例如,參照專利文獻1)、使環氧樹脂含浸於玻璃纖維而成之預浸體(例如,參照專利文獻2)、及彈性體密封件(例如,參照專利文獻3)。又,還知道一種密封構件,係具有以熱塑性樹脂所構成之核心層、以及於上述核心層之與一對的分隔件相接的兩側的表層所形成之表皮層(例如,參照專利文獻4)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第6285701號公報。
[專利文獻2]日本專利第6375523號公報。
[專利文獻3]日本特開2017-162795號公報。
[專利文獻4]日本特開2014-120248號公報。
[發明所欲解決之課題]
在製造燃料電池堆的過程中,通常是對各電芯施加預定的荷重。密封構件被認為是藉由被夾在分隔件間而變形從而提高分隔件間的密合性。然而,若使用剛性低的橡膠等之密封構件,會有分隔件間的距離之均一性降低的情況。在燃料電池堆的製造過程中,由於需要使多數的電芯積層,故各電芯之中的分隔件間的均一性,有可能會對燃料電池堆的尺寸穩定性造成很大的影響。例如,在專利文獻4,藉由使用具有核心層、與一對的表皮層之密封構件,來規定分隔件間的距離。然而,即使在使用了具有核心層與表皮層之密封構件的情況,在燃料電池堆之中的分隔件間之距離的均一性這一點仍有改善的餘地。
本案是鑑於上述的情事而完成之發明。
本案之一態樣,目的在於提供一種燃料電池用積層體,在應用於燃料電池堆的情況使分隔件間之距離的均一性得以提升。本案之另一態樣,目的在於提供一種細長的積層體,能夠切出並製造在應用於燃料電池堆的情況可使分隔件間之距離的均一性得以提升之燃料電池用積層體。
[用以解決課題之手段]
本案係包含以下之態樣。
<1> 一種燃料電池用積層體,所具有的外周形狀對應於燃料電池電芯的外周形狀;係具有:樹脂基材膜、及分別配置於上述樹脂基材膜的兩面之熱封層;上述樹脂基材膜的儲藏彈性係數為2,000MPa至8,000MPa;上述樹脂基材膜的平均厚度為30μm至300μm;在上述樹脂基材膜的周緣部所測定之上述樹脂基材膜的厚度中,最大值T1
max及最小值T1
min係滿足T1
max-T1
min≦12μm之關係;在上述樹脂基材膜的周緣部每相鄰的10處所測定之上述樹脂基材膜的厚度之平均值中,最大值T2
max及最小值T2
min係滿足T2
max-T2
min≦6μm之關係;上述熱封層的平均厚度為25μm至100μm。
<2> 如<1>所記載之燃料電池用積層體,其中上述樹脂基材膜的平均厚度、及上述熱封層的平均厚度之總值為80μm至500μm。
<3> 如<1>或<2>所記載之燃料電池用積層體,其中在上述熱封層的周緣部所測定之前述熱封層的厚度中,最大值T3
max及最小值T3
min係滿足T3
max-T3
min≦8μm之關係。
<4> 如<1>至<3>中任一項所記載之燃料電池用積層體,係在內側具有面積率的合計為30%至90%之至少1個開口部的平面形狀。
<5> 如<4>所記載之燃料電池用積層體,其中前述開口部之中在最大的開口部的周緣部所測定之前述樹脂基材膜的厚度中,最大值T4
max及最小值T4
min係滿足T4
max-T4
min≦10μm之關係;每相鄰的5處所測定之前述樹脂基材膜的厚度之平均值中,最大值T5
max及最小值T5
min係滿足T5
max-T5
min≦5μm之關係;前述樹脂基材膜的外周周緣部之平均值T1
ave與前述最大的開口部的周緣部之平均值T4
ave之差為|T1
ave-T4
ave|≦5μm。
<6> 如<1>至<5>中任一項所記載之燃料電池用積層體,其中前述樹脂基材膜為聚萘二甲酸乙二酯膜、聚苯乙烯膜、聚苯硫醚膜、或聚對苯二甲酸乙二酯膜。
<7> 如<1>至<6>中任一項所記載之燃料電池用積層體,其中前述熱封層包含聚烯烴。
<8> 一種積層體,係製造燃料電池用積層體所使用之細長的積層體;前述積層體在由寬度方向的中央位置以寬度100mm切出長度100mm的燃料電池用積層體的情況,該燃料電池用積層體係構成如<1>至<7>中任一項所記載之燃料電池用積層體。
[發明功效]
根據本案之一態樣,能夠提供一種燃料電池用積層體,在應用於燃料電池堆的情況,使分隔件間之距離的均一性得以提升。根據本案之另一態樣,能夠提供一種細長的積層體,能夠切出並製造在應用於燃料電池堆的情況可使分隔件間之距離的均一性得以提升之燃料電池用積層體。
以下,針對本案的實施形態來說明。本案毫不受限於以下的實施形態,能夠在本案的目的之範圍內適當加以變更而實施。
在本案中,使用「至」所表示的數值範圍,意思是包含了將記載於「至」的前後之數值作為下限值及上限值的範圍。在本案階段性記載之數值範圍中,在某個數值範圍所記載的上限值或下限值,亦可置換為其他階段性的記載的數值範圍的上限值或下限值。又,在本案所記載之數值範圍中,在某個數值範圍所記載的上限值或下限值,亦可置換為實施例所示之值。
在本案中,對於「步驟」這個用語,並不只是獨立的步驟,即便是無法與其他的步驟明確地區別的情況,只要達成步驟所預期的目的就包含在本用語中。
在本案中,組成物中之各成分的量,在組成物中符合各成分之物質為複數存在的情況,除非另有說明,否則意思是存在於組成物中的複數之物質的總量。
在本案中,「質量%」與「重量%」為同義,「質量份」與「重量份」為同義。
在本案中,2個以上的較佳態樣之組合為更佳態樣。
[燃料電池用積層體]
本案之燃料電池用積層體(以下,有僅稱為「積層體」的情況),所具有的外周形狀對應於燃料電池電芯的外周形狀。此處,所謂「外周形狀對應於燃料電池電芯的外周形狀」,未必限於與燃料電池電芯的外周形狀相同的外周形狀的情況,只要是包含用以接合構成燃料電池電芯之分隔件的周緣部彼此之接合部的外周形狀即可。例如,關於燃料電池用積層體的外周形狀,相對於燃料電池電芯的外周形狀容許-50mm至+50mm之尺寸的增減,較佳為尺寸的增減為-10mm至+10mm。
燃料電池用積層體,藉由具有像這樣的外周形狀,能以周緣部將構成燃料電池電芯之分隔件的周緣部彼此接合。換言之,所謂「燃料電池用」,係有著使用於至少將構成燃料電池之分隔件彼此接合這樣的意思。
又,在構成燃料電池電芯之分隔件彼此之間,介設有於電解質膜的兩面各自設有電極而成之膜電極接合體(MEA:Membrane Electrode Assembly),在燃料電池電芯,MEA係成為鄰接於相向之分隔件的結構。
因此,例如如圖1所示,燃料電池用積層體較佳為具有平面形狀,而前述平面形狀在內側具有至少1個的開口部50。在那種情況,MEA配置於開口部50,較佳為開口部50的周緣部與MEA的周緣部藉由熱熔接、接著等來接合。從合適地進行像這樣的接合與分隔件彼此的接合之觀點而言,以燃料電池用積層體的外周形狀為基準計,開口部50之面積率的合計較佳為30%至90%,更佳為35%至85%。
本案之燃料電池用積層體,係具有:樹脂基材膜、及分別配置於上述樹脂基材膜的兩面之熱封層;上述樹脂基材膜的儲藏彈性係數為2,000MPa至8,000MPa;上述樹脂基材膜的平均厚度為30μm至300μm;在上述樹脂基材膜的周緣部所測定之上述樹脂基材膜的厚度中,最大值T1
max及最小值T1
min係滿足T1
max-T1
min≦12μm之關係;在上述樹脂基材膜的周緣部每相鄰的10處所測定之上述樹脂基材膜的厚度之平均值中,最大值T2
max及最小值T2
min係滿足T2
max-T2
min≦6μm之關係;上述熱封層的平均厚度為25μm至100μm。
本案之燃料電池用積層體,藉由具備上述構成,在應用於燃料電池堆的情況能夠使分隔件間之距離的均一性得以提升。本案之燃料電池用積層體達成上述效果之理由,推測如以下所述。如同上述,當將使用了剛性低的橡膠等之密封構件而成的電芯加以積層的情況,分隔件間之距離的均一性有降低的傾向。例如在專利文獻4中,雖然是使用結構不易變化的核心層,但是在核心層的尺寸精度低的情況,被認為要抑制分隔件間的均一性降低是困難的。另一方面,應用於本案之燃料電池用積層體的樹脂基材膜,藉由具有如上述般的特性,厚度不均小,尺寸穩定性優異。因此,本案之燃料電池用積層體,在應用於燃料電池堆的情況能夠使分隔件間之距離的均一性得以提升。
[樹脂基材膜]
[儲藏彈性係數]
樹脂基材膜的儲藏彈性係數為2,000MPa至8,000MPa。藉由樹脂基材膜的儲藏彈性係數在2,000MPa以上,能夠使樹脂基材膜的剛性提升,因此在應用於燃料電池堆的情況能夠使分隔件間之距離的均一性得以提升。又,藉由樹脂基材膜的儲藏彈性係數為2,000MPa至8,000MPa,於操作性也優異。
樹脂基材膜的儲藏彈性係數,就使分隔件間之距離的均一性得以提升這樣的觀點而言,較佳為2,500MPa以上,更佳為3,000MPa以上,特佳為3,500MPa以上。
樹脂基材膜的儲藏彈性係數,就操作性的觀點而言,較佳為7,500MPa以下,更佳為7,000MPa以下,特佳為6,500MPa以下。
樹脂基材膜的儲藏彈性係數是藉由以下的方法來測定。將樹脂基材膜切斷來製作試片(寬度:5mm,長度:35mm)。使用動態黏彈性測定裝置(例如DMA8000,股份有限公司PerkinElmer Japan),以頻率1Hz且1℃/分鐘從20℃昇溫至30℃來測定動態黏彈性。由測定結果求出在室溫25℃的儲藏彈性係數。
[厚度]
樹脂基材膜的平均厚度為30μm至300μm。樹脂基材膜的平均厚度藉由在上述範圍,能夠使尺寸穩定性、及操作性得以提升。
樹脂基材膜的平均厚度,就獲得的積層體的剛性之觀點而言,較佳為50μm以上,更佳為60μm以上,特佳為70μm以上。
樹脂基材膜的平均厚度,就使用積層體來製作電芯及電池堆時的總厚度之觀點而言,較佳為280μm以下,更佳為260μm以下,特佳為240μm以下。
樹脂基材膜的平均厚度是藉由以下的方法來測定。俯視中,藉由自通過相對於燃料電池用積層體的外周位於內側5mm的地點之線(以下,在本段落中稱為「內周線」)進行40等分所成的各區間,切出內周線的中心部(長度:5mm,寬度:5mm)來得到40個的試片。此處,關於上述之試片的製作,是參照圖式來說明。圖1係顯示本案之燃料電池用積層體之一例的平面圖。關於圖1所示之燃料電池用積層體100,藉由自將內周線10進行40等分之各區間切出內周線的中心部20能夠得到40個的試片。將各試片固定於包埋膠囊後,以環氧樹脂進行包埋。將經包埋於環氧樹脂之各試片,藉由使用薄片切片機(ULTRACUT-S,Leica公司)對厚度方向平行地切斷來得到薄膜切片。利用光學顯微鏡觀察各薄膜切片的剖面,測定樹脂基材膜之中心的厚度。將40個的測定值的算術平均作為樹脂基材膜的平均厚度。另外,在樹脂基材膜的平均厚度的測定方法中,當於樹脂基材膜的至少一側之面配置有後述之易接著層,且對於光學顯微鏡的解析能力而言上述易接著層的厚度為薄(具體而言,易接著層的厚度為0.1μm以下)的情況,可將易接著層的厚度與樹脂基材膜的厚度之總值視為樹脂基材膜的厚度。
在樹脂基材膜的周緣部所測定之樹脂基材膜的厚度中,最大值T1
max及最小值T1
min係滿足T1
max-T1
min≦12μm之關係。藉由T1
max及T1
min滿足T1
max-T1
min≦12μm之關係,在應用於燃料電池堆的情況能夠使分隔件間之距離的均一性得以提升。「T1
max-T1
min」能夠藉由例如樹脂基材膜的製造過程之中的溫度條件、或延伸條件來調節。
就使分隔件間之距離的均一性得以提升這樣的觀點而言,T1
max及T1
min較佳為滿足T1
max-T1
min≦10μm之關係,更佳為滿足T1
max-T1
min≦8μm之關係。「T1
max-T1
min」的下限並沒有限制。T1
max及T1
min例如只要滿足0μm≦T1
max-T1
min之關係即可。
T1
max及T1
min係各自藉由以下的方法來測定。俯視中,藉由自通過相對於燃料電池用積層體的外周位於內側5mm的地點之線(以下,在本段落中稱為「內周線」)進行40等分所成的各區間,切出內周線的中心部(長度:5mm,寬度:5mm)來得到40個的試片。將各試片固定於包埋膠囊後,以環氧樹脂進行包埋。將經包埋於環氧樹脂之各試片,藉由使用薄片切片機(ULTRACUT-S,Leica公司)對厚度方向平行地切斷來得到薄膜切片。利用光學顯微鏡觀察各薄膜切片的剖面,測定樹脂基材膜之中心的厚度。將40個的測定值之中的最大值作為T1
max。將40個的測定值之中的最小值作為T1
min。另外,在T1
max及T1
min的測定方法中,當於樹脂基材膜的至少一側之面配置有後述之易接著層,且對於光學顯微鏡的解析能力而言上述易接著層的厚度為薄(具體而言,易接著層的厚度為0.1μm以下)的情況,可將易接著層的厚度與樹脂基材膜的厚度之總值視為樹脂基材膜的厚度。
在樹脂基材膜的周緣部每相鄰的10處所測定之上述樹脂基材膜的厚度之平均值中,最大值T2
max及最小值T2
min係滿足T2
max-T2
min≦6μm之關係。T2
max及T2
min藉由滿足T2
max-T2
min≦6μm之關係,在應用於燃料電池堆的情況能夠使分隔件間之距離的均一性得以提升。「T2
max-T2
min」能夠藉由例如樹脂基材膜的製造過程之中的溫度條件、或延伸條件來調節。
就使分隔件間之距離的均一性得以提升這樣的觀點而言,T2
max及T2
min較佳為滿足T2
max-T2
min≦5μm之關係,更佳為滿足T2
max-T2
min≦4μm之關係。「T2
max-T2
min」的下限並沒有限制。T2
max及T2
min例如只要滿足0μm≦T2
max-T2
min之關係即可。
T2
max及T2
min係各自藉由以下的方法來測定。俯視中,藉由自通過相對於燃料電池用積層體的外周位於內側5mm的地點之線(以下,在本段落中稱為「內周線」)進行40等分所成的各區間,切出內周線的中心部(長度:5mm,寬度:5mm),得到40個的試片。將各試片固定於包埋膠囊後,以環氧樹脂進行包埋。將經包埋於環氧樹脂之各試片,藉由使用薄片切片機(ULTRACUT-S,Leica公司)對厚度方向平行地切斷來得到薄膜切片。利用光學顯微鏡觀察各薄膜切片的剖面,測定樹脂基材膜之中心的厚度。基於40個的測定值,求出沿著內周線每相鄰的10處之測定值的算術平均。將4個的平均值之中的最大值作為T2
max。將4個的平均值之中的最小值作為T2
min。另外,在T2
max及T2
min的測定方法中,當於樹脂基材膜的至少一側之面配置有後述之易接著層,且對於光學顯微鏡的解析能力而言上述易接著層的厚度為薄(具體而言,易接著層的厚度為0.1μm以下)的情況,可將易接著層的厚度與樹脂基材膜的厚度之總值視為樹脂基材膜的厚度。
在本案中,就合適地進行燃料電池用積層體之開口部的周緣部與MEA的周緣部之接合的觀點而言,關於在開口部之中最大的開口部的周緣部所測定之樹脂基材膜的厚度,最大值T4
max及最小值T4
min較佳為滿足T4
max-T4
min≦10μm之關係,更佳為滿足T4
max-T4
min≦8μm之關係。
最大值T4
max及最小值T4
min係各自藉由以下的方法來測定。圖2係顯示本案之燃料電池用積層體之其他例的平面圖。如圖2所示,俯視中,藉由自通過相對於燃料電池用積層體的開口部50位於外側5mm的地點之線也就是外周線60進行20等分所成的各區間,切出外周線60的中心部70(長度:5mm,寬度:5mm),得到20個的試片。將各試片固定於包埋膠囊後,以環氧樹脂進行包埋。將經包埋於環氧樹脂之各試片,藉由使用薄片切片機(ULTRACUT-S,Leica公司)對厚度方向平行地切斷來得到薄膜切片。利用光學顯微鏡觀察各薄膜切片的剖面,測定樹脂基材膜之中心的厚度。將20個的測定值之中的最大值作為T4
max。將20個的測定值之中的最小值作為T4
min。另外,在T4
max及T4
min的測定方法中,當於樹脂基材膜的至少一側之面配置有後述之易接著層,且對於光學顯微鏡的解析能力而言上述易接著層的厚度為薄(具體而言,易接著層的厚度為0.1μm以下)的情況,可將易接著層的厚度與樹脂基材膜的厚度之總值視為樹脂基材膜的厚度。
又,就合適地進行燃料電池用積層體之開口部的周緣部與MEA的周緣部之接合的觀點而言,關於每相鄰的5處所測定之前述樹脂基材膜的厚度的平均值,最大值T5
max及最小值T5
min較佳為滿足T5
max-T5
min≦5μm之關係,更佳為滿足T5
max-T5
min≦4μm之關係。
最大值T5
max及最小值T5
min係各自藉由以下的方法來測定。與最大值T4
max及最小值T4
min的情況同樣的方式得到20個的試片後,測定樹脂基材膜之中心的厚度。基於20個的測定值,求出沿著外周線每相鄰的5處之測定值的算術平均。將4個的平均值之中的最大值作為T5
max。將4個的平均值之中的最小值作為T5
min。
在本案中,就使分隔件間之距離的均一性得以提升,並且合適地進行燃料電池用積層體之開口部的周緣部與MEA的周緣部之接合的觀點而言,樹脂基材膜的外周周緣部之平均值T1
ave與前述最大的開口部的周緣部之平均值T4
ave之差較佳為|T1
ave-T4
ave|≦5μm,更佳為|T1
ave-T4
ave|≦4μm。
開口部的周緣部之平均值T4
ave,係在T4
max及T4
min的測定方法中,求出20個的測定值之算術平均。又,樹脂基材膜的外周周緣部之平均值T1
ave,係在最大值T1
max及最小值T1
min的測定方法中,求出40個的測定值之算術平均。亦即,外周周緣部之平均值T1
ave係與樹脂基材膜的平均厚度為相同值。
[樹脂成分]
構成樹脂基材膜之樹脂沒有限制,只要依照所需樹脂基材膜的儲藏彈性係數來決定即可。
構成樹脂基材膜之樹脂的玻璃轉移溫度(Tg)較佳為80℃以上,更佳為90℃以上,特佳為100℃以上。藉由構成樹脂基材膜之樹脂的玻璃轉移溫度為80℃以上,能夠提升於濕熱環境下的熱封層與樹脂基材膜的密合性。構成樹脂基材膜之樹脂的玻璃轉移溫度的上限沒有限制。構成樹脂基材膜之樹脂的玻璃轉移溫度,例如只要在200℃以下的範圍決定即可。
玻璃轉移溫度是藉由以下的方法來測定。將試料10mg封入測定用的鋁製盤。將上述鋁製盤裝設於差示掃描型熱量計(TA INSTRUMENTS公司,Q100型DSC)。以20℃/分鐘的速度從25℃昇溫至300℃,於300℃保持5分鐘後,取出上述鋁製盤,藉由在金屬板上冷卻進行驟冷。再度將上述鋁製盤裝設於差示掃描型熱量計,從25℃以20℃/分鐘的速度使之昇溫來測定玻璃轉移溫度。另外,玻璃轉移溫度係作為外插起始溫度。
構成樹脂基材膜之樹脂較佳為熱塑性樹脂。作為熱塑性樹脂,例如可舉出:聚酯(例如,聚萘二甲酸乙二酯、及聚對苯二甲酸乙二酯)、聚苯乙烯、及聚苯硫醚。
就耐藥品性、耐濕熱性及力學物性的觀點而言,樹脂基材膜較佳為聚酯膜、聚苯乙烯膜、或聚苯硫醚膜,更佳為聚萘二甲酸乙二酯膜、聚苯乙烯膜、聚苯硫醚膜、或聚對苯二甲酸乙二酯膜。就耐熱性的觀點而言,聚苯乙烯膜較佳為對位性聚苯乙烯(syndiotactic polystyrene)。在本案中,具有特定的樹脂成分名稱的樹脂基材膜,意指相對於樹脂基材膜的總質量包含特定的樹脂成分90質量%以上(較佳為95質量%以上)。例如,所謂「聚酯膜」,意指相對於膜的總質量包含90質量%以上(較佳為95質量%以上)的聚酯之膜。樹脂成分的含量之上限沒有限制。樹脂成分的含量只要在100質量%以下的範圍決定即可。
就力學物性、及耐濕熱性的觀點而言,樹脂基材膜較佳為聚酯膜,更佳為聚萘二甲酸乙二酯膜。
聚萘二甲酸乙二酯較佳為聚2,6-萘二甲酸乙二酯、或聚2,7-萘二甲酸乙二酯,更佳為聚2,6-萘二甲酸乙二酯。
在聚酯中包含酯鍵的構成單元,可為單獨1種,亦可為2種以上。亦即,聚酯並不限於單獨1種的多元羧酸與單獨1種的多元醇之共聚物,亦可為由3種以上的單體所形成之共聚物。作為由3種以上的單體所形成之共聚物之中的共聚成分,例如可舉出:二羧酸、羥基羧酸、及二元醇。
作為二羧酸,例如可舉出:草酸、己二酸、鄰苯二甲酸、癸二酸、十二烷羧酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、1,4-環己烷二羧酸、4,4’-聯苯二甲酸、苯基茚滿二羧酸(phenylindane dicarboxylic acid)、2,6-萘二羧酸(主聚合物並非聚2,6-萘二甲酸乙二酯的情況)、2,7-萘二羧酸(主聚合物並非聚2,7-萘二甲酸乙二酯的情況)、四氫萘二羧酸(tetralin dicarboxylic acid)、十氫萘二羧酸(decalin dicarboxylic acid)、及二苯基醚二羧酸。
作為羥基羧酸,例如可舉出:對羥苯甲酸及對羥乙氧基苯甲酸。
作為二元醇,例如可舉出:丙二醇、三亞甲基二醇、四亞甲基二醇、六亞甲基二醇、環己烷二甲醇、新戊二醇、雙酚S之環氧乙烷加成物、雙酚A之環氧乙烷加成物、二乙二醇、及聚乙二醇。
上述之各化合物可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。
在上述之聚酯的共聚成分中,作為酸成分較佳為選自由間苯二甲酸、對苯二甲酸、4,4’-聯苯二甲酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸、及對羥苯甲酸所組成之群組中至少1種的化合物。又,作為二醇成分較佳為選自由三亞甲基二醇、六亞甲基二醇、新戊二醇、及雙酚S之環氧乙烷加成物所組成之群組中至少1種的化合物。
在上述之中,就力學物性及耐濕熱性的觀點而言,聚酯較佳為以聚2,6-萘二甲酸乙二酯為主體之聚酯。此處,所謂「以聚2,6-萘二甲酸乙二酯為主體」,意指2,6-萘二甲酸乙二酯單元的含量相對於聚酯的全構成單元為90莫耳%以上(較佳為95莫耳%以上)。2,6-萘二甲酸乙二酯單元的含量之上限沒有限制。2,6-萘二甲酸乙二酯單元的含量相對於聚酯的全構成單元,例如只要在100莫耳%以下的範圍決定即可。
[添加劑]
就使平滑性提升等之觀點而言,只要不妨礙本案之目的,樹脂基材膜亦可視需要包含填料。作為填料,能夠使用自以往已知作為聚酯膜等之膜的平滑性賦予劑的填料。作為填料,例如可舉出:碳酸鈣、氧化鈣、氧化鋁、高嶺土、氧化矽、氧化鋅、碳黑、碳化矽、氧化錫、交聯丙烯酸樹脂粒子、交聯聚苯乙烯樹脂粒子、三聚氰胺樹脂粒子、及交聯聚矽氧樹脂粒子。
樹脂基材膜亦可包含著色劑、抗靜電劑、抗氧化劑、有機滑動材、觸媒等之添加劑。
[製造方法]
樹脂基材膜、及作為樹脂基材膜的原料而使用之樹脂能夠分別藉由公知的方法來製造。以下,作為樹脂之一例針對使用了聚酯的樹脂基材膜的製造方法來說明。使用了聚酯以外的樹脂而成的樹脂基材膜,能夠以參考下述的方法來製造。
[聚酯的製造方法]
作為聚酯的製造方法,例如可舉出:藉由羧酸(例如,對苯二甲酸及萘二羧酸)與二醇的反應直接獲得低聚合度聚酯之方法、以及使用轉酯觸媒讓二羧酸的低級烷基酯與二醇進行反應後,在聚合觸媒的存在下進行聚合之方法。
作為轉酯觸媒,例如可舉出包含鈉、鉀、鎂、鈣、鋅、鍶、鈦、鋯、錳、或鈷之化合物。轉酯觸媒可單獨使用1種,亦可組合2種以上使用。
作為聚合觸媒,例如可舉出:銻化合物(例如,三氧化銻及五氧化二銻);鍺化合物(例如,二氧化鍺);鈦化合物(例如,鈦酸四乙酯及鈦酸四乙酯的部分水解物、鈦酸四丙酯及鈦酸四丙酯的部分水解物、鈦酸四苯酯及鈦酸四苯酯的部分水解物、草酸氧鈦銨、草酸氧鈦鉀、以及三(乙醯丙酮)鈦)。
在經由轉酯反應進行聚合的情況,亦可於聚合反應前為使轉酯觸媒失活之目的而添加磷化合物。作為磷化合物,例如可舉出:磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三正丁酯、及正磷酸(H
3PO
4)。聚酯中的磷元素的含量,就聚酯的熱穩定性之觀點而言較佳為20質量ppm至100重量ppm。
聚酯亦能夠於熔融聚合後進行碎片化(chipping),在加熱減壓下、或惰性氣流(例如,氮氣)中進行固相聚合。
構成樹脂基材膜之聚酯的固有黏度(35℃,鄰氯苯酚)較佳為0.40dl/g以上,更佳為0.40dl/g至0.90dl/g。固有黏度若太低則會有變得易於發生步驟切斷的傾向。又,由於固有黏度若太高則熔融黏度會有變高的傾向,因此熔融擠出有變得困難的傾向,再者聚合時間有變長的傾向。另外,固有黏度若太低則也會有耐水解性降低的傾向。
[聚酯膜的製造方法]
聚酯膜例如能夠藉由以下的方法來製造。將聚酯熔融擠出為片狀,其次,以澆鑄鼓輪使之冷卻固化來形成未延伸膜。將未延伸膜於Tg℃至Tg+60℃往長邊方向(係指製膜機械軸方向。亦稱縱向或MD)以1次或2次以上之合計的倍率成為3倍至6倍的方式進行延伸,然後,於Tg℃至Tg+60℃往寬度方向(係指垂直於製膜機械軸方向與厚度方向的方向。亦稱橫向或TD)以1次或2次以上之合計的倍率成為3倍至5倍的方式進行延伸。視需要,能夠對延伸膜於Tm-80℃至Tm-20℃進行1秒鐘至60秒鐘熱處理。進而視需要,能夠對延伸膜於較熱處理溫度低10℃至20℃的溫度一邊往寬度方向使之收縮0%至20%一邊進行再熱處理。在本段落中,「Tg」是代表作為樹脂基材膜的原料之聚酯的玻璃轉移溫度(℃)。在本段落中,「Tm」是代表作為樹脂基材膜的原料之聚酯的熔點(℃)。再者,上述延伸可為逐步雙軸延伸,亦可為同步雙軸延伸。
[厚度不均的消除]
樹脂基材膜能夠藉由習知公知的熔融擠出法來製造,而那種情況,能夠藉由以下方法來消除厚度不均。
具體而言,就聚酯樹脂的情況而言,可舉出:將樹脂組成物丸粒供給至擠出機,從T字模等的狹縫式模具(slit die)擠出熔融樹脂之方法;和在供給了樹脂組成物丸粒之擠出機設置通氣口裝置,在熔融擠出時一邊將水分和產生的各種氣體成分排出,一邊同樣從T字模等的狹縫式模具擠出熔融樹脂之方法。此時,藉由於擠出機的模具以一定間隔所設置的加熱器進行溫度調整,能夠降低寬度方向之厚度的偏差。
從狹縫式模具被擠出的熔融樹脂進行澆鑄使之冷卻固化。冷卻固化的方法雖然採用習知公知的任何方法都好,但可較合適地使用將熔融樹脂澆鑄於旋轉的冷卻用輥上而進行片材化之方法。
相對於構成樹脂組成物之聚酯的玻璃轉移溫度(Tg),冷卻用輥的表面溫度較佳為設定在(Tg-100)℃至(Tg+20)℃的範圍,進而較佳為設定在(Tg-70)℃至(Tg-5)℃的範圍。
當冷卻輥的表面溫度超過上限時,會有熔融樹脂在固化前黏著於該輥的情形。再者,當冷卻輥的表面溫度未達下限時,會有固化過快而在該輥表面滑動,得到的片材的平面性受到損害,或厚度不均變大的情形。
就消除膜的厚度不均、提高膜的平面性之觀點而言,在對冷卻輥澆鑄時,藉由在熔融樹脂接觸於冷卻輥上的位置的附近張設金屬線並流通電流以產生靜電場而讓樹脂帶電,來提高樹脂對冷卻輥的金屬表面上的密合性亦為有效。此時,在不超出本發明之主旨的範圍,添加電解質性物質到樹脂組成物中來提高密合性之方法亦對於消除厚度不均特別有效。
[熱封層]
本案之燃料電池用積層體,具有分別配置於樹脂基材膜的兩面之熱封層。在本案中,所謂「熱封層」,意指具有熱熔接性之層。
分別配置於樹脂基材膜的兩面之熱封層的組成可相同亦可不同。
熱封層較佳為包含樹脂。作為樹脂,例如可舉出聚烯烴。就對於被附著體(例如金屬)的密合性之觀點而言,樹脂較佳為聚烯烴,更佳為聚丙烯。
作為聚烯烴,只要是具有源自烯烴之構成單元的聚合物則沒有限制,能夠採用公知的聚烯烴。聚烯烴可以是烯烴的均聚物,亦可以是2種以上之烯烴的共聚物,亦可以是烯烴與烯烴以外之單體的共聚物。
作為聚烯烴,例如可舉出:碳數2至8之烯烴的均聚物、碳數2至8之烯烴的共聚物、及碳數2至8之烯烴與其他之單體的共聚物。作為具體的聚烯烴,例如可舉出:聚乙烯、聚丙烯、聚異丁烯、聚(1-丁烯)、聚4-甲基戊烯、聚乙烯環己烷、聚苯乙烯、聚(對甲基苯乙烯)、聚(α-甲基苯乙烯)、α-烯烴共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯/甲基丙烯酸甲酯共聚物、及離子聚合物樹脂。聚烯烴亦可為將如上述的聚烯烴進行氯化而成之氯化聚烯烴。
作為聚乙烯,例如可舉出:高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、及線性低密度聚乙烯。
作為α-烯烴共聚物,例如可舉出:乙烯/丙烯嵌段共聚物、乙烯/丙烯無規共聚物、乙烯/1-丁烯共聚物、乙烯/4-甲基-1-戊烯共聚物、及乙烯/己烯共聚物。
就對於被附著體(例如金屬)的密合性之觀點而言,聚烯烴較佳為具有官能基。作為官能基,例如可舉出:羧基、具有羧酸酐結構之基、及羥基(以下,有稱為「氫氧基」的情況)。作為具有羧酸酐結構之基,可舉出:具有馬來酸酐結構之基、具有鄰苯二甲酸酐結構之基等。
就對於被附著體(例如金屬)的密合性之觀點而言,聚烯烴所包含的官能基較佳為選自由羧基、具有羧酸酐結構之基、及羥基所組成之群組中的至少1種之官能基,更佳為選自由羧基、及具有羧酸酐結構之基所組成之群組中的至少1種之官能基,特佳為選自由羧基、及具有馬來酸酐結構之基所組成之群組中的至少1種之官能基。
就對於被附著體(例如金屬)的密合性之觀點而言,聚烯烴亦較佳為經導入官能基之聚烯烴(以下,有稱為「改質聚烯烴」的情況)。改質聚烯烴較佳為改質聚丙烯。作為改質聚烯烴所包含的官能基,例如可舉出上述的官能基。
就對於被附著體(例如金屬)的密合性之觀點而言,改質聚烯烴較佳為具有選自由羧基、具有羧酸酐結構之基、及羥基所組成之群組中的至少1種之官能基,更佳為具有選自由羧基、及具有羧酸酐結構之基所組成之群組中的至少1種之官能基,特佳為具有選自由羧基、及具有馬來酸酐結構之基所組成之群組中的至少1種之官能基。
就對於被附著體(例如金屬)的密合性、及對於電解質的耐性之觀點而言,改質聚烯烴較佳為選自由酸價係1mg KOH/g至200mg KOH/g之改質聚烯烴(以下,有稱為「酸改質聚烯烴」的情況)、及氫氧基價係1mg KOH/g至200mg KOH/g之改質聚烯烴所組成之群組中的至少1種之改質聚烯烴(以下,有稱為「氫氧基改質聚烯烴」的情況),更佳為酸價係1mg KOH/g至200mg KOH/g之改質聚烯烴。
酸價是表示要中和試料1g中所包含的酸所需要之氫氧化鉀的毫克數,係遵循「JIS K 0070:1992」來測定。具體而言,在混合二甲苯:正丁醇=1:1質量比之混合溶媒,溶解經精秤的試料而獲得試料溶液。其次,在此試料溶液加入數滴1質量/體積%之酚酞乙醇溶液作為指示劑,使用0.1mol/L之氫氧化鉀的乙醇溶液作為滴定液來進行滴定,根據下式來算出酸價。在下述式中,分別由T代表滴定量(mL),F代表滴定液的因數,W代表試料採取量(g)。
式:酸價=(T×F×56.11×0.1)/W
氫氧基價係遵循「JIS K 0070:1992」來測定。
酸改質聚烯烴較佳為具有選自由羧基、及具有羧酸酐結構之基所組成之群組中的至少1種之官能基,特佳為具有選自由羧基、及具有馬來酸酐結構之基所組成之群組中的至少1種之官能基。
作為酸改質聚烯烴,例如可舉出:馬來酸酐改質聚丙烯、乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸酯-馬來酸酐三元共聚物、及乙烯-甲基丙烯酸酯-馬來酸酐三元共聚物。
酸改質聚烯烴,例如能夠藉由使用至少1種能聚合的乙烯性不飽和羧酸、或該乙烯性不飽和羧酸的衍生物將聚烯烴進行接枝改質、或共聚化來製造。作為被改質的聚烯烴,例如可舉出上述的聚烯烴。作為被改質的聚烯烴之較佳例,可舉出:丙烯之均聚物、丙烯與α-烯烴之共聚物、乙烯之均聚物、及乙烯與α-烯烴之共聚物。
酸改質聚烯烴,例如能取得自Mitsubishi Chemical股份有限公司製造的「MODIC」(註冊商標)、三井化學股份有限公司製造的「ADMER」(註冊商標)、三井化學股份有限公司製造的「UNISTOLE」(註冊商標)、東洋化成股份有限公司製造的「TOYO-TAC」(註冊商標)、三洋化成工業股份有限公司製造的「UMEX」(註冊商標)、Japan Polyethylene股份有限公司製造的「REXPEARL EAA」、Japan Polyethylene股份有限公司製造的「REXPEARL ET」、Dow Chemical公司製造的「PRIMACOR」、DOW-MITSUI POLYCHEMICALS股份有限公司製造的「NUCREL」、及ARKEMA公司製造的「BONDINE」(註冊商標)。
氫氧基改質聚烯烴是分子中具有氫氧基的聚烯烴。
氫氧基改質聚烯烴,例如能夠藉由使用含氫氧基之(甲基)丙烯酸酯或含氫氧基之乙烯醚將聚烯烴進行接枝改質、或共聚化來合成。
作為含氫氧基之(甲基)丙烯酸酯,例如可舉出:(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、己內酯改質(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸聚乙二醇酯、及(甲基)丙烯酸聚丙二醇酯。
作為含氫氧基之乙烯醚,例如可舉出:2-羥乙基乙烯基醚、二乙二醇單乙烯基醚、及4-羥丁基乙烯基醚。
樹脂的熔點(Tm)沒有限制。就使用時的耐熱性之觀點而言,樹脂的熔點(Tm)較佳為80℃以上,更佳為90℃以上,特佳為100℃以上。就提升熱封層與樹脂基材膜的密合性之觀點而言,樹脂的熔點(Tm)較佳為200℃以下,更佳為180℃以下,特佳為160℃以下。
樹脂的熔點(Tm)是藉由以下的方法來測定。將試料10mg封入測定用的鋁製盤。將上述鋁製盤裝設於差示掃描型熱量計(TA INSTRUMENTS公司,Q100型DSC),以20℃/分鐘的速度使之從25℃昇溫至200℃,測定熔點(Tm:℃)。
熱封層可以單獨包含1種的樹脂,亦可包含2種以上的樹脂。
就對於被附著體(例如金屬)的密合性之觀點而言,熱封層之中的樹脂的含量相對於熱封層的總質量較佳為90質量%以上,更佳為95質量%以上,特佳為98質量%以上。熱封層之中的樹脂的含量之上限沒有限制。熱封層之中的樹脂的含量,例如只要在100質量%以下的範圍決定即可。
熱封層在不脫離本案之主旨的範圍中,除了上述樹脂外亦可再含有其他之成分。作為其他之成分,例如可舉出:填充劑及交聯劑。熱封層可以單獨包含1種的其他之成分,亦可包含2種以上的其他之成分。
熱封層的平均厚度為25μm至100μm。熱封層的平均厚度藉由在上述範圍,能夠提升對於被附著體(例如金屬)的密合性。熱封層的平均厚度較佳為25μm至100μm,更佳為30μm至90μm,特佳為35μm至80μm。熱封層的平均厚度是藉由比照樹脂基材膜的平均厚度之測定方法的方法來測定。分別配置於樹脂基材膜的兩面之熱封層的平均厚度可相同亦可不同。
樹脂基材膜的平均厚度及熱封層的平均厚度之總值較佳為80μm至500μm,更佳為100μm至450μm,特佳為120μm至400μm。樹脂基材膜的平均厚度及熱封層的平均厚度之總值藉由在上述範圍,能夠使分隔件間之距離的均一性得以提升。
作為形成熱封層的方法並沒有限制,能夠從通常所使用的方法適當選擇。例如,能夠藉由將用以形成熱封層之組成物(以下,稱為「熱封劑」)進行熔融混練及擠出成形,在樹脂基材膜上形成熱封層。作為擠出成形,例如可舉出:共擠出法、擠出疊層法等。
又,作為消除熱封層的厚度不均之方法之一例,可舉出輥塗法。具體而言,會是將用以形成熱封層之組成物進行熔融混練,並將從T字模等的狹縫式模具被擠出的熔融樹脂熱壓接於樹脂基材膜上之方法,藉由管理進行壓接時使用的輥之表面材質、表面粗度、輥溫度而能夠得到消除厚度不均且平面性亦良好的積層體。
例如,針對輥之表面材質,藉由使用與形成熱封層之組成物的密合性更小的材質,能夠使塗覆後的表面性提高,也將厚度不均消除。又,形成熱封層之組成物與輥表面的密合性,由於受到輥溫度影響,因此恰當地管理輥溫度亦是有效消除厚度不均的方法。
在熱封層的周緣部所測定之熱封層的厚度中,最大值T3
max及最小值T3
min較佳為滿足T3
max-T3
min≦10μm之關係,更佳為滿足T3
max-T3
min≦9μm之關係,特佳為滿足T3
max-T3
min≦8μm之關係。藉由最大值T3
max及T3
min滿足T3
max-T3
min≦10μm之關係,在應用於燃料電池堆的情況能夠使分隔件間之距離的均一性得以提升。「T3
max-T3
min」的下限並沒有限制。T3
max及T3
min例如只要滿足0μm≦T3
max-T3
min之關係即可。「T3
max-T3
min」例如亦能夠藉由樹脂基材膜之製造過程中的溫度條件、或延伸條件來調節。
T3
max及T3
min係各自藉由以下的方法來測定。俯視中,藉由自通過相對於燃料電池用積層體的外周位於內側5mm的地點之線(以下,在本段落中稱為「內周線」)進行40等分所成的各區間,切出內周線的中心部(長度:5mm,寬度:5mm),得到40個的試片。將各試片固定於包埋膠囊後,以環氧樹脂進行包埋。將經包埋於環氧樹脂之各試片,藉由使用薄片切片機(ULTRACUT-S,Leica公司)對厚度方向平行地切斷來得到薄膜切片。利用光學顯微鏡觀察各薄膜切片的剖面,測定熱封層之中心的厚度。將40個的測定值之中的最大值作為T3
max。將40個的測定值之中的最小值作為T3
min。
熱封劑能夠以公知的方法來製造。例如,能夠藉由使用混合裝置將樹脂及視需要的其他之成分進行混合來製造熱封劑。作為混合裝置,例如可舉出:亨舍爾混合機(Henschel mixer)、班布里混合機(Banbury mixer)、V型摻合機、轉鼓摻合機(tumbler blender)、及帶式摻合機(ribbon blender)。又,亦可藉由使用單軸擠出機、多軸擠出機、輥、或捏合機將樹脂及視需要的其他之成分於180℃至300℃(較佳為190℃至260℃)進行熔融混練,以丸粒狀的形態製造熱封劑。
[易接著層]
本案之燃料電池用積層體,亦可在樹脂基材膜的至少一側之面具有易接著層。本案之燃料電池用積層體藉由在樹脂基材膜的至少一側之面具有易接著層,能夠使熱封劑與樹脂基材膜的密合性得以提升。本案之燃料電池用積層體,亦可在樹脂基材膜的兩面分別具有易接著層。
易接著層較佳為包含黏結劑樹脂。黏結劑樹脂可為均聚物,亦可為共聚物,亦可為2種以上的聚合物之混合物(聚合物摻合物)。再者,黏結劑樹脂亦可藉由交聯劑所交聯而成。作為黏結劑樹脂,例如可舉出:熱塑性樹脂及熱硬化性樹脂。作為具體的黏結劑樹脂,例如可舉出:聚酯、聚醯亞胺、聚醯胺、聚酯醯胺、聚氯乙烯、聚(甲基)丙烯酸酯、聚胺基甲酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚烯烴。在上述之中,黏結劑樹脂較佳為聚酯、聚醯亞胺、聚(甲基)丙烯酸酯、或聚胺基甲酸酯。
易接著層可以單獨包含1種的黏結劑樹脂,亦可包含2種以上的黏結劑樹脂。
相對於易接著層的總質量,黏結劑樹脂的含量較佳為80質量%以上,更佳為90質量%以上。黏結劑樹脂的含量之上限沒有限制。相對於易接著層的總質量,黏結劑樹脂的含量例如只要在100質量%以下的範圍決定即可。
就提升熱封層與樹脂基材膜的密合性這種觀點而言,易接著層的平均厚度較佳為5nm至200nm,更佳為10nm至180nm,特佳為15nm至160nm。易接著層的平均厚度是藉由比照樹脂基材膜的平均厚度之測定方法的方法來測定。
作為易接著層的形成方法,例如可舉出:疊層法及塗覆法。塗覆法可為擠出樹脂塗覆,亦可為熔融樹脂塗覆。
易接著層的形成方法較佳為使用塗液的方法。例如能夠藉由將塗液塗佈於樹脂基材膜來形成易接著層。
塗液例如能夠藉由混合黏結劑樹脂與溶媒來調配。作為溶媒,例如可舉出:有機溶媒及水。作為有機溶媒,可舉出:甲苯、乙酸乙酯、及甲基乙基酮。
塗液可以單獨包含1種的溶媒,亦可包含2種以上的溶媒。
就促進對樹脂基材膜的塗抹這樣的觀點而言,塗液較佳為包含相對於構成塗佈層之成分為化學惰性的界面活性劑。
作為界面活性劑,例如可舉出:陰離子型界面活性劑及非離子型界面活性劑。作為具體的界面活性劑,例如可舉出:聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯-脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、脂肪酸金屬皂、烷基硫酸鹽、烷基磺酸鹽、及烷基磺基琥珀酸鹽。
相對於塗液的總固形物質量,界面活性劑的含量較佳為1質量%至10質量%。由於界面活性劑的含量藉由在上述範圍內,能夠將塗液的表面張力設在40mN/m以下,因此能夠防止塗液的收縮(cissing)。
塗液亦可包含上述各成分以外的添加劑。作為添加劑,例如可舉出:上述黏結劑樹脂以外的樹脂(例如三聚氰胺樹脂)、抗靜電劑、及著色劑。作為添加劑,例如亦可舉出:軟質聚合物、填料、熱穩定劑、耐候穩定劑、抗老化劑、整平劑、抗靜電劑、滑劑、抗黏連劑、防霧劑、染料、顏料、天然油、合成油、蠟、乳劑、填充劑、硬化劑、及難燃劑。
塗液的固形物濃度通常為1質量%至20質量%,較佳為1質量%至10質量%。塗液的固形物濃度若未達1質量%,則對樹脂基材膜的塗抹性會有不足的傾向。塗液的固形物濃度若超過20質量%,則塗液的穩定性或塗佈外觀會有惡化的傾向。
作為塗佈液的塗佈方法並沒有限制,能夠採用公知的方法。作為塗佈液的塗佈方法,例如可舉出:輥塗法、凹版塗佈法、輥刷法、噴霧式塗佈法、氣刀塗佈法、含浸法、及淋幕式塗佈法。在塗佈液的塗佈方法中,可以單獨使用1種的方法,亦可組合2種以上的方法使用。
塗佈液對樹脂基材膜的塗佈,能夠在任意的階段實施。塗佈液對樹脂基材膜的塗佈較佳為在樹脂基材膜的製造過程實施,更佳為塗佈於配向結晶化完成前的樹脂基材膜。此處,「配向結晶化完成前的樹脂基材膜」之用語,係包含:未延伸膜、使未延伸膜往縱向及橫向中任一方向配向而成的單軸延伸膜、及使未延伸膜往縱向及橫向之二方向經低倍率延伸配向而成的雙軸延伸膜(不過,限於往縱向或橫向進行再延伸,使配向結晶化完成前的雙軸延伸膜)。在上述之中,塗佈液的塗佈較佳為對未延伸膜或單軸延伸膜進行。在對未延伸膜或單軸延伸膜塗佈了塗佈液後,較佳為施以縱向延伸及/或橫向延伸與熱固定。
將塗液塗佈於樹脂基材膜時,作為用以提升塗佈性的預處理,較佳為對樹脂基材膜表施以物理處理(例如,電暈表面處理、火焰處理、及電漿處理)。
[厚度]
本案之燃料電池用積層體的平均厚度較佳為80μm至500μm,更佳為100μm至450μm,特佳為120μm至400μm。燃料電池用積層體的平均厚度藉由在上述範圍,能夠使分隔件間之距離的均一性得以提升。燃料電池用積層體的平均厚度是藉由比照樹脂基材膜的平均厚度之測定方法的方法來測定。
在燃料電池用積層體的周緣部所測定之燃料電池用積層體的厚度中,最大值T6
max及最小值T6
min較佳為滿足T6
max-T6
min≦26μm之關係,更佳為滿足T6
max-T6
min≦24μm之關係,特佳為滿足T6
max-T6
min≦22μm之關係。T6
max及T6
min藉由滿足T6
max-T6
min≦26μm之關係,在應用於燃料電池堆的情況能夠使分隔件間之距離的均一性得以提升。「T6
max-T6
min」的下限並沒有限制。T6
max及T6
min例如只要滿足0μm≦T6
max-T6
min之關係即可。
T6
max及T6
min係各自藉由以下的方法來測定。俯視中,藉由自通過相對於燃料電池用積層體的外周位於內側5mm的地點之線(以下,在本段落中稱為「內周線」)進行40等分所成的各區間,切出內周線的中心部(長度:5mm,寬度:5mm),得到40個的試片。將各試片固定於包埋膠囊後,以環氧樹脂進行包埋。將經包埋於環氧樹脂之各試片,藉由使用薄片切片機(ULTRACUT-S,Leica公司)對厚度方向平行地切斷來得到薄膜切片。利用光學顯微鏡觀察各薄膜切片的剖面,測定燃料電池用積層體之中心的厚度。將40個的測定值之中的最大值作為T6
max。將40個的測定值之中的最小值作為T6
min。
在燃料電池用積層體的周緣部每相鄰的10處所測定之上述燃料電池用積層體的厚度之平均值中,最大值T7
max及最小值T7
min較佳為滿足T7
max-T7
min≦8μm之關係,更佳為滿足T7
max-T7
min≦6μm之關係,特佳為滿足T7
max-T7
min≦4μm之關係。T7
max及T7
min藉由滿足T7
max-T7
min≦10μm之關係,在應用於燃料電池堆的情況能夠使分隔件間之距離的均一性得以提升。「T7
max-T7
min」的下限並沒有限制。T7
max及T7
min例如只要滿足0μm≦T7
max-T7
min之關係即可。
T7
max及T7
min係各自藉由以下的方法來測定。俯視中,藉由自通過相對於燃料電池用積層體的外周位於內側5mm的地點之線(以下,在本段落中稱為「內周線」)進行40等分所成的各區間,切出內周線的中心部(長度:5mm,寬度:5mm),得到40個的試片。將各試片固定於包埋膠囊後,以環氧樹脂進行包埋。將經包埋於環氧樹脂之各試片,藉由使用薄片切片機(ULTRACUT-S,Leica公司)對厚度方向平行地切斷來得到薄膜切片。利用光學顯微鏡觀察各薄膜切片的剖面,測定燃料電池用積層體之中心的厚度。基於40個的測定值,求出沿著內周線每相鄰的10處之測定值的算術平均。將4個的平均值之中的最大值作為T7
max。將4個的平均值之中的最小值作為T7
min。
[形狀]
本案之燃料電池用積層體的形狀並沒有限制,只要依照目的之燃料電池的形狀來決定即可。本案之燃料電池用積層體的形狀,就燃料電池堆的高容量化之觀點而言,較佳為平板狀。此處,所謂「平板狀」,意指具有2個的主平面。
[細長的積層體]
本案之細長的積層體,係製造燃料電池用積層體所使用之細長的積層體,在由寬度方向的中央位置(長邊方向的位置為例如從捲繞終點起1m)以寬度100mm切出長度100mm的燃料電池用積層體的情況,該燃料電池用積層體係構成本案之燃料電池用積層體。較佳為當遍及寬度方向的80%以上,以寬度100mm切出複數之長度100mm的燃料電池用積層體時,全部的燃料電池用積層體都構成本案之燃料電池用積層體的情況,更佳為遍及寬度方向的90%以上,構成本案之燃料電池用積層體的情況。
細長的積層體,通常為輥狀,具有一定的寬度。作為細長的積層體的寬度,例如為0.2m至10.0m,較佳為0.3m至5.0m。
[實施例]
以下,藉由實施例來詳細地說明本案。不過,本案並不被限制於實施例。
[測定方法]
以下之項目係分別藉由下述的方法而測定。
[玻璃轉移溫度(Tg)]
將試料10mg封入測定用的鋁製盤。將上述鋁製盤裝設於差示掃描型熱量計(TA INSTRUMENTS公司,Q100型DSC)。以20℃/分鐘的速度從25℃昇溫至300℃,於300℃保持5分鐘後,取出上述鋁製盤,藉由在金屬板上冷卻進行了驟冷。再度將上述鋁製盤裝設於差示掃描型熱量計,從25℃以20℃/分鐘的速度使之昇溫來測定玻璃轉移溫度。另外,玻璃轉移溫度係作為外插起始溫度。
[儲藏彈性係數]
將樹脂基材膜切斷來製作試片(寬度:5mm,長度:35mm)。使用動態黏彈性測定裝置(例如,DMA8000,股份有限公司PerkinElmer Japan),以頻率1Hz且1℃/分鐘從20℃昇溫至30℃來測定動態黏彈性。由測定結果求出在室溫25℃的儲藏彈性係數。
[平均厚度]
俯視中,藉由自通過相對於燃料電池用積層體的外周位於內側5mm的地點之線(以下,在本段落中稱為「內周線」)進行40等分所成的各區間,切出內周線的中心部(長度:5mm,寬度:5mm),得到了40個的試片。將各試片固定於包埋膠囊後,以環氧樹脂進行了包埋。將經包埋於環氧樹脂之各試片,藉由使用薄片切片機(ULTRACUT-S,Leica公司)對厚度方向平行地切斷,得到了薄膜切片。利用光學顯微鏡觀察各薄膜切片的剖面,測定了測定對象之中心的厚度。將40個的測定值的算術平均作為平均厚度。另外,在樹脂基材膜的平均厚度的測定方法中,於樹脂基材膜的至少一側之面配置易接著層的情況,是將易接著層的厚度與樹脂基材膜的厚度之總值視為樹脂基材膜的厚度。
[樹脂基材膜的厚度不均A1]
樹脂基材膜的厚度不均A1,係藉由以上述的「T1
max-T1
min」表示之式所算出的值。T1
max及T1
min係各自藉由以下的方法來測定。俯視中,藉由自通過相對於燃料電池用積層體的外周位於內側5mm的地點之線(以下,在本段落中稱為「內周線」)進行40等分所成的各區間,切出內周線的中心部(長度:5mm,寬度:5mm),得到了40個的試片。將各試片固定於包埋膠囊後,以環氧樹脂進行了包埋。將經包埋於環氧樹脂之各試片,藉由使用薄片切片機(ULTRACUT-S,Leica公司)對厚度方向平行地切斷,得到了薄膜切片。利用光學顯微鏡觀察各薄膜切片的剖面,測定了樹脂基材膜之中心的厚度。將40個的測定值之中的最大值作為T1
max。將40個的測定值之中的最小值作為T1
min。另外,在T1
max及T1
min的測定中,於樹脂基材膜的至少一側之面配置易接著層的情況,是將易接著層的厚度與樹脂基材膜的厚度之總值視為樹脂基材膜的厚度。
[熱封層的厚度不均A2]
熱封層的厚度不均A2,係藉由以上述的「T3
max-T3
min」表示之式所算出的值。T3
max及T3
min是在上述樹脂基材膜的厚度不均A1的測定方法(不過,排除了記載主旨是將易接著層的厚度與樹脂基材膜的厚度之總值視為樹脂基材膜的厚度之處)中,將「T1」替換為「T3」,將「樹脂基材膜」替換為「熱封層」來測定。
[燃料電池用積層體的厚度不均A3]
燃料電池用積層體的厚度不均A3,係藉由以上述的「T6
max-T6
min」表示之式所算出的值。T6
max及T6
min是在上述樹脂基材膜的厚度不均A1的測定方法中,將「T1」替換為「T6」,將「樹脂基材膜」替換為「燃料電池用積層體」來測定。
[樹脂基材膜的厚度不均B1]
樹脂基材膜的厚度不均B1,係藉由以「T2
max-T2
min」表示之式所算出的值。T2
max及T2
min係各自藉由以下的方法來測定。俯視中,藉由自通過相對於燃料電池用積層體的外周位於內側5mm的地點之線(以下,在本段落中稱為「內周線」)進行40等分所成的各區間,切出內周線的中心部(長度:5mm,寬度:5mm),得到了40個的試片。將各試片固定於包埋膠囊後,以環氧樹脂進行了包埋。將經包埋於環氧樹脂之各試片,藉由使用薄片切片機(ULTRACUT-S,Leica公司)對厚度方向平行地切斷,得到了薄膜切片。利用光學顯微鏡觀察各薄膜切片的剖面,測定了樹脂基材膜之中心的厚度。基於40個的測定值,求出沿著內周線每相鄰的10處之測定值的算術平均。將4個的平均值之中的最大值作為T2
max。將4個的平均值之中的最小值作為T2
min。另外,在T2
max及T2
min的測定中,於樹脂基材膜的至少一側之面配置易接著層的情況,是將易接著層的厚度與樹脂基材膜的厚度之總值視為樹脂基材膜的厚度。
[燃料電池用積層體的厚度不均B2]
燃料電池用積層體的厚度不均B2,係藉由以上述的「T7
max-T7
min」表示之式所算出的值。T7
max及T7
min是在上述樹脂基材膜的厚度不均B1的測定方法中,將「T2」替換為「T7」,將「樹脂基材膜」替換為「燃料電池用積層體」來測定。
[實施例1]
[積層體的製作]
作為樹脂,是將固有黏度0.60dl/g(35℃,鄰氯苯酚)之聚2,6-萘二甲酸乙二酯(使用乙酸錳四水合物作為轉酯觸媒,使用三氧化銻作為聚合觸媒而獲得。在表1中表示為「PEN」)在170℃乾燥機乾燥6小時後,投入至擠出機。將上述樹脂以熔融溫度300℃進行熔融混練並從300℃的模具狹縫擠出後,使之在表面溫度設定為25℃之澆鑄鼓輪上進行冷卻固化,製作成未延伸膜。另外,在上述未延伸膜的製作中,以延伸後的樹脂基材膜厚度不均A1成為8μm,延伸後的樹脂基材膜的厚度不均B1成為3μm的方式,於擠出機的模具以每一定間隔所設置的加熱器進行溫度調整。
將未延伸膜引導到經加熱至140℃的輥群,以3.3倍往長邊方向延伸,在25℃的輥群進行冷卻。在縱向延伸後之膜的兩面,藉由輥塗機法塗佈下述塗液作為易接著劑,該塗液係含有:丙烯酸共聚物樹脂(Nippon Carbide Industries股份有限公司製造,商品名:RX-7770)100質量份、交聯劑(Nagase ChemteX股份有限公司製造,商品名:Denacol EX-313)2質量份、交聯劑(MITSUBISHI GAS CHEMICAL股份有限公司製造,商品名:TETRAD-X)6質量份、與相對於界面活性劑以外的總固形物100質量份為8質量份之界面活性劑(三洋化成工業股份有限公司製造,商品名:SANNONIC SS-70)。塗液的塗佈量,是以最終獲得之膜中的易接著層的厚度成為40nm的方式進行調節。一邊將膜的兩端以夾鉗保持一邊引導至拉幅機,在加熱至135℃的氛圍中以3.5倍往橫向進行了延伸。在拉幅機內,藉由於230℃進行熱固定,於230℃往寬度方向弛緩1%後,均勻地進行緩冷而冷卻至室溫為止,得到雙軸延伸膜(平均厚度:125μm)。
藉由在配置於雙軸延伸膜的兩面之易接著層之上,分別形成熱封層而獲得積層體。作為用以形成熱封層的熱封劑,是使用ADMER QE840(聚烯烴,三井化學股份有限公司製造),並藉由擠出疊層法來形成。所得到的熱封層的平均厚度分別為50μm。另外,以熱封層的厚度不均A2成為4μm的方式,於擠出機的模具以每一定間隔所設置的加熱器進行溫度調整。
[電芯的製作]
在2片的鋼板(寬度:100mm,長度:100mm,厚度:250μm)之間配置積層體(寬度:100mm,長度:100mm),以熱壓製機進行熱壓接而獲得電芯。另外,雖然使用尺寸與厚度為同程度的鋼板作為分隔件的替代品進行了替代評價,但即便使用分隔件也能夠得到相同的結果。
[電池堆的製作]
製作電芯100片,並藉由使得到的100片之電芯進行積層而獲得電池堆。
[實施例2至實施例8]
除了在未延伸膜的製造步驟中,以樹脂基材膜的厚度不均A1、及厚度不均B1成為表1所記載的值的方式對於在擠出機的模具以每一定間隔所設置的加熱器進行溫度調整,在熱封層的製造步驟中,以熱封層的厚度不均A2成為表1所記載的值的方式對於在擠出機的模具以每一定間隔所設置的加熱器進行溫度調整以外,其餘皆藉由與實施例1相同的程序來分別獲得積層體、電芯、及電池堆。
[實施例9]
除了將實施例1所使用之雙軸延伸膜變更為藉由以下之方法所製作而成的雙軸延伸膜以外,其餘皆藉由與實施例1相同的程序來分別製作成積層體、電芯、及電池堆。
藉由混合以下之各成分來獲得樹脂組成物。
(1)觀察到重量平均分子量為3.0×10
5,經
13C-NMR測定幾乎完全是對位性結構之聚苯乙烯(Tg:91℃,Tm:270℃,在表1中表示為「SPS」):70質量份。
(2)聚(2,6-二甲基-1,4-伸苯基)醚(在氯仿中所測定之固有黏度:0.32dl/g,Tg:210℃):30質量份。
(3)季戊四醇肆[3-(3,5-二-三級丁基-4-羥苯基)丙酸酯](抗氧化劑,BASF JAPAN股份有限公司製造,商品名:IRGANOX1010,Tm:120℃,熱分解溫度:335℃):2質量份。
(4)多孔質二氧化矽粒子與聚矽氧油之混合物(藉由相對於多孔質二氧化矽粒子(平均粒徑:1.7μm,壓縮率:66%,細孔容積:1.5mL/g,細孔平均徑:10nm)100質量份,以噴霧來噴塗聚矽氧油(信越化學工業股份有限公司製造,線狀二甲基聚矽氧烷,KF-96-100CS)1質量份後,放入混合機進行攪拌而獲得):0.1質量份。
將樹脂組成物於120℃乾燥3小時後,供給至擠出機。將樹脂組成物於300℃熔融,從模具狹縫擠出後,在冷卻至50℃澆鑄鼓輪上進行冷卻固化,藉此製作成未延伸片。將未延伸片於140℃往縱向(機械軸方向)延伸3.0倍,接下來引導至拉幅機後,於145℃往橫向(垂直於機械軸方向與厚度方向之方向)延伸3.0倍。其次,於250℃熱固定60秒鐘,進而在冷卻至180℃為止之間往橫向進行2%弛緩處理,獲得雙軸延伸膜(平均厚度:125μm)。
[實施例10]
除了將實施例1所使用之雙軸延伸膜變更為藉由以下之方法所製作而成的雙軸延伸膜以外,其餘皆藉由與實施例1相同的程序來分別製作成積層體、電芯、及電池堆。
在二碘苯及硫中投入二硫化二苯,其次加熱至180℃,將各成分完全地熔融及混合後,將溫度昇溫至220℃,且將壓力降壓至200Torr。將得到的混合物,一邊以最終溫度成為320℃及最終壓力成為1Torr的方式使溫度及壓力階段性地變化,一邊使之進行聚合反應8小時。藉由以上的程序,獲得包含聚苯硫醚(Tg:90℃,Tm:285℃,數平均分子量:12,000,重量平均分子量:42,000,在表1中表示為「PPS」)之樹脂組成物。
將獲得的樹脂組成物於170℃乾燥4小時後,使用擠出機以290℃進行熔融擠出,從具有直線狀模唇之模具擠出,澆鑄到將表面保持在25℃之金屬鼓輪上進行冷卻固化,得到未延伸膜。使用拉幅機將未延伸膜以最終溫度105℃進行橫向延伸4倍,在上述拉幅機內後續之熱處理室中於265℃熱處理15秒鐘後,於170℃往寬度方向弛緩3%,得到雙軸延伸膜(平均厚度:125μm)。在橫向延伸中,將橫向延伸的步驟分割為3個階段(第1區、第2區、及第3區),將第1區的延伸設在溫度95℃倍率為1.78倍,將第2區的延伸設在溫度100℃倍率為1.5倍,將第3區的延伸設在溫度105℃倍率為1.5倍。各區的延伸倍率係各區的出口寬度與入口寬度之比。
[實施例11]
除了將實施例1所使用之雙軸延伸膜變更為藉由以下之方法所製作而成的雙軸延伸膜以外,其餘皆藉由與實施例1相同的程序來分別製作成電芯及電池堆。
作為樹脂,是將固有黏度0.64dl/g(35℃,鄰氯苯酚)之聚對苯二甲酸乙二酯(使用乙酸錳四水合物作為轉酯觸媒,使用三氧化銻作為聚合觸媒而獲得。在表1中表示為「PET」)在170℃乾燥機乾燥3小時後,投入至擠出機。將樹脂以熔融溫度280℃進行熔融混練並從280℃的模具狹縫擠出後,使之在表面溫度設定為25℃之澆鑄鼓輪上進行冷卻固化而製作成未延伸膜。將未延伸膜引導到經加熱至95℃的輥群,以3.3倍往長邊方向延伸,在25℃的輥群進行冷卻。
在縱向延伸後之膜的兩面,藉由輥塗機法塗佈下述塗液作為易接著劑,該塗液係含有:丙烯酸共聚物樹脂(Nippon Carbide Industries股份有限公司製造,商品名:RX-7770)100質量份、交聯劑(Nagase ChemteX股份有限公司製造,商品名:Denacol EX-313)2質量份、交聯劑(MITSUBISHI GAS CHEMICAL股份有限公司製造,商品名:TETRAD-X)6質量份、及相對於界面活性劑以外的總固形物100質量份為8質量份之界面活性劑(三洋化成工業股份有限公司製造,商品名:SANNONIC SS-70)。塗液的塗佈量,是以最終獲得之膜中的易接著層的厚度成為40nm的方式進行調節。一邊將膜的兩端以夾鉗保持一邊引導至拉幅機,在加熱至110℃的氛圍中以3.3倍往橫向進行了延伸。在拉幅機內,於220℃進行40秒鐘的熱固定,於190℃往寬度方向弛緩1%後,均勻地進行緩冷而冷卻至室溫為止,得到雙軸延伸膜(平均厚度:125μm)。
[比較例1至比較例3]
除了在未延伸膜的製造步驟中,以樹脂基材膜的厚度不均A1、及厚度不均B1成為表1所記載的值的方式於擠出機的模具以每一定間隔所設置的加熱器進行溫度調整,以及在熱封層的製造步驟中,以熱封層的厚度不均A2成為表1所記載的值的方式於擠出機的模具以每一定間隔所設置的加熱器進行溫度調整以外,其餘皆藉由與實施例1相同的程序來分別獲得積層體、電芯、及電池堆。
[比較例4]
除了將實施例1所使用之雙軸延伸膜變更為聚矽氧橡膠製片(Shin-Etsu Polymer股份有限公司製造,商品名:Silico Sheet BA,平均厚度:300μm)以外,其餘皆藉由與實施例1相同的程序來分別製作成積層體、電芯、及電池堆。
[評價]
使用在上述之實施例及比較例所製作成的電芯及電池堆,進行以下的評價。不過,在接著強度的評價中,使用了分別變更了鋼板的尺寸及積層體的尺寸所製作成的電芯。具體而言,除了使用2片的鋼板(寬度:300mm,長度:300mm,厚度:100μm)及積層體(寬度:300mm,長度:300mm)以外,其餘皆藉由與上述之各電芯的製造方法相同的方法來製作接著強度的評價所使用的電芯。
[接著強度]
俯視中,將通過相對於電芯的外周位於內側5mm的地點之線進行8等分,且將通過電芯的中心之線設定作為基準線。沿著相對於上述基準線為平行且分別通過上述基準線之左右5mm的位置之線來切斷電芯。將切斷片之中包含上述基準線之從電芯的外周到中心的區域作為剝離試驗的對象區間(以下,在本段落中有稱為「區間」的情況)。區間係合計8處。從各區間切出3個的試片(寬度:10mm,長度:30mm)。將分別配置於試片的兩面之鋼板的端部進行剝離後,使用拉伸試驗機(股份有限公司Orientic製造的Tensilon,UCT-100型),依據JIS-C2151以剝離速度100mm/分鐘進行剝離180°。亦即,在每1區間,使用3個的試片進行了剝離試驗。在對象區間中,求出了各試片的接著強度之最大值後,求出最大值的平均值(以下,稱為「剝離力」)。8處的區間的剝離力之中,基於最小值依照以下的基準來評價。
[基準]
A:剝離力為15N以上/10mm。
B:剝離力為5N/10mm以上至未達15N/10mm。
C:剝離力為未達5N/10mm。
[剖面觀察]
從電池堆抽出第25層、第50層、及第75層的電芯,將各電芯在厚度方向切斷。以目視觀察各電芯的剖面形狀,並基於2片的鋼板之間隙距離(以下,僅稱為「間隙距離」),依照以下的基準來評價。
[基準]
A:在各電芯中,間隙距離一樣,比較3個的電芯在間隙距離沒有差異。
B:在各電芯中,雖然間隙距離一樣,但比較3個的電芯在間隙距離有差異。
C:在各電芯中,間隙距離並不一樣,比較3個的電芯在間隙距離有差異。
[厚度不均C]
以俯視,將通過相對於電池堆的外周位於內側5mm的地點之線(以下,在本段落中稱為「內周線」)進行40等分而成為各區間,並測定前述各區間中之內周線的中心點的厚度。對於厚度的測定,是使用了股份有限公司Mitutoyo製造的M型游標卡尺(530-109,N30)。將40個的測定值之中,最大值與最小值之差(最大值-最小值)作為厚度不均C。
[厚度不均D]
以俯視,將通過相對於電池堆的外周位於內側5mm的地點之線(以下,在本段落中稱為「內周線」)進行40等分而成為各區間,並測定前述各區間中之內周線的中心點的厚度。對於厚度的測定,是使用了股份有限公司Mitutoyo製造的M型游標卡尺(530-109,N30)。基於40個的測定值,求出沿著內周線每相鄰的10處之測定值的算術平均。將4個的平均值之中,最大值與最小值之差(最大值-最小值)作為厚度不均D。
[表1]
樹脂基材膜(a) | 熱封層(b) | 積層體 | 電芯 | 電池堆 | |||||||||||||
樹脂 | 儲藏彈性係數E' (MPa) | Tg (℃) | 平均 厚度 (μm) | 厚度不均A1 (μm) | 厚度不均B1 (μm) | 樹脂 | 平均 厚度 (μm) | 厚度不均A2 (μm) | 構成 | 平均 厚度 (μm) | 厚度不均A3 (μm) | 厚度不均B2 (μm) | 接著 強度 | 厚度不均C (mm) | 厚度不均D (mm) | 剖面觀察 | |
實施例1 | PEN | 5,000 | 160 | 125 | 8 | 3 | ADMER QE840 | 50 | 4 | b/a'/b | 225 | 14 | 4 | A | 0.5 | 0.2 | A |
實施例2 | PEN | 5,000 | 160 | 125 | 10 | 4 | ADMER QE840 | 50 | 5 | b/a'/b | 225 | 17 | 4 | A | 0.5 | 0.2 | A |
實施例3 | PEN | 5,000 | 160 | 75 | 8 | 4 | ADMER QE840 | 50 | 4 | b/a'/b | 175 | 13 | 3 | A | 0.4 | 0.1 | A |
實施例4 | PEN | 5,000 | 160 | 75 | 11 | 4 | ADMER QE840 | 50 | 5 | b/a'/b | 175 | 18 | 4 | A | 0.6 | 0.2 | A |
實施例5 | PEN | 5,000 | 160 | 250 | 9 | 3 | ADMER QE840 | 50 | 4 | b/a'/b | 350 | 15 | 3 | A | 0.5 | 0.2 | A |
實施例6 | PEN | 5,000 | 160 | 250 | 11 | 4 | ADMER QE840 | 50 | 5 | b/a'/b | 350 | 17 | 3 | A | 0.6 | 0.2 | A |
實施例7 | PEN | 5,000 | 160 | 125 | 8 | 3 | ADMER QE840 | 50 | 10 | b/a'/b | 225 | 26 | 7 | A | 0.9 | 0.5 | B |
實施例8 | PEN | 5,000 | 160 | 125 | 8 | 3 | ADMER QE840 | 50 | 3 | b/a'/b | 225 | 12 | 3 | A | 0.4 | 0.1 | A |
實施例9 | SPS | 2,500 | 105 | 125 | 6 | 3 | ADMER QE840 | 50 | 4 | b/a/b | 225 | 14 | 2 | A | 0.4 | 0.1 | A |
實施例10 | PPS | 4,000 | 130 | 125 | 10 | 4 | ADMER QE840 | 50 | 5 | b/a/b | 225 | 18 | 3 | A | 0.6 | 0.2 | A |
實施例11 | PET | 3,000 | 120 | 125 | 8 | 3 | ADMER QE840 | 50 | 4 | b/a'/b | 225 | 14 | 3 | A | 0.5 | 0.2 | A |
比較例1 | PEN | 5,000 | 160 | 125 | 15 | 5 | ADMER QE840 | 50 | 5 | b/a'/b | 225 | 26 | 8 | B | 1.2 | 1.0 | C |
比較例2 | PEN | 5,000 | 160 | 75 | 16 | 4 | ADMER QE840 | 50 | 5 | b/a'/b | 175 | 26 | 9 | B | 1.3 | 1.1 | C |
比較例3 | PEN | 5,000 | 160 | 125 | 10 | 8 | ADMER QE840 | 50 | 5 | b/a'/b | 225 | 22 | 6 | B | 1.1 | 1.0 | C |
比較例4 | 聚矽氧 橡膠 | 10 | - | 300 | 35 | 15 | ADMER QE840 | 50 | 4 | b/a/b | 400 | 45 | 15 | B | 1.6 | 1.5 | C |
表1的「構成」,表示積層體的層構成。在表1的「構成」之欄所記載的「a」,表示不具有易接著層之樹脂基材膜。在表1的「構成」之欄所記載的「a’」,表示在兩面具有易接著層之樹脂基材膜。在表1的「構成」之欄所記載的「b」,表示熱封層。
從表1可知,實施例1至實施例11的電池堆之中的分隔件間之距離的均一性相較於比較例1至比較例4的電池堆還要優異。又可知,實施例1至實施例11的電芯之中的接著強度相較於比較例1至比較例4的電芯還要優異。
[產業可利用性]
本案之燃料電池用積層體由於在應用於燃料電池堆的情況下,分隔件間之距離的均一性優異,故能夠合適地用於燃料電池電芯及燃料電池堆。
10:內周線
20:內周線的中心部
50:開口部
60:開口部的周緣部之外周線
70:外周線的中心部
100:燃料電池用積層體
[圖1]係顯示本案之燃料電池用積層體之一例的平面圖。
[圖2]係顯示本案之燃料電池用積層體之其他例的平面圖。
10:內周線
20:內周線的中心部
50:開口部
100:燃料電池用積層體
Claims (8)
- 一種燃料電池用積層體,所具有的外周形狀對應於燃料電池電芯的外周形狀;係具有: 樹脂基材膜;及 分別配置於前述樹脂基材膜的兩面之熱封層; 前述樹脂基材膜的儲藏彈性係數為2,000MPa至8,000MPa; 前述樹脂基材膜的平均厚度為30μm至300μm; 在前述樹脂基材膜的周緣部所測定之前述樹脂基材膜的厚度中,最大值T1 max及最小值T1 min係滿足T1 max-T1 min≦12μm之關係; 在前述樹脂基材膜的周緣部每相鄰的10處所測定之前述樹脂基材膜的厚度之平均值中,最大值T2 max及最小值T2 min係滿足T2 max-T2 min≦6μm之關係; 前述熱封層的平均厚度為25μm至100μm。
- 如請求項1所記載之燃料電池用積層體,其中前述樹脂基材膜的平均厚度、及前述熱封層的平均厚度之總值為80μm至500μm。
- 如請求項1所記載之燃料電池用積層體,其中在前述熱封層的周緣部所測定之前述熱封層的厚度中,最大值T3 max及最小值T3 min係滿足T3 max-T3 min≦8μm之關係。
- 如請求項1所記載之燃料電池用積層體,係在內側具有面積率的合計為30%至90%之至少1個開口部的平面形狀。
- 如請求項4所記載之燃料電池用積層體,其中前述開口部之中在最大的開口部的周緣部所測定之前述樹脂基材膜的厚度中,最大值T4 max及最小值T4 min係滿足T4 max-T4 min≦10μm之關係; 每相鄰的5處所測定之前述樹脂基材膜的厚度之平均值中,最大值T5 max及最小值T5 min係滿足T5 max-T5 min≦5μm之關係; 前述樹脂基材膜的外周周緣部之平均值T1 ave與前述最大的開口部的周緣部之平均值T4 ave之差為|T1 ave-T4 ave|≦5μm。
- 如請求項1所記載之燃料電池用積層體,其中前述樹脂基材膜為聚萘二甲酸乙二酯膜、聚苯乙烯膜、聚苯硫醚膜、或聚對苯二甲酸乙二酯膜。
- 如請求項1所記載之燃料電池用積層體,其中前述熱封層包含聚烯烴。
- 一種積層體,係製造燃料電池用積層體所使用之細長的積層體; 前述積層體在由寬度方向的中央位置以寬度100mm切出長度100mm的燃料電池用積層體的情況,該燃料電池用積層體係構成如請求項1至請求項7中任1項所記載之燃料電池用積層體。
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