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技術 蓄電デバイス用外装材

出願人 昭和電工パッケージング株式会社
発明者 川北圭太郎
出願日 2016年6月20日 (5年7ヶ月経過) 出願番号 2016-121767
公開日 2017年12月28日 (4年1ヶ月経過) 公開番号 2017-228358
状態 特許登録済
技術分野 積層体(2) 電池の電槽・外装及び封口 電気二重層コンデンサ等
主要キーワード 残成分 カプロラクタムモノマー 清掃頻度 ポリアミド樹脂製 両開口端 Ny層 CPP層 リチウムイオンバッテリー
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年12月28日)のものです。
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図面 (7)

課題

ヒートシール時にヒートシールバー外装体封止予定部の外面に接着する不具合を抑制しうる蓄電デバイス用外装材及び蓄電デバイスの製造方法を提供すること。

解決手段

蓄電デバイス用外装材10は、複数の層が積層状に接合一体化されて形成されている。複数の層は、外層としてのポリアミド樹脂層11と、内層としての熱融着性樹脂層13と、中間層としての金属層12とを含んでいる。ポリアミド樹脂層11のカプロラクタムモノマー抽出量は0.1質量%以下である。

概要

背景

蓄電デバイスとして例えばリチウムイオンバッテリーの製造方法は、図5に示すように、一般に、リチウムイオンバッテリー用外装材110からなる外装体101の開口をヒートシールにより封止する工程(この工程を「ヒートシール工程」という)を含んでいる(例えば特許文献1)。

このヒートシール工程では、外装体101の開口を封止する際に、外装体101の封止予定部としての互いに対向する開口端部103、103同士を、所定のシール温度に加熱された上下一対ヒートシールバー120、120で挟むように押圧し、これにより、開口端部103、103同士を熱融着して開口を封止する。その後、両ヒートシールバー120、120を熱融着された両開口端部103、103から引き離し方向Bに移動させることで、両ヒートシールバー120、120の間から熱融着された両開口端部103、103が取り出される。

このヒートシール工程は、多数の外装体101について開口を封止するため繰り返し行われる。

同図中の符号「115」はタブリードである。外装体101の開口端部103、103同士はタブリード115を挟んだ状態で熱融着している。符号「107」は、外装体101内に収容された、蓄電デバイス要素としてのリチウムイオンバッテリー要素である。

外装体101を形成する外装材110において、その内層は開口端部103、103同士を熱融着し得るようにするため熱融着性樹脂層で形成されており、その外層は例えばポリアミド樹脂層で形成され、その中間層はバリア層としての金属層で形成されている。

概要

ヒートシール時にヒートシールバーが外装体の封止予定部の外面に接着する不具合を抑制しうる蓄電デバイス用外装材及び蓄電デバイスの製造方法を提供すること。蓄電デバイス用外装材10は、複数の層が積層状に接合一体化されて形成されている。複数の層は、外層としてのポリアミド樹脂層11と、内層としての熱融着性樹脂層13と、中間層としての金属層12とを含んでいる。ポリアミド樹脂層11のカプロラクタムモノマー抽出量は0.1質量%以下である。A

目的

本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ヒートシール時にヒートシールバーが外装体の封止予定部の外面に接着する不具合を抑制しうる蓄電デバイス用外装材及び蓄電デバイスの製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

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請求項1

複数の層が積層状に接合一体化されてなり、前記複数の層は、外層としてのポリアミド樹脂層と、内層としての熱融着性樹脂層と、中間層としての金属層とを含んでおり、前記ポリアミド樹脂層のカプロラクタムモノマー抽出量が0.1質量%以下である蓄電デバイス用外装材

請求項2

前記ポリアミド樹脂層の融点が210℃以上である請求項1記載の蓄電デバイス用外装材。

請求項3

前記ポリアミド樹脂層は二軸延伸ポリアミド樹脂フィルムより形成されている請求項1又は2記載の蓄電デバイス用外装材。

請求項4

前記ポリアミド樹脂層の引張破壊強さが50N/15mm幅以上である請求項1〜3のいずれかに記載の蓄電デバイス用外装材。

請求項5

前記ポリアミド樹脂層の引張破壊伸びが70%以上である請求項1〜4のいずれかに記載の蓄電デバイス用外装材。

請求項6

外装材の引張破壊強さが80N/15mm幅以上である請求項1〜5のいずれかに記載の蓄電デバイス用外装材。

請求項7

外装材の引張破壊伸びが60%以上である請求項1〜6のいずれかに記載の蓄電デバイス用外装材。

請求項8

請求項1〜7のいずれかに記載の蓄電デバイス用外装材からなる外装体の開口をヒートシールにより封止する工程を含む蓄電デバイスの製造方法。

技術分野

背景技術

0002

蓄電デバイスとして例えばリチウムイオンバッテリーの製造方法は、図5に示すように、一般に、リチウムイオンバッテリー用外装材110からなる外装体101の開口をヒートシールにより封止する工程(この工程を「ヒートシール工程」という)を含んでいる(例えば特許文献1)。

0003

このヒートシール工程では、外装体101の開口を封止する際に、外装体101の封止予定部としての互いに対向する開口端部103、103同士を、所定のシール温度に加熱された上下一対ヒートシールバー120、120で挟むように押圧し、これにより、開口端部103、103同士を熱融着して開口を封止する。その後、両ヒートシールバー120、120を熱融着された両開口端部103、103から引き離し方向Bに移動させることで、両ヒートシールバー120、120の間から熱融着された両開口端部103、103が取り出される。

0004

このヒートシール工程は、多数の外装体101について開口を封止するため繰り返し行われる。

0005

同図中の符号「115」はタブリードである。外装体101の開口端部103、103同士はタブリード115を挟んだ状態で熱融着している。符号「107」は、外装体101内に収容された、蓄電デバイス要素としてのリチウムイオンバッテリー要素である。

0006

外装体101を形成する外装材110において、その内層は開口端部103、103同士を熱融着し得るようにするため熱融着性樹脂層で形成されており、その外層は例えばポリアミド樹脂層で形成され、その中間層はバリア層としての金属層で形成されている。

先行技術

0007

特許第5565358号公報

発明が解決しようとする課題

0008

而して、リチウムイオンバッテリーの外装体101の開口をヒートシールにより封止する際、一般に、外装体101の両開口端部103、103の間にはタブリード115が配置される。そして、開口端部103、103同士がタブリード115を挟んだ状態で熱融着される。したがって、リチウムイオンバッテリーの外装体101の開口をヒートシールにより封止する場合は、食品用レトルトパウチの開口をヒートシールにより封止する場合に比べて、高いシール温度と高いシール圧力と長いシール時間を要する。そのため、ヒートシール工程を繰り返し行っている途中などにおいて、両ヒートシールバー120、120で外装体101の両開口端部103、103を押圧した時に両ヒートシールバー120、120のうち少なくとも一方が開口端部103の外面103aに接着し易かった。

0009

このようにヒートシールバー(図5では上ヒートシールバー120)が開口端部103の外面103aに接着した場合、同図に示すように、ヒートシールバー120を熱融着した両開口端部103、103から引き離し方向Bに移動させると、当該ヒートシールバー120と一緒に外装体101も矢印Cの方向に移動してしまい、ヒートシール工程に支障をきたしていた。

0010

なお、このようなヒートシールバー120の接着は、外装体101の封止予定部である開口端部103全体のうちタブリード115を挟んだ部分の外面だけではなくその他の部分の外面でも発生する。

0011

本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ヒートシール時にヒートシールバーが外装体の封止予定部の外面に接着する不具合を抑制しうる蓄電デバイス用外装材及び蓄電デバイスの製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0012

本発明は以下の手段を提供する。

0013

[1] 複数の層が積層状に接合一体化されてなり、
前記複数の層は、外層としてのポリアミド樹脂層と、内層としての熱融着性樹脂層と、中間層としての金属層とを含んでおり、
前記ポリアミド樹脂層のカプロラクタムモノマー抽出量が0.1質量%以下である蓄電デバイス用外装材。

0014

[2] 前記ポリアミド樹脂層の融点が210℃以上である前項1記載の蓄電デバイス用外装材。

0015

[3] 前記ポリアミド樹脂層は二軸延伸ポリアミド樹脂フィルムより形成されている前項1又は2記載の蓄電デバイス用外装材。

0016

[4] 前記ポリアミド樹脂層の引張破壊強さが50N/15mm幅以上である前項1〜3のいずれかに記載の蓄電デバイス用外装材。

0017

[5] 前記ポリアミド樹脂層の引張破壊伸びが70%以上である前項1〜4のいずれかに記載の蓄電デバイス用外装材。

0018

[6]外装材の引張破壊強さが80N/15mm幅以上である前項1〜5のいずれかに記載の蓄電デバイス用外装材。

0019

[7]外装材の引張破壊伸びが60%以上である前項1〜6のいずれかに記載の蓄電デバイス用外装材。

0020

[8]前項1〜7のいずれかに記載の蓄電デバイス用外装材からなる外装体の開口をヒートシールにより封止する工程を含む蓄電デバイスの製造方法。

発明の効果

0021

本発明は以下の効果を奏する。

0022

前項[1]では、外装材の外層としてのポリアミド樹脂層のカプロラクタムモノマーの抽出量が所定量以下であることにより、ヒートシール時に外装材からなる外装体の封止予定部の外面に滲出するカプロラクタムモノマーの滲出量が少なくなり、これにより、ヒートシール時にヒートシールバーが外装体の封止予定部の外面に接着する不具合を抑制することができる。

0023

前項[2]では、ポリアミド樹脂層の融点が210℃以上であることにより、ヒートシールバーの接着を確実に抑制することができる。

0024

前項[3]では、ポリアミド樹脂層が二軸延伸ポリアミド樹脂フィルムより形成されていることにより、ヒートシールバーの接着を更に確実に抑制することができる。

0025

前項[4]及び[5]では、ポリアミド樹脂層が破れにくくなるので、外装材からなる外装体の封止予定部の外面が荒れにくくなる。そのため、カプロラクタムモノマーの滲出を抑制することができ、これにより、ヒートシールバーの接着を更に一層確実に抑制することができる。

0026

前項[6]及び[7]では、外装材からなる外装体の封止予定部の外面においてヒートシール時のストレスを受けにくくなり、そのため、ヒートシールバーの接着を更に一層確実に抑制することができる。

0027

前項[8]では、蓄電デバイスの生産性の向上を図ることができる。

図面の簡単な説明

0028

図1は、本発明の一実施形態に係るリチウムイオンバッテリー用外装材からなる外装体の開口を封止するため外装体の互いに対向する開口端部同士を一対のヒートシールバーで押圧する前の状態の断面図である。
図2は、同外装体の両開口端部を両ヒートシールバーで押圧した状態の断面図である。
図3は、同外装体の開口端部同士を熱融着した後で両ヒートシールバーを熱融着した両開口端部から引き離し方向に移動させた状態の断面図である。
図4Aは、図2における同外装体の開口端部及びその近傍を示す拡大断面図である
図4Bは、図4A中のA部分の概略拡大図である。
図5は、従来のリチウムイオンバッテリー用外装材からなる外装体の開口を封止した後で両ヒートシールバーの一方が開口端部の外面に接着した状態の断面図である。

0029

次に、本発明の一実施形態について図1〜4Bを参照して以下に説明する。

0030

本発明の一実施形態は、蓄電デバイス用外装材がリチウムイオンバッテリー用外装材である場合を示している。

0031

本実施形態に係るリチウムイオンバッテリー8の製造方法は、図1〜3に示すように、本実施形態に係る外装材10からなる外装体1の開口2をヒートシールにより封止する工程(以下ではこの工程を「ヒートシール工程」という)を含んでいる。外装体1は略容器状に形成されており、その内部には蓄電デバイス要素としてのリチウムイオンバッテリー要素7が収容配置されている。

0032

図1中の符号「20」「20」は、外装体1の封止予定部としての互いに対向する開口端部3、3同士を熱融着するための一対のヒートシールバーである。本実施形態では両ヒートシールバー20、20は上下に対向して配置されている。また符号「15」はタブリードである。タブリード15はリチウムイオンバッテリー要素7に接続部材(図示せず)を介して電気的に接続されている。

0033

本実施形態のヒートシール工程では、図1に示すように、外装体1の両開口端部3、3の間にタブリード15が配置される。そしてこの状態で、図2に示すように、所定のシール温度に加熱された両ヒートシールバー20、20によって開口端部3、3同士が密着する方向に両開口端部3、3をその両外面3a、3a側から両開口端部3、3間でタブリード15を挟むように押圧する(図4A参照)。そして、開口端部3、3同士がタブリード15を挟んだ状態で熱融着して外装体1の開口2が封止されたら、図3に示すように両ヒートシールバー20、20を両開口端部3、3から引き離す方向Bにそれぞれ移動させる。これにより、ヒートシール工程が終了する。図3中の符号「4」は、外装体1の開口端部3、3同士が熱融着された熱融着部である。

0034

外装体1を形成する外装材10は、図4Aに示すように、複数の層が積層状に接合一体化されたラミネートフィルムからなるものである。

0035

すなわち、同図に示すように、外装材10における上述した複数の層は、外層としてのポリアミド樹脂層11と、内層としての熱融着性樹脂層13と、外層と内層との間に配置された中間層としての金属層12とを含んでいる。

0036

本実施形態では、ポリアミド樹脂層11と金属層12は両者11、12の間に介在された接着剤(図示せず)により接合されており、金属層12と熱融着性樹脂層13は両者12、13の間に介在された接着剤(図示せず)により接合されており、これにより、これらの層11、12、13が積層状に接合一体化されている。

0037

熱融着性樹脂層(内層)13は、外装体1の開口端部3、3同士を熱融着し得るようにするためのシーラント層であり、熱可塑性樹脂からなり、ポリエチレンポリプロピレンオレフィン系共重合体、これらの酸変性物およびアイオノマーからなる群より選ばれた少なくとも1種の熱可塑性樹脂からなる無延伸フィルムにより形成されるのが好ましい。

0038

金属層(中間層)12は、バリア層として機能するものであり、例えば金属箔アルミニウム箔、SUS箔など)からなる。

0039

ポリアミド樹脂層(外層)11は、その外面がシートシール時にヒートシールバー20と直接接触する層であり、6ナイロン系樹脂からなるか、あるいは6ナイロン系樹脂を含むブレンド樹脂からなる。ポリアミド樹脂層11の外面とは即ち外装体1(外装材10)及びその開口端部3の外面3aである。

0040

本実施形態では、ポリアミド樹脂層11は、当該ポリアミド樹脂層11のカプロラクタムモノマーの抽出量が0.1質量%以下に規定(制限)されているものでなければならない。その理由は次のとおりである。

0041

本発明者は、ヒートシール時にヒートシールバー20が外装体1の開口端部3の外面3a(即ちポリアミド樹脂層11の外面)に接着する原因について調査したところ、次のことが判明した。

0042

外装材10を構成する複数の層のうちヒートシールバー20と直接接触する層であるポリアミド樹脂層11において、当該ポリアミド樹脂層11に含まれる、融点が低く且つ小さな分子量の化合物であるカプロラクタムモノマーが、ヒートシール時にヒートシールバー20から熱及び押圧力を受けることでポリアミド樹脂層11の外面(即ち開口端部3の外面3a)に滲出(析出)してヒートシールバー20に付着堆積する。このカプロラクタムモノマーのヒートシールバー20への堆積量は、ヒートシール工程の回数が増えるのに従って増加する。そして、この堆積量が所定の量を超えるとヒートシールバー20が開口端部3の外面3aに接着するようになる。すなわち、本発明者は、ポリアミド樹脂層11に含まれその外面に滲出するカプロラクタムモノマーが、ヒートシールバー20を外装体1の開口端部3の外面3aに接着させる接着物質として作用していることを発見した。

0043

したがって、ヒートシール時にヒートシールバー20が外装体1の開口端部3の外面3aに接着する不具合を抑制するため、ポリアミド樹脂層11に含まれるカプロラクタムモノマーの量は極力少ない方が望ましい。そこで本発明者は、ヒートシールバー20の接着を抑制しうるカプロラクタムモノマーの量を調べたところ、ポリアミド樹脂層11のカプロラクタムモノマーの抽出量が0.2質量%以下のときヒートシールバー20の接着の抑制効果が見られ、当該抽出量が0.1質量%以下のときヒートシールバー20の接着の抑制効果が十分に得られることが分かった。このような理由により、本実施形態の外装体10では、ポリアミド樹脂層11のカプロラクタムモノマーの抽出量を0.1質量%以下に規定(制限)している。

0044

ここで、本発明者は、ヒートシールバー20の接着を抑制するため、外装材10のポリアミド樹脂層11の外面にポリエステル樹脂層を貼り合わせたりポリエステル樹脂コーティングしたりすることを試みた。しかしこの場合、リチウムイオンバッテリー8の製造コストが高くなるし、外装材の成形性が低下するという問題があった。

0045

さらに、本発明者は、ヒートシールバー20の接着を抑制するため、ヒートシールバー20の表面にテフロン登録商標)等のフッ素樹脂をコーティングすることも試みた。しかしこの場合、ヒートシールバー20の熱伝導性が低下してシール時間が長くなるし、ヒートシールバー20の温度を高く設定しなければならないという問題があった。

0046

さらに、本発明者は、ヒートシールバー20の接着を抑制するため、熱融着性樹脂層13を融点の低い樹脂で形成することでシール温度を下げることも試みた。しかしこの場合、ヒートシール後において熱融着性樹脂層の厚みが薄くなりすぎてしまい外装体1の電気絶縁性が低下するという問題があった。

0047

これに対し、本実施形態の外装材10のように、ポリアミド樹脂層11のカプロラクタムモノマーの抽出量を0.1質量%以下に規定(制限)するにより、ヒートシールバー20の接着を抑制することができるし、更に、上述した問題も回避することができる。また、ヒートシールバー20に堆積したカプロラクタムモノマーの堆積物を除去するための清掃頻度を少なくすることができ、これによりリチウムイオンバッテリー8(蓄電デバイス)の生産性の向上を図ることができる。

0048

ポリアミド樹脂層11の融点は210℃以上であることが望ましい。ポリアミド樹脂層11の融点が210℃以上である場合、ポリアミド樹脂層11は優れた耐熱性を有し、ポリアミド樹脂層11の融点とシール温度(通常195〜205℃)との差が大きくなるため、ポリアミド樹脂層11の外面へのカプロラクタムモノマーの滲出が抑制されるし、更に、ポリアミド樹脂層11自体が溶融することによるヒートシールバー20の接着についても抑制される。そのため、ヒートシールバー20が外装体1の開口端部3の外面3aに接着する不具合を確実に抑制することができる。

0049

ポリアミド樹脂層11の融点を210℃以上に設定する場合、ポリアミド樹脂層11のポリアミド樹脂として6ナイロン系樹脂(例:6ナイロン樹脂)を用いるか、あるいは6ナイロン系樹脂と6ナイロン系樹脂よりも高い融点を持つナイロン樹脂とのブレンド樹脂を用いることが望ましい。その理由は次のとおりである。

0050

すなわち、6ナイロン系樹脂の融点は約220℃であるから、ポリアミド樹脂として6ナイロン系樹脂を用いることにより、ポリアミド樹脂層11の融点を210℃以上に確実に設定することができる。また、ナイロン系樹脂のうち例えば12ナイロン樹脂及び11ナイロン樹脂の融点は180℃前後であることから、6ナイロン系樹脂と12ナイロン樹脂や11ナイロン樹脂とのブレンド樹脂をポリアミド樹脂として用いると、ポリアミド樹脂層11の融点が210℃未満になる虞がある。したがって、6ナイロン系樹脂と6ナイロン系樹脂よりも高い融点を持つナイロン樹脂とのブレンド樹脂をポリアミド樹脂として用いることが望ましく、この場合、ポリアミド樹脂層11の融点を210℃以上に確実に設定することができる。

0051

ここで、ポリアミド樹脂が6ナイロン系樹脂である場合、6ナイロン系樹脂に含まれるモノマー成分がカプロラクタムモノマーであり、このカプロラクタムモノマーは、ε−カプロラクタムを6ナイロン系樹脂の原料として用いて生成した6ナイロン系樹脂の残成分として6ナイロン系樹脂に存在している。

0052

ポリアミド樹脂層11は二軸延伸ポリアミド樹脂フィルム(例:二軸延伸ナイロンフィルム)より形成されていることが望ましい。二軸延伸フィルムは無延伸フィルムに比べて耐熱性が高いので、ポリアミド樹脂層11が二軸延伸ポリアミド樹脂フィルムより形成されている場合、ポリアミド樹脂層11の外面へのカプロラクタムモノマーの滲出が抑制される。そのため、ヒートシールバー20が外装体1の開口端部3の外面3aに接着する不具合を確実に抑制することができる。

0053

なお、カプロラクタムモノマーの抽出量が0.1質量%以下の二軸延伸ポリアミド樹脂フィルム自体は、国際公開第WO2008/075461号に開示されており公知である。しかるに、同文献に開示された発明の目的は、その段落[0012]の記載によれば、被包装物や内容物を変質させる惧れがなく、輸液バッグ等の医療用容器等に用いるのに好適なポリアミド樹脂製包装容器体に使用しうる、二軸延伸ポリアミド樹脂フィルム及びその製造方法を提供することにあり、本発明の目的とは相異している。

0054

ポリアミド樹脂層11の引張破壊強さは50N/15mm幅以上であることが望ましい。その理由は次のとおりである。

0055

すなわち、一般に、図4Aに示すように両ヒートシールバー20、20によって外装体1の両開口端部3、3を押圧した状態では、図4Bに示すように外装体1の開口端部3の外面3aにおけるヒートシールバー20との接触部が局部的に凹むことで開口端部3の外面3aにストレスが加わる。このとき、ポリアミド樹脂層11の引張破壊強さが小さい場合、開口端部3の外面3a(即ちポリアミド樹脂層11の外面)が荒れてポリアミド樹脂層11中のカプロラクタムモノマーが外面3aに滲出し易くなる。

0056

これに対し、ポリアミド樹脂層11の引張破壊強さが50N/15mm幅以上である場合には、ポリアミド樹脂層11が破れにくくなるので、ヒートシール時に外装体1の開口端部3の外面3aにストレスが加わった場合でも開口端部3の外面3aが荒れにくくなる。そのため、カプロラクタムモノマーの滲出を確実に抑制することができ、これにより、ヒートシールバー20の接着を更に確実に抑制することができる。

0057

ポリアミド樹脂層11の特に望ましい引張破壊強さは60N/15mm幅以上であり、更に望ましい引張破壊強さは90N/15mm幅以上である。なお、ポリアミド樹脂層11の引張破壊強さの上限は限定されるものではなく、例えば120N/15mm幅である。

0058

ポリアミド樹脂層11の引張破壊伸びは70%以上であることが望ましい。その理由は上記と同じである。

0059

すなわち、ポリアミド樹脂層11の引張破壊伸びが70%以上である場合には、ポリアミド樹脂層11が破れにくくなるので、ヒートシール時に外装体1の開口端部3の外面3aにストレスが加わった場合でも開口端部3の外面3aが荒れにくくなる。そのため、カプロラクタムモノマーの滲出を確実に抑制することができ、これにより、ヒートシールバー20の接着を更に確実に抑制することができる。

0060

ポリアミド樹脂層11の特に望ましい引張破壊伸びは80%以上であり、更に望ましい引張破壊伸びは120%以上である。なお、ポリアミド樹脂層11の引張破壊伸びの上限は限定されるものではなく、例えば130%である。

0061

外装材10の引張破壊強さは80N/15mm幅以上であることが望ましい。外装材10の引張破壊強さが80N/15mm幅以上である場合、外装体1の開口端部3の外面3aにおいてヒートシール時にストレスを受けにくくなり、そのため、カプロラクタムモノマーの滲出を確実に抑制することができ、これにより、ヒートシールバー20の接着を更に確実に抑制することができる。

0062

外装材10の特に望ましい引張破壊強さは100N/15mm幅以上であり、更に望ましい引張破壊強さは110N/15mm幅以上である。

0063

外装材10の引張破壊伸びは60%以上であることが望ましい。外装材10の引張破壊伸びが60%である場合、外装体1の開口端部3の外面3aにおいてヒートシール時にストレスを受けにくくなり、そのため、カプロラクタムモノマーの滲出を確実に抑制することができ、これにより、ヒートシールバー20の接着を更に確実に抑制することができる。

0064

外装材10の特に望ましい引張破壊伸びは80%以上であり、更に望ましい引張破壊伸びは90%以上である。

0065

ポリアミド樹脂層11のポリアミド樹脂の原料の平均分子量は限定されるものではないが、ヒートシールバー20が外装体1の開口端部3の外面3aに接着する不具合を確実に抑制しうるようにするため、10000〜30000の範囲であることが望ましく、特に22000〜24000の範囲であることが良い。

0066

以上で本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々に変更可能である。

0067

例えば、本発明に係る蓄電デバイス用外装材は、上記実施形態に示したリチウムイオンバッテリー用外装材であることに限定されるものではなく、その他に例えば電気二重層キャパシタ用外装材であっても良い。

0068

さらに、本発明に係る蓄電デバイスの製造方法は、上記実施形態に示したリチウムイオンバッテリーの製造方法であることに限定されるものではなく、その他に例えば電気二重層キャパシタの製造方法であっても良い。

0069

また、本発明に係る蓄電デバイス用外装材を構成する層の数は、上記実施形態に示した外層(ポリアミド樹脂層)と中間層(金属層)と内層(熱融着性樹脂層)との三層であることに限定されるものではなく、その他に例えばこれらの三層を含んだ四層であっても良い。

0070

次に、本発明の具体的実施例及び比較例を以下に示す。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

0071

0072

表1に示した外層、中間層及び内層が積層状に接合一体化されたラミネートフィルムからなる外装材10を準備した。各層の厚さを表1中の「外装材の各層の厚さ」欄に示した。外層、中間層及び内層はそれぞれ以下のとおりである。

0073

・外層:ONy層(ポリアミド樹脂層11として)
・中間層:Al層(金属層12として)
・内層:CPP層(熱融着性樹脂層13として)。

0074

ONy層11とは、二軸延伸ナイロンフィルムより形成されたナイロンフィルム層である。使用した二軸延伸ナイロンフィルムの種類は同表の「ONyの種類」欄に記載のとおり4種類A〜Dである。

0075

また、ONy層11の融点はいずれも215〜225℃の範囲であった。なお、ONy層11の融点は、ONy層11を形成する二軸延伸ナイロンフィルムの融点をJIS K7121−1987に準拠して示差走査熱量測定DSC)法にて測定した値である。

0076

また、ONy層11の引張破壊強さはいずれも65〜115N/15mm幅の範囲であった。なお、ONy層11の引張破壊強さは、ONy層11を形成する二軸延伸ナイロンフィルムの引張破壊強さをJIS K7127−1999に準拠して、試験片タイプ2(試料幅15mm)、つかみ具間距離100mm、標線間距離50mm、及び引張速度100mm/minの条件にて測定した値である。

0077

また、ONy層11の引張破壊伸びはいずれも110〜120%の範囲であった。なお、ONy層11の引張破壊伸びは、ONy層11を形成する二軸延伸ナイロンフィルムの引張破壊伸びをJIS K7127−1999に準拠して、試験片タイプ2(試料幅15mm)、つかみ具間距離100mm、標線間距離50mm、及び引張速度100mm/minの条件にて測定した値である。

0078

Al層12とは、アルミニウム箔より形成されたアルミニウム箔層である。アルミニウム箔の内層側の片面には下地処理が施されている。

0079

CPP層13とは、無延伸ポリプロピレンフィルムより形成されたポリプロピレンフィルム層である。

0080

ONy層11とAl層12、及び、Al層12とCPP層13はそれぞれ接着剤により接着されている。

0081

外装材10の引張破壊強さはいずれも90〜140N/15mm幅の範囲であった。なお、外装材10の引張破壊強さは、上述した二軸延伸ナイロンフィルムの引張破壊強さの測定方法と同じ方法で測定した。

0082

外装材10の引張破壊伸びはいずれも65〜95%の範囲であった。なお、外装材10の引張破壊伸びは、上述した二軸延伸ナイロンフィルムの引張破壊伸びの測定方法と同じ方法で測定した。

0083

次いで、外装材10より上記実施形態のリチウムイオンバッテリー用外装体1を製作した。そして、図1〜3に示すように、外装体1における互いに対向する開口端部3、3同士を上下一対のヒートシールバー20、20によって次のヒートシール条件で熱融着した。

0084

ヒートシール条件は、シール温度が200℃、シール圧力が0.2MPa、シール時間が3sである。

0085

このヒートシール工程を両ヒートシールバー20、20の少なくとも一方が外装体1の開口端部3の外面3aに接着するまで繰り返し行い、ヒートシールバー20が開口端部3の外面3aに接着した時のヒートシール回数「N」を調べた。その結果を表1中の「評価」欄に示した。同「評価」欄中の符号の意味は次のとおりである。

0086

○:10000≦N
△:1000≦N<10000
×:N<1000。

0087

ONy層11のカプロラクタムモノマーの抽出量の測定方法は次のとおりである。

0088

ONy層11を形成する二軸延伸ナイロンフィルムを抽出試料として0.5g精し、当該抽出試料とイオン交換水10mlをヘッドスペースバイアル(容量10ml)に入れ密閉し、ドライバスで抽出温度100℃及び抽出時間2時間の抽出条件熱水抽出した。得られた抽出液について高速液体クロマトグラフィーを用いてカプロラクタムモノマーを検量線法により定量した。

0089

カプロラクタムモノマーの抽出量Zの算出方法は次のとおりである。

0090

Z=Y/X×100(%)
ただし、Xは抽出試料の質量、Yは定量されたカプロラクタムモノマーの質量である。

実施例

0091

表1中の「評価」欄に示すように、外層としてのONy層11のカプロラクタムモノマーの抽出量が0.1質量%以下である場合(実施例1〜4)は、ヒートシールバー20が外装体1の開口端部3の外面3aに接着する不具合を抑制できることを確認し得た。

0092

本発明は、リチウムイオンバッテリー、電気二重層キャパシタ等の蓄電デバイス用外装材及び蓄電デバイスの製造方法に利用可能である。

0093

1:外装体
2:開口
3:開口端部(封止予定部)
3a:開口端部の外面(封止予定部の外面)
10:外装材
11:ポリアミド樹脂層
12:金属層
13:熱融着性樹脂
20:ヒートシールバー

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