電池用包裝材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及絕緣性高的電池用包裝材料。
【背景技術(shù)】
[0002] -直以來(lái)進(jìn)行著各種類型的電池的開發(fā)，在這些電池中，由電極、電解質(zhì)等構(gòu)成的 電池元件需要用包裝材料等封裝。作為電池用包裝材料，大多使用金屬制的包裝材料。
[0003] 近年來(lái)，伴隨著電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、個(gè)人電腦、照相機(jī)、便攜式電話等的 高性能化，需求多種多樣的形狀的電池。并且電池也要求薄型化和輕量化等。但是，利用現(xiàn) 有技術(shù)中大多采用的金屬制的包裝材料，難以應(yīng)對(duì)電池形狀的多樣化。并且，由于為金屬制 品，包裝材料的輕量化也存在極限。
[0004] 因此，作為容易加工成多種多樣的形狀、且能夠?qū)崿F(xiàn)薄型化和輕量化的電池用包 裝材料，提出了依次疊層有基材層/金屬層/密封層的膜狀的疊層體。
[0005]例如，專利文獻(xiàn)1中公開了一種電池外殼用包裝材料，其包括作為外側(cè)層的雙軸 拉伸聚酰胺膜層、作為內(nèi)側(cè)層的熱塑性樹脂未拉伸膜層、和設(shè)置在這兩各膜層之間的鋁箱 層。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-287971號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0010] 但是，本發(fā)明的發(fā)明人反復(fù)進(jìn)行深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用專利文獻(xiàn)1中公開的那 樣的電池用包裝材料，在將電池用包裝材料應(yīng)用于電池時(shí)，有時(shí)會(huì)存在絕緣性降低的新的 技術(shù)問(wèn)題。
[0011] 因此，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)一步反復(fù)進(jìn)行深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在電池的制造工序 中，電極活性物質(zhì)或電極板的碎片等微小的異物有時(shí)會(huì)附著在密封層的表面，由于在用電 池用包裝材料將電池元件熱封時(shí)的熱和壓力，有時(shí)密封層的附著有異物的部分會(huì)變薄。例 如，在密封層彼此熱封的部分等中，一旦密封層的壁厚變薄，就會(huì)存在電池用包裝材料的絕 緣性有時(shí)變得不充分的問(wèn)題。
[0012] 并且，電極活性物質(zhì)或電極板的碎片等微小的異物具有導(dǎo)電性。在電極板與密封 層之間存在導(dǎo)電性異物的情況下，一旦異物由于熱封時(shí)的熱和壓力而貫通密封層，就可能 會(huì)導(dǎo)致電極板與電池用包裝材料的金屬層電連接而發(fā)生短路。
[0013] 本發(fā)明就是鑒于這樣的問(wèn)題而完成的發(fā)明。即，本發(fā)明的主要目的在于提供一種 即使在電極活性物質(zhì)或電極板的碎片等微小的異物存在于密封層彼此的界面或電極板與 密封層之間等被熱封的部分的情況下，也具有高絕緣性的電池用包裝材料。
[0014] 用于解決技術(shù)問(wèn)題的手段
[0015] 為了解決上述那樣的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了深入研究。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)， 通過(guò)包括至少依次疊層有基材層、金屬層、絕緣層和密封層的疊層體而構(gòu)成，并且使得使 用納米壓痕儀從疊層體的疊層方向上的截面將壓頭向絕緣層壓入5iim而測(cè)得的硬度處于 lOMPa~300MPa的范圍內(nèi)，能夠得到絕緣性高的電池包裝用材料。本發(fā)明是基于這些見解 并進(jìn)一步進(jìn)行反復(fù)研究而完成的發(fā)明。
[0016] g卩，本發(fā)明提供下述方式的電池用包裝材料、其制造方法和電池。
[0017] 項(xiàng)1. 一種電池用包裝材料，其包括至少依次疊層有基材層、金屬層、絕緣層和密 封層的疊層體，使用納米壓痕儀，從疊層體的疊層方向上的截面將壓頭向絕緣層壓入5ym 而測(cè)得的硬度處于lOMPa~300MPa的范圍內(nèi)。
[0018] 項(xiàng)2.如項(xiàng)1所述的電池用包裝材料，絕緣層由含有經(jīng)不飽和羧酸或其酸酐改性的 改性聚烯烴樹脂的樹脂組合物形成。
[0019] 項(xiàng)3.如項(xiàng)2所述的電池用包裝材料，改性聚烯烴樹脂是聚乙烯系樹脂和聚丙烯系 樹脂的至少一種由上述不飽和羧酸或其酸酐改性而形成的。
[0020] 項(xiàng)4?如項(xiàng)2所述的電池用包裝材料，改性聚烯烴樹脂還經(jīng)（甲基）丙烯酸酯改性。
[0021] 項(xiàng)5.如項(xiàng)4所述的電池用包裝材料，改性聚烯烴樹脂是聚乙烯系樹脂和聚丙烯系 樹脂的至少一種經(jīng)不飽和羧酸或其酸酐和（甲基）丙烯酸酯改性而得到的。
[0022] 項(xiàng)6.如項(xiàng)1~5中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，絕緣層的熔點(diǎn)低于密封層的熔 點(diǎn)。
[0023] 項(xiàng)7.如項(xiàng)1~6中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，在絕緣層與密封層之間還具有 水分阻擋樹脂層。
[0024] 項(xiàng)8.如項(xiàng)1~7中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，金屬層由鋁箱形成。
[0025] 項(xiàng)9.如項(xiàng)1~8中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，在密封層中，通過(guò)使用納米壓 痕儀從上述疊層體的疊層方向上的截面將壓頭向密封層壓入5ym而測(cè)定的彈性模量處于 lOOMPa~lOOOMPa的范圍內(nèi)。
[0026] 項(xiàng)10.如項(xiàng)1~9中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，絕緣層由含有經(jīng)不飽和羧酸 或其酸酐和（甲基）丙烯酸酯改性的改性聚丙烯系樹脂的樹脂組合物形成。
[0027] 項(xiàng)11.如項(xiàng)10所述的電池用包裝材料，改性聚丙烯系樹脂是均聚丙烯和丙烯共聚 物的至少一種的丙烯系樹脂經(jīng)不飽和羧酸或其酸酐和（甲基）丙烯酸酯改性而形成的。
[0028] 項(xiàng)12.如項(xiàng)10或11所述的電池用包裝材料，絕緣層的厚度為0. 1ym~20ym。
[0029] 項(xiàng)13.如項(xiàng)10~12中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，樹脂組合物還含有固化劑。
[0030] 項(xiàng)14.如項(xiàng)13所述的電池用包裝材料，固化劑含有選自多官能異氰酸酯化合物、 碳化二亞胺化合物、環(huán)氧化合物和噁唑啉化合物中的至少一種。
[0031] 項(xiàng)15.如項(xiàng)13或14所述的電池用包裝材料，固化劑由兩種以上的化合物構(gòu)成。
[0032] 項(xiàng)16.如項(xiàng)13~15中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，在樹脂組合物中，上述固化 劑的含量相對(duì)于上述改性聚丙烯系樹脂100質(zhì)量份在〇. 1質(zhì)量份~50質(zhì)量份的范圍內(nèi)。
[0033] 項(xiàng)17.如項(xiàng)1~9中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，上述絕緣層由含有經(jīng)不飽和 羧酸或其酸酐改性的改性聚烯烴樹脂和碳化二亞胺化合物的樹脂組合物形成。
[0034] 項(xiàng)18.如項(xiàng)17所述的電池用包裝材料，上述碳化二亞胺化合物是聚碳化二亞胺化 合物。
[0035] 項(xiàng)19.如項(xiàng)17或18所述的電池用包裝材料，上述碳化二亞胺化合物是選自具有 下述通式（1)所示的重復(fù)單元的聚碳化二亞胺化合物、具有下述通式（6)所示的重復(fù)單元 的聚碳化二亞胺化合物和下述通式（7)所示的聚碳化二亞胺化合物中的至少一種。
[0036]
[0041] 通式（7)中，n為2以上的整數(shù)。
[0042] 項(xiàng)20.如項(xiàng)17~19中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，上述樹脂組合物中的上述 碳化二亞胺化合物的含量，相對(duì)于上述改性聚烯烴樹脂中的羧基1當(dāng)量，以碳化二亞胺基 計(jì)在0. 01當(dāng)量~1. 0當(dāng)量的范圍內(nèi)。
[0043] 項(xiàng)21.如項(xiàng)17~20中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，上述樹脂組合物除了含有 上述碳化二亞胺化合物之外，還含有其他的固化物。
[0044] 項(xiàng)22.如項(xiàng)21所述的電池用包裝材料，上述樹脂組合物中的上述其他的固化物的 含量，相對(duì)于上述改性聚烯烴樹脂中的羧基1當(dāng)量，以上述其他的固化物的反應(yīng)基團(tuán)計(jì)處 于0. 05當(dāng)量~10當(dāng)量的范圍內(nèi)。
[0045] 項(xiàng)23.如項(xiàng)17~22中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，上述改性聚烯烴樹脂是聚 乙烯系樹脂和聚丙烯系樹脂的至少一種由上述不飽和羧酸或其酸酐改性而形成的。
[0046] 項(xiàng)24.如項(xiàng)17~23中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，上述絕緣層是由含有經(jīng)不 飽和羧酸或其酸酐和（甲基）丙烯酸酯改性的改性聚烯烴樹脂的樹脂組合物形成的。
[0047] 項(xiàng)25.如項(xiàng)24所述的電池用包裝材料，上述經(jīng)不飽和羧酸或其酸酐和（甲基）丙 烯酸酯改性的改性聚烯烴樹脂是聚乙烯系樹脂和聚丙烯系樹脂的至少一種由上述不飽和 羧酸或其酸酐和（甲基）丙烯酸酯改性而形成的。
[0048] 項(xiàng)26.如項(xiàng)1~9中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，上述絕緣層由含有⑴非晶 性的改性聚烯烴樹脂（A)和熔點(diǎn)在110°C以上的改性聚烯烴樹脂（B)的至少一種、和（ii) 熔點(diǎn)在100°C以下的改性聚烯烴樹脂（C)的樹脂組合物形成。
[0049] 項(xiàng)27.如項(xiàng)26所述的電池用包裝材料，上述非晶性的改性聚烯烴樹脂（A)是選自 經(jīng)不飽和羧酸或其酸酐改性的改性聚烯烴樹脂、經(jīng)不飽和羧酸或其酸酐和（甲基）丙烯酸 酯改性的改性聚烯烴樹脂和具有醇羥基的改性聚烯烴樹脂中的至少一種。
[0050] 項(xiàng)28.如項(xiàng)26或27所述的電池用包裝材料，上述熔點(diǎn)在110°C以上的改性聚烯 烴樹脂（B)是經(jīng)不飽和羧酸或其酸酐改性的改性聚烯烴樹脂、和經(jīng)不飽和羧酸或其酸酐和 (甲基）丙烯酸酯改性的改性聚烯烴樹脂的至少一種。
[0051] 項(xiàng)29.如項(xiàng)26~28中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，上述熔點(diǎn)在100°C以下的改 性聚烯烴樹脂（C)是經(jīng)不飽和羧酸或其酸酐改性的改性聚烯烴樹脂、和經(jīng)不飽和羧酸或其 酸酐和（甲基）丙烯酸酯改性的改性聚烯烴樹脂的至少一種。
[0052] 項(xiàng)30.如項(xiàng)26~29中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，上述熔點(diǎn)在110°C以上的改 性聚烯烴樹脂（B)是改性聚乙烯系樹脂和改性聚丙烯系樹脂的至少一種。
[0053] 項(xiàng)31.如項(xiàng)26~30中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，上述熔點(diǎn)在100°C以下的改 性聚烯烴樹脂（C)是改性聚乙烯系樹脂和改性聚丙烯系樹脂的至少一種。
[0054] 項(xiàng)32.如項(xiàng)26~31中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，上述樹脂組合物還含有固 化劑。
[0055] 項(xiàng)33.如項(xiàng)32所述的電池用包裝材料，上述固化劑含有選自多官能異氰酸酯化合 物、碳化二亞胺化合物、環(huán)氧化合物和噁唑啉化合物中的至少一種。
[0056] 項(xiàng)34.如項(xiàng)32或33所述的電池用包裝材料，上述固化劑由兩種以上的化合物構(gòu) 成。
[0057] 項(xiàng)35.如項(xiàng)32~34中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料，上述樹脂組合物中，上述固 化劑的含量相對(duì)于（i)非晶性的改性聚烯烴樹脂（A)和熔點(diǎn)在110°C以上的改性聚烯烴樹 月旨（B)、和（ii)熔點(diǎn)在KKTC以下的改性聚烯烴樹脂（C)的合計(jì)100質(zhì)量份，在0.1質(zhì)量 份~50質(zhì)量份的范圍內(nèi)。
[0058] 項(xiàng)36.通過(guò)由項(xiàng)1~35中任一項(xiàng)所述的電池用包裝材料封裝具備正極、負(fù)極和電 解質(zhì)的電池元件而形成的電池。
[0059] 項(xiàng)37. -種電池用包裝材料的制造方法，具備至少將基材層、金屬層、絕緣層和密 封層依次疊層而得到疊層體的工序，在上述工序中形成上述絕緣層，上述絕緣層中，通過(guò)使 用納米壓痕儀從疊層體的疊層方向上的截面將壓頭向絕緣層壓入5ym而測(cè)定的硬度處于 lOMPa~300MPa的范圍內(nèi)。
[0060] 項(xiàng)38.如項(xiàng)37所述的制造方法，在上述工序后，還具備以密封層的熔點(diǎn)以上的溫 度對(duì)疊層體進(jìn)行加熱的工序。
[0061] 項(xiàng)39.如項(xiàng)37或38所述的電池用包裝材料的制造方法，在上述工序中，由含有經(jīng) 不飽和羧酸或其酸酐和（甲基）丙烯酸酯改性的改性聚丙烯系樹脂的樹脂組合物形成絕緣 層。
[0062] 項(xiàng)40.如項(xiàng)37或38所述的電池用包裝材料的制造方法，在上述工序中，由含有經(jīng) 不飽和羧酸或其酸酐改性的改性聚烯烴樹脂和碳化二亞胺化合物的樹脂組合物形成上述 絕緣層。
[0063] 項(xiàng)41.如項(xiàng)37或38所述的電池用包裝材料的制造方法，在上述工序中，由含有 (i)非晶性的改性聚烯烴樹脂（A)和熔點(diǎn)在110°C以上的改性聚烯烴樹脂（B)的至少一種、 和（ii)熔點(diǎn)在100°C以下的改性聚烯烴樹脂（C)的樹脂組合物形成上述絕緣層。
[0064] 發(fā)明效果
[0065]根據(jù)本發(fā)明的電池用包裝材料，能夠提供一種即使在電極活性物質(zhì)或電極板的碎 片等微小的異物存在于密封層彼此的界面或電極板與密封層之間等被熱封的部分的情況 下，也具有高絕緣性的電池用包裝材料。即，通過(guò)利用本發(fā)明的電池用包裝材料封裝電池元 件，能夠提高電池的絕緣性。
【附圖說(shuō)明】
[0066] 圖1是本發(fā)明涉及的電池用包裝材料的一例的截面示意圖。
[0067] 圖2是本發(fā)明涉及的電池用包裝材料的一例的截面示意圖。
[0068] 圖3是本發(fā)明涉及的電池用包裝材料的一例的截面示意圖。
[0069] 圖4是本發(fā)明涉及的電池用包裝材料的一例的截面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0070] 本發(fā)明的電池用包裝材料的特征在于，包括至少依次疊層有基材層、金屬層、絕緣 層和密封層的疊層體，使用納米壓痕儀從疊層體的疊層方向上的截面將壓頭向絕緣層壓入 5ym而測(cè)定的硬度在lOMPa~300MPa的范圍內(nèi)。以下，參照?qǐng)D1~4,對(duì)本發(fā)明的電池用 包裝材料、其制造方法、以及利用本發(fā)明的電池用包裝材料封裝電池元件而得到的本發(fā)明 的電池進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0071] 1.電池用包裝材料的疊層結(jié)構(gòu)
[0072] 本發(fā)明的電池用包裝材料例如如圖1所示，包括至少依次疊層有基材層1、金屬層 2、絕緣層3和密封層4的疊層體。電池用包裝材料中，基材層1為最外層、密封層4為最內(nèi) 層。即，在電池的組裝時(shí)，以電池用包裝材料的密封層4為電池的內(nèi)側(cè)的方式，用電池用包 裝材料將電池元件包入，將位于電池元件的周邊的密封層4彼此熱熔接，將電池元件密封， 由此來(lái)封裝電池元件。
[0073]本發(fā)明的電池用包裝材料只要至少具備基材層1、金屬層2、絕緣層3和密封層4 即可，還可以進(jìn)一步具有其他的層。例如，如后所述，在本發(fā)明的電池用包裝材料中，例如如 圖2所示，在基材層1與金屬層2之間，為了提高它們的粘接性，可以根據(jù)需要設(shè)置粘接層 5。另外，例如如圖3所示，在金屬層2與絕緣層3之間，為了抑制電池用包裝材料從端面的 水分透過(guò)性、提高電池的耐久性，可以根據(jù)需要設(shè)置水分阻擋樹脂層6。另外，例如如圖4所 示，可以在絕緣層3與密封層4之間設(shè)置水分阻擋樹脂層6。還可以在基材層1的外側(cè)，例 如為了賦予設(shè)計(jì)性等進(jìn)一步形成其他的層。
[0074] 2.形成電池用包裝材料的各層的組成
[0075][基材層1]
[0076] 在本發(fā)明的電池用包裝材料中，基材層1是在組裝電池時(shí)構(gòu)成最外層的層。形成 基材層1的原料只要具備絕緣性，則沒有特別限制。作為形成基材層1的原料，例如可以列 舉聚酯樹脂、聚酰胺樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、氟樹脂、聚氨酯樹脂、硅樹脂、酚醛樹脂以 及它們的混合物或共聚物等的樹脂膜。
[0077] 作為聚酯樹脂，具體可以列舉聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚 萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、共聚聚酯、聚碳酸酯等。另外，作為聚酰胺樹脂， 具體可以列舉尼龍6、尼龍6, 6、尼龍6與尼龍6, 6的共聚物、尼龍6, 10、聚己二酰間苯二甲 胺（MXD6)等。作為形成基材層1的原料，這些之中優(yōu)選列舉尼龍、聚酯，更優(yōu)選雙軸拉伸尼 龍、雙軸拉伸聚酯，特別優(yōu)選雙軸拉伸尼龍。
[0078] 基材層1可以由1層樹脂膜形成，也可以由2層以上的多層樹脂膜形成。在基材層 1由多層樹脂膜形成的情況下，能夠提高本發(fā)明的電池用包裝材料的耐針孔性和絕緣性。在 由多層的樹脂膜形成基材層1的情況下，例如可以通過(guò)粘接劑等使2層以上的樹脂膜疊層。 關(guān)于此時(shí)所使用粘接劑的種類、量等，可以與后述的粘接層5的情況相同。
[0079] 基材層1的厚度沒有特別限制，例如可以為5ym~50ym左右、優(yōu)選12ym~ 30ym左右。
[0080][金屬層2]
[0081] 在本發(fā)明的電池用包裝材料中，金屬層2是提高電池用包裝材料的強(qiáng)度、并且用 于防止水蒸氣、氧、光等侵入電池內(nèi)部的作為阻擋層發(fā)揮作用的層。作為構(gòu)成金屬層2的金 屬，具體可以列舉鋁、不銹鋼、鈦等，優(yōu)選鋁。金屬層2可以由金屬箱或通過(guò)金屬蒸鍍等形 成，優(yōu)選由金屬箱形成，更優(yōu)選由鋁箱形成。從制造電池用包裝材料時(shí)防止金屬層2出現(xiàn)褶 皺或針孔的觀點(diǎn)出發(fā)，更優(yōu)選由例如經(jīng)過(guò)退火處理的鋁（JISA8021P-0、JISA8079P-0)等 軟質(zhì)鋁箱形成。
[0082] 金屬層2的厚度沒有特別限制，例如可以為10ym~200ym左右、優(yōu)選20ym~ 100ym