JP7613838B2 - 封止フィルム、電極リード線部材及び電池 - Google Patents

Description

本発明は、封止フィルム、電極リード線部材及び電池に関する。

近年、電気エネルギーを貯蔵するための蓄電池として、リチウムイオン電池などの２次電池やキャパシタが注目されている。

一例として、これらの２次電池やキャパシタには、防水性や遮光性に優れた電池外装用積層体を用いて作成された収納容器が使用されている。電池外装用積層体は、例えば、ポリアミドやポリエステルからなる基材層とアルミニウム箔とが積層された積層体である。２次電池やキャパシタが有する電極リード線は、収容容器の内部と外部とを接続し、収容容器から一端を外部に突出させて封止される。

このような２次電池やキャパシタの構成として、収容容器と電極リード線との間に、樹脂の積層体である封止フィルムを介在させる構成が知られている。封止フィルムは、電極リード線の周囲における隙間の形成を抑制する。これにより、電極リード線の周囲から２次電池やキャパシタの内部への水分侵入を抑制している。

特開２００３－７２６８号公報

２次電池やキャパシタにおいては、容器内部に水分が侵入すると、水と電解液とが反応して劣化することが知られている。２次電池やキャパシタの信頼性を向上させるため、現状の水分侵入の技術よりも高い効果が得られる技術が求められていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、封止しやすく水分の侵入を抑制しやすい封止フィルムを提供することを目的とする。また、このような封止フィルムを有する電極リード線部材を提供することをあわせて目的とする。さらに、このような電極リード線部材を有する電池を提供することをあわせて目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、以下の態様を包含する。

［１］電極接着層と、シーラント層と、前記電極接着層と前記シーラント層との間に設けられた中間層とを有する封止フィルムであって、前記電極接着層及び前記シーラント層は、無水マレイン酸変性ポリオレフィンを含み、前記中間層は、フッ素樹脂を含み、前記中間層の厚さは、前記封止フィルムの全体の厚さに対して３０％以上７５％以下である封止フィルム。

［２］前記中間層の厚さは、前記電極接着層の厚さ以上である［１］に記載の封止フィルム。

［３］前記中間層の厚さは、前記シーラント層の厚さ以上である［１］または［２］に記載の封止フィルム。

［４］前記フッ素樹脂は、ポリクロロトリフルオロエチレンである［１］から［３］のいずれか１項に記載の封止フィルム。

［５］前記シーラント層は、無水マレイン酸変性ポリエチレンと無水マレイン酸変性ポリプロピレンとの少なくともいずれか一方を含む［１］から［４］のいずれか１項に記載の封止フィルム。

［６］一方向に延在する電極リード線と、［１］から［５］のいずれか１項に記載の封止フィルムと、を有する電極リード線部材。

［７］前記電極リード線を挟持する一対の前記封止フィルムを有し、前記一対の封止フィルムは、互いの前記電極接着層が対向して接すると共に、前記電極リード線の周方向の全周に接して前記電極リード線を覆っている［６］に記載の電極リード線部材。

［８］前記電極リード線は、リード線本体と、前記リード線本体の表面に形成された表面処理層と、を有し、前記封止フィルムは、前記電極接着層において前記表面処理層に接して設けられている［６］または［７］に記載の電極リード線部材。

［９］［６］から［８］のいずれか１項に記載の電極リード線部材を備える電池。

本発明によれば、封止しやすく水分の侵入を抑制しやすい封止フィルムを提供できる。また、このような封止フィルムを有する電極リード線部材を提供できる。さらに、このような電極リード線部材を有する電池を提供できる。

図１は、実施形態の封止フィルム１を示す概略断面図である。 図２は、実施形態の電極リード線部材を示す概略斜視図である。 図３は、実施形態の電池１００を示す概略斜視図である。 図４は、図３の線分ＩＶ－ＩＶにおける矢視断面図である。 図５は、実施例で用いた試験片の製造方法を示す説明図である。 図６は、実施例で用いた試験片の製造方法を示す説明図である。 図７は、実施例で用いた試験片の断面図である。

以下、図１～図４を参照しながら、本実施形態に係る封止フィルム、電極リード線部材、電池について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。

＜封止フィルム、電極リード線部材＞
図１は、本実施形態の封止フィルム１を示す概略断面図である。図２は、本実施形態の電極リード線部材を示す概略斜視図である。

封止フィルム１は、電極接着層２と、シーラント層３と、中間層４とを有する。
電極リード線部材１０は、電極リード線１１と、封止フィルム１とを有する。
以下、順に説明する。

（電極接着層）
電極接着層２は、電極リード線１１に加熱加圧されて融着する層である。電極接着層２の表面は、封止フィルム１の一方の表面１ａである。

電極接着層２は、酸変性ポリオレフィンを主として含む。本明細書において電極接着層２が「酸変性ポリオレフィンを主として含む」とは、電極接着層２を構成する樹脂のなかで、酸変性ポリオレフィンの含有率が最も高いことを意味する。電極接着層２は、電極接着層２の全量に対して酸変性ポリオレフィンを５０質量％以上含むことが好ましい。電極接着層２は、電極接着層２の全量に対して酸変性ポリオレフィンを８０質量％以上含むことが好ましい。

電極接着層２において、酸変性ポリオレフィン以外の任意成分としては、公知の安定剤、帯電防止剤、着色料などの添加物を挙げることができる。

酸変性ポリオレフィンとしては、耐熱性に優れることから、酸変性ポリプロピレンが好ましい。以下、ポリプロピレンを「ＰＰ」と略称することがある。

酸変性ＰＰは、ポリプロピレンまたはエチレン－プロピレン共重合体に、カルボキシ基を有するモノマーをグラフト共重合させた重合体である。エチレン－プロピレン共重合体は、ランダム共重合体やブロック共重合体が好ましい。

カルボキシ基を有するモノマーは、アクリル酸やメタクリル酸などの不飽和カルボン酸、アクリル酸エチルなどの不飽和カルボン酸エステル、無水マレイン酸などの酸無水物などが挙げられる。

酸変性ＰＰは、ポリプロピレンの酸変性重合体またはエチレン－プロピレン共重合体の酸変性重合体が有するカルボン酸基を、金属水酸化物、アルコキシド、低級脂肪酸塩などで中和したアイオノマーを含む。

酸変性ＰＰの酸基は、無水マレイン酸基が好ましい。すなわち、酸変性ＰＰとしては、無水マレイン酸変性ＰＰが好ましい。

電極接着層２を構成する樹脂の融点は、１００℃以上１６０℃以下であると好ましい。「電極接着層２を構成する樹脂」が２種以上の樹脂のポリマーアロイである場合、「電極接着層２を構成する樹脂の融点」は、電極接着層２を構成するポリマーアロイの融点を意味する。

電極接着層２を形成する酸変性ポリオレフィンのメルトフローレート（Melt Flow Rate、ＭＦＲ）は、３ｇ／１０分以上３０ｇ／１０分以下であることが好ましく、５ｇ／１０分以上１０ｇ／１０分以下であるとより好ましい。

電極接着層２を形成する酸変性ポリオレフィンのＭＦＲが３ｇ／１０分以上であると、熱圧着時に電極リード線１１の周囲に酸変性ポリオレフィンが十分に回り込み、電極リード線１１の周囲を封止しやすい。

電極接着層２を形成する酸変性ポリオレフィンのＭＦＲが３０ｇ／１０分以下であると、熱圧着時に電極接着層２が過度に薄くなりにくく、接着強度を確保しやすい。

電極接着層２の厚さは、電極リード線１１との熱圧着が可能な厚さにおいて、できるだけ薄いことが好ましい。例えば、電極接着層２の厚さは、２０μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。電極接着層２の厚さが２０μｍ以上であると、電極接着層２と電極リード線１１との接着強度を十分に確保できる。電極接着層２の厚さが３０μｍ以下であると、封止フィルム１の耐熱性を確保しやすくなる。

（シーラント層）
シーラント層３は、例えば電池の収容容器と加熱加圧されて融着する層である。収容容器については後述する。シーラント層３の表面は、封止フィルム１の他方の表面１ｂである。

シーラント層３は、酸変性ポリオレフィンを主として含む。本明細書においてシーラント層３が「酸変性ポリオレフィンを主として含む」とは、シーラント層３を構成する樹脂のなかで、酸変性ポリオレフィンの含有率が最も高いことを意味する。シーラント層３は、シーラント層３の全量に対して酸変性ポリオレフィンを５０質量％以上含むことが好ましい。シーラント層３は、シーラント層３の全量に対して酸変性ポリオレフィンを８０質量％以上含むことが好ましい。

シーラント層３において、酸変性ポリオレフィン以外の任意成分としては、公知の安定剤、帯電防止剤、着色料などの添加物を挙げることができる。

酸変性ポリオレフィンとしては、耐熱性に優れることから、酸変性ＰＰが好ましい。酸変性ＰＰとしては、上述の電極接着層２の材料として例示した酸変性ＰＰが好適に用いられる。中でも、柔軟性に優れることから、酸変性ＰＰは、エチレンとプロピレンのランダム共重合体を酸変性した重合体が好ましい。

また、シーラント層３を構成する酸変性ポリオレフィンは、酸変性ＰＰと酸変性ポリエチレンとの少なくともいずれか一方を含むことが好ましい。

シーラント層３は、電池の収容容器との融着箇所の強度を高めるために酸変性ＰＰを含有することが好ましい。一方、シーラント層３が酸変性ＰＰを含む場合、酸変性ＰＰの含有率が高くなるにしたがって、シーラント層３の融点が高くなる。そのため、シーラント層３における酸変性ＰＰの含有率が高すぎると、シーラント層３を融着する際の加熱温度（ヒートシール温度）が高くなりすぎ、電極接着層２が劣化するおそれがある。

したがって、シーラント層３は、酸変性ＰＰと酸変性ポリエチレンとの両方を含むことがより好ましい。これにより、シーラント層３の融点を下げ、シーラント層３を融着する際の加熱温度を下げることができ、電極接着層２の劣化を抑制できる。

酸変性ポリエチレンの酸基は、無水マレイン酸基が好ましい。すなわち、酸変性ポリエチレンは、無水マレイン酸変性ポリエチレンが好ましい。

シーラント層３を構成する樹脂において、酸変性ＰＰと酸変性ポリエチレンとの合計に対する酸変性ＰＰの割合は、２０質量％以上８０質量％以下が好ましい。

シーラント層３を形成する樹脂の融点は、１００℃以上１６０℃以下であると好ましい。「シーラント層３を構成する樹脂」が２種以上の樹脂のポリマーアロイである場合、「シーラント層３を構成する樹脂の融点」は、シーラント層３を構成するポリマーアロイの融点を意味する。

シーラント層３を形成する樹脂のＭＦＲは、３ｇ／１０分以上３０ｇ／１０分以下であることが好ましく、５ｇ／１０分以上１０ｇ／１０分以下であるとより好ましい。シーラント層３を形成する樹脂のＭＦＲが上記範囲内であると、封止フィルム１を製造しやすく好ましい。

シーラント層３の厚さは、収容容器との熱圧着が可能な厚さにおいて、できるだけ薄いことが好ましい。例えば、シーラント層３の厚さは、２０μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましい。シーラント層３の厚さ２０μｍ以上であると、シーラント層３と収容容器との融着強度が低くなることがある。シーラント層３の厚さがこれらの範囲より大きいと封止フィルム１の耐熱性が乏しくなることがある。

シーラント層３は、電極接着層２と同じ厚さであることが好ましい。

（中間層）
中間層４は、電極接着層２とシーラント層３との間に設けられている。

中間層４は、フッ素樹脂を主として含む。本明細書において中間層４が「フッ素樹脂を主として含む」とは、中間層４を構成する樹脂のなかで、フッ素樹脂の含有率が最も高いことを意味する。中間層４は、中間層４の全量に対してフッ素樹脂を５０質量％以上含むことが好ましい。中間層４は、中間層４の全量に対してフッ素樹脂を８０質量％以上含むことが好ましい。

中間層４がフッ素樹脂を含むことにより、封止フィルム１は、水分の侵入を抑制しやすくなる。

中間層４に用いるフッ素樹脂は、フッ素樹脂のなかでも機械的強度、ガスバリア性、成形性等に優れたポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）が好ましい。

中間層４の厚さは、封止フィルム１の全体の厚さの３０％以上７５％以下である。中間層４の厚さは、封止フィルム１の全体の厚さの３３％以上であることが好ましい。また、中間層４の厚さは、封止フィルム１の全体の厚さの７３％以下であることが好ましい。

中間層４の厚さは、電極接着層２の厚さ以上であると好ましい。

中間層４の厚さは、シーラント層３の厚さ以上であると好ましい。

具体的には、中間層４の厚さは、３０μｍ以上１２０μｍ以下であることが好ましい。

＜電極リード線部材＞
図２に示すように、電極リード線部材１０は、電極リード線１１と、上述の封止フィルム１とを有する。図２に示す電極リード線部材１０は、一対の封止フィルム１を有している。

一対の封止フィルム１は、互いの電極接着層２が対向して接している。図２では、電極接着層２側の表面１ａ同士が接している。

また、一対の封止フィルム１は、電極リード線１１の周方向の全周に接して電極リード線１１を覆っている。

［電極リード線］
電極リード線１１は、リード線本体１１１と、表面処理層１１２とを有する。

（リード線本体）
リード線本体１１１は、導電性を有し、電池内部と電池外部とを通電させる。リード線本体１１１の材料としては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、金、白金や各種合金など、公知の金属を用いることができる。これらの材料うち、導電性に優れ、コスト的にも有利なことから、アルミニウムや銅が好ましい。

リード線本体１１１は、表面がニッケルめっきされていてもよい。リード線本体１１１のニッケルめっきは、硫酸ニッケル、塩化ニッケル、硼酸等を主成分とするワット浴を用いて電気メッキしてもよい。また、リード線本体１１１のニッケルめっきは、スルファミン酸ニッケルと硼酸を主成分とするスルファミン酸ニッケルめっき浴を用いて行うと好ましい。この方法で形成されるめっき被膜は、柔軟性に優れ、めっき被膜の割れが生じにくくなる。

リード線本体１１１は、アルミニウム板またはニッケルめっき銅板が好ましい。

（表面処理層）
リード線本体１１１の表面において、耐食性を有する表面処理層１１２がリード線本体１１１に形成されていてもよい。本明細書において「耐食性」とは、電池内部の電解液による腐食を受けにくい性質のことを指す。

表面処理層１１２としては、例えばリン酸塩、クロム酸塩、フッ化物またはトリアジンチオール化合物等を形成材料とする耐酸性被膜を挙げることができる。これら耐酸性被膜は、リード線本体１１１に化成処理を施すことで形成可能である。

耐酸性被膜である表面処理層１１２は、リード線本体１１１と封止フィルム１との間のデラミネーションを防止する。また、耐酸性被膜である表面処理層１１２は、電池に用いられる電解液と水分が反応しフッ化水素が生じた場合に、リード線本体１１１の表面の溶解または腐食を抑制する。特に、表面処理層１１２は、リード線本体１１１の形成材料がアルミニウムである場合に、リード線本体１１１の表面に存在する酸化アルミの溶解、腐食を抑制する。

表面処理層１１２は、フェノール樹脂、三フッ化クロム、リン酸の３成分を用いたリン酸クロメート処理により形成する被膜が好ましい。

または、表面処理層１１２は、少なくともフェノール樹脂を含む樹脂成分に、モリブデン、チタン、ジルコニウム等の金属、またはモリブデン、チタン、ジルコニウムの金属塩を含む化成処理剤を用いた処理により形成する被膜が好ましい。

化成処理の方法としては、公知の技術を使用可能である。例えば、上述の化成処理剤に金属を浸漬することによって、金属表面で金属と化成処理剤との反応を生じさせ、金属表面に固着性のある不溶性の生成物を生成させる。生じる不溶性の生成物は、上述の耐酸性被膜として機能する。

上述のような電極リード線部材１０が有する封止フィルム１の端部１ｃにおいては、封止フィルム１の厚さ全体の３０％以上７５％以下に、水分を透過しにくいフッ素樹脂を有する中間層４が露出している。すなわち、封止フィルム１の端部１ｃ全体の３０％以上７５％以下の領域では、封止フィルム１内への水分の侵入が抑制される。

また、封止フィルム１の端部１ｃにおいて、中間層４に対応する領域を除く６７％以下の領域では、封止フィルム１内への水分の侵入が生じ得る。ここで、中間層４は、電極接着層２とシーラント層３との間に位置しているため、封止フィルム１内への水分の侵入が可能な領域が２つに分割され、狭くなる。そのため、封止フィルム１の端部１ｃから、符号Ｘで示す矢印方向に水分が侵入し難い。

さらに、封止フィルム１は、電極接着層２の形成材料として酸変性ポリオレフィンを含む。そのため、電極接着層２は電極リード線１１と熱融着しやすく、電極リード線１１と封止フィルム１との界面を封止しやすい。

そして、封止フィルム１は、シーラント層３の形成材料として酸変性ポリオレフィンを含む。そのため、シーラント層３は電池の収容容器を構成する樹脂材料と熱融着しやすく、収容容器と封止フィルム１との界面を封止しやすい。

これらにより、本実施形態の封止フィルム１は、封止しやすく水分の侵入を抑制しやすい封止フィルムとなる。

また、本実施形態の電極リード線部材１０は、上記封止フィルム１を備えるため、封止しやすく水分の侵入を抑制しやすい電極リード線部材となる。

＜電池＞
図３は、本実施形態の電池１００を示す概略斜視図である。電池１００は、上述した本実施形態の電極リード線部材１０と、収容容器２０と、リチウムイオン電池３０とを有する。

収容容器２０は、容器本体２１と蓋２２とを有する。

容器本体２１は、電池外装用積層体を絞り成形して得られる。容器本体２１は、リチウムイオン電池３０を収容する凹部２１ａを有する。
電池外装用積層体については後述する。

蓋２２は、電池外装用積層体を形成材料とし、容器本体２１と同等の平面視面積を有する。

収容容器２０は、容器本体２１と蓋２２とを重ね合わせ、四方の縁部２５をヒートシールして形成される。

なお、容器本体２１と蓋２２とは一体的に成形されてもよい。具体的には、矩形の電池外装用積層体を用意し、長手方向の中央に対して一端側に絞り成形を施して凹部を形成することで、容器本体２１と蓋２２とが一体的に成形された部材とすることができる。このような部材は、長手方向の中央から凹部を塞ぐように電池外装用積層体を折り曲げ、四方の縁部をヒートシールすることで、収容容器２０を形成可能である。

図４は、図３の線分ＩＶ－ＩＶにおける矢視断面図である。
容器本体２１と蓋２２との材料である電池外装用積層体は、金属箔２０１、金属箔２０１の一方の面に設けられたシーラント層２０２、金属箔２０１の他方の面に設けられたフィルム基材２０３を有する。

すなわち、容器本体２１及び蓋２２は、それぞれ金属箔２０１、シーラント層２０２、フィルム基材２０３を有する。

金属箔２０１としては、アルミニウム箔、ステンレス箔、銅箔、鉄箔などがある。金属箔２０１は、化成処理等の下地処理が施されていてもよい。

シーラント層２０２は、封止フィルム１のシーラント層３と接し熱融着している。

シーラント層２０２を形成する樹脂は、封止フィルム１と融着可能な樹脂が選ばれる。シーラント層２０２を形成する樹脂としては、例えば、ポリプロピレン系樹脂が挙げられ、ポリプロピレンの単独重合体やポリプロピレンとエチレンの共重合体等を用いることができる。

ポリエチレン系樹脂としては、低密度ポリエチレンや直鎖状低密度ポリエチレン等を用いることができる。

フィルム基材２０３を構成する樹脂は、特に制限はないが、強度の大きいポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）や、フェノール樹脂、ポリプロピレン等が好適に用いられる。

図３，４に示すように、電池１００において電極リード線部材１０は、収容容器２０の内部（凹部２１ａ）から収容容器２０の外部に引き出されている。また、電極リード線部材１０は、封止フィルム１において収容容器２０のシーラント層２０２と融着している。

以上のような構成の電池１００によれば、電極リード線部材１０が上述の封止フィルム１を有するため、電極リード線１１の周囲から収容容器２０の内部への水分の侵入が抑制される。そのため、劣化しにくく信頼性が高い電池１００となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

後述する樹脂を用い、電極接着層、中間層、シーラント層が順に積層された封止フィルムを作製した。各層の原料となる樹脂をそれぞれ別々に加熱溶融し、同時多層押出成形が可能な押出機を用いて同時多層製膜を行った。さらに、得られた積層体の幅方向の端部を、スリット加工して切り落とすことで、各実施例、比較例の封止フィルムの原反を製造した。封止フィルムの原反の幅は２５０ｍｍであった。

電極接着層：無水マレイン酸変性ポリプロピレン（ＭＦＲ７．５ｇ／１０分、融点１３５℃）
中間層：ＰＣＴＦＥ（ポリクロロテトラフルオロエチレン）
シーラント層：無水マレイン酸ポリエチレンと無水マレインポリプロピレンの１：１（質量比）ブレンド

無水マレイン酸変性ポリプロピレンは、エチレンとプロピレンのランダム共重合体に無水マレイン酸をグラフト重合した重合体である。

以下の実施例及び比較例においては、以下の樹脂を用いた。
無水マレイン酸変性ポリプロピレン：アドマーＱＦ０６０（三井化学株式会社製）
無水マレイン酸変性ポリエチレン：アドマーＮＦ５１８（三井化学株式会社製）
ＰＣＴＦＥ：ＤＦ００５０－Ｃ１（ダイキン工業株式会社製）

作製した封止フィルムの各層の厚さを、表１，２に示す。

得られた各封止フィルム原反から、以下のように封止フィルムを切り出し、各評価を行った。

＜電極リード線部材の作製＞
電極リード線として正方形のアルミニウム箔及び銅箔を用いた。アルミニウム箔及び銅箔の寸法は、いずれも幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚さ３００μｍであった。

銅箔には、Ｎｉ（ＮＨ_２ＳＯ_３）_２・４Ｈ_２Ｏ：５００ｇ／ｌ、ＮｉＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ：３０ｇ／ｌ、Ｈ_３ＢＯ_３：５０ｇ／ｌ及びラウリル硫酸ナトリウム５ｍｌ／ｌの組成のめっき浴を用いて、メッキを行った。メッキの条件は、浴温５０℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ^２とした。

２種類の電極リード線の表面にグリセリルキトサンを水に溶解した表面処理剤を塗布して乾燥させることで、グリセリルキトサン製の表面処理層を形成した。表面処理層の厚さは、０．８μｍとした。

各封止フィルム原反から、幅１５ｍｍ×長さ６０ｍｍの長方形の封止フィルムを二枚切り出した。封止フィルムを切り出す際には、封止フィルム原反の幅方向と、切り出す封止フィルムの幅方向とを一致させた。

図５に示すように、一組の封止フィルム１Ａを電極リード線１１Ａに重ねて配置し、ヒートシーラーを用いて１９０℃、２ｋｇｆ／ｃｍ^２、５秒間の条件で熱圧着した。封止フィルム１Ａは、電極接着層を電極リード線１１Ａ側に向ける姿勢とした。用いたヒートシーラーが備える２本一対のシールバーのうち、一本は、弾性体で被覆されていた。

熱圧着の後、得られた積層体の表面と裏面とを替えて、再度上記条件で熱圧着して、電極リード線部材１０Ａを作製した。

電極リード線１１Ａとしてアルミニウム箔を用いた電極リード線部材をサンプルＡとした。
また、電極リード線１１Ａとしてニッケルメッキを施した銅箔を用いた電極リード線部材をサンプルＢとした。

＜電池外装用積層体の作製＞
厚さ１２μｍの二軸延伸ＰＥＴフィルム、厚さ４０μｍのアルミニウム箔、厚さ４０μｍのエチレンとプロピレンのランダム共重合体フィルムをドライラミネートで積層し、一辺が１００ｍｍの正方形に切断して電池外装用積層体２００を作製した。

アルミニウム箔は、上述した金属箔２０１に該当する。ランダム共重合体フィルムは、上述したシーラント層２０２に該当する。ＰＥＴフィルムは、上述したフィルム基材２０３に該当する。

＜電極リード線部材と電池外装用積層体との融着＞
サンプルＡ及びサンプルＢのそれぞれについて、封止フィルム１Ａが有するシーラント層と、電池外装用積層体２００が有するランダム共重合体フィルム（シーラント層）とを重ね合わせ、ヒートシールした。

具体的には、図６に示すように、電極リード線部材１０Ａの電極リード線１１Ａと、二枚の電池外装用積層体２００とを、互いの辺が平行となるように中心を一致させて配置して重ねた。

電極リード線部材１０Ａの封止フィルム１Ａの存在する部分を、電池外装用積層体２００の両面からヒートシーラーを用いて１９０℃、２ｋｇｆ／ｃｍ^２、５秒間の条件でヒートシールし、電極リード線部材１０Ａの両面に電池外装用積層体２００を融着した積層体を得た。

＜接合強度の測定＞
得られた積層体を、図６の破線Ｙで示す位置で切断し、接合強度の試験片とした。図７は、試験片の断面図である。

得られた試験片について、インストロン型引張試験機を用いて１８０度剥離強度を測定した。測定は、電極リード線１１から遠い方の電池外装用積層体２００の端部αと、封止フィルム１から遠い方の電極リード線１１の端部βとを試験機の把持部で把持し、図７の両矢印Ａの方向に１０ｍｍ／分の速さで引っ張って行った。

また、剥離強度の測定は、二枚の電池外装用積層体２００のそれぞれについて行った。

両方の電池外装用積層体２００が１００Ｎ／３０ｍｍ以上の剥離強度を有する電極リード線部材１０Ａを良品（〇）、それ以外のものを不良（×）とした。

＜封止性の試験＞
サンプルＡ及びＢの各サンプルについて、赤色染料を炭化水素系の溶剤に溶解させた浸透液を、電極リード線１１Ａと封止フィルム１Ａとの熱圧着部の端縁に滴下した。浸透液は、封止フィルム１Ａの幅方向の両側に滴下した。

浸透液を滴下した後、電極リード線部材１０Ａの表裏の両面から、封止フィルム１を透して観察した。電極リード線１１の端縁から電極リード線１１Ａと封止フィルム１Ａとの界面に浸透液の浸入が認められないサンプルを良品（〇）、認められたサンプルを不良（×）とした。

＜硬さの試験＞
実施例１～６及び比較例１～４の各電極リード線部材１０Ａについて、電極リード線１１Ａの端部から突出している封止フィルム１Ａを、電極リード線１１の端部に沿って片側に１８０度に折り曲げ（１度目）、次に反対側に１８０度に折り曲げて（２度目）、白化の発生を観察した。白化の観察箇所は、封止フィルム１Ａを２度目に折り曲げたときに
おもて側となる封止フィルム１Ａの表面とした。

封止フィルム１に発生する白化の状態を観察して、以下のように〇、△及び×の評価を行った。白化の状態が〇または△となった封止フィルムを合格とした。
（評価基準）
〇：白化が見られない。
△：折り曲げた部分に白化が認められるが、折り曲げた部分を介して電極リード線を視認できる。
さらに、折り曲げた部分を光学顕微鏡で拡大観察（拡大倍率４０倍）したとき、ひび割れが確認できない。
×：以下の（１）または（２）に該当する。
（１）折り曲げた部分が白化し、折り曲げた部分を介して電極リード線を視認できない。
（２）折り曲げた部分を光学顕微鏡で拡大観察（拡大倍率４０倍）したとき、折り曲げた部分にひび割れが確認できる。

＜バリア性の評価＞
ＪＩＳ Ｋ ７１２９－２「プラスチック－フィルム及びシート－水蒸気透過度の求め方－第２部：赤外線センサ法」に準拠し、各フィルム単体の水蒸気透過量を測定した。フィルムの水蒸気透過量の数値が大きいと、フィルム部分を通じて、電池内部に侵入する水分が多くなる。逆に、水蒸気透過量の通知が小さいと、電池内部に侵入する水分が少なくなる。

本実施例においては、封止フィルムの端面を介した外部環境からの水分の進入については、上記評価方法により評価した。端面からの水分の遮断性能は、封止フィルムの面方向ではなく、端面のバリア性がカギとなる。フッ素樹脂を形成材料とする中間層の端面は、封止フィルム端面からの水分の侵入を抑制できることから、封止フィルム端面からの水分の侵入の程度は、電極接着層とシーラント層のバリア性に影響を受ける。

電極接着層とシーラント層は、それぞれの被着体とヒートシールされると、加熱され溶融固化する。この際、電極接着層とシーラント層は、それぞれ厚みが減少し、封止フィルムの厚み全体に対して電極接着層及びシーラント層が占める割合が減少する。そのため、封止フィルム端面からの水分侵入については、中間層の厚みが支配的になると考えられる。

本実施例においては、封止フィルム全体の面方向の水蒸気バリア性能を測定することにより、疑似的に端面方向からの水分の侵入について議論できると考え、上記評価方法を採用した。

評価結果を下記表３，４に示す。

表１、２から、電極が接合されたラミネートフィルムにおける基本的な接合強度、封止性能は、実施例１～６及び比較例１，３において十分であることが確認された。比較例２，４は電極接着層、シーラント層の厚さが薄いため、接合強度が十分でなかった。

硬さ試験の結果は、白化の状況から判断しているが、白化の多いものはなかった。

また、水蒸気透過量の測定結果から、実施例１～６の封止フィルムは０．１６ｇ／ｍ^２・ｄａｙ未満であり、十分な水蒸気バリア性能を有していることが分かった。

一方、比較例１，３の封止フィルムは水蒸気透過量が０．３ｇ／ｍ^２・ｄａｙを超えており、水蒸気バリア性能が低いことが分かった。すなわち、比較例１，３の封止フィルムは電池内部に多くの水分が侵入する可能性を示唆している。そのため、比較例１，３の封止フィルムは、接合強度や封止性能が良くても、電池の部材としては不適であること判断できる。

以上の結果より、本発明が有用であることが分かった。

１，１Ａ…封止フィルム、１ａ，１ｂ…表面、２…電極接着層、３，２０２…シーラント層、４…中間層、１０，１０Ａ…電極リード線部材、１１，１１Ａ…電極リード線、１００…電池、１１１…リード線本体、１１２…表面処理層

Claims (9)

1. 電極接着層と、
   シーラント層と、
   前記電極接着層と前記シーラント層との間に設けられた中間層とを有する封止フィルムであって、
   前記電極接着層及び前記シーラント層は、無水マレイン酸変性ポリオレフィンを含み、
   前記中間層は、フッ素樹脂を含み、
   前記中間層の厚さは、前記封止フィルムの全体の厚さに対して３０％以上７５％以下であり、
   前記シーラント層は、無水マレイン酸変性ポリエチレンと無水マレイン酸変性ポリプロピレンとの両方を混合された状態で含む封止フィルム。
2. 前記中間層の厚さは、前記電極接着層の厚さ以上である請求項１に記載の封止フィルム。
3. 前記中間層の厚さは、前記シーラント層の厚さ以上である請求項１または２に記載の封止フィルム。
4. 前記フッ素樹脂は、ポリクロロトリフルオロエチレンである請求項１から３のいずれか１項に記載の封止フィルム。
5. 前記電極接着層と前記シーラント層とは、材料が異なる請求項１から４のいずれか１項に記載の封止フィルム。
6. 一方向に延在する電極リード線と、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の封止フィルムと、を有する電極リード線部材。
7. 前記電極リード線を挟持する一対の前記封止フィルムを有し、
   前記一対の封止フィルムは、互いの前記電極接着層が対向して接すると共に、前記電極リード線の周方向の全周に接して前記電極リード線を覆っている請求項６に記載の電極リード線部材。
8. 前記電極リード線は、リード線本体と、
   前記リード線本体の表面に形成された表面処理層と、を有し、
   前記封止フィルムは、前記電極接着層において前記表面処理層に接して設けられている請求項６または７に記載の電極リード線部材。
9. 請求項６から８のいずれか１項に記載の電極リード線部材を備える電池。

Images