JP7746709B2 - Exterior material for power storage device, manufacturing method thereof, and power storage device - Google Patents
Exterior material for power storage device, manufacturing method thereof, and power storage deviceInfo
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Description
本開示は、蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイスに関する。 This disclosure relates to an exterior material for an electricity storage device, a method for manufacturing the same, and an electricity storage device.
従来、様々なタイプの蓄電デバイスが開発されているが、あらゆる蓄電デバイスにおいて、電極や電解質等の蓄電デバイス素子を封止するために包装材料(外装材)が不可欠な部材になっている。従来、蓄電デバイス用外装材として金属製の外装材が多用されていた。 Various types of electricity storage devices have been developed to date, but in all of these devices, packaging materials (exterior materials) are essential components for sealing the electricity storage device elements, such as electrodes and electrolytes. Traditionally, metal exterior materials have been widely used as exterior materials for electricity storage devices.
一方、近年、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、パソコン、カメラ、携帯電話等の高性能化に伴い、蓄電デバイスには、多様な形状が要求されると共に、薄型化や軽量化が求められている。しかしながら、従来多用されていた金属製の蓄電デバイス用外装材では、形状の多様化に追従することが困難であり、しかも軽量化にも限界があるという欠点がある。 On the other hand, in recent years, with the increasing performance of electric vehicles, hybrid electric vehicles, personal computers, cameras, mobile phones, etc., there has been a demand for energy storage devices to be thinner and lighter, as well as more diverse in shape. However, the metal exterior materials for energy storage devices that have traditionally been widely used have the drawback of being difficult to accommodate the increasing variety of shapes, and there are also limitations to how light they can be made.
そこで、近年、多様な形状に加工が容易で、薄型化や軽量化を実現し得る蓄電デバイス用外装材として、基材/アルミニウム合金箔層/熱融着性樹脂層が順次積層されたフィルム状の外装材が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 In recent years, therefore, a film-like packaging material has been proposed for use in electricity storage devices, which can be easily processed into a variety of shapes and can be made thinner and lighter. This packaging material is made up of a base material, an aluminum alloy foil layer, and a heat-sealable resin layer laminated in that order (see, for example, Patent Document 1).
このようなフィルム状の外装材においては、一般的に、冷間成形により凹部が形成され、当該凹部によって形成された空間に電極や電解液などの蓄電デバイス素子を配し、熱融着性樹脂層同士を熱融着させることにより、外装材の内部に蓄電デバイス素子が収容された蓄電デバイスが得られる。 In such film-like packaging materials, recesses are generally formed by cold forming, and electricity storage device elements such as electrodes and electrolyte are placed in the spaces formed by the recesses. The heat-sealable resin layers are then heat-sealed to each other to obtain an electricity storage device in which the electricity storage device elements are housed inside the packaging material.
蓄電デバイスのエネルギー密度を高める観点などから、フィルム状の外装材には、成形によって深い凹部を形成することが求められる。従って、蓄電デバイス用外装材に用いられるアルミニウム合金箔には、高い成形性が要求される。 In order to increase the energy density of electricity storage devices, it is necessary to form deep recesses in film-type exterior materials through molding. Therefore, the aluminum alloy foil used in exterior materials for electricity storage devices must have high formability.
成形性に優れたアルミニウム合金箔としては、Al-Fe合金系の軟質アルミニウム合金箔が知られている。このような軟質アルミニウム合金箔の具体例としては、例えば、JIS H4160:1994 A8021H-Oで規定される組成、JIS H4160:1994 A8079H-Oで規定される組成、JIS H4000:2014 A8021P-Oで規定される組成、又はJIS H4000:2014 A8079P-Oで規定される組成を備えるアルミニウム合金箔が知られている。 Al-Fe alloy-based soft aluminum alloy foil is known as an aluminum alloy foil with excellent formability. Specific examples of such soft aluminum alloy foil include aluminum alloy foils having the composition specified in JIS H4160:1994 A8021H-O, JIS H4160:1994 A8079H-O, JIS H4000:2014 A8021P-O, or JIS H4000:2014 A8079P-O.
一方、蓄電デバイス用外装材の成形工程や、蓄電デバイス用外装材に蓄電デバイス素子を収容してヒートシールする工程、さらには、ヒートシールした部分を折り曲げる工程などにおいて、外部端子と蓄電デバイス用外装材のアルミニウム合金箔とが異物を介して短絡、あるいはヒートシール時の圧力ムラで外部端子と蓄電デバイス用外装材のアルミニウム合金箔とが近接もしくは接触して短絡し、且つ最内層に位置する熱融着性樹脂層に微細なクラックやピンホールが発生すると、熱融着性樹脂層に浸透した電解液を介して蓄電デバイス用外装材のアルミニウム合金箔と外部端子との間で通電し、アルミニウム合金箔が電解液中のリチウムイオンと合金化腐食する可能性がある(特に、アルミニウム合金箔と負極端子とが電解液を介して短絡すると、アルミニウム合金箔が腐食しやすい)。アルミニウム合金箔が腐食すると、アルミニウム合金箔が膨張するなどの不具合が生じて、蓄電デバイスの性能が劣化に繋がる。 On the other hand, during processes such as the molding process for the electrical storage device casing material, the process of housing an electrical storage device element in the electrical storage device casing material and heat-sealing it, and the process of folding the heat-sealed portion, if a short circuit occurs between the external terminal and the aluminum alloy foil of the electrical storage device casing material due to a foreign object, or if uneven pressure during heat sealing causes the external terminal and the aluminum alloy foil of the electrical storage device casing material to come into close proximity or contact with each other, and if fine cracks or pinholes occur in the innermost heat-sealing resin layer, current may flow between the aluminum alloy foil of the electrical storage device casing material and the external terminal via the electrolyte that has permeated the heat-sealing resin layer, potentially causing the aluminum alloy foil to corrode due to alloying with lithium ions in the electrolyte (in particular, if the aluminum alloy foil and the negative electrode terminal are short-circuited via the electrolyte, the aluminum alloy foil is prone to corrosion). Corrosion of the aluminum alloy foil can cause problems such as expansion of the aluminum alloy foil, leading to deterioration of the performance of the electrical storage device.
また、蓄電デバイス素子を封止する際、金属板などを用いて蓄電デバイス用外装材に高温・高圧を加えることにより、熱融着性樹脂層を熱融着させることが行われている。ところが、蓄電デバイス用外装材に高温・高圧を加えることにより、蓄電デバイス用外装材の絶縁性が低下するという問題がある。 In addition, when sealing an electricity storage device element, a metal plate or the like is used to apply high temperature and high pressure to the electricity storage device casing material, thereby heat-sealing the heat-sealable resin layer. However, applying high temperature and high pressure to the electricity storage device casing material can cause a problem in that the insulating properties of the electricity storage device casing material are reduced.
このような状況下、本開示は、少なくとも、基材層、アルミニウム合金箔層を含むバリア層、及び熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材であって、成形性に優れ、電解液が付着した状態で通電が生じた場合のアルミニウム合金箔の腐食が効果的に抑制され、さらには絶縁性が高められた、蓄電デバイス用外装材を提供することを目的とする。 Under these circumstances, the present disclosure aims to provide an exterior packaging material for an electricity storage device that is composed of at least a substrate layer, a barrier layer including an aluminum alloy foil layer, and a heat-sealable resin layer laminated in this order, and that has excellent formability, effectively inhibits corrosion of the aluminum alloy foil when electricity is passed through the material with electrolyte attached, and also has improved insulation properties.
本開示の発明者らは、前記課題を解決すべく、鋭意検討を行った。具体的には、蓄電デバイス用外装材のバリア層に用いられるアルミニウム合金箔の組成について検討を重ね、MgとFeの含有量を所定の範囲に設定することにより、蓄電デバイス用外装材の高い成形性を担保した上で、電解液が付着した状態で通電が生じた場合の腐食が効果的に抑制されることを見出した。さらに、本開示の発明者らは、バリア層に当該アルミニウム合金箔を用いた上で、バリア層と熱融着性樹脂層との間に、硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化物により形成された接着層を積層することにより、絶縁性が高められることも見出した。 The inventors of the present disclosure conducted extensive research to solve the above-mentioned problems. Specifically, they conducted extensive research into the composition of the aluminum alloy foil used in the barrier layer of the packaging material for an electricity storage device, and discovered that by setting the Mg and Fe contents within a predetermined range, high formability of the packaging material for an electricity storage device can be ensured and corrosion can be effectively suppressed when electricity is passed through the packaging material while it is exposed to electrolyte. Furthermore, the inventors of the present disclosure also discovered that insulation can be improved by using this aluminum alloy foil for the barrier layer and laminating an adhesive layer formed from a cured product of a resin composition containing a curable resin between the barrier layer and the heat-sealable resin layer.
本開示は、これらの知見に基づいて、更に検討を重ねることにより完成したものである。即ち、本開示は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
少なくとも、基材層、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記バリア層は、Fe:0.2質量%以上2.0質量%以下、Mg:0.1質量%以上5.0質量%以下の組成を満たすアルミニウム合金箔を含み、
前記接着層は、硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化物により形成されている、蓄電デバイス用外装材。
The present disclosure has been completed based on these findings and further investigations. That is, the present disclosure provides the inventions of the following aspects.
The laminate is composed of at least a base layer, a barrier layer, and a heat-sealable resin layer in this order,
the barrier layer includes an aluminum alloy foil having a composition of Fe: 0.2 mass% or more and 2.0 mass% or less, and Mg: 0.1 mass% or more and 5.0 mass% or less,
The adhesive layer is formed from a cured product of a resin composition containing a curable resin.
本開示によれば、少なくとも、基材層、アルミニウム合金箔層を含むバリア層、及び熱融着性樹脂層がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材であって、成形性に優れ、電解液が付着した状態で通電が生じた場合のアルミニウム合金箔の腐食が効果的に抑制され、さらには絶縁性が高められた、蓄電デバイス用外装材を提供することができる。また、本開示によれば、当該蓄電デバイス用外装材の製造方法、及び蓄電デバイスを提供することもできる。 The present disclosure provides an electrical storage device packaging material having at least a substrate layer, a barrier layer including an aluminum alloy foil layer, and a heat-sealable resin layer laminated in this order, which has excellent formability, effectively inhibits corrosion of the aluminum alloy foil when current is passed through the material with electrolyte attached, and has enhanced insulation properties. The present disclosure also provides a method for manufacturing the electrical storage device packaging material, and an electrical storage device.
本開示の蓄電デバイス用外装材は、少なくとも、基材層、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、前記バリア層は、Fe:0.2質量%以上2.0質量%以下、Mg:0.1質量%以上5.0質量%以下の組成を満たすアルミニウム合金箔を含み、前記接着層は、硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化物により形成されていることを特徴とする。本開示の蓄電デバイス用外装材によれば、当該構成を備えていることにより、成形性に優れ、かつ、電解液が付着した状態で通電が生じた場合のアルミニウム合金箔の腐食が効果的に抑制され、さらには絶縁性も高められる。 The electrical storage device packaging material of the present disclosure is composed of a laminate having at least a base layer, a barrier layer, and a heat-sealable resin layer, in this order; the barrier layer contains aluminum alloy foil with a composition of Fe: 0.2% by mass to 2.0% by mass and Mg: 0.1% by mass to 5.0% by mass; and the adhesive layer is formed from a cured product of a resin composition containing a curable resin. By having this configuration, the electrical storage device packaging material of the present disclosure has excellent formability, effectively inhibits corrosion of the aluminum alloy foil when electricity is applied with electrolyte attached, and also enhances insulation.
以下、本開示の蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイスについて詳述する。なお、本明細書において、「~」で示される数値範囲は「以上」、「以下」を意味する。例えば、2~15mmとの表記は、2mm以上15mm以下を意味する。 The disclosed exterior packaging material for an electricity storage device, its manufacturing method, and the electricity storage device are described in detail below. Note that in this specification, numerical ranges indicated by "to" mean "greater than or equal to" or "less than or equal to." For example, the expression "2 to 15 mm" means 2 mm or greater and 15 mm or less.
1.蓄電デバイス用外装材
本開示の蓄電デバイス用外装材10は、例えば図1に示すように、基材層1、バリア層3、接着層5及び熱融着性樹脂層4をこの順に備える積層体から構成されている。蓄電デバイス用外装材10において、基材層1が最外層側になり、熱融着性樹脂層4は最内層になる。蓄電デバイス用外装材10と蓄電デバイス素子を用いて蓄電デバイスを組み立てる際に、蓄電デバイス用外装材10の熱融着性樹脂層4同士を対向させた状態で、周縁部を熱融着させることによって形成された空間に、蓄電デバイス素子が収容される。本開示の蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体において、バリア層3を基準とし、バリア層3よりも熱融着性樹脂層4側が内側であり、バリア層3よりも基材層1側が外側である。
1. Electricity Storage Device Exterior Material The electricity storage device exterior material 10 of the present disclosure is composed of a laminate including, in this order, a base material layer 1, a barrier layer 3, an adhesive layer 5, and a heat-sealable resin layer 4, as shown in FIG. 1 . In the electricity storage device exterior material 10, the base material layer 1 is the outermost layer, and the heat-sealable resin layer 4 is the innermost layer. When assembling an electricity storage device using the electricity storage device exterior material 10 and an electricity storage device element, the heat-sealable resin layers 4 of the electricity storage device exterior material 10 are placed opposite each other, and the peripheries are heat-sealed to form a space, in which the electricity storage device element is housed. In the laminate constituting the electricity storage device exterior material 10 of the present disclosure, with the barrier layer 3 as the reference, the heat-sealable resin layer 4 side relative to the barrier layer 3 is the inner side, and the base material layer 1 side relative to the barrier layer 3 is the outer side.
本開示の蓄電デバイス用外装材のバリア層3は、アルミニウム合金箔を含んでいる。すなわち、本開示の蓄電デバイス用外装材のバリア層3は、アルミニウム合金箔により構成することができる。後述する所定の組成を満たすアルミニウム合金箔を用いた本開示の蓄電デバイス用外装材は、成形性に優れ、かつ、アルミニウム合金箔の腐食が効果的に抑制される。また、本開示の蓄電デバイス用外装材の接着層は、硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化物により形成されている。本開示の蓄電デバイス用外装材は、接着層5とバリア層(アルミニウム合金箔)との相乗効果により、蓄電デバイス用外装材の絶縁性を高めることができる。 The barrier layer 3 of the electrical storage device packaging material of the present disclosure contains aluminum alloy foil. That is, the barrier layer 3 of the electrical storage device packaging material of the present disclosure can be composed of aluminum alloy foil. An electrical storage device packaging material of the present disclosure using aluminum alloy foil satisfying the specified composition described below has excellent formability and effectively suppresses corrosion of the aluminum alloy foil. Furthermore, the adhesive layer of the electrical storage device packaging material of the present disclosure is formed from a cured product of a resin composition containing a curable resin. The electrical storage device packaging material of the present disclosure can improve the insulation properties of the electrical storage device packaging material due to the synergistic effect of the adhesive layer 5 and the barrier layer (aluminum alloy foil).
蓄電デバイス用外装材10は、例えば図1から図3に示すように、基材層1とバリア層3との間に、これらの層間の接着性を高めることなどを目的として、必要に応じて接着剤層2を有していてもよい。また、図3に示すように、基材層1の外側(熱融着性樹脂層4側とは反対側)には、必要に応じて表面被覆層6などが設けられていてもよい。 As shown in Figures 1 to 3, the exterior packaging material 10 for an electricity storage device may optionally include an adhesive layer 2 between the base layer 1 and the barrier layer 3 to enhance adhesion between these layers. Furthermore, as shown in Figure 3, a surface coating layer 6 or the like may be provided on the outer side of the base layer 1 (the side opposite the heat-sealable resin layer 4) as needed.
蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の厚みとしては、特に制限されないが、コスト削減、エネルギー密度向上等の観点からは、例えば190μm以下、好ましくは約180μm以下、約155μm以下、約120μm以下が挙げられる。また、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の厚みとしては、蓄電デバイス素子を保護するという蓄電デバイス用外装材の機能を維持する観点からは、好ましくは約35μm以上、約45μm以上、約60μm以上が挙げられる。また、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の好ましい範囲については、例えば、35~190μm程度、35~180μm程度、35~155μm程度、35~120μm程度、45~190μm程度、45~180μm程度、45~155μm程度、45~120μm程度、60~190μm程度、60~180μm程度、60~155μm程度、60~120μm程度が挙げられ、特に60~155μm程度が好ましい。 The thickness of the laminate constituting the electrical storage device exterior material 10 is not particularly limited, but from the viewpoints of cost reduction, improved energy density, etc., it is, for example, 190 μm or less, preferably about 180 μm or less, about 155 μm or less, or about 120 μm or less. Furthermore, from the viewpoint of maintaining the function of the electrical storage device exterior material to protect the electrical storage device elements, the thickness of the laminate constituting the electrical storage device exterior material 10 is preferably about 35 μm or more, about 45 μm or more, or about 60 μm or more. Furthermore, preferred ranges for the laminate constituting the electrical storage device exterior material 10 include, for example, approximately 35 to 190 μm, approximately 35 to 180 μm, approximately 35 to 155 μm, approximately 35 to 120 μm, approximately 45 to 190 μm, approximately 45 to 180 μm, approximately 45 to 155 μm, approximately 45 to 120 μm, approximately 60 to 190 μm, approximately 60 to 180 μm, approximately 60 to 155 μm, and approximately 60 to 120 μm, with approximately 60 to 155 μm being particularly preferred.
蓄電デバイス用外装材10において、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の厚み(総厚み)に対する、基材層1、必要に応じて設けられる接着剤層2、バリア層3接着層5、熱融着性樹脂層4、及び必要に応じて設けられる表面被覆層6の合計厚みの割合は、好ましくは90%以上であり、より好ましくは95%以上であり、さらに好ましくは98%以上である。具体例としては、本開示の蓄電デバイス用外装材10が、基材層1、接着剤層2、バリア層3、接着層5、及び熱融着性樹脂層4を含む場合、蓄電デバイス用外装材10を構成する積層体の厚み(総厚み)に対する、これら各層の合計厚みの割合は、好ましくは90%以上であり、より好ましくは95%以上であり、さらに好ましくは98%以上である。 In the electrical storage device exterior material 10, the ratio of the total thickness of the base material layer 1, optional adhesive layer 2, barrier layer 3, adhesive layer 5, heat-sealable resin layer 4, and optional surface coating layer 6 to the thickness (total thickness) of the laminate constituting the electrical storage device exterior material 10 is preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and even more preferably 98% or more. As a specific example, when the electrical storage device exterior material 10 of the present disclosure includes the base material layer 1, adhesive layer 2, barrier layer 3, adhesive layer 5, and heat-sealable resin layer 4, the ratio of the total thickness of these layers to the thickness (total thickness) of the laminate constituting the electrical storage device exterior material 10 is preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and even more preferably 98% or more.
なお、蓄電デバイス用外装材において、後述のバリア層3については、通常、その製造過程におけるMD(Machine Direction)とTD(Transverse Direction)を判別することができる。バリア層3がアルミニウム合金箔により構成されている場合、金属箔の圧延方向(RD:Rolling Direction)には、金属箔の表面に、いわゆる圧延痕と呼ばれる線状の筋が形成されている。圧延痕は、圧延方向に沿って伸びているため、金属箔の表面を観察することによって、金属箔の圧延方向を把握することができる。また、積層体の製造過程においては、通常、積層体のMDと、金属箔のRDとが一致するため、積層体の金属箔の表面を観察し、金属箔の圧延方向(RD)を特定することにより、積層体のMDを特定することができる。また、積層体のTDは、積層体のMDとは垂直方向であるため、積層体のTDについても特定することができる。 In addition, in the packaging material for an electric storage device, the MD (Machine Direction) and TD (Transverse Direction) of the barrier layer 3 (described below) during the manufacturing process can usually be determined. When the barrier layer 3 is made of aluminum alloy foil, linear streaks known as rolling marks are formed on the surface of the metal foil in the rolling direction (RD) of the metal foil. Because the rolling marks extend along the rolling direction, the rolling direction of the metal foil can be determined by observing the surface of the metal foil. Furthermore, during the manufacturing process of a laminate, the MD of the laminate usually coincides with the RD of the metal foil. Therefore, the MD of the laminate can be determined by observing the surface of the metal foil of the laminate and identifying the rolling direction (RD) of the metal foil. Furthermore, because the TD of the laminate is perpendicular to the MD of the laminate, the TD of the laminate can also be determined.
また、アルミニウム合金箔の圧延痕により蓄電デバイス用外装材のMDが特定できない場合は、次の方法により特定することができる。蓄電デバイス用外装材のMDの確認方法として、蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層の断面を電子顕微鏡で観察し海島構造を確認する方法がある。当該方法においては、熱融着性樹脂層の厚み方向に対して垂直な方向の島の形状の径の平均が最大であった断面と平行な方向を、MDと判断することができる。具体的には、熱融着性樹脂層の長さ方向の断面と、当該長さ方向の断面と平行な方向から10度ずつ角度を変更し、長さ方向の断面に対して垂直な方向までの各断面(合計10の断面)について、それぞれ、電子顕微鏡写真で観察して海島構造を確認する。次に、各断面において、それぞれ、個々の島の形状を観察する。個々の島の形状について、熱融着性樹脂層の厚み方向に対して垂直方向の最左端と、当該垂直方向の最右端とを結ぶ直線距離を径yとする。各断面において、島の形状の当該径yが大きい順に上位20個の径yの平均を算出する。島の形状の当該径yの平均が最も大きかった断面と平行な方向をMDと判断する。 Furthermore, if the MD of the electrical storage device packaging material cannot be determined based on the rolling marks on the aluminum alloy foil, it can be determined using the following method. One method for determining the MD of an electrical storage device packaging material is to observe the cross section of the heat-sealable resin layer of the electrical storage device packaging material using an electron microscope to confirm the sea-island structure. In this method, the direction parallel to the cross section in which the average diameter of the island shapes in the direction perpendicular to the thickness direction of the heat-sealable resin layer is largest can be determined as the MD. Specifically, the sea-island structure is confirmed by observing the longitudinal cross section of the heat-sealable resin layer and each cross section at an angle of 10 degrees from the direction parallel to the longitudinal cross section (a total of 10 cross sections) using an electron microscope. Next, the shape of each individual island is observed in each cross section. For each island shape, the straight-line distance connecting the leftmost end perpendicular to the thickness direction of the heat-sealable resin layer to the rightmost end in that perpendicular direction is defined as the diameter y. For each cross section, the average of the 20 largest diameters y of the island shapes is calculated. The direction parallel to the cross section with the largest average diameter y of the island shapes is determined to be the MD.
蓄電デバイス用外装材を形成する各層
[基材層1]
本開示において、基材層1は、蓄電デバイス用外装材の基材としての機能を発揮させることなどを目的として設けられる層である。基材層1は、蓄電デバイス用外装材の外層側に位置する。
Layers forming the exterior material for an electricity storage device [Base material layer 1]
In the present disclosure, the substrate layer 1 is a layer provided for the purpose of allowing the packaging material for an electricity storage device to function as a substrate. The substrate layer 1 is located on the outer layer side of the packaging material for an electricity storage device.
基材層1を形成する素材については、基材としての機能、すなわち少なくとも絶縁性を備えるものであることを限度として特に制限されない。基材層1は、例えば樹脂を用いて形成することができ、樹脂には後述の添加剤が含まれていてもよい。 There are no particular restrictions on the material from which the substrate layer 1 is made, as long as it functions as a substrate, i.e., has at least insulating properties. The substrate layer 1 can be made using, for example, a resin, which may contain additives as described below.
基材層1が樹脂により形成されている場合、基材層1は、例えば、樹脂により形成された樹脂フィルムであってもよいし、樹脂を塗布して形成したものであってもよい。樹脂フィルムは、未延伸フィルムであってもよいし、延伸フィルムであってもよい。延伸フィルムとしては、一軸延伸フィルム、二軸延伸フィルムが挙げられ、二軸延伸フィルムが好ましい。二軸延伸フィルムを形成する延伸方法としては、例えば、逐次二軸延伸法、インフレーション法、同時二軸延伸法等が挙げられる。樹脂を塗布する方法としては、ロールコーティング法、グラビアコーティング法、押出コーティング法などがあげられる。 When the base layer 1 is formed from a resin, the base layer 1 may be, for example, a resin film formed from a resin, or may be formed by applying a resin. The resin film may be an unstretched film or a stretched film. Stretched films include uniaxially stretched films and biaxially stretched films, with biaxially stretched films being preferred. Stretching methods for forming biaxially stretched films include, for example, sequential biaxial stretching, inflation, and simultaneous biaxial stretching. Resin application methods include roll coating, gravure coating, and extrusion coating.
基材層1を形成する樹脂としては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン、珪素樹脂、フェノール樹脂などの樹脂や、これらの樹脂の変性物が挙げられる。また、基材層1を形成する樹脂は、これらの樹脂の共重合物であってもよいし、共重合物の変性物であってもよい。さらに、これらの樹脂の混合物であってもよい。 Examples of resins that form the base layer 1 include polyester, polyamide, polyolefin, epoxy resin, acrylic resin, fluororesin, polyurethane, silicone resin, and phenolic resin, as well as modified versions of these resins. The resin that forms the base layer 1 may also be a copolymer of these resins, or a modified version of the copolymer. It may also be a mixture of these resins.
基材層1を形成する樹脂としては、これらの中でも、好ましくはポリエステル、ポリアミドが挙げられる。 Of these, polyester and polyamide are preferred as resins for forming the base layer 1.
ポリエステルとしては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、共重合ポリエステル等が挙げられる。また、共重合ポリエステルとしては、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステル等が挙げられる。具体的には、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体としてエチレンイソフタレートと重合する共重合体ポリエステル(以下、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)にならって略す)、ポリエチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムスルホイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/フェニル-ジカルボキシレート)、ポリエチレン(テレフタレート/デカンジカルボキシレート)等が挙げられる。これらのポリエステルは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。 Specific examples of polyesters include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polyethylene isophthalate, and copolymer polyesters. Copolymer polyesters include those in which ethylene terephthalate is the main repeating unit. Specific examples include copolymer polyesters in which ethylene terephthalate is the main repeating unit polymerized with ethylene isophthalate (hereinafter abbreviated as polyethylene (terephthalate/isophthalate)), polyethylene (terephthalate/adipate), polyethylene (terephthalate/sodium sulfoisophthalate), polyethylene (terephthalate/sodium isophthalate), polyethylene (terephthalate/phenyl-dicarboxylate), and polyethylene (terephthalate/decanedicarboxylate). These polyesters may be used alone or in combination of two or more.
また、ポリアミドとしては、具体的には、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン610、ナイロン12、ナイロン46、ナイロン6とナイロン66との共重合体等の脂肪族ポリアミド;テレフタル酸及び/又はイソフタル酸に由来する構成単位を含むナイロン6I、ナイロン6T、ナイロン6IT、ナイロン6I6T(Iはイソフタル酸、Tはテレフタル酸を表す)等のヘキサメチレンジアミン-イソフタル酸-テレフタル酸共重合ポリアミド、ポリアミドMXD6(ポリメタキシリレンアジパミド)等の芳香族を含むポリアミド;ポリアミドPACM6(ポリビス(4‐アミノシクロヘキシル)メタンアジパミド)等の脂環式ポリアミド;さらにラクタム成分や、4,4’-ジフェニルメタン-ジイソシアネート等のイソシアネート成分を共重合させたポリアミド、共重合ポリアミドとポリエステルやポリアルキレンエーテルグリコールとの共重合体であるポリエステルアミド共重合体やポリエーテルエステルアミド共重合体;これらの共重合体等のポリアミドが挙げられる。これらのポリアミドは、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。 Specific examples of polyamides include aliphatic polyamides such as nylon 6, nylon 66, nylon 610, nylon 12, nylon 46, and copolymers of nylon 6 and nylon 66; hexamethylenediamine-isophthalic acid-terephthalic acid copolymer polyamides such as nylon 6I, nylon 6T, nylon 6IT, and nylon 6I6T (I represents isophthalic acid, T represents terephthalic acid) which contain structural units derived from terephthalic acid and/or isophthalic acid; aromatic polyamides such as polyamide MXD6 (polymetaxylylene adipamide); alicyclic polyamides such as polyamide PACM6 (polybis(4-aminocyclohexyl)methane adipamide); polyamides copolymerized with lactam components or isocyanate components such as 4,4'-diphenylmethane diisocyanate; polyesteramide copolymers and polyetheresteramide copolymers which are copolymers of copolymerized polyamides with polyesters or polyalkylene ether glycols; and other polyamide copolymers. These polyamides may be used alone or in combination of two or more.
基材層1は、ポリエステルフィルム、ポリアミドフィルム、及びポリオレフィンフィルムのうち少なくとも1つを含むことが好ましく、延伸ポリエステルフィルム、及び延伸ポリアミドフィルム、及び延伸ポリオレフィンフィルムのうち少なくとも1つを含むことが好ましく、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、延伸ポリブチレンテレフタレートフィルム、延伸ナイロンフィルム、延伸ポリプロピレンフィルムのうち少なくとも1つを含むことがさらに好ましく、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ポリブチレンテレフタレートフィルム、二軸延伸ナイロンフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルムのうち少なくとも1つを含むことがさらに好ましい。 The substrate layer 1 preferably includes at least one of a polyester film, a polyamide film, and a polyolefin film, preferably at least one of a stretched polyester film, a stretched polyamide film, and a stretched polyolefin film, more preferably at least one of a stretched polyethylene terephthalate film, a stretched polybutylene terephthalate film, a stretched nylon film, and a stretched polypropylene film, and even more preferably at least one of a biaxially oriented polyethylene terephthalate film, a biaxially oriented polybutylene terephthalate film, a biaxially oriented nylon film, and a biaxially oriented polypropylene film.
基材層1は、単層であってもよいし、2層以上により構成されていてもよい。基材層1が2層以上により構成されている場合、基材層1は、樹脂フィルムを接着剤などで積層させた積層体であってもよいし、樹脂を共押出しして2層以上とした樹脂フィルムの積層体であってもよい。また、樹脂を共押出しして2層以上とした樹脂フィルムの積層体を、未延伸のまま基材層1としてもよいし、一軸延伸または二軸延伸して基材層1としてもよい。 The base layer 1 may be a single layer, or may be composed of two or more layers. When the base layer 1 is composed of two or more layers, the base layer 1 may be a laminate in which resin films are laminated with an adhesive or the like, or a laminate of resin films formed by co-extrusion of resins into two or more layers. Furthermore, a laminate of resin films formed by co-extrusion of resins into two or more layers may be used as the base layer 1 without being stretched, or may be uniaxially or biaxially stretched to form the base layer 1.
基材層1において、2層以上の樹脂フィルムの積層体の具体例としては、ポリエステルフィルムとナイロンフィルムとの積層体、2層以上のナイロンフィルムの積層体、2層以上のポリエステルフィルムの積層体などが挙げられ、好ましくは、延伸ナイロンフィルムと延伸ポリエステルフィルムとの積層体、2層以上の延伸ナイロンフィルムの積層体、2層以上の延伸ポリエステルフィルムの積層体が好ましい。例えば、基材層1が2層の樹脂フィルムの積層体である場合、ポリエステル樹脂フィルムとポリエステル樹脂フィルムの積層体、ポリアミド樹脂フィルムとポリアミド樹脂フィルムの積層体、またはポリエステル樹脂フィルムとポリアミド樹脂フィルムの積層体が好ましく、ポリエチレンテレフタレートフィルムとポリエチレンテレフタレートフィルムの積層体、ナイロンフィルムとナイロンフィルムの積層体、またはポリエチレンテレフタレートフィルムとナイロンフィルムの積層体がより好ましい。また、ポリエステル樹脂は、例えば電解液が表面に付着した際に変色し難いことなどから、基材層1が2層以上の樹脂フィルムの積層体である場合、ポリエステル樹脂フィルムが基材層1の最外層に位置することが好ましい。 Specific examples of laminates of two or more resin films in the base layer 1 include a laminate of polyester film and nylon film, a laminate of two or more nylon film layers, and a laminate of two or more polyester film layers. Preferably, they are a laminate of stretched nylon film and stretched polyester film, a laminate of two or more stretched nylon film layers, or a laminate of two or more stretched polyester film layers. For example, when the base layer 1 is a laminate of two resin films, a laminate of polyester resin film and polyester resin film, a laminate of polyamide resin film and polyamide resin film, or a laminate of polyester resin film and polyamide resin film is preferred. A laminate of polyethylene terephthalate film and polyethylene terephthalate film, a laminate of nylon film and nylon film, or a laminate of polyethylene terephthalate film and nylon film is more preferred. Furthermore, because polyester resins are less likely to discolor when electrolyte solution adheres to their surface, it is preferable that the polyester resin film be the outermost layer of the base layer 1 when the base layer 1 is a laminate of two or more resin films.
基材層1が、2層以上の樹脂フィルムの積層体である場合、2層以上の樹脂フィルムは、接着剤を介して積層させてもよい。好ましい接着剤については、後述の接着剤層2で例示する接着剤と同様のものが挙げられる。なお、2層以上の樹脂フィルムを積層させる方法としては、特に制限されず、公知方法が採用でき、例えばドライラミネート法、サンドイッチラミネート法、押出ラミネート法、サーマルラミネート法などが挙げられ、好ましくはドライラミネート法が挙げられる。ドライラミネート法により積層させる場合には、接着剤としてポリウレタン接着剤を用いることが好ましい。このとき、接着剤の厚みとしては、例えば2~5μm程度が挙げられる。また、樹脂フィルムにアンカーコート層を形成し積層させても良い。アンカーコート層は、後述の接着剤層2で例示する接着剤と同様のものがあげられる。このとき、アンカーコート層の厚みとしては、例えば0.01~1.0μm程度が挙げられる。 When the substrate layer 1 is a laminate of two or more resin film layers, the two or more resin film layers may be laminated via an adhesive. Examples of preferred adhesives include those similar to those exemplified for adhesive layer 2, described below. The method for laminating two or more resin film layers is not particularly limited, and known methods can be used, such as dry lamination, sandwich lamination, extrusion lamination, and thermal lamination, with dry lamination being preferred. When laminating using the dry lamination method, a polyurethane adhesive is preferably used as the adhesive. In this case, the adhesive thickness can be, for example, approximately 2 to 5 μm. Alternatively, an anchor coat layer can be formed on the resin film before lamination. Examples of the anchor coat layer include those similar to those exemplified for adhesive layer 2, described below. In this case, the anchor coat layer thickness can be, for example, approximately 0.01 to 1.0 μm.
また、基材層1の表面及び内部の少なくとも一方には、滑剤、難燃剤、アンチブロッキング剤、酸化防止剤、光安定剤、粘着付与剤、耐電防止剤等の添加剤が存在していてもよい。添加剤は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。 Additives such as lubricants, flame retardants, antiblocking agents, antioxidants, light stabilizers, tackifiers, and antistatic agents may also be present on at least one of the surface and interior of the base layer 1. A single type of additive may be used, or two or more types may be mixed together.
本開示において、蓄電デバイス用外装材の成形性を高める観点からは、基材層1の表面には、滑剤が存在していることが好ましい。滑剤としては、特に制限されないが、好ましくはアミド系滑剤が挙げられる。アミド系滑剤の具体例としては、例えば、飽和脂肪酸アミド、不飽和脂肪酸アミド、置換アミド、メチロールアミド、飽和脂肪酸ビスアミド、不飽和脂肪酸ビスアミド、脂肪酸エステルアミド、芳香族ビスアミドなどが挙げられる。飽和脂肪酸アミドの具体例としては、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、ヒドロキシステアリン酸アミドなどが挙げられる。不飽和脂肪酸アミドの具体例としては、オレイン酸アミド、エルカ酸アミドなどが挙げられる。置換アミドの具体例としては、N-オレイルパルミチン酸アミド、N-ステアリルステアリン酸アミド、N-ステアリルオレイン酸アミド、N-オレイルステアリン酸アミド、N-ステアリルエルカ酸アミドなどが挙げられる。また、メチロールアミドの具体例としては、メチロールステアリン酸アミドなどが挙げられる。飽和脂肪酸ビスアミドの具体例としては、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンヒドロキシステアリン酸アミド、N,N’-ジステアリルアジピン酸アミド、N,N’-ジステアリルセバシン酸アミドなどが挙げられる。不飽和脂肪酸ビスアミドの具体例としては、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、N,N’-ジオレイルアジピン酸アミド、N,N’-ジオレイルセバシン酸アミドなどが挙げられる。脂肪酸エステルアミドの具体例としては、ステアロアミドエチルステアレートなどが挙げられる。また、芳香族ビスアミドの具体例としては、m-キシリレンビスステアリン酸アミド、m-キシリレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、N,N’-ジステアリルイソフタル酸アミドなどが挙げられる。滑剤は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 In the present disclosure, from the viewpoint of improving the formability of the exterior material for an electrical storage device, it is preferable that a lubricant be present on the surface of the base layer 1. The lubricant is not particularly limited, but preferably an amide-based lubricant is used. Specific examples of amide-based lubricants include saturated fatty acid amides, unsaturated fatty acid amides, substituted amides, methylolamides, saturated fatty acid bisamides, unsaturated fatty acid bisamides, fatty acid ester amides, and aromatic bisamides. Specific examples of saturated fatty acid amides include lauric acid amide, palmitic acid amide, stearic acid amide, behenic acid amide, and hydroxystearic acid amide. Specific examples of unsaturated fatty acid amides include oleic acid amide and erucic acid amide. Specific examples of substituted amides include N-oleyl palmitic acid amide, N-stearyl stearic acid amide, N-stearyl oleic acid amide, N-oleyl stearic acid amide, and N-stearyl erucic acid amide. Specific examples of methylolamides include methylol stearic acid amide. Specific examples of saturated fatty acid bisamides include methylene bisstearic acid amide, ethylene biscapric acid amide, ethylene bislauric acid amide, ethylene bisstearic acid amide, ethylene bishydroxystearic acid amide, ethylene bisbehenic acid amide, hexamethylene bisstearic acid amide, hexamethylene bisbehenic acid amide, hexamethylene hydroxystearic acid amide, N,N'-distearyl adipamide, N,N'-distearyl sebacic acid amide, etc. Specific examples of unsaturated fatty acid bisamides include ethylene bisoleic acid amide, ethylene biserucic acid amide, hexamethylene bisoleic acid amide, N,N'-dioleyl adipamide, N,N'-dioleyl sebacic acid amide, etc. Specific examples of fatty acid ester amides include stearamidoethyl stearate, etc. Specific examples of aromatic bisamides include m-xylylene bisstearic acid amide, m-xylylene bishydroxystearic acid amide, and N,N'-distearyl isophthalic acid amide. The lubricants may be used alone or in combination of two or more.
基材層1の表面に滑剤が存在する場合、その存在量としては、特に制限されないが、好ましくは約3mg/m2以上、より好ましくは4~15mg/m2程度、さらに好ましくは5~14mg/m2程度が挙げられる。 When a lubricant is present on the surface of the base layer 1, the amount thereof is not particularly limited, but is preferably about 3 mg/ m2 or more, more preferably about 4 to 15 mg/ m2 , and even more preferably about 5 to 14 mg/m2.
基材層1の表面に存在する滑剤は、基材層1を構成する樹脂に含まれる滑剤を滲出させたものであってもよいし、基材層1の表面に滑剤を塗布したものであってもよい。 The lubricant present on the surface of the base layer 1 may be a lubricant exuded from the resin that makes up the base layer 1, or a lubricant applied to the surface of the base layer 1.
基材層1の厚みについては、基材としての機能を発揮すれば特に制限されないが、例えば、3~50μm程度、好ましくは10~35μm程度が挙げられる。基材層1が、2層以上の樹脂フィルムの積層体である場合、各層を構成している樹脂フィルムの厚みとしては、それぞれ、好ましくは2~25μm程度が挙げられる。 The thickness of the substrate layer 1 is not particularly limited as long as it functions as a substrate, but examples include approximately 3 to 50 μm, and preferably approximately 10 to 35 μm. When the substrate layer 1 is a laminate of two or more resin film layers, the thickness of each resin film constituting each layer is preferably approximately 2 to 25 μm.
[接着剤層2]
本開示の蓄電デバイス用外装材において、接着剤層2は、基材層1とバリア層3との接着性を高めることを目的として、必要に応じて、これらの間に設けられる層である。
[Adhesive layer 2]
In the packaging material for an electricity storage device of the present disclosure, the adhesive layer 2 is a layer that is provided between the base layer 1 and the barrier layer 3 as needed for the purpose of increasing the adhesion between them.
接着剤層2は、基材層1とバリア層3とを接着可能である接着剤によって形成される。接着剤層2の形成に使用される接着剤は限定されないが、化学反応型、溶剤揮発型、熱溶融型、熱圧型等のいずれであってもよい。また、2液硬化型接着剤(2液性接着剤)であってもよく、1液硬化型接着剤(1液性接着剤)であってもよく、硬化反応を伴わない樹脂でもよい。また、接着剤層2は単層であってもよいし、多層であってもよい。 The adhesive layer 2 is formed from an adhesive capable of bonding the base layer 1 and the barrier layer 3. There are no limitations on the adhesive used to form the adhesive layer 2, and it may be any of a chemical reaction type, a solvent evaporation type, a hot melt type, a thermocompression type, etc. It may also be a two-component curing adhesive (two-component adhesive), a one-component curing adhesive (one-component adhesive), or a resin that does not involve a curing reaction. The adhesive layer 2 may be a single layer or multiple layers.
接着剤に含まれる接着成分としては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、共重合ポリエステル等のポリエステル;ポリエーテル;ポリウレタン;エポキシ樹脂;フェノール樹脂;ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、共重合ポリアミド等のポリアミド;ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィン、酸変性環状ポリオレフィンなどのポリオレフィン系樹脂;ポリ酢酸ビニル;セルロース;(メタ)アクリル樹脂;ポリイミド;ポリカーボネート;尿素樹脂、メラミン樹脂等のアミノ樹脂;クロロプレンゴム、ニトリルゴム、スチレン-ブタジエンゴム等のゴム;シリコーン樹脂等が挙げられる。これらの接着成分は1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの接着成分の中でも、好ましくはポリウレタン接着剤が挙げられる。また、これらの接着成分となる樹脂は適切な硬化剤を併用して接着強度を高めることができる。前記硬化剤は、接着成分の持つ官能基に応じて、ポリイソシアネート、多官能エポキシ樹脂、オキサゾリン基含有ポリマー、ポリアミン樹脂、酸無水物などから適切なものを選択する。 Specific examples of adhesive components include polyesters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polyethylene isophthalate, and copolymer polyesters; polyethers; polyurethanes; epoxy resins; phenolic resins; polyamides such as nylon 6, nylon 66, nylon 12, and copolymer polyamides; polyolefin resins such as polyolefins, cyclic polyolefins, acid-modified polyolefins, and acid-modified cyclic polyolefins; polyvinyl acetate; cellulose; (meth)acrylic resins; polyimides; polycarbonates; amino resins such as urea resins and melamine resins; rubbers such as chloroprene rubber, nitrile rubber, and styrene-butadiene rubber; and silicone resins. These adhesive components may be used alone or in combination. Among these adhesive components, polyurethane adhesives are preferred. Furthermore, the adhesive strength of these adhesive resins can be increased by using an appropriate curing agent. The curing agent is selected from polyisocyanates, multifunctional epoxy resins, oxazoline group-containing polymers, polyamine resins, acid anhydrides, and other materials depending on the functional groups of the adhesive components.
ポリウレタン接着剤としては、例えば、ポリオール化合物を含有する主剤と、イソシアネート化合物を含有する硬化剤とを含むポリウレタン接着剤が挙げられる。好ましくはポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、およびアクリルポリオール等のポリオールを主剤として、芳香族系又は脂肪族系のポリイソシアネートを硬化剤とした二液硬化型のポリウレタン接着剤が挙げられる。また、ポリオール化合物としては、繰り返し単位の末端の水酸基に加えて、側鎖にも水酸基を有するポリエステルポリオールを用いることが好ましい。接着剤層2がポリウレタン接着剤により形成されていることで蓄電デバイス用外装材に優れた電解液耐性が付与され、側面に電解液が付着しても基材層1が剥がれることが抑制される。 Examples of polyurethane adhesives include those containing a base agent containing a polyol compound and a curing agent containing an isocyanate compound. Preferred examples include two-component curing polyurethane adhesives that use a polyol such as polyester polyol, polyether polyol, or acrylic polyol as the base agent and an aromatic or aliphatic polyisocyanate as the curing agent. Furthermore, it is preferable to use a polyester polyol that has hydroxyl groups on the side chain in addition to the terminal hydroxyl groups of the repeating unit as the polyol compound. Forming the adhesive layer 2 from a polyurethane adhesive provides the electrical storage device exterior material with excellent electrolyte resistance, preventing peeling of the base layer 1 even when electrolyte adheres to the side surface.
また、全固体電池用外装材である場合には、接着剤層2は、後述する接着層5と同様、ポリエステル及びポリカーボネートの少なくとも一方と、脂環式イソシアネート化合物及び芳香族イソシアネート化合物の少なくとも一方とを含む樹脂組成物の硬化物によって形成されることが好ましい。これにより、全固体電池用外装材は、高温環境における基材層とバリア層とのデラミネーションが抑制される。接着材層2において、当該樹脂組成物の詳細については、接着層5と同様である。 Furthermore, in the case of an all-solid-state battery exterior material, adhesive layer 2, like adhesive layer 5 described below, is preferably formed from a cured product of a resin composition containing at least one of polyester and polycarbonate, and at least one of an alicyclic isocyanate compound and an aromatic isocyanate compound. This prevents delamination between the substrate layer and the barrier layer in a high-temperature environment in the all-solid-state battery exterior material. Details of the resin composition in adhesive layer 2 are the same as those for adhesive layer 5.
また、接着剤層2は、接着性を阻害しない限り他成分の添加が許容され、着色剤や熱可塑性エラストマー、粘着付与剤、フィラーなどを含有してもよい。接着剤層2が着色剤を含んでいることにより、蓄電デバイス用外装材を着色することができる。着色剤としては、顔料、染料などの公知のものが使用できる。また、着色剤は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。 In addition, the adhesive layer 2 may contain other components as long as they do not impair adhesion, such as colorants, thermoplastic elastomers, tackifiers, and fillers. By including a colorant in the adhesive layer 2, the electrical storage device packaging material can be colored. Known colorants such as pigments and dyes can be used. A single colorant may be used, or two or more colorants may be mixed together.
顔料の種類は、接着剤層2の接着性を損なわない範囲であれば、特に限定されない。有機顔料としては、例えば、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アンスラキノン系、ジオキサジン系、インジゴチオインジゴ系、ペリノン-ペリレン系、イソインドレニン系、ベンズイミダゾロン系等の顔料が挙げられ、無機顔料としては、カーボンブラック系、酸化チタン系、カドミウム系、鉛系、酸化クロム系、鉄系等の顔料が挙げられ、その他に、マイカ(雲母)の微粉末、魚鱗箔等が挙げられる。 There are no particular restrictions on the type of pigment, so long as it does not impair the adhesive properties of the adhesive layer 2. Examples of organic pigments include azo-based, phthalocyanine-based, quinacridone-based, anthraquinone-based, dioxazine-based, indigothioindigo-based, perinone-perylene-based, isoindolenine-based, and benzimidazolone-based pigments. Examples of inorganic pigments include carbon black-based, titanium oxide-based, cadmium-based, lead-based, chromium oxide-based, and iron-based pigments. Other examples include finely powdered mica and fish scale foil.
着色剤の中でも、例えば蓄電デバイス用外装材の外観を黒色とするためには、カーボンブラックが好ましい。 Among colorants, carbon black is preferred, for example, to give the exterior material for an electrical storage device a black appearance.
顔料の平均粒子径としては、特に制限されず、例えば、0.05~5μm程度、好ましくは0.08~2μm程度が挙げられる。なお、顔料の平均粒子径は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置で測定されたメジアン径とする。 The average particle size of the pigment is not particularly limited, but may be, for example, approximately 0.05 to 5 μm, and preferably approximately 0.08 to 2 μm. The average particle size of the pigment is the median diameter measured using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer.
接着剤層2における顔料の含有量としては、蓄電デバイス用外装材が着色されれば特に制限されず、例えば5~60質量%程度、好ましくは10~40質量%が挙げられる。 The pigment content in the adhesive layer 2 is not particularly limited as long as it colors the electrical storage device exterior material, but may be, for example, approximately 5 to 60% by mass, and preferably 10 to 40% by mass.
接着剤層2の厚みは、基材層1とバリア層3とを接着できれば、特に制限されないが、下限については、例えば、約1μm以上、約2μm以上が挙げられ、上限については、約10μm以下、約5μm以下が挙げられ、好ましい範囲については、1~10μm程度、1~5μm程度、2~10μm程度、2~5μm程度が挙げられる。 There are no particular restrictions on the thickness of the adhesive layer 2, as long as it can bond the base layer 1 and the barrier layer 3 together. However, the lower limit can be, for example, approximately 1 μm or more, or approximately 2 μm or more, and the upper limit can be approximately 10 μm or less, or approximately 5 μm or less. Preferred ranges include approximately 1 to 10 μm, approximately 1 to 5 μm, approximately 2 to 10 μm, and approximately 2 to 5 μm.
[着色層]
着色層は、基材層1とバリア層3との間に必要に応じて設けられる層である(図示を省略する)。接着剤層2を有する場合には、基材層1と接着剤層2との間、接着剤層2とバリア層3との間に着色層を設けてもよい。また、基材層1の外側に着色層を設けてもよい。着色層を設けることにより、蓄電デバイス用外装材を着色することができる。
[Colored layer]
The colored layer is a layer (not shown) that is provided as needed between the base material layer 1 and the barrier layer 3. When the adhesive layer 2 is provided, a colored layer may be provided between the base material layer 1 and the adhesive layer 2, or between the adhesive layer 2 and the barrier layer 3. Alternatively, a colored layer may be provided on the outside of the base material layer 1. By providing a colored layer, the packaging material for an electricity storage device can be colored.
着色層は、例えば、着色剤を含むインキを基材層1の表面、接着剤層2の表面、またはバリア層3の表面に塗布することにより形成することができる。着色剤としては、顔料、染料などの公知のものが使用できる。また、着色剤は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。 The colored layer can be formed, for example, by applying ink containing a colorant to the surface of the base layer 1, the surface of the adhesive layer 2, or the surface of the barrier layer 3. Known colorants such as pigments and dyes can be used as colorants. Furthermore, a single type of colorant may be used, or two or more types may be mixed together.
着色層に含まれる着色剤の具体例としては、[接着剤層2]の欄で例示したものと同じものが例示される。 Specific examples of colorants contained in the colored layer include the same as those exemplified in the [Adhesive Layer 2] section.
[バリア層3]
蓄電デバイス用外装材において、バリア層3は、少なくとも水分の浸入を抑止する層である。
[Barrier layer 3]
In the packaging material for an electricity storage device, the barrier layer 3 is a layer that at least prevents the penetration of moisture.
本開示の蓄電デバイス用外装材のバリア層3は、アルミニウム合金箔を含んでいる。 The barrier layer 3 of the electrical storage device packaging material disclosed herein contains aluminum alloy foil.
アルミニウム合金箔は、Fe(鉄):0.2質量%以上2.0質量%以下、Mg(マグネシウム):0.1質量%以上5.0質量%以下の組成を満たすアルミニウム合金箔を含む。アルミニウム合金箔の主成分はAl(アルミニウム)であり、例えば92.10質量%以上はアルミニウムにより構成されている。アルミニウム合金箔は、Si(ケイ素)を含むことが好ましい。ケイ素の含有率は、好ましくは約0.50質量%以下である。 The aluminum alloy foil contains aluminum alloy foil that satisfies the following composition: Fe (iron): 0.2% by mass to 2.0% by mass, and Mg (magnesium): 0.1% by mass to 5.0% by mass. The main component of the aluminum alloy foil is Al (aluminum), and for example, 92.10% by mass or more is made up of aluminum. The aluminum alloy foil preferably contains Si (silicon). The silicon content is preferably approximately 0.50% by mass or less.
また、アルミニウム合金箔において、Fe、Mg、及びAl以外の他の成分が含まれていてもよい。他の成分としては、例えば、Si(ケイ素)、Mn(マンガン)、Cu(銅)、Cr(クロム)、Zn(亜鉛)等の不可避不純物が挙げられる。アルミニウム合金箔中の不可避不純物は、例えば、個々に0.10質量%以下かつ合計で0.40質量%以下である。他の成分は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。 The aluminum alloy foil may also contain other components in addition to Fe, Mg, and Al. Examples of other components include inevitable impurities such as Si (silicon), Mn (manganese), Cu (copper), Cr (chromium), and Zn (zinc). The inevitable impurities in the aluminum alloy foil may each be 0.10% by mass or less and may total 0.40% by mass or less. The other components may be one type or two or more types.
アルミニウム合金箔において、Feは、鋳造時にAl-Fe系金属間化合物として晶出し、前記化合物のサイズが大きい場合は焼鈍時に再結晶のサイトとなるため、再結晶粒を微細化する効果がある。Feの含有量が下限(0.2質量%)を下回ると、粗大な金属間化合物の分布密度が低くなり、結晶粒微細化の効果が低く、最終的な結晶粒径分布も不均一となる。Feの含有量が上限(2.0質量%)を超えると、結晶粒微細化の効果が飽和もしくは却って低下し、さらに鋳造時に生成されるAl-Fe系金属間化合物のサイズが非常に大きくなり、アルミニウム合金箔の伸びと圧延性が低下する。このため、Feの含有量を上記範囲0.2質量%以上2.0質量%以下に定める。同様の理由でFeの含有量は下限0.5質量%とするのが好ましく、さらに同様の理由でFeの含有量は下限1.0質量%、上限1.8質量%とすることが一層好ましい。 In aluminum alloy foil, Fe crystallizes as Al-Fe intermetallic compounds during casting. If the size of these compounds is large, they become recrystallization sites during annealing, thereby refining the recrystallized grains. If the Fe content is below the lower limit (0.2 mass%), the distribution density of coarse intermetallic compounds decreases, the effect of grain refinement is reduced, and the final grain size distribution becomes non-uniform. If the Fe content exceeds the upper limit (2.0 mass%), the effect of grain refinement saturates or even decreases. Furthermore, the size of the Al-Fe intermetallic compounds formed during casting becomes very large, resulting in reduced elongation and rollability of the aluminum alloy foil. For this reason, the Fe content is set to the above range of 0.2 mass% to 2.0 mass%. For the same reasons, a lower limit of 0.5 mass% is preferable, and for the same reasons, a lower limit of 1.0 mass% and an upper limit of 1.8 mass% are even more preferable.
アルミニウム合金箔において、Mgは、アルミニウムに固溶し、固溶強化によってアルミニウム合金箔の強度を高めることができる。また、Mgはアルミニウムに固溶し易い為、Feと共に含有しても金属間化合物が粗大化し成形性や圧延性が低下する危険性は低い。Mgの含有量が下限(0.1質量%)を下回ると強度の向上が不十分となり、上限(5.0質量%)を超えるとアルミニウム合金箔が硬くなり圧延性の低下や成形性の低下を招く。特に好ましい下限は0.5質量%である。Mgの含有量が5.0質量%を超えるとアルミニウム合金箔は硬くなり成形性や圧延性は低下するが、非常に高い強度を有するアルミニウム合金箔を得ることができる。Mgの含有量を0.5質量%超4.5質量%以下の範囲とすることが望ましい。また、Mgを添加することで蓄電デバイス用外装材の電解液に対する耐食性が向上する。メカニズムの詳細は明らかではないが、Mg添加量が多いほどアルミニウム合金箔と電解液中のリチウムなどが反応しにくくなり、アルミニウム合金箔の微粉化や貫通孔の発生を抑制することができる。 In aluminum alloy foil, Mg dissolves in aluminum and can increase the strength of the foil through solid-solution strengthening. Furthermore, because Mg dissolves readily in aluminum, its inclusion with Fe reduces the risk of coarsening intermetallic compounds and reducing formability and rollability. If the Mg content falls below the lower limit (0.1% by mass), the strength improvement is insufficient. If the Mg content exceeds the upper limit (5.0% by mass), the aluminum alloy foil becomes hard, resulting in reduced rollability and formability. A particularly preferred lower limit is 0.5% by mass. If the Mg content exceeds 5.0% by mass, the aluminum alloy foil becomes hard and its formability and rollability deteriorate, but it can achieve extremely high strength. It is desirable to limit the Mg content to more than 0.5% by mass and up to 4.5% by mass. Furthermore, the addition of Mg improves the corrosion resistance of the electrical storage device exterior material to the electrolyte. Although the details of the mechanism are not clear, the more Mg added, the less likely the aluminum alloy foil is to react with lithium and other substances in the electrolyte, which can prevent the aluminum alloy foil from pulverizing and the formation of through holes.
アルミニウム合金箔において、Siは、微量であればアルミニウム合金箔の強度を高める目的で添加されることもあるが、本開示においては0.5質量%以下とすることにより、鋳造時に生成されるAl-Fe-Si系金属間化合物のサイズが小さくなり、アルミニウム合金箔の伸びや成形性が高められる。よって、アルミニウム合金箔の厚みが薄い場合にも、金属間化合物を起点とした破断が生じ難く、圧延性も向上する。またMg含有量の多い合金にSiを多量に添加しないことで、Mg-Si系析出物の生成量が少なくなり、圧延性の低下やMgの固溶量の低下が生じ難く、強度低下を招きにくくなる。同様の理由でSiの含有量を0.2質量%以下に抑えることが望ましい。Si含有量の下限値は、望ましくは0.001質量%であり、より望ましくは0.005質量%である。なお、Siの含有量が低い程、成形性、圧延性、結晶粒の微細化度合い、そして延性が良好という傾向を有する。 In aluminum alloy foil, trace amounts of Si are sometimes added to increase the strength of the foil. However, in this disclosure, a content of 0.5% by mass or less reduces the size of the Al-Fe-Si intermetallic compounds formed during casting, improving the elongation and formability of the aluminum alloy foil. Therefore, even when the aluminum alloy foil is thin, fracture originating from the intermetallic compounds is less likely to occur, and rollability is improved. Furthermore, by not adding large amounts of Si to alloys with a high Mg content, the amount of Mg-Si precipitates formed is reduced, reducing the likelihood of reduced rollability and the amount of Mg in solid solution, and thus reducing strength. For the same reason, it is desirable to limit the Si content to 0.2% by mass or less. The lower limit of the Si content is preferably 0.001% by mass, and more preferably 0.005% by mass. Note that a lower Si content tends to result in better formability, rollability, grain refinement, and ductility.
アルミニウム合金箔は、CuやMnなどの不可避不純物を含むことができる。これらの不純物は、例えば、それぞれ0.1質量%以下の含有量とするのが望ましい。なお、本開示としては、前記不可避不純物の含有量の上限が上記数値に限定されるものではない。ただし、Mnはアルミニウムに固溶し難いため、Mgと異なり固溶強化によってアルミニウム合金箔の強度を大きく高めることは期待できない。またFe含有量の多い合金にMnを多量に添加すると、金属間化合物の粗大化やAl-Fe-Mn系の巨大金属間化合物生成の危険性が高くなり、圧延性や成形性の低下を招く恐れがある。このため、Mn含有量は0.1質量%以下とするのが望ましい。Mn含有量は、より望ましくは0.08質量%以下である。また、Mn含有量の下限値は、望ましくは0.001質量%であり、より望ましくは0.005質量%である。 Aluminum alloy foil may contain unavoidable impurities such as Cu and Mn. The content of each of these impurities is preferably, for example, 0.1% by mass or less. Note that this disclosure does not limit the upper limit of the content of the unavoidable impurities to the above values. However, because Mn is difficult to dissolve in aluminum, unlike Mg, it is not expected to significantly increase the strength of aluminum alloy foil through solid solution strengthening. Furthermore, adding large amounts of Mn to alloys with a high Fe content increases the risk of coarsening of intermetallic compounds and the formation of large Al-Fe-Mn intermetallic compounds, which may result in reduced rollability and formability. For this reason, the Mn content is preferably 0.1% by mass or less. The Mn content is more preferably 0.08% by mass or less. The lower limit of the Mn content is preferably 0.001% by mass, and more preferably 0.005% by mass.
本開示において、成形性に優れ、かつ、電解液が付着した状態で通電が生じた場合の腐食が効果的に抑制された蓄電デバイス用外装材とする観点から、アルミニウム合金箔において、Mn(マンガン):0.1質量%以下の組成を満たすことが好ましく、Mn:0.01質量%以上0.1質量%以下の組成を満たすことがより好ましく、Mn:0.01質量%以上0.08質量%以下の組成を満たすことがより好ましい。 In the present disclosure, from the viewpoint of providing an exterior material for an electricity storage device that has excellent formability and that effectively suppresses corrosion when electricity is passed through it with an electrolyte attached, the aluminum alloy foil preferably has a composition of Mn (manganese) of 0.1% by mass or less, more preferably has a composition of Mn of 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less, and even more preferably has a composition of Mn of 0.01% by mass or more and 0.08% by mass or less.
アルミニウム合金箔の好ましい組成及び特性について、より具体的に説明する。 The preferred composition and properties of aluminum alloy foil are now explained in more detail.
・Fe:0.2質量%以上2.0質量%以下
Feは、鋳造時にAl-Fe系金属間化合物として晶出し、前記化合物のサイズが大きい場合は焼鈍時に再結晶のサイトとなるため、再結晶粒を微細化する効果がある。Feの含有量が下限を下回ると、粗大な金属間化合物の分布密度が低くなり、結晶粒微細化の効果が低く、最終的な結晶粒径分布も不均一となる。含有量が上限を超えると、結晶粒微細化の効果が飽和もしくは却って低下し、さらに鋳造時に生成されるAl-Fe系金属間化合物のサイズが非常に大きくなり、箔の伸びと圧延性が低下する。このため、Feの含有量を上記範囲に定める。同様の理由でFeの含有量は下限0.5質量%とするのが好ましく、さらに同様の理由でFeの含有量は下限1.0質量%、上限1.8質量%とすることが一層好ましい。
Fe: 0.2% by mass or more and 2.0% by mass or less. Fe crystallizes as Al-Fe intermetallic compounds during casting, and if the size of these compounds is large, they become recrystallization sites during annealing, thereby having the effect of recrystallizing grains. If the Fe content is below the lower limit, the distribution density of coarse intermetallic compounds decreases, the effect of grain refinement is low, and the final grain size distribution becomes non-uniform. If the Fe content exceeds the upper limit, the effect of grain refinement saturates or even decreases, and further, the size of the Al-Fe intermetallic compounds generated during casting becomes very large, resulting in reduced elongation and rollability of the foil. For this reason, the Fe content is set within the above range. For the same reasons, the lower limit of the Fe content is preferably 0.5% by mass, and even more preferably, the lower limit of the Fe content is 1.0% by mass and the upper limit is 1.8% by mass.
・Mg:0.1質量%以上5.0質量%以下
Mgはアルミニウムに固溶し、固溶強化によって軟質箔の強度を高めることが出来る。またMgはアルミニウムに固溶し易い為、Feと共に含有しても金属間化合物が粗大化し成形性や圧延性が低下する危険性は低い。Mgの含有量が下限を下回ると強度の向上が不十分となり、上限を超えるとアルミニウム合金箔が硬くなり圧延性の低下や成形性の低下を招く。特に好ましい範囲は0.5質量%以上5.0質量%以下である。
またMgを添加することでリチウムイオン二次電池の電解液に対する耐食性が向上することも確認された。メカニズムの詳細は明らかではないが、Mg添加量が多いほどアルミニウム合金箔と電解液中のリチウムが反応しにくくなり、アルミニウム合金箔の微粉化や貫通孔の発生を抑制することが出来る。成形性は若干低下するが、特に明瞭な耐食性向上を期待する場合にもMg下限を0.5質量%とすることが望ましい。
Mg: 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less Mg dissolves in aluminum and can increase the strength of the soft foil through solid solution strengthening. Furthermore, because Mg easily dissolves in aluminum, even when it is contained together with Fe, there is little risk of the intermetallic compounds becoming coarse and reducing formability and rollability. If the Mg content is below the lower limit, the improvement in strength becomes insufficient, while if it exceeds the upper limit, the aluminum alloy foil becomes hard, resulting in reduced rollability and formability. A particularly preferred range is 0.5% by mass or more and 5.0% by mass or less.
It has also been confirmed that the addition of Mg improves corrosion resistance against the electrolyte of lithium-ion secondary batteries. Although the details of the mechanism are not clear, the greater the amount of Mg added, the less likely the aluminum alloy foil is to react with lithium in the electrolyte, thereby suppressing pulverization of the aluminum alloy foil and the occurrence of through-holes. Although formability is slightly reduced, it is desirable to set the lower limit of Mg to 0.5 mass% even when a particularly clear improvement in corrosion resistance is expected.
・好ましくはSi:0.5質量%以下
Siは微量であれば箔の強度を高める目的で添加されることもあるが、本開示においては0.5%以下とすることにより、鋳造時に生成されるAl-Fe-Si系金属間化合物のサイズが小さくなり、箔の伸びや成形性が高められ、箔厚みが薄い場合にも、金属間化合物を起点とした破断が生じにくく圧延性も高められるため、0.5質量%以下が好ましい。またSiを多量に添加しないことでMg-Si系析出物の生成量が少なくなり、圧延性の低下やMgの固溶量の低下が生じ難く、強度低下を招きにくくなる。同様の理由でSiの含有量を0.2質量%以下に抑えることが望ましい。Siが低い程、成形性、圧延性、結晶粒の微細化度合い、そして延性が良好になる傾向を有している。
Si: preferably 0.5% by mass or less. Although trace amounts of Si may be added to increase the strength of the foil, in the present disclosure, a content of 0.5% or less reduces the size of the Al-Fe-Si intermetallic compounds generated during casting, improving the elongation and formability of the foil. Even when the foil is thin, fracture originating from the intermetallic compounds is less likely to occur, and rollability is also improved. Therefore, a content of 0.5% by mass or less is preferred. Furthermore, not adding a large amount of Si reduces the amount of Mg-Si precipitates generated, making it less likely to cause a decrease in rollability or a decrease in the amount of Mg in solid solution, and therefore less likely to result in a decrease in strength. For the same reason, it is desirable to limit the Si content to 0.2% by mass or less. The lower the Si content, the better the formability, rollability, degree of crystal grain refinement, and ductility tend to be.
・不可避不純物
その他に、CuやMnなどの不可避不純物を含むことができる。これらの不純物は、0.1質量%以下とするのが望ましい。なお、本開示としては、前記不可避不純物の含有量の上限が上記数値に限定されるものではない。
ただし、Mnはアルミニウムに固溶し難いため、Mgと異なり固溶強化によって軟質箔の強度を大きく高めることは期待できない。またFe含有量の多い合金にMnを多量に添加すると、金属間化合物の粗大化やAl-Fe-Mn系の巨大金属間化合物生成の危険性が高くなり、圧延性や成形性の低下を招く恐れがある。このため、Mn含有量は0.1質量%以下とするのが望ましい。
Inevitable impurities: In addition, unavoidable impurities such as Cu and Mn may be contained. The content of these impurities is preferably 0.1% by mass or less. However, in the present disclosure, the upper limit of the content of the unavoidable impurities is not limited to the above numerical values.
However, since Mn is difficult to dissolve in aluminum, unlike Mg, it cannot be expected to significantly increase the strength of the soft foil through solid solution strengthening. Furthermore, adding a large amount of Mn to an alloy with a high Fe content increases the risk of coarsening of intermetallic compounds and the formation of giant Al-Fe-Mn intermetallic compounds, which may lead to a decrease in rollability and formability. For this reason, it is desirable to keep the Mn content at 0.1 mass% or less.
・集合組織としてCopper方位、R方位の各方位密度がそれぞれ15以下
集合組織は箔の機械的性質や成形性に大きな影響を及ぼす。良好な成形性を得るためにCоpper方位とR方位の密度をそれぞれ15以下に保つのが望ましい。より好ましくは各方位密度がそれぞれ10以下である。
- The orientation density of the Copper orientation and the R orientation as texture is 15 or less. Texture has a significant effect on the mechanical properties and formability of the foil. To obtain good formability, it is desirable to keep the density of the Copper orientation and the R orientation each 15 or less. More preferably, each orientation density is 10 or less.
・表面のMg濃度が5.0原子パーセント以上、且つ酸化皮膜厚み80Å以上(Mg:0.1質量%以上1.5質量%以下の場合)
メカニズムの詳細は明らかではないが、箔表面のMg濃度と酸化皮膜厚みはリチウムイオン二次電池の電解液に対する耐食性に寄与することが確認されている。箔表面のMg濃度が高く、且つ厚い酸化皮膜が形成されることで耐食性が向上する。このため、Mg:0.1質量%以上1.5質量%以下の場合、アルミニウム箔表面のMg濃度を5.0原子パーセント以上、且つ酸化皮膜厚み80Å以上とするのが望ましい。より好ましくは表面のMg濃度が15.0原子パーセント以上、且つ酸化皮膜厚み200Å以上である。さらに望ましくは表面のMg濃度20.0原子パーセント以上である。
- The Mg concentration on the surface is 5.0 atomic percent or more and the oxide film thickness is 80 Å or more (Mg: 0.1 mass% to 1.5 mass%)
Although the details of the mechanism are unclear, it has been confirmed that the Mg concentration and oxide film thickness on the foil surface contribute to corrosion resistance against the electrolyte of lithium-ion secondary batteries. A high Mg concentration on the foil surface and the formation of a thick oxide film improve corrosion resistance. Therefore, when Mg is 0.1 mass% or more and 1.5 mass% or less, it is desirable for the Mg concentration on the aluminum foil surface to be 5.0 atomic percent or more and the oxide film thickness to be 80 Å or more. More preferably, the surface Mg concentration is 15.0 atomic percent or more and the oxide film thickness is 200 Å or more. Even more preferably, the surface Mg concentration is 20.0 atomic percent or more.
・表面のMg濃度が15.0原子パーセント以上、且つ酸化皮膜厚み120Å以上(Mg:1.5質量%超5.0質量%以下の場合)
前記の通り、メカニズムの詳細は明らかではないが、箔表面のMg濃度と酸化皮膜厚みはリチウムイオン二次電池の電解液に対する耐食性に寄与することが確認されている。箔表面のMg濃度が高く、且つ厚い酸化皮膜が形成されることで耐食性が向上する。このため、Mg:1.5質量%超5.0質量%以下の場合、アルミニウム箔表面のMg濃度を15.0原子パーセント以上、且つ酸化皮膜厚み120Å以上とするのが望ましい。より好ましくは表面のMg濃度が20.0原子パーセント以上、且つ酸化皮膜厚み220Å以上である。さらに望ましくは表面のMg濃度25.0原子パーセント以上である。
- The Mg concentration on the surface is 15.0 atomic percent or more and the oxide film thickness is 120 Å or more (Mg: more than 1.5 mass% and 5.0 mass% or less)
As mentioned above, although the details of the mechanism are unclear, it has been confirmed that the Mg concentration and oxide film thickness on the foil surface contribute to corrosion resistance against the electrolyte of lithium-ion secondary batteries. A high Mg concentration on the foil surface and the formation of a thick oxide film improve corrosion resistance. Therefore, when the Mg content is more than 1.5 mass% and not more than 5.0 mass%, it is desirable for the Mg concentration on the aluminum foil surface to be 15.0 atomic percent or more and the oxide film thickness to be 120 Å or more. More preferably, the surface Mg concentration is 20.0 atomic percent or more and the oxide film thickness is 220 Å or more. Even more preferably, the surface Mg concentration is 25.0 atomic percent or more.
・後方散乱電子回折による単位面積あたりの大角粒界の長さをL1、小角粒界の長さをL2としたとき、L1/L2>3.0
焼鈍後の再結晶粒組織における大角粒界(HAGB;High-Angle Grain Boundary)と小角粒界(LAGB;Low-Angle Grain Boundary)の割合が箔の伸びや成形性に影響を及ぼす。最終焼鈍後の再結晶粒組織においてLAGBの割合を低くすることで、変形の局在化を抑制し、伸びや成形性が高められる。この為L1/L2>3.0としてHAGBの割合を高くすることで高い伸びや良好な成形性が期待できる。より好ましくはL1/L2>5.0である。
When the length of a high-angle grain boundary per unit area measured by backscattered electron diffraction is L1 and the length of a low-angle grain boundary is L2, L1/L2 > 3.0
The proportion of high-angle grain boundaries (HAGBs) and low-angle grain boundaries (LAGBs) in the recrystallized grain structure after annealing affects the elongation and formability of the foil. By reducing the proportion of LAGBs in the recrystallized grain structure after final annealing, localized deformation is suppressed, and elongation and formability are improved. Therefore, by setting L1/L2 > 3.0 and increasing the proportion of HAGBs, high elongation and good formability can be expected. More preferably, L1/L2 > 5.0.
・引張強さ:110MPa以上180MPa以下(Mg:0.1質量%以上1.5質量%以下の場合)
Mg:0.1質量%以上1.5質量%以下の場合、既存のJIS A8079や8021等の箔に対し、劇的に耐衝撃性や突刺し強度を向上させるためには110MPa以上の引張強度が必要である。引張強さが180MPa以下とすることが好ましい。
引張強さは、組成の選定と、結晶粒サイズの最適化により達成することができる。
Tensile strength: 110 MPa or more and 180 MPa or less (when Mg: 0.1 mass% or more and 1.5 mass% or less)
When Mg is 0.1% by mass or more and 1.5% by mass or less, a tensile strength of 110 MPa or more is required to dramatically improve impact resistance and puncture strength compared to existing foils such as JIS A8079 and 8021. The tensile strength is preferably 180 MPa or less.
Tensile strength can be achieved by composition selection and optimization of grain size.
・引張強さ:180MPa以上(Mg:1.5質量%超5.0質量%以下の場合)
Mg:1.5質量%超5.0質量%以下の場合、既存のJIS A8079や8021等の箔に対し、劇的に耐衝撃性や突刺し強度を向上させるためには180MPa以上の引張強度が好ましい。同様の理由で引張強さは200MPa以上であることが望ましい。ただし成形性は引張強さが高い程低下する為、成形性を重視する場合は引張強さを押さえた方が良い。
前記の通り、引張強さは、組成の選定と結晶粒サイズの最適化により達成することができる。
Tensile strength: 180 MPa or more (Mg: more than 1.5 mass% and less than 5.0 mass%)
When the Mg content is more than 1.5% by mass and not more than 5.0% by mass, a tensile strength of 180 MPa or more is preferred in order to dramatically improve impact resistance and puncture strength compared to existing foils such as JIS A8079 and 8021. For the same reason, the tensile strength is preferably 200 MPa or more. However, since formability decreases as the tensile strength increases, it is better to keep the tensile strength low when formability is important.
As mentioned above, tensile strength can be achieved by optimizing composition and grain size.
・破断伸び:10%以上(Mg:0.1質量%以上1.5質量%以下の場合)
成形性に対する伸びの影響はその成形方法によって大きく異なり、また伸びだけで成形性が決定されるわけではない。アルミニウム包装材で良く用いられる張出し加工においては、アルミニウム合金箔の伸びが高い程成形性は有利であり、Mg:0.1質量%以上1.5質量%以下の場合、10%以上の伸びを有することが望ましい。
伸びの特性は、組成の選定と、結晶粒サイズの微細化により達成することができる。
Breaking elongation: 10% or more (when Mg: 0.1% by mass or more and 1.5% by mass or less)
The effect of elongation on formability varies greatly depending on the forming method, and formability is not determined solely by elongation. In the stretching process often used for aluminum packaging materials, the higher the elongation of the aluminum alloy foil, the more advantageous the formability. When the Mg content is 0.1% by mass or more and 1.5% by mass or less, it is desirable for the aluminum alloy foil to have an elongation of 10% or more.
The elongation properties can be achieved by selecting the composition and by reducing the grain size.
・破断伸び:15%以上(Mg:1.5質量%超5.0質量%以下の場合)
前記の通り、成形性に対する伸びの影響はその成形方法によって大きく異なり、また伸びだけで成形性が決定されるわけではないが、アルミニウム包装材で良く用いられる張出し加工においては、アルミニウム合金箔の伸びが高い程成形性は有利であり、Mg:1.5質量%超5.0質量%以下の場合、15%以上の伸びを有することが望ましい。
前記の通り、伸びの特性は、組成の選定と結晶粒サイズの微細化により達成することができる。
Breaking elongation: 15% or more (Mg: more than 1.5% by mass and 5.0% by mass or less)
As described above, the effect of elongation on formability varies greatly depending on the forming method, and formability is not determined solely by elongation. However, in the stretching process that is often used for aluminum packaging materials, the higher the elongation of the aluminum alloy foil, the more advantageous the formability is. When the Mg content is more than 1.5 mass % and not more than 5.0 mass %, it is desirable for the aluminum alloy foil to have an elongation of 15% or more.
As mentioned above, the elongation properties can be achieved by selecting the composition and by refining the grain size.
・平均結晶粒径:25μm以下
軟質アルミニウム合金箔は結晶粒が微細になることで、変形した際の箔表面の肌荒れを抑制することができ、高い伸びとそれに伴う高い成形性が期待できる。なお、この結晶粒径の影響は箔の厚みが薄い程大きくなる。高い伸び特性やそれに伴う高成形性を実現するには平均結晶粒径が25μm以下であることが望ましい。
平均結晶粒径は、組成の選定と、均質化処理や冷間圧延率の最適化を図った製造条件により達成することができる。
Average crystal grain size: 25 μm or less. The fine crystal grains of soft aluminum alloy foil can suppress the surface roughness of the foil when deformed, and high elongation and therefore high formability can be expected. The effect of this crystal grain size becomes greater as the foil thickness becomes thinner. To achieve high elongation properties and the resulting high formability, it is desirable for the average crystal grain size to be 25 μm or less.
The average crystal grain size can be achieved by selecting the composition and optimizing the manufacturing conditions such as homogenization treatment and cold rolling reduction.
アルミニウム合金箔の好ましい組成としては、例えば以下の具体例1,2の組成を満たすものが挙げられる。 Preferred compositions of aluminum alloy foil include those satisfying the compositions of specific examples 1 and 2 below.
・具体例1
Si:0.1質量%以上0.5質量%以下、Fe:0.2質量%以上2.0質量%以下、Mg:0.1質量%以上5.0質量%以下、Mn:0.05質量%以上0.1質量%以下、Cu:0.0質量%以上0.1質量%以下、Cr:0.0質量%以上0.1質量%以下、Zr:0.0質量%以上0.1質量%以下であり、その他の不可避不純物が、個々に0.05質量%以下かつ合計で0.15質量%以下であり、残部がAlである。
・Specific example 1
Si: 0.1% by mass or more and 0.5% by mass or less, Fe: 0.2% by mass or more and 2.0% by mass or less, Mg: 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less, Mn: 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less, Cu: 0.0% by mass or more and 0.1% by mass or less, Cr: 0.0% by mass or more and 0.1% by mass or less, Zr: 0.0% by mass or more and 0.1% by mass or less, other inevitable impurities are each 0.05% by mass or less and 0.15% by mass or less in total, and the balance is Al.
・具体例2
Si:0.1質量%以上0.5質量%以下、Fe:0.2質量%以上2.0質量%以下、Mg:0.1質量%以上5.0質量%以下、Mn:0.1質量%、Cu:0.0質量%、Cr:0.0質量%、Zr:0.0質量%であり、その他の不可避不純物が、個々に0.05質量%以下かつ合計で0.15質量%以下であり、残部がAlであることがより好ましい。また、アルミニウム合金箔は、Si:0.5質量%以下、Fe:0.2質量%以上2.0質量%以下、Mg:0.1質量%以上5.0質量%以下、Mn:0.1質量%、Cu:0.0質量%、Cr:0.0質量%、Zr:0.0質量%であり、その他の不可避不純物が、個々に0.05質量%以下かつ合計で0.15質量%以下であり、残部がAlである。
・Specific example 2
More preferably, the aluminum alloy foil contains 0.1% by mass or more and 0.5% by mass or less of Si, 0.2% by mass or more and 2.0% by mass or less of Fe, 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less of Mg, 0.1% by mass or more and 0.1% by mass or less of Mn, 0.1% by mass or more and 0.0% by mass or less of Cu, 0.0% by mass or more and 0.15% by mass or less of Cr, 0.0% by mass or less of Zr, and other inevitable impurities are each 0.05% by mass or less and 0.15% by mass or less in total, with the balance being Al.
既存のJIS A8079や8021等のアルミニウム合金箔に対し、劇的に耐衝撃性や突刺し強度を向上させるためには、アルミニウム合金箔の引張強さは100MPa以上であることが望ましく、200MPa以上であることがより望ましい。引張強さの上限値は350MPaであることが望ましい。また、引張強さは、200MPa以上350MPa以下であることが望ましく、200MPa以上310MPa以下であることがより望ましい。ただし、成形性は、引張強さが高い程低下する為、成形性を重視する場合は引張強さを抑さえた方が良い。蓄電デバイス用外装材の成形性を高める観点からは、前記アルミニウム合金箔は、JIS Z2241:2011の規定に準拠して、JIS5号試験片について測定される、引張強さが100MPa以上180MPa以下であることが好ましい。当該引張強さは、具体的には、実施例に記載の方法により測定される。アルミニウム合金箔の引張強さは、組成の選定と結晶粒サイズの最適化により達成することができる。 To dramatically improve impact resistance and puncture strength compared to existing aluminum alloy foils such as JIS A8079 and JIS A8021, the tensile strength of the aluminum alloy foil is preferably 100 MPa or more, and more preferably 200 MPa or more. The upper limit of the tensile strength is preferably 350 MPa. Furthermore, the tensile strength is preferably 200 MPa or more and 350 MPa or less, and more preferably 200 MPa or more and 310 MPa or less. However, since formability decreases as the tensile strength increases, it is better to keep the tensile strength low when formability is important. From the perspective of improving the formability of the exterior material for an energy storage device, the aluminum alloy foil preferably has a tensile strength of 100 MPa or more and 180 MPa or less, as measured on a JIS No. 5 test piece in accordance with JIS Z2241:2011. Specifically, the tensile strength is measured by the method described in the Examples. The tensile strength of the aluminum alloy foil can be achieved by selecting the composition and optimizing the crystal grain size.
アルミニウム合金箔の成形性に対する伸びの影響は、その成形方法によって大きく異なり、また伸びだけで成形性が決定されるわけではない。アルミニウム合金箔を用いた外装材に対する張出し加工においては、アルミニウム合金箔の伸びが高い程、成形には有利である。前記アルミニウム合金箔は、JIS Z2241:2011の規定に準拠して、JIS5号試験片について測定される破断伸びが、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上である。破断伸びの上限値は40%であることが望ましく、30%であることがより望ましい。また、破断伸びは0%以上40%であることが望ましく、15%以上40%であることがより望ましく、15%以上30%であることがさらに望ましい。当該破断伸びは、具体的には、実施例に記載の方法により測定される。アルミニウム合金箔の伸びの特性は、組成の選定と結晶粒サイズの微細化により達成することができる。 The effect of elongation on the formability of aluminum alloy foil varies greatly depending on the forming method, and formability is not determined solely by elongation. When stretching aluminum alloy foil for exterior packaging materials, the higher the elongation of the aluminum alloy foil, the more advantageous it is for forming. The aluminum alloy foil preferably has a breaking elongation of 10% or more, more preferably 15% or more, measured using a JIS No. 5 test piece in accordance with JIS Z2241:2011. The upper breaking elongation limit is preferably 40%, more preferably 30%. Furthermore, the breaking elongation is preferably 0% to 40%, more preferably 15% to 40%, and even more preferably 15% to 30%. Specifically, the breaking elongation is measured using the method described in the Examples. The elongation characteristics of aluminum alloy foil can be achieved by selecting the composition and refining the crystal grain size.
以上のような組成及び特性を満たすアルミニウム合金箔は、例えば、JIS H4000:2014の合金番号A5000番台の組成を有するアルミニウム合金をベースとして組成を調整し、公知のアルミニウム合金箔の製法と同様、例えば、溶融、均質化処理、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延、最終焼鈍の各工程を経て製造することができる。アルミニウム合金箔の製造条件については、例えば特開2005-163077号公報の記載などを参考にすることができる。また、アルミニウム合金箔に含まれる各化学成分の分析は、JIS H4160-1994に規定された分析試験によって行う。 Aluminum alloy foil satisfying the above-described composition and properties can be manufactured by adjusting the composition based on an aluminum alloy having a composition in the A5000 series of alloy numbers specified in JIS H4000:2014, and then performing the same processes as known aluminum alloy foil manufacturing methods, such as melting, homogenization, hot rolling, cold rolling, intermediate annealing, cold rolling, and final annealing. For manufacturing conditions for aluminum alloy foil, see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-163077. Furthermore, analysis of the chemical components contained in the aluminum alloy foil is performed using analytical tests specified in JIS H4160-1994.
例えば、Fe:0.2質量%以上2.0質量%以下、Mg:0.1質量%以上5.0質量%以下の組成を満たすアルミニウム合金の鋳塊を、半連続鋳造法等の常法によって鋳造する。得られた鋳塊に対しては、480~540℃で6~12時間の均質化処理を行う。 For example, an aluminum alloy ingot with a composition of Fe: 0.2% by mass to 2.0% by mass and Mg: 0.1% by mass to 5.0% by mass is cast using a conventional method such as semi-continuous casting. The resulting ingot is then subjected to a homogenization treatment at 480-540°C for 6-12 hours.
一般にアルミニウム材料の均質化処理は400~600℃で長時間(例えば12時間程度)行われるが、本開示のようにFe添加による結晶粒微細化を考慮すると480~540℃で6時間以上の熱処理をすることが望ましい。480℃未満では、結晶粒微細化が不十分であり、540℃を超えると、結晶粒の粗大化を招く。処理時間が6時間未満であると、均質処理が不十分となる。 Generally, homogenization treatment of aluminum materials is carried out at 400-600°C for a long period of time (for example, approximately 12 hours), but considering the grain refinement achieved by adding Fe as in this disclosure, heat treatment at 480-540°C for 6 hours or more is desirable. Temperatures below 480°C result in insufficient grain refinement, while temperatures above 540°C result in coarsening of the grains. Treatment times of less than 6 hours result in insufficient homogenization.
均質化処理後、熱間圧延を行い、所望の厚さのアルミニウム合金板を得る。熱間圧延は常法によって行うことができるが、熱間圧延の巻取り温度は、再結晶温度以上、具体的には300℃以上とすることが望ましい。300℃未満では0.3μm以下の微細なAl-Fe系金属間化合物が析出する他、熱間圧延後に再結晶粒とファイバー粒が混在し、中間焼鈍や最終焼鈍後の結晶粒サイズが不均一化し伸び特性が低下する懸念があり、望ましくない。 After homogenization, the aluminum alloy sheet is hot-rolled to the desired thickness. Hot-rolling can be performed using conventional methods, but the coiling temperature during hot-rolling should preferably be above the recrystallization temperature, specifically 300°C or higher. Temperatures below 300°C are undesirable, as they can precipitate fine Al-Fe intermetallic compounds of 0.3 μm or less, cause recrystallized grains and fibrous grains to coexist after hot-rolling, and result in non-uniform grain sizes after intermediate annealing and final annealing, potentially reducing elongation properties.
熱間圧延の後には、冷間圧延、中間焼鈍、最終冷間圧延を行い、厚さを5~100μmとすることで、本開示のアルミニウム合金箔を得る。最終冷間圧延率は90%以上とすることが望ましい。 After hot rolling, cold rolling, intermediate annealing, and final cold rolling are performed to reduce the thickness to 5 to 100 μm, thereby obtaining the aluminum alloy foil of the present disclosure. It is desirable for the final cold rolling reduction to be 90% or more.
なお、冷間圧延途中での中間焼鈍は行わなくてもよいが、場合によっては実施しても良い。中間焼鈍にはコイルを炉に投入し一定時間保持するバッチ焼鈍(Batch Annealing)と、連続焼鈍ライン(Continuous Annealing Line、以下CAL焼鈍という)により材料を急加熱・急冷する2種類の方式がある。中間焼鈍を付加する場合、いずれの方法でも良いが、結晶粒の微細化を図り高強度化をする場合はCAL焼鈍が望ましく、成形性を優先するならばバッチ焼鈍が好ましい。 Intermediate annealing during cold rolling is not required, but may be performed in some cases. There are two types of intermediate annealing: batch annealing, in which the coil is placed in a furnace and held there for a certain period of time, and continuous annealing line (hereafter referred to as CAL annealing), in which the material is rapidly heated and cooled. When intermediate annealing is added, either method is acceptable, but CAL annealing is preferred if the goal is to refine the crystal grains and increase strength, and batch annealing is preferred if formability is a priority.
例えば、バッチ焼鈍では、300~400℃で3時間以上、CAL焼鈍では、昇温速度:10~250℃/秒、加熱温度:400℃~550℃、保持時間なしまたは保持時間:5秒以下、冷却速度:20~200℃/秒の条件を採用することができる。ただし、本開示としては、中間焼鈍の有無、中間焼鈍を行う場合の条件等は特定のものに限定されるものではない。 For example, batch annealing can be performed at 300-400°C for 3 hours or more, while CAL annealing can be performed under the following conditions: heating rate: 10-250°C/sec, heating temperature: 400-550°C, no holding time or holding time: 5 seconds or less, and cooling rate: 20-200°C/sec. However, this disclosure does not specifically limit the use of intermediate annealing or the conditions for intermediate annealing, if any.
箔圧延後には、最終焼鈍を行って軟質箔とする。箔圧延後の最終焼鈍は一般に250℃~400℃で実施すればよい。しかしMgによる耐食性の効果をより高める場合には350℃以上の高温で5時間以上保持することが望ましい。 After foil rolling, final annealing is performed to produce soft foil. Final annealing after foil rolling is generally carried out at 250°C to 400°C. However, to further enhance the corrosion resistance effect of Mg, it is desirable to hold the foil at a high temperature of 350°C or higher for 5 hours or more.
最終焼鈍の温度が低いと軟質化が不十分であり、またMgの箔表面への濃化も不十分となり耐食性も低下する懸念がある。400℃を超えると、箔表面へMgが過度に濃化し箔の変色や、酸化皮膜の性質が変化し微小なクラックを生じることで耐食性が低下する懸念がある。最終焼鈍の時間は、5時間未満では、最終焼鈍の効果が不十分である。 If the final annealing temperature is too low, softening will be insufficient and Mg will not be concentrated sufficiently on the foil surface, which could result in reduced corrosion resistance. If the temperature exceeds 400°C, Mg will be excessively concentrated on the foil surface, causing discoloration of the foil and changes in the properties of the oxide film, resulting in microcracks and reduced corrosion resistance. If the final annealing time is less than 5 hours, the effect of the final annealing will be insufficient.
以下に、アルミニウム合金箔の好ましい調製法についてより具体的に説明する。
Fe:0.2質量%以上2.0質量%以下、Mg:0.1質量%以上5.0質量%以下を含有し、残部がAlと不可避不純物を含み、所望によりMn:0.1質量%以下とした組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を、半連続鋳造法等の常法によって鋳造する。得られた鋳塊に対しては、480~540℃で6~12時間の均質化処理を行う。
A preferred method for preparing the aluminum alloy foil will be described in more detail below.
An aluminum alloy ingot containing 0.2 to 2.0% by mass of Fe, 0.1 to 5.0% by mass of Mg, the balance being Al and unavoidable impurities, and optionally 0.1% by mass or less of Mn, is cast by a conventional method such as semi-continuous casting, and the resulting ingot is subjected to a homogenization treatment at 480 to 540°C for 6 to 12 hours.
・均質化処理:450~540℃
均質化処理は鋳塊内のミクロ偏析の解消と金属間化合物の分布状態を調整することを目的としており、最終的に狙いの結晶粒組織を得る為に非常に重要な処理である。
一般にアルミニウム材料の均質化処理は400~600℃で長時間行われるが、本発明ではFe添加による結晶粒微細化を考慮する必要がある。
均質化処理において、450℃未満の温度ではFeの析出が不十分となり、最終焼鈍時に結晶粒の粗大化、及びその場再結晶の割合が増加することでLAGBの割合が多くなり、L1/L2の低下や、Copper方位とR方位の各方位密度の増加による成形性の低下が懸念される。また550℃を超える温度では晶出物が顕著に成長し、最終焼鈍時の結晶粒の粗大化や成形性の低下に繋がる。均質化処理の時間は最低3時間以上確保する必要がある。3時間未満では析出が十分でなく、微細な金属間化合物の密度が低下してしまう。望ましくは温度480~520℃で時間は5時間以上である。
Homogenization treatment: 450 to 540°C
The homogenization process aims to eliminate microsegregation within the ingot and adjust the distribution of intermetallic compounds, and is a very important process for ultimately obtaining the desired crystal grain structure.
Generally, homogenization of aluminum materials is carried out at 400 to 600° C. for a long period of time, but in the present invention, it is necessary to take into consideration the refinement of crystal grains by adding Fe.
In homogenization treatment, at temperatures below 450°C, Fe precipitation is insufficient, resulting in coarsening of crystal grains during final annealing and an increase in the rate of in-situ recrystallization, which increases the rate of LAGB. This raises concerns about a decrease in L1/L2 and a decrease in formability due to an increase in the orientation density of the Copper and R orientations. Furthermore, at temperatures above 550°C, crystallized deposits grow significantly, leading to coarsening of crystal grains during final annealing and a decrease in formability. The homogenization treatment time must be at least 3 hours. Precipitation is insufficient at temperatures below 3 hours, resulting in a decrease in the density of fine intermetallic compounds. A temperature of 480 to 520°C and a time of 5 hours or more are desirable.
均質化処理後、熱間圧延を行い、所望の厚さのアルミニウム合金板を得る。熱間圧延は常法によって行うことができるが、熱間圧延の巻取り温度は、再結晶温度以上、具体的には300℃以上とすることが望ましい。300℃未満では0.3μm以下の微細なAl-Fe系金属間化合物が析出する他、熱間圧延後に再結晶粒とファイバー粒が混在し、中間焼鈍や最終焼鈍後の結晶粒サイズが不均一化し伸び特性が低下する懸念があり、望ましくない。 After homogenization, the aluminum alloy sheet is hot-rolled to the desired thickness. Hot-rolling can be performed using conventional methods, but the coiling temperature during hot-rolling should preferably be above the recrystallization temperature, specifically 300°C or higher. Temperatures below 300°C are undesirable, as they can precipitate fine Al-Fe intermetallic compounds of 0.3 μm or less, cause recrystallized grains and fibrous grains to coexist after hot-rolling, and result in non-uniform grain sizes after intermediate annealing and final annealing, potentially reducing elongation properties.
熱間圧延の後には、冷間圧延、中間焼鈍、最終冷間圧延を行い、厚さを5~100μmとすることで、本発明のアルミニウム合金箔を得る。
中間焼鈍にはコイルを炉に投入し一定時間保持するバッチ焼鈍(Batch Annealing)と、連続焼鈍ライン(Continuous Annealing Line、以下CAL焼鈍という)により材料を急加熱・急冷する2種類の方式がある。中間焼鈍を負荷する場合、いずれの方法でも良いが、結晶粒の微細化を図り高強度化をする場合はCAL焼鈍が望ましいが、その後の最終冷間圧延を経て最終焼鈍後に集合組織が発達し、Cоpper方位とR方位の密度が高くなり成形性が低下する懸念があり、成形性を優先するならばバッチ焼鈍が好ましい。
例えば、バッチ焼鈍では、300~400℃で3時間以上、CAL焼鈍では、昇温速度:10~250℃/秒、加熱温度:400℃~550℃、保持時間なしまたは保持時間:5秒以下、冷却速度:20~200℃/秒の条件を採用することができる。ただし、本発明としては、中間焼鈍の有無、中間焼鈍を行う場合の条件等は特定のものに限定されるものではない。
After the hot rolling, cold rolling, intermediate annealing, and final cold rolling are carried out to a thickness of 5 to 100 μm, thereby obtaining the aluminum alloy foil of the present invention.
There are two types of intermediate annealing: batch annealing, in which a coil is placed in a furnace and held there for a certain period of time, and continuous annealing line (hereinafter referred to as CAL annealing), in which the material is rapidly heated and cooled. Either method is acceptable when intermediate annealing is applied, but CAL annealing is desirable when grain refinement and high strength are desired. However, there is a concern that texture may develop after the subsequent final cold rolling and final annealing, increasing the density of Copper orientation and R orientation and reducing formability. Therefore, if formability is prioritized, batch annealing is preferred.
For example, in batch annealing, conditions such as 300 to 400°C for 3 hours or more can be adopted, and in CAL annealing, conditions such as a temperature rise rate of 10 to 250°C/sec, a heating temperature of 400 to 550°C, no holding time or a holding time of 5 seconds or less, and a cooling rate of 20 to 200°C/sec can be adopted. However, the present invention is not limited to any particular conditions such as whether intermediate annealing is performed or not.
・最終冷間圧延率:84.0%以上97.0%以下
中間焼鈍後から最終厚みまでの最終冷間圧延率が高い程、材料に蓄積されるひずみ量が多くなり最終焼鈍後の再結晶粒が微細化される。またその場再結晶を抑制する効果もあり、L1/L2の増加に伴う成形性向上も期待される。具体的には最終冷間圧延率を84.0%以上とすることが望ましい。しかし最終冷間圧延率が高すぎる場合には、最終焼鈍後でもCopper方位とR方位の各方位密度の増加による成形性の低下が懸念され、またその結果としてL1/L2の低下も生じることから、具体的には最終冷間圧延率97.0%以下とすることが望ましい。また最終冷間圧延率が低い場合には、結晶粒の粗大化やL1/L2低下に伴う成形性の低下が懸念される。同様の理由でさらに望ましい最終冷間圧延率の範囲は90.0%以上93.0%以下である。
Final cold rolling reduction: 84.0% or more and 97.0% or less. The higher the final cold rolling reduction from the intermediate annealing to the final thickness, the greater the amount of strain accumulated in the material, resulting in finer recrystallized grains after final annealing. It also has the effect of suppressing in-situ recrystallization, and improved formability is expected as L1/L2 increases. Specifically, a final cold rolling reduction of 84.0% or more is desirable. However, if the final cold rolling reduction is too high, there is a concern that formability will decrease due to an increase in the orientation density of the Copper orientation and the R orientation even after final annealing, and as a result, L1/L2 will also decrease. Therefore, specifically, a final cold rolling reduction of 97.0% or less is desirable. Furthermore, if the final cold rolling reduction is low, there is a concern that formability will decrease due to coarsening of crystal grains and a decrease in L1/L2. For the same reason, a more desirable range of the final cold rolling reduction is 90.0% or more and 93.0% or less.
箔圧延後には、最終焼鈍を行って軟質箔とする。箔圧延後の最終焼鈍は一般に250℃~400℃で実施すればよい。しかしMgによる耐食性の効果を高める場合には300℃以上の高温で5時間以上保持することが望ましく、350℃~400℃がさらに望ましい。
最終焼鈍の温度が低いと軟質化が不十分であり、L1/L2の低下やCopper方位とR方位の各方位密度の増加の懸念がある。またMgの箔表面への濃化や酸化皮膜の成長も不十分となり耐食性も低下する懸念がある。400℃を超えると、箔表面へMgが過度に濃化し箔の変色や、酸化皮膜の性質が変化し微小なクラックを生じることで耐食性が低下する懸念がある。最終焼鈍の時間は、5時間未満では、最終焼鈍の効果が不十分である。
After the foil rolling, final annealing is performed to produce a soft foil. Final annealing after foil rolling is generally performed at 250°C to 400°C. However, to enhance the corrosion resistance effect of Mg, it is preferable to hold the foil at a high temperature of 300°C or higher for 5 hours or more, and more preferably 350°C to 400°C.
If the final annealing temperature is low, softening is insufficient, and there is a concern that the L1/L2 ratio will decrease and the orientation densities of the Copper orientation and the R orientation will increase. Furthermore, there is a concern that the Mg concentration on the foil surface and the growth of the oxide film will be insufficient, resulting in a decrease in corrosion resistance. If the temperature exceeds 400°C, there is a concern that Mg will be excessively concentrated on the foil surface, causing discoloration of the foil, and that the properties of the oxide film will change, resulting in the generation of microcracks, resulting in a decrease in corrosion resistance. If the final annealing time is less than 5 hours, the effect of the final annealing will be insufficient.
得られたアルミニウム合金箔は、室温において、Mg:0.1質量%以上1.5質量%以下の場合については、引張強さが110MPa以上180MPa以下、破断伸びが10%以上であり、Mg:1.5質量%超5.0質量%以下の場合については、引張強さが180MPa以上、破断伸びが15%以上である。また、平均結晶粒径は、25μm以下である。 At room temperature, the obtained aluminum alloy foil has a tensile strength of 110 MPa or more and 180 MPa or less and a breaking elongation of 10% or more when the Mg content is 0.1% by mass or more and 1.5% by mass or less, and a tensile strength of 180 MPa or more and a breaking elongation of 15% or more when the Mg content is more than 1.5% by mass and 5.0% by mass or less. The average crystal grain size is also 25 μm or less.
本開示においては、図5の模式図に示すように、アルミニウム合金箔(バリア層3)の厚み方向の断面において、光学顕微鏡の視野内の任意の100個の第二相粒子3bについて、個々の第二相粒子3bの厚み方向とは垂直方向の最左端と、厚み方向とは垂直方向の最右端とを結ぶ直線距離を径yとした場合に、当該径yが大きい順に上位20個の第二相粒子3bの径yの平均が、10.0μm以下であることが好ましい。これによって、厚みが例えば約85μm以下、さらには約50μm以下、さらには約40μm以下という非常に薄いアルミニウム合金箔であるにも拘わらず、当該アルミニウム合金箔を蓄電デバイス用外装材に積層し、成形した時にピンホールやクラックが生じ難く、蓄電デバイス用外装材に優れた成形性を備えさせることができる。さらに、本開示においては、アルミニウム合金箔(バリア層3)における第二相粒子3bの径yの平均が10.0μm以下であることによって、アルミニウム合金箔の厚みが例えば約85μm以下、さらには約50μm以下、さらには約40μm以下であり、かつ、蓄電デバイス用外装材の総厚みについても、例えば前述の厚みにまで薄い場合にも、成形時にピンホールやクラックが生じ難く、優れた成形性を備えている。 In the present disclosure, as shown in the schematic diagram of Figure 5, when any 100 second-phase particles 3b within the field of view of an optical microscope are examined in a cross section of the aluminum alloy foil (barrier layer 3) in the thickness direction, and the linear distance connecting the leftmost end of each second-phase particle 3b perpendicular to the thickness direction to the rightmost end of each second-phase particle 3b perpendicular to the thickness direction is defined as diameter y, the average diameter y of the top 20 second-phase particles 3b in descending order of diameter y is preferably 10.0 μm or less. This makes it possible to laminate the aluminum alloy foil to an exterior packaging material for an electricity storage device and form it without generating pinholes or cracks, thereby providing the exterior packaging material for an electricity storage device with excellent formability. Furthermore, in the present disclosure, the average diameter y of the second phase particles 3b in the aluminum alloy foil (barrier layer 3) is 10.0 μm or less, so that the thickness of the aluminum alloy foil is, for example, approximately 85 μm or less, further approximately 50 μm or less, or even approximately 40 μm or less, and even when the total thickness of the exterior material for an electricity storage device is as thin as the aforementioned thickness, pinholes and cracks are unlikely to occur during molding, providing excellent formability.
また、より成形性を高める観点からは、当該径yの平均としては、1.0~8.0μm程度であることがより好ましく、1.0~6.0μm程度であることがさらに好ましい。なお、図5は模式図であるため、描画を省略し、第二相粒子3bを100個描いてない。 Furthermore, from the viewpoint of further improving moldability, the average diameter y is more preferably approximately 1.0 to 8.0 μm, and even more preferably approximately 1.0 to 6.0 μm. Note that because Figure 5 is a schematic diagram, the drawing is omitted and not all 100 second-phase particles 3b are depicted.
本開示において、アルミニウム合金箔に含まれる第二相粒子は、アルミニウム合金中に存在する金属間化合物粒子を指し、圧延によって分断された晶出相や均質化処理や焼鈍を行う際に析出する析出相粒子である。 In this disclosure, second-phase particles contained in aluminum alloy foil refer to intermetallic compound particles present in the aluminum alloy, and are crystallized phase particles separated by rolling or precipitated phase particles precipitated during homogenization treatment or annealing.
アルミニウム合金箔の厚み方向の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した際、結晶粒は、通常、複数の結晶と接する境界線を描く。これに対して、第二相粒子は、通常、境界線が単一の結晶となる。また、結晶粒と第二相粒子とは、位相が異なる為、SEM画像上で色が異なるという特徴を有している。さらに、アルミニウム合金箔層の厚み方向の断面を光学顕微鏡で観察した場合には、結晶粒と第二相粒子との位相の相違に起因して、第二相粒子のみが黒く見えるので、観察が容易になる。 When a cross section of aluminum alloy foil in the thickness direction is observed with a scanning electron microscope (SEM), crystal grains typically form boundaries where multiple crystals meet. In contrast, second-phase particles typically form boundaries with a single crystal. Furthermore, because the crystal grains and second-phase particles are in different phases, they are characterized by different colors in SEM images. Furthermore, when a cross section of an aluminum alloy foil layer in the thickness direction is observed with an optical microscope, only the second-phase particles appear black due to the difference in phase between the crystal grains and second-phase particles, making observation easier.
アルミニウム合金箔における平均結晶粒径としては、より成形性を高める観点からは、好ましくは25.0μm以下、より好ましくは20.0μm以下、さらに好ましくは10.0μm以下であり、また、好ましくは1.0μm以上、3.0μm以上、より好ましくは9.0μm以上である。当該平均結晶粒径の好ましい範囲としては、1.0~25.0μm程度、1.0~20.0μm程度、1.0~10.0μm程度、3.0~25.0μm程度、3.0~20.0μm程度、3.0~10.0μm程度、9.0~25.0μm程度、9.0~20.0μm程度、9.0~10.0μm程度が挙げられる。アルミニウム合金箔における平均結晶粒径が、25.0μm以下であり、かつ、第二相粒子3bの前記径yが上記の値であることにより、後述の蓄電デバイス用外装材の成形性をより一層高めることができる。 From the viewpoint of further improving formability, the average crystal grain size in the aluminum alloy foil is preferably 25.0 μm or less, more preferably 20.0 μm or less, even more preferably 10.0 μm or less, and is preferably 1.0 μm or more, 3.0 μm or more, and more preferably 9.0 μm or more. Preferred ranges for the average crystal grain size include approximately 1.0 to 25.0 μm, approximately 1.0 to 20.0 μm, approximately 1.0 to 10.0 μm, approximately 3.0 to 25.0 μm, approximately 3.0 to 20.0 μm, approximately 3.0 to 10.0 μm, approximately 9.0 to 25.0 μm, approximately 9.0 to 20.0 μm, and approximately 9.0 to 10.0 μm. When the average crystal grain size in the aluminum alloy foil is 25.0 μm or less and the diameter y of the second-phase particles 3b is the above value, the formability of the electrical storage device exterior material described below can be further improved.
本開示において、アルミニウム合金箔における平均結晶粒径は、アルミニウム合金箔の厚み方向の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、視野内に位置する100個のアルミニウム合金の結晶粒3aについて、図5の模式図に示されるように、個々の結晶粒の厚み方向とは垂直方向の最左端と、厚み方向とは垂直方向の最右端とを結ぶ直線距離を最大径xとした際、100個の結晶粒の当該最大径xの平均値を意味する。なお、図5は模式図であるため、描画を省略し、結晶粒3aを100個描いてない。 In this disclosure, the average crystal grain size in an aluminum alloy foil refers to the average value of the maximum diameters x of 100 aluminum alloy crystal grains 3a located within the field of view when a cross section of the aluminum alloy foil in the thickness direction is observed with a scanning electron microscope (SEM), and the maximum diameter x is defined as the linear distance connecting the leftmost end of each individual crystal grain in the direction perpendicular to the thickness direction to the rightmost end of each individual crystal grain in the direction perpendicular to the thickness direction, as shown in the schematic diagram of Figure 5. Note that because Figure 5 is a schematic diagram, the drawing is omitted and 100 crystal grains 3a are not depicted.
アルミニウム合金箔の厚みは、蓄電デバイス用外装材において、少なくとも水分の浸入を抑止するバリア層としての機能を発揮すればよく、下限については約9μm以上、上限については約200μm以下が挙げられる。蓄電デバイス用外装材の厚みを薄くする観点から、アルミニウム合金箔の厚みは、例えば、上限については、好ましくは約85μm以下、より好ましくは約50μm以下、さらに好ましくは約45μm以下、特に好ましくは約40μm以下が挙げられ、下限については、好ましくは約10μm以上、さらに好ましくは約20μm以上、より好ましくは約25μm以上が挙げられ、当該厚みの好ましい範囲としては、10~85μm程度、10~50μm程度、10~45μm程度、10~40μm程度、20~85μm程度、20~50μm程度、20~45μm程度、20~40μm程度、25~85μm程度、25~50μm程度、25~45μm程度、25~40μm程度が挙げられる。 The thickness of the aluminum alloy foil in the exterior material for the energy storage device should at least function as a barrier layer that prevents moisture from penetrating, with a lower limit of approximately 9 μm or more and an upper limit of approximately 200 μm or less. From the perspective of reducing the thickness of the exterior material for an electricity storage device, the upper limit of the thickness of the aluminum alloy foil is, for example, preferably about 85 μm or less, more preferably about 50 μm or less, even more preferably about 45 μm or less, and particularly preferably about 40 μm or less. The lower limit is preferably about 10 μm or more, even more preferably about 20 μm or more, and more preferably about 25 μm or more. Preferred ranges for the thickness include about 10 to 85 μm, about 10 to 50 μm, about 10 to 45 μm, about 10 to 40 μm, about 20 to 85 μm, about 20 to 50 μm, about 20 to 45 μm, about 20 to 40 μm, about 25 to 85 μm, about 25 to 50 μm, about 25 to 45 μm, and about 25 to 40 μm.
また、アルミニウム合金箔の溶解や腐食の抑制などのために、アルミニウム合金箔の少なくとも片面に耐腐食性皮膜を備えていることが好ましい。アルミニウム合金箔は、耐腐食性皮膜を両面に備えていてもよい。ここで、耐腐食性皮膜とは、例えば、ベーマイト処理などの熱水変成処理、化成処理、陽極酸化処理、ニッケルやクロムなどのメッキ処理、コーティング剤を塗工する腐食防止処理をアルミニウム合金箔の表面に行い、アルミニウム合金箔に耐腐食性を備えさせる薄膜をいう。耐腐食性皮膜を形成する処理としては、1種類を行ってもよいし、2種類以上を組み合わせて行ってもよい。また、1層だけではなく多層化することもできる。さらに、これらの処理のうち、熱水変成処理及び陽極酸化処理は、処理剤によって金属箔表面を溶解させ、耐腐食性に優れる金属化合物を形成させる処理である。なお、これらの処理は、化成処理の定義に包含される場合もある。また、アルミニウム合金箔が耐腐食性皮膜を備えている場合、耐腐食性皮膜を含めてアルミニウム合金箔とする。 In addition, it is preferable that at least one side of the aluminum alloy foil be provided with a corrosion-resistant coating to prevent dissolution and corrosion of the aluminum alloy foil. The aluminum alloy foil may be provided with a corrosion-resistant coating on both sides. Here, the corrosion-resistant coating refers to a thin film formed on the surface of the aluminum alloy foil, which is provided with corrosion resistance by, for example, hydrothermal conversion treatments such as boehmite treatment, chemical conversion treatments, anodizing treatments, plating treatments such as nickel or chromium plating, or corrosion prevention treatments such as applying a coating agent. The corrosion-resistant coating may be formed by a single type of treatment, or by a combination of two or more types. Furthermore, the aluminum alloy foil may be formed in a single layer or in multiple layers. Furthermore, among these treatments, hydrothermal conversion treatments and anodizing treatments dissolve the metal foil surface with a treatment agent to form metal compounds with excellent corrosion resistance. These treatments may also be included in the definition of chemical conversion treatments. Furthermore, when an aluminum alloy foil has a corrosion-resistant coating, the corrosion-resistant coating is included in the aluminum alloy foil.
耐腐食性皮膜は、蓄電デバイス用外装材の成形時において、アルミニウム合金箔と基材層との間のデラミネーション防止、電解質と水分とによる反応で生成するフッ化水素により、アルミニウム合金箔表面の溶解、腐食、アルミニウム合金箔表面に存在する酸化アルミニウムが溶解、腐食することを防止し、かつ、アルミニウム合金箔表面の接着性(濡れ性)を向上させ、ヒートシール時の基材層とアルミニウム合金箔とのデラミネーション防止、成形時の基材層とアルミニウム合金箔とのデラミネーション防止の効果を示す。 The corrosion-resistant coating prevents delamination between the aluminum alloy foil and the base layer during the molding of the exterior material for electricity storage devices. It also prevents dissolution and corrosion of the aluminum alloy foil surface and dissolution and corrosion of aluminum oxide present on the aluminum alloy foil surface due to hydrogen fluoride produced by the reaction between the electrolyte and water. It also improves the adhesion (wettability) of the aluminum alloy foil surface, preventing delamination between the base layer and the aluminum alloy foil during heat sealing and molding.
化成処理によって形成される耐腐食性皮膜としては、種々のものが知られており、主には、リン酸塩、クロム酸塩、フッ化物、トリアジンチオール化合物、及び希土類酸化物のうち少なくとも1種を含む耐腐食性皮膜などが挙げられる。リン酸塩、クロム酸塩を用いた化成処理としては、例えば、クロム酸クロメート処理、リン酸クロメート処理、リン酸-クロム酸塩処理、クロム酸塩処理などが挙げられ、これらの処理に用いるクロム化合物としては、例えば、硝酸クロム、フッ化クロム、硫酸クロム、酢酸クロム、蓚酸クロム、重リン酸クロム、クロム酸アセチルアセテート、塩化クロム、硫酸カリウムクロムなどが挙げられる。また、これらの処理に用いるリン化合物としては、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸アンモニウム、ポリリン酸などが挙げられる。また、クロメート処理としてはエッチングクロメート処理、電解クロメート処理、塗布型クロメート処理などが挙げられ、塗布型クロメート処理が好ましい。この塗布型クロメート処理は、バリア層(例えばアルミニウム合金箔)の少なくとも内層側の面を、まず、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法、酸活性化法等の周知の処理方法で脱脂処理を行い、その後、脱脂処理面にリン酸Cr(クロム)塩、リン酸Ti(チタン)塩、リン酸Zr(ジルコニウム)塩、リン酸Zn(亜鉛)塩などのリン酸金属塩及びこれらの金属塩の混合体を主成分とする処理液、または、リン酸非金属塩及びこれらの非金属塩の混合体を主成分とする処理液、あるいは、これらと合成樹脂などとの混合物からなる処理液をロールコート法、グラビア印刷法、浸漬法等の周知の塗工法で塗工し、乾燥する処理である。処理液は例えば、水、アルコール系溶剤、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤など各種溶媒を用いることができ、水が好ましい。また、このとき用いる樹脂成分としては、フェノール系樹脂やアクリル系樹脂などの高分子などが挙げられ、下記一般式(1)~(4)で表される繰り返し単位を有するアミノ化フェノール重合体を用いたクロメート処理などが挙げられる。なお、当該アミノ化フェノール重合体において、下記一般式(1)~(4)で表される繰り返し単位は、1種類単独で含まれていてもよいし、2種類以上の任意の組み合わせであってもよい。アクリル系樹脂は、ポリアクリル酸、アクリル酸メタクリル酸エステル共重合体、アクリル酸マレイン酸共重合体、アクリル酸スチレン共重合体、またはこれらのナトリウム塩、アンモニウム塩、アミン塩等の誘導体であることが好ましい。特にポリアクリル酸のアンモニウム塩、ナトリウム塩、又はアミン塩等のポリアクリル酸の誘導体が好ましい。本開示において、ポリアクリル酸とは、アクリル酸の重合体を意味している。また、アクリル系樹脂は、アクリル酸とジカルボン酸又はジカルボン酸無水物との共重合体であることも好ましく、アクリル酸とジカルボン酸又はジカルボン酸無水物との共重合体のアンモニウム塩、ナトリウム塩、又はアミン塩であることも好ましい。アクリル系樹脂は、1種類のみを用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。 Various corrosion-resistant coatings formed by chemical conversion treatments are known, including those containing at least one of phosphates, chromates, fluorides, triazine thiol compounds, and rare earth oxides. Examples of chemical conversion treatments using phosphates and chromates include chromate chromate treatment, phosphate chromate treatment, phosphate-chromate treatment, and chromate treatment. Chromium compounds used in these treatments include chromium nitrate, chromium fluoride, chromium sulfate, chromium acetate, chromium oxalate, chromium biphosphate, chromate acetylacetate, chromium chloride, and potassium chromium sulfate. Phosphorus compounds used in these treatments include sodium phosphate, potassium phosphate, ammonium phosphate, and polyphosphoric acid. Chromate treatments include etching chromate treatment, electrolytic chromate treatment, and paint-on chromate treatment, with paint-on chromate treatment being preferred. This paint-type chromate treatment involves first degreasing at least the inner surface of a barrier layer (e.g., an aluminum alloy foil) using a well-known method such as alkali immersion, electrolytic cleaning, acid pickling, electrolytic pickling, or acid activation, and then coating the degreased surface with a treatment solution containing, as its main component, a metal phosphate such as chromium (Cr) phosphate, titanium (Ti) phosphate, zirconium (Zr) phosphate, or zinc (Zn) phosphate, or a mixture of these metal salts, or a treatment solution containing, as its main component, a nonmetallic phosphate and a mixture of these nonmetallic salts, or a mixture of these with a synthetic resin, by a well-known coating method such as roll coating, gravure printing, or immersion, followed by drying. The treatment solution can be, for example, water, alcoholic solvents, hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, or ether solvents, with water being preferred. The resin component used here may include polymers such as phenolic resins and acrylic resins, and examples thereof include chromate treatment using an aminated phenolic polymer having repeating units represented by the following general formulas (1) to (4). The aminated phenolic polymer may contain one repeating unit represented by the following general formulas (1) to (4) alone, or any combination of two or more repeating units. The acrylic resin is preferably polyacrylic acid, an acrylic acid-methacrylic acid ester copolymer, an acrylic acid-maleic acid copolymer, an acrylic acid-styrene copolymer, or a derivative thereof, such as a sodium salt, an ammonium salt, or an amine salt. Derivatives of polyacrylic acid, such as the ammonium salt, sodium salt, or amine salt of polyacrylic acid, are particularly preferred. In this disclosure, polyacrylic acid refers to a polymer of acrylic acid. The acrylic resin is also preferably a copolymer of acrylic acid and a dicarboxylic acid or a dicarboxylic acid anhydride, and preferably an ammonium salt, a sodium salt, or an amine salt of a copolymer of acrylic acid and a dicarboxylic acid or a dicarboxylic acid anhydride. Only one type of acrylic resin may be used, or two or more types may be mixed together.
一般式(1)~(4)中、Xは、水素原子、ヒドロキシ基、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アリル基またはベンジル基を示す。また、R1及びR2は、それぞれ同一または異なって、ヒドロキシ基、アルキル基、またはヒドロキシアルキル基を示す。一般式(1)~(4)において、X、R1及びR2で示されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基などの炭素数1~4の直鎖または分枝鎖状アルキル基が挙げられる。また、X、R1及びR2で示されるヒドロキシアルキル基としては、例えば、ヒドロキシメチル基、1-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシエチル基、1-ヒドロキシプロピル基、2-ヒドロキシプロピル基、3-ヒドロキシプロピル基、1-ヒドロキシブチル基、2-ヒドロキシブチル基、3-ヒドロキシブチル基、4-ヒドロキシブチル基などのヒドロキシ基が1個置換された炭素数1~4の直鎖または分枝鎖状アルキル基が挙げられる。一般式(1)~(4)において、X、R1及びR2で示されるアルキル基及びヒドロキシアルキル基は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。一般式(1)~(4)において、Xは、水素原子、ヒドロキシ基またはヒドロキシアルキル基であることが好ましい。一般式(1)~(4)で表される繰り返し単位を有するアミノ化フェノール重合体の数平均分子量は、例えば、500~100万程度であることが好ましく、1000~2万程度であることがより好ましい。アミノ化フェノール重合体は、例えば、フェノール化合物又はナフトール化合物とホルムアルデヒドとを重縮合して上記一般式(1)又は一般式(3)で表される繰返し単位からなる重合体を製造し、次いでホルムアルデヒド及びアミン(R1R2NH)を用いて官能基(-CH2NR1R2)を上記で得られた重合体に導入することにより、製造される。アミノ化フェノール重合体は、1種単独で又は2種以上混合して使用される。 In general formulas (1) to (4), X represents a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkyl group, a hydroxyalkyl group, an allyl group, or a benzyl group. R1 and R2 , which may be the same or different, represent a hydroxy group, an alkyl group, or a hydroxyalkyl group. In general formulas (1) to (4), examples of the alkyl group represented by X, R1 , and R2 include linear or branched alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a tert-butyl group. Examples of the hydroxyalkyl group represented by X, R1 , and R2 include linear or branched alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms and substituted with one hydroxy group, such as a hydroxymethyl group, a 1-hydroxyethyl group, a 2-hydroxyethyl group, a 1-hydroxypropyl group, a 2-hydroxypropyl group, a 3-hydroxypropyl group, a 1-hydroxybutyl group, a 2-hydroxybutyl group, a 3-hydroxybutyl group, and a 4-hydroxybutyl group. In general formulas (1) to (4), the alkyl groups and hydroxyalkyl groups represented by X, R1 , and R2 may be the same or different. In general formulas (1) to (4), X is preferably a hydrogen atom, a hydroxy group, or a hydroxyalkyl group. The number-average molecular weight of the aminated phenol polymer having repeating units represented by general formulas (1) to (4) is preferably, for example, about 500 to 1,000,000, and more preferably about 1,000 to 20,000. The aminated phenol polymer can be produced, for example, by polycondensing a phenol compound or a naphthol compound with formaldehyde to produce a polymer comprising repeating units represented by general formula ( 1 ) or ( 3 ), and then introducing a functional group ( —CH2NR1R2 ) into the resulting polymer using formaldehyde and an amine ( R1R2NH ) . The aminated phenol polymer may be used alone or in combination of two or more types.
耐腐食性皮膜の他の例としては、希土類元素酸化物ゾル、アニオン性ポリマー、カチオン性ポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有するコーティング剤を塗工するコーティングタイプの腐食防止処理によって形成される薄膜が挙げられる。コーティング剤には、さらにリン酸またはリン酸塩、ポリマーを架橋させる架橋剤を含んでもよい。希土類元素酸化物ゾルには、液体分散媒中に希土類元素酸化物の微粒子(例えば、平均粒径100nm以下の粒子)が分散されている。希土類元素酸化物としては、酸化セリウム、酸化イットリウム、酸化ネオジウム、酸化ランタン等が挙げられ、密着性をより向上させる観点から酸化セリウムが好ましい。耐腐食性皮膜に含まれる希土類元素酸化物は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。希土類元素酸化物ゾルの液体分散媒としては、例えば、水、アルコール系溶剤、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤など各種溶媒を用いることができ、水が好ましい。カチオン性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリエチレンイミンとカルボン酸を有するポリマーからなるイオン高分子錯体、アクリル主骨格に1級アミンをグラフト重合させた1級アミングラフトアクリル樹脂、ポリアリルアミンまたはその誘導体、アミノ化フェノールなどが好ましい。また、アニオン性ポリマーとしては、ポリ(メタ)アクリル酸またはその塩、あるいは(メタ)アクリル酸またはその塩を主成分とする共重合体であることが好ましい。また、架橋剤が、イソシアネート基、グリシジル基、カルボキシル基、オキサゾリン基のいずれかの官能基を有する化合物とシランカップリング剤よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。また、前記リン酸またはリン酸塩が、縮合リン酸または縮合リン酸塩であることが好ましい。 Other examples of corrosion-resistant coatings include thin films formed by a coating-type corrosion prevention treatment in which a coating agent containing at least one selected from the group consisting of rare earth element oxide sol, anionic polymer, and cationic polymer is applied. The coating agent may further contain phosphoric acid or phosphate salts, and a crosslinking agent for crosslinking the polymer. The rare earth element oxide sol contains rare earth element oxide fine particles (e.g., particles with an average particle size of 100 nm or less) dispersed in a liquid dispersion medium. Examples of rare earth element oxides include cerium oxide, yttrium oxide, neodymium oxide, and lanthanum oxide, with cerium oxide being preferred for improved adhesion. The rare earth element oxides contained in the corrosion-resistant coating can be used alone or in combination of two or more. Liquid dispersion media for the rare earth element oxide sol can include various solvents, such as water, alcohol-based solvents, hydrocarbon-based solvents, ketone-based solvents, ester-based solvents, and ether-based solvents, with water being preferred. Preferred examples of cationic polymers include polyethyleneimine, ionic polymer complexes consisting of polyethyleneimine and a polymer having a carboxylic acid, primary amine-grafted acrylic resins in which a primary amine is graft-polymerized onto an acrylic backbone, polyallylamine or its derivatives, and aminated phenols. Preferred anionic polymers are poly(meth)acrylic acid or its salts, or copolymers primarily composed of (meth)acrylic acid or its salts. The crosslinking agent is preferably at least one selected from the group consisting of compounds having a functional group selected from isocyanate, glycidyl, carboxyl, and oxazoline groups, and silane coupling agents. The phosphoric acid or phosphoric acid salt is preferably condensed phosphoric acid or a condensed phosphate salt.
耐腐食性皮膜の一例としては、リン酸中に、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化セリウム、酸化スズなどの金属酸化物や硫酸バリウムの微粒子を分散させたものをバリア層の表面に塗布し、150℃以上で焼付け処理を行うことにより形成したものが挙げられる。 One example of a corrosion-resistant coating is one formed by applying a solution of fine particles of metal oxides such as aluminum oxide, titanium oxide, cerium oxide, and tin oxide, or barium sulfate dispersed in phosphoric acid to the surface of the barrier layer and then baking it at 150°C or higher.
耐腐食性皮膜は、必要に応じて、さらにカチオン性ポリマー及びアニオン性ポリマーの少なくとも一方を積層した積層構造としてもよい。カチオン性ポリマー、アニオン性ポリマーとしては、上述したものが挙げられる。 If necessary, the corrosion-resistant coating may have a laminated structure in which at least one of a cationic polymer and an anionic polymer is further laminated. Examples of cationic polymers and anionic polymers include those described above.
なお、耐腐食性皮膜の組成の分析は、例えば、飛行時間型2次イオン質量分析法を用いて行うことができる。 The composition of the corrosion-resistant coating can be analyzed using, for example, time-of-flight secondary ion mass spectrometry.
化成処理においてアルミニウム合金箔の表面に形成させる耐腐食性皮膜の量については、特に制限されないが、例えば、塗布型クロメート処理を行う場合であれば、アルミニウム合金箔の表面1m2当たり、クロム酸化合物がクロム換算で例えば0.5~50mg程度、好ましくは1.0~40mg程度、リン化合物がリン換算で例えば0.5~50mg程度、好ましくは1.0~40mg程度、及びアミノ化フェノール重合体が例えば1.0~200mg程度、好ましくは5.0~150mg程度の割合で含有されていることが望ましい。 The amount of the corrosion-resistant coating formed on the surface of the aluminum alloy foil in the chemical conversion treatment is not particularly limited. For example, in the case of a paint-type chromate treatment, it is desirable that the aluminum alloy foil surface contain, per square meter, about 0.5 to 50 mg, preferably about 1.0 to 40 mg, of a chromate-equivalent chromate compound, about 0.5 to 50 mg, preferably about 1.0 to 40 mg, of a phosphorus compound, and about 1.0 to 200 mg, preferably about 5.0 to 150 mg, of an aminated phenol polymer.
耐腐食性皮膜の厚みとしては、特に制限されないが、皮膜の凝集力や、バリア層や熱融着性樹脂層との密着力の観点から、好ましくは1nm~20μm程度、より好ましくは1nm~100nm程度、さらに好ましくは1nm~50nm程度が挙げられる。なお、耐腐食性皮膜の厚みは、透過電子顕微鏡による観察、または、透過電子顕微鏡による観察と、エネルギー分散型X線分光法もしくは電子線エネルギー損失分光法との組み合わせによって測定することができる。飛行時間型2次イオン質量分析法を用いた耐腐食性皮膜の組成の分析により、例えば、CeとPとOからなる2次イオン(例えば、Ce2PO4 +、CePO4 -などの少なくとも1種)や、例えば、CrとPとOからなる2次イオン(例えば、CrPO2 +、CrPO4 -などの少なくとも1種)に由来するピークが検出される。 The thickness of the corrosion-resistant coating is not particularly limited, but is preferably about 1 nm to 20 μm, more preferably about 1 nm to 100 nm, and even more preferably about 1 nm to 50 nm, from the viewpoint of the cohesive strength of the coating and the adhesion strength with the barrier layer and the thermally adhesive resin layer. The thickness of the corrosion-resistant coating can be measured by observation with a transmission electron microscope, or by a combination of observation with a transmission electron microscope and energy dispersive X-ray spectroscopy or electron energy loss spectroscopy. Analysis of the composition of the corrosion-resistant coating using time-of-flight secondary ion mass spectrometry detects peaks derived from, for example, secondary ions composed of Ce, P, and O (e.g., at least one of Ce 2 PO 4 + and CePO 4 − ) or secondary ions composed of Cr, P, and O (e.g., at least one of CrPO 2 + and CrPO 4 − ).
化成処理は、耐腐食性皮膜の形成に使用される化合物を含む溶液を、バーコート法、ロールコート法、グラビアコート法、浸漬法などによって、アルミニウム合金箔の表面に塗布した後に、アルミニウム合金箔の温度が70~200℃程度になるように加熱することにより行われる。また、アルミニウム合金箔に化成処理を施す前に、予めアルミニウム合金箔を、アルカリ浸漬法、電解洗浄法、酸洗浄法、電解酸洗浄法などによる脱脂処理に供してもよい。このように脱脂処理を行うことにより、アルミニウム合金箔の表面の化成処理をより効率的に行うことが可能となる。また、脱脂処理にフッ素含有化合物を無機酸で溶解させた酸脱脂剤を用いることで、金属箔の脱脂効果だけでなく不動態である金属のフッ化物を形成させることが可能であり、このような場合には脱脂処理だけを行ってもよい。 Chemical conversion treatment is carried out by applying a solution containing the compound used to form the corrosion-resistant coating to the surface of the aluminum alloy foil using methods such as bar coating, roll coating, gravure coating, or dipping, and then heating the aluminum alloy foil to a temperature of approximately 70 to 200°C. Furthermore, before chemical conversion treatment is carried out on the aluminum alloy foil, the foil may be subjected to a degreasing treatment using methods such as alkaline dipping, electrolytic cleaning, acid cleaning, or electrolytic acid cleaning. Performing such a degreasing treatment allows for more efficient chemical conversion treatment of the aluminum alloy foil surface. Furthermore, using an acid degreasing agent in which a fluorine-containing compound is dissolved in an inorganic acid not only degreases the metal foil but also forms a passive metal fluoride. In such cases, only degreasing may be performed.
[熱融着性樹脂層4]
本開示の蓄電デバイス用外装材において、熱融着性樹脂層4は、最内層に該当し、蓄電デバイスの組み立て時に熱融着性樹脂層同士が熱融着して蓄電デバイス素子を密封する機能を発揮する層(シーラント層)である。
[Thermofusible resin layer 4]
In the exterior packaging material for an electricity storage device of the present disclosure, the heat-sealable resin layer 4 corresponds to the innermost layer and is a layer (sealant layer) that functions to seal the electricity storage device elements by heat-sealing the heat-sealable resin layers to each other when assembling the electricity storage device.
熱融着性樹脂層4を構成している樹脂については、熱融着可能であることを限度として特に制限されないが、ポリオレフィン、酸変性ポリオレフィンなどのポリオレフィン骨格を含む樹脂が好ましい。熱融着性樹脂層4を構成している樹脂がポリオレフィン骨格を含むことは、例えば、赤外分光法、ガスクロマトグラフィー質量分析法などにより分析可能である。また、熱融着性樹脂層4を構成している樹脂を赤外分光法で分析すると、無水マレイン酸に由来するピークが検出されることが好ましい。例えば、赤外分光法にて無水マレイン酸変性ポリオレフィンを測定すると、波数1760cm-1付近と波数1780cm-1付近に無水マレイン酸由来のピークが検出される。熱融着性樹脂層4が無水マレイン酸変性ポリオレフィンより構成された層である場合、赤外分光法にて測定すると、無水マレイン酸由来のピークが検出される。ただし、酸変性度が低いとピークが小さくなり検出されない場合がある。その場合は核磁気共鳴分光法にて分析可能である。 The resin constituting the heat-sealable resin layer 4 is not particularly limited as long as it is heat-sealable, but resins containing a polyolefin skeleton, such as polyolefins and acid-modified polyolefins, are preferred. The polyolefin skeleton of the resin constituting the heat-sealable resin layer 4 can be determined by, for example, infrared spectroscopy or gas chromatography-mass spectrometry. Furthermore, when the resin constituting the heat-sealable resin layer 4 is analyzed by infrared spectroscopy, peaks derived from maleic anhydride are preferably detected. For example, when measuring maleic anhydride-modified polyolefin by infrared spectroscopy, peaks derived from maleic anhydride are detected near wavenumbers 1760 cm −1 and 1780 cm −1 . When the heat-sealable resin layer 4 is a layer composed of maleic anhydride-modified polyolefin, peaks derived from maleic anhydride are detected by infrared spectroscopy. However, if the degree of acid modification is low, the peaks may be small and not be detected. In such cases, analysis can be performed by nuclear magnetic resonance spectroscopy.
ポリオレフィンとしては、具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等のポリエチレン;エチレン-αオレフィン共重合体;ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー)等のポリプロピレン;プロピレン-αオレフィン共重合体;エチレン-ブテン-プロピレンのターポリマー等が挙げられる。これらの中でも、ポリプロピレンが好ましい。共重合体である場合のポリオレフィン樹脂は、ブロック共重合体であってもよく、ランダム共重合体であってもよい。これらポリオレフィン系樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Specific examples of polyolefins include polyethylenes such as low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, and linear low-density polyethylene; ethylene-α-olefin copolymers; polypropylenes such as homopolypropylene, block copolymers of polypropylene (e.g., block copolymers of propylene and ethylene), and random copolymers of polypropylene (e.g., random copolymers of propylene and ethylene); propylene-α-olefin copolymers; and ethylene-butene-propylene terpolymers. Of these, polypropylene is preferred. When the polyolefin resin is a copolymer, it may be a block copolymer or a random copolymer. These polyolefin resins may be used alone or in combination of two or more.
また、ポリオレフィンは、環状ポリオレフィンであってもよい。環状ポリオレフィンは、オレフィンと環状モノマーとの共重合体であり、前記環状ポリオレフィンの構成モノマーであるオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレン、4-メチル-1-ペンテン、スチレン、ブタジエン、イソプレン等が挙げられる。また、環状ポリオレフィンの構成モノマーである環状モノマーとしては、例えば、ノルボルネン等の環状アルケン;シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、ノルボルナジエン等の環状ジエン等が挙げられる。これらの中でも、好ましくは環状アルケン、さらに好ましくはノルボルネンが挙げられる。 The polyolefin may also be a cyclic polyolefin. Cyclic polyolefins are copolymers of olefins and cyclic monomers. Examples of olefins that constitute the cyclic polyolefin include ethylene, propylene, 4-methyl-1-pentene, styrene, butadiene, and isoprene. Examples of cyclic monomers that constitute the cyclic polyolefin include cyclic alkenes such as norbornene; and cyclic dienes such as cyclopentadiene, dicyclopentadiene, cyclohexadiene, and norbornadiene. Among these, cyclic alkenes are preferred, and norbornene is even more preferred.
酸変性ポリオレフィンとは、ポリオレフィンを酸成分でブロック重合又はグラフト重合することにより変性したポリマーである。酸変性されるポリオレフィンとしては、前記のポリオレフィンや、前記のポリオレフィンにアクリル酸若しくはメタクリル酸等の極性分子を共重合させた共重合体、又は、架橋ポリオレフィン等の重合体等も使用できる。また、酸変性に使用される酸成分としては、例えば、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸等のカルボン酸またはその無水物が挙げられる。 Acid-modified polyolefins are polymers modified by block or graft polymerization of polyolefins with an acid component. Examples of acid-modified polyolefins include the polyolefins listed above, copolymers of the polyolefins with polar molecules such as acrylic acid or methacrylic acid, and cross-linked polyolefins. Examples of acid components used for acid modification include carboxylic acids or anhydrides such as maleic acid, acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic anhydride, and itaconic anhydride.
酸変性ポリオレフィンは、酸変性環状ポリオレフィンであってもよい。酸変性環状ポリオレフィンとは、環状ポリオレフィンを構成するモノマーの一部を、酸成分に代えて共重合することにより、または環状ポリオレフィンに対して酸成分をブロック重合又はグラフト重合することにより得られるポリマーである。酸変性される環状ポリオレフィンについては、前記と同様である。また、酸変性に使用される酸成分としては、前記のポリオレフィンの変性に使用される酸成分と同様である。 The acid-modified polyolefin may be an acid-modified cyclic polyolefin. An acid-modified cyclic polyolefin is a polymer obtained by copolymerizing a portion of the monomers constituting the cyclic polyolefin with an acid component, or by block or graft polymerizing an acid component onto a cyclic polyolefin. The acid-modified cyclic polyolefin is the same as described above. The acid component used for the acid modification is the same as the acid component used to modify the polyolefin described above.
好ましい酸変性ポリオレフィンとしては、カルボン酸またはその無水物で変性されたポリオレフィン、カルボン酸またはその無水物で変性されたポリプロピレン、無水マレイン酸変性ポリオレフィン、無水マレイン酸変性ポリプロピレンが挙げられる。 Preferred acid-modified polyolefins include polyolefins modified with carboxylic acids or their anhydrides, polypropylenes modified with carboxylic acids or their anhydrides, maleic anhydride-modified polyolefins, and maleic anhydride-modified polypropylenes.
熱融着性樹脂層4は、1種の樹脂単独で形成してもよく、また2種以上の樹脂を組み合わせたブレンドポリマーにより形成してもよい。さらに、熱融着性樹脂層4は、1層のみで形成されていてもよいが、同一又は異なる樹脂によって2層以上で形成されていてもよい。 The heat-sealable resin layer 4 may be formed from a single type of resin, or may be formed from a blend polymer of two or more types of resin. Furthermore, the heat-sealable resin layer 4 may be formed from only one layer, or may be formed from two or more layers of the same or different resins.
また、本開示の蓄電デバイス用外装材1は、全固体電池用外装材として好適に使用することができ、全固体電池用外装材の熱融着性樹脂層4の融点は、好ましくは150~250℃であり、より好ましくは180~270℃、さらに好ましくは200~270℃、さらに好ましくは200~250℃である。 Furthermore, the packaging material 1 for an electricity storage device disclosed herein can be suitably used as a packaging material for an all-solid-state battery, and the melting point of the heat-sealable resin layer 4 of the packaging material for an all-solid-state battery is preferably 150 to 250°C, more preferably 180 to 270°C, even more preferably 200 to 270°C, and even more preferably 200 to 250°C.
また、全固体電池用外装材の熱融着性樹脂層4に含まれる樹脂としては、前述したポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンや、酸変性ポリプロピレン、酸変性ポリエチレンなどの酸変性ポリオレフィンに加えて、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステルなどが挙げられる。これらの中でも、ポリブチレンテレフタレートは耐熱性に優れているため、全固体電池用外装材において、熱融着性樹脂層4は、好ましくはポリブチレンテレフタレートフィルムにより形成されている。なお、熱融着性樹脂層4を形成するポリブチレンテレフタレートフィルムは、予め用意したポリブチレンテレフタレートフィルムを接着層5と積層して熱融着性樹脂層4としてもよいし、ポリブチレンテレフタレートフィルムを形成する樹脂を溶融押出しするなどしてフィルムとすると共に、接着層5と積層してもよい。 Resins contained in the heat-sealable resin layer 4 of the all-solid-state battery casing material include the aforementioned polyolefins such as polypropylene and polyethylene, acid-modified polyolefins such as acid-modified polypropylene and acid-modified polyethylene, and polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate. Among these, polybutylene terephthalate has excellent heat resistance, so in the all-solid-state battery casing material, the heat-sealable resin layer 4 is preferably formed from a polybutylene terephthalate film. The polybutylene terephthalate film forming the heat-sealable resin layer 4 may be prepared by laminating a pre-prepared polybutylene terephthalate film with the adhesive layer 5, or the resin forming the polybutylene terephthalate film may be melt-extruded to form a film and then laminated with the adhesive layer 5.
ポリブチレンテレフタレートフィルムは、延伸ポリブチレンテレフタレートフィルムであってもよいし、未延伸ポリブチレンテレフタレートフィルムであってもよく、未延伸ポリブチレンテレフタレートフィルムであることが好ましい。 The polybutylene terephthalate film may be a stretched polybutylene terephthalate film or an unstretched polybutylene terephthalate film, with an unstretched polybutylene terephthalate film being preferred.
ポリブチレンテレフタレートフィルムは、ポリブチレンテレフタレートに加えて、さらに、エラストマーを含むことが好ましい。エラストマーは、ポリブチレンテレフタレートフィルムの高温環境における耐久性を担保しつつ、その柔軟性を高める役割を果たすものである。好ましいエラストマーとしては、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリウレタン系、ポリオレフィン系、ポリスチレン系、ポリエーテル系から選ばれる少なくとも1種以上の熱可塑性エラストマー、または、これらの共重合体である熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。ポリブチレンテレフタレートフィルムにおいて、エラストマーの含有量としては、ポリブチレンテレフタレートフィルムの高温環境における耐久性を担保しつつ、その柔軟性を高められる程度であれば、特に制限はなく、例えば約0.1質量%以上、好ましくは約0.5質量%以上、より好ましくは約1.0質量%以上、さらに好ましくは約3.0質量%以上である。また、当該含有量は、例えば約10.0質量%以下、約8.0質量%以下、約5.0質量%以下などである。当該含有量の好ましい範囲としては、0.1~10.0質量%程度、0.1~8.0質量%程度、0.1~5.0質量%程度、0.5~10.0質量%程度、0.5~8.0質量%程度、0.5~5.0質量%程度、1.0~10.0質量%程度、1.0~8.0質量%程度、1.0~5.0質量%程度、3.0~10.0質量%程度、3.0~8.0質量%程度、3.0~5.0質量%程度などが挙げられる。 It is preferable that the polybutylene terephthalate film further contains an elastomer in addition to polybutylene terephthalate. The elastomer enhances the flexibility of the polybutylene terephthalate film while ensuring its durability in high-temperature environments. Preferred elastomers include at least one thermoplastic elastomer selected from polyesters, polyamides, polyurethanes, polyolefins, polystyrenes, and polyethers, as well as thermoplastic elastomer copolymers thereof. The elastomer content in the polybutylene terephthalate film is not particularly limited, as long as it enhances the flexibility of the polybutylene terephthalate film while ensuring its durability in high-temperature environments. For example, the elastomer content may be approximately 0.1% by mass or more, preferably approximately 0.5% by mass or more, more preferably approximately 1.0% by mass or more, and even more preferably approximately 3.0% by mass or more. The elastomer content may be, for example, approximately 10.0% by mass or less, approximately 8.0% by mass or less, or approximately 5.0% by mass or less. Preferred ranges for the content include approximately 0.1 to 10.0% by mass, approximately 0.1 to 8.0% by mass, approximately 0.1 to 5.0% by mass, approximately 0.5 to 10.0% by mass, approximately 0.5 to 8.0% by mass, approximately 0.5 to 5.0% by mass, approximately 1.0 to 10.0% by mass, approximately 1.0 to 8.0% by mass, approximately 1.0 to 5.0% by mass, approximately 3.0 to 10.0% by mass, approximately 3.0 to 8.0% by mass, and approximately 3.0 to 5.0% by mass.
全固体電池用外装材においては、熱融着性樹脂層4が2層以上で形成されている場合、少なくとも1層が、ポリブチレンテレフタレートフィルムにより形成されており、ポリブチレンテレフタレートフィルムは、全固体電池用外装材の最内層であることが好ましい。また、接着層5と接着する層は、ポリブチレンテレフタレートフィルムであることが好ましい。熱融着性樹脂層4が2層以上で形成されている場合、ポリブチレンテレフタレートフィルムにより形成されていない層については、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンや、酸変性ポリプロピレン、酸変性ポリエチレンなどの酸変性ポリオレフィンなどにより形成された層であってもよい。ただし、ポリオレフィンや酸変性ポリオレフィンは、ポリブチレンテレフタレートと比較すると、高温環境下における耐久性が低いため、全固体電池用外装材において、熱融着性樹脂層4は、ポリブチレンテレフタレートフィルムのみによって構成されていることが好ましい。 In an all-solid-state battery casing material, when the heat-sealable resin layer 4 is formed of two or more layers, at least one layer is formed of a polybutylene terephthalate film, and the polybutylene terephthalate film is preferably the innermost layer of the all-solid-state battery casing material. Furthermore, the layer that adheres to the adhesive layer 5 is preferably a polybutylene terephthalate film. When the heat-sealable resin layer 4 is formed of two or more layers, the layers not formed of a polybutylene terephthalate film may be formed of, for example, a polyolefin such as polypropylene or polyethylene, or an acid-modified polyolefin such as acid-modified polypropylene or acid-modified polyethylene. However, since polyolefins and acid-modified polyolefins have lower durability in high-temperature environments than polybutylene terephthalate, in an all-solid-state battery casing material, the heat-sealable resin layer 4 is preferably formed solely of a polybutylene terephthalate film.
また、熱融着性樹脂層4は、必要に応じて滑剤などを含んでいてもよい。熱融着性樹脂層4が滑剤を含む場合、蓄電デバイス用外装材の成形性を高め得る。滑剤としては、特に制限されず、公知の滑剤を用いることができる。滑剤は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。 The heat-sealable resin layer 4 may also contain a lubricant, if necessary. When the heat-sealable resin layer 4 contains a lubricant, the formability of the electrical storage device packaging material can be improved. There are no particular restrictions on the lubricant, and any known lubricant can be used. The lubricant may be used alone or in combination of two or more types.
滑剤としては、特に制限されないが、好ましくはアミド系滑剤が挙げられる。滑剤の具体例としては、基材層1で例示したものが挙げられる。滑剤は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 The lubricant is not particularly limited, but preferably an amide-based lubricant is used. Specific examples of lubricants include those exemplified for base layer 1. One type of lubricant may be used alone, or two or more types may be used in combination.
熱融着性樹脂層4の表面に滑剤が存在する場合、その存在量としては、特に制限されないが、蓄電デバイス用外装材の成形性を高める観点からは、好ましくは10~50mg/m2程度、さらに好ましくは15~40mg/m2程度が挙げられる。 When a lubricant is present on the surface of the heat-fusible resin layer 4, the amount thereof is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the formability of the exterior material for an electricity storage device, it is preferably about 10 to 50 mg/ m2 , and more preferably about 15 to 40 mg/ m2 .
熱融着性樹脂層4の表面に存在する滑剤は、熱融着性樹脂層4を構成する樹脂に含まれる滑剤を滲出させたものであってもよいし、熱融着性樹脂層4の表面に滑剤を塗布したものであってもよい。 The lubricant present on the surface of the heat-sealable resin layer 4 may be a lubricant exuded from the resin that makes up the heat-sealable resin layer 4, or a lubricant applied to the surface of the heat-sealable resin layer 4.
また、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、熱融着性樹脂層同士が熱融着して蓄電デバイス素子を密封する機能を発揮すれば特に制限されないが、例えば約100μm以下、好ましくは約85μm以下、より好ましくは15~85μm程度が挙げられる。なお、例えば、後述の接着層5の厚みが10μm以上である場合には、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、好ましくは約85μm以下、より好ましくは15~45μm程度が挙げられ、例えば後述の接着層5の厚みが10μm未満である場合や接着層5が設けられていない場合には、熱融着性樹脂層4の厚みとしては、好ましくは約20μm以上、より好ましくは35~85μm程度が挙げられる。 The thickness of the heat-sealable resin layer 4 is not particularly limited as long as it functions to heat-seal the heat-sealable resin layers together and seal the electricity storage device element, but examples include approximately 100 μm or less, preferably approximately 85 μm or less, and more preferably approximately 15 to 85 μm. For example, if the thickness of the adhesive layer 5 described below is 10 μm or greater, the thickness of the heat-sealable resin layer 4 is preferably approximately 85 μm or less, more preferably approximately 15 to 45 μm. For example, if the thickness of the adhesive layer 5 described below is less than 10 μm or if the adhesive layer 5 is not provided, the thickness of the heat-sealable resin layer 4 is preferably approximately 20 μm or greater, more preferably approximately 35 to 85 μm.
[接着層5]
本開示の蓄電デバイス用外装材において、接着層5は、バリア層3(又は耐酸性皮膜)と熱融着性樹脂層4を強固に接着させるために、これらの間に設けられる層である。
[Adhesive layer 5]
In the packaging material for an electricity storage device of the present disclosure, the adhesive layer 5 is a layer provided between the barrier layer 3 (or acid-resistant film) and the heat-sealable resin layer 4 in order to firmly bond them together.
接着層5は、硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化物により形成されている。硬化性樹脂とは、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂など硬化性を有する樹脂を意味しており、例えば硬化後に明確な融解ピーク温度を有しないものである。接着層5の形成に使用される樹脂組成物としては、例えば接着剤層2で例示した接着剤に使用される樹脂組成物と同様のものが使用できる。なお、接着層5は、ポリオレフィン骨格を含んでいることが好ましく、前述の熱融着性樹脂層4で例示したポリオレフィン、酸変性ポリオレフィンが挙げられる。接着層5を構成している樹脂組成物の硬化物がポリオレフィン骨格を含むことは、例えば、赤外分光法、ガスクロマトグラフィー質量分析法などにより分析可能であり、分析方法は特に問わない。また、接着層5を構成している樹脂組成物の硬化物を赤外分光法で分析すると、無水マレイン酸に由来するピークが検出されることが好ましい。例えば、赤外分光法にて無水マレイン酸変性ポリオレフィンを測定すると、波数1760cm-1付近と波数1780cm-1付近に無水マレイン酸由来のピークが検出される。ただし、酸変性度が低いとピークが小さくなり検出されない場合がある。その場合は核磁気共鳴分光法にて分析可能である。 The adhesive layer 5 is formed from a cured product of a resin composition containing a curable resin. The term "curable resin" refers to a resin that has curability, such as a thermosetting resin or an ionizing radiation-curable resin, and does not have a clear melting peak temperature after curing. The resin composition used to form the adhesive layer 5 can be similar to the resin composition used in the adhesive exemplified for the adhesive layer 2. The adhesive layer 5 preferably contains a polyolefin skeleton, such as the polyolefins and acid-modified polyolefins exemplified for the heat-fusible resin layer 4. The presence of a polyolefin skeleton in the cured product of the resin composition constituting the adhesive layer 5 can be determined by, for example, infrared spectroscopy or gas chromatography-mass spectrometry, and any analytical method is not particularly limited. Furthermore, when the cured product of the resin composition constituting the adhesive layer 5 is analyzed by infrared spectroscopy, a peak derived from maleic anhydride is preferably detected. For example, when a maleic anhydride-modified polyolefin is measured by infrared spectroscopy, peaks derived from maleic anhydride are detected near wavenumbers 1760 cm -1 and 1780 cm -1 . However, if the degree of acid denaturation is low, the peak may be too small to be detected. In this case, analysis can be performed using nuclear magnetic resonance spectroscopy.
本発明の効果をより一層好適に発揮する観点から、接着層5は、酸変性ポリオレフィンを含む樹脂組成物の硬化物により形成されていることが好ましい。酸変性ポリオレフィンとしては、カルボン酸またはその無水物で変性されたポリオレフィン、カルボン酸またはその無水物で変性されたポリプロピレン、無水マレイン酸変性ポリオレフィン、無水マレイン酸変性ポリプロピレンが特に好ましい。 In order to more effectively achieve the effects of the present invention, the adhesive layer 5 is preferably formed from a cured product of a resin composition containing an acid-modified polyolefin. Particularly preferred examples of acid-modified polyolefins include polyolefins modified with carboxylic acids or their anhydrides, polypropylenes modified with carboxylic acids or their anhydrides, maleic anhydride-modified polyolefins, and maleic anhydride-modified polypropylenes.
さらに、本発明の効果をより一層好適に発揮する観点からは、接着層5は、酸変性ポリオレフィンと硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物であることがより好ましい。この場合、酸変性ポリオレフィン及び硬化剤が硬化性樹脂を構成する。酸変性ポリオレフィンとしては、好ましくは、前記のものが例示できる。 Furthermore, from the viewpoint of more optimally exerting the effects of the present invention, it is more preferable that the adhesive layer 5 be a cured product of a resin composition containing an acid-modified polyolefin and a curing agent. In this case, the acid-modified polyolefin and the curing agent constitute a curable resin. Preferred examples of acid-modified polyolefins include those listed above.
また、接着層5は、酸変性ポリオレフィンと、イソシアネート基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、及びエポキシ基を有する化合物からなる群より選択される少なくとも1種とを含む樹脂組成物の硬化物であることが好ましく、酸変性ポリオレフィンと、イソシアネート基を有する化合物及びエポキシ基を有する化合物からなる群より選択される少なくとも1種とを含む樹脂組成物の硬化物であることが特に好ましい。また、接着層5は、ポリウレタン、ポリエステル、及びエポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、ポリウレタン及びエポキシ樹脂を含むことがより好ましい。ポリエステルとしては、例えばアミドエステル樹脂が好ましい。アミドエステル樹脂は、一般的にカルボキシル基とオキサゾリン基の反応で生成する。接着層5は、これらの樹脂のうち少なくとも1種と前記酸変性ポリオレフィンを含む樹脂組成物の硬化物であることがより好ましい。なお、接着層5に、イソシアネート基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、エポキシ樹脂などの硬化剤の未反応物が残存している場合、未反応物の存在は、例えば、赤外分光法、ラマン分光法、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)などから選択される方法で確認することが可能である。 Furthermore, the adhesive layer 5 is preferably a cured product of a resin composition containing an acid-modified polyolefin and at least one compound selected from the group consisting of a compound having an isocyanate group, a compound having an oxazoline group, and a compound having an epoxy group. It is particularly preferably a cured product of a resin composition containing an acid-modified polyolefin and at least one compound selected from the group consisting of a compound having an isocyanate group and a compound having an epoxy group. The adhesive layer 5 preferably contains at least one compound selected from the group consisting of polyurethane, polyester, and epoxy resin, and more preferably contains polyurethane and epoxy resin. A preferred polyester is, for example, an amide ester resin. Amide ester resins are generally produced by the reaction of a carboxyl group and an oxazoline group. It is more preferred that the adhesive layer 5 is a cured product of a resin composition containing at least one of these resins and the acid-modified polyolefin. Furthermore, if unreacted compounds of curing agents such as compounds having an isocyanate group, compounds having an oxazoline group, or epoxy resin remain in the adhesive layer 5, the presence of the unreacted compounds can be confirmed by a method selected from the group consisting of infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, and time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS).
また、バリア層3と接着層5との密着性をより高める観点から、接着層5は、酸素原子、複素環、C=N結合、及びC-O-C結合からなる群より選択される少なくとも1種を有する硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物であることが好ましい。複素環を有する硬化剤としては、例えば、オキサゾリン基を有する硬化剤、エポキシ基を有する硬化剤などが挙げられる。また、C=N結合を有する硬化剤としては、オキサゾリン基を有する硬化剤、イソシアネート基を有する硬化剤などが挙げられる。また、C-O-C結合を有する硬化剤としては、オキサゾリン基を有する硬化剤、エポキシ基を有する硬化剤、ポリウレタンなどが挙げられる。接着層5がこれらの硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物であることは、例えば、ガスクロマトグラフ質量分析(GCMS)、赤外分光法(IR)、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)、X線光電子分光法(XPS)などの方法で確認することができる。 In order to further enhance the adhesion between the barrier layer 3 and the adhesive layer 5, the adhesive layer 5 is preferably a cured product of a resin composition containing a curing agent having at least one selected from the group consisting of an oxygen atom, a heterocycle, a C=N bond, and a C-O-C bond. Examples of curing agents having a heterocycle include curing agents having an oxazoline group and curing agents having an epoxy group. Examples of curing agents having a C=N bond include curing agents having an oxazoline group and curing agents having an isocyanate group. Examples of curing agents having a C-O-C bond include curing agents having an oxazoline group, curing agents having an epoxy group, and polyurethane. Whether the adhesive layer 5 is a cured product of a resin composition containing such a curing agent can be confirmed by, for example, gas chromatography mass spectrometry (GCMS), infrared spectroscopy (IR), time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), or other methods.
イソシアネート基を有する化合物としては、特に制限されないが、バリア層3と接着層5との密着性を効果的に高める観点からは、好ましくは多官能イソシアネート化合物が挙げられる。多官能イソシアネート化合物は、2つ以上のイソシアネート基を有する化合物であれば、特に限定されない。多官能イソシアネート系硬化剤の具体例としては、ペンタンジイソシアネート(PDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、これらをポリマー化やヌレート化したもの、これらの混合物や他ポリマーとの共重合物などが挙げられる。また、アダクト体、ビュレット体、イソシアヌレート体などが挙げられる。 The compound having an isocyanate group is not particularly limited, but from the viewpoint of effectively enhancing adhesion between the barrier layer 3 and the adhesive layer 5, a polyfunctional isocyanate compound is preferable. The polyfunctional isocyanate compound is not particularly limited as long as it has two or more isocyanate groups. Specific examples of polyfunctional isocyanate curing agents include pentane diisocyanate (PDI), isophorone diisocyanate (IPDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), polymers or nurates thereof, mixtures of these, and copolymers with other polymers. Other examples include adducts, biuret compounds, and isocyanurates.
接着層5における、イソシアネート基を有する化合物の含有量としては、接着層5を構成する樹脂組成物中、0.1~50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5~40質量%の範囲にあることがより好ましい。これにより、バリア層3と接着層5との密着性を効果的に高めることができる。 The content of the compound having an isocyanate group in the adhesive layer 5 is preferably in the range of 0.1 to 50% by mass, and more preferably in the range of 0.5 to 40% by mass, of the resin composition that constitutes the adhesive layer 5. This effectively improves the adhesion between the barrier layer 3 and the adhesive layer 5.
オキサゾリン基を有する化合物は、オキサゾリン骨格を備える化合物であれば、特に限定されない。オキサゾリン基を有する化合物の具体例としては、ポリスチレン主鎖を有するもの、アクリル主鎖を有するものなどが挙げられる。また、市販品としては、例えば、日本触媒社製のエポクロスシリーズなどが挙げられる。 The compound having an oxazoline group is not particularly limited as long as it has an oxazoline skeleton. Specific examples of compounds having an oxazoline group include those having a polystyrene main chain and those having an acrylic main chain. Commercially available products include the Epocross series manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.
接着層5における、オキサゾリン基を有する化合物の割合としては、接着層5を構成する樹脂組成物中、0.1~50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5~40質量%の範囲にあることがより好ましい。これにより、バリア層3と接着層5との密着性を効果的に高めることができる。 The proportion of the compound having an oxazoline group in the adhesive layer 5 is preferably in the range of 0.1 to 50 mass %, and more preferably in the range of 0.5 to 40 mass %, of the resin composition that constitutes the adhesive layer 5. This effectively improves the adhesion between the barrier layer 3 and the adhesive layer 5.
エポキシ基を有する化合物としては、例えば、エポキシ樹脂が挙げられる。エポキシ樹脂としては、分子内に存在するエポキシ基によって架橋構造を形成することが可能な樹脂であれば、特に制限されず、公知のエポキシ樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂の重量平均分子量としては、好ましくは50~2000程度、より好ましくは100~1000程度、さらに好ましくは200~800程度が挙げられる。なお、第1の開示において、エポキシ樹脂の重量平均分子量は、標準サンプルとしてポリスチレンを用いた条件で測定された、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)により測定された値である。 An example of a compound having an epoxy group is an epoxy resin. There are no particular restrictions on the epoxy resin, so long as it is a resin capable of forming a crosslinked structure via the epoxy groups present in the molecule, and known epoxy resins can be used. The weight-average molecular weight of the epoxy resin is preferably approximately 50 to 2,000, more preferably approximately 100 to 1,000, and even more preferably approximately 200 to 800. In the first disclosure, the weight-average molecular weight of the epoxy resin is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) under conditions using polystyrene as a standard sample.
エポキシ樹脂の具体例としては、トリメチロールプロパンのグリシジルエーテル誘導体、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、変性ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ノボラックグリシジルエーテル、グリセリンポリグリシジルエーテル、ポリグリセリンポリグリシジルエーテルなどが挙げられる。エポキシ樹脂は、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 Specific examples of epoxy resins include glycidyl ether derivatives of trimethylolpropane, bisphenol A diglycidyl ether, modified bisphenol A diglycidyl ether, novolac glycidyl ether, glycerin polyglycidyl ether, and polyglycerin polyglycidyl ether. Epoxy resins may be used alone or in combination of two or more.
接着層5における、エポキシ樹脂の割合としては、接着層5を構成する樹脂組成物中、0.1~50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5~40質量%の範囲にあることがより好ましい。これにより、バリア層3と接着層5との密着性を効果的に高めることができる。 The proportion of epoxy resin in adhesive layer 5 is preferably in the range of 0.1 to 50% by mass, and more preferably in the range of 0.5 to 40% by mass, of the resin composition that makes up adhesive layer 5. This effectively improves the adhesion between barrier layer 3 and adhesive layer 5.
ポリウレタンとしては、特に制限されず、公知のポリウレタンを使用することができる。接着層5は、例えば、2液硬化型ポリウレタンの硬化物であってもよい。 The polyurethane is not particularly limited, and any known polyurethane can be used. The adhesive layer 5 may be, for example, a cured product of a two-component curing polyurethane.
接着層5における、ポリウレタンの割合としては、接着層5を構成する樹脂組成物中、0.1~50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5~40質量%の範囲にあることがより好ましい。これにより、電解液などのバリア層の腐食を誘発する成分が存在する雰囲気における、バリア層3と接着層5との密着性を効果的に高めることができる。 The proportion of polyurethane in adhesive layer 5 is preferably in the range of 0.1 to 50 mass % of the resin composition constituting adhesive layer 5, and more preferably in the range of 0.5 to 40 mass %. This effectively improves adhesion between barrier layer 3 and adhesive layer 5 in an atmosphere containing components that induce corrosion of the barrier layer, such as electrolyte solution.
なお、接着層5が、イソシアネート基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、及びエポキシ樹脂からなる群より選択される少なくとも1種と、前記酸変性ポリオレフィンとを含む樹脂組成物の硬化物である場合、酸変性ポリオレフィンが主剤として機能し、イソシアネート基を有する化合物、オキサゾリン基を有する化合物、及びエポキシ基を有する化合物は、それぞれ、硬化剤として機能する。 When adhesive layer 5 is a cured product of a resin composition containing at least one selected from the group consisting of a compound having an isocyanate group, a compound having an oxazoline group, and an epoxy resin, and the acid-modified polyolefin, the acid-modified polyolefin functions as the base resin, and the compound having an isocyanate group, the compound having an oxazoline group, and the compound having an epoxy group each function as a curing agent.
また、蓄電デバイス用外装材が、全固体電池用外装材である場合には、接着層は、ポリエステル及びポリカーボネートの少なくとも一方と、脂環式イソシアネート化合物及び芳香族イソシアネート化合物の少なくとも一方とを含む樹脂組成物の硬化物によって形成されることが好ましい。これにより、全固体電池用外装材は、高温環境における前述のバリア層と熱融着性樹脂層とのデラミネーションが抑制され、さらには、高いシール強度を発揮することもできる。 Furthermore, when the packaging material for an electricity storage device is a packaging material for an all-solid-state battery, the adhesive layer is preferably formed from a cured product of a resin composition containing at least one of polyester and polycarbonate, and at least one of an alicyclic isocyanate compound and an aromatic isocyanate compound. This prevents delamination between the barrier layer and the heat-sealable resin layer in high-temperature environments, and also enables the packaging material for an all-solid-state battery to exhibit high sealing strength.
ポリエステルは、ポリエステルポリオールであることが好ましい。ポリエステルポリオールは、ポリマー主鎖にエステル結合を有し、かつ末端または側鎖に水酸基を複数有するものであれば特に制限されない。また、ポリカーボネートは、ポリカーボネートポリオールであることが好ましい。ポリエステルポリオールは、ポリマー主鎖にカーボーネート結合を有し、かつ末端または側鎖に水酸基を複数有するものであれば特に制限されない。ポリエステルは、例えば、ポリエステルポリオールを予めポリイソシアネート(例えばジイソシアネートなど)と反応させてウレタン鎖伸長したポリエステル、ポリカーボネートポリオールを予めポリイソシアネート(例えばジイソシアネートなど)と反応させてウレタン鎖伸長したポリカーボネートなどであることも好ましい。接着層を形成する樹脂組成物に含まれるポリエステル及びポリカーボネートは、それぞれ、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。 The polyester is preferably a polyester polyol. There are no particular restrictions on the polyester polyol, so long as it has an ester bond in the polymer main chain and multiple hydroxyl groups at the terminals or side chains. The polycarbonate is preferably a polycarbonate polyol. There are no particular restrictions on the polyester polyol, so long as it has a carbonate bond in the polymer main chain and multiple hydroxyl groups at the terminals or side chains. The polyester is preferably, for example, a polyester in which a polyester polyol has been reacted with a polyisocyanate (e.g., a diisocyanate) in advance to extend the urethane chain, or a polycarbonate in which a polycarbonate polyol has been reacted with a polyisocyanate (e.g., a diisocyanate) in advance to extend the urethane chain. The resin composition that forms the adhesive layer may contain one type of polyester or two or more types of polycarbonate.
脂環式イソシアネート化合物は、脂環構造とイソシアネート基を有する化合物であれば特に制限されない。脂環式イソシアネート化合物は、2以上のイソシアネート基を有することが好ましい。脂環式イソシアネート化合物の具体例としては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ビス(4-イソシアネートシクロヘキシル)メタン、1,3-ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、メチレンビス(4,1-シクロへキシレン)ジイソシアネート、など、これらをポリマー化やヌレート化したもの、これらの混合物や他ポリマーとの共重合物などが挙げられる。また、アダクト体、ビュレット体、イソシアヌレート体などが挙げられる。また、脂環式イソシアネート化合物は、脂環式イソシアネートに予めポリオール(例えばポリエステルポリオ―ルなど)と反応させた、ポリオール変性ポリイソシアネートであることも好ましい。接着層を形成する樹脂組成物に含まれる脂環式イソシアネート化合物は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。 The alicyclic isocyanate compound is not particularly limited as long as it has an alicyclic structure and an isocyanate group. Preferably, the alicyclic isocyanate compound has two or more isocyanate groups. Specific examples of alicyclic isocyanate compounds include isophorone diisocyanate (IPDI), bis(4-isocyanatocyclohexyl)methane, 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane, methylenebis(4,1-cyclohexylene)diisocyanate, and their polymers or nurates, as well as mixtures and copolymers with other polymers. Examples of other alicyclic isocyanate compounds include adducts, biuret compounds, and isocyanurates. Furthermore, the alicyclic isocyanate compound is preferably a polyol-modified polyisocyanate obtained by reacting an alicyclic isocyanate with a polyol (e.g., polyester polyol) in advance. The resin composition forming the adhesive layer may contain one or more types of alicyclic isocyanate compounds.
また、芳香族イソシアネート化合物は、芳香環とイソシアネート基を有する化合物であれば特に制限されない。芳香族イソシアネート化合物は、2以上のイソシアネート基を有することが好ましい。芳香族イソシアネート化合物の具体例としては、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、これらをポリマー化やヌレート化したもの、これらの混合物や他ポリマーとの共重合物などが挙げられる。また、アダクト体、ビュレット体、イソシアヌレート体などが挙げられる。また、芳香族イソシアネート化合物は、芳香族イソシアネートに予めポリオール(例えばポリエステルポリオ―ルなど)と反応させた、ポリオール変性ポリイソシアネートであることも好ましい。接着層5を形成する樹脂組成物に含まれる芳香族イソシアネート化合物は、1種類であってもよいし、2種類以上であってもよい。 The aromatic isocyanate compound is not particularly limited as long as it has an aromatic ring and an isocyanate group. Preferably, the aromatic isocyanate compound has two or more isocyanate groups. Specific examples of aromatic isocyanate compounds include tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), their polymers or nurates, mixtures of these, and copolymers with other polymers. Other examples include adducts, biuret compounds, and isocyanurates. The aromatic isocyanate compound is preferably a polyol-modified polyisocyanate, which is prepared by reacting an aromatic isocyanate with a polyol (e.g., polyester polyol) in advance. The resin composition forming the adhesive layer 5 may contain one or more types of aromatic isocyanate compounds.
接着層を形成する樹脂組成物は、例えば、脂環式イソシアネート化合物が含まれ、芳香族イソシアネート化合物が含まれなくてもよいし、例えば、芳香族イソシアネート化合物が含まれ、脂環式イソシアネート化合物が含まれなくてもよいし、例えば、脂環式イソシアネート化合物及び芳香族イソシアネート化合物の両者が含まれていてもよい。接着剤層32を形成する樹脂組成物は、芳香族イソシアネート化合物を含むことが好ましい。 The resin composition forming the adhesive layer may, for example, contain an alicyclic isocyanate compound but not contain an aromatic isocyanate compound, or may, for example, contain an aromatic isocyanate compound but not contain an alicyclic isocyanate compound, or may, for example, contain both an alicyclic isocyanate compound and an aromatic isocyanate compound. It is preferable that the resin composition forming the adhesive layer 32 contain an aromatic isocyanate compound.
接着剤層における、脂環式イソシアネート化合物及び芳香族イソシアネート化合物の含有量としては、それぞれ、接着層5を構成する樹脂組成物中、0.1~50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5~40質量%の範囲にあることがより好ましい。また、接着層5が脂環式イソシアネート化合物及び芳香族イソシアネート化合物の両者を含む場合には、これらの合計含有量が接着層5を構成する樹脂組成物中、0.1~50質量%の範囲にあることが好ましく、0.5~40質量%の範囲にあることがより好ましい。 The content of the alicyclic isocyanate compound and aromatic isocyanate compound in the adhesive layer is preferably in the range of 0.1 to 50% by mass, and more preferably in the range of 0.5 to 40% by mass, of the resin composition constituting the adhesive layer 5. Furthermore, when the adhesive layer 5 contains both an alicyclic isocyanate compound and an aromatic isocyanate compound, the total content of these compounds in the resin composition constituting the adhesive layer 5 is preferably in the range of 0.1 to 50% by mass, and more preferably in the range of 0.5 to 40% by mass.
接着層5の厚さは、上限については、好ましくは、約50μm以下、約40μm以下、約30μm以下、約20μm以下、約5μm以下が挙げられ、下限については、好ましくは、約0.1μm以上、約0.5μm以上が挙げられ、当該厚さの範囲としては、好ましくは、0.1~50μm程度、0.1~40μm程度、0.1~30μm程度、0.1~20μm程度、0.1~5μm程度、0.5~50μm程度、0.5~40μm程度、0.5~30μm程度、0.5~20μm程度、0.5~5μm程度が挙げられる。より具体的には、接着剤層2で例示した接着剤や、酸変性ポリオレフィンと硬化剤との硬化物である場合は、好ましくは1~10μm程度、より好ましくは1~5μm程度が挙げられる。また、熱融着性樹脂層4で例示した樹脂を用いる場合であれば、好ましくは2~50μm程度、より好ましくは10~40μm程度が挙げられる。なお、接着層5が接着剤層2で例示した接着剤や、酸変性ポリオレフィンと硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物である場合、例えば、当該樹脂組成物を塗布し、加熱等により硬化させることにより、接着層5を形成することができる。また、熱融着性樹脂層4で例示した樹脂を用いる場合、例えば、熱融着性樹脂層4と接着層5との押出成形により形成することができる。 The upper limit of the thickness of adhesive layer 5 is preferably approximately 50 μm or less, approximately 40 μm or less, approximately 30 μm or less, approximately 20 μm or less, or approximately 5 μm or less. The lower limit is preferably approximately 0.1 μm or more, or approximately 0.5 μm or more. The thickness range is preferably approximately 0.1 to 50 μm, approximately 0.1 to 40 μm, approximately 0.1 to 30 μm, approximately 0.1 to 20 μm, approximately 0.1 to 5 μm, approximately 0.5 to 50 μm, approximately 0.5 to 40 μm, approximately 0.5 to 30 μm, approximately 0.5 to 20 μm, or approximately 0.5 to 5 μm. More specifically, in the case of adhesives such as those exemplified for adhesive layer 2 or a cured product of an acid-modified polyolefin and a curing agent, the thickness is preferably approximately 1 to 10 μm, more preferably approximately 1 to 5 μm. Furthermore, when using a resin exemplified for the heat-sealable resin layer 4, the thickness is preferably about 2 to 50 μm, and more preferably about 10 to 40 μm. When the adhesive layer 5 is an adhesive exemplified for the adhesive layer 2, or a cured product of a resin composition containing an acid-modified polyolefin and a curing agent, the adhesive layer 5 can be formed, for example, by applying the resin composition and curing it by heating or the like. When using a resin exemplified for the heat-sealable resin layer 4, the heat-sealable resin layer 4 and the adhesive layer 5 can be formed, for example, by extrusion molding.
[表面被覆層6]
本開示の蓄電デバイス用外装材は、意匠性、耐電解液性、耐傷性、成形性などの向上の少なくとも一つを目的として、必要に応じて、基材層1の上(基材層1のバリア層3とは反対側)に、表面被覆層6を備えていてもよい。表面被覆層6は、蓄電デバイス用外装材を用いて蓄電デバイスを組み立てた時に、蓄電デバイス用外装材の最外層側に位置する層である。
[Surface coating layer 6]
The packaging material for an electricity storage device according to the present disclosure may, if necessary, have a surface coating layer 6 on the substrate layer 1 (the side of the substrate layer 1 opposite to the barrier layer 3) for the purpose of improving at least one of design, electrolyte resistance, scratch resistance, formability, etc. The surface coating layer 6 is a layer located on the outermost layer side of the packaging material for an electricity storage device when an electricity storage device is assembled using the packaging material for an electricity storage device.
表面被覆層6は、例えば、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂により形成することができる。 The surface coating layer 6 can be formed from a resin such as polyvinylidene chloride, polyester, polyurethane, acrylic resin, or epoxy resin.
表面被覆層6を形成する樹脂が硬化型の樹脂である場合、当該樹脂は、1液硬化型及び2液硬化型のいずれであってもよいが、好ましくは2液硬化型である。2液硬化型樹脂としては、例えば、2液硬化型ポリウレタン、2液硬化型ポリエステル、2液硬化型エポキシ樹脂などが挙げられる。これらの中でも2液硬化型ポリウレタンが好ましい。 When the resin forming the surface coating layer 6 is a curable resin, the resin may be either a one-component curable resin or a two-component curable resin, but is preferably a two-component curable resin. Examples of two-component curable resins include two-component curable polyurethane, two-component curable polyester, and two-component curable epoxy resin. Of these, two-component curable polyurethane is preferred.
2液硬化型ポリウレタンとしては、例えば、ポリオール化合物を含有する主剤と、イソシアネート化合物を含有する硬化剤とを含むポリウレタンが挙げられる。好ましくはポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、およびアクリルポリオール等のポリオールを主剤として、芳香族系又は脂肪族系のポリイソシアネートを硬化剤とした二液硬化型のポリウレタンが挙げられる。また、ポリオール化合物としては、繰り返し単位の末端の水酸基に加えて、側鎖にも水酸基を有するポリエステルポリオールを用いることが好ましい。表面被覆層6がポリウレタンにより形成されていることで蓄電デバイス用外装材に優れた電解液耐性が付与される。 Examples of two-component curing polyurethanes include polyurethanes containing a base agent containing a polyol compound and a curing agent containing an isocyanate compound. Preferred examples include two-component curing polyurethanes that use a polyol such as polyester polyol, polyether polyol, or acrylic polyol as the base agent and an aromatic or aliphatic polyisocyanate as the curing agent. Furthermore, it is preferable to use a polyester polyol that has hydroxyl groups on the side chain in addition to the terminal hydroxyl groups of the repeating unit as the polyol compound. Forming the surface coating layer 6 from polyurethane provides the electrical storage device exterior material with excellent electrolyte resistance.
表面被覆層6は、表面被覆層6の表面及び内部の少なくとも一方には、該表面被覆層6やその表面に備えさせるべき機能性等に応じて、必要に応じて、前述した滑剤や、アンチブロッキング剤、艶消し剤、難燃剤、酸化防止剤、粘着付与剤、耐電防止剤等の添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、平均粒子径が0.5nm~5μm程度の微粒子が挙げられる。添加剤の平均粒子径は、レーザ回折/散乱式粒子径分布測定装置で測定されたメジアン径とする。 The surface coating layer 6 may contain additives such as the aforementioned lubricants, antiblocking agents, matting agents, flame retardants, antioxidants, tackifiers, and antistatic agents, at least on the surface and/or inside the surface coating layer 6, as needed, depending on the functionality to be provided by the surface coating layer 6 and its surface. Examples of additives include fine particles with an average particle size of approximately 0.5 nm to 5 μm. The average particle size of the additive is the median size measured using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer.
添加剤、無機物及び有機物のいずれであってもよい。また、添加剤の形状についても、特に制限されず、例えば、球状、繊維状、板状、不定形、鱗片状などが挙げられる。 The additive may be either inorganic or organic. There are also no particular restrictions on the shape of the additive, and examples include spherical, fibrous, plate-like, irregular, and scaly shapes.
添加剤の具体例としては、タルク、シリカ、グラファイト、カオリン、モンモリロナイト、マイカ、ハイドロタルサイト、シリカゲル、ゼオライト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ネオジウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化セリウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、炭酸リチウム、安息香酸カルシウム、シュウ酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、アルミナ、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、高融点ナイロン、アクリレート樹脂、架橋アクリル、架橋スチレン、架橋ポリエチレン、ベンゾグアナミン、金、アルミニウム、銅、ニッケルなどが挙げられる。添加剤は、1種単独で使用してもよく、また2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらの添加剤の中でも、分散安定性やコストなどの観点から、好ましくはシリカ、硫酸バリウム、酸化チタンが挙げられる。また、添加剤には、表面に絶縁処理、高分散性処理などの各種表面処理を施してもよい。 Specific examples of additives include talc, silica, graphite, kaolin, montmorillonite, mica, hydrotalcite, silica gel, zeolite, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, neodymium oxide, antimony oxide, titanium oxide, cerium oxide, calcium sulfate, barium sulfate, calcium carbonate, calcium silicate, lithium carbonate, calcium benzoate, calcium oxalate, magnesium stearate, alumina, carbon black, carbon nanotubes, high-melting-point nylon, acrylate resin, cross-linked acrylic, cross-linked styrene, cross-linked polyethylene, benzoguanamine, gold, aluminum, copper, and nickel. Additives may be used alone or in combination of two or more. Among these additives, silica, barium sulfate, and titanium oxide are preferred from the standpoints of dispersion stability and cost. The additives may also be subjected to various surface treatments, such as insulation treatments and high-dispersion treatments.
表面被覆層6を形成する方法としては、特に制限されず、例えば、表面被覆層6を形成する樹脂を塗布する方法が挙げられる。表面被覆層6に添加剤を配合する場合には、添加剤を混合した樹脂を塗布すればよい。 The method for forming the surface coating layer 6 is not particularly limited, and examples include a method of applying a resin to form the surface coating layer 6. If an additive is to be blended into the surface coating layer 6, a resin mixed with the additive may be applied.
表面被覆層6の厚みとしては、表面被覆層6としての上記の機能を発揮すれば特に制限されず、例えば0.5~10μm程度、好ましくは1~5μm程度が挙げられる。 The thickness of the surface coating layer 6 is not particularly limited as long as it exhibits the above-mentioned functions of the surface coating layer 6, but may be, for example, approximately 0.5 to 10 μm, and preferably approximately 1 to 5 μm.
2.蓄電デバイス用外装材の製造方法
蓄電デバイス用外装材の製造方法については、本開示の蓄電デバイス用外装材が備える各層を積層させた積層体が得られる限り、特に制限されず、少なくとも、基材層1、バリア層3、接着層5及び熱融着性樹脂4がこの順となるように積層する工程を備える方法が挙げられる。前記の通り、バリア層3としては、前述した所定の組成を満たすアルミニウム合金箔を用いることができる。また、接着層5は、硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化物により形成される。
2. Manufacturing Method of Electricity Storage Device Exterior Material The manufacturing method of the electricity storage device exterior material is not particularly limited as long as it can produce a laminate in which the layers of the electricity storage device exterior material of the present disclosure are laminated, and examples include a method comprising a step of laminating at least a substrate layer 1, a barrier layer 3, an adhesive layer 5, and a heat-sealable resin 4 in this order. As described above, an aluminum alloy foil satisfying the above-mentioned predetermined composition can be used as the barrier layer 3. Furthermore, the adhesive layer 5 is formed from a cured product of a resin composition containing a curable resin.
本開示の蓄電デバイス用外装材の製造方法の一例としては、以下の通りである。まず、基材層1、接着剤層2、バリア層3が順に積層された積層体(以下、「積層体A」と表記することもある)を形成する。積層体Aの形成は、具体的には、基材層1上又は必要に応じて表面が化成処理されたバリア層3に接着剤層2の形成に使用される接着剤を、グラビアコート法、ロールコート法などの塗布方法で塗布、乾燥した後に、当該バリア層3又は基材層1を積層させて接着剤層2を硬化させるドライラミネート法によって行うことができる。 An example of a manufacturing method for an exterior material for an electricity storage device according to the present disclosure is as follows. First, a laminate (hereinafter sometimes referred to as "laminate A") is formed in which a substrate layer 1, an adhesive layer 2, and a barrier layer 3 are laminated in this order. Specifically, laminate A can be formed by a dry lamination method in which the adhesive used to form adhesive layer 2 is applied to substrate layer 1 or, if necessary, to barrier layer 3 whose surface has been chemically treated, by a coating method such as gravure coating or roll coating, and then dried. After that, the barrier layer 3 or substrate layer 1 is laminated, and the adhesive layer 2 is cured.
次いで、積層体Aのバリア層3上に、熱融着性樹脂層4を積層させる。例えば、(1)積層体Aのバリア層3上に、接着層5及び熱融着性樹脂層4を押出しすることにより積層する方法(共押出しラミネート法、タンデムラミネート法)、(2)別途、接着層5と熱融着性樹脂層4が積層した積層体を形成し、これを積層体Aのバリア層3上にサーマルラミネート法により積層する方法や、積層体Aのバリア層3上に接着層5が積層した積層体を形成し、これを熱融着性樹脂層4とサーマルラミネート法により積層する方法、(3)積層体Aのバリア層3と、予めシート状に製膜した熱融着性樹脂層4との間に、溶融させた接着層5を流し込みながら、接着層5を介して積層体Aと熱融着性樹脂層4を貼り合せる方法(サンドイッチラミネート法)、(4)積層体Aのバリア層3上に、接着層5を形成させるための接着剤を溶液コーティングし、乾燥させる方法や、さらには焼き付ける方法などにより積層させ、この接着層5上に予めシート状に製膜した熱融着性樹脂層4を積層する方法などが挙げられる。 Next, a heat-sealable resin layer 4 is laminated on the barrier layer 3 of the laminate A. For example, (1) a method of laminating the adhesive layer 5 and the heat-sealable resin layer 4 by extruding them onto the barrier layer 3 of the laminate A (co-extrusion lamination method, tandem lamination method), (2) a method of separately forming a laminate in which the adhesive layer 5 and the heat-sealable resin layer 4 are laminated, and laminating this on the barrier layer 3 of the laminate A by a thermal lamination method, or a method of forming a laminate in which the adhesive layer 5 is laminated on the barrier layer 3 of the laminate A, and laminating this on the heat-sealable resin layer 4 by a thermal lamination method, (3) a laminate Examples of such methods include (1) a method in which a molten adhesive layer 5 is poured between the barrier layer 3 of A and a heat-sealable resin layer 4 that has been pre-formed into a sheet, and the laminate A and the heat-sealable resin layer 4 are bonded together via the adhesive layer 5 (sandwich lamination method); and (4) a method in which an adhesive for forming the adhesive layer 5 is solution-coated onto the barrier layer 3 of the laminate A, followed by drying or baking, and then the heat-sealable resin layer 4 that has been pre-formed into a sheet is laminated onto this adhesive layer 5.
表面被覆層6を設ける場合には、基材層1のバリア層3とは反対側の表面に、表面被覆層6を積層する。表面被覆層6は、例えば表面被覆層6を形成する上記の樹脂を基材層1の表面に塗布することにより形成することができる。なお、基材層1の表面にバリア層3を積層する工程と、基材層1の表面に表面被覆層6を積層する工程の順番は、特に制限されない。例えば、基材層1の表面に表面被覆層6を形成した後、基材層1の表面被覆層6とは反対側の表面にバリア層3を形成してもよい。 When the surface coating layer 6 is provided, the surface coating layer 6 is laminated on the surface of the base layer 1 opposite the barrier layer 3. The surface coating layer 6 can be formed, for example, by applying the above-mentioned resin that forms the surface coating layer 6 to the surface of the base layer 1. The order of the step of laminating the barrier layer 3 on the surface of the base layer 1 and the step of laminating the surface coating layer 6 on the surface of the base layer 1 is not particularly limited. For example, after the surface coating layer 6 is formed on the surface of the base layer 1, the barrier layer 3 may be formed on the surface of the base layer 1 opposite the surface coating layer 6.
上記のようにして、必要に応じて設けられる表面被覆層6/基材層1/必要に応じて設けられる接着剤層2/バリア層3/接着層5/熱融着性樹脂層4をこの順に備える積層体が形成されるが、必要に応じて設けられる接着剤層2及び接着層5の接着性を強固にするために、さらに、加熱処理に供してもよい。 As described above, a laminate is formed comprising the optional surface coating layer 6, the substrate layer 1, the optional adhesive layer 2, the barrier layer 3, the adhesive layer 5, and the heat-sealable resin layer 4 in this order. To strengthen the adhesion of the optional adhesive layer 2 and adhesive layer 5, the laminate may be further subjected to a heat treatment.
蓄電デバイス用外装材において、積層体を構成する各層には、必要に応じて、コロナ処理、ブラスト処理、酸化処理、オゾン処理などの表面活性化処理を施すことにより加工適性を向上させてもよい。例えば、基材層1のバリア層3とは反対側の表面にコロナ処理を施すことにより、基材層1表面へのインクの印刷適性を向上させることができる。 In the packaging material for an electricity storage device, each layer constituting the laminate may be subjected to a surface activation treatment such as corona treatment, blast treatment, oxidation treatment, or ozone treatment, as necessary, to improve its processability. For example, corona treatment can be performed on the surface of the base layer 1 opposite the barrier layer 3, thereby improving the printability of ink on the surface of the base layer 1.
3.蓄電デバイス用外装材の用途
本開示の蓄電デバイス用外装材は、正極、負極、電解質等の蓄電デバイス素子を密封して収容するための包装体に使用される。すなわち、本開示の蓄電デバイス用外装材によって形成された包装体中に、少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子を収容して、蓄電デバイスとすることができる。
The packaging material for an electricity storage device according to the present disclosure is used in a package for hermetically housing an electricity storage device element such as a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, etc. That is, an electricity storage device can be formed by housing an electricity storage device element including at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte in a package formed from the packaging material for an electricity storage device according to the present disclosure.
具体的には、少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子を、本開示の蓄電デバイス用外装材で、前記正極及び負極の各々に接続された金属端子を外側に突出させた状態で、蓄電デバイス素子の周縁にフランジ部(熱融着性樹脂層同士が接触する領域)が形成できるようにして被覆し、前記フランジ部の熱融着性樹脂層同士をヒートシールして密封させることによって、蓄電デバイス用外装材を使用した蓄電デバイスが提供される。なお、本開示の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に蓄電デバイス素子を収容する場合、本開示の蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂部分が内側(蓄電デバイス素子と接する面)になるようにして、包装体を形成する。 Specifically, an electricity storage device using the electricity storage device packaging material of the present disclosure is provided by covering an electricity storage device element having at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte with the electricity storage device packaging material of the present disclosure, with metal terminals connected to the positive electrode and negative electrode protruding outward, so that a flange portion (a region where the heat-sealable resin layers contact each other) is formed around the periphery of the electricity storage device element, and the heat-sealable resin layers of the flange portion are heat-sealed to form a hermetic seal. When an electricity storage device element is housed in a package formed from the electricity storage device packaging material of the present disclosure, the package is formed so that the heat-sealable resin portion of the electricity storage device packaging material of the present disclosure faces inward (the surface that contacts the electricity storage device element).
本開示の蓄電デバイス用外装材は、電池(コンデンサー、キャパシター等を含む)などの蓄電デバイスに好適に使用することができる。また、本開示の蓄電デバイス用外装材は、一次電池、二次電池のいずれに使用してもよいが、好ましくは二次電池である。本開示の蓄電デバイス用外装材が適用される二次電池の種類については、特に制限されず、例えば、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、全固体電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、金属空気電池、多価カチオン電池、コンデンサー、キャパシター等が挙げられる。これらの二次電池の中でも、本開示の蓄電デバイス用外装材の好適な適用対象として、リチウムイオン電池及びリチウムイオンポリマー電池が挙げられる。 The exterior packaging material for an electricity storage device of the present disclosure can be suitably used for electricity storage devices such as batteries (including condensers, capacitors, etc.). The exterior packaging material for an electricity storage device of the present disclosure may be used for either primary or secondary batteries, but is preferably used for secondary batteries. The type of secondary battery to which the exterior packaging material for an electricity storage device of the present disclosure can be applied is not particularly limited, and examples include lithium ion batteries, lithium ion polymer batteries, all-solid-state batteries, lead-acid batteries, nickel-metal hydride batteries, nickel-cadmium batteries, nickel-iron batteries, nickel-zinc batteries, silver oxide-zinc batteries, metal-air batteries, polyvalent cation batteries, capacitors, and capacitors. Among these secondary batteries, lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries are suitable applications for the exterior packaging material for an electricity storage device of the present disclosure.
以下に実施例及び比較例を示して本開示を詳細に説明する。但し本開示は実施例に限定されるものではない。 The present disclosure will be explained in detail below using examples and comparative examples. However, the present disclosure is not limited to the examples.
<アルミニウム合金箔の製造>
表1に示す各組成(残部はAlおよびその他の不可避不純物)からなるアルミニウム合金の鋳塊を用意し、同表に示す条件で均質化処理を施した後、仕上がり温度330℃での熱間圧延にて厚さ3mmの板材とした。その後、冷間圧延、中間焼鈍、最終冷間圧延を経て、厚み40μm、幅1200mmのアルミニウム合金箔の試料を作製した。なお、中間焼鈍の方法については表1に示した。表1の冷間圧延の項目では、中間焼鈍直前の板厚および前記板厚までの冷間圧延率を示している。
<Production of Aluminum Alloy Foil>
Ingots of aluminum alloys having the compositions shown in Table 1 (the balance being Al and other inevitable impurities) were prepared, subjected to homogenization treatment under the conditions shown in the table, and then hot-rolled to a finishing temperature of 330°C to form sheets having a thickness of 3 mm. Subsequently, the ingots were subjected to cold rolling, intermediate annealing, and final cold rolling to produce aluminum alloy foil samples having a thickness of 40 μm and a width of 1200 mm. The method of intermediate annealing is shown in Table 1. The cold rolling item in Table 1 shows the sheet thickness immediately before intermediate annealing and the cold rolling reduction ratio to reach the sheet thickness.
作製したアルミニウム合金箔に対して以下の試験または測定を行い、その結果を表1に示す。 The following tests and measurements were performed on the produced aluminum alloy foil, and the results are shown in Table 1.
・アルミニウム合金箔の引張強さ、破断伸び
引張強さ、破断伸びのいずれも引張試験にて測定した。引張試験は、JIS Z2241:2011に準拠し、圧延方向に対して0°方向の伸びを測定できるように、JIS5号試験片を試料から採取し、万能引張試験機(島津製作所社製 AGS-X 10kN)で引張り速度2mm/minにて試験を行った。伸びは破断伸びを指し、伸び率の算出について以下の通りである。まず試験前に試験片長手中央に試験片垂直方向に2本の線を標点距離である50mm間隔でマークする。試験後にアルミニウム合金箔の破断面をつき合わせてマーク間距離を測定し、そこから標点距離(50mm)を引いた伸び量(mm)を、標点間距離(50mm)で除して伸び率(%)を求めた。なお、アルミニウム合金箔の伸びは、破断時の全伸び(伸び計の弾性伸びと塑性伸びとを合わせたもの)であり、伸び計標点距離に対する百分率で表したものである。
Tensile strength and elongation at break of aluminum alloy foil Both the tensile strength and the elongation at break were measured by tensile testing. The tensile test conformed to JIS Z2241:2011. JIS No. 5 test pieces were taken from the samples so that the elongation in the 0° direction relative to the rolling direction could be measured. The test was performed using a universal tensile testing machine (Shimadzu Corporation, AGS-X 10kN) at a tensile speed of 2mm/min. The elongation refers to the elongation at break, and the calculation of the elongation percentage is as follows. First, before the test, two lines were marked in the longitudinal center of the test piece in the direction perpendicular to the test piece, spaced 50mm apart, which is the gauge length. After the test, the fracture surfaces of the aluminum alloy foil were butted together to measure the distance between the marks. The gauge length (50mm) was subtracted from this to obtain the elongation amount (mm), and the elongation percentage (%) was calculated by dividing the elongation amount (mm) by the gauge length (50mm). The elongation of the aluminum alloy foil is the total elongation at break (the sum of the elastic elongation and plastic elongation of the extensometer) and is expressed as a percentage of the extensometer gauge length.
・平均結晶粒径
アルミニウム合金箔の表面を20容量%過塩素酸+80容量%エタノール混合溶液を用い、電圧20Vで電解研磨を行った後、バーカー氏液中にて電圧30Vの条件で陽極酸化処理した。処理後の供試材について、光学顕微鏡にて結晶粒を観察した。撮影した写真から切断法により平均結晶粒径を算出した。
Average grain size The surface of the aluminum alloy foil was electropolished using a mixed solution of 20% by volume perchloric acid and 80% by volume ethanol at a voltage of 20 V, and then anodized in Barker's solution at a voltage of 30 V. The grains of the treated specimen were observed using an optical microscope. The average grain size was calculated from the photographs taken using the intercept method.
・L1(HAGB長さ)/L2(LAGB長さ)
箔表面を電解研磨した後、SEM-EBSDにて結晶方位解析を行い、結晶粒間の方位差が15°以上の大角粒界(HAGB)と、方位差2°以上15°未満の小角粒界を観察した。倍率×500で視野サイズ170×340μmを4視野測定し、視野内のHAGBとLAGBの長さを求め、比を算出した。算出した比はL1/L2として表2に示した。
L1 (HAGB length) / L2 (LAGB length)
After electrolytic polishing of the foil surface, crystal orientation analysis was performed using SEM-EBSD to observe high-angle grain boundaries (HAGBs) with a misorientation between crystal grains of 15° or more and small-angle grain boundaries with a misorientation of 2° to 15°. Four fields of view, each with a field size of 170 × 340 μm, were measured at a magnification of 500x, and the lengths of the HAGBs and LAGBs within the fields of view were determined, and the ratio was calculated. The calculated ratio is shown in Table 2 as L1/L2.
・結晶方位
Copper方位は{112}<111>、R方位は{123}<634>を代表方位とした。それぞれの方位密度はX線回折法にて、{111}、{200}、{220}の不完全極点図を測定し、その結果を用いて結晶方位分布関数(ODF;Orientation Distribution Function)を求めることで得た。
Crystal orientation: The representative orientations were {112}<111> for the Copper orientation and {123}<634> for the R orientation. The orientation density of each orientation was obtained by measuring the incomplete pole figures of {111}, {200}, and {220} using X-ray diffraction, and then using the results to calculate the crystal orientation distribution function (ODF).
・表面分析
箔表面のMg濃度はXPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)にて見積もった。ナロースキャン測定で得られたナロースペクトルを波形分離し、各元素の原子濃度を定量した。尚、MgはMg2pスペクトルを用いた。使用したXPS装置はアルバックファイ社のQuantera SMXである。分析条件はX線源100W、パスエネルギー26eV、ステップ
0.05eV、分析領域(ビーム径)100μm×1.4mm、検出角度45°である。
Surface analysis The Mg concentration on the foil surface was estimated using X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). The narrow spectrum obtained by narrow scan measurement was subjected to waveform separation, and the atomic concentration of each element was quantified. For Mg, the Mg2p spectrum was used. The XPS equipment used was an ULVAC-PHI Quantera SMX. The analysis conditions were an X-ray source of 100 W, pass energy of 26 eV, step of 0.05 eV, analysis area (beam diameter) of 100 μm × 1.4 mm, and detection angle of 45°.
・酸化皮膜厚み測定
酸化皮膜厚みはXPSではなくFE-EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)にて測定した。元々厚みの分かっている酸化皮膜サンプルにて得られたX線強度の検量線を用いて試料の酸化皮膜厚みを算出した。使用したFE-EPMAは日本電子社のJXA-8530Fである。分析条件は加速電圧10kV、照射電流100nA、ビーム径50μmである。
- Oxide film thickness measurement The oxide film thickness was measured using an FE-EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) rather than XPS. The oxide film thickness of the sample was calculated using a calibration curve of X-ray intensity obtained from an oxide film sample with a known thickness. The FE-EPMA used was a JXA-8530F manufactured by JEOL Ltd. The analysis conditions were an acceleration voltage of 10 kV, a probe current of 100 nA, and a beam diameter of 50 μm.
・突き刺し強度
厚さ40μmのアルミニウム合金箔に対し、直径1.0mm、先端形状半径0.5mmの針を50mm/minの速度で突き刺し、針が箔を貫通するまでの最大荷重(N)を測定した。ここでは突き刺し強度9.0N以上を耐突き刺し性良好と見なし〇、9.0N未満を×と判定した。
- Puncture strength A needle with a diameter of 1.0 mm and a tip radius of 0.5 mm was pierced into an aluminum alloy foil with a thickness of 40 μm at a speed of 50 mm/min, and the maximum load (N) until the needle penetrated the foil was measured. Here, a piercing strength of 9.0 N or more was considered to have good piercing resistance and was evaluated as ◯, and a piercing strength of less than 9.0 N was evaluated as ×.
・限界成形高さ
成形高さは角筒成形試験にて評価した。試験は万能薄板成形試験器(ERICHSEN社製 モデル142/20)にて行い、厚さ40μmのアルミニウム合金箔を図8に示す形状を有する角型ポンチ(一辺の長さD=37mm、角部の面取り径R=4.5mm)を用いて行った。試験条件として、シワ抑え力は10kN、ポンチの上昇速度(成形速度)の目盛は1とし、そして箔の片面(ポンチが当たる面)に鉱物油を潤滑剤として塗布した。箔に対し装置の下部から上昇するポンチが当たり、箔が成形されるが、3回連続成形した際に割れやピンホールがなく成形できた最大のポンチの上昇高さをその材料の限界成形高さ(mm)と規定した。ポンチの高さは0.5mm間隔で変化させた。ここでは張出高さ7.0mm以上を成形性良好と見なし○、7.0mm未満を×と判定した。
Limit Forming Height: The forming height was evaluated in a square tube forming test. The test was performed using a universal sheet metal forming tester (Model 142/20 manufactured by ERICHSEN) and a square punch (side length D = 37 mm, corner chamfer diameter R = 4.5 mm) with a 40 μm thick aluminum alloy foil having the shape shown in Figure 8 (side length D = 37 mm, corner chamfer diameter R = 4.5 mm). The test conditions were a wrinkle suppression force of 10 kN, a scale of 1 for the punch rising speed (forming speed), and mineral oil applied as a lubricant to one side of the foil (the surface that the punch contacts). The foil was formed by the punch rising from the bottom of the device. The maximum punch rising height that could be formed without cracks or pinholes after three consecutive forming runs was defined as the limit forming height (mm) for that material. The punch height was varied in 0.5 mm increments. Here, a protrusion height of 7.0 mm or more was considered good formability and rated as ○, while a protrusion height of less than 7.0 mm was rated as ×.
・腐食性の評価
ヘキサフルオロリン酸リチウム152gをプロピレンカーボネート/ジエチレンカーボネート=1/1(体積比)1Lに溶解し、1モル/Lの電解液を作製した。次に200mLの二極ビーカーセルの正極に実施例及び比較例で使用した各アルミニウム合金箔をセットし、負極に金属リチウムをセットし、前述の電解液を投入した。この状態で、0.1Vの電位差を1時間及び3時間印加した後、アルミニウム合金箔の表面を顕微鏡による目視により観察した。図6及び図7の顕微鏡写真(観察倍率200倍)に示すように、表面が腐食したもの(図7)を×、変化しなかったもの(図6)を○と判定した。またごく一部分で表面が変化したものついては、実用上問題ないが耐食性はやや低いということで△の判定とした。腐食したアルミニウム合金箔表面(判定:×)はリチウムとの化合物が生成し、体積膨張により表面が盛り上がっている様子が観察される。各供試材の結果を表2に示す。
Corrosion Evaluation: 152 g of lithium hexafluorophosphate was dissolved in 1 L of propylene carbonate/diethylene carbonate (volume ratio: 1/1) to prepare a 1 mol/L electrolyte. Next, each aluminum alloy foil used in the Examples and Comparative Examples was placed on the positive electrode of a 200 mL bipolar beaker cell, metallic lithium was placed on the negative electrode, and the aforementioned electrolyte was added. A potential difference of 0.1 V was applied for 1 hour and 3 hours, and the surface of the aluminum alloy foil was then visually observed under a microscope. As shown in the micrographs (observation magnification: 200x) in Figures 6 and 7, samples with corroded surfaces (Figure 7) were rated as ×, and samples without change (Figure 6) were rated as ○. Samples with only partial surface change were rated as △, indicating that they were practically acceptable but had slightly poor corrosion resistance. The corroded aluminum alloy foil surface (rated as ×) was observed to have formed a compound with lithium, resulting in a raised surface due to volume expansion. The results for each test material are shown in Table 2.
<蓄電デバイス用外装材の製造>
(実施例1及び比較例1,2)
基材層としてポリエチレンテレフタレートフィルム(12μm)/接着剤層(2液硬化型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート化合物)、厚さ3μm)/二軸延伸ナイロンフィルム(厚さ15μm)が順に積層された積層フィルムを用意した。次に、基材層の二軸延伸ナイロンフィルム(厚さ15μm)の上に、両面に耐酸性皮膜を形成した前記のアルミニウム合金箔(表1の組成を有し、厚さ40μm)からなるバリア層をドライラミネート法により積層させた。具体的には、両面に耐酸性皮膜(クロメート処理によって形成された皮膜であり、クロム量が30mg/m2)を形成したアルミニウム合金箔の一方面に、2液硬化型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート化合物)を塗布し、アルミニウム合金箔上に接着剤層(硬化後の厚み3μm)を形成した。次いで、アルミニウム合金箔上の接着剤層と二軸延伸ナイロンフィルムを積層した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/バリア層の積層体を作製した。
<Manufacturing of exterior materials for electricity storage devices>
(Example 1 and Comparative Examples 1 and 2)
A laminate film was prepared as a substrate layer, in which a polyethylene terephthalate film (12 μm) / an adhesive layer (a two-component curing urethane adhesive (a polyol compound and an aromatic isocyanate compound), thickness 3 μm) / a biaxially oriented nylon film (thickness 15 μm) were laminated in this order. Next, a barrier layer consisting of the aluminum alloy foil (having the composition shown in Table 1 and a thickness of 40 μm) with acid-resistant coatings formed on both sides was laminated on the biaxially oriented nylon film (thickness 15 μm) as the substrate layer by dry lamination. Specifically, a two-component curing urethane adhesive (a polyol compound and an aromatic isocyanate compound) was applied to one side of an aluminum alloy foil with acid-resistant coatings (a coating formed by chromate treatment with a chromium content of 30 mg/ m2 ) formed on both sides, to form an adhesive layer (thickness 3 μm after curing) on the aluminum alloy foil. Next, the adhesive layer on the aluminum alloy foil and the biaxially oriented nylon film were laminated, and then aging treatment was performed to produce a substrate layer/adhesive layer/barrier layer laminate.
次に、得られた積層体のバリア層の上に、未延伸ポリプロピレンフィルム(厚さ80μm)をドライラミネート法により積層させた。具体的には2液硬化型接着剤(酸変性ポリプロピレンとエポキシ化合物)を塗布し、アルミニウム合金箔上に接着剤層(硬化後の厚み2μm)を形成した。次いで、エージング処理を実施することにより、ポリエチレンテレフタレートフィルム(12μm)/接着剤層(3μm)/二軸延伸ナイロンフィルム(15μm)/接着剤層(3μm)/バリア層(40μm)/接着層(2μm)/熱融着性樹脂層(80μm)がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。 Next, an unstretched polypropylene film (80 μm thick) was laminated onto the barrier layer of the resulting laminate using the dry lamination method. Specifically, a two-component curing adhesive (acid-modified polypropylene and epoxy compound) was applied to form an adhesive layer (2 μm thick after curing) on the aluminum alloy foil. An aging treatment was then performed to obtain an exterior material for an electricity storage device, laminated in the following order: polyethylene terephthalate film (12 μm) / adhesive layer (3 μm) / biaxially oriented nylon film (15 μm) / adhesive layer (3 μm) / barrier layer (40 μm) / adhesive layer (2 μm) / heat-sealable resin layer (80 μm).
(実施例2)
基材層としてポリエチレンテレフタレートフィルム(25μm)を用意した。次に、基材層の上に、両面に耐酸性皮膜を形成した前記のアルミニウム合金箔(表1の組成を有し、厚さ40μm)からなるバリア層をドライラミネート法により積層させた。具体的には、両面に耐酸性皮膜(クロメート処理によって形成された皮膜であり、クロム量が30mg/m2)を形成したアルミニウム合金箔の一方面に、2液硬化型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート化合物)を塗布し、アルミニウム合金箔上に接着剤層(硬化後の厚み3μm)を形成した。次いで、アルミニウム合金箔上の接着剤層と基材層を積層した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/バリア層の積層体を作製した。
Example 2
A polyethylene terephthalate film (25 μm) was prepared as a substrate layer. Next, a barrier layer consisting of the aluminum alloy foil (having the composition shown in Table 1 and a thickness of 40 μm) with acid-resistant coatings formed on both sides was laminated on the substrate layer by dry lamination. Specifically, a two-component curing urethane adhesive (a polyol compound and an aromatic isocyanate compound) was applied to one side of the aluminum alloy foil with acid-resistant coatings (a coating formed by chromate treatment with a chromium content of 30 mg/ m2 ) formed on both sides, forming an adhesive layer (thickness of 3 μm after curing) on the aluminum alloy foil. The adhesive layer on the aluminum alloy foil and the substrate layer were then laminated, followed by aging treatment, to produce a substrate layer/adhesive layer/barrier layer laminate.
次に、得られた積層体のバリア層の上に、未延伸ポリブチレンテレフタレートフィルム(厚さ50μm)をドライラミネート法により積層させた。具体的には2液硬化型接着剤(酸変性ポリプロピレンとエポキシ化合物)を塗布し、アルミニウム合金箔上に接着剤層(硬化後の厚み3μm)を形成した。次いで、エージング処理を実施することにより、ポリエチレンテレフタレートフィルム(25μm)/接着剤層(3μm)/バリア層(40μm)/接着層(3μm)/ポリブチレンテレフタレートフィルム(50μm)がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。 Next, an unstretched polybutylene terephthalate film (50 μm thick) was laminated onto the barrier layer of the resulting laminate using the dry lamination method. Specifically, a two-component curing adhesive (acid-modified polypropylene and epoxy compound) was applied to form an adhesive layer (3 μm thick after curing) on the aluminum alloy foil. An aging treatment was then performed to obtain an exterior material for an electricity storage device, laminated in the following order: polyethylene terephthalate film (25 μm), adhesive layer (3 μm), barrier layer (40 μm), adhesive layer (3 μm), and polybutylene terephthalate film (50 μm).
(実施例3)
基材層としてポリエチレンテレフタレートフィルム(12μm)/接着剤層(2液硬化型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート化合物)、厚さ3μm)/二軸延伸ナイロンフィルム(厚さ15μm)が順に積層された積層フィルムを用意した。次に、基材層の二軸延伸ナイロンフィルム(厚さ15μm)の上に、両面に耐酸性皮膜を形成した前記のアルミニウム合金箔(表1の組成を有し、厚さ40μm)からなるバリア層をドライラミネート法により積層させた。具体的には、両面に耐酸性皮膜(クロメート処理によって形成された皮膜であり、クロム量が30mg/m2)を形成したアルミニウム合金箔の一方面に、2液硬化型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート化合物)を塗布し、アルミニウム合金箔上に接着剤層(硬化後の厚み3μm)を形成した。次いで、アルミニウム合金箔上の接着剤層と二軸延伸ナイロンフィルムを積層した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/バリア層の積層体を作製した。
Example 3
A laminate film was prepared as a substrate layer, in which a polyethylene terephthalate film (12 μm) / an adhesive layer (a two-component curing urethane adhesive (a polyol compound and an aromatic isocyanate compound), thickness 3 μm) / a biaxially oriented nylon film (thickness 15 μm) were laminated in this order. Next, a barrier layer consisting of the aluminum alloy foil (having the composition shown in Table 1 and a thickness of 40 μm) with acid-resistant coatings formed on both sides was laminated on the biaxially oriented nylon film (thickness 15 μm) as the substrate layer by dry lamination. Specifically, a two-component curing urethane adhesive (a polyol compound and an aromatic isocyanate compound) was applied to one side of an aluminum alloy foil with acid-resistant coatings (a coating formed by chromate treatment with a chromium content of 30 mg/ m2 ) formed on both sides, to form an adhesive layer (thickness 3 μm after curing) on the aluminum alloy foil. Next, the adhesive layer on the aluminum alloy foil and the biaxially oriented nylon film were laminated, and then aging treatment was performed to produce a substrate layer/adhesive layer/barrier layer laminate.
次に、得られた積層体のバリア層の上に、未延伸ポリプロピレンフィルム(厚さ80μm)をドライラミネート法により積層させた。具体的には2液硬化型接着剤(ポリエステルポリオール化合物と脂環式イソシアネート化合物)を塗布し、アルミニウム合金箔上に接着剤層(硬化後の厚み2μm)を形成した。次いで、エージング処理を実施することにより、ポリエチレンテレフタレートフィルム(12μm)/接着剤層(3μm)/二軸延伸ナイロンフィルム(15μm)/接着剤層(3μm)/バリア層(40μm)/接着層(2μm)/熱融着性樹脂層(80μm)がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。 Next, an unstretched polypropylene film (80 μm thick) was laminated onto the barrier layer of the resulting laminate using the dry lamination method. Specifically, a two-component curing adhesive (polyester polyol compound and alicyclic isocyanate compound) was applied to form an adhesive layer (2 μm thick after curing) on the aluminum alloy foil. An aging treatment was then performed to obtain an exterior packaging material for an electricity storage device, laminated in the following order: polyethylene terephthalate film (12 μm) / adhesive layer (3 μm) / biaxially oriented nylon film (15 μm) / adhesive layer (3 μm) / barrier layer (40 μm) / adhesive layer (2 μm) / heat-sealable resin layer (80 μm).
(比較例3)
基材層としてポリエチレンテレフタレートフィルム(12μm)/接着剤層(2液硬化型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート化合物)、厚さ3μm)/二軸延伸ナイロンフィルム(厚さ15μm)が順に積層された積層フィルムを用意した。次に、基材層の二軸延伸ナイロンフィルム(厚さ15μm)の上に、両面に耐酸性皮膜を形成した前記のアルミニウム合金箔(表1の組成を有し、厚さ40μm)からなるバリア層をドライラミネート法により積層させた。具体的には、両面に耐酸性皮膜(クロメート処理によって形成された皮膜であり、クロム量が30mg/m2)を形成したアルミニウム合金箔の一方面に、2液硬化型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート化合物)を塗布し、アルミニウム合金箔上に接着剤層(硬化後の厚み3μm)を形成した。次いで、アルミニウム合金箔上の接着剤層と二軸延伸ナイロンフィルムを積層した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/バリア層の積層体を作製した。
(Comparative Example 3)
A laminate film was prepared as a substrate layer, in which a polyethylene terephthalate film (12 μm) / an adhesive layer (a two-component curing urethane adhesive (a polyol compound and an aromatic isocyanate compound), thickness 3 μm) / a biaxially oriented nylon film (thickness 15 μm) were laminated in this order. Next, a barrier layer consisting of the aluminum alloy foil (having the composition shown in Table 1 and a thickness of 40 μm) with acid-resistant coatings formed on both sides was laminated on the biaxially oriented nylon film (thickness 15 μm) as the substrate layer by dry lamination. Specifically, a two-component curing urethane adhesive (a polyol compound and an aromatic isocyanate compound) was applied to one side of an aluminum alloy foil with acid-resistant coatings (a coating formed by chromate treatment with a chromium content of 30 mg/ m2 ) formed on both sides, to form an adhesive layer (thickness 3 μm after curing) on the aluminum alloy foil. Next, the adhesive layer on the aluminum alloy foil and the biaxially oriented nylon film were laminated, and then aging treatment was performed to produce a substrate layer/adhesive layer/barrier layer laminate.
次に、得られた積層体のバリア層の上に、接着層としての無水マレイン酸変性ポリプロピレン(厚さ40μm)と、熱融着性樹脂層としてのポリプロピレン(厚さ40μm)とを共押出しすることにより、バリア層上に接着層/熱融着性樹脂層を積層させた。次に、得られた積層体をエージングし、加熱することにより、ポリエチレンテレフタレートフィルム(12μm)/接着剤層(3μm)/二軸延伸ナイロンフィルム(15μm)/接着剤層(3μm)/バリア層(40μm)/接着層(40μm)/熱融着性樹脂層(40μm)がこの順に積層された蓄電デバイス用外装材を得た。 Next, maleic anhydride-modified polypropylene (40 μm thick) as an adhesive layer and polypropylene (40 μm thick) as a heat-sealable resin layer were co-extruded onto the barrier layer of the resulting laminate, thereby laminating an adhesive layer/heat-sealable resin layer onto the barrier layer. The resulting laminate was then aged and heated to obtain an exterior packaging material for an electricity storage device, laminated in the following order: polyethylene terephthalate film (12 μm)/adhesive layer (3 μm)/biaxially oriented nylon film (15 μm)/adhesive layer (3 μm)/barrier layer (40 μm)/adhesive layer (40 μm)/heat-sealable resin layer (40 μm).
なお、蓄電デバイス用外装材の両面には、それぞれ、滑剤としてエルカ酸アミドを存在させて、滑剤層を形成した。 In addition, erucic acid amide was present as a lubricant on both sides of the exterior material for an electricity storage device to form a lubricant layer.
<アルミニウム合金箔の電解液に対する耐腐食性の評価>
実施例及び比較例で使用した各アルミニウム合金箔を、長さ45mm×幅15mmの長方形に裁断した。次に、アルミニウム合金箔の表面及び裏面の一方の面に1cmφの露出部が形成されるように、アルミニウム合金箔の表面及び裏面に長さ50mm×幅20mmの長方形のポリエチレンフィルムをアルミニウム合金箔に重ねて熱溶着し取付け被覆して、試験サンプルとした。なお、試験サンプルにおける耐腐食性の評価は、アルミニウム合金箔ALが露出した1cmφの部分で行い、試験サンプルの電解液に浸漬されない端部については、作用極に接続するために露出させた。次に、図4の模式図に示すように、試験サンプルALを作用極、金属リチウムLi(直径15mm×厚み0.35mmの円盤状)を対極にセットし、電解液(1mol/lのLiPF6と、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート及びジメチルカーボネート(容量比1:1:1)の混合液とからなる)に浸漬させた。この状態で、20℃の環境下、電圧0.1Vで1時間印加した後、アルミニウム合金箔の表面を観察した。図7のように表面が腐食したものを評価C、図6のように変化しなかったものを評価Aとし、結果を表2に示す。腐食したアルミニウム合金箔表面はリチウムとの化合物が生成し、体積膨張により表面が盛り上がっている様子が観察される。
<Evaluation of corrosion resistance of aluminum alloy foil to electrolyte>
Each aluminum alloy foil used in the examples and comparative examples was cut into a rectangle measuring 45 mm long and 15 mm wide. Next, rectangular polyethylene films measuring 50 mm long and 20 mm wide were attached and heat-welded to the front and back surfaces of the aluminum alloy foil, leaving a 1 cm diameter exposed portion on one side of the foil. These films were then used to prepare test samples. The corrosion resistance of the test samples was evaluated using the 1 cm diameter portion of the aluminum alloy foil AL, while the end of the test sample not immersed in the electrolyte was left exposed for connection to the working electrode. Next, as shown in the schematic diagram of FIG. 4, the test sample AL was set as the working electrode, and metallic lithium Li (disk-shaped, 15 mm diameter x 0.35 mm thick) was set as the counter electrode. The test samples were then immersed in an electrolyte consisting of 1 mol/L LiPF6 and a mixture of ethylene carbonate, diethyl carbonate, and dimethyl carbonate (volume ratio 1:1:1). In this state, a voltage of 0.1 V was applied for 1 hour in an environment of 20°C, and then the surface of the aluminum alloy foil was observed. Surfaces corroded as shown in Figure 7 were rated C, and surfaces unchanged as shown in Figure 6 were rated A, and the results are shown in Table 2. It was observed that compounds with lithium were formed on the corroded aluminum alloy foil surface, and the surface was raised due to volume expansion.
<アルミニウム合金箔の全固体電解質に対する耐腐食性>
グローブボックス内で、圧粉成形にて厚さ800μm、φ10mmの固体電解質(Li2S-P2S5(75:25))を作成した。次に、固体電解質の上にインジウム箔(厚さ0.3mm・φ9mm)、リチウム箔(厚さ0.2mm・φ8mm)、インジウム箔(厚さ0.1mm・φ9mm)をインジウム箔(厚み0.1mm)が固体電解質側になるように重ねて箔を置き、拘束して1晩放置した。その後、拘束を解いて、箔とは反対側の固体電解質に、実施例及び比較例で使用した各アルミニウム合金箔を、φ9mmに打ち抜いて、積層した。得られた積層体を拘束して、リード付きガラスセルに封入した。積層体をグローブボックスから取り出して1時間放置し、安定化させた。この状態で、25℃の環境下、電圧-0.53Vで3時間印加した後、単位面積当たりの電気量を算出した。電気量が4C/cm2未満であった場合を評価A、4C/cm2以上であった場合を評価Cとした。結果を表3に示す。
<Corrosion resistance of aluminum alloy foil against all-solid-state electrolytes>
In a glove box, a solid electrolyte (Li2S-P2S5 (75:25)) with a thickness of 800 μm and a diameter of 10 mm was prepared by powder compaction. Next, indium foil (thickness 0.3 mm, diameter 9 mm), lithium foil (thickness 0.2 mm, diameter 8 mm), and indium foil (thickness 0.1 mm, diameter 9 mm) were placed on top of the solid electrolyte, with the indium foil (thickness 0.1 mm) facing the solid electrolyte side, and the foil was restrained and left overnight. Thereafter, the restraint was released, and each aluminum alloy foil used in the examples and comparative examples was punched out to a diameter of 9 mm and laminated on the solid electrolyte on the side opposite the foil. The resulting laminate was restrained and sealed in a glass cell with leads. The laminate was removed from the glove box and left for 1 hour to stabilize. In this state, a voltage of -0.53 V was applied for 3 hours in an environment of 25°C, and the amount of electricity per unit area was calculated. When the amount of electricity was less than 4 C/cm 2, it was evaluated as A, and when it was 4 C/cm 2 or more, it was evaluated as C. The results are shown in Table 3.
<成形性の評価>
上記で得られた各蓄電デバイス用外装材を長さ(MD)90mm×幅(TD)150mmの長方形に裁断して試験サンプルとした。蓄電デバイス用外装材のMDが、アルミニウム合金箔の圧延方向(RD)に対応し、蓄電デバイス用外装材のTDが、アルミニウム合金箔のTDに対応する。試験サンプルを25℃の環境下にて、31.6mm(MD)×54.5mm(TD)の矩形状の口径を有する成形金型(雌型、表面は、JIS B 0659-1:2002附属書1(参考) 比較用表面粗さ標準片の表2に規定される、最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が3.2μmである。コーナーR2.0mm、稜線R1.0mm)と、これに対応した成形金型(雄型、表面は、JIS B 0659-1:2002附属書1(参考) 比較用表面粗さ標準片の表2に規定される、最大高さ粗さ(Rzの呼び値)が1.6μmである。コーナーR2.0mm、稜線R1.0mm)を用いて、押さえ圧(面圧)0.25MPaで0.5mmの成形深さから0.5mm単位で成形深さを変えて、それぞれ10個のサンプルについて冷間成形(引き込み1段成形)を行った。このとき、雄型側に熱融着性樹脂層側が位置するよう、雌型上に試験サンプルを載置して成形をおこなった。また、雄型及び雌型のクリアランスは、0.3mmとした。冷間成形後のサンプルについて、暗室の中にてペンライトで光を当てて、光の透過によって、アルミニウム合金箔にピンホールやクラックが生じているか否かを確認した。アルミニウム合金箔にピンホール、クラックが10個のサンプル全てにおいて発生しない最も深い成形深さを限界成形深さPmmとした。限界成形深さが4.0mm以上であった場合を評価A、3.5mmであった場合を評価B、3.0mm以下であった場合を評価Cとした。結果を表3に示す。
<Evaluation of formability>
Each of the electrical storage device packaging materials obtained above was cut into a rectangle with a length (MD) of 90 mm and a width (TD) of 150 mm to prepare a test sample. The MD of the electrical storage device packaging material corresponds to the rolling direction (RD) of the aluminum alloy foil, and the TD of the electrical storage device packaging material corresponds to the TD of the aluminum alloy foil. The test sample was placed in an environment of 25°C in a forming mold (female mold, the surface of which had a maximum height roughness (nominal value of Rz) of 3.2 μm, corner R2.0 mm, ridge R1.0 mm, as specified in Table 2 of the comparative surface roughness standard piece in JIS B 0659-1:2002 Annex 1 (Reference)) with a rectangular opening of 31.6 mm (MD) x 54.5 mm (TD). The corresponding forming mold (male mold, the surface of which had a maximum height roughness (nominal value of Rz) of 3.2 μm, corner R2.0 mm, ridge R1.0 mm, as specified in Table 2 of the comparative surface roughness standard piece in JIS B 0659-1:2002 Annex 1 (Reference)) was placed in an environment of 25°C. The maximum height roughness (nominal Rz value) of the comparative surface roughness standard specimen, as specified in Table 2, is 1.6 μm. Using a corner R of 2.0 mm and a ridge R of 1.0 mm, a pressing pressure (surface pressure) of 0.25 MPa was applied to ten samples, varying the forming depth from 0.5 mm in 0.5 mm increments. The test samples were placed on a female mold so that the heat-fusible resin layer was positioned on the male mold side. The clearance between the male and female molds was 0.3 mm. After cold forming, the samples were illuminated with a penlight in a darkroom to check for pinholes or cracks in the aluminum alloy foil. The deepest forming depth at which no pinholes or cracks occurred in the aluminum alloy foil in any of the ten samples was defined as the limit forming depth P mm. When the limit forming depth was 4.0 mm or more, it was evaluated as A, when it was 3.5 mm, it was evaluated as B, and when it was 3.0 mm or less, it was evaluated as C. The results are shown in Table 3.
<絶縁性評価>
実施例及び比較例で得られた各蓄電デバイス用外装材を長さ(MD)100mm、幅(TD)40mmに断裁した。また、100mm×30mm、厚み1mmのアルミニウム板を用意し、アルミニウム板に両面テープでφ50μmのアルミニウム製ワイヤーを固定した。メガオームテスター(HIOKI 3154 DIGITAL MΩ HiTESTER)のプラス極をアルミニウム板に接触させ、マイナス極を蓄電デバイス用外装材のバリア層と治具が接触するようにつないだ。蓄電デバイス用外装材の熱融着性樹脂層側を、アルミニウム板のワイヤー側に重ねた。この状態で、7mm巾のシールバーを用いて、蓄電デバイス用外装材の上からヒートシールして(シール条件は190℃・0.1MPa)、熱融着性樹脂層がワイヤーに食い込み、ワイヤーがバリア層にまで到達して、蓄電デバイス用外装材とアルミニウム板間の抵抗値が100V印加で200MΩ以下になるまでの時間を測定した。時間が15秒以上であった場合を評価A、15秒未満であった場合を評価Cとした。結果を表3に示す。
<Insulation evaluation>
Each of the electrical storage device packaging materials obtained in the Examples and Comparative Examples was cut to a length (MD) of 100 mm and a width (TD) of 40 mm. Additionally, an aluminum plate measuring 100 mm x 30 mm and 1 mm thick was prepared, and a φ50 μm aluminum wire was fixed to the aluminum plate with double-sided tape. The positive electrode of a megaohm tester (HIOKI 3154 DIGITAL MΩ HiTESTER) was contacted with the aluminum plate, and the negative electrode was connected so that the jig contacted the barrier layer of the electrical storage device packaging material. The heat-sealable resin layer side of the electrical storage device packaging material was placed on the wire side of the aluminum plate. In this state, a 7 mm wide seal bar was used to heat seal the exterior material for an electricity storage device from above (sealing conditions: 190°C, 0.1 MPa), and the time until the heat-sealing resin layer bit into the wire, the wire reached the barrier layer, and the resistance between the exterior material for an electricity storage device and the aluminum plate reached 200 MΩ or less at 100 V was measured. A time of 15 seconds or more was assigned an A rating, and a time of less than 15 seconds was assigned an C rating. The results are shown in Table 3.
表3において、酸変性PPは酸変性ポリプロピレンを示す。 In Table 3, acid-modified PP refers to acid-modified polypropylene.
実施例1~3の蓄電デバイス用外装材は、少なくとも、基材層、バリア層、及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、バリア層は、Fe:0.2質量%以上2.0質量%以下、Mg:0.1質量%以上5.0質量%以下の組成を満たすアルミニウム合金箔を含み、接着層は、硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化物により形成されている。実施例1~3の蓄電デバイス用外装材は、成形性に優れ、電解液が付着した状態で通電が生じた場合のアルミニウム合金箔の腐食が効果的に抑制され、さらには絶縁性が高められている。 The electrical storage device packaging materials of Examples 1 to 3 are composed of a laminate having at least a base layer, a barrier layer, and a heat-sealable resin layer, in this order. The barrier layer contains aluminum alloy foil with a composition of Fe: 0.2% by mass to 2.0% by mass and Mg: 0.1% by mass to 5.0% by mass, and the adhesive layer is formed from a cured product of a resin composition containing a curable resin. The electrical storage device packaging materials of Examples 1 to 3 have excellent formability, effectively suppress corrosion of the aluminum alloy foil when electricity is applied with electrolyte attached, and also have enhanced insulation properties.
以上の通り、本開示は、以下の態様の発明を提供する。
項1. 少なくとも、基材層、バリア層、接着層及び熱融着性樹脂層をこの順に備える積層体から構成されており、
前記バリア層は、Fe:0.2質量%以上2.0質量%以下、Mg:0.1質量%以上5.0質量%以下の組成を満たすアルミニウム合金箔を含み、
前記接着層は、硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化物により形成されている、蓄電デバイス用外装材。
項2. 前記アルミニウム合金箔の組成は、Mn:0.1質量%以下を満たす、項1に記載の蓄電デバイス用外装材。
項3. 前記アルミニウム合金箔は、JIS Z2241:2011の規定に準拠して、JIS5号試験片について測定される、引張強さが100MPa以上であり、破断伸びが10%以上である、項1又は2に記載の蓄電デバイス用外装材。
項4. 前記接着層は、酸変性ポリオレフィン及び硬化剤を含む樹脂組成物の硬化物により形成されている、項1~3のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項5. 前記接着層は、ポリエステル及びポリカーボネートの少なくとも一方と、脂環式イソシアネート化合物及び芳香族イソシアネート化合物の少なくとも一方とを含む樹脂組成物の硬化物により形成されている、項1~3のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項6. 前記基材層は、ポリエステルを含む、項1~5のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項7. 前記熱融着性樹脂層は、ポリエステルを含む、項1~6のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項8. 前記アルミニウム合金箔は、Si:0.5質量%以下の組成を満たす、項1~7のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項9.
前記アルミニウム合金箔は、後方散乱電子回折による単位面積あたりの大角粒界の長さL1と小角粒界の長さL2との比が、L1/L2>3.0の関係を充足する、項1~8のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項10. 前記アルミニウム合金箔の組成は、Mg:0.1質量%以上1.5質量%以下を満たし、
前記アルミニウム合金箔の少なくとも一方の表面に5.0原子パーセント以上のMgを含み、かつ、前記アルミニウム合金箔の少なくとも一方の表面に厚みが80Å以上の酸化皮膜を有する、項9に記載の蓄電デバイス用外装材。
項11. 前記アルミニウム合金箔の組成は、Mg:0.1質量%以上1.5質量%以下を満たし、
前記アルミニウム合金箔は、引張強さ110MPa以上180MPa以下、破断伸び10%以上である、項9または10に記載の蓄電デバイス用外装材。
項12. 前記アルミニウム合金箔の組成は、Mg:1.5質量%超5.0質量%以下を満たし、
前記アルミニウム合金箔の少なくとも一方の表面に15.0原子パーセント以上のMgを含み、かつ、前記アルミニウム合金箔の少なくとも一方の表面に厚みが120Å以上の酸化皮膜を有する、項9に記載の蓄電デバイス用外装材。
項13. 前記アルミニウム合金箔の組成は、Mg:1.5質量%超5.0質量%以下を満たし、
前記アルミニウム合金箔は、引張強さ180MPa以上、破断伸び15%以上である、項9または12に記載の蓄電デバイス用外装材。
項14. 前記アルミニウム合金箔は、集合組織として、Copper方位及びR方位の各方位密度がそれぞれ15以下である、項9~13のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項15. 前記アルミニウム合金箔は、平均結晶粒径が25μm以下である、項9~14のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項16. 前記アルミニウム合金箔の組成は、不可避不純物中でMn:0.1質量%以下である、項9~15のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項17. 前記アルミニウム合金箔の組成は、Si:0.5質量%以下を満たす、項9~16のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材。
項18. 少なくとも正極、負極、及び電解質を備えた蓄電デバイス素子が、項1~17のいずれか1項に記載の蓄電デバイス用外装材により形成された包装体中に収容されている、蓄電デバイス。
項19. 少なくとも、基材層、バリア層、及び熱融着性樹脂層がこの順となるように積層して積層体を得る工程を備えており、
前記バリア層は、Fe:0.2質量%以上2.0質量%以下、Mg:0.1質量%以上5.0質量%以下の組成を満たすアルミニウム合金箔を含み、
前記接着層は、硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化物により形成されている、蓄電デバイス用外装材の製造方法。
As described above, the present disclosure provides the following aspects of the invention.
Item 1. The laminate is composed of at least a base layer, a barrier layer, an adhesive layer, and a heat-sealable resin layer in this order,
the barrier layer includes an aluminum alloy foil having a composition of Fe: 0.2 mass% or more and 2.0 mass% or less, and Mg: 0.1 mass% or more and 5.0 mass% or less,
The adhesive layer is formed from a cured product of a resin composition containing a curable resin.
Item 2. The packaging material for an electricity storage device according to Item 1, wherein the aluminum alloy foil has a composition satisfying Mn: 0.1 mass % or less.
Item 3. The exterior packaging material for an electricity storage device according to Item 1 or 2, wherein the aluminum alloy foil has a tensile strength of 100 MPa or more and a breaking elongation of 10% or more, as measured using a JIS No. 5 test piece in accordance with JIS Z2241:2011.
Item 4. The exterior packaging material for a storage battery device according to any one of Items 1 to 3, wherein the adhesive layer is formed from a cured product of a resin composition containing an acid-modified polyolefin and a curing agent.
Item 5. The electrical storage device packaging material according to any one of Items 1 to 3, wherein the adhesive layer is formed from a cured product of a resin composition containing at least one of polyester and polycarbonate, and at least one of an alicyclic isocyanate compound and an aromatic isocyanate compound.
Item 6. The packaging material for an electricity storage device according to any one of Items 1 to 5, wherein the base material layer contains polyester.
Item 7. The packaging material for an electricity storage device according to any one of Items 1 to 6, wherein the heat-sealable resin layer contains polyester.
Item 8. The packaging material for an electricity storage device according to any one of Items 1 to 7, wherein the aluminum alloy foil has a composition of Si: 0.5 mass% or less.
Item 9.
Item 9. The aluminum alloy foil has a ratio of the length L1 of a high-angle grain boundary to the length L2 of a low-angle grain boundary per unit area measured by electron backscatter diffraction (EBSD) satisfying the relationship L1/L2>3.0. Item 9. An exterior material for an electricity storage device according to any one of items 1 to 8.
Item 10. The composition of the aluminum alloy foil satisfies Mg: 0.1 mass% or more and 1.5 mass% or less,
Item 10. The aluminum alloy foil according to Item 9, wherein at least one surface of the aluminum alloy foil contains 5.0 atomic percent or more of Mg, and at least one surface of the aluminum alloy foil has an oxide film having a thickness of 80 Å or more.
Item 11. The composition of the aluminum alloy foil satisfies Mg: 0.1 mass% or more and 1.5 mass% or less,
Item 11. The exterior packaging material for a power storage device according to Item 9 or 10, wherein the aluminum alloy foil has a tensile strength of 110 MPa or more and 180 MPa or less and a breaking elongation of 10% or more.
Item 12. The composition of the aluminum alloy foil satisfies Mg: more than 1.5 mass% and 5.0 mass% or less,
Item 10. The aluminum alloy foil according to Item 9, wherein at least one surface of the aluminum alloy foil contains 15.0 atomic percent or more of Mg, and at least one surface of the aluminum alloy foil has an oxide film having a thickness of 120 Å or more.
Item 13. The composition of the aluminum alloy foil satisfies Mg: more than 1.5 mass% and 5.0 mass% or less,
Item 13. The exterior packaging material for a storage battery device according to Item 9 or 12, wherein the aluminum alloy foil has a tensile strength of 180 MPa or more and an elongation at break of 15% or more.
Item 14. The exterior packaging material for an electricity storage device according to any one of Items 9 to 13, wherein the aluminum alloy foil has a texture in which the orientation densities of the Copper orientation and the R orientation are each 15 or less.
Item 15. The packaging material for an electricity storage device according to any one of Items 9 to 14, wherein the aluminum alloy foil has an average crystal grain size of 25 μm or less.
Item 16. The packaging material for an electricity storage device according to any one of Items 9 to 15, wherein the aluminum alloy foil has a composition in which unavoidable impurities include Mn: 0.1 mass% or less.
Item 17. The packaging material for an electricity storage device according to any one of Items 9 to 16, wherein the aluminum alloy foil has a composition satisfying Si: 0.5 mass% or less.
Item 18. An electricity storage device, in which an electricity storage device element including at least a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte is housed in a package formed from the exterior packaging material for an electricity storage device according to any one of Items 1 to 17.
Item 19. The method includes a step of laminating at least a base layer, a barrier layer, and a heat-sealable resin layer in this order to obtain a laminate,
the barrier layer includes an aluminum alloy foil having a composition of Fe: 0.2 mass% or more and 2.0 mass% or less, and Mg: 0.1 mass% or more and 5.0 mass% or less,
The method for producing an exterior material for an electricity storage device, wherein the adhesive layer is formed from a cured product of a resin composition containing a curable resin.
1 基材層
2 接着剤層
3 バリア層
4 熱融着性樹脂層
5 接着層
6 表面被覆層
10 蓄電デバイス用外装材
REFERENCE SIGNS LIST 1 Base material layer 2 Adhesive layer 3 Barrier layer 4 Heat-sealable resin layer 5 Adhesive layer 6 Surface coating layer 10 Electricity storage device packaging material
Claims (19)
前記バリア層は、Fe:1.0質量%以上2.0質量%以下、Mg:0.1質量%以上5.0質量%以下、不可避不純物が、個々に0.10質量%以下かつ合計で0.40質量%以下の組成を満たすアルミニウム合金箔を含み、
前記接着層は、硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化物により形成されている、蓄電デバイス用外装材。 The laminate is composed of at least a base layer, a barrier layer, an adhesive layer, and a heat-sealable resin layer in this order,
the barrier layer contains an aluminum alloy foil that satisfies a composition of Fe: 1.0% by mass or more and 2.0% by mass or less, Mg: 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less, and inevitable impurities each being 0.10% by mass or less and totaling 0.40% by mass or less ;
The adhesive layer is formed from a cured product of a resin composition containing a curable resin.
前記アルミニウム合金箔の少なくとも一方の表面に5.0原子パーセント以上のMgを含み、かつ、前記アルミニウム合金箔の少なくとも一方の表面に厚みが80Å以上の酸化皮膜を有する、請求項9に記載の蓄電デバイス用外装材。 The composition of the aluminum alloy foil satisfies Mg: 0.1 mass% or more and 1.5 mass% or less,
10. The exterior packaging material for an electricity storage device according to claim 9, wherein at least one surface of the aluminum alloy foil contains 5.0 atomic percent or more of Mg, and at least one surface of the aluminum alloy foil has an oxide film having a thickness of 80 Å or more.
前記アルミニウム合金箔は、引張強さ110MPa以上180MPa以下、破断伸び10%以上である、請求項9または10に記載の蓄電デバイス用外装材。 The composition of the aluminum alloy foil satisfies Mg: 0.1 mass% or more and 1.5 mass% or less,
The packaging material for an electricity storage device according to claim 9 or 10, wherein the aluminum alloy foil has a tensile strength of 110 MPa or more and 180 MPa or less and an elongation at break of 10% or more.
前記アルミニウム合金箔の少なくとも一方の表面に15.0原子パーセント以上のMg
を含み、かつ、前記アルミニウム合金箔の少なくとも一方の表面に厚みが120Å以上の酸化皮膜を有する、請求項9に記載の蓄電デバイス用外装材。 The composition of the aluminum alloy foil satisfies Mg: more than 1.5 mass% and not more than 5.0 mass%,
At least one surface of the aluminum alloy foil is coated with 15.0 atomic percent or more of Mg
and an oxide film having a thickness of 120 Å or more on at least one surface of the aluminum alloy foil.
前記アルミニウム合金箔は、引張強さ180MPa以上、破断伸び15%以上である、請求項9または12に記載の蓄電デバイス用外装材。 The composition of the aluminum alloy foil satisfies Mg: more than 1.5 mass% and not more than 5.0 mass%,
The packaging material for an electricity storage device according to claim 9 or 12, wherein the aluminum alloy foil has a tensile strength of 180 MPa or more and an elongation at break of 15% or more.
前記バリア層は、Fe:1.0質量%以上2.0質量%以下、Mg:0.1質量%以上5.0質量%以下、不可避不純物が、個々に0.10質量%以下かつ合計で0.40質量%以下の組成を満たすアルミニウム合金箔を含み、
前記接着層は、硬化性樹脂を含む樹脂組成物の硬化物により形成されている、蓄電デバイス用外装材の製造方法。
The method includes a step of laminating at least a base layer, a barrier layer, an adhesive layer, and a heat-sealable resin layer in this order to obtain a laminate,
the barrier layer contains an aluminum alloy foil that satisfies a composition of Fe: 1.0% by mass or more and 2.0% by mass or less, Mg: 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less, and inevitable impurities each being 0.10% by mass or less and totaling 0.40% by mass or less ;
The method for producing an exterior material for an electricity storage device, wherein the adhesive layer is formed from a cured product of a resin composition containing a curable resin.
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