电池用包装材料的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及绝缘性高的电池用包装材料。
【背景技术】
[0002] -直以来进行着各种类型的电池的开发，在这些电池中，由电极、电解质等构成的 电池元件需要用包装材料等封装。作为电池用包装材料，大多使用金属制的包装材料。
[0003] 近年来，伴随着电动汽车、混合动力电动汽车、个人电脑、照相机、便携式电话等的 高性能化，需求多种多样的形状的电池。并且电池也要求薄型化和轻量化等。但是，利用现 有技术中大多采用的金属制的包装材料，难以应对电池形状的多样化。并且，由于为金属制 品，包装材料的轻量化也存在极限。
[0004] 因此，作为容易加工成多种多样的形状、且能够实现薄型化和轻量化的电池用包 装材料，提出了依次叠层有基材层/金属层/密封层的膜状的叠层体。
[0005]例如，专利文献1中公开了一种电池外壳用包装材料，其包括作为外侧层的双轴 拉伸聚酰胺膜层、作为内侧层的热塑性树脂未拉伸膜层、和设置在这两各膜层之间的铝箱 层。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1:日本特开2008-287971号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的技术问题
[0010] 但是，本发明的发明人反复进行深入研究，结果发现，采用专利文献1中公开的那 样的电池用包装材料，在将电池用包装材料应用于电池时，有时会存在绝缘性降低的新的 技术问题。
[0011] 因此，本发明的发明人进一步反复进行深入研究，结果发现，在电池的制造工序 中，电极活性物质或电极板的碎片等微小的异物有时会附着在密封层的表面，由于在用电 池用包装材料将电池元件热封时的热和压力，有时密封层的附着有异物的部分会变薄。例 如，在密封层彼此热封的部分等中，一旦密封层的壁厚变薄，就会存在电池用包装材料的绝 缘性有时变得不充分的问题。
[0012] 并且，电极活性物质或电极板的碎片等微小的异物具有导电性。在电极板与密封 层之间存在导电性异物的情况下，一旦异物由于热封时的热和压力而贯通密封层，就可能 会导致电极板与电池用包装材料的金属层电连接而发生短路。
[0013] 本发明就是鉴于这样的问题而完成的发明。即，本发明的主要目的在于提供一种 即使在电极活性物质或电极板的碎片等微小的异物存在于密封层彼此的界面或电极板与 密封层之间等被热封的部分的情况下，也具有高绝缘性的电池用包装材料。
[0014] 用于解决技术问题的手段
[0015] 为了解决上述那样的技术问题，本发明的发明人进行了深入研究。其结果发现， 通过包括至少依次叠层有基材层、金属层、绝缘层和密封层的叠层体而构成，并且使得使 用纳米压痕仪从叠层体的叠层方向上的截面将压头向绝缘层压入5iim而测得的硬度处于 lOMPa~300MPa的范围内，能够得到绝缘性高的电池包装用材料。本发明是基于这些见解 并进一步进行反复研究而完成的发明。
[0016] g卩，本发明提供下述方式的电池用包装材料、其制造方法和电池。
[0017] 项1. 一种电池用包装材料，其包括至少依次叠层有基材层、金属层、绝缘层和密 封层的叠层体，使用纳米压痕仪，从叠层体的叠层方向上的截面将压头向绝缘层压入5ym 而测得的硬度处于lOMPa~300MPa的范围内。
[0018] 项2.如项1所述的电池用包装材料，绝缘层由含有经不饱和羧酸或其酸酐改性的 改性聚烯烃树脂的树脂组合物形成。
[0019] 项3.如项2所述的电池用包装材料，改性聚烯烃树脂是聚乙烯系树脂和聚丙烯系 树脂的至少一种由上述不饱和羧酸或其酸酐改性而形成的。
[0020] 项4?如项2所述的电池用包装材料，改性聚烯烃树脂还经（甲基）丙烯酸酯改性。
[0021] 项5.如项4所述的电池用包装材料，改性聚烯烃树脂是聚乙烯系树脂和聚丙烯系 树脂的至少一种经不饱和羧酸或其酸酐和（甲基）丙烯酸酯改性而得到的。
[0022] 项6.如项1~5中任一项所述的电池用包装材料，绝缘层的熔点低于密封层的熔 点。
[0023] 项7.如项1~6中任一项所述的电池用包装材料，在绝缘层与密封层之间还具有 水分阻挡树脂层。
[0024] 项8.如项1~7中任一项所述的电池用包装材料，金属层由铝箱形成。
[0025] 项9.如项1~8中任一项所述的电池用包装材料，在密封层中，通过使用纳米压 痕仪从上述叠层体的叠层方向上的截面将压头向密封层压入5ym而测定的弹性模量处于 lOOMPa~lOOOMPa的范围内。
[0026] 项10.如项1~9中任一项所述的电池用包装材料，绝缘层由含有经不饱和羧酸 或其酸酐和（甲基）丙烯酸酯改性的改性聚丙烯系树脂的树脂组合物形成。
[0027] 项11.如项10所述的电池用包装材料，改性聚丙烯系树脂是均聚丙烯和丙烯共聚 物的至少一种的丙烯系树脂经不饱和羧酸或其酸酐和（甲基）丙烯酸酯改性而形成的。
[0028] 项12.如项10或11所述的电池用包装材料，绝缘层的厚度为0. 1ym~20ym。
[0029] 项13.如项10~12中任一项所述的电池用包装材料，树脂组合物还含有固化剂。
[0030] 项14.如项13所述的电池用包装材料，固化剂含有选自多官能异氰酸酯化合物、 碳化二亚胺化合物、环氧化合物和噁唑啉化合物中的至少一种。
[0031] 项15.如项13或14所述的电池用包装材料，固化剂由两种以上的化合物构成。
[0032] 项16.如项13~15中任一项所述的电池用包装材料，在树脂组合物中，上述固化 剂的含量相对于上述改性聚丙烯系树脂100质量份在〇. 1质量份~50质量份的范围内。
[0033] 项17.如项1~9中任一项所述的电池用包装材料，上述绝缘层由含有经不饱和 羧酸或其酸酐改性的改性聚烯烃树脂和碳化二亚胺化合物的树脂组合物形成。
[0034] 项18.如项17所述的电池用包装材料，上述碳化二亚胺化合物是聚碳化二亚胺化 合物。
[0035] 项19.如项17或18所述的电池用包装材料，上述碳化二亚胺化合物是选自具有 下述通式（1)所示的重复单元的聚碳化二亚胺化合物、具有下述通式（6)所示的重复单元 的聚碳化二亚胺化合物和下述通式（7)所示的聚碳化二亚胺化合物中的至少一种。
[0036]
[0041] 通式（7)中，n为2以上的整数。
[0042] 项20.如项17~19中任一项所述的电池用包装材料，上述树脂组合物中的上述 碳化二亚胺化合物的含量，相对于上述改性聚烯烃树脂中的羧基1当量，以碳化二亚胺基 计在0. 01当量~1. 0当量的范围内。
[0043] 项21.如项17~20中任一项所述的电池用包装材料，上述树脂组合物除了含有 上述碳化二亚胺化合物之外，还含有其他的固化物。
[0044] 项22.如项21所述的电池用包装材料，上述树脂组合物中的上述其他的固化物的 含量，相对于上述改性聚烯烃树脂中的羧基1当量，以上述其他的固化物的反应基团计处 于0. 05当量~10当量的范围内。
[0045] 项23.如项17~22中任一项所述的电池用包装材料，上述改性聚烯烃树脂是聚 乙烯系树脂和聚丙烯系树脂的至少一种由上述不饱和羧酸或其酸酐改性而形成的。
[0046] 项24.如项17~23中任一项所述的电池用包装材料，上述绝缘层是由含有经不 饱和羧酸或其酸酐和（甲基）丙烯酸酯改性的改性聚烯烃树脂的树脂组合物形成的。
[0047] 项25.如项24所述的电池用包装材料，上述经不饱和羧酸或其酸酐和（甲基）丙 烯酸酯改性的改性聚烯烃树脂是聚乙烯系树脂和聚丙烯系树脂的至少一种由上述不饱和 羧酸或其酸酐和（甲基）丙烯酸酯改性而形成的。
[0048] 项26.如项1~9中任一项所述的电池用包装材料，上述绝缘层由含有⑴非晶 性的改性聚烯烃树脂（A)和熔点在110°C以上的改性聚烯烃树脂（B)的至少一种、和（ii) 熔点在100°C以下的改性聚烯烃树脂（C)的树脂组合物形成。
[0049] 项27.如项26所述的电池用包装材料，上述非晶性的改性聚烯烃树脂（A)是选自 经不饱和羧酸或其酸酐改性的改性聚烯烃树脂、经不饱和羧酸或其酸酐和（甲基）丙烯酸 酯改性的改性聚烯烃树脂和具有醇羟基的改性聚烯烃树脂中的至少一种。
[0050] 项28.如项26或27所述的电池用包装材料，上述熔点在110°C以上的改性聚烯 烃树脂（B)是经不饱和羧酸或其酸酐改性的改性聚烯烃树脂、和经不饱和羧酸或其酸酐和 (甲基）丙烯酸酯改性的改性聚烯烃树脂的至少一种。
[0051] 项29.如项26~28中任一项所述的电池用包装材料，上述熔点在100°C以下的改 性聚烯烃树脂（C)是经不饱和羧酸或其酸酐改性的改性聚烯烃树脂、和经不饱和羧酸或其 酸酐和（甲基）丙烯酸酯改性的改性聚烯烃树脂的至少一种。
[0052] 项30.如项26~29中任一项所述的电池用包装材料，上述熔点在110°C以上的改 性聚烯烃树脂（B)是改性聚乙烯系树脂和改性聚丙烯系树脂的至少一种。
[0053] 项31.如项26~30中任一项所述的电池用包装材料，上述熔点在100°C以下的改 性聚烯烃树脂（C)是改性聚乙烯系树脂和改性聚丙烯系树脂的至少一种。
[0054] 项32.如项26~31中任一项所述的电池用包装材料，上述树脂组合物还含有固 化剂。
[0055] 项33.如项32所述的电池用包装材料，上述固化剂含有选自多官能异氰酸酯化合 物、碳化二亚胺化合物、环氧化合物和噁唑啉化合物中的至少一种。
[0056] 项34.如项32或33所述的电池用包装材料，上述固化剂由两种以上的化合物构 成。
[0057] 项35.如项32~34中任一项所述的电池用包装材料，上述树脂组合物中，上述固 化剂的含量相对于（i)非晶性的改性聚烯烃树脂（A)和熔点在110°C以上的改性聚烯烃树 月旨（B)、和（ii)熔点在KKTC以下的改性聚烯烃树脂（C)的合计100质量份，在0.1质量 份~50质量份的范围内。
[0058] 项36.通过由项1~35中任一项所述的电池用包装材料封装具备正极、负极和电 解质的电池元件而形成的电池。
[0059] 项37. -种电池用包装材料的制造方法，具备至少将基材层、金属层、绝缘层和密 封层依次叠层而得到叠层体的工序，在上述工序中形成上述绝缘层，上述绝缘层中，通过使 用纳米压痕仪从叠层体的叠层方向上的截面将压头向绝缘层压入5ym而测定的硬度处于 lOMPa~300MPa的范围内。
[0060] 项38.如项37所述的制造方法，在上述工序后，还具备以密封层的熔点以上的温 度对叠层体进行加热的工序。
[0061] 项39.如项37或38所述的电池用包装材料的制造方法，在上述工序中，由含有经 不饱和羧酸或其酸酐和（甲基）丙烯酸酯改性的改性聚丙烯系树脂的树脂组合物形成绝缘 层。
[0062] 项40.如项37或38所述的电池用包装材料的制造方法，在上述工序中，由含有经 不饱和羧酸或其酸酐改性的改性聚烯烃树脂和碳化二亚胺化合物的树脂组合物形成上述 绝缘层。
[0063] 项41.如项37或38所述的电池用包装材料的制造方法，在上述工序中，由含有 (i)非晶性的改性聚烯烃树脂（A)和熔点在110°C以上的改性聚烯烃树脂（B)的至少一种、 和（ii)熔点在100°C以下的改性聚烯烃树脂（C)的树脂组合物形成上述绝缘层。
[0064] 发明效果
[0065]根据本发明的电池用包装材料，能够提供一种即使在电极活性物质或电极板的碎 片等微小的异物存在于密封层彼此的界面或电极板与密封层之间等被热封的部分的情况 下，也具有高绝缘性的电池用包装材料。即，通过利用本发明的电池用包装材料封装电池元 件，能够提高电池的绝缘性。
【附图说明】
[0066] 图1是本发明涉及的电池用包装材料的一例的截面示意图。
[0067] 图2是本发明涉及的电池用包装材料的一例的截面示意图。
[0068] 图3是本发明涉及的电池用包装材料的一例的截面示意图。
[0069] 图4是本发明涉及的电池用包装材料的一例的截面示意图。
【具体实施方式】
[0070] 本发明的电池用包装材料的特征在于，包括至少依次叠层有基材层、金属层、绝缘 层和密封层的叠层体，使用纳米压痕仪从叠层体的叠层方向上的截面将压头向绝缘层压入 5ym而测定的硬度在lOMPa~300MPa的范围内。以下，参照图1~4,对本发明的电池用 包装材料、其制造方法、以及利用本发明的电池用包装材料封装电池元件而得到的本发明 的电池进行详细说明。
[0071] 1.电池用包装材料的叠层结构
[0072] 本发明的电池用包装材料例如如图1所示，包括至少依次叠层有基材层1、金属层 2、绝缘层3和密封层4的叠层体。电池用包装材料中，基材层1为最外层、密封层4为最内 层。即，在电池的组装时，以电池用包装材料的密封层4为电池的内侧的方式，用电池用包 装材料将电池元件包入，将位于电池元件的周边的密封层4彼此热熔接，将电池元件密封， 由此来封装电池元件。
[0073]本发明的电池用包装材料只要至少具备基材层1、金属层2、绝缘层3和密封层4 即可，还可以进一步具有其他的层。例如，如后所述，在本发明的电池用包装材料中，例如如 图2所示，在基材层1与金属层2之间，为了提高它们的粘接性，可以根据需要设置粘接层 5。另外，例如如图3所示，在金属层2与绝缘层3之间，为了抑制电池用包装材料从端面的 水分透过性、提高电池的耐久性，可以根据需要设置水分阻挡树脂层6。另外，例如如图4所 示，可以在绝缘层3与密封层4之间设置水分阻挡树脂层6。还可以在基材层1的外侧，例 如为了赋予设计性等进一步形成其他的层。
[0074] 2.形成电池用包装材料的各层的组成
[0075][基材层1]
[0076] 在本发明的电池用包装材料中，基材层1是在组装电池时构成最外层的层。形成 基材层1的原料只要具备绝缘性，则没有特别限制。作为形成基材层1的原料，例如可以列 举聚酯树脂、聚酰胺树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、氟树脂、聚氨酯树脂、硅树脂、酚醛树脂以 及它们的混合物或共聚物等的树脂膜。
[0077] 作为聚酯树脂，具体可以列举聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚 萘二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸丁二醇酯、共聚聚酯、聚碳酸酯等。另外，作为聚酰胺树脂， 具体可以列举尼龙6、尼龙6, 6、尼龙6与尼龙6, 6的共聚物、尼龙6, 10、聚己二酰间苯二甲 胺（MXD6)等。作为形成基材层1的原料，这些之中优选列举尼龙、聚酯，更优选双轴拉伸尼 龙、双轴拉伸聚酯，特别优选双轴拉伸尼龙。
[0078] 基材层1可以由1层树脂膜形成，也可以由2层以上的多层树脂膜形成。在基材层 1由多层树脂膜形成的情况下，能够提高本发明的电池用包装材料的耐针孔性和绝缘性。在 由多层的树脂膜形成基材层1的情况下，例如可以通过粘接剂等使2层以上的树脂膜叠层。 关于此时所使用粘接剂的种类、量等，可以与后述的粘接层5的情况相同。
[0079] 基材层1的厚度没有特别限制，例如可以为5ym~50ym左右、优选12ym~ 30ym左右。
[0080][金属层2]
[0081] 在本发明的电池用包装材料中，金属层2是提高电池用包装材料的强度、并且用 于防止水蒸气、氧、光等侵入电池内部的作为阻挡层发挥作用的层。作为构成金属层2的金 属，具体可以列举铝、不锈钢、钛等，优选铝。金属层2可以由金属箱或通过金属蒸镀等形 成，优选由金属箱形成，更优选由铝箱形成。从制造电池用包装材料时防止金属层2出现褶 皱或针孔的观点出发，更优选由例如经过退火处理的铝（JISA8021P-0、JISA8079P-0)等 软质铝箱形成。
[0082] 金属层2的厚度没有特别限制，例如可以为10ym~200ym左右、优选20ym~ 100ym