特開 2022-95541 蓄電デバイス用外装材および蓄電デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022095541

(43)【公開日】2022-06-28

(54)【発明の名称】蓄電デバイス用外装材および蓄電デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/131 20210101AFI20220621BHJP

   H01M 50/105 20210101ALI20220621BHJP

   H01M 50/121 20210101ALI20220621BHJP

【ＦＩ】

H01M50/131

H01M50/105

H01M50/121

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021186839

(22)【出願日】2021-11-17

(31)【優先権主張番号】P 2020208209

(32)【優先日】2020-12-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】501428187

【氏名又は名称】昭和電工パッケージング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109911

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義仁

(74)【代理人】

【識別番号】100071168

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 久義

(74)【代理人】

【識別番号】100099885

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 健市

(72)【発明者】

【氏名】中嶋 大介

(72)【発明者】

【氏名】南堀 勇二

【テーマコード（参考）】

5H011

【Ｆターム（参考）】

5H011AA01

5H011AA09

5H011CC02

5H011CC06

5H011CC10

5H011DD13

5H011KK00

(57)【要約】

【課題】加工性および突き刺し耐性に優れた蓄電デバイス用外装材を提供する。
【解決手段】本発明は、基材層５１と、基材層５１の内側に積層されたバリア層５２と、バリア層５２の内側に積層されたシーラント層５３とを含む蓄電デバイス用外装材１を対象とする。基材層５１は、ポリアミドフィルムによって構成される。基材層５１は、ＴＤの熱水収縮率およびＭＤの熱水収縮率が共に２．０％～５．０％であり、ＴＤの熱水収縮率およびＭＤの熱水収縮率間の差が１．５％以下であり、ＴＤの弾性率およびＭＤの弾性率が共に１．５ＧＰａ～３ＧＰａであり、ＴＤの破断強度およびＭＤの破断強度のうち少なくともいずれか一方が３２０ＭＰａ以上である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材層と、前記基材層の内側に積層されたバリア層と、前記バリア層の内側に積層されたシーラント層とを含む蓄電デバイス用外装材であって、
前記基材層は、ポリアミドフィルムによって構成され、
前記基材層は、ＴＤの熱水収縮率およびＭＤの熱水収縮率が共に２．０％～５．０％であり、
前記基材層は、ＴＤの熱水収縮率およびＭＤの熱水収縮率間の差が１．５％以下であり、
前記基材層は、ＴＤの弾性率およびＭＤの弾性率が共に１．５ＧＰａ～３ＧＰａであり、
前記基材層は、ＴＤの破断強度およびＭＤの破断強度のうち少なくともいずれか一方が３２０ＭＰａ以上であることを特徴とする蓄電デバイス用外装材。

【請求項2】

前記基材層は、ＴＤの熱水収縮率およびＭＤの熱水収縮率が共に２．５％～４．５である請求項１に記載の蓄電デバイス用外装材。

【請求項3】

前記基材層は、ＴＤの熱水収縮率およびＭＤの熱水収縮率間の差が１．２％以下である請求項１または２に記載の蓄電デバイス用外装材。

【請求項4】

前記基材層は、ＴＤの弾性率およびＭＤの弾性率が共に２．０ＧＰａ～２．５ＧＰａである請求項１～３のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用外装材。

【請求項5】

前記基材層は、ＴＤの破断強度およびＭＤの破断強度のうち少なくともいずれか一方が４００ＭＰａ以下である請求項１～４のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用外装材。

【請求項6】

蓄電デバイス本体部と、
請求項１～５のいずれか１項に記載の外装材と、を備え、
前記蓄電デバイス本体部が、前記外装材で外装されていることを特徴とする蓄電デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、スマートフォン、タブレット型パーソナルコンピュータ（タブレットＰＣ）等の携帯端末に使用される電池やコンデンサの他、ハイブリッド自動車、電気自動車等に使用される電池やコンデンサ等の蓄電デバイス用外装材および蓄電デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

蓄電デバイスは、電気自動車、ハイブリッド自動車等の移動機器のエネルギー供給体や、電動工具や携帯端末等の携帯機器のエネルギー供給体として利用されている。このような蓄電デバイスは、移動や持ち運びを容易にするために、軽量化および小型化が求められている。そのため、蓄電デバイスのケーシングとして、従来、金属缶が主として用いられていたが、近年、基材層、バリア層（金属箔層）およびシーラント層の積層体を基本構成とする金属ラミネート材（外装材）が用いられることが多くなっている。

【0003】

このような移動型や持ち運び型等の非定置型の蓄電デバイスは、定置型とは異なり、振動や外圧等によって外装材が破損する可能性が高いため、外装材にも金属缶と同様な機械強度、特に突き刺し耐性が求められる。

【0004】

従来、外装材としては、バリア層にアルミニウム箔が用いられているが、通常のアルミニウムラミネート材では、十分な突き刺し耐性を得ることが困難であった。

【0005】

そこで下記特許文献１に示す蓄電デバイスにおいては、外装材として、バリア層が、アルミニウム箔よりも剛性が高いステンレス箔（ＳＵＳ箔）によって形成された金属ラミネート材（ステンレスラミメート材）を用いることによって、突き刺し耐性を向上させるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２０－１６１３６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、ステンレス箔は剛性が高いため、ステンレスラミネート材を蓄電デバイス用外装材として用いた場合、外装材の成形性（加工性）が悪くなり、寸法精度の低下や生産効率の低下を来すおそれがあった。

【0008】

この発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、成形性および突き刺し耐性に優れた蓄電デバイス用外装材および蓄電デバイスを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を備えるものである。

【0010】

［１］基材層と、前記基材層の内側に積層されたバリア層と、前記バリア層の内側に積層されたシーラント層とを含む蓄電デバイス用外装材であって、
前記基材層は、ポリアミドフィルムによって構成され、
前記基材層は、ＴＤの熱水収縮率およびＭＤの熱水収縮率が共に２．０％～５．０％であり、
前記基材層は、ＴＤの熱水収縮率およびＭＤの熱水収縮率間の差が１．５％以下であり、
前記基材層は、ＴＤの弾性率およびＭＤの弾性率が共に１．５ＧＰａ～３ＧＰａであり、
前記基材層は、ＴＤの破断強度およびＭＤの破断強度のうち少なくともいずれか一方が３２０ＭＰａ以上であることを特徴とする蓄電デバイス用外装材。

【0011】

［２］前記基材層は、ＴＤの熱水収縮率およびＭＤの熱水収縮率が共に２．５％～４．５である前項１に記載の蓄電デバイス用外装材。

【0012】

［３］前記基材層は、ＴＤの熱水収縮率およびＭＤの熱水収縮率間の差が１．２％以下である前項１または２に記載の蓄電デバイス用外装材。

【0013】

「４］前記基材層は、ＴＤの弾性率およびＭＤの弾性率が共に２．０ＧＰａ～２．５ＧＰａである前項１～３のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用外装材。

【0014】

［５］前記基材層は、ＴＤの破断強度およびＭＤの破断強度のうち少なくともいずれか一方が４００ＭＰａ以下である前項１～４のいずれか１項に記載の蓄電デバイス用外装材。

【0015】

［６］蓄電デバイス本体部と、
前項１～５のいずれか１項に記載の外装材と、を備え、
前記蓄電デバイス本体部が、前記外装材で外装されていることを特徴とする蓄電デバイス。

【発明の効果】

【0016】

発明［１］の蓄電デバイス用外装材によれば、外面側に配置される基材層を、特有のポリアミドフィルムによって構成しているため、適度な柔軟性を有し、所望の強度を維持することができる。さらに基材層は、ＭＤおよびＴＤ間の熱水収縮率の差が小さいため、外圧からの力を効率良く分散させることができる。その上さらに基材層は、所定の破断強度を備えているため、十分な強度を確実に維持することができる。従って本発明の蓄電デバイス用外装材は、成形性に優れ、かつ十分な突き刺し耐性を備えるものである。

【0017】

発明［２］～［５］の蓄電デバイス用外装材によれば、上記の効果をより一層確実に得ることができる。

【0018】

発明［６］の蓄電デバイスによれば、上記発明の外装材を用いて作製しているため、上記と同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１はこの発明の実施形態である蓄電デバイスを示す側面断面図である。

【図2】図２は実施形態の蓄電デバイスを分解して示す斜視図である。

【図3】図３は実施形態の蓄電デバイスの外装材を模式的に示す概略断面図である。

【図4】図４は樹脂フィルムのけるＭＤおよびＴＤを説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１この発明の実施形態である蓄電デバイスを示す側面断面図、図２は実施形態の蓄電デバイスを分解して示す斜視図である。

【0021】

両図に示すように、本実施形態の蓄電デバイスは、外包体としてのケーシング（容器）１１と、ケーシング１１の内部に収容される電気化学素子等の蓄電デバイス本体１０とを備えている。

【0022】

ケーシング１１は、外装材１によって形成される平面視矩形状のトレイ部材２と、外装材１によって形成される平面視矩形状のカバー部材３とによって構成されている。

【0023】

トレイ部材２は、外装材１を深絞り成形等の手法を用いて成形した成形品によって構成されている。トレイ部材２は、外周縁部を除く中間領域全域が下方に凹陥形成されて、平面視矩形状の凹陥部２１が形成されるとともに、凹陥部２１の開口縁部外周に外方突出状のフランジ部２２が一体に形成されている。

【0024】

またカバー部材３は、シート状に形成された外装材１によって構成されている。カバー部材３は、外周縁部がトレイ部材２のフランジ部２２に対応するフランジ部３２として構成されている。

【0025】

トレイ部材２およびカバー部材３としての外装材１は、柔軟性および可撓性を有するラミネートシートないしフィルムである外包ラミネートによって構成されている。

【0026】

また蓄電デバイス本体１０は、特に限定されるものではないが、電池本体、キャパシタ本体、コンデンサ本体等を例示することができる。蓄電デバイス本体１０は、トレイ部材２の凹陥部２１に対応する形状に形成されている。

【0027】

そして後述するようにこの蓄電デバイス本体１０が、凹陥部２１内に収容された状態で、トレイ部材２に凹陥部２１を被覆するようにカバー部材３が配置されて、トレイ部材２およびカバー部材３のフランジ部２２，３２同士が熱融着されることにより、本実施形態の蓄電デバイスが形成されている。

【0028】

なお図示は省略するが、タブリードの一端（内端）が蓄電デバイス本体１０に接続されるとともに、他端(外端）が蓄電デバイスの外部に引き出された状態に配置されており、そのタブリードを介して蓄電デバイス本体１０に対し電気の出し入れを行えるようになっている。

【0029】

図３は本実施形態において外装材１を構成する外包ラミネート材の基本構造を模式的に示す概略断面図である。同図に示すように本実施形態において用いられる外装材１（ラミネート材）は、基材層５１と、基材層５１の一面（内面）に接着剤層６１を介して接着されるバリア層（金属箔層）５２と、金属箔層５２の一面（内面）に接着剤層６２を介して接着されるシーラント層（熱融着性樹脂層）５３とを備えている。

【0030】

本実施形態において基材層５１は、ポリアミドフィルムによって構成されている。

【0031】

このポリアミドフィルムとしては、６ナイロン、６,６ナイロン、ＭＸＤナイロン等の２軸延伸フィルムを用いるのが好ましい。本実施形態において２軸延伸フィルムの製法としては、同時延伸および逐次延伸を用いるのが好ましい。

【0032】

本実施形態において、基材層５１は、ＴＤの熱水収縮率およびＭＤの熱水収縮率を共に１．５２．０％～５．０％に調整する必要があり、好ましくは２．５％～４．５％に調整するのが良い。

【0033】

ここで図４に示すように「ＭＤ」とは、樹脂フィルムＦの成形方向（樹脂の流れ方向）を言い、「ＴＤ」とは、ＭＤに対し直交する方向を言う。

【0034】

さらに熱水収縮率とは、フィルム（測定対象物）を１００℃の熱水中に５分間浸漬した際の浸漬前後における収縮方向（延伸方向）の寸法変化率である。例えば熱水浸漬前の収縮方向（ＭＤまたはＴＤ）の寸法を「Ｘ」とし、熱水浸漬後の収縮方向（ＭＤまたはＴＤ）の寸法を「Ｙ」としたとき、収縮方向（ＭＤまたはＴＤ）の熱水収縮率（％）は、｛（Ｘ－Ｙ）／Ｘ｝×１００の関係式で求められる。

【0035】

なお本発明において、ポリアミドフィルムの特性値を示す「熱水収縮率」としては、熱水収縮率の平均値（平均熱水収縮率）を採用するのが好ましい。本発明において平均熱水収縮率とは、後にも説明するように測定対象となるシート（フィルム）の一方向に対し、両端部２点の熱水収縮率と中央部１点の熱水収縮率との３点の熱水収縮率の平均値である。もっとも本発明においてや蓄電デバイス本体１０の大きさによっては、ポリアミドフィルムの特性値を示す「熱水収縮率」として、平均値ではない、ある特定の箇所で測定された熱水収縮率（基準位置の熱水吸収率）を採用することも可能である。

【0036】

本実施形態においてＴＤおよびＭＤの熱水収縮率が２．０％以上であるため、適度な柔軟性を備え、基材層５１として、良好な成形性を確保することができる。また５．０％以下であるため、基材層５１として、過度の柔軟性を回避できて、所望の強度を維持することができる。

【0037】

また本実施形態において、基材層５１のＭＤの熱水収縮率およびＴＤの熱水収縮率間の差が１．５％以下に調整する必要があり、好ましくは１．２％以下に調整するのが良い。具体的には、ＭＤの平均熱水収縮率を「ＭＤｚ」、ＴＤの熱水収縮率を「ＴＤｚ」としたとき、｜ＭＤｚ－ＴＤｚ｜≦１．５％の関係式を成立させる必要があり、好ましくは｜ＭＤｚ－ＴＤｚ｜≦１．２％以下に調整するのが良い。

【0038】

すなわち本実施形態において、ＴＤおよびＭＤの熱水収縮率の差が上記の特定範囲内に調整されているため、外圧からの力を効率良く分散させることが可能となり、基材層５１として、所望の強度を確実に維持することができる。

【0039】

また本実施形態においては、基材層５１のＭＤの弾性率およびＴＤの弾性率を共に１．５ＧＰａ～３ＧＰａに調整する必要があり、好ましくは２．０ＧＰａ～２．５ＧＰａに調整するのが良い。

【0040】

すなわちＴＤおよびＭＤの弾性率が上記の特定範囲内に調整されている場合、基材層５１として、適度な柔軟性と強度をより確実に維持することができる。

【0041】

また本実施形態においては、基材層５１におけるＴＤの破断強度およびＭＤの破断強度のうち少なくともいずれか一方を３２０ＭＰａ以上に調整する必要があり、好ましくは４００ＭＰａ以下に調整するのが良い。

【0042】

すなわちＴＤおよびＭＤの破断強度が上記の特定範囲内に調整されている場合、基材層５１として、所望の強度をより一層確実に得ることができる。

【0043】

このように基材層５１に上記の特性を備えたポリアミドフィルムを採用することによって、成形性が良く、十分な突き刺し耐性に優れた外装材１を得ることができる。

【0044】

また本実施形態において、基材層５１を構成するフィルムのポリアミド樹脂含有率を９０ｗｔ％～１００ｗｔ％に調整するのが良く、好ましくは９５ｗｔ％～１００ｗｔ％ｗｔ、より好ましくは９８％～１００ｗｔ％に調整するのが良い。

【0045】

また本実施形態において基材層５１を構成するポリアミドフィルムとしてのナイロンの数平均分子量を１５０００～３００００に調整するのが良く、より好ましくは２００００～３００００に調整するのが良く、特に２００００～２５０００に調整するのが良い。

【0046】

すなわち基材層５１としてのナイロンの数平均分子量が１５０００以上の場合、基材層５１が破れ難くなり、さらに分子量が４００００以下の場合、基材層５１の柔軟性を維持できて、割れ難くなる。

【0047】

また本実施形態においては、基材層５１としてのポリアミドフィルムの相対粘度を２．９～３．１に調整するのが好ましい。すなわち相対粘度が上記特定の範囲に調整されている場合には、基材層５１として強度と柔軟性をより効果的に付与でき、外装材１として成形性が良く、突き刺し耐性が高いものを確実に得ることができる。

【0048】

ここで本実施形態においては、外装材１の突き刺し強度は、２２Ｎ～３０Ｎの範囲が好適であり、より好ましくは２４Ｎ～３０Ｎであり、より一層好ましくは２６Ｎ～３０Ｎである。

【0049】

また本実施形態においては、基材層５１としての（ポリアミドフィルム）の厚さを９μｍ～２５μｍに調整するのが良く、より好ましくは１２μｍ～２５μｍに調整するのが良く、より一層好ましくは１７μｍ～２３μｍに調整するのが良い。なおポリアミドフィルムの厚み誤差は、１μｍ以内に調整するのが良い。

【0050】

ここで本実施形態のポリアミドフィルムにおける熱水収縮率の分布について説明する。まず正方形のポリアミドフィルムにおいて、縦方向（ＭＤ）の両辺および中心線の３箇所での熱水収縮率をＭＤの３点の定点熱水収縮率とし、横方向（ＴＤ）の両辺および中心線の３箇所での熱水収縮率をＴＤの３点の定点熱水収縮率としたとき、ＭＤの３点の定点熱水吸収率とＴＤの３点の定点熱水吸収率との計６点の定点熱水収縮率のうち、最大の定点熱水収縮率と、最小の定点熱水収縮率との差が２．５以下に調整されたフィルムを用いるのが好ましい。

【0051】

なお上記ＭＤの３点の定点熱水収縮率の平均値がＭＤの平均熱水収縮率に相当し、上記ＴＤの３点の熱水収縮率の平均値がＴＤの平均熱水収縮率に相当する。

【0052】

ここで図４の破線で示す３つの領域は、ポリアミドフィルム（基材層５１）のうちすべて同じサイズの正方形の領域であり、この正方形の領域が上記の熱水収縮率の分布条件を満足する場合には、基材層５１の全域にわたって柔軟性の偏りが抑制されるため、外部応力が加わったとしても基材層５１全体に分散されて破れ難くなり、強度を確実に向上させることができる。

【0053】

本実施形態において、基材層５１は、ポリアミドフィルムによって形成するものであるが、その基材層５１に他の層を積層しても良い。

【0054】

例えば基材層５１に、二軸延伸ポリアミドフィルム(６ナイロン、６,６ナイロン、ＭＸＤナイロン等)、二軸延伸ポリエステルフィルム（ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等）を積層するようにしても良い。

【0055】

なお基材層５１は、シーラント層５３を構成する全ての樹脂に対し１０℃以上融点が高い樹脂を採用するのが良く、より好ましくは２０℃以上高い樹脂を採用するのが良い。すなわちこの構成を採用する場合には、シーラント層５３を熱融着する際に、基材層５１に対し熱による悪影響を回避することができる。

【0056】

本実施形態において、基材層５１のバリア層５２との接着面には、易接着処理を施して易接着層を形成するのが好ましい。すなわち当該接着面に、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル酸エステル樹脂、メタアクリル酸エステル樹脂、ポリエステル樹脂およびポリエチレンイミン樹脂からなる群より選ばれる１種または２種以上の樹脂の水性エマルジョン（水系エマルジョン）を塗布して乾燥させることによって易接着層を形成するものである。この易接着層の形成量は、０．０１ｇ／ｍ^２～０．５ｇ／ｍ^２に設定するのが良い。

【0057】

このように基材層５１に易接着処理を施すことによって、バリア層５２との接着強度を十分に確保することができる。

【0058】

バリア層５２は、アルミニウム箔、銅箔、ステンレス箔、チタン箔、ニッケル箔、クラッド材等の金属箔層によって構成するのが好ましい。

【0059】

バリア層５２の厚みは、２０μｍ～１００μｍに設定するのが良い。さらにバリア層５２には、化成処理等の下地処理（表面処理）を施しておくことによって、バリア層５２の腐食防止や、樹脂との接着性の向上等を図ることができる。

【0060】

シーラント層５３としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂の無延伸フィルムを用いるのが好ましい。

【0061】

このシーラント層５３の厚みは、２０μｍ～１００μｍに設定するのが良い。

【0062】

また基材層５１とバリア層５２との間を接着するための接着剤層６１としては、２液硬化型接着剤により形成された接着剤層を採用することができる。例えば、ポリウレタン系ポリオール、ポリエステル系ポリオール、ポリエーテル系ポリオールおよびポリエステルウレタン系ポリオールからなる群より選ばれるポリオールの１種または２種以上からなる第１液と、イソシアネートからなる第２液（硬化剤）とで構成される２液硬化型接着剤等を好適に用いることができる。

【0063】

この接着剤層６１の厚みは、２μｍ～５μｍに設定するのが良い。

【0064】

またバリア層５２とシーラント層５３との間を接着するための接着剤層６２としては、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、エラストマー系樹脂、フッ素系樹脂、酸変性ポリプロピレン樹脂を１種以上含む接着剤等を用いるのが好ましく、特に、酸変性ポリオレフィンを主剤とするポリウレタン複合樹脂からなる接着剤を用いるのがより好ましい。

【0065】

この接着剤層６２の厚みは、２μｍ～５μｍに設定するのが良い。

【0066】

既述したように本実施形態においては、以上の構成の外装材１によってトレイ部材２およびカバー部材３が構成されている。

【0067】

なおトレイ部材２の凹陥部２１を成形するに際して、成形品であるトレイ部材２の短辺方向が、外装材１の基材層としてのポリアミドフィルムにおける熱水収縮率が高い方と平行となるようにすると、良好な成形性を得ることができる。例えば外装材１の基材層におけるＭＤがＴＤよりも熱水収縮率が高い場合には、図２に示すようなトレイ部材２を成形するに際して、短辺方向Ａと基材層のＭＤとを一致させ、長辺方向Ｂと基材層のＴＤを一致させるようにして、トレイ部材２を成形することにより、良好な成形性を得ることができる。

【0068】

本実施形態において、トレイ部材２、カバー部材３および蓄電デバイス本体１０を組み付けるに際しては、トレイ部材２の凹陥部２１内に蓄電デバイス本体１０を収容した状態で、カバー部材３をトレイ部材２にその凹陥部２１の開口を閉塞するように配置して、仮組状態の蓄電デバイス仮組品を製作する。

【0069】

この仮組品におけるトレイ部材２およびカバー部材３の互いのフランジ部２２、３２同士を挟み込みつつ加熱することによって、各フランジ部２２，３２の互いのシーラント層５３同士を熱融着（熱接着）する。これによりトレイ部材２およびカバー部材３によるケーシング１１内に蓄電デバイス本体１０が封止された蓄電デバイスを製作するものである。

【0070】

この蓄電デバイスにおいては、ケーシング１１における外装材１の外周面に配置される基材層５１が、ＭＤおよびＴＤの熱水収縮率および弾性率が特定範囲に設定されたポリアミドフィルムによって構成されているため、適度な柔軟性を有し、所望の強度を維持することができる。さらに基材層５１は、ＭＤおよびＴＤ間の熱水収縮率の差が特定の範囲内に設定されているため、外圧からの力を効率良く分散させることができる。その上さらに基材層５１は、所定の破断強度を備えているため、十分な強度を確実に維持することができる。従って本実施形態の蓄電デバイスにおける外装材１は、成形性が良くて寸法精度および寸法安定性に優れ、かつ、十分な突き刺し耐性を備えるものであるため、高品質の蓄電デバイスを提供することができる。

【0071】

また基材層５１のバリア層５２との接着面に易接着処理を行っているため、両層５１，５２間を十分な強度で接着できて、基材層５１およびバリア層５２の一体化が図られる。このため基材層５１が安定した状態に配置されるため、成形性および突き刺し耐性をより向上させることができる。

【0072】

なお上記実施形態においては、カバー部材３として、シート状の外装材１を使用する場合について説明したが、それだけに限られず、本発明においては、カバー部材３に成形加工を施すようにしても良い。例えばカバー部材を、中央部が上方に凹陥形成（膨出形成）された断面ハット状の成形品によって構成し、そのハット状のカバー部材を、上記のようなトレイ部材にその上方から覆うように外周縁部を接合一体化するようにしても良い。さらに本発明においては、成形されていない２枚のシート状の外装材１を蓄電デバイス本体を挟み込むように重ね合わせて、その外周縁部を熱融着することによって、ケーシングを形成するようにしても良い。

【0073】

また上記実施形態においては、ケーシングを形成するのに、２枚の外装材（外包ラミネート材）を用いる場合を例に挙げて説明しているが、それだけに限られず、本発明において、ケーシングを形成する外装材の枚数は限定されず、１枚であっても、３枚以上であっても良い。

【0074】

また本実施形態においては、３層構造の外装材を用いるようにしているが、それだけに限られず、本発明においては、４層以上の構造の外装材を用いるようにしても良い。例えば、基材層とバリア層との間に他の層を介在させたり、バリア層とシーラント層との間に他の層を介在したりして、４層以上に構成するようにしても良い。

【実施例0075】

この実施例においては、本発明の要旨を含む実施例１～７の蓄電デバイス用外装材１と、本発明の要旨を逸脱する比較例１～３の蓄電デバイス用外装材１，２を作製し、各種の評価を行った。

【0076】

＜実施例１＞
バリア層５２としての厚さ３５μｍのアルミニウム箔（ＪＩＳ Ｈ４１６０で規定される合金番号Ａ８０７９のアルミニウム箔）の両面に、ポリアクリル酸、三価クロム化合物、水、アルコールからなる化成処理液を塗布し、１５０℃で乾燥を行うことによって、両面に化成皮膜を形成したアルミニウム箔を準備した。この化成皮膜によるクロム付着量は、片面で５ｍｇ／ｍ^２であった。

【0077】

次に、上記化成処理済みアルミニウム箔（バリア層５２）の一方の面（外面）に、２液硬化型のウレタン系接着剤（接着層６１）を介して、基材層５１として厚さ２０μｍの二軸延伸６ナイロン（ＯＮｙ）フィルムをドライラミネートにより貼り合わせた。なおこのナイロンフィルムの詳細については後に説明する。

【0078】

次に、シーラント層５３としての厚さ４０μｍの無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）フィルムを、２液硬化型のマレイン酸変性ポリプロピレン接着剤（接着剤層６２）を介して、上記ドライラミネート後のアルミニウム箔（バリア層５２）の他方の面（内面）に重ね合わせて、ゴムニップロールと、１００℃に加熱されたラミネートロールとの間に挟み込んで圧着することによりドライラミネートした。その後、４０℃で１０日間エージング（加熱）することによって、蓄電デバイス用外装材１を得た。

【0079】

なお、基材層としての二軸延伸６ナイロンフィルムはＴダイ法により押し出されたナイロンフィルムをテンター法によって延伸させた。さらにこの基材層としてのナイロンフィルムの両面には、コロナ処理を行った。さらに必要に応じてナイロンフィルムの一方の面(内面）にアクリル酸エステル樹脂とエポキシ樹脂を含む塗工液を塗布し乾燥させることで易接着層(０．０５μｍ)を形成した（易接着処理）。易接着層を形成する場合、その易接着層が形成された側の面をバリア層５２に貼り合わせるようにしている。

【0080】

【表1】

【0081】

実施例１の基材層としてのナイロンフィルムの特性を表１に示す。表１に示すように実施例１のナイロンフィルムは、ＴＤの熱水収縮率が４．３％、ＭＤの熱水収縮率が３．４％、ＴＤおよびＭＤ間の熱水収縮率の差（ＴＤ－ＭＤ）が０．９％であり、ＴＤの弾性率が２．３ＧＰａ、ＭＤの弾性率が２．５ＧＰａであり、ＴＤの破断強度が３４５ＭＰａ、ＭＤの破断強度が２８２ＭＰａであり、ポリアミドの数平均分子量が３００００である。

【0082】

なお表１の備考欄には、ナイロンフィルムの厚さと、易接着層の有無を記載している。例えば実施例１において、「ＯＮＹ２０」は、ナイロンフィルムの厚みが２０μｍであることを示し、「易接着」は、易接着層が形成されていることを示している。

【0083】

ここで熱水収縮率は、ナイロンフィルムの試験片（１ｃｍ×１ｃｍ）を１００℃の熱水中に５分間漬した際の浸漬前後の試験片の延伸方向（収縮方向）における寸法変化率であり、次式で求められる。

【0084】

熱水収縮率（％）＝｛（Ｘ－Ｙ）／Ｘ｝×１００
Ｘ：浸漬処理前の延伸方向（ＭＤまたはＴＤ）の寸法
Ｙ：浸漬処理後の延伸方向（ＭＤまたはＴＤ）の寸法
なお本実施例では、１ｃｍ×１ｃｍの試験片を用いて熱水収集率を測定するようにしているが、本発明において試験片の大きさは特に限定されるものではなく、例えば１ｃｍ～１０ｃｍ×１ｃｍ～１０ｃｍの適宜の大きさの試験片を用いることができる。

【0085】

弾性率(ヤング率)は、コア材について、ＪＩＳ Ｋ７１２７（１９９９）に準拠して、試料長さ１００ｍｍ、試料幅１５ｍｍ、評点間距離５０ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／分の条件で、試料片（基材層用フィルムの試料片）を引張試験機で引張測定して得られた「応力－ひずみ曲線（ＳＳカーブ）」からヤング率（単位：ＧＰａ）を算出した。前記応力－ひずみ曲線における「直線部分の接線の傾き」がヤング率である。引張試験機として島津製作所製の「ストログラフ（ＡＧＳ－５ｋＮＸ）」を使用した。上記「ヤング率」の語は、ＡＳＴＭ－Ｄ－８８２で定義されているヤング率と同義である。

【0086】

引張破断強度は、ＪＩＳ Ｋ７１２７－１９９９の引張試験に準拠して、試料幅１５ｍｍ、評点間距離１００ｍｍ、引張速度１００ｍｍ／分の条件で測定して得られた破断強度（単位：ＭＰａ）である。

【0087】

ポリアミドの数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ－（ＧＰＣ）で測定した。

【0088】

＜実施例２～７＞
表１の実施例２～７に示す特性を有するナイロンフィルムを準備した。そのナイロンフィルムを用いて、上記と同様に実施例２～７の外装材１を作製した。なお実施例６においては、表１の備考欄に示すように、易接着層が形成されず、かつ実施例３と同じ厚さのナイロンフィルムを用いた。

【0089】

＜比較例１，２＞
比較例１，２表１に示す特性を有するナイロンフィルムを準備した。そのナイロンフィルムを用いてそれ以外は、上記と同様に比較例１，２の外装材１を作製した。

【0090】

＜成形性の評価＞
実施例１～７および比較例１，２の外装材１に対し、株式会社アマダ製の深絞り成形具を用いて深絞り成形を行って、縦５５ｍｍ×横３５ｍｍの大きさの平面視矩形状の凹陥部を形成した。そして得られた成形体におけるコーナー部のピンホールおよび割れの有無を確認することにより、このようなピンホールおよび割れが発生しない「最大成形深さ（ｍｍ）」を調べ、下記判定基準に基づいて評価した。なお、評価するに際してクラックやピンホールの有無は、暗室にて光透過法で調べた。以下に説明する評価基準の「◎」「○」「×」のうち、「◎」「〇」が合格、「×」が不合格である。

【0091】

◎：成形深さ７ｍｍ以上でクラックやピンホール無し
〇：成形深さ５ｍｍ以上、７ｍｍ未満でクラックやピンホール無し
×：成形深さ５ｍｍ未満でクラックやピンホール有り
こうして得られた成形性の評価結果を表１に示す。

【0092】

＜突き刺し強さ試験（突き刺し耐性の評価）＞
突き刺し強さは、ＪＩＳ（日本産業規格） Ｚ１７０７：２０１９に準拠して測定された値である。すなわち突き刺し強さ試験は、次の手順（１）～（３）によって測定したものである。

【0093】

（１）各実施例および各比較例の外装材１から得られた試験片をジグで固定し、直径１．０ｍｍ、先端形状半径０．５ｍｍの半円形の針を試験速度５０±５ｍｍ／ｍｉｎで突き刺し、針が貫通するまでの最大力（Ｎ）を測定する。

【0094】

（２）試験片の数は、各実施例および各比較例においてそれぞれ５個以上とし、試験片の全幅にわたって平均するように採取する。

【0095】

（３）フィルム（試験片）のいずれかの面から貫通するかによって、試験結果が依存する場合は、それぞれの面について実施する。報告数値は，小数点以下１桁とする。

【0096】

こうして得られた突き刺し強さ試験の結果を表１に示す。

【0097】

以上の評価結果から明らかなように、実施例の外装材は、成形性および突き刺し耐性のいずれにも優れた評価が得られた。これに対し比較例の外装材は、実施例の外装材に比べて、成形性および突き刺し耐性に劣っていた。
が判る。

【符号の説明】

【0098】

１：外装材
１０：蓄電デバイス本体
５１：基材層
５２：バリア層
５３：シーラント層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2021-12-13

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0032】

本実施形態において、基材層５１は、ＴＤの熱水収縮率およびＭＤの熱水収縮率を共に２．０％～５．０％に調整する必要があり、好ましくは２．５％～４．５％に調整するのが良い。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0097】

以上の評価結果から明らかなように、実施例の外装材は、成形性および突き刺し耐性のいずれにも優れた評価が得られた。これに対し比較例の外装材は、実施例の外装材に比べて、成形性および突き刺し耐性に劣っていた。