(57)【要約】【課題】本出願は、電池パッケージング材料を提供する。【解決手段】電池パッケージング材料は、耐高温耐火特性及び難燃耐火特性の両方を有し、そのため強力な耐火機能を有する。電池パッケージング材料は、保護層、金属層及び封入層を外側から内側へ連続的に有して配置され、第１の耐高温層が金属層と保護層との間に配置され、第２の耐高温層が金属層と封入層との間に配置され、難燃層が保護層の上、保護層と金属層との間、金属層と封入層との間、または封入層の下に配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
保護層、金属層及び封入層を外側から内側へ連続的に有して配置された電池パッケージング材料であって、
第１の耐高温層が前記金属層と前記保護層との間に配置され、
第２の耐高温層が前記金属層と前記封入層との間に配置され、
難燃層が前記保護層の上、前記保護層と前記金属層との間、前記金属層と前記封入層との間、または前記封入層の下に配置された、電池パッケージング材料。
【請求項２】
前記第１の耐高温層が前記金属層の上側表面に配置され、または前記第１の耐高温層が前記保護層の下側表面に配置された、請求項１に記載の電池パッケージング材料。
【請求項３】
前記第２の耐高温層が、前記金属層の下側表面に配置され、または前記第２の耐高温層が前記封入層の上側表面に配置された、請求項１または２に記載の電池パッケージング材料。
【請求項４】
前記第１の耐高温層が少なくとも１つの耐高温材料から形成され、前記第２の耐高温層が少なくとも１つの耐高温材料から形成された、請求項１から３のいずれか一項に記載の電池パッケージング材料。
【請求項５】
前記耐高温材料が、耐高温有機シリコン材料または耐高温無機シリコン材料を含む、請求項４に記載の電池パッケージング材料。
【請求項６】
前記第１の耐高温層がさらに難燃材料を含み、前記第２の耐高温層がさらに難燃材料を含み、第１の耐高温層がさらに結合材料を含み、または第２の耐高温層がさらに結合材料を含む、請求項４または５に記載の電池パッケージング材料。
【請求項７】
前記難燃層が、前記保護層、前記金属層及び前記封入層のうち少なくとも１つの表面に配置された、請求項１から６のいずれか一項に記載の電池パッケージング材料。
【請求項８】
前記難燃層が少なくとも１つの難燃材料から形成された、請求項１から７のいずれか一項に記載の電池パッケージング材料。
【請求項９】
前記難燃材料が有機難燃材料または無機難燃材料を含み、
前記有機難燃材料が、有機ハロゲン難燃剤、有機リン酸難燃剤、イソシアヌレート難燃剤及びメラミン系難燃剤のうち少なくとも１つを含み、
前記無機難燃材料が、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、リン酸アンモニウム及びポリリン酸アンモニウムのうち少なくとも１つを含む、請求項８に記載の電池パッケージング材料。
【請求項１０】
前記難燃層がさらに結合材料を含む、請求項８または９に記載の電池パッケージング材料。
【請求項１１】
第３の耐高温層が前記保護層の上に配置された、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電池パッケージング材料。
【請求項１２】
前記電池パッケージング材料がさらに結合層を含み、
前記結合層が前記第１の耐高温層と前記保護層との間に配置され、
前記結合層が前記金属層と前記第１の耐高温層との間に配置され、
前記結合層が前記第２の耐高温層と前記封入層との間に配置され、または
前記結合層が前記金属層と前記第２の耐高温層との間に配置された、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電池パッケージング材料。
【請求項１３】
電池であって、前記電池の正極、負極及び電解質のうち少なくとも１つが、請求項１から１２のいずれか一項に記載の電池パッケージング材料によって形成されたパッケージング容器内に収容された、電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は電池分野に関し、より具体的には、電池分野の電池パッケージング材料及び電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車技術の急速な発展とともに、リチウムイオン電池の必要性が、再び爆発的に大きくなっている。電気自動車のリチウムイオン電池の安全性はより重要になる。一度熱暴走が電池に生じ、発火事故が起こると、その結果は悲惨である。リチウムイオン電池の耐火機能は、リチウムイオン電池が長期間安全に使用されることを確実にする必要不可欠な機能であることが分かる。電池パッケージング材料は、電池の最後の耐火防御部として機能し、そのため、電池パッケージング材料の耐火能力を、緊急に最適化する必要がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本出願は、電池パッケージング材料及び電池を提供する。電池パッケージング材料は、耐高温特性及び難燃特性の両方を有し、そのため強力な耐火機能を有する。
【０００４】
第１の態様によれば、電池パッケージング材料が提供され、電池パッケージング材料は、保護層、金属層及び封入層を外側から内側へ連続的に有して配置され、
第１の耐高温層が金属層と保護層との間に配置され、
第２の耐高温層が金属層と封入層との間に配置され、
難燃層が保護層の上、保護層と金属層との間、金属層と封入層との間、または封入層の下に配置される。
【０００５】
本出願のこの実施形態において、耐高温層が金属層の上及び下にそれぞれ配置される。一方では耐高温層によって離隔されて、金属層は高温に起因して溶融または収縮するのではなく、安定な状態を維持する。他方では、難燃層の難燃機能が十分に発揮される場合、温度の急速な上昇によって引き起こされる金属の溶融が防止され、それによって耐高温層の耐火圧力を軽減することができる。そのため、本出願のこの実施形態において、耐高温層及び難燃層は、金属層の耐高温能力を向上するために協働して機能することができ、それによって電池パッケージング材料は強力な耐火機能を有する。
【０００６】
第１の態様を参照すると、第１の態様のいくつかの可能な実施例において、第１の耐高温層が金属層の上側表面に配置され、または第１の耐高温層が保護層の下側表面に配置される。
【０００７】
第１の態様を参照すると、第１の態様のいくつかの可能な実施例において、第２の耐高温層が、金属層の下側表面に配置され、または第２の耐高温層が封入層の上側表面に配置される。
【０００８】
本出願のこの実施形態において、金属層の上側表面及び／または下側表面は耐高温コーティング層で被覆され、それによって金属層の耐高温能力がより効果的に向上可能である。
【０００９】
第１の態様を参照すると、第１の態様のいくつかの可能な実施例において、第１の耐高温層が少なくとも１つの耐高温材料から形成され、第２の耐高温層が少なくとも１つの耐高温材料から形成される。例えば、耐高温材料は、耐高温コーティングでありうる。
【００１０】
第１の態様を参照すると、第１の態様のいくつかの可能な実施例において、耐高温材料が、耐高温有機シリコン材料または耐高温無機シリコン材料を含む。
【００１１】
第１の態様を参照すると、第１の態様のいくつかの可能な実施例において、第１の耐高温層がさらに難燃材料を含み、第２の耐高温層がさらに難燃材料を含み、第１の耐高温層がさらに結合材料を含み、または第２の耐高温層がさらに結合材料を含む。
【００１２】
本出願のこの実施形態において、難燃材料は耐高温層内で分散して使用され、それによって電池パッケージング材料内の難燃材料の含有量が向上し、電池パッケージング材料の難燃効果をさらに改善することができる。
【００１３】
本出願のこの実施形態において、難燃層及び耐高温層は、１つの層に結合されてもよく、そのため材料の層は難燃特性及び耐高温特性の両方を有することができ、それにより電池パッケージング材料の厚さを低減することができる。
【００１４】
本出願のこの実施形態において、耐高温層は結合材料を含み、そのため耐高温層は良好な結合性能を有する。材料の層は、結合剤の代わりに比較的良好な電池特性を有する耐高温材料を使用することによって結合され、電池パッケージング材料の厚さを低減しうる。
【００１５】
第１の態様を参照すると、第１の態様のいくつかの可能な実施例において、難燃層が、保護層、金属層及び封入層のうち少なくとも１つの表面に配置される。
【００１６】
任意選択的に、難燃層は代替的に第１の耐高温層の上面もしくは下面に、または第２の耐高温層の上面もしくは下面に配置されてもよい。これは本出願の実施形態において限定されない。
【００１７】
第１の態様を参照すると、第１の態様のいくつかの可能な実施例において、難燃層が少なくとも１つの難燃材料から形成される。例えば、難燃材料は難燃コーティングでありうる。
【００１８】
第１の態様を参照すると、第１の態様のいくつかの可能な実施例において、難燃材料が有機難燃材料または無機難燃材料を含み、
有機難燃材料が、有機ハロゲン難燃剤、有機リン酸難燃剤、イソシアヌレート難燃剤及びメラミン系難燃剤のうち少なくとも１つを含み、
無機難燃材料が、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、リン酸アンモニウム及びポリリン酸アンモニウムのうち少なくとも１つを含む。
【００１９】
任意選択的に、難燃層は耐高温材料も含んでもよい。任意選択的に、難燃層はさらに結合材料を含む。
【００２０】
第１の態様を参照すると、第１の態様のいくつかの可能な実施例において、第３の耐高温層が保護層の上に配置される。そのため、本出願のこの実施形態において、パッケージング材料の耐高温性能がさらに改善可能である。さらに、耐高温材料の高い耐腐食性能、高い耐酸化性能、高い耐損耗特性及び耐衝撃特性が、電池パッケージング材料の耐腐食性能及び耐損耗性能を改善するために使用可能である。
【００２１】
第１の態様を参照すると、第１の態様のいくつかの可能な実施例において、電池パッケージング材料がさらに結合層を含み、結合層が第１の耐高温層と保護層との間に配置され、結合層が金属層と第１の耐高温層との間に配置され、結合層が第２の耐高温層と封入層との間に配置され、または結合層が金属層と第２の耐高温層との間に配置される。
【００２２】
任意選択的に、本出願のこの実施形態において、難燃材料がさらに結合層内に分散される。このようにすると、一方では、材料の層は結合剤の代わりに相対的に良好な結合特性を有する難燃材料を使用することによって結合されてもよく、電池パッケージング材料の層の全体の量が、追加的な結合剤なしに低減可能であり、それによって、電池パッケージング材料の厚さを低減することができる。他方では、層は結合剤の代わりに比較的良好な結合特性を有する難燃材料を使用することによって結合されてもよく、難燃層の量を増大させることができ、電池パッケージング材料の難燃効果が向上する。
【００２３】
任意選択的に、本出願のこの実施形態において、耐高温層、難燃層及び結合層は、１つの層に結合されてもよく、すなわち、材料の層が難燃材料、耐高温材料及び結合材料の全てを含む。このようにすると、電池パッケージング材料の厚さをさらに低減することができる。
【００２４】
任意選択的に、耐高温層または難燃層は、電池パッケージング材料の難燃特性または耐高温特性をさらに向上させるために、封入層の下側表面に配設されてもよく、それによって電池パッケージング材料の耐火性能を向上させることができる。
【００２５】
本出願のこの実施形態で説明される電池パッケージング材料が、極端な熱暴走動作条件で使用される場合、一方では、耐高温層が金属層の上下にそれぞれ配置される。このようにすると、耐高温層によって離隔されるため、金属層は、高温により急速に溶融または収縮するのではなく、安定な状態を維持し、そのため難燃材料が熱暴走点から離れず、難燃材料の難燃効果を十分に発揮させることができる。他方では、難燃層の難燃機能が十分に発揮されると、熱暴走が効果的に防止され、それによって、温度の急激な上昇によって引き起こされる金属の溶融を防ぐことができ、耐高温層の耐火圧力を軽減することができる。そのため、本出願のこの実施形態において、耐高温層及び難燃層は協働して働くことができ、それによって電池パッケージング材料は、耐高温特性及び難燃特性の両方を有し、したがって強力かつ広範な耐火機能を有する。
【００２６】
第２の態様によれば、電池が提供され、電池の正極、負極及び電解質の少なくとも１つが、第１の態様のいずれか、または第１の態様の可能な実施例に記載された電池パッケージング材料によって形成されたパッケージング容器内に収容される。
【００２７】
第３の態様によれば、端末が提供され、端末は、第２の態様に記載された電池を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】電池パッケージング材料の概略図である。
【図２】本出願の実施形態に従う電池パッケージング材料の概略図である。
【図３】本出願の実施形態に従う電池パッケージング材料の概略図である。
【図４】本出願の実施形態に従う電池パッケージング材料の概略図である。
【図５】本出願の実施形態に従う電池パッケージング材料の概略図である。
【図６】本出願の実施形態に従う電池パッケージング材料の概略図である。
【図７】本出願の実施形態に従う電池パッケージング材料の概略図である。
【図８】本出願の実施形態に従う電池パッケージング材料の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、添付する図面を参照して本出願の技術的解決手段を説明する。
【００３０】
図１は、電池パッケージング材料の概略図である。電池パッケージング材料は少なくとも保護層１と、金属層２と、封入層３と、を含む。保護層１、金属層２及び封入層３は、外側から内側へ連続的に配置される。電池組立の際に、封入層の全ての部分は、互いにスプライスされて電池要素を封止する。すなわち、封入層は、電池パッケージング材料の最も内側の層であり、保護層は電池パッケージング材料のもっとも外側の層である。本出願のこの実施形態では、例えば、電池パッケージング材料は、熱封止または深絞り成形を通して形成されうる。これは、本出願のこの実施形態では限定されない。
【００３１】
保護層は、金属層を保護し、空気を遮断するのに使用される。具体的に、保護層は、単一層構造または、少なくとも２つの層を含む複数層構造でありうる。保護層が複数層構造である場合、層は、異なる材料から形成されうる。さらに、保護層が複数層構造からなる場合、層は、接合剤を使用することによって接合されてもよく、接合剤を使わずに直接ラミネートされてもよい。
【００３２】
保護層が形成される材料は、絶縁性である。例えば、保護層は、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン及びそれらの複合物から形成されうる。例として、かつ限定のためではなく、ポリエステルは、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、コポリエステル、またはポリカーボネートでありうる。例として、かつ限定のためではなく、ポリアミドはナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６及びナイロン６６のコポリマー、ナイロン６１０またはポリメタキシリレンアジパミド（ＭＸＤ６）でありうる。
【００３３】
金属層は、パッキング材料の強度を向上させ、電気化学セルの耐外力能力を向上させることができる。さらに、金属層は、水蒸気、酸素、光などが電池に侵入するのを防ぐ阻止層として使用可能である。金属層は、アルミニウム箔または鉄箔から形成されうる。金属層がアルミニウム箔から形成される場合、電池パッケージング材料は、アルミニウム−プラスチック複合材メンブレン（アルミニウム−プラスチックメンブレンと略される）と呼ばれうる。金属層が鉄箔から形成される場合、電池パッケージング材料は、鉄−プラスチック複合材メンブレン（鉄−プラスチックメンブレンと略される）と呼ばれうる。金属層の厚さは、通常約１０μｍから２００μｍである。
【００３４】
封入層は、電気化学セルを保護し、腐食に耐えるために使用される。特に、電池組立の際、封入層の全ての部分は互いにスプライスされて電池要素を封止する。封入層は、単一層構造または少なくとも２つの層を含む多層構造でありうる。封入層が多層構造である場合、層は異なる材料から形成されうる。さらに、封入層が多層構造である場合、層は、結合剤を使用することによって結合されてもよく、結合剤を使用せずに直接ラミネートされてもよい。
【００３５】
例えば、封入層は、ポリオレフィン、酸修飾ポリオレフィン及びそれらの複合物から形成される。例として、かつ限定のためではなく、ポリオレフィンは、低密度、中密度もしくは高密度のポリエチレン、線形低密度ポリエチレン、ホモ−ポリプロピレン、またはプロピレン及びエチレンもしくはその他のαオレフィンのランダムもしくはブロックコポリマーでありうる。酸修飾ポリオレフィンは、カルボン酸を使用することによって前述のポリオレフィンを修飾することにより得られる物質である。修飾に使用されるカルボン酸は、例えば、マレイン酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、または無水マレイン酸でありうる。
【００３６】
本出願の実施形態は、電池パッケージング材料を提供する。保護層、金属層及び封入層は、電池パッケージング材料の一次基材として使用される。耐高温層及び難燃層は、電池パッケージング材料内に配置され、例えば、基材の全てまたはいくつかの表面が、耐高温コーティング及び難燃コーティングで被覆され、それによって電池パッケージング材料は、耐高温特性及び難燃特性の両方を有し、そのため強力な耐火機能を有する。保護層、金属層及び封入層については、図１の説明を参照されたい。
【００３７】
本出願のこの実施形態において、電池パッケージング材料は、保護層、金属層及び封入層で外側から内側へ連続的に配置される。第１の耐高温層は、金属層と保護層との間に配置される。第２の耐高温層は、金属層と封入層との間に配置される。難燃層は保護層の上、保護層と金属層との間、金属層と封入層との間、または封入層の下に配置される。
【００３８】
したがって、本出願のこの実施形態において、耐高温層は、金属層の上下にそれぞれ配置される。一方では、耐高温層によって離隔されて、金属層は、高温のために急速に溶融または収縮することなく安定な状態を維持する。他方では、難燃層の難燃機能が十分に発揮された状態となる場合、温度の急速な上昇により引き起こされる金属の溶融を防止することができ、それによって、耐高温層の耐火圧力を軽減することができる。そのため、本出願のこの実施形態において、耐高温層及び難燃層は、パッケージング材料全体の耐高温能力及び難燃能力を向上するために協働して機能することができ、それによって電池パッケージング材料は強力な耐火機能を有する。
【００３９】
任意選択的に、本出願のこの実施形態において、耐高温層は、少なくとも１つの耐高温材料から形成される。例えば、耐高温材料は、耐高温コーティングでありうる。
【００４０】
具体的に、耐高温材料は、長時間の間、約４００℃から１２００℃の温度において安定な状態を維持することができ、それによって、電池パッケージング材料（特に、金属層）の耐高温能力を効果的に向上することができる。様々な有機耐高温材料または無機耐高温材料が、耐高温材料として選択されてもよく、様々な耐高温有機シリコン材料及び耐高温無機シリコン材料を含みうるがこれらに限定されない。
【００４１】
可能な実施例において、耐高温材料は、純粋なメチルフェニルシリコーン樹脂、低融点ガラス粉末、三二酸化クロム、陶土、アルミニウム粉末、タルカムパウダー、ステアリン酸アルミニウム、メタホウ酸バリウム、フタル酸エステル、シランカップリング剤及びキシレンからなる耐高温コーティングでありうる。
【００４２】
可能な実施例において、耐高温材料は、Ｌｉ−ベントナイト、修飾有機シリコン樹脂、ポリウレタン、ケイ酸アルミニウム繊維、タルカムパウダー、シリカゾル、鉱物油、Ｃ−１２アルコールエステル、プロピレングリコールフェニルエーテル、カルボキシメチルセルロース、ポリカルボン酸ナトリウム、ポリメチルフェニルシリコーン及び脱イオン水から形成される耐高温コーティングでありうる。
【００４３】
可能な実施例において、耐高温材料は、無水アルコール、修飾シリコンカーバイド、修飾シリカゾル、アルミニウムゾル及び二価リン酸アルミニウムから形成される耐高温コーティングでありうる。
【００４４】
可能な実施例において、耐高温材料は、無機シリコーン樹脂、二酸化チタン、マイカ粉末、タングステン粉末、修飾シリコンカーバイド及び分散剤からなる耐高温コーティングでありうる。
【００４５】
可能な実施例において、耐高温材料は、ポリウレタン、ホウ素フェノール樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ナノシリカゾル、雲母状酸化鉄、微細セラミック粉末、ヒドロキシエチルセルロース、フッ素含有水酸基終端ポリエステルポリシロキサン、二量体リシノール酸エステル、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール、モノステアリン酸グリセリン、炭酸カルシウム、ポリアミド、ＤＹ１２１及び酢酸エチルからなる耐高温コーティングでありうる。
【００４６】
上述の耐高温材料は、単に例として使用されたにすぎず、本出願のこの実施形態は、これらに限定されないことは注意すべきである。例えば、耐高温材料それぞれの原料はさらに別の種類の材料を含んでもよく、または耐高温材料はさらに別の原料を含んでもよい。
【００４７】
任意選択的に、本出願のこの実施形態において、難燃層は、少なくとも１つの難燃材料から形成される。例えば、難燃材料は、難燃コーティングでありうる。
【００４８】
具体的に、難燃材料は、主に、積極的に火を防ぐ機能を果たす。例えば、難燃材料は、非拡張性有機耐火材料または拡張性有機耐火材料でありうる。非拡張性難燃材料は、主に熱分解を通して難燃性ガス（例えば、ＨＣｌ、ＨＢｒ、二酸化炭素またはアンモニア）を発生させ、裸火の発生を防止する。拡張性難燃材料は、主に熱分解を通して難燃性ガス（例えば、窒素またはアンモニア）を発生させ、難燃機能を果たすために増熱剤のブローイングをさらに容易にする。例えば、難燃材料が熱によって分解される温度は、約１００℃から３００℃である。これは、本出願のこの実施形態において限定されない。
【００４９】
様々な有機難燃剤または無機難燃剤が、難燃材料として選択されうる。有機難燃剤は、有機ハロゲン難燃剤、有機リン酸難燃剤、イソシアヌレート難燃剤及びメラミン系難燃剤を含むがこれらに限定されない。無機難燃剤は、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、リン酸アンモニウム及びポリリン酸アンモニウムを含むがこれらに限定されない。
【００５０】
可能な実施例において、難燃材料は、ポリビニルアルコール、水酸化マグネシウム及び水から形成される難燃コーティングでありうる。
【００５１】
可能な実施例において、難燃材料は、アミン樹脂、酢酸ビニル樹脂、リン酸グアニル尿素、メラミン、ペンタエリスリトール、ＢＹＫ３１０補助剤、シメチコン、二酸化チタン及び水から形成される難燃コーティングでありうる。
【００５２】
可能な実施例において、難燃材料は、リン酸含有水性ポリウレタン樹脂、二酸化チタン、シメチコン及びＢＹＫ−１５４補助剤から形成される難燃コーティングでありうる。
【００５３】
図２は、本出願の実施形態に従う電池パッケージング材料の概略図である。図２に示されるように、耐高温層４１（前述の説明における第１の耐高温層に対応しうる例）が、金属層２と保護層１との間に配置され、耐高温層４２（前述の説明における第２の耐高温層に対応しうる例）が、金属層２と封入層３との間に配置され、難燃層５１が封入層３の上に配置される。
【００５４】
ある実施例において、耐高温層４１は、金属層２の上側表面に配置されうる。代替的に、別の実施例において、耐高温層４１は、保護層１の下側表面に配置されうる。
【００５５】
具体的に、金属層の上側表面は、耐高温層４１を形成するために耐高温コーティングで被覆されてもよく、または、保護層の下側表面は、耐高温層４１を形成するために耐高温コーティングで被覆されてもよい。
【００５６】
ある実施例において、耐高温層４２は、金属層２の下側表面に配置されうる。代替的に、別の実施例において、耐高温層４２は、封入層３の上側表面に配置されうる。
【００５７】
具体的に、金属層の下側表面は、耐高温層４２を形成するために耐高温コーティングで被覆されてもよく、または、封入層の上側表面は、耐高温層４２を形成するために耐高温コーティングで被覆されてもよい。
【００５８】
本出願のこの実施形態において、耐高温層の厚さは約３μｍから１００μｍであってもよく、好適には約５μｍから２０μｍであってもよい。さらに、耐高温層は、手動コーティングを通して適用されてもよく、自動化デバイスを使用することによって、スプレーコーティングを通して適用されてもよい。これは、本出願のこの実施形態では限定されない。
【００５９】
本出願のこの実施形態において、金属層の上側表面及び／または下側表面は、耐高温被覆層で被覆され、それによって金属層の耐高温能力がより効果的に向上される。
【００６０】
本出願の任意選択的な実施形態において、図２に示されるように、難燃層５１は、封入層の上側表面に配置されうる。
【００６１】
具体的に、封入層の上側表面は、難燃層を形成するために難燃コーティングで被覆されうる。難燃層は、手動コーティングを通して適用されてもよく、または自動化デバイスを使用することによってスプレーコーティングを通して適用されてもよい。これは、本出願のこの実施形態では限定されない。難燃層の厚さは、約５μｍから１００μｍであってもよく、好適には約１０μｍから２０μｍであってもよい。
【００６２】
本出願のいくつかの任意選択的な実施形態において、難燃層は、代替的に保護層の上側表面もしくは下側表面、金属層の上側表面もしくは下側表面、または封入層の下側表面に配置されてもよい。これは、本出願のこの実施形態では限定されない。
【００６３】
封入層の下側表面（すなわち、内側表面）は、電解質と直接接触していることを考慮すると、電解質と、難燃層または耐高温層内の様々な有機または無機材料との間の反応を防止するために、難燃層または耐高温層は、封入層の下側表面には配置されないことに注意すべきである。しかし、技術の発展に伴い、電解質と反応しない材料が出現した場合、難燃層または耐高温層は、代替的に封入層の下側表面に配置されてもよい。
【００６４】
代替的に、本出願のいくつかの任意選択的な実施形態において、難燃層は、耐高温層４１の上面もしくは下面、または耐高温層４２の上面もしくは下面に配置されうる。これは、本出願のこの実施形態では限定されない。例えば、耐高温コーティングが塗布された後、耐高温層は難燃コーティングで被覆されてもよい。代替的に、難燃コーティングが塗布された後、難燃層が耐高温コーティング層で被覆される。
【００６５】
任意選択的に、耐高温層はさらに難燃材料を含んでもよい。
【００６６】
図２の例において、耐高温層４１は、難燃材料を含んでもよく、及び／または耐高温層４２はさらに難燃材料を含んでもよい。
【００６７】
このようにして、本出願のこの実施形態において、難燃材料は、耐高温層内で分散して使用され、電池パッケージング材料内の難燃材料の含有量を増大することができ、電池パッケージング材料の難燃効果をさらに向上することができる。
【００６８】
本出願のこの実施形態において、耐高温層はさらに難燃材料を含みうる。すなわち、難燃層もまた耐高温材料を含みうる。換言すれば、この場合、この材料の層はさらに耐高温難燃層と称されうる。これは、本出願のこの実施形態では限定されない。
【００６９】
一例において、図３は、本出願の実施形態に従う電池パッケージング材料の概略図である。図３に示されるように、耐高温層４３（前述の説明における第１の耐高温層に対応しうる例）は、金属層２と保護層１との間に配置され、耐高温層４４（前述の説明における第２の耐高温層に対応する例）は、金属層２と封入層３との間に配置される。耐高温層４３は難燃材料を含み、及び／または耐高温層４４は難燃材料を含む。この場合において、耐高温層４３が難燃材料を含む場合、耐高温層４３はまた耐高温難燃層４３とも称されうる。耐高温層４４が難燃材料を含む場合、耐高温層４４はまた耐高温難燃層４４とも称されうる。
【００７０】
本出願のこの実施形態において、難燃層及び耐高温層は１つの層に結合され、材料の層は難燃特性及び耐高温特性の両方を有することができ、それによって電池パッケージング材料の厚さを低減することができる。
【００７１】
任意選択的に、耐高温層はさらに結合材料を含みうる。すなわち、耐高温層も良好な結合性能を有しうる。一例において、耐高温層４１は結合材料を含んでもよく、及び／または耐高温層４２はさらに結合材料を含んでもよい。
【００７２】
このようにして、本出願のこの実施形態において、耐高温層は、結合材料を含み、耐高温層は良好な結合性能を有する。材料の層は、結合剤の代わりに、比較的良好な結合特性を有する耐高温材料を使用することによって結合されてもよく、電池パッケージング材料の厚さを低減しうる。
【００７３】
例えば、比較的良好な結合性能を有する耐高温材料は、Ｌｉ−ベントナイト、修飾有機シリコン樹脂、ポリウレタン、ケイ酸アルミニウム繊維、タルカムパウダー、シリカゾル、鉱物油、Ｃ−１２アルコールエステル、プロピレングリコールフェニルエーテル、カルボキシメチルセルロース、ポリカルボン酸ナトリウム、ポリメチルフェニルシリコーン及び脱イオン水からなる耐高温コーティングであってもよい。これは、本出願のこの実施形態において限定されない。
【００７４】
任意選択的に、本出願のこの実施形態において、電池パッケージング材料はさらに第１の結合層を含み、第１の結合層は第１の耐高温層と保護層との間に配置される。
【００７５】
可能な実施例において、金属層の上側表面が耐高温層で被覆された後、保護層及び上側表面が耐高温コーティングで被覆された金属層は、結合剤を使用することによって結合されうる。
【００７６】
可能な実施例において、金属層の上側表面が耐高温層で被覆され、保護層の下側表面が難燃層で被覆された後、下側表面が難燃材料で被覆された保護層及び上側表面が耐高温コーティングで被覆された金属層は、結合剤を使用することによって結合されうる。
【００７７】
代替的に、第１の結合層は、金属層と第１の耐高温層との間に配置されうる。
【００７８】
可能な実施例において、保護層の下側表面が耐高温層で被覆された後、下側表面が耐高温コーティングで被覆された保護層及び金属層は、結合剤を使用することによって結合されうる。
【００７９】
可能な実施例において、金属層の上側表面が難燃層で被覆され、保護層の下側表面が耐高温層で被覆された後、下側表面が耐高温材料で被覆された保護層及び上側表面が難燃材料で被覆された金属層は、結合剤を使用することによって結合されうる。
【００８０】
任意選択的に、本出願のこの実施形態において、電池パッケージング材料はさらに第２の結合層を含み、第２の結合層は、第２の耐高温層と封入層との間に配置される。
【００８１】
可能な実施例において、金属層の下側表面が耐高温層で被覆された後、封入層及び下側表面が耐高温コーティングで被覆された金属層は、結合剤を使用することによって結合されうる。
【００８２】
可能な実施例において、金属層の下側表面が耐高温層で被覆され、封入層の上側表面が難燃層で被覆された後、上側表面が難燃材料で被覆された封入層及び下側表面が耐高温コーティングで被覆された金属層は、結合剤を使用することによって結合されうる。
【００８３】
代替的に、第２の結合層は、金属層と第２の耐高温層との間に配置されうる。
【００８４】
可能な実施例において、封入層の上側表面が耐高温層で被覆された後、金属層及び上側表面が耐高温コーティングで被覆された封入層は、結合剤を使用することによって結合されうる。
【００８５】
可能な実施例において、金属層の下側表面が難燃層で被覆され、封入層の上側表面が耐高温層で被覆された後、上側表面が耐高温材料で被覆された封入層及び下側表面が難燃材料で被覆された金属層は、結合剤を使用することによって結合されうる。
【００８６】
一例において、図４は、本出願の実施形態に従う電池パッケージング材料の概略図である。図４に示されるように、電池パッケージング材料は、外側から内側へ、保護層１、結合層６１（前述の説明における第１の結合層に対応しうる例）、耐高温層４１（前述の説明における第１の耐高温層に対応しうる例）、金属層２、耐高温層４２（前述の説明における第２の耐高温層に対応しうる例）、結合層６２（前述の説明における第２の結合層に対応しうる例）、難燃層５１及び封入層３を、連続的に含む。
【００８７】
以下に、図４に示された電池パッケージング材料の製造の例を示す。まず、金属層２の上側表面及び下側表面が、耐高温層４１及び耐高温層４２を形成するためにそれぞれ耐高温コーティングで被覆される。次いで、封入層３の上側表面が、難燃層５１を形成するために難燃コーティングで被覆される。保護層、上側表面及び下側表面が耐高温コーティングで被覆された金属層、並びに上側表面が難燃コーティングで被覆された封入層が、結合剤を使用することによって結合される。最後に、材料の層が、最終的な電池パッケージング材料を得るために、圧着フィットまたは熱フィットを通して形成されうる。
【００８８】
一例において、図５は、本出願の実施形態に従う電池パッケージング材料の概略図である。図５に示されるように、電池パッケージング材料は、外側から内側へ、保護層１、耐高温層４７（前述の説明における第１の耐高温層に対応しうる例）、結合層６３（前述の説明における第１の結合層に対応しうる例）、金属層２、難燃層５３、結合層６４（前述の説明における第２の結合層に対応しうる例）、耐高温層４８（前述の説明における第２の耐高温層に対応しうる例）及び封入層３を、連続的に含む。
【００８９】
以下に、図５に示された電池パッケージング材料の製造の例を示す。まず、保護層の下側表面が、耐高温層４７を形成するために耐高温コーティングで被覆され、封入層の上側表面が、耐高温層４８を形成するために耐高温コーティングで被覆され、金属層２の下側表面が、難燃層５３を形成するために難燃コーティングで被覆される。次いで、下側表面が耐高温材料で被覆された保護層、下側表面が難燃コーティングで被覆された金属層及び上側表面が耐高温コーティングで被覆された封入層が、結合剤を使用することによって結合される。最後に、材料の層が、最終的な電池パッケージング材料を得るために、圧着フィットまたは熱フィットを通して形成されうる。
【００９０】
本出願のこの実施形態において、結合層は、保護層と金属層とを結合し、または金属層と封入層とを結合するために使用される。結合層は、保護層と金属層とを結合することができる、または金属層と封入層とを結合することができる結合剤からなる。結合層が形成される結合剤は、二成分硬化結合剤または、一成分硬化結合剤でありうる。さらに、本明細書における結合剤の結合メカニズムは、化学反応、溶媒蒸発、熱融着または加熱圧着のうち１つでありうる。これは、本出願のこの実施形態では限定されない。
【００９１】
例えば、結合層は、ポリエステル類、ポリエチレンイミン類、ポリエーテル類、シアノアクリレート類、カルバミン酸塩類、有機チタン類、ポリエーテルカルバミン酸塩類、エポキシ樹脂類、ポリエステルポリウレタン類、イミド類、イソシアネート類、ポリオレフィン類、有機シリコン類などの様々な物質からなる。
【００９２】
任意選択的に、結合層の厚さは約２μｍから５０μｍであってもよく、好適には、約３μｍから２５μｍであってもよい。
【００９３】
任意選択的に、本出願のこの実施形態において、難燃層はさらに、結合材料を含みうる。すなわち、本出願のこの実施形態において、難燃層は良好な結合性能も有しうる。換言すれば、本出願のこの実施形態において、難燃材料がさらに、結合層内に分散される。
【００９４】
このようにして、一方では材料の層は、結合剤の代わりに比較的良好な結合特性を有する難燃材料を使用することによって結合されてもよく、電池パッケージング材料の層の量の合計を追加的な結合剤を必要とせずに低減することができ、それによって、電池パッケージング材料の厚さを低減できる。他方で、層は結合剤の代わりに比較的良好な結合特性を有する難燃材料を使用することによって結合され、難燃層の量が増やされてもよく、電池パッケージング材料の難燃効果が向上される。
【００９５】
例えば、良好な結合性能を有する難燃材料は、リン含有水性ポリウレタン樹脂、二酸化チタン、シメチコン及びＢＹＫ−１５４補助剤からなる難燃コーティングでありうる。これは、本出願のこの実施形態では限定されない。
【００９６】
図６は、本出願の実施形態に従う電池パッケージング材料の概略図である。図６に示されるように、電池パッケージング材料は、外側から内側へ、保護層１、難燃層５４、耐高温層４９（前述の説明における第１の耐高温層に対応する例）、金属層２、耐高温層４１０（前述の説明における第２の耐高温層に対応する例）、難燃層５５及び封入層３を、連続的に含む。難燃層５４及び難燃層５５は、比較的良好な結合性能を有する。本明細書において、難燃層５４は結合層５４とも呼ばれ、難燃層５５は結合層５５とも呼ばれうる。これは、本出願のこの実施形態では限定されない。
【００９７】
以下に、電池パッケージング材料の製造の例を示す。まず、金属層２の上側表面及び下側表面が、耐高温層４９及び耐高温層４１０を形成するために、それぞれ耐高温コーティングで被覆される。次いで、保護層、上側表面及び下側表面が耐高温コーティングで被覆された金属層及び封入層が結合剤を使用することによって結合され、難燃剤がここで結合剤に分散される。最後に、材料の層が、最終的な電池パッケージング材料を得るために、圧着フィットまたは熱フィットを通して形成されうる。
【００９８】
任意選択的に、本出願のこの実施形態において、耐高温層、難燃層及び結合層は、１つの層に結合されうる。すなわち、材料の層は、難燃材料、耐高温材料及び結合材料の全てを含む。このようにして、電池パッケージング材料の厚さがさらに低減されうる。
【００９９】
一例において、図７は本出願の実施形態に従う電池パッケージング材料の概略図である。図７に示されるように、電池パッケージング材料は、保護層１、複合層４１１、金属層２、複合層４１２及び封入層３を外側から内側へ連続的に含む。複合層４１１は、耐高温材料及び結合材料を組み合わせることによって得られてもよく、または耐高温材料、難燃材料及び結合材料を組み合わせることによって得られてもよい。複合層４１２は、耐高温材料及び結合材料を組み合わせることによって得られてもよく、または耐高温材料、難燃材料及び結合材料を組み合わせることによって得られてもよい。複合層４１１及び複合層４１２の少なくとも一方は、難燃材料を含む。本明細書において、複合層は別の名前でも呼ばれてもよく、これは本出願のこの実施形態では限定されない。
【０１００】
任意選択的に、本出願のこの実施形態において、第３の耐高温層が保護層の上に配置される。
【０１０１】
図８は、本出願における電池パッケージング材料の例を示す。電池パッケージング材料は、外側から内側へ、耐高温層４１５（前述の説明における第３の耐高温層に対応する例）、保護層１、耐高温層４１３（前述の説明における第１の耐高温層に対応する）、金属層２、耐高温層４１４（前述の説明における第２の耐高温層に対応する例）、難燃層５６及び封入層３を連続的に有して配置される。耐高温層４１５は、保護層の上側表面に配置される。
【０１０２】
任意選択的な実施形態において、図８に示された電池パッケージング材料では、難燃層または別の層構造がさらに耐高温層４１５の上に配置されうる。これは、本出願のこの実施形態では限定されない。
【０１０３】
別の任意選択的な実施形態において、耐高温層４１５は、電池パッケージング材料の最外層の上に配置されうる。任意選択的に、難燃層または別の層構造が、耐高温層４１５と保護層との間に代わりに配置されうる。これは、本出願のこの実施形態では限定されない。
【０１０４】
したがって、本出願のこの実施形態では、パッケージング材料の耐高温性能がさらに改善されうる。またさらに、耐高温材料の高い耐腐食性能、高い耐酸化性能、高い耐損耗特性及び高い耐衝撃特性が、電池パッケージング材料の耐腐食性能及び耐損耗性能を向上させるために使用されうる。
【０１０５】
本出願のいくつかの可能な実施例において、代わりに、耐高温層または難燃層が、電池パッケージング材料の難燃特性または耐高温特性をさらに改善できるように、封入層の下側表面の上に配置され、それによって電池パッケージング材料の耐火性能を向上しうる。
【０１０６】
さらに、従来技術において、難燃コーティング層は、リチウムイオン電池パッケージング材料のアルミニウム−プラスチックメンブレンに統合され、アルミニウム−プラスチックメンブレンが難燃機能を有する。しかし、アルミニウム−プラスチックメンブレンの難燃効果は、いくつかの極端な熱暴走の場合には十分に発揮できない。例えば、突刺し試験において、突刺し点の領域における温度は急速に高くなる一方、突刺し点を取り囲むほとんどの領域における温度は依然として室温レベルを維持する。この場合、突刺し点の難燃コーティングの小さい部分だけが、難燃コーティングで熱分解が生じる部分に達し、難燃ガスの量は少ない一方、突刺し点を取り囲むほとんどの領域の難燃コーティングは、難燃コーティングの熱分解の温度よりもはるかに低く、そのため元の状態を維持し、難燃機能を有しない。難燃ガスの量が少ないと、熱暴走を効果的に防ぐことができない。そのため、突刺し点の領域における温度は、アルミニウム箔層の融点に到達するまで急速に上昇し続ける。突刺し点のアルミニウム箔は熱のために溶融または収縮し、結果的に、突刺し点を取り囲む難燃コーティングは熱暴走点にははるかに及ばず、難燃コーティングの難燃効果は効果的に発揮できない。突刺し点を取り囲む領域の難燃コーティングが熱分解の温度に到達する場合には、突刺し点の領域の熱暴走を効果的に防ぐことはすでにできない。したがって、この場合、安全性に関する事故が起こる可能性が非常に高くなりうる。
【０１０７】
前述の場合において、本出願のこの実施形態で説明される電池パッケージング材料が使用される場合、一方では、耐高温層は金属層の上及び下にそれぞれ配置される。この場合、耐高温層によって離隔されるため、金属層は高温により急速に溶融または収縮するのではなく安定な状態を維持し、そのため難燃材料は熱による金属の溶融または収縮により熱暴走点から離れることはなく、難燃層の難燃効果を発揮することができる。他方では、難燃層の難燃機能が十分に発揮される場合、熱暴走は効果的に防止可能であり、それによって温度の急速な上昇により引き起こされる金属の溶融を防ぎ、耐高温層の耐火圧力を軽減することができる。そのため、本出願のこの実施形態において、耐高温層及び難燃層は協働して機能することができ、そのため電池パッケージング材料は、耐高温特性及び難燃特性の両方を有し、したがって強力かつ広範な耐火機能を有する。
【０１０８】
本出願の実施形態はさらに電池を提供し、電池の正極、負極及び電解質のうち少なくとも１つは前述の実施形態で説明された電池パッケージング材料によって形成されるパッケージング容器に収容される。
【０１０９】
本出願の実施形態はさらに端末を提供し、端末は前述の電池を含む。
【０１１０】
本出願の実施形態における「第１の」、「第２の」及び「第３の」などの数は、単に説明を容易にするために区別するためのものに過ぎず、本出願の実施形態の範囲を限定することを意図されないことは理解されるべきである。例えば、数は、異なる耐高温層、異なる結合層などの間の区別を示すために使用される。
【０１１１】
前述の説明は、単なる本出願の特定の実施例に過ぎず、本出願の保護範囲を限定することを意図されない。本出願に開示された技術的範囲内における、当業者によって容易に理解されるいかなる変形や置換も、本出願の保護範囲内にあるべきである。したがって、本出願の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に依存するものである。
【符号の説明】
【０１１２】
１  保護層
２  金属層
３  封入層
４１、４２、４３、４４、４７、４８、４９、４１０、４１３、４１４、４１５  耐高温層
５１、５３  難燃層
６１、６２、６３、６４  結合層
４１１、４１２  複合層
【図１】
2020113538.tif 000003
【図２】
2020113538.tif 000004
【図３】
2020113538.tif 000005
【図４】
2020113538.tif 000006
【図５】
2020113538.tif 000007
【図６】
2020113538.tif 000008
【図７】
2020113538.tif 000009
【図８】
2020113538.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月19日(2020.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池パッケージング材料であって、
保護層と、
前記保護層の下に配置された金属層と、
前記金属層の下に配置された封入層と、
前記保護層と前記金属層との間に配置された第１の耐高温層と、
前記金属層と前記封入層との間に配置された第２の耐高温層と、、
前記保護層の上、前記保護層と前記金属層との間、前記金属層と前記封入層との間、または前記封入層の下に配置された難燃層と、を含む、電池パッケージング材料。
【請求項２】
前記第１の耐高温層が前記金属層の上側表面に配置され、または前記第１の耐高温層が前記保護層の下側表面に配置された、請求項１に記載の電池パッケージング材料。
【請求項３】
前記第２の耐高温層が、前記金属層の下側表面に配置され、または前記第２の耐高温層が前記封入層の上側表面に配置された、請求項１または２に記載の電池パッケージング材料。
【請求項４】
前記第１の耐高温層が少なくとも１つの耐高温材料から形成され、前記第２の耐高温層が少なくとも１つの耐高温材料から形成された、請求項１から３のいずれか一項に記載の電池パッケージング材料。
【請求項５】
前記耐高温材料が、耐高温有機シリコン材料または耐高温無機シリコン材料を含む、請求項４に記載の電池パッケージング材料。
【請求項６】
前記第１の耐高温層がさらに難燃材料を含み、前記第２の耐高温層がさらに難燃材料を含み、第１の耐高温層がさらに結合材料を含み、または第２の耐高温層がさらに結合材料を含む、請求項４または５に記載の電池パッケージング材料。
【請求項７】
前記難燃層が、前記保護層、前記金属層及び前記封入層のうち少なくとも１つの表面に配置された、請求項１から６のいずれか一項に記載の電池パッケージング材料。
【請求項８】
前記難燃層が少なくとも１つの難燃材料から形成された、請求項１から７のいずれか一項に記載の電池パッケージング材料。
【請求項９】
前記難燃材料が有機難燃材料または無機難燃材料を含み、
前記有機難燃材料が、有機ハロゲン難燃剤、有機リン酸難燃剤、イソシアヌレート難燃剤及びメラミン系難燃剤のうち少なくとも１つを含み、
前記無機難燃材料が、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、リン酸アンモニウム及びポリリン酸アンモニウムのうち少なくとも１つを含む、請求項８に記載の電池パッケージング材料。
【請求項１０】
前記難燃層がさらに結合材料を含む、請求項８または９に記載の電池パッケージング材料。
【請求項１１】
第３の耐高温層が前記保護層の上に配置された、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電池パッケージング材料。
【請求項１２】
前記電池パッケージング材料がさらに結合層を含み、
前記結合層が前記第１の耐高温層と前記保護層との間に配置され、
前記結合層が前記金属層と前記第１の耐高温層との間に配置され、
前記結合層が前記第２の耐高温層と前記封入層との間に配置され、または
前記結合層が前記金属層と前記第２の耐高温層との間に配置された、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電池パッケージング材料。
【請求項１３】
電池であって、前記電池の正極、負極及び電解質のうち少なくとも１つが、請求項１から１２のいずれか一項に記載の電池パッケージング材料によって形成されたパッケージング容器内に収容された、電池。
【外国語明細書】
2020113538000001.pdf