(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材層と、金属箔層と、第２熱接着性樹脂層と、第１熱接着性樹脂層とが、少なくとも順次積層して構成され、前記第２熱接着性樹脂層の融点が前記第１熱接着性樹脂層の融点より高い多層フィルムの前記第１熱接着性樹脂層を対向させて周縁部を熱接着する第１工程と、
前記周縁部の一部において、対向する前記第２熱接着性樹脂層を熱接着する第２工程と、
を有することを特徴とする電気化学セル用包装容器の製造方法。
【請求項２】
前記第２工程において、押圧方向に向かって突出する突起部が押圧面の一部に形成されたヒートシールバーを用い、前記突起部により前記基材層側から前記第２熱接着性樹脂層を押出して対向する前記第２熱接着性樹脂層と熱接着させることを特徴とする請求項１に記載の電気化学セル用包装容器の製造方法。
【請求項３】
前記第１工程と前記第２工程とを同時に行なうことを特徴とする請求項２に記載の電気化学セル用包装容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学セル用包装容器に関し、特に、高温条件下において内部で発生したガスをスローリークし、一定の安全性能を示す電気化学セル用包装容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図８は従来のリチウムイオン電池の斜視図であり、図９は図８のリチウムイオン電池のＣ−Ｃ’線断面図である。リチウムイオン電池２２１とは、リチウム二次電池ともいわれ、液状、ゲル状又は高分子ポリマー状の電解液を持ち、正極・負極活物質が高分子ポリマーからなるものを含むものである。リチウムイオン電池２２１の構成は、正極集電材／正極活性物質層／電解液層／負極活性物質層／負極集電材から構成されるリチウムイオン電池本体２２２及び、これらを収納する包装容器２２０からなり、包装容器２２０は多層フィルムにより形成されている。具体的には、包装容器２２０は、蓋部２２０ａと収納部２２０ｂとで構成され、収納部２２０ｂ内部にリチウムイオン電池本体２２２を収納し、蓋部２２０ａと収納部２２０ｂとで集電材に接続された金属端子２２４を挟持しながら周縁部２２０ｓを熱接着して作製される。包装容器２２０を構成する多層フィルムは、基材層２１１、金属箔層２１２、熱接着性樹脂層２１５が順次積層して構成され、周縁部２２０ｓにおいて、対向する熱接着性樹脂層２１５が熱接着している。
【０００３】
一般的にリチウムイオン電池２２１は様々な環境下で使用されることが想定されており、例えば、リチウムイオン電池２２１が高温環境下に置かれた場合やリチウムイオン電池２２１自身が発熱した場合、リチウムイオン電池２２１内部でガスが発生するとともに、熱接着性樹脂層２１５が溶融して、周縁部２２０ｃの一部が剥離し、蓋部２２０ａと収納部２２０ｂとが分離開口することがあった。このとき、蓋部２２０ａと収納部２２０ｂとの開口度が大きいと、内部の電解液が漏れ出し、リチウムイオン電池２２１周辺に配置された機器への被害が大きくなるおそれがあった。
【０００４】
一方、一定の温度に達しても周縁部２２０ｃが溶融しない場合、リチウムイオン電池２２１内で発生したガスにより、包装容器２２０の内圧が上昇し、包装容器２２０が破裂するおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１３４３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、高温条件下において内部で発生したガスをスローリークし、一定の安全性能を示す電気化学セル用包装容器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】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、基材層と、金属箔層と、第２熱接着性樹脂層と、第１熱接着性樹脂層とが、少なくとも順次積層して構成される多層フィルムの第１熱接着性樹脂層を対向させ、周縁部を熱接着して形成される電気化学セル用包装容器であって、第２熱接着性樹脂層の融点が第１熱接着性樹脂層の融点より高く、周縁部の一部において、対向する第２熱接着性樹脂層が熱接着したポイントシール部を有することを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、電気化学セル用包装容器の周縁部において、第１熱接着性樹脂層同士が接着した領域の中に、第２熱接着性樹脂層同士が接着した領域（ポイントシール部）が形成され、高温環境下で第１熱接着性樹脂層が溶融して剥離した場合でも、融点の高い第２熱接着性樹脂層が接着した状態で残り、電気化学セル用包装容器の開口を部分的に留めることができる。また、電気化学セル用包装容器内部で発生したガスは第１熱接着性樹脂層が溶融した部分から徐々に外部へ放出され、電気化学セル用包装容器の内圧上昇を抑えることができる。
【０００９】
本発明の第２の構成は、上記電気化学セル用包装容器において、ポイントシール部が周縁部に複数形成されていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によると、周縁部におけるポイントシール部の配置及び個数により、周縁部におけるシール強度を調整することができる。
【００１１】
本発明の第３の構成は、上記電気化学セル用包装容器において、第２熱接着性樹脂層が酸変性ポリオレフィン樹脂で構成され、第１熱接着性樹脂層がポリオレフィン樹脂で構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によると、酸変性ポリオレフィン樹脂は金属箔層との接着性に優れるため、金属箔層と第２熱接着性樹脂層とを安定的に接着することができる。
【００１３】
本発明の第４の構成は、電気化学セル用包装容器の製造方法であって、基材層と、金属箔層と、第２熱接着性樹脂層と、第１熱接着性樹脂層とが、少なくとも順次積層して構成され、第２熱接着性樹脂層の融点が第１熱接着性樹脂層の融点より高い多層フィルムの第１熱接着性樹脂層を対向させて周縁部を熱接着する第１工程と、周縁部の一部において、対向する第２熱接着性樹脂層を熱接着する第２工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
この構成によると、第１熱接着性樹脂層が熱接着した周縁部の一部において、対向する第２熱接着性樹脂層が熱接着したポイントシール部を有する電気化学セル用包装容器を製造することができる。
【００１５】
本発明の第５の構成は、上記電気化学セル用包装容器の製造方法の第２工程において、押圧方向に向かって突出する突起部が押圧面の一部に形成されたヒートシールバーを用い、突起部により基材層側から第２熱接着性樹脂層を押出して対向する第２熱接着性樹脂層と熱接着させることを特徴とする。
【００１６】
この構成によると、容易に対向する第２熱接着性樹脂層を熱接着することができる。
【００１７】
本発明の第６の構成は、上記電気化学セル用包装容器の製造方法において、第１工程と第２工程とを同時に行なうことを特徴とする。
【００１８】
この構成によると、対向する第１熱接着性樹脂層が熱接着した電気化学セル用包装容器の周縁部の一部に、対向する第２熱接着性樹脂層絶縁層が接着したポイントシール部を効率よく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】は、本発明の実施形態の一例である電気化学セル用包装容器を外装体に用いたリチウムイオン電池の斜視図である。
【図２】は、電気化学セル用包装容器を構成する多層フィルムの断面図である。
【図３】は、図１のリチウムイオン電池の平面図である。
【図４】は、図１のリチウムイオン電池のＡ−Ａ’線断面図である。
【図５】は、図１のリチウムイオン電池のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図６】は、リチウムイオン電池の斜視図である。
【図７（ａ）】は、第１工程におけるリチウムイオン電池の部分断面図である。
【図７（ｂ）】は、第２工程におけるリチウムイオン電池の部分断面図である。
【図７（ｃ）】は、第１工程と第２工程を同時に行なう場合におけるリチウムイオン電池の部分断面図である。
【図８】は、従来のリチウムイオン電池の斜視図である。
【図９】は、図８中のリチウムイオン電池のＣ−Ｃ’線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、高温条件下において一定の安全性能を示す電気化学セル用包装容器であり、図等を利用してさらに詳細に説明する。なお、従来例の図８、図９と共通する部分は説明を省略する。
【００２１】
図１は本発明の実施形態の一例である電気化学セル用包装容器を外装体に用いたリチウムイオン電池の斜視図であり、図２は電気化学セル用包装容器を構成する多層フィルムの断面図であり、図３は図１のリチウムイオン電池の平面図であり、図４は図１のリチウムイオン電池のＡ−Ａ’線断面図であり、図５は、図１のリチウムイオン電池のＢ−Ｂ’線断面図である。これらの図に示すように、電気化学セル用包装容器（以下、包装容器１２０と略す）は、蓋部１２０ａと収納部１２０ｂとで構成され、収納部１２０ｂ内部にリチウムイオン電池本体１２２を収納し、蓋部１２０ａと収納部１２０ｂとで金属端子１２４を挟持しながら、その挟持部分を含む周縁部１２０ｓを熱接着してリチウムイオン電池１２１が製作される。
【００２２】
このとき、包装容器１２０を構成する多層フィルム１１０は、基材層１１１、金属箔層１１２、第２熱接着性樹脂層１１５ａ、第１熱接着性樹脂層１１５ｂが順次積層して形成、第２熱接着性樹脂層１１５ａは第１熱接着性樹脂層１１５ｂより融点が高い樹脂で構成されている。なお、本発明の包装容器１２０を構成する多層フィルム１１０は上記各層を含むとともに各層間に異なる層を介在させた場合も本発明の技術範囲に含むものとする。周縁部１２０ｓは、対向する第１熱接着性樹脂層１１５ｂ同士が熱接着するとともに、周縁部１２０ｓ上に略等間隔にポイントシール部Ｐが形成され、ポイントシール部Ｐにおいて、対向する第２熱接着性樹脂層１１５ａ同士が熱接着している。
【００２３】
図５はポイントシール部Ｐの断面構造を示しており、ポイントシール部Ｐにおいて、第２熱接着性樹脂層１１５ａの一部が第１熱接着性樹脂層１１５ｂを押し退け、対向する第２熱接着性樹脂層１１５ａと熱接着している。これにより、高温環境下で周縁部１２０ｓの第１熱接着性樹脂層１１５ｂが溶融して剥離した場合でも、ポイントシール部Ｐにおいて、融点の高い第２熱接着性樹脂層１１５ａが接着した状態で残り、包装容器１２０の開口を部分的に留めることができる。また、包装容器１２０内部で発生したガスは第１熱接着性樹脂層１１５ｂが溶融した部分から徐々に外部へ放出され、包装容器１２０の内圧上昇を抑えることができる。
【００２４】
ここで、ポイントシール部Ｐは周縁部１２０ｓにおいて、複数箇所設けてもよいが、一箇所のみ設けても、本発明の目的を達成することができる。また、ポイントシール部Ｐを略等間隔に設けることにより、周縁部１２０ｓ全体の接着力を安定化させることができる。また、ポイントシール部Ｐの配置構成により、ガスのスローリークを制御することができる。
【００２５】
次に本発明に係る包装容器１２０の製造方法について説明する。図６はリチウムイオン電池の斜視図であり、図７（ａ）は第１工程におけるリチウムイオン電池の部分断面図であり、図７（ｂ）は第２工程におけるリチウムイオン電池の部分断面図であり、図７（ｃ）は第１工程と第２工程を同時に行なう場合におけるリチウムイオン電池の部分断面図である。なお、図中の矢印は押圧方向を示す。図６、図７（ａ）に示すように、包装容器１２０は、凹状にプレス成形された収納部１２０ｂとフィルム状の蓋部１２０ａの第１熱接着性樹脂層１１５ｂを対向させて重ね合わせ、第１工程において、周縁部１２０ｓを第１ヒートシールバー１４０の押圧面１４０ａで挟持しながら、基材層１１１側から加熱する。これにより、対向する第１熱接着性樹脂層１１５ｂが熱接着する。次に、図７（ｂ）に示すように、第２工程において、第１ヒートシールバー１４０よりシール巾が狭い突起状の第２ヒートシールバー１５０を用いて、周縁部１２０ｓの一部を挟持しながら、基材層１１１側から第２熱接着性樹脂層１１５ａを押圧し、第１熱接着性樹脂層１１５ｂを退けながら押圧方向に第２熱接着性樹脂層１１５を押出す。これにより、対向する第２熱接着性樹脂層１１５ａが熱接着し、ポイントシール部Ｐが形成される。これらの工程により、周縁部１２０ｓの一部にポイントシール部Ｐを設けながら、リチウムイオン電池本体１２２を包装容器１２０内部に密封収納することができる。
【００２６】
なお、図７（ｃ）に示すように、第１工程に用いる第１ヒートシールバー１４０の押圧面１４０ａの一部に押圧方向に向かって突出する突起部１４１を形成することにより、押圧面１４０ａにおいて、第１工程を行い、突起部１４１において、第２工程を行なうことで、一度の押圧加熱工程により、第１工程及び第２工程を同時に行うことができる。これにより、対向する第１熱接着性樹脂層１１５ｂが熱接着した周縁部１２０ｓの一部に、ポイントシール部Ｐを効率よく形成することができる。なお、上記説明に置いて、周縁部１２０ｓの一辺のみを熱接着する方法を説明したが、熱接着する周縁部１２０ｓの形状に応じてヒートシールバーを作製し、全ての辺を一度に熱接着することも可能である。
【００２７】
次に、多層フィルム１１０を構成する各層について説明する。第２熱接着性樹脂層１１５ａは第１熱接着性樹脂層１１５ｂより融点の高い樹脂で構成されており、アルミニウム箔層１１２と第１熱接着性樹脂層１１５ｂとを安定して接着するために酸変性ポリプロピレンが好適に用いられる。また、第１熱接着性樹脂層１１５ｂに用いる樹脂種により適宜選択して用いる必要があり、酸変性ポリプロピレン以外の酸変性ポリオレフィン樹脂を用いる場合、不飽和カルボン酸でグラフト変性したポリオレフィン樹脂、エチレンないしプロピレンとアクリル酸、または、メタクリル酸との共重合体、あるいは、金属架橋ポリオレフィン樹脂等があり、必要に応じてブテン成分、エチレン−プロピレン−ブテン共重合体、非晶質のエチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−α−オレフィン共重合体等を５％以上添加してもよい。
【００２８】
また、酸変性ポリプロピレンを用いる場合、
（１）ビガット軟化点１１５℃以上、融点１５０℃以上のホモタイプ、
（２）ビガット軟化点１０５℃以上、融点１３０℃以上のエチレンープロピレンとの共重合体（ランダム共重合タイプ）
（３）融点１１０℃以上である不飽和カルボン酸を用い酸変性重合した単体又はブレンド物等を用いることができる。
【００２９】
第１熱接着性樹脂層１１５ｂは、ポリプロピレンが好適に用いられるが、ポリプロピレン以外にも熱接着性を有するポリオレフィンを用いることができる。例えば、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレンの単層または多層、または、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレンのブレンド樹脂を使用することができる。また、ポリプロピレンには、ランダムプロピレン、ホモプロピレン、ブロックプロピレン等各タイプに分けることができる。
【００３０】
また、上記各タイプのポリプロピレン、すなわち、ランダムポリプロピレン、ホモポリプロピレン、ブロックポリプロピレンには、低結晶性のエチレンーブテン共重合体、低結晶性のプロピレンーブテン共重合体、エチレンとブテンとプロピレンの３成分共重合体からなるターポリマー、シリカ、ゼオライト、アクリル樹脂ビーズ等のアンチブロッキング剤（ＡＢ剤）、脂肪酸アマイド系のスリップ剤等を添加してもよい。また、上記各タイプのポリプロピレン層を適時組み合わせて多層化してもよい。
【００３１】
金属箔層１１２は、外部からリチウムイオン電池１２１の内部に水蒸気が浸入することを防止するための層で、金属箔層単体のピンホール、及び加工適性（パウチ化、エンボス成形性）を安定化し、かつ耐ピンホール性をもたせるために厚さ１５μｍ以上のアルミニウムを用いる。
【００３２】
また、ピンホールの発生を改善し、リチウムイオン電池の外装体のタイプをエンボスタイプとする場合、エンボス成形におけるクラックなどの発生のないものとするために、金属箔層１１２として用いるアルミニウムの材質を、鉄含有量が０．３〜９．０重量％、好ましくは０．７〜２．０重量％とすることが望ましい。
【００３３】
これによって、鉄を含有していないアルミニウムと比較して、アルミニウムの展延性がよく、外装体として折り曲げによるピンホールの発生が少なくなり、包装材料をエンボス成形する時に側壁を容易に形成することができる。なお、鉄含有量が、０．３重量％未満の場合は、ピンホールの発生の防止、エンボス成形性の改善等の効果が認められず、アルミニウムの鉄含有量が９．０重量％を超える場合は、アルミニウムとしての柔軟性が阻害され、包装材料として製袋性が悪くなる。
【００３４】
また、冷間圧延で製造されるアルミニウムは焼きなまし（いわゆる焼鈍処理）条件でその柔軟性・腰の強さ・硬さが変化するが、本発明において用いるアルミニウムは焼きなましをしていない硬質処理品より、多少または完全に焼きなまし処理をした軟質傾向にあるアルミニウムがよい。
【００３５】
基材層１１１は、延伸ポリエステルまたはナイロンフィルムを用いることができ、ポリエステル樹脂としては、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、共重合ポリエステル、ポリカーボネート等が挙げられる。またナイロンとしては、ポリアミド樹脂、すなわち、ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン６とナイロン６，６との共重合体、ナイロン６，１０、ポリメタキシリレンアジパミド（ＭＸＤ６）等が挙げられる。
【００３６】
また、基材層１１１は耐ピンホール性および電池の外装体とした時の絶縁性を向上させるために、ポリエステルフィルム又はナイロンフィルムの他、異なる材質のフィルムを積層化することも可能である。
【００３７】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１１０、  ２１０                      多層フィルム
１１１、  ２１１                      基材層
１１２、  ２１２                      金属箔層
１１５ａ                              第１熱接着性樹脂層
１１５ｂ                              第２熱接着性樹脂層
１２０、  ２２０                      電気化学セル用包装容器（包装容器）
１２０ｓ、２２０ｓ                    周縁部
１２０ａ                              蓋部
１２０ｂ                              収納部
１２１、  ２２１                      リチウムイオン電池
１２２、  ２２２                      リチウムイオン電池本体
１２４、  ２２４                      金属端子
１４０                                第１ヒートシールバー
１４０ａ                              押圧面
１４１                                突起部
１５０                                第２ヒートシールバー
【図１】
0005565178.tif 000002
【図２】
0005565178.tif 000003
【図３】
0005565178.tif 000004
【図４】
0005565178.tif 000005
【図５】
0005565178.tif 000006
【図６】
0005565178.tif 000007
【図７（ａ）】
0005565178.tif 000008
【図７（ｂ）】
0005565178.tif 000009
【図７（ｃ）】
0005565178.tif 000010
【図８】
0005565178.tif 000011
【図９】
0005565178.tif 000012