(57)【要約】  本発明は、最外層、バリア層、および最内層から構成された積層体を備えた電池用包装材において、前記包装材に、放熱性のみならず、滑り性、難燃性、印刷性などの性能を付与するために、炭素素材、または炭素素材とバインダー樹脂との混合物からなる追加放熱層が形成された電池用包装材に関するものである。また、本発明は、前記層の少なくとも１層以上に炭素素材が含有されている、放熱機能を含む電池用包装材に関するものである。
2014527687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性樹脂の最外層、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含有するバリア層、および熱可塑性樹脂の最内層を含むパウチ型電池用包装材であって、
前記電池用包装材は、前記最外層、前記バリア層、および前記最内層からなる群より選択された少なくとも１つ以上の構成層に炭素素材が添加された放熱層、または炭素素材とバインダー樹脂とを含有する別の追加放熱層を含むことを特徴とする、電池用包装材。
【請求項２】
前記炭素素材は、黒鉛、ＣＮＴ、ＳＷＮＴ、グラフェン、および活性炭素繊維からなる群より選択された１種以上の炭素素材であることを特徴とする、請求項１に記載の電池用包装材。
【請求項３】
前記構成層に炭素素材が添加された放熱層の総組成物１００重量％に対して、１〜４０重量％で炭素素材が含まれることを特徴とする、請求項１に記載の電池用包装材。
【請求項４】
前記追加放熱層は、塗布、スプレー、またはロール圧着の方法で形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の電池用包装材。
【請求項５】
前記追加放熱層のバインダー樹脂は、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、およびポリオレフィン系樹脂からなる群より選択された１種以上の樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載の電池用包装材。
【請求項６】
前記追加放熱層の厚さは、１μｍ〜１０μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の電池用包装材。
【請求項７】
前記追加放熱層は、電池用包装材の最外層上部、前記最外層と前記バリア層との間、および前記バリア層と前記最内層との間からなる群より選択された１つ以上の位置に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の電池用包装材。
【請求項８】
前記電池用包装材が順次に積層された最外層、接着剤層、バリア層、耐電解液層、および最内層を含み、
前記追加放熱層は、前記最外層上部、前記最外層と前記接着剤層との間、前記接着剤層と前記バリア層との間、前記バリア層と前記耐電解液層との間、および前記耐電解液層と前記最内層との間からなる群より選択された１つ以上の位置に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の電池用包装材。
【請求項９】
前記電池用包装材が順次に積層された最外層、接着剤層、第１化成処理層、バリア層、第２化成処理層、耐電解液層、および最内層を含み、
前記別の追加放熱層は、前記最外層上部、前記最外層と前記接着剤層との間、前記接着剤層と前記第１化成処理層との間、前記第１化成処理層と前記バリア層との間、前記バリア層と前記第２化成処理層との間、前記第２化成処理層と前記耐電解液層との間、および前記耐電解液層と前記最内層との間からなる群より選択された１つ以上の位置に形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の電池用包装材。
【請求項１０】
前記化成処理層は、陽極酸化処理で形成された酸化アルミニウム被膜層、電解メッキ層、無電解メッキ層、クロメート層、ベーマイト層、またはリン酸塩処理層であることを特徴とする、請求項９に記載の電池用包装材。
【請求項１１】
前記酸化アルミニウム被膜層は、前記バリア層の表面に陽極酸化処理で形成された、厚さ０．２μｍ〜１０μｍおよび粒径１ｎｍ〜１，０００ｎｍの気孔を有することを特徴とする、請求項１０に記載の電池用包装材。
【請求項１２】
前記最外層の耐熱性樹脂は、延伸ポリエステル系樹脂、延伸ポリアミド系樹脂、またはこれらの混合樹脂を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電池用包装材。
【請求項１３】
前記最内層の熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリブチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、およびこれらの混合物からなる群より選択された１種以上の樹脂を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電池用包装材。
【請求項１４】
前記耐電解液層は、１μｍ〜１０μｍの厚さを有し、ポリオレフィン系樹脂を含むことを特徴とする、請求項９に記載の電池用包装材。
【請求項１５】
前記バリア層は、１５μｍ〜２００μｍの厚さを有し、延伸率が１５％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の電池用包装材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱特性を有する電池用包装材に関するものであって、より詳細には、包装材の少なくとも１つ以上の構成層に炭素素材が添加された放熱層、または炭素素材とバインダー樹脂とを含有する別の追加放熱層を含む電池用包装材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は液体電解質を使用するため、リチウムイオン二次電池は、電解液が漏出するのを防止し、爆発の危険性を低減させるために、アルミニウム缶を包装材料として使用する。したがって、リチウムイオン二次電池は、包装材料として使用されるアルミニウム缶によって重量が重く体積が大きくならざるを得ず、このようなアルミニウム缶を使用するとしても、イオン状態の液体電解質を使用するため、爆発の危険がつきまとっていて、安全性が低いという欠点があった。そのため、かかる安全性の向上と、体積を低減させながらエネルギー密度をより高めることとを目的とした、企業の研究開発が相次いでいる。
【０００３】
最近、このようなリチウムイオン二次電池の欠点を改善補完した電池として、リチウムポリマー二次電池が開発されている。リチウムポリマー二次電池は、外装材をパウチ形態にすることができるため電池を軽量化することができ、これにより、電池を生産する時、生産コストを節減することができ、電池の形状を多様にすることができるため製品競争力をさらに高めることができる。リチウムポリマー二次電池は、包装材としてラミネートパウチを使用するため、リチウムポリマー二次電池を薄型化することができる。このようなポリマー電池は、ノートパソコン、携帯端末装置（携帯電話、ＰＤＡなど）、ビデオカメラ、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などに用いられる。
【０００４】
従来の電池包装材の場合、小型電池にのみ適用されてきたため、電池自体で発生する熱による問題が無視できる水準であったが、電池の応用分野が拡大し、電池の大きさが大きくなるにつれ、電池から発生する熱の影響、および電池の表面積が大きくなることによる外部からの熱の影響が大きくなり、電池の安定性にかかる問題が生じている。
【０００５】
既存の電池外包装材の場合、包装材はポリエステル系樹脂またはポリアミド系樹脂からなる基材フィルム／アルミニウム合金材質のバリア層／ポリオレフィン系樹脂の最内層から構成されている。
【０００６】
韓国公開特許第２００８−００７８１６０号公報の場合、電池の内部温度および外部温度の変化に伴い包装材の色が変色することによって、その危険性を知らせる目的があるものの、実際に異常な温度に晒された時、熱を遮断または排出できる機能がなく、危険を遅らせる、或いは抑制するのに限界がある。
【０００７】
韓国公開特許第２００６−００３４１３０号公報および特許第４５４１９６１号公報で記載している放熱層、金属層、ポリプロピレン層による構成の包装材の場合、３年以上にわたって、耐久性、耐候性、機械的強度、耐食性などの、包装材としての長期信頼性物性を確保しなければならない状況で、アルミニウムの機能性塗布層、酸素、水分に対するバリア層、機械的強度を補強するフィルム層などが備えられておらず、包装材として限界があると思われ、一定の広さおよび深さを有する延伸作業が並行する時、包装材の内外面に摩擦係数に影響を与えることができる機能性添加剤がないため、広い範囲の延伸作業を行うのに限界があり得る。電池は、その大きさが多様化し、応用範囲が拡大している状況にあり、前記危険要素を低減させることができる多機能包装材が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国公開特許第２００８−００７８１６０号公報
【特許文献２】韓国公開特許第２００６−００３４１３０号公報
【特許文献３】特許第４５４１９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明では、広範囲な研究を行った結果、リチウム二次電池や携帯用蓄電池などのポリマー電池内部の異常反応による過充電や、内部短絡による電池内部の温度の急激な上昇、または高温の外部環境に晒された時、炭素素材が電池包装材の熱を分散させることによって、電池内部の温度上昇を一次的に遅らせること、および抑制することができることを見出し、本発明はこれに基づいて完成した。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、成形性および耐薬品性に優れているだけでなく、特に放熱特性に優れているため、電池の安定性および信頼性を確保することができるポリマー電池用包装材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は、耐熱性樹脂の最外層、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含有するバリア層、および熱可塑性樹脂の最内層を含むパウチ型電池用包装材であって、前記電池用包装材は、前記包装材の少なくとも１つ以上の構成層に炭素素材が添加された放熱層、または炭素素材とバインダー樹脂とを含有する別の追加放熱層を含むパウチ型電池用包装材に関するものである。
【００１２】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００１３】
本発明は、最外層、バリア層、および最内層から構成された積層体を備える電池用包装材において、前記包装材に、放熱性のみならず、滑り性、難燃性、印刷性などの性能を付与するために、前記構成層に炭素素材を添加するか、または炭素素材とバインダー樹脂とを含有する別の追加放熱層を含む電池用包装材に関するものである。
【００１４】
本発明に使用される炭素素材は、黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）、ＣＮＴ（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ）、ＳＷＮＴ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｗａｌｌｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅ）、グラフェン（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）、および活性炭素繊維（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ−ＡＣＦ）からなる群より１つ以上選択される。
【００１５】
本発明の一例において、前記放熱層は別個の層として追加されるのではなく、包装材の構成層のうちの１つ以上の層に炭素素材を添加剤として添加して製造することができる。前記放熱層を別個の層として追加する場合には、塗布、スプレー、またはロール圧着の方法で形成することができ、既存の層に炭素素材を添加して製造する場合には、層構成成分と共に合成され、または混合工程で添加されるとよい。
【００１６】
図８を参照すれば、本発明にかかる電池用包装材は、最外層２２、接着剤層２３、第１化成処理層２４、バリア層２５、第２化成処理層２６、耐電解液層２７、および最内層２８が順次に積層された構造を有し、前記最外層２２、接着剤層２３、第１化成処理層２４、バリア層２５、第２化成処理層２６、耐電解液層２７、および／または最内層２８に炭素素材（または放熱素材）が添加され、放熱特性を付与したものである。
【００１７】
この場合、前記炭素素材の含有量は、各層に対して１〜４０重量％で、より好ましくは５重量％〜１０重量％で含まれるとよい。１重量％未満で添加される場合、炭素粒子間の接触間隔が遠くなるため、熱伝達機能を発揮することができず、４０重量％を超えて投入されると、それぞれの層が持っている固有の機能が低下するという欠点がある。また、前記炭素素材の物性、例えば、ＭＦＲ（ｍｅｌｔ  ｆｌｏｗ  ｒａｔｅ）、および密度など、に対して炭素粒子の濃淡が発生して機能が低下し得る部分を最小化するような含有量をより好ましい範囲に選定することができる。
【００１８】
本発明の一例において、包装材の構成層のうちの１つ以上の層に炭素素材を添加し、放熱性能が付与された包装材を製造することができる。一例として、包装材の各構成層に使用される原料と炭素素材を予備混合することによって得ることができる。予備混合とは、ＰＶＣ、ＰＰ、ＰＥ、ＰＳ、ＡＢＳ、ＰＣなどのプラスチック樹脂を用いて、押出、射出成形時に粉状の添加剤を使用する際の問題点、つまり、混練性が悪くなって分散不良が発生する問題などを解決するために、基本樹脂に添加剤を高濃度に濃縮して分散させ、原料を製造する方法である。製造された予備混合原料を用いて、それぞれの製造方法（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ｃｏａｔｉｎｇ、ｃａｓｔ  ｆｉｌｍ、Ｂｌｏｗｎ  Ｆｉｌｍなど）でフィルムを製造すれば良い。
【００１９】
放熱性接着剤層は、使用される接着剤の原料（主剤、硬化剤）と炭素素材、溶剤を配合し、混合作業により十分に分散させた後、被着剤に塗布、乾燥工程を経て製造することができる。
【００２０】
放熱機能を有する化成処理層および耐電解液層の製造は、接着剤層と同様の方法で当該原料に炭素素材を均一に分散させ、塗布、乾燥工程により確保することができる。
【００２１】
前記包装材に放熱層が別の追加層として含まれる場合には、前記放熱層に含まれるバインダー樹脂は、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、およびポリオレフィン系樹脂からなる群より選択された１種以上の樹脂である。前記追加放熱層の厚さは、１〜１０μｍ、より好ましくは１〜５μｍであるとよい。放熱性能および製品の特性の観点から１〜１０μｍが好ましく、この時、１μｍ未満であれば、放熱性能が低下し、１０μｍを超えると、曲げた時に層が割れてしまう傾向がある。
【００２２】
前記追加放熱層は、電池用包装材の最外層上部、前記最外層とバリア層との間、およびバリア層と最内層との間からなる群より選択された１つ以上の位置に形成されるとよい。
【００２３】
本発明の他の例において、前記電池用包装材が順次に積層された最外層、接着剤層、バリア層、耐電解液層、および最内層を含み、前記追加放熱層は、前記最外層上部、前記最外層と前記接着剤層との間、前記接着剤層と前記バリア層との間、前記バリア層と前記耐電解液層との間、および前記耐電解液層と前記最内層との間からなる群より選択された１つ以上の位置に形成されるとよい。
【００２４】
また、電池用包装材が順次に積層された最外層、接着剤層、第１化成処理層、バリア層、第２化成処理層、耐電解液層、および最内層を含み、前記別の追加放熱層は、前記最外層上部、前記最外層と前記接着剤層との間、前記接着剤層と前記第１化成処理層との間、前記第１化成処理層と前記バリア層との間、前記バリア層と前記第２化成処理層との間、前記第２化成処理層と前記耐電解液層との間、および前記耐電解液層と前記最内層との間からなる群より選択された１つ以上の位置に形成されるとよい。
【００２５】
前記バリア層の表面に形成される化成処理層は、陽極酸化処理による酸化アルミニウム被膜層、電解メッキ層、無電解メッキ層、クロメート層、ベーマイト層、またはリン酸塩処理層であるとよい。
【００２６】
陽極酸化処理による酸化アルミニウム被膜層は、バリア層の少なくとも片方の表面に陽極酸化処理（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）で形成された多孔性酸化アルミニウム被膜であるとよく、好ましくは、前記被膜層は、厚さ０．２μｍ〜１０μｍ、気孔粒径１ｎｍ〜１，０００ｎｍの気孔を有し、比表面積は０．５ｍ２／ｇ〜１００ｍ２／ｇの範囲である。陽極酸化処理は、当業界で知られた硫酸法、水酸法、クロム酸法、リン酸法またはホウ酸法などの方法が多様に使用できる。例えば、陽極酸化処理は、硫酸、クロム酸、ホウ酸、シュウ酸、またはこれらの混合物を含む、約１０℃〜３０℃の電解質溶液を用いて、０．５Ａ／ｄｍ２〜５０Ａ／ｄｍ２の電流密度で反応が行われるとよく、前記工程は、約５秒から６０分程度行うことができる。このように処理された酸化被膜層は、多孔性の酸化物（Ａｌ２Ｏ３）層であって、それによりバリア層の固有の機能と共に、電気絶縁性、耐酸性、金属接着性、耐摩耗性などが向上する。
【００２７】
本発明の耐電解液層１７は、バリア層１５と最内層１８との間に配される、接着が容易な接着性樹脂で、電解液に対して耐薬品性を有する。通常、ポリオレフィン系樹脂であるポリプロピレン系またはポリエチレン系樹脂を使用するが、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系、フェノール系樹脂などのような樹脂を用いることもある。本発明の耐電解液層１７は、１〜１０μｍの厚さの方が、優れた接着力、塗布層の柔軟性、生産性の面で好ましく、塗布方法は、スプレー、ロールコーティングなどのような方法を使用する。
【００２８】
本発明にかかる電池用包装材の具体例は、図１に示されているように、放熱層１１、最外層１２、接着剤層１３、第１化成処理層１４、バリア層１５、第２化成処理層１６、耐電解液層１７、および最内層１８が順次に積層された構造を有する。
【００２９】
本発明にかかる電池用包装材の他の形態は、図２に示されているように、最外層１２、放熱層１１、接着剤層１３、第１化成処理層１４、バリア層１５、第２化成処理層１６、耐電解液層１７、および最内層１８が順次に積層された構造を有する。
【００３０】
本発明にかかる電池用包装材のさらに他の形態は、図３に示されているように、最外層１２、接着剤層１３、放熱層１１、第１化成処理層１４、バリア層１５、第２化成処理層１６、耐電解液層１７、および最内層１８が順次に積層された構造を有する。
【００３１】
本発明にかかる電池用包装材のさらに他の形態は、図４に示されているように、最外層１２、接着剤層１３、第１化成処理層１４、放熱層１１、バリア層１５、第２化成処理層１６、耐電解液層１７、および最内層１８が順次に積層された構造を有する。
【００３２】
本発明にかかる電池用包装材のさらに他の形態は、図５に示されているように、最外層１２、接着剤層１３、第１化成処理層１４、バリア層１５、放熱層１１、第２化成処理層１６、耐電解液層１７、および最内層１８が順次に積層された構造を有する。
【００３３】
本発明にかかる電池用包装材のさらに他の形態は、図６に示されているように、最外層１２、接着剤層１３、第１化成処理層１４、バリア層１５、第２化成処理層１６、放熱層１１、耐電解液層１７、および最内層１８が順次に積層された構造を有する。
【００３４】
本発明にかかる電池用包装材のさらに他の形態は、図７に示されているように、最外層１２、接着剤層１３、第１化成処理層１４、バリア層１５、第２化成処理層１６、耐電解液層１７、放熱層１１、および最内層１８が順次に積層された構造を有する。
【００３５】
本発明において、最外層１２、バリア層１５、および最内層１８は、電池用包装材分野で知られたすべての成分を含むことができるが、前記最外層１２は、包装材の耐候性、耐薬品性、成形性などを勘案して、延伸ポリエステル系樹脂または延伸ポリアミド系樹脂からなるものがより好ましい。
【００３６】
前記ポリエステル系樹脂の例としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、共重合ポリエステル、またはポリカーボネート（ＰＣ）フィルムなどがあり、前記二軸延伸されたポリアミド系樹脂として、ナイロン（ｎｙｌｏｎ）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、およびポリメタキシリレンアジパミド（ＭＸＤ６）などからなる群より１つ以上選択された成分で、単一または複合層を構成することができる。また、耐熱性、耐候性、耐薬品性が改善されたポリオレフィン系樹脂があれば、それを適用して層を構成しても構わない。
【００３７】
前記最外層１２は、ドライラミネーション、押出ラミネーションなどの方法でバリア層１５と接着される。
【００３８】
前記最内層の熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリブチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、およびこれらの混合物からなる群より選択された１種以上の樹脂を含む。
【００３９】
前記バリア層１５は、外部からリチウム電池の内部に、特に水蒸気が侵入するのを防止するための層で、バリア層単体のピンホールを低減し、加工適性（パウチ化、エンボス形成）を安定化し、また、耐ピンホール特性を持たせるために、厚さ約１５μｍ以上のアルミニウム、ニッケルなどの金属、または無機化合物、例えば、酸化ケイ素、アルミナなどが挙げられるが、バリア層１５としては、厚さが１５μｍ〜２００μｍのアルミニウム膜が好ましい。
【００４０】
前記バリア層１５は、鉄を含有しているアルミニウムの方が絶縁性が良く、積層剤として曲げによるピンホールの発生が少なくなり、エンボスタイプの外装体を成形する時に側壁の形成も容易にできることが知られている。アルミニウムの成形性は伸び率に左右するため、物理的方法、アルミニウム以外の添加成分の調節を通した方法などにより、伸び率が向上した材質を使用することが好ましい。したがって、前記バリア層１５として、アルミニウムの厚さが約２０μｍ以上の時、延伸率が１５％以上の材質が好ましい。
【００４１】
本発明において、前記最内層１８は、ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリブチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、およびこれらの混合物からなる群より選択され、前記成分が個別の層として構成された多層から形成されてもよい。層形成方法は、ナノ（ｎａｎｏ）押出、共押出、タンデム（ｔａｎｄｅｍ）押出、ラミネーション方法を用いることができ、厚さは１０μｍ〜１００μｍの範囲が、優れた熱融着性、電気絶縁性、遮断性確保の面で好ましい。前記最内層１８は、機能によって、ＰＥＴ、ポリオレフィンフィルム、ナイロンなどのようなフィルムを用いた複合層から構成しても構わない。同時に、バリア層１５と最内層１８との接着力を向上させるために、オゾン処理、プラズマ処理、ガンマ線処理、熱処理などの方法も使用可能である。
【００４２】
一方、本発明において、接着剤層１３としては、耐熱性に優れた接着剤を使用することが好ましく、種類としては、ポリウレタン系接着剤、好ましくは、ウレタンベース（Ｂａｓｅ）２液型接着剤が用いられて貼り合わされたことを特徴とする。電池の内外部環境によって高温が発生する時、耐熱性が弱い接着剤の場合、最外層１２とバリア層１５とが分離される現象が発生するため、耐熱性に優れた接着剤を使用するのである。一般に、前記接着剤の耐熱性は、約１５０℃で約５分以上経過した後にも層分離が発生してはならない。層形成方法は、グラビアコーティング、スプレーなどのロールコーティング方法を用いることができ、厚さは１μｍ〜５μｍの範囲が、優れた接着力および生産性の面から好ましい。
【００４３】
一方、本発明により、放熱層に滑剤を添加することにより、フィルムとフィルム、又はフィルムと成形機との摩擦力を低減させることによって、放熱機能のみならず、滑り性を確保することができる。前記滑剤は、金属石鹸、脂肪酸とその誘導体、脂肪酸アミド、高級アルコール、フッ素−ウレタン高分子、シリコーン、シロキサン、シラン、ワックス系、ステアリン酸モノマーなどを含み、滑り性を付与する物質であれば、特に制限なく使用可能である。また、放熱層に延伸性が良好なアルミニウムを使用することで、厚みが厚い成形に伴う延伸性の問題を解決することによって、優れた成形性を備えた包装材を製造することができる。また、最外層にポリエステル系樹脂を使用することによって、有機溶剤、酸、アルカリ、電解液などの薬品に優れた包装材が製造可能である。
【発明の効果】
【００４４】
前述のように、本発明は、電池内部の温度が急激に上昇または高温の外部環境に晒された時、電池内部の温度上昇を一次的に遅らせ、また抑制する、放熱特性に優れていて、電池の安定性および信頼性を確保することができる効果がある。同時に、本発明にかかる電池用包装材は、成形性および耐薬品性に優れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明により放熱層を有する電池用包装材の積層構造の一実施形態を示した概略図である。
【図２】本発明により放熱層を有する電池用包装材の積層構造の他の実施形態を示した概略図である。
【図３】本発明により放熱層を有する電池用包装材の積層構造のさらに他の実施形態を示した概略図である。
【図４】本発明により放熱層を有する電池用包装材の積層構造のさらに他の実施形態を示した概略図である。
【図５】本発明により放熱層を有する電池用包装材の積層構造のさらに他の実施形態を示した概略図である。
【図６】本発明により放熱層を有する電池用包装材の積層構造のさらに他の実施形態を示した概略図である。
【図７】本発明により放熱層を有する電池用包装材の積層構造のさらに他の実施形態を示した概略図である。
【図８】本発明により炭素素材が添加された電池用包装材の積層構造の一実施形態を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
［実施例］
以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明するが、下記の例に本発明の範疇が限定されるのではない。
【００４７】
＜実施例１＞  炭素素材の黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）、ＣＮＴ（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ）、ＳＷＮＴ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｗａｌｌｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅ）、グラフェン（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）、および活性炭素繊維（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ−ＡＣＦ）でそれぞれ形成された放熱層がある、図１のような構造を有する包装材を用意した。放熱層の厚さは約５μｍとし、放熱層は包装材の最外層の上に形成した。
【００４８】
包装材の最外層はＰＥＴ（約６μｍ）／Ｏ−ナイロン（約１５μｍ）からなり、接着剤層はウレタンベース２液型接着剤約３μｍを使用し、バリア層としては約４０μｍの厚さを有する脱脂処理した軟質アルミ箔を、硫酸を含む約２０℃の電解質溶液を用いて、２０Ａ／ｄｍ２の電流密度で約１０分間反応させる陽極酸化処理により、アルミニウムの両表面に約１μｍの厚さを有する酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の被膜を形成した酸化アルミニウム形成軟質アルミ箔を使用した。耐電解液層にポリプロピレン樹脂（約５μｍ）を使用し、最内層はエチレン含有ポリプロピレン樹脂（約８０μｍ）を使用した。
【００４９】
前記それぞれの層は、ロールコーティング、又は溶融押出法で積層させ、電池用包装材を製造した。
【００５０】
各包装材の一定部分を約９０℃に加熱し、約１時間が経過する間、試料の温度値を熱画像カメラを用いて測定し、その結果を下記の表１に記載した。
【００５１】
【表１】
2014527687.tif 000003
【００５２】
＜実施例２＞
前記実施例１において、約５μｍの放熱層の厚さを下記の表２に記載された放熱層の層厚さに変更したことを除いては、実質的に同様の方法で実施した。
【００５３】
放熱層の厚さ別放熱性能は、各包装材の一定部分を約９０℃に加熱し、約１時間が経過した後、試料の温度値を熱画像カメラを用いて測定し、その結果を下記の表２に記載した。
【００５４】
【表２】
2014527687.tif 000004
【００５５】
前記表１および表２から分かるように、それぞれの炭素素材に放熱性能があることを確認することができ、特に厚さを１０μｍまで増加させた結果、放熱性能がより上昇することを確認することができる。本発明は、電池内部の温度が急激に上昇または高温の外部環境に晒された時、電池内部の温度上昇を一次的に遅らせ、また抑制する、放熱特性を確保することができる。
【００５６】
＜実施例３＞
前記実施例１において、バリア層の両面に陽極酸化処理を行って酸化アルミニウム被膜を形成する代わりに、化成処理をベーマイト処理およびクロメート処理方法で行うことを除いては、実質的に同様の方法で実施し、炭素素材は黒鉛を使用し、放熱層の厚さは約５μｍとし、放熱層は包装材の最外層の上に形成して、図１のような構造を有する包装材を製造した。
【００５７】
具体的には、ベーマイト処理は、重量比６：１で混合された７％硫酸アルミニウム溶液および２５％アンモニア水の混合液を用いて、ｐＨ４を維持した。溶液は１８０℃を維持し、アルミ箔を２時間含浸して製造した。
【００５８】
クロメート処理は、ｐＨ４の固形分１０％の３価クロメート溶液を用いて、５０℃の条件下で１０分間アルミ箔を含浸して処理を行った。
【００５９】
前記包装材の放熱有無の確認は、最外層の一定部分を約９０℃に加熱し、約１時間が経過する間、試料の温度値を熱画像カメラを用いて測定し、その結果を下記の表３に記載した。
【００６０】
前記製造された包装材の試片（５×５ｃｍ）に対して最内層とアルミニウムのピール（Ｐｅｅｌ）テスト方法で接着力の試験を行い、その結果を下記の表３に記載した。
【００６１】
【表３】
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【００６２】
＜実施例４＞
本実施例では、炭素素材を、包装材を構成する各構成層に直接添加して放熱特性を有する構成層を製造し、電池用包装材を製造した。本実施例では、最外層／接着剤層／第１化成処理層／バリア層／第２化成処理層／耐電解液層／最内層から構成された電池用包装材であって、各構成層は、実施例１と同じ物質で同じ厚さに製造した。下記の表４に記載されたように放熱層の構成が異なる３種類の包装材を製造した。炭素素材が添加された構成層には、黒鉛を各層の主原料対比５重量％で添加した。
【００６３】
放熱性最外層および最内層は、各構成層に使用される樹脂と炭素素材を予備混合することによって得ることができる。製造された予備混合原料を用いて、それぞれの製造方法（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ  ｃｏａｔｉｎｇ、ｃａｓｔ  ｆｉｌｍ、Ｂｌｏｗｎ  Ｆｉｌｍ）でフィルムを製造した。
【００６４】
放熱性接着剤層は、ウレタンベース２液型接着剤と炭素素材、溶剤を重量比１０：１：０．３：１５で配合し、機械的撹拌機で３０分間混合作業を行って十分に分散させた後、被着剤にグラビアコーティング法で塗布し、６０℃で１分間熱風乾燥した。化成処理層または酸化アルミニウム被膜層および耐電解液層の製造は、接着剤層と同様の方法で当該原料に炭素素材をＭｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｔｉｒｒｅｒで３０分間均一に分散させ、含浸法で塗布し、１７０℃で１分間熱風乾燥して製造した。耐電解液層は、原料樹脂と炭素素材とを機械的撹拌機で３０分撹拌して混合し、グラビアコーティング法で被着剤に塗布し、１７０℃で１分間熱風乾燥した。
【００６５】
熱有無の確認は、最外層の一定部分を約９０℃に加熱し、約１時間が経過する間、試料の温度値を熱画像カメラを用いて測定し、その結果を下記の表４に記載した。
【００６６】
【表４】
2014527687.tif 000006
【００６７】
＜実施例５＞
実施例４の放熱特性を有する構成層の製造において、最外層にのみ炭素素材を含む包装材Ｄの製造方法と実質的に同様に製造し、ただし、実施例４において、最外層の原料対比黒鉛の添加量が５重量％で使用される代わりに、０．５重量％、１０重量％、および４５重量％で添加して最外層を製造し、これを含む電池用包装材を製造した。
【００６８】
放熱有無の確認は、最外層の一定部分を約９０℃に加熱し、約１時間が経過する間、試料の温度値を熱画像カメラを用いて測定し、その結果を下記の表５に記載した。
【００６９】
【表５】
2014527687.tif 000007
【符号の説明】
【００７０】
１０  包装材
１１  放熱層
１２、２２  最外層
１３、２３  接着剤層
１４、２４  第１化成処理層
１５、２５  バリア層
１６、２６  第２化成処理層
１７、２７  耐電解液層
１８、２８  最内層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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