(57)【要約】【課題】  金属箔にシーラントを積層したラミネートフィルムと金属導体とを接合する際に、金属箔と金属導体とのショートを防止する。【解決手段】  金属箔１１ａにシーラント１１ｂを積層したラミネートフィルム１１と金属導体１２との間に介在され、熱シールによりラミネートフィルム１１と前記金属導体１２とを接合する絶縁用シールフィルム１であって、金属導体１２と接合される側の表層に、酸変性ポリオレフィン樹脂からなる接着層２を備え、ラミネートフィルム１１と接合される側の表層に、該ラミネートフィルム１１の前記シーラント１１ｂと熱シール可能な樹脂からなる融着用樹脂層４を備え、接着層２と融着用樹脂層４との間に、超高分子量ポリエチレンを主体とする樹脂からなる中間層３が設けられたことを特徴とする絶縁用シールフィルム１を用いて、ラミネートフィルム１１と金属導体１２とを熱シールする。【選択図】  図２
2005116270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔にシーラントを積層したラミネートフィルムと金属導体との間に介在され、熱シールにより前記ラミネートフィルムと前記金属導体とを接合する絶縁用シールフィルムであって、
前記金属導体と接合される側の表層に、酸変性ポリオレフィン樹脂からなる接着層を備えるとともに、前記ラミネートフィルムと接合される側の表層に、該ラミネートフィルムの前記シーラントと熱シール可能な樹脂からなる融着用樹脂層を備え、
前記接着層と前記融着用樹脂層との間に、超高分子量ポリエチレンを主体とする樹脂からなる中間層が設けられたことを特徴とする絶縁用シールフィルム。
【請求項２】
前記超高分子量ポリエチレンの粘度平均分子量が１００万以上であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁用シールフィルム。
【請求項３】
前記接着層および前記融着用樹脂層が直接前記中間層に積層されたことを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁用シールフィルム。
【請求項４】
前記融着用樹脂層が、前記ラミネートフィルムのシーラントを構成する樹脂と同種または同一の樹脂からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の絶縁用シールフィルム。
【請求項５】
前記融着用樹脂層を構成する樹脂が、ポリエチレンまたはポリプロピレンであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の絶縁用シールフィルム。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の絶縁用シールフィルムを介在させて、金属箔にシーラントを積層したラミネートフィルムと金属導体とを熱シールにより接合してなる包装体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属箔にシーラントを積層したラミネートフィルムを、金属導体と接合するために用いられる絶縁用シールフィルムおよびそれを用いた包装体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池、コンデンサー、燃料電池などの電源装置や蓄電器に関し、特に、リチウムイオン電池やポリマー電池等に用いられる筐体（包装容器）は、ラミネートフィルムを利用して、低コストで生産されている。この際、電池等のリード線（タブ）は、ラミネートフィルムの間に挟んで、熱シールにより接合している。しかし、ラミネートフィルムの材料に、水蒸気などの気体を遮断する目的で、アルミ箔等の金属箔が含まれることから、熱シール時の加熱と加圧により、ラミネートフィルムの金属箔を覆うシーラントが流動し、金属箔とリード線とが接触して、ショートするおそれがある。
この問題を解決するため、ポリエチレン系樹脂を電子線照射により架橋化し、シーラントの絶縁性を向上させる方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
また、ラミネートフィルムとリード線との間に接着性フィルムを介在させ、該接着性フィルムの中間層として溶融粘度の高い樹脂を用いることにより、加熱加圧によるリード線との接合の際の絶縁性を向上させる提案もある（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００１−１０２０１６号公報
【特許文献２】特開２００２−２１６７２０号公報
【特許文献３】特開２００３−７２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１、２に記載の方法の場合、絶縁性の効果は高いが、電子線照射による架橋化ポリエチレンは、架橋化の度合の制御が難しく、安定した絶縁性が得にくい。また、ポリプロピレンのように電子線照射により劣化するような樹脂には適用することができない。さらに、電子線照射のための設備が高価であり、投資コストおよびランニングコストの点で利用しにくいという問題がある。
特許文献３に記載の接着性フィルムを用いた場合、溶融粘度の高い樹脂を中間層として用いたとしても、リード線のスリットエッジにバリがある場合には、加熱加圧時に絶縁できず、金属箔とリード線とが接触して、ショートすることを避けることができない。これは、リード線とラミネートフィルムを接合する際に、加熱と加圧により接着性フィルムの樹脂の流動性が高くなり、特に、リード線のスリットエッジにバリが発生している場合には、リード線のバリとラミネートフィルムの金属箔との距離が予想以上に短くなって、接着性フィルムを突き破って接触し、ショートに至るものと考えられる。
【０００４】
従って、本発明が解決しようとする課題は、金属箔にシーラントを積層したラミネートフィルムと金属導体とを接合する際に、金属箔と金属導体とのショートを防止できる絶縁用シールフィルムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明は、金属箔にシーラントを積層したラミネートフィルムと金属導体との間に介在され、熱シールにより前記ラミネートフィルムと前記金属導体とを接合する絶縁用シールフィルムであって、前記金属導体と接合される側の表層に、酸変性ポリオレフィン樹脂からなる接着層を備えるとともに、前記ラミネートフィルムと接合される側の表層に、該ラミネートフィルムの前記シーラントと熱シール可能な樹脂からなる融着用樹脂層を備え、前記接着層と前記融着用樹脂層との間に、超高分子量ポリエチレンを主体とする樹脂からなる中間層が設けられたことを特徴とする絶縁用シールフィルムを提供する。
この絶縁用シールフィルムにおいて、前記超高分子量ポリエチレンの粘度平均分子量が１００万以上であることが好ましい。
前記接着層および前記融着用樹脂層は、直接前記中間層に積層されることが好ましい。
前記融着用樹脂層は、前記ラミネートフィルムのシーラントを構成する樹脂と同種または同一の樹脂からなることが好ましい。前記融着用樹脂層を構成する樹脂としては、例えばポリエチレンまたはポリプロピレンを採用することができる。
また、本発明は、上記の絶縁用シールフィルムを介在させて、金属箔にシーラントを積層したラミネートフィルムと金属導体とを熱シールにより接合してなる包装体を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の絶縁用シールフィルムによれば、中間層が超高分子量ポリエチレンからなるので、加熱加圧時の流動性が極めて低く、ラミネートフィルムの金属箔と金属導体との間を確実に絶縁することができる。前記金属導体と接合される接着層が、酸変性ポリオレフィン樹脂からなるので、金属導体との接着性に優れ、絶縁用シールフィルムを金属導体に確実に接着することができる。前記ラミネートフィルムと接合される融着用樹脂層が、ラミネートフィルムのシーラントを構成する樹脂と同種または同一の樹脂からなるので、絶縁用シールフィルムがラミネートフィルムとよく接着する。従って、金属導体を金属箔ラミネートフィルムと確実に接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、実施の形態に基づいて、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の絶縁用シールフィルムの概略構成を示す断面図である。図２は、図１に示す絶縁用シールフィルム１（以下、「絶縁用シールフィルム」を「シールフィルム」と省略することがある）を、ラミネートフィルム１１と金属導体１２との間に介在させて接合した状態を示す断面図である。
【０００８】
図１，図２に示すように、本実施形態例のシールフィルム１は、金属導体１２と接合される側の表層である接着層２と、中間層３と、ラミネートフィルム１１と接合される側の表層である融着用樹脂層４とが、この順序で積層されたものである。
【０００９】
接着層２は、酸変性ポリオレフィン樹脂を主体とする樹脂からなる。酸変性ポリオレフィン樹脂は、ポリオレフィンを酸および／またはその誘導体（エステルや酸無水物、塩など）により変性させた樹脂である。酸変性ポリオレフィン樹脂は、加水分解性がなく、空気中の水分や、電解液の水分（水系電解液の場合）などの水分によって分解しない。
ここでポリオレフィンとは、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）や高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、あるいは直鎖状低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）などのポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＴＰＸ、ポリスチレン（ＰＳ）、またはエチレン−プロピレン共重合体やそれらのアロイ品をいう。また、ポリオレフィンの酸変性には、アクリル酸やメタクリル酸などの不飽和カルボン酸、アクリル酸エチルなどの不飽和カルボン酸エステル、無水マレイン酸などの酸無水物などのモノマーを共重合させる方法、また、不飽和カルボン酸と共重合させたポリオレフィン系ポリマーに、金属水酸化物（水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛など）やアルコキシド、低級脂肪酸塩などを添加することにより、大部分の酸基を中和する方法（アイオノマー）などがある。
酸変性ポリオレフィン樹脂として好適な樹脂の具体例としては、金属架橋ポリエチレン（アイオノマー）、エチレン―アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレン―メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、エチレン―アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、無水マレイン酸変性ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレンなどが挙げられる。
【００１０】
中間層３は、超高分子量ポリエチレンを主体とする樹脂からなる。超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ：Ultra high molecular weight polyethylene）は、平均分子量が１０万以上のポリエチレンであり、溶融粘度が極端に低く、流動性に乏しい。このため、加熱や加圧によっても流動しにくく、シールフィルム１の絶縁性を維持できる。超高分子量ポリエチレンは、三井化学株式会社や三菱化学株式会社などから入手可能であり、商品名としては、ハイゼックスミリオン（三井化学株式会社の登録商標）やミペロン（三井化学株式会社の登録商標、超高分子量ポリエチレンパウダー）などが例示される。
超高分子量ポリエチレンの粘度平均分子量の範囲は、入手しやすさの観点から、１００万以上６００万以下が好ましい。
このようなフィルムは、超高分子量ポリエチレンの切削加工により製造可能である。
超高分子量ポリエチレンフィルムは、例えば、作新工業株式会社のスカイブフィルム（商品名「Ｓａｘｉｎニューライト」、作新工業株式会社の登録商標；粘度平均分子量は１００万以上）として入手可能である。
このほか、中間層３として、超高分子量ポリエチレンのパウダーをポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンと混合して得られる溶融フィルムを用いることができる。この場合、超高分子量ポリエチレンの含有率は４０％以上であることが好ましい。超高分子量ポリエチレンの含有率が４０％未満であると、熱シール時の加熱加圧によって流動性が高くなり、絶縁を維持できないおそれがある。
中間層３の超高分子量ポリエチレンの含有率は高ければ高いほど好ましく、中間層３として純度１００％の超高分子量ポリエチレンのフィルムを用いることができる。また、中間層３の厚みは厚いほど加熱加圧に対して変形や流動を起こしにくく、絶縁を維持する効果が高い。このため、中間層３の厚みは、２０μｍ以上であることが好ましい。但し、厚みが１０００μｍ以上ある場合は、絶縁性能は充分であり、それ以上の向上は期待できず経済的に不利となると共に、熱シール作業が行いにくくなる場合がある。
【００１１】
シールフィルム１の融着用樹脂層４は、ラミネートフィルム１１のシーラント１１ｂを構成する樹脂と熱シール可能な樹脂が用いられる。好ましくは、該シーラント１１ｂを構成する樹脂と同種または同一の樹脂を用いることが好ましい。
本発明においては、電解液などの包装袋に収納される内容品との溶解や反応などの相互作用を防ぐために、融着用樹脂層４は、中間層３上に直接積層されていることが好ましい。従って、融着用樹脂層４の樹脂は、超高分子量ポリエチレンと接着性のある樹脂が好ましい。
ここで、超高分子量ポリエチレンがポリエチレンと良好に融着するのは推定できるとしても、通常はポリエチレンとポリプロピレンとは融着せず、イージーピールとなることが常識である。ところが、驚くべきことに、超高分子量ポリエチレンとポリプロピレンとは良好に融着する。したがって、融着用樹脂層４の樹脂として用いうる樹脂としては、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンから幅広く選択することが可能となる。融着用樹脂層４の樹脂の選定にあたってはラミネートフィルム１１のシーラント１１ｂを構成する樹脂と同種または同一の樹脂を選定すると、高い接合強度が得られるので好ましい。ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィンは、押出ラミネートによりアンカー剤を用いることなく、超高分子量ポリエチレンフィルム（中間層３）上に積層して、接着強度の高い融着用樹脂層４を形成することができる。
【００１２】
例えば、電解液などの包装袋に収納される内容品との溶解や反応などの相互作用を防ぐために、接着層２及び融着用樹脂層４は、中間層３上に直接積層されていることが好ましい。接着層２と中間層３と融着用樹脂層４を積層する方法としては、例えば、原料樹脂を共押出して、インフレーションあるいはキャストにより多層フィルムとする方法が挙げられる。また、中間層３の超高分子量ポリエチレンの含有量が高い場合には、押出ラミネートによる方法を用いることができる。具体的には、中間層３を基材として一方の面に酸変性ポリオレフィン樹脂（接着層２）を、他方の面に融着用樹脂層４となる樹脂を押出ラミネートして、シールフィルム１を形成することができる。
超高分子量ポリエチレンは溶融時の流動性が小さいので、共押出は作業性が高くない。その点からは、押出ラミネートが作業性に優れると共に、高い接着強度が得られるので、好ましい。
【００１３】
本実施の形態のシールフィルム１を介在させることにより、ラミネートフィルム１１と金属導体１２とを熱シールして接合することができる。
ラミネートフィルム１１は、特に限定されるものではないが、例えば、図２に示すように、金属箔１１ａの両面にシーラント１１ｂ、プラスチックフィルム１１ｃを積層した積層フィルム等が挙げられる。また、シーラント１１ｂとプラスチックフィルム１１ｃのいずれか一方または両方と金属箔１１ａとの間に他の層が介在されたものでもよい。
ラミネートフィルム１１は、絞り成形した筐体や袋状などの各種形態に成形され、電池、コンデンサー、燃料電池などの電源装置や蓄電器等の包装容器として用いられる。金属箔１１ａとしては、アルミ箔、ステンレス箔、ニッケル箔、金箔、銀箔、銅箔、鉄箔などがある。ラミネートフィルム１１のシーラント１１ｂとしては、シールフィルム１の融着用樹脂層４の材質にもよるが、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィンを用いることができる。プラスチックフィルム１１ｃを構成する樹脂は、特に制限はないが、強度の大きいポリアミド、ポリエステルやポリプロピレン等が好適に用いられる。これらの樹脂は延伸されたフィルムであるとより高い強度が得られる。これらの樹脂は複数層積層されてもよい。
金属導体１２は、具体的には、電池のリード線などである。金属導体１２の材質としては、例えば、アルミニウム、ニッケル、金、白金や各種合金など、公知慣用の導体を用いることができる。金属導体１２の形状は、特に限定されるものではないが、平角単線や丸型単線などが例示される。
【００１４】
以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、上記実施の形態の絶縁用シールフィルムにおいては、接着層と中間層と融着用樹脂層とを、それぞれ直接接合したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。絶縁性シールフィルムの耐久性や層間の接合強度を確保できる限り、中間層と接着層または融着用樹脂層との間に、任意の層として、他のプラスチック層などを介在させることもできる。また、内容品との相互作用がない場合は接着剤層やアンカー剤層が介在してもよい。
【実施例】
【００１５】
＜実施例１のシールフィルムの製造＞
超高分子量ポリエチレンフィルムとして、作新工業株式会社製のスカイブフィルム（厚さ７５μｍ）を基材として、その片面に接着層として酸変性ポリエチレン樹脂（日本ポリオレフィン株式会社製、商品名ＥＲ５０７Ｌ−５）を２０μｍ、他方の面に融着用樹脂層として低密度ポリエチレン（三井住友ポリオレフィン株式会社製、商品名Ｍ−１２Ｐ）を１５μｍ、アンカー剤を用いることなく押出ラミネートして、厚さ１１０μｍの３層のシールフィルムを得た。
【００１６】
＜実施例１のシールフィルムの試験＞
得られたシールフィルムを幅６ｍｍにマイクロスリットして、シールフィルムの接着層側に厚さ１００μｍ、幅４ｍｍのリード線を重ね、熱圧着して接合した。リード線はニッケル箔とアルミニウム箔の２種類について行った。次いで、シールフィルムの融着用樹脂層側にアルミラミネートフィルム（ドライラミネートによる二軸延伸ナイロン２５μｍ／アルミ箔４０μｍ／直鎖状低密度ポリエチレン４０μｍの積層体）を重ね、２００℃、２ｋｇｆ／ｃｍ2、５秒間の条件で熱シールし、ラミネートフィルムとリード線とがシールフィルムを介して接合されたサンプルを得た。インストロン型試験機を用い、３００ｍｍ／分で引張り、得られたサンプルの１８０度剥離強度を測定したところ、ニッケル箔、アルミニウム箔のいずれについても３ｋｇｆ／１５ｍｍ以上の強度であった。
【００１７】
さらに、上記と同様のシールフィルム、リード線およびアルミラミネートフィルムを用いて、下記のそれぞれの条件にて、ラミネートフィルムとリード線との間にシールフィルムを介在させて熱シールした。加熱温度条件として２００℃および２１０℃の温度２点をとり、加圧条件として２ｋｇ／ｃｍ2および５ｋｇ／ｃｍ2の圧力２点をとり、接合時間として５秒および１０秒の２点の条件をとり、温度、圧力、時間の条件の組み合わせを、合計８通り選択した。それぞれの条件について、２０個ずつのサンプルを作製した。得られたサンプルについて、テスターにてラミネートフィルムのアルミ箔とリード線とのショートを検査し、上記８通りの条件のそれぞれについて、２０個当たりいくつのサンプルにショートが発生したかを調べた。この結果を表１に示す。表１に示すように、いずれのサンプルにも、ショートは発生しなかった。従って、本発明のシールフィルムの高い絶縁性、耐久性が実証された。
【００１８】
【表１】
2005116270.tif 000003
【００１９】
＜比較例のシールフィルムの製造＞
直鎖状低密度ポリエチレン（出光石油化学株式会社製、商品名１０１４Ｄ、ＭＦＲ＝約２）８０μｍ／酸変性ポリエチレン（日本ポリオレフィン株式会社製、商品名ＥＲ５０７Ｌ−５）２０μｍのフィルムを、多層シート成膜機にて１００μｍにキャストし、積層フィルムとした。
【００２０】
＜比較例のシールフィルムの試験＞
得られた積層フィルムをシールフィルムとして用いて、実施例１と同様に、温度、圧力、時間の条件の組み合わせを合計８通り選択して、リード線とアルミラミネートフィルムの熱シールを行い、サンプルを作製した。
得られたサンプルについて、テスターにてラミネートフィルムのアルミ箔とリード線とのショートを検査し、上記８通りの条件のそれぞれについて、２０個当たりいくつのサンプルにショートが発生したかを調べた。この結果を表２に示す。表２に示すように、サンプルにショートが発生する場合があり、熱シール条件が、より高温、高圧、長時間になるほど、ショートの割合が高くなる傾向が見られた。
【００２１】
【表２】
2005116270.tif 000004
【００２２】
＜実施例２のシールフィルムの製造＞
実施例１の低密度ポリエチレンに代えてポリプロピレン（日本ポリケム株式会社製、商品名ＰＰ樹脂２５ＨＡ）を２０μｍ、アンカー剤を用いることなく押出ラミネートして、厚さ１１５μｍの３層のシールフィルムを得た。
【００２３】
＜実施例２のシールフィルムの試験＞
アルミラミネートフィルムの融着用樹脂層をポリプロピレンとした以外は実施例１と同様にして、得られたサンプルの１８０度剥離強度を測定したところ、ニッケル箔、アルミニウム箔のいずれについても３ｋｇｆ／１５ｍｍ以上の強度であった。また、テスターにてラミネートフィルムのアルミ箔とリード線とのショートを検査したが、ショートは発生しなかった。
【００２４】
＜実施例３＞
実施例２で得られたシールフィルム、実施例１で用いたリード線および実施例２で用いたアルミラミネートフィルムを用いて、電解液としてＬｉＰＦ６が１mol／リットル入ったプロピレンカーボネート／ジメチルカーボネート混合電解液を３ｃｍ3充填し、周辺をシールして内寸縦４０ｍｍ×横６０ｍｍの包装体を作製した。アルミ箔のリード線とニッケル箔のリード線を間隔１５ｍｍ空けて平行に配置し、アルミラミネートフィルム間に挟み、断面視図２の様に接合した。得られた包装体を６０℃熱風乾燥機中にて６０日間保管したが、漏れは発生しなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の絶縁用シールフィルムの一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す絶縁用シールフィルムを用いて、ラミネートフィルムと金属導体とを接合した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…絶縁用シールフィルム（シールフィルム）、２…接着層、３…中間層、４…融着用樹脂層、１１…ラミネートフィルム、１１ａ…金属箔、１１ｂ…シーラント、１２…金属導体。
【図１】
2005116270.tif 000005
【図２】
2005116270.tif 000006