説明

電池等用容器、並びにその製造方法

【課題】本発明が解決しようとする課題は、開口部においてラミネートフィルムが外向きに折り返された電池等用容器において、粘着テープ等を用いなくても、折り返し部が元の状態に戻ることのない容器、並びにその製造方法を提供することである。
【解決手段】非耐電解液性樹脂層を含む基材層29、バリア層28、シーラント層27が順次積層されたラミネートフィルムを、基材層29を外側、シーラント層27を内側にして袋状に成形した電池等用容器において、前記ラミネートフィルムが開口部23周辺で外向きに折り返されて折り返し部21を形成し、更に該折り返し部21に、シーラント層27が容器本体22面に露出するように基材層29およびバリア層28が切り取られた欠損部24が形成されており、該欠損部24において、前記折り返し部21が容器本体側22の基材層29に固着されていることを特徴とする電池等用容器20。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非耐電解液性樹脂層を含む基材層、バリア層、シーラント層が積層されたラミネートフィルムからなる容器であって、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池等のリチウム二次電池及びキャパシタに用いられる、正極材料や負極材料、電解液等を密封するための絶縁性の容器に関する。尚、本明細書に於いて、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池等のリチウム二次電池、及びキャパシタのことを「電池等」と記す。
【背景技術】
【0002】
近年、電池等用の容器には、複数の層から成るラミネートフィルムを袋状あるいはトレー状に成形したものが用いられている。リチウムイオン電池は、このような容器に正極材料と負極材料とセパレータとを積層したものを入れた後、電解液を充填し、最後に電極端子を内部から開口部を通して外部に延長し、開口部を熱接着により密封して製造する。リチウムポリマー電池は、容器に正極材料と負極材料と電解液を浸潤させたセパレータとを入れた後、電極端子を外部に延長し、開口部を密封して製造する。キャパシタは、アルミニウムの集電板の間に電解液を浸潤した活性炭の電極とセパレータとを挟んだ積層体を容器に入れ、電極端子を外部に延長し、開口部を密封して製造する。
これらの容器は、基材層、バリア層、シーラント層が順次積層されたラミネートフィルムから成形されることが多く、シーラント層にはポリエチレン系やポリプロピレン系の熱接着性樹脂が採用され、バリア層には水分バリア性に優れたアルミニウム箔等の金属箔が採用され、基材層にはナイロンやポリエステル等の機械的強度に優れた樹脂が採用されている。
【0003】
ところでナイロンは、機械的強度に優れ、尚且つ内容物保護性、容器形状への成形性、バリア層とのラミネート加工性等に優れており、ラミネートフィルムの基材層として非常に適した樹脂である。しかしながらナイロンは、電池やキャパシタの製造に必要不可欠な電解液に対する耐性がなく、電解液が付着すると変色、膨潤し、場合によっては溶解することもあった。
このような問題を解決する為に、例えば特許文献1では、二軸延伸ナイロンフィルム層の外側に二軸延伸ポリエステルフィルム層を設けたラミネートフィルムが開示されている。このような構成をとることにより、フィルムの表面に電解液が付着しても膨潤したり溶解したりすることを防止できる。
【0004】
しかしながら特許文献1に開示されているラミネートフィルムであっても、フィルム端面にはナイロンが露出しているため、内容物を挿入する際に該端面に電解液が付着すると、ナイロンが変色、膨潤するという問題を有している。そこで本発明者らは、このような問題を解決しうるリチウム二次電池又はキャパシタ用容器を発明し、先に特許出願を行った(特願2009−117290号)。この先願発明の容器は、開口部においてラミネートフィルムが外向きに折り返されているので、開口部周辺にラミネートフィルム端面が露出しておらず、内容物挿入時に電解液がフィルム端面に付着し難い。
尚、折り返された部分(以下、折り返し部)は、単に折り返されただけでは元の状態(折り返されていない状態)に戻る恐れがあるので、容器本体側の基材層に貼着されることが望ましい。しかしながら基材同士は熱融着性に乏しいため、先願発明では粘着テープを用いて折り返し部を容器本体側の基材層に貼着する技術も同時に提案した。しかしながら粘着テープ等の別部材を用いることは、容器のコストアップに繋がるので、別部材を用いることなく、折り返し部が元の状態に戻ることを防止できる方法が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2002−56824号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、開口部においてラミネートフィルムが外向きに折り返された電池等用容器において、粘着テープ等を用いなくても、折り返し部が元の状態に戻ることのない容器を提供することである。
また該容器を製造するためのラミネートフィルムの提供も課題とする。
更に、該容器の製造方法の提供も同時に課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明によると、上記課題を解決するための手段として、
非耐電解液性樹脂層を含む基材層、バリア層、シーラント層が順次積層されたラミネートフィルムを、基材層を外側、シーラント層を内側にして袋状に成形した電池等用容器において、前記ラミネートフィルムが開口部周辺で外向きに折り返されて折り返し部を形成し、更に該折り返し部に、シーラント層が容器本体面に露出するように基材層およびバリア層が切り取られた欠損部が形成されており、該欠損部において、前記折り返し部が容器本体側の基材層に固着されていることを特徴とする電池等用容器を提供する。
また前記容器が折り返し辺に対して垂直な方向のヒートシール部を有しており、該ヒートシール部と折り返し部との交点に前記欠損部が形成されていることを特徴とする前記電池等用容器を提供する。
また基材層、バリア層、シーラント層が順次積層されたラミネートフィルムであって、シーラント層がフィルム両面に露出するように、基材層及びバリア層が切り取られた欠損部を有することを特徴とする前記電池等用容器の製造に用いられるラミネートフィルムが提供される。
また基材層、バリア層、シーラント層をそれぞれ別々にフィルム状に成形した後、基材層およびバリア層に欠損部を設け、次いでバリア層の欠損部と基材層の欠損部とが少なくとも一部で重なるように、基材層、バリア層、シーラント層を積層してラミネートフィルムを製造し、該ラミネートフィルムの前記欠損部を含む側辺を、シーラント層が外側となるように折り返して折り返し部を成形し、更に欠損部において折り返し部を容器本体側の基材層に固着させ、最後に折り返し辺が開口部となるようにラミネートフィルムを袋状に成形することを特徴とする前記電池等用容器の製造方法が提供される。
また基材層、バリア層、シーラント層をそれぞれ別々にフィルム状に成形した後、基材層およびバリア層に欠損部を設け、次いでバリア層の欠損部と基材層の欠損部とが少なくとも一部で重なるように、基材層、バリア層、シーラント層を積層してラミネートフィルムを製造し、該ラミネートフィルムの前記欠損部を含む側辺を、シーラント層が外側となるように折り返して折り返し部を成形し、次いで折り返し辺に対して垂直な方向にヒートシールを行い、ラミネートフィルムを製袋すると同時に、前記欠損部において折り返し部を容器本体側の基材層に固着させることを特徴とする前記電池等用容器の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【0008】
本発明の電池等用容器は袋状の容器であって、開口部においてラミネートフィルムが外向きに折り返されているが、折り返し部の一部において基材層およびバリア層の二層が切り取られ、シーラント層が容器本体面に露出している(以下、基材層およびバリア層が切り取られ、シーラント層が露出した部分を「欠損部」とする)。そして欠損部に露出するシーラント層によって、折り返し部が容器本体側の基材層に固着されている。そのため粘着テープ等の別部材を用いなくても、折り返し部が元の状態に戻ることが抑制される。
また基材層、バリア層、シーラント層を積層した後、基材層およびバリア層のみを部分的に切り取ることは困難であるが、本発明の製造方法においては、予め基材層とバリア層について一部を切り取った後に、各層を積層してラミネートフィルムを製造するので、ラミネートフィルムの製造が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の容器に用いられるラミネートフィルムの層構成の一例を示す模式的断面図である。
【図2】本発明の電池等用容器の一実施例を表す模式的平面図(A)、a−a’端面図(B)、端面図(B)の部分拡大図(C)である。
【図3】本発明の電池等用容器の他の実施例を表す模式的平面図(A)、b−b’端面図(B)、端面図(B)の部分拡大図(C)である。
【図4】本発明の容器に用いられるラミネートフィルムの、切り取り及びラミネートの順序を示すためのフローチャート(A)(B)、及び欠損部の異なるラミネートフィルムの模式的平面図(C)である。
【図5】本発明の容器に用いられるラミネートフィルムの、切り取り及びラミネートの順序を示すための他のフローチャートである。
【図6】欠損部を有するラミネートフィルムから本発明の容器を製造する方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図面に基づき本発明について詳細に説明する。図1は、本発明の容器に用いられるラミネートフィルムの層構成の一例を示す模式的断面図である。該ラミネートフィルム10(10’)は基材層11(11’)、バリア層12(12’)、シーラント層13(13’)からなり、基材層11(11’)は非耐電解液性樹脂層11b(11b’)を含む。尚、非耐電解液性樹脂層とは電解液に対する耐性がなく、電解液が付着すると変色、膨潤、溶解等する樹脂からなる層を意味し、例えばナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン6,6とナイロン6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)等のナイロンからなる層である。基材層11は、図1(A)に示すように、非耐電解性樹脂層11bのみから形成されていても、図1(B)に示すように、非耐電解性樹脂層11b’とその外側に設けられた耐電解液性樹脂層11a’から成形されていても良い。尚、耐電解液性樹脂層11a’とは、電解液が付着してもほとんど変質することのない樹脂からなる層を意味し、具体的には、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、エチレンテレフタレート/エチレンイソフタレート共重合体やブチレンテレフタレート/ブチレンイソフタレート共重合体等の共重合ポリエステル等のポリエステルを例示することができる。また、耐電解液性樹脂層11a’、非耐電解液性樹脂層11b(11b’)共に、二軸延伸したものを用いると、ラミネートフィルムの強度が向上する。
【0011】
バリア層12(12’)は、リチウム二次電池やキャパシタの内部に水分が浸入することを防止するための層であり、性能面から、アルミニウム、ニッケル、ステンレス等の金属箔が適しており、特に価格面からアルミニウム箔が適する。尚、バリア層がアルミニウム箔の場合は、若干の鉄を含有することが好ましく、更に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箔を用いることが望ましい。またバリア層には、フッ酸に対する耐性、即ち、防食性を向上させ、更にシーラント層11(11’)との密着性を向上させる目的で、クロメート処理、ベーマイト処理、パーカライジング処理、トリアジンチオール処理等の化成処理を施すと良い。
シーラント層13(13’)は、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−αオレフィン共重合体等のポリエチレン系樹脂や、ポリプロピレン、プロピレン・エチレン共重合体等のポリプロピレン系樹脂等の熱融着性を有する樹脂から形成される。また、これらの樹脂を不飽和カルボン酸やアクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸等で変性した樹脂やイオン架橋した樹脂を用いても良いてもよい。更にシーラント層13(13’)は、バリア層12(12’)との接着性がよい変性ポリオレフィン系樹脂からなる層と、ヒートシール性が良好なポリオレフィン系樹脂からなる層の二層であってもよい。
【0012】
図2は、本発明の電池等用容器の一実施例を表す模式的平面図(A)、a−a’端面図(B)、折り返し部の部分拡大図(C)である。本発明の電池等用容器20は、図1に示すラミネートフィルムを基材層29が外側、シーラント層27が内側になるように折り返した後、二方をシールして袋にした容器、あるいは図1に示すラミネートフィルムを二枚用意し、これを基材層29が外側、シーラント層27が内側になるように重ね合わせた後、三方をシールして袋にした容器であり、開口部23においてラミネートフィルムが外向きに折り返され、折り返し部21を有する。そして該折り返し部21には、シーラント層27を容器本体22面に露出させる欠損部24が形成されており、該欠損部24においてシーラント層27が溶け出し、容器本体22側の基材層29に熱融着している。そのため折り返し部21が容器本体22側の基材層に固着され、折り返し部21に多少の力が加わっても元の状態(折り返されていない状態)に戻ることが抑制される。
【0013】
図3は、本発明の他の実施例を表す模式的平面図(A)、b−b’端面図(B)、折り返し部の部分拡大図(C)である。図3に図示する電池等容器30も、図2の容器20と同様に、該折り返し部31に欠損部34が形成されているが、図2の容器20と異なり、該欠損部34が折り返し辺36に対して垂直な方向のヒートシール部35と折り返し部31との交点に設けられている。該電池等容器30は容器の幅に合わせて欠損部34を設ける必要があるが、ヒートシール部35をシールバーで成形すると同時に、欠損部34におけるシーラント層37を溶融させ、折り返し部31を容器本体32側の基材層に固着することができる。
【0014】
次に、本発明の電池等用容器の製造方法について、図4〜図6に基づいて説明する。本発明者らは、容器を製造するために必要な欠損部を有するラミネートフィルムの製造方法として図4に示す方法を、欠損部を有するラミネートフィルムから容器を製造する方法として図5、図6に示す二つの方法を提案する。
図4に示す方法は、基材層41、バリア層42、シーラント層43を別々に製造した後、基材層41およびバリア層42は少なくとも一部を切り取って欠損部44を成形し(A)、その後基材層41の欠損部44とバリア層42の欠損部44とが少なくとも一部で重なるように、基材層41、バリア層42、シーラント層43を積層し(B)、必要に応じてスリット加工を行い、一側辺近傍に欠損部44のあるラミネートフィルム40を得る方法である。尚、図4では各層を積層する前に欠損部44を設けたが、基材層41とバリア層42とを予め積層した後、二層に同時に欠損部44を設け、その後シーラント層を積層してラミネートフィルム40を製造してもよい。欠損部44の大きさ、形状は特に限定されないが、欠損部44から露出するシーラント層43でもって、折り返し部を容器本体側の基材層に確実に固着させるためには、例えば直径が2〜20mm程度の略円形状であると良い。また欠損部44の間隔は容器の幅以下であれば特に限定されない。
尚、図4(A)〜(B)では、欠損部44をラミネートフィルムの一側辺より若干内側に設けたが、図4(C)に示すように、欠損部44’をラミネートフィルムの一側辺上に設けても良い。
【0015】
次に、図4に示す方法を用いて製造されたラミネートフィルムを用いて、本発明の容器を製造する方法について図5、図6を用いて説明する。図5は、欠損部53を含むラミネートフィルム50の側辺を折り返して折り返し部52を形成し(B)、欠損部53にシールバーを当てるなどして、欠損部53のシーラント層を容器本体側の基材層に熱融着させ、折り返し部52をフィルム本体51に固着させて(C)、その後同様のフィルムをもう一枚用意し、シーラント層同士が重なり、折り返し部52が近接するように、二枚のラミネートフィルムを重ね合わせ(D)、更に一定間隔ごとにラミネートフィルムをシールおよびカットし(E)、電池等用容器を製造する方法である。図5の製造方法は、後述する図6の製造方法のように、袋の幅と欠損部53間の距離が一致する必要がない。よって多品種少量生産を行う場合に適する。
【0016】
図6の製造方法は、欠損部63を含むラミネートフィルム60の側辺を折り返して折り返し部62を形成した後、これを容器に成形すると同時に、欠損部63のシーラント層を溶融させて折り返し部62をフィルム本体61に固着させ、容器を製造する方法である。具体的には、ラミネートフィルム60を製造する際に欠損部63間の距離を容器の幅に合せておき、該欠損部63を含むラミネートフィルム側辺を折り返し(B)、同様のフィルムをもう一枚用意し、二枚のラミネートフィルムをシーラント層が内側になるように重ね合わせ(C)、ラミネートフィルムをシールおよびカットし(D)、製造する方法である。このとき、ヒートシール部64を設けると同時に、欠損部63のシーラント層を溶融させ、折り返し部62を容器本体側の基材層に固着させる。該方法を用いると、欠損部63のシーラント層を溶融させるための工程を改めて設ける必要がない。
尚、図5、図6は共に二枚のラミネートフィルムから容器を製造する方法について説明したが、一枚のラミネートフィルムの両側辺近傍に欠損部を設け、更に両側辺に折り返し部62を成形し、これを半折して本発明の容器を製造することもできる。
【0017】
本発明の電池等用容器を用いてリチウム二次電池やキャパシタを製造するには、開口部から内容物を挿入し、電極端子を電池等用容器の内部から外部に延長し、開口部を熱接着により密封して製造するとよい。
【産業上の利用可能性】
【0018】
本発明の容器は、リチウムイオン電池やリチウムポリマー電池等のリチウム二次電池や、キャパシタを製造する際に利用することができる。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能であり、電解液を用いる様々な容器に利用することができる。
【符号の説明】
【0019】
10 10’ 40 50 60 ラミネートフィルム
11 11’ 29 39 41 基材層
11a’ 耐電解液性樹脂層
11b 11b’ 非耐電解性樹脂層
12 12’ 28 38 42 バリア層
13 13’ 27 37 43 シーラント層
20 30 電池等用容器
21 31 52 62 折り返し部
22 32 容器本体
23 33 開口部
24 34 44 53 63 欠損部
25 35 54 64 ヒートシール部
26 36 折り返し辺
51 61 フィルム本体

【特許請求の範囲】
【請求項1】
非耐電解液性樹脂層を含む基材層、バリア層、シーラント層が順次積層されたラミネートフィルムを、基材層を外側、シーラント層を内側にして袋状に成形した電池等用容器において、
前記ラミネートフィルムが開口部周辺で外向きに折り返されて折り返し部を形成し、
更に該折り返し部に、シーラント層が容器本体面に露出するように基材層およびバリア層が切り取られた欠損部が形成されており、
該欠損部において、前記折り返し部が容器本体側の基材層に固着されていることを特徴とする電池等用容器。
【請求項2】
前記容器が折り返し辺に対して垂直な方向のヒートシール部を有しており、該ヒートシール部と折り返し部との交点に前記欠損部が形成されていることを特徴とする請求項1記載の電池等用容器。
【請求項3】
基材層、バリア層、シーラント層が順次積層されたラミネートフィルムであって、
シーラント層がフィルム両面に露出するように、基材層及びバリア層が切り取られた欠損部を有することを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載の電池等用容器の製造に用いられるラミネートフィルム。
【請求項4】
基材層、バリア層、シーラント層をそれぞれ別々にフィルム状に成形した後、基材層およびバリア層に欠損部を設け、次いでバリア層の欠損部と基材層の欠損部とが少なくとも一部で重なるように、基材層、バリア層、シーラント層を積層してラミネートフィルムを製造し、
該ラミネートフィルムの前記欠損部を含む側辺を、シーラント層が外側となるように折り返して折り返し部を成形し、更に欠損部において折り返し部を容器本体側の基材層に固着させ、最後に折り返し辺が開口部となるようにラミネートフィルムを袋状に成形することを特徴とする請求項1記載の電池等用容器の製造方法。
【請求項5】
基材層、バリア層、シーラント層をそれぞれ別々にフィルム状に成形した後、基材層およびバリア層に欠損部を設け、次いでバリア層の欠損部と基材層の欠損部とが少なくとも一部で重なるように、基材層、バリア層、シーラント層を積層してラミネートフィルムを製造し、
該ラミネートフィルムの前記欠損部を含む側辺を、シーラント層が外側となるように折り返して折り返し部を成形し、次いで折り返し辺に対して垂直な方向にヒートシールを行い、ラミネートフィルムを製袋すると同時に、前記欠損部において折り返し部を容器本体側の基材層に固着させることを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載の電池等用容器の製造方法。

【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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【公開番号】特開2011−65866(P2011−65866A)
【公開日】平成23年3月31日(2011.3.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−215606(P2009−215606)
【出願日】平成21年9月17日(2009.9.17)
【出願人】(000206473)大倉工業株式会社 (124)
【Fターム(参考)】