WO2025084359A1 - 蓄電デバイス用外装フィルム及び蓄電デバイス - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an exterior film for an electricity storage device and an electricity storage device.
- Patent Document 1 discloses an example of an electricity storage device.
- This electricity storage device includes an electrode stack and an exterior body that houses the electrode stack.
- the exterior body has a cylindrical laminate film exterior body that covers at least both end faces in the stacking direction of the electrode stack and a pair of opposing side faces, and an inner lid that is placed on the opening of the laminate film exterior body.
- the laminate film for example, an integrally molded product of metal or resin and an aluminum sheet is used. According to Patent Document 1, an electricity storage device including such an exterior body is advantageous from the viewpoint of miniaturizing the electricity storage device and improving structural efficiency.
- the laminate film when attempting to increase the size of an electricity storage device, the laminate film is required to have internal pressure resistance capable of withstanding an increase in pressure inside the electricity storage device.
- the internal pressure resistance of the laminate film it is possible to increase the thickness of the metal layer contained therein or to use a metal material with high mechanical strength as the metal constituting the metal layer. In other words, it is possible to improve the rigidity of the laminate film.
- a process of wrapping the electrode stack with a laminate film may be performed. In such a case, if the bending rigidity of the laminate film is higher than necessary, it becomes difficult to make the laminate film conform to the shape of the electrode stack. As a result, it may become difficult to properly wrap the electrode stack during the manufacturing process of the electricity storage device.
- the present invention aims to provide an exterior film for the exterior body of an electricity storage device that maintains shape conformability while improving internal pressure resistance.
- the exterior film according to the first aspect of the present invention is an exterior film for forming an exterior body of an electricity storage device, and comprises an outer resin layer, at least two metal layers made of a metal material, and at least one intermediate resin layer.
- the outer resin layer is made of a resin composition.
- the at least two metal layers are arranged on the first surface side of the outer resin layer, and have a first metal layer and a second metal layer.
- the at least one intermediate resin layer is laminated between the first metal layer and the second metal layer, and is made of a resin composition.
- the maximum thickness of each of the at least two metal layers is 200 ⁇ m or less.
- the exterior film according to the second aspect of the present invention is the exterior film according to the first aspect, in which the metal material contains at least one of an aluminum alloy, a titanium alloy, steel, copper, a nickel alloy, a magnesium alloy, niobium, and iron.
- the exterior film according to the third aspect of the present invention is the exterior film according to the first or second aspect, and the resin composition constituting the at least one intermediate resin layer contains at least one of polyurethane-based resin, polyester-based resin, polybutadiene-based resin, acid-modified polyolefin-based resin, styrene-based elastomer, acrylic-based resin, silicone-based resin, ether-based resin, and ethylene-based copolymer.
- the exterior film according to the fourth aspect of the present invention is an exterior film according to any one of the first to third aspects, in which the intermediate resin layer contains a filler.
- the exterior film according to the fifth aspect of the present invention is an exterior film according to any one of the first to fourth aspects, in which the first metal layer and the second metal layer are made of the same metal material, and the thickness of the first metal layer and the thickness of the second metal layer are substantially the same.
- the exterior film according to the sixth aspect of the present invention is an exterior film according to any one of the first to fifth aspects, in which the first metal layer and the second metal layer are made of the same metal material, the first metal layer is disposed closer to the first surface than the second metal layer, and the thickness of the first metal layer is smaller than the thickness of the second metal layer.
- the exterior film according to the seventh aspect of the present invention is an exterior film according to any one of the first to sixth aspects, in which the first metal layer is disposed closer to the first surface than the second metal layer, and the value obtained by multiplying the thickness of the first metal layer by the Young's modulus of the metal material constituting the first metal layer is smaller than the value obtained by multiplying the thickness of the second metal layer by the Young's modulus of the metal material constituting the second metal layer.
- the exterior film according to the eighth aspect of the present invention is an exterior film according to any one of the first to seventh aspects, in which the total thickness of each of the at least two metal layers is 300 ⁇ m or less.
- the exterior film according to the ninth aspect of the present invention is an exterior film according to any one of the first to eighth aspects, in which the sum of the thickness of each of the at least two metal layers and the thickness of the at least one intermediate resin layer is 300 ⁇ m or less.
- the energy storage device comprises an electrode body and an exterior body that seals the electrode body.
- the exterior body has an exterior film that wraps the electrode body and at least one lid that seals the electrode body together with the exterior film.
- the exterior film comprises an outer resin layer, at least two metal layers made of a metal material, and at least one intermediate resin layer.
- the outer resin layer is made of a resin composition.
- the at least two metal layers are arranged on the first surface side of the outer resin layer and have a first metal layer and a second metal layer.
- the at least one intermediate resin layer is laminated between the first metal layer and the second metal layer and is made of a resin composition.
- the maximum thickness of each of the at least two metal layers is 200 ⁇ m or less.
- the electric storage device is the electric storage device according to the tenth aspect, in which the metal material contains at least one of an aluminum alloy, a titanium alloy, steel, copper, a nickel alloy, a magnesium alloy, niobium, and iron.
- the electricity storage device is the electricity storage device according to the tenth or eleventh aspect, in which the resin composition constituting the at least one intermediate resin layer contains at least one of polyurethane-based resin, polyester-based resin, polybutadiene-based resin, acid-modified polyolefin-based resin, styrene-based elastomer, acrylic-based resin, silicone-based resin, ether-based resin, and ethylene-based copolymer.
- the electricity storage device is an electricity storage device according to any one of the tenth to twelfth aspects, in which the intermediate resin layer contains a filler.
- the energy storage device is an energy storage device according to any one of the tenth to thirteenth aspects, in which the first metal layer and the second metal layer are made of the same metal material, and the thickness of the first metal layer and the thickness of the second metal layer are the same.
- the energy storage device is an energy storage device according to any one of the tenth to thirteenth aspects, in which the first metal layer and the second metal layer are made of the same metal material, the first metal layer is disposed closer to the first surface than the second metal layer, and the thickness of the first metal layer is smaller than the thickness of the second metal layer.
- the energy storage device is an energy storage device according to any one of the tenth to thirteenth aspects, in which the first metal layer is disposed closer to the first surface than the second metal layer, and the value obtained by multiplying the thickness of the first metal layer by the Young's modulus of the metal material constituting the first metal layer is smaller than the value obtained by multiplying the thickness of the second metal layer by the Young's modulus of the metal material constituting the second metal layer.
- the energy storage device according to the seventeenth aspect of the present invention is an energy storage device according to any one of the tenth to sixteenth aspects, in which the total thickness of each of the at least two metal layers is 300 ⁇ m or less.
- the electric storage device is an electric storage device according to any one of the tenth to seventeenth aspects, in which the sum of the thickness of each of the at least two metal layers and the thickness of the at least one intermediate resin layer is 300 ⁇ m or less.
- the exterior film for the exterior body of an electricity storage device improves the internal pressure resistance of the exterior body of the electricity storage device constructed using the film, while ensuring sufficient shape conformability. As a result, the electrode body can be properly wrapped, improving the quality of the electricity storage device.
- FIG. 1 is a perspective view of an electricity storage device according to an embodiment.
- FIG. 2 is a perspective view of an electrode body included in the electricity storage device of FIG. 1 .
- 2 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of an exterior film included in the electricity storage device of FIG. 1 .
- 4 is a cross-sectional view showing another example of the configuration of an exterior film included in the electricity storage device of FIG. 1 .
- FIG. 2 is a perspective view of a lid provided in the electricity storage device of FIG. 1 . 4 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the electricity storage device of FIG. 1 .
- 5A to 5C are diagrams illustrating partial steps of a manufacturing method for an electricity storage device.
- 5A to 5C are diagrams showing an example of an intermediate state of an exterior film in a manufacturing method for an electricity storage device.
- FIG. 1 is a perspective view showing a schematic diagram of an electric storage device 10 including an exterior film 50 according to the present embodiment
- FIG. 2 is a perspective view of an electrode body 20 included in the electric storage device 10.
- the exterior film 50 wraps the electrode body 20 and is preferably used to configure an exterior body 40 of the electric storage device 10.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a layer structure of the exterior film 50.
- FIG. 4 is a perspective view of a lid body 60 included in the electric storage device 10.
- the direction of the arrow UD indicates the thickness direction of the electric storage device 10
- the direction of the arrow LR indicates the width direction of the electric storage device
- the direction of the arrow FB indicates the depth direction of the electric storage device 10.
- the directions indicated by the arrows UDLRFB are common to the subsequent figures.
- the power storage device 10 includes an electrode body 20, an electrode terminal 30, and an exterior body 40.
- the electrode body 20 includes electrodes (positive and negative electrodes) constituting a power storage member such as a lithium ion battery, a capacitor, an all-solid-state battery, a semi-solid battery, a quasi-solid battery, a polymer battery, an all-resin battery, a lead-acid battery, a nickel-metal hydride battery, a nickel-cadmium battery, a nickel-iron battery, a nickel-zinc battery, a silver oxide-zinc battery, a metal-air battery, a polyvalent cation battery, or a capacitor, as well as a separator.
- the shape of the electrode body 20 is an approximately rectangular parallelepiped.
- approximately rectangular parallelepiped includes not only a perfect rectangular parallelepiped, but also a solid body that can be regarded as a rectangular parallelepiped by modifying the shape of a portion of the outer surface, for example.
- the shape of the electrode body 20 may be, for example, a cylinder or a polygonal prism.
- the electrode body 20 has a front surface 21, a back surface 22, an upper surface 23, a lower surface 24, a first side surface 25, and a second side surface 26.
- the front surface 21 faces one of the lid bodies 60 (lid body 60A).
- the back surface 22 faces the other lid body 60 (lid body 60B).
- the upper surface 23, the lower surface 24, the first side surface 25, and the second side surface 26 respectively constitute the upper surface 41, the lower surface 42, the first side surface 43, and the second side surface 44 of the exterior body 40 described below.
- the power storage device 10 includes two electrode terminals 30.
- the electrode terminals 30 are metal terminals used for inputting and outputting electric power in the electrode body 20.
- One end of the electrode terminal 30 is electrically connected to an electrode (positive or negative) included in the electrode body 20.
- the other end of the electrode terminal 30 protrudes outward from, for example, an edge of the exterior body 40.
- the electrode terminal 30 only needs to be capable of inputting and outputting electric power to and from the electrode body 20, and may not, for example, protrude from the exterior body 40.
- the lid body 60 described below is made of, for example, a metal
- the lid body 60 may also function as the electrode terminal 30.
- the lid body 60 functioning as an electrode terminal may or may not protrude from the exterior body 40.
- the metal material constituting the electrode terminal 30 is, for example, aluminum, nickel, or copper.
- the electrode terminal 30 connected to the positive electrode is usually made of aluminum
- the electrode terminal 30 connected to the negative electrode is usually made of copper, nickel, or the like.
- the outermost layer of the electrode body 20 does not necessarily have to be an electrode, and may be, for example, a protective tape or a separator.
- the exterior body 40 seals the electrode body 20.
- the exterior body 40 according to this embodiment includes an exterior film 50 and a lid 60.
- the exterior film 50 according to this embodiment wraps the electrode body 20.
- the lid 60 is disposed on the side of the electrode body 20 and seals the electrode body 20 together with the exterior film 50.
- the exterior film 50 is wrapped around the electrode body 20 so as to form a pair of openings 50X (see FIG. 7).
- the lid 60 is disposed on the side of the electrode body 20 so as to close the openings 50X.
- the exterior film 50 may be in a cylindrical state so as to form the openings 50X, or may be in a cylindrical state with at least a portion temporarily fixed so as to maintain this state, and the electrode body 20 may be housed inside the exterior film 50, and then the exterior film 50 may be tightly wrapped around the electrode body 20, and the openings 50X may then be closed by the lid 60.
- the electrode terminal 30 is preferably bonded with an adhesive film 31 from the viewpoint of favorable adhesion to the lid 60.
- the adhesive film 31 can be selected from any film that can bond the electrode terminal 30 made of metal and the lid 60 made of resin.
- the adhesive film 31 can be, for example, a polyolefin resin such as a polyethylene resin or a polypropylene resin, a cyclic polyolefin resin, or an acid-modified polyolefin resin obtained by graft-modifying these polyolefin resins with an acid such as maleic anhydride.
- the adhesive film 31 can be a single layer or two or more layers of these films. In this embodiment, the adhesive film 31 is bonded to almost the entire portion of the electrode terminal 30 that is covered by the lid 60.
- a storage section for example, there is a method of forming a storage section (recess) in the exterior film 50 through cold forming to accommodate the electrode body 20.
- the exterior body 40 seals the electrode body 20 by wrapping the exterior film 50 around the electrode body 20, so that the electrode body 20 can be easily sealed regardless of the thickness of the electrode body 20.
- the exterior film 50 is wrapped so as to contact the outer surface of the electrode body 20.
- the exterior film 50 is wrapped so as to contact the outer surface of the electrode body 20.
- the exterior film 50 is a laminate (laminate film) having multiple layers stacked together.
- the exterior film 50 has an outer resin layer 51, a first adhesive layer 52, a first metal layer 53A, an intermediate resin layer 54, a second metal layer 53B, a second adhesive layer 55, and a heat-sealable resin layer 56, in this order.
- the outer resin layer 51 has a first surface 511 and a second surface 512 opposite to the first surface.
- the second surface 512 is a surface that faces outward when the exterior film 50 constitutes the exterior body 40.
- the first surface 511 is a surface that faces inward when the exterior film 50 constitutes the exterior body 40.
- the first adhesive layer 52, the first metal layer 53A, the intermediate resin layer 54, the second metal layer 53B, the second adhesive layer 55, and the heat-sealable resin layer 56 are arranged on the first surface 511 side of the outer resin layer 51.
- the outer resin layer 51 is disposed on the outer casing 40 outside the other layers of the exterior film 50.
- the exterior film 50 may include at least the outer resin layer 51, the first metal layer 53A, the intermediate resin layer 54, and the second metal layer 53B.
- the overall thickness of the exterior film 50 can be selected arbitrarily as long as the maximum thickness of each of the first metal layer 53A and the second metal layer 53B described below is 200 ⁇ m or less. From the viewpoint of strength, the thickness of the exterior film 50 is preferably 50 ⁇ m or more. From the viewpoint of formability or conformability, the thickness of the exterior film 50 is preferably 1200 ⁇ m or less. The thickness of the exterior film 50 is preferably within the range of 50 ⁇ m or more and 1200 ⁇ m or less.
- the outer resin layer 51 is a layer composed of a resin composition.
- a layer composed of a resin composition means that the content of the resin composition contained in the layer is 80% by mass or more of the entire layer, preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and even more preferably 98% by mass or more.
- the layer may be composed of fillers, additives, etc. in addition to the resin composition.
- the outer resin layer 51 of this embodiment imparts heat resistance to the exterior film 50 and suppresses the occurrence of pinholes that may occur during processing or distribution.
- the outer resin layer 51 may have multiple layers composed of one or more resin compositions.
- the outer resin layer 51 of this embodiment has a first resin layer 51A and a second resin layer 51B.
- the first resin layer 51A is a stretched polyester-based resin layer. From the viewpoint of increasing the tensile elongation of the exterior film 50, the first resin layer 51A is preferably a biaxially stretched polyester-based resin layer. Furthermore, from the viewpoint of excellent puncture strength or impact strength, the first resin layer 51A is more preferably a biaxially stretched polyethylene terephthalate (PET) film. In other words, the resin composition constituting the first resin layer 51A is preferably a polyester-based resin, and among them, polyethylene terephthalate is more preferable.
- PET polyethylene terephthalate
- the second resin layer 51B is a stretched polyamide resin layer. From the viewpoint of increasing the tensile elongation of the exterior film 50, the second resin layer 51B is preferably a biaxially stretched polyamide resin layer. Furthermore, from the viewpoint of excellent puncture strength or impact strength, the second resin layer 51B is more preferably a biaxially stretched nylon (ONy) film.
- the resin composition constituting the first resin layer 51A is preferably a polyamide resin, and more preferably nylon.
- the first resin layer 51A and the second resin layer 51B may be bonded via an adhesive, or may be directly laminated without an adhesive.
- the outer resin layer 51 may further have an adhesive layer that is disposed between the first resin layer 51A and the second resin layer 51B and is made of an adhesive.
- the first resin layer 51A and the second resin layer 51B when they are bonded without an adhesive, they may be bonded in a thermally molten state, for example, by a co-extrusion method, a sand lamination method, a thermal lamination method, or the like.
- the thickness of the outer resin layer 51 is preferably, for example, 5 to 300 ⁇ m, and more preferably 5 to 150 ⁇ m.
- the outer resin layer 51 does not necessarily have to have both the first resin layer 51A and the second resin layer 51B, and one of them can be omitted.
- the outer resin layer 51 may have at least one of a coating layer made of a coating agent, a printing layer on which ink is laminated, and a buffer layer, which will be described later.
- the first adhesive layer 52 is a layer formed of an adhesive that bonds the second resin layer 51B and the first metal layer 53A of the outer resin layer 51.
- the adhesive used to form the first adhesive layer 52 is not particularly limited as long as it is an adhesive that can bond the second resin layer 51B and the first metal layer 53A, and may be a two-component curing adhesive or a one-component curing adhesive.
- the first adhesive layer 52 may be omitted.
- the first metal layer 53A and the second metal layer 53B are barrier layers that prevent at least the intrusion of moisture, and are made of a metal material.
- a layer made of a metal material means that the content of the metal material contained in the layer is 80 mass% or more of the entire layer, preferably 90 mass% or more, more preferably 95 mass% or more, and even more preferably 98 mass% or more.
- the metal materials that make up the first metal layer 53A and the second metal layer 53B may be the same as each other or different from each other. Examples of metal materials include aluminum alloys, titanium alloys, steel (including stainless steel), copper, nickel alloys, magnesium alloys, niobium, and iron, and among them, aluminum alloys or stainless steel are preferred.
- the first metal layer 53A and the second metal layer 53B may each be made of a metal foil or a metal vapor deposition film. In terms of processability such as moisture resistance and ductility, and cost, aluminum alloy foil or stainless steel foil is preferred.
- the aluminum alloy foil is preferably a soft aluminum alloy foil made of, for example, an annealed aluminum alloy, and from the viewpoint of further improving formability or conformability, it is preferably an aluminum alloy foil containing iron.
- the iron content is preferably 0.1 to 9.0 mass%, and more preferably 0.5 to 2.0 mass%.
- the soft aluminum alloy foil examples include aluminum alloy foils having a composition specified in JIS H4160:1994 A8021H-O, JIS H4160:1994 A8079H-O, JIS H4000:2014 A8021P-O, or JIS H4000:2014 A8079P-O. Silicon, magnesium, copper, manganese, etc. may be added as necessary. Softening can be performed by annealing or the like. From the viewpoint of improving the mechanical strength of the exterior film 50, it is more preferable that the aluminum alloy foil is a hard aluminum alloy foil composed of, for example, a work-hardened aluminum alloy.
- the hard aluminum alloy foil examples include aluminum alloy foils having a composition specified in JIS H4160:1994 A8021H-H18, JIS H4160:1994 A8079H-H18, JIS H4000:2014 A8021P-H14, or JIS H4000:2014 A8079P-H14.
- the aluminum alloy foil as the metal material constituting at least one of the first metal layer 53A and the second metal layer 53B is preferably an aluminum alloy foil containing magnesium.
- the magnesium content is preferably 0.2 to 5.6% by mass, and more preferably 0.2 to 3.0% by mass.
- Examples of aluminum alloy foils containing magnesium include aluminum alloy foils having compositions specified in JIS H4000:2017 A5005P-O, JIS H4000:2017 A5050P-O, and JIS H4000:2017 A5052P-O.
- 5000-series aluminum alloy foils are preferred from the viewpoint of excellent corrosion resistance.
- 5000-series aluminum alloy foils are aluminum-magnesium alloy foils that contain 0.5 to 5.6 mass% magnesium relative to the entire alloy foil (100 mass%).
- stainless steel foil examples include austenitic, ferritic, austenitic-ferritic, martensitic, and precipitation hardened stainless steel foils. Furthermore, from the viewpoint of providing an exterior film 50 with excellent formability or conformability, it is preferable that the stainless steel foil is made of austenitic stainless steel.
- austenitic stainless steels that make up the stainless steel foil include SUS304, SUS301, and SUS316L. From the viewpoint of improving the mechanical strength of the exterior film 50 (particularly the internal pressure resistance of the exterior body 40), SUS301 is particularly preferred.
- At least one of the first metal layer 53A and the second metal layer 53B may contain a recycled metal material as the above-mentioned metal material.
- recycled metal materials include recycled materials of aluminum alloys, titanium steel, copper, nickel alloys, magnesium alloys, niobium, and iron or steel (including stainless steel). These recycled materials can be obtained by known methods. Recycled aluminum alloys can be obtained, for example, by the manufacturing method described in International Publication No. 2022/092231.
- At least one of the first metal layer 53A and the second metal layer 53B may be composed of only recycled materials, or may be composed of a mixed material of recycled materials and virgin materials.
- recycled metal materials refer to metal materials that have been made reusable by collecting, isolating, and refining various products used in the city and waste materials from manufacturing processes. Also, virgin metal materials refer to new metal materials refined from natural metal resources (raw materials) and are not recycled materials.
- the thickness t1 of the first metal layer 53A and the thickness t2 of the second metal layer 53B are preferably, for example, 4 to 200 ⁇ m, more preferably 10 to 150 ⁇ m, and even more preferably 15 to 120 ⁇ m, from the viewpoints of barrier properties, pinhole resistance, and packaging suitability (particularly, flexibility when wrapping the exterior film 50 around the electrode body 20).
- the thicknesses t1 and t2 are each 4 ⁇ m or more, the exterior film 50 is less likely to break even when stress is applied by the packaging process.
- the thicknesses t1 and t2 are each 200 ⁇ m or less, the mass increase of the exterior film 50 can be reduced, and a decrease in the weight energy density of the electricity storage device 10 can be suppressed.
- the thickness t1 of the first metal layer 53A may be substantially the same as the thickness t2 of the second metal layer 53B, or may be different.
- the first metal layer 53A and the second metal layer 53B are made of the same metal material and the thicknesses t1 and t2 are different, it is preferable that t1 ⁇ t2.
- the packaging suitability of the exterior film 50 is improved.
- the exterior film 50 has an additional metal layer in addition to the first metal layer 53A and the second metal layer 53B, it is preferable that the thickness of the metal layer located on the outer side of the exterior body 40 is smaller. Note that the thickness t1 of the first metal layer 53A and the thickness t2 of the second metal layer 53B are substantially the same means that the difference between t1 and t2 is within ⁇ 2.0 ⁇ m.
- the sum of these is within 300 ⁇ m.
- the sum of the thickness t1 and the thickness t2 is equal to or less than the above upper limit, it is possible to increase the internal pressure resistance of the exterior film 50 while maintaining sufficient shape conformability.
- the exterior film 50 has a further metal layer in addition to the first metal layer 53A and the second metal layer 53B, it is preferable that the sum of the thicknesses of all the metal layers is equal to or less than the above upper limit.
- the thicknesses t1 and t2 are determined by the following procedure. (1) A sample of the target exterior film 50 is subjected to a microtome, and five test pieces are prepared by cutting out the layer cross sections of the sample. (2) An image of a cross section at any one location of the test piece is taken with a laser microscope (e.g., a combination of a controller VK-X3000 and a head unit VK-X3050 manufactured by KEYENCE Corporation) to obtain image data of the cross section of the test piece.
- a laser microscope e.g., a combination of a controller VK-X3000 and a head unit VK-X3050 manufactured by KEYENCE Corporation
- the first metal layer 53A and the second metal layer 53B in the cross section of the test piece are identified, and their thicknesses are derived using an image analysis program (e.g., multi-file analysis application VK-X3050, manufactured by KEYENCE Corporation).
- the thicknesses t1 and t2 are average values of the thicknesses calculated from five test pieces.
- the value P1 obtained by multiplying the thickness t1 ( ⁇ m) of the first metal layer 53A by the Young's modulus Y1 (N/m 2 ) of the metal material constituting the first metal layer 53A is smaller than the value P2 obtained by multiplying the thickness t2 ( ⁇ m) of the second metal layer 53B by the Young's modulus Y2 (N/m 2 ) of the metal material constituting the second metal layer 53B.
- the shape followability of the exterior film 50 is improved, and the packaging suitability of the exterior film 50 can be sufficiently ensured even if the layers made of metal materials are multilayered.
- the exterior film 50 only needs to have at least two metal layers (barrier layers), and may have an additional metal layer in addition to the first metal layer 53A and the second metal layer 53B.
- the value obtained by multiplying the thickness of the metal layer located further outward in the exterior body 40 by the Young's modulus of the metal material constituting that metal layer is smaller.
- the Young's moduli Y1 and Y2 are measured by a static test (tensile test) under an environment of 23 ⁇ 5°C and 50 ⁇ 30% RH. More specifically, a test piece of a metal material is prepared, which has a dumbbell No. 7 shape as specified in JIS K6251, a width of the central parallel part of 2.0 mm, a gauge length of 10 mm, and a thickness of the parallel part of 1.0 mm. Both ends of the test piece are set in a tensile tester, and a tensile force is applied at a tensile speed of 50 mm/min. The elongation of the test piece is measured using a pressing type displacement meter, and the Young's moduli Y1 and Y2 are calculated from the gradient of the load-elongation curve according to formula (6) specified in JIS Z2280-1993.
- first metal layer 53A and the second metal layer 53B are aluminum foil
- a corrosion-resistant film may be provided at least on the surface on the intermediate resin layer 54 side to prevent dissolution or corrosion.
- At least one of the first metal layer 53A and the second metal layer 53B may have a corrosion-resistant film on both sides.
- the corrosion-resistant film refers to a thin film that is provided with corrosion resistance (e.g., acid resistance, alkali resistance, etc.) on at least one of the first metal layer 53A and the second metal layer 53B by performing, for example, hydrothermal conversion treatment such as boehmite treatment, chemical conversion treatment, anodizing treatment, plating treatment such as nickel or chromium, or corrosion prevention treatment by applying a coating agent on the surface of at least one of the first metal layer 53A and the second metal layer 53B.
- corrosion resistance e.g., acid resistance, alkali resistance, etc.
- the corrosion-resistant film means a film (acid-resistant film) that improves the acid resistance of at least one of the first metal layer 53A and the second metal layer 53B, a film (alkali-resistant film) that improves the alkali resistance of at least one of the first metal layer 53A and the second metal layer 53B, and the like.
- the corrosion-resistant film may be formed by one type of treatment or by a combination of two or more types. In addition, it is possible to form not only one layer but also multiple layers.
- the hydrothermal conversion treatment and the anodizing treatment are treatments in which the metal foil surface is dissolved by a treatment agent to form a metal compound with excellent corrosion resistance. Note that these treatments may be included in the definition of chemical conversion treatment.
- at least one of the first metal layer 53A and the second metal layer 53B has a corrosion-resistant film
- at least one of the first metal layer 53A and the second metal layer 53B is considered to include a corrosion-resistant film.
- the corrosion-resistant coating prevents delamination between the first metal layer 53A (e.g., aluminum alloy foil) and the outer resin layer 51 or intermediate resin layer 54 when the exterior film 50 is formed or wound, and prevents dissolution and corrosion of the surface of the first metal layer 53A (especially when the first metal layer 53A is an aluminum alloy foil, dissolution and corrosion of the aluminum oxide present in the first metal layer 53A) due to hydrogen fluoride produced by the reaction between the electrolyte and moisture.
- first metal layer 53A e.g., aluminum alloy foil
- first metal layer 53A It also improves the adhesion (wettability) of the first metal layer 53A, and prevents delamination between the first metal layer 53A and the outer resin layer 51 or intermediate resin layer 54 during welding such as heat sealing, and between the first metal layer 53A and the outer resin layer 51 or intermediate resin layer 54 during forming or winding.
- the corrosion-resistant coating prevents delamination between the second metal layer 53B (e.g., aluminum alloy foil) and the heat-sealable resin layer 56 or intermediate resin layer 54 during molding or winding of the exterior film 50, and prevents dissolution and corrosion of the surface of the second metal layer 53B due to hydrogen fluoride generated by the reaction between the electrolyte and moisture (especially when the second metal layer 53B is an aluminum alloy foil, dissolution and corrosion of aluminum oxide present in the second metal layer 53B).
- the second metal layer 53B e.g., aluminum alloy foil
- the heat-sealable resin layer 56 or intermediate resin layer 54 during molding or winding of the exterior film 50
- dissolution and corrosion of the surface of the second metal layer 53B due to hydrogen fluoride generated by the reaction between the electrolyte and moisture (especially when the second metal layer 53B is an aluminum alloy foil, dissolution and corrosion of aluminum oxide present in the second metal layer 53B).
- the second metal layer 53B improves the adhesion (wettability) of the second metal layer 53B, and shows the effect of preventing delamination between the second metal layer 53B and the heat-sealable resin layer 56 or intermediate resin layer 54 during welding such as heat sealing, and preventing delamination between the second metal layer 53B and the heat-sealable resin layer 56 or intermediate resin layer 54 during molding or winding.
- the intermediate resin layer 54 is composed of a resin composition and improves the shape conformability of the exterior film 50.
- the resin composition constituting the intermediate resin layer 54 is preferably flexible.
- resin compositions include resin compositions containing at least one of polyurethane resins, polyester resins, polybutadiene resins, acid-modified polyolefin resins, styrene elastomers, acrylic resins, silicone resins, ether resins, and ethylene copolymers.
- polyurethane resins, polyester resins, and acid-modified polyolefin resins are particularly preferred from the viewpoints of durability, adhesion, and flexibility.
- the intermediate resin layer 54 may contain additives such as fillers.
- the type of filler is not particularly limited, and examples include heat dissipating fillers, insulating fillers, and hardness enhancing fillers. Of these, heat dissipating fillers are preferred.
- the heat dissipating filler is not particularly limited as long as it has high thermal conductivity and can promote the release of heat accumulated in the resin composition. Examples of the heat dissipating filler include hexagonal boron nitride, aluminum hydroxide, and alumina.
- the content of the heat dissipating filler is preferably 5 parts by mass or more and 90 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or more and 80 parts by mass or less, when the total of the resin composition part constituting the intermediate resin layer 54 is 100 parts by mass.
- the thickness t3 of the intermediate resin layer 54 is preferably, for example, 1 to 80 ⁇ m, more preferably 2 to 60 ⁇ m, and even more preferably 5 to 40 ⁇ m.
- the thickness t3 is preferably 1 ⁇ m or more, more preferably 2 ⁇ m or more, and even more preferably 5 ⁇ m or more.
- the thickness t3 is preferably 80 ⁇ m or less, more preferably 60 ⁇ m or less, and even more preferably 40 ⁇ m or less.
- the sum of the thickness t1 of the first metal layer 53A, the thickness t2 of the second metal layer 53B, and the thickness t3 of the intermediate resin layer 54 is preferably 300 ⁇ m or less, more preferably 200 ⁇ m or less, and even more preferably 150 ⁇ m or less.
- the exterior film 50 may have two or more intermediate resin layers made of different resin compositions.
- the intermediate resin layer 54A may be made of a resin composition that has higher adhesion to the first metal layer 53A
- the intermediate resin layer 54B may be made of a resin composition that has higher adhesion to the second metal layer 53B.
- the thickness t3 of the intermediate resin layer may be the sum of the thicknesses of all the intermediate resin layers.
- the second adhesive layer 55 is a layer made of an adhesive that bonds the second metal layer 53B and the heat-sealable resin layer 56.
- the adhesive used to form the second adhesive layer 55 may be the same as the adhesive used to form the first adhesive layer 52.
- the second adhesive layer 55 may be omitted.
- the heat-sealable resin layer 56 is a layer that provides the exterior film 50 with heat-sealing sealability.
- the heat-sealable resin layer 56 include resin films made of polyester resins such as polyethylene terephthalate resins and polybutylene terephthalate resins, polyolefin resins such as polyethylene resins and polypropylene resins, or acid-modified polyolefin resins obtained by graft-modifying these polyolefin resins with an acid such as maleic anhydride.
- the thickness of the heat-sealable resin layer 56 is preferably, for example, 20 to 300 ⁇ m, and more preferably 40 to 150 ⁇ m.
- the heat-sealable resin layer 56 may have two or more types of layers, each of which is made of the above resins and laminated together, as necessary.
- the exterior film 50 has one or more layers with a buffer function (hereinafter referred to as "buffer layers") outside the heat-sealable resin layer 56, and more preferably outside the first metal layer 53A.
- the outer resin layer 51 may also function as a buffer layer.
- the multiple buffer layers may be adjacent to each other or may be laminated via the outer resin layer 51, the first metal layer 53A, etc.
- the material constituting the buffer layer can be selected from any material having cushioning properties.
- the material having cushioning properties is, for example, rubber, nonwoven fabric, or foam sheet.
- the rubber is, for example, natural rubber, fluororubber, or silicone rubber.
- the rubber hardness is preferably about 20 to 90.
- the material constituting the nonwoven fabric is preferably a material having excellent heat resistance.
- the lower limit of the thickness of the buffer layer is preferably 100 ⁇ m, more preferably 200 ⁇ m, and even more preferably 1000 ⁇ m.
- the upper limit of the thickness of the buffer layer is preferably 5000 ⁇ m, and even more preferably 3000 ⁇ m.
- the preferred range of thickness of the buffer layer is 100 ⁇ m to 5000 ⁇ m, 100 ⁇ m to 3000 ⁇ m, 200 ⁇ m to 5000 ⁇ m, 200 ⁇ m to 3000 ⁇ m, 1000 ⁇ m to 5000 ⁇ m, or 1000 ⁇ m to 3000 ⁇ m.
- the most preferred range of thickness of the buffer layer is 1000 ⁇ m to 3000 ⁇ m.
- the lower limit of the buffer layer thickness is preferably 0.5 mm, and more preferably 1.0 mm.
- the upper limit of the buffer layer thickness is preferably 10 mm, and more preferably 5.0 mm, and more preferably 2.0 mm.
- the preferred ranges of the buffer layer thickness are 1.0 mm to 2.0 mm, 1.0 mm to 5.0 mm, 1.0 mm to 10 mm, 0.5 mm to 2.0 mm, 0.5 mm to 5.0 mm, and 0.5 mm to 10 mm.
- the buffer layer functions as a cushion, preventing the exterior film 50 from being damaged by impact when the energy storage device 10 is dropped or by handling during the manufacture of the energy storage device 10.
- the lid body 60 shown in FIG. 4 is, for example, rectangular and is a resin molded product made of, for example, a resin material.
- the lid body 60 may be formed, for example, by cold forming the exterior film 50, or may be a metal molded product.
- the material constituting the lid body 60 may include at least two or more types of materials selected from metal oxide, carbon material, and rubber material, and may include metal oxide, carbon material, and rubber material.
- the lid body 60 is made up of a resin material.
- "made up of a resin material” means that, when the entire material constituting the lid body 60 is taken as 100% by mass, the resin material content is 50% by mass or more, preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and even more preferably 95% by mass or more.
- the material constituting the lid body 60 can contain materials other than the resin material in addition to the resin material.
- resins include thermoplastic resins such as polyester, polyolefin, polyamide, epoxy resin, acrylic resin, fluororesin, polyurethane, silicone resin, and phenol resin, as well as modified versions of these resins.
- the resin material may be a mixture of these resins, a copolymer, or a modified version of a copolymer.
- the resin material is preferably a heat-sealable resin such as polyester or polyolefin, and more preferably polyolefin.
- the lid 60 may be molded by any molding method.
- the resin material contained in the material constituting the lid 60 is preferably an olefin-based random copolymer, more preferably contains a resin containing a polyolefin skeleton as a main component, even more preferably contains polyolefin as a main component, and even more preferably contains polypropylene as a main component.
- the polyolefin may be an acid-modified polyolefin.
- the resin material contained in the material constituting the lid 60 preferably contains multiple types of amide-based lubricants. Furthermore, the resin material contained in the material constituting the lid 60 preferably contains multiple types of amide-based lubricants that further contain unsaturated fatty acid amides in addition to saturated fatty acid amides.
- the resin material contained in the material constituting the lid 60 may be a polyolefin resin to which a propylene-based elastomer having a melting point higher than 150°C has been added.
- polyesters include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polyethylene isophthalate, and copolymer polyesters.
- copolymer polyesters include copolymer polyesters in which ethylene terephthalate is the main repeating unit.
- polyethylene terephthalate is the main repeating unit and is polymerized with ethylene isophthalate
- polyethylene (terephthalate/isophthalate) polyethylene (terephthalate/adipate)
- polyethylene (terephthalate/sodium sulfoisophthalate) polyethylene (terephthalate/sodium isophthalate)
- polyethylene (terephthalate/phenyl-dicarboxylate) polyethylene (terephthalate/decanedicarboxylate).
- polybutylene terephthalate is the preferred resin material from the viewpoint of increasing heat resistance and pressure resistance.
- polyolefins include polyethylenes such as low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, and linear low-density polyethylene; ethylene- ⁇ -olefin copolymers; polypropylenes such as homopolypropylene, block copolymers of polypropylene (e.g., block copolymers of propylene and ethylene), and random copolymers of polypropylene (e.g., random copolymers of propylene and ethylene); propylene- ⁇ -olefin copolymers; and ethylene-butene-propylene terpolymers.
- polyolefin resin is a copolymer, it may be a block copolymer or a random copolymer. Of these, polypropylene is preferred as the resin material because of its excellent heat fusion properties and electrolyte resistance.
- the resin as the resin material may contain a filler as necessary.
- fillers include glass beads, graphite, glass fiber, and carbon fiber.
- the melt mass flow rate of the resin material contained in the material constituting the lid body 60 is preferably in the range of 1 g/10 min to 100 g/10 min, and more preferably in the range of 5 g/10 min to 80 g/10 min.
- the melt mass flow rate is measured based on JIS K7210-1:2014.
- the measurement temperature for the melt mass flow rate is 230°C.
- the lid body 60 may be configured to include a conductive material.
- “Configured to include a conductive material” means that, when the entire material constituting the lid body 60 is taken as 100% by mass, the content of the conductive material is 50% by mass or more, preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and even more preferably 95% by mass or more.
- the material constituting the lid body 60 can contain, in addition to the conductive material, a material other than the conductive material.
- the lid body 60 preferably has a corrosion-resistant coating as described for the first metal layer 53A and the second metal layer 53B.
- the conductive material constituting the lid body 60 is, for example, a metal material.
- the metal material constituting the lid body 60 is, for example, aluminum, an aluminum alloy, nickel, copper, or a copper alloy.
- the lid body 60 connected to the positive electrode is preferably made of aluminum or an aluminum alloy.
- the lid body 60 connected to the negative electrode is preferably made of nickel, copper, or a copper alloy.
- the material constituting the lid body 60 connected to the negative electrode may be copper plated with nickel.
- the material constituting the lid body 60 may include recycled metal materials.
- the lid body 60 has a first surface 61, a second surface 62, and a sealing surface 63.
- the first surface 61 faces the electrode body 20.
- the second surface 62 is the surface opposite to the first surface 61.
- the sealing surface 63 is connected to the first surface 61 and the second surface 62, and is joined to the heat-sealable resin layer 56 of the exterior film 50.
- the sealing surface 63 and the heat-sealable resin layer 56 are joined by heat sealing.
- the sealing surface 63 and the exterior film 50 may be joined by any method other than heat sealing, such as welding. Specific welding methods include, for example, laser welding, ultrasonic welding, and any other method.
- the sealing surface 63 includes a first sealing surface 63A, a second sealing surface 63B, a third sealing surface 63C, and a fourth sealing surface 63D.
- the first sealing surface 63A constitutes the upper surface of the lid body 60.
- the first sealing surface 63A extends in a first direction (LR direction in this embodiment) in the energy storage device 10.
- the second sealing surface 63B and the third sealing surface 63C are connected to the first sealing surface 63A and constitute the side surface of the lid body 60.
- the second sealing surface 63B and the third sealing surface 63C extend in a second direction (UD direction in this embodiment) that intersects with the first direction in the energy storage device 10. In this embodiment, the first direction and the second direction are perpendicular to each other.
- the fourth sealing surface 63D constitutes the lower surface of the lid body 60.
- the fourth seal surface 63D extends in the first direction (the LR direction in this embodiment) in the power storage device 10.
- the lid body 60 When the lid body 60 is plate-shaped, it is preferable that the lid body 60 has a certain degree of thickness so that deformation of the exterior body 40 is suppressed even when the power storage device 10 is arranged on top of each other. From another perspective, when the lid body 60 is plate-shaped, it is preferable that the sealing surface 63 of the lid body 60 has a certain degree of thickness so that the sealing surface 63 of the lid body 60 and the exterior film 50 can be suitably heat-sealed when forming the second sealing portion 80 described below.
- the minimum value of the thickness of the lid body 60 is, for example, 1.0 mm, more preferably 3.0 mm, and even more preferably 4.0 mm.
- the maximum value of the thickness of the lid body 60 is, for example, 20 mm, more preferably 15 mm, and even more preferably 10 mm.
- the maximum value of the thickness of the lid body 60 may be 20 mm or more.
- the preferred ranges of thickness of the material constituting the lid body 60 are 1.0 mm to 20 mm, 1.0 mm to 15 mm, 1.0 mm to 10 mm, 3.0 mm to 20 mm, 3.0 mm to 15 mm, 3.0 mm to 10 mm, 4.0 mm to 20 mm, 4.0 mm to 15 mm, and 4.0 mm to 10 mm.
- the material constituting the lid body 60 does not include films defined by the JIS (Japanese Industrial Standards) [Packaging Terminology] standard.
- the thickness of the lid body 60 may vary depending on the part of the lid body 60. When the thickness of the lid body 60 varies depending on the part, the thickness of the lid body 60 is the thickness of the thickest part.
- the cover 60 further includes boundaries 64, 65, 66, and 67.
- Boundary 64 is the boundary between the first seal surface 63A and the second seal surface 63B.
- Boundary 65 is the boundary between the first seal surface 63A and the third seal surface 63C.
- Boundary 66 is the boundary between the fourth seal surface 63D and the second seal surface 63B.
- Boundary 67 is the boundary between the fourth seal surface 63D and the third seal surface 63C.
- the cross-sectional shape of the boundaries 64 to 67 when viewed from the FB direction may be angular, or may be rounded by applying R processing. In this embodiment, the boundaries 64 to 67 are angular.
- the main material constituting the sealing surface 63 of the lid body 60 and the resin composition constituting the heat-sealable resin layer 56 of the exterior film 50 are the same.
- the main material constituting the lid body 60 and the resin composition constituting the heat-sealable resin layer 56 are polypropylene.
- the main material refers to, for example, a material that accounts for 50% or more of the materials contained in the constituent elements.
- the lid body 60 is formed with a through hole 60X into which the electrode terminal 30 is inserted.
- the through hole 60X penetrates the first surface 61 and the second surface 62.
- the electrode terminal 30 protrudes to the outside of the exterior body 40 through the through hole 60X formed in the lid body 60.
- a small gap between the through hole 60X of the lid body 60 and the electrode terminal 30 is filled with, for example, resin.
- the position at which the electrode terminal 30 protrudes to the outside can be selected arbitrarily.
- the electrode terminal 30 may protrude to the outside from a hole formed in any one of the six surfaces of the exterior body 40.
- a small gap between the exterior body 40 and the electrode terminal 30 is filled with, for example, resin.
- the lid body 60 and the electrode terminal 30 are provided as separate bodies, but the lid body 60 and the electrode terminal 30 may be formed integrally.
- the lid body 60 also functions as an electrode terminal, or if the electrode terminal 30 is disposed between the lid body 60 and the exterior film 50, the through hole 60X does not need to be formed in the lid body 60.
- the exterior film 50 is wrapped around the electrode body 20 to form the opening 50X, and the opposing surfaces of the exterior film 50 (the heat-sealable resin layers 56) are heat-sealed to form the first sealing portion 70.
- the first sealed portion 70 is formed by heat sealing both ends of the exterior film 50.
- the first sealed portion 70 extends in the longitudinal direction (FB direction) of the exterior body 40.
- the position at which the first sealed portion 70 is formed in the exterior body 40 can be selected arbitrarily.
- the root 70X of the first sealed portion 70 is preferably located on the edge of the boundary between the upper surface 41 and the first side surface 43 of the exterior body 40.
- the upper surface 41 has a larger area than the first side surface 43.
- the root 70X of the first sealed portion 70 may be located on any surface of the exterior body 40.
- the first sealed portion 70 protrudes outward from the electrode body 20 in a plan view.
- the first sealed portion 70 may be folded, for example, toward the first side surface 43 of the exterior body 40, or toward the upper surface 41.
- Manufacturing method of electricity storage device 5 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the power storage device 10.
- the method for manufacturing the power storage device 10 includes, for example, a first step, a second step, a third step, a fourth step, a fifth step, a sixth step, a seventh step, and an eighth step.
- the first step to the eighth step are performed, for example, by a manufacturing apparatus for the power storage device 10. Note that the following first step to eighth step are merely names of the steps in the method for manufacturing the power storage device 10 specified for convenience, and do not necessarily refer to the order of the steps.
- step S11 the manufacturing equipment joins each of the pair of lid bodies 60 to each of the two electrode terminals 30.
- Completion of the first process creates a pair of lid units 90 (see FIG. 6) in which the electrode terminals 30 are joined to the lid bodies 60.
- step S12 electrode body placement step
- the manufacturing device places the electrode body 20 on the heat-sealable resin layer 56 of the exterior film 50.
- the exterior film 50 may be provided with a mark for aligning the electrode body 20 in an appropriate position relative to the exterior film 50.
- the third step (lid unit arrangement step) of step S13 is performed in parallel with the second step or after the second step.
- the manufacturing apparatus arranges each of the pair of lid units 90 made in step S11 so as to face the front surface 21 and the back surface 22 of the electrode body 20, and bonds the electrode terminal 30 and the electrode body 20.
- the exterior film 50, the electrode body 20, and the pair of lid units are in a state as shown in FIG. 6.
- the exterior film 50 may be provided with a mark for properly aligning the pair of lid units 90 with respect to the exterior film 50.
- the manufacturing method of the energy storage device 10 may include, instead of the first and third steps, a step of first joining the electrode body 20 and the two electrode terminals 30, and then arranging the pair of lid bodies 60 so as to face the front surface 21 and the back surface 22 of the electrode body 20, and bonding the pair of lid bodies 60 to the pair of electrode terminals.
- the method for manufacturing the electricity storage device 10 may include arranging a pair of lid bodies 60 or a pair of lid units 90 so that they are spaced apart from each other, and then arranging the electrode body 20 between the pair of lid bodies 60 or the pair of lid units 90, so that the pair of lid bodies 60 or the pair of lid units are arranged on the front surface 21 and the back surface 22 of the electrode body 20, respectively.
- the lid unit arrangement process may be performed before the electrode body arrangement process.
- the fourth step (winding step) of step S14 is performed after the third step.
- the manufacturing device wraps the exterior film 50 around a lid unit including the electrode body 20 and a pair of lid bodies 60.
- the manufacturing device wraps the electrode body 20 and the pair of lid units 90 with the exterior film 50 so as to surround the electrode body 20 and the pair of sealing surfaces 63 from the outside while folding the exterior film 50 at a predetermined position.
- the manufacturing device winds the exterior film 50 around the electrode body 20 and the pair of lid units 90 while tension is applied to the exterior film 50, while restricting the movement of the electrode body 20 and the pair of lid units 90 with the restricting means.
- the restricting means is, for example, a groove into which the electrode body 20 and the pair of lid bodies 60 are fitted.
- the restricting means may be a device that applies an external force to the electrode body 20 and the pair of lid bodies 60 so as to prevent the electrode body 20 and the pair of lid bodies 60 from moving.
- the regulating means may be a device that applies a force to the electrode body 20 and the lid body 60 in a direction opposite to the direction in which the exterior film 50 is pulled.
- the regulating means may include a roller that runs on the exterior film 50 while the exterior film 50 is being pulled in order to remove wrinkles in the exterior film 50.
- the procedure for achieving the winding state in which the exterior film 50 is wound around the electrode body 20 and the lid unit 90 is not limited to the above winding.
- the electrode body 20 may be housed inside the exterior film 50 that has been shaped into a tube to form a pair of openings 50X, or the exterior film 50 that has been shaped into a tube and then temporarily fixed at least a portion to maintain that state, and then the lid body 60 (or the lid unit 90) may be placed in each of the pair of openings 50X, and then tension may be applied to the exterior film 50.
- the electrode body 20 and the pair of lid bodies 60 may be housed inside the exterior film 50 that has been shaped into a tube, or the exterior film 50 that has been shaped into a tube and then temporarily fixed at least a portion to maintain that state, and then tension may be applied to the exterior film 50.
- the fifth step (first sealing step) of step S15 is performed after the fourth step.
- the manufacturing equipment forms a first sealing portion (hereinafter referred to as a "temporary first sealing portion") having an unsealed portion for injecting an electrolyte solution.
- the temporary first sealing portion the heat-sealable resin layers 56 of the exterior film 50 facing each other are joined together. Note that if the power storage device 10 is, for example, an all-solid-state battery, the step of injecting an electrolyte solution is not necessary, and therefore in the fifth step, the manufacturing equipment forms the first sealing portion 70.
- the sixth step (second sealing step) of step S16 is performed after the fifth step.
- the sixth step may be performed after the fourth step, in parallel with the fifth step, or before the fifth step.
- the manufacturing device forms the second sealing portion 80 by bonding the heat-sealable resin layer 56 constituting the inner surface of the exterior film 50 to the sealing surfaces 63 of the pair of lid bodies 60 facing it.
- the bonding between the heat-sealable resin layer 56 and the sealing surfaces 63 is performed by heat sealing.
- the above bonding may also be performed by ultrasonic sealing, high-frequency sealing, or adhesion with an adhesive in addition to or instead of this.
- step S17 electrolyte injection step
- the manufacturing device injects the electrolyte through the unsealed portion formed in the temporary first sealing portion.
- the eighth step (first sealing portion forming step) of step S18 is performed after the seventh step.
- the manufacturing equipment forms the first sealing portion 70 by heat sealing a portion of the temporary first sealing portion, including the unsealed portion. Note that, if the power storage device 10 is, for example, an all-solid-state battery, the seventh and eighth steps are omitted.
- the exterior film 50 includes at least two metal layers including a first metal layer 53A and a second metal layer 53B. Thereby, even if the thickness of each of the metal layers is made smaller than the thickness of one barrier layer in a conventional exterior film, the mechanical strength of the exterior film 50 can be improved. As a result, the internal pressure resistance of the exterior film 50 is improved. In addition, by suppressing the thickness of each of the metal layers, the bending rigidity of the exterior film 50 is prevented from becoming too high. As a result, the springback can be suppressed and a winding state with an appropriate tension can be easily achieved in the manufacturing process of the electricity storage device 10. In other words, the packaging suitability of the exterior film 50 is sufficiently ensured.
- the exterior film 50 can be given the characteristics of each metal material.
- the metal material constituting the first metal layer 53A is an aluminum alloy and the metal material constituting the second metal layer 53B is stainless steel
- the first metal layer 53A mainly contributes to improving shape retention
- the second metal layer 53B mainly contributes to improving internal pressure resistance.
- the exterior film 50 includes an intermediate resin layer 54 between the first metal layer 53A and the second metal layer 53B.
- the intermediate resin layer 54 is made of a resin composition that is excellent in flexibility among resin compositions. This assists in bending the first metal layer 53A and the second metal layer 53B, and further improves the shape conformability of the exterior film 50.
- the thickness t1 of the first metal layer 53A is smaller than the thickness t2 of the second metal layer 53B.
- the value P1 obtained by multiplying the thickness t1 of the first metal layer 53A by the Young's modulus Y1 of the metal material constituting the first metal layer 53A is smaller than the value P2 obtained by multiplying the thickness t2 of the second metal layer 53B by the Young's modulus Y2 of the metal material constituting the second metal layer 53B.
- the intermediate resin layer 54 of the exterior film 50 according to the above embodiment contains a heat dissipating filler. This prevents heat from accumulating in the intermediate resin layer 54.
- the electricity storage device 10 equipped with the exterior film 50 according to the above embodiment has excellent internal pressure resistance and heat dissipation properties.
- the above-mentioned embodiments are examples of possible forms of the electricity storage device, exterior film, lid unit, and manufacturing method of the electricity storage device according to the present invention, and are not intended to limit the forms.
- the electricity storage device, exterior film, lid unit, and manufacturing method of the electricity storage device according to the present invention may take forms different from those exemplified in the embodiments.
- One example is a form in which part of the configuration of the embodiment is replaced, changed, or omitted, or a form in which a new configuration is added to the embodiment.
- Below are some examples of modified embodiments. Note that the following modified embodiments can be combined with each other as long as there is no technical contradiction.
- the lid body 60 and the exterior film 50 may be directly welded or may be joined via an adhesive film.
- the adhesive film is not particularly limited, but for example, when the sealing surface 63 is formed of metal, a film similar to the adhesive film 31 described above is preferable.
- the adhesive film is preferably a laminated film having at least a heat-sealable resin layer, a heat-resistant base material layer, and a heat-sealable resin layer in this order.
- the specifications for the heat-sealable resin layer of the adhesive film can be the same as the specifications for the heat-sealable resin layer 56.
- the materials constituting the two heat-sealable resin layers of the adhesive film may be the same or different materials, and are appropriately selected according to the material constituting the heat-sealable resin layer 56 of the exterior film 50 and the material constituting the sealing surface 63.
- the material constituting the heat-sealable resin layer of the adhesive film that is bonded to the sealing surface 63 is preferably an acid-modified polyolefin resin graft-modified with an acid such as maleic anhydride. It is preferable that the heat-sealing resin layer of the adhesive film on the side that is bonded to the exterior film 50 is made of the same material as the material that constitutes the heat-sealing resin layer 56 of the exterior film 50.
- the heat-resistant substrate layer may be any film made of a heat-resistant resin, such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyphenylene sulfide, polymethylpentene (registered trademark), polyacetal cyclic polyolefin, polyethylene, polypropylene, or other unstretched or stretched films.
- a heat-resistant resin such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyphenylene sulfide, polymethylpentene (registered trademark), polyacetal cyclic polyolefin, polyethylene, polypropylene, or other unstretched or stretched films.
- Polyethylene terephthalate is particularly preferred, as it is inexpensive and has high strength.
- the exterior film 50 of the power storage device 10 may extend outward beyond at least one of the two lid bodies 60 in the FB direction.
- the electrode body 20 is sealed by closing the portion of the exterior film 50 that extends outward beyond the lid body 60.
- the portion of the exterior film 50 that extends beyond the lid body 60 may be folded inward so that the outer surfaces of the exterior film 50 come into contact with each other, as in a Gabeltop container, or may be folded toward any surface of the exterior body 40, as in a brick container.
- the energy storage device 10 may not have one of the pair of lid bodies 60 or the pair of lid units 90.
- the electrode body 20 in the FB direction, in the portion of the exterior body 40 where the lid body 60 or the lid unit 90 is omitted, the electrode body 20 is sealed by closing the portion of the exterior film 50 that protrudes outward beyond the electrode body 20.
- the portion of the exterior film 50 that protrudes outward beyond the electrode body 20 may be folded like a Gabeltop container or a brick container. In other words, it is sufficient that the exterior film 50 wraps around the electrode body 20 so as to form at least one opening 50X.
- the outer shape of the exterior body 40 can be changed as desired.
- the outer shape of the exterior body 40 may be a cylinder, a prism, or a cube.
- the electrode body 20 may be formed in a roughly cylindrical shape
- the lid body 60 may be formed in a disk shape.
- the lid 60 may be a member formed by integrating separate members by injection molding, welding, or the like.
- the portion including the sealing surface 63 and the portion near the center surrounded by the sealing surface 63 may each be made of a member formed of a different material, and these members may be integrated by injection molding or via a heat-weldable resin film, etc.
- Electrode body 30 Electrode terminal 40: Exterior body 50: Exterior film 51: Outer resin layer 53A: First metal layer 53B: Second metal layer 54: Intermediate resin layer 60: Lid body 61: First surface 62: Second surface 63: Sealing surface 90: Lid unit 511: First surface
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Abstract
外装フィルムは、蓄電デバイスの外装体を構成するための外装フィルムであって、樹脂組成物から構成される外側樹脂層と、金属材料から構成されるとともに外側樹脂層の第1面側に配置され、第1金属層及び第2金属層を有する少なくとも2つの金属層と、第1金属層及び第2金属層の間に積層され、樹脂組成物から構成される少なくとも1つの中間樹脂層とを備える。少なくとも2つの金属層の各々の厚みのうち、最大の厚みは、200μm以下である。
Description
本発明は、蓄電デバイス用外装フィルム及び蓄電デバイスに関する。
特許文献1は、蓄電デバイスの一例を開示している。この蓄電デバイスは、電極積層体と、電極積層体を内部に収容する外装体と、を備える。外装体は、少なくとも電極積層体の積層方向の両端面及び対向する一対の側面を覆う筒状のラミネートフィルム外装体と、ラミネートフィルム外装体の開口部に配置される内蓋と、を有する。ラミネートフィルムとしては、例えば金属又は樹脂とアルミシートとの一体成型品が用いられる。特許文献1によれば、このような外装体を備える蓄電デバイスは、蓄電デバイスの小型化を図り、構造効率を向上させる観点から有利である。
ところで、蓄電デバイスの大型化を図る場合等に、上記ラミネートフィルムには、蓄電デバイス内部の圧力上昇に耐えられる耐内圧性が求められる。ラミネートフィルムの耐内圧性を高めるためには、これに含まれる金属層の厚みを増やしたり、金属層を構成する金属として、機械強度が高い金属材料を用いたりすることが考えられる。つまり、ラミネートフィルムの剛性を向上させることが考えられる。一方、上記のような蓄電デバイスを製造するとき、ラミネートフィルムで電極積層体を包む工程を行うことがある。このような場合、ラミネートフィルムの曲げ剛性が必要以上に高いと、ラミネートフィルムを電極積層体の形状に追従させることが難しくなる。その結果、蓄電デバイスの製造工程において、電極積層体を適切に包むことが難しくなるおそれがある。
本発明は、耐内圧性を向上させつつ、形状追従性を維持した蓄電デバイスの外装体用の外装フィルムを提供することを目的とする。
本発明の第1観点に係る外装フィルムは、蓄電デバイスの外装体を構成するための外装フィルムであって、外側樹脂層と、金属材料から構成される少なくとも2つの金属層と、少なくとも1つの中間樹脂層とを備える。外側樹脂層は、樹脂組成物から構成される。少なくとも2つの金属層は、前記外側樹脂層の第1面側に配置され、第1金属層及び第2金属層を有する。少なくとも1つの中間樹脂層は、前記第1金属層及び前記第2金属層の間に積層され、樹脂組成物から構成される。前記少なくとも2つの金属層の各々の厚みのうち、最大の厚みは、200μm以下である。
本発明の第2観点に係る外装フィルムは、第1観点に係る外装フィルムであって、前記金属材料は、アルミニウム合金、チタン合金、鋼、銅、ニッケル合金、マグネシウム合金、ニオブ、及び鉄のうち少なくとも1つを含有する。
本発明の第3観点に係る外装フィルムは、第1観点または第2観点に係る外装フィルムであって、前記少なくとも1つの中間樹脂層を構成する樹脂組成物は、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、酸変性ポリオレフィン系樹脂、スチレン系エラストマー、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エーテル系樹脂及びエチレン系共重合体のうち少なくとも1つを含有する。
本発明の第4観点に係る外装フィルムは、第1観点から第3観点のいずれかに係る外装フィルムであって、前記中間樹脂層は、フィラーを含有する。
本発明の第5観点に係る外装フィルムは、第1観点から第4観点のいずれかに係る外装フィルムであって、前記第1金属層と前記第2金属層とは、同じ金属材料から構成され、前記第1金属層の厚みと前記第2金属層の厚みとは、実質的に同じである。
本発明の第6観点に係る外装フィルムは、第1観点から第5観点のいずれかに係る外装フィルムであって、前記第1金属層と前記第2金属層とは、同じ金属材料から構成され、前記第1金属層は、前記第2金属層よりも前記第1面の近くに配置され、前記第1金属層の厚みは、前記第2金属層の厚みよりも小さい。
本発明の第7観点に係る外装フィルムは、第1観点から第6観点のいずれかに係る外装フィルムであって、前記第1金属層は、前記第2金属層よりも前記第1面の近くに配置され、前記第1金属層の厚みに前記第1金属層を構成する金属材料のヤング率を乗じた値は、前記第2金属層の厚みに前記第2金属層を構成する金属材料のヤング率を乗じた値よりも小さい。
本発明の第8観点に係る外装フィルムは、第1観点から第7観点のいずれかに係る外装フィルムであって、前記少なくとも2つの金属層の各々の厚みの合計は、300μm以下である。
本発明の第9観点に係る外装フィルムは、第1観点から第8観点のいずれかに係る外装フィルムであって、前記少なくとも2つの金属層の各々の厚み及び前記少なくとも1つの中間樹脂層の厚みの合計は、300μm以下である。
本発明の第10観点に係る蓄電デバイスは、電極体と、前記電極体を封止する外装体と、を備える。前記外装体は、前記電極体を包む外装フィルムと、前記外装フィルムとともに前記電極体を封止する少なくとも1つの蓋体とを有する。前記外装フィルムは、外側樹脂層と、金属材料から構成される少なくとも2つの金属層と、少なくとも1つの中間樹脂層とを備える。外側樹脂層は、樹脂組成物から構成される。少なくとも2つの金属層は、前記外側樹脂層の第1面側に配置され、第1金属層及び第2金属層を有する。少なくとも1つの中間樹脂層は、前記第1金属層及び前記第2金属層の間に積層され、樹脂組成物から構成される。前記少なくとも2つの金属層の各々の厚みのうち、最大の厚みは、200μm以下である。
本発明の第11観点に係る蓄電デバイスは、第10観点に係る蓄電デバイスであって、前記金属材料は、アルミニウム合金、チタン合金、鋼、銅、ニッケル合金、マグネシウム合金、ニオブ、及び鉄のうち少なくとも1つを含有する。
本発明の第12観点に係る蓄電デバイスは、第10観点または第11観点に係る蓄電デバイスであって、前記少なくとも1つの中間樹脂層を構成する樹脂組成物は、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、酸変性ポリオレフィン系樹脂、スチレン系エラストマー、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エーテル系樹脂及びエチレン系共重合体のうち少なくとも1つを含有する。
本発明の第13観点に係る蓄電デバイスは、第10観点から第12観点のいずれかに係る蓄電デバイスであって、前記中間樹脂層は、フィラーを含有する。
本発明の第14観点に係る蓄電デバイスは、第10観点から第13観点のいずれかに係る蓄電デバイスであって、前記第1金属層と前記第2金属層とは、同じ金属材料から構成され、前記第1金属層の厚みと前記第2金属層の厚みとは同じである。
本発明の第15観点に係る蓄電デバイスは、第10観点から第13観点のいずれかに係る蓄電デバイスであって、前記第1金属層と前記第2金属層とは、同じ金属材料から構成され、前記第1金属層は、前記第2金属層よりも前記第1面の近くに配置され、前記第1金属層の厚みは、前記第2金属層の厚みよりも小さい。
本発明の第16観点に係る蓄電デバイスは、第10観点から第13観点のいずれかに係る蓄電デバイスであって、前記第1金属層は、前記第2金属層よりも前記第1面の近くに配置され、前記第1金属層の厚みに前記第1金属層を構成する金属材料のヤング率を乗じた値は、前記第2金属層の厚みに前記第2金属層を構成する金属材料のヤング率を乗じた値よりも小さい。
本発明の第17観点に係る蓄電デバイスは、第10観点から第16観点のいずれかに係る蓄電デバイスであって、前記少なくとも2つの金属層の各々の厚みの合計は、300μm以下である。
本発明の第18観点に係る蓄電デバイスは、第10観点から第17観点のいずれかに係る蓄電デバイスであって、前記少なくとも2つの金属層の各々の厚み及び前記少なくとも1つの中間樹脂層の厚みの合計は、300μm以下である。
本発明に関する蓄電デバイスの外装体用の外装フィルムによれば、これを用いて構成された蓄電デバイスの外装体の耐内圧性が向上するとともに、形状追従性は十分に確保される。その結果、電極体を適切に包むことができ、蓄電デバイスの品質が向上する。
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る外装フィルム及びこれを備える蓄電デバイス、ならびに蓄電デバイスの製造方法について説明する。なお、本明細書において、「~」で示される数値範囲は「以上」、「以下」を意味する。例えば、2~15mmとの表記は、2mm以上15mm以下を意味する。
<1.蓄電デバイスの構成>
図1は、本実施形態に係る外装フィルム50を備える蓄電デバイス10を模式的に示す斜視図であり、図2は、蓄電デバイス10が備える電極体20の斜視図である。外装フィルム50は、電極体20を包み、蓄電デバイス10の外装体40を構成するのに好適に使用される。図3は、外装フィルム50の層構成を示す断面図である。図4は、蓄電デバイス10が備える蓋体60の斜視図である。なお、図1において、矢印UD方向は蓄電デバイス10の厚み方向を示し、矢印LR方向は蓄電デバイス10の幅方向を示し、矢印FB方向は、蓄電デバイス10の奥行方向を示す。矢印UDLRFBの各々が示す方向は、以後の各図においても共通である。
図1は、本実施形態に係る外装フィルム50を備える蓄電デバイス10を模式的に示す斜視図であり、図2は、蓄電デバイス10が備える電極体20の斜視図である。外装フィルム50は、電極体20を包み、蓄電デバイス10の外装体40を構成するのに好適に使用される。図3は、外装フィルム50の層構成を示す断面図である。図4は、蓄電デバイス10が備える蓋体60の斜視図である。なお、図1において、矢印UD方向は蓄電デバイス10の厚み方向を示し、矢印LR方向は蓄電デバイス10の幅方向を示し、矢印FB方向は、蓄電デバイス10の奥行方向を示す。矢印UDLRFBの各々が示す方向は、以後の各図においても共通である。
蓄電デバイス10は、電極体20と、電極端子30と、外装体40と、を備える。電極体20は、例えば、リチウムイオン電池、キャパシタ、全固体電池、半固体電池、擬固体電池、ポリマー電池、全樹脂電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、金属空気電池、多価カチオン電池、または、コンデンサー等の蓄電部材を構成する電極(正極および負極)ならびに、セパレータ等を含む。本実施形態では、電極体20の形状は、略直方体である。なお、「略直方体」とは、完全な直方体の他に、例えば、外面の一部の形状を修正することによって直方体とみなせるような立体を含む。電極体20の形状は、例えば、円柱または多角柱であってもよい。
図2に示されるように、本実施形態では、電極体20は、正面21、背面22、上面23、下面24、第1側面25、及び、第2側面26を有する。正面21は、一方の蓋体60(蓋体60A)と対向する。背面22は、他方の蓋体60(蓋体60B)と対向する。上面23、下面24、第1側面25及び第2側面26は、それぞれ、後述する外装体40の上面41、下面42、第1側面43及び第2側面44を構成する。
本実施形態では、蓄電デバイス10は、2つの電極端子30を備える。電極端子30は、電極体20における電力の入出力に用いられる金属端子である。電極端子30の一方の端部は、電極体20に含まれる電極(正極または負極)に電気的に接続される。電極端子30の他方の端部は、例えば、外装体40の端縁から外側に突出する。なお、電極端子30は、電極体20の電力の入出力が可能であればよく、例えば、外装体40から突出していなくてもよい。後述する蓋体60が例えば、金属によって構成される場合、蓋体60が電極端子30の機能を兼ねる場合があり、この場合、電極端子としての機能を有する蓋体60は、外装体40から突出してもよく、突出していなくてもよい。
電極端子30を構成する金属材料は、例えば、アルミニウム、ニッケル、または、銅等である。例えば、電極体20がリチウムイオン電池である場合、正極に接続される電極端子30は、通常、アルミニウム等によって構成され、負極に接続される電極端子30は、通常、銅、ニッケル等によって構成される。なお、電極体20の最外層は、必ずしも電極である必要はなく、例えば、保護テープまたはセパレータであってもよい。
外装体40は、電極体20を封止する。本実施形態に係る外装体40は、外装フィルム50及び蓋体60を備える。本実施形態に係る外装フィルム50は、電極体20を包む。蓋体60は、電極体20の側方に配置され、外装フィルム50とともに電極体20を封止する。本実施形態では、後述するように、外装フィルム50は、一対の開口部50X(図7参照)を形成するように電極体20に巻き付けられる。蓋体60は、開口部50Xを閉じるように電極体20の側方に配置される。なお、外装フィルム50を、開口部50Xが形成されるように筒状にされた状態、あるいは筒状にし、その状態を保つように少なくとも一部を仮止めされた状態にして、その内部に電極体20を収容した後、外装フィルム50を電極体20にしっかりと巻き付け、その後開口部50Xを蓋体60によって閉じてもよい。
電極端子30には、蓋体60と好適に接着する観点から、接着性フィルム31が接合されることが好ましい。接着性フィルム31は、金属によって構成される電極端子30と樹脂によって構成される蓋体60とを接着できるフィルムであれば、任意に選択可能である。接着性フィルム31は、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロプロピレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、または、これらのポリオレフィン系樹脂を無水マレイン酸等の酸でグラフト変性させた酸変性ポリオレフィン系樹脂等を用いることができる。接着性フィルム31は、これらの単層または2層以上のフィルムとすることができる。本実施形態では、接着性フィルム31は、電極端子30のうちの蓋体60によって覆われる部分の概ね全体に接合される。
例えば、冷間成形を通じて外装フィルム50に電極体20を収容する収容部(窪み)を形成する方法がある。しかし、このような方法によって深い収容部を形成することは必ずしも容易ではない。冷間成形によって収納部(窪み)を深く(たとえば成形深さ15mm)形成しようとすると外装フィルム50にピンホールまたはクラックが発生し、電池性能の低下を招く可能性が高くなる。一方、外装体40は、外装フィルム50を電極体20に巻き付けることによって電極体20を封止しているため、電極体20の厚みに拘わらず容易に電極体20を封止することができる。なお、蓄電デバイス10の体積エネルギー密度を向上させるべく電極体20と外装フィルム50との間のデッドスペースを削減するためには、外装フィルム50が電極体20の外表面に接するように巻き付けられた状態が好ましい。また、全固体電池においては、電池性能を発揮させるために高い圧力を電池外面から均一に掛けることが必要とされている観点からも電極体20と外装フィルム50との間の空間を無くすことが必要とされるため、外装フィルム50が電極体20の外表面に接するように巻き付けられた状態が好ましい。
外装フィルム50は、積層された複数の層を備える積層体(ラミネートフィルム)である。本実施形態では、外装フィルム50は、外側樹脂層51、第1接着層52、第1金属層53A、中間樹脂層54、第2金属層53B、第2接着層55、熱融着性樹脂層56をこの順に有する。外側樹脂層51は、第1面511と、第1面と反対側の第2面512とを有する。第2面512は、外装フィルム50が外装体40を構成するときに外側に向けられる面である。第1面511は、外装フィルム50が外装体40を構成するときに内側に向けられる面である。第1接着層52、第1金属層53A、中間樹脂層54、第2金属層53B、第2接着層55、及び熱融着性樹脂層56は、外側樹脂層51の第1面511側に配置される。つまり、外側樹脂層51は、外装体40において、外装フィルム50の他の層よりも外側に配置される。外装フィルム50は、外側樹脂層51、第1金属層53A、中間樹脂層54、及び、第2金属層53Bを少なくとも含んでいればよい。
外装フィルム50の全体の厚さは、後述する第1金属層53A及び第2金属層53Bの各々の厚みのうち、最大の厚みが200μm以下である限り、任意に選択可能である。強度の観点から外装フィルム50の厚さは、50μm以上であることが好ましい。成形性または追従性の観点から、外装フィルム50の厚さは、1200μm以下であることが好ましい。外装フィルム50の厚さは、50μm以上1200μm以下の範囲に含まれることが好ましい。
外側樹脂層51は、樹脂組成物で構成される層である。ここで、「層が樹脂組成物で構成される」とは、当該層に含有される樹脂組成物の含有量が層全体の80質量%以上、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上であることを意味する。つまり、当該層は、樹脂組成物の他、フィラーや添加剤等を含んで構成されていてもよい。本実施形態に係る外側樹脂層51は、耐熱性を外装フィルム50に付与し、加工または流通の際に起こり得るピンホールの発生を抑制する。外側樹脂層51は、1または複数の樹脂組成物から構成される複数の層を有してもよい。本実施形態に係る外側樹脂層51は、第1樹脂層51Aと、第2樹脂層51Bとを有する。
第1樹脂層51Aは、延伸ポリエステル系樹脂層である。外装フィルム50の引張伸びを大きくする観点からは、第1樹脂層51Aは、二軸延伸ポリエステル系樹脂層であることが好ましい。さらに、突刺強度または衝撃強度に優れる観点からは、第1樹脂層51Aは、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムであることがより好ましい。すなわち、第1樹脂層51Aを構成する樹脂組成物としてはポリエステル系樹脂が好ましく、中でもポリエチレンテレフタレートがより好ましい。
第2樹脂層51Bは、延伸ポリアミド系樹脂層である。外装フィルム50の引張伸びを大きくする観点からは、第2樹脂層51Bは、二軸延伸ポリアミド樹脂層であることが好ましい。さらに、突刺強度または衝撃強度に優れる観点からは、第2樹脂層51Bは、二軸延伸ナイロン(ONy)フィルムであることがより好ましい。すなわち、第1樹脂層51Aを構成する樹脂組成物としてはポリアミド系樹脂が好ましく、なかでもナイロンがより好ましい。
第1樹脂層51A及び第2樹脂層51Bは、接着剤を介して接着されてもよく、接着剤を介さず直接積層されていてもよい。つまり、外側樹脂層51は、第1樹脂層51A及び第2樹脂層51Bの間に配置され、接着剤から構成される接着層をさらに有していてもよい。一方、第1樹脂層51A及び第2樹脂層51Bを接着剤を介さず接着させる場合には、例えば、共押出し法、サンドラミネート法、サーマルラミネート法等の熱溶融状態でこれらを接着させてもよい。
外側樹脂層51の厚みは、充分なフィルム強度を確保する観点から、例えば5~300μmであることが好ましく、5~150μmであることがより好ましい。なお、外側樹脂層51は、第1樹脂層51A及び第2樹脂層51Bの両方を必ず有する必要はなく、これらのうちいずれか一方を省略することもできる。また、外側樹脂層51は、第1樹脂層51A及び第2樹脂層51Bに加えてまたはこれに代えて、コーティング剤からなるコーティング層や、インクが積層される印刷層、及び後述する緩衝層の少なくとも1つを有してもよい。
第1接着層52は、外側樹脂層51の第2樹脂層51Bと第1金属層53Aとを接着する接着剤により構成される層である。第1接着層52を構成するのに用いられる接着剤としては、第2樹脂層51Bと第1金属層53Aとを接着可能な接着剤であれば特に限定されず、2液硬化型接着剤であってもよく、また1液硬化型接着剤であってもよい。なお、第1接着層52は、省略されてもよい。
第1金属層53A及び第2金属層53Bは、少なくとも水分の浸入を抑止するバリア層であり、金属材料から構成される。ここで、「層が金属材料で構成される」とは、当該層に含有される金属材料の含有量が層全体の80質量%以上、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上であることを意味する。第1金属層53A及び第2金属層53Bを構成する金属材料は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。金属材料としては、アルミニウム合金、チタン合金、鋼(ステンレス鋼を含む)、銅、ニッケル合金、マグネシウム合金、ニオブ及び鉄等が挙げられ、中でもアルミニウム合金またはステンレス鋼が好ましい。第1金属層53A及び第2金属層53Bは、それぞれ、金属箔で構成されてもよいし、金属蒸着膜で構成されてもよい。防湿性、延展性等の加工性及びコストの面からは、アルミニウム合金箔またはステンレス鋼箔が好ましい。
アルミニウム合金箔は、外装フィルム50の成形性または電極体20へ外装フィルム50を巻き付けるときの追従性を向上させる観点から、例えば、焼きなまし処理済みのアルミニウム合金などにより構成された軟質アルミニウム合金箔であることがより好ましく、より成形性または追従性を向上させる観点から、鉄を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。鉄を含むアルミニウム合金箔(100質量%)において、鉄の含有量は、0.1~9.0質量%であることが好ましく、0.5~2.0質量%であることがより好ましい。鉄の含有量が0.1質量%以上であることにより、より優れた成形性または追従性を有する外装フィルム50を得ることができる。鉄の含有量が9.0質量%以下であることにより、より柔軟性に優れた外装フィルム50を得ることができる。軟質アルミニウム合金箔としては、例えば、JIS H4160:1994 A8021H-O、JIS H4160:1994 A8079H-O、JIS H4000:2014 A8021P-O、又はJIS H4000:2014 A8079P-Oで規定される組成を備えるアルミニウム合金箔が挙げられる。また必要に応じて、ケイ素、マグネシウム、銅、マンガンなどが添加されていてもよい。また軟質化は焼鈍処理などで行うことができる。外装フィルム50の機械強度を向上させる観点からは、アルミニウム合金箔は、例えば加工硬化済みのアルミニウム合金などにより構成された硬質アルミニウム合金箔であることがより好ましい。硬質アルミニウム合金箔としては、例えば、JIS H4160:1994 A8021H-H18、JIS H4160:1994 A8079H-H18、JIS H4000:2014 A8021P-H14、又はJIS H4000:2014 A8079P-H14で規定される組成を備えるアルミニウム合金箔が挙げられる。また、外装フィルム50の機械的強度(特に、外装体40としての耐内圧性)の観点からは、第1金属層53A及び第2金属層53Bの少なくとも一方を構成する金属材料としてのアルミニウム合金箔は、マグネシウムを含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。マグネシウムを含むアルミニウム合金箔(100質量%)において、マグネシウムの含有量は、0.2~5.6質量%であることが好ましく、0.2~3.0質量%であることがより好ましい。マグネシウムを含むアルミニウム合金箔としては、例えば、JIS H4000:2017 A5005P-O、JIS H4000:2017 A5050P-O、JISH4000:2017 A5052P-Oで規定される組成を備えるアルミニウム合金箔が挙げられる。特に、5000系アルミニウム合金箔は、耐食性に優れるという観点においても好ましい。5000系アルミニウム合金箔は、当該合金箔全体(100質量%)に対し、マグネシウムを0.5~5.6質量%含む、アルミニウム-マグネシウム系合金箔である。
また、ステンレス鋼箔としては、オーステナイト系、フェライト系、オーステナイト・フェライト系、マルテンサイト系、析出硬化系のステンレス鋼箔などが挙げられる。さらに成形性または追従性に優れた外装フィルム50を提供する観点から、ステンレス鋼箔は、オーステナイト系のステンレス鋼により構成されていることが好ましい。
ステンレス鋼箔を構成するオーステナイト系のステンレス鋼の具体例としては、SUS304、SUS301、SUS316Lなどが挙げられる。外装フィルム50の機械的強度(特に、外装体40としての耐内圧性)を向上させる観点からは、これらの中でも、SUS301が特に好ましい。
第1金属層53A及び第2金属層53Bの少なくとも一方は、上記金属材料として、金属材料のリサイクル材を含んでいてもよい。金属材料のリサイクル材としては、例えば、アルミニウム合金、チタン鋼、銅、ニッケル合金、マグネシウム合金、ニオブ、及び鉄又は鋼(ステンレス鋼を含む)のリサイクル材が挙げられる。これらのリサイクル材は、それぞれ、公知の方法で入手できる。アルミニウム合金のリサイクル材は、例えば、国際公開第2022/092231号に記載の製造方法によって入手できる。第1金属層53A及び第2金属層53Bの少なくとも一方は、リサイクル材のみによって構成されてもよいし、リサイクル材とバージン材との混合材料によって構成されもよい。なお、金属材料のリサイクル材とは、いわゆる市中で使用された各種製品や、製造工程から出る廃棄物などを回収・単離・精製などを行って再利用可能な状態にした金属材料をいう。また、金属材料のバージン材とは、金属の天然資源(原材料)から精錬された新品の金属材料であって、リサイクル材でないものをいう。
第1金属層53Aの厚みt1及び第2金属層53Bの厚みt2は、各々、バリア性、耐ピンホール性及び包装適性(特に、電極体20へ外装フィルム50を巻き付けるときの柔軟性)の点から、例えば4~200μmであることが好ましく、10~150μmであることがより好ましく、15~120μmであることがさらに好ましい。厚みt1及びt2が各々4μm以上であることによって、包装加工により応力がかかっても外装フィルム50が破断しにくくなる。厚みt1及びt2が各々200μm以下であることにより、外装フィルム50の質量増加を低減でき、蓄電デバイス10の重量エネルギー密度低下を抑制することができる。なお、第1金属層53Aの厚みt1は、第2金属層53Bの厚みt2と実質的に同じであってもよいし、異なっていてもよい。第1金属層53Aと第2金属層53Bとが同じ金属材料から構成される場合であって、厚みt1及び厚みt2が異なる場合、t1<t2であることが好ましい。厚みt1及び厚みt2の大小関係をこのようにすることで、外装フィルム50の包装適性が向上する。外装フィルム50が、第1金属層53A及び第2金属層53Bに加えてさらなる金属層を有する場合は、外装体40において、より外側に位置する金属層の厚みが、より小さくなることが好ましい。なお、第1金属層53Aの厚みt1と、第2金属層53Bの厚みt2とが実質的に同じとは、t1とt2との差が±2.0μm以内に含まれることをいう。
厚みt1及び厚みt2は、それぞれ、上記範囲内であることに加え、これらの合計が300μm以内であることが好ましい。厚みt1及び厚みt2の合計を上記上限以下とすることで、外装フィルム50の耐内圧性を高めながら、十分な形状追従性を維持することができる。外装フィルム50が、第1金属層53A及び第2金属層53Bに加えてさらなる金属層を有する場合は、全ての金属層の厚みの合計が上記上限以下であることが好ましい。
厚みt1及びt2は、以下の手順で特定する。
(1)対象となる外装フィルム50のサンプルをミクロトームに供し、上記サンプルの層断面が切り出された試験片を5つ準備する。
(2)上記試験片の任意の1箇所における断面を、レーザー顕微鏡(例えば、コントローラ VK-X3000及びヘッド部VK-X3050、KEYENCE社製を組み合わせたもの)により撮像し、試験片断面の画像データを取得する。
(3)上記画像データに基づき、試験片断面中の第1金属層53A及び第2金属層53Bを特定し、画像解析プログラム(例えば、マルチファイル解析アプリケーションVK-X3050、KEYENCE社製)を用いて、これらの厚みを導出する。厚みt1及びt2は、5つの試験片から算出された厚みの平均値である。
(1)対象となる外装フィルム50のサンプルをミクロトームに供し、上記サンプルの層断面が切り出された試験片を5つ準備する。
(2)上記試験片の任意の1箇所における断面を、レーザー顕微鏡(例えば、コントローラ VK-X3000及びヘッド部VK-X3050、KEYENCE社製を組み合わせたもの)により撮像し、試験片断面の画像データを取得する。
(3)上記画像データに基づき、試験片断面中の第1金属層53A及び第2金属層53Bを特定し、画像解析プログラム(例えば、マルチファイル解析アプリケーションVK-X3050、KEYENCE社製)を用いて、これらの厚みを導出する。厚みt1及びt2は、5つの試験片から算出された厚みの平均値である。
また、第1金属層53Aの厚みt1(μm)に第1金属層53Aを構成する金属材料のヤング率Y1(N/m2)を乗じた値P1は、第2金属層53Bの厚みt2(μm)に第2金属層53Bを構成する金属材料のヤング率Y2(N/m2)を乗じた値P2よりも小さいことが好ましい。値P1及びP2をこのように調整することで、外装体40において、より外側に位置する(言い換えると、第1面511のより近くに配置される)第1金属層53Aの曲げ剛性を第2金属層53Bの曲げ剛性よりも相対的に低くすることができる。これにより、蓄電デバイス10の製造工程において、外装フィルム50を電極体20に巻き付けた状態とするときに、外装フィルム50の形状追従性が向上し、金属材料から構成される層を複層としても、外装フィルム50の包装適性を十分に確保することができる。
なお、外装フィルム50は、少なくとも2つの金属層(バリア層)を有していればよく、第1金属層53A及び第2金属層53Bに加えてさらなる金属層を有してもよい。この場合、外装体40において、より外側に位置する金属層の厚みに当該金属層を構成する金属材料のヤング率を乗じた値が、より小さくなることが好ましい。
ヤング率Y1及びY2(N/m2)の測定は、23±5℃、50±30%RHの環境下で、静的試験(引張試験)により行う。より具体的には、JIS K6251に規定のダンベル7号形、中央の平行部の幅2.0mm、標線間距離10mm、平行部分の厚み1.0mmの金属材料の試験片を準備する。試験片の両端を引張試験機にセットし、引張速度50mm/minで引張力を加える。押当て式変位計を用いて試験片の伸びを測定し、荷重―伸び曲線の勾配から、JIS Z2280-1993に規定される式(6)に従って、ヤング率Y1及びY2を算出する。
また、第1金属層53A及び第2金属層53Bのうち少なくとも一方がアルミニウム箔の場合は、溶解や腐食の防止などのために、少なくとも中間樹脂層54側の面に、耐腐食性皮膜を備えていてもよい。第1金属層53A及び第2金属層53Bのうち少なくとも一方は、耐腐食性皮膜を両面に備えていてもよい。ここで、耐腐食性皮膜とは、例えば、ベーマイト処理などの熱水変成処理、化成処理、陽極酸化処理、ニッケルやクロムなどのメッキ処理、コーティング剤を塗工する腐食防止処理を第1金属層53A及び第2金属層53Bのうち少なくとも一方の表面に行ない、第1金属層53A及び第2金属層53Bのうち少なくとも一方に耐腐食性(例えば耐酸性、耐アルカリ性など)を備えさせる薄膜をいう。耐腐食性皮膜は、具体的には、第1金属層53A及び第2金属層53Bのうち少なくとも一方の耐酸性を向上させる皮膜(耐酸性皮膜)、第1金属層53A及び第2金属層53Bのうち少なくとも一方の耐アルカリ性を向上させる皮膜(耐アルカリ性皮膜)などを意味している。耐腐食性皮膜を形成する処理としては、1種類を行なってもよいし、2種類以上を組み合わせて行なってもよい。また、1層だけではなく多層化することもできる。さらに、これらの処理のうち、熱水変成処理および陽極酸化処理は、処理剤によって金属箔表面を溶解させ、耐腐食性に優れる金属化合物を形成させる処理である。なお、これらの処理は、化成処理の定義に包含される場合もある。また、第1金属層53A及び第2金属層53Bのうち少なくとも一方が耐腐食性皮膜を備えている場合、第1金属層53A及び第2金属層53Bのうち少なくとも一方は耐腐食性皮膜を含むものとする。
耐腐食性皮膜は、外装フィルム50の成形時または巻き付け時において、第1金属層53A(例えば、アルミニウム合金箔)と外側樹脂層51または中間樹脂層54との間のデラミネーション防止、電解質と水分とによる反応で生成するフッ化水素により、第1金属層53A表面の溶解、腐食、(特に第1金属層53Aがアルミニウム合金箔である場合に第1金属層53Aに存在する酸化アルミニウムが溶解、腐食すること)を防止する。かつ、第1金属層53Aの接着性(濡れ性)を向上させ、ヒートシール等の溶着時の第1金属層53Aと外側樹脂層51または中間樹脂層54とのデラミネーション防止、成形時または巻き付け時の第1金属層53Aと外側樹脂層51または中間樹脂層54とのデラミネーション防止の効果を示す。また、耐腐食性皮膜は、外装フィルム50の成形時または巻き付け時において、第2金属層53B(例えば、アルミニウム合金箔)と熱融着性樹脂層56または中間樹脂層54との間のデラミネーション防止、電解質と水分とによる反応で生成するフッ化水素により、第2金属層53B表面の溶解、腐食、(特に第2金属層53Bがアルミニウム合金箔である場合に第2金属層53Bに存在する酸化アルミニウムが溶解、腐食すること)を防止する。かつ、第2金属層53Bの接着性(濡れ性)を向上させ、ヒートシール等の溶着時の第2金属層53Bと熱融着性樹脂層56または中間樹脂層54とのデラミネーション防止、成形時または巻き付け時の第2金属層53Bと熱融着性樹脂層56または中間樹脂層54とのデラミネーション防止の効果を示す。
中間樹脂層54は、樹脂組成物から構成され、外装フィルム50の形状追従性を向上させる。中間樹脂層54を構成する樹脂組成物としては柔軟性を有するものが好ましい。このような樹脂組成物としては、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、酸変性ポリオレフィン系樹脂、スチレン系エラストマー、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エーテル系樹脂及びエチレン系共重合体のうち少なくとも1つを含有する樹脂組成物が挙げられる。中でも耐久性、接着性及び柔軟性の観点からは、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、及び酸変性ポリオレフィン系樹脂が特に好ましい。中間樹脂層54を構成する樹脂組成物として、上記のような樹脂組成物を選択することにより、外装フィルム50の形状追従性がより向上する。
中間樹脂層54は、上記樹脂組成物に加え、例えばフィラー等の添加物を含有してもよい。フィラーの種類としては特に限定されないが、例えば放熱性フィラー、絶縁性フィラー、硬度増強用フィラー等が挙げられるが、この中では放熱性フィラーが好ましい。放熱性フィラーとしては、熱伝導性が高く、樹脂組成物に蓄積された熱の放出を促進できるものであれば特に限定されないが、例えば、六方晶窒化ホウ素、水酸化アルミニウム、またはアルミナ等が挙げられる。放熱性フィラーの含有量は、中間樹脂層54を構成する樹脂組成部との全体を100質量部としたときに、5質量部以上、90質量部以下であることが好ましく、10質量部以上、80質量部以下であることがより好ましい。中間樹脂層54が上記放熱性フィラーを含有することで、中間樹脂層54に外装体40内部からの熱が蓄積することが抑制され、第1金属層53Aを介して外装体40の外側へと拡散することが促進される。
中間樹脂層54の厚みt3は、例えば1~80μmであることが好ましく、2~60μmであることがより好ましく、5~40μmであることがさらに好ましい。言い換えると、厚みt3は、1μm以上であることが好ましく、2μm以上であることがより好ましく、5μm以上であることがさらに好ましい。また、厚みt3は、80μm以下であることが好ましく、60μm以下であることがより好ましく、40μm以下であることがさらに好ましい。第1金属層53Aの厚みt1、第2金属層53Bの厚みt2及び中間樹脂層54の厚みt3の合計は、300μm以下であることが好ましく、200μm以下であることがより好ましく、150μm以下であることがさらに好ましい。
外装フィルム50は、異なる樹脂組成物から構成される中間樹脂層を2つ以上有してもよい。例えば、図3Bに示すように、外装フィルム50が2つの中間樹脂層54A及び54Bを有する場合、中間樹脂層54Aは第1金属層53Aとより接着性が高い樹脂組成物から構成され、中間樹脂層54Bは第2金属層53Bとより接着性が高い樹脂組成物から構成されてもよい。このように中間樹脂層54A及び中間樹脂層54Bを構成することで、外装フィルム50の層間の接着強度がより向上する。外装フィルム50が2つ以上の中間樹脂層を有する場合は、上記中間樹脂層の厚みt3は、全ての中間樹脂層の厚みを合算したものとすることができる。
第2接着層55は、第2金属層53Bと熱融着性樹脂層56とを接着する接着剤により構成される層である。第2接着層55を構成するのに用いられる接着剤としては、第1接着層52を構成する接着剤と同様のものを用いることができる。なお、第2接着層55は、省略されてもよい。
熱融着性樹脂層56は、外装フィルム50にヒートシールによる封止性を付与する層である。熱融着性樹脂層56としては、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂などのポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、または、これらのポリオレフィン系樹脂を無水マレイン酸等の酸でグラフト変性させた酸変性ポリオレフィン系樹脂からなる樹脂フィルムが挙げられる。熱融着性樹脂層56の厚みは、シール性および強度の点から、例えば20~300μmであることが好ましく、40~150μmであることがより好ましい。熱融着性樹脂層56は、必要に応じて、それぞれが上記樹脂から構成され、互いに積層された層を、2種類以上有していてもよい。
外装フィルム50は、熱融着性樹脂層56よりも外側に、より好ましくは、第1金属層53Aよりも外側に1または複数の緩衝機能を有する層(以下では、「緩衝層」という)を有していることが好ましい。上述したように、外側樹脂層51が緩衝層の機能を兼ね備えてもよい。外装フィルム50が複数の緩衝層を有する場合、複数の緩衝層は、隣接していてもよく、外側樹脂層51、また第1金属層53A等を介して積層されてもよい。
緩衝層を構成する材料は、クッション性を有する材料から任意に選択可能である。クッション性を有する材料は、例えば、ゴム、不織布、または、発泡シートである。ゴムは、例えば、天然ゴム、フッ素ゴム、または、シリコンゴムである。ゴム硬度は、20~90程度であることが好ましい。不織布を構成する材料は、耐熱性に優れる材料であることが好ましい。緩衝層が不織布によって構成される場合、緩衝層の厚さの下限値は、好ましくは、100μm、さらに好ましくは、200μm、さらに好ましくは、1000μmである。緩衝層が不織布によって構成される場合、緩衝層の厚さの上限値は、好ましくは、5000μm、さらに好ましくは、3000μmである。緩衝層の厚さの好ましい範囲は、100μm~5000μm、100μm~3000μm、200μm~5000μm、200μm~3000μm、1000μm~5000μm、または、1000μm~3000μmである。この中でも、緩衝層の厚さの範囲は、1000μm~3000μmが最も好ましい。
緩衝層がゴムによって構成される場合、緩衝層の厚さの下限値は、好ましくは、0.5mm、さらに好ましくは、1.0mmである。緩衝層がゴムによって構成される場合、緩衝層の厚さの上限値は、好ましくは、10mm、さらに好ましくは、5.0mm、さらに好ましくは、2.0mmである。緩衝層がゴムによって構成される場合、緩衝層の厚さの好ましい範囲は、1.0mm~2.0mm、1.0mm~5.0mm、1.0mm~10mm、0.5mm~2.0mm、0.5mm~5.0mm、0.5mm~10mmである。
外装フィルム50が緩衝層を有する場合、緩衝層がクッションとして機能するため、蓄電デバイス10が落下したときの衝撃、または、蓄電デバイス10の製造時のハンドリングによって、外装フィルム50が破損することが抑制される。
図4に示される、蓋体60は、例えば、直方体形状であり、例えば、樹脂材料によって構成される樹脂成形品である。なお、蓋体60は、外装フィルム50を例えば冷間成形することによって形成されてもよく、金属成形品であってもよい。蓋体60を構成する材料は、金属酸化物、カーボン材料、および、ゴム材料のうちの少なくとも2種類以上の材料を含んでいてもよく、金属酸化物、カーボン材料、および、ゴム材料を含んでいてもよい。
本実施形態では、蓋体60は、樹脂材料を含んで構成される。ここで、「樹脂材料を含んで構成される」とは、蓋体60を構成する材料の全体を100質量%としたときに、樹脂材料の含有率が50質量%以上、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上であることをいうものとする。すなわち、蓋体60を構成する材料は、樹脂材料に加え、樹脂材料以外の材料を含有することができる。
樹脂の具体例としては、ポリエステル、ポリオレフィン、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、珪素樹脂、及びフェノール樹脂などの樹脂や、これらの樹脂の変性物等の熱可塑性樹脂が挙げられる。また、樹脂材料は、これらの樹脂の混合物であってもよいし、共重合物であってもよいし、共重合物の変性物であってもよい。樹脂材料は、これらの中でも、ポリエステル、ポリオレフィンなどの熱融着性樹脂であることが好ましく、ポリオレフィンがより好ましい。樹脂材料が樹脂である場合、蓋体60は、どのような成形方法で成形されてもよい。
蓋体60を構成する材料に含まれる樹脂材料は、オレフィン系のランダム共重合体であることが好ましく、ポリオレフィン骨格を含む樹脂を主成分として含んでいることがさらに好ましく、ポリオレフィンを主成分として含んでいることがさらに好ましく、ポリプロピレンを主成分として含んでいることがさらに好ましい。ポリオレフィンは、酸変性ポリオレフィンであってもよい。蓋体60を構成する材料に含まれる樹脂材料は、複数種類のアミド系滑剤が存在していることが好ましい。また、蓋体60を構成する材料に含まれる樹脂材料は、飽和脂肪酸アミドに加えて、複数種類のアミド系滑剤が不飽和脂肪酸アミドをさらに含むことが好ましい。蓋体60を構成する材料に含まれる樹脂材料は、融点が150℃より高いプロピレン系エラストマーを添加したポリオレフィン樹脂であってもよい。
ポリエステルとしては、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、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、共重合ポリエステル等が挙げられる。また、共重合ポリエステルとしては、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステル等が挙げられる。具体的には、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体としてエチレンイソフタレートと重合する共重合体ポリエステル(以下、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)にならって略す)、ポリエチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムスルホイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/フェニル-ジカルボキシレート)、ポリエチレン(テレフタレート/デカンジカルボキシレート)等が挙げられる。樹脂材料は、これらの中でも、耐熱性及び耐圧性を高める観点から、ポリブチレンテレフタレートであることが好ましい。
また、ポリオレフィンとしては、具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等のポリエチレン;エチレン-αオレフィン共重合体;ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー)等のポリプロピレン;プロピレン-αオレフィン共重合体;エチレン-ブテン-プロピレンのターポリマー等が挙げられる。共重合体である場合のポリオレフィン樹脂は、ブロック共重合体であってもよく、ランダム共重合体であってもよい。樹脂材料は、これらの中でも、熱融着性及び耐電解液性に優れることから、ポリプロピレンが好ましい。
上記樹脂材料としての樹脂は、必要に応じてフィラーを含有してもよい。フィラーの具体例としては、ガラスビーズ、グラファイト、ガラス繊維、及びカーボン繊維等が挙げられる。樹脂材料としての樹脂が上記フィラーを含有することにより、蓋体60の温度変化に対する変形耐性を向上させることができる。
蓋体60を構成する材料に含まれる樹脂材料のメルトマスフローレートは、1g/10min~100g/10minの範囲に含まれることが好ましく、5g/10min~80g/10minの範囲に含まれることがさらに好ましい。メルトマスフローレートは、JIS K7210-1:2014に基づいて測定される。メルトマスフローレートの測定温度は、230℃である。
別の例では、蓋体60は、導電性材料を含んで構成されてもよい。「導電性材料を含んで構成される」とは、蓋体60を構成する材料の全体を100質量%としたときに、導電性材料の含有率が50質量%以上、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上であることをいうものとする。すなわち、蓋体60を構成する材料は、導電性材料に加えて、導電性材料以外の材料を含有することができる。蓋体60は、第1金属層53A及び第2金属層53Bで説明した耐腐食性皮膜を有していることが好ましい。
蓋体60を構成する導電性材料は、例えば、金属材料である。蓋体60を構成する金属材料は、例えば、アルミニウム、アルムニウム合金、ニッケル、銅、または、銅合金である。例えば、電極体20がリチウムイオン電池である場合、正極に接続される蓋体60は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって構成されることが好ましい。負極に接続される蓋体60は、ニッケル、銅、または、銅合金によって構成されることが好ましい。負極に接続される蓋体60を構成する材料は、銅にニッケルめっきを施したものとしてもよい。蓋体60を構成する材料は、金属材料のリサイクル材を含んでいてもよい。
蓋体60は、第1面61、第2面62、および、シール面63を有する。第1面61は、電極体20と面する。第2面62は、第1面61と反対側の面である。シール面63は、第1面61および第2面62と繋がり、外装フィルム50の熱融着性樹脂層56と接合される。本実施形態では、シール面63と熱融着性樹脂層56との接合は、ヒートシールにより行われる。シール面63と外装フィルム50とは、ヒートシール以外の任意の方法、例えば、溶接等によって接合されてもよい。溶接の具体的な方法は、例えば、レーザー溶接または超音波溶接の他、任意の方法である。
シール面63は、第1シール面63A、第2シール面63B、第3シール面63C、および、第4シール面63Dを含む。第1シール面63Aは、蓋体60の上面を構成する。第1シール面63Aは、蓄電デバイス10において、第1方向(本実施形態では、LR方向)に延びる。第2シール面63B及び第3シール面63Cは、第1シール面63Aと繋がり、蓋体60の側面を構成する。第2シール面63B及び第3シール面63Cは、蓄電デバイス10において、第1方向と交差する第2方向(本実施形態では、UD方向)に延びる。本実施形態では、第1方向と第2方向とは、直交する。しかし、第1方向と第2方向とは、直交していなくてもよい。第4シール面63Dは、蓋体60の下面を構成する。第4シール面63Dは、蓄電デバイス10において、第1方向(本実施形態では、LR方向)に延びる。
蓋体60が板状である場合、蓄電デバイス10が重ねて配置された場合であっても、外装体40が変形することが抑制されるように、蓋体60は、ある程度の厚さを有していることが好ましい。別の観点では、蓋体60が板状である場合、後述する第2封止部80を形成する際に、蓋体60のシール面63と外装フィルム50とを好適にヒートシールできるように、蓋体60のシール面63は、ある程度の厚さを有していることが好ましい。蓋体60の厚さの最小値は、例えば、1.0mmであり、3.0mmがより好ましく、4.0mmがさらに好ましい。蓋体60の厚さの最大値は、例えば、20mmであり、15mmがより好ましく、10mmがさらに好ましい。蓋体60の厚さの最大値は、20mm以上であってもよい。蓋体60を構成する材料の厚さの好ましい範囲は、1.0mm~20mm、1.0mm~15mm、1.0mm~10mm、3.0mm~20mm、3.0mm~15mm、3.0mm~10mm、4.0mm~20mm、4.0mm~15mm、4.0mm~10mmである。本実施形態において、蓋体60が板状と表現される場合、蓋体60を構成する材料としてJIS(日本工業規格)の[包装用語]規格によって規定されるフィルムは含まれない。なお、蓋体60の厚さは、蓋体60の部位によって異なっていてもよい。蓋体60の厚さが部位によって異なる場合、蓋体60の厚さは、最も厚い部分の厚さである。
蓋体60は、境界64、65、66、67をさらに含む。境界64は、第1シール面63Aと第2シール面63Bとの境界である。境界65は、第1シール面63Aと第3シール面63Cとの境界である。境界66は、第4シール面63Dと第2シール面63Bとの境界である。境界67は、第4シール面63Dと第3シール面63Cとの境界である。境界64~67をFB方向から見た断面形状は、角張った形状であってもよく、R加工が施されることによって丸みを帯びていてもよい。本実施形態では、境界64~67は、角張った形状である。
蓋体60と外装フィルム50とを好適にヒートシールする観点から、蓋体60のシール面63を構成する主材料と、外装フィルム50の熱融着性樹脂層56を構成する樹脂組成物とは、同じであることが好ましい。本実施形態では、蓋体60を構成する主材料及び熱融着性樹脂層56を構成する樹脂組成物は、ポリプロピレンである。なお、主材料とは、例えば、構成要素に含まれる材料のうち、50%以上を占める材料をいう。
本実施形態では、蓋体60には、電極端子30が挿入される貫通孔60Xが形成される。貫通孔60Xは、第1面61および第2面62を貫通する。電極体20が外装フィルム50に包まれた状態において、電極端子30は、蓋体60に形成される貫通孔60Xを通って外装体40の外部に突出する。蓋体60の貫通孔60Xと電極端子30との僅かな隙間は、例えば、樹脂によって埋められる。なお、蓄電デバイス10において、電極端子30が外部に突出する位置は、任意に選択可能である。例えば、電極端子30は、外装体40が有する6面のうちいずれかの面に形成された孔から外部に突出していてもよい。この場合には、外装体40と電極端子30との間の僅かな隙間が、例えば、樹脂によって埋められる。蓄電デバイス10においては、蓋体60と電極端子30とが別体として設けられているが、蓋体60と電極端子30とは一体的に形成されていてもよい。なお、蓋体60が電極端子としての機能を兼ねる場合、または、電極端子30が蓋体60と外装フィルム50との間に配置される場合、蓋体60には、貫通孔60Xが形成されていなくてもよい。
本実施形態では、開口部50Xを形成するように電極体20の周囲に外装フィルム50が巻き付けられた状態で、外装フィルム50の互いに向き合う面(熱融着性樹脂層56)同士がヒートシールされることによって、第1封止部70が形成される。
第1封止部70は、外装フィルム50の両端部がヒートシールされることによって形成される。第1封止部70は、外装体40の長手方向(FB方向)に延びる。外装体40において、第1封止部70が形成される位置は、任意に選択可能である。本実施形態では、第1封止部70の根本70Xは、外装体40の上面41と第1側面43の境界の辺上に位置することが好ましい。上面41は、第1側面43よりも面積が大きい。第1封止部70の根本70Xは、外装体40の任意の面上に位置していてもよい。本実施形態では、第1封止部70は、平面視において、電極体20よりも外側に張り出している。第1封止部70は、例えば、外装体40の第1側面43に向けて折り畳まれていてもよく、上面41に向けて折り畳まれていてもよい。
<2.蓄電デバイスの製造方法>
図5は、蓄電デバイス10の製造方法の一例を示すフローチャートである。蓄電デバイス10の製造方法は、例えば、第1工程、第2工程、第3工程、第4工程、第5工程、第6工程、第7工程、および、第8工程を含む。第1工程~第8工程は、例えば、蓄電デバイス10の製造装置によって実施される。なお、以下の第1工程~第8工程は、蓄電デバイス10の製造方法の各工程の名称を便宜的に規定したものであって、必ずしも、各工程の順序を意味するものではない。
図5は、蓄電デバイス10の製造方法の一例を示すフローチャートである。蓄電デバイス10の製造方法は、例えば、第1工程、第2工程、第3工程、第4工程、第5工程、第6工程、第7工程、および、第8工程を含む。第1工程~第8工程は、例えば、蓄電デバイス10の製造装置によって実施される。なお、以下の第1工程~第8工程は、蓄電デバイス10の製造方法の各工程の名称を便宜的に規定したものであって、必ずしも、各工程の順序を意味するものではない。
ステップS11の第1工程(蓋ユニット作成工程)では、製造装置は、一対の蓋体60のそれぞれと、2つの電極端子30のそれぞれとを接合する。第1工程が完了することによって、蓋体60に対して電極端子30が接合された一対の蓋ユニット90(図6参照)が作成される。
ステップS12の第2工程(電極体配置工程)は、第1工程と並行して、または第1工程よりも後に実施される。第2工程では、製造装置は、電極体20を外装フィルム50の熱融着性樹脂層56上に配置する。外装フィルム50には、電極体20を外装フィルム50に対して適切な位置に位置合わせするための目印が設けられていてもよい。
ステップS13の第3工程(蓋ユニット配置工程)は、第2工程と並行して、または第2工程よりも後に実施される。第3工程では、製造装置は、ステップS11で作成された一対の蓋ユニット90のそれぞれを、電極体20の正面21及び背面22に向かい合うように配置し、電極端子30と電極体20とを接合する。これにより、外装フィルム50、電極体20、一対の蓋ユニットは、図6のような状態となる。外装フィルム50には、一対の蓋ユニット90を外装フィルム50に対して適切に位置合わせするための目印が設けられていてもよい。なお、蓄電デバイス10の製造方法は、第1工程及び第3工程に代えて、電極体20と2つの電極端子30とを先に接合し、その後一対の蓋体60を電極体20の正面21及び背面22のそれぞれに向かい合うように配置し、一対の蓋体60と一対の電極端子とを接合する工程を有していてもよい。また、蓄電デバイス10の製造方法は、一対の蓋体60または一対の蓋ユニット90を互いに離れるように配置した後、一対の蓋体60または一対の蓋ユニット90の間に電極体20を配置し、電極体20の正面21及び背面22のそれぞれに一対の蓋体60または一対の蓋ユニットのそれぞれが配置されるようにしてもよい。つまり、蓋ユニット配置工程は、電極体配置工程の前に実施されてもよい。
ステップS14の第4工程(巻き付け工程)は、第3工程よりも後に実施される。第4工程では、製造装置は、外装フィルム50を電極体20及び一対の蓋体60を含む蓋ユニットに巻き付ける。第4工程では、製造装置は、外装フィルム50を所定の位置で折り曲げながら、電極体20及び一対のシール面63を外側から囲むように、電極体20及び一対の蓋ユニット90を外装フィルム50によって包む。第4工程では、製造装置は、規制手段によって電極体20及び一対の蓋ユニット90の移動を規制しつつ、外装フィルム50にテンションが作用した状態で外装フィルム50を電極体20及び一対の蓋ユニット90に巻き付ける。規制手段は、例えば、電極体20及び一対の蓋体60が嵌め込まれる溝である。規制手段は、電極体20及び一対の蓋体60が移動しないように、電極体20及び一対の蓋体60に外力を作用させる装置であってもよい。規制手段は、外装フィルム50が引っ張られる方向と反対方向の力を電極体20及び蓋体60に作用させる装置であってもよい。なお、規制手段は、外装フィルム50のしわを取り除くために、外装フィルム50が引っ張られている状態において、外装フィルム50上を走行するローラーを含んでいてもよい。
また、巻き付け工程において、電極体20及び蓋ユニット90に外装フィルム50が巻き付けられた巻き付け状態を実現するための手順は、上記巻き付けに限られない。例えば、図7に示すように、一対の開口部50Xを形成するように筒状にした外装フィルム50、あるいは筒状にした後、その状態を保つように少なくとも一部を仮止めされた外装フィルム50の内部に電極体20を収容し、その後一対の開口部50Xのそれぞれに蓋体60(または蓋ユニット90)を配置し、続いて外装フィルム50にテンションを作用させてもよい。また、筒状にした外装フィルム50、あるいは筒状にした後、その状態を保つように少なくとも一部を仮止めされた外装フィルム50の内部に、電極体20に一対の蓋体60を接合したものを収容し、続いて外装フィルム50にテンションを作用させてもよい。
ステップS15の第5工程(第1封止工程)は、第4工程よりも後に実施される。第5工程では、製造装置は、一部に電解液を注入するための未シール部が形成された第1封止部(以下では、「仮の第1封止部」という)を形成する。仮の第1封止部においては、外装フィルム50の互いに向き合う熱融着性樹脂層56同士が接合される。なお、蓄電デバイス10が例えば、全固体電池である場合、電解液を注入する工程は必要ないため、第5工程において、製造装置は、第1封止部70を形成する。
ステップS16の第6工程(第2封止工程)は、第5工程よりも後に実施される。しかしながら、第6工程は、第4工程の後に、第5工程と並行して、または第5工程よりも前に行われてもよい。第6工程では、製造装置は、外装フィルム50の内面を構成する熱融着性樹脂層56と、これに対向する一対の蓋体60のシール面63とを接合することによって、第2封止部80を形成する。本実施形態では、熱融着性樹脂層56とシール面63との接合は、ヒートシールによって行われる。しかしながら上記接合は、これに加えてまたはこれに代えて、超音波シール、高周波シールまたは接着剤による接着により行われてもよい。
ステップS17の第7工程(電解液注入工程)は、第6工程よりも後に実施される。第7工程では、製造装置は、仮の第1封止部に形成された未シール部から電解液を注入する。
ステップS18の第8工程(第1封止部形成工程)は、第7工程よりも後に実施される。第8工程では、製造装置は、仮の第1封止部の未シール部を含む部分をヒートシールすることによって、第1封止部70を形成する。なお、蓄電デバイス10が例えば、全固体電池である場合、第7工程及び第8工程は、省略される。
<3.特徴>
(1)蓄電デバイス10の大型化に対応する等の目的のため、外装フィルム50の耐内圧性を従来よりも向上させるには、金属層(バリア層)の厚みを従来よりも厚くする、これに加えてまたはこれに代えて、機械強度の高い金属材料を金属層に用いる、等の手段が考えられる。しかしながら、これらの手段を用いると、外装フィルム50の曲げ剛性が高くなり、蓄電デバイス10の製造工程において、電極体20に外装フィルム50を巻き付けるときや、外装フィルム50を筒状に成形するときのスプリングバックが起こりやすくなり、形状保持性が低下する。上記実施形態に係る外装フィルム50は、第1金属層53A及び第2金属層53Bを含む、少なくとも2つの金属層を備える。これにより、金属層の各々の厚みを従来の外装フィルムにおけるバリア層1層の厚みと比較して小さくしても、外装フィルム50としての機械的強度を向上させることができる。結果、外装フィルム50の耐内圧性が向上する。また、金属層の各々の厚みを抑えることで、外装フィルム50の曲げ剛性が高くなり過ぎるのが抑制される。結果、蓄電デバイス10の製造工程において、上記スプリングバックを抑制することができ、適切な張力での巻き付け状態を容易に実現することができる。つまり、外装フィルム50の包装適性が十分に確保される。
(1)蓄電デバイス10の大型化に対応する等の目的のため、外装フィルム50の耐内圧性を従来よりも向上させるには、金属層(バリア層)の厚みを従来よりも厚くする、これに加えてまたはこれに代えて、機械強度の高い金属材料を金属層に用いる、等の手段が考えられる。しかしながら、これらの手段を用いると、外装フィルム50の曲げ剛性が高くなり、蓄電デバイス10の製造工程において、電極体20に外装フィルム50を巻き付けるときや、外装フィルム50を筒状に成形するときのスプリングバックが起こりやすくなり、形状保持性が低下する。上記実施形態に係る外装フィルム50は、第1金属層53A及び第2金属層53Bを含む、少なくとも2つの金属層を備える。これにより、金属層の各々の厚みを従来の外装フィルムにおけるバリア層1層の厚みと比較して小さくしても、外装フィルム50としての機械的強度を向上させることができる。結果、外装フィルム50の耐内圧性が向上する。また、金属層の各々の厚みを抑えることで、外装フィルム50の曲げ剛性が高くなり過ぎるのが抑制される。結果、蓄電デバイス10の製造工程において、上記スプリングバックを抑制することができ、適切な張力での巻き付け状態を容易に実現することができる。つまり、外装フィルム50の包装適性が十分に確保される。
(2)また、第1金属層53A及び第2金属層53Bがそれぞれ異なる金属材料から構成される場合には、外装フィルム50にそれぞれの金属材料の特性を付与することができる。例えば、第1金属層53Aを構成する金属材料をアルミニウム合金とし、第2金属層53Bを構成する金属材料をステンレス鋼とすると、第1金属層53Aは主として形状保持性の向上に寄与し、第2金属層53Bは主として耐内圧性の向上に寄与する。
(3)上記実施形態に係る外装フィルム50は、第1金属層53A及び第2金属層53Bの間に中間樹脂層54を備える。中間樹脂層54は、樹脂組成物の中でも柔軟性に優れる樹脂組成物から構成される。これにより、第1金属層53A及び第2金属層53Bの曲げが補助され、外装フィルム50の形状追従性がより向上する。
(4)上記実施形態に係る外装フィルム50は、第1金属層53Aと第2金属層53Bとが同じ金属材料から構成される場合、第1金属層53Aの厚みt1が第2金属層53Bの厚みt2よりも小さい。あるいは、上記実施形態に係る外装フィルム50は、第1金属層53Aの厚みt1に第1金属層53Aを構成する金属材料のヤング率Y1を乗じた値P1が、第2金属層53Bの厚みt2に第2金属層53Bを構成する金属材料のヤング率Y2を乗じた値P2よりも小さい。これにより、外装体40において、より曲げ易さが要求される外側の第1金属層53Aの曲げ剛性がより低くなり、外装フィルム50の包装適性がより向上する。
(5)上記実施形態に係る外装フィルム50の中間樹脂層54は、放熱性フィラーを含有する。これにより、熱が中間樹脂層54に蓄積されることが防止される。
(6)以上のことから、上記実施形態に係る外装フィルム50を備える蓄電デバイス10は、優れた耐内圧性及び放熱性を兼ね備える。
<4.変形例>
上記実施形態は本発明に関する蓄電デバイス、外装フィルム、蓋ユニット、および、蓄電デバイスの製造方法が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関する蓄電デバイス、外装フィルム、蓋ユニット、および、蓄電デバイスの製造方法は、実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、実施形態に新たな構成を付加した形態である。以下に実施形態の変形例の幾つかの例を示す。なお、以下の変形例は、技術的に矛盾しない限り互いに組み合わせることができる。
上記実施形態は本発明に関する蓄電デバイス、外装フィルム、蓋ユニット、および、蓄電デバイスの製造方法が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関する蓄電デバイス、外装フィルム、蓋ユニット、および、蓄電デバイスの製造方法は、実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、実施形態に新たな構成を付加した形態である。以下に実施形態の変形例の幾つかの例を示す。なお、以下の変形例は、技術的に矛盾しない限り互いに組み合わせることができる。
(1)蓋体60と外装フィルム50とは、直接溶着されてもよいし、接着性フィルムを介して接合されてもよい。上記接着性フィルムとしては特に限定されないが、例えばシール面63が金属から形成される場合は、上述した接着性フィルム31と同様のフィルムが好ましい。あるいは、上記接着性フィルムとしては、少なくとも熱融着性樹脂層、耐熱性基材層、および、熱融着性樹脂層をこの順に有する積層フィルムが好ましい。この場合、接着性フィルムの熱融着性樹脂層に関する諸元は、熱融着性樹脂層56に関する諸元を適用できる。接着性フィルムの2つの熱融着性樹脂層を構成する材料は、同種の材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよく、外装フィルム50の熱融着性樹脂層56を構成する材料、および、シール面63を構成する材料に合わせて適宜選択される。接着性フィルムのうちのシール面63と接着される側の熱融着性樹脂層を構成する材料は、無水マレイン酸等の酸でグラフト変性させた酸変性ポリオレフィン系樹脂が好ましい。接着性フィルムのうちの外装フィルム50と接着される側の熱融着性樹脂層は、外装フィルム50の熱融着性樹脂層56を構成する材料と同種の材料を用いることが好ましい。
耐熱性基材層としては、耐熱性樹脂によって構成されるフィルムであればよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリメチルペンテン(登録商標)、ポリアセタール環状ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の無延伸または延伸フィルムを用いることができる。なお、ポリエチレンテレフタレートは安価で強度が強く、特に好ましい。
(2)上記実施形態において、蓄電デバイス10の外装フィルム50は、FB方向において、2つの蓋体60の少なくとも一方よりも外側に張り出していてもよい。外装フィルム50のうちの蓋体60よりも外側に張り出した部分が閉じられることによって、電極体20は封止される。外装フィルム50のうちの蓋体60よりも張り出した部分は、ゲーベルトップ型容器のように、外装フィルム50の外面同士が接触するように内側に折り畳まれてもよく、ブリック型容器のように、外装体40の任意の面に向けて折り畳まれてもよい。
(3)上記実施形態において、蓄電デバイス10は、一対の蓋体60または一対の蓋ユニット90のうちの一方を有していなくてもよい。この変形例では、FB方向において、外装体40のうちの蓋体60または蓋ユニット90が省略された部分では、外装フィルム50のうちの電極体20よりも外側に張り出した部分が閉じられることによって、電極体20は封止される。外装フィルム50のうちの電極体20よりも外側に張り出した部分は、ゲーベルトップ型容器、または、ブリック型容器のように折り畳まれてもよい。つまり、外装フィルム50は、少なくとも1つの開口部50Xを形成するように電極体20を包んでいればよい。
(4)上記実施形態において、外装体40の外郭形状は、任意に変更可能である。外装体40の外郭形状は、円柱、角柱、または、立方体であってもよい。例えば、電極体20を略円柱状に形成し、蓋体60を円板状に形成してもよい。
(5)蓋体60は、別部材が射出成形や溶着等により一体化されて構成される部材であってもよい。すなわち、シール面63を含む部分と、シール面63に囲まれる中央付近の部分とがそれぞれ異素材で形成された部材からなり、これらの部材が射出成形や、熱溶着性樹脂フィルム等を介して一体化されていてもよい。
10:蓄電デバイス
20:電極体
30:電極端子
40:外装体
50:外装フィルム
51:外側樹脂層
53A:第1金属層
53B:第2金属層
54:中間樹脂層
60:蓋体
61:第1面
62:第2面
63:シール面
90:蓋ユニット
511:第1面
20:電極体
30:電極端子
40:外装体
50:外装フィルム
51:外側樹脂層
53A:第1金属層
53B:第2金属層
54:中間樹脂層
60:蓋体
61:第1面
62:第2面
63:シール面
90:蓋ユニット
511:第1面
Claims (18)
- 蓄電デバイスの外装体を構成するための外装フィルムであって、
樹脂組成物から構成される外側樹脂層と、
前記外側樹脂層の第1面側に配置され、金属材料から構成される少なくとも2つの金属層であって、第1金属層及び第2金属層を有する少なくとも2つの金属層と、
前記第1金属層及び前記第2金属層の間に積層され、樹脂組成物から構成される少なくとも1つの中間樹脂層と
を備え、
前記少なくとも2つの金属層の各々の厚みのうち、最大の厚みは、200μm以下である、
外装フィルム。 - 前記金属材料は、アルミニウム合金、チタン合金、鋼、銅、ニッケル合金、マグネシウム合金、ニオブ及び鉄のうち少なくとも1つを含有する、
請求項1に記載の外装フィルム。 - 前記少なくとも1つの中間樹脂層を構成する樹脂組成物は、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、酸変性ポリオレフィン系樹脂、スチレン系エラストマー、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エーテル系樹脂及びエチレン系共重合体のうち少なくとも1つを含有する、
請求項1または2に記載の外装フィルム。 - 前記中間樹脂層は、フィラーを含有する、
請求項1または2に記載の外装フィルム。 - 前記第1金属層と前記第2金属層とは、同じ金属材料から構成され、
前記第1金属層の厚みと前記第2金属層の厚みとは、実質的に同じである、
請求項1または2に記載の外装フィルム。 - 前記第1金属層と前記第2金属層とは、同じ金属材料から構成され、
前記第1金属層は、前記第2金属層よりも前記第1面の近くに配置され、
前記第1金属層の厚みは、前記第2金属層の厚みよりも小さい、
請求項1または2に記載の外装フィルム。 - 前記第1金属層は、前記第2金属層よりも前記第1面の近くに配置され、
前記第1金属層の厚みに前記第1金属層を構成する金属材料のヤング率を乗じた値は、前記第2金属層の厚みに前記第2金属層を構成する金属材料のヤング率を乗じた値よりも小さい、
請求項1または2に記載の外装フィルム。 - 前記少なくとも2つの金属層の各々の厚みの合計は、300μm以下である、
請求項1または2に記載の外装フィルム。 - 前記少なくとも2つの金属層の各々の厚み及び前記少なくとも1つの中間樹脂層の厚みの合計は、300μm以下である、
請求項1または2に記載の外装フィルム。 - 電極体と、
前記電極体を封止する外装体と、を備える蓄電デバイスであって、
前記外装体は、前記電極体を包む外装フィルムと、前記外装フィルムとともに前記電極体を封止する少なくとも1つの蓋体とを有し、
前記外装フィルムは、
樹脂組成物から構成される外側樹脂層と、
前記外側樹脂層の第1面側に配置され、金属材料から構成される少なくとも2つの金属層であって、第1金属層及び第2金属層を有する少なくとも2つの金属層と、
前記第1金属層及び前記第2金属層の間に積層され、樹脂組成物から構成される少なくとも1つの中間樹脂層と
を有し、
前記少なくとも2つの金属層の各々の厚みのうち、最大の厚みは、200μm以下である、
蓄電デバイス。 - 前記金属材料は、アルミニウム合金、チタン合金、鋼、銅、ニッケル合金、マグネシウム合金、ニオブ及び鉄のうち少なくとも1つを含有する、
請求項10に記載の蓄電デバイス。 - 前記少なくとも1つの中間樹脂層を構成する樹脂組成物は、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、酸変性ポリオレフィン系樹脂、スチレン系エラストマー、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エーテル系樹脂及びエチレン系共重合体のうち少なくとも1つを含有する、
請求項10または11に記載の蓄電デバイス。 - 前記中間樹脂層は、フィラーを含有する、
請求項10または11に記載の蓄電デバイス。 - 前記第1金属層と前記第2金属層とは、同じ金属材料から構成され、
前記第1金属層の厚みと前記第2金属層の厚みとは同じである、
請求項10または11に記載の蓄電デバイス。 - 前記第1金属層と前記第2金属層とは、同じ金属材料から構成され、
前記第1金属層は、前記第2金属層よりも前記第1面の近くに配置され、
前記第1金属層の厚みは、前記第2金属層の厚みよりも小さい、
請求項10または11に記載の蓄電デバイス。 - 前記第1金属層は、前記第2金属層よりも前記第1面の近くに配置され、
前記第1金属層の厚みに前記第1金属層を構成する金属材料のヤング率を乗じた値は、前記第2金属層の厚みに前記第2金属層を構成する金属材料のヤング率を乗じた値よりも小さい、
請求項10または11に記載の蓄電デバイス。 - 前記少なくとも2つの金属層の各々の厚みの合計は、300μm以下である、
請求項10または11に記載の蓄電デバイス。 - 前記少なくとも2つの金属層の各々の厚み及び前記少なくとも1つの中間樹脂層の厚みの合計は、300μm以下である、
請求項10または11に記載の蓄電デバイス。
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