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JP-2026077457-A - 熱可塑性樹脂シート、熱可塑性樹脂シートの製造方法および熱可塑性樹脂シートを備える電池の製造方法

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Abstract

【課題】熱可塑性樹脂シートの歪みを抑えられる。 【解決手段】熱可塑性樹脂シートは、熱可塑性樹脂のシートであって、熱膨張率が前記熱可塑性樹脂よりも低いシート状の芯材を有する。 【選択図】図１

Inventors

  • 舩橋 輝
  • 大山 貴之

Assignees

  • ＮＯＫ株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20241025

Claims (11)

  1. 熱可塑性樹脂のシートであって、 熱膨張率が前記熱可塑性樹脂よりも低いシート状の芯材を有する熱可塑性樹脂シート。
  2. 前記芯材の融点は、前記熱可塑性樹脂の融点よりも高い、 請求項１に記載の熱可塑性樹脂シート。
  3. 前記芯材の耐熱温度は、前記熱可塑性樹脂の融点よりも高い、 請求項１に記載の熱可塑性樹脂シート。
  4. 前記芯材は樹脂である、 請求項１に記載の熱可塑性樹脂シート。
  5. 前記芯材は繊維構造体である、 請求項１に記載の熱可塑性樹脂シート。
  6. 前記芯材に熱可塑性樹脂が含浸している、 請求項１に記載の熱可塑性樹脂シート。
  7. 前記芯材は、繊維構造体であり、その繊維の一本一本が、前記熱可塑性樹脂よりも融点が高い内側部分と、内側部分よりも融点が低い外側部分とを含む二重構造を有し、 前記外側部分の融点は、前記熱可塑性樹脂の融点と同じかそれよりも低い、 請求項１に記載の熱可塑性樹脂シート。
  8. 請求項１から７のいずれかに記載の熱可塑性樹脂シートの製造方法であって、 前記芯材を前記熱可塑性樹脂のシートで挟み込むことを含む、 熱可塑性樹脂シートの製造方法。
  9. 請求項１から７のいずれかに記載の熱可塑性樹脂シートの製造方法であって、 前記芯材を前記熱可塑性樹脂に浸漬させることを含む、 熱可塑性樹脂シートの製造方法。
  10. 電池の製造方法であって、 集電体および請求項１から７のいずれかに記載の熱可塑性樹脂シートを含む構成要素を準備することと、 準備された構成要素を組み立てることを備え、 前記組み立てることは、集電体で前記熱可塑性樹脂シートを挟み込んだ状態で前記熱可塑性樹脂シートを加熱することを含む、 電池の製造方法。
  11. 前記加熱することは、前記熱可塑性樹脂の融点よりも高く、前記芯材の融点よりも低い温度に加熱することを含む、 請求項１０に記載の電池の製造方法。

Description

本開示は、熱可塑性樹脂シート、熱可塑性樹脂シートの製造方法および熱可塑性樹脂シートを備える電池の製造方法に関する。 ２つの部材を一定の間隔を保って接合させる接着シートとして機能する熱可塑性樹脂シートが知られている。例えば、特許文献１は、表面処理により導入された官能基を表面に有し、初期接着性および耐電解液接着性に優れる熱可塑性樹脂シートを提案する。この他にも、２つの部材の間を封止する封止シートとして機能する熱可塑性樹脂シートが知られている。 国際公開第２０１５／１９８７３７号公報 実施の形態に係る熱可塑性樹脂シートの断面図である。図１の熱可塑性樹脂シートの製造工程を示す工程図である。図１の熱可塑性樹脂シートを備える電池を示す図である。図４（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る熱可塑性樹脂シートを備える電池を示す図である。図３の電池の製造工程を示す工程図である。変形例に係る熱可塑性樹脂シートの断面図である。変形例に係る熱可塑性樹脂シートの芯材が繊維構造体である場合における多数の繊維のうちの或る一本の繊維を示す断面図である。 実施の形態を具体的に説明する前に、実施の形態の概要を説明する。本実施の形態は、熱可塑性樹脂シートに関する。熱可塑性樹脂シートは、２つの部材を一定の間隔を保って接合させる接着シートとして機能する。この場合、熱可塑性樹脂シートは、熱可塑性樹脂が溶融することで２つの部材の表面の細かい凹凸にまで入り込み、その状態で熱可塑性樹脂が固まることで、２つの部材と熱可塑性樹脂シートとが、つまりは熱可塑性樹脂を介して２つの部材同士が接合される。また、熱可塑性樹脂シートは、２つの部材の間を封止する封止シートとして機能する。この場合、熱可塑性樹脂シートは、熱可塑性樹脂が溶融することで２つの部材の表面の細かい凹凸にまで入り込むことで、十分な封止性能を発揮する。 いずれにせよ、熱可塑性樹脂シートを２つの部材の間に装着する際には熱可塑性樹脂シートを加熱してその熱可塑性樹脂を溶融させるが、例えば２つの部材が金属などの線熱膨張率が低い場合などに、熱可塑性樹脂と２つの部材との線熱膨張率の違いによって熱可塑性樹脂シートが歪む場合がある。これに対し本実施の形態では、熱可塑性樹脂シートは熱可塑性樹脂よりも線熱膨張率が低い芯材を有する。これにより、熱可塑性樹脂シート全体としての線熱膨張率は低くなり、したがって熱可塑性樹脂シートと２つの部材との線熱膨張率の差は小さくなり、熱可塑性樹脂シートの歪みが抑えられる。 以下、好適な実施の形態について図面を参照しながら説明する。実施の形態は、開示を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも開示の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。 図１は、実施の形態に係る熱可塑性樹脂シート１００の断面図である。図１では、熱可塑性樹脂シート１００は、第１部材１０と第２部材との間に装着されている。熱可塑性樹脂シート１００は、第１部材１０と第２部材１２とを一定の間隔を保って接合させる接着シートおよび／または第１部材１０と第２部材１２との間を封止する封止シートとして機能する。 熱可塑性樹脂シート１００は、シート状の芯材１１０と、熱可塑性樹脂の層である２つの熱可塑性樹脂層１２０と、を含む。芯材１１０は、２つの熱可塑性樹脂層１２０によって挟み込まれている。つまり、熱可塑性樹脂シート１００は、シート状の芯材１１０を有する熱可塑性樹脂のシートである。 芯材１１０および２つの熱可塑性樹脂層１２０の厚みの大小関係は特に問わない。つまり、芯材１１０が熱可塑性樹脂層１２０より厚くてもよいし、熱可塑性樹脂シート１００が熱可塑性樹脂層１２０より薄くてもよい。２つの熱可塑性樹脂層１２０の厚みは、典型的には互いに同じであるが、互いに異なっていてもよい。 熱可塑性樹脂層１２０は、低い線熱膨張率、詳しくは５．０×１０－４以下の線熱膨張率を有してもよい。この場合、部材１０，１２が金属（例えばアルミニウム、ステンレス、銅、ニッケルなど）であっても、すなわち部材１０，１２が低い線熱膨張率を有する場合であっても、熱可塑性樹脂層１２０と部材１０，１２との線熱膨張率の差が小さいため、熱可塑性樹脂層１２０ひいては熱可塑性樹脂シート１００の歪みが抑えられる。 熱可塑性樹脂層１２０は、好ましくは、耐電解液性を有する。ここでの「耐電解液性」とは、電解液に対する耐性をいい、電解液と接触しても化学反応を起こさず、したがって電解液と接触しても劣化しない性質をいう。熱可塑性樹脂層１２０が耐電解液性を有する場合、熱可塑性樹脂シート１００を電解液と接触する環境で用いることができる。 熱可塑性樹脂層１２０は、好ましくは、耐電解液接着性に優れる。ここでの「耐電解液接着性」とは、電解液に接触しても接着力が維持される性質をいう。熱可塑性樹脂層１２０が耐電解液接着性に優れる場合、熱可塑性樹脂シート１００は、電解液と接触する環境における接着シートとして用いることができる。 熱可塑性樹脂層１２０は、表面処理によって官能基が付与されたポリオレフィン系樹脂であってもよい。ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン共重合体が例示される。この場合、熱可塑性樹脂層１２０は、耐電解液接着性に優れ、かつ、初期接着性に優れる。ここでの「初期接着性」とは、接着直後の接着性であり、「耐電解液接着性」との対比では、電解液に接触する前の接着性ともいえる。 熱可塑性樹脂層１２０は、好ましくは、低いヤング率、詳しくは１００ＭＰａ以下のヤング率を有する。この場合、熱可塑性樹脂層１２０は部材１０，１２から剥がれにくい。 熱可塑性樹脂層１２０は、好ましくは、吸湿性が低い。ここで、接着時などに熱可塑性樹脂シート１００を加熱するが、熱可塑性樹脂層１２０に吸収されていた水が熱を加えられることによって気化して熱可塑性樹脂層１２０から抜けていったあとに熱可塑性樹脂層１２０に穴が残ることがあり、穴を起点として熱可塑性樹脂層１２０が破損するおそれがある。したがって、熱可塑性樹脂層１２０の吸湿性は低いほど好ましい。 芯材１１０は、熱可塑性樹脂よりも低い線熱膨張率を有する。これにより、熱可塑性樹脂シート１００全体としての線熱膨張率は、熱可塑性樹脂シート１００が芯材１１０を有しない場合、すなわち熱可塑性樹脂シート１００が熱可塑性樹脂層１２０だけで構成される場合と比べて低くなる。したがって、部材１０，１２が金属すなわち低い線熱膨張率を有する場合であっても、熱可塑性樹脂シート１００と部材１０，１２との線熱膨張率の差は小さく、熱可塑性樹脂シート１００の歪みが抑えられる。芯材１１０は、金属と同程度の低い線熱膨張率を有するポリエステル系樹脂、具体的にはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）で形成されてもよい。 芯材１１０が融点を持つ素材（例えば樹脂、金属など）で形成される場合、芯材１１０の融点は、好ましくは、熱可塑性樹脂の融点よりも高い。これにより、熱可塑性樹脂シート１００の装着時において熱可塑性樹脂シート１００を熱可塑性樹脂の融点よりも高く芯材１１０の融点よりも低い温度で加熱すれば、芯材１１０は溶融しないため、芯材１１０の形状を維持できる。熱可塑性樹脂層１２０は、形状が維持される芯材１１０が存在することで、溶融したときの面方向への広がりが抑えられる。 芯材１１０が融点を持たない素材（例えば木や紙など）で形成される場合、芯材１１０の耐熱温度は、好ましくは、熱可塑性樹脂の耐熱温度よりも高い。耐熱温度は、芯材１１０がその形状を維持できる温度であってもよい。これにより、熱可塑性樹脂シート１００の装着時において熱可塑性樹脂シート１００を熱可塑性樹脂の融点よりも高く芯材１１０の耐熱温度よりも低い温度で加熱すれば、芯材１１０の形状を維持できる。熱可塑性樹脂層１２０は、形状が維持される芯材１１０が存在することで、溶融したときの面方向への広がりが抑えられる。 芯材１１０は、好ましくは、熱可塑性樹脂が含浸可能な構造を有し、詳しくは、少なくとも表面に細孔や微小な凹凸を有する。この場合、芯材１１０と熱可塑性樹脂層１２０との接触面積が増すため、芯材と熱可塑性樹脂との結合力が向上する。芯材１１０は、熱可塑性樹脂が含浸可能な構造として、繊維から構成される繊維構造体であってもよい。例えば、芯材１１０は、不織布状、織物状または編物状の繊維構造体であってもよい。この場合、芯材１１０は、樹脂製または金属製であってもよい。また、芯材１１０は、木製、具体的には紙であってもよい。 芯材１１０は、表面に細孔や微小な凹凸を有しない部材であってもよい。この場合、芯材１１０は、樹脂製、金属製などの板材であってもよい。 芯材１１０は、好ましくは、耐電解液性を有する。この場合、芯材１１０が露出する場合でも熱可塑性樹脂シート１００を電解液と接触する環境で用いることができる。 芯材１１０は、好ましくは、熱可塑性樹脂層１２０との密着性に優れる。この場合、芯材１１０から熱可塑性樹脂層１２０が剥がれにくい。 芯材１１０は、好ましくは、吸湿性が低く、例えば熱可塑性樹脂層１２０よりも吸湿性が低い。吸湿性が低いことが好ましい理由は、熱可塑性樹脂層１２０と同様である。 以上が、熱可塑性樹脂シート１００の構成である。続いて、熱可塑性樹脂シート１００の製造方法を説明する。 図２は、熱可塑性樹脂シート１００の製造工程Ｓ１０を示す工程図である。製造工程Ｓ１０は、芯材１１０および熱可塑性樹脂を準備する準備工程Ｓ１２と、準備された芯材１１０および熱可塑性樹脂を用いて熱可塑性樹脂シート１００を形成する形成工程Ｓ１４と、を含む。 例えば、形成工程Ｓ１４では、２枚の熱可塑性樹脂のシートで芯材１１０を挟み込み、さらに加熱するとともに加圧することで、芯材１１０に熱可塑性樹脂を含浸させるとともに芯材１１０を挟み込む２つの熱可塑性樹脂層１２０を形成する。 また例えば、形成工程Ｓ１４では、ロール・ツー・ロールで芯材１１０を搬送し、その搬送中に芯材１１０を溶融された熱可塑性樹脂に浸漬することで、芯材１１０に熱可塑性樹脂を含浸させるとともに芯材１１０を挟み込む２つの熱可塑性樹脂層１２０を形成する。 続いて、熱可塑性樹脂シート１００の適用例を説明する。 図３は、熱可塑性樹脂シート１００を備える電池２００を示す図である。電池２００は、バイポーラ型電池である。電池２００は、矩形の板状またはシート状の集電体２０２のそれぞれの面に正極層２０４および負極層２０６が積層され、それらを複数重ねた構造を有している。向かい合う正極層２０４と負極層２０６との間にはセパレータ２０８が設けられている。隣り合う集電体２０２は、２枚の熱可塑性樹脂シート１００によって一定の間隔を保って接合されている。セパレータ２０８は、その２枚の熱可塑性樹脂シート１００に周縁を挟まれることによって隣り合う集電体２０２の間で保持されている。電池２００の内部には、電解液２１０が充填されており、熱可塑性樹脂シート１００によって封止されている。つまり、この電池２００では、熱可塑性樹脂シート１００は、接着シート、兼、封止シートとして機能している。 集電体２０２は、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケルなどの金属であり、低い線熱膨張率、詳しくは１．０×１０－４以下の非常に低い線熱膨張率を有する。これに対し、熱可塑性樹脂シート１００は、芯材１１０を有し、芯材１１０は熱可塑性樹脂層１２０よりも低い線熱膨張率を有するため、熱可塑性樹脂シート１００全体としての線熱膨張率は、熱可塑性樹脂シート１００が芯材１１０を有しない場合と比べて低くなる、すなわち集電体２０２の線熱膨張率に近くなる。したがって、後述のように電池２００を組み立てるために熱可