JP5432321B2 - Self-pouch having explosion safety and method for producing the same - Google Patents
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Description
本発明は、セルパウチ及びその製造方法に係り、より詳しくは熱や圧力などによる爆発危険がある場合、シーラント層に形成された気孔から熱や圧力などが外部に逃がされることで爆発危険に対して安全性を持つセルパウチ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a cell pouch and a method for manufacturing the same, and more specifically, when there is an explosion risk due to heat or pressure, the heat or pressure is released from the pores formed in the sealant layer to the outside. The present invention relates to a safety pouch and a method for manufacturing the same.
一般に、リチウムイオン2次電池などの電池(cell)は金属缶(Metal can)に内蔵されている。金属缶は、主にアルミニウム(Al)からなり、プレス加工にて円筒形や角形(直方体など)の形状を有する。
しかしながら、金属缶はその外壁が硬質であるため、セル自体の形状が金属缶の形状によって決められるという制約がある。このような制約を克服すべくフレキシブルなセルパウチが開発され使用されている。一般に、セルパウチは、ガスバリア性(ガス遮断性)及び耐電解液性などを考慮して多層構造で製造されている。
Generally, a battery such as a lithium ion secondary battery is built in a metal can. The metal can is mainly made of aluminum (Al) and has a cylindrical shape or a rectangular shape (a rectangular parallelepiped or the like) by press working.
However, since the outer wall of the metal can is hard, there is a restriction that the shape of the cell itself is determined by the shape of the metal can. Flexible cell pouches have been developed and used to overcome such limitations. In general, a cell pouch is manufactured in a multilayer structure in consideration of gas barrier properties (gas barrier properties), electrolyte solution resistance, and the like.
図1は、従来技術に係るセルパウチの断面構成(積層構造)を示す図である。
図1を参照すると、一般に、セルパウチPは、ガスバリア層( gas barrier layer)1とシーラント層(sealant layer)2とを含む。また、ガスバリア層1上に形成された最外層として表面保護層3をさらに含むこともある。
前記ガスバリア層1は、ガスの出入りを遮断するためのものであって、主にアルミニウム薄膜(Al foil)からなる。前記シーラント層2は、最内層に位置して内容物、すなわちセルと接触する。また、前記表面保護層3は、耐磨耗性及び耐熱性などを考慮して主にナイロン(Nylon)樹脂からなる。
セルパウチPは、前記のような積層構造のフィルムが袋状に加工されてなり、陽極、陰極、及びセパレータ(separator)などのセル構成要素が電解液に含浸されてから内蔵される。このようにセル構成要素が内蔵された後、図1に示すようにセルパウチPの入口においてシーラント層2同士が熱接着(熱封着)されて封止(sealing)される。このとき、シーラント層2は、セル構成要素と接触するため絶縁性と共に耐電解液性などを持たなければならず、また外部との密閉のために高い封止性を持たなければならない。すなわち、シーラント層(2)同士が熱接着された封止部位は、優れた熱接着強度(封止性)を持たなければならない。一般に、シーラント層2は、ポリプロピレン(PP)またはポリエチレン(PE)などのポリオレフィン系樹脂からなる。特に、ポリプロピレン(PP)は、引張強度、剛性、表面硬度、耐衝撃強度などの機械的物性と耐電解液性などに優れており、セルパウチPのシーラント層2に主に使用されている。
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional configuration (laminated structure) of a cell pouch according to the prior art.
Referring to FIG. 1, generally, the cell pouch P includes a gas barrier layer 1 and a sealant layer 2. Moreover, the surface protective layer 3 may further be included as the outermost layer formed on the gas barrier layer 1.
The gas barrier layer 1 is for blocking gas in and out, and is mainly composed of an aluminum thin film (Al foil). The sealant layer 2 is located in the innermost layer and contacts the contents, that is, the cells. The surface protective layer 3 is mainly made of nylon resin in consideration of wear resistance and heat resistance.
The cell pouch P is formed by processing a film having a laminated structure as described above into a bag shape, and is incorporated after cell components such as an anode, a cathode, and a separator are impregnated in an electrolytic solution. After the cell components are incorporated in this manner, as shown in FIG. 1, the sealant layers 2 are thermally bonded (heat sealed) at the entrance of the cell pouch P and sealed. At this time, the sealant layer 2 must have an insulating property and an electrolytic solution resistance in order to come into contact with the cell components, and must have a high sealing property for sealing with the outside. In other words, the sealing portion where the sealant layers (2) are thermally bonded must have excellent thermal bonding strength (sealing property). Generally, the sealant layer 2 is made of a polyolefin resin such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE). In particular, polypropylene (PP) is excellent in mechanical properties such as tensile strength, rigidity, surface hardness, impact strength, and electrolytic solution resistance, and is mainly used for the sealant layer 2 of the serpouch P.
しかしながら、従来技術に係るセルパウチPは、爆発危険性に関連して安全性がないという問題点がある。一般に、セルでは電気を生成/放出(充電/放電)する過程(酸化還元反応など)において熱や圧力が発生するが、このとき、セル内部の異常反応による過充電やショート(short)などの理由から高い熱や圧力を発生することがある。このような高い熱や圧力によりセルパウチPが爆発する場合もあるが、従来のセルパウチPでは、かかる爆発危険性を抑えられる技術的手段が講じられておらず、爆発危険性に露出しているという問題点がある。
また、従来技術に係るセルパウチPでは、シーラント層2の熱接着強度(封止性)が良好ではなく、層間付着力が弱いという問題点がある。特に、ガスバリア層1は、Alなどの金属からなるが、かかる金属のガスバリア層1とシーラント層2との層間付着力が弱いという問題点がある。
However, the self-pouch P according to the prior art has a problem that there is no safety in relation to the explosion risk. Generally, in a cell, heat and pressure are generated in the process of generating / releasing (charging / discharging) electricity (oxidation-reduction reaction, etc.). At this time, the reason for overcharge or short due to abnormal reaction inside the cell May generate high heat and pressure. Such a high heat and pressure may cause explosion of the cell pouch P. However, the conventional cell pouch P has no technical means to suppress the explosion risk, and is exposed to the explosion risk. There is a problem.
Further, the cell pouch P according to the prior art has a problem that the thermal adhesive strength (sealing property) of the sealant layer 2 is not good and the interlayer adhesion is weak. In particular, the gas barrier layer 1 is made of a metal such as Al, but there is a problem that the interlayer adhesion between the gas barrier layer 1 and the sealant layer 2 of the metal is weak.
そこで、本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するためのものであって、セルから発生した熱や圧力などを外部に逃がして除去することで、熱や圧力などによる爆発危険性を抑えたセルパウチ及びその製造方法を提供することである。また、本発明は、シーラント層の熱接着強度(封止性)に優れており、層間付着力が向上したセルパウチ及びその製造方法を提供することである。 Therefore, the present invention is for solving the above-mentioned problems of the prior art, and by expelling and removing the heat and pressure generated from the cell to the outside, there is a risk of explosion due to heat and pressure. It is providing the self-pouch which suppressed the property, and its manufacturing method. Moreover, this invention is excellent in the heat bond strength (sealing property) of a sealant layer, and is providing the cell pouch which the interlayer adhesive force improved, and its manufacturing method.
本発明は、電池用セルパウチとして、ガスバリア層及びシーラント層を含み、前記シーラント層は、封止(sealing) 樹脂、及び熱によって膨張して気孔を形成する熱膨張性マイクロカプセル(microcapsule)を含む、前記セルパウチに関する。
このとき、前記シーラント層は、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン、アクリル樹脂、及び変性アクリル樹脂からなる群より選択された1つ以上の樹脂をさらに含むことが好ましい。
The battery cell pouch includes a gas barrier layer and a sealant layer, and the sealant layer includes a sealing resin and a thermally expandable microcapsule that expands by heat to form pores . It relates to the serpouch.
At this time, it is preferable that the sealant layer further includes one or more resins selected from the group consisting of modified polyethylene, modified polypropylene, acrylic resin, and modified acrylic resin.
また、本発明は、電池用セルパウチの製造方法として、ガスバリア層上にシーラント層を形成するステップを含み、前記シーラント層を形成するステップは、シーラント組成物をガスバリア層上に押出して形成し、前記シーラント組成物は、封止樹脂、及び熱によって膨張して気孔を形成する熱膨張性マイクロカプセルを含む、前記セルパウチの製造方法に関する。 The present invention also includes a step of forming a sealant layer on a gas barrier layer as a method for producing a battery cell pouch , wherein the step of forming the sealant layer is formed by extruding a sealant composition on the gas barrier layer, A sealant composition is related with the manufacturing method of the said cell pouch containing sealing resin and the thermally expansible microcapsule which expand | swells by heat and forms a pore.
本発明によると、セルから発生した熱や圧力などがマイクロカプセルの熱膨張によって形成された気孔から外部に逃されて除去されることで、爆発危険性が抑えられるという効果を示す。
また、本発明によると、シーラント層が優れた熱接着強度(封止性)を有し、ガスバリア層とシーラント層との層間付着力が改善されるという効果を示す。
According to the present invention, the heat, pressure, and the like generated from the cell are removed from the pores formed by the thermal expansion of the microcapsules to the outside, and the explosion risk is suppressed.
Further, according to the present invention, the sealant layer has an excellent thermal adhesive strength (sealing property), and the interlayer adhesion between the gas barrier layer and the sealant layer is improved.
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施態様を詳しく説明する。
先ず、図2を参照して説明すると、本発明の第1の実施態様に係るセルパウチは、ガスバリア層(gas barrier layer)10及びシーラント層(sealant layer)20を含む。前記シーラント層20は、ガスバリア層10のいずれか片面または両面に形成されていてよい。 このとき、前記シーラント層20は、ガスバリア層10と当接して形成されているか、または他の層を挟んで形成されていてよい。例えば、ガスバリア層10とシーラント層20との間には中間層40(図6参照)がさらに形成されていてよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
First, referring to FIG. 2, the cell pouch according to the first embodiment of the present invention includes a gas barrier layer 10 and a sealant layer 20. The sealant layer 20 may be formed on one side or both sides of the gas barrier layer 10. At this time, the sealant layer 20 may be formed in contact with the gas barrier layer 10 or may be formed with another layer interposed therebetween. For example, an intermediate layer 40 (see FIG. 6) may be further formed between the gas barrier layer 10 and the sealant layer 20.
本発明に係るセルパウチは、ガスバリア層10とシーラント層20を含んで、少なくとも2層以上の多層構造を有する。また、本発明の実施態様に係るセルパウチは、ガスバリア層10とシーラント層20に加えて、他の層をさらに含んでいてよい。例えば、図2に例示したように、前記ガスバリア層10上に形成された樹脂層30をさらに含んでいてよい。
また、図6に例示したように、ガスバリア層10とシーラント層20との間に形成された中間層40をさらに含んでいてよい。
図2は、本発明の第1の実施態様に従い、下からシーラント層20、ガスバリア層10及び樹脂層30が順次形成された積層構造を示している。図2に示した積層構造は、例えば、小型電池などを内蔵する用途として使用できる。
The cell pouch according to the present invention includes a gas barrier layer 10 and a sealant layer 20 and has a multilayer structure of at least two layers. Further, the cell pouch according to the embodiment of the present invention may further include other layers in addition to the gas barrier layer 10 and the sealant layer 20. For example, as illustrated in FIG. 2, a resin layer 30 formed on the gas barrier layer 10 may be further included.
In addition, as illustrated in FIG. 6, an intermediate layer 40 formed between the gas barrier layer 10 and the sealant layer 20 may be further included.
FIG. 2 shows a laminated structure in which the sealant layer 20, the gas barrier layer 10, and the resin layer 30 are sequentially formed from the bottom according to the first embodiment of the present invention. The laminated structure shown in FIG. 2 can be used, for example, for a purpose of incorporating a small battery or the like.
前記ガスバリア層10は、ガスバリア性を有するものであれば特に制限されない。具体的に、ガスバリア層10は、外部の湿気や空気、さらには内部で発生したガスの出入りを遮断することができるものであればよい。ガスバリア層10は、気体不透過性のプラスチックフィルム、金属薄膜及び蒸着層などから選択された一つ以上を含むものであればよい。このとき、前記金属薄膜は、例えば1μmないし300μmの厚さを有する金属箔(metal foil)などを使用することができ、これは、シーラント層20と接着剤を介して貼り合わされていてよい。また、前記蒸着層は、金属及び金属酸化物から選択された一つ以上が蒸着されて形成されたものであって、これは、シーラント層20上に真空蒸着されて形成されるか、または別途のプラスチックフィルム、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)またはポリプロピレン(PP)などのフィルムに真空蒸着されて形成されていてよい。さらには、蒸着層は、例えば1nmないし300μmの厚さを有していてよい。 The gas barrier layer 10 is not particularly limited as long as it has gas barrier properties. Specifically, the gas barrier layer 10 only needs to be capable of blocking the entry and exit of external moisture, air, and gas generated inside. The gas barrier layer 10 only needs to include one or more selected from a gas-impermeable plastic film, a metal thin film, a vapor deposition layer, and the like. At this time, the metal thin film may be a metal foil having a thickness of 1 μm to 300 μm, for example, and may be bonded to the sealant layer 20 via an adhesive. The deposited layer is formed by depositing one or more selected from metals and metal oxides. The deposited layer is formed by vacuum deposition on the sealant layer 20 or separately. It may be formed by vacuum deposition on a plastic film such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE) or polypropylene (PP). Furthermore, the vapor deposition layer may have a thickness of 1 nm to 300 μm, for example.
本発明の実施態様における、前記ガスバリア層10に適用される金属、具体的に前記金属薄膜や蒸着層を構成する金属としては、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、錫(Sn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、銀(Ag)、タングステン(W)、及び鉄(Fe)などからなる群より選択された一つ以上(単一金属または単一金属の混合)、またはこれらから選択された2以上の合金(alloy)などが挙げられるが、必ずしもこれらに制限されるものではない。金属は、好ましくは、アルミニウム(Al)またはアルミニウム合金から選択されるものであればよい。また、前記蒸着層に使用できる金属酸化物としては、例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化珪素(SiO2)、酸化錫(SnO2)、酸化インジウム(In2O3)及び酸化亜鉛(ZnO)などから選択されるものであればよい。 In the embodiment of the present invention, the metal applied to the gas barrier layer 10, specifically the metal constituting the metal thin film or the vapor deposition layer, for example, aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), One or more selected from the group consisting of tin (Sn), zinc (Zn), indium (In), silver (Ag), tungsten (W), iron (Fe), etc. (single metal or single metal Or a mixture of two or more alloys selected from these, but is not necessarily limited thereto. The metal is preferably selected from aluminum (Al) or an aluminum alloy. Examples of the metal oxide that can be used for the vapor deposition layer include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), tin oxide (SnO 2 ), indium oxide (In 2 O 3 ), and zinc oxide. Any material selected from (ZnO) and the like may be used.
前記シーラント層20は、セルが内蔵(包装)された後、熱によって接着(熱融着)されて封止性を与えるものであって、これは、本発明に従って封止樹脂(sealing resin)と熱膨張性マイクロカプセル(microcapsule)25を含む。このとき、前記封止樹脂は、熱接着性(封止性)を与え、前記熱膨張性マイクロカプセル25は、セルから発生した熱や圧力などによる爆発危険性を抑える。
前記封止樹脂は、熱によって溶融、封止されて熱接着性(封止性)を与えることができ、絶縁性を持つ樹脂なら特に制限されない。封止樹脂は、好ましくは、低温で熱封着が可能な低融点樹脂から選択されるものであればよい。前記封止樹脂は、例えば300℃以下、好ましくは、270℃以下、より具体的には120〜270℃で溶融されて熱封着できる樹脂を使用すればよい。封止樹脂としては、より具体的に例を挙げると、ポリプロピレン(PP)系やポリエチレン(PE)系などのポリオレフィン系及びこれらの誘導体、そしてエチレンビニルアセテート(EVA)などから選択された一つ以上を使用すればよい。また、封止樹脂としては、他の例を挙げると、ターポリマー(ter−polymer)として、エチレン/プロピレン/ブタジエンの三元共重合体などのように融点が低く封止性に優れた樹脂を使用すればよい。
The sealant layer 20 is sealed (heat-sealed) by heat after the cells are embedded (wrapped) to give a sealing property, which is a sealing resin according to the present invention. Includes thermally expandable microcapsules 25. At this time, the sealing resin provides thermal adhesiveness (sealing property), and the thermally expandable microcapsule 25 suppresses the risk of explosion due to heat or pressure generated from the cell.
The sealing resin can be melted and sealed by heat to give thermal adhesiveness (sealing property), and is not particularly limited as long as it is an insulating resin. The sealing resin is preferably selected from low melting point resins that can be heat-sealed at low temperatures. The sealing resin may be, for example, a resin that is melted at 300 ° C. or less, preferably 270 ° C. or less, more specifically 120 to 270 ° C. and can be heat sealed. More specific examples of the sealing resin include one or more selected from polyolefins such as polypropylene (PP) and polyethylene (PE) and their derivatives, and ethylene vinyl acetate (EVA). Can be used. As another example of the sealing resin, a terpolymer (ter-polymer) such as a terpolymer of ethylene / propylene / butadiene having a low melting point and excellent sealing properties can be used. Use it.
前記封止樹脂は、好ましくは、ポリプロピレン(PP)系を含むものであればよく、具体的に例を挙げると、ホモポリプロピレン(homo PP)、ポリプロピレン共重合体(PP co-polymer)、及びポリプロピレンターポリマー(PP ter-polymer)などから選択された一つ以上のポリプロピレン(PP)系を含むものであればよい。前記ポリプロピレン(PP)系は、封止性及び絶縁性に優れており、且つ、引張強度、剛性及び表面硬度などの機械的物性と、耐電解液性などの耐化学性に優れており、本発明に有用に使用できる。
前記熱膨張性マイクロカプセル25は、爆発危険性を抑えるためのものであって、これは、熱によって膨張されて気孔(pore)を形成させる。具体的に、前記熱膨張性マイクロカプセル25は、セルから必要以上の高い熱や圧力が発生した場合、熱によって体積が膨張して微細気孔を形成させる。このとき、前記微細気孔は、シーラント層20に、より具体的にシーラント層20同士に熱接着されてなる封止部位、すなわち、シーラント層20間の接着界面に形成され、このような微細気孔によって爆発の原因になる熱や圧力、そしてガスなどが吸収されたり、特にシーラント層20間の接着界面に形成された微細気孔から熱や圧力、そしてガスなどが外部に逃がされて爆発の危険性が抑えられる。
The sealing resin preferably includes a polypropylene (PP) system, and specific examples thereof include homopolypropylene (homo PP), polypropylene copolymer (PP co-polymer), and polypropylene. Any material containing at least one polypropylene (PP) system selected from terpolymer (PP ter-polymer) and the like may be used. The polypropylene (PP) system has excellent sealing properties and insulating properties, and has excellent mechanical properties such as tensile strength, rigidity, and surface hardness, and chemical resistance such as electrolytic solution resistance. It can be usefully used in the invention.
The thermally expandable microcapsule 25 is for suppressing the risk of explosion, and is expanded by heat to form pores. Specifically, when the heat-expandable microcapsule 25 generates excessive heat or pressure more than necessary from the cell, the heat-expandable microcapsule 25 expands in volume due to heat and forms fine pores. At this time, the fine pores are formed in the sealant layer 20, more specifically, at a sealing portion that is thermally bonded to the sealant layers 20, that is, at the adhesion interface between the sealant layers 20. Danger of explosion due to absorption of heat, pressure, gas, etc. causing explosion, especially heat, pressure, gas etc. released from fine pores formed at the adhesive interface between sealant layers 20 Is suppressed.
図3は、本発明において使用される熱膨張性マイクロカプセル25の一例を示す切断斜視図であり、図4は、本発明において使用される熱膨張性マイクロカプセル25の熱膨張メカニズム(heat expansion mechanism)を示す概路図である。
前記熱膨張性マイクロカプセル25は、セルから発生した熱によって体積が膨張して気孔を形成できるものであれば特に制限されない。前記熱膨張性マイクロカプセル25は、その断面が円形または楕円形などの形状を有していてよいが、これに限定されるものではない。図3及び図4では、その断面が円形である熱膨張性マイクロカプセル25を例示している。
図3及び図4を参照すると、前記熱膨張性マイクロカプセル25は、内部に熱膨張性物質が捕集されたカプセル形態であって、これは、具体的に外部膜としてのシェル(shell)25aと、前記シェル25a内部に形成されたコア(core)25bを含み、前記コア25bには、熱膨張性物質が捕集(充填)されている。このとき、前記熱膨張性物質は、熱によって膨張してシェル25aに圧力をかけるものであればよく、好ましくは、炭化水素などから選択されるものであればよい。前記炭化水素は、液状及び/または気状を含み、好ましくは、液化炭化水素から選択されるものであればよい。さらに、前記シェル25aは、熱可塑性高分子として、例えばアクリル樹脂、ポリウレタン、ポリエチレン、及びポリプロピレンなどから選択された一つ以上からなるものであればよい。前記シェル25aは、封止樹脂と融点が異なるものを使用すればよく、好ましくは、封止樹脂よりも融点が大きいものから選択されるものであればよい。
FIG. 3 is a cut perspective view showing an example of the thermally expandable microcapsule 25 used in the present invention, and FIG. 4 shows the heat expansion mechanism of the thermally expandable microcapsule 25 used in the present invention. ).
The thermally expandable microcapsule 25 is not particularly limited as long as it can expand its volume and form pores by heat generated from the cell. The thermally expandable microcapsule 25 may have a circular or oval cross section, but is not limited thereto. 3 and 4 illustrate a thermally expandable microcapsule 25 having a circular cross section.
Referring to FIGS. 3 and 4, the thermally expandable microcapsule 25 is in the form of a capsule in which a thermally expandable material is collected, which is specifically a shell 25a as an outer membrane. And a core 25b formed inside the shell 25a, and a thermally expansible material is collected (filled) in the core 25b. At this time, the thermally expansible material may be any material that expands by heat and applies pressure to the shell 25a, and is preferably selected from hydrocarbons and the like. The hydrocarbon includes liquid and / or gas, and is preferably selected from liquefied hydrocarbons. Further, the shell 25a may be made of at least one selected from, for example, acrylic resin, polyurethane, polyethylene, and polypropylene as the thermoplastic polymer. As the shell 25a, a shell having a melting point different from that of the sealing resin may be used. Preferably, the shell 25a may be selected from those having a melting point higher than that of the sealing resin.
また、前記シェル25aは、0.01〜50μmの厚さT25aを有することがよい。このとき、シェル25aの厚さT25aが0.01μm未満であれば、封止の際にシェル25aが破断するおそれがあり、50μmを超過すると熱膨張性が弱くなるため気孔生成率が微々たるものになることがある。このような点を考慮して、シェル25aは、0.2〜10μmの厚さT25aを有するのが好ましく、より好ましくは、1〜5μmの厚さT25aを有するのがよい。
さらに、前記熱膨張性マイクロカプセル25は、例えば0.1〜200μmの大きさ(外径)を有していてよい。このとき、熱膨張性マイクロカプセル25の大きさT25が0.1μm未満と小さすぎると、すなわち外径が小さすぎると、熱膨張によって形成される気孔の大きさが小さくなり、熱や圧力の吸収、除去効率が微々たるものになることがあり、200μmを超過して大きさT25が大きすぎると、シーラント層20の封止性(熱接着強度)を落とすことがある。このような点を考慮するとき、熱膨張性マイクロカプセル25の大きさT25、すなわち外径は、0.5〜100μmであるのが好ましく、2〜50μmであるのがより好ましい。
The shell 25a may have a thickness T 25a of 0.01 to 50 μm. At this time, if it is less than the thickness T 25a of the shell 25a is 0.01 [mu] m, there is a possibility that the shell 25a during sealing is broken, the thermal expansion properties weaker for porosity generation rate is insignificant if it exceeds 50μm It can be a thing. Such points in mind, the shell 25a preferably has a thickness T 25a of 0.2 to 10 [mu] m, more preferably, it may have a 1~5μm thickness T 25a.
Further, the thermally expandable microcapsule 25 may have a size (outer diameter) of, for example, 0.1 to 200 μm. At this time, if the size T 25 of the thermally expandable microcapsule 25 is less than 0.1 μm, that is, if the outer diameter is too small, the size of the pores formed by thermal expansion is reduced, and the heat and pressure are reduced. Absorption and removal efficiency may be insignificant, and if it exceeds 200 μm and the size T 25 is too large, the sealability (thermal adhesive strength) of the sealant layer 20 may be lowered. In consideration of such points, the size T 25 of the thermally expandable microcapsule 25 , that is, the outer diameter is preferably 0.5 to 100 μm, and more preferably 2 to 50 μm.
例示的な実施態様において、前記熱膨張性マイクロカプセル25は、2次電池の爆発安定性を考慮するとき、常温(25℃)での粒径を基準にして、130〜180℃での粒径が1〜5倍であり、140〜180℃での粒径が2〜5倍であるのが好ましい。
また、図4に例示したように、前記熱膨張性マイクロカプセル25は、熱によって最大に膨張した後、さらに熱を受けると、シェル25aの破断などの理由から体積が縮小(shrinking)するものを使用することができる。前記熱膨張性マイクロカプセル25は、商業用に販売されているものを使用すればよく、例えば、日本の松本油脂製薬株式会社製のF−シリーズ製品(F−36、F−48、F−50及びF−85など)や、韓国の東進セミケム株式会社製のM−シリーズ製品(MS131、MS161など)などを使用すればよい。
In an exemplary embodiment, the thermally expandable microcapsule 25 has a particle size at 130 to 180 ° C. based on the particle size at normal temperature (25 ° C.) when considering the explosion stability of the secondary battery. Is preferably 1 to 5 times, and the particle size at 140 to 180 ° C. is preferably 2 to 5 times.
Further, as illustrated in FIG. 4, the thermally expandable microcapsule 25 expands to the maximum due to heat and then shrinks in volume due to breakage of the shell 25 a when further subjected to heat. Can be used. What is necessary is just to use what is marketed for the said thermally expansible microcapsule 25, for example, F-series products (F-36, F-48, F-50 made by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd. in Japan). And F-85), M-series products (MS131, MS161, etc.) manufactured by Dongjin Semichem Co., Ltd. of Korea may be used.
本発明の実施態様において、前記シーラント層20は、上述したような封止樹脂と熱膨張性マイクロカプセル25を含み、封止樹脂100重量部に対して熱膨張性マイクロカプセル25を1〜40重量部含むのが好ましく。前記熱膨張性マイクロカプセル25の含量が1重量部未満であると、気孔生成率が小さいため熱や圧力の吸収、除去効率が微々たるものになることがある。また、熱膨張性マイクロカプセル25の含量が40重量部を超過して過量になると、相対的に封止樹脂の含量が小さくなることで熱接着強度(封止性)が低くなり、粘度の増加によりシーラント層20の加工性(コーティング性、押出成形性など)が劣化することがある。シーラント層20は、好ましくは、封止樹脂100重量部に対して熱膨張性マイクロカプセル25を5〜20重量部含むのがよい。 In an embodiment of the present invention, the sealant layer 20 includes the sealing resin and the thermally expandable microcapsule 25 as described above, and 1 to 40 weights of the thermally expandable microcapsule 25 with respect to 100 parts by weight of the sealing resin. It is preferable to include a part. When the content of the heat-expandable microcapsule 25 is less than 1 part by weight, the pore generation rate is small, so that the heat and pressure absorption and removal efficiency may be slightly reduced. Moreover, when the content of the thermally expandable microcapsule 25 exceeds 40 parts by weight and becomes excessive, the thermal adhesive strength (sealing property) is lowered due to the relatively small content of the sealing resin, and the viscosity is increased. As a result, the processability (coating property, extrusion property, etc.) of the sealant layer 20 may deteriorate. The sealant layer 20 preferably includes 5 to 20 parts by weight of the thermally expandable microcapsule 25 with respect to 100 parts by weight of the sealing resin.
なお、前記シーラント層20は、封止樹脂及び熱膨張性マイクロカプセル25に加えて、他の機能性成分をさらに含んでいてよい。シーラント層20は、例えば熱接着強度(封止性)を増加させることができる成分;耐化学性(耐電解液性など)を増加させることができる成分;及びガスバリア層10との層間付着力を増加させることができる成分などから選択された一つ以上をさらに含んでいてよい。
前記シーラント層20は、好ましくは、変性ポリエチレン(変性PE)、変性ポリプロピレン(変性PP)、アクリル樹脂(アクリレートなど)、変性アクリル樹脂(変性アクリレートなど)、エポキシ系樹脂及びフェノール系樹脂などからなる群より選択された一つ以上の接着性樹脂をさらに含んでいてよい。前記挙げられた接着性樹脂は、シーラント層20に含まれて熱接着強度(封止性)、耐化学性(耐電解液性など)、及び/またはガスバリア層10との層間付着力を増加させる。例えば、前記アクリル樹脂(または変性アクリル樹脂)の場合は、熱接着強度と層間付着力を増加させ、前記変性PEや変性PPの場合は、層間付着力や耐化学性を増加させることができる。また、前記挙げられた接着性樹脂は、封止樹脂(特に、ポリプロピレン系などのポリオレフィン系)との互換性がよい。このとき、前記挙げられた接着性樹脂における変性樹脂は、基材樹脂(PE、PPまたはアクリル樹脂)に不飽和カルボン酸(及び/またはその誘導体)やビニル単量体などが重合(例えば、グラフト重合)されて変性されたものであって、好ましくは、封止樹脂よりも融点が低いものから選択されていてよい。さらに、シーラント層20は、封止樹脂100重量部に対して前記挙げられた接着性樹脂を、例えば0.1〜40重量部含んでいてよい。
The sealant layer 20 may further contain other functional components in addition to the sealing resin and the thermally expandable microcapsule 25. The sealant layer 20 has, for example, a component capable of increasing thermal bond strength (sealing property); a component capable of increasing chemical resistance (electrolytic solution resistance); and an interlayer adhesion with the gas barrier layer 10. It may further include one or more selected from components that can be increased.
The sealant layer 20 is preferably a group consisting of a modified polyethylene (modified PE), a modified polypropylene (modified PP), an acrylic resin (such as acrylate), a modified acrylic resin (such as a modified acrylate), an epoxy resin, and a phenol resin. It may further contain one or more selected adhesive resins. The above-mentioned adhesive resin is included in the sealant layer 20 to increase thermal adhesive strength (sealing property), chemical resistance (electrolytic solution resistance, etc.) and / or interlayer adhesion with the gas barrier layer 10. . For example, in the case of the acrylic resin (or modified acrylic resin), the thermal adhesive strength and the interlayer adhesion can be increased, and in the case of the modified PE and modified PP, the interlayer adhesion and chemical resistance can be increased. Further, the above-mentioned adhesive resin has good compatibility with a sealing resin (particularly, a polyolefin type such as a polypropylene type). At this time, the modified resin in the above-mentioned adhesive resin is obtained by polymerizing (for example, grafting) an unsaturated carboxylic acid (and / or a derivative thereof) or a vinyl monomer on a base resin (PE, PP or acrylic resin). Polymerized) and modified, and may preferably be selected from those having a melting point lower than that of the sealing resin. Furthermore, the sealant layer 20 may include 0.1 to 40 parts by weight of the above-described adhesive resin with respect to 100 parts by weight of the sealing resin.
また、前記挙げられた接着性樹脂は、本発明の実施態様に係るセルパウチに別途の層にて含まれていてよい。例えば、前記挙げられた接着性樹脂は、ガスバリア層10とシーラント層20との間に別途の層にて形成され、ガスバリア層10とシーラント層20との層間付着力の改善を図ったり、シーラント層20の表面(図2中下面)に形成されて熱接着強度(封止性)と耐化学性の改善を図ったりすることができる。
なお、前述したように、前記ガスバリア層10上には樹脂層30がさらに形成されていてよいが、このとき、前記樹脂層30は、ガスバリア層10を保護することができるものであればよく、例えば、耐熱性、耐寒性、耐ピンホール性、絶縁性、及び/または耐溶剤性などの特性を持つ樹脂を含んでいてよい。前記樹脂層30は、具体的にナイロン樹脂(Nylon resin)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、及びポリオレフィン(PE、PEなど)などから選択された一つ以上の樹脂を含んでいてよい。樹脂層30は、前記挙げられたような樹脂を含む組成物が前記ガスバリア層10上にコーティング(または押出)されて形成されるか、前記挙げられたような樹脂を含むフィルムがガスバリア層10上に1層または2層以上貼り合わせ(接着)されて形成されていてよい。
In addition, the above-mentioned adhesive resin may be included in a separate layer in the cell pouch according to the embodiment of the present invention. For example, the above-mentioned adhesive resin is formed as a separate layer between the gas barrier layer 10 and the sealant layer 20 to improve the interlayer adhesion between the gas barrier layer 10 and the sealant layer 20, It can be formed on the surface 20 (the lower surface in FIG. 2) to improve the thermal bonding strength (sealing property) and chemical resistance.
As described above, the resin layer 30 may be further formed on the gas barrier layer 10, but at this time, the resin layer 30 may be anything that can protect the gas barrier layer 10, For example, a resin having characteristics such as heat resistance, cold resistance, pinhole resistance, insulation, and / or solvent resistance may be included. Specifically, the resin layer 30 may include one or more resins selected from nylon resin, polyethylene terephthalate (PET), polyolefin (PE, PE, etc.), and the like. The resin layer 30 is formed by coating (or extruding) a composition containing the resin as mentioned above on the gas barrier layer 10, or a film containing the resin as mentioned above is formed on the gas barrier layer 10. One layer or two or more layers may be bonded (adhered) to each other.
前記樹脂層30は、好ましくは、ナイロン樹脂及びポリエチレンテレフタレート(PET)から選択された一つ以上を含んでいてよい。例えば、前記樹脂層30は、ナイロン樹脂層、ポリエチレンテレフタレート(PET)層またはこれらの複合層で構成されていてよい。このとき、前記樹脂層30は、ガスバリア層10上にコーティングまたは共押出にて形成されていてよい。また、前記樹脂層30とガスバリア層10との間には、これらの層間付着力のための別途の接着剤層が形成されていてよい。 The resin layer 30 may preferably include one or more selected from nylon resin and polyethylene terephthalate (PET). For example, the resin layer 30 may be composed of a nylon resin layer, a polyethylene terephthalate (PET) layer, or a composite layer thereof. At this time, the resin layer 30 may be formed on the gas barrier layer 10 by coating or coextrusion. Further, a separate adhesive layer for the interlayer adhesion may be formed between the resin layer 30 and the gas barrier layer 10.
図5は、本発明の第2の実施態様に係るセルパウチの断面構成を示す図である。図5を参照すると、本発明の実施態様に係るセルパウチは、シーラント層20、前記シーラント層20上に形成されたガスバリア層10、及び前記ガスバリア層10上に形成された樹脂層30を含み、前記樹脂層30は、2層以上の多層構造を有していてよい。
例えば、前記樹脂層30は、図5に示すようにガスバリア層10上に形成された第1の樹脂層31、及び前記第1の樹脂層31上に形成された最外層としての第2の樹脂層32を含んでいてよい。このとき、好適な実施態様に従い、前記第1の樹脂層31は、ナイロン樹脂を含み、前記第2の樹脂層32は、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリオレフィン(PE、PEなど)から選択された一つ以上の樹脂を含んでいてよい。より具体的に、前記第1の樹脂層31は、ナイロン樹脂層から構成され、前記第2の樹脂層32は、ポリエチレンテレフタレート(PET)層から構成されていてよい。図5に示す積層構造は、例えば中型電池や大型電池などを内蔵する用途として使用できる。
FIG. 5 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the cell pouch according to the second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, a cell pouch according to an embodiment of the present invention includes a sealant layer 20, a gas barrier layer 10 formed on the sealant layer 20, and a resin layer 30 formed on the gas barrier layer 10. The resin layer 30 may have a multilayer structure of two or more layers.
For example, the resin layer 30 includes a first resin layer 31 formed on the gas barrier layer 10 as shown in FIG. 5 and a second resin as the outermost layer formed on the first resin layer 31. Layer 32 may be included. At this time, according to a preferred embodiment, the first resin layer 31 includes a nylon resin, and the second resin layer 32 is selected from polyethylene terephthalate (PET) and polyolefin (PE, PE, etc.). One or more resins may be included. More specifically, the first resin layer 31 may be composed of a nylon resin layer, and the second resin layer 32 may be composed of a polyethylene terephthalate (PET) layer. The laminated structure shown in FIG. 5 can be used, for example, for a purpose of incorporating a medium-sized battery or a large battery.
図6は、本発明の第3の実施態様に係るセルパウチの断面構成を示す図である。図6に示すように、本発明の実施態様に係るセルパウチは、前記ガスバリア層10とシーラント層20との間に形成された中間層40をさらに含んでいてよい。具体的な例として、図6に示すようにシーラント層20、前記シーラント層20上に形成された中間層40、前記中間層40上に形成されたガスバリア層10、及び前記ガスバリア層10上に形成された樹脂層30を含む積層構造を有していてよい。また、他の実施態様に従い、前記中間層40は、ガスバリア層10と樹脂層30との間に形成されていてよい。 FIG. 6 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a cell pouch according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the cell pouch according to the embodiment of the present invention may further include an intermediate layer 40 formed between the gas barrier layer 10 and the sealant layer 20. As a specific example, as shown in FIG. 6, the sealant layer 20, the intermediate layer 40 formed on the sealant layer 20, the gas barrier layer 10 formed on the intermediate layer 40, and the gas barrier layer 10 are formed. The laminated resin layer 30 may be included. Further, according to another embodiment, the intermediate layer 40 may be formed between the gas barrier layer 10 and the resin layer 30.
前記中間層40は、例えば絶縁性、耐熱性、耐寒性、及び/または耐化学性(耐電解液性など)などの特性を持つ樹脂を含んでいてよい。好ましくは、前記中間層40は、ガスバリア層10とシーラント層20との層間付着力が高められる樹脂を含んでいてよい。前記中間層40は、具体的な例として、ナイロン樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリオレフィン樹脂、変性ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、変性アクリル樹脂、及びエポキシ系樹脂などから選択された一つ以上を含んでいてよい。前記ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン(PE)及びポリプロピレン(PP)などが挙げられ、前記変性ポリオレフィン樹脂は、変性ポリエチレン(変性PE)及び変性ポリプロピレン(変性PP)などであって、前述したとおりである。このとき、前記挙げられた樹脂のうちナイロン樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)及びポリオレフィン(PE、PPなど)などは、絶縁性、耐熱性、耐寒性、及び/または耐化学性などに有利であり、前記変性ポリオレフィン(変性PEや変性PPなど)、アクリル樹脂、変性アクリル樹脂、及びエポキシ系樹脂などは、耐化学性、特にガスバリア層10とシーラント層20との層間付着力を高める上で有用に使用できる。 The intermediate layer 40 may include, for example, a resin having characteristics such as insulation, heat resistance, cold resistance, and / or chemical resistance (electrolytic solution resistance, etc.). Preferably, the intermediate layer 40 may include a resin that can enhance the adhesion between the gas barrier layer 10 and the sealant layer 20. As a specific example, the intermediate layer 40 includes one or more selected from nylon resin, polyethylene terephthalate (PET), polyolefin resin, modified polyolefin resin, acrylic resin, modified acrylic resin, and epoxy resin. May be. Examples of the polyolefin resin include polyethylene (PE) and polypropylene (PP), and the modified polyolefin resin includes modified polyethylene (modified PE) and modified polypropylene (modified PP), which are as described above. At this time, among the resins listed above, nylon resin, polyethylene terephthalate (PET), polyolefin (PE, PP, etc.) are advantageous for insulation, heat resistance, cold resistance, and / or chemical resistance, etc. The modified polyolefin (modified PE, modified PP, etc.), acrylic resin, modified acrylic resin, epoxy resin, etc. are usefully used for improving the chemical resistance, particularly the interlayer adhesion between the gas barrier layer 10 and the sealant layer 20. it can.
一方、本発明の実施態様に係るセルパウチは、上述したような多層構造を有し、各層は、特に限定するものではないが、共押出(co-extrusion)にて製造すればよい。具体的に、前記シーラント層20は、ガスバリア層10上に共押出して形成すればよい。このとき、前記シーラント層20は、ガスバリア層10との層間付着力に優れているように、封止樹脂及び熱膨張性マイクロカプセル25に加えて、前記挙げられたような接着性樹脂(変性PE、変性PP、アクリル樹脂、変性アクリル樹脂、エポキシ系樹脂及びフェノール系樹脂など)をさらに含むシーラント組成物が共押出されて形成されたものであってよい。さらに、前記樹脂層30及び中間層40の場合にも、ガスバリア層10上に共押出されて形成されていてよい。 On the other hand, the cell pouch according to the embodiment of the present invention has a multilayer structure as described above, and each layer is not particularly limited, but may be manufactured by co-extrusion. Specifically, the sealant layer 20 may be formed by coextrusion on the gas barrier layer 10. At this time, the sealant layer 20 has an adhesive resin (modified PE) as mentioned above in addition to the sealing resin and the thermally expandable microcapsule 25 so as to be excellent in interlayer adhesion with the gas barrier layer 10. , Modified PP, acrylic resin, modified acrylic resin, epoxy resin, phenol resin, and the like) may be formed by coextrusion. Further, the resin layer 30 and the intermediate layer 40 may be coextruded on the gas barrier layer 10.
また、前記シーラント層20、樹脂層30、及び中間層40のうち選択された一つ以上は、これらを構成する基材樹脂に加えて、添加剤をさらに含んでいてよい。前記添加剤は、防曇剤、スリップ剤、及びアンチブロッキング剤などから選択された一つ以上が挙げられる。添加剤は特に制限されず、上述した添加剤の他、当業界において通常に使用されているものや、その他の機能性成分から選択されていてよい。このような添加剤は、各層20、30、40を構成する基材樹脂100重量部に対して、例えば0.01〜20重量部、より具体的には、0.05〜10重量部含まれていてよい。 One or more selected from the sealant layer 20, the resin layer 30, and the intermediate layer 40 may further contain an additive in addition to the base resin constituting them. Examples of the additive include one or more selected from an antifogging agent, a slip agent, and an antiblocking agent. An additive in particular is not restrict | limited, In addition to the additive mentioned above, you may be selected from what is normally used in this industry, and another functional component. Such an additive is, for example, 0.01 to 20 parts by weight, and more specifically 0.05 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base resin constituting each layer 20, 30, and 40. It may be.
前記防曇剤は、各層20、30、40の表面に空気中の水分が凝縮して垂れ落ちることを防止するものであり、これは、例えば界面活性剤などから選択されていてよい。防曇剤は、具体的な例として、モノオレイン酸ソルビタン、モノラウリン酸ソルビタン、モノベヘン酸ソルビタン、モノステアリン酸ソルビタンなどのソルビタン脂肪酸エステル;モノオレイン酸グリセリン、モノステアリン酸グリセリンなどのグリセリン脂肪酸エステル;ラウリルジエタノールアミンなどの脂肪族アミン;オレイン酸アミドなどの脂肪酸アミドなどが挙げられる。このような防曇剤は、特に限定するものではないが、各層20、30、40を構成する基材樹脂100重量部に対して0.01〜10重量部、より具体的には、0.1〜5重量部で含まれていてよい。 The anti-fogging agent prevents moisture in the air from condensing on the surface of each of the layers 20, 30, and 40, and may be selected from, for example, surfactants. Specific examples of the antifogging agent include sorbitan fatty acid esters such as sorbitan monooleate, sorbitan monolaurate, sorbitan monobehenate, and sorbitan monostearate; glycerin fatty acid esters such as glyceryl monooleate and glyceryl monostearate; lauryl Examples include aliphatic amines such as diethanolamine; fatty acid amides such as oleic acid amide. Such an antifogging agent is not particularly limited, but is 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the base resin constituting each layer 20, 30, 40. It may be contained in 1 to 5 parts by weight.
前記スリップ剤は、押出の際にスリップ性(または、離型性)を与え得るものであって、これは、例えばシリコン、シロキサン、シラン、ワックス系及びオレイン酸アミドなどから選択された一つ以上を使用していてよい。スリップ剤は、前記挙げられたものなどの他、各層20、30、40の表面に潤滑性を与え且つ摩擦系数を減らし得るものであれば、特に制限されずに使用可能であり、特に限定するものではないが、各層20、30、40を構成する基材樹脂100重量部に対して0.05〜15重量部、より具体的には、0.1〜10重量部含まれていてよい。 The slip agent can give slip property (or releasability) at the time of extrusion, and this is one or more selected from, for example, silicon, siloxane, silane, wax system and oleic amide. May be used. The slip agent can be used without any particular limitation, as long as it can give lubricity to the surface of each layer 20, 30, 40 and reduce the number of friction systems in addition to the above-mentioned ones. Although it is not a thing, 0.05-15 weight part with respect to 100 weight part of base resin which comprises each layer 20, 30, 40 may be contained, More specifically, 0.1-10 weight part may be contained.
前記アンチブロッキング剤は、押出後の巻き取りの際に、セルパウチフィルム間の付着を防止することができるものであって、これは、例えばシリカ、珪藻土、カオリン、及びタルクなどのような無機物粒子などから選択された一つ以上を使用していてよい。アンチブロッキング剤は、シーラント層20や樹脂層30にはできる限り含まれていてよく、特に限定するものではないが、各層20、30、40を構成する基材樹脂100重量部に対して0.05〜15重量部、より具体的には、0.1〜10重量部含まれていてよい。 The anti-blocking agent is capable of preventing adhesion between serpouch films at the time of winding after extrusion, and this includes inorganic particles such as silica, diatomaceous earth, kaolin, and talc. One or more selected from the above may be used. The anti-blocking agent may be contained in the sealant layer 20 and the resin layer 30 as much as possible, and is not particularly limited. However, the anti-blocking agent is added in an amount of 0. 0 to 100 parts by weight of the base resin constituting each of the layers 20, 30, and 40. It may be contained in an amount of 05 to 15 parts by weight, more specifically 0.1 to 10 parts by weight.
また、前記各層10、20、30、40の厚さにおいて、前記ガスバリア層10の場合は、例えば0.1μmないし300μmの厚さを有していてよく、前記シーラント層20の場合は、例えば0.1μmないし500μmの厚さを有していてよい。シーラント層20は、好ましくは、良好な熱接着強度(封止性)のために3.0μm以上、具体的には3.0μmないし500μm、より好ましくは、3.0μmないし300μmの厚さを有していてよい。さらに、前記樹脂層30と中間層40は、特に限定するものではないが、例えば0.1μmないし300μm、好ましくは、0.5μmないし200μmの厚さを有していてよい。 Further, in the thickness of each of the layers 10, 20, 30, 40, the gas barrier layer 10 may have a thickness of 0.1 μm to 300 μm, for example, and the sealant layer 20 may have a thickness of 0, for example. It may have a thickness of 1 μm to 500 μm. The sealant layer 20 preferably has a thickness of 3.0 μm or more, specifically 3.0 μm to 500 μm, more preferably 3.0 μm to 300 μm, for good thermal adhesive strength (sealing property). You can do it. Further, the resin layer 30 and the intermediate layer 40 are not particularly limited, but may have a thickness of, for example, 0.1 μm to 300 μm, preferably 0.5 μm to 200 μm.
一方、本発明の実施態様に係るセルパウチの製造方法は、ガスバリア層10上にシーラント層20を形成するステップを含み、前記シーラント層20を形成するステップは、シーラント組成物をガスバリア層10上に押出、形成する方法で行なわれる。このとき、前記シーラント組成物は、上述したような封止樹脂及び熱膨張性マイクロカプセル25を含む。好ましくは、前記シーラント組成物は、封止樹脂100重量部に対して熱膨張性マイクロカプセル25を1〜40重量部を含んでいてよい。 On the other hand, the method for manufacturing a cell pouch according to an embodiment of the present invention includes a step of forming a sealant layer 20 on the gas barrier layer 10, and the step of forming the sealant layer 20 extrudes a sealant composition onto the gas barrier layer 10. The method of forming is performed. At this time, the sealant composition includes the sealing resin and the thermally expandable microcapsule 25 as described above. Preferably, the sealant composition may include 1 to 40 parts by weight of the thermally expandable microcapsule 25 with respect to 100 parts by weight of the sealing resin.
さらに、前記シーラント組成物は、上述したような接着性樹脂、すなわち変性ポリエチレン(変性PE)、変性ポリプロピレン(変性PP)、アクリル樹脂(アクリレートなど)、変性アクリル樹脂(変性アクリレートなど)、エポキシ系樹脂、及びフェノール系樹脂などからなる群より選択された一つ以上の接着性樹脂をさらに含んでいてよい。このとき、シーラント組成物は、封止樹脂100重量部に対して前記挙げられた接着性樹脂を例えば、0.1〜40重量部含んでいてよい。 Further, the sealant composition includes the adhesive resin as described above, that is, modified polyethylene (modified PE), modified polypropylene (modified PP), acrylic resin (such as acrylate), modified acrylic resin (such as modified acrylate), and epoxy resin. And one or more adhesive resins selected from the group consisting of phenolic resins and the like. At this time, the sealant composition may include, for example, 0.1 to 40 parts by weight of the above-described adhesive resin with respect to 100 parts by weight of the sealing resin.
また、前記シーラント組成物は、ガスバリア層10上に共押出されるものであって、例えば350℃以下の温度で共押出されていてよい。具体的な例としては、150〜350℃、より具体的には、200〜300℃の温度で共押出されていてよい。
以下、実施例にて本発明の実施態様をより詳細に説明する。
The sealant composition is coextruded on the gas barrier layer 10 and may be coextruded at a temperature of 350 ° C. or lower, for example. As a specific example, it may be coextruded at a temperature of 150 to 350 ° C., more specifically 200 to 300 ° C.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail by way of examples.
ガスバリア層(アルミニウム薄)上にシーラント樹脂(プロピレン樹脂)100重量部及びマイクロカプセル10重量部からなるシーラント層を塗布してセルパウチを製造した。マイクロカプセルの大きさは20〜30μmであり、マイクロカプセルのコアの熱膨張性物質は炭化水素であり、シェルの材質はアクリロニトリル共重合体である。シェルは2〜5μmの厚さを有する。
添付の図7は、本発明の実施例において使用されたマイクロカプセル25の膨張前と膨張後(170℃)の電子顕微鏡写真である。また、添付の図8は、本発明の実施例に従って製造されたセルパウチの温度による膨張倍率(倍)を示すものである。すなわち、図8は、各温度によるマイクロカプセルの膨張倍率(倍)をグラフで示したものである。また、図8には、本発明の実施例に従って製造されたセルパウチの拡大写真として、各温度による断面写真と表面写真が一緒に示されている。図8のグラフに示すように、温度が増加するにつれて膨張倍率が増加していき、最大に膨張した後、シェルの破断により縮まる(shrinking)ことが分かる。特に、図8の断面写真から分かるように、マイクロカプセルの膨張によってマイクロカプセルの周りに微細気孔が形成されていることが分かる。
A cell pouch was produced by applying a sealant layer consisting of 100 parts by weight of a sealant resin (propylene resin) and 10 parts by weight of microcapsules on the gas barrier layer (thin aluminum). The size of the microcapsule is 20 to 30 μm, the thermal expansion material of the core of the microcapsule is hydrocarbon, and the material of the shell is acrylonitrile copolymer. The shell has a thickness of 2-5 μm.
Attached FIG. 7 is an electron micrograph of the microcapsule 25 used in the embodiment of the present invention before and after expansion (170 ° C.). Also, FIG. 8 attached herewith shows the expansion ratio (times) according to the temperature of the cell pouch manufactured according to the embodiment of the present invention. That is, FIG. 8 is a graph showing the expansion ratio (times) of the microcapsules at each temperature. Further, FIG. 8 shows a cross-sectional photograph and a surface photograph at each temperature together as an enlarged photograph of the ser pouch manufactured according to the embodiment of the present invention. As shown in the graph of FIG. 8, it can be seen that the expansion ratio increases as the temperature increases, and after the maximum expansion, the shell shrinks due to the fracture of the shell. In particular, as can be seen from the cross-sectional photograph of FIG. 8, it can be seen that micropores are formed around the microcapsules due to the expansion of the microcapsules.
上述した本発明の実施態様に係るセルパウチは、電池(cell)、例えば充・放電が可能な2次電池としてのリチウムイオン電池、ニッケル−水素電池、及び電気二重層キャパシタ(EDLC)などの2次電池を内蔵するのに使用される。
また、上述したように、本発明の実施態様に係るセルパウチは、内部から発生した熱や圧力などを吸収し、除去して爆発危険性を抑える。具体的に、セルから必要以上の高い熱や圧力が発生した場合、シーラント層20に含まれた熱膨張性マイクロカプセル25が熱によって膨張して微細気孔を形成する。具体的に、シーラント層20同士が熱接着された封止部位、すなわちシーラント層20間の接着界面に微細気孔を形成する。このとき、微細気孔は、図8に示すように熱膨張されたマイクロカプセル25の周り、すなわちマイクロカプセル25同士の間に分布する。そして爆発の原因になる熱や圧力、さらにはガスなどが前記微細気孔の内部に吸収され、特に前記微細気孔から外部に逃がされて除去される。その結果、熱や圧力などによる爆発の危険性を抑える。
また、シーラント層20に上述したような接着性樹脂、すなわち変性PE、変性PP、アクリル樹脂、及び変性アクリル樹脂などがさらに含まれている場合、熱接着強度(封止性)は勿論、ガスバリア層10との層間付着力などが向上する。
The cell pouch according to the embodiment of the present invention described above is a secondary cell such as a battery, for example, a lithium ion battery as a chargeable / dischargeable secondary battery, a nickel-hydrogen battery, and an electric double layer capacitor (EDLC). Used to incorporate batteries.
In addition, as described above, the cell pouch according to the embodiment of the present invention absorbs and removes heat and pressure generated from the inside to suppress the risk of explosion. Specifically, when heat or pressure higher than necessary is generated from the cell, the thermally expandable microcapsules 25 included in the sealant layer 20 are expanded by heat to form fine pores. Specifically, fine pores are formed at a sealing portion where the sealant layers 20 are thermally bonded, that is, at an adhesive interface between the sealant layers 20. At this time, the fine pores are distributed around the thermally expanded microcapsules 25, that is, between the microcapsules 25 as shown in FIG. Then, heat, pressure, gas, and the like that cause explosion are absorbed into the inside of the fine pores, and in particular, escaped from the fine pores to be removed. As a result, the risk of explosion due to heat or pressure is reduced.
In addition, when the sealant layer 20 further includes an adhesive resin as described above, that is, modified PE, modified PP, acrylic resin, modified acrylic resin, and the like, the gas barrier layer as well as the thermal adhesive strength (sealing property) are included. The interlayer adhesion with 10 is improved.
10 ガスバリア層
20 シーラント層
30 樹脂層
31 第1の樹脂層
32 第2の樹脂層
40 中間層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gas barrier layer 20 Sealant layer 30 Resin layer 31 1st resin layer 32 2nd resin layer 40 Intermediate layer
Claims (16)
ガスバリア層及びシーラント層を含み、
前記シーラント層は、封止樹脂、及び熱によって膨張して気孔を形成する熱膨張性マイクロカプセルを含むことを特徴とする、前記セルパウチ。 As a battery cell pouch,
Including a gas barrier layer and a sealant layer,
The cell pouch , wherein the sealant layer includes a sealing resin and a thermally expandable microcapsule that expands by heat to form pores.
ガスバリア層上にシーラント層を形成するステップを含み、
前記シーラント層を形成するステップでは、シーラント組成物をガスバリア層上に押出して形成し、
前記シーラント組成物が、封止樹脂、及び熱によって膨張して気孔を形成する熱膨張性マイクロカプセルを含むことを特徴とする、前記セルパウチの製造方法。 As a method of manufacturing a battery cell pouch,
Forming a sealant layer on the gas barrier layer;
In the step of forming the sealant layer, the sealant composition is extruded onto the gas barrier layer,
The sealant composition, characterized in that it comprises a thermally expandable microcapsule to form pores expanded by the sealing resin, and the thermal method of the Serupauchi.
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