JP6210579B2 - 二次電池用のシールテープ及びそれを含む二次電池 - Google Patents

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Description

本出願の具現例は、粘着剤組成物、シールテープ及び二次電池に関する。
モバイル機器に対する技術開発と需要が増加するに伴い、エネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加しており、特に、前記二次電池のうち高いエネルギー密度と放電電圧を有するリチウム二次電池が商用化されて広く使用されている。前記二次電池は、電池ケースの形状によって、電極組立体が円筒形または角形の金属カンに内蔵されている円筒形電池及び角形電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチ形ケースに内蔵されているパウチ形電池とに分類される。
例えば、前記円筒形電池は、ゼリーロール形状の電極組立体(以下、「ゼリーロール」という)の端部を、粘着剤層を含むシールテープで固定させた後、円筒形金属ケースに収納して製造され、二次電池の特性上、充放電を繰り返す過程で、前記ゼリーロールは、前記シールテープに起因して、非等方性体積膨張と収縮を繰り返す。この場合、ゼリーロールの外郭部位で非等方性膨張と収縮の影響を最も多く受け、そのため、電極が切れる短絡現象が発生し得る。
本出願の具現例は、粘着剤組成物、シールテープ及び二次電池を提供する。
本出願の一具現例は、粘着剤組成物を提供する。例えば、前記粘着剤組成物は、(メタ)アクリル酸エステル単量体、極性官能基を有する単量体及び架橋性官能基を含有する架橋性単量体から誘導された重合単位を有する重合体を含む。1つの例示で、前記粘着剤組成物によって形成された粘着剤層を含むシールテープが前記粘着剤層を介して電極組立体に付着され、前記電極組立体が電池カンの内部に挿入されて製造された二次電池の場合、前記粘着剤層は、二次電池の内部に注入される電解質と接触時に、前記粘着剤層内に存在する前記極性官能基を有する単量体の前記極性官能基の存在によって、変形、例えば膨潤または膨張(swelling)される。この際、前記シールテープは、3次元立体構造を形成し、前記粘着剤層の表面が特定範囲の表面粗さの値を有し、これによって、電極組立体と粘着剤層の間の接着力または剥離力が減少するため、前記粘着剤層が前記電極組立体から脱離されることによって、結果的に、電極組立体の等方性体積膨張と収縮を誘導し、電極の短絡現象を防止できる。
前記粘着剤組成物は、重合単位を有する重合体を含み、1つの例示で、前記重合体は、例えば、(メタ)アクリル酸エステル単量体、極性官能基を有する単量体及び架橋性官能基を有する架橋性単量体を重合された形態で含むものであることができる。
前記重合体に重合単位で含まれる(メタ)アクリル酸エステル単量体としては、例えば、アルキル(メタ)アクリレートを使用でき、粘着剤の凝集力や、ガラス転移温度または粘着性などを考慮して、炭素数が1〜14のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートを使用できる。このような単量体としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、sec−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルブチル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート及びテトラデシル(メタ)アクリレートなどの1種または2種以上を例示できるが、これに制限されるものではない。
前記で、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートまたはメタアクリレートを意味し、「(メタ)」が使用された他の用語も、同様である。
前記極性官能基を有する単量体は、電解質と親和力に優れた単量体であって、前記粘着剤組成物によって製造された粘着剤層が電解質と接触時に変形、例えば膨潤または膨張(swelling)され、電極組立体と粘着剤層の間の接着力または剥離力を減少させるために、前記粘着剤組成物の重合体に重合単位で含まれる。また、本出願では、前記極性官能基を有する単量体として、特定の構造を有する単量体を適用することによって、前記シールテープが電解液と接触時に特定の表面粗さを有する立体構造を形成でき、これによって、前記シールテープが電極組立体から優れた効率で脱離されることによって、電極組立体の等方性体積膨張と収縮を誘導し、電極の短絡現象を効率的に防止できる。
1つの例示で、前記極性官能基を有する単量体は、下記化学式1で表示され得る。
前記化学式1で、Rは、水素または炭素数1〜12のアルキル基を示し、Rは、炭素数1〜6のアルキレンを示し、
は、水素、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜24のアリール基または炭素数6〜48のアリールアルキル基を示し、
nは、0以上である。
前記化学式1で、Rは、水素、炭素数1〜12、炭素数1〜8または炭素数1〜4のアルキル基であり、例えば、水素、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基などを例示でき、好ましくは、水素またはメチル基であることができるが、これに制限されるものではない。
また、前記化学式1で、Rは、炭素数1〜6、1〜4または1〜2のアルキレンであり、例えば、エチレンまたはプロピレンであることができるが、これに制限されるものではない。
前記Rは、水素、炭素数1〜12、1〜8、1〜6または1〜4のアルキル基;炭素数6〜24、炭素数6〜20、炭素数6〜18または炭素数6〜12のアリール基;または炭素数6〜48、炭素数6〜30、炭素数6〜24または炭素数6〜18のアリールアルキル基を示し、例えば、水素、メチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基、ナフタル基、ブチルフェノール基、ペンチルフェノール基、ヘキシルフェノール基、ヘプチルフェノール基、オクチルフェノール基またはノニルフェノール基などを例示できるが、これに制限されるものではない。
また、前記nは、0以上、例えば、1以上、好ましくは、2以上であることができる。
1つの例示で、前記化学式1で表示される単量体は、下記化学式2の単量体であることができる。
前記化学式2で、R及びRは、前記で定義した通りであり、
p+qは、1以上であり、
pは、0〜100であり、qは、0〜100である。
前記化学式1または化学式2で表示される単量体としては、例えば、メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールメチルエーテル(メタ)アクリレート、エトキシレイティドノニルフェノール(メタ)アクリレート、プロポキシレイティドノニルフェノール(メタ)アクリレート、エトキシレイティドフェノール(メタ)アクリレート、及びポリプロピレングリコール(メタ)アクリレートを使用でき、好ましくは、メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、またはポリエチレングリコールメチルエーテル(メタ)アクリレートを例示できるが、特にこれに制限されるものではない。
前記化学式1または化学式2で表示される単量体は、少なくとも1つ以上の酸素原子を含み、前記酸素原子の高い電気陰性度に起因して、前記単量体は、非常に高い極性を帯びるので、前記単量体を含む粘着剤層は、極性の電解液と高い親和度を有し、前記電解質と接触時に膨張できる。一方、前記で用語「電解液」は、例えば、二次電池などで使用されるイオン伝導の媒体を意味できる。1つの例示で、前記電解質は、液体状態の媒体である電解液であってもよいが、これに制限されるものではない。本明細書で、電解液は、電解質で表現されることがある。
前記重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体100重量部に対して前記化学式1で表示される単量体30重量部〜300重量部、例えば、40〜280重量部または44〜250重量部を重合された形態で含むことができるが、これに制限されるものではない。また、前記化学式1で表示される単量体は、前記重合体に重合単位で含まれる全体単量体100重量部に対して25〜80重量部、例えば、25〜75重量部または30〜70重量部で含まれることができる。前記化学式1で表示される単量体が過度に少なく含まれる場合、粘着剤層が電解質と接触時に電極組立体から脱離されるに十分な程度に膨張しにくく、過度に多く含まれる場合、前記重合体の重合反応でゲル化(gelation)が過度に起きて、粘着剤の粘着性を具現しにくいことがあるので、このような点を考慮して、前述した範囲内に極性官能基を有する単量体の含量を調節できる。本明細書で、特に別途規定しない限り、「重量部」は、相対的な「重量比率」を意味する。
前記架橋性官能基を有する架橋性単量体は、前記(メタ)アクリル酸エステル単量体または重合体に含まれる他の単量体と共重合され得、共重合された後に、重合体の主鎖に多官能性架橋剤と反応し得る架橋点を提供できる単量体である。前記で架橋性官能基は、ヒドロキシ基、カルボキシル基、イソシアネート基、グリシジル基またはアミド基などであることができ、場合によっては、アクリロイル基またはメタクリロイル基などのような光架橋性官能基であることができる。光架橋性官能基の場合、前記光重合性単量体によって提供された架橋性官能基に光架橋性官能基を有する化合物を反応させて導入することができる。前記ヒドロキシ基を含む架橋性単量体としては、例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレートまたはヒドロキシプロピレングリコール(メタ)アクリレートなどのようなヒドロキシ基を含む単量体を使用でき、また、このうち、1種以上が混合された単量体を使用できるが、これに制限されるものではない。前記カルボキシル基含有単量体としては、例えば(メタ)アクリル酸、カルボキシエチル(メタ)アクリレート、カルボキシペンチル(メタ)アクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸などを使用できるが、これに制限されるものではない。また、前記グリシジル基を含む架橋性単量体としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、エポキシアルキル(メタ)アクリレートまたはエポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレートのようなエポキシシクロアルキルアルキル(メタ)アクリレートなどを使用できるが、これに制限されない。前記イソシアネート基を含む架橋性単量体は、例えば、2−イソシアネートエチル(メタ)アクリレート、1,1−ビス(アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネート、(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、メタ−イソプロフェニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネート、メタクリロイルイソシアネートまたはアリルイソシアネート;ジイソシアネート化合物またはポリイソシアネート化合物を(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルと反応させて得られるアクリロイルモノイソシアネート化合物;ジイソシアネート化合物またはポリイソシアネート化合物、ポリオール化合物及び(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルを反応させて得られるアクリロイルモノイソシアネート化合物などを使用できるが、これに制限されるものではない。前記アミド基含有単量体としては、例えば(メタ)アクリルアミド、ジエチルアクリルアミド、N−ビニルピロリドン、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミドなどを使用できるが、これに制限されるものではない。また、アミノ基含有単量体としては、例えばアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレートなどを使用できるが、これに制限されるものではない。前記アルコキシシリル基含有単量体としては、トリメトキシシリルプロピル(メタ)アクリレートまたはアリルオキシエチル(メタ)アクリレートなどを使用できるが、これに制限されるものではない。
前記重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体100重量部に対して架橋性単量体0.1重量部〜10重量部、例えば、2.5〜10重量部、2.9〜9重量部または2.9〜8重量部を重合された形態で含むことができるが、これに制限されるものではない。また、前記架橋性単量体は、前記重合体に重合単位で含まれる全体単量体100重量部に対して0.1〜5重量部、例えば、0.5〜3重量部または1〜2重量部で含まれることができる。前記架橋性単量体が過度に多く含まれる場合には、剥離力が過度に低くて、粘着剤層が電極組立体を固定しにくい問題が発生することができ、過度に少なく含まれる場合、粘着剤層が電解質と接触時に電極組立体から脱離されるに十分な程度に膨張しにくいため、このような点を考慮して、前述した範囲内に架橋性単量体の含量を調節できる。
前記重合体は、必要に応じて、他の機能性共単量体を重合された形態でさらに含むことができ、その例としては、下記化学式3で表示される単量体が挙げられる。
前記式中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素またはアルキルを示し、Rは、シアノ;アルキルで置換または非置換されたフェニル;アセチルオキシ;またはCOR10を示し、この際、R10は、アルキルまたはアルコキシアルキルで置換または非置換されたアミノまたはグリシジルオキシを示す。
前記式のR〜R10の定義で、アルキルまたはアルコキシは、炭素数1〜8のアルキルまたはアルコキシを意味し、好ましくは、メチル、エチル、メトキシ、エトキシ、プロポキシまたはブトキシである。
前記化学式3の単量体の具体的な例としては、(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル、N−ビニルピロリドンまたはN−ビニルカプロラクタムなどの窒素含有単量体、スチレンまたはメチルスチレンのようなスチレン系単量体;グリシジル(メタ)アクリレート;カプロラクトン、またはビニルアセテートのようなカルボン酸のビニルエステルなどを例示できるが、これに制限されるものではない。
前記重合体は、多官能性架橋剤によって架橋された形態で前記組成物に含まれることができる。前記重合体が架橋された形態で含まれる場合、前記組成物から製造された粘着剤層は、電解質と接触時に膨張または膨潤する特性を有することができ、これによって、電極の短絡を防止できる。また、前記重合体が架橋された形態で含まれることによって、前記粘着剤組成物から製造された粘着剤層は、適切な凝集力を確保できる。
前記重合体を架橋させている多官能性架橋剤の種類は、特に限定されず、例えばイソシアネート架橋剤、エポキシ架橋剤、アジリジン架橋剤、金属キレート架橋剤または光架橋剤などの公知の架橋剤のうち重合体に存在する架橋性官能基の種類によって適切な架橋剤を選択できる。前記でイソシアネート架橋剤の例としては、トリレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネートまたはナフタレンジイソシアネートなどのようなジイソシアネートや、前記ジイソシアネートとポリオールとの反応物などが挙げられ、前記でポリオールとしては、トリメチロールプロパンなどを使用できる。エポキシ架橋剤としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、トリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、N、N,N’,N’−テトラグリシジルエチレンジアミンまたはグリセリンジグリシジルエーテルなどを使用でき、アジリジン架橋剤としては、N,N’−トルエン−2,4−ビス(1−アジリジンカルボキサミド)、N,N’−ジフェニルメタン−4,4’−ビス(1−アジリジンカルボキサミド)、トリエチレンメラミン、ビスイソフタロイル−1−(2−メチルアジリジン)またはトリ−1−アジリジニルホスフィンオキシドなどが挙げられ、金属キレート架橋剤としては、アセチルアセトンまたはアセト酢酸エチルなどの化合物に多価金属が配位された化合物が挙げられ、前記で多価金属としては、アルミニウム、鉄、亜鉛、スズ、チタン、アンチモン、マグネシウムまたはバナジウムなどが挙げられ、光架橋剤としては、多官能性アクリレートなどを使用できる。前記で重合体に含まれている架橋性官能基の種類を考慮して、1種または2種以上の架橋剤を使用できる。
粘着剤組成物において前記多官能性架橋剤の重量比率は、例えば、目的する剥離力または後述するゲル分率が確保され得る範囲に調節できる。例えば、前記架橋剤は、全体組成物100重量部に対して0.001〜10重量部、例えば、0.1〜5重量部または0.5〜4重量部の含量で含まれることができるが、これに制限されるものではない。多官能性架橋剤の比率が過度に少なければ、粘着剤層の凝集力が適切に確保されず、過度に高ければ、粘着物性が劣ることがあるので、これを考慮して適切な範囲を選択できる。
前記粘着剤組成物に含まれる重合体は、前記のような単量体の混合物を溶液重合(solution polymerization)、光重合(photo polymerization)、塊状重合(bulk polymerization)、懸濁重合(suspension polymerization)または乳化重合(emulsion polymerization)などのような重合工程に適用して製造できる。
前記重合体は、重量平均分子量(Mw、Weight Average Molecular Weight)が30万〜250万、40万〜200万、40万〜150万、40万〜100万、50万〜200万、80万〜180万、60万〜120万、70万〜140万または60万〜80万程度であることができる。本明細書で重量平均分子量は、GPC(Gel Permeation Chromatograph)で測定した標準ポリスチレンに対する換算数値を意味し、特に別途規定しない限り、分子量は、重量平均分子量を意味する。前記重合体の分子量が過度に低ければ、粘着剤層の凝集力が低下することがあり、過度に高ければ、粘着物性が低下することがあるので、このような点を考慮して適切な分子量を選択できる。
粘着剤組成物には、前記成分以外にも、必要に応じて、この分野で公知された多様な添加剤がさらに含まれることができる。例えば、前記粘着剤組成物は、粘着付与剤を追加で含むことができる。粘着付与剤としては、例えば、ロジンエステル系またはスチレン系粘着付与剤を使用できるが、これに制限されるものではなく、必要に応じて適切な種類を選択、使用できる。また、前記粘着付与剤の含量は、特に制限されず、電極組立体との剥離力などを考慮して調節できる。1つの例示で前記粘着付与剤は、前記重合体100重量部に対して1重量部〜25重量部の比率で使用できる。
前記粘着剤組成物は、また、目的する効果に影響を及ぼさない範囲で、熱開始剤または光開始剤のような開始剤;エポキシ樹脂;硬化剤;紫外線安定剤;酸化防止剤;調色剤;補強剤;充填剤;消泡剤;界面活性剤;多官能性アクリレートのような光重合性化合物;または可塑剤などのような添加剤をさらに含むことができる。
1つの例示で、前記粘着剤組成物に含まれる重合体は、一般的によく知られた適切な光開始剤の選定によって光重合法により製造されてもよい。前記光開始剤は、例えば、ベンゾイルペルオキシド、1,1−ビス(ターシャリー−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリエチルシクロヘキサン、ターシャリーブチルペルオキシアセテート、ターシャリーブチルペルオキシベンゾエート、ターシャリーブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート、ターシャリーブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、ジ−2−エチルヘキシルペルオキシジカーボネート、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、ジ−3−メトキシブチルペルオキシジカーボネート、ジ−3,3,5−トリメチルヘキサノイルペルオキシド、ジ−ターシャリー−ブチルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、ジクミルペルオキシド、メチルエーテルケトンペルオキシドなどの有機過酸化物;ブチルヒドロペルオキシド、クミルヒドロペルオキシドなどのヒドロ過酸化物;過酸化水素、過酸化二硫酸アンモニウム、硝酸及びその塩、過塩素酸及びその塩、硫酸及びその塩、次亜塩素酸及びその塩、過マンガン酸及びその塩、クロム酸及びその塩、二酸化鉛、二酸化マンガン、酸化銅、塩化鉄、フルオル、塩素、臭素、ヨードなどの酸化剤;ソジウムボロハイドライド、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アミン、ヒドラジンなどの還元剤;アゾビスイソブチロニトリル(azobisisobutyronnitrile、以下AIBN)などのようなアゾ化合物;熱、光紫外線または高エネルギーの波長を照射する手段;電解質内での電子移動;などによって前記光重合法に適用され得るが、これに制限されるものではない。
前記光開始剤の含量は、特に制限されるものではないが、全体単量体混合物100重量部に対して0.01〜5重量部、例えば、0.01〜1重量部、0.01重量部〜0.5重量部の量で含まれることができる。
本出願の他の具現例は、電極組立体を固定するシールテープを提供する。1つの例示で、前記シールテープが前述した粘着剤層を介して電極組立体に付着され、前記電極組立体が電池カンの内部に挿入されて製造された二次電池の場合、前記粘着剤層が前記電解液と接触すれば、前記電解液を吸収し膨張して、3次元立体構造を形成し、前記粘着剤層の表面が特定範囲の表面粗さの値を有する。これによって、前記電極組立体と粘着剤層の間の接着力または剥離力が減少するため、前記粘着剤層が前記電極組立体から脱離されることによって、結果的に、電極組立体の等方性体積膨張と収縮を誘導し、電極の短絡現象を防止することができる。
図1は、前記シールテープ10の断面を例示的に示す図である。
図1のように、前記シールテープ10は、基材層12と、前記基材層12の一面に形成される粘着剤層11とを含み、前記粘着剤層11は、前述した前記粘着剤組成物の硬化物を含む。
前記基材層12は、例えば、アクリルフィルム、ポリオレフィンフィルム、ポリアミドフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリウレタンフィルム、セルロースアセテートフィルム及びポリエステルフィルムよりなる群から選択された1つ以上のフィルムを使用できるが、これに制限されるものではない。
前記基材層12として、ポリエステルフィルムを使用する場合には、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム及びポリブチレンテレフタレートフィルムよりなる群から選択された1つ以上のフィルムを使用でき、前記基材層12として、セルロース系基材層12を使用する場合には、例えば、セルロースアセテート樹脂またはセルロースアルキレート樹脂を含む基材層12であって、前記樹脂を含む混合物を押出またはキャスティング工程に適用して製造された基材層12を使用できる。前記でセルロースアルキレートとしては、例えば、セルロースアセテートプロピオネート(cellulose acetate propionate)またはセルロースアセテートブチルレイト(cellulose acetate butylate)などを使用できる。
前記樹脂を使用して基材層12を製造する方式は、特に制限されず、例えば、前記樹脂及び必要に応じて公知の添加剤を含む原料を押出またはキャスティングのような通常のフィルムまたはシート成形方式を使用できる。
前記のような基材層12がシートまたはフィルム形状の場合、基材層12の厚さは、特に制限されず、例えば、10〜200μm、10〜100μm、10〜50μm、15〜30μmまたは15〜20μm程度であることができる。
前記粘着剤層11は、前述した前記粘着剤組成物の硬化物を含むことができ、前述した粘着剤組成物に含まれる重合体を架橋された形態で含むことができる。前記粘着剤組成物に対する説明は、前述したものと同様なので、省略する。
前記のような粘着剤層11は、例えば、前記のような重合体と多官能性架橋剤を配合したコーティング液を前記基材層12上にコーティングし、適正な条件で前記重合体と多官能性架橋剤の架橋反応を誘導して形成できる。
前記粘着剤層11の厚さは、適用される用途、例えば、目的する剥離力などによって適切に選択され得るものであって、特に制限されるものではない。前記粘着剤層11は、例えば、2μm〜100μm、3μm〜50μm、4μm〜25μm、2μm〜15μm、4μm〜10μm、4μm〜9μm、4μm〜7μm、5μm〜9μmまたは5μm〜7μm程度の厚さを有するように形成できるが、これは、目的によって変更できる。
前記シールテープ10は、二次電池内で電極組立体の外周面に付着するシールテープ10であってもよい。また、本出願の具現例によるシールテープ10は、前記粘着剤層11の初期剥離力が過度に高くなく、前述した極性官能基を有する単量体を含む粘着剤層11を含むことによって、二次電池内で前記シールテープ10が電解液と接触時に前記粘着剤層11が電解液を吸収して膨張することによって、前記粘着剤層11の剥離力が、電極組立体から脱離され得る程度に低く調節できる。
1つの例示で、本出願のシールテープ10は、前記電極組立体を固定すると同時に、電解質と接触時に前記電極組立体から脱離されるに十分な初期剥離力を有することができる。前記電極組立体の初期剥離力が過度に高ければ、前記粘着剤層11が電解質と接触後にも、電極組立体22から脱着しにくいことがある。例えば、前記粘着剤層11は、ガラスに対して、5mm/secの剥離速度及び180度の剥離角度で測定した常温での剥離力が370gf/25mm以下、例えば、350gf/25mm以下、315gf/25mm以下または312gf/25mm以下であることができる。前記粘着剤層11のガラスに対する剥離力の下限値は、特に制限されるものではなく、例えば、非常に低い初期剥離力を有する場合、前記粘着剤層は、電解液と接触時に粘着力を喪失するようになり、これによって、前記シールテープが電極組立体から脱離されることによって、電極の短絡を防止できる。ただし、前記粘着剤層11の初期剥離力が過度に低ければ、前記電極組立体がカンに収納される前に、電解液と接触しない状態で、繰り出されることがあり、このような点を考慮すれば、前記粘着剤層11のガラスに対する剥離力の下限値は、5gf/25mm以上、例えば、10gf/25mm以上、20gf/25mm以上、30gf/25mm以上、40gf/25mm以上、50gf/25mm以上、60gf/25mm以上、70gf/25mm以上、80gf/25mm以上、85gf/25mm以上または88gf/25mm以上に調節できる。前記粘着剤層11が、ガラスに対して前記のような範囲の剥離力を有する場合、前記粘着剤層11が電極組立体の外周面に付着された場合にも、電解液と接触時に脱離されるための適切な初期剥離力を示すことができ、前記シールテープ10が電解液と接触した場合、特定の表面粗さを有する立体構造を形成できる。前記電極組立体の外周面ば、例えば、分離膜であるか、または前記分離膜上に積層されたガラスであってもよい。
また、本出願のシールテープ10は、電解液と接触時に、前記粘着剤層11が電解液を吸収し膨張することによって、立体構造を形成し、前記粘着剤層11の剥離力が電極組立体から脱離され得る程度に低く調節でき、これによって、前記粘着剤層11は、電極組立体の外周面から脱離され得る。
1つの例示で、前記シールテープ10は、電解液と接触後に、前記電極組立体の外周面から 脱離され得、好ましくは、前記電極組立体の外周面に前記シールテープ10が付着された面積の50%以上、例えば、60%以上、70%以上または80%以上が脱離され得る。
また、前記シールテープ10は、電解液と接触後に、前記電解液を吸収し膨張して、3次元立体構造を形成できる。例えば、前記粘着剤層11は、電解液と接触時に、前記粘着剤層11の厚さ方向及び/または長さ方向に膨張でき、これによって、立体構造を形成できる。前記でシールテープ10の「立体構造」は、電解質と接触したシールテープ10の粘着剤層11の膨張力と基材層12との剥離力の作用を通じて形成されるものであって、前記粘着剤層11が電極組立体から脱着され得るすべての構造を含む概念であることができる。
1つの例示で、前記立体構造は、前記粘着剤層の長さ方向と垂直な方向に突出した形状を複数個含むことができる。前記で「長さ方向」は、前記粘着剤層を平たく維持させたとき、前記粘着剤層の厚さ方向と垂直な方向を意味する。また、前記「垂直」または「水平」は、目的する効果を損傷させない範囲での実質的な垂直または水平を意味し、例えば、±10度、±5度、または±3度程度の誤差を含むことができる。
前記のように、電解液と接触した後、複数個の突出した形状を含む立体構造を形成する粘着剤層表面の中心線平均粗さ(Ra)は、100〜250μm、例えば、150〜240μmまたは155〜230μmであることができる。前記中心線平均粗さ(Ra)は、前記電解液と接触した時点から24時間経過後に測定された値であることができる。本出願の粘着剤層が形成する立体構造の中心線平均粗さが前述した範囲内で調節される場合、電極組立体の外周面から前記シールテープが効率的に脱離され得る。前記「中心線の平均粗さ」は、例えば、立体構造を形成する粘着剤層の断面を撮影し、前記撮影された写真を通じて3次元構造の断面を数学的にリモデリングして粗さ曲線を得た後に、前記粗さ曲線から平均線の方向に基準長さLを抽出し、平均線方向をx軸、高さ方向をy軸にして、粗さ曲線をy=f(x)で表示したとき、下記式1から求めることができる値をマイクロメーターで示したものを意味する。
前記中心線平均粗さは、ASTM D4417の規格下で測定されるか、JIS B0031またはJIS B0601で定義されたところによって求めることができる。
前記シールテープ10の厚さは、目的する剥離力などによって適切に選択でき、特に制限されるものではない。前記シールテープ10は、例えば、10μm〜100μm、15μm〜75μm、20μm〜45μm、15μm〜40μm、20μm〜40μm、20μm〜30μm程度の厚さを有するように形成できるが、これは、目的によって変更できる。前記シールテープ10の厚さがあまり薄ければ、シールテープ10の粘着剤層11の膨張による効果が発揮されにくいことがあり、反対に、厚さが過度に厚ければ、その分、電極組立体の厚さが増加し、電池ケースへの挿入時に、工程性の低下による電極組立体の損傷が大きいか、同一規格のサイズで容量低下をもたらすことができる。
前記シールテープ10は、前記テープの使用前まで粘着剤層11を保護するために前記粘着剤層11に付着している離型シートをさらに含むことができる。
本出願の1つの具現例は、二次電池を提供する。
図2は、本出願の例示的な二次電池を模式的に示す図である。
1つの例示で、前記二次電池20は、図2に示されたように、電極組立体22及び前記電極組立体22の外周面に粘着剤層11を介して付着しているシールテープ10を含む。前記シールテープ10及び粘着剤層11に対する説明は、前述したものと同様なので、省略する。
本出願の二次電池20において、前記シールテープ10は、前記のように、基材層12上に形成されている粘着剤層11を介して前記電極組立体22に固定された状態で、前記シールテープ10が電解質と接触して膨張することによって、前記電極組立体22との剥離力が減少するようになり、これによって、前記粘着剤層11が電極組立体22から脱離または脱着され得る。
前記のように、粘着剤層11が電解質と接触時に電極組立体22から脱離または脱着されるようにするために、前記粘着剤層11は、適切な初期剥離力を有するように設計され得る。例えば、前記電極組立体の初期剥離力が過度に高ければ、前記粘着剤層11が電解質と接触後にも、電極組立体22から脱着しにくいことがある。前記粘着剤層の5mm/secの剥離速度及び180度の剥離角度で測定した常温における電極組立体に対する剥離力は、例えば、1200gf/25mm以下、1000gf/25mm以下、900gf/25mm以下、800gf/25mm以下、700gf/25mm以下または600gf/25mm以下であることができる。前記粘着剤層11の電極組立体に対する剥離力の下限値は、特に制限されるものではなく、例えば、非常に低い初期剥離力を有する場合、前記粘着剤層は、電解液と接触時に粘着力を喪失するようになり、これによって、前記シールテープが電極組立体から脱離されることによって、電極の短絡を防止できる。但し、前記粘着剤層11の初期剥離力が過度に低ければ、前記電極組立体がカンに収納される前に電解液と接触しない状態で繰り出されることができ、このような点を考慮すれば、前記粘着剤層11の剥離力の下限値は、5gf/25mm以上、10gf/25mm以上、20gf/25mm以上、25gf/25mm以上、45gf/25mm以上、65gf/25mm以上、70gf/25mm以上、80gf/25mm以上、85gf/25mm以上、または90gf/25mm以上に調節できる。前記電極組立体の外周面は、例えば、分離膜であることができるので、前記剥離力は、例えば、分離膜に対する剥離力であることができる。前記粘着剤層11が、電極組立体または分離膜に対して前記のような範囲の剥離力を有する場合、前記粘着剤層11が電極組立体の外周面に付着した場合にも、電解液と接触時に脱離されるための適切な初期剥離力を示すことができ、前記シールテープ10が電解液と接触した場合、特定の表面粗さを有する立体構造を形成することによって、効率的に電極組立体から脱離され得る。
前記粘着剤層11は、電解液と反応して前記粘着剤層11と電極組立体22の間の剥離力が低くなることができ、剥離力が低くなるにつれて、前述したように、電極組立体22から脱着され得る。前記のように、シールテープ10が電極組立体22から脱着されることによって、電極組立体22の等方性体積膨張と収縮を誘導でき、電極が切れる短絡現象を改善できる。
前記シールテープ10の粘着剤層11は、前述したように、電解質と接触した後、膨張されて、立体構造を形成できる。
前記二次電池20は、例えば電極組立体22に前記シールテープ10を付着した後、カン21の内部に収納し、前記カン21の内部に電解質を注入した後、カン21を密封する方式で製造され得る。
前記電極組立体22の具体的な種類は、特に制限されず、この分野において使用される一般的な組立体がすべて含まれることができる。1つの例示で、前記電極組立体22は、二次電池20、例えばリチウム二次電池用電極組立体22であることができる。
前記電極組立体22は、陽極板;陰極板及び前記陽極板と陰極板の間に介在される分離膜を含むものであり、前記方法において前記シールテープは、前記粘着剤層11を介して前記電極組立体22に外周面に付着できる。前記電極組立体22は、場合によって、ゼリーロール形状に巻き取られていてもよい。
前記陽極板は、導電性に優れた金属薄板などで構成される陽極集電体と;前記陽極集電体の表面にコーティングされている陽極活物質層と;を含むことができる。また、前記陽極板の両末端には、前記陽極活物質がコーティングされていない領域が形成されており、当該領域には、電極組立体22の上部または下部に所定の長さで突出している陽極タップが付着していてもよい。前記陽極タップは、前記電極組立体22と電池の他の部分を電気的に連結する役目を行うことができる。
また、前記陰極板は、導電性金属薄板などで構成される陰極集電体と;前記陰極集電体の表面にコーティングされている陰極活物質層と;を含むことができる。また、陽極板と同様に、陰極板の両末端には、陰極活物質層がコーティングされない領域が形成されており、前記領域には、電極組立体22の上部または下部に所定の長さで突出しており、前記電極組立体22と電池の他の部分を電気的に連結できる陰極タップが付着していてもよい。
また、前記電極組立体22は、キャップ組立体または円筒形カン21との接触を防止するためのものであって、上部及び/または下部に形成されている絶縁プレートをさらに含むことができる。
前記シールテープ10は、前記電極組立体22の外周面のうち前記分離膜の最外側の端部が位置する仕上がり部を含んで前記外周面を取り囲むように付着できる。また、前記シールテープ10は、前記電極組立体22の外周面の全体面積の少なくとも30%以上を覆うように付着することができ、前記電極組立体22の外周面において上端部及び下端部は、前記組立体がそのまま露出するように付着していてもよい。
前記電極組立体22が収納されるカン21の種類は、特に制限されず、例えば、この分野の公知の種類として円筒形のカン21などを例示できる。
また、前記でシールテープ10の粘着剤層11を変形、例えば、膨張させる流体である電解液の種類は、特に制限されず、電池の種類によってこの分野における公知の電解液が使用される。例えば、前記電池がリチウム二次電池の場合、前記電解質は、例えば、非水性有機溶媒及びリチウム塩を含むことができる。前記でリチウム塩は、有機溶媒に溶解され、電池内でリチウムイオンの供給源として作用し、陽極と陰極の間のリチウムイオンの移動を促進させることができる。リチウム塩の例としては、LiPF、LiBF、LiSbF、LiAsF、LiCFSO、LiN(CFSO、Li(CFSON、LiCSO、LiClO、LiAlO、LiAlCl、LiN(C2x+1SO)(C2y+1SO)(ここで、x及びyは、自然数)、LiCl、LiI、及びリチウムビスオキサレ−トボラ−ト(lithium bisoxalate borate)などの一種または二種以上を支持(supporting)電解塩として含むものが挙げられる。電解質においてリチウム塩の濃度は、用途によって変化し得るものであって、通常、0.1M〜2.0M範囲内で使用する。また、前記有機溶媒は、電池の電気化学的反応に関与するイオンが移動できる媒質の役目をするものであって、その例としては、ベンゼン、トルエン、フルオロベンゼン、1,2−ジフルオロベンゼン、1,3−ジフルオロベンゼン、1,4−ジフルオロベンゼン、1,2,3−トリフルオロベンゼン、1,2,4−トリフルオロベンゼン、クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、1,3−ジクロロベンゼン、1,4−ジクロロベンゼン、1,2,3−卜リクロロベンゼン、1,2,4−卜リクロロベンゼン、ヨードベンゼン(iodobenzene)、1,2−ジヨードベンゼン、1,3−ジヨードベンゼン、1,4−ジヨードベンゼン、1,2,3−トリヨードベンゼン、1,2,4−トリヨードベンゼン、フルオロトルエン、1,2−ジフルオロトルエン、1,3−ジフルオロトルエン、1,4−ジフルオロトルエン、1,2,3−トリフルオロトルエン、1,2,4−トリフルオロトルエン、クロロトルエン、1,2−ジクロロトルエン、1,3−ジクロロトルエン、1,4−ジクロロトルエン、1,2,3−卜リクロロトルエン、1,2,4−卜リクロロトルエン、ヨードトルエン、1,2−ジヨードトルエン、1,3−ジヨードトルエン、1,4−ジヨードトルエン、1,2,3−トリヨードトルエン、1,2,4−トリヨードトルエン、R−CN(ここで、Rは、炭素数2〜50の直鎖状、分岐状または環状構造の炭化水素基であって、前記炭化水素基は、二重結合、芳香族環またはエーテル結合などを含むことができる)、ジメチルホルムアマイド、ジメチルアセテート、キシレン、シクロヘキサン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、エタノール、イソプロピルアルコール、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、プロピレンカーボネート、メチルプロピオネート、エチルプロピオネート、メチルアセテート、エチルアセテート、プロピルアセテート、ジメトキシエタン、1,3−ジオキソラン、ジグライム、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホラン(sulfolane)、バレロラクトン、デカノールライドまたはメバロノラクトンの一種または二種以上が挙げられるが、これに制限されるものではない。
1つの例示で、前記シールテープ10の長さは、電極組立体22の外周面の長さを基準として50〜90%のサイズに製造されることができ、好ましくは、60〜80%のサイズに製造され得る。前記シールテープ10は、電極組立体22の外周面を取り囲みながら付着され、その長さは、電池内部における占有空間を最小化する長さに製造されることが好ましい。具体的に、シールテープ10の長さがあまり短ければ、電池カン21の内面に対してゲル化されたシールテープ10の緩衝効果及び摩擦力の増加が大きくないため、所望の効果を期待しにくいことがある。反対に、シールテープ10があまり長ければ、電池カン21の内部における占有空間が必要以上に大きくなるので、同一の電池カン21の規格で容量低下をもたらすことができるので、好ましくない。
また、図2に示されたように、前記二次電池20は、円筒形リチウムイオン二次電池であることができ、前記円筒形二次電池は、価格効率性が高く、大きい電気容量を有することができる。
本出願の粘着剤組成物は、電解液と接触して膨張することによって、前記電極組立体から脱着され得る電極組立体付着用シールテープを提供し、二次電池の充放電を繰り返す過程で電極組立体の等方性体積膨張と収縮を誘導し、電極が切れる短絡現象を改善できる。
本出願の例示的なシールテープの断面を模式的に示す図である。 本出願の例示的な二次電池を模式的に示す図である。 本出願の実施例1のシールテープを電解質と接触させた後に形成された立体構造を撮影した写真である。 本出願の比較例1のシールテープを電解質と接触させた後に表面を撮影した写真である。 本出願の実施例4のシールテープを電解質と接触させた後に形成された立体構造の断面を撮影した写真である。 本出願の比較例1のシールテープを電解質と接触させた後にシールテープの断面を撮影した写真である。 本出願の実施例4のシールテープを電解質と接触させた後に形成された立体構造の断面を数学的にモデリングして得た表面粗さを示すグラフである。 本出願の比較例1のシールテープを電解質と接触させた後にシールテープの断面を数学的にモデリングして得た表面粗さを示すグラフである。
以下、本発明による実施例及び本発明によらない比較例を通じて本発明をより詳しく説明するが、本発明の範囲が下記提示された実施例によって制限されるものではない。
以下、実施例及び比較例においての物性は、下記の方式で評価した。
[1.重量平均分子量の測定]
粘着剤組成物の重量平均分子量は、GPCを使用して、以下の条件で測定した。検量線の製作には、Agilent systemの標準ポリスチレンを使用して、測定結果を換算した。
〈重量平均分子量の測定条件〉
測定器:Agilent GPC(Agilent 1200 series、アメリカ)
カラム:PL Mixed B 2個連結
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン
流速:1.0mL/min
濃度:〜2mg/mL(100μL injection)
[2.ガラスに対する剥離力の測定]
シールテープを横の長さが25mm、縦の長さが200mmとなるように裁断して、試験片を製造した。試験片を粘着剤層を介してガラス板に2kgのゴムローラーを用いて付着し、常温で2時間程度保管した後、引張試験機器を使用して5mm/secの剥離速度及び180度の剥離角度でシールテープを剥離しながら剥離力を測定した。
[3.分離膜に対する剥離力の測定]
シールテープを横の長さが25mm、縦の長さが200mmとなるように裁断して、試験片を製造した。試験片を粘着剤層を介して電極組立体の分離膜(SRSオレフィン系分離膜)に2kgのゴムローラーを用いて付着し、常温で約2時間保管した後、引張試験機器を使用して5mm/secの剥離速度及び180度の剥離角度でシールテープを剥離しながら剥離力を測定した。剥離力を測定するとき、400gf/25mmを超過する場合には、分離膜自体が層分離されながら、破壊され、剥離力の測定が不可能であった。
[4.表面形状観察]
実施例及び比較例で製造された試験片をカーボネート系電解質に含浸させ、密封した状態で常温で1日間放置した後、電解質から取り出して、デジタルカメラを利用して表面形状を撮影し、これを図3及び図4に示した。
また、前記シールテープの表面形状を観察し、立体構造の発生有無を下記のような基準によって評価した。
〈立体構造の形成可否の評価基準〉
○:立体構造が明瞭に観察され、目視で確認が可能である
△:立体構造が明瞭ではなく、目視では確認が困難である
×:立体構造が観察されない
[5.中心線の平均粗さ(Ra)の測定]
実施例4及び比較例1で製造された試験片をカーボネート系電解質に含浸させ、密封した状態で常温で1日間放置した後、電解質から取り出して、光学顕微鏡を利用して前記試験片の断面形状を撮影し、これを図5及び図6に示した。実施例4の場合、粘着剤層が電解液を吸収して立体構造を形成し、粘着剤層が一定のヘイズを有することによって、透明なPET基材との界面が明確に観察されたが、比較例1の場合、粘着剤層が電解液をほとんど吸収せず、これによって、ヘイズを有しないことによって、透明な粘着剤層とPET基材との界面を目視で観察することは困難であった。
前記実施例4及び比較例1の試験片に対する断面形状が撮影された写真のピクセルの数値を算出し、ルーラーの寸法を利用して前記ピクセルの数字を長さに換算し、数学的にリモデリングして、図7及び図8のような表面粗さの曲線をそれぞれ得た後に、下記のような方法によって中心線の平均粗さ値を計算した。具体的に、前記粗さ曲線において平均線の方向に基準長さ(L)を約2.3mm抽出し、平均線の方向をx軸、高さの方向をy軸にして、粗さ曲線をy=f(x)で表示し、下記式1から中心線の平均粗さ値を求めた。
[6.脱離現象観察]
実施例及び比較例で製造されたシールテープ試験片(横x縦=50mmx57mm)を電極組立体(長さ60mmx直径17mm)に付着し、前記電極組立体をカーボネート系電解質に含浸させた後、前記シールテープが電極組立体の表面から脱離される現象を観察し、脱離される面積を横及び縦の長さを測定して計算し、前記電極組立体に付着した面積(625mm)に対する脱離面積の比率を計算した。
[7.電池性能評価]
実施例及び比較例で製造されたシールテープ試験片を電極組立体に付着し、前記電極組立体を外装カンに挿入し、前記外装カンに電解液を注入後、前記外装カンを密封して円筒形電池を構成した。前記のように製造された円筒形電池のサンプルを4個準備した後、各サンプルに対して、10回充電と放電を繰り返し、電池を分解して電極組立体を取り出し、陽極/分離膜/陰極/分離膜を分解しながらクラックの発生有無を観察した。
[製造例1.重合体(A1)の製造]
窒素ガスが還流され、温度調節が容易となるように冷却装置を設置した1000cc反応器にn−ブチルアクリレート(n−Butyl Acrylate、n−BA)58重量部、メトキシエチルアクリレート(Methoxy Ethyl Acrylate、MEA)40重量部及びヒドロキシブチルアクリレート(Hydroxy Butyl Acrylate、HBA)2重量部で構成される単量体混合物と、連鎖移動剤であるn−ドデカンチオール(n−dodecanethiol)0.02重量部を投入し、溶媒としてエチルアセテート(Ethyl Acetate、EAc)150重量部を投入した。次に、酸素を除去するために、60℃で、窒素ガスを60分間パージングした後、60℃に維持した。混合物を均一にした後、反応開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル(Azobisisobutyronitrile、AIBN)0.04重量部を投入した。混合物を8時間反応させて、重量平均分子量が80万である重合体(A1)を製造した。前記で重量部は、wt%を意味する。
[製造例2.重合体(A2)の製造]
前記製造例1で、メトキシエチルアクリレート40重量部の代わりに、メトキシエトキシエチルアクリレート(Methoxy Ethoxy Ethyl Acrylate、MOEOEA)40重量部を投入したことを除いて、製造例1と同一の方法で重量平均分子量が70万である重合体(A2)を製造した。前記で重量部は、wt%を意味する。
[製造例3.重合体(A3)の製造]
前記製造例1で、メトキシエチルアクリレート40重量部の代わりに、エトキシエトキシエチルアクリレート(Eethoxy Ethoxy Ethyl Acrylate、EOEOEA)40重量部を投入したことを除いて、製造例1と同一の方法で重量平均分子量が60万である重合体(A3)を製造した。前記で重量部は、wt%を意味する。
[製造例4.重合体(A4)の製造]
前記製造例1でn−BA 58重量部、MEA 40重量部及びHBA 2重量部の代わりに、n−BA 68重量部、MEA 30重量部及びHBA 2重量部を投入したことを除いて、製造例1と同一の方法で重量平均分子量が78万である重合体(A4)を製造した。前記で重量部は、wt%を意味する。
[製造例5.重合体(A5)の製造]
前記製造例1でn−BA 58重量部、MEA 40重量部及びHBA 2重量部の代わりに、n−BA 48重量部、MEA 50重量部及びHBA 2重量部を投入したことを除いて、製造例1と同一の方法で重量平均分子量が79万である重合体(A5)を製造した。前記で重量部は、wt%を意味する。
[製造例6.重合体(A6)の製造]
前記製造例1でn−BA 58重量部、MEA 40重量部及びHBA 2重量部の代わりに、n−BA 38重量部、MEA 60重量部及びHBA 2重量部を投入したことを除いて、製造例1と同一の方法で重量平均分子量が75万である重合体(A6)を製造した。前記で重量部は、wt%を意味する。
[製造例7.重合体(A7)の製造]
前記製造例1でn−BA 58重量部、MEA 40重量部及びHBA 2重量部の代わりに、n−BA 28重量部、MEA 70重量部及びHBA 2重量部を投入したことを除いて、製造例1と同一の方法で重量平均分子量が73万である重合体(A7)を製造した。前記で重量部は、wt%を意味する。
[製造例8.重合体(B1)の製造]
前記製造例1で、メトキシエチルアクリレートを投入せず、n−ブチルアクリレート98重量部、及びヒドロキシブチルアクリレート2重量部で構成される単量体混合物を投入したことを除いて、製造例1と同一の方法で重量平均分子量が80万である重合体(B1)を製造した。前記で重量部は、wt%を意味する。
[製造例9.重合体(B2)の製造]
前記製造例1で、メトキシエチルアクリレートを投入せず、n−ブチルアクリレート93重量部、及びアクリル酸7重量部で構成される単量体混合物を投入したことを除いて、製造例1と同一の方法で重量平均分子量が80万である重合体(B2)を製造した。前記で重量部はwt%を意味する。
[製造例10.重合体(B3)の製造]
前記製造例1でn−BA 58重量部、MEA 40重量部及びHBA 2重量部の代わりに、n−BA 88重量部、MEA 10重量部及びHBA 2重量部を投入したことを除いて、製造例1と同一の方法で重量平均分子量が79万である重合体(B3)を製造した。前記で重量部は、wt%を意味する。
[製造例11.重合体(B4)の製造]
前記製造例1でn−BA 58重量部、MEA 40重量部及びHBA 2重量部の代わりに、n−BA 78重量部、MEA 20重量部及びHBA 2重量部を投入したことを除いて、製造例1と同一の方法で重量平均分子量が80万である重合体(B4)を製造した。前記で重量部は、wt%を意味する。
[実施例1]
[粘着剤組成物の製造]
前記製造した重合体(A1)100重量部に対して多官能性イソシアネート系架橋剤としてトリメチロールプロパンのトリレンジイソシアネート付加物 0.3重量部をエチルアセテート溶液に投入した後、コーティング性を考慮して適正の濃度に希釈して均一に混合した。
[シールテープの製造]
前記製造例1で製造された粘着剤組成物をPET(poly(ethylene terephthalate))フィルム(厚さ:19μm)の一面にコーティング及び乾燥し、厚さが6μmである均一なコーティング層を形成させた。引き続いて、コーティング層上に離型フィルムをラミネートし、引き続いて、恒温(25℃)恒湿条件で、3日間熟成させて、シールテープを製造した。
[電極組立体及び電池の製造]
陰極、陽極及び分離膜を含むゼリーロール形状の電極組立体(断面の直径:17.2mm)の外周の約50%の面積を覆うようにシールテープを付着し、前記組立体を円筒形のカン(断面の直径:17.5mm)に挿入した。引き続いて、前記カンの内部にカーボネート系電解質を注入し、密封し、電池を完成した。
[実施例2〜11及び比較例1〜4]
シールテープの製造時に粘着剤層の組成を下記表1及び表2のように変更し、実施例1と同様にシールテープ及び電池を製造した。
シールテープの製造時に粘着剤層の組成を下記表1及び表2のように変更し、実施例1と同様にシールテープ及び電池を製造した。
前記実施例及び比較例に対して測定した物性を下記表3及び表4に整理して記載した。
10 シールテープ
11 粘着剤層
12 基材層
20 二次電池
21 カン
22 電極組立体

Claims (16)

  1. 基材層と;前記基材層の一面に形成され、粘着剤組成物の硬化物を含む粘着剤層と;を含む二次電池用のシールテープであって、
    前記粘着剤組成物は、(メタ)アクリル酸エステル単量体、下記化学式1で表示される単量体及び架橋性官能基を含有する架橋性単量体から誘導された重合単位を有する重合体を含む粘着剤組成物であり、
    前記粘着剤組成物は架橋剤をさらに含み、
    前記重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体100重量部に対して化学式1で表示される単量体30重量部〜300重量部を重合された形態で含む、二次電池用のシールテープ
    前記化学式1で、
    は、水素または炭素数1〜12のアルキル基を示し、
    は、炭素数1〜6のアルキレンを示し、
    は、水素、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜24のアリール基または炭素 数6〜48のアリールアルキル基を示し、
    nは、以上である。
  2. 化学式1で表示される単量体は、下記化学式2の単量体である、請求項1に記載のシールテープ
    前記化学式2で、
    及びRは、請求項1で定義した通りであり、
    p+qは、1以上であり、
    pは、0〜100であり、qは、0〜100である。
  3. 化学式1で表示される単量体は、メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールメチルエーテル(メタ)アクリレート、エトキシレイティドノニルフェノール(メタ)アクリレート、プロポキシレイティドノニルフェノール(メタ)アクリレート、エトキシレイティドフェノール(メタ)アクリレート、及びポリプロピレングリコール(メタ)アクリレートよりなる群から選択された1種以上である、請求項1に記載のシールテープ
  4. 架橋性単量体は、ヒドロキシ基、カルボキシル基、エポキシ基、グリシジル基、イソシアネート基、アミド基、アミノ基及びアルコキシシリル基よりなる群から選択された1種以上の架橋性官能基を含む、請求項1に記載のシールテープ
  5. 重合体は、(メタ)アクリル酸エステル単量体100重量部に対して架橋性単量体0.1重量部〜10重量部を重合された形態で含む、請求項1に記載のシールテープ
  6. 架橋剤は、全体組成物100重量部に対して0.001〜10重量部の含量で含まれる、請求項に記載のシールテープ
  7. 架橋剤は、イソシアネート系化合物、エポキシ系化合物、アジリジン系化合物及び金属キレート系化合物よりなる群から選択された1種以上を含む、請求項に記載のシールテープ
  8. 基材層は、アクリルフィルム、ポリオレフィンフィルム、ポリアミドフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリウレタンフィルム、セルロースアセテートフィルム及びポリエステルフィルムよりなる群から選択された1つ以上のフィルムである、請求項に記載のシールテープ。
  9. ポリエステルフィルムは、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム及びポリブチレンテレフタレートフィルムよりなる群から選択される1つ以上である、請求項に記載のシールテープ。
  10. 基材層の厚さは、10〜200μmである、請求項に記載のシールテープ。
  11. 粘着剤層の厚さは、2〜100μmである、請求項に記載のシールテープ。
  12. 粘着剤層は、ガラスに対して、5mm/secの剥離速度及び180度の剥離角度で測定した常温における剥離力が370gf/25mm以下である、請求項に記載のシールテープ。
  13. 陽極板、陰極板及び前記陽極板と陰極板の間に介在される分離膜を含む電極組立体と;前記電極組立体の外周面に粘着剤層を介して付着している請求項に記載のシールテープと;を含む二次電池。
  14. シールテープは、前記電極組立体の外周面のうち分離膜の最外側の端部が位置する仕上がり部を含んで前記外周面を取り囲むように付着している、請求項13に記載の二次電池。
  15. 粘着剤層は、分離膜に対して、5mm/secの剥離速度及び180度の剥離角度で測定した常温における剥離力が1200gf/25mm以下である、請求項13に記載の二次電池。
  16. 前記電池は、円筒形である、請求項13に記載の二次電池。
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