KR101471666B1 - Wrapping material for Secondary Batteries and Secondary Batteries comprising the same - Google Patents

Wrapping material for Secondary Batteries and Secondary Batteries comprising the same Download PDF

Info

Publication number
KR101471666B1
KR101471666B1 KR1020080038043A KR20080038043A KR101471666B1 KR 101471666 B1 KR101471666 B1 KR 101471666B1 KR 1020080038043 A KR1020080038043 A KR 1020080038043A KR 20080038043 A KR20080038043 A KR 20080038043A KR 101471666 B1 KR101471666 B1 KR 101471666B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
secondary battery
flame retardant
layer
coating layer
group
Prior art date
Application number
KR1020080038043A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20090112258A (en
Inventor
박성준
전호진
박혜웅
이한호
김지호
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020080038043A priority Critical patent/KR101471666B1/en
Publication of KR20090112258A publication Critical patent/KR20090112258A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101471666B1 publication Critical patent/KR101471666B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/1245Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure characterised by the external coating on the casing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105Pouches or flexible bags
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/14Primary casings; Jackets or wrappings for protecting against damage caused by external factors
    • H01M50/143Fireproof; Explosion-proof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2439/00Containers; Receptacles
    • B32B2439/40Closed containers
    • B32B2439/46Bags
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00Electrical equipment
    • B32B2457/10Batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/30Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

본 발명은 불연성 코팅층을 포함하는 이차전지의 외장재 및 이를 포함하는 이차전지를 제공한다. The present invention provides a casing of a secondary battery including a non-combustible coating layer and a secondary battery including the same.

본 발명과 같이 이차전지의 외장재를 구성하는 외부층 자체를 불연성 코팅층으로 형성시키거나, 또는 상기 외부층의 적어도 일면에 불연성 코팅층을 형성함으로써 과충전으로 인해 발생되는 열이나 외부의 인화원으로부터 전지 성능을 저하시킴이 없이 우수한 난연성을 제공할 수 있다. 또한, 상기 불연성 코팅층으로 전지의 외관을 도포함으로써 전지 외관을 일정하게 유지시킬 수 있다. The outer layer itself constituting the casing of the secondary battery may be formed of a nonflammable coating layer or a nonflammable coating layer may be formed on at least one surface of the outer layer as in the present invention to deteriorate battery performance from heat generated by overcharging or external ignition sources. It is possible to provide an excellent flame retardancy without the application of heat. Further, the outer appearance of the battery can be kept constant by applying the outer surface of the battery to the non-combustible coating layer.

불연성코팅*이차전지*외장재*외부층*난연 Non-flammable coating * Secondary battery * Outer material * Outer layer * Flame retardant

Description

이차전지용 외장재 및 이를 포함하는 이차전지{Wrapping material for Secondary Batteries and Secondary Batteries comprising the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an outer casing for a secondary battery and a secondary battery including the same,

본 발명은 불연성 코팅층을 포함하는 이차전지용 외장재 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것으로서, 상세하게는 이차전지의 외장재를 구성하는 외부층 자체를 불연성 코팅층으로 형성시키거나, 또는 상기 외부층의 적어도 일면에 불연성 코팅층을 형성함으로써 과충전으로 인해 발생되는 열이나 외부의 인화원으로부터 전지 성능을 저하시킴이 없이 난연성이 우수한 이차전지를 제공한다. The present invention relates to a casing for a secondary battery including a non-combustible coating layer and a secondary battery comprising the same. More specifically, the outer layer constituting the casing of the secondary battery may be formed of a non-combustible coating layer, Provided is a secondary battery excellent in flame retardancy without deteriorating battery performance from heat generated by overcharge or an external ignition source by forming a nonflammable coating layer.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices have increased, the demand for secondary batteries as energy sources has been rapidly increasing. Many researches have been conducted on lithium secondary batteries with high energy density and discharge voltage among such secondary batteries. .

통상적으로 충전이 불가능한 일차전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 이차전지는 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 하이브리드 자동차 등 첨단 분야의 개발로 활발한 연구가 진행중이다. 이차전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메 탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬이차전지 등을 들 수 있다. 이 중에서, 리튬이차전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 또는 수 개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 전지나 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용되고 있는 추세이다.Unlike conventional primary batteries, which can not be charged, secondary batteries capable of charging and discharging are under active research in the development of advanced fields such as digital cameras, cellular phones, notebook computers, and hybrid vehicles. Examples of the secondary battery include a nickel-cadmium battery, a nickel-metal hydride battery, a nickel-hydrogen battery, and a lithium secondary battery. Among them, the lithium secondary battery is used as a power source of a portable electronic device at an operating voltage of 3.6 V or more, or several series are connected in series to be used in a high-output hybrid vehicle. Compared with a nickel-cadmium battery or a nickel-metal hydride battery The operating voltage is three times higher and the energy density per unit weight is also excellent.

이러한 리튬 이차전지에 있어서 가장 큰 문제점 중의 하나는 낮은 안전성이다. 기존의 리튬 이차전지에서 안전성은 상용화가 이루어진 이후 지속적으로 제기되는 가장 중요한 이슈 중의 하나인데, 이 중 하나의 문제는 전지가 외부로부터의 가열로 인한 열충격에 노출되거나, 물리적 변형 등 다양한 환경하에 놓였을 때 전지 내부의 전해액이 분해되거나 심하게는 발화되어 폭발이 일어나서 전지의 안전성에 치명적인 문제를 일으킨다는 것이다.One of the biggest problems in such a lithium secondary battery is low safety. Safety of existing lithium secondary batteries is one of the most important issues that are continuously raised after commercialization. One of the problems is that the battery is exposed to a thermal shock due to external heating, and is subjected to various environments such as physical deformation The electrolytic solution in the battery is decomposed or seriously ignited to cause an explosion, thereby causing a serious problem in safety of the battery.

이러한 발화 위험성의 원인인 과충전을 예방하고, 물리적 변형에 따른 내부 쇼트 등을 예방하기 위한 다양한 방법들이 제시되고 있다. 그러나, 이러한 예방 수단에도 불구하고 발화를 예방하거나, 적어도 발화가 개시되었을 때 그것의 진행을 억제할 수 있는 수단이 요구된다. 발화에 따른 위험성은 특히 대용량 전지에서 더욱 심각하게 대두된다.Various methods have been proposed to prevent overcharge, which is the cause of the ignition hazard, and to prevent internal short-circuit due to physical deformation. However, despite these preventive measures, measures are required to prevent ignition, or at least to inhibit its progress when ignition is initiated. The risk of ignition is particularly serious in large capacity batteries.

여러 분야에서 발화의 예방 및 억제를 목적으로 소재의 일부에 난연제를 첨가하는 기술이 널리 사용되고 있다. 예를 들어, 플라스틱 복합체에 첨가된 난연제는 발화시 소화 가스를 발생시키거나 용융되어 복합체의 표면에 산소를 차단하는 피막을 형성하는 등의 방법으로 발화를 억제한다. 따라서, 발화 예방 및 억제의 측면에서 난연제의 사용은 매우 효과적임이 입증되어 있다.BACKGROUND ART In many fields, a technique of adding a flame retardant to a part of a material for the purpose of preventing and suppressing ignition is widely used. For example, a flame retardant added to a plastic composite suppresses ignition by generating a fire-extinguishing gas or melting and forming a film that blocks oxygen on the surface of the composite. Thus, the use of flame retardants in terms of ignition prevention and inhibition has proven to be very effective.

전지 분야에서도 이러한 난연제의 사용을 통해 발화를 예방 및 억제하기 위한 방법들이 다수 제시된 바 있다. 예를 들어, 일본특허공개 제1992-84870호에는 전해액에 인산 에스테르를 첨가하는 방법이 제시되어 있고, 일본특허공개 제1999-154535호에는 인산 암모늄을 음극 또는 전극에 포함시키는 방법이 제시되어 있다. 이러한 방법들은 실제로 우수한 발화억제능을 제공하지만, 전지의 주요 작동요소(functional element)들에 직접 첨가됨으로 인해 전지 성능의 저하를 피할 수 없는 문제점을 가지고 있다.In the field of batteries, many methods have been proposed for preventing and suppressing ignition through the use of such a flame retardant. For example, JP-A-8-84870 discloses a method of adding phosphoric acid ester to an electrolytic solution, and Japanese Patent Laid-Open Publication No. 1999-154535 discloses a method of incorporating ammonium phosphate into a cathode or an electrode. Although these methods actually provide excellent ignition inhibiting ability, they are directly added to the main functional elements of the battery, so that deterioration of the battery performance can not be avoided.

따라서, 전해액, 양극 또는 음극 활물질 등에 직접 첨가되지 않으면서 난연제의 사용에 의해 우수한 난연 효과를 발휘할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique capable of exhibiting an excellent flame retarding effect by the use of a flame retardant without being directly added to an electrolytic solution, a cathode, or an anode active material.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같이 리튬이차전지의 안전성과 관련된 종래 기술에서의 문제점을 해결하고자 안출된 것이다. Accordingly, the present invention has been made to solve the problems in the related art related to the safety of the lithium secondary battery as described above.

본 발명에서는 내부층, 금속박층, 외부층으로 이루어진 리튬이차전지의 외장재에서, 상기 외부층의 적어도 일면에 불연성 고분자 물질로 도포시켜 별도의 불연성 코팅층을 포함시키거나, 또는 상기 외부층 자체에 불연성 물질이 분산된 고분자 용액으로 도포시켜 외부층이 불연성 코팅층이 되도록 함으로써 리튬이차전지가 발화위험성이나 물리적인 환경에서 안전성을 유지할 수 있도록 하였다. In the present invention, in a casing of a lithium secondary battery comprising an inner layer, a metal foil layer and an outer layer, at least one side of the outer layer may be coated with a nonflammable polymer material to form a separate nonflammable coating layer, And the outer layer is made to be a nonflammable coating layer so that the lithium secondary battery can maintain safety in the risk of ignition or physical environment.

따라서, 본 발명의 목적은 외부의 여러 가지 환경으로 인한 리튬이차전지의 열충격을 막아 안전성을 향상시킨 리튬이차전지용 외장재를 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an outer casing for a lithium secondary battery which improves safety by preventing thermal shock of a lithium secondary battery due to various external environments.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 열안전성을 가지는 외장재를 포함하여 전지 외관을 일정하게 유지할 수 있는 리튬이차전지를 제공하는 데도 있다. Another object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery which can maintain the appearance of a battery constantly, including a case having the above-mentioned thermal stability.

본 발명과 같이 이차전지의 외장재를 구성하는 외부층 자체를 불연성 코팅층으로 형성시키거나, 또는 상기 외부층의 적어도 일면에 불연성 코팅층을 형성함으로써 과충전으로 인해 발생되는 열이나 외부의 인화원으로부터 전지 성능을 저하시 킴이 없이 우수한 난연성을 제공할 수 있다. 또한, 상기 불연성 코팅층으로 전지의 외관을 도포함으로써 전지 외관을 일정하게 유지시킬 수 있다. The outer layer itself constituting the casing of the secondary battery may be formed of a nonflammable coating layer or a nonflammable coating layer may be formed on at least one surface of the outer layer as in the present invention to deteriorate battery performance from heat generated by overcharging or external ignition sources. It is possible to provide excellent flame retardancy without the need for a flame retardant. Further, the outer appearance of the battery can be kept constant by applying the outer surface of the battery to the non-combustible coating layer.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이차전지의 외장재는 불연성 코팅층을 포함하는 것을 그 특징으로 한다. In order to accomplish the above object, a casing of a secondary battery according to the present invention includes a nonflammable coating layer.

또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 이차전지는 상기 외장재를 포함함을 그 특징으로 한다. A secondary battery according to another aspect of the present invention includes the outer casing.

이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 이차전지용 외장재는 내부에 전해질과 전극조립체를 담기 위한 것으로서, 전해질에 접하는 내면으로부터 내부층, 금속박층, 및 외부층이 순차적으로 적층된 구조로 형성되어 있는 통상의 외장재에서, 상기 외부층 자체를 불연성 코팅층으로 형성시키거나, 또는 상기 외부층의 적어도 일면에 불연성 코팅층을 형성시킨 것이다. The outer casing for a secondary battery of the present invention is intended to contain an electrolyte and an electrode assembly therein. In a typical outer casing formed by sequentially laminating an inner layer, a metal foil layer, and an outer layer from an inner surface in contact with an electrolyte, Itself is formed as a nonflammable coating layer, or a nonflammable coating layer is formed on at least one surface of the outer layer.

즉, 본 발명에 따른 불연성 코팅층은 외부층이거나, 상기 외부층의 적어도 일면에 별도로 포함되는 것이다.That is, the nonflammable coating layer according to the present invention is an outer layer or is separately contained on at least one side of the outer layer.

본 발명의 불연성 코팅층이 상기 외부층에 별도로 도포되는 경우, 상기 불연성 코팅층은 난연성 고분자를 도포시킴으로써 형성할 수 있다. 상기 난연성 고분자로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 플루오린계 고분자 등에서 선택된 것 을 사용한다. When the non-flammable coating layer of the present invention is separately applied to the outer layer, the non-flammable coating layer may be formed by applying a flame-retardant polymer. As the flame-retardant polymer, those selected from polyethylene, polypropylene, polyurethane, and fluorine-based polymers are used.

이 경우에는, 상기 고분자를 열용융시키거나, 또는 적절한 용매에 용해시킨 용액으로 도포하는 것이 바람직하며, 이때의 불연성 코팅층의 두께는 수 마이크로 내지 1mm인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.In this case, it is preferable that the polymer is thermally melted or dissolved in a suitable solvent. The thickness of the non-combustible coating layer is preferably several micro to 1 mm, but is not limited thereto.

또한, 본 발명에 따른 불연성 코팅층이 외부층인 경우, 외부층을 형성하는 고분자, 열가소성 수지, 및 열경화성 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 고분자 용액에 불연성 물질을 분산시킨 분산액을 도포함으로써 얻어질 수 있다.When the nonflammable coating layer according to the present invention is an outer layer, it may be obtained by applying a dispersion in which a non-combustible material is dispersed to a solution of at least one polymer selected from the group consisting of a polymer forming the outer layer, a thermoplastic resin and a thermosetting resin. have.

상기 외부층을 형성하는 고분자로는 불연성물질과 블렌딩 가능한 폴리다이메틸실록산(PDMS) 등을 들 수 있으나 블렌딩 가능한 것이면 한정되지 않는다. 또한, 상기 열가소성 수지의 구체적인 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 폴리아미드, 아크릴 수지, 염화비닐 수지, 초산비닐수지, ABS, 및 셀룰로이드 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 것이나, 이에 한정되지 않는다.The polymer forming the outer layer may be a polydimethylsiloxane (PDMS) blendable with a nonflammable material, but is not limited as long as it is blendable. Specific examples of the thermoplastic resin include at least one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyester, polyamide, acrylic resin, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, ABS and celluloid resin, But is not limited thereto.

또한, 열경화성 수지를 용융시키고 여기에 불연성 물질을 혼합하여 이를 외부층으로 형성시킬 수 있다. 상기 열경화성 수지의 구체적인 예를 들면, 폴리우레탄, 페놀수지, 멜라민 수지, 및 알키드 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 것이나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the thermosetting resin can be melted and mixed with a non-combustible material to form it as an outer layer. Specific examples of the thermosetting resin include, but are not limited to, at least one selected from the group consisting of a polyurethane, a phenol resin, a melamine resin, and an alkyd resin.

상기 고분자 용액에 포함되는 불연성 물질로는 할로겐계 난연제, 인계 난연제, 무기화합물 난연제 등이 사용될 수 있으며, 경우에 따라서는 이들의 하나 또는 둘 이상의 혼합물의 형태로 사용될 수도 있다.As the non-combustible material included in the polymer solution, a halogen-based flame retardant, a phosphorus-based flame retardant, and an inorganic compound flame retardant may be used, and in some cases, they may be used in the form of one or a mixture of two or more thereof.

할로겐계 난연제는 일반적으로 기체상에서 발생하는 라디칼을 실질적으로 안정화시킴으로써 난연 효과를 발휘한다. 할로겐계 난연제의 예로는, 트리브로모 페녹시에탄, 테트라브로모 비스페놀-A(TBBA), 옥타브로모 디페닐에테르(OBDPE), 브롬화 에폭시, 브롬화 폴리카보네이트 올리고머, 염소화 파라핀, 염소화 폴리에틸렌, 지환족 염소계 난연제 등을 들 수 있다.The halogen-based flame retardant generally exhibits a flame retarding effect by substantially stabilizing the radicals generated on the gas phase. Examples of halogen-based flame retardants include tribromophenoxyethane, tetrabromobisphenol-A (TBBA), octabromophenyl ether (OBDPE), brominated epoxy, brominated polycarbonate oligomer, chlorinated paraffin, chlorinated polyethylene, Flame retardants and the like.

인계 난연제는 일반적으로 열분해에 의해 폴리메타인산을 생성하고 이것이 보호층을 형성하거나 폴리메타인산이 생성될 때의 탈수작용에 의해서 생성되는 탄소 피막이 산소를 차단함으로써 난연 효과를 발휘한다. 인계 난연제의 예로는, 적인, 인산 암모늄 등의 포스페이트, 포스핀 옥사이드(phosphine oxide), 포스핀 옥사이드 디올(phosphine oxide diols), 포스파이트(phosphites), 포스포네이트(phosphonates), 트리아릴 포스페이트(triaryl phosphate), 알킬디아릴 포스페이트(alkyldiaryl phosphate), 트리알킬 포스페이트(trialkyl phosphate), 레소시놀 비스디페닐 포스페이트(resorcinaol bisdiphenyl phosphate, RDP) 등을 들 수 있다.The phosphorus flame retardant generally produces a polymetaphosphoric acid by pyrolysis and forms a protective layer, or a carbon film formed by the dehydration action when polymetaphosphoric acid is produced blocks oxygen, thereby exhibiting a flame retarding effect. Examples of the phosphorus flame retardant include phosphates such as ammonium phosphates, phosphine oxides, phosphine oxide diols, phosphites, phosphonates, triaryl phosphates, phosphate, alkyldiaryl phosphate, trialkylphosphate, and resorcinol bisdiphenyl phosphate (RDP).

무기화합물 난연제는 일반적으로 열에 의해 분해되어, 물, 이산화탄소, 이산화황, 염화수소 등의 불연성 가스를 방출하고 흡열반응을 유발함으로써, 가연성 가스를 희석시켜 산소의 접근을 방지하고, 흡열반응에 의해 냉각 및 열분해 생성물의 생성을 감소시켜 난연 효과를 발휘한다. 그러한 무기 화합물 난연제의 예로는, 석면, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화안티몬, 수산화주석, 산화주석, 산화몰 리브덴, 지르코늄 화합물, 붕산염, 칼슘염 등을 들 수 있다.The inorganic compound flame retardant is generally decomposed by heat to release an incombustible gas such as water, carbon dioxide, sulfur dioxide, and hydrogen chloride to induce an endothermic reaction, thereby preventing the access of oxygen by diluting the flammable gas and cooling and pyrolysis The production of the product is reduced and the flame retarding effect is exhibited. Examples of such inorganic compound flame retardants include asbestos, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, antimony oxide, tin hydroxide, tin oxide, molybdenum oxide, zirconium compounds, borate salts and calcium salts.

경우에 따라서는, 상기에 예시한 불연성 물질과의 혼합 사용시 난연 상승효과를 유도하는 기타의 첨가제를 더 포함할 수도 있다. In some cases, it may further include other additives for inducing a flame-retarding synergistic effect when mixed with the above-mentioned incombustible materials.

상기 고분자 용액에 포함되는 불연성 물질의 함량은 상기 고분자 용액의 부피 대비 10 내지 20부피%인 것이 바람직하다. The content of the nonflammable material in the polymer solution is preferably 10 to 20% by volume based on the volume of the polymer solution.

상기 불연성 코팅층의 두께는 전지의 구성에 영향을 미치지지 않는 범위라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 난연성 고분자층이나 고분자 용액에 불연성 물질을 분산시킨 용액으로 된 불연성 코팅층은 외장재 자체이든, 외장재의 적어도 일면에 포함되든, 상기 층이 단독으로 형성되거나, 또는 2층 이상으로 형성되는 것 모두 가능하다. The thickness of the nonflammable coating layer is not particularly limited as long as it does not affect the constitution of the battery. The nonflammable coating layer formed of a solution in which the nonflammable material is dispersed in the flame-retardant polymer layer or the polymer solution may be formed on at least one side of the casing or the casing, or may be formed of two or more layers .

또한, 본 발명의 이차전지용 외장재는 단면의 총 두께가 수 마이크로 내지 1mm인 것이 바람직하며, 상기 내부층과 외부층의 두께는 각각 수십 마이크로와 수 마이크로 내지 1mm인 것이 바람직하다. It is preferable that the total thickness of the cross-section of the outer casing for the secondary battery of the present invention is several micro to 1 mm, and the thicknesses of the inner layer and the outer layer are preferably several tens microns and several micros to 1 mm, respectively.

상기 파우치 외장재의 금속박층은 적정 두께를 유지하고 외부로부터 내부로 수증기, 가스가 침투하는 것을 방지하며, 전해액의 누수를 방지하는 역할을 한다. 상기 금속박층으로는 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)의 합금, 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)의 합금, 알루미늄(Al) 또는 그 등가물중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나, 상기 금속박층을 철이 함유된 재질로 할 경우에는 기계적 강도가 강해지고, 알루미늄이 함유된 재질로 할 경우에는 유연성이 좋아진다. 통상, 알루미늄 금속 호일이 바람직하게 사용 된다. The metal foil layer of the pouch exterior material has a proper thickness and prevents penetration of water vapor and gas from the outside to the inside, and prevents leakage of the electrolytic solution. As the metal foil layer, an alloy of iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr) and manganese (Mn), an alloy of iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr) and nickel (Al) or an equivalent thereof may be used, but the present invention is not limited thereto. However, when the metal foil layer is made of iron-containing material, the mechanical strength is strengthened, and when the metal foil layer is made of aluminum-containing material, flexibility is improved. Normally, an aluminum metal foil is preferably used.

상기 파우치 외장재를 구성하는 내부층은 열접착층으로서, 무연신 폴리프로필렌(casted polypropylene: CPP)과 같은 변성 폴리프로필렌, 폴리프로필렌-부틸렌-에틸렌 삼원공중합체 등이 사용될 수 있다. 상기 내부층은 상기 금속박층의 다른 면에 대략 30∼40㎛의 두께로 코팅 또는 라미네이팅되어 있다.The inner layer constituting the pouch exterior member may be a thermally adhesive layer such as a modified polypropylene such as casted polypropylene (CPP), a polypropylene-butylene-ethylene terpolymer, or the like. The inner layer is coated or laminated to the other surface of the metal foil layer to a thickness of about 30 to 40 mu m.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1 : 불연성 코팅층으로서  1: as a nonflammable coating layer 외부층의Outer layer 적어도 일면에 난연성 고분자 용액으로 도포시킨  At least one surface of which is coated with a flame-retardant polymer solution 제조예Manufacturing example . .

폴리우레탄를 유기용매에 용해시킨 고분자 용액을 두께 40 내지 50㎛인 알루미늄 호일에 500㎛의 두께로 코팅함으로서 외부층을 형성하였다. 또한, 폴리프로필렌을 20 ㎛의 두께로 상기 외부층이 형성된 알루미늄 호일의 반대면에 도포하여 내부층을 형성하였다. An outer layer was formed by coating a polymer solution in which polyurethane was dissolved in an organic solvent to an aluminum foil having a thickness of 40 to 50 占 퐉 to a thickness of 500 占 퐉. Further, polypropylene was applied to the opposite surface of the aluminum foil on which the outer layer was formed to a thickness of 20 mu m to form an inner layer.

또한, 상기 외부층의 적어도 일면에 난연성 고분자인 폴리우레탄를 PDMS에 블렌딩한 용액으로 100㎛의 두께로 불연성 코팅층을 코팅하였다. 또한, 상기 난연성 고분자로 이루어진 불연성 코팅층의 상부에 무기계 난연물질인 석면을 PDMS에 블렌딩한 용액을 500㎛의 두께로 추가의 불연성 코팅층을 형성함으로써 이차전지용 파우치형 외장재를 제조하였다. Further, a non-flammable coating layer was coated on at least one surface of the outer layer with a thickness of 100 탆 by blending polyurethane, which is a flame-retardant polymer, into PDMS. Further, a pouch-type outer cover material for a secondary battery was prepared by forming an additional non-flammable coating layer having a thickness of 500 mu m by blending an asbestos which is an inorganic flame retardant substance with PDMS on an upper portion of the flame-retardant polymer-made non-flammable coating layer.

실시예 2 : 외부층이 불연성 코팅층인 예 Example 2: Example in which the outer layer is an incombustible coating layer

외부층의 적어도 일면에 불연성 코팅층을 별도로 도포시키지 않고, 상기 외부층을 형성하는 고분자 용액에 불연성 물질로서 폴리이미드를 1g 첨가시켜 분산시킨 분산액을 상기 알루미늄 호일에 10㎛의 두께로 코팅함으로서 외부층을 형성시키고, 내부층과 금속박층은 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 이차전지용 파우치형 외장재를 제조하였다.A dispersion liquid in which 1 g of polyimide as a noncombustible substance is added and dispersed in a polymer solution forming the outer layer is coated on the aluminum foil to a thickness of 10 탆 without applying a noncombustible coating layer on at least one side of the outer layer, And the inner layer and the metal foil layer were formed in the same manner as in Example 1, except that a pouch-type sheathing material for a secondary battery was manufactured.

비교예 Comparative Example

별도의 불연성 코팅층을 포함하지 않는 실시예 1에 따른 파우치형 외장재를 본 발명의 비교예로 사용하였다. A pouch-type sheathing material according to Example 1, which does not include a separate nonflammable coating layer, was used as a comparative example of the present invention.

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 이차전지의 파우치용 외장재에 대하여 에틸렌카보네이트/에틸메틸카보네이트/디메틸카보네이트(EC/EMC/DMC) 전해질에 대한 화학적 안전성, 내열성을 고온오븐보관(hot box)의 방법으로 측정한 결과, 본 발명에 따른 파우치 외장재는 화학적으로 안전하고, 내열성이 우수함이 확인되었다. The chemical stability and heat resistance of ethylene carbonate / ethylmethyl carbonate / dimethyl carbonate (EC / EMC / DMC) electrolyte to the outer casing of the pouch of the secondary battery prepared in the above Examples and Comparative Examples were measured by a hot box method . As a result, it was confirmed that the pouch outer sheath according to the present invention was chemically safe and excellent in heat resistance.

Claims (16)

내부층, 금속박층 및 외부층으로 이루어진 이차전지의 외장재에 있어서,1. A jacket of a secondary battery comprising an inner layer, a metal foil layer and an outer layer, 상기 외부층의 적어도 일면에, 불연성 물질과 블렌딩 가능한 고분자 용액에 불연성 물질을 블렌딩한 용액을 도포함으로써 형성된 불연성 코팅층을 별도로 포함하며,A non-combustible coating layer formed by applying a solution in which a non-combustible material is blended in a polymer solution that can be blended with a non-combustible material, on at least one side of the outer layer, 상기 불연성 물질은 상기 고분자 용액의 부피 대비 10 내지 20부피%로 분산되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 외장재.Wherein the incombustible material is dispersed in an amount of 10 to 20 vol% based on the volume of the polymer solution. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 불연성 물질과 블렌딩 가능한 고분자는 폴리다이메틸실록산(PDMS)임을 특징으로 하는 이차전지의 외장재.The exterior material of a secondary battery according to claim 1, wherein the polymer blendable with the incombustible material is polydimethylsiloxane (PDMS). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 불연성 물질은 할로겐계 난연제, 인계 난연제, 무기화합물 난연제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 것을 특징으로 하는 이차전지의 외장재. The exterior material of a secondary battery according to claim 1, wherein the nonflammable material is at least one selected from the group consisting of a halogen-based flame retardant, a phosphorus-based flame retardant, and an inorganic compound flame retardant. 제 10항에 있어서, 상기 할로겐계 난연제는 트리브로모 페녹시에탄, 테트라 브로모 비스페놀-A (TBBA), 옥타브로모 디페닐에테르 (OBDPE), 브롬화 에폭시, 브롬화 폴리 카보네이트 올리고모, 염소화 파라핀, 염소화 폴리에틸렌, 및 지환족 염소계 난연제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 이차전지의 외장재.The method of claim 10, wherein the halogen-based flame retardant is selected from the group consisting of tribromophenoxyethane, tetrabromobisphenol-A (TBBA), octabromodiphenyl ether (OBDPE), brominated epoxy, brominated polycarbonate oligomer, chlorinated paraffin, Polyethylene, and an alicyclic chlorine-based flame retardant. 제 10항에 있어서, 상기 인계 난연제는 포스핀 옥사이드(phosphine oxide), 포스핀 옥사이드 디올(phosphine oxide diols), 포스파이트(phosphites), 포스포네이트(phosphonates), 트리아릴 포스페이트(triaryl phosphate), 알킬디아릴 포스페이트(alkyldiaryl phosphate), 트리알킬 포스페이트(trialkyl phosphate), 레소시놀 비스디페닐 포스페이트(resorcinaol bisdiphenyl phosphate, RDP) 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 이차전지의 외장재.11. The method of claim 10, wherein the phosphorus flame retardant is selected from the group consisting of phosphine oxide, phosphine oxide diols, phosphites, phosphonates, triaryl phosphates, alkyl Wherein at least one selected from the group consisting of alkyldiaryl phosphate, trialkyl phosphate, and resorcinol bisdiphenyl phosphate (RDP) is used. 제 10항에 있어서, 상기 무기화합물 난연제는 석면, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화안티몬, 수산화주석, 산화주석, 산화몰리브덴, 지르코늄화합물, 붕산염, 및 칼슘염 로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상임을 특징으로 하는 이차전지의 외장재.The method according to claim 10, wherein the inorganic compound flame retardant is at least one selected from the group consisting of asbestos, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, antimony oxide, tin hydroxide, tin oxide, molybdenum oxide, zirconium compound, borate, The exterior of the secondary battery. 제 1항에 있어서, 상기 불연성 물질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 및 플루오린계 고분자로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 난연성 고분자임을 특징으로 하는 이차전지의 외장재. The exterior material of a secondary battery according to claim 1, wherein the nonflammable material is at least one flame retardant polymer selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polyurethane, and fluorine-based polymers. 제 1항에 있어서, 상기 불연성 코팅층의 두께는 수 마이크로 내지 1mm인 것을 특징으로 하는 이차전지의 외장재. The exterior material of a secondary battery according to claim 1, wherein the thickness of the nonflammable coating layer is from several microamperes to 1 mm. 제 1항에 따른 외장재를 포함하는 이차 전지. A secondary battery comprising the casing according to claim 1.
KR1020080038043A 2008-04-24 2008-04-24 Wrapping material for Secondary Batteries and Secondary Batteries comprising the same KR101471666B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080038043A KR101471666B1 (en) 2008-04-24 2008-04-24 Wrapping material for Secondary Batteries and Secondary Batteries comprising the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080038043A KR101471666B1 (en) 2008-04-24 2008-04-24 Wrapping material for Secondary Batteries and Secondary Batteries comprising the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090112258A KR20090112258A (en) 2009-10-28
KR101471666B1 true KR101471666B1 (en) 2014-12-10

Family

ID=41553461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080038043A KR101471666B1 (en) 2008-04-24 2008-04-24 Wrapping material for Secondary Batteries and Secondary Batteries comprising the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101471666B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210017557A (en) 2019-08-08 2021-02-17 주식회사 엘지화학 The Case For Secondary Battery And The Pouch Type Secondary Battery

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101183557B1 (en) * 2009-12-21 2012-09-17 주식회사 이아이지 Case for electrochemical device with a flame retardant and heat resistant material and electrochemical device comprising thereof
KR101483811B1 (en) * 2010-03-19 2015-01-16 주식회사 엘지화학 High- strength bulk amorphous alloy cell cover and battery pack with same
US10637022B2 (en) 2012-10-11 2020-04-28 Cadenza Innovation, Inc. Lithium ion battery
US10790489B2 (en) 2012-10-11 2020-09-29 Cadenza Innovation, Inc. Lithium ion battery
CA2887227C (en) 2012-10-11 2020-07-21 Cloteam, Llc Lithium ion battery
KR101628189B1 (en) * 2013-07-30 2016-06-07 주식회사 엘지화학 Frame Retardant Compound Particle and Secondary Battery Comprising the Same
KR102495932B1 (en) 2015-08-07 2023-02-02 에스케이온 주식회사 Lithium secondary battery
US20220149463A1 (en) * 2019-03-29 2022-05-12 Mitsui Chemicals, Inc. Outer packaging film for lithium-ion battery, lithium-ion battery, and lithium-ion battery stack
KR20210096723A (en) * 2020-01-28 2021-08-06 주식회사 엘지에너지솔루션 Flame retardant composite pad and method for manufacturing the same, secondary battery module and secondary battery pack including the same
WO2023229388A1 (en) * 2022-05-25 2023-11-30 주식회사 엘지에너지솔루션 Secondary battery module and secondary battery used therefor
KR102582216B1 (en) * 2022-12-21 2023-09-26 주식회사 트래닛 Method for manufacturing battery housing having excellent refractory property and battery housing manufactured using the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11297279A (en) * 1998-04-10 1999-10-29 Yuasa Corp Nonaqueous electrolyte battery
KR20000051779A (en) * 1999-01-26 2000-08-16 김순택 Lithium Secondary Battery Employing Plastic Housing
JP2003297303A (en) * 2002-03-28 2003-10-17 Tdk Corp Electrochemical device module
KR20060034181A (en) * 2004-10-18 2006-04-21 주식회사 엘지화학 Lithium secondary battery having frame retardant film

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11297279A (en) * 1998-04-10 1999-10-29 Yuasa Corp Nonaqueous electrolyte battery
KR20000051779A (en) * 1999-01-26 2000-08-16 김순택 Lithium Secondary Battery Employing Plastic Housing
JP2003297303A (en) * 2002-03-28 2003-10-17 Tdk Corp Electrochemical device module
KR20060034181A (en) * 2004-10-18 2006-04-21 주식회사 엘지화학 Lithium secondary battery having frame retardant film

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210017557A (en) 2019-08-08 2021-02-17 주식회사 엘지화학 The Case For Secondary Battery And The Pouch Type Secondary Battery

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090112258A (en) 2009-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101471666B1 (en) Wrapping material for Secondary Batteries and Secondary Batteries comprising the same
RU2343592C1 (en) Small battery block with fire-protective adhesive part
KR101183557B1 (en) Case for electrochemical device with a flame retardant and heat resistant material and electrochemical device comprising thereof
CN102202883B (en) Cell pack and manufacturing method thereof
Han et al. Incombustible polymer electrolyte boosting safety of solid‐state lithium batteries: a review
Rana et al. Current trends, challenges, and prospects in material advances for improving the overall safety of lithium-ion battery pack
US20150118543A1 (en) Pouch-type battery with improved safety by coating sealing unit with flame retardant and heat resistant resin composition prepared by mixing flame retardant material and heat resistant material to thermoplastic resin or thermosetting resin and production method thereof
CA2447473A1 (en) Explosion-proof separator for li-ion secondary batteries
KR101595607B1 (en) Secondary battery with improved safety
KR102563542B1 (en) Lithium secondary battery
EP4064423A1 (en) Thermal insulation element for batteries
Liu et al. Recent progress in flame retardant technology of battery: A review
KR20060034181A (en) Lithium secondary battery having frame retardant film
US20230083006A1 (en) Flame-Retardant Composite Pad, Method for Manufacturing Same, and Secondary Battery Module and Secondary Battery Pack Comprising Such Composite Pad
KR101449787B1 (en) Secondary battery with improved safety
KR101930487B1 (en) Electrode lead or aluminum pouch for secondary battery with improved thermal resistance and secondary battery comprising same
Nambisan et al. Characterization of commercial thermal barrier materials to prevent thermal runaway propagation in large format lithium-ion cells
KR20210017557A (en) The Case For Secondary Battery And The Pouch Type Secondary Battery
US20240039072A1 (en) Battery cell and battery pack including the same
CN117894996A (en) Current collector, preparation method thereof, electrode plate, battery and power utilization device
KR20160133771A (en) Electrode lead or aluminum pouch for secondary battery with improved thermal resistance and secondary battery comprising same
KR20240105952A (en) Battery cell pouch film with improved fire extinguishing performance

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170919

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181016

Year of fee payment: 5