KR101501364B1 - 2차전지 외장재 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
제1 수지층, 제2 수지층, 이들 사이에 개재된 알루미늄층, 및 제1 수지층, 제2 수지층 및 알루미늄층의 외측면에 형성된 측면코팅층을 갖는 2차전지 외장재를 제공한다. 한편, 알루미늄층의 상부 및 하부에 각각 제1 수지층 또는 제2 수지층을 형성하는 단계, 제1 수지층, 알루미늄층, 및 제2 수지층을 가열된 절단기로 절단하는 단계, 및 절단기에 의하여 용융된 제1 및 제2 수지층의 혼합물을 냉각시켜 제1 수지층, 알루미늄층, 및 제2 수지층의 절단면에 측면코팅층을 형성하는 단계를 갖는 2차전지 외장재의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 2차전지 외장재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내부식성과 절연성이 향상된 2차전지 외장재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전기 화학 소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다.
전기 화학 소자는 이러한 측면에서 가장 주목 받고 있는 분야이고, 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있다. 최근에는 이러한 전지를 개발함에 있어서 용량 밀도 및 비에너지를 향상시키기 위하여 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구개발이 진행되고 있다.
현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990년대 초에 개발된 리튬 이차전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다. 또한, 최근 휴대용 전자기기의 발달로 휴대성이 우수한 2차전지의 수요가 늘어남에 따라 파우치형 2차전지가 널리 보급되고 있다.
파우치형 2차전지는 통상적으로 2차전지를 보호하기 위한 외장재를 구비한다.상기 외장재는 일반적으로 알루미늄층 및 내, 외부 수치층을 포함하고 있으나 외장재의 성형 등 가공시 절단기에 의해 잘려진 절단면이 외부로 노출됨으로써, 알루미늄층의 부식이 발생할 우려가 높으며, 또한, 발생된 부식은 지속적으로 내부로 확산되고, 이로 인하여 상기 2차전지의 수명이 단축되거나 성능이 저하되는 문제가 발생한다.
이를 방지하기 위하여 알루미늄 층의 절단면에 대하여 테이핑 공정을 수행할 수도 있지만, 이러한 테이핑 공정은 별도의 부가적인 공정과 시간을 요구하게 되어 2차전지의 생산성을 저하시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 별도로 추가적인 공정의 도입 없이도 외장재의 부식을 방지할 수 있는 2차전지의 외장재 및 외장재의 제조방법을 제공하고자 한다.
상기 해결하고자 하는 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 제1 수지층, 제2 수지층, 상기 제1 수지층 및 제2 수지층 사이에 개재된 알루미늄층, 및 상기 제1 수지층, 제2 수지층 및 알루미늄층의 외측면에 형성된 측면코팅층을 포함하는 2차전지 외장재를 제공한다.
또한, 본 발명을 따르는 다른 실시예는 알루미늄층의 상부 및 하부에 각각 제1 수지층 또는 제2 수지층을 형성하는 단계, 제1 수지층, 알루미늄층, 및 제2 수지층을 가열된 절단기로 절단하는 단계, 및 상기 절단기에 의하여 용융된 상기 제1 및 제2 수지층의 혼합물을 냉각시켜 상기 제1 수지층, 알루미늄층, 및 제2 수지층의 절단면에 측면코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 2차전지 외장재의 제조방법을 제공한다.
나아가, 본 발명을 따르는 다른 실시예는 제1 수지층 및 제2 수지층이 각각 상부 또는 하부에 형성된 제1 알루미늄층을 제조하는 단계, 제3 수지층 및 제4 수지층이 각각 상부 또는 하부에 형성된 제2 알루미늄층을 제조하는 단계, 상기 제1 알루미늄층과 상기 제2 알루미늄층을 서로 적층시키는 단계, 상기 제1 수지층 내지 제4 수지층, 제1 알루미늄층, 및 제2 알루미늄층을 가열된 절단기로 절단하는 단계, 및 상기 절단기에 의하여 용융된 상기 제1 내지 제4 수지층의 혼합물을 냉각시켜 상기 제1 수지층 내지 제4 수지층, 제1 알루미늄층, 및 제2 알루미늄층의 절단면에 측면코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 2차전지 외장재의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 2차전지 외장재의 외측면을 절단시에 수지층을 용융시킬 수 있을 정도로 가열된 절단기를 사용함으로써, 수지층 용융물의 혼합물로써 측면코팅층을 형성하여 상기 외측면을 안전하게 코팅 가능하며, 2차전지 외장재 알루미늄층의 노출을 최소화 하여 부식 등의 문제점이 발생하지 않는 2차전지의 외장제를 제공하며, 또한 별도로 추가적인 공정의 도입 없이 2차전지 외장재의 알루미늄층이 외부로 노출된 부분을 실링할 수 있다.
따라서, 2차전지 외장재의 부식을 방지하여 2차전지의 수명과 성능을 향상시킴과 동시에 2차전지의 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 외장재를 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 외장재의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 외장재의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 외장재의 제조과정을 나타내는 단면도이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 외장재를 포함하는 파우치형 2차전지를 나타내는 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 외장재의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 외장재의 적층 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 외장재의 제조과정을 나타내는 단면도이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 외장재를 포함하는 파우치형 2차전지를 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다. 그리고 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위내에서 다른 실시예를 용이하게 실시할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 범위 내에 속함은 물론이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 2차전지 외장재의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 2차전지 외장재(100)는 제1 수지층(110), 제2 수지층(120), 상기 제1 수지층(110) 및 제2 수지층(120) 사이에 개재된 알루미늄층(130), 및 상기 제1 수지층(110), 제2 수지층(120) 및 알루미늄층(130)의 외측면에 형성된 측면코팅층(140)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 수지층(110)은 2차전지 외장재(100)에서의 가장 바깥측에 구비될 수 있으며, 예를 들면, 상기 제1 수지층(110)은 상기 알루미늄층(130)의 상부에 구비될 수 있다.
상기 제1 수지층(110)은 공기 중의 수분이 외장재(100) 내부로 침투하는 것을 방지할 뿐만 아니라, 상기 알루미늄층(130)을 부식으로부터 보호하는 기능을 한다. 특히, 상기 제1 수지층(110)은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 고분자 수지를 이용할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 수지층(110)은 PET(polyethylene terephthalate), PBT(polydbuthylene terephthalate), 및 PEN(polydethylene naphthalate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 2 이상을 포함할 수 있으며, 내충격강도, 및 인장강도의 관점에서 PET(polyethylene terephthalate)를 이용할 수 있다.
상기 제1 수지층(110)의 두께는 1 ㎛ 내지 20 ㎛인 것이 바람직하다. 상기 제1 수지층(110)의 두께가 1 ㎛ 미만인 경우에는 상기 제1 수지층(110)의 두께가 너무 얇아 알루미늄층(113)을 보호할 수 없으며, 실링공정시 제1수지층(113)이 절단 등 파손될 수 있고, 20 ㎛를 초과하는 경우에는 전극리드와의 융착이 어려워질 수 있고, 특히 후술하는 측면코팅층(140)을 균일하게 형성하기 어려워 질 수 있다.
한편, 상기 제2 수지층(120)은 2차전지 외장재(100)에서의 내측에 구비될 수 있으며, 예를 들면, 상기 제2 수지층(120)은 상기 알루미늄층(130)의 하부에 구비될 수 있다.
상기 제2 수지층은 2차전지 외장재에서의 내부 실란트층을 의미하며, 2차전지 내부의 전해질로부터 알루미늄층을 보호하기 위하여 내전해액성을 갖는 소재로 이루어져 있으며, 또한 외부 충격을 흡수한다. 상기 제2 수지층(220)은, 폴리에테르우레탄계, PP(polypropylene) 및 PE(polyethylene)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 2이상을 포함할 수 있으며, 내전해액성의 관점에서 PP(polypropylene)을 이용할 수 있다.
제2 수지층(120)의 두께는 전지케이스의 수납부 용적과 전극조립체의 크기 등을 고려하여 적절히 결정할 수 있다. 바람직하게는 1 ㎛ ~ 1mm 일 수 있다. 상기 제2 수지층(120)의 두께가 1 ㎛ 미만인 경우에는, 소망하는 충격 흡수 효과를 발휘하기 어렵고, 실링공정시 제2 수지층(120)이 절단 등 파손될 수 있고, 반대로 1mm를 초과하는 경우에는 상대적으로 전극 조립체를 얇게 형성함에 따른 전지 용량이 감소하게 되는 문제가 있고, 특히 후술하는 측면코팅층(140)을 균일하게 형성하기 어려워 질 수 있다. 상기 알루미늄층(130)은 제1 수지층(110) 및 제2 수지층(120) 간에 개재될 수 있다. 알루미늄층은(130)은 2차전지 내부로의 수분 침투를 방지하고, 상기 외장재의 성형성 및 기계적 강도를 향상 시킬 수 있다.
상기 측면코팅층(140)은 상기 제1 수지층, 제2 수지층 및 알루미늄층의 외측면을 따라 형성된 것으로서, 제1 수지층(110) 및 제2 수지층(120)의 혼합물로 이루어질 수 있다.
후술하는 바와 같이, 상기 제1 수지층(110) 및 제2 수지층(120)을 용융시킬 수 있을 정도로 가열된 절단기를 사용하여 상기 제1 수지층(110), 제2 수지층(120) 및 알루미늄층(130)이 적층된 외장재(100)를 절단하는 경우, 상기 절단기의 온도로 인하여 제1 수지층(110) 및 제2 수지층(120)이 용융될 수 있다. 나아가, 상기 절단기의 상하 운동에 의하여 용융된 제1 수지층(110) 및 제2 수지층(120)은 서로 혼합되어 혼합물을 이루게 된다. 이러한 혼합물이 후속 공정에 의하여 상온 냉각됨으로써, 상기 제1 수지층(110), 제2 수지층(120) 및 알루미늄층(130)의 절단면에 일정 두께의 측면코팅층(140)이 형성될 수 있다.
상기 측면코팅층(140)의 두께는 상기 가열된 절단기의 이동 속도와 온도에 의하여 결정 및 제어될 수 있다. 구체적으로 상기 절단기의 이동 속도가 느릴수록 및 상기 절단기의 온도가 높을수록 제1(110) 및 제2 수지층(120)에 전달되는 열량은 증가할 것이며, 측면코팅층(140)은 더 두껍게 형성될 것이다. 이러한 측면코팅층(140)은 상기 제1 수지층(110) 두께의 20%~100%일 수 있으며, 바람직하게는 50%일 수 있다.
상기 측면코팅층(140)에 의하여 상기 알루미늄층(130)의 절단면은 밀봉되며, 이에 따라 수분 침투 및 알루미늄의 부식을 방지할 수 있다. 따라서, 별도의 추가 공정 없이도 효과적으로 2차전지 외장재의 외측면을 보호할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르는 2차전지 외장재는, 상기 제2 수지층(220)에 순차적으로 적층된 제3 수지층(230), 알루미늄층(250), 및 제4 수지층(240)을 더 포함할 수 있고, 상기 측면코팅층(260)은 상기 제1(210) 내지 제4 수지층(240) 및 알루미늄층(250)의 외측면에 형성될 수 있다.
상기 제3 수지층(230)은 상기 2차전지 외장재(200)에서의 중앙 쪽에 위치될 수 있으며, 예를 들면, 상기 제3 수지층(230)은 상기 알루미늄층(250)의 층간에 구비될 수 있다.
상기 제3 수지층(230)은 상기 제2 수지층(210)와 함께 2차전지 외장재의 내부 실란트층을 구성할 수 있다. 즉, 상기 제3 수지층(230)은 2차전지 내부의 전해질로부터 알루미늄층을 보호하기 위하여 내전해액성을 갖는 소재로 이루어져 있으며, 또한 외부 충격을 흡수한다. 상기 제3 수지층(230)은, 폴리에테르우레탄계, PP(polypropylene) 및 PE(polyethylene)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 2이상을 포함할 수 있으며, 내전해액성의 관점에서 PP(polypropylene)을 이용할 수 있다.
제3 수지층(230)의 두께는 전지케이스의 수납부 용적과 전극조립체의 크기 등을 고려하여 적절히 결정할 수 있다. 바람직하게는 1 ㎛ ~ 1mm 일 수 있다. 상기 제3 수지층(230)의 두께가 1 ㎛ 미만인 경우에는, 소망하는 충격 흡수 효과를 발휘하기 어렵고, 실링공정시 제3 수지층(230)이 절단 등 파손될 수 있고, 반대로 20 ㎛를 초과하는 경우에는 상대적으로 전지 용량이 감소하게 되는 문제가 있고, 특히 측면코팅층(260)을 균일하게 형성하기 어려워 질 수 있다.
또한, 상기 제2 수지층(220) 및 제3 수지층(230)은 각각 동일하거나, 상이할 수 있으며, 제2 수지층(220) 및 제3 수지층(230)은 동일한 재료로 형성하는 것이 상기 제2 수지층(220) 및 제3 수지층(230) 간의 결합성을 개선시킬 수 있다는 점에서 바람직하다.
상기 제4 수지층(240)은 상기 2차전지 외장재(200)의 가장 바깥쪽에 구비될 수 있으며, 예를 들면, 상기 2차전지 외장재(200)의 최하부에 위치 할 수 있다.
상기 제4 수지층(240)은 공기 중의 수분이 외장재(200) 내부로 침투하는 것을 방지할 뿐만 아니라, 상기 알루미늄층(250)을 부식으로부터 보호하는 기능을 한다. 특히, 상기 제4 수지층(240)은 외부 환경으로부터 우수한 내성을 가져야 하므로, 소정 이상의 인장강도와 내후성을 가지는 고분자 수지를 이용할 수 있다. 구체적으로, 상기 제4 수지층(240)은 PET(polyethylene terephthalate), PBT(polydbuthylene terephthalate), 및 PEN(polydethylene naphthalate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 2 이상을 포함할 수 있으며, 내충격강도, 및 인장강도의 관점에서 PET(polyethylene terephthalate)를 이용할 수 있다.
상기 제4 수지층(240)의 두께는 1 ㎛ 내지 20 ㎛인 것이 바람직하다. 상기 제4 수지층(240)의 두께가 1 ㎛ 미만인 경우에는 상기 제4 수지층(240)의 두께가 너무 얇아 알루미늄층(250)을 보호할 수 없으며, 실링공정시 제4 수지층(240)이 절단 등 파손될 수 있고, 20 ㎛를 초과하는 경우에는 전극리드와의 융착이 어려워질 수 있고, 특히 후술하는 측면코팅층(260)을 균일하게 형성하기 어려워 질 수 있다.
또한, 상기 제1 수지층(210) 및 제4 수지층(240)은 각각 동일하거나, 상이할 수 있다.
상기 측면코팅층(260)은 제1 수지층(210) 내지 제4 수지층(240)의 혼합물로 이루어질 수 있다. 상기 측면코팅층(260)에 의하여 상기 알루미늄층(250)의 절단면은 밀봉되며, 이에 따라 수분 침투 및 알루미늄의 부식을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 측면코팅층(260)의 존재로 인하여 별도의 공정 없이도 효과적으로 2차전지 외장재(200)의 외측면을 보호할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르는 2차전지 외장재(200)에 의하면, 복수개의 알루미늄층(250)을 구비하고, 제1 수지층(210) 내지 제4 수지층(240)으로 형성된 구조로 인하여 2차전지 내부로의 수분 침투 및 내충격성을 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 외장재의 제조방법은 도 3에 도시된 바와 같이, 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다.
즉, 알루미늄층의 상부 및 하부에 각각 제1 수지층(110) 또는 제2 수지층(120)을 형성하는 단계(S100), 다음으로, 제1 수지층(110), 알루미늄층(130), 및 제2 수지층(120)을 가열된 절단기로 절단하는 단계(S110), 마지막으로, 상기 절단기에 접촉되어 용융된 상기 제1(110) 및 제2 수지층(120)의 혼합물을 상기 제1 수지층(110), 알루미늄층(130), 및 제2 수지층(130)의 절단면에 융착시켜서 측면코팅층(140)을 형성하는 단계(S120)를 거칠 수 있다..
알루미늄층(130)의 상부 및 하부에 각각 제1 수지층(110) 또는 제2 수지층(120)을 형성하는 단계(S100)는 알루미늄층(130)의 상부 및 하부에 각각 제1 수지층(110) 또는 제2 수지층(120)이 코팅되어 수지층을 형성하는 단계로서, 수지층을 균일하게 형성할 수 있는 방법이라면 제한되지 않는다. 예를 들어, 수지가 용융된 코팅액을 스프레이 등의 방법을 이용하여 알루미늄층에 균일하게 도포하는 방법 또는 시트 형태의 수지층을 알루미늄층 상에 열융착시키는 방법 등을 고려할 수 있다.
상기 제1 수지층(110) 및 제2 수지층(120)은 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 특히, 상기 제1 수지층(110)은 PET(polyethylene terephthalate)로 형성되고, 상기 제2 수지층(120)은 PP(polypropylene)로 형성되는 것이 바람직하다
한편, 제1 수지층(110), 알루미늄층(130), 및 제2 수지층(120)을 가열된 절단기로 절단하는 단계(S110)에 의하여 상기 제1(110) 및 제2 수지층(120)으로 코팅된 알루미늄층(130)이 가열된 절단기에 의하여 절단된다. 상기 가열된 절단기는 하강하면서 제1 수지층(110), 제2 수지층(120) 및 알루미늄층(130)을 절단하여 상기 외장재의 절단면을 형성한다. 이와 동시에 상기 제1(110) 및 제2 수지층(120)의 일부가 용융되어 적절한 점도를 갖게 된다. 이어, 상기 절단기의 상승 운동에 의하여 용융된 제1(110) 및 제2 수지층(120)이 서로 혼합될 수 있는 것이다.
이 때, 상기 가열된 절단기의 가열온도는 상기 제1(110) 및 제2 수지층(120)이 가열된 절단기에 의하여 용융되어 적절한 점성을 가질 수 있는 온도인 80℃ 내지 300℃가 적당하다. 상기 온도가 80℃ 이하이면, 수지층의 용융이 원할하지 못하거나, 균일한 측면코팅층의 형성이 어려울 수 있다. 한편, 상기 온도가 300℃ 이상이면 수지층이 탄화되어 정상적인 측면코팅층을 형성하기 어렵다. 다만, 상기 제1(110) 및 제2 수지층(120)의 재료적 특성을 고려하여 절단기의 가열온도를 설정할 수 있다.
상기 절단기에 접촉되어 용융된 상기 제1(110) 및 제2 수지층(120)의 혼합물을 상기 제1 수지층(110), 알루미늄층(130), 및 제2 수지층(120)의 절단면에 융착시켜서 측면코팅층(140)을 형성하는 단계(S130)는 상기 절단기의 상하 운동에 의하여 용융 및 혼합된 제1(110) 및 제2 수지층(120)의 혼합물을 소정 온도 이하로 냉각시켜 상기 제1 수지층(110), 알루미늄층(130), 및 제2 수지층(120)의 절단면에 상기 혼합물을 융착시키는 단계일 수 있다. 여기서 상기 소정 온도라 함은 상온일 수 있다.
용융된 상기 제1 수지층(110) 내지 제2 수지층(120) 일부는 상기 절단기의 하강에 따라 하측으로 이동하여 상기 적층된 알루미늄층(130)의 절단면에 측면코팅층(140)을 형성한다.
그 다음으로, 가열된 상기 절단기의 상승에 따라 용융된 상기 제1(110) 수지층 및 제2 수지층(120) 일부는 상측으로 이동하여 상기 측면코팅층(130)이 고른 형상이 되도록 한다.이처럼, 용융된 고분자가 절단면을 상하로 이동하면서 상기 측면코팅층(140)이 형성되고, 상기 측면코팅층(140)이 자연냉각되어 형성되면 상기 알루미늄층(130)의 외측면을 덮게 된다.
더하여, 본 발명의 다른 실시예에 따르는 2차전지 외장재 제조방법은, 도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 제1 수지층(210) 및 제2 수지층(220)이 각각 상부 또는 하부에 형성된 제1 알루미늄층(250)을 제조하는 단계(S200)를 포함할 수 있다.
이어서, 제3 수지층(230) 및 제4 수지층(240)이 각각 상부 또는 하부에 형성된 제2 알루미늄층(250)을 제조하는 단계(S210)를 포함할 수 있다. 그 다음으로, 상기 제1 알루미늄층(250)과 제2 알루미늄층(250)을 서로 적층시키는 단계(S220)를 포함할 수 있다.
이후, 상기 제1 수지층(210) 내지 제4 수지층(240), 제1 알루미늄층(250), 및 제2 알루미늄층(250)을 가열된 절단기로 절단하는 단계(S230)를 포함할 수 있으며, 마지막으로, 상기 절단기에 접촉되어 용융된 상기 제1(210) 내지 제4 수지층(240)의 혼합물로 상기 상기 제1 수지층(210) 내지 제4 수지층(240), 제1 알루미늄층(250), 및 제2 알루미늄층(250)의 절단면에 측면코팅층(260)을 형성하는 단계(S240)를 포함할 수 있다.
제1 수지층(210) 및 제2 수지층(220)이 각각 상부 또는 하부에 형성된 제1 알루미늄층(250)을 제조하는 단계(S200)는 제1 알루미늄층(250)의 상부 및 하부에 각각 제1 수지층(210) 또는 제2 수지층(220)이 코팅되어 수지층을 형성한다. 이때, 제1 수지층(210) 및 제2 수지층(220)은 열가소성 수지를 사용함이 일반적이다. 특히, 상기 제1 수지층(210)은 PET(polyethylene terephthalate)로 형성되고, 상기 제2 수지층(220)은 PP(polypropylene)로 형성되는 것이 바람직하다
제3 수지층(230) 및 제4 수지층(240)이 각각 상부 또는 하부에 형성된 제2 알루미늄층(250)을 제조하는 단계(S210)는 제2 알루미늄층(250)의 상부 및 하부에 각각 제3 수지층(230) 또는 제4 수지층(240)이 코팅되어 수지층을 형성한다. 이때, 제3 수지층(230) 및 제4 수지층(240)은 열가소성 수지를 사용함이 일반적이다. 특히, 상기 제4 수지층(240)은 PET(polyethylene terephthalate)로 형성되고, 상기 제3 수지층(230)은 PP(polypropylene)로 형성되는 것이 바람직하다
상기 제1 알루미늄층과 제2 알루미늄층을 서로 적층시키는 단계(S220)는 도 5a로 나타내듯이 상기 제1 수지층(310), 제1 알루미늄층(350), 제2 수지층(320), 제3수지층(330), 제2 알루미늄층(350), 제4 수지층(340)은 적층되어지며, 제2 수지층(320)과 제3 수지층(330)은 서로 접촉되어진다. 이때, 상기 수지층이 형성된 제1 및 제2 알루미늄층(350)은 서로 간 접촉면을 가열하여 압착하거나 접착제를 사용하는 등의 방법으로 결합하게 된다.
이때, 상기 제2 수지층(320) 및 제3 수지층(330)은 각각 동일하거나, 상이할 수 있으며, 상기 알루미늄층(350) 간의 결합성이 높아질 수 있는 관점에서 제2 수지층(320) 및 제3 수지층(330)은 동일한 재료를 포함하는 것이 바람직하다.
더욱이, 도 5b로 나타내는 바와 같이 상기 제1 및 제2 알루미늄층(350) 간 결합성을 높이기 위하여, 상기 제2 수지층(320) 및 제3 수지층(330)의 재질이 동일한 PP를 포함함으로써, 단일층(360)을 형성하여 서로 접촉 및 결합함이 바람직하다.
한편, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른는 제조방법은 이하의 단계를 포함할 수 있다.
상기 절단기에 접촉되어 용융된 상기 제1(210) 내지 제4 수지층(240)의 혼합물로 상기 제1 수지층(210) 내지 제4 수지층(240), 제1 알루미늄층(250), 및 제2 알루미늄층(250)의 절단면에 측면코팅층(260)을 형성하는 단계(S230) 및 상기 절단기(6)에 접촉된 상기 필름층의 고분자 일부가 상기 알루미늄층(250)의 절단면에 융착되는 단계(S240).
도 6a에 도시한 바와 같이 가열된 절단기(6)는 하강하면서 적층된 제1(410) 내지 제4 수지층(440)과 제1 및 제2 알루미늄층(450)을 절단하여 상기 외장재의 절단면을 형성한다.
이 때, 상기 가열된 절단기(6)의 가열온도는 상기 필름층의 재질인 PET 또는 PP의 재료적 특성을 고려하면 용융되어 적당한 점성을 가지는 온도인 80℃ 내지 300℃가 적당하다. 상기 온도가 80℃ 이하이면, 수지층의 용융이 원할하지 못하여, 측면코팅층을 형성하기 어려우며, 상기 온도가 300℃ 이상이면 수지층이 탄화되어 정상적인 측면코팅층을 형성하기 어렵다. 다만, 상기 필름층의 재료가 달라질 경우 그에 따라 적당한 가열온도를 선택할 수 있다.
상기 절단기(6)는 하강하면서 적층된 상기 알루미늄층(450)을 절단함과 동시에 상기 제1 수지층(410) 내지 제4 수지층(440) 일부를 용융시켜 절단면에 융착되도록 한다.
상기 절단기에 접촉되어 용융된 상기 제1(410) 내지 제4 수지층(440)의 혼합물로 상기 상기 제1 수지층(410) 내지 제4 수지층(440), 제1 알루미늄층(450), 및 제2 알루미늄층(450)의 절단면에 측면코팅층(460)을 형성하는 단계(S240)는 상기 용융된 상기 제1 수지층(410) 내지 제4 수지층(440) 일부가 상기 절단기(6)의 하강에 따라 하측으로 이동하여 상기 적층된 알루미늄층(450)의 절단면에 측면코팅층(460)을 형성한다.
도 6b에 도시한 바와 같이 가열된 상기 절단기(6)의 상승에 따라 용융된 상기 제1 수지층(410) 내지 제4 수지층(440) 일부는 상측으로 이동하여 상기 측면코팅층(460)이 고른 형상이 되도록 한다.
이처럼, 용융된 고분자가 절단면을 상하로 이동하면서 상기 측면코팅층(460)이 형성되고, 상기 측면코팅층(460)이 자연냉각 되어 형성되면 상기 알루미늄층(450)의 외측면을 덮게 된다.
상기의 과정을 통해 제조된 본 발명의 다른 실시예에 따른 2차전지의 외장재의 절단면 부분은 도 2에 도시된 바와 같다.
상기 외장재(200)의 절단면은 상기 제1 수지층(210) 내지 제4 수지층(240) 일부가 융융되어 형성된 측면코팅층(260)이 형성되고, 상기 측면코팅층(260)은 상기 알루미늄층(250)의 절단면이 외부로 노출되는 것을 방지한다.
이하에서 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명이 이들로써 한정되는 것은 아니다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의하여 형성된 2차전지 외장재를 이용하여 2차전지를 파우치한 모식도이다.
도 7에 도시한 바와 같이 본원발명의 일 실시예에 따르는 이차전지(1)는 전극조립체(1), 상기 전극조립체의 상부를 덮을 수 있는 상부 외장재(10)와 상기 전극조립체를 수납할 수 있는 하부 외장재(20)을 포함할 수 있다. 상기 상부 외장재(10) 및 상기 하부 외장재(20)은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지의 외장재로서, 도 1 또는 도 2에 도시한 측면코팅층이 형성된 2차전지의 외장재이다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1: 2차전지
6: 절단기
10: 상부 외장재
20: 하부 외장재
100, 200: 2차전지 외장재
110, 210, 310, 410: 제1 수지층
120, 220, 320, 420: 제2 수지층
130, 250, 350, 450: 알루미늄층
230, 330, 430: 제3 수지층
240, 340, 440: 제4 수지층
140, 260, 460: 측면코팅층
6: 절단기
10: 상부 외장재
20: 하부 외장재
100, 200: 2차전지 외장재
110, 210, 310, 410: 제1 수지층
120, 220, 320, 420: 제2 수지층
130, 250, 350, 450: 알루미늄층
230, 330, 430: 제3 수지층
240, 340, 440: 제4 수지층
140, 260, 460: 측면코팅층
Claims (20)
- 삭제
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- 알루미늄층의 상부 및 하부에 각각 제1 수지층 또는 제2 수지층을 형성하는 단계,
제1 수지층, 알루미늄층, 및 제2 수지층을 가열된 절단기로 절단하는 단계, 및 상기 절단기에 의하여 용융된 상기 제1 및 제2 수지층의 혼합물로 상기 제1 수지층, 알루미늄층, 및 제2 수지층의 절단면에 측면코팅층을 형성하는 단계,
를 포함하는 2차전지 외장재의 제조방법. - 청구항 14에 있어서,
상기 제1 수지층 PET(polyethylene terephthalate)를 포함하고, 상기 제2 수지층은 PP(polypropylene)을 포함하는 2차전지의 외장재의 제조방법. - 청구항 14에 있어서,
상기 제1 및 제2 수지층의 혼합물은 상기 절단기의 상하 운동에 의하여 형성되는 2차전지의 외장재의 제조방법. - 제1 수지층 및 제2 수지층이 각각 상부 또는 하부에 형성된 제1 알루미늄층을 제조하는 단계,
제3 수지층 및 제4 수지층이 각각 상부 또는 하부에 형성된 제2 알루미늄층을 제조하는 단계,
상기 제1 알루미늄층과 상기 제2 알루미늄층을 서로 적층시키는 단계,
상기 제1 수지층 내지 제4 수지층, 제1 알루미늄층, 및 제2 알루미늄층을 가열된 절단기로 절단하는 단계, 및
상기 절단기에 의하여 용융된 상기 제1 내지 제4 수지층의 혼합물로 상기 제1 수지층 내지 제4 수지층, 제1 알루미늄층, 및 제2 알루미늄층의 절단면에 측면코팅층을 형성하는 단계,
를 포함하는 2차전지 외장재의 제조방법. - 청구항 17에 있어서,
상기 제1 알루미늄층과 상기 제2 알루미늄층의 적층은 상기 2 수지층과 상기 제3 수지층을 서로 접촉시켜서 이루어지는 2차전지 외장재의 제조방법. - 청구항 17에 있어서,
상기 제1 수지층 및 제4 수지층은 PET(polyethylene terephthalate)를 포함하고, 상기 제2 수지층 및 제3 수지층은 수지층은 PP(polypropylene)을 포함하는 2차전지의 외장재의 제조방법. - 청구항 14 또는 17에 있어서, 상기 절단기의 가열온도는 80℃ 내지 300℃ 인 것을 특징으로 하는 2차전지의 외장재 제조방법.
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| JP2006210201A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Tdk Corp | 電気化学デバイス及びその製造方法 |
| JP2006286471A (ja) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Nissan Motor Co Ltd | 電池の製造方法及び電池 |
| KR20080005627A (ko) * | 2006-07-10 | 2008-01-15 | 주식회사 엘지화학 | 실링부의 안전성이 향상된 이차전지 |
| KR20120069319A (ko) * | 2010-12-20 | 2012-06-28 | 주식회사 엘지화학 | 수분 차단성이 향상된 이차전지 |
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2013
- 2013-08-07 KR KR1020130093850A patent/KR101501364B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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