KR102338521B1 - 내불산성이 향상된 이차전지용 셀 파우치 및 그 제조 방법 - Google Patents

내불산성이 향상된 이차전지용 셀 파우치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

2층 이상의 다층 실란트 층을 가지는 셀 파우치로서, 나노 크기의 탄산 칼슘을 실란트 층에 포함하되, 전해액과 접촉하는 최 내층인 실란트층에는 탄산 칼슘이 포함되지 않는 것이고, 상기 최 내층에 인접한 실란트층에는 탄산 칼슘이 포함되는 셀 파우치 및 그 제조 방법이 개시된다. 해당 셀 파우치는, 셀 파우치에 요구되는 강도, 내구성, 수증기 및 기타 가스 배리어성, 열접착성, 전극 단자와의 열접착성 등이 우수하면서도 내불산성이 향상될 수 있다. 이에 따라 불산가스로 인한 금속과 실란트층간의 접착력 저하현상을 개선할 수 있다.

Description

내불산성이 향상된 이차전지용 셀 파우치 및 그 제조 방법{Cell pouch for rechargeable battery having improved hydrofluoric acid resistance and method for preparing the same}
본 명세서는 내불산성을 향상시킨 이차전지용 셀 파우치 및 그 제조 방법에 대한 것으로서, 더 상세하게는, 셀 파우치의 배리어층의 내층인 실란트(Sealant) 층을 다층으로 적용하고, 해당 실란트층에 적용되는 고분자 소재에 무기계 첨가제를 적용한 셀 파우치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
리튬이차전지(LIB)는 높은 에너지밀도와 우수한 출력을 갖는 등 다양한 장점을 바탕으로 소형 및 중대형 등 많은 어플리케이션에 적용되고 있다.
그러나 수분에 민감한 전해액이 사용되기 때문에 제조 공정 시 엄격한 수분관리가 필요하다. 참고로, 이차전지 내부에 수분이 침투할 경우 전해액에 포함된 불소(F)성분과 수분(H2O)이 반응하여 불산(HF)이 생성된다.
불산(HF)은 끓는점이 19.5oC로 액체로 존재하거나 가스로 존재할 수 있는데, 침투성이 매우 높은 유독성 물질이다. 배터리 내부에서 발생시에는 전지 내부 압력을 높일 수 있다. 또한 배터리 내부에서 매우 미량의 불산이 생성되더라도 배리어층의 금속과 실란트층 사이 접착층에 영향을 주어 계면의 박리현상을 야기할 수 있다.
한편, 폴리프로필렌(PP)은 기계적 특성과 화학적 안정성이 모두 우수한 소재로서, 열접착성 및 내열성 또한 우수하여 이차전지용 셀파우치 내층인 실란트층 소재로 널리 이용되고 있다. 이러한 폴리프로필렌은 불산에 대해 비교적 안정적이지만, 투기성이 취약하여 불산 가스 발생시 배리어층의 성분인 금속과의 접착층을 보호하기 어렵고, 이에 따라 접착력이 저하되는 현상이 발생할 수 있다.
이차전지 제조 사에서는 수분이 전지 내에 침투되었을 경우를 대비하여 내불산성 평가를 진행하고 있다. 즉, 이차전지 내불산성을 평가하기 위해서 수분을 임의로 침투시킨 후 셀 파우치의 안정성을 평가하고 있는바, 내불산성이 향상된 셀 파우치가 요구된다.
일본특허 제5463902호 공보
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 일 측면에서, 셀파우치의 내층 소재를 개선함으로써 전해액과 수분의 반응으로 발생될 수 있는 불산(HF)에 대한 내성 즉 내불산성을 향상시킨 이차전지용 셀 파우치 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 다른 측면에서, 전술한 바와 같이 내불산성이 향상되면서도 셀 파우치에 요구되는 강도, 내구성, 수증기 및 기타 가스 배리어성, 열접착성, 전극 단자와의 열접착성 등도 우수한 셀 파우치 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 2층 이상의 실란트 층을 가지는 셀 파우치로서, 1000nm 미만의 나노 크기의 탄산 칼슘을 실란트 층에 포함하되, 전해액과 접촉하는 최 내층인 실란트층에는 탄산 칼슘이 포함되지 않는 것이고, 상기 최 내층에 인접한 실란트층에 탄산 칼슘이 포함되는 것을 특징으로 하는 셀 파우치를 제공한다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는 또한, 셀 파우치 제조 방법으로서, 2층 이상의 실란트 층을 가지는 셀 파우치 제조 시 나노 크기의 탄산 칼슘을 하나 이상의 실란트 층에 포함하되, 전해액과 접촉하는 최 내층에는 탄산 칼슘이 포함되지 않도록 하고, 상기 최 내층에 인접한 실란트층에는 탄산 칼슘이 포함되도록 하는 단계;를 포함하는 셀 파우치 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는 또한, 셀 파우치의 내불산성 향상 방법으로서, 2층 이상의 실란트 층을 가지는 셀 파우치 제조 시 나노 크기의 탄산 칼슘을 하나 이상의 실란트 층에 포함하되, 전해액과 접촉하는 최 내층에는 탄산 칼슘이 포함되지 않도록 하고, 상기 최 내층에 인접한 실란트층에는 탄산 칼슘이 포함되도록 하는 단계;를 포함하는 셀파우치의 내불산성 향상 방법을 제공한다.
본 발명의 예시적인 구현예들에 따른 셀 파우치는, 셀 파우치에 요구되는 강도, 내구성, 수증기 및 기타 가스 배리어성, 열접착성, 전극 단자와의 열접착성 등이 우수하면서도 내불산성이 향상될 수 있다. 이에 따라 불산가스로 인한 금속과 실란트층간의 접착력 저하현상을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 셀 파우치의 층 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 셀 파우치의 내층 구성을 나타내는 개략도이다.
본 명세서에서 나노 크기는 1000nm 미만을 의미한다.
본 명세서에서 n-CaCO3은 나노 크기의 탄산칼슘 첨가제를 의미한다. 예컨대, 예컨대 900nm 이하 등의 탄산칼슘 첨가제를 의미할 수 있다.
본 명세서에서 m-CaCO3은 1㎛ 이상의 탄산칼슘 첨가제를 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 구현예들을 상세히 설명한다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 이차전지용 셀파우치에 있어서, 셀 파우치의 실란트 층을 2층 이상의 다층으로 구성하고, 나노 크기의 탄산 칼슘을 실란트 층에 포함하도록 하되, 전해액과 접촉하는 최 내층 즉, 다층 실란트 층 중 최 내층에는 탄산 칼슘이 포함되지 않도록 하면서 상기 최 내층에 인접한 실란트층에 탄산 칼슘이 포함되도록 한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 셀 파우치의 층 구성을 나타내는 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 셀 파우치는 외층, 배리어층, 내층의 실란트층으로 구성되어 있다. 통상 외층 또는 최외층은 나일론이나 나일론과 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)의 혼합 소재, OPP (연신 폴리프로필렌), 폴리에틸렌 등으로 구성되고 있다. 이러한 외층 또는 최외층의 요구 특성으로서는 내열성, 내핀홀성, 내화학성, 성형성 및 절연성 등이 요구된다.
배리어층은 수증기나 기타 기체에 대한 배리어성과 함께 성형성이 요구된다. 이러한 측면에서 배리어층에는 성형 가능한 금속 예컨대 알루미늄(Al), 철(Fe), 구리(Cu), 니켈(Ni) 등이 사용되며, 현재 알루미늄이 가장 많이 사용되고 있다.
내층의 실란트층은 열접착성, 성형성과 함께 전해액과 접촉하는 층이라는 점에서 내전해액성, 절연저항성 등이 요구된다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는 실란트층이 하나 이상의 층 바람직하게는 2층 이상의 다층 구조로 형성되도록 한다.
도 2는 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 셀 파우치의 내층 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 3층 구조의 실란트 층을 예시하는 것으로서, 배리어층(금속층)과 접촉하는 실란트 A 층, 중간층인 실란트 B 층, 전해액과 직접 접촉하는 실란트 C 층을 예시한다. 실란트 A 층은 배리어층인 금속과의 접착성과 함께 내전해액성, 내불산성, 절연성이 요구된다. 실란트 B층도 내열성, 열접착성과 함께 내전해액성, 내불산성, 절연성이 요구된다. 실란트 C 층은 슬립(slip) 성, 협착물 접착성과 함께, 열접착성, 내전해액성, 절연성이 요구된다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는 상기와 같은 2층 이상의 다층 실란트 층에 있어서, 나노 크기의 탄산 칼슘을 포함하도록 하며, 전해액과 접촉하는 최 내층 즉, 다층 실란트 층 중 최 내층(도 2의 경우에는 실란트 C 층)에는 탄산 칼슘이 포함되지 않도록 한다. 그 이유는 나노 크기의 CaCO3가 전해액에 직접 노출될 경우 폴리프로필렌 등으로 이루어진 실란트층으로부터 전해액으로 용출될 수 있기 때문에 직접 접촉층에는 적용하지 않도록 한다. 또한, 상기 최 내층에 인접한 실란트층에 탄산 칼슘이 포함되도록 한다.
이에 따라, 셀 파우치의 강도, 내구성 및 수증기 및 기타 가스 배리어성, 열접착성, 전극단자와의 열접착성등이 우수함과 동시에, 전해액과 수분의 반응으로 발생될 수 있는 불산(HF)에 대한 내성 즉, 내불산성이 향상될 수 있다.
상술하면, 불산은 다음 화학식과 같이 칼슘과 같은 무기물로 제거할 수 있다.
[화학식 1]
Ca2 + HF -> CaF2 + H2
[화학식 2]
Ca2 + + 2F- -> CaF2
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 이러한 칼슘계 첨가제 중 특히 나노 크기의 탄산칼슘(CaCO3)을 사용한다. 일반적으로 사용되는 탄산칼슘은 마이크로 사이즈 즉, 1㎛ 이상, 예컨대 1~50㎛ 크기의 m-CaCO3를 사용하는데, 이러한 m-CaCO3는 셀파우치 내층의 주요 성분인 폴리프로필렌과의 계면접착력이 좋지 않다.
반면, 1000nm 미만의 나노 크기의 n-CaCO3는 같은 양의 m-CaCO3에 비해 표면적이 넓으며 폴리프로필렌에 적정량이 분산됨으로써 내열성을 높여줄 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 나노 크기의 n-CaCO3는 1000nm 미만, 예컨대 950nm 이하 또는 900nm 이하 등일 수 있으며, 비제한적인 예시로서 200nm~900nm일 수 있다. 예컨대 n-CaCO3는 900nm 이하, 800nm 이하, 700nm 이하, 600nm 이하, 500nm 이하, 400nm 이하, 300nm 이하일 수 있고, 200 nm 이상, 300nm 이상, 400nm 이상, 500nm 이상, 600nm 이상, 700 nm 이상, 800nm 이상일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 다만, 200nm 미만인 경우는 분산성이 좋지 않아 가공이 어려우며 물성이 균일하지 못할 가능성이 높다.
참고로, 탄산 칼슘의 사이즈는 예컨대 셀파우치 제품 적용 전 탄산 칼슘의 SEM 사진으로부터 측정할 수 있으며, SEM 사진에서 얻어진 탄산 칼슘 입자의 사이즈의 평균적인 값일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 나노 크기의 n-CaCO3는 일정 함량이 되도록 조절하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, n-CaCO3는 실란트 B 층에 해당 층 조성물 중 2중량% 초과 15중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다. 15 중량%를 초과할 경우에는 각 실란트 층의 기계적 특성은 향상되지만, 열접착성과 내전해액성 및 금속접착성이 지나치게 저하될 수 있다. 반면 2중량% 이하인 경우에는 불산에 대한 내성이 나타나지 않을 수 있다. 예시로서, n-CaCO3는 해당 실란트 층 조성물 중 15중량% 이하, 14중량% 이하, 13중량% 이하, 12중량% 이하, 11중량% 이하, 10중량% 이하, 9중량% 이하, 8중량% 이하, 7 중량% 이하, 6중량% 이하, 5중량% 이하, 4중량% 이하, 3중량% 이하로 사용될 수 있고, 또는 2중량% 이상, 3중량% 이상, 4중량% 이상, 5중량% 이상, 6중량% 이상, 7중량% 이상, 8중량% 이상, 9중량% 이상, 10중량% 이상, 11중량% 이상, 12중량% 이상, 13중량% 이상, 14중량% 이상으로 사용될 수 있다.
바람직하게는, n-CaCO3는 5중량% 이상 10중량%, 더 바람직하게는 5중량% 이상 10중량% 미만 또는 5중량% 내지 9중량%로 사용되는 것일 수 있다.
이와 같이 이차전지용 셀파우치 내층인 실란트층 필름을 다층으로 설계하되, 전해액에 직접 접촉층이 아닌 중간층에 n-CaCO3 함량을 조절하여 내불산성을 안정적으로 구현할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 예시적인 일 구현예에서, 직접 접촉층인 실란트 C층은 전체 실란트 층의 약 10~20%에 해당하는 두께를 갖는 것이 바람직하며, 최소 3~10㎛ 정도의 두께인 것이 적합하다. 너무 얇으면 실란트층 협착물 간의 접착성과 내전해액성이 떨어지고, 너무 두꺼우면 열접착성이 떨어질 수 있다.
또한 직접 접촉층인 실란트 C층에는 슬립(slip)성이 요구되므로, 안티블록킹(Anti-Blocking)제, 슬립(Slip)제(예컨대 아미드 계열) 등의 첨가제를 하나 이상 포함하는 것이 바람직하다. 안티블로킹제로는 제올라이트, 실리콘입자 등과 같은 무기물 입자를 첨가하며, 안티블록킹제를 함유함으로써 필름 표면에 돌출이 되도록 한다. 한편, 슬립제는 Erucamide, Behen-amide, Oleamide, 실리콘 Oil 등을 사용하며, 슬립제를 함유함으로써 필름 표면이 미끄럽도록 해줄 수 있다.
또한, 상기 첨가제는 해당 직접 접촉층인 실란트 C 층 조성물 중 1~10중량%의 함량을 갖도록 하는 것이 좋다. 1% 미만 함량은 물성구현이 어려우며 10%이상의 함량은 열접착성 및 맞닿는 필름 반대면에 전사되어 기재와의 접착력에도 악영향을 줄 수 있다.
다만, 앞서 언급한 바와 같이, 전해액과 직접 접촉하기 때문에 탄산칼슘 첨가제 등과 같이 전해액으로 인해 용출될 수 있는 첨가제는 포함시키지 않도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 중간층인 실란트 B층은 전체 실란트 층의 50~80%에 해당하는 두께를 갖는 것이 좋으며, 최소 10~40㎛ 이상인 것이 적합하다. 실란트층에서 요구되는 대부분의 특성이 이 중간층으로부터 구현될 수 있으므로 실란트 A, C층보다 두꺼워야 한다.
또한, 중간층은 직접 접촉층이나 금속 접촉층에 비해 상대적으로 두껍기 때문에 n-CaCO3첨가제의 첨가량 조절이 용이하다는 장점이 있다. 이러한 중간층에서는 내열성을 위하여 중간층 원료의 용융점(Tm)이 150℃ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 배리어층 접촉층인 실란트 A층은 금속접착력 및 내전해액성을 위해 전체 실란트 층의 10~20%에 해당하는 두께를 갖는 것이 좋다.
한편, 본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 전술한 셀 파우치로 외장된 이차 전지를 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 이차 전지는 리튬 이차전지일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 이차 전지는 소형 또는 중대형 이차전지일 수 있고, 상기 중대형 이차전지는 예컨대 전기자동차 또는 에너지 저장 장치 용일 수 있다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는 또한, 셀 파우치 제조 방법으로서, 2층 이상의 실란트 층을 가지는 셀 파우치 제조 시 나노 크기의 탄산 칼슘을 하나 이상의 실란트 층에 포함하되, 전해액과 접촉하는 최 내층에는 탄산 칼슘이 포함되지 않도록 하고, 상기 최 내층에 인접한 실란트층에는 탄산 칼슘이 포함되도록 하는 단계;를 포함하는 셀 파우치 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는 또한, 셀 파우치의 내불산성 향상 방법으로서, 2층 이상의 실란트 층을 가지는 셀 파우치 제조 시 나노 크기의 탄산 칼슘을 하나 이상의 실란트 층에 포함하되, 전해액과 접촉하는 최 내층에는 탄산 칼슘이 포함되지 않도록 하고, 상기 최 내층에 인접한 실란트층에는 탄산 칼슘이 포함되도록 하는 단계;를 포함하는 셀파우치의 내불산성 향상 방법을 제공한다.
이하의 실시예를 통하여 본 발명의 예시적인 구현예들을 더욱 상세하게 설명된다. 본 명세서에 개시된 실시예들은 단지 설명을 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
[실시예 및 비교예]
실시예 및 비교예에서 공통되는 최외층은 공지의 나일론 층을 사용하고, 배리어층은 공지의 AL Foil을 사용하였다. 또한, 실란트 A, B, C 층에서 탄산칼슘 외에는 폴리프로필렌 수지를 사용하였다. 각 재료를 혼합한 뒤 용융시킨 후 T-die 압출을 통해 필름을 제조하였다.
실시예들 및 비교예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 3층으로 실란트 층을 구성하였다. 이하 각 실시예 및 비교예의 층 구성을 기재하였다.
비교예 1: n- CaCO 3 첨가 없음
비교예 1에서는 전체 실란트 층 총 두께를 50㎛로 구성하고, 실란트 A층 및 C층을 4~5㎛로 구성하고, 실란트 B층은 35~40㎛로 설계하였다. n-CaCO3 은 첨가하지 않았다.
비교예 2 : 실란트 C층에 n- CaCO 3 10중량% 첨가
비교예 2에서는 전체 실란트 층 총 두께를 50㎛로 구성하고, 실란트 A층 및 C층을 4~5㎛로 구성하고, 실란트 B층은 35~40㎛로 설계하였으며, 실란트 C층에 n-CaCO3 (200~900nm; 이하 동일)을 실란트 C층 전체 조성물 중 10중량%로 첨가하였다.
비교예 3 : 실란트 A층에만 n- CaCO 3 10중량% 첨가
비교예 3에서는 전체 실란트 층 총 두께를 50㎛로 구성하고, 실란트 A층 및 C층을 4~5㎛로 구성하고, 실란트 B층은 35~40㎛로 설계하였으며, 실란트 A층에만 n-CaCO3을 실란트 A층 전체 조성물 중 10중량%로 첨가하였다.
비교예 4 : 실란트 B층에 n- CaCO 3 2중량% 첨가
비교예 4에서는 전체 실란트 층 총 두께를 50㎛로 구성하고, 실란트 A층 및 C층을 4~5㎛로 구성하고, 실란트 B층은 35~40㎛로 설계하였으며, 실란트 B층에 n-CaCO3을 실란트 B층 전체 조성물 중 2중량%로 첨가하였다.
실시예 1 : 실란트 B층에 n- CaCO 3 5중량% 첨가
실시예 1에서는 전체 실란트 층 총 두께를 50㎛로 구성하고, 실란트 A층 및 C층을 4~5㎛로 구성하고, 실란트 B층은 35~40㎛로 설계하였으며, 실란트 B층에 n-CaCO3을 실란트 B층 전체 조성물 중 5중량%로 첨가하였다.
실시예 2 : 실란트 B층에 n- CaCO 3 10중량% 첨가
실시예 2에서는 전체 실란트 층 총 두께를 50㎛로 구성하고, 실란트 A층 및 C층을 4~5㎛로 구성하고, 실란트 B층은 35~40㎛로 설계하였으며, 실란트 B층에 n-CaCO3을 실란트 B층 전체 조성물 중 10중량%로 첨가하였다.
실시예 3 : 실란트 B층에 n- CaCO 3 15중량% 첨가
실시예 3에서는 전체 실란트 층 총 두께를 50㎛로 구성하고, 실란트 A층 및 C층을 4~5㎛로 구성하고, 실란트 B층은 35~40㎛로 설계하였으며, 실란트 B층에 n-CaCO3을 실란트 B층 전체 조성물 중 15중량%로 첨가하였다.
실시예 4 : 실란트 B층에 n- CaCO 3 20중량% 첨가
실시예 4에서는 전체 실란트 층 총 두께를 50㎛로 구성하고, 실란트 A층 및 C층을 4~5㎛로 구성하고, 실란트 B층은 35~40㎛로 설계하였으며, 실란트 B층에 n-CaCO3을 실란트 B층 전체 조성물 중 20중량%로 첨가하였다.
실시예 5 : 실란트 B층에 m- CaCO 3 20중량% 첨가
실시예 5에서는 전체 실란트 층 총 두께를 50㎛로 구성하고, 실란트 A층 및 C층을 4~5㎛로 구성하고, 실란트 B층은 35~40㎛로 설계하였으며, 실란트 B층에 m-CaCO3 (2~5㎛)을 실란트 B층 전체 조성물 중 20중량%로 첨가하였다.
[평가]
이상과 같이 각 실란트층을 구성하여 셀 파우치를 제조한 후 내불산성 등의 비교 평가를 실시하였다. 구체적으로 초기 박리 강도 평가, 내불산 강도 평가 및 열접착 강도 평가는 다음과 같이 하였다.
초기박리강도 평가
(1) 셀파우치를 가로1.5cm, 세로 15cm로 잘라 시편을 준비하였다.
(2) 금속층과 실란트층을 박리하여 박리강도를 측정하였다.
내불산성 평가
(1) 셀파우치를 가로10cm, 세로20cm 로 자른 후 양쪽 2면을 열접착하였다.
(2) 2면이 접착된 셀파우치 내부에 전해액과 물(전해액+물 중 물이 10,000ppm으로 포함됨)을 넣고 열접착하여 팩을 제조하였다.
(3) 고온조건(85℃)에서 24시간 보관하였다.
(4) 팩 내부 전해액을 폐기하고 전술한 초기박리강도 평가와 같이 시료를 준비하였다(가로1.5cm, 세로 15cm).
(5) 금속층과 실란트층 간의 박리강도를 측정하였다.
열접착성 평가
(1) 셀파우치를 가로 4.5cm, 세로 15cm로 잘라 시료를 준비하였다.
(2) 시편을 세로방향으로 접어 실란트층끼리 맞닿게 하였다.
(3) 180℃로 열접착 후 가로 15cm 로 시편을 준비하였다.
(4) 열접착된 면의 접착강도를 측정하였다.
이하에서 평가 결과를 표 1 및 2에 표시하였다.
시험항목 비교예 1 비교예2 비교예3 비교예4
초기박리강도(N/15mm) 14 14 8 13
내불산강도(N/15mm) 5 4 1 5
열접착강도(N/15mm) 120 50 65 120
시험항목 실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
초기박리강도
(N/15mm)		 14 13 14 14 14
내불산강도(N/15mm) 11 10 11 11 8
열접착강도(N/15mm) 120 110 100 80 70
위 표로부터 알 수 있듯이, 비교예 2와 같이 C층에 n-CaCO3를 첨가한 경우 내불산 강도는 비교예 1과 유사하나 열접착성이 현저히 떨어졌다. 비교예 3에서는 기재와의 접착력(초기박리강도)이 감소하게 되고, 이에 따라 내불산 강도와 열접착강도도 모두 감소하게 되었다.
비교예 4는 B층에 첨가한 n-CaCO3의 양이 너무 작아 효능이 나타나지 않아 비교예 1과 유사한 결과가 나왔다.
실시예 1에서는 비교예 4보다 많은 양의 n-CaCO3를 첨가하였으며, 이러한 효과로 내불산강도가 향상되는 결과를 얻게 되었다.
실시예 2~4는 실시예 1보다 더 많은 양의 n-CaCO3를 첨가하였으며, 초기박리강도 및 내불산강도가 향상되는 효과를 확인했다. 그러나 n-CaCO3첨가량이 증가함에 따라 열접착강도가 점차 감소했다.
실시예 5는 m-CaCO3을 실시예 4와 동일한 함량으로 첨가하였으나, 열접착강도의 감소효과가 발생했으며, 내불산강도는 비교적 크게 향상되지 않음을 확인하였다.
결론적으로 실시예 1 및 실시예 2가 가장 좋은 물성을 나타내고 있음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 비제한적이고 예시적인 구현예들을 설명하였으나, 본 발명의 기술 사상은 첨부 도면이나 상기 설명 내용에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함이 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하며, 또한, 이러한 형태의 변형은 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (17)

  1. 2층 이상의 실란트 층을 가지는 셀 파우치로서,
    1000nm 미만의 나노 크기의 탄산 칼슘을 실란트 층에 포함하되,
    전해액과 접촉하는 최 내층인 실란트층에는 탄산 칼슘이 포함되지 않는 것이고, 상기 최 내층에 인접한 실란트층에 탄산 칼슘이 포함되는 것이며,
    상기 최내층에 인접한 실란트 층 조성물 총 100 중량에 대하여 탄산 칼슘이 2 중량% 초과 15 중량% 이하로 포함되는 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노 크기의 탄산 칼슘은 200~900nm인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 2층 이상의 실란트 층은 배리어 층과 접촉하는 실란트 A층, 중간층인 실란트 B층 및 전해액과 직접 접촉하는 실란트 C층을 포함하는 것이고,
    상기 탄산 칼슘은 실란트 B 층에 포함되는 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 탄산 칼슘은 실란트 B층에 포함되는 것이되,
    실란트 B 층 조성물 총 100 중량에 대하여 탄산 칼슘이 2 중량% 초과 15 중량% 이하로 포함되는 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    실란트 B 층 조성물 총 100 중량에 대하여 탄산 칼슘이 5 중량% 내지 10중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    실란트 B 층 조성물 총 100 중량에 대하여 탄산 칼슘이 5 중량% 내지 9중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 실란트 A층 및 C층은 전체 실란트 층의 10~20%에 해당하는 두께를 갖는 것이고,
    상기 실란트 B층은 전체 실란트 층의 50~80%에 해당하는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 실란트 C층에는 안티블록킹(Anti-Blocking)제 및 슬립(Slip)제 중 하나 이상의 첨가제가 포함되는 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 실란트 B층에 포함되는 수지는 용융점(Tm)이 150℃ 이상인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 실란트 층에는 폴리프로필렌 수지가 포함되는 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  12. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 셀 파우치로 외장된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 이차 전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 이차 전지는 전기 자동차 또는 에너지 저장 장치 용인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  15. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 셀 파우치 제조 방법으로서,
    2층 이상의 실란트 층을 가지는 셀 파우치 제조 시 나노 크기의 탄산 칼슘을 하나 이상의 실란트 층에 포함하되,
    전해액과 접촉하는 최 내층에는 탄산 칼슘이 포함되지 않도록 하고, 상기 최 내층에 인접한 실란트층에는 탄산 칼슘이 포함되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 파우치 제조 방법.
  16. 셀 파우치의 내불산성 향상 방법으로서,
    2층 이상의 실란트 층을 가지는 셀 파우치 제조 시 나노 크기의 탄산 칼슘을 하나 이상의 실란트 층에 포함하되,
    전해액과 접촉하는 최 내층에는 탄산 칼슘이 포함되지 않도록 하고, 상기 최 내층에 인접한 실란트층에는 탄산 칼슘이 포함되도록 하는 단계;를 포함하고,
    상기 최내층에 인접한 실란트 층 조성물 총 100 중량에 대하여 탄산 칼슘을 2 중량% 초과 15 중량% 이하로 포함하는 것을 특징으로 하는 셀파우치의 내불산성 향상 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 방법은 셀 파우치의 내불산성 향상 방법으로서, 탄산칼슘을 실란트층에 포함하지 않은 경우와 대비하여, 내불산성은 향상시키면서 초기 박리 강도 및 열접착 강도는 저하시키지 않도록 탄산칼슘을 첨가하는 것을 특징으로 하는 셀파우치의 내불산성 향상 방법.
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