KR102547075B1

KR102547075B1 - 내식성이 개선된 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체 및 이를 이용한 파우치형 이차전지

Info

Publication number: KR102547075B1
Application number: KR1020220167676A
Authority: KR
Inventors: 송녹정; 한희식; 노광민; 이지민; 박한철; 김건룡
Original assignee: 율촌화학 주식회사
Priority date: 2022-12-05
Filing date: 2022-12-05
Publication date: 2023-06-23

Abstract

본 발명은 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체에 관한 것으로, 금속층과, 상기 금속층의 하부에 형성된 실란트층 및 상기 금속층의 상부에 형성된 외층을 포함하고, 상기 금속층의 일면 또는 양면에는 표면처리층이 형성되며, 상기 표면처리층은, 산화제가 포함된 표면처리액을 이용한 상기 금속층의 산화 반응에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 내식성이 개선된 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체 및 이를 이용한 파우치형 이차전지를 기술적 요지로 한다. 이에 의해 본 발명은 산화제가 포함된 표면처리액을 이용하여 금속층에 표면처리층을 형성함으로써, 금속층의 내식성 확보를 통해 셀 파우치의 장기 안정성을 확보하고, 기계적 특성도 함께 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

내식성이 개선된 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체 및 이를 이용한 파우치형 이차전지{Laminated structure for cell-type battery pouch with improved corrosion resistance and pouch-type secondary battery using same}

본 발명은 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체에 관한 것으로, 산화제가 포함된 표면처리액을 이용하여 금속층에 표면처리층을 형성함으로써 내식성이 개선된 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체 및 이를 이용한 파우치형 이차전지에 관한 것이다.

최근 들어, 환경오염 등의 문제로 인해 화석연료의 사용을 줄이기 위하여 노력하고 있으며, 특히 자동차의 경우에는 석유를 정제한 화석연료를 사용하지 않고, 친환경 에너지인 전기에너지를 이용하는 전기차가 개발되고 있으며, 이외에도 다양한 분야에서 전기를 이용한 제품들이 개발되고 있다.

이와 같이 전기를 이용한 제품들은 충방전이 가능한 이차전지를 구비하고 있으며, 특히 전기차 등에 적용되는 대용량의 이차전지는 외장재의 종류에 따라 파우치형, 원통형, 각형 등으로 분류할 수 있다.

이러한 이차전지 중에서 파우치형 전지는 전극 조립체(셀)가 금속 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 형태로서, 제조가 쉽고 제조원가가 낮으며 특히 복수의 단위 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 대용량의 전지 팩(배터리 팩)을 제조하기 쉽다는 장점이 있기 때문에, 주로 전기차와 같이 대용량의 이차전지가 필요한 분야에서 활용되고 있다.

특히 리튬이온전지(Lithium ion Battery)는 높은 에너지 밀도와 우수한 출력을 갖는 등의 장점을 바탕으로 다양한 분야에 적용되고 있으며, 이러한 셀 타입의 리튬이차전지의 전극군과 전해액을 감싸는 외장재로서, 금속 박막과 고분자로 이루어지는 파우치는 층간의 접착력, 열융착 강도, 내전해액성, 기밀성, 수분 침투성, 성형성 등의 요구 특성을 만족하여야 한다.

최근 리튬이온전지의 적용 분야가 다양해지면서, 내식성을 향상시키고자 하는 요구가 증가하고 있다. 자동차용 리튬이온전지의 경우 다양한 환경에서 장기간 사용이 되기 때문에 리튬이온전지의 외포장재인 셀 파우치용 적층 필름의 금속층에 대한 내식성 확보가 기본적으로 요구되고 있다.

한국등록특허 10-2345155호(2015.04.03 공개).

본 발명은 상기 필요성에 의해 도출된 것으로서, 산화제가 포함된 표면처리액을 이용하여 금속층에 표면처리층을 형성함으로써, 금속층의 내식성 및 고온신뢰성 개선을 통해 셀 파우치의 장기 안정성을 확보하기 위한 내식성이 개선된 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체 및 이를 이용한 파우치형 이차전지의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 금속층과, 상기 금속층의 하부에 형성된 실란트층 및 상기 금속층의 상부에 형성된 외층을 포함하고, 상기 금속층의 일면 또는 양면에는 표면처리층이 형성되며, 상기 표면처리층은, 산화제가 포함된 표면처리액을 이용한 상기 금속층의 산화 반응에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 내식성이 개선된 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체 및 이를 이용한 파우치형 이차전지를 기술적 요지로 한다.

또한, 상기 표면처리층은, 3가 크로메이트 화합물을 포함하는 표면처리액을 상기 금속층 표면에 코팅하여 형성되는 것이 바람직하며, 상기 표면처리액은, 3가 크로메이트 화합물 1~10중량부, 산화제 1~5중량부 및 인산염 1~10중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 표면처리액은, 상기 표면처리액 100중량부에 대해 산화제 1~5중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 산화제는, 과산화수소, 유기 과산화물, 알칼리 금속 과산화물, 퍼술페이트(Persulfate), 퍼보레이트(Perborate), 니트레이트(Nitrate) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것이 바람직하다.

본 발명은 산화제가 포함된 표면처리액을 이용하여 금속층에 표면처리층을 형성함으로써, 금속층의 내식성, 고온신뢰성 및 기계적 특성 개선을 통해 셀 파우치의 장기 안정성을 확보하고, 기계적 특성도 함께 향상시킬 수 있는 것이다.

도 1 - 본 발명의 일실시예에 따른 내식성이 개선된 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체에 대한 모식도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명에 따른 층이 다른 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"에 형성되는 것은 다른 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층을 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있는 것으로, 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 구성의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내식성이 개선된 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체에 대한 모식도이다

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 내식성이 개선된 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체는, 금속층과, 상기 금속층의 하부에 형성된 실란트층 및 상기 금속층의 상부에 형성된 외층을 포함하고, 상기 금속층의 일면 또는 양면에는 표면처리층이 형성되며, 상기 표면처리층은, 산화제가 포함된 표면처리액을 이용한 상기 금속층의 산화 반응에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명은 산화제가 포함된 표면처리액을 이용하여 금속층에 표면처리층을 형성함으로써, 금속층의 내식성 및 고온신뢰성 개선을 통해 셀 파우치의 장기 안정성을 확보하고, 기계적 특성도 함께 향상시키고자 하는 것이다.

일반적으로, 셀 타입 전지 파우치의 외장재로 사용되는 적층 구조체는 금속층과, 상기 금속층의 하부에 형성된 실란트층 및 상기 금속층의 상부에 형성된 외층을 포함하고 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 금속층(배리어층)(C)은 알루미늄(Al), 철(Fe), 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In) 및 텡스텐(W) 등으로 이루어진 군 중에서 선택되는 하나 이상(단일 금속 또는 단일 금속의 혼합), 또는 이들로부터 선택되는 2 이상의 합금(alloy)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 금속층(C)은 충분한 정도의 가스 배리어성 및 수분 배리어성을 위하여, 예를 들어 약 20㎛ 이상의 두께, 구체적으로 약 20㎛ 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 금속층은 일면 또는 양면에 표면처리층이 형성되며, 상기 표면처리층은 산화제가 포함된 표면처리액을 이용하여 상기 금속층과의 산화 반응에 의해 형성되는 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 표면처리층은, 3가 크로메이트 화합물을 포함하는 표면처리액을 상기 금속층 표면에 코팅하여 형성할 수 있다. 즉, 3가 크로메이트 화합물과 상기 산화제를 포함하는 표면처리액을 상기 금속층 표면에 코팅하여 표면처리층을 형성하는 것으로, 상기 산화제를 표면처리 과정에 추가하여 이용함으로써 산화반응을 안정화시키고, 물성을 향상시키게 된다.

여기에서, 상기 표면처리액은, 3가 크로메이트 화합물 1~10중량부, 산화제 1~5중량부 및 인산염 1~10중량부를 포함하는 것으로, 상기 표면처리액을 상기 금속층 상에 코팅하거나, 상기 금속층을 표면처리액에 침지, 코팅하여 건조함으로써, 상기 금속층 표면에서의 산화반응에 의한 피막을 형성하여, 상기 표면처리층으로 구현되는 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 3가 크로메이트 화합물은, 질산크롬, 황산크롬, 불화크롬 중의 어느 하나를 이용할 수 있다. 이러한 3가 크로메이트 화합물을 이용하여 pH를 조절(pH 1~5, 바람직하게는 pH 2~3)하여 산성 수용액으로 제조하고, 이에 산화제를 추가하고, 상기 표면처리층의 내식성을 더 보완하기 위해 인산염을 추가하여 표면처리액을 제조한다. 필요에 따라 3가 크로메이트 화합물과 산화제에 의한 1차 표면처리층을 형성한 후 인산염을 이용한 2차 표면처리층을 형성할 수도 있다.

상기 인산염을 표면처리액에 첨가함으로써, 수용액의 분산성을 개선시키고, 금속층과의 밀착성 및 내전해액성을 개선시키게 된다. 본 발명의 일실시예에 따른 인산염은 오르토인산, 피로인산 또는 메타인산의 알칼리 금속염이나 암모늄염을 사용할 수 있다.

상기 3가 크로메이트 화합물, 산화제 및 인산염에 대한 상기 함량 범위는, 내식성 및 접착력 측면에서 바람직하며, 이보다 함량이 낮은 경우에는 산화반응이 미흡하여 금속층 표면 처리가 제대로 수행되지 않을 수 있으며, 이보다 높은 경우에는 과하게 표면처리가 수행되어 계면에서의 층간의 접착력이 저하될 수 있다.

즉, 3가 크로메이트 화합물의 함량이 부족한 경우, 상기 표면처리층에 포함된 크롬의 함유량이 불충분하여 충분한 내식성을 발현시키지 못하게 된다. 인산염이 부족한 경우에는 내식성 보완에 미흡하게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 산화제는, 과산화수소, 유기 과산화물, 알칼리 금속 과산화물, 퍼술페이트(Persulfate), 퍼보레이트(Perborate), 니트레이트(Nitrate) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 일실시예는 상기 금속층(C)의 내부식성을 위해, 크롬과 인산 등을 이용하여 상기 금속층의 표면에서의 산화반응을 통해 표면처리층을 형성하는 것으로, 표면처리액에 산화제를 추가함으로써 산화반응을 안정화시키고, 물성을 향상시키게 된다.

본 발명의 일실시예에 따른 실란트층(A)은 실링 수지로서 폴리프로필렌계(polypropylene-based, PP-based) 수지를 포함할 수 있고, 또는 실링 필름으로서 무연신 폴리프로필렌(casting polypropylene, CPP)계 필름을 포함할 수 있다. 폴리프로필렌(PP)계 수지 또는 무연신 폴리프로필렌(CPP)계 필름은 실링성 및 절연성이 양호할 뿐만 아니라, 인장 강도, 강성, 표면 경도 등의 기계적 특성, 내전해액성 등의 내화학성, 및 성형성이 우수하여 본 발명에 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 폴리프로필렌(PP)계 수지는, 예를 들어 호모 폴리프로필렌(homo PP), 폴리프로필렌 공중합체(PP copolymer), 폴리프로필렌 터폴리머(PP terpolymer) 등으로부터 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다. 실란트층(A)은 양호한 열 접착 강도, 즉 실링성을 위해, 약 40㎛ 내지 약 100㎛의 두께를 가질 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 접착층(D)은 외층(E)을 결합시키기 위한 것으로서, 금속층(배리어층)(C) 상에 구비될 수 있다. 접착층(D)은 금속층과 외층(E) 사이에 높은 접착력, 즉 높은 층간 박리강도를 제공할 수 있는, 접착 수지 및 경화제를 포함할 수 있다. 상기 접착 수지는, 예를 들어 폴리에스테르계 또는 폴리우레탄계를 포함할 수 있으며, 상기 경화제는, 예를 들어 이소시아네이트계 또는 에폭시계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 접착층(D)은, 예를 들어 약 2㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 접착층(D)의 두께가 약 2㎛ 미만으로 너무 얇으면 금속층(C) 및 외층(E) 사이에 충분한 접착력을 확보하기 어려울 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 외층(E)은 접착층(D)을 통해 금속층(배리어층(C)) 상에 구비될 수 있으며, 셀 파우치 최외층으로서 외부에 노출될 수 있다. 외층(E)은 배리어층(C)을 보호할 수 있도록 내마모성과 함께 내열성, 내한성, 내핀홀성, 절연성, 내화학성, 성형성 등을 갖는 것이 바람직할 수 있다.

이에 따라, 예시적인 구현예들에 있어서, 외층(E)은 폴리아미드계(polyamide-based) 수지 및/또는 폴리에스테르계(polyester-based) 수지를 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 폴리아미드계 수지는 연신율이 높아 성형이 유리한 나일론(nylon)일 수 있다. 상기 폴리에스테르계 수지는 높은 내화학성, 내핀홀성, 절연성, 기계적 강도 등을 구현할 수 있는 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybuthylene terephthalate, PBT) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET)일 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)에 비해 연신율이 높은 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)일 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시에에 따른 외층(E)은 10㎛ 내지 60㎛의 두께를 가질 수 있다. 외층(E)의 두께가 약 10㎛ 미만으로 너무 얇거나 약 60㎛ 초과로 너무 두꺼우면, 셀 파우치에 성형성 저하, 열접착 강도 저하, 각 층간 박리강도 저하 등의 문제가 발생할 수 있다.

이와 같이 제조된 본 발명에 따른 내식성이 개선된 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체는 리튬이온전지 셀을 내부에 포함할 수 있도록 파우치 형태로 성형되면서, 최종 파우치형 리튬이온전지를 제공하게 된다.

이하에서는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 실험 결과 테이타를 나타내고자 한다.

실시예 1) 표면처리액으로 3가 크로메이트 화합물, 인산염, 산화제를 이용한 경우

- > 질산크롬 5중량부, 산화제(과산화수소) 3중량부, 인산염(메타인산의 알칼리 금속염) 5중량부 혼합, pH 2.5로 암모니아수를 이용하여 조정된 표면처리액으로부터, 상기 금속층의 재료인 알루미늄 상에 상기 표면처리액을 0.1~5㎛ 두께 정도로 직접 코팅하여 120℃ 이상의 온도에서 2분간 표면 건조하여 표면처리층을 형성하였다. 그 위에 접착층을 형성하고, 외층 및 실란트층을 적층하였다.

이를 기반으로 한 실시예 1은 PET(5~25㎛)/NY(15~30㎛)/접착층/표면처리층/AL(40~80㎛)/표면처리층/PP(40~100㎛)의 적층구조체로 형성되었다.

비교예 1) 표면처리액으로 3가 크로메이트 화합물과 산화제를 이용한 경우

- > 표면처리액으로 질산크롬 5중량부, 산화제(과산화수소) 3중량부 혼합, 나머지는 실시예 1과 동일.

비교예 2) 표면처리액으로 3가 크로메이트 화합물과 인산염을 이용한 경우

- > 표면처리액으로 질산크롬 5중량부, 인산염(메타인산의 알칼리 금속염) 5중량부 혼합, 나머지는 실시예 1과 동일.

비교예 3) 표면처리액으로 3가 크로메이트 화합물만 이용한 경우

- > 표면처리액으로 질산크롬 5중량부 이용, 나머지는 실시예 1과 동일.

비교예 4) 표면처리액으로 3가 크로메이트 화합물, 인산염, 산화제를 이용한 경우

- > 표면처리액으로 질산크롬 11중량부, 산화제(과산화수소) 3중량부, 인산염(메타인산의 알칼리 금속염) 5중량부 혼합, 나머지는 실시예 1과 동일.

비교예 5) 표면처리액으로 3가 크로메이트 화합물, 인산염, 산화제를 이용한 경우

- > 표면처리액으로 질산크롬 13중량부, 산화제(과산화수소) 3중량부, 인산염(메타인산의 알칼리 금속염) 5중량부 혼합, 나머지는 실시예 1과 동일.

비교예 6) 표면처리액으로 3가 크로메이트 화합물, 인산염, 산화제를 이용한 경우

- > 표면처리액으로 질산크롬 0.5중량부, 산화제(과산화수소) 3중량부, 인산염(메타인산의 알칼리 금속염) 5중량부 혼합, 나머지는 실시예 1과 동일.

비교예 7) 표면처리액으로 3가 크로메이트 화합물, 인산염, 산화제를 이용한 경우

- > 표면처리액으로 질산크롬 5중량부, 산화제(과산화수소) 3중량부, 인산염(메타인산의 알칼리 금속염) 11중량부 혼합, 나머지는 실시예 1과 동일.

비교예 8) 표면처리액으로 3가 크로메이트 화합물, 인산염, 산화제를 이용한 경우

- > 표면처리액으로 질산크롬 5중량부, 산화제(과산화수소) 3중량부, 인산염(메타인산의 알칼리 금속염) 13중량부 혼합, 나머지는 실시예 1과 동일.

비교예 9) 표면처리액으로 3가 크로메이트 화합물, 인산염, 산화제를 이용한 경우

- > 표면처리액으로 질산크롬 5중량부, 산화제(과산화수소) 3중량부, 인산염(메타인산의 알칼리 금속염) 0.5중량부 혼합, 나머지는 실시예 1과 동일.

비교예 10) 표면처리액으로 3가 크로메이트 화합물, 인산염, 산화제를 이용한 경우

- > 표면처리액으로 질산크롬 5중량부, 산화제(과산화수소) 6중량부, 인산염(메타인산의 알칼리 금속염) 5중량부 혼합, 나머지는 실시예 1과 동일.

비교예 11) 표면처리액으로 3가 크로메이트 화합물, 인산염, 산화제를 이용한 경우

- > 표면처리액으로 질산크롬 5중량부, 산화제(과산화수소) 7중량부, 인산염(메타인산의 알칼리 금속염) 5중량부 혼합, 나머지는 실시예 1과 동일.

비교예 12) 표면처리액으로 3가 크로메이트 화합물, 인산염, 산화제를 이용한 경우

- > 표면처리액으로 질산크롬 5중량부, 산화제(과산화수소) 0.5중량부, 인산염(메타인산의 알칼리 금속염) 5중량부 혼합, 나머지는 실시예 1과 동일.

[ 실험예 1 ]

셀 파우치를 표준전해액에 함침(85℃ 보관) 후 일정 시간 간격으로 금속층//실란트층 박리강도를 측정한다. 측정 시 시료의 폭은 15mm, 속도는 50mm/min, 박리모드는 180° 박리 방법으로 한다. 박리강도가 높을수록 내전해액성이 우수하다고 판단한다.

< 내전해액성 Test 결과 >

실시예 1

비교예 1

비교예 2

비교예 3

비교예 4

비교예 5

비교예 6

비교예 7

비교예 8

비교예 9

비교예 10

비교예 11

비교예12

금속층//
실란트층

박리강도
(N/15mm)

함침 후 24시간

◎
(20~25N)

△
(10~15N)

○
(15~20N)

△
(10~15N)

○
(15~20N)

△
(10~15N)

○
(15~20N)

◎
(20~25N)

○
(15~20N)

함침 후 48시간

◎
(20~25N)

△
(10~15N)

○
(15~20N)

△
(10~15N)

○
(15~20N)

△
(10~15N)

○
(15~20N)

◎
(20~25N)

○
(15~20N)

함침 후 72시간

◎
(20~25N)

△
(10~15N)

○
(15~20N)

△
(10~15N)

○
(15~20N)

△
(10~15N)

○
(15~20N)

△
(10~15N)

◎
(20~25N)

○
(15~20N)

함침 후 96시간

◎
(20~25N)

△
(10~15N)

○
(15~20N)

X
(5~10N)

○
(15~20N)

△
(10~15N)

○
(15~20N)

△
(10~15N)

○
(15~20N)

함침 후 120시간

◎
(20~25N)

△
(10~15N)

○
(15~20N)

X
(5~10N)

○
(15~20N)

△
(10~15N)

X
(5~10N)

△
(10~15N)

X
(5~10N)

○
(15~20N)

함침 후 144시간

◎
(20~25N)

X
(5~10N)

△
(10~15N)

X
(5~10N)

△
(10~15N)

X
(5~10N)

△
(10~15N)

X
(5~10N)

○
(15~20N)

△
(10~15N)

함침 후 168시간

○
(15~20N)

X
(5~10N)

△
(10~15N)

X
(5~10N)

△
(10~15N)

X
(5~10N)

△
(10~15N)

X
(5~10N)

○
(15~20N)

△
(10~15N)

우수(◎), 양호(○), 보통(△), 불만족(X)

[ 실험예 2 ]

고온의 환경에서 셀파우치의 금속층//실란트층 박리강도를 측정한다. 측정 시 시료의 폭은 15mm, 속도는 50mm/min, 박리모드는 180° 박리 방법으로 한다.

< 박리강도 Test 결과 >

실시예 1

비교예 1

비교예 2

비교예 3

비교예 4

비교예 5

비교예 6

비교예 7

비교예 8

비교예 9

비교예 10

비교예 11

비교예 12

금속층//
실런트층

박리강도
(N/15mm)

80℃

◎
≥10N

○
≥8N

△
≥6N

○
≥8N

△
≥6N

○
≥8N

◎
≥10N

○
≥8N

100℃

◎
≥8N

△
≥4N

○
≥6N

△
≥4N

○
≥8N

△
≥4N

○
≥6N

△
≥4N

○
≥6N

120℃

◎
≥6N

X
<2N

△
≥2N

X
≤2N

○
≥8N

△
≥2N

X
<2N

○
≥4N

△
≥2N

X
<2N

○
≥4N

△
≥2N

우수(◎), 양호(○), 보통(△), 불만족(X)

[ 실험예 3 ] 열노출 테스트

전지 셀을 챔버에 넣은 후 전지의 발화 상태를 확인한다.(150℃, 1시간 유지)

		실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3
열노출 테스트	150℃ 1hr	◎	△	○	X

우수(◎), 양호(○), 보통(△), 불만족(X)

우수: 발화 및 외관 변형 없을 것

양호: 발화 없을 것

보통: 발화 후 소화

불만족: 완전 발화

상기 실험예로부터, 본 발명의 실시예 1에 따르면, 내전해액성, 고온 박리강도, 발화 특성을 확인한 결과, 비교예 1 내지 비교예 6에 비해 향상된 내식성, 고온신뢰성 및 기계적 특성 결과를 보임을 확인할 수 있었다.

본 발명의 실시예 1과 비교예 1 내지 비교예 3을 비교한 결과, 내전해액성, 고온 박리강도, 발화 특성에 있어서, 실시예 1 > 비교예 2 > 비교예 1 > 비교예 3의 특성 결과를 보임을 확인할 수 있었다.

또한, 본 발명에 따른 실시예 1과 비교예 4, 비교예 5, 비교예 6을 비교한 결과, 3가 크로메이트의 중량부가 1~10 범위를 넘을 경우 내식성을 발현시키지 못한 결과를 확인할 수 있었다.

또한, 본 발명에 따른 실시예 1과 비교예 7, 비교예 8, 비교예 9를 비교한 결과, 인산염 중량부가 1~10 범위를 넘을 경우, 내식성 보완 및 박리강도에 미흡한 결과를 확인할 수 있었다.

또한, 본 발명에 따른 실시예 1과 비교예 10, 비교예 11, 비교예 12를 비교한 결과, 산화제 중량부가 1~5 범위를 넘을 경우, 함침시간이 길수록 내전해액성이 차이가 나며, 온도가 높을수록 박리강도도 저하되는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 산화제 중량부가 1~5 범위를 초과할 경우, 산화 반응 안정효과가 떨어지는 결과를 확인할 수 있었다.

이에 의해 본 발명은 산화제가 포함된 표면처리액을 이용하여 금속층에 표면처리층을 형성함으로써, 금속층의 내식성 및 고온신뢰성 개선을 통해 셀 파우치의 장기 안정성을 확보하고, 기계적 특성도 함께 향상시킬 수 있게 된다.

Claims

금속층;
상기 금속층의 하부에 형성된 실란트층; 및
상기 금속층의 상부에 형성된 외층;을 포함하고,
상기 금속층의 일면 또는 양면에는 표면처리층이 형성되며,
상기 표면처리층은,
3가 크로메이트 화합물을 포함하는 표면처리액을 상기 금속층 표면에 코팅하여 상기 금속층의 산화 반응에 의해 형성되고,
상기 표면처리액은,
3가 크로메이트 화합물 1~10중량부, 산화제 1~5중량부 및 인산염 1~10중량부를 포함하고,
상기 산화제는,
과산화수소, 유기 과산화물, 알칼리 금속 과산화물, 퍼술페이트(Persulfate), 퍼보레이트(Perborate), 니트레이트(Nitrate) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이고,
상기 인산염은,
오르토인산, 피로인산 또는 메타인산의 알칼리 금속염이나 암모늄염인 것을 특징으로 하는 내식성이 개선된 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체.
삭제
삭제
제 1항에 있어서, 상기 표면처리액은,
3가 크로메이트 화합물 4~6중량부, 산화제 2~3중량부 및 인산염 4~6중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내식성이 개선된 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체.
제 1항에 있어서, 상기 표면처리액은,
산화제 1~5중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내식성이 개선된 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체.
삭제
제 1항 및 제 4항 및 제 5항 중의 어느 한 항의 적층 구조체를 이용한 파우치형 이차전지.