KR102558761B1 - 자동차 배터리용 다층 시트 - Google Patents

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이경한
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한국자동차연구원
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Abstract

실리콘계 수지 함유 시트; 상기 실리콘계 수지 함유 시트의 하부면에 적층된 아크릴계 수지 함유 시트; 및 상기 실리콘계 수지 함유 시트 및 상기 아크릴계 수지 함유 시트를 접착시키는 접착층을 구비하고, 상기 아크릴계 수지 함유 시트는 200℃보다 낮은 융점을 갖는 것인, 자동차 배터리용 다층 시트가 개시된다.

Description

자동차 배터리용 다층 시트{MULTI LAYER SHEET FOR AUTOMOBILE BATTERY}
본 발명은 자동차 배터리용 다층 시트에 관한 것이다.
최근 환경에 대한 관심이 높아지면서 자동차에서도 휘발유 또는 경유 대신에 배터리를 사용한 전기 자동차에 대한 사용이 증가하고 있다. 그런데, 자동차 내에서 사용되는 배터리의 경우 셀 내부 문제, 셀간 편차, 제어 오류, 자동차 사고 등 다양한 이유로 화재가 발생할 확률이 있다. 배터리에서 화재가 발생하는 경우 자동차 화재는 물론 자동차를 타고 있는 탑승자의 목숨에 위협이 될 수 있다.
이에 자동차 배터리에 화재 발생을 방지하며 화재가 발생하였더라도 화재가 확산되는 것을 억제하기 위한 화재 방지 다층 시트가 자동차 배터리에 적용되고 있다. 그런데, 난연성이 우수한 실리콘계 화재 방지용 시트를 적용할 경우 배터리에서 주요한 요소인 방열 특성을 저해한다는 특성이 있었다.
본 발명의 배경기술은 한국공개특허 10-2020-0100639호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 자동차 배터리 셀에 적용되었을 때 화재 억제 및 열 관리 효과가 모두 우수한 자동차 배터리용 다층 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 자동차 배터리 셀에 적용되었을 때 배터리 셀 표면에서 발생하는 열을 방출하여 전체적인 온도 제어를 용이하게 하고, 배터리 셀에서 화재 및 폭발이 발생하였을 때 벤팅구를 통해 배출되는 화염 가스를 차단하여 주변 배터리 셀에 대한 직접적인 가열을 억제하고 차단하여 화재를 최소화하는 자동차 배터리용 다층 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점은 자동차 배터리용 다층 시트이다.
자동차 배터리용 다층 시트는 실리콘계 수지 함유 시트; 상기 실리콘계 수지 함유 시트의 하부면에 적층된 아크릴계 수지 함유 시트; 및 상기 실리콘계 수지 함유 시트 및 상기 아크릴계 수지 함유 시트를 접착시키는 접착층을 구비하고, 상기 아크릴계 수지 함유 시트는 200℃보다 낮은 융점을 갖는다.
본 발명은 자동차 배터리 셀에 적용되었을 때 화재 억제 및 열 관리 효과가 모두 우수한 자동차 배터리용 다층 시트를 제공하였다.
본 발명은 자동차 배터리 셀에 적용되었을 때 배터리 셀 표면에서 발생하는 열을 방출하여 전체적인 온도 제어를 용이하게 하고, 배터리 셀에서 화재 및 폭발이 발생하였을 때 벤팅구를 통해 배출되는 화염 가스를 차단하여 주변 배터리 셀에 대한 직접적인 가열을 억제하고 차단하여 화재를 최소화하는 자동차 배터리용 다층 시트를 제공하였다.
도 1은 본 발명 일 실시예의 다층 시트의 일부 단면도이다.
도 2는 본 발명 다른 실시예의 다층 시트의 일부 단면도이다.
도 3a는 어떤 시트도 배터리에 적용하지 않은 경우, 도 3b는 실리콘계 수지 함유 시트 단독을 적용한 경우, 도 3c는 본 발명의 다층 시트를 적용한 경우 각각 화재를 내었을 때 배터리 주변에서의 온도 변화를 나타낸 것이고, 도 3d는 온도 변화를 측정할 때 배터리에서의 온도 측정 위치를 표시한 것이다.
첨부한 도면을 참조하여, 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 각 장치의 구성 요소를 명확하게 표현하기 위하여 상기 구성 요소의 폭이나 두께 등의 크기를 다소 확대하여 나타낸 것이며, 본 발명 중 상기 구성 요소의 폭이나 두께 등의 크기가 본 발명의 범위에 제한되는 것은 아니다. 복수의 도면들 상에서 동일 부호는 실질적으로 서로 동일한 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 자동차 배터리용 다층 시트는 자동차 배터리, 예를 들면 리튬 이온 배터리의 일면에 점착되거나 또는 적층되어 사용되며, 자동차 배터리의 화재 발생을 방지하고, 화재가 발생한 경우에도 열을 방출시키는 방열 효과가 우수함으로써, 화재 억제 및 열 관리 기능이 우수하였다.
자동차 배터리용 다층 시트는 실리콘계 수지 함유 시트; 상기 실리콘계 수지 함유 시트의 하부면에 적층된 아크릴계 수지 함유 시트; 및 상기 실리콘계 수지 함유 시트 및 상기 아크릴계 수지 함유 시트를 접착시키는 접착층을 구비한다.
실리콘계 수지 함유 시트는 화재 방지 시트로서 배터리 외부에서 화재가 발생하였을 때 배터리로 불이 옮겨 붙는 것을 방지하고 배터리 내에서 열 폭주로 인하여 화재가 발생하였을 때에는 화재에 의해 발생한 열의 열 전이를 충분히 억제할 수 있다.
본 발명자는 수 개의 시트 중에서도 실리콘계 수지 함유 시트를 화재 방지 시트로 사용하였다. 실리콘계 수지 함유 시트는 가공 및 성질 변환이 용이하며 수 개의 고분자 수지 중에서도 자체적으로 난연성, 내산성, 내유성, 전기 절연성이 우수하다.
실리콘계 수지 함유 시트는 유연성 층일 수 있다. 이를 통해, 자동차 배터리에서의 적용이 용이할 수 있다.
실리콘계 수지 함유 시트는 실리콘계 수지 단독으로 구성되어도 좋지만, 난연 효과를 위하여 난연도가 V0 이상, 바람직하게는 난연도 V0 내지 불연성이 될 수 있다. 상기 난연도 범위에서, 자동차 배터리에 대한 화재 방지 시트로 적용되더라도 본 발명의 효과를 낼 수 있다. 이를 위해, 실리콘계 수지 함유 시트는 실리콘계 수지 및 난연제를 포함할 수 있다. 난연제는 당업자에게 통상적으로 알려진 난연제를 사용할 수 있으며, 예를 들면 인계, 멜라민계 등의 비 할로겐계 난연제가 사용될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
실리콘계 수지 함유 시트는 두께가 0.5mm 내지 3mm, 바람직하게는 1mm 내지 2mm가 될 수 있다. 상기 범위에서, 다층 시트에 적용되어 자동차 배터리에 사용될 수 있다.
실리콘계 수지 함유 시트 중 경화성 수지의 총합 중 실리콘계 수지는 95중량% 이상, 예를 들면 99중량% 내지 100중량%, 바람직하게는 100중량%로 함유될 수 있다. 실리콘계 수지는 유연성, 난연도 확보 용이성, 화재 방지성을 위해, 폴리디알킬실록산 단위(디알킬실록산 단위 중 알킬은 탄소수 1 내지 5의 알킬기)를 복수 개 가지며 경화성 기(예를 들면 실리콘에 결합된 비닐기 또는 알릴기) 실록산 폴리머를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않느다.
실리콘계 수지 함유 시트는 실리콘계 수지, 경화제, 경화 촉매 및 난연제로 이루어진 조성물로 형성될 수 있다. 경화제는 당업자에게 알려진 실리콘 결합된 수소(Si-H)를 갖는 유기수소폴리실록산일 수 있다. 경화 촉매는 백금계, 또는 주석계 촉매로서 당업자에게 알려진 통상의 종류를 선택하여 사용할 수 있다.
실리콘계 수지 함유 시트는 다층일 수도 있지만, 단층인 것이 바람직하다.
본 발명자는 실리콘계 수지 함유 시트 단독을 자동차 배터리에 적용한 다음 화재를 인위적으로 발생시켰을 때 실리콘계 수지 함유 시트를 자동차 배터리에 적용하지 않은 경우 대비 화재 발생 억제 효과가 있음을 확인하였다. 하기 표 1은 실험 결과를 요약한 것이다:
화재 발생 억제 효과
실리콘계 수지 함유 시트를 적용한 경우 있음
실리콘계 수지 함유 시트를 적용하지 않은 경우 없음
그러나, 상기 표 1에서 보여지는 바와 같이 실리콘계 수지 함유 시트는 화재 발생을 억제하는 효과는 있지만, 0.5C rate에서 2C rate 까지 일반 배터리 운용 전류 내 시험을 한 온도 추이를 살펴본 결과 하기 표 2 및 도 3에서 처럼 배터리 주변에서의 열의 순환을 방해함으로써 배터리 전체의 평균 온도를 상승시키며 온도 편차가 크게 발생하는 문제점이 있음을 확인하였다. 본 발명자는 실리콘계 수지 함유 시트 단독 사용시 상기 문제점이 발생함에 착안하고 이를 해결하기 위해 수 개의 수지 시트를 적용한 결과, 아크릴계 수지 함유 시트를 선택하였으며, 그 중에서도 아크릴계 수지 함유 시트의 융점을 특정 범위로 선택함으로써 본 발명을 완성하였으며, 본 다층구조 시트를 적용한 결과 온도 편차는 줄어들며 전반적인 온도가 하강함을 확인하였다. 하기 표 2 및 도 3a 내지 도 3c의 실험 결과를 요약한 것이다.
배터리 위치에 따른 온도 Temp1 내지 Temp4 간에
평균 온도		 Temp1 내지 Temp4 간에
온도 편차		 화재 발생 억제 효과
Temp1 Temp2 Temp3 Temp4
(A) 어떤 시트도 적용하지 않는경우 39.11 39.07 39.98 37.96 38.78 4 없음
(B) 실리콘계 수지 함유 시트 단독을 적용한 경우 40.38 40.23 40.92 41.32 40.71 7 있음
(C) 본 발명의 시트를 적용한 경우 39.48 39.47 39.37 39.88 39.55 2 있음
표 2 및 도 3a 내지 도 3c에서 보여지는 바와 같이, 본 발명의 다층 시트를 적용한 경우 온도 편차가 낮아지고 전반적인 온도가 하강함을 확인하였다.
본 발명자는 실리콘계 수지 함유 시트의 일면, 바람직하게는 자동차 배터리에 인접하는 층, 즉 실리콘계 수지 함유 시트와 자동차 배터리 사이에 아크릴계 수지 함유 시트를 적층시키되, 아크릴계 수지 함유 시트의 융점을 200℃보다 낮도록 하였다. 이를 통해, 실리콘계 수지 함유 시트와 아크릴계 수지 함유 시트가 다층으로 적층되더라도 아크릴계 수지 함유 시트가 실리콘계 수지 함유 시트의 역할을 방해하지 않음으로써 화재 방지 효과 및 열 방출 효과를 모두 얻을 수 있다. 여기에서 200℃는 실리콘계 수지 함유 시트의 융점 및 통상의 화재 발생 온도 둘다를 고려하여 결정된 값이다.
아크릴계 수지 함유 시트는 융점이 바람직하게는 120℃ 이상 200℃ 미만, 더 바람직하게는 150℃ 내지 170℃, 가장 바람직하게는 160℃가 될 수 있다. 상기 범위에서, 아크릴계 수지 함유 시트의 제조가 용이하고 본 발명의 효과가 잘 구현될 수 있다.
아크릴계 수지 함유 시트의 융점은 아크릴계 수지를 제조하기 위한 단량체 혼합물 중 각 단량체의 종류 및/또는 복수의 단량체를 사용하는 경우 각 단량체의 함량 비율, 및/또는 아크릴계 수지의 분자량 등을 조절함으로써 구현될 수 있다.
아크릴계 수지 함유 시트는 실리콘계 수지 함유 시트 대비 배터리에 더 인접하여 배치되는 만큼 열전도율이 좋은 열전도성 층(thermal conductive layer)이 될 수 있다. 일 구체예에서, 아크릴계 수지 함유 시트는 열전도율이 3.0W/mK 이상, 바람직하게는 3.0W/mK 내지 5.0W/mK가 될 수 있다. 상기 범위에서, 자동차 배터리 셀에 적용되는데 충분할 수 있다.
아크릴계 수지 함유 시트는 자동차 배터리에 대한 적용 가능성을 높이기 위하여 유연성 층(flexible layer)이 될 수 있다.
아크릴계 수지 함유 시트는 두께가 실리콘계 수지 함유 시트 대비 작다. 아크릴계 수지 함유 시트의 두께가 실리콘계 수지 함유 시트 대비 두꺼운 경우 화재가 발생하였을 때 아크릴계 수지 함유 시트가 녹는데 상대적으로 많은 시간이 들어 아크릴계 수지 함유 시트의 사용에 따른 효과를 얻는데 어려울 수 있다. 일 구체예에서, 아크릴계 수지 함유 시트의 두께: 실리콘계 함유 시트의 두께의 두께비는 1: 0.2 내지 1: 5, 바람직하게는 1: 1 내지 1: 5, 더 바람직하게는 1: 2 내지 1: 3이 될 수 있다. 상기 범위에서, 실리콘계 수지 함유 시트와, 아크릴계 수지 함유 시트 모두의 효과를 낼 수 있다.
아크릴계 수지 함유 시트의 두께는 0.1mm 내지 2mm, 바람직하게는 0.5 mm 내지 1.5mm, 더 바람직하게는 1mm 내지 1.5mm가 될 수 있다.
일 구체예에서, 아크릴계 수지 함유 시트는 아크릴계 수지 함유 단일층일 수 있다. 즉, 아크릴계 수지 함유 시트는 아크릴계 수지로 형성된 열 전도성의 유연성 층일 수 있다. 아크릴계 수지 함유 단일층은 아크릴계 수지 함유 조성물을 당업자에게 알려진 통상의 방법을 사용하여 시트 형태로 만든 것일 수 있다. 예를 들면 아크릴계 수지 함유 단일층은 아크릴계 수지 함유 조성물을 용융 및/또는 압출시킴으로써 제조될 수 있다. 아크릴계 수지 함유층은 열전도성 유연 층으로서 배터리에 굴곡진 부분에도 쉽게 적층이 가능하도록 할 수 있다.
아크릴계 수지는 당업자에게 알려진 통상의 단량체를 사용해서 제조될 수 있다. 아크릴계 수지는 1종 또는 2종 이상의 알킬 (메트)아크릴레이트를 단량체 성분으로 포함하는 아크릴계 중합체일 수 있다. 아크릴계 수지는 단독 중합체 또는 공중합체일 수 있다.
알킬 아크릴레이트에서 알킬기는 알킬기는 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기일 수 있다. 상기 알킬 아크릴레이트는 예를 들어, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-프로필 아크릴레이트, 이소프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, sec-부틸 아크릴레이트, 펜틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸부틸 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, 이소옥틸 아크릴레이트, 이소노닐 아크릴레이트, 라우릴 아크릴레이트 및 테트라데실 아크릴레이트 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체는 상기 아크릴계 수지를 구성하는 총 단량체 성분 100 중량%에 대하여 50 중량% 내지 100 중량%로 포함될 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 상기 알킬 아크릴레이트와 중합 가능한 다른 단량체 단위를 더 포함할 수 있다. 상기 다른 단량체 단위로는, 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 카르복시에틸아크릴레이트, 카르복시펜틸아크릴레이트, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 크로톤산 등의 카르복실기 함유 단량체; 무수 말레산, 무수 이타콘산 등의 산 무수물 단량체; 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시프로필 아크릴레이트, 하이드록시부틸 아크릴레이트, 하이드록시헥실 아크릴레이트, 하이드록시옥틸 아크릴레이트, 하이드록시데실 아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메트)아크릴레이트, 하이드록시라우릴 아크릴레이트, (4-하이드록시메틸시클로헥실)메틸 아크릴레이트 등의 하이드록시기 함유 단량체; 스티렌술폰산, 알릴술폰산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, 아크릴아미드프로판술폰산, 술포프로필 아크릴레이트, 아크릴로일옥시나프탈렌술폰산 등의 술폰산기 함유 단량체; 아크릴아미드, N,N-디메틸 아크릴아미드, N-부틸 아크릴아미드, N-메틸올 아크릴아미드, N-메틸올프로판 아크릴아미드 등의 아미드계 단량체; 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸 아크릴레이트, t-부틸아미노에틸 아크릴레이트 등의 아미노기 함유 단량체; 메톡시에틸 아크릴아미드, 에톡시에틸 아크릴아미드 등의 알콕시알킬기 함유 단량체; N-시클로헥실말레이미드, N-이소프로필말레이미드, N-라우릴말레이미드, N-페닐말레이미드, N-메틸이타콘이미드, N-에틸이타콘이미드, N-부틸이타콘이미드, N-옥틸이타콘이미드, N-2-에틸헥실이타콘이미드, N-시클로헥실이타콘이미드, N-라우릴이타콘이미드 등의 이미드기 함유 단량체; N-아크릴로일옥시메틸렌숙신이미드, N-아크릴로일-6-옥시헥사메틸렌숙신이미드, N-아크릴로일-8-옥시옥타메틸렌숙신이미드 등의 숙신이미드계 단량체; 아세트산비닐, 프로피온산비닐, N-비닐피롤리돈, 메틸비닐피롤리돈, 비닐피리딘, 비닐피페리돈, 비닐피리미딘, 비닐피페라진, 비닐피라진, 비닐피롤, 비닐이미다졸, 비닐옥사졸, 비닐모르폴린, N-비닐카르복실산아미드류, 스티렌, 알파-메틸스티렌, 클로로스티렌, 클로로메틸스티렌, N-비닐카프로락탐 등의 비닐계 단량체; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등의 시아노기 함유 단량체; 아크릴산글리시딜 등의 에폭시기 함유 아크릴 수지계 단량체; 폴리에틸렌글리콜 아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 아크릴레이트, 메톡시에틸렌글리콜 아크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌글리콜(메트)아크릴레이트 등의 글리콜계 아크릴레이트 단량체; 불소, 실리콘, 할로겐, 규소 등을 갖는 에스테르계 아크릴레이트 단량체; 헥산디올 디아크릴레이트, (폴리)에틸렌글리콜 디아크릴레이트, (폴리)프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 펜타에리스리톨 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트, 폴리에스테르아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트 등의 다관능 단량체; 이소프렌, 부타디엔, 이소부틸렌 등의 올레핀계 단량체; 및 비닐에테르 등의 비닐에테르계 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 알킬 (메트)아크릴레이트와 중합 가능한 다른 단량체 단위는 상기 (메트)아크릴레이트계 수지를 구성하는 총 단량체 성분 100 중량%에 대하여 0 중량% 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.
아크릴계 수지 함유 시트의 단일층에 함유된 아크릴계 수지는 유리전이온도가 -80℃ 내지 15℃가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다.
아크릴계 수지 함유 시트 중 단일층은 아크릴계 수지 이외에도 열전도성을 높이기 위한 열전도성 충전제, 경화율을 높이기 위한 경화제 및/또는 광중합 개시제, 가소제 등의 첨가제를 더 포함할 수도 있다.
다른 구체예에서, 아크릴계 수지 함유 시트는 아크릴계 수지 함유 단일층과 무점착층(tack free layer)의 이중층일 수도 있다. 무점착층은 아크릴계 수지 함유 시트 중 단일층 대비 점착력은 낮지만, 아크릴계 수지 함유 단일층을 지지하고, 실리콘계 수지 시트를 가지고 다층 시트를 제조할 때 제조가 용이하게 하는 효과를 제공할 수 있다.
무점착층은 실리콘계 수지 함유 시트와 아크릴계 수지 함유 시트 중 단일층 사이에 적층될 수도 있으며 없어도 무방하다. 무점착층은 두께가 0㎛ 내지 500㎛, 바람직하게는 100㎛ 내지 200㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다.
무점착층은 아크릴계 수지 함유 단일층 대비 유리전이온도가 높을 수 있다. 이를 통해 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다. 예를 들면, 무점착층은 유리전이온도가 100℃ 내지 200℃가 될 수 있다.
무점착층은 유리전이온도가 100℃ 내지 200℃의 열가소성 수지를 함유하는 조성물로 형성될 수 있다. 상기 범위에서, 실리콘계 수지 함유 시트와 아크릴계 수지 함유 시트 중 단일층에 함유되더라도 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다. 상기 열가소성 수지는 폴리비닐부티랄 수지, 폴리에스테르계 수지, 우레탄계 수지 등에서 선택될 수 있다.
도 2는 본 발명 다른 실시예의 다층 시트의 일 단면도이다.
도 2를 참조하면, (A)는 실리콘계 수지 함유 시트(110), 및 실리콘계 수지 함유 시트(110)의 하부면에 접착층(120), 무점착층(132), 아크릴계 수지 함유 단일층(131)을 구비하는 아크릴계 수지 함유 시트(130)이 적층될 수 있다. (B)는 실리콘계 수지 함유 시트(110), 및 실리콘계 수지 함유 시트(110)의 하부면에 접착층(120), 아크릴계 수지 함유 단일층(131) 및 무점착층(132)을 구비하는 아크릴계 수지 함유 시트(130)가 적층될 수 있다.
접착층은 실리콘계 수지 함유 시트와 아크릴계 수지 함유 시트 사이에 배치되어, 실리콘계 수지 함유 시트와 아크릴계 수지 함유 시트를 서로 접착시킴으로써, 다층 시트의 기계적 강도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명 일 실시예의 다층 시트의 일부 단면도이다. 도 1을 참조하면, 다층 시트는 실리콘계 수지 함유 시트(110), 및 실리콘계 수지 함유 시트(110)의 하부면에 순차적으로 적층된 접착층(120) 및 아크릴계 수지 함유 시트(130)을 포함한다.
접착층 관련, 실리콘계 수지 함유 시트와 아크릴계 수지 함유 시트는 모두 연성이 있으므로 다층 시트에 휨이 발생하였을 때 접착층의 접착력이 떨어지면 이들 시트가 분리될 수 있다. 이에, 본 발명은 변성 에폭시계 접착제로 접착층을 형성하였다. 변성 에폭시계 접착제는 상온(예를 들면 25℃)에서 경화될 수 있으며, 사옹 가능한 온도 범위가 높고, 유연한 층을 접착시키는데 용이할 수 있다.
일 구체예에서, 변성 에폭시계 접착제로 형성된 접착층은 아크릴계 수지 함유 시트의 융점보다 높은 유리전이온도(Tg)를 가질 수 있다. 아크릴계 수지 함유 시트는 200℃보다 낮은 융점을 가짐으로써, 화재 발생시 아크릴계 수지 함유 시트는 실리콘계 수지 함유 시트 대비 늦게 용해되며, 접착층은 아크릴계 수지 함유 시트의 융점보다 더 높은 유리전이온도를 가져 실리콘계 수지 시트와 아크릴계 수지 함유 시트 간의 접착력을 높일 수 있다.
일 구체예에서, 변성 에폭시계 접착제로 형성된 접착층은 유리전이온도가 100℃ 내지 200℃, 바람직하게는 120℃ 내지 180℃, 더 바람직하게는 150℃ 내지 180℃가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 실리콘계 수지 함유 시트와 아크릴계 수지 함유 시트 사이에 적층시 본 발명의 효과 구현이 용이할 수 있다.
변성 에폭시계 접착제로 형성된 접착층은 선 열팽창 계수(coefficient of linear thermal expansion)가 -55℃ 이상 25℃ 이하에서의 선 열팽창 계수와 25℃ 초과 90℃ 이하에서의 선 열팽창 계수는 서로 다를 수 있다. 자동차 구동시 배터리에서의 적용을 고려한 것이다.
-55℃ 이상 25℃ 이하에서의 선 열팽창 계수는 25℃ 초과 90℃ 이하에서의 선 열팽창 계수 대비 낮을 수 있다. 예를 들면, -55℃ 이상 25℃ 이하에서의 선 열팽창 계수는 50 x 10-6 내지 80 x 10-6/℃ 바람직하게는 70 x 10-6 내지 80 x 10-6/℃, 25℃ 초과 90℃ 이하에서의 선 열팽창 계수는 150 x 10-6 내지 170 x 10-6/℃ 바람직하게는 150 x 10-6 내지 160 x 10-6/℃가 될 수 있다. 상기 범위에서, 화재 발생 시 실리콘계 수지 함유 시트 및/또는 아크릴계 수지 함유 시트의 열 팽창이 있어도 상대적으로 팽창 정도가 낮아 실리콘계 수지 함유 시트와 아크릴계 수지 함유 시트 간의 분리 정도를 낮출 수 있다.
변성 에폭시계 접착제로 형성된 접착층의 열 전도도(thermal conductiveity)는 아크릴계 수지 함유 시트 대비해서는 낮으며, 예를 들면 0.2W/mK 내지 0.4W/mK가 될 수 있다. 상기 범위에서, 화재 발생시 열 방출에 영향을 주지 않을 수 있다.
변성 에폭시계 접착제는 당업자에게 알려진 에폭시계 접착제를 고무 등으로 변성시킨 것일 수 있다. 예를 들면, 변성 에폭시계 접착제는 폴리부타디엔 고무, 우레탄계 고무 등으로 에폭시계 수지를 변성시킨 변성 에폭시 수지, 경화제를 포함하는 조성물을 경화시켜 형성될 수 있다.
접착층은 두께가 1㎛ 내지 1000㎛, 바람직하게는 100㎛ 내지 200㎛가 될 수 있다. 상기 범위에서, 본 발명의 다층 시트에 적용시 실리콘계 수지 함유 시트와 아크릴계 수지 함유 시트 간의 분리 정도가 낮을 수 있다.
다층 함유 시트는 자동차 배터리에 적용되어 화재 억제 및 열 관리 효과가 모두 우수하고, 배터리 표면에서 발생하는 열을 방출하여 전체적인 온도 제어를 용이하게 하고, 배터리에서 화재 및 폭발이 발생하였을 때 벤팅구를 통해 배출되는 화염 가스를 차단하여 주변 배터리에 대한 직접적인 가열을 억제하고 차단하여 화재를 최소화할 수 있다.
다층 함유 시트는 자동차 배터리에 점착 또는 적층되어 사용될 수 있다. 일 구체예에서, 다층 함유 시트는 아크릴계 수지 함유 시트가 실리콘계 수지 함유 시트 대비 자동차 배터리 쪽에 밀착되도록 적층될 수 있다.
다층 함유 시트는 실리콘계 수지 함유 시트, 접착층, 아크릴계 수지 함유 시트를 가지고 통상의 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 아크릴계 수지 함유 시트의 일면에 박리 필름이 적층된 제품을 준비하고, 상기 제품에서 박리 필름을 제거한 다음, 아크릴계 수지 함유 시트의 일면에 접착층용 조성물을 소정의 두께로 도포한 다음 실리콘계 수지 함유 시트를 합지하고, 상기 접착층용 조성물을 경화시켜 형성될 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (6)

  1. 실리콘계 수지 함유 시트; 상기 실리콘계 수지 함유 시트의 하부면에 적층된 아크릴계 수지 함유 시트; 및 상기 실리콘계 수지 함유 시트 및 상기 아크릴계 수지 함유 시트를 접착시키는 접착층을 구비하고,
    상기 아크릴계 수지 함유 시트는 융점이 120℃ 이상 200℃ 미만이고,
    상기 아크릴계 수지 함유 시트는 유리전이온도가 -80 내지 15℃인 아크릴계 수지; 및 경화제, 광중합 개시제, 열전도성 충전제, 가소제 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 접착층은 유리전이온도가 100℃ 내지 200℃인 것인, 자동차 배터리용 다층 시트.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 아크릴계 수지 함유 시트는 아크릴계 수지 함유 단일층 및 무점착층을 포함하는 것인, 자동차 배터리용 다층 시트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 무점착층은 상기 아크릴계 수지 함유 단일층 대비 높은 유리전이온도를 갖는 것인, 자동차 배터리용 다층 시트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 접착층은 변성 에폭시계 접착제로 형성된 것인, 자동차 배터리용 다층 시트.
  6. 삭제
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