KR102626933B1 - Sealant film for cell pouch in which easy gas discharge is performed through interface separation control, cell pouch including the same and method for preparing the same - Google Patents

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Abstract

배리어층 측의 제1 스킨층, 코어층, 열접착층인 제2 스킨층을 포함하는 셀파우치용 실란트 필름에 있어서, 제2 스킨층의 용융온도(Tm) 및 결정성이 코어층의 용융온도(Tm) 및 결정성 보다 낮은, 계면 박리 조절을 통해 가스배출이 용이한 셀 파우치용 실란트 필름, 이를 포함하는 셀 파우치 및 그 제조 방법이 개시된다. 이와 같이 셀파우치용 다층 실란트 필름의 실란트층들에서 사용되는 고분자(폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 엘라스토머 등)의 용융온도(Tm) 및 결정성을 상이하게 설계함으로써, 고온고습 환경에서 가스발생시 층간 계면의 박리를 유도하여 셀 폭발 등의 사고를 미연에 방지할 수 있다.In the sealant film for a cell pouch including a first skin layer on the barrier layer side, a core layer, and a second skin layer that is a heat sealing layer, the melting temperature (Tm) and crystallinity of the second skin layer are determined by the melting temperature (Tm) of the core layer ( A sealant film for a cell pouch that has a lower Tm) and crystallinity and facilitates gas discharge through control of interfacial peeling, a cell pouch containing the same, and a method of manufacturing the same are disclosed. In this way, by designing the melting temperature (Tm) and crystallinity of the polymers (polypropylene, polyethylene, elastomer, etc.) used in the sealant layers of the multilayer sealant film for cell pouches to be different, delamination of the interface between layers is achieved when gas is generated in a high temperature and high humidity environment. By inducing, accidents such as cell explosion can be prevented in advance.

Description

계면 박리 조절을 통해 가스배출이 용이한 셀 파우치용 실란트 필름, 이를 포함하는 셀 파우치 및 그 제조 방법{Sealant film for cell pouch in which easy gas discharge is performed through interface separation control, cell pouch including the same and method for preparing the same}Sealant film for cell pouch that facilitates gas discharge through interface separation control, cell pouch including the same, and method of manufacturing the same {Sealant film for cell pouch in which easy gas discharge is performed through interface separation control, cell pouch including the same and method for preparing the same}

본 명세서는 계면 박리 조절을 통해 가스배출이 용이한 셀 파우치용 실란트 필름, 이를 포함하는 셀 파우치 및 그 제조 방법에 관한 것이다. This specification relates to a sealant film for a cell pouch that facilitates gas discharge through control of interfacial peeling, a cell pouch containing the same, and a method of manufacturing the same.

리튬이온배터리는 시대에 따라 각형, 원통형, 파우치형 형태 등 다양한 형태로 제작되어 왔으며, 높은 에너지 밀도, 생산성, 안정성 등의 물성이 요구된다. 특히, 파우치 형태의 리튬이온배터리는 최근 에너지밀도와 우수한 출력을 갖는 등 다양한 장점을 바탕으로 많은 어플리케이션에 적용되고 있으나, 고온에 노출될 시에 폭발의 위험성이 있기 때문에 취급에 주의해야 한다. Lithium-ion batteries have been manufactured in various shapes such as square, cylindrical, and pouch-shaped depending on the times, and require physical properties such as high energy density, productivity, and stability. In particular, pouch-type lithium-ion batteries have recently been applied to many applications based on various advantages such as energy density and excellent output, but they must be handled with caution because there is a risk of explosion when exposed to high temperatures.

이와 관련하여 배터리 제조 시, IEEE-1625/1725표준화에 만족해야 하며, 이에 따라 리튬이차전지의 고온 안정성을 평가하기 위해서 Hot box test(고온에서 리튬이차전지를 보관하여 배터리의 성능을 평가하는 방법)를 통해 고온안정성을 평가한다. In this regard, when manufacturing batteries, the IEEE-1625/1725 standardization must be satisfied, and accordingly, in order to evaluate the high temperature stability of lithium secondary batteries, a hot box test (a method of evaluating battery performance by storing lithium secondary batteries at high temperatures) is used. Evaluate high temperature stability through .

한편, 이차전지는 고온 고습 조건에서 내부 전해액 분해반응으로 인해 가스를 발생시키게 되는데, 이 가스가 배출되지 못하게 되면 파우치의 팽창을 유도하여 배터리 셀의 파괴를 일으킬 수 있다. 또한 배출되지 못하던 가스가 급격하게 이차전지 외부로 빠져나갈 경우 이차전지의 폭발위험성이 초래될 수 있다. On the other hand, secondary batteries generate gas due to internal electrolyte decomposition reaction under high temperature and high humidity conditions. If this gas is not discharged, it can induce expansion of the pouch and cause destruction of the battery cell. Additionally, if gas that cannot be discharged suddenly escapes from the secondary battery, there may be a risk of explosion of the secondary battery.

일본특허 제6640523호Japanese Patent No. 6640523

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 일 측면에서, 셀 파우치의 실란트 필름에 이지필(Easy peel) 개념의 필름 설계를 통해 기존 내구성, 가스 배리어성, 열접착성은 그대로 유지하면서도 고온 고습 환경에서 가스발생시 특정 계면의 박리를 유도하여 가스 배출이 용이하도록 하고, 이에 따라 셀 폭발 등의 사고를 미연에 방지할 수 있는, 셀 파우치용 실란트 필름, 이를 포함하는 셀 파우치 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다. In exemplary embodiments of the present invention, in one aspect, the sealant film of the cell pouch is designed with an easy peel concept to maintain existing durability, gas barrier properties, and thermal adhesiveness while maintaining the same properties when gas is generated in a high temperature and high humidity environment. The present invention seeks to provide a sealant film for a cell pouch, a cell pouch containing the same, and a method of manufacturing the same, which can facilitate gas discharge by inducing peeling of a specific interface and thereby prevent accidents such as cell explosion.

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 배리어층 측의 제1 스킨층, 코어층, 열접착층인 제2 스킨층을 포함하는 셀파우치용 실란트 필름에 있어서, 제2 스킨층의 용융온도(Tm) 및 결정성이 코어층의 용융온도(Tm) 및 결정성 보다 낮은 셀 파우치용 실란트 필름을 제공한다. In exemplary embodiments of the present invention, in the sealant film for a cell pouch including a first skin layer on the barrier layer side, a core layer, and a second skin layer that is a heat sealing layer, the melting temperature (Tm) of the second skin layer is and a sealant film for a cell pouch whose crystallinity is lower than the melting temperature (Tm) and crystallinity of the core layer.

본 발명의 예시적인 구현예들에서는 또한, 전술한 실란트 필름을 포함하는 셀파우치와 이를 포함하는 이차전지를 제공한다.Exemplary embodiments of the present invention also provide a cell pouch including the above-described sealant film and a secondary battery including the same.

본 발명의 예시적인 구현예들에서는 또한, 상기 셀 파우치 제조 방법으로서, 제1 스킨층, 코어층, 제2 스킨층을 포함하는 다층 구조의 실란트 필름을 제조하되, 코어층과 제2 스킨층 사이의 용융온도(Tm) 차이는 15도 이상이고, 결정성 차이는 30% 이상이 되도록 하고, 제1 스킨층과 코어층 사이의 용융온도(Tm) 차이는 10℃ 이하이고, 결정성 차이는 20% 이하가 되도록 하는 단계;를 포함하는 셀 파우치 제조 방법을 제공한다.In exemplary embodiments of the present invention, the cell pouch manufacturing method also includes manufacturing a sealant film having a multi-layer structure including a first skin layer, a core layer, and a second skin layer, wherein a sealant film is manufactured between the core layer and the second skin layer. The melting temperature (Tm) difference is 15 degrees or more, the crystallinity difference is 30% or more, the melting temperature (Tm) difference between the first skin layer and the core layer is 10 ℃ or less, and the crystallinity difference is 20%. It provides a method of manufacturing a cell pouch including a step of ensuring that the percentage is less than or equal to %.

본 발명의 예시적인 구현예들에서는 또한, 셀 파우치의 가스 배출 향상 방법으로서, 제1 스킨층, 코어층, 제2 스킨층을 포함하는 다층 구조의 실란트 필름을 제조하되, 코어층과 제2 스킨층 사이의 용융온도(Tm) 차이는 15도 이상이고, 결정성 차이는 30% 이상이 되도록 하고, 제1 스킨층과 코어층 사이의 용융온도(Tm) 차이는 10℃ 이하이고, 결정성 차이는 20% 이하가 되도록 하는 단계;를 포함하는 방법을 제공한다. Exemplary embodiments of the present invention also provide a method for improving gas emissions from a cell pouch, wherein a sealant film having a multilayer structure including a first skin layer, a core layer, and a second skin layer is manufactured, wherein the core layer and the second skin layer are manufactured. The melting temperature (Tm) difference between the layers is 15 degrees or more, the crystallinity difference is 30% or more, and the melting temperature (Tm) difference between the first skin layer and the core layer is 10 degrees Celsius or less, and the crystallinity difference is 30% or more. Provides a method including a step of ensuring that is 20% or less.

본 발명의 예시적인 구현예들에 의하면, 셀파우치용 다층 실란트 필름의 실란트층들에서 사용되는 고분자(폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 엘라스토머 등)의 용융온도(Tm) 및 결정성을 상이하게 설계함으로써, 고온고습 환경에서 가스발생시 층간 계면의 박리를 유도하여 셀 폭발 등의 사고를 미연에 방지할 수 있다.According to exemplary embodiments of the present invention, high temperature When gas is generated in a high humidity environment, accidents such as cell explosion can be prevented by inducing separation of the interface between layers.

도 1은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 셀 파우치 층 구성 및 실란트 필름의 다층 구조를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 일 구현예에서 열 접착 시 실란트층 배열을 나타내는 개략도이다.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 비교예 및 실시예의 층 구성을 나타내는 개략도이다.
1 is a schematic diagram showing the layer configuration of a cell pouch and the multilayer structure of a sealant film according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing the arrangement of sealant layers during heat bonding in one exemplary embodiment of the present invention.
3A to 3D are schematic diagrams showing the layer configuration of comparative examples and examples of the present invention.

본 명세서에서 이지 필 개념이란 결정성 차이를 가지는 두 층의 계면을 따라 박리가 유도되는 것을 지칭한다. In this specification, the concept of easy peel refers to peeling being induced along the interface of two layers having differences in crystallinity.

본 명세서에서 고온은 배터리의 사용환경에서 문제가 생겼을 경우, 과열되는 온도 (일반적으로 100℃ 이상)을 의미할 수 있다. 참고로, 이지필은 통상 130도~150℃에서 발생할 수 있다.In this specification, high temperature may mean overheating temperature (generally 100°C or higher) when a problem occurs in the battery usage environment. For reference, Easy Peel can usually occur at 130 to 150 degrees Celsius.

본 명세서에서 용융온도(Tm)는 DSC로 측정 될 수 있다. 즉, 내층필름에 사용되는 원료는 대부분 고분자이며, 고분자의 용융온도는 일반적으로 DSC를 통해 측정가능하다. DSC는 샘플(sample)과 레퍼런스 퍼니스(reference furnace)에 공급된 에너지로부터 얻은 온도, 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적, 화학적 성질을 분석하는 장비로써, 샘플(sample)과 레퍼런스(reference)의 온도를 변화시키면서 에너지 입력차를 온도의 함수로 측정하게 된다.In this specification, melting temperature (Tm) can be measured by DSC. In other words, most of the raw materials used in the inner layer film are polymers, and the melting temperature of polymers can generally be measured through DSC. DSC is an equipment that analyzes the physical and chemical properties of a sample from temperature and heat change data obtained from energy supplied to the sample and reference furnace. It changes the temperature of the sample and reference. While doing so, the energy input difference is measured as a function of temperature.

이렇게 분석된 피크의 위치와 모양, 개수로부터 정량적인 정보들을 얻을 수 있다. 온도를 일정한 속도로 올릴 때, 유리전이온도(Tg)가 나타난 후 어느 특정 온도에서 흡열을 하여 또 한번의 피크가 발생하게 되는데 해당온도를 용융온도라고 한다. 참고로, 비결정성 고분자는 특정 정해진 온도에서 녹아 용융상태가 되는데, 결정 전체가 녹아 용융상태로 되어 버리는 동안 주어진 열은 용융잠열로 물질에 흠수되게 되며, 결정성 고분자는 가장 마지막 결정이 완전히 흩어질 때의 온도가 용융온도가 된다. Quantitative information can be obtained from the location, shape, and number of peaks analyzed in this way. When the temperature is raised at a certain rate, after the glass transition temperature (Tg) appears, another peak occurs due to heat absorption at a certain temperature, and that temperature is called the melting temperature. For reference, amorphous polymers melt at a certain temperature and become molten. While the entire crystal melts and becomes molten, the given heat is absorbed into the material as latent heat of melting, and crystalline polymers melt when the last crystal completely disperses. The temperature becomes the melting temperature.

본 명세서에서 결정성 또는 결정화도의 측정도 마찬가지로 DSC를 통해 수행될 수 있다. 참고로 유리전이온도(Tg)와 용융온도(Tm)가 히팅 시 나타나는 그래프인 반면 결정화온도(Tc)는 높은 온도에서의 고분자가 무정형 상태로 존재하다가 온도가 일정한 속도로 냉각 시 결정화 온도 부근에서 결정이 생기는 온도를 의미한다. 이 때, 발열반응으로 인한 피크가 발생하게 되며 일반적인 결정성 고분자의 결정화되는 온도는 넓은 범위로 나타나는데 그 중에서 피크가 최대일 때의 온도를 결정화 온도로 정의한다.Measurement of crystallinity or crystallinity herein can likewise be performed through DSC. For reference, while the glass transition temperature (Tg) and melting temperature (Tm) are graphs that appear when heating, the crystallization temperature (Tc) is a graph in which the polymer exists in an amorphous state at a high temperature and crystallizes around the crystallization temperature when the temperature is cooled at a constant rate. This refers to the temperature at which this occurs. At this time, a peak occurs due to an exothermic reaction, and the crystallization temperature of general crystalline polymers appears in a wide range, and the temperature at which the peak is maximum is defined as the crystallization temperature.

결정화도는 결정화 온도가 나타나는 피크의 넓이를 이용하여 구할 수 있다. 결정화도(Crtstallinity)는 하기 수학식으로 표현할 수 있으며, △H는 피크가 나타내는 부분의 넓이이며, △H (at 100%)는 100% 결정화 되었을 때의 엔탈피 변화값 (REF 이론값)이다. The degree of crystallinity can be obtained using the area of the peak where the crystallization temperature appears. Crystallinity (Crtstallinity) can be expressed by the following equation, where △H is the area of the part indicated by the peak, and △H (at 100%) is the enthalpy change value (REF theoretical value) when 100% crystallized.

[수학식][Equation]

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 구현예들을 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

폴리프로필렌(PP)과 같은 폴리올레핀은 인장강도, 내충격강도 등의 기계적 특성과 열접착성 및 내열성이 우수하여 이차전지용 셀파우치 내층소재로 널리 이용되고 있지만, 그 내열특성에 따라 셀의 안정성이 저하되기도 한다. 열접착성을 높이기 위해 비교적 낮은 내열성 소재를 적용할 경우 셀의 고온안정성이 매우 취약하게 된다. 반대로 고내열성 소재를 적용할 경우, 고온 보관시에 셀 내부에 발생하는 가스로 인해 셀 내부로부터 팽창 현상이 발생하여 폭발의 위험성이 증가한다. Polyolefins such as polypropylene (PP) are widely used as inner layer materials for cell pouches for secondary batteries due to their excellent mechanical properties such as tensile strength and impact resistance, as well as thermal adhesiveness and heat resistance. However, the stability of the cell may be reduced depending on the heat resistance characteristics. do. If a relatively low heat resistance material is applied to increase thermal adhesion, the high temperature stability of the cell becomes very weak. Conversely, when using a high heat-resistant material, gases generated inside the cell when stored at high temperatures cause expansion from inside the cell, increasing the risk of explosion.

셀 파우치에서 고온 고습 조건에서 발생한 가스를 내부에 방치하지 않고, 단시간 내에 배출되도록 하기 위해 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀층으로 이루어진 열접착층을 가스의 배출 통로로 유도하는 것이 필요하다.In order to ensure that gas generated under high-temperature and high-humidity conditions in a cell pouch is discharged within a short period of time without being left inside, it is necessary to guide a heat-sealing layer made of a polyolefin layer such as polypropylene into the gas discharge passage.

본 발명자들은 셀 파우치의 실란트 필름을 다층 구조로 하되, 해당 다층 실란트 층들에서 용융온도(Tm)와 결정성 차이를 조절하여 실란트 층들 사이의 특정 계면을 따라 박리가 유도되도록 함으로써 셀파우치의 고온 안정성을 향상시키도록 한다. The present inventors made the sealant film of the cell pouch into a multi-layer structure, and controlled the melting temperature (Tm) and crystallinity difference in the multi-layer sealant layers to induce peeling along a specific interface between the sealant layers. Improve the high temperature stability of the cell pouch.

도 1은 본 발명의 예시적인 구현예에 따른 셀 파우치 층 구성 및 실란트 필름의 다층 구조를 나타내는 개략도이다. 도 2는 본 발명의 예시적인 일 구현예에서 열 접착 시 실란트층 배열을 나타내는 개략도이다. 1 is a schematic diagram showing the layer configuration of a cell pouch and the multilayer structure of a sealant film according to an exemplary embodiment of the present invention. Figure 2 is a schematic diagram showing the arrangement of sealant layers during heat bonding in one exemplary embodiment of the present invention.

도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 셀 파우치의 실란트 필름을 다층의 실란트 층 특히 배리어층(통상 Al과 같은 금속층) 측의 제1 스킨층, 코어층, 제2 스킨층(열접착층)으로 구성한다.As shown in Figures 1 and 2, the sealant film of the cell pouch consists of a multi-layer sealant layer, especially a first skin layer on the barrier layer (usually a metal layer such as Al), a core layer, and a second skin layer (thermal bonding layer). do.

참고로, 제1 스킨층은 배리어층인 금속과의 접착성과 함께 내전해액성, 내불산성, 절연성이 요구된다. 코어층은 내열성, 열접착성과 함께 내전해액성, 내불산성, 절연성이 요구된다. 제2 스킨층은 슬립(slip) 성, 협착물 접착성과 함께, 열접착성, 내전해액성, 절연성이 요구된다.For reference, the first skin layer requires electrolyte resistance, hydrofluoric acid resistance, and insulation as well as adhesion to the metal that is the barrier layer. The core layer requires electrolyte resistance, hydrofluoric acid resistance, and insulation along with heat resistance and thermal adhesiveness. The second skin layer requires slip properties, adhesion to contaminants, heat adhesiveness, electrolyte resistance, and insulation properties.

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 이러한 제1 스킨층과 코어층, 코어층과 제2 스킨층(열접착층)간에 소정의 용융온도(Tm), 결정성 차이를 가지도록 설계한다. 해당 설계를 통해 실란트층 들 간 특정 계면에서의 박리를 유도하며, 그 결과 고온고습 보관 시에 셀 내부에서 발생한 가스로 인한 팽창현상이 셀이 폭발하기 전 배출되도록 설계하여 셀 안정성을 증가시킬 수 있다.In exemplary embodiments of the present invention, the first skin layer and the core layer, and the core layer and the second skin layer (thermal bonding layer) are designed to have a predetermined difference in melting temperature (Tm) and crystallinity. This design induces peeling at specific interfaces between sealant layers, and as a result, the expansion phenomenon caused by gas generated inside the cell when stored at high temperature and high humidity is designed to be discharged before the cell explodes, thereby increasing cell stability. .

상술하면, 높은 용융온도(Tm)를 가지는 소재(Tm 150℃ 이상)의 함량이 높아질수록 필름의 내열성과 열접착성은 증가하지만, 이차전지 내부 압력증가 시 이차전지의 폭발 위험성이 증가하여 셀파우치의 고온 안정성을 떨어뜨린다. 반면, 낮은 용융온도(Tm)를 가지는 소재(Tm 150℃ 미만)의 함량이 높아질수록 소재의 용융온도(Tm)를 넘는 온도 조건에서 내부 압력증가 시 이차전지 내부 가스의 배출이 용이해지나, 내열성과 열접착성이 떨어진다. As described above, as the content of material with a high melting temperature (Tm) (Tm 150°C or higher) increases, the heat resistance and thermal adhesiveness of the film increase, but when the internal pressure of the secondary battery increases, the risk of explosion of the secondary battery increases, which increases the risk of cell pouches. Reduces high temperature stability. On the other hand, as the content of a material with a low melting temperature (Tm) (Tm less than 150°C) increases, it becomes easier to discharge internal gas from the secondary battery when the internal pressure increases under temperature conditions exceeding the melting temperature (Tm) of the material, but the heat resistance decreases. and poor heat adhesion.

한편, 다층구조의 내층필름은 T-die를 통해 예컨대 3층으로 압출되게 되는데, 제1스킨층, 코어층의 결정성이 높고, 제2스킨층의 결정성을 낮게 설계하도록 한다.Meanwhile, the inner layer film of the multi-layer structure is extruded, for example, in three layers through a T-die, and the first skin layer and core layer are designed to have high crystallinity, and the second skin layer is designed to have low crystallinity.

이에 따라 압출되는 과정에서 코어층과 제2스킨층 사이에서 결정성 차이에 따른 상분리 현상이 나타나도록 한다.Accordingly, during the extrusion process, a phase separation phenomenon occurs between the core layer and the second skin layer due to the difference in crystallinity.

상이 분리된다는 것은 결정 사이의 계면이 많아질 뿐만 아니라, 응집력이 약하게 되는 것이다. 즉, 가스에 의해 동일한 압력이 가해졌을 경우, 높은 Tm과 결정성으로 묶여있는 상(제1스킨층, 코어층)과 낮은 Tm과 결정성으로 묶여 있는 상(제2스킨층) 사이에서 이지필 현상 (층들 간 계면 박리)이 나타날 수 있고, 해당 현상을 통해 가스유출을 용이하게 유도할 수 있다. Separation of phases not only increases the number of interfaces between crystals, but also weakens cohesion. In other words, when the same pressure is applied by gas, an easy-peel phenomenon occurs between the phase bound by high Tm and crystallinity (first skin layer, core layer) and the phase bound by low Tm and crystallinity (second skin layer). (Interfacial peeling between layers) may occur, and gas outflow can be easily induced through this phenomenon.

따라서 셀파우치의 실란트층의 용융온도(Tm) 및 결정성을 조절하여 내열성과 열접착성 및 고온 안정성을 모두 안정적으로 구현하도록 한다.Therefore, the melting temperature (Tm) and crystallinity of the sealant layer of the cell pouch are adjusted to stably achieve heat resistance, heat adhesion, and high temperature stability.

예시적인 일 구현예에서, 제1 스킨층(Al과 같은 금속층 접착면)과 코어층에는 용융온도(Tm) 및 결정성이 제2스킨층(열접착층)에 비하여 상대적으로 높도록 하고, 제2 스킨층(열접착층)에는 용융온도(Tm) 및 결정성이 제1 스킨층(Al과 같은 금속층 접착면) 및 코어층 보다 상대적으로 낮도록 할 수 있다. In an exemplary embodiment, the first skin layer (metal layer adhesive surface such as Al) and the core layer have a melting temperature (Tm) and crystallinity relatively high compared to the second skin layer (thermal adhesive layer), and the second skin layer (thermal adhesive layer) The skin layer (thermal bonding layer) may have a melting temperature (Tm) and crystallinity that are relatively lower than those of the first skin layer (metal layer adhesive surface such as Al) and the core layer.

예시적인 일 구현예에서, 제1 스킨층과 코어층 사이의 용융온도(Tm) 차이는 10℃ 이하, 결정성 차이는 30% 이하인 것이 바람직하다. In an exemplary embodiment, the melting temperature (Tm) difference between the first skin layer and the core layer is preferably 10° C. or less, and the crystallinity difference is preferably 30% or less.

상술하면, 제1스킨층과 코어층은 유사한 Tm과 결정화도를 가져야만, 상분리현상이 발생하지 않으며 마치 하나의 층처럼 작용할 수 있다. 그러므로, Tm 차이가 10℃ 보다 많이 나거나, 결정성 차이가 30% 초과하는 경우, 층간 상분리가 발생할 수 있고 실란트층을 구성하는 수지 통상 PP층 전체 물성 (예컨대, 내구성, 가스 배리어성, 절연특성, 열접착성 및 계면특성)에 악영향을 가져올 수 있다. 따라서, 제1 스킨층과 코어층 사이의 용융온도(Tm) 차이는 10℃ 이하, 결정성 차이는 30% 이하, 바람직하게는 20% 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.In detail, the first skin layer and the core layer must have similar Tm and crystallinity so that phase separation does not occur and they can act as one layer. Therefore, if the Tm difference is greater than 10℃ or the crystallinity difference is greater than 30%, phase separation between layers may occur and the overall physical properties of the resin that makes up the sealant layer, usually PP layer (e.g., durability, gas barrier properties, insulation properties, It may have a negative effect on thermal adhesion and interfacial properties. Therefore, it is desirable that the melting temperature (Tm) difference between the first skin layer and the core layer be 10°C or less, and the crystallinity difference be 30% or less, preferably 20% or less.

또한. 코어층과 제2 스킨층(열접착층) 사이의 용융온도(Tm) 차이는 10℃ 이상, 바람직하게는 15℃ 이상 및 결정성 차이는 15% 이상, 바람직하게는 30% 이상인 것이 바람직하다. 결정성 차이는 50% 미만일 수 있다. 전체 실란트 층 대비 제2스킨층의 영향성을 고려하였을 경우(두께 계산시 20~25%) 결정성 차이가 50%이상 발생하게 되면 셀파우치 물성에 악영향을 미치기 때문이다.also. The melting temperature (Tm) difference between the core layer and the second skin layer (thermal bonding layer) is preferably 10°C or more, preferably 15°C or more, and the crystallinity difference is 15% or more, preferably 30% or more. The difference in crystallinity may be less than 50%. Considering the influence of the second skin layer compared to the entire sealant layer (20-25% when calculating thickness), if the difference in crystallinity is more than 50%, it will have a negative effect on the physical properties of the cell pouch.

즉, 코어층과 제2 스킨층(열접착층) 사이의 경우에는 위에서 설명한 바와 반대로, Tm이 10℃ 이상 및 결정성 차이가 15% 이상, 바람직하게는 30% 이상만큼 발생하여야, 상분리를 유도할 수 있으며, 이지필을 유도할 수 있다. That is, in the case between the core layer and the second skin layer (thermal bonding layer), contrary to what was explained above, the Tm must be 10°C or more and the crystallinity difference must be 15% or more, preferably 30% or more, to induce phase separation. It can induce an easy feel.

예시적인 일 구현예에서, 실란트 필름에서 요구되는 대부분의 특성이 이 코어층으로부터 구현될 수 있으므로 코어층은 전체 실란트 필름의 50~80%에 해당하는 두께를 갖는 것이 바람직하고, 제1 스킨층 및 제2 스킨층은 금속접착력 및 내전해액성을 위해 전체 실란트 층의 10~20%에 해당하는 두께를 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 코어층의 두께는 20~40㎛일 수 있고, 제1 스킨층 및 제2 스킨층(열접착면)의 두께는 각각 5~10㎛ 정도일 수 있다In an exemplary embodiment, since most of the properties required for a sealant film can be realized from this core layer, the core layer preferably has a thickness corresponding to 50 to 80% of the entire sealant film, and the first skin layer and The second skin layer preferably has a thickness equivalent to 10 to 20% of the total sealant layer for metal adhesion and electrolyte resistance. For example, the thickness of the core layer may be 20 to 40 μm, and the thickness of the first skin layer and the second skin layer (thermal bonding surface) may be approximately 5 to 10 μm, respectively.

예시적인 일 구현예에서, 셀 파우치용 실란트필름은 열접착성(실링강도), 절연저항, 기계적강도 및 내화학성이 뛰어나야 하기 때문에 폴리올레핀 계열을 사용하는 것이 유리하다. In an exemplary embodiment, the sealant film for a cell pouch must have excellent thermal adhesiveness (sealing strength), insulation resistance, mechanical strength, and chemical resistance, so it is advantageous to use a polyolefin-based film.

예시적인 일 구현예에서, 코어층에는 호모 폴리프로필렌(Homo-PP), 폴리프로필렌 공중합체(Co-PP), 폴리프로필렌 터폴리머(Ter-PP)로부터 하나 이상을 사용할 수 있으며, 그 외 추가적으로 다양한 엘라스토머(Elastomer) 및 CaCO3, TiO2, 아민 또는 GMS 계열의 첨가제가 사용될 수 있다. In an exemplary embodiment, the core layer may use one or more of homo polypropylene (Homo-PP), polypropylene copolymer (Co-PP), and polypropylene terpolymer (Ter-PP), and various other additional layers. Elastomer, CaCO 3 , TiO 2 , amine, or GMS-based additives may be used.

예시적인 일 구현예에서, 상기 엘라스토머는 열접착 강도와 배리어층 접착 특성을 향상할 수 있는 것으로서, 예컨대 에틸렌프로필렌고무 (EPR, ethylene propylene rubber), 에틸렌부텐고무 (EBR, ethylene butane rubber), LLDPE 기반 엘라스토머 등 열가소성 폴리올레핀 엘라스토머(TPO), RTPO (reactor made thermoplastic olefin), 열가소성 폴리우레탄(TPU, thermoplastic polyurethane) 등의 엘라스토머를 사용할 수 있다.In an exemplary embodiment, the elastomer is capable of improving thermal bonding strength and barrier layer adhesion properties, such as ethylene propylene rubber (EPR), ethylene butane rubber (EBR), and LLDPE-based Elastomers such as thermoplastic polyolefin elastomer (TPO), RTPO (reactor made thermoplastic olefin), and thermoplastic polyurethane (TPU) can be used.

예시적인 일 구현예에서, 스킨층에는 폴리프로필렌(PP) 계열, 폴리에틸렌(PE) 등의 폴리올레핀계 및 이들의 복합수지계 혹은 유도체(LLDPE, HDPE, LDPE, Homo-PP, Co-PP, Ter-PP), 무기계 흡습성 첨가제(CaCO3, BaSO4, TiO2, 제올라이트, 실리카), 특수수지 (MAH-g-PP, 말레인산 그라프트 폴리프로필렌), 핵제(α 또는 β 핵제) 등을 이용하여 제조할 수 있다. In an exemplary embodiment, the skin layer includes polyolefins such as polypropylene (PP), polyethylene (PE), and their composite resins or derivatives (LLDPE, HDPE, LDPE, Homo-PP, Co-PP, Ter-PP). ), inorganic hygroscopic additives (CaCO 3 , BaSO 4 , TiO 2 , zeolite, silica), special resin (MAH-g-PP, maleic acid grafted polypropylene), nucleating agent (α or β nucleating agent), etc. there is.

비제한적인 일 예에서, 제1스킨층은 예컨대 실란트 필름 중 두께 10~20% 이고, PP(Tm 150℃ 이상, 결정화도 40~70%)를 사용하여 구성할 수 있다. In a non-limiting example, the first skin layer may have a thickness of 10 to 20% of the sealant film and may be made of PP (Tm 150°C or higher, crystallinity 40 to 70%).

코어층은 실란트 필름 중 두께 60~80%이고, PP(Tm 160℃ 이상, 결정화도 70% 이상)를 사용하여 구성할 수 있다. The core layer has a thickness of 60 to 80% of the sealant film and can be constructed using PP (Tm 160°C or higher, crystallinity 70% or higher).

제2스킨층은 실란트 필름 중 두께 10~20%이고, PP (Tm 130~155℃, 결정화도 40%이하)인 것을 사용하여 구성할 수 있다. 또한, 제2스킨층에는 AB제 및 슬립제(아미드 계열인 Erucamide, Behenamide, Oleamide 등)를 제2스킨층 중 1~10중량%내외로 사용할 수 있다.The second skin layer can be constructed using a sealant film with a thickness of 10 to 20% and PP (Tm 130 to 155°C, crystallinity 40% or less). In addition, AB agents and slip agents (amide-based Erucamide, Behenamide, Oleamide, etc.) can be used in the second skin layer in an amount of about 1 to 10% by weight of the second skin layer.

예시적인 일 구현예에서, 스킨층은 배리어층 층(통상 Al과 같은 금속층)과 접착되는 배리어층 측의 제1 스킨층과 열접착(실링)이 일어나는 제2 스킨층으로 구분할 수 있으며, 필름 압출 및/또는 권취시 작업성을 개선하기 위해 특히 제2 스킨층에 슬립제 또는 안티블로킹제 중 하나 이상을 포함하고 있다. In an exemplary embodiment, the skin layer can be divided into a first skin layer on the barrier layer side that is adhered to the barrier layer layer (usually a metal layer such as Al) and a second skin layer in which thermal bonding (sealing) occurs, and the film extrusion And/or to improve workability during winding, at least one of a slip agent or an anti-blocking agent is included, especially in the second skin layer.

상기 슬립제는 필름 표면에 마찰계수를 줄이고 윤활성을 부여하기 위해 왁스계 및 올레인산 Amide계열(Erucamide, Oleamide, Behenamide), 실록산 혹은 실리콘 등 다양한 유기물들이 사용 될 수 있고, 안티블로킹제는 필름간의 부착을 방지하기 위해 실리카, 규조토, 탈크 및 카올린과 같은 무기물 입자들이 사용될 수 있다.The slip agent can be made of various organic substances such as wax-based, oleic acid amide series (Erucamide, Oleamide, Behenamide), siloxane, or silicone to reduce the friction coefficient and provide lubricity to the film surface, and the anti-blocking agent can be used to prevent adhesion between films. Inorganic particles such as silica, diatomaceous earth, talc, and kaolin can be used to prevent this.

비제한적인 예시에서, 제1 스킨층에는 Random PP, Ter PP, Block PP에 추가적으로 엘라스토머 및 특수수지(MAH-g-PP)를 더 포함할 수 있고, 제2 스킨층에는 Random PP, Ter PP, Block PP에 추가적으로 엘라스토머, 슬립제, 안티블로킹제를 더 포함할 수 있다.In a non-limiting example, the first skin layer may further include elastomer and special resin (MAH-g-PP) in addition to Random PP, Ter PP, and Block PP, and the second skin layer may further include Random PP, Ter PP, In addition to Block PP, elastomers, slip agents, and anti-blocking agents may be included.

이상에서 설계된 본 발명의 예시적인 구현예들의 셀 파우치는 180~200℃의 온도로 실링되는 경우, 외층과 배리어층(Al과 같은 금속층)을 통해 전해지는 열량 및 파우치 필름의 잔존두께를 고려할 때, 제2 스킨층 (열접착면)이 열접착에 관여하는 비율은 두께를 기준으로 20~25% 수준인 것이 코어층과의 계면박리가 이루어지기에 유리한 조건이라고 할 수 있다. When the cell pouches of the exemplary embodiments of the present invention designed above are sealed at a temperature of 180 to 200 ° C, considering the amount of heat transferred through the outer layer and the barrier layer (metal layer such as Al) and the remaining thickness of the pouch film, The proportion of the second skin layer (thermal bonding surface) involved in thermal bonding is 20 to 25% based on the thickness, which is an advantageous condition for interfacial peeling with the core layer.

참고로, 두께를 기준으로 한 열접착 관여 비율은 전체 실란트층의 두께 및 열접착 후의 잔존율을 고려한 열접착 관여 실란트층 두께에 대한 제2 스킨층의 두께의 백분율로 산정될 수 있다. 예컨대 80um 두께의 PP층 기준으로 실제 열접착시 PP잔존율을 약70% (56um)로 가정할 때, 열접착에 관여하는 전체 PP두께는 30㎛ 미만(24㎛)이며, 제2 스킨층2의 두께는 대략 5㎛이므로 열접착에 관여하는 비율은 약 25%라고 할 수 있다.For reference, the ratio of involvement in thermal bonding based on thickness can be calculated as a percentage of the thickness of the second skin layer to the thickness of the sealant layer involved in thermal bonding, considering the thickness of the entire sealant layer and the residual rate after thermal bonding. For example, assuming that the PP residual rate during actual heat bonding is about 70% (56um) based on an 80um thick PP layer, the total PP thickness involved in heat bonding is less than 30μm (24μm), and the second skin layer 2 Since the thickness is approximately 5㎛, the proportion involved in thermal bonding can be said to be approximately 25%.

한편, 본 발명의 예시적인 구현예들에서는 전술한 실란트 필름을 포함하는 셀 파우치와 해당 셀 파우치로 외장된 이차 전지를 제공한다. 이러한 이차전지는 대표적으로 리튬이차전지일 수 있으며, 특히 전기자동차(EV)나 에너지저장장치(ESS) 등의 중대형 이차전지일 수 있다.Meanwhile, exemplary embodiments of the present invention provide a cell pouch containing the above-described sealant film and a secondary battery externally packaged with the cell pouch. These secondary batteries may typically be lithium secondary batteries, and in particular, they may be medium to large-sized secondary batteries such as electric vehicles (EV) or energy storage systems (ESS).

예시적인 일 구현예에서, 상기 셀 파우치는 예컨대 나일론을 포함하는 외층, 알루미늄을 포함하는 배리어층 및 상기 실란트 필름을 포함하는 것일 수 있다. In an exemplary embodiment, the cell pouch may include, for example, an outer layer containing nylon, a barrier layer containing aluminum, and the sealant film.

예시적인 일 구현예에서, 상기 셀 파우치는 또한 상기 외층의 최외층으로서 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하는 최외층을 더 포함할 수 있다. 이와 같이 PET을 최외층으로 더 포함하는 구성은 중대형 이차 전지에 특히 적용될 수 있다.In one exemplary embodiment, the cell pouch may further include an outermost layer containing polyethylene terephthalate (PET) as the outermost layer of the outer layer. In this way, the configuration further including PET as the outermost layer can be particularly applied to medium to large-sized secondary batteries.

본 발명의 예시적인 구현예들에서는 또한, 전술한 셀 파우치 제조 방법에 있어서, 배리어층 측의 제1 스킨층, 코어층 및 열접착층인 제2 스킨층을 포함하는 다층 구조 실란트 층을 가지도록 셀 파우치 실란트 필름을 제조하되, 제1 스킨층과 코어층의 용융온도(Tm) 및 결정성이 제2스킨층에 보다 높고, 제2 스킨층의 용융온도(Tm) 및 결정성이 제1 스킨층 및 코어층 보다 낮도록 하는 단계;를 포함하는 셀 파우치 제조 방법을 제공한다. In exemplary embodiments of the present invention, in the above-described cell pouch manufacturing method, the cell has a multi-layered sealant layer including a first skin layer on the barrier layer side, a core layer, and a second skin layer that is a heat sealing layer. A pouch sealant film is manufactured, wherein the melting temperature (Tm) and crystallinity of the first skin layer and the core layer are higher than those of the second skin layer, and the melting temperature (Tm) and crystallinity of the second skin layer are higher than those of the first skin layer. And providing a method of manufacturing a cell pouch including a step of lowering the core layer.

또한, 본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 셀 파우치의 가스 배출 향상 방법으로서, 배리어층 측의 제1 스킨층, 코어층 및 열접착층인 제2 스킨층을 포함하는 다층 구조 실란트 층을 가지도록 셀 파우치 실란트 필름을 제조하되, 제1 스킨층과 코어층의 용융온도(Tm) 및 결정성이 제2스킨층에 보다 높고, 제2 스킨층의 용융온도(Tm) 및 결정성이 제1 스킨층 및 코어층 보다 낮도록 하는 단계;를 포함하는 셀 파우치의 가스 배출 향상 방법을 제공한다.In addition, in exemplary embodiments of the present invention, as a method of improving gas discharge of a cell pouch, the method includes a multi-layered sealant layer including a first skin layer on the barrier layer side, a core layer, and a second skin layer that is a heat sealing layer. A cell pouch sealant film is manufactured, wherein the melting temperature (Tm) and crystallinity of the first skin layer and the core layer are higher than those of the second skin layer, and the melting temperature (Tm) and crystallinity of the second skin layer are higher than those of the first skin layer. Provided is a method for improving gas emissions from a cell pouch including a step of lowering the layer and the core layer.

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. Exemplary embodiments of the present invention are explained in more detail through the following examples. The embodiments disclosed herein are illustrated for illustrative purposes only, and the embodiments of the present invention may be implemented in various forms and should not be construed as limited to the embodiments described herein.

파우치의 제조Manufacturing of pouches

아래 실시예 및 비교예 파우치는 공통으로 최외층 PET 12㎛, 외층 NY(나일론) 15㎛, 배리어층 Al 40㎛, 내층인 실란트 필름 50㎛로 설계하였다. 또한, 내층 실란트필름의 제1 스킨층과 제2 스킨층은 5㎛, 코어층은 40㎛로 구성되어 있으며, 하기와 같이 내층 실란트층의 Tm을 조절하여 제조한 CPP필름을 적용하여 셀 파우치를 제조한 뒤, Hot Box Test를 실시하였다. The pouches of the examples and comparative examples below were designed with a common outermost layer of PET of 12㎛, an outer layer of NY (nylon) of 15㎛, a barrier layer of Al of 40㎛, and an inner layer of sealant film of 50㎛. In addition, the first skin layer and the second skin layer of the inner sealant film are composed of 5㎛, and the core layer is 40㎛, and the cell pouch is made by applying a CPP film manufactured by adjusting the Tm of the inner sealant layer as follows. After manufacturing, a hot box test was performed.

[실험 1][Experiment 1]

[비교예 1] [Comparative Example 1]

본 비교예 1에서는 단층 구조의 실란트층을 설계하였다(도 3a 참조). 해당 단층 실란트층으로서 Tm이 160℃ 이며 결정성이 70%인 폴리프로필렌(Homo-PP) 계열을 사용하였고, 총 두께 50㎛로 설계하였다. In Comparative Example 1, a single-layer sealant layer was designed (see Figure 3a). As the single-layer sealant layer, a polypropylene (Homo-PP) series with a Tm of 160°C and a crystallinity of 70% was used, and the total thickness was designed to be 50㎛.

[비교예 2] [Comparative Example 2]

본 비교예 2에서는 A층 (제1스킨층), B층 (코어층), C층 (제2스킨층) 모두 Tm이 160℃ 이고 결정성이 70%인 폴리프로필렌(Homo-PP) 계열을 사용하였고, 총 두께를 50㎛로 하고, A층 및 C층은 5㎛로 하였으며, B층은 40㎛로 설계하였다(도 3b 참조).In Comparative Example 2, the A layer (first skin layer), B layer (core layer), and C layer (second skin layer) were all made of polypropylene (Homo-PP) with a Tm of 160°C and a crystallinity of 70%. was used, and the total thickness was set at 50㎛, the A and C layers were designed at 5㎛, and the B layer was designed at 40㎛ (see Figure 3b).

[실시예1][Example 1]

본 실시예 1에서는 주원료를 변경하여 층간 Tm을 조절하였다. In this Example 1, the interlayer Tm was adjusted by changing the main raw material.

즉, A층 (제1 스킨층)과 B층(코어층)은 원료 및 배합비를 비교예 2와 동일하게 하되, C층 (제2 스킨층)의 주원료를 변경하였다. 즉, C층(제2 스킨층)은 Tm이 145℃ 이고 결정성 55%(코어층과의 결정성차이 15%)인 폴리프로필렌(Block-PP)를 사용하여 구성하였다. 총 두께 50㎛로 A층 및 C층은 5㎛, B층은 40㎛로 설계하였다(도 3c 참조)That is, the raw materials and mixing ratio of the A layer (first skin layer) and B layer (core layer) were the same as in Comparative Example 2, but the main raw material of the C layer (second skin layer) was changed. That is, the C layer (second skin layer) was constructed using polypropylene (Block-PP) with a Tm of 145°C and a crystallinity of 55% (crystallinity difference from the core layer of 15%). The total thickness was designed to be 50㎛, with the A and C layers being 5㎛ and the B layer being 40㎛ (see Figure 3c).

[실시예2][Example 2]

본 실시예 2에서는 A층(제1 스킨층) 및 B층(코어층)은 실시예 1과 원료 및 배합비를 동일하게 하되, C층(제2 스킨층)은 Tm이 145℃ 이고 결정성이 40%(코어층과의 결정성차이 30%)인 폴리프로필렌(Block-PP)을 사용하여 구성하였다. 총 두께는 50㎛로 하고, A층 및 C층은 5㎛, B층은 40㎛로 설계하였다(도 3d 참조). In this Example 2, the A layer (first skin layer) and B layer (core layer) had the same raw materials and mixing ratio as Example 1, but the C layer (second skin layer) had a Tm of 145°C and was crystalline. It was constructed using 40% polypropylene (Block-PP) (30% difference in crystallinity from the core layer). The total thickness was designed to be 50㎛, the A and C layers were designed to be 5㎛, and the B layer was designed to be 40㎛ (see Figure 3d).

[실시예3][Example 3]

본 실시예 2에서는 A층(제1 스킨층) 및 B층(코어층)은 실시예 1과 원료 및 배합비를 동일하게 하되, C층(제2 스킨층)은 Tm이 145℃ 이고 결정성이 30%(코어층과의 결정성차이 40%)인 폴리프로필렌(Random-PP)을 사용하여 구성하였다. 총 두께는 50㎛로 하고, A층 및 C층은 5㎛, B층은 40㎛로 설계하였다(도 3d 참조). In this Example 2, the A layer (first skin layer) and B layer (core layer) had the same raw materials and mixing ratio as Example 1, but the C layer (second skin layer) had a Tm of 145°C and was crystalline. It was constructed using 30% polypropylene (Random-PP) (40% difference in crystallinity from the core layer). The total thickness was designed to be 50㎛, the A and C layers were designed to be 5㎛, and the B layer was designed to be 40㎛ (see Figure 3d).

[실시예4][Example 4]

본 실시예 2에서는 A층(제1 스킨층) 및 B층(코어층)은 실시예 1과 원료 및 배합비를 동일하게 하되, C층(제2 스킨층)은 Tm이 145℃ 이고 결정성이 20%(코어층과의 결정성차이 50%)인 폴리프로필렌(Ter-PP)을 사용하여 구성하였다. 총 두께는 50㎛로 하고, A층 및 C층은 5㎛, B층은 40㎛로 설계하였다(도 3d 참조). In this Example 2, the A layer (first skin layer) and B layer (core layer) had the same raw materials and mixing ratio as Example 1, but the C layer (second skin layer) had a Tm of 145°C and was crystalline. It was constructed using 20% polypropylene (Ter-PP) (50% difference in crystallinity from the core layer). The total thickness was designed to be 50㎛, the A and C layers were designed to be 5㎛, and the B layer was designed to be 40㎛ (see Figure 3d).

[실험 1 - 핫박스 테스트] [Experiment 1 - Hotbox Test]

핫 박스 테스트를 다음과 같이 수행하였다.Hot box testing was performed as follows.

- 셀파우치를 금형(3 cm X 6.5 cm)으로 성형하였다.- The cell pouch was molded using a mold (3 cm

- 성형을 한 셀파우치를 적용하여 리튬이차전지를 제작하였다. - A lithium secondary battery was manufactured using a molded cell pouch.

- 고온조건(120~150℃)에서 시간 별로 열접착면의 파손으로 인한 가스 누출 여부를 평가하였다.- Gas leakage due to damage to the thermally bonded surface was evaluated over time under high temperature conditions (120~150℃).

- 120℃ 조건에서는 2시간 이내, 150℃ 조건에서는 20분 이내에 가스 누출 현상이 발생할 경우 합격으로 평가한다. - If gas leakage occurs within 2 hours at 120℃ or within 20 minutes at 150℃, it is evaluated as passing.

아래 표 1 및 2에 평가 결과를 나타내었다. The evaluation results are shown in Tables 1 and 2 below.

온도 : 120℃ Temperature: 120℃
비교예1

Comparative Example 1

비교예2

Comparative example 2

실시예1

Example 1

실시예2

Example 2

실시예3

Example 3

실시예4

Example 4
보관시간(Min)Storage time (Min) 3030 XX XX XX XX XX XX 6060 XX XX XX XX OO OO 9090 XX XX XX OO -- -- 120120 XX XX XX -- -- -- 150150 XX XX OO -- -- -- 180180 XX XX -- -- -- -- 합/불Yes/No 불합격fail 불합격fail 불합격fail 합격pass 합격pass 합격pass

O : 가스 누출현상 발생 X : 가스 누출현상 미발생O: Gas leak occurs X: Gas leak does not occur

온도 : 150℃ Temperature: 150℃
비교예1

Comparative Example 1

비교예2

Comparative example 2

실시예1

Example 1

실시예2

Example 2

실시예3

Example 3

실시예4

Example 4
보관시간(Min)Storage time (Min) 1010 XX XX XX OO OO OO 2020 XX XX OO -- -- -- 3030 XX XX -- -- -- -- 4040 XX OO -- -- -- -- 5050 OO -- -- -- -- -- 합/불Yes/No 불합격fail 불합격fail 합격pass 합격pass 합격pass 합격pass

O : 가스 누출현상 발생 X : 가스 누출현상 미발생O: Gas leak occurs X: Gas leak does not occur

[실험 2 - 특성평가] [Experiment 2 - Characteristics Evaluation]

<열접착강도 평가><Evaluation of heat bonding strength>

열접착강도는 파우치를 반으로 접어 180℃의 온도하에서 압력을 조절하여 CPP 잔존률 70%로 압착시켜 시료를 제조하였다. 제조된 시료를 폭 15mm로 절단하여 CPP와 CPP의 계면을 180도 각도로 분리하여 두 층간의 열접착강도를 측정하였다. 열접착강도 측정기로써는 일본, SHIMADZU사의 AGS-1kNX모델(UTM)을 사용하여 평가하였다. For thermal bonding strength, a sample was prepared by folding the pouch in half and compressing it to a CPP residual rate of 70% by adjusting the pressure at a temperature of 180°C. The prepared sample was cut to 15 mm in width, the interface between CPP and CPP was separated at an angle of 180 degrees, and the thermal bonding strength between the two layers was measured. The thermal bond strength was evaluated using the AGS-1kNX model (UTM) of SHIMADZU, Japan.

<성형성 평가><Moldability evaluation>

성형성의 평가는 파우치 시료를 266mm x 240mm 로 절단하여, 내면(CPP)면을 상단으로 놓고, 제품에 규정된 성형기를 사용하여 평가하였다. 사용된 성형기로는 율촌화학의 시험용 금형을 사용하였다 To evaluate moldability, the pouch sample was cut to 266mm x 240mm, placed with the inner surface (CPP) side on top, and evaluated using a molding machine specified for the product. The molding machine used was a test mold from Yulchon Chemical.

<절연저항 평가><Insulation resistance evaluation>

절연저항의 평가는 위의 성형성 평가와 동일한 율촌화학의 시험용 금형으로 5mm깊이로 성형한 뒤, 전해액 2ml 기준으로 사이드실링, 탭 실링을 통해 더미셀을 제작하였다. 시료수는 샘플당 10개로 더미셀 제작 후, 24hr이 지난 뒤 1KV전압을 가했을 때의 저항을 측정한다.For the evaluation of insulation resistance, the mold was molded to a depth of 5 mm using the same test mold from Yulchon Chemical as in the formability evaluation above, and then a dummy cell was manufactured through side sealing and tab sealing based on 2 ml of electrolyte. The number of samples is 10 per sample. After manufacturing the dummy cell, the resistance when 1KV voltage is applied 24 hours later is measured.


실험항목

Experiment items

비교예1

Comparative Example 1

비교예2

Comparative example 2

실시예1

Example 1

실시예2

Example 2

실시예3

Example 3

실시예4

Example 4
열접착강도Heat bonding strength XX 절연저항Insulation Resistance 성형성Formability 합/불Yes/No 합격pass 합격pass 합격pass 합격pass 합격pass 불합격fail

물성 관련 Test(우수(◎), 양호(○), 보통(△) 불만족(X) Test related to physical properties (excellent (◎), good (○), average (△), unsatisfactory (X)

참고로, 아래 표에 각 우수, 양호, 보통, 불만족의 기준을 기재하였다.For reference, the criteria for excellent, good, average, and unsatisfactory are listed in the table below.

항목item 우수Great 양호Good 보통commonly 불만족dissatisfaction 열접착강도 (N/15mm)Heat bonding strength (N/15mm) 120 초과over 120 120~100120~100 100~80100~80 80 미만less than 80 성형성 (mm)Formability (mm) 13 초과over 13 13~1113~11 11~911~9 9 미만less than 9 절연저항 (GΩ)Insulation resistance (GΩ) 80 초과over 80 80~6080~60 60~4060~40 40 미만less than 40

[실험 결과 분석][Analysis of experiment results]

표 1을 참조하면, 120℃ 보관시, 비교예1, 2의 경우에는 3시간 경과 후에도 가스가 누출되지 않았다. 단층구조 혹은 다층구조임에도 층간 실란트 구성이 같은 경우에는 가스가 누출되지 않았다. Referring to Table 1, when stored at 120°C, in Comparative Examples 1 and 2, no gas leaked even after 3 hours. Even if it was a single-layer or multi-layer structure, gas did not leak if the interlayer sealant composition was the same.

실시예 1의 경우에는 150분 경과 시 가스가 누출이 되었다. A층 및 B층과 C층 사이의 Tm차이가 10℃ 이상, 결정성 차이가 15%정도 발생하는 경우, 가스가 누출될 수 있는 통로가 생성이 될 수 있지만, 기준시간(120분) 내에서는 생성되지 않았음을 알 수 있다.In Example 1, gas leaked after 150 minutes. If the Tm difference between the A layer, B layer, and C layer is more than 10℃ and the crystallinity difference is about 15%, a passage through which gas can leak may be created, but within the standard time (120 minutes) You can see that it was not created.

실시예 2의 경우에는 90분 경과 시 가스가 누출이 되었으며, A층 및 B층과 C층 사이의 Tm 차이가 10℃ 이상, 결정성차이가 30%이상 발생하는 경우에만 기준시간 내에 가스유출 통로가 생성될 수 있다.In Example 2, gas leaked after 90 minutes, and only when the Tm difference between the A layer, B layer, and C layer was 10°C or more, and the crystallinity difference was 30% or more, the gas leakage passage was established within the standard time. can be created.

실시예3, 4의 경우에는 60분 경과시 가스가 누출이 되었으며, A층 및 B층과 C층 사이의 Tm 차이가 10℃ 이상, 결정성차이가 30%를 초과하여 40%, 50% 수준까지 나게 될 경우 가스배출 측면에서는 긍정적이나 파우치의 물성에 악영향을 가지고 올 것으로 예상된다.In Examples 3 and 4, gas leaked after 60 minutes, the Tm difference between the A layer, B layer, and C layer was more than 10°C, and the crystallinity difference exceeded 30%, reaching 40% and 50% levels. If this happens, it is expected to be positive in terms of gas emissions, but have a negative impact on the physical properties of the pouch.

표 2를 참조하면, 150℃ 보관시, 비교에 1 및 2의 경우 40분이상 경과 후에 가스가 누출되었다. 실란트층의 적용된 원재료의 Tm에 근접한 온도에서 보관하였기 때문에 가스누출경로가 생성될 수 있지만, 기존시간(20분) 내에는 생성되지 않았음을 알 수 있다.Referring to Table 2, when stored at 150°C, gas leaked after more than 40 minutes in cases 1 and 2 in comparison. Since it was stored at a temperature close to the Tm of the raw material applied to the sealant layer, a gas leak path may have been created, but it can be seen that it was not created within the existing time (20 minutes).

실시예 1, 2, 3, 4,의 경우에는 20분 이내에 가스가 누출되어 모두 기존 시간 내에 가스누출경로가 생성되었다. 150℃ 보관조건에서 150℃ 미만의 원재료의 변형이 발생하며 가스누출경로가 비교적 빠른 시간 내에 생성되었다. In Examples 1, 2, 3, and 4, gas leaked within 20 minutes, and a gas leak path was created within the existing time. Under 150℃ storage conditions, deformation of raw materials occurred below 150℃, and a gas leak path was created in a relatively short period of time.

한편, 표 3 및 4를 참조하면, 파우치의 물성 평가시, Tm, 결정성이 파우치 물성에 미치는 영향을 검증하기 위해 해당 테스트를 진행하였다. Meanwhile, referring to Tables 3 and 4, when evaluating the physical properties of the pouch, a corresponding test was conducted to verify the effect of Tm and crystallinity on the physical properties of the pouch.

비교예 1, 2 실시예 1, 2, 3과 같이 A층 및 B층과 C층 사이의 Tm 차이가 10℃ 이상, 결정성차이가 30%이상 50%미만 발생하는 경우에는 파우치물성이 기준값안에 들어가는 것을 확인하였다.Comparative Examples 1 and 2 As in Examples 1, 2, and 3, when the Tm difference between the A layer, B layer, and C layer is 10°C or more and the crystallinity difference is 30% to 50%, the pouch physical properties are within the standard value. Confirmed entering.

반면, 실시예 4와 같이 A층 및 B층과 C층 사이의 Tm 차이가 10℃ 이상, 결정성차이가 50%이상 발생하는 경우에는 파우치의 물성 중 절연저항과 열접착강도에 악영향을 미추어 기준값안에 들어가지 못하는 것을 확인하였다. On the other hand, if the Tm difference between the A layer, B layer, and C layer is more than 10°C and the crystallinity difference is more than 50% as in Example 4, the insulation resistance and heat bonding strength among the physical properties of the pouch are adversely affected. It was confirmed that it did not fall within the standard values.

최종적으로 A층 및 B층과 C층 사이의 Tm 차이가 10℃ 이상, 결정성 차이가 바람직하게는 30%이상 50%미만의 경우, 양호한 파우치의 물성을 만족하면서도 가스배출이 용이한 파우치를 제작할 수 있다고 판단된다.Ultimately, if the Tm difference between the A layer, B layer, and C layer is 10°C or more, and the crystallinity difference is preferably 30% or more and less than 50%, it is possible to produce a pouch that satisfies good pouch physical properties and allows easy gas discharge. It is judged that it is possible.

이상 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. Although non-limiting and exemplary embodiments of the present invention have been described above, the technical idea of the present invention is not limited to the accompanying drawings or the above description. It is obvious to those skilled in the art that various forms of modification are possible without departing from the technical spirit of the present invention, and such types of modifications will fall within the scope of the patent claims of the present invention.

Claims (16)

셀 파우치에 있어서,
상기 셀 파우치는 배리어층 측의 제1 스킨층, 코어층, 열접착층인 제2 스킨층을 포함하는 실란트 필름을 포함하고,
상기 열접착층인 제2 스킨층의 용융온도(Tm) 및 결정성이 코어층의 용융온도(Tm) 및 결정성 보다 낮은 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
In the cell pouch,
The cell pouch includes a sealant film including a first skin layer on the barrier layer side, a core layer, and a second skin layer that is a heat sealing layer,
A cell pouch, characterized in that the melting temperature (Tm) and crystallinity of the second skin layer, which is the heat-sealing layer, are lower than the melting temperature (Tm) and crystallinity of the core layer.
제 1 항에 있어서,
제1 스킨층과 코어층의 용융온도(Tm) 및 결정성이 제2스킨층의 용융온도(Tm) 및 결정성 보다 높고,
제2 스킨층의 용융온도(Tm) 및 결정성이 제1 스킨층 및 코어층의 용융온도(Tm) 및 결정성 보다 낮은 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
According to claim 1,
The melting temperature (Tm) and crystallinity of the first skin layer and the core layer are higher than the melting temperature (Tm) and crystallinity of the second skin layer,
A cell pouch characterized in that the melting temperature (Tm) and crystallinity of the second skin layer are lower than the melting temperature (Tm) and crystallinity of the first skin layer and the core layer.
제 2 항에 있어서,
코어층과 제2 스킨층 사이의 용융온도(Tm) 차이는 10℃ 이상이고, 결정성 차이는 15% 이상인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
According to claim 2,
A cell pouch characterized in that the melting temperature (Tm) difference between the core layer and the second skin layer is 10°C or more, and the crystallinity difference is 15% or more.
제 3 항에 있어서,
코어층과 제2 스킨층 사이의 결정성 차이는 30% 이상인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
According to claim 3,
A cell pouch characterized in that the difference in crystallinity between the core layer and the second skin layer is 30% or more.
제 4 항에 있어서,
제1 스킨층과 코어층 사이의 용융온도(Tm) 차이는 10℃ 이하이고, 결정성 차이는 30% 이하인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
According to claim 4,
A cell pouch characterized in that the melting temperature (Tm) difference between the first skin layer and the core layer is 10°C or less, and the crystallinity difference is 30% or less.
제 5 항에 있어서,
코어층의 두께는 20~40㎛이고,
제1 스킨층 및 제2 스킨층의 두께는 각각 5~10㎛ 인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
According to claim 5,
The thickness of the core layer is 20-40㎛,
A cell pouch, wherein the first skin layer and the second skin layer each have a thickness of 5 to 10 μm.
제 6 항에 있어서,
코어층은 호모 폴리프로필렌(Homo-PP), 폴리프로필렌 공중합체(Co-PP), 폴리프로필렌 터폴리머(Ter-PP)로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상의 성분을 포함하거나, 상기 하나 이상의 성분에 엘라스토머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
According to claim 6,
The core layer contains one or more components selected from the group consisting of homo-polypropylene (Homo-PP), polypropylene copolymer (Co-PP), and polypropylene terpolymer (Ter-PP), or the one or more components include an elastomer. A cell pouch further comprising:
제 7 항에 있어서,
제1 스킨층에는 Random PP, Ter PP, Block PP에 추가적으로 엘라스토머 및 말레이산 그라프트 폴리프로필렌을 더 포함하고,
제2 스킨층에는 Random PP, Ter PP, Block PP에 추가적으로 엘라스토머, 슬립제 및 안티블로킹제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
According to claim 7,
The first skin layer further contains elastomer and Malay graft polypropylene in addition to Random PP, Ter PP, and Block PP.
A cell pouch characterized in that the second skin layer further contains an elastomer, a slip agent, and an anti-blocking agent in addition to Random PP, Ter PP, and Block PP.
제 1 항에 있어서,
셀 파우치가 180~200℃의 온도로 실링되는 경우, 열접착층인 제2 스킨층이 열접착에 관여하는 비율이 40~60%인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
According to claim 1,
When the cell pouch is sealed at a temperature of 180 to 200°C, the cell pouch is characterized in that the second skin layer, which is a heat sealing layer, participates in heat bonding in a ratio of 40 to 60%.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 셀 파우치는 나일론 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 중 하나 이상을 포함하는 외층, 알루미늄을 포함하는 배리어층 및 상기 실란트 필름을 포함하는 셀 파우치.
According to claim 1,
The cell pouch includes an outer layer containing one or more of nylon and polyethylene terephthalate (PET), a barrier layer containing aluminum, and the sealant film.
제 1 항 내지 제 9 항 및 제 11 항 중 어느 한 항의 셀 파우치로 외장된 것을 특징으로 하는 이차 전지.A secondary battery, characterized in that it is externally equipped with the cell pouch of any one of claims 1 to 9 and 11. 제 12 항에 있어서,
상기 이차 전지는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
According to claim 12,
A secondary battery, characterized in that the secondary battery is a lithium secondary battery.
제 12 항에 있어서,
상기 이차 전지는 전기 자동차 또는 에너지 저장 장치 용인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
According to claim 12,
A secondary battery, characterized in that the secondary battery is for an electric vehicle or an energy storage device.
제 1 항 내지 제 9 항 및 제 11 항 중 어느 한 항의 셀 파우치 제조 방법에 있어서,
제1 스킨층, 코어층, 제2 스킨층을 포함하는 다층 구조의 실란트 필름을 제조하되, 코어층과 제2 스킨층 사이의 용융온도(Tm) 차이는 10℃ 이상이고, 결정성 차이는 30% 이상이 되도록 하고, 제1 스킨층과 코어층 사이의 용융온도(Tm) 차이는 10℃이하이고, 결정성 차이는 30% 이하가 되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 파우치 제조 방법.
In the cell pouch manufacturing method of any one of claims 1 to 9 and 11,
A sealant film having a multilayer structure including a first skin layer, a core layer, and a second skin layer is manufactured, wherein the melting temperature (Tm) difference between the core layer and the second skin layer is 10°C or more, and the crystallinity difference is 30°C. % or more, the melting temperature (Tm) difference between the first skin layer and the core layer is 10°C or less, and the crystallinity difference is 30% or less. A cell pouch manufacturing method comprising a. .
제 1 항 내지 제 9 항 및 제 11 항 중 어느 한 항의 셀 파우치의 가스 배출 향상 방법으로서,
제1 스킨층, 코어층, 제2 스킨층을 포함하는 다층 구조의 실란트 필름을 제조하되,
코어층과 제2 스킨층 사이의 용융온도(Tm) 차이는 10℃ 이상이고, 결정성 차이는 30% 이상이 되도록 하고, 제1 스킨층과 코어층 사이의 용융온도(Tm) 차이는 10℃ 이하이고, 결정성 차이는 30% 이하가 되도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀 파우치의 가스 배출 향상 방법.
A method for improving gas emissions from the cell pouch of any one of claims 1 to 9 and 11, comprising:
Manufacturing a sealant film with a multi-layer structure including a first skin layer, a core layer, and a second skin layer,
The melting temperature (Tm) difference between the core layer and the second skin layer is 10℃ or more, the crystallinity difference is 30% or more, and the melting temperature (Tm) difference between the first skin layer and the core layer is 10℃. A method for improving gas emissions from a cell pouch, comprising the step of ensuring that the difference in crystallinity is 30% or less.
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KR101309392B1 (en) 2012-04-19 2013-09-17 율촌화학 주식회사 Cell pouch with high insulation resistance

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