KR102660377B1 - 마이카를 이용한 절연시트의 제조방법 및 위 제조방법에 의해 제조되는 마이카 절연시트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이카 및 에어로겔(aerogel) 등을 이용하여 배터리 팩(battery pack)을 구성하는 각각의 셀(cell) 사이에 개재되는 절연 및 충격완화용 마이카 절연시트를 제조하기 위한 제조방법과 위 제조방법에 의해 제조되는 마이카 절연시트에 관한 것이다.
본 발명은 아크릴계 점착제를 이용하는 간단한 제조공정을 통해 에어로젤 시트의 상,하면 제1,2 마이카 시트를 부착하여 마이카 절연시트를 제조할 수 있는 것으로, 에어로젤 시트 및 제1,2 마이카 시트의 물성 변화를 최소화하면서 에어로젤 시트와 제1,2 마이카 시트의 부착상태를 견고하게 유지할 수 있는 마이카 절연시트를 구현할 수 있는 것이다
본 발명에 의해 구현된 마이카 절연시트는 마이카와 에어로젤에 의해 기본적인 절연 및 충격완화의 기능을 만족시키면서 강화된 난연성과 단열성을 제공하여 배터리 팩의 열폭주에 따른 화재사고 및 동절기 배터리의 출력저하 등을 방지할 수 있는 등의 효과가 있다.
본 발명은 아크릴계 점착제를 이용하는 간단한 제조공정을 통해 에어로젤 시트의 상,하면 제1,2 마이카 시트를 부착하여 마이카 절연시트를 제조할 수 있는 것으로, 에어로젤 시트 및 제1,2 마이카 시트의 물성 변화를 최소화하면서 에어로젤 시트와 제1,2 마이카 시트의 부착상태를 견고하게 유지할 수 있는 마이카 절연시트를 구현할 수 있는 것이다
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Description
본 발명은 마이카(mica; 운모)를 이용한 절연시트의 제조방법 및 위 제조방법에 의해 제조되는 마이카 절연시트에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 마이카 및 에어로겔(aerogel) 등을 이용하여 배터리 팩(battery pack)을 구성하는 각각의 셀(cell) 사이에 개재되는 절연 및 충격완화용 마이카 절연시트를 제조하기 위한 제조방법과 위 제조방법에 의해 제조되는 마이카 절연시트에 관한 것이다.
나날이 심각해지는 대기오염 문제를 해소하기 위해 화석연료를 구동원으로 이용하는 내연기관 차량을 대체한 친환경 차량의 보급이 상당히 급속한 속도로 증가하고 있으며, 그 중 전기차량의 공급은 가장 두드러진 증가세를 보이고 있다.
전기 차량 등에 이용되는 대용량의 배터리 팩은 복수의 배터리 셀(battery cell)을 조합하여 구성하고 있는데, 배터리 팩을 구성하는 각 셀(cell) 사이에는 절연 및 충격완화용 절연시트를 개재하게 된다.
전기 차량의 보급이 늘면서 전기 차량에 사용되는 배터리의 여러가지 문제점들이 발견되고 있는데, 전기 차량용 배터리에 있어 가장 문제가 되는 부분은 첫째, 충돌 등의 사고시에 배터리 셀의 열폭주 현상에 의한 강력한 화염이 발생하여 차량화재에 따른 인명사고의 위험이 높다는 것이었으며, 둘째, 기온이 많이 떨어지는 동절기 등에는 배터리 셀의 출력이 60 ~ 70 % 까지 떨어진다는 것이었다.
이에 본 발명에서는 에어로젤과 마이카를 이용한 고내화성 및 고보온성의 절연시트를 제안하고자 한다.
에어로젤은 규소 산화물(SiO2) 등의 재료를 이용해 만들어지는 것으로, 열·전기·소리·충격 등에 강해서 미래세계를 바꿀 물질로 평가받는 신소재이다. 에어로젤은 1930년 경에 발견되었으며, 이 물질은 열·전기·소리·충격 등에 강할 뿐만 아니라 무게도 같은 부피를 가지는 공기의 3배 정도여서 무겁지 않기 때문에 근래에 들어서는 에어로젤이 단열재·충격완충재·방음재 등의 소재로 주목을 받고 있다.
마이카(운모)는 화강암에 많이 포함되어 있는 규산염 광물의 하나로 단사 정계에 속하는 결정이며, 흔히 육각의 판(板) 모양을 띠며 얇은 조각으로 잘 갈라지는 성질이 있다. 백운모와 흑운모 따위가 있는데, 이중 백운모는 유리의 대용이나 전기 절연체 등으로 널리 이용되고 있다.
기존하는 배티리 팩의 절연시트는 폴리 계열의 비닐시트로 완충재를 감싸게끔 구성한 것으로, 절연 및 충격완화 기능에만 충실하게 제조됨으로 인해 화재시 열폭주나 동절기 출력저하를 방지할 수 없다는 등의 문제점이 지적되고 있다.
실질적으로 기존 절연시트가 적용된 배터리는 충돌 등의 사고시에 열폭주에 의한 강력한 화염이 발생하여 차량화재에 따른 인명사고의 위험이 높았으며, 또한 기온이 많이 떨어지는 동절기 등에는 배터리의 출력이 60 ~ 70 % 까지 떨어지고 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래 절연시트가 가지는 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로, 에어로젤을 마이카 필름 또는 마이카 시트로 감싸는 형태로 마이카 절연시트를 제조함으로써 기본적인 절연 및 충격완화의 기능을 만족시키면서 강화된 난연성과 단열성을 제공하여 배터리 팩의 열폭주에 따른 화재사고 및 동절기 배터리의 출력저하 등을 방지할 수 있도록 함에 기술적 과제의 주안점을 두고 완성한 마이카 절연시트의 제조방법과 위 제조방법에 의해 제조되는 마이카 절연시트를 제공하고자 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 박막의 난연성 필름 상에 마이카 분말을 도포하여 난연성 접착제로 부착하는 시트 형태로 제조하거나 마이카 분말을 코팅처리한 난연성 섬유를 이용해 시트 형태로 직조하는 방법에 의해 제1,2 마이카 시트를 제조하되, 상기 제1,2 마이카 시트의 두께는 0.1mm 내지 0.3mm 범위의 두께를 유지하도록 제조하는 마이카 시트 제조공정, 아크릴계 수지를 주성분으로 하여 제조되는 제1,2 아크릴계 점착제를 제1,2 마이카 시트 일면에 도포하되, 제1,2 아크릴계 점착제의 도포두께는 0.02mm 내지 0.06mm 범위의 두께를 유지하도록 도포하고, 상기 도포된 제1,2 아크릴계 점착제의 표면에 점착제 보호용 후지를 부착하는 점착제 도포공정, 제1,2 아크릴계 점착제가 도포된 제1,2 마이카 시트를 권취용 보빈에 각각 권취하여 구분된 롤타입으로 제1,2 마이카 시트를 구현하는 마이카 시트 권취공정, 에어로젤 섬유와 접착제를 혼합하여, 에어로젤 섬유 간 다수의 기공이 형성되게끔 판상의 시트로 압착·성형하되, 시트의 뚜께는 0.8mm 내지 1.2mm 범위의 두께를 유지하도록 하는 에어로젤 시트 제조공정, 에어로젤 섬유에 의해 판상의 시트 형태로 제조된 시트를 적용하고자 하는 배터리의 규격에 맞춰 재단하는 에어로젤 시트 재단공정, 보호용 후지를 제거한 제2 마이카 시트를 펼쳐 이송시키는 과정에서 제2 아크릴계 점착제가 도포된 제2 마이카 시트의 상면에 일정한 크기로 재단된 에어로젤 시트를 안치하고, 상기 에어로젤 시트의 상면에 제1 아크릴계 점착제가 도포된 제1 마이카 시트를 덮어 씌워 에어로젤 시트의 상,하면에 제1,2 마이카 시트를 부착하는 시트 부착공정, 상,하면에 제1,2 마이카 시트가 부착된 에어로젤 시트를 상,하로 배치된 가압롤러 또는 가압 스퀴저(squeezer) 사이로 통과시켜 제1,2 아크릴계 점착제의 점착력에 의해 에어로젤 시트와 제1,2 마이카 시트가 견고하게 부착되도록 하고, 상기와 같은 과정을 통해 제1,2 마이카 시트가 부착된 에어로젤 시트의 외관을 따라 타발하는 스퀴징 및 타발공정 등을 통해 마이카 절연시트가 구현되도록 구성한 것을 기술적 특징으로 하는 것이다.
본 발명에서 제시하는 마이카를 이용한 절연시트의 제조방법은 아크릴계 점착제를 이용하는 간단한 제조공정을 통해 에어로젤 시트의 상,하면 제1,2 마이카 시트를 부착하여 마이카 절연시트를 제조할 수 있는 것으로, 에어로젤의 물성 변화를 최소화하면서 제1,2 마이카 시트의 부착상태를 견고하게 유지할 수 있는 마이카 절연시트를 구현할 수 있는 것이다.
본 발명에 의해 구현되는 마이카 절연시트는 에어로젤 시트를 마이카 필름 또는 마이카 시트로 감싸는 형태를 취하는 것으로, 마이카와 에어로젤에 의해 기본적인 절연 및 충격완화의 기능을 만족시키면서 강화된 난연성과 단열성을 제공하여 배터리 팩의 열폭주에 따른 화재사고 및 동절기 배터리의 출력저하 등을 방지할 수 있는 등의 효과가 있다.
도 1에 본 발명에서 제시하는 절연시트 제조방법의 공정순서도.
도 2는 본 발명에 의해 구현되는 절연시트의 구성을 설명하기 위한 참고 분해사시도.
도 3은 본 발명에 의해 구현되는 절연시트의 적층구조를 설명하기 위한 참고 단면도.
도 2는 본 발명에 의해 구현되는 절연시트의 구성을 설명하기 위한 참고 분해사시도.
도 3은 본 발명에 의해 구현되는 절연시트의 적층구조를 설명하기 위한 참고 단면도.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면의 기재에 있어서 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명에서 향유하고자 하는 기술적 사상의 요지를 모호하지 않게 하기 위해 관련된 공지의 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 생략하였다.
도 1에 본 발명에서 제시하는 절연시트 제조방법의 공정순서도가 도시되는데, 도시된 바를 통해 본 발명은 제1,2 마이카 시트(13a,13b)를 제조하기 위한 마이카 시트 제조공정,(공정 A) 상기 제1,2 마이카 시트(13a,13b)의 일면에 제1,2 아크릴계 점착제(13a,13b)를 도포하기 위한 점착제 도포공정,(공정 B) 상기 제1,2 마이카 시트(13a,13b)를 권취용 보빈에 권취하기 위한 마이카 시트 권취공정,(공정 C) 에어로젤 시트(11)를 제조하기 위한 에어로젤 시트 제조공정,(공정 D) 에어로젤 시트(11)를 적용하고자 하는 배터리의 규격에 맞춰 재단하는 재단공정,(공정 E) 에어로젤 시트(11)의 상,하면에 제1,2 마이카 시트(13a,13b)를 부착하는 시트 부착공정,(공정 F,G) 상,하면에 제1,2 마이카 시트(13a,13b)를 부착한 에어로젤 시트(11)를 압착하는 스퀴징(squeezing) 및 타발공정(공정 H) 등을 통해 마이카 절연시트(10)를 구현하도록 구성한 것임을 확인할 수 있는바, 각 공정의 상세한 실시는 하기와 같이 이루어진다.
마이카 시트 제조공정 - 박막의 난연성 필름 상에 마이카 분말을 도포하여 난연성 접착제로 부착하는 시트 형태로 제조하거나 마이카 분말을 코팅처리한 난연성 섬유를 이용해 시트 형태로 직조하는 방법에 의해 제1,2 마이카 시트(13a,13b)를 제조하되, 상기 제1 마이카 시트(13a,13b)의 두께는 0.1mm 내지 0.3mm 범위의 두께를 유지하도록 구성한다.
점착제 도포공정 - 아크릴계 수지를 주성분으로 하여 제조되는 제1,2 아크릴계 점착제(12a,12b)를 제1,2 마이카 시트(13a,13b) 일면에 도포하되, 제1,2 아크릴계 점착제(12a,12b)의 도포두께는 0.02mm 내지 0.06mm 범위의 두께를 유지하도록 도포하고, 상기 도포된 제1,2 아크릴계 점착제(12a,12b)의 표면에 점착제 보호용 후지를 부착한다.
마이카 시트 권취공정 - 제1,2 아크릴계 점착제(12a,12b)가 도포된 제1,2 마이카 시트(13a,13b)를 권취용 보빈에 각각 권취하여 구분된 롤타입으로 제1,2 마이카 시트(13a,13b)를 구현한다.
에어로젤 시트 제조공정 - 에어로젤 섬유와 접착제를 혼합하여, 에어로젤 섬유 간 다수의 기공이 형성되게끔 판상의 시트로 압착·성형하되, 시트의 뚜께는 0.8mm 내지 1.2mm 범위의 두께를 유지하도록 한다.
에어로젤 시트 재단공정 - 에어로젤 섬유에 의해 판상의 시트 형태로 제조된 시트를 적용하고자 하는 배터리의 규격에 맞춰 재단하는 재단한다.
시트 부착공정 - 보호용 후지를 제거한 제2 마이카 시트(13b)를 펼쳐 이송시키는 과정에서 제2 아크릴계 점착제(12b)가 도포된 제2 마이카 시트(13b)의 상면에 일정한 크기로 재단된 에어로젤 시트(11)를 안치하고, 상기 에어로젤 시트(11)의 상면에 제1 아크릴계 점착제(12a)가 도포된 제1 마이카 시트(13b)를 덮어 씌워 에어로젤 시트(11)의 상,하면에 제1,2 마이카 시트(13a,13B)를 부착한다.
스퀴징 및 타발공정 - 상,하면에 제1,2 마이카 시트(13a,13b)가 부착된 에어로젤 시트(11)를 상,하로 배치된 가압롤러 또는 가압 스퀴저(squeezer) 사이로 통과시켜 제1,2 아크릴계 점착제(12a,12b)의 점착력에 의해 에어로젤 시트(11)와 제1,2 마이카 시트(13a,13b)가 견고하게 부착되도록 하고, 상기와 같은 과정을 통해 제1,2 마이카 시트(13a,13b)가 부착된 에어로젤 시트(11)의 외관을 따라 타발하면 마이카 절연시트(10)의 제조가 완료된다.
본 발명에 있어 에어로젤 시트(11)와 제1,2 마이카 시트(13a,13b)의 접착수단으로 아크릴계 점착제를 이용하는 이유는, 에어로젤 시트(11) 및 제1,2 마이카 시트(13a,13b)의 물성변화를 최소화하면서 견고한 접착상태를 유지할 수 있도록 함에 있다. 또한, 아크릴계 점착제를 이용하게 되면 제1,2 아크릴계 점착제(12a,12b)를 제1,2 마이카 시트(13a,13b)에 미리 도포해놓은 상태에서 후지만 제거하고 제1,2 마이카 시트(13a,13b)를 에어로젤 시트(11)에 부착한 후 스퀴징(squeezing) 공정을 거치면 제1,2 마이카 시트(13a,13b)와 에어로젤 시트(11)의 접착이 마무리되므로 절연시트 제조공정을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라 핫멜트 방식의 접착에 비해 접착불량(기포발생 등)을 획기적으로 줄여줄 수 있게 된다.
이상과 같은 각각의 제조공정을 거쳐 마이카 절연시트(1)를 구현한 수 있었으며, 본 발명에 의해 구현된 마이카 절연시트(10)는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 에어로젤 섬유를 판상의 시트로 압착·성형하여 0.8mm 내지 1.2mm의 두께로 구성한 에어로젤 시트(11)의 상면에 제1 아크릴계 점착제(12a)를 0.02mm 내지 0.06mm의 두께로 형성하고, 상기 제1 아크릴계 점착제(12a)의 상면에 0.1mm 내지 0.3mm 두께의 제1 마이카(mica) 시트(13a)를 부착하며, 상기 에어로젤 시트(11)의 하면에 제2 아크릴계 점착제(12b)를 0.02mm 내지 0.06mm의 두께로 형성하고, 상기 제2 아크릴계 점착제(12b)의 하면에 0.1mm 내지 0.3mm 두께의 제2 마이카(mica) 시트(13b)를 부착하여 구성한 것이다.
본 발명에 의해 구현된 마이카 절연시트(10)는 제1,2 마이카 시트(13a,13b)가 가지는 절연성 및 에어로젤 시트(11)가 가지는 절연성에 의해 배터리를 구성하는 셀(cell) 간의 충격완화와 절연이라는 기본적인 기능에 충실할 수 있는 것이다.
본 발명에 의해 구현된 마이카 절연시트(10)는 에어로젤 시트(11)가 가지는 단열성에 의해 주변환경의 급격한 온도저하에 대응하여 배터리 셀을 보호하므로 배터리의 출력저하를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 에어로젤 시트(11) 및 이를 감싸는 제1,2 마이카 시트(13a,13b)가 가지는 높은 단열성은 화재사고시 배터리 셀의 열폭주 현상을 최소화시켜 줄 수 있는 것이다.
본 발명에서 제시하는 마이카를 이용한 절연시트의 제조방법 및 위 제조방법에 의해 제조되는 마이카 절연시트는 전술하고 있는 실시예 및 첨부된 도면 등에 의해 한정되는 것은 아니라 할 것이며, 본 발명에서 향유하고자 하는 기술적 사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 형태로 치환, 변형 및 변경을 가할 수 있는 것인바, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
10: 마이카 절연시트 11: 에어로젤 시트
12a: 제1 아크릴계 점착제 12b: 제2 아크릴계 점착제
13a: 제1 마이카 시트 13b: 제2 마이카 시트
12a: 제1 아크릴계 점착제 12b: 제2 아크릴계 점착제
13a: 제1 마이카 시트 13b: 제2 마이카 시트
Claims (2)
- 박막의 난연성 필름 상에 마이카 분말을 도포하여 난연성 접착제로 부착하는 시트 형태로 제조하거나 마이카 분말을 코팅처리한 난연성 섬유를 이용해 시트 형태로 직조하는 방법에 의해 제1,2 마이카 시트(13a,13b)를 제조하되, 상기 제1,2 마이카 시트(13a,13b)의 두께는 0.1mm 내지 0.3mm 범위의 두께를 유지하도록 제조하는 마이카 시트 제조공정,
아크릴계 수지로 이루어진 제1,2 아크릴계 점착제(12a,12b)를 제1,2 마이카 시트(13a,13b) 일면에 도포하되, 제1,2 아크릴계 점착제(12a,12b)의 도포두께는 0.02mm 내지 0.06mm 범위의 두께를 유지하도록 도포하고, 상기 도포된 제1,2 아크릴계 점착제(12a,12b)의 표면에 점착제 보호용 후지를 부착하는 점착제 도포공정,
제1,2 아크릴계 점착제(12a,12b)가 도포된 제1,2 마이카 시트(13a,13b)를 권취용 보빈에 각각 권취하여 구분된 롤타입으로 제1,2 마이카 시트(13a,13b)를 구현하는 마이카 시트 권취공정,
에어로젤 섬유와 접착제를 혼합하여, 에어로젤 섬유 간 다수의 기공이 형성되게끔 판상의 시트로 압착·성형하되, 시트의 뚜께는 0.8mm 내지 1.2mm 범위의 두께를 유지하도록 하는 에어로젤 시트 제조공정,
에어로젤 섬유에 의해 판상의 시트 형태로 제조된 시트를 적용하고자 하는 배터리의 규격에 맞춰 재단하는 에어로젤 시트 재단공정,
보호용 후지를 제거한 제2 마이카 시트(13b)를 펼쳐 이송시키는 과정에서 제2 아크릴계 점착제(12b)가 도포된 제2 마이카 시트(13b)의 상면에 일정한 크기로 재단된 에어로젤 시트(11)를 안치하고, 상기 에어로젤 시트(11)의 상면에 제1 아크릴계 점착제(12a)가 도포된 제1 마이카 시트(13b)를 덮어 씌워 에어로젤 시트(11)의 상,하면에 제1,2 마이카 시트(13a,13B)를 부착하는 시트 부착공정,
상,하면에 제1,2 마이카 시트(13a,13b)가 부착된 에어로젤 시트(11)를 상,하로 배치된 가압롤러 또는 가압 스퀴저(squeezer) 사이로 통과시켜 제1,2 아크릴계 점착제(12a,12b)의 점착력에 의해 에어로젤 시트(11)와 제1,2 마이카 시트(13a,13b)가 견고하게 부착되도록 하고, 상기와 같은 과정을 통해 제1,2 마이카 시트(13a,13b)가 부착된 에어로젤 시트(11)의 외관을 따라 타발하는 스퀴징 및 타발공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이카 절연시트의 제조방법
- 제1항의 제조방법에 의해 제조된 것으로,
에어로젤 섬유를 판상의 시트로 압착·성형하여 0.8mm 내지 1.2mm의 두께로 구성한 에어로젤 시트(11)의 상면에 제1 아크릴계 점착제(12a)를 0.02mm 내지 0.06mm의 두께로 형성하고, 상기 제1 아크릴계 점착제(12a)의 상면에 0.1mm 내지 0.3mm 두께의 제1 마이카(mica) 시트(13a)를 부착하며, 상기 에어로젤 시트(11)의 하면에 제2 아크릴계 점착제(12b)를 0.02mm 내지 0.06mm의 두께로 형성하고, 상기 제2 아크릴계 점착제(12b)의 하면에 0.1mm 내지 0.3mm 두께의 제2 마이카(mica) 시트(13b)를 부착하여 구성한 것을 특징으로 하는 마이카 절연시트.
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| KR20220143100A (ko) * | 2020-02-18 | 2022-10-24 | 로저스코포레이션 | 배터리용 열 관리 다층 시트 |
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2023
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