KR102684501B1 - 이차전지 리드탭용 필름 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 리드탭용 필름은, 이차전지의 전지케이스와, 상기 이차전지의 전극조립체의 양극 또는 음극과 전기적으로 연결되는 전극리드 사이를 밀봉하는 이차전지 리드탭용 필름으로, 상기 전극리드와 접착되는 제1 스킨층; 상기 제1 스킨층의 상면 또는 하면 중 어느 일면에 마련되는 중간층; 상기 중간층의 상면 또는 하면 중 상기 제1 스킨층과 마주 보는 일면에 마련되어 상기 전지케이스와 접착되는 제2 스킨층;을 포함하며, 상기 제1 스킨층 또는 상기 제2 스킨층 중 적어도 어느 하나는 다른 하나 보다 넓은 표면적 또는 큰 접착력을 가지도록 마련될 수 있다.

Description

이차전지 리드탭용 필름 및 그 제조방법{FILM FOR LEAD TAB OF SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 이차전지 리드탭용 필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접착력을 높일 수 있는 이차전지 리드탭용 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원, 에너지저장장치(ESS)로도 주목받고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 이차전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 파우치형 이차전지를 보여주는 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(1)는, 음극과 양극이 분리막으로 분리 절연되어 있는 전극조립체(3), 전극조립체(3)의 양극 및 음극으로부터 연장되어 있는 전극탭들(4,5), 전극탭들(4,5)에 용접되어 있는 전극리드(6,7) 및 전극조립체(3)를 수용하는 전지케이스(2)를 포함할 수 있다.
전극조립체(3)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극탭들(4,5)은 전극조립체(3)의 양극 및 음극으로부터 연장되어 있고, 전극리드(6,7)는 각 양극 및 음극으로부터 연장된 복수개의 전극탭들(4,5)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되며, 전지케이스(2)의 외부로 일부가 노출되어 있다.
또한, 전극리드(6,7)의 상하면 일부에는 전지케이스(2)와의 밀봉성(sealing performance)을 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연성이 우수한 절연필름(8)이 부착되어 있다. 전지케이스(2)는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어져 있고, 전극조립체(3)를 수용할 수 있는 공간을 제공하며, 전체적으로 파우치 형상을 가지고 있다.
여기서, 파우치형 전지케이스(2)는 상부캡(20)과 하부캔(30)을 포함할 수 있으며, 상부캡(20) 및 하부캔(30)은 CPP(Casting polypropylene Film; 무연신 PP)로 대표되는 열융착층(2b)/알루미늄 금속층(2c)/나일론으로 대표되는 보호층(2d)의 통상 3층 구조로 이루어질 수 있다. 상부캡(20) 및 하부캔(30)을 구성하는 시트의 열융착층이 열과 압력에 의해 서로 접착되어 전극조립체(3)를 수납할 수 있다. 상부캡(20)과 하부캔(30)을 통칭하여 전지케이스라고 할 수 있다.
한편, 절연필름(8)은 가열시 용융되어 전극리드(6,7)와 접착하는 부분, 가열시 형상을 유지하는 내열 부분, 전지케이스(2)의 열융착층(2b)과 접착하는 부분을 포함하는 3층 구조를 가질 수 있다. 경우에 따라서는 내열 부분과 전지케이스의 열융착층과 접착하는 부분을 하나의 층으로 형성한 2층 구조를 가질 수도 있다.
절연필름(8)이 3층 구조를 가지는 경우, 전극리드와 절연필름 또는 전지케이스와 절연필름의 접착 성능을 향상시키기 위해 절연필름의 접착층에 추가적인 표면처리가 필요하였다. 따라서, 이러한 절연필름은 필름의 압출 또는 라미네이션(lamination) 공정 이후에 추가적인 표면 처리 공정을 수행함으로써 생산 공정이 길어지고 생산 비용이 높아지는 단점이 있었다.
본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명을 제안하게 되었다.
한국등록특허 제10-0815605호(등록공고 2008.03.20.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 접착 성능을 향상시키기 위한 추가적인 표면 처리 공정이 필요하지 않은 이차전지 리드탭용 필름 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명은 공압출 공정에 의해서 3층 구조의 필름이 일괄 형성되는 과정 중에 접착면의 표면적을 넓힐 수 있는 이차전지 리드탭용 필름 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명은 리드탭 또는 전지케이스와 접착되는 표면의 면적을 크게 함으로써 접착 성능을 향상시킬 수 있는 이차전지 리드탭용 필름 및 그 제조방법을 제공한다.
상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 리드탭용 필름은, 이차전지의 전지케이스와, 상기 이차전지의 전극조립체의 양극 또는 음극과 전기적으로 연결되는 전극리드 사이를 밀봉하는 이차전지 리드탭용 필름으로, 상기 전극리드와 접착되는 제1 스킨층; 상기 제1 스킨층의 상면 또는 하면 중 어느 일면에 마련되는 중간층; 상기 중간층의 상면 또는 하면 중 상기 제1 스킨층과 마주 보는 일면에 마련되어 상기 전지케이스와 접착되는 제2 스킨층;을 포함하며, 상기 제1 스킨층 또는 상기 제2 스킨층 중 적어도 어느 하나는 다른 하나 보다 넓은 표면적 또는 큰 접착력을 가지도록 마련될 수 있다.
상기 제1 스킨층 또는 상기 제2 스킨층 중 넓은 표면적 또는 큰 접착력을 가지는 스킨층은 상기 전극리드 또는 상기 전지케이스와 직접 접촉하는 표면 및 접촉하지 않는 표면을 가지도록 형성될 수 있다.
상기 제1 스킨층 또는 상기 제2 스킨층 중 넓은 표면적 또는 큰 접착력을 가지는 스킨층은 상기 전극리드 또는 상기 전지케이스와 마주 보는 표면에 요철이 형성되거나 양각 및 음각이 형성될 수 있다.
상기 제1 스킨층 또는 상기 제2 스킨층 중 넓은 표면적 또는 큰 접착력을 가지는 스킨층의 표면적은 상기 양각의 면적, 상기 음각의 면적 및 상기 양각과 음각을 연결하는 부분의 면적을 모두 합한 면적과 동일하도록 형성될 수 있다.
상기 양각과 상기 음각은 서로 교대로 형성되며, 상기 양각의 면적의 합은 상기 음각의 면적의 합 보다 크게 형성될 수 있다.
상기 음각의 표면은 상기 양각의 표면에 대해서 0.1~10 ㎛ 낮은 위치에 형성될 수 있다.
상기 양각 하나의 표면적은 25 ㎛2~10,000 ㎛2가 되도록 형성될 수 있다.
상기 제1 스킨층 또는 상기 제2 스킨층 중 넓은 표면적 또는 큰 접착력을 가지는 스킨층은 100mm2 의 평면 면적 내에 50~200개의 상기 양각이 존재하도록 형성될 수 있다.
상기 제1 스킨층, 상기 중간층 또는 상기 제2 스킨층은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 그의 공중합체 또는 터폴리머 또는 폴리올레핀 수지로 형성될 수 있다.
한편, 발명의 다른 분야에 의하면, 본 발명은 상기한 이차전지 리드탭용 필름의 제조방법으로서, 상기 제1 스킨층, 상기 중간층 및 상기 제2 스킨층은 각각 용융된 후 공압출에 의해서 순서대로 적층된 상태로 형성되는 이차전지 리드탭용 필름의 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 제1 스킨층, 상기 중간층 및 상기 제2 스킨층은 동시에 티다이를 통과한 후 캐스팅 롤러에 의해서 냉각되면서 상기 제1 스킨층 또는 상기 제2 스킨층 중 적어도 어느 하나의 표면에 요철이 형성되거나 양각 및 음각의 무늬가 전사될 수 있다.
상기 티다이의 토출구는 가장자리 부분의 폭이 가운데 부분의 폭 보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 리드탭용 필름 및 그 제조방법은 리드탭 또는 전지케이스와 필름 간의 접착력 또는 접착 성능을 향상시키기 위한 추가적인 표면 처리 공정이 필요하지 않기 때문에 생산성을 높일 수 있고 생산비용을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 리드탭용 필름 및 그 제조방법은 3층 구조의 필름을 공압출 공정에 의해서 일괄 제조하는 과정 중에 필름 접착면의 요철 또는 양각과 음각의 패턴을 형성하여 필름의 표면적을 넓힐 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 리드탭용 필름 및 그 제조방법은 공압출되는 필름을 냉각시키면서 필름의 표면에 요철 또는 양각과 음각의 패턴을 형성하기 때문에 요철 등을 형성하기 위한 별도의 공정이 필요하지 않다.
본 발명에 따른 이차전지 리드탭용 필름 및 그 제조방법은 필름의 표면에 요철 또는 양각과 음각의 패턴을 형성하여 필름의 표면적을 크게 함으로써 필름과 리드탭 또는 필름과 전지케이스가 접착되는 면적을 확대할 수 있고 그 결과 접착력도 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 리드탭용 필름 및 그 제조방법은 압출 과정에서 필름 표면에 일정한 패턴을 형성하여 필름 표면의 표면적을 증가시켜서 피접착물과의 접착력을 향상시키는 방식을 이용하기 때문에 필름의 압출 이후에 별도의 공정을 필요로 하지 않는다.
본 발명에 따른 이차전지 리드탭용 필름 및 그 제조방법은 필름이 티다이(T-die)를 통하여 압출되는 과정에서 캐스팅 롤러의 표면에 형성된 패턴이 압출 필름 표면으로 전사되면서 필름 표면에 일정한 패턴이 전사되어 냉각됨으로서 압출 필름의 표면 패턴에 의하여 필름의 전체적인 표면적이 증가하여 피접착물과 접착시 넓어진 표면적의 효과로 접착력이 향상되는 이점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 파우치형 이차전지를 보여주는 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지 리드탭 및 리드탭용 필름을 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 절단선 A-A 및 B-B에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 리드탭용 필름의 표면을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 절단선 C-C에 따른 단면도이다.
도 6은 도 4에 따른 리드탭용 필름을 제조하기 위한 공압출 시스템의 개념도이다.
도 7은 도 6에 따른 공압출 시스템의 일예를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 7에 따른 공압출 시스템의 일부를 보여주는 도면이다.
도 9는 도 7에 따른 공압출 시스템의 캐스팅 롤러의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일, 유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예들을 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도면의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 이차전지에 적용된 리드탭 및 리드탭용 필름을 보여주는 사시도, 도 3은 도 2의 절단선 A-A 및 B-B에 따른 단면도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 리드탭용 필름의 표면을 예시적으로 보여주는 도면, 도 5는 도 4의 절단선 C-C에 따른 단면도, 도 6은 도 4에 따른 리드탭용 필름을 제조하기 위한 공압출 시스템의 개념도, 도 7은 도 6에 따른 공압출 시스템의 일예를 보여주는 도면, 도 8은 도 7에 따른 공압출 시스템의 일부를 보여주는 도면, 도 9는 도 7에 따른 공압출 시스템의 캐스팅 롤러의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서 설명하는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 리드탭 필름 및 그 제조방법은 리튬이차전지에 사용되는 것으로서, 파우치 타입(pouch type)의 리튬이차전지를 예로써 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 리드탭용 필름(100) 및 그 제조방법에 대해서 자세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 리드탭용 필름(100)이 적용되는 이차전지는 도 1에 도시된 파우치형 이차전지와 동일하므로 이에 대해서는 반복적인 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 리드탭용 필름(100)은 이차전지(1)의 전지케이스(20,30)와, 이차전지(1)의 전극조립체(3)의 양극 또는 음극과 전기적으로 연결되는 전극리드(6,7) 사이를 밀봉하는 이차전지 리드탭용 필름(100, 이하에서는 "리드탭용 필름"이라 함)이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은, 전지케이스(20,30)와 전극리드(6,7) 사이에 마련되어 전극리드(6,7)를 전지케이스(20,30)에 접착 내지 밀봉시키는 부재로서, 절연성을 가지는 필름 형태로 마련될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은 전극리드(6,7)의 상면과 하면에 각각 접착되거나 마련될 수 있다. 여기서, 전극리드(6,7)는 전극조립체(3)의 양극 및 음극에서 연장된 전극탭(4,5)에 연결되는 일단(6a,7a) 및 외부기기에 연결되는 타단(6b,7b)을 포함할 수 있다.
상기 리드탭용 필름(100)은 전극리드(6,7)의 표면과의 사이에 틈새 또는 유격이 전혀 없도록 밀착 상태로 전극리드(6,7)에 접착되어야 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은, 이차전지의 전지케이스(20,30)와, 상기 이차전지의 전극조립체(3)의 양극 또는 음극과 전기적으로 연결되는 전극리드(6,7) 사이를 밀봉하는 이차전지 리드탭용 필름(100)으로, 전극리드(6,7)와 접착되는 제1 스킨층(110); 상기 제1 스킨층(110)의 상면 또는 하면 중 어느 일면에 마련되는 중간층(130); 상기 중간층(130)의 상면 또는 하면 중 상기 제1 스킨층(110)과 마주 보는 일면에 마련되어 상기 전지케이스(20,30)와 접착되는 제2 스킨층(150);을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은 제1 스킨층(110), 중간층(130) 및 제2 스킨층(150)이 차례대로 적층된 3층 구조를 가지는 필름 형태로 마련될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은, 제1 스킨층(110)은 전극리드(6,7)와 접착하고, 제1 스킨층(110)의 위에 중간층(130)이 위치하며, 중간층(130)의 위에 제2 스킨층(150)이 위치하는 층상 구조를 가진다. 도시하지는 않았지만, 제2 스킨층(150)은 전지케이스(20,30)와 접착하게 된다.
도 3에 도시된 리드탭용 필름(100)의 경우, 필름(100)의 최하면과 최상면이 각각 접착면이 된다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은, 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150) 중 적어도 어느 하나는 다른 하나 보다 넓은 표면적 또는 큰 접착력을 가지도록 마련될 수 있다. 즉, 제1 스킨층(110)의 표면(하면) 또는 제2 스킨층(150)의 표면(상면) 중 어느 하나는 다른 하나 보다 넓은 표면적을 가지거나 큰 접착력을 가지도록 형성될 수 있다. 경우에 따라서는, 제1 스킨층(110)의 표면(하면)은 제1 스킨층(110)의 다른 표면(중간층과 접착되는 상면) 보다 넓은 표면적을 가지도록 형성되고, 제2 스킨층(150)의 표면(상면)은 제2 스킨층(150)의 다른 표면(중간층과 접착되는 하면) 보다 넓은 표면적을 가지도록 형성될 수 있다.
참고로, 도 3에는 제1 스킨층(110)의 표면(하면) 또는 제2 스킨층(150)의 표면(상면)의 표면적이 넓게 형성된다는 것에 대해서 구체적으로 도시되어 있지는 않다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은 전극리드(6,7) 또는 전지케이스(20,30)와 접촉하는 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150)의 표면적을 넓게 함으로써 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150)의 접착력을 키우고 접착 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은, 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150) 중 넓은 표면적 또는 큰 접착력을 가지는 스킨층은 전극리드(6,7) 또는 전지케이스(20,30)와 직접 접촉하는 표면 및 접촉하지 않는 표면을 가지도록 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은, 전극리드(6,7) 또는 전지케이스(20,30)와 접착되는 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(105)의 표면은 전체가 전극리드(6,7) 또는 전지케이스(20,30)와 접착되는 것이 아니라 직접 접착되지 않는 부분도 존재하기 때문에 더 큰 접착력을 가질 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은, 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150) 중 넓은 표면적 또는 큰 접착력을 가지는 스킨층은 전극리드(6,7) 또는 전지케이스(20,30)와 마주 보는 표면 즉, 접착되는 표면에 요철이 형성되거나 양각 및 음각이 형성될 수 있다.
도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)의 표면이 예시적으로 도시되어 있다. 도 4에는 리드탭용 필름(100) 중 제2 스킨층(150)의 표면 즉, 전지케이스(20,30)과 접착되는 표면이 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 제2 스킨층(150)의 표면(접착면)에는 동일한 모양으로 반복되는 요철이 다수개 형성되어 있거나, 양각과 음각이 반복적으로 형성되어 있음을 알 수 있다. 보다 자세하게 설명하면, 일정한 간격을 두고 대각선 방향으로 X자 모양의 음각(P4)이 다수개 형성되고 음각 사이에는 마름모 형태의 양각(P3)이 형성되어 있다.
제2 스킨층(150)의 표면(접착면)에 도 4에 도시된 바와 같이 요철이 형성되어 있거나, 양각과 음각이 형성되어 있는 경우, 양각(P3) 부분만 전지케이스(20,30)와 접착하게 된다.
한편, 도 4에 도시된 표면의 모양은 제1 스킨층(110)의 표면 즉, 전극리드(6,7)와 접착되는 표면(접착면)에 형성될 수도 있다. 이 경우, 양각(P3) 부분만 전극리드(6,7)와 접착하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은, 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150) 중 넓은 표면적 또는 큰 접착력을 가지는 스킨층에는 요철 또는 양각(P3)과 음각(P4)을 포함하는 패턴이 반복적으로 형성될 수 있다.
여기서, 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150)의 표면(접착면)에 형성된 요철 또는 양각과 음각을 포함하는 패턴의 모양은 도 4에 도시된 것처럼 마름모 모양에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 마련될 수 있다. 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150)의 표면적을 크게 할 수만 있다면 요철 또는 양각과 음각의 패턴 모양은 어떠한 형태라도 가능하다. 예를 들면, 양각과 음각의 패턴 모양은 격자 무늬에만 한정되지 않고, 도트(Dot), 라인(Line), 대쉬 도트(dash-dot_ 등의 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.
상기에서, 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150) 중 넓은 표면적 또는 큰 접착력을 가지는 스킨층에 요철 또는 양각과 음각을 포함하는 패턴이 반복적으로 형성된다고 설명하였는데, 요철 또는 양각과 음각의 패턴과 표면적이 어떠한 관계가 있는지에 대해서 설명한다.
도 5는 도 4의 절단선 C-C에 따른 단면도이다. 도 4에 도시된 표면이 제2 스킨층(150)의 표면(접착면)이라고 하면, 그 단면도는 도 5에 도시된 바와 같다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은 맨 아래에 위치하는 제1 스킨층(110), 맨 위에 위치하는 제2 스킨층(150) 및 제1 스킨층(110)과 제2 스킨층(150)의 사이에 위치하는 중간층(130)을 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제2 스킨층(150)의 표면(접착면)에는 표면으로부터 함몰 형성된 음각면(S2), 음각면(S2) 보다 높은 위치에 형성된 양각면(S1), 음각면(S2)과 양각면(S1)을 연결하는 연결면(S3,S4)이 형성될 수 있다. 여기서, 음각면(S2)은 도 4의 음각(P4)에 대응하고, 양각면(S1)은 도 4의 양각(P3)에 대응하며, 연결면(S3,S4)은 도 4의 양각(P3)과 음각(P4)의 경계부위에 대응한다.
도 5를 참조하면, 제2 스킨층(150)의 표면(전지케이스와 접착되는 접착면)의 표면적은 양각면(S1)의 면적, 음각면(S2)의 면적 및 양각면(S1)과 음각면(S2)을 연결하는 연결면(S3,S4)의 면적을 모두 합한 면적과 동일하게 형성될 수 있다. 따라서, 요철 또는 양각과 음각이 형성된 표면의 표면적은 요철 또는 양각과 음각이 형성되지 않은 표면의 표면적 보다 클 수밖에 없다. 왜냐하면, 요철 또는 양각과 음각이 형성된 표면은 도 5에 도시된 연결면(S3,S4)에 해당하는 면적을 더 가지기 때문에 표면적이 더 클 수밖에 없다. 이와 같이, 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150) 중 요철 또는 양각과 음각이 형성되어서 넓은 표면적을 가지는 스킨층은 넓은 표면적으로 인해 큰 접착력을 가지게 된다. 왜냐하면, 요철 또는 양각과 음각으로 인해 표면적이 커지기 때문에 전지케이스 또는 전극리드와 접착되는 면적도 그 만큼 커지게 되어 접착력이 커지게 된다.
도 4와 도 5에는 제2 스킨층(150)의 표면에 요철 또는 양각과 음각의 패턴이 형성된 경우를 도시하였지만, 제1 스킨층(110)의 표면(전극리드와 접착되는 접착면)에도 요철 또는 양각과 음각의 패턴이 반복적으로 형성될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 양각(P3)과 음각(P4)은 서로 교대로 형성되며, 전체 양각(P3)의 면적의 합은 전체 음각(P4)의 면적의 합 보다 크게 형성될 수 있다. 도 4에 도시된 표면 즉, 제2 스킨층(150)의 표면(접착면)이 전지케이스와 접착된다고 할 때, 양각(P3) 부분은 전체가 전지케이스와 접착되는 반면에 음각(P4) 부분은 전지케이스와 접착되는 부분도 있고 접착되지 않는 부분도 있을 수 있다. 그런데, 양각(P3)의 전체 면적이 음각(P4)의 전체 면적 보다 작게 되면 양각과 음각이 형성되더라도 접착력의 향상을 기대할 수 없게 된다. 따라서, 접착력을 향상을 위해서는 양각(P3)의 전체 면적이 음각(P4)의 전체 면적 보다 큰 것이 바람직하다.
상기에서 설명한 바와 같이, 도 4에 도시된 요철 중 음각(P4) 부분은 전지케이스에 접착되는 부분도 있고 접착되지 않는 부분도 있을 수 있는데, 이는 음각(P4) 부분의 깊이에 의해서 결정될 수 있다.
도 5를 참조하면, 음각면(S2)은 양각면(S1) 보다 일정 깊이(D) 만큼 낮은 지점에 위치하게 되는데, 음각면(S2)의 함몰 깊이(D)에 의해 음각면(S2)이 전지케이스와 접착되는지 결정될 수 있다.
본 발명자들은 양각면(S1)에 대한 음각면(S2)의 함몰 깊이(D)가 어느 정도인 경우에 음각면(S2)의 많은 부분이 접착에 기여하게 되는지 확인하기 위한 반복 테스트를 해 보았다. 그 결과, 요철의 깊이 즉, 음각면(S2)의 함몰 깊이(D)는 바람직하게는 0.1~10㎛, 보다 바람직하게는 0.2~5㎛, 더욱 바람직하게는 0.5~1㎛인 경우에 음각면(S2)의 많은 부분이 접착된다는 것을 확인할 수 있었다.
만약, 음각면(S2)의 함몰 깊이(D)가 0.1㎛ 미만일 경우에는 표면적 상승의 효과가 무효화 되어 접착력의 상향을 가져올 수 없으며, 음각면(S2)의 함몰 깊이(D)가 10㎛를 초과할 경우에는 리드탭용 필름(100)의 열융착과정에서 보이드(Void)가 발생하여 리드탭용 필름(100)의 결함을 야기 할 수 있다.
따라서, 음각(P4)의 표면은 양각(P3)의 표면에 대해서 0.1~10㎛ 낮은 위치에 형성될 수 있다.
한편, 상기에서 양각(P3)의 전체 면적의 합이 음각(P4)의 전체 면적의 합 보다 큰 것이 바람직하다고 설명했는데, 양각(P3)의 개별 크기 내지 면적이 접착력에 영향을 주거나 생산성에 영향을 줄 수 있다.
도 4를 참조하면, 개별적인 양각(P3)은 점선으로 표시된 부분이 된다. 여기서, 양각(P3) 하나의 크기(면적)는 바람직하게는 25 ㎛2~10,000 ㎛2, 보다 바람직하게는 100 ㎛2 ~ 5,000 ㎛2, 더욱 바람직하게는 400 ㎛2 ~ 2,500 ㎛2 일 수 있다.
만약, 양각(P3) 하나의 크기(면적)가 10,000 ㎛2 보다 큰 경우에는 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150)의 표면에 양각 및 음각 패턴 형성에 의한 표면적 증가 효과가 낮게 된다. 또한, 양각(P3) 하나의 크기(면적)가 25 ㎛2 보다 작은 경우에는 리드탭용 필름(100)의 표면에 양각과 음각의 패턴을 균일하게 전사시키기 어렵게 된다.
따라서, 양각(P3) 하나의 표면적은 25 ㎛2~10,000 ㎛2가 되도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명자들은 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150)의 단위 면적 내에 형성되어 있는 양각(P3)의 개수가 몇 개인 경우에 접착 성능이 우수한지 확인하기 위한 반복 테스트를 해 보았다. 여기서, 단위 면적은 100 mm2(가로 10mm×세로 10mm)로 정의한다. 그 결과, 100 mm2 내에 위치한 양각(P3)의 개수는 바람직하게는 50개, 보다 바람직하게는 100개, 더욱 바람직하게는 200개일 수 있다.
만약, 100 mm2 내에 위치한 양각(P3)의 개수가 50개 미만인 경우에는 양각(P3)의 면적이 넓어져서 열 융착시 수지의 갭 필링(Gap-filling)이 어려워져 접착면에 보이드(Void)가 발생할 수 있다. 또한, 100 mm2 내에 위치한 양각(P3)의 개수가 200개를 초과하는 경우에는 음각(P4)의 선폭이 가늘어져 패턴 형성시 불량을 야기할 수 있다.
따라서, 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150) 중 넓은 표면적 또는 큰 접착력을 가지는 스킨층은 100mm2 의 평면 면적 내에 50~200개의 양각(P3)이 존재하도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은, 제1 스킨층(110), 중간층(130) 또는 제2 스킨층(150)이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 그의 공중합체(Copolymer) 또는 터폴리머(Ter-polymer), 또는 폴리올레핀 수지로 형성될 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150)의 표면(접착면)에 요철 또는 양각과 음각의 패턴이 형성됨으로써 접착면적을 넓히고 그로 인해 접착력을 향상시킬 수 있는데, 요철 또는 양각과 음각의 패턴을 형성하기 위한 별도의 공정이 필요하지 않다. 제1 스킨층(110), 중간층(130) 및 제2 스킨층(150)을 한꺼번에 공압출하는 과정에서 요철 또는 양각과 음각의 패턴을 형성할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)의 제조방법에 대해서 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 리드탭용 필름(100)의 제조방법은, 상기한 이차전지 리드탭용 필름(100)의 제조방법으로서, 제1 스킨층(110), 중간층(130) 및 제2 스킨층(150)은 각각 용융된 후 공압출(Co-extrusion)에 의해서 순서대로 적층된 상태로 이차전지 리드탭용 필름을 제조할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 이차전지 리드탭용 필름(100)은 3층의 공압출방식으로 제조되며, 원료 투입, 용융 및 혼련, 캐스팅(Casting) 과정을 거쳐서 제조될 수 있다.
도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)을 제조하기 위한 공압출 시스템(200)의 개략도가 도시되어 있다. 도 6을 참조하면, 공압출 시스템(200)은 제1 스킨층(110), 중간층(130) 및 제2 스킨층(150)의 재료가 투입되는 호퍼(210), 호퍼(210)에 투입된 재료가 용융되어 이송되는 실린더(220), 용융된 재료를 얇게 토출하여 필름 형상을 만드는 티다이(230), 티다이(230)를 통해 토출되는 얇은 형태의 재료를 냉각시키고 소정의 두께로 성형하는 캐스팅 롤러(251,252), 캐스팅 롤러(251,252)를 통과한 필름(100)을 연신된 상태로 또는 장력이 유지된 상태로 이송하는 각종 롤러들(253,254,255,256,257,258)을 포함할 수 있다. 성형이 완료된 필름(100)은 와인딩 롤러(259)에 최종적으로 감기게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은 제1 스킨층(110), 중간층(130) 및 제2 스킨층(150)이 한꺼번에 공압출되면서 3층 구조의 리드탭용 필름(100)을 제조하게 되는데, 제1 스킨층(110), 중간층(130) 및 제2 스킨층(150)의 재료는 따로 분리되어 공급되어야 한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)을 제조하는데 사용되는 공압출 시스템(200)은 도 7에 도시된 바와 같이 제1 스킨층(110)의 원재료가 투입 및 용융 이송되는 제1 호퍼(211) 및 제1 실린더(221), 중간층(130)의 원재료가 투입 및 용융 이송되는 제2 호퍼(212) 및 제1 실린더(222), 제2 스킨층(150)의 원재료가 투입 및 용융 이송되는 제3 호퍼(213) 및 제3 실린더(223)를 포함할 수 있다.
원료 투입 과정은 제1 스킨층(110), 중간층(130) 및 제2 스킨층(150)을 형성하는 각각의 원료가 제1 내지 제3 호퍼(211,212,213) 내에 투입되는 과정이다. 이때 투입되는 원재료는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 및 그의 공중합체(Copolymer) 또는 터폴리머(Ter-polymer) 또는 폴리올레핀(Polyolefin) 수지를 포함할 수 있다.
한편, 여기서, 제1 스킨층(110)은 가열 용융된 상태에 금속의 전극리드(6,7)의 표면에 밀착될 수 있는 재질로 마련되고, 제2 스킨층(150)은 가열 용융된 상태에서 전지케이스(20,30)의 열융착층(2b)과 밀착될 수 있는 재질로 마련될 수 있다.
또한, 중간층(130)은 내열성이 우수한 재질로 마련되는 것이 바람직하다. 만약, 중간층(130)이 내열성이 나쁜 재질로 마련되는 경우에는, 제1 스킨층(110) 및 제2 스킨층(150)을 접착하기 위해 가열할 때 중간층(130)이 녹아서 전지케이스(20,30)가 전극리드(6,7)와 접촉할 수 있다. 이렇게 되면 단락이 발생하게 된다. 따라서, 중간층(130)은 가열시에도 형상을 유지할 수 있는 내열층의 기능도 해야 한다.
제1 내지 제3 호퍼(211,212,213)에 투입된 원재료는 각각 제1 내지 제3 실린더(221,222,223) 내에서 용융된 후 티다이(230, T-Die) 쪽으로 이송될 수 있다. 여기서, 제1 내지 제3 실린더(221,222,223)를 통과하는 과정인 용융 및 혼련 과정이다.
용융 및 혼련 과정은 제1 내지 제3 호퍼(211,212,213) 내로 투입된 원료가 제1 내지 제3 실린더(221,222,223) 내부로 유입되어 용융 및 혼련되는 과정을 의미하며, 이때 제1 내지 제3 실린더(221,222,223)의 내부온도는 제1구간~제4구간으로 진행될수록 높게 된다.
여기서, 제 1구간의 온도는 바람직하게는 140℃ 이상 220℃ 이하, 보다 바람직하게는 150℃ 이상 210℃ 이하, 더욱 바람직하게는 160℃ 이상 200℃ 이하로 결정될 수 있다. 제 2구간의 온도는 바람직하게는 150℃ 이상 230℃ 이하, 보다 바람직하게는 160℃ 이상 220℃ 이하, 더욱 바람직하게는 170℃ 이상 210℃ 이하로 결정될 수 있다. 제3 구간의 온도는 바람직하게는 180℃ 이상 240℃ 이하, 보다 바람직하게는 190℃ 이상 230℃ 이하, 보다 바람직하게는 180℃ 이상 220℃ 이하로 결정될 수 있다. 제4 구간의 온도는 바람직하게는 190℃ 이상 250℃ 이하, 보다 바람직하게는 200℃ 이상 240℃ 이하, 더욱 바람직하게는 210℃ 이상 230℃ 이하로 결정될 수 있다.
선행하는 실린더 구간의 내부온도가 후행하는 실린더 구간의 내부온도보다 높을 경우에는 용융 수지의 흐름성이 저하되어 수지가 실린더 내에서 이동하지 못하고 선행구간에서 정체되는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 실린더의 내부온도가 140℃ 이하인 경우에는 수지가 용융되지 않아서 실린더 내부에서 이동하지 않을 수 있으며, 온도가 250℃를 초과할 경우에는 수지의 열화로 인하여 리드탭용 필름(100)의 물성이 저하되거나 심할 경우 수지의 열분해가 발생할 가능성이 있다.
도 8을 참조하면, 제1 실린더(221) 내지 제3 실린더(223)의 토출구는 공통적으로 티다이(230)에 연결될 수 있다.
캐스팅(Casting) 과정은 제1 내지 제3 실린더(221,222,223)를 통과한 용융 수지가 티다이(T-die, 230)를 통과한 후 토출되어 캐스팅 롤러(Casting Roller, 251,252)에 의하여 필름화되는 과정을 통칭하며, 리드탭용 필름(100)의 두께를 결정하는 중요한 단계이다.
그런데, 용융 수지가 티다이(230)를 통과한 후 캐스팅 롤러(251,252)에 의하여 냉각되는 과정에서 용융 수지의 네킹(necking)이 발생하여 리드탭용 필름(100)의 가장자리(Edge) 부분의 두께가 가운데 부분에 비하여 작아지는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 현상을 방지하기 위해 티다이(230)의 토출구(231)의 크기 내지 폭은 중앙부 대비 가장자리(Edge) 부분을 크게(두껍게) 설정하여야 한다. 이와 같이, 티다이(230)의 토출구(231)는 가장자리 부분의 폭이 가운데 부분의 폭 보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 리드탭용 필름(100)이 티다이(230)를 통과한 후 토출되어 캐스팅 롤러(251,252)에 의하여 냉각되어 최종적으로 필름 성형이 이루어지게 되는데, 이 과정에서 캐스팅 롤러(251,252)의 표면에 형성되어 있는 패턴(P1,P2)에 따라 리드탭용 필름(100)의 표면에 패턴(P3,P4)이 전사되어 리드탭용 필름(100)의 표면적이 증가하게 된다.
도 7을 참조하면, 티다이(230)에서 토출된 용융 수지는 제1 및 제2 캐스팅 롤러(251,252)의 사이를 통과하면서 냉각됨과 동시에 이송될 수 있다. 여기서, 제1 캐스팅 롤러(251)는 냉각, 이송 및 필름의 두께 유지 기능을 하는 반면에, 제2 캐스팅 롤러(252)는 냉각, 이송, 필름의 두께 유지 기능에 더해서 필름의 표면에 패턴을 전사하는 기능을 하게 된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 리드탭용 필름(100)은 제2 캐스팅 롤러(252)의 표면 일부와 접촉한 상태로 이송되는데 이 과정에서 냉각과 패턴 전사가 일어나게 된다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은, 제1 스킨층(110), 중간층(130) 및 제2 스킨층(150)이 동시에 티다이(230)를 통과한 후 캐스팅 롤러(251,252)에 의해서 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150) 중 적어도 어느 하나의 표면에 요철이 형성되거나 양각 및 음각의 패턴(무늬)이 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)의 제조에 사용되는 공압출 시스템(200)의 캐스팅 롤러(251,252) 중 리드탭용 필름(100)과 일정 부분 접촉되는 제2 캐스팅 롤러(252)의 표면에는 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150) 중 적어도 어느 하나의 표면(접착면)에 형성되어 있는 요철 또는 양각과 음각의 패턴과 동일한 패턴(P1,P2)이 형성되어 있다. 따라서, 티다이(230)에서 토출된 리드탭용 필름(100)이 제1 및 제2 캐스팅 롤러(251,252)를 통과하는 동안 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150) 중 적어도 어느 하나의 표면에는 제2 캐스팅 롤러(252)의 표면에 형성된 요철 또는 양각(P1) 및 음각(P2)의 무늬가 전사될 수 있다. 즉, 제2 캐스팅 롤러(252)의 표면에 형성된 요철 또는 양각(P1) 및 음각(P2)의 무늬가 그대로 전사(transfer printing)되어 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150) 중 적어도 어느 하나의 표면에 찍히게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은 제1 스킨층(110) 또는 제2 스킨층(150) 중 적어도 어느 하나가 캐스팅 롤러(252)에 의해서 냉각되면서 요철 또는 양각 및 음각의 무늬가 전사될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)의 제조에 사용되는 공압출 시스템(200)은 한 쌍의 캐스팅 롤러 대신 리드탭용 필름(100)에 패턴을 전사할 수 있는 1개의 캐스팅 롤러(252)만 포함할 수도 있다.
상기한 방법에 의해서 제조된 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은 공압출 시스템(200)에 의해서 제1 스킨층(110), 중간층(130) 및 제2 스킨층(150)는 일체로 형성되거나 일괄적으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 스킨층(110), 중간층(130) 및 제2 스킨층(150)이 각각 필름 형태로 제조된 후에 제1 스킨층(110)을 중간층(130)의 일면에 접착하고 제2 스킨층(150)을 중간층(130)의 타면에 접착하는 것이 아니라, 일체로 형성되거나 일괄적으로 형성됨으로써 제1 스킨층(110), 중간층(130) 및 제2 스킨층(150)이 3층 구조를 이루게 된다. 따라서, 리드탭용 필름(100)은 제1 스킨층(110), 중간층(130) 및 제2 스킨층(150)의 순서로 층상 구조를 이루지만 이웃하는 층 사이에 별도의 결합구조(접착구조)가 존재하지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은 제1 스킨층(110), 중간층(130) 및 제2 스킨층(150)을 일체로 공압출(Co-Extrusion) 하여 형성될 수 있다. 즉, 제1 스킨층(110), 중간층(130) 및 제2 스킨층(150) 각각을 필름의 형태로 제조한 후 각 필름을 부착 또는 열접착하는 것이 아니라, 공압출 시스템(200)을 이용함으로써 제1 스킨층(110), 중간층(130) 및 제2 스킨층(150)이 적층된 필름이 일체로 한꺼번에 제조될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은, 제1 스킨층(110)과 중간층(130) 사이, 중간층(130)과 제2 스킨층(150) 사이에 별도의 접착성분 또는 접착층이나 접착구조가 존재하지 않고, 전지케이스(20,30) 및 전극리드(6,7)에 리드탭용 필름(100)을 접착하기 위해 가열한 상태에서 가압해도 리드탭용 필름(100)에서 층간 분리(박리)가 일어나지도 않고 끝단에서 각 층이 밀려 나오는 문제도 생기지 않는다.
본 발명자들은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)의 박리강도에 대한 비교 실험을 하였고, 그 결과는 다음과 같다.
(1) 비교예 1
공압출을 통하여 중간층, 제1 스킨층, 제2 스킨층을 갖는 폴리프로필렌(Polypropylene) 필름을 제조하였다. 중간층의 두께는 70 ㎛, 제1 스킨층 및 제2 스킨층은 각기 35 ㎛ 및 45 ㎛로 구성되며 압출 후 필름의 표면에 그 어떠한 표면처리도 진행하지 않았다.
BET(비표면적 측정기, Quantachrome inst.사의 Autosorb-iQ/MP 모델)를 통하여, 80℃, 3hr동안 전처리를 진행한 후 필름의 표면적을 측정하였으며, 측정된 필름의 비표면적은 72.36 m2/g으로 나타났다. 이 필름을 폭 5mm, 길이 5 cm 로 절단 한 후, 전극리드와 185℃의 열과 30kgf의 압력을 5초 동안 부여하여 열융착하였다. 이후, 상기 열 접착된 각 시편에 대하여, UTM(SHIMADZU사의 AGS-500NX 모델)을 사용하여 200mm/min의 속도로 전극리드와 실링 필름 간의 열 접착강도를 측정하였으며, 이러한 방법으로 측정된 필름의 접착강도는 3 N/10mm로 나타났다.
(2) 비교예 2
제1 스킨층이 산무수물로 표면처리된 것을 제외하고, 비교예 1과 동일한 필름을 사용하였다.
상기 비교예 1과 동일한 방식으로 측정된 비표면적은 71.57 m2/g이며, 접착강도는 15 N/mm로 나타났다.
(3) 비교예 3
압출 후 필름의 표면에 코로나 방전처리를 한 것을 제외하고, 비교예 1과 동일한 필름을 사용하였다.
상기 비교예 1과 동일한 방식으로 측정된 필름의 비표면적은 74.57 m2/g이며, 접착강도는 17 N/mm로 나타났다.
(4) 실시예
본 발명에 따른 공압출 시스템(200)을 사용하여 중간층(130), 제1 스킨층(110) 및 제2 스킨층(150)을 갖는 폴리프로필렌(Polypropylene) 리드탭용 필름(100)을 제조하였다. 제조시 캐스팅 롤러(252)의 표면에 형성된 격자무늬 패턴이 리드탭용 필름(100)의 표면에 그대로 전사되는 과정으로 제조하였다. 중간층(130), 제1 스킨층(110) 및 제2 스킨층(150)의 두께는 각각 70 ㎛, 35 ㎛ 및 45 ㎛로 구성된 리드탭용 필름(100)을 제조하였으며, 제조 후 리드탭용 필름(100)에 그 어떠한 표면처리도 진행하지 않았다.
BET(비표면적 측정기, Quantachrome inst.사의 Autosorb-iQ/MP 모델)를 통하여, 80℃, 3hr동안 전처리를 진행한 후 필름의 표면적을 측정하였으며, 측정된 필름의 비표면적은 92.83 m2/g 으로 나타났다. 이 필름을 폭 5mm, 길이 5 cm 로 절단 한 후, 전극리드와 185℃의 열과 30kgf의 압력을 5초 동안 부여하여 열융착하였다. 이후, 상기 열 접착된 각 시편에 대하여, UTM(SHIMADZU사의 AGS-500NX 모델)을 사용하여 200 mm/min의 속도로 전극리드와 리드탭용 필름 간의 열 접착강도를 측정하였으며, 이러한 방법으로 측정된 필름의 접착강도는 23 N/10mm로 나타났다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리드탭용 필름(100)은 상기 비교예 대비 약 30% 향상된 비표면적을 갖고 있으며, 이로 인하여 전극리드와의 박리강도는 40% 이상 증가된 결과를 나타내었다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 파우치형 이차전지 3: 전극조립체
6,7: 전극리드 20,30: 전지케이스
100: 리드탭용 필름 110: 제1 스킨층
130: 중간층 150: 제2 스킨층
200: 공압출 시스템 230: 티다이
252: 캐스팅 롤러

Claims (12)

  1. 이차전지의 전지케이스와, 상기 이차전지의 전극조립체의 양극 또는 음극과 전기적으로 연결되는 전극리드 사이를 밀봉하는 이차전지 리드탭용 필름으로,
    상기 전극리드와 접착되는 제1 스킨층;
    상기 제1 스킨층의 상면 또는 하면 중 어느 일면에 마련되는 중간층;
    상기 중간층의 상면 또는 하면 중 상기 제1 스킨층과 마주 보는 일면에 마련되어 상기 전지케이스와 접착되는 제2 스킨층;을 포함하며,
    상기 제1 스킨층 또는 상기 제2 스킨층 중 적어도 어느 하나는 다른 하나 보다 넓은 표면적 또는 큰 접착력을 가지도록 마련되는 것을 특징으로 하고,
    상기 제1 스킨층 또는 상기 제2 스킨층 중 넓은 표면적 또는 큰 접착력을 가지는 스킨층은 상기 전극리드 또는 상기 전지케이스와 직접 접촉하는 표면 및 접촉하지 않는 표면을 가지는 것을 특징으로 하며,
    상기 제1 스킨층 또는 상기 제2 스킨층 중 넓은 표면적 또는 큰 접착력을 가지는 스킨층은 상기 전극리드 또는 상기 전지케이스와 마주 보는 표면에 요철이 형성되거나 양각 및 음각이 형성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 음각의 표면은 상기 양각의 표면에 대해서 0.1~10 ㎛ 낮은 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 리드탭용 필름.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스킨층 또는 상기 제2 스킨층 중 넓은 표면적 또는 큰 접착력을 가지는 스킨층의 표면적은 상기 양각의 면적, 상기 음각의 면적 및 상기 양각과 음각을 연결하는 부분의 면적을 모두 합한 면적과 동일한 것을 특징으로 하는 이차전지 리드탭용 필름.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 양각과 상기 음각은 서로 교대로 형성되며, 상기 양각의 면적의 합은 상기 음각의 면적의 합 보다 큰 것을 특징으로 하는 이차전지 리드탭용 필름.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 양각 하나의 표면적은 25 ㎛2~10,000 ㎛2가 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 리드탭용 필름.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 스킨층 또는 상기 제2 스킨층 중 넓은 표면적 또는 큰 접착력을 가지는 스킨층은 100mm2 의 평면 면적 내에 50~200개의 상기 양각이 존재하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 리드탭용 필름.
  9. 제1항, 제4항, 제5항, 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 스킨층, 상기 중간층 또는 상기 제2 스킨층은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 그의 공중합체 또는 터폴리머, 또는 폴리올레핀 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 리드탭용 필름.
  10. 제9항에 따른 이차전지 리드탭용 필름의 제조방법으로서,
    상기 제1 스킨층, 상기 중간층 및 상기 제2 스킨층은 각각 용융된 후 공압출에 의해서 순서대로 적층된 상태로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 리드탭용 필름의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 스킨층, 상기 중간층 및 상기 제2 스킨층은 동시에 티다이를 통과한 후 캐스팅 롤러에 의해서 냉각되면서 상기 제1 스킨층 또는 상기 제2 스킨층 중 적어도 어느 하나의 표면에 요철이 형성되거나 양각 및 음각의 무늬가 전사되는 것을 특징으로 하는 이차전지 리드탭용 필름의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 티다이의 토출구는 가장자리 부분의 폭이 가운데 부분의 폭 보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 리드탭용 필름의 제조방법.
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JP2015232945A (ja) * 2014-06-09 2015-12-24 凸版印刷株式会社 蓄電デバイス用端子フィルム及び蓄電デバイス

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