KR20080058823A - 셀 포장용 봉지재 및 그 제조 방법 - Google Patents

셀 포장용 봉지재 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20080058823A
KR20080058823A KR1020060132955A KR20060132955A KR20080058823A KR 20080058823 A KR20080058823 A KR 20080058823A KR 1020060132955 A KR1020060132955 A KR 1020060132955A KR 20060132955 A KR20060132955 A KR 20060132955A KR 20080058823 A KR20080058823 A KR 20080058823A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
packaging material
adhesive resin
cell packaging
film
Prior art date
Application number
KR1020060132955A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100846296B1 (ko
Inventor
김영희
강한준
한희식
윤종운
Original Assignee
율촌화학 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 율촌화학 주식회사 filed Critical 율촌화학 주식회사
Priority to KR1020060132955A priority Critical patent/KR100846296B1/ko
Priority to JP2007000205A priority patent/JP5074041B2/ja
Priority to CN200780046909.9A priority patent/CN101563221B/zh
Priority to PCT/KR2007/006805 priority patent/WO2008078948A1/en
Publication of KR20080058823A publication Critical patent/KR20080058823A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100846296B1 publication Critical patent/KR100846296B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B32B15/085—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising polyolefins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B32B15/09—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin comprising polyesters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/16—Layered products comprising a layer of synthetic resin specially treated, e.g. irradiated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/10—Coating on the layer surface on synthetic resin layer or on natural or synthetic rubber layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/20—Inorganic coating
    • B32B2255/205—Metallic coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2553/00—Packaging equipment or accessories not otherwise provided for

Landscapes

  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

본 발명은 리튬 2차 전지나 휴대용 축전지 등의 셀 포장용 봉지재 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 리튬 2차 전지나 휴대용 축전지 등의 셀 포장용 봉지재에 의하면, 셀 포장용 봉지재에 특히 요구되는 특성인 내전해액성을 근본적으로 향상시키고 전해질에 의한 배리어층의 부식을 방지하며 실란트 층과 배리어층의 디라미네이션을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 리튬 2차 전지나 휴대용 축전지 등의 셀 포장용 봉지재는 셀을 안전하게 보호할 수 있으면서 형상이 자유롭고, 배리어성이 우수할 뿐만 아니라, 성형성, 내충격성이 우수하고, 공기(산소) 투과방지성, 투습방지성, 찌름 강도가 우수하며, 제조시간이 짧고 공정 효율성이 높으며 원가가 저렴하고 가벼운 특성을 가진다.
리튬 전지, 축전지, 셀 포장용 봉지재, 실란트층, 금속, 산화물, 증착막

Description

셀 포장용 봉지재 및 그 제조 방법{Pouch for packing cell and method for preparing the same}
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 셀 포장재의 적층 필름 구성을 나타내는 개략도이다.
본 발명은 리튬 2차 전지나 휴대용 축전지 등의 셀 포장용 봉지재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
리튬 2차 전지나 휴대용 축전지 등의 셀 포장재로서 종래에 금속 특히 알루미늄을 프레스 가공하여 원통이나 평행육면체 상 등으로 성형한 포장재가 주로 사용되었다. 그러나, 이러한 금속제 캔 포장재의 경우 용기 외벽이 단단하여 전지 자체의 형상이 금속제 캔 포장재의 형상에 의해 결정되어야 하는 제약이 있다.
이러한 제약을 극복하고자 다층 플라스틱 필름으로 이루어진 포장재 기술이 개발되어 왔다.
예컨대 대한민국 특허출원 제2003-7002427호에는 기재층, 접착층, 배리어층, 드라이 라미네이션 층 및 실란트 층으로 이루어지고, 실란트 층을 저유동성 폴리프 로필렌 층과 고유동성 폴리프로필렌 층으로 구성한 셀 파우치가 공개되어 있다. 한편, 대한민국 특허공개 제2002-0030737호에는 기재필름과 표면 보호층에 2축 연신 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리올레핀 수지를 이용하여 적층한 셀 파우치 구성이 공개되어 있으며, 2차 가공으로서 기재 필름에 불소계, 실리콘계, 아크릴계 수지를 코팅하는 것도 공개되어 있다.
그러나 상기 기술들을 포함한 종래의 셀 파우치들에는 셀 제조 후 전해액으로부터의 지속적인 스트레스로 인해 다층 필름 층 간 접착 강도와 절연 저항이 저하된다는 셀 파우치 특유의 문제점이 있었으며, 전해질 성분인 리튬 염과 물의 가수 분해에 의해 발생 되는 불화수소산에 의하여 금속 면이 부식되어 접착 면이 박리 된다는 문제점도 있었다.
더욱이, 기존의 셀 파우치에서는 접착층이 아닌 용융 압출 수지층을 이용하는 경우가 있었으며 이에 따라 실란트 층의 백화 현상이 발생하고 슬립성이 저하되는 등의 문제점이 있었다.
그뿐만 아니라 종래의 셀 파우치에 있어서 표면 보호층으로서 주로 나일론을 사용하였는데 이와 같이 나일론을 사용하는 경우는 전지 제조 공정 중 전해질 주입 공정 시 나일론 필름에 전해질이 묻는 경우 녹아내리는 문제점이 있었고, 이를 해결하고자 셀 파우치의 표면 보호층에 PET를 함께 적층하여 사용하는 경우에는 PET 적층 공정이 추가되어 공정 효율성이 저하될 뿐만 아니라 PET의 성형성이 부족하게 된다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 리튬 2차 전지나 휴대용 축전지 등의 셀 포장용 봉지재에 있어서, 셀 포장용 봉지재에 특히 요구되는 특성인 내전해액성을 근본적으로 향상시키고 전해질에 의한 배리어층의 부식을 방지하며 실란트 층과 배리어층의 디라미네이션을 방지할 수 있는 셀 포장용 봉지재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 또한 셀을 안전하게 보호할 수 있으면서 형상이 자유롭고, 배리어성이 우수할 뿐만 아니라, 성형성, 내충격성이 우수하고, 공기(산소) 투과방지성, 투습방지성, 찌름 강도가 우수하며, 제조시간이 짧고 공정 효율성이 높으며 원가가 저렴하고 가벼운 셀 포장용 봉지재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적은, 최외층 필름; 상기 최외층 필름에 형성되는 제 1 접착수지층; 상기 제 1 접착수지층에 형성되는 배리어 층; 상기 배리어 층에 형성되는 제 2 접착수지층; 상기 제 2 접착수지층에 형성되는 실란트층;을 포함하여 이루어지는 셀 포장재로서, 상기 실란트층은 단층 또는 다층으로 이루어진 폴리올레핀 필름상에 SiO2 또는 Al2O3 의 산화물 또는 Cu, Fe, Sn, Zn, Ag 및 Al로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나인 금속의 증착층이 형성된 것을 특징으로 하는 셀 포장재에 의하여 달성된다.
또한, 상기한 본 발명의 목적은, 글리콜 성분 130몰부에 대해서 산 성분 100 내지 110몰부를 포함하는 폴리에스테르 필름인 최외층 필름; 상기 최외층 필름에 형성되는 제 1 접착수지층; 상기 제 1 접착수지층에 형성되는 배리어 층; 상기 배리어 층에 형성되는 제 2 접착수지층; 상기 제 2 접착수지층에 형성되는 실란트층;을 포함하여 이루어지는 셀 포장재로서, 상기 실란트층은 단층 또는 다층으로 이루어진 폴리올레핀 필름상에 SiO2 또는 Al2O3 의 산화물 또는 Cu, Fe, Sn, Zn, Ag 및 Al로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나인 금속의 증착층이 형성된 것을 특징으로 하는 셀 포장재에 의하여 달성된다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 폴리에스테르 필름에는 촉매, 슬립제 또는 안정제 중 어느 하나 이상의 첨가제가 더 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 폴리에스테르 필름의 내면 또는 양면에는 코로나 처리된 것이 바람직하다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 증착층의 두께는 200 내지 500 Å인 것이 바람직하다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 폴리올레핀 필름은 3층으로 형성된 폴리올레핀 필름인 것이 바람직하고, 상기 3층으로 형성된 폴리올레핀 필름 중 인접하는 2개의 폴리올레핀은 결정화도가 서로 상이한 폴리올레핀인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 제 1 접착수지층은 우레탄계 접착수지층인 것이 바람직하다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 배리어층은 알루미늄 박으로 이루 어진 것이고, 상기 알루미늄 박의 양면에는 넌크로메이트계 부식 방지층이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 알루미늄 박은 규소(Si) 및 철(Fe)을 동시에 포함하되, 그 함량이 각각 0.05 내지 0.9중량 % 및 0.6 내지 2.0 중량 %인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 제 2 접착수지층은 수지가 용융압출되어 형성된 용융압출수지층인 것이 바람직하고, 상기 제 2 접착수지층은 우레탄계 접착수지층인 것이 더욱 바람직하다.
상기한 본 발명의 목적은, 최외층 필름에 제 1 접착수지를 사용하여 배리어 층을 형성하는 단계(S1); 및 상기 배리어 층에 제 2 접착수지를 사용하여 실란트층을 형성하는 단계(S2);를 포함하는 셀 포장재의 제조 방법으로서, 상기 S2 단계에서는 단층 또는 다층으로 이루어진 폴리올레핀 필름상에 SiO2 또는 Al2O3 의 산화물 또는 Cu, Fe, Sn, Zn, Ag 및 Al로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나인 금속을 증착하여 상기 실란트층을 형성하는 것을 특징으로 하는 셀 포장재의 제조 방법에 의하여 달성된다.
또한, 상기한 본 발명의 목적은, 글리콜 성분 130몰부에 대해서 산 성분은 100 내지 110몰부 포함하는 폴리에스테르 필름인 최외층 필름에 제 1 접착수지를 사용하여 배리어 층을 형성하는 단계(S1); 및 상기 배리어 층에 제 2 접착수지를 사용하여 실란트층을 형성하는 단계(S2);를 포함하는 셀 포장재의 제조 방법으로서, 상기 S2 단계에서는 단층 또는 다층으로 이루어진 폴리올레핀 필름상에 SiO2 또 는 Al2O3 의 산화물 또는 Cu, Fe, Sn, Zn, Ag 및 Al로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나인 금속을 증착하여 상기 실란트층을 형성하는 것을 특징으로 하는 셀 포장재의 제조 방법에 의하여 달성된다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 S1 단계에서는 상기 폴리에스테르 필름에 촉매, 슬립제 또는 안정제 중 어느 하나 이상의 첨가제를 더 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 S1 단계에서는 상기 폴리에스테르 필름의 내면 또는 양면에 코로나 처리하는 것이 바람직하다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 S1 단계에서는 상기 제 1 접착수지로 우레탄계 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 S1 단계에서는 알루미늄 박으로 상기 배리어층을 형성하되, 상기 알루미늄 박의 양면에 넌크로메이트계 부식 방지층이 더 형성하는 것이 바람직하고, 상기 알루미늄 박으로서 규소(Si) 및 철(Fe)함량이 각각 0.05 내지 0.9중량 % 및 0.6 내지 2.0 중량 % 포함하는 알루미늄 박을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 S2 단계에서는 상기 증착 시 증착 두께가 200 내지 500 Å가 되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 S2 단계에서는 상기 제 2 접착수지로서 수지를 용융압출한 용융압출수지를 사용하는 것이 바람직하고, 우레탄계 접착 제를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 S2 단계에서는 상기 폴리올레핀 필름으로 3층으로 형성된 폴리올레핀 필름을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 3층으로 형성된 폴리올레핀 필름 중 인접하는 2개의 폴리올레핀을 결정화도가 서로 상이한 폴리올레핀으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 하나의 실시예에 있어서, 상기 S2 단계에서는 상기 증착이 물리증착, 화학증착, 저항가열식 증착, 플라즈마 증착, 이온 플레이팅 또는 스퍼터링 중 어느 하나에 의하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 셀 포장용 봉지재 및 그 제조 방법에 대하여 상술한다.
본 발명에서는 셀 포장용 봉지재에 있어서 실란트층에 SiO2 또는 Al2O3 의 산화물 또는 Cu, Fe, Sn, Zn, Ag 및 Al로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나인 금속(나아가 상기 어느 산화물이나 금속의 2 이상의 복합물도 가능)의 증착층을 형성하는 것에 의하여 내전해액성을 부여하여 장기간동안 전해액이 내부의 배리어층으로 침투하지 않도록 하며, 전해질과 수분과의 반응에 의한 불화 수소에 의하여 알루미늄인 배리어층의 표면 부식을 방지하고, 또한 배리성을 부여하는 것과 함께 배리어층과의 디라미네이션을 방지하도록 한다. 나아가, 본 발명에서는 특히 최외층 필름에 있어서 글리콜 성분 130몰부에 대해서 산 성분을 100 내지 110몰부로 포함하는 폴리에스테르 필름을 사용하는 것에 의하여 형상이 자유롭고, 배리어성이 우수할 뿐만 아니라, 성형성, 내충격성이 우수하며, 특히 내전해액성, 공기(산소) 투과방지성, 투습방지성, 찌름 강도를 더욱 높이도록 한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 셀 포장재의 적층 필름 구성을 나타내는 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 셀 포장재는 최외층 필름(10), 제 1 접착수지층(20), 배리어층(30), 제 2 접착수지층(40), 실란트층(50)이 순서대로 적층된다.
상기 최외층 필름(10)은 예컨대 기계적 강도가 우수한 2축 방향 연신 폴리에스테르 필름을 사용하되, 특히 상기 폴리에스테르 필름의 글리콜 성분 130몰부에 대해서 산 성분이 100 내지 110몰부로 포함되는 폴리에스테르 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 글리콜 성분에 대하여 산성분의 몰비가 조절된 폴리에스테르 필름은 성형성, 투습방지성, 내충격성, 공기(산소) 투과방지성, 찌름 강도, 내전해액성이 우수하므로 특히 셀 파우치의 최외층 필름으로서 적합하다.
상기 필름의 글리콜 성분은 예컨대 프로판 디올이고 상기 산성분은 예컨대 디메틸테레프탈레이트, 테레프탈산, 나프탈렌디카르복실산, 이소프탈산, 아디프산 등이다. 한편, 상기 폴리에스테르 필름에는 촉매, 슬립제, 안정제 등의 첨가제가 통상의 첨가량으로 첨가될 수 있다. 특히 상기 슬립제는 슬립성을 증가시키고 이에 따라 성형 시 마찰 계수치를 줄여서 성형을 용이하게 하며, 마찰계수치가 큰 경우 파단점이 짧게 형성되어 알루미늄의 크랙이 발생하는 문제점을 방지할 수 있다.
상기 필름의 두께는 12 내지 100㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 접착 력 강화를 위하여 내면 또는 양면에 코로나 처리한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기한 구성의 필름은 나일론 필름이나 PET의 필름의 요구 특성을 모두 갖춘 필름으로서 특히 셀 포장재의 최외층 필름(30)에 적용됨으로써 내전해액성을 높여 전해액으로부터의 배리어층(30)을 보호하는 것과 함께 찌름 강도를 높여 외부로부터의 찌름에 대한 내성을 향상시키며, 투습방지성, 공기(산소) 투과방지성에서도 우수하다.
상기 배리어층(30)은 전지 내부로 습기, 가스, 산소 등의 침입을 차단하는 층으로서, 연질 알루미늄, 니켈 등의 금속, 또는 무기화합물, 예를 들면 산화규소, 알루미나 등을 증착한 필름 등으로 이루어질 수 있는데, 상기 연질 알루미늄 박을 사용하는 것이 인장강도 및 신장률이 높으므로 바람직하다.
나아가, 상기 알루미늄 박은 철을 함유하는 것이 바람직한데, 이와 같이 철을 함유하는 경우 알루미늄이 절연성이 좋고, 적층제로서 굽힘에 의한 핀홀의 발생이 적게 되며, 특히 엠보싱 타입의 외장체를 성형하는 경우 측벽의 형성도 용이하게 할 수 있다. 이때 상기 철 함유량이 0.6중량 % 미만의 경우는 핀홀의 발생 방지, 엠보스 성형성의 개선 등의 효과가 없으며 철 함유량이 2.0 중량 %를 초과하는 경우는 알루미늄으로서의 유연성이 저해되고, 적층제로서 봉지재를 성형함에 있어서 가공성이 나빠지게 된다. 또한, 상기 알루미늄에는 규소가 함유되는 것이 바람직한데, 이때 규소 함량이 0.9 중량%를 초과하여 지나치게 증가하면 자기적 성질은 향상되지만 봉지형태로 성형할 수 있는 가공성이 나빠지게 되고, 0.05 중량% 미만 으로 함량이 감소 되면 제품의 강도가 약해지고 신장율이 낮아져 봉지형태로 성형할 수 있는 가공성이 나빠지게 된다.
따라서, 상기 알루미늄 박은 규소(Si) 및 철(Fe)을 함유하되 특히 성형성과 가공성 등의 관점에서 규소 함유량이 0.05 내지 0.9 중량 %인 것이 바람직하고, 철 함유량이 0.6 내지 2.0 중량 %인 것이 바람직하다.
한편, 상기 알루미늄은 박은 부식 방지 및 접착 강도 향상을 위한 넌크로메이트 처리를 하는 것이 바람직하다. 상기 넌크로메이트 처리는 티탄계수지, 지르코늄, 인산염 등의 유기계 및 무기계와 유기계의 복합물로 구성되는 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물로 내산성 피막을 형성하는 것이다. 이때, 상기 넌크로메이트 처리는 상기 알루미늄 박의 양면에 처리하는 것이 염분 저항성을 더욱 높일 수 있으므로 특히 바람직하다.
상기 최외층 필름(10)과 배리어층(30)은 제 1 접착 수지(20)에 의하여 접착된다(S1). 상기 제 1 접착 수지로는 에폭시계, 페놀계, 멜라민계, 폴리 이미드계, 폴리에스테르계, 우레탄계, 폴리에틸렌테레프탈레이트 공중합체, 폴리에테르우레탄계 등의 수지를 포함하는 접착제를 사용한다. 내부 포장된 셀의 경우 이동시 발열에 의한 고온이 발생하는데, 내열성이 약한 접착제의 경우 피접착층의 분리를 야기할 수 있다. 이러한 관점에서 특히 내열성이 우수한 우레탄계 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 실란트층(50)은 폴리올레핀의 단층 또는 다층 적층 필름상에 SiO2, Al2O3 등의 어느 하나인 산화물 또는 Cu, Fe, Sn, Zn, Ag 또는 Al 중 어느 하나인 금속을 증착함으로써 높은 배리어성을 부여할 뿐만 아니라 배리어층과의 디라미네이션을 방지하며 특히 우수한 내전해액성을 부여하고 전해질과 수분과의 반응에 의해 생성되는 불화 수소에 의한 알루미늄 표면부식을 방지할 수 있도록 한다.
본 발명에서는 상기 실란트 층에 상기 SiO2, Al2O3 등의 어느 하나인 산화물 또는 Cu, Fe, Sn, Zn, Ag 또는 Al 중 어느 하나인 금속을 직접 증착하는 것에 의하므로 별도의 추가적인 배리어층을 형성하지 않는다. 이에 따라 높은 배리어성을 얻을 수 있고 우수한 내전해액성을 가지므로 전해질의 침투를 막을 수 있다. 또한 전해질의 침투에 기인하는 배리어층과 실란트층의 디라미네이션(층분리) 방지에 더욱 효과적이다. 또한, 본 발명에서는 실란트 층에 직접 상기 산화물이나 금속을 증착하는 것에 의하여 제조 공정 효율성과 제조 원가 절감의 측면에서도 보다 유리하다. 나아가, 위와 같이 실란트 층에 직접 증착하는 것은 실란트 층에 있어서 상기 산화물이나 금속의 균일한 분포를 가능하게 하며 분포의 제어가 매우 용이하다는 이점을 가진다.
상기 증착은 물리증착, 화학증착, 저항가열식 증착, 플라즈마식 증착, 이온 플레이팅 또는 스퍼터링 등에 의하여 이루어지며 이때 증착 두께는 200~500Å가 바람직한데, 200Å 미만일 경우에는 증착 균일도가 좋지 않고, 500 Å을 초과할 경우에는 성형성 저하와 크랙 발생이 유발된다.
한편, 상기 폴리 올레핀 필름으로는 특히 3층으로 형성된 폴리올레핀 필름이 바람직하다. 즉, 상기 산화물 또는 금속이 증착되는 폴리올레핀 필름이 3층으로 형성된 것일 경우, 전해질의 침투를 효과적으로 방지할 수 있다. 상기 폴리 올레핀 필름은 3층을 초과하여 4층 이상으로 형성하는 것도 가능하지만, 공정 효율성 및 경제적 측면에서 3층으로 형성된 폴리올레핀 필름이 가장 바람직하다.
상기 3층으로 형성된 폴리올레핀 필름 중 인접하는 2개의 폴리올레핀을 결정화도가 서로 상이한 폴리올레핀으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
즉, 폴리올레핀 필름은 가스 배리어성이 100%가 아니기 때문에 전해질이 투과가 가능하여 배리어층과 실란트층 간의 접착강도가 떨어진다. 이를 해결하기 위해서 결정화도가 다른 폴리올레핀으로 층을 형성한다. 이는 전해질이 제1층을 투과하는 경우에도 제1층과 결정화도가 상이한 폴리올레핀 성분으로 이루어진 제2층을 접하면서 투과 가능성이 저하되며 제2층과 결정화도가 상이한 폴리올레핀으로 이루어진 제3층을 접하면서 투과 가능성이 더욱 차단될 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리올레핀의 3층으로 형성된 필름이 PP/PE/PP일 경우 PP/PP/PP의 3층으로 형성된 필름과 대비할 때 PP와 결정화도가 상이한 PE가 제2층에 위치함으로써 전해질의 투과 자체가 더욱 어려워지게 되고 설령 투과되는 경우에도 투과 시간을 극히 줄일 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 실란트층(50)의 필름 두께로는 5 내지 120㎛가 바람직하다.
상기 배리어층(30)과 상기 실란트층(50)은 제 2 접착 수지(40)에 의하여 접착된다(S2).
상기 제 2 접착 수지로는 부착력 제공을 위하여 (변성)폴리프로필렌 또는 (변성)폴리에틸렌 수지를 용융압출 코팅하여 형성한 용융 압출 수지층을 사용할 수 있다. 이때, 상기 용융 압출 수지층의 코팅 두께는 10~80㎛인 것이 바람직하고, 10~40㎛인 것이 더욱 바람직하다. 상기 용융 압출 수지 코팅시 부가적으로 오존 방사를 통하여 코팅된 용융 압출 수지 표면을 과산화시켜 부착력을 향상시킴과 동시에 오존 피막을 형성하여 차단성과 밀봉성을 향상시키도록 할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 제 2 접착수지층으로서 상기 용융 압출 수지층을 형성하는 경우 작업성이 저하되고 제조 단가도 비싸다는 단점이 있으므로 용융 압출 수지 대신 일반 우레탄 접착제를 사용한다. 이에 따라 작업성과 수율, 단가 측면에서 특히 우수하게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예와 실험예를 설명함으로써 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예들이 구현될 수 있고 단지 하기 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 동시에 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 실시를 용이하게 하고자 하는 것이다.
[실험 1 : 증착 실란트층을 구비하는 포장재의 내전해액성, 열접착 강도, 성형성 및 층 박리 현상 평가]
실시예 및 비교예의 필름은 각각 다음과 같이 구성하였다.
실시예 1 : 글리콜 성분으로서 1,3-프로판 디올 130 몰부에 대하여 산 성분으로서 테레프탈산 100몰부를 함유하는 2축 연신 폴리에스테르 필름 / 우레탄 접착제층/ 배리어층(Al) / 폴리프로필렌 용융압출수지층 / 3층으로 형성된 폴리올레핀 필름에 Al2O3이 증착된 실란트층(증착 두께가 200Å, 300Å, 400Å, 500Å의 각각에 대하여 동일한 결과를 얻었고 이를 실시예 1로 표현함). 참고로, 두께는 마이크로 게이지(MITUTOYO 1/1,000 mm)를 사용하여 3회 측정 후 평균값을 산출한 것이고, 이하에서도 같다.
실시예 2 : 글리콜 성분으로서 1,3-프로판 디올 130 몰부에 대하여 산 성분으로서 테레프탈산 100몰부를 함유하는 2축 연신 폴리에스테르 필름 / 우레탄 접착제층 / 배리어층(Al) / 우레탄 접착제층 / 3층으로 형성된 폴리올레핀 필름에 Al2O3이 증착된 실런트층(증착 두께가 200Å, 300Å, 400Å, 500Å 등 200~500Å의 각각의 범위에서 동일한 결과를 얻었고 이를 실시예 2로 표현함)
비교 실시예 3(증착 두께를 달리한 대비 실시예) : 글리콜 성분으로서 1,3-프로판 디올 130 몰부에 대하여 산 성분으로서 테레프탈산 100몰부를 함유하는 2축 연신 폴리에스테르 필름 / 우레탄 접착제층 / 배리어층(Al) / 우레탄 접착제층 / 3층으로 형성된 폴리올레핀 필름에 Al2O3이 증착된 실런트층(증착 두께가 1Å, 10Å, 100Å, 150Å, 190Å, 199Å등 1~200Å 미만의 각각의 범위에서 동일한 결과를 얻었고 이를 비교 실시예 3으로 표현함)
비교 실시예 4(증착 두께를 달리한 대비 실시예) : 글리콜 성분으로서 1,3-프로판 디올 130 몰부에 대하여 산 성분으로서 테레프탈산 100몰부를 함유하는 2축 연신 폴리에스테르 필름 / 우레탄 접착제층 / 배리어층(Al) / 우레탄 접착제층 / 3층으로 형성된 폴리올레핀 필름에 Al2O3이 증착된 실런트층(증착 두께가 503Å, 505Å, 510Å, 515Å 등 500Å 초과의 범위에서 동일한 결과를 얻었고 이를 비교 실시예 4로 표현함)
비교예 1: 글리콜 성분으로서 1,3-프로판 디올 130 몰부에 대하여 산 성분으로서 테레프탈산 100몰부를 함유하는 2축 연신 폴리에스테르 필름 / 우레탄 접착제층 / 배리어층(Al) / 티탄계 수지의 넌크로메이트계 부식 방지층 / 폴리프로필렌 용융압출수지층 / 폴리프로필렌(또는 폴리에틸렌) 실란트층
비교예 2: 글리콜 성분으로서 1,3-프로판 디올 130 몰부에 대하여 산 성분으로서 테레프탈산 100몰부를 함유하는 2축 연신 폴리에스테르 필름 / 우레탄 접착제층 / 배리어층(Al) / 티탄계 수지의 넌크로메이트계 부식 방지층 / 우레탄계 접착제층 / 폴리프로필렌(또는 폴리에틸렌) 실란트층
이상과 같이 구성된 각 실시예 및 비교예의 필름으로 제조한 셀 파우치에 대하여 내전해액성, 열접착 강도, 성형성 및 층 박리 여부를 평가하였다. 각각의 측정 방법은 다음과 같다.
내전해액성 테스트
파우치에 전해액(EC:DMC:DEC 1:1:1 LiPF6 1M용액, 범용 용제)을 주입하고 실링을 하였을 때 상기 전해액이 배리어층인 알루미늄의 크랙 및 실링면으로 스며드는지의 여부를 확인하고자 하였다.
구체적으로, 3면이 실링 된 파우치를 준비하고 침투 여부를 확인할 수 있는 적색 잉크에 전해액을 혼합한 용액을 성형부위 및 실링면에 2회 스프레이한 후 나 머지 한 면을 실링 하였다. 진공으로 기압(65cmHg)한 상태에서 5분간 넣은 후 파우치를 꺼내고, 파우치의 성형 3 접점 부위 및 실링면 일부분을 잘라 적색 전해액이 알루미늄 쪽으로 침투되었는지의 여부를 육안으로 확인하였다. 실시예 1 내지 2, 비교예 1 내지 3의 샘플을 100개씩 제조하였다. 이때 침투된 샘플 개수가 0인 것은 "○"와 같이 표시하고, 1 ~ 5개가 침투 된 것은 “△”와 같이 표시하며, 6개 이상이 침투된 경우를 "×"와 같이 표시하였다.
열접착 강도 테스트
파우치 시편의 내면과 내면을 열융착 시킨후 열접착 강도를 측정하였다. 구체적으로, 파우치 시편을 A4 Size로 절단하고, 시편의 실링 면이 맞닿도록 절반을 접었다. 히트실 테스트기(Toyoseiki HG-100) 단면 히트실바(Heat Seal Bar)를 이용하여 2atm에서 3.0Sec간에서 시편을 190℃, 200℃, 210℃ 각각의 온도로 열융착시켰다. 이어 열융착된 시편을 15mm 폭으로 절단하고, 인장강도 기기(SHIMADZU AGS-100D)를 이용하여, JIS K 7127 시험규정에 의거하여 열접착 강도를 측정하고 측정값을 구하였다. Al의 두께에 따라 다르지만 0.2MPa, 3s , 180도 단면 실일 경우 3kgf이상인 것을 "○"으로 표시하고, 4.5kgf이상인 것을 이상적인 것으로 "◎"로 표시하였다.
성형성 테스트
파우치를 성형 시 알루미늄층의 크랙 및 실란트 층의 백화 현상 여부를 확인하였다. 구체적으로, 파우치 시편을 성형기를 이용하여 5mm 깊이까지 성형하고 크랙이나 백화 현상 여부를 육안으로 확인하였다. 크랙이나 백화 현상이 발생이 없는 경우를 "○"로 표시하고, 크랙과 백화 현상이 발생한 경우를 "×"로 표시하였다.
층 박리 강도( 디라미네이션 특성 평가)
파우치 시편의 Al층과 실란트 층의 박리시 디라미네이션 강도를 측정하였다 구체적으로 파우치 시편을 일정한 Size로(폭15mm×길이150mm) 커팅하고, 준비된 시편의 Al층과 실란트층을 박리하였다. 박리된 시편을 인장강도 시험기기(SHIMADZU AGS-100D)에 장착하고, 시험방법은 JIS K 7127 시험규정에 의거하여 물성을 측정하고 측정값을 구하였다. 500gf 미만인 것을 "X"로, 500 이상 1000gf 미만인 것을 "○"로, O.1kgf 이상인 것을 "◎"로 표시하였다.
표 1은 실시예 및 비교예의 내전해액성, 열접착 강도, 성형성 및 층 박리 강도 측정 결과를 나타내는 것이다.
실시예1 실시예2 비교 실시예3 비교 실시예4 비교예1 비교예2
내전해액성 ○ ○ △ ○ △ ×
열접착 강도 ◎ ◎ ○ ◎ ○ ○
층 박리 강도 ◎ ◎ ○ ◎ ○ ×
성형성 ○ ○ ○ × ○ ○
이상으로부터 알 수 있듯이, 비교예 2의 경우 유기 전해질이 수분과 만나면서 불화수소산이 되고 이것이 폴리올레핀 수지를 투과해서 접착제층을 녹임으로써 실란트층과 배리어층(Al)과의 층분리 현상(swelling)이 발생하였다. 비교예 1는 배리어층과 실란트층과의 접착이 용융압출수지층으로 이루어져 있어 비교예 2보다 내전해액성 및 층박리 강도가 우수하다. 한편, 비교 실시예 3의 경우, 증착 균일도가 좋지 않았을 뿐만 아니라 시간이 지난 후에는 전해질이 증착이 잘되지 않은 쪽에서 전해질이 침투함으로써 상기 층분리 현상(swelling)이 발생하였다. 비교 실시예 4의 경우에는 성형성이 저조하였다. 반면, 실시예 1, 2의 경우 시간이 지난 경우에도 내전해액성이 우수하고, 열접착 강도, 성형성 및 층 박리 강도에 있어서 모두 우수하였다.
[실험 2 - 최외층 필름만을 달리한 경우의 내전해액성, 성형성, 투습방지성, 내충격성, 공기(산소) 투과방지성, 찌름 강도 측정]
실시예 및 비교예 필름 구성을 다음과 같이 하였다.
실시예 1은 글리콜 성분으로서 1,3-프로판 디올 130 몰부에 대하여 산 성분으로서 테레프탈산 100몰부를 함유하는 2축 연신 폴리에스테르 필름 / 우레탄 접착제층/ 배리어층(Al - 두께 80㎛) / 우레탄 접착제층 / 3층으로 형성된 폴리올레핀 필름에 Al2O3이 증착된 실런트층(증착 두께가 200Å, 300Å, 400Å, 500Å 등 200~500Å의 각각의 범위에서 동일한 결과를 얻었고 이를 실시예 1로 표현함)으로 구성하였다.
실시예 2는 상기 실시예 1에 있어서 최외층 필름을 글리콜 성분으로서 1,3-프로판 디올 130 몰부에 대하여 테레프탈산 110몰부를 함유하는 2축 연신 폴리에스테르 필름을 사용하였다.
비교예 1은 상기 실시예 1에 있어서 최외층 필름을 나일론 필름으로 하였다.
비교예 2는 상기 실시예 1에 있어서 최외층 필름을 나일론과 나일론 하부에 PET이 적층된 복합 필름으로 하였다.
비교예 3은 상기 실시예 1에 있어서 최외층 필름을 PET 필름과 PET 필름 하부에 나일론이 적층된 복합 필름으로 하였다.
비교예 4는 상기 실시예 1에 있어서 최외층 필름을 글리콜 성분으로서 1,3-프로판 디올 130 몰부에 대하여 테레프탈산 113몰부를 함유하는 2축 연신 폴리에스테르 필름을 사용하였다.
비교예 5는 상기 실시예 1에 있어서 최외층 필름을 글리콜 성분으로서 1,3-프로판 디올 130 몰부에 대하여 테레프탈산 108몰부를 함유하는 2축 연신 폴리에스테르 필름을 사용하였다.
상기 실시예 및 비교예의 필름으로 파우치를 제조하고 다음과 같이 내전해액성, 성형성, 투습방지성, 공기(산소) 투과방지성, 찌름 강도를 측정하였다.
내전해액성 테스트
제조된 파우치 최외층에 전해액을 한두 방울 떨어뜨린 후 60 분 경과 시킨 후 표면을 확인하였다. 표면이 녹음 및 얼룩의 발생이 없는 경우를 "○"로 표시하고, 표면이 녹거나 얼룩이 발생한 경우를 "×"로 표시하였다.
성형성 테스트
파우치를 성형 시 알루미늄층의 크랙 및 실런트 층의 백화 현상 여부를 확인하였다. 구체적으로, 파우치 시편을 성형기를 이용하여 5mm 깊이까지 성형하고 크랙이나 백화 현상 여부를 육안으로 확인하였다. 크랙이나 백화 현상이 발생이 없는 경우를 "○"로 표시하고, 크랙과 백화 현상이 발생한 경우를 "×"로 표시하였다.
참고로, 파우치가 성형되는 경우 강제적으로 인장되면 고분자 필름이 연신과 함께 결정화되고 크랙이 발생하여 하얀 가루, 즉 백화가 발생하게 된다. 이는 배리어성이나 기타 최외층의 기능을 제대로 수행하지 못하게 한다.
투습방지성 테스트
전지는 외부의 수분에 의해 노출되면 전지로서 역할을 할 수 없기 때문에 파우치가 얼마나 습기를 차단할 수 있는지 즉 수분 투과 정도를 측정하였다.
구체적으로, 시편을 100mm × 100mm 사이즈로 절단하고, 23 ℃, 65% RH 항온항습실에 설치된 투습도 측정기(PERMATRAN)를 이용하여 ASTM F-1249 시험규정에 의거하여 투습도를 측정하고 값을 구하였다. 파우치는 Al의 두께에 따라 약간 틀려질 수 있지만 0.0001070 g/m2/day 이하인 경우 투습방지성이 양호하며 이를 "○"로 표시하였고, 0.0001070 g/m2/day 초과일 경우 "×"로 표시하였다.
공기(산소) 투과방지성 측정
전지 내부 환경은 비활성 기체 즉 반응성이 없는 기체 분위기로 되어있는데 공기중의 산소 등 활성 기체와 전지를 구성하는 내부 물질들이 접촉하면 부 반응을 일으켜 양호한 성능을 기대하기 어렵다. 따라서 산소 투과 정도로 공기(산소) 투과방지성 정도를 측정하였다.
구체적으로, 시편을 100mm × 100mm 사이즈로 절단하였다. 23 ℃, 65% RH 항온항습실에 설치된 투기도 측정기(OXTRAN)를 이용하여 ASTM D-3985 시험규정에 의거하여 투기도를 측정하고 값을 구하였다. O2 Level(100%) 분위기에서 1.0 cc/m2/day 이하인 경우 산소 투과 방지가 양호한 것으로 하여 이를 "○"로 표시하였고, 1.0 cc/m2/day 초과일 경우 "×"로 표시하였다.
내충격성 테스트
완제품 제조 후 소비자 사용할 때 외부의 충격에 의해 터지는 경우 내부 전해액이 가연성 물질이므로 폭발의 위험성이 발생한다. 따라서 파우치 시편을 절반으로 컷팅한 후 양쪽을 일정한 속도로 당겨 시편이 찢어지는 강도를 측정하였다.
구체적으로, 시편을 폭50mm×길이150mm의 일정한 사이즈로 컷팅하였다. 컷팅된 시편을 폭과 길이에 있어서 각각 반인 폭25mm×길이75mm로 컷팅하였다. 인장 강도 기기(SHIMADZU AGS-100D)를 이용하여 JIS K 7128 시험 규정에 의거하여 내충격성 정도를 측정하였다. 배리어층인 알루미늄이 80㎛인 경우 500 g/15mm 이상인 경우 "○"로 표시하였고 500 g/15mm 미만인 경우 "×"로 표시하였다.
찌름 강도 테스트
완제품 제조 후 소비자 사용할 때 날카로운 부분에 찍히는 경우 내부 전해액이 누출되는데 내부 전해액은 가연성 물질이므로 터지는 폭발의 위험성이 존재한다. 따라서 파우치 시편을 양쪽으로 팽팽히 잡아 당긴 후 뽀족한 봉침으로 찔러서 봉침이 뚫고 들어갈 때 받는 힘으로서 찌름 강도를 측정하였다.
구체적으로, 시편을 폭80mm×길이80mm의 일정한 사이즈로 컷팅하였다. 인장강도 기기(SHIMADZU AGS-100D)를 이용하였고, 상기 인장강도 시험기기를 압강 Test로 변경한 후 일본 농림성 규격에서 정하는 봉침을 장착하였다. 시험방법은 일본농림성 시험규정에 의거하여 물성을 측정하고 측정값을 구하였다. 찌름 강도 수치가 10kgf이상인 경우를 "○"로 표시하고, 10kgf 미만인 경우를 "×"로 표시하였다.
표 2는 상기 실시예 및 비교예의 내전해액성, 성형성, 투습방지성, 공기(산소) 투과방지성, 내충격성, 찌름 강도를 각각 나타내는 것이다.
내전해액성 성형성 투습방지성 산소투과 방지성 내충격성 찌름강도
실시예1 ○ ○ ○ ○ ○ ○
실시예2 ○ ○ ○ ○ ○ ○
비교예1 × ○ × × × ×
비교예2 ○ × × ○ ○ ×
비교예3 ○ × × ○ ○ ×
비교예4 × ○ × × ○ ×
비교예5 × ○ × × ○ ×
이상으로부터 알 수 있듯이, 실시예 1 및 2의 경우 내전해액성, 성형성, 투습방지성, 산소 투과방지성, 내충격성 및 찌름 강도에서 모두 우수한 결과를 보여주었으나, 나일론 필름을 단독으로 채용한 비교예 1은 내전해액성, 투습방지성이 저조하고, 성형성, 내충격성, 찌름 강도도 저조하였다. 나일론과 함께 PET을 채용한 비교예 2나 3은 특히 성형성이 저조하였고, 투습방지성이나 찌름 강도가 실시예와 대비하여 상대적으로 저조하였다. 한편, 최외층에서 산성분이 100몰부 미만이거나 110몰부를 초과한 경우에는 내전해액성, 투습방지성, 산소투과방지성, 찌름 강도 부분이 상대적으로 양호하지 못하였다.
[실험 3 - 배리어층인 알루미늄의 넌크로메이트 처리 위치에 따른 염분 저항성 측정]
실시예 및 대비 실시예를 다음과 같이 구성하였다.
상기 실험예 1의 실시예 1(여기서는 증착 두께 300Å의 것에 대하여 실험)과 같이 구성한 것을 대비 실시예 1로 하고, 상기 대비 실시예 1에서 알루미늄의 일면에 티타늄계 넌크로메이트 처리를 한 경우를 대비 실시예 2로 하고, 상기 대비 실시예 1에서 알루미늄의 양면 모두에 티타늄계 넌크로메이트 처리를 한 경우를 실시예로 하였다.
염분 저항성 테스트
전지 외부환경은 미량의 Na을 포함하고 있어 파우치 내부의 Al을 부식시켜 포장재로써의 역할을 다하지 못하게 하므로 염분에 노출되었을 경우의 저항 정도를 측정하였다.
구체적으로 준비된 셀 파우치 시편을 NaCl용액 3.5%(물 96.5g+천일염 3.5g)에 담그고 알루미늄의 부식 정도를 육안으로 확인하였다.
상기 3.5% 염화나트륨 용액에 파우치 함침하여 4일 이상에서 부식이 없는 것이 정상으로 "○"와 같이 표시하였으며, 7일 이상인 경우 이상적인 것으로 "◎"와 같이 표시하였다. 4일 미만에서 부식이 나타난 경우는 "△"로 표시하였다.
표 3은 실시예 및 대비 실시예의 염분 저항성 결과를 나타낸다.
염분 저항성
실시예 ◎
대비 실시예1 △
대비 실시예2 ○
이상으로부터 알 수 있듯이, 넌크로메이트 처리를 하는 경우 그렇지 않은 경우와 대비하여 염분 저항성이 증가하였지만, 특히 알루미늄의 양면에 넌크로메이트 처리를 한 경우에 염분 저항성이 크게 증가하였다.
본 발명의 리튬 2차 전지나 휴대용 축전지 등의 셀 포장용 봉지재에 의하면, 셀 포장용 봉지재에 특히 요구되는 특성인 내전해액성을 근본적으로 향상시키고 전해질에 의한 배리어층의 부식을 방지하며 실란트 층과 배리어층의 디라미네이션을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 리튬 2차 전지나 휴대용 축전지 등의 셀 포장용 봉지재는 셀을 안전하게 보호할 수 있으면서 형상이 자유롭고, 배리어성이 우수할 뿐만 아니라, 성형성, 내충격성이 우수하고, 공기(산소) 투과방지성, 투습방지성, 찌름 강도가 우수하며, 제조시간이 짧고 공정 효율성이 높으며 원가가 저렴하고 가벼운 특성을 가진다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (25)

  1. 최외층 필름;
    상기 최외층 필름에 형성되는 제 1 접착수지층;
    상기 제 1 접착수지층에 형성되는 배리어 층;
    상기 배리어 층에 형성되는 제 2 접착수지층; 및
    상기 제 2 접착수지층에 형성되는 실란트층;을 포함하여 이루어지는 셀 포장재로서,
    상기 실란트층은 단층 또는 다층으로 이루어진 폴리올레핀 필름상에 SiO2 또는 Al2O3 의 산화물 또는 Cu, Fe, Sn, Zn, Ag 및 Al로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나인 금속의 증착층이 형성된 것을 특징으로 하는 셀 포장재.
  2. 글리콜 성분 130몰부에 대해서 산 성분 100 내지 110몰부를 포함하는 폴리에스테르 필름인 최외층 필름;
    상기 최외층 필름에 형성되는 제 1 접착수지층;
    상기 제 1 접착수지층에 형성되는 배리어 층;
    상기 배리어 층에 형성되는 제 2 접착수지층; 및
    상기 제 2 접착수지층에 형성되는 실란트층;을 포함하여 이루어지는 셀 포장재로서,
    상기 실란트층은 단층 또는 다층으로 이루어진 폴리올레핀 필름상에 SiO2 또는 Al2O3 의 산화물 또는 Cu, Fe, Sn, Zn, Ag 및 Al로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나인 금속의 증착층이 형성된 것을 특징으로 하는 셀 포장재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 최외층의 폴리에스테르 필름에는 촉매, 슬립제 또는 안정제 중 어느 하나 이상의 첨가제가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 셀 포장재.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 최외층의 폴리에스테르 필름의 내면 또는 양면에는 코로나 처리된 것을 특징으로 하는 셀 포장재.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 증착층의 두께는 200 내지 500 Å인 것을 특징으로 하는 셀 포장재.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 필름은 3층으로 형성된 폴리올레핀 필름으로서, 상기 3층으로 형성된 폴리올레핀 필름 중 인접하는 2개의 폴리올레핀은 결정화도가 서로 상이한 폴리올레핀인 것을 특징으로 하는 셀 포장재.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 접착수지층은 우레탄계 접착수지층인 것을 특징으로 하는 셀 포장재.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배리어층은 알루미늄 박으로 이루어진 것을 특징으로 하는 셀 포장재.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 알루미늄 박의 양면에는 넌크로메이트계 부식 방지층이 형성된 것을 특징으로 하는 셀 포장재.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 알루미늄 박은 규소(Si) 및 철(Fe)을 동시에 포함하되, 그 함량이 각각 0.05 내지 0.9중량 % 및 0.6 내지 2.0 중량 %인 것을 특징으로 하는 셀 포장재.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 접착수지층은 수지가 용융압출되어 형성된 용융압출수지층인 것을 특징으로 하는 셀 포장재.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 접착수지층은 우레탄계 접착수지층인 것을 특징으로 하는 셀 포장재.
  13. 최외층 필름에 제 1 접착수지를 사용하여 배리어 층을 형성하는 단계(S1); 및
    상기 배리어 층에 제 2 접착수지를 사용하여 실란트층을 형성하는 단계(S2);를 포함하는 셀 포장재의 제조 방법으로서,
    상기 S2 단계에서는 단층 또는 다층으로 이루어진 폴리올레핀 필름상에 SiO2 또는 Al2O3 의 산화물 또는 Cu, Fe, Sn, Zn, Ag 및 Al로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나인 금속을 증착하여 상기 실란트층을 형성하는 것을 특징으로 하는 셀 포장재의 제조 방법.
  14. 글리콜 성분 130몰부에 대해서 산 성분은 100 내지 110몰부를 포함하는 폴리에스테르 필름인 최외층 필름에 제 1 접착수지를 사용하여 배리어 층을 형성하는 단계(S1); 및
    상기 배리어 층에 제 2 접착수지를 사용하여 실란트층을 형성하는 단계(S2);를 포함하는 셀 포장재의 제조 방법으로서,
    상기 S2 단계에서는 단층 또는 다층으로 이루어진 폴리올레핀 필름상에 SiO2 또는 Al2O3 의 산화물 또는 Cu, Fe, Sn, Zn, Ag 및 Al로 이루어지는 그룹에서 선택되는 어느 하나인 금속을 증착하여 상기 실란트층을 형성하는 것을 특징으로 하는 셀 포장재의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 S1 단계에서는 상기 최외층의 폴리에스테르 필름에 촉매, 슬립제 또는 안정제 중 어느 하나 이상의 첨가제를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 셀 포장재의 제조 방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 S1 단계에서는 상기 최외층의 폴리에스테르 필름의 내면 또는 양면에 코로나 처리하는 것을 특징으로 하는 셀 포장재의 제조 방법.
  17. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 S1 단계에서는 상기 제 1 접착수지로 우레탄계 접착제를 사용하는 것을 특징으로 하는 셀 포장재의 제조 방법.
  18. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 S1 단계에서는 알루미늄 박으로 상기 배리어층을 형성하는 것을 특징으 로 하는 셀 포장재의 제조 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 S1 단계에서는 상기 알루미늄 박의 양면에 넌크로메이트계 부식 방지층이 더 형성하는 것을 특징으로 하는 셀 포장재의 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 S1 단계에서는 상기 알루미늄 박으로서 규소(Si) 및 철(Fe)함량이 각각 0.05 내지 0.9중량 % 및 0.6 내지 2.0 중량 % 포함하는 알루미늄 박을 사용하는 것을 특징으로 하는 셀 포장재의 제조 방법.
  21. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 S2 단계에서는 상기 제 2 접착수지로서 수지를 용융압출한 용융압출수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 셀 포장재의 제조 방법.
  22. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 S2 단계에서는 상기 제 2 접착수지로서 우레탄계 접착제를 사용하는 것을 특징으로 하는 셀 포장재의 제조 방법.
  23. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 S2 단계에서는 상기 증착 시 증착 두께가 200 내지 500 Å가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 셀 포장재의 제조 방법.
  24. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 S2 단계에서는 상기 증착이 물리증착, 화학증착, 저항가열식 증착, 플라즈마 증착, 이온 플레이팅 또는 스퍼터링 중 어느 하나에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 셀 포장재의 제조 방법.
  25. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 S2 단계에서는 상기 폴리올레핀 필름으로 3층으로 형성된 폴리올레핀 필름을 사용하되, 상기 3층으로 형성된 폴리올레핀 필름 중 인접하는 2개의 폴리올레핀을 결정화도가 서로 상이한 폴리올레핀으로 하는 것을 특징으로 하는 셀 포장재의 제조 방법.
KR1020060132955A 2006-12-22 2006-12-22 셀 포장용 봉지재 및 그 제조 방법 KR100846296B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060132955A KR100846296B1 (ko) 2006-12-22 2006-12-22 셀 포장용 봉지재 및 그 제조 방법
JP2007000205A JP5074041B2 (ja) 2006-12-22 2007-01-04 セルパウチ及びその製造方法
CN200780046909.9A CN101563221B (zh) 2006-12-22 2007-12-24 用于包装电池的袋及其制备方法
PCT/KR2007/006805 WO2008078948A1 (en) 2006-12-22 2007-12-24 Pouch for packing cell and method for preparing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060132955A KR100846296B1 (ko) 2006-12-22 2006-12-22 셀 포장용 봉지재 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080058823A true KR20080058823A (ko) 2008-06-26
KR100846296B1 KR100846296B1 (ko) 2008-07-14

Family

ID=39562692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060132955A KR100846296B1 (ko) 2006-12-22 2006-12-22 셀 포장용 봉지재 및 그 제조 방법

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5074041B2 (ko)
KR (1) KR100846296B1 (ko)
CN (1) CN101563221B (ko)
WO (1) WO2008078948A1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101307068B1 (ko) * 2012-04-26 2013-09-11 율촌화학 주식회사 절연 저항이 우수한 셀 파우치
KR101484318B1 (ko) * 2008-12-19 2015-01-19 주식회사 엘지화학 이차전지용 파우치 외장재 및 파우치형 이차전지
WO2014204190A3 (ko) * 2013-06-18 2015-04-23 주식회사 엘지화학 셀 포장재료 및 그 제조방법
KR20170014246A (ko) 2015-07-29 2017-02-08 율촌화학 주식회사 구부림성이 우수한 셀 파우치 및 이를 포함하는 이차 전지

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8846245B2 (en) 2008-09-05 2014-09-30 Panasonic Corporation Insulatable battery pack for secondary battery
CN102144317B (zh) * 2008-09-05 2014-10-08 松下电器产业株式会社 电池组
WO2010032486A1 (ja) * 2008-09-22 2010-03-25 パナソニック株式会社 携帯電子機器
KR101050007B1 (ko) * 2008-11-03 2011-07-19 율촌화학 주식회사 셀 포장재 및 그 제조방법
KR101143300B1 (ko) * 2008-12-19 2012-05-08 주식회사 엘지화학 전지케이스용 라미네이트 시트 및 이를 포함하고 있는 리튬이차전지
KR101042766B1 (ko) 2009-02-05 2011-06-20 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 그 제조 방법
KR101143302B1 (ko) 2009-03-03 2012-05-08 주식회사 엘지화학 전지케이스용 라미네이트 시트 및 이를 이용한 리튬 이차전지
KR101145734B1 (ko) * 2009-03-03 2012-05-16 주식회사 엘지화학 전지케이스용 라미네이트 시트 및 이를 이용한 리튬 이차전지
KR20110053836A (ko) * 2009-11-16 2011-05-24 삼성에스디아이 주식회사 리튬 폴리머 이차 전지
CN101992570B (zh) * 2010-08-26 2015-03-25 昆山永翔光电科技有限公司 锂电池封装铝塑膜
JP5720026B2 (ja) * 2011-02-08 2015-05-20 日新製鋼株式会社 電池外装用積層体および二次電池
KR101305240B1 (ko) 2011-07-07 2013-09-06 주식회사 엘지화학 우수한 내구성의 전지케이스 및 이를 포함하는 이차전지
KR101483239B1 (ko) 2012-08-30 2015-01-16 주식회사 엘지화학 케이블형 이차전지용 패키징 및 그를 포함하는 케이블형 이차전지
KR101651141B1 (ko) 2013-09-03 2016-08-25 주식회사 엘지화학 이차전지용 파우치 외장재 및 이를 포함하는 파우치형 이차전지
JP6426959B2 (ja) * 2014-09-25 2018-11-21 昭和電工パッケージング株式会社 蓄電デバイス用チューブ型外装体及び蓄電デバイス
KR101968980B1 (ko) 2014-09-26 2019-04-16 주식회사 엘지화학 절연층을 포함하는 이차전지용 케이스 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
JP6646886B2 (ja) * 2014-12-25 2020-02-14 住友金属鉱山株式会社 Ｘ線分析用非水系電解質二次電池
KR102255537B1 (ko) * 2018-01-12 2021-05-25 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치 필름 및 그의 제조 방법
JP2020187835A (ja) * 2019-05-10 2020-11-19 昭和電工パッケージング株式会社 蓄電デバイス用外包材
KR102382567B1 (ko) * 2020-04-29 2022-04-04 충북대학교 산학협력단 산소차단성이 증대된 이차전지용 포장재, 이의 표면처리방법, 및 이를 포함하는 파우치형 이차전지
CN113841275A (zh) * 2020-10-23 2021-12-24 宁德新能源科技有限公司 电池及电子装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59180962A (ja) * 1983-03-30 1984-10-15 Toppan Printing Co Ltd 扁平薄型有機電解液電池
JP2000251857A (ja) * 1999-03-02 2000-09-14 Mitsubishi Chemicals Corp 非水系二次電池
JP5089833B2 (ja) * 1999-09-20 2012-12-05 大日本印刷株式会社 ポリマー電池用包装材料
JP3594849B2 (ja) 1999-06-10 2004-12-02 東洋アルミニウム株式会社 電池包装材料
JP2001006632A (ja) * 1999-06-25 2001-01-12 Dainippon Printing Co Ltd 電池用包装材料
JP2001068072A (ja) * 1999-08-25 2001-03-16 Mitsubishi Chemicals Corp 電 池
JP3596666B2 (ja) 1999-12-14 2004-12-02 日本製箔株式会社 二次電池様外装材料の製造方法
US6761994B2 (en) * 2000-03-08 2004-07-13 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Packaging material for polymer cell and process for producing the same
CN1340444A (zh) * 2000-08-31 2002-03-20 厦门宝龙工业股份有限公司 电池芯软包装结构及其制造方法
JP2002110112A (ja) * 2000-09-29 2002-04-12 Toppan Printing Co Ltd リチウムイオン電池用外装材
JP5157033B2 (ja) * 2001-09-19 2013-03-06 大日本印刷株式会社 リード線用フィルム
JP4576787B2 (ja) * 2002-10-25 2010-11-10 凸版印刷株式会社 積層体および積層包装材料
JP4508536B2 (ja) 2003-01-30 2010-07-21 大日本印刷株式会社 リチウム電池用包装体
JP2004311227A (ja) * 2003-04-08 2004-11-04 Toppan Printing Co Ltd リチウムイオン電池用外装材
KR100574819B1 (ko) * 2004-04-14 2006-04-28 율촌화학 주식회사 리튬 2차 전지 및 휴대용 축전지 셀 포장용 봉지재
KR100759699B1 (ko) 2006-06-26 2007-09-17 율촌화학 주식회사 용이 찢김성 포장지와 이에 이용되는 합지 필름 및 그 제조방법
JP3934667B1 (ja) * 2006-06-26 2007-06-20 武文 米屋 米粉を含んだ菓子及びその製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101484318B1 (ko) * 2008-12-19 2015-01-19 주식회사 엘지화학 이차전지용 파우치 외장재 및 파우치형 이차전지
KR101307068B1 (ko) * 2012-04-26 2013-09-11 율촌화학 주식회사 절연 저항이 우수한 셀 파우치
WO2014204190A3 (ko) * 2013-06-18 2015-04-23 주식회사 엘지화학 셀 포장재료 및 그 제조방법
US10312480B2 (en) 2013-06-18 2019-06-04 Lg Chem, Ltd. Cell packing material and method of manufacturing the same
KR20170014246A (ko) 2015-07-29 2017-02-08 율촌화학 주식회사 구부림성이 우수한 셀 파우치 및 이를 포함하는 이차 전지

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008159559A (ja) 2008-07-10
CN101563221B (zh) 2013-06-05
JP5074041B2 (ja) 2012-11-14
CN101563221A (zh) 2009-10-21
WO2008078948A1 (en) 2008-07-03
KR100846296B1 (ko) 2008-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100846296B1 (ko) 셀 포장용 봉지재 및 그 제조 방법
JP4226781B2 (ja) 酸素バリア複合フィルム構造体
EP2830120B1 (en) Exterior material for lithium-ion cell
KR102239167B1 (ko) 진공단열재 및 그 제조 방법
KR100887616B1 (ko) 셀 파우치 및 그 제조 방법
US20160230918A1 (en) Vacuum insulation panel and method for manufacturing the same
KR101260306B1 (ko) 가스 차단성이 우수한 진공단열재용 다층형 슈퍼 배리어 봉지 부재
JP5407888B2 (ja) 真空断熱材用積層体および真空断熱材
KR101519742B1 (ko) 내충격성 및 안정성을 갖는 셀 파우치 및 그 제조방법
EP2818315B1 (en) Outstandingly impact resistant and incombustible vacuum-insulation-material sealing member
KR101987893B1 (ko) 내화학성 및 밴딩성이 개선된 셀 파우치
CN114902471A (zh) 蓄电装置用封装材料以及使用了该封装材料的蓄电装置、蓄电装置用封装材料的制造方法、以及在蓄电装置用封装材料中用作密封剂层的密封剂膜的选定方法
KR101796156B1 (ko) 절연 저항 및 차단성이 우수한 셀 파우치
KR100574819B1 (ko) 리튬 2차 전지 및 휴대용 축전지 셀 포장용 봉지재
US20210301970A1 (en) Laminate for vacuum insulation material, and vacuum insulation material using the laminate
KR20200112767A (ko) 고분자 수지 코팅층을 최외층으로 포함하는 셀 파우치
KR20170075287A (ko) 내화학성이 향상된 셀 파우치 및 이의 제조방법
KR101499740B1 (ko) 셀포장재용 고분자 필름 및 이를 포함하는 셀 포장재
KR20220047746A (ko) 이차전지용 알루미늄 파우치 필름 및 이의 제조방법
KR102317718B1 (ko) 적층체 및 이를 이용한 진공단열재
KR20180057926A (ko) 내화학성 및 성형성이 우수한 셀 파우치
JP2010234525A (ja) 積層体
KR20210034788A (ko) 파우치형 리튬이차전지의 내부 실런트층용 다층 복합필름
KR102003018B1 (ko) 내충격성이 우수한 셀 파우치
KR20200073597A (ko) 고분자 수지 코팅층을 최외층으로 포함하는 셀 파우치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130709

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140701

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160701

Year of fee payment: 9