KR20120021291A

KR20120021291A - 극판 보호용 점착 테이프

Info

Publication number: KR20120021291A
Application number: KR1020110087645A
Authority: KR
Inventors: 준 이와따; 미쯔루 가미따니; 히로오미 하나이
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2012-03-08
Also published as: EP2423288A2; JP2012072362A; CN102382589B; US20120052295A1; CN102382589A; JP5798404B2

Abstract

버어 등이 접촉해도 파단되지 않고, 고온 하에서도 극판 등으로부터 박리하지 않고 단락 방지 효과를 유지할 수 있는 극판 보호용 점착 테이프를 제공한다.
본 발명의 극판 보호용 점착 테이프는, 기재의 적어도 한쪽의 면에 점착제층을 갖는 극판 보호용 점착 테이프이며, 찌르기 내성이 300gf?mm 이상이며, 또한 260℃에서 1시간 가열했을 때의 열 수축률이, TD(폭) 방향 수축률, MD(길이) 방향 수축률 모두 1.0％ 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

극판 보호용 점착 테이프{PRESSURE-SENSITIVE ADHESIVE TAPE FOR PROTECTING ELECTRODE PLATE}

본 발명은, 극판 보호용 점착 테이프, 구체적으로는 리튬 이온 전지 등의 전지 내부에 접합하여, 단락을 방지할 목적으로 사용하는 점착 테이프에 관한 것이다.

현재, 리튬 이온 전지 등의 이차 전지는, 휴대 전화나 노트북 등의 모바일 기기의 전원으로서 불가결하다. 또한, 리튬 이온 전지는 고용량?경량이기 때문에, 전기 자동차용 배터리로서도 대단히 기대되며, 금후 더 고용량화되는 것이 요구되고 있다.

리튬 이온 전지의 고용량화에 수반하여, 특히 권회형 전지에 있어서 권회 전 극판의 권회수가 더 많아지는 경향이 있고, 보다 얇은 세퍼레이터를 사용하는 것이 주류가 되고 있다. 그러나, 제조 공정에 있어서, 전지 내부에 혼입된 매우 작은 이물질, 또는 극판에 존재하는 버어(burr) 등에 의해 세퍼레이터에 구멍이 뚫려, 정의 전극판과 부의 전극판이 단락(쇼트)되어 발열하여, 발화 사고 등의 원인이 되는 것이 문제시되고 있다.

내부 단락을 방지하는 방법으로서는, 버어가 존재하는 전극 단부나 전극 단자에 점착 테이프를 접합함으로써, 얇은 세퍼레이터가 버어에 접촉하여 구멍이 뚫리는 것을 방지하는 방법을 들 수 있다(특허문헌 1).

최근, 리튬 이온 전지에 더 높은 안전성이 요구되고 있는 것에 수반하여, 버어 등에 의한 찌르기에도 파단되지 않고, 충전, 방전을 반복해도 단락 방지 효과를 유지할 수 있는 극판 보호용 점착 테이프가 요구되고 있다.

일본 특허 공개평 10-247489호 공보

따라서, 본 발명의 목적은, 버어 등이 접촉해도 파단되지 않고, 고온 하에서도 단락 방지 효과를 유지할 수 있는 극판 보호용 점착 테이프를 제공하는 데 있다.

본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 특정한 찌르기 내성을 갖고, 또한 260℃에서 1시간 가열해도 열 수축률이 1％ 이하인 점착 테이프를 극판 보호 용도로 사용하면, 버어 등에 의한 찌르기로부터 세퍼레이터를 보호할 수 있어, 단락(쇼트)에 의한 발열, 발화 사고 등을 방지할 수 있고, 고온 하에서도 수축되어 피착체로부터 박리되지 않기 때문에, 충전, 방전을 반복해도 단락 방지 효과를 유지할 수 있는 것을 발견했다. 본 발명은 이들 지식에 기초하여 완성된 것이다.

즉, 본 발명은 기재와, 기재의 적어도 한쪽의 면에 점착제층을 갖는 극판 보호용 점착 테이프이며, 하기 방법에 의해 산출되는 찌르기 내성이 300gf?mm 이상이며, 또한 260℃에서 1시간 가열했을 때의 열 수축률이 TD(폭) 방향 수축률, MD(길이) 방향 수축률 모두 1.0％ 이하인, 극판 보호용 점착 테이프를 제공한다.

찌르기 내성 산출 방법

23±2℃ 조건 하에서, 직경 11.28mm의 원형으로 구멍을 뚫은 고정판에 점착 테이프를 고정하고, 선단의 곡률 반경이 0.5mm인 바늘을 속도 2mm/s로 찔러, 바늘이 점착 테이프를 관통할 때의 최대 하중(gf) 및 점착 테이프의 최대 신도(elongation)(mm)를 측정하여, 하기 식 1에 의해 구한다.

찌르기 내성=최대 하중(gf)×점착 테이프의 최대 신도(mm)×1/2 (1)

상기 극판 보호용 점착 테이프는, 전극 단자 및／또는 극판 단부, 세퍼레이터에 있어서의 극판 단부가 접촉하는 부분에 부착되는 것이 바람직하다.

본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프는, 이물질이나 극판 등에 존재하는 버어가 접촉해도 파단되지 않고, 추종하여 신장되기 때문에, 전지 내부에 있어서 극판이나 세퍼레이터에 부착함으로써 이물질이나 극판 등에 존재하는 버어가 세퍼레이터를 관통하여 전극 사이의 단락을 일으키는 것을 방지할 수 있어, 전지에 높은 안전성, 신뢰성을 부여할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프는 260℃에서 1시간 가열한 것에 의한 열 수축률이 1％ 이하이기 때문에, 고온 하에서도 수축되어 피착체로부터 박리되지 않는다. 그 때문에, 전지의 충전, 방전을 반복함으로써 전지 내부가 고온 환경으로 되어도, 극판이나 세퍼레이터로부터 박리되지 않아 단락 방지 효과를 유지할 수 있다.

도 1은, 본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프의 일례를 도시하는 개략 단면도.
도 2는, 본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프의 다른 일례를 도시하는 개략 단면도.
도 3은, 본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프의 다른 일례를 도시하는 개략 단면도.
도 4는, 점착 테이프의 찌르기 시험 방법을 도시하는 개략 사시도(4-1) 및 찌르기 시험에 있어서의 점착 테이프의 신도의 측정 방법을 도시하는 개략 단면도(4-2).
도 5는, 점착 테이프에 대한 하중(gf)과, 하중에 의한 점착 테이프의 신도(mm), 및 점착 테이프의 찌르기 내성의 관계를 나타내는 그래프.
도 6의 (6-1) 내지 (6-3)은, 리튬 이온 전지에 있어서의, 본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프의 사용예를 도시한 개략도이며, 도 6의 (6-1)은 사용 전의 도면, 도 6의 (6-2)는 극판 등에 본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프를 접착한 도면, 도 6의 (6-3)은 극판을 권회하여 본 발명에 관련한 극판 보호용 점착 테이프를 사용하여 감아 고정한 도면.
도 7은, 알루미늄 전해 콘덴서에 있어서의, 본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프의 사용예를 도시한 개략도.

이하에, 본 발명의 실시 형태를, 필요에 따라 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프는, 기재와, 기재의 적어도 한쪽의 면에 점착제층을 갖는 극판 보호용 점착 테이프이며, 하기 방법에 의해 산출되는 찌르기 내성이 300gf?mm 이상이며, 또한 260℃에서 1시간 가열했을 때의 열 수축률이 TD(폭) 방향 수축률, MD(길이) 방향 수축률 모두 1.0％ 이하이다.

찌르기 내성 산출 방법

23±2℃ 조건 하에서, 직경 11.28mm의 원형으로 구멍을 뚫은 고정판에 점착 테이프를 고정하고, 선단의 곡률 반경이 0.5mm인 바늘을 속도 2mm/s로 찔러, 바늘이 점착 테이프를 관통할 때의 최대 하중(gf) 및 점착 테이프의 최대 신도(mm)를 측정하여, 하기 식 1에 의해 구한다.

[점착제층]

본 발명에 있어서의 점착제층을 구성하는 점착제로서는, 불포화도를 나타내는 JIS K 0070:1992에 준한 방법으로 측정한 요오드값이 10 이하(바람직하게는 5 이하) 및／또는 NMR법에 의한 불포화도가 0.5[10^- ²몰/g] 이하(바람직하게는, 0.1[10^-2몰/g] 이하)인 것이 바람직하다. 상기 요오드값이 10을 초과하고, 또한 NMR법에 의한 불포화도가 0.5[10^- ²몰/g]를 초과하는 화합물은, 전지 내부에서 전해액[예를 들어, 에틸렌카르보네이트/디에틸카르보네이트(1:1) 등] 중에 용출되어 전해질(각종 염류)과 반응하여, 다른 성분과의 결합 혹은 전해질의 자기분해를 촉진함으로써, 전해액을 열화시키는 경향이 있기 때문이다. 또한, 본 발명에 있어서의 점착제층을 구성하는 점착제란 하기 베이스 중합체 등을 포함하는 불휘발성 성분을 의미하고, 구체적으로는 하기 베이스 중합체 등을 함유하는 코팅제를 기재 등에 도포하고, 휘발성 성분이 휘발된 후의 성분이다.

여기서, NMR법에 의한 불포화도란, 프로톤 NMR 측정에 있어서 얻어진 올레핀 유래의 프로톤의 피크 면적으로부터, 불포화도가 기지의 샘플의 피크 면적을 표준으로 하여 산출한 것이다.

본 발명에 있어서의 점착제층을 구성하는 베이스 중합체로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 고무계 중합체, 아크릴계 중합체, 실리콘계 중합체 등의 공지된 중합체를 사용할 수 있다.

상기 고무계 중합체로서는, 천연 고무나 각종 합성 고무를 들 수 있다. 상기 합성 고무로서는, 예를 들어 폴리이소프렌 고무, 스티렌?부타디엔(SB) 고무, 스티렌?이소프렌(SI) 고무, 스티렌?이소프렌?스티렌 블록 공중합체(SIS) 고무, 스티렌?부타디엔?스티렌 블록 공중합체(SBS) 고무, 스티렌?에틸렌?부틸렌?스티렌 블록 공중합체(SEBS) 고무, 스티렌?에틸렌?프로필렌?스티렌 블록 공중합체(SEPS) 고무, 스티렌?에틸렌?프로필렌 블록 공중합체(SEP) 고무, 재생 고무, 부틸 고무, 폴리이소부틸렌이나, 이들의 변성체 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서는, 그 중에서도, 전해액에 용출되기 어렵고, 또한 전해액에 용출되어도 전해액 중의 전해질과의 반응성이 낮아, 전해액의 열화를 방지할 수 있는 점에서, 폴리이소프렌 고무, 스티렌?에틸렌?부틸렌?스티렌 블록 공중합체(SEBS) 고무, 스티렌?에틸렌?프로필렌?스티렌 블록 공중합체(SEPS) 고무, 부틸 고무 등을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 아크릴계 중합체로서는, 예를 들어 주 단량체, 공단량체 및 관능기 함유 단량체 등으로 이루어지는 중합체 등을 들 수 있다.

상기 주 단량체로서는, 점착성을 부여하는 단량체를 들 수 있는데, 예를 들어 (메트)아크릴산메틸, (메트)아크릴산에틸, (메트)아크릴산프로필, (메트)아크릴산이소프로필, (메트)아크릴산n-부틸, (메트)아크릴산이소부틸, (메트)아크릴산s-부틸, (메트)아크릴산t-부틸, (메트)아크릴산펜틸, (메트)아크릴산이소펜틸, (메트)아크릴산헥실, (메트)아크릴산헵틸, (메트)아크릴산옥틸, (메트)아크릴산2-에틸헥실, (메트)아크릴산이소옥틸, (메트)아크릴산노닐, (메트)아크릴산이소노닐, (메트)아크릴산데실, (메트)아크릴산이소데실, (메트)아크릴산운데실, (메트)아크릴산도데실, (메트)아크릴산트리데실, (메트)아크릴산테트라데실, (메트)아크릴산펜타데실, (메트)아크릴산헥사데실, (메트)아크릴산헵타데실, (메트)아크릴산옥타데실, (메트)아크릴산노나데실, (메트)아크릴산에이코실 등의, 알킬기의 탄소수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분지쇄상의 알킬기를 갖는 (메트)아크릴산알킬에스테르 등을 들 수 있다. 또한 본 명세서에 있어서 「(메트)아크릴」이란, 「아크릴」 및／또는 「메타크릴」을 의미한다.

상기한 것 중에서도 알킬기의 탄소수가 4 내지 12인 (메트)아크릴산알킬에스테르가 바람직하고, 보다 바람직하게는 아크릴산2-에틸헥실(2EHA), 아크릴산n-부틸(BA)이다.

상기 주 단량체의 함유량은, 아크릴계 중합체를 구성하는 단량체 성분 전량(100중량％)에 대하여, 50 내지 100중량％가 바람직하고, 보다 바람직하게는 70 내지 100중량％이다.

상기 공단량체로서는, 접착성이나 응집성을 부여하는 단량체를 들 수 있는데, 예를 들어 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 비닐에테르, 스티렌, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등의 비닐기 함유 화합물 등을 들 수 있다.

상기 공단량체의 함유량은, 아크릴계 중합체를 구성하는 단량체 성분 전량(100중량％)에 대하여, 20중량％ 미만인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10중량％ 미만이다.

상기 관능기 함유 단량체로서는, 예를 들어 (메트)아크릴산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 크로톤산, 이소크로톤산 등의 카르복실기 함유 단량체(무수 말레산, 무수 이타콘산 등의 산 무수물기 함유 단량체도 포함한다); (메트)아크릴산2-히드록시에틸, (메트)아크릴산2-히드록시프로필, (메트)아크릴산3-히드록시프로필, (메트)아크릴산4-히드록시부틸, (메트)아크릴산6-히드록시헥실 등의 (메트)아크릴산 히드록시알킬, 비닐알코올, 알릴알코올 등의 히드록실기(수산기) 함유 단량체; (메트)아크릴아미드 등의 아미드기 함유 단량체; N-메틸(메트)아크릴아미드, N-에틸(메트)아크릴아미드, N,N-디메틸(메트)아크릴아미드, N-t-부틸(메트)아크릴아미드, N-메틸올(메트)아크릴아미드, N-메톡시메틸(메트)아크릴아미드, N-에톡시메틸(메트)아크릴아미드, N-부톡시메틸(메트)아크릴아미드, N-옥틸아크릴아미드, N-히드록시에틸아크릴아미드 등의 N-치환 아미드기 함유 단량체; (메트)아크릴산아미노에틸, (메트)아크릴산디메틸아미노에틸, (메트)아크릴산디에틸아미노에틸, (메트)아크릴산디메틸아미노프로필, (메트)아크릴산t-부틸아미노에틸 등의 아미노기 함유 단량체; (메트)아크릴산글리시딜, (메트)아크릴산메틸글리시딜 등의 글리시딜기 함유 단량체 등을 들 수 있다. 상기 관능기 함유 단량체 중에서도, 카르복실기 함유 단량체가 바람직하고, 보다 바람직하게는 아크릴산(AA)이다. 상기 관능기 함유 단량체는 접착성을 개량하는 작용을 갖는다.

상기 관능기 함유 단량체의 함유량은, 아크릴계 중합체를 구성하는 단량체 성분 전량(100중량％)에 대하여, 20중량％ 미만이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5중량％ 미만이다.

상기 아크릴계 중합체는, 상기의 단량체 성분을 공지 내지 관용의 중합 방법에 의해 중합하여 제조할 수 있다. 아크릴계 중합체의 중합 방법으로서는, 예를 들어, 용액 중합 방법, 유화 중합 방법, 괴상 중합법이나 활성 에너지선 조사에 의한 중합 방법(활성 에너지선 중합 방법) 등을 들 수 있다. 상기한 것 중에서도 투명성, 내수성, 비용 등의 점에서, 용액 중합 방법, 활성 에너지선 중합 방법이 바람직하고, 보다 바람직하게는 용액 중합 방법이다.

상기의 용액 중합 시에는, 각종 일반적인 용제를 사용할 수 있다. 이러한 용제로서는, 아세트산에틸, 아세트산n-부틸 등의 에스테르류; 톨루엔, 벤젠 등의 방향족 탄화수소류; n-헥산, n-헵탄 등의 지방족 탄화수소류; 시클로헥산, 메틸시클로헥산 등의 지환식 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류 등의 유기 용제를 들 수 있다. 용제는 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

상기 아크릴계 중합체의 중합 시에는, 중합 개시제를 사용할 수 있다. 상기 중합 개시제로서는, 특별히 한정되지 않고 공지 내지 관용의 것 중에서 적절히 선택하여 사용할 수 있는데, 예를 들어 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴), 1,1'-아조비스(시클로헥산-1-카르보니트릴), 2,2'-아조비스(2,4,4-트리메틸펜탄), 디메틸-2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트) 등의 아조계 중합 개시제; 벤조일퍼옥시드, t-부틸히드로퍼옥시드, 디-t-부틸퍼옥시드, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 디쿠밀퍼옥시드, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로도데칸 등의 과산화물계 중합 개시제 등의 유용성 중합 개시제 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 중합 개시제의 사용량으로서는, 특별히 한정되지 않고 종래 중합 개시제로서 이용 가능한 범위이면 된다.

또한, 상기 아크릴계 중합체는 가교제를 첨가하여 가교해도 좋다. 상기 가교제로서는, 예를 들어 에폭시계 화합물, 이소시아네이트계 화합물, 금속 킬레이트 화합물, 금속 알콕시드, 금속염, 아민 화합물, 히드라진 화합물, 알데히드계 화합물 등의 각종 가교제를 들 수 있고, 이들은 아크릴계 중합체에 함유하는 관능기에 의해 적절히 선택하여 사용할 수 있다. 가교제의 사용량으로서는, 예를 들어 상기 아크릴계 중합체 100중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부 정도, 바람직하게는 0.5 내지 5중량부 정도이다.

상기 실리콘계 중합체로서는, 예를 들어 오르가노폴리실록산을 주성분으로 하는 실리콘 고무나 실리콘 레진 또는 이것을 실록산계 가교제, 과산화물계 가교제등의 가교제를 첨가하여 가교?중합한 것 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서의 점착제층을 구성하는 베이스 중합체의 중량 평균 분자량(Mw)으로서는, 예를 들어 20만 내지 300만 정도가 바람직하고, 그 중에서도 전해액에 용출되기 어려워, 전해액의 열화를 억제할 수 있는 점에서, 100만 내지 300만 정도가 바람직하다. 베이스 중합체의 중량 평균 분자량(Mw)이 상기 범위를 하회하면 응집력이 떨어져, 전지 내부에 사용하는 경우 등, 높은 압력이 가해지는 환경 하에서는 점착제층이 변형되어 기재로부터 풀이 밀려나오기 쉽고, 전해액에 용출되기 쉬워져, 전해액의 열화의 원인이 되는 경향이 있다. 한편, 베이스 중합체의 중량 평균 분자량(Mw)이 상기 범위를 상회하면, 점착제층이 너무 단단해져 점착력이 불충분해져, 극판 등에 대한 접착이 곤란해지는 경향이 있다. 베이스 중합체의 중량 평균 분자량은, 가교제의 사용량, 중합 시의 온도나 시간, 단량체 농도 등을 조정함으로써 컨트롤할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 점착제층을 구성하는 베이스 중합체의 유리 전이 온도(Tg)는, -20℃ 이하인 것이 바람직하다. 유리 전이 온도(Tg)가 -20℃를 상회하면, 사용 온도에 따라서는 점착제층이 단단해져, 점착력이 불충분해져, 극판 등에 대한 접착이 곤란해지는 경우가 있다.

본 발명에 있어서의 점착제층에는, 상기 베이스 중합체 이외에 다른 성분을 함유하고 있어도 되고, 예를 들어 자외선 흡수제, 점착 부여제, 연화제(가소제), 충전제, 산화 방지제, 안료, 염료, 실란 커플링제 등의 적당한 첨가제를 포함하고 있어도 좋다.

점착 부여제로서는, 예를 들어 로진 수지 및 그의 유도체, 폴리테르펜 수지, 테르펜페놀 수지, 쿠마론-인덴 수지, 석유계 수지, 스티렌계 수지, 크실렌계 수지 등을 들 수 있다.

연화제로서는, 예를 들어 액상 폴리에테르, 글리콜에스테르, 액상 폴리테르펜, 액상 폴리아크릴레이트, 프탈산에스테르, 트리멜리트산에스테르 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서의 점착제층의 형성 방법으로서는, 공지 관용의 방법을 채용할 수 있는데, 예를 들어 필요에 따라 용매(예를 들어, 톨루엔, 크실렌, 아세트산 에틸, 메틸에틸케톤 등)를 사용하여 상기 베이스 중합체와 필요에 따라 사용되는 첨가제를 희석하여 코팅액을 제조하고, 이것을 기재 상 또는 적당한 세퍼레이터(박리지 등) 상에 도포하고, 그 후 건조하는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서의 점착제층의 두께로서는, 예를 들어 2 내지 20㎛(특히 4 내지 15㎛)의 범위 내인 것이 바람직하다. 두께가 2㎛를 하회하면, 극판이나 세퍼레이터 등에 접합하는 데 필요한 접착력을 얻는 것이 곤란해져, 이물질이나 극판 등에 존재하는 버어가 세퍼레이터를 관통하여 전극 사이의 단락을 일으키는 것을 방지하는 것이 곤란해지는 경향이 있다. 한편, 두께가 20㎛를 초과하면, 점착 테이프의 변형이나, 기재로부터 풀이 밀려나오기 쉬워져, 전해질의 열화를 일으키기 쉬워지는 경향이 있다.

[기재]

기재로서는, 특별히 한정되지 않고 각종 기재를 사용하는 것이 가능한데, 예를 들어 천, 부직포, 펠트, 네트 등의 섬유계 기재; 각종 종이 등의 종이계 기재; 금속박, 금속판 등의 금속계 기재; 각종 수지에 의한 필름이나 시트 등의 플라스틱계 기재; 고무 시트 등의 고무계 기재; 발포 시트 등의 발포체나, 이들 적층체 등의 적당한 박엽체를 사용할 수 있다. 상기 플라스틱계 기재의 재질 또는 소재로서는, 예를 들어 폴리에스테르(폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트 등), 폴리올레핀(폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등), 폴리비닐알코올, 폴리염화비닐리덴, 폴리염화비닐, 염화비닐-아세트산비닐 공중합체, 폴리아세트산비닐, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 셀룰로오스류, 불소계 수지, 폴리에테르, 폴리에테르아미드, 폴리페닐렌술피드, 폴리스티렌계 수지(폴리스티렌 등), 폴리카르보네이트, 폴리에테르술폰 등을 들 수 있다.

기재는 단층의 형태를 갖고 있어도 좋고, 또한 복층의 형태를 가져도 좋다. 또한, 기재의 표면에는, 필요에 따라 점착제층 등과의 밀착성을 높이기 위해서, 관용의 표면 처리, 예를 들어 크롬산 처리, 오존 폭로, 화염 폭로, 고압 전격 폭로, 이온화 방사선 처리 등의 화학적 또는 물리적 방법에 의한 산화 처리 등이 실시되어 있어도 좋다.

기재의 두께로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 8 내지 100㎛ 정도, 바람직하게는 10 내지 50㎛, 특히 바람직하게는 12 내지 25㎛이다. 기재의 두께가 상기 범위를 하회하면, 점착 테이프의 강도가 너무 낮아져, 실용성을 손상시킬 우려가 있다. 한편, 기재의 두께가 상기 범위를 상회하면, 전지 내에 차지하는 체적이 너무 커져, 전지의 고용량화가 곤란해지는 경향이 있다. 또한, 점착 테이프를 구부렸을 때의 반발력이 너무 커져, 권회형 전지 내부에 사용하는 것이 곤란해지는 경향이 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 기재로서는, 상기 방법에 의해 산출되는 찌르기 내성이 300gf?mm 이상(예를 들어 300 내지 1700gf?mm 정도, 보다 바람직하게는 300 내지 1600gf?mm, 특히 바람직하게는 500 내지 1500gf?mm)인 것이 바람직하다. 상기 찌르기 내성이 상기 범위를 하회하면, 극판에 존재하는 버어나 혼입 이물질로부터 세퍼레이터를 보호하는 작용을 점착 테이프에 부여하는 것이 곤란해진다. 본 발명에 있어서의 찌르기 내성은, 상기 방법에 의해 산출되는, 점착 테이프가 파단될 때까지 가해지는 총 하중(도 5에 있어서의 사선 부분의 면적)에 거의 상당한다.

또한, 본 발명에 있어서의 기재는, 전해액에 용해되기 어려워, 전해액을 열화시키기 어려운 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서의 기재로서는, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리페닐렌술피드 등으로 이루어지는 플라스틱계 기재를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서의 기재는 260℃에서 1시간 가열했을 때의 열 수축률이, TD(폭) 방향 수축률, MD(길이) 방향 수축률 모두 1.0％ 이하(보다 바람직하게는 0.8％ 이하, 특히 바람직하게는 0.5％ 이하)인 것이 더 바람직하고, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리페닐렌술피드 등으로 이루어지는 플라스틱계 기재이며, 제막 공정에 연신 공정을 포함하지 않은 기재를 사용하는 것이 바람직하다. 열 수축률이 상기 범위를 상회하면, 전지의 충전, 방전을 반복함으로써 전지 내부가 고온 환경으로 되었을 때에, 극판이나 세퍼레이터에 접착한 점착 테이프가 들뜨거나 박리되거나 하여, 단락 방지 효과를 유지하는 것이 곤란해지는 경향이 있다.

본 발명에 있어서의 기재로서는, 상품명 「캡톤 50H」, 「캡톤 100H」, 「캡톤 200H」(이상, 도레이?듀퐁(주)제) 등의 시판품을 적절하게 사용할 수 있다.

[극판 보호용 점착 테이프]

본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프는, 기재의 적어도 한쪽의 면에 점착제층을 갖는 점착 테이프이다. 상기 점착제층은 복수 형성되어 있어도 좋고, 예를 들어 기재의 한쪽에만 점착제층을 갖고 있는 편면 점착 테이프이어도 좋고, 기재의 양면에 점착제층을 갖고 있는 양면 점착 테이프이어도 좋다. 또한, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서, 다른 층(예를 들어, 기재와 점착제층의 밀착성을 높이기 위한 중간층 등)을 가져도 좋다.

도 1은, 본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프(4)의 일례를 도시하는 개략 단면도이며, 기재(1)의 편면에 점착제층(2)이 형성되어 있다.

도 2는, 본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프(4)의 다른 일례를 도시하는 개략 단면도이며, 기재(1)의 양면에 점착제층(2A, 2B)이 형성되어 있다. 이 점착 테이프를 전극 혹은 극판에 접합하면, 상기 전극 혹은 극판에 접하는 세퍼레이터 부분도 동시에 고정하는 것이 가능하게 되어, 고온 하에서의 점착 테이프의 팽창 혹은 수축에 의한 마찰을 저감시킬 수 있어, 효율적으로 단락 방지 효과를 발휘할 수 있다.

도 3은, 본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프(4)의 또 다른 일례를 도시하는 개략 단면도이며, 기재(1)의 편면에 중간층(3)을 개재하여 점착제층(2)이 형성되어 있다.

본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프의 형성 방법으로서는, 공지 관용의 방법을 채용할 수 있는데, 예를 들어 상기 베이스 중합체 등을 포함하는 코팅액을 제조하고, 이것을 직접 기재 상에 도포하여 기재/점착제층 적층체를 형성하는 방법이나, 적당한 세퍼레이터(박리지 등) 상에 상기 코팅액을 도포하여 점착제층을 형성하고, 이것을 기재 상에 전사(이착)함으로써 기재/점착제층 적층체를 형성하는 방법 등을 들 수 있다. 전사에 의한 경우에는, 기재와의 계면에 보이드(공극)가 남는 경우가 있다. 이 경우, 오토클레이브 처리 등에 의해 가온 가압 처리를 실시하여, 보이드를 확산시켜 소멸시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프에는, 점착제층 표면의 보호, 블로킹 방지의 관점 등에서, 점착제층 표면에 세퍼레이터(박리 라이너)가 설치되어 있어도 좋다. 세퍼레이터는 본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프를 피착체에 부착할 때에 벗겨지는 것이며, 반드시 설치하지 않아도 좋다. 사용되는 세퍼레이터로서는, 특별히 한정되지 않고 공지 관용의 박리지 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 실리콘계, 장쇄 알킬계, 불소계, 황화몰리브덴계 등의 박리제에 의해 표면 처리된 플라스틱 필름이나 종이 등의 박리층을 갖는 기재; 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리불화비닐, 폴리불화비닐리덴, 테트라플루오로에틸렌?헥사플루오로프로필렌 공중합체, 클로로플루오로에틸렌?불화비닐리덴 공중합체 등의 불소계 중합체로 이루어지는 저접착성 기재; 올레핀계 수지(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등) 등의 무극성 중합체로 이루어지는 저접착성 기재 등을 사용할 수 있다.

본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프가 양면 접착 테이프인 경우, 상기 세퍼레이터는, 본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프 양쪽의 점착제층 표면에 설치되어도 좋고, 한쪽의 점착면에 배면 박리층을 갖는 세퍼레이터를 설치하고, 시트를 권회함으로써, 반대측의 점착제층 표면에 세퍼레이터의 배면 박리층이 접하도록 해도 좋다.

상기 방법에 의해 얻어지는 본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프는, 상기 측정 방법에 의한 찌르기 내성이 300gf?mm 이상(예를 들어 300 내지 1700gf?mm 정도, 보다 바람직하게는 300 내지 1600gf?mm, 특히 바람직하게는 500 내지 1500gf?mm)이다. 이로 인해, 극판이나 세퍼레이터 등에 접착함으로써, 극판에 존재하는 버어나 혼입 이물질에 의해 세퍼레이터에 구멍이 뚫리는 것을 방지할 수 있어, 정의 전극판과 부의 전극판의 단락(쇼트)을 방지할 수 있다.

또한, 상기 방법에 의해 얻어지는 본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프는, 260℃에서 1시간 가열했을 때의 열 수축률이, TD(폭) 방향 수축률, MD(길이) 방향 수축률 모두 1.0％ 이하(보다 바람직하게는 0.8％ 이하, 특히 바람직하게는 0.5％ 이하)이기 때문에, 전지의 충전, 방전을 반복함으로써 전지 내부가 고온 환경으로 되었을 때에도 극판이나 세퍼레이터에 접착한 점착 테이프가 들뜨거나 박리되거나 하지 않아, 단락 방지 효과를 유지할 수 있다.

리튬 이온 전지는, 정극 코어체에 정극 활물질이 도포된 정극판과, 부극 코어체에 부극 활물질이 도포된 부극판을 세퍼레이터를 개재하여 서로 대향시키고, 이들을 소용돌이 형상으로 권회하여 얻어진 권회형 전극군, 정극판, 부극판으로부터 인출된 전극 단자 및 전해액이 외장 캔에 봉입된 구조를 갖는다. 또한, 알루미늄 전해 콘덴서는, 양극 알루미늄박/세퍼레이터/음극 알루미늄박을 권회하여 이루어지는 소자 본체, 양극박, 음극박으로부터 인출된 전극 단자 및 전해액이 외장 캔에 봉입된 구조를 갖는다. 본 발명에 관한 극판 보호용 점착 테이프는, 리튬 이온 전지 또는 알루미늄 전해 콘덴서 제조 과정에 있어서, 이물질이나 버어 등에 의한 세퍼레이터의 관통을 방지할 목적 및 전지 케이스 내에 대한 전극의 주입 적성을 개선할 목적(예를 들어, 권회형 전지의 권말부를 권회 고정할 목적, 활물질의 박리를 방지할 목적)으로 사용된다. 접착 장소로서는 상기 목적을 달성할 수 있는 장소이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 리튬 이온 전지, 알루미늄 전해 콘덴서 등의 내부(예를 들어, 전극 단자, 극판 단부, 세퍼레이터에 있어서의 극판 단부가 접촉하는 부분, 활물질의 단부, 권말부 등)에 접합하여 사용된다(도 6, 도 7 참조).

<실시예>

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

폴리이소프렌 고무(상품명 「크레이톤 IR-307」, 크레이톤 폴리머 재팬(주)제, 중량 평균 분자량: 2.76×10⁶) 100중량부를 톨루엔으로 희석하여 코팅액 (1)을 얻었다.

얻어진 코팅액 (1)을, 두께 13㎛의 폴리이미드 필름(상품명 「캡톤 50H」, 도레이?듀퐁(주)제) 상에 건조 후의 두께가 10㎛로 되도록 도포, 건조하여 점착 테이프 (1)을 얻었다.

실시예 2

두께 13㎛의 폴리이미드 필름(상품명 「캡톤 50H」, 도레이?듀퐁(주)제) 대신에, 두께 25㎛의 폴리이미드 필름(상품명 「캡톤 100H」, 도레이?듀퐁(주)제)을 사용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 점착 테이프 (2)를 얻었다.

실시예 3

두께 13㎛의 폴리이미드 필름(상품명 「캡톤 50H」, 도레이?듀퐁(주)제) 대신에, 두께 50㎛의 폴리이미드 필름(상품명 「캡톤 200H」, 도레이?듀퐁(주)제)을 사용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 점착 테이프 (3)을 얻었다.

비교예 1

두께 13㎛의 폴리이미드 필름(상품명 「캡톤 50H」, 도레이?듀퐁(주)제) 대신에, 두께 100㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(상품명 「루미러」 도레이(주)제)을 사용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 점착 테이프 (4)를 얻었다.

비교예 2

두께 13㎛의 폴리이미드 필름(상품명 「캡톤 50H」, 도레이?듀퐁(주)제) 대신에, 두께 16㎛의 폴리페닐렌술피드 필름(상품명 「도레리나」, 도레이(주)제)을 사용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 점착 테이프 (5)를 얻었다.

비교예 3

두께 13㎛의 폴리이미드 필름(상품명 「캡톤 50H」, 도레이?듀퐁(주)제) 대신에, 두께 25㎛의 폴리페닐렌술피드 필름(상품명 「도레리나」, 도레이(주)제)을 사용한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 점착 테이프 (6)을 얻었다.

실시예 및 비교예에 의해 얻어진 점착 테이프의 열 수축률 및 찌르기 내성을 이하의 방법으로 측정했다.

[열 수축률]

실시예 및 비교예에 의해 얻어진 점착 테이프를 50mm×50mm의 크기로 절단하여 시험체를 얻었다.

얻어진 시험체를 260℃로 조정한 열풍 오븐 내에서 1시간 유지했다. 그 후, 열풍 오븐으로부터 시험체를 꺼내어, TD(폭) 방향, MD(길이) 방향의 치수를 측정하여 [L_TD(mm), L_MD(mm)], 점착 테이프의 열 수축률(％)을 하기 식에 의해 산출했다.

열 수축률(TD 방향)(％)=(50-L_TD)×100/50

열 수축률(MD 방향)(％)=(50-L_MD)×100/50

[찌르기 내성]

압축 시험기(상품명 「KES-G5」, 카트텍(주)제, 직경 11.28mm의 원형 구멍)를 사용하여, 하기 조건 하에서 실시예 및 비교예에 의해 얻어진 점착 테이프의 찌르기 시험을 행하여, 찌르기 강도[파단점에 있어서의 최대 하중(gf)] 및 점착 테이프의 최대 신도(mm)를 관측하여(도 4 참조), 하기 식에 의해 찌르기 내성(gf?mm)을 산출했다.

찌르기 내성=최대 하중(gf)×점착 테이프의 최대 신도(mm)×1/2

측정 조건

온도: 23±2℃

찌르기 바늘: 선단의 곡률 반경 0.5mm의 바늘

찌르기 속도: 2mm/s

상기 평가 결과를 하기 표에 정리하여 나타낸다.

또한, 실시예 3에 의해 얻어진 점착 테이프 (3)과 비교예 1에 의해 얻어진 점착 테이프 (4)는 상기 찌르기 시험에서 비관통이었기 때문에, 최대 하중(gf)을 측정 상한값인 1000gf로 하여 찌르기 내성을 산출했다.

본 발명을 상세하게, 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고, 여러 수정이나 변경을 가할 수 있는 것은, 당업자에게 있어서 명확하다.

본 출원은, 2010년 8월 31일 출원의 일본 특허 출원 제2010-194167 및 2011년 8월 9일 출원의 일본 특허 출원 제2011-173725에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.

1: 기재
2, 2A, 2B: 점착제층
3: 중간층
4: 극판 보호용 점착 테이프
5A, 5B: 고정판
6: 찌르기 바늘
7: 전극 단자
8: 정극판
9: 부극판
10: 세퍼레이터
11: 활물질
12: 전극박

Claims

기재와, 기재의 적어도 한쪽의 면에 점착제층을 갖는 극판 보호용 점착 테이프이며, 하기 방법에 의해 산출되는 찌르기 내성이 300gf?mm 이상이며, 또한 260℃에서 1시간 가열했을 때의 열 수축률이, TD(폭) 방향 수축률, MD(길이) 방향 수축률 모두 1.0％ 이하인, 극판 보호용 점착 테이프.
찌르기 내성 산출 방법
23±2℃ 조건 하에서, 직경 11.28mm의 원형으로 구멍을 뚫은 고정판에 점착 테이프를 고정하고, 선단의 곡률 반경이 0.5mm인 바늘을 속도 2mm/s로 찔러, 바늘이 점착 테이프를 관통할 때의 최대 하중(gf) 및 점착 테이프의 최대 신도(mm)를 측정하여, 하기 식 1에 의해 구한다.
찌르기 내성=최대 하중(gf)×점착 테이프의 최대 신도(mm)×1/2 (1)
제1항에 있어서, 전극 단자 및／또는 극판 단부에 부착되는, 극판 보호용 점착 테이프.
제1항에 있어서, 세퍼레이터에 있어서의 극판 단부가 접촉하는 부분에 부착되는, 극판 보호용 점착 테이프.