KR20130031223A - 전지용 점착 테이프 - Google Patents

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KR20130031223A KR1020120104347A KR20120104347A KR20130031223A KR 20130031223 A KR20130031223 A KR 20130031223A KR 1020120104347 A KR1020120104347 A KR 1020120104347A KR 20120104347 A KR20120104347 A KR 20120104347A KR 20130031223 A KR20130031223 A KR 20130031223A
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히로오미 하나이
시게끼 가와베
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 기재, 및 기재의 적어도 한쪽 표면에 적층된 점착제층을 포함하며, 상기 점착제층은 기재의 양쪽 가장자리부로부터 0.5mm 이상 내측으로 상기 기재 상에 적층되고, 상기 점착 테이프의 23℃에서의 180° 박리 점착력이 0.1N/10mm 이상이며, 상기 점착 테이프의 점착제층 측을 페놀 수지판에 부착(부착 면적: 10mm×20mm)시킨 후, 40℃에서 500g의 하중을 1시간 인가한 후의 어긋남 거리가 0.2mm 이하인, 전지용 점착 테이프에 관한 것이다.

Description

전지용 점착 테이프{PRESSURE-SENSITIVE ADHESIVE TAPE FOR BATTERY}
본 발명은, 전지용 점착 테이프, 보다 구체적으로 리튬 이온 전지 등의 전지의 내측에 테이프를 부착시킴으로써 단락을 방지하기 위해 사용되는 점착 테이프에 관한 것이다.
최근, 리튬 이온 전지 등의 이차 전지는 휴대 전화 또는 랩톱 컴퓨터 등의 모바일 기기의 전원으로서 불가결하다. 또한, 리튬 이온 전지는 고용량 및 경량이기 때문에, 전기 자동차용 전지로서의 사용이 매우 기대되며, 향후 전지 용량에 있어서의 개선이 요구된다.
리튬 이온 전지가 보다 고용량화됨에 따라, 특히 권동형 전지의 경우, 전극판의 감음 수가 증가되는 경향이 있다. 따라서, 주로 사용되는 세퍼레이터는 더욱 더 얇아지게 된다. 그러나, 세퍼레이터가 더욱 얇아짐에 따라, 전지의 제조 공정에서 전지 내로 혼입된 매우 작은 불순물로 인해, 또는 전극판에 존재하는 버(burr)로 인해, 세퍼레이터에 구멍이 형성될 수 있고, 정극판과 부극판 간에 단락을 유발시켜 발열됨으로써, 예를 들어 발화 사고를 유발시킬 수 있다는 문제가 발생되고 있다.
단락을 방지하기 위해서는, 버가 존재하는 전극판의 가장자리부 또는 전극 단자에 점착 테이프를 부착시킴으로써, 얇은 세퍼레이터가 버와 접촉되는 경우의 구멍 형성을 방지하는 방법이 있다(특허문헌 1).
특히, 권동형 전지의 경우, 전지의 감음 구조의 내측 부분에 배치되는 전극의 리드 주위에 점착 테이프가 사용된다. 이 경우, 감음 구조의 내측 부분에는 높은 내압이 인가되기 때문에, 점착 테이프의 점착제층이 변형되기 쉽고, 기재로부터 풀(점착제층)이 밀려나오기 쉽다. 그리고, 점착 테이프의 기재로부터 밀려나온 풀은 전해액과 접촉하게 된다. 리드 부근은 전지 중에서 가장 반응성이 높기 때문에, 풀이 전해액 중의 전해질과 반응하여 전해액이 열화되고, 이는 전지 특성의 저하를 초래한다. 보다 구체적으로, 전지의 제조에 있어서 아크릴 점착제층을 갖는 점착 테이프를 사용하는 경우, 고전압 조건 하에 충전/방전 공정을 반복하는 동안, 아크릴 점착제층 중의 가교점 및 관능기가 전해액 중의 전해질과 화학적으로 반응하여 전지의 열화를 초래할 수 있다. 이 점이 문제이다.
특허문헌 2에는, 유기 전해액을 사용한 리튬 이온 전지 등의 이차 전지의 제조에 있어서, 유기 전해액에 대해 안정한 기재 필름 상에 폴리이소부틸렌 고무 및 포화 탄화수소 수지를 함유하는 점착제층을 형성시켜 얻어지는 점착 테이프를 사용하는 경우, 전지가 열화되지 않고, 높은 출력 수준을 유지할 수 있음이 개시되어 있다. 그러나, 접착성을 부여하기 위해 사용된 포화 탄화수소 수지는, 제조상의 이유로 인해 그의 구조 중에 이중 결합을 갖는 불순물을 완전히 배제하기가 곤란하고, 고전압 조건 하에 충전/방전 공정을 반복하는 동안, 전지가 서서히 열화된다. 보다 고용량 및 고출력을 갖는 전지에 있어서는, 전지 중의 점착제층과 전해액 사이의 반응성이 증가되기 때문에, 전해액의 열화가 보다 쉽게 일어나고, 이는 전지의 출력 유지를 곤란하게 한다. 이 점이 문제이다.
일본 특허 공개 평10-247489호 공보 일본 특허 공개 평9-165557호 공보
본 발명의 목적은, 전극판에 존재하는 버에 의해 유발되는 전극 간 단락을 방지하기 위해 전극판 등에 부착되며, 테이프의 기재로부터 풀이 밀려나오는 경우 유발되는 전해액의 열화를 억제할 수 있는 전지용 점착 테이프를 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 집중적으로 검토하였으며, 기재, 및 기재의 양쪽 가장자리부에 점착제층이 부착되지 않는 부분을 특정한 폭으로 남기면서 상기 기재 상에 적층되는 점착제층을 함유하고, 특정한 점착력을 가지며, 40℃에서 500g의 하중을 1시간 인가한 후의 어긋남 거리가 특정한 값인 점착 테이프를 제조하였다. 또한, 본 발명자들은, 이러한 점착 테이프에서는 고압 하에서도 기재로부터 풀이 밀려나오기가 어렵고, 이러한 점착 테이프를 전지용 점착 테이프로서 사용하는 경우, 전지 중의 전해액의 열화를 유의하게 억제할 수 있으며, 전지의 출력을 높은 수준으로 유지할 수 있음을 발견하였다. 본 발명은 상기 지견에 기초하여 완성되었다.
본 발명은, 기재, 및
기재의 적어도 한쪽 표면에 적층된 점착제층을 함유하며,
상기 점착제층은 기재의 양쪽 가장자리부로부터 0.5mm 이상 내측으로 상기 기재 상에 적층되고,
상기 점착 테이프의 23℃에서의 180° 박리 점착력이 0.1N/10mm 이상이며, 상기 점착 테이프의 점착제층 측을 페놀 수지판에 부착(부착 면적: 10mm×20mm)시킨 후, 40℃에서 500g의 하중을 1시간 인가한 후의 어긋남 거리가 0.2mm 이하인, 전지용 점착 테이프를 제공한다.
점착제층의 두께는 바람직하게는 1㎛ 내지 45㎛이다.
점착제층은 바람직하게는 아크릴 중합체를 함유하는 점착제로 형성된다. 보다 바람직하게는, 점착제는 가교제를 더 함유한다.
점착제 중의 가교제의 함유량은 아크릴 중합체 100중량부를 기준으로 바람직하게는 0.4중량부 내지 14중량부이다.
본 발명에 따른 점착 테이프는, 단락 방지를 위해 바람직하게는 전극 단자 및/또는 전극판 단부에 부착시키거나, 세퍼레이터가 전극판 단부와 접촉되는 부분에 부착시킨다.
본 발명에 따른 전지용 점착 테이프에 따르면, 충분한 점착력을 유지하면서 기재의 양쪽 가장자리부에 특정한 폭의 점착제층 비적층 부분을 남기게 되므로, 고압 하에서도 기재로부터 풀 밀려나옴이 발생되기가 어렵다. 따라서, 권동형 전극 구조를 갖는 전지의 전극판 등에 테이프를 부착시킴으로써, 전해액의 열화를 억제하고 전지의 출력을 높은 수준으로 유지하면서, 버 등이 세퍼레이터를 관통하는 것에 의해 유발되는 전극 간 단락을 방지할 수 있어, 전지에 높은 안전성과 신뢰성을 부여할 수 있다. 본 발명에 따른 점착 테이프는 고출력 및 고용량을 갖는 전지에 적합하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 전지용 점착 테이프에 따르면, 제조 공정에서 테이프를 롤 형태로 감더라도(고압이 인가되는 경우에도), 기재로부터 풀이 밀려나오기가 어려우므로, 생산 라인의 오염을 방지할 수 있으며, 점착 테이프 가장자리부에의 불순물의 부착으로 인한 수율의 저하도 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 전지용 점착 테이프는 생산성이 우수하다.
도 1은 본 발명에 따른 전지용 점착 테이프의 일 실시양태를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전지용 점착 테이프의 다른 실시양태를 도시하는 개략 단면도이다.
도 3-1 내지 3-3은 리튬 이온 전지에 있어서의 본 발명에 따른 전지용 점착 테이프의 사용례를 도시하는 개략도이며, 도 3-1은 사용 전의 도면이고, 도 3-2는 본 발명에 따른 전지용 점착 테이프를 전극판 등에 부착시킨 것을 도시하는 도면이고, 도 3-3은 본 발명에 따른 전지용 점착 테이프를 사용하여 전극판을 감아 고정시킨 것을 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시양태를 필요에 따라 도면을 참고로 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 전지용 점착 테이프는, 기재의 적어도 한쪽 표면에 점착제층을 적층시켜 얻어지는 점착 테이프이다. 상기 점착제층은 기재의 양쪽 가장자리부로부터 0.5mm 이상 내측으로 상기 기재 상에 적층된다(즉, 상기 점착제층은 기재의 양쪽 가장자리부에 점착제층이 부착되지 않는 부분을 적어도 0.5mm의 폭으로 남기면서 적층된다). 상기 점착 테이프는, 23℃에서의 180° 박리 점착력이 0.1N/10mm 이상이며, 상기 점착 테이프의 점착제층 측을 페놀 수지판(베이크라이트판, 부착 면적: 10mm×20mm)에 부착시킨 후, 40℃에서 500g의 하중을 1시간 인가한 후의 어긋남 거리가 0.2mm 이하이다.
도 1은 본 발명에 따른 전지용 점착 테이프(3)의 일 실시양태를 도시하는 개략 단면도이다. 여기서, 점착제층(2A)은 기재(1)의 양쪽 가장자리부에 각각 폭 La1 및 La2(mm)(La1, La2≥0.5)의 점착제층 비적층 부분을 갖도록, 기재(1)의 한쪽 표면에 설치된다. 폭 La1 및 La2(mm)는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 전지용 점착 테이프(3)의 다른 실시양태를 도시하는 개략 단면도이다. 여기서, 점착제층(2A, 2B)은, 기재(1)의 양쪽 가장자리부에 각각 폭 La1, La2, Lb1 및 Lb2(mm)(La1, La2, Lb1, Lb2≥0.5)의 점착제층 비적층 부분을 갖도록, 기재(1)의 양쪽 표면에 설치된다. 점착제층(2A, 2B)은 그의 조성 및 두께의 측면에서 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, La1, La2, Lb1 및 Lb2(mm)는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
[점착제층]
본 발명에 따른 점착 테이프의 점착제층을 형성하는 점착제에 함유하는 중합체 성분은 특별히 한정되지 않는다. 그의 예로는, 고무 중합체, 아크릴 중합체 및 실리콘 중합체 등의 공지된 중합체를 들 수 있다.
아크릴 중합체의 예로는, 주 단량체로서 점착성을 부여하기 위한 저 Tg 단량체, 공단량체로서 접착성 또는 응집성을 부여하기 위한 고 Tg 단량체, 및 접착성을 개선시키기 위한 관능기 함유 단량체를 공중합시켜 얻어지는 중합체를 들 수 있다.
저 Tg 단량체의 예로는, 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 프로필 (메트)아크릴레이트, 이소프로필 (메트)아크릴레이트, n-부틸 (메트)아크릴레이트, 이소부틸 (메트)아크릴레이트, s-부틸 (메트)아크릴레이트, t-부틸 (메트)아크릴레이트, 펜틸 (메트)아크릴레이트, 이소펜틸 (메트)아크릴레이트, 헥실 (메트)아크릴레이트, 헵틸 (메트)아크릴레이트, 옥틸 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 이소옥틸 (메트)아크릴레이트, 노닐 (메트)아크릴레이트, 이소노닐 (메트)아크릴레이트, 데실 (메트)아크릴레이트, 이소데실 (메트)아크릴레이트, 운데실 (메트)아크릴레이트, 도데실 (메트)아크릴레이트, 트리데실 (메트)아크릴레이트, 테트라데실 (메트)아크릴레이트, 펜타데실 (메트)아크릴레이트, 헥사데실 (메트)아크릴레이트, 헵타데실 (메트)아크릴레이트, 옥타데실 (메트)아크릴레이트, 노나데실 (메트)아크릴레이트 및 에이코실 (메트)아크릴레이트 등의, 탄소 원자수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지형 알킬기를 갖는 알킬 (메트)아크릴레이트를 들 수 있다. 또한, 본 명세서에서, "(메트)아크릴레이트"란 용어는 "아크릴레이트" 및/또는 "메타크릴레이트"를 의미한다.
상기 단량체 중에서도, 상온에서의 접착성 및 내수성이 우수한 점착제층을 형성할 수 있다는 점에서, 탄소 원자수 4 내지 12의 알킬기를 갖는 알킬 (메트)아크릴레이트가 바람직하고, 2-에틸헥실 아크릴레이트(2EHA) 및 n-부틸 아크릴레이트(BA)가 특히 바람직하다.
저 Tg 단량체의 함유량은 아크릴 중합체를 구성하는 단량체 성분의 총량(100중량％)을 기준으로 바람직하게는 50중량％ 내지 100중량％, 특히 바람직하게는 70중량％ 내지 100중량％이다.
고 Tg 단량체의 예로는, 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 에테르, 스티렌, 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴 등의 비닐기 함유 화합물을 들 수 있다.
고 Tg 단량체의 함유량은 아크릴 중합체를 구성하는 단량체 성분의 총량(100중량％)을 기준으로 바람직하게는 20중량％ 미만, 특히 바람직하게는 10중량％ 미만이다.
관능기 함유 단량체의 예로는, (메트)아크릴산, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 크로톤산, 이소크로톤산, 말레산 무수물 및 이타콘산 무수물 등의 카르복시기 또는 산 무수물기 함유 단량체; 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 3-히드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸 (메트)아크릴레이트 및 6-히드록시헥실 (메트)아크릴레이트 등의 히드록시알킬 (메트)아크릴레이트, 비닐 알코올 및 알릴 알코올 등의 히드록시기 함유 단량체; (메트)아크릴아미드 등의 아미도기 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-옥틸 아크릴아미드 및 N-히드록시에틸 아크릴아미드 등의 N-치환 아미도기 함유 단량체; 아미노에틸 (메트)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트, 디에틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트, 디메틸아미노프로필 (메트)아크릴레이트 및 t-부틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트 등의 아미노기 함유 단량체; 및 글리시딜 (메트)아크릴레이트 및 메틸글리시딜 (메트)아크릴레이트 등의 글리시딜기 함유 단량체를 들 수 있다. 상기 관능기 함유 단량체 중에서도, 카르복시기 함유 단량체(특히, 아크릴산(AA)) 및 히드록시기 함유 단량체(특히, 2-히드록시에틸 (메트)아크릴레이트)가 바람직하다.
관능기 함유 단량체의 함유량은 아크릴 중합체를 구성하는 단량체 성분의 총량(100중량％)을 기준으로 바람직하게는 20중량％ 미만, 특히 바람직하게는 10중량％ 이하, 가장 바람직하게는 7중량％ 이하(예를 들어 1.0중량％ 내지 6중량％, 바람직하게는 3.0중량％ 내지 5.5중량％, 특히 바람직하게는 3.5중량％ 내지 5.3중량％)이다.
아크릴 중합체는 상기 단량체 성분을 공지 관용되는 중합 방법에 의해 중합시켜 제조할 수 있다. 아크릴 중합체의 중합 방법의 예로는, 용액 중합 방법, 유화 중합 방법, 괴상 중합 방법, 및 활성 에너지선 조사를 이용한 중합 방법(활성 에너지선 중합 방법)을 들 수 있다. 상기 방법 중에서도, 투명성, 내수성, 비용 등의 측면에서, 용액 중합 방법 및 활성 에너지선 중합 방법이 바람직하고, 용액 중합 방법이 특히 바람직하다.
상기 용액 중합에서는, 각종 통상적인 용매를 사용할 수 있다. 이러한 용매의 예로는, 에틸 아세테이트 및 n-부틸 아세테이트 등의 에스테르; 톨루엔 및 벤젠 등의 방향족 탄화수소; n-헥산 및 n-헵탄 등의 지방족 탄화수소; 시클로헥산 및 메틸시클로헥산 등의 지환족 탄화수소; 메틸 에틸 케톤 및 메틸 이소부틸 케톤 등의 케톤 등의 유기 용매를 들 수 있다. 용매는 단독으로 또는 이들의 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다.
아크릴 중합체의 중합에서는, 중합 개시제를 사용할 수 있다. 중합 개시제는 특별히 한정되지 않고, 공지 관용되는 개시제로부터 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 그의 예로는, 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) 및 디메틸-2,2-아조비스(2-메틸프로피오네이트) 등의 아조 중합 개시제; 및 벤조일 퍼옥시드, t-부틸 히드로퍼옥시드, 디-t-부틸 퍼옥시드, t-부틸 퍼옥시벤조에이트, 디쿠밀 퍼옥시드, 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산 및 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)시클로도데칸 등의 퍼옥시드 중합 개시제 등의 유용성 중합 개시제를 들 수 있다. 이들 개시제는 단독으로 또는 이들의 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다. 중합 개시제의 사용량은, 중합 개시제로서 종래 사용가능한 범위인 한, 특별히 한정되지 않는다.
중합체의 중량 평균 분자량(Mw)은, 예를 들어 바람직하게는 약 200,000 내지 약 3,000,000이고, 이 중합체가 전해액 내로 용출되기가 어려워 전해액의 열화를 억제할 수 있다는 점에서, 보다 바람직하게는 약 1,000,000 내지 약 3,000,000이다. 중합체의 중량 평균 분자량(Mw)이 상기 범위 미만인 경우, 응집력이 불량해지는 경향이 있고, 테이프를 전지의 내측에 사용하는 경우 등의 고압 환경 하에서는 점착제층이 변형되기가 쉬워 기재로부터 풀 밀려나옴을 발생시키고, 이것이 전해액 내로 용출되기가 쉬워져, 이로 인해 전해액의 열화를 유발시키는 경향이 있다. 한편, 중합체의 중량 평균 분자량(Mw)이 상기 범위를 초과하는 경우, 점착제층이 지나치게 단단해져, 점착력이 불충분해지고, 전극판 등에 테이프를 부착시키기가 곤란해지는 경향이 있다. 중합체의 중량 평균 분자량은, 가교제의 사용량, 중합 시의 온도 또는 시간, 단량체 농도 등을 제어함으로써 조정할 수 있다.
또한, 중합체의 유리 전이 온도(Tg)는 바람직하게는 -20℃ 이하이다. 유리 전이 온도(Tg)가 -20℃를 초과하는 경우, 사용 온도에 따라서는 점착제층이 단단해지는 경향이 있어, 점착력이 불충분해지고, 전극판 등에 테이프를 부착시키기가 곤란해질 수 있다.
본 발명의 점착제층을 형성하는 점착제는, 상기 중합체 외에 첨가제를 함유할 수 있다. 본 발명에서, 점착제층을 형성하는 점착제는 바람직하게는 상기 중합체와 함께 가교제를 함유한다. 점착제가 가교제를 함유하는 경우, 중합체를 가교시켜 3차원 가교 구조를 형성할 수 있고, 따라서 점착제층의 응집성이 향상되어, 풀 밀려나옴 방지성을 보다 향상시킬 수 있다.
가교제의 예로는, 에폭시 화합물, 이소시아네이트 화합물, 금속 킬레이트 화합물, 금속 알콕시드, 금속염, 아민 화합물, 히드라진 화합물 및 알데히드 화합물 등의 각종 가교제를 들 수 있다. 이들 가교제는 단독으로 또는 이들의 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다. 가교제는 아크릴 중합체에 함유되는 관능기에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 그 중에서도, 본 발명의 가교제로서는, 가용 시간이 적당하게 길고 작업성이 우수한 점에서, 이소시아네이트 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
가교제의 사용량은, 예를 들어 상기 아크릴 중합체 100중량부를 기준으로 약 0.4중량부 내지 약 14중량부, 바람직하게는 약 0.5중량부 내지 약 10중량부, 특히 바람직하게는 약 0.5중량부 내지 약 5중량부이다. 가교제의 사용량이 상기 범위 미만인 경우, 풀 밀려나옴 방지성을 향상시키는 효과가 얻어지기가 곤란해질 수 있다. 한편, 가교제의 사용량이 상기 범위를 초과하는 경우, 백화에 의해 투명성이 저하되어 테이프의 외관을 손상시킬 수 있다. 또한, 점착제층의 점착력이 저하되어, 전극판 등에 테이프를 부착시키기가 곤란해질 수 있다.
가교제 이외의 첨가제의 예로는, 점착 부여제, 연화제, 가소제, 충전제 및 산화 방지제를 들 수 있다.
점착 부여제의 예로는, 로진 수지 및 그의 유도체, 폴리테르펜 수지, 테르펜-페놀 수지, 쿠마론-인덴 수지, 석유 수지, 스티렌 수지 및 크실렌 수지를 들 수 있다.
연화제의 예로는, 액상 폴리에테르, 글리콜 에스테르, 액상 폴리테르펜, 액상 폴리아크릴레이트, 프탈산 에스테르 및 트리멜리트산 에스테르를 들 수 있다.
점착제층의 형성 방법으로서는, 공지 관용되는 방법을 채용할 수 있다. 그의 예로는, 중합체, 및 필요에 따라 사용되는 첨가제를, 필요에 따라 용매(예를 들어 톨루엔, 크실렌, 에틸 아세테이트 또는 메틸 에틸 케톤)로 희석시켜 점착제를 제조하고, 이 점착제를 적절한 세퍼레이터(박리지 등) 또는 기재 상에 도포한 후, 건조시키는 방법을 들 수 있다.
본 발명에서 점착제층의 두께는, 예를 들어 1㎛ 내지 45㎛(바람직하게는 1㎛ 내지 40㎛, 보다 바람직하게는 1㎛ 내지 30㎛, 더욱 바람직하게는 1.5㎛ 내지 20㎛, 가장 바람직하게는 5㎛ 내지 15㎛)이다. 점착제층의 두께가 1㎛ 미만인 경우, 접착성이 불충분해질 수 있고, 전지의 내측에 테이프를 부착시켜 전극 간 단락을 방지하기 위한 목적으로 사용하기가 곤란해질 수 있다. 한편, 점착제층의 두께가 45㎛를 초과하는 경우, 점착제층의 변형 또는 기재로부터의 풀 밀려나옴이 발생되기 쉬워, 전해질의 열화를 유발시킬 수 있다. 또한, 전지 내에서 차지하는 부피가 지나치게 커질 수 있어, 전지의 고용량화가 곤란하게 되는 경향이 있다.
[기재]
기재는 특별히 한정되지 않고, 각종 기재를 사용할 수 있다. 예를 들어, 천, 부직포, 펠트 및 네트 등의 섬유성 기재; 각종 종이 등의 종이 기재; 금속박 및 금속판 등의 금속 기재; 각종 수지로 제조된 필름 또는 시트 등의 플라스틱 기재; 고무 시트 등의 고무 기재; 발포 시트 등의 발포체; 및 이들의 적층체 등의 적절한 박엽체를 사용할 수 있다. 플라스틱 기재의 재료의 예로는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 나프탈레이트 등의 폴리에스테르; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀; 폴리비닐 알코올; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리비닐 클로라이드; 비닐 클로라이드-비닐 아세테이트 공중합체; 비닐 폴리아세테이트; 폴리아미드; 폴리이미드; 셀룰로오스; 플루오로수지; 폴리에테르; 폴리에테르 아미드; 폴리페닐렌 술피드; 폴리스티렌 등의 폴리스티렌 수지; 폴리카르보네이트; 및 폴리에테르술폰을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 이들의 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다. 또한, 기재는 단층 형태 또는 복층 형태를 가질 수 있다.
그 중에서도, 본 발명에서의 기재로서는, 내용매성 및 내열성이 우수하고, 또한 신축성이 우수하여 외부 응력에 대한 응력 완충성을 발휘함으로써 기재가 파단되기가 어렵다는 점에서, 플라스틱 기재가 바람직하다.
플라스틱 기재의 재료는, 전지용 점착 테이프에 요구되는 특성에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다. 강인성이 요구되는 경우, 폴리올레핀(특히, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌)을 사용하는 것이 바람직하고, 내열성이 요구되는 경우, 폴리이미드를 사용하는 것이 바람직하다.
플라스틱 기재는 연신 처리(1축 연신 또는 2축 연신)를 실시하여 변형성을 제어할 수 있다. 또한, 점착제층과의 접착성을 증가시키기 위해, 기재의 표면에는, 필요에 따라, 관용되는 표면 처리, 예를 들어 크롬산 처리, 오존 폭로, 화염 폭로, 고압 전격 폭로 또는 이온화 방사선 처리 등의 화학적 또는 물리적 방법에 의한 산화 처리가 실시될 수 있다.
기재의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 약 8㎛ 내지 약 100㎛, 바람직하게는 약 10㎛ 내지 약 50㎛, 특히 바람직하게는 15㎛ 내지 30㎛이다. 기재의 두께가 상기 범위 미만인 경우, 점착 테이프의 강도가 지나치게 낮아질 수 있어, 실용성을 손상시킬 가능성이 있다. 한편, 기재의 두께가 상기 범위를 초과하는 경우, 전지 내에서 차지하는 부피가 지나치게 커질 수 있어, 전지의 고용량화가 곤란하게 되는 경향이 있다.
[전지용 점착 테이프]
본 발명에 따른 전지용 점착 테이프는, 기재의 적어도 한쪽 표면에 점착제층을 적층시켜 얻어지는 점착 테이프이며, 상기 점착제층은, 기재의 양쪽 가장자리부로부터 0.5mm 이상(예를 들어 약 0.5mm 내지 약 10mm, 바람직하게는 약 1mm 내지 약 7mm, 특히 바람직하게는 약 3mm 내지 약 6mm) 내측으로 상기 기재 상에 적층된다. 즉, 상기 점착제층은 기재의 양쪽 가장자리부에 점착제층 비적층 부분(점착제층 비코팅 영역)을 0.5mm 이상(예를 들어 약 0.5mm 내지 약 10mm, 바람직하게는 약 1mm 내지 약 7mm, 특히 바람직하게는 약 3mm 내지 약 6mm)의 폭으로 남기면서 상기 기재 상에 적층(코팅)된다. 이러한 본 발명에 따른 전지용 점착 테이프는, 접착성과 풀 밀려나옴 방지성을 둘 다 발휘할 수 있다. 점착제층 비적층 부분의 폭이 상기 범위 미만인 경우, 풀 밀려나옴을 방지하기가 곤란해진다.
본 발명에 따른 전지용 점착 테이프의 폭은 예를 들어 약 10.0mm 내지 약 150.0mm(바람직하게는 약 15.0mm 내지 약 110.0mm)로 적절하게 조정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지용 점착 테이프의 폭에 대한 점착제층 비적층 부분(점착제층 비코팅 영역)의 폭이 차지하는 비율은, 예를 들어 약 1％ 내지 약 80％, 바람직하게는 약 1.5％ 내지 약 70％이다. 점착제층 비적층 부분(점착제층 비코팅 영역)의 폭이 차지하는 비율이 상기 범위를 초과하는 경우, 점착력이 저하되는 경향이 있어, 전지의 내측에 테이프를 부착시켜 전극 간 단락을 방지하는 효과를 충분히 발휘하기가 곤란해질 수 있다. 한편, 점착제층 비적층 부분(점착제층 비코팅 영역)의 폭이 차지하는 비율이 상기 범위 미만인 경우, 점착제층의 변형 또는 기재로부터의 풀 밀려나옴이 발생되기가 쉬워질 수 있어, 전해질의 열화가 유발되는 경향이 있다.
본 발명에 따른 전지용 점착 테이프는, 전단 보유력이 우수하고, 피착체로서 베이크라이트판을 사용하여 40℃에서 500g의 하중을 1시간 인가한 후에 측정된 어긋남 거리(JIS Z 0237:2000에 준거)가 0.20mm 이하, 바람직하게는 0.15mm 이하, 특히 바람직하게는 0.12mm 이하이다. 어긋남 거리가 상기 범위를 초과하는 경우, 풀 밀려나옴을 방지하기가 곤란해지는 경향이 있다.
본 발명에 따른 전지용 점착 테이프의 23℃에서의 180° 박리 점착력(JIS Z 0237:2000에 준거)은 0.1N/10mm 이상이며, 바람직하게는 약 0.1N/10mm 내지 약 4.0N/10mm, 특히 바람직하게는 약 0.2N/10mm 내지 약 2.0N/10mm이다. 본 발명에 따른 전지용 점착 테이프는 상기 점착력을 갖기 때문에, 이 테이프는 리튬 이온 전지 등의 전지의 내측에 테이프를 부착시켜 전극 간 단락을 방지하는 효과를 충분히 발휘할 수 있다.
본 발명에 따른 전지용 점착 테이프를 형성하는 방법의 예로는, 점착제층을 형성하는 점착제를, 기재의 양쪽 가장자리부로부터 0.5mm 이상 내측으로 상기 기재 상에 도포하여 점착제층을 형성하는 방법, 및 점착제층을 형성하는 점착제를 적절한 세퍼레이터(박리지 등) 상에 도포하여 점착제층을 형성하고, 이 점착제층을 기재의 양쪽 가장자리부로부터 0.5mm 이상 내측으로 상기 기재 상에 전사시켜 기재 상에 점착제층을 적층시키는 방법을 들 수 있다. 전사에 의해 테이프를 형성하는 경우에는, 점착제층과 기재 사이의 계면에 보이드가 잔류할 수 있다. 이 경우, 오토클레이브 처리 등에 의해 가열 가압 처리를 실시하여 보이드를 확산시킴으로써, 보이드를 소멸시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전지용 점착 테이프에서는, 점착제층의 표면의 보호 및 블로킹의 방지의 관점에서, 점착제층의 표면에 세퍼레이터(박리 라이너)가 설치될 수 있다. 세퍼레이터는, 본 발명에 따른 전지용 점착 테이프를 피착체에 부착시킬 때에 제거되며, 반드시 설치할 필요는 없다. 사용되는 세퍼레이터는 특별히 한정되지 않고, 공지 관용되는 박리지 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 실리콘, 장쇄 알킬, 불소 또는 황화몰리브덴 박리제 등의 박리제에 의해 표면 처리가 실시된 플라스틱 필름 또는 종이 등의 박리층을 갖는 기재; 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체 또는 클로로플루오로에틸렌-비닐리덴 플루오라이드 공중합체 등의 플루오르화 중합체로 형성되는 저접착성 기재; 및 올레핀 수지(예를 들어 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌) 등의 무극성 중합체로 형성되는 저접착성 기재를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 전지용 점착 테이프가 양면 점착 테이프인 경우, 세퍼레이터는 본 발명에 따른 전지용 점착 테이프의 점착제층의 양쪽 표면에 설치될 수 있다. 대안적으로, 점착 테이프의 한쪽 점착제층의 표면에 배면 박리층을 갖는 세퍼레이터를 설치하고, 시트를 감아 상기 점착 테이프의 반대측의 다른 점착제층의 표면과 세퍼레이터의 배면 박리층이 접촉되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 전지용 점착 테이프는 리튬 이온 전지 등의 비수 전해액이 봉입되는 전지의 제조용으로 사용되는 것이 바람직하다.
비수 전해액은 특별히 한정되지 않으며, 그의 예로는, 프로필렌 카르보네이트(PC) 또는 에틸렌 카르보네이트(EC) 등의 환상 카르보네이트와 디메틸 카르보네이트(DMC), 에틸 메틸 카르보네이트(EMC) 또는 디에틸 카르보네이트(DEC) 등의 쇄상 카르보네이트의 혼합 용매, 및 전해질로서 LiPF6 등의 리튬염이 용해된 전해액을 들 수 있다.
리튬 이온 전지에서는, 정극 코어체를 정극 활물질로 코팅하여 얻어진 정극판, 및 부극 코어체를 부극 활물질로 코팅하여 얻어진 부극판을, 세퍼레이터를 개재시켜 서로 대향되도록 설치하여 조립체를 형성하고, 이 조립체를 소용돌이 형태로 감아 권동형 전극군을 얻는다. 리튬 이온 전지는, 이 권동형 전극군, 정극판 및 부극판으로부터 인출된 전극 단자, 및 전해액이 외장 캔에 봉입된 구조를 갖는다.
본 발명에 따른 전지용 점착 테이프는, 리튬 이온 전지 등의 전지의 제조 공정에서, 불순물 또는 버가 세퍼레이터를 관통하는 것을 방지하기 위한 목적, 및 전지 케이스 내로의 전극의 삽입 적성을 개선시키기 위한 목적(예를 들어 권동형 전지의 감음 단부를 감아 고정시키기 위한 목적, 및 활물질의 벗겨짐을 방지하기 위한 목적)으로 사용될 수 있다. 부착 위치는, 상기 목적을 달성할 수 있는 한, 특별히 한정되지 않는다. 점착 테이프는 예를 들어 전지의 내측(특히, 전극 단자, 전극판 단부, 세퍼레이터가 전극판 단부와 접촉되는 부분, 활물질의 단부, 및 감음 단부)에 부착시켜 사용하는 것이 바람직하다(도 3-1 내지 3-3 참조).
<실시예>
이하, 본 발명을 하기 실시예를 참고로 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것으로 간주되어서는 안 된다.
실시예 1
2-에틸헥실 아크릴레이트/아크릴산(100중량부/5중량부)을 구성 단량체로서 함유하는 아크릴 중합체 100중량부에, 이소시아네이트 가교제(상품명 "코로네이트 L", 닛본 폴리우레탄 고교사(Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) 제조) 2중량부를 첨가한 후, 톨루엔으로 희석시켜 점착제 (1)을 얻었다.
얻어진 점착제 (1)을, 두께 20㎛의 2축 연신 폴리프로필렌 필름(OPP) 상에, 그의 양쪽 가장자리부로부터 0.5mm 내측으로, 건조 후의 두께 15㎛로 도포하고, 건조시켜 점착 테이프 (1)을 얻었다.
실시예 2
점착제층의 건조 후의 두께를 15㎛에서 2㎛로 변경시킨 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 점착 테이프 (2)를 얻었다.
실시예 3
점착제층의 건조 후의 두께를 15㎛에서 45㎛로 변경시킨 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 점착 테이프 (3)을 얻었다.
실시예 4
이소시아네이트 가교제(상품명 "코로네이트 L", 닛본 폴리우레탄 고교사 제조)의 사용량을 2중량부에서 0.5중량부로 변경시킨 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 점착 테이프 (4)를 얻었다.
실시예 5
이소시아네이트 가교제(상품명 "코로네이트 L", 닛본 폴리우레탄 고교사 제조)의 사용량을 2중량부에서 10중량부로 변경시킨 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 점착 테이프 (5)를 얻었다.
실시예 6
기재를 두께 20㎛의 2축 연신 폴리프로필렌 필름(OPP)에서 두께 25㎛의 폴리이미드 필름(PI)으로 변경시킨 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 점착 테이프 (6)을 얻었다.
실시예 7
점착제의 구성 단량체를 2-에틸헥실 아크릴레이트/아크릴산(100중량부/5중량부)에서 2-에틸헥실 아크릴레이트/부틸 아크릴레이트/메틸 메타크릴레이트/히드록시에틸 아크릴레이트(25중량부/75중량부/5중량부/4중량부)로 변경시킨 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 점착 테이프 (7)을 얻었다.
실시예 8
점착제의 구성 단량체를 2-에틸헥실 아크릴레이트/아크릴산(100중량부/5중량부)에서 부틸 아크릴레이트/아크릴산(100중량부/5중량부)로 변경시킨 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 점착 테이프 (8)을 얻었다.
실시예 9
가교제로서 이소시아네이트 가교제(상품명 "코로네이트 L", 닛본 폴리우레탄 고교사 제조) 2중량부 및 에폭시 가교제(상품명 "테트라드-C", 미쓰비시 가스 가가꾸사(Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc.) 제조) 0.05중량부를 첨가한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 점착 테이프 (9)를 얻었다.
비교예 1
점착제층의 건조 후의 두께를 15㎛에서 60㎛로 변경시킨 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 점착 테이프 (10)을 얻었다.
비교예 2
점착제층의 건조 후의 두께를 15㎛에서 25㎛로 변경시킨 것을 제외하고는, 실시예 4에서와 동일한 방식으로 점착 테이프 (11)을 얻었다.
비교예 3
이소시아네이트 가교제(상품명 "코로네이트 L", 닛본 폴리우레탄 고교사 제조)를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 점착 테이프 (12)를 얻었다.
비교예 4
점착제층을 기재의 전체면에 설치한 것을 제외하고는, 실시예 2에서와 동일한 방식으로 점착 테이프 (13)을 얻었다.
비교예 5
점착제층의 건조 후의 두께를 15㎛에서 0.5㎛로 변경시킨 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 점착 테이프 (14)를 얻었다.
비교예 6
이소시아네이트 가교제(상품명 "코로네이트 L", 닛본 폴리우레탄 고교사 제조)의 사용량을 2중량부에서 15중량부로 변경시킨 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 점착 테이프 (15)를 얻었다.
실시예 및 비교예에서 얻어진 점착 테이프에 대해, 하기 시험을 통해 전지용 점착 테이프로서의 테이프 평가를 행하였다.
<풀 밀려나옴 방지성 시험>
열 프레스기(상품명: "TP-701-B 히트 시일 테스터; 상하 온도 제어 타입", 테스터 산교사(Tester Sangyo Co., Ltd.) 제조)를 사용하여, 하기 조건 하에, 실시예 및 비교예에서 얻어진 점착 테이프를 각각 금속 SUS판에 압착시키고, 광학 현미경(상품명: "디지털 현미경 VHX-100", 기엔스사(Keyence Corporation) 제조)을 사용하여, 점착 테이프의 가장자리부로부터의 풀 밀려나옴의 유무를 관찰하였다. 풀 밀려나옴 방지성을 하기 기준에 따라 평가하였다.
(압착 조건)
온도: 150℃
압력: 0.5MPa
압축 시간: 3분
(풀 밀려나옴 방지성의 평가 기준)
풀 밀려나옴이 없는 경우: "A"
풀 밀려나옴이 있는 경우: "B"
또한, 풀 밀려나옴이 있는 경우에는, 밀려나옴 거리를 측정하고, 그의 최대값을 테이프의 풀 밀려나옴 거리(mm)로 하였다.
<전단 보유력 측정>
실시예 및 비교예에서 얻어진 점착 테이프의 전단 보유력을, 크리프 시험기(상품명: "테이프 크리프 테스터", 이마다 세이사쿠쇼사(Imada Seisakusyo Co., Ltd.) 제조)를 사용하여, 하기 조건 하에 어긋남 거리(mm)를 측정함으로써 평가하였다. 어긋남 거리가 적을수록 전단 보유력이 우수한 것을 나타낸다.
측정 조건: (JIS Z 0237:2000에 준거)
피착체: 베이크라이트판
온도: 40℃
하중: 500gf
보유 면적: 폭 10mm×길이 20mm
<점착력 측정>
실시예 및 비교예에서 얻어진 점착 테이프(폭 10mm)의 점착력을 하기 조건 하에 측정하였다.
측정 조건: (JIS Z 0237:2000에 준거)
부착 조건: 2kg 롤러로 1 왕복 압착 운동 후 실온에서 30분 방치
측정 환경: 부착 후 실온에서 측정
박리 각도: 180°
박리 속도: 300mm/분
Figure pat00001
비교예 5에서 얻어진 점착 테이프에 대해서는, 점착제층의 두께가 지나치게 얇기 때문에 점착력은 검출 한계 미만이었다.
비교예 6에서 얻어진 점착 테이프에 대해서는, 점착제층이 지나치게 단단해졌기 때문에 점착력은 검출 한계 미만이었다.
본 발명을 구체적인 실시양태를 참고로 상세하게 설명하였지만, 그의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다.
본 출원은 2011년 9월 20일에 출원된 일본 특허 출원 제2011-204486호에 기초하며, 그의 전체 내용은 본원에 참고로 도입된다. 본원에 인용된 모든 참고문헌은 그의 전문이 도입된다.
1: 기재
2A, 2B: 점착제층
3, 3A, 3B: 전지용 점착 테이프
La1, La2, Lb1, Lb2: 점착제층 비적층 부분의 폭
4: 전극 단자
5: 정극판
6: 부극판
7: 세퍼레이터
8: 활물질

Claims (7)

  1. 기재, 및
    기재의 적어도 한쪽 표면에 적층된 점착제층을 포함하며,
    상기 점착제층은 기재의 양쪽 가장자리부로부터 0.5mm 이상 내측으로 상기 기재 상에 적층되고,
    상기 점착 테이프의 23℃에서의 180° 박리 점착력이 0.1N/10mm 이상이며, 상기 점착 테이프의 점착제층 측을 페놀 수지판에 부착(부착 면적: 10mm×20mm)시킨 후, 40℃에서 500g의 하중을 1시간 인가한 후의 어긋남 거리가 0.2mm 이하인, 전지용 점착 테이프.
  2. 제1항에 있어서, 점착제층의 두께가 1㎛ 내지 45㎛인, 전지용 점착 테이프.
  3. 제1항에 있어서, 점착제층이 아크릴 중합체를 포함하는 점착제로 형성되는, 전지용 점착 테이프.
  4. 제3항에 있어서, 점착제가 가교제를 더 포함하는, 전지용 점착 테이프.
  5. 제4항에 있어서, 점착제 중의 가교제의 함유량이 아크릴 중합체 100중량부를 기준으로 0.4중량부 내지 14중량부인, 전지용 점착 테이프.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 점착 테이프가 전극 단자 및/또는 전극판 단부에 부착되는, 전지용 점착 테이프.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 점착 테이프가, 세퍼레이터가 전극판 단부와 접촉되는 부분에 부착되는, 전지용 점착 테이프.
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