KR20150062257A - 이차 전지 리드 탭용 고분자 필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차 전지의 리드 탭과 외포장재 간을 밀봉하는 이차 전지의 리드 탭용 고분자 필름에 산 반응물질을 코팅시킴으로써 산 반응물질과 전해액의 반응을 통하여 전해액의 누수를 직접 눈으로 확인할 수 있다. 이로써, 사용자가 이차전지의 누액 여부를 쉽게 감지하게 되어 조기에 사용기기의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 이차전지의 제작공정 중에도 누액 발생여부를 즉시 알 수 있으므로, 이차전지의 불량률을 감소시킴으로써 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 전해액 누수를 감지할 수 있는 이차 전지 리드 탭용 고분자 필름 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
리튬이차전지는 리튬이온 전지와 리튬폴리머 전지로 나눌 수 있다. 리튬이온 전지는 유기 액체 전해질을 사용하고 있는데, 전해액의 누수 가능성과 발화성 때문에 안전성을 위해서 재질이 단단한 전지캔으로 사용한다. 이때 상기 전지캔은 스테인레스나 강철캔에 니켈을 도금해서 사용하거나 알루미늄캔을 사용한다. 리튬 폴리머 전지는 유기전해액을 상대적으로 소량 사용하고, 이온 전도성이 있는 폴리머를 전해액으로 사용한다. 따라서 단단한 재질의 캔을 사용하지 않아도 되므로 전지의 형상을 자유자재로 제조할 수 있는 장점이 있으며, 비교적 가벼운 고분자 필름을 캔 대신 사용할 수 있다.
상기와 같은 리튬 이온 이차 전지들은 모두 전해액이 전지의 용량에 많은 영향을 주고 있으며 대개 유기 용매이므로, 누액이 발생할 경우 화재의 위험을 가진다. 또한, 누액에 의해 전지를 사용하는 기기에 심각한 손상이 발생할 수도 있다. 따라서, 리튬 이온 이차 전지에서 전해액 주입 후 밀봉을 시키는 것이 매우 중요하다.
이에 리튬 폴리머 이차 전지의 경우 고분자 필름을 사용하여 전해액의 누액이 발생하지 않도록 밀봉시키는 기술들이 개발되어 왔다. 그러나 고분자 필름 또는 이외 밀봉재들 밖으로 전해액의 누출을 완벽히 차단하기는 어렵기 때문에, 이차 전지의 특성상 과충전이나 충전과 방전이 반복되는 과정에서 발생하는 가스에 의해 전지 내부 압력이 커지는 경우 전해액의 누출이 발생하는 문제가 있다. 외부 충격에 의해 이차 전지의 외포장재가 손상시에도 전해액이 누출될 수도 있다.
또한, 종래기술에 따른 리튬 폴리머 이차 전지의 경우 전해액 밀봉을 위하여 사용되는 이차 전지의 리드 탭용 고분자 필름은 열과 압력을 통해 리드 탭 및 외포장재와 열 접착되는데, 리드 탭은 전도성을 위해 금속으로 구성되기 때문에 고분자 필름과 이러한 금속 재질의 리드 탭과의 열 접착력이 약하여 밀봉성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 종래 기술에 따른 고분자 필름은 인장 강도나 굽힘(bending) 강도 등의 물리적 안정성이 떨어지고, 열이나 습도 등에 의해 쉽게 변형되므로, 내열성이 약하여 고온 치수 안정성이 떨어지는 문제점이 있다. 이 경우 외부로부터 수분 등의 이물질이 침투하여 전극단자 등의 부식되게 된다. 따라서, 일단 전해액이 누출된 경우 전해액이 대량으로 유출되어 전지 외부에 손상이 나타나기 이전에 이를 신속히 발견할 수 있는 기술의 개발이 필요하다.
본 발명은 리튬 폴리머 이차 전지의 전해액의 누수를 방지할 수 있는 밀봉력이 우수하면서도, 전해액 누수가 발생했을 때 이를 조기에 감지하여 전해액에 의한 기기의 손상을 방지할 수 있는 리드 탭용 고분자 필름을 제공하고자 한다.
본 발명의 구현예들에서는, 이차 전지의 리드 탭과 외포장재 간을 밀봉하는 이차 전지의 리드 탭용 고분자 필름으로, 메인층, 상기 메인층 일면 또는 양면에 형성된 스킨층, 및 상기 스킨층 상에 형성된 산 반응물질을 포함하는 코팅층을 포함하는 이차 전지의 리드 탭(lead tab)용 고분자 필름을 제공한다.
본 발명의 구현예들에 따른 고분자 필름을 포함하는 이차 전지는 외포장재와 리드 탭에 대한 호환성 및 밀봉성이 우수하면서도, 전해액의 누수시 신속하게 감지할 수 있는 누수감지능력을 보유한다. 즉, 전극단자와 고분자 필름 사이에서 전해액이 누수될 경우 고분자 필름의 코팅층에 포함된 산 반응물질이 전해액과 공기 및 수분과의 접촉에 의해 생성되는 불산과 반응하여 변색되므로, 전해액의 누수를 직접 눈으로 확인할 수 있다. 이로써, 사용자가 이차전지의 누액 여부를 쉽게 감지하게 되어 조기에 사용기기의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 이차전지의 제작공정 중에도 누액 발생여부를 즉시 알 수 있으므로, 이차전지의 불량률을 감소시킴으로써 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 구현예에 따른 리드 탭용 고분자 필름으로, 스킨층(20)이 메인층(10)의 일면에 적층된 고분자 필름의 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 구현예에 따른 리드 탭용 고분자 필름으로, 스킨층(21, 22)이 메인층(10)의 양면에 적층된 고분자 필름의 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 구현예에 따른 이차 전지의 리드 탭용 고분자 필름(2)이 리드 탭(1)과 외포장재(3) 사이에 접착된 모습과 누수시 변색되는 부위(타원형의 점선부위)를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 구현예에 따른 리드 탭용 고분자 필름으로, 스킨층(21, 22)이 메인층(10)의 양면에 적층된 고분자 필름의 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 구현예에 따른 이차 전지의 리드 탭용 고분자 필름(2)이 리드 탭(1)과 외포장재(3) 사이에 접착된 모습과 누수시 변색되는 부위(타원형의 점선부위)를 나타낸 사시도이다.
본 명세서에서 "고분자 필름" 이라 함은, 이차 전지 내에서 이차 전지의 전극단자(탭)와 외포장재 사이에 위치하여 전극단와 외포장재간을 밀봉시키고 전기적으로 절연시키는 기능을 하는 고분자를 포함하는 필름을 의미한다.
본 명세서에서 "리드 탭(lead tap)" 이라 함은 이차 전지의 전극군으로부터 인출된 전극단자(탭) 중 외포장재 외부에 드러난 부분을 의미한다.
본 명세서에서 "산 반응물질" 이라 함은 산도, 즉 pH 농도(수소이온 농도)에 반응하여 변색되는 물질을 의미한다.
리튬 폴리머 이차 전지의 구조 중 파우치(pouch)형 이차 전지는 전극군에 전해액과 양극 및 음극의 전극단자(탭, tab)를 가지고 있고, 각 전극 단자는 리드 탭(lead tab)이 용접이나 리벳(revet) 등을 통해 결합되어 외부로 인출된다. 그리고 이 리드 탭과 외포장재(파우치)간의 밀봉을 위하여 리드 탭 상에 고분자 필름이 적층된다.
상기 리튬 폴리머 이차 전지의 전해액은 통상 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 등의 비수성 유기 용매에 리튬염과 여러 가지 기능성 첨가제를 넣어 형성한다. 리튬염 물질이나 불순물 가운데 불소 성분이 있고, 사용되는 전지의 전해액 내에서 불소는 대개 활물질층 피막을 형성하거나 불화 리튬 형태로 존재한다. 전해액이 누출될 경우, 전해액에는 포함된 1 내지 100 PPM(Part Per Million) 정도의 불산이 표지에 의해 인식될 수 있다. 특히, 전해질 누액시 공기, 수분의 접촉에 의해 1 내지 1.5M(Mole/litter)에 달하는 LiPF, LiBF 등의 전해염의 분해가 이루어지면서 불산의 농도는 수천 PPM에 달할 수 있으며, 누액부는 pH값 7 이하 가령, pH값 5 정도의 산성을 띌 수 있다.
본 발명은 상기 리드 탭 상에 적층되는 고분자 필름에 관한 것으로, 이하, 본 발명의 구현예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
첨부된 도 1은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 구현예들에 따른 이차 전지의 리드 탭(lead tab)용 고분자 필름(2)은 이차 전지의 리드 탭(1)과 외포장재(3) 간을 밀봉하며, 메인(main)층(10), 상기 메인층(10) 일면 또는 양면에 형성된 스킨(skin)층(20) 및 상기 스킨층(20) 상에 형성된, 산 반응물질을 포함하는 코팅층(30)을 포함한다. 또한, 도 2는 상기 스킨층이 상기 메인층의 양면에 형성되어, 메인층(10) 상부에 적층된 제1스킨층(21) 및 메인층(10) 하부에 적층된 제2스킨층(22)을 포함하는 고분자 필름을 도시한 것이다. 일 구현예로서 상기 메인층(10) 일면 또는 양면에 형성된 스킨층(20, 21, 22)은 산 반응물질을 더 포함할 수 있으며, 구체적으로 상기 메인층(10)의 하측면에 형성된 스킨층, 즉 제2스킨층(22)에 산 반응물질을 더 포함할 수 있다.
일 구현예로서, 상기 코팅층을 형성하기 위한 코팅층 형성액은 산 반응물질 이외에 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 코팅층에 포함되는 산 반응물질은 이차 전지내에서 누수되는 전해액과 접촉시 전해액의 산, 즉 수소이온(H+)과 반응하여 수소이온농도에 따라 변색되는 물질이다. 상기 코팅층은 상기 산 반응물질을 코팅층, 즉 코팅층 형성액의 총 중량에 대하여 1 ~ 30 중량%로 포함할 수 있고, 바람직하게는 1~10 중량%으로 포함할 수 있다. 일 구현예로서, 상기 코팅층의 두께는 1~10μm 이며, 바람직하게는 2~5μm이다. 코팅층이 상기 범위를 벗어나 너무 두껍게 되면 접착력이 떨어지며, 너무 얇게 되며 반응이 더디게 일어나는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 상기 제2스킨층에 포함되는 산 반응물질은 제2스킨층 총 중량에 대하여 1~10 중량%로 포함될 수 있다.
일 구현예로서, 상기 스킨층에 코팅층은 통상적인 방법에 따라, 그라비어(GRAVURE), 콤마(COMMA), 플로우(FLOW) 코팅 등을 이용하여 적층할 수 있다. 또는 스킨층에 산 반응물질을 첨가 하여 공압출법을 통하여 필름형태로 가공이 가능하다.
일 구현예로서, 상기 코팅층 또는 제2스킨층에 포함되는 산 반응물질로는 알리자린 레드(Alizarin Red), 브롬크레졸 블루(Bromocresol Blue), 메틸 오렌지(Methyl Orange), 메틸 레드(Methyl Red), 크레졸레드(Cresol Red) 및 트로페올린 OO(Tropeoline OO, OO(HO3S.C5H4N:N.C6H4NH.C6H5))으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따르면, 상기 스킨층은 극성 수지를 포함하고, 상기 메인층은 극성 수지보다 융점이 높은 무극성 수지를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 무극성 수지의 융점은 155~250℃, 상기 극성 수지의 융점은 120~150℃의 범위 내 일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 메인층은 기재역할로서 물리적 안정성을 향상시키고 내열도를 높여주는 것이므로, 융점이 높으면서 스티프니스(stiffness)가 높은 것을 사용할 수 있다. 이에 상기 메인층은 연신 폴리프로필렌(OPP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 및 폴리이미드(PI)로 이루어진 군 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이때 상기 수지들을 무극성인 것을 사용할 수 있다. 상기 필름들은 융점과 스티프니스(Stiffness)가 높아 인장 강도 및 굽힘(bending) 강도 등의 물리적 안정성이 우수하면서, 이와 함께 내열성 등이 우수하여 치수 안정성 등에 매우 유리하다. 보다 구체적으로는 메인층으로 무극성 폴리프로필렌 수지를 사용할 수 있으며, 극성기를 가지지 않은 폴리프로필렌계 수지라면 특별히 제한되지 않는다.
상기와 같은 본 발명의 구현예들에 따른 메인층은 스킨층보다 더 높은 융점을 가짐으로써 층간의 내열성에 차이를 주어 고온에서의 치수 안정성을 유지할 수 있고, 외포장재와의 밀봉성능도 유지할 수 있다. 일 구현예로는 메인층에 상기 무극성 수지로 무극성 폴리프로필렌에 다른 수지를 첨가제로서 도입할 경우, 특히 폴리프로필렌보다 융점이 더 높은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)나 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)을 도입하게 되면 융점이 더 높아지므로, 내열성 및 치수 안정성을 더 향상시킬 수 있다. 하지만, 이 경우 극성 수지를 포함하는 스킨층과의 박리가 일어나는 단점이 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 스킨층은 상기 메인층의 일면 또는 양면에 적층될 수 있으며, 극성 폴리프로필렌(PP)계 수지, 에틸렌 메타크릴 산 메틸 공중합 수지(EMMA), 에틸렌 아크릴 산 공중합 수지(EAA), 에틸렌 아크릴 산 메틸 공중합 수지(EMA), 극성폴리에틸렌(PE) 등의 무수말레인산이 그라프트된 수지를 포함할 수 있다. 상기와 같이 스킨층에 극성 수지를 포함할 경우 금속소재의 전극단자와의 접착력(열접착강도)을 향상시킬 수 있다. 스킨층이 무극성 수지로 이루어질 경우 전극단자와의 접착력이 좋지 않아 열봉합 시 밀봉성능이 떨어질 위험이 있기 때문이다. 또한, 상기 스킨층은 메인층보다 저융점인 수지를 사용함으로써, 리드 탭 및 외포장재와의 접착력을 향상시킬 수 있다. 너무 높은 융점을 갖고 있으면 외포장재와의 접착력에 문제가 있을 소지가 있기 때문이다.
일 구현예로서 상기 스킨층에 포함되는 극성 폴리프로필렌계 수지는 극성기를 가지는 폴리프로필렌계 수지일 수 있으며, 구체적으로 폴리프로필렌계 수지를 베이스(base)로 하되, 주쇄 및/또는 측쇄에 하나 이상의 극성기가 도입된 것일 수 있다. 이때, 상기 베이스로서의 폴리프로필렌계 수지는 프로필렌 중합체(호모 폴리프로필렌), 프로필렌 코폴리머(PP co-polymer) 및 프로필렌 터폴리머(PP terpolymer)등으로부터 선택될 수 있다. 그리고 상기 프로필렌 코폴리머(PP copolymer)는 프로필렌-에틸렌 블록 공중합체 등을 예로 들 수 있으며, 상기 프로필렌 터폴리머(PP ter-polymer)는 프로필렌-에틸렌-부틸렌 블록 공중합체 등을 예로 들 수 있다. 또한, 상기 극성 폴리프로필렌계 수지는, 극성기 함유 모노머가 중합되어 극성기를 갖거나, 중합 과정에서 또는 중합된 후에 극성기를 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 일 구현예로서 상기 스킨층에 포함된 극성 폴리프로필렌(PP)계 수지는 금속소재의 전극단자와의 접착력 향상을 위하여 무극성 폴리프로필렌 수지를 과산화물과 카르복실산으로 처리하여 극성기를 도입시킨 변성 폴리프로필렌 수지일 수 있으며, 상기 극성기는 무수말레인산을 예로 들 수 있다.
또한, 일 구현예로서, 상기 스킨층은 탄성중합체(elastomer), 탄성중합체(elastomer)가 그라프트된 폴리에틸렌(PE) 및 탄성중합체(elastomer)가 그라프트된 폴리프로필렌으로부터 선택된 하나 이상의 보강 수지를 더 포함할 수 있다. 상기 보강수지는 스킨층에 극성 폴피프로필렌계 수지와 혼합되거나, 적층됨으로써 포함될 수 있다. 상기 스킨층은 보강수지를 스킨층 총 중량에 대하여 1 ~ 30 %로 포함할 수 있다. 보강 수지의 함량이 1 중량% 미만이면 물리적 안정성이나 치수 안정성 등의 보강 효과가 미미할 수 있고, 30 중량%를 초과하면 상대적으로 극성 폴리프로필렌 수지의 함량이 낮아져 리드 탭 및 외포장재와의 접착력이 낮아질 수 있다. 바람직하게는 5~10% 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 일 구현예로서 본 발명에 따른 고분자 필름은 충전제, 슬립제(Slip agent), 안티-블로킹제(Anti-Blocking agent) 및 정전기 방지제 등으로부터 선택된 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 그리고 이러한 첨가제는 제1스킨층(21), 메인층(10) 및 제2스킨층(22) 중에서 선택된 하나 이상의 층에 포함될 수 있다. 상기 충전제는 무기물로부터 선택될 수 있으며, 이는 예를 들어 탈크(Talc), 실리카, 산화마그네슘 및 산화티탄 등으로부터 선택될 수 있다. 그리고 상기 슬립제는 압출 시 슬립성(또는 이형성)을 부여할 수 있는 것으로서, 이는 예를 들어 실리콘, 실록산, 실란, 왁스계 및 올레인산 아미드 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 이때, 슬립제는 상기 나열한 것들 이외에 적층된 각 층 표면에 윤활성을 부여하고 마찰계수를 줄일 수 있으면 어떠한 것이든 사용 가능하다. 상기 안티-블로킹제는 압출 후 권취 시, 고분자 필름 간의 부착을 방지할 수 있는 것으로서, 최 외각층에 포함할 수 있다. 이는 예를 들어 실리카, 규조토, 카올린 및 탈크 등과 같은 무기물 입자 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 이때 첨가제는 상기 스킨층 총 중량부에 대하여 0.1~10%로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.1~3%로 포함될 수 있다. 첨가제 함량이 10% 초과이면 접착력이 떨어지는 현상이 발생할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 구현예들에 따른 단층 또는 다층 고분자 필름은 다양한 방법으로 제조될 수 있으며, 그 제조방법은 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 제1스킨층 및 제2스킨층을 포함하는 스킨층 및 메인층은 티-다이(T-die)법과 같은 공압출을 통해 각 층의 형성과 동시에 합지될 수 있다. 또는, 각 층이 별도로 압출 성형된 후 접착제나 열 라미네이션(lamination)을 통해 연속적으로 합지될 수 있다.
상기 본 발명의 구현예들에 따른 고분자 필름은 통상적으로 3-레이어 머신(3-layer machine)을 통해 메인층의 수지를 넣고 양쪽 스킨층에 접착성 수지 및 보강 수지, 첨가제를 블렌딩하여 넣어 일괄적으로 필름을 가공하는 방식으로 제조할 수 있다. 또는, 단일층으로 메인층을 필름으로 가공한 후에 EC코팅(Extrusion Coating)을 통해 2차에 걸쳐 스킨층을 코팅하는 방법과, 열 라미네이션(lamination)을 통해 2차에 걸쳐 양쪽 스킨층, 즉 스킨층을 메인층과 같이 별도의 단일 필름으로 가공하여 합지하는 방법이 가능하다.
본 발명의 일 구현예는 상기와 같은 이차 전지의 리드 탭용 고분자 필름을 포함하는 이차 전지, 바람직하게는 리튬 폴리머 이차 전지를 제공한다.
일 구현예로서 상기 리드 탭은 전도성에서 유리한 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 이들의 합금 등으로부터 선택된 전도성의 금속을 포함할 수 있다. 상기 고분자 필름은 리드 탭 및 외포장재의 사이에서 열과 압력을 통한 열 접착방법으로 각 접촉면과 열 접착(융착)될 수 있으며, 단층 또는 복수개의 층으로 적층될 수 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 실험예를 통하여 설명한다. 실시예 및 실험예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 하기의 실시예의 범위로 제한되는 것은 아니다. 또한, 아래에 기술된 비교예는 실시예들과 대비하기 위한 것으로 기재된 것일 뿐이며, 종래의 기술로서 기재한 것이 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능하다.
[제조예]
본 발명의 일 구현예에 따른 고분자 필름을 하기와 같이 제조하였다(도 2 참조).
3층(3-
layer
) 고분자 필름 제조
3층 파일럿 머신(3-layer pilot machine)을 이용하여 제1스킨층/메인층/제2스킨층의 3층 구조의 리드탭용 고분자 필름을 제조하였다. 이때, 상기 필름의 총 두께는 100μm 였다. 메인층은 무극성 폴리프로필렌(PP), 제1스킨층 및 제2스킨층은 극성 폴리프로필렌(PP)로서 무수말레인산이 그라프트된 폴리프로필렌(PP)을 사용하였다. 이때, 스킨층 총 중량에 대한 보강수지인 엘라스터 폴리프로필렌(elastmer PP)의 비율을 1~30중량% 범위 내에서 조정하여 테스트를 진행하였고, 최종적으로 15중량%의 보강수지를 포함하는 제1 및 제 2 스킨층을 제조하였다.
산반응
물질 코팅
상기 제조한 3층 구조의 리드탭용 고분자 필름의 제1스킨층 및 제2스킨층 각 표면 위에 바 코팅(Bar coating)을 이용하여 산 반응물질(메틸오렌지)을 포함하는 코팅층 형성액을 각각 3, 5, 10μm 두께로 코팅하였다. 코팅층 형성액내 용매(에탄올):산반응물질 = 98:2의 중량비율로 혼합하여 사용하였다.
[시험예]
본 발명의 일 구현예에 따른 리드탭용 고분자 필름의 누수감지능을 확인하기 위하여 하기의 실험을 실시하였다.
리드탭
제조
하기 실시예 1-3의 구조 및 구성을 갖는 필름을 메틸오렌지의 코팅층 두께를 제외하고는 상기 제조예의 방법과 동일한 방법으로 제조하였다. 그 다음 상기 각 제조된 필름을 알루미늄(AL)극판 위에 120~150℃의 온도를 가하여 가접합하고, 180~230℃의 온도를 가하여 진접합하여, 리드탭을 제조하였다. 이때 압력은 5~10kgf였다.
| 코팅층 | 메틸오렌지(두께: 3μm) |
| 스킨층 | 무수말레인산 PP + 엘라스토머 |
| 메인층 | PP+PE |
| 스킨층 | 무수말레인산 PP + 엘라스토머 |
| 코팅층 | 메틸오렌지 (두께: 3μm ) |
| 코팅층 | 메틸오렌지 (두께: 5μm ) |
| 스킨층 | 무수말레인산 PP + 엘라스토머 |
| 메인층 | PP+PE |
| 스킨층 | 무수말레인산 PP + 엘라스토머 |
| 코팅층 | 메틸오렌지 (두께: 5μm ) |
| 코팅층 | 메틸오렌지 (두께: 10μm ) |
| 스킨층 | 무수말레인산 PP + 엘라스토머 |
| 메인층 | PP+PE |
| 스킨층 | 무수말레인산 PP + 엘라스토머 |
| 코팅층 | 메틸오렌지 (두께: 10μm ) |
그 다음, 상기 실시예 1-3의 접착강도를 인장강도 만능시험기를 이용하여 측정하였다. 코팅 표면층에 산물질(내전해액+수분)을 떨어뜨린 다음 변화시간을 측정하여, 반응성을 측정하였다. 그리고 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 이때, 내전해액은 1M LiPF6 염이 용해된 1:1:1 부피비율의 EC/DMC/EMC 사용하였다.
| AL과 접착강도(kgf/15mm) | 산물질 반응성 | |
| 실시예 1 | 1.2 | 좋음(21초) |
| 실시예 2 | 0.78 | 좋음(10초) |
| 실시예 3 | 0.45 | 아주 좋음(3초) |
그 결과, 상기 표 4에 나타난 바와 같이 본 발명 실시예 1-3 모두 AL과의 접착강도가 우수하고, 산물질에 대한 반응성이 우수한 것으로 나타났다. 또한, 이 중 코팅층의 두께가 3μm인 실시예 1이 가장 우수한 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명에 따른 리드탭용 고분자 필름에 의하면 이차전지에서 누출되는 전해액을 신속하고 용이하게 감지할 수 있음을 확인할 수 있다.
10: 메인층
20: 스킨층
21: 제1스킨층 22: 제2스킨층
30: 코팅층
21: 제1스킨층 22: 제2스킨층
30: 코팅층
Claims (8)
- 이차 전지의 리드 탭과 외포장재 간을 밀봉하는 이차 전지의 리드 탭용 고분자 필름으로,
메인층;
상기 메인층 일면 또는 양면에 형성된 스킨층; 및
상기 스킨층 상에 형성된, 산 반응물질을 포함하는 코팅층;
을 포함하는 이차 전지의 리드 탭(lead tab)용 고분자 필름. - 제 1 항에 있어서, 상기 메인층의 양면에 형성되는 스킨층 중 상기 메인층의 하측면에 형성된 스킨층은 산 반응물질을 더 포함하는 이차 전지의 리드 탭용 고분자 필름.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 코팅층에 포함되는 산 반응물질은 알리자린 레드(Alizarin Red), 브롬크레졸 블루(Bromocresol Blue), 메틸 오렌지(Methyl Orange), 메틸 레드(Methyl Red), 크레졸레드(Cresol Red) 및 트로페올린 OO(Tropeoline OO)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 이차 전지의 리드 탭용 고분자 필름.
- 제 1 항에 있어서, 상기 코팅층은 상기 산 반응물질을 상기 코팅층 총 중량에 대하여 1 ~ 30 중량%로 포함하는 이차 전지의 리드 탭(lead tab)용 고분자 필름.
- 제 1 항에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 1 내지 10μm인 이차 전지의 리드 탭(lead tab)용 고분자 필름.
- 제 1 항에 있어서, 상기 스킨층은 극성 수지를 포함하고, 상기 메인층은 극성 수지보다 융점이 높은 무극성 수지를 포함하며,
상기 극성 수지의 융점은 120~150℃이고, 상기 무극성 수지의 융점은 155~250℃인 이차 전지의 리드 탭(lead tab)용 고분자 필름. - 제 1 항에 있어서, 상기 메인층은 연신 폴리프로필렌(OPP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 및 폴리이미드(PI)로 이루어진 군 중 하나 이상의 수지를 포함하고, 상기 수지는 무극성 수지이며,
상기 스킨층은 극성 폴리프로필렌(PP)계 수지, 및 탄성중합체(elastomer), 탄성중합체(elastomer)가 그라프트된 폴리에틸렌 및 탄성중합체(elastomer)가 그라프트된 폴리프로필렌으로부터 선택된 하나 이상의 보강 수지를 포함하는 이차 전지의 리드 탭용 고분자 필름. - 제 7 항에 있어서, 상기 스킨층에 포함된 극성 폴리프로필렌(PP)계 수지는 무극성 폴리프로필렌 수지를 과산화물과 카르복실산으로 처리하여 무수말레이산 극성기를 도입시킨 변성 폴리프로필렌 수지인 이차 전지의 리드 탭용 고분자 필름.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130146614A KR101540857B1 (ko) | 2013-11-28 | 2013-11-28 | 이차 전지 리드 탭용 고분자 필름 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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