KR20180092821A - Lead sealant film - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 리드 실란트 필름에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 고분자 조성물이 공압출된 제1층, 제2층, 및 제3층의 3개의 층으로 구성되는 라미네이트 구조를 포함하는 리드 실란트 필름에 관한 것이다. The present invention relates to a lead sealant film, and more particularly, to a lead sealant film comprising a laminate structure composed of three layers of a first layer, a second layer and a third layer coextruded with a polymer composition.
최근, 소형 경량화된 카메라 일체형 비디오 테이프 레코더(VTR), 휴대 전화, 휴대용 컴퓨터 등의 휴대용 전자 기기가 많이 등장하고 있다. 그리고 이들 전자 기2. Description of the Related Art In recent years, portable electronic devices such as a camera-integrated video tape recorder (VTR), a cellular phone, and a portable computer, which have been reduced in size and weight, have appeared. In addition,
기의 휴대용 전원으로서, 전지, 특히 이차 전지, 그 중에서도 비수 전해질 이차 전As a portable power source for a battery, particularly, a secondary battery, particularly a non-aqueous electrolyte secondary battery,
지(소위 리튬 이온 전지)에 대해서, 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. (So-called Li-ion battery), research and development are actively proceeding.
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 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다. Typically, in view of the shape of the battery, there is a high demand for a prismatic secondary battery and a pouch-type secondary battery that can be applied to products such as mobile phones with a small thickness. In terms of materials, lithium ion batteries having high energy density, discharge voltage, There is a high demand for a lithium secondary battery such as a lithium ion polymer battery.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다. FIG. 1 schematically shows a general structure of a typical conventional pouch-type secondary battery as an exploded perspective view.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 전극조립체(30), 전극조립체(30)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(40, 50), 전극 탭들(40, 50)에 용접되어 있는 전극리드들(60, 70), 및 전극조립체(30)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있다. 1, the pouch type
전극조립체(30)는 도 1에서와 같이 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 스택형, 또는 긴 시트형의 양극 및 음극을 분리막이 개재된 상태로 적층하여, 단면상 원형 구조로 권취한 후 일측 방향으로 압축하여 단면상으로 대략 판상형 구조로 만든 젤리-롤형 발전소자이다. As shown in FIG. 1, the
이러한 전극조립체(30)는 상기 양극과 음극으로 연장되어 있는 전극 탭들(40, 50)에, 예를 들어, 용접에 의해 전극리드(60, 70)가 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 그러한 전극리드(60, 70)의 단부 일부가 외부로 노출된 상태로 전지케이스(20)에 내장된다. 또한, 전극리드(60, 70)의 상하면 일부에는 전지케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연 상태를 확보하기 위하여 전극리드 필름(80)이 부착되어 있다.In the
일반적으로, 전지케이스(20)는 ONy(연신 나일론 필름)으로 이루어진 외부 피복층(20a), 알루미늄으로 이루어진 배리어층(20b) 및 CPP(무연신 폴리프로필렌 필름)로 이루어진 내부 실란트층(20c)으로 구성되어 있고, 내부 실란트층(20c)의 테두리에는 핫멜트층(도시되지 않음)이 코팅되어 있어서, 전지케이스(20)의 본체와 커버가 열융착기(도시하지 않음)로부터의 열과 압력에 의해 밀착 고정될 수 있다. Generally, the
도 2에는 도 1의 이차전지를 조립한 상태에서 양극 탭들이 밀집된 형태로 결합되어 양극리드에 연결되어 있는 전지케이스 상단부를 부분 확대한 수직 단면도가 모식적으로 도시되어 있다. 도 2에서는 설명의 편의를 위하여 예를 들어 양극리드 부분만을 도시하였으며, 그러한 양극 구조는 음극 구조에서도 용이하게 적용될 수 있다.FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a portion of the upper portion of the battery case, in which the positive electrode taps are coupled in a densely packed state in a state where the secondary battery of FIG. 1 is assembled and connected to the positive electrode lead. In FIG. 2, only the positive electrode lead portion is shown for the sake of convenience of explanation, and such positive electrode structure can be easily applied to the negative electrode structure.
도 2를 참조하면, 전극조립체의 양극 집전체(도시하지 않음)로부터 연장되어 돌출되어 있는 다수의 양극 탭들(40)은, 예를 들어, 용접에 의해 일체로 결합되어 양극리드(60)에 연결되고, 이러한 양극리드(60)는 양극 탭들(40)에 대향하는 단부가 노출된 상태로 전지케이스(20)의 상단 실링부(21)에서 전극리드 필름(80)과 함께 열융착되어 있다. 2, a plurality of
양극리드(60)에 부착되어 있는 두 개의 전극리드 필름들(80)은 양극리드(60)의 양면에서 같은 길이로 중첩되어 있으며, 그에 따라 전극리드 필름(80)의 상단부(81) 및 하단부(82)는 각각 상호 일치하는 구조를 가진다.The two
일반적으로, 전극리드 필름(80)으로는 대략 80 내지 100 ㎛ 두께의 PP(polypropylene) 또는 PE(polyethylene)가 사용되며, 열융착 시 상단 실링부(21)에서 전지케이스(20)와 일체화 된다. 이러한 전지 구조에서, 상단 실링부(21)는 전지케이스(20)의 상면과 하면을 소정의 지그(도시하지 않음)로 상호 압축하면서 일정한 온도 이상으로 가열하는 열융착 방법에 의해 형성되는 바, 전지케이스(20)의 열융착 과정에서, 양극리드(60)에 대응하는 부위에 상대적으로 높은 열 및/또는 압력이 인가되면, 양극리드(60)에 부착되어 있는 전극리드 필름(80)이 손상되어 양극리드(60)가 노출되는 문제점이 발생된다. In general, the
또한, 전지케이스(20)에서 내면의 실란트층(도 1: 20c)이 손상되면서 중간층인 알루미늄 층(도 1: 20b)이 노출되어 전극리드와 접촉하면, 단락이 발생되므로 안전성이 크게 저하되고, 따라서 전지의 수명이 단축되는 문제점이 발생한다. In addition, since the sealant layer (FIG. 1: 20c) on the inner surface of the
한편, 파우치형 전지는 계속되는 충방전 작동과 진동, 낙하 등의 외력 및 전극리드 필름의 층간 박리에 의해 전지의 상단 실링부에서 열융착 결합력이 감소하여 이 부위로 전해액이 누출되는 위험성을 가지고 있다. 특히, 전지의 충방전시 발생하는 팽창 및 수축과, 외력에 의한 전지케이스 내부 구성 요소들의 이동에 의해, 상단 실링부는 다른 실링부에 비해 분리되기 쉽고, 이러한 분리된 부위를 통해 전해액이 누출될 수 있다.On the other hand, the pouch-type battery has a risk of leakage of the electrolyte to the pouch-type battery due to the subsequent charge / discharge operation, external force such as vibration and drop, and delamination of the electrode lead film. Particularly, due to the expansion and contraction of the battery during charging and discharging and the movement of the internal components of the battery case due to the external force, the upper sealing portion is liable to be separated from the other sealing portions, have.
이와 관련하여, 일본 특허출원공개 제2006-0128096호는 양극, 음극 및 분리막을 적층 필름 형태로 전지케이스에 수납한 비수 전해질 전지용 리드선으로서, 상기 전지케이스에 열융착 되어 연결되는 부분의 전극리드선 표면에는 폴리아크릴산을 포함하는 수지 성분과 금속염을 포함하는 처리액의 도포에 의하여 복합 피막층을 형성하고, 상기 복합 피막층의 외측에 상기 전지케이스에 열융착되는 절연체를 형성함으로써, 전극리드 주위의 열융착 부위에서, 전지 내부로의 수분 침투를 막고 접착력을 향상시킬 수 있는 비수 전해질 전지용 리드선을 개시하고 있다.In this regard, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-0128096 discloses a lead wire for a nonaqueous electrolyte battery in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator are stacked in a battery case, and the electrode lead wire surface A composite coating layer is formed by applying a treatment liquid containing a resin component containing polyacrylic acid and a metal salt and an insulator thermally fused to the battery case is formed on the outer side of the composite coating layer, , A lead wire for a nonaqueous electrolyte battery capable of preventing moisture penetration into the battery and improving the adhesion.
그러나, 상기 기술은, 수지 성분과 금속염 성분의 배합비를 조절하여 전극리드의 표면에 도포하는 공정이 추가되므로, 전극리드의 제조공정이 복잡하고, 전지케이스의 열융착 과정에서 전극리드에 대응하는 부위에 상대적으로 높은 열 및/또는 압력이 인가되었을 경우, 전극리드에 부착되어 있는 전극리드 필름이 손상되어 전극리드가 노출될 수 있는 문제점을 해소하기 어렵다는 단점을 가지고 있다.However, since the above-described technique has a step of adjusting the mixing ratio of the resin component and the metal salt component and applying the process to the surface of the electrode lead, a manufacturing process of the electrode lead is complicated, and a portion corresponding to the electrode lead It is difficult to solve the problem that the electrode lead film attached to the electrode lead is damaged to expose the electrode lead when relatively high heat and / or pressure is applied to the electrode lead.
또한, 일본 특허출원공개 제2007-0005101호는 평평한 도체의 표면에 절연체가 형성되어 있는 비수 전해질 전지용 리드선으로서, 상기 절연체에는 도체에 접착되는 접착제 층과, 접착제 층을 기준으로 상기 도체의 반대층에 적층되는 가교 수지층이 형성되고, 상기 가교 수지층에는 접착제 층과 동일한 재료가 충전된 복수의 홈 또는 구멍이 형성되어 있어서, 전극리드 주위에 위치하는 열융착 부위의 전기 절연성과 밀봉성을 향상시킬 수 있는 리드선을 개시하고 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-0005101 discloses a lead wire for a nonaqueous electrolyte battery in which an insulator is formed on the surface of a flat conductor. The insulator includes an adhesive layer adhered to the conductor and an adhesive layer adhered to the opposite layer A plurality of grooves or holes filled with the same material as the adhesive layer are formed in the crosslinked resin layer so as to improve the electrical insulating property and the sealing property of the thermally fused portion located around the electrode lead Which can lead to lead.
그러나, 상기 기술에 따른 리드선은, 접착제 층 위에 형성된 가교 수지층에 복수의 홈 또는 구멍을 형성하여, 접착제 층과 동일한 재료를 충전하는 번거로운 제조공정이 추가되어야 하며, 접착제 층과 일반적으로 금속인 도체 표면의 이질성으로 인해 상호간의 결합력이 낮다는 문제점이 있다. However, in the lead wire according to the above-mentioned technique, a complicated manufacturing process of forming a plurality of grooves or holes in the crosslinked resin layer formed on the adhesive layer and filling the same material as the adhesive layer has to be added, There is a problem that the mutual bonding force is low due to the heterogeneity of the surface.
또한, 일본 등록특허 제4508199호는 내층, 중간층 및 외층으로 구성되는 라미네이트 구조를 포함하는 리드용 실란트 필름에 관한 것으로, 상기 내층, 중간층 및 외층을 구성하는 조성물로서 산 변성 폴리프로필렌 단일 조성으로 제조한 리드용 실란트 필름을 개시하고 있다. Further, Japanese Patent No. 4508199 relates to a lead sealant film comprising a laminate structure composed of an inner layer, an intermediate layer and an outer layer, wherein the composition for forming the inner layer, the intermediate layer and the outer layer comprises Discloses a lead sealant film.
그러나, 상기와 같은 종래 기술의 경우 각 층에 해당하는 조성물로서 단일 조성물만 포함하고 있어 열 변성에 대한 문제점을 해소하기 어렵다는 단점을 가지고 있다.However, in the above-mentioned prior art, since the composition corresponding to each layer contains only a single composition, it has a disadvantage that it is difficult to solve the problem of thermal denaturation.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technique capable of fundamentally solving such problems.
이에, 본 발명자들은 상기 종래기술들의 문제점들을 극복하기 위하여 예의 연구노력한 결과, 공압출된 제1층, 제2층 및 제3층으로 구성된 라미네이트 구조에 있어서, 상기 각 층들의 조성을 새롭게 하여 제조할 경우, 접착성이 높으며, 열에 의한 변성에 강한 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.The inventors of the present invention have made extensive efforts to overcome the problems of the prior art. As a result, the present inventors have found that, in a laminate structure composed of a coextruded first layer, a second layer and a third layer, , The adhesion was high, and it was confirmed that it was resistant to denaturation by heat, thereby completing the present invention.
본 발명은 접착성이 높으며, 열에 의한 변성에 강한 비수 전해질 전지의 전극 단자 리드를 밀봉하는 데 이용되는 리드용 실란트 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a lead sealant film used for sealing an electrode terminal lead of a non-aqueous electrolyte cell having high adhesiveness and being resistant to denaturation by heat.
본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은According to one aspect of the present invention,
제1층, 제2층 및 제3층으로 구성된 라미네이트 구조를 포함하는 공압출 리드용 실란트 필름에 있어서, 1. A coextruded lead sealant film comprising a laminate structure composed of a first layer, a second layer and a third layer,
상기 제 1 층은 P1(산변성 공중합체), P2(올레핀계 고무), 및 P3(선형 저밀도 폴리에틸렌)을 포함하는 고분자 조성물이고,The first layer is a polymer composition comprising P1 (acid-modified copolymer), P2 (olefinic rubber), and P3 (linear low density polyethylene)
상기 제 2 층은 C1(산변성 공중합체), C2(올레핀계 고무), 및 C3(선형 저밀도 폴리에틸렌)을 포함하는 고분자 조성물이고,The second layer is a polymer composition comprising C1 (acid-modified copolymer), C2 (olefin rubber), and C3 (linear low density polyethylene)
상기 제 3 층은 M1(산변성 공중합체), M2(에틸렌초산비닐 공중합체), 및 M3(올레핀계 고무)을 포함하는 고분자 조성물인 리드용 실란트 필름을 제공한다.Wherein the third layer is a polymer composition comprising M1 (acid-modified copolymer), M2 (ethylene-vinyl acetate copolymer), and M3 (olefin-based rubber).
종래의 전극리드필름은 전극수용체와 결합시키기 위한 열융착에 의해 전극리드필름이 손상되어 전극 리드가 노출되는 문제가 발생하게 되면서 이차전지의 수명이 단축되는 것과 같은 문제가 발생하게 된다. 이에, 본 발명자들은 열에 의한 변성에 강하면서도 접착력이 우수한 리드 실란트 필름을 발명하게 되었다.The conventional electrode lead film has a problem that the electrode lead film is damaged by heat fusion for bonding with the electrode receptacle and the electrode lead is exposed, thereby causing a problem such that the life of the secondary battery is shortened. Thus, the inventors of the present invention have invented a lead sealant film that is resistant to denaturation by heat and has excellent adhesion.
본 발명에 의한 리드용 실란트 필름에 있어서, 상기 제1층은 P1 100중량부당 P2 를 10 내지 200 중량부, P3 를 10 내지 200 중량부의 비율로 포함하는 것을 특징으로 한다.In the lead sealant film according to the present invention, the first layer includes 10 to 200 parts by weight of P2 and 100 to 200 parts by weight of P3 per 100 parts by weight of P1.
본 발명에 의한 리드용 실란트 필름에 있어서, 상기 제2층은 C1 100중량부당 C2 를 10 내지 200 중량부, C3를 10 내지 200 중량부의 비율로 포함하는 것을 특징으로 한다.In the lead sealant film according to the present invention, the second layer contains 10 to 200 parts by weight of C2 and 10 to 200 parts by weight of C3 per 100 parts by weight of C1.
본 발명에 의한 리드용 실란트 필름에 있어서, 제 3층은 M1 100중량부당 M2 를 10 내지 200 중량부, M3 를 10 내지 200 중량부의 비율로 포함하는 것을 특징으로 한다.In the lead sealant film according to the present invention, the third layer contains 10 to 200 parts by weight of M2 and 10 to 200 parts by weight of M3 per 100 parts by weight of M1.
본 발명에 의한 리드용 실란트 필름에 있어서, 산변성 공중합체로서 이용될 수 있는 산변성 폴리프로필렌은 전극단자 리드와의 접착성과 외장재와의 양호한 열융착을 겸비하는 것으로, 말레산 무수물로 변성함으로써 분자량이 1만 이상의 것을 바람직하게 사용할 수 있다. The acid-modified polypropylene which can be used as the acid-modified copolymer in the lead sealant film according to the present invention has both adhesion with the electrode terminal lead and good heat-sealing with the casing, and by modifying with maleic anhydride, And more preferably 10,000 or more.
본 발명에 의한 리드용 실란트 필름에 있어서, 상기 산변성 폴리프로필렌 수지로서는 불포화 카르복실산이 그라프트된 랜덤 타입 폴리프로필렌, 또는 블록 타입폴리프로필렌을 이용할 수 있다. 또한 폴리프로필렌으로서는 호모 타입, 랜덤 타입 폴리프로필렌, 또는 블록 타입 폴리프로필렌을 이용할 수 있다. 또한 이들 산 변성 폴리프로필렌 및 폴리프로필렌과 에틸렌 성분을 포함한 공중합체인 에틸렌과 프로필렌과 부텐과의 3성분 공중합체, 에틸렌과 프로필렌, 에틸렌과 부텐, 프로필렌과 부텐 등의 각 공중합체로 구성되는 혼합물에는 폴리에틸렌 수지(고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 밀도 0.9g/cm3 이하의 폴리에틸렌 수지, 부타디엔고무 등을 첨가할 수 있다.In the lead sealant film according to the present invention, as the acid-modified polypropylene resin, a random type polypropylene grafted with an unsaturated carboxylic acid or a block type polypropylene can be used. As the polypropylene, a homo type, a random type polypropylene, or a block type polypropylene can be used. Further, a mixture composed of these acid-modified polypropylene and a copolymer composed of polypropylene and a three-component copolymer of ethylene, propylene and butene as a copolymer containing an ethylene component, ethylene and propylene, ethylene and butene, and propylene and butene, Resin (high density polyethylene, medium density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, polyethylene resin with a density of 0.9 g / cm 3 or less, butadiene rubber and the like can be added.
본 발명에 의한 리드용 실란트 필름에 있어서, 상기 리드용 실란트 필름이 음극리드용일 경우, 제1층의 두께는 20 내지 25um이고, 제2층의 두께는 30 내지 40um이며, 제3층의 두께는 50 내지 60um이고, 전체 두께가 100 내지 110um인 것을 특징으로 한다.In the lead sealant film according to the present invention, when the lead sealant film is for a negative lead, the thickness of the first layer is 20 to 25 mu m, the thickness of the second layer is 30 to 40 mu m, 50 to 60 탆, and the total thickness is 100 to 110 탆.
본 발명에 의한 리드용 실란트 필름에 있어서, 상기 리드용 실란트 필름이 양극리드용일 경우, 제1층의 두께는 20 내지 25um이고, 제2층의 두께는 30 내지 40um이며, 제3층의 두께는 100 내지 110um이고, 전체 두께가 150 내지 160um인 것을 특징으로 한다.In the lead sealant film according to the present invention, when the lead sealant film is used for a cathode lead, the thickness of the first layer is 20 to 25 mu m, the thickness of the second layer is 30 to 40 mu m, 100 to 110 [mu] m and a total thickness of 150 to 160 [mu] m.
본 발명에 의한 리드용 실란트 필름에 있어서, 상기 제1층 및 제2층은 내열성 강화 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 내열성 강화 첨가제로는 종래에 필름의 내열성을 강화하기 위해 첨가되는 어떠한 수지도 첨가될 수 있으며, 바람직하게는 폴리이미드수지, 폴리아미드이미드수지, 폴리에스테르이미드수지, 폴리에테르이미드수지 또는 폴리아미드수지 등을 첨가하는 것이 바람직하다.In the lead sealant film according to the present invention, the first layer and the second layer may further include a heat resistant reinforcing additive. The heat resistant reinforcing additive may be any of those conventionally used for enhancing the heat resistance of the film, It is preferable to add a polyimide resin, a polyamideimide resin, a polyesterimide resin, a polyetherimide resin, or a polyamide resin.
본 발명에 의한 리드용 실란트 필름에 있어서, 상기 제3층은 금속 접착력 강화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 금속 접착력 강화제는 종래에 필름의 금속 접착력을 강화시키기 위해 첨가되는 어떠한 수지도 첨가될 수 있으며, 바람직하게는 스티렌계 블록 공중합체, 폴리우레탄계 공중합체, 또는 에틸렌 프로필렌계 공중합체 등을 첨가하는 것이 바람직하다.In the lead sealant film according to the present invention, the third layer may further include a metal adhesion strengthening agent. The metal adhesion strength enhancer may be any resin added in order to enhance the metal adhesion of the film. And it is preferable to add a styrenic block copolymer, a polyurethane copolymer, an ethylene propylene copolymer or the like.
본 발명에 의한 리드용 실란트 필름에 있어서, 상기 제1층 및 제3층은 그라프팅제 및 산화방지제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the lead sealant film according to the present invention, the first layer and the third layer may further include a grafting agent and an antioxidant.
본 발명에 의한 리드용실란트 필름에 있어서, 상기 산화 방지제는 1차 산화방지제와 2차 산화방지제를 혼합하여 사용할 수 있으며, 1차 산화방지제는 라디칼 소거제(radical scavenger)로서 이용되며, 2차 산화방지제는 과산화물 분해제(Hydroperoxide(ROOH) decomposer)로서 이용된다.In the lead sealant film according to the present invention, the antioxidant may be a mixture of a primary antioxidant and a secondary antioxidant. The primary antioxidant may be used as a radical scavenger, The inhibitor is used as a hydroperoxide (ROOH) decomposer.
본 발명에 의한 리드용실란트 필름에 있어서, 상기 1차 산화방지제로서 Hindered phenol계, Lactone계의 산화방지제를 이용할 수 있으며, 상기 2차 산화방지제로서는 Phosphite계, Thioester계의 산화방지제를 이용할 수 있다.In the lead sealant film according to the present invention, a Hindered phenol-based or Lactone-based antioxidant may be used as the primary antioxidant, and a phosphite-based or thioester-based antioxidant may be used as the secondary antioxidant.
본 발명에 의한 리드용 실란트 필름에 있어서, 상기 제 2 층은 그라프팅제, 산화방지제 및 가교제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the lead sealant film according to the present invention, the second layer may further include a grafting agent, an antioxidant, and a cross-linking agent.
본 발명에 의한 리드용 실란트 필름에 있어서, 상기 그라프팅제는 유기실란 또는 폴리클로로프렌(네오프렌)가 이용될 수 있다.In the lead sealant film according to the present invention, organosilane or polychloroprene (neoprene) may be used as the grafting agent.
본 발명에 의한 리드용 실란트 필름에 있어서, 상기 가교제는 Triallyl isocyanuratet(TAIC), Trimethylopropane Trimethacrylate(TMPTMA), high vinyl polybutadiene(HVPBD), dicumyl peroxide(DCP) 및 Triallyl cyanurate(TAC)로 구성된 군으로부터 선택되는 1종 이상의 가교제를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the lead sealant film according to the present invention, the crosslinking agent is selected from the group consisting of triallyl isocyanurate (TAIC), trimethylopropane trimethacrylate (TMPTMA), high vinyl polybutadiene (HVPBD), dicumyl peroxide (DCP) and triallyl cyanurate And at least one crosslinking agent.
상기 이외에도 가교제로 통상적으로 사용되는 어떠한 가교제도 이용될 수 있으나, 바람직하게는 디메틸올트리시클로데칸디아크릴레이트, 디비닐벤젠, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 프로필렌글리 콜디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜디메타크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 알릴아크릴레이트, 비스페놀계 디메타크릴레이트, 비스페놀계 디아크릴레이트, 고리형 지방족 디아크릴레이트, 디아크릴화 이소시아누레이트 및 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트로 구성된 군으로부터 선택된 1 종 이상의 가교제를 이용할 수 있다.In addition to the above, any cross-linking agent conventionally used as a cross-linking agent may be used, but it is preferable to use dimethylol tricyclodecane diacrylate, divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, propylene glycol monomethacrylate, 1,4- Butanediol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, allyl methacrylate, allyl acrylate, bisphenol-based dimethacrylate, bisphenol-based diacrylate, cyclic aliphatic At least one crosslinking agent selected from the group consisting of diacrylate, diacrylated isocyanurate and trimethylolpropane trimethacrylate can be used.
본 발명에 의한 리드용 실란트 필름은 항복강도가 15 내지 40 N/mm2이고, 인장강도가 30 내지 60 N/mm2이며, 연신율이 500 내지 1000%인 것을 특징으로 한다. The lead sealant film according to the present invention is characterized in that the yield strength is 15 to 40 N / mm 2 , the tensile strength is 30 to 60 N / mm 2 , and the elongation is 500 to 1000%.
항복강도는 시료에 외력이 가해졌을 때 변형이 일어나게 되는데 외력이 사라진 후 원형으로 복원이 가능한 탄성변형과 복원이 불가능한 소성변형의 경계에 해당하는 힘의 수준이며, 인장강도는 시료가 끊어질 때의 힘의 수준이며, 연신율은 끊어졌을 때의 시료의 늘어난 값을 재료의 최초의 길이로 나눈 값이다.The yield strength is the level of the force at the boundary between the elastic deformation that can be restored to a circular shape and the plastic deformation that can not be restored after the external force disappears, and the tensile strength is the level at which the sample is broken And the elongation is the value obtained by dividing the elongation of the sample when it is broken by the initial length of the material.
본 발명의 일 실험예에 따르면, 본 발명에 의한 리드용 실란트 필름의 인장물성을 확인한 결과, 항복강도가 15 내지 40 N/mm2이고, 인장강도가 30 내지 60 N/mm2이며, 연신율이 500 내지 1000%인 것을 확인하였다. According to one experimental example of the present invention, the tensile properties of the lead sealant film according to the present invention were examined. As a result, the yield strength was 15 to 40 N / mm 2 , the tensile strength was 30 to 60 N / mm 2 , 500 to 1000%.
본 발명에 의한 리드용 실란트 필름의 연신율의 MD(Machine Direction)/TD(Transverse Direction)의 비율은 0.9 내지 1.1 것인 것을 특징으로 한다. MD(Machine Direction)/TD(Transverse Direction)는 MD방향으로의 수축률을 TD방향으로의 수축률로 나눈 값으로, MD방향으로의 수축률과 TD방향으로의 수축률 차이가 작을수록 필름의 수축을 최소화할 수 있음을 의미한다.The ratio of the MD (Machine Direction) / TD (Transverse Direction) of the elongation of the lead sealant film according to the present invention is 0.9 to 1.1. The MD (Machine Direction) / TD (Transverse Direction) is the value obtained by dividing the shrinkage rate in the MD direction by the shrinkage rate in the TD direction. The smaller the difference between the shrinkage rate in the MD direction and the TD direction, .
또한, 연신율의 MD/TD 비율은 0.9 내지 1.1 으로서 MD방향으로의 수축률과 TD방향으로의 수축률 차이를 최소화하였다(표 4 참조). 이러한 결과는, 본 발명에 의한 리드용 실란트 필름이 이차전지의 리드전극 필름으로 사용하기에 적합하다는 것을 보여준다.In addition, the MD / TD ratio of elongation was 0.9 to 1.1, which minimized the shrinkage ratio in the MD direction and the shrinkage rate in the TD direction (see Table 4). These results show that the lead sealant film according to the present invention is suitable for use as a lead electrode film of a secondary battery.
또한, 본 발명의 일 실험예에 따르면, 본 발명에 의한 리드용 실란트 필름의 열특성을 분석한 결과, 유사한 용융온도(Tm)의 융해열(△H)이 실시예 1(리드필름 ver1)보다 실시예 2(리드필름 ver2)가 더 높은 것을 확인하였다. 실시예 2의 경우 내열성 강화제를 추가하여 융해열이 높아졌으며, 융해열이 높을수록 열 저항성이 우수함을 의미하므로, 상기 결과는 본 발명의 리드용 실란트 필름이 열에 의한 변성에 강한 효과를 나타냄을 시사한다.According to an example of the present invention, the thermal characteristics of the lead sealant film according to the present invention were analyzed. As a result, the heat of fusion (DELTA H) at a similar melting temperature (Tm) Example 2 (lead film ver2) was confirmed to be higher. In the case of Example 2, the heat resistance enhancer was added to increase the heat of fusion. The higher the heat of fusion, the better the heat resistance. Thus, the above results suggest that the lead sealant film of the present invention has a strong effect on heat denaturation.
본 발명의 상기 용어 '용융온도(Tm, Melting temperature)는 고분자가 고체상태에서 유동성 액체 상태로 변하는 온도로서 결정 부분의 유동이 시작되는 온도를 일컫는 것으로, 본 발명에서는 리드용 실란트 필름의 결정 부분이 유동적으로 변할 때의 온도를 의미한다.The term 'melting temperature (Tm)' of the present invention refers to a temperature at which a polymer starts to flow in a crystalline portion from a solid state to a fluid liquid state. In the present invention, the crystalline portion of the lead- It means the temperature when it changes fluidically.
또한, 본 발명의 상기 용어 '융해열(△H)'은 물질이 고체에서 액체로 바뀔 때 드는 에너지를 일컫는 것으로, 본 발명에서는 고분자의 결정 부분의 유동이 시작되어 유동성 액체 상태로 변할 때 드는 에너지를 의미한다.The term " heat of fusion (H) " of the present invention refers to the energy that is absorbed when a substance is converted from a solid to a liquid. In the present invention, energy required when a crystalline portion of a polymer starts flowing, it means.
또한, 본 발명의 일 실험예에 따르면, 본 발명에 의한 리드용 실란트 필름의 금속 접착력을 확인한 결과, 전해액에 함침하기 전과 함침하고 난 후의 접착력에 큰 차이가 없는 것을 확인하였다(표 6 참조). 이러한 결과로부터 본 발명의 리드용 실란트 필름이 리드 필름으로서 우수한 접착성을 나타내는 것을 알 수 있다. According to an experimental example of the present invention, the metal adhesion of the lead sealant film according to the present invention was confirmed, and it was confirmed that there was no significant difference in the adhesive strength before impregnation with the electrolyte and after impregnation (see Table 6). From these results, it can be seen that the lead sealant film of the present invention exhibits excellent adhesiveness as a lead film.
본 발명에 의한 리드용 실란트 필름은 복수개의 고분자 성분을 블렌딩하여 공압출된 3개의 층이 라미네이트 구조를 포함하여 접착성이 높으면서도 열에 의한 변성에 강한 효과를 나타낸다.The lead sealant film according to the present invention has a laminate structure including three layers co-extruded by blending a plurality of polymer components, exhibiting a high adhesion and a strong resistance to thermal denaturation.
도 1은 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차전지를 조립한 상태에서 양극 탭들이 밀집된 형태로 결합되어 양극리드에 연결되어 있는 전지케이스 상단부를 부분 확대한 수직 단면도이다. 1 is an exploded perspective view of a typical conventional pouch type secondary battery.
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a portion of the upper end of the battery case, in which the positive electrode tabs are coupled in a densely packed state and the positive electrode lead is connected to the rechargeable battery of FIG.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These embodiments are only for illustrating the present invention, and thus the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.
실시예: 3층(3-layer)으로 구성된 리드용 실란트 필름의 제조Example: Preparation of a 3-layer lead-sealant film
3층 파일럿 공압출기 (3-layer pilot Co-Extruder)을 이용하여 제1층(외층, 파우치층)- 제2층 (내열층, 코어층)- 제3층(내층, 메탈층)으로 구성된 3층 구조의 리드용 실란트 필름을 제조하였다.(Inner layer, metal layer) composed of a first layer (outer layer, pouch layer), a second layer (heat-resistant layer and core layer), and a third layer (inner layer, metal layer) using a three-layer pilot co-extruder Thereby preparing a lead sealant film having a layered structure.
제1층(외층, 파우치층)과 제2층(코어층, 내열층)은 산변성 공중합체로서 ter-PP(TerPolymer Polypropylene), 올레핀계 고무로서 EBR(Ethylene-Butylene Rubber) 및 선형 저밀로 폴리에틸렌(LLDPE)로 구성된 고분자 조성물을 이용하였으며, 제3층(내층, 메탈층)은 산변성 공중합체로서 ter-PP(TerPolymer Polypropylene), 에틸렌초산비닐 공중합체(EVA) 및 올레핀계 고무로서 EBR(Ethylene-Butylene Rubber)로 구성된 고분자 조성물을 이용하였다. 이때, 상기 필름의 전체 두께는 100μm 였다(음극리드용으로 제조).(Terpolymer polypropylene) as an acid-modified copolymer, an ethylene-butylene rubber (EBR) as an olefin-based rubber and a linear low-density polyethylene (EPDM) as an olefin-based rubber are used as the first layer (outer layer, pouch layer) (Terpolymer polypropylene), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) and olefin-based rubber (EBR) as an acid-denatured copolymer. The third layer (inner layer, metal layer) -Butylene rubber) was used. At this time, the total thickness of the film was 100 mu m (manufactured for negative electrode lead).
상기 각 층에서 각각의 고분자의 혼합 비율은 상기 필름이 음극리드 용도일 때와 양극리드 용도일 때 상이하며, 그 비율은 하기 표 1에 나타내었으며 이에 따라 제조하였다.The mixing ratios of the respective polymers in the respective layers are different when the film is used for an anode lead and for a cathode lead, and the ratios thereof are shown in Table 1 below.
이 때, 용융온도(Tm, melting temperature)는 제1층(외층, 파우치층) 및 제3층(내층, 메탈층)이 145℃, 제2층(내열층)이 160℃이며, 용융지수(MI, melt index)는 제1층(외층, 파우치층) 및 제2층(내열층)이 1~3, 제3층(내층, 메탈층)이 5~7의 범위 내에서 조정하여 각각의 수지를 혼합하여 공압출 성형하여 3층의 라미네이트 구조를 갖는 리드용 실란트 필름을 제조하였다. In this case, the melting temperature (Tm) is 145 ° C for the first layer (outer layer, pouch layer) and the third layer (inner layer and metal layer), 160 ° C for the second layer MI and melt index are adjusted in the range of 1 to 3 for the first layer (outer layer, pouch layer) and the second layer (heat resistant layer) and 5 to 7 for the third layer (inner layer and metal layer) Were mixed and co-extruded to prepare a lead sealant film having a three-layer laminate structure.
용융온도(Tm, melting temperature)는 고분자가 고체상태에서 유동성 액체 상태로 변하는 온도이고, 용융지수(MI, melt index)는 정해진 온도 하에서 고분자 용융물을 피스톤에서 압출하였을 때의 유량으로서, 용융물의 흐름의 용이성을 나타내는 지수이다.The melting temperature (Tm) is a temperature at which the polymer changes from a solid state to a fluid liquid state, and a melt index (MI) is a flow rate when the polymer melt is extruded from a piston under a predetermined temperature. It is an index indicating ease.
구체적인 구성은 하기 표 2와 같으며, 표 3과 같이 두 가지 실시예의 리드 필름을 제조하였다.Specific configurations are shown in Table 2 below, and lead films of two examples were prepared as shown in Table 3.
구체적으로, 실시예 1의 구성은 하기 표 2와 동일하며, 실시예 2의 경우 제 1층 및 제1층에는 내열성 강화첨가제를 추가적으로 첨가하였으며, 제3층에는 금속접착력 강화제를 추가적으로 첨가하여 제조하였다.Specifically, the constitution of Example 1 is the same as that of Table 2, and in the case of Example 2, a heat resistance-enhancing additive is additionally added to the first and first layers, and a metal adhesion strengthening agent is additionally added to the third layer .
제 1층
(외층, 파우치층)
The first layer
(Outer layer, pouch layer)
145
145
주성분 2: EBR(Ethylene-Butylene Rubber)=올레핀계Rubber
주성분 3: LLDPE=PE
기타 성분: grafting제Main component 1: ter-PP (PP-PE-MAH) = acid denaturation PP = 3 copolymer = Random PP = PP-g-MAH
Main component 2: EBR (Ethylene-Butylene Rubber) = olefinic rubber
Active ingredient 3: LLDPE = PE
Other ingredients: grafting agent
1~3
1-3
제 2 층
(코어층, 내열층)
Second layer
(Core layer, heat resistant layer)
160
160
주성분 2: EBR(Ethylene-Butylene Rubber)=올레핀계Rubber,
주성분 3: LLDPE=PE,
기타 성분: grafting제Main component 1: ter-PP (PP-PE-MAH) = acid denaturation PP = 3 copolymer = Random PP = PP-g-MAH
Main component 2: EBR (Ethylene-Butylene Rubber) = olefinic rubber,
Principle 3: LLDPE = PE,
Other ingredients: grafting agent
1~3
1-3
제3층
(내층, 메탈층)
Third Floor
(Inner layer, metal layer)
145
145
주성분 2: EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer),
주성분 3: EPR(EBR(Ethylene-Propylene Rubber,
기타 성분: grafting제Main component 1: ter-PP (PP-PE-MAH) = acid denaturation PP = 3 copolymer = Random PP = PP-g-MAH
Main component 2: EVA (ethylene-vinyl acetate copolymer),
Principle 3: EPR (Ethylene-Propylene Rubber,
Other ingredients: grafting agent
5~7
5 ~ 7
리드필름 Ver 1Lead film Ver 1
리드필름 Ver 2Lead film Ver 2
실험예1 : 인장 물성의 측정Experimental Example 1: Measurement of tensile properties
상기 실시예에서 제조한 리드용 실란트 필름을 10mm x 70mm로 재단하여 시험기를 이용해 항복강도, 인장강도 및 연신율을 측정하였다.The lead sealant film prepared in the above example was cut into a size of 10 mm x 70 mm and the yield strength, tensile strength and elongation were measured using a tester.
항복강도는 시료에 외력이 가해졌을 때 변형이 일어나게 되는데 외력이 사라진 후 원형으로 복원이 가능한 탄성변형과 복원이 불가능한 소성변형의 경계에 해당하는 힘의 수준이며, 인장강도는 시료가 끊어질 때의 힘의 수준이며, 연신율은 끊어졌을 때의 시료의 늘어난 값을 재료의 최초의 길이로 나눈 값이다. 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.The yield strength is the level of the force at the boundary between the elastic deformation that can be restored to a circular shape and the plastic deformation that can not be restored after the external force disappears, and the tensile strength is the level at which the sample is broken And the elongation is the value obtained by dividing the elongation of the sample when it is broken by the initial length of the material. The results are shown in Table 4 below.
리드필름 ver1Lead film ver1
리드필름 ver2Lead film ver2
그 결과, 상기 표 4에서 확인되는 바와 같이 필름의 강성과 연관있는 항복강도의 적정범위는 15~40 N/㎟ 이고, 인장강도는 30~60 N/㎟, 연신율은 500~1000 % 로 측정되었다. 또한, 연신율의 MD/TD 는 0.9~1.1 범위의 비율을 갖는다.As a result, as shown in Table 4, the appropriate range of the yield strength associated with the rigidity of the film was 15 to 40 N / mm 2, the tensile strength was 30 to 60 N / mm 2, and the elongation was 500 to 1000% . Also, the MD / TD of the elongation has a ratio in the range of 0.9 to 1.1.
실험예 2: 열특성 분석Experimental Example 2: Analysis of thermal characteristics
TA Instrument사의 시차 주사형 열분석기(DSC)를 이용하여 질소기류하에서 10 ℃/min의 승온 및 강온속도로 열적 특성들을 분석하였으며, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다. Thermal characteristics were measured at a heating rate of 10 ° C / min and a rate of temperature decrease in a nitrogen stream using a differential scanning type thermal analyzer (DSC) manufactured by TA Instrument, and the results are shown in Table 5 below.
리드필름 ver1Lead film ver1
리드필름 ver2Lead film ver2
그 결과, 표 5와 같이 용융온도의 융해열이 실시예 1(리드필름 ver1)보다 실시예 2(리드필름 ver2)가 더 높으며, 내열성 강화첨가제가 첨가되어 열에 의한 변성에 강한 효과를 나타냄을 알 수 있다.As a result, it was found that the heat of fusion at the melting temperature was higher in Example 2 (lead film ver2) than in Example 1 (lead film ver1) as shown in Table 5, and the heat resistant reinforcing additive was added to show a strong effect on heat denaturation have.
실험예 3: 리드필름과 금속의 접착력 측정Experimental Example 3: Measurement of adhesion between lead film and metal
본 발명의 실시예에 따라 제조된 리드필름을 리드에 결합시킨 후, 전해액에 함침하기 전과 전해액에 함침하고 난 후의 접착력을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.After bonding the lead film prepared according to the embodiment of the present invention to the lead, the adhesive strength was measured before impregnation into the electrolyte and after impregnation with the electrolyte, and the results are shown in Table 6 below.
리드필름 ver1Lead film ver1
리드필름 ver2Lead film ver2
그 결과, 상기 표 6에서 확인할 수 있듯이 본원발명에 따른 리드 필름은 전해액에 함침하기 전과 함침하고 난 후의 접착력에 큰 차이가 없는 것을 확인하였다. As a result, as shown in Table 6, it was confirmed that the lead film according to the present invention had no significant difference in adhesive strength before impregnation with the electrolyte and after impregnation.
또한, 상기 표 6에서 보는 바와 같이 금속접착력 강화제를 첨가한 실시예 2의 경우 접착력이 더 높게 측정되는 것을 확인할 수 있다. In addition, as shown in Table 6, it can be seen that the adhesive strength was measured higher in Example 2 in which the metal adhesion enhancer was added.
Claims (11)
상기 제 1 층은 P1(산변성 공중합체), P2(올레핀계 고무), 및 P3(선형 저밀도 폴리에틸렌)을 포함하는 고분자 조성물이고,
상기 제 2 층은 C1(산변성 공중합체), C2(올레핀계 고무), 및 C3(선형 저밀도 폴리에틸렌)을 포함하는 고분자 조성물이고,
상기 제 3 층은 M1(산변성 공중합체), M2(에틸렌초산비닐 공중합체), 및 M3(올레핀계 고무)을 포함하는 고분자 조성물인 것인
리드용 실란트 필름.
1. A coextruded lead sealant film comprising a laminate structure composed of a first layer, a second layer and a third layer,
The first layer is a polymer composition comprising P1 (acid-modified copolymer), P2 (olefinic rubber), and P3 (linear low density polyethylene)
The second layer is a polymer composition comprising C1 (acid-modified copolymer), C2 (olefin rubber), and C3 (linear low density polyethylene)
The third layer is a polymer composition comprising M1 (acid-modified copolymer), M2 (ethylene-vinyl acetate copolymer), and M3 (olefin rubber)
Lead sealant film.
상기 제1층은 P1 100중량부당 P2 를 10 내지 200 중량부, P3 를 10 내지 200 중량부의 비율로 포함하는 것인
리드용 실란트 필름.
The method according to claim 1,
Wherein the first layer contains 10 to 200 parts by weight of P2 and 100 to 200 parts by weight of P3 per 100 parts by weight of P1,
Lead sealant film.
상기 제2층은 C1 100중량부당 C2 를 10 내지 200 중량부, C3를 10 내지 200 중량부의 비율로 포함하는 것인
리드용 실란트 필름.
The method according to claim 1,
And the second layer contains 10 to 200 parts by weight of C2 and 10 to 200 parts by weight of C3 per 100 parts by weight of C1
Lead sealant film.
제 3층은 M1 100중량부당 M2 를 10 내지 200 중량부, M3 를 10 내지 200 중량부의 비율로 포함하는 것인
리드용 실란트 필름.
The method according to claim 1,
And the third layer contains 10 to 200 parts by weight of M2 and 10 to 200 parts by weight of M3 per 100 parts by weight of M1
Lead sealant film.
상기 리드용 실란트 필름이 음극리드용일 경우, 제1층의 두께는 20 내지 25um이고, 제2층의 두께는 30 내지 40um이며, 제3층의 두께는 50 내지 60um이고, 전체 두께가 100 내지 110um인 것인
리드용 실란트 필름.
The method according to claim 1,
The thickness of the first layer is 20 to 25 um, the thickness of the second layer is 30 to 40 um, the thickness of the third layer is 50 to 60 um, and the total thickness is 100 to 110 um The
Lead sealant film.
상기 리드용 실란트 필름이 양극리드용일 경우, 제1층의 두께는 20 내지 25um이고, 제2층의 두께는 30 내지 40um이며, 제3층의 두께는 100 내지 110um이고, 전체 두께가 150 내지 160um인 것인
리드용 실란트 필름.
The method according to claim 1,
When the lead sealant film is for a cathode lead, the thickness of the first layer is 20 to 25 um, the thickness of the second layer is 30 to 40 um, the thickness of the third layer is 100 to 110 um, the total thickness is 150 to 160 um The
Lead sealant film.
상기 제1층, 제2층 및 제3층은 그라프팅제를 더 포함하는 것인
리드용 실란트 필름.
The method according to claim 1,
Wherein the first layer, the second layer and the third layer further comprise a grafting agent
Lead sealant film.
상기 제1층 및 제2층은 내열성 강화 첨가제를 더 포함하는 것인
리드용 실란트 필름.
The method according to claim 1,
Wherein the first layer and the second layer further comprise a heat resistant reinforcing additive
Lead sealant film.
상기 제3층은 금속 접착력 강화제를 더 포함하는 것인
리드용 실란트 필름.
The method according to claim 1,
Wherein the third layer further comprises a metal adhesion enhancer
Lead sealant film.
상기 리드용 실란트 필름은 항복강도가 15 내지 40 N/mm2이고, 인장강도가 30 내지 60 N/mm2이며, 연신율이 500 내지 1000%인 것인
리드용 실란트 필름.
The method according to claim 1,
Wherein the lead sealant film has a yield strength of 15 to 40 N / mm 2 , a tensile strength of 30 to 60 N / mm 2 , and an elongation of 500 to 1000%
Lead sealant film.
상기 리드용 실란트 필름의 연신율의 MD/TD 는 0.9 내지 1.1 인 것인
리드용 실란트 필름.The method according to claim 1,
The MD / TD of elongation of the lead sealant film is 0.9 to 1.1
Lead sealant film.
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| KR101983710B1 (en) | 2019-06-04 |
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