KR20190016808A - 이차 전지용 외장재 및 이를 포함하는 이차 전지 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 제1 박막층, 상기 제1 박막층의 제1 면에 위치하는 제1 고분자 기재, 상기 제1 박막층의 제2 면에 위치하는 내부 수지층, 및 상기 제1 박막층과 상기 내부 수지층 사이에 배치되어 상기 제1 박막층과 상기 내부 수지층를 부착시키는 제1 접착층을 포함하고, 상기 제1 박막층은 이차 전지용 외장재 전체 두께의 0.001% 내지 0.5% 범위의 두께를 갖고, 금속층 및 금속 산화물층을 포함하는 것인 이차 전지용 외장재 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.

Description

이차 전지용 외장재 및 이를 포함하는 이차 전지{CASE FOR RECHARGEABLE BATTERY AND RECHARGEABLE BATTERY COMPRISING THE SAME}
본 개시는 이차 전지용 외장재 및 이를 포함하는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 양극과 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터로 구성된 전극 어셈블리와 상기 전극 어셈블리가 수납되는 케이스로 구성된다. 이러한 이차 전지의 케이스는 금속으로 이루어진 각형이나 원통형 케이스, 고분자로 이루어진 봉지형 케이스, 금속층과 고분자 수지층이 모두 포함되는 파우치형 케이스 등 다양한 형태로 재료로 이루어질 수 있다.
특히, 파우치형 케이스는 얇은 두께의 셀 제작에 특히 적합하며 구조가 간단하여 제작이 용이한 장점이 있어 주로 이용되고 있다.
본 개시의 일 구현예는 얇은 두께를 가지면서도 수분 차단성이 현저하게 향상된 이차 전지용 외장재를 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 구현예는 상기 이차 전지용 외장재를 포함하는 이차 전지를 제공하는 것이다.
일 측면에서, 본 개시는, 제1 박막층, 상기 제1 박막층의 제1 면에 위치하는 제1 고분자 기재, 상기 제1 박막층의 제2 면에 위치하는 내부 수지층, 및 상기 제1 박막층과 상기 내부 수지층 사이에 배치되어 상기 제1 박막층과 상기 내부 수지층를 부착시키는 제1 접착층을 포함하고, 상기 제1 박막층은 이차 전지용 외장재 전체 두께의 0.001% 내지 0.5% 범위의 두께를 갖고, 금속층 및 금속 산화물층을 포함하는 이차 전지용 외장재를 제공한다.
다른 측면에서, 본 개시는, 전극 조립체, 및 상기 전극 조립체를 수용하는 본 발명에 따른 이차 전지용 외장재를 포함하는 이차 전지를 제공한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 이차 전지용 외장재는 종래에 비해 현저하게 얇은 두께를 가지면서도 수분 차단성이 매우 우수하다.
본 개시의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 내구성이 매우 우수하고 매우 얇은 두께를 갖는 이차 전지용 외장재를 적용하기 때문에 전자의 에너지 밀도를 향상시켜 성능이 뛰어난 이차 전지를 구현할 수 있다.
도 1 내지 도 6은 각각 본 개시의 일 실시예에 따른 이차 전지용 외장재를 나타낸 것이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도를 나타낸 것이다.
도 8은 도 7의 이차 전지를 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
종래의 파우치형 케이스는 일반적으로 내부 수지층, 수분 차단 금속층, 외부 수지층으로 구성된다. 그런데, 이러한 구조를 갖는 파우치형 케이스에서 수분 차단 금속층의 두께는 일반적으로 35㎛ 내지 40㎛ 범위이기 때문에 이차 전지용 외장재의 박막화에 어려움이 있었다.
또한, 수분 차단 금속층을 증착 등의 공정을 이용하여 상기 두께 범위 보다 얇게 줄일 수는 있지만 이 경우 수분 차단 금속층에 핀홀(pin hole) 등이 발생하여 파우치형 케이스의 내투습성이 저하되고, 수분 차단 금속층이 외부의 가벼운 충격에도 쉽게 손상되어 이차 전지 내부로 수분 침투가 용이하고 HF 가스 발생의 원인이 되어 이차 전지의 성능 저하 및 외장재의 부식을 유발하여 전해액 누액을 발생시키는 문제점이 있다.
더욱이, 최근 웨어러블 전자 기기 등에 대한 수요가 지속적으로 증가하면서 유연성이 뛰어난 이차 전지에 대한 수요가 증가하고 있으나, 종래의 파우치형 케이스는 일정 두께 이상의 수분 차단 금속층을 포함하기 때문에 벤딩시 구겨짐과 같은 변형이 발생되어 이차 전지의 유연성을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명의 발명자들은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 연구를 거듭한 결과, 이차 전지용 외장재에 금속 및 금속 산화물을 포함하는 제1 박막층을 포함하는 경우, 이차 전지용 외장재 전체 두께의 0.01% 내지 0.001% 범위의 두께를 갖도록 제1 박막층을 형성하여도 내투습성이 향상되면서도 유연성이 우수한 이차 전지용 외장재를 얻을 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
도 1에는 본 개시의 일 실시예에 따른 이차 전지용 외장재의 단면을 나타내었다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 이차 전지용 외장재(130)은 제1 박막층(41)의 제1 면에 위치하는 제1 고분자 기재(31), 상기 제1 박막층(41)의 제2 면에 위치하는 내부 수지층(70) 및 상기 제1 박막층(41)과 상기 내부 수지층(70) 사이에 배치되어 상기 제1 박막층(41)과 상기 내부 수지층(70)를 부착시키는 제1 접착층(50)을 포함한다.
여기서, 상기 제1 박막층(41)은 이차 전지용 외장재(130) 전체 두께의 0.001% 내지 0.5% 범위일 수 있고, 보다 구체적으로, 0.01% 내지 0.4% 또는 0.05% 내지 0.3% 범위의 두께를 가질 수 있다. 제1 박막층(41)의 두께가 상기 수치 범위를 만족하는 경우 본 개시에 따른 외장재는 종래에 비해 현저하게 얇은 두께를 가지면서도 우수한 내투습성을 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 박막층(41)은, 전해액이 누액되거나 수분 등이 침투하는 것을 방지할 수 있는 베리어층으로 작용하는 것으로, 금속층 및 금속 산화물층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 금속층 및 상기 금속 산화물층의 두께 비(금속층:금속 산화물층)는 1:1 내지 5:1 범위일 수 있다. 금속층 및 금속 산화물층의 두께 비율이 상기 수치 범위를 만족하는 경우 우수한 내투습성을 확보함과 동시에 이차 전지용 외장재의 유연성을 확보할 수 있다는 점에서 매우 유리하다.
상기 금속층은 알루미늄, 스테인레스스틸 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 금속 산화물층은, 알루미늄 산화물(Al2O3)을 포함할 수 있다.
본 개시에서 금속층은 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD) 및/또는 스퍼터링(sputtering) 등을 이용하여 형성할 수 있고, 여기에 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD)으로 금속 산화물층을 형성함으로써 금속층 및 금속 산화물층을 포함하는 제1 박막층(41)을 구성할 수 있다.
상기 제1 고분자 기재(31)는 이차 전지용 외장재(130)를 외부 환경으로부터 보호하는 외부층일 수 있다. 제1 고분자 기재(31)는, 예를 들면, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 공중합 폴리에스테르, 폴리카보네이트 및 나일론필름으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 제1 고분자 기재(31)의 두께는 5㎛ 내지 100㎛, 5㎛ 내지 50㎛, 7㎛ 내지 20㎛, 또는 7㎛ 내지 15㎛ 일 수 있다. 제1 고분자 기재(31)의 두께가 5㎛ 미만인 경우에는 물리적 특성이 떨어져 쉽게 찢어질 수 있고, 100㎛를 초과하는 경우에는 사출, 포밍 등의 성형성이 떨어질 수 있으며 이차 전지의 단위 부피당 전지 용량이 저하될 수 있다.
본 개시에서, 상기 제1 고분자 기재(31)의 두께 및 상기 제1 박막층(41)의 두께 비율(제1 고분자: 제1 박막층)는 10:1 내지 500:1, 보다 구체적으로, 10:1 내지 50:1 범위일 수 있다. 제1 고분자 기재(31)의 두께 및 제1 박막층(41)의 두께 비율이 상기 범위를 만족하는 경우 포밍(forming) 특성이 우수하다.
다음으로, 내부 수지층(70)은 이차 전지용 외장재(130)의 절연성 및 내전해액성 등을 향상시키기 위한 것으로, 예를 들면, 폴리올레핀 또는 폴리올레핀의 공중합체로 형성될 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌(poly ethylene, PE) 또는 폴리프로필렌(poly propylene, PP)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
내부 수지층(70)의 두께는 5㎛ 내지 100㎛, 10㎛ 내지 50㎛ 또는 15㎛ 내지 30㎛일 수 있다. 내부 수지층(70)의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우 성형성, 접착성 및 내화학성이 우수하다.
또한, 제1 박막층(41)과 상기 내부 수지층(70) 사이에는 제1 접착층(51)이 위치할 수 있으며, 이를 통해 제1 박막층(41)과 내부 수지층(70)을 부착시킬 수 있다.
제1 접착층(51)으로는 접착성을 갖는 것으로 당해 기술분야에 잘 알려진 재료를 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 폴리 우레탄계 접착제 등을 사용할 수 있다.
도 2에는 본 개시의 일 실시예에 따른 이차 전지용 외장재의 단면을 나타내었다.
도 2를 참조하면, 상기 이차 전지용 외장재(131)는 상기 제1 박막층(41) 및 상기 제1 접착층(51) 사이에 위치하는 기능성 보호층(60)을 더 포함할 수 있다.
기능성 보호층(60)은 이자 전지용 외장재(131) 내부에 위치하게 되는 전해액이 외장재 외부로 누수되는 것을 방지하기 위한, 내전해액 향상층으로, 예를 들면, 크롬(Cr) 및 망간(Mn)) 등의 금속 또는 산화 알루미늄(Al2O3), 이산화 규소(SiO2) 등의 세라믹 등으로 형성될 수 있다. 이때, 기능성 보호층(60)은 상기 재료를 이용하여 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD) 및/또는 스퍼터링(sputtering) 등의 방법으로 형성할 수 있다.
또한, 제1 박막층(41)과 기능성 보호층(60) 사이에는 제2 접착층(52)이 위치할 수 있으며, 이를 통해 제1 박막층(41)과 기능성 보호층(60)을 부착시킬 수 있다. 제2 접착층(52)은 제1 접착층(51)과 동일한 재료를 이용하여 형성할 수 있다.
따라서, 본 구현예에서 이차 전지용 외장재(131)는, 제1 고분자 기재(31), 제1 박막층(41), 제2 접착층(52), 기능성 보호층(60), 제1 접착층(51) 및 내부 수지층(70)이 순차로 적층된 구조일 수 있다.
도 3에는 본 개시의 일 실시예에 따른 이차 전지용 외장재의 단면을 나타내었다.
도 3을 참조하면, 상기 이차 전지용 외장재(132)는 상기 제1 박막층(41) 및 상기 제1 접착층(51) 사이에 위치하는 내부 금속층(80)을 더 포함할 수 있다.
내부 금속층(80)을 포함하는 경우, 본 개시에 따른 이차 전지용 외장재(132)의 성형성을 보다 향상시킬 수 있다. 내부 금속층(80)으로는, 예를 들면, 연질의 알루미늄 박을 사용할 수 있으나, 성형성 향상을 위하여 철이 함유된 알루미늄 박을 이용할 수도 있다.
상기 내부 금속층의 두께는 4㎛ 내지 35㎛, 4㎛ 내지 30㎛ 또는 4㎛ 내지 25㎛일 수 있다. 내부 금속층의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우 금속층 내부에 존재하는 핀 홀(pin hole)들이 연결되어 내투습성이 감소되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다. 또한, 제1 박막층 및/또는 제2 박막층을 포함하는 경우, 내부 금속층의 두께를 보다 감소시킬 수 있으며, 예를 들면, 4㎛ 내지 15㎛ 정도 범위로 내부 금속층의 두께를 감소시킬 수 있다. 내부 금속층의 두께를 증가시킬수록 포밍(forming) 특성이 향상되고, 감소시킬수록 박막화가 가능하다는 이점이 있으므로 본 실시예에 따른 이차 전지용 외장재를 적용한 리튬 이차 전지를 적용하는 제품의 특성에 따라 내부 금속층의 두께를 적절하게 조절할 수 있다.
따라서, 본 구현예에서 이차 전지용 외장재(132)는, 제1 고분자 기재(31), 제1 박막층(41), 내부 금속층(80), 제1 접착층(51) 및 내부 수지층(70)이 순차로 적층된 구조일 수 있다.
도 4에는 본 개시의 일 실시예에 따른 이차 전지용 외장재의 단면을 나타내었다.
도 4를 참고하면, 상기 이차 전지용 외장재(133)은 제1 고분자 기재(31)의 면 중 제1 박막층(41)이 위치하는 면의 반대 면에 제2 박막층(42) 및 제2 고분자 기재(32)가 순차로 적층된 구조를 가질 수 있다.
이때, 제2 박막층(42)을 형성하는 재료 및 형성 방법은 제1 박막층(41)과 동일하고, 제2 고분자 기재(32)를 형성하는 재료 및 형성 방법은 제1 고분자 기재(31)와 동일하므로 여기서는 생략하기로 한다.
제2 박막층(42) 및 제1 고분자 기재(31) 사이에는 제3 접착층(53)이 위치할 수 있으며, 이를 통해 제2 박막층(42) 및 제1 고분자 기재(31)를 부착시킬 수 있다. 제3 접착층(53)은 제1 접착층(51)과 동일한 재료를 이용하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 제1 박막층(41) 및 상기 제2 박막층(42) 두께의 합은 이차 전지용 외장재(133) 전체 두께의 0.001% 내지 0.7%일 수 있고, 보다 구체적으로, 0.01% 내지 0.6% 또는 0.1% 내지 0.5% 범위일 수 있다. 제1 박막층(41) 및 제2 박막층(42) 두께의 합이 이차 전지용 외장재(133) 전체 두께에 대하여 상기 비율을 만족하는 경우 본 개시에 따른 외장재(133)는 종래에 비해 현저하게 얇은 두께를 가지면서도 우수한 내투습성을 가질 수 있다.
상기 제2 고분자 기재 및 상기 제2 박막층의 두께 비율(제2 고분자 기재 : 제2 박막층)은 10:1 내지 200:1 범위일 수 있고, 보다 구체적으로, 50: 1 내지 100: 1범위 일 수 있다. 제2 고분자 기재(32)의 두께 및 제2 박막층(42)의 두께 비율이 상기 범위를 만족하는 경우 제2 박막층 형성이 쉽다는 점에서 이점이 있다.
따라서, 본 구현예에서 이차 전지용 외장재(133)는, 제2 고분자 기재(32), 제2 박막층(42), 제3 접착층(53), 제1 고분자 기재(31), 제1 박막층(41), 제1 접착층(51) 및 내부 수지층(70)이 순차로 적층된 구조일 수 있다.
도 5 및 도 6에는 본 개시의 일 실시예에 따른 이차 전지용 외장재의 단면을 나타내었다.
도 5를 참조하면, 이차 전지용 외장재(134)는, 제2 고분자 기재(32), 제2 박막층(42), 제3 접착층(53), 제1 고분자 기재(31), 제1 박막층(41), 제2 접착층(52), 기능성 보호층(60), 제1 접착층(51) 및 내부 수지층(70)이 순차로 적층된 구조일 수 있다.
도 6을 참조하면, 이차 전지용 외장재(135)는, 제2 고분자 기재(32), 제2 박막층(42), 제3 접착층(53), 제1 고분자 기재(31), 제1 박막층(41), 제2 접착층(52), 내부 금속층(80), 기능성 보호층(60), 제1 접착층(51) 및 내부 수지층(70)이 순차로 적층된 구조일 수 있다.
동일한 도면 부호를 사용하는 각 구성에 대해서는 전술한 것과 동일하므로 여기서는 생략하기로 한다.
본 개시에서는 상기한 바와 같이 제1 및 제2 박막 금속층(41, 42)으로 금속층 및 금속 산화물층을 포함하기 때문에 제1 및 제2 박막 금속층(41, 42) 각각이 이차 전지용 외장재(130, 131, 132, 133, 134, 135) 전체 두께를 기준으로 0.01% 내지 0.001% 범위의 두께를 갖도록 얇게 형성하여도 내투습성이 매우 우수한 외장재를 구현할 수 있다.
따라서, 이를 통해 이차 전지용 외장재의 박막화가 가능하기 때문에 유연성이 우수하여 플렉서블 전지에도 쉽게 적용할 수 있는 이차 전지용 외장재를 구현할 수 있다.
다음으로, 본 개시의 일 실시예에 따른 이차 전지의 구성을 살펴보기로 한다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 이차 전지의 사시도를 나타낸 것이고, 도 8은 도 7의 이차 전지를 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
도 7 및 도 8을 참고하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 이차 전지(200)는 전극 조립체(10) 및 상기 전극 조립체(10)를 수용하는 외장재(130)를 포함하고, 상기 외장재(130)는 전술한 본 발명에 따른 외장재들(130, 131, 132, 133)일 수 있다.
먼저, 상기 전극 조립체(10)는 충전 및 방전 기능을 수행하는 것으로, 제1 전극인 양극(11)과 제2 전극인 음극(12) 사이에 세퍼레이터(13)가 개재된 형태로 제조된다. 이때, 제1 전극 및 제2 전극의 극성은 특별히 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 전극이 음극(12)이고, 제2 전극이 양극(11)일 수도 있다.
한편, 양극(11)은 알루미늄 등의 금속 박판으로 이루어진 양극 집전체와 양극 집전체 상에 형성된 양극 활물질층으로 이루어지고, 음극(12)은 구리 등의 금속 박판으로 이루어진 음극 집전체와 음극 집전체 상에 형성된 음극 활물질층으로 이루어진다.
또한, 전극 조립체(10)는 띠 형상의 양극(11)과 음극(12) 사이에 세퍼레이터(13)가 개재된 후, 권취된 후 가압하여 납작한 구조로 이루어질 수도 있다.
다만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며 상기 전극 조립체(10)는 사각 시트(sheet) 형상으로 이루어진 복수 개의 양극(11)과 음극(12)이 세퍼레이터(13)를 사이에 두고 교대로 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 이때, 세퍼레이터(13)는 양극(11)과 음극(12) 사이에 개재되어 양극(11)과 음극(12)을 절연하면서 이온이 이동하는 통로를 제공한다.
다음으로, 상기 전극 조립체(10)에서 일 측 단부에는 양극 무지부와 음극 무지부가 위치하며, 양극 무지부에는 양극 단자(21)가 용접으로 부착되고 음극 무지부에는 음극 단자(22)가 용접으로 부착된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에서 외장재(130)는 상기 전극 조립체(10)가 내장되며 일 측에 개구가 형성된 수납부(15) 및 상기 개구를 밀봉하는 덮개부(25)를 포함할 수 있다.
이때, 수납부(15)는, 예를 들면, 사출, 포밍 등의 방법으로, 육면체에서 넓은 면의 일 측에 개구가 형성된 형태로 제조될 수 있다.
이러한 개구에 전술한 전극 조립체(10)가 삽입되며, 상기 개구는 덮개부(25)에 의해 밀봉된다.
여기서, 덮개부(25)는 상기 수납부(15)의 개구가 위치하는 일 측의 라인을 따라 접착제를 이용하여 합착하여 밀폐될 수 있다.
또는, 본 발명에서 상기 덮개부(25)는 별도의 접착제 없이 수납부(15)를 이루는 외장재의 내부 수지층(70)끼리 직접 부착한 후 열 융착 등의 방법으로 밀폐될 수도 있다.
본 개시에 따른 이차 전지(200)는 박막 외장재를 작용하면서도 내구성이 매우 우수하고, 종래에 비해 현저하게 얇은 두께를 갖는 이차 전지용 외장재를 적용하기 때문에 리튬 이차 전지의 에너지 밀도를 대략 1.6% 내지 3.2% 정도 향상시킬 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 살펴보기로 한다.
실시예 1
9㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (Polyethylene terephthalate, PET)로 이루어진 제1 고분자 기재, 0.1㎛ 두께의 제1 박막층, 7㎛ 두께의 알루미늄으로 이루어진 내부 금속층, 2.5㎛ 두께의 제1 접착층, 25㎛ 두께의 폴리에틸렌(polyethylene, PE)으로 이루어진 내부 수지층을 차례로 적층하여 도 3과 같은 구조의 적층체를 제조하였다. 이때, 제1 박막층은 알루미늄으로 이루어진 금속층 및 알루미늄 산화물로 이루어진 금속 산화물층을 포함하는 것으로 스퍼터링 및 원자층 증착 방법을 이용하여 형성하였고, 내부 금속층은 라미네이션(lamination)을 이용하여 적층시켰다.
실시예 2
9㎛ 두께의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (Polyethylene terephthalate, PET)로 이루어진 제1 고분자 기재, 0.1㎛ 두께의 제1 박막층, 2.5㎛ 두께의 제1 접착층, 25㎛ 두께의 폴리에틸렌(polyethylene, PE)으로 이루어진 내부 수지층을 차례로 적층하였다. 이때, 제1 박막층은 알루미늄으로 이루어진 금속층 및 알루미늄 산화물로 이루어진 금속 산화물층을 포함하는 것으로 스퍼터링 및 원자층 증착 방법을 이용하여 형성하였다.
다음으로, 제1 고분자 기재에서 제1 박막층이 적층된 반대 면에 0.1㎛ 두께의 제2 박막층을 2.5㎛ 두께의 제3 접착층을 개재시켜 부착하고, 제2 박막층에 9㎛ 두께의 PET로 이루어진 제2 고분자 기재를 적층하여 도 4와 같은 구조의 적층체를 제조하였다.
실시예 3
제1 박막층과 제1 접착층 사이에 크롬(Cr)으로 형성된 1㎛ 두께의 내전해액 향상층(기능성 보호층)을 부착한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 도 5와 같은 구조의 적층체를 제조하였다. 내전해액 향상층은 2.5㎛ 두께의 제2 접착층을 개재시켜 부착하였다.
실시예 4
내전해액 향상층에 7㎛ 두께의 알루미늄으로 이루어진 내부 금속층을 라미네이션(lamination)을 이용하여 적층시킨 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 도 6과 같은 구조의 적층체를 제조하였다.
비교예 1
15㎛ 두께의 PET로 이루어진 수지층, 2.5㎛ 두께의 제1 접착층, 25㎛ 두께의 알루미늄으로 이루어진 금속층, 2.5㎛ 두께의 제2 접착층, 20㎛ 두께의 폴리프로필렌으로 이루어진 수지층을 차례로 적층하여 적층체를 제조하였다.
실험예 1 - 내투습성 평가
실시예 1 내지 4 및 비교예 1에 따른 적층체를 이용하여 가로60mm 세로 120mm 사각모양을 봉지를 만들고 기본 전해액을 투입한 후, 각각 2mm 두께로 밀봉한 후 60도, RH90% 챔버에 투입하여 1주일간 방치한 후 전해액의 수분량을 측정하였다. 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
구분 H2O 투습량 (ppm)
실시예 1 148
실시예 2 167
실시예 3 169
실시예 4 89
비교예 1 178
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 같이 외장재 전체 두께를 기준으로 0.01% 내지 0.001% 범위의 두께 범위를 갖는 박막층을 포함하고, 상기 박막층이 금속층 및 금속 산화물층으로 이루어진 실시예 1 내지 4에 따른 적층체는, 금속층으로만 이루어진 박막층을 포함하는 비교예 1에 따른 적층체와 비교할 때, 내투습성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
31: 제1 고분자 기재
32: 제2 고분자 기재
41: 제1 박막층
42: 제2 박막층
51: 제1 접착층
52: 제2 접착층
53: 제3 접착층
60: 기능성 보호층
70, 80: 내부 금속층
130, 131, 132, 133, 134, 135: 이차 전지용 외장재
200: 이차 전지
10: 전극 조립체
21: 양극 단자
22: 음극 단자
15: 수납부
25: 덮개부
11: 양극
12: 음극
13: 세퍼레이터

Claims (14)

  1. 제1 박막층;
    상기 제1 박막층의 제1 면에 위치하는 제1 고분자 기재;
    상기 제1 박막층의 제2 면에 위치하는 내부 수지층; 및
    상기 제1 박막층과 상기 내부 수지층 사이에 배치되어 상기 제1 박막층과 상기 내부 수지층를 부착시키는 제1 접착층;
    을 포함하고,
    상기 제1 박막층은 이차 전지용 외장재 전체 두께의 0.001% 내지 0.5% 범위의 두께를 갖고, 금속층 및 금속 산화물층을 포함하는 것인 이차 전지용 외장재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속층 및 상기 금속 산화물층의 두께 비는 1:1 내지 5:1 범위인 이차 전지용 외장재.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속층은 알루미늄, 스테인레스스틸 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 1종인 이차 전지용 외장재.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 금속 산화물층은 알루미늄 산화물(Al2O3)을 포함하는 이차 전지용 외장재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 고분자 기재의 두께 및 상기 제1 박막층의 두께 비율은 10:1 내지 500:1 범위인 이차 전지용 외장재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 박막층 및 상기 제1 접착층 사이에 위치하는 기능성 보호층을 더 포함하는 이차 전지용 외장재.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 박막층과 상기 기능성 보호층 사이에 배치되어 상기 제1 박막층과 상기 기능성 보호층을 부착시키는 제2 접착층을 더 포함하는 이차 전지용 외장재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 박막층 및 상기 제1 접착층 사이에 위치하는 내부 금속층을 더 포함하는 이차 전지용 외장재.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 내부 금속층의 두께는 4㎛ 내지 35㎛인 이차 전지용 외장재.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 고분자 기재는,
    상기 제1 박막층이 위치하는 반대 면에 위치하며 순차로 적층된 제2 박막층 및 제2 고분자 기재를 더 포함하는 이차 전지용 외장재.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 박막층 및 상기 제1 고분자 기재 사이에 배치되어 상기 제2 박막층과 상기 제1 고분자 기재를 부착시키는 제3 접착층을 포함하는 이차 전지용 외장재.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 박막층 및 상기 제2 박막층 두께의 합은 이차 전지용 외장재 전체 두께의 0.001% 내지 0.7% 범위인 이차 전지용 외장재.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제2 고분자 기재 및 상기 제2 박막층의 두께 비율은 10:1 내지 200:1 범위인 이차 전지용 외장재.
  14. 전극 조립체, 및
    상기 전극 조립체를 수용하는 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 이차 전지용 외장재
    를 포함하는 이차 전지.
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