KR20190064263A - 전지 케이스 및 이를 포함하는 전지모듈 - Google Patents

전지 케이스 및 이를 포함하는 전지모듈 Download PDF

Info

Publication number
KR20190064263A
KR20190064263A KR1020170163680A KR20170163680A KR20190064263A KR 20190064263 A KR20190064263 A KR 20190064263A KR 1020170163680 A KR1020170163680 A KR 1020170163680A KR 20170163680 A KR20170163680 A KR 20170163680A KR 20190064263 A KR20190064263 A KR 20190064263A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
less
particles
nucleator
polymer
weight
Prior art date
Application number
KR1020170163680A
Other languages
English (en)
Inventor
방경
방비비
김인
이인수
이혜정
김기남
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020170163680A priority Critical patent/KR20190064263A/ko
Priority to US16/204,333 priority patent/US20190165337A1/en
Publication of KR20190064263A publication Critical patent/KR20190064263A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M2/0262—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/112—Monobloc comprising multiple compartments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/06—Polyethene
    • H01M2/0242—
    • H01M2/026—
    • H01M2/0404—
    • H01M2/043—
    • H01M2/0478—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/121—Organic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/122—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/131—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by physical properties, e.g. gas permeability, size or heat resistance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/14—Primary casings; Jackets or wrappings for protecting against damage caused by external factors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/14—Primary casings; Jackets or wrappings for protecting against damage caused by external factors
    • H01M50/141—Primary casings; Jackets or wrappings for protecting against damage caused by external factors for protecting against humidity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/155—Lids or covers characterised by the material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2207/00—Properties characterising the ingredient of the composition
    • C08L2207/06—Properties of polyethylene
    • C08L2207/062—HDPE
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

전극 조립체를 수용하는 수용부를 포함하는 전지 케이스와 이를 포함하는 전지가 제공된다. 상기 수용부는 하부벽 및 복수개의 측벽들을 포함하고, 상기 하부벽 및 상기 측벽들은 일체화되어 상기 하부벽에 대향하는 개방면(open side)을 가지는, 상기 전극 조립체의 수용을 위한 공간을 제공하고, 상기 하부벽 및 상기 측벽들 중 적어도 하나는 폴리에틸렌 중합체를 포함하는 베이스 폴리머(base polymer); 및 상기 베이스 폴리머에 분산된 복수개의 핵제 입자들을 포함하는 조성물을 포함하고 상기 핵제 입자는 막대 형상(rod shape)을 가지고, 상기 핵제 입자는, 두께에 대한 최장 길이의 비로 정의되는 종횡비는 2 이상이고 상기 핵제 입자는, 상기 베이스 폴리머 100 중량부 당 0.01 중량부 이상 및 3 중량부 이하의 양으로 포함된다.

Description

전지 케이스 및 이를 포함하는 전지모듈 {BATTERY CASING AND BATTERY MODULE INCLUDING THE SAME}
전지 케이스 및 이를 포함하는 전지모듈에 관한 것이다.
다양한 종류의 이동성 전자 기기 및 다양한 종류의 전기적 이동 수단의 개발에 따라 이들 기기 또는 이동 수단에 전력 (또는 동력)을 공급하기 공급원 (예컨대, 전지)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 전지는 케이스 내에 수납되어 개별적으로 또는 모듈로서 해당 기기 또는 이동 수단 내에 배치될 수 있다. 이러한 케이스의 물성을 향상시킬 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
일 구현예는 향상된 물성을 나타낼 수 있는 전지 케이스에 대한 것이다.
다른 구현예는, 상기 전지 케이스를 포함하는 전지 또는 전지 모듈에 대한 것이다.
일 구현예에서, 전지 케이스는, 전극 조립체를 수용하는 수용부(container)를 포함하고, 상기 수용부는 하부벽(bottom wall) 및 복수개의 측벽(side wall)들을 포함하고,
상기 하부벽 및 상기 측벽들은 일체화되어 상기 하부벽에 대향하는 개방면(open side)을 가지는, 상기 전극 조립체의 수용을 위한 공간을 제공하고,
상기 하부벽 및 상기 측벽들 중 적어도 하나는 폴리에틸렌 중합체를 포함하는 베이스 폴리머(base polymer); 및 상기 베이스 폴리머에 분산된 복수개의 핵제 입자들을 포함하는 조성물을 포함하고, 상기 핵제 입자는 막대 형상(rod shape)을 가지고, 상기 핵제 입자는, 두께에 대한 최장 길이의 비로 정의되는 종횡비는 2 이상이고, 상기 핵제 입자는, 상기 베이스 폴리머 100 중량부 당 0.01 중량부 이상 및 3 중량부 이하의 양으로 포함한다.
상기 수용부는 상기 공간 내에 배치되는 1개 이상의 격벽(partition wall) 에 의해 분리되는 복수개의 전지 구획부 (cell compartment)를 포함할 수 있다.
상기 전지 케이스는 상기 수용부의 상기 개방면의 적어도 일부를 닫고(close), 양극 단지 및 음극 단자 중 적어도 하나를 가지는 덮개부(lid)를 더 포함할 수 있다.
상기 덮개부는 상기 수용부와 동일한 재료를 포함할 수 있다.
상기 조성물은, 상기 베이스 폴리머 100 중량부 당 0.04 중량부 이상 및 1 중량부 이하의 함량으로 상기 복수개의 핵제 입자들을 포함할 수 있다.
상기 복수개의 핵제 입자들의 평균 종횡비는 3 이상일 수 있다.
상기 복수개의 핵제 입자들의 평균 종횡비는 15 이하일 수 있다.
상기 복수개의 핵제 입자들의 최장 길이의 평균은 0.5 um 이상 및 20 um 이하일 수 있다.
상기 핵제 입자들 중 적어도 일부는 원형 또는 다각형의 단면을 가질 수 있다.
상기 핵제 입자들은 입자 두께에 대한 입자 단면의 최장 둘레의 비가 20 이하일 수 있다.
상기 핵제 입자들은 헥사하이드로프탈레이트 잔기를 가지는 금속염, 포스페이트 금속염, 티타늄-포타슘-니오븀 복합 산화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 핵제 입자들은 유기 화합물로 표면 처리되어 있지 않을 수 있다.
상기 폴리에틸렌 중합체는, 고밀도 폴리에틸렌을 포함할 수 있다.
상기 베이스 폴리머의 용융 지수는, 190도씨에서 2.16 kg 의 하중 하에 측정하였을 때 0.01 g/10min 이상 및 5 g/10min 이하일 수 있다.
상기 폴리에틸렌 중합체는 밀도가 0.9 이상일 수 있다.
상기 하부벽 및 상기 측벽들 중 적어도 하나는 상기 조성물의 성형품(moleded article)을 포함할 수 있다.
상기 성형품은 시차주사열량계(DSC)에 의해 확인되는 결정화도가 71% 이상일 수 있다.
상기 성형품은 ASTM D638 에 따라 인장속도 50mm/min 에서 측정한 인장 강도가 250 kgf/cm2 이상일 수 있다.
상기 성형품은 ASTM D265 에 따라 측정한 충격 강도가 30 kJ/m2 이상일 수 있다.
상기 성형품은 ISO 15106 및 ASTM F 1249에 따라 38도씨 및 상대습도 100% 에서 측정된 수증기 투과율 (WVTR)이 0.5 g/m2day 이하, 예컨대 0.45 g/m2day 이하일 수 있다.
다른 구현예에서, 전지는 상기 전지 케이스 및 전극 조립체를 포함하고, 상기 전극 조립체는 상기 전지 케이스의 상기 수용부에 수용된다.
상기 전지는 복수개의 전극 조립체를 가지는 모듈 형태일 수 있다.
일구현예에 따른 전지 케이스는 향상된 기계적 물성과 함께 향상된 내투습도를 나타낼 수 있다. 따라서, 이를 포함하는 전지 또는 전지 모듈은 각종 전자 소자 및 전기 이동 수단에서 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은, 일구현예에 따른 전지 케이스의 분해 사시도를 나타낸 것이다.
도 2는 다른 일구현예에 따른 전지 케이스의 분해 사시도를 나타낸 것이다.
도 3은, 핵제가 없는 경우 폴리머 구형 결정 형성 과정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 4는 핵제 존재 하에서 폴리머 구형 결정 형성 과정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 5는 비제한적인 일구현예에 따른 조성물에서 폴리머 결정 형성 과정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 6은 실시예에서 고분자 펠렛을 얻는 과정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 7은 실시예 1-1의 조성물에 포함되는 핵제 입자들의 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 8은 실시예 2-1의 조성물에 포함되는 핵제 입자들의 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 9는, 실시예 3-1의 조성물에 포함되는 핵제 입자들의 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 10은 비교예 2의 조성물에 포함되는 핵제 입자들의 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 11는 비교예 3의 조성물에 포함되는 핵제 입자들의 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 12는 비교예 4의 조성물에 포함되는 핵제 입자들의 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 13는 비교예 5의 조성물에 포함되는 핵제 입자들의 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 14은 비교예 6의 조성물에 포함되는 핵제 입자들의 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 15은 비교예 7의 조성물에 포함되는 핵제 입자들의 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 16은 비교예 8의 조성물에 포함되는 핵제 입자들의 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 17는 비교예 9 의 조성물에 포함되는 핵제 입자들의 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 18은 비교예 10 의 조성물에 포함되는 핵제 입자들의 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
이후 설명하는 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 구현예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 구현되는 형태는 이하에서 개시되는 구현예들에 한정되는 것이 아니라 할 수 있다. 다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 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.
또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
본 명세서에서, "폴리에틸렌 중합체" 라 함은, 에틸렌으로부터 유래된 반복단위를 포함하는 폴리머를 포함한다.
일구현예에 따른 전지 케이스는, 전극 조립체를 수용하는 수용부를 포함한다. 상기 수용부는 하부벽 및 복수개의 측벽들을 포함한다. 상기 하부벽 및 상기 측벽들은, 상기 하부벽에 대향하는 개방면을 가지고 상기 전극 조립체의 수용을 위한 공간을 제공하도록 일체화된다. 상기 하부벽 및 상기 측벽들 중 적어도 하나 (예컨대, 상기 하부벽과 상기 측벽들 모두)는 폴리에틸렌 중합체 (예컨대, 선형 폴리에틸렌 중합체)를 포함하는 베이스 폴리머(base polymer); 및 상기 베이스 폴리머에 분산된 복수개의 핵제 입자들을 포함하는 조성물을 포함한다. 상기 핵제 입자들은 막대 형상을 가지며, 상기 핵제 입자들은 두께에 대한 최장 길이의 비로 정의되는 종횡비는 2 이상이다. 상기 핵제 입자들은, 상기 베이스 폴리머 100 중량부 당 0.01 중량부 이상 및 3 중량부 이하의 양으로 상기 조성물에 포함된다. 상기 하부벽 및 상기 측벽들 중 적어도 하나, 예컨대, 상기 하부벽 및 상기 측벽들 모두는 상기 조성물의 성형품(moleded article)을 포함할 수 있다. 여기서, "선형 폴리에틸렌 중합체"라 함은, 전이금속 촉매 (예컨대, 지글러나타 촉매, 또는 크롬 촉매, 싱글 사이트 촉매 또는 메탈로센 촉매 등)를 사용하여 제조되는 폴리에틸렌 중합체를 지칭한다. 여기서, "일체화"라 함은, (예컨대, 소망하는 형상을 가진 주형을 사용하여 성형을 통해) 접합부없이 또는 이음선 없이(seamless) 결합(combine)되는 것뿐만 아니라, 복수개의 요소 (예컨대, 하부벽 및/또는 상부벽)들이 접합부 또는 이음선을 가지고 결합되는 경우도 포함할 수 있다.
도 1은 일구현예에 따른 전지 케이스의 분해 사시도를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 일구현예에 따른 전지 케이스에서, 하부벽(2)와 복수개 (예컨대, 3개, 4개, 또는 그 이상의) 측벽들(3a, 3b, 3c, 3d) 이 일체화되어 수용부(1)을 제공한다. 일체화를 위한 방식은 특별히 제한되지 않으며 적절히 선택할 수 있다. 예컨대, 후술하는 조성물이 성형 (e.g., 사출성형) 또는 접합되어 하부벽과 측벽들이 일체화된 성형품을 제공할 수 있다. 수용부 (1)는 하부벽(2)에 대향하는 개방면을 가져 전극 조립체를 수용할 수 있다. 일구현예의 전지 케이스는, 상기 수용부 (1)의 상기 개방면의 적어도 일부 (예를 들어 전부)를 닫기 위한 (예컨대, 밀봉하기 위한) 덮개부(4)를 더 포함할 수 있다. 상기 덮개부는 양극 단자 (6a) 및 음극 단자 (6a) 중 적어도 하나 (예를 들어, 양극 단자 및 음극 단자)를 가질 수 있다. 덮개부는 수용부와 동일한 재료를 포함할 수 있다. 덮개부는 수용부와 상이한 재료를 포함할 수 있다.
도 2는 다른 일구현예에 따른 전지 케이스의 분해 사시도를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 일구현예에 따른 전지 케이스의 수용부(1)는 측벽들(13a, 13b, 13c, 13d)과 하부벽(12)가 일체화되어 공간을 형성한다. 상기 공간 내에는 1개 이상 (예컨대, 2개, 3개, 4개, 5개, 또는 그 이상)의 격벽 (6)이 제공될 수 있고, 이로써 상기 수용부는 복수개 (2개 이상, 예컨대, 3개 이상, 4개 이상, 또는 5개 이상)의 전지 구획부 (7)를 포함할 수 있다. 각각의 전지 구획부는 후술하는 바의 전극 조립체를 수용할 수 있다.
전극 조립체를 상기 공간 내에 배치하여 전지 또는 전지 모듈을 제조할 수 있다. 전극 조립체에 전해액을 공급하기 위해 전극 조립체 배치 후 상기 공간에 전해액을 주입할 수 있다. 전극 조립체의 배치 후 상기 전지 케이스의 개방면은 덮개부로 밀폐 또는 봉지할 수 있다.
도 1 및 도 2에서는 직육면체 형태의 전지 케이스를 도시하였으나, 일 구현예에 따른 전지 케이스는 상기 형태에 제한되지 않고, 다양한 형태와 크기를 가질 수 있고, 다양한 개수의 수용부를 가질 수 있다.
다양한 종류의 이동성 전자 기기 및 다양한 종류의 전기적 이동 수단(EV, 이하 전기 자동차라고도 함)에서의 사용을 위한 향상된 물성의 전지 또는 전지 모듈의 개발이 요구되고 있다. 예컨대, 전기 자동차는 동력의 일부 또는 전부를 제공하기 위해 전지 또는 전지 모듈을 사용할 수 있다. 이러한 전지 또는 전지 모듈은 충방전이 가능하며 에너지 밀도가 비교적 높은 리튬 이차전지를 포함할 수 있다. 리튬 이차 전지의 경우, 전지 외장 케이스 내부로 침투된 수분이 불산(HF) 발생을 초래할 수 있고 이는 전극 성능의 심각한 저하로 이어질 수 있다. 따라서, 리튬 이차 전지를 포함한 전지 모듈은 비교적 높은 수준의 내투습성을 가지는 알루미늄 기반의 재료를 포함한다. 예컨대, 리튬 이차전지 포함 전지 모듈은 알루미늄 파우치 및 알루미늄 캔 형태의 케이스에 양극, 음극, 및 분리막을 포함하는 전극 조립체를 삽입하고 이를 밀봉하여 전지 셀을 만들고, 이렇게 만들어진 다수의 전지 셀들을 일체화하여 전지 모듈을 제조한다. 이러한 방법은 조립/제조 공정이 복잡하고, 장시간 및 고비용이 소요된다. 알루미늄 파우치/케이스를 사용하지 않고, 1개 이상의 전극 조립체를 전지 케이스에 넣고 밀봉하기 위해 필요한 물성 (예컨대, 향상된 기계적 물성 및 내투습도)을 가지는 플라스틱 기반의 전지 케이스는 아직 보고된 바 없다. 또한, 금속 기반의 전지 케이스는 제조 가능한 형태/크기의 측면에서 한계가 있어 다양한 형태 및/또는 크기를 구현하기 위해 다수개의 단계가 필요할 수 있다. 금속 재료 기반의 케이스는 무겁기 때문에 크기가 크고/거나 다수개의 전지 셀을 수용하는 전지 (모듈)의 경량화는 달성할 수 없다.
일구현예에 따른 전지 케이스는, 금속층 (예컨대, 알루미늄층)을 포함하지 않을 수 있으며, 플라스틱 재료 (예컨대, 폴리에틸렌 중합체)에 기초하므로 금속 재료 기반의 종래 전지 케이스에 비해 현저히 감소된 무게를 나타내면서도 향상된 기계적 물성 및 내투습도를 나타낼 수 있다.
따라서, 일구현예에 따른 전지 케이스에서, 상기 하부벽 및 상기 측벽들 중 적어도 하나는 폴리에틸렌 중합체를 포함하는 베이스 폴리머; 및 상기 베이스 폴리머에 분산되고 막대 형상을 가지는 복수개의 핵제 입자들을 포함하는 조성물을 포함한다. 상기 핵제 입자들은, 두께에 대한 최장 길이의 비로 정의되는 종횡비는 2 이상 (예컨대, 3 이상, 4 이상, 5 이상 또는 6 이상)일 수 있다. 상기 복수개의 핵제 입자들은, 상기 베이스 폴리머 100 중량부 당 0.01 중량부 이상 및 3 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있다.
따라서, 일구현예는, 전술한 폴리에틸렌 중합체를 포함하는 베이스 폴리머 및 상기 베이스 폴리머에 분산된 복수개의 핵제 입자들을 포함하는 조성물에 대한 것으로, 상기 조성물에서 상기 핵제 입자는 막대 형상(rod shape)을 가지고, 상기 핵제 입자는, 두께에 대한 최장 길이의 비로 정의되는 종횡비는 2 이상이고, 상기 핵제 입자는 전술한 양으로 포함된다.
상기 베이스 폴리머는, 폴리에틸렌 중합체로 이루어질 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 베이스 폴리머는, 폴리에틸렌 중합체 이외의 중합체, 예컨대, 폴리프로필렌 중합체 등 폴리에틸렌 중합체를 제외한 폴리올레핀, 폴리에스테르, 액정폴리머, 또는 이들의 조합을 더 포함할 수 있다.
상기 폴리에틸렌 중합체는, 예컨대, 전이금속 촉매에 의해 제조되는, 선형 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 상기 폴리에틸렌 중합체는 선형 폴리에틸렌의 호모폴리머일 수 있다. 상기 폴리에틸렌 중합체는 선형 폴리에틸렌의 공중합체일 수 있다. 상기 폴리에틸렌은 밀도가 0.9 g/cc 이상일 수 있다. 상기 폴리에틸렌 중합체는, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 고밀도 폴리에틸렌은, 선형 폴리에틸렌이며, 소량의 알파올레핀 (예컨대, 프로필렌, 부텐, 펜텐, 헥센, 헵텐, 또는 옥텐)을 포함할 수 있다. 상기 고밀도 폴리에틸렌은 밀도가 0.93 g/cc 이상, 예컨대, 0.935 g/cc 이상, 0.94 g/cc 이상, 0.95 g/cc 이상일 수 있다. 상기 고밀도 폴리에틸렌은 밀도가 1 g/cc 미만, 예컨대, 0.98 g/cc 이하일 수 있다. 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE)은 0.9 g/cc 이상 및 0.935 g/cc 이하의 밀도를 가질 수 있다. 전술한 물성을 가지는 폴리에틸렌 중합체는, 임의의 방법으로 합성할 수 있거나, 혹은 (예컨대, 한화토탈 주식회사로부터) 상업적으로 입수 가능하다.
상기 폴리에틸렌 중합체가 2종 이상의 폴리머를 포함하는 경우, 각각의 폴리머의 함량비는, 결정성 및 기계적 물성 (예컨대, 강도) 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있다.
상기 베이스 폴리머의 용융 지수는, 예컨대, ASTM D 1238에 따라, 190도씨에서 2.16 kg 의 하중 하에 측정하였을 때 0.01 g/10min 이상, 예컨대, 0.05 g/10min 이상, 0.1 g/10min 이상, 0.2 g/10min 이상, 0.3 g/10min 이상, 0.4 g/10min 이상, 또는 0.5 g/10min 이상일 수 있다. 상기 베이스 폴리머의 용융 지수는, 5g/10min 이하, 예컨대, 4.5 g/10min 이하일 수 있다. 베이스 폴리머가 2종 이상의 폴리머를 포함하는 경우, 각각의 폴리머는 상이한 용융지수를 나타낼 수 있으며, 각 폴리머의 함량을 조절하여 베이스 폴리머의 용융 지수를 전술한 범위 내로 조절할 수 있다.
상기 조성물은 막대 형상을 가지는 복수개의 핵제 입자들을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 핵제라 함은 폴리머 멜트의 냉각 시 폴리머의 결정화 거동에 변화를 주는 첨가제를 말한다. 고분자는 압출 또는 사출 등 용융 프로세스를 거쳐 성형품(molded article)로 제공된다. 폴리에틸렌, 폴리에스테르 등 반결정성 고분자들은 이러한 용융 프로세스를 거쳐 냉각될 때 결정을 형성할 수 있다. 이들 고분자의 결정화 거동은 결정화 속도 및 결정 도메인의 크기나 치수(dimension), 결정화도 등에 영향을 주어 성형품을 포함하는 최종 제품의 성능에 실질적인 영향을 줄 수 있다. 결정성 고분자인 선형 폴리에틸렌 중합체 (예컨대, 고밀도 폴리에틸렌)은 선형 분자 사슬을 가지므로 비교적 높은 결정화도를 가질 수 있다. 특정 이론에 의해 구속되려 함은 아니지만, 용융 고분자의 결정화 물성은 제조된 성형품의 기계적 물성 및 배리어 (barrier) 성능에 실질적인 영향을 줄 수 있다.
일구현예에 따른 조성물에서, 핵제는 베이스 폴리머의 결정화 공정에서, 결정화 속도 및 결정 domain 치수 등에 영향을 줄 수 있다. 예컨대, 상기 핵제 입자들은, 조성물 내에 소량으로 (예를 들어, 3 중량% 이하, 예컨대 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하 및 0.01 중량% 이상, 예컨대 0.05 중량% 이상 또는 0,1 중량% 이상) 존재 함에 의해, 전체 조성물의 결정화 속도를, (예컨대, 120도씨 이상의 등온 결정화에서) 증가시킬 수 있어, 전체 조성물의 반결정화시간이 첨가 전 조성물의 반결정화 시간에 비해 30% 이상, 40% 이상, 또는 50% 이상 감소할 수 있다. 일구현예에 따른 상기 조성물에서 핵제 입자들의 함량은 상기 베이스 폴리머 100 중량부 당 0.01 중량부 이상, 예컨대, 0.04 중량부 이상, 0.05 중량부 이상, 0.06 중량부 이상, 0.07 중량부 이상, 0.08 중량부 이상, 0.09 중량부 이상, 0.1 중량부 이상, 0.15 중량부 이상, 0.2 중량부 이상, 0.25 중량부 이상, 0.3 중량부 이상, 0.35 중량부 이상, 0.4 중량부 이상, 또는 0.45 중량부 이상일 수 있다. 일구현예에 따른 상기 조성물에서 핵제 입자들의 함량은 상기 베이스 폴리머 100 중량부 당 3 중량부 이하, 예컨대, 2.5 중량부 이하, 2.0 중량부 이하, 1.9 중량부 이하, 1.8 중량부 이하, 1.7 중량부 이하, 1.6 중량부 이하, 1.5 중량부 이하, 1.4 중량부 이하, 1.3 중량부 이하, 1.2 중량부 이하, 1.1 중량부 이하, 또는 1.0 중량부 이하일 수 있다.
폴리에틸렌 중합체를 포함한 베이스 폴리머 자체는 리튬 전지를 위한 일체형 케이스에 요구되는 배리어 성능을 나타내기 어려울 수 있고, 핵제 등 충전제의 도입은 제조된 성형품의 충격 강도 저하를 초래할 수 있다. 일구현예에 따른 상기 조성물은, 이러한 문제점을 해결하여 막대 형상의 전술한 핵제 입자의 도입에 의해 충격 강도 등 기계적 물성의 실질적 감소 없이 향상된 배리어 성능을 나타내는 성형품을 제공할 수 있다. 특정 이론에 의해 구속되려 함은 아니지만, 상기 조성물은 다음과 같은 이유에서 향상된 물성을 나타낼 수 있는 것으로 생각된다.
(예컨대, 선형의) 폴리에틸렌 중합체는 사슬 접힘(Chain folding) 에 의한 라멜라 성장으로 구형의 결정을 형성할 수 있다 (참조: 도 3). 특정 이론에 의해 구속되려 함은 아니지만, 핵제 입자의 존재 하에서 고분자 사슬은 핵제 입자의 표면과 평행한 방향으로 배향된 사슬축 배열을 유지하며 성장할 수 있되(참조: 도 4), 핵제가 없는 경우에 비해 더 작은 크기의 결정들을 더 많은 개수로 형성할 수 있을 것으로 생각된다. 핵제 입자의 종횡비를 조절하여 핵제 입자가 막대 형상을 가지도록 할 경우, 라멜라 성장된 폴리머 결정들이 더 많은 개수의 판형 결정을 형성할 수 있고 형성된 판형의 결정 영역은 수분을 차단하면서 수분의 투과 경로를 길게 하여 내투습도를 향상시킬 수 있을 것으로 생각된다. (참조: 도 5)
이와 대조적으로, 본 발명자들이 확인한 바에 따르면, 판 형태의 나노 클레이 또는 그래파이트 등은 내투습도에서 약간의 향상은 가져올 수 있으나, 기계적 물성, 특히 충격 강도에서 급격한 저하를 가져온다. 예컨대, 이러한 핵제를 포함하는 복합체는, 핵제 미포함의 조성물과 비교할 때, 심지어 절반 수준의 충격 강도를 가질 수 있다. 따라서, 이들 물질을 핵제로 포함하는 경우, 내투습도와 향상과 함께 충격 강도의 향상을 보장하기 어렵다.
일구현예에서, 막대 형상을 가지는 상기 복수개의 핵제 입자들의 평균 종횡비는 3 이상, 3.5 이상, 4 이상, 4.5 이상, 5 이상, 5.5 이상, 또는 6 이상일 수 있다. 상기 복수개의 핵제 입자들의 평균 종횡비는 20 이하, 18 이하, 16 이하, 15 이하, 14 이하, 13 이하, 12 이하, 11 이하, 또는 10 이하일 수 있다. 상기 복수개의 핵제 입자들의 최장 길이의 평균은 0.5 micrometer (um) 이상, 1 um 이상, 또는 1.5 um 이상일 수 있다. 상기 복수개의 핵제 입자들의 최장 길이의 평균은 20 um 이하, 예컨대, 19 um 이하, 18 um 이하, 17 um 이하, 16 um 이하, 15 um 이하, 14 um 이하, 13 um 이하, 12 um 이하, 11 um 이하, 또는 10 um 이하일 수 있다. 상기 핵제 입자들 중 적어도 일부는 원형 또는 다각형(삼각형, 사각형, 5각형, 6각형 등)의 단면을 가질 수 있다. 일구현예에서, 상기 핵제 입자들은 시트 또는 플레이트 형상이 아닐 수 있다. 따라서, 상기 핵제 입자들은 입자 두께에 대한 입자 단면의 최장 둘레의 비가 2 이상, 3이상, 또는 4 이상 및 20 이하, 19 이하, 18 이하, 17 이하, 16 이하, 15 이하, 14 이하, 13 이하, 12 이하, 11 이하, 10 이하, 9 이하, 8 이하, 7 이하, 6 이하, 또는 5 이하일 수 있다. 예컨대, 상기 핵제 입자들은 입자 두께에 대한 입자 단면의 최장 둘레의 비율의 평균값은, 12이하, 11이하, 10 이하, 9 이하, 8 이하, 7 이하, 6 이하, 또는 5 이하일 수 있다.
상기 핵제 입자들은 유기 화합물, 무기 화합물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 유기 화합물은 (예컨대, 수소화 프탈산, 바이시클로알켄, 시클로헥산디카르복시산 등) 시클릭 유기산의 금속염 (알칼리금속 또는 알칼리토금속염)을 포함할 수 있다. 일구현예에서, 상기 핵제 입자들은, 헥사하이드로프탈레이트 잔기를 가지는 금속염 (예컨대, Na, K, Li 등 알칼리금속염, Mg, Ca, Ba 등 알칼리토금속염), 포스페이트 금속염(예컨대, Na, K, Li 등 알칼리금속염, Mg, Ca, Ba 등 알칼리토금속염), 티타늄-포타슘-니오븀 복합 산화물, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일구현예에서 상기 핵제 입자들은, 입자를 구성하는 유기 화합물과 다른 유기 화합물로 표면 처리되어 있지 않을 수 있다.
상기 하부벽 및 상기 측벽들 중 적어도 하나는 상기 조성물의 성형품을 포함할 수 있다. 따라서, 다른 구현예는, 폴리에틸렌 중합체를 포함하는 베이스 폴리머; 및 상기 베이스 폴리머에 분산된 복수개의 전술한 핵제 입자를 포함하는 성형품에 대한 것이다. 성형품의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며 적절히 선택할 수 있다. 성형품의 제조는, 전술한 조성물을 포함한 펠렛을 얻고 이들을 압출 성형기 또는 사출 성형기를 통해 소망하는 형태로 성형함에 의해 수행될 수 있다. 압출 성형기 및 사출 성형기의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 사용 가능한 압출/사출 성형기는 상업적으로 입수 가능하다.
전술한 바와 같이 셀-모듈 일체형 리튬 전지를 위한 케이스는 향상된 강도 및 낮은 수준의 투습도를 가져야 한다. 폴리머 기반의 재료로서 이러한 케이스는 현재 보고되어 있지 않다. 전술한 조성물 또는 이들의 성형품을 포함하는 측벽들 및/또는 하부벽을 포함하는 일구현예에 따른 케이스는, 향상된 수준의 충격 강도를 유지하면서 감소된 내투습성을 나타낼 수 있다.
따라서, 일구현예의 전지 케이스에서, 전술한 조성물로부터 얻어진 성형품은 시차주사열량계(DSC)에 의해 확인되는 결정화도가 71% 이상일 수 있다. 상기 성형품은 ASTM D638 에 따라 인장속도 50mm/min 에서 측정한 인장 강도가 250 kgf/cm2 이상, 예컨대, 260 kgf/cm2 이상, 270 kgf/cm2 이상, 280 kgf/cm2 이상, 290 kgf/cm2 이상, 300 kgf/cm2 이상, 310 kgf/cm2 이상, 320 kgf/cm2 이상, 330 kgf/cm2 이상, 340 kgf/cm2 이상, 350 kgf/cm2 이상, 360 kgf/cm2 이상, 370 kgf/cm2 이상, 380 kgf/cm2 이상, 390 kgf/cm2 이상, 400 kgf/cm2 이상, 410 kgf/cm2 이상, 420 kgf/cm2 이상, 또는 430 kgf/cm2 이상일 수 있다.
상기 성형품은 ASTM D265 에 따라 측정한 충격 강도가 30 kJ/m2 이상, 31 kJ/m2 이상, 32 kJ/m2 이상, 33 kJ/m2 이상, 34 kJ/m2 이상, 35 kJ/m2 이상, 36 kJ/m2 이상, 37 kJ/m2 이상, 또는 38 kJ/m2 이상일 수 있다.
상기 성형품은 ISO 15106 및 ASTM F 1249에 따라 38도씨 및 상대습도 100% 에서 측정된 수증기 투과율 (WVTR)이 0.5 g/m2day 이하, 예컨대, 0.49 g/m2day 이하, 0.48 g/m2day 이하, 0.47 g/m2day 이하, 0.46 g/m2day 이하, 0.45 g/m2day 이하, 0.44 g/m2day 이하, 0.43 g/m2day 이하, 0.42 g/m2day 이하, 0.41 g/m2day 이하, 0.40 g/m2day 이하, 0.39 g/m2day 이하, 0.38 g/m2day 이하, 0.37 g/m2day 이하, 0.36 g/m2day 이하, 0.35 g/m2day 이하, 0.34 g/m2day 이하, 0.33 g/m2day 이하, 0.32 g/m2day 이하, 0.31 g/m2day 이하, 0.30 g/m2day 이하, 0.29 g/m2day 이하, 0.28 g/m2day 이하, 0.27 g/m2day 이하, 0.26 g/m2day 이하, 0.25 g/m2day 이하, 또는 0,24 g/m2day 이하일 수 있다.
다른 구현예는 상기 전지 케이스를 포함한 전지 (또는 전지 모듈, 이하, 전지라고 함)에 대한 것이다. 상기 전지 또는 전지 모듈은, 상기 전지 케이스의 상기 수용부에 수용되는 하나 이상의 전극 조립체를 포함한다. 전지 케이스에 대한 내용은 전술한 바와 같다. 상기 전극 조립체는, 양극, 음극, 및 이들 사이에 배치되는 세퍼레이터를 포함할 수 있다. 상기 전극 조립체는, 예컨대, 상기 세퍼레이터 내에, 수계 또는 비수계 전해액을 더 포함할 수 있다. 상기 전극 조립체의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 일구현예에서, 상기 전극 조립체는, 리튬 이차 전지를 위한 전극 조립체를 포함할 수 있다. 상기 전극 조립체의 양극, 음극, 및 세퍼레이터와 전해액은, 전극의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있으며 특별히 제한되지 않는다. 이하, 리튬 이차 전지를 위한 전극 조립체를 예로 들어 상세히 설명하지만, 이에 제한되지 않는다.
양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 배치된 양극 활물질을 포함하며 도전재 및 바인더 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 양극은, 충진제를 더 포함할 수 있다. 음극은 음극 집전체 상에 배치된 음극 활물질을 포함하며 도전재 및 바인더 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 음극은 충진제를 더 포함할 수 있다.
상기 양극 활물질은, 예를 들면, 리튬을 포함하는 (고용체) 산화물을 포함할 수 있으며, 전기 화학적으로 리튬 이온을 흡장 및 방출할 수 있는 물질이라면 특별히 제한되지 않는다. 상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + xMn2 - xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1 - xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재의 예는, 케첸　블랙, 아세틸렌 블랙 등의 카본블랙, 천연흑연, 인조흑연 등을 포함하나, 양극의 도전성을 높이기 위한 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
상기 바인더는 예를 들면, 폴리비닐리덴플루오라이드, 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원 공중합체, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 플루오르 고무, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 니트로셀룰로오스 등을 들 수 있으나, (양극 또는 음극) 활물질 및 도전재를 집전체 위로 결착시킬 수 있으면 특별히 제한되지 않는다. 상기 바인더의 예로는, 앞서 설명한 것 이외에 폴리비닐 알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체, 고분자 고검화 폴리비닐알코올 등을 들 수 있다.
음극 활물질로는, 예를 들어, 천연 흑연, 인조 흑연, 팽창 흑연, 탄소섬유, 난흑연화성 탄소, 카본블랙, 카본나노튜브, 플러렌, 활성탄 등의 탄소 및 흑연재료; 리튬과 합금이 가능한 Al, Si, Sn, Ag, Bi, Mg, Zn, In, Ge, Pb, Pd, Pt, Ti 등의 금속 및 이러한 원소를 포함하는 화합물; 금속 및 그 화합물과 탄소 및 흑연재료의 복합물; 리튬 함유 질화물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 탄소계 활물질, 규소계 활물질, 주석계 활물질, 또는 규소-탄소계 활물질이 더욱 바람직하며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수도 있다.
상기 세퍼레이터는 특별히 제한되지 않고, 리튬 이차 전지의 세퍼레이터로서 사용되는 것이라면 어떠한 것이어도 된다. 예를 들면, 우수한 고율방전 성능을 나타내는 다공막이나 부직포 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 세퍼레이터는 기공을 포함하며, 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 상기 세퍼레이터의 기재는 예를 들면, 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-퍼플루오로비닐에테르 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-트리플루오로에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-플루오로에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로아세톤 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-에틸렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-트리플루오로프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드-에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체 등을 포함할 수 있다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
상기 도전재는 전극 활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위한 성분으로서, 전극 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 이러한 도전재는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 나노튜브나 플러렌 등의 탄소 유도체, 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 충진제는 전극의 팽창을 억제하는 보조성분으로서, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 전극에서 집전체는 활물질의 전기화학적 반응에서 전자의 이동이 일어나는 부위로서, 전극의 종류에 따라 음극 집전체와 양극 집전체가 존재한다. 상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다.
상기 양극 집전체는 3 ~ 500 ㎛의 두께를 가질 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 이러한 양극 집전체는, 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다.
이들 집전체들은 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 전극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 리튬 함유 비수계 전해액은 비수 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다.
상기 비수 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해액에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
경우에 따라서는 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용될 수도 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.
일구현예의 상기 조성물은, 종래 기술의 사출 성형용 수지가 달성하기 어려운 물성 (예컨대, 높은 내투습도)을 나타낼 수 있으므로, 셀/모듈 일체형 전지를 제공함에 있어, 단위셀의 외장 조립 단계를 생략할 수 있다. 따라서, 일구현예에 따른 (셀/모듈 일체형) 전지는 감소된 부품과 단순화된 공정으로 제조될 수 있다. 일구현예에서, 상기 전지 케이스를 포함한 전지 (또는 전지 모듈)은 기존의 전지 또는 전지 모듈에 비해 간단한 방식으로 제조될 수 있다. 예컨대, 상기 전지 케이스를 포함한 전지/전지 모듈은, 전술한 조성물을 성형하여 전극 조립체의 수용을 위한 (예컨대, 2개 이상의) 공간 (이하, 전극 조립체 수용부)을 가지는 전술한 전지 케이스를 준비하는 단계, 상기 전극 조립체 수용부에 전술한 전극 조립체를 수납하는 단계, 전극 조립체를 포함한 상기 전극 조립체 수용부에 전해액을 주입하는 단계를 포함할 수 있다. 조성물의 성형을 위해서는, 임의의 성형 장치 및 성형 방법을 사용할 수 있다.
이하에서는 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로써 발명의 범위가 제한되어서는 아니된다.
[측정법]
[1] 주사 전자 현미경
FE-SEM(SU8030, Hitachi사)를 사용하여 주사전자 현미경 분석을 수행한다.
[2] 수증기 투과율 (WVTR, water vapor transmittance rate): ISO 15106, F1249 에 따라 Aquatran (Mocon Inc.)를 사용하여 38도씨 및 100 % 상대습도에서 수정기 투과율을 측정한다.
[3] 인장강도: ASTM D638 에 따라 만능 시험기(universal testing machine, QC-506BA, Cometech사)를 사용하여 인장속도 50mm/min 에서 측정한다.
[4] 충격 강도: ASTM D265 에 따라 펜듈럼 충격시험기 (CEAST9050, Instron사) 를 사용하여 notched 타입 Izod 충격 강도를 측정한다.
[실시예]
실시예 1-1 내지 1-3:
고밀도 폴리에틸렌 (HDPE, 상품명:B230A , 구입처:한화토탈 주식회사) 과 핵제로서 막대 형상을 가지는 헥사하이드로프탈레이트 칼슘염 입자 (상품명:HPN-20E, 구입처:Milliken) 를 표 1에 나타낸 함량으로 예비 혼합 (premixing)하여 도 6에 모식적으로 나타낸 바와 같은 방식으로 트윈스크류 압출기 호퍼에 투입하고 240도씨에서 60 rpm으로 압출기를 통과시켜 용융 압출한다. 펠렛타이저를 통해 절단하여 고분자 펠렛을 얻는다.
사용된 핵제 입자의 주사 전자 현미경 이미지를 도 7에 나타낸다.
상기 제조된 펠렛 (핵제 함량 0.1 중량%)은 DSC를 이용하여 등온 스캔 (isothermal scan)을 통해 반결정화시간 및 결정화도를 측정하고 그 결과를 표 2에 정리한다. 사출 성형기 (모델명: Minijet, 제조사: HAAKE) 를 통하여 시편을 제조하고 사출된 시편에 대하여 WVTR, 인장강도, 및 충격 강도를 각각 측정하고 그 결과를 표 2에 정리한다.
실시예 2-1 내지 2-3:
막대 형상을 가지는 헥사하이드로프탈레이트 칼슘염 입자 대신, 핵제로서, 막대형상을 가지는 칼슘 포스페이트(상품명:calcium phosphate, 구입처:Sigma-Aldrich) 를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 고분자 펠렛을 제조한다.
사용된 핵제 입자의 주사 전자 현미경 이미지를 도 8에 나타낸다.
상기 제조된 펠렛 (핵제 함량 0.5 중량%)은 DSC를 이용하여 등온 스캔 (isothermal scan)을 통해 반결정화시간 및 결정화도를 측정하고 그 결과를 표 2에 정리한다. 상기 사출 성형기를 통하여 시편을 제조하고 사출된 시편에 대하여 WVTR, 인장강도, 및 충격 강도를 각각 측정하고 그 결과를 표 2에 정리한다.
실시예 3-1 내지 3-3:
K2CO3 및 NbO6 및 TiO2를 소정의 비율로 혼합한 다음, 얻어진 혼합물을 1000 에서 12시간 동안 소성 처리하여 막대형상을 가지는 K3Ti5NbO14 입자들을 합성하였다.
막대 형상을 가지는 헥사하이드로프탈레이트 칼슘염 입자 대신, 제조된 K3Ti5NbO14를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 고분자 펠렛을 제조한다:
사용된 핵제 입자의 주사 전자 현미경 이미지를 도 9에 나타낸다.
상기 제조된 펠렛 (핵제 함량 0.5 중량%)은 DSC를 이용하여 등온 스캔 (isothermal scan)을 통해 반결정화시간 및 결정화도를 측정하고 그 결과를 표 2에 정리한다. 상기 사출 성형기를 통하여 시편을 제조하고 사출된 시편에 대하여 WVTR, 인장강도, 및 충격 강도를 각각 측정하고 그 결과를 표 2에 정리한다.
비교예 1
핵제를 사용하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1-1 과 동일한 방식으로 고분자 펠렛을 제조한다. 상기 제조된 펠렛은 DSC를 이용하여 등온 스캔 (isothermal scan)을 통해 반결정화시간 및 결정화도를 측정하고 그 결과를 표 2에 정리한다. 상기 사출 성형기를 통하여 시편을 제조하고 사출된 시편에 대하여 WVTR, 인장강도, 및 충격 강도를 각각 측정하고 그 결과를 표 2에 정리한다.
비교예 2 및 비교예 3:
막대 형상을 가지는 헥사하이드로프탈레이트 칼슘염 입자 대신, 핵제로서,
탈크 (상품명:Jetfine3CA, 구입처:Imerys) (비교예 2) 또는 운모(mica) (상품명:M-150, 구입처:KOCH) (비교예 3)로 이루어지고 플레이트 형상을 가진 입자를 각각 표 1에 나타낸 함량으로 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 고분자 펠렛을 제조한다.
사용된 핵제 입자의 주사 전자 현미경 이미지를 도 10 (비교예 2), 도 11 (비교예 3)에 각각 나타낸다.
상기 제조된 펠렛 (핵제 함량 0.5 중량%)은 DSC를 이용하여 등온 스캔 (isothermal scan)을 통해 반결정화시간 및 결정화도를 측정하고 그 결과를 표 2에 정리한다. 상기 사출 성형기를 통하여 시편을 제조하고 사출된 시편에 대하여 WVTR, 인장강도, 및 충격 강도를 각각 측정하고 그 결과를 표 2에 정리한다.
비교예 4 내지 6:
막대 형상을 가지는 헥사하이드로프탈레이트 칼슘염 입자 대신, 핵제로서, OM-POSS (상품명: Octamethyl POSS, 구입처: Hybrid Plastics) (비교예 4), CaCO3 (Junsei 제조, 비교예 5), 또는 CaCO3 (Ditto 제조, 비교예 6)로 이루어지고 정사각형 형상을 가진 입자를 각각 표 1에 나타낸 함량으로 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 고분자 펠렛을 제조한다.
사용된 핵제 입자의 주사 전자 현미경 이미지를 도 12 (비교예 4), 도 13 (비교예 5), 및 도 14(비교예 6) 에 각각 나타낸다.
상기 제조된 펠렛 (핵제 함량 0.5 중량%)은 DSC를 이용하여 등온 스캔 (isothermal scan)을 통해 반결정화시간 및 결정화도를 측정하고 그 결과를 표 2에 정리한다. 상기 사출 성형기를 통하여 시편을 제조하고 사출된 시편에 대하여 WVTR를 각각 측정하고 그 결과를 표 2에 정리한다.
비교예 7 내지 10:
막대 형상을 가지는 헥사하이드로프탈레이트 칼슘염 입자 대신, 핵제로서, BaSO4 (상품명:Barium sulfate, 구입처:Sigma-Aldrich) (비교예 7), TiO2 (상품명: Titanium oxide, 구입처: Sigma-Aldrich) (비교예 8), 또는 SiO2 (상품명:SG-SO800, SG-SO100, 구입처:석경) (비교예 9 및 비교예 10) 으로 이루어지고 비드 형상을 가진 입자를 각각 표 1에 나타낸 함량으로 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 고분자 펠렛을 제조한다.
사용된 핵제 입자의 주사 전자 현미경 이미지를 도 15 (비교예 7), 도 16 (비교예 8), 및 도 17 과 도 18 (비교예 9과 10) 에 각각 나타낸다.
상기 제조된 펠렛 (핵제 함량 0.5 중량%)은 DSC를 이용하여 등온 스캔 (isothermal scan)을 통해 반결정화시간 및 결정화도를 측정하고 그 결과를 표 2에 정리한다. 상기 사출 성형기를 통하여 시편을 제조하고 사출된 시편에 대하여 WVTR를 각각 측정하고 그 결과를 표 2에 정리한다.
　 HDPE
함량 (%)		 핵제
형상 크기* (um) 종횡비** 함량 (%)
실시예1-1 99.9 막대 (Rod) 5 10 0.1
실시예1-2 99.5 0.5
실시예1-3 97.0 3.0
실시예2-1 99.5 Rod 2 6 0.5
실시예2-2 99.0 1.0
실시예2-3 97.0 3.0
실시예3-1 99.5 Rod 8 10 0.5
실시예3-2 99.0 1.0
실시예3-3 97.0 3.0
비교예1 100 - - - 0
비교예2 99.5 Plate 7 22 0.5
비교예3 99.5 plate 30 13 0.5
비교예4 99.5 Cubic 10 1 0.5
비교예5 99.5 cubic 5 1 0.5
비교예6 99.5 Cubic 0.5 1 0.5
비교예7 99.5 Bead 3 1 0.5
비교예8 99.5 Bead 0.05 1 0.5
비교예9 99.5 Bead 0.8 1 0.5
비교예10 99.5 Bead 0.1 1 0.5
표 1에서 크기는 입자의 최장 길이의 평균값이다. 상기 표에서 종횡비는 입자의 최장길이(L)/입자의 두께(T) 값의 평균이다.
　 WVTR
(g/m2day)		 DSC 강도
T1/2 (min) 결정화도
(%)		 인장강도
(kgf/cm2)		 충격강도
(kJ/m2)
실시예1-1 0.2 0.729 72 355 41
실시예1-2 0.28 356 40
실시예1-3 0.5 359 38
실시예2-1 0.19 1.1 72 430 40
실시예2-2 0.23 430 39
실시예2-3 0.45 431 35
실시예3-1 0.3 0.958 71.8 451 40
실시예3-2 0.3 450 36
실시예3-3 0.39 450 31
비교예1 0.51 1.8 72 340 42
비교예2 0.40 1.157 71.8 450 21
비교예3 0.61 1.8 71.5 430 20
비교예4 0.49 0.9 72.9 　- 　-
비교예5 0.58 1.1 72.3 　- 　-
비교예6 0.55 1.1 71.9 　- 　-
비교예7 0.56 1.2 59.3 　- 　-
비교예8 0.86 1.7 72.7 　- 　-
비교예9 0.67 1.1 71.7 　- 　-
비교예10 0.68 1.1 71.4 　- 　-
막대 형상의 입자를 포함하는 실시예 1 내지 실시예 3의 성형품은, 핵제를 포함하지 않은 비교예 1의 성형품에 비해 현저히 감소된 수분 투과율을 나타낼 수 있으며, 향상된 인장강도를 나타내면서 충격 강도에서의 실질적 저하가 없거나 만족할만한 충격 강도를 유지할 수 있음을 확인한다.
막대 형상이 아닌 (예컨대, 판상, 정사각형, 또는 비드 형상의) 입자를 포함하는 성형품은 수분투과율에서의 감소를 나타내지 않거나 증가된 수분 투과율을 가짐을 확인한다. 이는 핵제 포함에 의한 내투습성 향상 효과가 없음을 시사한다. 증가된 수분 투과율의 결과는, 핵제에 의해 결정 핵형성 사이트의 개수가 증가함에 따라 결정 사이즈가 과도하게 작아져서 내투습도를 낮아질 수 있다고 생각된다.
실시예 1 내지 3과 비교예 2 내지 3 및 5 내지 7의 결과로부터, 핵제 첨가에 의해 반결정화 시간이 감소함 (즉, 결정화 속도 증가)을 알 수 있고, 결정화도에는 큰 변화가 없음을 알 수 있다. 입자 크기가 30 um인 핵제를 사용한 비교예 2의 고분자 펠렛은 반결정화 시간에서 실질적인 변화를 나타내지 않았다. 사이즈가 10 um 및 종횡비 1의 형상을 가지는 핵제를 포함한 비교예 6의 고분자 펠렛은 감소된 결정화도를 가짐을 확인한다. 종횡비가 1인 cubic 및 bead 형의 핵제를 포함하는 성형품은, 향상된 결정화 속도를 나타낼 수 있으나 내투습도는 핵제가 첨가되지 않은 비교예 1에 비해 더 낮아질 수 있음을 확인한다.
판 형상의 입자를 핵제로 포함하는 비교예 2 및 3의 성형품 역시 증가된 수분 투과율 (즉, 저하된 내투습성)을 나타냄을 확인한다. 또한 판형상의 클레이 및 그래파이트를 핵제로서 포함하는 성형품의 경우, 내투습도는 향상될 수 있으나, 충격 강도에서 심각한 수준의 저하를 나타냄을 확인한다.
이상에서 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (22)

  1. 전극 조립체를 수용하는 수용부(container)를 포함하는 전지 케이스 (cell casing)로서,
    상기 수용부는 하부벽 및 복수개의 측벽들을 포함하고,
    상기 하부벽 및 상기 측벽들은 일체화되어 상기 하부벽에 대향하는 개방면(open side)을 가지는, 상기 전극 조립체의 수용을 위한 공간을 제공하고,
    상기 하부벽 및 상기 측벽들 중 적어도 하나는 폴리에틸렌 중합체를 포함하는 베이스 폴리머(base polymer); 및 상기 베이스 폴리머에 분산된 복수개의 핵제 입자들을 포함하는 조성물을 포함하고
    상기 핵제 입자는 막대 형상(rod shape)을 가지고,
    상기 핵제 입자는, 두께에 대한 최장 길이의 비로 정의되는 종횡비는 2 이상이고
    상기 핵제 입자는, 상기 베이스 폴리머 100 중량부 당 0.01 중량부 이상 및 3 중량부 이하의 양으로 포함되는 전지 케이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 공간 내에 배치되는 1개 이상의 격벽(partition wall) 에 의해 분리되는 복수개의 전지 구획부 (cell compartment)를 포함하는 전지 케이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전지 케이스는 상기 수용부의 상기 개방면의 적어도 일부를 닫고(close), 양극 단지 및 음극 단자 중 적어도 하나를 가지는 덮개부(lid)를 더 포함하는 전지 케이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 덮개부는 상기 수용부와 동일한 재료를 포함하는 전지 케이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은, 상기 베이스 폴리머 100 중량부 당 0.04 중량부 이상 및 1 중량부 이하의 함량으로 상기 복수개의 핵제 입자들을 포함하는 전지 케이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 핵제 입자들의 평균 종횡비는 3 이상인 전지 케이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 핵제 입자들의 평균 종횡비는 15 이하인 전지 케이스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수개의 핵제 입자들의 최장 길이의 평균은 0.5 um 이상 및 20 um 이하인 전지 케이스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 핵제 입자들 중 적어도 일부는 원형 또는 다각형의 단면을 가지는 전지 케이스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 핵제 입자들은 입자 두께에 대한 입자 단면의 최장 둘레의 비가 20 이하인 전지 케이스.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 핵제 입자들은 헥사하이드로프탈레이트 잔기를 가지는 금속염, 포스페이트 금속염, 티타늄-포타슘-니오븀 복합 산화물, 또는 이들의 조합을 포함하는 전지 케이스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 핵제 입자들은 유기 화합물로 표면 처리되어 있지 않은 전지 케이스.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 중합체는, 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 전지 케이스.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 폴리머의 용융 지수는, 190도씨에서 2.16 kg 의 하중 하에 측정하였을 때 0.01 g/10min 이상 및 5 g/10min 이하인 전지 케이스.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 중합체는 밀도가 0.9 이상인 전지 케이스.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 하부벽 및 상기 측벽들 중 적어도 하나는 상기 조성물의 성형품(moleded article)을 포함하는 전지 케이스.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 성형품은 시차주사열량계(DSC)에 의해 확인되는 결정화도가 71% 이상인 전지 케이스.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 성형품은 ASTM D638 에 따라 인장속도 50mm/min 에서 측정한 인장 강도가 250 kgf/cm2 이상인 전지 케이스.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 성형품은 ASTM D265 에 따라 측정한 충격 강도가 30 kJ/m2 이상인 전지 케이스.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 성형품은 ISO 15106 및 ASTM F 1249에 따라 38도씨 및 상대습도 100% 에서 측정된 수증기 투과율 (WVTR)이 0.5 g/m2day 이하인 전지 케이스.
  21. 제1항의 전지 케이스; 및
    상기 전지 케이스의 상기 수용부에 수용되는 하나 이상의 전극 조립체를 포함하는 전지.
  22. 제21항에 있어서,
    복수개의 전극 조립체를 가지는 모듈 형태의 전지.
KR1020170163680A 2017-11-30 2017-11-30 전지 케이스 및 이를 포함하는 전지모듈 KR20190064263A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170163680A KR20190064263A (ko) 2017-11-30 2017-11-30 전지 케이스 및 이를 포함하는 전지모듈
US16/204,333 US20190165337A1 (en) 2017-11-30 2018-11-29 Battery casing and battery module including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170163680A KR20190064263A (ko) 2017-11-30 2017-11-30 전지 케이스 및 이를 포함하는 전지모듈

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190064263A true KR20190064263A (ko) 2019-06-10

Family

ID=66634069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170163680A KR20190064263A (ko) 2017-11-30 2017-11-30 전지 케이스 및 이를 포함하는 전지모듈

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20190165337A1 (ko)
KR (1) KR20190064263A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022169308A1 (ko) * 2021-02-05 2022-08-11 삼성전자 주식회사 하우징을 포함하는 전자 장치 및 하우징의 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022169308A1 (ko) * 2021-02-05 2022-08-11 삼성전자 주식회사 하우징을 포함하는 전자 장치 및 하우징의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20190165337A1 (en) 2019-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101976174B1 (ko) 리튬 이차전지용 전극 조립체, 이를 포함하는 리튬 이차전지 및 전지모듈
KR101451196B1 (ko) 양극 활물질 및 그것을 포함한 리튬 이차전지
KR20190024761A (ko) 리튬 이차전지
KR20180138546A (ko) 리튬 이차전지
US9419283B2 (en) Non-aqueous lithium secondary battery containing hydrophobic, inactive particle
KR101545886B1 (ko) 다층구조 전극 및 그 제조방법
US11088357B2 (en) Battery case, battery, and method for fabricating a battery
KR101793270B1 (ko) 전극 및 이를 포함하는 이차전지
US8709650B2 (en) Cathode active material and lithium secondary battery comprising the same
KR101527748B1 (ko) 전극의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극
KR20230058152A (ko) 이차 전지용 전극 합제, 이차 전지용 전극 합제 시트 및 그 제조 방법 그리고 이차 전지
US20200235352A1 (en) Battery case and battery
US9882180B2 (en) Pouch case including internal, intermediate and external resin layers and secondary battery including the same
KR102035247B1 (ko) 비수성 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR101517885B1 (ko) 이차전지의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 이차전지
JP7215331B2 (ja) 非水電解質蓄電素子の製造方法及び非水電解質蓄電素子
US10319956B2 (en) Pouch case for secondary battery and pouch-type secondary battery comprising the same
KR20190064263A (ko) 전지 케이스 및 이를 포함하는 전지모듈
US11094982B2 (en) Battery case, battery, and method for fabricating a battery
KR102086532B1 (ko) 비수성 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20180027143A (ko) 고밀도의 양극재를 통해 고용량을 구현한 이차전지용 양극 및 이를 제조하는 방법
KR101514297B1 (ko) 전극의 제조방법 및 이를 사용하여 제조되는 전극
KR101531645B1 (ko) 이차전지의 제조방법
KR101616722B1 (ko) 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
KR20150060065A (ko) 출력 특성이 향상된 리튬 이차전지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E601 Decision to refuse application