KR20190069147A - 파우치형 리튬이차전지의 접착제 및 이를 이용하여 제조되는 이차전지 - Google Patents
파우치형 리튬이차전지의 접착제 및 이를 이용하여 제조되는 이차전지 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 파우치형 리튬이차전지의 접착제 및 이를 이용하여 제조되는 이차전지에 관한 것이다. 보다 상세하게는 파우치형 리튬이온 이차전지에서 전극 조립체와 파우치 사이에 배치되어 외부 충격이 가해져도 전극 조립체가 파우치로부터 분리되지 않도록 하는 접착 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 이차전지에 관한 것이다.
Description
본 발명은 파우치형 리튬이차전지의 접착제 및 이를 이용하여 제조되는 이차전지에 관한 것이다. 보다 상세하게는 파우치형 리튬이온 이차전지에서 전극 조립체와 파우치 사이에 배치되어 외부 충격이 가해져도 전극 조립체가 파우치로부터 분리되지 않도록 하는 접착 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 높은 에너지 밀도와 우수한 충방전 성능 등의 전기적 특성을 가지고 있어 에너지원으로서의 수요가 증대되고 있으며, 그 적용 범위도 다양해지고 있다.
이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 나눌 수 있다.
일반적으로 리튬이온 이차전지는 전극 조립체를 원통형 또는 파우치형 전지 케이스 내에 수납하기 위해 전극 조립체의 외면을 테이프로 감싸 전극 조립체('젤리 롤'이라고 지칭되기도 함)가 풀리지 않도록 고정한다. 즉, 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 차례로 적층된 전극 조립체의 외면을 감싸는 상태로 테이프를 부착시키게 되는데, 일반적으로 이러한 테이프를 마감 테이프라고 한다.
한편, 파우치형 리튬이온 이차전지(폴리머 전지)는 파우치 형태의 전지 케이스 내에 전극 조립체가 수납되어, 낙하 또는 외부 충격에 의해 전극 조립체가 파우치 안에서 유동하게 되고 이로 인해 전극이 꺾여서 쇼트, 발화, 폭발 등의 현상이 발생하게 된다. 이에, 종래에는 전지에 충격이 가해지더라도 전극 조립체가 파우치 내에서 유동되지 않도록 전극 조립체와 파우치 사이에 특수한 기능을 가진 마감 테이프를 사용하였다.
상기 파우치형 이차전지는 마감 테이프로 폴리프로필렌(OPP) 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 기재에 아크릴계 감압 점착제(pressure sensitive adhesive, 'PSA')를 코팅한 마감 테이프를 사용하고, 파우치의 PP 코팅 면과 테이프의 PP 또는 PET 층이 마주보도록 압착한 형태를 가진다.
그러나 이와 같이, 마감테이프를 사용하는 경우, 통상적으로 두께가 60 ㎛ 이상이여서 두께가 증가되고, 여전히 낙하시험에서 접착면에 탈리되어 파우치와 전극 조립체 사이가 떨어져 전극에 여러 가지 문제점을 야기한다. 또한, 두께가 두꺼워짐에 따라 부피당 에너지 밀도가 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명은 파우치형 리튬이온 이차전지에 있어서 전극 조립체가 파우치 내에서 유동하는 현상을 방지하는 것은 물론 부피를 줄임으로써 에너지 밀도를 높일 수 있는 이차전지 파우치용 접착 조성물을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
또한, 본 발명은 평상시에는 접착력이 없는 상태로 있어, 파우치에 수납되는 공정에 투입 전 별도로 전극 조립체를 보관하는 것이 용이한 이차전지 파우치 접착제용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 내충격 테스트에서 기존 접착 테이프에 비하여 현저한 안정성을 가지는 이차전지 파우치 접착제용 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 리튬이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태는
에틸렌계 불포화 카르복실산기 또는 카르복실산염기로 개질된 폴리올레핀 수지를 포함하는 전극조립체와 파우치를 접착하는 이차전지 파우치용 접착 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 파우치용 접착 조성물에 있어서, 상기 폴리올레핀 수지는 전체 몰수를 기준으로 에틸렌계 불포화 카르복실산기 또는 에틸렌계 불포화 카르복실산염기를 0.1 내지 10몰% 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 파우치용 접착 조성물에 있어서, 상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌 단독중합체, 폴리프로필렌 단독중합체 및 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 C3-C10의 알파올레핀 공중합체으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 파우치용 접착 조성물에 있어서, 상기 폴리올레핀 수지는 중량평균분자량이 15,000 내지 300,000 g/mol인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 전극 조립체, 접착층 및 파우치 순으로 적층되며, 상기 접착층은 전극 조립체 및 파우치 사이에 에틸렌계 불포화 카르복실산기 또는 에틸렌계 불포화 카르복실산염기로 개질된 폴리올레핀 수지를 포함하는 접착 조성물을 도포하여 열압착하여 형성한 것인 리튬이차전지에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지에 있어서, 상기 열압착은 40 내지 120℃, 1 내지 10 atm 의 조건으로 실시되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지에 있어서, 상기 접착층은 두께가 1 내지 20 ㎛인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬이차전지에 있어서, 상기 접착층은 120℃ 미만에서 압착 시에 전지 조립체 및 파우치와의 부착력이 300 gf/in 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는
전극 조립체의 전극 표면에 이차전지 파우치용 접착 조성물을 코팅하는 단계,
상기 코팅된 전극 조립체를 파우치 내에 수납하는 단계,
상기 전극 조립체가 수납된 파우치 내에 전해액을 투입하는 단계 및
열압착하여 상기 파우치와 전극 표면을 접착하는 단계
를 포함하는 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 제조방법에 있어서, 상기 접착 조성물을 코팅하는 단계는 바 코팅, 다이 코팅, 와이어 코팅, 콤마 코팅, 마이크로 그라비어 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅, 잉크젯 코팅, 롤 코팅 및 나이프 코팅 중에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 실시하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법에 있어서, 상기 열압착은 40 내지 120℃, 1 내지 10 atm 의 조건으로 실시되는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지 파우치용 접착 조성물은 파우치형 리튬이온 이차전지에서 전극 조립체와 파우치 사이에 접착필름 형태가 아닌 접착층으로 코팅될 수 있으므로, 접착력을 필름보다 더욱 향상시킬 수 있으며, 전지에 낙하 등의 외부 충격이 가해지더라도 전극 조립체가 파우치로부터 분리되지 않는 장점을 가진다. 또한, 접착필름보다 두께를 획기적으로 줄일 수 있어 에너지 밀도를 더욱 증가시키는 장점을 가진다.
또한, 본 발명에 따른 이차전지 파우치용 접착 조성물은 열압착 온도가 80℃ 이하로 낮은 온도에서 공정이 실시되어, 전해액의 부피 팽창 등 없이 공정 안전성을 확보할 수 있으며, 전해액의 일부가 기화되어 발생하는 기포로 인해 전지 내부 압력의 상승 및 이로 인한 전지의 수명 감소를 방지할 수 있는 장점을 가진다.
특히, 본 발명에 따른 이차전지 파우치용 접착 조성물은 전극 조립체의 표면에 도포한 후 건조하면 표면에서의 접착 또는 점착 특성이 완전히 사라져 접착 조성물을 코팅하고 건조한 후 파우치에 넣기 전 기존 접착테이프가 전극 조립체에 테이프를 부착하는 경우 파우치와 부착되는 부분에서의 점착성으로 인해 적층 보관할 수 없는 것과 달리, 적층 보관이 용이하며, 전극 조립체와 전극조립체 간의 점착이 되어 떨어지지 않거나 접착층이 손상되는 일 없이 작업성이 우수한 장점을 가진다.
또한, 본 발명에 따른 파우치형 리튬 이차전지는 전지의 반복 낙하 시 파우치 내에서 전극 조립체가 유동되지 않아, 기존의 전지에서와 달리 전지에 충격이 가해지더라도 단락, 발화, 폭발 등과 문제의 발생 가능성을 획기적으로 줄일 수 있는 장점을 가진다.
이하, 본 발명의 이차전지 파우치용 접착 조성물 및 이를 이용하여 제조된 이차전지에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의해 보다 더 잘 이해될 수 있다. 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허 청구범위에 의해 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다.
본 발명의 발명자는 파우치형 이차전지에 있어서, 진동, 떨림, 낙하 또는 지속적인 흔들림과 같은 외부 충격에 의해 전극 조립체와 파우치의 구조를 안정하게 고정할 수 있는 기술에 대한 연구를 심화하던 중, 에틸렌계 카르복실산 또는 카르복실산염으로 개질된 폴리올레핀 수지를 포함하는 접착 조성물을 이용하여 상기 전극 조립체와 파우치 사이에 접착층을 형성함으로써 종래 접착 테이프를 사용한 것보다 얇은 두께로 부피당 에너지 밀도를 높일 수 있으면서 낙하 시험에서 우수한 내충격성을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 작업성을 더욱 향상시킬 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
구체적으로, 본 발명의 일 양태는 에틸렌계 불포화 카르복실산기 또는 에틸렌계 불포화 카르복실산염기로 개질된 폴리올레핀 수지를 포함하는 전극조립체와 파우치를 접착하는 이차전지 파우치용 접착 조성물을 제공하는 것이다.
상기 폴리올레핀 수지는 에틸렌계 불포화 카르복실산기 또는 에틸렌계 불포화 카르복실산염기로 개질된 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 폴리올레핀 수지는 에틸렌계 불포화 카르복실산 또는 카르복실산염의 단량체가 그라프트된 개질 폴리올레핀 수지(modified polyolefin resin)인 것으로, 전극 조립체 및 파우치와의 접착력을 향상시킬 수 있다.
상기 변성 폴리올레핀 수지에 그라프트되는 단량체는 구체적으로 메타크릴산, 아크릴산, 말레인산, 푸마린산 및 이타코산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 에틸렌계 불포화 카르복실산 및 상기 에틸렌계 불포화 카르복실산과 금속 이온염을 포함하는 카르복실산염을 포함하며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 상기 폴리올레핀 수지는 에틸렌계 불포화 카르복실산기 또는 에틸렌계 불포화 카르복실산염기가 전체 몰수를 기준으로 0.1 내지 10몰%, 구체적으로 0.5 내지 6몰%, 보다 구체적으로 1 내지 5몰%인 것일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 낮은 두께에도 우수한 접착력을 구현할 수 있으며, 특히 전극 조립체와 파우치와의 접착 성능이 탁월하여 내충격성을 향상시키는 특성을 가진다.
상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌 단독중합체, 폴리프로필렌 단독중합체 및 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 C3-C10의 알파올레핀 공중합체으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 폴리올레핀 수지로는 염소화된 폴리올레핀인 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로 염소화된 폴리프로필렌(chlorinated polypropylene)일 수 있다. 상기 염소 처리된 폴리올레핀 수지를 사용하는 경우 피착재인 폴리프로필렌이 코팅된 알루미늄 파우치 내부 재질에 염소의 높은 전기음성도로 인하여 뛰어난 접착 특성을 가질 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 중량평균분자량이 15,000 내지 300,000 g/mol, 바람직하게는 20,000 내지 200,000 g/mol인 것일 수 있다. 또한, 상기 폴리올레핀 수지는 용융지수(190℃, 2.16kg)가 0.2 내지 20g/10분, 바람직하게는 0.5 내지 10g/10분인 것일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 접착층을 형성하는 데 있어 우수한 코팅특성을 가지고, 두께 대비 탁월한 접착력 및 내충격강도를 가지나, 이는 비한정적인 일예일 뿐, 상기 수치범위에 제한받지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 개질 폴리올레핀 수지 이외에 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체(SBS), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체(SEBS), 아크릴수지, 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌(polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타클릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan) 및 카르복실 메틸셀룰로오스 (carboxyl methylcellulose)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 및 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 스티렌계 엘라스토머 수지일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 이는 우수한 탄성 및 변형 회복성을 부여할 수 있어 접착력은 물론 내충격성에 의한 저항성을 더욱 향상시킬 수 있는 특성을 가진다. 이때, 상기 성분은 본 발명에서 목적하는 물성을 달성하는 범위 내에서 함량 범위를 조절할 수 있으며, 바람직하게는 상기 개질 폴리올레핀 수지 대비 0.4 내지 1.0 중량비, 0.6 내지 0.8 중량비 범위로 사용될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 접착성능과 함께 탄성을 확보할 수 있고 내충격성을 향상시키는 상승 효과를 구현할 수 있는 특성을 가진다.
상기 개질 폴리올레핀 수지는 접착 조성물 내 고형분 중 함량이 60 내지 100중량%, 바람직하게는 70 내지 90중량%인 것일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 낮은 두께에도 불구하고 우수한 접착성능 구현은 물론 내용제성, 특히 전해액에 대한 내성인 내전해액 특성을 가지며, 내구성 증진 효과를 가지나, 이는 비한정적인 일예일 뿐 상기 수치범위에 제한받지 않는다.
상기 개질 폴리올레핀 수지는 바람직하게는 접착 조성물 내 함유된 용매 100중량부에 대하여 2 내지 20 중량부, 바람직하게는 4 내지 15중량부 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 코팅성이 우수하며, 접착성, 내충격성 및 내용제성을 확보할 수 있는 효과를 가지나, 이는 비한정적인 일예일 뿐 상기 수치범위에 제한받지 않는다.
상기 접착 조성물은 용매를 포함할 수 있다. 용매로는 접착 조성물의 코팅성을 부여할 수 있는 것이라면 제한없이 사용될 수 있으나, 구체적으로, 탄화수소계, 에스테르계 및 에테르계 용매로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 에탄올, 이소프로필알콜, 톨루엔, 사이클로헥산, 메틸사이클로헥산, 에틸사이클로헥산, 트리클로로에틸렌, 1,2-디클로로에틸렌, 디클로로메탄 및 n-프로필 브로마이드, 1,1-디클로로-1-플루오르에테인 및 프로필렌 디클로라이드 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 접착 조성물은 상술한 구성 이외에 필요에 따라 당업계에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 이차전지 파우치용 접착 조성물은 낮은 두께로 인해 부피 대비 에너지 밀도를 더욱 향상시킬 수 있고, 우수한 접착성능을 가져 파우치형 이차전지에 있어서 전극 조립체가 파우치 내에서 유동하는 것을 방지할 수 있음은 물론 내부 전해액에 대한 뛰어난 내용제성, 즉 내전해액성을 구현할 수 있다. 나아가, 보관 시 접착력이 없는 상태로 건조되어 전극 조립체의 보관이 용이할 뿐만 아니라 열압착에 의한 접착력 재발현 성능이 뛰어나며, 장기간 사용에 대한 접착력 저하가 없고 접착층의 구조 변형이 없는 특성을 가진다.
본 발명의 다른 양태는 전극 조립체, 접착층 및 파우치 순으로 적층되며,
상기 접착층은 전극 조립체 및 파우치 사이에 에틸렌계 불포화 카르복실산 또는 카르복실산염으로 개질된 폴리올레핀 수지를 포함하는 접착 조성물을 도포하여 열압착하여 형성한 것인 리튬이차전지를 제공하는 것이다.
상기 접착층은 두께가 1 내지 20 ㎛, 구체적으로 5 내지 15㎛ 인 것일 수 있다. 이는 기존의 접착 테이프에 비하여 두께를 현저히 줄일 수 있는 것이다. 상기 접착층은 종래 접착 테이프의 경우를 사용하는 경우 그 두께가 대략 60 내지 150 ㎛인 것에 비하여 두께를 현저히 낮출 수 있으며, 나아가 낮은 두께에도 불구하고 우수한 접착성능을 구현할 수 있고, 특히 내충격 시험에서도 전극 조립체와 파우치가 탈리되지 않을 정도의 접착성 및 내충격성의 물성 상승효과를 가진다.
상기 접착층은 일 구체예로서, 전극 조립체의 표면 혹은 파우치의 표면에 에틸렌계 불포화 카르복실산 또는 카르복실산염으로 개질된 폴리올레핀 수지를 포함하는 접착 조성물을 도포하여 전극 조립체와 파우치 사이에 접착 조성물층을 형성하고, 이를 열압착함으로써 형성될 수 있다.
이때, 열압착 공정은 40 내지 120℃, 구체적으로 50 내지 80℃의 온도 범위에서 실시되며, 압력은 1 내지 10 atm, 구체적으로 2 내지 8 atm의 조건으로 실시될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 접착층은 100℃ 미만, 구체적으로 80℃ 미만에서 압착 시에 전지 조립체 및 파우치와의 부착력이 300 gf/in 이상인 것을 특징으로 한다. 이는 종래 접착 테이프를 사용하는 경우 100℃를 초과하는 온도, 일반적으로 130℃가 넘는 고온에서 압착하여 접착력을 부여하는데, 이러한 고온에서의 공정은 전해액 일부의 기화를 유발하고, 전지 내부에 기포를 발생함으로써 내부 압력이 젤리 롤을 압박하여 전지 성능을 저하시키거나 전지 수명을 단축시키는 문제를 야기할 수 있는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 다른 양태는 전극 조립체의 전극 표면에 상술한 이차전지 파우치용 접착 조성물을 코팅하는 단계,
상기 코팅된 전극 조립체를 파우치 내에 수납하는 단계,
상기 전극 조립체가 수납된 파우치 내에 전해액을 투입하는 단계 및
열압착하여 상기 파우치와 전극 표면을 접착하는 단계
를 포함하는 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 접착 조성물을 코팅하는 단계는 전극 조립체의 전극 표면에 접착 조성물을 도포하여 코팅하는 것으로, 도포방법은 크게 제한되는 것은 아니지만, 바 코팅, 다이 코팅, 와이어 코팅, 콤마 코팅, 마이크로 그라비어 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅, 잉크젯 코팅, 롤 코팅 및 나이프 코팅 중에서 선택되는 어느 하나의 방법을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 접착 조성물이 코팅된 전극 조립체는 충분히 건조되어 표면 상에 접착층을 형성하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 접착층은 접착력을 가지고 있지 않아, 전극 조립체를 파우치 내에 수납하기 전에, 상기 접착층이 표면에 형성된 전극 조립체를 별도로 적층시켜 보관할 수 있고, 작업 시 점착에 의한 공정 효율 저하를 방지할 수 있어 보관성 및 작업성이 탁월한 효과를 가진다. 상기 접착층은 후 공정에서 열압착에 의해 접착력이 재발현되는 것을 특징으로 한다.
상기 접착 조성물이 코팅된 전극 조립체를 파우치 내에 수납시킨 후, 전극 조립체가 수납된 파우치 내에 전해액을 투입한다. 이때, 상기 접착 조성물은 전해액에 대한 내용제성을 가지고 있어 접착층 구조 변형이 없는 특성을 가진다.
상기 전극 조립체가 수납된 파우치 내에 전해액이 투입된 후, 이를 열압착 함으로써 상기 파우치와 전극 표면을 접착하는 공정을 실시한다.
이때, 열압착 공정은 40 내지 120℃, 구체적으로 50 내지 80℃의 온도 범위에서 실시되며, 압력은 1 내지 10 atm, 구체적으로 2 내지 8 atm의 조건으로 실시될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
이하 본 발명에 따른 파우치형 리튬이차전지의 접착제 및 이를 이용하여 제조되는 이차전지에 대한 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(평가)
(1) 접착력
실시예 및 비교예에 따라 형성되는 접착층과 동일한 방법으로 KS M3734에 의거하여 시편(10cm×10cm×30mm)을 제작한 다음 상기 시편에 대하여 만능 시험기(TEST ONE 사의 TO-102 )를 이용하여 10mm/min의 속도로 인장하며 시편의 접착층에 대한 인장전단 접착강도를 측정하였으며 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(2) 낙하 충격강도(낙하 시험)
이차전지 파우치형 젤리롤을 제조 후 각각의 시편을 접착제와 접착테입을 사용하여 알루미늄파우치에 고정시키고 플라스틱 케이스에 넣은 후 조립 밀봉하여 1m의 높이에서 플라스틱 케이스의 6면과 각각의 모서리 8면 방향으로 자유낙하를 실시하였으며 이를 1회로 규정하고 이의 낙하 시험을 만족한 최종 낙하 횟수를 하기 표 1에 나타내었다.
(3) 내전해액성
실시예 및 비교예에서 전극 조립체에 접착층을 표면 상에 형성한 다음 건조시킨 후, 1M의 리튬염(LiPF6)이 용매(에틸카보네이트(EC) 및 에틸메틸카보네이트(EMC)에 부피비(EC/EMC)로 3/7(v/v))에 녹인 전해액에 완전히 잠긴 상태로 80℃에서 480시간 동안 방치한 다음, 접착층의 구조 변형이 있는지 확인하여 구조 변형 없이 온전한 경우 ○, 접착층의 구조 변형이 있거나 박리되는 경우 ×로 표기하였다.
(4) 점착성
실시예 및 비교예에서 접착 조성물을 전극 조립체의 알루미늄 표면에 분무하여 접착층을 형성하고, 이를 건조한 다음 점착성이 있는지를 두께 100㎛ PE 필름을 접착층에 적층하여 일정한 압력을 준 후 점착성이 없는 경우 ○, 접착성이 있는 경우 ×로 표기하였다.
(실시예 1)
사이클로헥산 100중량부에 대하여 2.3몰%의 말레인산으로 개질한 중량평균분자량 63,000g/mol의 폴리프로필렌 10 중량부를 사이클로헥산에 투입하여 용해한 후 전극조립체의 알루미늄 표면에 충분히 분무하였다. 이후, 3분간 60℃에서 건조한 후, 접착층의 두께가 9㎛으로 코팅된 전극조립체를 제조하였다.
상기 접착층이 형성된 전극조립체를 PP 필름으로 코팅된 알루미늄 파우치 속에 넣고, 전해액을 투입하였다. 다음으로, 80℃에서 5 atm으로 5초 동안 눌러 접착을 실시하였다.
(실시예 2)
실시예 1에서, 0.5몰%의 아크릴산 및 2.3몰%의 말레산으로 개질한 중량평균분자량 70,000g/mol의 폴리프로필렌을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
(실시예 3)
실시예 1에서, 2.3몰%의 말레산으로 개질한 중량평균분자량 63,000g/mol의 폴리프로필렌 8.5중량부 및 중량평균분자량 100,000 g/mol의 SEBS 1.5중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
(실시예 4)
실시예 1에서 사용한 개질 폴리프로필렌을 대신하여, 무수말레산으로 개질된 염소화 폴리프로필렌(maleic anhydride modified chlorinated polypropylene, 일본제지주식회사, 슈퍼클론 822S)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
(실시예 5)
실시예 1에서 사용한 개질 폴리프로필렌을 대신하여, 11몰%의 말레산으로 개질한 중량평균분자량 75,000g/mol의 폴리프로필렌을 사용한 것을 제외하고는 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
(실시예 6)
실시예 1에서 사용한 개질 폴리프로필렌을 대신하여, 0.3몰%의 말레산으로 개질한 중량평균분자량 58,000g/mol의 폴리프로필렌을 사용한 것을 제외하고는 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
(비교예 1)
실시예 1에서, 전극조립체의 알루미늄 표면에 분무를 통해 접착층을 형성하는 대신에, 상용화된 제품으로 두께 60㎛의 OPS 양면 접착 테이프를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
(비교예 2)
개질 폴리프로필렌을 사용하는 것을 대신하여, 비스페놀 A 에폭시 수지(국도화학, YD-020)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 접착층 두께(㎛) | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 65 | 9 |
| 접착력 (N/cm2) |
19.5 | 20.1 | 25.2 | 22.2 | 17.7 | 15.1 | 10.1 | 12.8 |
| 낙하시험 (횟수) |
16 | 19 | 20 | 18 | 11 | 10 | 6 | 4 |
| 내용제성 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | × |
| 건조 후 점착성 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | - | × |
상기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예들은 낮은 두께에도 불구하고 전극 조립체 및 파우치 간 접착력이 우수할 뿐만 아니라, 낙하 시험에서도 10회가 넘는 낙하 횟수에도 불구하고 전극 조립체의 탈 리가 발생하지 않아 탁월한 내충격강도를 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 내용제성이 우수하며, 건조 후 점착성이 발현되지 않아 다수 제조한 전극 조립체의 적층이 가능하여 보관 및 작업 용이성을 확보할 수 있음을 확인하였다. 반면, 비교예 1은 두께 대비 접착력이 낮고, 낙하 시험 횟수도 6회에 불과하여 본 발명의 실시예에 비하여 내충격 강도가 현저히 떨어짐을 알 수 있었다. 또한, 내용제성이 떨어져 전해액으로 인한 전극 내구성 및 안전성을 확보할 수 없었다. 비교예 2 또한 접착력 및 내충격 강도가 낮게 나타났으며, 내용제성이 떨어지며, 건조 후 점착 특성으로 보관성, 작업성을 확보할 수 없었다.
이상과 같이 본 발명에서는 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (8)
- 에틸렌계 불포화 카르복실산기 또는 카르복실산염기로 개질된 폴리올레핀 수지를 포함하는 전극조립체와 파우치를 접착하는 이차전지 파우치용 접착 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리올레핀 수지는 전체 몰수를 기준으로 에틸렌계 불포화 카르복실산기 또는 카르복실산염기를 0.1 내지 10몰% 포함하는 것인 이차전지 파우치용 접착 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌 단독중합체, 폴리프로필렌 단독중합체 및 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 C3-C10의 알파올레핀 공중합체으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 이차전지 파우치용 접착 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리올레핀 수지는 중량평균분자량이 15,000 내지 300,000 g/mol인 이차전지 파우치용 접착 조성물. - 전극 조립체, 접착층 및 파우치 순으로 적층되며,
상기 접착층은 전극 조립체 및 파우치 사이에 에틸렌계 불포화 카르복실산기 또는 카르복실산염기로 개질된 폴리올레핀 수지를 포함하는 접착 조성물을 도포하여 열압착하여 형성한 것인 리튬이차전지. - 전극 조립체의 전극 표면에 제1항 내지 제4항 중에서 선택된 어느 한 항의 접착 조성물을 코팅하는 단계,
상기 코팅된 전극 조립체를 파우치 내에 수납하는 단계,
상기 전극 조립체가 수납된 파우치 내에 전해액을 투입하는 단계 및
열압착하여 상기 파우치와 전극 표면을 접착하는 단계
를 포함하는 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 접착 조성물을 코팅하는 단계는 바 코팅, 다이 코팅, 와이어 코팅, 콤마 코팅, 마이크로 그라비어 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅, 잉크젯 코팅, 롤 코팅 및 나이프 코팅 중에서 선택되는 어느 하나의 방법으로 실시하는 것인 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 열압착은 40 내지 120℃, 1 내지 10 atm 의 조건으로 실시된 것인 파우치형 리튬 이차전지의 제조방법.
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| KR920018187A (ko) * | 1991-03-27 | 1992-10-21 | 채영복 | 변성 폴리올레핀계 접착성 수지조성물 |
| JP2002151024A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-24 | Asahi Kasei Corp | 扁平型電池 |
| KR20170025872A (ko) | 2015-08-31 | 2017-03-08 | 주식회사 엘지화학 | 안전성이 개선된 파우치형 리튬이차전지 |
-
2017
- 2017-12-11 KR KR1020170169566A patent/KR102087368B1/ko active IP Right Grant
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| JP2002151024A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-24 | Asahi Kasei Corp | 扁平型電池 |
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