KR20240107665A - 고성형성 및 안전성을 가지는 이차전지용 파우치 필름, 이를 이용한 이차전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

고성형성 및 안전성을 가지는 이차전지용 파우치 필름, 이를 이용한 이차전지 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

이차전지 파우치 필름의 배리어층의 수직 및 수평 열전도도의 관계를 조절하고, 추가적으로 배리어층인 금속층의 Fe, Si 등을 포함한 불순물의 조성을 조절하여, 이차 전지 파우치 필름의 열안전성과 내전해액성이 높으면서도 고성형성을 달성할 수 있다. 이러한 이차전지 파우치 필름은 특히 전기자동차나 에너지 저장 장치 등의 중대형 이차전지 파우치로서 유용하다.

Description

고성형성 및 안전성을 가지는 이차전지용 파우치 필름, 이를 이용한 이차전지 및 그 제조 방법{Pouch film for secondary battery having high formability and safety, secondary battery using the same and method for preparing the same}
본 명세서는 고성형성 및 안전성을 가지는 이차전지용 파우치 필름, 이를 이용한 이차전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 열안전성 및 내전해액성이 높고 고성형성이 가능하여 특히 중대형전지용에 적합한 이차전지용 파우치 필름, 이를 이용한 이차전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
리튬이차전지(LiB)는 높은 에너지밀도와 우수한 출력을 갖는 등 다양한 장점을 바탕으로 많은 어플리케이션에 적용되고 있다.
이차전지 파우치 필름은 이러한 이차전지의 전극군과 전해액을 감싸는 다층 구조의 포장용 적층 필름으로서, 전지의 안정성, 수명특성 그리고 작동지속력을 결정하는 핵심 부품소재이며, 기계적 유연성 및 강도, 높은 산소/수증기 배리어성, 높은 열적 실링강도, 전해액에 대한 내화학성, 전기절연성, 고온 안정성 등이 요구된다.
이차전지 파우치 필름은 통상 크게 외층/배리어층/내측 실란트층으로 이루어져 있다.
외층 또는 최외층은 나일론이나 나일론과 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)의 혼합 소재, OPP (연신 폴리프로필렌), 폴리에틸렌 등으로 구성되고 있다. 이러한 외층 또는 최외층의 요구 특성으로서는 내열성, 내핀홀성, 내화학성, 성형성 및 절연성 등이 요구된다.
배리어층은 수증기나 기타 기체에 대한 배리어성과 함께 성형성이 요구된다. 이러한 측면에서 배리어층에는 성형 가능한 금속 예컨대 알루미늄(Al), 철(Fe), 구리(Cu), 니켈(Ni) 등이 사용되며, 현재 알루미늄이 가장 많이 사용되고 있다.
내층의 실란트층은 열접착성, 성형성과 함께 전해액과 접촉하는 층이라는 점에서 내전해액성, 절연저항성 등이 요구된다.
한편, 리튬이차전지의 적용 분야가 소형 분야에서 자동차 용이나 ESS용의 중대형으로 확대되면서 이차전지 파우치 필름 역시 중대형에 적합한 특성이 요구되고 있는데, 특히 안전성이 높고 고형성 특성을 보유하여야 한다.
관련하여, 자동차형 리튬이차전지(LiB)의 셀 크기 및 이차전지 파우치 성형 깊이는 이차전지 용량에 크게 영향을 미치는 인자이다. 셀 사이즈의 경우 크기가 일반 소형용 대비 크고 높은 성형성이 요구되는데, 셀의 성형 깊이는 셀의 용량을 결정 짓기 때문에 깊이가 깊게 성형(forming)될 수록 차세대 2차전지의 요구 용량인 700Wh/L로 가기 위한 필수 조건이라고 할 수 있다. 따라서 고성형성 및 안전성은 필수적으로 요구되는 특성이다.
특허문헌 1: 일본특허공개 제2016-097970호
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 일 측면에서, 이차 전지 파우치 필름의 열안전성 및 내전해액성이 높으면서도 고성형성이 가능한 이차전지용 파우치 필름 및 해당 파우치 필름으로 외장된 이차 전지와 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 이차전지 파우치 필름으로서, 상온에서 측정한 이차전지 파우치 필름의 배리어층의 두께 방향 열전도율 및 상온에서 측정한 이차전지 파우치 필름의 배리어층의 평면 방향 열전도율의 곱이 41000 W/mK 이상인 배리어층을 포함하는 이차전지 파우치 필름을 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 이차전지 파우치 필름의 배리어층은 알루미늄 합금이고, 알루미늄 합금의 불순물 중 Fe 및 Si의 합이 중량 기준으로 합금 전체 중량 중 1.15% 이상으로 함유되고, Ti, Cu, Zn, Mn, Cr, Mg의 합이 중량 기준으로 합금 전체 중량 중 265ppm 이하로 함유되는 것일 수 있다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는 또한, 전술한 이차전지 파우치 필름으로 외장된 이차 전지를 제공한다.
또한, 본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 이차전지 제조 방법으로서, 전술한 이차전지 파우치 필름으로 이차 전지를 외장하는 단계;를 포함하는 이차전지 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 이차전지 파우치 필름의 배리어층의 수직 및 수평 열전도도를 곱한 값이 일정한 값 이상이 되도록 조절하고, 추가적으로 배리어층인 금속층의 Fe, Si 등을 포함한 불순물의 조성을 조절하여, 이차 전지 파우치 필름의 열안전성 및 내전해액성이 높으면서도 고성형성을 달성할 수 있다.
이러한 이차전지 파우치 필름은 전기자동차나 에너지 저장 장치 등의 중대형 이차전지 파우치로서 유용하다.
용어 정의
본 명세서에서 열전도율의 수평값은 시편을 평면에서 보았을 때 해당 시편의 평면 중앙부에서부터 바깥쪽으로 퍼져나가는 열의 전도율을 의미한다.
본 명세서에서 열전도율의 수직값은 시편의 두께 방향에서 위에서 아래로 가는 열의 전도율을 의미한다.
예시적인 구현예들의 설명
이하 본 발명의 예시적인 구현예들을 상술한다.
안전성이 높은 고성형 특성 파우치를 제조하기 위하여 배리어층의 연신율과 열전도율이 우수해야 한다. 이차전지 파우치 필름용 배리어층에 사용되는 금속층 예컨대 알루미늄 합금은 고순도 Al과 Si, Fe와 같은 다양한 불순물 원자를 소량 혼합하여 제조하는데, 이때 불순물의 함량 및 성분에 따라 배리어층의 연신율과 열전도율 등의 특성이 달라지게 된다.
본 발명자들은 이차전지 파우치 필름의 배리어층의 수직 및 수평 열전도도를 곱한 값이 일정한 값 이상이 되도록 조절하고, 추가적으로 배리어층인 금속층 알루미늄 합금의 Fe, Si 등의 조성을 조절하여 연신율과 열전도율을 향상시킬 수 있으며 이에 따라 성형성, 내전해액성 및 열안전성을 동시에 향상시킬 수 있음을 확인하고 연구를 거듭하여 본 발명에 이르렀다.
본 발명의 예시적인 구현예들에서는 이차전지 파우치 필름의 배리어층에 있어서, 상온에서 측정한 두께 방향 열전도율 및 상온에서 측정한 평면 방향 열전도율의 곱이 41000 W/mK 이상인, 이차전지 파우치 필름 배리어층과 이를 포함하는 이차전지 파우치 필름을 제공한다.
예컨대 상기 열전도율은 하기와 같이 평가한 열전도율(λ) 의 수직값(두께 방향 값) 및 수평값(평면 방향 값)의 곱이 4100 W/mK이상일 수 있다.
[열전도율 평가]
λ = σ x Cp x ρ
[λ, σ, Cp, ρ는 각각 측정 온도인 상온에서의 열전도도(λ), 열확산율(σ), 비열(Cp), 밀도(ρ)이다.]
여기서 상기 열전도율(λ) 의 수평값은 시편(원형 시편)을 평면에서 보았을 때 해당 시편의 평면 중앙부에서부터 열이 퍼져나가는 값을 계산한 것이다. 수직값은 시편의 두께 방향에서 위에서 아래로 가는 열의 전도율을 측정한 것이다. 각 측정 값은 3회 측정 값을 평균한 것이다.
여기서, 비열(Cp)은 단위 질량의 물질의 온도를 단위 온도만큼 상승시키는데 필요한 열량으로서, 예컨대 TA 인스트루먼츠사의 시차주사열량계 (DSC 25)를 통해 열거동을 분석하여 측정할 수 있다. 구체적으로, 5℃에서 10분 유지하고, 5℃에서 50℃로 가열하고 50℃에서 10분 유지하면서 열거동 분석할 수 있다. 이때 승온속도는 10℃/min이고, 분위기는 질소(N2) 분위기이고, 알루미늄 팬(Pan)을 이용한다.
밀도(ρ)는 이론값을 사용하지 않고 실측으로 계산하였으며, 예컨대 일렉트로닉 덴시미터(Electronic densimeter)[Alfa Mirage 사/MD-300S]를 사용할 수 있고, 시험온도는 25±2℃일 수 있다.
열확산율(σ)은 열확산 측정기기[Thermal diffusivity measurements (NETZSCH, LFA 447, Nanoflash), 센서 InSb]를 통해 상온에서 실험을 진행할 수 있다. 수평방향(평면 방향) 열전도율 측정 시 시편은 직경을 약 25mm로 하는 원형으로 제조하여 가운데 부분으로부터 퍼져나가는 열확산율을 측정한다. 수직방향 (두께 방향)으로는 위에서 아래 방향으로 열확산율을 측정한다.
전술한 열전도율(λ) 의 수직 및 수평값의 곱이 4100 W/mK 미만인 경우 열안정성이 저조해지고, 신장율이 떨어지며, 성형성과 내전해액성도 저조하게 될 수 있다.
일 실시예에서, 열전도율(λ)의 수직 및 수평값의 곱은 4100 내지 4500 W/mK 일 수 있다. 바람직하게는 4100 W/mK 이상, 4150 W/Mk 이상, 41200 W/mK 이상, 4250 W/mK 이상, 4300 W/mK 이상, 4350 W/mK 이상, 4400 W/mK 이상 또는 4450 W/mK 이상, 또는 4500 W/mK 일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 열전도율(λ)은 배리어층 금속 예컨대 알루미늄 합금의 불순물 조성에 의하여 주로 좌우되므로 불순물의 조성을 조절함으로써 해당 열전도율 수치를 얻을 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 이차전지 파우치 필름의 배리어층은 알루미늄 합금이고, 알루미늄 합금의 불순물 중 Fe 및 Si의 합이 중량 기준으로 합금 전체 중량 중 1.15%~1.20%로 함유되고, Ti, Cu, Zn, Mn, Cr, Mg의 합이 중량 기준으로 합금 전체 중량 중 330ppm 이하로 함유되는 것일 수 있다.
일 실시예에서, Fe 및 Si의 합은 중량 기준으로 합금 전체 중량 중 1.15% 이상, 1.16% 이상, 1.17% 이상, 1.18% 이상, 또는 1.19% 이상일 수 있다. 또는, 1.20% 이하, 1.19% 이하, 1.18% 이하, 또는 1.17% 이하일 수 있다.
일 실시예에서, Ti, Cu, Zn, Mn, Cr, Mg의 합은 중량 기준으로 합금 전체 중량 중 260ppm~330ppm 또는 265ppm~325ppm일 수 있다.
비제한적인 예시에서, Ti, Cu, Zn, Mn, Cr, Mg의 합은 중량 기준으로 합금 전체 중량 중 330ppm 이하, 325ppm 이하, 320 ppm 이하, 315 ppm 이하, 310 ppm 이하, 305 ppm 이하, 300 ppm 이하, 295 ppm 이하, 290 ppm 이하, 285ppm 이하, 280 ppm 이하, 275ppm 이하, 또는 270 ppm 이하일 수 있다. 또는 260ppm 이상, 265ppm 이상, 270ppm 이상, 275ppm 이상, 280ppm 이상, 285ppm 이상, 290ppm 이상, 295ppm 이상, 300ppm 이상, 305ppm 이상, 310ppm 이상, 315ppm 이상, 또는 320ppm 이상일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 이차전지 파우치 필름은 후술하는 실험예에 기재된 열안전성 평가 방법에 의한 열안전성 측정 온도 즉, 100℃에서 24시간 오븐에 보관한 후 오븐 내 온도를 상온으로 강하시킨 후 30 분 후 파우치 필름의 온도가 73℃ 이하, 또는 72℃ 이하, 또는 71℃ 이하인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 이차전지 파우치 필름은 후술하는 실험예에 기재된 신장율 평가 방법에 의한 알루미늄 합금의 상온 신장율이 MD 및 TD 방향 모두 35% 이상, 또는 36% 이상, 또는 37% 이상일 수 있고, 또한, 60℃에서 5분간 측정한 알루미늄 합금의 고온 신장율이 MD 및 TD 방향 모두 36% 이상 또는 37% 이상일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 이차전지 파우치 필름은 후술하는 실험예에 기재된 성형성 평가 방법에 의한 성형성이 16mm 이상, 또는 16.5mm 이상, 또는 17mm 이상, 17.5mm 이상, 또는 18mm 이상, 또는 18.5mm 이상일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 이차전지 파우치 필름은 후술하는 실험예에 기재된 내전해액성 평가 방법에 의한 내전해액성 평가 결과가 22N/15mm 이상, 또는 23N/15mm 이상, 또는 24N/15mm 이상일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 이차전지 파우치 필름의 외층은 나일론, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), PBT(폴리부틸렌테레프탈레이트), 나일론과 PET의 혼합층(나일론 및 PET의 합지 필름) 등으로 구성될 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 외층 중 나일론 필름은 성형성 측면에서 두께가 20㎛ 이상인 것이 바람직하고 25㎛ 이상이 더 바람직하지만 나일론 필름 두께가 30㎛를 넘는 경우 절연파괴전압이 떨어질 수 있다. 따라서, 바람직한 나일론 필름 두께는 20㎛~30㎛, 바람직하게는 25㎛~30㎛일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 외층 중 PET 필름의 두께가 얇고, 나일론 필름 두께가 두꺼울수록 성형성에 유리하다. 다만 PET 필름 두께가 얇을수록 절연파괴 전압 측면에서 불리할 수 있으므로, 이러한 관점에서 PET 필름은 7㎛~12㎛인 것이 바람직하다.
예시적인 일 구현예에서, 실란트층은 폴리프로필렌층(PP) 예컨대 무연신폴리프로필(CPP) 필름으로 구성되고, 해당 폴리프로필렌(PP)층과 배리어층이 폴리프로필렌계 수지의 압출 코팅(Extrusion Coating; EC)층에 의하여 접합될 수 있다. 상기 폴리프로플렌층(PP)은 요구물성에 따라 각종 첨가제(고무, 엘라스토머, 슬립제 등)를 함유할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 이차전지 파우치 필름의 총 두께는 예컨대 60~185㎛ 일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 이차전지 파우치 필름은 153㎛ 이상이거나 113㎛ 이하인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 배리어층 두께는 예컨대 20~80㎛, 바람직하게는 40~60㎛ 일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 실란트층 두께는 예컨대 20~80㎛ 일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 실란트층인 폴리프로필렌(CPP)층 두께는 예컨대 20~80㎛ 일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 압출 코팅(EC)층 두께는 예컨대 0~60㎛ 일 수 있다.
한편, 본 발명의 예시적인 구현예들에서는 전술한 이차전지 파우치 필름으로 외장된 이차 전지를 제공한다. 이러한 이차전지는 대표적으로 리튬이차전지일 수 있으며, 특히 전기자동차(EV)나 에너지저장장치(ESS) 등의 중대형 이차전지일 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 전술한 이차전지 파우치 필름으로 이차 전지를 외장하는 단계;를 포함하는 이차전지 제조 방법을 제공한다.
이하의 실시예를 통하여 본 발명의 예시적인 구현예들을 더욱 상세하게 설명된다. 본 명세서에 개시된 실시예들은 단지 설명을 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
[실험 방법]
다음 표에서와 같이 실시예 및 비교예들에서 배리어층(두께 60㎛)의 알루미늄 합금의 불순물 조성을 변경하는 외에 나머지 파우치 필름 층 구성은 공지의 외층, 실란트층을 가지는 파우치 필름을 제조하였다. 즉, 외층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름(두께 12㎛) 및 나일론(Ny) 필름(두께 25㎛)의 합지 필름을 사용하고, 실란트층은 폴리프로필렌 층(두께 80㎛)을 사용하였다. 총 두께는 접착제층 두께 포함 183㎛이다.
한편, 실시예 및 비교예들에 있어서 열전도율, 열안전성, 신장율, 성형성, 내전해액성 평가는 다음과 같이 하였다.
<열전도율 측정 방법>
열전도율은 이차전지 파우치 필름의 배리어층인 알루미늄 합금 시편을 상온에서 열확산율(σ), 비열(Cp), 밀도(ρ)를 측정 후 이들을 곱하여 열전도도(λ)를 구하였다.
[수학식 1]
λ = σ x Cp x ρ
여기서, 비열(Cp)은 TA 인스트루먼츠사의 시차주사열량계 DSC 25를 통해 열거동을 분석하여 측정하였다. 5℃에서 10분 유지하고, 5℃에서 50℃로 가열하고 50℃에서 10분 유지하면서 열거동 분석하였다. 승온속도는 10℃/min이고, 분위기는 질소(N2) 분위기에서 측정하였고, 알루미늄 팬(Pan)을 이용하였다.
밀도(ρ)는 이론값을 사용하지 않고 일렉트로닉 덴시미터(Electronic densimeter, 알파 미라지(Alfa Mirage) 사 제품 MD-300S)를 사용하여 실측 계산하였다. 시험온도는 상온인 25±2℃이었다.
열확산율(σ)은 열확산 측정기기[Thermal diffusivity measurements (NETZSCH, LFA 447, Nanoflash), 센서: InSb]를 통해 상온(25±2℃)에서 실험을 진행하였다. 수평방향(평면 방향) 열전도율 측정 시 시편을 직경을 약 25mm로 하는 원형으로 제조하여 가운데 부분으로부터 퍼져나가는 열확산율을 측정하였고, 수직방향(두께 방향)으로는 해당 시편을 두께 방향으로 위에서 아래 방향으로 열확산율을 측정하였다.
<열안전성 평가 방법>
각 파우치 필름을 15cm X 15 cm 로 제조하고, 100℃에서 24시간 오븐에 보관하였다. 오븐 내 온도를 상온으로 강하시킨 후 30 분 후 파우치 필름의 온도를 측정하였다. 온도 측정 시 접촉식 온도계를 통해 MD 방향으로 2회 TD 방향으로 10회 진행하여 평균온도를 측정하였다. 이를 하기 표에서 '보관 후 측정 온도'로 표시한다.
<신장율 평가 방법>
각 실시예 및 비교예에 배리어층으로 사용된 알루미늄 합금을 시편절단기를 통해 150mm X 1.5 mm로 제조하였다. MD 및 TD 방향의 시편 2개를 제조하였으며, 만능시험기(UTM)로 신장율을 평가하였다. 속도는 50 mm/min, 그립 갭(Grip gap)은 30 mm이다.
상온은 25℃ 습도 30% 에서 진행하였고, 고온의 경우 60℃ 습도 10%에서 5분 노출 후 평가하였다.
<성형성 평가 방법>
실시예 및 비교예 파우치 필름을 240 mm (MD) X 266 mm (TD)로 제조하고, 성형기(Cr이 코팅된 1 컵 성형기)를 통해 성형성을 평가하였다. 성형의 결과는 10번 측정하여 10번 모두 크랙 없이 성형이 된 파우치의 최대(max) 성형 깊이를 평가하였다.
성형 시 압력은 0.3 MPa로 고정하였으며, 성형기의 R 값(모서리 곡률반경 값)은 4R (4mm) 이다. 성형 시 포밍 사이즈는 가로 90mm X 120 mm 이고, 싱글 포밍으로 수행하였다.
<내전해액 평가 방법>
실시예 및 비교예 파우치 필름을 150 mm (MD) X 25 mm (TD) 사이즈로 제작하였다. 유리 병(glass bottle)에 해당 파우치 필름을 삽입 후 전해액을 가득 채우고, 그 후 실링을 시킨 후 85℃ 오븐에서 하루 동안 방치하였다. 이때 과정은 모두 수분과 공기가 0 PPM에 가까운 초고순도 Ar (99.999%)분위기의 글러브박스에서 진행하였다.
하루가 지난 후 전해액을 모두 제거한 후 전해액이 조금도 남지 않도록 닦아주었다. 시편의 사이드부분을 각각 5 mm씩 제거하여 150 mm X 15 mm의 시편을 제작하였다.
제작한 시편을 글래스 플레이트(glass plate)에 붙여 인장강도용 시편으로 제작하였고, 만능시험기(UTM)로 내전해액 강도를 평가하였다. 즉, 내층 박리 평가를 수행하였다. 만능시험기(UTM) 속도는 50 mm/min이었고, 그립 갭(Grip gap)은 80 mm이었다.
[실험 결과]
<열전도율>
실시예 및 비교예들의 배리어층인 알루미늄 합금의 수직, 수평 열전도율은 다음 [표 1]과 같다. 열전도율 단위는 W/mK이다.
[표 1]
<알루미늄 합금 원소 비율>
실시예 및 비교예들의 배리어층인 알루미늄 합금의 불순물 원소 비율은 다음 [표 2]와 같다.
[표 2]
<열안정성>
실시예 및 비교예들의 파우치 필름의 열안정성은 다음 [표 4]와 같다.
[표 4]
<신장율>
실시예 및 비교예들의 신장율은 다음 [표 5]와 같다.
[표 5]
<성형성>
실시예 및 비교예들의 파우치 필름의 성형성은 다음 [표 6]과 같다.
[표 6]
<내전해액성>
실시예 및 비교예들의 파우치 필름의 내전해액성은 다음 [표 7]과 같다.
[표 7]
이상에서 알 수 있듯이, 실시예들의 경우 비교예들과 달리 열안정성이 우수하고, 상온 및 고온 신장율이 우수하고, 성형성과 내전해액성도 우수한 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 비제한적이고 예시적인 구현예들을 설명하였으나, 본 발명의 기술 사상은 첨부 도면이나 상기 설명 내용에 한정되지 않는다. 본 발명의 기술 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형이 가능함이 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하며, 또한, 이러한 형태의 변형은 본 발명의 특허청구범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. 이차전지 파우치 필름으로서,
    상온에서 측정한 이차전지 파우치 필름의 배리어층의 두께 방향 열전도율 및 상온에서 측정한 이차전지 파우치 필름의 배리어층의 평면 방향 열전도율의 곱이 4100 W/mK 이상인 배리어층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배리어층은 알루미늄 합금이고,
    알루미늄 합금의 불순물 중 Fe 및 Si의 합이 중량 기준으로 합금 전체 중량 중 1.15%~1.20%으로 함유되고, Ti, Cu, Zn, Mn, Cr, Mg의 합이 중량 기준으로 합금 전체 중량 중 330ppm 이하로 함유되는 것을 특징으로 하는 이차전지 파우치 필름.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이차전지 파우치 필름은 다음 [열 안전성 평가 방법]에 의한 측정 온도가 73℃ 이하인 것을 특징으로 하는 이차 전지 파우치 필름.
    [열 안전성 평가 방법]
    파우치 필름을 15cm X 15 cm 로 제조하고, 100℃에서 24시간 오븐에 보관하였다. 오븐 내 온도를 상온으로 강하시킨 후 30 분 후 알루미늄 합금의 온도를 측정한다. 온도 측정 시 접촉식 온도계를 통해 MD방향으로 2회 TD 방향으로 10회 진행하여 평균온도를 측정한다.
  4. 제 2 항에 있어서,
    다음 [신장율 평가 방법]에 의한 상온 신장율이 MD 및 TD 방향 모두 35% 이상이고, 60℃에서 5분간 측정한 고온 신장율이 MD 및 TD 방향 모두 36% 이상인 것을 특징으로 하는 이차 전지 파우치 필름.
    [신장율 평가 방법]
    상기 배리어층인 알루미늄 합금을 시편절단기를 통해 150mm X 1.5 mm로 제조한, MD 및 TD 방향의 시편 2개를 제조하고, 만능시험기(UTM)로 신장율을 평가한다[속도는 50 mm/min, 그립 갭(Grip gap)은 30 mm임].
    상온 신장율 평가는 25℃ 습도 30% 에서 진행하고, 고온 신장률 평가는 60℃ 습도 10%에서 5분 노출 후 평가한다.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 이차전지 파우치는 다음 [성형성 평가 방법]에 의한 성형성이 16mm 이상인 것을 특징으로 하는 이차 전지 파우치 필름.
    [성형성 평가 방법]
    파우치 필름을 240 mm (MD) X 266 mm (TD)로 제조하고, 성형기를 통해 성형성을 평가한다. 성형의 결과는 10번 측정하여 10번 모두 크랙 없이 성형이 된 파우치의 최대(max) 성형 깊이를 평가한다.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 이차전지 파우치 필름은 다음 [내전해액성 평가 방법]에 의한 내전해액성 평가 결과가 22N/15mm 이상인 것을 특징으로 하는 이차 전지 파우치 필름.
    [내전해액성 평가 방법]
    이차전지 파우치 필름을 150 mm (MD) X 25 mm (TD) 사이즈로 제작한다. 유리 병(glass bottle)에 제조된 파우치를 삽입 후 전해액을 가득 채우고, 그 후 실링을 시킨 후 85℃ 오븐에서 하루 동안 방치한다. 이 과정은 Ar (99.999%)분위기의 글러브박스에서 진행한다. 하루가 지난 후 전해액을 모두 제거한 후 전해액이 남지 않도록 닦아준다. 시편의 사이드 부분을 각각 5 mm씩 제거하여 150 mm X 15 mm의 시편을 제작한다.
    제작한 시편을 글래스 플레이트(glass plate)에 붙여 인장강도용 시편으로 제작하고, 만능시험기(UTM)로 내전해액 강도를 평가한다. 만능시험기(UTM) 속도는 50 mm/min이고, 그립 갭(Grip gap)은 80 mm이다.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 이차전지 파우치 필름으로 외장된 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이차전지는 전기 자동차 또는 에너지 저장 장치용인 것을 특징으로 하는 이차 전지.
  9. 이차전지 제조 방법으로서,
    제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 이차전지 파우치 필름으로 이차 전지를 외장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조 방법.
KR1020220190512A 2022-12-30 고성형성 및 안전성을 가지는 이차전지용 파우치 필름, 이를 이용한 이차전지 및 그 제조 방법 KR20240107665A (ko)

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