WO2014185605A1 - 이차전지용 알루미늄 파우치 필름, 이를 포함하는 포장재, 이를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법 - Google Patents

이차전지용 알루미늄 파우치 필름, 이를 포함하는 포장재, 이를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2014185605A1
WO2014185605A1 PCT/KR2013/009962 KR2013009962W WO2014185605A1 WO 2014185605 A1 WO2014185605 A1 WO 2014185605A1 KR 2013009962 W KR2013009962 W KR 2013009962W WO 2014185605 A1 WO2014185605 A1 WO 2014185605A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
aluminum
layer
pouch film
resin layer
secondary battery
Prior art date
Application number
PCT/KR2013/009962
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
성문용
구창일
심준호
김재구
김성만
이순식
박우영
신승수
Original Assignee
주식회사희성화학
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
Priority claimed from KR20130054015A external-priority patent/KR101485523B1/ko
Priority claimed from KR1020130054016A external-priority patent/KR101381598B1/ko
Priority claimed from KR1020130054017A external-priority patent/KR101454417B1/ko
Application filed by 주식회사희성화학 filed Critical 주식회사희성화학
Priority to CN201380076556.2A priority Critical patent/CN105229817A/zh
Priority to EP13884788.4A priority patent/EP2999022A4/en
Priority to US14/890,794 priority patent/US20160087250A1/en
Priority to JP2016513854A priority patent/JP2016522968A/ja
Publication of WO2014185605A1 publication Critical patent/WO2014185605A1/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
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
    • B29C66/43—Joining a relatively small portion of the surface of said articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/20—Layered products comprising a layer of metal comprising aluminium or copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • 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
    • H01M50/119—Metals
    • 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
    • H01M50/124—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/126—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • 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
    • H01M50/131—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by physical properties, e.g. gas permeability, size or heat resistance
    • H01M50/133—Thickness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2505/00—Use of metals, their alloys or their compounds, as filler
    • B29K2505/02—Aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/712—Containers; Packaging elements or accessories, Packages
    • B29L2031/7146—Battery-cases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/06—Coating on the layer surface on metal layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2255/00—Coating on the layer surface
    • B32B2255/26—Polymeric coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2311/00—Metals, their alloys or their compounds
    • B32B2311/24—Aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/10—Batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • 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
    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • 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
    • 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
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to an aluminum pouch film for a secondary battery and a method for manufacturing the same, and more particularly, compared to the conventional technology, in spite of omitting an aluminum surface treatment step with respect to a conventional secondary battery pouch film.
  • the present invention relates to the production of an aluminum pouch film for secondary batteries in which electrolyte resistance and insulation are maintained.
  • Secondary batteries generally refer to lithium secondary batteries, and are used in electric vehicles including portable terminal devices such as laptops, smartphones, tablet PCs, video cameras, and hybrid vehicles, and smart grids for energy storage. At the same time, research is being conducted to overcome various environmental factors such as harsh thermal environment and mechanical impact.
  • a packaging material used for such a lithium battery unlike a can-type packaging material used from a conventional packaging material, a multi-layer structure (for example, an inner resin layer, an aluminum layer, and an exterior) can be obtained from the advantage that the shape of the battery can be freely modified.
  • a secondary battery pouch is used as the packaging material consisting of a resin layer).
  • Commonly used pouch films for secondary batteries have a thermal adhesiveness sequentially, such as polyethylene (PE), unstretched polypropylene (cPP), or polypropylene (poly propylene, PP), which act as a sealing agent.
  • An internal resin layer composed of an adhesive layer made of polyolefin or a copolymer thereof, a base material for maintaining mechanical strength, and an aluminum layer which is a metal foil layer serving as a barrier layer of moisture and oxygen, and a polyethylene for protecting the battery cell from external impact.
  • Multi-layered film in which functional polymer films such as terephthalate (PET) resin, polyethylene naphthalate (PEN), nylon (Nylon) resin, or liquid crystal polymer (LCP) form an outer resin layer It is composed of a structure.
  • Pouch-type secondary battery may have flexibility in form, there is an advantage that can implement a secondary battery of the same capacity with a smaller volume and mass.
  • the pouch type uses a soft pouch as a container, and may be damaged for various reasons in various processes. For example, in the process of accommodating the electrode assembly in the pouch, protrusions such as electrode tabs and electrode leads may damage the PP and CPP layers inside the pouch, such as cracks. The layer is exposed, in which case a side reaction occurs due to the reactivity with the electrolyte.
  • the aluminum layer exposed to the electrolyte may be corroded by causing a chemical reaction with the electrolyte or oxygen or moisture infiltrated or diffused into the battery, and a swelling phenomenon in which the corrosive gas is generated to expand the inside of the battery is generated.
  • LiPF 6 may react with water and oxygen to produce hydrofluoric acid (HF), which is a corrosive gas.
  • HF hydrofluoric acid
  • Such hydrofluoric acid may cause rapid exothermic reaction by reacting with aluminum, and adsorbed onto the surface of aluminum as a secondary reaction and penetrating into the tissue.
  • lithium may react with the atmosphere to cause ignition. Therefore, in order to prevent contact with aluminum even when corrosive hydrofluoric acid is produced as described above, various aluminum surface modification techniques have been studied.
  • a method of carrying out a chemical conversion treatment on aluminum foil is known as in Korean Laid-Open Publication No. 10-2001-7010231, and a chromate treatment is mentioned as an example of the chemical conversion treatment.
  • chromate treatment methods such as a chromate treatment by an application type chromate treatment or an immersion method.
  • the material using hexavalent chromium as a main component has a good function, but as an environmental aspect, it is treated for environmental preservation with Cd, Pb, Hg, etc., which is a toxic environmental pollutant harmful to humans and living organisms.
  • Cd, Pb, Hg, etc. is a toxic environmental pollutant harmful to humans and living organisms.
  • a step of performing an immersion treatment with an acid or an alkali and performing degreasing and etching should be provided during the manufacturing process. Since it is the slowest stage, it is necessary to find a way to maintain the performance as a secondary battery packaging material while omitting the aluminum surface treatment process.
  • the present invention is to solve the above problems, in the aluminum pouch manufacturing process, by eliminating the aluminum surface treatment process, while promoting eco-friendly and economical benefits, while the battery is exposed to physical, chemical, shock or electrical stress Even if the crack of the adhesive layer inside the pouch is suppressed, the object of the present invention is to provide a method for producing a secondary battery aluminum pouch film excellent in moldability, insulation and electrolyte resistance.
  • the present invention is an aluminum layer; An outer resin layer formed on the first surface of the aluminum layer; A first adhesive layer bonding the aluminum and the outer resin layer to each other; An inner resin layer formed on the second surface of the aluminum layer; And it provides a secondary battery aluminum pouch film comprising a second adhesive layer for bonding the aluminum layer and the internal resin layer.
  • the present invention comprises the steps of a) preparing an aluminum layer; b) forming an outer resin layer on the first surface of the aluminum layer; c) preparing an inner resin layer; And d) adhering the inner resin layer to the second surface of the aluminum layer, wherein the adhering the inner resin layer comprises a monomer having one side modified with silicate or phosphate to form the end of the chain. It provides a method for producing a secondary battery aluminum pouch film, characterized in that using an adhesive containing.
  • the present invention comprises the steps of a) preparing an aluminum layer; b) forming an outer resin layer on the first surface of the aluminum layer; c) forming a copolymer layer on the second surface of the aluminum layer; And d) provides a method for producing a secondary battery aluminum pouch film comprising the step of forming an inner resin layer on the copolymer layer.
  • the present invention provides a packaging material comprising an aluminum pouch film for secondary batteries.
  • the present invention provides a secondary battery comprising an aluminum pouch film for secondary batteries.
  • the aluminum layer is a chemical reaction with the electrolyte Since the gas can be prevented from occurring, it is possible to reduce the risk of gas generated inside the battery, causing the battery to expand, or exploding by a high temperature.
  • the aluminum surface treatment process is the most time-consuming process of aluminum pouch production process because it is coated with the film by applying an adhesive containing a part of a special monomer whose monomer component is modified without going through chemical surface treatment of aluminum foil. Since it can be omitted, it may be preferable in terms of environment-friendly, economical.
  • FIG. 1 is a view showing the structure of an aluminum pouch film for secondary batteries according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the structure of an aluminum pouch film for secondary batteries according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a mechanism according to a preferred embodiment of the present invention.
  • an aluminum pouch film for a secondary battery includes an aluminum layer 3, an outer resin layer 1 formed on a first surface of the aluminum layer, the aluminum layer, and the outer resin layer as shown in FIG. 1. It consists of a first adhesive layer (2) for adhering the resin, an inner resin layer (5) formed on the second surface of the aluminum layer, and a second adhesive layer (4) for adhering the aluminum layer and the inner resin layer. There is a strong bond between the aluminum layer and the second adhesive layer 4 by the SiO 2 group or the phosphate group of the adhesive layer.
  • an aluminum pouch film for a secondary battery includes an aluminum layer (3), an outer resin layer (1) formed on a first surface of the aluminum layer, and the aluminum layer and the outer layer as shown in FIG.
  • the aluminum layer (3) is preferably a soft aluminum foil, more preferably, in order to further impart the moldability of the aluminum foil, aluminum containing iron Use a gourd.
  • the aluminum foil containing iron preferably 0.1 to 9.0% by mass, and more preferably 0.5 to 2.0% by mass, with respect to 100 mass of the entire aluminum foil.
  • the aluminum foil used for the aluminum layer can be etched or degreased on the surface in order to improve adhesion to the inner resin layer, but may be omitted to reduce the process speed.
  • the thickness of the aluminum layer is preferably 10 to 100 ⁇ m, more preferably 30 to 50 ⁇ m in consideration of workability, oxygen, and moisture barrier properties. If the above range is not satisfied, it is easily torn when less than 10 ⁇ m, so that the electrolytic resistance and insulation are inferior, and when it exceeds 100 ⁇ m, moldability is inferior.
  • the outer resin layer 1 corresponds to a portion in direct contact with hardware
  • the outer resin layer 1 is preferably a resin having insulation. Therefore, as the resin used as the outer resin layer, polyester resins such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, copolymerized polyester, polycarbonate, or nylon films are used. It is preferable to use a nylon film, in particular. In the case of the nylon film is not only excellent in burst strength, pinhole resistance, gas barrier property, etc., but also excellent in heat resistance, cold resistance, and mechanical strength, and thus is mainly used as a packaging film.
  • the nylon film include polyamide resins, that is, nylon 6, nylon 66, copolymers of nylon 6 and nylon 66, nylon 610, polymethacylylene amidamide (MXD6), and the like.
  • the thickness of the laminated outer resin layer is preferably 10 to 30 ⁇ m or more, and particularly preferably 12 to 25 ⁇ m. If the above range is not satisfied, the physical property is less than 10 ⁇ m, so that the physical property is easily torn off, and if it exceeds 30 ⁇ m, the moldability is poor.
  • a polyurethane-based adhesive containing a polyol component as a main component and further including an isocyanate compound or a derivative thereof as a curing agent component can be used. It is preferable that it is 2-10 micrometers, and, as for the said 1st contact bonding layer in consideration of adhesiveness with an outer resin layer, thickness after shaping
  • a polyolefin such as polyethylene (PE) or polypropylene (poly propylene, PP) or a copolymer thereof may be used as the inner resin layer.
  • the polymer layer is preferable because it has not only physical properties required as a packaging material for secondary batteries such as good heat sealability, moisture resistance and heat resistance, but also good workability such as lamination. Do.
  • the thickness of the polymer layer of the inner resin layer is preferably 20 to 60 ⁇ m, more preferably 30 to 50 ⁇ m in consideration of moldability, insulation, electrolyte resistance, and the like. If the above range is not satisfied, problems may arise in that moldability, insulation property, and electrolyte resistance become poor.
  • the second adhesive layer includes a monomer component on one side of which is modified with a silicate or phosphate group to form the end of the chain, in addition to polyester, polyether, Adhesives including any one or more of polyurethane-based, polyester-urethane-based, polyolefin-based, polyethyleneimine-based, cyanoacrylate-based, isocyanate-based, imide-based, silicone-based resins or modified substances thereof and mixtures thereof can be used.
  • the second adhesive layer of the present invention comprises a monomer component which is modified on one side with a silicate or phosphate group to form the end of the chain, when the aluminum adhesive layer comes into contact with the aluminum thin layer, SiO 2 of the aluminum thin layer and the silicate is copolymerized. Or PO 4 2- of the phosphate group forms a strong bond.
  • the adhesion is further improved, and since the silicate or phosphate adhesive layer performs the chemical surface treatment of the aluminum surface, penetration from the electrolyte solution is suppressed, and thus the electrolyte resistance can be improved. Therefore, the aluminum pouch film for secondary batteries of the present invention omits the surface treatment of aluminum, unlike the prior art, since the one side includes an adhesive containing a monomer that forms the end of the chain by modifying the silicate or phosphate group. Even if it does, the performance of electrolytic resistance and adhesiveness does not fall.
  • the second adhesive layer is preferably 2 to 30 ⁇ m, more preferably 3 to 15 ⁇ m in consideration of adhesion to the internal resin layer, thickness after molding, and the like.
  • laminating the inner resin layer and the aluminum layer on the second adhesive layer there is no particular limitation, but preferably, it may be laminated by lamination using a dry lamination method or an extrusion lamination method.
  • the copolymer layer may be a copolymer comprising a monomer composed of a hydroxy group on one side and a phosphate, and preferably VPA (Vinyl Phosphonic Acid). And one or more copolymers of AA (Acrulic Acid) can be used.
  • VPA Vinyl Phosphonic Acid
  • AA Aclic Acid
  • the aluminum pouch film for secondary batteries of this invention contains the said copolymer layer, although the aluminum chromate surface treatment which is a prior art is omitted, the performance of electrolytic resistance and adhesiveness does not fall.
  • the copolymer layer is preferably 2 to 30 ⁇ m, more preferably 3 to 10 ⁇ m in consideration of adhesion to the internal resin layer, thickness after molding, and the like. If the above range is not satisfied, the adhesiveness and the electrolyte resistance are inferior in the case of less than 2 ⁇ m, and the flexibility of the film may be in the case of exceeding 30 ⁇ m.
  • the present invention comprises the steps of a) preparing an aluminum layer; b) forming an outer resin layer on the first surface of the aluminum layer; c) preparing an inner resin layer including a crosslinked polymer layer; And d) adhering the inner resin layer to the second surface of the aluminum layer, wherein the adhering the inner resin layer comprises monomers having one side modified with silicate to form the end of the chain. It can be prepared using an adhesive.
  • the present invention can provide a packaging material comprising the aluminum pouch film for secondary batteries.
  • the present invention can provide a secondary battery comprising the aluminum pouch film for secondary batteries.
  • the aluminum pouch film for secondary batteries of this invention is demonstrated further more concretely by an Example.
  • An aluminum foil manufactured by Equal Aluminum Co., Ltd. having a thickness of 40 ⁇ m was slitted to have an area of 30 cm ⁇ 20 cm, and then washed with water to remove dust from the surface.
  • a 4 ⁇ m-thick polyurethane adhesive resin manufactured by Hichem Co., Ltd.
  • nylon 6 manufactured by Hyosung Co., Ltd.
  • the nylon layer was laminated on the aluminum layer, and then aged at 40 ° C. for 7 days.
  • a monomer (manufactured by Rhodia) on which a single chain of the polyol was modified with a SiO 2 group on a polyurethane base (manufactured by Mitsui) was 70: After applying the adhesive mixed at 30 to 4 ⁇ m thickness, polypropylene (manufactured by Okamoto Co., Ltd.) of 40 ⁇ m thickness was laminated by laminating polypropylene on aluminum, and then aged at 40 °C for 5 days.
  • An aluminum foil manufactured by Equal Aluminum Co., Ltd. having a thickness of 40 ⁇ m was slitted to have an area of 30 cm ⁇ 20 cm, and then washed with water to remove dust from the surface.
  • a 5: 1 mixture of VPA (Vinyl Phosphonic Acid) (Rhodia) and AA (Acrylic Acid) was applied to a thickness of 5 ⁇ m, and then 3 at 120 ° C. Daily heat treatment was performed.
  • a 4 ⁇ m-thick polyurethane adhesive resin manufactured by Hichem Co., Ltd.
  • a 4 ⁇ m-thick polyurethane adhesive resin manufactured by Hichem Co., Ltd.
  • the nylon 6 manufactured by Hyosung Co., Ltd.
  • the nylon was laminated on the aluminum layer, and then aged at 40 ° C. for 7 days.
  • a polyurethane adhesive manufactured by Mitsui
  • a polyurethane adhesive manufactured by Mitsui
  • 40 ⁇ m thick polypropylene manufactured by Okamoto Dry lamination was performed to laminate polypropylene on aluminum and then aged at 40 ° C. for 5 days.
  • An aluminum foil manufactured by Equal Aluminum Co., Ltd. having a thickness of 40 ⁇ m was slitted to have an area of 30 cm ⁇ 20 cm, and then washed with water to remove dust from the surface.
  • a monomer (manufactured by Rhodia) on one side of the polyol was modified with a phosphate group on a polyurethane base (manufactured by Mitsui) to laminate the inner resin layer on the second surface of the aluminum foil.
  • polypropylene (manufactured by Okamoto Co., Ltd.) of 40 ⁇ m thickness was laminated by laminating polypropylene on aluminum, and then aged at 40 °C for 5 days.
  • An aluminum foil manufactured by Equal Aluminum Co., Ltd. having a thickness of 40 ⁇ m was slitted to have an area of 30 cm ⁇ 20 cm, and then washed with water to remove dust from the surface.
  • a 4 ⁇ m-thick polyurethane adhesive resin manufactured by Hichem Co., Ltd.
  • nylon 6 manufactured by Hyosung Co., Ltd.
  • the nylon layer was laminated on the aluminum layer, and then aged at 40 ° C. for 7 days.
  • An aluminum foil (manufactured by Equal Aluminum Co., Ltd.) having a thickness of 40 ⁇ m was slitted to have an area of 30 cm ⁇ 20 cm, and then washed with water to remove dust from the surface. Subsequently, the washed aluminum foil was immersed in 5% sulfuric acid solution and then degreased, and then the surface was activated by immersion in 5% sodium hydroxide solution. Then, aluminum foil was immersed in an immersion liquid containing aluminum trivalent chromium coating agent (manufactured by ATOTECH Co., Ltd.) and subjected to chemical treatment for 5 minutes.
  • a 4 ⁇ m-thick polyurethane adhesive resin manufactured by Hichem Co., Ltd.
  • nylon 6 manufactured by Hyosung Co., Ltd.
  • the nylon layer was laminated on the aluminum layer, and then aged at 40 ° C. for 7 days.
  • An aluminum foil manufactured by Equal Aluminum Co., Ltd. having a thickness of 40 ⁇ m was slitted to have an area of 30 cm ⁇ 20 cm, and then washed with water to remove dust from the surface.
  • a 4 ⁇ m-thick polyurethane adhesive resin manufactured by Hichem Co., Ltd.
  • nylon 6 manufactured by Hyosung Co., Ltd.
  • the nylon layer was laminated on the aluminum layer, and then aged at 40 ° C. for 7 days.
  • a polyurethane adhesive manufactured by Mitsui
  • a polyurethane adhesive manufactured by Mitsui
  • a thickness of 4 ⁇ m was applied at a thickness of 4 ⁇ m, followed by dry laminating of polypropylene having a thickness of 40 ⁇ m (manufactured by Okamoto).
  • Polypropylene was laminated on aluminum and then aged at 40 ° C. for 5 days.
  • An aluminum foil (manufactured by Equal Aluminum Co., Ltd.) having a thickness of 40 ⁇ m was slitted to have an area of 30 cm ⁇ 20 cm, and then washed with water to remove dust from the surface. Subsequently, the washed aluminum foil was immersed in 5% sulfuric acid solution and then degreased, and then the surface was activated by immersion in 5% sodium hydroxide solution. Thereafter, aluminum foil was immersed in an immersion liquid containing aluminum trivalent chromium coating agent (manufactured by ATOTECH Co., Ltd.) and subjected to chemical treatment for 5 minutes.
  • aluminum trivalent chromium coating agent manufactured by ATOTECH Co., Ltd.
  • a 4 ⁇ m-thick polyurethane adhesive resin manufactured by Hichem Co., Ltd.
  • nylon 6 manufactured by Hyosung Co., Ltd.
  • the nylon layer was laminated on the aluminum layer, and then aged at 40 ° C. for 7 days.
  • An aluminum foil manufactured by Equal Aluminum Co., Ltd. having a thickness of 40 ⁇ m was slitted to have an area of 30 cm ⁇ 20 cm, and then washed with water to remove dust from the surface.
  • a 4 ⁇ m-thick polyurethane adhesive resin manufactured by Hichem Co., Ltd.
  • nylon 6 manufactured by Hyosung Co., Ltd.
  • the nylon layer was laminated on the aluminum layer, and then aged at 40 ° C. for 7 days.
  • An aluminum foil (manufactured by Equal Aluminum Co., Ltd.) having a thickness of 40 ⁇ m was slitted to have an area of 30 cm ⁇ 20 cm, and then washed with water to remove dust from the surface. Subsequently, the washed aluminum foil was immersed in 5% sulfuric acid solution and then degreased, and then the surface was activated by immersion in 5% sodium hydroxide solution. Thereafter, aluminum foil was immersed in an immersion liquid containing aluminum trivalent chromium coating agent (manufactured by ATOTECH Co., Ltd.) and subjected to chemical treatment for 5 minutes.
  • aluminum trivalent chromium coating agent manufactured by ATOTECH Co., Ltd.
  • a 4 ⁇ m-thick polyurethane adhesive resin manufactured by Hichem Co., Ltd.
  • nylon 6 manufactured by Hyosung Co., Ltd.
  • the nylon layer was laminated on the aluminum layer, and then aged at 40 ° C. for 7 days.
  • the aluminum pouch films for secondary batteries according to Examples 1 and 3, Comparative Examples 1 to 2, and Comparative Examples 5 to 6 were each molded into 3 cm ⁇ 5 cm ⁇ 0.62 cm (width ⁇ length ⁇ thickness) to form an electrode assembly of a positive electrode, a separator, and a negative electrode. After filling with LiPF6 electrolyte (manufactured by Leechem Co., Ltd.) and sealing and storing at 85 ° C. for 24 hours, it was measured whether the electrode and the aluminum layer of the upper surface were artificially exposed and electrically insulated (1 M ⁇ or more).
  • LiPF6 electrolyte manufactured by Leechem Co., Ltd.
  • the aluminum pouch films for secondary batteries according to Example 2 and Comparative Examples 3 and 4 were molded into 20 cm x 1.5 cm (width x length), respectively, and the adhesion strength between the inner resin layer and the aluminum layer was measured by a texture analyzer of Stable Micro Systems. It was.
  • Example 2 has a higher adhesion than Comparative Example 3, which does not include a copolymer layer, it can be seen that it has an excellent adhesion than Comparative Example 4 subjected to a separate chemical conversion treatment.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

본 발명은 알루미늄층; 상기 알루미늄층의 제 1표면에 형성되는 외부수지층; 상기 알루미늄과 상기 외부수지층을 접착시키는 제 1접착층; 상기 알루미늄 층의 제 2표면에 형성되는 내부수지층; 및 상기 알루미늄층과 상기 내부 수지층을 접착시키는 제 2접착층을 포함하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

이차전지용 알루미늄 파우치 필름, 이를 포함하는 포장재, 이를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법
본 발명은 이차전지용 알루미늄 파우치 필름 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종래의 이차전지용 파우치 필름에 비하여, 기존 공정에 대해, 알루미늄 표면처리 공정을 생략하였음에도 불구하고, 종래의 기술과 비교하여 내전해액성 및 절연성이 유지되는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름의 제조에 관한 것이다.
이차전지는 보통 리튬 이차전지를 지칭하는 것으로, 노트북, 스마트폰, 태블릿PC, 비디오 카메라 등 휴대용 단말장치 및 하이브리드 자동차를 포함하는 전기자동차, 에너지 저장용 스마트 그리드 등에 사용되는 전지로서 소형화, 경량화, 박형화 하는 동시에, 혹독한 열적 환경과 기계적 충격 등 다양한 환경적 요인을 극복하기 위한 연구가 진행되고 있다. 이러한 리튬 전지에 사용되는 포장재로서, 종래의 포장재로부터 이용되고 있는 캔형의 포장재와는 다르고, 전지의 형상을 자유롭게 변형시킬 수 있다는 이점으로부터, 다층 구조(예를 들면, 내부수지층, 알루미늄층, 외부수지층)로 이루어진 외장재로서 이차전지용 파우치가 사용된다. 통상적으로 사용되는 이차전지용 파우치 필름은 순차적으로 열접착성을 가져 실링제 역할을 하는 폴리에틸렌(poly ethylene, PE), 무연신 폴리프로필렌(casted polypropylene, cPP) 또는 폴리프로필렌(poly propylene, PP) 등의 폴리올레핀 또는 이들의 공중합체에 의한 접착층으로 구성된 내부수지층, 기계적 강도를 유지하는 기재 및 수분과 산소의 배리어층으로서 역할을 하는 금속박층인 알루미늄층, 상기 전지 셀을 외부의 충격으로부터 보호하기 위하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET)수지, 폴리에틸렌 나프탈레이트(Poly ethylene naphthalate, PEN), 나일론(Nylon)수지 또는 액정고분자수지(Liquid Crystal Polymer, LCP) 등의 기능성 고분자 필름이 외부수지층을 형성하는 다층막 구조로 구성되어 있다.
파우치형 이차전지는 형태에 융통성을 가질 수 있고, 보다 작은 부피 및 질량으로 같은 용량의 이차전지를 구현할 수 있는 장점이 있다. 그러나 캔형과 달리 파우치형은 연질의 파우치를 용기로 사용하므로 다양한 공정에서 여러 가지 이유로 손상을 입게 될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 조립체를 상기 파우치 내부에 수납하는 과정에서 전극 탭이나 전극 리드 등의 돌출부위가 파우치 내부 PP, CPP층에 크랙(crack) 등의 손상을 주게 되고, 이러한 손상에 의해 상기 알루미늄층이 노출되게 되며, 이 경우 전해액과의 반응성으로 인해 부반응이 발생하게 된다. 이렇게 전해액에 노출된 알루미늄층은 전지 내부로 침투 또는 확산된 전해액과 산소 또는 수분과 화학 반응을 일으키게 되어 부식될 수 있으며, 이를 통해 부식성 가스가 발생하여 전지 내부를 팽창시키는 스웰링(swelling)현상이 발생하게 되는 문제점을 안고 있다. 보다 상세하게는, LiPF6가 물 및 산소와 반응하여 부식성 가스인 플루오르화수소산(HF)이 생성될 수 있다. 이러한 플루오르화수소산은 알루미늄과 반응하여 급격한 발열반응을 일으킬 수도 있으며, 2차 반응으로 알루미늄 표면으로 흡착되어 조직 내부로 침투하게 되면 조직의 취성이 증가하여 미세 충격에도 파우치 필름의 크랙이 발생하여 전해액의 누액으로 인해 리튬과 대기가 반응하여 발화가 발생할 수 있다. 따라서, 상기와 같이 부식성 플루오르화수소산이 생성되더라도 알루미늄과의 접촉을 방지하기 위하여, 다양한 알루미늄 표면 개질 기술이 연구되고 있다.
종래의 알루미늄 표면개질 방법으로서, 한국공개 10-2001-7010231에서와 같이 알루미늄 박에 화성처리를 실행하는 방법이 알려져 있고, 화성처리의 예로서 크로메이트 처리를 들 수 있다. 특히, 도포형 크로메이트 처리나 침지법에 의한 크로메이트 처리 등 많은 크로메이트 처리 방법이 있다. 그렇지만 상기와 같은 크로메이트 처리에 있어서, 6가 크롬을 주성분으로서 사용하는 재료는 기능은 양호하지만, 환경적인 면으로서는 인체 및 생물체에 유해한 맹독성 환경오염원인 Cd, Pb, Hg 등과 함께 환경 보존을 위해 처리 및 제거 되어야할 문제를 안고 있는 4대 중금속 중 하나로서, 바람직하지 못한 재료다. 또한 6가 크롬의 사용에 대한 세계적인 강력한 규제에 의하여, 이의 제조, 사용, 처리, 폐기 등의 경제적인 요인이 계속적으로 상승해 왔으며, 이에 대한 대체 물질 및 대체 공정에 대한 연구개발이 이루어져 왔다. 연구개발의 결과로서, 6가 크롬 대비 비교적 생물체에 안전한 3가 크롬을 사용하는 크로메이트 처리를 하는 것이 일반화 되어 있지만, 6가 크롬과 동등한 기능이 얻어지기 어렵고, 또한, 중금속인 크롬을 사용하는 이상, 크로메이트 처리는 환경적인 면으로서 바람직하지 못하다는 과제가 있다. 또한, 화성처리시에 사용되는 처리제는 도포장치의 부식을 수반하는 경우가 많아, 도포장치의 제약을 발을 뿐 아니라, 작업환경의 악화를 수반하기 쉽다. 한층 더, 상기 처리제의 밀착성을 향상시키기 위해서, 산이나 알칼리로 침지 처리를 행하고, 탈지 및 에칭을 실행하는 공정을 제조 공정중에 설치하여야 하는데, 이들 공정의 단가가 높고, 전지용 포장재의 제조상, 공정의 속도가 가장 느린 단계이므로, 알루미늄 표면처리 공정을 생략하면서도 이차전지 포장재로서의 성능을 유지할 수 있는 방안을 모색해야 하는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 알루미늄 파우치 제조 공정 중, 알루미늄 표면처리 과정을 생략하여, 친환경적이고 경제적인 이점을 도모함과 동시에, 전지가 물리적, 화학적, 충격으로부터 또는 전기적 스트레스에 노출되더라도 상기 파우치 내부의 접착층의 크랙 발생이 억제되며, 성형성, 절연성 및 내전해액성이 우수한 이차전지용 알루미늄 파우치 필름의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 알루미늄층; 상기 알루미늄층의 제 1표면에 형성되는 외부수지층; 상기 알루미늄과 상기 외부수지층을 접착시키는 제 1접착층; 상기 알루미늄 층의 제 2표면에 형성되는 내부수지층; 및 상기 알루미늄층과 상기 내부 수지층을 접착시키는 제 2접착층을 포함하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 a) 알루미늄 층을 준비하는 단계; b) 상기 알루미늄층의 제1 표면에 외부수지층을 형성시키는 단계; c) 내부수지층을 준비하는 단계; 및 d) 상기 알루미늄층의 제2 표면에 상기 내부수지층을 접착하는 단계를 포함하고, 상기 내부수지층을 접착하는 단계는 한쪽면이 규산염 또는 인산염으로 개질되어 사슬의 마지막을 구성하고 있는 모노머를 포함하는 접착제를 사용하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 a) 알루미늄 층을 준비하는 단계; b) 상기 알루미늄 층의 제 1표면에 외부수지층을 형성시키는 단계; c) 상기 알루미늄 층의 제 2표면에 공중합체층을 형성하는 단계; 및 d) 상기 공중합체층 상에 내부수지층을 형성하는 단계를 포함하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 이차전지용 알루미늄 파우치 필름을 포함하는 포장재를 제공한다.
또한, 본 발명은 이차전지용 알루미늄 파우치 필름을 포함하는 이차전지를 제공한다.
본 발명에 따른 이차전지용 알루미늄 파우치 필름을 사용하면, 물리적, 화학적 충격 또는 전기적 스트레스에 노출되더라도 파우치 내부의 접착층의 크랙 발생을 억제하여 디라미네이션을 방지할 수 있으며, 알루미늄층이 전해액과의 화학 반응을 일으키는 것을 방지할 수 있기 때문에, 전지 내부에 가스가 발생하여 전지 내부를 팽창시키거나 높은 온도에 의해 폭발하는 위험을 줄일 수 있다. 또한 알루미늄 박의 화학적 표면처리 과정을 거치지 않고, 모노머 성분이 개질된 특수 모노머를 일부 포함하는 접착제를 도포하여 필름과 합지하기 때문에, 알루미늄 파우치 생산 공정 중 가장 많은 시간을 할애하는 공정인 알루미늄 표면 처리 과정을 생략할 수 있어서 친환경적, 경제적인 면에서 바람직하다 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지용 알루미늄 파우치 필름의 구조를 나타낸 그림이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 이차전지용 알루미늄 파우치 필름의 구조를 나타낸 그림이다.
도 3은는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 메카니즘을 나타낸 모식도이다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지용 알루미늄 파우치 필름은 도 1에서와 같이 알루미늄 층(3), 상기 알루미늄층의 제1 표면에 형성되는 외부수지층(1), 상기 알루미늄층과 상기 외부수지층을 접착시키는 제1 접착층(2), 상기 알루미늄층의 제2 표면에 형성되는, 내부수지층(5) 및 상기 알루미늄층과 상기 내부수지층을 접착시키는 제2 접착층(4)으로 구성되어 있다. 상기 알루미늄층과 제2 접착층(4) 사이에는 접착층의 SiO2 그룹 또는 인산염 그룹에 의한 강한 결합이 되어 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 이차전지용 알루미늄 파우치 필름은 도 2에서와 같이 알루미늄 층(3), 상기 알루미늄층의 제1 표면에 형성되는 외부수지층(1), 상기 알루미늄층과 상기 외부수지층을 접착시키는 제1 접착층(2), 상기 알루미늄층의 제2 표면에 형성되는 공중합체층(4), 필름의 최내부쪽에 위치한 내부수지층(6) 및 상기 공중합체층과 상기 내부수지층을 접착시키는 제2 접착층(5)으로 구성되어 있다. 상기 알루미늄층과 공중합체층(4)사이에는 인산염 그룹에 의한 강한 결합이 되어 있다.
상기 인산염 그룹과 알루미늄층 사이의 메카니즘은 도 3에서와 같이 알루미늄층 표면의 산화 알루미늄과 인산염 사이의 수소결합에 의해 초기 결함이 형성되며, 여기에 열을 가해주면 물(H2O)이 빠져나가게 되어, R-P-O-Al로 이어지는 강력한 결합을 형성하게 된다. 이 때, 상기 공중합체층과 내부수지층 사이에는 하이드록시기가 있기 때문에 특히 폴리우레탄 계열의 접착제와 강한 결합을 형성한다.
이하 본 발명의 이차전지용 알루미늄 파우치의 각 구성에 대해서 상세하게 설명한다.
알루미늄 층
본 발명의 이차전지용 알루미늄 파우치 필름에 있어, 상기 알루미늄층(3)은 바람직하게는 연질의 알루미늄 박을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 알루미늄 박의 성형성을 더욱 부여시키기 위해, 철이 함유된 알루미늄 박을 사용한다. 상기 철을 함유하는 알루미늄 박에 있어서, 전체 알루미늄 박의 질량 100에 대하여, 바람직하게는 0.1 내지 9.0 질량%를 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는, 0.5 내지 2.0 질량%를 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 박의 철의 함유량이 0.1 질량% 미만이 되면, 알루미늄 층의 연성이 떨어지게 되고, 9.0 질량%를 초과하여 함유하게 되면 성형성이 떨어지는 문제점이 발생한다. 알루미늄 층에 사용하는 알루미늄 박은, 내부수지층과의 접착성 향상을 위해, 표면을 에칭 또는 탈지를 실시하는 것이 가능하나, 공정 속도의 절감을 위하여는 생략할 수 있다. 상기 알루미늄층의 두께는 가공성, 산소 및 수분 차단 특성 등을 고려하여 10 내지 100㎛인 것이 바람직하며, 30 내지 50㎛인 것이 더욱 바람직하다. 상기 범위를 만족하지 않는 경우, 10㎛ 미만이면 쉽게 찢어지며, 내전해성 및 절연성이 떨어지게 되고, 100㎛를 초과하면 성형성이 떨어지는 문제점이 있다.
외부수지층
본 발명의 이차전지용 알루미늄 파우치 필름에 있어 상기 외부수지층(1)은 하드웨어와 직접 맞닿는 부위에 해당하기 때문에, 절연성을 갖는 수지인 것이 바람직하다. 따라서, 외부수지층으로 사용되는 수지로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프타레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 공중합 폴리에스테르, 폴리카보네이트 등의 폴리에스테르 수지를 사용하거나 또는 나일론 필름을 사용하는 것이 바람직하며, 특히 나일론 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 나일론 필름의 경우 파열강도, 내핀홀성, 가스차단성 등이 뛰어날 뿐만 아니라 내열성, 내한성 및 기계적 강도가 우수하여 포장용 필름으로 주로 사용되고 있다. 상기 나일론 필름의 구체적인 예로서는 폴리아미드수지, 즉 나일론6, 나일론66, 나일론6과 나일론 66과의 공중합체, 나일론 610, 폴리메타키실린렌 아미파미드(MXD6)등을 들 수가 있다. 상기 외부수지층을 적층하는 경우, 적층된 외부수지층의 두께는 10 내지 30㎛ 이상인 것이 바람직하며, 12 내지 25㎛인 것이 특히 바람직하다. 상기 범위를 만족하지 않는 경우, 10㎛ 미만이면 물리적 특성이 떨어져 쉽게 찢어지게 되고, 30㎛를 초과하면 성형성이 떨어지게 되는 문제점이 있다.
제 1 접착층
본 발명의 이차전지용 알루미늄 파우치 필름에 있어서, 상기 제1 접착층으로서는 폴리올 성분을 주성분으로 하여, 이소시아네이트화합물 또는 그 유도체를 경화제 성분으로 더 포함 하는 폴리우레탄계 접착제를 사용할 수 있다. 상기 제1 접착층은 외부수지층과의 접착성 및 성형후 두께 등을 고려하여 2 내지 10㎛인 것이 바람직하고, 3 내지 5㎛인 것이 보다 바람직하다. 상기 범위를 만족하지 않는 경우 2㎛ 미만인 경우에는 점착성이 떨어지며, 10㎛를 초과하는 경우에는 크랙이 발생하는 등의 문제점이 발생할 수 있다.
내부수지층
본 발명의 이차전지용 알루미늄 파우치 필름에 있어서, 상기 내부수지층으로서는 폴리에틸렌(poly ethylene, PE) 또는 폴리프로필렌(poly propylene, PP) 등의 폴리올레핀 또는 이들의 공중합체를 사용할 수 있다. 상기 고분자층에 PE 또는 PP 등의 폴리올레핀 또는 이들의 공중합체를 사용하는 경우, 양호한 히트시일성, 방습성, 내열성 등의 이차전지용 포장재료로서 요구되는 물성을 갖을 뿐만 아니라 라미네이션 등의 가공성이 좋기 때문에 바람직하다. 상기 내부수지층의 고분자층의 두께는 성형성, 절연성 및 내전해액성 등을 고려하여 20 내지 60㎛인 것이 바람직하고, 30 내지 50㎛인 것이 보다 바람직하다. 상기 범위를 만족하지 않는 경우 성형성, 절연성 및 내전해액성이 떨어지게 되는 문제점이 발생할 수 있다.
제 2 접착층
본 발명의 이차전지용 알루미늄 파우치 필름에 있어서, 상기 제2 접착층으로서는, 한쪽면이 규산염 또는 인산염그룹으로 개질되어 사슬의 마지막을 구성하고 있는 모노머 성분을 포함하며, 이에 더하여 폴리에스테르계, 폴리에테르계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르우레탄계, 폴리올레핀계, 폴리에틸렌이민계, 시아노아크릴레이트계, 이소시아네이트계, 이미드계, 실리콘계 수지 또는 이들의 변성물 및 이들의 혼합물 중 어느 하나 이상을 포함하는 접착제를 사용할 수 있다. 본 발명의 제2 접착층은 상기 한쪽면이 규산염 또는 인산염그룹으로 개질되어 사슬의 마지막을 구성하고 있는 모노머 성분를 포함하기 때문에, 알루미늄 박층에 접촉하게 되면, 공중합 반응을 통해, 알루미늄 박층과 규산염의 SiO2 또는 인산염 그룹의 PO4 2-가 강력한 결합을 형성하게 된다.
따라서, 기존의 접착제와 비교하여, 접착성이 더욱 개선되며, 상기 규산염 또는 인산염 접착층이 알루미늄 표면의 화학적 표면처리를 하기 때문에 전해액으로부터의 침투가 억제되어 내전해액성도 향상시킬 수 있다. 따라서, 본원발명의 이차전지용 알루미늄 파우치 필름은 상기 한쪽면이 규산염 또는 인산염그룹으로 개질되어 사슬의 마지막을 구성하고 있는 모노머가 포함된 접착제를 포함하고 있기 때문에, 종래의 기술과 달리 알루미늄 표면처리를 생략하여도, 내전해성과 접착성의 성능이 떨어지지 않는다. 상기 한쪽면이 규산염 또는 인산염 그룹으로 개질되어 사슬의 마지막을 구성하고 있는 모노머는 전체 모노머 성분대비 5 내지 50질량 %인 것이 바람직하고, 10 내지 30 질량 %인 것이 보다 바람직하다. 상기 범위를 만족하지 않는 경우, 10 질량 %미만인 경우에는 접착성이 떨어지고, 50 질량 %를 초과하는 경우에는 폴리머 사슬형성에 문제를 일으켜 경화가 진행되지 않는 문제점이 발생할 수 있다. 상기 제2 접착층은 내부수지층과의 접착성 및 성형후 두께 등을 고려하여 2 내지 30 ㎛인 것이 바람직하고, 3 내지 15 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 상기 범위를 만족하지 않는 경우 2㎛ 미만인 경우에는 접착성이 떨어지며, 30㎛를 초과하는 경우에는 필름의 플렉시비티가 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다. 상기 제2 접착층에 내부수지층과 알루미늄층을 적층하는 경우, 특별한 제한은 없으나 바람직하게는 드라이 라미네이션법, 압출라미네이션법을 사용하여 라미네이트 하여 적층할 수 있다.
공중합체층
본 발명의 이차전지용 알루미늄 파우치 필름에 있어서, 상기 공중합체층은 한쪽면은 하이드록시기로 구성하고 있고 다른 한쪽면은 인산염으로 구성된 모노머를 포함하는 공중합체를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 VPA(Vinyl Phosphonic Acid) 및 AA(Acrulic Acid) 중 어느 하나 이상의 공중합체를 사용할 수 있다. 상기 모노머를 포함하는 경우, 알루미늄 박층과 인산염 그룹의 PO4 2-가 강력한 결합을 형성하게 되고, 친수성기인 하이드록시기가 접착제를 통한 내부수지층과의 단단한 결합을 유도하므로, 기존의 알루미늄 표면처리 방법인 크로메이트 법과 비교하여 접착성은 더욱 개선될 수 있다. 또한, 상기 모노머가 공중합체층을 형성하게 되어 내수성 및 전해액으로부터의 침투가 억제되므로 내전해액성도 향상된다. 따라서, 본원발명의 이차전지용 알루미늄 파우치 필름은 상기 공중합체층을 포함하기 때문에, 종래의 기술인 알루미늄 크로메이트 표면처리를 생략함에도 불구하고, 내전해성과 접착성의 성능이 떨어지지 않는다. 상기 공중합체층은 내부수지층과의 접착성 및 성형후 두께 등을 고려하여 2 내지 30 ㎛인 것이 바람직하고, 3 내지 10 ㎛인 것이 보다 바람직하다. 상기 범위를 만족하지 않는 경우, 2㎛ 미만인 경우에는 접착성 및 내전해액성이 떨어지며, 30㎛를 초과하는 경우에는 필름의 플렉시비티가 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.
또한 본 발명은 a) 알루미늄 층을 준비하는 단계; b) 상기 알루미늄층의 제1 표면에 외부수지층을 형성시키는 단계; c) 가교된 고분자층을 포함하는 내부수지층을 준비하는 단계; 및 d) 상기 알루미늄층의 제2 표면에 상기 내부수지층을 접착하는 단계를 포함하고, 상기 내부수지층을 접착하는 단계는 한쪽면이 규산염으로 개질되어 사슬의 마지막을 구성하고 있는 모노머를 포함하는 접착제를 사용하여 제조할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 이차전지용 알루미늄 파우치 필름을 포함하는 포장재를 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 이차전지용 알루미늄 파우치 필름을 포함하는 이차전지를 제공할 수 있다.
이하, 이차전지용 알루미늄 파우치 필름을 제작한 구체적인 예를 통하여 살펴보도록 하겠다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 6 : 알루미늄 파우치 필름의 제작
본 발명의 이차전지용 알루미늄 파우치 필름에 대해서, 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
40㎛의 두께의 알루미늄 박(동일알루미늄사 제품)을 면적이 30㎝ X 20㎝ 이 되도록 슬리팅한 다음, 수세척을 실시하여 표면의 먼지를 제거하였다.
먼저, 알루미늄 박의 제 1표면에 외부수지층을 적층시키기 위해 4㎛ 두께의 폴리우레탄 접착제 수지(하이켐사 제품)을 도포한 후, 25㎛ 두께의 나일론 6(효성사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄층 상에 나일론을 적층시킨 다음, 40℃에서 7일간 숙성시켰다.
이 후, 알루미늄 박의 제 2표면에 내부수지층을 적층시키기 위해 폴리우레탄 주제(Mitsui사 제품)에 폴리올의 한쪽 사슬이 SiO2 그룹으로 개질되어 있는 모노머(Rhodia사 제품)가 중량 기준으로 70:30으로 혼합된 접착제를 4㎛ 두께로 도포한 후, 40㎛ 두께의 폴리프로필렌(Okamoto사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄 상에 폴리프로필렌을 적층시킨 다음, 40℃에서 5일간 숙성시켰다.
[실시예 2]
40㎛의 두께의 알루미늄 박(동일알루미늄사 제품)을 면적이 30㎝ X 20㎝ 이 되도록 슬리팅한 다음, 수세척을 실시하여 표면의 먼지를 제거하였다.
먼저, 알루미늄 박의 제 2표면에 공중합체층을 형성하기 위해 VPA(Vinyl Phosphonic Acid)(Rhodia사 제품)와 AA(Acrylic Acid)의 5:1 혼합물을 5㎛ 두께로 도포한 후, 120℃에서 3일간 열처리를 실시하였다.
이 후, 알루미늄 박의 제 1표면에 외부수지층을 적층시키기 위해 4㎛ 두께의 폴리우레탄 접착제 수지(하이켐사 제품)을 도포한 후, 25㎛ 두께의 나일론 6(효성사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄층 상에 나일론을 적층시킨 다음, 40℃에서 7일간 숙성시켰다.
이 후, 공중합체층을 형성된 알루미늄 박의 제 2표면에 내부수지층을 적층시키기 위해 폴리우레탄 접착제(Mitsui사 제품)를 4㎛ 두께로 도포한 후, 40㎛ 두께의 폴리프로필렌(Okamoto사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄 상에 폴리프로필렌을 적층시킨 다음, 40℃에서 5일간 숙성시켰다.
[실시예 3]
40㎛의 두께의 알루미늄 박(동일알루미늄사 제품)을 면적이 30㎝ X 20㎝ 이 되도록 슬리팅한 다음, 수세척을 실시하여 표면의 먼지를 제거하였다.
먼저, 알루미늄 박의 제 1표면에 외부수지층을 적층시키기 위해 4㎛ 두께의 폴리우레탄 접착제 수지(하이켐사 제품)을 도포한 후, 25㎛ 두께의 나일론 6(효성사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄층 상에 나일론을 적층시킨 다음, 40℃에서 7일간 숙성시켰다.
이 후, 알루미늄 박의 제 2표면에 내부수지층을 적층시키기 위해 폴리우레탄 주제(Mitsui사 제품)에 폴리올의 한쪽 사슬이 인산염 그룹으로 개질되어 있는 모노머(Rhodia사 제품)가 중량 기준으로 70:30으로 혼합된 접착제를 4㎛ 두께로 도포한 후, 40㎛ 두께의 폴리프로필렌(Okamoto사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄 상에 폴리프로필렌을 적층시킨 다음, 40℃에서 5일간 숙성시켰다.
[비교예 1]
40㎛의 두께의 알루미늄 박(동일알루미늄사 제품)을 면적이 30㎝ X 20㎝ 이 되도록 슬리팅한 다음, 수세척을 실시하여 표면의 먼지를 제거하였다.
먼저, 알루미늄 박의 제 1표면에 외부수지층을 적층시키기 위해 4㎛ 두께의 폴리우레탄 접착제 수지(하이켐사 제품)을 도포한 후, 25㎛ 두께의 나일론 6(효성사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄층 상에 나일론을 적층시킨 다음, 40℃에서 7일간 숙성시켰다.
이 후, 알루미늄 박의 제 2표면에 내부수지층을 적층시키기 위해, 실시예 1과 비교하여, 폴리우레탄 주제만을 사용한 접착제(Mitsui사 제품)를 4㎛ 두께로 도포한 후, 40㎛ 두께의 폴리프로필렌(Okamoto사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄 상에 폴리프로필렌을 적층시킨 다음, 40℃에서 5일간 숙성시켰다.
[비교예 2]
40㎛의 두께의 알루미늄 박(동일알루미늄사 제품)을 면적이 30㎝ X 20㎝ 이 되도록 슬리팅한 다음, 수세척을 실시하여 표면의 먼지를 제거하였다. 이후, 상기 수세척한 알루미늄 박을 5% 황산 용액에 침지하여 산탈지한 후, 다시 5% 수산화 나트륨 용액에 침지하여 표면을 활성화 처리하였다. 그 후, 알루미늄 3가 크롬 피막제(ATOTECH사 제품)가 포함된 침지액에 알루미늄 박을 침지하여 5분 동안 화성처리를 실시하였다.
먼저, 알루미늄 박의 제 1표면에 외부수지층을 적층시키기 위해 4㎛ 두께의 폴리우레탄 접착제 수지(하이켐사 제품)을 도포한 후, 25㎛ 두께의 나일론 6(효성사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄층 상에 나일론을 적층시킨 다음, 40℃에서 7일간 숙성시켰다.
이 후, 알루미늄 박의 제 2표면에 내부수지층을 적층시키기 위해, 실시예 1과 비교하여, 폴리우레탄 주제만을 사용한 접착제(Mitsui사 제품)를 4㎛ 두께로 도포한 후, 40㎛ 두께의 폴리프로필렌(Okamoto사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄 상에 폴리프로필렌을 적층시킨 다음, 40℃에서 5일간 숙성시켰다.
[비교예 3]
40㎛의 두께의 알루미늄 박(동일알루미늄사 제품)을 면적이 30㎝ X 20㎝ 이 되도록 슬리팅한 다음, 수세척을 실시하여 표면의 먼지를 제거하였다.
먼저, 알루미늄 박의 제 1표면에 외부수지층을 적층시키기 위해 4㎛ 두께의 폴리우레탄 접착제 수지(하이켐사 제품)을 도포한 후, 25㎛ 두께의 나일론 6(효성사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄층 상에 나일론을 적층시킨 다음, 40℃에서 7일간 숙성시켰다.
이 후, 알루미늄 박의 제 2표면에 내부수지층을 적층시키기 위해, 폴리우레탄 접착제(Mitsui사 제품)를 4㎛ 두께로 도포한 후, 40㎛ 두께의 폴리프로필렌(Okamoto사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄 상에 폴리프로필렌을 적층시킨 다음, 40℃에서 5일간 숙성시켰다.
[비교예 4]
40㎛의 두께의 알루미늄 박(동일알루미늄사 제품)을 면적이 30㎝ X 20㎝ 이 되도록 슬리팅한 다음, 수세척을 실시하여 표면의 먼지를 제거하였다. 이후, 상기수세척한 알루미늄 박을 5% 황산 용액에 침지하여 산탈지한 후, 다시 5% 수산화 나트륨 용액에 침지하여 표면을 활성화 처리하였다. 그 후, 알루미늄 3가 크롬 피막제(ATOTECH사 제품)가 포함된 침지액에 알루미늄 박을 침지하여 5분동안 화성처리를 실시하였다.
먼저, 알루미늄 박의 제 1표면에 외부수지층을 적층시키기 위해 4㎛ 두께의 폴리우레탄 접착제 수지(하이켐사 제품)을 도포한 후, 25㎛ 두께의 나일론 6(효성사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄층 상에 나일론을 적층시킨 다음, 40℃에서 7일간 숙성시켰다.
이 후, 알루미늄 박의 제 2표면에 내부수지층을 적층시키기 위해, 실시예 1과 비교하여, 폴리우레탄 주제만을 사용한 접착제(Mitsui사 제품)를 4㎛ 두께로 도포한 후, 40㎛ 두께의 폴리프로필렌(Okamoto사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄 상에 폴리프로필렌을 적층시킨 다음, 40℃에서 5일간 숙성시켰다.
[비교예 5]
40㎛의 두께의 알루미늄 박(동일알루미늄사 제품)을 면적이 30㎝ X 20㎝ 이 되도록 슬리팅한 다음, 수세척을 실시하여 표면의 먼지를 제거하였다.
먼저, 알루미늄 박의 제 1표면에 외부수지층을 적층시키기 위해 4㎛ 두께의 폴리우레탄 접착제 수지(하이켐사 제품)을 도포한 후, 25㎛ 두께의 나일론 6(효성사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄층 상에 나일론을 적층시킨 다음, 40℃에서 7일간 숙성시켰다.
이 후, 알루미늄 박의 제 2표면에 내부수지층을 적층시키기 위해, 실시예 1과 비교하여, 폴리우레탄 주제만을 사용한 접착제(Mitsui사 제품)를 4㎛ 두께로 도포한 후, 40㎛ 두께의 폴리프로필렌(Okamoto사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄 상에 폴리프로필렌을 적층시킨 다음, 40℃에서 5일간 숙성시켰다.
[비교예 6]
40㎛의 두께의 알루미늄 박(동일알루미늄사 제품)을 면적이 30㎝ X 20㎝ 이 되도록 슬리팅한 다음, 수세척을 실시하여 표면의 먼지를 제거하였다. 이후, 상기 수세척한 알루미늄 박을 5% 황산 용액에 침지하여 산탈지한 후, 다시 5% 수산화 나트륨 용액에 침지하여 표면을 활성화 처리하였다. 그 후, 알루미늄 3가 크롬 피막제(ATOTECH사 제품)가 포함된 침지액에 알루미늄 박을 침지하여 5분동안 화성처리를 실시하였다.
먼저, 알루미늄 박의 제 1표면에 외부수지층을 적층시키기 위해 4㎛ 두께의 폴리우레탄 접착제 수지(하이켐사 제품)을 도포한 후, 25㎛ 두께의 나일론 6(효성사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄층 상에 나일론을 적층시킨 다음, 40℃에서 7일간 숙성시켰다.
이 후, 알루미늄 박의 제 2표면에 내부수지층을 적층시키기 위해, 실시예 1과 비교하여, 폴리우레탄 주제만을 사용한 접착제(Mitsui사 제품)를 4㎛ 두께로 도포한 후, 40㎛ 두께의 폴리프로필렌(Okamoto사 제품)을 드라이라미네이팅 처리를 하여 알루미늄 상에 폴리프로필렌을 적층시킨 다음, 40℃에서 5일간 숙성시켰다.
내전해액성 평가
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 6에 따른 이차전지용 알루미늄 파우치 필름을 각각 2cm ×4cm로 절단한 시편을 시험용기에 LiPF6 전해액(리켐사 제품)과 함께 넣고 밀봉한 후 85℃로 가열하여 필름을 24시간 경과후까지 매 4시간 마다 필름을 채취하여 필름간 박리 여부를 육안으로 관찰하여 내전해액성을 평가하였다.
표 1
4시간 8시간 12시간 16시간 20시간 24시간
실시예 1 ○ ○ ○ ○ ○ ○
실시예 2 ○ ○ ○ ○ ○ ○
실시예 3 ○ ○ ○ ○ ○ ○
비교예 1 ○ △ △ × × ×
비교예 2 ○ ○ ○ ○ ○ ○
비교예 3 ○ △ △ × × ×
비교예 4 ○ ○ ○ ○ ○ ○
비교예 5 ○ △ △ × × ×
비교예 6 ○ ○ ○ ○ ○ ○
○: 박리 미발생
△: 부분 박리 발생
×: 박리 발생
상기 표 1에서와 같이, 실시예 1 내지 3은, 폴리우레탄만을 포함하는 접착제를 사용한 비교예 1, 3 및 5에 비하여, 박리가 잘 일어나지 않았고, 별도의 화성처리를 한 비교예 2, 4 및 6과 동등한 수준으로 박리가 발생하지 않았다.
절연성 평가
실시예 1 및 3, 비교예 1 내지 2 및 비교예 5 내지 6에 따른 이차전지용 알루미늄 파우치 필름을 각각 3cm ×5cm×0.62cm(가로×세로×두께) 로 성형하여 양극, 분리막 및 음극의 전극 조립체와 LiPF6 전해액(리켐사 제품)을 충진한 후 밀봉하여 85℃에서 24시간 보관한 후, 전극과 상부면의 알루미늄층을 인위적으로 노출시켜 전기적으로 절연(1 MΩ 이상)이 되는지 측정하였다.
표 2
절연성 평가
실시예 1 ≥1㏁
실시예 3 ≥1㏁
비교예 1 <1㏁
비교예 2 ≥1㏁
비교예 5 <1㏁
비교예 6 ≥1㏁
상기 표 2에서와 같이, 실시예 1 및 3은, 폴리우레탄만을 포함하는 접착제를 사용한 비교예 1 및 5에 비하여, 절연성이 높았고, 별도의 화성처리를 한 비교예 2 및 6과 동등한 수준의 절연성을 갖는 것을 알 수 있다.
접착성 평가
실시예 2 및 비교예 3 및 4 에 따른 이차전지용 알루미늄 파우치 필름을 각각 20cm ×1.5cm(가로×세로) 로 성형하여 Stable Micro Systems社 의 Texture Analyzer로 내부수지층과 알루미늄층과의 접착강도를 측정하였다.
표 3
접착성 평가
실시예 2 ◎
비교예 3 △
비교예 4 ○
◎: 12~15 N
○: 8~11 N
△: 4~7 N
상기 표 3에서와 같이, 실시예 2는, 공중합체층을 포함하지 않은 비교예 3에 비하여, 접착력이 높았고, 별도의 화성처리를 한 비교예 4보다 우수한 접착력을 갖는 것을 알 수 있다.

Claims (20)

  1. 알루미늄층;
    상기 알루미늄층의 제 1표면에 형성되는 외부수지층;
    상기 알루미늄과 상기 외부수지층을 접착시키는 제 1접착층;
    상기 알루미늄 층의 제 2표면에 형성되는 내부수지층; 및
    상기 알루미늄층과 상기 내부 수지층을 접착시키는 제 2접착층을 포함하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 알루미늄층과 상기 제 2접착층 사이에 형성되는 공중합체층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2접착층은 한쪽이 규산염으로 개질되어 사슬의 마지막을 구성하고 있는 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2접착층은 한쪽이 인산염그룹으로 개질되어 사슬의 마지막을 구성하고 있는 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 공중합체층은 한쪽이 인산염 그룹으로 개질된 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 모노머는 다른 한쪽이 하이드록시기로 개질된 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 모노머는 VPA(Vinyl Phosphonic Acid) 및 AA(Acrulic Acid) 중 어느 하나 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름.
  8. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 모노머는 상기 제 2접착층 전체에 대하여 10 내지 30 질량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2접착제층은 폴리에스테르계, 폴리에테르계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르우레탄계, 폴리올레핀계, 폴리에틸렌이민계, 시아노아크릴레이트계, 이소시아네이트계, 이미드계, 실리콘계 수지 또는 이들의 변성물 및 이들의 혼합물 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부수지층은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프타레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌나프탈레이트, 공중합 폴리에스테르, 폴리카보네이트 및 나일론필름으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 나일론 필름은 나일론6, 나일론66, 나일론6과 나일론66과의 공중합체, 나일론610, 폴리메타키실린렌 아미파미드(MXD6)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1접착제 층은 폴리올 성분을 포함하고, 이소시아네이트화합물 또는 그 유도체를 경화제 성분으로 더 포함하는 폴리우레탄계 접착제로 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부수지층은 폴리올레핀 또는 폴리올레핀의 공중합체를 사용하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌(poly ethylene, PE) 또는 폴리프로필렌(poly propylene, PP)인 것을특징으로 하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름.
  15. a) 알루미늄 층을 준비하는 단계;
    b) 상기 알루미늄층의 제1 표면에 외부수지층을 형성시키는 단계;
    c) 내부수지층을 준비하는 단계; 및
    d) 상기 알루미늄층의 제2 표면에 상기 내부수지층을 접착하는 단계를 포함하고,
    상기 내부수지층을 접착하는 단계는 한쪽면이 규산염 또는 인산염으로 개질되어 사슬의 마지막을 구성하고 있는 모노머를 포함하는 접착제를 사용하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름의 제조방법.
  16. a) 알루미늄 층을 준비하는 단계;
    b) 상기 알루미늄 층의 제 1표면에 외부수지층을 형성시키는 단계;
    c) 상기 알루미늄 층의 제 2표면에 공중합체층을 형성하는 단계; 및
    d) 상기 공중합체층 상에 내부수지층을 형성하는 단계를 포함하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름의 제조방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 공중합체층은 한쪽면이 인산염 그룹으로 개질된 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름의 제조방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 모노머는 다른 한쪽면이 하이드록시기로 개질된 모노머를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 알루미늄 파우치 필름의 제조방법.
  19. 청구항 1의 이차전지용 알루미늄 파우치 필름을 포함하는 포장재.
  20. 청구항 1의 이차전지용 알루미늄 파우치 필름을 포함하는 이차전지.
PCT/KR2013/009962 2013-05-13 2013-11-05 이차전지용 알루미늄 파우치 필름, 이를 포함하는 포장재, 이를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법 WO2014185605A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380076556.2A CN105229817A (zh) 2013-05-13 2013-11-05 二次电池的铝软包膜，包括其的包装材料、二次电池，及其制法
EP13884788.4A EP2999022A4 (en) 2013-05-13 2013-11-05 ALUMINUM ENVELOPE FILM FOR SECONDARY BATTERY, PACKING MATERIAL COMPRISING SAME, SECONDARY BATTERY COMPRISING SAME, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF
US14/890,794 US20160087250A1 (en) 2013-05-13 2013-11-05 Aluminium pouch film for secondary battery, packaging material comprising same, secondary battery comprising same, and manufacturing method therefor
JP2016513854A JP2016522968A (ja) 2013-05-13 2013-11-05 二次電池用アルミニウムパウチフィルム、これを含む包装材、これを含む二次電池およびその製造方法

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2013-0054016 2013-05-13
KR20130054015A KR101485523B1 (ko) 2013-05-13 2013-05-13 이차전지용 알루미늄 파우치 필름, 이를 포함하는 포장재, 이를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법
KR10-2013-0054017 2013-05-13
KR1020130054016A KR101381598B1 (ko) 2013-05-13 2013-05-13 이차전지용 알루미늄 파우치 필름, 이를 포함하는 포장재, 이를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법
KR10-2013-0054015 2013-05-13
KR1020130054017A KR101454417B1 (ko) 2013-05-13 2013-05-13 이차전지용 알루미늄 파우치 필름, 이를 포함하는 포장재, 이를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014185605A1 true WO2014185605A1 (ko) 2014-11-20

Family

ID=51898561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2013/009962 WO2014185605A1 (ko) 2013-05-13 2013-11-05 이차전지용 알루미늄 파우치 필름, 이를 포함하는 포장재, 이를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20160087250A1 (ko)
EP (1) EP2999022A4 (ko)
JP (1) JP2016522968A (ko)
CN (1) CN105229817A (ko)
WO (1) WO2014185605A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107026280A (zh) * 2015-10-07 2017-08-08 Sk新技术株式会社 锂二次电池
CN107799225A (zh) * 2016-08-29 2018-03-13 贝尔威勒电子股份有限公司 高频传输电缆

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102562335B1 (ko) 2015-11-23 2023-07-31 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지용 외장재 및 이를 포함하는 이차 전지
CN108780855B (zh) * 2016-03-22 2021-03-26 大日本印刷株式会社 电化学电池用包装材料
TWI613071B (zh) * 2016-07-28 2018-02-01 Nanya Plastics Corp 一種用於鋰電池的鋁塑膜包裝材料
KR102341135B1 (ko) 2017-03-14 2021-12-17 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 이를 포함하는 표시 장치
KR102451686B1 (ko) 2017-06-20 2022-10-05 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지용 외장재 및 이를 포함하는 이차 전지
US11183412B2 (en) * 2017-08-14 2021-11-23 Watlow Electric Manufacturing Company Method for joining quartz pieces and quartz electrodes and other devices of joined quartz
KR102515102B1 (ko) 2017-10-24 2023-03-27 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지용 외장재 및 이를 포함하는 이차 전지
CN108329868B (zh) * 2018-01-19 2019-05-17 苏州中世惠华合成材料有限公司 锂电池包装膜用粘合剂组合物、锂电池包装复合膜、其制备方法及锂电池包装袋
US20190305303A1 (en) * 2018-03-29 2019-10-03 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Battery package
CN111052435A (zh) * 2018-03-30 2020-04-21 株式会社Lg化学 用于柔性二次电池的封装及包括该封装的柔性二次电池
CN109037499A (zh) * 2018-07-27 2018-12-18 杭州中齐新材料科技有限公司 一种新能源汽车锂电池用软包装材料
WO2020069079A1 (en) * 2018-09-27 2020-04-02 Medivators Inc. Peracetic acid stabilized compositions with stable lining
US20220149463A1 (en) * 2019-03-29 2022-05-12 Mitsui Chemicals, Inc. Outer packaging film for lithium-ion battery, lithium-ion battery, and lithium-ion battery stack
KR102387071B1 (ko) 2019-08-06 2022-04-18 주식회사 비티엘첨단소재 이차전지용 알루미늄 파우치 필름 및 이의 제조방법
KR102387069B1 (ko) * 2019-08-06 2022-04-18 주식회사 비티엘첨단소재 이차전지용 알루미늄 파우치 필름 및 이의 제조방법
US11021300B2 (en) 2019-10-16 2021-06-01 Sonoco Development, Inc. Flexible packaging with internal release
KR20210063128A (ko) * 2019-11-22 2021-06-01 주식회사 엘지에너지솔루션 플렉시블 이차전지용 패키징 및 그를 포함하는 플렉시블 이차전지

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050100448A (ko) * 2004-04-14 2005-10-19 율촌화학 주식회사 리튬 2차 전지 및 휴대용 축전지 셀 포장용 봉지재
KR100645607B1 (ko) * 1999-04-08 2006-11-13 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 전지용 포장재료, 전지포장용 패키지 및 그의 제조방법
KR20090056211A (ko) * 2007-11-30 2009-06-03 주식회사 엘지화학 이차전지용 파우치 외장재 및 파우치형 이차전지
KR20090129398A (ko) * 2007-09-26 2009-12-16 토판 프린팅 컴파니,리미티드 리튬 전지용 포장재 및 그 제조 방법

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1044128C (zh) * 1993-11-17 1999-07-14 上海橡胶制品研究所 有机硅胶粘剂用表面增粘处理剂
JP4668370B2 (ja) * 1999-04-08 2011-04-13 大日本印刷株式会社 ポリマー電池
JP4300395B2 (ja) * 2001-08-31 2009-07-22 大日本印刷株式会社 電池外装用積層体及び二次電池
JP5278636B2 (ja) * 2005-08-31 2013-09-04 凸版印刷株式会社 リチウム電池包材
JP5211622B2 (ja) * 2007-01-31 2013-06-12 凸版印刷株式会社 リチウム電池用包材およびその製造方法
JP5151327B2 (ja) * 2007-09-07 2013-02-27 大日本印刷株式会社 電池用包装材料
JP5474329B2 (ja) * 2008-10-08 2014-04-16 昭和電工パッケージング株式会社 電池ケース用包材及び電池用ケース
JP2011065834A (ja) * 2009-09-16 2011-03-31 Toppan Printing Co Ltd リチウムイオン電池用外装材及びその製造方法
JP5423332B2 (ja) * 2009-11-16 2014-02-19 東洋インキＳｃホールディングス株式会社 積層シート用接着剤組成物
GB201005444D0 (en) * 2010-03-31 2010-05-19 3M Innovative Properties Co Epoxy adhesive compositions comprising an adhesion promoter
TWI511351B (zh) * 2010-10-14 2015-12-01 Toppan Printing Co Ltd 鋰離子電池用外裝材料
JP5755975B2 (ja) * 2011-09-01 2015-07-29 昭和電工パッケージング株式会社 電池用外装材及びリチウム二次電池
JP5957913B2 (ja) * 2012-01-31 2016-07-27 凸版印刷株式会社 二次電池用電極端子
JP6188009B2 (ja) * 2013-03-11 2017-08-30 藤森工業株式会社 電池外装用積層体

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100645607B1 (ko) * 1999-04-08 2006-11-13 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 전지용 포장재료, 전지포장용 패키지 및 그의 제조방법
KR20050100448A (ko) * 2004-04-14 2005-10-19 율촌화학 주식회사 리튬 2차 전지 및 휴대용 축전지 셀 포장용 봉지재
KR20090129398A (ko) * 2007-09-26 2009-12-16 토판 프린팅 컴파니,리미티드 리튬 전지용 포장재 및 그 제조 방법
KR20090056211A (ko) * 2007-11-30 2009-06-03 주식회사 엘지화학 이차전지용 파우치 외장재 및 파우치형 이차전지

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2999022A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107026280A (zh) * 2015-10-07 2017-08-08 Sk新技术株式会社 锂二次电池
CN107799225A (zh) * 2016-08-29 2018-03-13 贝尔威勒电子股份有限公司 高频传输电缆
CN107799225B (zh) * 2016-08-29 2019-08-13 贝尔威勒电子股份有限公司 高频传输电缆

Also Published As

Publication number Publication date
CN105229817A (zh) 2016-01-06
EP2999022A1 (en) 2016-03-23
US20160087250A1 (en) 2016-03-24
EP2999022A4 (en) 2016-05-18
JP2016522968A (ja) 2016-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014185605A1 (ko) 이차전지용 알루미늄 파우치 필름, 이를 포함하는 포장재, 이를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법
WO2013105763A1 (ko) 이차전지용 알루미늄 파우치 필름, 이를 포함하는 포장재, 이를 포함하는 이차전지 및 이차전지용 알루미늄 파우치 필름의 제조방법
US11081747B2 (en) Packaging material for power storage device
US9123922B2 (en) Lithium ion battery exterior material
WO2011099793A2 (ko) 파우치형 리튬 2차전지
JP5942385B2 (ja) 蓄電デバイス用外装材
KR20130081445A (ko) 이차전지용 알루미늄 파우치 필름, 이를 포함하는 포장재 및 이를 포함하는 이차전지
KR101485523B1 (ko) 이차전지용 알루미늄 파우치 필름, 이를 포함하는 포장재, 이를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법
WO2021210908A1 (ko) 파우치 형 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지
JP2011216390A (ja) リチウムイオン電池用外装材
EP3364478B1 (en) Outer package material for electricity storage devices, and electricity storage device using same
KR20170102813A (ko) 축전 디바이스용 외장재 및 축전 디바이스
KR20170142625A (ko) 이차전지용 알루미늄 파우치 필름 및 이의 제조방법
KR20130011976A (ko) 전지용 포장재 및 그의 제조방법
JP5549181B2 (ja) リチウムイオン電池用外装材
WO2021177718A1 (ko) 이차전지용 파우치 필름
WO2017094957A2 (ko) 자가치유물질이 포함된 전기화학 셀용 포장재료
JP2016157702A (ja) 蓄電デバイス用外装材
WO2023080449A1 (ko) 이차전지용 포장 재료
KR101454417B1 (ko) 이차전지용 알루미늄 파우치 필름, 이를 포함하는 포장재, 이를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법
KR20130081446A (ko) 이차전지용 알루미늄 파우치 필름의 제조방법
WO2021025513A1 (ko) 이차전지용 알루미늄 파우치 필름 및 이의 제조방법
KR101381598B1 (ko) 이차전지용 알루미늄 파우치 필름, 이를 포함하는 포장재, 이를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법
JP5953778B2 (ja) 蓄電デバイス用外装材
JP2016131104A (ja) 蓄電デバイス用外装体

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201380076556.2

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13884788

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14890794

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016513854

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2013884788

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013884788

Country of ref document: EP