WO2021251736A1 - 파우치 필름 적층체, 파우치 형 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지 - Google Patents

파우치 필름 적층체, 파우치 형 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지 Download PDF

Info

Publication number
WO2021251736A1
WO2021251736A1 PCT/KR2021/007175 KR2021007175W WO2021251736A1 WO 2021251736 A1 WO2021251736 A1 WO 2021251736A1 KR 2021007175 W KR2021007175 W KR 2021007175W WO 2021251736 A1 WO2021251736 A1 WO 2021251736A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
pouch
thickness
film laminate
gas barrier
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/007175
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김상훈
강민형
유형균
황수지
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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 주식회사 엘지에너지솔루션 filed Critical 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority to JP2022569618A priority Critical patent/JP7416979B2/ja
Priority to US17/926,670 priority patent/US20230207931A1/en
Priority to EP21821349.4A priority patent/EP4135105A1/en
Publication of WO2021251736A1 publication Critical patent/WO2021251736A1/ko
Priority to JP2024000240A priority patent/JP2024026624A/ja

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
    • 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
    • H01M50/129—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers with two or more layers of only organic material
    • 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
    • B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
    • 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
    • B32B15/085—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 comprising polyolefins
    • 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
    • B32B15/088—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 comprising polyamides
    • 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
    • B32B15/09—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 comprising polyesters
    • 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
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin 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
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • 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
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/34—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
    • 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
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • 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
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • 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
    • H01M50/105—Pouches or flexible bags
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557—Plate-shaped terminals
    • 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
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/51—Elastic
    • 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
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/54—Yield strength; Tensile strength
    • 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
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/558—Impact strength, toughness
    • 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
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/724—Permeability to gases, adsorption
    • B32B2307/7242—Non-permeable
    • 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
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/724—Permeability to gases, adsorption
    • B32B2307/7242—Non-permeable
    • B32B2307/7246—Water vapor barrier
    • 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
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/732—Dimensional properties
    • 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
    • B32B2323/00—Polyalkenes
    • B32B2323/10—Polypropylene
    • 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
    • B32B2367/00—Polyesters, e.g. PET, i.e. polyethylene terephthalate
    • 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
    • B32B2377/00—Polyamides
    • 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
    • B32B2439/00—Containers; Receptacles
    • B32B2439/40—Closed containers
    • 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
    • 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
    • B32B2553/00—Packaging equipment or accessories not otherwise provided for
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a pouch film laminate, a pouch-type battery case, and a pouch-type secondary battery, and more particularly, to a pouch film laminate, a pouch-type battery case, and a pouch-type secondary having improved formability by improving tensile strength and elongation. It's about batteries.
  • types of secondary batteries include a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a lithium ion battery, and a lithium ion polymer battery.
  • These secondary batteries are not only for small products such as digital cameras, P-DVDs, MP3Ps, mobile phones, PDA's, Portable Game Devices, Power Tools and E-bikes, but also for large products requiring high output such as electric and hybrid vehicles and surplus power generation. It is also applied and used in power storage devices that store power or renewable energy and power storage devices for backup.
  • an electrode active material slurry is applied to a positive electrode current collector and a negative electrode current collector to prepare a positive electrode and a negative electrode, and by laminating them on both sides of a separator, an electrode assembly having a predetermined shape (Electrode Assembly) to form Then, the electrode assembly is accommodated in the battery case and sealed after electrolyte injection.
  • the secondary battery is classified into a pouch type, a can type, and the like, according to a material of a case for accommodating the electrode assembly.
  • the pouch type accommodates the electrode assembly in a pouch made of a flexible polymer material.
  • the electrode assembly is accommodated in a case made of a material such as metal or plastic.
  • a pouch which is a case of a pouch-type secondary battery, is manufactured by performing press working on a flexible pouch film laminate to form a cup portion. Then, when the cup portion is formed, the electrode assembly is accommodated in the accommodating space of the cup portion and the sealing portion is sealed to manufacture a secondary battery.
  • drawing molding is performed by inserting a pouch film into a press equipment, applying pressure to the pouch film laminate with a punch, and stretching the pouch film.
  • the pouch film laminate is generally formed of a plurality of layers in which a polymer film such as polyethylene terephthalate is laminated on one surface of a gas barrier layer made of a metal material, and a sealant layer is laminated on the other surface.
  • An aluminum metal alloy thin film is mainly used.
  • a conventional pouch film laminate there is a limitation in forming the depth of the cup part due to low formability, and filleting at the bottom edge and the opening edge of the cup part. , fillet), there was also a limit to reducing the radius of filleting.
  • An object of the present invention is to provide a pouch film laminate, a pouch-type battery case, and a pouch-type secondary battery having improved tensile strength and elongation and excellent moldability.
  • a pouch film laminate according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is made of a first polymer, and includes a sealant layer formed on an innermost layer; a surface protective layer made of a second polymer and formed on an outermost layer; and an aluminum alloy thin film having a grain size of 10 ⁇ m to 13 ⁇ m, and a gas barrier layer laminated between the surface protective layer and the sealant layer, wherein the gas barrier layer has a thickness of 50 to 70 ⁇ m, and the sealant layer Silver has a thickness of 70 to 100 ⁇ m.
  • the aluminum alloy thin film may be an aluminum alloy thin film of alloy number AA8021.
  • the aluminum alloy may include iron in an amount of 1.3 wt% to 1.7 wt%.
  • the aluminum alloy may include silicon in an amount of 0.2 wt% or less.
  • the gas barrier layer may have a thickness of 55 ⁇ m to 65 ⁇ m.
  • the sealant layer may have a thickness of 75 ⁇ m to 85 ⁇ m.
  • the first polymer may include polypropylene (PP).
  • the surface protection layer may have a thickness of 5 ⁇ m to 25 ⁇ m.
  • the surface protection layer may have a thickness of 7 ⁇ m to 12 ⁇ m.
  • the second polymer may include polyethylene terephthalate (PET).
  • PET polyethylene terephthalate
  • the third polymer may further include a stretching auxiliary layer laminated between the surface protective layer and the gas barrier layer.
  • the stretching auxiliary layer may have a thickness of 20 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the stretching auxiliary layer may have a thickness of 25 ⁇ m to 38 ⁇ m.
  • a thickness ratio of the stretching auxiliary layer and the gas barrier layer may be 1:1.5 to 1:2.5.
  • the third polymer may include nylon.
  • the pouch film laminate may have a total thickness of 160 ⁇ m to 200 ⁇ m, preferably 170 ⁇ m to 200 ⁇ m, and more preferably 180 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the pouch film laminate has a tensile strength of 200N/15mm to 300N/15mm measured while being cut to a size of 15 mm ⁇ 80 mm and pulled at a tensile speed of 50 mm/min, and an elongation of 120% to 150 It can be %.
  • a pouch-type battery case for solving the above problems contains an electrode assembly, and in the pouch-type battery case manufactured by molding a pouch film, the pouch film laminate is made of a first polymer and a sealant layer formed on the innermost layer; a surface protective layer made of a second polymer and formed on an outermost layer; and an aluminum alloy thin film having a grain size of 10 ⁇ m to 13 ⁇ m, and a gas barrier layer laminated between the surface protective layer and the sealant layer, wherein the gas barrier layer has a thickness of 50 ⁇ m to 70 ⁇ m, and the sealant layer Silver has a thickness of 70 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • a pouch-type secondary battery includes an electrode assembly in which a positive electrode, a separator, and a negative electrode are stacked; and a pouch-type battery case accommodating the electrode assembly, wherein the battery case is manufactured by molding a pouch film laminate, the pouch film laminate is made of a first polymer, and a sealant is formed in an innermost layer floor; a surface protective layer made of a second polymer and formed on an outermost layer; and an aluminum alloy thin film having a grain size of 10 ⁇ m to 13 ⁇ m, and a gas barrier layer laminated between the surface protective layer and the sealant layer, wherein the gas barrier layer has a thickness of 50 ⁇ m to 70 ⁇ m, and the sealant layer Silver has a thickness of 70 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the pouch film laminate according to the present invention has excellent tensile strength, elongation, and toughness by using an aluminum alloy thin film having a gas barrier layer and a sealant layer satisfying a specific thickness and having a specific grain size as the gas barrier layer. Accordingly, when the pouch film laminate of the present invention is used, it is possible to increase the molding depth without pinholes or cracks when forming the cup portion, particularly when molding the 2 cup portion, and reduce the radius of curvature of the corner of the cup portion. Therefore, it is possible to increase the accommodating space volume of the battery assembly.
  • the effect according to the present invention is not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.
  • FIG. 1 is an assembly view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a pouch film according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a graph showing the iron and silicon content of an aluminum alloy of alloy number AA8079 and an aluminum alloy of alloy number AA8021.
  • FIG. 1 is an assembly view of a secondary battery 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the tensile strength and elongation of the pouch film laminate 135 are improved, toughness is increased, and the pouch film laminate 135 is molded to form a pouch-type battery case 13 .
  • the moldability can be improved.
  • the pouch film laminate 135 includes a sealant layer 1351 made of a first polymer and formed in an innermost layer; a surface protective layer 1353 made of a second polymer and formed on an outermost layer; and a gas barrier layer 1352 including an aluminum alloy thin film having a grain size of 10 ⁇ m to 13 ⁇ m, and stacked between the surface protection layer 1353 and the sealant layer 1351 .
  • the gas barrier layer 1352 has a thickness of 50 ⁇ m to 70 ⁇ m
  • the sealant layer 1351 has a thickness of 70 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • it is preferable that the gas barrier layer 1352 has a thickness of 55 ⁇ m to 65 ⁇ m
  • the sealant layer 1351 has a thickness of 75 ⁇ m to 85 ⁇ m.
  • the pouch-type battery case 13 accommodates an electrode assembly, and in the pouch-type battery case 13 manufactured by molding the pouch film laminate 135, the pouch film laminate Reference numeral 135 denotes a sealant layer 1351 made of the first polymer and formed in the innermost layer; a surface protective layer 1353 made of a second polymer and formed on an outermost layer; and a gas barrier layer 1352 laminated between the surface protective layer and the sealant layer, including an aluminum alloy thin film having a grain size of 10 ⁇ m to 13 ⁇ m, wherein the gas barrier layer 1352 has a thickness 50 to 70 ⁇ m, and the sealant layer has a thickness of 70 to 100 ⁇ m. In particular, it is preferable that the gas barrier layer 1352 has a thickness of 55 to 65 ⁇ m, and the sealant layer has a thickness of 75 to 85 ⁇ m.
  • the secondary battery 1 includes an electrode assembly 10 formed by stacking a positive electrode, a separator, and a negative electrode; and a pouch-type battery case 13 accommodating the electrode assembly 10 , wherein the battery case 13 is manufactured by molding a pouch film laminate 135 , and the pouch film laminate 135 .
  • the gas barrier layer 1352 is made of the first polymer, the sealant layer 1351 formed in the innermost layer; a surface protective layer 1353 made of a second polymer and formed on an outermost layer; and a gas barrier layer 1352 laminated between the surface protective layer 1353 and the sealant layer 1351, including an aluminum alloy thin film having a grain size of 10 ⁇ m to 13 ⁇ m, wherein the gas barrier layer ( 1352) has a thickness of 50 to 70 ⁇ m, and the sealant layer 1351 has a thickness of 70 to 100 ⁇ m. In particular, it is preferable that the gas barrier layer 1352 has a thickness of 55 to 65 ⁇ m, and the sealant layer 1351 has a thickness of 75 to 85 ⁇ m.
  • the electrode assembly 10 is formed by alternately stacking electrodes and separators. First, a slurry in which an electrode active material is mixed with a binder and/or a conductive material is applied to a positive electrode current collector and a negative electrode current collector to prepare a positive electrode and a negative electrode, and the electrode assembly 10 having a predetermined shape is laminated on both sides of a separator. ) is formed, the electrode assembly 10 is inserted into the battery case 13, and the electrolyte is injected and then sealed.
  • the electrode assembly 10 includes two types of electrodes, a positive electrode and a negative electrode, and a separator interposed between the electrodes to insulate the electrodes from each other.
  • the electrode assembly 10 may be of a stack type, a jelly roll type, a stack-and-fold type, or the like.
  • the two types of electrodes that is, the positive electrode and the negative electrode, have a structure in which an active material slurry is applied to an electrode current collector in the form of a metal foil or metal mesh including aluminum and copper, respectively.
  • the slurry may be formed by stirring a granular active material, an auxiliary conductor, a binder, and a conductive material in a state in which a solvent is added. The solvent is removed in a subsequent process.
  • the electrode assembly 10 includes an electrode tab 11 .
  • the electrode tab 11 is respectively connected to the positive electrode and the negative electrode of the electrode assembly 10 , and protrudes from the electrode assembly 10 , and serves as a path through which electrons can move between the inside and the outside of the electrode assembly 10 .
  • the electrode current collector of the electrode assembly 10 includes a portion to which the electrode active material is applied and a distal portion to which the electrode active material is not applied, that is, an uncoated portion.
  • the electrode tab 11 may be formed by cutting the uncoated area or may be formed by connecting a separate conductive member to the uncoated area by ultrasonic welding or the like.
  • the electrode tabs 11 may protrude in different directions of the electrode assembly 10 , but are not limited thereto and may protrude in various directions, such as protruding side by side in the same direction from one side. may be
  • An electrode lead 12 for supplying electricity to the outside of the secondary battery 1 is connected to the electrode tab 11 of the electrode assembly 10 by spot welding or the like.
  • a part of the electrode lead 12 is surrounded by the insulating portion 14 .
  • the insulating part 14 is located limitedly in the sealing part 134 to which the first case 131 and the second case 132 of the battery case 13 are thermally fused, so that the electrode lead 12 is connected to the battery case 13 . ) is attached to
  • electricity generated from the electrode assembly 10 is prevented from flowing to the battery case 13 through the electrode lead 12 , and the sealing of the battery case 13 is maintained.
  • the insulating portion 14 is made of a non-conductive material that does not conduct electricity well.
  • an insulating tape that is easy to attach to the electrode lead 12 and has a relatively thin thickness is often used. have.
  • the electrode lead 12 has one end connected to the positive electrode tab 111 , and one end connected to the positive electrode lead 121 and the negative electrode tab 112 extending in the protruding direction of the positive electrode tab 111 , and the negative electrode tab 112 includes a negative lead 122 extending in the protruding direction.
  • the positive lead 121 and the negative lead 122 both have the other end protruding to the outside of the battery case 13 . Accordingly, electricity generated inside the electrode assembly 10 may be supplied to the outside.
  • the positive electrode tab 111 and the negative electrode tab 112 are formed to protrude in various directions, respectively, the positive electrode lead 121 and the negative electrode lead 122 may also extend in various directions.
  • the material of the positive lead 121 and the negative lead 122 may be different from each other. That is, the positive electrode lead 121 may be made of the same aluminum (Al) material as the positive electrode current collector, and the negative electrode lead 122 may be made of the same copper (Cu) material or nickel (Ni) coated copper material as the negative electrode current collector. And a portion of the electrode lead 12 protruding to the outside of the battery case 13 becomes a terminal part, and is electrically connected to the external terminal.
  • the battery case 13 is a pouch made of a flexible material to accommodate the electrode assembly 10 therein.
  • the battery case 13 will be described as a pouch.
  • the pouch film laminate 135 having flexibility is drawn and molded using a punch or the like, a portion is elongated to form the cup portion 133 including the pocket-shaped accommodation space 1331 , thereby forming the battery case 13 . ) is manufactured.
  • the battery case 13 accommodates and seals the electrode assembly 10 so that a portion of the electrode lead 12, that is, the terminal portion is exposed.
  • the battery case 13 includes a first case 131 and a second case 132 .
  • a cup portion 133 is formed in the second case 132 to provide an accommodating space 1331 for accommodating the electrode assembly 10
  • the first case 131 includes the electrode assembly 10 in the battery case ( 13), the accommodation space 1331 is covered from above so as not to be separated from the outside.
  • the first case 131 and the second case 132 may be manufactured by connecting one side to each other as shown in FIG. 1 , but is not limited thereto and may be manufactured in various ways, such as being separated from each other and manufactured separately.
  • cup portion 133 When the cup portion 133 is formed on the pouch film stack 135 , two cup portions 133 symmetrical to one pouch film stack 135 may be draw-molded adjacent to each other. Then, as shown in FIG. 1 , a cup portion 133 is formed in the first case 131 and the second case 132 , respectively. After the electrode assembly 10 is accommodated in the accommodating space 1331 provided in the cup portion 133 of the first case 131 , the two cup portions 133 in the battery case 13 so that the two cup portions 133 face each other. The bridge 136 formed between the can be folded. Then, the cup part 133 of the second case 132 also accommodates the electrode assembly 10 from above.
  • the electrode assembly 10 having a thickness greater than that of one cup portion 133 may be accommodated.
  • one corner of the secondary battery 1 is formed by folding the battery case 13 , the number of corners to be sealed may be reduced when a sealing process is performed later. Accordingly, it is possible to improve the process speed and reduce the number of sealing processes.
  • the cup portion 133 of the second case 132 is The electrode assembly 10 is accommodated in the provided accommodation space 1331 , and the first case 131 covers the space from the top. Then, the electrolyte is injected therein and the sealing part 134 formed on the edges of the first case 131 and the second case 132 is sealed.
  • the electrolyte is to move lithium ions generated by the electrochemical reaction of the electrode during charging and discharging of the secondary battery 1, and a polymer using a non-aqueous organic electrolyte or polymer electrolyte, which is a mixture of lithium salt and organic solvents.
  • the electrolyte may include a sulfide-based, oxide-based, or polymer-based solid electrolyte, and the solid electrolyte may have flexibility to be easily deformed by an external force. Through this method, the pouch-type secondary battery 1 may be manufactured.
  • FIG 2 is a cross-sectional view of a pouch film laminate 135 according to an embodiment of the present invention.
  • the pouch which is the battery case 13 of the pouch-type secondary battery 1 according to an embodiment of the present invention, is manufactured by drawing and molding the pouch film laminate 135 . That is, the pouch film laminate 135 is stretched with a punch or the like to form the cup portion 133 .
  • the pouch film 135 is, as shown in FIG. 2 , a sealant layer (Sealant Layer, 1351), a gas barrier layer (Gas Barrier Layer, 1352), and a surface protection layer (Surface Protection). Layer, 1353) and a drawing assistance layer (Drawing Assistance Layer, 1354).
  • the sealant layer 1351 is made of the first polymer, is formed on the innermost layer, and is in direct contact with the electrode assembly 10 .
  • the innermost layer refers to a layer positioned at the end of the gas barrier layer 1352 in the direction in which the electrode assembly 10 is positioned.
  • the sealant layers 1351 are adhered to each other, thereby sealing the pouch.
  • the sealant layer 1351 must have insulation because it directly contacts the electrode assembly 10 , and must have corrosion resistance because it also comes in contact with the electrolyte.
  • the inside since the inside must be completely sealed to block material movement between the inside and the outside, it must have high sealing properties. That is, the sealing portion 134 to which the sealant layers 1351 are bonded should have excellent thermal bonding strength.
  • the first polymer for manufacturing the sealant layer 1351 is polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, acrylic polymer, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, aramid, It may be made of one or more materials selected from the group consisting of nylon, polyester, polyparaphenylenebenzobisoxazole, polyarylate, Teflon, and glass fiber.
  • a polyolefin-based resin such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE) is mainly used.
  • Polypropylene (PP) has excellent mechanical properties such as tensile strength, rigidity, surface hardness, abrasion resistance, heat resistance, and chemical properties such as corrosion resistance, and is mainly used for manufacturing the sealant layer 1351 . Furthermore, it may be composed of Cated Polypropylene or Acid Modified Polypropylene or polypropylene-butylene-ethylene terpolymer. Here, the acid-treated polypropylene may be MAH PP (maleic anhydride polypropylene). In addition, the sealant layer 1351 may have a single-layer structure made of any one material or a composite film structure in which two or more materials are each layered.
  • the thickness of the sealant layer 1351 may be 70 to 100 ⁇ m, particularly preferably 75 to 85 ⁇ m. If the thickness of the sealant layer 1351 is thinner than 70 ⁇ m, there is a problem in that sealing durability is deteriorated, such as internal destruction during sealing. In addition, if the thickness of the sealant layer 1351 is thicker than 100 ⁇ m, the overall thickness of the pouch becomes excessively thick, and thus the energy density relative to the volume of the secondary battery 1 may be reduced.
  • the thickness of the sealant layer 1351 may be 1 to 2 times, preferably 1.1 to 1.8 times, more preferably 1.2 to 1.5 times the thickness of a barrier layer to be described later.
  • the thickness ratio of the sealant layer and the barrier layer satisfies the above range, a pouch film laminate having excellent sealing durability and moldability may be obtained. If the thickness of the sealant layer is smaller than the thickness of the barrier layer, sealing durability and insulation may be adversely affected. have.
  • the gas barrier layer 1352 is laminated between the surface protection layer 1353 and the sealant layer 1351 to secure the mechanical strength of the pouch, block the ingress of gas or moisture from the outside of the secondary battery 1, and electrolyte to prevent leakage of
  • the gas barrier layer 1352 is made of metal, and in particular, the gas barrier layer 1352 according to an embodiment of the present invention has a grain size of 10 to 13 ⁇ m, preferably 10.5 to 12.5 ⁇ m, more preferably 11 to 12 ⁇ m. It may be made of an aluminum alloy thin film. Aluminum can secure a predetermined level or more of mechanical strength while being light in weight, and can secure the electrochemical properties of the electrode assembly 10 and the electrolyte, and heat dissipation. On the other hand, the thickness of the gas barrier layer may be 50 ⁇ m to 70 ⁇ m, particularly preferably 55 ⁇ m to 65 ⁇ m.
  • the gas barrier layer is generally formed using an aluminum alloy thin film having a thickness of about 30 to 50 ⁇ m, particularly 40 ⁇ m.
  • the thickness of the gas barrier layer is 30 to 50 ⁇ m, when the depth of the cup part 133 is increased during drawing molding, the gas barrier layer may be broken, thereby limiting the increase in the molding depth.
  • the thickness of the gas barrier layer is increased, the effect of increasing the molding depth can be obtained. there is a problem to be In addition, when only the thickness of the aluminum alloy thin film is increased, the forming depth can be increased, but pinholes or cracks are generated in the aluminum alloy thin film after forming, resulting in a problem in sealing durability. In addition, if the thickness of the gas barrier layer is increased and the thickness of the sealant layer is decreased in order to reduce the overall thickness of the pouch, there is a problem in that sealing durability is deteriorated.
  • the gas barrier layer 1352 includes an aluminum alloy thin film having a grain size of 10 ⁇ m to 13 ⁇ m, preferably 10.5 ⁇ m to 12.5 ⁇ m, and more preferably 11 ⁇ m to 12 ⁇ m.
  • the grain size of the aluminum alloy thin film satisfies the above range, it is possible to increase the forming depth without generating pinholes or cracks during cup forming.
  • the grain size of the aluminum alloy thin film exceeds 13 ⁇ m, the strength of the aluminum alloy thin film decreases, and cracks or pinholes are increased due to difficulty in dispersing internal stress during stretching. There is a limit to sexual enhancement.
  • the grain size varies depending on the composition of the aluminum alloy thin film and the processing method of the aluminum alloy thin film, and may be measured by observing a cross section in the thickness direction of the aluminum alloy thin film with a scanning electron microscope (SEM).
  • SEM scanning electron microscope
  • a cross-sectional SEM image of an aluminum alloy thin film is obtained using a scanning electron microscope, and the maximum diameter of any 30 crystal grains observed in the SEM image is measured, and then the average value thereof was evaluated for the grain size.
  • metal elements other than aluminum for example, iron (Fe), copper (Cu), chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), magnesium (Mg), One or two or more selected from the group consisting of silicon (Si) and zinc (Zn) may be included.
  • the iron (Fe) content of the aluminum alloy thin film may be 1.2wt% to 1.7wt%, preferably 1.3wt% to 1.7wt%, more preferably 1.3wt% to 1.45wt%. If the iron (Fe) content in the aluminum alloy thin film is less than 1.2 wt%, the strength of the aluminum alloy thin film is lowered and cracks and pinholes may occur during molding. If it exceeds 1.7 wt%, the flexibility of the aluminum alloy thin film is reduced. There is a limit to improving the formability.
  • the silicon (Si) content of the aluminum alloy thin film may be 0.2 wt% or less, preferably 0.05 to 0.2 wt%, more preferably 0.08 to 0.19 wt%, more preferably 0.1 to 1.18 wt%.
  • the silicon content exceeds 0.2 wt%, moldability may be deteriorated.
  • the aluminum alloy thin film according to the present invention may be an aluminum alloy having alloy number AA8021.
  • 3 is a graph showing the iron and silicon content of an aluminum alloy of alloy number AA8079 and an aluminum alloy of alloy number AA8021.
  • Alloy No. AA8079 contains 0.6 wt% to 1.2 wt% of iron, and 0.3 wt% or less of silicon, as shown in FIG. 3 . That is, in the case of manufacturing the gas barrier layer 1352 using the aluminum alloy of the alloy number AA8079, since iron is included in a relatively small amount, flexibility may be improved, but strength may be lowered, thereby limiting formability.
  • alloy No. AA8021 may contain 1.2 wt% to 1.7 wt%, particularly 1.3 wt% to 1.7 wt%, of iron, and 0.2 wt% or less of silicon, as shown in FIG. 3 . have.
  • iron is included in a relatively large amount, so that tensile strength and elongation rate can be improved.
  • the relationship between tensile strength and elongation can be expressed in a graph.
  • the vertical axis of the graph is tensile strength and the horizontal axis is elongation
  • the lower area of the graph is the toughness of the material. Toughness refers to the degree of toughness against failure of a material, and the higher the toughness, the more the material can be elongated until it does not break.
  • the gas barrier layer 1352 is manufactured from the aluminum alloy of alloy number AA8021, tensile strength and elongation are improved, so that toughness may be increased and formability may be improved.
  • FIG. 4 is a graph showing changes in tensile strength (Rm), elongation (A) and grain size (grain) according to the iron content of the aluminum alloy of alloy number AA8079 and the aluminum alloy of alloy number AA8021.
  • AA8079 has a small tensile strength and elongation, so there is a limit to increase in formability, and since the grain size is relatively large, 13 to 21 ⁇ m, internal stress is less dispersed when stretched, so that pinholes are formed. There is a problem that there are many.
  • AA8021 has excellent formability due to its high tensile strength and elongation, and has a relatively small crystal grain size of 10 to 13 ⁇ m. can Therefore, when the gas barrier layer 1352 is manufactured using the aluminum alloy of alloy number AA8021, a pouch film laminate having excellent formability and sealing durability can be manufactured.
  • the gas barrier layer 1352 may have a thickness of 50 ⁇ m to 70 ⁇ m, particularly preferably 55 ⁇ m to 65 ⁇ m.
  • the formability of the gas barrier layer 1352 is improved, so that when the pouch film 135 is draw-molded, the cup portion 133 can be formed to have a deep depth, and the cup portion ( As the outer wall of the 133 is closer to vertical, the radius of curvature of the corner of the cup portion 133 may also be reduced.
  • the volume of the accommodating space 1331 is increased, more electrodes and separators can be stacked on the electrode assembly 10 accommodated therein, and energy efficiency relative to the volume can be increased.
  • the overall thickness of the pouch does not significantly increase without reducing the thickness of the sealant layer 1351 without significantly increasing the manufacturing cost, and sealing durability may not decrease.
  • the surface protective layer 1353 is made of the second polymer and is formed on the outermost layer to protect the secondary battery 1 from friction and collision with the outside while electrically insulating the electrode assembly 10 from the outside.
  • the outermost layer refers to a layer positioned at the end of the gas barrier layer 1352 in a direction opposite to the direction in which the electrode assembly 10 is positioned.
  • the second polymer for preparing the surface protective layer 1353 is polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, acrylic polymer, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, aramid, nylon.
  • polyester, polyparaphenylenebenzobisoxazole, polyarylate may be at least one material selected from the group consisting of Teflon and glass fiber.
  • a polymer such as polyethylene terephthalate (PET) having mainly abrasion resistance and heat resistance is preferably used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the surface protection layer 1353 may have a single-layer structure made of any one material, or a composite film structure in which two or more materials are each layered.
  • the thickness of the surface protection layer 1353 may be 5 to 25 ⁇ m, and particularly preferably 7 to 12 ⁇ m. If the thickness of the surface protection layer 1353 is thinner than 5 ⁇ m, there is a problem in that external insulation is deteriorated. Conversely, if the thickness of the surface protective layer 1353 is thicker than 25 ⁇ m, the overall thickness of the pouch increases, and thus the energy density relative to the volume of the secondary battery 1 may be reduced.
  • PET is inexpensive, has excellent durability, and has excellent electrical insulation, but has weak adhesion to aluminum, which is often used as the gas barrier layer 1352 , and has different behavior when stretched by applying a stress. Accordingly, when the surface protection layer 1353 and the gas barrier layer 1352 are directly bonded, the surface protection layer 1353 and the gas barrier layer 1352 may be peeled off during drawing forming. As a result, the gas barrier layer 1352 may not be stretched uniformly, which may cause a problem in that formability is deteriorated.
  • the battery case 13 may further include a stretching auxiliary layer 1354 made of a third polymer and laminated between the surface protection layer 1353 and the gas barrier layer 1352 .
  • the stretching auxiliary layer 1354 is laminated between the surface protection layer 1353 and the gas barrier layer 1352 to prevent the surface protection layer 1353 and the gas barrier layer 1352 from peeling off when stretched.
  • the third polymer for manufacturing the stretching auxiliary layer 1354 is polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, acrylic polymer, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, aramid, nylon.
  • polyester, polyparaphenylenebenzobisoxazole, polyarylate may be at least one material selected from the group consisting of Teflon and glass fiber.
  • the nylon resin easily adheres to polyethylene terephthalate (PET) of the surface protective layer 1353 and has a similar behavior to the aluminum alloy of the gas barrier layer 1352 when stretched, the third polymer It is preferable that mainly nylon (Nylon) resin is used as the furnace.
  • the stretching auxiliary layer 1354 may have a single film structure made of any one material, or a composite film structure in which two or more materials are each formed in layers.
  • the gas barrier layer 1352 has a thickness of about 40 ⁇ m, and thus the stretch auxiliary layer 1354 has a fairly thin thickness of about 15 ⁇ m. That is, the thickness ratio of the stretching auxiliary layer 1354 and the gas barrier layer 1352 is 1:2.67, and the thickness ratio of the gas barrier layer 1352 is quite high.
  • the gas barrier layer 1352 since the gas barrier layer 1352 has a thickness of approximately 50 to 70 ⁇ m, particularly 55 ⁇ m to 65 ⁇ m, the formability of the gas barrier layer 1352 is This is improved.
  • the stretching auxiliary layer 1354 has a thickness of 20 to 50 ⁇ m, preferably 25 to 38 ⁇ m, more preferably 27 to 35 ⁇ m. It is desirable to have If it is thinner than 20 ⁇ m, the stretching auxiliary layer 1354 may not follow the improved formability of the gas barrier layer 1352 and may be broken during stretching. Conversely, if the thickness is greater than 50 ⁇ m, the overall thickness of the pouch increases, so that the volume of the secondary battery 1 may increase and the energy density may decrease. In particular, according to an embodiment of the present invention, the thickness ratio of the stretching auxiliary layer 1354 and the gas barrier layer 1352 may be less than 1:2.5.
  • the thickness ratio of the stretching auxiliary layer 1354 may be further increased than in the related art. However, if the thickness of the stretching auxiliary layer 1354 is excessively thick, the overall thickness of the pouch increases. Therefore, the thickness ratio is preferably greater than 1:1.5. That is, the thickness ratio may be 1:1.5 to 1:2.5, preferably 1:1.7 to 1:2.3, more preferably, 1:1.8 to 1:2.1.
  • the pouch film laminate according to the present invention may have a total thickness of 160 ⁇ m to 200 ⁇ m, preferably 180 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the thickness of the pouch film laminate satisfies the above range, it is possible to increase the molding depth while minimizing a decrease in battery accommodating space and deterioration of sealing durability due to an increase in the thickness of the pouch film laminate.
  • the pouch film laminate according to the present invention is excellent in tensile strength and elongation.
  • the pouch film laminate according to the present invention has a tensile strength of 200N/15mm to 300N/15mm, preferably 200N/15mm to 300N/15mm, measured while being cut to a size of 15 mm ⁇ 80 mm, and pulled at a tensile speed of 50 mm/min is 210N/15mm to 270N/15mm, more preferably 220N/15mm to 250N/15mm, and the elongation may be 120% to 150%, preferably 120% to 140%, more preferably 120% to 130% have.
  • the pouch film laminate according to the present invention has high tensile strength and elongation, and thus toughness is increased, and thus cracks are less generated even when the molding depth is large during cup molding.
  • the pouch-type battery case 13 manufactured by molding such a pouch film laminate 135 has improved moldability, so that the depth of the cup portion 133 can be formed more deeply, and the outer wall of the cup portion 133 is also vertically oriented. As it gets closer, the radius of curvature of the corner of the cup part 133 may also be reduced, so that a larger and thicker electrode assembly 10 may be accommodated. Accordingly, the secondary battery 1 manufactured with the battery case 13 may have increased energy efficiency compared to its volume.
  • an AA8021 aluminum (Al) alloy thin film having a width of 266 mm, a length of 50 m, a thickness of 60 ⁇ m, and a grain size of 11.6 ⁇ m, a nylon film having a width of 266 mm, a length of 50 m, a thickness of 25 ⁇ m, and a width of 266 mm, a length of 50 m, and a thickness of 12 ⁇ m.
  • PET polyethylene terephthalate
  • CPP non-stretched polypropylene
  • the nylon film and the PET film were adhered using a dry lamination method using a urethane adhesive, and the non-stretched polypropylene (CPP) was melted at a high temperature and then co-extruded and laminated on an aluminum (Al) alloy.
  • the aluminum (Al) alloy is the gas barrier layer
  • PET is the surface protective layer
  • nylon is the stretching auxiliary layer
  • CPP is the sealant layer.
  • a pouch film laminate was prepared in the same manner as in Example 1, except that a nylon film having a thickness of 30 ⁇ m was used as the stretching auxiliary layer and a polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 7 ⁇ m was used as the surface protective layer. .
  • PET polyethylene terephthalate
  • a pouch film laminate was prepared in the same manner as in Example 1, except that a nylon film having a thickness of 25 ⁇ m was used as the stretching auxiliary layer and a polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 7 ⁇ m was used as the surface protective layer.
  • PET polyethylene terephthalate
  • a pouch film laminate was manufactured in the same manner as in Example 1, except that an aluminum alloy thin film having a thickness of 80 ⁇ m was used as the gas barrier layer and the sealant layer thickness was formed to be 60 ⁇ m.
  • a pouch film laminate was prepared in the same manner as in Example 1, except that an AA8079 aluminum (Al) alloy thin film having a thickness of 60 ⁇ m and a grain size of 16.8 ⁇ m was used as the gas barrier layer.
  • a pouch film laminate was prepared in the same manner as in Example 1, except that an AA8079 aluminum (Al) alloy thin film having a thickness of 80 ⁇ m and a grain size of 16.8 ⁇ m was used as the gas barrier layer, and the sealant layer thickness was formed to be 60 ⁇ m. prepared.
  • a pouch film laminate was prepared in the same manner as in Example 1, except that an AA8079 aluminum (Al) alloy thin film having a thickness of 80 ⁇ m and a grain size of 16.8 ⁇ m was used as the gas barrier layer.
  • a laminate was prepared.
  • a pouch film laminate was manufactured in the same manner as in Example 1, except that an aluminum alloy thin film having a thickness of 50 ⁇ m was used as the gas barrier layer and the sealant layer thickness was formed to be 60 ⁇ m.
  • the cross section in the thickness direction of the aluminum alloy thin film used as the gas barrier layer in Example 1 and Comparative Example 3 was observed with a scanning electron microscope (SEM) to measure the grain size.
  • SEM scanning electron microscope
  • the grain size was measured by measuring the maximum diameter of 30 grains observed in the SEM image of the thickness direction cross-section of the aluminum alloy thin film obtained using a scanning electron microscope, and then calculating the average value thereof.
  • Example 5 shows the SEM image of the AA8021 aluminum alloy thin film used in Example 1 and the SEM image of the AA8079 aluminum alloy thin film used in Comparative Example 3.
  • the grain size of AA8021 used in Example 1 was 11.6 ⁇ m
  • the grain size of AA8079 used in Comparative Example 3 was 16.8 ⁇ m.
  • a battery case forming apparatus having one molding part having a size of 32 mm ⁇ length 55 mm, and In a battery case molding apparatus having two molding parts, each molding was performed while changing the molding depth. And the molding depth when cracks occurred in each sample was recorded.
  • the punch and the forming part of the battery case forming device were filleted at the corners and corners, the corner of the punch had a curvature of 2 mm and the corner of the corner was 1 mm, the corner of the forming part was 2.3 mm, and the corner was It had a curvature of 1 mm. And, the clearance (Clearance) of the punch and the molding part was 0.3 mm. In the battery case molding apparatus having two molded parts, the distance between the two molded parts was 1 mm.
  • Example 1 Example 2 Example 3 Comparative Example 1 Comparative Example 2 Comparative Example 3 Comparative Example 4 Comparative Example 5 Comparative Example 6 Comparative Example 7 Overall thickness ( ⁇ m) 183 183 178 153 183 183 203 153 153 1 Cup part forming depth (mm) 15 17 16 9 15 13.5 13 14 8.5 12 2 Cup forming depth (mm) 10.2 11.2 10.9 6.5 9.8 9.0 8.5 8.0 6.9 7.8
  • Example 1 Example 2 Comparative Example 1 Comparative Example 2 The tensile strength (N/15mm) elongation (%) The tensile strength (N/15mm) elongation (%) The tensile strength (N/15mm) elongation (%) The tensile strength (N/15mm) elongation (%) One 244 129 234 149 158 101 234 112 2 253 150 233 150 164 127 238 104 3 248 141 235 150 163 113 234 102 4 244 135 227 132 162 108 241 119 5 248 142 234 150 163 120 228 98 average 247.2 139.2 232.8 146.2 162.0 133.7 235.0 107.0
  • first case 132 second case
  • cup portion 134 sealing portion
  • sealant layer 1352 gas barrier layer

Landscapes

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

Abstract

본 발명은, 전극 조립체를 수납하는 파우치 형 전지 케이스를 제조하기 위한 파우치 필름 적층체에 관한 것으로, 본 발명의 파우치 필름 적층체는, 제1 폴리머로 제조되고, 최내층에 형성되는 실란트층; 제2 폴리머로 제조되고, 최외층에 형성되는 표면 보호층; 및 결정립도가 10 μm 내지 13 μm인 알루미늄 합금 박막을 포함하고, 상기 표면 보호층 및 상기 실란트층의 사이에 적층되는 가스 배리어층을 포함하되, 상기 가스 배리어층은, 두께가 50 내지 70 μm이고, 상기 실란트층은, 두께가 70 내지 100 μm이다.

Description

파우치 필름 적층체, 파우치 형 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지
본 출원은 2020년 6월 9일에 출원된 한국특허출원 제10-2020-0069917호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 파우치 필름 적층체, 파우치 형 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인장강도 및 연신율이 개선되어 성형성이 향상되는 파우치 필름 적층체, 파우치 형 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
이러한 이차 전지를 제조하기 위해, 먼저 전극 활물질 슬러리를 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극과 음극을 제조하고, 이를 분리막(Separator)의 양 측에 적층함으로써 소정 형상의 전극 조립체(Electrode Assembly)를 형성한다. 그리고 전지 케이스에 전극 조립체를 수납하고 전해질 주입 후 실링한다.
이차 전지는 전극 조립체를 수용하는 케이스의 재질에 따라, 파우치 형(Pouch Type) 및 캔 형(Can Type) 등으로 분류된다. 파우치 형(Pouch Type)은 유연한 폴리머 재질로 제조된 파우치에 전극 조립체를 수용한다. 그리고, 캔 형(Can Type)은 금속 또는 플라스틱 등의 재질로 제조된 케이스에 전극 조립체를 수용한다.
파우치 형 이차 전지의 케이스인 파우치는, 유연성을 가지는 파우치 필름 적층체에 프레스 가공을 수행하여, 컵부를 형성함으로써 제조된다. 그리고, 컵부가 형성되면, 상기 컵부의 수용 공간에 전극 조립체를 수납하고 실링부를 실링하여 이차 전지를 제조한다.
이러한 프레스 가공 중에서 드로잉(Drawing) 성형은 프레스 장비에 파우치 필름을 삽입하고 펀치로 파우치 필름 적층체에 압력을 인가하여, 파우치 필름을 연신시킴으로써 수행된다. 파우치 필름 적층체는 일반적으로 금속 재질의 가스 배리어층 일면에 폴리에틸렌테레프탈레이트 등과 같은 고분자 필름을 적층하고, 타면에 실런트층이 적층된 복수의 층으로 형성되며, 가스 배리어층으로 두께를 40 μm 정도의 알루미늄 금속 합금 박막이 주로 사용된다, 그러나, 이러한 종래의 파우치 필름 적층체의 경우, 성형성이 낮아 컵부의 깊이를 깊게 성형하는데 한계가 있고, 컵부의 바닥부 모서리와 개방부 모서리에 필렛팅(Filleting, 모깎기)을 적용할 때, 필렛팅의 반경을 감소하는 데에도 한계가 있었다. 또한, 컵부의 외벽을 수직에 가깝게 성형하는 데에도 한계가 있었다. 이에 따라, 이차 전지의 데드 스페이스(Dead Space)가 증가하고 전극 조립체의 크기가 감소하여 부피 대비 에너지 효율이 감소하는 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 인장강도 및 연신율이 개선되어 성형성이 우수한 파우치 필름 적층체, 파우치 형 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 파우치 필름 적층체는 제1 폴리머로 제조되고, 최내층에 형성되는 실란트층; 제2 폴리머로 제조되고, 최외층에 형성되는 표면 보호층; 및 결정립도가 10μm 내지 13μm인 알루미늄 합금 박막을 포함하고, 상기 표면 보호층 및 상기 실란트층의 사이에 적층되는 가스 배리어층을 포함하되, 상기 가스 배리어층은, 두께가 50 내지 70μm이고, 상기 실란트층은, 두께가 70 내지 100μm이다.
또한, 상기 알루미늄 합금 박막은, 합금번호 AA8021의 알루미늄 합금 박막일 수 있다.
또한, 상기 알루미늄 합금은, 철을 1.3 wt% 내지 1.7 wt%로 포함할 수 있다.
또한, 상기 알루미늄 합금은, 실리콘을 0.2 wt% 이하로 포함할 수 있다.
또한, 상기 가스 배리어층은, 두께가 55μm 내지 65μm일 수 있다.
또한, 상기 실란트층은, 두께가 75μm 내지 85μm일 수 있다.
또한, 상기 제1 폴리머는, 폴리프로필렌(PP)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 표면 보호층은, 두께가 5μm 내지 25μm일 수 있다.
또한, 상기 표면 보호층은, 두께가 7μm 내지 12μm일 수 있다.
또한, 상기 제2 폴리머는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함할 수 있다.
또한, 제3 폴리머로 제조되고, 상기 표면 보호층 및 상기 가스 배리어층 사이에 적층되는 연신 보조층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 연신 보조층은, 두께가 20μm 내지 50 μm일 수 있다.
또한, 상기 연신 보조층은, 두께가 25μm 내지 38 μm일 수 있다.
또한, 상기 연신 보조층과 상기 가스 배리어층의 두께 비율은, 1:1.5 내지 1:2.5 일 수 있다.
또한, 상기 제3 폴리머는, 나일론(Nylon)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 파우치 필름 적층체는 총 두께가 160μm 내지 200μm, 바람직하게는 170μm 내지 200μm, 더 바람직하게는 180μm 내지 200μm일 수 있다. 또한, 상기 파우치 필름 적층체는 15 mm Υ 80 mm의 크기로 재단한 후, 50mm/min의 인장 속도로 잡아당기면서 측정한 인장강도가 200N/15mm 내지 300N/15mm이고, 연신율이 120% 내지 150%일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 파우치 형 전지 케이스는 전극 조립체를 수납하며, 파우치 필름을 성형하여 제조되는 파우치 형 전지 케이스에 있어서, 상기 파우치 필름 적층체는, 제1 폴리머로 제조되고, 최내층에 형성되는 실란트층; 제2 폴리머로 제조되고, 최외층에 형성되는 표면 보호층; 및 결정립도가 10μm 내지 13μm인 알루미늄 합금 박막을 포함하고, 상기 표면 보호층 및 상기 실란트층의 사이에 적층되는 가스 배리어층을 포함하되, 상기 가스 배리어층은, 두께가 50μm 내지 70μm이고, 상기 실란트층은, 두께가 70μm 내지 100μm이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 이차 전지는 양극, 분리막, 음극이 적층되어 형성되는 전극 조립체; 및 상기 전극 조립체를 수납하는 파우치 형 전지 케이스를 포함하되, 상기 전지 케이스는, 파우치 필름 적층체를 성형하여 제조되고, 상기 파우치 필름 적층체는, 제1 폴리머로 제조되고, 최내층에 형성되는 실란트층; 제2 폴리머로 제조되고, 최외층에 형성되는 표면 보호층; 및 결정립도가 10μm 내지 13μm인 알루미늄 합금 박막을 포함하고, 상기 표면 보호층 및 상기 실란트층의 사이에 적층되는 가스 배리어층을 포함하되, 상기 가스 배리어층은, 두께가 50μm 내지 70μm이고, 상기 실란트층은, 두께가 70μm 내지 100 μm이다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따른 파우치 필름 적층체는 가스 배리어층 및 실런트층이 특정한 두께를 만족하고, 가스 배리어층으로 특정한 결정립도를 가지는 알루미늄 합금 박막을 사용함으로써, 우수한 인장 강도, 연신율 및 인성(Toughness)를 갖는다. 이에 따라, 본 발명의 파우치 필름 적층체를 사용하면, 컵부 성형 시, 특히 2컵부 성형 시에 핀 홀(Pinhole)이나 균열 발생 없이 성형 깊이를 증가시킬 수 있으며, 컵부 모서리의 곡률 반경을 감소시킬 수 있어 전지 조립체의 수용 공간 부피를 증가시킬 수 있다. 본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 조립도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 필름의 단면도이다.
도 3은 합금번호 AA8079인 알루미늄 합금과 합금번호 AA8021인 알루미늄 합금의 철 및 실리콘 함량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 합금번호 AA8079인 알루미늄 합금과 합금번호 AA8021인 알루미늄 합금의 철 함량에 따른 인장강도, 연신율 및 결정립도의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 합금번호 AA8079인 알루미늄 합금과 합금번호 AA8021인 알루미늄 합금의 결정립을 확대한 SEM 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 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 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)의 조립도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 파우치 필름 적층체(135)의 인장강도 및 연신율이 개선됨으로써 인성(Toughness)이 증가하여, 파우치 필름 적층체(135)룰 성형하여 파우치 형 전지 케이스(13)를 제조할 때, 성형성이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 필름 적층체(135)는 제1 폴리머로 제조되고, 최내층에 형성되는 실란트층(1351); 제2 폴리머로 제조되고, 최외층에 형성되는 표면 보호층(1353); 및 결정립도가 10μm 내지 13μm인 알루미늄 합금 박막을 포함하고, 상기 표면 보호층(1353) 및 상기 실란트층(1351)의 사이에 적층되는 가스 배리어층(1352)을 포함한다. 이때, 상기 가스 배리어층(1352)은, 두께가 50μm 내지 70μm이고, 상기 실란트층(1351)은, 두께가 70μm 내지 100μm이다. 특히, 상기 가스 배리어층(1352)은, 두께가 55μm 내지 65μm이고, 상기 실란트층(1351)은, 두께가 75μm 내지 85 μm인 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 전지 케이스(13)는 전극 조립체를 수납하며, 파우치 필름 적층체(135)를 성형하여 제조되는 파우치 형 전지 케이스(13)에 있어서, 상기 파우치 필름 적층체(135)는, 제1 폴리머로 제조되고, 최내층에 형성되는 실란트층(1351); 제2 폴리머로 제조되고, 최외층에 형성되는 표면 보호층(1353); 및 결정립도가 10 μm 내지 13 μm인 알루미늄 합금 박막을 포함하고, 상기 표면 보호층 및 상기 실란트층의 사이에 적층되는 가스 배리어층(1352)을 포함하되, 상기 가스 배리어층(1352)은, 두께가 50 내지 70 μm이고, 상기 실란트층은, 두께가 70 내지 100 μm이다. 특히, 상기 가스 배리어층(1352)은, 두께가 55 내지 65 μm이고, 상기 실란트층은, 두께가 75 내지 85 μm인 것이 바람직하다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)는 양극, 분리막, 음극이 적층되어 형성되는 전극 조립체(10); 및 상기 전극 조립체(10)를 수납하는 파우치 형 전지 케이스(13)를 포함하되, 상기 전지 케이스(13)는, 파우치 필름 적층체(135)를 성형하여 제조되고, 상기 파우치 필름 적층체(135)는, 제1 폴리머로 제조되고, 최내층에 형성되는 실란트층(1351); 제2 폴리머로 제조되고, 최외층에 형성되는 표면 보호층(1353); 및 결정립도가 10 μm 내지 13 μm인 알루미늄 합금 박막을 포함하고, 상기 표면 보호층(1353) 및 상기 실란트층(1351)의 사이에 적층되는 가스 배리어층(1352)을 포함하되, 상기 가스 배리어층(1352)은, 두께가 50 내지 70 μm이고, 상기 실란트층(1351)은, 두께가 70 내지 100 μm이다. 특히, 상기 가스 배리어층(1352)은, 두께가 55 내지 65 μm이고, 상기 실란트층(1351)은, 두께가 75 내지 85 μm인 것이 바람직하다.
전극 조립체(10)는 전극 및 분리막을 교대로 적층하여 형성한다. 먼저 전극 활물질과 바인더 및/또는 도전재를 혼합한 슬러리를 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극과 음극을 제조하고, 이를 분리막(Separator)의 양 측에 적층함으로써 소정 형상의 전극 조립체(10)를 형성한 다음에, 전극 조립체(10)를 전지 케이스(13)에 삽입하고 전해질 주입 후 실링한다.
구체적으로, 전극 조립체(Electrode Assembly, 10)는 양극 및 음극 두 종류의 전극과, 상기 전극들을 상호 절연시키기 위해 전극들 사이에 개재되는 분리막을 포함한다. 이러한 전극 조립체(10)는 스택형, 젤리롤형, 스택 앤 폴딩형 등이 있다. 두 종류의 전극, 즉 양극과 음극은 각각 알루미늄과 구리를 포함하는 금속 포일 또는 금속 메쉬 형태의 전극 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조이다. 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조 도체, 바인더 및 도전재 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다. 용매는 후속 공정에서 제거된다.
전극 조립체(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 탭(Electrode Tab, 11)을 포함한다. 전극 탭(11)은 전극 조립체(10)의 양극 및 음극과 각각 연결되고, 전극 조립체(10)로부터 외부로 돌출되어, 전극 조립체(10)의 내부와 외부 사이에 전자가 이동할 수 있는 경로가 된다. 전극 조립체(10)의 전극 집전체는 전극 활물질이 도포된 부분과 전극 활물질이 도포되지 않은 말단 부분, 즉 무지부로 구성된다. 그리고 전극 탭(11)은 무지부를 재단하여 형성되거나 무지부에 별도의 도전부재를 초음파 용접 등으로 연결하여 형성될 수도 있다. 이러한 전극 탭(11)은 도 1에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)의 각각 다른 방향으로 돌출될 수도 있으나, 이에 제한되지 않고 일측으로부터 동일한 방향으로 나란히 돌출되는 등 다양한 방향을 향해 돌출 형성될 수도 있다.
전극 조립체(10)의 전극 탭(11)에는 이차 전지(1)의 외부로 전기를 공급하는 전극 리드(Electrode Lead, 12)가 스팟(Spot) 용접 등으로 연결된다. 그리고, 전극 리드(12)의 일부는 절연부(14)로 주위가 포위된다. 절연부(14)는 전지 케이스(13)의 제1 케이스(131)와 제2 케이스(132)가 열 융착되는 실링부(134)에 한정되어 위치하여, 전극 리드(12)를 전지 케이스(13)에 접착시킨다. 그리고, 전극 조립체(10)로부터 생성되는 전기가 전극 리드(12)를 통해 전지 케이스(13)로 흐르는 것을 방지하며, 전지 케이스(13)의 실링을 유지한다. 따라서, 이러한 절연부(14)는 전기가 잘 통하지 않는 비전도성을 가진 부도체로 제조된다. 일반적으로 절연부(14)로는, 전극 리드(12)에 부착하기 용이하고, 두께가 비교적 얇은 절연테이프를 많이 사용하나, 이에 제한되지 않고 전극 리드(12)를 절연할 수 있다면 다양한 부재를 사용할 수 있다.
전극 리드(12)는 일단이 상기 전극 탭(11)과 연결되고 타단이 상기 전지 케이스(13)의 외부로 각각 돌출된다. 즉, 전극 리드(12)는 양극 탭(111)에 일단이 연결되고, 양극 탭(111)이 돌출된 방향으로 연장되는 양극 리드(121) 및 음극 탭(112)에 일단이 연결되고, 음극 탭(112)이 돌출된 방향으로 연장되는 음극 리드(122)를 포함한다. 한편, 양극 리드(121) 및 음극 리드(122)는 도 1에 도시된 바와 같이, 모두 타단이 전지 케이스(13)의 외부로 돌출된다. 그럼으로써, 전극 조립체(10)의 내부에서 생성된 전기를 외부로 공급할 수 있다. 또한, 양극 탭(111) 및 음극 탭(112)이 각각 다양한 방향을 향해 돌출 형성되므로, 양극 리드(121) 및 음극 리드(122)도 각각 다양한 방향을 향해 연장될 수 있다.
양극 리드(121) 및 음극 리드(122)는 서로 그 재질이 다를 수 있다. 즉, 양극 리드(121)는 양극 집전체와 동일한 알루미늄(Al) 재질이며, 음극 리드(122)는 음극 집전체와 동일한 구리(Cu) 재질 또는 니켈(Ni)이 코팅된 구리 재질일 수 있다. 그리고 전지 케이스(13)의 외부로 돌출된 전극 리드(12)의 일부분은 단자부가 되어, 외부 단자와 전기적으로 연결된다.
전지 케이스(13)는 전극 조립체(10)를 내부에 수납하는, 유연성의 재질로 제조된 파우치이다. 이하, 전지 케이스(13)는 파우치인 것으로 설명한다. 펀치 등을 이용하여 유연성을 가지는 파우치 필름 적층체(135)를 드로잉(Drawing) 성형하면, 일부가 연신되어 주머니 형태의 수용 공간(1331)을 포함하는 컵부(133)가 형성됨으로써, 전지 케이스(13)가 제조된다.
전지 케이스(13)는 전극 리드(12)의 일부, 즉 단자부가 노출되도록 전극 조립체(10)를 수용하고 실링된다. 이러한 전지 케이스(13)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 케이스(131)와 제2 케이스(132)를 포함한다. 제2 케이스(132)에는 컵부(133)가 형성되어 전극 조립체(10)를 수용할 수 있는 수용 공간(1331)이 마련되고, 제1 케이스(131)는 상기 전극 조립체(10)가 전지 케이스(13)의 외부로 이탈되지 않도록 상기 수용 공간(1331)을 상방에서 커버한다. 제1 케이스(131)와 제2 케이스(132)는 도 1에 도시된 바와 같이 일측이 서로 연결되어 제조될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 서로 분리되어 별도로 제조되는 등 다양하게 제조될 수 있다.
파우치 필름 적층체(135)에 컵부(133)를 성형할 때, 하나의 파우치 필름 적층체(135)에 대칭이 되는 두 개의 컵부(133)를 서로 이웃하게 드로잉 성형할 수도 있다. 그러면 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 케이스(131)와 제2 케이스(132)에는 각각 컵부(133)가 형성된다. 제1 케이스(131)의 컵부(133)에 마련된 수용 공간(1331)에 전극 조립체(10)를 수납한 후에, 두 개의 컵부(133)가 서로 마주보도록 전지 케이스(13)에서 두 컵부(133)의 사이에 형성된 브릿지(136)를 폴딩할 수 있다. 그러면 제2 케이스(132)의 컵부(133)가 전극 조립체(10)를 상방에서도 수용한다. 따라서, 두 개의 컵부(133)가 하나의 전극 조립체(10)를 수용하므로, 컵부(133)가 하나일 때보다 두께가 더 두꺼운 전극 조립체(10)도 수용할 수 있다. 또한, 전지 케이스(13)가 폴딩됨으로써 이차 전지(1)의 하나의 모서리가 형성되므로, 추후에 실링 공정을 수행할 때 실링할 모서리의 개수가 감소할 수 있다. 따라서, 공정 속도를 향상시킬 수 있고, 실링 공정 수도 감소시킬 수도 있다.
전극 조립체(10)의 전극 탭(11)에 전극 리드(12)가 연결되고, 전극 리드(12)의 일부분에 절연부(14)가 형성되면, 제2 케이스(132)의 컵부(133)에 마련된 수용 공간(1331)에 전극 조립체(10)가 수용되고, 제1 케이스(131)가 상기 공간을 상부에서 커버한다. 그리고, 내부에 전해질을 주입하고 제1 케이스(131)와 제2 케이스(132)의 테두리에 형성된 실링부(134)를 실링한다. 전해질은 이차 전지(1)의 충, 방전 시 전극의 전기 화학적 반응에 의해 생성되는 리튬 이온을 이동시키기 위한 것으로, 리튬염과 유기 용매류의 혼합물인 비수질계 유기 전해액 또는 고분자 전해질을 이용한 폴리머를 포함할 수 있다. 나아가, 전해질은 황화물계, 산화물계 또는 폴리머계의 고체 전해질을 포함할 수도 있고, 이러한 고체 전해질은 외력에 의해 쉽게 변형되는 유연성을 가질 수도 있다. 이와 같은 방법을 통해, 파우치 형 이차 전지(1)가 제조될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 필름 적층체(135)의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 형 이차 전지(1)의 전지 케이스(13)인 파우치는 파우치 필름 적층체(135)를 드로잉(Drawing) 성형하여 제조된다. 즉, 파우치 필름 적층체(135)를 펀치 등으로 연신시켜 컵부(133)를 형성함으로써 제조된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 파우치 필름(135)은 도 2에 도시된 바와 같이, 실란트층(Sealant Layer, 1351), 가스 배리어층(Gas Barrier Layer, 1352), 표면 보호층(Surface Protection Layer, 1353) 및 연신 보조층(Drawing Assistance Layer, 1354)을 포함한다.
실란트층(1351)은 제1 폴리머로 제조되고, 최내층에 형성되어 전극 조립체(10)와 직접 접촉한다. 여기서 최내층이란, 상기 가스 배리어층(1352)을 기준으로 전극 조립체(10)가 위치하는 방향으로 향할 때 가장 마지막에 위치한 층을 말한다. 파우치는 상기와 같은 적층 구조의 파우치 필름 적층체(135)를, 펀치 등을 이용하여 드로잉(Drawing) 성형하면, 일부가 연신되어 주머니 형태의 수용 공간(1331)을 포함하는 컵부(133)를 형성하면서 제조된다. 그리고, 이러한 수용 공간(1331)에 전극 조립체(10)가 내부에 수용되면 전해질을 주입한다. 그 후에 제1 케이스(131)와 제2 케이스(132)를 서로 접촉시키고, 실링부(134)에 열 압착을 하면 실란트층(1351)끼리 접착됨으로써 파우치가 실링된다. 이 때, 실란트층(1351)은 전극 조립체(10)와 직접적으로 접촉하므로 절연성을 가져야 하며, 전해질과도 접촉하므로 내식성을 가져야 한다. 또한, 내부를 완전히 밀폐하여 내부 및 외부간의 물질 이동을 차단해야 하므로, 높은 실링성을 가져야 한다. 즉, 실란트층(1351)끼리 접착된 실링부(134)는 우수한 열 접착 강도를 가져야 한다. 일반적으로 이러한 실란트층(1351)을 제조하는 제1 폴리머는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 아크릴계 고분자, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리이미드, 폴리아마이드, 셀룰로오스, 아라미드, 나일론, 폴리에스테르, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸, 폴리아릴레이트, 테프론, 및 유리섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질로 이루어질 수 있다. 특히, 주로 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE) 등의 폴리올레핀계 수지가 사용된다. 폴리프로필렌(PP)은 인장강도, 강성, 표면경도, 내마모성, 내열성 등의 기계적 물성과 내식성 등의 화학적 물성이 뛰어나, 실란트층(1351)을 제조하는데 주로 사용된다. 나아가, 무연신 폴리프로필렌(Cated Polypropylene) 또는 산처리된 폴리프로필렌(Acid Modified Polypropylene) 또는 폴리프로필렌-부틸렌-에틸렌 삼원 공중합체로 구성될 수도 있다. 여기서 산처리된 폴리프로필렌은 MAH PP(말레익 안하이드라이드 폴리프로필렌)일 수 있다. 또한, 실란트층(1351)은, 어느 하나의 물질로 이루어진 단일막 구조를 갖거나, 2개 이상의 물질이 각각 층을 이루어 형성된 복합막 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 실란트층(1351)의 두께는 70 내지 100 μm일 수 있으며, 특히 75 내지 85 μm인 것이 바람직하다. 만약 실란트층(1351)의 두께가 70 μm보다 얇다면, 실링시 내부가 파괴되는 등 실링 내구성이 저하되는 문제가 있다. 그리고 만약 실란트층(1351)의 두께가 100 μm 보다 두껍다면, 파우치 전체의 두께가 과도하게 두꺼워지므로, 오히려 이차 전지(1)의 부피 대비 에너지 밀도가 저하될 수 있다.
한편, 상기 실란트층(1351)의 두께는 후술할 배리어층 두께의 1배 내지 2배, 바람직하게는 1.1배 내지 1.8배, 더 바람직하게는 1.2 배 내지 1.5배일 수 있다. 실런트층과 배리어층의 두께 비가 상기 범위를 만족할 때, 실링 내구성 및 성형성이 우수한 파우치 필름 적층체를 얻을 수 있다. 실란트층의 두께가 배리어층의 두께보다 작을 경우, 실링 내구성 및 절연성에 악영향을 미칠 수 있으며, 실란트층 두께가 너무 두꺼우면 성형성이 저하되고, 전극 조립체 수용 공간이 적어져 에너지 밀도가 저하될 수 있다.
가스 배리어층(1352)은 표면 보호층(1353) 및 실란트층(1351)의 사이에 적층되어 파우치의 기계적 강도를 확보하고, 이차 전지(1) 외부의 가스 또는 수분 등의 출입을 차단하며, 전해질의 누수를 방지한다. 가스 배리어층(1352)은 금속으로 제조되며, 특히 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 배리어층(1352)은 결정립도가 10 ~ 13μm, 바람직하게는 10.5 ~ 12.5μm, 더 바람직하게는 11 ~ 12μm인 알루미늄 합금 박막으로 제조될 수 있다. 알루미늄은 소정 수준 이상의 기계적 강도를 확보할 수 있으면서도 무게가 가볍고 전극 조립체(10)와 전해질에 의한 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열성 등을 확보할 수 있다. 한편, 상기 가스 배리어층의 두께는 50 μm 내지 70 μm일 수 있고, 특히 55 μm 내지 65 μm인 것이 바람직하다.
종래에는 일반적으로 대략 30 내지 50 μm, 특히 40 μm의 두께를 갖는 알루미늄 합금 박막을 이용하여 가스 배리어층을 형성하였다. 가스 배리어층의 두께가 30 내지 50μm인 경우, 드로잉 성형 시에, 컵부(133)의 깊이가 깊어지면 가스 배리어층이 파단될 수 있어 성형 깊이 증가에 한계가 있었다. 또한, 컵부(133)의 외벽을 수직에 가깝게 성형하기 어렵고, 컵부(133) 모서리의 필렛팅 곡률 반경을 감소하는 데에도 한계가 있었다.
가스 배리어층의 두께를 증가시키면 성형 깊이를 증가시키는 효과를 얻을 수 있으나, 이 경우, 제조 비용이 증가할 뿐만 아니라 파우치 전체의 두께가 과도하게 두꺼워져 이차 전지(1)의 부피 대비 에너지 밀도가 저하되는 문제가 있다. 또한, 단순히 알루미늄 합금 박막의 두께만 증가시킬 경우, 성형 깊이는 증가시킬 수 있으나, 성형 후에 알루미늄 합금 박막에 핀홀이나 크랙이 발생하여 밀봉 내구성에 문제가 발생한다. 또한, 파우치 전체의 두께를 감소시키기 위해 가스 배리어층 두께를 증가시키고 실란트층의 두께를 감소시킨다면, 밀봉 내구성이 저하되는 문제가 있다.
이에 본 발명자들은 연구를 거듭한 결과, 가스 배리어층의 재질로 특정 결정립도를 갖는 알루미늄 합금 박막을 적용하고, 가스 배리어층과 실런트층 두께를 특정 범위로 제어할 경우, 컵부를 깊게 성형할 수 있고, 밀봉 내구성도 우수하게 유지할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
구체적으로는, 본 발명에 따른 가스 배리어층(1352)는 결정립도가 10μm 내지 13μm, 바람직하게는 10.5 ~ 12.5μm, 더 바람직하게는 11 ~ 12μm인 알루미늄 합금 박막을 포함한다. 알루미늄 합금 박막의 결정립도가 상기 범위를 만족할 때, 컵 성형 시에 핀 홀(Pinhole)이나 균열 발생 없이 성형 깊이를 증가시킬 수 있다. 알루미늄 합금 박막의 결정립도가 13μm를 초과할 경우, 알루미늄 합금 박막의 강도가 떨어지고, 연신 시에 내부 응력 분산이 어려워 크랙이나 핀홀 발생이 증가하였으며, 결정립도가 10μm 미만인 경우에는 알루미늄 합금 박막의 유연성이 떨어져 성형성 향상에 한계가 있다.
한편, 상기 결정립도는, 알루미늄 합금 박막의 조성 및 알루미늄 합금 박막의 가공 방법에 따라 달라지며, 알루미늄 합금 박막의 두께 방향 단면을 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)으로 관측하여 측정할 수 있다. 구체적으로는, 본 발명에서는, 주사전자현미경을 이용하여 알루미늄 합금 박막의 두께 방향 단면 SEM 이미지를 획득하고, 상기 SEM 이미지에서 관찰되는 결정립 중 임의의 30개의 결정립의 최대 지름을 측정한 후 이들의 평균값을 결정립도로 평가하였다.
한편, 본 발명에 따른 알루미늄 합금 박막에는 알루미늄 이외의 금속 원소, 예를 들어, 철(Fe), 구리(Cu), 크롬(Cr), 망간(Mn), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 실리콘(Si) 및 아연(Zn)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이 포함될 수 있다.
상기 알루미늄 합금 박막의 철(Fe) 함유량은 1.2wt% 내지 1.7wt%, 바람직하게는 1.3wt% 내지 1.7wt%, 더 바람직하게는 1.3wt% 내지 1.45wt%일 수 있다. 알루미늄 합금 박막 내의 철(Fe) 함유량이 1.2wt% 미만인 경우에는, 알루미늄 합금 박막의 강도가 저하되어 성형 시에 크랙 및 핀홀이 발생할 수 있으며, 1.7wt%를 초과할 경우에는 알루미늄 합금 박막의 유연성이 떨어져 성형성 향상에 한계가 있다.
또한, 상기 알루미늄 합금 박막의 실리콘(Si) 함유량은 0.2wt% 이하, 바람직하게는 0.05 내지 0.2wt%, 더 바람직하게는 0.08 내지 0.19wt%, 더 바람직하게는 0.1 내지 1.18wt%일 수 있다. 실리콘 함유량이 0.2wt%를 초과하는 경우에는 성형성이 저하될 수 있다.
구체적으로는. 본 발명에 따른 알루미늄 합금 박막은 합금번호 AA8021인 알루미늄 합금일 수 있다.
도 3은 합금번호 AA8079인 알루미늄 합금과 합금번호 AA8021인 알루미늄 합금의 철 및 실리콘 함량을 나타낸 그래프이다.
알루미늄 합금에 철이 많이 함유되는 경우에는 기계적 강도가 향상되고, 철이 적게 함유되는 경우에는 유연성이 향상된다. 합금번호 AA8079는 도 3에 도시된 바와 같이, 철을 0.6 wt% 내지 1.2 wt% 포함하고, 실리콘은 0.3 wt% 이하 포함한다. 즉, 이러한 합금번호 AA8079의 알루미늄 합금으로 가스 배리어층(1352)을 제조하는 경우에는, 철이 상대적으로 적게 포함되므로, 유연성이 향상될 수는 있으나 강도가 저하되어 성형성에 한계가 존재할 수 있다.
반면에 알루미늄 합금 중에서, 합금번호 AA8021은 도 3에 도시된 바와 같이, 철을 1.2 wt% 내지 1.7 wt%, 특히 1.3 wt% 내지 1.7 wt% 포함할 수 있고, 실리콘은 0.2 wt% 이하 포함할 수 있다. 이러한 합금번호 AA8021의 알루미늄 합금으로 가스 배리어층(1352)을 제조하는 경우, 철이 상대적으로 많이 포함되므로, 인장강도(Tensile Strength) 및 연신율(Elongation Rate) 이 개선될 수 있다.
한편, 어떤 재료에 인장력을 인가하였을 때, 인장강도와 연신율 사이의 관계를 그래프로 나타낼 수 있다. 이 때, 그래프의 세로축을 인장강도, 가로축을 연신율이라 하면, 그래프의 아래 면적이 해당 재료의 인성(Toughness)이다. 인성이란, 재료의 파괴에 대한 질긴 정도를 나타내며, 인성이 높을수록 재료가 파괴되지 않을 때까지 더욱 많이 연신될 수 있다.
따라서, 합금번호 AA8021의 알루미늄 합금으로 가스 배리어층(1352)을 제조하는 경우, 인장강도와 연신율이 개선되므로, 인성(Toughness)이 증가하고 성형성이 향상될 수 있다.
도 4는 합금번호 AA8079인 알루미늄 합금과 합금번호 AA8021인 알루미늄 합금의 철 함량에 따른 인장강도(Rm), 연신율(A) 및 결정립도(grain)의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이, AA8079는 인장강도 및 연신율이 작아 성형성 증가에 한계가 있으며, 결정립도가 13 내지 21μm로 상대적으로 크기 때문에 연신될 때 내부 응력이 덜 분산되어, 핀 홀(Pinhole)이 많아진다는 문제점이 있다.
반면에 AA8021은 인장 강도 및 연신율이 커 성형성이 우수하고, 결정립도가 10 내지 13μm로 상대적으로 작기 때문에, 연신될 때 내부 응력이 더 많이 분산될 수 있으므로, 핀 홀(Pinhole) 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 합금번호 AA8021의 알루미늄 합금으로 가스 배리어층(1352)을 제조하는 경우, 성형성 및 밀봉 내구성이 우수한 파우치 필름 적층체를 제조할 수 있다,
한편, 상기 가스 배리어층(1352)은 두께가 50 μm 내지 70 μm일 수 있고, 특히 55 μm 내지 65 μm인 것이 바람직하다. 가스 배리어층의 두께가 상기 범위를 만족할 경우, 가스 배리어층(1352)의 성형성이 향상되어, 파우치 필름(135)을 드로잉 성형할 때 컵부(133)의 깊이가 깊게 형성될 수 있고, 컵부(133)의 외벽을 수직에 가까워지며 컵부(133) 모서리의 곡률 반경도 감소할 수 있다. 그러면, 수용 공간(1331)의 부피가 증가하므로, 내부에 수납되는 전극 조립체(10)에 전극 및 분리막을 더욱 많이 적층할 수 있고, 부피 대비 에너지 효율이 증가할 수 있다. 그리고 제조 비용이 크게 증가하지 않으면서, 실란트층(1351)의 두께를 감소시키지 않고도 파우치 전체의 두께도 크게 증가하지 않고, 실링 내구성도 저하되지 않을 수 있다.
표면 보호층(1353)은 제2 폴리머로 제조되고, 최외층에 형성되어 외부와의 마찰 및 충돌로부터 이차 전지(1)를 보호하면서, 전극 조립체(10)를 외부로부터 전기적으로 절연시킨다. 여기서 최외층이란, 상기 가스 배리어층(1352)을 기준으로 전극 조립체(10)가 위치하는 방향의 반대 방향으로 향할 때 가장 마지막에 위치한 층을 말한다. 이러한 표면 보호층(1353)을 제조하는 제2 폴리머는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 아크릴계 고분자, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리이미드, 폴리아마이드, 셀룰로오스, 아라미드, 나일론, 폴리에스테르, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸, 폴리아릴레이트, 테프론 및 유리섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질일 수 있다. 특히, 주로 내마모성 및 내열성을 가지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 폴리머가 사용되는 것이 바람직하다. 그리고 표면 보호층(1353)은 어느 하나의 물질로 이루어진 단일막 구조를 가지거나, 2개 이상의 물질이 각각 층을 이루어 형성된 복합막 구조를 가질 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 표면 보호층(1353)의 두께는 5 내지 25μm일 수 있으며, 특히 7 내지 12μm인 것이 바람직하다. 만약 표면 보호층(1353)의 두께가 5μm 보다 얇다면, 외부 절연성이 저하되는 문제가 있다. 반대로 만약 표면 보호층(1353)의 두께가 25μm 보다 두껍다면, 파우치 전체의 두께가 두꺼워지므로, 오히려 이차 전지(1)의 부피 대비 에너지 밀도가 저하될 수 있다.
한편, PET는 저렴하고 내구성이 뛰어나며 전기 절연성이 우수하나, 상기 가스 배리어층(1352)으로 자주 사용되는 알루미늄과 접착성도 약하고, 응력을 인가하여 연신될 때의 거동도 서로 상이하다. 따라서, 표면 보호층(1353)과 가스 배리어층(1352)을 직접 접착하면, 드로잉 성형 도중에 표면 보호층(1353)과 가스 배리어층(1352)과 박리될 수도 있다. 그럼으로써, 가스 배리어층(1352)이 균일하게 연신되지 않아, 성형성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전지 케이스(13)는 제3 폴리머로 제조되고, 표면 보호층(1353) 및 가스 배리어층(1352) 사이에 적층되는 연신 보조층(1354)을 더 포함할 수 있다. 연신 보조층(1354)은 표면 보호층(1353) 및 가스 배리어층(1352) 사이에 적층되어, 표면 보호층(1353)과 가스 배리어층(1352)이 연신될 때 박리되는 것을 방지한다. 이러한 연신 보조층(1354)을 제조하는 제3 폴리머는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 아크릴계 고분자, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리이미드, 폴리아마이드, 셀룰로오스, 아라미드, 나일론, 폴리에스테르, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸, 폴리아릴레이트, 테프론 및 유리섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질일 수 있다. 특히, 나일론(Nylon) 수지는 표면 보호층(1353)의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와는 접착이 용이하고, 가스 배리어층(1352)의 알루미늄 합금과는 연신될 때의 거동이 유사하므로, 제3 폴리머로는 주로 나일론(Nylon) 수지가 사용되는 것이 바람직하다. 그리고 연신 보조층(1354)은 어느 하나의 물질로 이루어진 단일막 구조를 가지거나, 2개 이상의 물질이 각각 층을 이루어 형성된 복합막 구조를 가질 수도 있다.
종래에는 가스 배리어층(1352)이 대략 40μm의 두께를 가졌고, 이에 따라 연신 보조층(1354)은 대략 15μm의 상당히 얇은 두께를 가졌다. 즉, 연신 보조층(1354)과 가스 배리어층(1352)의 두께 비율이 1:2.67로, 가스 배리어층(1352)의 두께 비율이 상당히 높았다. 그런데 상기 기술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 가스 배리어층(1352)이 대략 50 내지 70 μm, 특히 55 μm 내지 65 μm의 두께를 가지므로, 가스 배리어층(1352)의 성형성이 향상된다. 이 때, 연신 보조층(1354) 또한 성형성을 향상시키기 위해, 연신 보조층(1354)은, 20 내지 50 μm, 바람직하게는, 25 내지 38 μm, 더 바람직하게는 27 내지 35 μm 의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 만약 20 μm 보다 얇다면, 연신 보조층(1354)이 가스 배리어층(1352)의 향상된 성형성을 따르지 못하여, 연신되는 도중에 파손될 수 있다. 반대로, 만약 50 μm 보다 두껍다면, 파우치 전체의 두께가 두꺼워지므로, 이차 전지(1)의 부피가 증가하고 에너지 밀도가 저하될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연신 보조층(1354)과 가스 배리어층(1352)의 두께 비율이 1:2.5보다 작을 수 있다. 즉 종래보다 연신 보조층(1354)의 두께 비율이 더욱 증가할 수 있다. 다만, 연신 보조층(1354)의 두께가 과도하게 두꺼워지면, 파우치 전체의 두께가 두꺼워지므로, 상기 두께 비율은 1:1.5보다는 큰 것이 바람직하다. 즉, 상기 두께 비율은 1:1.5 내지 1:2.5, 바람직하게는 1:1.7 내지 1:2.3, 더 바람직하게는, 1:1.8 내지 1:2.1일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 파우치 필름 적층체는 총 두께가 160μm 내지 200μm, 바람직하게는 180μm 내지 200μm일 수 있다. 파우치 필름 적층체의 두께가 상기 범위를 만족할 때, 파우치 적층체 두께 증가로 인한 전지 수용 공간의 감소, 밀봉 내구성 저하 등을 최소화하면서 성형 깊이를 증가시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 파우치 필름 적층체는, 인장 강도 및 연신율이 우수하다. 구체적으로는, 본 발명에 따른 파우치 필름 적층체는 15 mm Υ 80 mm의 크기로 재단한 후, 50mm/min의 인장 속도로 잡아당기면서 측정한 인장강도가 200N/15mm 내지 300N/15mm, 바람직하게는 210N/15mm 내지 270N/15mm, 더 바람직하게는 220N/15mm 내지 250N/15mm이고, 연신율이 120% 내지 150%, 바람직하게는 120% 내지 140%, 더 바람직하게는 120% 내지 130%일 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 파우치 필름 적층체는 인장 강도 및 연신율이 높고, 그로 인해 인성(Toughness)이 증가하여, 컵 성형 시에 성형 깊이가 큰 경우에도 크랙 발생이 적다.
이러한 파우치 필름 적층체(135)를 성형하여 제조된 파우치 형 전지 케이스(13)는 성형성이 향상되어, 컵부(133)의 깊이를 더욱 깊게 형성할 수 있고, 컵부(133)의 외벽도 수직에 가까워지며 컵부(133) 모서리의 곡률 반경도 감소할 수 있어, 더욱 크고 두꺼운 전극 조립체(10)도 수용할 수 있다. 따라서, 이러한 전지 케이스(13)로 제조된 이차 전지(1)는 부피 대비 에너지 효율이 증가할 수 있다.
이하 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
실시예 1
가로 266mm, 세로 50m, 두께 60μm이고, 결정립도가 11.6μm인 AA8021 알루미늄(Al) 합금 박막의 일면에, 가로 266mm, 세로 50m, 두께 25μm를 가지는 나일론 필름, 및 가로 266mm, 세로 50m, 두께 12μm를 가지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 적층하고, 타면에는 가로 266mm, 세로 50m, 두께 80μm를 가지는 무연신 폴리프로필렌(CPP)을 적층하여, PET/나일론/알루미늄 합금 박막/CPP 구조의 파우치 필름 적층체를 제조하였다.
이 때, 나일론 필름과 PET 필름은 우레탄(Urethane) 접착제를 사용하여 드라이 라미네이션 방식으로 접착하였고, 무연신 폴리프로필렌(CPP)은 고온에서 용융시킨 후 알루미늄(Al) 합금에 공압출하여 적층하였다. 여기서, 알루미늄(Al) 합금이 가스 배리어층, PET가 표면 보호층, 나일론이 연신 보조층, CPP가 실란트층이다.
실시예 2
연신 보조층으로 두께가 30 μm인 나일론 필름, 표면 보호층으로 두께가 7 μm 인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 사용한 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치 필름 적층체를 제조하였다.
실시예 3
연신 보조층으로 두께가 25μm인 나일론 필름, 표면 보호층으로 두께가 7μm 인 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치 필름 적층체를 제조하였다.
비교예 1
가스 배리어층으로 두께가 40μm인 알루미늄 합금 박막, 연신 보조층으로 두께가 15μm인 나일론 필름을 사용하고, 실런트층 두께를 80μm으로 형성한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치 필름 적층체를 제조하였다.
비교예 2
가스 배리어층으로 두께가 80μm인 알루미늄 합금 박막을 사용하고, 실런트층 두께를 60μm으로 형성한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치 필름 적층체를 제조하였다.
비교예 3
가스 배리어층으로 두께가 60μm이고, 결정립도가 16.8μm인 AA8079 알루미늄(Al) 합금 박막을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치 필름 적층체를 제조하였다.
비교예 4
가스 배리어층으로 두께가 80μm이고, 결정립도가 16.8μm인 AA8079 알루미늄(Al) 합금 박막을 사용하고, 실런트층 두께를 60μm로 형성한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치 필름 적층체를 제조하였다.
비교예 5
가스 배리어층으로 두께가 80μm이고, 결정립도가 16.8μm인 AA8079 알루미늄(Al) 합금 박막을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치 필름 적층체를 제조하였다.
비교예 6
가스 배리어층으로 두께가 40μm이고, 결정립도가 16.8μm인 AA8079 알루미늄(Al) 합금 박막을 사용하고, 연신 보조층으로 두께 15μm인 나일론 필름을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치 필름 적층체를 제조하였다.
비교예 7
가스 배리어층으로 두께가 50μm인 알루미늄 합금 박막을 사용하고, 실런트층 두께를 60μm으로 형성한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치 필름 적층체를 제조하였다.
표면 보호층 연신 보조층 가스 배리어층 실런트 층 연신 보조층 : 가스 배리어층 두께 비율
재질 두께
(μm)		 재질 두께
(μm)		 결정립도
(μm)		 두께
(μm) 		재질 두께
(μm)
실시예 1 PET 12 나일론 25 11.6 60 CPP 80 1:2.4
실시예 2 PET 7 나일론 30 11.6 60 CPP 80 1: 2
실시예 3 PET 7 나일론 25 11.6 60 CPP 80 1: 2.4
비교예 1 PET 12 나일론 15 11.6 40 CPP 80 1:2.67
비교예 2 PET 12 나일론 25 11.6 80 CPP 60 1:3.2
비교예 3 PET 12 나일론 25 16.8 60 CPP 80 1:2.4
비교예 4 PET 12 나일론 25 16.8 80 CPP 60 1:2.4
비교예 5 PET 12 나일론 25 16.8 80 CPP 80 1:2.4
비교예 6 PET 12 나일론 15 16.8 40 CPP 80 1: 2.67
비교예 7 PET 12 나일론 25 11.6 50 CPP 60 1 : 2
실험예 1: 결정립도 측정
상기 실시예 1 및 비교예 3에서 가스 배리어층으로 사용된 알루미늄 합금 박막의 두께 방향 단면을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰하여 결정립도를 측정하였다. 이때, 결정립도는 주사전자현미경을 이용하여 획득된 알루미늄 합금 박막의 두께 방향 단면의 SEM 이미지에서 관찰되는 30개의 결정립의 최대 지름을 측정한 후, 이들의 평균값을 계산하는 방법으로 측정하였다.
도 5에는 실시예 1에서 사용된 AA8021 알루미늄 합금 박막의 SEM 이미지와 비교예 3에서 사용된 AA8079 알루미늄 합금 박막의 SEM 이미지가 도시되어 있다. 도시된 SEM 이미지를 토대로 결정립도를 측정한 결과, 실시예 1에서 사용된 AA8021의 결정립도는 11.6μm, 비교예 3에서 사용된 AA8079의 결정립도는 16.8μm이었다.
실험예 2: 성형성 평가
실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 7에서 제조된 파우치 필름을 각각 90 mm Х 150 mm 의 동일한 크기로 재단한 후, 가로 32 mm Х 세로 55 mm 크기의 성형부를 1개 가지는 전지 케이스 성형 장치와 성형부를 2개 가지는 전지 케이스 성형 장치에서 성형 깊이를 변화시키며 각각 성형을 수행하였다. 그리고 각각의 샘플들에서 크랙이 발생할 때의 성형 깊이를 기록하였다. 여기서 전지 케이스 성형 장치의 펀치와 성형부는, 코너와 모서리에 필렛팅(Filleting, 모깎기)되었으며, 펀치의 코너는 2 mm, 모서리는 1 mm의 곡률을 가지고, 성형부의 코너는 2.3 mm, 모서리는 1 mm의 곡률을 가졌다. 그리고, 펀치와 성형부의 클리어런스(Clearance)는 0.3 mm였다. 성형부를 2개 가지는 전지 케이스 성형 장치에서, 2개의 성형부 사이의 거리는 1 mm였다.
측정 결과는 하기 [표 2]에 기재하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
전체 두께(μm) 183 183 178 153 183 183 183 203 153 153
1 컵부 성형 깊이(mm) 15 17 16 9 15 13.5 13 14 8.5 12
2 컵부 성형 깊이(mm) 10.2 11.2 10.9 6.5 9.8 9.0 8.5 8.0 6.9 7.8
상기 표 2에 기재된 바와 같이, Al 합금 박막 결정립도, 가스 배리어층 및 실란트층의 두께가 본 발명의 범위를 만족하는 실시예 1 ~ 3의 파우치 필름 적층체의 경우, 1컵 성형성 및 2컵 성형성이 비교예 1 ~ 7에 비해 우수하게 나타났다.
한편, 비교예 2에 따른 파우치 필름 적층체의 경우, 1컵부 성형 깊이는 실시예 1과 유사하였으나, 2컵부 성형 시에 성형성이 저하됨을 확인할 수 있다.
실험예 3: 인장강도 및 연신율 평가
실시예 1 ~ 2, 비교예 1 ~ 7에서 제조된 파우치 필름을 각각 15 mm Х 80 mm 의 동일한 크기로 5 개씩 재단한 후, 만능 재료 시험기(제조사: Shimadzu, 모델: AGX-V)의 하부 지그에 각각의 샘플들을 고정하였다. 그리고, 상부 지그로 각각의 샘플들을, 상단으로부터 30 mm 지점까지 고정한 후, 상부 지그를 하부 지그로부터 50 mm/min 속도로 멀어지며 샘플들을 인장시켰다. 그리고, 그에 따른 인장강도와 연신율을 측정하였다. 측정 결과는 하기 [표 3] 및 [표 4]에 나타내었다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
인장강도
(N/15mm)		 연신율
(%)		 인장강도
(N/15mm)		 연신율
(%)		 인장강도
(N/15mm)		 연신율
(%)		 인장강도
(N/15mm)		 연신율
(%)
1 244 129 234 149 158 101 234 112
2 253 150 233 150 164 127 238 104
3 248 141 235 150 163 113 234 102
4 244 135 227 132 162 108 241 119
5 248 142 234 150 163 120 228 98
평균 247.2 139.2 232.8 146.2 162.0 133.7 235.0 107.0
비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7
인장강도
(N/15mm)		 연신율
(%)		 인장강도
(N/15mm)		 연신율
(%)		 인장강도
(N/15mm)		 연신율
(%)		 인장강도
(N/15mm)		 연신율
(%)		 인장강도
(N/15mm)		 연신율
(%)
1 239 128 222 102 234 113 159 109 198 96
2 227 117 221 107 227 118 151 105 200 95
3 237 126 221 103 231 107 158 110 201 108
4 235 117 216 110 237 108 152 124 203 110
5 230 113 219 102 232 110 146 109 201 107
평균 234 120 219.8 104.7 231.9 111.2 153.2 111.4 200.6 103.2
상기 표 3 및 표 4에를 통해, 본 발명의 조건을 만족하는 실시예 1 ~ 3의 파우치 필름 적층체의 인장 강도 및/또는 연신율이 비교예 1 ~ 7의 파우치 필름 적층체보다 우수함을 확인할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
<부호의 설명>
1: 이차 전지 10: 전극 조립체
11: 전극 탭 12: 전극 리드
13: 전지 케이스 14: 절연부
111: 양극 탭 112: 음극 탭
121: 양극 리드 122: 음극 리드
131: 제1 케이스 132: 제2 케이스
133: 컵부 134: 실링부
135: 파우치 필름 1331: 수용 공간
1351: 실란트층 1352: 가스 배리어층
1353: 표면 보호층 1354: 연신 보조층

Claims (19)

  1. 제1 폴리머로 제조되고, 최내층에 형성되는 실란트층;
    제2 폴리머로 제조되고, 최외층에 형성되는 표면 보호층; 및
    결정립도가 10 μm 내지 13 μm인 알루미늄 합금 박막을 포함하고, 상기 표면 보호층 및 상기 실란트층의 사이에 적층되는 가스 배리어층을 포함하되,
    상기 가스 배리어층은,
    두께가 50 내지 70 μm이고,
    상기 실란트층은,
    두께가 70 내지 100 μm인 파우치 필름 적층체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금 박막은,
    합금번호 AA8021인 파우치 필름 적층체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금 박막은,
    철을 1.3 wt% 내지 1.7 wt%로 포함하는 파우치 필름 적층체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금 박막은,
    실리콘을 0.2 wt% 이하로 포함하는 파우치 필름 적층체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가스 배리어층은,
    두께가 55 내지 65 μm인 파우치 필름 적층체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실란트층은,
    두께가 75 내지 85 μm인 파우치 필름 적층체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 폴리머는,
    폴리프로필렌(PP)을 포함하는 파우치 필름 적층체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 표면 보호층은,
    두께가 5 내지 25 μm인 파우치 필름 적층체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 표면 보호층은,
    두께가 7 내지 12 μm인 파우치 필름 적층체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 폴리머는,
    폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 포함하는 파우치 필름 적층체.
  11. 제1항에 있어서,
    제3 폴리머로 제조되고, 상기 표면 보호층 및 상기 가스 배리어층 사이에 적층되는 연신 보조층을 더 포함하는 파우치 필름 적층체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 연신 보조층은,
    두께가 20 내지 50 μm인 파우치 필름 적층체.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 연신 보조층은,
    두께가 25 내지 38 μm인 파우치 필름 적층체.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 연신 보조층과 상기 가스 배리어층의 두께 비율은,
    1:1.5 내지 1:2.5 인 파우치 필름 적층체.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제3 폴리머는,
    나일론(Nylon)을 포함하는 파우치 필름 적층체.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 필름 적층체는 총 두께가 160μm 내지 200μm인 파우치 필름 적층체.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 필름 적층체는 15 mm Υ 80 mm의 크기로 재단한 후, 50mm/min의 인장 속도로 잡아당기면서 측정한 인장강도가 200N/15mm 내지 300N/15mm이고, 연신율이 120% 내지 150%인 파우치 필름 적층체.
  18. 전극 조립체를 수납하며, 파우치 필름 적층체를 성형하여 제조되는 파우치 형 전지 케이스에 있어서,
    상기 파우치 필름 적층체는,
    제1 폴리머로 제조되고, 최내층에 형성되는 실란트층;
    제2 폴리머로 제조되고, 최외층에 형성되는 표면 보호층; 및
    결정립도가 10 μm 내지 13 μm인 알루미늄 합금 박막을 포함하고, 상기 표면 보호층 및 상기 실란트층의 사이에 적층되는 가스 배리어층을 포함하되,
    상기 가스 배리어층은,
    두께가 50 내지 70 μm이고,
    상기 실란트층은,
    두께가 70 내지 100 μm인 파우치 형 전지 케이스.
  19. 양극, 분리막, 음극이 적층되어 형성되는 전극 조립체; 및
    상기 전극 조립체를 수납하는 파우치 형 전지 케이스를 포함하되,
    상기 전지 케이스는,
    파우치 필름 적층체를 성형하여 제조되고,
    상기 파우치 필름 적층체는,
    제1 폴리머로 제조되고, 최내층에 형성되는 실란트층;
    제2 폴리머로 제조되고, 최외층에 형성되는 표면 보호층; 및
    결정립도가 10 μm 내지 13 μm인 알루미늄 합금 박막을 포함하고, 상기 표면 보호층 및 상기 실란트층의 사이에 적층되는 가스 배리어층을 포함하되,
    상기 가스 배리어층은,
    두께가 50 내지 70 μm이고,
    상기 실란트층은,
    두께가 70 내지 100 μm인 파우치형 이차 전지.
PCT/KR2021/007175 2020-06-09 2021-06-08 파우치 필름 적층체, 파우치 형 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지 WO2021251736A1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022569618A JP7416979B2 (ja) 2020-06-09 2021-06-08 パウチフィルム積層体、パウチ型電池ケースおよびパウチ型二次電池
US17/926,670 US20230207931A1 (en) 2020-06-09 2021-06-08 Pouch Film Laminate, Pouch Type Battery Case, and Pouch Type Secondary Battery
EP21821349.4A EP4135105A1 (en) 2020-06-09 2021-06-08 Pouch film laminate, pouch-type battery case, and pouch-type secondary battery
JP2024000240A JP2024026624A (ja) 2020-06-09 2024-01-04 パウチフィルム積層体、パウチ型電池ケースおよびパウチ型二次電池

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20200069917 2020-06-09
KR10-2020-0069917 2020-06-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021251736A1 true WO2021251736A1 (ko) 2021-12-16

Family

ID=78835782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2021/007175 WO2021251736A1 (ko) 2020-06-09 2021-06-08 파우치 필름 적층체, 파우치 형 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230207931A1 (ko)
EP (1) EP4135105A1 (ko)
JP (2) JP7416979B2 (ko)
KR (2) KR102611432B1 (ko)
CN (2) CN113782878A (ko)
WO (1) WO2021251736A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230096559A (ko) * 2021-12-23 2023-06-30 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지용 파우치 케이스의 제조 방법
KR20230097597A (ko) * 2021-12-24 2023-07-03 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치 필름 적층체 및 이를 이용하여 제조된 전지 케이스

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130011976A (ko) * 2011-07-21 2013-01-30 한화케미칼 주식회사 전지용 포장재 및 그의 제조방법
JP2014047372A (ja) 2012-08-30 2014-03-17 Uacj Corp ラミネート後の成形性に優れたアルミニウム合金箔とその製造方法、および該アルミニウム合金箔を用いたラミネート箔
KR20150008474A (ko) * 2012-05-11 2015-01-22 가부시키가이샤 유에이씨제이 알루미늄 합금호일 및 그 제조 방법, 성형 포장체 재료, 이차전지, 의약품 포장 용기
JP2017157432A (ja) 2016-03-02 2017-09-07 昭和電工パッケージング株式会社 蓄電デバイス用外装材及び蓄電デバイス
KR20170142624A (ko) * 2016-06-20 2017-12-28 주식회사 비티엘첨단소재 이차전지용 알루미늄 파우치 필름 및 이의 제조방법
JP6648863B2 (ja) * 2018-02-07 2020-02-14 大日本印刷株式会社 電池用包装材料、その製造方法、及び電池
KR20200025101A (ko) * 2018-08-29 2020-03-10 주식회사 엘지화학 파우치형 이차 전지 및 이차 전지용 파우치
WO2020085462A1 (ja) 2018-10-24 2020-04-30 大日本印刷株式会社 蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイス
KR20200069917A (ko) 2018-12-07 2020-06-17 현대자동차주식회사 자동차용 기호 버튼 및 이의 제조 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60036354T2 (de) * 1999-04-08 2008-05-29 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Laminierte Mehrschichtstruktur für eine Lithiumbatterieverpackung
KR101060378B1 (ko) * 2009-08-31 2011-08-29 오두영 리튬 폴리머 이차 전지용 포장재 및 그 제조방법
US9732402B2 (en) 2012-08-01 2017-08-15 Uacj Corporation Aluminum alloy foil and method for manufacturing same
JP6721870B2 (ja) 2015-03-26 2020-07-15 大日本印刷株式会社 電池用包装材料
JP6859662B2 (ja) 2015-10-28 2021-04-14 大日本印刷株式会社 電池用包装材料、電池、電池用包装材料の製造方法、及びアルミニウム合金箔
JP2017084787A (ja) * 2015-10-28 2017-05-18 大日本印刷株式会社 電池用包装材料、電池、電池用包装材料の製造方法、及びアルミニウム合金箔
US20200243810A1 (en) * 2017-09-28 2020-07-30 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Battery packaging material, manufacturing method therefor, battery, and aluminum alloy foil
CN215955368U (zh) 2020-04-14 2022-03-04 株式会社Lg化学 袋型电池壳体和袋型二次电池

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130011976A (ko) * 2011-07-21 2013-01-30 한화케미칼 주식회사 전지용 포장재 및 그의 제조방법
KR20150008474A (ko) * 2012-05-11 2015-01-22 가부시키가이샤 유에이씨제이 알루미늄 합금호일 및 그 제조 방법, 성형 포장체 재료, 이차전지, 의약품 포장 용기
JP2014047372A (ja) 2012-08-30 2014-03-17 Uacj Corp ラミネート後の成形性に優れたアルミニウム合金箔とその製造方法、および該アルミニウム合金箔を用いたラミネート箔
JP2017157432A (ja) 2016-03-02 2017-09-07 昭和電工パッケージング株式会社 蓄電デバイス用外装材及び蓄電デバイス
KR20170142624A (ko) * 2016-06-20 2017-12-28 주식회사 비티엘첨단소재 이차전지용 알루미늄 파우치 필름 및 이의 제조방법
JP6648863B2 (ja) * 2018-02-07 2020-02-14 大日本印刷株式会社 電池用包装材料、その製造方法、及び電池
KR20200025101A (ko) * 2018-08-29 2020-03-10 주식회사 엘지화학 파우치형 이차 전지 및 이차 전지용 파우치
WO2020085462A1 (ja) 2018-10-24 2020-04-30 大日本印刷株式会社 蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイス
KR20200069917A (ko) 2018-12-07 2020-06-17 현대자동차주식회사 자동차용 기호 버튼 및 이의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230145964A (ko) 2023-10-18
KR102611432B1 (ko) 2023-12-08
JP2024026624A (ja) 2024-02-28
EP4135105A1 (en) 2023-02-15
JP7416979B2 (ja) 2024-01-17
KR20210152969A (ko) 2021-12-16
US20230207931A1 (en) 2023-06-29
CN215955369U (zh) 2022-03-04
CN113782878A (zh) 2021-12-10
JP2023526609A (ja) 2023-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021210908A1 (ko) 파우치 형 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지
WO2021251736A1 (ko) 파우치 필름 적층체, 파우치 형 전지 케이스 및 파우치 형 이차 전지
WO2019098545A1 (ko) 이차 전지 및 그의 제조 방법, 이차 전지용 파우치 및 그의 제조 방법
WO2017039385A1 (ko) 점착력이 상이한 점착 코팅부들을 포함하는 분리막 및 이를 포함하는 전극조립체
WO2013180449A1 (ko) 전극 조립체, 전지셀, 전극 조립체의 제조방법 및 전지셀의 제조 방법
WO2020091487A1 (ko) 전해액 보충용 홈이 형성된 파우치형 이차전지
WO2022075750A1 (ko) 파우치 형 전지 케이스 및 그의 성형 장치, 파우치 형 이차 전지
WO2021235717A1 (ko) 이차 전지 및 그의 보수 방법
WO2023113472A1 (ko) 파우치형 전지 케이스 및 이를 포함하는 이차 전지
WO2021085977A1 (ko) 전극 리드 제조 방법 및 가압기
WO2021141311A1 (ko) 이차전지 제조장치 및 이차전지 제조방법
WO2022065720A1 (ko) 사이드 폴딩 장치 및 방법
WO2022075749A1 (ko) 전지 케이스 성형 장치, 성형 방법 및 전지 케이스
WO2020130595A1 (ko) 전지 케이스, 이차 전지 및 그의 제조 방법
WO2023121363A1 (ko) 파우치형 전지 케이스 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
WO2023055069A1 (ko) 파우치 필름 적층체 및 이차 전지
WO2024112151A1 (ko) 파우치형 이차 전지
WO2022080834A1 (ko) 전지 케이스 실링 장치 및 이를 이용하여 제조되는 이차 전지
WO2023121364A1 (ko) 파우치 필름 적층체 및 이를 이용하여 제조된 전지 케이스
WO2023075168A1 (ko) 전기화학소자용 전극 리드 및 이를 구비한 전기화학소자
WO2024080837A1 (ko) 이차 전지
WO2024112147A1 (ko) 파우치형 이차 전지
WO2023121402A1 (ko) 파우치 필름 적층체 및 이를 이용하여 제조된 전지 케이스
WO2022145809A1 (ko) 외장재 및 외장재를 이용한 배터리
WO2018147662A1 (ko) 리드 실런트 필름, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 이차 전지

Legal Events

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

Ref document number: 21821349

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022569618

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021821349

Country of ref document: EP

Effective date: 20221110

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE