KR20170014246A - Cell pouch with excellent flexibility and secondary battery comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 명세서에는 구부림성이 우수한 셀 파우치 및 이를 포함하는 이차 전지, 보다 상세하게는 요철면이 형성된 금속층과 상기 요철면을 도포하는 완충 보강층을 포함하는 셀 파우치 및 이를 포함하는 이차 전지가 개시된다.Disclosed herein is a cell pouch having excellent bendability and a secondary battery including the cell pouch, more particularly, a cell pouch including a metal layer on which an uneven surface is formed and a buffer strengthening layer for applying the uneven surface, and a secondary battery comprising the same.
일반적으로 이차 전지 등의 전지(cell)는 금속 캔(metal can)에 내장되고 있다. 금속 캔은 주로 알루미늄(Al)이 사용되며, 프레스 가공을 통하여 원통형이나 각형(직육면체 등)의 형상으로 제조된다. In general, a cell such as a secondary battery is embedded in a metal can. The metal can is mainly made of aluminum (Al), and is formed into a cylindrical shape or a square shape (such as a rectangular parallelepiped) through press working.
그러나, 금속 캔은 외벽이 단단하여 셀 자체의 형상이 금속 캔의 형상에 의해 결정되는 제약이 있다. 이러한 제약을 극복하고자 플렉서블 셀 파우치(Flexible cell pouch)가 개발되어 사용되고 있으며, 일반적으로 플렉서블 셀 파우치는 가스 배리어성, 내전해액성 및 열접착성 등을 고려하여 다층 구조로 제조되고 있다. 도 1은 종래 기술에 따른 플렉서블 셀 파우치의 단면 구성도(적층 구조)를 보인 것이다. However, the metal can has a limit that the outer wall is rigid and the shape of the cell itself is determined by the shape of the metal can. In order to overcome such a limitation, a flexible cell pouch has been developed and used. In general, a flexible cell pouch is manufactured in a multi-layer structure in consideration of gas barrier property, electrolyte resistance and heat adhesion property. Fig. 1 shows a cross-sectional structural view (laminated structure) of a flexible cell pouch according to the prior art.
도 1을 참조하면, 셀 파우치는 일반적으로 실란트층(sealant layer)과, 가스 배리어를 위한 배리어층(예를 들어, 알루미늄 금속층)과, 최외각층으로서 외층(예를 들어, 나일론 수지층)을 포함한다.1, the cell pouch generally comprises a sealant layer, a barrier layer (e.g., an aluminum metal layer) for gas barrier, and an outer layer (e.g., a nylon resin layer) as an outermost layer do.
실란트층은 플렉서블 셀 파우치의 가장 내부에 위치하여 내용물, 즉 셀과 접촉된다. 실란트층은 주로 전지의 내열성 및 내한성을 안정화하기 위해 폴리프로필렌계 수지를 포함한다. 배리어층은 기계적 강도와 함께 가스 출입을 차단하기 위한 것으로서, 이는 주로 알루미늄 박막(Al foil)이 사용된다. 그리고 외층은 배리어층을 보호하기 위한 것으로서, 이는 내열성, 내핀홀성 및 내마모성 등을 고려하여 주로 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(Polyethylene terephthalate, PET) 수지 및/또는 나일론(Nylon) 수지가 사용된다. The sealant layer is located innermost in the flexible cell pouch and contacts the contents, i.e., the cell. The sealant layer mainly comprises a polypropylene resin in order to stabilize the heat resistance and cold resistance of the battery. The barrier layer is intended to block gas entry along with mechanical strength, and this is mainly an aluminum foil. The outer layer is for protecting the barrier layer, and polyethylene terephthalate (PET) resin and / or nylon resin is mainly used in consideration of heat resistance, pinhole resistance and abrasion resistance.
한편, 최근 제품의 소형화 추세 및 구부림성이 우수한 플렉서블 셀 파우치에 대한 관심이 대두됨에 따라 초박막의 플렉서블 셀 파우치가 요구되고 있다. 특히, 웨어러블 IT 기기를 위해서는 초박막의 플렉서블 셀 파우치가 요구된다. 박막형의 플렉서블 셀 파우치를 형성하기 위해서는 알루미늄 금속층, 즉 배리어층의 두께가 얇아지게 되는데, 배리어층의 두께가 얇을 경우 배리어성이 저하될 뿐만 아니라, 셀 파우치에 외력을 지속적으로 가하는 경우 배리어층의 내부에 홀이 생기고 심지어 셀 파우치가 찢어지는 등의 문제점이 발생한다.On the other hand, in recent years, attention has been focused on a flexible cell pouch excellent in miniaturization trend of a product and bending property, so that an ultra-thin flexible cell pouch is required. In particular, ultra-thin flexible cellular pouches are required for wearable IT equipment. In order to form a thin flexible flexible cell pouch, the thickness of the aluminum metal layer, that is, the barrier layer is reduced. When the thickness of the barrier layer is small, the barrier property is deteriorated. When the external force is continuously applied to the cell pouch, Holes are formed in the cell pouch, and even cell pouches are torn.
일 측면에서, 본 명세서는 플렉서블 셀 파우치에 있어서, 배리어층의 배리어성 저하 및 핀홀 발생 문제를 개선할 수 있는 구부림성이 우수한 셀 파우치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In one aspect, the present invention aims to provide a cell pouch which is excellent in bendability that can reduce the barrier property of the barrier layer and the problem of pinholes in the flexible cell pouch.
다른 측면에서, 본 명세서는 구부림성이 우수한 셀 파우치를 포함하는 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.In another aspect, the present invention aims to provide a secondary battery including a cell pouch excellent in bendability.
일 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 플렉서블 셀 파우치에 있어서, 실란트층; 상기 실란트층 상에 형성된 배리어층; 및 상기 배리어층 상에 형성된 외층을 포함하고, 상기 배리어층은 a) 요철면이 형성된 금속층과 b) 상기 요철면을 도포하는 완충 보강층을 포함하는, 구부림성이 우수한 셀 파우치를 제공한다.In one aspect, the presently disclosed technology relates to a flexible cell pouch comprising: a sealant layer; A barrier layer formed on the sealant layer; And an outer layer formed on the barrier layer, wherein the barrier layer comprises: a) a metal layer on which an uneven surface is formed; and b) a buffer reinforcing layer on which the uneven surface is coated.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 금속층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성될 수 있다.According to one exemplary embodiment, the metal layer may be composed of aluminum or an aluminum alloy.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 요철면은 금속층 전체 두께의 5 내지 35%에 해당하는 두께에 형성될 수 있다.According to an exemplary embodiment, the uneven surface may be formed to a thickness corresponding to 5 to 35% of the entire thickness of the metal layer.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 완충 보강층은 우레탄계 수지를 포함할 수 있다.According to one exemplary embodiment, the buffer reinforcing layer may comprise a urethane-based resin.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 완충 보강층은 요철 사이의 틈을 메우고 요철들 중 어느 하나의 볼록한 탑 포인트(top point)를 기준으로 요철면 바깥쪽 방향으로 3 ㎛ 이상의 두께를 갖도록 요철면을 도포할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the cushioning reinforcing layer is formed by filling the gap between the concavities and convexities so as to have a thickness of 3 占 퐉 or more in the outward direction of the concavo-convex surface with reference to a convex top point of the convexo-concaves can do.
예시적인 일 구현예에 따르면, 상기 셀 파우치는 25R 각도 조건의 구부림 테스트에서 15000회 미만의 구부림 반복 횟수에 대해 내구성을 가질 수 있다.According to one exemplary embodiment, the cell pouch may be durable to a number of bending repetitions of less than 15,000 times in a bend test at 25R angular conditions.
다른 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 상기 셀 파우치를 포함하는 이차 전지를 제공한다.In another aspect, the techniques disclosed herein provide a secondary cell comprising the cell pouch.
일 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 요철면이 형성된 금속층과 상기 요철면을 도포하는 완충 보강층을 포함하는 배리어층을 구비함으로써, 배리어층의 배리어성 저하 및 핀홀 발생 문제를 개선할 수 있는 구부림성이 우수한 셀 파우치, 예를 들어 웨어러블용 셀 파우치를 제공하는 효과가 있다.In one aspect, the technique disclosed in this specification includes a barrier layer including a metal layer on which an irregular surface is formed and a buffer reinforcing layer on which the irregular surface is coated, so that a bending property This provides an excellent cell pouch, for example, a wearable cell pouch.
다른 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 구부림이 우수한 셀 파우치를 포함하는 이차 전지, 예를 들어 리튬 폴리머 이차 전지를 제공하는 효과가 있다.In another aspect, the technique disclosed in this specification has an effect of providing a secondary battery, for example, a lithium polymer secondary battery including a cell pouch excellent in bending.
도 1은 종래 기술에 따른 셀 파우치의 단면 구성도이다.
도 2는 본 명세서의 일 구현예에 따른 셀 파우치의 단면 구성도이다.1 is a sectional view of a cell pouch according to the prior art.
2 is a cross-sectional view of a cell pouch according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 명세서에서 "셀(cell)" 이라 함은 전지를 의미하는 것으로서, 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지 등과 같은 이차 전지나 휴대용 축전지 등과 같은 각종 전지를 모두 포함하는 최광의의 의미이다.As used herein, the term "cell " refers to a battery, and includes all kinds of batteries such as a secondary battery such as a lithium ion battery, a lithium polymer battery, and a portable battery.
본 명세서에서 "셀 파우치(cell pouch)"는 양극, 음극 및 세퍼레이터(separator) 등의 셀 구성 요소가 전해액에 함침되어 수납된 것으로서, 상기 셀 구성 요소를 수납하기 위하여 가스 배리어성, 내전해액성 및 열접착성 등을 고려한 적층 구조의 필름을 주머니 형태나 박스 형태 등으로 가공된 것을 모두 포함하는 최광의의 의미이다.In the present specification, the term "cell pouch" refers to a structure in which a cell component such as an anode, a cathode, and a separator is impregnated with an electrolyte solution. The cell pouch includes gas barrier properties, Thermal adhesiveness and the like are processed in the form of a bag or a box.
본 명세서에서 "구부림성(flexibility)"은 셀 및/또는 셀 파우치의 휘어짐 정도를 의미하는 것으로서, 구부림성이 우수할수록 셀 및/또는 플렉서블 셀 파우치가 용이하게 휘어질 수 있다.In this specification, "flexibility" means a degree of warpage of a cell and / or a cell pouch, and the cell and / or the flexible cell pouch can be easily bent as the bendability is better.
본 명세서에서 "완충 보강층"은 금속층에 형성된 요철면 상에 적층된 층으로서, 요철 사이의 틈을 메우고 일정한 두께로 형성되어 배리어층의 손상을 완화하고 요철면의 구부림성 강화 기능을 보강하여 셀 파우치의 구부림에 대한 내구성을 더욱 상승시켜 준다.In the present specification, the "buffering and reinforcing layer" is a layer laminated on the uneven surface formed in the metal layer. The layer is formed to have a constant thickness filling the gap between the unevenness, thereby alleviating damage to the barrier layer, reinforcing the bending property of the uneven surface, Thereby further enhancing the durability of the bending of the bobbin.
본 명세서에서 "탑 포인트(top point)"는 요철면에 구비된 요철에 있어서 볼록한 구조를 갖는 요철의 최상단 지점을 의미한다.In the present specification, the term "top point" means the uppermost point of the unevenness having convexity in the unevenness provided on the uneven surface.
본 명세서의 일 구현예에 따른 셀 파우치는 순차적으로 적층된 실란트층; 배리어층; 및 외층을 포함하여 적어도 3층 이상의 다층 구조를 가진다. 이때, 실란트층과 배리어층의 사이 및 배리어층과 외층의 사이에 접착성, 내열성, 내한성, 부식성, 절연성 및/또는 성형성 등을 위해 통상적으로 사용되는 층 구조, 구성 성분 등을 적절히 채용하여 구성할 수 있다.The cell pouch according to one embodiment of the present disclosure includes a sequentially stacked sealant layer; Barrier layer; And at least three layers including an outer layer. At this time, a layer structure, components, and the like that are commonly used for adhesion, heat resistance, cold resistance, corrosion resistance, insulation, and / or moldability between the sealant layer and the barrier layer and between the barrier layer and the outer layer are appropriately employed can do.
본 명세서의 일 구현예에 따른 셀 파우치는 실란트층; 상기 실란트층 상에 형성된 배리어층; 및 상기 배리어층 상에 형성된 외층을 포함하고, 상기 배리어층은 a) 요철면이 형성된 금속층과 b) 상기 요철면을 도포하는 완충 보강층을 포함한다.A cell pouch according to an embodiment herein includes a sealant layer; A barrier layer formed on the sealant layer; And an outer layer formed on the barrier layer, wherein the barrier layer includes: a) a metal layer on which an uneven surface is formed; and b) a buffer strengthening layer on which the uneven surface is coated.
실란트층은 셀이 수납(내장)된 후, 열에 의해 접착(열융착)되어 실링성을 부여하는 것으로서 열접착을 위한 실링 수지를 포함할 수 있다. 실란트층은 셀 구성 요소와 접촉되므로 절연성, 내전해액성 및/또는 높은 열접착 강도(실링성)를 부여하기 위해 통상 사용되는 층 구성을 적절하게 채용하여 구성할 수 있다.The sealant layer may include a sealing resin for heat bonding, which is formed by holding (embedding) a cell and then being adhered (heat-sealed) by heat to give sealing property. Since the sealant layer is in contact with the cell component, the sealant layer can be constructed by suitably employing a layer structure commonly used for imparting insulating properties, electrolyte resistance, and / or high heat bonding strength (sealability).
상기 실링 수지는 열에 의해 융착(열접착)될 수 있는 것이면 제한되지 않으며, 바람직하게는 열접착성과 함께 절연성, 내전해액성 및/또는 내한성 등을 가지는 수지일 수 있다. The sealing resin is not limited as long as it can be fused (thermally adhered) by heat, and it may preferably be a resin having heat resistance, insulation property, electrolyte resistance and / or cold resistance.
상기 실링 수지는 바람직하게는 저온에서 열융착이 가능한 저융점 수지로부터 선택될 수 있다. The sealing resin may preferably be selected from a low-melting-point resin which can be thermally fused at a low temperature.
예시적인 일 구현예에서, 실링 수지는 이에 제한하는 것은 아니나, 예를 들어 폴리프로필렌(PP)계나 폴리에틸렌(PE)계 등의 폴리올레핀계 및 이들의 공중합체나 유도체, 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 또한, 실링 수지는 공중합체(co-polymer)나 터폴리머(ter-polymer)로서, 예를 들어 에틸렌/프로필렌 공중합체나 에틸렌/프로필렌/부타디엔의 터폴리머(3원 공중합체) 등으로부터 선택될 수 있다. 일반적으로 폴리프로필렌(PP)계 수지는 열접착성(실링성) 및 절연성이 양호함은 물론 인장 강도, 강성 및 표면 경도 등의 기계적 물성과, 내전해액성 등의 내화학성이 뛰어나 본 발명에 유용하게 사용될 수 있다.In one exemplary embodiment, the sealing resin is not limited thereto. For example, a polyolefin series such as a polypropylene (PP) series or a polyethylene (PE) series, a copolymer or a derivative thereof, and an ethylene vinyl acetate May be used. The sealing resin may also be selected from co-polymers or ter-polymers, such as ethylene / propylene copolymers or terpolymers of ethylene / propylene / butadiene (terpolymers) have. In general, polypropylene (PP) based resins are excellent in thermal adhesiveness (sealability) and insulation, and are excellent in mechanical properties such as tensile strength, rigidity and surface hardness, and chemical resistance such as electrolyte resistance, Lt; / RTI >
예시적인 일 구현예에서, 실란트층의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 10㎛ 내지 80㎛의 두께를 가질 수 있다. 실란트층은, 바람직하게는 양호한 열접착 강도(실링성)를 위해 20㎛ 이상, 구체적으로는 20㎛ 내지 70㎛, 보다 바람직하게는 30㎛ 내지 60㎛의 두께를 가질 수 있다.In an exemplary embodiment, the thickness of the sealant layer is not particularly limited, but may have a thickness of, for example, 10 탆 to 80 탆. The sealant layer may preferably have a thickness of 20 占 퐉 or more, specifically 20 占 퐉 to 70 占 퐉, and more preferably 30 占 퐉 to 60 占 퐉, for good heat-seal strength (sealability).
배리어층은 a) 요철면이 형성된 금속층과 b) 상기 요철면을 도포하는 완충 보강층을 포함하며, 배리어층은 외부의 습기나 공기, 그리고 내부에서 발생된 가스의 출입을 차단할 수 있다.The barrier layer includes a) a metal layer on which an uneven surface is formed, and b) a buffer layer on which the uneven surface is coated. The barrier layer can block moisture from outside, air, and gas generated from the inside.
상기 금속층은 가스 배리어(barrier)성을 가지는 금속이면 제한되지 않는다. 금속층은 금속 박막 및 금속 증착층 등으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 이때, 상기 금속 박막은 금속 포일(metal foil) 등을 사용할 수 있으며, 금속 증착층은 별도의 플라스틱 필름, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP) 등의 필름에 진공 증착되어 형성될 수 있다.The metal layer is not limited as long as it is a metal having a gas barrier property. The metal layer may include at least one selected from a metal thin film and a metal deposition layer. The metal thin film may be a metal foil or the like and the metal vapor deposition layer may be a separate plastic film such as a film made of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), or polypropylene (PP) For example, by vacuum evaporation.
금속층을 구성하는 금속, 구체적으로 상기 금속 박막이나 금속 증착층을 구성하는 금속은, 이에 제한하는 것은 아니나 예를 들어 알루미늄(Al), 철(Fe), 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 아연(Zn), 인듐(In) 및 텡스텐(W) 등으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나 이상(단일 금속 또는 단일 금속의 혼합), 또는 이들로부터 선택된 2 이상의 합금(alloy) 등을 예로 들 수 있다. 상기 금속은, 바람직하게는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy)으로부터 선택될 수 있다. The metal constituting the metal layer, specifically, the metal constituting the metal thin film or the metal deposition layer may be, for example, aluminum (Al), iron (Fe), copper (Cu), nickel (A single metal or a mixture of single metals) selected from the group consisting of tin (Sn), zinc (Zn), indium (In) and tungsten (W), or alloys of two or more selected therefrom . The metal may preferably be selected from aluminum (Al) or an aluminum alloy (Al alloy).
상기 금속층은 그 일면의 표면 구조를 특정 패턴으로 성형하여 요철면을 구비함으로써 셀 파우치의 구부림성이 더욱 향상되는 효과가 있다. The metal layer has an irregular surface by molding the surface structure of one surface thereof into a specific pattern, so that the bending property of the cell pouch is further improved.
요철은 오목하거나 및/또는 볼록한 구조를 갖는 것을 의미하는 것으로서, 상기 오목하거나 및/또는 볼록한 구조의 구체적인 형상 또는 수에는 제한이 없다. 또한, 요철의 높이는 동일하거나 상이할 수 있다.Unevenness means having concave and / or convex structures, and there is no limitation on the specific shape or number of the concave and / or convex structures. In addition, the height of the irregularities may be the same or different.
구체적으로, 상기 요철면은 구부림성 향상을 위해 금속층 전체 두께의 5 내지 35%, 바람직하게는 7 내지 30%, 바람직하게는 10 내지 30%, 바람직하게는 15 내지 27%, 더욱 바람직하게는 20 내지 25%에 해당하는 두께에 형성될 수 있다.Specifically, the uneven surface is preferably 5 to 35%, preferably 7 to 30%, more preferably 10 to 30%, preferably 15 to 27%, more preferably 20 To 25% by weight.
상기 완충 보강층은 우레탄계 수지, 구체적으로 폴리우레탄을 포함할 수 있으며, 특정 패턴으로 성형된 부분에 완충 작용을 하는 완충 보강층을 도포함으로써 셀 파우치의 구부림에 대한 내구성이 더욱 향상되는 상승 효과가 있다. 즉, 배리어층의 임의의 특정 부위에 대한 손상을 완화시킬 수 있다.The cushioning reinforcing layer may include a urethane-based resin, specifically, polyurethane. The cushioning reinforcing layer has a synergistic effect that the durability against bending of the cell pouch is further improved by applying a buffering reinforcing layer that acts as a buffer to a portion molded in a specific pattern. That is, it is possible to alleviate damage to any specific portion of the barrier layer.
상기 완충 보강층은 요철 사이의 틈을 메우고 요철들 중 어느 하나의 볼록한 탑 포인트(top point)를 기준으로 요철면 바깥쪽 방향으로 3 ㎛ 이상, 구체적으로 3 내지 5 ㎛의 두께를 갖도록 요철면을 도포할 수 있다. 도 2를 참고하면, 상기 "요철들 중 어느 하나의 볼록한 탑 포인트를 기준으로 요철면 바깥쪽 방향으로"는 (H)를 의미한다. 예를 들어, 완충 보강층은 높이가 가장 낮은 요철의 볼록한 탑 포인트 또는 높이가 가장 높은 요철의 볼록한 탑 포인트를 기준으로 요철면의 바깥쪽 방향으로 3 ㎛ 이상의 두께를 갖도록 요철면을 도포할 수 있다.The cushioning reinforcing layer is formed by filling the gap between the concavities and convexities so as to have a thickness of 3 占 퐉 or more, specifically, 3 to 5 占 퐉 in the outward direction of the concavo-convex surface based on the convex top point of any one of the concavities and convexities can do. Referring to FIG. 2, "H " in the outward direction of the irregular surface with reference to the convex top point of any of the concavities and convexities. For example, the cushioning reinforcing layer can be coated with a concavo-convex surface so as to have a thickness of 3 占 퐉 or more in the outward direction of the concavo-convex surface based on the concave top point of the lowest unevenness or the convex top point of the highest unevenness.
예시적인 일 구현예에서, 이차 전지의 셀 파우치로서의 용이한 구현성과 플렉서블 셀 파우치의 구부림성 향상을 위해 상기 배리어층은 20㎛ 이하의 두께, 바람직하게는 9 내지 20㎛의 두께를 가질 수 있다.In an exemplary embodiment, the barrier layer may have a thickness of 20 탆 or less, preferably 9 to 20 탆, for facilitating the cell pouch of the secondary battery and improving the bendability of the flexible cell pouch.
상기 외층은 배리어층을 보호할 수 있다. 외층은, 바람직하게는 내마모성과 함께 예를 들어 내열성, 내한성, 내핀홀성, 절연성, 내용제성 및/또는 성형성(플렉서블 셀 파우치를 소정의 형상(박스 등)으로 가공할 시의 형태 유지성) 등의 특성을 가지는 수지를 포함할 수 있다. The outer layer can protect the barrier layer. The outer layer is preferably made of a material having excellent abrasion resistance as well as heat resistance, cold resistance, pinhole resistance, insulation, solvent resistance and / or moldability (shape retention when a flexible cell pouch is processed into a predetermined shape Lt; RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI >
구체적으로, 외층은, 나일론 수지(Nylon resin), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지 및 폴리올레핀계 수지 등으로부터 선택된 하나 이상의 수지를 포함할 수 있다. 이때, 상기 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)을 예로 들 수 있다. Specifically, the outer layer may include one or more resins selected from nylon resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, polyolefin resin, and the like. Here, the polyolefin-based resin may be exemplified by polyethylene (PE) and polypropylene (PP).
예시적인 일 구현예에서, 외층은 바람직하게는 나일론 수지(Nylon resin)를 포함할 수 있다. In an exemplary embodiment, the outer layer may preferably comprise a nylon resin.
예시적인 일 구현예에서, 외층의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 10㎛ 내지 50㎛의 두께를 가질 수 있으며, 바람직하게는 5㎛ 내지 30㎛, 더욱 바람직하게는 10㎛ 내지 25㎛를 가질 수 있다.In an exemplary embodiment, the thickness of the outer layer is not particularly limited, but may be, for example, 10 占 퐉 to 50 占 퐉, preferably 5 占 퐉 to 30 占 퐉, more preferably 10 占 퐉 to 25 占 퐉 Lt; / RTI >
상기 셀 파우치는 25R 각도 조건의 구부림 테스트에서 15000회 미만의 구부림 반복 횟수에 대해 내구성을 가질 수 있다. 상기 내구성은 구부림 반속 횟수에 대해 찢어짐 현상 없이 유지되는 성능을 말한다. 요철면이 형성된 금속층과 상기 요철면을 도포하는 완충 보강층을 포함하여 플렉서블 셀 파우치 완제품의 구부림성을 향상시킬 수 있다. 또한, 플렉서블 셀 파우치 완제품의 구부림성이 향상되는 경우 셀의 구부림성 미흡으로 인한 핀홀 등이 생기는 문제점이 개선될 수 있다. 따라서, 상기 셀 파우치는 지속적으로 구부러진 형태와 펴진 형태를 반복하게 되는 높은 구부림성이 요구되는 플렉서블 기기에 사용되는 이차 전지 분야에서 매우 유용하다.The cell pouch can have a durability against bending repetition times of less than 15,000 times in the bending test at 25R angle condition. The durability refers to a performance that is maintained without tearing against the number of bending cycles. The bending property of the flexible cell pouch finished article can be improved by including the metal layer on which the uneven surface is formed and the buffer reinforcing layer for applying the uneven surface. In addition, when the bendability of the flexible cell pouch finished product is improved, the problem of pinholes or the like due to insufficient bending of the cell can be improved. Therefore, the cell pouch is very useful in a secondary battery field used in a flexible device requiring high bendability, which is repeatedly bent and extended.
본 발명의 일 구현예에 따른 구부림성이 우수한 셀 파우치의 제조방법은 배리어층을 형성하는 단계; 외층을 형성하는 단계; 및 실란트층을 형성하는 단계;를 포함한다. 상기 각 층의 구체적인 구성 성분은 전술한 셀 파우치와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. A method of manufacturing a cell pouch excellent in bendability according to an embodiment of the present invention includes: forming a barrier layer; Forming an outer layer; And forming a sealant layer. The detailed constituent components of each layer are the same as those of the above-described cell pouches, and thus a detailed description thereof will be omitted.
먼저, 배리어층을 형성한다.First, a barrier layer is formed.
구체적으로, 알루미늄(Al) 금속을 이용하여 금속층을 형성하되 금속층의 일면에 요철면을 형성하기 위해 압연시 사용되는 압동롤의 표면을 에칭하여 금속층 일면에 특정 패턴을 형성한다.Specifically, a metal layer is formed using aluminum (Al) metal, and a surface of a push roll used in rolling is formed by etching a surface of the metal layer to form a specific pattern on one surface of the metal layer.
금속층은 금속 박막 및 금속 증착층 등으로부터 선택된 하나 이상을 포함하도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 금속 박막은 예를 들어 금속 포일(metal foil) 등을 사용하여 형성될 수 있으며, 금속 증착층은 별도의 플라스틱 필름, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP) 등의 필름에 진공 증착되어 형성될 수 있다. The metal layer may be formed to include at least one selected from a metal thin film and a metal deposition layer. The metal layer may be formed of a plastic film such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), or polypropylene (PP) or the like.
이후, 에폭시 수지(접착제)에 엘라스토머인 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 첨가하여 상기 금속층 상에 형성된 요철면을 도포하여 완충 보강층을 형성한다.Thereafter, thermoplastic polyurethane (TPU), which is an elastomer, is added to an epoxy resin (adhesive), and an uneven surface formed on the metal layer is coated to form a buffer reinforcing layer.
이어서, 완충 보강층 상에 외층을 형성한다.Next, an outer layer is formed on the buffer reinforcing layer.
구체적으로, 나일론, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등과 같은 고분자 물질을 이용하여, 예를 들어, 라미네이션 공정을 수행하여 외층과 배리어층을 합지할 수 있다. 상기 라미네이션 공정의 예로는 드라이 라미네이션 공정을 들 수 있다.Specifically, a polymer material such as nylon, polyethylene terephthalate (PET) or the like may be used to laminate the outer layer and the barrier layer by, for example, a lamination process. An example of the lamination process is a dry lamination process.
상기 외층은 전술한 나일론 수지 등과 같은 수지를 포함하는 조성물이 배리어층 상에 코팅 또는 공압출되어 형성되거나, 나일론 수지 등과 같은 수지를 이용하여 제조된 필름(film)이 합지되어 형성될 수도 있다. 상기 필름은 OPP(Oriented PP) 등의 연신 필름을 포함할 수 있다.The outer layer may be formed by coating or co-extruding a composition containing a resin such as nylon resin or the like on the barrier layer, or may be formed by laminating a film made of resin such as nylon resin. The film may include a stretched film such as OPP (Oriented PP).
이어서, 배리어층의 하부에 실란트층을 형성한다.Then, a sealant layer is formed under the barrier layer.
구체적으로, 상기 실란트층은 실링 수지를 포함하는 물질을 이용하여 드라이 라미네이션 공정, 샌드위치 라미네이션 공정 및/또는 압출 코팅 공정 등을 수행하여 형성할 수 있다.Specifically, the sealant layer may be formed by performing a dry lamination process, a sandwich lamination process, and / or an extrusion coating process using a material including a sealing resin.
예시적인 일 구현예에서, 상기 실링 수지는 예를 들어, 폴리프로필렌계 수지일 수 있다. In an exemplary embodiment, the sealing resin may be, for example, a polypropylene-based resin.
예시적인 일 구현예에서, 라미네이션 공정의 온도는 약 50 내지 250 ℃일 수 있으며, 바람직하게는 약 150 내지 200 ℃ 범위의 온도일 수 있다.In an exemplary embodiment, the temperature of the lamination process can be from about 50 to 250 캜, and preferably from about 150 to 200 캜.
셀 파우치는, 위와 같은 적층 구조의 필름을 주머니 형태나 박스(box) 형태 등으로 가공하여 제조된다. 셀 파우치에는 양극, 음극 및 세퍼레이터(separator) 등의 셀 구성 요소가 전해액에 함침된 다음 수납된다. 그리고 셀 구성 요소의 수납 후, 셀 파우치의 입구는 열접착(열봉합)되어 기밀성이 유지된다.The cell pouch is fabricated by processing a film of the above laminated structure into a bag shape, a box shape, or the like. In the cell pouch, cell components such as an anode, a cathode, and a separator are impregnated with an electrolytic solution and then stored. After housing the cell components, the cell pouch inlet is thermally bonded (heat sealed) to maintain airtightness.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are merely illustrative of the present invention and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.
실시예Example ..
알루미늄(Al) 금속을 이용하여 약 20 μm 두께의 금속층을 형성하되 금속층의 일면에 요철면을 형성하기 위해 압연시 사용되는 압동롤의 표면을 에칭하여 금속층 일면에 요철을 형성하였다. 이후, 에폭시 수지(접착제)에 엘라스토머인 열가소성 폴리우레탄(TPU) 5 중량%을 첨가하여 상기 요철면을 도포하여 완충 보강층을 형성하였다. 이후, 상기 요철면이 형성된 금속층과 완층 보강층을 포함하는 배리어층의 일면에 실란트층을 180 ℃에서 약 50 μm의 두께를 갖도록 코팅하였다. 이후, 상기 배리어층의 다른 일면에 나일론 수지를 사용하여 외층을 약 12 μm의 두께를 갖도록 코팅하였다.A metal layer having a thickness of about 20 μm was formed using aluminum (Al) metal, and the surface of the pressing roll used for rolling was formed by etching the surface of the metal layer to form an uneven surface on one surface of the metal layer. Thereafter, 5% by weight of a thermoplastic polyurethane (TPU), which is an elastomer, was added to an epoxy resin (adhesive) and the uneven surface was coated to form a buffer reinforcing layer. Thereafter, a sealant layer was coated on one side of the barrier layer including the metal layer on which the uneven surface was formed and the full-layer reinforcing layer to have a thickness of about 50 탆 at 180 캜. Then, an outer layer of nylon resin was coated on the other surface of the barrier layer to a thickness of about 12 μm.
이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이 실란트층(10), 금속층(20), 완충 보강층(30) 및 외층(40)이 순차적으로 적층된, 성형하지 않은 상태의 평평(flat)한 형상을 갖는 셀 파우치를 제조하였다. Thereby, as shown in FIG. 2, a flat shape in which the
비교예Comparative Example ..
상기 실시예에서, 배리어층이 약 20 μm의 두께를 갖는 알루미늄 박막으로 형성된 것을 제외하고는, 상기 실시예와 동일한 조건으로 셀 파우치를 제조하였다. 즉, 비교예의 배리어층은 금속층 일면에 요철면이 형성되지 않았으며 완충 보강층을 구비하고 있지 않다.In the above example, a cell pouch was manufactured under the same conditions as those of the above example except that the barrier layer was formed of an aluminum thin film having a thickness of about 20 mu m. That is, the barrier layer of the comparative example has no uneven surface on one surface of the metal layer and does not have a buffer reinforcing layer.
시험예Test Example 1. One.
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 셀 파우치를 구부림성 테스트기에 각각 고정시키고 25R의 각도로 구부렸다 폈다를 계속 반복하여 구부림성 테스트를 수행하였다. 이때, 25R은 반지름이 2.5cm인 구체의 곡률 반경을 의미한다. 또한, 구부림 반복 횟수에 따라 특정 부위에서 찢어짐 현상 없이 외형이 유지되는 경우 "OK"로, 특정 부위에서 찢어짐 현상이 발생되는 경우 "NG(no good)"로 그 결과를 나타내었다. 한편, 결과가 "NG"로 나타날 경우 이후의 추가적인 구부림을 가하는 것은 의미가 없으므로 시험을 종료하고 실험 결과 표에서 공란으로 표기하였다.The cell pouches prepared according to the above Examples and Comparative Examples were each fixed to a bending test machine, bent at an angle of 25R, and then bending was repeatedly performed to perform a bending test. Here, 25R means the radius of curvature of a sphere having a radius of 2.5 cm. In addition, the result is shown as "OK" when the shape is maintained without tearing at a specific site according to the number of times of bending, and "NG (no good)" when a tear occurs at a specific site. On the other hand, if the result is "NG", it is meaningless to apply additional bending afterwards.
표 1. 실시예 및 비교예에 따른 셀 파우치의 구부림 테스트 결과Table 1. Bending test results of the cell pouch according to Examples and Comparative Examples
그 결과 표 1에서 보는 바와 같이, 요철면이 형성된 금속층과 상기 요철면을 도포하는 완충 보강층을 포함하고 있지 않은 비교예에 따라 제조된 셀 파우치의 경우, 25R 각도 조건의 구부림 테스트에서 5000회의 구부림을 반복하여 가할 경우 특정 부위에서 찢어짐 현상이 발생하였다. 이와 같이, 종래 플렉서블 셀 파우치 구조에서는 알루미늄 금속층 표면이 매끄러워 구부림을 가했을 때 특정 부위에 손상이 가는 문제가 있었다.As a result, as shown in Table 1, in the case of the cell pouch manufactured according to the comparative example not including the metal layer on which the uneven surface was formed and the buffer layer for applying the uneven surface, Tearing occurred at specific sites when repeatedly applied. As described above, in the conventional flexible cell pouch structure, when the surface of the aluminum metal layer is smooth and bending, there is a problem that a specific portion is damaged.
반면, 요철면이 형성된 금속층과 상기 요철면을 도포하는 완충 보강층을 포함하는 실시예에 따라 제조된 셀 파우치의 경우, 15000회 미만의 구부림성 테스트에도 끊어지지 않고 외형이 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 요철면이 형성된 금속층과 요철 사이의 틈을 메우고 요철면을 도포하는 완충 보강층이 구부림을 가했을 때 발생할 수 있는 손상을 막아 완충 작용을 수행함으로써 셀 파우치에 우수한 구부림성을 부여하는 것을 알 수 있었다.On the other hand, in the case of the cell pouch fabricated according to the embodiment including the metal layer on which the uneven surface is formed and the buffer reinforcing layer on which the uneven surface is coated, it was confirmed that the outer shape was maintained without being broken by the bending test of less than 15,000 times. Thus, it can be seen that the buffer layer that fills the gap between the metal layer on which the uneven surface is formed and the unevenness and damages that may occur when the buffering and reinforcing layer that applies the uneven surface is bent, provides buffering action and gives excellent bendability to the cell pouch there was.
시험예Test Example 2. 2.
상기 실시예와 동일한 방법으로 셀 파우치를 제조하되, 금속층 전체 두께의 0, 5, 10, 15, 20, 25 및 30%에 해당하는 두께에 요철면이 형성된 금속층을 포함하는 셀 파우치를 제조하고, 상기 시험예 1과 같은 방법으로 구부림성 테스트를 수행하였다. The cell pouches were manufactured in the same manner as in the above example except that the cell pouches including the metal layer having the irregularities formed in the thicknesses of 0, 5, 10, 15, 20, 25 and 30% A bendability test was conducted in the same manner as in Test Example 1 above.
표 2. 실시예에 따른 셀 파우치에서 요철 높이에 따른 구부림 테스트 결과Table 2. Bending test results according to the height of concave and convex in the cell pouch according to the embodiment
그 결과, 표 2에서 보는 바와 같이, 요철면의 두께가 0%일 경우 구부림 특성이 미흡한 반면, 요철면의 두께가 25%까지 증가될수록 이에 비례하여 증가된 구부림 내구성을 나타내는 것을 알 수 있었다. 한편, 요철면의 두께가 25%일 때 가장 우수한 구부림성을 나타내었다.As a result, as shown in Table 2, when the thickness of the uneven surface is 0%, the bending characteristics are insufficient, but when the thickness of the uneven surface is increased up to 25%, the bending durability is increased in proportion thereto. On the other hand, when the thickness of the uneven surface was 25%, the best bendability was exhibited.
시험예Test Example 3. 3.
상기 실시예와 동일한 방법으로 셀 파우치를 제조하되, 완충 보강층을 요철 높이만큼 도포, 요철 위로 3 내지 5 ㎛를 도포, 및 요철 위로 5 ㎛ 이상 도포하여 완충 보강층의 높이를 달리하여 셀 파우치를 제조하고, 상기 시험예 1과 동일한 방법으로 구부림성 테스트를 수행하였다. The cell pouches were prepared in the same manner as in the above example except that the cushioning reinforcing layer was applied to the height of the concave and convex portions, 3 to 5 占 퐉 was applied to the concave and convex portions, and 5 占 퐉 or more was applied to the concave and convex portions to prepare cell pouches , A bendability test was conducted in the same manner as in Test Example 1 above.
표 3. 실시예에 따른 셀 파우치에서 완충 보강층의 높이에 따른 구부림 테스트 결과Table 3. Bending test results according to the height of the cushioning reinforcing layer in the cell pouch according to the embodiment
그 결과, 표 3에서 보는 바와 같이, 요철 높이만큼 완충 보강층을 도포하였을 경우 구부림 특성이 미흡하고 합지되는 필름과의 접착력이 확보되지 않은 반면, 요철 위로 3 ㎛ 이상 완충 보강층을 도포할 경우 구부림 내구성이 향상되는 것을 알 수 있었다. 한편, 5 ㎛ 이상 두께로 완충 보강층을 형성하여도 구부림 내구성은 변화가 없었다.As a result, as shown in Table 3, when the cushioning reinforcing layer was applied by the height of the unevenness, the bending property was insufficient and the adhesion with the film to be cemented was not secured. However, when the cushioning reinforcing layer was applied over 3 μm, the bending durability It was found to be improved. On the other hand, bending durability did not change even when the buffer reinforcing layer was formed to a thickness of 5 탆 or more.
이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.Having described specific portions of the present invention in detail, it will be apparent to those skilled in the art that this specific description is only a preferred embodiment and that the scope of the present invention is not limited thereby. It will be obvious. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (7)
상기 실란트층 상에 형성된 배리어층; 및
상기 배리어층 상에 형성된 외층을 포함하고,
상기 배리어층은 a) 요철면이 형성된 금속층과 b) 상기 요철면을 도포하는 완충 보강층을 포함하는, 구부림성이 우수한 셀 파우치.
A sealant layer;
A barrier layer formed on the sealant layer; And
And an outer layer formed on the barrier layer,
Wherein the barrier layer comprises: a) a metal layer on which an uneven surface is formed; and b) a buffer reinforcing layer for applying the uneven surface.
상기 금속층은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성된 것을 특징으로 하는, 구부림성이 우수한 셀 파우치.
The method according to claim 1,
Wherein the metal layer is made of aluminum or an aluminum alloy.
상기 요철면은 금속층 전체 두께의 5 내지 35%에 해당하는 두께에 형성된 것을 특징으로 하는, 구부림성이 우수한 셀 파우치.
The method according to claim 1,
Wherein the uneven surface is formed to a thickness corresponding to 5 to 35% of the entire thickness of the metal layer.
상기 완충 보강층은 우레탄계 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 구부림성이 우수한 셀 파우치.
The method according to claim 1,
Wherein the buffer reinforcing layer comprises a urethane-based resin.
상기 완충 보강층은 요철 사이의 틈을 메우고 요철들 중 어느 하나의 볼록한 탑 포인트(top point)를 기준으로 요철면 바깥쪽 방향으로 3 ㎛ 이상의 두께를 갖도록 요철면을 도포하는 것을 특징으로 하는, 구부림성이 우수한 셀 파우치.
The method according to claim 1,
Characterized in that the cushioning reinforcing layer is formed by filling the gap between the concavities and convexities and applying the concavo-convex surface so as to have a thickness of 3 占 퐉 or more in the outward direction of the concavo-convex surface on the basis of the convex top point of any one of the concavities and convexities This excellent cell pouch.
상기 셀 파우치는 25R 각도 조건의 구부림 테스트에서 15000회 미만의 구부림 반복 횟수에 대해 내구성을 갖는 것을 특징으로 하는, 구부림성이 우수한 셀 파우치.
The method according to claim 1,
Wherein the cell pouch has durability against a number of bending repetitions of less than 15,000 times in a bending test at an angle condition of 25R.
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