KR101752307B1 - 성형성이 우수한 셀 파우치 - Google Patents

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김경찬
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Abstract

본 명세서에는 고신율 나일론 필름을 포함하는 성형성이 우수한 셀 파우치가 개시된다. 상기 고신율 나일론 필름은 MD(Machine Direction) 방향 인장 시 6.7%에서 100%로 증가하는 신율 값의 증가량에 대한 인장 강도 값의 증가량이 0.04보다 크고 0.05보다 작고, TD(Transverse Direction) 방향 인장 시 6.7%에서 100%로 증가하는 신율 값의 증가량에 대한 인장 강도 값의 증가량이 0.06보다 크고 0.08보다 작다.

Description

성형성이 우수한 셀 파우치{CELL POUCH HAVING EXCELLENT FORMABILITY}
본 명세서에는 고신율 나일론 필름을 포함하는 성형성이 우수한 셀 파우치가 개시된다.
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.
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.
셀 파우치는 일반적으로 실란트층(sealant layer)과, 가스 배리어를 위한 금속층(예를 들어, 알루미늄 금속층)과, 최외각층으로서 외층(예를 들어, 나일론 수지층)을 포함한다.
실란트층은 셀 파우치의 가장 내부에 위치하여 내용물, 즉 셀과 접촉된다. 실란트층은 주로 전지의 내열성 및 내한성을 안정화하기 위해 폴리프로필렌계 수지를 포함한다. 금속층은 기계적 강도와 함께 가스 출입을 차단하기 위한 것으로서, 이는 주로 알루미늄 박막(Al foil)이 사용된다. 그리고 외층은 금속층을 보호하기 위한 것으로서, 이는 내열성, 내핀홀성 및 내마모성 등을 고려하여 주로 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(Polyethylene terephthalate, PET) 수지 및/또는 나일론(Nylon) 수지가 사용된다.
종래 기술에 따른 셀 파우치는 가공 시, 성형성이 떨어지는 문제점이 있다. 구체적으로, 셀 파우치는 셀을 포장하기 위해, 상기한 바와 같이 주머니나 박스 등의 형태로 접어 가공되는데, 이때 외층을 구성하는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 신율(Elongation)이 낮아 접힘 가공성이 떨어진다. 이에 따라, 파우치로의 성형이 용이하지 않는 문제점이 있다.
또한, 외층을 구성하는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 내마모성, 내스크래치성 및 내화학성 등이 약하고, 내구성이 떨어지는 문제점이 있다. 특히, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)는 표면에 스크래치가 쉽게 발생하고, 발생된 스크래치는 회복되기 어렵다. 이에 따라, 셀 파우치를 제조함에 있어서, 대부분의 경우, 내구성 등을 보강하기 위해 가스 배리어층 상에 나일론(Nylon) 수지층과 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)층을 차례로 적층 형성하고 있는데, 이 경우에도 성형성은 물론, 내마모성 및 내스크래치성 등이 약한 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제10-2014-0087602호
일 측면에서, 본 명세서는 종래 셀 파우치 구성 대비 신율 및 항상성이 개선된 고신율 나일론 필름을 이용하여 성형성이 우수한 셀 파우치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 실란트층; 상기 실란트층 상에 형성된 금속층; 및 상기 금속층 상에 형성된 외층을 포함하고, 상기 외층은 연신 나일론 필름을 포함하며, 상기 연신 나일론 필름은, 시료 폭 15 mm, 표점 간 거리 30 mm 및 측정 속도 200 mm/min 조건으로 필름의 인장 시험 시, 신율(%)을 「x」라고 하고 인장 강도(kgf)를 「y」라고 했을 때 신율 값에 대한 인장 강도 값의 그래프가 하기 조건을 만족하는 것인, 성형성이 우수한 셀 파우치를 제공한다:
(ⅰ) MD(Machine Direction) 방향 인장 시, 6.7%에서 100%로 증가하는 신율 값의 증가량에 대한 인장 강도 값의 증가량(인장 강도 증가량/신율 증가량)인 기울기 「a」 값이 0.04보다 크고 0.05보다 작은 것; 및
(ⅱ) TD(Transverse Direction) 방향 인장 시, 6.7%에서 100%로 증가하는 신율 값의 증가량에 대한 인장 강도 값의 증가량(인장 강도 증가량/신율 증가량)인 기울기 「c」 값이 0.06보다 크고 0.08보다 작은 것.
예시적인 일 구현예에서, 상기 기울기 「a」 값이 0.042≤a≤0.049인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 기울기 「a」 값이 0.044≤a≤0.049인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 기울기 「c」 값이 0.065≤c≤0.078인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 기울기 「c」 값이 0.07≤c≤0.078인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 MD 방향 인장 시 신율 값에 대한 인장 강도 값의 그래프가 「y=ax+b」일 때, 신율 6.7%일 때의 y 절편 「b」 값이 2<b<3 또는 3.9<b<4.5이고, 상기 TD 방향 인장 시 신율 값에 대한 인장 강도 값의 그래프가 「y=cx+d」일 때, 신율 6.7%일 때의 y 절편 「d」 값이 0.1<d<2.5인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 y 절편 「b」 값이 2.5<b<3 또는 3.9<b<4.3인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 y 절편 「b」 값이 2<b<3인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 y 절편 「d」 값이 0.5<d<2.5인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 y 절편 「d」 값이 0.5<d<1.5인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 나일론 필름은, MD 방향으로의 연신 배율 및 TD 방향으로의 연신 배율이 각각 2.8배 내지 4.0배이고, MD 방향의 연신 배율과 TD 방향의 연신 배율의 차이가 0.1 이상이며, MD 방향의 연신 배율이 TD 방향의 연신 배율보다 작은 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 나일론 필름은, MD 방향으로의 연신 배율이 2.8배 내지 3.3배이고 TD 방향으로의 연신 배율이 3.0배 내지 3.5배인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 나일론 필름은, MD 방향의 연신 배율과 TD 방향의 연신 배율의 차이가 0.2 내지 0.8인 것일 수 있다.
다른 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 실란트층; 상기 실란트층 상에 형성된 금속층; 및 상기 금속층 상에 형성된 외층을 포함하고, 상기 외층은 나일론 필름을 포함하며, 상기 나일론 필름은, MD 방향으로의 연신 배율 및 TD 방향으로의 연신 배율이 각각 2.8배 내지 4.0배이고, MD 방향의 연신 배율과 TD 방향의 연신 배율의 차이가 0.1 이상이며, MD 방향의 연신 배율이 TD 방향의 연신 배율보다 작은 것인, 셀 파우치를 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 나일론 필름은, MD 방향으로의 연신 배율이 2.8배 내지 3.3배이고 TD 방향으로의 연신 배율이 3.0배 내지 3.5배인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 나일론 필름은, MD 방향의 연신 배율과 TD 방향의 연신 배율의 차이가 0.2 내지 0.8인 것일 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 상기 셀 파우치를 포함하는 이차전지를 제공한다.
일 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 종래 셀 파우치 구성 대비 신율 및 항상성이 개선된 고신율 나일론 필름을 이용하여 성형성이 우수한 셀 파우치를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 명세서의 일 시험예에 따라 나일론 필름의 MD 방향 인장 시험 시 신율(%) 값에 대한 인장 강도(kgf) 값의 그래프를 나타낸 것이다.
도 2는 본 명세서의 일 시험예에 따라 나일론 필름의 TD 방향 인장 시험 시 신율(%) 값에 대한 인장 강도(kgf) 값의 그래프를 나타낸 것이다.
도 3은 본 명세서의 일 시험예에 따라 셀 파우치의 성형성 시험 시 시험 기기의 모식도를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
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.
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 박스형태 등으로 가공된 것을 모두 포함하는 최광의의 의미이다.
본 명세서에서 "성형성"은 셀 파우치를 소정의 형상(박스 등)으로 가공할 시의 형태 유지성을 의미한다.
본 명세서에서 어떤 층 또는 부재가 다른 층 또는 부재의 "일면에" 또는 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 층 또는 부재가 다른 층 또는 부재에 접해 있는 경우뿐만 아니라 두 층 또는 두 부재 사이에 또 다른 층 또는 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 구현예에 따른 셀 파우치는 순차적으로 적층된 실란트층; 금속층; 및 외층을 포함하여 적어도 3층 이상의 다층 구조를 갖는다. 상기 셀 파우치의 각 층 사이에는 접착성, 내열성, 내한성, 부식성, 절연성 및/또는 성형성 등을 위해 통상적으로 사용되는 층 구조, 구성 성분 등을 적절히 채용하여 구성할 수 있다.
상기 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.
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. 실링 수지는 바람직하게는 저온에서 열융착이 가능한 저융점 수지로부터 선택될 수 있다.　
예시적인 일 구현예에서, 상기 실링 수지는 이에 제한하는 것은 아니나, 폴리프로필렌(PP)계나 폴리에틸렌(PE)계 등의 폴리올레핀계 및 이들의 공중합체나 유도체, 및 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 등으로부터 선택되는 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.
예시적인 일 구현예에서, 상기 실링 수지는 폴리프로필렌(PP)계일 수 있다. 상기 실링 수지는, 구체적으로 호모 폴리프로필렌(homo-PP), 폴리프로필렌 공중합체(PP co-polymer) 및 폴리프로필렌 터폴리머(PP ter-polymer) 등으로부터 선택되는 하나 이상의 폴리프로필렌(PP)계를 단독으로 사용하거나, 상기 폴리프로필렌(PP)계에 폴리에틸렌(PE)계나 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 등을 혼합하여 사용할 수 있다. 폴리프로필렌(PP)계 수지는 열접착성(실링성) 및 절연성이 양호함은 물론 인장 강도, 강성 및 표면 경도 등의 기계적 물성과, 내전해액성 등의 내화학성이 뛰어나 유용하게 사용될 수 있다.
상기 실란트층의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 5㎛ 내지 150㎛, 10㎛ 내지 100㎛ 또는 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.
상기 금속층은 가스 배리어(barrier)성을 가지는 금속이면 제한되지 않는다. 금속층은 외부의 습기나 공기, 그리고 내부에서 발생된 가스의 출입을 차단할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 금속층은 금속 박막 및 금속 증착층 등으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.　이때, 상기 금속 박막은 금속 포일(metal foil) 등을 사용할 수 있으며, 상기 금속 증착층은 별도의 플라스틱 필름, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP) 등의 필름에 진공 증착되어 형성될 수 있다.　
상기 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 선택되는 하나 이상(단일 금속 또는 단일 금속의 혼합), 또는 이들로부터 선택되는 2 이상의 합금(alloy) 등을 예로 들 수 있다. 바람직하게는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy)으로부터 선택될 수 있다. 아울러, 상기 금속층은 내부식성을 위해, 인산이나 크롬 등에 의한 표면 처리 또는 미세 요철 처리된 것을 사용할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 금속층은 1㎛ 내지 60㎛, 5㎛ 내지 50㎛, 10㎛ 내지 40㎛ 또는 10㎛ 내지 30㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 외층은 금속층을 보호할 수 있고, 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 갖는 수지를 포함할 수 있다.
상기 외층은 나일론 필름을 포함하며, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지 및 폴리올레핀계 수지 등으로부터 선택되는 하나 이상의 수지를 포함할 수 있다. 상기 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)을 예로 들 수 있다. 바람직하게는 외층은 나일론 수지층 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)층의 복합층으로 구성될 수 있다.　
상기 나일론 필름은, 시료 폭 15 mm, 표점 간 거리 30 mm 및 측정 속도 200 mm/min 조건으로 필름의 인장 시험 시, 신율(%)을 「x」라고 하고 인장 강도(kgf)를 「y」라고 했을 때 신율 값에 대한 인장 강도 값의 그래프가 하기 조건을 만족하는 것이다:
(ⅰ) MD(Machine Direction) 방향 인장 시, 6.7%에서 100%로 증가하는 신율 값의 증가량에 대한 인장 강도 값의 증가량(인장 강도 증가량/신율 증가량)인 기울기 「a」 값이 0.04보다 크고 0.05보다 작은 것; 및
(ⅱ) TD(Transverse Direction) 방향 인장 시, 6.7%에서 100%로 증가하는 신율 값의 증가량에 대한 인장 강도 값의 증가량(인장 강도 증가량/신율 증가량)인 기울기 「c」 값이 0.06보다 크고 0.08보다 작은 것.
예시적인 일 구현예에서, 상기 기울기 「a」 값이 0.042≤a≤0.049, 구체적으로 0.043≤a≤0.049 또는 0.044≤a≤0.049인 것이 셀 파우치의 성형성 향상 측면에서 바람직할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 기울기 「c」 값이 0.065≤c≤0.078, 구체적으로 0.068≤c≤0.078 또는 0.07≤c≤0.078인 것이 셀 파우치의 성형성 향상 측면에서 바람직할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 MD 방향 인장 시 신율 값에 대한 인장 강도 값의 그래프가 「y=ax+b」일 때, 신율 6.7%일 때의 y 절편 「b」 값이 2<b<3 또는 3.9<b<4.5이고, 상기 TD 방향 인장 시 신율 값에 대한 인장 강도 값의 그래프가 「y=cx+d」일 때, 신율 6.7%일 때의 y 절편 「d」 값이 0.1<d<2.5인 것일 수 있다. 이에 따라, y 절편 값이 너무 높아 성형 시 초기 버티는 힘이 강해서 크랙이 발생할 수 있는 문제를 예방하고, 적은 힘에도 셀 파우치가 늘어나 용이하게 성형할 수 있게 하는 이점이 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 y 절편 「b」 값은 2.5<b<3 또는 3.9<b<4.3인 것이 셀 파우치의 성형성 향상 측면에서 바람직할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 y 절편 「b」 값은 2.7<b<3 또는 3.9<b<4.1일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 y 절편 「b」 값은 2<b<3, 구체적으로 2.5<b<3 또는 2.7<b<3인 것이 셀 파우치의 성형성 향상 측면에서 바람직할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 y 절편 「d」 값은 0.5<d<2.5, 구체적으로 1<d<2.5 또는 1.1<d<2.5인 것이 셀 파우치의 성형성 향상 측면에서 바람직할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 y 절편 「d」 값은 0.5<d<2.3, 구체적으로 1<d<2.3 또는 1.1<d<2.3일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 y 절편 「d」 값은 0.5<d<1.5, 구체적으로 1<d<1.5 또는 1.1<d<1.5일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 나일론 필름은, MD 방향으로의 연신 배율 및 TD 방향으로의 연신 배율이 각각 2.8배 내지 4.0배, 2.8배 내지 3.8배, 2.8배 내지 3.5배, 2.8배 내지 3.3배, 2.8배 내지 3.0배, 3.0배 내지 4.0배, 3.0배 내지 3.8배, 3.0배 내지 3.5배, 3.0배 내지 3.3배, 3.2배 내지 4.0배, 3.2배 내지 3.8배, 또는 3.2배 내지 3.5배로 제조된 것이고, 상기 MD 방향의 연신 배율과 TD 방향의 연신 배율의 차이(TD-MD)가 0.1 이상이며, 상기 MD 방향의 연신 배율이 TD 방향의 연신 배율보다 작은 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 나일론 필름은, 상기 MD 방향의 연신 배율과 TD 방향의 연신 배율의 차이(TD-MD)가 0.2 내지 0.8 또는 0.3 내지 0.8인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 나일론 필름은, 연신 후 열고정 온도가 150 내지 218 ℃, 160 내지 218 ℃, 170 내지 218 ℃, 180 내지 218 ℃, 190 내지 218 ℃ 또는 200 내지 218 ℃일 수 있다. 바람직하게는, 상기 나일론 필름은 연신 후 열고정 온도가 160 내지 215 ℃인 것이 좋다.
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.
다른 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 셀 파우치로서, 실란트층; 상기 실란트층 상에 형성된 금속층; 및 상기 금속층 상에 형성된 외층을 포함하고, 상기 외층은 연신 나일론 필름을 포함하며, 상기 연신 나일론 필름은, MD 방향으로의 연신 배율 및 TD 방향으로의 연신 배율이 각각 2.8배 내지 4.0배이고, MD 방향의 연신 배율과 TD 방향의 연신 배율의 차이(TD-MD)가 0.1 이상이며, MD 방향의 연신 배율이 TD 방향의 연신 배율보다 작은, 셀 파우치를 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 나일론 필름은, MD 방향으로의 연신 배율 및 TD 방향으로의 연신 배율이 각각 2.8배 내지 4.0배, 2.8배 내지 3.8배, 2.8배 내지 3.5배, 2.8배 내지 3.3배, 2.8배 내지 3.0배, 3.0배 내지 4.0배, 3.0배 내지 3.8배, 3.0배 내지 3.5배, 3.0배 내지 3.3배, 3.2배 내지 4.0배, 3.2배 내지 3.8배, 또는 3.2배 내지 3.5배로 제조된 것이 셀 파우치의 성형성 향상 측면에서 바람직할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 나일론 필름은, 상기 MD 방향의 연신 배율과 TD 방향의 연신 배율의 차이(TD-MD)가 0.2 내지 0.8 또는 0.3 내지 0.8인 것이 셀 파우치의 성형성 향상 측면에서 바람직할 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 나일론 필름은, 연신 후 열고정 온도가 150 내지 218 ℃, 160 내지 218 ℃, 170 내지 218 ℃, 180 내지 218 ℃, 190 내지 218 ℃ 또는 200 내지 218 ℃일 수 있다. 바람직하게는, 상기 나일론 필름은 연신 후 열고정 온도가 160 내지 215 ℃ 또는 200 내지 215 ℃인 것이 것이 셀 파우치의 성형성 향상 측면에서 좋다.
또 다른 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 상기 셀 파우치를 포함하는 이차전지를 제공한다.
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.
시험예 1. 인장 시험
5가지의 연신 나일론 필름에 대해 MD 방향 및 TD 방향으로 인장 시험을 실시하였다. 인장 시험은 폭이 15 mm인 샘플을 만들어 표점 간 거리 30 mm, 측정 속도 200 mm/min 및 하중 2 kg으로 하여 인장 강도 측정기(SHIMADZU의 AGS-X모델)를 이용하여 측정하였으며, 그 결과는 표 1, 2 및 도 1, 2에 나타내었다. 도 1, 2에서 x축은 신율(%), y축은 인장 강도(kgf)를 의미한다.
MD 방향 인장 시험 시 신율(%) 값에 대한 인장 강도(kgf) 값
신율 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
6.7 2.95 2.8 4 3.8 3.2
13.3 3.55 3.5 4.3 4.2 4
20 4 4.2 4.6 4.4 4.5
26.6 4.4 4.6 4.8 4.5 5.1
33.3 4.7 4.8 5.1 4.7 5.5
40 4.95 5.1 5.4 4.78 5.9
46.6 5.2 5.4 5.7 4.9 6.3
53.3 5.4 5.6 6 5.1 6.7
60 5.6 5.8 6.3 5.2 7.1
66.6 5.9 6.1 6.6 5.4 7.4
73.3 6.1 6.3 6.9 5.6 7.7
80 6.4 6.6 7.4 5.78 8.1
86.6 6.6 6.9 7.7 5.98 8.4
93.3 6.9 7.1 8 6.2 8.8
100 7.1 7.4 8.2 6.4 9.2
106.6 7.3 7.6 8.5 6.68 9.7
113.3 7.5 7.8 8.8 6.9 10
120 7.8 8.2 7.1 10.5
126.6 8 8.4 7.4 10.9
133.3 8.3 7.7 11.4
140 8.6 8 11.8
146.6 8.2
153 8.5
160 8.8
MD 방향 인장 시험 결과는 다음과 같다. 신율(%)을 「x」라고 하고 인장 강도(kgf)를 「y」라고 했을 때, MD 방향 인장 시 신율 값에 대한 인장 강도 값의 그래프가 「y=ax+b」일 때 기울기 「a」 값은 6.7%에서 100%로 증가하는 신율 값의 증가량에 대한 인장 강도 값의 증가량(인장 강도 증가량/신율 증가량)으로 나타내었고, y 절편 「b」 값은 신율 6.7%일 때의 값으로 나타내었다. 구체적으로, 실시예 1의 기울기는 0.044, 실시예 2의 기울기는 0.049, 실시예 3의 기울기는 0.045, 비교예 1의 기울기는 0.029, 비교예 2의 기울기는 0.064인 것으로 나타났으며, 인장 강도 값 대비 신율 변화 폭이 일정한 것으로 나타났다.
TD 방향 인장 시험 시 신율(%) 값에 대한 인장 강도(kgf) 값
신율 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
6.7 1.2 1.2 2.2 1.1 3.2
13.3 1.9 1.9 2.9 2.2 4
20 2.6 2.6 3.6 3.1 5
26.6 3.2 3.3 4 3.9 5.9
33.3 3.8 3.9 4.5 4.6 6.9
40 4.3 4.4 4.8 5.2 7.7
46.6 4.8 5 5.2 5.7 8.3
53.3 5.2 5.6 5.5 6.1 9
60 5.6 5.9 5.9 6.5 9.6
66.6 6.1 6.3 6.3 6.9 10.2
73.3 6.4 6.7 6.7 7.3 10.7
80 6.9 7.1 7.1 7.7 11.3
86.6 7.2 7.5 7.6 8.1 11.8
93.3 7.7 7.9 8 8.5 12.2
100 8 8.4 8.4 8.7 12.6
106.6 8.4 9 13.1
113.3 8.7 9.5
120 9.1 9.8
126.6 9.4
133.3 9.62
140
146.6
153
160
TD 방향 인장 시험 결과는 다음과 같다. 신율(%)을 「x」라고 하고 인장 강도(kgf)를 「y」라고 했을 때, TD 방향 인장 시 신율 값에 대한 인장 강도 값의 그래프가 「y=cx+d」일 때 기울기 「c」 값은 6.7%에서 100%로 증가하는 신율 값의 증가량에 대한 인장 강도 값의 증가량(인장 강도 증가량/신율 증가량)으로 나타내었고, y 절편 「d」 값은 신율 6.7%일 때의 값으로 나타내었다. 구체적으로, 실시예 1의 기울기는 0.073, 실시예 2의 기울기는 0.077, 실시예 3의 기울기는 0.068, 비교예 1의 기울기는 0.081, 비교예 2의 기울기는 0.1인 것으로 나타났으며, 초기 인장 강도 시작 값이 낮은 것으로 나타났고, 인장 강도 값 대비 신율 변화 폭이 일정한 것으로 나타났다.
시험예 2. 셀 파우치의 성형성 시험 (1)
본 시험예에서는 상기 실시예 및 비교예의 나일론 필름을 셀 파우치의 외층에 적용하여 셀 파우치의 성형성을 비교하였다.
셀 파우치는 다음과 같이 제조하였다. 금속층으로서 두께 40 ㎛의 알루미늄(Al) 박막을 준비하고, 폴리프로필렌계 수지로 상기 금속층 상에 실란트층을 180 ℃에서 45 ㎛의 두께를 갖도록 코팅하였다. 이후, 상기 알루미늄 박막의 다른 일면에 나일론 필름을 사용하여 외층을 25 ㎛의 두께를 갖도록 코팅하였다. 즉, 실란트층/금속층/외층의 적층 구조로 성형하지 않은 상태의 평평(flat)한 형상을 갖는 셀 파우치를 제조하였다.
이후, 상기 제조한 각각의 셀 파우치 샘플을 15 cm × 15 cm로 절단한 후, 성형 기기에 올려 놓고 물리적인 힘을 가하여 성형(성형 기기 속도 70 mm/min, 메인 압력 10톤)하였다. 구체적으로, 도 3에서 보여지는 바와 같이, 셀 파우치는 성형기 금형의 오목하게 파인 부분 위에 얹어지게 되고, 성형기 금형의 1번 부분이 먼저 내려와 파우치를 고정시키고 이후 3번 부분이 내려와 열 없이 물리적인 압력에 의해 성형되었다. 나일론 필름에 따른 셀 파우치의 성형 깊이 변화는 하기 표 3에 나타내었다. 성형성 시험은 동일한 시험을 5번 반복하여 이들의 최소값 내지 최대값의 범위로 그 결과를 나타내었다.
셀 파우치의 성형성
실시예 1 6.4~7.6 mm
실시예 2 6.2~6.9 mm
실시예 3 6.0~6.5 mm
비교예 1 5.3~5.7 mm
비교예 2 5.4~6.2 mm
그 결과, MD 방향으로 인장 시, 신율 값의 증가량에 대한 인장 강도 값의 증가량, 즉 기울기 「a」 값이 0.04 이하이거나 0.05 이상일 경우 성형성에 문제가 발생하였다. 마찬가지로, TD 방향으로 인장 시, 신율 값의 증가량에 대한 인장 강도 값의 증가량, 즉 기울기 「c」 값이 0.06보다 크고 0.08보다 작은 범위를 벗어날 경우 성형성에 문제가 발생하였다.
또한, 상기 기울기 값의 범위와 더불어, y 절편 「b」 값이 2<b<3 또는 3.9<b<4.5이고, 「d」 값이 0.1<d<2 또는 2<d<2.5인 경우, y 절편 값이 너무 높아 성형 시 초기 버티는 힘이 강해서 크랙이 발생하는 문제를 예방하고, 적은 힘에도 셀 파우치가 늘어나 용이하게 성형할 수 있게 하였다.
시험예 3. 셀 파우치의 성형성 시험 (2)
본 시험예에서는 나일론-6을 하기 표 4에 기재된 바와 같이 MD 방향 및 TD 방향의 연신 배율로 조건을 달리하여 연신한 후 열고정하여 2축 연신 나일론 필름을 제조하였다.
연신 배율 연신 후 열고정 온도(℃)
실시예 4 MD 2.8 TD 3.0 190~200
실시예 5 MD 2.9 TD 3.0 190~200
실시예 6 MD 3.0 TD 3.1 200~215
실시예 7 MD 3.0 TD 3.3 200~215
실시예 8 MD 3.3 TD 3.5 215~225
비교예 3 MD 2.2 TD 2.2 190~200
비교예 4 MD 2.2 TD 2.5 190~200
비교예 5 MD 2.5 TD 2.6 180
셀 파우치는 상기 제조된 각각의 나일론 필름을 외층에 적용하여 제조하였다. 구체적으로, 금속층으로서 두께 40 ㎛의 알루미늄(Al) 박막을 준비하고, 폴리프로필렌계 수지로 상기 금속층 상에 실란트층을 180 ℃에서 45 ㎛의 두께를 갖도록 코팅하였다. 이후, 상기 알루미늄 박막의 다른 일면에 나일론 필름을 사용하여 외층을 25 ㎛의 두께를 갖도록 코팅하였다. 즉, 실란트층/금속층/외층의 적층 구조로 성형하지 않은 상태의 평평(flat)한 형상을 갖는 셀 파우치를 제조하였다.
이후, 상기 제조한 각각의 셀 파우치 샘플을 15 cm × 15 cm로 절단한 후, 성형 기기에 올려 놓고 물리적인 힘을 가하여 성형(성형 기기 속도 70 mm/min, 메인 압력 10톤)하였다. 구체적으로, 도 3에서 보여지는 바와 같이, 셀 파우치는 성형기 금형의 오목하게 파인 부분 위에 얹어지게 되고, 성형기 금형의 1번 부분이 먼저 내려와 파우치를 고정시키고 이후 3번 부분이 내려와 열 없이 물리적인 압력에 의해 성형되었다. 나일론 필름에 따른 셀 파우치의 성형 깊이 변화는 하기 표 5에 나타내었다. 성형성 시험은 동일한 시험을 5번 반복하여 이들의 최소값 내지 최대값의 범위로 그 결과를 나타내었다.
연신 적용 후 셀 파우치의 성형성
실시예 4 6.0~7.3 mm
실시예 5 6.2~7.2 mm
실시예 6 6.2~7.6 mm
실시예 7 6.4~7.6 mm
실시예 8 6.2~7.0 mm
비교예 3 4.5~5.0 mm
비교예 4 5.0~5.5 mm
비교예 5 5.5~6.0 mm
그 결과, 고신율 나일론 필름의 경우 셀 파우치의 성형성을 크게 향상시키는 것을 알 수 있었다. 특히, MD 방향으로의 연신 배율이 2.8배 내지 3.3배 및 TD 방향으로의 연신 배율이 3.0배 내지 3.5배인 경우 셀 파우치의 성형성을 크게 향상시키는 것을 확인하였다.
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.

Claims (18)

  1. 실란트층;
    상기 실란트층 상에 형성된 금속층; 및
    상기 금속층 상에 형성된 외층을 포함하고,
    상기 외층은 나일론 필름을 포함하며,
    상기 나일론 필름은, 시료 폭 15 mm, 표점 간 거리 30 mm 및 측정 속도 200 mm/min 조건으로 필름의 인장 시험 시, 신율(%)을 「x」라고 하고 인장 강도(kgf)를 「y」라고 했을 때 신율 값에 대한 인장 강도 값의 그래프가 하기 조건을 만족하는 것인, 셀 파우치:
    (ⅰ) MD(Machine Direction) 방향 인장 시, 6.7%에서 100%로 증가하는 신율 값의 증가량에 대한 인장 강도 값의 증가량(인장 강도 증가량/신율 증가량)인 기울기 「a」 값이 0.04보다 크고 0.05보다 작은 것; 및
    (ⅱ) TD(Transverse Direction) 방향 인장 시, 6.7%에서 100%로 증가하는 신율 값의 증가량에 대한 인장 강도 값의 증가량(인장 강도 증가량/신율 증가량)인 기울기 「c」 값이 0.06보다 크고 0.08보다 작은 것.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기울기 「a」 값이 0.042≤a≤0.049인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기울기 「a」 값이 0.044≤a≤0.049인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기울기 「c」 값이 0.065≤c≤0.078인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기울기 「c」 값이 0.07≤c≤0.078인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 MD 방향 인장 시 신율 값에 대한 인장 강도 값의 그래프가 「y=ax+b」일 때, 신율 6.7%일 때의 y 절편 「b」 값이 2<b<3 또는 3.9<b<4.5이고,
    상기 TD 방향 인장 시 신율 값에 대한 인장 강도 값의 그래프가 「y=cx+d」일 때, 신율 6.7%일 때의 y 절편 「d」 값이 0.1<d<2.5인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 y 절편 「b」 값이 2.5<b<3 또는 3.9<b<4.3인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 y 절편 「b」 값이 2<b<3인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 y 절편 「d」 값이 0.5<d<2.5인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 y 절편 「d」 값이 0.5<d<1.5인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 나일론 필름은, MD 방향으로의 연신 배율 및 TD 방향으로의 연신 배율이 각각 2.8배 내지 4.0배이고, MD 방향의 연신 배율과 TD 방향의 연신 배율의 차이가 0.1 이상이며, MD 방향의 연신 배율이 TD 방향의 연신 배율보다 작은 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 나일론 필름은, MD 방향으로의 연신 배율이 2.8배 내지 3.3배이고 TD 방향으로의 연신 배율이 3.0배 내지 3.5배인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 나일론 필름은, MD 방향의 연신 배율과 TD 방향의 연신 배율의 차이가 0.2 내지 0.8인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  14. 실란트층;
    상기 실란트층 상에 형성된 금속층; 및
    상기 금속층 상에 형성된 외층을 포함하고,
    상기 외층은 나일론 필름을 포함하며,
    상기 나일론 필름은, MD 방향으로의 연신 배율 및 TD 방향으로의 연신 배율이 각각 2.8배 내지 4.0배이고, MD 방향의 연신 배율과 TD 방향의 연신 배율의 차이가 0.1 이상이며, MD 방향의 연신 배율이 TD 방향의 연신 배율보다 작은 것인, 셀 파우치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 나일론 필름은, MD 방향으로의 연신 배율이 2.8배 내지 3.3배이고 TD 방향으로의 연신 배율이 3.0배 내지 3.5배인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 나일론 필름은, MD 방향의 연신 배율과 TD 방향의 연신 배율의 차이가 0.2 내지 0.8인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 나일론 필름은, 연신 후 열고정 온도가 150 내지 218 ℃인 것을 특징으로 하는 셀 파우치.
  18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 따른 셀 파우치를 포함하는 이차전지.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102537683B1 (ko) * 2022-10-27 2023-05-30 율촌화학 주식회사 복수개의 금속층을 갖는 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체 및 이를 이용한 이차전지
WO2023121364A1 (ko) * 2021-12-24 2023-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치 필름 적층체 및 이를 이용하여 제조된 전지 케이스
KR102596994B1 (ko) * 2022-12-27 2023-11-02 율촌화학 주식회사 인장강도 및 신율이 개선된 셀타입 전지 파우치용 필름

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102268404B1 (ko) * 2018-01-31 2021-06-24 주식회사 엘지에너지솔루션 이차전지 제조방법, 이차전지용 파우치 제조방법 및 이차전지용 파우치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015156403A (ja) 2015-06-04 2015-08-27 凸版印刷株式会社 リチウムイオン電池用外装材
JP2016048658A (ja) 2014-08-28 2016-04-07 大日本印刷株式会社 電池用包装材料

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5226941B2 (ja) * 2006-08-14 2013-07-03 出光ユニテック株式会社 冷間成形用二軸延伸ナイロンフィルム、ラミネート包材及び冷間成形用二軸延伸ナイロンフィルムの製造方法
JP4422171B2 (ja) * 2007-05-21 2010-02-24 昭和電工パッケージング株式会社 電池ケース用包材及び電池用ケース
JP5538121B2 (ja) * 2010-07-30 2014-07-02 藤森工業株式会社 電池外装用積層体
TWI501446B (zh) * 2010-09-08 2015-09-21 Toppan Printing Co Ltd 鋰離子電池用外裝材料
JP5888860B2 (ja) * 2011-02-23 2016-03-22 興人フィルム＆ケミカルズ株式会社 二軸延伸ポリブチレンテレフタレート系フィルム、およびそれを用いた冷間成形用電池ケース包材
JP5948796B2 (ja) * 2011-11-07 2016-07-06 凸版印刷株式会社 リチウムイオン電池用外装材
CN104364929B (zh) * 2012-06-04 2015-11-25 大日本印刷株式会社 电池用包装材料
KR20140087602A (ko) * 2012-12-31 2014-07-09 주식회사 효성 공정성 및 성형성이 향상된 2차전지 셀파우치용 나일론필름
JP2015051527A (ja) * 2013-09-05 2015-03-19 出光ユニテック株式会社 二軸延伸ナイロンフィルム、ラミネートフィルム、ラミネート包材、電池および二軸延伸ナイロンフィルムの製造方法
KR102281543B1 (ko) * 2013-12-02 2021-07-26 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 전지용 포장 재료
US9899639B2 (en) * 2013-12-11 2018-02-20 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Packaging material for cell
DE112015000853B4 (de) * 2014-02-18 2021-05-06 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Batterie-Verpackungs-Material
JP6331482B2 (ja) * 2014-03-03 2018-05-30 大日本印刷株式会社 電池用包装材料
JP5988110B2 (ja) * 2014-07-30 2016-09-07 日本発條株式会社 シャフト、ゴルフ・シャフト、ゴルフ・クラブ、及びシャフトの製造方法
JP6686279B2 (ja) * 2015-02-27 2020-04-22 大日本印刷株式会社 電池用包装材料及び電池

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016048658A (ja) 2014-08-28 2016-04-07 大日本印刷株式会社 電池用包装材料
JP2015156403A (ja) 2015-06-04 2015-08-27 凸版印刷株式会社 リチウムイオン電池用外装材

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023121364A1 (ko) * 2021-12-24 2023-06-29 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치 필름 적층체 및 이를 이용하여 제조된 전지 케이스
KR102537683B1 (ko) * 2022-10-27 2023-05-30 율촌화학 주식회사 복수개의 금속층을 갖는 셀 타입 전지 파우치용 적층 구조체 및 이를 이용한 이차전지
KR102596994B1 (ko) * 2022-12-27 2023-11-02 율촌화학 주식회사 인장강도 및 신율이 개선된 셀타입 전지 파우치용 필름

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