KR101254069B1 - 전극조립체의 마감테이프용 폴리스티렌 점착필름의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리스티렌계 필름 일면에 아크릴계 점착제가 도포되고 이차전지의 전해액에 용이하게 용해되는 전극조립체의 마감테이프용 폴리스티렌 점착필름의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법으로 제조된 폴리스티렌 점착필름은 이차전지의 전극조립체에 부착되고 충ㆍ방전 과정에서 전해액에 용해되어 전극조립체와 전극조립체를 수납하는 케이스 사이의 간극을 메워주므로, 전극조립체를 외부충격으로부터 보호하고 충ㆍ방전 과정에서 발생되는 열을 분산시켜 이차전지의 성능저하를 방지하는 효과가 있으며, 또한 용해된 점착필름이 전해액의 방전용량에 미치는 영향을 최소화하므로 초기방전용량이 오래 유지되어 이차전지의 수명이 늘어나는 효과가 있다.
본 발명에 따른 방법으로 제조된 폴리스티렌 점착필름은 이차전지의 전극조립체에 부착되고 충ㆍ방전 과정에서 전해액에 용해되어 전극조립체와 전극조립체를 수납하는 케이스 사이의 간극을 메워주므로, 전극조립체를 외부충격으로부터 보호하고 충ㆍ방전 과정에서 발생되는 열을 분산시켜 이차전지의 성능저하를 방지하는 효과가 있으며, 또한 용해된 점착필름이 전해액의 방전용량에 미치는 영향을 최소화하므로 초기방전용량이 오래 유지되어 이차전지의 수명이 늘어나는 효과가 있다.
Description
본 발명은 폴리스티렌계 필름 일면에 아크릴계 점착제가 도포되고 이차전지의 전해액에 용이하게 용해되는 전극조립체의 마감테이프용 폴리스티렌 점착필름의 제조방법에 관한 것이다.
휴대용 기기의 중요한 부품 중 하나인 이차전지는 휴대전화, 노트북, 비디오 카메라, 전기자동차 등의 장치에 필수적으로 장착되며, 기기장치가 소형화 및 경량화됨에 따라 크기를 작게 하면서 충전용량을 크게 하기 위한 전지의 고에너지, 고밀도화가 점점 중요해지고 있다.
이러한 이차전지는 기재에 활성물질 도포, 건조, 롤 프레스 및 절단하여 형성시킨 양극 및 음극과, 상기 양극과 음극 사이에 분리막을 삽입하고 권취하여 제조되는 전극젤리롤이 케이스에 내장된 구조로서, 이러한 구조의 이차전지에 얇고 긴 전극을 좀 더 단단하게 권취하여 많은 양의 활성물질이 수납되게 하는 등 고용량의 전지를 달성하고자 하는 노력들이 진행되고 있다.
원통형 이차전지는 전극젤리롤을 원통형 케이스에 수납하고 전해액을 주입한 후 밀봉하는 형태이고, 각형 이차전지는 전극젤리롤을 압박하여 평평하게 한 다음 각형 케이스에 수납하는 형태이다.
안전성 문제는 전지의 고용량 추구와 함께 고려되어야 할 사항으로 크게 기계적 안정성 문제와 열적 안정성 문제로 대별되며, 기계적 안정성 문제는 전지에 대한 충격 등의 외부조건에 의하여 전극에 흠집 등이 발생하였을 경우의 전지 안전성을 말한다.
열적 안정석 문제는 전지 내부에서의 발열 반응에 따른 열을 외부로 효과적으로 발산시키지 못하여 야기되므로, 전지의 전극을 단단하게 권취할 경우 고전류에서의 충ㆍ방전시 내부에서 발생된 열을 외부로 효과적으로 발산시켜 주지 못하게 되고 이에 따라 온도가 계속 상승하여 열 폭주현상을 유발하게 되어 전지의 안전성을 떨어뜨리게 되는 것을 말한다.
이차전지는 내부단락, 허용된 전류 및 전압을 초과한 과충전상태, 고온에의 노출, 낙하 또는 외부충격에 의한 변형 등 전지의 비정상적인 작동상태로 인해 전지 내부의 고온 및 고압이 유발되어 전지의 폭발이 초래될 수 있으며, 특히 양극, 음극 및 그 사이에 분리막을 위치시켜 권취된 젤리롤형 전극조립체를 포함하고 있는 이차전지는 구조적 취약성으로 인해, 낙하, 외부충격 등에 의해 내부단락이 발생할 가능성이 더욱 높은 취약점을 안고 있다.
젤리롤형 전극조립체를 포함하고 있는 이차전지는 권취된 형태를 유지하기 위하여 권취된 전극조립체를 점착필름인 마감테이프로 감싼 후 케이스에 수납하고, 전극조립체에 연결된 음극탭과 양극탭을 전기적으로 캡 조립체와 연결한 후 캡 조립체로 케이스를 밀봉한 다음 전해액을 캡 조립체나 케이스에 형성된 전해액 주입구를 통해 주입한 후 전해액 주입구를 밀봉하면 이차전지가 완성된다.
기존의 젤리롤형 전극조립체의 외면을 감싸고 있는 마감테이프 소재는 주로 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 수지가 사용되는데, 폴리프로필렌 수지는 전해액에 용해되지 않으므로 젤리롤형 전극조립체는 케이스 내에서 압착되고 딱딱한 상태를 유지하게 되어 전해액 주입시 전해액 함침수준이 낮아지고 전극조립체의 수명 특성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 이차전지의 충ㆍ방전에 의하여 열이 발생되고 이러한 열에 의해 전극조립체가 팽창ㆍ수축하게 되며 또한 외부충격 등에 의해 케이스 내에서 전극조립체가 일방향으로 힘을 받게 되어 전극조립체와 케이스 사이에 간극이 발생하게 되며, 이에 따라 전극조립체가 케이스 내부에서 유동함으로써 이차전지의 수명이 짧아지고 고장 발생의 원인이 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이차전지의 전극조립체를 감싸는 마감테이프용 점착필름이 이차전지의 전해액에 용해되는 동시에 전해액의 전해능력을 저하시키지 않는 점착필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
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상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 중량평균분자량이 20000~30000인 폴리스티렌 100중량부에, 스티렌 함량이 50~60중량%이고 부타디엔 함량이 40~50중량%인 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 50~200중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물을 150~170℃의 온도로 용융하고 35~45㎛의 두께로 성형하여 기재필름을 제조하는 단계; 2-에틸헥실아크릴레이트 또는 n-부틸아크릴레이트에 가교점으로 작용하는 메틸아크릴레이트 또는 메틸메타크릴레이트를 첨가하고 공중합하여 아크릴계 점착제를 제조하는 단계; 베이스필름층 상에 이형제층 및 상기 아크릴계 점착제로 이루어진 5~10㎛ 두께의 점착층이 순차적으로 도포된 전사필름을 준비하는 단계; 및 상기 전사필름의 점착층이 상기 기재필름과 접촉되도록 한 후 80∼150℃의 온도로 가열ㆍ가압하여 점착층이 기재필름에 전사되도록 하는 단계;를 포함하는, 전극조립체의 마감테이프용 폴리스티렌 점착필름의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 기재필름의 성형은 버블 블로우잉 방법으로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법으로 제조된 폴리스티렌 점착필름은 이차전지의 전극조립체에 부착되고 충ㆍ방전 과정에서 전해액에 용해되어 전극조립체와 전극조립체를 수납하는 케이스 사이의 간극을 메워주므로, 전극조립체를 외부충격으로부터 보호하고 충ㆍ방전 과정에서 발생되는 열을 분산시켜 이차전지의 성능저하를 방지하는 효과가 있다.
또한, 용해된 점착필름이 전해액의 방전용량에 미치는 영향을 최소화하므로, 초기방전용량이 오래 유지되어 이차전지의 수명이 늘어나는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방법으로 제조된 점착필름을 전극조립체의 마감테이프용으로 사용하여 제조되는 이차전지의 조립도이다.
본 발명에 따른 방법으로 제조되는 폴리스티렌(polystyrene) 점착필름은 이차전지 제조과정에서 젤리롤형 전극조립체를 감싸는 마감테이프로서, 폴리스티렌 재질의 필름을 기재필름으로 하고 여기에 아크릴계 점착제를 전사방식으로 도포하여 제조하게 된다.
상기 기재필름은 범용 폴리스티렌(general purpose polystyrene, GPPS)에 스티렌-부타디엔-스티렌(styrene-butadiene-styrene, SBS) 블록 공중합체를 혼합하여 용융 및 압출하여 제조된다.
상기 범용 폴리스티렌은 열가소성 수지로서 성형가공이 용이하고 열안정성이 우수하며, 각종 착색제와의 친화성이 우수하여 다양한 색상을 부여할 수 있으며, 성형품의 치수 안정성이 좋고 견고하다는 특징이 있다.
이와 같은 범용 폴리스티렌의 물성은 평균분자량, 분자량 분포 등에 의해 결정되는데, 분자량 범위는 중량평균분자량 20,000~30,000이 바람직하고, 분자량 분포는 2.5~3.0이 바람직하다.
상기 분자량 범위를 벗어나면 유동성 지수가 감소하는 등의 문제가 있으며, 상기 분자량 분포가 넓어지면 제품의 기계적 강도가 좋지 않게 되어 바람직하지 않다.
상기 기재필름 제조에 사용되는 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체는 스티렌 함량이 50~60중량%이고 부타디엔 함량이 40~50중량%인 열가소성 수지 조성물로서, 상기 기재필름의 물성을 개질하기 위하여 첨가되며 가소성, 내충격성 및 저온 상태에서 충격강도를 향상시키기 위해 사용된다.
상기 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체의 함량은 상기 범용 폴리스티렌 100중량부에 대하여 50~200중량부, 바람직하게는 80~150중량부가 바람직하며, 상기 범위를 벗어나면 필름의 물성 개질이 불충분하여 충분한 내충격성 또는 충격강도의 개선이 미흡해진다.
상기 기재필름은 필요시 다양한 첨가제를 추가로 함유할 수 있으며, 이와 같은 첨가제로서는 항블로킹제, 대전방지제, 윤활제, 항산화제, 슬립제, 충전제 등을 예로 들 수 있다.
이와 같은 첨가제의 함량은 용도에 따라서 적합한 함량을 사용할 수 있고, 당업자라면 적절한 함량의 범위를 정하는데 곤란함이 없을 것으로 여겨지며, 예를 들면 상기 범용 폴리스티렌 100중량부에 대하여 상기 첨가제 5~20중량부가 첨가될 수 있다.
상기와 같이 범용 폴리스티렌과 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체가 혼합된 혼합물은 용융 및 성형하여 필름으로 성형되는데, 용융온도는 150~170℃가 바람직하고 필름의 두께는 이차전지의 마감테이프 용도에 적합한 35~45㎛로 제조되는 것이 바람직하다.
상기 두께가 35㎛ 미만일 경우 제조과정의 어려움뿐만 아니라 마감테이프로 감싼 전극조립체를 케이스에 삽입시 점착필름이 파손될 우려가 있으며, 45㎛를 초과하면 전해액에 용해되는 점착필름의 양이 증가함에 따라 상대적으로 전해액의 비율이 낮아지게 되어 이차전지의 성능을 저해하므로 바람직하지 않다.
상기 필름의 성형방법은 용액주형, 용융압착, 용융압출, 버블 블로우잉(bubble blowing), 카렌더링(calendering) 등의 방법이 모두 가능하나, 버블 블로우잉 성형방법이 가장 바람직하다.
버블 블로우잉 성형방법은 설비비용이 저렴하고 연신작업시 본 발명에서 필요로 하는 35~45㎛ 두께의 기재필름을 제조하는데 유리하며, 본 발명에서의 기재필름은 열안정성이 중요한데 버블 블로우잉 성형과정에서 공기에 의해 냉각속도를 균일하게 조정할 수 있어 안정되고 균일한 필름물성을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 폴리스티렌 점착필름에는 접착성을 부여하기 위하여 상기 기재필름의 일면 상에 점착층이 형성되어, 부착대상인 젤리롤형 전극조립체가 권취된 형태를 유지되도록 하면서 기재필름이 전극조립체에 고정되도록 한다.
상기 점착층의 성분은 기재필름과 같은 비닐계 고분자의 일종인 아크릴계 점착제가 바람직하며, 기재필름과 점착층이 유사한 구조를 가지므로 점착필름이 전해액에 용해될 때 이종성분에 의한 물성변화가 억제되는 효과가 있다.
상기 아크릴계 점착제는 예를 들어 유리전이온도가 낮은 2-에틸헥실아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트 등을 주성분으로 하고 여기에 응집력을 주는 성분으로서 짧은 사슬의 알킬아크릴레이트 또는 알킬메타크릴레이트 등이 첨가되어 가교점으로 작용되도록 소량 공중합된 올리고머일 수 있으며, 상기 알킬메타크릴레이트 보다는 유연성과 탄력성을 갖춘 알킬아크릴레이트가 젤리롤형 전극조립체의 마감테이프용으로 바람직하다.
기재필름 상에 점착층을 형성하는 방법으로는 그라비아, 오프셋, 키스바, 나이프, 메이어바, 또는 코마법 등의 공지된 방법을 이용할 수 있으나, 본 발명에서는 전사방식을 이용하여 점착층을 형성한다.
기재필름 상에 전사방식으로 점착층을 형성하기 위해서는 먼저 베이스필름층, 이형제층 및 점착층이 순차적으로 형성된 전사필름을 준비한 다음 전사필름의 점착층이 상기 기재필름과 접촉되도록 한 후 가열ㆍ가압하여 점착층이 기재필름에 전사되도록 하며, 전사시의 온도는 80∼150℃가 바람직하다.
상기 베이스필름층은 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 나일론 또는 플리카보네이트(polycarbonate)와 같은 합성수지가 사용되며, 상기 이형제층은 파라핀왁스(paraffin Wax)나 실리콘(Silicone)계 이형제, 폴리우레탄(polyurethane), 니트로 셀루롤오스 또는 아크릴수지계 이형제가 사용되며, 상기 점착층은 상기에서 기술한 아크릴계 점착제가 사용된다.
상기 전사필름의 점착층의 두께는 5~10㎛가 바람직한데, 이는 전사필름을 기재필름에 전사하여 형성되는 점착층의 두께와 동일 또는 유사하게 되며, 상기 점착층의 두께가 5㎛ 미만일 경우 점착력이 불충분하여 젤리롤형 전극조립체를 고정시키는 부착력이 약하여 전극조립체를 이차전지의 케이스에 삽입시 점착필름이 이탈될 우려가 있으며, 10㎛를 초과하면 전해액에 용해되는 점착필름의 양이 증가함에 따라 상대적으로 전해액의 비율이 낮아지게 되어 이차전지의 성능을 저해하게 되므로 바람직하지 않다.
상기 베이스필름층과 전사 후 베이스필름층을 제거할 때 점착층과의 박리를 용이하게 해주는 이형제층의 두께는 전사공정을 수행하는데 지장이 없는 범위 내에서 특별히 한정되지는 않으면, 예를 들면 베이스필름층의 두께는 15~40㎛이고, 상기 이형제층의 두께는 3~7㎛로 형성될 수 있다.
상기와 같이 전사필름의 점착층이 기재필름에 전사되도록 한 다음 베이스필름층을 벗겨내면 본 발명에 따른 폴리스티렌 점착필름의 제조가 완료된다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예, 비교예 및 시험예에 의거하여 좀더 상세하게 설명하고자 한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
<실시예 1>
범용 폴리스티렌(G144, 동부한농주식회사 제조, 한국)과 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체(602P, 금호석유화학주식회사 제조, 한국)를 동일중량비로 충분히 혼합한 다음, 버블 블로우잉 방법으로 필름을 성형하는 블로운 필름 압출성형기에 투입하였다.
투입된 혼합물은 상기 블로운 필름 압출성형기에서 160℃에서 용융되고, 초기 냉각속도를 작게 하여 형성된 필름이 서서히 냉각되도록 하였으며 인취 및 권취하여 40㎛ 두께의 기재필름을 제조하였다.
다음은 폴리에틸렌테레프탈레이트 재질의 30㎛ 두께의 베이스필름층에 파라핀왁스를 5㎛ 두께로 도포하여 이형제층을 형성하고, 상기 이형제층 표면에 n-부틸아크릴레이트와 메틸아크릴레이트가 공중합된 올리고머를 8㎛ 두께로 도포하여 아크릴계 점착제층이 형성된 전사필름을 제조하였다.
상기 도포는 이형제층 또는 아크릴계 점착제층 재료를 150메시의 동판심도에 묻혀 고무롤러와 함께 상기 베이스필름층 또는 이형제층의 상부 면에 65m/분의 속도로 도포하여 실시하였다.
상기 기재필름 위에 상기 전사필름의 점착제층이 접촉되도록 올려놓은 후 120℃로 열전사하여 점착층을 기재필름에 전사시킨 후 베이스필름층을 벗겨내어 본 발명에 따른 폴리스티렌 점착필름을 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1에서, 아크릴계 점착제층의 재료로서 메틸아크릴레이트 대신에 메틸메타크릴레이트를 사용한 것, 즉 n-부틸아크릴레이트와 메틸메타크릴레이트가 공중합된 올리고머를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리스티렌 점착필름을 제조하였다.
<비교예 1>
상기 실시예 1에서, 기재필름의 재료로서 범용 폴리스티렌과 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체의 혼합물 대신에 폴리프로필렌을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 점착필름을 제조하였다.
<비교예 2>
상기 실시예 1에서, 블로운 필름 압출성형기 대신에 T-다이에서 압출성형하여 기재필름을 제조한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 점착필름을 제조하였다.
<비교예 3>
상기 실시예 1에서, 제조된 기재필름의 일면 상에 그라비아 인쇄법을 사용하여 n-부틸아크릴레이트와 메틸아크릴레이트가 공중합된 올리고머를 8㎛ 두께로 코팅한 후, 이를 80℃에서 10분간 건조시켜 점착필름을 제조하였다.
<시험예 1> 기계적 물성 비교
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 점착필름에 대하여 인장강도, 인열강도, 신장률, 수축률 및 점착력을 측정하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 단위 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 측정방법 | |
| 인장강도 | N/㎠ | 3120 | 3110 | 3130 | 2980 | 3120 | KS M 3503 |
| 인열강도 | N/㎝ | 960 | 950 | 1050 | 960 | 960 | KS M 3503 |
| 신장률 | % | 5 | 4 | 3 | 5 | 5 | KS M 3503 |
| 수축률 | % | 9 | 9 | 7 | 12 | 11 | 100℃ 30초 |
| 점착력 | Gf/25㎜ | 420 | 400 | 420 | 420 | 380 | KS A 1107 |
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 폴리프로필렌을 기재필름의 재료로 사용한 비교예 1의 인장강도, 인열강도, 신장률 및 수축률이 스티렌계 수지를 기재필름의 재료로 사용한 실시예 1, 2 및 비교예 1, 3과 유의적인 차이를 나타내었고, 점착력에서는 점착층을 전사방식이 아닌 그라비아 인쇄법으로 형성시킨 비교예 3이 가장 낮았으며, 점착층의 재료로서 메틸아크릴레이트 대신에 메틸메타크릴레이트를 사용한 실시예 2가 약간 낮아서 점착층은 메틸메타크릴레이트 보다 메틸아크릴레이트가 함유된 점착제를 전사방식으로 형성하는 것이 좀더 유리함을 알 수 있다.
<시험예 2> 충ㆍ방전 시험
먼저 폴리불화비닐리덴(polyvinylidene fluoride, PVDF)을 N-메틸-2-피롤리디논(N-methyl 2-pyrrolidinone, NMP)에 용해시킨 용액에 양극 활성물질로서 리튬함유 복합산화물 분말과, 도전제로서 아세틸렌 블랙 및 인조 흑연을 첨가하고 교반ㆍ혼합하여, 양극 활성물질 92.2중량％, 아세틸렌 블랙 1.8중량％, 인조 흑연 2.2중량％, 폴리불화비닐리덴 용액 3.8중량％로 이루어지는 양극합제를 제조하였다.
상기 양극합제를 20㎛ 두께의 알루미늄박의 양면에 도포하고 건조한 후 롤러압축기를 사용하여 가압성형하여 양극을 제작하였다.
다음은 폴리불화비닐리덴을 N-메틸-2-피롤리돈에 용해시킨 용액에 음극 활성물질로서 메조카본마이크로비드(mesocarbon microbeads, MCMB) 분말과, 도전제로서 인조 흑연을 첨가하고 교반ㆍ혼합하여, 음극 활성물질 86.5중량％, 인조 흑연 9.5중량％, 폴리불화비닐리덴 4.0중량％로 이루어지는 음극합제를 제조하였다.
상기 음극합제를 15㎛ 두께의 구리박의 양면에 도포하고 건조한 후 롤러 압축기로 가압성형하여 음극을 제작하였다.
이때, 성형 후의 양극의 설계 용량에 대한 음극의 설계 용량비가 1.03~1.10이 되도록 충전밀도와 전극길이를 조절하였다.
다음은 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate, EC):에틸메틸카보네이트(ethyl methyl carbonate, EMC)의 부피비가 1:2가 되도록 혼합한 비수용매(non-aqueous solvent)를 제조하고, 여기에 전해질염으로서 1.1Ｍ 육불화인산리튬(LiPF6)을 가한 후 트리페닐포스페이트(triphenyl phosphate) 3중량％, 비닐에틸렌카보네이트(vinyl ethylene carbonate) 1중량％ 및 바이페닐(biphenyl) 0.1중량％를 첨가하여 액상 비수성 전해액을 제조하였다.
상기 양극 및 음극에 각각 알루미늄 양극 리드, 니켈 음극 리드를 용접한 후, 상기 양극, 폴리에틸렌 재질의 다공질 분리막 및 음극을 순서대로 적층하고, 상기 음극이 외측에 위치하도록 나선형으로 권취하여 젤리롤형 전극조립체(1)를 제작하였다(도 1 참조).
상기 전극조립체에 상기 실시예 1, 2 및 비교예 1~3의 점착필름을 마감테이프로서 부착하는데, 도 1에 도시된 바와 같이 마감테이프로 전극조립체(1) 전체를 감싸지 않고 음극 선단부의 일부에 상단부 마감테이프(2)를 부착하고, 하부의 외주면에 하단부 마감테이프(3)를 부착하였다.
상기 점착필름이 부착된 전극조립체(1)를 상부가 개구된 케이스(4) 내에 수납하고, 상기 음극 리드를 케이스(4) 바닥면에, 상기 양극 리드를 케이스(4) 개구부의 봉합판에 배치하고 용접하였다.
다음은 상기 케이스(4) 내에 상기 전해액 4㎖를 주입하여 상기 전극조립체(1)가 충분히 함침되도록 한 다음 봉합판을 케이스(4)에 밀봉ㆍ고정하여 설계정격용량 1600㎃h의 리튬이온 이차전지를 제조하였다.
먼저, 상기 실시예 1, 2 및 비교예 1~3에서 제조된 점착필름을 상기 전해액에 함침하고 교반한 결과 폴리프로필렌을 기재필름으로 사용한 비교예 1을 제외한 나머지 점착필름이 모두 용해되었음을 확인하였다.
다음은 상기 실시예 및 비교예의 점착필름을 사용한 이차전지에 대하여 상온에서 충ㆍ방전 사이클 시험을 실시하였으며, 1사이클에서의 방전용량(초기방전용량)을 측정하고, 셰이커(KS-500, 고려기기 제조, 한국)를 이용하여 100rpm으로 1시간 진탕시킨 후 50사이클 후의 방전용량을 구하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
충ㆍ방전 사이클 시험은 설계정격용량의 0.5C에 상당하는 전류치로 4.2V까지 충전한 후 1시간 유지하고 동일 전류치로 2.7V까지 방전하였으며, 방전과 충전 사이에 30분간의 중지시간을 두었다.
| 단위 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | |
| 초기방전용량 | ㎃h | 1630 | 1630 | 1640 | 1630 | 1620 |
| 50사이클 후 방전용량 |
㎃h | 1490 | 1470 | 1380 | 1430 | 1420 |
| 용량 저하율 | % | 8.6 | 9.8 | 15.9 | 12.3 | 12.3 |
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 50사이클 후의 방전용량은 본 발명에 따른 실시예 1, 2에서 10% 이내의 용량 저하율을 나타낸 반면에, 비교예에서는 12~16%의 용량 저하율을 나타내었으며, 특히 기재필름으로 폴리프로필렌을 사용한 비교예 1에서의 용량 저하율이 높음을 알 수 있다.
상기 결과로부터 본 발명에 따른 폴리스티렌 점착필름은 충ㆍ방전 과정에서 전해액에 용해되어 전극조립체와 전극조립체를 수납하는 케이스 사이의 간극을 메워주므로 외부 충격으로부터 내장된 전극조립체를 보호하는 역할을 하면서 충ㆍ방전 과정에서 발생되는 열을 분산시켜 이차전지의 성능저하를 방지하는 효과가 있는 것으로 판단되며, 비교예 1의 폴리프로필렌 점착필름은 전해액에 용해되지 않아 전극조립체가 외부 충격과 열에 노출되므로 이차전지의 수명이 그만큼 단축되는 것으로 판단된다.
1:젤리롤형 전극조립체, 2:상단부 마감테이프, 3:하단부 마감테이프, 4:케이스
Claims (7)
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- 중량평균분자량이 20000~30000인 폴리스티렌 100중량부에, 스티렌 함량이 50~60중량%이고 부타디엔 함량이 40~50중량%인 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 50~200중량부를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계;
상기 혼합물을 150~170℃의 온도로 용융하고 35~45㎛의 두께로 성형하여 기재필름을 제조하는 단계;
2-에틸헥실아크릴레이트 또는 n-부틸아크릴레이트에 가교점으로 작용하는 메틸아크릴레이트 또는 메틸메타크릴레이트를 첨가하고 공중합하여 아크릴계 점착제를 제조하는 단계;
베이스필름층 상에 이형제층 및 상기 아크릴계 점착제로 이루어진 5~10㎛ 두께의 점착층이 순차적으로 도포된 전사필름을 준비하는 단계; 및
상기 전사필름의 점착층이 상기 기재필름과 접촉되도록 한 후 80∼150℃의 온도로 가열ㆍ가압하여 점착층이 기재필름에 전사되도록 하는 단계;를 포함하는, 전극조립체의 마감테이프용 폴리스티렌 점착필름의 제조방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 기재필름의 성형은 버블 블로우잉 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극조립체의 마감테이프용 폴리스티렌 점착필름의 제조방법.
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| JPH10298506A (ja) | 1997-04-23 | 1998-11-10 | Beiersdorf Ag | 多層接着テープ |
| JP2006111646A (ja) * | 2004-10-12 | 2006-04-27 | Denki Kagaku Kogyo Kk | フィルム基材及び粘着テープ |
| JP2009292868A (ja) | 2008-06-02 | 2009-12-17 | Three M Innovative Properties Co | 粘着剤組成物及び粘着テープ |
| KR20100099064A (ko) * | 2009-03-02 | 2010-09-10 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 배터리용 감압성 접착 테이프 및 배터리용 감압성 접착 테이프를 사용하는 배터리 |
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