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KR102659188B1 - 배터리 모듈용 점착 조성물 및 이를 포함하는 배터리 모듈용 외곽 커버 필름 - Google Patents

배터리 모듈용 점착 조성물 및 이를 포함하는 배터리 모듈용 외곽 커버 필름 Download PDF

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KR102659188B1
KR102659188B1 KR1020200095674A KR20200095674A KR102659188B1 KR 102659188 B1 KR102659188 B1 KR 102659188B1 KR 1020200095674 A KR1020200095674 A KR 1020200095674A KR 20200095674 A KR20200095674 A KR 20200095674A KR 102659188 B1 KR102659188 B1 KR 102659188B1
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KR
South Korea
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film
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battery module
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이광희
김준호
김기훈
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한화이센셜 주식회사
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Abstract

본 발명은 감압식(PSA) 점착제로 이용될 수 있고, 90℃ 이상에서 가압에 의해 점착 효과가 발현되며, 필름층으로 제조 및 배터리 셀의 점착 시, 기포가 발생하지 않아 작업성이 우수하다.
또한, 기재필름의 일면에 점착 필름으로 형성 후, 상온에서 끈적임이 발생하지 않아 보관 안정성이 우수하며, 난연 특성을 나타낼 수 있다.

Description

배터리 모듈용 점착 조성물 및 이를 포함하는 배터리 모듈용 외곽 커버 필름{Adhesive composition for battery modules and outer cover film for battery modules comprising the same}
본 발명은 배터리 모듈용 점착 조성물 및 이를 포함하는 배터리 모듈용 외곽 커버 필름에 관한 것으로, 보다 구체적으로 배터리 셀의 점착을 위한 배터리 모듈의 외곽 커버 필름으로 제공될 수 있는 배터리 모듈용 점착 조성물 및 이를 포함하는 배터리 모듈용 외곽 커버 필름에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지 수요가 급격히 증가하고 있으며, 종래 이차 전지로서 니켈카드뮴 전지 또는 수소이온 전지가 사용되었으나, 최근에는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충전 및 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 리튬 이차 전지가 많이 사용되고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 포함한다.
이차전지 모듈은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 배터리 셀을 전기적으로 연결하여 모듈화시킨, 이른바 중대형 배터리 팩으로서 적용되고 있다. 이러한 중대형 배터리팩은, 케이스 내에 다수의 배터리셀들을 적층시켜 수납하고 이를 전기적으로 연결한 기본 구성을 가진다.
한편, 상기 다수의 배터리 셀이 수납되어 있는 케이스의 패키징은 볼팅 과정을 통해 수행된다. 즉 케이스에 미리 형성되어 있는 볼트구멍을 통해 볼트를 통과시키고 반대편에서 너트를 죄어 케이스 내에 배터리셀을 고정시키는 것이다.
그러나 볼트와 너트를 이용하여 패키징하는 방법은 여러 가지 문제점을 안고 있다. 가령, 볼트를 죄는 토크값이 일정하지 않을 경우, 볼트의 체결 부위에 따라 압축력이 달라져 케이스에 미세한 변형이 발생할 수 있고, 볼트의 체결 부위에 응력이 집중되어 해당 부위가 눌려 변형되기도 한다.
아울러, 수많은 볼트와 너트의 체결을 작업자가 일일이 수작업으로 수행해야 하므로 생산성이 매우 낮으며 인력 소모와 제작비용 상승을 초래함은 물론 토크 불균일에 의한 불량발생 확률도 높다.
특히 각각의 전지셀이 균일한 치수를 갖지 못하는 경우, 즉, 치수 안정성이 유지되지 않으면, 패키징을 아무리 완벽히 하였다 하더라도, 외부로부터 충격이나 진동이 가해질 때, 전지모듈이 케이스 내부에서 움직여 안전성 등에 문제를 일으킬 수 있다. 더 큰 문제는, 파우치형 전지셀은, 그 자체의 기계적 강성이 약해 칫수 균일성을 기대하기 어렵고 셀 전체 사이즈의 공차가 크다는 것이다.
결국, 파우치셀로 적층 구성된 배터리 셀 조립체를 완벽하게 패키징 하기 위해서는 별도의 고정수단이나 지지부재 등을 추가로 적용하여야 하는 것이다. 이는 배터리모듈의 구조를 매우 복잡화하는 요인이 된다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 용접 방식으로 배터리 셀을 배터리 모듈에 고정하는 방식도 제안되었다.
그런데 배터리 모듈 내부 부품 예컨대, 배터리 셀들이나, 배터리 셀들 사이에 개재되어 셀들의 온도를 측정하는 써미스터(thermistor) 등에 문제가 생길 경우, 기존의 배터리 모듈은 용접 방식으로 제작되어 그 구조상 분해가 쉽지 않아 문제 부품만 수리 또는 교체하기 매우 어렵다.
더욱이, 기존의 배터리 모듈은 위와 같은 배터리 모듈 하우징 구조 때문에 문제 부품을 수리 또는 교체하는 것이 불가능해지면 정상 작동하는 나머지 부품들까지도 재사용하지 못하고 전량 폐기 처분해야 하는 단점이 있다.
상기의 문제를 방지할 수 있는 배터리 모듈용 외곽 커버 필름의 개발이 필요하다.
KR 10-1792159 B1
본 발명의 목적은 배터리 모듈용 점착 조성물 및 이를 포함하는 배터리 모듈용 외곽 커버 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 감압식(PSA) 점착제로 이용될 수 있고, 90℃ 이상에서 가압에 의해 점착 효과가 발현되며, 필름층으로 제조 및 배터리 셀의 점착 시, 기포가 발생하지 않아 작업성이 우수한 배터리 모듈용 점착 조성물 및 이를 포함하는 배터리 모듈용 외곽 커버 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기재필름의 일면에 점착 필름으로 형성 후, 상온에서 끈적임이 발생하지 않아 보관 안정성이 우수하며, 난연 특성을 발휘할 수 있는 배터리 모듈용 점착 조성물 및 이를 포함하는 배터리 모듈용 외곽 커버 필름을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈용 점착 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트계 화합물; 첨가제; 경화제; 무기입자; 및 난연제를 포함할 수 있다:
[화학식 1]
여기서,
R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트계 화합물은 하기 화학식 2 내지 6으로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다:
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
상기 경화제는 이소시아네이트계 경화제, 에폭시계 경화제, 멜라민계 경화제, 아지리딘계 경화제, 킬레이트계 경화제 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 무기 입자는 산화티타늄, 탈크, 알루미늄 트리하이드록사이드, 알루미나, 마그네슘하이드록사이드, 산화실리콘, 칼슘 카보네이트, 지르코늄 옥사이드 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 난연제는 인계 난연제, 질소계 난연제, 무기 난연제, 멜라민계 난연제 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 점착 조성물은 필름 타입으로 경화되면, 감압식(PSA) 타입으로, 90℃ 이상에서 가압에 의해 점착효과를 나타낼 수 있다.
상기 점착 조성물은 필름 타입으로 경화되고, 배터리 셀을 점착 시 기포 발생이 방지되며, 난연 특성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈용 외곽 커버 필름은 상기 점착 조성물을 포함하는 점착 필름; 및 상기 점착 필름의 일면에 적층된 기재필름을 포함하며, 상기 점착 필름은 기재필름의 일면에 점착 조성물이 도포되고 경화시켜 형성될 수 있다.
상기 기재필름은 PET 필름일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 상기 배터리 모듈용 외곽 커버 필름을 포함할 수 있다.
본 발명은 감압식(PSA) 점착제로 이용될 수 있고, 90℃ 이상에서 가압에 의해 점착 효과가 발현되며, 필름층으로 제조 및 배터리 셀의 점착 시, 기포가 발생하지 않아 작업성이 우수하다.
또한, 기재필름의 일면에 점착 필름으로 형성 후, 상온에서 끈적임이 발생하지 않아 보관 안정성이 우수하며, 난연 특성을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈용 외곽 커버 필름에 대한 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 명세서에서, 어떤 구성이 다른 구성을 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 그 외 다른 구성을 제외하는 것이 아니라 다른 구성들을 더 포함할 수도 있음을 의미한다.
본 명세서에서, 어떤 구성이 다른 구성과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우만이 아니라, '그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 연결'되어 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서, A 상에 B가 위치한다는 의미는 A 상에 직접 맞닿게 B가 위치하거나 그 사이에 다른 층이 위치하면서 A 상에 B가 위치하는 것을 의미하며 A의 표면에 맞닿게 B가 위치하는 것으로 한정되어 해석되지 않는다.
본 명세서에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.
본 명세서에서, “제1”, “제2” 또는 “A”, “B”와 같은 용어는 특별한 설명이 없는 한 동일한 용어를 서로 구별하기 위하여 사용된다.
본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.
본 명세서에서, “수소”는 수소, 경수소, 중수소 또는 삼중수소이다.
본 명세서에서 “알킬”은 탄소수 1 내지 30개의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서에서 “알케닐(alkenyl)”은 탄소-탄소 이중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 30개의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 비닐(vinyl), 알릴(allyl), 이소프로펜일(isopropenyl), 2-부텐일(2-butenyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서에서 “알키닐(alkynyl)”은 탄소-탄소 삼중 결합을 1개 이상 가진 탄소수 2 내지 30개의 직쇄 또는 측쇄의 불포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기를 의미한다. 이의 예로는 에티닐(ethynyl), 2-프로파닐(2-propynyl) 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서에서 “알콕시”는 직쇄, 분지쇄 또는 고리쇄일 수 있다. 알콕시의 탄소수는 특별히 한정되지 않으나, 탄소수 1 내지 30인 것이 바람직하다. 구체적으로, 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 이소프로폭시, i-프로필옥시, n-부톡시, 이소부톡시, tert-부톡시, sec-부톡시, n-펜틸옥시, 네오펜틸옥시, 이소펜틸옥시, n-헥실옥시, 3,3-디메틸부틸옥시, 2-에틸부틸옥시, n-옥틸옥시, n-노닐옥시, n-데실옥시, 벤질옥시, p-메틸벤질옥시 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
최근 전기차, 모바일 기기 등의 수요가 증대되면서 2차 전지에 대한 수요가 급증하고 있다. 2차 전지는 배터리 모듈 및 배터리 셀을 포함하며, 구체적으로 상기 배터리 모듈은 일 방향으로 적층되고 전극 리드들이 전기적으로 직렬 및/또는 병렬된 다수의 배터리 셀들과, 배터리 셀들을 수납하여 패키징하기 위한 배터리 모듈 하우징을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 배터리 모듈 하우징은 기계적 강성이 부족한 배터리 셀들에 기계적 지지력을 제공하고 이들 외부 충격 등으로부터 보호하는 케이스 역할을 한다. 배터리 모듈 하우징은 배터리 모듈에 따라 다양한 형태로 제작될 수 있는데, 근래에는 모노 프레임으로 지칭되는 사각관 형태로 많이 제작되고 있는 추세이다.
종래 기술에 따른 모노 프레임은 압출이나 다이캐스팅 공법으로 일체로 제작하거나, 4개의 플레이트들을 용접으 로 접합하여 제작하기도 한다.
그런데 배터리 모듈 내부 부품 예컨대, 배터리 셀들이나, 배터리 셀들 사이에 개재되어 셀들의 온도를 측정하는 써미스터(thermistor) 등에 문제가 생길 경우, 기존의 배터리 모듈 하우징은 일체형이거나, 용접 방식으로 제작되어 있기 때문에, 그 구조상 분해가 쉽지 않아 문제 부품만 수리 또는 교체하기 매우 어렵다.
더욱이, 기존의 배터리 모듈은 위와 같은 배터리 모듈 하우징 구조 때문에 문제 부품을 수리 또는 교체하는 것이 불가능해지면 정상 작동하는 나머지 부품들까지도 재사용하지 못하고 전량 폐기 처분해야하는 단점이 있다.
이러한 문제를 방지하기 위해서, 배터리 모듈 하우징을 리웍이 가능하게 4개의 플레이트들을 스냅핏(snap-fit) 방식으로 결합하여 제작하는 방법이 있으나, 스냅-핏 방식은 작은 충격에도 체결 부위 파손 가능성이 높고, 기밀성이 일체형이나 용접 방 식에 비해 상대적으로 낮은 단점이 있어 만족스러운 대안이 되지 못하고 있다.
즉, 배터리 모듈의 구조적인 부분을 개선하여, 앞서 종래 배터리 모듈의 문제를 해결하고자 하였으나, 이러한 구조적인 변경 또한 파손 가능성 등의 문제가 제기되고 있다.
이에, 2차 전지의 배터리 셀 등을 모듈 내 고정시키기 위해, 접착제를 사용하여 장시간 가열하거나, 고온에서 베이킹(Baking) 공정을 통해 완전 경과를 진행하는 방법이 이용되었다.
다만, 상기 접착제를 사용하여 고정하기 위해서는, 장시간 가열하여 접착시켜야 되거나, 고온에 노출시켜야되는 문제가 발생하였다.
이에 본 발명에서는, 배터리 모듈에 사용되는 외곽 필름을 제공하기 위한 것으로, 구체적으로 하기 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트계 화합물; 첨가제; 경화제; 무기입자; 및 난연제를 포함하는 배터리 모듈용 점착 조성물에 관한 것이다:
[화학식 1]
여기서,
R1 및 R2는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 24의 알키닐기 및 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알콕시기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트계 화합물은 하기 화학식 2 내지 6으로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다:
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
상기 화학식 1로 표시되는 아크릴레이트계 화합물을 점착 조성물로 이용하게 되면, 감압식 타입(PSA) 점착 필름으로 제조가 가능하여, 배터리 셀 등을 점착하기 위해, 프레스 지그(Press jig) 등을 사용하여 가압하는 방식으로 점착이 가능하게 된다.
다만, 접착 필름과 달리, 점착 필름의 경우 상온 상태에서 끈적임이 있어 보관 안정성이 상대적으로 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 점착 조성물의 경우, 점착 필름으로 형성하더라도, 상기 아크릴레이트계 화합물을 사용함에 따라, 보관 시 점착 필름 특유의 끈적임이 없다.
구체적으로 상기 아크릴레이트계 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있고, 보다 구체적으로 화학식 2 내지 6으로 표시되는 화합물일 수 있으며, 바람직하게는 화학식 2 내지 6으로 표시되는 화합물을 모두 포함할 수 있다.
또한, 아크릴레이트계 화합물은 화학식 2로 표시되는 화합물, 화학식 3으로 표시되는 화합물, 화학식 4로 표시되는 화합물, 화학식 5로 표시되는 화합물 및 화학식 6으로 표시되는 화합물을 1:7:4:1.2:1.5 내지 1:10:5:2:2.5의 중량 비율로 혼합하여 포함할 수 있다.
상기 범위 미만으로 혼합하여 사용하는 경우에는 점착력이 저하되거나, 보관 시 점착 필름 특유의 끈적임이 발생하여 보관 안정성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
상기 본 발명의 아크릴레이트계 화합물을 일부 대체하여, 아크릴아마이드 화합물 또는 다른 종류의 아크릴레이트계 화합물을 사용하게 되면, 점착력이 저하되거나, 조성물의 흐름성이 나빠, 성형성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
상기 경화제는 조성물의 흐름성을 개선하여 필름으로 제조 시 성형성을 높일 수 있을 뿐 아니라, 점착 필름으로 제조 시, 끈적임 발생을 방지하여 보관 안정성을 높이기 위해 포함되는 것으로, 이소시아네이트계 경화제, 에폭시계 경화제, 멜라민계 경화제, 아지리딘계 경화제, 킬레이트계 경화제 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 경화제는 상기 예시에 국한되지 않으며 통상의 기술자에 의해 사용 가능한 것은 제한 없이 모두 사용 가능하다.
상기 무기 입자는 점착 필름의 물리적인 특성을 높이기 위한 것으로, 산화티타늄, 탈크, 알루미늄 트리하이드록사이드, 알루미나, 마그네슘하이드록사이드, 산화실리콘, 칼슘 카보네이트, 지르코늄 옥사이드 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 무기 입자는 상기 예시에 국한되지 않고 통상의 기술자에 의해 사용 가능한 것은 제한 없이 모두 사용 가능하다.
상기 난연제는 난연 특성을 부여하기 위해 포함되는 것으로, 인계 난연제, 질소계 난연제, 무기 난연제, 멜라민계 난연제 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 난연제는 상기 예시에 국한되지 않고 통상의 기술자에 의해 사용 가능한 것은 제한 없이 모두 사용 가능하다.
상기 첨가제는 점착 조성물을 제조하기 위해 필요에 따라 추가될 수 있는 것으로, 산화방지제, 안정화제, 반응 지연제, 안료, 충전제, 가소제 및 이들의 혼합으로부터 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으나, 상기 예시에 국한되지 않고 점착 조성물의 제조에 필요한 성분은 제한 없이 모두 사용 가능하다.
상기 본 발명의 점착 조성물은 하기 화학식 3으로 표시되는 아크릴레이트계 화합물 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 10 내지 15 중량부; 화학식 4로 표시되는 화합물 60 내지 65 중량부; 화학식 5로 표시되는 화합물 15 내지 20 중량부; 화학식 6으로 표시되는 화합물 20 내지 25 중량부; 경화제 0.4 내지 0.6 중량부; 무기 입자 4 내지 5 중량부; 난연제 15 내지 17 중량부 및 기타 첨가제 0.2 내지 0.3 중량부로 포함할 수 있다:
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
상기 범위 내에서 혼합 시, 점착 필름으로 제조하여 우수한 물리적 특성 및 난연 특성을 나타낼 수 있고, 감압식 타입으로 제공이 가능하나, 상온에서 보관 시 끈적임이 발생하지 않는다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈용 외곽 커버 필름은 상기 점착 조성물을 포함하는 점착 필름 및 상기 점착 필름의 일면에 적층된 기재필름을 포함하며, 상기 점착 필름은 기재필름의 일면에 점착 조성물이 도포되고 경화시켜 형성하는 것이다.
상기 본 발명의 점착 조성물은 아크릴레이트계 화합물, 경화제, 무기입자, 난연제 및 기타 첨가제를 혼합하여 제조하는 것으로, 제조된 점착 조성물은 기재 필름의 일면에 도포하고, 이를 경화시키면 점착 필름으로 제조가 가능하게 된다.
상기 기재 필름의 일면에 형성된 점착 필름은 감압식 타입으로 점착될 수 있으며, 90℃ 이상의 온도로 가열하여 감압하는 경우 점착되고, 온도 조건을 충족하지 못할 경우 점착되지 않는다.
즉, 일반적인 감압식 점착 필름의 경우, 온도 조건과 무관하게 가압하여 점착이 가능하지만, 본 발명의 점착 필름의 경우에는 90℃ 이상에서 가압에 의해 점착 효과를 나타낼 수 있다.
이는 일반적인 감압식 점착 필름과 비교하여, 90℃ 미만의 온도에서 보관 시, 끈적임이 발생하지 않아, 접착 필름과 같은 정도의 보관 안정성을 나타낼 수 있음을 의미한다.
또한, 점착 필름으로 제조 시에도 기포 발생이 방지되어 우수한 생산성을 나타낼 수 있고, 배터리 셀 등을 점착 시에도 기포 발생이 방지되어 우수한 작업성을 나타내는 점착 필름으로 제공이 가능하다.
상기 기재 필름은 PET 필름일 수 있으나, 상기 기재 필름은 예시에 국한되지 않고 배터리 모듈용 외곽 필름으로 제공될 수 있는 것은 제한 없이 모두 사용 가능하다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 모듈은 상기 배터리 모듈용 외곽 커버 필름을 포함할 수 있다.
제조예 1
배터리 모듈용 점착 조성물의 제조
하기 화학식 2 내지 6으로 표시되는 아크릴레이트계 화합물, 이소시아네이트 경화제, TiO2, 인계 난연제 및 기타 첨가제를 하기 표 1과 같이 혼합하여 점착 조성물을 제조하였다:
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
[화학식 6]
실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3 비교예 4 비교예 5 비교예6 비교예7
화학식 3 100 100 100 100 100 100 - 100 100
화학식 2 14 14 14 14 14 - 14 14 14
화학식 4 61 61 56 61 61 61 61 - 61
화학식 5 20 20 20 20 20 20 20 20 -
화학식 6 25 25 25 25 25 25 25 25 25
경화제 0.4 0.5 0.4 0.4 0.25 0.4 0.4 0.4 0.4
무기입자 5 5 5 5 5 5 5 5 5
난연제 17 17 17 9.5 17 17 17 17 17
기타 첨가제 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25
(단위 중량부) 기타 첨가제는 산화방지제, 안정화제, 안료 및 가소제를 동일한 비율로 포함하였다.
상기 비교예 4는 화학식 2로 표시되는 화합물 대신 아크릴아마이드를 포함한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하며, 비교예 5는 화학식 3 대신 아크릴아마이드를 포함한 것을 제외하고 실시예 1과 동이랗며, 비교예 6은 화학식 4 대신 2-EHA(2-Ethyl hexyl acrylate)를 포함한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하며, 비교예 7은 화학식 5 대신 2-EHA를 포함한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
제조예 2
배터리 모듈용 외곽 커버 필름의 제조
PET 필름의 일면에 상기 점착 조성물을 도포하고 경화시켜 배터리 모듈용 외곽 커버 필름을 제조하였다.
실험예
배터리 모듈용 외곽 커버 필름의 특성 평가
배터리 모듈용 외곽 커버 필름의 특성 평가를 위해, 점착력, 점착 조성물의 도포 시, 조성물의 흐름성, 난연특성 및 점착 필름의 끈적임(Tack)을 평가하였다.
점착력의 측정 방법은 125×25mm로 가공된 알루미늄 플레이트 상단에 본 발명의 커버 필름을 적층시키고, 핫프레스를 이용하여 점착시켜 샘플을 제조하고, 상기 샘플을 UTM 장비를 사용하여 접착력을 측정하였다.
흐름성의 측정 방법은 Visual Microscope system에 의해 레진 플로우(Resin flow)를 측정하고, 상기 핫프레스 공정에 의해 제조된 샘플에 대해, 300배의 배율로 흘러나온 레진 플로우를 확인하였으며, ㎛ 단위로 5개의 샘플에 대해 측정하여 평균 값을 계산하였다.
난연 특성의 측정 방법은 제조된 샘플에 대해 UL 94 VTM 평가 기준에 의거하여 평가를 진행하였다.
PET 필름의 일면에 형성된 점착 필름의 끈적임 유무는 손으로 눌러 확인하였으며, 끈적임이 없는 경우는 X로 표기하고, 끈적임이 있는 경우는 О로 표시하였다.
실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3 비교예 4 비교예 5 비교예6 비교예7
점착력(gf/inch) >1600 >1400 <1000 >1600 >1600 <800 <500 >1600 >1400
Resin flow(㎛) <200 <200 <200 <200 >200 <200 <200 >200 <200
난연성 О О О X О О О О О
초기 Tack X X X X О X X О О
상기 실험 결과에 따르면, 본 발명의 실시예 1 및 2의 점착 필름은 점착력이 우수하고, 흐름성이 우수하여 필름으로 성형 시 생산성이 우수하고, 난연 특성 및 초기 끈적임이 발생하지 않았다.
반면, 비교예 1은 아크릴레이트계 화합물이 소량 포함됨에 따라 점착력이 저하되며, 비교예 2는 난연제를 소량 포함하여 난연성이 문제되었으며, 비교예 3은 경화제를 소량 포함함에 따라 흐름성이 나쁘고, 초기 끈적임이 발생하였다.
또한, 비교예 4 및 비교예 5는 아크릴아마이드를 포함하는 조성물로 점착 필름을 제조한 것으로 점착력이 나쁘고, 비교예 5 및 비교예 6은 2-EHA로 아크릴레이트계 화합물이기는 하나, 본 발명의 아크릴레이트계 화합물과 상이한 화합물을 대체로 사용하게 되면, 점착력이 떨어지거나, 흐름성이 나쁘거나 하는 문제와 동시에 초기 끈적임이 발생하여 보관 안정성이 떨어지는 문제가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 기재필름
200: 점착필름

Claims (10)

  1. 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 100 중량부에 대하여, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물 10 내지 15 중량부; 화학식 4로 표시되는 화합물 60 내지 65 중량부; 화학식 5로 표시되는 화합물 15 내지 20 중량부; 화학식 6으로 표시되는 화합물 20 내지 25 중량부; 경화제 0.4 내지 0.6 중량부; 무기입자 4 내지 5 중량부; 난연제 15 내지 17 중량부; 및 기타 첨가제 0.2 내지 0.3 중량부를 포함하는
    배터리 모듈용 점착 조성물:
    [화학식 2]

    [화학식 3]

    [화학식 4]

    [화학식 5]

    [화학식 6]
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경화제는 이소시아네이트계 경화제, 에폭시계 경화제, 멜라민계 경화제, 아지리딘계 경화제, 킬레이트계 경화제 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는
    배터리 모듈용 점착 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무기 입자는 산화티타늄, 탈크, 알루미늄 트리하이드록사이드, 알루미나, 마그네슘하이드록사이드, 산화실리콘, 칼슘 카보네이트, 지르코늄 옥사이드 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는
    배터리 모듈용 점착 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 난연제는 인계 난연제, 질소계 난연제, 무기 난연제, 멜라민계 난연제 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는
    배터리 모듈용 점착 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 점착 조성물은 필름 타입으로 경화되면, 감압식(PSA) 타입으로, 90℃ 이상에서 가압에 의해 점착되는
    배터리 모듈용 점착 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 점착 조성물은 필름 타입으로 경화되고, 배터리 셀을 점착 시 기포 발생이 방지되며, 난연 특성을 나타내는
    배터리 모듈용 점착 조성물.
  8. 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 점착 조성물을 포함하는 점착 필름; 및
    상기 점착 필름의 일면에 적층된 기재필름을 포함하며,
    상기 점착 필름은 기재필름의 일면에 점착 조성물이 도포되고 경화시켜 형성하는 것인
    배터리 모듈용 외곽 커버 필름.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기재필름은 PET 필름인
    배터리 모듈용 외곽 커버 필름.
  10. 제8항에 따른 배터리 모듈용 외곽 커버 필름을 포함하는
    배터리 모듈.
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