WO2024136416A1 - 파우치 필름 적층체 및 이차 전지 - Google Patents

파우치 필름 적층체 및 이차 전지 Download PDF

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송대웅
유형균
황수지
강민형
신지현
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LG Energy Solution Ltd
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a pouch film laminate and a secondary battery manufactured by molding the same.
  • types of secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, lithium ion batteries, and lithium ion polymer batteries. These secondary batteries are used not only for small products such as digital cameras, P-DVDs, MP3Ps, mobile phones, PDAs, portable game devices, power tools, and e-bikes, but also for large products requiring high output such as electric vehicles and hybrid vehicles, as well as for surplus power generation. It is also applied and used in power storage devices that store power or renewable energy and backup power storage devices.
  • the electrode active material slurry is first applied to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector to manufacture the positive and negative electrodes, and then laminated on both sides of the separator to form an electrode assembly of a predetermined shape. forms. Then, the electrode assembly is stored in the battery case, and the electrolyte is injected and sealed.
  • Secondary batteries are classified into pouch type and can type, etc., depending on the material of the case that accommodates the electrode assembly.
  • the pouch type accommodates the electrode assembly in a pouch made of flexible polymer material.
  • the can type accommodates the electrode assembly in a case made of materials such as metal or plastic.
  • a pouch which is a case of a pouch-type secondary battery, is manufactured by performing press processing on a flexible pouch film laminate to form a cup portion. Once the cup portion is formed, a secondary battery can be manufactured by storing the electrode assembly in the inner receiving space of the cup portion and sealing the sealing portion.
  • a pouch film laminate is formed of a plurality of layers in which a base layer is laminated on one side of a metal gas barrier layer and a sealant layer is laminated on the other side.
  • the base layer included in the conventional pouch film laminate is thin, vulnerable to moisture penetration, and absorbs the permeated moisture. Therefore, when sealing the pouch film laminate under high temperature conditions, the moisture absorbed in the base layer evaporates to generate bubbles, and the base layer is damaged due to the bubble generation, thereby reducing the insulation and formability of the pouch. .
  • the present invention provides a pouch film laminate and a pouch-type secondary battery that can prevent damage to the base layer by preventing bubbles generated by vaporizing moisture absorbed in the polymer in the base layer when sealing the pouch.
  • a pouch film laminate including a sequentially laminated base layer, a gas barrier layer, and a sealant layer, wherein the base layer includes a first base layer and a second base layer, and the second base layer A base layer is disposed between the first base layer and the gas barrier layer, and a pouch film laminate including a polyamide-based film and metal oxide particles is provided.
  • the metal oxide particles according to the present invention may include at least one selected from the group consisting of CaO, MnO, SrO, MgO, and ZnO.
  • the average particle diameter D 50 of the metal oxide particles may be 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the second base layer according to the present invention may include 10% to 70% by weight of the metal oxide particles.
  • the thickness of the first base layer may be 10 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the first base layer may include a polyester-based film.
  • the first base layer may include at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyethylene naphthalate.
  • the thickness of the second base layer may be 10 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the second base layer may include at least one selected from the group consisting of nylon 6, nylon 6,6, nylon MXD6, and nylon 4,10.
  • the gas barrier layer according to the present invention may include aluminum.
  • a pouch-type secondary battery including a pouch-type battery case in which an electrode assembly is stored, wherein the pouch-type battery case includes a pouch film laminate, and a substrate on which the pouch film laminate is sequentially stacked. a layer, a gas barrier layer, and a sealant layer, wherein the base layer includes a first base layer and a second base layer, the second base layer is disposed between the first base layer and the gas barrier layer, and the metal A pouch-type secondary battery containing oxide particles is provided.
  • the moisture introduced from the outside of the pouch can be removed by hydroxylation of the metal oxide before it is absorbed into the polymer in the base layer.
  • the pouch film laminate of the present invention is sealed at a high temperature, the generation of bubbles due to evaporation of moisture in the base layer can be suppressed, thereby preventing damage to the base layer and improving the durability and lifespan characteristics of the pouch-type secondary battery. there is.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a pouch film laminate according to the present invention.
  • Figure 2 is an exploded and assembled view of a pouch-type secondary battery according to the present invention.
  • a and/or B herein means A, or B, or A and B.
  • D 50 means the particle size corresponding to 50% of the volume accumulation amount in the particle size distribution curve.
  • D 50 can be measured using a laser diffraction method.
  • the laser diffraction method is generally capable of measuring particle sizes ranging from the submicron region to several millimeters, and can obtain results with high reproducibility and high resolution.
  • the pouch film laminate according to the present invention includes a sequentially laminated base layer, a gas barrier layer, and a sealant layer, wherein the base layer includes a first base layer and a second base layer, and the second base layer includes the first base layer and the second base layer. 1 It is disposed between the base layer and the gas barrier layer, includes a polyamide-based film and metal oxide particles, and the sealant layer has a thickness of 50 ⁇ m to 120 ⁇ m.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the pouch film laminate 100 according to the present invention.
  • FIG. 1 each configuration of the pouch film laminate of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 1.
  • the base layer 110 is formed on the outermost layer of the pouch film laminate 100 to protect the secondary battery from friction and collision with the outside.
  • the base layer 110 is made of polymer and can electrically insulate the electrode assembly from the outside.
  • the thickness of the base layer 110 may be 5 ⁇ m to 100 ⁇ m, specifically 7 ⁇ m to 70 ⁇ m, and more specifically 25 ⁇ m to 60 ⁇ m. When the thickness of the base layer 110 satisfies the above range, external insulation is excellent, and the entire pouch is not thick, so the energy density compared to the volume of the secondary battery can be excellent.
  • the base layer 110 may have a composite film structure formed by layering two or more materials.
  • an adhesive layer may be additionally formed between each layer.
  • the base layer 110 may include a first base layer 112 and a second base layer 114.
  • the first base layer 112 is a layer disposed on the outermost layer of the pouch film laminate
  • the second base layer 114 is disposed between the first base layer 112 and the gas barrier layer 120. It may be a layer that is
  • the first base layer 112 and the second base layer 114 may each be made of different materials and/or physical properties.
  • An interface may exist between the first base layer 112 and the second base layer 114. This means that the first base layer 112 and the second base layer 114 are different layers and can be formed separately.
  • the first base layer 112 may be a layer disposed on the outermost layer of the pouch film laminate. In this case, the first base layer 112 may serve to prevent moisture from penetrating from the outside of the pouch.
  • the first base layer 112 is made of polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, acrylic polymer, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, aramid, nylon, polyester, polyparallel. It may be made of one or more materials selected from the group consisting of phenylenebenzobisoxazole, polyarylate, Teflon, and glass fiber.
  • the first base layer 112 may include a polyester-based film having abrasion resistance and heat resistance.
  • the first base layer 112 may include at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and polyethylene naphthalate, but is not limited thereto.
  • the thickness of the first base layer 112 may be 10 ⁇ m to 50 ⁇ m, specifically 10 ⁇ m to 40 ⁇ m, and more specifically 12 ⁇ m to 25 ⁇ m.
  • the thickness of the first base layer 112 satisfies the above numerical range, moisture penetration into the inside of the pouch film laminate can be effectively suppressed while ensuring the insulation and formability of the pouch.
  • the entire pouch is not thick, so the energy density compared to the volume of the secondary battery is excellent.
  • the second base layer 114 may be a layer disposed between the first base layer 112 and the gas barrier layer 120. In this case, the second base layer 114 may play a role in improving the formability of the pouch.
  • the second base layer 114 may include at least one of polyamide-based films such as nylon 6, nylon 6,6, nylon MXD6, and nylon 4,10, but is not limited thereto.
  • the second base layer 114 may include nylon 6, and in this case, there is an advantage of improving the formability of the pouch due to the excellent elongation characteristics of nylon 6.
  • the thickness of the second base layer 114 may be 10 ⁇ m to 50 ⁇ m, specifically 10 ⁇ m to 40 ⁇ m, and more specifically 15 ⁇ m to 35 ⁇ m.
  • the thickness of the second base layer 114 satisfies the above numerical range, it is possible to secure the formability of the pouch and prevent a decrease in energy density relative to the volume of the secondary battery due to excessively thick thickness of the pouch film laminate. there is.
  • the first base layer prevents moisture from penetrating from the outside of the pouch, due to limitations in its thickness and material, moisture outside the pouch passes through the first base layer into the second base layer. It can reach the base layer.
  • the moisture can be easily absorbed into the second base layer by forming a hydrogen bond with a functional group (ex: amide structure) in the polymer included in the second base layer.
  • a functional group ex: amide structure
  • the present invention solves the above problem by including metal oxide particles 140 in the second base layer 114.
  • the second base layer 114 according to the present invention includes metal oxide particles 140.
  • the metal oxide is hydroxylated through a reaction with moisture introduced into the second base layer 114, thereby removing moisture in the second base layer 114.
  • the generation of bubbles due to evaporation of moisture in the base layer can be suppressed, thereby preventing damage to the base layer and improving the durability and lifespan characteristics of the pouch-type secondary battery. there is.
  • the metal oxide particles 140 may include at least one selected from the group consisting of CaO, MnO, SrO, MgO, and ZnO.
  • the metal oxide particles 140 may include at least one of CaO and MgO, which is advantageous for hydroxylation with moisture.
  • the metal oxide particles 140 included in the second base layer 114 are 10% to 70% by weight, specifically 15% to 65% by weight, more specifically 20% by weight, relative to the total weight of the second base layer 114. It may be included in weight% to 60% by weight. When the metal oxide particles 140 in the second base layer 114 are within the above numerical range, moisture in the second base layer 114 can be easily removed while minimizing damage to the second base layer 114. there is.
  • the average particle diameter D 50 of the metal oxide particles 140 may be 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m, specifically 0.2 ⁇ m to 3 ⁇ m, and more specifically 0.2 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • the metal oxide particles 140 are easy to manufacture, and the metal oxide particles 140 can be uniformly dispersed within the second base layer 114. You can.
  • the second base layer 114 may further include additives other than the metal oxide particles 140 described above.
  • additives in the second base layer 114 the physical properties of the second base layer 114 can be changed. For example, as an additive to adjust the tensile strength of the second base layer 114, at least one of carbon fiber, glass fiber, and aramid fiber may be added. .
  • the gas barrier layer 120 is laminated between the base layer and the sealant layer to secure the mechanical strength of the pouch, block gas or moisture from entering and exiting the secondary battery, and prevent electrolyte leakage from the inside of the pouch-type battery case. It is for.
  • the gas barrier layer 120 may be formed of metal.
  • the gas barrier layer may be a metal thin film containing one or more metals selected from the group consisting of aluminum (Al), copper (Cu), stainless steel (SUS), nickel, titanium, and INVAR. It is not limited to this.
  • the gas barrier layer 120 may be formed of an aluminum alloy thin film.
  • the aluminum alloy thin film contains metal elements other than aluminum (Al), for example, iron (Fe), copper (Cu), chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), magnesium (Mg), silicon ( One or more species selected from the group consisting of Si) and zinc (Zn) may be included.
  • the thickness of the gas barrier layer 120 may be 40 ⁇ m to 100 ⁇ m, specifically 50 ⁇ m to 90 ⁇ m, and more specifically 55 ⁇ m to 85 ⁇ m. When the thickness of the gas barrier layer 120 satisfies the above range, formability and gas barrier performance are excellent when forming the cup portion.
  • the sealant layer 130 is used to completely seal the inside of the pouch-type battery case by being thermally bonded to each other at the sealing portion when the pouch-type battery case accommodating the electrode assembly inside is sealed.
  • the sealant layer 130 may be formed of a material having excellent thermal adhesive strength.
  • the sealant layer 130 may be formed of a material having insulation, corrosion resistance, and sealing properties. Specifically, since the sealant layer 130 is in direct contact with the electrode assembly and/or electrolyte inside the pouch-type battery case, it may be formed of a material having insulation and corrosion resistance. In addition, since the sealant layer 130 must completely seal the inside of the pouch-type battery case to block material movement between the inside and the outside, it may be formed of a material with high sealing properties (for example, excellent thermal bonding strength). To ensure such insulation, corrosion resistance, and sealing properties, the sealant layer 130 may be formed of a polymer material.
  • the sealant layer 130 is made of polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, acrylic polymer, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, aramid, nylon, polyester, and polyparaphenylene. It may be made of one or more materials selected from the group consisting of benzobisoxazole, polyarylate, Teflon, and glass fiber, and may preferably be made of polyolefin resin such as polypropylene (PP) and/or polyethylene (PE). there is.
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • polypropylene consists of cast polypropylene (CPP), acid modified polypropylene (PPa), polypropylene-ethylene copolymer, and/or polypropylene-butylene-ethylene terpolymer. It can be.
  • the thickness of the sealant layer 130 may be 50 ⁇ m to 120 ⁇ m, specifically 70 ⁇ m to 100 ⁇ m. When the thickness of the sealant layer satisfies the above range, there is an effect of securing the moldability of the pouch film laminate while securing the sealing strength of the sealing portion.
  • the sealant layer 130 may have a single film structure made of any one material.
  • the sealant layer 130 may have a composite film structure formed by forming two or more materials as separate layers.
  • the sealant layer 130 may include a first sealant layer and a second sealant layer.
  • the first sealant layer may be a layer disposed adjacent to the gas barrier layer
  • the second sealant layer may be a layer disposed on the first sealant layer.
  • the first sealant layer and the second sealant layer may each be made of different materials and/or physical properties.
  • An interface may exist between the first sealant layer and the second sealant layer. This means that the first sealant layer and the second sealant layer are different layers and can be formed separately.
  • the first sealant layer is made of acid-modified polypropylene (PPa) to ensure long-term adhesion between the gas barrier layer and the first sealant layer.
  • the acid modified polypropylene may be maleic anhydride polypropylene (MAH PP).
  • the second sealant layer may be formed of a material having insulation, corrosion resistance, and sealing properties. Specifically, since the second sealant layer is in direct contact with the electrode assembly (260 in FIG. 2) and/or the electrolyte inside the receiving space (224 in FIG. 2), it may be formed of a material having insulation and corrosion resistance. Additionally, since the second sealant layer must completely seal the inside of the battery case and block material movement between the inside and outside, it can be formed of a material with high sealing properties. To ensure such insulation, corrosion resistance, and sealing properties, the second sealant layer is made of polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyvinyl chloride, acrylic polymer, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, cellulose, and aramid.
  • the second sealant layer may be made of polyolefin-based resin such as polypropylene (PP) and/or polyethylene (PE).
  • the polypropylene may be composed of unstretched polypropylene, acid modified polypropylene, polypropylene-ethylene copolymer, and/or polypropylene-butylene-ethylene terpolymer.
  • the acid modified polypropylene may be maleic anhydride polypropylene (MAH PP).
  • the second sealant layer may include cast polypropylene (CPP), which has heat sealability and high tensile strength.
  • a pouch-type secondary battery includes a pouch-type battery case in which an electrode assembly is stored, the pouch-type battery case includes a pouch film laminate, and the pouch film laminate includes sequentially laminated base layers and a gas barrier. layer and a sealant layer, wherein the base layer includes a first base layer and a second base layer, wherein the second base layer is disposed between the first base layer and the gas barrier layer, and is a polyamide-based film. and metal oxide particles.
  • FIG 2 is an exploded and assembled view of the pouch-type secondary battery 200 according to the present invention.
  • the pouch-type secondary battery 200 of the present invention includes a pouch-type battery case 210, an electrode assembly 260, an electrode lead 280, an insulator 290, and an electrolyte (not shown). may include.
  • the pouch-type battery case 210 can store the electrode assembly 260 inside.
  • the pouch-type battery case 210 can be manufactured by molding the pouch film laminate of the present invention described above. Since the detailed configuration and physical properties of the pouch film laminate are the same as described above, detailed description is omitted.
  • the pouch film laminate may be drawn, formed, or stretched by a punch or the like to manufacture the pouch-type battery case 210.
  • the pouch-type battery case 210 may include a cup portion 222 and a receiving portion 224.
  • the receiving part 224 is a place to store the electrode assembly, and may mean a receiving space formed in a pocket shape inside the cup part 222 as the cup part 222 is formed.
  • the pouch-type battery case 210 may include a first case 220 and a second case 230 as shown in FIG. 2.
  • the first case 220 includes a receiving portion 224 capable of accommodating the electrode assembly 260, and the second case 230 prevents the electrode assembly 260 from falling out of the battery case 210.
  • the receiving portion 224 can be covered from above.
  • the first case 220 and the second case 230 may be manufactured with one side connected to each other as shown in FIG. 2, but are not limited to this and may be manufactured in various ways, such as being separated from each other and manufactured separately.
  • cup portions 222 and 232 in one pouch film laminate can be drawn and molded adjacent to each other.
  • cup portions 222 and 232 may be formed in the first case 220 and the second case 230, respectively, as shown in FIG. 2.
  • the two cup parts 222 and 232 are placed between the two cup parts 222 and 232 so that the two cup parts 222 and 232 face each other.
  • the bridge portion 240 formed in can be folded.
  • the cup portion 232 of the second case 230 can accommodate the electrode assembly 260 from above.
  • the two cup parts 222 and 232 accommodate one electrode assembly 260, an electrode assembly 260 with a thicker thickness can be accommodated than when there is only one cup part 222.
  • one corner of the secondary battery 200 is formed by folding the pouch-type battery case 210, the number of corners to be sealed may be reduced when a sealing process is performed later. Accordingly, the process speed of the pouch-type secondary battery 200 can be improved and the number of sealing processes can be reduced.
  • the pouch-type battery case 210 may be sealed while accommodating the electrode assembly 260 so that a portion of the electrode lead 280, that is, the terminal portion, which will be described later, is exposed. Specifically, when the electrode lead 280 is connected to the electrode tab 270 of the electrode assembly 260 and the insulating portion 290 is formed in a portion of the electrode lead 280, the cup portion of the first case 220 ( The electrode assembly 260 is accommodated in the accommodating part 224 provided in 222, and the second case 230 may cover the accommodating part 224 from the top. Next, an electrolyte is injected into the receiving portion 224 and the sealing portion 250 formed on the edge of the first case 220 and the second case 230 may be sealed.
  • the sealing portion 250 may serve to seal the receiving portion 224. Specifically, the sealing portion 250 may be formed along the edge of the receiving portion 224 and seal the receiving portion 224.
  • the temperature at which the sealing portion 250 is sealed may be 180°C to 250°C, specifically 200°C to 250°C, and more specifically 210°C to 240°C. When the sealing temperature satisfies the above numerical range, the pouch-type battery case 210 can secure sufficient sealing strength through thermal bonding.
  • the pouch-type battery case 210 may be 54% to 86%, specifically 55% to 85%, and more specifically 60% to 85% of the thickness of the sealant layer of the pouch film laminate.
  • the thickness of the sealant layer of the sealing portion 250 satisfies the above numerical range compared to the thickness of the sealant layer of the pouch film laminate, there is an effect of maintaining insulation properties while securing sufficient sealing strength.
  • the electrode assembly 260 may be inserted into the pouch-type battery case 210 and sealed by the pouch-type battery case 210 after electrolyte injection.
  • the electrode assembly 260 may be formed by sequentially stacking an anode, a separator, and a cathode.
  • the electrode assembly 260 may include two types of electrodes, an anode and a cathode, and a separator interposed between the electrodes to insulate the electrodes from each other.
  • the positive electrode and the negative electrode may 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 containing aluminum and copper, respectively.
  • Slurry can typically be formed by stirring granular active materials, auxiliary conductors, binders, and conductive materials with a solvent added. The solvent may be removed in subsequent processing.
  • a slurry mixed with an electrode active material, a binder, and/or a conductive material is applied to the positive electrode current collector and the negative electrode current collector to manufacture the positive electrode and the negative electrode, and the electrode assembly 260 is formed by laminating them on both sides of the separator. It can be manufactured in the shape of.
  • Types of the electrode assembly 260 may include a stack type, a jelly roll type, and a stack and fold type, but are not limited thereto.
  • the electrode assembly 260 may include an electrode tab 270.
  • the electrode tab 270 is connected to the anode and cathode of the electrode assembly 260, respectively, and protrudes outward from the electrode assembly 260 to become a path for electrons to move between the inside and outside of the electrode assembly 260. You can.
  • the electrode current collector included in the electrode assembly 260 may be composed of 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 270 may be formed by cutting the uncoated area or by connecting a separate conductive member to the uncoated area using ultrasonic welding or the like. As shown in FIG. 2, the electrode tabs 270 may protrude in different directions from the electrode assembly 260, but are not limited to this and may protrude in various directions, such as protruding side by side in the same direction from one side. there is.
  • the electrode lead 280 may supply electricity to the outside of the secondary battery 200.
  • the electrode lead 280 may be connected to the electrode tab 270 of the electrode assembly 260 by spot welding, etc.
  • the electrode lead 280 is connected to the electrode assembly 260 and may protrude out of the pouch-type battery case 210 via the sealing portion 250. Specifically, one end of the electrode lead 280 is connected to the electrode assembly 260, especially the electrode tab 270, and the other end of the electrode lead 280 may protrude to the outside of the pouch-type battery case 210. .
  • the electrode lead 280 has one end connected to the positive tab 272 and extends in the direction in which the positive tab 272 protrudes, and one end connected to the negative electrode tab 274 and the negative electrode tab 274. It may include a negative electrode lead 284 extending in this protruding direction. The other ends of both the positive lead 282 and the negative lead 284 may protrude to the outside of the battery case 210 . Accordingly, electricity generated inside the electrode assembly 260 can be supplied to the outside. Additionally, since the positive electrode tab 272 and the negative electrode tab 274 each protrude in various directions, the positive electrode lead 282 and the negative electrode lead 284 may also extend in various directions.
  • the anode lead 282 and the cathode lead 284 may be made of different materials.
  • the positive electrode lead 282 may be made of the same aluminum (Al) material as the positive electrode current collector, and the negative lead 284 may be made of the same copper (Cu) material as the negative electrode current collector or a copper material coated with nickel (Ni).
  • a portion of the electrode lead 280 protruding to the outside of the battery case 210 may become a terminal portion and be electrically connected to an external terminal.
  • the insulating portion 290 prevents electricity generated from the electrode assembly 260 from flowing into the battery case 210 through the electrode lead 280 and maintains the sealing of the battery case 210.
  • the insulating portion 290 may be formed of a non-conductive material that does not conduct electricity well.
  • the insulating portion 290 is easily attached to the electrode lead 280 and a relatively thin insulating tape or film is often used, but the insulating portion 290 is not limited thereto, and any member capable of insulating the electrode lead 280 may be used. You can.
  • the insulating portion 290 may be arranged to surround the outer peripheral surface of the electrode lead 280. Specifically, at least a portion of the electrode lead 280 may be surrounded by the insulating portion 290. In this case, the insulating portion 290 may be disposed between the electrode lead 280 and the pouch-type battery case 210. The insulating portion 290 may be located limited to the sealing portion 250 where the first case 220 and the second case 230 of the pouch-type battery case 210 are heat-sealed, and the electrode lead 280 may be provided. It can be attached to the battery case 210.
  • the pouch-type secondary battery 200 may further include an electrolyte (not shown) injected into the pouch-type battery case 210.
  • the electrolyte is used to move lithium ions generated by the electrochemical reaction of the electrode during charging/discharging of the secondary battery 200, and is made of a non-aqueous organic electrolyte solution that is a mixture of lithium salt and organic solvents or a polymer using a polymer electrolyte. It can be included.
  • the electrolyte may include a sulfide-based, oxide-based, or polymer-based solid electrolyte, and such solid electrolyte may have the flexibility to be easily deformed by external force.
  • a nylon film was prepared, having a size of 266 mm in width, 50 m in length, and 25 ⁇ m in thickness, and containing 15% by weight of CaO particles (average particle diameter D50: 0.5 ⁇ m) based on the total weight of the nylon film.
  • a first adhesive film with a width of 266 mm, a length of 50 m, and a thickness of 3 ⁇ m is placed on one side of an aluminum alloy thin film of 266 mm in width, 50 m in height, and 60 ⁇ m in thickness, the nylon film, a second adhesive film of 266 mm in width, 50 m in height, and 3 ⁇ m in thickness, 266 mm in width, Polyethylene terephthalate (PET) films 50 m long and 12 ⁇ m thick were sequentially laminated.
  • PET Polyethylene terephthalate
  • a pouch film laminate having a structure in which a polymer film containing polypropylene/aluminum alloy thin film/first adhesive film/nylon film/second adhesive film/polyethylene terephthalate film was sequentially laminated was manufactured.
  • the polymer film containing polypropylene is a sealant layer
  • the aluminum alloy thin film is a gas barrier layer
  • the first adhesive film, nylon film, second adhesive film, and polyethylene terephthalate film are base layers.
  • the pouch film laminate manufactured by the above method was cut to 266 mm in width and 200 mm in length, then folded in half to a size of 133 mm ⁇ 200 mm so that the sealant layer was in contact, and then sealed at the ends of the long sides (200 mm) under the following two conditions.
  • Each pouch-type battery case with a sealing portion was manufactured.
  • a pouch film laminate was manufactured in the same manner as Example 1, except that the nylon film contained 30% by weight of CaO particles based on the total weight of the nylon film.
  • a pouch-type battery case was manufactured in the same manner as Example 1, except that the pouch film laminate prepared by the above method was used.
  • a pouch film laminate was manufactured in the same manner as Example 1, except that the nylon film contained 50% by weight of CaO particles based on the total weight of the nylon film.
  • a pouch-type battery case was manufactured in the same manner as Example 1, except that the pouch film laminate prepared by the above method was used.
  • a pouch film laminate was manufactured in the same manner as Example 1, except that the nylon film contained 65% by weight of CaO particles based on the total weight of the nylon film.
  • a pouch-type battery case was manufactured in the same manner as Example 1, except that the pouch film laminate prepared by the above method was used.
  • a pouch film laminate was manufactured in the same manner as Example 1, except that a polymer film containing polypropylene with a thickness of 50 ⁇ m was laminated as a sealant layer.
  • a pouch-type battery case was manufactured in the same manner as Example 1, except that the pouch film laminate prepared by the above method was used.
  • a pouch film laminate was manufactured in the same manner as Example 1, except that the nylon film did not contain CaO particles.
  • a pouch-type battery case was manufactured in the same manner as Example 1, except that the pouch film laminate prepared by the above method was used.
  • Example 1 Example 1 and except that a nylon film containing no CaO particles and a polyethylene terephthalate film containing 15% by weight of CaO particles (average particle diameter D 50 : 0.5 ⁇ m) based on the total weight of the polyethylene terephthalate film were used.
  • a pouch film laminate was manufactured in the same manner.
  • a pouch-type battery case was manufactured in the same manner as Example 1, except that the pouch film laminate prepared by the above method was used.

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Abstract

본 발명에 따른 파우치 필름 적층체는 순차 적층된 기재층, 가스 배리어층 및 실런트층을 포함하는 파우치 필름 적층체로서, 상기 기재층은 제1 기재층 및 제2 기재층을 포함하고, 상기 제2 기재층은 상기 제1 기재층과 상기 가스 배리어층 사이에 배치되며, 폴리아마이드계 필름 및 금속 산화물 입자를 포함하는 것이다.

Description

파우치 필름 적층체 및 이차 전지
본 발명은 2022년 12월 19일에 출원된 한국특허출원 제10-2022-0178736호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 파우치 필름 적층체 및 이를 성형하여 제조된 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. 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. 컵부가 형성되면, 컵부의 내측 수용 공간에 전극 조립체를 수납하고 실링부를 실링하여 이차 전지를 제조할 수 있다.
일반적으로 파우치 필름 적층체는 금속 재질의 가스 배리어층 일면에 기재층이 적층되고 타면에 실런트층이 적층된 복수의 층으로 형성된다. 종래의 파우치 필름 적층체에 포함된 기재층은 두께가 얇고 수분 투과에 취약하며 투과된 수분을 흡수한다. 따라서, 고온 조건에서 상기 파우치 필름 적층체를 실링하는 경우 기재층에 흡수된 수분이 기화하여 기포가 발생하고, 상기 기포 발생으로 인해 기재층이 손상됨으로써 파우치의 절연성 및 성형성이 저하되는 문제가 있었다.
본 발명은 파우치 실링 시 기재층 내 폴리머에 흡수된 수분이 기화됨으로써 기포가 발생하는 문제를 방지하여 기재층의 손상을 억제할 수 있는 파우치 필름 적층체 및 파우치형 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 순차 적층된 기재층, 가스 배리어층 및 실런트층을 포함하는 파우치 필름 적층체로서, 상기 기재층이 제1 기재층 및 제2 기재층을 포함하고, 상기 제2 기재층이 상기 제1 기재층과 상기 가스 배리어층 사이에 배치되며, 폴리아마이드계 필름 및 금속 산화물 입자를 포함하는 파우치 필름 적층체가 제공된다.
본 발명에 따른 금속 산화물 입자는 CaO, MnO, SrO, MgO 및 ZnO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다. 금속 산화물 입자의 평균 입경 D50은 0.1μm 내지 5μm일 수 있다.
본 발명에 따른 제2 기재층은 상기 금속 산화물 입자를 10 중량% 내지 70 중량%로 포함할 수 있다.
제1 기재층의 두께는 10 μm 내지 50 μm 일 수 있다. 상기 제1 기재층은 폴리에스터계 필름을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다.
제2 기재층의 두께는 10 μm 내지 50 μm일 수 있다. 제2 기재층은 나일론 6, 나일론 6,6, 나일론 MXD6, 나일론 4,10로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 가스 배리어층은 알루미늄을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전극 조립체가 수납된 파우치형 전지 케이스를 포함하는 파우치형 이차 전지로서, 상기 파우치형 전지 케이스가 파우치 필름 적층체를 포함하고, 상기 파우치 필름 적층체가 순차 적층된 기재층, 가스 배리어층 및 실런트층을 포함하고, 상기 기재층이 제1 기재층 및 제2 기재층을 포함하고, 상기 제2 기재층이 상기 제1 기재층과 상기 가스 배리어층 사이에 배치되며 금속 산화물 입자를 포함하는 파우치형 이차 전지가 제공된다.
본 발명은 제2 기재층에 금속 산화물 입자를 포함시킴으로써, 파우치 외부로부터 유입된 수분이 기재층 내 폴리머에 흡수되기 전에 금속 산화물이 하이드록실화(hydroxylation)됨으로써 상기 수분을 제거할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 파우치 필름 적층체를 고온에서 실링하더라도 기재층 내 수분의 기화로 인한 기포 발생이 억제될 수 있으므로 기재층의 손상을 방지하고 파우치형 이차 전지의 내구성 및 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 파우치 필름 적층체의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 분해 조립도이다.
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.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 명세서에서 "A 및/또는 B"의 기재는 A, 또는 B, 또는 A 및 B를 의미한다.
본 명세서에서, "%"는 명시적인 다른 표시가 없는 한 중량%를 의미한다.
본 명세서에서, D50은 입자의 입경 분포 곡선에 있어서, 체적 누적량의 50%에 해당하는 입경을 의미하는 것이다. 예를 들어 상기 D50은 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다. 상기 레이저 회절법은 일반적으로 서브미크론(submicron) 영역에서부터 수 mm 정도의 입경의 측정이 가능하며, 고 재현성 및 고 분해성의 결과를 얻을 수 있다.
파우치 필름 적층체
본 발명에 따른 파우치 필름 적층체는 순차 적층된 기재층, 가스 배리어층 및 실런트층을 포함하고, 상기 기재층은 제1 기재층 및 제2 기재층을 포함하고, 상기 제2 기재층은 상기 제1 기재층과 상기 가스 배리어층 사이에 배치되며, 폴리아마이드계 필름 및 금속 산화물 입자를 포함하고, 상기 실런트층의 두께는 50 μm 내지 120 μm인 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 파우치 필름 적층체(100)의 단면도이다. 이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 파우치 필름 적층체의 각 구성을 보다 자세히 설명한다.
(1) 기재층
기재층(110)은 파우치 필름 적층체(100)의 최외층에 형성되어 외부와의 마찰 및 충돌로부터 이차 전지를 보호하기 위한 것이다. 기재층(110)은 폴리머로 제조되어 전극 조립체를 외부로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다.
기재층(110)의 두께는 5μm 내지 100μm, 구체적으로 7μm 내지 70μm, 보다 구체적으로 25μm 내지 60μm일 수 있다. 기재층(110)의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 외부 절연성이 우수하고, 파우치 전체의 두께가 두껍지 않아 이차 전지의 부피 대비 에너지 밀도가 우수할 수 있다.
본 발명에 따른 기재층(110)은 2개 이상의 물질이 각각 층을 이루어 형성된 복합막 구조를 가질 수 있다. 상기 복합막 구조에서 각 층 사이에는 접착층이 추가로 형성될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 기재층(110)은 제1 기재층(112) 및 제2 기재층(114)을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 기재층(112)은 파우치 필름 적층체의 최외층에 배치되는 층이고, 제2 기재층(114)은 상기 제1 기재층(112)과 가스 배리어층(120) 사이에 배치되는 층일 수 있다. 상기 제1 기재층(112)과 제2 기재층(114)은 각각 재질 및/또는 물성이 상이한 재료로 이루어질 수 있다. 상기 제1 기재층(112)과 상기 제2 기재층(114) 사이에는 계면이 존재할 수 있다. 이는 제1 기재층(112)과 제2 기재층(114)이 서로 다른 층이라는 것을 의미하며, 별도로 형성될 수 있음을 의미한다.
이하, 전술한 제1 기재층(112) 및 제2 기재층(114) 각각에 대해 보다 자세히 설명한다.
1) 제1 기재층
제1 기재층(112)은 전술한 바와 같이 파우치 필름 적층체의 최외층에 배치되는 층일 수 있다. 이 경우, 제1 기재층(112)은 파우치 외부로부터의 수분 침투를 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
제1 기재층(112)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리염화비닐, 아크릴계 고분자, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리이미드, 폴리아마이드, 셀룰로오스, 아라미드, 나일론, 폴리에스테르, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸, 폴리아릴레이트, 테프론 및 유리섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 재질로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 제1 기재층(112)은 내마모성 및 내열성을 가지는 폴리에스터 계열의 필름을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 기재층(112)은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 기재층(112)의 두께는 10μm 내지 50μm, 구체적으로 10μm 내지 40μm, 보다 구체적으로 12μm 내지 25μm 일 수 있다. 제1 기재층(112)의 두께가 상기 수치 범위를 만족하는 경우 파우치의 절연성 및 성형성을 확보하면서도 파우치 필름 적층체 내부로의 수분 침투를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 파우치 전체의 두께가 두껍지 않아 이차 전지의 부피 대비 에너지 밀도가 우수하다.
2) 제2 기재층
제2 기재층(114)은 전술한 바와 같이 제1 기재층(112)과 가스 배리어층(120) 사이에 배치되는 층일 수 있다. 이 경우, 제2 기재층(114)은 파우치의 성형성을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다.
제2 기재층(114)은 나일론 6, 나일론 6,6, 나일론 MXD6, 나일론 4,10 등의 폴리아마이드 계열의 필름 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는, 제2 기재층(114)은 나일론 6을 포함할 수 있으며, 이 경우 나일론 6이 갖는 우수한 연신 특성으로 인해 파우치의 성형성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
제2 기재층(114)의 두께는 10μm 내지 50μm, 구체적으로 10μm 내지 40μm, 보다 구체적으로 15μm 내지 35μm일 수 있다. 제2 기재층(114)의 두께가 상기 수치 범위를 만족하는 경우, 파우치의 성형성을 확보하면서도 파우치 필름 적층체의 두께가 과도하게 두꺼워짐에 따른 이차 전지의 부피 대비 에너지 밀도 저하를 방지할 수 있다.
한편, 종래의 파우치 필름 적층체의 경우, 제1 기재층이 파우치 외부로부터의 수분 침투를 방지함에도 불구하고, 그 두께 및 소재의 한계로 인해 파우치 외부의 수분이 제1 기재층을 통과하여 제2 기재층에 도달할 수 있다. 이 경우, 상기 수분은 제2 기재층에 포함된 폴리머 내 작용기(ex: 아마이드 구조)와 수소결합을 형성함으로써 제2 기재층에 쉽게 흡수될 수 있다. 그 결과, 종래의 파우치 필름 적층체를 고온에서 실링하는 경우 제2 기재층에 흡수된 수분이 기화함으로써 제2 기재층에 기포가 발생하게 되고, 이로 인해 기재층이 변형 및 손상됨으로써 파우치의 절연성 및 성형성이 저하되는 문제가 있었다.
본 발명은 제2 기재층(114)에 금속 산화물 입자(140)를 포함시킴으로써 상기와 같은 문제를 해결하였다. 구체적으로, 본 발명에 따른 제2 기재층(114)은 금속 산화물 입자(140)를 포함한다. 이 경우, 금속 산화물은 제2 기재층(114)으로 유입된 수분과의 반응으로 하이드록실화됨으로써 제2 기재층(114) 내 수분을 제거할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 파우치 필름 적층체를 고온에서 실링하더라도 기재층 내 수분의 기화로 인한 기포 발생이 억제될 수 있으므로 기재층의 손상을 방지하고 파우치형 이차 전지의 내구성 및 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
금속 산화물 입자(140)는 CaO, MnO, SrO, MgO 및 ZnO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 금속 산화물 입자(140)는 수분과의 하이드록실화에 유리한 CaO 및 MgO 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
제2 기재층(114)에 포함된 금속 산화물 입자(140)는 제2 기재층(114)의 전체 중량 대비 10 중량% 내지 70 중량%, 구체적으로 15 중량% 내지 65 중량%, 보다 구체적으로 20 중량% 내지 60 중량%로 포함될 수 있다. 제2 기재층(114) 내 금속 산화물 입자(140)가 상기 수치 범위로 포함되는 경우, 제2 기재층(114)의 손상을 최소화하면서도 제2 기재층(114) 내 수분이 용이하게 제거될 수 있다.
금속 산화물 입자(140)의 평균 입경 D50은 0.1μm 내지 5μm, 구체적으로 0.2μm 내지 3μm, 보다 구체적으로 0.2μm 내지 1μm일 수 있다. 금속 산화물 입자(140)의 평균 입경 D50이 상기 수치 범위를 만족하는 경우 금속 산화물 입자(140)의 제조가 용이하며, 금속 산화물 입자(140)가 제2 기재층(114) 내에 균일하게 분산될 수 있다.
추가적으로, 제2 기재층(114)은 전술한 금속 산화물 입자(140) 이외의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 제2 기재층(114)에 첨가제를 포함시킴으로써 제2 기재층(114)의 물성을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 기재층(114)의 인장 강도를 조절하기 위한 첨가제로서, 탄소 섬유(Carbon fiber), 유리 섬유(Glass fiber) 및 아라미드 섬유(Aramid fiber) 중 적어도 어느 하나가 첨가될 수 있다.
(2) 가스 배리어층
가스 배리어층(120)은 기재층 및 실런트층 사이에 적층되어 파우치의 기계적 강도를 확보하고, 이차 전지 외부의 가스 또는 수분 등의 출입을 차단하며, 파우치형 전지 케이스 내부로부터의 전해질 누수를 방지하기 위한 것이다.
가스 배리어층(120)은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 가스 배리어층은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 스테인리스 스틸(SUS), 니켈, 티타늄 및 인바(INVAR)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 포함하는 금속 박막일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가스 배리어층(120)은 알루미늄 합금 박막으로 형성될 수 있다. 알루미늄 합금 박막을 이용하여 가스 배리어층(120)을 형성할 경우, 소정 수준 이상의 기계적 강도를 확보할 수 있으면서도 무게가 가볍고 전극 조립체와 전해질에 의한 전기 화학적 성질에 대한 보완 및 방열성 등을 확보할 수 있다. 상기 알루미늄 합금 박막에는 알루미늄(Al) 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 이상이 포함될 수 있다.
가스 배리어층(120)의 두께는 40μm 내지 100μm, 구체적으로 50μm 내지 90μm, 보다 구체적으로 55μm 내지 85μm일 수 있다. 가스 배리어층(120)의 두께가 상기 범위를 만족할 경우, 컵부 성형 시 성형성 및 가스 배리어 성능이 우수하다.
(3) 실런트층
실런트층(130)은 내측에 전극 조립체을 수용하고 있는 파우치형 전지 케이스가 실링될 때, 실링부에서 상호 열 접착됨으로써 파우치형 전지 케이스 내부를 완전히 밀폐시키기 위한 것이다. 이를 위해, 실런트층(130)은 우수한 열 접착 강도를 갖는 소재로 형성될 수 있다.
실런트층(130)은 절연성, 내식성, 실링성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 실런트층(130)은 파우치형 전지 케이스 내측의 전극 조립체 및/또는 전해질과 직접 접촉하므로, 절연성 및 내식성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 또한, 실런트층(130)은 파우치형 전지 케이스 내부를 완전히 밀폐하여 내부/외부 간의 물질 이동을 차단해야 하므로, 높은 실링성(예를 들어, 우수한 열 접착 강도)을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 이러한 절연성, 내식성, 실링성의 확보를 위해, 실런트층(130)은 폴리머 재질로 형성될 수 있다.
실런트층(130)은 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 있으며, 바람직하게는 폴리프로필렌(PP) 및/또는 폴리에틸렌(PE) 등의 폴리올레핀계 수지로 이루어질 수 있다. 이 경우, 폴리프로필렌은 무연신 폴리프로필렌(Cast Polypropylene, CPP), 산 변성 폴리프로필렌(Acid Modified Polypropylene, PPa), 폴리프로필렌-에틸렌 공중합체 및/또는 폴리프로필렌-부틸렌-에틸렌 삼원 공중합체로 구성될 수 있다.
실런트층(130)의 두께는 50μm 내지 120μm, 구체적으로 70μm 내지 100μm일 수 있다. 실런트층의 두께가 상기 범위를 만족할 경우, 실링부의 실링 강도를 확보하면서도 파우치 필름 적층체의 성형성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명에 따른 실런트층(130)은 어느 하나의 물질로 이루어진 단일막 구조를 가질 수 있다. 이와 달리, 실런트층(130)은 2개 이상의 물질이 각각 층을 이루어 형성된 복합막 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 실런트층(130)은 제1 실런트층 및 제2 실런트층을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 실런트층은 가스 배리어층과 인접하도록 배치되는 층이고, 제2 실런트층은 상기 제1 실런트층 상에 배치되는 층일 수 있다. 상기 제1 실런트층과 제2 실런트층은 각각 재질 및/또는 물성이 상이한 재료로 이루어질 수 있다. 제1 실런트층과 제2 실런트층 사이에는 계면이 존재할 수 있다. 이는 제1 실런트층과 제2 실런트층이 서로 다른 층이라는 것을 의미하며, 별도로 형성될 수 있음을 의미한다.
제1 실런트층은 가스 배리어층과 제1 실런트층 간 장기 접착 성능을 확보하기 위해, 산 변성 폴리프로필렌(PPa)으로 이루어짐이 특히 바람직하다. 여기서, 산 변성 폴리프로필렌은 말레익 안하이드라이드 폴리프로필렌(MAH PP)일 수 있다.
제2 실런트층은 절연성, 내식성, 실링성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 실런트층은 수용 공간(도 2의 224) 내측의 전극 조립체(도 2의 260) 및/또는 전해질과 직접 접촉하므로, 절연성 및 내식성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 또한, 제2 실런트층은 전지 케이스 내부를 완전히 밀폐하여 내부/외부 간의 물질 이동을 차단해야 하므로, 높은 실링성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 이러한 절연성, 내식성, 실링성의 확보를 위해, 제2 실런트층은 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. 바람직하게는, 제2 실런트층은 폴리프로필렌(PP) 및/또는 폴리에틸렌(PE) 등의 폴리올레핀계 수지로 이루어질 수 있다. 이 경우, 폴리프로필렌은 무연신 폴리프로필렌, 산 변성 폴리프로필렌(Acid Modified Polypropylene), 폴리프로필렌-에틸렌 공중합체, 및/또는 폴리프로필렌-부틸렌-에틸렌 삼원 공중합체로 구성될 수 있다. 여기서, 산 변성 폴리프로필렌은 말레익 안하이드라이드 폴리프로필렌(MAH PP)일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 제2 실런트층은 열 밀봉성을 가지며 인장 강도가 높은 무연신 폴리프로필렌(Cast Polypropylene, CPP)을 포함할 수 있다.
파우치형 이차 전지
다음으로, 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 파우치형 이차 전지는 전극 조립체가 수납된 파우치형 전지 케이스를 포함하고, 상기 파우치형 전지 케이스는 파우치 필름 적층체를 포함하고, 상기 파우치 필름 적층체는 순차 적층된 기재층, 가스 배리어층 및 실런트층을 포함하고, 상기 기재층은 제1 기재층 및 제2 기재층을 포함하고, 상기 제2 기재층은 상기 제1 기재층과 상기 가스 배리어층 사이에 배치되며, 폴리아마이드계 필름 및 금속 산화물 입자를 포함한다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 파우치형 이차 전지의 각 구성을 보다 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지(200)의 분해 조립도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 파우치형 이차 전지(200)는 파우치형 전지 케이스(210), 전극 조립체(260), 전극 리드(280), 절연부(290) 및 전해질(미도시)을 포함할 수 있다.
(1) 파우치형 전지 케이스
파우치형 전지 케이스(210)는 전극 조립체(260)를 내측에 수납할 수 있다. 파우치형 전지 케이스(210)는 상술한 본 발명의 파우치 필름 적층체를 성형하여 제조될 수 있다. 파우치 필름 적층체의 세부 구성 및 물성은 상술한 바와 동일하므로, 구체적인 설명은 생략한다.
파우치 필름 적층체는 파우치형 전지 케이스(210)의 제조를 위해 펀치 등에 의해 드로잉(Drawing) 성형 및 연신될 수 있다. 그 결과, 파우치형 전지 케이스(210)는 컵부(222)와 수용부(224)를 포함할 수 있다. 상기 수용부(224)는 전극 조립체를 수납하는 곳으로써, 컵부(222)가 형성됨에 따라 컵부(222) 내측에 주머니 형태로 형성되는 수용 공간을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 파우치형 전지 케이스(210)는 도 2에 도시된 바와 같이 제1 케이스(220)와 제2 케이스(230)를 포함할 수 있다. 제1 케이스(220)는 전극 조립체(260)를 수용할 수 있는 수용부(224)를 포함하고, 제2 케이스(230)는 전극 조립체(260)가 전지 케이스(210)의 외부로 이탈되지 않도록 수용부(224)를 상방에서 커버할 수 있다. 제1 케이스(220)와 제2 케이스(230)는 도 2에 도시된 바와 같이 일측이 서로 연결되어 제조될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 서로 분리되어 별도로 제조되는 등 다양하게 제조될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 파우치 필름 적층체에 컵부를 성형하는 경우, 하나의 파우치 필름 적층체에 대칭이 되는 두 개의 컵부(222, 232)를 서로 이웃하게 드로잉 성형할 수 있다. 이 경우 제1 케이스(220)와 제2 케이스(230)에는 도 2에 도시된 바와 같이 각각 컵부(222, 232)가 형성될 수 있다. 제1 케이스(220)의 컵부(222)에 마련된 수용부(224)에 전극 조립체(260)를 수납한 후, 두 개의 컵부(222, 232)가 서로 마주보도록 두 컵부(222, 232)의 사이에 형성된 브릿지부(240)를 폴딩할 수 있다. 이 경우, 제2 케이스(230)의 컵부(232)가 전극 조립체(260)를 상방에서 수용할 수 있다. 따라서, 두 개의 컵부(222, 232)가 하나의 전극 조립체(260)를 수용하므로, 컵부(222)가 하나일 때보다 두께가 더 두꺼운 전극 조립체(260)가 수용될 수 있다. 또한, 파우치형 전지 케이스(210)가 폴딩됨으로써 이차 전지(200)의 하나의 모서리가 형성되므로, 추후에 실링 공정을 수행할 때 실링할 모서리의 개수가 줄어들 수 있다. 이에 따라, 파우치형 이차 전지(200)의 공정 속도를 향상시킬 수 있고, 실링 공정 수를 감소시킬 수 있다.
파우치형 전지 케이스(210)는 후술할 전극 리드(280)의 일부, 즉 단자부가 노출되도록 전극 조립체(260)를 수용한 상태에서 실링될 수 있다. 구체적으로, 전극 조립체(260)의 전극 탭(270)에 전극 리드(280)가 연결되고, 전극 리드(280)의 일부분에 절연부(290)가 형성되면, 제1 케이스(220)의 컵부(222)에 마련된 수용부(224)에 전극 조립체(260)가 수용되고, 제2 케이스(230)가 수용부(224)를 상부에서 커버할 수 있다. 이어서, 수용부(224)의 내부에 전해질이 주입되고 제1 케이스(220)와 제2 케이스(230)의 테두리에 형성된 실링부(250)가 실링될 수 있다.
실링부(250)는 수용부(224)를 밀봉하는 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로, 실링부(250)는 상기 수용부(224)의 테두리를 따라 형성되면서 수용부(224)를 밀봉할 수 있다. 실링부(250)를 실링하는 온도는 180℃ 내지 250℃, 구체적으로 200℃ 내지 250℃, 보다 구체적으로 210℃ 내지 240℃일 수 있다. 실링 온도가 상기 수치 범위를 만족할 경우, 파우치형 전지 케이스(210)가 열 접착에 의해 충분한 실링 강도를 확보할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 케이스(220)와 제2 케이스(230)의 각 실런트층을 서로 맞닿도록 적층한 후 210℃, 1.2MPa 조건에서 1.6초 간 실링하였을 때, 파우치형 전지 케이스(210)에 형성된 실링부(250)의 실런트층 두께는 파우치 필름 적층체의 실런트층 두께 대비 54% 내지 86%, 구체적으로 55% 내지 85%, 보다 구체적으로 60% 내지 85%일 수 있다. 파우치 필름 적층체의 실런트층 두께 대비 실링부(250)의 실런트층 두께가 상기 수치범위를 만족하는 경우, 충분한 실링 강도를 확보하면서 절연 특성을 유지할 수 있는 효과가 있다.
(2) 전극 조립체
전극 조립체(Electrode Assembly)(260)는 파우치형 전지 케이스(210)에 삽입되고 전해질 주입 후 파우치형 전지 케이스(210)에 의해 실링될 수 있다.
전극 조립체(260)는 양극, 분리막, 음극이 순차 적층되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 전극 조립체(260)는 양극 및 음극 두 종류의 전극과, 상기 전극들을 상호 절연시키기 위해 전극들 사이에 개재되는 분리막을 포함할 수 있다.
양극과 음극은 각각 알루미늄과 구리를 포함하는 금속 포일 또는 금속 메쉬 형태의 전극 집전체에 활물질 슬러리가 도포된 구조일 수 있다. 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조 도체, 바인더 및 도전재 등이 용매가 첨가된 상태에서 교반되어 형성될 수 있다. 용매는 후속 공정에서 제거될 수 있다.
전극 활물질과 바인더 및/또는 도전재를 혼합한 슬러리를 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극과 음극을 제조하고, 이를 분리막(Separator)의 양 측에 적층함으로써, 전극 조립체(260)를 소정의 형상으로 제조할 수 있다. 전극 조립체(260)의 유형으로는 스택형, 젤리롤형, 스택 앤 폴딩형 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전극 조립체(260)는 전극 탭(Electrode Tab)(270)을 포함할 수 있다.
전극 탭(270)은 전극 조립체(260)의 양극 및 음극과 각각 연결되고, 전극 조립체(260)로부터 외부로 돌출되어, 전극 조립체(260)의 내부와 외부 사이에 전자가 이동할 수 있는 경로가 될 수 있다. 전극 조립체(260)에 포함된 전극 집전체는 전극 활물질이 도포된 부분과 전극 활물질이 도포되지 않은 말단 부분, 즉 무지부로 구성될 수 있다. 전극 탭(270)은 무지부를 재단하여 형성되거나 무지부에 별도의 도전부재를 초음파 용접 등으로 연결하여 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전극 탭(270)은 전극 조립체(260)의 각각 다른 방향으로 돌출될 수도 있으나, 이에 한정되지 않고 일측으로부터 동일한 방향으로 나란히 돌출되는 등 다양한 방향을 향해 돌출 형성될 수 있다.
(3) 전극 리드
전극 리드(280)는 이차 전지(200)의 외부로 전기를 공급할 수 있다. 전극 리드(280)는 전극 조립체(260)의 전극 탭(270)에 스팟(Spot) 용접 등으로 연결될 수 있다.
전극 리드(280)는 상기 전극 조립체(260)와 연결되고 상기 실링부(250)를 경유하여 상기 파우치형 전지 케이스(210)의 외부로 돌출될 수 있다. 구체적으로, 전극 리드(280)의 일단은 전극 조립체(260), 그 중에서도 전극 탭(270)과 연결되고, 전극 리드(280)의 타단은 파우치형 전지 케이스(210)의 외부로 돌출될 수 있다.
전극 리드(280)는 양극 탭(272)에 일단이 연결되고 양극 탭(272)이 돌출된 방향으로 연장되는 양극 리드(282)와, 음극 탭(274)에 일단이 연결되고 음극 탭(274)이 돌출된 방향으로 연장되는 음극 리드(284)를 포함할 수 있다. 양극 리드(282) 및 음극 리드(284)는 모두 타단이 전지 케이스(210)의 외부로 돌출될 수 있다. 따라서, 전극 조립체(260)의 내부에서 생성된 전기를 외부로 공급할 수 있다. 또한, 양극 탭(272) 및 음극 탭(274)이 각각 다양한 방향으로 돌출 형성되므로, 양극 리드(282) 및 음극 리드(284)도 각각 다양한 방향으로 연장될 수 있다. 양극 리드(282) 및 음극 리드(284)는 서로 그 재질이 다를 수 있다. 즉, 양극 리드(282)는 양극 집전체와 동일한 알루미늄(Al) 재질이며, 음극 리드(284)는 음극 집전체와 동일한 구리(Cu) 재질 또는 니켈(Ni)이 코팅된 구리 재질일 수 있다. 전지 케이스(210)의 외부로 돌출된 전극 리드(280)의 일부분은 단자부가 되어 외부 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
(4) 절연부
절연부(290)는 전극 조립체(260)로부터 생성되는 전기가 전극 리드(280)를 통해 전지 케이스(210)로 흐르는 것을 방지하며, 전지 케이스(210)의 실링을 유지할 수 있다. 이를 위해 절연부(290)는 전기가 잘 통하지 않는 비전도성을 가진 부도체로 형성될 수 있다. 일반적으로 절연부(290)는 전극 리드(280)에 부착되기 용이하고 두께가 비교적 얇은 절연 테이프 또는 필름이 많이 사용되나 이에 한정되지 않으며, 전극 리드(280)를 절연할 수 있는 임의의 부재가 사용될 수 있다.
절연부(290)는 전극 리드(280)의 외주면을 감싸도록 배치될 수 있다. 구체적으로, 전극 리드(280)의 적어도 일부가 절연부(290)에 의해 둘러싸일 수 있다. 이 경우, 절연부(290)는 상기 전극 리드(280)와 상기 파우치형 전지 케이스(210) 사이에 배치될 수 있다. 절연부(290)는 파우치형 전지 케이스(210)의 제1 케이스(220)와 제2 케이스(230)가 열 융착되는 실링부(250)에 한정되어 위치할 수 있으며, 전극 리드(280)를 전지 케이스(210)에 접착시킬 수 있다.
(5) 전해질
본 발명에 따른 파우치형 이차 전지(200)는 파우치형 전지 케이스(210) 내부에 주액되는 전해질(미도시)을 더 포함할 수 있다. 전해질은 이차 전지(200)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 수 있고, 이러한 고체 전해질은 외력에 의해 쉽게 변형되는 유연성을 가질 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 본 기재의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것은 당연한 것이다.
실시예 및 비교예
실시예 1
(1) 파우치 필름 적층체의 제조
가로 266mm, 세로 50m, 두께 25μm의 크기를 가지며, CaO 입자(평균 입경 D50: 0.5μm)를 나일론 필름 전체 중량 대비 15 중량%로 포함하는 나일론 필름을 준비하였다.
가로 266mm, 세로 50m, 두께 60μm의 알루미늄 합금 박막의 일면에 가로 266mm, 세로 50m, 두께 3μm의 제1 접착 필름, 상기 나일론 필름, 가로 266mm, 세로 50m, 두께 3μm의 제2 접착 필름, 가로 266mm, 세로 50m, 두께 12μm의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름을 순차 적층하였다. 상기 알루미늄 합금 박막의 타면에 가로 266mm, 세로 50m, 두께 80μm의 폴리프로필렌을 포함하는 고분자 필름을 적층하였다. 그 결과, 폴리프로필렌 포함 고분자 필름/알루미늄 합금 박막/제1 접착 필름/나일론 필름/제2 접착 필름/폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 순차 적층된 구조의 파우치 필름 적층체를 제조하였다.
여기서, 폴리프로필렌 포함 고분자 필름은 실런트층이고, 알루미늄 합금 박막은 가스 배리어층이며, 제1 접착 필름, 나일론 필름, 제2 접착 필름 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름은 기재층이다.
(2) 파우치형 전지 케이스의 제조
상기 방법으로 제조된 파우치 필름 적층체를 가로 266mm, 세로 200mm으로 재단한 후 실런트층이 맞닿도록 가로 133mm × 200mm 사이즈로 반으로 접은 후, 장변(200mm)의 단부를 하기 두 가지 조건으로 각각 실링함으로써 실링부가 형성된 파우치형 전지 케이스를 각각 제조하였다.
- seal bar 면적 200mm × 8mm으로 210℃, 0.1MPa 조건에서 1.8초 간 실링
- seal bar 면적 200mm × 8mm으로 230℃, 0.75MPa 조건에서 1.8초 간 실링
실시예 2
나일론 필름에 CaO 입자가 나일론 필름 전체 중량 대비 30 중량%로 포함되었다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치 필름 적층체를 제조하였다.
상기 방법으로 제조된 파우치 필름 적층체를 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 전지 케이스를 제조하였다.
실시예 3
나일론 필름에 CaO 입자가 나일론 필름 전체 중량 대비 50 중량%로 포함되었다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치 필름 적층체를 제조하였다.
상기 방법으로 제조된 파우치 필름 적층체를 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 전지 케이스를 제조하였다.
실시예 4
나일론 필름에 CaO 입자가 나일론 필름 전체 중량 대비 65 중량%로 포함되었다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치 필름 적층체를 제조하였다.
상기 방법으로 제조된 파우치 필름 적층체를 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 전지 케이스를 제조하였다.
실시예 5
실런트 층으로서 두께 50 μm의 폴리프로필렌을 포함하는 고분자 필름을 적층시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치 필름 적층체를 제조하였다.
상기 방법으로 제조된 파우치 필름 적층체를 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 전지 케이스를 제조하였다.
비교예 1
나일론 필름에 CaO 입자가 포함되지 않았다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치 필름 적층체를 제조하였다.
상기 방법으로 제조된 파우치 필름 적층체를 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 전지 케이스를 제조하였다.
비교예 2
CaO 입자가 포함되지 않은 나일론 필름, 및 CaO 입자(평균 입경 D50: 0.5 μm)를 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 전체 중량 대비 15 중량%로 포함하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치 필름 적층체를 제조하였다.
상기 방법으로 제조된 파우치 필름 적층체를 사용하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 파우치형 전지 케이스를 제조하였다.
실험예 1: 실링부의 기포 발생 여부 평가
실시예 1 내지 5, 비교예 1 및 2에서 각각 제조된 파우치형 케이스의 실링부에 기포가 발생함으로써 실링부가 변형되었는지를 육안으로 확인하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
○: 기포 발생하여 실링부 변형됨
×: 기포 발생하지 않고 실링부 변형되지 않음
기포 발생에 따른 실링부의 변형 여부
210℃, 0.1 MPa 조건에서 1.8초 간 실링 230℃, 0.75 MPa 조건에서 1.8초 간 실링 230℃, 0.75 MPa 조건에서 1.8초 간 실링(60℃, RH 90%에서 1시간 방치 후 실링)
실시예 1 × × ×
실시예 2 × × ×
실시예 3 × × ×
실시예 4 × × ×
실시예 5 × × ×
비교예 1 × ○ ○
비교예 2 × × ○
표 1에 따르면, 제2 기재층 내에 금속 산화물 입자가 포함된 실시예 1 내지 5의 경우, 비교예 1과 달리 230℃ 온도 조건에서 실링하여도 파우치형 케이스의 실링부에 기포가 발생하지 않아 실링부의 변형이 발생하지 않음을 확인할 수 있다.
한편, 제2 기재층을 대신하여 제1 기재층 내에 금속 산화물 입자를 포함시킨 비교예 2의 경우, 통상적인 230℃ 온도 조건에서는 실링하여도 파우치형 케이스의 실링부에 기포가 발생하지 않았지만, 60℃, RH 90%에서 1시간 방치한 후 230℃ 온도 조건에서 실링하였을 때는 파우치형 케이스의 실링부에 기포가 발생하여 실링부의 변형이 발생하였다. 이는 최외곽의 제1 기재층 내에 금속 산화물 입자를 포함시킬 경우, 금속 산화물 입자가 수분과 빠르게 반응함으로써 이후 기재층 내의 수분을 제거하는 효과를 발휘할 수 없었기 때문인 것으로 분석된다.
[부호의 설명]
100: 파우치 필름 적층체
110: 기재층
112: 제1 기재층
114: 제2 기재층
120: 가스 배리어층
130: 실런트층
140: 금속 산화물 입자
200: 파우치형 이차 전지
210: 파우치형 케이스
220: 제1 케이스
222: 컵부
224: 수용부
230: 제2 케이스
232: 컵부
240: 브릿지부
250: 실링부
260: 전극 조립체
270: 전극 탭
272: 양극 탭
274: 음극 탭
280: 전극 리드
282: 양극 리드
284: 음극 리드
290: 절연부

Claims (12)

  1. 순차 적층된 기재층, 가스 배리어층 및 실런트층을 포함하는 파우치 필름 적층체로서,
    상기 기재층은 제1 기재층 및 제2 기재층을 포함하고,
    상기 제2 기재층은 상기 제1 기재층과 상기 가스 배리어층 사이에 배치되며, 폴리아마이드계 필름 및 금속 산화물 입자를 포함하는, 파우치 필름 적층체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 산화물 입자는 CaO, MnO, SrO, MgO 및 ZnO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함하는, 파우치 필름 적층체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 산화물 입자의 평균 입경 D50은 0.1μm 내지 5μm인, 파우치 필름 적층체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기재층은 상기 금속 산화물 입자를 10 중량% 내지 70 중량%로 포함하는, 파우치 필름 적층체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기재층의 두께가 10 μm 내지 50 μm 인, 파우치 필름 적층체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기재층은 폴리에스터계 필름을 포함하는, 파우치 필름 적층체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 및 폴리에틸렌나프탈레이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함하는, 파우치 필름 적층체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기재층의 두께가 10 μm 내지 50 μm 인, 파우치 필름 적층체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 실런트 층은 제1 실런트 층 및 제2 실런트 층을 포함하는, 파우치 필름 적층체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기재층은 나일론 6, 나일론 6,6, 나일론 MXD6 및 나일론 4,10로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함하는, 파우치 필름 적층체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 가스 배리어층은 알루미늄을 포함하는, 파우치 필름 적층체.
  12. 전극 조립체가 수납된 파우치형 전지 케이스를 포함하는 파우치형 이차 전지로서,
    상기 파우치형 전지 케이스는 파우치 필름 적층체를 포함하고,
    상기 파우치 필름 적층체는 순차 적층된 기재층, 가스 배리어층 및 실런트층을 포함하고,
    상기 기재층은 제1 기재층 및 제2 기재층을 포함하고,
    상기 제2 기재층은 상기 제1 기재층과 상기 가스 배리어층 사이에 배치되며, 폴리아마이드계 필름 및 금속 산화물 입자를 포함하는 것인, 파우치형 이차 전지.
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