二次电池用袋膜及其制备方法、二次电池及其制备方法与流程

本发明涉及常温密封强度特性及高温密封强度特性优秀的二次电池用袋膜及其制备方法、利用该二次电池用袋膜的二次电池及其制备方法，更详细地，涉及如下的二次电池用袋膜及其制备方法、利用该二次电池用袋膜的二次电池及其制备方法，不仅使得二次电池用袋膜在常温及高温条件下的热粘结强度，即密封强度变得优秀，而且，可实现优秀的常温密封强度维持特性及高温密封强度维持特性来使得制备电池组时的高温长期可靠性变得优秀。【支持本发明的韩国研发项目】【课题唯一编号】1415181922【课题编号】20022450【部门名称】产业通商资源部【课题管理(专门)机构名称】韩国产业技术评估管理院【研究项目名称】材料配件包装型(龙头企业)【研究课题名称】开发可实现2倍以上高粘结强度(60℃)的新一代二次电池袋【贡献率】1/1【课题执行机构名称】栗村化学(株)【研究期限】2022年09月01日～2022年12月31日【课题唯一编号】1415185612【课题编号】20022450【部门名称】产业通商资源部【课题管理(专门)机构名称】韩国产业技术评估管理院【研究项目名称】材料配件包装型(龙头企业)【研究课题名称】开发可实现2倍以上高粘结强度(60℃)的新一代二次电池袋【贡献率】1/1【课题执行机构名称】栗村化学(株)【研究期限】2023年01月01日～2023年12月31日

背景技术：

1、锂二次电池(lib)因高能量密度及具有优秀输出等多种优点而适用于多种领域。

2、二次电池用袋膜作为多层结构的包装用层叠膜，用于包围上述二次电池的电极组及电解液，可作为核心部件材料确定电池的安全性、使用寿命特性及工作持续力，因此，需要机械柔韧性及强度、高氧/水蒸气阻隔性、高热粘结强度、对电解液的耐化学性、电绝缘性、高温安全性等。

3、通常，二次电池用袋膜大致由外层、阻隔层、内侧密封剂层构成。

4、外层或最外层由尼龙或尼龙及聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的混合材料、拉伸聚丙烯(opp)、聚乙烯等制成。这种外层或最外层需要耐热性、耐针孔性、耐化学性、成型性及绝缘性等。

5、阻隔层需要具有对水蒸气或其他气体的阻隔性及成型性。基于这种层面，阻隔层可由可成型金属制成，例如，铝(al)、铁(fe)、铜(cu)、镍(ni)等，当前最常使用铝。

6、内层的密封剂层作为电解液的接触层，除热粘结性、成型性外，还需要耐电解液性、绝缘电阻性等。

7、另一方面，随着锂二次电池的应用领域从小型领域扩展到汽车或储能装置(ess)等大中型领域，二次电池用袋膜也逐渐需要适合需求高安全性的大中型领域的特性。

8、因此，除常温条件下的密封强度特性外，尤其需要在高温(60℃)条件下的优秀的密封强度，而且，需要在常温及高温条件下维持密封强度不会降低，然而，这种特性大幅影响电池安全性。尤其，在大中型二次电池用袋膜的情况下，由于电池爆炸可引起致命事故，因此，需要开发能够确保电池安全性的二次电池用袋膜。

技术实现思路

1、技术问题

2、一方面，本发明例示性实现例提供如下的二次电池用袋膜及其制备方法、利用该二次电池用袋膜的二次电池及其制备方法，不仅使得在常温及高温条件下的密封强度变得优秀，而且，可实现优秀的常温密封强度维持特性及高温密封强度维持特性来使得制备电池组时的高温长期可靠性变得优秀。

3、技术方案

4、本发明例示性实现例提供的二次电池用袋膜由至少依次层叠有外层、阻隔层、密封剂层的层叠体构成，上述密封剂层由挤压(ec)层挤压层叠而成，在以220℃密封条件进行密封的情况下，按照以下方法测定的上述二次电池用袋膜在纵向(md方向)及横向(td方向)上的最大常温密封强度测定值均为150n/15mm以上且205n/15mm以下。

5、[在以220℃密封条件进行密封的情况下测定最大常温密封强度的方法]

6、制备100mm×200mm的二次电池用袋膜，将其对折密封后，沿着密封方向的垂直方向将其裁剪成宽度尺寸为15mm的试片；

7、在200mm密封条(seal bar)宽度×10mm密封(seal)厚度的密封条件、2.0秒、0.2mpa、温度为220℃的条件下，执行密封；

8、在常温条件下，利用密封强度测试仪测定试片在md方向及td方向上的各密封强度，其中，按照10mpm试验速度、30mm夹持间隙(grip gap)的密封条件进行测定；

9、密封强度测定值中的最大值为最大密封强度。

10、并且，本发明例示性实现例提供的二次电池用袋膜由至少依次层叠有外层、阻隔层、密封剂层的层叠体构成，上述密封剂层由挤压(ec)层挤压层叠而成，在以220℃密封条件进行密封的情况下，按照以下方法测定的上述二次电池用袋膜在md方向及td方向中的至少一个方向上的最大高温密封强度测定值(在60℃的温度条件下放置3分钟后测定密封强度的值)为115n/15mm至170n/15mm。

11、[在以220℃密封条件进行密封的情况下测定最大高温密封强度的方法]

12、制备100mm×200mm的二次电池用袋膜，将其对折密封后，沿着密封方向的垂直方向将其裁剪成宽度尺寸为15mm的试片；

13、在200mm密封条(seal bar)宽度×10mm密封(seal)厚度的密封条件、2.0秒、0.2mpa、温度为220℃的条件下，执行密封；

14、在60℃的温度条件下放置3分钟后，利用密封强度测试仪测定试片在md方向及td方向中的至少一个方向上的各个密封强度，其中，按照10mpm试验速度、30mm夹持间隙(gripgap)的密封条件进行测定；

15、密封强度测定值中的最大值为最大密封强度。

16、在本发明例示性一实现例中，在以220℃密封条件进行密封的情况下，与上述二次电池用袋膜的最大密封强度相关的以下最大密封强度参数可以为1.1以上且1.8以下。

17、[最大密封强度参数]

18、(常温md方向最大密封强度×常温td方向最大密封强度)/(高温md方向最大密封强度×高温td方向最大密封强度)。

19、在本发明例示性一实现例中，在以220℃密封条件进行密封的情况下，按照以下方法测定的上述二次电池用袋膜的td方向的常温能量可以为2.0kn×mm～3.0kn×mm。

20、[在以220℃密封条件进行密封的情况下测定td方向的常温能量的方法]

21、制备100mm×200mm的二次电池用袋膜，将其对折密封后，沿着密封方向的垂直方向将其裁剪成宽度尺寸为15mm的试片；

22、在200mm密封条(seal bar)宽度×10mm密封(seal)厚度的密封条件、2.0秒、0.2mpa、温度为220℃的条件下，执行密封；

23、在td方向上拉动试片的情况下，利用密封强度测试仪在常温条件下测定密封强度的变化，其中，按照10mpm试验速度、30mm夹持间隙(grip gap)的测定条件进行测定；

24、当x轴为td方向上拉动密封部位的行程(距离)而y轴为密封强度时，将基于行程的密封强度变化曲线与表示行程的x轴之间的面积定义为常温能量，上述面积为基于行程的密封强度变化曲线的积分值，积分值为行程在0mm至20mm范围内的积分。

25、在本发明例示性一实现例中，在以220℃密封条件进行密封的情况下，按照以下方法测定的上述二次电池用袋膜的td方向的高温能量可以为1.5kn×mm～2.5kn×mm。

26、[以220℃密封条件进行密封的情况下测定td方向的高温能量的方法]

27、制备100mm×200mm的二次电池用袋膜，将其对折密封后，沿着密封方向的垂直方向将其裁剪成宽度尺寸为15mm的试片；

28、在200mm密封条(seal bar)宽度×10mm密封(seal)厚度的密封条件、2.0秒、0.2mpa、温度为220℃的条件下，执行密封；

29、在60℃的温度下放置3分钟后测定的高温条件下，在td方向上拉动试片的情况下，利用密封强度测试仪测定密封强度的变化，其中，按照10mpm试验速度、30mm夹持间隙(gripgap)的测定条件进行测定；

30、当x轴为td方向上拉动密封部位的行程(距离)而y轴为密封强度时，将基于行程的密封强度变化曲线与表示行程的x轴之间的面积定义为高温能量，上述面积为基于行程的密封强度变化曲线的积分值，积分值为行程在0mm至20mm范围内的积分。

31、在本发明例示性一实现例中，在以220℃密封条件进行密封的情况下，按照以下方法测定的上述二次电池用袋膜的td方向的常温能量与td方向的高温能量之差可以为0.4kn×mm～0.6kn×mm。

32、[以220℃密封条件进行密封的情况下测定td方向的常温能量及td方向的高温能量的方法]

33、制备100mm×200mm的二次电池用袋膜，将其对折密封后，沿着密封方向的垂直方向将其裁剪成宽度尺寸为15mm的试片；

34、在200mm密封条(seal bar)宽度×10mm密封(seal)厚度的密封条件、2.0秒、0.2mpa、温度为220℃的条件下，执行密封；

35、在常温条件下或60℃的温度下放置3分钟后测定的高温条件下，在td方向上拉动试片的情况下，利用密封强度测试仪测定密封强度的变化，其中，按照10mpm试验速度、30mm夹持间隙(grip gap)的测定条件进行测定；

36、当x轴为td方向上拉动密封部位的行程(距离)而y轴为密封强度时，将基于行程的密封强度变化曲线与表示行程的x轴之间的面积定义为常温能量或高温能量，上述面积为基于行程的密封强度变化曲线的积分值，积分值为行程在0mm至20mm范围内的积分；

37、在常温条件下测定的能量为常温能量，在高温条件下测定的能量为高温能量。

38、在本发明例示性一实现例中，在以220℃密封条件进行密封的情况下，按照以下方法测定的上述二次电池用袋膜的td方向的常温最大行程可以为15mm～25mm。

39、[以220℃密封条件进行密封的情况下测定td方向的常温最大行程的方法]

40、制备100mm×200mm的二次电池用袋膜，将其对折密封后，沿着密封方向的垂直方向将其裁剪成宽度尺寸为15mm的试片；

41、在200mm密封条(seal bar)宽度×10mm密封(seal)厚度的密封条件、2.0秒、0.2mpa、温度为220℃的条件下，执行密封；

42、在td方向上拉动试片的情况下，利用密封强度测试仪在常温条件下测定密封强度的变化，其中，按照10mpm试验速度、30mm夹持间隙(grip gap)的测定条件进行测定；

43、当x轴为td方向上拉动密封部位的行程(距离)而y轴为密封强度时，将密封强度曲线随着行程增加而增加的过程中密封强度值达到最大的行程(距离)评估为最大行程。

44、在本发明例示性一实现例中，在以220℃密封条件进行密封的情况下，按照以下方法测定的上述二次电池用袋膜的td方向的高温最大行程可以为18mm～24mm，

45、[以220℃密封条件进行密封的情况下测定td方向的高温最大行程的方法]

46、制备100mm×200mm的二次电池用袋膜，将其对折密封后，沿着密封方向的垂直方向将其裁剪成宽度尺寸为15mm的试片；

47、在200mm密封条(seal bar)宽度×10mm密封(seal)厚度的密封条件、2.0秒、0.2mpa、温度为220℃的条件下，执行密封；

48、在60℃的温度下放置3分钟后测定的高温条件下，在td方向上拉动试片的情况下，利用密封强度测试仪测定密封强度的变化，其中，按照10mpm试验速度、30mm夹持间隙(gripgap)的测定条件进行测定；

49、当x轴为td方向上拉动密封部位的行程(距离)而y轴为密封强度时，将密封强度曲线随着行程增加而增加的过程中密封强度值达到最大的行程(距离)评估为最大行程。

50、并且，本发明例示性实现例提供一种外置上述二次电池用袋膜的二次电池

51、在本发明例示性一实现例中，上述二次电池可以用于电动汽车或储能装置。

52、并且，本发明例示性实现例提供一种二次电池制备方法，所述方法可包括在二次电池外置上述二次电池用袋膜的步骤。

53、发明的效果

54、本发明例示性实现例的袋膜通过控制常温密度强度及高温密度强度、最大行程、常温能量参数及高温能量参数来使得制备电池组时的高温长期可靠性变得优秀。这种二次电池用袋膜有效用作需要安全性及高温安全性的电动汽车或储能装置等大中型二次电池袋用膜。