[논문]다양한 표면처리에 따른 리튬이온 이차전지용 파우치 필름을 위한 접착성에 관한 연구

김도현; 배성우; 조정민; 유민숙; 김동수

doi:10.7736/kspe.2016.33.3.231

[국내논문] 다양한 표면처리에 따른 리튬이온 이차전지용 파우치 필름을 위한 접착성에 관한 연구
Study of Adhesion according to Various Surface Treatments for Lithium Ion Secondary Battery Pouch Film 원문보기

한국정밀공학회지 = Journal of the Korean Society for Precision Engineering, v.33 no.3, 2016년, pp.231 - 234

김도현 ((주)탑앤씨 기업부설연구소) , 배성우 ((주)탑앤씨 기업부설연구소) , 조정민 ((주)탑앤씨 기업부설연구소) , 유민숙 (한밭대학교 창의융합학과) , 김동수 (한밭대학교 창의융합학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Pouch film is manufactured by laminating aluminum foil, polyamide film and polypropylene film with an adhesive or extrusion resin. However, a surface treatment is required for the aluminum because bonding does not occur easily between the aluminum foil and the polymer film. Thus, for this study, surface treatment experiments were performed in order to confirm the effect on adhesion strength. First, a variety of surface treatment solutions were coated on aluminum foil, and contact angle and surface morphology analysis was carried out for the surface-treated aluminum. For lamination of the surface-treated aluminum foil with polyamide film, a polyurethane base adhesive was prepared for the adhesive strength test specimens. The adhesive strength between the aluminum foil and the polyamide film of the resulting specimens was measured (UTM). With such an experiment, it was possible to evaluate the effect on adhesive strength of the various surface treatments.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

또한 표면 처리된 알루미늄 박과 폴리아미드 필름을 폴리우레탄 베이스의 접착제로 접착한 후 만능물성 시험시 (UTM)을 사용하여 접착강도를 측정하였다. 이를 통해서 표면처리가 알루미늄 표면 특성에 주는 변화와 접착강도에 미치는 영향을 연구하고 그 상관관계에 대해 분석하고자 하였다.

제안 방법

본 논문에서는 알루미늄 박에 다양한 표면처리 용액을 코팅한 후 주사 전기 현미경 (SEM)을 통해 코팅된 표면의 형상을 관찰하고, 접촉각 (Contact Angle)을 측정하였다. 또한 표면 처리된 알루미늄 박과 폴리아미드 필름을 폴리우레탄 베이스의 접착제로 접착한 후 만능물성 시험시 (UTM)을 사용하여 접착강도를 측정하였다. 이를 통해서 표면처리가 알루미늄 표면 특성에 주는 변화와 접착강도에 미치는 영향을 연구하고 그 상관관계에 대해 분석하고자 하였다.
¹ 하지만 이 적층제의 다양한 특성과 그 요인에 대한 연구는 보고되지 않았다. 본 논문에서는 알루미늄 박에 다양한 표면처리 용액을 코팅한 후 주사 전기 현미경 (SEM)을 통해 코팅된 표면의 형상을 관찰하고, 접촉각 (Contact Angle)을 측정하였다. 또한 표면 처리된 알루미늄 박과 폴리아미드 필름을 폴리우레탄 베이스의 접착제로 접착한 후 만능물성 시험시 (UTM)을 사용하여 접착강도를 측정하였다.

대상 데이터

알루미늄 (동일알루미늄)에 다양한 표면처리를 하기 위해 3가 크로메이트 (Surtec 650 (풍원화학 제품), SS-CLT (맥더미드 사 제품)), 인산염 피막 (#P-175 (범창케미컬 제품)), non-크로메이트 (Iridite NCP(맥더미드 사 제품)), Free-Coat (AD 케미컬 사 제품)를 사용하였다. 또한 크로메이트-인산염 복합 처리용액을 개발하여 사용하였다.

이론/모형

제조된 적층체의 알루미늄과 폴리아미드 필름을 일부분 박리한 후 ASTM D903 시험 방법에 따라 만능물성 시험기(UTM, 동일시마즈)를 사용하여 측정하였다.

성능/효과

반면 인산염 용액과 크로메이트 용액의 경우 침적 및 스프레이 분사용 용액으로 코팅 시에 충분한 특성을 나타내지 못한 것 같아 이후 추가 실험을 진행할 예정이다. 이와 같은 표면 모폴로지 및 접촉각의 변화가 접착강도의 증가에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 이는 알루미늄 표면이 무극성인 상태에서 크롬 및 인산 또는 다양한 화학 물질이 알루미늄 표면과 치환 반응이나 기타 부가적인 반응으로 극성인 상태로 변화하거나, 또는 수산화기(OH)가 표면에 존재함으로써 접착제의 이소시아네이트기와의 접착이 용이하게 됨으로써 접착강도가 증가되는 것으로 판단된다.
이와 같은 표면 모폴로지 및 접촉각의 변화가 접착강도의 증가에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 이는 알루미늄 표면이 무극성인 상태에서 크롬 및 인산 또는 다양한 화학 물질이 알루미늄 표면과 치환 반응이나 기타 부가적인 반응으로 극성인 상태로 변화하거나, 또는 수산화기(OH)가 표면에 존재함으로써 접착제의 이소시아네이트기와의 접착이 용이하게 됨으로써 접착강도가 증가되는 것으로 판단된다.^5,6 이러한 실험 결과를 바탕으로 파우치 필름을 제조할 때, 접착강도를 다양하게 변화시키며 파우치 필름의 물성 평가에도 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

후속연구

표면처리에 따라 알루미늄 표면의 특성의 차이를 주사 전자 현미경과 접촉각 측정을 통해 알 수 있었다. 반면 인산염 용액과 크로메이트 용액의 경우 침적 및 스프레이 분사용 용액으로 코팅 시에 충분한 특성을 나타내지 못한 것 같아 이후 추가 실험을 진행할 예정이다. 이와 같은 표면 모폴로지 및 접촉각의 변화가 접착강도의 증가에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.
이는 알루미늄 표면이 무극성인 상태에서 크롬 및 인산 또는 다양한 화학 물질이 알루미늄 표면과 치환 반응이나 기타 부가적인 반응으로 극성인 상태로 변화하거나, 또는 수산화기(OH)가 표면에 존재함으로써 접착제의 이소시아네이트기와의 접착이 용이하게 됨으로써 접착강도가 증가되는 것으로 판단된다.^5,6 이러한 실험 결과를 바탕으로 파우치 필름을 제조할 때, 접착강도를 다양하게 변화시키며 파우치 필름의 물성 평가에도 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	리튬이온 이차전지에는 어떤 특성이 요구되는가?	현재 다양한 분야에서 리튬이온 이차전지가 사용되고 있다. 휴대용 기기 및 전기 자동차 등의 발달로 인해 리튬이온 전지에는 다양한 형상이 요구됨과 아울러 박형화나 경량화가 요구되고 있다. 그러나 종래 사용되던 금속제의 전지용 포장 재료는 형상이 제한되고, 경량화에도 한계가 있다는 결점이 있다.
	알루미늄의 표면처리는 파우치 필름의 어떤 요인으로 작용하는가?	알루미늄의 표면처리는 접착강도 향상 및 내전해액성 등의 파우치 필름에 성능을 결정하는 중요한 요인이다. 알루미늄 표면의 부식 방지 및 접착력 향상을 위해 많이 상용되고 있는 크로메이트 용액에서부터 친환경을 목적으로 하고 그 성능은 크로메이트와 유사한 Non-크로메이트, 그리고 내부식성 및 표면 개질에 우수한 인산염 피막, 이들의 장점을 골고루 갖추고 있는 크로메이트-인산염 복합 피막까지 다양한 표면처리2를 진행한 후 표면 모폴로지를 관찰하였다.
	종래 사용되던 금속제의 전지용 포장 재료의 결점은 무엇인가?	휴대용 기기 및 전기 자동차 등의 발달로 인해 리튬이온 전지에는 다양한 형상이 요구됨과 아울러 박형화나 경량화가 요구되고 있다. 그러나 종래 사용되던 금속제의 전지용 포장 재료는 형상이 제한되고, 경량화에도 한계가 있다는 결점이 있다. 이에 따라 다양한 형상으로 가공이 용이하고, 박형화나 경량화를 실현할 수 있는 전지용 포장 재료로서, 기재층/금속층/실란트층이 순차 적층된 필름형 적층제가 제안되었다.

참고문헌 (6)

Xia, F. and Xu, S., "Effect of Surface Pre-Treatment on the Hydrophilicity and Adhesive Properties of Multilayered Laminate Used for Lithium Battery Packaging," Applied Surface Science, Vol. 268, No. pp. 337-342, 2013.

상세보기
Brunner, S., Gasser, P., Simmler, H., and Wakili, K. G., "Investigation of Multilayered Aluminium-Coated Polymer Laminates by Focused Ion Beam (FIB) Etching," Surface and Coatings Technology, Vol. 200, No. 20, pp. 5908-5914, 2006.

상세보기
Ashley, R., Cochran, M., and Allen, K., "Adhesives in Packaging," International Journal of Adhesion and Adhesives, Vol. 15, No. 2, pp. 101-108, 1995.

상세보기
Hwa Sung Co., Ltd., "Glossary, COMMON SENSE of Adhesive," http://www.hsadhesive.co.kr/data/main_data.php (Accessed 19 February 2016)
Lin, C.-T., "Green Chemistry in Situ Phosphatizing Coatings," Progress in Organic Coatings, Vol. 42, No. 3, pp. 226-235, 2001.

상세보기
Chen, W.-K., Bai, C.-Y., Liu, C.-M., Lin, C.-S., and Ger, M.-D., "The Effect of Chromic Sulfate Concentration and Immersion Time on the Structures and Anticorrosive Performance of the Cr (III) Conversion Coatings on Aluminum Alloys," Applied Surface Science, Vol. 256, No. 16, pp. 4924-4929, 2010.

상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증