초록 ▼

1. 최종목표
본 개발을 수행함으로써 금속제질인 전국탭과의 접착성이 향상되어 부착력올 높이고, 파우치와 전극탭부를 실링처리한 후 전지부에서 발생되는 고열에도 필름이 변형이나 박리되지 않는 특성을 발휘하며, 초기상태를 유지할 수 있어 전극탭과 단자의 지지체 역할을 충실히 수행할 수 있을 뿐만 아니라 아주 우수한 밀폐효과를 유지할 수 있으면서 고온 전류의 전도성을 유지할 수 있는 절연특성을 발휘할 수 있는데, 리튬이차전지의 전해액 누출방지 역할 또한 충실히 수행할 수 있는 전극탭 필름용 컴파운드 소재로써 변성수지 제조기술 및 이를

1. 최종목표
본 개발을 수행함으로써 금속제질인 전국탭과의 접착성이 향상되어 부착력올 높이고, 파우치와 전극탭부를 실링처리한 후 전지부에서 발생되는 고열에도 필름이 변형이나 박리되지 않는 특성을 발휘하며, 초기상태를 유지할 수 있어 전극탭과 단자의 지지체 역할을 충실히 수행할 수 있을 뿐만 아니라 아주 우수한 밀폐효과를 유지할 수 있으면서 고온 전류의 전도성을 유지할 수 있는 절연특성을 발휘할 수 있는데, 리튬이차전지의 전해액 누출방지 역할 또한 충실히 수행할 수 있는 전극탭 필름용 컴파운드 소재로써 변성수지 제조기술 및 이를 압출 컴파운드 제조기술을 개발하여 최종적으로 리튬이차전지에 적용가능한 전극탭 필름용 폴리프로필렌 복합 고분자 수지를 개발하는데 있다.
○ 개발에서의 주요내용은 하기와 같다.
(1) 용액중합법을 이용한 기능성 변성 고분자 수지제조 및 공정개발
(2) 고기능성 전국탭용 복합 고분자 마스터배치의 제조 및 공정기술개발

2. 개발내용 및 결과
리튬이차전지 전극탭용 고분자수지를 제조개발 함에 있어서 궁극적으로 전극탭과의 사용되는 필름에서의 접착력과 리름이차전지 포장재인 AI 파우치와 전극탭과의 접착강도를 향상 시키고 히트실강도를 만족시키며, 최종적으로 리륨이차전지의 전극탭부위에서의 전해액에 대한 누액을 차단하고 기밀성을 유지해줌으로써 전극탭으로 원활한 기능수행이 가능하도록하는 전극탭용 고분자수지 제조를 위하여 다음과 같은 단계를 거쳐 제조하는데 1단계로 폴리프로필렌 수지에 산변성을 그라프트시키는 용액중합공정과 변성된 수지와 기재와 첨가제와 혼합하여 압출기로 혼련하는 2단계인 컴파운드 공정으로 나누어 수행하였다. 각 단계에서 물성평가를 실시하고 특성을 관찰하였다. 또한 산변성 수지의 경우 Scale-up을 통한 제조공정에 대한 개발실험을 Pilot Plant로 630L 중합반응기에서 실시하여 현장평가실험을 실시하였으며, 이를 이용하여 압출법으로 컴파운드를 제조하고 제조된 전극탭용 고분자 마스터 배치로 T-die 압출필름 제조기를 이용하여 전극탭용 필름을 제조하여 최종적으로 전극탭에서 응용성 평가를 실시하였으며, 이로써 용액중합법과 압출법으로 리튬이차전지 전극탭용 고분자 수지 개발을 수행하였다.
이에 대한 개발결과는 다음과 같다.
리튬이차전지의 전극탭용 고분자 수지의 개발에 있어서 기계적인 물성, 접착강도와 내화학성이 우수한 고분자 수지를 용액중합법욜 이용하여 산변성 수지를 제조하고, 이를 활용하여 압출기에서 전극탭용 고분자 수지 마스터 배치를 다양한 혼합재료와 함께 혼련하여 리튬이차전지 전극탭 필름용 고분자 수지를 제조하였으며, 이에 대한 흐름특성, 열적 특성, 기계적 강도는 물론 이를 필름 성형제조기에서 필름성형하여 전극탭과 AI pouch에 적용하고 히트실 작업한 후 히트실바강도 등을 나타내는 것으로 성능을 최종 확인하였다.
1) 무수말레인산(MAH)을 이용하여 제조한 산변성 폴리프로필렌 수지를 FT-1R 분석을 통하여 카르보닐기의 특성흡수피크인 1780 cm^-1 에서 폴리프로필렌 수지에 산변성된 그라프트 중합관능기를 확인하였으며, 이를 활용하여 MAH 그라프트 함량을 계산식으로 구하여 4.2~4.6%의 그라프트율 구할 수 있었다.
2) 산변성 폴리프로필렌 수지의 열적 특성으로 MAH 함량이 증가함에 따라 Tm 값은 감소하였으며, 20 phr 이상에는 큰 변화를 나타내지 않았다. 또한 라디칼 중합과정에 의해 Tm 값이 129℃에서 121℃으로 감소하는 경향을 나타내었다.
3) 산변성 고분자수지는 변성과정에서 개시제에 의한 라디칼중합반응에서 일부 고분자 사슬에서 분해반응올 일으켜 사슬이 끊어 지면서 분자량이 감소하게 되는데 이에 대한 내용으로 변성수지의 중량평균균분자량을 측정한 결과 7.2622x10⁴ ~ 8.5684x10⁴ g/mol으로 초기 폴리프로필렌에서 50% 정도의 감소된 값을 나타내었다.
4) 리튬이차전지 전극탭용 고분자수지는 산변성 방법으로 용액중합법에 의해 1차 중합변성한 후 이를 압출기를 이용하여 고분자수지 마스터배치화 하여 소재를 개발하였으며, 이의 용융흐름특성인 용융흐름지수는 9.5~16.0 g/10min의 값올 나타내었으며, Vicat 연화점으로 115.9 ~ 130.3℃과 녹는점으로 146.27 - 149.03℃을 나타내어 우수한 열적 특성을 나타내는 것을 확인하였다.
5) 전극탭용 고분자수지는 일정 수준이상의 기계적인 강도로 특히 인장강도 및 신율을 요구하는데 이는 전극탭용 필름으로서의 접착력과 실림강도에서 요구되는 응력변형에 대한 일정기간 견디는 힘을 요구하는 것으로, 개발된 고분자수지의 경우 인장강도는 16.6~29.4 MPa의 우수한 특성을 나타내었고 신율에서도 669~834 %으로 정량적 목표치를 만족하였다.
6) 제조한 고분자수지를 이용하여 T-die 압출필름 성형기에서 필름 시제품을 제조하였으며, 이로써 필름 성형가공성을 확인하였다. 또한 이를 이용하여 전극탭과 AI 파우치와의 열접착을 통하여 히트실강도 시편을 제작하여 전극탭 필름용 고분자수지로서의 히트실강도 즉 기밀성과 접착안정성을 동시에 확인하였으며, 측정치로 4.3~8.8 kgf/15mm 값으로 우수한 히트실강도를 나타내는 확인함으로써, 리튬이차전지 전극탭용 고분자수지의 요구하는 기본 물성 및 수행성능을 모두 만족하였으며, 이로써 우수한 물성과 기능성을 가지는 전극탭용 고분자수지를 제공할 수 있었다.

3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
3-1. 기술적 효과
가. 전극탭용 고분자 수지의 제조기술
- 산변성 고분자 수지 제조기술 및 이의 성능향상 방안제시
- 전극탭용 고분자 수지 마스터 배치로 압출기를 이용한 제조 및 공정기술 제공
- 전극탭 필름용 고분자수지의 최적화 기술 및 이의 응용물성 평가기술
- 전극탭에서의 기밀성과 접착성에서의 요구물성을 만족하는 고분자 수지소재 제시
나. 단계적 기술개발 완성 및 양산체제 구축을 위한 실증화 추진
- 제조기술 공정별 최종 기술 보완 및 실증기술완성
- 제조기술 단계별 생산 공정 기술확립
- 공정별 생산 매뉴얼 제시 및 체계화
- 시제품 제작 및 최종 성능평가 실시
- 제조기술공정에 따른 실증화 사업 완성
3-2. 경제적 효과

4. 적용분야
- 리튬이차전지의 전극탭용 고분자 수지
- 자동차용 및 산업용 플라스틱 및 강판의 프라이머
- 전지 외장재용 접착제수지
- 도료, 잉크페인트 등 기능성 바인더
- 일반 산업용 PP 수지 개질제 등
(출처 : 최종보고서 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1생산기술사업화 지원사업 최종보고서 ... 2제출문 ... 3최종보고서 초록 ... 4목차 ... 7제1장 서 론 ... 9 제1절 개발기술의 개요 및 중요성 ... 9 1. 개발기술의 개요 ... 9 2. 개발기술의 중요성(필요성) ... 11 제2절 개발기술의 연구개발동향 ... 14 1. 국내·외 관련기술의 현황 ... 14 제3절 시장현황 ... 17 1. 국내외 산업·시장현황 ... 17 2. 시장규모 추정 ... 18 제4절 개발기술의 개발목표 및 평가방법 ... 23 1. 개발기술의 평가방법 및 평가항목 ... 24제2장 기술개발 내용 및 방법 ... 25 제1절 산변성 고분자수지 제조 ... 25 1. 시 약 ... 25 2. 합 성 ... 26 3. 산변성 고분자 수지의 특성실험 ... 27 제2절 Pilot Plant 산변성 수지의 제조 ... 29 제3절 압출법을 이용한 변성수지 마스터배치 제조 ... 30 1. 용액법으로 제조된 소재를 이용한 변성수지 마스터배치의 제조방법 ... 30 2. 압출기에서의 직접 변성 수지 마스터배치의 제조방법 ... 31 3. 압출법에 의한 변성 복합수지 제조공정 ... 31 4. 압출된 마스터배치 수지의 물성평가 ... 36 제4절 전극탭용 필름 성형시험편 제조 ... 42제3장 결 과 ... 45 제1절 산변성 고분자 수지의 합성 및 특성 ... 45 1. 산변성 고분자 수지의 합성 ... 45 2. 산변성 고분자 수지의 기초 특성 분석 ... 48 제2절 변성수지를 이용한 고분자 마스터배치의 제조 및 물리적 특성 ... 55 1. 압출기를 이용한 고분자 마스터배치의 제조 및 물성평가 ... 55 2. 전극탭용 고분자 마스터배치의 제조 및 물성평가 ... 59 제3절 전극탭용 고분자 수지의 개발기술 평가항목별 종합특성 ... 72 1. 개발기술 평가항목별 종합결과 ... 72제4장 결 론 ... 73제5장 기대효과 및 향후 추진 계획 ... 75 제1절 기대효과 ... 75 제2절 향후 추진 계획 ... 78끝페이지 ... 80