(57)【要約】【課題】多層構造のフィルム電池用の高分子包装材及びそれを備える包装材兼用の集電体を提供する。【解決手段】本発明に係るフィルム電池用の高分子包装材及び包装材兼用の集電体は、それぞれ異なる物質からなる第１高分子フィルム、第２高分子フィルム、及び第３高分子フィルムを備える少なくとも３層の積層構造の多重層高分子フィルムを備え、第１高分子フィルムは、Ｆ原子に置換または非置換の炭化水素化合物からなり、第２高分子フィルムは、無定形の高分子からなり、第３高分子フィルムは、所定値以上の引張強度及び引張率を有する高分子からなり、包装材兼用の集電体には、多重層高分子フィルムの一方の表面に導電層が積層されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる物質からなる第１高分子フィルム、第２高分子フィルム、及び第３高分子フィルムを備える少なくとも３層の積層構造の多重層高分子フィルムを備え、
前記第１高分子フィルムは、Ｆ原子に置換または非置換の炭化水素化合物からなり、
前記第２高分子フィルムは、無定形の高分子からなり、
前記第３高分子フィルムは、少なくとも１００ＭＰａ（ＭＤ）の引張強度及び少なくとも３０００ＭＰａ（ＭＤ）の引張率を有する高分子からなることを特徴とするフィルム電池用の高分子包装材。
【請求項２】
前記第１高分子フィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、及びポリスチレンからなる群から選択されるいずれか一つ、または前記群から選択される少なくとも二つの高分子の混合物からなることを特徴とする請求項１に記載のフィルム電池用の高分子包装材。
【請求項３】
前記第２高分子フィルムは、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ナイロン、ポリアクリロニトリル、及びポリビニルアルコールからなる群から選択されるいずれか一つ、または前記群から選択される少なくとも二つの高分子の混合物からなることを特徴とする請求項１に記載のフィルム電池用の高分子包装材。
【請求項４】
前記第３高分子フィルムは、ポリエステル系高分子からなることを特徴とする請求項１に記載のフィルム電池用の高分子包装材。
【請求項５】
前記第３高分子フィルムは、ポリエチレンテレフタレートまたはポリブチレンテレフタレートからなることを特徴とする請求項４に記載のフィルム電池用の高分子包装材。
【請求項６】
前記第１高分子フィルムは、前記多重層高分子フィルムの第１表面において露出されることを特徴とする請求項１に記載のフィルム電池用の高分子包装材。
【請求項７】
前記多重層高分子フィルムは、第４高分子フィルムをさらに備え、
前記第４高分子フィルムは、前記多重層高分子フィルムの第１表面の反対側である第２表面において露出されることを特徴とする請求項６に記載のフィルム電池用の高分子包装材。
【請求項８】
前記第４高分子フィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重合体、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとの共重合体、ナイロン、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、及びエチルビニルアルコールからなる群から選択されるいずれか一つ、または前記群から選択される少なくとも二つの高分子の混合物からなることを特徴とする請求項１に記載のフィルム電池用の高分子包装材。
【請求項９】
前記第１高分子フィルム及び前記第２高分子フィルム、並びに前記第２高分子フィルム及び前記第３高分子フィルムは、それぞれ高分子接着層により相互接着されていることを特徴とする請求項１に記載のフィルム電池用の高分子包装材。
【請求項１０】
前記高分子接着層は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、及びアクリレート系の高分子からなる群から選択されるいずれか一つ、または前記群から選択される少なくとも二つの高分子の混合物からなることを特徴とする請求項９に記載のフィルム電池用の高分子包装材。
【請求項１１】
前記アクリレート系の高分子は、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、及びポリブチルメタクリレートからなる群から選択される少なくとも一つの高分子であることを特徴とする請求項１０に記載のフィルム電池用の高分子包装材。
【請求項１２】
前記多重層高分子フィルムは、前記第２高分子フィルム及び前記第３高分子フィルムのうちの少なくとも一つの高分子フィルムを複数個備えることを特徴とする請求項１に記載のフィルム電池用の高分子包装材。
【請求項１３】
それぞれ異なる物質からなる第１高分子フィルム、第２高分子フィルム、及び第３高分子フィルムを備える少なくとも３層の積層構造の多重層高分子フィルムと、  前記多重層高分子フィルムの一方の表面に積層された導電層とを備え、
前記多重層高分子フィルムにおいて、前記第１高分子フィルムは、Ｆ原子に置換または非置換の炭化水素化合物からなり、前記第２高分子フィルムは、無定形の高分子からなり、前記第３高分子フィルムは、少なくとも１００ＭＰａ（ＭＤ）の引張強度及び少なくとも３０００ＭＰａ（ＭＤ）の引張率を有することを特徴とするフィルム電池用包装材兼用の集電体。
【請求項１４】
前記導電層は、非金属導電材及び結着材を含むことを特徴とする請求項１３に記載のフィルム電池用包装材兼用の集電体。
【請求項１５】
前記非金属導電材は、導電性カーボンを含むことを特徴とする請求項１４に記載のフィルム電池用包装材兼用の集電体。
【請求項１６】
前記導電性カーボンは、グラファイト、カーボンブラック、デンカブラック、ロンザカーボン、スーパーＰ、活性炭ＭＳＣ３０、及びカーボンナノチューブからなる群から選択される少なくとも一つの物質からなることを特徴とする請求項１５に記載のフィルム電池用包装材兼用の集電体。
【請求項１７】
前記結着材は、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、澱粉、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、セルロース、セルロースアセテート、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ブチルセルロース、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、及びナフィオンからなる群から選択されるいずれか一つ、または前記群から選択される少なくとも二つの高分子の混合物からなることを特徴とする請求項１４に記載のフィルム電池用包装材兼用の集電体。
【請求項１８】
前記第１高分子フィルムは、前記多重層高分子フィルムの第１表面において露出されており、
前記導電層は、前記第１高分子フィルムの第１表面の反対側である第２表面上に積層されていることを特徴とする請求項１３に記載のフィルム電池用包装材兼用の集電体。
【請求項１９】
前記多重層高分子フィルムは、前記第３高分子フィルムと前記導電層との間に介在している第４高分子フィルムをさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載のフィルム電池用包装材兼用の集電体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、フィルム電池用包装材及び集電体に関し、より具体的には、多層構造の高分子フィルムからなるフィルム電池用の高分子包装材及びそれを備える包装材兼用の集電体に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、能動型電波識別（Radio Frequency Identification：ＲＦＩＤ）及びセンサーノード技術が活発に研究されている。この技術は、デジタルＴＶ、ホームネットワーク、知能型ロボットなどと共に現在のＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）技術を凌駕する未来の核心産業として定着すると予想されている。すなわち、この技術は、リーダを通じてタグ内に収録されている情報を読み取る既存の受動的な機能から外れて、タグの認識距離を画期的に延長させるだけでなく、タグ周辺の事物情報及び環境情報まで自ら感知することによって、窮極的には、ネットワーキングを通じた人と事物との通信から事物と事物との通信まで情報フローの領域を拡大できると期待されている。したがって、かかるＲＦＩＤタグ及びセンサーノードの駆動のためには、タグやノード規格に適した超小型かつ軽量であり、長寿命の電源素子を使用することによって、リーダから完全に独立した自己電源を確保することが重要である。
【０００３】
これまでＲＦＩＤタグ及びセンサーノードに一部適用されて、その可能性を認められた電源素子として、フィルム一次電池がある。フィルム一次電池の電極及び電解質の構成は、従来の乾電池及びアルカリ電池と同じであるが、その担持容器には、従来の円筒形缶を使用せず、ラミネートされたフィルム形態を有するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系の包装材を使用する。従来技術によるフィルム一次電池の包装材として使われるＰＥＴフィルムは、酸素透過度が低くて遮断特性は優秀である。しかし、包装材がＰＥＴ系の物質からなる場合には、包装材の表面に存在するエステル基により、ポリオレフィン系からなる場合に比べて親水性が比較的高い。これにより、周辺に過度な水分が存在する場合、かえって水分及び酸素の透過度が増加するという短所がある。また、場合によっては、包装材の内部の電解液に含有されていた水分が包装材フィルムに容易に浸透して、包装材を通じて蒸発及び漏液されうる。また、ＰＥＴ系の物質からなるフィルムは、強酸または強塩基に対する耐蝕性が低く、強酸または強塩基性の電解液と直接接触する場合、フィルムの腐蝕をもたらす。かかる短所は、フィルム電池の耐久性、長期間保存性、及び寿命特性に深刻な悪影響をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上述した従来技術における問題点を解決しようとするものであって、電池の内部でよく発生する水素気体のように分子サイズが小さい気体は外部に円滑に排出させ、電解液の内部に含まれている水分は外部に蒸発または漏れることを抑制でき、電池の外部の水分及び酸素の透過を抑制でき、強酸または強塩基性の水系電解液に対する耐蝕性に優れたフィルム電池用の高分子包装材を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的は、上述した特性を提供できる包装材が一体に形成されることによって、フィルム型電池に有利に適用されるフィルム電池用包装材兼用の集電体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するために、本発明によるフィルム電池用の高分子包装材は、それぞれ異なる物質からなる第１高分子フィルム、第２高分子フィルム、及び第３高分子フィルムを備える少なくとも３層の積層構造の多重層高分子フィルムを備える。前記第１高分子フィルムは、Ｆ原子に置換または非置換の炭化水素化合物からなる。前記第２高分子フィルムは、無定形の高分子からなる。前記第３高分子フィルムは、少なくとも１００ＭＰａ（ＭＤ）の引張強度及び少なくとも３０００ＭＰａ（ＭＤ）の引張率を有する高分子からなる。
【０００７】
前記第１高分子フィルムは、前記多重層高分子フィルムの第１表面で露出される。
【０００８】
本発明によるフィルム電池用の高分子包装材において、前記多重層高分子フィルムは、第４高分子フィルムをさらに備える。前記第４高分子フィルムは、前記多重層高分子フィルムの第１表面の反対側である第２表面において露出される。
【０００９】
前記第１高分子フィルム及び前記第２高分子フィルム、並びに前記第２高分子フィルム及び前記第３高分子フィルムは、それぞれ高分子接着層により相互接着される。
【００１０】
本発明によるフィルム電池用の高分子包装材において、前記多重層高分子フィルムは、前記第２高分子フィルム及び前記第３高分子フィルムのうち少なくとも一つの高分子フィルムを複数個備える。
【００１１】
前記他の目的を達成するために、本発明によるフィルム電池用包装材兼用の集電体は、それぞれ異なる物質からなる第１高分子フィルム、第２高分子フィルム、及び第３高分子フィルムを備える少なくとも３層の積層構造の多重層高分子フィルムと、前記多重層高分子フィルムの一方の表面に積層された導電層とを備える。
【００１２】
前記導電層は、非金属導電材及び結着材を含みうる。
【００１３】
本発明によるフィルム電池用包装材兼用の集電体において、前記第１高分子フィルムは、前記多重層高分子フィルムの第１表面で露出され、前記導電層は、前記第１高分子フィルムの第１表面の反対側である第２表面上に積層される。
【００１４】
本発明によるフィルム電池用包装材兼用の集電体において、前記多重層高分子フィルムは、前記第３高分子フィルムと前記導電層との間に介在している第４高分子フィルムをさらに備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるフィルム電池用の高分子包装材は、それぞれ異なる物質からなる第１高分子フィルム、第２高分子フィルム、及び第３高分子フィルムを備える。特に、前記第１高分子フィルムは、包装材の最外側で疎水性を付与できるようにＦ原子に置換または非置換の炭化水素化合物からなり、前記第２高分子フィルムは、酸素及び二酸化炭素の透過を抑制できるように無定形の高分子からなり、前記第３高分子フィルムは、優秀な機械的強度を付与できるように所定値以上の引張強度及び引張率を有する高分子からなる。したがって、本発明によるフィルム電池用の高分子包装材は、水素気体のような小さい分子の気体はよく透過させ、空気中の酸素、二酸化炭素または水分の透過は抑制できる。
【００１６】
本発明によるフィルム電池用の高分子包装材または本発明によるフィルム電池用包装材兼用の集電体をフィルム電池の製造に適用したとき、放電過程において電池の内部で発生する水素気体は徐々に電池の外部に排出されつつ、電池の外部からの空気の流入は遮断することによって、フィルム電池内の電解液内の水分含量を一定に維持させる。その結果、フィルム電池の長期間安定性が向上し、長期間放電時にも電池の性能を安定的に一定に維持する。また、本発明によるフィルム電池用の高分子包装材は、強酸及び強塩基に長期間露出されても全く腐蝕が発生せず、フィルムを通じた電解液の透過及び浸透を遮断するので、電解液が漏れる恐れがない。したがって、フィルム電池容量の利用率、エネルギー密度、高率放電特性、及びパルス放電特性を向上させる。
【００１７】
本発明によるフィルム電池用の高分子包装材は、既存の多重層フィルムの形成に適用された通常の工程をそのまま適用して製造できるので、製品コストを低減でき、量産することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の望ましい実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１実施形態によるフィルム電池用の高分子包装材１００の要部構成を示す断面図である。  
図１に示すように、本発明によるフィルム電池用の高分子包装材１００は、それぞれ異なる物質からなる第１高分子フィルム１１０、第２高分子フィルム１２０、及び第３高分子フィルム１３０を備える少なくとも３層の積層構造の多重層高分子フィルム１０２を備える。
【００２０】
図１には、前記多重層高分子フィルム１０２が、前記第１高分子フィルム１１０、第２高分子フィルム１２０、及び第３高分子フィルム１３０以外に、第４高分子フィルム１４０をさらに備えることが例示されている。  
前記第１高分子フィルム１１０は、Ｆ原子に置換または非置換の炭化水素化合物からなる。例えば、前記第１高分子フィルム１１０は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、及びポリスチレンからなる群から選択されるいずれか一つ、またはその群から選択される少なくとも二つの高分子の混合物（ブレンド）からなる。
【００２１】
前記第１高分子フィルム１１０は、その構成元素がＣ及びＨ、またはＣ，Ｈ及びＦのみで構成されるので、強い疎水性を有する。したがって、前記多重層高分子フィルム１０２をフィルム電池の包装材として使用するとき、前記第１高分子フィルム１１０を前記多重層高分子フィルム１０２の最外側に形成して電池の外部で露出させることによって、外部からの酸素または水分の浸透を遮断し、電池の内部から電解液に含まれている水分の蒸発及び漏れを防止することができる。
【００２２】
前記第２高分子フィルム１２０は、無定形の高分子からなる。例えば、前記第２高分子フィルム１２０は、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ナイロン、ポリアクリロニトリル、及びポリビニルアルコールからなる群から選択されるいずれか一つ、またはその群から選択される少なくとも二つの高分子の混合物からなる。  
前記第２高分子フィルム１２０は、外部から酸素及び二酸化炭素の透過を抑制する役割を担う。
【００２３】
前記第３高分子フィルム１３０は、少なくとも１００ＭＰａ（ＭＤ）の引張強度及び少なくとも３０００ＭＰａ（ＭＤ）の引張率を有する高分子からなる。例えば、前記第３高分子フィルム１３０は、ポリエチレンテレフタレート、またはポリブチレンテレフタレートのようなポリエステル系高分子からなる。ポリエチレンテレフタレートは、約１５０ないし２００ＭＰａ（ＭＤ）の引張強度及び約４０００ないし５０００ＭＰａ（ＭＤ）の引張率を有する。ポリブチレンテレフタレートは、約１００ないし２００ＭＰａ（ＭＤ）の引張強度及び約４０００ないし５０００ＭＰａ（ＭＤ）の引張率を有する。  
前記第３高分子フィルム１３０は、前記多重層高分子フィルム１０２の機械的強度を向上させる役割を担い、また、外部からの酸素透過を抑制する役割を担う。
【００２４】
前記第４高分子フィルム１４０は、前記多重層高分子フィルム１０２上に他のフィルム、例えば集電体用導電フィルムが付着される場合、前記多重層高分子フィルム１０２上に前記導電フィルムをコーティングするためのベースの役割を提供するために形成されるものである。前記第４高分子フィルム１４０の形成に使われる高分子材料は、特別に制限されず、いかなる高分子でもよい。例えば、前記第４高分子フィルム１４０は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重合体、フッ化ビニリデンとテトラフルオロエチレンとの共重合体、ナイロン、ポリアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、及びエチルビニルアルコールからなる群から選択されるいずれか一つ、またはその群から選択される少なくとも二つの高分子の混合物からなる。
【００２５】
前記第４高分子フィルム１４０を採用することによって、前記多重層高分子フィルム１０２が強酸または強塩基のような極限条件に露出された場合にも、前記第４高分子フィルム１４０により耐化学性が補強されて、前記多重層高分子フィルム１０２の損傷を防止することができる。
【００２６】
図１に示したように、前記第１高分子フィルム１１０、第２高分子フィルム１２０、第３高分子フィルム１３０、及び第４高分子フィルム１４０は、それぞれそれらの間に介在している高分子接着層１５０により相互接着されている。  
前記高分子接着層１５０は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、及びアクリレート系の高分子からなる群から選択されるいずれか一つ、またはその群から選択される少なくとも二つの高分子の混合物からなる。前記アクリレート系の高分子のうち本発明に適用することが適した例を挙げるとすれば、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリブチルメタクリレートなどがある。
【００２７】
前記第１高分子フィルム１１０は、前記多重層高分子フィルム１０２のうち最外側である第１表面１０２ａで露出されるように、前記多重層高分子フィルム１０２の一方の最外側表面に形成される。そして、前記第４高分子フィルム１４０は、前記多重層高分子フィルム１０２の第１表面１０２ａの反対側である第２表面１０２ｂで露出されるように、前記多重層高分子フィルム１０２のもう一方の最外側に形成される。
【００２８】
例えば、前記フィルム電池用の高分子包装材１００において、前記第１高分子フィルム１１０、第２高分子フィルム１２０、第３高分子フィルム１３０、及び第４高分子フィルム１４０は、それぞれ１ないし１００μｍの厚さを有し、前記高分子接着層１５０は、約０．１ないし５０μｍの厚さを有する。そして、前記フィルム電池用の高分子包装材１００は、約５ないし４５０μｍの厚さを有する。
【００２９】
次いで、図１に示したフィルム電池用の高分子包装材１００を製造するための例示的な方法を説明する。
【００３０】
まず、第１高分子フィルム１１０、第２高分子フィルム１２０、第３高分子フィルム１３０、及び第４高分子フィルム１４０に対して、それぞれの両側表面をコロナ放電処理する。これは、高分子接着層１５０との接着及び各層のラミネーションを容易にする役割を担う。また、前記多重層高分子フィルム１０２をベースとして集電体または電極を形成するために、前記多重層高分子フィルム１０２の一方の表面に導電層をコーティングせねばならない場合、前記コロナ放電処理により、フィルム表面が親水性を有するように表面改質されてコーティングがよくなされる。
【００３１】
前記第１高分子フィルム１１０、第２高分子フィルム１２０、第３高分子フィルム１３０、及び第４高分子フィルム１４０は、それぞれ圧出器で圧出された溶融樹脂をフィルム形態に成形して得られる。特に、無定形の高分子からなる前記第２高分子フィルム１２０を形成するために、例えば無定形の状態に存在する、結晶化速度が非常に遅い高分子の溶融物を圧出器で延伸しつつ急冷することによって、無定形の配向状態を有する高分子フィルムを形成する工程を利用できる。
【００３２】
コロナ放電処理された前記第１高分子フィルム１１０、第２高分子フィルム１２０、第３高分子フィルム１３０、及び第４高分子フィルム１０４がそれぞれ得られた後、それらの間に高分子接着層を流すか、または付着して各高分子フィルムをラミネートする。例えば、前記第４高分子フィルム１４０上に高分子接着層１５０を形成した後、前記第３高分子フィルム１３０をラミネートし、前記第３高分子フィルム１３０上に高分子接着層１５０を形成した後、前記第２高分子フィルム１２０をラミネートし、前記第２高分子フィルム１２０上に高分子接着層を形成した後、前記第１高分子フィルム１１０をラミネートして、最終的に耐蝕性及び機械的物性が強化された機能性の多重層高分子フィルム１０２が得られる。
【００３３】
図２は、本発明の第２実施形態によるフィルム電池用の高分子包装材２００の要部構成を示す断面図である。図２において、第１実施形態について説明した図１と同じ参照符号は同じ部材を表す。
【００３４】
本発明の第２実施形態によるフィルム電池用の高分子包装材２００は、第１実施形態によるフィルム電池用の高分子包装材１００の構成と類似している。ただし、前記フィルム電池用の高分子包装材２００は、複数の第２高分子フィルム１２０及び第３高分子フィルム１３０を備える多重層高分子フィルム２０２で形成される。図２には、前記多重層高分子フィルム２０２において、前記第２高分子フィルム１２０及び第３高分子フィルム１３０がそれぞれ二層ずつ形成されている例が示されている。
【００３５】
図２に示したように、複数の第２高分子フィルム１２０及び第３高分子フィルム１３０を形成することによって、前記フィルム電池用の高分子包装材２００の酸素透過抑制特性及び機械的強度をさらに向上させることができる。
【００３６】
図１及び図２を参照して説明したような本発明の例示的な実施形態によるフィルム電池用の高分子包装材１００、２００は、各フィルムの厚さまたは各フィルムの層数を調節することによって、電池内で生成される気体の分子サイズ及び外部環境から遮断するべきガスの種類に応じて透過度を任意に調節でき、所望のレベルの機械的強度を確保できる。また、前記フィルム電池用の高分子包装材１００、２００は、耐腐蝕性に優れ、フィルム電池の包装材に適用された場合、電池の長期間安定性及び寿命特性を向上させる。また、本発明によるフィルム電池用の高分子包装材１００、２００は、フィルム電池に要求される条件によって多様な特性を有する多重層高分子フィルムに具現化され、単純かつ容易な製造工程により得られる。
【００３７】
図３は、本発明の望ましい実施形態によるフィルム電池用包装材兼用の集電体３００の要部構成を示す断面図である。図３において、第１実施形態について説明した図１と同じ参照符号は同じ部材を表す。
【００３８】
図３に示すように、本発明によるフィルム電池用包装材兼用の集電体３００は、多重層高分子フィルム１０２と、前記多重層高分子フィルム１０２の一方の表面に積層された導電層３１０とを備える。図３には、前記フィルム電池用包装材兼用の集電体３００が、図１に示したフィルム電池用の高分子包装材１００の多重層高分子フィルム１０２を備えるように図示したが、本発明は、これに制限されるものではない。例えば、前記多重層高分子フィルム１０２の代わりに、図２に示したフィルム電池用の高分子包装材２００の多重層高分子フィルム２０２を備えてもよく、前記第１、第２、または第３高分子フィルム１１０、１２０、１３０のうちから選択される少なくとも一つのフィルムが複数層備えられている他の構造の多重層高分子フィルムを備えてもよい。
【００３９】
前記導電層３１０は、約１ないし１００μｍの厚さを有する。前記導電層３１０は、非金属導電材及び結着材を含む。
【００４０】
前記導電層３１０に含まれる前記非金属導電材は、導電性カーボンからなる。例えば、前記非金属導電材は、グラファイト、カーボンブラック、デンカブラック、ロンザカーボン、スーパーＰ及び活性炭ＭＳＣ３０、カーボンナノチューブからなる群から選択される少なくとも一つの物質からなる。
【００４１】
前記導電層３１０に含まれる前記結着材は、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、澱粉、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、セルロース、セルロースアセテート、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ブチルセルロース、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、及びナフィオンからなる群から選択されるいずれか一つ、またはその群から選択される少なくとも二つの高分子の混合物からなる。
【００４２】
前記フィルム電池用包装材兼用の集電体３００において、前記第１高分子フィルム１１０は、前記多重層高分子フィルム１０２の第１表面１０２ａで露出され、前記導電層３１０は、前記多重層高分子フィルム１０２の前記第１高分子フィルム１１０が露出される第１表面１０２ａの反対側である第２表面１０２ｂ上に積層される。
【００４３】
図３に示したように、前記フィルム電池用包装材兼用の集電体３００は、フィルム電池用の高分子包装材１００の多重層高分子フィルム１０２の一方の表面に導電層３１０が積層されることによって、フィルム電池用の高分子包装材１００と導電層３１０とが一体に形成された構造を有する。したがって、フィルム電池の製造時に前記フィルム電池用包装材兼用の集電体３００を採用することによって、金属を含まない非金属型集電体を具現化することができる。したがって、電池の重量を軽量化でき、優秀な曲げ特性を確保できる。特に、前記第４高分子フィルム１４０により耐化学性が補強された多重層高分子フィルム１０２を使用することによって、前記フィルム電池用包装材兼用の集電体３００が強酸または強塩基性電解液に露出される場合にも腐蝕の恐れのない優秀な耐蝕特性を提供することができる。
【００４４】
次いで、本発明によるフィルム電池用の高分子包装材について、具体的な製造例を挙げてさらに詳細に説明する。しかし、下記製造例は、本発明の理解を助けるために例示するものであって、本発明の範囲がこれに限定されると解釈されてはならず、本発明の思想を逸脱せずに下記の製造例から多様な変形及び変更が可能である。
【００４５】
実施例１
第１高分子フィルムとして１０μｍの厚さのポリエチレンフィルムを、第２高分子フィルムとして２５μｍの厚さの延伸加工された無定形のポリプロピレンフィルムを、第３高分子フィルムとして１６μｍの厚さの延伸加工されたポリエチレンテレフタレートフィルムを、第４高分子フィルムとして２５μｍの厚さの白色の延伸加工されたポリプロピレンフィルムをそれぞれ準備した。次いで、それぞれのフィルムの両側表面をコロナ放電処理した。接着層を使用してそれぞれのフィルムを順次ラミネートして、多重層高分子フィルムを製造した。前記接着層として５μｍの厚さのポリエチレンフィルムを使用した。
【００４６】
実施例２
第２高分子フィルムとして２５μｍの厚さのエチレンビニルアルコールを使用した点を除いては、実施例１と同じ方法で多重層高分子フィルムを製造した。
【００４７】
実施例３
第２高分子フィルムとして２５μｍの厚さのナイロンを使用した点を除いては、実施例１と同じ方法で多重層高分子フィルムを製造した。
【００４８】
実施例４
第２高分子フィルムとして２５μｍの厚さのポリ塩化ビニリデンを使用した点を除いては、実施例１と同じ方法で多重層高分子フィルムを製造した。
【００４９】
実施例５
第２高分子フィルムとして２５μｍの厚さのポリアクリロニトリルを使用した点を除いては、実施例１と同じ方法で多重層高分子フィルムを製造した。
【００５０】
比較例
実施例１ないし実施例５で製造したそれぞれの多重層高分子フィルムの透過度特性及び耐蝕性を評価するために、従来技術においてフィルム電池に包装材として適用されているポリエチレンテレフタレート系フィルムを製造した。４０μｍの厚さのポリエチレンテレフタレートフィルムを二つ準備して、各フィルムの両側表面をコロナ放電処理した後、それらを、接着層を利用して接着させて８６μｍの厚さのポリエチレンテレフタレート二重層高分子フィルムを製造した。
【００５１】
表１は、実施例１ないし実施例５で製造した多重層高分子フィルムと、比較例で製造した高分子フィルムとの酸素、二酸化炭素及び水分に対する透過度を測定した結果である。透過度の測定は、常温及び常圧下で行われた。
【００５２】
【表１】
2008130548.tif 000003
【００５３】
表１に示したように、酸素、二酸化炭素及び水分に対して、実施例１ないし実施例５で製造した多重層高分子フィルムは、比較例に比べて優秀な透過抑制特性を示した。表１の結果から、本発明による多重層高分子フィルムがフィルム電池用包装材またはフィルム電池用包装材兼用の集電体として使われた場合に、電池の外部からの空気及び水分を効果的に遮断できるということが分かる。
【００５４】
表２は、実施例１ないし実施例５で製造した多重層高分子フィルム及び比較例で製造した高分子フィルムそれぞれに対して、６ＭのＮＨ4Ｃｌ水溶液及び６ＭのＫＯＨ水溶液からなる電解液での腐蝕発生如何を観察した結果を表す。
【００５５】
【表２】
2008130548.tif 000004
【００５６】
表２の結果から、本発明によって実施例１ないし実施例５で製造した多重層高分子フィルムは、強酸及び強塩基条件下でいずれも優秀な耐腐蝕特性を示すということが分かる。表２の結果は、本発明による多重層高分子フィルムが既存のマンガン電池またはアルカリ電池に適用された場合にも、優秀な耐腐蝕特性を提供することによって、電池の劣化を防止できることを表わす。
【００５７】
以上、本発明を望ましい実施形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は、これらの実施形態には限定されず、本発明の技術的思想及び範囲内において当業者により様々な変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、フィルム電池用包装材及び集電体関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態によるフィルム電池用の高分子包装材の要部構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態によるフィルム電池用の高分子包装材の要部構成を示す断面図である。
【図３】本発明の望ましい実施形態によるフィルム電池用包装材兼用の集電体の要部構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１００、２００    フィルム電池用の高分子包装材
１０２、２０２    多重層高分子フィルム
１０２ａ    第１表面
１０２ｂ    第２表面
１１０    第１高分子フィルム
１２０    第２高分子フィルム
１３０    第３高分子フィルム
１４０    第４高分子フィルム
１５０    高分子接着層
３００    フィルム電池用包装材兼用の集電体
３１０    導電層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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