리튬 이온 배터리에 사용되는 알루미늄 플라스틱 필름에서 PP 코어 튜브(주로 CPP)는 내부 레이어로 가장 일반적으로 선택됩니다.PE 코어 튜브사실상 거의 사용되지 않습니다.
핵심 이유는 PP 코어 튜브가 전해액 저항, 고온 저항, 열 밀봉 강도, 팽윤 및 부식 저항성 측면에서 PE 코어 튜브보다 우수하기 때문입니다. 이러한 특성으로 인해 PP는 리튬 이온 배터리의 엄격한 안전 및 수명 요구 사항에 더 적합합니다.
일반적인 알루미늄-플라스틱 필름 구조
리튬 이온 파우치 셀의 일반적인 알루미늄-플라스틱 필름 구조는 여러 기능 레이어로 구성됩니다. 각 층은 필름의 전반적인 차단 성능, 기계적 보호 및 열 밀봉 기능에 기여합니다.
| 층 | 일반적인 두께 | 기능 |
|---|---|---|
| 애완 동물 | 6μm | 외부 보호층 |
| 외층 접착제 | 3μm | 접착층 |
| 뉴욕 | 15μm | 기계적 지지층 |
| 외층 접착제 | 3μm | 접착층 |
| 알 | 40μm | 금속 장벽층 |
| 내층 접착제 | 3μm | 접착층 |
| CPP | 80μm | 내부 열 밀봉층 |
1. 전해질 저항이 부족하고 부종의 위험이 있습니다.
리튬이온 파우치 셀에 사용되는 알루미늄-플라스틱 필름의 핵심 기능은 셀을 캡슐화하고 외부 환경으로부터 격리시키는 것입니다. 내부 열접착층에는 일반적으로 전해액에 대한 저항성이 우수하기 때문에 주조 폴리프로필렌(CPP)이 사용됩니다.
PE의 분자 구조는 -CH2-CH2-의 완전 대칭적인 반복 단위로 구성되어 있으며 측쇄 메틸기가 없으며 사슬 세그먼트가 높은 유연성을 나타냅니다. 용해도 매개변수(16.0–16.5 MPa¹ᐟ²)는 DMC, EMC, EC와 같은 탄산염 기반 전해질 용매의 용해도 매개변수와 거의 일치하며 용해도 매개변수는 16.5–17.5 MPa¹ᐟ²입니다. 이로 인해 PE는 전해질에 의한 팽창, 침투 및 심지어 용해에 매우 취약해집니다.
PE 튜브 코어를 사용하여 알루미늄 플라스틱 필름을 감는 경우, 후속 배터리 셀 캡슐화, 형성 및 노화, 전해질과의 접촉 과정에서 튜브 코어가 부풀어 오르고 변형될 수 있습니다. 이로 인해 필름 롤 내부의 내부 응력이 고르지 않게 되고 알루미늄 플라스틱 필름의 박리 또는 전해액 누출이 발생하여 배터리 안전성에 직접적인 영향을 줄 수 있습니다.
대조적으로, 폴리프로필렌(PP)은 메틸 그룹으로 인한 입체 장애로 인해 위에서 설명한 전해질 용매의 일반적인 범위를 벗어나는 17.5–18.5 MPa1ᐟ²의 용해도 매개변수를 갖습니다. 이는 팽창이 현저히 적기 때문에 이 용도에 더 적합합니다.
2. 기계적 강도와 성형 정밀도는 권선 품질에 영향을 미칩니다.
리튬이온 파우치 셀용 알루미늄-플라스틱 필름은 와인딩 시 높은 수준의 평탄도와 동심도를 요구하는 고부가가치 정밀 필름입니다. PE 재료(≥20 MPa)의 인장 강도는 PP(≥30 MPa)의 인장 강도보다 낮으며 PE도 강성이 낮습니다.
고속 권선 중에 가해지는 높은 장력 하에서 PE 코어는 변형 및 진원도 편차가 발생하기 쉽습니다. 이러한 치수 변화는 필름 롤의 가장자리, 주름 및 터널링이 고르지 않게 되는 원인이 될 수 있습니다.
PE 코어 튜브
인장 강도와 강성이 낮으면 PE 코어가 높은 권선 장력 하에서 변형되기 쉬워 롤 형상과 권선 일관성에 영향을 미칠 수 있습니다.
ABS 및 PP 코어 튜브
ABS, PP 및 FRP 코어 튜브는 더 높은 강성과 치수 안정성을 제공하여 고속 슬리팅 및 와인딩 중에 필름 롤 동심도를 유지하는 데 도움이 됩니다.
특히 ABS 코어 튜브는 견고성과 강성을 결합합니다. 제어된 클린룸 조건에서 생산되면 표면 청결도를 제어하고 알루미늄 플라스틱 필름을 오염시키는 이물질 위험을 줄이는 데도 도움이 됩니다.
3. 열악한 고온 저항으로 인해 프로세스 호환성이 제한됩니다.
리튬이온 배터리용 알루미늄-플라스틱 필름 생산과 배터리 셀 제조에는 베이킹, 열 밀봉, 성형 등의 고온 단계가 포함됩니다. 온도는 종종 80~120°C에 도달할 수 있습니다.
PE는 녹는점이 약 105~130°C로 비교적 낮고 최대 연속 작동 온도는 80°C 미만입니다. 온도가 상승하면 PE가 부드러워지고 크리프되어 잠재적으로 치수 변형이 발생할 수 있습니다. 이는 권취 안정성과 후속 권취 해제 및 처리에 영향을 미칠 수 있습니다.
PP:PP의 녹는점은 약 160~170°C이며 약 100~120°C의 환경에서 장기간 안정적으로 유지될 수 있습니다.
ABS:ABS 코어 튜브는 또한 표준 공정 요구 사항에 적합한 내열성을 제공하여 관련 공정 단계에서 변형을 방지하는 데 도움이 됩니다.
따라서 PE, PP 및 적절한 ABS 코어 튜브와 비교하여 알루미늄 플라스틱 필름 가공 및 배터리 제조와 관련된 온도 조건에서 더 나은 치수 안정성을 제공합니다.
4. 산업 호환성 및 청결도 요구 사항
리튬 이온 배터리 산업은 생산 환경에 엄격한 청결 요구 사항을 적용합니다. 배터리 셀의 봉지재인 알루미늄-플라스틱 필름은 제조 및 취급 과정 전반에 걸쳐 이물질 및 먼지 오염으로부터 보호되어야 합니다.
PE 코어의 생산 공정에는 일반적으로 표준 압출이 포함됩니다. 제조 환경 및 공정 제어에 따라 결과적인 표면 청결도가 리튬 이온 배터리 클린룸 애플리케이션의 요구 사항을 충족하지 못할 수 있습니다. 표면 잔해와 먼지의 정전기적 인력은 필름을 감고 취급하는 동안 오염 위험을 증가시킬 수 있습니다.
이러한 이유로 리튬이온 파우치 셀용 알루미늄-플라스틱 필름에 사용되는 와인딩 코어의 주류 선택에는 고정밀 ABS 및 PP 코어 튜브가 포함됩니다. 적절한 제조 관리, 클린룸 생산 및 정전기 방지 처리를 통해 이러한 재료는 청결도, 치수 정확도 및 내화학성과 관련된 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
따라서 PE 코어는 치수 정밀도, 내화학성 및 청결도에 대한 요구 사항이 덜 까다로운 범용 필름 권선 응용 분야에 더 일반적으로 사용됩니다.
알루미늄-플라스틱 필름용 PE 및 PP 코어 튜브
| 성능 요인 | PE 코어 튜브 | PP 코어 튜브 |
|---|---|---|
| 전해질 저항 | 붓기와 침투에 더 취약합니다. | 전해질 관련 팽창에 대한 저항력 향상 |
| 기계적 강성 | 낮은 강성 | 더 높은 강성과 치수 안정성 |
| 권선 정밀도 | 높은 장력 하에서 변형에 더 취약함 | 정밀 권선에 더 적합 |
| 온도 저항 | 고온에서 연화 및 크리프 현상이 발생하기 쉽습니다. | 더 높은 융점과 더 나은 고온 안정성 |
| 애플리케이션 호환성 | 범용 필름 권취에 더 적합 | 까다로운 필름 와인딩 용도에 널리 사용됩니다. |
| 청결 요구 사항 | 적절한 프로세스 및 환경 제어가 필요합니다. | 까다로운 응용 분야에 대해 청결도를 제어하여 제조 가능 |
PP 및 ABS 코어 튜브가 일반적으로 사용되는 이유는 무엇입니까?
알루미늄 플라스틱 필름의 와인딩 코어 선택은 단일 재료 특성에 따라 결정되지 않습니다. 코어는 와인딩 및 후속 취급 중에 치수 안정성을 유지하는 동시에 리튬 이온 배터리 제조와 관련된 화학적, 열적, 청결성 요구 사항을 준수해야 합니다.
치수 안정성
PP 및 ABS 코어 튜브는 권취, 슬리팅 및 운송 중에 롤 형상을 유지하는 데 필요한 강성과 치수 안정성을 제공합니다.
내화학성
PP는 리튬 이온 배터리 응용 분야와 관련된 화학적 환경에 대한 강력한 저항성을 제공하여 팽창 및 재료 저하 위험을 줄입니다.
온도 안정성
PP와 적절한 ABS 코어 튜브는 PE보다 고온 가공 조건에서 더 나은 치수 안정성을 제공할 수 있습니다.
청정 제조
제어된 제조 환경과 정전기 방지 처리는 PP 및 ABS 코어 튜브가 까다로운 필름 응용 분야의 청결도 및 오염 제어 요구 사항을 충족하는 데 도움이 됩니다.
PE 코어 튜브리튬이온 파우치 배터리에 사용되는 알루미늄 플라스틱 필름 권취용으로는 거의 선택되지 않습니다. 그 이유는 그 성능이 전해질 저항성, 기계적 강성, 치수 안정성, 온도 저항성 및 청결성에 대한 결합된 요구 사항과 잘 일치하지 않기 때문입니다.
PP 및 ABS 코어 튜브는 정밀 알루미늄-플라스틱 필름 권취에 필요한 내화학성, 치수 안정성, 온도 성능 및 제어된 청결도를 제공할 수 있기 때문에 더 일반적으로 사용됩니다. 적절한 코어 재료는 궁극적으로 특정 필름 구조, 와인딩 공정 및 제조 요구 사항에 따라 달라집니다.
