JP2023516182A - 電極リード、その製造方法およびパウチ型二次電池 - Google Patents

電極リード、その製造方法およびパウチ型二次電池 Download PDF

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Abstract

上記課題を解決するための本発明の実施形態による電極リードは、一端が電極組立体の一側から突出する電極タブと連結される第１電極リードと、一端が前記第１電極リードの他端と連結され、他端が前記電極組立体を収容する電池ケースの外部に突出する第２電極リードと、前記第１電極リードおよび前記第２電極リードを互いに連結する連結部とを含み、前記連結部は、前記第１電極リードと前記第２電極リードとの間に塗布され、且つ硬化された接着剤で形成され、前記接着剤は、導電材および溶媒が混合されて形成され、前記溶媒は、ポリマーおよび希釈剤が混合されて形成され、前記溶媒は、前記希釈剤を５ｗｔ％～１５ｗｔ％含む。

Description

本出願は、２０２０年４月７日付けの韓国特許出願第１０－２０２０－００４２４２１号に基づく優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示されている全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。
本発明は電極リード、その製造方法およびパウチ型二次電池に関し、より詳細には、２段の電極リードを形成することで電池ケースの内部に発生したガスを外部に排出して安定性を確保することができ、２段の電極リードが確実に脱着して、電気的な連結が完全に遮断されることができる電極リード、その製造方法およびパウチ型二次電池に関する。
一般的に、二次電池の種類としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池およびリチウムイオンポリマー電池などがある。このような二次電池は、デジタルカメラ、Ｐ－ＤＶＤ、ＭＰ３Ｐ、携帯電話、ＰＤＡ、ポータブルゲーム装置（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｇａｍｅ Ｄｅｖｉｃｅ）、パワーツール（Ｐｏｗｅｒ Ｔｏｏｌ）および電動自転車（Ｅ－ｂｉｋｅ）などの小型製品だけでなく、電気自動車やハイブリッド自動車といった高出力を要する大型製品と余剰発電電力や新再生可能エネルギーを貯蔵する電力貯蔵装置とバックアップ用電力貯蔵装置にも適用され使用されている。
電極組立体を製造するために、正極（Ｃａｔｈｏｄｅ）、セパレータ（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）および負極（Ａｎｏｄｅ）を製造し、これらを積層する。具体的には、正極活物質スラリーを正極集電体に塗布し、負極活物質スラリーを負極集電体に塗布して、正極（Ｃａｔｈｏｄｅ）と負極（Ａｎｏｄｅ）を製造する。また、前記製造された正極と負極との間にセパレータ（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）が介在されて積層されると、単位セル（Ｕｎｉｔ Ｃｅｌｌ）が形成され、単位セルが互いに積層されることで、電極組立体が形成される。また、このような電極組立体が、特定のケースに収容され電解液を注入すると、二次電池が製造される。
このような二次電池は、電極組立体を収容するケースの材料に応じて、パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）および缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）などに分けられる。パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）は、形態が一定ではない柔軟なポリマー材料で製造されたパウチに電極組立体を収容する。また、缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）は、形状が一定な金属またはプラスチックなどの材料で製造されたケースに電極組立体を収容する。
パウチ型電池ケースは、柔軟性を有するパウチフィルムに絞り（Ｄｒａｗｉｎｇ）成形をして、カップ部を形成することで製造される。また、カップ部が形成されると、前記カップ部の収容空間に電極組立体を収納し、電池ケースを折り畳んだ（ｆｏｌｄｉｎｇ）後、シーリング部をシールして二次電池を製造する。
一方、二次電池は、内部短絡、過充電、過放電などによって内部でガスが発生し得る。このようなガスは、二次電池の内部圧力を上昇させて部品間の結合力の弱化、二次電池のケースの破損、保護回路の早期作動、電極の変形、内部短絡、爆発などの問題を引き起こす。カン型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）の二次電池の場合には、ＣＩＤフィルタおよび安全ベントのような保護部材が設けられ、ケースの内部の圧力が増加すると、電気的連結を物理的に遮断した。しかし、従来のパウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）の二次電池の場合には、このような保護部材が十分に設けられていない。
韓国公開公報第２０１９－００５９６７７号
本発明が解決しようとする課題は、２段の電極リードを形成することで、電池ケースの内部に発生したガスを外部に排出して安定性を確保することができ、２段の電極リードが確実に脱着し、電気的な連結が完全に遮断されることができる電極リード、その製造方法およびパウチ型二次電池を提供することである。
本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及していない他の課題は、以下の記載から当業者が明確に理解することができる
上記課題を解決するための本発明の実施形態による電極リードは、一端が電極組立体の一側から突出する電極タブと連結される第１電極リードと、一端が前記第１電極リードの他端と連結され、他端が前記電極組立体を収容する電池ケースの外部に突出する第２電極リードと、前記第１電極リードおよび前記第２電極リードを互いに連結する連結部とを含み、前記連結部は、前記第１電極リードと前記第２電極リードとの間に塗布され、且つ硬化された接着剤で形成され、前記接着剤は、導電材および溶媒が混合されて形成され、前記溶媒は、ポリマーおよび希釈剤が混合されて形成され、前記溶媒は、前記希釈剤を５ｗｔ％～１５ｗｔ％含む。
また、前記溶媒は、前記希釈剤を５ｗｔ％～１０ｗｔ％含むことができる。
また、前記希釈剤は、グリシジルエステル（Ｇｌｙｃｉｄｙｌ Ｅｓｔｅｒ）系である電極リード。
また、前記接着剤は、前記導電材を７０ｗｔ％～８５ｗｔ％含み、前記溶媒を１５ｗｔ％～３０ｗｔ％含むことができる。
また、前記導電材は、黒鉛、カーボンブラック、導電性繊維、金属粉末、導電性ウィスカー、導電性金属酸化物および導電性素材のうち少なくとも一つを含むことができる。
また、前記導電材は、銀を含むことができる。
また、前記ポリマーは、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ＥＰＤＭ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｄｉｅｎｅ Ｍｏｎｏｍｅｒ）樹脂、ＣＰＥ（Ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）樹脂、シリコン、ポリウレタン、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、不飽和エステル樹脂、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）およびポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）のうち少なくとも一つを含むことができる。
また、前記ポリマーは、エポキシ樹脂を含むことができる。
上記課題を解決するための本発明の実施形態によるパウチ型二次電池は、正極および負極を含む電極と、セパレータが積層される電極組立体と、前記電極組立体を収容するパウチ型の電池ケースと、前記電極と連結され、前記電極組立体の一側から突出する電極タブと、一端が前記電極タブと連結される第１電極リードと、一端が前記第１電極リードの他端と連結され、他端が前記電池ケースの外部に突出する第２電極リードと、前記第１電極リードおよび前記第２電極リードを互いに連結する連結部とを含み、前記連結部は、前記第１電極リードと前記第２電極リードとの間に塗布され、且つ硬化された接着剤で形成され、前記接着剤は、導電材および溶媒が混合されて形成され、前記溶媒は、ポリマーおよび希釈剤が混合されて形成され、前記溶媒は、前記希釈剤を５ｗｔ％～１５ｗｔ％含む。
また、前記第１および第２電極リードが前記連結部を介して連結された部分を囲み、前記第１および第２電極リードを前記電池ケースに接着させる絶縁部をさらに含むことができる。
また、前記第１および第２電極リードと前記連結部との接着力は、前記第１および第２電極リードと前記絶縁部との接着力より弱いことができる。
また、前記絶縁部は、電気絶縁性を有する熱可塑性、熱硬化性、光硬化性樹脂のうち少なくとも一つで形成されることができる。
上記課題を解決するための本発明の実施形態による電極リードの製造方法は、第１電極リードおよび第２電極リードをそれぞれ製造するステップと、前記第１電極リードの他端および前記第２電極リードの一端のうち少なくとも一つに接着剤を塗布するステップと、前記第１電極リードの他端と前記第２電極リードの一端を互いに接着させてリード積層体を形成するステップと、前記リード積層体に熱を印加して前記接着剤を硬化することで連結部を形成するステップとを含み、前記接着剤は、導電材および溶媒が混合されて形成され、前記溶媒は、ポリマーおよび希釈剤が混合されて形成され、前記溶媒は、前記希釈剤を５ｗｔ％～１５ｗｔ％含む。
本発明のその他の具体的な事項は、詳細な説明および図面に含まれている。
本発明の実施形態によると、少なくとも以下のような効果がある。
２段の電極リードを形成することで、電池ケースの内部にガスが発生して内部圧力が増加しても、ガスを外部に排出して安全性を確保することができる。
また、２段の電極リードが確実に脱着し、電気的な連結が完全に遮断されることができる。
また、２段の電極リードの間を接着させる接着剤の耐電解液性を向上させるとともに、接触抵抗を大きく増加させないこともできる。
本発明による効果は、以上で例示している内容によって制限されず、より様々な効果が本明細書内に含まれている。
本発明の一実施形態による二次電池の組立図である。 本発明の一実施形態による二次電池の斜視図である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の体積が膨張した様子を示す斜視図である。 本発明の一実施形態による電極リードを製造する方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池を図２のＡ－Ａ'で切断した断面図の一部である。 本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池の体積が膨張した様子を図２のＡ－Ａ'で切断した断面図の一部である。 本発明の製造例１および比較例１による電極リードサンプルの重量減少率を示すグラフである。
本発明の利点および特徴、また、それらを達成する方法は、添付の図面とともに詳細に後述している実施形態を参照すると明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる様々な形態に実現されることができ、ただし、本実施形態は、本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇によって定義されるだけである。明細書の全体にわたり同一の参照符号は、同一の構成要素を指す。
他の定義がなければ、本明細書で使用されるすべての用語（技術および科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が共通して理解することができる意味で使用されることができる。また、一般的に使用される辞書に定義されている用語は、明白に特別に定義されていない限り、理想的にもしくは過剰に解釈されない。
本明細書で使用されている用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限するものではない。本明細書において、単数型は、句で特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含み（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素の他に一つ以上の他の構成要素の存在または追加を排除しない。
以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態による二次電池１の組立図であり、図２は、本発明の一実施形態による二次電池１の斜視図である。
本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池１は、図１に図示されているように、正極、負極などの電極およびセパレータが積層されて形成される電極組立体１０と、前記電極組立体１０を内部に収容するパウチ型の電池ケース１３とを含む。
パウチ型二次電池１を製造するために、先ず、電極活物質とバインダーおよび可塑剤を混合したスラリーを正極集電体および負極集電体に塗布して、正極と負極などの電極を製造する。これをセパレータ（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）の両側に積層することで、所定の形状の電極組立体１０を形成してから、電極組立体１０を電池ケース１３に挿入し、電解液を注入した後、シールする。
具体的には、電極組立体（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１０は、正極および負極の２種類の電極と、電極を互いに絶縁させるために電極の間に介在されるか、いずれか一つの電極の左側または右側に配置されるセパレータとを備えた積層構造体であることができる。前記積層構造体は、所定の規格の正極と負極がセパレータを挟んで積層されることもでき、ゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ Ｒｏｌｌ）状に巻き取られることができるなど、制限されず、様々な形態であることができる。２種類の電極、すなわち、正極と負極は、それぞれ、アルミニウムと銅を含む金属箔または金属網形態の電極集電体に活物質スラリーが塗布された構造である。スラリーは、通常、粒状の活物質、補助導体、バインダーおよび可塑剤などが溶媒が添加された状態で撹拌されて形成されることができる。溶媒は、後続工程で除去される。
電極組立体１０は、図１に図示されているように、電極タブ（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｔａｂ）１１を含む。電極タブ１１は、電極組立体１０の正極および負極とそれぞれ連結され、電極組立体１０の外部に突出して、電極組立体１０の内部と外部との間に電子が移動することができる経路になる。電極組立体１０の電極集電体は、電極活物質が塗布された部分と、電極活物質が塗布されていない末端部分、すなわち無地部とで構成される。また、電極タブ１１は、無地部を裁断して形成されるか、無地部に別の導電部材を超音波溶接などで連結して形成されることもできる。このような電極タブ１１は、図１に図示されているように、電極組立体１０の一側から同方向に並行して突出することもできるが、これに制限されず、それぞれ異なる方向に突出することもできる。
電極組立体１０の電極タブ１１には、二次電池１の外部に電気を供給する電極リード（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｌｅａｄ）１２がスポット（Ｓｐｏｔ）溶接などで連結される。本発明の一実施形態による電極リード１２は、複数で設けられ、２段の電極リード１２を形成する。また、２段の電極リード１２のうち、第１電極リード１２３（図５に図示）は、電極組立体１０の電極タブ１１と連結され、第２電極リード１２４（図５に図示）は、電池ケース（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃａｓｅ）１３の外部に突出する。２段の電極リード１２に関する詳細な説明は後述する。
電極リード１２の一部は、絶縁部１４で周りが囲まれる。絶縁部１４は、電池ケース１３の上部ケース１３１と下部ケース１３２が熱融着するシーリング部１３４に限定されて位置し、電極リード１２を電池ケース１３に接着させる。また、電極組立体１０から生成される電気が電極リード１２を介して電池ケース１３に流れることを防止し、電池ケース１３のシーリングを維持する。したがって、このような絶縁部１４は、高い接着性を有し、電気がよく通らない非伝導性を有する不導体、特に、高分子樹脂であり、電気絶縁性を有する熱可塑性、熱硬化性、光硬化性樹脂のうち少なくとも一つからなることができる。一般的に、絶縁部１４としては、電極リード１２に付着しやすく、厚さが比較的に薄い絶縁テープを多く使用しているが、これに制限されず、電極リード１２を絶縁することができれば、様々な部材を使用することができる。
電極リード１２は、正極タブ１１１に一端が連結され、正極タブ１１１が突出した方向に延びる正極リード１２１と、負極タブ１１２に一端が連結され、負極タブ１１２が突出した方向に延びる負極リード１２２とを含む。一方、正極リード１２１および負極リード１２２は、図１に図示されているように、いずれも、他端が電池ケース１３の外部に突出する。それにより、電極組立体１０の内部で生成された電気を外部に供給することができる。また、正極タブ１１１および負極タブ１１２がそれぞれ様々な方向に向かって突出形成されることから、正極リード１２１および負極リード１２２もそれぞれ様々な方向に向かって延びることができる。
正極リード１２１および負極リード１２２は、互いにその材料が異なることができる。すなわち、正極リード１２１は、正極集電体と同一のアルミニウム（Ａｌ）であり、負極リード１２２は、負極集電体と同一の銅（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）がコーティングされた銅であることができる。また、電池ケース１３の外部に突出した電極リード１２の一部分は、端子部になり、外部端子と電気的に連結される。
電池ケース１３は、電極組立体１０を内部に収納する、軟性の材料で製造されたパウチである。以下、電池ケース１３は、パウチとして説明する。パンチなどを用いて柔軟性を有するパウチフィルム１３５を絞り（Ｄｒａｗｉｎｇ）成形すると、一部が延伸されて袋状の収容空間１３３１を含むカップ部１３３が形成されることで、電池ケース１３が製造される。電池ケース１３は、電極リード１２の一部、すなわち、端子部が露出するように電極組立体１０を収容し、シールされる。このような電池ケース１３は、図１に図示されているように、上部ケース１３１と下部ケース１３２を含む。下部ケース１３２には、カップ部１３３が形成されて、電極組立体１０を収容することができる収容空間１３３１が設けられ、上部ケース１３１は、前記電極組立体１０が電池ケース１３の外部に離脱しないように、前記収容空間１３３１を上部からカバーする。また、シーリング部１３４がシールされることで、前記収容空間１３３１を密閉する。この際、上部ケース１３１にも収容空間１３３１が設けられたカップ部１３３が形成され、電極組立体１０を上部から収容することもできる。上部ケース１３１と下部ケース１３２は、図１に図示されているように、一側が互いに連結されて製造されることができるが、これに制限されず、互いに分離して別に製造されるなど、様々に製造されることができる。
電極組立体１０の電極タブ１１に電極リード１２が連結され、電極リード１２の一部分に絶縁部１４が形成されると、下部ケース１３２のカップ部１３３に設けられた収容空間１３３１に電極組立体１０が収容され、上部ケース１３１が前記空間を上部からカバーする。また、内部に電解液を注入し、上部ケース１３１と下部ケース１３２の縁部から外側に延長形成されたシーリング部１３４をシールする。電解液は、二次電池１の充・放電時に、電極の電気化学的反応によって生成されるリチウムイオンを移動させるためのものであり、リチウム塩と高純度の有機溶媒類の混合物である非水系有機電解液または高分子電解質を用いたポリマーを含むことができる。このような方法により、図２に図示されているように、パウチ型二次電池１が製造されることができる。
図３は、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池１の体積が膨張した様子を示す斜視図である。
一般的に、パウチ型二次電池１は、電極組立体１０の外部衝撃による内部短絡、過充電、過放電などによる発熱と、これによる電解質分解、熱暴走現象などによって非正常的に多量のガスが発生し得る。または高温で保管するか貯蔵する場合、高い温度が、電解質および電極活物質の電気化学的反応を速く促進し、ガスが発生し得る。
一方、パウチ型電池ケース１３を製造するために、パンチなどを用いて、柔軟性を有するパウチフィルム１３５を絞り（Ｄｒａｗｉｎｇ）成形する。このような絞り成形は、プレスにパウチフィルム１３５を挿入し、パンチでパウチフィルム１３５に圧力を印加して、パウチフィルム１３５を延伸させることで行われる。このようにパウチフィルム１３５を延伸させてカップ部１３３を陥没形成することで、電池ケース１３が製造される。このようなパウチフィルム１３５は、主に、ナイロン（Ｎｙｌｏｎ）樹脂またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリマーで製造される表面保護層（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、主に、アルミニウム薄膜（Ａｌ Ｆｏｉｌ）で製造されるガスバリア層（Ｇａｓ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｌａｙｅｒ）および主に、ポリプロピレン（ＰＰ）またはポリエチレン（ＰＥ）などのポリマーで製造されるシーラント層（Ｓｅａｌａｎｔ Ｌａｙｅｒ）を積層して形成する。
仮に、電池ケース１３の内部で気体が発生すると、電池ケース１３は、各層がすべて柔軟性を有するため、前記発生した気体が二次電池１の内部圧力を上昇させて、図３に図示されているように二次電池１の体積が膨張する。また、部品間の結合力の弱化、二次電池１のケースの破損、保護回路の早期作動、電極の変形、内部短絡、爆発などの問題を引き起こす。
図４は、本発明の一実施形態による電極リード１２を製造する方法を示すフローチャートである。
本発明の一実施形態によると、２段の電極リード１２を形成することで、電池ケース１３の内部にガスが発生して内部圧力が増加しても、ガスを外部に排出して安全性を確保することができる。また、２段の電極リード１２が確実に脱着し、電気的な連結が完全に遮断されることができる。また、２段の電極リード１２の間を接着させる接着剤の耐電解液性を向上させるとともに、接触抵抗を大きく増加させないこともできる。
このために、本発明の一実施形態による電極リード１２の製造方法は、第１電極リード１２３および第２電極リード１２４をそれぞれ製造するステップと、前記第１電極リード１２３の他端および前記第２電極リード１２４の一端のうち少なくとも一つに接着剤を塗布するステップと、前記第１電極リード１２３の他端と前記第２電極リード１２４の一端を互いに接着させてリード積層体を形成するステップと、前記リード積層体に熱を印加して前記接着剤を硬化することで連結部１５を形成するステップとを含み、前記接着剤は、導電材および溶媒が混合されて形成され、前記溶媒は、ポリマーおよび希釈剤が混合されて形成され、前記溶媒は、前記希釈剤を５ｗｔ％～１５ｗｔ％含む。
このような方法で製造された電極リード１２は、一端が電極組立体１０の一側から突出する電極タブ１１と連結される第１電極リード１２３と、一端が前記第１電極リード１２３の他端と連結され、他端が前記電極組立体１０を収容する電池ケース１３の外部に突出する第２電極リード１２４と、前記第１電極リード１２３および前記第２電極リード１２４を互いに連結する連結部１５とを含み、前記連結部１５は、前記第１電極リード１２３と前記第２電極リード１２４との間に塗布された接着剤を硬化することで形成され、前記接着剤は、導電材および溶媒が混合されて形成され、前記溶媒は、ポリマーおよび希釈剤が混合されて形成され、前記溶媒は、前記希釈剤を５ｗｔ％～１５ｗｔ％含む。
また、このような電極リード１２を含む本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池１は、正極および負極を含む電極と、セパレータが積層される電極組立体１０と、前記電極組立体１０を収容するパウチ型の電池ケース１３と、前記電極と連結され、前記電極組立体１０の一側から突出する電極タブ１１と、一端が前記電極タブ１１と連結される第１電極リード１２３と、一端が前記第１電極リード１２３の他端と連結され、他端が前記電池ケース１３の外部に突出する第２電極リード１２４と、前記第１電極リード１２３および前記第２電極リード１２４を互いに連結する連結部１５とを含み、前記連結部１５は、前記第１電極リードと前記第２電極リードとの間に塗布された接着剤を硬化することで形成され、前記接着剤は、導電材および溶媒が混合されて形成され、前記溶媒は、ポリマーおよび希釈剤が混合されて形成され、前記溶媒は、前記希釈剤を５ｗｔ％～１５ｗｔ％含む。
以下、図４のフローチャートに図示されている各ステップについて、図５および図６を参照して具体的に説明する。
図５は、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池１を図２のＡ－Ａ'で切断した断面図の一部である。
本発明の一実施形態によると、電極リード１２は２段で形成される。すなわち、電極リード１２は、一端が電極組立体１０の電極タブ１１と連結される第１電極リード１２３と、一端が前記第１電極リード１２３の他端と連結され、他端が電池ケース１３の外部に突出する第２電極リード１２４とを含む。また、第１電極リード１２３の他端と第２電極リード１２４の一端のそれぞれ一面が連結部１５を介して接着されることで、互いに連結される。
このような電極リード１２を製造するために、先ず、第１電極リード１２３および第２電極リード１２４をそれぞれ別に製造する（Ｓ４０１）。第１電極リード１２３と第２電極リード１２４は、いずれも四角形の形状を有することが好ましい。また、以降、互いに容易に接着されるために、幅が互いに同一であることが好ましい。
前記製造された第１電極リード１２３の他端および第２電極リード１２４の一端のうち少なくとも一つに接着剤を塗布する（Ｓ４０２）。そして、第１電極リード１２３の他端と第２電極リード１２４の一端を互いに接着させてリード積層体を形成する（Ｓ４０３）。
接着剤は、伝導性を有する物質を含む。それにより、電極組立体１０から生成された電気を容易に外部に放出することができる。このために、接着剤は、導電材および溶媒が混合されて形成され、溶媒は、ポリマーおよび希釈剤が混合されて形成されることが好ましい。
導電材は、天然または人造などの黒鉛；カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック；炭素繊維または金属繊維などの導電性繊維；フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル、金、銀、銅粉末などの金属粉末；１種の金属の上に異種の金属でコーティングされたコアシェル（Ｃｏｒｅ／Ｓｈｅｌｌ）構造を有する粉末；酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；およびポリフェニレン誘導体などの導電性素材のうち少なくとも一つを含み、特に、銀を含むことが最も好ましい。このような接着剤に含まれる導電材は、７０～８５ｗｔ％であることが好ましい。
ポリマーは、熱硬化性高分子樹脂として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ＥＰＤＭ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｄｉｅｎｅ Ｍｏｎｏｍｅｒ）樹脂、ＣＰＥ（Ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）樹脂、シリコン、ポリウレタン、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂および不飽和エステル樹脂、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）およびポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）のうち少なくとも一つを含み、特に、エポキシまたはアクリル樹脂を含むことが最も好ましい。このような接着剤として含まれるポリマーは、１５～３０ｗｔ％であることが好ましい。
一方、接着剤の粘性を減少させ、流動性を増加させてユーザの便宜性を増大させるために、前記ポリマーには、希釈剤を添加する。ここで、希釈剤は、グリシジルエステル（Ｇｌｙｃｉｄｙｌｅｓｔｅｒ）系であることができ、例えば、ｎ－ブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、２－エチルヘキシルグリシジルエーテル、スチレンオキシド、フェニルグリシジルエーテル、クレジルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート、三級カルボン酸グリシジルエステル、ビニルシクロヘキセンモノエポキシドなどのモノエポキシド、ブタンジオールグリシジルエーテル、１，６－ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、（ポリ）エチレングリコールジグリシジルエーテル、（ポリ）プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ビニルシクロヘキセンジオキシドなどのジエポキシドのうち少なくとも一つを含むことができる。
また、希釈剤の添加比率は、５ｗｔ％～１５ｗｔ％であり、好ましくは５ｗｔ％～１０ｗｔ％である。希釈剤の添加比率が５ｗｔ％より小さい場合には、粘性が過剰に高くなって接着剤の塗布がほぼ不可能であるか、可能であるとしても、接着剤の塗布に過剰に多くの時間と努力が必要となる問題がある。逆に、希釈剤の添加比率が１５ｗｔ％より大きい場合には、接着剤を硬化して形成された連結部１５の耐電解液性が低下し、二次電池１を製造した後、２段の電極リード１２が電解液によって脱着する問題がある。
リード積層体を形成した後、オーブンなどを用いて、前記リード積層体に熱を印加する（Ｓ４０４）。これにより、接着剤が乾燥して硬化されることで連結部１５が形成され、このような連結部１５も導電材および伝導性ポリマーを含む。したがって、図５に図示されているように、第１電極リード１２３と第２電極リード１２４が互いに連結された２段の電極リード１２の製造が完了する。
電池ケース１３が正常である時には、第１および第２電極リード１２３、１２４が互いに安定的に連結されなければならず、電池ケース１３が膨張すると、第１および第２電極リード１２３、１２４は互いに容易に脱着されなければならない。したがって、第１および第２電極リード１２３、１２４は、同一平面上に位置して側面が連結されるよりは、互いに異なる平面上に位置して上下面が互いに連結されることが好ましい。
第１電極リード１２３および第２電極リード１２４を互いに連結する連結部１５は、厚さが１～５００μｍと非常に薄いことが好ましい。したがって、第１電極リード１２３および第２電極リード１２４が段差を形成しても、段差の大きさが過剰に大きくないことができる。
一方、上述のように、電極リード１２の一部、特に、第１電極リード１２３および第２電極リード１２４が前記連結部１５を介して連結された部分は、絶縁部１４で周りが囲まれる。また、絶縁部１４を介して、第１および第２電極リード１２３、１２４が電池ケース１３に接着される。上部ケース１３１と下部ケース１３２がシールされる過程で、電極リード１２と接触する部分は相対的に圧力が高いため、電池ケース１３のシーラント層が破損する可能性が高い。このようなシーラント層は、上述のように、電極組立体１０と直接接触するため、絶縁性を有する。しかし、シーラント層が破損すると、電極リード１２を介して電池ケース１３に電気が流れることができる。特に、電池ケース１３のガスバリア層は、アルミニウムのような金属で製造されることから、シーラント層が少しでも破損してガスバリア層が露出すると、電極リード１２と接触して電気が容易に流れることができる。
したがって、絶縁部１４は、電気がよく通らない非伝導性を有する不導体で製造される。また、絶縁部１４は、高い機械的強度と耐熱性を有する。したがって、絶縁部１４には、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）またはポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン系樹脂が含まれることができる。特に、ポリプロピレン（ＰＰ）は、引張強度、剛性、表面硬度、耐磨耗性、耐熱性などの機械的物性と耐食性などの化学的物性に優れ、絶縁部１４を製造するために主に使用される。さらに、絶縁部１４の接着力を向上させるために、酸処理されたポリプロピレンを含むこともできる。例えば、酸処理されたポリプロピレンとノルマルポリプロピレンを混合することもでき、ポリエチレンをさらに混合することもでき、単純に、酸処理されたポリプロピレンのみを含むこともできる。ここで、酸処理されたポリプロピレンは、ＭＡＨ ＰＰ（マレイックアンハイドライドポリプロピレン）であることができる。
したがって、上部ケース１３１と下部ケース１３２が熱融着する時に、絶縁部１４は形を維持し、シーラント層が一部破損してガスバリア層が露出しても電極リード１２とガスバリア層の接触を遮断する。それにより、電極組立体１０から生成される電気が電極リード１２を介して電池ケース１３に流れることを防止する。
図５に図示されているように、絶縁部１４は、第１電極リード１２３、連結部１５および第２電極リード１２４をすべて囲む。仮に、第１電極リード１２３または連結部１５を囲まない場合には、電池ケース１３が膨張しても、第１電極リード１２３と第２電極リード１２４に斥力を印加することができないためである。
図６は、本発明の一実施形態によるパウチ型二次電池１の体積が膨張した様子を図２のＡ－Ａ'で切断した断面図の一部である。
上述のように、パウチ型電池ケース１３の内部で圧力が増加すると、パウチ型二次電池１の体積が膨張する。したがって、図６に図示されているように、電池ケース１３の外壁が外側に向かって移動する。この際、電池ケース１３の外壁のうち上壁および下壁は、面積が広く、シールされておらず、軟性がより大きい。したがって、電池ケース１３の上壁は上方に、下壁は下方に移動する。一方、電池ケース１３の外壁が外側に向かって移動しながら、絶縁部１４を介して連結された第１電極リード１２３と第２電極リード１２４に斥力を印加する。したがって、電池ケース１３の内部圧力が次第に増加すると、電池ケース１３の外壁が移動しようとする力がより大きくなり、第１電極リード１２３と第２電極リード１２４に印加される斥力の大きさもより増加する。
第１電極リード１２３と第２電極リード１２４との接着力よりも前記斥力の大きさがより大きくなると、図６に図示されているように、第１電極リード１２３と第２電極リード１２４は結局脱着される。したがって、電気的連結が物理的に遮断され、電気がそれ以上流れることができない。ここで、脱着とは、吸着または付着されたものが離れることを意味する。ただし、この場合、第１電極リード１２３および第２電極リード１２４と連結部１５との接着力は、第１電極リード１２３および第２電極リード１２４と絶縁部１４との接着力より弱い。したがって、第１電極リード１２３と第２電極リード１２４に斥力が印加されると、第１電極リード１２３および第２電極リード１２４と絶縁部１４との接着力は維持されて電池ケース１３のシーリングが維持され、第１電極リード１２３および第２電極リード１２４が互いに脱着される。
製造例１
厚さ２００μｍのニッケルメッキ銅板を裁断して、それぞれ、長さ４０ｍｍ、幅４５ｍｍである第１電極リードと、長さ１０ｍｍ、幅４５ｍｍである第２電極リードを製造した。
一方、５μｍ以下の第１銀粉末３０ｇと２μｍ以下の第２銀粉末３０ｇを１：１の重量比で混合した。そして、希釈剤であるグリシジルエステル１ｇを液状エポキシ９ｇに添加して溶媒を製造した。そして、前記溶媒のうち２．２ｇに前記混合した銀粉末のうち７．８ｇを溶解させ、銀７８ｗｔ％、溶媒２２ｗｔ％である接着剤を製造した。ここで、希釈剤であるグリシジルエステルは、エポキシに１０ｗｔ％添加するため、全体の接着剤では２．２ｗｔ％を占める。
第２電極リードの一端から５ｍｍまでの領域に前記製造された接着剤を塗布し、第１電極リードの他端を接着させてリード積層体を形成した。そして、リード積層体をオーブンに投入し、１８０℃の温度で１時間接着剤を乾燥および硬化させることで、２段の電極リードを製造した。
製造例２
希釈剤であるグリシジルエステル０．５ｇを液状エポキシ９．５ｇに添加して溶媒を製造した以外は、製造例１と同一の方法で２段の電極リードを製造した。ここで、希釈剤であるグリシジルエステルは、エポキシに５ｗｔ％添加するため、全体の接着剤では１．１ｗｔ％を占める。
比較例１
希釈剤であるグリシジルエステル３ｇを液状エポキシ７ｇに添加して溶媒を製造した以外は、製造例１と同一の方法で２段の電極リードを製造した。ここで、希釈剤であるグリシジルエステルは、エポキシに３０ｗｔ％添加するため、全体の接着剤では６．６ｗｔ％を占める。
比較例２
希釈剤であるグリシジルエステル５ｇを液状エポキシ５ｇに添加して溶媒を製造した以外は、製造例１と同一の方法で２段の電極リードを製造した。ここで、希釈剤であるグリシジルエステルは、エポキシに５０ｗｔ％添加するため、全体の接着剤では１１ｗｔ％を占める。
Figure 2023516182000002
物性の測定方法－１．長期信頼性
先ず、製造例１、製造例２、比較例１および比較例２で製造された２段の電極リードサンプルを、それぞれ、１２５ｍｌの容量のポリエチレン（ＰＥ）瓶に、電解液３０ｍＬ（リチウム塩ＬｉＰＦ６ １Ｍ、およびエチレンカーボネート（ＥＣ）：エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）：ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）をそれぞれ３：３：４の割合で溶解して製造）とともに収納し、パラフィンで入口を密封した。そして、前記瓶をそれぞれアルミニウム包装紙でシールし、６０℃の温度、９０％ＲＨの相対湿度である空間で１６週間保管した。１週、２週、４週、８週および１６週が経過するごとに、前記２段の電極リードサンプルを取り出して電解液を完全に除去し、両端にそれぞれ端子を連結し、抵抗測定器（モデル名：ＨＩＯＫＩ ３５６０）を用いてそれぞれの抵抗を測定した。
物性の測定結果－１．長期信頼性
Figure 2023516182000003
前記［表２］に記載のように、本発明の製造例１および製造例２と、比較例１および比較例２を比較すると、製造例１および製造例２による電極リードは、期間が１６週が経過しても、第１電極リードおよび第２電極リードが分離していない。一方、比較例１および比較例２による電極リードは、期間が２週さえ経過すると、電解液によって第１電極リードおよび第２電極リードが分離している。
このように、製造例１および製造例２による電極リードの場合には、電解液によって連結部の接着力が大きく低下していないが、比較例１および比較例２による電極リードの場合には、電解液によって連結部の接着力が大きく低下している。すなわち、製造例１および製造例２による電極リードが、比較例１および比較例２による電極リードよりも耐電解液性がより優れていることが分かる。
一方、製造例１による電極リードは、抵抗が最初０．１５０ｍΩから、１６週後には０．１６９ｍΩに増加し、１２．７％が増加した。一方、製造例２による電極リードは、抵抗が最初０．１３６ｍΩから、１６週後には０．１３７ｍΩに増加し、わずか０．７４％が増加するだけであった。
このように、製造例２による電極リードが、製造例１による電極リードよりも抵抗がより大きく増加していないことが分かる。
物性の測定方法－２．重量減少率
製造例１、比較例１で製造された２段の電極リードサンプルを同時熱重量分析装置（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ Ａｎａｌｙｚｅｒ、メーカー：ＨＩＴＡＣＨI、モデル名：ＳＴＡ７２００）に投入した。そして、窒素（Ｎ２）ガス環境で、３０℃から４００℃まで、４℃／ｍｉｎの昇温速度で熱を加えた。そして、初期質量に対して変化した質量を演算することで、重量減少率を測定した。
物性の測定結果－２．重量減少率
Figure 2023516182000004
図７は、本発明の製造例１および比較例１による電極リードサンプルの重量減少率を示すグラフである。
図７に図示されているように、温度が増加するに伴い、製造例１による電極リードよりも比較例１による電極リードの重量がより速く減少した。特に、前記［表３］に記載のように、３００℃で製造例１による電極リードは重量減少率が－０．４ｗｔ％に過ぎなかったが、比較例１による電極リードは重量減少率が－１．４ｗｔ％であった。重量減少率が高いということは、含有された希釈剤および希釈剤自体が含む水分の残存量が多いことを意味する。しかし、接着剤を乾燥および硬化した時に、製造例１による電極リードよりも比較例１による電極リードに、希釈剤および希釈剤自体の含む水分が十分に蒸発されず、希釈剤および水分残存量がより多い。このような希釈剤および水分残存量が多いと、電解液との反応性が大きく、希釈剤および水分残存量が少ないと、電解液との反応性が小さい。
このように、本発明の製造例１による電極リードが、比較例１による電極リードよりも高温での重量の減少が少なく、希釈剤および水分残存量が少なくて、耐電解液性がより優れていることが分かる。
本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須な特徴を変更しなくても他の具体的な形態に実施され得ることを理解することができる。したがって、以上で記述した実施形態は、すべての面において例示的なものであって限定的なものではないことを理解すべきである。本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲またその均等概念から導き出される様々な実施形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈すべきである。
１ 二次電池
１０ 電極組立体
１１ 電極タブ
１２ 電極リード
１３ 電池ケース
１４ 絶縁部
１５ 連結部
１１１ 正極タブ
１１２ 負極タブ
１２１ 正極リード
１２２ 負極リード
１２３ 第１電極リード
１２４ 第２電極リード
１３１ 上部ケース
１３２ 下部ケース
１３３ カップ部
１３４ シーリング部
１３５ パウチフィルム
１３３１ 収容空間

Claims (13)

  1. 一端が電極組立体の一側から突出する電極タブと連結される第１電極リードと、
    一端が前記第１電極リードの他端と連結され、他端が前記電極組立体を収容する電池ケースの外部に突出する第２電極リードと、
    前記第１電極リードおよび前記第２電極リードを互いに連結する連結部とを含み、
    前記連結部は、
    前記第１電極リードと前記第２電極リードとの間に塗布され、且つ硬化された接着剤で形成され、
    前記接着剤は、
    導電材および溶媒が混合されて形成され、
    前記溶媒は、
    ポリマーおよび希釈剤が混合されて形成され、
    前記溶媒は、
    前記希釈剤を５ｗｔ％～１５ｗｔ％含む、電極リード。
  2. 前記溶媒は、
    前記希釈剤を５ｗｔ％～１０ｗｔ％含む、請求項１に記載の電極リード。
  3. 前記希釈剤は、
    グリシジルエステル（Ｇｌｙｃｉｄｙｌ Ｅｓｔｅｒ）系である、請求項１または２に記載の電極リード。
  4. 前記接着剤は、
    前記導電材を７０ｗｔ％～８５ｗｔ％含み、
    前記溶媒を１５ｗｔ％～３０ｗｔ％含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の電極リード。
  5. 前記導電材は、
    黒鉛、カーボンブラック、導電性繊維、金属粉末、導電性ウィスカー、導電性金属酸化物および導電性素材のうち少なくとも一つを含む、請求項１～４のいずれか一項に記載の電極リード。
  6. 前記導電材は、
    銀を含む、請求項５に記載の電極リード。
  7. 前記ポリマーは、
    エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ＥＰＤＭ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｄｉｅｎｅ Ｍｏｎｏｍｅｒ）樹脂、ＣＰＥ（Ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）樹脂、シリコン、ポリウレタン、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、不飽和エステル樹脂、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）およびポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）のうち少なくとも一つを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の電極リード。
  8. 前記ポリマーは、
    エポキシ樹脂を含む、請求項７に記載の電極リード。
  9. 正極および負極を含む電極と、セパレータが積層される電極組立体と、
    前記電極組立体を収容するパウチ型の電池ケースと、
    前記電極と連結され、前記電極組立体の一側から突出する電極タブと、
    一端が前記電極タブと連結される第１電極リードと、
    一端が前記第１電極リードの他端と連結され、他端が前記電池ケースの外部に突出する第２電極リードと、
    前記第１電極リードおよび前記第２電極リードを互いに連結する連結部とを含み、
    前記連結部は、
    前記第１電極リードと前記第２電極リードとの間に塗布され、且つ硬化された接着剤で形成され、
    前記接着剤は、
    導電材および溶媒が混合されて形成され、
    前記溶媒は、
    ポリマーおよび希釈剤が混合されて形成され、
    前記溶媒は、
    前記希釈剤を５ｗｔ％～１５ｗｔ％含む、パウチ型二次電池。
  10. 前記第１および第２電極リードが前記連結部を介して連結された部分を囲み、前記第１および第２電極リードを前記電池ケースに接着させる絶縁部をさらに含む、請求項９に記載のパウチ型二次電池。
  11. 前記第１および第２電極リードと前記連結部との接着力は、
    前記第１および第２電極リードと前記絶縁部との接着力より弱い、請求項１０に記載のパウチ型二次電池。
  12. 前記絶縁部は、
    電気絶縁性を有する熱可塑性、熱硬化性、光硬化性樹脂のうち少なくとも一つで形成される、請求項１０または１１に記載のパウチ型二次電池。
  13. 第１電極リードおよび第２電極リードをそれぞれ製造するステップと、
    前記第１電極リードの他端および前記第２電極リードの一端のうち少なくとも一つに接着剤を塗布するステップと、
    前記第１電極リードの他端と前記第２電極リードの一端を互いに接着させてリード積層体を形成するステップと、
    前記リード積層体に熱を印加して前記接着剤を硬化することで連結部を形成するステップとを含み、
    前記接着剤は、
    導電材および溶媒が混合されて形成され、
    前記溶媒は、
    ポリマーおよび希釈剤が混合されて形成され、
    前記溶媒は、
    前記希釈剤を５ｗｔ％～１５ｗｔ％含む、電極リードの製造方法。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007269959A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Nippon Handa Kk 導電性接着剤、電子装置およびその製造方法
KR20190059677A (ko) * 2017-11-23 2019-05-31 주식회사 엘지화학 파우치 형 이차 전지

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070212551A1 (en) * 2006-03-10 2007-09-13 Andrew Collins Adhesive composition
CN103534327B (zh) * 2011-04-05 2015-05-20 汉高知识产权控股有限责任公司 可b阶段化且无需固化的晶圆背面涂覆粘合剂
KR101603370B1 (ko) * 2012-05-31 2016-03-14 주식회사 엘지화학 접착제 조성물
KR101601123B1 (ko) * 2013-05-28 2016-03-08 주식회사 엘지화학 서로 탈착 가능한 2개의 전극리드를 포함하는 이차전지
KR102069211B1 (ko) * 2016-03-30 2020-01-22 주식회사 엘지화학 리튬이차전지 및 이의 제조방법
CN107674620A (zh) * 2017-08-24 2018-02-09 潘明华 一种高韧性抗老化导电胶及其制备方法
CN109679552B (zh) * 2018-11-16 2021-07-13 云南科威液态金属谷研发有限公司 一种液态金属导电胶及其应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007269959A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Nippon Handa Kk 導電性接着剤、電子装置およびその製造方法
KR20190059677A (ko) * 2017-11-23 2019-05-31 주식회사 엘지화학 파우치 형 이차 전지

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