JP2024503457A - 電気化学素子用電極リード及びこれを備えた電気化学素子 - Google Patents

Abstract

本発明は、金属端子の表面にニッケルめっき層が位置し、前記ニッケルめっき層の上に凹凸構造を有し、極性基を含むコーティング層を含むことを特徴とする電気化学素子用電極リード及びこれを備えた電気化学素子に関し、電極リードの表面にダメージを与えないながらも、電極リードとリードフィルムとの接触面積が増加することができて、電極リードとリードフィルムとの結合力が増加することができる。

Description

本発明は、電気化学素子用電極リード及びこれを備えた電気化学素子に関する。

本出願は、２０２１年１０月２８日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１４６１１１号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。

携帯電話、ノートパソコン、タブレットＰＣなどのモバイルＩＴ機器は、現代の生活と密接な関係を結んでおり、ＩＴ産業市場の成長とあいまって核心部品である電気化学素子へのニーズもまた急増している。この種の電気化学素子のうち、二次電池は、充放電を通じて繰り返して使用可能であり、鉛、ニッケル、カドミウムなどの有害物質を使用しない環境にやさしい電池技術であって、軽いながらも、小さな体積で多量のエネルギーを貯蔵できる高いエネルギー密度を有するという長所により、未来の新成長動力産業の核心をなしている。特に、リチウム二次電池は、人類の生活に密接に関わっているモバイルＩＴの電力源として最も広く用いられているだけではなく、最近では、電気自動車の動力源及び新再生エネルギーの電力貯蔵装置としても活用度を広げ続けている。

一般に、電気化学素子は、正極と、負極及びこれらを分離するセパレーター（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）、前記セパレーターを介してリチウムイオンを伝達する電解液（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ）、これらを収容する電池ケース及び電池ケースの外への電流の通路となる電極リードから構成される。なお、リードフィルムをさらに含み得るが、リードフィルムは、電極リードに結着されて電極リードと電池ケースとの間にショートが生じることを防ぎつつ、電極リードと電池ケースを密封する役割を果たす。

しかしながら、電極リードと電池ケースとの間の界面は、密封強度が脆弱であって、電極リードと電池ケースとの間の界面において電解液の漏液とガスの出入りが生じるという問題が頻繁に生じている。このため、これを改善するための研究が盛んに行われている。

電極リードと電池ケースとの間の密封強度は、電極リードとリードフィルムとの間の密封強度とリードフィルムと電池ケースとの間の密封強度により影響を受ける。

リードフィルムと電池ケースとの間の密封強度の向上のためには、リードフィルムの厚さを増加させ、電池ケースの融着部分と略同じ物性を有する素材をリードフィルムとして用いる方向に開発が盛んに行われているが、電極リードとリードフィルムとの間の密封強度の向上は技術的な限界に突き当たったのが現状である。

したがって、電極リードとリードフィルムとの間の密封強度の向上のための技術の開発の必要性が依然として非常に高いのが現状である。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、電極リードとリードフィルムとの間の接着力が向上した電気化学素子用電極リード及びこれを備えた電気化学素子を提供することである。

前記課題を解決するために、本発明の一側面によれば、下記の態様の電気化学素子用電極リードが提供される。

第１態様は、
金属端子と、
前記金属端子の表面に位置するニッケルめっき層と、
前記ニッケルめっき層の上に位置し、極性基を含むコーティング層と、
を含み、
前記コーティング層は、凹凸構造を有することを特徴とする電気化学素子用電極リードに関する。

第２態様は、第１態様に記載の電気化学素子用電極リードにおいて、
前記極性基が－ＯＨ基または－Ｏ基であってもよい。

第３態様は、第１態様または第２態様に記載の電気化学素子用電極リードにおいて、
前記極性基を含むコーティング層が無水酸化物を含んでいてもよい。

第４態様は、第３態様に記載の電気化学素子用電極リードにおいて、
前記無水酸化物が、クロム系無水酸化物、ジルコニウム系無水酸化物、チタン系無水酸化物、マンガン系無水酸化物、モリブデン系無水酸化物、セリウム系無水酸化物、またはこれらのうちの２種以上を含んでいてもよい。

第５態様は、第１態様～第４態様のうちのいずれか一つの態様に記載の電気化学素子用電極リードにおいて、
前記極性基を含むコーティング層がバインダー高分子をさらに含んでいてもよい。

第６態様は、第５態様に記載の電気化学素子用電極リードにおいて、
前記バインダー高分子が、ポリビニルアルコール、アクリル系高分子、エポキシ系高分子、オレフィン系高分子、フェノール樹脂、またはこれらのうちの２種以上を含んでいてもよい。

第７態様は、第１態様～第６態様のうちのいずれか一つの態様に記載の電気化学素子用電極リードにおいて、
前記凹凸構造が、圧延、サンドブラスト、ＳｉＣ（炭化ケイ素）ペーパーによる研磨、レーザー照射もしくは超音波印加の機械的な表面処理、化学物質による部分浸食の化学的な表面処理、またはこれらを並行して形成されるものであってもよい。

前記課題を解決するために、本発明の他の側面によれば、下記の態様の電気化学素子が提供される。

第８態様は、
電極リードが取り付けられた電極組立体と、
前記電極組立体を収容する電池ケースと、
前記電極リードの外面の一部を包み込み、前記電極リードと電池ケースとの間に介在したリードフィルムと、
を備え、
前記電極リードは、請求項１～７のいずれか一項に記載の電気化学素子用電極リードを含むことを特徴とする電気化学素子に関する。

第９態様は、第８態様に記載の電気化学素子において、
前記リードフィルムが、無極性高分子樹脂、極性高分子樹脂、またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。

第１０態様は、第９態様に記載の電気化学素子において、
前記無極性高分子樹脂が、延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、またはこれらのうちの２種以上を含んでいてもよい。

第１１態様は、第９態様に記載の電気化学素子において、
前記極性高分子樹脂が、酸変性ポリプロピレン（Ａｃｉｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＰＰ；ＰＰａ）を含んでいてもよい。

第１２態様は、第９態様または第１１態様に記載の電気化学素子において、
前記極性高分子樹脂が、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、マレイミド、無水マレイミド、イタコン酸、無水イタコン酸、これらの誘導体、またはこれらのうちの２種以上の極性基が導入されたものであってもよい。

第１３態様は、第８態様～第１２態様のうちのいずれか一つの態様に記載の電気化学素子において、
前記電極リードが負極リードであってもよく、
前記負極リードが、前記ニッケルめっき層のニッケルによりめっきされた金属端子を含んでいてもよい。

本発明の一実施形態による電気化学素子は、金属端子の表面に凹凸構造及び極性基を含むコーティング層を含むため電極リードとリードフィルムとの間の接着力が向上する。

本発明の一実施形態による電気化学素子は、金属端子の表面に凹凸構造が形成されるにも拘わらず、電極リードの表面が損傷を受けないことから、耐腐食性を損なわないながらも、電極リードとリードフィルムとの間の接着力が向上する。

本明細書に添付される以下の図面は、本発明の好ましい実施形態を例示するものであり、後述する発明の詳細な説明とともに本発明の技術思想をさらに理解させる役割を果たすものであるため、本発明はそのような図面に記載された事項のみに限定されて解釈されてはならない。

本発明の一実施形態による電気化学素子用電極リードを示す図である。 本発明の一実施形態による電気化学素子を示す図である。 本発明の一実施形態による電気化学素子において、電極リードとリードフィルムとの間の界面を拡大して示す図である。 本発明の一実施形態による電気化学素子において、電極リードとリードフィルムとの間の界面を拡大して示す図である。 実施例１において製造した電極リードにおいて、リードフィルムと接する電極リードの表面部分の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。 実施例１において製造した電極リードにおいて、リードフィルムと接する部分とリードフィルムと接しない部分の断面のサーベイスキャンスペクトル（ｓｕｒｖｅｙ ｓｃａｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲で使われる用語や単語は通常的または辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応じた意味及び概念で解釈されねばならない。

したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

本発明の一実施形態による電気化学素子用電極リードは、金属端子の表面に凹凸構造を有し、前記凹凸構造を有する金属端子の表面に極性基を含むコーティング層を含むことを特徴とする。

図１は、本発明の一実施形態による電気化学素子用電極リードを示す図である。

図１を参照すると、本発明の一実施形態による電気化学素子用電極リード１０は、金属端子の表面に凹凸構造を有する。詳しくは、前記凹凸構造は、リードフィルムと接する部分の電極リードの表面に形成される。

本発明の一実施形態による電気化学素子用電極リード１０は、金属端子の表面に凹凸構造を備えることにより、電極リードに高い表面積を提供し、アンカー効果（Ａｎｃｈｏｒ ｅｆｆｅｃｔ）を通じて電極リードとリードフィルムとの間の接着力を向上させることができる。なお、リードフィルムと電極リードとの結合部位に水分が浸透したり、電解液が漏出したりする場合、これらの移動経路を顕著に延ばして水分や電解液の移動を極力抑えることができる。

前記凹凸構造は、電極リードとリードフィルムとの接触面の全体にわたって形成されてもよく、一部に形成されてもよい。

前記凹凸構造は、様々な方法により形成されてもよい。例えば、圧延、サンドブラスト、ＳｉＣペーパーによる研磨（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、レーザー照射、超音波印加などの機械的な表面処理、または化学物質による部分浸食などの化学的な表面処理により形成されてもよい。あるいは、機械的な表面処理と化学的な表面処理を並行して形成されてもよい。

前記圧延による方法としては、調質圧延法（Ｔｅｍｐｅｒ Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ）が利用可能である。調質圧延法は、焼きなまし（アニール）を終えた電極リードの機械的な性質を改善し、表面状態を調整するために電極リードに約０．３～３．０％の軽い冷間圧延を行うことを意味する。

化学物質による部分浸食は、例えば、リン酸、塩酸、硝酸などを電極リードに塗り、所望の微細な凹凸が形成されるほどの時間が経った後に、蒸留水などで洗浄することにより、電極リードの表面に凹凸構造を形成することができる。

前記凹凸構造の形成とその方向性（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）は、特に制限されるものではないが、リードフィルムと接しない電極リードの表面に対して０°（水平）～４９°に傾いた多数本のグルーブ（溝）が作られるように形成されてもよい。このようなグルーブは、リードフィルムとの接触面積をより一層高め易く、水分及び電解液の移動長さをより一層延ばし易い。

凹凸構造における凹凸の大きさ（すなわち、谷の深さ）は、電極リードの厚さを基準として１％～５０％であってもよい。凹凸の大きさが前述した範囲を満たす場合、電極リードとリードフィルムとの接着力がより一層向上し、水分などの移動経路の延長に対してより一層有利になる。また、電極リード１０の機械的な物性が損傷を受けることを防ぎやすい。

図１を参照すると、本発明の一実施形態による電気化学素子用電極リード１０は、前記凹凸構造を有する金属端子の表面に極性基を含むコーティング層１１を含む。前記極性基は、リードフィルムと電極リードとが静電気的な引力であるファンデルワールス結合を形成するようにして、電極リードとリードフィルムとの間の接着力を向上させることができる。また、電極リードの表面の耐腐食性を増加させることができる。

本発明の一実施形態において、前記極性基が－ＯＨ基または－Ｏ基であってもよい。

本発明の一実施形態において、前記極性基を含むコーティング層１１が無水酸化物を含んでいてもよい。前記無水酸化物は、－ＯＨ基または－Ｏ基を含んでリードフィルムと電極リード１０とがファンデルワールス結合を形成するようにして、電極リード１０とリードフィルムとの間の接着力をより一層向上させ易い。

本発明の一実施形態において、前記無水酸化物が、クロム系無水酸化物、または非クロム系無水酸化物であってもよい。

前記非クロム系無水酸化物は、例えば、ジルコニウム系無水酸化物、チタン系無水酸化物、マンガン系無水酸化物、モリブデン系無水酸化物、セリウム系無水酸化物、またはこれらのうちの２種以上を含んでいてもよい。

前記無水酸化物がクロム（Ｃｒ）系無水酸化物である場合、極性基を含むコーティング層１１は、クロメート処理を通じて電極リード１０の表面に形成されてもよい。クロメート処理は、クロム酸を含有する処理液（通常、クロム酸と硫酸との混合液）に電極リードを浸漬して処理することにより、電極リードの表面の上にクロム酸塩皮膜を形成して耐食性を改善し、表面に艶を形成することになる。

前記クロメート処理のための処理液は、処理液の全重量に基づいて、フェリシアン化カリウム１～４重量％、３価クロムまたは６価クロム３～８重量％、ホウフッ酸８～１５重量％、フッ化ジルコニウム５～１０重量％及び硫酸水溶液６３～８３重量％を含んでいてもよい。

前記クロメート処理は、沈積時間が３０～５０秒であってもよく、工程温度が１５～５０℃であってもよい。

前記無水酸化物が非クロム（Ｃｒ）系無水酸化物である場合、金属塩または金属前駆体を用いて金属酸化物膜を形成してもよい。

一例として、ヘキサフルオロジルコン酸（Ｈ_２ＺｒＦ_６）からジルコニウム酸化物膜を形成してもよく、チタン酸化物膜を形成する場合、ヘキサフルオロチタン酸（Ｈ_２ＴｉＦ_６）が多用されている。

本発明の一実施形態において、前記極性基を含むコーティング層１１がバインダー高分子をさらに含んでいてもよい。前記極性基を含むコーティング層１１がバインダー高分子をさらに含む場合、電極リードとリードフィルムとの間の接着力をより一層増大させることが可能である。

本発明の一実施形態において、前記バインダー高分子が、ポリビニルアルコール、アクリル系高分子、エポキシ系高分子、オレフィン系高分子、フェノール樹脂、またはこれらのうちの２種以上を含んでいてもよい。

本発明の一実施形態による電気化学素子用電極リードは、電極リードの表面に凹凸構造及び極性基を含むコーティング層を備えることにより、電極リードとリードフィルムとの間の機械的な結合及び化学的な結合の効果を併せ持つことができる。

本発明の一実施形態による電気化学素子は、電極リードが取り付けられた電極組立体と、前記電極組立体を収容する電池ケースと、前記電極リードの外面の一部を包み込み、前記電極リードと電池ケースとの間に介在したリードフィルムと、を備え、前述した電極リードを含むことを特徴とする。

図２は、本発明の一実施形態による電気化学素子を拡大して示す図である。

図２を参照すると、本発明の一実施形態による電気化学素子１００は、電極リード１０が取り付けられた電極組立体２０及び電池ケース３０を備える。

前記電極組立体２０は、正極板、負極板及びセパレーターを含む。電極組立体２０は、セパレーターが挟持された状態で、正極板と負極板とがこの順に積層されてもよい。

正極板は、導電性に優れた金属薄板、例えば、アルミニウム（Ａｌ）箔（ｆｏｉｌ）からなる正極集電体と、その少なくとも片面にコーティングされた正極活物質層と、を含んで形成され得る。また、正極板は、一方の端に金属材質、たとえばアルミニウム（Ａｌ）材質からなる正極タブを含んでいてもよい。正極タブは、正極板の一方の端から延びて突出してもよく、正極板の一方の端に溶接されてもよく、導電性接着剤を用いて貼り合わせられてもよい。

負極板は、伝導性金属薄板、例えば、銅（Ｃｕ）箔からなる負極集電体と、その少なくとも片面にコーティングされた負極活物質層と、を含んで形成され得る。また、負極板は、一方の端に金属材質、たとえばニッケル（Ｎｉ）材質から形成された負極タブを含んでいてもよい。負極タブは、負極板の一方の端から延びて突出してもよく、負極板の一方の端に溶接されてもよく、導電性接着剤を用いて貼り合わせられてもよい。

セパレーターは、正極板と負極板との間に挟持されて、正極板と負極板とを互いに電気的に絶縁させ、正極板と負極板との間においてリチウムイオンが互いに通過できるように多孔性膜の形態に形成されてもよい。前記セパレーターは、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、またはポリプロピレン（ＰＰ）、またはこれらの複合フィルムを用いた多孔性膜を含んでいてもよい。

セパレーターの表面には、無機物コーティング層が設けられていてもよい。無機物コーティング層は、無機物粒子同士がバインダーによって結び付いて固定され、粒子間の間隙容量（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｏｌｕｍｅ）による気孔構造が形成された構造を有し得る。

電極組立体２０としては、長尺シート状の正極板と負極板とをセパレーターが介在した状態で巻き取った構造のジェリーロール型（巻取型）電極組立体、所定の大きさの単位で切り取った複数の正極板と負極板とをセパレーターを介在させた状態でこの順に積層したスタック型（積層型）電極組立体、所定の単位の正極板と負極板とをセパレーターを介在させた状態で積層したバイセル（Ｂｉ－ｃｅｌｌ）またはフルセル（Ｆｕｌｌ ｃｅｌｌ）を巻き取った構造のスタック／フォールディング型電極組立体などが挙げられる。

前記ケース３０は、電極組立体２０を収容する役割を果たす。

本発明の一実施形態において、前記電池ケース３０は、電極組立体２０を収容する収容部３０ａ、及び電極組立体２０を密封するために形成されたシール部３０ｂを備えていてもよい。

前記シール部３０ｂは、シーラント樹脂を含んでいてもよく、前記シーラント樹脂が前記収容部３０ａの外周面に沿って融着されて電極組立体２０を密封することができる。

前記融着は、熱融着、超音波による融着などであり得るが、シール部３０ｂを融着できるものである限り、特に制限されない。

本発明の一実施形態において、前記電池ケース３０は、外部の衝撃からの保護のための外層、水分を遮断する金属バリア層、及びケース３０をシールするシーラント層の多層構造のフィルム状に提供されてもよい。

前記外層は、ポリ（エチレンテレフタレート）（Ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）；ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、共重合ポリエステル、ポリカーボネート、ナイロンなどを用いたポリエステル系のフィルムを含んでいてもよく、単層または多層に構成されてもよい。

前記金属バリア層は、アルミニウム、銅などを含んでいてもよい。

前記シーラント層は、シーラント樹脂を含んでいてもよく、単層または多層に構成されてもよい。

本発明の一実施形態において、前記シーラント樹脂は、ポリプロピレン（ＰＰ）、酸変性ポリプロピレン（Ａｃｉｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ；ＰＰａ）、ランダムポリプロピレン（ｒａｎｄｏｍ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、エチレンプロピレン共重合体、またはこれらのうちの２種以上を含んでいてもよい。前記エチレンプロピレン共重合体は、エチレンプロピレンゴム（ｅｔｈｙｌｅｎｅ－ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ）、エチレン－プロピレンブロック共重合体などを含んでいてもよいが、これらに限定されない。

本発明の一実施形態において、前記電池ケース３０は、パウチ状であってもよい。

本発明の一実施形態において、前記電池ケース３０がパウチ状である場合、上部パウチと下部パウチを含んでいてもよい。前記電池ケース３０が上部パウチと下部パウチを含む場合、上部パウチと下部パウチの外周面が熱と圧力により互いに融着されることにより、電池を密封することができる。

前記電池ケース３０がパウチ状である場合、前記シール部３０ｂは、電池ケースの周縁部において４面シールまたは３面シールされてもよい。３面シール構造は、上部パウチと下部パウチとが１枚のパウチシートでフォーミングされた後、上部パウチ及び下部パウチ間の境界面を折り曲げて上部パウチ及び下部パウチに形成された前記電極組立体収容部３０ａが重なるようにした状態で、折曲部を除いた残りの３面の周縁部をシールした構造を意味する。

図２を参照すると、前記電極リード１０は、一部が前記電池ケース３０の外部に露出されるように電池ケース３０内に収容されてもよい。

図２を参照すると、本発明の一実施形態による電気化学素子１００は、リードフィルム４０を備える。

前記リードフィルム４０は、前記電極リード１０の外面の一部を包み込み、前記電極リード１０と電池ケース３０との間に介在する。前記リードフィルム４０は、前記電極リード１０と電池ケース３０との間に介在して、電極リード１０と前記電池ケース３０との結着を補助する。前記リードフィルム４０が電池ケース３０と当接する面において、電池のシールが起こることになる。

前記リードフィルム４０は、電極リード１０の少なくとも片面に位置してもよい。あるいは、前記リードフィルム４０は、電極リード１０の上下面に互いに向かい合うように配置し、電極リード１０とリードフィルム４０とが、またはリードフィルム４０と電池ケース３０とが熱融着により貼り合わせられ得る。

前記リードフィルム４０は、無極性高分子樹脂、極性高分子樹脂、またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。

本発明の一実施形態において、前記無極性高分子樹脂が、延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、またはこれらのうちの２種以上を含んでいてもよい。

図３及び図４は、本発明の一実施形態による電気化学素子において、電極リードとリードフィルムとの間の界面を拡大して示す図である。

図３及び図４を参照すると、前記リードフィルム４０が極性高分子樹脂を含む場合、リードフィルム４０の極性基と電極リード１０の極性基との間のファンデルワールス結合力が高くなる。これにより、電極リード１０とリードフィルム４０との間の接着力がより一層向上する。

本発明の一実施形態において、前記極性高分子樹脂が酸変性ポリプロピレン（Ａｃｉｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＰＰ；ＰＰａ）を含んでいてもよい。前記極性高分子樹脂が酸変性ポリプロピレンを含む場合、酸変性ポリプロピレンの極性基と電極リード１０の極性基とがファンデルワールス結合をして電極リード１０とリードフィルム４０との間の接着力をより一層増大させることが可能である。

前記ポリプロピレン樹脂は、プロピレン重合体（ホモポリプロピレン）、プロピレンコポリマー（ＰＰ ｃｏ－ｐｏｌｙｍｅｒ）、プロピレンターポリマー（ＰＰ ｔｅｒ－ｐｏｌｙｍｅｒ）などを含んでいてもよい。また、前記プロピレンコポリマー（ＰＰ ｃｏ－ｐｏｌｙｍｅｒ）は、プロピレン－エチレンブロック共重合体などを含んでいてもよく、前記プロピレンターポリマー（ＰＰ ｔｅｒ－ｐｏｌｙｍｅｒ）は、プロピレン－エチレン－ブチレンブロック共重合体などを含んでいてもよい。

本発明の一実施形態において、前記極性高分子樹脂は、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、マレイミド、無水マレイミド、イタコン酸、無水イタコン酸、これらの誘導体、またはこれらのうちの２種以上の極性基が導入されたものであってもよい。

本発明の一実施形態において、前記電極リード１０は、正極リードまたは負極リードであってもよい。

前記電極リード１０が正極リードである場合、前記電極リード１０を構成する金属端子は、導電性に有利なアルミニウム金属を含んでいてもよい。

前記電極リード１０が負極リードである場合、前記電極リード１０を構成する金属端子は、ニッケルによりめっきされた金属端子であってもよい。前記電極リード１０を構成する金属端子がニッケルによりめっきされた場合、導電性の側面からみて有利でありながらも、長期的な観点からみて、電極リード１０の腐食を防ぐことができる。すなわち、前記電極リード１０がニッケルによりめっきされた金属端子を含み、ニッケルによりめっきされた金属端子の表面に凹凸構造及び極性基を含むコーティング層１１を含む場合、耐腐食性を損なわないながらも、電極リード１０とリードフィルム４０との間の接着力を向上させることができる。

上述したように、電極リード１０を構成する金属端子は、ニッケルによりめっきされた金属端子であってもよい。換言すれば、電極リード１０は、前記金属端子、前記金属端子の表面に位置するニッケルめっき層、及び前記ニッケルめっき層の上に位置し、極性基を含むコーティング層１１を含んでいてもよい。電極リード１０を構成する金属端子がニッケルによりめっきされた場合であっても、本発明の一実施形態による電気化学素子における電極リードは、電極リードの表面に形成された凹凸構造によってニッケルめっきが損傷を受けないことが可能である。換言すれば、前記凹凸構造の大きさをコーティング層１１の厚さに限定して薄く設定することにより、金属端子の表面にめっきされたニッケルめっきが損傷を受けずに残存することができる。それにより、ニッケルによりめっきされた金属端子の表面が物理的、化学的に損傷を受けないことから、耐腐食性を損なわないながらも、電極リード１０とリードフィルム４０との間の接着力を向上させることができる。

前記金属端子をニッケルによりめっきする方法としては、ニッケルめっき膜を弱く形成してニッケルめっきの密着力を向上させるためのニッケルストライク（Ｎｉ Ｓｔｒｉｋｅ）工程、または所望の厚さにＮｉめっき膜を形成するニッケルめっき（Ｎｉ Ｐｌａｔｉｎｇ）工程などを利用することができる。

以下、本発明の理解への一助となるために、実施例を挙げて本発明についてさらに詳しく説明する。しかし、本発明による実施例は色々な他の形態に変形可能であり、本発明の範囲が下記の実施例に限定されるものであると解釈されてはならない。本発明の実施例は、当業界において平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。

実施例１

２００μｍの厚さを有する銅箔の表面に、スルファミン酸ニッケル６００ｍｌ／Ｌ、塩化ニッケル６ｇ／Ｌ、ホウ酸３０ｇ／Ｌが混合されためっき液を用いて、電気化学的な方法（電解めっき法）によりニッケルめっき膜を形成した。

ニッケルめっき膜が形成された銅箔の表面に８００ｐｐｍ～１０００ｐｐｍのクロムを含む処理液に電極リードを浸漬して、電極リードの表面に極性基を含むクロム酸塩皮膜を形成した。

前記極性基を含むコーティング層が形成された銅箔の表面にレーザーパターニングを行った。このようにして表面処理を施した銅箔を電極組立体の電極タブに溶接して取り付け、この上端面と下端面にそれぞれマレイン酸極性基を有するポリプロピレンフィルムを貼り付けて電極リードを製造した。

次いで、アルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースに前記電極組立体を装着した後、１Ｍの六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を含有するカーボネート系リチウム電解液を注入した後、シートを熱融着させて電気化学素子を製造した。

評価例１：電極リードの表面分析

実施例１において製造した電極リードにおいて、リードフィルムと接する部分とリードフィルムと接しない部分の断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）像として観察して図５に示す。

実施例１において製造した電極リードは、表面に凹凸構造が形成されたにも拘わらず、リードフィルムと接する電極リードの表面のニッケルめっき層が損傷を受けていないことを確認することができた。

また、実施例１において製造した電極リードにおいて、リードフィルムと接する部分とリードフィルムと接しない部分の断面のサーベイスキャンスペクトル（ｓｕｒｖｅｙ ｓｃａｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）を図６に、電極リードの表面の定量分析結果を表１に示す。

前記電極リード表面の定量分析は、サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製のＫ－Ａｌｐｈａ装備を用いて、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ：Ｘ－ｒａｙ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により測定し、その具体的な条件は、下記の通りである：

Ｘ線源：単色のＡｌ Ｋα（１４８６．６ｅＶ）
Ｘ線スポット径：４００μｍ
サーベイスキャン：パスエネルギー２００ｅＶ、エネルギーステップ１ｅＶ、滞留時間１０ｍｓ

図６及び表１から明らかなように、前記実施例１において製造した電極リードは、表面に凹凸構造が形成されたにも拘わらず、リードフィルムと接する電極リードの表面のニッケルめっき層が損傷を受けていないことを確認することができた。換言すれば、実施例１において製造した電極リードに対して、レーザーパターニングが適用された個所においてもニッケルが除去されずに依然として残存することを確認することができた。

１０：電極リード
１１：極性基を含むコーティング層
２０：電極組立体
３０：電池ケース
３０ａ：収容部、
３０ｂ：シール部
４０：リードフィルム
１００：電気化学素子

Claims (13)

1. 金属端子と、
   前記金属端子の表面に位置するニッケルめっき層と、
   前記ニッケルめっき層の上に位置し、極性基を含むコーティング層と、
   を含み、
   前記コーティング層は、凹凸構造を有する、電気化学素子用電極リード。
2. 前記極性基が－ＯＨ基または－Ｏ基である、請求項１に記載の電気化学素子用電極リード。
3. 前記極性基を含むコーティング層が無水酸化物を含む、請求項１に記載の電気化学素子用電極リード。
4. 前記無水酸化物が、クロム系無水酸化物、ジルコニウム系無水酸化物、チタン系無水酸化物、マンガン系無水酸化物、モリブデン系無水酸化物、セリウム系無水酸化物、またはこれらのうちの２種以上を含む、請求項３に記載の電気化学素子用電極リード。
5. 前記極性基を含むコーティング層がバインダー高分子をさらに含む、請求項１に記載の電気化学素子用電極リード。
6. 前記バインダー高分子が、ポリビニルアルコール、アクリル系高分子、エポキシ系高分子、オレフィン系高分子、フェノール樹脂、またはこれらのうちの２種以上を含む、請求項５に記載の電気化学素子用電極リード。
7. 前記凹凸構造が、圧延、サンドブラスト、ＳｉＣ（炭化ケイ素）ペーパーによる研磨、レーザー照射もしくは超音波印加の機械的な表面処理、化学物質による部分浸食の化学的な表面処理、またはこれらを並行して形成される、請求項１に記載の電気化学素子用電極リード。
8. 電極リードが取り付けられた電極組立体と、
   前記電極組立体を収容する電池ケースと、
   前記電極リードの外面の一部を包み込み、前記電極リードと電池ケースとの間に介在したリードフィルムと、
   を備え、
   前記電極リードは、請求項１～７のいずれか一項に記載の電気化学素子用電極リードを含む、電気化学素子。
9. 前記リードフィルムが、無極性高分子樹脂、極性高分子樹脂、またはこれらの組み合わせを含む、請求項８に記載の電気化学素子。
10. 前記無極性高分子樹脂が、延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、またはこれらのうちの２種以上を含む、請求項９に記載の電気化学素子。
11. 前記極性高分子樹脂が、酸変性ポリプロピレン（Ａｃｉｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ＰＰ；ＰＰａ）を含む、請求項９に記載の電気化学素子。
12. 前記極性高分子樹脂が、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、マレイミド、無水マレイミド、イタコン酸、無水イタコン酸、これらの誘導体、またはこれらのうちの２種以上の極性基が導入された、請求項９に記載の電気化学素子。
13. 前記電極リードが負極リードであり、
    前記負極リードが、前記ニッケルめっき層のニッケルによりめっきされた金属端子を含む、請求項８に記載の電気化学素子。

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