KR101029020B1 - Electrical Connection Method of Conducting Members - Google Patents

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윤형구
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 용접 부위를 제외하고 나머지 부위에 전기 절연성의 코팅층을 형성하는 것이 요구되는 도전성 부재(A)에 또 다른 도전성 부재(B)를 용접하여 접속시키는 방법으로서, 압전물질을 포함하는 전기절연성 코팅층을 상기 도전성 부재(A)의 전면에 코팅한 후, 상기 압전물질에 의한 통전이 이루어질 수 있는 압력으로 상기 도전성 부재(A)에 대해 도전성 부재(B)를 가압함과 동시에 도전성 부재(A, B)에 전류를 인가하면서 초음파 용접에 의해 결합시키는 방법을 제공한다.The present invention is a method of welding and connecting another conductive member (B) to a conductive member (A) required to form an electrically insulating coating layer on the remaining portions except for the welding portion, the electrically insulating coating layer containing a piezoelectric material Is coated on the entire surface of the conductive member (A), and then pressurizing the conductive member (B) against the conductive member (A) at a pressure capable of conducting electricity by the piezoelectric material. It provides a method of coupling by ultrasonic welding while applying a current to the).

따라서, 용접 부위의 절연성 코팅층의 두께가 두꺼운 경우에도, 압전물질의 통전에 의해 초음파 용접을 효과적으로 수행할 수 있으므로, 간단하고 용이한 방법으로 절연성 코팅 및 용접을 수행하여 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있다.Therefore, even when the thickness of the insulating coating layer of the welded portion, the ultrasonic welding can be effectively performed by the application of the piezoelectric material, it is possible to greatly improve the production efficiency by performing the insulating coating and welding in a simple and easy way. .

Description

도전성 부재들의 전기적 연결 방법 {Electrical Connection Method of Conducting Members}Electrical Connection Method of Conducting Members

도 1은 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 일반적인 구조에 대한 모식도이다;1 is a schematic diagram of a general structure of a pouch type secondary battery including a stacked electrode assembly;

도 2는 도 1의 이차전지에서 양극탭들이 밀집된 형태로 융착되어 양극 리드에 연결되어 있는 케이스 내부 상단을 부분 확대한 모식도이다;FIG. 2 is a schematic diagram partially enlarged in an upper part of a case in which the positive electrode tabs are fused in a compact form in the secondary battery of FIG. 1 and connected to the positive electrode lead; FIG.

도 3은 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 내장하고 있는 이차전지 전극조립체 상단부의 모식도이다;3 is a schematic view of an upper end of a secondary battery electrode assembly having a stacked or stacked / folding electrode assembly;

도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 전극조립체에 포함되는 금속시트를 재단하여 전극을 얻는 방법에 대한 모식도이다;4 is a schematic diagram of a method for obtaining an electrode by cutting a metal sheet included in an electrode assembly of a secondary battery according to one embodiment of the present invention;

도 5는 도 4의 전극시트의 폭 방향으로 절취한 단면도이다;5 is a cross-sectional view taken along the width direction of the electrode sheet of FIG. 4;

도 6은 도 4의 하나의 전극을 확대한 모식도이다.6 is an enlarged schematic view of one electrode of FIG. 4.

본 발명은 도전성 부재들의 전기적 연결 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 용접 부위를 제외하고 나머지 부위에 전기 절연성의 코팅층을 형성하는 것이 요구되는 도전성 부재(A)에 또 다른 도전성 부재(B)를 용접하여 접속시키는 방법으로서, 압전물질을 포함하는 전기절연성 코팅층을 상기 도전성 부재(A)의 전면에 코팅한 후, 상기 압전물질에 의한 통전이 이루어질 수 있는 압력으로 상기 도전성 부재(A)에 대해 도전성 부재(B)를 가압함과 동시에 도전성 부재(A, B)에 전류를 인가하면서 초음파 용접에 의해 결합시키는 것으로 구성된 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of electrically connecting conductive members, and more particularly, to another conductive member (B) to the conductive member (A) required to form an electrically insulating coating layer on the remaining portions except for the welded portion. A method of welding and connecting, comprising coating an electrically insulating coating layer including a piezoelectric material on the entire surface of the conductive member (A), and then conducting electricity to the conductive member (A) at a pressure at which electricity may be supplied by the piezoelectric material. The present invention relates to a method consisting of bonding by ultrasonic welding while pressing a member (B) and applying a current to the conductive members (A, B).

일반적으로, 도전성 부재들의 전기적 연결 방법은, 도전성 부재들을 겹쳐놓고 겹침 부위에서 하나 이상의 용접을 행하여, 겹침 표면을 결합하는 겹치기 이음(Lap Joint) 등과 같은 방법이 사용된다. In general, a method of electrically connecting conductive members includes a method such as a Lap Joint, in which the conductive members are overlapped and one or more welding is performed at the overlapping portion to join the overlapping surfaces.

이러한 용접 방법으로는, 레이저로 겹침 표면을 각각 용융시킨 2 개의 용접 모재를 상호 결합시키는 레이저 용접, 압력을 가한 상태에서 2 개의 용접 모재에 대전류를 흘려 보내어 각각의 용접 모재 사이의 접촉 부위에서 생기는 접촉저항과 금속의 고유저항에 의한 발열로 금속이 가열 또는 용융되어 접합이 이루어지도록 하는 저항 용접, 용접 모재의 접촉 부위에 초음파를 가하여 미세한 진동을 일으키게 함으로써, 접촉부위를 마찰에 의한 열에너지로 용융시켜 결합시키는 초음파 용접 등이 있다.Such a welding method includes laser welding for mutual bonding of two welding base materials, each of which has a molten overlap surface with a laser, and a contact generated at a contact portion between each welding base material by flowing a large current through the two welding base materials under pressure. Resistance welding, which causes the metal to be heated or melted by the heat generated by the resistance and the high resistivity of the metal, causes ultrasonic vibrations by applying ultrasonic waves to the contact portion of the welding base metal, thereby melting and bonding the contact portion with thermal energy due to friction. Ultrasonic welding and the like.

이러한 용접 등에 의한 전기적 연결과 더불어, 전기적 연결부가 외부의 요인에 의해 단락되는 것을 방지할 수 있도록, 전기적 연결부 이외의 부위를 절연시키는 기술도 요구되고 있다. In addition to such electrical connection by welding or the like, there is also a demand for a technique for insulating an area other than the electrical connection so as to prevent the electrical connection from being short-circuited by external factors.

전기적 연결부 이외의 부위를 절연시켜 외부 단락을 방지하기 위한 방법으로는, 도전성 부재들의 전기적 연결 전 또는 후에 도전성 부재들의 전부 또는 일부에 절연성 코팅층을 형성하는 구조를 일반적으로 상정할 수 있는 바, 그 중 하나의 적용 예로서, 이차전지의 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 조립체를 제조함에 있어서, 전극탭 부위를 절연성 물질로 코팅하고 전류 집전체에 전기적 용접을 행하는 경우를 들 수 있다. As a method for preventing external short circuits by isolating portions other than the electrical connection, a structure in which an insulating coating layer is formed on all or a part of the conductive members before or after the electrical connection of the conductive members is generally assumed. As one application example, in manufacturing a stack type or stack / fold type electrode assembly of a secondary battery, the electrode tab portion may be coated with an insulating material, and electrical welding may be performed to the current collector.

이와 관련하여, 미국 등록특허 제4147579호에는, 적어도 일면에 절연성 코폴리머층을 형성한 금속 시트로부터 제 1 부재를 펀칭하는 공정; 상기 코폴리머층이 형성된 제 1 부재를 가열하는 공정; 제 2 부재와 연결된 전기적 도전성 와이어를 상기 가열된 코폴리머층에 삽입하는 것과 동시에, 제 1 부재의 가열된 코폴리머층 상에 제 2 부재를 가압하는 공정;을 포함하는 절연성 코폴리머층에 의해 서로 결합된 적어도 두 개의 부재를 갖는 전기적 구성 부분(electronic component part)을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 기술은 펀칭 공정, 삽입 공정 등 전반적으로 공정이 복잡하고, 코폴리머층의 결합력에 의해 도전성 부재들의 전기적 연결을 이루고 있으므로, 전기적 연결면에서 용접 보다 신뢰성이 떨어진다는 단점을 가지고 있다. In this regard, US Pat. No. 4,475,79 includes a step of punching a first member from a metal sheet having an insulating copolymer layer formed on at least one surface thereof; Heating the first member on which the copolymer layer is formed; Simultaneously inserting an electrically conductive wire connected to a second member into the heated copolymer layer, and simultaneously pressing the second member onto the heated copolymer layer of the first member. A method of manufacturing an electronic component part having at least two members joined is disclosed. However, the above technique has a disadvantage in that the overall process is complicated, such as a punching process and an insertion process, and because the electrical connection of the conductive members is made by the bonding force of the copolymer layer, the reliability is lower than the welding in the electrical connection surface.

이와 관련하여, 본 발명에서는 압전물질을 사용하여 전기적 연결을 효과적으로 달성하면서 소망하는 절연성을 확보할 수 있는 기술을 제시하고 있다. In this regard, the present invention proposes a technique that can secure the desired insulation while effectively achieving electrical connection using a piezoelectric material.

전기적 연결 구성에 압전물질을 사용하는 예로서, 일본 등록특허 제3188546호에는 가동 이온을 포함하지 않는 절연체와 도전체를 양극 접합하는 기술로서, 가 동 이온을 포함하지 않은 절연체에 얇은 도전막을 형성하고, 가동 이온을 포함하는 절연성 기판의 일측 단부에 도전성 막을 형성한 후, 상기 절연체 상의 도전막에 절연성 기판을 양극 접합한 뒤 절연성 기판에 도전체를 양극 접합하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 기술은 도전성 부재들의 전기적 연결에 압전물질을 사용하고 있기는 하지만, 압전물질을 사용하여 특정한 조건하에서 전기적 연결이 이루어지는 구조를 제시하고 있는 바, 높은 신뢰성의 전기적 연결을 이루는 용접 방식으로는 적용에 한계가 있으므로, 범용적인 용접 방식에 사용할 수 없다는 문제점을 가지고 있다. As an example of using a piezoelectric material in the electrical connection configuration, Japanese Patent No. 3188546 has a technique for anodic bonding an insulator and a conductor that does not contain movable ions, and forms a thin conductive film on the insulator that does not contain movable ions. A method is disclosed in which a conductive film is formed at one end of an insulating substrate containing movable ions, anodically bonded an insulating substrate to a conductive film on the insulator, and then anodically bonded the conductor to an insulating substrate. However, although the piezoelectric material is used for the electrical connection of the conductive members, the technique suggests a structure in which the electrical connection is made under the specific conditions using the piezoelectric material. Since there is a limit to the application, there is a problem that can not be used in the general welding method.

한편, 이하에서도 자세히 설명하겠지만, 본 발명의 방법은 특히 이차전지의 제조에 바람직하게 사용될 수 있으므로, 이하에서는 이차전지의 예시적인 구조를 도면을 참조하여 설명한다. On the other hand, as will be described in detail below, the method of the present invention can be preferably used in particular for the manufacture of a secondary battery, the following describes an exemplary structure of a secondary battery with reference to the drawings.

도 1에는 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 모식적으로 도시되어 있다.1 schematically illustrates a general structure of a pouch-type secondary battery including a stacked electrode assembly.

도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스(200) 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 고체 전해질 코팅 분리막으로 이루어진 전극조립체(300)가 그것의 양극 및 음극탭들(302, 304)과 연결되는 두 개의 전극리드(400, 410)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다. 도 1에서와 같은 스택형 전극조립체(300)의 경우, 다수의 양극탭들(302)과 다수의 음극탭들(304)이 각각 융착되어 전극리드(400, 410)에 함께 결합될 수 있도록, 케이스(200) 내부 상단은 전극조립체(300)로부터 이격되어 있다. Referring to FIG. 1, the pouch type secondary battery 100 includes an electrode assembly 300 made of a positive electrode, a negative electrode, and a solid electrolyte coating separator disposed therebetween in a pouch type battery case 200 of an aluminum laminate sheet. Two electrode leads 400 and 410 connected to the positive and negative electrode tabs 302 and 304 thereof are sealed to be exposed to the outside. In the stacked electrode assembly 300 as shown in FIG. 1, the plurality of positive electrode tabs 302 and the plurality of negative electrode tabs 304 may be fused to each other and coupled to the electrode leads 400 and 410. The upper end of the case 200 is spaced apart from the electrode assembly 300.

도 2에는 도 1의 이차전지에서 양극탭들이 밀집된 형태로 융착되어 양극 리드에 연결되어 있는 케이스 내부 상단의 부분 확대도가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 2 is a partially enlarged view of an upper portion of a case inside the case in which the positive electrode tabs are fused in a compact form in the secondary battery of FIG. 1 and connected to the positive electrode lead.

도 2를 참조하면, 전극조립체(300)의 양극 집전체(310)로부터 연장되어 돌출되어 있는 다수의 양극탭들(302)은, 예를 들어, 초음파 용접, 레이저 용접 및 스폿 용접에 의해 일체로 결합된 융착부(322)의 형태로 양극 리드(400)에 결합된다. 그러한 양극 리드(400)는 양극탭 융착부(322)가 연결되어 있는 대향 단부(402)가 노출된 상태로 전지케이스(200)에 의해 밀봉된다. 다수의 양극탭들(302)이 일체로 결합되어 융착부(322)를 형성함으로 인해, 전지케이스(200)의 내부 상단은 전극조립체(300)의 상단면으로부터 일정한 거리만큼 이격되어 있고, 융착부(322)의 양극탭들(302)은 V 자 형상을 이룬다.Referring to FIG. 2, the plurality of positive electrode tabs 302 extending from the positive electrode collector 310 of the electrode assembly 300 may be integrally formed by, for example, ultrasonic welding, laser welding, and spot welding. It is coupled to the positive electrode lead 400 in the form of a combined fusion 322. The positive lead 400 is sealed by the battery case 200 in a state in which the opposite end 402 to which the positive electrode tab fusion unit 322 is connected is exposed. Since the plurality of positive electrode tabs 302 are integrally coupled to form a fusion portion 322, the inner upper end of the battery case 200 is spaced apart from the upper surface of the electrode assembly 300 by a predetermined distance, and the fusion portion The positive electrode tabs 302 of 322 form a V shape.

따라서, 전지가 그것의 상단, 즉, 양극 리드(400) 쪽으로 낙하되는 경우에, 전극조립체(300)가 케이스(200)의 내면 상단으로 이동되어 내부 단락이 유발될 수 있다. 즉, 양극탭(302) 또는 양극 리드(400)가 전극조립체(300)의 음극 집전체 또는 활물질과 접촉될 수 있다. 이러한 현상은 전지의 상단에 물리적 외력이 가해지는 경우에도 마찬가지이다. 따라서, 전극탭 부위를 절연성 물질로 코팅하여 전지의 사용 중 단락을 방지할 필요가 있다. Therefore, when the battery falls on its upper end, that is, toward the positive electrode lead 400, the electrode assembly 300 may move to the upper end of the inner surface of the case 200 to cause an internal short circuit. That is, the positive electrode tab 302 or the positive electrode lead 400 may contact the negative electrode current collector or the active material of the electrode assembly 300. This phenomenon is true even when a physical external force is applied to the top of the battery. Therefore, it is necessary to coat the electrode tab portion with an insulating material to prevent short circuit during use of the battery.

이러한 도전성 부재들의 전부 또는 일부에 절연성 코팅층을 형성하고용접 등을 수행하여 전기적으로 연결하고자 하는 경우, 코팅 및 용접은, 예를 들어, (i) 용접 전에 절연성 물질로 코팅을 요하는 부위를 부분적으로 코팅하고 미코팅 부위 에 용접을 행하는 방식, (ii) 용접을 먼저 행한 후, 용접 부위를 제외한 부위를 코팅하는 방식, (iii) 용접 예상 부위를 포함한 도전성 부재의 전면에 얇게 코팅하고, 용접시 절연성 물질층이 용융되면서 용접을 행하는 방식 등에 의해 수행될 수 있다. In the case where an insulating coating layer is formed on all or a part of the conductive members and the electrical connection is to be performed by welding or the like, the coating and welding may be performed, for example, (i) at least part of the portion requiring the coating with the insulating material before welding. The method of coating and welding to the uncoated part, (ii) The method of first welding, then the method of coating the part except the welding part, (iii) The thin coating on the front surface of the conductive member including the expected welding part, and the insulating property at the time of welding The material layer may be melted, and the like may be performed by welding.

그러나, 상기 방식(i)은 절연성 물질로 코팅을 요하는 부위만을 부분적으로 코팅을 수행하는 공정이 까다로우므로 문제가 있고, 마찬가지로 상기 방식(ii)는 용접 부위를 제외한 부위 만을 코팅하는 공정이 매우 복잡하고, 번거로운 문제가 있다. 상기 방식(iii)은 용접 부위에도 절연성 물질층이 도포되므로 용접 신뢰성이 떨어지고, 소정 이상의 두께를 가진 절연 코팅층을 형성하기 어려운 문제가 있다.However, the method (i) has a problem in that the process of partially coating only a portion requiring coating with an insulating material is problematic, and likewise, the method (ii) has a very process of coating only portions except for welded portions. There is a complicated, cumbersome problem. In the method (iii), the insulating material layer is also applied to the welded portion, which lowers the welding reliability and makes it difficult to form an insulating coating layer having a predetermined thickness or more.

따라서, 용접 부위를 제외하고 나머지 부위에 절연성 물질로 코팅을 할 필요가 있는 도전성 부재들의 전기적 연결을 간단하고 효과적으로 수행할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다. Accordingly, there is a high demand for a technology capable of easily and effectively performing electrical connection of conductive members that need to be coated with an insulating material except for a welded portion.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 도전성 부재의 전면에 압전물질을 포함하는 전기 절연성 코팅층을 형성하고, 여기에 또 다른 도전성 부재를 압전물질에 의한 통전이 이루어질 수 있는 압력으로 가압하면서 초음파 용접을 수행하는 경우, 절연성 코팅층의 두께가 두꺼울 경우에도, 간단한 제조공정에 의해 소망하는 결합력으로 전기 절연성의 코팅층이 형성된 도전성 부재들을 용접할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.After extensive research and various experiments, the inventors of the present application form an electrically insulating coating layer including a piezoelectric material on the front surface of the conductive member, and further pressurizes the conductive member to be energized by the piezoelectric material. In the case of performing ultrasonic welding while pressing, it is confirmed that even when the thickness of the insulating coating layer is thick, conductive members having an electrically insulating coating layer can be welded with a desired bonding force by a simple manufacturing process, and complete the present invention. Reached.

따라서, 본 발명에 따른 도전성 부재들을 용접하여 접속시키는 방법 은 용접 부위를 제외하고 나머지 부위에 전기 절연성의 코팅층을 형성하는 것이 요구되는 도전성 부재(A)에 또 다른 도전성 부재(B)를 용접하여 접속시키는 방법으로서, 압전물질을 포함하는 전기절연성 코팅층을 상기 도전성 부재(A)의 전면에 코팅한 후, 상기 압전물질에 의한 통전이 이루어질 수 있는 압력으로 상기 도전성 부재(A)에 대해 도전성 부재(B)를 가압함과 동시에 도전성 부재(A, B)에 전류를 인가하면서 초음파 용접에 의해 결합시키는 것으로 구성되어 있다.Therefore, in the method of welding and connecting the conductive members according to the present invention, another conductive member B is welded to the conductive member A, which is required to form an electrically insulating coating layer on the remaining portions except for the welded portion. In this method, the electrically insulating coating layer including the piezoelectric material is coated on the entire surface of the conductive member (A), and then the conductive member (B) with respect to the conductive member (A) at a pressure that can conduct electricity by the piezoelectric material. Is pressed, and is coupled to each other by ultrasonic welding while applying a current to the conductive members (A, B).

본 발명에 따르면, 절연성 코팅층에 포함된 압전물질의 통전에 의해 초음파 용접의 효율성을 크게 높일 수 있으므로, 절연성 코팅층의 두께가 두꺼운 경우에도 간단한 제조 공정에 의해 코팅 및 용접이 가능하다. 더욱이, 도전성 부재들의 가압에 의한 통전시, 압전물질과 도전성 부재들 사이에서 발생하는 열에너지가 접합부의 도전성 부재들의 용융 및 국부적 소성변형을 촉진하여 이들의 결합이 더욱 원활히 이루어지게 함으로써 용접 신뢰도가 향상될 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 용접 방법은 초음파 용접에 의한 도전성 부재들의 결합에 주로 기인하지만, 도전성 부재들이 직접 접촉되기까지의 과정에서는 압전물질에 의한 통전시 발생하 는 열에 의한 코팅층의 국부적인 용용 현상 등이 중요하게 작용할 수 있다. According to the present invention, since the efficiency of ultrasonic welding can be greatly increased by energization of the piezoelectric material included in the insulating coating layer, coating and welding can be performed by a simple manufacturing process even when the insulating coating layer is thick. Moreover, when energizing by the pressurization of the conductive members, the thermal energy generated between the piezoelectric material and the conductive members promotes melting and local plastic deformation of the conductive members of the joint, so that the bonding thereof is made smoother, thereby improving welding reliability. Can be. As a result, the welding method according to the present invention is mainly due to the joining of the conductive members by ultrasonic welding, but in the process until the conductive members are in direct contact with each other, local melting of the coating layer due to the heat generated when the piezoelectric material is energized. This can be important.

따라서, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 도전성 부재(A)에 대한 또 다른 도전성 부재(B)의 용접은, 상기 정의된 바와 같이, 주로 초음파 용접에 의해 달성된다. Therefore, as described above, welding of another conductive member B to the conductive member A is mainly achieved by ultrasonic welding, as defined above.

일반적으로, 레이저 용접 또는 저항 용접은 높은 결합력을 제공하지만, 결합부위에서 많은 열이 발생하는 단점을 가지고 있다. 구체적인 예에서, 도전성 부재(A)가 전극 활물질이 도포되어 있는 전류 집전체이고, 도전성 부재(B)가 이로부터 돌출되어 있는 전극탭인 경우, 이에 대해 레이저 용접 또는 저항 용접을 행하게 되면, 용접 열이 집전체로 전달되어 전극 활물질의 열화를 초래하게 되는 등 용접이 행해지지 않는 비용접 부위에도 악영향을 끼칠 수 있다. 반면에, 초음파 용접은 레이저 용접 또는 저항 용접에 비해 상대적으로 용접 열의 발생량이 적어 상기와 같은 문제가 발생할 염려가 없다.In general, laser welding or resistance welding provides a high bonding force, but has a disadvantage in that a lot of heat is generated at the coupling site. In a specific example, in the case where the conductive member A is a current collector to which the electrode active material is coated, and the conductive member B is an electrode tab protruding therefrom, laser welding or resistance welding is performed on this, This may adversely affect the non-welded portion where welding is not performed, such as being transferred to the current collector, causing deterioration of the electrode active material. On the other hand, ultrasonic welding has a relatively low amount of heat generated in welding compared to laser welding or resistance welding, so there is no fear of the above problems.

비록, 본 발명에 따른 전기적 연결 방법에서도 도전성 부재에 소정의 전류를 인가하지만, 이러한 전류는 저항 용접시의 대전류는 아니며, 가압시 압전물질의 통전에 의해 발생한 열이 초음파 용접의 용이한 달성을 위한 코팅층의 국부적인 융용을 도울 수 있는 정도의 저전류이다. 따라서, 도전성 부재(A)에 대한 도전성 부재(B)의 가압 정도와 도전성 부재(A, B)에 인가되는 전류의 크기는 이러한 점들을 고려하여 적절히 결정될 수 있다. Although a predetermined current is applied to the conductive member even in the electrical connection method according to the present invention, such a current is not a large current during resistance welding, and heat generated by energization of the piezoelectric material during pressurization is used for easy achievement of ultrasonic welding. It is low enough to help local melting of the coating layer. Therefore, the degree of pressure of the conductive member B against the conductive member A and the magnitude of the current applied to the conductive members A and B can be appropriately determined in consideration of these points.

상기 초음파 용접에 의한 결합은 대략 20 KHz 정도의 초음파에 의해 발생된 고주파 진동을 이용하여 전극탭과 전극탭 사이 및 전극탭과 전극리드 사이의 경계면에서 진동에너지가 마찰에 의해 열에너지로 변환되면서 급속히 용접이 이루어지 는 원리로서, 진동에 수반되는 마찰에 의해 접합면 코팅층의 국부적 용융 및/또는 소성 변형에 의해 새로 노출된 전극탭 표면끼리 밀착이 이루어지고, 마찰열에 의한 국부적 온도 상승에 의해 원자의 확산 및 재결정이 촉진되어 견고한 압점부가 형성된다. The welding by the ultrasonic welding is rapidly welding as the vibration energy is converted into thermal energy by friction at the interface between the electrode tab and the electrode tab and between the electrode tab and the electrode lead by using the high frequency vibration generated by the ultrasonic wave of about 20 KHz. As a principle of this, the newly exposed electrode tab surfaces are brought into close contact with each other by local melting and / or plastic deformation of the joint surface coating layer by friction accompanying vibration, and diffusion of atoms by local temperature rise by frictional heat. And recrystallization is promoted to form a firm pressure point.

상기 압전물질은 비가압 상태에서 절연성을 나타내고 가압 상태에서 도전성을 나타내는 물질이다. 따라서, 상기 압전물질은 가압되지 않은 상태에서는 절연성을 나타내지만, 소정의 용접을 위해 가압하는 경우에는 전기가 통하면서 초음파 용접을 더욱 효과적으로 달성할 수 있도록 도와 준다.The piezoelectric material is a material exhibiting insulation in a non-pressurized state and conductive in a pressurized state. Therefore, the piezoelectric material exhibits insulation in the non-pressurized state, but when pressurized for a predetermined welding, electric piezoelectric material can be used to more effectively achieve ultrasonic welding.

상기 압전물질은 코팅층의 화학적 성질이나 물성을 변화시키지 않으면서 코팅층에 포함될 수 있는 물질이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, BaTiO3, SrTiO, PZT 등의 폴리머 압전물질, 수정, 전기석, 로셸염, 티탄산바륨, 인산이수소암모늄, 타르타르산에틸렌디아민납 티탄산 지르콘산(Pb(TiXZr1-X)O3) 또는 티탄산 납(PbTiO3) 등의 세라믹 압전물질 등이 사용될 수 있다. 그 중에서도, BaTiO3, PZT, PbTiO3 등이 바람직하게 사용될 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로도 사용될 수 있다. The piezoelectric material is not particularly limited as long as it can be included in the coating layer without changing the chemical properties or physical properties of the coating layer, for example, polymer piezoelectric materials such as BaTiO 3 , SrTiO, PZT, quartz, tourmaline, Rochelle salt , Ceramic piezoelectric materials such as barium titanate, ammonium dihydrogen phosphate, ethylene diamine lead tartarate zirconate titanate (Pb (Ti X Zr 1-X ) O 3 ) or lead titanate (PbTiO 3 ). Among them, BaTiO 3 , PZT, PbTiO 3 and the like may be preferably used, and these may be used alone or in combination of two or more.

상기 압전물질은 코팅층 전체 중량을 기준으로 20 내지 80 중량%로 포함되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로, 압전물질의 함량이 너무 많으면, 미세한 압력이 가해지는 경우에도 통전이 이루어지므로 소망하는 초음파 용접을 수행하고 어렵고, 또한 상대적으로 절연성 물질의 양이 줄어들게 되어 소망하는 절연성을 발휘할 수 없을 수 있으므로 바람직하지 않다. 반대로, 압전물질의 함량이 너무 적을 경우, 가압에 의해서도 충분한 통전이 이루어지지 않아 소망하는 결합력 향상을 발휘할 수 없으므로 바람직하지 않다. The piezoelectric material is preferably contained in 20 to 80% by weight based on the total weight of the coating layer. Specifically, if the content of the piezoelectric material is too large, conduction is performed even when minute pressure is applied, and thus, it is difficult to perform the desired ultrasonic welding, and also the amount of the insulating material may be relatively reduced, so that the desired insulation may not be exhibited. Not desirable On the contrary, when the content of the piezoelectric material is too small, it is not preferable because sufficient energization is not achieved even by pressurization and thus the desired bonding force cannot be improved.

상기 코팅층은 소망하는 절연성을 유지할 수 있고, 이와 동시에 압전물질의 통전으로 도전성 부재들의 초음파 용접에 의한 결합이 원활히 이루어질 수 있는 범위 내에서 적절히 정해질 수 있는 바, 바람직하게는 3 ㎛ 내지 20 ㎛의 두께로 형성될 수 있다. The coating layer can maintain the desired insulation, and at the same time can be appropriately determined within the range that can be smoothly bonded by the ultrasonic welding of the conductive members by the energization of the piezoelectric material, preferably 3 ㎛ to 20 ㎛ It may be formed in a thickness.

상기 전기절연성 코팅층은 바람직하게는 절연성 물질 내부에 압전물질이 포함되어 있는 구조로 이루어질 수 있는 바, 상기 절연성 물질은 전기 절연성을 가지면서 통전시 압전물질의 발열에 의해 국부적으로 용융되기 용이한 물질로서, 대표적으로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리이미드 등의 합성수지, 폴리부타디엔 등의 합성고무 등의 절연성의 고분자 수지 또는 이들의 복합체(complex) 등이 사용될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The electrically insulating coating layer may be preferably formed of a structure in which a piezoelectric material is contained in the insulating material. The insulating material is electrically insulating and easily melted locally by heat generation of the piezoelectric material. Typically, an insulating polymer resin such as synthetic resin such as polypropylene, polyethylene, polyimide, synthetic rubber such as polybutadiene, or a complex thereof may be used, but is not limited thereto.

하나의 바람직한 예에서, 상기 전기절연성 코팅층은 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리아미드, 실리콘 수지, PP 및 PE로 이루어진 군에서 선택되는 고분자 수지에 압전물질이 분산되어 있는 구조일 수 있다. In one preferred example, the electrically insulating coating layer may have a structure in which a piezoelectric material is dispersed in a polymer resin selected from the group consisting of polyolefin, polyimide, polyamide, silicone resin, PP and PE.

상기 전기절연성 코팅층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 압전물질과 용융 고분자 수지의 조합에 의한 조성물을 용융 및 도포하여 코팅하는 방법, 압전물질과 단량체의 조합에 의한 조성물을 용융 및 도포한 후 열 또는 자외선 조사에 의해 경화시키면서 코팅하는 방법, 그리고 압전물질, 고분자 수 지, 용매의 조합에 의한 코팅액을 도포 및 건조하여 코팅하는 방법 등이 이용될 수 있다. The method of forming the electrically insulating coating layer is not particularly limited, and for example, a method of melting and applying a composition by a combination of a piezoelectric material and a molten polymer resin, and a method of melting and applying a composition by a combination of a piezoelectric material and a monomer. After coating, the coating may be performed while curing by heat or ultraviolet irradiation, and a method of coating and drying the coating solution by a combination of a piezoelectric material, a polymer resin, and a solvent.

본 발명에 따른 용접 방법은 도 1 등과 관련하여 앞서 설명한 바와 같이, 이차전지의 제조에 바람직하게 사용될 수 있다.Welding method according to the present invention can be preferably used in the manufacture of a secondary battery, as described above with respect to FIG.

따라서, 본 발명은 또한, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 내장하고 있는 이차전지로서, 상기 전극조립체에서 각 전극판의 전극탭들은 하나의 전극리드에 연결되어 있고, 상기 전극탭은 그것의 전면에 압전물질을 포함하는 절연성 물질이 코팅된 상태에서 초음파 용접에 의해 전극리드에 결합되면서 통전이 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.Accordingly, the present invention also relates to a secondary battery having a stacked or stacked / folding electrode assembly, wherein electrode tabs of each electrode plate in the electrode assembly are connected to one electrode lead, and the electrode tab is connected thereto. It provides a secondary battery characterized in that the electrical current is made while being coupled to the electrode lead by ultrasonic welding in a state in which an insulating material including a piezoelectric material is coated on the front surface.

상기 스택형 또는 스택/폴딩형 이차전지의 전극탭들은 극판의 방향과 실질적으로 나란하게 배치되어 있으며, 이러한 탭들을 하나의 전극리드에 연결시키기 위해서는 다수의 탭들을 모아서 정렬시킨 후 융착(welding)하는 과정이 필요하다. 이렇게 복수의 탭들을 한 방향으로 집적시키면, 융착부까지의 길이와 적층되는 전극판의 수에 따라, 전지의 두께에 있어서 변화가 생기고, 자연스럽게 전극탭들의 굴곡부위가 형성된다. 이러한 굴곡부위는 각각의 전류 집전체로부터 연장된 활물질이 도포되지 않은 전류 집전체의 일부이며, 전극조립체의 반대 전류 집전체 또는 활물질과 접촉이 생길 경우 전지의 단락이 유발되는 부분이다.The electrode tabs of the stacked or stacked / foldable secondary battery are arranged substantially parallel to the direction of the electrode plate, and in order to connect the tabs to one electrode lead, the plurality of tabs are collected and aligned, and then welded. The process is necessary. Thus, when a plurality of tabs are integrated in one direction, a change occurs in the thickness of the battery depending on the length up to the fusion portion and the number of stacked electrode plates, and naturally, curved portions of the electrode tabs are formed. The curved portion is a portion of the current collector to which the active material extending from each current collector is not applied, and the contact portion of the electrode assembly causes a short circuit of the battery when contact with the current collector or the active material occurs.

이러한 전극탭 및/또는 리드가 전극조립체의 집전체 또는 활물질과 접촉함으로써 유발되는 단락을 방지하기 위하여, 본 발명의 이차전지는 상기 전극탭의 전면에 압전물질을 포함하는 절연성 물질이 코팅된 상태에서 초음파 용접에 의해 전극 리드에 결합되면서 통전이 이루어지는 바, 전극탭 및/또는 전극리드가 전극조립체와 접촉하더라도, 상기 절연성 코팅층에 의해 전기적 절연상태를 유지하여 단락을 방지할 수 있고, 상기 압전물질에 의해 각각의 전극탭과 전극리드의 결합을 더욱 견고하게 할 수 있다. 또한, 이러한 절연성 코팅층은 전지케이스와의 단락도 방지할 수 있다. In order to prevent a short circuit caused by contact of the electrode tab and / or the lead with the current collector or the active material of the electrode assembly, the secondary battery of the present invention is coated with an insulating material including a piezoelectric material on the front surface of the electrode tab. Bar electrode is energized while being coupled to the electrode lead by ultrasonic welding. Even though the electrode tab and / or the electrode lead are in contact with the electrode assembly, the insulating coating layer can maintain the electrical insulation state to prevent a short circuit and prevent the short circuit. As a result, the coupling between the respective electrode tabs and the electrode leads can be further strengthened. In addition, the insulating coating layer can also prevent a short circuit with the battery case.

상기 절연성 물질의 코팅층은 대략 0.5 내지 5 ㎛의 두께로 무지부에 형성되는 것이 바람직하며, 2 내지 3 ㎛ 의 두께로 코팅되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 코팅의 두께가 너무 작을 경우에는 코팅에 따른 절연 효과를 기대하기가 어렵고, 반대로 코팅의 두께가 너무 클 경우에는 전극탭들 및 전극탭과 전극리드 사이의 초음파 용접에 의한 통전이 어려울 수 있으므로, 바람직하지 않다.The coating layer of the insulating material is preferably formed in the non-coated portion to a thickness of approximately 0.5 to 5 ㎛, more preferably coated to a thickness of 2 to 3 ㎛. When the thickness of the coating is too small, it is difficult to expect the insulation effect according to the coating, on the contrary, when the thickness of the coating is too large, it may be difficult to conduct electricity by ultrasonic welding between the electrode tabs and the electrode tab and the electrode lead, Not desirable

상기 절연성 코팅층을 포함하는 전극탭의 전극은 양극 및/또는 음극일 수 있는 바, 구체적으로는, 절연성 물질에 의한 상기 코팅층이 양극의 무지부 또는 음극의 무지부, 또는 양극과 음극의 무지부에 형성될 수 있다. 일반적으로 리튬 이차전지에서는 충방전 과정에서 전해액 중의 리튬 이온이 음극 판에 리튬 금속으로 석출되는 문제점을 고려하여 음극판의 크기를 양극판의 크기보다 크게 제조하게 된다. 따라서, 낙하와 같은 외부 충격이 인가시 양극탭은 전극조립체의 음극(집전체 또는 활물질)과 우선적으로 접촉할 가능성이 높으므로, 상기 절연성 코팅층은 적어도 양극의 무지부에 형성하는 것이 바람직하다.The electrode of the electrode tab including the insulating coating layer may be a positive electrode and / or a negative electrode. Specifically, the coating layer made of an insulating material may be a non-coating portion of a positive electrode or a non-coating portion of a negative electrode, or a non-coating portion of a positive electrode and a negative electrode. Can be formed. In general, in the lithium secondary battery, the size of the negative electrode plate is made larger than that of the positive electrode plate in consideration of a problem that lithium ions in the electrolyte are deposited as lithium metal in the negative electrode plate during the charge and discharge process. Therefore, since the positive electrode tab has a high possibility of preferential contact with the negative electrode (current collector or active material) of the electrode assembly when an external impact such as a drop is applied, the insulating coating layer is preferably formed at least on the uncoated portion of the positive electrode.

상기와 같은 전극탭의 전면에 절연성 물질이 코팅된 상태에서 초음파 용접에 의해 전극리드에 결합되면서 통전이 이루어지는 이차전지는 본 출원인의 한국 특허 출원공개 제2004-0107116호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다. The secondary battery, which is energized while being coupled to the electrode lead by ultrasonic welding in a state where an insulating material is coated on the front surface of the electrode tab, is disclosed in Korean Patent Application Publication No. 2004-0107116 of the present applicant. Incorporated by reference in the context of the present invention.

본 발명에 따른 상기 전지는 리튬 이차전지인 것이 바람직한 바, 일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다. The battery according to the present invention is preferably a lithium secondary battery, in general, the lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared by, for example, applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder to a positive electrode current collector, followed by drying, and optionally, a filler is further added to the mixture.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + xMn2 - xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The cathode active material may be a layered compound such as lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel oxide (LiNiO 2 ), or a compound substituted with one or more transition metals; Li 1 + x Mn 2 - x O 4 (Where x is 0 to 0.33), lithium manganese oxides such as LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2, and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , Cu 2 V 2 O 7 and the like; Ni-site type lithium nickel oxide represented by the formula LiNi 1-x M x O 2 , wherein M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, or Ga, and x = 0.01 to 0.3; Formula LiMn 2-x M x O 2 (wherein M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta and x = 0.01 to 0.1) or Li 2 Mn 3 MO 8 (wherein M = Fe, Co, Lithium manganese composite oxide represented by Ni, Cu or Zn); LiMn 2 O 4 in which a part of Li in the formula is substituted with alkaline earth metal ions; Disulfide compounds; Fe 2 (MoO 4 ) 3 , and the like. However, the present invention is not limited to these.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is typically added in an amount of 1 to 50% by weight based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and examples thereof include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon blacks such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride powder, aluminum powder and nickel powder; Conductive whiskeys such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component that assists in bonding the active material and the conductive material to the current collector, and is generally added in an amount of 1 to 50 wt% based on the total weight of the mixture including the positive electrode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필 요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by coating and drying a negative electrode active material on a negative electrode current collector, and if necessary, the components as described above may be further included.

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3 (0≤x≤1), LixWO2 (0≤x≤1), SnxMe1 - xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.As said negative electrode active material, For example, carbon, such as hardly graphitized carbon and graphite type carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1 - x Me ' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, Group 1, 2, 3 of the periodic table) Metal composite oxides such as a group element, halogen, 0 <x ≦ 1, 1 ≦ y ≦ 3, 1 ≦ z ≦ 8); Lithium metal; Lithium alloys; Silicon-based alloys; Tin-based alloys; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , and metal oxides such as Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separator is interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally from 0.01 to 10 ㎛ ㎛, thickness is generally 5 ~ 300 ㎛. As such a separator, for example, olefin polymers such as chemical resistance and hydrophobic polypropylene; Sheets or non-woven fabrics made of glass fibers or polyethylene are used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as the electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separator.

리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte solution consists of a polar organic electrolyte solution and a lithium salt. As the electrolyte, a non-aqueous liquid electrolyte, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte, and the like are used.

상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.As said non-aqueous liquid electrolyte solution, N-methyl- 2-pyrrolidinone, a propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma, for example Butyl lactone, 1,2-dimethoxy ethane, tetrahydroxy franc, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxorone, formamide, dimethylformamide, dioxolon , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphate triester, trimethoxy methane, dioxorone derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbo Aprotic organic solvents such as nate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyroionate and ethyl propionate can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides, sulfates and the like of Li, such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH, Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , and the like, may be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.In addition, for the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., the non-aqueous electrolyte solution includes, for example, pyridine, triethyl phosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, and hexaphosphate triamide. Nitrobenzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrroles, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride, etc. It may be. In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.

이러한, 리튬 이차전지는 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 즉, 양극과 음극 사이에 다공성 분리막을 삽입하고 거기에 전해액을 주입하여 제조할 수 있다.Such a lithium secondary battery may be manufactured by conventional methods known in the art. That is, it may be prepared by inserting a porous separator between the anode and the cathode and injecting the electrolyte therein.

본 발명은 또한 활물질을 포함하는 전극 합제를 금속시트 상에 도포한 후 재단하여 판상형 전극을 제조하는 과정을 거쳐 상기 이차전지를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of manufacturing the secondary battery through a process of manufacturing a plate-shaped electrode by applying an electrode mixture containing an active material on a metal sheet and then cut.

구체적으로, 전극판 높이와 전극탭 높이의 크기('전극 길이')를 기준으로, 상기 전극 길이의 2 배 이상의 폭과 전극판 폭의 2 배 이상의 길이를 가진 금속시트를 사용하여,Specifically, based on the size of the electrode plate height and the electrode tab height ('electrode length'), using a metal sheet having a width of at least twice the length of the electrode and at least twice the width of the electrode plate,

적어도 2 개의 전극이 그것의 길이 방향과 폭 방향으로 인접하여 얻어질 수 있도록, 전극탭에 대응하는 부위를 제외하고 상기 금속시트 상에 전극 합제를 연속하여 패터닝 도포하고, Successively patterning the electrode mixture on the metal sheet except for the portion corresponding to the electrode tab so that at least two electrodes can be obtained adjacent in the longitudinal and width directions thereof,

전극 합제가 도포되지 않은 부위('무지부')에 압전물질 함유 절연성 물질을 코팅한 후 전극의 형태로 재단하는 과정을 포함하는 공정에 의해, 상기 이차전지를 제조할 수 있다. The secondary battery may be manufactured by a process including coating a piezoelectric material-containing insulating material on a portion ('uncoated portion') to which the electrode mixture is not applied, and then cutting it in the form of an electrode.

본 발명에서 상기 '무지부'는, 스택형 또는 스택/폴딩형의 전극 구조로 이루어진 전극조립체 중 전류 집전체의 상단부로부터 돌출되어 전극 리드와 결합되는 탭에 있어서, 전극 활물질이 도포되어 있지 않은 전극의 해당 부위를 의미한다.In the present invention, the 'uncoated portion' is a tab of the electrode assembly having a stacked or stacked / folded electrode structure, protruding from the upper end of the current collector and joined to the electrode lead, wherein the electrode is not coated with the electrode active material. It means the corresponding part of.

상기 금속시트는 생산성의 향상을 위해 다수의 전극을 재단할 수 있도록 폭과 길이 방향으로 연장되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 금속시트의 폭은 전극 길이의 4 배 내지 8 배에 대응하는 크기를 가지며 금속시트의 길이는 전극판 폭의 5 배 이상의 크기로 이루어질 수 있다. 본 명세서에서, 상기 '전극 길이'는 전극판 높이와 전극탭 높이의 합을 의미한다.The metal sheet is preferably extended in the width and length directions to cut a plurality of electrodes in order to improve productivity. Specifically, the width of the metal sheet may have a size corresponding to four to eight times the length of the electrode and the length of the metal sheet may be five times or more the width of the electrode plate. In the present specification, the 'electrode length' means the sum of the height of the electrode plate and the height of the electrode tab.

상기 금속시트에 전극 합제를 도포하는 바람직한 예로는, 상기 금속시트의 폭을 기준으로 그것의 양측 단부에는 전극탭이 중심부를 향하도록 전극들(최외측 전극들)이 배향될 수 있게 전극 합제가 도포되며, 상기 최외측 전극에 금속시트의 폭 방향으로 인접한 전극은 그것의 전극탭이 상기 최외측 전극을 향하도록 배향될 수 있게 전극 합제가 도포하는 방식을 들 수 있다. In a preferred example of applying the electrode mixture to the metal sheet, the electrode mixture is applied so that the electrodes (outermost electrodes) can be oriented so that the electrode tabs toward the center at both ends thereof based on the width of the metal sheet. And an electrode mixture applied to the outermost electrode in the width direction of the metal sheet so that its electrode tabs can be oriented to face the outermost electrode.

이와 같이 금속시트의 폭 방향으로 인접한 전극들 중 그것의 전극탭들이 서로 대면하도록 배열된 구조에서, 전극으로의 재단 후 버려지는 금속시트의 양을 최소화하는 것이 바람직하다. 하나의 바람직한 예에서, 상기 금속시트의 폭 방향을 기준으로, 전극탭들이 서로 대면하는 방향으로 배열되어 있는 전극들에서, 전극탭들이 서로 접하지 않고 교번 방식으로 배열될 수 있도록 전극들을 재단하는 방식일 수 있다. Thus, in the structure in which the electrode tabs of the adjacent electrodes in the width direction of the metal sheet are arranged to face each other, it is desirable to minimize the amount of the metal sheet discarded after cutting to the electrode. In one preferred embodiment, in the electrodes in which the electrode tabs are arranged in a direction facing each other with respect to the width direction of the metal sheet, a method of cutting the electrodes so that the electrode tabs can be arranged in an alternating manner without contacting each other Can be.

이 경우, 전극들 사이의 거리는 무지부를 중심으로 서로 대면하는 두 전극판들의 전극탭 높이의 합과 동일하거나 그보다 작도록 구성하여, 절취 후 버려지는 금속시트의 양을 더욱 줄일 수 있다. In this case, the distance between the electrodes is configured to be equal to or smaller than the sum of the heights of the electrode tabs of the two electrode plates facing each other with respect to the uncoated portion, thereby further reducing the amount of metal sheet discarded after cutting.

이러한 재단 방법에 의해, 단위 금속시트에서 최대한의 전극을 절취할 수 있고, 또한 무지부에 도포되는 압전물질 함유 절연성 물질의 양을 절약할 수 있어서, 생산성의 향상과 함께 제조비 절감의 효과가 있다.By this cutting method, the maximum number of electrodes can be cut out from the unit metal sheet, and the amount of the piezoelectric substance-containing insulating material applied to the uncoated portion can be saved, thereby improving productivity and reducing manufacturing costs.

상기 무지부에 대한 압전물질 함유 절연성 물질의 도포는 전극판들 사이의 폭을 기준으로 80 내지 110%의 범위에서 수행할 수 있다. Application of the piezoelectric material-containing insulating material to the uncoated portion may be performed in the range of 80 to 110% based on the width between the electrode plates.

압전물질 함유 절연성 물질이 무지부의 폭을 기준으로 80% 이하로 도포되는 경우, 재단 후 만들어진 전극탭의 무지부에서 압전물질 함유 절연성 물질이 코팅되지 않은 부위가 상당량 존재하게 되어, 단락 방지 등 소망하는 효과를 발휘하기 어렵다. 반대로, 압전물질 함유 절연성 물질이 무지부의 폭을 기준으로 110% 이상으로 도포되는 경우, 전극 합제가 도포된 전극의 많은 부분이 압전물질 함유 절연성 물질에 의해 가려지게 되어, 전극 활물질의 전기 화학적인 반응이 방해를 받아 결국은 전지의 용량이 감소된다. When the piezoelectric substance-containing insulating material is applied at 80% or less based on the width of the non-coating portion, a large portion of the uncoated portion of the piezoelectric substance-containing insulating material is present in the non-coating portion of the electrode tab made after cutting, and thus prevents short circuits. Hard to exert effect. On the contrary, when the piezoelectric material-containing insulating material is applied at 110% or more based on the width of the non-coated portion, a large part of the electrode to which the electrode mixture is applied is covered by the piezoelectric material-containing insulating material, and thus the electrochemical reaction of the electrode active material. This disturbance eventually results in a decrease in battery capacity.

이와 같이, 압전물질 함유 절연성 물질이 해당 부위에 소정의 허용 오차 범위에서 도포될 수 있으므로, 그만큼 전지의 제조 공정에 유연성을 가질 수 있다. 본 출원의 발명자들이 전지의 실제 제조공정에 본 발명의 제조방법을 적용하여 본 결과, 허용공차를 감소시킬 수 있는 설계가 가능하게 되어 전극의 용적이 약 3% 이 상 증가하게 되고, 공정 허용 범위의 증가로 생산성이 약 2% 이상 향상되는 것으로 확인되었다.As such, the piezoelectric material-containing insulating material may be applied to the corresponding portions in a predetermined tolerance range, and thus, flexibility of the battery manufacturing process may be provided. As the inventors of the present application apply the manufacturing method of the present invention to the actual manufacturing process of the battery, it becomes possible to design to reduce the tolerance, the electrode volume increases by about 3% or more, the process tolerance It has been confirmed that the increase in productivity increases by about 2% or more.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.

도 3에는 스택형 전극조립체를 내장하고 있는 이차전지의 전극조립체 상단부가 수직 단면도로서 모식적으로 도시되어 있다.3 schematically illustrates a vertical cross-sectional view of an electrode assembly upper end portion of a secondary battery having a stacked electrode assembly.

도 3을 참조하면, 전극 활물질이 양면에 각각 도포되어 있는 양극 집전체와 음극 집전체 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체(300)는 다수의 전극판으로 구성되어 있으므로, 전극판들에서 돌출된 다수의 전극탭들(350)이 전극리드(400)의 상단 및/또는 하단에 부착되어 전극탭-리드 결합부(375)를 형성한다. Referring to FIG. 3, the electrode assembly 300 having a structure in which a separator is interposed between a positive electrode current collector and a negative electrode current collector coated on both surfaces of the electrode active material is composed of a plurality of electrode plates. A plurality of protruding electrode tabs 350 are attached to the top and / or bottom of the electrode lead 400 to form an electrode tab-lead coupling part 375.

전극 활물질을 포함하는 전극 합제가 도포되지 않은 전극탭(350) 부위는 전지의 전기화학적 반응에 영향을 주지 않는 재료, 즉, 압전물질 함유 절연성 물질로 전면이 코팅된다. A portion of the electrode tab 350 to which the electrode mixture including the electrode active material is not coated is coated on its entire surface with a material that does not affect the electrochemical reaction of the battery, that is, an insulating material containing a piezoelectric material.

이러한 압전물질 함유 절연성 물질이 코팅된 다수의 전극탭들(350)은 전극리드(400)에 화살표 방향으로 소정의 압력을 가하면서 초음파 용접을 행함으로써 결합되어, 전극탭-리드 결합부(375)를 형성한다. 소정의 압력을 가하는 과정에서, 코팅층은 압전물질에 의해 통전이 일어나게 되고, 이때 전극리드(400)에 전류를 인가하면, 통전시의 높은 저항에 의해 발열에 의해, 초음파 인가시 코팅층의 국부적 인 용융이 용이해 진다. The plurality of electrode tabs 350 coated with the piezoelectric material-containing insulating material are coupled by performing ultrasonic welding while applying a predetermined pressure in the direction of the arrow to the electrode lead 400, thereby forming the electrode tab-lead coupling part 375. To form. In the process of applying a predetermined pressure, the coating layer is energized by the piezoelectric material, and when the current is applied to the electrode lead 400, the local melting of the coating layer upon application of ultrasonic waves by heat generation due to the high resistance at the time of energization This becomes easy.

예를 들어, 약 20 KHz 정도의 초음파에 의해 발생된 고주파 진동에 의해 전극탭(350)과 전극탭 사이 및 전극탭(350)과 전극리드(400) 사이의 경계면에서 진동에너지가 마찰에 의해 열에너지로 변환되면서 접합면의 코팅층의 파괴 및 국부적 소성 변형에 의해 새로 노출된 전극탭(350) 표면끼리 밀착이 이루어지게 되고, 마찰열에 의한 온도 상승에 의해 원자의 확산 및 재결정이 촉진되어 견고한 압점부가 형성되면서 급속히 용접이 이루어진다. For example, thermal energy is generated by friction of vibration energy at the interface between the electrode tab 350 and the electrode tab and between the electrode tab 350 and the electrode lead 400 due to the high frequency vibration generated by ultrasonic waves of about 20 KHz. The surface of the electrode tab 350 is newly adhered by the breakdown of the coating layer of the bonding surface and the local plastic deformation while converting to, and the diffusion and recrystallization of atoms are promoted by the temperature rise due to the frictional heat to form a firm pressure point. Welding is performed rapidly.

따라서, 탭(350)과 탭 사이 및 탭(350)과 전극리드(400) 사이를 초음파 용접으로 결합함으로써, 절연성 물질이 코팅된 탭들 간에 전기적 연결이 가능해진다. Thus, by ultrasonic welding between the tab 350 and the tab and between the tab 350 and the electrode lead 400, electrical connection is possible between the tabs coated with the insulating material.

도 4에는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따라 금속시트를 재단하여 전극을 제조하는 방법에 대한 모식도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 전극시트의 폭 방향의 단면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명의 이해를 돕기 위한 도 4의 하나의 전극을 확대한 모식도가 도시되어 있다.4 is a schematic view of a method of manufacturing an electrode by cutting a metal sheet according to another embodiment of the present invention, Figure 5 is a cross-sectional view of the electrode sheet of Figure 4 is shown schematically in the width direction 6 is an enlarged schematic view of one electrode of FIG. 4 for better understanding of the present invention.

이들 도면들을 참조하면, 금속시트(500)는 다수의 전극판들(512, 514, 516 ...)과 전극탭들(522, 524 ...)을 재단하기 위하여, 금속시트의 폭(W)과 길이(L) 방향으로 전극 길이(C)의 2 배 이상의 폭(2 x C)과 전극판 폭(D)의 2 배 이상의 길이(2 x D)로 연장된 크기를 가진다.Referring to these drawings, the metal sheet 500 may have a width W of the metal sheet to cut the plurality of electrode plates 512, 514, 516... And the electrode tabs 522, 524. ) And a length extending in a length (L) direction by at least two times the width (2 x C) of the electrode length (C) and at least two times the length (2 x D) of the electrode plate width (D).

금속시트(500)의 폭(W)을 기준으로 양측 단부(530, 540)에는 전극탭(522)이 금속시트(500)의 중심부를 향하도록 위치하고, 전극판(512)에 대응한 상부면에 전극 합제(610)를 도포한다. 또한, 최외측 전극판(512)과 금속시트(500)의 폭(W) 방 향으로 인접한 전극판(514)은 그것의 탭(524)이 최외측 전극판(512)을 향하도록 배향된 위치에서, 그 상부면에 전극 합제(610)가 도포된다. The electrode tabs 522 are positioned at both end portions 530 and 540 with respect to the width W of the metal sheet 500 so as to face the center of the metal sheet 500. The electrode mixture 610 is applied. Further, the electrode plate 514 adjacent to the width W of the outermost electrode plate 512 and the metal sheet 500 is positioned so that its tab 524 is directed toward the outermost electrode plate 512. In, the electrode mixture 610 is applied to its upper surface.

전극 합제(610)가 도포되는 부위(510)의 폭은 전극의 전극판(512) 높이(A)의 대략 2 배이며, 도포 부위의 중심(도시하지 않음)을 기준으로 상하부 각각 1 개씩의 전극판(514, 516)을 모두 포함할 수 있는 충분한 범위에 전극 합제를 도포한다.The width of the portion 510 to which the electrode mixture 610 is applied is approximately twice the height A of the electrode plate 512 of the electrode, and one electrode each of the upper and lower portions based on the center (not shown) of the coating portion. The electrode mixture is applied to a sufficient range to include both the plates 514 and 516.

전극 합제(610)가 도포되지 않는 부위인 무지부(520)는 압전물질 함유 절연성 물질(620)을 도포하며, 금속시트(500)의 폭(W) 방향을 기준으로, 전극탭(522, 524)들이 서로 대면하는 방향으로 배열되어 있는 상태에서, 전극탭들(522, 524)이 서로 접하지 않고 교번 방식으로 배열될 수 있도록 전극판들(512, 514)과 전극탭(522, 524)들을 절취한다. 이러한 교번 방식의 배열은 무지부(520)의 폭 방향으로의 중심선을 기준으로 전극탭(522, 524)들이 서로 접하는 대칭 배열과 비교하여, 무지부(520)의 폭이 짧아짐으로써, 금속시트(500)와 금속시트(500)에 도포되는 절연성 물질(620)을 절약할 수 있다.The non-coating portion 520, which is a portion where the electrode mixture 610 is not applied, applies the piezoelectric material-containing insulating material 620 and based on the width W direction of the metal sheet 500, the electrode tabs 522 and 524. ) And the electrode tabs 512 and 514 and the electrode tabs 522 and 524 such that the electrode tabs 522 and 524 are alternately arranged without being in contact with each other. Cut off. Such an alternating arrangement is shorter in width of the non-coating portion 520 compared to a symmetrical arrangement in which the electrode tabs 522, 524 are in contact with each other based on the center line in the width direction of the non-coating portion 520. The insulating material 620 applied to the 500 and the metal sheet 500 may be saved.

전극 합제(610)가 도포되어 있지 않은 금속 시트(500)의 부위인 무지부(520)에 대한 압전물질 함유 절연성 물질(620)의 도포에 있어서, 도포되는 면적의 폭은 전지의 내부 단락을 방지하면서 전지의 성능 저하가 없는 범위, 즉 무지부(520)의 폭을 기준으로 80 내지 110%의 범위로 압전물질 함유 절연성 물질(620)을 도포한다. In the application of the piezoelectric substance-containing insulating material 620 to the uncoated portion 520, which is a portion of the metal sheet 500 to which the electrode mixture 610 is not applied, the width of the applied area prevents internal short circuit of the battery. While the piezoelectric material-containing insulating material 620 is applied in a range without deterioration of the battery, that is, in a range of 80 to 110% based on the width of the non-coating portion 520.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are provided to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

[실시예 1]Example 1

1-1.1-1. 양극의 제조Manufacture of anode

양극 활물질로 LiCoO2를 사용하였고, LiCoO2 94 중량%, 및 Super-P(도전재) 3.5 중량%, PVdF(결합제) 2.5 중량%를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 알루미늄 호일 상에 양극탭을 부착하여, 양극탭 부위를 제외한 나머지 부분에 상기 양극 혼합물 슬러리를 코팅, 건조 및 압착한 다음, 양극탭 부분에는 압전물질로서 BaTiO3, PZT 또는 PbTiO3을 포함하는 절연성 수지를 전면 코팅하여 양극을 제조하였다.LiCoO 2 was used as the positive electrode active material, 94% by weight of LiCoO 2 , 3.5% by weight of Super-P (conductive material) and 2.5% by weight of PVdF (binder) were added to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent. After preparing the positive electrode mixture slurry, the positive electrode tab was attached to the aluminum foil, and the positive electrode mixture slurry was coated, dried and pressed on the remaining portions except for the positive electrode tab portion, and then the positive electrode tab portion was formed of BaTiO 3 , PZT as piezoelectric material. Alternatively, the positive electrode was prepared by completely coating an insulating resin including PbTiO 3 .

1-2.1-2. 음극의 제조Preparation of Cathode

음극 활물질로는 인조흑연을 사용하였고, 인조흑연 94 중량%, 및 Super-P(도전재) 1 중량%, PVdF(결합제) 5 중량%를 용제인 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 구리 호일 상에 코팅, 건조 및 압착하여 음극을 제조하였다.Artificial negative electrode was used as the negative electrode active material, 94% by weight of artificial graphite, 1% by weight of Super-P (conductive material), and 5% by weight of PVdF (binder) were added to NMP as a solvent to prepare a negative electrode mixture slurry. The negative electrode was prepared by coating, drying and pressing on copper foil.

1-3.1-3. 전지의 제조Manufacture of batteries

상기 1-1 및 1-2에서 각각 제조된 양극과 음극 사이에 다공성 분리막(셀가드TM)을 위치시키고, 상기 1-1의 전극판들과 나란히 배치된 양극탭 들을 모아서 정렬시킨 후, 가압 및 전류를 인가하면서 초음파 용접에 의해 결합시킨 다음, 1M LiPF6의 리튬염을 함유한 EC/EMC계 비수성 전해액을 넣어서 용량 800mAh의 리튬 이차전 지를 제조하였다.Positioning the porous separator (Celgard TM ) between the positive electrode and the negative electrode prepared in each of the above 1-1 and 1-2, and align the positive electrode tabs arranged side by side with the electrode plates of 1-1, pressurizing and After bonding by ultrasonic welding while applying a current, an EC / EMC-based non-aqueous electrolyte containing lithium salt of 1M LiPF 6 was added to prepare a lithium secondary battery having a capacity of 800mAh.

[비교예 1]Comparative Example 1

양극탭 부분에 압전물질 함유 절연성 코팅층을 형성하지 않았다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전극 및 전지를 제조하였다.An electrode and a battery were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the piezoelectric material-containing insulating coating layer was not formed on the positive electrode tab portion.

[실험예 1]Experimental Example 1

상기 실시예 1과 비교예 1 에 의해 제조된 전지들의 안전성을 비교하기 위하여, 실시예 1과 비교예 1의 전지 각각 10 개씩을 4.2 V로 충전 한 후 1.8 m 높이에서 50 회 낙하실험(Drop Test)을 실시하였으며, 그 결과는 실시예 1의 전지는 50 회 낙하 시 10 개중 1 개도 발열이나 발화가 일어나지 않았다. 그러나, 비교예 1의 전지는 50 회 낙하 시 10 개중 3 개의 전지에서 발열이나 발화가 일어났다.In order to compare the safety of the batteries prepared by Example 1 and Comparative Example 1, after charging each 10 cells of Example 1 and Comparative Example 1 to 4.2 V 50 drops at 1.8 m drop test (Drop Test As a result, the battery of Example 1 did not generate heat or ignite even one out of ten when the battery of Example 1 fell 50 times. However, in the battery of Comparative Example 1, heat generation or ignition occurred in three out of ten batteries after 50 drops.

이러한, 실험결과를 통해 양극탭 부분에 압전물질을 포함하는 절연성 코팅층을 형성한 이차전지의 안전성이 크게 향상되었음을 알 수 있다.Through the experimental results, it can be seen that the safety of the secondary battery in which the insulating coating layer including the piezoelectric material is formed on the positive electrode tab portion is greatly improved.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 전기 절연성의 코팅층 형성이 요구되는 도전성 부재들을 용접에 의해 결합하는 경우, 용접 부위의 절연성 코팅층을 두껍게 도포하여도 압전물질의 통전에 의해 초음파 용접을 효과적으로 수행할 수 있으므로, 간단하고 용이한 방법으로 소망하는 결합력을 얻을 수 있고, 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있다.As described above, in the method according to the present invention, when the conductive members required to form the electrically insulating coating layer are joined by welding, the ultrasonic welding is effectively applied by the application of the piezoelectric material even if the insulating coating layer of the welding portion is thickly applied. Since it can carry out, a desired bonding force can be obtained by a simple and easy method, and a production efficiency can be improved significantly.

Claims (17)

용접 부위를 제외하고 나머지 부위에 전기 절연성의 코팅층을 형성하는 것이 요구되는 도전성 부재(A)에 또 다른 도전성 부재(B)를 용접하여 접속시키는 방법으로서, 압전물질을 포함하는 전기절연성 코팅층을 상기 도전성 부재(A)의 전면에 코팅한 후, 상기 압전물질에 의한 통전이 이루어질 수 있는 압력으로 상기 도전성 부재(A)에 대해 도전성 부재(B)를 가압함과 동시에 도전성 부재(A, B)에 전류를 인가하면서 초음파 용접에 의해 결합시키는 것을 특징으로 하는 방법.A method of welding and connecting another conductive member (B) to a conductive member (A) required to form an electrically insulating coating layer on the remaining portions except for the welded portion, wherein the electrically insulating coating layer containing a piezoelectric material is connected to the conductive member (A). After coating the entire surface of the member (A), while pressing the conductive member (B) against the conductive member (A) at a pressure that can be energized by the piezoelectric material and at the same time the current to the conductive members (A, B) Method of coupling by ultrasonic welding while applying. 제 1 항에 있어서, 상기 압전물질은 비가압 상태에서 절연성을 나타내고 가압 상태에서 도전성을 나타내는 물질로서, BaTiO3, PZT 및 PbTiO3로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 1, wherein the piezoelectric material is insulating material in a non-pressurized state and conductive in a pressurized state, and is selected from the group consisting of BaTiO 3 , PZT, and PbTiO 3 . 제 1 항에 있어서, 상기 압전물질은 코팅층 전체 중량을 기준으로 20 내지 80 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the piezoelectric material is included in an amount of 20 to 80 wt% based on the total weight of the coating layer. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅층은 3 ㎛ 내지 5 ㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the coating layer is formed to a thickness of 3 μm to 5 μm. 제 1 항에 있어서, 상기 전기절연성 코팅층은 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리아미드, 실리콘 수지, PP, 및 PE로 이루어진 군에서 선택되는 고분자 수지에 압전물질이 분산되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the electrically insulating coating layer has a structure in which a piezoelectric material is dispersed in a polymer resin selected from the group consisting of polyolefin, polyimide, polyamide, silicone resin, PP, and PE. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 활물질을 포함하는 전극 합제를 금속시트 상에 도포한 후 재단하여 판상형 전극을 제조하는 이차전지의 제조방법으로서,As a method of manufacturing a secondary battery for producing a plate-shaped electrode by applying an electrode mixture containing an active material on a metal sheet and then cut, 전극판 높이와 전극탭 높이의 크기('전극 길이')를 기준으로, 상기 전극 길이의 2 배 내지 8 배의 폭과 전극판 폭의 2 배 이상의 길이를 가진 금속시트를 사용하여,Based on the size of the electrode plate height and the electrode tab height ('electrode length'), using a metal sheet having a width of 2 to 8 times the electrode length and at least 2 times the electrode plate width, 적어도 2 개의 전극이 전극 길이 방향과 전극판 폭 방향으로 인접하여 얻어질 수 있도록, 전극탭에 대응하는 부위를 제외하고 상기 금속시트 상에 전극 합제를 연속하여 패터닝 도포하고, In order to obtain at least two electrodes adjacent to each other in the electrode length direction and the electrode plate width direction, the electrode mixture is successively patterned and coated on the metal sheet except for the portion corresponding to the electrode tab, 전극 합제가 도포되지 않은 부위('무지부')에 절연성 물질을 코팅한 후 전극의 형태로 재단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.And coating the insulating material on a portion of the electrode mixture to which the electrode mixture is not applied ('uncoated portion'), and then cutting the electrode mixture in the form of an electrode. 제 11 항에 있어서, 상기 금속시트의 폭은 전극 길이의 4 배 내지 8 배에 대응하는 것을 특징으로 하는 방법. The method of claim 11, wherein the width of the metal sheet corresponds to four to eight times the length of the electrode. 제 11 항에 있어서, 상기 금속시트의 길이는 전극판 폭의 5 배 이상인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 11, wherein the length of the metal sheet is at least five times the width of the electrode plate. 제 11 항에 있어서, 상기 금속시트의 폭을 기준으로 그것의 양측 단부에는 전극탭이 중심부를 향하도록 전극들(최외측 전극들)이 배향될 수 있게 전극 합제가 도포되며, 상기 최외측 전극에 인접한 전극은 그것의 전극탭이 상기 최외측 전극을 향하도록 배향될 수 있게 전극 합제가 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.12. The electrode mixture of claim 11, wherein an electrode mixture is applied to both ends of the metal sheet so that the electrodes (outermost electrodes) can be oriented so that the electrode tabs face the center portion. Adjacent electrode is coated with an electrode mixture such that its electrode tabs are oriented toward the outermost electrode. 제 12 항에 있어서, 금속시트의 폭 방향을 기준으로, 전극탭들이 서로 대면하는 방향으로 배열되어 있는 전극들에서, 상기 전극탭들이 서로 인접하지 않고 교번 방식으로 배열될 수 있도록 전극들을 절취하는 것을 특징으로 하는 방법.13. The method of claim 12, wherein in the electrodes in which the electrode tabs are arranged in a direction facing each other with respect to the width direction of the metal sheet, cutting the electrodes so that the electrode tabs are not adjacent to each other and arranged in an alternating manner. How to feature. 제 15 항에 있어서, 상기 전극탭들이 서로 대면하는 방향으로 배열되어 있는 전극들에서, 전극판들 사이의 거리는 이들의 전극탭 높이의 합과 동일하거나 그보다 작은 것을 특징으로 하는 방법. 16. The method of claim 15, wherein in electrodes in which the electrode tabs are arranged in a direction facing each other, the distance between the electrode plates is equal to or smaller than the sum of the heights of the electrode tabs thereof. 제 11 항에 있어서, 상기 무지부에 대한 절연성 물질의 도포는 전극판들 사이의 폭을 기준으로 80 내지 110%의 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.12. The method of claim 11, wherein the application of the insulating material to the plain is performed in the range of 80 to 110% based on the width between the electrode plates.
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