KR101308682B1 - A lead tap improved insulation, method for manufacturing a lead tap, and electrochemical device containing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 리튬 이차전지와 같은 전기화학소자에 사용되는 리드탭, 그의 제조방법, 및 그를 포함하는 전기화학소자에 관한 것으로서, 전지 케이스와의 절연성을 향상시킴으로써, 전기화학소자의 내구성을 향상시키는 리드탭, 그의 제조방법, 및 그를 포함하는 전기화학소자에 관한 것이다.The present invention relates to a lead tab used in an electrochemical device such as a lithium secondary battery, a manufacturing method thereof, and an electrochemical device including the same, wherein the lead improves durability of the electrochemical device by improving insulation with a battery case. A tab, a method for manufacturing the same, and an electrochemical device including the same.
리튬 이온전지 및 리튬 폴리머 이차전지는 셀룰러폰, 노트북 컴퓨터 등 전자기기 분야에 널리 사용되고 있으며, 최근에는 대용량 전지가 사용되는 전기자전거, 하이브리드 자동차(HEV), 전기자동차(EV), 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV), 및 에너지 저장장치(ESS) 등의 용도로써 그 사용이 증가되고 있다.Lithium ion batteries and lithium polymer secondary batteries are widely used in electronic devices such as cellular phones and notebook computers. Recently, electric bicycles, hybrid vehicles (HEVs), electric vehicles (EVs), and plug-in hybrid vehicles (PHEVs) that use large-capacity batteries are recently used. ) And energy storage devices (ESS), the use is increasing.
소용량 전지에서 대용량 전지로 용량이 점차적으로 증가하면서, 결합되는 단전지의 수가 늘어나고, 그에 맞춰 전류의 양도 증가되어 리드탭의 절연성이 중요한 요소가 되고 있다. 특히 리드탭과 전지 케이스와의 높은 절연저항이 요구되고 있는 실정이다.As the capacity gradually increases from a small capacity battery to a large capacity battery, the number of unit cells to be coupled increases, and accordingly, the amount of current also increases, making the insulation of the lead tab important. In particular, high insulation resistance between the lead tab and the battery case is required.
현재 통상적으로 사용되고 있는 리드탭은, 폴리올레핀계의 실란트 필름층을 금속 리드의 상부면에 열 융착함으로써 제조된다. 리드탭에서 절연역할을 하는 폴리올레핀계의 실란트 필름은 두께가 80㎛ 내지 300㎛로 한정되어 있으며, 제조공정상 상기 실란트 필름층의 두께를 조절하는 데에는 한계가 있다.Lead tabs currently commonly used are manufactured by thermally fusion bonding a polyolefin sealant film layer to an upper surface of a metal lead. The polyolefin-based sealant film, which serves as an insulating role in the lead tab, is limited to a thickness of 80 μm to 300 μm, and there is a limit in controlling the thickness of the sealant film layer in the manufacturing process.
이때 사용되는 금속 리드로서, 양극용으로는 알루미늄 금속기재가 사용되고, 음극용으로는 구리, 니켈, 또는 니켈이 도금된 금속기재가 사용된다.At this time, as the metal lead, an aluminum metal substrate is used for the positive electrode, and a copper, nickel, or nickel plated metal substrate is used for the negative electrode.
이와 같이 제조된 리드탭의 일부분은, 전기화학소자의 패키징(packaging) 시 전지 케이스와 열 융착 공정에 의해 서로 접합됨으로써 전기화학소자의 제조가 마무리된다. 이때, 전지 케이스의 고분자 수지층과 리드탭의 실란트 필름층이 열 융착으로 서로 밀봉되면서, 접합부분의 두께가 상당 부분 감소하게 되는데, 이는 전기화학소자의 리드탭과 전지 케이스간의 절연저항의 감소를 초래할 수도 있다.A part of the lead tab manufactured as described above is bonded to each other by a battery case and a heat fusion process during packaging of the electrochemical device, thereby completing the manufacture of the electrochemical device. At this time, as the polymer resin layer of the battery case and the sealant film layer of the lead tab are sealed to each other by thermal fusion, the thickness of the junction portion is substantially reduced, which reduces the insulation resistance between the lead tab of the electrochemical device and the battery case. May result.
한편, 통상적으로 사용되는 파우치 형태의 전지 케이스는, 알루미늄 기재 상에 고분자 수지층이 라미네이트된 구조인 알루미늄 파우치 형태의 케이스가 사용된다.On the other hand, a battery case of a pouch form that is commonly used, an aluminum pouch case of a structure in which a polymer resin layer is laminated on an aluminum substrate is used.
알루미늄 파우치 형태의 전지 케이스를 사용하여 전기화학소자를 패키징하는 경우, 열 융착 공정에서 발생되는 열에 의해 리드탭에 형성되어 있는 폴리올레핀계의 실란트 필름층과 전지 케이스에 형성되어 있는 고분자 수지층이 파괴 또는 손실될 수 있다. 그 결과, 금속 리드와 전지 케이스 내부의 알루미늄이 직접적으로 접촉됨으로써, 절연저항의 감소로 인한 절연성 저하, 단락, 또는 부식 등의 심각한 문제를 초래하게 된다.When packaging an electrochemical device using an aluminum pouch type battery case, the polyolefin-based sealant film layer formed on the lead tab and the polymer resin layer formed on the battery case are destroyed or destroyed by the heat generated in the thermal fusion process. Can be lost. As a result, the metal lead and the aluminum inside the battery case directly contact each other, which causes serious problems such as insulation degradation, short circuit, or corrosion due to a decrease in insulation resistance.
또한, 최근 산업용, 전기자동차용, 에너지 저장장치용 등의 적용 목적으로 제조되는 대용량의 대형 전기화학소자의 경우, 직/병렬 연결 구조에 따라 전압, 전류량이 매우 높은 구조를 가지게 되며, 전기화학소자의 단자부에 가해지는 에너지는 더욱 커지기 때문에, 리드탭의 절연성은 더욱 향상될 필요가 있다.In addition, in the case of large-capacity large electrochemical devices manufactured recently for industrial, electric vehicles, energy storage devices, etc., a large amount of voltage and current depending on a serial / parallel connection structure have an extremely high electrochemical device. Since the energy applied to the terminal portion of the electrode becomes larger, the insulation of the lead tab needs to be further improved.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 리드탭과 전지 케이스간의 접착 시, 양자간의 절연성을 향상시킴으로써, 전기화학소자의 내구성을 향상시키는 리드탭, 그의 제조방법, 및 그를 포함하는 전기화학소자를 제공하기 위한 것이다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to improve the durability of the electrochemical device by improving the insulation between the two when the lead tab and the battery case, the manufacturing method, and an electrochemical device comprising the same It is to provide.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 평면상의 금속 리드; 상기 금속 리드의 일면 또는 양면에 형성되는 절연 코팅층; 및 상기 절연 코팅층의 상부면에 형성되는 폴리 올레핀계의 실란트 필름층;을 포함하는 리드탭이 제공된다.In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, a planar metal lead; An insulation coating layer formed on one or both surfaces of the metal lead; And a polyolefin-based sealant film layer formed on an upper surface of the insulating coating layer.
여기서, 상기 금속 리드는, 알루미늄, 구리, 니켈, 및 니켈로 도금된 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성될 수 있다.Here, the metal lead may be formed of any one selected from the group consisting of aluminum, copper, nickel, and metal plated with nickel, or a mixture of two or more thereof.
그리고, 상기 절연 코팅층의 형성량은, 50 mg/m2 내지 10,000 mg/m2일 수 있다.In addition, the amount of the insulating coating layer may be 50 mg / m 2 to 10,000 mg / m 2 .
그리고, 상기 절연 코팅층은, 상기 실란트 필름층이 도포되는 부위의 폭과 대응하는 폭을 갖도록 형성되거나, 더 큰 폭을 갖도록 형성될 수 있다.In addition, the insulation coating layer may be formed to have a width corresponding to the width of a portion to which the sealant film layer is applied, or may be formed to have a larger width.
그리고, 상기 절연 코팅층은, 커플링제; 및 유기 인산염, 유기 지르코늄염, 유기 티타늄염, 및 유기 크롬염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물;을 포함할 수 있다.And, the insulating coating layer, a coupling agent; And organic phosphates, organic zirconium salts, organic titanium salts, and organic chromium salts, any one selected from the group consisting of or a mixture of two or more thereof.
여기서, 상기 커플링제는, 실란 커플링제, 티타네이트 커플링제, 및 지르코네이트 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.Here, the coupling agent may be any one selected from the group consisting of a silane coupling agent, a titanate coupling agent, and a zirconate coupling agent, or a mixture of two or more thereof.
그리고, 상기 커플링제의 함량은, 상기 절연 코팅층을 기준으로 0.001 중량% 내지 0.5 중량%일 수 있다.In addition, the content of the coupling agent may be 0.001% by weight to 0.5% by weight based on the insulating coating layer.
그리고, 상기 실란트 필름층은, 폴리프로필렌, 염화 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 프로필렌-아크릴산 공중합체, 및 무연신 폴리프로필렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.The sealant film layer may be any one selected from the group consisting of polypropylene, chloride polypropylene, polyethylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, propylene-acrylic acid copolymer, and unstretched polypropylene. Mixtures of two or more of them.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 평면상의 금속 리드를 마련하는 단계; 상기 금속 리드의 일면 또는 양면에 절연 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 절연 코팅층의 상부면에 실란트 필름층을 형성하는 단계;를 포함하는 리드탭의 제조방법이 제공된다.On the other hand, according to another aspect of the invention, providing a planar metal lead; Forming an insulating coating layer on one or both surfaces of the metal lead; And forming a sealant film layer on an upper surface of the insulating coating layer.
상기 절연 코팅층을 형성하는 단계 이전에, 상기 금속 리드를 알칼리성 용액에 침적하여 탈지하는 단계 및 상기 금속 리드를 산성 용액으로 세척하는 단계 중 1종 이상의 단계를 더 포함할 수 있다.Prior to forming the insulating coating layer, the method may further include at least one of immersing the metal lead in an alkaline solution to degrease and washing the metal lead with an acidic solution.
여기서, 상기 알칼리성 용액은, NaOH(수산화나트륨), Na2CO3(탄산나트륨), NaH2PO4(인산2수소나트륨), Na2HPO4(인산수소2나트륨), Na3PO4(인산3나트륨), Na4P2O7(피롤린산나트륨), Na2OㆍnSiO[물유리(규산나트륨)], Na2B4O7(4붕산나트륨), KOH(수산화칼륨), K2CO3(탄산칼륨), KH2PO4(인산2수소칼륨), K2HPO4(인산수소2칼륨), K3PO4(인산3칼륨), K4P2O7(피롤린산칼륨), 및 K2B4O7(4붕산칼륨)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상을 포함하는 수용액일 수 있다.Here, the alkaline solution is NaOH (sodium hydroxide), Na 2 CO 3 (sodium carbonate), NaH 2 PO 4 (sodium dihydrogen phosphate), Na 2 HPO 4 (sodium hydrogen phosphate), Na 3 PO 4 (phosphate 3 Sodium), Na 4 P 2 O 7 (sodium pyrrolate), Na 2 O.nSiO [water glass (sodium silicate)], Na 2 B 4 O 7 (sodium tetraborate), KOH (potassium hydroxide), K 2 CO 3 (Potassium carbonate), KH 2 PO 4 (potassium dihydrogen phosphate), K 2 HPO 4 (dipotassium hydrogen phosphate), K 3 PO 4 (tripotassium phosphate), K 4 P 2 O 7 (potassium pyrophosphate), and K 2 B 4 O 7 (potassium tetraborate) may be any one selected from the group consisting of or an aqueous solution containing two or more of them.
그리고, 상기 산성 용액은, 염산, 황산, 질산, 탄산 및 아세트산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 수용액일 수 있다.The acidic solution may be an aqueous solution including any one selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, carbonic acid, and acetic acid, or a mixture of two or more thereof.
그리고, 상기 절연 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 금속 리드의 일면 또는 양면에, 커플링제 및 유기 인산염, 유기 지르코늄염, 유기 티타늄염, 및 유기 크롬염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속염 중 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 절연 코팅층 형성용 조성물을 도포하고, 건조하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the insulating coating layer may include at least one metal salt selected from the group consisting of a coupling agent and an organic phosphate, an organic zirconium salt, an organic titanium salt, and an organic chromium salt on one or both surfaces of the metal lead. It may include the step of applying a composition for forming an insulating coating layer comprising a mixture of two or more of them, and drying.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 양극 및 음극에 각각 전기적으로 연결되는 리드탭들; 및 상기 전극 조립체를 수납하는 전지 케이스;를 포함하는 전기화학소자에 있어서, 상기 리드탭들은, 전술한 리드탭인 것을 특징으로 하는 전기화학소자가 제공된다.On the other hand, according to another aspect of the present invention, an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode; Lead tabs electrically connected to the positive and negative electrodes, respectively; And a battery case accommodating the electrode assembly, wherein the lead tabs are provided as the above-described lead tabs.
여기서, 상기 전지 케이스는, 알루미늄 파우치 케이스일 수 있다.Here, the battery case may be an aluminum pouch case.
그리고, 상기 전기화학소자는, 리튬 이차전지일 수 있다.The electrochemical device may be a lithium secondary battery.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 절연 코팅층을 포함함으로써, 리드탭을 형성하는 금속 리드와 실란트 필름층간의 접착 강도를 더욱 향상시킨다.According to one embodiment of the present invention, by including an insulating coating layer, the adhesive strength between the metal lead forming the lead tab and the sealant film layer is further improved.
또한, 리드탭과 전지 케이스간의 열 융착에 의한 접착 시, 열에 의해 리드탭의 실란트 필름층과 전지 케이스의 고분자 수지층의 파괴가 발생하더라도 양자간의 절연성을 향상시킬 수 있다.In addition, even when breakdown of the sealant film layer of the lead tab and the polymer resin layer of the battery case occurs due to heat, the insulation between the lead tab and the battery case can be improved.
특히, 대용량의 전기화학소자를 사용함에 있어서, 큰 전류량이 리드탭에 인가됨으로써, 리드탭의 온도가 상승하더라도, 전지화학소자의 절연특성을 보다 안정적으로 보장할 수 있으며, 이로 인해, 전기화학소자의 내구성을 향상시킬 수 있다.In particular, when using a large-capacity electrochemical device, since a large amount of current is applied to the lead tab, even if the temperature of the lead tab rises, it is possible to more stably ensure the insulation characteristics of the battery chemical device, thereby, the electrochemical device It can improve the durability.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 파우치형 전지에서, 리드탭과 전지 케이스가 서로 접합하는 부분을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 리드탭의 제작 과정에 대한 개념을 단계적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 리드탭의 사시도, 및 단면도를 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate exemplary embodiments of the invention and, together with the description of the invention, It should not be construed as limited.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows typically the part which a lead tab and a battery case join each other in the conventional pouch type battery.
2 is a view showing step by step the concept of the manufacturing process of the lead tab according to the present invention.
3 is a perspective view and a cross-sectional view of a lead tab according to the present invention.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.In addition, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 전기화학소자(100)의 케이스로는 각형, 원형의 금속캔이 주로 사용되고 있으나, 최근에는 경량성, 다양한 형태로의 변형 가능성 등을 고려한 파우치 케이스(30)가 각광받고 있다. 파우치 케이스(30)는 일반적으로 금속층(31)과 이를 덮는 고분자 수지층(32, 33)이 다층막으로 구성된 라미네이트 시트로 이루어지는데, 여기서 금속층(31)으로는 알루미늄 소재의 금속이 주로 사용된다. 그리고, 고분자 수지층(32, 33)은 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 또는 무연신 폴리프로필렌 등으로 형성되며, 이는 금속층(31)을 보호하는 역할을 하는 한편, 양극과 음극 그리고 리드탭(10)들 사이의 단락을 방지하는 역할을 한다.1 to 3, the case of the
전기화학소자(100)에서, 파우치 케이스(30)의 내부공간에는 전극 조립체가 내장된다. 상기 전극 조립체는 세퍼레이터가 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩 구조로 이루어져 있다. 전극탭은 전극 조립체의 각 전극 판으로부터 연장되어 있고, 리드탭(10)은 각 전극 판으로부터 연장된 복수 개의 전극탭과 연결되어 있다. 여기서, 리드탭(10)은 금속기재로 형성된 금속 리드(11)의 표면에, 폴리올레핀계 실란트 필름층(12)이 도포되어 있다. 이때 리드탭(10)은 전극탭과 용접에 의해 각각 전기적으로 연결될 수 있으나 이에만 한정하는 것은 아니며, 리드탭(10)은 파우치 케이스(30)의 외부로 일부가 노출되어 있다.In the
한편, 리드탭(10)의 일부분은, 전기화학소자(100)의 패키징(packaging) 시 파우치 케이스(30)와 열 융착 공정에 의해 서로 접합됨으로써 전기화학소자(100)의 제조가 마무리된다.On the other hand, a part of the
하지만 이때, 열 융착 공정에서 발생되는 열에 의해 리드탭(10)에 형성되어 있는 폴리 올레핀계의 실란트 필름층(12)과 파우치 케이스(30)에 형성되어 있는 고분자 수지층(32, 33)이 파괴 또는 손실될 수 있다. 그 결과, 금속 리드(11)와 파우치 케이스(30) 내부의 금속층(31)이 직접적으로 접촉됨으로써, 절연저항의 감소로 인한 절연성 저하, 단락, 또는 부식 등의 문제점을 초래하게 된다.However, at this time, the
이러한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 리드탭(20)은, 평면상의 금속 리드(21); 상기 금속 리드(21)의 일면 또는 양면에 형성되는 절연 코팅층(23); 및 상기 절연 코팅층(23)의 상부면에 형성되는 폴리 올레핀계의 실란트 필름층(22)을 포함한다.In order to solve this problem, the
상기 절연 코팅층을 포함함으로써, 리드탭을 형성하는 금속 리드와 폴리 올레핀계의 실란트 필름층간의 접착 강도를 더욱 향상시키고, 리드탭과 전지 케이스의 접합 부분의 두께가 열 융착 이전보다 상당량 감소하더라도, 리드탭과 전지 케이스간의 절연성을 높게 유지시켜 준다.By including the insulating coating layer, the adhesion strength between the metal lead forming the lead tab and the polyolefin sealant film layer is further improved, and even if the thickness of the lead tab and the junction portion of the battery case decreases considerably than before the thermal fusion bonding, Maintain high insulation between the tab and battery case.
이때, 절연 코팅층의 형성량은, 50 mg/m2 내지 10,000 mg/m2일 수 있으나, 이에만 한정하는 것은 아니다. 상기 수치범위를 만족하게 되면, 금속 리드와 실란트 필름층간의 결합력을 더욱 향상시키게 됨과 동시에, 전기화학소자의 높은 절연성을 유지하도록 한다.In this case, the amount of the insulating coating layer may be 50 mg / m 2 to 10,000 mg / m 2 , but is not limited thereto. When the numerical range is satisfied, the bonding force between the metal lead and the sealant film layer is further improved, and the high insulating property of the electrochemical device is maintained.
그리고, 상기 절연 코팅층은, 커플링제; 및 유기 인산염, 유기 지르코늄염, 유기 티타늄염, 및 유기 크롬염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.And, the insulating coating layer, a coupling agent; And any one selected from the group consisting of organic phosphates, organic zirconium salts, organic titanium salts, and organic chromium salts or mixtures of two or more thereof.
여기서, 커플링제는, 실란 커플링제, 티타네이트 커플링제, 및 지르코네이트 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 금속염 중 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에만 한정하는 것은 아니다.Here, the coupling agent may be any one or a mixture of two or more of an organometallic salt selected from the group consisting of a silane coupling agent, a titanate coupling agent, and a zirconate coupling agent, but is not limited thereto.
이때, 상기 커플링제는, 상기 절연 코팅층을 기준으로, 0.0001 중량% 내지 2.0 중량%, 또는 0.001 중량% 내지 0.5 중량%가 포함될 수 있다. 상기 수치범위를 만족하게 되면, 금속 리드와 실란트 필름층간의 결합력을 더욱 향상시키게 됨과 동시에, 전기화학소자의 높은 절연성을 유지할 수 있다.In this case, the coupling agent, based on the insulating coating layer, may include 0.0001% by weight to 2.0% by weight, or 0.001% by weight to 0.5% by weight. When the numerical range is satisfied, the bonding force between the metal lead and the sealant film layer may be further improved, and high insulation of the electrochemical device may be maintained.
그리고, 상기 유기 인산염은, 아인산에스테르, 인산에스테르, 인산킬레이트, 아세페이트, 아진포스-에틸, 아진포스-메틸, 클로르펜빈포스, 클로르피리포스, 클로르피리포스-메틸, 데메톤-S-메틸, 디아지논, 디클로르보스/DDVP, 디크로토포스, 디메토에이트, 디술포톤, 에티온, 페니트로티온, 펜티온, 이속사티온, 말라티온, 메타미다포스, 메티다티온, 메빈포스, 모노크로토포스, 옥시메토에이트, 옥시데메톤-메틸, 파라티온, 파라티온-메틸, 펜토에이트, 포레이트, 포살론, 포스메트, 포스파미돈, 피리미포스-메틸, 퀴날포스, 테르부포스, 테트라클로르빈포스, 트리아조포스 및 트리클로르폰일 수 있으나 이에만 한정하는 것은 아니다.In addition, the organic phosphate is phosphite ester, phosphate ester, phosphate chelate, acetate, azine phos-ethyl, azine phos-methyl, chlorfenbin phos, chlorpyrifos, chlorpyriphos-methyl, demethone-S-methyl, Diazinon, Dichlobos / DDVP, Dichrotofoss, Dimethoate, Disulfotone, Ethion, Phenythrothion, Pention, Isoxation, Malathion, Metamidaphos, Metidathion, Mbinforce, Monochrome Tophos, oxymethoate, oxydemethone-methyl, parathion, parathion-methyl, pentoate, forate, phosphonone, phosmet, phosphamidone, pyrimifos-methyl, quinalforce, terbufos, tetrachlorbin Phos, triazofoss, and trichlorphone, but is not limited thereto.
그리고, 상기 유기 지르코늄염은, 알콕시 지르코늄, 지르코늄킬레이트, 지르코늄테트라이소프로폭사이드, 지르코늄테트라-n-부톡사이드, 지르코늄테트라-t-부톡사이드, 2-에틸헥산산지르코늄, 네오데칸산지르코늄, 지르코늄아세틸아세토네이트 등이 있으나 이에만 한정하는 것은 아니다.The organic zirconium salt is alkoxy zirconium, zirconium chelate, zirconium tetraisopropoxide, zirconium tetra-n-butoxide, zirconium tetra-t-butoxide, zirconium tetra-t-butoxide, zirconium neodecanoate, zirconium Acetylacetonate and the like, but is not limited thereto.
그리고, 유기 티타늄염은, 알콕시티타늄, 티타늄킬레이트, 티타늄아실레이트 등이 있으며, 더 구체적으로는, 테트라이소프로필티타네이트, 티타늄이소프로폭시 옥틸렌글리콜레이트, 디이소프로폭시ㆍ비스(아세틸아세토네이토)티타늄, 디이소프로폭시 티타늄디이소스테아레이트, 테트라이소프로필 비스(디옥틸포스파이트) 티타네이트, 이소프로필트리(n-아미노에틸-아미노에틸) 티타네이트, 테트라(2,2-디알릴옥시메틸-1-부틸)비스(디-트리데실)포스파이트 티타네이트 등을 들 수 있다.The organic titanium salts include alkoxy titanium, titanium chelate, titanium acylate, and the like, and more specifically, tetraisopropyl titanate, titanium isopropoxy octylene glycolate, diisopropoxy bis (acetylacetone), and the like. SAT) Titanium, diisopropoxy titanium diisostearate, tetraisopropyl bis (dioctylphosphite) titanate, isopropyltri (n-aminoethyl-aminoethyl) titanate, tetra (2,2-diallyl Oxymethyl-1-butyl) bis (di-tridecyl) phosphite titanate and the like.
그리고, 상기 유기 크롬염은, 다이큐멘 크롬, 다이벤젠 크롬, 비스(시클로펜타디엔일)크롬(II) 및 이들의 치환된 유도체, 아미도크롬 화합물 등을 들 수 있다.Examples of the organic chromium salt include dicumen chromium, dibenzene chromium, bis (cyclopentadienyl) chromium (II), substituted derivatives thereof, and amidochrome compounds.
그리고, 상기 금속 리드는, 알루미늄, 구리, 니켈, 및 니켈로 도금된 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성될 수 있다. 이때 통상적으로 사용되는 금속 리드로서, 양극용으로는 알루미늄이 사용되고, 음극용으로는 구리, 니켈, 또는 니켈이 도금된 금속이 사용되나 이에만 한정하는 것은 아니다. 그리고, 상기 금속 리드는 통상적으로 두께가 0.1mm 내지 1.0mm이고, 폭은 1mm 내지 200mm이나, 이에만 한정하는 것은 아니고, 제조되는 전기화학소자의 용도 등에 따라 달라질 수 있다.The metal lead may be formed of any one selected from the group consisting of aluminum, copper, nickel, and metal plated with nickel, or a mixture of two or more thereof. At this time, as a metal lead commonly used, aluminum is used for the positive electrode, and copper, nickel, or a metal plated with nickel is used for the negative electrode, but is not limited thereto. The metal lead is typically 0.1 mm to 1.0 mm in thickness and 1 mm to 200 mm in width, but is not limited thereto, and may vary depending on the use of the electrochemical device to be manufactured.
그리고, 상기 실란트 필름층은, 폴리프로필렌, 염화 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 프로필렌-아크릴산 공중합체, 및 무연신 폴리프로필렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 폴리 올레핀계의 실란트 필름이라면 제한되지 않는다. 그리고, 상기 실란트 필름은, 두께가 0.05mm 내지 0.2mm이고, 폭은 3mm 내지 20mm이나, 이에만 한정하는 것은 아니다.The sealant film layer may be any one selected from the group consisting of polypropylene, chloride polypropylene, polyethylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, propylene-acrylic acid copolymer, and unstretched polypropylene. It may be a mixture of two or more, but is not limited so long as it is a polyolefin-based sealant film. The sealant film has a thickness of 0.05 mm to 0.2 mm and a width of 3 mm to 20 mm, but is not limited thereto.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 평면상의 금속 리드를 마련하는 단계; 상기 금속 리드의 일면 또는 양면에 절연 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 절연 코팅층의 상부면에 실란트 필름층을 형성하는 단계;를 포함하는 리드탭의 제조방법이 제공된다. 각 단계 별로 구체적으로 살펴보면 이하와 같다.On the other hand, according to one aspect of the invention, providing a planar metal lead; Forming an insulating coating layer on one or both surfaces of the metal lead; And forming a sealant film layer on an upper surface of the insulating coating layer. Looking at each step in detail as follows.
먼저, 평면상의 금속 리드를 마련한다.First, a planar metal lead is prepared.
선택적으로, 상기 실란트 필름층을 형성하는 단계 이전에, 상기 금속 리드를 알칼리성 용액에 침적하여 탈지하는 단계 및 상기 금속 리드를 산성 용액으로 세척하는 단계 중 1종 이상의 단계를 더 포함할 수 있다.Optionally, before the forming of the sealant film layer, the method may further include at least one of immersing and degreasing the metal lead in an alkaline solution and washing the metal lead with an acidic solution.
상기 알칼리성 용액을 이용하여, 탈지하는 이유는, 리드탭 금속의 표면에 형성될 수 있는 유분을 제거하기 위함이다.The reason for degreasing using the alkaline solution is to remove oil which may be formed on the surface of the lead tab metal.
이때, 상기 알칼리성 용액은, 수소이온농도(pH)가 7을 초과, 또는 pH 7.5 내지 13 값을 갖는 용액이라면 사용될 수 있고, 구체적으로는 NaOH(수산화나트륨), Na2CO3(탄산나트륨), NaH2PO4(인산2수소나트륨), Na2HPO4(인산수소2나트륨), Na3PO4(인산3나트륨), Na4P2O7(피롤린산나트륨), Na2OㆍnSiO[물유리(규산나트륨)], Na2B4O7(4붕산나트륨), KOH(수산화칼륨), K2CO3(탄산칼륨), KH2PO4(인산2수소칼륨), K2HPO4(인산수소2칼륨), K3PO4(인산3칼륨), K4P2O7(피롤린산칼륨), 및 K2B4O7(4붕산칼륨) 등의 수용액이 사용될 수 있으나, 여기에 제한되지 않는다.In this case, the alkaline solution may be used as long as the hydrogen ion concentration (pH) is greater than 7 or a solution having a pH of 7.5 to 13, and specifically NaOH (sodium hydroxide), Na 2 CO 3 (sodium carbonate), NaH 2 PO 4 (sodium dihydrogen phosphate), Na 2 HPO 4 (sodium hydrogen phosphate), Na 3 PO 4 (trisodium phosphate), Na 4 P 2 O 7 (sodium pyrrolate), Na 2 O.nSiO [water glass (Sodium silicate)], Na 2 B 4 O 7 (sodium tetraborate), KOH (potassium hydroxide), K 2 CO 3 (potassium carbonate), KH 2 PO 4 (potassium dihydrogen phosphate), K 2 HPO 4 (phosphate Aqueous solutions such as potassium dihydrogen), K 3 PO 4 (potassium triphosphate), K 4 P 2 O 7 (potassium pyrolate), and K 2 B 4 O 7 (potassium tetraborate) may be used, but are not limited thereto. It doesn't work.
또한, 상기 알칼리성 용액은 보다 효과적인 탈지 처리를 위하여, 추가적으로, 계면활성제, 소포제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있으나, 이에만 한정하는 것은 아니다.In addition, the alkaline solution may further include an additive such as a surfactant and an antifoaming agent, in order to more effectively degreasing treatment, but is not limited thereto.
여기서, 상기 계면활성제로는, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양쪽이온성 계면활성제, 실리콘 계면활성제, 폴리(알킬렌 옥사이드) 계면활성제, 플루오로화합물 계면활성제, 아세틸렌 디올 계면활성제, 1차 알코올 에톡실레이트, 2차 알코올 에톡실레이트, 아민 에톡실레이트, 글루코시드, 글루카마이드, 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리(에틸렌 글리콜-코-프로필렌 글리콜)이 사용될 수 있으나, 이에만 한정하지는 않는다.Here, as the surfactant, anionic surfactant, cationic surfactant, nonionic surfactant, amphoteric surfactant, silicone surfactant, poly (alkylene oxide) surfactant, fluorocompound surfactant, acetylene diol Surfactants, primary alcohol ethoxylates, secondary alcohol ethoxylates, amine ethoxylates, glucosides, glucamides, polyethylene glycols and poly (ethylene glycol-co-propylene glycol) may be used, but are not limited thereto. I do not.
그리고, 상기 소포제는, 유해한 기포를 제거할 수 있는 것이라면 제한되지 않는다. 예를 들면, 동식물유계, 지방산계, 비이온계(특히, 폴리에터계), 아세틸렌다이올계, 불소계, 실리콘계, 광물유계, 인산에스터계 등이 사용될 수 있다.The antifoaming agent is not limited as long as it can remove harmful bubbles. For example, animal and vegetable oils, fatty acids, nonionics (particularly polyethers), acetylene diols, fluorines, silicones, mineral oils, phosphate esters and the like can be used.
그리고, 상기 금속 리드를 산성 용액으로 세척하는 단계에서 사용될 수 있는 산성용액은, 수소이온농도(pH)가 7 미만, 또는 pH 1 내지 6.5의 값을 갖는 용액이라면 제한되지 않고, 구체적으로는 염산, 황산, 질산, 탄산 및 아세트산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 수용액일 수 있다.And, the acidic solution that can be used in the step of washing the metal lead with an acidic solution is not limited, if the hydrogen ion concentration (pH) is less than 7, or a solution having a value of pH 1 to 6.5, specifically, hydrochloric acid, It may be an aqueous solution containing any one selected from the group consisting of sulfuric acid, nitric acid, carbonic acid and acetic acid or a mixture of two or more thereof.
상기 산성용액으로 금속 리드를 세척하는 이유는, 추후 형성될 절연 코팅층이 금속 리드에 더욱 잘 형성될 수 있도록 하기 위함이다.The reason for washing the metal lead with the acidic solution is to allow the insulating coating layer to be formed later to be better formed on the metal lead.
이어서, 상기 금속 리드의 일면 또는 양면에 절연 코팅층을 형성한다. 이때, 상기 절연 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 금속 리드의 일면 또는 양면에, 커플링제 및 유기 인산염, 유기 지르코늄염, 유기 티타늄염, 및 유기 크롬염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속염 중 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 절연 코팅층 형성용 조성물을 도포하고, 건조하는 단계를 포함할 수 있다.Subsequently, an insulating coating layer is formed on one or both surfaces of the metal lead. At this time, the step of forming the insulating coating layer, one or both of the metal salt selected from the group consisting of a coupling agent and an organic phosphate, an organic zirconium salt, an organic titanium salt, and an organic chromium salt on one side or both sides of the metal lead. It may include the step of applying a composition for forming an insulating coating layer comprising a mixture of two or more of them, and drying.
여기서, 상기 커플링제는, 전술한 바와 같이, 실란 커플링제, 티타네이트 커플링제, 및 지르코네이트 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에만 한정하는 것은 아니다.Here, the coupling agent, as described above, may be any one selected from the group consisting of a silane coupling agent, a titanate coupling agent, and a zirconate coupling agent or a mixture of two or more thereof, but is not limited thereto. It is not.
상기 절연 코팅층 형성용 조성물에서 상기 커플링제는, 0.0001 중량% 내지 2.0 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 커플링제의 함량이 이러한 범위를 만족하는 경우, 금속 리드와 실란트 필름층간의 결합력을 더욱 향상시키게 됨과 동시에, 전기화학소자의 높은 절연성을 유지할 수 있게 한다.In the insulating coating layer forming composition, the coupling agent may be included in an amount of 0.0001% by weight to 2.0% by weight. When the content of the coupling agent satisfies this range, the bonding force between the metal lead and the sealant film layer is further improved, and at the same time, the high insulation property of the electrochemical device can be maintained.
또한, 상기 절연 코팅층 형성용 조성물은 금속 리드의 일면 또는 양면에 도포를 용이하게 하기 위하여 용매를 더 포함할 수 있고, 절연 코팅층의 금속 리드에 대한 결착력을 증진시키기 위하여 고분자 바인더를 더 포함할 수 있다.In addition, the composition for forming an insulating coating layer may further include a solvent in order to facilitate the application to one or both sides of the metal lead, it may further include a polymer binder to enhance the binding force to the metal lead of the insulating coating layer. .
상기 용매의 예로는 페놀(phenol), 아세톤 (acetone), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 클로로포름 (chloroform), 디메틸포름아미드 (dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 시클로헥산 (cyclohexane), 물 또는 이들의 혼합체 등이 있으나, 여기에 한정되지 않는다.Examples of the solvent include phenol, acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), cyclohexane, water, or a mixture thereof, but is not limited thereto.
또한, 상기 고분자 바인더의 비제한적인 예로는 폴리비닐알코올, 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트 (polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 플루란 (pullulan) 및 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose)등을 들 수 있으나, 여기에 한정되지는 않는다.Further, non-limiting examples of the polymer binder include polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene ), Polymethylmethacrylate, polybutylacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene vinyl acetate copolymer co-vinyl acetate, polyethylene oxide, polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, Cyanoethylpullula n), cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, and carboxyl methyl cellulose; It is not limited to this.
상기 절연 코팅층은, 실란트 필름층이 도포되는 부위의 폭과 대응하는 폭을 갖도록 형성되거나, 더 큰 폭을 갖도록 형성될 수도 있으며, 절연 코팅층의 형성 방식으로는 롤코팅 방식이 사용될 수 있으나, 이에만 한정하는 것은 아니다. 그리고, 상기 절연 코팅층의 두께는 코팅롤의 표면홈 상태를 변경함으로써 조절이 가능하다.The insulating coating layer may be formed to have a width corresponding to the width of the portion where the sealant film layer is applied, or may be formed to have a larger width, and a roll coating method may be used as a method of forming the insulating coating layer. It is not limited. And, the thickness of the insulating coating layer can be adjusted by changing the surface groove state of the coating roll.
이어서, 상기 절연 코팅층의 상부면에 실란트 필름층을 형성함으로써, 절연성이 향상된 리드탭이 제조된다.Subsequently, by forming a sealant film layer on the upper surface of the insulating coating layer, a lead tab having improved insulation is manufactured.
한편, 본 발명에 따른 전기화학소자는, 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체; 상기 양극 및 음극에 각각 전기적으로 연결되는 본 발명에 따른 리드탭들; 및 상기 전극 조립체를 수납하는 전지 케이스를 포함한다.On the other hand, the electrochemical device according to the present invention, the electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode; Lead tabs according to the present invention electrically connected to the positive and negative electrodes, respectively; And a battery case accommodating the electrode assembly.
여기서, 상기 전지 케이스는, 알루미늄 파우치 케이스일 수 있고, 상기 전기화학소자는 리튬 이차전지일 수 있으나, 이에만 한정하지 않는다.Here, the battery case may be an aluminum pouch case, and the electrochemical device may be a lithium secondary battery, but is not limited thereto.
본 발명의 전기화학소자는 전기화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 1차, 이차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 슈퍼 커패시터 소자와 같은 커패시터(capacitor) 등이 있다. 특히, 상기 2차 전지 중 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등을 포함하는 리튬 이차전지가 바람직하다.The electrochemical device of the present invention includes all devices that undergo an electrochemical reaction, and specific examples thereof include all kinds of capacitors such as primary, secondary cells, fuel cells, solar cells, or super capacitor devices. . Particularly, a lithium secondary battery including a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, or a lithium ion polymer secondary battery is preferable.
또한, 본 발명에 적용될 수 있는 세퍼레이터로서, 통상적으로 전기화학소자에 사용되는 다공성 기재라면 모두 사용이 가능하고, 예를 들면 폴리올레핀계 다공성 막(membrane) 또는 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.In addition, as the separator that can be applied to the present invention, any porous substrate that is typically used in an electrochemical device may be used, and for example, a polyolefin-based porous membrane or a nonwoven fabric may be used. no.
상기 폴리올레핀계 다공성 막의 예로는, 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리펜텐 등의 폴리올레핀계 고분자를 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성한 막(membrane)을 들 수 있다.Examples of the polyolefin-based porous film include polyolefin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polybutylene, and polypentene, such as high density polyethylene, linear low density polyethylene, low density polyethylene and ultra high molecular weight polyethylene, One membrane can be mentioned.
상기 부직포로는 폴리올레핀계 부직포 외에 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide), 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene) 등을 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성한 부직포를 들 수 있다. 부직포의 구조는 장섬유로 구성된 스폰본드 부직포 또는 멜트 블로운 부직포일 수 있다.The nonwoven fabric may be, for example, polyethylene terephthalate, polybutyleneterephthalate, polyester, polyacetal, polyamide, polycarbonate, or polycarbonate. ), Polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenyleneoxide, polyphenylenesulfide, polyethylenenaphthalene, etc., alone or separately The nonwoven fabric formed from the polymer which mixed these is mentioned. The structure of the nonwoven fabric may be a spun bond nonwoven fabric or a meltblown nonwoven fabric composed of long fibers.
그리고, 본 발명에 적용될 수 있는 전극으로는, 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전극활물질을 전극 전류집전체에 결착된 형태로 제조할 수 있다. 상기 전극 활물질 중 양극활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬망간 산화물, 리튬코발트 산화물, 리튬니켈 산화물, 리튬철 산화물 또는 이들을 조합한 리튬복합 산화물을 사용할 수 있다. 음극활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬 금속 또는 리튬 합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 탄소류 등과 같은 리튬 흡착물질 등이 바람직하다. 양극 전류집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 음극 전류집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.And, the electrode that can be applied to the present invention is not particularly limited, and may be prepared in the form of the electrode active material bound to the electrode current collector according to conventional methods known in the art. Non-limiting examples of the positive electrode active material of the electrode active material may be used a conventional positive electrode active material that can be used for the positive electrode of the conventional electrochemical device, in particular lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium iron oxide or a combination thereof One lithium composite oxide can be used. As a non-limiting example of the negative electrode active material, a conventional negative electrode active material that can be used for a negative electrode of an electrochemical device can be used. In particular, lithium metal or a lithium alloy, carbon, petroleum coke, activated carbon, Lithium-adsorbing materials such as graphite or other carbon-based materials and the like are preferable. Non-limiting examples of the positive current collector include aluminum, nickel, or a combination thereof. Examples of the negative current collector include copper, gold, nickel, or a copper alloy or a combination thereof Foil to be manufactured, and the like.
본 발명에서 사용될 수 있는 전해액은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마-부티로락톤 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.Electrolyte that may be used in the present invention is A + B - A salt of the structure, such as, A + is Li +, Na +, K + comprises an alkaline metal cation or an ion composed of a combination thereof, such as, and B - is PF 6 -, BF 4 -, Cl - , Br -, I -, ClO 4 -, AsF 6 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 SO 3 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, C (CF 2 SO 2) 3 - anion, or a salt containing an ion composed of a combination of propylene carbonate (PC like), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC) , Dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethylmethyl carbonate (EMC), gamma-butyrolactone, But are not limited to, those dissolved or dissociated in an organic solvent.
상기 전해액 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전지 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전지 조립 전 또는 전지 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다.The electrolyte injection may be performed at an appropriate stage of the battery manufacturing process, depending on the manufacturing process and required properties of the final product. That is, it can be applied before assembling the cell or at the final stage of assembling the cell.
본 발명의 전극 조립체를 제조하는 공정으로는 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 세퍼레이터와 전극의 적층(lamination, stack) 및 접음(folding) 공정 등이 가능하다.As a process of manufacturing the electrode assembly of the present invention, in addition to the general winding (winding), the lamination (stacking) and folding (folding) process of the separator and the electrode is possible.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.
실시예Example 1 One
(1) 리드탭의 제조(1) Manufacturing of lead tab
0.2 mm두께의 알루미늄을 80mm폭으로 슬리팅하고, 이를 물 100 중량부, 가성소다 30 중량부, 계면활성제로서 폴리에틸렌 글리콜 1 중량부, 및 소포제로서 아세틸렌다이올 1 중량부가 혼합된 알칼리성 용액에 침적하여 탈지한 후, 질산 수용액으로 세척하였다.0.2 mm thick aluminum was slitted to 80 mm width, which was then immersed in an alkaline solution mixed with 100 parts by weight of water, 30 parts by weight of caustic soda, 1 part by weight of polyethylene glycol as surfactant, and 1 part by weight of acetylenediol as antifoaming agent. After degreasing, it was washed with an aqueous nitric acid solution.
그 후, 절연 코팅층 형성용 조성물 총 중량을 기준으로, 페놀 6 중량부, 물 74 중량부, 인산에스테르 16 중량부, 실란커플링제 0.5 중량부 및 폴리비닐알코올 3 중량부를 혼합하여, 절연 코팅층 형성용 조성물을 준비하였다.Thereafter, 6 parts by weight of phenol, 74 parts by weight of water, 16 parts by weight of phosphate ester, 0.5 parts by weight of silane coupling agent, and 3 parts by weight of polyvinyl alcohol were mixed, based on the total weight of the composition for forming an insulation coating layer. The composition was prepared.
상기 준비된 절연 코팅층 형성용 조성물을 실란트 필름층이 형성될 부분에 롤코팅 방식으로 도포하여, 2,500 mg/m2의 형성량을 갖는 절연 코팅층을 형성한 후, 절연 코팅층의 상부면에 폴리올레핀계인 폴리프로필렌 재질의 두께 0.1 mm 및 폭 10 mm의 실란트 필름층을 180℃의 온도 조건으로 열 융착을 실시하여, 리드탭을 제조하였다.The prepared insulating coating layer-forming composition is applied to the portion where the sealant film layer is to be formed by a roll coating method to form an insulating coating layer having a formation amount of 2,500 mg / m 2 , and then a polyolefin-based polypropylene on the upper surface of the insulating coating layer. The lead tab was manufactured by heat-sealing the sealant film layer of thickness 0.1mm of material, and width 10mm on 180 degreeC temperature conditions.
(2) 리드탭과 전지 케이스의 열 융착 (2) Thermal welding of lead tab and battery case
무연신 폴리프로필렌, 알루미늄 금속층, 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 다층막으로 구성된 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 케이스를, 상기 제조된 리드탭과 열 융착 하였다.
A pouch-shaped case made of a laminate sheet composed of a non-stretched polypropylene, an aluminum metal layer, and a multilayered film of polyethylene terephthalate was thermally fused with the lead tab prepared above.
실시예Example 2 2
실시예 1에서, 인산에스테르 대신 알콕시 지르코늄을 이용하여 절연 코팅층을 도포한다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리드탭을 제조하였고, 상기 제조된 리드탭과 전지 케이스를 열 융착 하였다.
In Example 1, except that an insulating coating layer was applied using alkoxy zirconium instead of phosphate ester, a lead tab was manufactured in the same manner as in Example 1, and the lead tab and the battery case were thermally fused.
비교예Comparative example 1 One
실시예 1에서, 절연 코팅층을 도포하지 않는다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 리드탭을 제조하였고, 상기 제조된 리드탭과 전지 케이스를 열 융착 하였다.
In Example 1, except that the insulating coating layer is not applied, the lead tab was manufactured in the same manner as in Example 1, and the lead tab and the battery case were thermally fused.
접착강도 평가Adhesive strength evaluation
실시예 1, 2 및 비교예 1에서, 금속 리드로 사용된 알루미늄과 리드탭의 외부면에 도포된 폴리 올레핀계의 실란트 필름층의 접착강도를 평가하기 위해서, 상기 각각의 예에서 제조된 리드탭을 리튬 이차전지용 전해액에 함침시켜 밀폐시키고, 밀폐된 계를 80℃의 온도로 설정하여, 4일간 보관하였다. 그 후 알루미늄에 폴리 프로필렌 재질의 실란트 필름층이 융착된 부분을 15 mm의 폭으로 절단한 후, 그의 접착강도를 각각 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.In Examples 1, 2 and Comparative Example 1, in order to evaluate the adhesive strength of the aluminum used as the metal lead and the polyolefin-based sealant film layer applied to the outer surface of the lead tab, the lead tabs prepared in the respective examples above Was impregnated into an electrolyte solution for a lithium secondary battery and sealed. The sealed system was set at a temperature of 80 ° C. and stored for 4 days. Thereafter, a portion in which a sealant film layer made of polypropylene was fused to aluminum was cut to a width of 15 mm, and then its adhesive strength was measured and shown in Table 1 below.
상기 표 1에 기재된 바와 같이, 금속 리드에 절연 코팅층을 도포한 실시예 1 및 2의 리드탭은, 절연 코팅층이 구비되지 않은 비교예 1의 리드탭과 비교할 때, 폴리 올레핀계의 실란트 필름층의 부착 강도가 현저히 증가함을 알 수 있었다.
As shown in Table 1, the lead tabs of Examples 1 and 2, in which the insulating coating layer was applied to the metal lead, were compared with the lead tabs of Comparative Example 1 without the insulating coating layer. It was found that the adhesion strength increased significantly.
두께 변화율에 따른 절연특성 평가Evaluation of Insulation Characteristics According to Thickness Change Rate
리드탭과 전지 케이스를 열 융착하는 경우, 그 조건에 따라 리드탭에 형성되어 있는 폴리 올레핀계의 실란트 필름층과 전지 케이스에 형성되어 있는 고분자 수지층(예를 들면, 무연신 폴리프로필렌(CPP))의 용융 정도가 달라지며, 그 결과 융착부위의 두께가 달라지게 된다.When heat-sealing a lead tab and a battery case, the polyolefin sealant film layer formed in the lead tab according to the conditions, and the polymer resin layer formed in the battery case (for example, unstretched polypropylene (CPP)) ), The degree of melting is different, and as a result the thickness of the fusion site is different.
리드탭과 전지 케이스가 접착될 융착부위의, 열 융착 이전의 두께와 열 융착 이후의 두께에 대한 변화율에 따라, 전지 케이스와 리드탭간의 절연 특성을 측정하여, 하기 표 2에 나타내었다. 절연 특성 측정 시의 전압 조건은 2,000 V 이었다.Insulation characteristics between the battery case and the lead tabs were measured in accordance with the rate of change of the thickness before the thermal fusion and the thickness after the heat fusion at the fusion site to which the lead tab and the battery case were to be bonded. The voltage condition at the time of insulation characteristic measurement was 2,000V.
상기 표 2에 기재된 바와 같이, 실시예 1 및 2의 경우는, 두께 변화율이 큰 경우(열 융착 이전의 두께에 비해 감소율이 큰 경우)에도, 절연 저항이 충분히 크다는 것이 관찰되었지만, 비교예 1의 경우에는, 두께 변화율이 증가할수록 절연 저항이 감소하게 되었음을 알 수 있었다.As shown in Table 2, in the case of Examples 1 and 2, even when the thickness change rate is large (when the reduction rate is large compared with the thickness before heat fusion), the insulation resistance was observed to be sufficiently large. In this case, it was found that the insulation resistance decreased as the thickness change rate increased.
10, 20 : 리드탭
11, 21 : 금속 리드
12, 22 : 폴리올레핀계 실란트 필름층
23 : 절연 코팅층
30 : 파우치 케이스
31 : 금속층
33 : 고분자 수지층
100 : 전기화학소자10, 20: lead tap
11, 21: metal lead
12, 22: polyolefin sealant film layer
23: insulation coating layer
30: pouch case
31: metal layer
33: polymer resin layer
100: electrochemical device
Claims (16)
상기 금속 리드의 일면 또는 양면에 국부적으로 형성되는 절연 코팅층; 및
상기 절연 코팅층의 상부면에 형성되는 폴리 올레핀계의 실란트 필름층;
을 포함하며,
상기 절연 코팅층의 형성량은, 50 mg/m2 내지 10,000 mg/m2이고,
상기 절연 코팅층은, 상기 실란트 필름층이 도포되는 부위의 폭과 대응하는 폭을 갖도록 형성되거나, 5 mm 이내의 더 큰 폭을 갖도록 형성된 리드탭.Metal leads on a plane;
An insulation coating layer formed locally on one or both surfaces of the metal lead; And
A polyolefin sealant film layer formed on an upper surface of the insulation coating layer;
/ RTI >
Formation amount of the insulation coating layer is 50 mg / m 2 to 10,000 mg / m 2 ,
The insulation coating layer is formed to have a width corresponding to the width of the portion where the sealant film layer is applied, or a lead tab formed to have a larger width within 5 mm.
상기 금속 리드는, 알루미늄, 구리, 니켈, 및 니켈로 도금된 금속으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 리드탭.The method of claim 1,
The metal lead is formed of any one selected from the group consisting of aluminum, copper, nickel, and metal plated with nickel, or a mixture of two or more thereof.
상기 절연 코팅층은, 커플링제; 및
유기 인산염, 유기 지르코늄염, 유기 티타늄염, 및 유기 크롬염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 리드탭.The method of claim 1,
The insulating coating layer is a coupling agent; And
Any one or a mixture of two or more thereof selected from the group consisting of organic phosphates, organic zirconium salts, organic titanium salts, and organic chromium salts;
Lead tab comprising a.
상기 커플링제는, 실란 커플링제, 티타네이트 커플링제, 및 지르코네이트 커플링제로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리드탭.The method of claim 5,
The coupling agent comprises any one selected from the group consisting of a silane coupling agent, a titanate coupling agent, and a zirconate coupling agent or a mixture of two or more thereof.
상기 커플링제의 함량은, 상기 절연 코팅층을 기준으로 0.001 중량% 내지 0.5 중량%인 것을 특징으로 하는 리드탭.The method of claim 5,
The content of the coupling agent, the lead tab, characterized in that 0.001% to 0.5% by weight based on the insulating coating layer.
상기 실란트 필름층은, 폴리프로필렌, 염화 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 프로필렌-아크릴산 공중합체, 및 무연신 폴리프로필렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 리드탭.The method of claim 1,
The sealant film layer is any one selected from the group consisting of polypropylene, chloride polypropylene, polyethylene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, propylene-acrylic acid copolymer, and unstretched polypropylene, or two of them. A lead tab comprising a mixture of species or more.
상기 금속 리드의 일면 또는 양면에 국부적으로 절연 코팅층을 형성하는 단계; 및
상기 절연 코팅층의 상부면에 실란트 필름층을 형성하는 단계;
를 포함하며,
상기 절연 코팅층의 형성량은, 50 mg/m2 내지 10,000 mg/m2이고,
상기 절연 코팅층은, 상기 실란트 필름층이 도포되는 부위의 폭과 대응하는 폭을 갖도록 형성되거나, 5 mm 이내의 더 큰 폭을 갖도록 형성된 리드탭의 제조방법.Providing a planar metal lead;
Forming an insulating coating layer locally on one or both surfaces of the metal lead; And
Forming a sealant film layer on an upper surface of the insulating coating layer;
Including;
Formation amount of the insulation coating layer is 50 mg / m 2 to 10,000 mg / m 2 ,
The insulating coating layer is formed to have a width corresponding to the width of the portion where the sealant film layer is applied, or a method of manufacturing a lead tab formed to have a larger width within 5 mm.
상기 절연 코팅층을 형성하는 단계 이전에, 상기 금속 리드를 알칼리성 용액에 침적하여 탈지하는 단계 및 상기 금속 리드를 산성 용액으로 세척하는 단계 중 1종 이상의 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리드탭의 제조방법.10. The method of claim 9,
Prior to forming the insulating coating layer, the step of manufacturing the lead tab further comprises the step of immersing the metal lead in an alkaline solution and degreasing and washing the metal lead with an acidic solution. Way.
상기 알칼리성 용액은, NaOH(수산화나트륨), Na2CO3(탄산나트륨), NaH2PO4(인산2수소나트륨), Na2HPO4(인산수소2나트륨), Na3PO4(인산3나트륨), Na4P2O7(피롤린산나트륨), Na2OㆍnSiO[물유리(규산나트륨)], Na2B4O7(4붕산나트륨), KOH(수산화칼륨), K2CO3(탄산칼륨), KH2PO4(인산2수소칼륨), K2HPO4(인산수소2칼륨), K3PO4(인산3칼륨), K4P2O7(피롤린산칼륨), 및 K2B4O7(4붕산칼륨)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상을 포함하는 수용액인 것을 특징으로 하는 리드탭의 제조방법.The method of claim 10,
The alkaline solution is NaOH (sodium hydroxide), Na 2 CO 3 (sodium carbonate), NaH 2 PO 4 (sodium hydrogen phosphate), Na 2 HPO 4 (sodium hydrogen phosphate), Na 3 PO 4 (sodium triphosphate) , Na 4 P 2 O 7 (sodium pyrrolate), Na 2 O.nSiO [water glass (sodium silicate)], Na 2 B 4 O 7 (sodium tetraborate), KOH (potassium hydroxide), K 2 CO 3 (carbonated Potassium), KH 2 PO 4 (potassium dihydrogen phosphate), K 2 HPO 4 (dipotassium hydrogen phosphate), K 3 PO 4 (potassium triphosphate), K 4 P 2 O 7 (potassium pyrophosphate), and K 2 B 4 O 7 (potassium tetraborate), any one selected from the group consisting of or an aqueous solution containing two or more of them.
상기 산성 용액은, 염산, 황산, 질산, 탄산, 및 아세트산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 수용액인 것을 특징으로 하는 리드탭의 제조방법.The method of claim 10,
The acid solution is a method for producing a lead tab, characterized in that the aqueous solution containing any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, carbonic acid, and acetic acid.
상기 절연 코팅층을 형성하는 단계는, 상기 금속 리드의 일면 또는 양면에, 커플링제 및 유기 인산염, 유기 지르코늄염, 유기 티타늄염, 및 유기 크롬염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속염 중 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함하는 절연 코팅층 형성용 조성물을 도포하고, 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리드탭의 제조방법.10. The method of claim 9,
The forming of the insulating coating layer may include one or two of metal salts selected from the group consisting of a coupling agent and an organic phosphate, an organic zirconium salt, an organic titanium salt, and an organic chromium salt on one or both surfaces of the metal lead. A method of manufacturing a lead tab comprising the step of applying a composition for forming an insulating coating layer comprising a mixture of species or more, and drying.
상기 양극 및 음극에 각각 전기적으로 연결되는 리드탭들; 및
상기 전극 조립체를 수납하는 전지 케이스;
를 포함하는 전기화학소자에 있어서,
상기 리드탭들은, 제1항, 제2항 및 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항의 리드탭인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.An electrode assembly comprising a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode;
Lead tabs electrically connected to the positive and negative electrodes, respectively; And
A battery case accommodating the electrode assembly;
In the electrochemical device comprising a,
The lead tab is an electrochemical device, characterized in that the lead tab of any one of claims 1, 2 and 5 to 8.
상기 전지 케이스는, 알루미늄 파우치 케이스인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.15. The method of claim 14,
The battery case is an electrochemical device, characterized in that the aluminum pouch case.
상기 전기화학소자는, 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.15. The method of claim 14,
Wherein the electrochemical device is a lithium secondary battery.
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