KR20060085179A - 우수한 밀봉성의 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 전지케이스로부터 노출된 상태로 밀봉되어 있는 전극리드에 있어서, 상기 전지케이스와 전극리드의 사이에 수지 필름이 개재되어 있고, 상기 수지 필름과 접하는 전극리드의 표면에 수지 필름과의 접착력을 높이기 위한 요철부가 형성되어 있는 이차전지를 제공하는 바, 전극리드와 수지 필름 사이의 접착력이 크고 공기중의 수분이나 전지내의 전해액이 이동 경로를 연장시켜 이들의 침투 내지 누출에 의한 전지 수명의 저하를 최소화시킬 수 있는 효과를 가진다. 이러한 전지는 특히 하이브리드 전지자동차와 같은 중대형 전지 시스템의 단위전지로서 매우 유용하다.

Description

우수한 밀봉성의 이차전지 {Secondary Battery of Excellent Sealability}
도 1은 고출력 대용량 전지 시스템에 사용되는 하나의 예시적인 파우치형 리튬이온 폴리머 이차전지의 모식도이다;
도 2는 도 1의 대용량 폴리머 전지의 전극리드 결합부의 부분 확대도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 파우치형 리튬이온 폴리머 전지에서 전극리드와 전지케이스의 결합 부위에 대한 부분 확대도이다;
도 4 및 5는 표면에 요철부가 형성되어 있는 다양한 실시예들에 따른 전극리드들의 모식적 투시도들이다;
도 6은 본 발명의 실험예 1 및 2에서 수행한 실험결과를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
100: 파우치형 리튬이온 폴리머 이차전지
200: 전지케이스
300: 전극조립체
410, 420: 전극리드
430: 미세 요철부
500: 수지 필름
본 발명은 우수한 밀봉성의 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 고출력 대용량의 이차전지에서 전지케이스와 전극리드 사이에 개재되는 수지필름과 상기 전극리드와의 접착력을 강화시켜 공기중의 산소 유입과 전해액의 누출을 방지하여 이차전지의 수명을 향상시킬 수 있도록, 상기 수지필름과의 결합부위에서 상기 전극리드의 표면에 미세 요철부가 형성되어 있는 이차전지를 제공한다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로도 주목받고 있다.
자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지 시스템이 사용된다. 그러한 중대형 전지 시스템에 단위전지로서 많이 사용되는 파우치형 리튬이온 폴리머 이차전지는 소형 디바이스에 사용되는 동일 계열의 전지에 비해 상대적으로 큰 크기를 가지고 있다.
도 1에는 고출력 대용량 전지 시스템에 사용되는 하나의 예시적인 파우치형 리튬이온 폴리머 이차전지(이하, 때때로 대용량 폴리머 전지 로 약칭하기도 함)의 제조방법과 관련한 모식도가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 대용량 폴리머 전지(100)는, 고분자 수지와 알루미늄의 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스(200)에 양극/분리막/음극으로 이루어진 전극조립체(300)를 장착한 후 전극리드(410, 420)를 전지케이스(200) 상단에 노출시킨 상태로 결합시켜 제작된다. 전극리드(410, 420)에는 전극조립체(300)로부터 돌출되어 있는 각각의 전극 탭들(310, 320)이 결합되어 있다. 전지케이스(200)와 전극리드(410, 420)가 결합되는 부위에는 전해액의 누출을 방지하고 공기중의 수분이 전지내로 침투하는 것을 방지하며 전극리드(410, 420)의 전기적 절연성을 담보하기 위하여, 얇은 수지 필름(500)이 결합되어 있다.
도 2에는 도 1의 대용량 폴리머 전지의 전극리드 결합부의 부분 확대도가 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 양극/분리막/음극의 전극조립체(도시하지 않음)와 전기적으로 연결되어 있는 양극리드(410) 및 음극리드(420)가 알루미늄 라미네이트 시트의 전지케이스(200) 상단으로부터 노출된 상태로 밀봉되어 있다. 전지케이스(200)와 전극리드(410, 420)의 사이에는 수지 필름(500)이 개재되어 있다.
전지의 제조를 위해서는, 고온 고압에 의해 전지케이스(200)의 상단부재(210)와 하단부재(220)를 상호 융착시키는데, 이렇게 제조된 전지의 전극리드(410, 420)와 수지 필름(500) 사이로 공기중의 수분이 침투하고 전해액이 누출될 수 있다. 따라서, 수분의 침투 등에 의해 시간의 경과에 따라 전지 수명의 저하가 나타 나게 된다.
이를 방지하기 위하여, 더욱 고온 및 고압에서 융착을 행하는 경우에는 수지 필름이 용융되어 전지의 외관을 오염시키거나 얇은 수지 필름이 손상되어 수명 저하가 더욱 가속화되는 문제점이 발생한다. 또다른 방법으로서, 수지 필름이 접착되는 전극리드의 표면을 크로메이트(chromate) 처리하는 방법도 알려져 있으나, 이러한 방법은 중금속에 의한 환경오염을 유발할 수 있으므로 바람직하지 못하다.
따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 새로운 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 자세히 설명하는 바와 같이, 수지 필름과 결합되는 전극리드의 해당 표면에 미세한 요철을 형성하는 경우, 전지케이스의 융착 조건(온도 및 압력)에서 수지 필름과 전극리드의 접착력이 크게 향상되어 공기중의 수분 침투와 전해액의 누출을 효과적으로 억제할 수 있음을 새로이 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명에 따른 이차전지는, 전지케이스로부터 노출된 상태로 밀봉 되어 있는 전극리드에 있어서, 상기 전지케이스와 전극리드의 사이에 수지 필름이 개재되어 있고, 상기 수지 필름과 접하는 전극리드의 표면에 수지 필름과의 접착력을 높이기 위한 요철부가 형성되어 있는 것으로 구성되어 있다.
본 발명의 이차전지는 바람직하게는 고출력 대용량의 전지 시스템에 단위전지로서 사용되는 전지일 수 있다. 이러한 이차전지는 전지케이스와 전극리드 사이에 절연성의 수지 필름이 개재되는 구조라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게는 수지층과 금속층을 포함하는 것으로 구성된 라미네이트 시트의 전지케이스를 사용하는 전지일 수 있다. 상기 라미네이트 시트 전지케이스의 대표적인 예로는 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스를 들 수 있다.
본 발명의 이차전지에서 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 스택형(적층형) 구조, 젤리-롤(권취형) 구조 등 다양한 구조가 가능하다. 일반적으로 이차전지는 전극조립체의 구조, 전해질의 구성 등에 따라, 예를 들어, 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하는 바, 그 중 제조비가 낮고 전해액의 누액 가능성이 적으며 전지 조립공정이 간편한 리튬이온 폴리머 전지가 본 발명에 바람직하게 사용될 수 있다.
이러한 리튬이온 폴리머 전지는, 일반적으로 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 전해질이 함침되어 있는 양극/분리막/음극의 전극조립체를 안착한 상태에서 케이스의 접합 부위에 고온 고압을 가하여 융착시켜 제조된다.
상기 전극리드의 한쪽 단부는 전극조립체의 전극 탭들이 부착된 상태로 케이스 내부에 위치하고 반대쪽 단부는 케이스의 외부로 노출되어 있다. 전극리드 중 양극리드는 일반적으로 알루미늄으로 만들어진 금속박편으로 되어 있고, 음극리드는 일반적으로 구리로 만들어진 금속박편으로 되어 있다. 전극 탭들은 통상적으로 스폿 용접 등에 의해 전극리드에 결합되며, 상기 전극리드의 두께는 대략 200 내지 500 ㎛이다.
상기 수지 시트는 전지케이스와 전극리드의 결합 부위에 개재되며, 일반적으로 PP, PE 등의 고분자 수지로 이루어져 있으며, 100 ~ 300 ㎛ 두께를 가진다.
본 발명에서는 상기 수지 시트와 접하는 전극리드의 표면에 요철부를 형성함으로써, 전지케이스의 융착시 상기 수지 필름과 전극리드와의 접착력을 높이는 것을 특징으로 한다.
상기 요철부는 전극리드에 높은 표면적을 제공하여 수지 필름과의 접착력을 향상시킨다. 또한, 수지 필름과 전극리드의 결합 부위로 수분이 침투하거나 또는 그것을 통해 전지케이스 내의 전해액이 누출되는 경우에도 이들의 이동 경로를 현저히 연장시켜 이동을 최대한 억제시키는 역할을 한다.
상기 요철부의 형성은 다양한 방법으로 달성될 수 있는 바, 예를 들어,압연, 샌드블라스팅, SiC 페이퍼 그라인딩(grinding), 레이저 조사, 초음파 인가 등의 기계적 표면처리, 화학물질에 의한 부분 침식 등의 화학적 표면처리 등이 사용될 수 있다.
압연에 의한 표면 요철부의 형성 방법으로는 조질압연법(Temper Rolling Process)이 바람직하게 사용될 수 있다. 조질압연법은 어닐링을 마친 냉연강판의 기계적 성질을 개선하고 표면 상태를 조절하기 위하여 0.3 ~ 3.0% 정도의 가벼운 냉간압연을 하는 것을 의미한다. 화학물질에 의한 부분 침식은, 예를 들어, 인산, 염산, 질산 등을 전극리드에 바르고 소망하는 미세 요철들이 형성될 정도의 시간이 경과한 후에 증류수 등으로 세척함으로써 달성될 수 있다. 종래기술 중에는, 수지 필름의 부착 전에, 전극리드에 사용되는 금속 호일(예를 들어, 알루미늄 호일 등)의 표면에 형성된 금속산화물층을 제거하기 위하여 질산 등을 가하는 경우가 있으나, 전반적인 작업 조건을 고려할 때, 본 발명에서 소망하는 정도의 접착력 향상을 위한 요철들이 형성되지는 않는 것으로 확인되었다.
본 출원의 발명자들이 실험적으로 확인한 결과, 압연, 샌드블라스팅, SiC 페이퍼 그라인딩, 레이저 조사, 초음파 인가 등과 같은 기계적 표면처리와 화학물질에 의한 부분 침식 등과 같은 화학적 표면처리를 병행할 경우에 접착력 향상이 특히 우수한 것으로 확인되었다. 기계적 표면처리와 화학적 표면처리를 병행할 때 더욱 우수한 접착력이 얻어지는 이유를 정확히 알 수는 없으나, 이러한 병행 처리에 의해 서로 다른 크기의 요철들이 혼재한 상태로 형성되어 접착력을 향상시키는 것으로 추측된다.
본 발명에서의 상기 요철부의 형상과 그것의 방향성(orientation)은 특별히 제한되는 것은 아니며, 전지케이스의 상단면에 대해 0°(수평) 내지 50°로 기울어진 다수의 그루브들이 만들어지도록 요철들을 형성하는 것이 더욱 바람직하다. 그러한 그루브는 수지 필름과의 접촉 면적을 높이는 한편, 수분 및 전해액의 이동 길이를 연장시킴에 있어서 바람직하다.
상기 요철부는 수지 필름과의 접촉면 전체에 걸쳐 형성될 수도 있고 일부에 형성될 수도 있지만, 바람직하게는 수지 필름과의 접촉면 전체에 걸쳐 형성되어 있다.
요철부에서 요철의 크기(즉, 골의 깊이)는 바람직하게는 전극리드의 두께를 기준으로 1 내지 4%의 범위에서 결정할 수 있다. 요철의 크기가 1% 이하이면, 수지 필름과의 접착력 향상 및 수분 등의 이동 경로 연장에 기여하기 어려우며, 반면에 4% 이상이면 전극리드의 기계적 물성을 손상시킬 수 있으므로 바람직하지 않다. 전극리드의 두께가 250 내지 450 ㎛일 때, 바람직한 요철의 크기는 3 내지 10 ㎛일 수 있지만, 그러한 요철들과 함께 더욱 미세한 요철들이 혼재할 수 있음은 물론이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 파우치형 리튬이온 폴리머 전지에서 전극리드와 전지케이스의 결합 부위에 대한 부분 확대도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 양극리드(410)와 음극리드(420)는 수지 필름(500)을 경유하여 전지케이스(200)에 결합되어 있다. 전지케이스(200)는 도 1에서와 같이 경첩식으로 하단이 상호 연결되어 있는 상단부재(210)와 하단부재(220)로 이루어져 있고, 이들을 상호 맞물린 상태에서 접합부위를 융착시켜 결합시킨다. 수지 필름(500)은 그것의 상단부가 전지케이스(200)의 상단부로부터 돌출 상태로 두 전극리 드들(410, 420)을 감싸고 있다.
수지 필름(500)과 접촉하는 전극리드들(410, 420)의 표면에는 미세한 요철부(430)가 형성되어 있다. 따라서, 이러한 미세 요철부(430)에 의해 앞서 설명한 바와 같은 효과가 얻어질 수 있다.
도 4 및 5에는 본 발명에 따라 요철부가 형성되어 있는 다양한 실시예들에 따른 전극리드의 투시도가 모식적으로 도시되어 있다.
우선, 도 4를 참조하면, 전체적으로 사각형 형상의 금속 박편인 전극리드(410)에는, 그것의 하단부에 다수의 전극 탭들(310)이 용접 등의 방법으로 결합되어 있고, 중앙에 수지 필름(500)이 도포되어 있다. 전지케이스(200)는 수지 필름(500)의 일부가 노출된 상태로 수지 필름(500)에 융착되어 있다. 수지 필름(500)이 도포되는 전극리드(410)의 해당 표면에는 특별히 방향성을 갖지 않는 요철부(431)가 형성되어 있다. 이러한 요철부(431)는 수지 필름(500)과의 접촉면적 증가에 의해 접착력 향상을 제공하며, 전지케이스(200)의 열융착 과정에서, 수지 필름(500)의 일부가 요철 내로 유입되어 접착력은 더욱 향상된다.
도 5를 참조하면, 전체적으로 도 4와 동일한 구성에서, 전지케이스(200)의 상단면에 수평한 그루브들의 요철부(432)가 형성되어 있는 전극리드(410)가 개시되어 있다. 즉, 요철부(432)의 그루브들은 방향성을 가지므로, 넓은 표면적의 부여로 인한 수지 필름(500)과의 접착력 증가와 함께, 공기중의 수분이나 전지내의 전해질이 이동하는 경로를 연장시켜 이들의 이동을 최대한 억제할 수 있다. 또한, 요철부(432)의 크기는 수지 필름(500)의 접촉면 크기보다 다소 작게 형성되어 있 다.
이하에서는, 본 발명에 따른 효과를 확인하기 위한 실험내용을 실시예, 비교예 등으로 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되지 않음은 물론이다.
[실시예 1]
45 mm x 30 mm 크기와 약 350 ㎛ 두께를 가진 알루미늄 호일(양극용 리드)과 구리 호일(음극용 호일)의 표면을, #800 조도의 SiC 페이퍼를 사용하여 1000 ~ 1200 rpm의 회전속도로 3 분간 문질러(SiC 페이퍼 그라인딩) 표면처리를 행하였다. 투과전자현미경으로 관찰하여, 평균 4 ~ 5 ㎛ 크기의 요철이 형성되었음을 확인하였다. 이렇게 표면처리한 알루미늄 호일과 양극 호일을 전극조립체의 전극 탭에 용접하여 부착하고, 그것의 상단면과 하단면에 각각 PP 성분의 수지 필름을 부착하였다. 그런 다음, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 상기 전극조립체를 장착한 후 1M LiPF6를 함유한 카보네이트계 리튬 전해액을 주입한 후, 시트를 열융착하여 리튬이온 폴리머 전지를 제조하였다.
[실시예 2]
알루미늄 호일과 구리 호일의 표면을 SiC 페이퍼 그라인딩 대신에 샌드블라스팅 하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬이온 폴리머 전지 를 제조하였다. 상기 샌드블라스팅에 의해 호일의 표면에는 평균 5 ~ 6 ㎛ 크기의 요철이 형성되었음을 확인할 수 있었다.
[실시예 3]
알루미늄 호일과 구리 호일의 표면을 샌드블라스팅한 후 인산염 처리를 행하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬이온 폴리머 전지를 제조하였다. 상기 표면처리에 의해 호일의 표면에는 평균 5 ~ 6 ㎛ 크기의 요철이 형성되었음을 확인할 수 있었다.
[비교예 1]
알루미늄 호일과 구리 호일에 대해 별도의 표면처리를 행하지 않았다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬이온 폴리머 전지를 제조하였다.
[비교예 2]
알루미늄 호일과 구리 호일의 표면을 1M 염산으로 DC etching 처리하여 표면의 금속산화물층을 제거하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬이온 폴리머 전지를 제조하였다.
[실험예 1]
상기 실시예 1 ~ 3과 비교예 1 및 2의 이차전지 제조과정에서 금속 호일에 대한 수지 필름의 접착력 강도를 측정하기 위하여, 180°벗김 테스트(peel test)를 행하였고, 그 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6에서 보는 바와 같이, 별도의 표면처리를 행하지 않은 비교예 1와 금속산화물층 만의 제거를 위해 표면을 염산으로 처리한 비교예 2와 비교하여, 실시예 1 ~ 3의 접착력이 더욱 우수함을 알 수 있다. 특히, 기계적 표면처리와 화학적 표면처리를 병행한 실시예 3에서 더욱 우수한 접착력이 얻어졌음을 확인할 수 있다.
[실험예 2]
상기 실시예 1 ~ 3과 비교예 1 및 2에서 제조된 이차전지를 고온고습 조건에서 약 4 주 동안 보존한 후 분해하여, 전해액에 존재하는 물질 중 HF의 농도를 산-염기 적정을 이용한 HF titration 방법으로 측정하였다.
일반적으로, 전해액 중의 LiPF6은 물과 반응하여 전지에 유해한 HF를 생성함으로써 전지의 성능 및 수명 저하를 유발한다. 따라서, 전극리드와 수지 필름 사이를 통해 전지케이스 내부로 유입된 수분의 양은 전해액에 존재하는 HF의 측정을 통해 확인할 수 있다.
측정 결과, 실시예 1 ~ 3의 전지에서의 HF 발생량은 비교예 1 및 2의 전지보다 현저히 적고, 그 중에서도 실시예 3의 전지에서의 HF 발생량이 월등히 적음을 알 수 있었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는 전극리드와 수지 필름 사이의 접착력이 크고 공기중의 수분이나 전지내의 전해액이 이동 경로를 연장시켜 이들의 침투 내지 누출에 의한 전지 수명의 저하를 최소화시킬 수 있는 효과를 가진다. 이러한 전지는 특히 하이브리드 전지자동차와 같은 중대형 전지 시스템의 단위전지로서 매우 유용하다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (10)

  1. 전지케이스로부터 노출된 상태로 밀봉되어 있는 전극리드에 있어서, 상기 전지케이스와 전극리드의 사이에 수지 필름이 개재되어 있고, 상기 수지 필름과 접하는 전극리드의 표면에 수지 필름과의 접착력을 높이기 위한 요철부가 형성되어 있는 이차전지.
  2. 제 2 항에 있어서, 상기 전지는 고출력 대용량 전지 시스템의 단위전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전지케이스는 수지층과 금속층을 포함하는 것으로 구성된 라미네이트 시트의 전지케이스인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전지케이스는 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전지는 파우치형 리튬이온 폴리머 전지인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 요철부는 압연, 샌드블라스팅, SiC 페이퍼에 의한 그라인딩, 레이저 조사 또는 초음파 인가의 기계적 표면처리나, 화학물질에 의한 부분 침식의 화학적 표면처리로 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 압연은 조질압연법(Temper Rolling Process)인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 요철부는 기계적 표면처리와 화학적 표면처리를 병행하여 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 요철부에는 전지케이스의 상단면에 대해 0°(수평) 내지 50°의 다수의 그루브들이 만들어지도록 요철들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 요철부에서 요철의 크기(골의 깊이)는 전극리드의 두께를 기준으로 1 내지 4%의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008016243A1 (en) * 2006-07-31 2008-02-07 Lg Chem, Ltd. Secondary battery with top sealed portion of improved structure
KR100905390B1 (ko) * 2006-08-28 2009-06-30 주식회사 엘지화학 전극조립체의 내부 유동을 방지하여 안전성을 향상시킨파우치형 이차전지
KR101111074B1 (ko) * 2006-10-30 2012-02-15 주식회사 엘지화학 구조적 안정성과 절연저항성이 우수한 전지셀
KR101483422B1 (ko) * 2012-05-21 2015-01-16 주식회사 엘지화학 레이저 조사에 의한 전극단자의 표면처리 방법
KR20190121203A (ko) * 2018-10-11 2019-10-25 삼성전기주식회사 전자 부품

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008186779A (ja) * 2007-01-31 2008-08-14 Toshiba Corp 非水電解質電池
JP4623039B2 (ja) * 2007-03-30 2011-02-02 Ｔｄｋ株式会社 電気化学素子
JP4835742B2 (ja) * 2009-02-20 2011-12-14 ソニー株式会社 電池および電池パック
KR101084081B1 (ko) * 2009-07-14 2011-11-16 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
KR101093937B1 (ko) * 2009-11-26 2011-12-13 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 그를 이용한 전지 팩
CN102354740B (zh) * 2011-09-28 2013-12-18 临沂市金蒙碳化硅有限公司 一种锂电池负极材料的制备方法及应用
WO2016068071A1 (ja) * 2014-10-27 2016-05-06 日本電気株式会社 二次電池、電動車両、蓄電システム、および製造方法
US9620764B2 (en) * 2015-01-05 2017-04-11 Johnson Controls Technology Company Battery module cooling fins and footings system and method
USD847746S1 (en) 2016-10-07 2019-05-07 Daramic, Llc Battery separator
CN110739434A (zh) * 2018-07-20 2020-01-31 宁德新能源科技有限公司 极耳、电芯以及电池
DE102019208063A1 (de) * 2019-06-03 2020-12-03 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen einer Batteriezelle sowie Batteriezelle
US11552354B2 (en) * 2019-07-08 2023-01-10 Jiangsu Contemporary Amperex Technology Limited Secondary battery
KR102647047B1 (ko) * 2020-12-22 2024-03-13 주식회사 엔에스머티리얼즈 이차전지용 리드탭 가공 장치
KR102372492B1 (ko) * 2021-01-11 2022-03-10 주식회사 엔에스머티리얼즈 이차전지용 리드탭
CN113410587A (zh) * 2021-04-26 2021-09-17 Ns材料有限公司 二次电池用极耳
CN113478087A (zh) * 2021-04-26 2021-10-08 Ns材料有限公司 二次电池用极耳制造方法
CN114361731A (zh) * 2021-12-01 2022-04-15 万向一二三股份公司 一种提高软包锂电池极耳胶粘接力的导体及其加工方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE789783A (fr) * 1971-10-08 1973-02-01 Mallory & Co Inc P R Boitier dilatable pour piles electro-chimiques
US5705292A (en) * 1995-06-19 1998-01-06 Sony Corporation Lithium ion secondary battery
AU6604496A (en) * 1995-08-24 1997-03-19 Valence Technology, Inc. Sealable battery tab and method of making electrical battery with sealable battery tab
US6267790B1 (en) * 1998-03-18 2001-07-31 Ntk Powerdex, Inc. Treatment of conductive feedthroughs for battery packaging
US6145280A (en) * 1998-03-18 2000-11-14 Ntk Powerdex, Inc. Flexible packaging for polymer electrolytic cell and method of forming same
JP4920812B2 (ja) * 1998-11-16 2012-04-18 昭和電工パッケージング株式会社 電池用表面処理端子
JP4377475B2 (ja) * 1999-04-14 2009-12-02 株式会社東芝 薄形電池
WO2000070701A1 (en) * 1999-05-14 2000-11-23 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Flat battery and electronic device
JP3141021B1 (ja) * 1999-09-17 2001-03-05 株式会社エイ・ティーバッテリー 電 池
WO2001054985A1 (fr) * 2000-01-26 2001-08-02 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Dispositif et procede de thermoscellage, procede d'emboutissage, dispositif de pressage de piece, et piece pressee
JP4106644B2 (ja) * 2000-04-04 2008-06-25 ソニー株式会社 電池およびその製造方法
JP4954361B2 (ja) * 2000-04-19 2012-06-13 大日本印刷株式会社 リチウムイオン電池
JP4720065B2 (ja) * 2001-09-04 2011-07-13 日本電気株式会社 フィルム外装電池及び組電池
KR100440933B1 (ko) * 2002-02-06 2004-07-21 삼성에스디아이 주식회사 전지부와, 이를 채용한 리튬폴리머전지와, 그 제조방법
JP2003247079A (ja) * 2002-02-20 2003-09-05 Dainippon Printing Co Ltd 電池用ニッケル部材およびそれを用いた電池とその包材
JP4357809B2 (ja) * 2002-07-25 2009-11-04 株式会社東芝 電極リード用部材およびこの電極リード用部材を用いた電池
CN1279630C (zh) * 2003-03-29 2006-10-11 比亚迪股份有限公司 一种薄型锂离子电池的封口方法
JP4677708B2 (ja) * 2003-06-04 2011-04-27 住友電気工業株式会社 リード、電力貯蔵デバイス、及び、リードの製造方法
KR100580972B1 (ko) * 2004-01-07 2006-05-17 주식회사 엘지화학 전지

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008016243A1 (en) * 2006-07-31 2008-02-07 Lg Chem, Ltd. Secondary battery with top sealed portion of improved structure
US8268477B2 (en) 2006-07-31 2012-09-18 Lg Chem, Ltd. Secondary battery with top sealed portion of improved structure
KR100905390B1 (ko) * 2006-08-28 2009-06-30 주식회사 엘지화학 전극조립체의 내부 유동을 방지하여 안전성을 향상시킨파우치형 이차전지
KR101111074B1 (ko) * 2006-10-30 2012-02-15 주식회사 엘지화학 구조적 안정성과 절연저항성이 우수한 전지셀
KR101483422B1 (ko) * 2012-05-21 2015-01-16 주식회사 엘지화학 레이저 조사에 의한 전극단자의 표면처리 방법
KR20190121203A (ko) * 2018-10-11 2019-10-25 삼성전기주식회사 전자 부품
US10916376B2 (en) 2018-10-11 2021-02-09 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Electronic component

Also Published As

Publication number Publication date
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