KR20090132494A - 전극탭 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 - Google Patents

전극탭 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 니켈과 구리 이층구조의 클래드 음극탭을 사용함으로써, 고온단락을 방지할 수 있는 전극탭 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 순차적으로 와인딩되어 젤리 롤 형태로 형성되고, 상기 양극판에서 인출되는 양극탭 및 상기 음극판에서 인출되고, 니켈(Ni)과 구리(Cu)의 이층구조로 형성되는 클래드 음극탭을 포함하는 전극조립체, 상기 전극조립체가 수용되도록 상부에 개구부가 형성되는 캔 및 상기 캔의 개구부를 밀봉하는 캡조립체를 포함하여 형성되는 리튬 이차전지를 제공한다. 상기 음극탭은 음극판의 무지부와 캡조립체를 전기적으로 연결하며, 음극탭은 니켈층과 구리층을 포함하는 이층구조로 형성된다.
클래드 음극탭, 니켈, 구리, 이층 구조, 리튬 이차전지

Description

전극탭 및 이를 포함하는 리튬 이차전지{Electrode Tab and Lithium Secondary Battery having the same}
본 발명은 전극탭 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 전극조립체를 전해액과 함께 캔에 수납하고, 상기 캔의 상단 개구부를 캡조립체로 밀봉하여 형성된다.
상기 전극조립체는 전기용량을 높이기 위해 양극판 및 음극판 사이에 이들을 절연시키는 세퍼레이터를 개재하여 적층한 후, 와인딩(winding)하여 젤리 롤(jelly roll) 형태로 제조될 수 있다. 이때, 상기 양극판과 음극판은 이차전지의 종류에 따라 다소 차이가 있지만 통상적으로 금속 기재에 활성물질을 도포 및 충전하고 이를 건조, 롤 프레싱 및 절단하여 형성하고 있다. 리튬 이차전지의 경우, 양극판은 활물질로 리튬천이금속 산화물이 사용되고 집전체로는 알루미늄이 사용된다. 또한 음극판은 활물질로 탄소 및 탄소 복합체가 사용되고 집전체로는 구리가 사용된다. 또한, 상기 세퍼레이터는 양극판과 음극판이 직접 접촉하여 쇼트되지 않도록 양극판과 음극판을 분리하는 기능을 수행하는 것으로, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리오레핀계 수지의 미세다공막이 사용된다.
한편, 상기 전극조립체는 상기 캡조립체와 전기적으로 연결되기 위해 상부에 양극탭 및 음극탭이 돌출되어 형성된다. 상기 양극탭 및 상기 음극탭은 알루미늄(Al) 또는 니켈(Ni)로 형성될 수 있는데, 통상적으로 양극탭은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있고, 음극탭은 니켈(Ni) 또는 니켈 합금으로 형성될 수 있다.
그런데, 니켈(Ni) 또는 니켈 합금으로 형성되는 음극탭은 니켈(Ni) 자체의 저항이 높아 이차전지 충·방전 시 많은 열이 발생되는 문제가 있게 된다. 또한, 상기 음극판과 음극탭이 용접되는 부위와 캡조립체와 음극탭이 용접되는 부위는 이종금속이 접합되는 부위이므로, 내부 저항(internal resistance; IR)이 증가되어 발열이 집중될 수 있는데, 이는 고온단락을 유발할 수 있고, 이로 인해 이차전지의 폭발의 위험을 야기할 수도 있다.
본 발명은 니켈과 구리의 이층 구조를 갖는 클래드 음극탭을 제공하여 고온단락을 방지할 수 있는 전극탭 및 이를 포함하는 리튬 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 내부 저항 및 발열이 감소되는 리튬 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서, 리튬 이차전지는 캔과 캔 내부의 전극조립체를 포함한다. 상기 전극조립체는 제1전극판과 제2전극판 및 제1전극판과 제2전극판 사이의 세퍼레이터를 포함하며, 제1전극판은 활물질로 코팅되는 활물질층(coated portion)과 활물질이 없는 무지부를 포함하여 형성된다. 또한, 리튬 이차전지는 캔을 밀폐하는 캡조립체를 포함한다. 제1전극탭은 제1전극판의 무지부를 캡조립체에 전기적으로 연결하며, 제1전극탭은 구리층과 니켈층을 포함하는 이층 구조로 형성된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 구리층은 니켈층에 압용점(pressure-welding)되며, 제1전극탭은 클래드 전극탭이다. 더욱이, 제1전극탭은 2.0 ~ 5.0mΩ의 전기저항을 나타낸다. 제1전극탭의 두께는 5 ~ 95% 구리와 5 ~ 95% 니켈이며, 하나의 실시예에서는 50% 구리와 50% 니켈을 포함할 수 있다. 또한, 다른 실시예에서, 구리층의 두께는 니켈층의 두께와 동일할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 제1전극탭의 두께는 0.05mm ~ 0.15mm로 이루어진다. 제1전극탭은 전극조립체의 제1전극판에 평행하게 연장될 수 있다. 더욱이, 제1전극탭은 제1전극탭의 구리층이 제1전극판의 무지부와 접촉되도록 제1전극판의 무지부에 용접될 수 있다.
본 발명에 따르면, 리튬 이차전지의 고온단락 특성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 리튬 이차전지의 내부저항 및 발열을 감소시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 리튬 이차전지의 전극판에서 열산화를 방지하는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지의 분해 사시도이다. 또한, 도 2a와 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 전극조립체의 와인딩 전과 후의 사시도이다. 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 전극조립체의 평면도이다. 또한, 도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 음극탭의 측면도이고, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 음극탭의 일측 평면도이다. 마지막으로, 도 4a는 음극탭의 종류에 따른 발열온도와의 관계를 나타낸 그래프이고, 도 4b는 음극탭의 종류에 따른 열산화되는 깊이와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 1 내지 도 3b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지(10)는 전극조립체(100)와, 캔(200)과, 캡조립체(300)를 포함하여 형성된다. 이때, 상기 전극조립체(100)는 니켈(Ni)(127a)과 구리(Cu)(127b)의 이층구조로 구성되는 클래드 음극탭(127)을 포함하여 형성된다. 상기 클래드 음극탭(127)은 종래의 음극탭보다 전기적 특성이 향상된 음극탭이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예는 리튬 이차전지(10)의 음극탭으로 클래드 음극탭(127)을 사용함으로써, 고온단락 특성이 향상되는 리튬 이차전지(10)를 제공한다. 한편, 상기 클래드 음극탭(127)은 제1전극탭으로 표현될 수 있다.
상기 전극조립체(100)는 양극판(110), 음극판(120) 및 세퍼레이터(130)를 포함하여 형성된다. 상기 전극조립체(100)는 통상적으로 전기용량을 높이기 위해 양극판(110) 및 음극판(120) 사이에 이들을 절연시키는 세퍼레이터(130)를 개재하여 적층한 후, 와인딩(winding)하여 젤리 롤(jelly roll) 형태로 제조된다. 이하에서, 상기 음극판(120)은 제1전극판으로, 양극판(110)은 제2전극판으로 표현될 수 있다.
상기 양극판(110)은 양극집전체(111), 양극활물질층(113), 양극무지부(115) 및 양극탭(117)을 포함하여 형성된다. 상기 양극집전체(111)는 박판의 알루미늄(Al) 호일(foil)로 형성된다. 또한, 상기 양극활물질층(113)은 양극집전체(111)의 양면에 코팅되어 형성된다. 상기 양극활물질층(113)은 높은 안정성의 리튬 망간계 산화물로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 양극무지부(115)는 양극활물질층(113) 이 코팅되지 않은 양극집전체(111)의 영역으로 정의된다. 상기 양극무지부(115)는 양극집전체(111)의 양 끝단에 형성될 수 있다. 상기 양극탭(117)은 양극무지부(115)에 고정되어 형성된다. 상기 양극탭(117)의 일단 부는 캡조립체(300)와의 전기적 연결을 위해 양극집전체(111) 상단부 위로 돌출되어 형성되는데, 젤리 롤의 외주부에서 상단부 위로 돌출되어 형성된다. 상기 양극탭(117)은 알루미늄(Al) 또는 니켈(Ni)로 형성될 수 있는데, 통상적으로 알루미늄(Al)으로 형성된다. 한편, 상기 양극탭(117)이 돌출되는 부분에는 전극간의 단락을 방지하기 위해 절연테이프(140)가 감겨지게 된다.
상기 음극판(120)은 음극집전체(121), 음극활물질층(123), 음극무지부(125) 및 클래드 음극탭(127)을 포함하여 형성된다. 상기 음극집전체(121)는 박판의 구리(Cu) 호일로 형성된다. 또한, 상기 음극활물질층(123) 음극집전체(121)의 양면에 코팅되어 형성된다. 상기 음극활물질층(123)은 탄소 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 음극무지부(125)는 음극활물질층(123)이 코팅되지 않은 음극집전체(121)의 영역으로 정의된다. 상기 음극무지부(125)는 음극집전체(121)의 양 끝단에 형성될 수 있다. 상기 클래드 음극탭(127)은 음극무지부(125)에 고정되어 형성된다. 상기 클래드 음극탭(127)의 일단부는 캡조립체(300)와의 전기적 연결을 위해 음극집전체(121) 상단부 위로 돌출되어 형성된다. 이때, 상기 클래드 음극탭(127)이 돌출되는 부분에는 전극간의 단락을 방지하기 위해 절연테이프(140)가 감겨지게 된다. 또한, 상기 클래드 음극탭(127)은 젤리 롤의 내주부에서 상단부 위로 돌출되어 형성된다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 클래드 음극탭에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
상기 클래드 음극탭(127)은 니켈(Ni)(127a)과 구리(Cu)(127b)의 이층구조로 형성된다. 또한, 상기 클래드 음극탭(127)은 니켈(Ni)(127a)과 구리(Cu)(127b)를 압용접하여 형성된다. 여기서, 상기 니켈(Ni)(127a)은 상기 구리(Cu)(127b) 보다 단위단면적당 저항이 대략 4배 가량 높은 금속재료이다. 따라서, 상기 클래드 음극탭(127)이 니켈(Ni)(127a)과 구리(Cu)(127b)을 포함하면, 상기 구리(Cu)(127b)에 의해 전극탭의 저항이 낮아지게 된다. 보다 구체적으로는, 전극탭의 저항은 종래의 니켈 또는 니켈 합금으로 형성되는 음극탭에 비하여 대략 50%정도까지 낮아지게 된다. 본 발명의 실시예에 따라, 상기 클래드 음극탭(127)은 2.0 ~ 5.0 mΩ의 저항 값을 나타낼 수 있다. 이는, 동일한 단면적을 갖는 니켈(Ni)(127a) 단일층으로 구성되는 음극탭의 저항이 대략 7.5 mΩ을 나타내는 것에 비해 저항이 50%정도 감소된 수치이다. 즉, 상기 클래드 음극탭(127)은 종래보다 저항이 감소되어 종래보다 발열량을 감소시키게 된다. 그 결과로, 리튬 이차전지(10)의 고온단락 특성을 향상시킬 수 있게 된다. 이때, 저항이 낮은 구리(Cu)(127b) 만으로 음극탭을 형성하지 않는 이유는 다음과 같다. 상기 전극조립체(100) 또는 캡조립체(300)가 음극탭에 용접되는 경우에 구리(Cu)가 열에 의해 용융된다. 만약, 구리(Cu)(127b)의 함량이 많게 되면, 구리의 용융으로 구리의 스패터링(spattering)이 일어나게 되며, 결과적으로 스패터링에 따른 미세입자에 의하여 의한 리튬 이차전지(10)의 미세단락이 유발될 수 있기 때문이다.
한편, 상기 클래드 음극탭(127)은 10 ~ 50 ㎜의 길이(L)로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 클래드 음극탭(127)의 길이(L)가 10 ㎜보다 짧게 형성되면, 음극판(120)의 음극무지부(125)와 용접 시 또는 캡조립체(300)의 단자플레이트(350)와의 용접 시 용접 영역을 정하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 클래드 음극탭(127)이 50 ㎜보다 길게 형성되면, 캡플레이트(310) 또는 양극탭(117)과 접촉되어 단락을 유발할 가능성이 있다. 또한, 저항은 길이에 비례하여 증가하므로, 필요 이상으로 클래드 음극탭(127)의 길이(L)를 길게 형성하는 것은 의미가 없다.
상기 클래드 음극탭(127)은 0.05 ~ 0.15 ㎜의 두께(T)로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 클래드 음극탭(127)의 두께(T)가 0.05 ㎜보다 얇게 형성되면, 용접하거나 또는 여러 번 구부려 설치할 경우 절단될 우려가 있다. 또한, 상기 클래드 음극탭(127)의 두께가 0.15 ㎜보다 두껍게 형성되면, 음극판(120)의 음극무지부(125) 및 캡조립체(300)의 단자플레이트(350)와의 용접 시 공정 시간이 오래 걸리게 된다. 또한, 상술한 바와 같이, 상기 클래드 음극탭(127)은 설치 시 여러 번 구부려야 하는데, 상기 클래드 음극탭(127)이 0.15 ㎜보다 두꺼운 두께(T)로 형성되면, 이러한 두께(T)로 인해 유연성이 감소되어 설치가 어려운 문제를 유발할 가능성이 있다.
또한, 상기 클래드 음극탭(127)은 2.0 ~ 5.0 ㎜의 폭(W)으로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 클래드 음극탭(127)은 음극판(120)의 음극무지부(125) 및 캡조립체(300)의 단자플레이트(350)와의 용접 시 두 군데 이상의 용접점을 통해 용접을 하게 된다. 따라서, 상기 클래드 음극탭(127)의 폭(W)이 2.0 ㎜보다 좁게 형성되면, 용접 위치를 확실하게 하기 어려울 수 있으며, 상기 클래드 음극탭(127)의 폭(W)이 5.0 ㎜보다 넓게 형성되면, 용접 강화를 위해 더 많은 용접점을 통해 용접해야 하는 바, 이는 공정 증가로 이어져 생산성을 감소시키는 문제를 유발할 수 있다.
한편, 상기 니켈(Ni)(127a) 및 구리(Cu)(127b)는 각각 상대 금속 대비 5 ~ 95%의 두께 비율로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 예를 들어, 상기 니켈(Ni)(127a)이 전체 클래드 음극탭(127)의 두께(T) 대비 5%의 두께 비율로 형성될 때, 상기 구리(Cu)(127b)는 95%의 두께 비율로 형성될 수 있으며, 반대로, 상기 니켈(Ni)(127a)이 95%의 두께 비율로 형성될 때, 상기 구리(Cu)(127b)는 5%의 두께 비율로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 니켈(Ni)(127a)이 5% 미만의 두께 비율로 형성되면, 용접 시 구리(Cu)(127b) 과다로 인해, 구리(Cu)(127b)의 스패터링 문제가 발생할 수 있다. 반면에 구리(Cu)(127b)가 5% 미만의 두께 비율로 형성되면, 원하는 만큼의 저항 감소 효과를 기대하기 어렵게 된다. 또한, 상기 니켈(Ni)(127a)이 95%의 두께 비율을 초과하여 형성되면, 원하는 만큼의 저항 감소 효과를 기대하기 어렵게 된다. 따라서, 클래드 음극탭(127)의 저항 및 스패터링 문제 등을 고려하여 니켈(Ni)(127a)과 구리(Cu)(127b)의 형성 두께(t1, t2) 비율을 설정해야 한다. 상기 니켈(Ni)(127a)과 구리(Cu)(127b)는 서로 동일한 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 클래드 음극탭(127)의 일단부는 상기 음극판(120)과 용접되고, 상기 클래드 음극탭(127)의 타단부는 상기 캡조립체(300)와 용접된다. 보다 상세히 설명하면, 상기 음극판(120)의 음극무지부(125)에 상기 클래드 음극탭(127)의 구리층(Cu)(127b)의 일단부가 접촉되어 용접되며, 용접을 위한 용접봉은 니켈층(Ni)(127a)과 접촉된다. 또한, 캡조립체(300)의 단자플레이트(350)에 상기 클래드 음극탭(127)의 구리층(Cu)(127b) 타단부가 접촉되어 용접되며, 용접을 위한 용접봉은 니켈층(Ni)(127a)과 접촉된다. 상기와 같이, 클래드 음극탭(127)과, 상기 음극판(120) 및 상기 캡조립체(300)와의 용접은 초음파 용접, 레이저 용접, 저항 용접 중 선택되는 어느 하나의 용접 방법으로 용접될 수 있다.
이때, 상기 클래드 음극탭(127)은 상기 음극판(120) 또는 상기 캡조립체(300)와 용접 시 접합력을 향상시키기 위하여 적어도 두 군데의 용접점(a1, a2)을 형성하여 용접을 진행할 수 있다. 상기 용접점(a1, a2)의 간격이 조밀하게 형성되면, 한 군데의 용접점을 설정하여 용접하는 것과 별 차이가 없으므로, 상기 용접점(a1, a2)은 상기 클래드 음극탭(127) 상에서 서로 이격시켜 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 클래드 음극탭(127)과, 상기 음극판(120) 또는 상기 캡조립체(300)와의 접합력을 더욱 향상시키기 위해 상기 용접점(a1, a2)을 추가로 더 형성할 수 있음은 물론이다.
상기 세퍼레이터(130)는 양극판(110)과 음극판(120)의 단락을 방지하고, 리튬 이온(lithium ion)의 이동 통로 역할을 한다. 상기 세퍼레이터(130)는 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 폴리프로필렌(polypropylene)으로 형성되지만 본 발명에서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 캔(200)은 각형 이차전지에서 일 단부가 개방된 개구부를 갖는 대략 직육면체 형상의 금속재질로 이루어지며, 딥 드로잉(deep drawing) 등의 가공방법으로 형성된다. 캔(200)은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(Al alloy) 또는 다른 경량의 전기전도성 금속으로 형성될 수 있다. 따라서, 캔(200)은 자체가 단자역할을 수행하는 것도 가능하다. 캔(200)은 전극조립체(100)와 전해액을 수용하는 용기가 되고, 전극조립체(100)가 투입되도록 형성된 개구부는 캡조립체(300)에 의해 밀봉된다.
상기 캡조립체(300)는 캡플레이트(310)와, 가스켓(320)과, 전극단자(330)와, 절연플레이트(340)와, 단자플레이트(350)와, 절연케이스(360) 및 마개(370)를 포함하여 형성된다.
상기 캡플레이트(310)는 단자통공(311)과 전해액주입공(313)을 포함하여 형성된다. 단자통공(311)은 상기 전극단자(330)가 삽입되는 통로를 제공한다. 이때, 금속성의 캡플레이트(310)와 전극단자(330)를 절연시키기 위하여, 전극단자(330)는 절연물질로 이루어진 가스켓(320)이 외면에 조립된 상태로 단자통공(311)에 삽입된다. 한편, 캡플레이트(310)의 일측에는 상기 캔(200)의 내부로 전해액을 주입하기 위한 전해액주입공(313)이 형성된다. 상기 전해액주입공(313)은 전해액이 주입된 후에 마개(370)로 밀봉되어 전해액의 누출을 방지하게 된다.
상기 절연플레이트(340)는 이차전지의 내부에서 캡플레이트(310)의 하부에 형성된다. 그리고 상기 절연플레이트(340)의 하부에는 단자플레이트(350)가 형성된다. 따라서, 상기 절연플레이트(340)는 캡플레이트(310)와 단자플레이트(350)를 절연시키는 역할을 하게 된다. 한편, 상기 단자플레이트(350)는 전극단자(330)의 하단부와 결합되어 형성된다. 따라서, 전극조립체(100)의 음극판(120)은 클래드 음극탭(127)과 단자플레이트(350)를 통해 전극단자(330)와 전기적으로 연결된다. 이때, 전극조립체(100)의 양극판(110)은 양극탭(117)을 통해 캡플레이트(310) 또는 캔(200)과 전기적으로 연결된다.
상기 절연케이스(360)는 상기 단자플레이트(350) 하부에 형성된다. 상기 절연케이스(360)는 음극탭 관통부(361), 양극탭 관통부(363) 및 전해액 유입구(365)를 포함하여 형성된다.
상기 마개(370)는 캡플레이트(310)에 형성된 전해액주입공(313)을 통하여 전해액이 주입된 후 전해액주입공(313)을 밀폐하는데 사용된다. 상기 전해액주입공(313)은 마개(370) 외에 볼(ball)이 압입되어 밀폐될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지(10)는 니켈(Ni)(127a)과 구리(Cu)(127b)의 이층구조로 구성되는 클래드 음극탭(127)을 구비한다. 상기 클래드 음극탭(127)은 종래보다 낮은 저항을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 리튬 이차전지(10)의 고온단락 특성을 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 리튬 이차전지(10)의 저항을 감소시킬 수 있고, 이로 인해, 리튬 이차전지(10)의 발열을 감소시킬 수 있으며, 궁극적으로 리튬 이 차전지(10)를 폭발 및 오작동으로부터 보호할 수 있다.
한편, 표 1은 전극탭으로 사용되는 금속재의 종류별 저항, 고유저항, 발열온도 및 열산화 깊이를 측정한 값을 나타낸 것으로, 도 4a 내지 도 4b는 표 1의 측정값을 그래프로 도시한 것이다. 따라서, 표 1 및 도 4a 내지 도 4b를 참조하여 설명하기로 한다.
Spec. Tab IR [mmΩ] 고유저항 [Ω·m] Temp. [℃] Oxidation depth[mm]
실시예 1 Ni/Cu clad L : 3 ㎜ T : 0.1t 3.3 2.52E-8 52.0 0.0
비교예 1 Cu tab L : 4 ㎜ T : 0.1t 1.6 1.72E-8 45.7 0.0
비교예 2 Ni tab L : 4 ㎜ T : 0.1t 7.5 9.13E-8 108.7 11.3
비교예 3 Ni tab L : 3 ㎜ T : 0.1t 11.5 8.86E-8 124.3 12.0
비교예 4 Ni tab L : 4 ㎜ T : 0.05t 14.3 11.1E-8 134.0 14.7
비교예 5 Ni tab L : 4 ㎜ T:0.05t(notch) 16.8 13.0E-8 35.3 0.0
여기서, 실시예 1은 니켈(Ni)(127a)과 구리(Cu)(127b)의 이층구조로 구성된 클래드 음극탭(127)의 내부저항, 고유저항, 발열온도 및 산화 깊이 측정값을 나타낸 것이다. 또한, 비교예 1은 구리(Cu)로 형성된 전극탭의 내부저항, 고유저항, 발열온도 및 산화 깊이 측정값을 나타낸 것이고, 비교예 2 내지 비교예 5는 길이(L) 및 두께(T)에 따른 순수한 니켈(Ni) 전극탭의 내부저항, 발열온도 및 산화 깊이 측정값 및 소재의 고유저항 값을 나타낸 것이다.
실시예 1의 클래드 음극탭(127)은 비교예 2 내지 비교예 4의 니켈(Ni) 전극탭 보다 낮은 저항 측정값 및 고유저항 값을 나타낸다. 또한, 실시예 1의 클래드 음극탭(127)은 비교예 2 내지 비교예 4의 니켈 전극탭 보다 비교적 낮은 발열온도를 나타낸다. 또한, 실시예 1의 클래드 음극탭(127)은 표 1에 나타난 바와 같이, 열산화막이 거의 형성되지 않는 것을 알 수 있다. 열산화막은 전극탭의 높은 저항으로 인하여 발열온도가 높은 전극탭을 사용하는 이차전지에서 전극판의 표면에 형성된다.
비교예 1의 구리(Ni) 전극탭은 낮은 저항 및 고유저항 값을 나타내고, 이로 인해 발열 온도 또한 낮으며, 열산화막도 거의 형성되지 않는 것을 알 수 있다. 하지만, 구리의 스패터링 문제 등으로 인하여, 구리(Cu)로만 형성되는 전극탭은 사용되지 않음을 상술한 바 있다.
한편, 비교예 5는 노치(notch)가 형성된 니켈(Ni) 전극탭의 내부저항, 발열온도 및 산화막 깊이 측정값을 나타낸 것으로, 비교예 5의 Ni 전극탭은 발열온도도 상대적으로 낮고, 열산화막도 형성되지 않지만 저항이 큰 단점이 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리튬 이차전지의 분해 사시도.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 전극조립체의 와인딩 전 사시도.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 전극조립체의 와인딩 후 사시도.
도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 전극조립체의 평면도.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 음극탭의 단면도.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 음극탭의 일측 평면도.
도 4a는 음극탭의 종류에 따른 발열온도와의 관계를 나타낸 그래프.
도 4b는 음극탭의 종류에 따른 열산화되는 깊이와의 관계를 나타낸 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
리튬 이차전지 : 10 전극조립체 : 100
양극판 : 110 음극판 : 120
클래드 음극탭 : 127 니켈 : 127a
구리 : 127b 캔 : 200
캡조립체 : 300

Claims (18)

  1. 캔;
    제1전극판, 제2전극판 및 상기 제1전극판과 상기 제2전극판 사이에 위치하는 세퍼레이터를 포함하고, 상기 제1전극판은 활물질로 코팅되는 활물질층과 활물질이 없는 무지부를 구비하며 상기 캔의 내부에 위치하는 전극조립체;
    상기 캔을 밀폐하는 캡조립체; 및
    상기 제1전극판의 무지부와 상기 캡조립체를 전기적으로 연결하며 구리층과 니켈층을 포함하는 이층 구조를 포함하는 제1전극탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구리층은 니켈층에 압용접되어 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1전극탭은 클래드 전극탭인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1전극탭은 2.0 ~ 5.0 mΩ의 저항 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1전극탭의 두께는 5 ~ 95%의 구리와 5 ~ 95%의 니켈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1전극탭의 두께는 50%의 구리와 50%의 니켈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1전극탭의 두께는 0.05 ~ 0.15mm로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1전극탭은 상기 전극조립체의 제1전극판에 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 구리층의 두께는 니켈층의 두께와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하 는 리튬 이차전지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1전극탭은 상기 제1전극판의 무지부에 용접되며, 상기 제1전극탭의 구리층이 상기 제1전극판의 무지부에 접촉되도록 용접되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
  11. 캔, 활물질이 없는 무지부를 구비하는 제1전극판과 제2전극판 및 상기 제1전극판과 상기 제2전극판 사이에 위치하는 세퍼레이터를 포함하며 상기 캔의 내부에 위치하는 전극조립체, 상기 캔을 밀폐하는 캡조립체 및 상기 제1전극판의 무지부에 부착되는 전극탭을 포함하는 리튬 이차전지용 전극탭에 있어서,
    상기 전극탭은 구리층과 니켈층을 포함하는 클래드 이층 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극탭.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 구리층은 니켈층에 압용접되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전극탭.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1전극탭은 2.0 ~ 5.0 mΩ의 저항 값을 나타내는 것을 특징으로 하는 전극탭.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1전극탭의 두께는 5 ~ 95%의 구리와 5 ~ 95%의 니켈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극탭.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1전극탭의 두께는 50%의 구리와 50%의 니켈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극탭.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1전극탭의 두께는 0.05 ~ 0.15mm로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극탭.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1전극탭은 상기 전극조립체의 제1전극판에 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 전극탭.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 구리층의 두께는 니켈층의 두께와 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전극탭.
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