KR20160012771A - Cylindrical battery treated with a step of post-plating process and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 후도금 처리된 원통형 전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지밀도 및 작동전압이 높고 수명특성이 우수한 리튬이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다. 또한 리튬이차전지는 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 환경오염 및 지구온난화 문제를 해결하기 위한 대체방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 큰 주목을 받고 있으며 일부 상용화 단계에 있다.Due to the development of technology and demand for mobile devices, demand for secondary batteries is also rapidly increasing. Of these, lithium secondary batteries, which have high energy density and high operating voltage and excellent lifespan characteristics, Is widely used. In addition, lithium-ion battery has attracted a great deal of attention as an energy source for electric vehicles and hybrid electric vehicles, which are proposed as alternatives to solve environmental pollution and global warming problems of conventional gasoline vehicles and diesel vehicles using fossil fuels There are some commercialization stages.
일반적으로 이차전지는 전극조립체가 수납되는 케이스의 형태에 따라 원통형 이차전지와 각형 이차전지 또는 파우치형 이차전지로 구분된다. 이 중에서 원통형 이차전지는 전극조립체, 상기 전극조립체와 전해액을 수용하는 원통형 캔, 상기 원통형 캔 상부에 결합되어 상기 원통형 캔을 밀봉하며, 상기 전극조립체에서 발생하는 전류를 외부 장치로 흐르게 하는 캡 조립체를 포함하여 형성되는 것으로서, 상대적으로 용량이 크고 구조적으로 안정하다는 장점이 있다.
Generally, the secondary battery is divided into a cylindrical secondary battery, a prismatic secondary battery, or a pouch type secondary battery depending on the type of the case in which the electrode assembly is housed. The cylindrical rechargeable battery includes an electrode assembly, a cylindrical can accommodating the electrode assembly and the electrolyte, a cap assembly coupled to an upper portion of the cylindrical can to seal the cylindrical can, and to allow current generated in the electrode assembly to flow to an external device Which is relatively large in capacity and structurally stable.
최근에 들어, 상기 원통형 이차전지를 전기자동차 등과 같은 응용 분야에 적용하기 위한 노력이 계속되고 있다. 상기 원통형 전지는 전기자동차에 적용 시, 전지 형태가 원통형을 유지해야 하기 때문에 디자인에 한계가 있으며, 쉽게 발열이 일어나 수명이 짧은 단점이 있다. 또한, 고온·다습한 환경에서는 원통형 전지가 쉽게 부식되는 문제점이 있다.
In recent years, efforts have been made to apply the cylindrical rechargeable battery to applications such as electric vehicles. When the cylindrical battery is applied to an electric automobile, there is a limitation in design because the battery shape has to be cylindrical, and there is a disadvantage that the life is short due to heat generation easily. Further, there is a problem that the cylindrical battery easily corrodes in a high temperature / high humidity environment.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 고온·다습한 환경에서도 원통형 전지가 쉽게 부식되지 않도록 후도금 처리를 함으로써, 원통형 전지의 부식 특성을 개선하는 후도금 처리된 원통형 전지 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
In order to solve the above problems, the present invention provides a post-plated cylindrical battery for improving the corrosion characteristics of a cylindrical battery by performing a post-plating treatment so that the cylindrical battery is not easily corroded even in a high temperature and high humidity environment, .
본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에서, 전극 조립체, 상단이 개구되어 상기 전극 조립체를 수납하는 캔 및 상기 캔의 상단 개구부에 결합되어 캔을 밀봉하는 캡 조립체를 포함하는 원통형 리튬 이차전지에 있어서, 상기 캔의 하면판은 노치부를 포함하고, 상기 캔과 노치부의 표면에는 균일한 두께로 형성된 도금층을 포함하는 원통형 리튬 이차전지를 제공한다.In order to accomplish the object of the present invention, there is provided a cylindrical lithium secondary battery comprising an electrode assembly, a can having an upper opening and accommodating the electrode assembly, and a cap assembly coupled to an upper opening of the can to seal the can, Wherein the can bottom plate includes a notch, and a plating layer formed to a uniform thickness on the surface of the can and the notch.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 또 다른 일 실시예에서, 제 1 도금액을 이용하여 캔의 표면을 도금하는 단계; 상기 도금된 캔의 하면판에 노치부를 형성하는 단계; 및 상기 노치부가 형성된 캔을 제 2 도금액을 이용하여 후도금하는 단계를 포함하는 원통형 이차전지 제조방법을 제공한다.
According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: plating a surface of a can using a first plating solution; Forming a notch on the bottom plate of the plated can; And post-plating the can with the notched portion using a second plating solution.
본 발명에 따라 제조된 원통형 전지는 고온·다습한 환경에 노출되었을 때, 노치부에 의해 전지가 부식되거나 변형되는 문제점을 개선할 수 있다. The cylindrical battery manufactured according to the present invention can improve the problem of corrosion or deformation of the battery by the notch when exposed to a high temperature and high humidity environment.
이에 따라, 본 발명에 따른 원통형 전지를 다양한 응용분야(예를 들어, 전기자동차)에 적용 시 전지 안전성을 확보할 수 있게 된다.
Accordingly, when the cylindrical battery according to the present invention is applied to various applications (for example, an electric vehicle), safety of the battery can be ensured.
도 1은 일반적인 원통형 전지를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 원통형 전지의 부식 특성을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 원통형 전지의 캔 단면 EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 종래의 기술에 따라 제조된 원통형 전지의 부식 특성을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 종래의 기술에 따라 제조된 원통형 전지의 캔 단면 EDX 분석 결과를 나타낸 것이다.1 schematically shows a general cylindrical battery.
2 is a graph illustrating the results of measurement of corrosion characteristics of a cylindrical battery manufactured according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) analysis results of a can of a cylindrical battery manufactured according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the results of measurement of corrosion characteristics of a cylindrical battery manufactured according to a conventional technique.
FIG. 5 shows the EDX analysis results of the can section of the cylindrical battery manufactured according to the conventional technique.
본 발명의 특허청구범위 및 요약서를 포함하여 본 명세서의 전반에 사용되는 용어 "제 1" 및 "제 2"는 구분을 위하여 임의로 숫자를 부여한 것으로 이해되어야 한다.
It is to be understood that the terms " first "and" second "used throughout this specification, including claims and summaries of the present invention,
이하, 본 발명을 도면과 함께 더욱 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
원통형 전지는 응용 분야에 다양하게 적용될 수 있으며, 특히 전기 자동차와같은 분야에 적용 시 고온·다습한 환경에 노출되기 쉽다. 상기 원통형 전지가 고온 ·다습한 환경에 노출되는 경우 쉽게 부식될 수 있고, 전지의 성능을 유지하기 어렵게 되므로 원통형 전지 캔에 부식 방지를 위한 도금 처리를 하게 된다.
Cylindrical cells can be applied to a variety of applications, and particularly when applied to fields such as electric vehicles, they are likely to be exposed to high temperature and high humidity environments. When the cylindrical battery is exposed to a high temperature / high humidity environment, it can be easily corroded and it is difficult to maintain the performance of the battery. Therefore, the cylindrical battery can is plated to prevent corrosion.
한편, 상기 원통형 전지는 과충전과 같은 내부적 변화 또는 사용 환경에 따른 외부 충격 등에 의해 전지가 파열될 수 있고, 이에 따라 폭발 및 발화가 일어날 수 있기 때문에, 캔 내부가 파단 압력 도달 시 캔의 파단을 유도하여 폭발 및 발화 가능성을 낮출 수 있는 안전 장치를 구비할 필요성이 있다. On the other hand, in the cylindrical battery, the battery can be ruptured due to an internal change such as overcharging or an external impact due to the use environment, and explosion and ignition can be caused thereby. Therefore, There is a need to provide a safety device capable of reducing the possibility of explosion and ignition.
종래에는 전지의 폭발 및 발화 가능성을 낮추기 위하여 전지의 일 측면에 안전 벤트 또는 노치부(notch)를 형성하여 캔 내부가 일정한 압력에 도달 시 캔이 상기 벤트 또는 노치부가 형성된 부분으로부터 파단되어 가스를 배출함으로써 폭발과 발화를 방지하였다.
Conventionally, a safety vent or a notch is formed on one side of a battery to reduce the possibility of explosion and ignition of the battery. When the inside of the can reaches a certain pressure, the can is broken from the portion where the vent or the notch is formed, Thereby preventing explosion and ignition.
따라서, 상기와 같이 원통형 전지를 응용 분야에 적용 시, 캔의 부식 방지를 위한 도금 처리를 해야할 뿐만 아니라 전지 폭발 및 발화 가능성을 낮출 수 있게 하기 위하여 안전 장치를 갖출 것이 요구된다.
Accordingly, when the cylindrical battery is applied to an application field as described above, it is required to provide a safety device to not only perform a plating treatment for corrosion prevention of a can, but also to lower the possibility of explosion and ignition of the battery.
이에, 종래에는 원통형 전지 캔에 우선 도금 처리를 하고, 노치부 형성 과정을 거쳐 원통형 전지를 제조하였다. 이 경우 홈 형성으로 인하여 노치부가 형성되는 부분에는 필연적으로 도금층이 벗겨지게 되고, 이에 따라 따라서 고온·다습한 환경에 노출 시 상기 도금이 벗겨진 노치부에서부터 부식이 시작되게 되는 문제점이 있었다.
Conventionally, a cylindrical battery can was first subjected to a plating treatment and a notched portion was formed to manufacture a cylindrical battery. In this case, the plating layer is inevitably peeled off at the portion where the notch portion is formed due to the groove formation, and accordingly corrosion is started from the notch portion where the plating is peeled off when exposed to a high temperature and high humidity environment.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에서, 캔에 제 1 도금액을 이용하여 캔의 표면을 도금하는 단계; 상기 도금된 캔의 하면판에 노치를 형성하는 단계; 및 상기 노치가 형성된 캔을 제 2 도금액을 이용하여 후도금하는 단계를 포함하는 원통형 이차전지 제조방법을 제공한다.
According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a can, comprising: plating a surface of a can using a first plating solution; Forming a notch in the bottom plate of the plated can; And post-plating the can with the notch using a second plating solution.
우선, 캔에 제 1 도금액을 이용하여 캔의 표면을 도금한다.
First, the surface of the can is plated by using a first plating solution in the can.
상기 캔(200)은 원통형으로서, 상기 전극 조립체가 수용될 수 있는 소정 공간이 형성되도록 일정 직경을 갖는 원통형 측면판, 상기 원통형 측면판의 하부를 밀폐하는 하면판을 포함하여 형성되며, 상기 원통형 측면판의 상부는 상기 전극 조립체를 삽입할 수 있도록 개구되어 있다. 상기 원통형 캔의 하면판 중앙은 상기 전극 조립체의 음극 탭이 접합됨으로써, 상기 원통형 캔 자체가 음극 역할을 수행할 수 있게 된다. 상기 캔은 일반적으로 알루미늄(Al), 철(Fe) 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 한편, 상기 원통형 캔은 상단 개구부로 삽입되는 전극 조립체의 유동을 방지하기 위하여, 캔의 상단이 외부로부터 내부로 절곡되는 크림핑(crimping) 부가 형성될 수 있으며, 또한 상기 원통형 캔은 상기 크림핑 부의 하부에 상기 크림핑 부와 일정간격 이격되어 캡 조립체의 하부를 압박하는 동시에, 전극 조립체의 유동을 방지하도록 안쪽으로 움푹 파여진 비딩(beading) 부가 더 형성될 수 있다(도 1 참조).
The
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 1 도금액은 니켈, 아연, 코발트 및 이들의 합금으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 조합을 포함한다. In one embodiment of the present invention, the first plating solution includes one or a combination of two or more selected from the group consisting of nickel, zinc, cobalt, and alloys thereof.
상기 제 1 도금액을 이용하여 캔의 표면에 도금을 하게 되며, 도금 방법은 특별히 제한되지 않으나 당해 기술분야에서 널리 알려진 일반적인 도금 방법일 수 있다. 예를 들어, 상기 도금 방법은 전해도금 또는 무전해도금법일 수 있다. 상기 도금 방법이 전해도금법일 경우에는, 특별히 제한되지 않으나 20℃ 내지 70℃의 온도범위 및 200 mA/cm2 내지 4.5 A/cm2 의 전류밀도 조건 하에서 수행되는 것일 수 있고, 상기 도금 방법이 무전해도금법일 경우에는, 특별히 제한되지 않으나 80℃ 내지 150℃ 온도범위에서 환원제 존재 하에 수행되는 것일 수 있다. 상기 환원제는 특별히 제한되지 않고 당업계에서 통상적으로 사용되는 것일 수 있다.
The surface of the can is plated using the first plating solution. The plating method is not particularly limited, but may be a general plating method well known in the art. For example, the plating method may be an electrolytic plating or an electroless plating method. In the case where the plating method is an electrolytic plating method, the plating method is not particularly limited, but may be performed under a temperature range of 20 ° C to 70 ° C and a current density of 200 mA / cm 2 to 4.5 A / cm 2 , In the case of the plating method, it is not particularly limited, but may be carried out in the presence of a reducing agent at a temperature range of 80 to 150 캜. The reducing agent is not particularly limited and may be those conventionally used in the art.
상기와 같은 과정으로 캔의 표면에 도금층이 형성되게 되는데, 상기 형성된 도금층의 두께는 예를 들어 1 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위 이내일 수 있다. 한편, 상기 형성된 도금층은 캔의 표면 전반에 걸쳐 균일한 두께를 가지는 것이 바람직하다.
A plating layer is formed on the surface of the can by the above-described process, and the thickness of the formed plating layer may be, for example, within a range of 1 탆 to 100 탆. On the other hand, it is preferable that the formed plating layer has a uniform thickness throughout the surface of the can.
다음으로, 상기 도금한 캔(200)의 하면판에 노치부를 형성한다. Next, a notch portion is formed on the bottom plate of the
상기 노치부는 캔의 표면 중 하면판에 일정한 모양과 깊이의 홈을 형성함으로써 상기 홈이 형성된 부분 이외의 부분에 비하여 상대적으로 캔의 두께를 얇게 한 것이다. 이에 상기 노치부는 다른 부분에 비하여 상대적으로 강도가 약해지므로, 캔 내부 압력 증가 시 상기 노치부부터 파단이 시작되도록 한다. 상기 노치부를 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당해 기술분야에서 널리 알려진 방법으로 형성될 수 있다. The notch portion is formed by forming a groove having a predetermined shape and depth on the lower surface of the surface of the can so that the thickness of the can is relatively thinner than the portion other than the portion where the groove is formed. Since the notch portion has a relatively weaker strength than the other portions, breakage is started from the notch portion when the inner pressure of the can increases. The method of forming the notch portion is not particularly limited and may be formed by a method well known in the art.
한편, 상기 노치부의 형태는 특별히 제한되지 않으나, 알파벳 O자형, C자형, D자형, 파선, 쇄선 또는 무작위 형태로 홈이 형성된 것일 수도 있다. 예를 들어 상기 노치부는 C자형태로 형성된 것일 수 있다(도 2 참조). On the other hand, the shape of the notch portion is not particularly limited, but may be a groove formed by alphabet O, C, D, dashed, dashed, or random. For example, the notch portion may be formed in a C shape (see FIG. 2).
한편, 상기 과정을 통하여 형성되는 노치부의 홈 깊이는 적어도 캔의 두께보다는 작아야 한다.
Meanwhile, the groove depth of the notch formed through the above process should be at least smaller than the thickness of the can.
다음으로, 상기 노치가 형성된 캔을 제 2 도금액을 이용하여 후도금한다. 상기 노치부 형성 시 홈을 형성함으로써 도금층이 벗겨지게 되는데, 본 발명의 후도금 과정을 통하여 상기 노치부의 홈 부분에 도금층을 다시 형성하게 된다.
Next, the can having the notch formed therein is post-plated using a second plating solution. The plating layer is peeled off by forming the groove in the notched portion formation. The plating layer is formed again in the groove portion of the notch portion through the post plating process of the present invention.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제 2 도금액은 니켈, 아연, 코발트 및 이들의 합금으로 이루어지는 군에서 선택되는 1 또는 2 이상의 조합을 포함한다. In one embodiment of the present invention, the second plating liquid includes one or two or more combinations selected from the group consisting of nickel, zinc, cobalt, and alloys thereof.
상기 제 2 도금액을 이용하여 도금된 캔의 표면 및 노치부에 도금을 하게 되며, 도금 방법은 특별히 제한되지 않으나 당해 기술분야에서 널리 알려진 일반적인 도금 방법일 수 있다.예를 들어, 전술한 제 1 도금액의 도금 방법과 동일한 방법을 사용하여 수행할 수 있다.
The surface of the plated can and the notch are plated using the second plating solution, and the plating method is not particularly limited, but it may be a general plating method widely known in the art. For example, Can be carried out using the same method as in the plating method of FIG.
상기와 같은 후도금 과정으로 도금된 캔의 표면 또는 도금이 벗겨진 노치부에 도금층이 형성되며, 상기 도금층의 두께는 예를 들어 1 ㎛ ~ 100 ㎛ 범위 이내일 수 있다.A plated layer is formed on the surface of the plated can or the notched portion where the plated layer is peeled off by the post-plating process as described above, and the thickness of the plated layer may be, for example, within a range of 1 탆 to 100 탆.
상기 후도금을 거치면 도금층이 1층 이상으로 형성될 수 있다. 예를 들어 1층의 단층 구조, 복수의 층을 포함하는 다층 구조 또는 캔의 부분 별로 단층 구조와 다층 구조가 혼재된 형태로 형성될 수도 있다.When the plating is performed after the plating, the plating layer may be formed of one or more layers. For example, a single-layer structure, a multi-layer structure including a plurality of layers, or a mixed structure of a single-layer structure and a multi-layer structure for each part of the can.
한편, 상기 후도금을 거친 도금층은 2층 이상의 도금층이 순차적으로 적층된 다층 구조로서, 상기 2층 이상의 도금층의 각 층이 서로 동일 또는 상이한 성분을 포함할 수도 있다. On the other hand, the plated layer after the back plating is a multilayer structure in which two or more plated layers are sequentially laminated, and each layer of the two or more plated layers may contain the same or different components.
상기 과정을 통하여 형성된 단층 구조, 다층 구조 또는 캔의 부분 별로 단층 구조와 다층 구조가 혼재된 도금층의 두께는 1 ㎛ ~ 100 ㎛ 범위 이내일 수 있다. The thickness of the single layer structure, the multi-layer structure formed through the above process, or the thickness of the plating layer in which the single layer structure and the multi-layer structure are mixed for each part of the can can be within a range of 1 μm to 100 μm.
또한, 본 발명의 일실시예에서, 상기 형성된 도금층은 캔의 표면과 노치부 전반에 걸쳐 균일 또는 상이한 두께를 가질 수 있으나, 예를 들어 상기 캔의 표면과 노치부 전반에 걸쳐 균일한 두께를 가지는 것이 바람직하다.
Further, in one embodiment of the present invention, the formed plating layer may have a uniform or different thickness throughout the surface of the can and the notch portion, but may have a uniform thickness throughout the surface of the can and the notch portion .
한편, 본 발명의 일실시예에서, 상기 후도금 처리는 1회 이상 반복 실시될 수도 있으며, 원하는 부분에만 부분적으로 후도금 처리한 것일 수도 있다.
Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the post-plating treatment may be repeated one or more times, or may be partially post-plating only the desired portion.
상기 일련의 단계를 통하여 표면 및 노치부에 도금층이 형성된 원통형 캔이 제조된다. Through the series of steps, a cylindrical can having a plated layer formed on the surface and the notch portion is manufactured.
상기 제조된 캔 내부에 전극 조립체를 수납한 다음, 상기 캔의 상단 개구부에 캡을 밀봉하는 캡 조립체를 결합하면 본 발명에 따른 원통형 리튬 이차전지가 제조된다.
A cylindrical lithium secondary battery according to the present invention is fabricated by housing an electrode assembly inside the manufactured can, and then coupling a cap assembly sealing the cap to the upper opening of the can.
상기 전극 조립체(100)는 양극집전체의 표면에 양극활물질층이 코팅된 양극판과 음극집전체의 표면에 음극활물질층이 코팅된 음극판 및 상기 양극판과 음극판 사이에 위치하여 상기 양극판과 음극판을 전기적으로 절연시키는 세퍼레이터가 젤리-롤 형상으로 권취되어 형성될 수 있다(도 1 참조). The
상세하게는, 상기 양극판은 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들어 알루미늄(Al) 호일(foil)로 이루어지는 양극집전체와 그 양면에 코팅된 양극활물질층을 포함할 수 있으며, 상기 양극판의 양 말단에는 양극활물질층이 형성되지 않은 양극집전체 영역, 즉 양극무지부가 형성될 수 있다. 상기 양극무지부의 일단에는, 일반적으로 알루미늄(Al) 재질로 형성되며 전극조립체의 상부로 일정 길이 돌출되는 양극 탭이 접합될 수 있다. Specifically, the positive electrode plate may include a positive electrode current collector made of a thin metal plate having excellent conductivity, for example, aluminum (Al) foil, and a positive electrode active material layer coated on both surfaces thereof. A positive electrode current collector region where the positive electrode active material layer is not formed, that is, a positive electrode uncoated portion, may be formed. At one end of the positive electrode uncoated portion, a positive electrode tab, which is generally made of aluminum (Al) and protrudes a certain length to the upper portion of the electrode assembly, may be bonded.
한편, 상기 음극판은 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들어 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 호일(foil)로 이루어지는 음극집전체와 그 양면에 코팅된 음극활물질층을 포함할 수 있으며, 상기 음극판의 양 말단에는 음극활물질층이 형성되지 않은 음극집전체 영역, 즉 음극무지부가 형성될 수 있다. 상기 음극무지부의 일단에는, 일반적으로 니켈(Ni) 재질로 형성되며 전극조립체의 하부로 일정 길이 돌출되는 음극 탭이 접합될 수 있다. Meanwhile, the negative electrode plate may include a negative electrode current collector made of a thin metal plate having excellent conductivity, for example, copper (Cu) or nickel (Ni) foil, and a negative electrode active material layer coated on both surfaces thereof. At both ends, a negative electrode current collector region in which a negative electrode active material layer is not formed, that is, a negative electrode uncoated portion, may be formed. A negative electrode tab, which is generally made of nickel (Ni) and protrudes a certain length to the lower portion of the electrode assembly, may be bonded to one end of the negative electrode uncoated portion.
더불어, 상기 전극 조립체의 상부 및 하부에는 각각 캡 조립체 또는 원통형 캔과의 접촉을 방지하기 위한 절연 플레이트가 더 포함되어 형성될 수 있다.
In addition, the upper and lower portions of the electrode assembly may further include an insulating plate for preventing contact with the cap assembly or the cylindrical can, respectively.
상기 캡 조립체(240)는 안전벤트, 전류차단수단, 이차보호소자 및 상부 캡 등을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 안전벤트는 판상으로 중앙에서 하부로 돌출되는 돌출부가 형성되고, 캡 조립체의 하부에 위치하며, 이차전지 내부에서 압력 발생 시, 상기 돌출부가 상부 방향으로 변형되면서, 가스를 방출할 수 있게 한다. 상기 안전벤트의 하면에는 전극 조립체의 양극판 및 음극판 중 선택되는 하나의 전극판, 예를 들어 양극판에서 인출한 양극탭이 용접되어 상기 안전벤트와 전극조립체의 양극판이 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 양극판 및 음극판 중 선택되고 남은 하나의 전극판, 예를 들어 음극판은 탭 또는 직접 접촉 방식에 의해 캔과 전기적으로 연결될 수 있다(도 1 참조).
The
상기 설명한 바와 같이 제조된 원통형 리튬 이차전지는 0℃내지 65℃ 온도 범위 및 50% 내지 95% 습도 조건 하에서 1,500시간 이상 방치하더라도 부식되지 않는다(도 2 및 3 참조). 따라서, 상기 원통형 리튬 이차전지는 여러 응용분야, 예를 들어 전기 자동차등에 적용하였을 때, 전지가 부식되지 않으며 전지 성능이 효과적으로 유지된다.
The cylindrical lithium secondary battery manufactured as described above is not corroded even when it is left in the temperature range of 0 ° C to 65 ° C and the humidity condition of 50% to 95% for 1,500 hours or more (refer to FIGS. 2 and 3). Therefore, when the cylindrical lithium secondary battery is applied to various applications such as electric vehicles, the battery is not corroded and the battery performance is effectively maintained.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명한다. 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 by way of examples with reference to the following 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) 도금층이 형성된 전지케이스의 제조1) Preparation of a battery case with a plated layer formed
전해도금법을 사용하여, 원통형 캔의 하부 표면에 니켈 도금층을 형성시켰다.A nickel plating layer was formed on the lower surface of the cylindrical can using the electrolytic plating method.
구체적으로, 염화니켈(NiCl2·6H2O)과 술파민산 니켈(Ni(H2NSO3)2) 그리고 붕산(H2BO3)을 섞은 용액을 전해질로 사용하고, 양극에는 탄소봉 전극을 넣고 음극으로 원통형 캔(구리)을 넣어 전압을 인가하여 상기 원통형 캔 외부에 니켈 도금층을 형성시켰다. Specifically, a solution in which nickel chloride (NiCl 2 .6H 2 O), nickel sulfamide (Ni (H 2 NSO 3 ) 2 ) and boric acid (H 2 BO 3 ) are mixed is used as an electrolyte. A cylindrical can (copper) was inserted into the cathode, and a voltage was applied to form a nickel plating layer on the outside of the cylindrical can.
그 후, 상기 도금층이 형성된 원통형 캔의 하면판에 C자 형태로 노치부를 형성하고, 노치부가 형성된 하면판에 다시한번 도금층을 형성시켰다. 이때, 도금층은 상기와 같은 방법을 통하여 형성시켜 하면판에 니켈 도금층이 형성된 전지케이스를 제조하였다 (도 2 및 도 3 참조).
Thereafter, notches were formed in a C-shape on the bottom plate of the cylindrical can having the plating layer formed thereon, and a plating layer was formed again on the bottom plate on which the notch was formed. At this time, the plating layer was formed through the above-described method, and a battery case having a nickel plated layer formed on the plate was prepared (see FIGS. 2 and 3).
2) 이차전지 제조2) Secondary battery manufacturing
상기 1)에서 제조한 전지케이스에 전극 조립체를 수납하고, 캡 조립체로 상기 전기케이스 상부 개구부를 밀봉하여 원통형 리튬 이차전지를 제조하였다(도 1 참조).The electrode assembly was housed in the battery case manufactured in 1), and the upper opening of the case was sealed with the cap assembly to manufacture a cylindrical lithium secondary battery (refer to FIG. 1).
구체적으로, 상기 전극 조립체는 양극, 분리막 및 음극을 순차적으로 개재하여제조하였다.Specifically, the electrode assembly is manufactured by successively interposing a cathode, a separator, and a cathode.
우선, 양극 활물질로서 LiCoO2 96 중량%와 카본블랙 2 중량% 및 폴리플루오로비닐리덴 2 중량%를 혼합하고 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)를 추가로 첨가하고 혼합하여 양극 활물질 슬러리를 제조하고, 이를 알루미늄 호일에 130 ㎛ 두께로 도포한 후 압연 및 건조하여 양극을 제조하고, 천연흑연 96 중량%에 카본블랙계 도전재 1 중량%, 카르복시메틸셀룰로스(CMC) 1.5 중량%, 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 1.5 중량%를 혼합하여 음극 활물질 슬러리를 제조하고, 이를 구리 호일에 150 ㎛ 두께로 도포한 후 압연 및 건조하여 음극을 제조하였다. 제조된 상기 양극과 음극 사이에 다공성 분리막을 개재하여 전극 조립체를 제조하였다. First, 96 wt% of LiCoO 2, 2 wt% of carbon black and 2 wt% of polyfluorovinylidene were mixed as a cathode active material, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was further added and mixed to prepare a cathode
상기 제조된 전극 조립체를 상기 실시예 1)에서 제조한 전지케이스 내부에 수납하고 LiPF6가 1 mol 및 2 중량%의 VC(vinyl chloride)가 녹아있는 카보네이트계 전해액을 상기 내부에 주입한 다음 캡 조립체를 상기 캔 상단에 결합시켜 원통형 리튬 이차전지를 제조하였다(도 1 참조).
The prepared electrode assembly was housed in the battery case prepared in Example 1), and a carbonate electrolyte in which 1 mol% and 2% by weight of vinyl chloride (LiPF 6 ) were dissolved was injected into the inside of the battery assembly, Was bonded to the top of the can to produce a cylindrical lithium secondary battery (see Fig. 1).
비교예Comparative Example
원통형 캔 외부에 니켈 도금층을 형성하고, 하면판에 노치부 형성 후에 상기 하면판에 니켈 도금층을 추가로 형성시키지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법을 통하여 원통형 리튬 이차전지를 제조하였다(도 4 및 도 5 참조).
A cylindrical lithium secondary battery was produced through the same method as in the above example except that a nickel plating layer was formed on the outer surface of the cylindrical can, and a nickel plating layer was not further formed on the lower surface plate after the notched portion was formed on the
실험예Experimental Example
상기 실시예 및 비교예의 원통형 리튬 이차전지를 65℃ 온도 및 85% 습도 조건 하에서, 시간에 따른 부식 정도를 측정하였다. The degree of corrosion of the cylindrical lithium secondary batteries of the above Examples and Comparative Examples was measured at 65 ° C and 85% humidity.
본원 발명에 따른 실시예에 따라 제조된 원통형 리튬 이차전지의 경우 약 1,500시간이 경과한 후에도 전지 캔의 하면판에 전혀 부식이 일어나지 않은 깨끗한 상태가 유지됨을 육안으로 확인할 수 있었으며(도 2 참조), 상기 캔의 하면판의 단면에 대한 EDX 분석 결과로부터도 부식이 전혀 일어나지 않았음을 확인할 수 있었다 (도 3 참조).
The cylindrical lithium secondary battery manufactured according to the embodiment of the present invention can be visually confirmed that the bottom plate of the battery can maintain a clean state without corrosion at all after approximately 1,500 hours have elapsed (see FIG. 2) From the results of EDX analysis of the cross section of the bottom plate of the can, it was confirmed that no corrosion occurred at all (see FIG. 3).
반면, 비교예에 따라 제조된 원통형 리튬 이차전지의 경우 약 96시간이 경과한 후 상기 전지 캔 하면판을 관찰한 결과 심하게 부식이 발생한 것을 확인할 수 있었으며(도 4 참조), 상기 캔의 하면판의 단면에 대한 EDX 분석 결과로부터도 노치가 형성된 부분에 심하게 부식이 일어난 것을 확인할 수 있었다(도 5 참조).
On the other hand, in the case of the cylindrical lithium secondary battery manufactured according to the comparative example, after about 96 hours had elapsed, it was confirmed that the battery can bottom plate was severely corroded (see FIG. 4) From the results of the EDX analysis on the cross section, it was confirmed that corrosion was severely formed at the notch formed portion (see FIG. 5).
100: 전극 조립체
200: 캔
240: 캡 조립체
300: 노치부
400: 하부 절연체100: electrode assembly 200: can
240: cap assembly 300:
400: lower insulator
Claims (15)
상기 캔의 하면판은 노치부를 포함하고,
상기 캔과 노치부의 표면에는 균일한 두께로 형성된 도금층을 포함하는 원통형 리튬 이차전지.
A cylindrical lithium secondary battery comprising: an electrode assembly; a can having an upper opening to accommodate the electrode assembly; and a cap assembly coupled to an upper opening of the can to seal the can,
Wherein the can bottom plate comprises a notch,
And a plating layer formed to a uniform thickness on the surface of the can and the notch.
상기 도금층은 1층 이상의 도금층이 순차적으로 적층된 단층 구조, 다층 구조 또는 캔의 부분 별로 상기 단층 구조와 다층 구조가 혼재된 형태인 원통형 리튬 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the plating layer has a single layer structure in which one or more plating layers are sequentially laminated, a multi-layer structure, or a combination of the single layer structure and the multi-layer structure in parts of the can.
상기 도금층은 2층 이상의 도금층이 순차적으로 적층된 다층 구조이고,
상기 2층 이상의 도금층의 각 층은 층별로 서로 동일 또는 상이한 성분을 포함하는 원통형 리튬 이차전지.
The method according to claim 1,
The plating layer is a multi-layer structure in which two or more plating layers are sequentially laminated,
Wherein each layer of the two or more plated layers includes the same or different components in layers.
상기 도금층은 니켈, 아연, 코발트 및 이들의 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 원통형 리튬 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the plating layer comprises at least one selected from the group consisting of nickel, zinc, cobalt, and alloys thereof.
상기 도금층의 두께는 1 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위 내인 원통형 리튬 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the plating layer is in the range of 1 占 퐉 to 100 占 퐉.
상기 노치부를 형성하는 홈의 깊이는 캔의 두께보다 작은 원통형 리튬 이차전지.
The method according to claim 1,
And the depth of the groove forming the notch portion is smaller than the thickness of the can.
상기 원통형 리튬 이차전지는 0℃ 내지 65℃ 온도 범위 및 50% 내지 95% 습도 조건 하에서 1,500시간 이상 방치한 후에도 부식되지 않는 원통형 리튬 이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the cylindrical lithium secondary battery is not corroded even after being left in a temperature range of 0 ° C to 65 ° C and a humidity of 50% to 95% for 1,500 hours or more.
상기 도금된 캔의 하면판에 노치부를 형성하는 단계; 및
상기 노치가 형성된 캔을 제 2 도금액을 이용하여 후도금하는 단계를 포함하는 원통형 이차전지의 제조방법.
Plating the surface of the can using the first plating solution;
Forming a notch on the bottom plate of the plated can; And
And plating the can with the notch formed thereon using a second plating solution.
상기 제 1 도금액 또는 제 2 도금액은 니켈, 아연, 코발트 및 이들의 합금으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 원통형 이차전지의 제조방법.
The method of claim 8,
Wherein the first plating solution or the second plating solution includes at least one selected from the group consisting of nickel, zinc, cobalt, and alloys thereof.
상기 제 1 도금액 및 제 2 도금액의 성분이 서로 동일 또는 상이한 원통형 이차전지의 제조방법.
The method of claim 8,
Wherein the components of the first plating solution and the second plating solution are the same or different from each other.
상기 도금은 전해도금 또는 무전해도금을 통하여 수행되는 원통형 이차전지의 제조방법.
The method of claim 8,
Wherein the plating is performed through electrolytic plating or electroless plating.
상기 전해도금은 20℃ 내지 70℃의 온도범위 및 200 mA/cm2 내지 4.5 A/cm2의 전류밀도 조건 하에서 수행되는 원통형 이차전지의 제조방법.
The method of claim 11,
Wherein the electrolytic plating is performed at a temperature ranging from 20 캜 to 70 캜 and a current density ranging from 200 mA / cm 2 to 4.5 A / cm 2 .
상기 무전해도금은 80℃ 내지 150℃의 온도범위에서 환원제 존재 하에 수행되는 원통형 이차전지의 제조방법.
The method of claim 11,
Wherein the electroless plating is performed in the presence of a reducing agent in a temperature range of 80 캜 to 150 캜.
상기 도금 및 후도금은 서로 동일한 조건 하에서 수행되는 원통형 이차전지의 제조방법.
The method of claim 8,
Wherein the plating and the post-plating are performed under the same conditions as each other.
상기 후도금 단계는 1회 이상 반복 실시되는 원통형 이차전지의 제조방법.The method of claim 8,
Wherein the post-plating step is repeated one or more times.
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|---|---|---|---|
| KR1020140094915A KR20160012771A (en) | 2014-07-25 | 2014-07-25 | Cylindrical battery treated with a step of post-plating process and preparation method thereof |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200035545A (en) | 2018-09-27 | 2020-04-06 | 장병남 | Country house boiler system |
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2014
- 2014-07-25 KR KR1020140094915A patent/KR20160012771A/en active Search and Examination
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