KR20160038361A - 이차전지용 전극조립체, 그 제조방법 및 이를 이용한 이차전지 - Google Patents

이차전지용 전극조립체, 그 제조방법 및 이를 이용한 이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 양극 합제가 도포된 양극 집전체, 상기 양극 집전체로부터 인출되어 일측면이 용접된 용접부를 포함하는 양극 탭 및 상기 용접부에 전기적으로 연결되고, 중단에 절연 테이프가 부착된 양극 리드를 포함하고, 상기 양극 탭이 인출된 위치에 도포된 양극 합제 말단부, 상기 양극 탭, 상기 용접부 상에 형성된 부식방지 코팅층을 포함하는 리튬 이차전지용 양극을 제공한다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지용 양극 및 리튬 이차전지는 전해액에 노출될 수 있는 양극 집전체에 코팅층을 형성하여, 이미드계 화합물을 포함하는 전해액의 이용에 따른 집전체의 부식을 보다 효율적으로 방지하여 전지의 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

이차전지용 전극조립체, 그 제조방법 및 이를 이용한 이차전지 {Electrode assembly, manufacture thereof, and secondary batteries including same}
본 발명은 양극에 코팅층이 형성되어 전지의 안정성을 향상시킨 이차전지용 전극조립체, 그 제조방법 및 이를 이용한 이차전지에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조 비용, 적은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차 증가하고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 양극의 리튬 금속 산화물로부터 리튬 이온이 음극의 흑연 전극으로 삽입(intercalation)되고 탈리(deintercalation)되는 과정을 반복하면서 충방전이 진행된다. 이때 리튬은 반응성이 강하므로 탄소 전극과 반응하여 Li2CO3, LiO, LiOH 등을 생성시켜 음극의 표면에 피막을 형성한다. 이러한 피막을 고체 전해질(Solid Electrolyte Interface; SEI) 막이라고 하는데, 충전 초기에 형성된 SEI 막은 충방전중 리튬 이온과 탄소 음극 또는 다른 물질과의 반응을 막아준다. 또한 이온 터널(Ion Tunnel)의 역할을 수행하여 리튬 이온만을 통과시킨다. 이 이온 터널은 리튬 이온을 용매화(solvation)시켜 함께 이동하는 분자량이 큰 전해액의 유기용매들이 탄소 음극에 함께 코인터컬레이션되어 탄소 음극의 구조를 붕괴시키는 것을 막아 주는 역할을 한다.
종래에는 전해액 첨가제를 포함하지 않거나 열악한 특성의 전해액 첨가제를 포함하는 전해액의 경우 불균일한 SEI 막의 형성으로 인해 저온 출력 특성의 향상을 기대하기 어려웠다. 더욱이, 전해액 첨가제를 포함하는 경우에도 그 투입량을 필요량으로 조절하지 못하는 경우, 상기 전해액 첨가제로 인해 고온 반응시 양극 표면이 분해되거나 전해액이 산화 반응을 일으켜 궁극적으로 이차 전지의 비가역 용량이 증가하고 출력 특성이 저하되는 문제가 있었다.
이에 리튬염으로서, 이미드계 화합물을 이용하는 발명들이 제안되어 왔다. 이미드계 화합물은 전해액에 첨가되어 얇고 안정한 SEI 피막을 형성하는 것으로 밝혀져 왔다. 그러나 상기 이미드계 화합물은 양극 집전체를 구성하는 알루미늄 금속을 부식시킬 가능성이 높아 전지 안정성을 약화시킬 수 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 이미드계 화합물을 전해액에 포함함에 따라, 부식 가능성이 있는 양극 집전체의 안전성을 향상시킬 수 있는 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 양극 합제가 도포된 양극 집전체, 상기 양극 집전체로부터 인출되어 일측면이 용접된 용접부를 포함하는 양극 탭 및 상기 용접부에 전기적으로 연결되고, 중단에 절연 테이프가 부착된 양극 리드를 포함하고, 상기 양극 탭이 인출된 위치에 도포된 양극 합제 말단부, 상기 양극 탭, 상기 용접부 상에 형성된 부식방지 코팅층을 포함하는 리튬 이차전지용 양극을 제공한다.
상기 코팅층은 상기 용접부와 상기 절연 테이프가 부착된 사이의 양극 리드 상에 더 형성된 것일 수 있다.
여기서, 상기 코팅층은 두께가 0.1mm ~ 1mm인 것이고, 상기 코팅층은 아크릴계 화합물, 우레탄계 화합물, 불소계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
더하여, 상기 양극 집전체는 알루미늄 또는 표면 처리된 알루미늄을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명은, 상기의 목적을 달성하기 위하여 제2의 양태로서, 상기 코팅층이 형성된 양극, 음극, 및 분리막을 포함하는 리튬 이차전지용 전극 조립체 및 전해액, 외장재를 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다. 여기서, 상기 전해액은 용매, 리튬염, 첨가제를 포함하고, 상기 리튬염은 이미드계 화합물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지용 양극 및 리튬 이차전지는 전해액에 노출될 수 있는 양극 집전체에 코팅층을 형성하여, 이미드계 화합물을 포함하는 전해액의 이용에 따른 집전체의 부식을 보다 효율적으로 방지하여 전지의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극을 파우치형 외장재에 적용한 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 도시한 첨부도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 리튬 이차전지용 양극은 도 1을 참조하면, 양극 합제가 도포된 양극 집전체(10), 상기 양극 집전체로부터 인출되어 일측면이 용접된 용접부(21)를 포함하는 양극 탭(20) 및 상기 용접부에 전기적으로 연결되고, 중단에 절연 테이프(31)가 부착된 양극 리드(30)를 포함하고, 상기 양극 탭(20)이 인출된 위치에 도포된 양극 합제 말단부(41 영역), 상기 양극 탭(20), 상기 양극탭의 용접부(21) 상에 형성된 부식 방지 코팅층(40 영역)을 포함하는 리튬 이차전지용 양극(100)일 수 있다.
보다 구체적으로 상기 양극(100)은 양극 합제(미도시)를 알루미늄 또는 표면 처리된 알루미늄을 포함하는 박판으로 형성된 양극 집전체(10)의 양면에 도포한다.
상기 양극 합제(미도시)는 양극활물질, 도전재 및 결합제 등을 포함하고 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 양극은 상기 양극 합제(미도시)가 도포되지 않고, 양극 집전체(10)로부터 인출되어 일측면이 용접된 용접부(21)를 형성하는 양극 탭(20)을 포함한다. 상기 용접부(21)는 초음파 또는 레이저 용접을 이용하여 상기 양극 탭(20)과 전기적으로 연결된 양극 리드(30)가 부착되어 있다.
더하여 도 3을 참조하면, 본 발명은 코팅층(240)이 형성된 상기 양극, 음극 및 분리막을 포함하여 전극 조립체(200)를 형성하고, 상기 전극 조립체는 외장재(300)에 수납되고, 전해액(미도시)을 주입하여 밀봉시킨 리튬 이차전지(400)를 제공할 수 있다. 상기 외장재(300)에 수납된 전극조립체(200)는 양극(210) 및 음극(220)이 동일 방향으로 인출된 것일 수 있다. 상기 전극 조립체(200)은 상기 양극(210) 및 음극(220)으로부터 인출된 양극 탭(211) 및 음극 탭(221)을 포함하고, 상기 양극 탭(211) 및 음극 탭(221)은 각각 용접부(212, 222)를 영성하여 양극 리드(230) 및 음극 리드(240)를 형성한다. 상기 양극 리드(230) 및 음극 리드(240)는 상기 외장재(300)가 밀봉되어 질 때 접촉되는 부분과의 절연을 위하여, 중단 부분에 절연테이프(231, 241)가 부착되어 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체는 스택/폴딩형일 수 있고, 상기 리튬 이차전지는 파우치형 리튬 이차전지일 수 있다.
상기 음극(220)은 음극 집전체 상에 음극 합제가 도포된 것일 수 있으며, 상기 음극 합제는 음극 활물질, 도전제 및 바인더를 포함할 수 있다.
상기 양극 활물질은 망간계 스피넬(spinel) 활물질, 리튬 금속 산화물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 리튬 금속 산화물은 리튬-코발트계 산화물, 리튬-망간계 산화물, 리튬-니켈-망간계 산화물, 리튬-망간-코발트계 산화물 및 리튬-니켈-망간-코발트계 산화물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
한편, 상기 음극 활물질로는 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 탄소 복합체와 같은 탄소계 음극 활물질이 단독으로 또는 2종 이상이 혼용되어 사용될 수 있다.
상기 바인더는 전극 활물질과 도전제 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 바인더의 예로서는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스틸렌 부티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 도전재는 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 및 super-p로 이루어진 카본계 물질 이나 탄소 나노튜브 등을 들 수 있다.
상기 분리막은 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독 중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름이 단독으로 또는 2종 이상이 적층된 것일 수 있다. 이 외에 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포를 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전해액은 비수성 유기 용매, 리튬염, 첨가제 등이 포함될 수 있고, 상기 비수성 유기 용매로는, 전지의 충방전 과정에서 산화 반응 등에 의한 분해가 최소화될 수 있고, 첨가제와 함께 목적하는 특성을 발휘할 수 있는 것이라면 제한이 없고, 예를 들어 환형 카보네이트, 선형 카보네이트, 에스테르, 에테르 또는 케톤 등일 수 있다. 이들은 단독으로 사용될 수 있고, 2종 이상이 조합하여 사용될 수 있다.
상기 유기 용매들 중 특히 카보네이트계 유기 용매가 바람직하게 사용될 수 있는데, 상기 환형 카보네이트는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC) 및 부틸렌 카보네이트(BC)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물이고, 선형 카보네이트는 디메틸카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 메틸프로필카보네이트(MPC) 및 에틸프로필 카보네이트(EPC)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 리튬염은 당 분야에서 통상적으로 사용되는 리튬염을 사용할 수 있으며, 예를 들어 LiPF6, LiAsF6, LiCF3SO3, LiBF6, LiSbF6,, LiAlO4, LiAlCl4, LiSO3CF3 및 LiClO4로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 전해액은 이미드계 화합물을 포함할 수 있다. 상기 이미드계 화합물로서는 LiN(FSO2)2, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2 로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있다.
상기 이미드계 화합물은 리튬 이차전지의 전해액에 첨가되어, 생성되는 리튬 이차전지의 전극에 안정한 SEI 피막을 형성시킬 수 있다. 더하여 상기 이미드계 화합물은 저온에서의 점도가 낮아 이차전지의 저온 하에서의 이온전도도를 상승시켜 보다 높은 효율을 얻을 수 있고, 전극에 보다 얇게 생성된 SEI 피막에 의하여 높은 용량 유지율을 나타낼 수 있다. 그러나, 상기 이미드계 화합물은 양극 집전체로 널이 이용되는 알루미늄을 부식 시킬 수 있는 단점을 가지고 있다.
특히, 양극 집전체 상에 양극 합제가 도포된 부위는 이미드계 화합물을 포함하는 전해액에 노출될 가능성이 낮지만, 상기 양극 합제가 도포되지 않고 외부로 인출된 부위인 양극 탭의 경우에는 전해액에 바로 노출될 수 있는 환경을 가지고 있다.
이에, 상기 양극탭이 전해액에 노출되는 부위에 코팅층을 형성하여 이미드계 화합물이 포함된 전해액이 발생시킬 수 있는 부식을 효과적으로 방지할 수 있다.
보다 구체적으로는, 도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 양극에는 양극합제 말단부, 양극탭, 양극탭 말단에 형성된 용접부에 코팅층을 형성(도 1의 40 영역)할 수 있다.
본 발명에서 지칭하는 상기 양극 합제 말단부(11)는 알루미늄을 포함하는 양극집전체 상에 형성된 상기 양극 합제층이, 양극집전체가 인출되어 형성된 양극 탭이 형성된 방향으로 일정부분 더 형성된 것으로 도 1에서 41 영역을 말한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양극은 상기 양극 합제층과 상기 양극 합제층이 형성되지 않고 노출된 상기 양극 탭의 경계 부분까지 코팅층을 형성하여 양극 합제층과 양극 집전체의 층간 사이로 흡수될 수 있는 이미드계 전해액을 보다 효율적으로 방지할 수 있다. 더하여 상기 양극 합체 말단부(도 1의 41 영역) 까지만 코팅층을 형성함으로써 양극 합제 상에 형성된 코팅층의 저항을 최소화하여 전지의 충, 방전시의 저항에 따른 효율 감소를 최소화 할 수 있다.
더하여, 본 발명의 다른 실시예는, 도 2를 참조하면 상기 외장재에 수납된 전극 조립체에서 이미드계 화합물에 노출된 양극탭의 부식을 더욱 방지하기 위하여, 상기 코팅층은 상기 용접부와 상기 절연 테이프가 부착된 사이(a 영역)의 양극 리드 상에 더 형성된 것일 수 있다. 여기서 도 2의 도 1과 동일한 도면 부호는 동일 기능을 수행하는 동일 부재에 해당한다. 도 2에 상기 코팅층이 형성된 영역을 도시(42)하였다. 상기와 같이 코팅층을 양극 리드 부위까지 형성함으로써, 외장재 내부에 수납된 전극 조립체에서의 전해액이 양극 탭과 닿을 수 있는 부분을 원천적으로 차단하여 양극 탭의 부식을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 코팅층은 두께가 0.1mm ~ 1mm일 수 있다. 상기 코팅층의 두께가 0.1mm 이하이면, 이미드계 화합물을 포함하는 전해액으로부터 상기 양극탭의 부식을 용이하기 보호하지 못할 수 있고, 상기 코팅층의 두께가 1mm 이상이면 너무 두꺼운 코팅층에 의하여 양극탭의 저항을 증가시킬 수 있다.
상기 코팅층은 아크릴계 화합물, 우레탄계 화합물, 불소계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 불소계 화합물은 폴리 비닐리덴 플루오라이드(PVDF, Poly Vinylidene Fluoride), 비닐 플루오라이드(VF, Vinyl Fluoride), 테트라플루오로에틸렌(TFE, Tetrafluoroethylene) 헥사플루오로프로필렌(HFP, Hexafluoropropylene), 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE, chlorotrifluoroethylene), 트리플루오로에틸렌, 헥사플루오로이소부틸렌, 퍼플루오로 부틸에틸렌, 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르(PMVE, perfluoro(methylvinylether)), 퍼플루오로 에틸 비닐 에테르(PEVE, perfluoro(ethylvinylether)), 퍼플루오로 프로필 비닐 에테르(PPVE), 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르(PMVE), 퍼플루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔(PDD) 및 퍼플루오로-2-메틸렌-4-메틸-1,3-디옥솔란(PMD)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 단일 중합체, 둘 이상의 공중합체 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 코팅층은 PVDF를 포함하는 것일 수 있다. PDVF는 양극합제 슬러리에 포함되는 바인더의 1 종으로써, 양극 합제에 포함되는 바인더와 동종의 화합물을 코팅층에 이용하여 양극 합제 상에 형성된 코팅층에 의하여 생성될 수 있는 전지의 저항을 최소화 할 수 있다.
이하, 본 발명에 따르는 이차전지용 전극조립체를 제조하는 방법을 바람직한 구현의 방법으로 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시구현에 따르는 이차전지용 전극조립체의 제조 방법은 상기 코팅층의 형성 부위에 아크릴계 화합물, 우레탄계 화합물, 불소계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 도포하는 단계를 포함한다.
상기 코팅층을 형성하는 도포방식은 분무(SPRAY) 도포, 제트 도트(JET DOT) 도포, 스크린인쇄(SCREEN PRINTING), 딥 코터 등을 이용할 수 있으나, 이들 중에서 딥 코터, 또는 스크린 인쇄가 목적하는 코팅층의 형성 부위와 그 형태유지에 유리하고, 균일하면서 얇은 도포에 적합하다.
본 발명의 일 실시예 및, 다른 실시예에 따라 코팅층이 형성된 양극을 포함하는 이차전지는 전지의 성능개선을 위한 이미드계 화합물을 전해액에 포함하여 발생할 수 있는 양극 집전체의 부식을 효과적으로 방지하여, 양극 집전체의 부식으로 발생될 수 있는, 단락 발화 등의 문제를 보완할 수 있어 생성되는 이차전지의 안정성을 확보할 수 있다.
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.

Claims (12)

  1. 양극 합제가 도포된 양극 집전체;
    상기 양극 집전체로부터 인출되어 일측면이 용접된 용접부를 포함하는 양극 탭; 및
    상기 용접부에 전기적으로 연결되고, 중단에 절연 테이프가 부착된 양극 리드를 포함하고,
    상기 양극 탭이 인출된 위치에 도포된 양극 합제 말단부, 상기 양극 탭, 상기 용접부 상에 형성된 부식방지 코팅층을 포함하는 리튬 이차전지용 양극.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은 상기 용접부와 상기 절연 테이프가 부착된 사이의 양극 리드 상에 더 형성된 것인 리튬 이차전지용 양극.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은 두께가 0.1mm ~ 1mm인 것인 리튬 이차전지용 양극.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은 아크릴계 화합물, 우레탄계 화합물, 불소계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것인 이차전지용 양극.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은 PVDF를 포함하는 것인 이차전지용 양극.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극 집전체는 알루미늄 또는 표면 처리된 알루미늄을 포함하는 것인 리튬 이차전지용 양극.
  7. 청구항 1의 양극;
    음극; 및
    분리막을 포함하는 리튬 이차전지용 전극 조립체.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 전극 조립체는 스택/폴딩형인 것인 리튬 이차전지용 전극조립체.
  9. 청구항 7의 전극 조립체;
    전해액;
    외장재를 포함하는 것인 리튬 이차전지.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전해액은 용매, 리튬염, 첨가제를 포함하는 것인 리튬 이차전지.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 리튬염은 이미드계 화합물을 포함하는 것인 리튬 이차전지.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 이미드계 화합물은 LiN(FSO2)2, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2 로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것인 리튬 이차전지.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190037110A (ko) * 2017-09-28 2019-04-05 맥셀 홀딩스 가부시키가이샤 전기 화학 소자
CN110556500A (zh) * 2018-05-31 2019-12-10 比亚迪股份有限公司 锂离子二次电池组件及其制备方法和锂离子二次电池
WO2021187965A1 (ko) * 2020-03-19 2021-09-23 주식회사 엘지에너지솔루션 전도성의 부식 방지층이 탭 상에 형성되어 있는 양극 집전체, 이를 포함하는 양극, 및 리튬 이차전지

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009064620A (ja) * 2007-09-05 2009-03-26 Sony Corp 非水電解質二次電池

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190037110A (ko) * 2017-09-28 2019-04-05 맥셀 홀딩스 가부시키가이샤 전기 화학 소자
CN110556500A (zh) * 2018-05-31 2019-12-10 比亚迪股份有限公司 锂离子二次电池组件及其制备方法和锂离子二次电池
EP3806195A4 (en) * 2018-05-31 2021-07-14 BYD Company Limited LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY COMPONENT AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF, AND LITHIUM-ION SECONDARY BATTERY
WO2021187965A1 (ko) * 2020-03-19 2021-09-23 주식회사 엘지에너지솔루션 전도성의 부식 방지층이 탭 상에 형성되어 있는 양극 집전체, 이를 포함하는 양극, 및 리튬 이차전지
CN114503312A (zh) * 2020-03-19 2022-05-13 株式会社Lg新能源 具有形成在接片上的导电防腐层的正极集电器、包括其的正极、和锂二次电池

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