KR20190045902A - 이차 전지 - Google Patents

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KR20190045902A
KR20190045902A KR1020197002317A KR20197002317A KR20190045902A KR 20190045902 A KR20190045902 A KR 20190045902A KR 1020197002317 A KR1020197002317 A KR 1020197002317A KR 20197002317 A KR20197002317 A KR 20197002317A KR 20190045902 A KR20190045902 A KR 20190045902A
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Abstract

본 발명의 실시예는 이차 전지에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 고출력 특성을 가지면서 불량률을 줄일 수 있는 이차 전지를 제공하는 데 있다.
이를 위해 본 발명은 캔, 상기 캔을 밀봉하기 위한 캡 조립체 및 양극 판, 음극 판, 상기 양극 판과 상기 음극 판 사이에 배치되는 세퍼레이터, 상기 양극 판에 부착되어 상기 캔 또는 상기 캡 조립체 중 어느 한 측으로 연장되는 양극 탭 및 상기 음극 판에 부착되어 상기 캔 또는 상기 캡 조립체 중 다른 한 측으로 연장되는 음극 탭을 포함하여, 상기 캔의 내부에 수용되는 전극 조립체를 포함하되, 상기 음극 탭은 니켈이 도금된 구리로 이루어지는 이차 전지를 개시한다.

Description

이차 전지
본 발명의 실시예는 고출력 특성을 가지면서 불량률을 줄일 수 있는 이차 전지에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와 달리 충전과 방전을 반복적으로 수행한다. 일반적으로 소용량의 이차 전지는 휴대폰, 노트북, 캠코더 등과 같이 휴대할 수 있는 소형 전자 기기에 이용되고, 대용량의 이차 전지는 전기 자동차 등에 이용될 수 있다. 이러한 이차 전지는 예컨대 충/방전 작용을 하는 전극 조립체, 전극 조립체를 수용하는 케이스 및 케이스에 결합되어 전극 조립체 등의 이탈을 방지하기 위한 캡 조립체를 포함한다.
한편 이차 전지의 활용도가 점차 넓어짐에 따라 고용량화/고출력화에 대한 요구가 늘어나고 있으며, 이와 함께 이차 전지가 만충될 때 전압이 떨어지는 정도나 OCV(Open Circuit Voltage)가 적정 기준치를 벗어나게 되는 등의 각종 불량률을 줄여야 할 필요성도 점차 커지고 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예는 고출력 특성을 가지면서 불량률을 줄일 수 있는 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 캔, 상기 캔을 밀봉하기 위한 캡 조립체 및 양극 판, 음극 판, 상기 양극 판과 상기 음극 판 사이에 배치되는 세퍼레이터, 상기 양극 판에 부착되어 상기 캔 또는 상기 캡 조립체 중 어느 한 측으로 연장되는 양극 탭 및 상기 음극 판에 부착되어 상기 캔 또는 상기 캡 조립체 중 다른 한 측으로 연장되는 음극 탭을 포함하여, 상기 캔의 내부에 수용되는 전극 조립체를 포함하되, 상기 음극 탭은 니켈이 도금된 구리로 이루어질 수 있다.
또한 상기 음극 탭은 그 연장되는 길이 방향에 대한 외주면의 전체 면적에 걸쳐 니켈이 도금될 수 있다.
또한 상기 음극 탭은 니켈이 1wt% 이하의 중량 비를 갖도록 도금될 수 있다.
또한 상기 음극 탭은 니켈이 1.5μm 이하의 두께로 도금될 수 있다.
또한 상기 음극 탭은 그 표면에 열 처리가 더 이루어질 수 있다.
또한 상기 음극 탭은 그 표면에 크로메이트 처리가 더 이루어질 수 있다.
또한 상기 음극 탭은 적어도 하나의 모서리에 챔퍼 가공이 더 이루어질 수 있다.
또한 상기 음극 탭은 챔퍼 가공된 면이 평면으로 이루어질 수 있다.
또한 상기 음극 탭은 챔퍼 가공된 면이 곡면으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예는 음극 탭이 니켈이 도금된 구리로 이루어짐으로써, 니켈로만 이루어진 경우보다 고출력 특성을 가질 수 있는 한편, 구리로만 이루어진 경우보다 불량률을 줄일 수 있는 이차 전지를 제공한다.
또한 음극 탭의 모서리에 챔퍼 가공이 이루어짐으로써, 저항 용접 시 그 용접 품질을 높일 수 있는 이차 전지를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지를 도시한 절개도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 음극 탭을 도시한 횡단면도이다.
도 3은 음극 탭이 구리로만 이루어진 경우와 니켈이 도금된 구리로 이루어진 경우 그 용해 전위를 비교하기 위한 실험 자료를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 음극 탭을 도시한 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 음극 탭을 도시한 횡단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)를 도시한 절개도이다.
도 1을 참조하면 이차 전지(100)는 캔(110), 전극 조립체(120), 캡 조립체(130) 및 가스켓(140)을 포함한다.
캔(110)은 실질적인 원형으로 형성된 바닥 면(111)과 그 바닥 면(111)으로부터 상향으로 소정의 길이만큼 연장된 측벽(112)으로 이루어질 수 있다. 즉 캔(110)은 도 1에 도시된 바와 같이 실질적인 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 물론 캔(110)은 도 1에 도시된 바와 달리 각형으로 형성될 수도 있다. 한편 캔(110)의 상단은 이차 전지(100) 조립 시 그 내부에 전극 조립체(120)와 전해액 등이 수용될 수 있도록 개방된 상태로 형성될 수 있다.
이러한 캔(110)은 예컨대 스틸, 스틸 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 그 등가물로 이루어질 수 있다. 단 상기 재질은 단순한 예시에 불과하며, 여기서 캔(110)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
또한 캔(110)의 측벽(112) 중 상측에는 후술할 캡 조립체(130)의 하부를 지지하기 위해 캔(110)의 내부로 함몰된 비딩부(112a) 및 캡 조립체(130)의 이탈을 방지하기 위해 캡 조립체(130)의 상부를 덮도록 절곡되는 크림핑부(112b)가 형성될 수도 있다.
전극 조립체(120)는 양극 판(121), 세퍼레이터(122), 음극 판(123), 양극 탭(124) 및 음극 탭(125)을 포함한다.
양극 판(121)은 금속 포일과 같은 형태로 이루어진 양극 집전체에 양극 활물질을 도포하여 형성된다. 이러한 양극 집전체는 예컨대 알루미늄으로 이루어질 수 있고, 양극 활물질은 예컨대 리튬코발트산화물(LiCoO2), 리튬니켈산화물(LiNiO2) 또는 리튬망간산화물(LiMn2O4) 등과 같은 전이금속산화물로 이루어질 수 있다. 단 상기 재질은 단순한 예시에 불과하며, 여기서 양극 판(121)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
이때 양극 판(121) 중 일부에는 양극 활물질이 도포되지 않는 영역인 양극 무지부(121a)가 형성된다.
세퍼레이터(122)는 양극 판(121)과 음극 판(123) 사이에 배치되어, 양극 판(121)과 음극 판(123)이 서로 접하여 단락되는 현상을 방지하는 역할을 한다. 이와 함께 세퍼레이터(122)는 예컨대 리튬 이온이 이동하기 위한 통로의 역할을 한다.
이러한 세퍼레이터는 예컨대 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 복합 필름으로 이루어질 수 있다. 단 상기 재질 역시 단순한 예시에 불과하며, 여기서 세퍼레이터(122)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
음극 판(123)은 금속 포일과 같은 형태로 이루어진 음극 집전체에 음극 활물질을 도포하여 형성된다. 이러한 음극 집전체는 예컨대 구리나 니켈로 이루어질 수 있고, 음극 활물질은 예컨대 탄소로 이루어질 수 있다. 단 상기 재질 역시 단순한 예시에 불과하며, 여기서 음극 판(123)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
이때 음극 판(123) 중 일부에도 음극 활물질이 도포되지 않는 영역인 음극 무지부(123a)가 형성된다.
이러한 양극 판(121), 세퍼레이터(122) 및 음극 판(123)으로 구성된 적층체는 젤리 롤(jelly roll)의 형태로 권취되어, 앞서 언급한 바와 같이 캔(110)의 내부에 수용된다.
양극 탭(124)은 알루미늄과 같은 도전성 재질로 이루어져, 일단은 앞서 언급한 양극 무지부(121a)에 부착되고, 타단은 통상적으로 도 1에 도시된 바와 같이 캡 조립체(130) 측으로 연장되어 캡 조립체(130)에 결합될 수 있다. 이 경우 캡 조립체(130)는 양극으로서 작동하게 된다. 물론 양극 탭(124)은 도 1에 도시된 바와 달리 캔(110)과 전기적으로 연결되도록 결합될 수도 있으나, 이하에서는 도 1에 도시된 바와 같이 캡 조립체(130)와 전기적으로 연결되도록 결합되는 것을 예로서 설명하기로 한다.
음극 탭(125)도 도전성 재질로 이루어져, 일단은 앞서 언급한 음극 무지부(123a)에 부착되고, 타단은 통상적으로 도 1에 도시된 바와 같이 저항 용접 방식에 의해 캔(110)의 바닥 면(111) 측으로 연장되어 캔(110)에 결합될 수 있다. 이 경우 캔(110)은 음극으로서 작동하게 된다. 물론 앞서 언급한 바와 같이 양극 탭(124)이 캔(110)과 전기적으로 연결되도록 결합된다면, 음극 탭(125)은 이에 대응하여 도 1에 도시된 바와 달리 캡 조립체(130)와 전기적으로 연결되도록 결합될 것이다.
한편 이러한 음극 탭(125)의 재질로서 니켈이 제안된 바 있다. 하지만 니켈은 비저항이 약 69.3nΩ·m로 비교적 높아 이차 전지(100)가 고출력 특성을 갖는 데에 불리하게 작용하고, 고열이 발생하여 세퍼레이터(122)가 부적절하게 변형될 수 있다.
또한 이에 대한 대안으로서 니켈보다 비저항이 작은 구리가 제안된 바 있다. 하지만 구리는 용해 전위가 낮아 쉽게 용출될 수 있으며, 이에 따라 미세 단락이 유발되고 dV와 OCV에 대한 불량률이 증가할 수도 있다. 더욱이 구리는 취성이 높아 가공 시 버(burr)로 인한 이물질이 상대적으로 많이 발생하게 되는데, 이는 이차 전지(100)가 작동할 때 미세 단락이 유발되고 상기 불량률이 증가할 가능성을 더욱 높일 수 있다.
이를 고려하여 본 발명의 음극 탭(125)은 니켈이 도금된 구리로 이루어진다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(100)의 음극 탭(125)을 도시한 횡단면도이다. 즉 도 2는 음극 탭(125)이 연장되는 길이 방향에 대해 수직인 면으로 음극 탭(125)을 절단한 단면도이다.
도 2를 참조하면 음극 탭(125)은 앞서 언급한 바와 같이 구리의 표면이 니켈에 의해 둘러싸인 구조를 갖는다. 즉 도 2를 기준으로 본다면 구리의 상면, 하면, 우측면 및 좌측면인 4개의 면이 모두 니켈에 의해 둘러싸인 구조를 갖게 된다. 비록 상기 4개의 면 전체에 니켈이 도금되는 것이 바람직하지만, 반드시 상기 4개의 면 전체에 니켈이 도금되어야만 하는 것은 아니며, 필요에 따라 도 2에 도시된 바와 달리 상기 4개의 면 중 어느 일부의 면에만 또는 그 면 중 일부의 면적에 걸쳐서만 니켈이 도금될 수도 있을 것이다. 다만 이하에서는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 4개의 면 전체에 니켈이 도금되는 것을 예로서 설명하기로 한다.
이때 니켈은 전해 도금 방식, 무전해 도금 방식 또는 이를 혼용한 방식을 이용하여 도금될 수 있다.
이에 의하면 음극 탭(125)이 니켈로만 이루어진 경우보다 비저항이 작아지게 되므로 이차 전지(100)가 보다 향상된 고출력 특성을 가질 수 있다. 이때 음극 탭(125)이 순수한 구리로 이루어진 경우에 상응하는 수준의 고출력 특성을 갖기 위해 니켈은 약 1wt% 이하의 중량 비를 갖도록 도금될 수 있다.
또한 이에 따르면 구리의 표면이 노출되지 않기 때문에 구리가 용출되는 현상을 방지할 수 있다. 이는 도 3을 통해서도 확인할 수 있다. 도 3은 음극 탭(125)이 구리로만 이루어진 경우와 니켈이 약 1.5μm의 두께로 도금된 구리로 이루어진 경우 그 용해 전위를 비교하기 위한 실험 자료를 도시한 그래프이다. 도 3을 참조하면 음극 탭(125)이 구리로만 이루어진 경우에는 통상적인 사용 전압대에서 용출이 진행되기 시작하는 반면, 니켈이 도금된 구리로 이루어진 경우에는 상기 전압대뿐만 아니라 그보다 다소 높은 전압대에서도 용출되지 않음을 알 수 있다.
한편 표 1은 음극 탭(125)이 구리로만 이루어진 경우와 니켈이 각각 약 0.5μm, 약 1μm 및 약 1.5μm 의 두께로 도금된 구리로 이루어진 경우 그 불량률을 측정한 자료이다. 각각의 경우마다 복수 회의 실험을 실시하였으며, 전체 개수에 대한 불량이 검출된 개수의 비율을 계산하였다.
구리 약 0.5μm 도금 약 1μm 도금 약 1.5μm 도금
전체 8,483개 249개 420개 399개
구분 불량 불량률 불량 불량률 불량 불량률 불량 불량률
고온 후 OCV 37개 0.44% 3개 1.20% 1개 0.24% 0개 0.00%
OCV3 32개 0.38% 1개 0.40% 3개 0.71% 0개 0.00%
dV 118개 1.39% 1개 0.40% 1개 0.24% 1개 0.25%
계 187개 2.20% 5개 2.01% 5개 1.19% 1개 0.25%
표 1을 참조하면 음극 탭(125)이 구리로만 이루어진 경우는 전체 불량률([계]=[고온 후 OCV]+[OCV3]+[dV])이 2.20%로 비교적 높게 나타났다. 반면 니켈이 도금된 구리로 이루어진 경우는 도금된 두께에 따라 전체 불량률이 2.01 내지 0.25%로 더 낮게 나타났다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 음극 탭(125)이 니켈이 도금된 구리로 이루어지면 구리가 용출되는 현상을 방지할 수 있음을 뒷받침한다.
또한 표 1을 참조하면 니켈이 더 두껍게 도금될수록 그 불량률이 더 줄어들게 됨을 알 수 있다. 다만 니켈이 약 1.5μm의 두께로 도금되면 적정한 양품률에 도달할 수 있으므로, 니켈이 불필요하게 두껍게 도금됨에 따라 그 제조 비용이 과도하게 상승하는 것을 막기 위해, 니켈은 약 1.5μm 이하의 두께로 도금될 수 있다.
한편 일단 니켈이 도금되면 음극 탭(125)이 구리로만 이루어진 경우보다 상기 불량률이 더 줄어들 수 있으므로, 니켈이 도금되는 중량 비나 두께에 대한 하한은 구체적으로 특정하지 않기로 한다.
나아가 음극 탭(125)의 표면에는 원하는 재료적 특성을 얻기 위해, 예컨대 경도를 더욱 높이기 위해 열 처리가 더 이루어질 수 있다. 또한 내부식성을 높이기 위해 크로메이트(chromate) 처리가 더 이루어질 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면 캡 조립체(130)는 캔(110)의 비딩부(112a) 상에 설치되어 캔(110)을 밀봉한다. 이러한 캡 조립체(130)는 캡 업(131), 안전 소자(132) 및 안전 벤트(133)를 포함할 수 있다.
캡 업(131)의 중앙에는 외부 회로에 전기적으로 접속될 수 있도록 위로 볼록하게 돌출된 단자부(131a)가 형성된다. 또한 그 단자부(131a)의 주변으로는 캔(110)의 내부에서 발생한 가스가 배출되기 위한 배출구(131b)가 형성된다.
안전 소자(132)는 캡 업(131)의 아래에 배치될 수 있다. 안전 소자(132)는 온도가 높아질수록 저항이 커지는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자로서, 이차 전지(100)가 과열될 경우 커진 저항으로 인해 전극 조립체(120)의 양극 탭(124)과 캡 업(131) 사이에 전류가 흐르지 못하도록 하는 역할을 한다.
안전 벤트(133)는 안전 소자(132)의 아래에 배치되어 전극 조립체(120)의 양극 탭(124)과 전기적으로 연결될 수 있다. 안전 벤트(133)에는 노치(133a)가 형성되는데, 캔(110)의 내부에서 발생한 가스가 안전 벤트(133)에 압력을 가하게 되면 안전 벤트(133)는 노치(133a)를 따라 파단된다. 이때 그 파단 된 틈 사이를 통해 가스가 배출되어 이차 전지(100)가 과도한 압력으로 폭발하는 것을 방지할 수 있다.
이러한 캡 조립체(130)는 필요에 따라 캡 업(131)과 안전 소자(132) 사이 또는 안전 소자(132)와 안전 벤트(133) 사이에 절연 시트나 보조 플레이트 등을 더 포함할 수도 있다.
가스켓(140)은 절연성 소재로 이루어져 캔(110)과 캡 조립체(130) 사이에 설치된다. 앞서 설명한 바에 따르면 캔(110)은 음극으로서 작동하게 되며, 캡 조립체(130)는 양극으로서 작동하게 되는데, 이때 가스켓(140)은 캔(110)과 캡 조립체(130)가 접촉함으로써 단락되는 현상을 방지하는 역할을 한다
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 음극 탭(225)을 도시한 횡단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 음극 탭(325)을 도시한 횡단면도이다.
앞서 언급한 바와 같이 음극 탭(125)은 저항 용접 방식을 이용하여 캔(110)의 바닥 면(111)에 결합될 수 있는데, 이때 음극 탭(125)이 비저항이 작은 구리를 포함하게 됨에 따라 니켈로만 이루어진 경우보다 용접 강도가 다소 약화될 수 있다. 이에 전류를 높이게 되면 용접 강도는 높아질 수 있겠지만, 음극 탭(125)의 모서리, 특히 음극 탭(125)의 형상을 가공하는 과정에서 발생하게 되는 그 모서리의 버를 통해 의도치 않은 통전이 일어나 용접 품질이 저하될 가능성도 함께 높아질 수 있다.
이를 방지하기 위해 음극 탭(225, 325)의 모서리에는 챔퍼(chamfer) 가공이 이루어질 수 있다.
이때 그 가공된 면은 도 4에 도시된 바와 같이 평면으로 절삭되도록 가공될 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 곡면으로 절삭되도록 가공될 수도 있다.
또한 챔퍼 가공은 음극 탭(225, 325)의 모든 모서리에 대해 이루어질 수도 있으나, 도 4와 5에 도시된 바와 같이 음극 탭(225, 325)이 연장되는 길이 방향과 나란한 모서리에 대해 이루어질 수도 있고, 도 4와 5에 도시된 바와 달리 필요한 일부 모서리에 대해서만 이루어질 수도 있다.
한편 그 가공 순서는 탭의 형상으로 성형된 구리에 먼저 챔퍼 가공을 하여 그 모서리를 절삭한 후에 니켈을 도금할 수도 있고, 그 구리에 니켈을 먼저 도금한 후에 챔퍼 가공을 할 수도 있을 것이다.
즉 이러한 가공의 형태는 개별적인 설계 조건에 따라 달라질 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이차전지를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. 캔,
    상기 캔을 밀봉하기 위한 캡 조립체 및
    양극 판, 음극 판, 상기 양극 판과 상기 음극 판 사이에 배치되는 세퍼레이터, 상기 양극 판에 부착되어 상기 캔 또는 상기 캡 조립체 중 어느 한 측으로 연장되는 양극 탭 및 상기 음극 판에 부착되어 상기 캔 또는 상기 캡 조립체 중 다른 한 측으로 연장되는 음극 탭을 포함하여, 상기 캔의 내부에 수용되는 전극 조립체를 포함하되,
    상기 음극 탭은 니켈이 도금된 구리로 이루어지는 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 음극 탭은 그 연장되는 길이 방향에 대한 외주면의 전체 면적에 걸쳐 니켈이 도금되는 이차 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 음극 탭은 니켈이 1wt% 이하의 중량 비를 갖도록 도금되는 이차 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 음극 탭은 니켈이 1.5μm 이하의 두께로 도금되는 이차 전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 음극 탭은 그 표면에 열 처리가 더 이루어지는 이차 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 음극 탭은 그 표면에 크로메이트 처리가 더 이루어지는 이차 전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 음극 탭은 적어도 하나의 모서리에 챔퍼 가공이 더 이루어지는 이차 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 음극 탭은 챔퍼 가공된 면이 평면으로 이루어지는 이차 전지.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 음극 탭은 챔퍼 가공된 면이 곡면으로 이루어지는 이차 전지.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190067648A1 (en) * 2017-08-31 2019-02-28 Nio Usa, Inc. Battery cell with aluminium case
US11431046B2 (en) 2018-08-21 2022-08-30 Nio Technology (Anhui) Co., Ltd. Lithium-ion cell using aluminum can

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5856047A (en) * 1997-01-31 1999-01-05 Ovonic Battery Company, Inc. High power nickel-metal hydride batteries and high power electrodes for use therein
JP3488064B2 (ja) * 1997-12-05 2004-01-19 松下電器産業株式会社 円筒型蓄電池
JPH11350165A (ja) * 1998-06-05 1999-12-21 Kobe Steel Ltd ニッケルめっき付き銅又は銅合金材
KR100462128B1 (ko) * 2002-04-19 2004-12-17 이사오 마츠모토 전지용 나선형 전극군, 전지 및 전지용 전극
JP4911870B2 (ja) * 2003-02-25 2012-04-04 ソニー株式会社 非水電解液電池
DE10361360A1 (de) * 2003-12-18 2005-07-14 Varta Microbattery Gmbh Galvanisches Element
KR100778983B1 (ko) * 2006-02-20 2007-11-22 삼성에스디아이 주식회사 원통형 리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 원통형 리튬이차전지
JP4904539B2 (ja) * 2006-10-25 2012-03-28 住電朝日精工株式会社 リード部材とその接合方法及び非水電解質蓄電デバイス
KR100871917B1 (ko) * 2007-06-26 2008-12-05 주식회사엘콤 납땜성과 염수 내식성이 우수한 이차 전지용 양극 탭 및 그제조 방법과, 이를 이용한 이차 전지 및 이차 전지 모듈
KR20090114126A (ko) * 2008-04-29 2009-11-03 (주)우리정도 음극용 리드탭 및 그 제조방법
JP5527176B2 (ja) * 2010-11-25 2014-06-18 ソニー株式会社 非水電解質電池
JP5643732B2 (ja) * 2011-09-12 2014-12-17 株式会社Ｓｈカッパープロダクツ リチウムイオン二次電池用負極集電銅箔、リチウムイオン二次電池用負極、リチウムイオン二次電池及びリチウムイオン二次電池用負極集電銅箔の製造方法

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