KR20220038196A - Electroless nickel-boron plating solution having tert-butyl amine borane for electrode terminal of lithium ion battery, method of electroless nickel-boron plating using the same, and electrode terminal of lithium ion battery having nickel-boron electroless plating layer using the same - Google Patents

Electroless nickel-boron plating solution having tert-butyl amine borane for electrode terminal of lithium ion battery, method of electroless nickel-boron plating using the same, and electrode terminal of lithium ion battery having nickel-boron electroless plating layer using the same Download PDF

Info

Publication number
KR20220038196A
KR20220038196A KR1020200120201A KR20200120201A KR20220038196A KR 20220038196 A KR20220038196 A KR 20220038196A KR 1020200120201 A KR1020200120201 A KR 1020200120201A KR 20200120201 A KR20200120201 A KR 20200120201A KR 20220038196 A KR20220038196 A KR 20220038196A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nickel
acid
electroless plating
boron
plating
Prior art date
Application number
KR1020200120201A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102485602B1 (en
Inventor
윤수근
김솔이
Original Assignee
공주대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 공주대학교 산학협력단 filed Critical 공주대학교 산학협력단
Priority to KR1020200120201A priority Critical patent/KR102485602B1/en
Publication of KR20220038196A publication Critical patent/KR20220038196A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102485602B1 publication Critical patent/KR102485602B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31Coating with metals
    • C23C18/32Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron
    • C23C18/34Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron using reducing agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/18Pretreatment of the material to be coated
    • C23C18/1803Pretreatment of the material to be coated of metallic material surfaces or of a non-specific material surfaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/18Pretreatment of the material to be coated
    • C23C18/1803Pretreatment of the material to be coated of metallic material surfaces or of a non-specific material surfaces
    • C23C18/1848Pretreatment of the material to be coated of metallic material surfaces or of a non-specific material surfaces by electrochemical pretreatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/16Acidic compositions
    • C23F1/28Acidic compositions for etching iron group metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/12Electroplating: Baths therefor from solutions of nickel or cobalt
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/562Terminals characterised by the material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/571Methods or arrangements for affording protection against corrosion; Selection of materials therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

Abstract

The present invention provides a nickel-boron electroless plating solution for plating an electrode terminal of a lithium ion battery including TBAB, which has excellent etch resistance and high temperature stability, and provides excellent plating properties. The nickel-boron electroless plating solution for plating the electrode terminal of the lithium ion battery according to one embodiment of the present invention comprises: a nickel metal salt providing nickel ions for plating; a reducing agent which reduces the nickel ions for plating and includes TBAB in a range of 0.01 to 0.05 M; a complexing agent for forming a complex with the nickel ions for plating; and a stabilizer for suppressing a reduction reaction of the nickel ions for plating.

Description

TBAB를 포함한, 리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액, 이를 이용한 니켈-보론 무전해 도금 방법, 및 이를 이용하여 제조된 니켈-보론 무전해 도금층이 형성된 리튬 이온 전지의 전극 단자{Electroless nickel-boron plating solution having tert-butyl amine borane for electrode terminal of lithium ion battery, method of electroless nickel-boron plating using the same, and electrode terminal of lithium ion battery having nickel-boron electroless plating layer using the same}Nickel-boron electroless plating solution for electrode terminal plating of lithium ion batteries, including TBAB, nickel-boron electroless plating method using the same, and nickel-boron electroless plating layer manufactured using the same Electroless nickel-boron plating solution having tert-butyl amine borane for electrode terminal of lithium ion battery, method of electroless nickel-boron plating using the same, and electrode terminal of lithium ion battery having nickel-boron electroless plating layer using the same}

본 발명은 무전해 도금에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차 부틸아민보란을 포함한, 리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액, 이를 이용한 니켈-보론 무전해 도금 방법, 및 이를 이용하여 제조된 니켈-보론 무전해 도금층이 형성된 리튬 이온 전지의 전극 단자에 관한 것이다.The present invention relates to electroless plating, and more particularly, a nickel-boron electroless plating solution for plating electrode terminals of a lithium ion battery containing tertiary butylamine borane, a nickel-boron electroless plating method using the same, and a method using the same It relates to an electrode terminal of a lithium ion battery having a nickel-boron electroless plating layer prepared by doing so.

무전해 도금은 금속의 산화 환원 반응에 의해 도금 대상체에 금속 도금층을 형성하는 방법으로, 제품의 형상에 무관하게 도금이 가능하며, 특정한 전처리 과정을 거친 후에는 절연성 물체에도 도금이 가능하므로, 다양한 산업분야에 사용되고 있다.Electroless plating is a method of forming a metal plating layer on an object to be plated by oxidation-reduction reaction of metal, and plating is possible regardless of the shape of the product. used in the field.

무전해 도금법을 이용하여 도금된 표면은 다양한 패키징 분야에서의 높은 밀도를 가지는 초소형 소자 등의 실장 표면이나 접합 계면으로 사용되고 있는 등 부품 소재 산업에서의 중요성이 점차 증가되고 있다. 최근에는, 전자 제품의 경량화, 소형화 및 고기능화에 따라 내부 회로의 고밀도화, 좁은 피치화가 요구되고 있으며, 따라서 도금 면적이나 제품 형상에 영향을 받지 않으며, 도금층의 두께의 편차가 작은 무전해 도금법의 필요성이 증대되고 있다.The surface plated using the electroless plating method is increasingly important in the parts and material industry, such as being used as a mounting surface or bonding interface for ultra-small devices with high density in various packaging fields. In recent years, high density and narrow pitch of internal circuits are required according to weight reduction, miniaturization, and high functionality of electronic products. is increasing

이중에서 니켈 도금은 재충전 전지 부품의 분야에서 중요한 기술이다. 전극 터미널인 리드탭(lead tab)은 전지 내부와 전지 외부를 전기적으로 연결하고, 양극을 위한 알루미늄 터미널과 음극을 위한 니켈 도금된 구리를 분리한다. 최근에는, 고성능 재충전 전지들의 요구가 증가되고 있다. 동시에, 리드탭은, 고전력 밀도 및 내구성을 증가시키기 위하여, 증가된 전도성, 부식 저항, 및 불산 저항과 같은 특성들을 요구한다. 리드탭을 위한 니켈 도금은 일반적으로 니켈-인(Ni-P) 전해 도금 또는 무전해 도금을 포함한다. 최근에는 니켈-인 도금의 도금액을 관리하기 어려우므로 니켈-보론(Ni-B) 도금이 제안되고 있다. 그러나, 리튬 이온 전지들의 리드 탭들에 대하여 니켈-보론 무전해 도금층을 이용하기 위한 부식 저항 및 불산 저항과 같은 식각 저항에 대한 과학적 연구가 미흡한 실정이다.Among them, nickel plating is an important technology in the field of rechargeable battery components. A lead tab, which is an electrode terminal, electrically connects the inside of the battery and the outside of the battery, and separates an aluminum terminal for the positive electrode and nickel-plated copper for the negative electrode. In recent years, the demand for high-performance rechargeable batteries has increased. At the same time, the lead tab requires properties such as increased conductivity, corrosion resistance, and hydrofluoric acid resistance to increase high power density and durability. Nickel plating for the lead tab generally includes nickel-phosphorus (Ni-P) electrolytic plating or electroless plating. Recently, nickel-boron (Ni-B) plating has been proposed because it is difficult to manage a plating solution for nickel-phosphorus plating. However, scientific research on etching resistance such as corrosion resistance and hydrofluoric acid resistance for using a nickel-boron electroless plating layer for lead tabs of lithium ion batteries is insufficient.

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 우수한 식각 저항 및 고온 안정성을 가지고, 우수한 도금 특성을 제공하는 3차 부틸아민보란을 포함한, 리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액, 이를 이용한 니켈-보론 무전해 도금 방법, 및 이를 이용하여 제조된 니켈-보론 무전해 도금층이 형성된 리튬 이온 전지의 전극 단자를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the technical idea of the present invention is a nickel-boron electroless plating solution for electrode terminal plating of lithium ion batteries, including tertiary butylamine borane, which has excellent etch resistance and high temperature stability, and provides excellent plating properties, To provide a nickel-boron electroless plating method using the same, and an electrode terminal of a lithium ion battery having a nickel-boron electroless plating layer manufactured using the same.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.However, these tasks are exemplary, and the technical spirit of the present invention is not limited thereto.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액은, 도금용 니켈 이온을 제공하는 니켈 금속염; 상기 도금용 니켈 이온을 환원시키고, 0.01 M 내지 0.05 M 범위의 TBAB을 포함하는 환원제; 상기 도금용 니켈 이온과 착화물을 형성하는 착화제; 및 상기 도금용 니켈 이온의 환원 반응을 억제하는 안정제;를 포함한다.Nickel-boron electroless plating solution for plating an electrode terminal of a lithium ion battery according to the technical idea of the present invention for achieving the above technical problem, a nickel metal salt providing nickel ions for plating; a reducing agent that reduces the nickel ions for plating and includes TBAB in the range of 0.01 M to 0.05 M; a complexing agent for forming a complex with the nickel ion for plating; and a stabilizer for suppressing the reduction reaction of nickel ions for plating.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액은, 상기 니켈 금속염으로 0.05 M 내지 0.2 M 범위의 황산니켈 6수화물; 상기 착화제로 0.05 M 내지 0.2 M 범위의 구연산; 상기 안정제로 1 ppm 내지 3 ppm 범위의 질산납; 및 상기 환원제로 0.01 M 내지 0.05 M 범위의 TBAB;을 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the nickel-boron electroless plating solution for plating the electrode terminal of the lithium ion battery includes, as the nickel metal salt, nickel sulfate hexahydrate in the range of 0.05 M to 0.2 M; Citric acid in the range of 0.05 M to 0.2 M as the complexing agent; lead nitrate in the range of 1 ppm to 3 ppm as the stabilizer; and TBAB in the range of 0.01 M to 0.05 M as the reducing agent.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 니켈 금속염은 황산니켈, 염화니켈, 설파민산니켈, 질산니켈, 산화니켈 및 탄산니켈 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the nickel metal salt may include at least one of nickel sulfate, nickel chloride, nickel sulfamic acid, nickel nitrate, nickel oxide, and nickel carbonate.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 착화제는, 아세트산(acetic acid), 아디핀산(adipic acid), 개미산(formic acid), 프로피온산(propionic acid), 부티르산(butyric acid), 발레르산(valeric acid), 카프로산(caproic acid), 에난트산(enanthic acid), 카프릴산(caprylic acid), 펠라곤산(pelargonic acid), 카프르산(capric acid), 운데실산(undecylic acid), 라우르산(lauric acid), 트라이데실산(tridecylic acid), 미리스트산(myristic acid), 펜타데카노산(pentadecanoic acid), 팔미트산(palmitic acid), 마르가르산(margaric acid), 스테아르산(stearic acid), 아라키딕산(arachidic acid), 옥살산(oxalic acid), 말론산(malonic acid), 타르타르산(tartaric acid), 숙신산(succinic acid), 글루타르산(glutaric acid), 피멜린산(pimelic acid), 수베르산(suberic acid), 아젤라산(azelaic acid), 세바르산(sebacic acid), 오소-프탈산(ortho-phthalic acid), 이소프탈산(isophthalic acid), 테레프탈산(terephthalic acid), 말레산(taleic acid), 푸마르산(fumaric acid), 글루타콘산(glutaconic acid), 트로마틴산(traumatic acid), 및 뮤콘산(muconic acid), 글리콜릭산(glycolic acid), 락트산(lactic acid), 구연산(citric acid), 및 만델산(mandelic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the complexing agent is acetic acid, adipic acid, formic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid ), caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, undecylic acid, lauric acid ( lauric acid), tridecylic acid, myristic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid , arachidic acid, oxalic acid, malonic acid, tartaric acid, succinic acid, glutaric acid, pimelic acid, water suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, ortho-phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, taleic acid ), fumaric acid, glutaconic acid, traumatic acid, and muconic acid, glycolic acid, lactic acid, citric acid , and may include at least one of mandelic acid.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 안정제는, 납(Pb), 텔레늄(Te), 셀레늄(Se), 비스무트(Bi), 주석(Sn), 탈륨(Tl), 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the stabilizer is, of lead (Pb), tellenium (Te), selenium (Se), bismuth (Bi), tin (Sn), thallium (Tl), and molybdenum (Mo) It may include at least one.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액은, pH 조절제, 보조 첨가제, 및 계면 활성제 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the nickel-boron electroless plating solution for plating the electrode terminal of the lithium ion battery may further include at least one of a pH adjuster, an auxiliary additive, and a surfactant.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액은 pH 6 내지 pH 8 범위를 가질 수 있다.In one embodiment of the present invention, the nickel-boron electroless plating solution for plating the electrode terminal of the lithium ion battery may have a pH of 6 to pH 8.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자의 니켈-보론 무전해 도금 방법은, 금속 도금 대상체를 식각 용액에 침지하는 단계; 상기 금속 도금 대상체를 니켈 스트라이크 전해 도금하는 단계; 및 상기 금속 도금 대상체를 상기 TBAB을 포함한 니켈-보론 무전해 도금액을 이용하여 무전해 도금하여 니켈-보론 무전해 도금층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.Nickel-boron electroless plating method of an electrode terminal of a lithium ion battery according to the technical idea of the present invention for achieving the above technical problem, immersing a metal plating object in an etching solution; nickel strike electrolytic plating of the metal plating object; and forming a nickel-boron electroless plating layer by electroless plating the metal plating object using the nickel-boron electroless plating solution including the TBAB.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 니켈-보론 무전해 도금층을 형성하는 단계는, 상기 니켈 금속염으로 0.05 M 내지 0.2 M 범위의 황산니켈 6수화물을 포함하고, 상기 착화제로 0.05 M 내지 0.2 M 범위의 구연산을 포함하고, 상기 안정제로 1 ppm 내지 3 ppm 범위의 질산납을 포함하고, 상기 환원제로 0.01 M 내지 0.05 M 범위의 상기 TBAB을 포함하여 구성된 상기 니켈-보론 무전해 도금액을 이용하여 수행할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the forming of the nickel-boron electroless plating layer, the nickel metal salt contains nickel sulfate hexahydrate in the range of 0.05 M to 0.2 M, and the complexing agent is in the range of 0.05 M to 0.2 M of citric acid, lead nitrate in the range of 1 ppm to 3 ppm as the stabilizer, and the TBAB in the range of 0.01 M to 0.05 M as the reducing agent. can

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 식각 용액에 침지하는 단계를 수행한 후에, 상기 니켈 스트라이크 전해 도금하는 단계를 수행한 후에, 및 상기 니켈-보론 무전해 도금층을 형성하는 단계를 수행한 후에, 상기 금속 도금 대상체를 탈이온수를 이용하여 세정하는 단계를 각각 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, after performing the step of immersion in the etching solution, after performing the nickel strike electrolytic plating step, and after performing the step of forming the nickel-boron electroless plating layer, The method may further include cleaning the metal plating object using deionized water, respectively.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 식각 용액에 침지하는 단계는, 5% 내지 10% 범위의 황산 용액을 이용하여 20℃ 내지 30℃의 범위의 온도에서 10초 내지 20초 범위의 시간 동안 수행할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step of immersing in the etching solution is performed for a time in the range of 10 seconds to 20 seconds at a temperature in the range of 20°C to 30°C using a sulfuric acid solution in the range of 5% to 10%. can do.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 니켈 스트라이크 전해 도금하는 단계는, 40 g/L 내지 50 g/L 범위의 NiCl2, 200 g/L 내지 300 g/L 범위의 NiSO4 6(H2O), 및 25 g/L 내지 30 g/L범위의 H3BO3을 포함하는 니켈 스트라이크 전해 도금액을 이용하고, pH 4 내지 pH 5 범위의 pH, 40℃ 내지 60℃의 범위의 온도, 및 5 V 내지 7 V의 범위의 전압을 10초 내지 15초 범위의 인가 시간 동안 인가하는 공정 조건에서 수행할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the nickel strike electrolytic plating step is, NiCl 2 in the range of 40 g/L to 50 g/L, NiSO 4 6 (H 2 O) in the range of 200 g/L to 300 g/L ), and using a nickel strike electrolytic plating solution comprising H 3 BO 3 in the range of 25 g/L to 30 g/L, a pH in the range of pH 4 to pH 5, a temperature in the range of 40° C. to 60° C., and 5 It can be carried out under process conditions in which a voltage in the range of V to 7 V is applied for an application time in the range of 10 seconds to 15 seconds.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 니켈-보론 무전해 도금층을 형성하는 단계는, pH 6 내지 pH 8 범위의 pH 및 50℃ 내지 70℃의 범위의 온도의 공정 조건에서 수행할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the forming of the nickel-boron electroless plating layer may be performed under process conditions of a pH ranging from pH 6 to pH 8 and a temperature ranging from 50° C. to 70° C.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자는, 금속 도금 대상체; 및 상기 금속 도금 대상체의 표면에, 상기 0.01 M 내지 0.05 M 범위의 TBAB을 포함한 니켈-보론 무전해 도금액에 의하여 무전해 도금으로 형성된 니켈-보론 무전해 도금층;을 포함한다.An electrode terminal of a lithium ion battery according to the technical idea of the present invention for achieving the above technical problem, a metal plating object; and a nickel-boron electroless plating layer formed on the surface of the metal plating object by electroless plating using a nickel-boron electroless plating solution containing TBAB in the range of 0.01 M to 0.05 M.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 니켈-보론 무전해 도금층은, 95 중량% 내지 99 중량% 범위의 니켈과 1 중량% 내지 5 중량% 범위의 보론을 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the nickel-boron electroless plating layer may include nickel in a range of 95 wt% to 99 wt% and boron in a range of 1 wt% to 5 wt%.

본 발명의 기술적 사상에 따른 TBAB을 포함한 니켈-보론 무전해 도금액을 이용하여 직접 무전해 도금 기술로 구리 기판 상에 니켈-보론 무전해 도금층을 형성하였다. 환원제로서 TBAB을 사용하는 경우에, 도금층의 조성, 표면 형상, 전해질 내에서의 식각 저항과 고온 안정성에 대한 무전해 도금 조건들의 영향을 검토하였다. 주사전자현미경을 이용하여 니켈-보론 무전해 도금층의 표면 형상을 분석하였고, X-선 형광 분광기를 이용하여 상기 니켈-보론 무전해 도금층의 화학 조성을 분석하였다. 동전위 분극을 이용한 전기화학적 분석에 의하면, 니켈-보론 도금을 위한 0.1 M의 니켈-보론 무전해 도금액은 0.03 M의 TBAB의 조성, 60

Figure pat00001
의 온도, pH 8에서 최적화되었다. 상기 최적화 도금액 조건들 하에서 형성된 니켈-보론 무전해 도금층은, 디메틸아민보란(DMAB)을 이용하여 형성한 니켈-보론 무전해 도금층에 비하여, 전해질 내에서의 우수한 식각 저항과 고온에서의 개선된 안정성을 나타내었다. 따라서, 상기 니켈-보론 무전해 도금층의 두드러진 특성들에 의하여, 상기 TBAB을 사용하는 제조 기술은 다른 니켈-보론 무전해 도금층들의 제조에 적용될 수 있다.A nickel-boron electroless plating layer was formed on a copper substrate by a direct electroless plating technique using a nickel-boron electroless plating solution including TBAB according to the technical concept of the present invention. In the case of using TBAB as a reducing agent, the effects of electroless plating conditions on the composition of the plating layer, the surface shape, the etch resistance in the electrolyte, and the high temperature stability were studied. The surface shape of the nickel-boron electroless plating layer was analyzed using a scanning electron microscope, and the chemical composition of the nickel-boron electroless plating layer was analyzed using an X-ray fluorescence spectrometer. According to the electrochemical analysis using the potentiometric polarization, 0.1 M nickel-boron electroless plating solution for nickel-boron plating had a composition of 0.03 M TBAB, 60
Figure pat00001
was optimized at a temperature of 8 The nickel-boron electroless plating layer formed under the optimized plating solution conditions exhibits superior etch resistance in the electrolyte and improved stability at high temperatures compared to the nickel-boron electroless plating layer formed using dimethylamine borane (DMAB). indicated. Therefore, by virtue of the outstanding properties of the nickel-boron electroless plating layer, the manufacturing technique using the TBAB can be applied to the manufacture of other nickel-boron electroless plating layers.

상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The above-described effects of the present invention have been described by way of example, and the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자용 니켈-보론 무전해 도금액을 이용한 도금 장치를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자의 니켈-보론 무전해 도금 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자의 니켈-보론 무전해 도금 방법을 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자용 니켈-보론 무전해 도금액에 대한 TBAB의 조성에 따른 분극 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자용 니켈-보론 무전해 도금액에 대한 TBAB의 조성에 따른 도금 속도를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자용 니켈-보론 무전해 도금액에 대한 pH에 따른 분극 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자용 니켈-보론 무전해 도금액에 대한 pH에 따른 도금 속도를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자의 니켈-보론 무전해 도금 방법을 이용하여 형성한 니켈-보론 무전해 도금층을 전해질에 침지하기 전과 후에 두께 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자의 니켈-보론 무전해 도금 방법을 이용하여 형성한 니켈-보론 무전해 도금층을 전해질에 침지하기 전과 후에 표면 상태를 나타내는 광학현미경 사진들이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자의 니켈-보론 무전해 도금 방법을 이용하여 형성한 니켈-보론 무전해 도금층을 전해질에 침지하기 전과 후에 표면 상태를 나타내는 주사전자현미경 사진들이다.
1 is a schematic diagram illustrating a plating apparatus using a nickel-boron electroless plating solution for an electrode terminal of a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a nickel-boron electroless plating method of an electrode terminal of a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram illustrating a nickel-boron electroless plating method of an electrode terminal of a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the polarization characteristics according to the composition of the TBAB for the nickel-boron electroless plating solution for the electrode terminal of a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a plating rate according to a composition of TBAB for a nickel-boron electroless plating solution for an electrode terminal of a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing polarization characteristics according to pH of a nickel-boron electroless plating solution for an electrode terminal of a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing a plating rate according to pH of a nickel-boron electroless plating solution for an electrode terminal of a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the thickness change before and after immersing the nickel-boron electroless plating layer formed using the nickel-boron electroless plating method of the electrode terminal of the lithium ion battery according to an embodiment of the present invention in the electrolyte.
9 is an optical micrograph showing the surface state before and after immersing the nickel-boron electroless plating layer formed using the nickel-boron electroless plating method of the electrode terminal of the lithium ion battery according to an embodiment of the present invention in the electrolyte; admit.
10 is a scanning electron microscope showing the surface state of the nickel-boron electroless plating layer formed by using the nickel-boron electroless plating method of the electrode terminal of the lithium ion battery according to an embodiment of the present invention before and after immersion in the electrolyte; they are photos

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the technical idea of the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, The scope of the technical idea is not limited to the following examples. Rather, these embodiments are provided so as to more fully and complete the present disclosure, and to fully convey the technical spirit of the present invention to those skilled in the art. In this specification, the same reference numerals refer to the same elements throughout. Furthermore, various elements and regions in the drawings are schematically drawn. Accordingly, the technical spirit of the present invention is not limited by the relative size or spacing drawn in the accompanying drawings.

1946년의 브레너(Brenner)와 리델(Riddell)에 의하여 니켈 무전해 도금의 개념을 제시한 후, 상기 무전해 도금 기술은 우수한 부착력과 균일한 두께를 제공하는 장점이 있으므로 광범위하게 연구되어 왔다. 니켈 무전해 도금은 금속 물질들에 대하여 적용될 뿐만 아니라 플라스틱들과 세라믹들과 같은 부도체 표면들에도 적용될 수 있다. 니켈 무전해 도금 기술들은 도금액 내의 환원제들에 따라 구분될 수 있다. 예를 들어, 차아인산나트륨(sodium hypophosphite, NaH2PO2) 환원제를 사용하는 경우는 니켈-인(Ni-P), 수소화붕소나트륨(sodium borohydride, NaBH4) 환원제를 사용하는 경우는 니켈=보론(Ni-B), 디메틸아민보란(dimethylamine borane, DMAB, C2H7BN) 환원제를 사용하는 경우는 순수한 니켈(N)i, 히드라진(hydrazine, NH2NH2) 환원제를 사용하는 경우는 니켈계 합금으로 구분된다.After the concept of nickel electroless plating was presented by Brenner and Riddell in 1946, the electroless plating technique has been extensively studied because it has advantages of providing excellent adhesion and uniform thickness. Nickel electroless plating can be applied not only to metallic materials, but also to non-conductive surfaces such as plastics and ceramics. Nickel electroless plating techniques can be classified according to reducing agents in the plating solution. For example, when using a sodium hypophosphite (NaH 2 PO 2 ) reducing agent, nickel-phosphorus (Ni-P), sodium borohydride (NaBH 4 ) when using a reducing agent, nickel = boron (Ni-B), dimethylamine borane (DMAB, C 2 H 7 BN) Pure nickel (N)i when a reducing agent is used, hydrazine (NH 2 NH 2 ) Nickel when a reducing agent is used classified as alloys.

특히, 이 중에서, 차아인산나트륨에 의한 니켈-인 무전해 도금 방법은, 낮은 비용, 우수한 작업성, 및 도금층의 우수한 물리적 특성들 때문에 상업적 성공을 이루었다. 반면, 니켈-보론 무전해 도금 방법은 상대적으로 제한되었는데, 그 이유는 차아인산염(hypophosphite)을 이용하는 니켈-인 무전해 도금에 비하여, 니켈-보론 무전해 도금 방법이 높은 비용과 높은 불순물 민감도를 가지기 때문이다. 그러나, 상기 니켈-인 무전해 도금 방법에 비하여, 니켈-보론 무전해 도금 방법은 높은 경도, 낮은 마찰계수, 및 우수한 식각 저항을 가지는 도금층을 형성할 수 있다.In particular, among them, the nickel-phosphorus electroless plating method with sodium hypophosphite has achieved commercial success because of its low cost, excellent workability, and excellent physical properties of the plating layer. On the other hand, the nickel-boron electroless plating method was relatively limited because, compared to the nickel-phosphorus electroless plating using hypophosphite, the nickel-boron electroless plating method has high cost and high impurity sensitivity. Because. However, compared to the nickel-phosphorus electroless plating method, the nickel-boron electroless plating method may form a plating layer having high hardness, a low coefficient of friction, and excellent etching resistance.

상기 니켈-보론 무전해 도금 방법은 다양한 설파민산 염(sulfamate)과 보론-함유 환원제들을 수용한 와트 도금조(Watts bath)를 이용하는 것이 일반적이다. 상기 보론-함유 환원제들은, 예를 들어 수소화붕소나트륨, 디메틸아민보란, 트리메틸아민보란(TMAB), 또는 소디움 데카히드로데카보레이트(sodium decahydrodecarborate, Na2B10H10) 등이 있다. 전기도금 중에 전류밀도, 온도, 교반, 및 pH 등과 같은 유효한 파라미터들을 제어함으로써, 동시 증착된 보론 함유량은 니켈 환원 속도를 균일하게 할 수 있다. 이러한 동시 증착된 보론의 성능은 보론 소스의 종류에 따라 영향을 강하게 받는다.The nickel-boron electroless plating method generally uses a Watts bath containing various sulfamates and boron-containing reducing agents. The boron-containing reducing agents include, for example, sodium borohydride, dimethylamineborane, trimethylamineborane (TMAB), or sodium decahydrodecarborate (Na 2 B 10 H 10 ). By controlling effective parameters such as current density, temperature, agitation, and pH during electroplating, the co-deposited boron content can even out the nickel reduction rate. The performance of these co-deposited boron is strongly affected by the type of boron source.

예를 들어, 상기 수소화붕소나트륨은 금속의 환원을 위하여 전자를 8개까지 제공가능하고, 결과적으로 높은 환원 효율과 비용 효율성을 제공한다. 그러나, 수소화붕소(borohydride) 이온이 산성용액 또는 중성용액에서 쉽게 가수분해되므로, 도금액 내에 존재하는 니켈 이온들과 결합하여 니켈 붕화물을 자발적으로 형성하게 된다. 결과적으로, 도금층의 조성과 구조가 쉽게 변화될 수 있다.For example, the sodium borohydride can provide up to 8 electrons for metal reduction, and as a result, provides high reduction efficiency and cost effectiveness. However, since borohydride ions are easily hydrolyzed in an acidic or neutral solution, they combine with nickel ions present in the plating solution to spontaneously form nickel boride. As a result, the composition and structure of the plating layer can be easily changed.

상기 디메틸아민보란을 환원제로 사용하는 경우에는, 광범위한 pH 범위에서 도금액의 안정성을 개선할 수 있고, 상기 수소화붕소나트륨에 비하여, 상대적으로 낮은 온도에서 사용되고, 도금액 조성을 균일하게 유지할 수 있다. 특히, 디메틸아민보란을 이용한 무전해 도금액들은, 상대적으로 낮은 온도에서 사용될 수 있으므로, 전자 부품을 위한 무전해 도금에 일반적으로 사용될 수 있다. 다만, 디메틸아민보란을 사용하는 경우에는 식각 저항이 낮은 한계가 있다.When the dimethylamine borane is used as a reducing agent, the stability of the plating solution can be improved in a wide pH range, used at a relatively low temperature compared to the sodium borohydride, and the plating solution composition can be maintained uniformly. In particular, since the electroless plating solutions using dimethylamine borane can be used at a relatively low temperature, they can be generally used for electroless plating for electronic components. However, in the case of using dimethylamine borane, there is a limitation in that the etching resistance is low.

본 발명의 기술적 사상에 따르면, 환원제로서 3차 부틸아민보란(Tert-butyl amine borane, TBAB)을 사용한 니켈-보론(Ni-B) 무전해 도금 방법을 제안한다. 상술한 환원제로서 디메틸아민보란을 이용하여 형성한 니켈-보론 무전해 도금층의 표면들과 비교하여, 환원제로서 TBAB를 사용한 경우의 니켈-보론 무전해 도금층의 표면 특성들 및 무전해 조건들에 대한 효과를 분석하고, 재충전 전지들의 리드탭 물질들의 전해질 저항(즉, 식각 저항)을 개선하는 효과를 분석하기로 한다.According to the technical idea of the present invention, a nickel-boron (Ni-B) electroless plating method using tert-butyl amine borane (TBAB) as a reducing agent is proposed. Effect on the surface properties and electroless conditions of the nickel-boron electroless plating layer when TBAB was used as the reducing agent compared to the surfaces of the nickel-boron electroless plating layer formed using dimethylamine borane as the reducing agent , and the effect of improving the electrolyte resistance (ie, etching resistance) of lead tab materials of rechargeable batteries is analyzed.

이하에서는, 본 발명의 기술적 사상에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액을 간략하게 니켈-보론 무전해 도금액으로 지칭하기로 한다. Hereinafter, a nickel-boron electroless plating solution for plating an electrode terminal of a lithium ion battery according to the technical spirit of the present invention will be briefly referred to as a nickel-boron electroless plating solution.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자용 니켈-보론 무전해 도금액을 이용한 도금 장치(10)를 도시하는 개략도이다.1 is a schematic diagram illustrating a plating apparatus 10 using a nickel-boron electroless plating solution for an electrode terminal of a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 도금 장치(10)는 도금 욕조(20) 내에 TBAB를 포함한 니켈-보론 무전해 도금액(30)을 수용하고, 니켈-보론 무전해 도금액(30) 내에 금속 도금 대상체(40)를 침지하여, 금속 도금 대상체(40) 상에 도금층(50)을 형성한다. 또한, 니켈-보론 무전해 도금액(30) 외의 다른 금속 도금액을 이용하는 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.Referring to FIG. 1 , the plating apparatus 10 accommodates a nickel-boron electroless plating solution 30 including TBAB in a plating bath 20 , and a metal plating object 40 in the nickel-boron electroless plating solution 30 . is immersed to form a plating layer 50 on the metal plating object 40 . In addition, the case of using a metal plating solution other than the nickel-boron electroless plating solution 30 is also included in the technical concept of the present invention.

니켈-보론 무전해 도금액(30)은, 용매, 및 상기 용매에 용해된, 니켈 금속염(nickel metal salt), 환원제, 착화제, 및 안정제를 포함한다. 또한, 니켈-보론 무전해 도금액(30)은, pH를 예를 들어 6 내지 8 범위로 조절하는, pH 조절제를 더 포함할 수 있다. 또한, 니켈-보론 무전해 도금액(30)은 도금 속도 제어 및 광택 특성 향상을 위하여 유기 화합물 또는 무기 화합물로 구성된 보조 첨가제를 더 포함할 수 있다. 또한, 니켈-보론 무전해 도금액(30)은 매트릭스 층과 도금층 사이의 계면 특성 향상과 피트형성 방지를 위한 계면 활성제를 더 포함할 수 있다.The nickel-boron electroless plating solution 30 includes a solvent, and a nickel metal salt, a reducing agent, a complexing agent, and a stabilizer dissolved in the solvent. In addition, the nickel-boron electroless plating solution 30 may further include a pH adjusting agent that adjusts the pH to, for example, 6 to 8 range. In addition, the nickel-boron electroless plating solution 30 may further include an auxiliary additive composed of an organic compound or an inorganic compound to control the plating speed and improve gloss properties. In addition, the nickel-boron electroless plating solution 30 may further include a surfactant for improving interfacial properties between the matrix layer and the plating layer and preventing pit formation.

금속 도금 대상체(40)는 금속 물질 또는 폴리머 물질을 포함할 수 있다. 금속 도금 대상체(40)는, 예를 들어 구리 또는 철을 포함할 수 있다. 금속 도금 대상체(40)는 도금층이 형성된 후에 리튬 이온 전지의 전극 단자일 수 있다.The metal plating object 40 may include a metal material or a polymer material. The metal plating object 40 may include, for example, copper or iron. The metal plating object 40 may be an electrode terminal of a lithium ion battery after the plating layer is formed.

따라서, 본 발명의 기술적 사상에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자는, 금속 도금 대상체; 및 상기 금속 도금 대상체의 표면에, 0.01 M 내지 0.05 M 범위의 TBAB를 포함한 니켈-보론 무전해 도금액에 의하여 무전해 도금으로 형성된 니켈-보론 무전해 도금층;을 포함할 수 있다.Accordingly, the electrode terminal of the lithium ion battery according to the technical idea of the present invention, a metal plating object; and a nickel-boron electroless plating layer formed on the surface of the metal plating object by electroless plating using a nickel-boron electroless plating solution containing TBAB in the range of 0.01 M to 0.05 M.

이하에서는, 니켈-보론 무전해 도금액(30)을 구성하는 구성 요소들에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, components constituting the nickel-boron electroless plating solution 30 will be described in detail.

상기 용매는 금속 도금 대상체(40)가 침지되는 니켈-보론 무전해 도금액(30)의 대부분을 구성할 수 있다. 상기 용매는, 상기 니켈 금속염, 상기 환원제, 상기 착화제, 및 상기 안정제 등을 용해하는 물질을 포함할 수 있다. 상기 용매는, 예를 들어 물일 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.The solvent may constitute most of the nickel-boron electroless plating solution 30 in which the metal plating object 40 is immersed. The solvent may include a material that dissolves the nickel metal salt, the reducing agent, the complexing agent, and the stabilizer. The solvent may be, for example, water. However, this is exemplary and the technical spirit of the present invention is not limited thereto.

상기 니켈 금속염은 상기 용매에 용해될 수 있다. 상기 니켈 금속염은 금속 도금 대상체(40)에 도금용 니켈 이온을 제공할 수 있고, 상기 도금용 니켈 이온은 금속 도금 대상체(40) 상에 도금층(50)을 형성할 수 있다. 상기 니켈 금속염은 금속을 포함할 수 있고, 예를 들어 니켈(Ni)을 포함할 수 있다. 이에 따라 상기 도금용 니켈 이온은 니켈(Ni) 이온을 포함할 수 있고, 상기 니켈 이온은 예를 들어 2가 이온일 수 있다. 상기 니켈 금속염은, 예를 들어 니켈 염수화물을 포함할 수 있고, 예를 들어 황산니켈, 염화니켈, 설파민산니켈, 질산니켈, 산화니켈 및 탄산니켈 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 황산니켈은 니켈, 산화니켈, 또는 탄산니켈을 황산으로 녹여 상온에서 증발시킴으로써, 칠수염의 녹색 침상결정(사방정계)으로 석출시켜 얻을 수 있다. 상기 황산니켈은, 예를 들어 황산니켈 6수화물을 포함할 수 있다.The nickel metal salt may be dissolved in the solvent. The nickel metal salt may provide nickel ions for plating to the metal plating object 40 , and the nickel ions for plating may form the plating layer 50 on the metal plating object 40 . The nickel metal salt may include a metal, for example, may include nickel (Ni). Accordingly, the nickel ions for plating may include nickel (Ni) ions, and the nickel ions may be, for example, divalent ions. The nickel metal salt may include, for example, nickel salt hydrate, for example, may include at least one of nickel sulfate, nickel chloride, nickel sulfamic acid, nickel nitrate, nickel oxide, and nickel carbonate. For example, the nickel sulfate may be obtained by dissolving nickel, nickel oxide, or nickel carbonate in sulfuric acid and evaporating it at room temperature, thereby precipitating it as green needle-shaped crystals (orthorhombic). The nickel sulfate may include, for example, nickel sulfate hexahydrate.

상기 환원제는 상기 용매에 용해될 수 있다. 상기 환원제는 상기 도금용 니켈 이온을 환원시킬 수 있다. 상기 환원제는, 예를 들어 상기 니켈 이온을 환원시킬 수 있다. 상기 환원제는 TBAB를 포함할 수 있다. 상기 환원제는, 예를 들어 0.01 M 내지 0.1 M 범위의 조성을 가질 수 있고, 예를 들어 0.01 M 내지 0.05 M 범위의 조성을 가질 수 있다.The reducing agent may be dissolved in the solvent. The reducing agent may reduce the nickel ions for plating. The reducing agent may reduce the nickel ion, for example. The reducing agent may include TBAB. The reducing agent, for example, may have a composition in the range of 0.01 M to 0.1 M, for example, may have a composition in the range of 0.01 M to 0.05 M.

상기 착화제는 상기 용매에 용해될 수 있다. 상기 착화제는 상기 도금용 니켈 이온과 착화물을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 착화제는 상기 니켈 이온과 화학 결합하여 니켈 착화물을 형성할 수 있다. 상기 착화제는 도금 속도를 조절하며, 니켈-보론 무전해 도금액(30)이 자발적으로 분해되는 것을 방지하고, 금속 도금 대상체(40)의 표면에서 니켈의 환원반응이 원활하게 일어나도록 도금 반응을 조절할 수 있다. 상기 착화제는 유기산이나 그들의 염으로써 환원 반응에 참여하는 니켈 이온의 총량을 조절할 수 있고, 상기 니켈 이온이 인과 결합하여 인산 니켈로서 침전되는 것을 방지하여, 이에 따라 니켈-보론 무전해 도금액(30)이 도금 작업 중에 안정성을 유지하도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 착화제는 환원 반응에 의한 수소 이온이 빠르게 생성되는 것을 감소시킴으로써, 니켈-보론 무전해 도금액(30)의 pH가 급격하게 변화하지 않도록 할 수 있다. 상기 착화제는, 예를 들어 카르복실산과 그 유도체로서, 예를 들어 아세트산(acetic acid), 아디핀산(adipic acid), 개미산(formic acid), 프로피온산(propionic acid), 부티르산(butyric acid), 발레르산(valeric acid), 카프로산(caproic acid), 에난트산(enanthic acid), 카프릴산(caprylic acid), 펠라곤산(pelargonic acid), 카프르산(capric acid), 운데실산(undecylic acid), 라우르산(lauric acid), 트라이데실산(tridecylic acid), 미리스트산(myristic acid), 펜타데카노산(pentadecanoic acid), 팔미트산(palmitic acid), 마르가르산(margaric acid), 스테아르산(stearic acid), 아라키딕산(arachidic acid), 옥살산(oxalic acid), 말론산(malonic acid), 타르타르산(tartaric acid), 숙신산(succinic acid), 글루타르산(glutaric acid), 피멜린산(pimelic acid), 수베르산(suberic acid), 아젤라산(azelaic acid), 세바르산(sebacic acid), 오소-프탈산(ortho-phthalic acid), 이소프탈산(isophthalic acid), 테레프탈산(terephthalic acid), 말레산(taleic acid), 푸마르산(fumaric acid), 글루타콘산(glutaconic acid), 트로마틴산(traumatic acid), 및 뮤콘산(muconic acid), 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 착화제는, 알파히이드록실산과 그 유도체로서, 예를 들어 글리콜릭산(glycolic acid), 락트산(lactic acid), 구연산(citric acid), 및 만델산(mandelic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The complexing agent may be dissolved in the solvent. The complexing agent may form a complex with the nickel ion for plating. For example, the complexing agent may chemically combine with the nickel ion to form a nickel complex. The complexing agent controls the plating speed, prevents the nickel-boron electroless plating solution 30 from being decomposed spontaneously, and controls the plating reaction so that the reduction reaction of nickel occurs smoothly on the surface of the metal plating object 40 . can The complexing agent can control the total amount of nickel ions participating in the reduction reaction with organic acids or salts thereof, and prevents the nickel ions from binding to phosphorus and precipitating as nickel phosphate, thus nickel-boron electroless plating solution (30) It can perform a function to maintain stability during this plating operation. In addition, the complexing agent may prevent the pH of the nickel-boron electroless plating solution 30 from rapidly changing by reducing the rapid generation of hydrogen ions by the reduction reaction. The complexing agent is, for example, carboxylic acid and its derivatives, for example, acetic acid, adipic acid, formic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, undecylic acid, Lauric acid, tridecylic acid, myristic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid (stearic acid), arachidic acid, oxalic acid, malonic acid, tartaric acid, succinic acid, glutaric acid, pimelic acid acid), suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, ortho-phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, maleic acid It may include at least one of taleic acid, fumaric acid, glutaconic acid, traumatic acid, and muconic acid. In addition, the complexing agent, alpha-hydroxyl acid and its derivatives, for example, glycolic acid (glycolic acid), lactic acid (lactic acid), citric acid (citric acid), and mandelic acid (mandelic acid) at least any one may include

상기 안정제는 상기 용매에 용해될 수 있다. 상기 안정제는 상기 도금용 니켈 이온의 환원 반응을 억제할 수 있다. 특히, 상기 안정제는 금속 도금 대상체(40)의 도금층(50)이 형성되기 원하는 영역 외의 다른 영역에서의 환원 반응을 억제함으로써, 니켈-보론 무전해 도금액(30)을 안정화하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 안정제는 금속 원소를 포함할 수 있다. 상기 안정제는, 예를 들어 납(Pb), 텔레늄(Te), 셀레늄(Se), 비스무트(Bi), 주석(Sn), 탈륨(Tl), 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 안정제는, 예를 들어 질산납을 포함할 수 있다. 상기 안정제가 니켈-보론 무전해 도금액(30) 내에서 유리되어 불순물로 작용하는 것을 방지하기 위하여, 상기 안정제를 염산이나 질산과 같은 강산 용액 또는 가성소다액과 같은 강알칼리 용액에 미리 용해하여 니켈-보론 무전해 도금액(30)에 첨가할 수 있다.The stabilizer may be dissolved in the solvent. The stabilizer may suppress the reduction reaction of the nickel ions for plating. In particular, the stabilizer may perform a function of stabilizing the nickel-boron electroless plating solution 30 by suppressing a reduction reaction in an area other than the area where the plating layer 50 of the metal plating object 40 is to be formed. . The stabilizer may include a metal element. The stabilizer may include, for example, at least one of lead (Pb), telenium (Te), selenium (Se), bismuth (Bi), tin (Sn), thallium (Tl), and molybdenum (Mo). can The stabilizer may include, for example, lead nitrate. In order to prevent the stabilizer from being liberated in the nickel-boron electroless plating solution 30 and acting as an impurity, the stabilizer is previously dissolved in a strong acid solution such as hydrochloric acid or nitric acid or a strong alkali solution such as caustic soda solution to form nickel-boron. It can be added to the electroless plating solution (30).

상기 pH 조절제는 상기 용매에 용해될 수 있다. 금속 도금 대상체(40)에 형성되는 도금층(50)은 니켈-보론 무전해 도금액(30)의 pH에 의하여 도금 속도 및 도금층의 두께 등에 영향을 받으므로, 니켈-보론 무전해 도금액(30)의 pH를 일정하게 유지하고 조절할 수 있는 물질이 추가되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 pH 조절제가 이러한 기능을 수행하는 물질로서 니켈-보론 무전해 도금액(30)에 첨가될 수 있다. 상기 pH 조절제는 니켈-보론 무전해 도금액(30)의 pH를 조절할 수 있다. 상기 pH 조절제는, 황산, 염산, 질산 등과 같은 산성 물질을 포함하거나 또는 암모니아수, 수산화나트륨, 수산화칼륨과 같은 염기성 물질을 포함할 수 있다. 상기 pH 조절제는 니켈-보론 무전해 도금액(30)의 pH를, 예를 들어 5 내지 9 범위로 유지하도록, 예를 들어 6 내지 8 범위로 유지하도록, 니켈-보론 무전해 도금액에 첨가되는 함량이 조정될 수 있다.The pH adjusting agent may be dissolved in the solvent. Since the plating layer 50 formed on the metal plating object 40 is affected by the plating speed and the thickness of the plating layer by the pH of the nickel-boron electroless plating solution 30 , the pH of the nickel-boron electroless plating solution 30 . It is preferable to add a substance that can maintain and control the constant. Accordingly, the pH adjusting agent may be added to the nickel-boron electroless plating solution 30 as a material performing this function. The pH adjusting agent may adjust the pH of the nickel-boron electroless plating solution 30 . The pH adjusting agent may include an acidic substance such as sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, or the like, or a basic substance such as aqueous ammonia, sodium hydroxide, or potassium hydroxide. The amount of the pH adjusting agent added to the nickel-boron electroless plating solution 30 to maintain the pH of the nickel-boron electroless plating solution 30, for example, in the range of 5 to 9, for example, in the range of 6 to 8, is added to the nickel-boron electroless plating solution. can be adjusted.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자용 니켈-보론 무전해 도금 방법(S100)을 도시하는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a nickel-boron electroless plating method (S100) for an electrode terminal of a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자용 니켈-보론 무전해 도금 방법(S100)을 도시하는 개략도이다.3 is a schematic diagram illustrating a nickel-boron electroless plating method (S100) for an electrode terminal of a lithium ion battery according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 무전해 도금 방법(S100)은, 도금 대상체를 식각 용액에 침지하는 단계(S110); 상기 도금 대상체를 1차 세정하는 단계(S120); 상기 도금 대상체를 니켈 스트라이크 전해 도금하는 단계(S130); 상기 도금 대상체를 2차 세정하는 단계(S140); 상기 도금 대상체를 TBAB를 포함한 니켈-보론 무전해 도금액을 이용하여 무전해 도금하여, 니켈-보론 무전해 도금층을 형성하는 단계(S150); 및 상기 도금 대상체를 3차 세정하는 단계(S160);를 포함한다.2 and 3 , the electroless plating method ( S100 ) includes immersing an object to be plated in an etching solution ( S110 ); first cleaning the object to be plated (S120); performing nickel strike electrolytic plating on the object to be plated (S130); Secondary cleaning of the object to be plated (S140); forming a nickel-boron electroless plating layer by electroless plating the object to be plated using a nickel-boron electroless plating solution containing TBAB (S150); and a third cleaning step (S160) of the object to be plated.

본 발명의 기술적 사상에 따른 리튬 이온 전지의 전극 단자의 니켈-보론 무전해 도금 방법은, 상술한 TBAB를 포함한 니켈-보론 무전해 도금액을 준비하는 단계; 및 상기 니켈-보론 무전해 도금액을 이용하여 도금 대상체를 무전해 도금하여 니켈-보론 무전해 도금층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.The nickel-boron electroless plating method of the electrode terminal of a lithium ion battery according to the technical spirit of the present invention includes the steps of preparing a nickel-boron electroless plating solution including the above-described TBAB; and electrolessly plating the object to be plated using the nickel-boron electroless plating solution to form a nickel-boron electroless plating layer.

상기 리튬 이온 전지의 전극 단자에 형성된 니켈-보론 무전해 도금층은, 상기 TBAB를 포함한 리튬 이온 전지의 전극 단자용 니켈-보론 무전해 도금액에 의하여 도금 대상체의 표면에 도금될 수 있다. 상기 니켈-보론 무전해 도금층은, 95 중량% 내지 99 중량% 범위의 니켈과 1 중량% 내지 5 중량% 범위의 보론을 포함할 수 있다.The nickel-boron electroless plating layer formed on the electrode terminal of the lithium ion battery may be plated on the surface of the object to be plated by the nickel-boron electroless plating solution for the electrode terminal of the lithium ion battery including the TBAB. The nickel-boron electroless plating layer may include nickel in a range of 95 wt% to 99 wt% and boron in a range of 1 wt% to 5 wt%.

실험예Experimental example

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred experimental examples are presented to help the understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only for helping understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following experimental examples.

도금 대상체로서, 가로 x 세로 x 두께가 10 mm x 10 mm x 1 mm 인 구리 기판을 준비하였다. 상기 구리 기판은 상업적으로 이용가능하다.As an object to be plated, a copper substrate having a width x length x thickness of 10 mm x 10 mm x 1 mm was prepared. Such copper substrates are commercially available.

상기 식각 용액에 침지하는 단계(S110)는 염산, 질산, 황산, 또는 불산과 같은 산성 용액을 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 단계(S110)는 5% 내지 10% 범위의 황산 용액을 이용하여 20℃ 내지 30℃의 범위의 온도에서 10초 내지 20초 범위의 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 단계(S110)를 수행하여, 상기 도금 대상체의 표면 민감성이 증가되고, 활성화될 수 있다.The immersion in the etching solution (S110) may be performed using an acidic solution such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, or hydrofluoric acid. For example, the step (S110) may be performed using a sulfuric acid solution in the range of 5% to 10% at a temperature in the range of 20°C to 30°C for a time in the range of 10 seconds to 20 seconds. By performing the step (S110), the surface sensitivity of the object to be plated may be increased and activated.

본 실험예에서, 상기 단계(S110)는 7% 황산(H2SO4) 용액을 이용하여 25℃의 온도에서 12초 동안 수행되었다.In this experimental example, the step (S110) was performed for 12 seconds at a temperature of 25 ℃ using a 7% sulfuric acid (H 2 SO 4 ) solution.

이어서, 상기 금속 도금 대상체를 1차 세정하는 단계(S120)를 수행한다. 상기 1차 세정은 탈이온수를 이용하여 수행될 수 있고, 5초 내지 30초 범위의 시간 동안 수행될 수 있다.Then, the first cleaning of the metal plating object (S120) is performed. The first washing may be performed using deionized water, and may be performed for a time ranging from 5 seconds to 30 seconds.

본 실험예에서, 상기 단계(S120)는 탈이온수에 10초 동안 침지하여 수행하였다.In this experimental example, the step (S120) was performed by immersion in deionized water for 10 seconds.

이어서, 상기 금속 도금 대상체를 니켈 스트라이크 전해 도금하는 단계(S130)를 수행한다. 상기 단계(S130)는 상기 금속 도금 대상체를 니켈-보론 무전해 도금을 하기 위한 선처리로서, 우드(Wood's) 니켈 스트라이크를 수행한다. 니켈 스트라이크 전해 도금액은 40 g/L 내지 50 g/L 범위의 NiCl2, 200 g/L 내지 300 g/L 범위의 NiSO4 6(H2O), 및 25 g/L 내지 30 g/L범위의 H3BO3을 포함할 수 있다. 또한, 상기 단계(S130)는 pH 4 내지 pH 5 범위의 pH, 40℃ 내지 60℃의 범위의 온도, 및 5 V 내지 7 V의 범위의 전압을 10초 내지 15초 범위의 인가 시간 동안 인가하는 공정 조건에서 수행할 수 있다.Next, a step (S130) of electroplating the metal plated object by nickel strike is performed. The step (S130) is a pre-treatment for nickel-boron electroless plating on the metal plating object, and a Wood's nickel strike is performed. The nickel strike electroplating solution is in the range of 40 g/L to 50 g/L of NiCl 2 , NiSO 4 6 (H 2 O) in the range of 200 g/L to 300 g/L, and 25 g/L to 30 g/L. of H 3 BO 3 may be included. In addition, in the step (S130), a pH in the range of pH 4 to pH 5, a temperature in the range of 40° C. to 60° C., and a voltage in the range of 5 V to 7 V are applied for an application time in the range of 10 seconds to 15 seconds. It can be carried out under process conditions.

본 실험예에서, 상기 단계(S130)는, 45 g/L NiCl2, 240 g/L NiSO4 6(H2O), 및 30 g/L H3BO3 의 니켈 스트라이크 전해 도금액을 이용하였고, pH 4.5, 50℃의 온도, 및 6 V의 균일한 전압을 12초간 인가하는 공정 조건 하에서 수행되었다.In this experimental example, in the step (S130), 45 g/L NiCl 2 , 240 g/L NiSO 4 6 (H 2 O), and 30 g/LH 3 BO 3 A nickel strike electrolytic plating solution was used, pH It was carried out under process conditions of applying a temperature of 4.5, 50 °C, and a uniform voltage of 6 V for 12 seconds.

이어서, 상기 금속 도금 대상체를 2차 세정하는 단계(S140)를 수행한다. 상기 2차 세정은 탈이온수를 이용하여 수행될 수 있고, 5초 내지 30초 범위의 시간 동안 수행될 수 있다.Then, a second cleaning step (S140) of the metal plating object is performed. The second washing may be performed using deionized water, and may be performed for a time ranging from 5 seconds to 30 seconds.

본 실험예에서, 상기 단계(S140)는 탈이온수에 10초가 침지하여 수행하였다.In this experimental example, the step (S140) was performed by immersion in deionized water for 10 seconds.

이이서, 상기 금속 도금 대상체를 TBAB를 포함한 니켈-보론 무전해 도금액을 이용하여 무전해 도금하여, 니켈-보론 무전해 도금층을 형성하는 단계(S150)를 수행한다. 상기 단계(S150)는, 상술한 바와 같은 니켈-보론 무전해 도금액(30)을 이용하여 수행할 수 있고, 니켈-보론 무전해 도금액(30)은 니켈 금속염, TBAB를 포함하는 환원제, 착화제, 및 안정제를 포함할 수 있다. 상기 단계(S150)는, 예를 들어, 상기 니켈 금속염으로 황산니켈 6수화물을 포함하고, 상기 착화제로 구연산을 포함하고, 상기 안정제로 질산납을 포함하고, 상기 환원제로 상기 TBAB를 포함하여 구성된 상기 니켈-보론 무전해 도금액을 이용하여 수행할 수 있다. 또한, 상기 단계(S150)는, 예를 들어, 상기 니켈 금속염으로 0.05 M 내지 0.2 M 범위의 황산니켈 6수화물을 포함하고, 상기 착화제로 0.05 M 내지 0.2 M 범위의 구연산을 포함하고, 상기 안정제로 1 ppm 내지 3 ppm 범위의 질산납을 포함하고, 상기 환원제로 0.01 M 내지 0.05 M 범위의 상기 TBAB를 포함하여 구성된 상기 니켈-보론 무전해 도금액을 이용하여 수행할 수 있다. 상기 단계(S150)는 pH 6 내지 pH 8 범위의 pH 및 50℃ 내지 70℃의 범위의 온도의 공정 조건에서 수행할 수 있다.Thereafter, the metal plating object is electroless-plated using a nickel-boron electroless plating solution containing TBAB to form a nickel-boron electroless plating layer (S150). The step (S150) may be performed using the nickel-boron electroless plating solution 30 as described above, and the nickel-boron electroless plating solution 30 is a nickel metal salt, a reducing agent including TBAB, a complexing agent, and stabilizers. The step (S150) is, for example, comprising nickel sulfate hexahydrate as the nickel metal salt, citric acid as the complexing agent, lead nitrate as the stabilizer, and TBAB as the reducing agent. It can be carried out using a nickel-boron electroless plating solution. In addition, the step (S150) includes, for example, nickel sulfate hexahydrate in the range of 0.05 M to 0.2 M as the nickel metal salt, and citric acid in the range of 0.05 M to 0.2 M as the complexing agent, and as the stabilizer It may be carried out using the nickel-boron electroless plating solution comprising lead nitrate in the range of 1 ppm to 3 ppm, and the TBAB in the range of 0.01 M to 0.05 M as the reducing agent. The step (S150) may be performed under process conditions of a pH in the range of pH 6 to pH 8 and a temperature in the range of 50°C to 70°C.

본 실험예에서, 상기 단계(S140)에서, 니켈 소스로서 상기 니켈 금속염은 0.1 M 황산니켈 6수화물(nickel sulfate hexahydrate, NiSO4 6(H2O), >98%, Alfa Aesar), 착화제로서 0.1 M 구연산(citric acid, C6H8O7, >99%, Aldrich), 안정제로서 2 ppm 질산납(lead nitrate, Pb(NO3)2, >99%, Aldrich), 및 환원제로서 TBAB ((CH3)3CNH2 BH3, >97%, Alfa Aesar)을 포함하여 구성된 상기 니켈-보론 무전해 도금액을 이용하였다. 또한, 상기 니켈-보론 무전해 도금액은 상기 환원제의 조성을 0.01 M, 0.03 M, 0.05 M, 0.07 M, 및 0.1 M로 변화시켜 시편을 제조하였다. 또한, pH를 6 내지 8로 변화시켜 시편을 제조하였다. 상기 니켈-보론 무전해 도금액의 온도는 60℃로 유지하였다. In this experimental example, in the step (S140), the nickel metal salt as a nickel source is 0.1 M nickel sulfate hexahydrate (nickel sulfate hexahydrate, NiSO 4 6 (H 2 O), >98%, Alfa Aesar), as a complexing agent 0.1 M citric acid (C 6 H 8 O 7 , >99%, Aldrich), 2 ppm lead nitrate (Pb(NO 3 ) 2 , >99%, Aldrich) as a stabilizer, and TBAB ( (CH 3 ) 3 CNH 2 BH 3 , >97%, Alfa Aesar) The nickel-boron electroless plating solution was used. In addition, the nickel-boron electroless plating solution was prepared by changing the composition of the reducing agent to 0.01 M, 0.03 M, 0.05 M, 0.07 M, and 0.1 M. In addition, a specimen was prepared by changing the pH to 6 to 8. The temperature of the nickel-boron electroless plating solution was maintained at 60°C.

이어서, 상기 금속 도금 대상체를 3차 세정하는 단계(S160)를 수행한다. 상기 3차 세정은 탈이온수를 이용하여 수행될 수 있고, 5초 내지 30초 범위의 시간 동안 수행될 수 있다.Then, a third cleaning step (S160) of the metal plating object is performed. The third washing may be performed using deionized water, and may be performed for a time ranging from 5 seconds to 30 seconds.

본 실험예에서는, 상기 단계(S160)는 탈이온수에 10초가 침지하여 수행하였다.In this experimental example, the step (S160) was performed by immersion in deionized water for 10 seconds.

상술한 방법에 따라서, 본 발명의 기술적 사상에 따라 환원제로서 TBAB를 이용하여 형성한 니켈-보론 무전해 도금 시편을 준비하였다.According to the method described above, a nickel-boron electroless plating specimen formed using TBAB as a reducing agent was prepared according to the technical idea of the present invention.

비교예로서, 상술한 조건들과 동일하지만, 환원제로서, 디메틸아민보란 ((CH3)2NH BH3, >97%, Alfa Aesar)를 이용하여 형성한 니켈-보론 무전해 도금 시편을 준비하였다.As a comparative example, a nickel-boron electroless plating specimen formed using the same conditions as described above, but as a reducing agent, dimethylamineborane ((CH 3 ) 2 NH BH 3 , >97%, Alfa Aesar) was prepared. .

무전해 도금 특성분석Electroless Plating Characterization

니켈-보론 무전해 도금 시편의 표면 형상 및 미세구조를 광학현미경 및 주사전자현미경(SEM, Tescan Mira LM)을 이용하여 분석하였다. 또한, 상기 니켈-보론 무전해 도금 시편의 조성과 두께를 X-선 형광 분광기(XRF, Rigaku ZSX Primus)를 이용하여 분석하였다.The surface shape and microstructure of the nickel-boron electroless plating specimens were analyzed using an optical microscope and a scanning electron microscope (SEM, Tescan Mira LM). In addition, the composition and thickness of the nickel-boron electroless plating specimen were analyzed using X-ray fluorescence spectroscopy (XRF, Rigaku ZSX Primus).

상기 니켈-보론 무전해 도금 시편의 전기화학적 측정을 위하여 3 전극 시스템을 이용하였고, 기준 전극으로 포화 카로멜 전극(SCE), 상대 전극으로 그라파이트 전극, 및 작동 전극으로 니켈 스트라이크 처리 전극을 사용하였다.A three-electrode system was used for the electrochemical measurement of the nickel-boron electroless plating specimen, and a saturated caramel electrode (SCE) as a reference electrode, a graphite electrode as a counter electrode, and a nickel strike electrode as a working electrode were used.

상기 니켈-보론 무전해 도금 시편의 동전위 분극을 전기화학 계측기(ZIVE SP2 potentiostat/galvanostat)를 이용하여 수행하였다. 상기 니켈-보론 무전해 도금 시편은 1 cm2 의 작동 표면을 가지며, 2 mV s-1 의 전위 스캔 속도로 다양한 니켈-보론 무전해 도금액 조건들에서 수행되었다.Potential polarization of the nickel-boron electroless plating specimen was performed using an electrochemical measuring instrument (ZIVE SP2 potentiostat/galvanostat). The nickel-boron electroless plating specimen had a working surface of 1 cm 2 , and was performed under various nickel-boron electroless plating solution conditions at a potential scan rate of 2 mV s −1 .

상기 니켈-보론 무전해 도금 시편의 전해질 내의 식각 저항은, 탄산 에틸렌(ethylene carbonate, EC)과 탄산 디에틸(diethyl carbonate, DEC)이 부피 비율로 1:1 로 혼합된 혼합물에 1 M LiPF6을 포함하는 전해질 내에 상기 니켈-보론 무전해 도금 시편을 80℃에서 24 시간 침지하여 측정하였다.Etching resistance in the electrolyte of the nickel-boron electroless plating specimen was obtained by adding 1 M LiPF 6 to a mixture of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) in a 1:1 volume ratio. It was measured by immersing the nickel-boron electroless plating specimen in the containing electrolyte at 80° C. for 24 hours.

상기 니켈-보론 무전해 도금 시편의 고온 안정성은 450℃에서 24 시간 동안 소결한 후에 측정하였다.The high temperature stability of the nickel-boron electroless plating specimen was measured after sintering at 450° C. for 24 hours.

결과 및 분석Results and analysis

무전해 도금은 자가 촉매적 전기화학적 반응이며, 니켈 이온의 국부적 캐소드 분극 곡선과 3차 부틸아민보란(Tert-butyl amine borane, TBAB)의 국부적 애노드 분극 곡선이 혼성전위이론에 의하여 중첩되는 전위에서 발생할 수 있다.Electroless plating is an autocatalytic electrochemical reaction, and the local cathodic polarization curve of nickel ions and the local anode polarization curve of tert-butyl amine borane (TBAB) may occur at potentials overlapped by the hybrid potential theory. can

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 니켈-보론 무전해 도금액에 대한 TBAB의 조성에 따른 분극 특성을 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing polarization characteristics according to a composition of TBAB for a nickel-boron electroless plating solution according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 니켈-보론 무전해 도금액에 대한 TBAB의 조성에 따른 도금 속도를 나타내는 그래프이다.5 is a graph illustrating a plating rate according to a composition of TBAB for a nickel-boron electroless plating solution according to an embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5에서, 니켈-보론 무전해 도금액은, 0.1 M의 니켈 이온 조성, 60℃의 온도, 및 pH 6의 pH의 공정조건을 가졌다. 상기 도금 속도는 중량측정(gravimetric) 방법으로 계산되었다. 니켈 스트라이크 도금을 수행한 직후와 상기 TBAB의 조성을 변화시킨 경우에 대한 특성들이 나타나 있다.4 and 5 , the nickel-boron electroless plating solution had process conditions of a nickel ion composition of 0.1 M, a temperature of 60° C., and a pH of pH 6. The plating rate was calculated by a gravimetric method. Characteristics are shown immediately after nickel strike plating and when the composition of the TBAB is changed.

도 4를 참조하면, 상기 TBAB의 조성의 변화에 따른 혼성 전위의 변화가 두드러지지 않았다. 구체적으로, 애노드 분극의 전류밀도가 증가됨에 따라 0.03 M의 TBAB의 조성에서 혼성 전위가 음수로서 절대값이 가장 큰 값으로 나타났으며, 이후 상기 TBAB의 조성이 0.03 M 보다 증가되어도, 혼성 전위가 음수로서 절대값이 커지지 않고 다소 감소하였다. 또한, 상기 TBAB의 조성이 증가됨에 따라 전류밀도는 감소하였다.Referring to FIG. 4 , the change in hybrid potential according to the change in the composition of the TBAB was not remarkable. Specifically, as the current density of the anode polarization increased, the hybrid potential was negative in the composition of TBAB of 0.03 M, and the absolute value was the largest. As a negative number, the absolute value did not increase but decreased slightly. In addition, as the composition of the TBAB increased, the current density decreased.

도 5를 참조하면, 0.1 M의 니켈 이온 도금액에서 상기 TBAB의 조성이 0.03 M까지 증가되면, 산화/환원 반응은 평형상태가 되며, 도금 속도는 최대값을 나타내었다.Referring to FIG. 5 , when the composition of TBAB is increased to 0.03 M in a nickel ion plating solution of 0.1 M, the oxidation/reduction reaction becomes an equilibrium state, and the plating rate exhibits a maximum value.

구체적으로, TBAB가 1 리터당 0.01 내지 0.06mol일 때 도금 속도가 증가하며,더 바람직하게는 0.02 내지 0.05mol 일 때 도금 속도가 가장 증가하는 것을 알 수 있다.Specifically, it can be seen that the plating rate increases when the TBAB is 0.01 to 0.06 mol per 1 liter, and more preferably, when the TBAB is 0.02 to 0.05 mol, the plating rate increases the most.

반면에 상기 TBAB가 0.07mol을 초과하면 도금 속도 증가 효과가 미비한 것을 알 수 있다. 이는 환원 반응에서 석출될 수 있는 니켈-보론 도금액 내의 니켈 이온 조성은 TBAB의 조성에 비하여 낮으며, 이에 따라 평형 상태에서 산화환원 반응에서 발생하기 어렵기 때문으로 분석된다. 따라서, 도금 속도는 환원제의 조성에 따른 비례 효과를 나타내지 않음을 알 수 있다. On the other hand, when the TBAB exceeds 0.07 mol, it can be seen that the effect of increasing the plating rate is insignificant. This is analyzed because the composition of nickel ions in the nickel-boron plating solution that can be precipitated in the reduction reaction is lower than that of TBAB, and thus it is difficult to occur in the redox reaction in an equilibrium state. Therefore, it can be seen that the plating speed does not have a proportional effect according to the composition of the reducing agent.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 니켈-보론 무전해 도금액에 대한 pH에 따른 분극 특성을 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing polarization characteristics according to pH of a nickel-boron electroless plating solution according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 니켈-보론 무전해 도금액에 대한 pH에 따른 도금 속도를 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing a plating rate according to pH for a nickel-boron electroless plating solution according to an embodiment of the present invention.

도 6 및 도 7에서, 니켈-보론 무전해 도금액은, 0.1 M의 니켈 이온 조성, 60℃의 온도, 및 0.03 M의 TBAB의 조성을 가졌다.6 and 7, the nickel-boron electroless plating solution had a nickel ion composition of 0.1 M, a temperature of 60° C., and a composition of TBAB of 0.03 M.

도 6을 참조하면, 다양한 pH 조건들 하에서의 환원제로서 0.03 M TBAB를 사용한 경우의 도금액 내의 니켈 이온의 애노드 산화 및 캐소드 환원에 대한 국부적 분극 곡선들이 나타나있다. 상기 pH를 6, 7, 및 8로 증가하도록 변화시킴에 따라, 혼성 전위와 전류는 각각 -0.370 V / 6.03x10-5 A, -0.405 V / 6.61x10-5 A, 및 -0.502 V / 8.91x10-5 A 로 나타났다. 따라서, 상기 pH가 증가됨에 따라, 혼성 전위는 감소하였고, 전류밀도는 증가하였다. 이러한 경향은 국부적 캐소드 곡선과 국부적 애노드 곡선이 균일한 니켈 조성에서 증가된 알칼리도에 의하여 더 가역적인 반응으로 이동하기 때문으로 분석된다. 또한, 상기 pH가 증가됨에 따른 혼성 전위의 감소는 국부적 캐소드 반응에 비하여 국부적 애노드 반응이 pH에 더 영향을 받기 때문으로 분석된다.Referring to FIG. 6 , local polarization curves for anode oxidation and cathode reduction of nickel ions in a plating solution when 0.03 M TBAB is used as a reducing agent under various pH conditions are shown. As the pH was changed to increase to 6, 7, and 8, the hybrid potential and current were -0.370 V / 6.03x10 -5 A, -0.405 V / 6.61x10 -5 A, and -0.502 V / 8.91x10, respectively. -5 A was shown. Therefore, as the pH was increased, the hybrid potential decreased and the current density increased. This trend is analyzed because the local cathode curve and the local anode curve shift toward a more reversible reaction by increased alkalinity in a uniform nickel composition. In addition, it is analyzed that the decrease in the hybrid potential as the pH is increased is because the local anode reaction is more affected by the pH than the local cathodic reaction.

이에 따라, TBAB은 하기의 반응식 1 및 반응식 2에 따라 반응할 수 있다.Accordingly, TBAB may be reacted according to Schemes 1 and 2 below.

<반응식 1><Scheme 1>

Figure pat00002
Figure pat00002

<반응식 2><Scheme 2>

Figure pat00003
Figure pat00003

여기에서, "n"은 1 내지 4 범위의 숫자이다.Here, “n” is a number ranging from 1 to 4.

상기 반응식 1에서 형성된 수소 원자(H)는 재결합되거나 또는 산화되어 물을 형성할 수 있다.The hydrogen atom (H) formed in Scheme 1 may be recombinated or oxidized to form water.

상기 반응식 1 및 반응식 2를 참조하면, 니켈-보론 무전해 도금액의 pH가 증가되면, 상기 TBAB의 산화가 촉진되는 것으로 분석된다.Referring to Schemes 1 and 2, it is analyzed that when the pH of the nickel-boron electroless plating solution is increased, the oxidation of the TBAB is accelerated.

도 7을 참조하면, pH가 증가됨에 따라 도금 속도가 증가되었다. 이는 상기 반응식 1과 반응식 2의 결과와 일치하고, 도 6의 결과와 일치한다.Referring to FIG. 7 , the plating speed increased as the pH increased. This is consistent with the results of Schemes 1 and 2, and is consistent with the results of FIG. 6 .

전기화학적 분석 결과로부터, 0.1 M 니켈 조성에서 환원제로서 TBAB를 사용한 니켈-보론 무전해 도금액은, 0.03 M의 TBAB의 조성과 pH 8에서 최적화됨을 알 수 있다.From the electrochemical analysis results, it can be seen that the nickel-boron electroless plating solution using TBAB as a reducing agent in a 0.1 M nickel composition is optimized at a pH of 8 and a composition of 0.03 M TBAB.

이하에서는, 0.03 M의 TBAB의 조성과 pH 8로 최적화한 니켈-보론 무전해 도금액을 이용하여 무전해 도금을 수행하여 니켈-보론 무전해 도금층에 대하여 분석하기로 한다.Hereinafter, electroless plating is performed using a nickel-boron electroless plating solution optimized to a composition of 0.03 M TBAB and pH 8 to analyze the nickel-boron electroless plating layer.

실시예로서, TBAB를 포함한 니켈-보론 무전해 도금액을 이용하여 제조한 니켈-보론 무전해 도금층에서, 니켈의 조성은 97 중량%이고, 보론의 조성은 3 중량%이었다. 그러나, 이는 예시적이며, 상기 니켈-보론 무전해 도금층은, 95 중량% 내지 99 중량% 범위의 니켈과 1 중량% 내지 5 중량% 범위의 보론을 포함할 수 있다.As an example, in the nickel-boron electroless plating layer prepared using the nickel-boron electroless plating solution including TBAB, the nickel composition was 97 wt% and the boron composition was 3 wt%. However, this is exemplary, and the nickel-boron electroless plating layer may include nickel in a range of 95 wt% to 99 wt% and boron in a range of 1 wt% to 5 wt%.

반면, 비교예로서, 디메틸아민보란을 이용하여 제조한 니켈-보론 무전해 도금층에서, 니켈의 조성은 98 중량%이고, 보론의 조성은 2 중량%이었다.On the other hand, as a comparative example, in the nickel-boron electroless plating layer prepared using dimethylamine borane, the composition of nickel was 98 wt% and the composition of boron was 2 wt%.

상기 니켈-보론 무전해 도금층의 전해질 내에서의 식각 저항을 분석하기 위하여, 탄산 에틸렌(ethylene carbonate, EC)과 탄산 디에틸(diethyl carbonate, DEC)이 부피 비율로 1:1 로 혼합된 혼합물에 1 M LiPF6을 포함하여 전해질을 제조하였으며, 상기 전해질에 실시예와 비교예의 니켈-보론 무전해 도금층을 포함한 시편을 80℃에서 24시간 동안 유지한 후에 두께를 측정하였다. 실시예는 환원제로서 TBAB를 사용한 경우이고, 비교예는 환원제로서 디메틸아민보란(DMAB)을 사용한 경우이다.In order to analyze the etch resistance in the electrolyte of the nickel-boron electroless plating layer, 1 in a mixture of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) in a volume ratio of 1:1 An electrolyte was prepared including M LiPF 6 , and the thickness of the specimen including the nickel-boron electroless plating layer of Examples and Comparative Examples in the electrolyte was maintained at 80° C. for 24 hours, and then the thickness was measured. Examples are cases in which TBAB is used as a reducing agent, and Comparative Examples are cases in which dimethylamine borane (DMAB) is used as a reducing agent.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 니켈-보론 무전해 도금 방법을 이용하여 형성한 니켈-보론 무전해 도금층을 전해질에 침지하기 전과 후에 두께 변화를 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing the change in thickness before and after the nickel-boron electroless plating layer formed using the nickel-boron electroless plating method according to an embodiment of the present invention is immersed in the electrolyte.

도 8을 참조하면, 실시예의 경우에는, 니켈-보론 무전해 도금층의 두께는 23 μm 에서 21 μm로 감소되어, 8.7%의 감소율을 나타내었다. 반면, 비교예의 경우에는, 니켈-보론 무전해 도금층의 두께는 25 μm에서 21 μm로 감소되어, 16%의 감소율을 나타내었다. Referring to FIG. 8 , in the case of the example, the thickness of the nickel-boron electroless plating layer was decreased from 23 μm to 21 μm, indicating a reduction rate of 8.7%. On the other hand, in the case of the comparative example, the thickness of the nickel-boron electroless plating layer was decreased from 25 μm to 21 μm, indicating a reduction rate of 16%.

다시 말해, 상기 니켈-보론 무전해 도금층은 통상적으로 리튬 이온 전지들의 전해질로 사용되는 탄산 에틸렌(EC), 탄산 디에틸(DCE) 및 LiPF6가 포함된 전해질, 더 바람직하게는 탄산 에틸렌(EC)와 탄산 디에틸이 부피 비율로 1:1로 혼합된 혼합물에 혼합물에 1 M LiPF6을 포함한 전해질에서 80℃에서 24시간 동안 유지한 후 두께 변화가 10% 이하, 더 바람직하게는 8.7% 이하로 감소되는 것을 확인할 수 있다. 이는 디메틸아민보란(DMAB)을 사용한 비교예에 비해 5%이상, 더 바람직하게는 7% 이상 감소율이 절감되는 것을 알 수 있다. In other words, the nickel-boron electroless plating layer is an electrolyte containing ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DCE) and LiPF 6 which are typically used as electrolytes of lithium ion batteries, more preferably ethylene carbonate (EC) In a mixture in which diethyl carbonate and diethyl carbonate are mixed in a volume ratio of 1:1, the thickness change is reduced to 10% or less, more preferably 8.7% or less after maintaining at 80° C. for 24 hours in an electrolyte containing 1 M LiPF 6 in the mixture. decrease can be seen. It can be seen that compared to the comparative example using dimethylamine borane (DMAB), the reduction rate is reduced by 5% or more, more preferably by 7% or more.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 니켈-보론 무전해 도금층이 탄산 에틸렌(EC), 탄산 디에틸(DCE) 및 LiPF6로 이루어진 전해질, 더 바람직하게는 탄산 에틸렌(EC)와 탄산 디에틸이 부피 비율로 1:1로 혼합된 혼합물에 혼합물에 1 M LiPF6을 포함한 전해질에서 식각 저항성이 우수한 것을 수치적으로 확인할 수 있다. 이러한 이유로, 비교예에 비하여, 실시예는 전해질과 반응하는 니켈의 양이 적음을 알 수 있고, 따라서 실시예가 식각 저항이 더 우수한 것으로 분석된다.That is, the nickel-boron electroless plating layer according to the embodiment of the present invention contains an electrolyte composed of ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DCE) and LiPF 6 , more preferably ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate by volume. It can be numerically confirmed that the etch resistance is excellent in the electrolyte including 1 M LiPF 6 in the mixture mixed in a ratio of 1:1. For this reason, it can be seen that the amount of nickel reacting with the electrolyte is small in the Example, compared to the Comparative Example, and thus, the Example is analyzed to have better etching resistance.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 니켈-보론 무전해 도금 방법을 이용하여 형성한 니켈-보론 무전해 도금층을 전해질에 침지하기 전과 후에 표면 상태를 나타내는 광학현미경 사진들이다.9 is an optical micrograph showing the surface state of a nickel-boron electroless plating layer formed using a nickel-boron electroless plating method according to an embodiment of the present invention before and after immersion in an electrolyte.

도 9를 참조하면, 니켈-보론 무전해 도금을 수행한 후에, 구리 표면에 니켈-보론 무전해 도금층이 형성됨을 알 수 있다. 일반적으로, 전해질에 대한 식각 저항이 작은 경우에는, 도금층이 박리되거나 또는 국부적인 색상 변화가 관찰될 수 있다. 그러나, 80℃에서 24시간 동안 전해질에 침지한 후에, 실시예와 비교예 모두에서 상기 니켈-보론 무전해 도금층은 매끄러운 표면을 나타내었고, 니켈-보론 무전해 도금층의 박리 현상이나 색상 변화가 거의 관찰되지 않았다. 즉, 상기 니켈-보론 무전해 도금층은 통상적으로 리튬 이온 전지들의 전해질로 사용되는 탄산 에틸렌(EC), 탄산 디에틸(DCE) 및 LiPF6가 포함된 전해질, 더 바람직하게는 탄산 에틸렌(EC)와 탄산 디에틸이 부피 비율로 1:1로 혼합된 혼합물에 혼합물에 1 M LiPF6을 포함한 전해질에서의 식각 저항성이 향상되었음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 9 , after the nickel-boron electroless plating is performed, it can be seen that a nickel-boron electroless plating layer is formed on the copper surface. In general, when the etching resistance to the electrolyte is small, the plating layer may be peeled off or a local color change may be observed. However, after being immersed in the electrolyte at 80° C. for 24 hours, in both Examples and Comparative Examples, the nickel-boron electroless plating layer exhibited a smooth surface, and peeling or color change of the nickel-boron electroless plating layer was hardly observed. It didn't happen. That is, the nickel-boron electroless plating layer is an electrolyte containing ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DCE) and LiPF 6 used as electrolytes of lithium ion batteries, more preferably ethylene carbonate (EC) and It can be seen that the etch resistance in the electrolyte including 1 M LiPF 6 in the mixture in which diethyl carbonate is mixed in a 1:1 volume ratio is improved.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 니켈-보론 무전해 도금 방법을 이용하여 형성한 니켈-보론 무전해 도금층을 전해질에 침지하기 전과 후에 표면 상태를 나타내는 주사전자현미경 사진들이다.10 is a scanning electron microscope photograph showing the surface state of a nickel-boron electroless plating layer formed by using a nickel-boron electroless plating method according to an embodiment of the present invention before and after immersion in an electrolyte.

도 10을 참조하면, 실시예의 경우에는 니켈-보론 무전해 도금층의 표면에 균일한 반원들이 관찰되었다. 비교예의 경우에는 니켈-보론 무전해 도금층의 표면에 불균일한 기공들이 관찰되었고, 이는 전해질에 의한 표면 박리에 기인한 것으로 분석된다. 따라서, 비교예에 비하여 실시예가 더 우수한 식각 저항을 가지는 것으로 분석되고, 이는 도 8의 결과와 일치한다.Referring to FIG. 10 , in the case of the example, uniform semicircles were observed on the surface of the nickel-boron electroless plating layer. In the case of the comparative example, non-uniform pores were observed on the surface of the nickel-boron electroless plating layer, which is analyzed to be due to surface peeling by the electrolyte. Therefore, it is analyzed that the Example has better etching resistance than the Comparative Example, which is consistent with the result of FIG. 8 .

결과적으로, TBAB은 디메틸아민보란에 비하여 우수한 식각 저항과 같은 독특한 장점을 가지며, 안정적인 니켈-보론 무전해 도금층들을 형성하는 환원제로 사용될 수 있다.As a result, TBAB has unique advantages over dimethylamine borane, such as superior etch resistance, and can be used as a reducing agent to form stable nickel-boron electroless plating layers.

결론conclusion

TBAB를 환원제로서 사용한 무전해 도금 방법을 이용하여 니켈-보론 무전해 도금층들을 성공적으로 형성하였다. 동전위 분극 분석으로부터, 0.1 M의 니켈 조성에서 환원제로서 TBAB를 사용한 니켈-보론 무전해 도금액은 0.03M의 상기 TBAB의 조성, 60℃의 온도, 및 pH 8에서 최적화되었다. 상기 최적화된 니켈-보론 무전해 도금액에서 90초 동안 노출되어 형성된 니켈-보론 무전해 도금층은 전해질 내에서 우수한 식각 저항 및 고온 안정성을 나타내었다. Nickel-boron electroless plating layers were successfully formed using an electroless plating method using TBAB as a reducing agent. From the electrostatic polarization analysis, a nickel-boron electroless plating solution using TBAB as a reducing agent at a nickel composition of 0.1 M was optimized at a composition of the TBAB of 0.03 M, a temperature of 60° C., and a pH of 8. The nickel-boron electroless plating layer formed by exposure to the optimized nickel-boron electroless plating solution for 90 seconds exhibited excellent etch resistance and high temperature stability in the electrolyte.

특히 상기 TBAB를 환원제로서 사용한 니켈-보론 무전해 도금층은 리튬 이온 전지의 전해질로 통상적으로 사용되는 탄산 에틸렌(EC)와 탄산 디에틸이 부피 비율로 1:1로 혼합된 혼합물에 혼합물에 1 M LiPF6을 포함한 전해질에서 80℃로 24시간 동안 유지한 후의 무게 감소율이 디메틸아민보란(DMAB)을 사용한 비교예에 비해 5%이상, 더 바람직하게는 7% 이상 절감되는 것을 알 수 있다. In particular, the nickel-boron electroless plating layer using TBAB as a reducing agent is a mixture of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate in a 1:1 volume ratio, which are commonly used as electrolytes for lithium ion batteries, and 1 M LiPF in the mixture. It can be seen that the weight reduction rate after maintaining at 80° C. for 24 hours in an electrolyte containing 6 is 5% or more, more preferably 7% or more, compared to the comparative example using dimethylamine borane (DMAB).

즉, 특히 상기 TBAB를 환원제로서 사용한 니켈-보론 무전해 도금층은 통상적으로 리튬 이온 전지들의 전해질로 사용되는 탄산 에틸렌(EC), 탄산 디에틸(DCE) 및 LiPF6가 포함된 전해질, 더 바람직하게는 탄산 에틸렌(EC)와 탄산 디에틸이 부피 비율로 1:1로 혼합된 혼합물에 혼합물에 1 M LiPF6을 포함한 전해질에서의 식각 저항성이 향상되었음을 확인할 수 있다. That is, in particular, the nickel-boron electroless plating layer using TBAB as a reducing agent is an electrolyte containing ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DCE) and LiPF6, which are typically used as electrolytes for lithium ion batteries, more preferably carbonate It can be seen that the etch resistance in the electrolyte including 1 M LiPF 6 in the mixture in which ethylene (EC) and diethyl carbonate are mixed in a volume ratio of 1:1 is improved.

따라서, 상기 Ni-B 무전해 도금층의 두드러진 특성들은 환원제로서 TBAB를 사용하여 구현할 수 있고, 이러한 기술은 다른 니켈-보론 무전해 도금층들의 제조에 확장될 수 있다.Therefore, the outstanding properties of the Ni-B electroless plating layer can be realized using TBAB as a reducing agent, and this technique can be extended to the manufacture of other nickel-boron electroless plating layers.

이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The technical spirit of the present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is the technical spirit of the present invention that various substitutions, modifications and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which this belongs.

10: 도금 장치, 20: 도금 욕조.
30: 니켈-보론 무전해 도금액,
40: 금속 도금 대상체, 50: 도금층,
10: plating apparatus, 20: plating bath.
30: nickel-boron electroless plating solution,
40: metal plating object, 50: plating layer,

Claims (15)

도금용 니켈 이온을 제공하는 니켈 금속염;
상기 도금용 니켈 이온을 환원시키고, 0.01 M 내지 0.05 M 범위의 TBAB(Tert-butyl amine borane, TBAB)를 포함하는 환원제;
상기 도금용 니켈 이온과 착화물을 형성하는 착화제; 및
상기 도금용 니켈 이온의 환원 반응을 억제하는 안정제;를 포함하는,
리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액.
a nickel metal salt providing nickel ions for plating;
a reducing agent that reduces the nickel ions for plating and includes tert-butyl amine borane (TBAB) in the range of 0.01 M to 0.05 M;
a complexing agent for forming a complex with the nickel ion for plating; and
A stabilizer that suppresses the reduction reaction of nickel ions for plating;
Nickel-boron electroless plating solution for electrode terminal plating of lithium ion batteries.
제 1 항에 있어서,
상기 리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액은,
상기 니켈 금속염으로 0.05 M 내지 0.2 M 범위의 황산니켈 6수화물;
상기 착화제로 0.05 M 내지 0.2 M 범위의 구연산;
상기 안정제로 1 ppm 내지 3 ppm 범위의 질산납; 및
상기 환원제로 0.01 M 내지 0.05 M 범위의 TBAB;를 포함하는,
리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액.
The method of claim 1,
Nickel-boron electroless plating solution for electrode terminal plating of the lithium ion battery,
Nickel sulfate hexahydrate in the range of 0.05 M to 0.2 M as the nickel metal salt;
Citric acid in the range of 0.05 M to 0.2 M as the complexing agent;
lead nitrate in the range of 1 ppm to 3 ppm as the stabilizer; and
Containing; TBAB in the range of 0.01 M to 0.05 M as the reducing agent;
Nickel-boron electroless plating solution for electrode terminal plating of lithium ion batteries.
제 1 항에 있어서,
상기 니켈 금속염은 황산니켈, 염화니켈, 설파민산니켈, 질산니켈, 산화니켈 및 탄산니켈 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액.
The method of claim 1,
The nickel metal salt includes at least one of nickel sulfate, nickel chloride, nickel sulfamic acid, nickel nitrate, nickel oxide, and nickel carbonate,
Nickel-boron electroless plating solution for electrode terminal plating of lithium ion batteries.
제 1 항에 있어서,
상기 착화제는, 아세트산(acetic acid), 아디핀산(adipic acid), 개미산(formic acid), 프로피온산(propionic acid), 부티르산(butyric acid), 발레르산(valeric acid), 카프로산(caproic acid), 에난트산(enanthic acid), 카프릴산(caprylic acid), 펠라곤산(pelargonic acid), 카프르산(capric acid), 운데실산(undecylic acid), 라우르산(lauric acid), 트라이데실산(tridecylic acid), 미리스트산(myristic acid), 펜타데카노산(pentadecanoic acid), 팔미트산(palmitic acid), 마르가르산(margaric acid), 스테아르산(stearic acid), 아라키딕산(arachidic acid), 옥살산(oxalic acid), 말론산(malonic acid), 타르타르산(tartaric acid), 숙신산(succinic acid), 글루타르산(glutaric acid), 피멜린산(pimelic acid), 수베르산(suberic acid), 아젤라산(azelaic acid), 세바르산(sebacic acid), 오소-프탈산(ortho-phthalic acid), 이소프탈산(isophthalic acid), 테레프탈산(terephthalic acid), 말레산(taleic acid), 푸마르산(fumaric acid), 글루타콘산(glutaconic acid), 트로마틴산(traumatic acid), 및 뮤콘산(muconic acid), 글리콜릭산(glycolic acid), 락트산(lactic acid), 구연산(citric acid), 및 만델산(mandelic acid) 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액.
The method of claim 1,
The complexing agent, acetic acid, adipic acid, formic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, undecylic acid, lauric acid, tridecylic acid acid), myristic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, arachidic acid, oxalic acid (oxalic acid), malonic acid, tartaric acid, succinic acid, glutaric acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid (azelaic acid), sebacic acid, ortho-phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, maleic acid, fumaric acid, Among glutaconic acid, traumatic acid, and muconic acid, glycolic acid, lactic acid, citric acid, and mandelic acid A nickel-boron electroless plating solution for plating an electrode terminal of a lithium ion battery comprising at least one.
제 1 항에 있어서,
상기 안정제는, 납(Pb), 텔레늄(Te), 셀레늄(Se), 비스무트(Bi), 주석(Sn), 탈륨(Tl), 및 몰리브덴(Mo) 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액.
The method of claim 1,
The stabilizer includes at least one of lead (Pb), telenium (Te), selenium (Se), bismuth (Bi), tin (Sn), thallium (Tl), and molybdenum (Mo),
Nickel-boron electroless plating solution for electrode terminal plating of lithium ion batteries.
제 1 항에 있어서,
상기 리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액은, pH 조절제, 보조 첨가제, 및 계면 활성제 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는,
리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액.
The method of claim 1,
The nickel-boron electroless plating solution for plating the electrode terminal of the lithium ion battery further comprises at least one of a pH adjuster, an auxiliary additive, and a surfactant,
Nickel-boron electroless plating solution for electrode terminal plating of lithium ion batteries.
제 1 항에 있어서,
상기 리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액은, pH 6 내지 pH 8 범위를 가지는,
리튬 이온 전지의 전극 단자 도금용 니켈-보론 무전해 도금액.
The method of claim 1,
The nickel-boron electroless plating solution for electrode terminal plating of the lithium ion battery has a pH in the range of 6 to pH 8,
Nickel-boron electroless plating solution for electrode terminal plating of lithium ion batteries.
금속 도금 대상체를 식각 용액에 침지하는 단계;
상기 금속 도금 대상체를 니켈 스트라이크 전해 도금하는 단계; 및
상기 금속 도금 대상체를 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 따른 TBAB를 포함한 니켈-보론 무전해 도금액을 이용하여 무전해 도금하여 니켈-보론 무전해 도금층을 형성하는 단계;를 포함하는,
리튬 이온 전지의 전극 단자의 니켈-보론 무전해 도금 방법.
immersing the metal plating object in an etching solution;
nickel strike electrolytic plating of the metal plating object; and
A method of electroless plating the metal plating object using the nickel-boron electroless plating solution containing TBAB according to any one of claims 1 to 7 to form a nickel-boron electroless plating layer;
Nickel-boron electroless plating method of electrode terminals of lithium ion batteries.
제 8 항에 있어서,
상기 니켈-보론 무전해 도금층을 형성하는 단계는,
상기 니켈 금속염으로 0.05 M 내지 0.2 M 범위의 황산니켈 6수화물을 포함하고, 상기 착화제로 0.05 M 내지 0.2 M 범위의 구연산을 포함하고, 상기 안정제로 1 ppm 내지 3 ppm 범위의 질산납을 포함하고, 상기 환원제로 0.01 M 내지 0.05 M 범위의 상기 TBAB를 포함하여 구성된 상기 니켈-보론 무전해 도금액을 이용하여 수행하는,
리튬 이온 전지의 전극 단자의 니켈-보론 무전해 도금 방법.
9. The method of claim 8,
Forming the nickel-boron electroless plating layer,
containing nickel sulfate hexahydrate in the range of 0.05 M to 0.2 M as the nickel metal salt, citric acid in the range of 0.05 M to 0.2 M as the complexing agent, and lead nitrate in the range of 1 ppm to 3 ppm as the stabilizer, Performed using the nickel-boron electroless plating solution comprising the TBAB in the range of 0.01 M to 0.05 M as the reducing agent,
Nickel-boron electroless plating method of electrode terminals of lithium ion batteries.
제 8 항에 있어서,
상기 식각 용액에 침지하는 단계를 수행한 후에, 상기 니켈 스트라이크 전해 도금하는 단계를 수행한 후에, 및 상기 니켈-보론 무전해 도금층을 형성하는 단계를 수행한 후에, 상기 금속 도금 대상체를 탈이온수를 이용하여 세정하는 단계를 각각 더 포함하는,
리튬 이온 전지의 전극 단자의 니켈-보론 무전해 도금 방법.
9. The method of claim 8,
After performing the step of immersing in the etching solution, after performing the nickel strike electrolytic plating step, and after performing the step of forming the nickel-boron electroless plating layer, the metal plating object using deionized water Each further comprising the step of washing by
Nickel-boron electroless plating method of electrode terminals of lithium ion batteries.
제 8 항에 있어서,
상기 식각 용액에 침지하는 단계는, 5% 내지 10% 범위의 황산 용액을 이용하여 20℃ 내지 30℃의 범위의 온도에서 10초 내지 20초 범위의 시간 동안 수행하는,
리튬 이온 전지의 전극 단자의 니켈-보론 무전해 도금 방법.
9. The method of claim 8,
The step of immersing in the etching solution is carried out for a time in the range of 10 seconds to 20 seconds at a temperature in the range of 20 ° C to 30 ° C using a sulfuric acid solution in the range of 5% to 10%,
Nickel-boron electroless plating method of electrode terminals of lithium ion batteries.
제 8 항에 있어서,
상기 니켈 스트라이크 전해 도금하는 단계는,
40 g/L 내지 50 g/L 범위의 NiCl2, 200 g/L 내지 300 g/L 범위의 NiSO4 6(H2O), 및 25 g/L 내지 30 g/L범위의 H3BO3을 포함하는 니켈 스트라이크 전해 도금액을 이용하고,
pH 4 내지 pH 5 범위의 pH, 40℃ 내지 60℃의 범위의 온도, 및 5 V 내지 7 V의 범위의 전압을 10초 내지 15초 범위의 인가 시간 동안 인가하는 공정 조건에서 수행하는,
리튬 이온 전지의 전극 단자의 니켈-보론 무전해 도금 방법.
9. The method of claim 8,
The nickel strike electrolytic plating step includes:
NiCl 2 in the range of 40 g/L to 50 g/L, NiSO 4 6 (H 2 O) in the range of 200 g/L to 300 g/L, and H 3 BO 3 in the range of 25 g/L to 30 g/L Using a nickel strike electrolytic plating solution containing,
carried out under process conditions wherein a pH in the range of pH 4 to pH 5, a temperature in the range of 40° C. to 60° C., and a voltage in the range of 5 V to 7 V are applied for an application time in the range of 10 seconds to 15 seconds,
Nickel-boron electroless plating method of electrode terminals of lithium ion batteries.
제 8 항에 있어서,
상기 니켈-보론 무전해 도금층을 형성하는 단계는,
pH 6 내지 pH 8 범위의 pH 및 50℃ 내지 70℃의 범위의 온도의 공정 조건에서 수행하는,
리튬 이온 전지의 전극 단자의 니켈-보론 무전해 도금 방법.
9. The method of claim 8,
Forming the nickel-boron electroless plating layer,
carried out at process conditions of a pH in the range of pH 6 to pH 8 and a temperature in the range of 50° C. to 70° C.
Nickel-boron electroless plating method of electrode terminals of lithium ion batteries.
금속 도금 대상체; 및
상기 금속 도금 대상체의 표면에, 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 따른 0.01 M 내지 0.05 M 범위의 TBAB를 포함한 니켈-보론 무전해 도금액에 의하여 무전해 도금으로 형성된 니켈-보론 무전해 도금층;을 포함하는
리튬 이온 전지의 전극 단자.
metal plating object; and
A nickel-boron electroless plating layer formed by electroless plating by a nickel-boron electroless plating solution containing TBAB in the range of 0.01 M to 0.05 M according to any one of claims 1 to 7 on the surface of the metal plating object including;
Electrode terminals of lithium ion batteries.
제 14 항에 있어서,
상기 니켈-보론 무전해 도금층은, 95 중량% 내지 99 중량% 범위의 니켈과 1 중량% 내지 5 중량% 범위의 보론을 포함하는,
리튬 이온 전지의 전극 단자.
15. The method of claim 14,
The nickel-boron electroless plating layer comprises 95 wt% to 99 wt% nickel and 1 wt% to 5 wt% boron,
Electrode terminals of lithium ion batteries.
KR1020200120201A 2020-09-18 2020-09-18 Electroless nickel-boron plating solution having tert-butyl amine borane for electrode terminal of lithium ion battery, method of electroless nickel-boron plating using the same, and electrode terminal of lithium ion battery having nickel-boron electroless plating layer using the same KR102485602B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200120201A KR102485602B1 (en) 2020-09-18 2020-09-18 Electroless nickel-boron plating solution having tert-butyl amine borane for electrode terminal of lithium ion battery, method of electroless nickel-boron plating using the same, and electrode terminal of lithium ion battery having nickel-boron electroless plating layer using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200120201A KR102485602B1 (en) 2020-09-18 2020-09-18 Electroless nickel-boron plating solution having tert-butyl amine borane for electrode terminal of lithium ion battery, method of electroless nickel-boron plating using the same, and electrode terminal of lithium ion battery having nickel-boron electroless plating layer using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220038196A true KR20220038196A (en) 2022-03-28
KR102485602B1 KR102485602B1 (en) 2023-01-06

Family

ID=80997097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200120201A KR102485602B1 (en) 2020-09-18 2020-09-18 Electroless nickel-boron plating solution having tert-butyl amine borane for electrode terminal of lithium ion battery, method of electroless nickel-boron plating using the same, and electrode terminal of lithium ion battery having nickel-boron electroless plating layer using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102485602B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6230895A (en) * 1985-08-01 1987-02-09 Kobe Steel Ltd Method for plating nickel-boron alloy
KR20110056485A (en) * 2008-09-08 2011-05-30 알쉬메 Method for repairing copper diffusion barrier layers on a semiconductor solid substrate and repair kit for implementing this method
KR20140059611A (en) * 2012-11-08 2014-05-16 한국생산기술연구원 Lead-free and cadmium-free electroless plating solution, method of electroless plating using the same, and nickel plating layer using the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6230895A (en) * 1985-08-01 1987-02-09 Kobe Steel Ltd Method for plating nickel-boron alloy
KR20110056485A (en) * 2008-09-08 2011-05-30 알쉬메 Method for repairing copper diffusion barrier layers on a semiconductor solid substrate and repair kit for implementing this method
KR20140059611A (en) * 2012-11-08 2014-05-16 한국생산기술연구원 Lead-free and cadmium-free electroless plating solution, method of electroless plating using the same, and nickel plating layer using the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR102485602B1 (en) 2023-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10377947B2 (en) Composition and process for metallizing nonconductive plastic surfaces
US10358724B2 (en) Electroless nickel plating solution, electroless nickel plating method using same, and flexible nickel plated layer formed by using same
CN110724943A (en) Palladium-free activating solution before chemical nickel plating on copper surface, preparation method and nickel plating method
US9048295B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
CN108342717B (en) Low-temperature chemical nickel plating solution, nickel plating process, nickel plating layer and flexible printed circuit board
TW200938662A (en) Indium electroplating baths for thin layer deposition
RU2398049C2 (en) Improved stabilisation and working characteristics of auto-catalyst procedures of coating application by method of chemical reduction
TW201002860A (en) Method of electrolytically dissolving nickel into electroless nickel plating solutions
JP6099678B2 (en) Alkaline plating bath for electroless plating of cobalt alloy
KR101332300B1 (en) ELECTROLESS Ni-P PLATING SOLUTION FOR FUEL CELL SEPARATOR, AND FUEL CELL SEPARATOR USING THE SAME
KR102485602B1 (en) Electroless nickel-boron plating solution having tert-butyl amine borane for electrode terminal of lithium ion battery, method of electroless nickel-boron plating using the same, and electrode terminal of lithium ion battery having nickel-boron electroless plating layer using the same
CN108998779B (en) Chemical plating solution and environment-friendly alloy surface autocatalytic treatment method
KR930006103B1 (en) Printed circuit for electrolysis copper foil &amp; method
KR101447110B1 (en) Lead-free and cadmium-free electroless plating solution, method of electroless plating using the same, and nickel plating layer using the same
KR101146769B1 (en) Electroless nikel plating solution, electroless plating method using the same and nikel coating layer prepared by the same
JP5424666B2 (en) Fine crystal-amorphous mixed gold alloy and plating film, and plating solution and plating film forming method therefor
JP7151673B2 (en) Method for forming metal plating film
JP4803550B2 (en) Composition for electrolytic formation of silver oxide film
JP4960142B2 (en) Electroless nickel plating solution and electroless nickel plating method using the same
JPS6141774A (en) Modified aqueous bath for nickel plating and method
JP3033455B2 (en) Electroless nickel plating of aluminum
US20120009350A1 (en) Electroless autocatalytic tin plating solution and electroless autocatalytic tin plating method using the same
JP7348984B1 (en) Electroless copper plating solution and method for producing nano-twinned copper metal layer using the electroless copper plating solution
TWI772134B (en) Electroless Gold(I) Plating Bath and Electroless Gold(I) Plating Dope
CN117646265A (en) Preparation method of nickel coating doped with nano particles on magnesium alloy

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant