KR20230053477A - 이차전지용 리드탭 및 그의 금속 표면 코팅 방법 - Google Patents

이차전지용 리드탭 및 그의 금속 표면 코팅 방법 Download PDF

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KR20230053477A
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이기옥
한민규
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Abstract

리드탭 금속 표면에 보호층을 코팅하여 내전해액 및 접착 성능을 향상시킬 수 있는 이차전지용 리드탭 및 그의 금속 표면 코팅 방법에 관한 것으로, (a) 리드탭 금속재를 준비하는 단계, (b) 상기 리드탭 금속재를 전처리하는 단계, (c) 상기 전처리된 리드탭 금속재 표면에 폴리비닐알콜 수용액을 도포하여 보호층을 코팅하는 단계, 및 (d) 상기 보호층이 코팅된 리드탭 금속재를 건조시키는 단계를 포함하고, 상기 보호층은, 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol) 레진과 경화제를 포함하는 혼합액과, DI 워터(deionized water)를 소정 중량 비율로 배합된 폴리비닐알콜 수용액을 상기 리드탭 금속재 표면에 도포하여 코팅될 수 있다.

Description

이차전지용 리드탭 및 그의 금속 표면 코팅 방법{LEAD TAB OF SECONDARY BATTERY AND METHOD FOR COATING METAL SURFACE THEREOF}
본 발명은 리드탭 금속 표면에 보호층을 코팅하여 내전해액 및 접착 성능을 향상시킬 수 있는 이차전지용 리드탭 및 그의 금속 표면 코팅 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는, 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 방전과 전기에너지를 화학에너지로 변환하는 충전과정을 통하여 반복 사용이 가능한 전지이다.
이차전지는, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 리튬-금속 전지, 리튬-이온(NLi-Ion) 전지, 그리고 리튬-이온 폴리머 전지(Li-Ion Polymer Battery, 이하 "LIPB"라 함) 등을 포함할 수 있다.
이차전지 중 리튬 이차전지는, 약 500회 이상의 사이클 수명과 약 1시간 내지 2시간 정도의 짧은 충전 시간을 가지고, 니켈-수소 전지에 비해서 약 30% 내지 40% 정도 가벼워 경량화가 가능하며, 현존하는 이차전지 중 단위전지 당 전압(3.0 내지 3.7 V)이 가장 높고 에너지 밀도가 우수하여, 이동 기기에 최적화된 특성을 가질 수 있다
이러한 리튬 이차전지는, 전지 케이스에 수용되는 전극 조립체와, 전극 조립체에 구비된 전극들의 전극탭들에 전기적으로 연결되어 전지 케이스의 외부로 인출되는 리드탭과, 리드탭을 전기적으로 절연하는 실란트 필름(절연 필름)을 포함할 수 있다.
특히, 이차전지용 리드탭은, 전지 케이스의 전해액에 접촉되고, 실란트 필름에 부착되므로, 내전해액 및 접착 성능이 향상되어야 하는 조건이 필요하다.
기존에는, 리드탭의 내전해액 및 접착 성능의 향상을 위하여, 리드탭 금속 원소재에 대해 기계적 또는 화학적으로 전처리 공정을 수행하였다.
하지만, 이러한 기계적 또는 화학적 전처리 공정만으로는, 리드탭의 내전해액 및 접착 성능 개선에 한계가 있었다.
따라서, 향후, 리드탭의 내전해액 및 접착 성능 개선을 위한 이차전지용 리드탭 금속 표면 코팅 기술의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 일실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 폴리비닐알콜 수용액을 리드탭 금속재 표면에 도포하여 보호층을 코팅함으로써, 내전해액 및 접착 성능을 향상시킬 수 있는 이차전지용 리드탭 및 그의 금속 표면 코팅 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 의한 이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법은, (a) 리드탭 금속재를 준비하는 단계, (b) 상기 리드탭 금속재를 전처리하는 단계, (c) 상기 전처리된 리드탭 금속재 표면에 폴리비닐알콜 수용액을 도포하여 보호층을 코팅하는 단계, 및 (d) 상기 보호층이 코팅된 리드탭 금속재를 건조시키는 단계를 포함하고, 상기 보호층은, 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol) 레진과 경화제를 포함하는 혼합액과, DI 워터(deionized water)를 소정 중량 비율로 배합된 폴리비닐알콜 수용액을 상기 리드탭 금속재 표면에 도포하여 코팅될 수 있다.
이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 폴리비닐알콜 수용액은, 상기 폴리비닐알콜 레진과 상기 경화제가 100 : 5 wt% ~ 100 : 30 wt% 인 중량 비율로 배합된 혼합액을 포함할 수 있다.
이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 폴리비닐알콜 수용액은, 상기 DI 워터와 상기 혼합액이 100 : 0.3 wt% ~ 100 : 3 wt% 인 중량 비율로 배합될 수 있다.
이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 (c) 단계는, 상기 전처리된 리드탭 금속재 표면을 상기 폴리비닐알콜 수용액에 소정시간 동안 담가서 상기 폴리비닐알콜 수용액을 도포할 수 있다.
이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 전처리된 리드탭 금속재 표면 위에 상기 폴리비닐알콜 수용액을 분무기로 살포하여 상기 폴리비닐알콜 수용액을 도포할 수 있다.
이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 전처리된 리드탭 금속재 표면 위에 상기 폴리비닐알콜 수용액을 브러쉬로 발라서 상기 폴리비닐알콜 수용액을 도포할 수 있다.
이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법의 대안적인 실시예에서, 보호층은, 약 1000 ~ 약 2000 범위 이내의 중합도(Degree of Polymerization)를 갖는 폴리비닐알콜 레진을 사용할 수 있다.
이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법의 대안적인 실시예에서, 보호층은, 약 90mol ~ 약 99.99mol 범위 이내의 검화도(Degree of Saponification)를 갖는 폴리비닐알콜 레진을 사용할 수 있다.
이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법의 대안적인 실시예에서, 보호층은, 약 1000 ~ 약 2000 범위 이내의 중합도(Degree of Polymerization)와 약 90mol ~ 약 99.99mol 범위 이내의 검화도(Degree of Saponification)를 갖는 폴리비닐알콜 레진에 특정 가교제를 혼합하여 가교 처리하여 사용할 수 있다.
한편, 본 발명 일 실시예에 따른 이차전지용 리드탭은, 리드탭 금속재, 그리고 상기 리드탭 금속재 표면에 코팅되는 보호층을 포함하고, 상기 보호층은, 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol) 레진과 경화제를 포함하는 혼합액과, DI 워터(deionized water)를 소정 중량 비율로 배합된 폴리비닐알콜 수용액을 상기 리드탭 금속재 표면에 도포하여 코팅될 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지용 리드탭 및 그의 금속 표면 코팅 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 폴리비닐알콜 수용액을 리드탭 금속재 표면에 도포하여 보호층을 코팅함으로써, 내전해액 및 접착 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은, 본 발명에 따른 이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 리드탭 금속 표면에 보호층 코팅 전후에 상응하는 인장 강도를 비교한 도표이다.
도 3은, 본 발명에 따른 리드탭 금속 표면에 보호층 코팅 전후에 상응하는 인장 강도를 비교한 사진이다.
도 4는, 본 발명에 따른 리드탭의 보호층 코팅 후, 폴리비닐알콜 레진의 중합도에 따른 리드탭의 인장 강도를 비교한 도표이다.
도 5는, 본 발명에 따른 리드탭의 보호층 코팅 후, 폴리비닐알콜 레진의 검화도에 따른 리드탭의 인장 강도를 비교한 도표이다.
도 6은, 본 발명에 따른 리드탭의 보호층 코팅 후, 폴리비닐알콜 레진의 가교 처리 유무에 따른 리드탭의 인장 강도를 비교한 도표이다.
도 7은, 폴리비닐알콜 레진의 가교 처리 유무에 따른 리드탭 인장 강도의 장기 신뢰성을 평가한 그래프이다.
도 8은, 본 발명에 따른 이차전지용 리드탭을 설명하기 위한 구조 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함을 고려하여 부여되는 것으로서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
나아가, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
도 1은, 본 발명에 따른 이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 먼저, 본 발명은, 리드탭 금속재를 준비한다(S10).
그리고, 본 발명은, 리드탭 금속재를 전처리할 수 있다(S20).
다음, 본 발명은, 전처리된 리드탭 금속재 표면에 폴리비닐알콜 수용액을 도포하여 보호층을 코팅할 수 있다(S30).
여기서, 보호층은, 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol) 레진과 경화제를 포함하는 혼합액과, DI 워터(deionized water)를 소정 중량 비율로 배합된 폴리비닐알콜 수용액을 리드탭 금속재 표면에 도포하여 코팅될 수 있다.
일 예로, 폴리비닐알콜 수용액은, 폴리비닐알콜 레진과 경화제가 100 : 5 wt% ~ 100 : 30 wt% 인 중량 비율로 배합된 혼합액을 포함할 수 있다.
그 이유는, 경화제가 5 wt% 미만인 경우, 폴리비닐알콜 수용액이 잘 건조되지 않아서 보호층이 리드탭 표면에 코팅되는 시간이 너무 길고, 경화제가 30 wt% 초과인 경우, 폴리비닐알콜 수용액이 너부 빨리 건조되어 보호층을 리드탭 표면에 균일하게 코팅시키기 어려운 문제가 있기 때문이다.
또한, 폴리비닐알콜 수용액은, DI 워터와 혼합액이 100 : 0.3 wt% ~ 100 : 3 wt% 인 중량 비율로 배합될 수 있다.
그 이유는, 혼합액이 0.3 wt% 미만인 경우, 보호층이 리드탭의 인장력 증가에 효과적이지 못하고, 혼합액이 3 wt% 초과인 경우, 보호층의 건조시간이 불안정하여 보호층을 리드탭 표면에 균일하게 도포시키기 어려운 문제가 있기 때문이다.
그리고, 본 발명의 보호층은, 약 1000 ~ 약 2000 범위 이내의 중합도(Degree of Polymerization)를 갖는 폴리비닐알콜 레진을 사용할 수 있으며, 가장 바람직하게는, 약 1500의 중합도를 갖는 폴리비닐알콜 레진을 사용할 수 있다.
그 이유는, 폴리비닐알콜 레진의 중합도가 1000 미만인 경우, 보호층이 리드탭의 인장력 증가에 효과적이지 못하고, 폴리비닐알콜 레진의 중합도가 2000 초과인 경우, 분자량이 커서 보호층을 리드탭 표면에 균일하게 도포시키기 어려운 문제가 있기 때문이다.
또한, 본 발명의 보호층은, 약 90mol ~ 약 99.99mol 범위 이내의 검화도(Degree of Saponification)를 갖는 폴리비닐알콜 레진을 사용할 수 있으며, 가장 바람직하게는, 약 99mol ~ 약 99.8mol 범위의 검화도를 갖는 폴리비닐알콜 레진을 사용할 수 있다.
그 이유는, 폴리비닐알콜 레진의 검화도가 약 90mol 미만인 경우, 수분에 약하여 보호층이 리드탭의 인장력 증가에 효과적이지 못한 문제가 있기 때문이다.
또한, 본 발명의 보호층은, 약 1000 ~ 약 2000 범위 이내의 중합도(Degree of Polymerization)와 약 90mol ~ 약 99.99mol 범위 이내의 검화도(Degree of Saponification)를 갖는 폴리비닐알콜 레진에 특정 가교제를 혼합하여 가교 처리하여 사용할 수 있으며, 가장 바람직하게는, 약 1500의 중합도와 약 99mol ~ 약 99.8mol 범위의 검화도를 갖는 폴리비닐알콜 레진에 특정 가교제를 혼합하여 가교 처리하여 사용할 수 있다.
그 이유는, 폴리비닐알콜 레진에 특정 물질을 혼합하여 가교 처리하면 보호층이 리드탭의 인장력 증가에 효과적이고, 인장력의 지속성이 향상될 수 있기 때문이다.
경우에 따라, 본 발명은, 폴리비닐알콜 수용액을 도포할 때, 전처리된 리드탭 금속재 표면을 폴리비닐알콜 수용액에 소정시간 동안 담가서 폴리비닐알콜 수용액을 도포할 수 있다.
다른 경우로서, 본 발명은, 폴리비닐알콜 수용액을 도포할 때, 전처리된 리드탭 금속재 표면 위에 폴리비닐알콜 수용액을 분무기로 살포하여 폴리비닐알콜 수용액을 도포할 수도 있다.
일 예로, 분무기는, 분사 노즐을 포함할 수 있는데, 분사 노즐을 이용하여 정량을 토출하여 폴리비닐알콜 수용액을 도포할 수도 있다.
분사 노즐을 사용하는 경우, 일정한 양이 전체적인 공간에 토출 가능하므로, 뭉침 현상이 없이 균일한 도포가 가능하다.
또 다른 경우로서, 본 발명은, 폴리비닐알콜 수용액을 도포할 때, 전처리된 리드탭 금속재 표면 위에 폴리비닐알콜 수용액을 브러쉬로 발라서 폴리비닐알콜 수용액을 도포할 수도 있다.
이어, 본 발명은, 보호층이 코팅된 리드탭 금속재를 건조시킬 수 있다(S40).
여기서, 본 발명은, 보호층이 코팅된 리드탭 금속재의 표면에 수분이 완전 제거될 때까지 완전 건조시킬 수 있다.
일 예로, 본 발명은, 보호층이 코팅된 리드탭 금속재의 표면에 건조풍을 일정 시간 동안 공급하여 보호층의 수분을 제거할 수 있다.
한편, 본 발명은, 리드탭 금속재를 전처리할 때, 리드탭 금속재를 압연하고, 압연된 리드탭 금속재를 열처리하며, 열처리된 리드탭 금속재를 슬리팅할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 리드탭 금속재를 전처리할 때, 리드탭 금속재의 표면에 소정의 외부 에너지를 인가하는 비접촉 건식 에칭 처리를 통해 표면 오염을 제거할 수도 있다.
여기서, 인가되는 외부 에너지는, 레이저 광 에너지 또는 플라즈마일 수도 있다.
여기서, 외부 에너지는, 리드탭 금속재의 재질을 기초로 출력값이 결정되고, 결정된 출력값으로 리드탭 금속재를 표면 처리할 수 있다.
일 예로, 외부 에너지는, 리드탭 금속재의 재질이 단일 금속이면 제1 출력값으로 리드탭 금속재를 표면 처리하고, 리드탭 금속재의 재질이 복합 금속이면 제2 출력값으로 리드탭 금속재를 표면 처리할 수도 있다.
또한, 외부 에너지는, 기설정된 리드탭 금속재의 표면 조도를 기초로 출력값이 결정되고, 결정된 출력값으로 리드탭 금속재를 표면 처리할 수도 있다.
또한, 외부 에너지는, 리드탭 금속재의 전면 및 후면을 모두 표면 처리할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은, 폴리비닐알콜 수용액을 리드탭 금속재 표면에 도포하여 보호층을 코팅함으로써, 내전해액 및 접착 성능을 향상시킬 수 있다.
도 2는, 본 발명에 따른 리드탭 금속 표면에 보호층 코팅 전후에 상응하는 인장 강도를 비교한 도표이고, 도 3은, 본 발명에 따른 리드탭 금속 표면에 보호층 코팅 전후에 상응하는 인장 강도를 비교한 사진이다.
여기서, 리드탭의 인장 강도는, 리드탭에 부착된 실란트 필름을 떼어 내는 인장력을 의미할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 리드탭 금속재 표면에 폴리비닐알콜 수용액의 보호층을 코팅하지 않는 경우, 리드탭을 전해액에 담지한 후에 3일차에 리드탭의 인장 강도를 측정하면 약 1.86 N/mm이고, 리드탭을 전해액에 담지한 후에 7일차에 리드탭의 인장 강도를 측정하면 약 1.72 N/mm이며, 리드탭을 전해액에 담지한 후에 10일차에 리드탭의 인장 강도를 측정하면 약 1.20 N/mm으로 나타나지만, 본 발명과 같이, 리드탭 금속재 표면에 폴리비닐알콜 수용액의 보호층을 코팅한 경우, 리드탭을 전해액에 담지한 후에 3일차에 리드탭의 인장 강도를 측정하면 약 2.02 N/mm이고, 리드탭을 전해액에 담지한 후에 7일차에 리드탭의 인장 강도를 측정하면 약 2.01 N/mm이며, 리드탭을 전해액에 담지한 후에 10일차에 리드탭의 인장 강도를 측정하면 약 1.55 N/mm으로 인장 강도가 향상되는 것을 알 수 있다.
이처럼, 본 발명과 같이, 리드탭 금속 표면에 폴리비닐알콜 수용액의 보호층을 코팅한 경우, 보호층이 없는 경우보다 리드탭의 인장 강도가 증가되고, 인장력의 지속성 또한 증가하는 것을 알 수 있다.
도 4는, 본 발명에 따른 리드탭의 보호층 코팅 후, 폴리비닐알콜 레진의 중합도에 따른 리드탭의 인장 강도를 비교한 도표이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 폴리비닐알콜 수용액의 보호층이 코팅된 리드탭을 전해액에 약 24시간 담지한 후에 리드탭의 인장 강도를 측정한 결과, 폴리비닐알콜 수용액에 포함된 폴리비닐알콜 레진의 중합도가 약 500일 때, 리드탭의 인장 강도는, 약 1.52 N/mm이고, 폴리비닐알콜 수용액에 포함된 폴리비닐알콜 레진의 중합도가 약 1000일 때, 리드탭의 인장 강도는, 약 1.83 N/mm이며, 폴리비닐알콜 수용액에 포함된 폴리비닐알콜 레진의 중합도가 약 1500일 때, 리드탭의 인장 강도는, 약 2.06 N/mm임을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 보호층은, 약 1000 ~ 약 2000 범위 이내의 중합도(Degree of Polymerization)를 갖는 폴리비닐알콜 레진을 사용할 때, 리드탭의 인장 강도가 효과적으로 증가하는 것을 알 수 있다.
도 5는, 본 발명에 따른 리드탭의 보호층 코팅 후, 폴리비닐알콜 레진의 검화도에 따른 리드탭의 인장 강도를 비교한 도표이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 폴리비닐알콜 수용액의 보호층이 코팅된 리드탭을 전해액에 약 24시간 담지한 후에 리드탭의 인장 강도를 측정한 결과, 폴리비닐알콜 수용액에 포함된 폴리비닐알콜 레진의 검화도가 약 86 ~ 88mol일 때, 리드탭의 인장 강도는, 약 1.96 N/mm이고, 폴리비닐알콜 수용액에 포함된 폴리비닐알콜 레진의 검화도가 약 88 ~ 89mol일 때, 리드탭의 인장 강도는, 약 2.06 N/mm이며, 폴리비닐알콜 수용액에 포함된 폴리비닐알콜 레진의 검화도가 약 99 ~ 99.8mol일 때, 리드탭의 인장 강도는, 약 2.32 N/mm임을 알 수 있다.
또한, 폴리비닐알콜 수용액의 보호층이 코팅된 리드탭을 전해액에 약 48시간 담지한 후에 리드탭의 인장 강도를 측정한 결과, 폴리비닐알콜 수용액에 포함된 폴리비닐알콜 레진의 검화도가 약 86 ~ 88mol일 때, 리드탭의 인장 강도는, 약 1.35 N/mm이고, 폴리비닐알콜 수용액에 포함된 폴리비닐알콜 레진의 검화도가 약 88 ~ 89mol일 때, 리드탭의 인장 강도는, 약 1.64 N/mm이며, 폴리비닐알콜 수용액에 포함된 폴리비닐알콜 레진의 검화도가 약 99 ~ 99.8mol일 때, 리드탭의 인장 강도는, 약 1.92 N/mm임을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 보호층은, 약 90mol ~ 약 99.99mol 범위 이내의 검화도(Degree of Saponification)를 갖는 폴리비닐알콜 레진을 사용할 때, 리드탭의 인장 강도가 효과적으로 증가하고 인장력의 지속성도 증가하는 것을 알 수 있다.
도 6은, 본 발명에 따른 리드탭의 보호층 코팅 후, 폴리비닐알콜 레진의 가교 처리 유무에 따른 리드탭의 인장 강도를 비교한 도표이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 약 1500의 중합도와 약 99mol ~ 약 99.8mol 범위의 검화도를 갖는 폴리비닐알콜 레진을 사용한 보호층을 코팅한 리드탭의 경우, 1일차에 측정된 리드탭의 인장 강도는, 약 2.32 N/mm이고, 7일차에 측정된 리드탭의 인장 강도는, 약 1.67 N/mm이며, 10일차에 측정된 리드탭의 인장 강도는, 약 1.24 N/mm임을 알 수 있다.
또한, 약 1500의 중합도와 약 99mol ~ 약 99.8mol 범위의 검화도를 갖는 폴리비닐알콜 레진에 특정 가교제를 혼합하여 가교(cross-linking) 처리한 보호층을 코팅한 리드탭의 경우, 1일차에 측정된 리드탭의 인장 강도는, 약 2.28 N/mm이고, 7일차에 측정된 리드탭의 인장 강도는, 약 2.16 N/mm이며, 10일차에 측정된 리드탭의 인장 강도는, 약 2.03 N/mm임을 알 수 있다.
따라서, 본 발명은, 특정 중합도와 특정 범위의 검화도를 갖는 폴리비닐알콜 레진에 특정 가교제를 혼합하여 가교(cross-linking) 처리한 보호층을 코팅할 경우, 리드탭의 인장 강도가 효과적으로 증가할 뿐만 아니라, 인장력의 지속성도 효과적으로 증가하는 것을 알 수 있다.
도 7은, 폴리비닐알콜 레진의 가교 처리 유무에 따른 리드탭 인장 강도의 장기 신뢰성을 평가한 그래프이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 가교 처리하지 않은 폴리비닐알콜 레진 A을 사용한 리드탭의 인장 강도에 비해 가교(cross-linking) 처리된 폴리비닐알콜 레진 B을 사용한 리드탭의 인장 강도의 지속성이 우수하고, 장기 신뢰성 평가가 우수한 것을 알 수 있다.
도 8은, 본 발명에 따른 이차전지용 리드탭을 설명하기 위한 구조 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이차전지용 리드탭(300)은, 리드탭 금속재(310)와, 리드탭 금속재(310) 표면에 코팅되는 보호층(320)을 포함할 수 있다.
여기서, 보호층(320)은, 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol) 레진과 경화제를 포함하는 혼합액과, DI 워터(deionized water)를 소정 중량 비율로 배합된 폴리비닐알콜 수용액을 리드탭 금속재 표면에 도포하여 코팅될 수 있다.
일 예로, 폴리비닐알콜 수용액은, 폴리비닐알콜 레진과 경화제가 100 : 5 wt% ~ 100 : 30 wt% 인 중량 비율로 배합된 혼합액을 포함할 수 있다.
또한, 폴리비닐알콜 수용액은, DI 워터와 혼합액이 100 : 0.3 wt% ~ 100 : 3 wt% 인 중량 비율로 배합될 수 있다.
그리고, 본 발명의 보호층(320)은, 약 1000 ~ 약 2000 범위 이내의 중합도(Degree of Polymerization)를 갖는 폴리비닐알콜 레진을 사용할 수 있으며, 가장 바람직하게는, 약 1500의 중합도를 갖는 폴리비닐알콜 레진을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 보호층(320)은, 약 90mol ~ 약 99.99mol 범위 이내의 검화도(Degree of Saponification)를 갖는 폴리비닐알콜 레진을 사용할 수 있으며, 가장 바람직하게는, 약 99mol ~ 약 99.8mol 범위의 검화도를 갖는 폴리비닐알콜 레진을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 보호층(320)은, 약 1000 ~ 약 2000 범위 이내의 중합도(Degree of Polymerization)와 약 90mol ~ 약 99.99mol 범위 이내의 검화도(Degree of Saponification)를 갖는 폴리비닐알콜 레진에 특정 가교제를 혼합하여 가교 처리하여 사용할 수 있으며, 가장 바람직하게는, 약 1500의 중합도와 약 99mol ~ 약 99.8mol 범위의 검화도를 갖는 폴리비닐알콜 레진에 특정 가교제를 혼합하여 가교 처리하여 사용할 수 있다.
경우에 따라, 본 발명의 보호층(320)은, 리드탭 금속재(310)의 일부 영역 또는 전체 영역에 요철 패턴이 형성된 경우, 요철 패턴의 금속 표면 위에 코팅될 수도 있다.
여기서, 본 발명의 보호층(320)은, 요철 패턴 영역에만 코팅될 수도 있고, 요철 패턴 영역을 포함한 주변 또는 전체 영역에 코팅될 수도 있다.
다른 경우로서, 본 발명의 보호층(320)은, 리드탭 금속재(310)에 실란트 필름 또는 파우치가 접착되는 영역에만 코팅될 수도 있고, 실란트 필름 또는 파우치가 접착되는 영역을 포함한 주변 또는 전체 영역에 코팅될 수도 있다.
일 예로, 본 발명의 보호층(320)의 두께는, 리드탭 금속재(310) 전체 영역 중에서, 실란트 필름 또는 파우치가 접착되는 영역에 코팅되는 보호층의 두께가 다른 영역에 코팅되는 보호층의 두께보다 더 두꺼울 수 있다.
다른 예로, 본 발명의 보호층(320)의 두께는, 리드탭 금속재(310) 전체 영역 중에서, 실란트 필름 또는 파우치가 접착되는 영역에 코팅되는 보호층의 두께와 다른 영역에 코팅되는 보호층의 두께가 모두 동일할 수도 있다.
또 다른 예로, 본 발명의 보호층(320)은, 일부 또는 전체 표면에 요철 패턴이 형성될 수도 있다.
여기서, 요철 패턴이 형성되는 보호층(320)의 일부 표면은, 실란트 필름이 접착되는 영역 또는 파우치가 접착되는 영역일 수 있다.
또한, 요철 패턴이 형성되는 보호층(320)의 일부 표면은, 리드탭 금속재(310)의 요철 패턴 영역일 수 있다.
여기서, 보호층(320)의 요철 패턴 영역의 면적은, 리드탭 금속재(310)의 요철 패턴 영역의 면적과 동일할 수 있다.
경우에 따라, 보호층(320)의 요철 패턴 영역의 면적은, 리드탭 금속재(310)의 요철 패턴 영역의 면적보다 더 넓을 수 있다.
또한, 보호층(320)의 요철 패턴 영역은, 서로 다른 선상에서 리드탭 금속재(310)의 요철 패턴 영역과 서로 중첩될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은, 폴리비닐알콜 수용액을 리드탭 금속재 표면에 도포하여 보호층을 코팅함으로써, 내전해액 및 접착 성능을 향상시킬 뿐만 아니라, 장기 신뢰성도 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. (a) 리드탭 금속재를 준비하는 단계;
    (b) 상기 리드탭 금속재를 전처리하는 단계;
    (c) 상기 전처리된 리드탭 금속재 표면에 폴리비닐알콜 수용액을 도포하여 보호층을 코팅하는 단계; 및
    (d) 상기 보호층이 코팅된 리드탭 금속재를 건조시키는 단계를 포함하고,
    상기 보호층은,
    폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol) 레진과 경화제를 포함하는 혼합액과, DI 워터(deionized water)를 소정 중량 비율로 배합된 폴리비닐알콜 수용액을 상기 리드탭 금속재 표면에 도포하여 코팅되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 폴리비닐알콜 수용액은,
    상기 폴리비닐알콜 레진과 상기 경화제가 100 : 5 wt% ~ 100 : 30 wt% 인 중량 비율로 배합된 혼합액을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 폴리비닐알콜 수용액은,
    상기 DI 워터와 상기 혼합액이 100 : 0.3 wt% ~ 100 : 3 wt% 인 중량 비율로 배합되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b-1) 상기 리드탭 금속재를 압연하는 단계;
    (b-2) 상기 압연된 리드탭 금속재를 열처리하는 단계; 및
    (b-3) 상기 열처리된 리드탭 금속재를 슬리팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 (b-1) 단계와 상기 (b-2) 단계 사이에서, 또는 상기 (b-2) 단계와 상기 (b-3) 단계 사이에서, 또는 상기 (b-3) 단계 이후에서, 또는 상기 (b-1) 단계와 상기 (b-2) 단계 사이와 상기 (b-2) 단계와 상기 (b-3) 단계 사이와 상기 (b-3) 단계 이후에서, 상기 리드탭 금속재의 표면에 소정의 외부 에너지를 인가하는 비접촉 건식 에칭 처리를 통해 표면 오염을 제거하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 전처리된 리드탭 금속재 표면을 상기 폴리비닐알콜 수용액에 소정시간 동안 담가서 상기 폴리비닐알콜 수용액을 도포하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 전처리된 리드탭 금속재 표면 위에 상기 폴리비닐알콜 수용액을 분무기로 살포하여 상기 폴리비닐알콜 수용액을 도포하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    상기 전처리된 리드탭 금속재 표면 위에 상기 폴리비닐알콜 수용액을 브러쉬로 발라서 상기 폴리비닐알콜 수용액을 도포하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    상기 보호층이 코팅된 리드탭 금속재의 표면에 수분이 완전 제거될 때까지 완전 건조시키는 것을 특징으로 하는 이차전지용 리드탭의 금속 표면 코팅 방법.
  10. 리드탭 금속재; 그리고,
    상기 리드탭 금속재 표면에 코팅되는 보호층을 포함하고,
    상기 보호층은,
    폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol) 레진과 경화제를 포함하는 혼합액과, DI 워터(deionized water)를 소정 중량 비율로 배합된 폴리비닐알콜 수용액을 상기 리드탭 금속재 표면에 도포하여 코팅되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 리드탭.
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