WO2014182001A1 - 리튬 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬이온 이차 전지 - Google Patents

리튬 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬이온 이차 전지 Download PDF

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secondary battery
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current collector
carbonate
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박성준
전호진
김보현
최대식
박정호
윤재식
박용팔
최승돈
강혜진
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주식회사 엘지화학
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Definitions

  • the present invention relates to a negative electrode for a lithium secondary battery capable of preventing dendrite formation in a battery, and a lithium ion secondary battery including the same.
  • the secondary battery may be a nickel-cadmium battery, a nickel-metal hydride battery, a nickel-hydrogen battery, or a lithium secondary battery.
  • the lithium secondary battery has a higher operating voltage than the nickel-cadmium battery or the nickel-metal hydride battery. It is reported to be more than three times (3.6V) high and have excellent energy density characteristics per unit weight, and the field of application is rapidly expanding.
  • the dendrite is a material formed by depositing on the surface of the cathode as metal foreign substances (Fe, Cu, Ni, Co, Mn, Zn, Sn, Zr, etc.) formed from the electrode at the time of cell manufacture are oxidized.
  • the dendrites not only decrease the cycle performance of the battery, but also increase the cell failure rate, and penetrate the separator by external pressure or vibration to connect the anode / cathode to each other, causing short circuits in the electrode, thereby degrading cell safety.
  • the present invention provides a secondary battery negative electrode capable of suppressing dendrite formation on a surface.
  • the present invention provides a secondary battery including the negative electrode.
  • a negative electrode current collector a negative electrode active material coated on the negative electrode current collector, and
  • the negative electrode including a non-coating portion is not coated with a negative electrode active material in a state that a portion of the negative electrode current collector protrudes to one side
  • a negative electrode for a secondary battery including a metal member having a higher reactivity or reduction to metal oxide than the negative electrode current collector, which is bonded to the non-coating portion.
  • the present invention provides a secondary battery including the negative electrode.
  • an electrode assembly formed by winding a positive electrode, a negative electrode, and a separator formed by coating each active material on at least one surface of a metal current collector; And in the secondary battery comprising a housing for accommodating the electrode assembly and the non-aqueous electrolyte,
  • a plurality of positive electrode non-coating portions and negative electrode non-coating portions in which some of the metal current collectors are protruded and are not coated with an active material;
  • It provides a secondary battery comprising a positive electrode lead and a negative electrode lead which is electrically connected to the positive electrode and the negative electrode uncoated portion, respectively, protruding to the outside of the packaging material.
  • the secondary battery when the secondary battery is manufactured, by suppressing the formation of dendrite on the negative electrode non-coating portion and forming a metal member which lowers the occurrence rate of internal short circuit, it is possible to improve the safety of the battery.
  • FIG. 1 is a plan view of a lithium secondary battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a negative electrode active material coated on the negative electrode current collector and
  • the negative electrode including a non-coating portion is not coated with a negative electrode active material in a state that a portion of the negative electrode current collector protrudes to one side
  • a negative electrode for a secondary battery including a metal member having a higher reactivity or reduction to metal oxide than the negative electrode current collector, which is bonded to the non-coating portion.
  • the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change during charging and discharging.
  • steel, aluminum, copper, nickel, titanium, calcined carbon, or Surface treated with carbon, nickel, titanium or silver on the surface of aluminum or stainless steel may be used.
  • the metal member is a material having a higher oxidation reactivity or reducibility to metal oxides such as Fe, Cu, Ni, Co, Mn, Zn, Sn, Zr, etc., than the negative electrode current collector, and does not cause side reactions in the battery. If it does not restrict
  • the metal member may be formed to point contact on one side of the uncoated portion or to cover the entire surface of the uncoated portion.
  • the metal member may be joined by a conventional welding method, for example, may be joined using a laser, ultrasonic or resistance welding method.
  • the metal member is joined without substantially stepping. That is, when the electrode and the separator are wound in order to manufacture a cylindrical battery, electrical breakage is likely to occur because the pressure between the active material applying portion and the uncoated portion of the current collector is particularly higher than that of other portions. Therefore, when a step is formed between the negative electrode active material coated portion and the non-coated portion to which the metal member is bonded, damage to the entire surface of the current collector may occur when the negative electrode current collector is pressurized. Therefore, it is preferable to form a metal member with the negative electrode current collector and the plain portion of the negative electrode current collector substantially without step so that the front surface of the negative electrode current collector is evenly pressured. In this case, "substantially without a step” means that the step is small enough to even the pressure of the current collector as described above.
  • the metal member is preferably a rectangular or oval sheet-like or plate-shaped member having a thickness of about 0.001 to about 5 mm and a length of about 0.1 to about 10 mm, and may be formed of other strips or pipes. It may be. If the thickness of the metal member is 0.001 mm or less, there is a possibility that the joining is substantially difficult and productivity may be reduced. When the thickness of the metal member exceeds 5 mm, the thickness of the battery is unnecessarily increased, and a severe step is formed. There is a problem.
  • a part of the negative electrode current collector which is more reactive than the negative electrode current collector is further bonded to a portion of the negative electrode current collector during manufacturing of the negative electrode, such that before oxidized metal foreign matters are deposited on the surface of the negative electrode during charge and discharge.
  • the high reducible metal is more reactive than copper.
  • the impurities react with the cathode surface, they first react with aluminum, which is a metal member, or with a highly reducing metal.
  • the dendrites are first formed on the surface of the metal member before being attached to the surface of the negative electrode in the oxidized state, the dendrites are formed, thereby suppressing the formation of the dendrite on the negative electrode surface.
  • the present invention provides a secondary battery including the negative electrode.
  • An electrode assembly formed by winding an anode and a cathode and a separator formed by coating each active material on at least one surface of a metal current collector;
  • the secondary battery including the electrode assembly and the outer material containing the non-aqueous electrolyte
  • a plurality of positive electrode non-coating portions and negative electrode non-coating portions in which some of the metal current collectors are protruded and are not coated with an active material;
  • It provides a secondary battery comprising a positive electrode lead and a negative electrode lead which is electrically connected to the positive electrode and the negative electrode uncoated portion, respectively, protruding to the outside of the packaging material.
  • the positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical change in the battery.
  • stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintering Carbon, or a surface treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like on the surface of aluminum or stainless steel may be used.
  • the current collector may form fine irregularities on its surface to increase the adhesion of the positive electrode active material, and may be in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric.
  • the negative electrode active material may be, for example, carbon such as hardly graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0 ⁇ x ⁇ 1), Li x WO 2 (0 ⁇ x ⁇ 1), Sn x Me 1-x Me ' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, halogen, 0 ⁇ x ⁇ 1; 1 ⁇ y ⁇ 3; 1 ⁇ z ⁇ 8); Lithium metal; Lithium alloys; Silicon-based alloys; Tin-based alloys; SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 and Oxides such as Bi 2 O 5 ; Conductive
  • the positive electrode and the negative electrode active material may further include a binder, a filler, a conductive material, and the like, which are commonly used in manufacturing a secondary battery.
  • the separator may be formed of a thermoplastic resin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), or the like, which is typically porous.
  • a thermoplastic resin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), or the like, which is typically porous.
  • the electrolyte is a lithium salt-containing non-aqueous electrolyte
  • the non-aqueous electrolyte preferably contains a carbonate compound so as to prevent corrosion of the metal member.
  • the carbonate compound is a cyclic carbonate including ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), dipropyl carbonate (DPC Linear carbonate, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), methyl propionate, ethyl propionate, propyl A single substance or a mixture of two or more selected from propionate and gamma butyrolactone (GBL).
  • EC ethylene carbonate
  • PC propylene carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • DMC dimethyl carbonate
  • EMC ethyl methyl carbonate
  • DPC Linear carbonate dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, dieth
  • the secondary battery of the present invention having such a structure can exhibit high energy density, high output characteristics, improved safety and stability.
  • a positive electrode sheet was prepared by coating, drying and pressing on a long sheet aluminum foil.
  • a conventional negative electrode active material was coated on copper foil, dried and pressed to prepare a negative electrode sheet.
  • the aluminum metal member was laser-welded to the plain part of the said negative electrode sheet.
  • the negative electrode, the separator, the positive electrode, the separator and the negative electrode were sequentially stacked, then wound up and embedded in a cylindrical battery case.
  • a cylindrical battery was prepared by injecting a carbonate electrolyte solution of 1M LiPF 6 into the battery case.
  • a cylindrical battery was manufactured in the same manner as in the above example, except that the step of joining the aluminum metal member to the non-coated portion of the negative electrode sheet was not performed.

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Abstract

본 발명은 음극집전체, 상기 음극집전체 상에 코팅된 음극활물질, 및 상기 음극집전체 일부분이 일측으로 돌출된 상태로 음극활물질이 코팅되지 않은 무지부(음극탭)를 포함하는 음극에 있어서, 상기 무지부에 접합되어 있는, 상기 음극집전체보다 금속 산화물에 대한 반응성 또는 환원성이 높은 금속 부재를 포함하는 이차전지용 음극과, 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.

Description

리튬 이차전지용 음극 및 이를 포함하는 리튬이온 이차 전지
본 발명은 전지 내에서의 덴드라이트 형성을 방지할 수 있는 리튬 이차전지용 음극과 이를 포함하는 리튬이온 이차전지에 관한 것이다.
최근 디지털 카메라, 셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터와 같은 휴대용 전자 기기나, 고출력의 하이브리드 자동차 등의 첨단 분야에 대한 개발이 대두됨에 따라, 이들 전원으로 충전이 불가능한 일차전지 대신 충전 및 방전이 가능한 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
이차전지는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈 하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지 등을 들 수 있으며, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈-카드뮴 전지나 니켈-메탈 하이드라이드 전지에 비하여 작동 전압이 3배(3.6V) 이상 높고, 단위 중량당 에너지 밀도 특성이 우수한 것으로 알려지면서, 적용 분야가 급속도로 확대되는 추세이다.
이러한 리튬 이차전지를 장기적으로 안정하게 사용하기 위해서는 음극 표면상에 침상 형태로 형성되는 덴드라이트(dendrite) 형성을 억제할 필요가 있다. 상기 덴드라이트는 셀 제조 당시에 전극으로부터 형성된 금속 이물질들(Fe, Cu, Ni, Co, Mn, Zn, Sn, Zr 등)이 산화되면서 음극 표면에 석출되어 형성된 물질이다. 상기 덴드라이트는 전지의 사이클 성능을 저하시킬 뿐만 아니라, 셀 불량률을 증가시키고, 외부 압력이나 진동에 의해 분리막을 뚫고 나가 양극/음극을 서로 연결하면서 전극 내부 쇼트를 일으켜 셀의 안전성을 저하시킨다.
이에, 안전성 및 안정성이 개선된 리튬 이차전지를 제조하기 위하기 위해 양극과 음극을 연결하는 덴드라이트 형성을 억제할 수 있는 이차전지의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 표면상에 덴드라이트 형성을 억제할 수 있는 이차전지용 음극을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 상기 음극을 포함하는 이차전지를 제공한다.
본 발명에서는 음극집전체, 상기 음극집전체 상에 코팅된 음극활물질, 및
상기 음극집전체 일부분이 일측으로 돌출된 상태로 음극활물질이 코팅되지 않은 무지부(음극탭)를 포함하는 음극에 있어서,
상기 무지부에 접합되어 있는, 상기 음극집전체 보다 금속 산화물에 대한 반응성 또는 환원성이 높은 금속 부재를 포함하는 이차전지용 음극을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 상기 음극을 포함하는 이차전지를 제공한다.
구체적으로, 금속 집전체의 적어도 일면에 각각의 활물질을 코팅하여 이루어진 양극 및 음극과 분리막을 권취시켜 형성한 전극조립체; 및 상기 전극조립체 및 비수계 전해액을 수납하는 외장재를 포함하는 이차전지에 있어서,
상기 금속 집전체 중 일부가 돌출된 상태로 활물질이 코팅되어 있지 않은 다수의 양극 무지부 및 음극 무지부(양극탭 및 음극탭)와,
상기 음극 무지부에 접합되어 외장재 내부에 위치하는 금속 부재, 및
상기 양극 및 음극 무지부에 각각 전기적으로 연결되어 외장재 외부로 돌출된 양극리드 및 음극리드를 포함하는 이차전지를 제공한다.
본 발명에서는 이차전지 제조 시 음극 무지부 상에 덴드라이트 형성을 억제하고, 내부 단락 발생률을 저하시키는 금속 부재를 형성함으로써, 전지의 안전성 향상을 가져올 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지의 평면도이다.
[부호의 설명]
11: 전지 케이스
13: 전극 조립체
15: 절연 필름
17: 양극 리드
19: 음극 리드
23: 금속 부재
25: 음극집전체와 금속 부재의 접합 부분
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
구체적으로, 본 발명에서는
음극집전체,
상기 음극집전체 상에 코팅된 음극활물질, 및
상기 음극집전체 일부분이 일측으로 돌출된 상태로 음극활물질이 코팅되지 않은 무지부(음극탭)를 포함하는 음극에 있어서,
상기 무지부에 접합되어 있는, 상기 음극집전체 보다 금속 산화물에 대한 반응성 또는 환원성이 높은 금속 부재를 포함하는 이차전지용 음극을 제공한다.
본 발명의 음극에 있어서, 상기 음극집전체는 충·방전 시에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 스틸, 알루미늄, 구리, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄 또는 은 등으로 표면 처리한 것이 사용될 수 있다.
또한, 상기 금속 부재는 음극집전체 보다 Fe, Cu, Ni, Co, Mn, Zn, Sn, Zr 등과 같은 금속 산화물에 대한 산화 반응성 또는 환원성은 높고, 전지내에서 부반응을 유발하지 않는 특성을 가지는 물질이면 특별히 제한하지 않으며, 구체적으로 알루미늄, 금, 은, 백금 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 단일물 또는 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 금속 부재는 알루미늄 또는 이의 합금으로 이루어진 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 부재는 상기 무지부에 일측에 점 접촉되거나, 또는 무지부 전면을 덮도록 형성될 수 있다.
상기 금속 부재는 통상적인 용접 방법에 의해 접합될 수 있으며, 예를 들면 레이저, 초음파 또는 저항 용접 방법 등을 이용해 접합될 수 있다.
또한, 상기 금속 부재는 실질적으로 단차 없이 접합되는 것이 바람직하다. 즉, 원통형 전지를 제조하기 위해 전극과 분리막을 권취하는 경우, 집전체의 활물질 도포 부위와 무지부 사이는 특히 다른 곳보다 많은 압력을 받기 때문에, 전기적 단선이 일어날 가능성이 높다. 따라서, 음극활물질 도포 부위와 금속 부재가 접착된 무지부간에 단차가 형성되는 경우, 음극집전체가 압력을 받았을 때 집전체 전면에 손상을 가져올 수 있다. 따라서, 금속 부재를 상기 음극집전체 및 음극집전체의 무지부와 실질적으로 단차 없이 형성하여 음극집전체 전면에 고르게 압력을 받도록 하는 것이 바람직하다. 이때, '실질적으로 단차 없이'란 의미는 상기 설명한 것과 같이 집전체의 압력을 고르게 하기 위한 정도로 충분히 단차가 작음을 의미하는 것이다.
구체적으로, 상기 금속 부재는 약 0.001 내지 약 5 mm의 두께 및 약 0.1 내지 약 10 mm 길이 범위의 사각형 또는 타원형의 시트형 부재 또는 판형 부재인 것이 바람직하며, 그 외 스트립형 또는 파이프형 등으로 형성될 수도 있다. 만약, 상기 금속 부재의 두께가 0.001 mm 이하인 경우, 실질적으로 접합이 어려워 생산성이 저하될 우려가 있고, 금속 부재의 두께가 5 mm를 초과하는 경우 불필요하게 전지의 두께가 증가하고, 심한 단차를 형성되는 문제가 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 음극 제조 시에 음극집전체 일부분, 예컨대 무지부 일면에 음극집전체 보다 반응성이 높은 금속 부재를 추가로 접합함으로써, 충·방전 시 산화된 금속 이물질들이 음극 표면에서 석출되기 전에 상기 금속 부재와 반응하여 금속 부재 표면에 먼저 석출되도록 함으로써, 음극 표면 상에서의 덴드라이트 형성을 억제할 수 있다.
예컨대, 구리를 이용한 음극집전체 일부에 알루미늄을 이용한 금속 부재를 접합하거나, 금과 같이 환원성이 높은 금속을 이용한 금속 부재를 접합하는 경우, 알루미늄이나, 상기 환원성 높은 금속이 구리보다 반응성이 높기 때문에 금속 불순물이 음극 표면과 반응하기 전에 금속 부재인 알루미늄 또는 환원성 높은 금속과 먼저 반응하게 된다. 그 결과, 금속 불순물이 산화된 상태에서 음극 표면에 부착되기 전에 금속 부재 표면에서 먼저 환원되면서 덴드라이트를 형성하기 때문에, 음극 표면 상에 덴드라이트의 형성을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 음극을 포함하는 이차전지를 제공한다.
구체적으로, 본 발명은
금속 집전체의 적어도 일면에 각각의 활물질을 코팅하여 이루어진 양극 및 음극과 분리막을 권취시켜 형성한 전극조립체; 및
상기 전극조립체 및 비수계 전해액을 수납하는 외장재를 포함하는 이차전지에 있어서,
상기 금속 집전체 중 일부가 돌출된 상태로 활물질이 코팅되어 있지 않은 다수의 양극 무지부 및 음극 무지부(양극탭 및 음극탭)와,
상기 음극 무지부에 접합되어 외장재 내부에 위치하는 금속 부재, 및
상기 양극 및 음극 무지부에 각각 전기적으로 연결되어 외장재 외부로 돌출된 양극리드 및 음극리드를 포함하는 이차전지를 제공한다.
이때, 본 발명의 이차전지에 있어서, 상기 양극집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
또한, 상기 양극 활물질은 예를 들면, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4(여기서, x는 0∼0.33임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2(여기서, M=Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x=0.01 내지 0.3)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2(여기서, M=Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x=0.01 내지 0.1) 또는 Li2Mn3MO8(여기서, M=Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.　
상기 음극 활물질은 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz(Me:Mn, Fe, Pb, Ge; Me':Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4 및 Bi2O5 등의 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기 양극 및 음극 활물질은 이차전지 제조 시 통상적으로 사용되는 바인더, 충진제 및 도전재 등을 추가로 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 이차전지에 있어서, 상기 분리막은 통상적으로 다공성의 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 열가소성 수지로 형성될 수 있다.
또한, 상기 전해액은 리튬염 함유 비수계 전해액으로서, 상기 비수계 전해액은 상기 금속 부재의 부식을 방지할 수 있도록, 카보네이트계 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 카보네이트 화합물은 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC)를 포함하는 환형 카보네이트와, 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸 카보네이트(DMC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 디프로필카보네이트(DPC)를 포함하는 선형 카보네이트, 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트 및 감마부티로락톤(GBL) 중에서 선택된 단일물 또는 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
이러한 구조의 본 발명의 이차전지는 고에너지 밀도, 고출력 특성, 향상된 안전성 및 안정성을 발휘할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 기재한 것으로, 본 발명이 하기한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
(실시예)
통상적인 양극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 긴 시트형 알루미늄 호일 상에 코팅, 건조 및 압착하여 양극 시트를 제조하였다. 통상적인 음극 활물질을 구리 호일 상에 코팅 건조 및 압착하여 음극 시트를 제조하였다. 상기 음극 시트의 무지부에 알루미늄 금속 부재를 레이저 용접하였다. 그 다음으로, 음극, 분리막, 양극, 분리막 및 음극을 순차적으로 적층한 후, 권취하고, 원통형 전지 케이스에 내장하였다. 전지 케이스 내부에 1M LiPF6의 카보네이트계 전해액을 주입하여 원통형 전지를 제조하였다.
(비교예)
상기 음극 시트의 무지부에 알루미늄 금속 부재를 접합하는 공정을 실시하지 않는 것을 제외하고는, 상기 실시예와 동일한 방법을 이용해 원통형 전지를 제조하였다.
(실험예) 저전압 불량율 및 내부 미세 단락 실험
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 이차전지의 양극에 Cu 산화물 1%를 첨가한 후 각각의 전지에 대한 저전압 불량율 및 내부 미세 단락 발생 등을 측정하였다. 실험의 신뢰도를 높이기 위해, 상기 실시예 및 비교예의 전지는 각각 10개씩 제작되었다. 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
표 1
구분 저전압 분량률(샘플수: 10개) 내부 미세 단락 발생
실시예 0% 0%
비교예 40% 40%
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예의 금속 부재가 접합된 무지부를 구비한 이차전지의 경우, 비교예의 이차전지에 비하여 저전압 불량율 및 내부 단락 발생 빈도가 현저히 감소함을 확인할 수 있었다.

Claims (11)

  1. 상기 음극집전체 상에 코팅된 음극활물질, 및
    상기 음극집전체 일부분이 일측으로 돌출된 상태로 음극활물질이 코팅되지 않은 무지부(음극탭)를 포함하는 음극에 있어서,
    상기 무지부에 접합되어 있는, 상기 음극집전체 보다 금속 산화물에 대한 반응성 또는 환원성이 높은 금속 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 음극집전체는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 구리, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면 처리된 알루미늄 또는 스테인리스 스틸을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 부재는 알루미늄, 금, 은, 백금 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 단일물 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 부재는 일부분이 상기 무지부 일측에 점 접촉되거나, 또는 무지부 전면을 덮도록 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.
  5. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 금속 부재는 레이저, 초음파 또는 저항 용접 방법을 이용해 접합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 부재는 상기 음극집전체와 단차 없이 접합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 부재는 사각형 또는 타원형의 시트형 부재 또는 판형 부재인 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 금속 부재의 두께는 0.001 내지 5 mm이고, 길이는 0.1 내지 10 mm인 것을 특징으로 하는 이차전지용 음극.
  9. 청구항 1에 기재된 이차전지용 음극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 이차전지는
    금속 집전체의 적어도 일면에 각각의 활물질을 코팅하여 이루어진 양극 및 음극과 분리막을 권취시켜 형성한 전극조립체; 및
    상기 전극조립체 및 비수계 전해액을 수납하는 외장재를 포함하는 이차전지에 있어서,
    상기 금속 집전체 중 일부가 돌출된 상태로 활물질이 코팅되어 있지 않은 다수의 양극 무지부 및 음극 무지부(양극탭 및 음극탭),
    상기 음극 무지부에 접합되어 외장재 내부에 위치하는 금속 부재, 및
    상기 양극 및 음극 무지부에 각각 전기적으로 연결되어 외장재 외부로 돌출된 양극리드 및 음극리드를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 비수계 전해액은 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC)를 포함하는 환형 카보네이트와, 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸 카보네이트(DMC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트 및 감마부티로락톤(GBL)로 이루어진 군으로부터 선택된 단일물 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지.
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