KR20130129837A - Method for treating surface of electrode by laser irradiation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이저의 조사에 의해 전극단자의 표면처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 금속 소재의 전극단자를 포함하는 이차전지에서 전극단자의 표면처리 방법으로서, 상기 전극단자의 표면 상에 레이저를 조사하여 에칭 방식으로 금속 산화막을 제거함으로써, 이차전지의 활성화를 위한 초기 충방전 과정에서 전극단자의 접촉 저항을 줄이는 것을 특징으로 하는 전극단자의 표면처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a surface treatment method of an electrode terminal by laser irradiation, and more particularly, to a surface treatment method of an electrode terminal in a secondary battery including an electrode terminal of a metal material, the laser on the surface of the electrode terminal The present invention relates to a surface treatment method of an electrode terminal, characterized in that to reduce the contact resistance of the electrode terminal in the initial charge and discharge process for activation of the secondary battery by irradiating the metal oxide film by etching.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 이차전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing, and accordingly, a lot of researches on secondary batteries that can meet various needs have been conducted.
대표적으로 이차전지의 형상 면에서는, 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.Typically, in terms of shape of secondary batteries, there is a high demand for square secondary batteries and pouch type secondary batteries that can be applied to products such as mobile phones with a thin thickness, and materials have advantages such as high energy density, discharge voltage, and output stability. There is a high demand for lithium secondary batteries such as lithium ion batteries, lithium ion polymer batteries and the like.
또한, 이차전지는 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell) 등의 단위셀들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.In addition, the secondary battery may be classified according to the structure of the positive electrode, the negative electrode, and the electrode assembly having a separator structure interposed between the positive electrode and the negative electrode. Jelly-roll (wound) electrode assembly having a structure wound in an interposed state, a stack (stacked) electrode assembly in which a plurality of positive and negative electrodes cut in units of a predetermined size are sequentially stacked with a separator therebetween, predetermined And a stack / folding electrode assembly having a structure in which unit cells such as a bi-cell or a full cell are stacked, in which a cathode and an anode of a unit are stacked with a separator interposed therebetween.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로, 많은 관심을 모으고 있고 또한 그것의 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.Recently, a pouch-type battery having a structure in which a stack type or a stack / fold type electrode assembly is incorporated into a pouch type battery case of an aluminum laminate sheet has attracted much attention due to its low manufacturing cost, small weight, and easy shape deformation. Its usage is also gradually increasing.
도 1에는 종래의 대표적인 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 분해 사시도로서 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 1 schematically shows a general structure of a typical conventional pouch-type secondary battery as an exploded perspective view.
도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(10)는, 전극조립체(30), 전극조립체(30)로부터 연장되어 있는 전극 탭들(40, 50), 전극 탭들(40, 50)에 용접되어 있는 전극리드(60, 70), 및 전극조립체(30)를 수용하는 전지케이스(20)를 포함하는 것으로 구성되어 있다.1, the pouch type
전극조립체(30)는 분리막이 개재된 상태에서 양극과 음극이 순차적으로 적층되어 있는 발전소자로서, 스택형 또는 스택/폴딩형 구조로 이루어져 있다. 전극 탭들(40, 50)은 전극조립체(30)의 각 극판으로부터 연장되어 있고, 전극리드(60, 70)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(40, 50)과, 예를 들어, 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되어 있으며, 전지케이스(20)의 외부로 일부가 노출되어 있다. 또한, 전극리드(60, 70)의 상하면 일부에는 전지케이스(20)와의 밀봉도를 높이고 동시에 전기적 절연상태를 확보하기 위하여 절연필름(80)이 부착되어 있다.The
구체적으로, 전극리드(60, 70)는 알루미늄, 구리, 알루미늄 합금 등으로 이루어지며, 전극조립체(30)의 전극 집전체로부터 연장되어 돌출되어 있는 다수의 전극 탭들(40, 50)은, 예를 들어, 용접에 의해 일체로 결합된 용착부의 형태로 전극리드(60, 70)에 연결된다.Specifically, the electrode leads 60 and 70 may be made of aluminum, copper, aluminum alloy, and the like, and the plurality of
그런데, 전극리드가 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 이루어진 경우, 도 2의 사진에서 보는 바와 같이 알루미늄 금속의 표면에 산화막(A)이 형성된다. By the way, when the electrode lead is made of aluminum or an aluminum alloy, an oxide film A is formed on the surface of the aluminum metal as shown in the photograph of FIG. 2.
한편, 이차전지는 제조 과정에서 전지의 활성화를 위한 충방전을 수행한다. 이러한 전지 활성화를 위한 충방전은 전극리드 등의 전극단자에 충방전기의 그립퍼(gripper)를 접속시켜 진행한다.Meanwhile, the secondary battery performs charge / discharge for activation of the battery in the manufacturing process. Charging and discharging for battery activation is performed by connecting a gripper of a charger / discharger to an electrode terminal such as an electrode lead.
따라서, 앞서 설명한 바와 같은 산화막이 전극단자의 표면에 형성되어 있는 경우에는 충방전 과정에서 심각한 문제를 유발한다. 즉, 상기 산화물은 높은 경도의 절연성 물질이므로, 통전시 스파크를 유발하며, 그로 인해 그립퍼의 수명이 크게 단축되는 문제점이 있다.Therefore, when the oxide film as described above is formed on the surface of the electrode terminal, it causes a serious problem in charge and discharge processes. That is, since the oxide is an insulating material of high hardness, it causes sparks when energizing, and thus there is a problem that the life of the gripper is greatly shortened.
또한, 이차전지의 전기적 테스트 수행시 측정기의 접속 단자와 이차전지의 전극단자 사이에 접촉저항이 증가하여 테스트의 정확성이 떨어지게 될 뿐만 아니라, 전극단자를 버스 바 등과 같은 접속부재에 용접하는 경우에도 용접성이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.In addition, when the electrical test of the secondary battery is performed, the contact resistance between the measuring terminal and the electrode terminal of the secondary battery increases, thereby reducing the accuracy of the test. In addition, even when welding the electrode terminal to a connecting member such as a bus bar, the weldability There is a problem that this remarkably falls.
따라서, 이를 개선할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technology capable of improving this.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.
즉, 본 발명의 목적은, 이차전지의 활성화를 위한 충방전 과정에서 발생할 수 있는 그립퍼 등의 불량률을 줄일 수 있는 전극단자의 표면처리 방법을 제공하는 것이다.That is, an object of the present invention is to provide a surface treatment method of an electrode terminal that can reduce the failure rate of the gripper or the like that may occur in the charge and discharge process for activation of the secondary battery.
또한, 이차전지의 전기적 검사 수행시 측정 정밀도를 향상시키고, 접속부재 등과의 전기적 연결을 위한 용접성을 향상시킬 수 있는 전극단자의 표면처리 방법을 제공하는 것이다.The present invention also provides a surface treatment method of an electrode terminal that can improve measurement accuracy when performing an electrical test of a secondary battery and improve weldability for electrical connection with a connection member.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극단자 표면처리 방법은, 금속 소재의 전극단자를 포함하는 이차전지에서 전극단자의 표면처리 방법으로서, 상기 전극단자의 표면 상에 레이저를 조사하여 에칭 방식으로 금속 산화막을 제거하는 것을 특징으로 한다.The electrode terminal surface treatment method according to the present invention for achieving the above object is a surface treatment method of the electrode terminal in the secondary battery including the electrode terminal of a metal material, by irradiating a laser on the surface of the electrode terminal by etching It is characterized by removing a metal oxide film.
상기 전극단자는 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어져질 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The electrode terminal may be made of, for example, aluminum or an aluminum alloy, but is not limited thereto.
본 출원의 발명자들은, 상기의 금속 산화막이 도 3의 사진에서 보는 바와 같은 3개의 Al2O3 층들로 이루어져 있음을 확인하였는 바, 구체적으로, 대략 7 nm 두께의 제 1 층(layer 1), 제 3 층(layer 3)에 비해 상대적으로 조밀하며 대략 135 nm의 두께를 가진 제 2 층(layer 2), 및 상대적으로 제 2 층에 비해 다공성을 가지며 대략 300 nm의 두께를 가진 제 3 층의 산화막이 형성되어 있다.The inventors of the present application, it was confirmed that the metal oxide film is composed of three Al 2 O 3 layers as shown in the photo of Figure 3, specifically, the first layer (layer 1) of approximately 7 nm thick, Of the second layer (layer 2), which is relatively dense compared to the third layer (layer 3) and has a thickness of approximately 135 nm, and the third layer having a porosity and approximately 300 nm thick, relative to the second layer. An oxide film is formed.
이러한 금속 산화막을 제거하는 방법으로서, 샌드 블라스팅(sand blasting) 등과 같은 기계적 에칭, 또는 HCl 용액 등의 부식용액에 의한 화학적 에칭 등을 고려해 볼 수도 있다.As a method of removing the metal oxide film, mechanical etching such as sand blasting or the like, or chemical etching by a corrosion solution such as HCl solution may be considered.
그러나, 상기와 같이 샌드 블라스팅과 같은 기계적 에칭의 경우, 에칭 과정에서 전지셀 등 주변 부위의 손상될 가능성이 높고, 소망하는 깊이로 신뢰성이 있게 에칭을 수행하기 어려운 것으로 확인되었다. 또한, 화학적 에칭의 경우, 부식용액에 의해 금속 산화막 뿐만 아니라 전극단자 표면의 Al층도 부식될 수 있으므로 전극단자의 손상이 초래될 가능성이 높다는 것이 확인되었다.However, as described above, in the case of mechanical etching such as sand blasting, it is confirmed that the etching parts are likely to be damaged during the etching process, and it is difficult to reliably etch to a desired depth. In addition, in the case of chemical etching, since the corrosion solution can corrode not only the metal oxide film but also the Al layer on the surface of the electrode terminal, it is confirmed that the electrode terminal is likely to be damaged.
반면에, 본 발명의 레이저 에칭 방식은 상기 문제점들을 유발하지 않으면서 금속 산화막을 효과적으로 제거한다. 이러한 전극단자의 표면처리 방법에 의해, 금속 산화막들 중에서 적어도 제 3 층의 금속 산화막, 또는 제 2 층 및 제 3 층의 금속 산화막들을 제거하는 것이 가능하며, 바람직하게는, 제 3 층 내지 제 1 층의 금속 산화막들, 즉, 모든 금속 산화막들을 제거하는 것이 가능하다.On the other hand, the laser etching method of the present invention effectively removes the metal oxide film without causing the above problems. By the surface treatment method of the electrode terminal, it is possible to remove at least the metal oxide film of the third layer or the metal oxide films of the second layer and the third layer from the metal oxide films, preferably, the third layer to the first layer. It is possible to remove the metal oxide films of the layer, ie all metal oxide films.
따라서, 본 발명에 따른 전극단자 표면처리 방법은 화학적 에칭 또는 기계적 에칭에 비교하여 그 공정이 매우 간소하고, 에칭 과정에서 전극단자 및 전지의 손상이 유발될 수 있는 문제점들을 해결할 수 있으며 전지의 활성화를 위한 초기 충방전 과정에서 전극단자와 그리퍼 사이의 접촉불량에 따른 불량률을 효과적으로 줄일 수 있으므로 궁극적으로 전지의 제조비용을 크게 절감할 수 있다. 또한, 전기적 검사 수행시 측정기의 접속 단자에 대한 전극단자의 접촉저항 증가를 미연에 방지할 수 있으며, 예를 들어 기타 전지셀 또는 전지모듈에 대한 전극단자의 전기적 연결을 위한 용접성이 크게 향상될 수 있다.Therefore, the electrode terminal surface treatment method according to the present invention is very simple compared to chemical etching or mechanical etching, it can solve the problems that may cause damage to the electrode terminal and the battery during the etching process and to activate the battery In the initial charging and discharging process, the defective rate due to the poor contact between the electrode terminal and the gripper can be effectively reduced, and ultimately, the manufacturing cost of the battery can be greatly reduced. In addition, it is possible to prevent the increase in contact resistance of the electrode terminal to the connection terminal of the measuring instrument when performing the electrical test, for example, the weldability for the electrical connection of the electrode terminal to other battery cells or battery modules can be greatly improved. have.
상기 전극단자는 레이저 에칭이 용이한 형상이라면 크게 한정되는 것은 아니며, 바람직하게는 판상형 전극단자일 수 있다.The electrode terminal is not particularly limited as long as the shape is easy to laser etching, preferably may be a plate-shaped electrode terminal.
상기 전지셀은 전지모듈의 구성을 위해 적층되었을 때 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가진 이차전지일 수 있다. 이러한 이차전지의 바람직한 예로는, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막 구조의 전극조립체가 밀봉된 상태로 내장되어 있고, 이러한 구조에서 상기 전극단자는 전극조립체의 전극 탭들과 결합되어 있는 전극리드일 수 있다. 이러한 구조의 이차전지를 ‘파우치형 전지셀’로 칭하기도 한다.The battery cell may be a secondary battery having a thin thickness and a relatively wide width and length to minimize the overall size when stacked for the configuration of the battery module. Preferred examples of such secondary batteries include a positive electrode, a negative electrode, and an electrode assembly having a separator structure interposed between the positive electrode and the negative electrode in a sealed battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer. The electrode terminal may be an electrode lead coupled to the electrode tabs of the electrode assembly. The secondary battery having such a structure may also be referred to as a 'pouch-shaped battery cell'.
본 발명에 따른 이차전지는 바람직하게는 리튬 이차전지일 수 있으며, 특히, 리튬 함유 전해액이 겔의 형태로 전극조립체에 함침되어 있는, 이른 바, 리튬이온 폴리머 전지에 바람직하게 적용될 수 있다.The secondary battery according to the present invention may preferably be a lithium secondary battery, and in particular, may be preferably applied to a so-called lithium ion polymer battery in which a lithium-containing electrolyte is impregnated into the electrode assembly in the form of a gel.
상기 에칭은 바람직하게는 355 ~ 2000 nm의 레이저를 조사하여 수행할 수 있는 바, 조사되는 레이저의 파장이 너무 길면, 에칭에 의해 접촉 저항을 줄이거나 또는 소망하는 접착성을 발휘하기 어려울 수 있고, 반대로 너무 짧으면 오히려 전극단자가 파손될 수 있으므로 바람직하지 않다. The etching may be preferably performed by irradiating a laser of 355 to 2000 nm, if the wavelength of the irradiated laser is too long, it may be difficult to reduce the contact resistance by etching or to exhibit the desired adhesiveness, On the contrary, if it is too short, it is not preferable because the electrode terminal may be broken.
하나의 바람직한 예에서, 상기 에칭은 레이저 조사에 의해 연속적인 도트 형상 또는 다수의 선형 형상으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 전극단자 전체에 레이저를 조사하지 않더라도, 레이저가 조사된 범위에서 전극단자의 표면에 소정의 패턴으로 산화막이 제거되면, 이렇게 부분적으로 에칭된 부위와 그렇지 않은 부위의 적절한 조합에 의해서도, 전지의 활성화를 위한 초기 충방전 과정에서 전극단자와 그리퍼 사이의 접촉불량에 따른 불량률을 효과적으로 줄일 수 있으며, 더 나아가, 전기적 검사 수행시 측정기의 접속 단자에 의한 접촉저항 증가를 방지할 수 있고, 다른 부재와의 전기적 연결을 위한 용접성을 향상시킬 수 있다.In one preferred example, the etching may be performed in a continuous dot shape or a plurality of linear shapes by laser irradiation. Specifically, even if the laser is not irradiated to the entire electrode terminal, even if the oxide film is removed in a predetermined pattern on the surface of the electrode terminal in the laser irradiation range, even by a suitable combination of the partially etched portion and the other portion, In the initial charging and discharging process for activating the battery, the failure rate due to a poor contact between the electrode terminal and the gripper can be effectively reduced, and further, an increase in contact resistance caused by the connection terminal of the measuring instrument can be prevented when performing an electrical test. Weldability for electrical connection with the member can be improved.
하나의 바람직한 예에서, 상기 전극단자는 양극단자일 수 있다.In one preferred example, the electrode terminal may be a positive electrode terminal.
일반적으로 많이 사용되는 리튬 이차전지에서 양극단자는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등으로 이루어져 있고, 음극단자는 구리, 니켈, 니켈 합금 등으로 이루어져 있다. 따라서, 본 발명의 전극 표면처리는 양극단자에 바람직하게 사용될 수 있지만, 그것만으로 한정되지 않음은 물론이다.In the lithium secondary battery, which is generally used, the positive electrode terminal is made of aluminum or an aluminum alloy, and the negative electrode terminal is made of copper, nickel, or a nickel alloy. Therefore, the electrode surface treatment of the present invention can be preferably used for the anode terminal, but is not limited thereto.
본 발명은 또한 상기 방법으로 표면 처리된 전극단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지와, 단위전지로서 이러한 이차전지들을 둘 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 중대형 전지팩을 제공한다.The present invention also provides a secondary battery comprising an electrode terminal surface-treated by the above method, and provides a medium-large battery pack comprising at least two such secondary batteries as unit cells.
이차전지 및 중대형 전지팩의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명들을 생략한다.Since the structure of the secondary battery and the medium-large battery pack and a manufacturing method thereof are well known in the art, detailed descriptions thereof will be omitted herein.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극단자 표면처리 방법은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 전극단자의 표면 상에 레이저를 조사하여 에칭 방식으로 금속 산화막을 제거함으로써, 전극단자의 접촉 저항을 줄임으로써, 전지의 활성화를 위한 초기 충방전 과정에서 발생할 수 있는 불량률을 줄일수 있다.As described above, the electrode terminal surface treatment method according to the present invention, by irradiating a laser on the surface of the electrode terminal made of aluminum or aluminum alloy to remove the metal oxide film by etching, thereby reducing the contact resistance of the electrode terminal In addition, it is possible to reduce the defective rate that can occur during the initial charge and discharge process for the activation of the battery.
도 1은 종래의 파우치형 이차전지의 일반적인 구조에 대한 분해 사시도이다;
도 2는 산화막이 형성된 도 1의 전극단자의 표면에 대한 확대 사진이다;
도 3은 산화막이 형성된 도 1의 전극단자의 수직 단면에 대한 확대 사진이다;
도 4는 본 발명에 따른 표면처리된 전극단자의 표면에 대한 확대 사진이다;
도 5는 비교예 1에 따른 전극리드의 접촉 저항 측정값에 대한 그래프이다;
도 6은 실시예 1에 따른 전극리드의 접촉 저항 측정값에 대한 그래프이다.1 is an exploded perspective view of a general structure of a conventional pouch type secondary battery;
FIG. 2 is an enlarged photograph of the surface of the electrode terminal of FIG. 1 in which an oxide film is formed; FIG.
3 is an enlarged photograph of a vertical section of the electrode terminal of FIG. 1 in which an oxide film is formed;
4 is an enlarged photograph of the surface of a surface-treated electrode terminal according to the present invention;
5 is a graph of measured contact resistance of electrode leads according to Comparative Example 1;
6 is a graph of measured contact resistance of electrode leads according to Example 1. FIG.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 내용을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but the scope of the present invention is not limited thereto.
도 3에는 본 발명에 따른 표면처리된 전극단자의 표면을 확대한 사진이다. 3 is an enlarged photograph of a surface of an electrode terminal having a surface treatment according to the present invention.
도 3을 도 1과 함께 참조하면, 알루미늄으로 이루어진 판상형의 전극리드(160)를 포함하는 이차전지에서, 전극리드(160)의 표면 상에 355 ~ 2000 nm의 레이저 조사에 의해 연속적인 도트 형상(165)으로 에칭을 수행하여 금속 산화막을 제거한다. 참고로, 실선 B-B’ 상부는 레이저가 조사되지 않은 부분이고, 하부는 레이저가 조사된 부분이다. 이에 따라, 전지의 활성화를 위한 초기 충방전 과정에서 발생할 수 있는 불량률을 현저히 줄일 수 있다.Referring to FIG. 3 together with FIG. 1, in a secondary battery including a plate-shaped
이하 실시예를 통해 본 발명의 내용을 상세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail through examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.
<실시예 1>≪ Example 1 >
알루미늄 호일과 구리 호일을 일측에 전극 탭이 형성되도록 각각 절취하여 양극 판과 음극 판들을 제조하였다. 양극 활물질로서 LiCoO2 95 중량%, Super-P(도전제) 2.5 중량% 및 PVdF(결합제) 2.5 중량%를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하고, 음극 활물질로서 인조흑연 95 중량%, Super-P(도전제) 1 중량% 및 PVdF(결합제) 4 중량%를 용제인 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하여, 전극 탭을 제외한 알루미늄 호일과 구리 호일의 양면에 각각 도포하였다.An aluminum foil and a copper foil were cut to form electrode tabs on one side, respectively, to prepare a cathode plate and an anode plate. 95% by weight of LiCoO 2 , 2.5% by weight of Super-P (conductor) and 2.5% by weight of PVdF (binder) were added to NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) as a cathode active material to prepare a cathode mixture slurry. 95% by weight of artificial graphite, 1% by weight of Super-P (conductor) and 4% by weight of PVdF (binder) were added to NMP as a solvent to prepare a negative electrode mixture slurry, and aluminum foil and copper foil except electrode tabs were prepared. It was apply | coated on both sides of each.
그런 다음, 분리막으로 셀가드TM(TONEN)를 사용하여, 양극 판과 음극 판을 순차적으로 적층하여 스택형 전극조립체를 제조하였다.Then, using a Celgard TM (TONEN) as a separator, a positive electrode plate and a negative electrode plate were sequentially stacked to prepare a stacked electrode assembly.
상기 전극조립체의 전극 탭들을 알루미늄으로 이루어진 전극리드에 초음파 융착한 후, 전지케이스에 전극조립체를 삽입하고 전해액을 주입하여 전지를 완성하였다. 상기 전극리드의 표면 상에 약 1200 nm의 레이저 조사에 의해 연속적인 도트 형상으로 에칭을 수행하여 금속 산화막을 제거하였다.
The electrode tabs of the electrode assembly were ultrasonically fused to an electrode lead made of aluminum, and then the electrode assembly was inserted into the battery case and the electrolyte was injected to complete the battery. The metal oxide film was removed by etching in a continuous dot shape by laser irradiation of about 1200 nm on the surface of the electrode lead.
<실시예 2><Example 2>
상기 전극리드의 양측 표면 상에 레이저를 조사하여 에칭한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.
Secondary batteries were manufactured in the same manner as in Example 1, except that lasers were irradiated and etched on both surfaces of the electrode leads.
<비교예 1>≪ Comparative Example 1 &
상기 전극리드의 표면에 레이저를 조사하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.
A secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that no laser was irradiated on the surface of the electrode lead.
<실험예 1><Experimental Example 1>
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 전지들 각각 50개들에 대해 전지 활성화를 위한 충방전을 수행하는 과정에서, 전극리드와 접속하는 그리퍼(gripper)의 접촉 불량 및 스파크(spark) 발생 등의 그리퍼 손상에 따른 불량률을 관찰하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.In the process of performing charging and discharging for battery activation for each of 50 batteries manufactured in Example 1 and Comparative Example 1, contact failure of a gripper connected to an electrode lead, spark generation, etc. Observation of the failure rate due to gripper damage is shown in Table 1 below.
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1의 전지들은 50개 모두에서 전극리드와 그리퍼간의 접촉부위에 아무런 이상이 없었으나, 비교예 1의 전지들 중 4개에서 전극리드와 접속하는 그리퍼에 불량이 발생하였다.
As shown in Table 1, the cells of Example 1 had no abnormality in the contact area between the electrode lead and the gripper in all 50 cells, but in four of the cells of Comparative Example 1 were connected to the gripper connected to the electrode lead. A defect occurred.
<실험예 2><Experimental Example 2>
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 이차전지들의 전극리드의 접촉 저항을 측정하였다.Contact resistances of the electrode leads of the secondary batteries manufactured in Example 1 and Comparative Example 1 were measured.
측정 결과, 도 4 및 5에서 보는 바와 같이, 전극리드에서 측정한 접촉 저항 값이 비교예 1의 전극리드는 최대 161mΩ이며, 실시예 1의 전극리드는 최대 4.33mΩ으로, 레이저 에칭에 의해 전극리드의 접촉 저항이 상당히 줄어들었음을 알 수 있었다.
As a result of the measurement, as shown in Figs. 4 and 5, the contact resistance value measured by the electrode lead is up to 161 mPa of the electrode lead of Comparative Example 1, the electrode lead of Example 1 is up to 4.33 mPa, the electrode lead by laser etching It can be seen that the contact resistance of is significantly reduced.
<실험예 3><Experimental Example 3>
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1에서 제조된 전지들의 전극리드를 서로 용접한 후, 전극리드의 용접면의 인장강도를 측정하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.After welding the electrode leads of the batteries prepared in Examples 1, 2 and Comparative Example 1 with each other, the tensile strength of the welding surface of the electrode lead was measured, the results are shown in Table 2 below.
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 실시예 1 및 2의 전지들의 용접면의 인장강도가 비교예 1에 비해 각각 15.8%, 44.7% 높게 측정된 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 2, it was confirmed that the tensile strength of the welding surface of the batteries of Examples 1 and 2 were measured 15.8%, 44.7% higher than Comparative Example 1.
따라서, 상기 실험 결과들에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따라 전극리드의 표면 상에 레이저 조사에 의해 에칭을 수행하여 금속 산화막을 제거한 경우, 전극리드의 접촉저항을 최소화함으로써 전지의 활성화를 위한 초기 충방전 과정에서 전극단자와 그리퍼 사이의 접촉불량에 따른 불량률을 줄일 수 있으며, 접속부재 등과의 전기적 연결을 위한 용접성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
Therefore, as shown in the above experimental results, when the metal oxide film is removed by etching by laser irradiation on the surface of the electrode lead in accordance with the present invention, the initial charge for activation of the battery by minimizing the contact resistance of the electrode lead It can be seen that the failure rate due to the poor contact between the electrode terminal and the gripper during the discharge process can be reduced, and the weldability for the electrical connection with the connection member can be improved.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
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