KR20170022871A - Electrode terminal, electro-chemical device and electro-chemical device comprising same - Google Patents

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Abstract

According to one embodiment of the present invention, the present invention provides an electrode terminal, and an electro-chemical device and an electro-chemical device module comprising the same. The electrode terminal comprises a copper substrate and a metal layer formed to cover at least one side of the copper substrate. The metal layer comprises 20-80 wt% of tungsten (W), the remainder consisting of nickel (Ni), silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), zinc (Zn), iron (Fe), lead (Pb), tin (Sn), molybdenum (Mo), beryllium (Be), rhodium (Rh), iridium (Ir), and additional metal selected among combinations thereof.

Description

전극 단자, 이를 포함하는 전기화학소자 및 전기화학소자 모듈 {ELECTRODE TERMINAL, ELECTRO-CHEMICAL DEVICE AND ELECTRO-CHEMICAL DEVICE COMPRISING SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an electrode terminal, an electrochemical device including the electrode terminal, and an electrochemical device module including the electrochemical device and the electrochemical device module.

본 발명은 전극 단자, 이를 포함하는 전기화학소자 및 전기화학소자 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전기화학소자의 전극에 연결되는 전극 단자 또는 전기화학소자 모듈 내 전기화학소자들을 전기적으로 연결하는 전극 단자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode terminal, an electrochemical device including the electrode terminal, and an electrochemical device module, and more particularly to an electrode terminal connected to an electrode of an electrochemical device, Terminal.

일차전지, 이차전지, 태양전지, 커패시터(capacitor) 등과 같은 전기화학소자(electro-chemical device)는 전기화학반응에 의해 전기에너지를 생성하는 소자로, 에너지 저장장치라고도 불리우며, 이동형 전원으로 사용되고 있다. BACKGROUND ART An electro-chemical device such as a primary cell, a secondary cell, a solar cell, a capacitor, or the like is an element that generates electric energy by an electrochemical reaction, which is also called an energy storage device and is used as a portable power source.

전기화학소자는 일반적으로 전극(양극과 음극), 전해액, 분리막(separator), 외장재, 및 전극 단자로 이루어진다. 전극 단자는 전지의 외장재에 용접되거나 외장재 밖으로 돌출되되, 전극과 전기적으로 연결되어 전지의 내부와 외부로 전자를 전달한다. 한편, 전극 단자는 다수 개의 전지를 전기적으로 연결시키기 위한 용도로 사용되기도 한다.An electrochemical device generally comprises an electrode (anode and cathode), an electrolyte, a separator, a casing, and an electrode terminal. The electrode terminal is welded to the casing of the battery or protrudes out of the casing, and is electrically connected to the electrode to transmit electrons to the inside and the outside of the battery. Meanwhile, the electrode terminal is also used for electrically connecting a plurality of batteries.

일반적인 전극 단자로 사용되는 소재로서, 니켈(Ni)은 용접가공성과 내식성이 우수하지만 가격이 비싸고 다른 금속에 비해서 상대적으로 전기전도성이 낮아 고출력을 요하는 전지에는 부적합하고, 구리(Cu)는 전기전도성이 뛰어나지만 부식에 취약한 특성이 있다. 따라서 구리(Cu) 표면에 니켈(Ni)이나 니켈(Ni) 합금을 도금한 단자가 알려져 있다. Nickel (Ni) is excellent in welding processability and corrosion resistance. However, it is not suitable for a battery requiring high output because it is expensive and relatively low in electric conductivity as compared with other metals. Copper (Cu) But is susceptible to corrosion. Therefore, terminals made of nickel (Ni) or nickel (Ni) alloy plated on the surface of copper (Cu) are known.

그러나, 전지의 고출력을 위하여 보다 높은 전기전도성을 가지며 동시에 내식성이 우수한 전극 단자가 여전히 요구된다. However, there is still a demand for an electrode terminal having a higher electrical conductivity and an excellent corrosion resistance for high output of the battery.

일 구현예는, 구리(Cu) 기재 표면에 텅스텐(W)을 포함하는 금속층을 도금한, 전기전도성 및 내식성이 우수한 전극 단자, 상기 전극 단자를 포함하는 전기화학소자, 및 전기화학소자 모듈을 제공하기 위한 것이다. One embodiment provides an electrode terminal having excellent electrical conductivity and corrosion resistance, an electrochemical device including the electrode terminal, and an electrochemical device module in which a metal layer including tungsten (W) is plated on the surface of a copper (Cu) base material .

일 구현예는 구리 기재, 및 상기 구리 기재의 적어도 어느 한 면을 덮도록 형성된 금속층을 포함하고, 상기 금속층은 20 중량% 내지 80 중량%의 텅스텐(W)과, 나머지로 니켈(Ni), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 아연(Zn), 철(Fe), 납(Pb), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 베릴륨(Be), 로듐(Rh), 이리듐(Ir) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 추가의 금속을 포함하는 전극 단자를 제공한다.One embodiment includes a copper substrate, and a metal layer formed to cover at least one side of the copper substrate, wherein the metal layer comprises 20 wt% to 80 wt% tungsten (W) and the balance nickel (Ni) (Au), platinum (Pt), zinc (Zn), iron (Fe), lead (Pb), tin (Sn), molybdenum (Mo), beryllium (Be) (Ir), and a combination thereof.

상기 추가의 금속은 니켈(Ni)일 수 있다.The further metal may be nickel (Ni).

상기 추가의 금속은 니켈과 은(Ag)의 조합일 수 있다.The additional metal may be a combination of nickel and silver.

상기 금속층은 텅스텐(W)과 니켈(Ni)을 20:80 내지 70:30 의 중량비로 포함할 수 있다.The metal layer may include tungsten (W) and nickel (Ni) in a weight ratio of 20:80 to 70:30.

상기 금속층은 텅스텐과 니켈, 및 은(Ag)을 20 내지 70: 29 내지 79:1 내지 20의 중량비로 포함할 수 있다. The metal layer may include tungsten, nickel, and silver in a weight ratio of 20 to 70: 29 to 79: 1 to 20.

상기 금속층의 두께는 0.2 내지 5 ㎛ 일 수 있다.The thickness of the metal layer may be 0.2 to 5 탆.

상기 금속층은 전해 도금 또는 무전해 도금에 의해 형성된 도금층일 수 있다.The metal layer may be a plating layer formed by electrolytic plating or electroless plating.

상기 금속층은 상기 구리 기재의 표면을 전부 덮도록 형성될 수 있다.The metal layer may be formed to cover the entire surface of the copper substrate.

다른 일 구현예에 따르면, 상기 구현예에 따른 전극 단자를 포함하는 전기화학소자가 제공된다.According to another embodiment, there is provided an electrochemical device including an electrode terminal according to the above embodiment.

상기 전기화학소자는 리튬 이차전지, 또는 커패시터일 수 있다.The electrochemical device may be a lithium secondary battery or a capacitor.

또다른 일 구현예에 따르면, 복수 개의 전기화학소자 및 상기 전기화학소자들을 전기적으로 연결하는 복수 개의 전극 단자를 포함하되, 상기 전극 단자는 구리 기재, 및 상기 구리 기재의 적어도 어느 한 면을 덮도록 형성된 금속층을 포함하고, 상기 금속층은 20 중량% 내지 80 중량%의 텅스텐(W)과, 나머지로 니켈(Ni), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 아연(Zn), 철(Fe), 납(Pb), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 베릴륨(Be), 로듐(Rh), 이리듐(Ir) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 추가의 금속을 포함하는 전기화학소자 모듈이 제공된다.According to another embodiment, there is provided an electrochemical device comprising a plurality of electrochemical devices and a plurality of electrode terminals electrically connecting the electrochemical devices, wherein the electrode terminals are formed of a copper base material and at least one surface of the copper base material Wherein the metal layer comprises 20 wt% to 80 wt% of tungsten (W) and the balance of nickel (Ni), silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), zinc (Zn) An electrochemical device comprising an additional metal selected from iron (Fe), lead (Pb), tin (Sn), molybdenum (Mo), beryllium (Be), rhodium (Rh), iridium (Ir) Module is provided.

상기 복수 개의 전기화학소자들은 행렬(matrix) 형상으로 배치될 수 있다.The plurality of electrochemical devices may be arranged in a matrix.

제1 방향을 기준으로, 이웃하는 상기 전기화학소자들끼리는 상기 전극 단자에 의해 서로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.With respect to the first direction, neighboring electrochemical elements may be connected to each other in series or in parallel by the electrode terminal.

또는, 제2 방향을 기준으로, 이웃하는 상기 전기화학소자들끼리는 상기 전극 단자에 의해 서로 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.Alternatively, the neighboring electrochemical elements may be connected to each other in series or in parallel by the electrode terminal with respect to the second direction.

기타 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description below.

우수한 전기전도성과 내식성이 동시에 향상된 전극 단자를 통해, 고출력, 고효율 및 높은 내구성을 갖는 전기화학소자 및 전기화학소자 모듈을 구현할 수 있다. An electrochemical device and an electrochemical device module having a high output, a high efficiency, and a high durability can be realized through an electrode terminal having both improved electrical conductivity and corrosion resistance.

도 1은 일 실시예에 따른 전극 단자를 보여주는 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 전극 단자를 포함하는 원통형 전지를 나타낸 개략도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 전극 단자를 포함하는 각형 전지를 나타낸 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 전극 단자를 포함하는 폴리머 전지를 나타낸 개략도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 다수 개의 원통형 전지들이 행렬(matrix) 형상으로 배치된 전기화학소자 모듈의 사시도이다.
도 6은 실시예 3에 따른 전극 단자에 형성된 금속층 표면의 EDS(energy dispersive x-ray spectroscopy) 원소 분석 결과를 나타낸 그래프이다. 1 is a perspective view illustrating an electrode terminal according to an embodiment.
2 is a schematic view showing a cylindrical battery including an electrode terminal according to one embodiment.
3 is a schematic view showing a prismatic battery including an electrode terminal according to one embodiment.
4 is a schematic view of a polymer battery including an electrode terminal according to one embodiment.
5 is a perspective view of an electrochemical device module in which a plurality of cylindrical cells according to an embodiment are arranged in a matrix form.
6 is a graph showing an EDS (energy dispersive x-ray spectroscopy) elemental analysis of the surface of a metal layer formed on an electrode terminal according to Example 3. FIG.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the specification and drawings, the same reference numerals denote the same elements.

일 구현예는 구리 기재, 및 상기 구리 기재의 적어도 어느 한 면을 덮도록 형성된 금속층을 포함하고, 상기 금속층은 텅스텐(W)을 포함하는 전극 단자를 제공한다.One embodiment includes a copper substrate, and a metal layer formed to cover at least one side of the copper substrate, wherein the metal layer comprises tungsten (W).

상기 구현예 따른 전극 단자는 일차전지, 이차전지, 태양전지, 커패시터(capacitor) 등과 같은 다양한 전기화학소자(electro-chemical device)에 사용될 수 있으며, 전극과 전기적으로 연결되되, 전기화학소자 외부로 돌출되어 전기화학소자의 외부와 내부를 전기적으로 연결하거나, 서로 다른 전기화학소자들을 전기적으로 연결하기 위해 사용될 수 있으나, 반드시 이러한 용도로 한정되는 것은 아니다.The electrode terminal according to this embodiment can be used in various electrochemical devices such as a primary cell, a secondary cell, a solar cell, a capacitor, etc., and is electrically connected to an electrode, And may be used to electrically connect the outside and the inside of the electrochemical device or to electrically connect the different electrochemical devices, but the present invention is not limited thereto.

이하에서는, 도 1을 참고하여, 일 실시예에 따른 전극 단자의 개략적인 구성을 먼저 설명한다.Hereinafter, with reference to FIG. 1, a schematic configuration of an electrode terminal according to an embodiment will be described first.

도 1은 일 실시예에 따른 전극 단자를 보여주는 사시도이다.1 is a perspective view illustrating an electrode terminal according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 전극 단자(50)는 구리 기재(5a) 및 구리 기재(5a)의 표면에 형성된 텅스텐(W)을 포함하는 금속층(5b)을 포함하여, 전체적으로 전기전도성을 갖는다.1, the electrode terminal 50 includes a copper layer 5a and a metal layer 5b including tungsten (W) formed on the surface of the copper layer 5a, and has electrical conductivity as a whole.

전극 단자의 형상은 도 1에서와 같은 형태로 한정되지 않으며, 타원형이나 원형으로 형성될 수도 있고, 적어도 어느 한 지점이 절곡된 형상이거나, 단면이 정원 또는 타원 형상 등으로 형성될 수도 있다. 전극 단자(50)가 적용된 전기화학소자들의 구성에 대해서는 후술한다.The shape of the electrode terminal is not limited to the shape shown in FIG. 1, and may be an ellipse or a circle, at least one point may be bent, or a section may be formed in a garden or an ellipse. The configuration of electrochemical devices to which the electrode terminal 50 is applied will be described later.

구리 기재(5a)는 포일(foil) 형상의 얇은 박막으로, 전극 단자(50)의 코어(core)를 형성한다. 구리 기재(5a)의 두께는 예를 들어 0.01 내지 2 mm, 예를 들면 0.05 mm 내지 1 mm 일 수 있다. 구리 기재(5a)의 두께가 0.01 mm 미만일 경우 너무 얇아 전극 단자(50)가 물리적 환경에 취약하고 전기 전도도가 낮아지게 되며, 2mm 를 초과할 경우 금속층(5b) 형성에 필요한 면적이 커지므로 전극 단자(50)의 제작 비용이 증가하고 중량과 두께가 증가하여 전기화학소자의 경량화, 소량화에 불리할 수 있다. 그러나, 구리 기재의 두께는 전극단자를 적용할 전기화학소자의 크기나 용량 등에 따라 당업자가 적절히 선택할 수 있는 것으로, 전술한 범위로 한정되지 않는다.The copper base material 5a is a thin foil foil and forms a core of the electrode terminal 50. [ The thickness of the copper base material 5a may be, for example, from 0.01 to 2 mm, for example from 0.05 mm to 1 mm. When the thickness of the copper base material 5a is less than 0.01 mm, the electrode terminal 50 is weak to the physical environment and the electrical conductivity is low. When the thickness is more than 2 mm, the area required for forming the metal layer 5b becomes large, The manufacturing cost of the electrochemical device 50 is increased and the weight and the thickness of the electrochemical device 50 may increase. However, the thickness of the copper base material can be suitably selected by those skilled in the art depending on the size and the capacity of the electrochemical device to which the electrode terminal is to be applied, and is not limited to the above-mentioned range.

구리 기재(5a)의 폭은, 예를 들어, 1 내지 150 mm, 예를 들어 1 mm 내지 15 mm 일 수 있다. 구리 기재(5a)의 폭 또한 전극단자를 적용할 전기화학소자의 크기나 용량 등에 따라 당업자가 적절히 선택할 수 있는 것이므로, 전술한 범위로 한정되지 않는다.The width of the copper base material 5a may be, for example, 1 to 150 mm, for example, 1 to 15 mm. The width of the copper base material 5a can be suitably selected by those skilled in the art depending on the size and the capacity of the electrochemical device to which the electrode terminal is applied. Therefore, the width is not limited to the above range.

구리 기재(5a)의 순도(purity)는, 예를 들어 99.0% 이상, 예를 들면 99.5% 이상일 수 있다. 구리 기재(5a)의 순도가 99.0% 이상일 경우 구리 기재(5a)가 높은 비저항을 가짐에 따라 전기화학소자에 사용될 수 있는 높은 도전율을 나타낼 수 있다.The purity of the copper base material 5a may be, for example, not less than 99.0%, for example, not less than 99.5%. When the purity of the copper base material 5a is not less than 99.0%, the copper base material 5a has a high resistivity and can exhibit a high conductivity that can be used in an electrochemical device.

금속층(5b)은 구리 기재(5a)의 적어도 어느 한 면을 덮도록 형성될 수 있다. 금속층(5b)은 전기전도성이 높고 구리 기재(5a)보다 내식성이 강한 소재인 텅스텐을 포함하며, 도 1에 도시된 바와 같이, 구리 기재(5a)의 표면을 전부 덮도록 형성될 수 있다. 이를 통해, 상기 전극단자는 높은 전기전도성을 유지하면서도 강산을 포함하는 전해액 등에 의한 전극 단자(50)의 부식을 억제할 수 있다. The metal layer 5b may be formed to cover at least one surface of the copper base material 5a. The metal layer 5b includes tungsten, which has high electrical conductivity and is more resistant to corrosion than the copper base material 5a, and may be formed to cover the entire surface of the copper base material 5a, as shown in Fig. Accordingly, the electrode terminal can suppress the corrosion of the electrode terminal 50 by an electrolytic solution or the like containing a strong acid while maintaining high electrical conductivity.

텅스텐(W)은 전기전도성 및 내식성이 뛰어난 금속이나, 융점이 3407˚C 로 매우 높아, 일반적으로 용접 가공성이 좋지 않으며, 표준환원전위가 -0.58V 로 낮아 도금 형성이 어려운 금속으로 알려져 있다.Tungsten (W) is a metal with excellent electrical conductivity and corrosion resistance. It has a melting point as high as 3407 ° C and is generally considered to be poorly weldable and has a low standard-reduction potential of -0.58 V, making plating difficult.

그러나, 본원 발명자들은 텅스텐을 니켈(Ni), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 아연(Zn), 철(Fe), 납(Pb), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 베릴륨(Be), 로듐(Rh), 이리듐(Ir) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 추가의 금속과 합금화함으로써, 전기전도성과 내식성이 우수하면서도 레이저 용접, 초음파 용접, 저항 용접 등의 용접 가공이 가능하고, 또한 전해 도금 또는 비전해 도금과 같은 도금 방식으로 기재 상에 도금 형성이 가능한 금속층(5b)을 형성할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.However, the inventors of the present invention have found that tungsten can be used in a variety of materials including but not limited to nickel, silver, gold, platinum, zinc, iron, lead, tin, molybdenum, ), Beryllium (Be), rhodium (Rh), iridium (Ir), and a combination thereof, it is possible to improve the electrical conductivity and corrosion resistance and to perform the welding work such as laser welding, ultrasonic welding, And can form a metal layer 5b capable of forming a plating on a substrate by a plating method such as electrolytic plating or non-electrolytic plating, thereby completing the present invention.

따라서, 일 실시예에서, 금속층(5b)은 텅스텐(W)과 1종 이상의 이종(異種) 금속을 포함하는 이원 이상의 합금(alloy)을 포함하고, 전해 도금 방식 또는 비전해 도금 방식에 의해 구리 기재(5a)의 표면에 도금되는 도금층일 수 있다.Thus, in one embodiment, the metal layer 5b comprises two or more alloys comprising tungsten (W) and at least one different kind of metal, and may be formed by an electrolytic plating method or a non- May be a plated layer plated on the surface of the metal layer 5a.

일 실시예에서, 금속층(5b)의 두께는, 예를 들어 0.2 내지 5 ㎛, 예를 들면 0.5 내지 2 ㎛ 일 수 있다. 금속층(5b)의 두께가 0.2 ㎛ 미만일 경우, 구리 기재(5a) 표면 전체가 금속층(5b)으로 덮이지 못하고 일부가 외부에 노출될 수 있어 불산(HF)과 같은 전해액에 의한 부식 등 화학적 환경에 취약할 우려가 있다. 금속층(5b)의 두께가 5 ㎛ 를 초과하면, 구리 기재(5a)에 비해 전기전도성이 현저히 저하하고, 금속층(5b) 형성 시간이 오래 걸려 생산성 또한 저하될 우려가 있다.In one embodiment, the thickness of the metal layer 5b may be, for example, 0.2 to 5 占 퐉, for example, 0.5 to 2 占 퐉. When the thickness of the metal layer 5b is less than 0.2 탆, the entire surface of the copper substrate 5a can not be covered with the metal layer 5b and a part thereof may be exposed to the outside. Thus, There is a fear of being vulnerable. When the thickness of the metal layer 5b is more than 5 占 퐉, the electrical conductivity is significantly lowered compared to the copper base 5a, and the formation time of the metal layer 5b is prolonged, which may lower the productivity.

일 실시예에서, 상기 금속층(5b) 내 텅스텐(W)의 함량은 80 중량% 이하일 수 있고, 예를 들어 78 중량% 이하, 예를 들어 76 중량% 이하, 예를 들어 74 중량% 이하, 예를 들어 72 중량% 이하일 수 있다.In one embodiment, the content of tungsten (W) in the metal layer 5b may be less than or equal to 80 weight percent, for example less than or equal to 78 weight percent, such as less than or equal to 76 weight percent, such as less than or equal to 74 weight percent, May be up to 72% by weight.

한편, 상기 금속층(5b) 내 텅스텐(W)의 함량은 10 중량% 이상일 수 있고, 예를 들어 12 중량% 이상, 예를 들어 14 중량% 이상, 예를 들어 16 중량% 이상, 예를 들어 18 중량% 이상, 예를 들어 20 중량% 이상일 수 있다.The content of tungsten (W) in the metal layer 5b may be 10 wt% or more, for example, 12 wt% or more, for example, 14 wt% or more, for example, 16 wt% or more, By weight or more, for example, 20% by weight or more.

텅스텐(W)의 함량이 상기 범위인 경우, 강산과 강염기에 대한 금속층(5b)의 내식성이 우수하고 높은 전기전도성을 유지할 수 있으며, 나머지 함량의 이종 금속과의 합금화에 의해 용접 가공성 및 도금 형성성도 우수할 수 있다.When the content of tungsten (W) is within the above range, the corrosion resistance of the metal layer (5b) against strong acid and strong base is excellent and high electrical conductivity can be maintained and the remaining content is alloyed with dissimilar metals, It can be excellent.

일 실시예에서, 금속층(5b)은 이종의 금속으로 니켈(Ni)을 더 포함하여, 텅스텐(W)-니켈(Ni) 이원 합금으로 형성될 수 있다. In one embodiment, the metal layer 5b may further comprise nickel (Ni) as a different metal and may be formed of a tungsten (W) -nickel (Ni) binary alloy.

텅스텐(W)-니켈(Ni) 이원 합금에서, 금속층(5b) 내 텅스텐(W):니켈(Ni)의 중량비는 5:95 내지 70:30, 예를 들어 20:80 내지 68:32 일 수 있다. In a tungsten (W) -nickel (Ni) binary alloy, the weight ratio of tungsten (W): nickel (Ni) in the metal layer 5b may be 5:95 to 70:30, for example 20:80 to 68:32 have.

상기와 같이 텅스텐(W)이 차지하는 중량비가 70% 를 초과할 경우 텅스텐(W)-니켈(Ni) 이원 합금의 가공성이 저하될 우려가 있고, 텅스텐(W)이 차지하는 중량비가 5% 미만일 경우 텅스텐(W)의 원소 함량이 너무 낮아 공기 중 수증기에 의한 산화나, 불산(HF) 등의 강산을 포함하는 전해액에 취약해질 우려가 있으며, 전기전도성이 좋지 않아 전지 성능이 저하될 우려가 있다.If the weight ratio of tungsten (W) exceeds 70%, the workability of the tungsten (W) -nickel (Ni) binary alloy may deteriorate. If the weight ratio of tungsten (W) (W) is too low to be susceptible to oxidation by water vapor in the air or to an electrolyte containing strong acid such as hydrofluoric acid (HF), and the electric conductivity is poor, which may deteriorate battery performance.

한편, 금속층(5b)은 이종의 금속으로 니켈(Ni) 및 은(Ag)의 조합을 더 포함하여 텅스텐(W)-니켈(Ni)-은(Ag) 삼원 합금으로 형성될 수 있다. The metal layer 5b may be formed of a tungsten (W) -nickel-silver (Ag) ternary alloy including a combination of nickel (Ni) and silver (Ag) as different metals.

텅스텐(W)-니켈(Ni)-은(Ag) 삼원 합금에서, 금속층(5b) 내 텅스텐(W):니켈(Ni):은(Ag)의 중량비는 5 내지 70 : 29 내지 94 : 1 내지 20 일 수 있다. In the tungsten (W) -nickel-silver ternary alloy, the weight ratio of tungsten (W): nickel (Ni): silver (Ag) in the metal layer 5b is 5 to 70: 29 to 94: 20.

상기와 같이 텅스텐(W)의 중량비가 70% 를 초과할 경우 텅스텐(W)-니켈(Ni)-은(Ag) 삼원 합금의 가공성이 저하될 우려가 있고, 텅스텐(W)이 차지하는 중량비가 5% 미만일 경우 텅스텐(W)의 원소 함량이 너무 낮아 공기 중 수증기에 의한 산화나, 불산(HF) 등의 강산을 포함하는 전해액에 취약해질 우려가 있다.If the weight ratio of tungsten (W) exceeds 70%, the workability of the tungsten (W) -nickel-silver (Ag) ternary alloy may deteriorate and the weight ratio of tungsten (W) %, The elemental content of tungsten (W) is too low, which may lead to oxidation by water vapor in the air or to an electrolyte containing strong acids such as hydrofluoric acid (HF).

상기와 같이 니켈(Ni)의 중량비가 95% 를 초과할 경우 경우 불산(HF) 등의 강산을 포함하는 전해액에 대한 내식성이 취약해질 우려가 있고, 전기전도성이 좋지 않아 전지 성능이 저하될 우려가 있으며, 니켈(Ni)이 차지하는 중량비가 20 % 미만일 경우 텅스텐(W)-니켈(Ni)-은(Ag) 삼원 합금의 가공성 및 내산화성이 저하될 우려가 있다.When the weight ratio of nickel (Ni) exceeds 95% as described above, there is a fear that the corrosion resistance to an electrolytic solution containing a strong acid such as hydrofluoric acid (HF) becomes weak, and the electric conductivity is poor, If the weight ratio of nickel (Ni) is less than 20%, the workability and oxidation resistance of the tungsten (W) -nickel (Ni) -gold (Ag) ternary alloy may deteriorate.

상기와 같이 은(Ag)이 차지하는 중량비가 20% 를 초과할 경우 비용이 과다하게 상승할 우려가 있고, 은(Ag)이 중량비가 1% 미만일 경우 은(Ag)에 의한 전기전도성 향상의 효과가 미미할 우려가 있다.As described above, when the weight ratio of silver (Ag) exceeds 20%, the cost may excessively increase. When the weight ratio of silver (Ag) is less than 1%, the effect of improving the electrical conductivity by silver (Ag) There is little concern.

한편, 일 구현예에 따른 전극 단자(50)는 구리 기재(5a)의 표면에 금속층(5b)이 단일층을 이루어 도금된 구조일 수도 있고, 구리 기재(5a) 표면에 니켈(Ni)층을 먼저 형성한 후, 니켈(Ni)층 표면에 텅스텐을 포함하는 금속층(5b)이 도금된 구조일 수도 있으며, 복수 개의 니켈(Ni)층과 복수 개의 금속층(5b)이 구리 기재(5a) 표면에 교번적으로 적층된 다중층 구조일 수도 있다. Meanwhile, the electrode terminal 50 according to one embodiment may have a structure in which the metal layer 5b is plated on the surface of the copper base material 5a in a single layer, and a nickel (Ni) layer is formed on the surface of the copper base material 5a A Ni layer and a plurality of metal layers 5b may be formed on the surface of the copper substrate 5a after the Ni layer and the Ni layer are formed on the surface of the copper layer 5a. Or alternatively may be a multi-layered structure.

이와 같이, 일 구현예에 따른 전극 단자(50)는 전기 전도성은 우수하나 내식성이 취약한 구리 기재(5a)를 물리적, 화학적으로 보호하는 효과가 있다. 또한, 후술할 비교예의 구리 기재(5a) 표면에 니켈(Ni), 또는 니켈(Ni)-크롬(Cr) 합금층을 형성시킨 구조와 대비할 때, 상기 금속층(5b)을 포함하는 전극 단자의 전기전도성과 내식성이 모두 뛰어나다.As described above, the electrode terminal 50 according to one embodiment has an effect of physically and chemically protecting the copper base material 5a having excellent electrical conductivity but poor corrosion resistance. In contrast to the structure in which a nickel (Ni) or nickel (Ni) -crome (Cr) alloy layer is formed on the surface of the copper base material 5a of the comparative example to be described later, Both conductivity and corrosion resistance are excellent.

즉, 일 구현예에 따르면, 기존의 구리 기재 표면에 니켈(Ni) 단일층이나 니켈(Ni)-크롬(Cr) 합금층을 형성한 전극 단자에서는 해소할 수 없었던, 불산(HF) 등의 강산을 포함하는 전해액에 대한 뛰어난 내식성을 갖는 전극 단자(50)가 제공되고, 이를 통해 고출력, 고효율 및 높은 내구성을 갖는 전기화학소자를 구현할 수 있다. That is, according to one embodiment, a strong acid such as hydrofluoric acid (HF) or the like, which can not be dissolved by an electrode terminal having a nickel (Ni) single layer or a nickel (Ni) An electrode terminal 50 having excellent corrosion resistance to an electrolytic solution including the electrode terminal 50 is provided, thereby realizing an electrochemical device having high output, high efficiency, and high durability.

이하에서는, 도 2 내지 도 4를 참고하여 일 구현예에 따른 전극 단자가 각각 적용된 전기화학소자들을 설명한다. Hereinafter, referring to FIGS. 2 to 4, electrochemical devices to which electrode terminals according to one embodiment are respectively applied will be described.

도 2 내지 도 4를 참조하여 본 구현예를 설명함에 있어, 편의상 각각의 전기화학소자들로서 다양한 형상을 갖는 리튬 이온 전지를 예를 들어 설명하나, 전극 단자의 용도가 반드시 이들에 제한되는 것은 아니며, 다양한 전지, 즉, 일차전지 또는 태양전지, 및 다수 개의 전기화학소자들간 전기적 연결을 위한 용도로도 사용할 수도 있다. 이에 대해서는 후술하는 다른 구현예를 통해 설명한다.2 to 4, a lithium ion battery having various shapes is described as an example of each electrochemical device for the sake of convenience. However, the use of the electrode terminal is not necessarily limited thereto, It may also be used for electrical connection between various batteries, i.e., a primary cell or a solar cell, and a plurality of electrochemical devices. This will be described in other embodiments described later.

도 2는 일 구현예에 따른 전극 단자를 포함하는 원통형 전지를 나타낸 개략도이고, 도 3은 일 구현예에 따른 전극 단자를 포함하는 각형 전지를 나타낸 개략도이며, 도 4는 일 구현예에 따른 전극 단자를 포함하는 폴리머 전지를 나타낸 개략도이다.FIG. 2 is a schematic view showing a cylindrical battery including an electrode terminal according to one embodiment, FIG. 3 is a schematic view showing a prismatic battery including an electrode terminal according to one embodiment, FIG. 4 is a cross- ≪ / RTI >

도 2 내지 도 4를 참조하면, 전극 단자는 각각 원통형 전지(101), 각형 전지(102), 및 폴리머 전지(103)의 음극 단자(51, 52, 53)로서 사용될 수 있다.2 to 4, the electrode terminals can be used as the cylindrical battery 101, the prismatic battery 102, and the cathode terminals 51, 52, and 53 of the polymer battery 103, respectively.

도 2 내지 도 4의 전기화학소자들(101, 102, 103)은 각각의 케이스 형상에 따라 전반적으로 상이할 수 있으나, 기본적으로는 공통적인 구성인, 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막이 샌드위치 형으로 합지된 형태의 전극 조립체(11, 12, 13)와, 각각의 전극 조립체(11, 12, 13)가 내장되는 케이스(21, 22, 23), 및 상기 전극 조립체(11, 12, 13)와 각각 전기적으로 연결되는 양극 단자(41, 42, 43) 및 음극 단자(51, 52, 53)를 포함한다. Although the electrochemical devices 101, 102, and 103 of FIGS. 2 to 4 may be generally different depending on their case shapes, the electrochemical devices 101, 102, and 103 of FIGS. 12 and 13 in which the separators are laminated in sandwich form and the cases 21, 22 and 23 in which the respective electrode assemblies 11, 12 and 13 are embedded and the electrode assemblies 11 And anode terminals 41, 42 and 43 and cathode terminals 51, 52 and 53, respectively, which are electrically connected to the electrodes 12 and 13, respectively.

리튬 이온 전지에서는, 양극은 알루미늄(Al) 등으로 이루어지는 집전체 상에 양극 활물질, 즉, 리튬 이온을 흡장(intercalation) 및 탈리(deintercalation)할 수 있는 리튬 금속 산화물, 예를 들어, LiCoO2 등을 도전재 및 바인더와 함께 슬러리 상태로 도포하여 건조, 압착하여 제조되고, 음극은 구리 등으로 이루어지는 집전체 상에 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질로로서 음극 활물질, 예를 들어, 흑연, 탄소나노입자, 하드카본, 소프트카본, 메조페이스 피치 탄화물, 소성된 코크스 등의 탄소계 물질, 실리콘(Si), 주석(Sn) 등의 물질을 바인더와 함께 슬러리 상태로 도포하여 건조, 압착하여 제조된다. In a lithium ion battery, a positive electrode is made of a lithium metal oxide, for example, LiCoO2, which can intercalate and deintercalate lithium ions on a current collector made of aluminum (Al) or the like, The negative electrode is a material capable of reversibly intercalating / deintercalating lithium ions on a current collector made of copper or the like. The negative electrode is made of a negative electrode active material, for example, For example, carbon-based materials such as graphite, carbon nanoparticles, hard carbon, soft carbon, mesophase pitch carbide, and baked coke, silicon (Si), tin Dried, and pressed.

상기 도전재는 극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않고 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 그 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유, 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말, 금속 섬유 등을 사용할 수 있고, 또한 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 재료를 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The conductive material is used for imparting conductivity to the electrode. Any conductive material may be used without causing any chemical change in the battery. Examples of the conductive material include natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, Metal powders such as black, carbon fiber, copper, nickel, aluminum, and silver, metal fibers, and the like, and conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used alone or in combination.

상기 바인더는 양극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 양극 활물질을 양극 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하며, 구체적인 예로는 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스, 디아세틸셀룰로오스, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드 함유 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The binder serves to adhere the positive electrode active material particles to each other well and adhere the positive electrode active material to the positive electrode current collector. Specific examples thereof include polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, diacetylcellulose, polyvinyl chloride , Carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, ethylene oxide containing polymer, polyvinyl pyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, Acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon, and the like, but are not limited thereto.

상기 분리막은 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로 리튬 이차전지에서 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용 가능하다. 즉, 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 사용될 수 있다. 예를 들어, 유리 섬유, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 이들의 조합물 중에서 선택된 것으로서, 부직포 또는 직포 형태이어도 무방하다. 예를 들어, 리튬 이온 전지에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀계 고분자 분리막이 주로 사용되고, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 분리막이 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.The separator separates the negative electrode and the positive electrode and provides a passage for lithium ion. Any separator may be used as long as it is commonly used in a lithium secondary battery. That is, it is possible to use an electrolyte having a low resistance to ion movement and an excellent ability to impregnate an electrolyte. For example, glass fiber, polyester, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, or a combination thereof, and may be nonwoven fabric or woven fabric. For example, a polyolefin-based polymer membrane such as polyethylene or polypropylene is mainly used for a lithium ion battery, and a coated membrane containing a ceramic component or a polymer material may be used for heat resistance or mechanical strength. Alternatively, Structure.

여기서, 상기 음극과 양극을 구성하는 집전체의 일부에 상기 양극 활물질 및 음극 활물질을 도포하지 않은 부분을 일부 남기고, 이 부분에 각각 양극 단자 및 음극 단자를 접합함으로써, 상기 양극 단자 및 음극 단자가 각각의 전극과 연결되도록 할 수 있다.Here, a portion of the current collector constituting the negative electrode and the positive electrode is partially left uncovered with the positive electrode active material and the negative active material, and the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are bonded to the portions, respectively, To be connected to the electrodes.

한편, 원통형 전지(101)는 전극 조립체(11)가 젤리 롤(jelly-roll) 형태로 말려 원통형 케이스(21)에 내장되며, 케이스(21) 상부에 캡 조립체(31)가 결합된다.The cylindrical battery 101 includes an electrode assembly 11 embedded in a cylindrical case 21 by being rolled in a jelly-roll shape and a cap assembly 31 coupled to an upper portion of the case 21.

양극 단자(41)의 일단은 양극 중 집전체의 일부에 상기 양극 활물질이 도포되지 않은 부분과, 음극 단자(51)의 일단은 음극 중 집전체의 일부에 상기 음극 활물질이 도포되지 않은 부분과 각각 저항 용접, 초음파 용접, 또는 레이저 용접 등의 방법에 의해 융착된다.One end of the positive electrode terminal 41 has a portion where the positive electrode active material is not applied to a part of the positive electrode current collector and a portion where the negative electrode active material is not applied to a part of the current collector in the negative electrode Resistance welding, ultrasonic welding, laser welding, or the like.

한편, 양극 단자(41)의 타단은 상기한 양극 집전체 및 캡 조립체(31)에, 음극 단자(51)의 타단은 상기한 음극 집전체 및 원통형 전지(101)의 하부면에 각각 저항 용접, 초음파 용접, 또는 레이저 용접 등의 방법에 의해 융착된다. 이에 따라, 양극 단자(41)는 양극 및 케이스 상부의 캡에 연결되고, 음극 단자(51)는 음극 및 전지 하부면과 연결될 수 있다.The other end of the positive electrode terminal 41 is welded to the positive electrode collector and the cap assembly 31 and the other end of the negative electrode terminal 51 is welded to the lower surface of the negative electrode collector and the cylindrical battery 101, Ultrasonic welding, laser welding, or the like. Accordingly, the positive electrode terminal 41 is connected to the positive electrode and the cap on the upper side of the case, and the negative electrode terminal 51 can be connected to the negative electrode and the lower surface of the cell.

각형 전지(102)는 젤리 롤(jelly-roll) 형태로 말린 전극 조립체(12)가 각형 케이스(22)에 내장되고, 케이스(22) 상부에 캡 조립체(32)가 결합된다.The prismatic battery 102 includes a rectangular electrode assembly 12 embedded in a rectangular case 22 in a jelly-roll form and a cap assembly 32 coupled to the top of the case 22.

양극 단자(42)의 일단은 양극 중 집전체의 일부에 상기 양극 활물질이 도포되지 않은 부분과, 음극 단자(52)의 일단은 음극 중 집전체의 일부에 상기 음극 활물질이 도포되지 않은 부분과 각각 저항 용접, 초음파 용접, 또는 레이저 용접 등의 방법에 의해 융착된다.One end of the positive electrode terminal 42 has a portion where the positive electrode active material is not applied to a part of the positive electrode current collector and a portion where the negative electrode active material is not applied to a part of the current collector in the negative electrode Resistance welding, ultrasonic welding, laser welding, or the like.

한편, 양극 단자(42)의 타단은 양극 집전체 및 캡 조립체(32)에, 음극 단자(52)의 타단은 음극 집전체 및 캡 조립체(32)에 각각 저항 용접, 초음파 용접 또는 레이저 용접 등의 방법에 의해 융착될 수 있다. 캡 조립체(32)는 제1 부분(32a) 및 제2 부분(32b)을 포함하며, 도 3에 도시된 바와 같이 양극 단자(42)는 제1 부분(32a)과, 음극 단자(52)는 제2 부분(32b)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다. The other end of the positive electrode terminal 42 is connected to the positive electrode collector and the cap assembly 32 and the other end of the negative electrode terminal 52 is connected to the negative electrode collector and the cap assembly 32 by resistance welding, And can be fused by the method. The cap assembly 32 includes a first portion 32a and a second portion 32b and the positive terminal 42 has a first portion 32a and the negative terminal 52 has a first portion 32a, And the second portion 32b, respectively.

폴리머 전지(103)는 샌드위치 형으로 합지된 전극 조립체(13)가 파우치형 케이스(23)에 내장되고, 양극 단자(43)는 양극 중 집전체의 일부에 상기 양극 활물질이 도포되지 않은 부분과, 음극 단자(53)는 음극 중 집전체의 일부에 상기 음극 활물질이 도포되지 않은 부분과 각각 저항 용접, 초음파 용접 또는 레이저 용접 등의 방법으로 융착된다. 또한, 양극 단자(43) 및 음극 단자(53) 각각의, 서로 마주보는 양 면에 각각 폴리프로필렌 등의 소재로 형성된 절연성 밀봉재(33)를 서로 포개지도록 부착하고, 부착된 절연성 밀봉재(33)를 각각 케이스(23)에 부착하여 고정함으로써, 양극 단자(43) 및 음극 단자(53)를 케이스(23)에 고정시킬 수 있다.The polymer battery 103 is constructed such that the electrode assembly 13 sandwiched and sandwiched is embedded in the pouch case 23 and the positive electrode terminal 43 has a portion where the positive electrode active material is not applied, The negative electrode terminal 53 is fused to a part of the current collector of the negative electrode not coated with the negative active material by resistance welding, ultrasonic welding, laser welding or the like. Each of the positive electrode terminal 43 and the negative electrode terminal 53 is provided with an insulating sealing material 33 formed of a material such as polypropylene on both sides of the insulating sealing material 33, The positive electrode terminal 43 and the negative electrode terminal 53 can be fixed to the case 23 by fixing them to the case 23 respectively.

그 후, 케이스(23)를 접합, 밀봉하여 전극 조립체(13)를 외부로부터 차단할 수 있다. 이 때, 양극 단자(43) 및 음극 단자(53) 각각은 파우치형 케이스(23)의 외측으로 돌출됨으로써 외부와 전기적으로 연결될 수 있다.Thereafter, the case 23 is bonded and sealed so that the electrode assembly 13 can be shielded from the outside. At this time, each of the positive electrode terminal 43 and the negative electrode terminal 53 protrudes to the outside of the pouch-shaped case 23, thereby being electrically connected to the outside.

이와 같이, 본 구현예에 따른 전극 단자는 각각 원통형 이차전지(101), 각형 이차전지(102), 폴리머 전지(103)의 음극 단자(51, 52, 53)로서 사용될 수 있다.As described above, the electrode terminals according to this embodiment can be used as the cylindrical terminals 51, 52 and 53 of the cylindrical secondary battery 101, the prismatic secondary battery 102, and the polymer battery 103, respectively.

일 구현예에 따른 전극 단자는 텅스텐 및 이종 금속의 합금을 포함하는 금속층을 포함함으로써 용접 가공성이 개선되는 바, 원통형 케이싱(101)의 하부면, 캡 조립체(32), 전극 조립체(11, 21, 31) 내부의 음극 등에 용이하게 용접될 수 있다. The electrode terminal according to one embodiment includes a metal layer including an alloy of tungsten and a dissimilar metal to improve the welding processability. As a result, the lower surface of the cylindrical casing 101, the cap assembly 32, the electrode assembly 11, 21, 31 and the like.

또한, 일 구현예에 따른 전극 단자는 높은 전기전도성, 내산화성, 및 내식성이 모두 뛰어나므로, 공기 중에 포함된 수증기뿐만 아니라, 불산(HF) 등의 강산을 포함하는 전해액에 노출될 경우에도 부식되지 않고, 고출력, 고효율, 및 높은 내구성을 갖는 전기화학소자를 구현할 수 있다.In addition, since the electrode terminal according to one embodiment has high electrical conductivity, oxidation resistance, and corrosion resistance, it is not corroded even when exposed to an electrolytic solution containing strong acid such as hydrofluoric acid (HF) as well as water vapor contained in the air An electrochemical device having high output, high efficiency, and high durability can be realized.

이하에서는, 도 5 를 참고하여, 다른 일 구현예에 따른 전기화학소자 모듈을 설명한다.Hereinafter, an electrochemical device module according to another embodiment will be described with reference to FIG.

도 5는 다른 일 구현예에 따른, 복수 개의 전기화학소자들이 서로 전기적으로 연결된 전기화학소자 모듈을 나타낸 개략적인 사시도이다.5 is a schematic perspective view showing an electrochemical device module in which a plurality of electrochemical devices are electrically connected to each other, according to another embodiment.

전기화학소자 모듈(1000)은 복수 개의 전기화학소자(101)들과, 이들을 전기적으로 연결시키기 위한 복수 개의 전극 단자(50)들을 포함한다. 전극 단자(50)들은, 전술한 일 구현예에서 살펴본 바와 같이, 구리 기재, 및 상기 구리 기재 위에 도금된 텅스텐계 합금층을 포함하는 전극 단자(50)일 수 있다.The electrochemical device module 1000 includes a plurality of electrochemical devices 101 and a plurality of electrode terminals 50 for electrically connecting them. The electrode terminals 50 may be an electrode terminal 50 including a copper substrate and a tungsten alloy layer plated on the copper substrate, as described in the above embodiment.

한편, 도 5에서는 각각의 전기화학소자(101)가 전술한 도 2의 원통형 전지로 도시되어 있으나, 전기화학소자는 각형 전지 또는 폴리머 전지일 수도 있고, 전기화학소자(101)의 종류가 반드시 이러한 형상에 제한되는 것은 아니다.2, the electrochemical device may be a prismatic cell or a polymer battery, and the type of the electrochemical device 101 is not necessarily limited to such a type. But is not limited to the shape.

복수 개의 전기화학소자(101)들은 각각 제1 방향(D1), 및 제1 방향(D1)과 수직인 제2 방향(D2)을 포함하는 행렬(matrix) 형상을 이루도록 배치될 수 있다.The plurality of electrochemical devices 101 may be arranged in a matrix form including a first direction D1 and a second direction D2 perpendicular to the first direction D1.

복수 개의 전기화학소자(101)들은, 제1 방향(D1)을 기준으로 볼 때, 상기 전극 단자(50)들에 의해 이웃하는 전기화학소자(101)가 서로 다른 극성끼리 전기적으로 연결되도록 배치될 수 있다. The plurality of electrochemical devices 101 are arranged such that neighboring electrochemical devices 101 are electrically connected to each other with different polarities by the electrode terminals 50 when viewed from the first direction D1 .

즉, 상기 전극 단자(50)는 전기화학소자(101)들의 상부면과 하부면에서 각각 교번적으로 이웃하는 전기화학 소자들의 음극과 양극을 연결함으로써, 전기화학소자의 모듈(1000)을 구성하는 복수 개 전기화학소자들(101)이 제1 방향을 기준으로 전체적으로 직렬로 연결되도록 할 수 있다. That is, the electrode terminal 50 connects the cathode and the anode of the electrochemical elements alternately on the upper surface and the lower surface of the electrochemical devices 101, thereby forming the electrochemical device module 1000 A plurality of electrochemical elements 101 may be connected in series in the entirety of the first direction.

한편, 제1 방향(D1)을 기준으로 직렬연결 복수 개의 전기화학소자들은 제2 방향(D2)을 기준으로 병렬적으로 배치될 수 있다.On the other hand, the plurality of electrochemical devices connected in series with respect to the first direction D1 may be arranged in parallel with respect to the second direction D2.

이와 같이 전극 단자(50)가 배치됨으로써, 제1 방향(D1)을 기준으로 서로 이웃하는 전기화학소자(101)들끼리 양극과 음극이 교번적으로 배치되는 전기화학소자 모듈(1000)에 있어 제1 방향(D1)을 따라 배치된 전기화학소자(101)들이 직렬 형태로 연결될 수 있으며, 제2 방향(D2)을 따라 배치된 전기화학소자(101)들과는 서로 이격된 전극 단자(50)들끼리는 병렬적으로 연결될 수도 있다. 즉, 제1 방향(D1)으로 직렬 형태로, 제2 방향으로 병렬 형태의 전기적 연결이 가능한 전기화학소자 모듈(1000)이 제공된다.In the electrochemical device module 1000 in which the positive electrode and the negative electrode are alternately arranged between the electrochemical devices 101 adjacent to each other with respect to the first direction D1 by arranging the electrode terminals 50 as described above, The electrochemical devices 101 arranged along one direction D1 can be connected in series and the electrode terminals 50 spaced apart from the electrochemical devices 101 arranged along the second direction D2 They may be connected in parallel. That is, an electrochemical device module 1000 is provided which is electrically connected in series in a first direction D1 and in parallel in a second direction.

다만, 전극 단자(50)가 반드시 이러한 배치관계로 제한되는 것은 아니며, 이웃하는 전기화학소자(101)들의 배치관계에 따라 다양한 배치를 이룰 수 있다. 즉, 예를 들어 제1 방향(D1)을 기준으로 이웃하는 전기화학소자(101)들이 서로 같은 극성을 가지도록 배치되고, 제2 방향(D2)을 기준으로는 서로 다른 극성을 가지도록 배치될 수도 있으며, 전극 단자(50)는 이웃하는 전기화학소자(101)들 간 서로 같은 극성을 갖는 전극을 전기적으로 연결시킬 수도 있다. However, the electrode terminal 50 is not necessarily limited to this arrangement, and various arrangements can be made according to the arrangement relationship of the neighboring electrochemical devices 101. [ That is, for example, the neighboring electrochemical devices 101 are arranged so as to have the same polarity with respect to the first direction D1, and are arranged so as to have different polarities with respect to the second direction D2 And the electrode terminal 50 may electrically connect the electrodes having the same polarity to each other between the adjacent electrochemical devices 101.

이와 같이, 다른 일 구현예에 따르면 도 5에 도시된 바와 같이 제1 방향(D1)을 따라서는 이웃한 전기화학소자들(101)이 전극 단자(50)에 의해 직렬 연결되고, 제2 방향(D2)을 따라서는 이웃한 전기화학소자들(101)이 병렬적으로 배치되는 구조를 갖는 전기화학소자 모듈(1000)이 제공된다.5, the adjacent electrochemical elements 101 are connected in series by the electrode terminal 50 along the first direction D1, and the electrochemical elements 101 are connected in series in the second direction The electrochemical device module 1000 having a structure in which neighboring electrochemical elements 101 are arranged in parallel along the first and second electrodes D2 and D2 is provided.

또한, 전기화학소자(101)들 각각을 전기적으로 연결시켜주는 전극 단자(50)는 텅스텐계 합금을 포함하여, 전기전도성 및 내식성이 우수하므로, 고출력, 고효율 및 높은 내구성을 갖는 전기화학소자 모듈(1000)을 구현할 수 있다.The electrode terminal 50 for electrically connecting the electrochemical devices 101 to each other includes a tungsten alloy and is excellent in electrical conductivity and corrosion resistance. Therefore, the electrochemical device module having high output, high efficiency, and high durability 1000).

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 제시한다. 실시예는 전극 단자(50) 및 전극 단자(50)를 포함하는 폴리머 전지(103)의 제조 및 평가에 관한 것이다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다. 또한, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described. The embodiment relates to the production and evaluation of the polymer battery 103 including the electrode terminal 50 and the electrode terminal 50. [ However, the embodiments described below are only intended to illustrate or explain the present invention, and thus the present invention should not be limited thereto. In addition, contents not described here can be inferred sufficiently technically if they are skilled in the art, and a description thereof will be omitted.

(전극 단자 제작)(Electrode Terminal Fabrication)

실시예Example 1 One

JIS: C1100 규격으로서, 두께 0.1mm, 너비 4mm 및 순도 99.96%을 가지고, 압연 방식으로 제조된 구리 포일(foil)을 탈지 용액에 담근다. 탈지 용액에 담궈진 구리 포일을 음극에 연결하고, JIS: SUS 304 규격의 스테인리스 전극을 양극으로 하여, 온도 25 ± 5, 전류밀도: 1A/dm2 의 조건으로 2 분간 전해 탈지를 수행한다. 전해 탈지된 구리 포일을 증류수로 세정한 후, 통상적인 식각액에 60 초간 함침시켜 표면 식각을 수행한다. 표면 식각된 구리 포일을 증류수로 세정하여 구리 기재를 얻을 수 있다. JIS: A copper foil manufactured by a rolling method having a thickness of 0.1 mm, a width of 4 mm and a purity of 99.96% as a C1100 standard is immersed in a degreasing solution. The copper foil immersed in the degreasing solution was connected to the negative electrode, and a stainless steel electrode of JIS: SUS 304 standard was used as the positive electrode, and the temperature and the current density were set to 25 ± 5 and 1A / dm 2 Deg.] C for 2 minutes. The electrolytically degreased copper foil is cleaned with distilled water and then impregnated with a conventional etching solution for 60 seconds to perform surface etching. The surface-etched copper foil is washed with distilled water to obtain a copper base.

한편, 텅스텐산나트륨2수화물(Na2WO42H2O, sodium tungstate dihydrate, 알드리치 社)과 황산니켈6수화물(NiSO46H2O, nickel sulfate hexahydrate, 알드리치 社)을 물에 녹여 텅스텐(W)과 니켈(Ni)의 이온 함량비(텅스텐 이온:니켈 이온)가 70:30 중량%가 되는 양으로 칭량하여 텅스텐(W) - 니켈(Ni) 합금 도금액을 제조한다.On the other hand, tungsten (W) is dissolved in water by dissolving sodium tungstate dihydrate (Na 2 WO 4 2H 2 O, sodium tungstate dihydrate, Aldrich) and nickel sulfate hexahydrate (NiSO 4 6H 2 O, And a nickel (Ni) ion content ratio (tungsten ion: nickel ion) of 70:30% by weight is prepared to prepare a tungsten (W) -nickel (Ni) alloy plating solution.

상기에서 준비한 구리 기재를 500mL 의 상기 텅스텐(W) - 니켈(Ni) 합금 도금액이 담긴 도금욕에 함침시킨 후, 함침된 구리 기재를 음극에 연결하고, JIS: SUS 304 규격의 스테인리스 전극을 양극으로 하여, 온도 60 ± 5, 전류밀도 0.8A/dm2 의 조건에서 10 분 동안 도금을 실시하여 텅스텐(W) - 니켈(Ni) 이원 합금으로 이루어진 금속층을 포함하는 전극 단자를 제작한다.The copper substrate prepared above was impregnated into a plating bath containing 500 mL of the tungsten (W) -nickel (Ni) alloy plating liquid, and then the impregnated copper substrate was connected to the negative electrode. A stainless steel electrode of JIS: The electrode terminal was then plated for 10 minutes under the conditions of a temperature of 60 ± 5 and a current density of 0.8 A / dm 2 to prepare an electrode terminal comprising a metal layer composed of a tungsten (W) -nickel (Ni) binary alloy.

실시예Example 2 2

텅스텐(W)과 니켈(Ni) 이온의 함량비(텅스텐:니켈)가 50:50 중량%가 되도록 제조한 텅스텐(W) - 니켈(Ni) 합금 도금액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 단자를 제작한다.Except that a tungsten (W) -nickel (Ni) alloy plating solution prepared so that the content ratio of tungsten (W) and nickel (Ni) ions (tungsten: nickel) was 50:50 wt% An electrode terminal is fabricated in the same manner.

실시예Example 3 3

텅스텐(W)과 니켈(Ni) 이온의 함량비(텅스텐:니켈)가 30:70 중량%가 되도록 제조한 텅스텐(W) - 니켈(Ni) 합금 도금액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 단자를 제작할 수 있다.Except that a tungsten (W) -nickel (Ni) alloy plating solution prepared so that the content ratio of tungsten (W) and nickel (Ni) ions (tungsten: nickel) was 30:70 wt% The electrode terminal can be manufactured by the same method.

실시예Example 4 4

텅스텐산나트륨2수화물(Na2WO42H2O, sodium tungstate dehydrate, 알드리치 社), 황산니켈6수화물(NiSO46H2O, nickel sulfate hexahydrate, 알드리치 社) 및 질산은(AgNO3, silver nitrate, 알드리치 社)을 물에 녹여, 텅스텐 이온: 니켈 이온: 은 이온의 함량비가 50:40:10 중량%가 되도록 제조한 텅스텐(W) - 니켈(Ni) - 은(Ag) 합금 도금액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 단자를 제작할 수 있다.Sodium tungstate dihydrate (Na 2 WO 4 2H 2 O , sodium tungstate dehydrate, Aldrich社), nickel sulfate hexahydrate (NiSO 4 6H 2 O, nickel sulfate hexahydrate, Aldrich社) and silver nitrate (AgNO 3, silver nitrate, Aldrich Except that a tungsten (W) -nickel-silver (Ag) alloy plating liquid prepared so that the content ratio of tungsten ion: nickel ion: silver ion was 50:40:10 wt% , An electrode terminal can be manufactured in the same manner as in the first embodiment.

비교예Comparative Example 1 One

황산니켈6수화물(NiSO46H2O, nickel sulfate hexahydrate, 알드리치 社)을 이용하여 제조한 니켈(Ni) 도금액을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 단자를 제작할 수 있다.An electrode terminal can be manufactured in the same manner as in Embodiment 1, except that a nickel (Ni) plating solution prepared by using nickel sulfate hexahydrate (NiSO 4 6H 2 O, nickel sulfate hexahydrate, Aldrich) is used.

비교예Comparative Example 2 2

황산니켈6수화물(NiSO46H2O, nickel sulfate hexahydrate, 알드리치 社) 및 중크롬산칼륨 (K2Cr2O7, potassium dichromate, 알드리치 社) 을 혼합하여 니켈(Ni)과 크롬(Cr) 이온의 함량비(니켈:크롬)가 70:30 중량%가 되도록 제조한 니켈(Ni) - 크롬(Cr) 합금 도금액을 사용한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 전극 단자를 제작할 수 있다. Nickel sulfate hexahydrate (NiSO 4 6H 2 O, nickel sulfate hexahydrate, Aldrich社) and potassium dichromate a mixture of (K 2 Cr 2 O 7, potassium dichromate, Aldrich社) nickel (Ni) and chromium (Cr) content of the ion An electrode terminal can be manufactured in the same manner as in Embodiment 1, except that a nickel (Ni) -crome (Cr) alloy plating liquid prepared so that the ratio (Ni: Cr) is 70:30% by weight is used.

평가 1: Rating 1: 금속층의Metal layer 두께 thickness

실시예 1 내지 4 와 비교예 1 및 2에서 제조된 각각의 전극 단자에 도금된 금속층에 대해 X선 형광 분석기(X-ray fluorescence spectroscopy, XRF spectroscopy)를 이용하여 금속층의 두께를 각각 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.The thicknesses of the metal layers were measured using X-ray fluorescence spectroscopy (XRF spectroscopy) on the metal layers plated on the respective electrode terminals prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, The results are shown in Table 1 below.

평가 2: Evaluation 2: 금속층Metal layer 표면 원소분석 Surface element analysis

실시예 1 내지 4 와 비교예 1 및 2에서 제조된 각각의 전극 단자에 도금된 금속층 표면에 대해 에너지 분산 X선 분광 분석기(energy dispersive X-ray Spectroscopy, EDS)를 이용하여 각각의 원소분석을 실시하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.The surfaces of the metal layers plated on the respective electrode terminals prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were subjected to elemental analysis using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) And the results are shown in Table 1 below.

실시예 3에 따른 금속층 표면의 EDS(energy dispersive x-ray spectroscopy) 원소 분석 결과를 도 6의 그래프로 나타낸다. 도 6으로부터, 실시예 3에서 제조된 전극 단자의 금속층 표면이 니켈과 텅스텐을 주성분으로 포함하고 있음을 알 수 있다. 도 6에서, 탄소(C)는 불순물로 기인된 것이다. 또한, 도 6에 작은 구리(Cu) 피크가 보이나, 이는 전극 단자의 구리 기재로부터 유래한 것으로 생각된다.The results of EDS (energy dispersive x-ray spectroscopy) analysis of the surface of the metal layer according to Example 3 are shown in the graph of FIG. 6, it can be seen that the surface of the metal layer of the electrode terminal manufactured in Example 3 contains nickel and tungsten as main components. In Fig. 6, carbon (C) is derived from an impurity. Also, a small copper (Cu) peak can be seen in Fig. 6, but it is thought to be derived from the copper base of the electrode terminal.

평가 3: 전극 단자의 전기전도도Evaluation 3: Electrical Conductivity of Electrode Terminal

실시예 1 내지 4 와 비교예 1 및 2에서 제조된 각각의 전극 단자에 대하여 4 전극(four point probe) 방식을 이용하여 각각의 전기전도도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.Electrical conductivities of the electrode terminals prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were measured using a four point probe method. The results are shown in Table 1 below.

평가 4: Rating 4: 금속층의Metal layer 내식성 Corrosion resistance

실시예 1 내지 4 와 비교예 1 및 2에서 제조된 각각의 전극 단자의 내식성을 평가한다. 구체적으로, 상기 각각의 전극 단자를 5,000 ppm의 H2O 를 포함하는 전해액(1.0 M LiPF6 에 에틸렌 카르보네이트(EC): 디에틸 카르보네이트(DEC): 메틸에틸 카르보네이트(MEC)가 부피비로 1:1:1로 구성)에 함침시켜 24 시간 방치한 후, 도금된 금속층이 벗겨진 면적을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.The corrosion resistance of each of the electrode terminals manufactured in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 is evaluated. Specifically, each of the electrode terminals was immersed in an electrolytic solution containing 1.0 ppm of H 2 O (1.0 M LiPF 6 1: 1: 1 in volume ratio of ethylene carbonate (EC): diethyl carbonate (DEC): methyl ethyl carbonate (MEC)) and allowed to stand for 24 hours. The peeled areas were measured, and the results are shown in Table 1 below.

평가 5: 절연성 Evaluation 5: Insulation 밀봉재와의With the sealing material 부착성Attachment

실시예 1 내지 4 와 비교예 1 및 2에서 제조된 각각의 전극 단자에 대하여, 폴리프로필렌 재질의 두께 0.1mm, 너비 4mm, 길이 6mm 의 절연성 밀봉재(실런트 필름)를 전극 단자의 서로 마주보는 양 면에 각각 배치 후 열융착하고, 상기 평가 4의 5,000 ppm의 H2O 를 포함하는 전해액(1.0 M LiPF6 에 에틸렌 카르보네이트(EC): 디에틸 카르보네이트(DEC): 메틸에틸 카르보네이트(MEC)가 부피비로 1:1:1로 구성)에 함침하여 24 시간 방치한다. 그 후, 상기 전해액으로부터 전극 단자를 꺼내고 건조한 후, 절연성 밀봉재의 한 면을 벗겨서, 인장 강도 측정기(테스트원 社, Model TO-100-IC)의 한쪽에 고정하고 다른 쪽에는 단자를 고정하여, 절연성 밀봉재를 전극 단자의 표면으로부터 탈리시키면서, 부착력을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.For each of the electrode terminals manufactured in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, an insulating sealing material (sealant film) having a thickness of 0.1 mm, a width of 4 mm, and a length of 6 mm made of polypropylene was placed on both surfaces after each placed in heat-sealed, the electrolytic solution containing 5,000 ppm of H 2 O in the above evaluation 4 (1.0 M LiPF 6 1: 1: 1 in volume ratio of ethylene carbonate (EC): diethyl carbonate (DEC): methyl ethyl carbonate (MEC)). Thereafter, the electrode terminals were taken out from the electrolyte solution and dried. Thereafter, one surface of the insulating sealing material was peeled off and fixed to one side of a tensile strength meter (Test TOKEN, Model TO-100-IC) The adhesive force was measured while the sealing material was released from the surface of the electrode terminal, and the results are shown in Table 1 below.

구분division 도금액 조성 이온 함량비
(중량%)Plating solution Composition ion content ratio
(weight%) 금속층 두께 (μm)Metal layer thickness (μm) 금속층의 성분 원소 함량비
(중량%)Component element content ratio of metal layer
(weight%) 전기전도도
(S/m, x 107)Electrical conductivity
(S / m, x 10 7 ) 금속층이
벗겨진 면적 (%)The metal layer
Peeled area (%) 부착력(kgf)Adhesion (kgf) 실시예 1Example 1 텅스텐:니켈 70:30Tungsten: Nickel 70:30 1.251.25 텅스텐:니켈 68:32Tungsten: Nickel 68:32 1.981.98 00 4.84.8 실시예 2Example 2 텅스텐:니켈 50:50Tungsten: nickel 50:50 1.341.34 텅스텐:니켈 47:53Tungsten: nickel 47:53 1.821.82 00 4.44.4 실시예 3Example 3 텅스텐:니켈 30:70Tungsten: nickel 30:70 1.411.41 텅스텐:니켈 28:72Tungsten: nickel 28:72 1.761.76 00 4.34.3 실시예 4Example 4 텅스텐:니켈:은 50:40:10Tungsten: nickel: silver 50:40:10 1.441.44 텅스텐:니켈:은
47:44:9Tungsten: Nickel: Silver
47: 44: 9 2.352.35 00 4.64.6 비교예 1Comparative Example 1 니켈
100nickel
100 1.511.51 니켈
100nickel
100 1.251.25 8383 1.21.2 비교예 2Comparative Example 2 니켈:크롬
70:30Nickel: Chrome
70:30 1.361.36 니켈:크롬
73:27Nickel: Chrome
73:27 1.121.12 7272 1.41.4

상기 표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 실시예 3의 경우, 텅스텐(W)과 니켈(Ni)의 이원 합금으로 각각 이온 함량비가 70:30, 50:50, 및 30:70이 되도록 각각 조절한 도금액을 사용함으로써, 최종적으로 도금층 내 텅스텐:니켈의 원소 함량비는 68:32, 47:53, 28:72 로 됨을 알 수 있다. Referring to Table 1, in the case of Examples 1 to 3, a binary alloy of tungsten (W) and nickel (Ni) was adjusted to have an ion content ratio of 70:30, 50:50, and 30:70, respectively By using one plating solution, it can be seen that the elemental content ratio of tungsten: nickel in the plating layer finally becomes 68:32, 47:53, 28:72.

실시예 4의 경우, 텅스텐(W) - 니켈(Ni) - 은(Ag)의 삼원 합금으로, 각각 이온 함량비가 50:40:10인 도금액을 사용하여, 최종적으로 텅스텐(W): 니켈(Ni): 은(Ag)의 원소 함량비가 47:44:9로 됨을 알 수 있다.(W): nickel (Ni) - silver (Ag) ternary alloy in the case of Example 4 using a plating solution having an ion content ratio of 50:40:10, ): Silver (Ag) is 47: 44: 9.

즉, 도금액의 이온 함량비에 비해 도금된 금속층 내 성분 원소의 함량비가 달라졌는데, 이는 각 금속의 도금 가공성의 차이에서 기인한다.That is, the content ratio of the constituent elements in the plated metal layer is different from the ion content ratio of the plating liquid, which is caused by the difference in the plating processability of each metal.

상기 표 1을 참고할 때, 금속층이 텅스텐(W)-니켈(Ni) 이원 합금으로 이루어진 실시예 1 내지 3의 경우, 텅스텐(W)을 포함하지 않은 비교예 1, 2와 대비하여 약 50% 가량 향상된 전기전도도를 나타냄을 알 수 있다. 또한, 금속층이 텅스텐(W)-니켈(Ni)-은(Ag) 삼원 합금으로 이루어진 실시예 4의 경우, 비교예 1, 2와 대비하여 약 100% 가량 향상된 뛰어난 전기전도도를 나타냄을 알 수 있다.In the case of Examples 1 to 3, in which the metal layer is made of a binary alloy of tungsten (W) and nickel (Ni), about 50% of the tungsten (W) Which indicates improved electrical conductivity. In addition, in the case of Example 4 in which the metal layer is made of tungsten (W) -nickel (Ni) -gold (Ag) ternary alloy, the electrical conductivity is improved by about 100% as compared with Comparative Examples 1 and 2 .

텅스텐(W)을 포함하는 실시예 1 내지 4 의 경우, 비교예 1, 2와 대비하여 전해액에 의해 금속층이 벗겨지는 현상이 전혀 일어나지 않아, 상기 금속층을 포함하는 전극 단자는 강산, 강염기 등을 포함하는 전해액에 노출되는 경우에도 부식이 억제됨을 알 수 있다.In Examples 1 to 4 including tungsten (W), the metal layer was not peeled off by the electrolytic solution as compared with Comparative Examples 1 and 2, and the electrode terminal including the metal layer included strong acid, strong base, etc. It can be seen that corrosion is suppressed even when exposed to an electrolyte solution.

실시예 1 내지 4의 절연성 밀봉재와 금속층 간의 부착력 또한 비교예 1, 2 대비 약 4 배 가량 우수하므로, 우수한 부착성으로 인해 실시예 1 내지 4의 전극 단자를 폴리머 전지에 사용하기에 적합함을 알 수 있다.The adhesion between the insulating sealant of Examples 1 to 4 and the metal layer was about 4 times as much as that of Comparative Examples 1 and 2. Therefore, it was found that the electrode terminals of Examples 1 to 4 were suitable for use in a polymer battery due to excellent adhesiveness .

즉, 실시예 1 내지 4에서 제조된 전극 단자는 구리 기재 상에 텅스텐(W)계 합금을 포함하는 금속층을 형성하여 제조된 것으로, 기존의 니켈(Ni), 또는 니켈(Ni)-크롬(Cr) 합금으로 코팅한 전극 단자 대비 우수한 전기전도성 및 뛰어난 내식성을 가짐을 확인 할 수 있다. 따라서, 일 구현예에 따른 전극 단자를 포함함으로써, 고출력, 고효율 및 높은 내구성을 갖는 전기화학소자 및 전기화학소자 모듈을 구현할 수 있다.In other words, the electrode terminals manufactured in Examples 1 to 4 were produced by forming a metal layer containing a tungsten (W) alloy on a copper substrate, and the conventional nickel (Ni) or nickel (Ni) ) Alloy terminal, it has excellent electrical conductivity and excellent corrosion resistance. Accordingly, by including the electrode terminal according to one embodiment, an electrochemical device and an electrochemical device module having high output, high efficiency, and high durability can be realized.

(리튬이온 (Lithium ion 폴리머Polymer 전지 제작) Battery production)

실시예Example 5  5

분말 상태의 흑연 100g에 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 10g을 바인더로 하여 혼합하고, N-메틸피롤리돈(NMP) 100ml을 용매로 첨가하여 슬러리를 제조한다. 제조한 슬러리를 10㎛ 두께의 구리 집전체의 양 면에 도포, 건조 및 압연하여 음극을 제조한다. 제조된 음극의 전체 두께는 120㎛ 이 될 수 있다.10 g of polyvinylidene fluoride (PVdF) is mixed as a binder in 100 g of powdered graphite, and 100 ml of N-methylpyrrolidone (NMP) is added as a solvent to prepare a slurry. The slurry thus prepared was coated on both surfaces of a copper collector having a thickness of 10 탆, dried and rolled to prepare a negative electrode. The total thickness of the manufactured negative electrode may be 120 탆.

또한, 분말 상태의 활물질로 LiCoO2 100g, 도전제로 카본 블랙 2g 및 바인더로 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 2g을 혼합하고, N-메틸피롤리돈(NMP) 100ml을 용매로 첨가하여 슬러리를 제조한다. 제조한 슬러리를 20㎛ 두께의 알루미늄 집전체의 양 면에 도포, 건조 및 압연하여 양극을 제조한다. 제조된 양극의 전체 두께는 200 ㎛ 이 될 수 있다. Further, 100 g of LiCoO 2 as a powdery active material, 2 g of carbon black as a conductive agent and 2 g of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were mixed and 100 ml of N-methylpyrrolidone (NMP) was added as a solvent to prepare a slurry do. The slurry thus prepared was coated on both surfaces of an aluminum current collector having a thickness of 20 탆, dried and rolled to prepare a positive electrode. The total thickness of the prepared anode can be 200 [mu] m.

상기 제조된 음극 및 양극에서, 각각의 집전체 중 슬러리가 도포되지 않은 부분이 일 측으로 돌출되어 각각 양극 탭과 음극 탭으로 기능하도록 일정 크기로 절단한 후, 140℃의 진공 오븐에서 각각 5 시간 유지하여 전극 내의 수분 함량이 1,000 ppm 미만으로 되게 건조한다.The slurry-free portions of the current collectors protruded to one side and cut to a predetermined size so as to serve as a positive electrode tab and a negative electrode tab, respectively, and were then maintained in a vacuum oven at 140 ° C for 5 hours So that the moisture content in the electrode is less than 1,000 ppm.

건조된 음극 및 양극의 사이에 다공성 폴리에틸렌 재질로, 20㎛의 두께를 가질 수 있는 분리막(더블유스코프 社)을 배치하되, 복수 개의 음극, 양극 및 분리막을 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조와 같이 연속되도록 적층하여 판형의 적층체로 이루어진 전극 조립체를 제조한다.A separator (WISCO Corp.) having a thickness of 20 mu m made of a porous polyethylene material was disposed between the dried cathode and anode, and a plurality of cathodes, anodes and separators were stacked on the cathode / separator / anode / separator / So that an electrode assembly composed of a plate-like laminate is produced.

이후, 복수 개의 양극으로부터 각각 돌출된 양극 탭들과 알루미늄(Al)으로 이루어진 전극 단자를 초음파 융착법을 이용하여 물리적, 전기적으로 연결한다. 또한, 복수 개의 음극으로부터 각각 돌출된 음극 탭들과 전술한 실시예 1에서 제조한 텅스텐(W) 합금으로 코팅된 전극 단자를 초음파 융착법을 이용하여 물리적, 전기적으로 연결한다.Thereafter, the positive electrode taps protruded from the plurality of the positive electrodes and the electrode terminal made of aluminum (Al) are physically and electrically connected by ultrasonic welding. The negative electrode taps protruded from the plurality of cathodes and the electrode terminals coated with the tungsten (W) alloy fabricated in the first embodiment are physically and electrically connected to each other by ultrasonic welding.

이후, 홈이 형성된 파우치 형상의 케이스에 판형의 적층체로 이루어진 상기 전극 조립체를 수용하고, 상기 양극 탭과 연결한 전극 단자, 및 음극 탭과 연결한 전극 단자의 서로 마주보는 양 면을, 각각 실런트 필름으로 파우치의 케이스에 부착하여 고정한 후, 1.2M LiPF6 및 에틸렌 카르보네이트(EC): 디에틸 카르보네이트(DEC): 메틸에틸 카르보네이트(MEC)가 부피비로 1:1:1로 구성된 전해액을 첨가 후 밀봉하여, 2 Ah급의 용량을 갖는 리튬이온 폴리머 전지를 제작한다. Thereafter, the electrode assembly comprising a plate-like laminate body is housed in a groove-formed pouch-shaped case, electrode terminals connected to the positive electrode tab, and electrode terminals connected to the negative electrode tab are mutually opposed to each other, were fixed by adhering to the case of the pouch, 1.2M LiPF 6 and ethylene carbonate (EC): diethyl carbonate (DEC): methyl ethyl carbonate (MEC) in a volume ratio of 1: 1, consisting of: 1 The electrolyte is added and sealed to produce a lithium ion polymer battery having a capacity of 2 Ah.

실시예Example 6 6

전술한 실시예 2에서 제작한 전극 단자를 음극 단자로 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 리튬이온 폴리머 전지를 제작할 수 있다.A lithium ion polymer battery can be produced in the same manner as in Example 5, except that the electrode terminal fabricated in Example 2 described above is used as a negative electrode terminal.

실시예Example 7  7

전술한 실시예 3에서 제작한 전극 단자를 음극 단자로 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 리튬이온 폴리머 전지를 제작할 수 있다.A lithium ion polymer battery can be fabricated in the same manner as in Example 5, except that the electrode terminal fabricated in Example 3 is used as a negative electrode terminal.

실시예Example 8  8

전술한 실시예 4에서 제작한 전극 단자를 음극 단자로 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 리튬이온 폴리머 전지를 제작할 수 있다. A lithium ion polymer battery can be produced in the same manner as in Example 5, except that the electrode terminal fabricated in Example 4 is used as a negative electrode terminal.

비교예Comparative Example 3 3

전술한 비교예 1에서 제작한 전극 단자를 음극 단자로 사용한 점을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 리튬이온 폴리머 전지를 제작할 수 있다.A lithium ion polymer battery can be manufactured in the same manner as in Example 5, except that the electrode terminal manufactured in Comparative Example 1 is used as a negative terminal.

비교예Comparative Example 4 4

전술한 비교예 2에서 제작한 전극 단자를 음극 단자로 사용한 점을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 리튬이온 폴리머 전지를 제작할 수 있다.A lithium ion polymer battery can be manufactured in the same manner as in Example 5, except that the electrode terminal manufactured in Comparative Example 2 described above is used as a negative terminal.

평가 6: 리튬이온 Evaluation 6: Lithium ion 폴리머Polymer 전지의 직류 저항값 DC resistance value of battery

실시예 5 내지 8 및 비교예 3 및 4 에서 제조된 리튬이온 폴리머 전지에 대해 충방전기(유엠텍 社)를 이용하여 전지를 1C(2A)의 방전 전류로 최대 충전 상태로부터 30%까지 방전 시킨 후, 전압 안정화를 위해 휴지 시간을 1시간 유지한다. 이후, 5C(10A)의 방전 전류로 10초 동안 펄스 방전을 진행하여 전압강하 값을 얻고, 오옴의 법칙(ohm's law)으로 직류 저항을 계산하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. The batteries were discharged to 30% from the maximum charged state at a discharge current of 1 C (2A) using a charge / discharge device (UMTECH Co., Ltd.) for the lithium ion polymer batteries manufactured in Examples 5 to 8 and Comparative Examples 3 and 4 , And the dwell time is held for one hour for voltage stabilization. Thereafter, the pulse discharge was performed for 10 seconds by the discharge current of 5C (10A) to obtain the voltage drop value, and the DC resistance was calculated by the Ohm's law. The results are shown in Table 2 below.

평가 7: 리튬이온 Evaluation 7: Lithium ion 폴리머Polymer 전지의 방전 특성 Discharge characteristics of battery

실시예 5 내지 8 및 비교예 3 및 4 에서 제조된 리튬이온 폴리머 전지에 대해, 상온에서 1C에서의 방전 용량 및 5C에서의 방전 용량을 각각 측정하고, 1C 방전 용량에 대한 5C 방전 용량의 비율을 계산하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 하기 표 1에서, 1C 방전 용량은 전지가 1시간 동안 방전되는 용량을, 5C 방전 용량은 전지가 1/5 시간 동안 방전되는 용량을 각각 나타낸 것이다. The discharge capacity at 1C and the discharge capacity at 5C were measured for each of the lithium ion polymer batteries prepared in Examples 5 to 8 and Comparative Examples 3 and 4 respectively and the ratio of 5C discharge capacity to 1C discharge capacity The results are shown in Table 2 below. In Table 1, the 1C discharge capacity represents the capacity at which the battery is discharged for one hour, and the 5C discharge capacity represents the capacity at which the battery is discharged for 1/5 hour, respectively.

구분division 음극 단자 금속층
성분 원소 함량비Cathode terminal metal layer
Component element content ratio 직류저항값
(m?)DC resistance value
(m?) 1C
방전용량 (mAh)1C
Discharge capacity (mAh) 5C
방전용량 (mAh)5C
Discharge capacity (mAh) 5C 방전용량/
1C 방전용량
(%)5C discharge capacity /
1C discharge capacity
(%) 실시예 5Example 5 텅스텐: 니켈
68:32Tungsten: nickel
68:32 12.912.9 2,0452,045 1,9201,920 93.993.9 실시예 6Example 6 텅스텐: 니켈
47:53Tungsten: nickel
47:53 11.211.2 2,0622,062 1,9451,945 94.394.3 실시예 7Example 7 텅스텐: 니켈
28:72Tungsten: nickel
28:72 10.610.6 2,0742,074 1,9671,967 94.894.8 실시예 8Example 8 텅스텐: 니켈: 은
47:44:9Tungsten: Nickel: Silver
47: 44: 9 9.49.4 2,0852,085 2,0122,012 96.596.5 비교예 3Comparative Example 3 니켈
100nickel
100 14.714.7 1,9971,997 1,6601,660 83.183.1 비교예 4Comparative Example 4 니켈: 크롬
73:27Nickel: Chrome
73:27 16.516.5 1,9651,965 1,4351,435 73.073.0

상기 표 2를 참고하면, 실시예 5 내지 8은 비교예 3, 4 와 대비할 때 직류 저항값이 약 10 내지 40% 가량 낮으므로 전지의 성능이 향상됨을 알 수 있다.Referring to Table 2, it can be seen that Examples 5 to 8 have a lower DC resistance value by about 10 to 40% as compared with Comparative Examples 3 and 4, thereby improving battery performance.

또한, 실시예 5 내지 8은 1C 방전 용량 및 5C 방전 용량 모두 각각 약 2000 mAh에 해당하는 고출력 특성을 가짐을 알 수 있으며, 1C 방전 용량에 대한 5C 방전 용량의 비율은 93.9% 내지 96.5%로, 비교예 3, 4와 대비하여 약 10% 내지 30% 가량 향상된 고효율 특성 또한 가짐을 알 수 있다.In Examples 5 to 8, both the 1C discharge capacity and the 5C discharge capacity each have a high output characteristic corresponding to about 2000 mAh. The ratio of the 5C discharge capacity to the 1C discharge capacity is 93.9% to 96.5% It can be seen that it has a high efficiency characteristic improved by about 10% to 30% as compared with Comparative Examples 3 and 4. [

즉, 일 구현예에 따른 전기전도성 및 내식성이 우수한 전극 단자를 음극 단자로 사용함으로써, 고출력 및 고효율을 갖는 전기화학소자를 구현 가능함을 확인할 수 있다.That is, it can be confirmed that an electrochemical device having high output and high efficiency can be realized by using an electrode terminal having excellent electrical conductivity and corrosion resistance according to one embodiment as an anode terminal.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And falls within the scope of the invention.

5a: 구리 기재 5b: 금속층
101, 102, 103: 전기화학소자 11, 12, 13: 전극
21, 22, 23: 케이스 31, 32: 캡 조립체
33: 절연성 밀봉재 41, 42, 43: 양극 단자
50: 전극 단자 51, 52, 53: 음극 단자
1000: 전기화학소자 모듈5a: copper substrate 5b: metal layer
101, 102, 103: electrochemical devices 11, 12, 13: electrodes
21, 22, 23: case 31, 32: cap assembly
33: Insulative sealing material 41, 42, 43: Positive electrode terminal
50: electrode terminal 51, 52, 53: negative terminal
1000: electrochemical device module

Claims (14)

구리 기재; 및
상기 구리 기재의 적어도 어느 한 면을 덮도록 형성된 금속층을 포함하고,
상기 금속층은 20 중량% 내지 80 중량%의 텅스텐(W)과, 나머지로 니켈(Ni), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 아연(Zn), 철(Fe), 납(Pb), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 베릴륨(Be), 로듐(Rh), 이리듐(Ir) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 추가의 금속을 포함하는 전극 단자.Copper base; And
And a metal layer formed to cover at least one surface of the copper base material,
The metal layer may include tungsten (W) in an amount of 20 wt% to 80 wt% and at least one selected from the group consisting of nickel (Ni), silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), zinc (Zn) Wherein the electrode terminal further comprises an additional metal selected from the group consisting of lead (Pb), tin (Sn), molybdenum (Mo), beryllium (Be), rhodium (Rh), iridium (Ir) and combinations thereof. 제1항에 있어서,
상기 추가의 금속은 니켈(Ni)인, 전극 단자.The method according to claim 1,
Wherein the additional metal is nickel (Ni). 제2항에 있어서,
상기 금속층은 텅스텐(W)과 니켈(Ni)을 20:80 내지 70:30의 중량비로 포함하는 전극 단자.3. The method of claim 2,
Wherein the metal layer comprises tungsten (W) and nickel (Ni) in a weight ratio of 20:80 to 70:30. 제2항에 있어서,
상기 추가의 금속은 니켈과 은(Ag)의 조합인, 전극 단자.3. The method of claim 2,
Wherein the additional metal is a combination of nickel and silver. 제4항에 있어서,
상기 금속층은 텅스텐과 니켈, 및 은(Ag)을 20 내지 70: 29 내지 79:1 내지 20의 중량비로 포함하는 전극 단자.5. The method of claim 4,
Wherein the metal layer comprises tungsten, nickel, and silver in a weight ratio of 20 to 70: 29 to 79: 1 to 20. 제1항에 있어서,
상기 금속층의 두께는 0.2 내지 5 ㎛ 인 전극 단자.The method according to claim 1,
Wherein the metal layer has a thickness of 0.2 to 5 占 퐉. 제1항에 있어서,
상기 금속층은 전해 도금 또는 무전해 도금에 의해 형성된 도금층인 전극 단자.The method according to claim 1,
Wherein the metal layer is a plating layer formed by electrolytic plating or electroless plating. 제1항에 있어서,
상기 금속층은 상기 구리 기재의 표면을 전부 덮도록 형성되는 전극 단자.The method according to claim 1,
And the metal layer covers the entire surface of the copper substrate. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 전극 단자를 포함하는 전기화학소자.An electrochemical device comprising an electrode terminal according to any one of claims 1 to 8. 제9항에 있어서,
상기 전기화학소자는 리튬 이차전지 또는 커패시터인 전기화학소자.10. The method of claim 9,
Wherein the electrochemical device is a lithium secondary battery or a capacitor. 복수 개의 전기화학소자; 및
상기 전기화학소자들을 전기적으로 연결하는 복수 개의 전극 단자를 포함하되,
상기 전극 단자는
구리 기재; 및
적어도 상기 구리 기재의 적어도 어느 한 면을 덮도록 형성된 금속층을 포함하고,
상기 금속층은 20 중량% 내지 80 중량%의 텅스텐(W)과, 나머지로 니켈(Ni), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 아연(Zn), 철(Fe), 납(Pb), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo), 베릴륨(Be), 로듐(Rh), 이리듐(Ir) 및 이들의 조합 중에서 선택되는 추가의 금속을 포함하는 전기화학소자 모듈.A plurality of electrochemical elements; And
And a plurality of electrode terminals electrically connecting the electrochemical devices,
The electrode terminal
Copper base; And
And a metal layer formed to cover at least one surface of at least the copper substrate,
The metal layer may include tungsten (W) in an amount of 20 wt% to 80 wt% and at least one selected from the group consisting of nickel (Ni), silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), zinc (Zn) And an additional metal selected from the group consisting of lead (Pb), tin (Sn), molybdenum (Mo), beryllium (Be), rhodium (Rh), iridium (Ir) and combinations thereof. 제11항에 있어서,
상기 복수 개의 전기화학소자들은 행렬(matrix) 형상으로 배치된 전기화학 소자 모듈.12. The method of claim 11,
Wherein the plurality of electrochemical devices are arranged in a matrix. 제12항에 있어서,
제1 방향을 기준으로, 이웃하는 상기 전기화학소자들끼리는 상기 전극 단자에 의해 서로 직렬 또는 병렬로 연결되는 전기화학소자 모듈.13. The method of claim 12,
And the neighboring electrochemical elements are connected to each other in series or in parallel by the electrode terminals with respect to the first direction. 제12항에 있어서,
제2 방향을 기준으로, 이웃하는 상기 전기화학소자들끼리는 상기 전극 단자에 의해 서로 직렬 또는 병렬로 연결되는 전기화학소자 모듈.13. The method of claim 12,
And the neighboring electrochemical elements are connected to each other in series or in parallel by the electrode terminals with respect to the second direction.
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