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KR102517953B1 - 리드 탭 및 이를 구비하는 파우치형 배터리 - Google Patents

리드 탭 및 이를 구비하는 파우치형 배터리 Download PDF

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KR102517953B1
KR102517953B1 KR1020170140409A KR20170140409A KR102517953B1 KR 102517953 B1 KR102517953 B1 KR 102517953B1 KR 1020170140409 A KR1020170140409 A KR 1020170140409A KR 20170140409 A KR20170140409 A KR 20170140409A KR 102517953 B1 KR102517953 B1 KR 102517953B1
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KR
South Korea
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metal layer
metal
pouch
lead tab
film
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KR1020170140409A
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강해구
허남진
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 리드 탭 및 이를 구비하는 파우치형 배터리에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 리드 탭은, 리드 탭은, 메탈과, 메탈의 적어도 일면에 도포되는 필름을 구비하고, 메탈은, 제1 금속층과, 제1 금속층 상의 제2 금속층과, 제2 금속층 상의 제3 금속층과, 제3 금속층 상의 유기층을 포함하고, 제3 금속층의 적어도 일부는, 제2 금속층 상에 도포시, 무전해 도금으로 도포된다. 이에 의해, 메탈의 필름 부착력을 향상시키고, 파우치형 배터리 내의 전해액에 대한 내식성을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

리드 탭 및 이를 구비하는 파우치형 배터리{Lead tab and pouch type battery including the same}
본 발명은 리드 탭 및 이를 구비하는 파우치형 배터리에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 메탈의 필름 부착력을 향상시키고, 파우치형 배터리 내의 전해액에 대한 내식성을 향상시킬 수 있는 리드 탭 및 이를 구비하는 파우치형 배터리에 관한 것이다.
배터리는 전원 저장 및 저장된 전원을 출력하는 장치이다.
배터리는, 자동차나 에너지 저장 장치 등에 사용 가능하며, 배터리의 형상에 따라, 각형 배터리, 파우치형 배터리, 원통형 배터리로 구분될 수 있다.
한편, 파우치형 배터리는, 파우치 형태로 제공되어, 적층이 가능하다는 장점이 있다.
이러한 파우치형 배터리는, 외부로 전원을 출력하기 위한 리드 탭(lead tab)이 사용되는데, 리드 탭의 외부 노출로 인하여, 전해액이 유출되거나, 리드 탭이 부풀어 오르는 등의 문제가 발생할 수 있다. 이에, 이러한 문제 해결을 위해, 다양한 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 목적은, 메탈의 필름 부착력을 향상시키고, 파우치형 배터리 내의 전해액에 대한 내식성을 향상시킬 수 있는 리드 탭 및 이를 구비하는 파우치형 배터리를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 리드 탭은, 메탈과, 메탈의 적어도 일면에 도포되는 필름을 구비하고, 메탈은, 제1 금속층과, 제1 금속층 상의 제2 금속층과, 제2 금속층 상의 제3 금속층과, 제3 금속층 상의 유기층을 포함하고, 제3 금속층의 적어도 일부는, 제2 금속층 상에 도포시, 무전해 도금으로 도포된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 리드 탭은, 메탈과, 메탈의 적어도 일면에 도포되는 필름을 구비하고, 메탈은, 제1 금속층과, 제1 금속층 상의 제2 금속층과, 제2 금속층 상의 제3 금속층과, 제3 금속층 상의 유기층을 포함하고, 제3 금속층의 적어도 일부는, 제2 금속층 상에 도포시, 전해 도금 및 무전해 도금을 혼합하여, 도포된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리는, 파우치와, 파우치 내의 양극 및 음극과, 양극 및 음극을 분리하는 분리막과, 파우치 내의 전해액과, 음극에 전기적으로 접속되어 파우치의 외부로 돌출되는 제1 리드 탭과, 양극에 전기적으로 접속되어 파우치의 외부로 돌출되는 제2 리드 탭을 구비하고, 제1 리드 탭은, 메탈과, 메탈의 적어도 일면에 도포되는 필름을 구비하고, 메탈은, 제1 금속층과, 제1 금속층 상의 제2 금속층과, 제2 금속층 상의 제3 금속층과, 제3 금속층 상의 유기층을 포함하고, 제3 금속층의 적어도 일부는, 제2 금속층 상에 도포시, 무전해 도금으로 도포된다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 배터리는, 파우치와, 파우치 내의 양극 및 음극과, 양극 및 음극을 분리하는 분리막과, 파우치 내의 전해액과, 음극에 전기적으로 접속되어 파우치의 외부로 돌출되는 제1 리드 탭과, 양극에 전기적으로 접속되어 파우치의 외부로 돌출되는 제2 리드 탭을 구비하고, 제1 리드 탭은, 메탈과, 메탈의 적어도 일면에 도포되는 필름을 구비하고, 메탈은, 제1 금속층과, 제1 금속층 상의 제2 금속층과, 제2 금속층 상의 제3 금속층과, 제3 금속층 상의 유기층을 포함하고, 제3 금속층의 적어도 일부는, 제2 금속층 상에 도포시, 전해 도금 및 무전해 도금을 혼합하여, 도포된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리드 탭 및 이를 구비하는 파우치형 배터리는, 리드 탭은, 메탈과, 메탈의 적어도 일면에 도포되는 필름을 구비하고, 메탈은, 제1 금속층과, 제1 금속층 상의 제2 금속층과, 제2 금속층 상의 제3 금속층과, 제3 금속층 상의 유기층을 포함하고, 제3 금속층의 적어도 일부는, 제2 금속층 상에 도포시, 무전해 도금으로 도포된다. 이에 따라, 메탈의 필름 부착력을 향상시키고, 파우치형 배터리 내의 전해액에 대한 내식성을 향상시킬 수 있게 된다.
특히, 무전해 도금으로 도포되는 제3 금속층의 그레인 사이즈는, 전해 도금으로 도포되는 제3 금속층의 그레인 사이즈 보다 작으므로, 제2 금속층을 균일하게 덮을 수 있으며, 이에 따라, 전해액에 의한, 메탈, 특히 제2 금속층의 부식을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 전해액에 대한 내식성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 메탈의 부식을 방지할 수 있으므로, 메탈 표면에 열 융합에 의해 부착되는 필름이 부착성이 향상될 수 있다.
이에 따라, 파우치 외부로 돌출되는 리드 탭에도 불구하고, 견고한 접찹력 유지가 가능하여, 전해액이 유출되거나, 리드 탭이 부풀어 오르는 현상을 방지할 수 있게 된다.
한편, 무전해 도금으로 도포되는 제3 금속층의 그레인 사이즈는, 제2 금속층의 그레인 사이즈 보다 작으므로, 제2 금속층을 균일하게 덮을 수 있으며, 이에 따라, 전해액에 의한, 메탈, 특히 제2 금속층의 부식을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 전해액에 대한 내식성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 리드 탭 및 이를 구비하는 파우치형 배터리는, 메탈과, 메탈의 적어도 일면에 도포되는 필름을 구비하고, 메탈은, 제1 금속층과, 제1 금속층 상의 제2 금속층과, 제2 금속층 상의 제3 금속층과, 제3 금속층 상의 유기층을 포함하고, 제3 금속층의 적어도 일부는, 제2 금속층 상에 도포시, 전해 도금 및 무전해 도금을 혼합하여, 도포된다. 이에 따라, 메탈의 필름 부착력을 향상시키고, 파우치형 배터리 내의 전해액에 대한 내식성을 향상시킬 수 있게 된다.
특히, 무전해 도금 및 전해 도금의 혼합으로 도포되는 제3 금속층의 그레인 사이즈는, 제2 금속층의 그레인 사이즈 보다 작으므로, 제2 금속층을 균일하게 덮을 수 있으며, 이에 따라, 전해액에 의한, 메탈, 특히 제2 금속층의 부식을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 전해액에 대한 내식성을 향상시킬 수 있게 된다. 이에 따라, 전해액에 의한, 메탈, 특히 제2 금속층의 부식을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 전해액에 대한 내식성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 메탈의 부식을 방지할 수 있으므로, 메탈 표면에 열 융합에 의해 부착되는 필름이 부착성이 향상될 수 있다.
이에 따라, 파우치 외부로 돌출되는 리드 탭에도 불구하고, 견고한 접찹력 유지가 가능하여, 전해액이 유출되거나, 리드 탭이 부풀어 오르는 현상을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리를 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 파우치형 배터리의 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 리드 탭을 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3a 또는 도 3b의 메탈의 구조를 도시하는 도면이다.
도 5a 내지 도 5b는 도 4의 제3 금속층을 전해 도금으로 도포한 경우에 대한 설명이다.
도 6a 내지 도 7은 도 4의 제3 금속층을 전해 도금으로 도포한 경우에 대한 설명이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메탈의 구조를 도시하는 도면이다.
도 9a 내지 도 10c는 도 8의 설명에 참조되는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 배터리를 도시하는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리를 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리(100)는, 파우치(110)와, 파우치(110) 내부의 음극(도 2의 157)에 전기적으로 접속되어 파우치(110)의 외부로 돌출되는 제1 리드 탭(120)과, 파우치(110) 내부의 양극(도 2의 155)에 전기적으로 접속되어 파우치(110)의 외부로 돌출되는 제2 리드 탭(130)을 구비할 수 있다.
제1 리드 탭(120)을 통해 부극성의 전압이 인가되거나 출력되며, 제2 리드 탭(130)을 통해, 정극성의 전압이 인가되거나 출력될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리(100)가, 복수개 적층되는 경우, 도면과 같이 배터리 모듈(200)을 구성할 수 있으며, 배터리 모듈(200)이 복수개인 경우, 배터리 팩(300)이 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리(100)는, 차량, 에너지 저장장치, 드론 등 다양한 분야에 적용 가능하다.
한편, 본 발명에서는, 제1 리드 탭(120) 또는 제2 리드 탭(130)이, 파우치(110) 외부로 노출됨으로 인하여, 전해액이 유출되거나, 리드 탭(120 또는 130)이 부풀어 오르는 등의 문제를 저감하는 방안을 제시한다.
이를 위해, 메탈의 필름 부착력을 향상시키고, 파우치형 배터리 내의 전해액에 대한 내식성을 향상시킬 수 있는 제1 리드 탭(120) 또는 제2 리드 탭(130)을 제공한다.
특히, 메탈의 필름 부착력을 향상시키고, 파우치형 배터리 내의 전해액에 대한 내식성을 향상시킬 수 있는 제1 리드 탭(120)을 제공한다. 이에 대해서는, 도 2 이하를 참조하여 보다 상세히 기술한다.
도 2는 도 1의 파우치형 배터리의 사시도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 파우치형 배터리(100)는, 파우치(110)와, 파우치(110) 내의 양극(155) 및 음극(157)과, 양극(155) 및 음극(157)을 분리하는 분리막(153)과, 파우치(110) 내의 전해액과, 음극(157)에 전기적으로 접속되어 파우치(110)의 외부로 돌출되는 제1 리드 탭(120)과, 양극(155)에 전기적으로 접속되어 파우치(110)의 외부로 돌출되는 제2 리드 탭(130)을 구비할 수 있다.
도면에서는, 음극(157)의 아래에 분리막(153)이 배치되고, 분리막(153) 아래에 양극(155)이 배치되는 것을 예시하나, 이와 달리 변형이 가능하다.
예를 들어, 양극(155) 아래에 분리막(153)이 배치되고, 분리막(153) 아래에 음극(157)이 배치되는 것도 가능하다.
도면에서는, 파우치(110) 내에, 배터리 셀(150)이 구비되며, 배터리 셀(150)이, 양극(155), 음극(157), 양극(155) 및 음극(157)을 분리하는 분리막(153)을 구비하는 것을 예시한다.
파우치(110)는, 알루미늄 파우치일 수 있다.
한편, 양극(155)은, 알루미늄을 포함할 수 있으며, 음극(157)은 구리를 포함할 수 있다. 음극(157)에 연결되는 제1 리드 탭(120)에 대해서는 도 3a 이하를 참조하여 기술한다.
한편, 파우치형 배터리(100)의 제조시, 파우치(110) 내의, 양극(155)과, 분리막(157), 음극(157)을 배치하고, 제1 리드 탭(120)과, 제2 리드 탭(130)을 배치할 수 있다. 그리고, 파우치(110) 내에, 전해액을 주입한 후, 가스 주입하고, 다시 가스를 제거한 후, 봉지(capsulation)를 수행할 수 있다.
이때, 전해액이 외부로 흐르지 않으면서, 제1 리드 탭(120)과, 제2 리드 탭(130)이 외부로 돌출되도록 하는 것이 중요하다. 특히, 제1 리드 탭(120)이, 전해액에 내식성을 가지는 것이 중요하다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 리드 탭을 도시하는 도면이다.
먼저, 도 3a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른, 리드 탭(120)은, 메탈(125)과, 메탈(125)의 적어도 일면에 도포되는 필름(127)을 구비할 수 있다.
메탈(125)은, 구리 기반의 각종 금속층이 도포된 것일 수 있으며, 필름(127)은, 폴리프로필렌(PP) 필름일 수 있다. 특히, 필름(127)은, 실링 필름일 수 있다.
필름(127)은, 파우치(110) 내의 전해액이, 파우치(110) 외부로 유출되지 않도록, 하기 위해, 메탈(125)의 적어도 일면에 부착되는 것이 바람직하다.
구채적으로, 메탈(125)의 양먼에 필름(127)이 도포되는 것이 바람직하다.
한편, 메탈(125)은, 파우치(110) 내부의 음극(157)에 접속되며, 파우치(110)의 외부로 돌출된다.
이에 따라, 필름(127)은, 메탈(125) 상에 부착되되, 파우치(110)의 내부와 외부의 경계(BOR)를 중심으로 부착되는 것이 바람직하다. 이러한 필름(127)이 메탈(125)에 부착됨에 따라, 전해액이 파우치(110)의 외부로 유출되지 않게 된다.
한편, 전해액 유출 방지의 효과를 더 높이기 위해, 도 3a와 같이, 필름(127) 중 파우치(110)의 내부의 제1 영역(Ara)이, 필름(127) 중 파우치(110)의 외부의 제2 영역(Arb) 보다 더 넓은 것이 바람직하다.
한편, 필름(127)의 두께 또는 메탈(125)의 두께는, 파우치(110)의 실링을 위해, 파우치(110)의 경계(BOR) 부근에서 가장 얇고, 경계(BOR)에서 멀어질수록, 두꺼워지는 것도 가능하다.
한편, 필름(127) 또는 메탈(125)의 단부는, 파손 방지를 위해, 둥글게 라운드 처리되는 것이 바람직하다.
한편, 도 3a의 제1 리드 탭(120)이, 메탈(125)과, 메탈(125)의 적어도 일면에 도포되는 필름(127)을 구비하는 것과 유사하게, 도 3b와 같이, 제2 리드 탭(130)이, 메탈(135)과, 메탈(135)의 적어도 일면에 도포되는 필름(137)을 구비하는 것이 바림직하다.
즉, 필름(137)은, 메탈(135) 상에 부착되되, 파우치(110)의 내부와 외부의 경계(BOR)를 중심으로 부착되는 것이 바람직하다. 이러한 필름(137)이 메탈(135)에 부착됨에 따라, 전해액이 파우치(110)의 외부로 유출되지 않게 된다.
한편, 파우치(110) 내부의 음극(157)과 양극(155)에 각각 전기적으로 접속되는, 제1 리드 탭(120)과, 제2 리드 탭(130) 증, 음극(157)에 연결되는 제2 리드탭(120)의 표면이, 전해액에 부식될 위험이 더 크다.
이에 따라, 본 발명에서는 전해액에 대해, 내식성이 향상될 수 있는 제1 리드 탭(120)을 제시한다. 이에 대해서는 도 4 등을 참조하여 기술한다.
도 4는 도 3a 또는 도 3b의 메탈의 구조를 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 제1 리드 탭(120) 내의 메탈(125)은, 제1 금속층(400)과,
제1 금속층(400) 상의 제2 금속층(405a,405b)과, 제2 금속층(405a,405b) 상의 제3 금속층(407a,407b)과, 제3 금속층(407a,407b) 상의 유기층(409a,409b)을 포함할 수 있다.
한편, 제2 금속층(405a,405b), 제3 금속층(407a,407b), 및 유기층(409a,409b)은, 제1 금속층(400)을 기준으로 양면 도포되는 것이 바람직하다.
이때, 제1 금속층(400)은 구리(Cu)를 포함하고, 제2 금속층(405a,405b)은 니켈(Ni)을 포함하며, 제3 금속층(407a,407b)은 크롬(Cr)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 구리(Cu) 기반의 제1 금속층(400) 상에, 니켈(Ni) 기반의 전해 도금이 수행되어, 제2 금속층(405a,405b)이 형성되며, 크롬(Cr) 기반의 무전해 도금이 수행되어, 제3 금속층(407a,407b)이 형성되며, 그 이후, 유기층(409a,409b)이 형성될 수 있다.
한편, 제3 금속층(407a,407b)의 높이(h3) 또는 두께는, 3nm 내지 20nm 사이일 수 있다. 크롬(Cr) 기반의 무전해 도금에 의해, 제3 금속층(407a,407b)은, 전해 도금에 비해, 얇게 형성할 수 있으며, 이에 따라, 메탈(125)의 두께를 줄일 수 있게 된다.
한편, 유기층(409a,409b)은, 실리콘(Si) 계열의 유기물과, Zr, Co, Ti, Cr, Ni, Mo 등의 무기물을 포함할 수 있다.
이러한 유기층(409a,409b)으로 인하여, 전해액이, 메탈(125)에 스며들지 않게 든다. 특히, 메탈(125)과 필름(127) 사이에 스며들지 않게 된다. 따라서, 파우치(110) 외부로 전해액이 유출되지 않게 된다.
또한, 유기층(409a,409b)으로 인하여, 전해액이, 메탈(125) 내의 크롬(Cr) 기반의 제3 금속층(407a,407b)에 스며들지 않게 되므로, 부식 방지의 효과가 발생하게 된다.
한편, 도면에서는, 제1 금속층(400)의 높이(h1)가 가장 크며, 제2 금속층(405a,405b)의 높이(h2)가 그 다음으로 큰 것을 예시한다.
한편, 제3 금속층(407a,407b)의 높이(h3)는, 제2 금속층(405a,405b)의 높이(h2) 보다 낮으며, 유기층(409a,409b)의 높이(h4)가, 제2 금속층(405a,405b)의 높이(h2) 보다 낮은 것이 바람직하다.
제3 금속층(407a,407b)의 높이(h3)와 유기층(409a,409b)의 높이(h4)를, 제2 금속층(405a,405b)의 높이(h2) 보다 낮게 구현함으로써, 메탈(125)의 전체 두께를 줄일 수 있게 되며, 파우치(110)에 의한 봉지시, 전해액 유출 가능성을 저감할 수 있게 된다.
한편, 제3 금속층(407a,407b)의 적어도 일부는, 제2 금속층(405a,405b) 상에 도포시, 무전해 도금으로 도포되는 것이 바람직하다. 이에 대해서는 도 5a 내지 도 7을 참조하여 기술한다.
도 5a 내지 도 5b는 도 4의 제3 금속층을 전해 도금으로 도포한 경우에 대한 설명이다.
도 5a는, 도 4의 제3 금속층(407a,407b)이, 크롬(Cr) 기반의 전해 도금으로 형성된 경우의, 제2 금속층과 제3 금속층의 그레인 사이즈를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 제2 금속층(405a,405b)의 그레인 사이즈(NGra)는, 제3 금속층(407a,407b)의 그레인 사이즈(CGra) 보다 작을 것을 예시한다.
한편, 제3 금속층(407a,407b)의 그레인은, 전해 도금으로 인하여, 제2 금속층(405a,405b)의 그레인과 달리, 판형의 그레인을 구비할 수 있다. 이에 따라, 전해액이, 제2 금속층(405a,405b)으로 용이하게 침투될 수 있게 된다.
따라서, 도 5b와 같이, 파우치(110)의 내부와 외부의 경계(BOR) 부근의 영역(Arx)에서, 메탈(125)에 부착되는 필름(127)이 들뜨는 현상이 발생할 수 있다. 이에 따라, 파우치(110)의 내부와 외부의 경계(BOR)에서 전해액이 유출되거나, 메탈(125)의 부식이 발생할 수 있게 된다.
이러한 현상 방지를 위해, 본 발명에서는, 도 4의 설명에서 기술한 바와 같이, 제3 금속층(407a,407b)이, 크롬(Cr) 기반의 무전해 도금으로 형성되는 것으로 한다.
도 6a 내지 도 7은 도 4의 제3 금속층을 전해 도금으로 도포한 경우에 대한 설명이다.
도 6a는, 도 4의 제3 금속층(407a,407b)이, 크롬(Cr) 기반의 무전해 도금으로 형성된 경우의, 제2 금속층과 제3 금속층의 그레인 사이즈를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 제2 금속층(405a,405b)의 그레인 사이즈(NGr)는, 제3 금속층(407a,407b)의 그레인 사이즈(CGr) 보다 작은 것을 예시한다.
한편, 제3 금속층(407a,407b)의 그레인은, 무전해 도금으로 인하여, 제2 금속층(405a,405b)의 그레인과 유사하게, 원형의 그레인을 구비할 수 있다.
도 5a와 비교하면, 도 5a의 제3 금속층(407a,407b)의 그레인은 판형의 그레인을 가지나, 도 6a의 제3 금속층(407a,407b)의 그레인은 원형의 그레인을 가지게 된다.
이에 따라, 무전해 도금으로 도포되는 제3 금속층(407a,407b)의 그레인 사이즈(CGr)는, 전해 도금으로 도포되는 제3 금속층(407a,407b)의 그레인 사이즈(CGra) 보다 작게 되며, 이에 치밀도가 향상되게 된다. 따라서, 전해액이, 제2 금속층(405a,405b)으로 용이하게 침투되지 않게 된다.
이에, 도 6b와 같이, 파우치(110)의 내부와 외부의 경계(BOR) 부근의 영역(Ar)에서, 메탈(125)에 부착되는 필름(127)이 들뜨지 않게 된다. 이에 따라, 파우치(110)의 내부와 외부의 경계(BOR)에서 전해액이 유출을 방지할 수 있으며, 메탈(125)의 부식을 방지할 수 있게 된다.
도 7의 (a)는 전해 도금으로 도포되는 제3 금속층(407a,407b)을 가지는 메탈 상의 필름 부착력을 수치화한 것을 예시하며, 도 7의 (b)는, 무전해 도금으로 도포되는 제3 금속층(407a,407b)을 가지는 메탈 상의 필름 부착력을 수치화한 것을 예시한다.
도면을 참조하면, 도 7의 (a)의 La에 비해, 도 7의 (b)의 Lb가, Lc 만큼 더 높은 것을 알 수 있다. 즉, 무전해 도금으로 도포되는 제3 금속층(407a,407b)을 가지는 메탈 상의 필름 부착력이 향상되므로, 파우치(110)의 내부와 외부의 경계(BOR) 부근의 영역(Ar)에서, 메탈(125)에 부착되는 필름(127)이 들뜨지 않게 된다. 이에 따라, 파우치(110)의 내부와 외부의 경계(BOR)에서 전해액이 유출을 방지할 수 있으며, 메탈(125)의 부식을 방지할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 메탈의 구조를 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 메탈(125b)은, 제1 금속층(400)과, 제1 금속층(400) 상의 제2 금속층(405a,405b)과, 제2 금속층(405a,405b) 상의 제3 금속층(407a,407b)과, 제3 금속층(407a,407b) 상의 유기층(409a,409b)을 포함하고, 제3 금속층(407a,407b)의 적어도 일부는, 제2 금속층(405a,405b) 상에 도포시, 전해 도금 및 무전해 도금을 혼합하여, 도포될 수 있다.
도면에서는, 메탈(125b) 중 파우치(110)의 내부에 대응하는 제1 영역(Pa)은, 제3 금속층(407a,407b) 형성시, 전해 도금 및 무전해 도금을 혼합하여, 도포되며, 메탈(125b) 중 파우치(110)의 외부에 대응하는 제2 영역(Pb)은, 제3 금속층(407a,407b) 형성시, 무전해 도금으로 도포되는 것을 예시한다.
즉, 파우치(110)의 내부와 외부의 경계(BOR)를 중심으로 내부의 제1 영역(Pa)은, 하이브리드 타입으로 전해 도금 및 무전해 도금을 혼합하여, 제3 금속층(407a,407b)을 형성하고, 파우치(110)의 내부와 외부의 경계(BOR)를 중심으로 내부의 제2 영역(Pb)은, 제3 금속층(407a,407b) 형성시, 무전해 도금으로 도포되는 것을 예시한다.
도 9a 내지 도 10c는 도 8의 설명에 참조되는 도면이다.
도 9a는, 도 8의 제1 영역(Pa)의 제3 금속층(407a,407b)이, 크롬(Cr) 기반의 전해 도금 및 무전해 도금 혼합 방식으로 형성된 경우의, 제2 금속층과 제3 금속층의 그레인 사이즈를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 제2 금속층(405a,405b)의 그레인 사이즈(NGr)는, 제3 금속층(407a,407b)의 그레인 사이즈(CGr) 보다 작은 것을 예시한다.
한편, 제3 금속층(407a,407b)의 그레인은, 전해 도금 및 무전해 도금 혼합 방식으로 인하여, 원형의 그레인과 판형의 그레인을 모두 구비할 수 있다.
즉, 도 9b의 제3 금속층(407a,407b) 중 제2 영역(Pb)의 그레인 사이즈에 비해, 도 9a의 제3 금속층(407a,407b) 중 제1 영역(Pa)의 그레인 사이즈가 더 불균일할 수 있다. 이에 따라, 제1 영역(Pa)의 제3 금속층(407a,407b)의 치밀도가, 제2 영역(Pb)의 제3 금속층(407a,407b)의 치밀도 보다 높을 수 있다. 따라서, 제1 영역(Pa) 내에서, 전해액이, 제2 금속층(405a,405b)으로 용이하게 침투되지 않게 된다.
이에, 도 6b와 유사하게, 파우치(110)의 내부와 외부의 경계(BOR) 부근의 영역(Ar)에서, 메탈(125b)에 부착되는 필름(127)이 들뜨지 않게 된다. 이에 따라, 파우치(110)의 내부와 외부의 경계(BOR)에서 전해액이 유출을 방지할 수 있으며, 메탈(125b)의 부식을 방지할 수 있게 된다.
도 9b는, 도 8의 제3 금속층(407a,407b)이, 크롬(Cr) 기반의 무전해 도금으로 형성된 경우의, 제2 금속층과 제3 금속층의 그레인 사이즈를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 제2 금속층(405a,405b)의 그레인 사이즈(NGr)는, 제3 금속층(407a,407b)의 그레인 사이즈(CGr) 보다 작은 것을 예시한다.
한편, 제3 금속층(407a,407b)의 그레인은, 무전해 도금으로 인하여, 제2 금속층(405a,405b)의 그레인과 유사하게, 원형의 그레인을 구비할 수 있다.
도 9c와 비교하면, 도 9c의 제3 금속층(407a,407b)의 그레인은 판형의 그레인을 가지나, 도 9b의 제3 금속층(407a,407b)의 그레인은 원형의 그레인을 가지게 된다.
이에 따라, 무전해 도금으로 도포되는 제3 금속층(407a,407b)의 그레인 사이즈(CGr)는, 전해 도금으로 도포되는 제3 금속층(407a,407b)의 그레인 사이즈(CGra) 보다 작게 되며, 이에 치밀도가 향상되게 된다.
한편, 도 9b는, 도 8의 제2 영역(Pb)의 제3 금속층(407a,407b)에서의, 제2 금속층과 제3 금속층의 그레인 사이즈를 도시한 것일 수 있다.
도 9c는, 도 8의 제3 금속층(407a,407b)이, 크롬(Cr) 기반의 전해 도금으로 형성된 경우의, 제2 금속층과 제3 금속층의 그레인 사이즈를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 제2 금속층(405a,405b)의 그레인 사이즈(NGra)는, 제3 금속층(407a,407b)의 그레인 사이즈(CGra) 보다 작을 것을 예시한다.
한편, 제3 금속층(407a,407b)의 그레인은, 전해 도금으로 인하여, 제2 금속층(405a,405b)의 그레인과 달리, 판형의 그레인을 구비할 수 있다. 이에 따라, 전해액이, 제2 금속층(405a,405b)으로 용이하게 침투될 수 있게 된다.
한편, 도 10a 내지 도 10c는, 도 9a 내지 도 9c의 제3 금속층(407a,407b)의 그레인에 대응하여, 메탈(125b)의 전류 밀도 대비 전압 특성을 도시한 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는, 각각 전류 밀도 대비 전압 특성 곡선으로, Cu1, Cu2, Cu3을 예시한다.
도 10a 내지 도 10c에서의 각 초기 전압치인 L1,L2,L3 는, 순서대로 큰 것을 나타낸다.
즉, 도 10a 내지 도 10c의 순서로, 메탈(125b)에서의 전위가 안정적인 것을 알 수 있다. 이러한 전위 특성은, 메탈(125b)와 필름(127) 사이의 들뜨는 현상과 관련이 있으며, 전위가 낮을수록, 들뜨는 현상이 저감될 수 있다.
즉, 전해 도금과 무전해 도의 하이브리드 방식의 도 9a 또는 도 10a의 경우가, 메탈(125b)과 필름(127) 사이의 들뜸 현상 발생 가능성이 가장 낮을 수 있으며, 무전해 도금 방식의 도 9b 또는 도 10b의 경우, 메탈(125b)과 필름(127) 사이의 들뜸 현상 발생 가능성이 낮을 수 있다.
그리고, 전해 도금 방식의 도 9c 또는 도 10c의 경우, 메탈(125b)과 필름(127) 사이의 들뜸 현상 발생 가능성이 가장 높을 수 있다.
한편, 메탈(125b)의 표면의 동전위(electrokinetic potential)는, 도 10a 내지 도 10c 의 순서에 따라 점차 작아질 수 있다.
이때, 도 10b의 무전해 도금, 또는 도 10c의 하이브리드 방식의 경우에서의, 메탈(125b)의 표면의 동전위(electrokinetic potential)는, -0.1 내지 -0.6V인 것이 바람직하다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 배터리를 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 도 11의 파우치형 배터리(1200)는, 도 2의 파우치형 배터리(100)와 유사하나, 음극에 전기적으로 접속되어 파우치(1110)의 외부로 돌출되는 제1 리드 탭(1120)과, 양극에 전기적으로 접속되어 파우치(1110)의 외부로 돌출되는 제2 리드 탭(1130)이, 파우치(1110)의 양단부 중 동일 단부에 형성되는 것에 그 차이가 있다.
즉, 도 2의 파우치형 배터리(100)는, 제1 리드 탭(120)과 제2 리드 탭(130)이, 파우치(1110)의 양단부에 각각 배치되었으나, 도 11과 같이, 제1 리드 탭(1120)과, 제2 리드 탭(1130)이, 동일 단부에 형성되는 것도 가능하다.
제1 리드 탭(1120)과, 제2 리드 탭(1130)은, 각각 메탈(1125,1135), 필름(1127,1137)을 구비할 수 있다.
한편, 음극에 접속되는 제1 리드 탭(1120)의 메탈(1125), 필름(1127)은, 도 1 내지 도 10c의 내용이 그대로 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 리드 탭 및 이를 구비하는 파우치형 배터리는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (18)

  1. 파우치형 배터리의 전극에 부착되는 리드 탭에 있어서,
    상기 리드 탭은,
    메탈; 및
    상기 메탈의 적어도 일면에 도포되는 필름;을 구비하고,
    상기 메탈은,
    제1 금속층;
    상기 제1 금속층 상의 제2 금속층;
    상기 제2 금속층 상의 제3 금속층;
    상기 제3 금속층 상의 유기층;를 포함하고,
    상기 제3 금속층의 적어도 일부는, 상기 제2 금속층 상에 도포시, 무전해 도금으로 도포되고,
    상기 무전해 도금으로 도포되는 상기 제3 금속층의 그레인 사이즈는, 상기 제2 금속층의 그레인 사이즈 보다 작은 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무전해 도금으로 도포되는 상기 제3 금속층의 그레인 사이즈는, 전해 도금으로 도포되는 상기 제3 금속층의 그레인 사이즈 보다 작은 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 금속층의 높이가, 상기 제2 금속층의 높이 보다 낮으며, 상기 유기층의 높이가, 상기 제2 금속층의 높이 보다 낮은 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 금속층은 구리를 포함하고, 상기 제2 금속층은 니켈을 포함하며, 상기 제3 금속층은 크롬을 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메탈은,
    파우치 내부의 상기 전극에 접속되며, 상기 파우치의 외부로 돌출되며,
    상기 필름은, 상기 파우치의 내부와 외부의 경계를 중심으로 부착되는 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 필름 중 상기 파우치의 내부의 제1 영역이, 상기 필름 중 상기 파우치의 외부의 제2 영역 보다 더 넓은 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제3 금속층 전부는, 상기 제2 금속층 상에 도포시, 무전해 도금으로 도포되는 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 필름은, 상기 메탈의 양면에 부착되는 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 금속층, 상기 제3 금속층, 및 상기 유기층은, 상기 제1 금속층을 기준으로 양면 도포되는 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 파우치 내의 전극은, 음극인 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제3 금속층의 높이는, 3nm 내지 20nm인 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  13. 파우치형 배터리의 전극에 부착되는 리드 탭에 있어서,
    상기 리드 탭은,
    메탈; 및
    상기 메탈의 적어도 일면에 도포되는 필름;을 구비하고,
    상기 메탈은,
    제1 금속층;
    상기 제1 금속층 상의 제2 금속층;
    상기 제2 금속층 상의 제3 금속층;
    상기 제3 금속층 상의 유기층;를 포함하고,
    상기 제3 금속층의 적어도 일부는, 상기 제2 금속층 상에 도포시, 전해 도금 및 무전해 도금을 혼합하여, 도포되는 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제3 금속층 중 파우치의 내부에 대응하는 제1 영역은, 상기 전해 도금 및 무전해 도금을 혼합하여, 도포되며,
    상기 제3 금속층 중 상기 파우치의 외부에 대응하는 제2 영역은, 상기 무전해 도금으로 도포되는 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제3 금속층 중 상기 제2 영역의 그레인 사이즈에 비해, 상기 제3 금속층 중 상기 제1 영역의 그레인 사이즈가 더 불균일한 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 무전해 도금으로 도포되는 상기 제3 금속층의 그레인 사이즈는, 상기 전해 도금으로 도포되는 상기 제3 금속층의 그레인 사이즈 보다 작은 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 메탈 표면의 동전위(electrokinetic potential)는, -0.1 내지 -0.6V인 것을 특징으로 하는 리드 탭.
  18. 파우치;
    상기 파우치 내의 양극 및 음극;
    상기 양극 및 음극을 분리하는 분리막;
    상기 파우치 내의 전해액;
    상기 음극에 전기적으로 접속되어 상기 파우치의 외부로 돌출되는 제1 리드 탭;
    상기 양극에 전기적으로 접속되어 상기 파우치의 외부로 돌출되는 제2 리드 탭;을 구비하고,
    상기 제1 리드 탭은, 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제17항 중 어느 한 항의 리드 탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 파우치형 배터리.
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