KR101029020B1 - 도전성 부재들의 전기적 연결 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접 부위를 제외하고 나머지 부위에 전기 절연성의 코팅층을 형성하는 것이 요구되는 도전성 부재(A)에 또 다른 도전성 부재(B)를 용접하여 접속시키는 방법으로서, 압전물질을 포함하는 전기절연성 코팅층을 상기 도전성 부재(A)의 전면에 코팅한 후, 상기 압전물질에 의한 통전이 이루어질 수 있는 압력으로 상기 도전성 부재(A)에 대해 도전성 부재(B)를 가압함과 동시에 도전성 부재(A, B)에 전류를 인가하면서 초음파 용접에 의해 결합시키는 방법을 제공한다.

따라서, 용접 부위의 절연성 코팅층의 두께가 두꺼운 경우에도, 압전물질의 통전에 의해 초음파 용접을 효과적으로 수행할 수 있으므로, 간단하고 용이한 방법으로 절연성 코팅 및 용접을 수행하여 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

도전성 부재들의 전기적 연결 방법 {Electrical Connection Method of Conducting Members}

도 1은 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 일반적인 구조에 대한 모식도이다;

도 2는 도 1의 이차전지에서 양극탭들이 밀집된 형태로 융착되어 양극 리드에 연결되어 있는 케이스 내부 상단을 부분 확대한 모식도이다;

도 3은 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 내장하고 있는 이차전지 전극조립체 상단부의 모식도이다;

도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 이차전지의 전극조립체에 포함되는 금속시트를 재단하여 전극을 얻는 방법에 대한 모식도이다;

도 5는 도 4의 전극시트의 폭 방향으로 절취한 단면도이다;

도 6은 도 4의 하나의 전극을 확대한 모식도이다.

본 발명은 도전성 부재들의 전기적 연결 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 용접 부위를 제외하고 나머지 부위에 전기 절연성의 코팅층을 형성하는 것이 요구되는 도전성 부재(A)에 또 다른 도전성 부재(B)를 용접하여 접속시키는 방법으로서, 압전물질을 포함하는 전기절연성 코팅층을 상기 도전성 부재(A)의 전면에 코팅한 후, 상기 압전물질에 의한 통전이 이루어질 수 있는 압력으로 상기 도전성 부재(A)에 대해 도전성 부재(B)를 가압함과 동시에 도전성 부재(A, B)에 전류를 인가하면서 초음파 용접에 의해 결합시키는 것으로 구성된 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 도전성 부재들의 전기적 연결 방법은, 도전성 부재들을 겹쳐놓고 겹침 부위에서 하나 이상의 용접을 행하여, 겹침 표면을 결합하는 겹치기 이음(Lap Joint) 등과 같은 방법이 사용된다.

이러한 용접 방법으로는, 레이저로 겹침 표면을 각각 용융시킨 2 개의 용접 모재를 상호 결합시키는 레이저 용접, 압력을 가한 상태에서 2 개의 용접 모재에 대전류를 흘려 보내어 각각의 용접 모재 사이의 접촉 부위에서 생기는 접촉저항과 금속의 고유저항에 의한 발열로 금속이 가열 또는 용융되어 접합이 이루어지도록 하는 저항 용접, 용접 모재의 접촉 부위에 초음파를 가하여 미세한 진동을 일으키게 함으로써, 접촉부위를 마찰에 의한 열에너지로 용융시켜 결합시키는 초음파 용접 등이 있다.

이러한 용접 등에 의한 전기적 연결과 더불어, 전기적 연결부가 외부의 요인에 의해 단락되는 것을 방지할 수 있도록, 전기적 연결부 이외의 부위를 절연시키는 기술도 요구되고 있다.

전기적 연결부 이외의 부위를 절연시켜 외부 단락을 방지하기 위한 방법으로는, 도전성 부재들의 전기적 연결 전 또는 후에 도전성 부재들의 전부 또는 일부에 절연성 코팅층을 형성하는 구조를 일반적으로 상정할 수 있는 바, 그 중 하나의 적용 예로서, 이차전지의 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 조립체를 제조함에 있어서, 전극탭 부위를 절연성 물질로 코팅하고 전류 집전체에 전기적 용접을 행하는 경우를 들 수 있다.

이와 관련하여, 미국 등록특허 제4147579호에는, 적어도 일면에 절연성 코폴리머층을 형성한 금속 시트로부터 제 1 부재를 펀칭하는 공정; 상기 코폴리머층이 형성된 제 1 부재를 가열하는 공정; 제 2 부재와 연결된 전기적 도전성 와이어를 상기 가열된 코폴리머층에 삽입하는 것과 동시에, 제 1 부재의 가열된 코폴리머층 상에 제 2 부재를 가압하는 공정;을 포함하는 절연성 코폴리머층에 의해 서로 결합된 적어도 두 개의 부재를 갖는 전기적 구성 부분(electronic component part)을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 기술은 펀칭 공정, 삽입 공정 등 전반적으로 공정이 복잡하고, 코폴리머층의 결합력에 의해 도전성 부재들의 전기적 연결을 이루고 있으므로, 전기적 연결면에서 용접 보다 신뢰성이 떨어진다는 단점을 가지고 있다.

이와 관련하여, 본 발명에서는 압전물질을 사용하여 전기적 연결을 효과적으로 달성하면서 소망하는 절연성을 확보할 수 있는 기술을 제시하고 있다.

전기적 연결 구성에 압전물질을 사용하는 예로서, 일본 등록특허 제3188546호에는 가동 이온을 포함하지 않는 절연체와 도전체를 양극 접합하는 기술로서, 가 동 이온을 포함하지 않은 절연체에 얇은 도전막을 형성하고, 가동 이온을 포함하는 절연성 기판의 일측 단부에 도전성 막을 형성한 후, 상기 절연체 상의 도전막에 절연성 기판을 양극 접합한 뒤 절연성 기판에 도전체를 양극 접합하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 기술은 도전성 부재들의 전기적 연결에 압전물질을 사용하고 있기는 하지만, 압전물질을 사용하여 특정한 조건하에서 전기적 연결이 이루어지는 구조를 제시하고 있는 바, 높은 신뢰성의 전기적 연결을 이루는 용접 방식으로는 적용에 한계가 있으므로, 범용적인 용접 방식에 사용할 수 없다는 문제점을 가지고 있다.

한편, 이하에서도 자세히 설명하겠지만, 본 발명의 방법은 특히 이차전지의 제조에 바람직하게 사용될 수 있으므로, 이하에서는 이차전지의 예시적인 구조를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1에는 스택형 전극조립체를 포함하고 있는 파우치형 이차전지의 일반적인 구조가 모식적으로 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 파우치형 이차전지(100)는, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스(200) 내부에, 양극, 음극 및 이들 사이에 배치되는 고체 전해질 코팅 분리막으로 이루어진 전극조립체(300)가 그것의 양극 및 음극탭들(302, 304)과 연결되는 두 개의 전극리드(400, 410)가 외부로 노출되도록 밀봉되어 있는 구조로 이루어져 있다. 도 1에서와 같은 스택형 전극조립체(300)의 경우, 다수의 양극탭들(302)과 다수의 음극탭들(304)이 각각 융착되어 전극리드(400, 410)에 함께 결합될 수 있도록, 케이스(200) 내부 상단은 전극조립체(300)로부터 이격되어 있다.

도 2에는 도 1의 이차전지에서 양극탭들이 밀집된 형태로 융착되어 양극 리드에 연결되어 있는 케이스 내부 상단의 부분 확대도가 모식적으로 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 전극조립체(300)의 양극 집전체(310)로부터 연장되어 돌출되어 있는 다수의 양극탭들(302)은, 예를 들어, 초음파 용접, 레이저 용접 및 스폿 용접에 의해 일체로 결합된 융착부(322)의 형태로 양극 리드(400)에 결합된다. 그러한 양극 리드(400)는 양극탭 융착부(322)가 연결되어 있는 대향 단부(402)가 노출된 상태로 전지케이스(200)에 의해 밀봉된다. 다수의 양극탭들(302)이 일체로 결합되어 융착부(322)를 형성함으로 인해, 전지케이스(200)의 내부 상단은 전극조립체(300)의 상단면으로부터 일정한 거리만큼 이격되어 있고, 융착부(322)의 양극탭들(302)은 V 자 형상을 이룬다.

따라서, 전지가 그것의 상단, 즉, 양극 리드(400) 쪽으로 낙하되는 경우에, 전극조립체(300)가 케이스(200)의 내면 상단으로 이동되어 내부 단락이 유발될 수 있다. 즉, 양극탭(302) 또는 양극 리드(400)가 전극조립체(300)의 음극 집전체 또는 활물질과 접촉될 수 있다. 이러한 현상은 전지의 상단에 물리적 외력이 가해지는 경우에도 마찬가지이다. 따라서, 전극탭 부위를 절연성 물질로 코팅하여 전지의 사용 중 단락을 방지할 필요가 있다.

이러한 도전성 부재들의 전부 또는 일부에 절연성 코팅층을 형성하고용접 등을 수행하여 전기적으로 연결하고자 하는 경우, 코팅 및 용접은, 예를 들어, (i) 용접 전에 절연성 물질로 코팅을 요하는 부위를 부분적으로 코팅하고 미코팅 부위 에 용접을 행하는 방식, (ii) 용접을 먼저 행한 후, 용접 부위를 제외한 부위를 코팅하는 방식, (iii) 용접 예상 부위를 포함한 도전성 부재의 전면에 얇게 코팅하고, 용접시 절연성 물질층이 용융되면서 용접을 행하는 방식 등에 의해 수행될 수 있다.

그러나, 상기 방식(i)은 절연성 물질로 코팅을 요하는 부위만을 부분적으로 코팅을 수행하는 공정이 까다로우므로 문제가 있고, 마찬가지로 상기 방식(ii)는 용접 부위를 제외한 부위 만을 코팅하는 공정이 매우 복잡하고, 번거로운 문제가 있다. 상기 방식(iii)은 용접 부위에도 절연성 물질층이 도포되므로 용접 신뢰성이 떨어지고, 소정 이상의 두께를 가진 절연 코팅층을 형성하기 어려운 문제가 있다.

따라서, 용접 부위를 제외하고 나머지 부위에 절연성 물질로 코팅을 할 필요가 있는 도전성 부재들의 전기적 연결을 간단하고 효과적으로 수행할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 도전성 부재의 전면에 압전물질을 포함하는 전기 절연성 코팅층을 형성하고, 여기에 또 다른 도전성 부재를 압전물질에 의한 통전이 이루어질 수 있는 압력으로 가압하면서 초음파 용접을 수행하는 경우, 절연성 코팅층의 두께가 두꺼울 경우에도, 간단한 제조공정에 의해 소망하는 결합력으로 전기 절연성의 코팅층이 형성된 도전성 부재들을 용접할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서, 본 발명에 따른 도전성 부재들을 용접하여 접속시키는 방법 은 용접 부위를 제외하고 나머지 부위에 전기 절연성의 코팅층을 형성하는 것이 요구되는 도전성 부재(A)에 또 다른 도전성 부재(B)를 용접하여 접속시키는 방법으로서, 압전물질을 포함하는 전기절연성 코팅층을 상기 도전성 부재(A)의 전면에 코팅한 후, 상기 압전물질에 의한 통전이 이루어질 수 있는 압력으로 상기 도전성 부재(A)에 대해 도전성 부재(B)를 가압함과 동시에 도전성 부재(A, B)에 전류를 인가하면서 초음파 용접에 의해 결합시키는 것으로 구성되어 있다.

본 발명에 따르면, 절연성 코팅층에 포함된 압전물질의 통전에 의해 초음파 용접의 효율성을 크게 높일 수 있으므로, 절연성 코팅층의 두께가 두꺼운 경우에도 간단한 제조 공정에 의해 코팅 및 용접이 가능하다. 더욱이, 도전성 부재들의 가압에 의한 통전시, 압전물질과 도전성 부재들 사이에서 발생하는 열에너지가 접합부의 도전성 부재들의 용융 및 국부적 소성변형을 촉진하여 이들의 결합이 더욱 원활히 이루어지게 함으로써 용접 신뢰도가 향상될 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 용접 방법은 초음파 용접에 의한 도전성 부재들의 결합에 주로 기인하지만, 도전성 부재들이 직접 접촉되기까지의 과정에서는 압전물질에 의한 통전시 발생하 는 열에 의한 코팅층의 국부적인 용용 현상 등이 중요하게 작용할 수 있다.

따라서, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 도전성 부재(A)에 대한 또 다른 도전성 부재(B)의 용접은, 상기 정의된 바와 같이, 주로 초음파 용접에 의해 달성된다.

일반적으로, 레이저 용접 또는 저항 용접은 높은 결합력을 제공하지만, 결합부위에서 많은 열이 발생하는 단점을 가지고 있다. 구체적인 예에서, 도전성 부재(A)가 전극 활물질이 도포되어 있는 전류 집전체이고, 도전성 부재(B)가 이로부터 돌출되어 있는 전극탭인 경우, 이에 대해 레이저 용접 또는 저항 용접을 행하게 되면, 용접 열이 집전체로 전달되어 전극 활물질의 열화를 초래하게 되는 등 용접이 행해지지 않는 비용접 부위에도 악영향을 끼칠 수 있다. 반면에, 초음파 용접은 레이저 용접 또는 저항 용접에 비해 상대적으로 용접 열의 발생량이 적어 상기와 같은 문제가 발생할 염려가 없다.

비록, 본 발명에 따른 전기적 연결 방법에서도 도전성 부재에 소정의 전류를 인가하지만, 이러한 전류는 저항 용접시의 대전류는 아니며, 가압시 압전물질의 통전에 의해 발생한 열이 초음파 용접의 용이한 달성을 위한 코팅층의 국부적인 융용을 도울 수 있는 정도의 저전류이다. 따라서, 도전성 부재(A)에 대한 도전성 부재(B)의 가압 정도와 도전성 부재(A, B)에 인가되는 전류의 크기는 이러한 점들을 고려하여 적절히 결정될 수 있다.

상기 초음파 용접에 의한 결합은 대략 20 KHz 정도의 초음파에 의해 발생된 고주파 진동을 이용하여 전극탭과 전극탭 사이 및 전극탭과 전극리드 사이의 경계면에서 진동에너지가 마찰에 의해 열에너지로 변환되면서 급속히 용접이 이루어지 는 원리로서, 진동에 수반되는 마찰에 의해 접합면 코팅층의 국부적 용융 및/또는 소성 변형에 의해 새로 노출된 전극탭 표면끼리 밀착이 이루어지고, 마찰열에 의한 국부적 온도 상승에 의해 원자의 확산 및 재결정이 촉진되어 견고한 압점부가 형성된다.

상기 압전물질은 비가압 상태에서 절연성을 나타내고 가압 상태에서 도전성을 나타내는 물질이다. 따라서, 상기 압전물질은 가압되지 않은 상태에서는 절연성을 나타내지만, 소정의 용접을 위해 가압하는 경우에는 전기가 통하면서 초음파 용접을 더욱 효과적으로 달성할 수 있도록 도와 준다.

상기 압전물질은 코팅층의 화학적 성질이나 물성을 변화시키지 않으면서 코팅층에 포함될 수 있는 물질이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, BaTiO₃, SrTiO, PZT 등의 폴리머 압전물질, 수정, 전기석, 로셸염, 티탄산바륨, 인산이수소암모늄, 타르타르산에틸렌디아민납 티탄산 지르콘산(Pb(Ti_XZr_1-X)O₃) 또는 티탄산 납(PbTiO₃) 등의 세라믹 압전물질 등이 사용될 수 있다. 그 중에서도, BaTiO₃, PZT, PbTiO₃ 등이 바람직하게 사용될 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로도 사용될 수 있다.

상기 압전물질은 코팅층 전체 중량을 기준으로 20 내지 80 중량%로 포함되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로, 압전물질의 함량이 너무 많으면, 미세한 압력이 가해지는 경우에도 통전이 이루어지므로 소망하는 초음파 용접을 수행하고 어렵고, 또한 상대적으로 절연성 물질의 양이 줄어들게 되어 소망하는 절연성을 발휘할 수 없을 수 있으므로 바람직하지 않다. 반대로, 압전물질의 함량이 너무 적을 경우, 가압에 의해서도 충분한 통전이 이루어지지 않아 소망하는 결합력 향상을 발휘할 수 없으므로 바람직하지 않다.

상기 코팅층은 소망하는 절연성을 유지할 수 있고, 이와 동시에 압전물질의 통전으로 도전성 부재들의 초음파 용접에 의한 결합이 원활히 이루어질 수 있는 범위 내에서 적절히 정해질 수 있는 바, 바람직하게는 3 ㎛ 내지 20 ㎛의 두께로 형성될 수 있다.

상기 전기절연성 코팅층은 바람직하게는 절연성 물질 내부에 압전물질이 포함되어 있는 구조로 이루어질 수 있는 바, 상기 절연성 물질은 전기 절연성을 가지면서 통전시 압전물질의 발열에 의해 국부적으로 용융되기 용이한 물질로서, 대표적으로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리이미드 등의 합성수지, 폴리부타디엔 등의 합성고무 등의 절연성의 고분자 수지 또는 이들의 복합체(complex) 등이 사용될 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 전기절연성 코팅층은 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리아미드, 실리콘 수지, PP 및 PE로 이루어진 군에서 선택되는 고분자 수지에 압전물질이 분산되어 있는 구조일 수 있다.

상기 전기절연성 코팅층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 압전물질과 용융 고분자 수지의 조합에 의한 조성물을 용융 및 도포하여 코팅하는 방법, 압전물질과 단량체의 조합에 의한 조성물을 용융 및 도포한 후 열 또는 자외선 조사에 의해 경화시키면서 코팅하는 방법, 그리고 압전물질, 고분자 수 지, 용매의 조합에 의한 코팅액을 도포 및 건조하여 코팅하는 방법 등이 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 용접 방법은 도 1 등과 관련하여 앞서 설명한 바와 같이, 이차전지의 제조에 바람직하게 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명은 또한, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체를 내장하고 있는 이차전지로서, 상기 전극조립체에서 각 전극판의 전극탭들은 하나의 전극리드에 연결되어 있고, 상기 전극탭은 그것의 전면에 압전물질을 포함하는 절연성 물질이 코팅된 상태에서 초음파 용접에 의해 전극리드에 결합되면서 통전이 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.

상기 스택형 또는 스택/폴딩형 이차전지의 전극탭들은 극판의 방향과 실질적으로 나란하게 배치되어 있으며, 이러한 탭들을 하나의 전극리드에 연결시키기 위해서는 다수의 탭들을 모아서 정렬시킨 후 융착(welding)하는 과정이 필요하다. 이렇게 복수의 탭들을 한 방향으로 집적시키면, 융착부까지의 길이와 적층되는 전극판의 수에 따라, 전지의 두께에 있어서 변화가 생기고, 자연스럽게 전극탭들의 굴곡부위가 형성된다. 이러한 굴곡부위는 각각의 전류 집전체로부터 연장된 활물질이 도포되지 않은 전류 집전체의 일부이며, 전극조립체의 반대 전류 집전체 또는 활물질과 접촉이 생길 경우 전지의 단락이 유발되는 부분이다.

이러한 전극탭 및/또는 리드가 전극조립체의 집전체 또는 활물질과 접촉함으로써 유발되는 단락을 방지하기 위하여, 본 발명의 이차전지는 상기 전극탭의 전면에 압전물질을 포함하는 절연성 물질이 코팅된 상태에서 초음파 용접에 의해 전극 리드에 결합되면서 통전이 이루어지는 바, 전극탭 및/또는 전극리드가 전극조립체와 접촉하더라도, 상기 절연성 코팅층에 의해 전기적 절연상태를 유지하여 단락을 방지할 수 있고, 상기 압전물질에 의해 각각의 전극탭과 전극리드의 결합을 더욱 견고하게 할 수 있다. 또한, 이러한 절연성 코팅층은 전지케이스와의 단락도 방지할 수 있다.

상기 절연성 물질의 코팅층은 대략 0.5 내지 5 ㎛의 두께로 무지부에 형성되는 것이 바람직하며, 2 내지 3 ㎛ 의 두께로 코팅되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 코팅의 두께가 너무 작을 경우에는 코팅에 따른 절연 효과를 기대하기가 어렵고, 반대로 코팅의 두께가 너무 클 경우에는 전극탭들 및 전극탭과 전극리드 사이의 초음파 용접에 의한 통전이 어려울 수 있으므로, 바람직하지 않다.

상기 절연성 코팅층을 포함하는 전극탭의 전극은 양극 및/또는 음극일 수 있는 바, 구체적으로는, 절연성 물질에 의한 상기 코팅층이 양극의 무지부 또는 음극의 무지부, 또는 양극과 음극의 무지부에 형성될 수 있다. 일반적으로 리튬 이차전지에서는 충방전 과정에서 전해액 중의 리튬 이온이 음극 판에 리튬 금속으로 석출되는 문제점을 고려하여 음극판의 크기를 양극판의 크기보다 크게 제조하게 된다. 따라서, 낙하와 같은 외부 충격이 인가시 양극탭은 전극조립체의 음극(집전체 또는 활물질)과 우선적으로 접촉할 가능성이 높으므로, 상기 절연성 코팅층은 적어도 양극의 무지부에 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 전극탭의 전면에 절연성 물질이 코팅된 상태에서 초음파 용접에 의해 전극리드에 결합되면서 통전이 이루어지는 이차전지는 본 출원인의 한국 특허 출원공개 제2004-0107116호에 개시되어 있으며, 상기 출원은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다.

본 발명에 따른 상기 전지는 리튬 이차전지인 것이 바람직한 바, 일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.

상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO₂), 리튬 니켈 산화물(LiNiO₂) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li_{1 + x}Mn_{2 - x}O₄ (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO₃, LiMn₂O₃, LiMnO₂ 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li₂CuO₂); LiV₃O₈, LiFe₃O₄, V₂O₅, Cu₂V₂O₇ 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi_1-xM_xO₂ (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn_2-xM_xO₂ (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li₂Mn₃MO₈ (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn₂O₄; 디설파이드 화합물; Fe₂(MoO₄)₃ 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.

상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필 요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 더 포함될 수도 있다.

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; Li_xFe₂O₃ (0≤x≤1), Li_xWO₂ (0≤x≤1), Sn_xMe_{1 - x}Me'_yO_z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO₂, PbO, PbO₂, Pb₂O₃, Pb₃O₄, Sb₂O₃, Sb₂O₄, Sb₂O₅, GeO, GeO₂, Bi₂O₃, Bi₂O₄, and Bi₂O₅ 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.

상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.

리튬염 함유 비수계 전해액은, 극성 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.

상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li₃N, LiI, Li₅NI₂, Li₃N-LiI-LiOH, LiSiO₄, LiSiO₄-LiI-LiOH, Li₂SiS₃, Li₄SiO₄, Li₄SiO₄-LiI-LiOH, Li₃PO₄-Li₂S-SiS₂ 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO₄, LiBF₄, LiB₁₀Cl₁₀, LiPF₆, LiCF₃SO₃, LiCF₃CO₂, LiAsF₆, LiSbF₆, LiAlCl₄, CH₃SO₃Li, CF₃SO₃Li, (CF₃SO₂)₂NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.

또한, 비수계 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.

이러한, 리튬 이차전지는 당업계에 공지되어 있는 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 즉, 양극과 음극 사이에 다공성 분리막을 삽입하고 거기에 전해액을 주입하여 제조할 수 있다.

본 발명은 또한 활물질을 포함하는 전극 합제를 금속시트 상에 도포한 후 재단하여 판상형 전극을 제조하는 과정을 거쳐 상기 이차전지를 제조하는 방법을 제공한다.

구체적으로, 전극판 높이와 전극탭 높이의 크기('전극 길이')를 기준으로, 상기 전극 길이의 2 배 이상의 폭과 전극판 폭의 2 배 이상의 길이를 가진 금속시트를 사용하여,

적어도 2 개의 전극이 그것의 길이 방향과 폭 방향으로 인접하여 얻어질 수 있도록, 전극탭에 대응하는 부위를 제외하고 상기 금속시트 상에 전극 합제를 연속하여 패터닝 도포하고,

전극 합제가 도포되지 않은 부위('무지부')에 압전물질 함유 절연성 물질을 코팅한 후 전극의 형태로 재단하는 과정을 포함하는 공정에 의해, 상기 이차전지를 제조할 수 있다.

본 발명에서 상기 '무지부'는, 스택형 또는 스택/폴딩형의 전극 구조로 이루어진 전극조립체 중 전류 집전체의 상단부로부터 돌출되어 전극 리드와 결합되는 탭에 있어서, 전극 활물질이 도포되어 있지 않은 전극의 해당 부위를 의미한다.

상기 금속시트는 생산성의 향상을 위해 다수의 전극을 재단할 수 있도록 폭과 길이 방향으로 연장되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 금속시트의 폭은 전극 길이의 4 배 내지 8 배에 대응하는 크기를 가지며 금속시트의 길이는 전극판 폭의 5 배 이상의 크기로 이루어질 수 있다. 본 명세서에서, 상기 '전극 길이'는 전극판 높이와 전극탭 높이의 합을 의미한다.

상기 금속시트에 전극 합제를 도포하는 바람직한 예로는, 상기 금속시트의 폭을 기준으로 그것의 양측 단부에는 전극탭이 중심부를 향하도록 전극들(최외측 전극들)이 배향될 수 있게 전극 합제가 도포되며, 상기 최외측 전극에 금속시트의 폭 방향으로 인접한 전극은 그것의 전극탭이 상기 최외측 전극을 향하도록 배향될 수 있게 전극 합제가 도포하는 방식을 들 수 있다.

이와 같이 금속시트의 폭 방향으로 인접한 전극들 중 그것의 전극탭들이 서로 대면하도록 배열된 구조에서, 전극으로의 재단 후 버려지는 금속시트의 양을 최소화하는 것이 바람직하다. 하나의 바람직한 예에서, 상기 금속시트의 폭 방향을 기준으로, 전극탭들이 서로 대면하는 방향으로 배열되어 있는 전극들에서, 전극탭들이 서로 접하지 않고 교번 방식으로 배열될 수 있도록 전극들을 재단하는 방식일 수 있다.

이 경우, 전극들 사이의 거리는 무지부를 중심으로 서로 대면하는 두 전극판들의 전극탭 높이의 합과 동일하거나 그보다 작도록 구성하여, 절취 후 버려지는 금속시트의 양을 더욱 줄일 수 있다.

이러한 재단 방법에 의해, 단위 금속시트에서 최대한의 전극을 절취할 수 있고, 또한 무지부에 도포되는 압전물질 함유 절연성 물질의 양을 절약할 수 있어서, 생산성의 향상과 함께 제조비 절감의 효과가 있다.

상기 무지부에 대한 압전물질 함유 절연성 물질의 도포는 전극판들 사이의 폭을 기준으로 80 내지 110%의 범위에서 수행할 수 있다.

압전물질 함유 절연성 물질이 무지부의 폭을 기준으로 80% 이하로 도포되는 경우, 재단 후 만들어진 전극탭의 무지부에서 압전물질 함유 절연성 물질이 코팅되지 않은 부위가 상당량 존재하게 되어, 단락 방지 등 소망하는 효과를 발휘하기 어렵다. 반대로, 압전물질 함유 절연성 물질이 무지부의 폭을 기준으로 110% 이상으로 도포되는 경우, 전극 합제가 도포된 전극의 많은 부분이 압전물질 함유 절연성 물질에 의해 가려지게 되어, 전극 활물질의 전기 화학적인 반응이 방해를 받아 결국은 전지의 용량이 감소된다.

이와 같이, 압전물질 함유 절연성 물질이 해당 부위에 소정의 허용 오차 범위에서 도포될 수 있으므로, 그만큼 전지의 제조 공정에 유연성을 가질 수 있다. 본 출원의 발명자들이 전지의 실제 제조공정에 본 발명의 제조방법을 적용하여 본 결과, 허용공차를 감소시킬 수 있는 설계가 가능하게 되어 전극의 용적이 약 3% 이 상 증가하게 되고, 공정 허용 범위의 증가로 생산성이 약 2% 이상 향상되는 것으로 확인되었다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 3에는 스택형 전극조립체를 내장하고 있는 이차전지의 전극조립체 상단부가 수직 단면도로서 모식적으로 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 전극 활물질이 양면에 각각 도포되어 있는 양극 집전체와 음극 집전체 사이에 분리막이 개재되어 있는 구조의 전극조립체(300)는 다수의 전극판으로 구성되어 있으므로, 전극판들에서 돌출된 다수의 전극탭들(350)이 전극리드(400)의 상단 및/또는 하단에 부착되어 전극탭-리드 결합부(375)를 형성한다.

전극 활물질을 포함하는 전극 합제가 도포되지 않은 전극탭(350) 부위는 전지의 전기화학적 반응에 영향을 주지 않는 재료, 즉, 압전물질 함유 절연성 물질로 전면이 코팅된다.

이러한 압전물질 함유 절연성 물질이 코팅된 다수의 전극탭들(350)은 전극리드(400)에 화살표 방향으로 소정의 압력을 가하면서 초음파 용접을 행함으로써 결합되어, 전극탭-리드 결합부(375)를 형성한다. 소정의 압력을 가하는 과정에서, 코팅층은 압전물질에 의해 통전이 일어나게 되고, 이때 전극리드(400)에 전류를 인가하면, 통전시의 높은 저항에 의해 발열에 의해, 초음파 인가시 코팅층의 국부적 인 용융이 용이해 진다.

예를 들어, 약 20 KHz 정도의 초음파에 의해 발생된 고주파 진동에 의해 전극탭(350)과 전극탭 사이 및 전극탭(350)과 전극리드(400) 사이의 경계면에서 진동에너지가 마찰에 의해 열에너지로 변환되면서 접합면의 코팅층의 파괴 및 국부적 소성 변형에 의해 새로 노출된 전극탭(350) 표면끼리 밀착이 이루어지게 되고, 마찰열에 의한 온도 상승에 의해 원자의 확산 및 재결정이 촉진되어 견고한 압점부가 형성되면서 급속히 용접이 이루어진다.

따라서, 탭(350)과 탭 사이 및 탭(350)과 전극리드(400) 사이를 초음파 용접으로 결합함으로써, 절연성 물질이 코팅된 탭들 간에 전기적 연결이 가능해진다.

도 4에는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따라 금속시트를 재단하여 전극을 제조하는 방법에 대한 모식도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 전극시트의 폭 방향의 단면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명의 이해를 돕기 위한 도 4의 하나의 전극을 확대한 모식도가 도시되어 있다.

이들 도면들을 참조하면, 금속시트(500)는 다수의 전극판들(512, 514, 516 ...)과 전극탭들(522, 524 ...)을 재단하기 위하여, 금속시트의 폭(W)과 길이(L) 방향으로 전극 길이(C)의 2 배 이상의 폭(2 x C)과 전극판 폭(D)의 2 배 이상의 길이(2 x D)로 연장된 크기를 가진다.

금속시트(500)의 폭(W)을 기준으로 양측 단부(530, 540)에는 전극탭(522)이 금속시트(500)의 중심부를 향하도록 위치하고, 전극판(512)에 대응한 상부면에 전극 합제(610)를 도포한다. 또한, 최외측 전극판(512)과 금속시트(500)의 폭(W) 방 향으로 인접한 전극판(514)은 그것의 탭(524)이 최외측 전극판(512)을 향하도록 배향된 위치에서, 그 상부면에 전극 합제(610)가 도포된다.

전극 합제(610)가 도포되는 부위(510)의 폭은 전극의 전극판(512) 높이(A)의 대략 2 배이며, 도포 부위의 중심(도시하지 않음)을 기준으로 상하부 각각 1 개씩의 전극판(514, 516)을 모두 포함할 수 있는 충분한 범위에 전극 합제를 도포한다.

전극 합제(610)가 도포되지 않는 부위인 무지부(520)는 압전물질 함유 절연성 물질(620)을 도포하며, 금속시트(500)의 폭(W) 방향을 기준으로, 전극탭(522, 524)들이 서로 대면하는 방향으로 배열되어 있는 상태에서, 전극탭들(522, 524)이 서로 접하지 않고 교번 방식으로 배열될 수 있도록 전극판들(512, 514)과 전극탭(522, 524)들을 절취한다. 이러한 교번 방식의 배열은 무지부(520)의 폭 방향으로의 중심선을 기준으로 전극탭(522, 524)들이 서로 접하는 대칭 배열과 비교하여, 무지부(520)의 폭이 짧아짐으로써, 금속시트(500)와 금속시트(500)에 도포되는 절연성 물질(620)을 절약할 수 있다.

전극 합제(610)가 도포되어 있지 않은 금속 시트(500)의 부위인 무지부(520)에 대한 압전물질 함유 절연성 물질(620)의 도포에 있어서, 도포되는 면적의 폭은 전지의 내부 단락을 방지하면서 전지의 성능 저하가 없는 범위, 즉 무지부(520)의 폭을 기준으로 80 내지 110%의 범위로 압전물질 함유 절연성 물질(620)을 도포한다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

1-1. 양극의 제조

양극 활물질로 LiCoO₂를 사용하였고, LiCoO₂ 94 중량%, 및 Super-P(도전재) 3.5 중량%, PVdF(결합제) 2.5 중량%를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 알루미늄 호일 상에 양극탭을 부착하여, 양극탭 부위를 제외한 나머지 부분에 상기 양극 혼합물 슬러리를 코팅, 건조 및 압착한 다음, 양극탭 부분에는 압전물질로서 BaTiO₃, PZT 또는 PbTiO₃을 포함하는 절연성 수지를 전면 코팅하여 양극을 제조하였다.

1-2. 음극의 제조

음극 활물질로는 인조흑연을 사용하였고, 인조흑연 94 중량%, 및 Super-P(도전재) 1 중량%, PVdF(결합제) 5 중량%를 용제인 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 구리 호일 상에 코팅, 건조 및 압착하여 음극을 제조하였다.

1-3. 전지의 제조

상기 1-1 및 1-2에서 각각 제조된 양극과 음극 사이에 다공성 분리막(셀가드^TM)을 위치시키고, 상기 1-1의 전극판들과 나란히 배치된 양극탭 들을 모아서 정렬시킨 후, 가압 및 전류를 인가하면서 초음파 용접에 의해 결합시킨 다음, 1M LiPF₆의 리튬염을 함유한 EC/EMC계 비수성 전해액을 넣어서 용량 800mAh의 리튬 이차전 지를 제조하였다.

[비교예 1]

양극탭 부분에 압전물질 함유 절연성 코팅층을 형성하지 않았다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 전극 및 전지를 제조하였다.

[실험예 1]

상기 실시예 1과 비교예 1 에 의해 제조된 전지들의 안전성을 비교하기 위하여, 실시예 1과 비교예 1의 전지 각각 10 개씩을 4.2 V로 충전 한 후 1.8 m 높이에서 50 회 낙하실험(Drop Test)을 실시하였으며, 그 결과는 실시예 1의 전지는 50 회 낙하 시 10 개중 1 개도 발열이나 발화가 일어나지 않았다. 그러나, 비교예 1의 전지는 50 회 낙하 시 10 개중 3 개의 전지에서 발열이나 발화가 일어났다.

이러한, 실험결과를 통해 양극탭 부분에 압전물질을 포함하는 절연성 코팅층을 형성한 이차전지의 안전성이 크게 향상되었음을 알 수 있다.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 전기 절연성의 코팅층 형성이 요구되는 도전성 부재들을 용접에 의해 결합하는 경우, 용접 부위의 절연성 코팅층을 두껍게 도포하여도 압전물질의 통전에 의해 초음파 용접을 효과적으로 수행할 수 있으므로, 간단하고 용이한 방법으로 소망하는 결합력을 얻을 수 있고, 생산 효율을 크게 향상시킬 수 있다.

Claims (17)

1. 용접 부위를 제외하고 나머지 부위에 전기 절연성의 코팅층을 형성하는 것이 요구되는 도전성 부재(A)에 또 다른 도전성 부재(B)를 용접하여 접속시키는 방법으로서, 압전물질을 포함하는 전기절연성 코팅층을 상기 도전성 부재(A)의 전면에 코팅한 후, 상기 압전물질에 의한 통전이 이루어질 수 있는 압력으로 상기 도전성 부재(A)에 대해 도전성 부재(B)를 가압함과 동시에 도전성 부재(A, B)에 전류를 인가하면서 초음파 용접에 의해 결합시키는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 압전물질은 비가압 상태에서 절연성을 나타내고 가압 상태에서 도전성을 나타내는 물질로서, BaTiO₃, PZT 및 PbTiO₃로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 압전물질은 코팅층 전체 중량을 기준으로 20 내지 80 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅층은 3 ㎛ 내지 5 ㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 전기절연성 코팅층은 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리아미드, 실리콘 수지, PP, 및 PE로 이루어진 군에서 선택되는 고분자 수지에 압전물질이 분산되어 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 활물질을 포함하는 전극 합제를 금속시트 상에 도포한 후 재단하여 판상형 전극을 제조하는 이차전지의 제조방법으로서,

    전극판 높이와 전극탭 높이의 크기('전극 길이')를 기준으로, 상기 전극 길이의 2 배 내지 8 배의 폭과 전극판 폭의 2 배 이상의 길이를 가진 금속시트를 사용하여,

    적어도 2 개의 전극이 전극 길이 방향과 전극판 폭 방향으로 인접하여 얻어질 수 있도록, 전극탭에 대응하는 부위를 제외하고 상기 금속시트 상에 전극 합제를 연속하여 패터닝 도포하고,

    전극 합제가 도포되지 않은 부위('무지부')에 절연성 물질을 코팅한 후 전극의 형태로 재단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 금속시트의 폭은 전극 길이의 4 배 내지 8 배에 대응하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 금속시트의 길이는 전극판 폭의 5 배 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 금속시트의 폭을 기준으로 그것의 양측 단부에는 전극탭이 중심부를 향하도록 전극들(최외측 전극들)이 배향될 수 있게 전극 합제가 도포되며, 상기 최외측 전극에 인접한 전극은 그것의 전극탭이 상기 최외측 전극을 향하도록 배향될 수 있게 전극 합제가 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 12 항에 있어서, 금속시트의 폭 방향을 기준으로, 전극탭들이 서로 대면하는 방향으로 배열되어 있는 전극들에서, 상기 전극탭들이 서로 인접하지 않고 교번 방식으로 배열될 수 있도록 전극들을 절취하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 전극탭들이 서로 대면하는 방향으로 배열되어 있는 전극들에서, 전극판들 사이의 거리는 이들의 전극탭 높이의 합과 동일하거나 그보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제 11 항에 있어서, 상기 무지부에 대한 절연성 물질의 도포는 전극판들 사이의 폭을 기준으로 80 내지 110%의 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.

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