KR102690504B1 - 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법 - Google Patents
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Abstract
개시되는 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법은, 양측 표면에 니켈 도금층이 형성되고, 니켈 도금층에 크로메이트 피막층이 형성된 금속 리드의 표면 성질이 향상되도록 처리한다. 개시되는 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법은, 크로메이트 피막층 형성 시 생성된 반응 생성물을 제거하여 금속 리드의 양측 표면 조도를 개선하는 식각 공정; 도금 용매를 활성화시켜 금속 리드 양측 표면에 남아 있는 잔조물을 제거해 금속 리드 양측 표면에 얼룩이 발생하지 않게 하는 세정 공정; 및 크로메이트 피막층 형성 시 잔존 가능한 부산물 제거 및 금속 리드의 양측 표면을 평탄화하는 산 처리 공정;을 포함한다.
Description
본 발명(Disclosure)은, 금속 리드에 대한 절연 필름의 접착성(부착력)을 강화할 수 있게 하는 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
일반적으로, 이차전지용 리드 탭은 이차전지를 사용하는 기기나 시스템의 구동을 위하여 외부 회로의 접속 단자로 사용된다. 이를 위해서, 리드 탭은 이차전지의 전극에 연결된다.
이러한 리드 탭은 금속 리드와, 금속 리드의 양측 표면에 융착되는 절연 필름으로 구성되고, 절연 필름은 이차전지의 케이스와의 밀봉과 절연을 위해서 고분자 수지로 제공된다.
그러나 절연 필름과 금속 리드는 서로 다른 소재이기 때문에 절연 필름을 금속 리드에 견고하게 융착시키기에는 한계가 있었다.
이러한 문제를 해결하고자, 금속 리드에 대해 화학적으로 표면을 처리하고 있다.
일례로, 음극용 리드 탭의 금속 리드의 경우 구리(Copper)의 부식 취약성을 보완시키기 위해 양측 표면에 니켈(Ni)을 도금한 후, 절연 필름과의 접착성 향상을 위해 크로메이트(Chromate) 처리하여 니켈 도금층에 크로메이트 피막층을 형성하고 있다.
그리고 후행하는 세정공정에서는 산화제를 포함한 산성계통의 습식 식각 원액으로 도금 잔존물을 제거한 후, 상온에서 DI 워터를 이용해 세척하고 있다.
그러나, 전술한 세정공정을 거치는 과정에서 금속 리드의 양측 표면에 식각 얼룩(stain)이 발생하는 문제점이 있었을 뿐만 아니라 목표한 접착성능(부착력)이 확보되지 못하는 문제점이 있었다.
한편, 목표한 접착성능(부착력)을 확보하기 위해 세정공정 이후 크롬(Cr)을 증착(PVD)하고 있으나, 이는 리드 탭 제조 단가를 상승시킬 뿐만 아니라 양산성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명(Disclosure)은, 크로메이트 피막층 형성 시 생성된 반응 생성물 및 잔존물의 제거 효율을 증대시켜 금속 리드 표면에 대한 표면 조도 및 표면 평탄화를 개선하여 절연 필름의 접착성(부착력)을 강화할 수 있게 하는 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법의 제공을 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따르면, 양측 표면에 니켈 도금층이 형성되고, 니켈 도금층에 크로메이트 피막층이 형성된 금속 리드의 표면 성질이 향상되도록 처리하는 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법으로, 크로메이트 피막층 형성 시 생성된 반응 생성물을 제거하여 금속 리드의 양측 표면 조도를 개선하는 식각 공정; 도금 용매를 활성화시켜 금속 리드 양측 표면에 남아 있는 잔존물을 제거해 금속 리드 양측 표면에 얼룩이 발생하지 않게 하는 세정 공정; 및 크로메이트 피막층 형성 시 잔존 가능한 부산물 제거 및 금속 리드의 양측 표면을 평탄화하는 산 처리 공정;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법에서, 식각 공정은, 식각조 내부를 통과하는 금속 리드에 식각액을 분사하거나 금속 리드를 식각액에 침지하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법에서, 식각액은, 습식 식각용 화학용액 100중량부에 대하여 DI 워터가 110~130중량부 혼합되어 조성될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법에서, 습식 식각용 화학용액은 산화제를 포함하는 산성계통의 수용액일 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법에서, 산화제를 포함하는 산성계통의 수용액에는 할로겐화 화합물, 황산, 염산, 인산, 저농도 질산, 저농도 불산+유산 중에서 선택된 어느 하나가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법에서, 세정 공정은, 세정조 내부를 통과하는 금속 리드에 세정액을 분사하거나 금속 리드를 세정액에 침지하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법에서, 세정액은 온수일 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법에서, 세정액은 30~50℃의 온수일 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법에서, 산 처리 공정은, 산 처리조 내부를 통과하는 금속 리드에 처리용액을 분사하거나 금속 리드를 처리용액에 침지하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법에서, 처리용액은 강산성 용액일 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법에서, 처리용액은 황산(H2SO4) 또는 질산(HNO3)일 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래와 같이 크롬(Cr)을 증착(PVD)하지 않고도 절연 필름의 접착성(부착력)을 강화할 수 있기 때문에 금속 리드(L) 제조 비용을 현저하게 절감할 수 있게 하는 효과를 제공하게 된다.
본 발명에 따르면, 절연 필름의 접착성(부착력)이 강화할 수 있기 때문에 종래 전해액 유출로 기인하는 화재 가능성을 현저하게 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 파우치형 이차전지를 안정적으로 제조할 수 있게 하는 효과를 제공하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법을 개략적으로 나타낸 도면.
이하, 본 발명에 따른 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법을 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
본 발명은, 양측 표면에 니켈 도금층이 형성되고, 니켈 도금층에 크로메이트 피막층이 형성된 금속 리드(L)의 표면 성질이 향상되도록 처리(surface treatment)하여 금속 리드(L)와 절연 필름(도시되지 않음) 사이의 접착성(부착력)을 강화할 수 있게 한다.
여기서, 금속 리드(L)는 음극용 리드 탭에 사용되는 것으로, 금속 리드(L)는 구리(Cu) 재질을 주성분으로 할 수 있다.
또한, 금속 리드(L)는 띠 형태로 제공될 수 있으며, 롤(roll) 형태로 보빈에 권취되어 제공될 수 있다.
한편, 금속 리드(L)의 양측 표면에 니켈 도금층을 형성하고, 니켈 도금층에 크로메이트 피막층을 형성하는 것을 본 발명에서는 특별히 한정하지 않는다. 즉, 금속 리드(L)이 양측 표면에 니켈 도금층이 형성되고 니켈 도금층에 크로메이트 피막층이 형성된다면 어떠한 방법을 사용하더라도 무방하다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법을 개략적으로 나타낸 도면으로, 본 발명은 식각 공정(S1), 세정 공정(S2) 및 산 처리 공정(S3)을 포함한다.
여기서, 금속 리드(L)는 롤 투 롤(roll-to-roll) 방식으로 식각 공정(S1), 세정 공정(S2) 및 산 처리 공정(S3)을 순차적으로 거치며, 이를 위해서 식각 공정(S1) 이전에는 롤 형태로 권취된 금속 리드(L)를 풀어내는 언와이더(10; unwinder)가 설치될 수 있으며, 산 처리 공정(S3) 이후에는 금속 리드(L)를 롤 형태로 권취되게 하는 리와인더(20; rewinder)가 설치될 수 있다.
누구나 알 수 있듯이, 언와이더(10)는 본 발명에 따른 공정이 수행되는 동안 일정한 속도로 금속리드(L)를 연속적으로 풀어서 공급할 수 있게 하며, 리와인더(20)는 산 처리 공정(S3)을 통과하는 금속 리드(L)를 공급받아 일정한 속도로 권취할 수 있게 한다.
하기에는 본 발명에 따른 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법을 상세히 설명한다.
먼저, 식각 공정(S1)은 크로메이트 피막층 형성 시 생성된 반응 생성물을 제거하여 금속 리드(L)의 양측 표면 조도를 개선하기 위한 공정이다.
식각 공정(S1)에서는 언와이더(10)에서 풀려 나오는 금속 리드(L)가 통과하는 식각조(110)가 마련되고, 식각조(110) 내부를 통과하는 금속 리드(L)에 분사 또는 금속 리드(L)가 침지(dipping)되는 식각액(120)이 마련된다.
식각액(120)은 습식 식각용 화학용액(wet chemical) 100중량부에 대하여 3차수, 즉 비이온화물(De Ionized Water; '이하 DI 워터'라 한다)이 110~130중량부 혼합되어 조성될 수 있다.
바람직하게는, 습식 식각용 화학용액은 산화제를 포함하는 산성계통의 수용액일 수 있다,
더욱 바람직하게는, 산화제를 포함하는 산성계통의 수용액에는 할로겐화 화합물, 황산, 염산, 인산, 저농도 질산, 저농도 불산+유산 중에서 선택된 어느 하나가 더 포함될 수 있다.
여기서, 산화제를 포함하는 산성계통의 수용액 100중량부에 대하여 DI 워터가 110중량부 미만으로 혼합되면, 제조되는 금속 리드의 표면이 균일하지 않게 제공될 수 있다.
또한, 산화제를 포함하는 산성계통의 수용액 100중량부에 대하여 DI 워터가 130중량부를 초과하여 혼합되면, 후행하는 세정공정(S2)에서 잔존물의 제거가 원활하지 않아 긴 원형 또는 원형 형태의 얼룩(Stain)이 발생하여 표면 불량이 발생하게 된다.
한편, 식각 공정(S1)에서 식각조(110)의 길이는 금속 리드(L)이 이송 속도에 의해 가변될 수 있으며, 일례로 식각조(110)는 40~50㎝일 수 있으며, 금속 리드(L)는 45~80s의 침지 시간을 기준하여 이송될 수 있다.
세정 공정(S2)은 도금 용매를 활성화시켜 금속 리드(L)의 양측 표면에 남아 있는 잔존물을 제거해 금속 리드(L)의 양측 표면에 얼룩(stain)이 발생하지 않게 하기 위한 공정이다.
세정 공정(S2)에서는 식각 공정(S1)을 통과한 금속 리드(L)가 통과하는 세정조(130)가 마련되며, 세정조(130) 내부를 통과하는 금속 리드(L)에 분사 또는 금속 리드(L)가 침지되는 세정액(140)이 마련된다.
세정액(140)은 30~50℃의 온수로 마련되는데, 세정액의 온도가 30℃ 미만이면 활성화가 진행되지 않고 이로 인하여 얼룩 불량이 발생하며, 세정액의 온도가 50℃를 초과하면 표면처리 불량으로 얼룩이 발생하거나 그을음이 발생한다.
한편, 세정 공정(S2)에서 세정조(130)의 길이는 금속 리드(L)이 이송 속도에 의해 가변될 수 있으며, 일례로 세정조(130)는 40~55㎝일 수 있으며, 금속 리드(L)는 45~80s의 침지 또는 세정시간을 기준으로 이송될 수 있다.
산 처리 공정(S3)은 크로메이트 피막층 형성 시 잔존 가능한 부산물 제거 및 금속 리드(L)의 양측 표면을 평탄화하는 공정이다.
산 처리 공정(S3)에서는 세정 공정(S2)을 통과한 금속 리드(L)가 통과하는 산 처리조(150)가 마련되고, 산 처리조(150) 내부를 통과하는 금속 리드(L)에 분사 또는 금속 리드(L)가 침지되는 처리용액(160)이 마련된다.
처리용액(160)은 부식성과 발연성이 있는 강산성 용액, 바람직하게는 황산(H2SO4) 또는 질산(HNO3)일 수 있다.
한편, 산 처리 공정(S3)에서 산 처리조(150)의 길이는 금속 리드(L)이 이송 속도에 의해 가변될 수 있으며, 일례로 산 처리조(150)는 42~55㎝일 수 있으며, 금속 리드(L)는 40~80s의 침지 시간을 기준으로 이송될 수 있다.
여기서, 산 처리 공정(S3)을 통과한 표면 처리된 금속 리드(L)는 리와인더(20; rewinder)에 롤 형태로 권취된다.
그리고 표면 처리된 금속 리드(L)는 롤 투 롤 방식으로 건조 공정을 거친 후 절연 필름 융착 공정으로 안내되어 절연 필름이 융착된다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 종래와 같이 크롬(Cr)을 증착(PVD)하지 않고도 절연 필름의 접착성(부착력)을 강화할 수 있기 때문에 금속 리드(L) 제조 비용을 현저하게 절감할 수 있게 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 절연 필름의 접착성(부착력)이 강화할 수 있기 때문에 종래 전해액 유출로 기인하는 화재 가능성을 현저하게 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 파우치형 이차전지를 안정적으로 제조할 수 있게 한다.
본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이상에서 설명된 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한되지 않으며, 통상의 기술자에 의해 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 본 발명의 설명에서 사용된 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 한다.
Claims (11)
- 양측 표면에 니켈 도금층이 형성되고, 상기 니켈 도금층에 크로메이트 피막층이 형성된 금속 리드의 표면 성질이 향상되도록 처리하는 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법으로,
상기 크로메이트 피막층 형성 시 생성된 반응 생성물을 제거하여 상기 금속 리드의 양측 표면 조도를 개선하는 식각 공정;
도금 용매를 활성화시켜 상기 금속 리드 양측 표면에 남아 있는 잔존물을 제거해 상기 금속 리드 양측 표면에 얼룩이 발생하지 않게 하는 세정 공정; 및
상기 크로메이트 피막층 형성 시 잔존 가능한 부산물 제거 및 상기 금속 리드의 양측 표면을 평탄화하는 산 처리 공정;을 포함하며,
상기 식각 공정은,
식각조 내부를 통과하는 상기 금속 리드를 식각액에 침지하여 수행되되,
상기 식각액은 할로겐화 화합물, 황산, 염산, 인산, 저농도 질산, 저농도 불산+유산 중에서 선택된 어느 하나 및 산화제가 포함된 습식 식각액 화학용액 100중량부에 대하여 DI 워터가 110~130중량부 혼합되며,
상기 세정공정은,
세정조 내부를 통과하는 상기 금속 리드를 30~50℃의 온수인 세정액에 침지하여 수행되는 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 산 처리 공정은,
산 처리조 내부를 통과하는 상기 금속 리드에 처리용액을 분사하거나 상기 금속 리드를 상기 처리용액에 침지하여 수행되는 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법.
- 청구항 9에 있어서,
상기 처리용액은 강산성 용액인 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법.
- 청구항 9에 있어서,
상기 처리용액은 황산(H2SO4) 또는 질산(HNO3)인 이차전지용 리드 탭 표면처리 방법.
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2024
- 2024-04-29 KR KR1020240057064A patent/KR102690504B1/ko active IP Right Grant
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