KR100740587B1 - 개선된 전극팁 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전극팁 장치를 개시하고 있다.

본 발명에 따른 전극팁 장치는 복수의 연질 재료 시트로 이루어진 피용접재를 가열, 가압하여 용접하는데 사용되는 것으로, 본체; 및 하부몸체를 포함하고, 상기 하부몸체는 상기 피용접재와 접촉하는 부분의 형상이 돌출된 평탄한 중앙부; 평탄한 주변부; 및 상기 중앙부와 상기 주변부를 연결하는 경사부를 구비하되, 상기 중앙부 및 상기 경사부가 연결되는 부분, 상기 주변부와 상기 경사부가 연결되는 부분, 및 상기 주변부의 좌측 단부 및 우측 단부는 모두 매끄러운 곡면을 구비하는 것을 특징으로 한다.

전극팁 장치, 피용접재

Description

개선된 전극팁 장치{Improved Electrode Tip Device}

도 1은 종래 기술의 전극팁 장치를 도시한 도면이다.

도 2는 또 다른 종래 기술의 전극팁 장치를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 전극팁 장치를 도시한 도면이다.

본 발명은 개선된 전극팁 장치에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 복수개 적층된 연질의 금속 박판으로 이루어진 피용접제를 가열, 가압에 의해 용접하여 전지의 전극부를 제조할 때, 피용접제에 파단이 발생하지 않거나, 파단 발생 가능성을 현저하게 감소시켜 양호한 전극부를 형성하는 것이 가능한 개선된 전극팁 장치에 관한 것이다.

일반적으로 리튬 폴리머 전지와 같은 2차 전지 등의 경우, 복수의 금속 박판을 적층한 후 한 쌍의 전극팁을 사용하여 상하에서 가열, 가압에 의해 용접하여 전극부를 제조한다. 이러한 한 쌍의 전극팁에 의한 가열, 가압 용접은 피용접재의 상하에 위치한 한 쌍의 전극팁이 피용접제를 소정의 압력으로 가압한 상태에서, 한 쌍의 전극팁에 전류를 흘려서 피용접재의 저항에 의한 발열로 피용접재가 가열, 용 융되어 용접이 행해진다.

상술한 한 쌍의 전극팁에 의한 전극부의 제조시에 전극부로 사용되는 복수개 적층된 금속 박판으로는 니켈 박판, 구리 박판, 철 박판 및 알루미늄 박판 등이 사용될 수 있다. 이 중에서, 알루미늄 박판의 경우, 재료가 연질이어서 한 쌍의 전극팁에 의한 상하 방향의 가열, 가압시 수직 방향의 압력에 의해 알루미늄 박판이 늘어나 궁극적으로 파단이 발생하여 전극부의 불량이 발생할 수 있다.

좀 더 구체적으로, 도 1에는 종래 기술의 전극팁 장치(10)가 도시되어 있다. 한 쌍의 전극팁 장치(10)는 복수의 알루미늄 시트(Al sheet)(12)와 접촉하는 부분이 원통형 단면을 가지며, 모서리의 단면이 직각으로 구성되어 있다. 이러한 한 쌍의 전극팁 장치(10)가 복수의 알루미늄 시트(Al sheet)(12)로 이루어진 전극체를 상하 방향으로 가열, 가압하는 경우, 전극팁 장치(10)의 모서리 부분과 복수의 알루미늄 시트(Al sheet)(12)가 접촉하는 부분(14)이 압력을 받아 연질 재료인 알루미늄 시트(Al sheet)(12)가 쉽게 늘어나, 파단이 발생하게 되어 최종 제조된 전극부가 불량인 경우가 발생하는 문제점이 있었다.

도 2는 상술한 도 1의 종래 전극팁 장치(10)의 문제점을 개선한 또 다른 종래 기술의 전극팁 장치(20)가 도시되어 있으며, 이러한 전극팁 장치(20)는 현재 전극부 제조에 널리 사용되고 있다.

도 2를 참조하면, 도 2에 도시된 종래 기술의 전극팁 장치(20)는 도 1에 도시된 전극팁 장치(10)와 비교해 복수의 알루미늄 시트(Al sheet)(22)와 접촉되는 부분이 라운드(round) 형상(실제로는 구면 형상)을 갖는다. 이러한 라운드 형상의 전극팁 장치(20)를 사용하여 전극부를 제조하는 경우, 도 1에 비해 모서리 부분에서 발생하는 파단은 어느 정도 방지할 수 있다는 장점을 갖는다. 그러나, 전극팁 장치(20)는 전류의 특성상 전극팁 장치(20)의 중심에 가까울수록 전류 밀도가 높아져서 정점 부근이 모서리 부분(24)에 비해 상대적으로 발열량이 많아서 온도가 높아진다. 즉, 전극팁 장치(20)는 라운드 형상의 정점(26) 사이의 강한 압력에 의해 정점(26) 부근에서 상당한 열이 발생하고, 그 결과 라운드 형상의 정점(26) 부근의 영역이 전극팁 장치(20)의 모서리 부분(24)의 알루미늄 시트(Al sheet)(22) 간의 온도차가 발생한다. 이러한 온도차에 의해, 연질의 알루미늄 시트(Al sheet)(22)는 쉽게 찢어지거나 파단이 발생하여, 최종 제조된 전극부가 불량인 문제가 발생한다.

따라서, 쉽게 찢어지거나 파단이 발생하지 않는, 연질의 금속 박판으로 이루어진 전극부를 제조하기 위한 새로운 전극팁이 요구된다.

본 발명은 종래 전극팁 장치의 형상을 개선하여, 피용접재가 쉽게 찢어지거나 파단이 발생하지 않는 전극부의 제조가 가능한 전극팁 장치를 제공함으로써, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 제 1 특징에 따르면, 복수의 연질 재료 시트로 이루어진 피용접재를 가열, 가압하여 용접하는 전극팁 장치에 있어서, 본체; 및 하부몸체를 포함하고, 상기 하부몸체는 상기 피용접재와 접촉하는 부분의 형상이 돌출된 평탄한 중앙부; 평탄한 주변부; 및 상기 중앙부와 상기 주변부를 연결하는 경사부를 구비하되, 상기 중앙부 및 상기 경사부가 연결되는 부분, 상기 주변부와 상기 경사부가 연결되는 부분, 및 상기 주변부의 좌측 단부 및 우측 단부는 모두 매끄러운 곡면을 구비하는 전극팁 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제 2 특징에 따르면, 상기 제 1 특징에 따른 전극팁 장치의 상기 중앙부와 상기 주변부의 직경의 비가 대략 1: 2이고, 상기 경사부의 경사는 대략 10 내지 50°인 전극팁 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제 3 특징에 따르면, 상기 제 1 특징에 따른 전극팁 장치의 상기 중앙부와 상기 주변부의 직경의 비는 상기 복수의 연질 재료 시트의 두께 및 적층 매수가 증가할수록, 그리고 상기 피용접제의 용접너겟의 사이즈가 작을수록 더 큰 값을 가지며, 상기 중앙부와 상기 주변부 사이의 수직 거리는 상기 복수의 연질 재료 시트의 두께 및 적층 매수가 증가할수록 더 큰 값을 갖는 전극팁 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제 4 특징에 따르면, 상기 제 1 특징 내지 제 3 특징에 따른 전극팁 장치에 있어서, 상기 연질 재료가 알루미늄인 전극팁 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.

이하에서 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 전극팁 장치(30)를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전극팁 장치(30)는 본체(31)와 하부몸체(33)로 구성된다. 하부몸체(33)는 복수의 알루미늄 시트(Al sheet)(32)로 이루어진 피용접재와 접촉하는 부분의 형상이 돌출된 평탄한 중앙부(36), 평탄한 주변부(38), 및 중앙부(36)와 주변부(38)를 연결하는 경사부(40)를 구비한다. 중앙부(36) 및 경사부(40)가 연결되는 부분, 주변부(38)와 경사부(40)가 연결되는 부분, 및 주변부(38)의 좌측 단부(42) 및 우측 단부(44)는 모두 매끄러운 곡면으로 연결된다. 본 발명의 도 3에 도시된 실시예에서는, 중앙부(36)와 주변부(38)의 직경의 비가 대략 1:2인 것이 바람직하다. 그러나, 당업자라면 중앙부(36)와 주변부(38)의 직경의 비가 1:2 보다 작은 값(예를 들어, 1;1.8) 또는 더 큰 값(예를 들어, 1: 2.2)를 가질 수도 있으며, 이러한 직경의 비는 전극팁 장치(30)가 사용될 피용접재인 복수의 알루미늄 시트(Al sheet)(32)의 두께, 적층 매수, 용접너겟(용접이 이루어지는 영역)의 사이즈 등에 따라 정해지는 설계 상의 선택 사항이라는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다. 일반적으로, 알루미늄 시트(Al sheet)(32)의 두께 및 적층 매수가 증가할수록, 그리고 용접너겟의 사이즈가 작을수록 중앙부(36)와 주변부(38)의 직경의 비가 더 큰 값을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 중앙부(36)와 주변부(38) 사이의 수직 거리(즉, 경사부(40)의 높이)도 알루미늄 시트(Al sheet)(32)의 두께 및 적층 매수가 증가할수록 더 큰 값을 갖는 것이 바람직하며, 경사부(40)의 경사는 대략 10 내지 50°가 바람직하다.

상술한 본 발명에 따른 전극팁 장치(30)는 주변부(38)의 좌측 단부(42) 및 우측 단부(44)가 매끈한 곡면으로 형성되어 있으므로, 도 1에 도시된 종래 기술의 전극팁 장치(10)와 비교해 알루미늄 시트(Al sheet)(32)와 접촉하는 부분에서 가해지는 인장력 및 전단 응력이 현저하게 감소하므로 파단이 발생할 가능성도 현저하게 감소된다.

또한, 본 발명의 전극팁 장치(30)는 종래 기술에 비해 가압 면적이 넓어져서 주변부가 저온 상태에서 가압되므로, 용접시 주변부(38)의 좌측 단부(42) 및 우측 단부(44)에서 파단이 발생할 가능성이 추가로 현저히 감소된다.

아울러, 본 발명에 따른 전극팁 장치(30)는 중앙부(36)와 경사부(40)에 의해 도 2에 도시된 라운드 형상의 전극팁 장치(20)와는 달리 중앙부(36)에 압력이 집중되는 것을 상당히 방지하여, 알루미늄 시트(Al sheet)(32)와 접촉하는 전극팁 장치(30)의 중앙부(36)와 좌측 단부(42) 및 우측 단부(44) 간의 온도차가 크지 않아, 온도차에 의한 연질의 알루미늄 시트(Al sheet)(32)의 찢어짐 또는 파단이 발생할 가능성이 현저히 감소된다.

본 발명은 비록 피용접재가 연질 재료인 알루미늄 시트(Al sheet)(32)인 것으로 개시하고 있지만, 이는 예시적인 것으로 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명이 적용되는 피용접제는 전기적 용접이 가능한 임의의 연질 금속 재료를 포함할 수 있다.

본 발명의 전극팁 장치는 그 주변부에서 피용접재에 가해지는 인장력 및 전단 응력이 크게 감소되어 최종 제조된 전극부의 파단 가능성이 현저히 감소되는 효과가 달성된다.

또한, 본 발명의 전극팁 장치는 그 중앙부에서 피용접재에 가해지는 압력 집중이 감소되어 최종 제조된 전극부의 찢어짐 또는 파단 가능성이 현저히 감소되는 효과가 달성된다.

다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.

Claims (5)

1. 복수의 연질 재료 시트로 이루어진 피용접재를 가열, 가압하여 용접하는 전극팁 장치에 있어서,

   본체; 및

   하부몸체

   를 포함하고,

   상기 하부몸체는 상기 피용접재와 접촉하는 부분의 형상이

   돌출된 평탄한 중앙부;

   평탄한 주변부; 및

   상기 중앙부와 상기 주변부를 연결하는 경사부

   를 구비하되,

   상기 중앙부 및 상기 경사부가 연결되는 부분, 상기 주변부와 상기 경사부가 연결되는 부분, 및 상기 주변부의 좌측 단부 및 우측 단부는 모두 매끄러운 곡면을 구비하는

   전극팁 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 중앙부와 상기 주변부의 직경의 비가 대략 1: 2이고, 상기 경사부의 경사는 대략 10 내지 50°인 전극팁 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 중앙부와 상기 주변부의 직경의 비는 상기 복수의 연질 재료 시트의 두께 및 적층 매수가 증가할수록, 그리고 상기 피용접제의 용접너겟의 사이즈가 작을수록 더 큰 값을 가지며,

   상기 중앙부와 상기 주변부 사이의 수직 거리는 상기 복수의 연질 재료 시트의 두께 및 적층 매수가 증가할수록 더 큰 값을 갖는

   전극팁 장치.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 연질 재료가 알루미늄인 전극팁 장치.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 연질 재료가 알루미늄인 전극팁 장치.

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