KR101138644B1 - Electrode Terminal Welding Device and Welding Process Using the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지셀 또는 전지모듈의 판상형 전극단자들을 상호 용접하거나 또는 상기 판상형 전극단자와 외부회로의 용접을 위한 장치로서, 용접 예정부의 하단면으로 도입되는 용접 봉과, 용접 예정부의 상단면을 가압하면서 이동하는 용접 휠을 포함하고 있으며, 상기 용접 봉으로 용접 예정부의 하단면을 지지한 상태에서 용접 휠의 상단면을 가압하면서 선형 저항 용접을 수행하는 구조의 용접 장치를 제공한다. The present invention is a device for welding the plate-shaped electrode terminals of the battery cell or the battery module to each other or the welding of the plate-shaped electrode terminal and the external circuit, while pressing the welding rod introduced into the lower surface of the welding plan portion, and the upper surface of the welding plan portion It includes a welding wheel that moves, and provides a welding device having a structure for performing linear resistance welding while pressing the upper surface of the welding wheel while supporting the lower surface of the welding plan portion with the welding rod.

Description

전극단자 용접 장치 및 용접 방법 {Electrode Terminal Welding Device and Welding Process Using the Same}Electrode Terminal Welding Device and Welding Process Using the Same}

본 발명은 전극단자 용접 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전지셀 또는 전지모듈의 판상형 전극단자들을 상호 용접하거나 또는 상기 판상형 전극단자와 외부회로의 용접을 위한 장치로서, 용접 예정부의 하단면으로 도입되는 용접 봉과, 용접 예정부의 상단면을 가압하면서 이동하는 용접 휠을 포함하고 있으며, 상기 용접 봉으로 용접 예정부의 하단면을 지지한 상태에서 용접 휠의 상단면을 가압하면서 선형 저항 용접을 수행하는 구조의 용접 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an electrode terminal welding apparatus, and more particularly, to a device for welding the plate-shaped electrode terminals of the battery cell or battery module to each other or the welding of the plate-shaped electrode terminal and the external circuit, to the lower surface of the welding scheduled portion. A welding rod which is introduced and a welding wheel that moves while pressing the upper surface of the welding scheduled portion, and performs linear resistance welding while pressing the upper surface of the welding wheel while supporting the lower surface of the planned welding portion with the welding rod. It relates to a welding device of the structure.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.BACKGROUND ART [0002] In recent years, rechargeable secondary batteries have been widely used as energy sources for wireless mobile devices. Secondary batteries are also attracting attention as a power source for electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs), which are proposed as a way to solve air pollution in conventional gasoline and diesel vehicles that use fossil fuels. .

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지모듈이 사용된다.One or two or four battery cells are used for small mobile devices, whereas medium and large battery modules, which are electrically connected to a plurality of battery cells, are used in medium and large devices such as automobiles due to the necessity of high output capacity.

중대형 전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 충적될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다. 특히, 알루미늄 라미네이트 시트 등을 외장부재로 사용하는 파우치형 전지는 중량이 작고 제조비용이 낮다는 등의 잇점으로 인해 최근 많은 관심을 모으고 있다.Since the medium-large battery module is preferably manufactured in a small size and weight, the rectangular battery, the pouch-type battery, etc., which can be charged with high integration and have a small weight to capacity, are mainly used as battery cells of the medium-large battery module. In particular, a pouch-type battery using an aluminum laminate sheet or the like as an exterior member has attracted much attention in recent years due to the advantages of low weight and low manufacturing cost.

그러나, 상기 외장부재 자체는 기계적 강성이 우수하지 못하므로, 안정한 구조의 전지모듈을 제조하기 위하여, 일반적으로 전지셀들(단위전지들)을 카트리지 등의 팩 케이스에 장착하여 전지모듈을 제조하고 있다. 그러나, 중대형 전지모듈이 장착되는 장치 또는 차량 등에는 일반적으로 장착공간이 한정적이므로, 카트리지와 같은 팩 케이스의 사용으로 인해 전지모듈의 크기가 커지는 경우에는 낮은 공간 활용도의 문제점이 초래된다. 또한, 전지셀의 낮은 기계적 강성은 충방전시 전지셀의 반복적인 팽창 및 수축으로 나타나고, 그로 인해 열융착 부위가 분리되는 경우도 초래된다.However, since the exterior member itself is not excellent in mechanical rigidity, in order to manufacture a battery module having a stable structure, battery cells (unit cells) are generally mounted in a pack case such as a cartridge to manufacture a battery module. . However, since a mounting space is generally limited to a device or a vehicle on which a medium / large battery module is mounted, when the size of the battery module is increased due to the use of a pack case such as a cartridge, there is a problem of low space utilization. In addition, the low mechanical stiffness of the battery cell results in repeated expansion and contraction of the battery cell during charging and discharging, thereby causing a case where the heat fusion sites are separated.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인은 한국 특허출원 제2006-45444호에서, 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 전지모듈로서, 전극단자들이 직렬로 상호 연결되어 있고 상기 전극단자들의 연결부가 절곡되어 적층구조를 이루고 있는 둘 또는 그 이상의 전지셀들, 및 상기 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 고강도 셀 커버로 구성된 전지모듈을 제시한 바 있다. Therefore, in order to solve this problem, the present applicant is a Korean Patent Application No. 2006-45444, the battery module including the plate-shaped battery cells, the electrode terminals are formed on the top and bottom, respectively, the electrode terminals are mutually in series Two or more battery cells connected to each other and bent at the connection part of the electrode terminals to form a stacked structure, and a pair of high strength cells which are mutually coupled to cover the entire outer surface of the battery cell stack except for the electrode terminal part. A battery module composed of a cover has been presented.

상기 기술에 따르면, 전지모듈을 조립하는 과정에서, 두 개의 파우치형 전지셀들을 그것의 전극단자들이 연속적으로 상호 인접하도록 길이방향으로 직렬 배열한 상태에서 상기 전극단자들을 초음파 용접을 통해서 상호 결합시킨다. 그런 다음, 전극단자들이 결합된 두 개의 전지셀을 서로 마주보도록 중첩되게 접어서 전지셀 적층체를 형성한 후 셀 커버를 장착하여 단위 전지모듈을 제조하고 전극단자들을 접속시켜 중대형 전지모듈을 제조한다.According to the above technique, in the process of assembling the battery module, the electrode terminals are coupled to each other by ultrasonic welding while the two pouch-type battery cells are arranged in series in the longitudinal direction such that the electrode terminals thereof are continuously adjacent to each other. Then, two battery cells combined with electrode terminals are folded so as to face each other to form a battery cell stack, and then a unit cover is manufactured to manufacture a unit battery module, and electrode terminals are connected to produce a medium-large battery module.

그러나, 앞에서 설명한 바와 같이, 단위 전지모듈간의 전극단자를 연결하는 과정은 일반적으로 초음파 용접에 의해 수행되고, 이러한 전지모듈의 양극 전극단자와 음극 전극단자는 서로 다른 소재로 이루어져 있으므로, 그것들을 상호 용접할 때 단자간의 용접 결합력이 떨어지는 경향이 있고, 이렇게 제조된 중대형 전지모듈은 진동 및 충격 등의 외력의 인가시에 용접 부위가 분리되어 단락이 발생할 수 있는 문제점이 있다.As described above, however, the process of connecting the electrode terminals between the unit battery modules is generally performed by ultrasonic welding, and since the positive electrode terminal and the negative electrode terminal of the battery module are made of different materials, they are mutually welded. When the welding coupling force between the terminals tends to fall, the medium-large battery module manufactured as described above has a problem in that a short circuit may occur due to separation of the welding part when an external force such as vibration and shock is applied.

또한, 전지모듈을 적층하여 각각의 전극단자를 용접하는 과정에서 전지모듈 적층구조에 형성되는 각각의 용접 부위의 위치가 가까우므로, 이러한 전극단자들을 용접하기 위해서는 정밀하고 견고한 용접 장치가 요구된다. 즉, 용접 장치의 오작동이나, 오차가 큰 움직임을 가지는 용접 장치에 의한 용접 과정은 용접 부위의 쇼트를 유발시킨다.In addition, since the position of each welding portion formed in the battery module stack structure is close in the process of stacking the battery modules and welding the respective electrode terminals, a precise and robust welding device is required to weld the electrode terminals. That is, a malfunction of the welding device or a welding process by the welding device having a large error movement causes a short circuit of the welding site.

따라서, 용접성을 향상시키면서 안전성을 향상시키는 용접 장치 및 용접 방법에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a welding apparatus and a welding method for improving safety while improving weldability.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 일거에 해결하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to solve the above-mentioned problems of the prior art and technical problems that have been requested from the past.

구체적으로 본 발명의 목적은 전지셀 또는 전지모듈들의 전극단자를 연결함에 있어서 용접성을 향상시키고, 용접 과정에서 쇼트가 발생하는 것을 방지하여 안전성을 향상시킬 수 있는 전극단자 용접 장치 및 용접 방법을 제공하는 것이다. Specifically, an object of the present invention is to provide an electrode terminal welding apparatus and a welding method which can improve the weldability in connecting the electrode terminals of the battery cells or battery modules, and prevent the short from occurring in the welding process, thereby improving safety. will be.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 용접 장치 및 방법에 의해 전지셀 또는 전지모듈들을 연결함으로써 안전성이 향상된 중대형 전지모듈을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a medium-large battery module having improved safety by connecting battery cells or battery modules by the welding device and method.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용접 장치는, 전지셀 또는 전지모듈의 판상형 전극단자들을 상호 용접하거나 또는 상기 판상형 전극단자와 외부회로의 용접을 위한 장치로서, 용접 예정부의 하단면으로 도입되는 용접 봉과, 용접 예정부의 상단면을 가압하면서 이동하는 용접 휠을 포함하고 있으며, 상기 용접 봉으로 용접 예정부의 하단면을 지지한 상태에서 용접 휠의 상단면을 가압하면서 선형 저항 용접을 수행하는 구조로 구성되어 있다.The welding device according to the present invention for achieving the above object is a device for welding the plate-shaped electrode terminals of the battery cell or the battery module to each other or the welding of the plate-shaped electrode terminal and the external circuit, which is introduced to the bottom surface of the welding scheduled portion. And a welding wheel that moves while pressing the upper surface of the welding scheduled portion, and the linear resistance welding is performed while pressing the upper surface of the welding wheel while supporting the lower surface of the planned welding portion with the welding rod. Consists of.

즉, 이러한 구조의 용접 장치에서 용접 봉은 용접 예정부의 하단을 지지하고, 용접 휠은 용접봉 상의 용접 예정부를 가압하면서 선형 저항 용접을 수행하므 로, 종래의 스팟 용접이나 초음파 용접에 비해 전극단자들의 용접성을 더욱 향상시킬 수 있다. That is, in the welding apparatus of such a structure, the welding rod supports the lower end of the welding scheduled portion, and the welding wheel performs linear resistance welding while pressing the welding scheduled portion on the welding rod, so that the weldability of the electrode terminals is higher than that of the conventional spot welding or ultrasonic welding. It can be further improved.

따라서, 본 발명에 따른 용접 장치는 전지셀의 단자를 직렬로 연결하여 전지모듈을 제조할 때, 전지셀의 양극 단자 및 음극 단자의 소재가 다를 경우 용접성이 감소하는 단점을 보완하여, 전극단자들의 결합력을 더욱 향상시키고, 정확한 위치에서 용접을 보다 용이하게 수행할 수 있다.Therefore, the welding apparatus according to the present invention compensates for the disadvantage that the weldability decreases when the materials of the positive and negative terminals of the battery cell are different when the battery module is manufactured by connecting the terminals of the battery cells in series. The bonding force can be further improved, and welding can be performed more easily in the correct position.

참고로, 선형 저항 용접(Seam Welding)은 원판 전극을 사용하여 용접 전류를 공급하면서 가압 회전시켜 스팟 용접을 연속적으로 수행하여 전체적으로 선형의 용접 부위를 형성하는 용접 방식을 의미한다.For reference, the linear resistance welding (Seam Welding) refers to a welding method to form a linear welding site as a whole by continuously performing spot welding by rotating under pressure while supplying a welding current using a disk electrode.

상기 전지셀은 전지모듈의 구성을 위해 충적되었을 때 전체 크기를 최소화할 수 있도록 얇은 두께와 상대적으로 넓은 폭 및 길이를 가지는 판상형 구조일 수 있다. 예를 들어, 수지층과 금속층을 포함하는 라미네이트 시트의 전지케이스에 전극조립체가 내장되어 있고 상하 양단부에 전극단자가 돌출되어 있는 구조의 판상형 전지셀을 들 수 있으며, 구체적으로, 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 전극조립체가 내장되어 있는 구조로 이루어질 수 있다.The battery cell may have a plate-like structure having a thin thickness and a relatively wide width and length so as to minimize the overall size when the battery cell is charged for the configuration of the battery module. For example, a plate-shaped battery cell having a structure in which an electrode assembly is embedded in a battery case of a laminate sheet including a resin layer and a metal layer, and electrode terminals protrude from both upper and lower ends thereof, and specifically, a pouch of an aluminum laminate sheet It may be made of a structure in which the electrode assembly is built in the mold case.

상기 전지모듈은, 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 전지모듈로서, 예를 들어, 전극단자들이 직렬로 상호 연결되어 있고, 상기 전극단자들의 연결부가 절곡되어 적층 구조를 이루고 있는 둘 또는 그 이상의 전지셀들; 및 상기 전극단자 부위를 제외하고 상기 전지셀들의 외면을 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 고강도 셀 커버를 포함하는 것으로 구성될 수 있다. 이러한 전지모듈의 구체적인 예로는, 앞서 설명한 바와 같은 본 출원인의 한국 특허출원 제2006-0045444호의 모듈을 들 수 있으며, 상기 출원은 참조로서 본 발명의 내용에 합체된다. The battery module is a battery module including plate-shaped battery cells, the electrode terminals are formed on the top and bottom, respectively, for example, the electrode terminals are interconnected in series, the connection of the electrode terminals are bent and stacked Two or more battery cells forming a structure; And a pair of high-strength cell covers coupled to surround the outer surfaces of the battery cells except for the electrode terminal portion. Specific examples of such a battery module include the module of the present applicant, Korean Patent Application No. 2006-0045444 as described above, which is incorporated by reference in the context of the present invention.

상기 용접 예정부는, 바람직하게는, 두 개의 전지셀 또는 전지모듈들이 순차적으로 적층된 상태에서, 인접한 판상형 전극단자들이 상호 중첩되도록 수직 절곡되어 있는 부위일 수 있다. 예를 들어, 적층된 전지셀 또는 전지모듈에서 그것들의 전극단자들을 서로 연결할 때, 하나의 전지모듈(A)의 돌출된 전극단자를 그와 연결하려는 다른 전지모듈(B)이 적층된 방향으로 수직 절곡하고, 전지모듈(B)의 전극단자를 전지모듈(A)의 방향으로 수직 절곡하여, 이들 전지모듈들(A, B)의 전극단자들이 수직 절곡된 부위를 상호 중첩시켜 용접 예정부를 형성한 후 용접을 수행하는 구조로 이루어질 수 있다.Preferably, the welding plan portion may be a portion in which two battery cells or battery modules are vertically bent so that adjacent plate-shaped electrode terminals overlap each other in a state where the battery cells or battery modules are sequentially stacked. For example, when connecting their electrode terminals to each other in a stacked battery cell or battery module, the protruding electrode terminals of one battery module A are perpendicular to the direction in which the other battery modules B to be connected thereto are stacked. The electrode terminal of the battery module (B) is bent vertically in the direction of the battery module (A), and the electrode terminals of these battery modules (A, B) overlap the vertically bent portions to form a welding plan portion. It may be made of a structure for performing a post-weld.

본 발명에 따른 용접장치는, 앞서 정의한 바와 같이, 용접 봉으로 용접 예정부의 하단면을 지지한 상태에서 용접 휠로 상단면을 가압하면서 연속적으로 선형 저항 용접을 수행하는 구조로 이루어져 있으므로, 대면적의 전극단자들을 한번에 용접할 수 있고, 이종 금속간 용접, 즉, 소재가 다른 전지셀의 양극 단자와 음극 단자를 직렬방식으로 연결하기 위한 용접을 할 때에도 전극단자들의 결합력을 향상시킬 수 있다. The welding apparatus according to the present invention, as defined above, is composed of a structure for performing linear resistance welding continuously while pressing the upper surface with a welding wheel while supporting the lower surface of the welding plan portion with a welding rod, the electrode of a large area The terminals can be welded at a time, and even when dissimilar metal welding, that is, welding for connecting the positive terminal and the negative terminal of a battery cell having different materials in series, the coupling force of the electrode terminals can be improved.

특히, 이종 금속간 용접시의 결합력 향상을 위해, 상기 용접 봉과 용접 휠의 소재를 전극단자들의 소재에 대응하여 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 전지셀이 알루미늄으로 이루어진 양극 단자와 구리로 이루어진 음극단자를 포함하고 있을 때, 이러한 전지셀 다수 개를 직렬로 연결하기 위해 양극 단자와 음극 단자를 용접시키는 경우, 각 전극단자 소재인 알루미늄과 구리의 융점 차이로 인해 일반적으로 용접성이 감소된다. 따라서, 저항값이 낮은 구리(Cu) 전극단자에는 자체 저항이 큰 몰리브덴(Mo) 또는 주석(Sn) 소재로 이루어진 용접 휠을 사용하고, 상대적으로 저항값이 큰 알루미늄(Al) 전극단자에는 자체 저항이 낮은 크롬동 전극으로 이루어진 용접 봉을 사용할 수 있다. In particular, the material of the welding rod and the welding wheel can be appropriately selected corresponding to the material of the electrode terminals in order to improve the bonding force during the welding between dissimilar metals. For example, when a battery cell includes a positive electrode terminal made of aluminum and a negative electrode terminal made of copper, when the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are welded to connect a plurality of such battery cells in series, each electrode terminal material is The weldability is generally reduced due to the melting point difference between aluminum and copper. Therefore, a welding wheel made of molybdenum (Mo) or tin (Sn) material having a high self resistance is used for a copper (Cu) electrode terminal having a low resistance value, and a self resistance for an aluminum (Al) electrode terminal having a large resistance value. A welding rod made of this low chromium copper electrode can be used.

즉, 양극 단자와 음극 단자의 소재가 다른 경우, 저항값이 큰 전극단자에는 자체 저항이 낮은 용접 단자(용접 봉 또는 용접 휠)를 위치시키고, 상대적으로 저항값이 낮은 전극단자에는 자체 저항이 큰 용접 단자(용접 휠 또는 용접 봉)를 위치시켜, 상기 전극단자들을 저항 용접에 의해 결합시킬 때, 양극 단자 및 음극 단자의 용접 부위가 함께 용융되도록 함으로써 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다.That is, when the material of the positive terminal and the negative terminal is different, the welding terminal (welding rod or welding wheel) having low self-resistance is placed on the electrode terminal having high resistance value, and the self-resistance is large on the electrode terminal having low resistance value. When the welding terminal (welding wheel or welding rod) is placed and the electrode terminals are joined by resistance welding, the welding force of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal can be melted together to further improve the bonding force.

하나의 바람직한 예에서, 용접을 위해 용접 봉이 상기 용접 예정부에 대해 수평(측면)방향으로부터 도입되어 용접 예정부의 하단면에 밀착되고 용접 후 제거될 수 있도록, 상기 용접 봉은 후미에 설치되어 있는 실린더에 의해 수평방향으로 전후 이동하는 구조로 형성될 수 있다. In one preferred example, the welding rod is provided by a cylinder installed at the rear end so that the welding rod can be introduced from the horizontal (side) direction with respect to the welding scheduled portion to be brought into close contact with the bottom surface of the welding scheduled portion and removed after welding. It may be formed in a structure that moves back and forth in the horizontal direction.

또 다른 바람직한 예에서, 용접을 위해 용접 휠이 상기 용접 예정부의 상단면으로 도입되어 상기 상단면을 가압하면서 수평방향으로 이동하고 용접 후 제거될 수 있도록, 상기 용접 휠은 용접 예정부에 대해 수직방향과 수평방향으로 전후 및 좌우로 움직이는 이동부재 상에 설치될 수 있다. In another preferred example, the welding wheel is perpendicular to the weld scheduled portion such that a welding wheel is introduced into the top surface of the weld scheduled portion for welding to move horizontally while pressing the top surface and to be removed after welding. And it can be installed on the movable member moving back and forth and left and right in the horizontal direction.

이러한 구조에서, 상기 이동부재는 용접 예정부에 대해 수평방향으로 이동하 여 제 1 블록과 수직방향으로 이동하는 제 2 블록으로 이루어져 있고, 상기 제 1 블록과 제 2 블록은 LM 블록-레일 구조로 연결된 구조로 구성될 수 있다. 따라서, 제 1 블록은 용접 휠이 용접 예정부에 밀착된 상태로 용접을 수행하면서 수평방향으로 이동할 수 있고, 제 2 블록은 용접 휠을 용접 예정부에 접근하거나 또는 그로부터 이격되도록 수직방향으로 이동할 수 있다. In this structure, the moving member is composed of a second block which moves in a horizontal direction with respect to the welding scheduled portion and moves in a vertical direction with the first block, wherein the first block and the second block are connected in an LM block-rail structure. It may be composed of a structure. Thus, the first block can move in the horizontal direction while performing the welding while the welding wheel is in close contact with the welding schedule, and the second block can move the welding wheel in the vertical direction to approach or be spaced apart from the welding schedule. have.

경우에 따라서는, 둘 또는 그 이상의 용접 예정부가 용접 봉과 용접 휠의 방향으로 위치하도록 다수의 전지셀 또는 전지모듈들을 적층 상태로 위치 고정하는 지지부재를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 지지부재는 적층된 전지셀 또는 전지모듈들의 둘 이상의 용접 예정부가 용접 봉과 용접 휠 사이에 위치할 수 있도록 전지셀 또는 전지모듈의 적층 상태를 고정시킬 수 있다. In some cases, it may further include a support member for positioning the plurality of battery cells or battery modules in a stacked state so that two or more welding scheduled portions are positioned in the direction of the welding rod and the welding wheel. The support member may fix the stacked state of the battery cells or battery modules so that at least two welding scheduled portions of the stacked battery cells or battery modules are positioned between the welding rod and the welding wheel.

이러한 구조에서, 상기 지지부재는 다수의 용접 예정부들에 대해 용접 봉과 용접 휠에 의한 순차적인 용접이 가능할 수 있도록 상하방향으로 이동 가능한 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 구조는 용접 휠의 높이에 대응하여 용접을 수행하려는 용접 예정부의 높이를 상하방향으로 이동시킬 수 있고, 또한, 용접 예정부들의 간격에 대응하여 지지부재가 상하방향으로 단계적으로 이동하는 구조로도 이루어질 수 있다.In this structure, the support member may be configured to be movable in the vertical direction to enable the sequential welding by the welding rod and the welding wheel for a plurality of welding scheduled portion. This structure can move the height of the welding plan portion to be welded in the vertical direction corresponding to the height of the welding wheel, and also has a structure in which the support member is moved in the vertical direction in response to the gap of the welding plan portion. Can be done.

또 다른 예에서, 상기 지지부재는 적층된 전지셀 또는 전지모듈들의 적어도 양측을 지지하는 가이드(지지 가이드)를 포함하고 있어서, 용접 중에, 용접 봉의 전후 이동 및 용접 휠의 수평 이동에 의해 적층된 전지셀 또는 전지모듈들이 정렬된 구조를 유지하도록 위치를 고정시킬 수 있다.In another example, the support member includes a guide (support guide) for supporting at least both sides of the stacked battery cells or battery modules, so that during welding, the battery is stacked by the forward and backward movement of the welding rod and the horizontal movement of the welding wheel. The cell or battery modules may be fixed in position to maintain an aligned structure.

한편, 용접 중에 발생하는 쇼트를 방지하기 위하여 용접 예정부들 사이에 절연부재를 추가로 탑재할 수 있다. 예를 들어, 이러한 절연부재는 용접 예정부가 노출된 상태에서 용접 예정부들 사이로 삽입되는 절연 격벽들과 상기 절연 격벽들을 일체로 연결하는 프레임으로 이루어질 수 있다.On the other hand, in order to prevent shorts occurring during welding, an insulating member may be further mounted between the welding scheduled portions. For example, the insulating member may be formed of a frame connecting the insulating partition walls and the insulating partition walls integrally inserted between the welding scheduled portions while the welding scheduled portion is exposed.

따라서, 상기 절연부재는 용접 예정부들에 전류가 통하지 않도록 상호간 안전하게 이격시킬 수 있고, 용접 중에 지지부재, 이동부재, 용접 봉 등과 같은 용접장치의 구성요소 일부의 오작동 또는 위치상의 편차로 인해 용접 예정부들이 서로 접촉하여 쇼트가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다. Therefore, the insulating members can be safely spaced apart from each other to prevent current from flowing through the welding scheduled portions, and welding scheduled portions may be caused due to malfunction or positional deviation of a part of a welding device such as a supporting member, a moving member, a welding rod, or the like during welding. It is possible to prevent the short from occurring in contact with each other.

본 발명은 또한, 상기 용접 장치를 사용하여 전지셀 또는 전지모듈들의 판상형 전극단자들을 전기적으로 연결하는 방법으로서, The present invention also provides a method for electrically connecting the plate-shaped electrode terminals of the battery cells or battery modules using the welding device,

(a) 용접 예정부가 용접 봉과 용접 휠의 방향으로 위치하도록 지지부재 상에 둘 또는 그 이상의 전지셀 또는 전지모듈들을 탑재하는 과정;(a) mounting two or more battery cells or battery modules on the support member such that the welding plan portion is positioned in the direction of the welding rod and the welding wheel;

(b) 용접 예정부들 사이에 절연부재를 장착하는 과정;(b) mounting an insulating member between the welding scheduled portions;

(c) 용접 봉을 전진 이동시켜 최상부(또는 최하부) 용접 예정부의 하단에 밀착시키는 과정;(c) advancing the welding rod to bring it into close contact with the lower end of the uppermost (or lowermost) welding scheduled part;

(d) 용접 휠을 전진 이동시켜 상기 용접 예정부 상에 밀착시킨 후 수평방향으로 이동시켜 선형 저항 용접을 수행하는 과정; (d) performing a linear resistance welding by advancing the welding wheel to bring the welding wheel into close contact with the welding plan portion and then moving in the horizontal direction;

(e) 용접 휠을 후진 이동시키는 과정; 및(e) reversing the welding wheel; And

(f) 지지부재를 상향(또는 하향) 이동시켜 상기 단계(c) ~ 단계(e)를 반복하는 과정; (f) repeating the steps (c) to (e) by moving the support member upward (or downward);

을 포함하는 용접 방법을 제공한다. It provides a welding method comprising a.

이러한 용접 방법은 적층 전지셀 또는 전지모듈의 전극단자 용접 부위의 결합력이 우수하고, 용접 과정에서 쇼트 발생을 방지할 수 있으므로, 구조적 안정성이 더욱 요구되는 고출력 대용량의 중대형 전지모듈의 제조에 바람직하게 사용될 수 있으며, 자동화에 의한 연속 공정을 가능하게 한다. This welding method is excellent in the bonding force of the electrode terminal welding portion of the laminated battery cell or battery module, and can prevent short circuit during the welding process, it is preferably used for the manufacture of high output large-capacity battery module that requires more structural stability. And enable continuous processing by automation.

따라서, 본 발명은 또한 상기의 방법으로 제조된 고출력 대용량의 중대형 전지모듈을 제공한다.Therefore, the present invention also provides a high output large-capacity battery module manufactured by the above method.

상기 중대형 전지모듈은 둘 또는 그 이상의 전지셀들이 한 쌍의 셀 커버에 의해 결합된 구조의 전지모듈 다수 개로 이루어져 있고, 상기 전지모듈 상호 간 및 전지모듈 내의 전지셀들은 판상형 전극단자들이 수직으로 절곡되어 상호 중첩된 상태에서 선형 저항 용접에 의해 전기적으로 연결된 구조로 이루어질 수 있다.The medium-large battery module includes a plurality of battery modules having a structure in which two or more battery cells are coupled by a pair of cell covers, and battery cells in the battery modules and the battery cells in the battery module are bent vertically. It may be made of a structure that is electrically connected by linear resistance welding in the superimposed state.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.

도 1 내지 도 4에는 전지모듈 적층체가 제조되는 과정이 모식적으로 도시되어 있다.1 to 4 schematically show a process of manufacturing a battery module stack.

우선 도 1을 참조하면, 파우치형 전지셀(100)은 두 개의 전극리드(110, 120)가 서로 대향하여 전지셀 본체(130)의 상단부와 하단부에 각각 돌출되어 있는 구조로 이루어져 있다. 외장부재(140)는 상하 2 단위로 이루어져 있고, 그것의 내면에 형성되어 있는 수납부에 전극조립체(도시하지 않음)를 장착한 상태로 상호 접촉 부위인 양측면들(140b)과 상단부 및 하단부(140a, 140c)를 부착시킴으로써 전지(100)가 만들어진다. First, referring to FIG. 1, the pouch-type battery cell 100 has a structure in which two electrode leads 110 and 120 protrude from each other to protrude from an upper end and a lower end of the battery cell body 130. Exterior member 140 is composed of two upper and lower units, both side surfaces 140b and the upper and lower portions 140a which are mutually contacting portions with the electrode assembly (not shown) mounted on the receiving portion formed on the inner surface thereof. , The battery 100 is made by attaching 140c.

외장부재(140)는 수지층/금속박층/수지층의 라미네이트 구조로 이루어져 있어서, 서로 접하는 양측면들(140b)과 상단부 및 하단부(140a, 140c)에 열과 압력을 가하여 수지층을 상호 융착시킴으로써 부착시킬 수 있으며, 경우에 따라서는 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다. 양측면들(140b)은 상하 외장부재(140)의 동일한 수지층이 직접 접하므로 용융에 의해 균일한 밀봉이 가능하다. 반면에, 상단부(140a)와 하단부(140c)에는 전극리드(110, 120)가 돌출되어 있으므로 전극리드(110, 120)의 두께 및 외장부재(140) 소재와의 이질성을 고려하여 밀봉성을 높일 수 있도록 전극리드(110, 120)와의 사이에 필름상의 실링부재(160)를 개재한 상태에서 열융착시킨다.The exterior member 140 is made of a laminate structure of a resin layer / metal foil layer / resin layer, and is attached to both sides 140b and upper and lower ends 140a and 140c by contact with each other to heat and pressure to bond the resin layer to each other. In some cases, the adhesive may be attached using an adhesive. Both sides 140b are in direct contact with the same resin layer of the upper and lower exterior members 140, thereby enabling uniform sealing by melting. On the other hand, since the electrode leads 110 and 120 protrude from the upper end 140a and the lower end 140c, the sealing properties are improved in consideration of the thickness of the electrode leads 110 and 120 and the heterogeneity with the material of the exterior member 140. Heat-sealed in the state of interposing the film-like sealing member 160 between the electrode leads 110, 120 so as to be able to.

도 2를 참조하면, 두 개의 파우치형 전지셀들(100a, 100b)을 그것의 전극단자들(120, 121)의 일측(121)은 외측 방향으로 수직 절곡하고 타측(122)은 내측 방향으로 수직 절곡한다. 이러한 전극단자들(120, 121)이 중첩되게 접힌 상태의 전지셀 적층체(100')에서, 선형 저항 용접에 의해 결합된 전극단자부(120 부위)는 'ㄷ'자 모양으로 절곡되어 있고, 대향하는 반대편의 전극단자들(121)은 각각 상부 및 하부 방향으로 수직 절곡되어 있다. Referring to FIG. 2, two pouch-type battery cells 100a and 100b are vertically bent in an outward direction and one side 121 of the electrode terminals 120 and 121 thereof is vertically inward. Bend. In the battery cell stack 100 ′ in which the electrode terminals 120 and 121 are folded so as to overlap each other, the electrode terminal portions 120 coupled to each other by linear resistance welding are bent in a 'c' shape and are opposed to each other. Opposite electrode terminals 121 are vertically bent in the upper and lower directions, respectively.

도 3에는 단위 전지모듈의 사시도가 모식적으로 도시되어 있다. 도 3을 도 2와 함께 참조하면, 상기 중첩되게 접힌 전지셀 적층체(100')의 외부에는 한 쌍의 셀 커버(200)가 장착되어 전지셀 적층체(100')의 약한 기계적 특성을 보완하고 있다. 전지셀 적층체(100')의 일측 전극단자(120)는 서로 마주보면서 'ㄷ'자 모양으로 절곡되어 있고, 반대편 전극단자(121)는 측면에 적층되는 전지 모듈의 전극단자(도시하지 않음)와 결합되기 위해서 바깥쪽으로 절곡되어 있다. 3 is a perspective view schematically illustrating a unit battery module. Referring to FIG. 3 together with FIG. 2, a pair of cell covers 200 is mounted outside the overlapped battery cell stack 100 ′ to compensate for weak mechanical characteristics of the battery cell stack 100 ′. Doing. One electrode terminal 120 of the battery cell stack 100 ′ is bent in a 'c' shape while facing each other, and the opposite electrode terminal 121 is an electrode terminal of a battery module stacked on a side surface (not shown). It is bent outward to combine with.

셀 커버(200)는 전극단자(120, 121) 부위를 제외하고 전지셀 적층체(100')의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 고강도 금속 판재로 이루어져 있다. 셀 커버(200)의 좌우 양단에 인접한 측면에는 모듈의 고정을 용이하게 하기 위한 단차(240)가 형성되어 있으며, 상단과 하단에도 역시 동일한 역할을 하는 단차(250)가 형성되어 있다. 또한, 셀 커버(200)의 상단과 하단에는 종방향 고정부(260)가 형성되어 있어 모듈의 장착을 용이하게 한다. 셀 커버(200)의 외면에는 폭 방향으로 서로 이격되어 있는 다수의 선형 돌출부가 형성되어 있는데, 가운데 형성되어 있는 돌출부에는 써미스터(도시하지 않음)의 장착을 위한 만입부(233)가 형성되어 있다. The cell cover 200 is formed of a pair of high-strength metal plate which is coupled to each other to cover the entire outer surface of the battery cell stack 100 ′ except for the electrode terminals 120 and 121. Steps 240 are formed on side surfaces adjacent to the left and right ends of the cell cover 200 to facilitate fixing of the module, and steps 250 are also formed on the top and the bottom thereof. In addition, longitudinal fixing parts 260 are formed at upper and lower ends of the cell cover 200 to facilitate mounting of the module. The outer surface of the cell cover 200 is formed with a plurality of linear protrusions spaced apart from each other in the width direction, the indentation formed in the center is formed with an indentation 233 for mounting the thermistor (not shown).

도 4에는 도 3에서 제조된 단위 전지모듈들(300)이 적층되어 있는 구조('전지모듈 적층체')의 사시도가 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 4 개의 단위 전지모듈들(300)이 하나의 전지모듈 적층체(400)를 이루고 있으며, 전체적으로 8 개의 전지셀(100)이 포함되어 있다. 내측 방향으로 수직 절곡된 전극단자(도 3: 120)는 인접한 다른 전지셀(도시하지 않음)의 전극단자와 수직 절곡된 부분이 중첩되어 용접 예정부(410)를 형성한다. 4 is a perspective view of a structure in which the unit battery modules 300 manufactured in FIG. 3 are stacked ('battery module stack'). Referring to FIG. 4, four unit battery modules 300 form one battery module stack 400 and include eight battery cells 100 as a whole. The electrode terminal vertically bent in the inward direction (FIG. 3: 120) overlaps the electrode terminal of another adjacent battery cell (not shown) and the vertically bent portion to form a welding plan portion 410.

도 5에는 도 4의 정면도가 모식적으로 도시되어 있고, 도 6에는 도 4의 우측 면도가 모식적으로 도시되어 있다. 이들 도면을 참조하면, 단위 전지모듈(300) 내의 한 쌍의 전지셀들(100)의 일측에는 내측 방향으로 수직 절곡된 전극단자가 중첩되어 용접 예정부(410)가 형성되어 있고, 그것의 반대측 전극단자들은 각각 단위 전지모듈(300)의 외측 방향으로 수직 절곡되어, 인접한 다른 단위 전지모듈(300)의 전지셀(100)에서 돌출된 전극단자와 용접 예정부(412)를 형성하는 구조로 이루어져 있다. FIG. 5 schematically shows the front view of FIG. 4, and FIG. 6 schematically shows the right shave of FIG. 4. Referring to these drawings, one side of the pair of battery cells 100 in the unit battery module 300 overlaps the electrode terminal vertically bent in the inward direction to form a welding plan portion 410, the opposite side Each of the electrode terminals is vertically bent in an outer direction of the unit battery module 300 to form an electrode terminal protruding from the battery cell 100 of another adjacent unit battery module 300 and a welding plan portion 412. have.

도 7에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 용접 장치가 모식적으로 도시되어 있다. 7 schematically illustrates a welding apparatus according to one embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면 용접 장치(500)는 도 4에서 제조된 전지모듈 적층체(400)를 위치 고정하는 지지부재(510), 각각의 전극단자들이 중첩된 용접 예정부(410)의 상단면을 가압하면서 이동하는 용접 휠(520), 용접 휠(520)을 전후 및 좌우 방향으로 이동시키는 이동부재(530), 용접 예정부(410)의 하단면에 도입되는 용접봉(540), 용접 중에 쇼트 발생을 방지하기 위하여 전지모듈 적층체(400)의 용접 예정부들(410) 사이에 탑재되는 절연부재(550)를 포함하는 구조로 구성되어 있다. Referring to FIG. 7, the welding device 500 includes a support member 510 for fixing the battery module stack 400 manufactured in FIG. 4 and an upper surface of the welding plan portion 410 on which electrode terminals overlap. Welding wheel 520 moving while pressurizing, moving member 530 for moving the welding wheel 520 in the front and rear and left and right directions, welding rod 540 introduced to the lower surface of the welding plan portion 410, short generation during welding In order to prevent the structure is composed of a structure including an insulating member 550 is mounted between the welding scheduled portions 410 of the battery module stack (400).

지지부재(510)는 전지모듈 적층체(400)의 양측 및 하면을 지지하는 지지 가이드(512)와, 가이드(512)의 높이를 조절하는 높이조절부재(514)로 구성되어 있다. 지지 가이드(512)는 전지모듈 적층체(400)를 고정하여 정렬된 구조를 유지시키며, 높이조절부재(514)는 다수의 용접 예정부들(410)을 상하방향으로 이동시키는 역할을 하므로, 용접 봉(540)과 용접 휠(520)에 의한 용접 예정부들(410)의 순차적인 용접이 가능하다.The support member 510 includes a support guide 512 for supporting both sides and a bottom surface of the battery module stack 400, and a height adjusting member 514 for adjusting the height of the guide 512. The support guide 512 fixes the battery module stack 400 to maintain the aligned structure, and the height adjusting member 514 serves to move the plurality of welding scheduled portions 410 in the vertical direction. Sequential welding of the welding scheduled portions 410 by the 540 and the welding wheel 520 is possible.

도 8에는 도 1의 용접 장치에서 이동부재를 확대한 구조가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 8 schematically illustrates an enlarged structure of the movable member in the welding apparatus of FIG. 1.

도 8을 도 7과 함께 참조하면, 이동부재(530)는 용접 예정부(410)의 상단면으로 도입되어 상단면을 가압하면서 수평방향(A)으로 좌우 이동하는 용접 휠(520), 용접 휠(520)이 용접 예정부(410)에 밀착된 상태로 용접을 수행하면서 이동할 수 있도록 용접 예정부(410)에 대해 수평방향(A)으로 이동시키는 제 1 블록(532)과, 용접휠(520)을 용접 예정부(410)에 대해 수직방향(B)으로 전후 이동시키는 제 2 블록(534) 등으로 구성되어 있다.Referring to FIG. 8 together with FIG. 7, the movable member 530 is introduced into the upper end surface of the welding plan part 410 and the welding wheel 520 that moves left and right in the horizontal direction A while pressing the upper end surface, the welding wheel. The first block 532 and the welding wheel 520 which are moved in the horizontal direction A with respect to the welding scheduled portion 410 so that 520 can move while performing welding while being in close contact with the welding scheduled portion 410. ) Is composed of a second block 534 or the like which moves back and forth in the vertical direction B with respect to the welding scheduled portion 410.

제 1 블록(532)과 제 2 블록(534)은 LM 블록-레일 구조(536, 538)로 이루어져 있고, 이러한 구조에 의해 이동부재(530)는 수평방향(A) 및 수직방향(B)으로 이동 가능하게 된다.The first block 532 and the second block 534 are composed of LM block-rail structures 536 and 538, by which the movable member 530 moves in the horizontal direction (A) and the vertical direction (B). It becomes movable.

따라서, 용접 휠(520)은 제 2 블록(534)을 따라 용접 예정부(410)의 상단면으로 도입되고, 상단면을 가압하면서 제 1 블록(532)을 따라 좌측에서 우측으로 이동하면서 용접 예정부(410)를 용접 봉(540)과 함께 용접한다. 이후 용접이 끝나면 제 2 블록(534)의 전단부에 장착되어 있는 용접 휠(520)은 후방으로 이동 및 좌측으로 이동하여, 다음 단계의 용접을 위해 초기 셋팅 위치로 복원된다.Accordingly, the welding wheel 520 is introduced along the second block 534 into the upper end surface of the welding plan portion 410 and moves from left to right along the first block 532 while pressing the upper end surface. The government 410 is welded together with the welding rod 540. After welding, the welding wheel 520 mounted at the front end of the second block 534 is moved to the rear and left to restore the initial setting position for the next stage of welding.

도 9에는 도 1의 용접 장치에서 용접 봉을 확대한 구조가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 9 schematically shows an enlarged structure of a welding rod in the welding device of FIG. 1.

도 9를 도 7과 함께 참조하면, 용접 봉(540)은 후미에 실린더(542)가 설치되어 있고, 용접봉 지지체(544)의 일측면을 관통하는 구조로 이루어져 있다. 따라 서, 용접 봉(540)은 용접 예정부(410)의 일측면에서 수평방향으로 도입되어 용접 예정부(410)의 하단면에 밀착되고, 용접 후 용접 예정부(410)의 하단면으로부터 후방으로 이동함으로써 제거된다. 참고로, 용접 봉(540)이 전지모듈 적층체(400)의 용접 예정부(410)의 하단면에 밀착되어 있는 구조가 도 7에 도시되어 있다.Referring to FIG. 9 together with FIG. 7, the welding rod 540 has a cylinder 542 installed at the rear thereof and has a structure penetrating one side surface of the welding rod support 544. Therefore, the welding rod 540 is introduced in one side of the welding plan portion 410 in a horizontal direction and is in close contact with the bottom surface of the welding plan portion 410, and after the welding, it is rearward from the bottom surface of the welding plan portion 410. Is removed by moving to. For reference, a structure in which the welding rod 540 is in close contact with the bottom surface of the welding plan portion 410 of the battery module stack 400 is illustrated in FIG. 7.

도 10에는 도 1의 용접 장치에서 절연부재를 확대한 구조가 모식적으로 도시되어 있다.FIG. 10 schematically shows an enlarged structure of an insulating member in the welding apparatus of FIG. 1.

도 10을 도 7과 함께 참조하면, 절연부재(550)는 용접 예정부들(410) 간의 도통을 방지하기 위한 절연 격벽들(552)과, 절연 격벽들(552)을 일체로 연결하는 프레임(554)으로 구성되어 있다. 절연 격벽들(552)은 전지모듈 적층체(400)의 용접 예정부(410)들 사이에 위치함으로써 용접 중에 용접 예정부들(410)이 서로 접촉하여 발생하는 쇼트를 방지할 수 있다. Referring to FIG. 10 together with FIG. 7, the insulating member 550 may include insulation barrier ribs 552 for preventing conduction between the welding scheduled portions 410, and a frame 554 integrally connecting the insulation barrier ribs 552. ) The insulating partitions 552 may be positioned between the welding scheduled portions 410 of the battery module stack 400 to prevent shorts caused by the welding scheduled portions 410 contacting each other during welding.

한편, 용접 장치(500)를 이용하여 전지모듈 적층체(400)의 전극단자들을 선형 저항 용접하는 과정을 다시 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, a process of linear resistance welding of the electrode terminals of the battery module stack 400 using the welding apparatus 500 will be described with reference to FIG. 7 again.

우선 전지모듈 적층체(400)를 지지부재(510)상에 탑재하고, 이 때 'ㄱ'자 형상으로 돌출된 전극단자의 절곡된 부위가 중첩된 용접 예정부(410)를 용접 봉(540)과 용접 휠(520)의 방향으로 위치하도록 전지모듈 적층체(400)를 탑재한다. 그런 다음, 용접 예정부들(410) 사이에 절연부재(550)를 장착하고, 용접 봉(540)을 전진 이동시켜 용접 예정부(410)의 하단에 밀착시킨다. 그리고, 이동부재(530)에 의해 용접 휠(520)을 전진 이동시켜 용접 예정부(410) 상에 밀착시킨 후 수평방향으로 이동시켜 선형 저항 용접을 수행한다. 이와 같이 용접 예정부(410)를 용접하여 각 각의 전극단자들을 연결한 후, 용접 봉(540)과 용접 휠(520)을 후진 이동시키고, 지지부재(512)를 상향(또는 하향) 이동시킨 다음, 앞서 설명한 용접 과정을 반복하여 기타 용접예정부들에 대한 용접을 순차적으로 수행한다. First, the battery module stack 400 is mounted on the support member 510. At this time, a welding plan portion 410 in which a bent portion of an electrode terminal protruding in a '-' shape overlaps the welding rod 540. And the battery module stack 400 to be positioned in the direction of the welding wheel 520. Then, the insulating member 550 is mounted between the welding scheduled portions 410, and the welding rod 540 moves forward to closely contact the lower end of the welding scheduled portion 410. Then, the welding wheel 520 is moved forward by the moving member 530 to be in close contact with the welding scheduled portion 410 and then moved in the horizontal direction to perform linear resistance welding. After welding the welding plan portion 410 to connect the respective electrode terminals, the welding rod 540 and the welding wheel 520 are moved backward, and the support member 512 is moved upward (or downward). Next, the welding process described above is repeated to sequentially perform welding on other welding preliminaries.

도 11에는 도 4의 전지모듈 적층체가 전지모듈 케이스에 장착된 하나의 예시적인 구조가 도시되어 있다.11 illustrates an exemplary structure in which the battery module stack of FIG. 4 is mounted to a battery module case.

도 11을 참조하면, 중대형 전지모듈(600)은 상부 케이스(610) 및 하부 케이스(620)로 구성된 모듈 케이스에 도 7의 선형 저항 용접 과정에 의해 완성된 전지모듈 적층체(400)를 장착한 구조로 이루어져 있다. 이러한 전지모듈 적층체(400)의 내부는 앞서 설명한 도 1 내지 도 4의 구조와 동일하므로 생략하고 주로 중대형 전지모듈(600)의 외부 구조를 설명하기로 한다. Referring to FIG. 11, the medium-large battery module 600 includes a battery module stack 400 completed by the linear resistance welding process of FIG. 7 in a module case including an upper case 610 and a lower case 620. It consists of a structure. Since the inside of the battery module stack 400 is the same as the structure of FIGS. 1 to 4 described above, the description will be omitted and the external structure of the medium-large battery module 600 will be mainly described.

중대형 전지모듈(600)의 상부 케이스(610)에는 냉매의 유입을 위하여 그것의 상면에는 다수의 냉매 유입구(612)가 형성되어 있다. 하부 케이스(620)는 전지모듈 적층체(400)의 타측면 단부와 상단 및 하단 일부를 감싸면서 상부 케이스(610)에 결합되는 구조로 이루어져 있고, 전면부에 전지모듈 적층체(400)의 전극단자와 연결된 외부 입출력 단자(622)가 위치하는 구조로 이루어져 있다. 중대형 전지모듈(600)의 전면 하단 및 후면 하단에는 외부에 다른 전지모듈을 장착할 수 있도록 체결홈(632)이 형성되어 있는 장착 결합부(630)가 형성되어 있다. In the upper case 610 of the medium-large battery module 600, a plurality of coolant inlets 612 are formed on an upper surface thereof for the inflow of the coolant. The lower case 620 has a structure that is coupled to the upper case 610 while surrounding the other end and the upper and lower portions of the battery module stack 400, the electrode of the battery module stack 400 on the front The external input / output terminal 622 connected to the terminal is configured to be located. A mounting coupling part 630 having fastening grooves 632 is formed at the bottom front and bottom of the medium and large battery module 600 so as to mount other battery modules to the outside.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접 장치는, 전지모듈 적층체 의 전극단자 용접 예정부에 용접봉 및 절연부재를 위치시킨 후 선형 저항 용접을 수행함으로써, 용접 예정부의 용접성을 크게 향상시키고, 용접시 쇼트가 발생하는 것을 방지할 수 있으므로 전지의 불량률을 감소시키고 안전성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 대면적의 전극단자들을 한번에 용접할 수 있고, 이종 금속 간 용접시의 결합력을 향상시킬 수 있다. As described above, in the welding apparatus according to the present invention, by placing the electrode and the insulating member on the electrode terminal welding scheduled portion of the battery module stack, and performing linear resistance welding, the weldability of the weld scheduled portion is greatly improved, and the welding Since it is possible to prevent the occurrence of a short, it is possible to reduce the failure rate of the battery and to greatly improve the safety. In addition, the electrode terminals of a large area can be welded at once, and the bonding force during welding between dissimilar metals can be improved.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.

도 1 내지 도 4는 전지모듈 적층체가 제조되는 과정의 모식도들이다;1 to 4 are schematic views of a process of manufacturing a battery module stack;

도 5 및 도 6은 도 4의 정면도 및 우측면도이다;5 and 6 are front and right side views of FIG. 4;

도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 용접 장치의 모식도이다; 7 is a schematic view of a welding apparatus according to one embodiment of the present invention;

도 8은 도 1의 용접 장치에서 이동부재를 확대한 구조의 모식도이다;8 is a schematic view of an enlarged structure of the movable member in the welding device of FIG. 1;

도 9는 도 1의 용접 장치에서 용접 봉을 확대한 구조의 모식도이다;9 is a schematic view of an enlarged structure of a welding rod in the welding device of FIG. 1;

도 10은 도 1의 용접 장치에서 절연부재를 확대한 구조의 모식도이다;FIG. 10 is a schematic view of an enlarged structure of an insulating member in the welding apparatus of FIG. 1; FIG.

도 11은 도 4의 전지모듈 적층체가 전지모듈 케이스에 장착된 하나의 예시적인 중대형 전지모듈의 모식도이다.FIG. 11 is a schematic view of one exemplary medium-large battery module in which the battery module stack of FIG. 4 is mounted in a battery module case.

Claims (17)

전지셀 또는 전지모듈의 판상형 전극단자들을 상호 용접하거나 또는 상기 판상형 전극단자와 외부회로의 용접을 위한 장치로서, 용접 예정부의 하단면으로 도입되는 용접 봉과, 용접 예정부의 상단면을 가압하면서 이동하는 용접 휠을 포함하고 있으며, 상기 용접 봉으로 용접 예정부의 하단면을 지지한 상태에서 용접 휠의 상단면을 가압하면서 선형 저항 용접을 수행하는 것을 특징으로 하는 용접 장치. A device for welding the plate-shaped electrode terminals of the battery cell or battery module or the welding of the plate-shaped electrode terminal and the external circuit, a welding rod that is introduced to the lower surface of the welding plan portion and the welding to move while pressing the upper surface of the welding plan portion And a wheel, and performing linear resistance welding while pressing the upper surface of the welding wheel while supporting the lower surface of the welding plan portion with the welding rod. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 판상형 전지셀인 것을 특징으로 하는 용접 장치. The welding device according to claim 1, wherein the battery cell is a plate-shaped battery cell. 제 1 항에 있어서, 상기 전지모듈은 전극단자들이 상단 및 하단에 각각 형성되어 있는 판상형 전지셀들을 포함하고 있는 전지모듈로서, The battery module of claim 1, wherein the battery module includes plate-shaped battery cells having electrode terminals formed at upper and lower ends thereof, respectively. 전극단자들이 직렬로 상호 연결되고 상기 전극단자들의 연결부가 절곡되어 적층구조를 이루고 있는 둘 또는 그 이상의 전지셀들; 및Two or more battery cells in which electrode terminals are interconnected in series and the connecting portions of the electrode terminals are bent to form a stacked structure; And 상기 전극단자 부위를 제외하고 전지셀 적층체의 외면 전체를 감싸도록 상호 결합되는 한 쌍의 고강도 셀 커버;A pair of high-strength cell covers coupled to each other to cover the entire outer surface of the battery cell stack except for the electrode terminal portion; 를 포함하는 것으로 구성된 전지모듈인 것을 특징으로 하는 용접 장치. Welding device, characterized in that the battery module comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 용접 예정부는, 두 개의 전지셀 또는 전지모듈들이 순차적으로 적층된 상태에서, 인접한 판상형 전극단자들이 상호 중첩되도록 수직 절곡되어 있는 부위인 것을 특징으로 하는 용접 장치. The welding device according to claim 1, wherein the welding plan portion is a portion in which two battery cells or battery modules are vertically bent so that adjacent plate-shaped electrode terminals overlap each other in a state of being sequentially stacked. 제 1 항에서, 상기 전지셀의 양극 단자와 음극 단자의 소재가 다르고 이들을 직렬방식으로 용접하는 경우, 상대적으로 저항값이 높은 전극단자에는 자체 저항이 낮은 용접 단자(용접 봉 또는 용접 휠)를 위치시키고, 상대적으로 저항값이 낮은 전극단자에는 자체 저항이 큰 용접 단자(용접 휠 또는 용접 봉)를 위치시키는 것을 특징으로 하는 용접 장치. The method of claim 1, wherein when the material of the positive terminal and the negative terminal of the battery cell is different and welding them in series, a welding terminal (welding rod or welding wheel) having a low resistance is placed on an electrode terminal having a high resistance value. And a welding terminal (welding wheel or welding rod) having a large resistance is placed on the electrode terminal having a relatively low resistance value. 제 5 항에 있어서, 상기 전지셀이 알루미늄으로 이루어진 양극 단자와 구리로 이루어진 음극단자를 포함하고 있을 때, 구리 전극단자에는 몰리브덴(Mo) 또는 주석(Sn) 소재로 이루어진 용접 휠을 위치시키고, 알루미늄 전극단자에는 크롬동 전극으로 이루어진 용접 봉을 위치시키는 것을 특징으로 하는 용접 장치. The method of claim 5, wherein when the battery cell includes a positive electrode terminal made of aluminum and a negative electrode terminal made of copper, a welding wheel made of molybdenum (Mo) or tin (Sn) material is placed on the copper electrode terminal. Welding device, characterized in that for placing the electrode rod welding rod made of chromium copper electrode. 제 4 항에 있어서, 용접을 위해 용접 봉이 상기 용접 예정부에 대해 수평(측면)방향으로부터 도입되어 용접 예정부의 하단면에 밀착되고 용접 후 제거될 수 있도록, 상기 용접 봉은 후미에 설치되어 있는 실린더에 의해 수평방향으로 전후 이동하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.5. The welding rod according to claim 4, wherein the welding rod is provided by a cylinder installed at the rear end so that the welding rod can be introduced from the horizontal (side) direction with respect to the welding scheduled portion to be brought into close contact with the bottom surface of the welding scheduled portion and removed after welding. Welding apparatus characterized by moving back and forth in the horizontal direction. 제 4 항에 있어서, 용접을 위해 용접 휠이 상기 용접 예정부의 상단면으로 도입되어 상기 상단면을 가압하면서 수평방향으로 이동하고 용접 후 제거될 수 있도록, 상기 용접 휠은 용접 예정부에 대해 수직방향과 수평방향으로 전후 및 좌우로 움직이는 이동부재 상에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 용접 장치.5. The welding wheel according to claim 4, wherein the welding wheel is perpendicular to the welding scheduled portion so that a welding wheel is introduced into the upper surface of the planned welding portion to move horizontally while pressing the upper surface and to be removed after welding. And a moving member which is installed on the movable member moving back, front, left, and right in the horizontal direction. 제 8 항에 있어서, 상기 이동부재는 용접 예정부에 대해 수평방향으로 이동하는 제 1 블록과 수직방향으로 이동하는 제 2 블록으로 이루어져 있고, 상기 제 1 블록과 제 2 블록은 LM 블록-레일 구조로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 용접 장치. The method of claim 8, wherein the moving member is composed of a first block moving in the horizontal direction with respect to the welding plan portion and a second block moving in the vertical direction, the first block and the second block is an LM block-rail structure Welding apparatus, characterized in that connected to. 제 1 항에 있어서, 둘 또는 그 이상의 용접 예정부가 용접 봉과 용접 휠의 방향으로 위치하도록 다수의 전지셀 또는 전지모듈들을 적층 상태로 위치 고정하는 지지부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 장치. The welding apparatus according to claim 1, further comprising a support member for positioning the plurality of battery cells or battery modules in a stacked state so that two or more welding scheduled portions are positioned in the direction of the welding rod and the welding wheel. 제 10 항에 있어서, 상기 지지부재는 다수의 용접 예정부들에 대해 용접 봉과 용접 휠에 의한 수차적인 용접이 가능할 수 있도록 상하방향으로 이동 가능한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 용접 장치. The welding apparatus according to claim 10, wherein the support member is configured to be movable in a vertical direction to enable aberration welding by a welding rod and a welding wheel to a plurality of welding scheduled portions. 제 10 항에 있어서, 상기 지지부재는 적층된 전지셀 또는 전지모듈들의 적어도 양측을 지지하는 가이드(지지 가이드)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용접 장치. 11. The welding apparatus according to claim 10, wherein the support member includes guides (support guides) for supporting at least both sides of the stacked battery cells or battery modules. 제 1 항에 있어서, 용접 중에 쇼트를 방지하기 위하여 용접 예정부들 사이에 절연부재를 추가로 탑재하는 것을 특징으로 하는 용접 장치. The welding apparatus according to claim 1, further comprising an insulating member between welding scheduled portions to prevent shorting during welding. 제 13 항에 있어서, 상기 절연부재는 용접 예정부가 노출된 상태로 용접 예정부들 사이로 삽입되는 절연 격벽들과 상기 절연 격벽들을 일체로 연결하는 프레임으로 이루어진 것을 특징으로 하는 용접 장치. The welding device according to claim 13, wherein the insulating member comprises a frame for integrally connecting the insulating partition walls and the insulating partition walls which are inserted between the welding scheduled portions with the welding scheduled portion exposed. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 하나에 따른 용접 장치를 사용하여 전지셀 또는 전지모듈들의 판상형 전극단자들을 전기적으로 연결하는 방법으로서, A method of electrically connecting the plate-shaped electrode terminals of a battery cell or battery modules using a welding device according to any one of claims 1 to 14, (a) 용접 예정부가 용접 봉과 용접 휠의 방향으로 위치하도록 지지부재 상에 둘 또는 그 이상의 전지셀 또는 전지모듈들을 탑재하는 과정;(a) mounting two or more battery cells or battery modules on the support member such that the welding plan portion is positioned in the direction of the welding rod and the welding wheel; (b) 용접 예정부들 사이에 절연부재를 장착하는 과정;(b) mounting an insulating member between the welding scheduled portions; (c) 용접 봉을 전진 이동시켜 최상부(또는 최하부) 용접 예정부의 하단에 밀착시키는 과정;(c) advancing the welding rod to bring it into close contact with the lower end of the uppermost (or lowermost) welding scheduled part; (d) 용접 휠을 전진 이동시켜 상기 용접 예정부 상에 밀착시킨 후 수평방향으로 이동시켜 선형 저항 용접을 수행하는 과정; (d) performing a linear resistance welding by advancing the welding wheel to bring the welding wheel into close contact with the welding plan portion and then moving in the horizontal direction; (e) 용접 휠을 후진 이동시키는 과정; 및(e) reversing the welding wheel; And (f) 지지부재를 상향(또는 하향) 이동시켜 상기 단계(c) ~ 단계(e)를 반복하는 과정;(f) repeating the steps (c) to (e) by moving the support member upward (or downward); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 방법. Welding method comprising a. 제 15 항에 따른 방법으로 제조된 고출력 대용량의 중대형 전지모듈. A high output large-capacity battery module manufactured by the method according to claim 15. 제 16 항에 있어서, 상기 중대형 전지모듈은 둘 또는 그 이상의 전지셀들이 한 쌍의 셀 커버에 의해 결합된 구조의 전지모듈 다수 개로 이루어져 있고, 상기 전지모듈 상호 간 및 전지모듈 내의 전지셀들은 판상형 전극단자들이 수직으로 절곡되어 상호 중첩된 상태에서 선형 저항 용접에 의해 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 중대형 전지모듈. The method of claim 16, wherein the medium-large battery module is composed of a plurality of battery modules having a structure in which two or more battery cells are coupled by a pair of cell covers, the battery cells between each other and the battery modules are plate-shaped electrodes Medium and large battery module, characterized in that the terminals are electrically connected by linear resistance welding in a state where the terminals are vertically bent and overlapped with each other.
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