KR101452585B1

KR101452585B1 - 전지셀의 초음파 융착 검수방법

Info

Publication number: KR101452585B1
Application number: KR1020120122325A
Authority: KR
Inventors: 남긍현; 김태신; 장민호; 김대웅
Original assignee: 세방전지(주)
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-10-21
Also published as: KR20140055427A

Abstract

본 발명은 전지셀의 초음파 융착 검수방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전지셀에서 전기적으로 통전가능한 금속재질로 이루어진 구성을 초음파를 이용하여 융착 시킨 이후에 초음파에 의하여 융착되는 순간에 융착 대상물에서 측정된 융착온도와, 융착 이후에 소정의 시간범위 내에서 측정된 온도를 설정된 융착온도와 시간 대비 측정 온도와 비교하여 초음파 융착 대상물의 검수가 가능한 전지셀의 초음파 융착 검수방법에 관한 것이다.

Description

전지셀의 초음파 융착 검수방법{Ultasonic fusion checking method for electrode cell}

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, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로도 주목받고 있다.

소형 모바일 기기들이 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지 셀들을 전기적으로 연결한 소형 전지팩을 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스들은 고출력 대용량의 필요성으로 인해 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 중대형 전지팩을 사용한다.

중대형 전지팩에 사용되는 단위전지는 대략 원통형, 각형 및 파우치형 전지로 분류된다. 초기의 중대형 전지팩에서는 단위전지로서 원통형 전지를 주로 사용하였다. 예를 들어, 일본 특허출원공개 제2004-247320호에는 각각의 원통형 전지를 특정한 형상의 고정 플레이트에 장착하고 횡방향으로 연결하고 이를 다시 접속링과 절연링을 사용하여 종방향으로 연결하여 전지팩을 제조하는 기술을 제시하고 있다. 그러나, 상기 출원에서 보는 바와 같이, 전지팩의 제조를 위해 다수의 원통형 전지들을 연결하는 작업은 원통형 전지의 구조적 특성으로 인해 많은 연결부재들을 필요로 하고 조립과정이 복잡하여, 전지팩의 제조비용이 크게 증가하는 문제점을 가지고 있다. 더욱이, 원통형 전지들 사이에 많은 사공간(dead space)이 존재하므로, 콤팩트한 구조의 전지팩에 대한 최근을 수요를 고려할 때 근본적인 한계를 가진다.

따라서, 전지팩을 구성함에 있어서, 연결부재의 수가 적으며 조립이 용이하고 높은 밀집도로 충적될 수 있는 각형 전지, 파우치형 전지 등의 판상형 전지에 대해 많은 연구가 행해지고 있으며, 그 중에서도 경량이며 제조비용이 낮은 파우치형 전지에 대한 관심이 높다.

판상형 전지는 그것의 구조적 특징으로 인해 사공간의 크기를 크게 줄인 상태로 적은 수의 연결부재에 의해 용이하게 전지팩을 제조할 수 있는 장점을 가지고 있다. 반면에, 판상형 전지, 특히, 파우치형 전지는 기계적 강성이 크지 않으므로, 예를 들어, 1 내지 5 개 단위로 기계적 강성이 있는 케이스에 내장하거나 별도의 부재로 연결하여 전지모듈로 구성하고, 이러한 전지모듈을 소망하는 용량 및 출력에 따라 다수 개 적층하여 전지팩을 제조한다.

그러한 대표적인 예가 본 출원인의 한국 특허공개 제2005-0036751호와, 기타 일본 특허출원공개 제2004-31049호, 일본 특허출원공개 제2004-554492호, 미국 특허출원공개 제2003-170535호 등에 개시되어 있다.

이들 출원들은 단위전지로서 판상형 전지를 사용하여 전지팩을 구성함에 있어서 나름대로의 장점을 가지고 있다. 이들 출원들은 모두 판상형 단위전지들을 종방향 또는 횡방향으로 배열하여 기계적 및 전기적으로 연결함으로써 전지모듈을 구성하고, 이러한 전지모듈들을 다시 횡방향 또는 종방향으로 배열하여 기계적 및 전기적으로 연결함으로써 중대형 전지팩을 구성한다.

이와 같은 전지팩은 하나 이상의 전지셀에서 전기적으로 통전되도록 하나 이상의 전지탭을 직렬 또는 병렬로서 연결시켜야 되며, 이를 위하여 용접 또는 초음파에 의한 융착과정을 통하여 하나 이상의 전지셀을 연결시킨다.

그러나 이와 같은 종래의 전지셀은 상기 전지탭을 초음파에 의한 융착시에전지탭과 전지탭 사이의 접합, 즉, 초음파에 의한 융착을 검수하기 위해서는 별도의 검사장치나 공정을 통하여 이루어지고 있어 복잡하고 추가 비용이 요구되고 있어 저가이면서 보다 간단한 검수방법이 요구 되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목저은 전지탭을 초음파 융착시킨 이후에 소정의 시간대별로 설정된 온도의 측정여부에 따라서 초음파 융착을 검수할 수 있어 추가적인 장치나 공수가 필요없는 전지셀의 초음파 융착 검수방법을 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다.

본 발명에 따른 전지셀의 초음파 융착 검수방법의 바람직한 실시예는,초음파에 의하여 동종 또는 이종 금속재질로 이루어진 하나 이상의 융착 대상물의 융착 결과를 검수하는 전지셀의 초음파 융착검수방법에 있어서, 하나 이상이 정렬된 전지셀의 초음파 융착 이후에 1~9초, 10~30초 이내에 각각 1회 이상 측정하도록 측정시간과, 상기 측정시간 동안 측정된 온도의 평균 온도범위를 산출 및 설정하는 온도설정단계; 상기 온도설정단계 이후에 하나 이상의 융착 대상물을 초음파 융착부에 안착시킨 뒤에 초음파를 가하여 융착시키는 초음파 융착단계; 상기 융착 대상물의 초음파 융착 이후에 시간을 카운팅하여 상기 온도설정단계에서 설정된 측정시간에 해당되는지를 판단하는 시간카운팅단계; 상기 시간카운팅단계에서 설정된 측정시간대별로 동일 위치에서 상기 융착 대상물의 융착부분의 온도를 1회 이상 측정하는 온도측정단계; 및 상기 온도측정단계에서 측정된 측정온도와 설정된 평균 온도범위를 비교하여 초음파 융착대상물의 양품여부를 판정하는 판정단계를 포함하는 것이 바람직하다.

삭제

본 발명은 동종 또는 서로 다른 금속재질로 이루어져 하나 이상으로 정렬된 융착 대상물의 초음파 융착에 대한 검수를 위하여 별도의 검수장치가 추가됨 없이 초음파가 융착 대상물에 가해진 뒤에 융착이 일어나는 융착 부분의 융착온도와 융착된 이후에 설정된 시간 내에서 융착부위의 온도를 측정하는 것으로 이루어질 수 있어 추가적인 비용 없이 초음파 융착의 검수를 진행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전지셀의 초음파 융착 검수장치를 도시한 블러도,
도 2는 본 발명에 따른 전지셀의 초음파 융착 검수방법을 도시한 순서도,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 전지셀의 초음파 융착 검수방법의 제1예를 도시한 사진,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 전지셀의 초음파 융착 검수방법의 제2예를 도시한 사진,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 전지셀의 초음파 융착 검수방법의 제3예를 도시한 사진,
도 6은 본 발명에 따른 전지셀의 초음파 융착 검수방법의 제4예를 도시한 사진이다.

이하에서는 본 발명에 따른 전지셀의 초음파 융착 검수방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전지셀의 초음파 융착 검수장치를 도시한 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 전지셀에서 전기적인 신호를 통전시키는 하나 이상의 융착 대상물을 융착시키는 초음파 융착부(10)와, 상기 초음파 융착부(10)에서 융착된 융착 대상물의 온도를 측정하는 열감지부(20)과, 상기 열감지부(20)에서 측정된 온도와 설정된 온도를 비교하여 불량여부를 판단하는 제어부(30)를 포함한다.

상기 초음파 융착부(10)는 하나 이상의 융착 대상물이 정렬되어 안착되면, 초음파를 가하여 하나 이상의 융착대상물을 융착시킨다. 상기 융착 대상물은 전지탭 또는 버스바와 같이 전지셀에서 융착되어 설치되는 구성을 모두 포함한다. 특히 상기 융착 대상물은, 예를 들면, 전지탭의 경우, 2 이상으로서(예를 들면, 4셀, 8셀)이 양극과 음극, 양극 및 음극으로 서로 다른 극성의 전지탭이 상호 교대로 위치되도록 정렬된다. 여기서 상기 전지탭은 동종의 금속재질(예를 들면, 알루미늄)이나 이종의 금속재질(예를 들면, 양극은 알루미늄, 음극은 구리)로 제작된 전지탭 모두에 해당된다.

이하에서는 본 발명의 간략한 설명을 위하여 전지탭과 전지탭 간의 융착을 예를 들어 설명하나, 전지탭과 버스바, 또는 기타 전지셀에 적용되는 구성의 초음파 융착시에도 본 발명의 기술적 사상의 범위내에 해당된다.

상기 열감지부(20)는 상기 초음파 융착부(10)에서 융착되는 융착온도와 전지탭의 융착부분의 온도를 설정된 시간에 측정한다. 여기서 상기 융착온도는 하나 이상의 전지탭이 정렬된 상태에서 상기 초음파 융착부(10)에서 가해진 초음파에 의하여 접합될 시에 상기 전지탭에 측정된 온도를 의미한다.

상기 열감지부(20)는 상기 제어부(30)의 제어에 의하여 상기 초음파 융착부(10)에서 융착된 전지탭의 융착부분의 온도를 측정한다. 바람직하게로는 상기 열감지부(20)는 열화상을 촬영할 수 있는 열화상카메라 또는 적외선온도계 중 어느 하나를 적용하여 융착부분을 촬영함에 따라서 온도에 따른 색상의 변화로서 융착부분의 검수가 빠르게 이루어질 수 있도록 한다.

상기 제어부(30)는 상기 초음파 융착부(10)를 제어하여 상기 전지탭을 초음파로 융착시키고, 상기 전지탭의 융착온도와, 융착이후에 시간을 카운팅하여 설정된 시간이 되면 상기 열감지부(20)를 통하여 상기 전지탭의 융착부분의 온도를 측정하도록 제어한다. 그리고 상기 제어부(30)는 상기 열감지부(20)에서 측정된 융착온도와 융착부분의 온도를 설정된 온도와 비교하여 융착 대상물의 불량여부를 검수한다.

본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하며, 이하에서는 상기와 같은 구성을 통하여 달성되는 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 전지셀의 초음파 융착 검수방법을 도시한 순서도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 전지셀의 초음파 융착 검수방법은 초음파 융착온도와 융착 이후에 융착부분의 온도를 측정하기 위한 시간 및 측정온도를 설정하는 시간 및 온도설정단계(S10)와, 하나 이상의 전극탭을 정렬시킨 뒤에 초음파 융착을 진행하는 초음파 융착단계(S20)와, 상기 초음파 융착단계(S20) 이후에 설정된 시간을 카운팅하는 시간카운팅단계(S30)와, 상기 시간카운팅 단계(S30) 이후에 융착온도와 융착부위의 온도를 설정된 시간에 측정하는 온도측정단계(S40)와, 불량 또는 양호를 판단하는 판정단계(S50)를 포함한다.

상기 시간 및 온도설정단계(S10)는 상기 제어부(30)에서 하나 이상의 전지탭을 겹치게 한 뒤에 초음파 융착을 실시했을 때, 양품으로 판정할 수 있는 융착온도와, 소정의 시간 대비 측정 온도를 설정하여 상기 전지탭간의 융착이 제대로 이루어졌음을 판단하도록 시간과 온도를 설정하는 단계이다.

여기서 본 발명은 하나 이상의 융착 대상물(예를 들면, 전지탭)을 겹쳐서 각각 초음파에 의해 융착되는 순간에 측정되는 융착온도와, 융착 이후에 동일 시간 내에 온도를 측정하였으며, 그 결과로 평균 온도 범위 내에 해당하는 융착온도와, 특정 시간 이후에 융착부분에 측정되는 평균 온도범위에 속하는 융착 대상물에 대하여 육안 검수를 통하여 불량유무를 판단할 수 있었다.

그 예는 첨부된 도 3 내지 도 6을 통하여 설명한다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 전지셀의 초음파 융착 검수방법의 제1예를 설명하기 위한 사진으로서 도 3a는 전지탭을 초음파 융착하는 실사진이며, 도 3b는 융착이후에 설정시간내의 온도를 측정한 사진이며, 도 3c는 융착된 전지탭을 촬영한 사진이다.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 본 발명은 도 3a와 같이 서로 다른 이종의 전지탭(예를 들면, 알루미늄 재질의 양극과 구리 재질의 음극)을 상호 겹친 뒤에 초음파 융착기에 안착시킨 뒤에 라인 융착 방식으로 초음파 융착부를 구동시켜 융착시켜 융착온도와 융착이후에 설정된 시간대별로 융차부분의 온도를 측정하였다. 그 결과는 하기의 표로서 기재하였다.

	융착온도	3초	10초	30초	판정
제1비교예(℃)	68	33.5	32.2	31	양호
제2비교예(℃)	67	32.4	31.3	30.3	양호
제3비교예(℃)	53	29.2	28.5	26	불량

제1비교예 내지 제3비교예는 이종의 금속재질로 제작된 두 장의 전지탭을 겹친 뒤에 라인 융착방식으로서 융착시켜 융착온도와 융착 이후에 각각, 3초, 10초, 30초에서 융착부분의 온도를 측정하였다. 아울러 판정은 작업자가 육안 및 접합부분에 전류를 인가하여 발생되는 저항을 측정한 결과를 종합하여 판정하였다. 즉, 본 발명은 두장의 전지탭을 융착시킬때의 융착온도와 융착된 이후 30초이내에 적어도 1회 이상의 온도를 측정하여 검수여부를 판단하게 되며, 더욱 바람직하게로는 1~9초, 10~30초의 범위 내에서 적어도 각 1회 이상씩 온도를 측정하는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명의 제1예는 3초, 10초, 30초가 경과되었을 경우에 각각 온도를 측정하도록 하였으며, 이는 다양한 실시예중에서 어느 하나에 해당되는 선택사항이다.

육안 검사의 결과는 상기 전지탭 사이에서 겹쳐진 부분의 접합상태를 확인하였고, 전류를 인가하였을 경우에 각각의 비교에서의 저항값이 설정된 저항값의 범위 내에 해당되는 지를 판단하였다.

그 결과, 제1비교예와 제2비교예는 융착온도의 평균 온도범위가 65℃이상이며, 제3비교예는 제1비교예와 제2비교예의 융착온도 보다 낮은 60℃ 이하의 온도가 측정되었다. 그리고 육안 검수결과 제3비교예는 융착부분에서 완전하게 접합되지 않아 불량으로 판정되었다.

위와 같은 실험결과를 볼 때, 2장의 전지탭을 라인 방식의 초음파 융착하였을 경우, 융착온도가 65℃ 이상이거나 또는 3초가 경과 된 이후에 32~35℃, 10초 이후 31~33℃, 30초에서 30~32℃로서 융착부분의 온도가 측정되면 양호로 판정가능한 것으로 확인된다.

아울러 위 실험과 동일 조건하에서 2장의 전지탭을 융착시에 융착온도가 최대 75℃이상이 되면, 전지탭의 모재가 손상되었기에 저항값이 높아져서 불량율이 매우 높았다. 따라서 2장의 전지탭을 초음파 융착시 전지탭의 융착온도는 60~75℃이하로 설정함이 바람직하다.

또한 상기 제1예와 같은 동일한 실험조건을 통하여 다 수개의 전지탭에서 융착온도를 측정하였으며, 그 결과 제1비교예와 제2비교예의 평균 융착온도의 범위에 해당되는 융착 대상물이 모두 양품으로 판정되었고, 상기 평균 온도 범위에 벗어나는 융착 대상물은 육안 및 저항측정식 검수방법에서 모두 융착 불량으로 판정되었다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 전지셀의 초음파 융착 검수방법의 제2예를 설명하기 위한 사진으로서 도 4a는 전지탭을 초음파 융착하는 실사진이며, 도 4b는 융착이후에 설정시간내의 온도를 측정한 사진이며, 도 4c는 융착된 전지탭을 촬영한 사진이다. 상기 사진은 열화상을 촬영한 사진으로서, 사진에서 하얗게 표시되는 부분이 융착부분이다.

도 4a 내지 도 4c는 음극과 양극 탭을 겹친 뒤에 스팟융착방식으로 융착하는 예를 촬영한 사진이며, 실험방법은 위에서 설명한 제1예와 동일한 시간과 장비를 통하여 측정하였다. 측정결과는 하기의 표 2에 기재된 바와 같다.

	융착온도	3초	10초	30초	판정
제1비교예(℃)	69	35.5	33.6	31.3	양호
제2비교예(℃)	68	33.2	32.4	30.2	양호
제3비교예(℃)	52	31	30.2	26.4	불량

위 실험은 상기 전지탭의 융착온도가 60℃이상에서 양호판정이 나왔으며, 75℃ 이상에서 모재의 손상이 발생되기 때문에 60~75℃ 인 것으로 확인되었다. 아울러 실험은 초음파 융착 이후에 3초, 10초, 30초가 경과되면 융착부위의 온도를 측정하였다. 또한 판정은 작업자의 육안검수를 진행하여 위와 같은 융착온도 및 시간의 경과에 따른 온도의 측정결과에 따른 불량유무를 확인하였다.

실험결과, 제1비교예와 제2비교예는 융착온도가 60℃ 이상이고, 제3비교예는 60℃이하의 융착온도가 측정되었고, 설정된 시간대 별로 측정된 온도를 비교한 결과 제1비교예와 제2비교예에 비하여 제3비교예가 현저히 낮은 온도가 측정되었다.

아울러 육안검수결과, 제1비교예와 제2비교예는 양호로 판정되나 제3비교예는 융착부분에 일부 뜸현상이 발생됨이 확인되었다. 즉, 2장의 초음파 융착시 융착온도가 60~75℃ 이상이면 합격판정을 내릴 수 있었으나, 60℃이하가 되면 융착에 불량이 발생됨이 확인되었다. 또한 융착된 이후에 전지탭은 3초가 경과된 경우에는 33℃이하, 10초가 경과된 이후 온도가 32℃이하, 30초후 30이하℃의 온도가 측정된다면 불량으로 판단할 수 있다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 전지셀의 초음파 융착 검수방법의 제3예를 설명하기 위한 사진으로서 도 5a는 전지탭을 초음파 융착하는 실사진이며, 도 5b는 융착이후에 설정시간내의 온도를 측정한 사진이며, 도 5c는 융착된 전지탭을 촬영한 사진이다.

여기서 도 5a 내지 도 5c는 음극탭과 양극탭이 혼합되는 4장의 전지탭을 초음파 융착했을 경우를 열화상카메라를 통하여 촬영한 사진이다. 아울러 제3예는 스팟융착방식에 의하여 4장의 전지탭을 겹친 뒤에 융착시키고, 위의 제1 및 제2예와 동일한 조건하에서 융착온도와 융착직후의 설정된 시간대에 융착부분의 온도를 각각측정하였다. 그 결과는 하기의 표 3에 기재된 바와 같다.

	융착온도	3초	10초	30초	판정
제1비교예(℃)	89.1	48.2	45.3	37.2	양호
제2비교예(℃)	88.6	47.4	43.9	36.2	양호
제3비교예(℃)	75.1	44.3	39.6	30.1	불량

여기서 상기 전지탭은 음극, 양극, 음극, 양극의 순서대로 총 4장의 전지탭을 겹치도록 한 뒤에 초음파 융착을 실시하였다.

측정결과, 제1비교예와 제2비교예는 융착온도가 85℃ 이상이며, 제3비교예는 88℃이하로 측정되었고, 제1비교예와 제2비교예는 3초 후 47~49℃, 10초후 43~46℃, 30초 후 36~38℃가 측정되었다. 아울러 제1비교예와 제2비교예는 육안확인 결과, 양호하나 제3비교예는 불량으로 판정되었다.

결론적으로, 4매의 전지탭의 융착온도는 100(℃)가 넘을 경우에 모재의 소손이 발생됨이 확인되었기에 85~100(℃)의 범위로 설정하고, 3초 후 45℃이상, 10초후 40℃이상, 30초 후 35℃ 이상이라면 양호로 판정할 수 있었다.

도 6은 본 발명에 따른 전지셀의 초음파 융착 검수방법의 제4예를 도시한 사진으로서, 8개의 전지셀의 전지탭을 수평으로 배열하여 초음파 융착기에 설치하여 8개의 전지탭을 초음파 융착한 직후에 촬영된 열화상 사진이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제4예는 8개의 전지탭을 양극과 음극의 전지탭이 교대로 위치되도록 정렬하여 초음파 융착하고, 융착온도와, 상술한 제1 내지 제3예와 동일한 시간 동안 융착부분의 온도를 측정하여 육안검수 및 저항식 검수결과를 비교하였다. 그 결과는 하기의 표 4에 기재된 바와 같다.

	융착온도	3초	10초	30초	판정
제1비교예(℃)	102	51.3	49.4	47.2	양호
제1비교예(℃)	101	50.8	48.6	46.3	양호
제1비교예(℃)	89	42.1	44.9	41.5	불량

제4예는 도 6과 같이, 8셀을 직렬화 하기 위하여 수평으로 배열한 뒤에 전지탭과 전지탭 사이를 초음파 융착하였고, 초음파 융착 후 융착온도와, 융착 이후에 3초, 10초 30초가 경과되는 시점에서 각각 융착부분의 온도를 측정하였다. 아울러 상기 초음파 융착 대상물인 제1 내지 제3비교예의 불량 및 양호 여부를 확인하기 위하여 육안검수 및 저항측정을 통한 검수를 진행하였다.

여기서 상기 전지탭은 서로 다른 재질의 금속(예를 들면, 양극은 알루미늄, 음극은 구리)으로 제조되어 음극과 양극이 교대로 위치되도록 정렬되어 융착된다.

그 결과, 표 4에 기재된 바와 같이, 제1비교예와 제2비교예는 3초후 49~51℃, 10초 후 48~50℃, 30초는 46~48℃로 측정되었으며, 육안 및 저항식 검수결과 모두 양품으로 판정되었다. 이때, 상기 제1비교예와 제2비교예의 융착온도는 평균 101℃이며, 불량으로 판정되는 제3비교예의 융착온도는 89℃로서 양품의 평균 융착온도와 많은 차이가 발생됨을 알 수 있다.

또한, 예를 들면, 상기의 제4예는 이종금속 재질의 전지탭이 음극과 양극이 교대로 위치되도록 정렬하여 융착한 경우이나, 동종금속 재질의 전지탭 및/또는 버스바와 같은 대상물을 융착한 경우에는 상술한 제4의 융착온도와 시간 대비 측정온도에 차이가 있다.

하지만, 양품의 융착물은 모두 평균 온도 범위 내에 속하는 온도가 측정되고 있으며, 시간 대비 온도 역시 평균온도의 범위 내로서 측정된다. 반대로 불량 융착물은 융착온도의 평균 온도범위와 시간 대비 측정온도범위에 모두 해당되지 않는 온도가 측정된다.

결론적으로 초음파 융착물의 검수는 하나 이상의 융착 대상물을 융착시킬 때 각각으로부터 측정된 융착온도의 평균 온도 범위를 산출하고, 산출된 평균 온도범위에 포함여부를 판단하여 융착물을 검수하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 시간대비 온도의 측정은 소정의 시간(30초) 이내에 1회 이상 융착부분의 온도를 측정하고, 측정된 온도의 평균 온도범위를 산출하여 불량유무를 판단할 수 있다,

따라서 상기 제어부(30)는 상기와 같이 전지탭의 갯수와 융착방식에 따라서 융착직후 온도측정의 시간과 양품의 평균 온도범위를 설정하여 상기 열감지부(20)의 온도측정신호에 따라서 융착부분의 검수결과를 산출할 수 있다.

그러므로 상기 시간 및 온도설정단계(S10)는 상기 제어부(30)에서 융착 대상물의 종류(예를 들면, 전지탭과 전지탭 또는 전지탭과 버스바)와 금속재질(예를 들면, 이종금속 또는 동종금속), 음극과 양극의 배열순서(예를 들면, 음극과 양극, 양극과 양극, 양극과 음극) 또는 갯수와 융착방식(예를 들면, 라인 융착, 스팟융착)에 따라서 융착 온도의 평균 온도범위와, 30초 이내에 적어도 1회 이상의 온도를 측정하도록 시간과 측정 시간 대비 평균 온도범위를 설정한다.

상기 초음파 융착단계(S20)는 상술한 바와 같이 하나 이상의 전지탭을 수평으로 배열하여 초음파 융착하는 단계이다. 여기서 상기 초음파 융착단계는 상기 제어부(30)에서상기 초음파 융착부(10)를 제어하여 양극 전지탭과 음극전지탭을 상호 교대로 위치되도록 배치하여 하나 이상을 배열하여 초음파 융착을 진행할 수 있다.

상기 시간카운팅단계(S30)는 상기 초음파 융착단계(S20) 이후에 상기 제어부(30)가 상기 시간 및 온도설정단계(S10)에서 설정된 시간을 카운팅하는 단계이다. 여기서 바람직하게로는 설정시간을 하나 이상으로 설정하여 1회 이상의 온도측정으로 통하여 불량 및 양호의 판정을 더욱 정밀하게 진행하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 상기 제어부(30)는 상기 열감지부(20)를 제어하여 3초, 10초, 30초에 각각 온도를 측정하도록 제어하여 상기 초음파 융착부(10)의 초음파 융착 이후에 시간대비 융착 부분의 냉각속도를 비교할 수 있도록 측정시간을 하나 이상으로 설정하는 것이 바람직하다.

상기 온도측정단계(S40)는 상기 시간카운팅단계에서 카운팅된 시간대 마다 융착부분의 온도를 측정하도록 상기 제어부(30)가 상기 열감지부(20)를 제어하는 단계이다.

상기 판정단계(S50)는 상기 제어부(30)가 상기 열감지부(20)를 제어하여 설정된 시간에 측정된 온도를 설정된 온도와 비교하여 불량 및 양호를 판정하는 단계이다. 상기 제어부(30)는 설정온도가, 예를 들면, 융착 이후 3초가 경과된 온도가 32~35℃, 10초가 경과된 온도가 30~33℃로 설정되었다면, 상기 열감지부(20)의 측정온도를 비교하여 상기 초음파 융착의 검수를 진행 및 판단한다.

아울러 상기 제어부(30)는 상술한 제1예의 라인융착방식의 경우와, 제2예의 스팟융차방식에 따라서 설정온도를 변경되며, 제3예와 제4예처럼 전지탭의 갯수에 따라서 그 설정온도가 변형된다.

또한 상술한 제3예와 제4예는 각각 4매와 8매의 전지탭을 서로 다른 재질의 금속으로 제조되는 전지탭을 음극과 양극으로 교대로 위치시켜 융착했을 경우를 실험한 것이며, 동종의 금속재질로 제조되는 경우와, 음극, 음극, 양극, 양극과 같이 동일 극성의 전지탭을 겹쳐서 융착할 경우에는 상기와 같은 융착온도와 설정시간 대비 측정온도에 차이가 있다.

결론적으로 본 발명은 융착대상물의 갯수, 동종 또는 이종금속재질의 여부, 배열 순서에 따라서 각각 서로 다른 융착온도의 평균 온도 범위를 산출하고, 30초 이내에 최소 1회 이상 측정된 온도의 평균범위를 산출하여 융착의 불량유무의 검수가 가능하다. 즉, 본 발명은 설정된 융착온도의 평균 온도범위와 설정된 시간에 측정되는 평균 온도범위에 속하는 온도가 측정되면 양품, 평균온도범위에 못미친다면 불량으로 판단할 수 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같이 초음파 융착되도록 겹쳐지는 융착물(전지탭 및/또는 버스바)의 숫자와 재질 및 극성의 정렬 순서에 따라서 설정된 시간 내의 적정온도가 각각 상이하나, 완전 융착된 융착물의 경우는 일정범위내의 융착온도에서 융착되기 때문에 불량과 양호의 판정이 명확하게 구분될 수 있어 별도의 기계적 장치의 추가 없이도 초음파 융착의 검수가 가능하다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10 : 초음파 융착부 20 : 열감지부
30 : 제어부

Claims

삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
초음파에 의하여 동종 또는 이종 금속재질로 이루어진 하나 이상의 융착 대상물의 융착 결과를 검수하는 전지셀의 초음파 융착검수방법에 있어서,
하나 이상이 정렬된 전지셀의 초음파 융착 이후에 1~9초, 10~30초 이내에 각각 1회 이상 측정하도록 측정시간과, 상기 측정시간 동안 측정된 온도의 평균 온도범위를 산출 및 설정하는 온도설정단계;
상기 온도설정단계 이후에 하나 이상의 융착 대상물을 초음파 융착부에 안착시킨 뒤에 초음파를 가하여 융착시키는 초음파 융착단계;
상기 융착 대상물의 초음파 융착 이후에 시간을 카운팅하여 상기 온도설정단계에서 설정된 측정시간에 해당되는지를 판단하는 시간카운팅단계;
상기 시간카운팅단계에서 설정된 측정시간대별로 동일 위치에서 상기 융착 대상물의 융착부분의 온도를 1회 이상 측정하는 온도측정단계; 및
상기 온도측정단계에서 측정된 측정온도와 설정된 평균 온도범위를 비교하여 초음파 융착대상물의 양품여부를 판정하는 판정단계를 포함하는 전지셀의 초음파 융착검수방법.
삭제
삭제
삭제
삭제