KR102084087B1 - 열 흡수율 센싱부재를 포함하는 용접 장치 및 이를 이용한 전지셀의 적층 적합성 검증 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전지셀 또는 전지모듈의 전극단자들을 상호 용접하거나 또는 상기 전극단자와 접속부재의 용접을 위한 장치로서, 전극단자에 위치한 하나 이상의 용접 예정부가 하기 레이저 조사기에 대면하는 방향으로 위치하도록 전지셀들 또는 전지모듈들을 적층한 상태로 정위치 고정하는 지지부재; 용접 예정부를 향하는 전면에 개구가 형성되어 있고, 상기 개구를 통해 용접 예정부에 레이저 광을 조사하는 레이저 조사기; 및 레이저 조사기로부터 조사된 레이저 광에 대한 용접 예정부의 열 흡수율을 측정하는 센싱부재;를 포함하고 있고, 상기 개구를 통해 용접 예정부의 전면에 레이저 광을 조사하여 용접을 수행하고, 용접 예정부의 레이저 광에 대한 열 흡수율을 측정하여 전지셀들의 적층 적합성을 검증하는 것을 특징으로 하는 용접 장치에 관한 것이다.

Description

열 흡수율 센싱부재를 포함하는 용접 장치 및 이를 이용한 전지셀의 적층 적합성 검증 방법 {Welding Device Comprising Heat Absorption Sensing Member and Validation Method for Stacking Suitability of Battery Cell Using the Same}

본 발명은 전지셀의 적층 적합성 검증이 가능한 용접 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저 광에 대한 용접 예정부의 열 흡수율을 측정하는 센싱부재를 포함하여 용접 과정 중에 비접촉적인 적층 적합성 검증이 가능한 용접 장치에 관한 것이다.

충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다.

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용되는 반면에, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀 또는 전지모듈을 전기적으로 연결한 전지팩이 사용되고 있다.

전지모듈/전지팩은 다수의 단위전지들을 직렬 및/또는 병렬로 배열한 뒤, 순차적으로 전기적 연결을 이룬 전지 구조물로서, 고출력 대용량을 요구하는 중대형 디바이스에서는, 다수의 전지셀들을 직렬로 배열하고, 전기적으로 연결한다.

전지셀을 직렬로 연결하는 경우 서로 다른 극성을 가진 전극단자가 인접하도록 배열되는데, 양극단자와 음극단자의 가시적인 구별이 어려워, 전지셀을 잘못 적층한 상태로 전압이 인가되면 쇼트 발생으로 전지셀 전체를 폐기해야 하는 등의 문제점이 있었다.

이에 종래에는 각 전지셀의 전압을 측정하여, 전지셀이 정상적으로 적층되었는지 검증하는 과정을 수행한 후에, 버스 바 어셈블리의 조립 과정을 수행하였다.

도 1에는 직렬 상태로 적층된 전지셀들의 정면 사진이 도시되어 있고, 도 2에는 상기 전지셀들의 적층 적합성을 검증하는 검증 장치의 정면 사진이 도시되어 있는 바, 상기 검증 과정을 상술하도록 한다.

도 1을 참조하면, 제 1 내지 제 10 전지셀들(100 ~ 190)은 직렬 연결 되도록 적층되어 있고, 각 전지셀들은 버스 바 어셈블리(200)에 연결된 구조로 이루어져 있다.

버스 바 어셈블리(200)는 버스 바, 와이어와 같은 접속부재들(210), ICB(220), 및 두 개의 외부 입출력 단자들(230, 240)을 포함하고 있으며, 접속부재들(210)은 각 전지셀들(100 ~ 190)을 버스 바 어셈블리(200)와 전기적으로 연결한다.

상기 적층된 전지셀들(100 ~ 190) 중 제 1 전지셀(100)은 일방향으로 돌출된 제 1 양극단자(101) 및 제 1 음극단자(102)를 포함하고 있고, 제 1 전지셀(100)와 인접한 제 2 전지셀(110)은 일방향으로 돌출된 제 2 양극단자(111) 및 제 2 음극단자(112)를 포함하고 있다.

제 1 양극단자(101)는 제 2 음극단자(112)와, 제 1 음극단자(102)는 제 2 양극단자(111)과 인접하도록 적층된다. 즉, 제 1 내지 제 10 전지셀들(100 ~ 190)은 서로 반대되는 극성의 전극단자가 인접하도록 적층되며, 이와 달리 같은 극성을 가지는 전극단자가 인접하도록 일부 전지셀이 적층되는 경우, 쇼트가 발생할 수 있다.

따라서, 종래에는 적층 적합성 검증 장치를 통해 이를 확인하였으며, 도 2에 이러한 적층 적합성 검증 장치를 도시하였다.

도 2를 참조하면, 적층 적합성 검증 장치(300)는 각 전지셀의 전극단자와 접촉하는 제 1 내지 제 20 접속부들(301 ~ 320)과 각 전지셀의 전압을 측정하는 측정부(도시되지 않음)를 포함하고 있다.

도 1과 함께 도 2를 참조하면, 최상단에 위치한 제 1 전지셀(100)의 제 1 양극단자(101)는 제 1 접속부(301)와 접촉되고, 제 1 음극단자(102)는 제 2 접속부(302)와 접촉된다.

제 2 전지셀(110)의 경우, 제 2 음극단자(112)는 제 1 및 제 3 접속부들(301, 303)과 접촉되고, 제 2 양극단자(111)는 제 2 및 제 4 접속부들(302, 304)과 접촉된다. 마찬가지로, 제 3 전지셀(120)의 양극 및 음극단자들은 각각 제 3 및 제 5 접속부들(303, 305)과 제 2 및 제 4 접속부들(304, 306)에 접촉된다.

이와 같이, 종래의 적층 적합성 검증 장치(300)는 각 전극단자들에 직접적으로 접촉하여 전압을 측정하고, 이로부터 전극단자들의 극성을 판별하였다.

그러나 상기 검증 장치는 접촉식으로 검증을 수행하는 바, 접속부의 마모 및 노후로 접촉 불량이 발생하고, 검증이 잘 수행되지 않아 쇼트 등이 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 상기 검증 장치의 접촉 과정에서, 전극단자에 소정 범위의 압력이 가해지는 바, 전극단자가 구부러져, 이후 버스 바 어셈블리와의 조립 과정이 어려워지는 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 문제점들을 일거에 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.

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

구체적으로 본 발명의 목적은, 레이저 조사기를 통해 용접을 수행하는 용접 장치에, 열 흡수율을 측정하는 센싱부재를 포함하여, 용접과 함께 전지셀의 적층 적합성을 검증할 수 있는 용접 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 또한, 상기 용접 장치를 이용하여, 비접촉적으로 전지셀의 적층 적합성을 검증하는 바, 전극단자의 절곡을 방지하고, 검증 정확도가 우수한 적층 적합성 검증 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용접 장치는 전지셀 또는 전지모듈의 전극단자들을 상호 용접하거나 또는 상기 전극단자와 접속부재의 용접을 위한 장치로서,

전극단자에 위치한 하나 이상의 용접 예정부가 하기 레이저 조사기에 대면하는 방향으로 위치하도록 전지셀들 또는 전지모듈들을 적층한 상태로 정위치 고정하는 지지부재;

용접 예정부를 향하는 전면에 개구가 형성되어 있고, 상기 개구를 통해 용접 예정부에 레이저 광을 조사하는 레이저 조사기; 및

레이저 조사기로부터 조사된 레이저 광에 대한 용접 예정부의 열 흡수율을 측정하는 센싱부재;

를 포함하고 있고,

상기 개구를 통해 용접 예정부의 전면에 레이저 광을 조사하여 용접을 수행하고, 용접 예정부의 레이저 광에 대한 열 흡수율을 측정하여 전지셀들의 적층 적합성을 검증하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명에 따른 용접 장치는 레이저 조사기로부터 조사된 레이저 광에 대한 용접 예정부의 열 흡수율을 측정하는 센싱부재를 포함하여, 용접을 수행하면서 전지셀들의 적층 적합성을 검증한다.

전지모듈 또는 전지팩을 구성하는 다양한 부품들은 레이저 용접, 스팟 용접, 초음파 용접, 솔더링 등 다양한 방법에 의해 전기적으로 연결된다.

전지셀의 외부로 돌출되어 있는 전극단자는 전극단자들 상호간, 또는 버스 바나 와이어 등과 같은 접속부재와 전기적으로 연결되는데, 이러한 전극단자의 전기적 연결은 안전성, 용접성, 정확성 측면에서 레이저 용접으로 수행되는 것이 바람직하다.

레이저 용접이 수행되는 경우, 용접 예정부에 레이저 광을 조사하여 용접이 수행되는데, 본 발명에 따른 용접 장치는 레이저 광에 대한 용접 예정부의 열 흡수율을 측정하고, 측정된 열 흡수율로부터 용접 예정부를 이루고 있는 금속을 판별하여, 용접 예정부가 형성되어 있는 전극단자의 극성을 감지한다.

전극단자의 형태는 특별히 제한되지 않으나, 레이저 용접이 상대적으로 광범위하게 수행되는 판상형 전극단자인 것이 바람직하다. 따라서, 상기 전지셀은 판상형 전극단자들을 가진 판상형 전지셀일 수 있다.

상기 판상형 전지셀은 양극, 음극, 및 분리막으로 이루어진 전극조립체가 전해액에 함침된 상태로 전지케이스에 장착되고, 양극, 음극으로부터 연장된 양극탭 및 음극탭이 각각 양극 리드 및 음극 리드와 전기적으로 연결되며, 양극리드 및 음극리드의 일부가 전지케이스의 외부로 돌출된 상태로 밀봉하여 제조된다. 이때, 양극리드와 음극리드의 개수 및 돌출 방향은 특별히 제한되지 않는다.

상기 외부로 돌출된 양극리드 및 음극리드의 일부는 각각 전지셀의 판상형 양극단자 및 음극단자를 구성한다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 판상형 전극단자들은 Al, Cu, Ni, 및 Fe로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 금속을 포함하고 있을 수 있다.

즉, 상기 판상형 전지셀의 전극리드(전극단자)들은 상기 금속들을 포함하고 있을 수 있고, 전기전도성이 있는 것이면 그 종류는 특별히 제한되지 않으며, 한 종류의 금속으로 이루어져 있거나, 합금 또는 클래드 메탈 등으로 이루어져 있을 수 있다.

한편, 상기 판상형 전극단자들은 양극단자 및 음극단자이고, 상기 양극단자 및 음극단자는 서로 상이한 금속을 포함하고 있는 것이 바람직하다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접 장치는 양극단자 및 음극단자를 이루고 있는 금속을 판별하여, 판별된 금속으로부터 극성을 추정한다. 따라서 양극단자 및 음극단자는 서로 상이한 금속을 포함하고 있는 것이 바람직하며, 하나의 구체적인 예에서, 상기 양극단자는 Al을 포함하고 있고, 상기 음극단자는 Cu를 포함하고 있을 수 있다.

일반적으로 양극에 포함되는 양극 집전체는 Al 호일로 이루어져 있고, 음극에 포함되어 있는 음극 집전체는 Cu 호일로 이루어져 있으며, 이들과의 용접성을 고려하여 양극리드(양극단자)는 Al, 음극 리드(음극단자)는 Cu로 이루어져 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

전지모듈/전지팩 제조 과정에서 전지셀은 직렬 및/또는 병렬로 연결되며, 직렬로 연결되는 경우, 양극단자 및 음극단자가 교번되도록 배열되며, 병렬로 연결되는 경우, 양극단자끼리, 음극단자끼리 인접하도록 배열된다.

본 발명에 따른 용접 장치는 전지셀들 또는 전지모듈들이 직렬 또는 렬 연결을 위해 적층된 상태를 유지하고, 용접의 정확성을 향상시키도록, 전지셀들 또는 전지모듈들을 정위치 고정시키는 지지부재를 포함한다.

상기 지지부재에 고정된 전지셀들 또는 전지모듈들의 연결 부위, 즉 용접 예정부에는 레이저 조사기를 통해 레이저 광이 조사된다.

이때, 상기 레이저 조사기에서 조사되는 레이저 광은 0.5 ㎛ 내지 1.5 ㎛의 파장을 가지고 있을 수 있고, 상세하게는 1.0 ㎛ 내지 1.2 ㎛의 파장을 가지고 있을 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 상기 레이저 광의 파장은 1.064 ㎛ 일 수 있다.

상기 레이저 광의 파장은 전극단자의 용접을 위한 것으로, 전지셀들의 적층 적합성을 검증하기 위한 레이저 광의 파장과 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 이는 후술하는 적층 적합성 검증 방법에서 더욱 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 용접 장치는 상기 레이저 광을 조사하는 레이저 조사기와 함께, 열 흡수율을 측정하는 센싱부재를 포함하여 전지셀들의 적층 적합성을 비접촉적으로 검증할 수 있다. 이러한 센싱부재는, 예를 들어 조사된 레이저의 반사량을 감지하여 열 흡수율을 측정할 수 있다.

상기 센싱부재의 위치는 특별히 제한되는 것은 아니나, 개구가 위치하는 레이저 조사기의 일측 외면에 장착되어 있고, 상세하게는 레이저 조사기의 개구에 인접하여 장착되어 있을 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 용접 장치를 사용하여, 용접을 수행하면서 비접촉적으로 전지셀의 적층 적합성을 검증하는 방법으로서,

(i) 전극단자에 위치한 용접 예정부가 레이저 조사기의 개구에 대면하는 방향으로 위치하도록 지지부재 상에 전지셀들 또는 전지모듈들을 탑재하는 과정;

(ii) 용접 예정부에 대해 레이저 광을 조사하여 용접하는 과정; 및

(iii) 레이저 광에 대한 열 흡수율을 측정하여 각 전극단자들의 극성을 감지하는 과정;

을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 과정(i)에서는 지지부재 상에 전지셀들 또는 전지모듈들을 탑재한다.

즉, 상기 과정(i)은 다수의 전지셀들 또는 전지모듈들을 직렬 및/또는 병렬 연결할 수 있도록 적층하는 과정으로, 예를 들어 10개의 전지셀을 직렬 연결하는 경우 가능하면 전극단자가 +/-/+/-/+/-/+/-/+/- 순서로 배열되도록 적층 및 고정한다.

다음으로, 상기 과정(ii)에서는 레이저 조사기를 이용하여 용접 예정부에 레이저 광을 조사하는 용접 과정을 수행한다.

앞서 설명한 바와 같이, 용접을 위한 레이저 광은 0.5 ㎛ 내지 1.5 ㎛의 파장을 가지며, 이러한 용접 과정에 의해 전극단자들 상호 또는 전극단자와 버스 바 등의 접속부재는 기계적, 전기적 접속 구조를 가진다.

상기 과정(iii)에서는 레이저 조사기에서 조사된 레이저 광에 대한 용접 예정부의 열 흡수율을 측정하여 전극단자들의 극성을 감지한다.

상기 과정(iii)에서, 열 흡수율 측정은 상기 과정(ii)와 동시에 수행될 수도 있고, 이전 또는 이후에 수행될 수도 있다.

다시 말해, 상기 과정(iii)에서 열 흡수율의 측정은 전극단자의 용접 과정 중에 함께 수행될 수도 있고, 전극단자의 용접 과정과 별도로 수행될 수도 있다.

전극단자의 용접 과정과 동시에 열 흡수율 측정이 수행되는 경우, 용접을 위한 레이저 광과, 검증을 위한 레이저 광은 동일한 파장을 가진다. 즉, 검증을 위한 레이저 광 또한 0.5 ㎛ 내지 1.5 ㎛, 상세하게는 1.0 ㎛ 내지 1.2 ㎛의 파장을 가진다.

상기와 같이 용접 과정과 동시에 열 흡수율 측정 과정이 진행되면, 별도로 검증을 위한 레이저 광을 조사하지 않아도 되므로, 공정 시간이 단축되는 이점이 있으며, 결과적으로 전지모듈/전지팩의 생산성을 증대시킨다.

한편, 전극단자의 용접과정과 별도로 열 흡수율 측정이 진행되는 경우, 상기 용접 장치를 이용하여 검증 과정을 위한 레이저 광을 별도로 조사할 수 있다.

이때, 용접을 위한 레이저 광과 검증을 위한 레이저 광은 동일한 파장을 가지지 않아도 되므로, 금속을 판별하기 위한 최적의 레이저 광을 사용할 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 과정(iii)에서 열 흡수율의 측정은 용접 과정과 별도로 수행될 수 있으며, 0.3 ㎛ 내지 1.2 ㎛의 파장을 가지는 레이저 광을 조사하여 수행될 수 있다.

상기 범위를 벗어나, 레이저 광의 파장이 지나치게 짧은 경우, 상대적으로 레이저 광의 세기가 증가하여 용접 예정부에 손상을 줄 수 있고, 레이저 광의 파장이 지나치게 긴 경우 대부분의 전극단자를 이루는 금속의 흡수율 차이가 크지 않으므로 바람직하지 않다 (도 3 참조).

상세하게는, 상기 과정(iii)에서 열 흡수율의 측정은 0.38 ㎛ 내지 0.98 ㎛의 파장을 가지는 레이저 광을 조사하여 수행될 수 있다.

상기 범위는 가시광선 영역으로, 파장에 따라 일정한 색상을 가질 수 있고, 예를 들어 상기 레이저 광은 적색, 황색, 또는 녹색 광일 수 있다.

적색 광의 경우 0.90 ㎛에 근접한 파장을 가지며, 녹색 광의 경우 0.60 ㎛에 근접한 파장을 가진다. 전극단자에 손상이 가지 않는 범위에서, 청색 광, 자색 광과 같이 파장이 짧은 가시광선도 사용될 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 과정(iii)은,

(a) 센싱부재를 통해 측정된 용접 예정부의 열 흡수율을 측정하는 단계;

(b) 상기 단계(a)에서 측정된 열 흡수율로부터 용접 예정부를 이루고 있는 금속을 판별하는 단계; 및

(c) 상기 단계(b)에서 판별된 금속으로부터 용접 예정부가 형성되어 있는 전극단자들의 극성을 감지하는 단계;

를 포함할 수 있다.

하나의 비제한적인 예에서, 레이저 조사부에서 조사된 레이저 광은 0.60 ㎛의 파장을 가진 황색 광이고, 양극단자로 Al, 음극단자로 Cu를 사용하는 경우, 20℃의 온도에서, 센싱부재를 통해 측정된 용접 예정부의 열 흡수율은 각각 10%, 30%를 가진다. 10%의 열 흡수율을 가지는 금속은 Al이고, 30%의 열 흡수율을 가지는 금속은 Cu이므로, Al로 판별된 모재는 양극단자이고, Cu로 판별된 모재는 음극단자임을 알 수 있다 (도 3 참조).

본 발명은 또한, 상기 적층 적합성 검증 방법을 수행하는 전지모듈 제조 방법을 제공한다.

상기 적층 적합성 검증 방법의 수행 과정 이후에, 전극단자들을 연결하는 버스 바 어셈블리의 조립 과정을 추가로 포함할 수 있다.

종래에는 접촉식으로 전지셀 적층 적합성을 검증하였는 바, 전극단자에 소정 범위의 압력이 가해지고, 전극단자가 구부러져, 버스 바 어셈블리와의 조립 과정이 어려워지는 문제점이 있었으나, 본 발명에 따른 검증 방법을 수행하는 경우, 전극단자의 변형을 야기하지 않으므로, 상기 조립 과정이 수월하게 진행된다.

본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조된 전지모듈을 제공한다.

상기 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 전극단자들이 레이저 용접에 의해 전기적으로 연결되어 있을 수 있다.

한편, 상기 전지모듈은 소정 디바이스의 전원으로 사용될 수 있다.

상기 디바이스의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니나, 노트북, 스마트폰, 웨어러블 전자기기 등의 소형 디바이스에 적용될 수 있으며, 전기적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 전동 공구(power tool), 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차, 전기 골프 카트(electric golf cart)와, 전력 저장 장치(Energy Storage System) 등의 대형 디바이스에 특히 바람직하게 적용될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접 장치는 조사된 레이저에 대한 용접 예정부의 열 흡수율을 측정하는 센싱부재를 포함하여, 하나의 장치로 용접 과정뿐만 아니라 전지셀 적층 적합성 검증 과정을 함께 수행할 수 있다. 따라서, 공정을 간소화 하고, 제조설비를 줄일 수 있으므로, 결과적으로 전지모듈/전지팩의 제조 단가를 절감하는 효과가 있다.

또한, 상기 용접 장치를 이용하여 수행되는 전지셀 적층 적합성 검증 과정은 비접촉적으로 수행되는 바, 기존 접촉식 검증 장치의 접속부가 노후되거나, 가압에 의해 전극단자가 변형되는 등의 문제점을 해결하는 효과가 있다.

도 1은 전지셀 적층 적합성 검증 과정의 일부로서, 양극단자 및 음극단자가 교번 배열되도록 적층된 전지셀들의 정면 사진이다;
도 2은 도 1의 전지셀 적층 적합성을 검증하는 검증 장치의 정면 사진이다; 및
도 3은 20℃의 온도에서, 파장에 따른 모재 별 열 흡수율을 나타낸 그래프이다.

이하에서는 실시예를 통해 본 발명의 내용을 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

모재 별 흡수율 측정

본 발명에 따른 용접 장치를 이용하여, 20℃ 온도에서, 3.0 ㎛, 1.06 ㎛, 0.80 ㎛, 0.60 ㎛, 0.38 ㎛, 0.20 ㎛의 파장을 가진 레이저를 조사 및 센싱하여, Al, Cu, 및 Fe 금속의 열 흡수율(%)을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

	3.0 ㎛	1.06 ㎛	0.80 ㎛	0.60 ㎛	0.38 ㎛	0.20 ㎛
Al	0.0038	4.2	20	10	9.5	9.4
Cu	0.001	5.3	12.5	30	45.8	67
Fe	18.7	37	40	46	55	70

상기 모재 별 열 흡수율 측정과정은 실험을 통해 얻을 수 있고, 문헌을 통해 얻을 수도 있음은 물론이다. 이에, 도 3에는 20℃의 온도에서, 파장에 따른 모재 별 열 흡수율을 나타낸 그래프를 도시하였다.

용접 및 열 흡수율 센싱

Al 양극 단자, Cu 음극 단자를 포함하고, 상기 양극 단자 및 음극단자가 동일한 방향으로 돌출되어 있는 전지셀 10개를 준비한다.

전지셀을 각각 카트리지 내부에 장착하고, 전극단자에 위치한 용접 예정부가 레이저 조사기의 개구에 대면하는 방향으로 위치하도록 본 발명에 따른 용접 장치의 지지부재 상에 상기 10개의 카트리지를 적층한다.

용접 예정부의 일부에 대해 0.60 ㎛의 파장을 가진 레이저 광을 조사하고, 센싱부재에 나타난 열 흡수율 값을 읽는다.

검증 및 교정

10%의 흡수율을 나타내는 전극단자를 양극, 30%의 흡수율을 나타내는 전극단자를 음극으로 표시하고, 양극 및 음극단자가 적합하게 배열되었는지 확인한다.

양극 및 음극단자가 설계된 형태로 배열되어 있는 경우 추가 용접 과정을 수행하고, 양극 및 음극단자가 설계된 형태로 배열되어 있지 않은 경우, 카트리지를 재적층하여, 추가 용접 과정을 수행한다.

이상, 본 발명에 따른 실시예를 참조하여 발명의 내용을 상술하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (19)

1. 전지셀 또는 전지모듈의 전극단자들을 상호 용접하거나 또는 상기 전극단자와 접속부재의 용접을 위한 장치로서,
   전극단자에 위치한 하나 이상의 용접 예정부가 하기 레이저 조사기에 대면하는 방향으로 위치하도록 전지셀들 또는 전지모듈들을 적층한 상태로 정위치 고정하는 지지부재;
   용접 예정부를 향하는 전면에 개구가 형성되어 있고, 상기 개구를 통해 용접 예정부에 레이저 광을 조사하는 레이저 조사기; 및
   레이저 조사기로부터 조사된 레이저 광에 대한 용접 예정부의 열 흡수율을 측정하는 센싱부재;
   를 포함하고 있고,
   상기 레이저 조사기는 상기 개구를 통해 용접 예정부의 전면에 레이저 광을 조사하여 용접을 수행하고, 상기 센싱부재는 용접 예정부의 레이저 광에 대한 열 흡수율을 측정하여 전지셀들의 적층 적합성을 검증하며,
   상기 전지셀은 판상형 전극단자들을 가진 판상형 전지셀이고,
   상기 판상형 전극단자들은 양극단자 및 음극단자이고, 상기 양극단자는 Al을 포함하고 있고, 상기 음극단자는 Cu를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 조사기에서 조사되는 레이저 광은 0.5 ㎛ 내지 1.5 ㎛의 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 조사기에서 조사되는 레이저 광은 1.0 ㎛ 내지 1.2 ㎛의 파장을 가지는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 센싱부재는 개구가 위치하는 레이저 조사기의 일측 외면에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 센싱부재는 레이저 조사기의 개구에 인접하여 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
10. 제1항 및 제6항 내지 제9항 중 어느 하나에 따른 용접 장치를 사용하여, 용접을 수행하면서 비접촉적으로 전지셀들의 적층 적합성을 검증하는 방법으로서,
    (i) 전극단자에 위치한 용접 예정부가 레이저 조사기의 개구에 대면하는 방향으로 위치하도록 지지부재 상에 전지셀들 또는 전지모듈들을 탑재하는 과정;
    (ii) 용접 예정부에 대해 레이저 광을 조사하여 용접하는 과정; 및
    (iii) 레이저 광에 대한 열 흡수율을 측정하여 각 전극단자들의 극성을 감지하는 과정;
    을 포함하고,
    상기 과정(iii)은,
    (a) 센싱부재를 통해 측정된 용접 예정부의 열 흡수율을 측정하는 단계;
    (b) 상기 단계(a)에서 측정된 열 흡수율로부터 용접 예정부를 이루고 있는 금속을 판별하는 단계; 및
    (c) 상기 단계(b)에서 판별된 금속으로부터 용접 예정부가 형성되어 있는 전극단자들의 극성을 감지하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 전극단자들은 양극단자 및 음극단자이고, 상기 양극단자는 Al을 포함하고 있고, 상기 음극단자는 Cu를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 적합성 검증 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 과정(iii)에서 열 흡수율의 측정은 전극단자의 용접 과정 중에 함께 수행되는 것을 특징으로 하는 적층 적합성 검증 방법.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 과정(iii)에서 열 흡수율의 측정은 전극단자의 용접 과정과 별도로 수행되는 것을 특징으로 하는 적층 적합성 검증 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 과정(iii)에서 열 흡수율의 측정은 0.3 ㎛ 내지 1.2 ㎛의 파장을 가지는 레이저 광을 조사하여 수행되는 것을 특징으로 하는 적층 적합성 검증 방법.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 과정(iii)에서 열 흡수율의 측정은 0.38 ㎛ 내지 0.98 ㎛의 파장을 가지는 레이저 광을 조사하여 수행되는 것을 특징으로 하는 적층 적합성 검증 방법.
15. 삭제
16. 제 10 항에 따른 적층 적합성 검증 방법을 수행하는 것을 특징으로 하는 전지모듈 제조 방법.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 적층 적합성 검증 방법의 수행 과정 이후에, 전극단자들을 연결하는 버스 바 어셈블리의 조립 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전지모듈 제조 방법.
    
    
18. 삭제
19. 삭제

Images