KR102084150B1 - 배터리 셀 및 이러한 배터리 셀의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀은, 배터리 셀의 외관을 형성하는 전지 케이스, 전지 케이스의 내부에 수용되는 전극 조립체, 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 전지 케이스 밖으로 돌출되는 전극 리드 및 전극 리드와 전극 조립체를 연결할 수 있게 전극 조립체로부터 돌출되며, 전극 리드와 레이저 용접을 통해 결합되는 전극 탭을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 셀 및 이러한 배터리 셀의 제조 방법{BATTERY CELL AND FABRICATING METHOD THEREOF}
본 발명은 배터리 셀 및 이러한 배터리 셀의 제조 방법에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기차량(EV, Electric Vehicle) 또는 하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다. 이러한 이차전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.5V ~ 4.2V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 또한, 배터리 팩에 요구되는 충방전 용량에 따라 다수의 배터리 셀을 병렬 연결하여 배터리 팩을 구성하기도 한다. 따라서, 상기 배터리 팩에 포함되는 배터리 셀의 개수는 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
한편, 복수 개의 배터리 셀을 직렬/병렬로 연결하여 배터리 팩을 구성할 경우, 적어도 하나의 배터리 셀로 이루어지는 배터리 모듈을 먼저 구성하고, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 기타 구성요소를 추가하여 배터리 팩을 구성하는 방법이 일반적이다.
이러한 종래 배터리 셀은, 일반적으로, 외관을 형성하는 전지 케이스, 전지 케이스 내부에 수용되는 전극 조립체, 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 전지 케이스 밖으로 돌출되는 전극 리드 및 전극 리드와 전극 조립체를 연결할 수 있게 전극 조립체로부터 돌출되는 전극 탭을 포함하여 구성된다.
여기서, 전극 리드와 전극 탭의 연결은 초음파 용접 공정을 통해 이루어진다. 이러한 초음파 용접 공정은, 전극 리드와 연결되는 전극 탭의 단부에 대한 탭 초음파 용접 및 전극 리드의 단부와 초음파 용접된 전극 탭의 단부를 연결하는 메인 초음파 용접을 포함하여 구성된다. 여기서, 메인 초음파 용접은 용접 강도 만족을 위해 상당한 크기의 용접 너비를 필요로 한다.
그러나, 종래 배터리 셀에서는, 이러한 메인 초음파 용접을 위한 전극 리드와 전극 탭 사이의 용접 너비 확보를 위해 전지 케이스 내에서 상대적으로 전극 조립체의 부피가 줄어들 수 밖에 없는 바, 용접 너비만큼 배터리 셀 용량이 줄어드는 문제가 있다.
또한, 종래 배터리 셀에서는, 이러한 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부를 용접하는 메인 초음파 용접 시, 초음파 용접을 위한 혼(Horn)과 앤빌(Anvil)의 마모나 휨 및 전극 탭의 소착 등이 빈번하게 발생되어, 초음파 용접 설비의 지속적인 유지 보수가 요구되며, 용접 강도 유지가 어려운 문제가 있다. 이에 따라, 종래 배터리 셀에서는, 제품 생산성이 저하되며, 제품 품질이 저하되는 문제가 있다.
그러므로, 배터리 셀의 전극 리드와 전극 탭의 연결 시 용접 너비를 줄여 배터리 셀 용량을 증대시키며 제품 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있는 배터리 셀 및 이러한 배터리 셀의 제조 방법을 제공할 수 있는 방안의 모색이 요청된다.
따라서, 본 발명의 목적은 배터리 셀의 전극 리드와 전극 탭의 연결 시 용접 너비를 줄여 배터리 셀 용량을 증대시키며 제품 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있는 배터리 셀 및 이러한 배터리 셀의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 해결하기 위해, 본 발명은, 배터리 셀로서, 상기 배터리 셀의 외관을 형성하는 전지 케이스; 상기 전지 케이스의 내부에 수용되는 전극 조립체; 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 상기 전지 케이스 밖으로 돌출되는 전극 리드; 및 상기 전극 리드와 상기 전극 조립체를 연결할 수 있게 상기 전극 조립체로부터 돌출되며, 상기 전극 리드와 레이저 용접을 통해 결합되는 전극 탭;을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀을 제공한다.
상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부는, 상기 전극 조립체의 상하 방향에서 적어도 하나의 단부가 경사지게 상호 오버랩되며, 상기 레이저 용접은, 상기 오버랩 구간에서 이루어질 수 있다.
상기 전극 리드의 단부는, 상기 전극 조립체의 상하 방향에 따라 슬라이딩되면서 상기 전극 탭의 단부를 경사지게 벤딩시킬 수 있다.
상기 전극 리드의 단부는, 상기 슬라이딩 전에 상기 전극 탭의 벤딩 방향과 반대 방향으로 경사지게 벤딩될 수 있다.
상기 전극 탭의 단부는, 상기 레이저 용접 전에 초음파 용접될 수 있다.
상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부는, 상기 전극 조립체의 상하 방향에서 한 쌍의 고정 지그들에 의해 가압되어 상호 오버랩되며, 상기 한 쌍의 고정 지그들 중 어느 하나는, 상기 레이저 용접 시 레이저를 투과시킬 수 있는 투명 재질로 구비될 수 있다.
상기 한 쌍의 고정 지그들 중 어느 하나는, 레이저 투과 글래스일 수 있다.
상기 전극 탭의 단부는, 상기 레이저 용접 전에 초음파 용접될 수 있다.
상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부는, 상기 전극 조립체의 수평 방향에 따른 동일 선상에서 접촉될 수 있다.
상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부는, 상기 레이저 용접을 통해 상호 맞대기 용접될 수 있다.
상기 전극 탭의 단부는, 상기 레이저 용접 전에 초음파 용접될 수 있다.
그리고, 본 발명은, 외관을 형성하는 전지 케이스, 상기 전지 케이스의 내부에 수용되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 상기 전지 케이스 밖으로 돌출되는 전극 리드 및 상기 전극 리드와 상기 전극 조립체를 연결할 수 있게 상기 전극 조립체로부터 돌출되는 전극 탭을 포함하는 배터리 셀의 제조 방법으로서, 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부를 레이저 용접시키는 단계; 및 상기 전극 리드의 일부가 상기 전지 케이스 밖으로 돌출될 수 있게 상기 전극 조립체, 상기 전극 리드 및 상기 전극 탭을 상기 전지 케이스 내부에 패키징하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 제조 방법을 제공한다.
상기 배터리 셀의 제조 방법은, 상기 레이저 용접 이전에, 상기 전극 리드를 상기 전극 조립체의 상하 방향에 따라 슬라이딩시키는 단계; 및 상기 슬라이딩되는 전극 리드의 단부를 통해 상기 전극 탭의 단부를 경사지게 벤딩시키면서 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부를 상호 오버랩시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀의 제조 방법은, 상기 전극 리드의 슬라이딩 이전에, 상기 전극 탭의 단부를 초음파 용접시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀의 제조 방법은, 상기 전극 리드의 슬라이딩 이전에, 상기 전극 리드의 단부를 상기 전극 탭의 벤딩 방향과 반대 방향으로 경사지게 벤딩시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀의 제조 방법은, 상기 레이저 용접 이전에, 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부가 상호 오버랩될 수 있게 상기 전극 조립체의 상하 방향에서 한 쌍의 고정 지그들을 통해 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부를 가압시키는 단계;를 포함하며, 상기 한 쌍의 고정 지그들 중 어느 하나는, 상기 레이저 용접 시 레이저를 투과시킬 수 있는 투명 재질로 구비될 수 있다.
상기 한 쌍의 고정 지그들 중 어느 하나는, 레이저 투과 글래스일 수 있다.
상기 배터리 셀의 제조 방법은, 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부의 가압 이전에, 상기 전극 탭의 단부를 초음파 용접시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 배터리 셀의 제조 방법은, 상기 레이저 용접 이전에, 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부를 상기 전극 조립체의 수평 방향에 따른 동일 선상에서 접촉시키는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부는, 상기 레이저 용접을 통해 상호 맞대기 용접될 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 배터리 셀의 전극 리드와 전극 탭의 연결 시 용접 너비를 줄여 배터리 셀 용량을 증대시키며 제품 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있는 배터리 셀 및 이러한 배터리 셀의 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 배터리 셀의 단면도이다.
도 3 내지 도 7은 도 1의 배터리 셀의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 1의 배터리 셀의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 13은 도 9의 배터리 셀의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 9의 배터리 셀의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 16 내지 도 19는 도 15의 배터리 셀의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 도 15의 배터리 셀의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
도 22 내지 도 25는 도 21의 배터리 셀의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 도 21의 배터리 셀의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 여기서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 도 1의 배터리 셀의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 배터리 셀(10)은 스마트 폰과 같은 휴대용 전자기기 및 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등의 자동차 등의 에너지원으로써, 이들 기기에 구비될 수 있다. 이러한 배터리 셀(10)은 이차 전지로 구비될 수 있으며, 예로써, 파우치형 이차 전지로 마련될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 상기 배터리 셀(10)이 상기 파우치형 이차 전지로 마련되는 것으로 한정하여 설명한다.
이러한 상기 배터리 셀(10)은, 전지 케이스(100), 전극 조립체(200), 전극 리드(300), 절연 테이프(400) 및 전극 탭(500)을 포함할 수 있다.
상기 전지 케이스(100)는 상기 배터리 셀(10)의 외관을 형성하며, 후술하는 전극 조립체(200), 전극 리드(300) 및 전극 탭(500)을 내부에 패키징할 수 있다. 상기 전지 케이스(100)는 알루미늄 파우치 형태로 구성될 수 있다. 이러한 상기 알루미늄 파우치에는 폴리머 재질의 절연층과 접착층 사이에 알루미늄 박막이 개재될 수 있다.
상기 전극 조립체(200)는 상기 전지 케이스(100) 내부에 수용되며, 양극판, 음극판 및 세퍼레이터 등으로 구성될 수 있다. 상기 전극 조립체(200)의 전극판들(양극판들, 음극판들)은 전극 집전체에 활물질 슬러리를 도포한 구조로 형성될 수 있다. 상기 활물질 슬러리는 통상적으로 입상의 활물질, 보조도체, 바인더 및 가소제 등에 용매를 첨가한 상태에서 교반되어 형성될 수 있다. 그리고, 각각의 전극판에는 상기 활물질 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재할 수 있으며, 이러한 상기 무지부에는 각각의 전극판에 대응되는 후술하는 전극 탭(500)이 형성될 수 있다.
상기 전극 리드(300)는 상기 전극 조립체(200)와 전기적으로 연결되며, 상기 전기 케이스(100) 밖으로 돌출될 수 있다. 이러한 상기 전극 리드(300)는 한 쌍으로 구비되며, 상기 한 쌍의 전극 리드들(300)은 양극 리드 및 음극 리드로 이루어질 수 있다.
이러한 상기 한 쌍의 전극 리드들(300)은 상기 전극 조립체(200)와 연결되며, 상기 전지 케이스(100)의 동일 방향 또는 양 방향에서 각각 상기 전지 케이스(100) 밖으로 돌출될 수 있다.
상기 절연 테이프(400)는 상기 전극 리드(300)의 개수에 대응되게 구비될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서, 상기 절연 테이프(400)는 한 쌍으로 구비될 수 있다.
상기 한 쌍의 절연 테이프들(400)은 상기 전지 케이스(100)와 상기 전극 리드(300) 사이에서의 단락 발생을 방지하고 상기 전지 케이스(100)의 밀봉력을 향상시킬 수 있다.
상기 전극 탭(500)은 상기 전극 리드(300)와 상기 전극 조립체(200)를 연결할 수 있게 상기 전극 조립체(200)로부터 돌출될 수 있다. 여기서, 상기 전극 탭(500)은 양극 탭과 음극 탭으로 구성되며, 각각, 상기 전극 조립체(200)로부터 돌출되도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 양극 탭은 상기 전극 조립체(200)의 양극판으로부터 돌출되도록 형성되며, 상기 음극 탭은 상기 전극 조립체(200)의 음극판으로부터 돌출되도록 형성될 수 있다.
상기 전극 탭(500)의 상기 양극 탭 및 상기 음극 탭은 각각 복수 개로 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 복수 개의 양극 탭들은 상기 전극 리드(300) 중 양극 리드에 연결될 수 있으며, 상기 복수 개의 음극 탭들은 상기 전극 리드(300) 중 음극 리드에 연결될 수 있다.
이러한 상기 전극 탭(500)은 상기 전극 리드(300)와 레이저 용접을 통해 결합될 수 있다. 상기 레이저 용접은 초음파 용접, 즉, 종래 메인 초음파 용접에 비해 우수한 용접 강도를 가지며, 상기 메인 초음파 용접에서 요구되는 상당한 크기의 용접 너비를 요구하지 않는다. 또한, 상기 레이저 용접에서는 상기 용접 시 상기 종래 메인 초음파 용접과 달리 설비의 마모나 휨 및 상기 전극 탭(500)의 소착 등의 문제가 발생되지 않는다.
이에 따라, 본 실시예에서는 상기 레이저 용접을 통해 상기 전극 탭(500)과 상기 전극 리드(300) 사이의 용접 구간, 즉, 용접 너비를 줄일 수 있어, 상기 전지 케이스(100) 내에서 줄어든 용접 너비만큼 배터리 셀 용량을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 상기 레이저 용접을 통해 종래 메인 초음파 용접에서 문제되던 설비 손상이나 상기 전극 탭(500)의 소착 등의 문제가 발생되지 않는 바, 상기 배터리 셀(10)의 제품 생산성이 향상되며, 상기 배터리 셀(10)의 제품 품질 또한 현저히 높일 수 있다.
이하에서는, 이러한 상기 레이저 용접을 통해 결합되는 상기 전극 탭(500)과 상기 전극 리드(300) 사이의 연결에 대해 하기 도 3 내지 도 8을 통해 더 자세히 살펴 본다.
도 3 내지 도 7은 도 1의 배터리 셀의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 전극 리드(300)와 상기 전극 조립체(200)에서 돌출된 상기 전극 탭(500)은, 상기 전극 조립체(200)의 상하 방향(Z축 방향)에서 상호 이격되게 배치될 수 있다. 이때, 상기 전극 리드(300)와 상기 전극 탭(500)은 상호 동일한 극성임은 자명하다. 즉, 상기 전극 리드(300)가 양극 리드라면, 상기 전극 탭(500)도 양극 탭이며, 상기 전극 리드(300)가 음극 리드라면, 상기 전극 탭(500)도 음극 탭일 수 있다.
그리고, 상기 전극 리드(300)의 단부(305)와 상기 전극 탭(500)의 단부(505)는 후술하는 레이저 용접을 위해 상기 전극 조립체(200)의 상하 방향(Z축 방향)에서 위아래로 배치될 수 있다. 예로써, 상기 전극 탭(300)의 단부(305)가 상기 전극 탭(500)의 단부(505)의 하측(-Z축 방향)에 배치되거나 또는 상기 전극 탭(500)의 단부(505)의 상측(+Z축 방향)에 배치될 수 있다.
한편, 후술하는 레이저 용접을 위해 상기 전극 리드(300) 및 상기 전극 탭(500)은 고정 지그 유닛(600)에 의해 고정 지지될 수 있다. 이러한 상기 고정 지그 유닛(600)은 상기 전극 리드(300)를 고정 지지하는 리드 고정 지그(602) 및 상기 전극 탭(500)을 고정 지지하는 탭 고정 지그(604)를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 전극 탭(500)의 단부(505)에는 후술하는 레이저 용접 이전에 초음파 용접(U)이 수행될 수 있다. 이는 상기 전극 탭(500)의 경우, 앞서 살펴 본 바와 같이 상기 양극 탭 및 상기 음극 탭이 각각 복수 개로 구비될 수 있는데, 상기 초음파 용접(U), 즉, 탭 초음파 용접(U)을 통해 상기 복수 개의 전극 탭들(500)을 하나로 묶어 밀착시켜 후술하는 레이저 용접 효율을 증대시키기 위함이다.
이러한 상기 탭 초음파 용접(U)의 경우, 종래 전극 리드와 전극 탭을 연결하는 메인 초음파 용접과 달리 상기 전극 탭들(500)만에 대해서 수행되는 특성 상, 종래 메인 초음파 용접에서 문제되던 설비의 손상 등의 문제가 거의 발생되지 않는다.
상기 탭 초음파 용접(U)을 통해, 상기 전극 탭(500)의 단부(505)에서는 상기 복수 개의 전극 탭들(500)의 밀착력이 증대되어 상기 복수 개의 전극 탭들(500) 사이의 틈이 생기는 것이 방지될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제조자 등은 상기 전극 리드(300)를 상기 전극 조립체(200)의 상하 방향(Z축 방향)에서 일 방향, 구체적으로, 상측 방향(+Z축 방향)으로 슬라이딩시킬 수 있다.
이후, 상기 전극 리드(300)의 단부(305)는 상기 전극 조립체(200)의 상하 방향(Z축 방향), 구체적으로, 상기 전극 조립체(200)의 상측 방향(+Z축 방향)으로 슬라이딩되면서 상기 전극 탭(500)의 단부(505)를 상측(+Z축 방향)으로 경사지게 벤딩시킬 수 있다. 이러한 벤딩은 상기 전극 리드(300)의 단부(305)와 상기 전극 탭(500)의 단부(505) 사이의 탄성에 의해 상기 슬라이딩 시 자연스럽게 이루어질 수 있다.
이에 따라, 상기 전극 리드(300)의 단부(305)와 상기 전극 탭(500)의 단부(505)는, 상기 전극 조립체(200)의 상하 방향(Z축 방향)에서 적어도 하나의 단부, 구체적으로, 상기 전극 탭(500)의 단부(505)가 상측(+Z축 방향)으로 경사지게 상호 오버랩될 수 있다.
여기서, 상기 오버랩 구간에는 후술하는 레이저 용접이 이루어질 수 있다. 후술하는 레이저 용접의 특성 상, 상기 오버랩 구간의 너비(X축 방향) 사이즈는 크지 않아도 무방하다. 즉, 상기 오버랩 구간의 너비(X축 방향)는 상기 전극 리드(300)의 단부(305)와 상기 전극 탭(500)의 벤딩된 단부(505) 양자 사이에 접촉을 이룰 수 있는 정도의 너비이면 족하다.
그리고, 이러한 상기 오버랩 구간에서, 상기 전극 리드(300)의 단부(305)와 상기 전극 탭(500)의 벤딩된 단부(505)는 양자 사이의 탄성에 의해 상호 밀착된 채 안정적으로 접촉될 수 있다. 그러므로, 상기 오버랩 구간에서 상기 전극 리드(300)의 단부(305)와 상기 전극 탭(500)의 단부(505) 사이에는 틈이 생기지 않을 수 있다.
한편, 상기 슬라이딩은 상기 전극 리드(300)의 단부(305)와 상기 전극 탭(500)의 단부(505) 사이의 탄성에 따른 밀착 접촉을 도모할 수 있다면, 상기 전극 탭(500)에서 이루어지는 것도 가능할 수 있다. 즉, 상기 전극 탭(500)이 하방(-Z축 방향)으로 슬라이딩되는 것도 가능할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 전극 리드(300)와 상기 전극 탭(500)이 상기 전극 조립체(200)의 상하 방향(Z축 방향)에서 상호 위치가 바뀐 채 상기 슬라이딩이 이루어지는 것도 가능할 수 있음은 물론이다.
도 6을 참조하면, 상기 제조자 등은 레이저 용접 유닛(L)을 통해 상기 전극 리드(300)의 단부(305)와 상기 전극 탭(500)의 단부(505)를 레이저 용접으로 연결시킬 수 있다. 여기서, 상기 레이저 용접은 상기 오버랩 구간에서 이루어질 수 있다.
앞서 살펴 본 바와 같이, 상기 레이저 용접의 경우, 상기 용접 시 종래 메인 초음파 용접과 같은 용접 구간이 요구되지 않는다. 이에 따라, 본 실시예에서는 상기 레이저 용접을 통해 상기 전극 탭(500)과 상기 전극 리드(300) 사이의 용접 구간, 즉, 용접 너비(X축 방향)를 줄일 수 있어, 상기 전지 케이스(100) 내에서 줄어든 용접 너비(X축 방향)만큼 배터리 셀 용량을 증대시킬 수 있다.
한편, 상기 레이저 용접의 경우, 상기 용접 너비(X축 방향) 대신에 상기 용접되는 상기 전극 리드(300)의 단부(305)와 상기 전극 탭(500)의 단부(505) 사이에 틈이 발생되지 않는 것이 중요하다. 만약, 상기 리드 고정 지그 및 상기 탭 고정 지그가, 각각, 상기 전극 리드(300)의 단부(305)와 상기 전극 탭(500)의 단부(505) 가까이에서 이들을 고정 지지한다면, 상기 전극 리드(300)의 단부(305)와 상기 전극 탭(500)의 단부(505) 사이에는 이러한 틈이 생기지 않을 수 있다.
그러나, 상기 리드 고정 지그 및 상기 탭 고정 지그가, 각각, 상기 전극 리드(300)의 단부(305)와 상기 전극 탭(500)의 단부(505) 가까이에서 이들을 고정 지지한다면, 상기 레이저 용접 유닛(L)과 이들 지그들과의 간섭이 발생할 가능성이 높고, 이로 인한 용접 품질 저하가 발생될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 오버랩 구간에서 상기 전극 리드(300)의 단부(305)와 상기 전극 탭(500)의 상기 벤딩된 단부(505)가 상호 탄성 접촉을 통해 밀착되어 있는 바, 상기 리드 고정 지그(602) 및 상기 탭 고정 지그(604)가 상기 전극 리드(300)의 단부(305)와 상기 전극 탭(500)의 단부(505) 가까이에서 이들을 고정 지지할 필요가 없다.
따라서, 본 실시예에서는 상기 레이저 용접 유닛(L)과 상기 리드 고정 지그(602) 및 상기 탭 고정 지그(604) 사이의 간섭이 발생되지 않으므로, 상기 간섭에 따른 용접 품질 저하 문제가 발생되는 것이 사전에 차단될 수 있다.
도 7을 참조하면, 이후, 상기 제조자 등은, 전극 조립체(200), 상기 전극 리드(300) 및 상기 전극 탭(500)을 상기 전지 케이스(100) 내에 패키징할 수 있다. 여기서, 상기 전극 리드(300)의 일부는 상기 전지 케이스(100) 밖으로 돌출될 수 있다. 아울러, 상기 제조자 등은 상기 절연 테이프(400)의 일부도 상기 전지 케이스(100) 내에 패키징할 수 있다.
도 8은 도 1의 배터리 셀의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 상기 배터리 셀의 제조 시, 상기 제조자 등은 상기 전극 조립체의 상하 방향에서 상기 전극 리드를 슬라이딩시킬 수 있다(S10). 이러한 슬라이딩은 상기 전극 탭의 슬라이딩일 수도 있다. 한편, 상기 제조자 등은 이러한 상기 슬라이딩 이전에 미리 상기 탭 초음파 용접을 통해 상기 전극 탭의 단부를 초음파 용접시킬 수 있다.
상기 전극 리드 및 상기 전극 탭 중 어느 하나의 슬라이딩에 따라, 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부는 상호 오버랩될 수 있다(S12). 이때, 상기 전극 탭의 단부는 경사지게 벤딩될 수 있으며, 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 벤딩된 단부는 상호 탄성적으로 밀착 접촉될 수 있다.
이후, 상기 제조자 등은 상호 오버랩된 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부를 레이저 용접으로 연결할 수 있다(S14). 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부의 연결이 완료되면, 상기 제조자 등은 상기 전극 조립체, 상기 전극 리드 및 상기 전극 탭을 상기 전지 케이스 내부에 패키징할 수 있다(S16). 그리고 나서, 상기 제조자 등은 상기 배터리 셀의 제조를 위한 후속 공정 등을 수행하여 상기 배터리 셀의 제조를 완료할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 셀(10)은 상기 레이저 용접을 통해 상기 전극 리드와 상기 전극 탭의 용접 너비를 줄일 수 있는 바, 상기 전지 케이스 내에서 상기 전극 조립체의 용량을 증대시킬 수 있다.
이에 따라, 본 실시예에 따른 상기 배터리 셀(10)은 상기 전지 케이스 내에서 상기 배터리 셀의 셀 용량을 최대한 확보할 수 있는 바, 전지 케이스의 사이즈 증대 없이도 상기 배터리 셀의 셀 용량을 충분히 증대시킬 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 상기 배터리 셀(10)은 최근의 슬림화 트렌드에 따른 소형화를 구현하면서 고용량의 셀 용량을 확보할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 셀(13)은 앞선 실시예에서의 상기 배터리 셀(10)과 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 동일하거나 또는 유사한 구성에 대해서는 반복적으로 설명하지 않고 차이점을 중심으로 설명한다.
도 9를 참조하면, 상기 배터리 셀(13)은, 전지 케이스(130), 전극 조립체(230), 전극 리드(330), 절연 테이프(430) 및 전극 탭(530)을 포함할 수 있다.
상기 전지 케이스(130), 상기 전극 조립체(230) 및 상기 절연 테이프(430)는 앞선 실시예의 상기 전지 케이스(100), 상기 전극 조립체(200) 및 상기 절연 테이프(400)와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 전극 리드(330)의 단부(335)는 상기 전지 케이스(130) 내에서 일방, 구체적으로, 하방(-Z축 방향)으로 경사지게 배치되면서, 후술하는 전극 탭(530)의 단부(535)와 후술하는 레이저 용접을 통해 연결될 수 있다.
상기 전극 탭(530)의 단부(535)는 상기 전지 케이스(130) 내에서 일방, 구체적으로, 상방(+Z축 방향)으로 경사지게 배치되면서, 상기 전극 리드(330)의 단부(335)와 연결될 수 있다. 즉, 상기 전극 탭(530)의 단부(535)와 상기 전극 리드(330)의 단부(335)는 상호 반대 방향으로 경사지게 배치되면서 면 접촉될 수 있다.
이하에서는, 이러한 상기 레이저 용접을 통해 결합되는 상기 전극 탭(530)과 상기 전극 리드(330) 사이의 연결에 대해 하기 도 10 내지 도 14를 통해 더 자세히 살펴 본다.
도 10 내지 도 13은 도 9의 배터리 셀의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 실시예에서도, 앞선 실시예와 같이 상기 전극 리드(330) 및 상기 전극 탭(530)의 고정 지지를 위한 고정 지그 유닛(630)이 마련될 수 있다.
이러한 상기 고정 지그 유닛(630)은, 리드 고정 지그(632) 및 탭 고정 지그(634)를 포함할 수 있다.
상기 리드 고정 지그(632) 및 상기 탭 고정 지그(634)는 앞선 실시예의 상기 리드 고정 지그(602) 및 상기 탭 고정 지그(604)와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
제조자 등은 상기 전극 리드(330)의 단부(335)를 일방, 구체적으로, 상기 전극 조립체(230)의 하방(-Z축 방향)으로 경사지게 벤딩할 수 있다. 상기 전극 리드(330)의 단부(335)의 벤딩 방향은 후술하는 상기 전극 탭(530)의 단부(535)의 벤딩 방향과 반대 방향으로 경사진 방향일 수 있다. 즉, 상기 전극 리드(330)의 단부(335)는 후술하는 슬라이딩 전에 후술하는 상기 전극 탭(530)의 단부(535)의 벤딩 방향과 반대 방향으로 경사지게 벤딩될 수 있다. 한편, 상기 전극 탭(530)의 단부(535)에도 앞선 실시예와 같이 탭 초음파 용접(U)이 수행될 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 제조자 등은 상기 전극 리드(330)를 상기 전극 조립체(230)의 상하 방향(Z축 방향)에서 일 방향, 구체적으로, 상측 방향(+Z축 방향)으로 슬라이딩시킬 수 있다.
이후, 상기 전극 리드(330)의 단부(335)는 상기 전극 조립체(230)의 상측 방향(+Z축 방향)으로 슬라이딩되면서 상기 전극 탭(530)의 단부(535)를 상측(+Z축 방향)으로 경사지게 벤딩시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 전극 리드(330)의 단부(335)와 상기 전극 탭(530)의 단부(535)는, 상호 반대 방향으로 경사지게 배치되면서 오버랩될 수 있다. 이러한 배치에 따라, 상기 전극 리드(330)의 단부(335)와 상기 전극 탭(530)의 단부(535)는 오버랩 구간에서 면 접촉될 수 있어, 보다 더 안정적으로 밀착 접촉될 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 제조자 등은 레이저 용접 유닛(L)을 통해 상기 전극 리드(330)의 단부(335)와 상기 전극 탭(530)의 단부(535)의 상기 오버랩 구간을 레이저 용접으로 연결시킬 수 있다.
본 실시예에서는 상기 오버랩 구간에서 상기 전극 리드(330)의 단부(335)와 상기 전극 탭(530)의 단부(535)가 면 접촉되는 바, 상기 레이저 용접의 용접 강도가 보다 더 증대될 수 있어, 상기 전극 리드(330)의 단부(335)와 상기 전극 탭(530)의 단부(535) 사이의 결합 강도가 보다 더 향상될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 상기 전극 리드(330)의 단부(335)와 상기 전극 탭(530)의 단부(535)가 상기 전극 조립체(200)의 수평 방향(X축 방향)에서 경사지게 면 접촉되는 바, 상기 면 접촉에 따른 용접 너비(X축 방향) 증가를 최소화시킬 수 있다.
도 13을 참조하면, 이후, 상기 제조자 등은, 전극 조립체(230), 상기 전극 리드(330) 및 상기 전극 탭(530)을 상기 전지 케이스(130) 내에 패키징할 수 있다. 여기서, 상기 전극 리드(330)의 일부는 상기 전지 케이스(130) 밖으로 돌출될 수 있다. 아울러, 상기 제조자 등은 상기 절연 테이프(430)의 일부도 상기 전지 케이스(130) 내에 패키징할 수 있다.
도 14는 도 9의 배터리 셀의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14를 참조하면, 상기 배터리 셀의 제조 시, 상기 제조자 등은 상기 전극 리드의 단부를 벤딩시킬 수 있다(S30). 여기서, 상기 전극 리드의 벤딩 방향은 후술하는 전극 탭의 단부의 벤딩 방향과 반대 방향일 수 있다.
이후, 상기 제조자 등은 앞선 실시예와 같이 상기 전극 조립체의 상하 방향에서 상기 전극 리드를 슬라이딩시킬 수 있다(S32). 그리고, 상기 슬라이딩에 따라, 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부는 상호 오버랩될 수 있다(S34). 이때, 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부는 오버랩 구간에 면 접촉될 수 있다.
이후, 상기 제조자 등은 상호 오버랩된 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부를 레이저 용접으로 연결할 수 있으며(S36), 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부의 연결이 완료되면, 상기 전극 조립체, 상기 전극 리드 및 상기 전극 탭을 상기 전지 케이스 내부에 패키징할 수 있다(S38). 그리고 나서, 상기 제조자 등은 상기 배터리 셀의 제조를 위한 후속 공정 등을 수행하여 상기 배터리 셀의 제조를 완료할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 셀(13)은 상호 반대 방향으로 경사지게 배치되면서 면 접촉되는 상기 전극 리드(330)의 단부(335)와 상기 전극 탭(530)의 단부(535)를 통해 상기 레이저 용접 효율을 보다 더 증대시킬 수 있다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 셀(15)은 앞선 실시예에서의 상기 배터리 셀(10)과 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 동일하거나 또는 유사한 구성에 대해서는 반복적으로 설명하지 않고 차이점을 중심으로 설명한다.
도 15를 참조하면, 상기 배터리 셀(15)은, 전지 케이스(150), 전극 조립체(250), 전극 리드(350), 절연 테이프(450) 및 전극 탭(550)을 포함할 수 있다.
상기 전지 케이스(150), 상기 전극 조립체(250) 및 상기 절연 테이프(450)는 앞선 실시예의 상기 전지 케이스(100), 상기 전극 조립체(200) 및 상기 절연 테이프(400)와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 전극 리드(350)의 단부(355)는 상기 전지 케이스(150) 내에서 후술하는 전극 탭(550)의 단부(555)의 하측(-Z축 방향)에서 상기 전극 탭(550)의 단부(555)의 하면과 후술하는 레이저 용접을 통해 연결될 수 있다.
마찬가지로, 상기 전극 탭(550)의 단부(555)는 상기 전지 케이스(150) 내에서 상기 전극 리드(350)의 단부(355)의 상측(+Z축 방향)에서 상기 전극 리드(350)와 단부(355)의 상면과 후술하는 레이저 용접을 통해 연결될 수 있다.
이하에서는, 이러한 상기 레이저 용접을 통해 결합되는 상기 전극 탭(550)과 상기 전극 리드(350) 사이의 연결에 대해 하기 도 16 내지 도 20을 통해 더 자세히 살펴 본다.
도 16 내지 도 19는 도 15의 배터리 셀의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 먼저, 본 실시예에서도, 앞선 실시예와 같이 상기 전극 리드(350) 및 상기 전극 조립체(250)로부터 돌출된 상기 전극 탭(550)의 고정 지지를 위한 고정 지그 유닛(650)이 마련될 수 있다.
상기 고정 지그 유닛(650)은 한 쌍의 고정 지그들로 이루어질 수 있다. 상기 한 쌍의 고정 지그들(650)은, 제1 고정 지그(655) 및 제2 고정 지그(657)을 포함할 수 있다.
상기 제1 고정 지그(655)는 상기 전극 리드(350)의 하측(-Z축 방향)에 배치될 수 있다. 이러한 상기 제1 고정 지그(655)는 상기 전극 조립체(250)의 상하 방향(Z축 방향)에서 슬라이딩 가능하며 구비되며, 후술하는 제2 고정 지그(657)와 함께 상기 전극 조립체(250)의 상하 방향(Z축 방향)에서 상기 전극 리드(350) 및 상기 전극 탭(550)을 가압할 수 있다.
상기 제2 고정 지그(657)는 상기 전극 탭(550)의 상측(+Z축 방향)에 배치될 수 있다. 이러한 상기 제2 고정 지그(657)는 상기 제1 고정 지그(655)와 같이 상기 전극 조립체(250)의 상하 방향(Z축 방향)에서 슬라이딩 가능하며 구비되며, 상기 제1 고정 지그(655)와 함께 상기 전극 조립체(250)의 상하 방향(Z축 방향)에서 상기 전극 리드(350) 및 상기 전극 탭(550)을 가압할 수 있다.
상기 제2 고정 지그(657)는 후술하는 레이저 용접 시 레이저를 투과시킬 수 있는 투명 재질로 구비될 수 있다. 예로써, 상기 제2 고정 지그(657)는 레이저 투과 글래스로 구비될 수 있다. 한편, 상기 제1 고정 지그(655), 또한, 상기 제2 고정 지그(657)와 같이 상기 레이저를 투과시킬 수 있는 투명 재질로 구비되는 것도 가능할 수 있다.
다시, 상기 배터리 셀의 제조 공정을 살펴 보면, 상기 제조자 등은 상기 제1 고정 지그(655) 및 상기 제2 고정 지그(657) 사이에 상기 전극 리드(350)의 단부(355) 및 상기 전극 탭(550)의 단부(555)를 배치시킬 수 있다. 이때, 상기 전극 탭(550)의 단부(555)에는 앞선 탭 초음파 용접(U)이 수행될 수 있다.
도 17을 참조하면, 상기 제조자 등은 상기 제1 고정 지그(655) 및 상기 제2 고정 지그(657)를, 각각, 하방(-Z축 방향) 및 상방(+Z축 방향)으로 슬라이딩시켜 상기 전극 리드(350)의 단부(355)와 상기 전극 탭(550)의 단부(555)를 가압하여 서로 오버랩시킬 수 있다.
도 18을 참조하면, 이후, 상기 제조자 등은 상기 제2 고정 지그(657)의 상측(+Z축 방향)에서 레이저 용접 유닛(L)을 통해 상기 전극 리드(350)의 단부(355)와 상기 전극 탭(550)의 단부(555)의 오버랩 구간을 레이저 용접으로 연결시킬 수 있다.
여기서, 상기 제2 고정 지그(657)는 상기 레이저를 투과시킬 수 있는 레이저 투과 글래스로 구비되는 바, 상기 레이저 용접 시 상기 제2 고정 지그(657)와 상기 레이저 용접 유닛(L) 사이의 간섭이 발생되지 않을 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에서는 상기 레이저 용접 시, 상기 제2 고정 지그(657)와의 간섭 없이 안정적으로 상기 레이저 용접을 수행할 수 있다.
도 19를 참조하면, 이후, 상기 제조자 등은, 전극 조립체(250), 상기 전극 리드(350) 및 상기 전극 탭(550)을 상기 전지 케이스(150) 내에 패키징할 수 있다. 여기서, 상기 전극 리드(350)의 일부는 상기 전지 케이스(150) 밖으로 돌출될 수 있다. 아울러, 상기 제조자 등은 상기 절연 테이프(450)의 일부도 상기 전지 케이스(150) 내에 패키징할 수 있다.
도 20은 도 15의 배터리 셀의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 20을 참조하면, 상기 배터리 셀의 제조 시, 제조자 등은 상기 한 쌍의 고정 지그들을 통해 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부를 가압할 수 있다(S50).
이러한 상기 가압에 따라 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부는 서로 오버랩될 수 있다(S52). 이후, 상기 제조자 등은 어느 하나의 고정 지그 일측, 구체적으로, 레이저를 투과시킬 수 있는 투명 재질로 구비되는 고정 지그 일측에서 상호 오버랩된 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부를 레이저 용접으로 연결시킬 수 있다(S54). 상기 레이저 투과 재질로 이루어지는 고정 지그를 통해, 상기 레이저 용접 시 상기 고정 지그와 레이저 용접을 위한 상기 레이저 용접 유닛과의 간섭이 발생되지 않을 수 있다.
상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부의 연결이 완료되면, 상기 제조자 등은 상기 전극 조립체, 상기 전극 리드 및 상기 전극 탭을 상기 전지 케이스 내부에 패키징할 수 있으며(S58), 상기 배터리 셀의 제조를 위한 후속 공정 등을 수행하여 상기 배터리 셀의 제조를 완료할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 셀(15)은 상기 레이저를 투과시킬 수 있는 투명 재질로 구비되는 고정 지그 유닛(650)을 통해 상기 레이저 용접 시 상기 레이저 용접 유닛(L)과 상기 고정 지그 유닛(650) 사이의 간섭 없이 보다 더 안정적으로 상기 레이저 용접을 수행할 수 있다.
도 21은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 배터리 셀을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 배터리 셀(17)은 앞선 실시예에서의 상기 배터리 셀(10)과 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 동일하거나 또는 유사한 구성에 대해서는 반복적으로 설명하지 않고 차이점을 중심으로 설명한다.
도 21을 참조하면, 상기 배터리 셀(17)은, 전지 케이스(170), 전극 조립체(270), 전극 리드(370), 절연 테이프(470) 및 전극 탭(570)을 포함할 수 있다.
상기 전지 케이스(170), 상기 전극 조립체(270) 및 상기 절연 테이프(470)는 앞선 실시예의 상기 전지 케이스(100), 상기 전극 조립체(200) 및 상기 절연 테이프(400)와 실질적으로 동일하거나 또는 유사하므로, 이하, 중복 설명을 생략한다.
상기 전극 리드(370)의 단부(375)와 상기 전극 탭(570)의 단부(575)는 상기 전극 조립체(270)의 수평 방향(X축 방향)에 따른 동일 선상에서 접촉되면서 후술하는 레이저 용접을 통해 연결될 수 있다.
이하에서는, 이러한 상기 레이저 용접을 통해 결합되는 상기 전극 리드(370)와 전극 탭(570) 사이의 연결에 대해 하기 도 22 내지 도 26을 통해 더 자세히 살펴 본다.
도 22 내지 도 25는 도 21의 배터리 셀의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 22를 참조하면, 먼저, 상기 전극 탭(570)은 고정 지그 유닛(670)을 통해 고정 지지될 수 있다. 도시되지는 않았지만 상기 전극 리드(370), 또한, 별도의 고정 지그 유닛을 통해 고정 지지될 수 있음은 물론이다.
제조자 등은, 상기 전극 리드(370)의 단부(375)와 상기 전극 탭(570)의 단부(575)를 상기 전극 조립체(270)의 수평 방향(X축 방향)에서 동일 선상에 배치시킬 수 있다. 이때, 상기 전극 탭(570)의 단부(575)에는 앞선 탭 초음파 용접(U)이 수행될 수 있다.
도 23을 참조하면, 상기 제조자 등은 상기 전극 리드(370)를 상기 전극 조립체(270)의 수평 방향(X축 방향)에서 일방, 구체적으로, 상기 전극 탭(570)을 향하는 방향(-X축 방향)으로 슬라이딩시켜 상기 전극 리드(370)의 단부(375)와 상기 전극 탭(570)의 단부(575)를 상기 동일 선상에서 접촉시킬 수 있다.
도 24를 참조하면, 이후, 상기 제조자 등은 상기 전극 리드(370)의 단부(375)와 상기 전극 탭(570)의 단부(575)를 레이저 용접 유닛(L)을 통해 레이저 용접시켜 연결할 수 있다. 여기서, 상기 레이저 용접은 상기 전극 리드(370)의 단부(375)와 상기 전극 탭(570)의 단부(575)의 상호 맞대기 용접일 수 있다. 본 실시예에서는 이러한 상기 맞대기 용접을 통해 상기 전극 조립체(270)의 수평 방향(X축 방향)에서 용접 너비를 최소화시킬 수 있다.
도 25를 참조하면, 이후, 상기 제조자 등은, 전극 조립체(270), 상기 전극 리드(370) 및 상기 전극 탭(570)을 상기 전지 케이스(170) 내에 패키징할 수 있다. 여기서, 상기 전극 리드(370)의 일부는 상기 전지 케이스(170) 밖으로 돌출될 수 있다. 아울러, 상기 제조자 등은 상기 절연 테이프(470)의 일부도 상기 전지 케이스(170) 내에 패키징할 수 있다.
도 26은 도 21의 배터리 셀의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 26을 참조하면, 상기 배터리 셀의 제조 시, 상기 제조자 등은 상기 전극 조립체의 수평 방향에서 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부를 동일 선상에 배치시킬 수 있다(S70).
이후, 상기 제조자 등은 상기 전극 조립체의 수평 방향에 따른 동일 선상에서 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부를 상호 접촉시킬 수 있다(S72).
그리고 나서, 상기 제조자 등은 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부를 상기 레이저 용접 유닛을 통해 레이저 용접시켜 연결할 수 있다(S74). 여기서, 상기 레이저 용접은 상호 맞대기 용접일 수 있다.
이후, 상기 제조자 등은 상기 전극 조립체, 상기 전극 리드 및 상기 전극 탭을 상기 전지 케이스 내부에 패키징할 수 있으며(S76), 상기 배터리 셀의 제조를 위한 후속 공정 등을 수행하여 상기 배터리 셀의 제조를 완료할 수 있다.
이처럼, 본 실시예에 따른 상기 배터리 셀(170)에서는 상기 전극 리드(370)의 단부(375)와 상기 전극 탭(570)의 단부(575)가 상기 레이저 용접을 통한 상호 맞대기 용접으로 연결되는 바, 상기 레이저 용접을 위한 용접 너비(X축 방향)를 최소화시킬 수 있다.
이상과 같은 다양한 실시예들에 따라, 상기 배터리 셀(10, 13, 15, 17)의 상기 전극 리드(300, 330, 350, 370)와 상기 전극 탭(500, 530, 550, 570)의 연결 시 용접 너비를 줄여 배터리 셀(10, 13, 15, 17) 용량을 증대시키며 제품 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있는 배터리 셀(10, 13, 15, 17) 및 이러한 배터리 셀(10, 13, 15, 17)의 제조 방법을 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
10, 13, 15, 17: 배터리 셀
100, 130, 150, 170: 전지 케이스
200, 230, 250, 270: 전극 조립체
300, 330, 350, 370: 전극 리드
400, 430, 450, 470: 절연 테이프
500, 530, 550, 570: 전극 탭
600: 고정 지그 유닛
602: 리드 고정 지그
604: 탭 고정 지그
630: 고정 지그 유닛
632: 리드 고정 지그
634: 탭 고정 지그
650: 고정 지그 유닛
655: 제1 고정 지그
657: 제2 고정 지그
670: 고정 지그 유닛

Claims (20)

  1. 배터리 셀에 있어서,
    상기 배터리 셀의 외관을 형성하는 전지 케이스;
    상기 전지 케이스의 내부에 수용되는 전극 조립체;
    상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 상기 전지 케이스 밖으로 돌출되는 전극 리드; 및
    상기 전극 리드와 상기 전극 조립체를 연결할 수 있게 상기 전극 조립체로부터 돌출되며, 상기 전극 리드와 레이저 용접을 통해 결합되는 전극 탭;을 포함하며,
    상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부는,
    상기 전극 조립체의 상하 방향에서 적어도 하나의 단부가 경사지게 상호 오버랩되며,
    상기 레이저 용접은,
    상기 오버랩 구간에서 이루어지며,
    상기 전극 리드의 단부는,
    상기 전극 조립체의 상하 방향에 따라 슬라이딩되면서 상기 전극 탭의 단부를 경사지게 벤딩시키며,
    상기 벤딩은,
    상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부 사이의 탄성에 의해 상기 슬라이딩만으로 이루어지며,
    상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부는,
    양자 사이의 탄성에 의해 상기 오버랩 구간에서 상호 밀착된 채 안정적으로 접촉되며,
    상기 전극 리드의 단부는, 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부의 상기 오버랩 구간에서의 탄성 접촉 시, 상기 전극 탭의 단부 아래에서 상기 전극 조립체의 수평 방향을 따라 수평 배치되어 상기 전극 탭의 단부를 지지하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전극 탭의 단부는,
    상기 레이저 용접 전에 초음파 용접되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부는,
    상기 전극 조립체의 상하 방향에서 한 쌍의 고정 지그들에 의해 가압되어 상호 오버랩되며,
    상기 한 쌍의 고정 지그들 중 어느 하나는,
    상기 레이저 용접 시 레이저를 투과시킬 수 있는 투명 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 고정 지그들 중 어느 하나는,
    레이저 투과 글래스인 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 전극 탭의 단부는,
    상기 레이저 용접 전에 초음파 용접되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 외관을 형성하는 전지 케이스, 상기 전지 케이스의 내부에 수용되는 전극 조립체, 상기 전극 조립체와 전기적으로 연결되며, 상기 전지 케이스 밖으로 돌출되는 전극 리드 및 상기 전극 리드와 상기 전극 조립체를 연결할 수 있게 상기 전극 조립체로부터 돌출되는 전극 탭을 포함하는 배터리 셀의 제조 방법에 있어서,
    상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부를 레이저 용접시키는 단계; 및
    상기 전극 리드의 일부가 상기 전지 케이스 밖으로 돌출될 수 있게 상기 전극 조립체, 상기 전극 리드 및 상기 전극 탭을 상기 전지 케이스 내부에 패키징하는 단계;를 포함하며,
    상기 레이저 용접 이전에,
    상기 전극 리드를 상기 전극 조립체의 상하 방향에 따라 슬라이딩시키는 단계; 및
    상기 슬라이딩되는 전극 리드의 단부를 통해 상기 전극 탭의 단부를 경사지게 벤딩시키면서 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부를 상호 오버랩시키는 단계;를 포함하며,
    상기 레이저 용접은,
    상기 오버랩 구간에서 이루어지며,
    상기 전극 리드의 단부는,
    상기 전극 조립체의 상하 방향에 따라 슬라이딩되면서 상기 전극 탭의 단부를 경사지게 벤딩시키며,
    상기 벤딩은,
    상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부 사이의 탄성에 의해 상기 슬라이딩만으로 이루어지며,
    상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부는,
    양자 사이의 탄성에 의해 상기 오버랩 구간에서 상호 밀착된 채 안정적으로 접촉되며,
    상기 전극 리드의 단부는, 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부의 상기 오버랩 구간에서의 탄성 접촉 시, 상기 전극 탭의 단부 아래에서 상기 전극 조립체의 수평 방향을 따라 수평 배치되어 상기 전극 탭의 단부를 지지하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 제조 방법.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 전극 리드의 슬라이딩 이전에,
    상기 전극 탭의 단부를 초음파 용접시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 제조 방법.
  15. 삭제
  16. 제12항에 있어서,
    상기 레이저 용접 이전에,
    상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부가 상호 오버랩될 수 있게 상기 전극 조립체의 상하 방향에서 한 쌍의 고정 지그들을 통해 상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부를 가압시키는 단계;를 포함하며,
    상기 한 쌍의 고정 지그들 중 어느 하나는,
    상기 레이저 용접 시 레이저를 투과시킬 수 있는 투명 재질로 구비되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 한 쌍의 고정 지그들 중 어느 하나는,
    레이저 투과 글래스인 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 제조 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 전극 리드의 단부와 상기 전극 탭의 단부의 가압 이전에,
    상기 전극 탭의 단부를 초음파 용접시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 제조 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
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