KR102458524B1 - 이차전지의 이종금속 저항 용접 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이차전지의 음극 탭과 캔형 케이스의 저항 용접 방법에 있어서, 양극탭이 부착된 양극판, 음극탭이 부착된 음극판과 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 분리막을 개재하여 권취하고, 중심부에 소정의 공간이 구비되는 젤리롤형 전극조립체를 준비하는 단계(S100), 캔형 케이스에 상기 젤리롤형 전극조립체를 삽입하는 단계(S200), 상기 젤리롤형 전극조립체의 중심부의 소정 공간에 전극봉을 삽입하여 상기 젤리롤형 전극조립체의 하부면에 위치하는 음극탭에 밀착시키고, 상기 전극봉에 전류를 인가하여 상기 음극탭의 온도를 높임으로써 음극탭의 고유저항치를 높여 상기 음극탭의 저항치와 상기 캔형 케이스의 고유 저항치의 차이를 줄이는 탭 가열 단계(S300), 상기 음극탭의 온도가 소정의 온도에 도달하면, 상기 전극봉을 제거하고, 상기 젤리롤형 전극조립체 중심부의 소정 공간에 용접봉을 삽입하여, 상기 음극탭과 상기 캔형 케이스의 하면판을 저항용접법으로 접합 고정시키는 단계(400)를 포함한다.
Description
본 발명은 이종금속 저항 용접 방법 및 시스템으로서, 더욱 상세하게는 전극조립체의 하부면에 위치한 전극탭을 캔형 전지케이스의 하면판에 저항용접법을 통하여 접합 고정시키는 용접 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해졌고 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
특히, 리튬 이온 이차 전지는 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 작동 전압이 약 3배나 높다. 또한, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 널리 사용되고 있다. 상기 리튬 이차 전지는 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다.
리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 분리막(판)을 사이에 두고 배치된 전극조립체와, 전극조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재로 구성된다.
한편, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지(원통형 전지 및 각형)와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류될 수 있다. 통상적으로 캔형 이차전지의 경우 양극판과 음극판이 권취된 형태로 전지 캔에 수납된다.
특히, 캔형 리튬 이차전지의 경우, 전극조립체의 하부면에 형성되는 전극탭을 원통형 전지케이스의 하면판과 용접을 하게 된다. 전극조립체를 전지케이스에 삽입하고, 그 후에 상기 전극조립체의 중심부에 구비된 소정 공간을 토해 용접봉이 삽입되어 용접이 이루어지게 되는데, 상기 전극탭과 상기 전지케이스의 하면판에 흐르는 전류에 의한 저항열로 금속을 용융하여 용접하는 저항용접 방법이 사용된다. 저항이 낮은 전극탭을 적용하여 전지케이스를 저항용접시 전극탭과 전지케이스의 고유 저항 차이로 발열량이 달라진다. 저항이 낮은 전극탭에 용접 가능한 저항열을 발생기키기 위해서는 대전류를 흘려야 하나, 상대적으로 저항이 높은 전지케이스에서는 용접 가능한 범위 이상으로 저항열이 발생하여 전지케이스의 뚫림 등의 용접 불량이 발생하는 문제점이 있어왔다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 저항이 낮은 전극탭과 상대적으로 저항이 높은 캔형 케이스 간 저항값 차이를 최소화하여 이종 금속간 유사한 저항 값이 형성되도록 저항열을 발생시켜 용접 공정성을 향상시키는 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
이차전지의 음극 탭과 캔형 케이스의 저항 용접 방법에 있어서, 양극탭이 부착된 양극판, 음극탭이 부착된 음극판과 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 분리막을 개재하여 권취된 젤리롤형 전극조립체를 준비하는 전극조립체 준비 단계(S100), 캔형 케이스에 상기 젤리롤형 전극조립체를 삽입하는 전극조립체 삽입 단계(S200), 상기 젤리롤형 전극조립체의 음극탭의 고유저항치가 증가하도록 음극탭을 가열시키는 탭 가열 단계(S300) 및 상기 음극탭의 온도가 소정 온도에 도달하는 경우, 상기 음극탭과 상기 캔형 케이스를 접합 고정시키는 단계(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 전극조립체 준비단계(S100)는, 전극조립체 귄취 시 상기 전극조립체의 중심부에 소정의 공간이 형성되도록 권취시킨다.
상기 전극조립체의 중심부에 형성된 소정의 공간에 전류를 인가하는 전극봉이 삽입되고, 삽입된 전극봉은 음극탭에 밀착되어 전극봉에 전류가 공급되면 음극탭이 가열된다.
상기 탭 가열 단계(S300)에서 상기 전극봉에 전류를 인가하는 방법은, 상기 전극봉의 상부 전극 및 하부 전극에 직접 통전 또는 상기 전극봉의 상부 전극에만 전류가 인가되는 2포인트(point) 방식으로 전류를 인가하여 수행할 수 있다.
상기 음극탭의 고유저항치는 상기 캔형 케이스의 고유저항치보다 낮은 것을 특징으로 한다.
상기 음극탭의 재질은 구리, 구리합금 또는 구리를 포함하는 레이어에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 캔형 케이스는 니켈인 것을 특징으로 한다.
상기 젤리롤형 전극조립체 및 상기 캔형 케이스는, 각각 독립적으로 원통형인 것을 특징한다.
본 발명의 실시 예에 따른 이차전지의 이종금속 저항 용접 시스템은 캔형 케이스 내에 삽입된 전극 조립체의 음극판을 케이스에 용접하는 용접 시스템에 있어서, 상기 음극판에 부착된 음극 탭에 전류를 인가하는 전류 인가부, 상기 전류 인가부에서 인가된 전류가 흐르는 음극 탭의 온도를 측정하는 음극 탭 온도 측정부 및 상기 음극탭 온도 측정부에서 측정된 온도를 근거로 하여 상기 음극탭(110)과 캔형 케이스(200) 간의 용접을 수행하는 용접부를 포함하여 구성된다.
상기 저항 용접 시스템은, 상기 전류 인가부에서 가하는 전류 값과 전류 인가부에서 상기 음극 탭으로 전류를 가하는 시간 및 상기 음극 탭의 제한 온도가 저장된 메모리를 더 포함하여 구성된다.
상기 전류 인가부는, 기 설정된 전류 값과 시간에 따라 전류가 출력되도록 제어하는 제어부 를 포함하여 구성되며, 상기 제어부의 제어에 따라 전류를 인가하여 상기 음극탭을 포함하는 전류경로를 형성한다.
상기 음극탭을 포함하는 전류 경로는, 상기 전류 인가부의 제1 단자- 전극봉- 음극탭- 캔형 케이스- 전류 인가부의 제2 단자로 형성되는 경로로 구성되거나, 상기 전류 인가부의 제1 단자- 전극봉- 음극탭- 전극봉- 전류 인가부의 제2 단자로 형성되는 경로로 구성된다.
상기 음극 탭 온도 측정부는, 상기 음극 탭이 과열되는 경우, 과열을 외부에 알리는 알림부가 형성된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 캔형 케이스의 하면판에 젤리롤형 전극조립체의 하부면에 형성된 음극탭을 용접할 때, 젤리롤형 전극조립체의 중앙에 형성된 소정의 공간으로 전극봉을 삽입하여 상기 음극탭에 전류를 인가하여 상기 음극탭의 온도를 높여 저항을 증가시킨 후 상기 음극탭과 상기 캔형 케이스 간 유사한 저항열을 발생시켜 저항용접법을 통하여 용접함으로써 상기 캔형 케이스의 하면판의 용접 공정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른, 전극탭을 전지케이스의 하면판에 용접하는 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 음극탭을 캔형 케이스의 하면판에 용접하는 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극봉에 전류를 가하는 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 이 실시 예에 따른 이차전지의 이종금속 저항 용접 시스템의 블록도이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로써 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 음극탭을 캔형 케이스의 하면판에 용접하는 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극봉에 전류를 가하는 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 이 실시 예에 따른 이차전지의 이종금속 저항 용접 시스템의 블록도이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로써 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
<실시 예 1>
다음으로 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차전지의 이종금속 저항 용접 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 종래기술에 따른, 음극탭(110)을 캔형 케이스(200)의 하면에 용접하는 방법을 모식적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른, 음극탭(110)을 캔형 케이스(200)의 하면판에 용접하는 방법을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 전극조립체(100)의 하부면에 형성된 음극탭(110)을 전지케이스의 하면판과 용접을 하는 경우, 상기 전극조립체(100)를 상기 전지케이스에 삽입하고, 상기 전극조립체(100)의 중심부에 구비된 소정 공정을 통해 용접봉이 삽입되어 저항 용접이 이루어 지게 된다. 하지만, 이때 상기 전극탭과 상기 전지케이스 간 저항값 차이에 의해서 각각의 발열량이 달라져 용접 품질이 일정하지 않게 된다.
하지만, 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 이차전지의 이종금속 저항 용접 방법에 대해 설명하면, 양극탭이 부착된 양극판, 음극탭이 부착된 음극판과 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 분리막을 개재하여, 양극판, 분리막, 음극판의 판형을 젤리롤 형태로 권취하고, 중심부에 소정의 공간이 구비되는 젤리롤형 전극조립체(100)를 준비하는 단계(S100), 캔형 케이스(200)에 상기 젤리롤형 전극조립체(100)를 삽입하는 단계(S200), 상기 젤리롤형 전극조립체(100)의 중심부에 구비된 소정 공간에 전극봉(300)을 삽입하여 상기 젤리롤형 전극조립체(100)의 하부면에 위치하는 음극탭(110)에 밀착시키고, 상기 전극봉(300)에 전류를 인가하여 상기 음극탭(110)의 온도를 높임으로써 음극탭(110)의 고유저항치를 높여 상기 음극탭(110)의 저항치와 상기 캔형 케이스(200)의 고유 저항치의 차이를 줄이는 탭 가열 단계(S300), 상기 음극탭(110)의 온도가 소정의 온도에 도달하면, 상기 전극봉(300)을 제거하고, 상기 젤리롤형 전극조립체(100) 중심부의 소정 공간에 용접봉을 삽입하여, 상기 음극탭(110)과 상기 캔형 케이스(200)의 하면판을 저항용접법으로 접합 고정시키는 단계(S400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 캔형 케이스(200)에 젤리롤형 전극조립체(100)를 삽입한 후, 상기 젤리롤형 전극조립체(100)의 중심부에 구비된 소정 공간에 전극봉(300)을 삽입하여 상기 젤리롤형 전극조립체(100)의 하부면에 형성된 음극탭(110)을 상기 캔형 케이스(200)의 하면판에 밀착시켜 전류인가장치(500)로부터 상기 전극봉(300) 상부와 하부의 전극에 전류를 통전시킨다. 이 때, 전류가 통전된 상기 전극봉(300)에 의하여 상기 음극탭(110)은 온도가 상승하면서 저항이 증가하게 된다.
상기 음극탭(110)의 온도가 소정온도에 도달하여 상기 캔형 케이스(200)의 저항치 차이가 최소화되면, 상기 전극봉(300)을 제거하고 상기 젤리롤형 전극조립체(100)의 중심부에 구비된 소정 공간에 상부 용접봉(410)을 삽입하고 상기 캔형 케이스(200) 하부면에 하부 용접봉(420)을 위치시켜, 상기 음극탭(110)을 상기 캔형 케이스(200)의 하면판에 저항용접법을 통하여 용접 하게된다.
상기 음극탭(110)의 온도가 올라가면 저항이 증가하게 되어 캔형 케이스(200)의 저항치와 차이가 작아지고 상대적으로 저항이 높은 캔형 케이스(200)에서 용접 가능한 범위 이상으로 저항열이 발생하여 캔형 케이스(200)의 뚫림 등의 용접 불량이 발행하지 않아 저항이 다른 이종금속의 저항 용접의 품질을 높이고 공정성을 높일 수 있다.
상기 전극봉(300)의 전류 인가 방법은, 상기 전극봉(300)의 상/하부 전극을 통한 직접 통전 또는 상부 전극에만 전류가 인가되는 2포인트(point) 방식으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기의 전류 인가 방법은 상기 전류인가장치(500)의 제1 단자- 전극봉- 음극탭- 캔형 케이스- 전류인가장치(500)의 제2 단자로 형성되는 경로가 구성되거나, 상기 전류인가장치(500)의 제1 단자- 전극봉- 음극탭- 전극봉- 전류인가장치(500)의 제2 단자로 형성되는 경로가 구성된다.
상기 전극봉(300)의 상/하부 전극을 통한 직접 통전방법은 도 2를 통해 좀 더 상세하게 설명한다.
도2를 참고하면, 전극봉은 상기 전류인가장치(500)의 제1 단자와 연결되어 음극탭의 상부에 접촉되며, 상기 전류인가장치(500)의 제2 단자와 연결된 별도의 통전 구성은 캔형 케이스의 하부면에 접촉되어 하나의 전류 경로가 형성될 수 있도록 한다.
상기 전류인가장치(500)의 제1 단자는 일 실시 예로서, 양(+)극 단자를 의미하며, 전류인가장치(500)의 제2 단자는 일 실시 예로서, 음(-)극 단자를 의미하지만, 이에 한정되지 않고 상호 교환되는 형태로 형성될 수 있다.
한편, 상기 음극탭(110)의 저항치는 상기 캔형 케이스(200)의 저항치에 대하여 상대적으로 낮고, 상기 음극탭(110)은 구리, 구리합금 또는 구리를 포함하는 레이어가 사용될 수 있고, 상기 캔형 케이스(200)는 니켈이 사용될 수 있다.
상기 음극탭의(110)의 재질은 구리가 포함되는 것에만 한정하는 것은 아니며, 상기 캔형 케이스(200)의 고유저항치 보다 낮은 재질이면 무방하다.
여기서 일 실시 예로서, 음극 탭(110)에 가하는 전류 값의 범위는 0.5~2kA로 설정될 수 있으며, 음극 탭(110)에 전류를 가하는 시간의 범위도 0.5~1msec로 설정될 수 있다.
또한, 일 실시 예로서, 음극 탭(110)이 구리로 사용되며, 캔형 케이스(200)는 니켈이 사용된 경우, 음극 탭(110)의 온도를 최대 60℃까지 증가시켜 음극 탭(110)의 저항 값이 15~20% 범위 내로 증가될 수 있도록 한다.
상기 음극 탭(110)에 가하는 전류 값 및 전류를 가하는 시간의 범위는 음극 탭(110)과 캔형 케이스(200)의 소재에 따라 변경될 수 있으며, 음극 탭(110)의 최대 온도 값 및 저항 값도 이에 따라 변경될 수 있다.
그리고 상기 젤리롤형 전극조립체(100)는, 원통형 또는 각형으로 권취되어 형성될 수 있으나, 그 형상은 특별히 제한되는 것은 아니다.
또한, 전극봉(300)에 전류를 인가하는 방법에서 상기 전극봉(300)의 상부 전극에 전류를 인가하는 2포인트(point) 방식은 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.
도 3을 참조하면, 2포인트(point) 방식은 전류 인가 시 상기 전류 인가부의 제1 단자- 전극봉- 음극탭- 전극봉- 전류 인가부의 제2 단자로 형성되는 경로가 형성될 수 있다.
도 3에서는 간략하게 하나의 전극봉의 형태와 하나의 도선으로만 표현했지만 좀 더 구체적으로 설명하자면, 전류경로가 형성될 수 있도록 전극봉은 양(+)극 전극봉 및 음(-)극 전극봉으로 형성되며 각각의 전극봉은 전류 인가장치의 양(+)극 단자 또는 음(-)극 단자에 연결된다.
상기 각각의 전극봉은 음극탭에 밀착되어 전류를 흘려 음극탭을 가열시킴에 따라 음극탭과 캔형 케이스 간의 고유저항치 차가 용이하게 감소될 수 있다.
여기서 상기 전류 인가부의 제1 단자는 일 실시 예로서, 양(+)극 단자로 설정하고, 상기 전류 인가부의 제2 단자는 음(-)극 단자로 설정하지만, 이에 한정되지 않으며 상호 교환되는 형태로 형성 가능하다.
<실시 예 2>
다음으로 본 발명의 이 실시 예에 따른 이차전지의 이종금속 저항 용접 시스템에 대하여 설명한다.
본 발명의 이 실시 예에 따른 이차전지의 이종금속 저항 용접 시스템은 용접이 수행되는 탭에 전류를 인가하여 가열시키는 전류 인가부를 구비함에 따라 전류 인가부로부터 가열된 금속의 고유 저항치가 증가되어 이차전지 제조공정 시 용접 불량률을 감소될 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 이 실시 예에 따른 이차전지의 이종금속 저항 용접 시스템의 블록도이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 이 실시 예에 따른 이차전지의 이종금속 저항 용접 시스템(10)은 원통형 케이스 내에 삽입된 전극 조립체(100)의 음극판을 케이스에 용접하는 용접 시스템으로서, 상기 음극판에 부착된 음극 탭(110)에 전류를 인가하는 전류 인가부(11), 전류 인가부(11)에서 인가된 전류가 흐르는 음극 탭(110)의 온도를 측정하는 음극 탭 온도 측정부(12) 및 음극탭 온도 측정부(12)에서 측정된 온도를 근거로 하여 상기 음극탭(110)과 캔형 케이스(200) 간의 용접을 수행하는 용접부(13)를 포함하여 구성된다.
이러한 저항 용접 시스템(10)에 대한 구성은 하기에서 더욱 상세하게 설명한다.
상기 전류 인가부(11)는 상기 음극판에 부착된 음극 탭(110)에 전류를 인가하는 구성으로서, 기 설정된 전류 값과 시간에 따라 전류가 출력되도록 제어하는 제어부(11_1)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 제어부(11_1)는 전류인가장치(500) 내에 구성되어 봉 형태의 전극봉(300)이 음극탭과 접촉되면 전류가 인가될 수 있도록 제어하여 상기 음극탭을 포함하는 전류 경로가 형성될 수 있도록 한다.
또한, 상기 전극봉(300)은 상기 음극 탭의 상부에 배치되는 전극봉으로만 구성될 수 있고, 상기 음극 탭의 상부에 배치되는 전극봉 및 캔형 케이스(200)의 하부면에 배치되는 통전부로 구성될 수 있다.
우선 전극봉만 구성되는 구조은 전류 인가 시 상기 전류 인가부의 제1 단자- 전극봉- 음극탭- 전극봉- 전류 인가부의 제2 단자로 형성되는 경로가 형성될 수 있다. 이는 음극탭만 가열함에 따라 음극탭과 캔형 케이스 간의 고유저항치 차가 용이하게 감소될 수 있다.
또한, 전극봉과 통전부로 구성되는 구조는 상기 전류 인가부의 제1 단자- 전극봉- 음극탭- 캔형 케이스- 전류 인가부의 제2 단자로 형성되는 경로가 형성될 수 있다.
여기서 상기 전류 인가부의 제1 단자는 일 실시 예로서, 양(+)극 단자로 설정하고, 상기 전류 인가부의 제2 단자는 음(-)극 단자로 설정하지만, 이에 한정되지 않으며 상호 교환되는 형태로 형성 가능하다.
이와 같이 상기 전극봉은 전류인가부의 양(+)극에 연결시키고 통전부를 음(-)극에 연결시켜 상기와 같은 경로로 통전시킨다.
또한, 상기 전극봉 및 통전부로 구성되는 구조는 상기 음극 탭의 상부에 전극봉만 배치된 구성에 비하여 균일하고 빠르게 가열될 수 있지만, 소정 가열 시간이 지나면 캔형 케이스(200)까지 가열됨에 따라 캔형 케이스(200)의 저항도 상승되어 캔형 케이스(200)와 음극 탭(110) 간의 저항 차가 줄어지지 않는 문제도 발생될 수 있으므로 음극 탭(110) 및 캔형 케이스(200)의 소재에 따라 적절한 구조를 적용시킨다.
또한, 상기 음극 탭 온도 측정부(12)는 상기 전류 인가부(11)에서 인가된 전류가 흐르는 음극 탭(110)의 온도를 측정하는 구성으로서, 상기 전류 인가부(11)의 전극봉(300)의 추가적인 구성으로 형성되거나 음극 탭(110)에 접촉하는 별도의 부재로 형성될 수 있다.
또한, 상기 음극 탭 온도 측정부(12)는 상기 음극 탭이 과열되는 경우, 과열을 외부에 알리는 알림부(12_1)가 형성되거나, 외부 화면에 과열 발생이 표시되는 모니터부에 연결되어 음극 탭에 발생되는 과열을 알릴 수 있도록 한다.
이러한 알림부(12_1)는 상기 음극 탭(110)에 과도하게 열이 가해져 음극 탭(110)의 용융이 발생되거나 용접 품질이 저하되는 것을 방지하고자 함이다.
또한, 상기 용접부(13)는 상기 음극탭 온도 측정부(12)에서 측정된 온도를 근거로 하여 상기 음극탭(110)과 캔형 케이스(200) 간의 용접을 수행하는 구성으로서, 저항 용접기를 사용한다.
상기 저항 용접기는 압력을 가한 상태에서 큰 전류를 흘려주어 금속끼리의 접촉면에서 생기는 접촉 저항과 금속의 고유 저항에 의하여 열을 얻고, 이로 인하여 금속이 가열 및 용융되면 가해진 압력에 의하여 접합이 이루어지도록 하는 장치로서, 상기 전류 인가부(11)에 의하여 가열된 음극탭(110)의 고유 저항이 증가함에 따라 캔형 케이스(200)와의 고유 저항 차가 감소되어 음극탭(110)과 캔형 케이스(200) 간의 용접 품질이 증대될 수 있다.
또한, 상기 저항 용접 시스템(10)은 상기 전류 인가부(11)에서 음극 탭(110)에 가하는 전류 값과 전류 인가부(11)에서 상기 음극 탭으로 전류를 가하는 시간 및 상기 음극 탭의 제한 온도가 저장된 메모리(14)를 더 포함하여 구성되는데, 이러한 구성은 하나의 메모리(14)를 공유하는 형태로 형성될 수도 있고, 각각의 구조에 포함되는 형태로 형성될 수 있다.
또한 일 실시 예로서, 상기 메모리(14)에 저장된 상기 전류 인가부(11)에서 음극 탭(110)에 가하는 전류 값은 0.5에서2kA이내로 설정될 수 있으며, 전류 인가부(11)에서 상기 음극 탭으로 전류를 가하는 시간은 0.5에서 1msec 이내로 설정될 수 있다.
또한, 음극 탭(110)이 구리로 사용되며, 캔형 케이스(200)는 니켈이 사용된 경우, 및 상기 음극 탭의 제한 온도 60℃로 설정하여 상기 음극 탭(110)의 저항 값이 상기 캔형 케이스(200)의 15~20% 범위 내로 증가될 수 있도록 한다.
상기 메모리(14)에 저장된 각각의 설정 값은 음극 탭(110)과 캔형 케이스(200)의 소재에 따라 변경될 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 서술한 특허청구범위 기술 내에서 다양한 실시 예가 가능할 수 있을 것이다.
10 이차전지의 이종금속 저항 용접 시스템
11 전류 인가부
11_1 제어부
12 온도 측정부
12_1 알림부
13 용접부
14 메모리
100 젤리롤형 전극조립체
110 음극탭
200 캔형 케이스
300 전극봉
410 상부 용접봉
420 하부 용접봉
500 전류 인가장치
11 전류 인가부
11_1 제어부
12 온도 측정부
12_1 알림부
13 용접부
14 메모리
100 젤리롤형 전극조립체
110 음극탭
200 캔형 케이스
300 전극봉
410 상부 용접봉
420 하부 용접봉
500 전류 인가장치
Claims (13)
- 이차전지의 음극 탭과 캔형 케이스의 저항 용접 방법에 있어서,
양극탭이 부착된 양극판, 음극탭이 부착된 음극판과 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 분리막을 개재하여 권취된 젤리롤형 전극조립체를 준비하는 전극조립체 준비 단계(S100);
캔형 케이스에 상기 젤리롤형 전극조립체를 삽입하는 전극조립체 삽입 단계(S200);
상기 젤리롤형 전극조립체의 음극탭의 고유저항치가 증가하도록 음극탭을 가열시키는 탭 가열 단계(S300); 및
상기 음극탭의 온도가 소정 온도에 도달하는 경우, 상기 음극탭과 상기 캔형 케이스를 접합 고정시키는 단계(400);를 포함하며,
상기 전극조립체 준비단계(S100)는,
전극조립체 귄취 시 상기 전극조립체의 중심부에 소정의 공간이 형성되도록 권취시키며,
상기 전극조립체의 중심부에 형성된 소정의 공간에 전류를 인가하는 전극봉이 삽입되고, 삽입된 전극봉은 음극탭에 밀착되어 전극봉에 전류가 공급되면 음극탭이 가열되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 이종금속 저항 용접 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 탭 가열 단계(S300)에서 상기 전극봉에 전류를 인가하는 방법은,
상기 전극봉의 상부 전극 및 하부 전극에 직접 통전시키거나 또는 상기 전극봉의 상부 전극에만 전류를 인가하는 2포인트(point) 방식으로 전류를 인가하여 수행하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 이종금속 저항 용접 방법
- 제1항에 있어서,
상기 음극탭의 고유저항치는 캔형 케이스의 고유저항치보다 낮은 것을 특징으로 하는 이차전지의 이종금속 저항 용접 방법
- 제1항에 있어서,
상기 음극탭의 재질은 구리, 구리합금 또는 구리를 포함하는 레이어에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 이차전지의 이종금속 저항 용접 방법
- 제1항에 있어서,
상기 캔형 케이스의 재질은 니켈인 것을 특징으로 하는 이차전지의 이종금속 저항 용접 방법
- 제1항에 있어서,
상기 젤리롤형 전극조립체 및 상기 캔형 케이스는, 원통형의 형상을 가지며 젤리롤형 전극조립체의 지름은 캔형 케이스의 지름보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 이종금속 저항 용접 방법
- 캔형 케이스 내에 삽입된 전극 조립체의 음극판을 케이스에 용접하는 용접 시스템에 있어서,
상기 전극 조립체는,
그 중심부에 소정의 공간이 형성되며,
상기 전극조립체의 중심부에 형성된 소정의 공간에 전극봉이 삽입되고, 삽입된 전극봉은 음극탭에 밀착되어 전극봉에 전류가 공급되면 음극탭이 가열되도록 형성되며, 상기 전극봉에 전류를 인가함으로써 상기 음극판에 부착된 음극 탭에 전류를 인가하는 전류 인가부;
상기 전류 인가부에서 인가된 전류가 흐르는 음극 탭의 온도를 측정하는 음극 탭 온도 측정부; 및
상기 음극탭 온도 측정부에서 측정된 온도를 근거로 하여 상기 음극탭(110)과 캔형 케이스(200) 간의 용접을 수행하는 용접부;
를 포함하여 구성되는 이차전지의 이종금속 저항 용접 시스템.
- 제9항에 있어서,
상기 저항 용접 시스템은,
상기 전류 인가부에서 가하는 전류 값과 전류 인가부에서 상기 음극 탭으로 전류를 가하는 시간 및 상기 음극 탭의 제한 온도가 저장된 메모리;
를 더 포함하여 구성되는 이차전지의 이종금속 저항 용접 시스템.
- 제9항에 있어서,
상기 전류 인가부는,
기 설정된 전류 값과 시간에 따라 전류가 출력되도록 제어하는 제어부; 를 포함하여 구성되며,
상기 제어부의 제어에 따라 전류를 인가하여 상기 음극탭을 포함하는 전류 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 이종금속 저항 용접 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 음극탭을 포함하는 전류 경로는,
상기 전류 인가부의 제1 단자- 전극봉- 음극탭- 캔형 케이스- 전류 인가부의 제2 단자로 형성되는 경로로 구성되거나,
상기 전류 인가부의 제1 단자- 전극봉- 음극탭- 전극봉- 전류 인가부의 제2 단자로 형성되는 경로로 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 이종금속 저항 용접 시스템.
- 제9항에 있어서,
상기 음극 탭 온도 측정부는,
상기 음극 탭이 과열되는 경우, 과열을 외부에 알리는 알림부; 가 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지의 이종금속 저항 용접 시스템.
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