KR20010095065A - 전지 모듈의 제조 방법, 제조 장치 및 전지 모듈용 개별전지 - Google Patents

전지 모듈의 제조 방법, 제조 장치 및 전지 모듈용 개별전지 Download PDF

Info

Publication number
KR20010095065A
KR20010095065A KR1020010016376A KR20010016376A KR20010095065A KR 20010095065 A KR20010095065 A KR 20010095065A KR 1020010016376 A KR1020010016376 A KR 1020010016376A KR 20010016376 A KR20010016376 A KR 20010016376A KR 20010095065 A KR20010095065 A KR 20010095065A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
welding
individual
battery
outer case
individual cells
Prior art date
Application number
KR1020010016376A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100555263B1 (ko
Inventor
오까지마히데끼
오다다까시
우에스기유끼찌
다나까히또시
오꾸무라요시노부
Original Assignee
다카노 야스아키
산요 덴키 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 다카노 야스아키, 산요 덴키 가부시키가이샤 filed Critical 다카노 야스아키
Publication of KR20010095065A publication Critical patent/KR20010095065A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100555263B1 publication Critical patent/KR100555263B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/509—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing characterised by the type of connection, e.g. mixed connections
    • H01M50/51—Connection only in series
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/514—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells
    • H01M50/516—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells by welding, soldering or brazing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49108—Electric battery cell making
    • Y10T29/49114—Electric battery cell making including adhesively bonding

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명에 따라 전지 모듈을 제조하기 위한 방법에 있어서, 한 쌍의 상부/하부 전극(21, 22 또는 23, 24)이 일렬로 정렬된 다수의 개별 전지들의 인접 개별 전지(10a, 10b)의 외장 케이스(16)와 접촉되어 배열된 후, 개별 전지(10a, 10b, 10c)의 양 단부는 소정의 압력 하에서 가압 부재(31, 32)에 의해 압박됨과 동시에 용접 전류는 용접 동력원으로부터 용접용 상부 전극(21, 23)의 쌍 사이로 통과된다. 그러므로, 주울열은 개별 전지(10a)의 외장 케이스(16)의 바닥과 개별 전지(10b)의 양극 단자(18) 사이의 개별 전지부에서 발생되고 이로써 개별 전지부는 용해된다. 따라서, 개별 전지(10a)의 외장 케이스(16)의 바닥 및 개별 전지(10b)의 양극 단자(18)는 개별 전지부에서 서로 용접된다.

Description

전지 모듈의 제조 방법, 제조 장치 및 전지 모듈용 개별 전지 {METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING BATTERY MODULE AND UNIT BATTERY CELL FOR USE IN BATTERY MODULE}
본 발명은 양극, 음극, 격리판, 전해액 등의 발전 요소를 수용한 한 쪽 극의 단자를 겸하는 금속제 외장 케이스의 개구부를 절연체를 거쳐서 다른 쪽 극의 단자를 겸하는 밀봉체로 밀봉한 복수의 개별 전지를 구비하는 동시에, 이들 복수의 개별 전지의 서로 인접한 한 쪽 개별 전지의 밀봉체와 다른 쪽 개별 전지의 금속제외장 케이스의 바닥부를 용접하여 직렬 접속하는 전지 모듈의 제조 방법, 및 이 방법을 적용할 수 있는 제조 장치, 및 이들 제조 방법 및 제조 장치에 적합한 전지 모듈용 개별 전지에 관한 것이다.
일반적으로 니켈-수소화물 축전지, 니켈-카드뮴 축전지 등의 알칼리 축전지는 양극 및 음극 사이에 격리판을 개재시켜 이들을 나선형으로 권취한 후, 양극 또는 음극의 단부에 집전체를 접속하여 전극체를 형성하고, 이 전극체를 금속제 외장 케이스에 수납하여 집전체로부터 연신하는 리드부를 밀봉체에 용접한 후, 밀봉체를 외장 케이스의 개구부에 절연 가스켓을 개재시켜 장착함으로써 밀폐하여 구성되어 있다. 이러한 알칼리 축전지가 전동 공구나 전기 자동차 등의 용도에 사용되는 경우 고출력이 요구되므로, 복수의 개별 전지를 직렬로 접속하여 전지 모듈로 하여 사용되는 것이 일반적이다.
이러한 전지 모듈은 도10에 도시한 바와 같이, 개별 전지(80b)의 밀봉판(81)에 양극 단자로서 설치하고 있는 양극 캡(82)에 리드판(85)의 일단부를 용접하는 동시에, 개별 전지(80a)의 금속제 외장 케이스(83)의 바닥부(84)에 리드판(85)의 타단부를 용접한 후, 리드판(85)의 중앙부를 U자형으로 절곡함으로써 복수의 개별 전지(80a, 80b)를 직렬로 접속하여 제작된다.
그런데, U자형으로 절곡된 리드판(85)을 거쳐서 접속된 복수의 개별 전지(80a, 80b)를 방전시키면 리드판(85)을 통해서 방전 전류가 흐르므로 리드판(85)의 길이가 길어질수록, 또는 리드판(85)의 두께가 얇아질수록 저항 전압 강하가 커진다. 이 저항 전압 강하는 방전 전류가 작을 때는 그다지 문제가 되지는 않지만, 전동 공구나 전기 자동차 등의 큰 전류가 흐르는 용도에 사용되는 경우에는 저항 전압 강하에 의해 작동 전압을 저하시키는 문제를 일으켰다.
이에 따라, 리드판을 사용하지 않고 직접 개별 전지의 서로 대향하는 단자 사이를 납땜하여 개별 전지 사이를 접속하는 방법이 고려되었는데, 납땜은 용접과 비교하면 납땜부의 강도가 약해서 확실하게 접속하는 것이 어려운 문제가 있었다. 또한, 개별 전지의 서로 대향하는 전극 사이를 납땜하는 것은 번거롭고 작업 효율이 좋지 않은 문제도 있었다.
그래서, 본 출원인은 다양한 실험을 거듭한 결과, 전지의 충전 방향 또는 방전 방향으로 용접 전류를 흘려보내어, 개별 전지의 서로 인접한 단자 사이를 직접 용접하는 획기적인 용접 방법을 개발했다. 이 용접 방법은 도11에 도시한 바와 같이, 복수의 개별 전지(90a, 90b)를 도시하지 않은 보유 지지통에 넣어 일렬로 정렬시킨 후, 이들 상단부의 양극 캡(92) 위에 한 쪽 용접 전극(96)을 배치하고, 하단부의 금속제 외장 케이스(93)의 바닥부(94)에 다른 쪽 용접 전극(97)을 배치한다.
이 후, 양용접 전극(96, 97) 사이에 가압력을 가하면서 용접 전압을 인가하여 큰 전류 펄스를 통전한다. 이에 의해, 개별 전지(90a)의 금속제 외장 케이스(93)의 바닥부(94)와 개별 전지(90b)의 양극 갭(92)의 개별 전지부가 용융하여 용접되는 것이다.
이로써, 개별 전지의 서로 인접한 단자 사이가 직접 용접되므로, 이 용접 부분에서의 저항 전압 강하가 감소하여 전지 모듈의 작동 전압이 향상하게 된다.
그러나, 도11에 도시된 바와 같은 전지 모듈의 제조 방법에 있어서는 한 쌍의 용접 전극(96, 97)이 가압 부재를 겸용하고 있으므로, 복수의 개별 전지(90a, 90b) 사이에 가하는 가압력을 충분하게 조정하는 것이 곤란한 문제가 발생했다. 여기서, 복수의 개별 전지(90a, 90b) 사이에 가하는 가압력이 너무 크면 양극 캡(92)에 과대한 가압력이 부여되게 된다. 양극 캡(92)에 과대한 가압력이 부여되면, 양극 캡(92)은 압축되거나 또는 변형을 일으키는 문제를 발생시켰다. 또한, 양극 캡(92) 내에는 압력 밸브가 배치되어 있으므로, 양극 캡(92)이 압축되거나 또는 변형을 일으키면 이 압력 밸브가 정상적으로 동작하지 못하게 되는 문제가 발생했다.
한편, 복수의 개별 전지(90a, 90b) 사이에 가하는 가압력이 너무 작으면 서로 인접한 개별 전지의 단자 사이가 충분히 용접되지 않아서 용접 불량이 발생하는 문제를 일으켰다. 이것은 복수의 개별 전지(90a, 90b) 사이에 충분한 가압력을 가하지 못하면 용접 부분에서의 개별 전지 저항이 증대하여 저항 전압 강하가 증대하므로, 이 부분에 충분한 용접 전류를 공급할 수 없어지기 때문이다. 이로 인해, 개별 전지의 접속 갯수를 증가시켜 큰 전압의 전지 모듈로 하려는 경우에는 용접 부분이 증대하므로 충분한 용접 전류를 또한 공급할 수 없게 되어, 용접 불량이 더욱 더 발생하게 된다.
또, 복수의 개별 전지(90a, 90b)를 보유 지지통에 삽입하여 일렬로 정렬시키므로, 보유 지지통의 내경이 개별 전지(90a, 90b)의 외경보다도 작으면 개별 전지(90a, 90b)를 보유 지지통 내에 삽입하는 것이 곤란해지고, 또한 보유 지지통의 내경이 개별 전지(90a, 90b)의 외경보다도 너무 크면 보유 지지통 내에서 개별전지(90a, 90b)가 일직선으로 정렬되지 못하는 문제도 발생했다.
그래서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 다수의 개별 전지를 용접해도 개별 전지에 손상을 입히지 않고, 또한 용접 불량을 발생시키지 않고 간단하게 용접할 수 있는 전지 모듈의 용접 방법을 제공하는 것을 제1 목적으로 하고, 또 이러한 용접 방법을 실현할 수 있는 제조 장치를 제공하는 것을 제2 목적으로 하며, 게다가 이들에 적합한 전지의 접속 구조를 제공하는 것을 제3 목적으로 하는 것이다.
도1은 전지 모듈을 제조하는 본 발명의 제1 실시예의 용접 장치를 모식적으로 도시한 사시도.
도2는 도1의 장치를 사용하여 전지 모듈의 서로 인접한 개별 전지 사이를 용접하는 상태를 도시한 상면도.
도3은 전지 모듈을 제조하는 본 발명의 제2 실시예의 용접 장치의 일예를 모식적으로 도시한 사시도.
도4는 도3의 장치를 사용하여 전지 모듈의 서로 인접한 개별 전지 사이를 용접하는 상태를 도시한 상면도.
도5는 도1, 도3의 장치를 사용하여 전지 모듈로 되는 일예의 개별 전지의 접속부를 확대하여 도시한 단면도.
도6은 도1, 도3의 장치를 사용하여 전지 모듈로 되는 다른 예의 개별 전지의 접속부를 확대하여 도시한 단면도.
도7의 (a) 내지 (d)는 제4 변형예의 접속 부재 및 이를 사용하여 개별 전지 사이를 접속한 상태를 도시한 도면.
도8의 (a) 및 (b)는 제5 변형예의 접속 부재 및 이를 사용하여 개별 전지 사이를 접속한 상태를 도시한 도면.
도9의 (a) 및 (b)는 제6 변형예의 접속 부재 및 이를 사용하여 개별 전지 사이를 접속한 상태를 도시한 도면.
도10은 종래예의 전지 모듈의 일예를 도시한 정면도.
도11은 종래예의 전지 모듈의 다른 예를 도시한 정면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10a : 개별 전지
11 : 양극판
12 : 음극판
13 : 격리판
14 : 양극 집전체
15 : 양극용 리드
16 : 외장 케이스(음극 단자)
16a : 돌기부
17 : 밀봉판
18 : 양극 캡(양극 단자)
18a : 돌기부
19 : 절연판
21, 23 : 용접용 상부 전극
21a, 23a : 홈부
22, 24 : 용접용 하부 전극
22a, 24a : 홈부
25, 26 : 절연 적재대
31, 32 : 가압 부재
40 : 용접용 전원
51, 53 : 용접용 상부 전극
51a, 53a : 홈부
52, 54 : 용접용 하부 전극
52a, 54a : 홈부
55, 56 : 절연 적재대
61, 62 : 가압 부재
70 : 용접용 전원
상기 제1 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전지 모듈의 제조 방법은, 전해질을 개재하도록 양극과 음극을 배치하여 이루어지는 전지 요소를 수용하는 동시에 한 쪽 극의 단자를 겸하는 금속제 외장 케이스와 상기 금속성 외장 케이스에 대하여 절연 분리된 다른 쪽 극의 단자를 구비하여 이루어지는 복수의 개별 전지를 준비하는 공정과, 이들 복수의 개별 전지의 서로 인접한 단자가 개별 전지하도록 일렬로 정렬하는 공정과, 상기 일렬로 정렬된 복수의 개별 전지의 적어도 한 쪽 전지 요소를 거쳐서 용접 전류를 흘려보내어 상기 인접한 단자 사이를 용접하는 용접 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 정렬하는 공정은 이들 복수의 개별 전지의 서로 인접한 한 쪽 극의 금속성 외장 케이스의 바닥부와 다른 쪽 개별 전지의 다른 쪽 극의 단자가 개별 전지하도록 일렬로 정렬하는 공정이며, 상기 일렬로 배열된 임의의 2개의 개별 전지의 금속제 외장 케이스의 표면에 개별 전지하도록 한 쌍의 용접 전극을 배치하는 용접 전극 배치 공정과, 상기 한 쌍의 용접 전극 사이에 용접 전류를 흘려보내어 상기 용접 전극 사이에 위치하는 복수의 개별 전지의 양단부 사이를 용접하는 용접 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
또 바람직하게는, 상기 용접 전극 배치 공정은 상기 복수의 개별 전지 중 단부에 위치하는 것의 단자의 한 쪽과 다른 개별 전지의 측면에 용접 전극을 배치하는 공정인 것을 특징으로 한다.
또 바람직하게는, 상기 용접 전극 배치 공정은 상기 일렬로 배열된 임의의 2개의 개별 전지의 금속제 외장 케이스의 표면에 개별 전지하도록 한 쌍의 용접 전극을 배치하는 용접 전극 배치 공정인 것을 특징으로 한다.
또 바람직하게는, 상기 다른 쪽 극의 단자는 한 쪽 극의 단자를 겸하는 상기 금속제 외장 케이스의 개구부를 절연체를 거쳐서 밀봉한 밀봉체로 이루어지고, 상기 용접 공정은 상기 일렬로 정렬된 복수의 개별 전지의 양단부 사이를 가압 부재로 가압하면서 상기 한 쌍의 용접 전극 사이에 용접 전류를 흘려보내는 공정을 포함하며, 이들 복수의 개별 전지의 서로 인접한 한 쪽 개별 전지의 밀봉체와 다른 쪽 개별 전지의 금속제 외장 케이스의 바닥부를 용접하여 직렬 접속하도록 한 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명의 방법에서는 복수의 개별 전지를 일렬로 정렬하여 배치한 가운데 임의의 2개의 개별 전지의 금속제 외장 케이스의 표면에 개별 전지하도록 한 쌍의 용접 전극을 배치하는 용접 전극 배치 공정과, 일렬로 정렬된 복수의 개별 전지에 대하여 한 쌍의 용접 전극 사이에 용접 전류를 흘리보내는 용접 공정을 구비하게 하고 있다.
이와 같이 일렬로 정렬하여 배치된 복수의 개별 전지의 양단부에, 일렬로 정렬한 각 개별 전지의 금속제 외장 케이스의 바닥부와 밀봉체가 개별 전지하게 된다. 이 상태에서 한 쌍의 용접 전극 사이에 용접 전류를 흘려보내면, 긴밀하게 개별 전지한 금속제 외장 케이스의 바닥부와 밀봉체의 접촉부에 주울열이 발생하여 이 접촉부가 용융되므로, 용접 전극이 배치된 임의의 2개의 개별 전지 사이에 존재하는 개별 전지의 한 쪽 개별 전지의 외장 케이스의 바닥부와 다른 쪽 개별 전지의 밀봉체가 직접 용접된다. 그 결과, 용접용 리드판을 사용하지 않아도 한 쪽 개별 전지의 외장 케이스의 바닥부와 다른 쪽 개별 전지의 밀봉체가 직접 용접되므로, 용접부에서의 저항 전압 강하가 감소하고, 다수의 개별 전지가 직렬로 접속된 내부 저항이 낮은 전지 모듈이 얻어지게 된다.
이 경우, 한 쌍의 용접 전극 사이에 용접 전압을 인가함으로써, 한 쪽 용접 전극이 배치된 개별 전지의 외장 케이스로부터 이들 용접 전극이 배치된 개별 전지 사이에 배치된 개별 전지 내, 다른 쪽 용접 전극이 배치된 개별 전지 내 및 다른 쪽 용접 전극이 배치된 개별 전지의 외장 케이스를 통해서 용접 전류가 흐르게 된다. 이에 따라, 단순히 임의의 2개의 개별 전지의 금속제 외장 케이스의 표면에 긴밀하게 접촉하도록 한 쌍의 용접 전극을 배치하는 것만으로 충분한 용접 강도를 갖는 전지 모듈을 얻는 것이 가능해진다.
또, 서로 인접한 2개의 개별 전지의 금속제 외장 케이스의 표면에 긴밀하게접촉하도록 한 쌍의 용접 전극을 배치하도록 하거나, 또는 1개의 개별 전지를 사이에 두고 인접한 2개의 개별 전지의 금속제 외장 케이스의 표면에 긴밀하게 접촉하도록 한 쌍의 용접 전극을 배치하도록 하면, 용접 전극 사이에 존재하는 용접 부분을 적게 할 수 있으므로, 용접 전극 사이에 인가하는 용접 전압을 낮게 하는 것이 가능해지는 동시에, 용접 전극 사이에 흐르는 용접 전류의 집전 거리도 짧게 하는 것이 가능해진다. 그 결과, 소정의 용접 전류로 충분한 용접 강도를 갖는 용접부를 형성하는 것이 가능해진다.
여기서, 개별 전지의 복수개를 일렬로 배치하는 경우, 한 쪽 개별 전지의 외장 케이스와 다른 쪽 개별 전지의 외장 케이스가 접촉하고 있으면, 한 쌍의 용접 전극 사이에 용접 전류를 흘려보내도 한 쪽 개별 전지의 한 쪽 극의 단자를 겸하는 외장 케이스와 다른 쪽 개별 전지의 다른 쪽 극의 단자의 접촉부에 용접 전류가 흐르지 않게 되어, 이 접촉부를 용접하지 못하게 된다. 이를 방지하기 위해서, 이들 외장 케이스 사이에 절연체를 개재시켜 한 쪽 개별 전지의 한 쪽 극의 단자를 겸하는 외장 케이스와 다른 쪽 개별 전지의 다른 쪽 극의 단자의 접촉부 이외에는 접촉하지 않도록 하고, 한 쪽 극의 단자를 겸하는 외장 케이스와 다른 쪽 개별 전지의 다른 쪽 극의 단자의 접촉부 및 다른 쪽 개별 전지의 내부를 통해서 용접 전류를 흘려보내도록 할 필요가 있다.
또, 상기 제2 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 전지 모듈의 제조 장치는 일렬로 배치된 복수개의 개별 전지의 임의의 2개의 개별 전지를 각각 적재하여 고정하는 한 쌍의 하부 용접 전극과, 한 쌍의 하부 용접 전극의 대응한 위치에 각각 배치되는 한 쌍의 상부 용접 전극과, 한 쌍의 하부 용접 전극 또는 한 쌍의 상부 용접 전극의 적어도 한 쪽에 용접 전류를 공급하는 용접용 전원과, 한 쌍의 하부 용접 전극 상에 적재되어 일렬로 배치된 복수개의 개별 전지의 양단부를 소정의 압력으로 가압하는 가압 부재를 구비하게 하고 있다.
이와 같이, 일렬로 배치된 복수개의 개별 전지의 임의의 2개의 개별 전지를 각각 적재하여 고정하는 한 쌍의 하부 용접 전극을 구비함으로써, 한 쌍의 하부 용접 전극 상에 개별 전지를 적재 고정할 수 있다. 그리고, 하부 용접 전극의 대응한 위치에 상부 용접 전극을 배치하고, 이들 일렬로 배치된 전지의 양단부를 소정의 압력으로 가압하는 가압 부재를 구비하면, 용접용 전원에 접속되는 한 쌍의 하부 용접 전극 또는 한 쌍의 상부 용접 전극의 적어도 한 쪽에 용접 전류를 공급할 수 있게 된다.
이에 따라, 용접용 전원을 구동하면 한 쪽 개별 전지의 한 쪽 극의 단자를 겸하는 외장 케이스와 다른 쪽 개별 전지의 다른 쪽 극의 단자의 접촉부에 주울열이 발생하여 이 접촉부가 용융되어, 한 쪽 개별 전지와 다른 쪽 개별 전지를 용접할 수 있게 된다.
여기서, 한 쌍의 하부 용접 전극 또는 한 쌍의 상부 용접 전극이 서로 접촉하고 있으면, 이들 한 쌍의 용접 전극 중 어느 한 쪽에 용접 전류를 공급해도 단락 상태로 되어, 한 쪽 개별 전지의 한 쪽 극의 단자를 겸하는 외장 케이스와 다른 쪽 개별 전지의 다른 쪽 극의 단자의 접촉부에 용접 전류를 공급하지 못하게 된다. 이로 인해, 적어도 한 쌍의 하부 용접 전극 사이에 개별 전지를 적재하여 고정하는절연재로 이루어지는 절연 적재대를 배치할 필요가 있다. 이로써, 한 쌍의 하부 용접 전극 또는 한 쌍의 상부 용접 전극이 서로 접촉하는 것을 방지할 수 있게 된다.
또, 상기 제3 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 개별 전지는 개별 전지의 양극 단자 또는 음극 단자의 적어도 한 쪽에 이들 단자로부터 전지 외부로 돌출하는 돌기부를 구비하도록 하고 있다. 여기서, 한 쪽 개별 전지의 한 쪽 극의 단자를 겸하는 외장 케이스와 다른 쪽 개별 전지의 다른 쪽 극의 단자의 접촉부에 용접 전류를 흘려보내는 경우, 이 접촉부에 많은 용접 전류를 흘려보내는 쪽을 확실하게 용접할 수 있게 되며, 용접 강도도 향상되게 된다.
그러나, 이들 접촉부가 면으로 접촉하고 있으면 접촉부의 전류 밀도가 작아져서 충분한 용접 강도가 얻어지지 않지만, 양극 단자 또는 음극 단자의 적어도 한 쪽에 이들 단자로부터 전지 외부로 돌출하는 돌기부를 형성하면 이 돌기부에 용접 전류가 집중하여 흐르게 되므로, 접촉부에서의 전류 밀도가 커져서 충분한 용접 강도가 얻어지게 된다.
또, 상기 방법은 개별 전지를 병렬 접속하는 경우에도 적용 가능하다.
이하에, 본 발명의 실시 형태를 도1 내지 도6을 참조하여 설명한다. 또, 도1은 본 발명의 제1 실시예의 용접 장치를 모식적으로 도시한 사시도이고, 도2는 도1의 장치를 사용하여 전지 모듈의 개별 전지 사이를 용접하는 상태를 도시한 상면도이다. 또, 도3은 본 발명의 제2 실시예의 용접 장치를 모식적으로 도시한 사시도이고, 도4는 도3의 장치를 사용하여 전지 모듈의 개별 전지 사이를 용접하는상태를 도시한 상면도이다. 도5는 도1, 도3의 장치를 사용하여 전지 모듈로 되는 일예의 개별 전지의 접속부를 확대하여 도시한 단면도이고, 도6은 도1, 도3의 장치를 사용하여 전지 모듈로 되는 다른 예의 개별 전지의 접속부를 확대하여 도시한 단면도이다.
1. 제1 실시예
본 발명의 전지 모듈을 제조하기 위한 제1 실시예의 용접 장치는 도1에 도시한 바와 같이, 용접용 상부 전극(21)과 용접용 하부 전극(22)으로 이루어지는 한 쪽 극성의 용접용 상하 전극과, 용접용 상부 전극(23)과 용접용 하부 전극(24)으로 이루어지는 다른 쪽 극성의 용접용 상하 전극으로 이루어지는 한 쌍의 용접 전극과, 각 용접용 하부 전극(22, 24) 사이에 배치되는 절연체로 이루어지는 절연 적재대(25)와, 각 용접용 하부 전극(22, 24)의 외측에 배치되는 절연체로 이루어지는 절연 적재대(26)와, 직렬 접속이 되도록 일렬로 배열되어 전지 모듈로 되는 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)의 양단부를 가압하는 한 쌍의 가압 부재(31, 32)와, 한 쌍의 용접용 상부 전극(21, 23) 또는 한 쌍의 용접용 하부 전극(22, 24)에 용접 전류를 공급하는 용접용 전원(40)(도2 참조)으로 구성된다.
용접용 하부 전극(22, 24)은 구리 등의 도전성이 양호한 금속 재료를 각기둥형으로 형성함으로써 구성되고, 그 중앙부에는 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)의 하반부의 외형 형상에 일치하는 홈부(22a, 24a)가 개별 전지의 배열 방향으로 각각 형성되어 있다. 또, 용접용 상부 전극(21, 23)은 용접용 하부 전극(22, 24)과 마찬가지로, 구리 등의 도전성이 양호한 금속 재료를 각기둥형으로 형성함으로써 구성되고, 그 중앙부에는 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)의 상반부의 외형 형상에 일치하는 홈부(21a, 23a)가 개별 전지의 배열 방향으로 각각 형성되어 있다.
그리고, 각 용접용 하부 전극(22, 24)의 상방에 각 용접용 상부 전극(21, 23)을 적재함으로써, 홈부(22a와 21a)로 형성되는 공간부, 및 홈부(24a와 23a)로 형성되는 공간부는 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)의 외형 형상에 일치하게 된다. 이에 따라, 용접용 하부 전극(22)의 홈부(22a) 상에 개별 전지(10a)(10b, 10c)를 배치하고, 이 상방에 용접용 상부 전극(21)을 적재함으로써 개별 전지(10a)(10b, 10c)는 고정되며, 용접용 하부 전극(24)의 홈부(24a) 상에 개별 전지(10b)(10a, 10c)를 배치하고, 이 상방에 용접용 상부 전극(23)을 적재함으로써 개별 전지(10b)(10a, 10c)는 고정되게 된다.
절연 적재대(25, 26)는 합성 수지, 세라믹 등의 절연 재료를 각기둥형으로 형성함으로써 구성되고, 그 중앙부에는 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)의 하반부의 외형 형상에 일치하는 홈부(25a, 26a)가 개별 전지의 배열 방향으로 각각 형성되어 있다. 또, 도1, 도2에 있어서는 개별 전지로서 개별 전지(10a, 10b, 10c) 3개를 사용하여 전지 모듈로 하고, 이들을 절연 적재대(25, 26)에 적재하는 예를 제시하고 있지만, 접속되는 개별 전지의 갯수가 많은 전지 모듈로 하는 경우에는 절연 적재대(25, 26) 이외에 다른 절연 적재대를 사용하도록 하면 된다.
가압 부재(31, 32)는 소정의 강도를 갖는 금속, 합성 수지, 세라믹 등에 의해 구성되고, 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)를 각 용접용 하부 전극(22, 24)의 상방 및 각 절연 적재대(25, 26)에 일렬로 정렬 배치한 후, 가압 부재(31)를 개별전지(10a)의 밀봉판(17) 상에 압박 접촉시키는 동시에, 가압 부재(32)를 개별 전지(10c)의 외장 케이스(16)의 바닥부에 압박 접촉시킴으로써, 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)를 가압한다. 또, 가압 부재(31, 32)의 적어도 한 쪽은 코일 스프링, 에어 실린더 등의 가압 수단에 의해 가압되어 있다.
용접용 전원(40)은 전지 모듈에 소정의 전압치의 직류 전압을 인가하여 한 쌍의 용접 전극 사이[이 경우는 용접용 상부 전극(21)과 용접용 상부 전극(23)의 사이]에 3 KA의 직류 펄스 전류를 약 15msec 동안만큼 흘려보내는 직류 전원이다.
이어서, 상술한 바와 같은 제1 실시예의 용접 장치를 사용하여 전지 모듈을 제조하는 공정예를 도1, 도2를 참조하여 설명한다.
우선, 용접용 하부 전극(22), 절연 적재대(25), 용접용 하부 전극(24) 및 절연 적재대(26)의 순서로 일렬로 정렬 배치한다. 이 후, 용접용 하부 전극(22)의 홈부(22a) 상에 개별 전지(10a)를 적재하고, 절연 적재대(25)의 홈부(25a) 및 용접용 하부 전극(24)의 홈부(24a) 상에 개별 전지(10b)를 적재하며, 절연 적재대(26)의 홈부(26a) 상에 개별 전지(10c)를 적재한다. 이 때, 개별 전지(10a와 10b) 사이, 및 개별 전지(10b와 10c) 사이에는 도5 및 도6에 도시한 바와 같이, 양극 캡(18) 이외에는 대향하는 외장 케이스(16)의 바닥부에 접촉하지 않도록 개구 구멍이 형성된 절연판(19)을 배치한다.
이어서, 용접용 상부 전극(21)을 용접용 하부 전극(22) 상에 적재하는 동시에, 용접용 상부 전극(23)을 용접용 하부 전극(24) 상에 적재하고, 개별 전지(10a) 및 개별 전지(10b)의 각 외장 케이스(16)의 표면에 긴밀하게 접촉시킨다. 이어서,가압 부재(31)를 개별 전지(10a)의 밀봉판(17) 상에 압박 접촉시키는 동시에, 가압 부재(32)를 개별 전지(10c)의 외장 케이스(16)의 바닥부에 압박 접촉시킨다. 이로 인해, 가압 부재(31, 32)의 적어도 한 쪽은 코일 스프링, 에어 실린더 등의 가압 수단에 의해 가압되고, 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)를 소정의 압력(예를 들어 1 × 10５N/m2내지 5 × 10５N/m2의 압력)으로 가압한다. 또, 용접용 전원(40)으로부터 연장되는 접속 코드의 한 쪽 단자는 용접용 상부 전극(21)에 접속되고, 다른 쪽 단자는 용접용 상부 전극(23)에 접속되어 있다.
이어서, 용접용 전원(40)을 구동시키면 용접용 상부 전극(21)과 용접용 상부 전극(23) 사이에 소정의 전압치의 직류 전압이 인가되어, 용접용 상부 전극(21)→개별 전지(10a)의 외장 케이스(16)→개별 전지(10a)의 외장 케이스(16)의 바닥부와 개별 전지(10b)의 양극 캡(18)의 접촉부→개별 전지(10b) 내→개별 전지(10b)의 외장 케이스(16)→용접용 상부 전극(23)의 방향(또는 그 역방향)으로 3 KA의 직류 펄스 전류가 약 15msec 동안만큼 흐르게 된다. 이에 따라, 개별 전지(10a)의 외장 케이스(16)의 바닥부와 개별 전지(10b)의 양극 캡(18)의 접촉부에 주울열이 발생하여 용융되므로, 개별 전지(10a)와 개별 전지(10b)의 접촉부[개별 전지(10a)의 외장 케이스(16)의 바닥부와 개별 전지(10b)의 양극 캡(18)의 접촉부]가 용접되게 된다.
이어서, 절연 적재대(26), 용접용 하부 전극(22), 절연 적재대(25) 및 용접용 하부 전극(24)의 순서로 일렬로 정렬 재배치하고, 절연 적재대(26)의 홈부(26a) 및 용접용 하부 전극(22)의 홈부(22a) 상에 용접된 개별 전지(10a)와 개별전지(10b)를 적재하는 동시에, 절연 적재대(25)의 홈부(25a) 및 용접용 하부 전극(24)의 홈부(24a) 상에 개별 전지(10c)를 적재한다. 이 후, 상술한 바와 마찬가지로 용접용 상부 전극(21, 23)을 각각 용접용 하부 전극(22, 24) 상에 적재하는 동시에 가압 부재(31) 및 가압 부재(32)를 압박 접촉시키고, 용접용 전원(40)을 구동한다. 이에 따라, 개별 전지(10b)와 개별 전지(10c)의 접촉부[개별 전지(10b)의 외장 케이스(16)의 바닥부와 개별 전지(10c)의 양극 캡(18)의 접촉부]가 용접되어, 3개의 개별 전지가 직렬로 용접된 전지 모듈로 된다.
상술한 바와 같이, 제1 실시예에 있어서는 일렬로 배치된 복수의 개별 전지(10a, 10b, 10c)의 서로 인접한 개별 전지, 예를 들어 개별 전지 10a(10b)와 개별 전지 10b(10c)의 금속제 외장 케이스(16, 16)에 각각 한 쌍의 용접용 상하 전극(21, 22 또는 23, 24)을 접촉하도록 배치한 후, 일렬의 개별 전지(10a, 10b, 10c)의 양단부를 가압 부재(31, 32)에 의해 소정의 압력으로 가압하면서 한 쌍의 용접용 상부 전극(21, 23) 사이에 용접 전류를 흘려보내므로, 용접 전류는 용접용 상부 전극(21)으로부터 개별 전지 10a(10b)의 외장 케이스(16)의 바닥부와 개별 전지 10b(10c)의 양극 단자(18)의 접촉부, 및 개별 전지 10b(10c)의 내부를 통해서 용접용 상부 전극(23)으로 또는 그 역방향으로 흐르게 된다.
이에 의해, 개별 전지 10a(10b)의 외장 케이스(16)의 바닥부와 개별 전지 10b(10c)의 양극 캡(18)의 접촉부에 주울열이 발생하여 이 접촉부가 용융되고, 개별 전지 10a(10b)의 외장 케이스(16)의 바닥부와 개별 전지 10b(10c)의 양극 캡(18)의 접촉부가 용접된다. 이에 따라, 용접용 리드판을 사용하지 않아도 개별전지 10a(10b)와 개별 전지 10b(10c)가 직접 용접되므로, 용접부에서의 저항 전압 강하가 감소하고, 다수의 개별 전지가 직렬로 접속된 내부 저항이 낮은 전지 모듈이 얻어지게 된다.
2. 제2 실시예
상술한 제1 실시예에 있어서는 서로 인접한 개별 전지(10a, 10b)(10b, 10c) 사이를 용접하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명에 있어서는 임의의 2개의 개별 전지 사이를 용접할 수도 있다. 이하에, 다른 1개의 개별 전지를 사이에 두고 인접한 2개의 개별 전지 사이를 용접하는 예를 제2 실시예로서 도3 및 도4를 참조하여 설명한다.
제2 실시예의 전지 모듈을 제조하기 위한 용접 장치는 도3에 도시한 바와 같이, 용접용 상부 전극(51)과 용접용 하부 전극(52)으로 이루어지는 한 쪽 극성의 용접용 상하 전극과, 용접용 상부 전극(53)과 용접용 하부 전극(54)으로 이루어지는 다른 쪽 극성의 용접용 상하 전극으로 이루어지는 한 쌍의 용접 전극과, 각 용접용 하부 전극(52, 54) 사이에 배치되는 절연체로 이루어지는 절연 적재대(55)와, 각 용접용 하부 전극(52, 54)의 외측에 배치되는 절연체로 이루어지는 절연 적재대(56)와, 직렬 접속이 되도록 일렬로 배치되어 전지 모듈로 되는 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)의 양단부를 가압하는 한 쌍의 가압 부재(61, 62)와, 한 쌍의 용접용 상부 전극(51, 53) 또는 한 쌍의 용접용 하부 전극(52, 54)에 용접 전류를 공급하는 용접용 전원(70)(도4 참조)으로 구성된다.
용접용 하부 전극(52, 54)은 구리 등의 도전성이 양호한 금속 재료를 각기둥형으로 형성함으로써 구성되고, 그 중앙부에는 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)의 하반부의 외형 형상에 일치하는 홈부(52a, 54a)가 개별 전지의 배열 방향으로 각각 형성되어 있다. 또, 용접용 상부 전극(51, 53)은 용접용 하부 전극(52, 54)과 마찬가지로, 구리 등의 도전성이 양호한 금속 재료를 각기둥형으로 형성함으로써 구성되고, 그 중앙부에는 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)의 상반부의 외형 형상에 일치하는 홈부(51a, 53a)가 개별 전지의 배열 방향으로 각각 형성되어 있다.
그리고, 각 용접용 하부 전극(52, 54)의 상방에 각 용접용 상부 전극(51, 53)을 적재함으로써, 홈부(52a와 51a)로 형성되는 공간부, 및 홈부(54a와 53a)로 형성되는 공간부는 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)의 외형 형상에 일치하게 된다. 이에 따라, 용접용 하부 전극(52)의 홈부(52a) 상에 개별 전지(10a)를 배치하고, 이 상방에 용접용 상부 전극(51)을 적재함으로써 개별 전지(10a)는 고정되며, 용접용 하부 전극(54)의 홈부(54a) 상에 개별 전지(10c)를 배치하고, 이 상방에 용접용 상부 전극(53)을 적재함으로써 개별 전지(10c)는 고정되게 된다.
절연 적재대(55, 56)는 합성 수지, 세라믹 등의 절연 재료를 각기둥형으로 형성함으로써 구성되고, 그 중앙부에는 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)의 하반부의 외형 형상에 일치하는 홈부(55a, 56a)가 개별 전지의 직렬 방향으로 각각 형성되어 있다. 또, 절연 적재대(55)는 제1 실시예의 절연 적재대(25)보다도 길게 형성되어 있고, 개별 전지가 1개 이상 적재되는 길이로 되어 있다. 그리고, 도3, 도4에 있어서는 개별 전지로서 개별 전지(10a, 10b, 10c) 3개를 사용하여 전지 모듈로 하고, 이들을 절연 적재대(55, 56)에 적재하는 예를 제시하고 있지만, 접속되는 개별전지의 갯수가 많은 전지 모듈로 하는 경우에는 절연 적재대(55)의 길이를 접속되는 개별 전지의 갯수에 맞추어 길게 하면 된다. 또, 절연 적재대(56)를 사용하지 않고 전지 모듈을 구성할 수 있으므로, 필요에 따라서 사용하도록 하면 된다.
가압 부재(61, 62)는 소정의 강도를 갖는 금속, 합성 수지, 세라믹 등에 의해 구성되고, 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)를 각 용접용 하부 전극(52, 54)의 상방 및 각 절연 적재대(55, 56)에 일렬로 정렬 배치한 후, 가압 부재(61)를 개별 전지(10a)의 밀봉판(17) 상에 압박 접촉시키는 동시에, 가압 부재(62)를 개별 전지(10c)의 외장 케이스(16)의 바닥부에 압박 접촉시킴으로써, 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)를 가압한다. 또, 가압 부재(61, 62)의 적어도 한 쪽은 코일 스프링, 에어 실린더 등의 가압 수단에 의해 가압되어 있다.
용접용 전원(70)은 전지 모듈에 소정의 전압치의 직류 전압을 인가하여 한 쌍의 용접 전극 사이[이 경우는 용접용 상부 전극(51)과 용접용 상부 전극(53)의 사이]에 3 KA의 직류 펄스 전류를 약 15msec 동안만큼 흘려보내는 직류 전원이다.
이어서, 상술한 바와 같은 용접 장치를 사용하여 전지 모듈을 제조하는 공정예를 설명한다.
우선, 용접용 하부 전극(52), 절연 적재대(55), 용접용 하부 전극(54) 및 절연 적재대(56)의 순서로 일렬로 정렬 배치한다. 이 후, 용접용 하부 전극(52)의 홈부(52a) 상에 개별 전지(10a)를 적재하고, 절연 적재대(55)의 홈부(55a) 상에 개별 전지(10b) 및 개변 전지(10c)의 일부를 적재하며, 용접용 하부 전극(54)의 홈부(54a) 및 절연 적재대(56)의 홈부(56a) 상에 개별 전지(10c)의 나머지 일부를적재한다. 또, 이 때 개별 전지(10a와 10b) 사이, 및 개별 전지(10b와 10c) 사이에는 도5 및 도6에 도시한 바와 같이, 양극 캡(18) 이외에는 대향하는 외장 케이스(16)의 바닥부에 접촉하지 않도록 개구 구멍이 형성된 절연판(19)을 배치한다.
이어서, 용접용 상부 전극(51)을 용접용 하부 전극(52) 상에 적재하는 동시에, 용접용 상부 전극(53)을 용접용 하부 전극(54) 상에 적재하여, 개별 전지(10a) 및 개별 전지(10c)를 고정한다. 이어서, 가압 부재(61)를 개별 전지(10a)의 밀봉판(17) 상에 압박 접촉시키는 동시에, 가압 부재(62)를 개별 전지(10c)의 외장 케이스(16)의 바닥부에 압박 접촉시킨다. 이로 인해, 가압 부재(61, 62)의 적어도 한 쪽은 코일 스프링, 에어 실린더 등의 가압 수단에 의해 가압되고, 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)를 소정의 압력(예를 들어 1 × 10５N/m2내지 5 × 10５N/m2의 압력)으로 가압한다. 또, 용접용 전원(70)으로부터 연장되는 접속 코드의 한 쪽 단자는 용접용 상부 전극(51)에 접속되고, 다른 쪽 단자는 용접용 상부 전극(53)에 접속되어 있다.
이어서, 용접용 전원(70)을 구동시키면 용접용 상부 전극(51)과 용접용 상부 전극(53) 사이에 소정의 전압치의 직류 전압이 인가되어, 용접용 상부 전극(51)→개별 전지(10a)의 외장 케이스(16)→개별 전지(10a)의 외장 케이스(16)의 바닥부와 개별 전지(10b)의 양극 캡(18)의 접촉부→개별 전지(10b) 내→개별 전지(10c) 내→개별 전지(10c)의 외장 케이스(16)→용접용 상부 전극(53)의 방향(또는 그 역방향)으로 3 KA의 직류 펄스 전류가 약 15msec 동안만큼 흐르게 된다. 이에 따라, 개별 전지(10a)의 외장 케이스(16)의 바닥부와 개별 전지(10b)의 양극 캡(18)의 접촉부, 및 개별 전지(10b)의 바닥부와 개별 전지(10c)의 양극 캡(18)의 접촉부에 각각 주울열이 발생하여 용융된다.
이에 의해, 개별 전지(10a)와 개별 전지(10b)의 접촉부[개별 전지(10a)의 외장 케이스(16)의 바닥부와 개별 전지(10b)의 양극 캡(18)의 접촉부], 및 개별 전지(10b)와 개별 전지(10c)의 접촉부[개별 전지(10b)의 외장 케이스(16)의 바닥부와 개별 전지(10c)의 양극 캡(18)의 접촉부]가 한 번으로 용접된다. 이로써, 제1 실시예와 같이 각 용접용 하부 전극(52, 54) 및 각 절연 적재대(55, 56)를 정렬 재배치하지 않고 한 번의 용접으로 3개의 개별 전지가 직렬로 용접된 전지 모듈을 형성하는 것이 가능해진다. 또, 절연 적재대(55)의 길이를 조절함으로써, 임의의 2개의 개별 전지 사이에 배치된 복수의 개별 전지 사이를 동시에 용접하는 것이 가능해진다.
또, 상술한 예에 있어서는 개별 전지(10a, 10b, 10c)를 일렬로 배치한 후, 용접용 상부 전극(21, 23)(51, 53)을 용접용 하부 전극(22, 24)(52, 54) 상에 적재하고, 그 후 가압 부재(31, 32)(61, 62)로 가압하여 용접용 상부 전극(21, 23)(51, 53) 사이에 용접 전류를 흘려보내도록 했지만, 개별 전지(10a, 10b, 10c)를 일렬로 배치한 후, 가압 부재(31, 32)(61, 62)로 가압한 후 용접용 상부 전극(21, 23)(51, 53)을 용접용 하부 전극(22, 24)(52, 54) 상에 적재하여 용접용 상부 전극(21, 23)(51, 53) 사이에 용접 전류를 흘려보내도록 해도 동일한 결과가 얻어졌다. 요컨대, 각 개별 전지(10a, 10b, 10c) 사이가 가압된 상태로 용접하는 것이 중요하다.
또, 상술한 예에 있어서는 용접용 전극(21, 22, 23, 24)(51, 52, 53, 54)에 형성된 홈부(21a, 22a, 23a, 24a)(51a, 52a, 53a, 54a) 및 절연 적재대(25, 26)(55, 56)에 형성된 홈부(25a, 26a)(55a, 56a)는 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)의 외형 형상에 일치하는 형상으로 하고, 도1, 도3에 단면 형상이 반원 형상인 예를 제시하고 있지만, 이들 단면 형상은 반원 형상으로 한정되지 않고 타원 형상, 삼각 형상, 사다리꼴 형상 등의 각종 형상을 채용할 수 있다. 요는, 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)를 안정하게 적재할 수 있는 동시에, 각 개별 전지(10a, 10b, 10c)와의 접촉 상태가 양호한 단면 형상이면 된다.
또, 상술한 예에 있어서는 개별 전지를 3개만 사용하여 전지 모듈로 하는 예를 설명했지만, 본 발명을 적용하면 몇 개의 개별 전지를 접속해도 전지 모듈을 제조할 수 있음은 분명하다. 이 경우, 접속되는 개별 전지의 갯수가 많은 전지 모듈로 하는 경우에는 절연 적재대(25, 26)(55, 56) 이외에 다른 절연 적재대를 사용하도록 하면 되며, 요는 서로 인접한 개별 전지 사이를 용접하는 한 쌍의 용접 전극 사이를 절연할 수 있는 구성으로 하면 된다.
또, 상술한 예에 있어서는 3 KA의 전류를 약 15msec 동안만큼 흘려보내어 용접하는 예를 설명했지만, 인가하는 전류치에 대해서는 전지의 크기와는 관계없이 1 KA 이상으로 동일한 효과가 얻어졌다. 또한, 인가 시간에 대해서는 5 msec 이상이면 동일한 결과가 얻어지지만, 긴 시간(예를 들어 1초 이상)에 걸쳐서 전류를 흘려보내면 각 개별 전지에 악영향을 미치므로 바람직하지 않다. 그리고, 용접 전류의 전원으로서는 직류로 한정되지 않으며, 교류 전원을 사용할 수 있다.
3. 전지 모듈에 적합한 개별 전지
이어서, 상술한 바와 같은 전지 모듈을 제조하는 데 적합한 개별 전지, 예를 들어 니켈-수소 축전지의 일예를 도5를 참조하여 설명한다.
우선, 펀칭 금속으로 이루어지는 극판 코어 부재의 표면에 니켈 소결 다공체를 형성한 후, 화학 함침법에 의해 수산화니켈을 주체로 하는 활성 물질을 동니켈 소결 다공체 내에 충전하여 니켈 양극판(11)을 제작하는 동시에, 펀칭 금속으로 이루어지는 극판 코어 부재의 표면에 수소 흡장(吸藏) 합금으로 이루어지는 페이스트형 음극 활성 물질을 충전하여 건조시킨 후, 소정의 두께로 될 때까지 압연하여 수소 흡장 합금 음극판(12)을 제작한다.
이들 니켈 양극판(11)과 수소 흡장 합금 음극판(12) 사이에 격리판(13)을 개재시켜 나선형으로 권취하여 나선형 전극군을 제작한 후, 이 나선형 전극군의 상단부면에 노출하는 양극 코어 부재에 양극 집전체(14)를 용접하는 동시에, 하단부면에 노출하는 음극 코어 부재에 음극 집전체(도시 생략)를 용접했다. 이어서, 양극 집전체(14)의 상부에 중앙부가 원통형이 되도록 절곡 가공된 양극용 리드(15)를 용접한 후, 이들을 철에 니켈 도금을 실시한 바닥이 있는 통형의 외장 케이스(바닥면의 외면은 음극 단자로 됨)(16) 내에 수납하고, 수소 흡장 합금 음극판(12)에 용접된 음극 집전체를 외장 케이스(16)의 내측 바닥면에 용접한다.
이어서, 외장 케이스(16)의 상부 내주측에 방진 링(도시 생략)을 삽입하고,외장 케이스(16)의 상부 외주측에 홈넣기 가공을 실시하여 방진 링의 상단부에 오목부를 형성한 후, 외장 케이스(16) 내에 30 중량%의 수산화칼륨(KOH) 수용액으로 이루어지는 전해액을 주입한다. 이어서, 이 외장 케이스(16)의 개구부의 상부에 밀봉판(17)의 바닥면이 양극용 리드(15)의 원통 부분에 접촉하도록 배치한다.
여기서, 밀봉판(17)의 상부에는 양극 캡(양극 단자)(18)이 설치되어 있고, 이 양극 캡(18)의 상면에는 복수의 돌기부(18a)가 형성되어 있다. 이 돌기부(18a)는 용접 전류를 집중시키기 위해서 형성되어 있고, 상술한 바와 같이 인접한 개별 전지 사이에 용접 전류를 흘려보내면, 이 돌기부(18a)에 대향하는 외장 케이스(16)의 바닥부와의 접촉부에 용접 전류가 집중하게 되므로, 확실하게 용접할 수 있게 된다. 또, 이 양극 캡(18) 내에는 밸브판(17a)과 스프링(17b)으로 이루어지는 밸브 부재를 구비하고 있고, 밀봉판(17)의 중앙에는 가스 빠짐 구멍이 형성되어 있으며, 밀봉판(17)과 양극 캡(18)으로 밀봉체가 형성된다.
이어서, 밀봉판(17)의 주위 엣지에 절연 가스켓(16x)을 끼워 부착시키고, 압축기를 사용하여 밀봉판(17)에 가압력을 가하여 절연 가스켓(16x)의 하단부가 외장 케이스(16)의 상부 외주에 형성된 오목부의 위치가 될 때까지 밀봉판(17)을 외장 케이스(16) 내에 압입한다. 그 후, 외장 케이스(16)의 개구 단부 엣지를 내측으로 코오킹하여 전지를 밀봉함으로써 니켈-수소 축전지가 얻어진다.
또, 상술한 전지 모듈을 제조하는 데 적합한 개별 전지의 예에 있어서는 양극 캡(18)의 상면에 복수의 돌기부(18a)를 형성하는 예에 대하여 설명했지만, 도6에 도시한 바와 같이 외장 케이스(16)의 바닥부에 복수의 돌기부(16a)를 형성하도록 해도 동일한 결과가 얻어졌다.
그리고, 밀봉체를 양극 단자로 하고 외장 케이스를 음극 단자로 한 예에 대하여 설명했지만, 밀봉체를 음극 단자로 하고 외장 케이스를 양극 단자로 해도 된다.
또, 본 발명을 니켈-수소 축전지에 적용하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 니켈-수소 축전지로 한정하지 않고 니켈-카드뮴 축전지 등의 다른 축전지에도 적용할 수 있음은 분명하다.
4. 제3 변형예
또, 상기 실시예에서는 단자 사이를 직접 접속하도록 했지만, 변형예로서 이하에 제시하는 바와 같이 접속 부재를 거쳐서 마찬가지로 용접 전류를 흘려보내어 용접 접속해도 된다. 접속 부재(80)로서는 예를 들어 도7의 (a) 내지 (d)에 도시한 바와 같이, 철, 구리, 니켈이나 이들의 합금 등의 도전성이 양호한 금속으로 이루어지는 캡으로 구성된다. 한 장의 금속판의 가공에 의해 형성할 수 있고, 돌기(T)는 버어(burr)로 형성되며, 제조가 매우 용이하다.
또, 이러한 접속 부재를 사용함으로써 병렬 접속을 행하는 경우에도 양호하게 용접 접속을 행하는 것이 가능해진다.
5. 제4 변형예
제4 변형예의 개별 전지 사이의 접속 부재(90)는 도8의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 철, 구리, 니켈이나 이들의 합금 등의 도전성이 양호한 금속으로 이루어지는 구멍이 형성된 캡으로 구성된다. 여기서도 한 장의 금속판의 가공에 의해형성할 수 있고, 돌기(T)는 버어로 형성되며, 제조가 매우 용이하다.
6. 제5 변형예
제5 변형예의 개별 전지 사이의 접속 부재(100)는 도9의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 제3 변형예의 접속 부재(80)를 상하 반전시켜 사용한 것이다.
본 발명에 따르면, 다수의 개별 전지를 용접해도 개별 전지에 손상을 입히지 않고, 또한 용접 불량을 발생시키지 않고 간단하게 용접할 수 있는 전지 모듈의 용접 방법을 제공할 수 있고, 또 이러한 용접 방법을 실현할 수 있는 제조 장치를 제공할 수 있으며, 게다가 이들에 적합한 전지의 접속 구조를 제공할 수 있다.

Claims (16)

  1. 전해질을 개재하도록 양극과 음극을 배치하여 이루어지는 전지 요소를 수용하는 동시에 한 쪽 극의 단자를 겸하는 금속제 외장 케이스와 상기 금속성 외장 케이스에 대하여 절연 분리된 다른 쪽 극의 단자를 구비하여 이루어지는 복수의 개별 전지를 준비하는 공정과,
    이들 복수의 개별 전지의 서로 인접한 단자가 접촉하도록 일렬로 정렬하는 공정과,
    상기 일렬로 정렬된 복수의 개별 전지의 적어도 한 쪽 전지 요소를 거쳐서 용접 전류를 흘려보내어 상기 인접한 단자 사이를 용접하는 용접 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정렬하는 공정은,
    이들 복수의 개별 전지의 서로 인접한 한 쪽 극의 금속성 외장 케이스의 바닥부와 다른 쪽 개별 전지의 다른 쪽 극의 단자가 접촉하도록 일렬로 정렬하는 공정이며,
    상기 일렬로 배열된 임의의 2개의 개별 전지의 금속제 외장 케이스의 표면에 접촉하도록 한 쌍의 용접 전극을 배치하는 용접 전극 배치 공정과,
    상기 한 쌍의 용접 전극 사이에 용접 전류를 흘려보내어 상기 용접 전극 사이에 위치하는 복수의 개별 전지의 양단부 사이를 용접하는 용접 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 용접 전극 배치 공정은 상기 복수의 개별 전지 중 단부에 위치하는 것의 단자의 한 쪽과 다른 개별 전지의 측면에 용접 전극을 배치하는 공정인 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 용접 전극 배치 공정은 상기 일렬로 배열된 임의의 2개의 개별 전지의 금속제 외장 케이스의 표면에 접촉하도록 한 쌍의 용접 전극을 배치하는 용접 전극 배치 공정인 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다른 쪽 극의 단자는 한 쪽 극의 단자를 겸하는 상기 금속제 외장 케이스의 개구부를 절연체를 거쳐서 밀봉한 밀봉체로 이루어지고,
    상기 용접 공정은 상기 일렬로 정렬된 복수의 개별 전지의 양단부 사이를 가압 부재로 가압하면서 상기 한 쌍의 용접 전극 사이에 용접 전류를 흘려보내는 공정을 포함하고,
    이들 복수의 개별 전지의 서로 인접한 한 쪽 개별 전지의 밀봉체와 다른 쪽 개별 전지의 금속제 외장 케이스의 바닥부를 용접하여 직렬 접속하도록 한 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 용접 공정은,
    상기 한 쌍의 용접 전극 사이에 용접 전압을 인가함으로써 한 쪽 용접 전극이 배치된 개별 전지의 외장 케이스로부터 이들 용접 전극이 배치된 임의의 2개의 개별 전지 사이에 존재하는 개별 전지 내, 및 다른 쪽 용접 전극이 배치된 개별 전지 내, 및 다른 쪽 용접 전극이 배치된 개별 전지의 외장 케이스를 통해서 용접 전류를 흘려보내도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 임의의 2개의 개별 전지는 서로 인접한 2개의 개별 전지인 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 임의의 2개의 개별 전지는 다른 1개의 개별 전지를 사이에 두고 인접한 2개의 개별 전지인 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조 방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 정렬하는 공정은 복수의 개별 전지를 일렬로 정렬하여 배치할 때, 한 쪽 개별 전지의 밀봉체와 다른 쪽 개별 전지의 외장 케이스의 바닥부의 접촉부를 제외하고 상기 한 쪽 개별 전지의 밀봉체와 다른 쪽 개별 전지의 외장 케이스의 바닥부 사이에 절연체를 개재시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조 방법.
  10. 제5항에 있어서, 상기 정렬하는 공정은 복수의 개별 전지를 일렬로 정렬하여 배치할 때, 한 쪽 개별 전지의 밀봉체와 다른 쪽 개별 전지의 외장 케이스의 바닥부 사이에 도전 부재로 이루어지는 접속 부재를 개재시키도록 한 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조 방법.
  11. 제5항에 있어서, 상기 정렬하는 공정은 복수의 개별 전지를 일렬로 정렬하여 배치할 때, 한 쪽 개별 전지의 밀봉체와 다른 쪽 개별 전지의 외장 케이스의 바닥부 사이에 개재되는 동시에 상기 외장 케이스 표면의 일부를 피복하도록 신장하는 플랜지부를 구비한 도전 부재로 이루어지는 접속 부재를 개재시키도록 한 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 용접하는 공정은 용접 전극의 적어도 한 쪽을 상기 개별 전지의 외장 케이스 표면의 일부를 피복하는 플랜지부에 접촉시켜 용접하는 공정인 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 용접 공정은 용접 전류로서 펄스 전류를 이용하는 공정인 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조 방법.
  14. 전해질을 개재하도록 양극과 음극을 배치하여 이루어지는 전지 요소를 수용하는 동시에 한 쪽 극의 단자를 겸하는 금속제 외장 케이스와 상기 금속성 외장 케이스에 대하여 절연 분리된 다른 쪽 극의 단자를 구비하여 이루어지는 복수의 개별 전지를 갖는 동시에, 이들 복수의 개별 전지의 서로 인접한 단자 사이를 접속하는전지 모듈의 제조 장치로서,
    일렬로 정렬하여 배치된 복수의 개별 전지의 임의의 2개의 개별 전지를 각각 적재하여 고정하는 한 쌍의 하부 용접 전극과,
    상기 한 쌍의 하부 용접 전극의 대응한 위치에 각각 배치되는 한 쌍의 상부 용접 전극과,
    상기 한 쌍의 하부 용접 전극 또는 상기 한 쌍의 상부 용접 전극의 적어도 한 쪽에 용접 전류를 공급하는 용접용 전원과,
    상기 일렬로 정렬하여 배치된 복수의 개별 전지의 양단부를 소정의 압력으로 가압하는 가압 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 한 쌍의 하부 용접 전극 사이에 상기 개별 전지를 적재하여 고정하는 절연재로 이루어지는 절연 적재대를 배치한 것을 특징으로 하는 전지 모듈의 제조 장치.
  16. 제5항에 기재된 제조 방법을 적용하여 전지 모듈을 제조하기 위한 개별 전지로서,
    상기 한 쪽 극의 단자를 겸하는 금속제 외장 케이스의 바닥부 또는 상기 다른 쪽 극의 단자를 겸하는 밀봉체 상면의 적어도 한 쪽에 이들 단자로부터 개별 전지의 외부로 돌출하는 돌기를 구비하도록 한 것을 특징으로 하는 전지 모듈용 개별 전지.
KR1020010016376A 2000-03-30 2001-03-29 전지 모듈의 제조 방법, 제조 장치 및 전지 모듈용 개별전지 KR100555263B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000094917 2000-03-30
JP2000-094917 2000-03-30
JP2000-273646 2000-09-08
JP2000273646A JP3733009B2 (ja) 2000-03-30 2000-09-08 組電池の製造方法および製造装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010095065A true KR20010095065A (ko) 2001-11-03
KR100555263B1 KR100555263B1 (ko) 2006-03-03

Family

ID=26588933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020010016376A KR100555263B1 (ko) 2000-03-30 2001-03-29 전지 모듈의 제조 방법, 제조 장치 및 전지 모듈용 개별전지

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6783887B2 (ko)
EP (1) EP1139463B1 (ko)
JP (1) JP3733009B2 (ko)
KR (1) KR100555263B1 (ko)
CN (1) CN1216429C (ko)
DE (1) DE60142005D1 (ko)
HK (1) HK1041111B (ko)
TW (1) TW503595B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100850866B1 (ko) * 2005-12-27 2008-08-07 주식회사 엘지화학 전지팩 제조용 프레임 부재
KR20190057789A (ko) * 2017-11-20 2019-05-29 주식회사 엘지화학 전지팩 제조를 위한 벤딩 지그

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7618742B2 (en) * 2005-01-28 2009-11-17 Eveready Battery Co., Inc. Electrochemical cell with improved internal contact
US20090081532A1 (en) 2007-09-21 2009-03-26 David Aaron Kaplin Electrochemical cell with improved internal contact
JP5015455B2 (ja) 2005-12-27 2012-08-29 株式会社エムアンドジーエコバッテリー 二次電池単電池間の接続構造
DE102008010824A1 (de) * 2008-02-23 2009-08-27 Daimler Ag Batterie mit mehreren Einzelzellen
US20130277346A1 (en) * 2012-03-21 2013-10-24 Acat Global Catalyst substrates and method of forming using capacative discharge welding
KR102072080B1 (ko) * 2015-01-21 2020-01-31 엘에스엠트론 주식회사 에너지 저장 장치

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6226761A (ja) 1985-07-26 1987-02-04 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 密閉形アルカリ電池の相互接続方法
JP3312853B2 (ja) * 1996-09-26 2002-08-12 松下電器産業株式会社 電池間接続構造
DE19706805C1 (de) * 1997-02-21 1998-06-04 Dornier Gmbh Batterieblock für einene Satelliten
JP2961656B1 (ja) 1998-06-08 1999-10-12 三桜工業株式会社 電池の接合装置
EP1120841B1 (en) * 1998-09-01 2010-02-17 Panasonic Corporation Method and structure for connecting batteries
JP4242953B2 (ja) 1998-09-21 2009-03-25 三洋電機株式会社 組電池の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100850866B1 (ko) * 2005-12-27 2008-08-07 주식회사 엘지화학 전지팩 제조용 프레임 부재
KR20190057789A (ko) * 2017-11-20 2019-05-29 주식회사 엘지화학 전지팩 제조를 위한 벤딩 지그

Also Published As

Publication number Publication date
CN1216429C (zh) 2005-08-24
EP1139463A3 (en) 2006-09-27
CN1320975A (zh) 2001-11-07
DE60142005D1 (de) 2010-06-17
EP1139463A2 (en) 2001-10-04
JP3733009B2 (ja) 2006-01-11
JP2001345087A (ja) 2001-12-14
KR100555263B1 (ko) 2006-03-03
US6783887B2 (en) 2004-08-31
TW503595B (en) 2002-09-21
EP1139463B1 (en) 2010-05-05
US20010026889A1 (en) 2001-10-04
HK1041111A1 (en) 2002-06-28
HK1041111B (zh) 2006-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100573349B1 (ko) 전지 모듈 및 그 제조 방법
CN100440602C (zh) 圆柱形锂可再充电电池及其制造方法
JP4974734B2 (ja) 二次電池及び二次電池モジュール
KR100558227B1 (ko) 축전지 및 그 제조 방법
JP2005100949A (ja) 円筒形電池及びその製造方法
KR100555263B1 (ko) 전지 모듈의 제조 방법, 제조 장치 및 전지 모듈용 개별전지
KR100831131B1 (ko) 전지의 도전 접속 탭의 접속 구조
WO2000039868A1 (en) Cylindrical alkaline storage battery and method of manufacturing the same
JP2009252350A (ja) 円筒形電池およびその製造方法
JP2007066604A (ja) 二次電池および電池モジュール
JP2003297335A (ja) 蓄電池およびその製造方法
JP4836428B2 (ja) 蓄電池
KR100601522B1 (ko) 리튬이온 이차전지
JP4923986B2 (ja) 電池
JP3540591B2 (ja) 蓄電池およびその製造方法
JP2001023605A (ja) 電池の製造方法
JP2004055371A (ja) 円筒型電池とそれを用いた電池間接続構造
JP2009206024A (ja) 組電池
JP4725022B2 (ja) 電池
JP2009245733A (ja) モジュール電池
JP2008288217A (ja) アルカリ蓄電池
JP4698134B2 (ja) 電池とその製造方法
JP3129628U (ja) アルカリ蓄電池
JPH11102688A (ja) 角形電池の製造方法
JP2024037388A (ja) 電池、および電池の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120130

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130130

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee