KR20110017821A - 이차 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지 팩을 구성하기 위한 베어셀과 보호회로모듈의 전기적인 연결 공정에 속하는 베어셀의 전극탭과 보호호로모듈의 연결탭을 접합시키는 기술에 관련된다.
본 발명은 2개 이상의 적층타입의 베어셀에 대하여 전극탭과 하나 또는 둘 이상의 연결탭을 작업자가 간편하고 정확하게 용접하는 공정을 제공함으로써 공정이 효율적으로 실시되면서, 접합되는 탭들 간의 접합 강도를 향상시키는 효과를 발휘한다.

Description

이차 전지 및 그 제조 방법{SECONDARY BATTERY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 이차 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
2개 이상의 이차 전지가 상호 전기적으로 연결되는 경우 상기 2개 이상의 이차 전지는 상,하방향으로 적층되고 보호회로모듈과 전기적으로 연결되어 전지 팩을 형성한다.
이와 같이 복수의 이차 전지가 적층되어 전기적으로 연결되는 경우에 주로 스폿 용접에 의해 연결될 수 있다.
스폿 용접은 금속재료의 접합에 주로 사용되는 저항 용접 방식의 일종이다. 그 원리는 피용접되는 재료에 전류를 단시간 동안 흘려주어 발생되는 주울 열에 의해 피용접 재료를 용융시켜 접합하는 방식이다. 스폿 용접 방식은 단상교류식 시리즈(Series) 방식과, 직류식 다이렉트(Direct) 방식으로 구별된다. 다이렉트 방식은 2개의 피용접 재료를 면접시키고 각각의 피용접 재료의 반대측 면에 서로 대향하는 위치에 2개 용접봉이 접촉된 상태에서 전류를 흘려주어 용접을 실시한다. 또한, 시리즈 방식은 2개의 피용접 재료를 면접시킨 상태에서 어느 한쪽 피용접 재료의 일측면에서 2개의 용접봉을 나란하게 접촉시켜 전류를 흘려주면 용접이 이루어진다. 다이렉트 방식에 의한 스폿 용접은 피용접 재료의 양쪽에 용접공간이 확보되는 경우에 주로 사용된다. 시리즈 방식에 의한 스폿 용접은 피용접 재료의 어느 일측에 용접 공간이 마련되지 않는 경우에 사용된다.
통상적으로 이차 전지의 제조 공정시 시리즈 방식에 의한 스폿 용접 공정을 실시한다. 이는 2개의 용접봉을 정확하게 일치시키지 않아도 되므로 작업성이 향상되고, 용접 공간이 협소하더라도 용접 작업을 원할하게 실시할 수 있다는 이점이 있다. 다만, 시리즈 방식에 의한 스폿 용접은 피용접 재료가 두꺼워 용접 길이가 길어지면 접합력이 저하되는 단점이 있다.
본 발명은 적어도 2개의 베어셀이 연결탭과 연결된 상태에서 베어셀은 상하로 적층되고, 연결탭은 보호회로모듈과 연결되어 전지 팩을 형성하기에 적합한 이차전지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 이차전지는 전극탭이 구비된 제1베어셀; 전극탭이 구비된 제2베어셀; 상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭에 스폿 용접된 연결탭; 및 상기 연결탭에 전기적으로 연결된 보호회로모듈(PCM)을 포함하여 이루어지며, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀은 상기 연결탭이 중심부를 따라 접혀 있어 서로 적층된 것을 특징으로 한다.
상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭은 양극탭 및 음극탭을 포함하고, 상기 연결탭은 양극연결탭 및 음극연결탭을 포함할 수 있다.
상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭은: 상기 연결탭의 양극연결탭에 다이렉트 스폿 용접된 제1베어셀 및 제2베어셀의 양극탭; 및 상기 연결탭의 음극연결탭에 다이렉트 스폿 용접된 제1베어셀 및 제2베어셀의 음극탭;을 포함할 수 있다.
상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭은: 상기 연결탭의 양극연결탭에 시리즈 스폿 용접된 제1베어셀 및 제2베어셀의 양극탭; 및 상기 연결탭의 음극연결탭에 시리즈 스폿 용접된 제1베어셀 및 제2베어셀의 음극탭;을 포함할 수 있다.
상기 연결탭은 일부가 커버레이로 감싸인 것일 수 있다.
상기 제2베어셀은 상기 연결탭의 중심부에 대하여 180도 회전되어 적층된 것일 수 있다.
상기 연결탭은 접힘이 용이하도록 절결부가 구비된 것일 수 있다.
상기 제1베어셀 및 제2베어셀은 적층에 의해 서로 평행하게 되면서 서로 접촉된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 양 상에 따른 이차전지는 절연층; 상기 절연층을 감싸도록 중심부를 따라 접힌 연결탭; 전극탭을 구비한 제1베어셀; 전그탭을 구비한 제2베어셀; 상기 연결탭에 연결되는 전극 리드를 구비한 보호회로모듈(PCM)을 포함하여 이루어지며, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭은 상기 접힌 연결탭에 시리즈 스폿 용접된 것을 특징으로 한다.
상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭은 양극탭 및 음극탭을 포함하고, 상기 연결탭은 양극연결탭 및 음극연결탭을 포함할 수 있다.
상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 양극탭은 상기 연결탭의 양극연결탭에 스폿 용접되고, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 음극탭은 상기 연결탭의 음극연결탭에 스폿 용접된 것일 수 있다.
상기 제1베어셀 및 제2베어셀은 접힌 연결탭에 의하여 적층되어 서로 평행하게 되면서 접촉된 것일 수 있다.
상기 절연층은 상기 연결탭이 접철된 상태에서 상기 연결탭의 내부에 위치되고, 상기 연결탭은 상기 절연층 상측의 상부 연결탭과 상기 절연층 하측의 하부 연결탭으로 나누어지는 것일 수 있다.
상기 연결탭의 적어도 일단부는 커버레이로 감싸인 것일 수 있다.
상기 제1베어셀의 전극탭은 상기 상부 연결탭에 스폿 용접되고, 상기 제2베어셀의 전극탭은 상기 하부 연결탭에 스폿 용접된 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따른 이차전지는 제1연결탭; 제2연결탭; 상기 제1연결탭과 제2연결탭 사이에 형성된 절연층; 상기 제1연결탭에 시리즈 스폿 용접된 제1베어셀의 전극탭; 상기 제2연결탭에 시리즈 스폿 용접된 제2베어셀의 전극탭; 및 상기 제1연결탭 및 제2연결탭에 연결된 전극리드를 갖는 보호회로모듈(PCM)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 양단부는 커버레이로 감싸인 것일 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 이차전지의 제조방법은 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭과 연결탭을 스폿 용접하는 단계; 상기 연결탭의 중심부를 따라 상기 연결탭을 접어 상기 제1베어셀 및 제2베어셀을 적층시키는 단계; 및 상기 연결탭의 전극리드와 보호회로모듈(PCM)의 전극리드를 용접하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭은 양극탭 및 음극탭을 포함하고, 상기 연결탭은 양극연결탭 및 음극연결탭을 포함할 수 있다.
상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭과 연결탭을 스폿 용접하는 단계는: 제1베어셀 및 제2베어셀의 양극탭과 연결탭의 양극연결탭을 다이렉트 스폿 용접하는 단계; 및 제1베어셀 및 제2베어셀의 음극탭과 연결탭의 음극연결탭을 다이렉트 스폿 용접하는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭과 연결탭을 스폿 용접하는 단계는: 제1베어셀 및 제2베어셀의 양극탭과 연결탭의 양극연결탭을 시리즈 스폿 용접하는 단계; 및 제1베어셀 및 제2베어셀의 음극탭과 연결탭의 음극연결탭을 시리즈 스폿 용접하는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 연결탭은 일부가 커버레이로 감싸인 것일 수 있다.
상기 연결탭의 중심부를 따라 상기 연결탭을 접어 상기 제1베어셀 및 제2베어셀을 적층시키는 단계는: 상기 제2베어셀을 상기 연결탭의 중심부에 대하여 180도 회전시켜 적층하는 것일 수 있다.
상기 연결탭은 접힘이 용이하도록 절결부를 갖는 것일 수 있다.
상기 연결탭의 중심부를 따라 상기 연결탭을 접어 상기 제1베어셀 및 제2베어셀을 접층시키는 단계가: 상기 제1베어셀 및 제2베어셀이 서로 평행하게 되면서 접촉되도록 하는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 이차전지의 제조방법은 연결탭의 표면에 절연층을 형성하는 단계; 상기 연결탭의 중심부를 따라 상기 연결탭을 접는 단계; 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭과 접힌 연결탭을 스폿 용접하는 단계; 및 상기 연결탭의 전극리드와 보호회로모듈(PCM)의 전극리드를 용접하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭은 양극탭 및 음극탭을 포함하고, 상기 연결탭은 양극연결탭 및 음극연결탭을 포함할 수 있다.
상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭과 접힌 연결탭을 스폿 용접하는 단계는: 상기 제1베어셀의 전극탭과 상기 접힌 연결탭의 일측면을 시리즈 스폿 용접하는 단계; 및 상기 제2베어셀의 전극탭과 상기 접힌 연결탭의 타측면을 시리즈 스폿 용접하는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제1베어셀 및 제2베어셀은 접힌 연결탭에 의하여 적층되어 상기 제1베어셀 및 제2베어셀이 서로 평행하게 되면서 접촉되는 것일 수 잇다.
상기 연결탭의 중심부를 따라 상기 연결탭을 접는 단계는: 상기 연결탭이 접철된 상태에서 상기 절연층이 상기 연결탭의 내부에 위치되고, 상기 연결탭은 상기 절연층 상측의 상부 연결탭과 상기 절연층 하측의 하부 연결탭으로 나누어지도록 하는 것일 수 있다.
상기 연결탭의 적어도 일단부는 커버레이로 감싸인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양상에 따른 이차전지의 제조방법은 제1연결탭 및 제2연결탭 사이에 절연층을 형성하는 단계; 제1베어셀의 전극탭과 제1연결탭을 스폿 용접하는 단계; 제2베어셀의 전극탭과 제2연결탭을 스폿 용접하는 단계 및 상기 제1연결탭 및 제2연결탭의 전극리드와 보호회로모듈(PCM)의 전극 리드와 용접하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1연결탭 및 제2연결탭의 양 단부는 커버레이로 감싸인 것일 수 있다.
본 발명은 적어도 2개의 베어셀과 보호회로모듈을 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 연결탭을 사용하며, 상기 베어셀의 전극탭과 연결탭은 주로 저항 용접의 일종인 스폿 용접 방식에 의해 실시된다. 상기 연결탭은 보호필름의 일종인 커버레이(cover lay)에 의해 감싸여 있어 용접 부위를 제외하고 절연이 이루어짐에 따라 절단 및 분리되지 않는 장점이 있다. 따라서 본 발명은 적어도 2개의 베어셀이 연결탭과 연결된 상태에서 베어셀은 상하로 적층되고, 연결탭은 보호회로모듈과 연결되어 전지 팩을 형성하기에 적합하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 2개의 베어셀이 연결된 이차 전지의 사시도이다.
도 2는 도 2의 평면도이다.
도 3A는 도 2의 3A-3A선도이다.
도 3B는 도 2의 3B-3B 선도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 복수 셀이 적층된 이차 전지와 보호회로모듈과 연결되는 상태의 사시도이다.
도 5A 및 5B는 본 발명의 일 실시예에 의한 이차전지의 전극탭과 연결탭의 접합상태를 설명하는 모식도이다.
도 5C 및 도 5D는 본 발명의 다른 실시예에 의한 이차 전지의 전극탭과 연결탭의 접합 상태를 설명하기 위한 모식도이다.
도 6A 내지 도 6C는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 이차 전지의 전극탭과 연결탭의 접합 상태를 설명하기 위한 모식도이다.
도 7A 내지 도 7E는 본 발명에 의해 전극탭이 2개의 연결탭과 용접되는 공정을 순차적으로 도시한 사시도이다.
이하 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 양상에 따른 이차 전지는 양극, 세퍼레이터 및 음극이 적층되거나, 또는 이들이 적층되어 권취된 전극 조립체와, 상기 전극 조립체의 양극 및 음극에 양극탭 및 음극탭이 부착된 상태에서 케이스에 수납된다. 이러한 구성을 "베어셀(bare cell)"이라 칭한다. 상기 케이스는 원통형 또는 각형의 캔형 케이스 또는 복수 박막이 적층되어 형성된 파우치형 케이스로 구별된다.
상기 베어셀은 전지의 충전 및 방전 전압을 제어하기 위한 보호회로와 연결된다. 상기 보호회로가 구비된 조립체를 통상적으로 보호회로모듈(PCM:Protection Circuit Module)이라 총칭한다. 따라서 상기 베어셀은 상기 보호회로모듈과 전기적으로 연결되어 전지 팩을 형성한다. 상기 케이스에서 외부로 인출된 양극탭 및 음극탭과 보호회로모듈은 전기적으로 연결된다. 이때, 베어셀의 양극탭 및 음극탭과 보호회로모듈에서 인출된 연결탭과 연결된다. 상기 베어셀의 전극탭과 연결탭은 저항 용접 또는 초음파 용접 등에 의해 접합된다. 초음파 용접은 공정이 까다롭고, 설비 비용이 고가이므로 이차 전지의 실제 공정에서는 주로 저항 용접에 해당되는 스폿 용접에 의해 금속재질의 탭 간의 접합 공정이 실시된다.
이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로서, 당해 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 실시예들은 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다.
아울러 본 발명을 보다 명확하게 설명하기 위하여 동일 또는 유사한 부분에 대하여 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 2개의 베어셀이 연결된 이차 전지의 사시도이고, 도 2는 도 2의 평면도이며, 도 3A는 도 2의 3A-3A선도이고, 도 3B는 도 2의 3B-3B 선도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 복수 셀이 적층된 이차 전지와 보호회로모듈과 연결되는 상태의 사시도이고, 도 5A 및 5B는 본 발명의 일 실시예에 의한 이차전지의 전극탭과 연결탭의 접합상태를 설명하는 모식도이며, 도 5C 및 도 5D는 본 발명의 다른 실시예에 의한 이차 전지의 전극탭과 연결탭의 접합 상태를 설명하기 위한 모식도이고, 도 6A 내지 도 6C는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 이차 전지의 전극탭과 연결탭의 접합 상태를 설명하기 위한 모식도이며, 도 7A 내지 도 7E는 본 발명에 의해 전극탭이 2개의 연결탭과 용접되는 공정을 순차적으로 도시한 사시도이다.
먼저 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)는 2개의 베어셀(100,200)의 전극탭을 하나의 연결탭(300)을 매개로 상호 전기적으로 연결된다. 그리고 상기 연결탭(300)을 절곡하면 상기 2개의 베어셀(100,200)은 상하방향으로 적층되고, 그에 따라 서로 평행하게 되면서 접촉하게된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지(1)는 제 1베어셀(100) 및 제2 베어셀(200)과, 상기 제1 베어셀(100)의 양극판(미도시)에서 인출된 양극탭 및 음극판(미도시)에서 인출된 음극탭을 포함하는 전극탭(110)과, 상기 제 2 베어셀(200)의 양극탭 및 음극탭을 포함하는 전극탭(210)과, 상기 전극탭(110,210)들이 용접되어 전기적으로 연결되는 연결탭(300)을 포함한다.
상기 제 1,2 베어셀(100,200)은 케이스(120,220)가 알루미늄 재질인 파우치형인 이차 전지의 베어셀이다. 그러나 상기 케이스(120,220)를 파우치형으로 한정하지는 않는다. 상기 케이스(120,220)는 내부에 양극, 세퍼레이터, 음극이 권취되거나, 적층되어 이루어진 전극 조립체(미도시)가 구비된다. 상기 전극 조립체는 상기 전극탭(110,210)이 양극 및 음극과 전기적으로 연결된다.
상기 전극탭(110,210)은 각각 양극 또는 음극에 일부가 부착되어 케이스(120,220)의 외부로 인출된다. 상기 제1,2 베어셀 각각의 양극탭(B+)과 음극탭(B-)은 연결탭을 통해서 서로 전기적으로 연결된다.
상기 연결탭(300)은 전극탭(110,210)의 양극탭(B+)과 용접되는 양극연결탭(331)과, 전극탭(110,210)의 음극탭(B-)과 용접되는 음극연결탭(332)을 포함한다.
상기 양극연결탭(331) 또는 음극연결탭(332)은 니켈 또는 니켈 합금의 재질로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 양극연결탭(331)에는 양극리드(310)가 구비되고, 음극연결탭(332)에는 음극리드(320)가 구비된다. 상기 양극연결탭(331)과 음극연결탭(332)은 각각 보호회로모듈(400)의 전극리드(410,420)와 전기적으로 연결된다.
상기 연결탭(300)은 전기적으로 절연되면서 상기 양극연결탭(331)과 음극연결탭(332)을 연결해 주는 커버레이(330)를 포함한다. 상기 커버레이(330)는 전기적 절연을 위한 필름층을 사용할 수 있으며, 예를 들어 폴리이미드(PI)필름을 포함할 수 있다.
상기 양극연결탭(331)과 음극연결탭(332)의 외표면을 감싸도록 형성하되 상기 전극탭(110,210)과 접속되는 부분에는 상기 커버레이가 형성되지 않을 수 있다. 그리고 상기 양극연결탭(331) 및 음극연결탭(332)은 일부가 커버레이(330)의 외부로 노출되어 상기 전극탭(110,210)과 접속된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(1)의 제조 방법은 다음과 같다.
제 1,2 베어셀(100,200)의 전극탭(110,210)들이 연결탭(300)과 접속된다. 도 5A에서는 제 1,2 베어셀(100,200)의 전극탭(110,210)의 양극전극탭(B+) 및 음극전극탭(B-)이 연결탭(300)의 양극전극탭(331) 및 음극전극탭(332)과 각각 스폿 용접된다. 이때, 커버레이(330)가 연결탭(300)의 하부를 감싸고 있어 용접봉(10,20)에 의해 시리즈 방식의 스폿 용접이 실시된다. 또한, 도 5B에서는 제 1,2 베어셀(100,200)의 전극탭(110,210)의 양극전극탭(B+) 및 음극전극탭(B-)이 연결탭(300)의 양극전극탭(331) 및 음극전극탭(332)과 용접봉(10,20)에 의해 다이렉트 용접방식에 의해 스폿 용접된다. 이때, 커버레이(330)는 연결탭(300)의 하부를 감싸고 있지 않으므로 연결탭(300)을 접는 상태에서 별도의 절연부재(미도시)를 부착하는 것이 바람직하다.
다음에는 제 1 베어셀(100)에 대하여 제 2 베어셀(200)을 적층시킨다. 즉, 상기 제 2 베어셀(200)을 연결탭(300)의 중심부에 대하여 180도 회전시켜 접는다. 따라서 제 1 베어셀(200)과 제 2 베어셀(200)은 상하방향으로 적층된 상태가 되어 서로 평행하게 되면서 접촉하게 된다.
도 4에서 보는 바와 같이, 상기 연결탭(300)은 양극연결탭(331)과 음극연결탭(332)의 전극리드(310,320)는 보호회로모듈(400)의 전극리드(410,420)와 용접된다. 따라서 제 1 베어셀(100)과 제 2 베어셀(200)은 적층된 상태에서 상기 연결탭(300)을 전류의 흐름 통로로 하여 상기 보호회로모듈(400)과 전기적으로 연결된다. 이와 같이 제 1,2 베어셀(100,200)이 적층된 상태에서 상기 보호회로모듈(400)과 연결되면 소정의 전지 팩을 형성하게 된다.
상기 2개의 적층된 제 1,2 베어셀(100,200)은 하나의 보호회로모듈(400)에 의해 충,방전이 제어된다. 이처럼 2개의 베어셀(100,200)이 전기적으로 연결되면 전지는 고전압, 고출력을 발휘하게 되고 고용량의 전지를 구현하는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연결탭(300)은 중심부에 절결부(340)가 형성될 수 있다. 상기 절결부(340)는 연결탭(300)에서 접히는 위치가 항시 일정한 위치에서 접히고, 연결탭(300)의 접철 공정이 원활하게 이루어지게 된다. 상기 절결부(340)는 홈 또는 노치일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
다음에는 본 발명의 다른 실시예에 의한 이차 전지를 도 5C 내지 도 5D를 참조하여 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 2개의 베어셀이 하나의 연결탭에 연결되고, 2개의 베어셀이 상하방향으로 적층되는 구성은 본 발명의 일 실시예와 동일하다.
본 발명의 일 실시예는 전극탭과 연결탭을 용접한 이후에 연결탭을 접철시킨다. 이에 반하여 본 발명의 다른 실시예는 전극탭과 연결탭을 용접하기 이전에 먼저 연결탭을 접철시킨다. 따라서 전극탭이 연결탭과 용접되면 제1,2베어셀은 상하방향으로 적층되어 서로 평행하게 되면서 접촉하게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 적층되는 제 1,2 베어셀(100,200)과, 상기 제1,2 베어셀(100,200)의 양극에서 인출된 양극탭 및 음극에서 인출된 음극탭으로 이루어지는 전극탭(110,210)과, 상기 전극탭(110,210)과 용접되는 연결탭(300)과, 상기 연결탭(300)에 대하여 적어도 일측면의 일부에 부착되는 절연층(500)을 포함한다.
이와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 제 1,2 베어셀(100,200), 상기 제 1,2 베어셀(100,200)에서 인출되는 양극탭 및 음극탭을 포함하는 제 1,2 전극탭(110,210) 의 구성은 본 발명의 일 실시예와 동일하다. 따라서 동일 구성에 대하여는 동일 부호를 사용하고 별도로 구성의 도면 및 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 전극탭(110,210)과 연결탭(300)을 용접하기 전에 먼저 연결탭(300)의 대략 중심부를 접게 된다.
따라서 연결탭(300)이 접철된 상태에서 연결탭(300)과 제1,2베어셀(100,200)의 전극탭(110,210)이 용접된다. 따라서 제1,2베어셀(100,200)은 전기적으로 연결되며, 상하방향으로 적층된 형태가 된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에 의한 제조 방법은 다음과 같다.
도 5C를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 양극연결탭(331) 및 음극연결탭(332)을 포함하는 연결탭(300)의 적어도 일측면에 절연층(Insulator)(500)을 형성한다. 상기 절연층(500)은 전기적인 절연을 위한 재질이면 어떠한 재질이든 가능하다. 이와 같이 전기적인 절연재는 폴리이미드 수지가 주로 사용되나, 이에 한정할 필요는 없다.
상기 연결탭(300)의 일측면에 형성된 상기 절연층(500)은 연결탭(300)이 접철된 상태에서 내부에 위치한다. 따라서 연결탭(300)은 내부에 절연층(500)이 삽입된 상태로 상부 연결탭(300A)과 하부 연결탭(300B)으로 구분하여 설명한다.
상기 연결탭(300)은 일단부가 고정층(600A)에 의해 고정된다. 또한, 상기 상부 연결탭(300A)과 하부 연결탭(300B)이 연결되는 타단부에는 고정층(600B)이 더 형성될 수 있다. 따라서 상기 고정층(600A) 또는 고정층(600B)에 의해 상,하부 연결탭(300A,300B)는 평행한 상태를 유지한다. 또한 상기 연결탭(300)의 내부에 삽입된 절연층(500)이 연결탭(300)에서 외부로 이탈되는 것이 방지된다. 상기 고정층(600A,600B)은 절연 재질로 형성될 수 있다. 상기 절연층(500)과 고정층(600A,600B)은 동일 재질로 형성하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않는다..
도 5C에서는 연결탭(300)과 제 1 베어셀의 전극탭(110)을 스폿 용접하는 상태가 도시되어 있다. 상기 연결탭(300)의 상부 연결탭(300A) 위에 전극탭(110)을 올려놓고 2개의 용접봉(10,20)을 나란하게 위치시켜 전류를 흘려주는 시리즈 방식에 의한 스폿 용접에 의해 연결탭(300)과 전극탭(110)은 접합이 이루어진다.
도 5D에는 도 5C의 연결탭(300)을 180도 뒤집은 상태에서 제 2 베어셀의 전극탭(210)을 시리즈 방식에 의해 스폿 용접하는 상태가 도시되어 있다. 상기 연결탭(300)의 하부 연결탭(300B) 위에 제 2 베어셀(200)의 전극탭(210)을 올려놓고 다시 2개의 용접봉(10,20)을 통해 전류를 흘려주어 연결탭(300)에 전극탭(210)이 스폿 용접된다.
이와 같이, 제 1 베어셀(100)의 전극탭(110)은 상부 연결탭(300A)에 용접되고, 제 2 베어셀(200)의 전극탭(210)은 하부 연결탭(300B)에 용접된다. 따라서 제 1 베어셀(100)과 제 2 베어셀(200)은 연결탭(300)의 상,하부에 전기적으로 연결된다. 그리고 제 1,2 베어셀(100,200)은 상하방향으로 적층된다.
다음에는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 이차 전지를 설명한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지는 2개의 베어셀의 전극탭이 상하로 적층된 2개의 연결탭과 개별적으로 연결되는 구성을 갖는다. 즉, 제1,2 베어셀의 전극탭은 적층된 상태의 2개의 연결탭에 각각 전기적으로 연결되는 것이 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예와 다르다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지는 도 6A 및 도 6B에 도시한 바와 같이, 제 1,2 베어셀(100,200)과, 상기 제1,2 베어셀(100,200)의 양극에서 인출된 양극탭 및 음극에서 인출된 음극탭으로 이루어지는 제 1,2 전극탭(110,210)과, 상기 전극탭(110,210)과 용접되는 2개의 연결탭(700,800)과, 상기 2개의 연결탭(700,800) 사이에 삽입되는 절연층(900)을 포함한다.
이와 같이 본 발명의 또 다른 실시예는 제 1,2 베어셀(100,200), 상기 제 1,2 베어셀(100,200)에서 인출되는 양극탭 및 음극탭을 포함하는 제 1,2 전극탭(110,210)의 구성은 본 발명의 일 실시예와 동일한다. 따라서 동일 구성에 대하여는 동일 부호를 사용하고 동일 구성의 도면 및 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 연결탭(700,800)의 각각의 구성은 상술한 연결탭(300)의 구성과 대체로 동일하다. 상기 2개의 연결탭(700,800)의 외표면은 보호용 필름재의 커버레이(330)가 감싸고 있다. 다만, 연결탭(700,800) 중 상기 전극탭(110,210)들과 용접되는 부위에는 상기 커버레이(330)가 형성되지 않을 수 있다.
상기 절연층(900)은 상기 연결탭(700)과 연결탭(800) 사이에서 이들과 대면하고 있는 사이즈로 형성된다. 상기 절연층(900)의 재질은 전기적인 절연을 목적으로 하는 등가의 재질이면 어떠한 재질이든 사용가능하다.
이와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 이차 전지는 제 1,2 베어셀(100,200)의 전극탭(110,210)이 제 1,2 연결탭(700,800)에 각각 용접된다. 따라서 하나의 연결탭에 전극탭(110,210)을 용접하는 경우와 비교하여 연결탭을 접는 공정을 생략할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 제1연결탭(700)과 제2연결탭(800) 사이에 절연층(900)을 개재시켜 시리즈 방식에 의해 스폿 용접한다. 이와 같이 구성된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지에 의한 제조 방법을 설명한다.
도 6A를 참조하면, 제 1 베어셀(100)의 전극탭(110)을 제1 연결탭(700)과 연결한다. 즉, 2개의 용접봉(10,20)에 의해 시리즈 방식에 의해 스폿 용접한다. 상기 제 1 전극탭(110)과 제 1 연결탭(700)은 면대면이 접하고 있고, 제 1 연결탭(700)과 제 2 연결탭(800)은 절연층(900)에 의해 절연되어 있다. 따라서 흘려주는 전류는 제1전극탭(110)과 제1연결탭(700)을 통과하면서 상호 접합이 이루어진다. 따라서 용접 길이가 짧아 단시간 내에 최대의 용접 효과가 나타난다.
도 6B는 제 2 베어셀(200)의 전극탭(210)을 제 2 연결탭(800)과 연결하는 상태를 도시한 것이다. 2개의 용접봉(10,20)에 의해 시리즈 방식에 의한 스폿 용접이 실시되는 것은 도 6A와 동일하다. 이때, 제 2 전극탭(210)과 제 2 연결탭(800)은 면접되어 있고, 제 1 연결탭(700)은 절연층(900)에 의해 제 2 연결탭(800)과 절연된다. 따라서 2개의 용접봉(10,20)을 통해서 흘려주는 전류는 제2전극탭(210)과 제2연결탭(800)을 통과하여 최단 길이와 시간 내에 용접이 실시된다.
도 6C는 제2베어셀(2500)의 전극 탭(210)을 제2연결탭(800)과 연결하는 상태를 도시한 것이다. 제2연결탭(700)과 제2베어셀(200)의 전극탭(110)의 연결 또한 나타내어진다. 절연층(900)은 제1연결탭(700)과 제2연결탭(800)사이에 형성된다.
이상과 같이 본 발명의 또 다른 실시예에 의해 제1 베어셀(100)의 전극탭(110)과 제 2 베어셀(200)의 전극탭(210)은 연결탭(700,800)과 전기적으로 연결되고, 접합된다. 따라서 전극탭(110,210)과 연결탭(700,800)이 접합된 후에 제 1 베어셀(100)과 제 2 베어셀(200)은 상하방향으로 적층된 구조를 갖는다.
그리고 제 1,2 베어셀(100,200)은 두 개의 연결탭(700,800)을 매개로 해서 보호회로모듈(PCM,400)과 전기적으로 연결되어 최종적으로 전지 팩을 형성하게 된다.
다음에는 상술한 본 발명의 또 다른 실시예에 의해 2개의 베어셀이 2개의 연결탭을 사용하여 각각 전기적으로 용접되는 공정을 보다 구체적으로 설명한다.
도 7A 내지 도 7E를 참조하면, 상부 지그(30)와 하부 지그(40)가 네 모서리의 가이드봉(50)에 의해 서로 이격가능하게 설치된다. 상부 지그(30)에는 제 1,2 연결탭(700,800)과 그 사이에 위치한 절연층(900)으로 구성된 연결탭이 배치된 제 1 지그(60)가 설치된다. 상기 제 1 지그(60)는 제 1 연결탭(700)이 외부로 노출된 상태로 설치된다. 상기 제 1 지그(60) 위에 제 1 베어셀(100)이 설치된 제 2 지그(70)를 위치시키면, 제 1 지그(60)의 제 1 연결탭(700)은 제 2 지그(70)에 설치된 제 1 베어셀(100)의 전극탭(110)과 마주보게 된다.(도 7A 참조)
따라서 상기 제 1 연결탭(700)과 제 1 베어셀(100)의 전극탭(110)을 시리즈 방식에 의해 스폿 용접할 수 있다.(도 6A 및 7B 참조)
다음에는 하부 지그(40)에서 상부 지그(30)를 이격시킨다. 상부 지그(30)는 가이드봉(50)에 안내되어 하부 지그(40)와 이격되고 제 1,2 지그(60,70)를 상부 지그(30)의 내부에서 180도 회전시킨다. (도 7C 참조)
그리고 다시 상부 지그(30)를 하부 지그(40)쪽으로 하강시키면, 제 1 지그(60)의 제 2 연결탭(800)이 외부로 노출된 상태가 된다. (도 7D참조)
이후에 제 1 지그(60)의 상부에 제 2 베어셀(200)이 설치된 제 3 지그(80)를 결합한다. (도 7E 참조)
그러면 상기 제 2 연결탭(800)과 제 2 베어셀의 전극탭(210)은 서로 마주보게 된다. 이에 따라 상기 제 2 연결탭(800)과 제 2 베어셀의 전극탭(210)을 시리즈 방식에 의해 스폿 용접하게 된다.(도 6B 참조)
이상과 같이, 본 발명에 의한 상,하부 지그(30,40)와, 제1,2연결탭(700,800)이 구비된 제1지그(60), 제1베어셀(100)이 설치된 제2지그(70) 및 제2베어셀(200)이 설치된 제3지그(80)를 이용하는 공정에 의하여 전극탭과 연결탭의 용접 공정이 간편하고 정확하게 실시되는 것이다.
100 : 제1베어셀 200 : 제2베어셀
110,210 : 전극탭 300 : 연결탭
331 : 양극연결탭 332 : 음극연결탭
310 : 양극리드 320 : 음극리드
400 : 모호회로모듈 410,420 : 전극리드

Claims (33)

  1. 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭과 연결탭을 스폿 용접하는 단계;
    상기 연결탭의 중심부를 따라 상기 연결탭을 접어 상기 제1베어셀 및 제2베어셀을 적층시키는 단계; 및
    상기 연결탭의 전극리드와 보호회로모듈(PCM)의 전극리드를 용접하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭은 양극탭 및 음극탭을 포함하고,
    상기 연결탭은 양극연결탭 및 음극연결탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭과 연결탭을 스폿 용접하는 단계는:
    제1베어셀 및 제2베어셀의 양극탭과 연결탭의 양극연결탭을 다이렉트 스폿 용접하는 단계; 및
    제1베어셀 및 제2베어셀의 음극탭과 연결탭의 음극연결탭을 다이렉트 스폿 용접하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭과 연결탭을 스폿 용접하는 단계는:
    제1베어셀 및 제2베어셀의 양극탭과 연결탭의 양극연결탭을 시리즈 스폿 용접하는 단계; 및
    제1베어셀 및 제2베어셀의 음극탭과 연결탭의 음극연결탭을 시리즈 스폿 용접하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연결탭은 일부가 커버레이로 감싸인 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 연결탭의 중심부를 따라 상기 연결탭을 접어 상기 제1베어셀 및 제2베어셀을 적층시키는 단계는:
    상기 제2베어셀을 상기 연결탭의 중심부에 대하여 180도 회전시켜 적층하는 것임을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 연결탭은 접힘이 용이하도록 절결부를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 연결탭의 중심부를 따라 상기 연결탭을 접어 상기 제1베어셀 및 제2베어셀을 적층시키는 단계가:
    상기 제1베어셀 및 제2베어셀이 서로 평행하게 되면서 접촉되도록 하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  9. 연결탭의 표면에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 연결탭의 중심부를 따라 상기 연결탭을 접는 단계;
    제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭과 접힌 연결탭을 스폿 용접하는 단계; 및
    상기 연결탭의 전극리드와 보호회로모듈(PCM)의 전극리드를 용접하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭은 양극탭 및 음극탭을 포함하고,
    상기 연결탭은 양극연결탭 및 음극연결탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭과 접힌 연결탭을 스폿 용접하는 단계는:
    상기 제1베어셀의 전극탭과 상기 접힌 연결탭의 일측면을 시리즈 스폿 용접하는 단계; 및
    상기 제2베어셀의 전극탭과 상기 접힌 연결탭의 타측면을 시리즈 스폿 용접하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀은 접힌 연결탭에 의하여 적층되어 상기 제1베어셀 및 제2베어셀이 서로 평행하게 되면서 접촉되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  13. 제 9항에 있어서, 상기 연결탭의 중심부를 따라 상기 연결탭을 접는 단계는:
    상기 연결탭이 접철된 상태에서 상기 절연층이 상기 연결탭의 내부에 위치되고, 상기 연결탭은 상기 절연층 상측의 상부 연결탭과 상기 절연층 하측의 하부 연결탭으로 나누어지도록 하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 연결탭의 적어도 일단부는 커버레이로 감싸인 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  15. 제1연결탭 및 제2연결탭 사이에 절연층을 형성하는 단계;
    제1베어셀의 전극탭과 제1연결탭을 스폿 용접하는 단계;
    제2베어셀의 전극탭과 제2연결탭을 스폿 용접하는 단계 및
    상기 제1연결탭 및 제2연결탭의 전극리드와 보호회로모듈(PCM)의 전극 리드와 용접하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1연결탭 및 제2연결탭의 양 단부는 커버레이로 감싸인 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  17. 전극탭이 구비된 제1베어셀;
    전극탭이 구비된 제2베어셀;
    상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭에 스폿 용접된 연결탭; 및
    상기 연결탭에 전기적으로 연결된 보호회로모듈(PCM)을 포함하여 이루어지며,
    상기 제1베어셀 및 제2베어셀은 상기 연결탭이 중심부를 따라 접혀 있어 서로 적층된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭은 양극탭 및 음극탭을 포함하고, 상기 연결탭은 양극연결탭 및 음극연결탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭은:
    상기 연결탭의 양극연결탭에 다이렉트 스폿 용접된 제1베어셀 및 제2베어셀의 양극탭; 및
    상기 연결탭의 음극연결탭에 다이렉트 스폿 용접된 제1베어셀 및 제2베어셀의 음극탭;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭은:
    상기 연결탭의 양극연결탭에 시리즈 스폿 용접된 제1베어셀 및 제2베어셀의 양극탭; 및
    상기 연결탭의 음극연결탭에 시리즈 스폿 용접된 제1베어셀 및 제2베어셀의 음극탭;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  21. 제17항에 있어서, 상기 연결탭은 일부가 커버레이로 감싸인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  22. 제17항에 있어서, 상기 제2베어셀은 상기 연결탭의 중심부에 대하여 180도 회전되어 적층된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  23. 청구항 17에 있어서, 상기 연결탭은 접힘이 용이하도록 절결부가 구비된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 제1베어셀 및 제2베어셀은 적층에 의해 서로 평행하게 되면서 서로 접촉된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  25. 절연층;
    상기 절연층을 감싸도록 중심부를 따라 접힌 연결탭;
    전극탭을 구비한 제1베어셀;
    전그탭을 구비한 제2베어셀;
    상기 연결탭에 연결되는 전극 리드를 구비한 보호회로모듈(PCM)을 포함하여 이루어지며,
    상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭은 상기 접힌 연결탭에 시리즈 스폿 용접된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 전극탭은 양극탭 및 음극탭을 포함하고,
    상기 연결탭은 양극연결탭 및 음극연결탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 양극탭은 상기 연결탭의 양극연결탭에 스폿 용접되고,
    상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 음극탭은 상기 연결탭의 음극연결탭에 스폿 용접된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  28. 제25항에 있어서, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀은 접힌 연결탭에 의하여 적층되어 서로 평행하게 되면서 접촉된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  29. 제25항에 있어서, 상기 절연층은 상기 연결탭이 접철된 상태에서 상기 연결탭의 내부에 위치되고,
    상기 연결탭은 상기 절연층 상측의 상부 연결탭과 상기 절연층 하측의 하부 연결탭으로 나누어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  30. 제29항에 있어서, 상기 연결탭의 적어도 일단부는 커버레이로 감싸인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  31. 제29항에 있어서, 상기 제1베어셀의 전극탭은 상기 상부 연결탭에 스폿 용접되고, 상기 제2베어셀의 전극탭은 상기 하부 연결탭에 스폿 용접된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  32. 제1연결탭;
    제2연결탭;
    상기 제1연결탭과 제2연결탭 사이에 형성된 절연층;
    상기 제1연결탭에 시리즈 스폿 용접된 제1베어셀의 전극탭;
    상기 제2연결탭에 시리즈 스폿 용접된 제2베어셀의 전극탭; 및
    상기 제1연결탭 및 제2연결탭에 연결된 전극리드를 갖는 보호회로모듈(PCM)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  33. 제32항에 있어서, 상기 제1베어셀 및 제2베어셀의 양단부는 커버레이로 감싸인 것을 특징으로 하는 이차전지.
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