KR20140102837A

KR20140102837A - 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법

Info

Publication number: KR20140102837A
Application number: KR1020130016195A
Authority: KR
Inventors: 김지우; 추성춘; 김병남; 김형규; 정석원
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2013-02-15
Filing date: 2013-02-15
Publication date: 2014-08-25
Also published as: KR101675617B1

Abstract

본 발명은 두 개의 배터리로부터 각각 인출되어 리드로 연결된 전극탭들을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법은: 제1 배터리 팩으로부터 인출된 제1 전극탭과 제2 배터리 팩으로부터 인출된 제2 전극탭을 리드를 통하여 연결하는 단계(S1); 상기 제1 전극탭을 L자형으로 벤딩하는 단계(S2); 상기 제2 배터리 팩의 일면이 상기 제1 배터리 팩의 일면과 이격된 채로 나란하게 배치될 수 있도록 상기 제2 전극탭의 단부면을 기준으로 상기 리드를 L자형으로 벤딩하는 단계(S3); 및 상기 제2 전극탭의 단부를 제외한 상기 제2 전극탭의 나머지 부분 및 상기 제2 배터리 팩을 상기 제1 배터리 팩을 향하여 가압하는 것에 의하여, 상기 제2 전극탭을 L자형으로 벤딩하면서 상기 제2 배터리 팩을 상기 제2 배터리 팩에 적층하는 단계(S4);를 포함한다.

Description

전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법{Method of stacking battery as bending electrode tabs}

본 발명은 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 두 개의 배터리로부터 각각 인출되어 리드로 연결된 전극탭들을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로 이차 전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있으며, 그 중에서도 에너지 밀도와 작동 전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수한 리튬(이온/폴리머) 이차전지는 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자제품의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.

이차전지의 형상 및 구조에는 여러가지 종류가 있으나, 이차전지가 채용되는 전자장치, 기계장치의 구조에 최적화될 수 있도록 복수 개의 층으로 적층된 구조를 갖는 이차전지가 존재한다.

이차전지 내부에 과전류가 흐르거나 내부 단락이 발생하였을 때 이를 그대로 방치하면 이차전지가 폭발할 수도 있기 때문에, 이러한 이상 상황으로부터 이차전지를 보호하기 위하여 이차전지는 보호회로와 결합되어 사용되는 것이 일반적이다.

상기 보호회로와 이차전지를 연결하는 방법으로는, 보호회로가 설치되어 있는 회로기판(PCB)에 이차전지의 전극탭을 연결하는 방식이 널리 사용된다.

도 1은 종래기술에 따른 보호회로와 결합된 적층구조 배터리 셀의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 우측면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 구조를 갖는 보호회로와 결합된 적층구조 배터리 셀을 제조하기 위해서는, 상층 배터리 셀(1A)의 전극탭(2A)을 절곡하고, 하층 배터리 셀(1B)의 전극탭(2B)을 절곡하며, 이 두 전극탭(2A, 2B)에 리드(3)를 부착하여 보호회로(5)가 형성된 PCB(4)에 결합하는 방식을 사용해야 한다.

전극탭(2A, 2B)을 리드(3)에 부착하기 위해서는 통상적으로 용접방식이 사용되는데, 전극탭(2A, 2B)을 리드(3)에 부착하는 데에 사용되는 일반적인 용접기계는 절곡된 전극탭(2A, 2B)에 리드(3)를 일일이 부착하기에 적합한 구조가 아니며, 전극탭(2A)과 전극탭(2B) 사이의 비좁은 작업 공간에서 용접을 수행하는 것은 매우 어려운 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 착상된 것으로서, 적층된 배터리 셀의 전극탭과 리드의 안정적인 전기적 연결이 가능하며 작업성이 향상된, 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 두 개의 배터리 셀의 전극탭을 리드로 연결한 반제품을 사용하여 생산성을 향상할 수 있는, 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법을 제공하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법은: 제1 배터리 팩으로부터 인출된 제1 전극탭과 제2 배터리 팩으로부터 인출된 제2 전극탭을 리드를 통하여 연결하는 단계(S1); 상기 제1 전극탭을 L자형으로 벤딩하는 단계(S2); 상기 제2 배터리 팩의 일면이 상기 제1 배터리 팩의 일면과 이격된 채로 나란하게 배치될 수 있도록 상기 제2 전극탭의 단부면을 기준으로 상기 리드를 L자형으로 벤딩하는 단계(S3); 및 상기 제2 전극탭의 단부를 제외한 상기 제2 전극탭의 나머지 부분 및 상기 제2 배터리 팩을 상기 제1 배터리 팩을 향하여 가압하는 것에 의하여, 상기 제2 전극탭을 L자형으로 벤딩하면서 상기 제2 배터리 팩을 상기 제2 배터리 팩에 적층하는 단계(S4);를 포함한다.

바람직하게, 상기 S2 단계에서, 상기 제1 전극탭의 벤딩을 가이드 하는 턱을 갖는 지그에 가압되어 벤딩된다.

바람직하게, 상기 지그의 턱의 높이는 상기 S2 단계에서의 상기 제2 전극탭의 단부면 높이보다 높다.

바람직하게, 상기 제1 배터리 팩과 상기 제2 배터리 팩은 동일한 형상을 가지며, 상기 리드는 상기 제1 전극탭의 하면과 상기 제2 전극탭의 상면을 연결하거나, 상기 제1 전극탭의 상면과 상기 제2 전극탭의 하면을 연결한다.

바람직하게, 상기 S4 단계 완료 후 상기 리드의 양단부는 상기 제1 전극탭의 벤딩 부위와 상기 제2 전극탭의 벤딩 부위에 위치한다.

바람직하게, 상기 S4 단계 완료 후 상기 리드의 양단부는 상기 제1 전극탭과의 벤딩 부위와 상기 제2 전극탭의 벤딩 부위를 지나, 상기 제1 전극탭 또는 상기 제2 전극탭의 단부로부터 멀어지는 방향으로 더 연장되어 있다.

본 발명에 따르면, 적층된 배터리 셀의 전극탭과 리드의 안정적인 전기적 연결이 가능하며 작업성이 향상된, 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법을 제공할 수 있다.

또한, 두 개의 배터리 셀의 전극탭을 리드로 연결한 반제품을 사용하여 생산성을 향상할 수 있는, 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법을 제공할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 보호회로와 결합된 적층구조 배터리 셀의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 우측면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리를 적층하는 방법을 적용하기 위한 전극탭이 연결된 반제품의 사시도이다.
도 4a 내지 도 4d는 도 3에 도시된 전극탭이 연결된 반제품의 전극탭 근방을 나타낸 평면도로서, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법을 시계열적으로 나타낸다.
도 5a 내지 도 5d는 전극탭이 연결된 반제품의 변형례의 전극탭 근방을 나타낸 평면도로서, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법을 시계열적으로 나타낸다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리를 적층하는 방법을 적용하기 위한 전극탭이 연결된 반제품의 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배터리를 적층하는 방법을 적용하기 위한 전극탭이 연결된 반제품(이하, '반제품'이라 한다)은, 제1 배터리 팩(12), 상기 제1 배터리 팩(12)으로부터 인출되어 형성된 제1 전극탭(20), 제2 배터리 팩(14), 상기 제2 배터리 팩(14)으로부터 인출되어 형성된 제2 전극탭(30), 상기 제1 전극탭(20)과 상기 제2 전극탭(30)을 연결하는 리드(40)를 구비한다.

제1 배터리 팩(12)과 제2 배터리 팩(14)은 동일한 형상을 가지며, 제1 배터리 팩(12)으로부터 인출된 제1 전극탭(20)과 제2 배터리 팩(14)으로부터 인출된 제2 전극탭(30)도 동일한 형상, 동일한 길이, 동일한 폭을 갖는다.

제1 배터리 팩(12)의 양면을 편의상 상면(12A)과 하면(12B)으로 지칭하고, 제2 배터리 팩(14)의 양면을 편의상 상면(14A)과 하면(14B)으로 지칭하기로 한다.

리드(40)는 도 3에 도시된 것과 같이 제1 전극탭(20)의 하면(20B)과 제2 전극탭(30)의 상면(30A)을 연결하거나, 제1 전극탭(20)의 상면(20A)과 제2 전극탭(30)의 하면(30B)을 연결한다. 또한, 반제품을 이루는 두 개의 배터리 팩 중 하나의 배터리 팩(12)은 상면(12A)이 위쪽을 향하게 배치되고, 다른 하나의 배터리 팩(14)은 상면(14A)이 아래쪽을 향하게 배치된다.

<제1 실시예>

도 4a 내지 도 4d는 도 3에 도시된 전극탭이 연결된 반제품의 전극탭 근방을 나타낸 평면도로서, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법을 시계열적으로 나타낸다.

상기 도 4a 내지 도 4d를 참조하여, 전극탭을 벤딩하고 배터리를 적층하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.

먼저, 도 4a에 도시된 것과 같이, 반제품을 형성하는 단계(S1)를 수행한다. 이는, 제1 배터리 팩(12)으로부터 인출된 제1 전극탭(20)과 제2 배터리 팩(14)으로부터 인출된 제2 전극탭(30)을 리드(40)를 통하여 연결하는 단계(S1)에 해당한다. 여기서, 리드(40)와 제1 전극탭(20)을 연결하거나, 리드(40)와 제2 전극탭(30)을 연결하기 위하여 용접방식이 사용될 수 있으며, 예컨대, 스팟 용접방식이 사용될 수도 있다.

다음으로, 도 4b에 도시된 것과 같이, 제1 전극탭(20)을 L자형으로 벤딩하는 단계(S2)를 수행한다.

제1 전극탭(20)은 단부(22)와 나머지 부분(24)으로 나눌 수 있는데, S2단계에서는 제1 전극탭(20)의 단부(22)를 벤딩하게 된다. S2단계의 수행을 위하여 도 4b를 기준으로 하였을 때 제1 전극탭(20)의 연장 방향과 수직한 턱(8A)을 갖는 지그(8)를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 지그(8)의 턱(8A)은 제1 전극탭(20)의 벤딩을 가이드하며, 제1 배터리 팩(12)의 하면(12B)을 지그(8)의 베이스 면(8B)에 접촉시킨 상태에서 제1 배터리 팩(12)을 밀면서 제1 전극탭(20)의 단부(22)를 지그(8)의 턱(8A)에 가압하는 것에 의하여 제1 전극탭(20)의 단부(22)를 용이하게 벤딩할 수 있다.

다음으로, 도 4c에 도시된 것과 같이, 제2 배터리 팩(14)의 하면(14B)이 상기 제1 배터리 팩(12)의 상면(12A)과 이격된 채로 나란하게 배치될 수 있도록 제2 전극탭(30)의 단부면(32A)을 기준으로 리드(40)를 L자형으로 벤딩하는 단계(S3)를 수행한다.

지그(8)의 턱(8A)의 높이는, S2 단계를 나타내는 도 4b에 도시된 제2 전극탭(30)의 단부면(32A)의 높이보다 높게 형성될 수 있다. 이 경우, S3 단계에서, 제2 전극탭(30)의 단부면(32A)을 회동 중심으로 리드(40)의 단부를 벤딩 하더라도, 제2 전극탭(30)의 단부면(32A)이 지그(8)의 턱(8A)에 걸려서 도 4b의 오른쪽 방향으로 이동하지 않는다. 따라서, S3 단계에서, 리드(40)의 단부만이 L자형으로 굽혀지고, 리드(40) 중 상기 단부를 제외한 나머지 부분은 휘어지지 않는다.

다음으로, 도 4d에 도시된 것과 같이, 제2 전극탭(30)의 단부(32)를 제외한 상기 제2 전극탭(30)의 나머지 부분(34) 및 제2 배터리 팩(14)을 상기 제1 배터리 팩(12)을 향하여 가압하는 것에 의하여, 상기 제2 전극탭(30)을 L자형으로 벤딩하면서 상기 제2 배터리 팩(14)을 상기 제2 배터리 팩(14)에 적층하는 단계(S4)를 수행한다.

제2 전극탭(30)의 단부(32)를 제외한 상기 제2 전극탭(30)의 나머지 부분(34) 및 상기 제2 배터리 팩(14)의 상대 위치가 변하지 않도록 누르면, 제2 전극탭(30)의 단부(32)는 L자형으로 벤딩되면서 리드(40)와 나란하게 된다. 여기서, 리드(40) 중 제2 전극탭(30)의 단부(32)에 연결되어 있는 부위는 제2 전극탭(30)의 단부(32)와 함께 벤딩된다. 따라서, 리드(40) 중 제2 전극탭(30)의 단부(32) 쪽과 연결된 단부는 리드(40)의 타단부와 같은 방향(도 4d를 기준으로 아래쪽)을 향하게 된다.

또한, 제2 배터리 팩(14)은 제1 배터리 팩(12)의 위에 적층되고, 제2 전극탭(30)은 제1 전극탭(20)의 위에 위치하게 된다.

도 4a 내지 도 4d를 통하여 설명한, 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법을 수행하게 되면, S4 단계가 완료 되었을 때, 리드(40)의 양단부는 제1 전극탭(20)의 벤딩 부위와 제2 전극탭(30)의 벤딩 부위에 위치하게 된다.

도 4d를 기준으로, 제1 전극탭(20)과 제2 전극탭(30)의 우측면에 모두 리드(40)가 연결되어 있으며, 도 2에 도시된 것과 같이, 보호회로(5)가 형성된 PCB(4)를 리드(40)에 결합하면, 보호회로가 결합된 적층된 배터리를 제조할 수 있다.

<제2 실시예>

도 5a 내지 도 5d는 전극탭이 연결된 반제품의 변형례의 전극탭 근방을 나타낸 평면도로서, 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법을 시계열적으로 나타낸다.

제2 실시예에 대하여, 제1 실시예와 동일한 내용에 관한 중복 설명은 가능한 한 생략하고, 차이점을 위주로 설명하도록 한다.

도 5a 내지 도 5d는 전극탭이 연결된 반제품의 변형례는 도 4a 내지 도 4d에 도시된 전극탭이 연결된 반제품에 비하여 리드(40)와 전극탭의 접촉 면적이 더 넓다.

따라서, 제2 실시예에 따른 배터리의 적층 방법을 따르는 경우와, 제1 실시예에 따른 배터리 적층 방법을 따르는 경우를 비교하였을 때, 배터리 팩의 적층 형상 및 전극탭의 벤딩 형상은 차이가 없으나, 리드(40)의 벤딩 형상에서 차이가 난다.

먼저, 도 5a에 도시된 것과 같이, 반제품을 형성하는 단계(S1)를 수행하였을 때, 제1 실시예에 비하여, 리드(40)가 제1 배터리 팩(12) 또는 제2 배터리 팩(14)을 향하여 더욱 연장되어 있다.

다음으로, 도 5b에 도시된 것과 같이, 제1 전극탭(20)을 L자형으로 벤딩하는 단계(S2)를 수행하면, 제1 실시예와는 달리 제1 전극탭(20)의 단부(22) 뿐만 아니라, 리드(40)의 일단부도 벤딩된다.

다음으로, 도 5c에 도시된 것과 같이, 제2 배터리 팩(14)의 하면(14B)이 상기 제1 배터리 팩(12)의 상면(12A)과 이격된 채로 나란하게 배치될 수 있도록 제2 전극탭(30)의 단부면(32A)을 기준으로 리드(40)를 L자형으로 벤딩하는 단계(S3)를 수행한다.

다음으로, 도 5d에 도시된 것과 같이, 제2 전극탭(30)의 단부(32)를 제외한 상기 제2 전극탭(30)의 나머지 부분(34) 및 제2 배터리 팩(14)을 상기 제1 배터리 팩(12)을 향하여 가압하는 것에 의하여, 상기 제2 전극탭(30)을 L자형으로 벤딩하면서 상기 제2 배터리 팩(14)을 상기 제2 배터리 팩(14)에 적층하는 단계(S4)를 수행한다.

상기 S4 단계까지 수행하면, 제1 실시예와는 달리, 리드(40)의 양단부도 전극탭(20, 30)과 함께 벤딩된다. 즉, S4 단계 완료 후 리드(40)의 양단부는 제1 전극탭(20)과의 벤딩 부위와 제2 전극탭(30)의 벤딩 부위를 지나, 제1 전극탭(20)의 단부 또는 제2 전극탭(30)의 단부로부터 멀어지는 방향으로 더 연장되는 곳에 위치하게 된다.

지금까지 제1 실시예 및 제2 실시예를 예로 들어, 본 발명에 따른 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법에 대하여 설명하였으며, 상기 배터리를 적층하는 방법에 따르면, 어느 하나의 배터리 팩(12)의 전극탭(20)과 다른 하나의 배터리 팩(14)의 전극탭(30)을 리드(40)를 사용하여 전기적으로 연결하여 먼저 반제품을 만들기 때문에, 반제품 단계에서 이미 전극탭(20, 30)과 리드(40)의 안정적인 전기적 연결이 가능하다.

또한, 전극탭(20, 30)과 리드(40) 사이의 비좁은 공간에 용접기계를 위치시켜 별도로 전극탭(20, 30)과 리드(40)를 연결하는 작업을 필요로 하지 않기 때문에 종래기술에 비하여 작업성이 향상되는 장점이 있다.

그리고, 반제품을 사용하여 전극탭을 벤딩하는 것만으로 배터리를 적층할 수 있으므로, 생산성이 향상되는 장점이 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

8 : 지그 8A : 턱
12 : 제1 배터리 팩 14 : 제2 배터리 팩
20 : 제1 전극탭 30 : 제2 전극탭
32A : 제2 단부면 40 : 리드

Claims

제1 배터리 팩으로부터 인출된 제1 전극탭과 제2 배터리 팩으로부터 인출된 제2 전극탭을 리드를 통하여 연결하는 단계(S1);
상기 제1 전극탭을 L자형으로 벤딩하는 단계(S2);
상기 제2 배터리 팩의 일면이 상기 제1 배터리 팩의 일면과 이격된 채로 나란하게 배치될 수 있도록 상기 제2 전극탭의 단부면을 기준으로 상기 리드를 L자형으로 벤딩하는 단계(S3); 및
상기 제2 전극탭의 단부를 제외한 상기 제2 전극탭의 나머지 부분 및 상기 제2 배터리 팩을 상기 제1 배터리 팩을 향하여 가압하는 것에 의하여, 상기 제2 전극탭을 L자형으로 벤딩하면서 상기 제2 배터리 팩을 상기 제2 배터리 팩에 적층하는 단계(S4);를 포함하는, 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 S2 단계에서,
상기 제1 전극탭의 단부는 상기 제1 전극탭의 벤딩을 가이드 하는 턱을 갖는 지그에 가압되어 벤딩되는 것을 특징으로 하는, 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 지그의 턱의 높이는 상기 S2 단계에서의 상기 제2 전극탭의 단부면 높이보다 높은 것을 특징으로 하는, 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 배터리 팩과 상기 제2 배터리 팩은 동일한 형상을 가지며,
상기 리드는 상기 제1 전극탭의 하면과 상기 제2 전극탭의 상면을 연결하거나, 상기 제1 전극탭의 상면과 상기 제2 전극탭의 하면을 연결하는 것을 특징으로 하는, 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 S4 단계 완료 후 상기 리드의 양단부는 상기 제1 전극탭의 벤딩 부위와 상기 제2 전극탭의 벤딩 부위에 위치하는 것을 특징으로 하는, 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 S4 단계 완료 후 상기 리드의 양단부는 상기 제1 전극탭과의 벤딩 부위와 상기 제2 전극탭의 벤딩 부위를 지나, 상기 제1 전극탭의 단부 또는 상기 제2 전극탭의 단부로부터 멀어지는 방향으로 더 연장되어 있는 것을 특징으로 하는, 전극탭을 벤딩하여 배터리를 적층하는 방법.