KR20150049394A

KR20150049394A - 초음파 용접용 지그, 이를 포함하는 복합 용접용 지그 장치 및 이를 사용하는 복합 용접 방법

Info

Publication number: KR20150049394A
Application number: KR1020130129905A
Authority: KR
Inventors: 황성규; 박흥근; 추성춘
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2015-05-08
Also published as: KR101856262B1

Abstract

본 발명에 따른 복합 용접용 지그 장치는 하나 이상의 셀을 안착시키는 셀 안착홈, 및 셀의 보호 회로 모듈인 PCM의 두 개의 전극 탭이 셀의 두 전극 탭에 각각 접하도록 PCM을 안착시키는 PCM 안착홈을 구비하고, PCM의 두 개의 전극 탭을 셀의 두 전극 탭에 각각 스팟 용접 시 사용되는 스팟 용접용 지그, 및 스팟 용접용 지그와 마주보게 결합되고, PCM의 전극 탭과 동종의 금속으로 이루어진 동종 플레이트를 셀의 전극 탭 중 동종 플레이트와 이종의 금속으로 이루어진 어느 하나의 전극 탭인 이종 전극 탭에 초음파 용접으로 용접 시 사용되는 초음파 용접용 지그를 포함하며, 초음파 용접용 지그는 이종 전극 탭에 대응하는 위치에서 관통되어 초음파 용접 시 용접봉이 통과하는 관통홀이 형성되는 몸체부, 및 동종 플레이트가 셀의 이종 전극 탭을 마주보면서 관통홀의 적어도 일부를 가리도록 동종 플레이트를 안착시키는 동종 플레이트 안착부를 포함한다.

Description

초음파 용접용 지그, 이를 포함하는 복합 용접용 지그 장치 및 이를 사용하는 복합 용접 방법{ULTRASONIC WELDING JIG, JIG DEVICE USING THE SAME FOR COMBINED WELDING, AND COMBINED WELDING METHOD FOR USING THE SAME}

본 발명은 초음파 용접용 지그, 이를 포함하는 복합 용접용 지그 장치 및 이를 사용하는 복합 용접 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 보호 회로 모듈인 PCM의 전극 탭을 셀의 전극 탭에 용접시키기 위해 사용하는 초음파 용접용 지그, 이를 포함하는 복합 용접용 지그 장치 및 이를 사용하는 복합 용접 방법에 관한 것이다.

2차 전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 최근에 개발되고 사용되는 것 가운데 리튬 2차 전지 등이 많이 사용되고 있으며, 특히 그 형태에 있어 팩형 2차 전지가 휴대용 단말기 등을 위해서 사용되고 있다.

도면 7은 일반적인 팩형 2차 전지의 셀과 보호회로 모듈인 PCM이 연결되는 모습을 도시하는 사시도이다.

배터리 팩은 전원이 충전되는 셀(10)과, 전원을 충전하고 방전하는 중에 배터리 팩을 보호하도록 하는 보호회로모듈(Protection Circuit Module, PCM)이 주요 구성요소이다. 셀(10)은 상부에 형성되는 PCM(50)과 전기적으로 연결된다. PCM(50)의 두 개의 전극 탭(51)은 셀(10)의 양극 탭과 음극 탭의 두 전극 탭에 용접에 의하여 연결되어 있다.

PCM(50)은 셀(10)의 고온 상승이나 과도한 충방전 등으로 셀(10)의 전압이 급상승하는 경우 전류를 차단해 주어 전지의 파열 등 위험을 방지하게 된다.

PCM(50)의 두 개의 전극 탭(51)은 일반적으로 동종의 금속으로 이루어져 있고 보통 니켈이 사용된다. 셀(10)의 양극과 음극의 두 전극 탭은 서로 다른 종류의 금속으로 이루어져 있다. 셀(10)의 전극 탭 중 PCM(50)의 전극 탭(51)과 같은 종류의 금속으로 이루어진 전극 탭을 동종 전극 탭(11), 다른 종류의 금속으로 이루어진 전극 탭을 이종 전극 탭(12)이라고 명명하면, 동종 전극 탭(11)을 PCM(50)의 전극 탭(51)과 용접할 시는 스팟 용접(Spot welding)으로 용접이 가능하지만, 이종 전극 탭(12)을 PCM(50)의 전극 탭(51)과 용접할 시는 스팟 용접을 통하여 용접할 수가 없다. 왜냐하면 스팟 용접은 동종 금속 간의 용접에만 적합한 용접 방식이기 때문이다.

따라서 이와 같은 문제를 해결 하기 위하여, 종래에는 이종의 금속 사이에도 용접이 가능한 초음파 용접 단계를 더 포함하여 PCM(50)을 셀(10)에 용접하였다. 즉, PCM(50)의 전극 탭(51)과 동종의 금속으로 이루어지고 작은 플레이트 조각인 동종 플레이트(30)를 셀(10)의 이종 전극 탭(12)에 초음파 용접(Ultrasonic welding)으로 용접한 후에, 셀(10)의 동종 전극 탭(11) 및 이종 전극 탭(12)을 PCM(50)의 두 개의 전극 탭(51)에 스팟 용접함으로써 셀(10)과 PCM(50)을 용접하여 연결할 수 있었던 것이다. 이종 전극 탭(12)과 동종 플레이트(30)가 용접되고, 동종 플레이트(30)와 PCM(50)의 전극 탭(51)이 용접되어, 결국 PCM(50)의 전극 탭(51)과 셀(10)의 이종 전극 탭(12)이 연결되는 원리이다.

이러한 방식으로 PCM(50)을 셀(10)에 연결하기 위하여, 종래에는 초음파 용접 과정에서 셀(10)을 초음파 용접용 고정장치에 고정시키고 동종 플레이트(30)를 이종 전극 탭(12)에 용접한 후, 다시 초음파 용접용 고정장치에 고정된 그 셀(10)을 초음파 용접용 고정장치에서 분리한 뒤, 스팟 용접용 고정장치로 옮기고, 다시 PCM(50)을 그 스팟 용접용 고정장치에 추가로 장착하고, PCM(50)의 두 개의 전극 탭(51)과 셀(10)의 두 전극 탭을 스팟 용접하는 두 단계의 공정 절차가 행해 졌다.

그러나 이렇게 초음파 용접과 스팟 용접이 분리된 두 단계에서 이루어지고, 셀(10)이 각 단계별로 이동 해야 하는 종래의 방식은 PCM(50)을 셀(10)에 연결 시 많은 시간이 소모되고, 또한 많은 노동력이 소모되므로 문제되었다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 스팟 용접을 위한 스팟 용접용 지그에 안착되어 있는 셀을 옮기지 않고 그 자리에 두면서, 동종 플레이트를 셀의 이종 전극 탭에 초음파 용접하는 것을 가능하도록 하여, 셀을 하나의 지그에 고정한 채로 옮기지 않고도 초음파 용접 및 스팟 용접의 두 단계를 모두 수행할 수 있는 복합 용접용 지그 장치 및 이를 사용하는 복합 용접 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 복합 용접 방법은 셀의 보호 회로 모듈인 PCM의 두 개의 전극 탭을 셀의 두 전극 탭에 각각 스팟 용접함에 있어서, 스팟 용접 전에 PCM의 전극 탭과 동종의 금속으로 이루어진 동종 플레이트를 셀의 전극 탭 중 동종 플레이트와 이종의 금속으로 이루어진 어느 하나의 전극 탭인 이종 전극 탭에 초음파 용접하는 복합 용접 방법에 관한 것으로서, 스팟 용접용 지그의 셀 안착홈에 하나 이상의 셀을 안착시키는 셀 안착 단계, 이종 전극 탭에 대응되게 형성된 관통홀을 가지는 초음파 용접용 지그가 구비하는 동종 플레이트 안착부에 관통홀의 적어도 일부를 가리도록 동종 플레이트를 안착시키는 동종 플레이트 안착 단계, 동종 플레이트가 이종 전극 탭을 마주보게 초음파 용접용 지그를 스팟 용접용 지그에 결합시키는 지그 결합 단계, 관통홀을 통해 초음파 용접용 용접봉을 통과시켜 동종 플레이트에 접촉시킨 후, 동종 플레이트를 이종 전극 탭에 초음파 용접하는 초음파 용접 단계, 스팟 용접용 지그로부터 초음파 용접용 지그를 분리하는 지그 분리 단계, 동종 플레이트가 초음파 용접된 방향에서 셀의 두 전극 탭에 대응되게 PCM의 두 개의 전극 탭이 위치하도록 스팟 용접용 지그의 PCM 안착홈에 PCM을 안착시키는 PCM 안착 단계, 및 PCM의 전극 탭을 동종 플레이트가 용접된 상태에서 셀의 전극 탭에 스팟 용접시키는 스팟 용접 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 복합 용접용 지그 장치 및 이를 사용하는 복합 용접 방법은, 스팟 용접용 지그에 결합되는 초음파 용접용 지그를 통하여 스팟 용접용 지그에 셀을 안착시킨 상태로 셀의 이종 전극 탭에 동종 플레이트를 초음파 용접시킴으로써, 스팟 용접용 지그에 안착되어 있는 셀을 옮기지 않고 그 자리에 두면서, 동종 플레이트를 셀의 이종 전극 탭에 초음파 용접하는 것을 가능하도록 하여, 셀을 하나의 지그에 고정한 채로 옮기지 않고도 초음파 용접 및 스팟 용접의 두 단계를 모두 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 용접용 지그 장치에서 스팟 용접용 지그만을 도시하는 도면
도 2는 도 1의 스팟 용접용 지그에 셀이 안착된 상태를 도시하는 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 용접용 지그 장치에서 초음파 용접용 지그만을 도시하는 도면
도 4는 도 3의 초음파 용접용 지그에 동종 플레이트가 안착된 상태를 도시하는 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 용접용 지그 장치로서, 도 2에 도시된 셀이 안착된 스팟 용접용 지그와 도 4에 도시된 동종 플레이트가 안착된 초음파 용접용 지그를 결합한 상태를 도시하는 도면
도 6은 도 1의 스팟 용접용 지그에 동종 플레이트가 용접된 상태의 셀 및 PCM이 안착된 상태를 도시하는 도면
도면 7은 일반적인 팩형 2차 전지의 셀과 보호회로 모듈인 PCM이 연결되는 모습을 도시하는 사시도

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복합 용접용 지그 장치(150)는 스팟 용접용 지그(110)와 초음파 용접용 지그(130)를 포함한다. 스팟 용접용 지그(110)와 초음파 용접용 지그(130)는 서로 결합 가능하도록 구성된다. 이하에서 스팟 용접용 지그(110)와 초음파 용접용 지그(130)를 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 용접용 지그 장치에서 스팟 용접용 지그만을 도시하는 도면이다. 도 2는 도 1의 스팟 용접용 지그에 셀이 안착된 상태를 도시하는 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 용접용 지그 장치 중에서 스팟 용접용 지그에 대하여 설명한다.

스팟 용접용 지그(110)는 셀(10)의 전극 탭에 PCM(50)을 스팟 용접하여 연결하기 위한 지그이다. 스팟 용접용 지그(110)는 셀 안착홈(111)과 PCM 안착홈(112)을 포함한다.

셀 안착홈(111)은 전지의 셀(10)이 들어가서 안착되는 공간으로, 셀(10)이 들어가서 고정되는 장소이다. 셀 안착홈(111)은 음각으로 파여진 홈의 형상을 가지고 있으며, 셀(10)에 대응하는 크기로 파여진다. 셀 안착홈(111)은 하나일 수도 있고 그 이상의 개수일 수도 있다. 도 1에서 도시되는 스팟 용접용 지그(110)는 5개의 셀 안착홈(111)을 가지고 있다.

셀 안착홈(111)의 아래 부분은 움직이는 아래 판(117)이 스프링(118)에 의하여 지지되는 구조이다. 이렇게 할 경우에 스프링(118)에 연결된 아래 판(117)을 아래로 내리면서 셀(10)을 셀 안착홈(111)에 끼워 넣을 수 있기 때문에 셀 안착홈(111)에 셀(10)을 안착시키기 더욱 용이하다. 또한 안착 후에도 스프링(118)에 의하여 아래 판(117)이 셀(10)을 견고하게 위로 올려 지지하기 때문에 셀(10)이 더욱 안정적으로 고정되어 있을 수 있다.

PCM 안착홈(112)은 PCM(50)이 들어가서 안착되는 공간으로, PCM(50)이 들어가서 고정되는 장소이다. PCM 안착홈(112)은 PCM(50)이 삽입되어 고정될 수 있는 삽입홈(123)을 포함하고 있다. PCM 안착홈(112) 내에는 상부 돌출부(121)와 하부 돌출부(122)가 있고, 삽입홈(123)은 상부 돌출부(121)와 하부 돌출부(122) 사이에 형성되는 홈을 의미한다. PCM(50)은 상부 돌출부(121)와 하부 돌출부(122) 사이의 삽입홈(123)에 끼워져 들어가 고정되는 것이다. PCM 안착홈(112)은, 셀(10)이 셀 안착홈(111)에 끼워져 있는 상태에서 PCM(50)이 PCM 안착홈(112)에 끼워져 들어갈 때, PCM(50)의 두 개의 전극 탭(51)이 셀(10)의 두 전극 탭과 접하면서, 셀(10)의 두 전극 탭을 겹쳐서 덮도록 형성된다. PCM 안착홈(112)은 셀 안착홈(111)의 개수와 같은 개수로 존재한다. 도 1에서 도시되는 스팟 용접용 지그(110)는 5개의 PCM 안착홈(112)을 가지고 있다. 이는 셀 안착홈(111)의 개수와 같은 개수이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 용접용 지그 장치에서 초음파 용접용 지그만을 도시하는 도면이다. 도 4는 도 3의 초음파 용접용 지그에 동종 플레이트가 안착된 상태를 도시하는 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 용접용 지그 장치로서, 도 2에 도시된 셀이 안착된 스팟 용접용 지그와 도 4에 도시된 동종 플레이트가 안착된 초음파 용접용 지그를 결합한 상태를 도시하는 도면이다. 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 용접용 지그 장치 중에서 초음파 용접용 지그에 대하여 설명한다.

초음파 용접용 지그(130)는 PCM(50)의 전극 탭(51)과 동종의 금속으로 이루어진 동종 플레이트(30)를, 셀(10)의 이종 전극 탭(12)에 초음파 용접(Ultrasonic welding)으로 용접 시 사용되는 지그이다. (동종 플레이트(30) 및 이종 전극 탭(12)의 의미는 상기 [발명의 배경이 되는 기술]부분 참조)

초음파 용접용 지그(130)는 몸체부(131) 및 동종 플레이트 안착부(133)를 포함한다. 몸체부(131)는 스팟 용접용 지그(110)의 몸체를 구성한다. 몸체부(131)에는 스팟 용접용 지그(110)와 결합하기 위한 결합홈(136)이 구비되어 있다. 스팟 용접용 지그(110)에도 결합을 위한 돌출된 형상의 돌기(116)가 형성되어 있는데, 그 돌기(116)의 위치에 대응하는 위치에 형성되어 그 돌기(116)가 삽입될 수 있도록 형성된 홈이 결합홈(136)이다. 돌기(116)가 결합홈(136)에 삽입됨으로써 초음파 용접용 지그(130)와 스팟 용접용 지그(110)가 안정적으로 결합할 수 있다.

몸체부(131)에는 스팟 용접용 지그(110)와 초음파 용접용 지그(130)가 결합할 시, 셀(10)이 안착되는 셀 안착부분(134)을 구비한다. 스팟 용접용 지그(110)와 초음파 용접용 지그(130)가 결합 시, 셀 안착부분(134)은 셀 안착홈(111)에 대응하여 셀 안착홈(111)의 반대편에서 셀(10)을 안착시킨다. 셀 안착부분(134)은 셀(10)의 형상에 대응하는 크기로 파여진 형태를 가질 수 도 있지만, 단순히 셀(10)이 접할 수 있는 부분으로서 평평한 형태를 가질 수 도 있다. 셀 안착부분(134)은 초음파 용접 과정에서 셀(10)이 조금 더 안정적으로 고정되는 것을 도와준다.

셀 안착부분(134)은 고무받침대(135)를 구비할 수 있다. 고무받침대(135)는 마찰력이 큰 고무로 이루어져 있으며, 셀(10)이 셀 안착부분(134)에 안착된 이후에 요동하지 않도록 셀(10)을 고정시켜 주는 역할을 한다. 고무받침대(135)는 셀(10) 전체를 지지하는 크기가 아니어도 된다. 고무받침대(135)는 셀(10)의 일부 영역만을 지지하도록 작은 크기를 갖는 것도 가능하다.

몸체부(131)에는 셀 안착부분(134)에 안착된 셀(10)의 이종 전극 탭(12)에 대응하는 위치에서 관통되는 관통홀(132)을 가진다. 관통홀(132)은 셀(10)의 이종 전극 탭(12)과 대응하는 크기로 뚫려있는 구멍이다. 관통홀(132)은 셀(10)의 이종 전극 탭(12)에 동종 플레이트(30)를 초음파 용접하기 위한 용접봉이 통과하는 통로 역할을 한다.

동종 플레이트 안착부(133)는 동종 플레이트(30)가 초음파 용접을 위해 고정되어 안착되는 곳이다. 동종 플레이트 안착부(133)는, 동종 플레이트(30)가 셀(10)의 이종 전극 탭(12)을 마주보면서 관통홀(132)의 적어도 일부를 가리도록 동종 플레이트(30)를 안착시킨다.

도 5에서 도시되듯이, 동종 플레이트(30)가 동종 플레이트 안착부(133)에 안착된 상태에서의 초음파 용접용 지그(130)가 셀(10)이 안착된 스팟 용접용 지그(110)와 결합하게 되면, 동종 플레이트(30)는 셀(10)의 이종 전극 탭(12)과 마주 보면서 겹쳐지게 된다. 또 동종 플레이트는 관통홀(132) 구멍의 범위 내에 들어오게 된다. 이 상태에서 관통홀(132)을 통과하여 용접봉을 집어 넣어서 초음파 용접을 할 수 있다. 즉, 용접봉을 관통홀(132)로 넣으면, 용접봉의 단부가 동종 플레이트(30)와 접촉하고, 따라서 이종 전극 탭(12), 동종 플레이트(30), 용접봉의 순으로 서로 접촉한 상태가 된다. 이 상태에서 용접봉이 초음파 용접을 수행하여, 이종 전극 탭(12)과 동종 플레이트(30)를 용접하게 된다.

동종 플레이트 안착부(133)는 몸체부(131)에 분리 가능하게 결할 할 수 있다. 도 3 및 도 4에서 도시되듯이, 동종 플레이트 안착부(133)는 몸체부(131)에 분리 가능한 나사결합으로 결합되어 있다. 동종 플레이트 안착부(133)를 분리 가능하도록 만들면, 동종 플레이트 안착부(133)가 손상된 경우 동종 플레이트 안착부(133)만을 교체하면 되고, 몸체부(131)는 그대로 사용할 수 있다. 따라서 동종 플레이트 안착부(133)를 몸체부(131)와 일체형으로 제작하는 것보다 분리형으로 제작하는 것이 더욱 경제적이다.

동종 플레이트 안착부(133)는 자성을 가질 수 있다. 자성으로 동종 플레이트(30)에 인력을 가하게 되면, 동종 플레이트 안착부(133)는 동종 플레이트(30)를 더욱 견고하게 안착시킬 수 있다. 동종 플레이트 안착부(133)가 자성을 갖도록 하는 경우, 몸체부(131)는 자성을 가지지 않아도 되므로, 동종 플레이트 안착부(133)를 몸체부(131)와 분리형으로 제작하는 것이 유리하다.

자성을 갖는 동종 플레이트 안착부(133)는 동종 플레이트(30)를 양 단부에서 지지하여 안착시키도록 일부가 오목하게 들어간 형상일 수 있다. 이와 같은 형태로 동종 플레이트 안착부(133)에 동종 플레이트(30)를 안착시킬 경우, 초음파 용접용 용접봉이 오목하게 들어간 부분을 통과하여 동종 플레이트(30)에 더 넓은 면적으로 접하는 것이 가능하다. 초음파 용접용 용접봉이 동종 플레이트(30)와 더 넓은 면적을 통하여 접하는 것은 더 견고하고 확실한 용접이 가능하게 하는 효과를 가진다. 따라서 이러한 방식은 초음파 용접에 더욱 유리한 효과를 발생 시킨다. 한편, 동종 플레이트 안착부(133)는 자성을 가지므로, 동종 플레이트(30)가 양 단부에서만 안착되어 고정되더라도, 쉽사리 동종 플레이트 안착부(133)로부터 떨어져 나가지 않고 안정적으로 안착되어 있게 된다.

도 6은 도 1의 스팟 용접용 지그에 동종 플레이트가 용접된 상태의 셀, 및 PCM이 안착된 상태를 도시하는 도면이다. 이하에서는 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예인 복합 용접용 지그 장치를 사용하여 PCM의 두 개의 전극 탭을 셀의 두 전극 탭에 용접하는 복합 용접 방법을 단계적으로 설명한다.

먼저, 스팟 용접용 지그(110)를 준비하고, 스팟 용접용 지그(110)에 형성되어 있는 셀 안착홈(111)에 셀(10)을 안착시킨다. 셀(10)은 셀 안착홈(111) 안에 안착되어 고정된다(셀 안착 단계).

다음으로, 초음파 용접용 지그(130)를 준비하여, 초음파 용접용 지그(130)에 마련된 동종 플레이트 안착부(133)에 동종 플레이트(30)를 안착시킨다. 동종 플레이트 안착부(133)는 자성을 가지고 있으므로, 동종 플레이트(30)를 자기력에 의하여 고정시킬 수 있다. 동종 플레이트 안착부(133)는 일부가 오목하게 들어간 형상을 가지고 있어서, 동종 플레이트(30)의 양 단부에서만 접촉하여 동종 플레이트(30)를 고정 시킨다(동종 플레이트 안착 단계).

이후, 셀(10)이 안착되어 있는 스팟 용접용 지그(110)와 동종 플레이트(30)가 안착되어 있는 초음파 용접용 지그(130)를 결합시킨다. 두 지그가 결합된 상태는 도 5에서 도시되고 있다. 초음파 용접용 지그(130) 쪽에서 바라보면 관통홀(132)이 정면으로 보인다. 동종 플레이트(30)와 셀(10)의 이종 전극 탭(12)은 서로 대응하는 위치에 있었기 때문에, 서로 마주보고 근접하여 붙는다(지그 결합 단계).

다음으로, 도 5에서 보이는 관통홀(132)로 초음파 용접을 위한 용접봉을 집어 넣는다. 용접봉은 관통홀(132)을 통과하여 들어간 후 동종 플레이트(30)와 접하게 된다. 동종 플레이트(30)와 접하게 된 용접봉은 초음파 용접을 수행하고, 셀(10)의 이종 전극 탭(12)과 동종 플레이트(30)를 초음파 용접으로 용접시킨다(초음파 용접 단계).

초음파 용접이 끝난 후, 스팟 용접용 지그(110)에 결합되어 있는 초음파 용접용 지그(130)를 스팟 용접용 지그(110)로부터 분리한다. 이 경우 초음파 용접용 지그(130)에는 셀(10)이 여전히 안착되어 있는데, 이 때, 셀(10)의 이종 전극 탭(12)에는 동종 플레이트(30)가 용접에 의하여 접합되어 있다(지그 분리 단계).

이와 같은 상태에서, 도 6에서 도시되고 있는 것과 같이, 스팟 용접용 지그(110)에 형성되어 있는 PCM 안착홈(112)에 PCM(50)을 안착시킨다. PCM(50)이 PCM 안착홈(112)에 끼워져 들어갈 때, PCM(50)의 두 개의 전극 탭(51)이 셀(10)의 두 전극 탭과 접하면서 셀(10)의 두 전극 탭을 겹쳐서 덮는다. 다만, 셀(10)의 이종 전극 탭(12)에서는 동종 플레이트(30)가 이종 전극 탭(12)과 PCM(50)의 전극 탭(51) 사이에 위치하게 된다(PCM 안착 단계).

마지막으로, PCM(50)의 두 개의 전극 탭(51)을 셀(10)의 두 전극 탭에 스팟 용접시킨다. 스팟 용접은 동종의 금속끼리만 용접이 가능한 방법이지만, 동종 플레이트(30)가 PCM(50)의 전극 탭(51)과 동종의 금속이기 때문에, 셀(10)의 두 전극 탭을 모두 PCM(50)의 두 개의 전극 탭(51)과 스팟 용접으로 접합시키는 것이 가능하다(스팟 용접 단계).

이상과 같은 방법으로 본 발명의 복합 용접용 지그 장치(150)를 사용하여 PCM(50)을 전지 셀(10)에 용접하는 것은, 스팟 용접용 지그(110)에 안착되어 있는 셀(10)을 옮기지 않고 그 자리에 두면서, 동종 플레이트(30)를 셀(10)의 이종 전극 탭(12)에 초음파 용접하는 것을 가능하도록 하여, 셀(10)을 하나의 지그에 고정한 채로 옮기지 않고도 초음파 용접 및 스팟 용접의 두 단계를 모두 수행할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명의 복합 용접용 지그 장치(150) 중 초음파 용접용 지그(130)는 스팟 용접용 지그(110)와 결합하여 사용하기도 하지만, 초음파 용접을 위하여 단독으로 사용할 수도 있는바, 초음파 용접용 지그(130) 그 자체 하나만으로도 본 발명의 범위에 속함은 당연하다.

10: 셀 11: 동종 전극 탭
12: 이종 전극 탭 30: 동종 플레이트
50: PCM 110: 스팟 용접용 지그
111: 셀 안착홈 112: PCM 안착홈
130: 초음파 용접용 지그 131: 몸체부
132: 관통홀 133: 동종 플레이트 안착부
134: 셀 안착부분 135: 고무받침대
136: 결합홈 150: 복합 용접용 지그 장치

Claims

하나 이상의 셀을 안착시키는 셀 안착홈, 및 상기 셀의 보호 회로 모듈인 PCM의 두 개의 전극 탭이 상기 셀의 두 전극 탭에 각각 접하도록 상기 PCM을 안착시키는 PCM 안착홈을 구비하는 스팟 용접용 지그와 마주보게 결합되고,
상기 PCM의 전극 탭과 동종의 금속으로 이루어진 동종 플레이트를, 상기 셀의 전극 탭 중 상기 동종 플레이트와 이종의 금속으로 이루어진 어느 하나의 전극 탭인 이종 전극 탭에 초음파 용접(Ultrasonic welding)으로 용접 시 사용되는 초음파 용접용 지그에 있어서,
상기 이종 전극 탭에 대응하는 위치에서 관통되어 상기 초음파 용접 시 용접봉이 통과하는 관통홀이 형성되는 몸체부; 및
상기 동종 플레이트가 상기 셀의 이종 전극 탭을 마주보면서 상기 관통홀의 적어도 일부를 가리도록 상기 동종 플레이트를 안착시키는 동종 플레이트 안착부를 포함하는 초음파 용접용 지그.
청구항 1에 있어서,
상기 동종 플레이트 안착부는 상기 몸체부에 분리 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접용 지그.
청구항 1에 있어서,
상기 동종 플레이트 안착부는 상기 동종 플레이트를 안착시키도록 자성을 가지는 것을 특징으로 하는 초음파 용접용 지그.
청구항 3에 있어서,
상기 동종 플레이트 안착부는 상기 동종 플레이트를 양 단부에서 지지하여 안착시키도록 일부가 오목하게 들어간 형상인 것을 특징으로 하는 초음파 용접용 지그.
청구항 1에 있어서,
상기 몸체부는 상기 스팟 용접용 지그에 돌출 형성된 돌기가 삽입되는 결합홈을 구비하여 상기 스팟 용접용 지그와 마주보게 결합되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접용 지그.
청구항 1에 있어서,
상기 몸체부는 상기 셀 안착홈에 대응하여 상기 셀 안착홈의 반대쪽에서 상기 셀을 안착시키는 셀 안착부분을 가지는 것을 특징으로 하는 초음파 용접용 지그.
청구항 6에 있어서,
상기 셀 안착부분은 상기 셀이 안착된 이후에 요동하지 않도록 고무받침대를 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 용접용 지그.
하나 이상의 셀을 안착시키는 셀 안착홈, 및 상기 셀의 보호 회로 모듈인 PCM의 두 개의 전극 탭이 상기 셀의 두 전극 탭에 각각 접하도록 상기 PCM을 안착시키는 PCM 안착홈을 구비하고, 상기 PCM의 두 개의 전극 탭을 상기 셀의 두 전극 탭에 각각 스팟 용접 시 사용되는 스팟 용접용 지그; 및
상기 스팟 용접용 지그와 마주보게 결합되고, 상기 PCM의 전극 탭과 동종의 금속으로 이루어진 동종 플레이트를 상기 셀의 전극 탭 중 상기 동종 플레이트와 이종의 금속으로 이루어진 어느 하나의 전극 탭인 이종 전극 탭에 초음파 용접으로 용접 시 사용되는 초음파 용접용 지그를 포함하며,
상기 초음파 용접용 지그는, 상기 이종 전극 탭에 대응하는 위치에서 관통되어 상기 초음파 용접 시 용접봉이 통과하는 관통홀이 형성되는 몸체부, 및 상기 동종 플레이트가 상기 셀의 이종 전극 탭을 마주보면서 상기 관통홀의 적어도 일부를 가리도록 상기 동종 플레이트를 안착시키는 동종 플레이트 안착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 용접용 지그 장치.
셀의 보호 회로 모듈인 PCM의 두 개의 전극 탭을 상기 셀의 두 전극 탭에 각각 스팟 용접하고, 상기 스팟 용접 전에 상기 PCM의 전극 탭과 동종의 금속으로 이루어진 동종 플레이트를 상기 셀의 전극 탭 중 상기 동종 플레이트와 이종의 금속으로 이루어진 어느 하나의 전극 탭인 이종 전극 탭에 초음파 용접하는 복합 용접 방법에 있어서,
스팟 용접용 지그의 셀 안착홈에 하나 이상의 셀을 안착시키는 셀 안착 단계;
상기 이종 전극 탭에 대응되게 형성된 관통홀을 가지는 초음파 용접용 지그가 구비하는 동종 플레이트 안착부에 상기 관통홀의 적어도 일부를 가리도록 상기 동종 플레이트를 안착시키는 동종 플레이트 안착 단계;
상기 동종 플레이트가 상기 이종 전극 탭을 마주보게 상기 초음파 용접용 지그를 상기 스팟 용접용 지그에 결합시키는 지그 결합 단계;
상기 관통홀을 통해 초음파 용접용 용접봉을 통과시켜 상기 동종 플레이트에 접하게 한 후, 상기 동종 플레이트를 상기 이종 전극 탭에 초음파 용접하는 초음파 용접 단계;
상기 스팟 용접용 지그로부터 상기 초음파 용접용 지그를 분리하는 지그 분리 단계;
상기 동종 플레이트가 초음파 용접된 방향에서 상기 셀의 두 전극 탭에 대응되게 상기 PCM의 두 개의 전극 탭이 위치하도록 상기 스팟 용접용 지그의 PCM 안착홈에 상기 PCM을 안착시키는 PCM 안착 단계; 및
상기 PCM의 전극 탭을 상기 동종 플레이트가 용접된 상태에서 상기 셀의 전극 탭에 스팟 용접시키는 스팟 용접 단계를 포함하는 복합 용접 방법.