KR20160126891A - 전지셀들을 포함하고 있는 전지셀 어셈블리의 전극단자 용접 장치 및 이를 사용한 용접 방법 - Google Patents

전지셀들을 포함하고 있는 전지셀 어셈블리의 전극단자 용접 장치 및 이를 사용한 용접 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160126891A
KR20160126891A KR1020160048397A KR20160048397A KR20160126891A KR 20160126891 A KR20160126891 A KR 20160126891A KR 1020160048397 A KR1020160048397 A KR 1020160048397A KR 20160048397 A KR20160048397 A KR 20160048397A KR 20160126891 A KR20160126891 A KR 20160126891A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
welding
jig
battery cells
battery cell
battery
Prior art date
Application number
KR1020160048397A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101810659B1 (ko
Inventor
권판중
추성춘
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Publication of KR20160126891A publication Critical patent/KR20160126891A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101810659B1 publication Critical patent/KR101810659B1/ko

Links

Images

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
    • H01M50/514—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells
    • H01M50/516—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells by welding, soldering or brazing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/0426—Fixtures for other work
    • B23K37/0435—Clamps
    • B23K37/0443—Jigs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H01M2/1016—
    • H01M2/202—
    • 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
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • 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
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2201/36—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • 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
    • Y02E60/122—
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

본 발명은 전지셀들을 포함하고 있는 전지셀 어셈블리의 전극단자 용접 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접 지그를 사용하여 둘 이상의 전지셀들의 전극단자들을 용접하기 위한 용접 장치로서, 지면에 대해 평행하게 배열된 전극단자들이 접속부재들에 의해 전기적으로 연결되는 전지셀을 둘 이상 포함하고 있는 전지셀 어셈블리; 상기 전지셀 어셈블리를 수용하며 전극단자들이 대향하며 측면 외부로 노출되어 있는 용접 지그; 상기 용접 지그가 장착되며 슬라이드 이동 가능한 지그 클램프; 상기 지그 클램프가 상면의 일측 단부로부터 중앙부를 향해 장착되어 있는 본체; 상기 용접 지그의 이동 방향에 대해 대향 위치에서 지그 클램프의 양측에 위치하고 용접봉이 장착되는 모터 헤드가 구비되어 있는 모터 헤드 로봇; 상기 용접 지그의 이동 방향에 대해 지그 클램프의 양측에 위치하며, 전극단자의 전압 및 정위치 배열을 검사하는 지그핀들이 장착되어 있는 지그핀 장착 프레임; 상기 모터 헤드의 일측면에 부착되어 용접 지그에 대한 용접을 제어하는 용접 제어기; 및 상기 본체의 일측에 위치되어 모터 헤드의 이동을 제어하는 모터 헤드 제어기를 포함하고 있는 용접 장치를 제공한다.

Description

전지셀들을 포함하고 있는 전지셀 어셈블리의 전극단자 용접 장치 및 이를 사용한 용접 방법 {Electrode Terminal Welding Device of Battery Cell Assembly Comprising Battery Cells and Welding Process Using the Same}
본 발명은 전지셀들을 포함하고 있는 전지셀 어셈블리의 전극단자 용접 장치 및 이를 사용한 용접 방법에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다. 일반적으로, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류되며, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형으로 분류된다.
도 1에는 종래의 원통형 전지의 단면 구조가 모식적으로 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 원통형 이차전지(10)는 젤리-롤형(권취형) 전극조립체(12)를 원통형 케이스(13)에 수납하고, 원통형 케이스(13) 내에 전해액을 주입한 후에, 케이스(13)의 개방 상단에 전극 단자(예를 들어, 양극 단자; 도시하지 않음)가 형성되어 있는 캡 어셈블리(14)를 결합하여 제작한다.
전극조립체(12)는 양극(12a)과 음극(12b), 및 이들 사이에 분리막(12c)을 개재한 후 둥근 형태로 감은 구조로서, 그것의 권심(젤리-롤의 중심부)에는 원통형의 센터 핀(15)이 삽입되어 있다. 센터 핀(15)은 일반적으로 소정의 강도를 부여하기 위해 금속 소재로 이루어져 있으며, 판재를 둥글게 절곡한 중공형의 원통형 구조로 이루어져 있다. 이러한 센터 핀(15)은 전극조립체를 고정 및 지지하는 작용과 충방전 및 작동시 내부 반응에 의해 발생되는 가스를 방출하는 통로로서 작용한다.
일반적으로, 이러한 원통형 이차전지는 전극단자들을 연결하기 위해 접속부재를 사용하여 전기적으로 연결됨으로써 외부 디바이스에 전원을 공급한다.
이 때, 상기 전극단자와 접속부재의 전기적 접속 또는 접속부재들 상호간의 전기적 접속은 용접에 의해 이루어지며, 예를 들어, 스폿(spot) 용접, 초음파 용접 등의 방법에 의해 이루어진다.
전극단자와 접속부재의 용접 상태를 검사하기 위해 전체 전지모듈 또는 전지모듈을 구성하는 단위전지들의 전압을 측정하고 미리 설정된 전압과의 전압차를 순차적으로 확인하는 방식으로 용접 상태를 검사함으로써 정상 여부를 판정하였다.
그러나, 전체 전지모듈 또는 단위전지들의 전압차를 순차적으로 검사하여 정상 여부를 판정하는 방법은 오랜 시간이 걸리고, 불량 이차전지를 정확히 판정하기 위해서는 추가 과정을 거치게 된다.
또한, 접속부재들을 용접하는 과정에서 전극단자의 방향이 반대 방향으로 위치하거나 또는 전극단자의 위치가 정위치에 배열되어 있지 않은 경우 용접이 완료된 전지셀들을 전량 폐기해야 하는 문제점이 발생된다.
이로 인해 전체적인 생산 비용이 증가하고, 공정 효율성이 떨어지는 문제가 유발되고, 이러한 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 전지셀들의 전극단자들의 용접 과정에서 발생되는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전극단자들이 용접을 위한 정위치에 정방향으로 배열되었는지를 검사한 후에 용접을 수행하여 불량 발생을 원천적으로 차단할 수 있는 전지셀 어셈블리의 전극단자 용접 장치 및 이를 사용한 용접 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀들을 포함하고 있는 전지셀 어셈블리의 전극단자 용접 장치는,
용접 지그를 사용하여 둘 이상의 전지셀들의 전극단자들을 용접하기 위한 용접 장치로서,
지면에 대해 평행하게 배열된 전극단자들이 접속부재들에 의해 전기적으로 연결되는 전지셀을 둘 이상 포함하고 있는 전지셀 어셈블리;
상기 전지셀 어셈블리를 수용하며 전극단자들이 대향하며 측면 외부로 노출되어 있는 용접 지그;
상기 용접 지그가 장착되며 슬라이드 이동 가능한 지그 클램프;
상기 지그 클램프가 상면의 일측 단부로부터 중앙부를 향해 장착되어 있는 본체;
상기 용접 지그의 이동 방향에 대해 대향 위치에서 지그 클램프의 양측에 위치하고 용접봉이 장착되는 모터 헤드가 구비되어 있는 모터 헤드 로봇;
상기 용접 지그의 이동 방향에 대해 지그 클램프의 양측에 위치하며, 전극단자의 전압 및 정위치 배열을 검사하는 지그핀들이 장착되어 있는 지그핀 장착 프레임;
상기 모터 헤드의 일측면에 부착되어 용접 지그에 대한 용접을 제어하는 용접 제어기; 및
상기 본체의 일측에 위치되어 모터 헤드의 이동을 제어하는 모터 헤드 제어기;
를 포함하고 있는 구조로 구성되어 있다.
즉, 본 발명에 따른 전지셀들을 포함하고 있는 전지셀 어셈블리의 전극단자 용접 장치 및 이를 사용한 용접 방법은, 전지셀들의 용접 공정에서의 불량 발생을 원천적으로 방지하여 생산 비용이 절감되고, 불량 방지 및 공정의 연속성으로 인한 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 전지셀은 원통형 전지일 수 있고, 상기 용접은 스폿 용접일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 전지셀 어셈블리의 전지셀들은 둘 이상 종류의 접속부재들을 사용하여 직렬 연결되는 구조일 수 있다.
이러한 구조에서, 상기 전지셀 어셈블리는 지면과 측면 방향으로 배열된 제 1 층의 전지셀들의 수가 n+1개이고 그 위에 적층되는 제 2 층의 전지셀들의 수가 n개인 적층 구조로, n+1 및 n개의 전지셀들이 층을 따라 수직으로 교번 적층된 구조일 수 있다.
상기 지그 클램프는 용접 지그가 슬라이드 이동시 이탈하지 않도록 용접 지그의 외형에 대응하는 만입 홈이 형성되어 있는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 지그 클램프는 폭이 좁은 판형상 부재로 이루어질 수 있다.
이 경우에, 상기 지그 클램프는, 용접 지그가 슬라이드 이동하는 방향에 대해, 전방 단부가 용접 지그의 외형에 대응하는 형상을 가지도록 절곡되어 용접 지그가 지그 클램프에 고정되는 구조일 수 있다.
또 다른 구체적인 예에서, 상기 지그 클램프는, 용접 지그가 슬라이드 이동하는 방향에 대해, 전방 단부 및 후방 단부가 용접 지그의 외형에 대응하는 형상을 가지도록 절곡되어 있고, 용접 지그가 지그 클램프로부터 상방으로 탈리되는 구조일 수 있고, 상기 지그 클램프는 전방측이 2차 절곡된 구조일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 모터 헤드는 용접 지그를 향하는 면에 용접봉이 장착되어 있는 구조일 수 있고, 상기 모터 헤드는 2개 이상의 용접봉들을 포함할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 모터 헤드 로봇은 기둥 형상이며 모터 헤드가 수직 이동하는 가이드 레일들을 포함하고 있는 구조일 수 있다.
이러한 구조에서, 상기 모터 헤드는 모터 헤드 로봇의 높이 방향에 대해 수직 또는 수평 이동하는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 지그핀 장착 프레임은 전지셀의 양극단자 및 음극단자에 대응하는 개수의 지그핀들을 포함할 수 있다.
또, 상기 용접 제어기는 본체의 상면 양 단부측에 위치하여 용접을 제어할 수 있다.
경우에 따라, 상기 본체의 상면 일측에는 터치 패널을 통해 공정 수행 명령을 입력 및 출력하는 입출력 장치를 더 포함하는 구조일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 용접 지그는,
상기 전지셀 어셈블리를 수용하는 지그 케이스;
상기 지그 케이스와 힌지에 의해 결합되어 지그 케이스의 상부를 덮는 커버; 및
상기 판상형 본체의 양 측면으로 전극단자들이 노출되도록 어셈블리의 전극단자들의 위치에 대응하여 개구들이 각각 천공되어 있는 측면 플레이트;
를 포함하고 있는 구조일 수 있다.
상기 구조에서, 상기 지그 케이스에는 전지셀 어셈블리들이 상호 이격되어 수용되는 구조일 수 있다.
경우에 따라, 상기 지그 케이스의 내면에는 전지셀 어셈블리의 이동을 방지하도록 전지셀 어셈블리의 형상에 대응하는 만입부들이 형성되어 있는 구조일 수 있다.
또, 본 발명은 상기 용접 장치를 사용하여 둘 이상의 전지셀들의 전극단자들을 용접하는 방법을 제공한다.
구체적으로, 상기 전지셀들의 전극단자들에 접속부재들을 위치시킨 상태로 전지셀들을 용접 지그에 장착하는 과정;
상기 용접 지그에 수용된 전지셀들의 전극단자들에 지그핀을 사용하여 전극단자들의 정위치 배열을 검사하는 과정;
상기 용접 지그에 수용된 전지셀들이 정위치에 배열되어 있는 경우, 용접 지그가 용접 헤드 로봇을 향해 이동하는 과정;
상기 용접 헤드 로봇이 용접 지그에 수용된 전지셀들과 접속부재들에 용접을 수행하는 과정: 및
상기 용접이 종료되어 용접 지그가 후방으로 이동되어 탈리되는 과정;
을 포함하여 구성될 수 있다.
경우에 따라서, 상기 용접이 수행된 전지셀들의 외관을 검사하는 과정을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 방법으로 용접이 이루어진 전지셀 어셈블리를 포함하는 전지팩과 상기 전지팩을 전원으로 사용하는 디바이스를 제공한다.
이러한 디바이스는, 예를 들어, 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.
이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀들을 포함하고 있는 전지셀 어셈블리의 전극단자 용접 장치 및 이를 사용한 용접 방법은 전지셀들에 접속부재를 용접 공정 전에 전극단자들의 방향 및 정위치 배열을 검사하여 정상으로 판정된 경우 용접을 수행하므로 불량 발생을 원천적으로 방지하는 효과를 제공한다.
따라서, 생산 비용이 절감되는 효과를 제공하고, 불량 방지 및 공정의 연속성으로 인하여 공정 효율성을 향상시키는 효과를 제공한다.
도 1은 종래의 원통형 전지의 단면 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀들의 전극단자들에 접속부재들이 장착된 상태를 나타내는 전지셀 어셈블리의 모식도이다;
도 3은 도 2의 전지셀 어셈블리를 수용하는 용접 지그의 모식도이다;
도 4는 도 3의 용접 지그를 수용하는 전지셀 어셈블리의 전극단자 용접 장치의 모식도이다;
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 용접 지그를 사용한 용접 방법의 흐름도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전지셀들의 전극단자들에 접속부재들이 장착된 상태를 나타내는 전지셀 어셈블리의 모식도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 전지셀 어셈블리를 수용하는 용접 지그가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 전지셀 어셈블리를 수용되는 전지셀 어셈블리의 전극단자 용접 장치의 모식도가 도시되어 있다.
도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 전지셀 어셈블리(110)는 지면에 대해 평행하게 배열된 상태로 수직 적층된 구조로서, 전지셀들(111a, 111b, 111c)의 양극단자들(112) 및 음극단자들(113)이 접속부재들(115, 116, 117)에 의해 전기적으로 연결되어 있다. 전지셀들(111a, 111b, 111c)은 형상이 각각 다른 3종류의 접속부재들(115, 116, 117)을 사용하여 연결되어 있다.
전지셀 어셈블리(110)는, 지면과 접촉하며 측면 방향으로 배열된 제 1 층의 전지셀들(111a)이 5개이며, 전지셀들(111a)의 상부에 적층되는 제 2 층의 전지셀들(111b)은 4개이고, 전지셀들(111a)이 측면 방향으로 전지셀들 사이에 형성되는 빈 공간들에 전지셀들(111b)이 장착되어 있고, 전지셀들(111a, 111b, 111c)이 상하 층을 따라 수직으로 교번 적층된 구조이다.
용접 지그(130)는 전지셀 어셈블리(110)를 수용하는 지그 케이스(131), 지그 케이스(131)의 상부를 덮는 커버(133), 및 전극단자들이 노출되는 개구들이 각각 천공되어 있는 측면 플레이트(137)로 구성되어 있다.
즉, 용접 지그(130)는 전지셀 어셈블리(110)를 지그 케이스(131)에 장착하고, 힌지(135)에 의해 결합된 상부 커버(133)를 덮으면 전극단자들이 지그 케이스(131)의 양쪽 측면 구멍들(139)로 각각 노출되는 구조로 이루어져 있다.
지그 케이스(131)의 측면 플레이트(137)에 노출된 전극단자들은 전지셀 어셈블리(110)의 양극단자들(112) 및 음극단자들(113)에 대응하는 개수의 지그핀들(195, 196)에 의해 전압 및 정위치 배열이 검사된다. 따라서, 상기 전극단자들은 지그핀 장착 프레임(140)에 장착되어 있는 지그핀들(195, 196)에 의해 검사가 수행된다. 지그핀 장착 프레임(140)은 용접 지그(130)의 이동 방향(A 방향)에 대해 지그 클램프(150)의 양측에 위치하는 구조이다.
용접 장치(100)는 전지셀 어셈블리(110), 전지셀 어셈블리(110)를 수용하는 용접 지그(130), 용접 지그(130)가 장착되는 지그 클램프(150), 용접봉(도시 생략)이 장착되는 모터 헤드(173)가 각각 구비되어 있는 모터 헤드 로봇들(170, 171), 전극단자들의 전압 및 정위치 배열을 검사하는 지그핀들(195, 196)이 장착되어 있는 지그핀 장착 프레임(140), 용접 제어기들(180, 181), 모터 헤드(173)의 이동을 제어하는 모터 헤드 제어기(160), 결과를 나타내는 입출력 장치(165) 및 상기 구성요소들이 상면 상에 장착되어 있는 본체(190)로 구성되어 있다.
지그 클램프(150)는 폭이 좁고 길이 방향으로 연장된 판형상 부재로 이루어져 있고, 용접 지그(130)가 장착되어 슬라이드 이동 가능하다.
지그 클램프(150)의 일측 단부(151)가 본체 상면의 일측 단부에 장착되어 있고, 절곡된 형상의 지그 클램프(150)의 절곡부(152)가 본체(190)의 측면 단부로부터 상면 중앙부를 향해 장착되어 있다.
지그 클램프(150)는 용접 지그(130)가 슬라이드 이동시 이탈하지 않도록 용접 지그(130)의 외형에 대응하는 만입 홈(도시 생략)이 형성되어 있다.
지그 클램프(150)는 용접 지그(130)가 슬라이드 이동하는 방향측 단부에 용접 지그(130)와 접하는 부분이 용접 지그(130)의 외형에 대응하는 형상을 가지도록 절곡되어 있고, 지그 클램프(150)의 절곡부(152)는 2차 절곡된 형태로서 용접 지그(130)가 지그 클램프(150)에 고정되는 구조이다.
용접 지그(130)는 지그 클램프(150)에 장착된 상태로 전극단자들에 대한 검사가 수행되고, 검사가 정상으로 판정되면 용접 위치로 이동된다.
모터 헤드 로봇들(170, 171)은 용접 지그(130)의 이동 방향(A 방향)에 대해 서로 대향 위치에 고정되어 있다. 모터 헤드(173)는 모터 헤드 로봇(170)의 높이 방향에 대해 수직 또는 수평 이동하는 구조로서, 지그 클램프(150)의 양측에 위치하고 지그 클램프(150)와 마주하는 면에 용접봉들이 각각 장착되어 있다.
용접 제어기(180)는 모터 헤드(173)의 용접 지그(130)에 대한 용접을 제어한다. 용접 제어기(180)의 대향측에는 동일한 구조의 용접 제어기(181)가 위치하고 있으며, 용접 제어기들(180, 181)은 본체(190)의 상면 양 단부측에 위치하여 용접을 제어한다.
지그핀 장착 프레임(140)은 용접 지그(130)의 이동 방향(A 방향)에 대해 지그 클램프(150)의 양측에 위치하는 구조이다. 전지셀 어셈블리(110)의 전압 및 정위치 배열을 검사하기 위해 전극단자들에 대응하는 개수의 지그핀들(195, 196)이 장착되어 있다.
도 5에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 용접 지그를 사용한 용접 방법의 흐름도가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 전지셀들의 전극단자들에 접속부재들을 위치시킨 상태로 전지셀들을 용접 지그에 장착한다(S110). 용접 지그를 지그 클램프에 형성되어 있는 절곡부에 용접 지그를 고정시키고, 용접 지그의 양 측면으로 노출된 전극단자들에 각각 대응하는 지그핀들을 사용하여 전극단자들의 정위치 배열을 검사한다(S120). 입출력 장치에 출력된 검사 결과를 확인하여 용접 지그에 수용된 전지셀들이 정위치에 배열되어 정상으로 판정된 경우, 용접 지그가 용접 헤드 로봇을 향해 이동한다(S130). 모터 헤드가 수직 또는 수평으로 이동하여 용접 지그에 수용된 전지셀들과 접속부재들에 정위치에서의 용접을 수행한다(S140). 용접 지그의 전지셀들과 접속부재들에 대한 용접이 종료되면 후방으로 이동 후에 지그 클램프로부터 탈리시켜 용접이 정상 수행되었는지를 판단(S150)하고, 정상이면 정상 판정하고(S160) 용접이 불량이면 불량 판정한다(S210). 용접 검사 후에 전지셀 어셈블리의 외관을 검사한다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (25)

  1. 용접 지그를 사용하여 둘 이상의 전지셀들의 전극단자들을 용접하기 위한 용접 장치로서,
    지면에 대해 평행하게 배열된 전극단자들이 접속부재들에 의해 전기적으로 연결되는 전지셀을 둘 이상 포함하고 있는 전지셀 어셈블리;
    상기 전지셀 어셈블리를 수용하며 전극단자들이 대향하며 측면 외부로 노출되어 있는 용접 지그;
    상기 용접 지그가 장착되며 슬라이드 이동 가능한 지그 클램프;
    상기 지그 클램프가 상면의 일측 단부로부터 중앙부를 향해 장착되어 있는 본체;
    상기 용접 지그의 이동 방향에 대해 대향 위치에서 지그 클램프의 양측에 위치하고 용접봉이 장착되는 모터 헤드가 구비되어 있는 모터 헤드 로봇;
    상기 용접 지그의 이동 방향에 대해 지그 클램프의 양측에 위치하며, 전극단자의 전압 및 정위치 배열을 검사하는 지그핀들이 장착되어 있는 지그핀 장착 프레임;
    상기 모터 헤드의 일측면에 부착되어 용접 지그에 대한 용접을 제어하는 용접 제어기; 및
    상기 본체의 일측에 위치되어 모터 헤드의 이동을 제어하는 모터 헤드 제어기;
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 원통형 전지인 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 용접은 스폿 용접인 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀 어셈블리의 전지셀들은 둘 이상 종류의 접속부재들을 사용하여 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 전지셀 어셈블리는 지면과 측면 방향으로 배열된 제 1 층의 전지셀들의 수가 n+1개이고 그 위에 적층되는 제 2 층의 전지셀들의 수가 n개인 적층 구조로, n+1 및 n개의 전지셀들이 층을 따라 수직으로 교번 적층된 구조인 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 지그 클램프는 용접 지그가 슬라이드 이동시 이탈하지 않도록 용접 지그의 외형에 대응하는 만입 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 지그 클램프는 폭이 좁은 판형상 부재로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 지그 클램프는, 용접 지그가 슬라이드 이동하는 방향에 대해, 전방 단부가 용접 지그의 외형에 대응하는 형상을 가지도록 절곡되어 용접 지그가 지그 클램프에 고정되는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 지그 클램프는, 용접 지그가 슬라이드 이동하는 방향에 대해, 전방 단부 및 후방 단부가 용접 지그의 외형에 대응하는 형상을 가지도록 절곡되어 있고, 용접 지그가 지그 클램프로부터 상방으로 탈리되는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 지그 클램프는 전방측이 2차 절곡된 형태인 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 모터 헤드는 용접 지그를 향하는 면에 용접봉이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 모터 헤드는 2개 이상의 용접봉들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 모터 헤드 로봇은 기둥 형상이며 모터 헤드가 수직 이동하는 가이드 레일들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 모터 헤드는 모터 헤드 로봇의 높이 방향에 대해 수직 또는 수평 이동하는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 지그핀 장착 프레임은 전지셀의 양극단자 및 음극단자에 대응하는 개수의 지그핀을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 용접 제어기는 본체의 상면 양 단부측에 위치하여 용접을 제어하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 본체의 상면 일측에는 터치 패널을 통해 공정 수행 명령을 입력 및 출력하는 입출력 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 용접 지그는,
    상기 전지셀 어셈블리를 수용하는 지그 케이스;
    상기 지그 케이스와 힌지에 의해 결합되어 지그 케이스의 상부를 덮는 커버; 및
    상기 판상형 본체의 양 측면으로 전극단자들이 노출되도록 어셈블리의 전극단자들의 위치에 대응하여 개구들이 각각 천공되어 있는 측면 플레이트;
    를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 지그 케이스에는 전지셀 어셈블리들이 상호 이격되어 수용되는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 지그 케이스의 내면에는 전지셀 어셈블리의 이동을 방지하도록 전지셀 어셈블리의 형상에 대응하는 만입부들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  21. 제 1 항에 따른 용접 장치를 사용하여 둘 이상의 전지셀들의 전극단자들을 용접하는 방법으로서,
    상기 전지셀들의 전극단자들에 접속부재들을 위치시킨 상태로 전지셀들을 용접 지그에 장착하는 과정;
    상기 용접 지그에 수용된 전지셀들의 전극단자들에 지그핀을 사용하여 전극단자들의 정위치 배열을 검사하는 과정;
    상기 용접 지그에 수용된 전지셀들이 정위치에 배열되어 있는 경우, 용접 지그가 용접 헤드 로봇을 향해 이동하는 과정;
    상기 용접 헤드 로봇이 용접 지그에 수용된 전지셀들과 접속부재들에 용접을 수행하는 과정: 및
    상기 용접이 종료되어 용접 지그가 후방으로 이동되어 탈리되는 과정;
    을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 용접이 수행된 전지셀들의 외관을 검사하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 따른 방법으로 용접이 이루어진 전지셀 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.
  24. 제 23 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 스마트폰, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
KR1020160048397A 2015-04-24 2016-04-20 전지셀들을 포함하고 있는 전지셀 어셈블리의 전극단자 용접 장치 및 이를 사용한 용접 방법 KR101810659B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150057647 2015-04-24
KR20150057647 2015-04-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160126891A true KR20160126891A (ko) 2016-11-02
KR101810659B1 KR101810659B1 (ko) 2017-12-20

Family

ID=57518876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160048397A KR101810659B1 (ko) 2015-04-24 2016-04-20 전지셀들을 포함하고 있는 전지셀 어셈블리의 전극단자 용접 장치 및 이를 사용한 용접 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101810659B1 (ko)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107649783A (zh) * 2017-09-30 2018-02-02 苏州安靠电源有限公司 电池模组焊接上料定位装置
KR20180056986A (ko) * 2016-11-21 2018-05-30 주식회사 엘지화학 접속부재 고정부를 포함하고 있는 전지셀 용접 지그
CN109108463A (zh) * 2018-09-18 2019-01-01 博众精工科技股份有限公司 钠离子电池顶桥焊接机构
CN109828545A (zh) * 2019-02-28 2019-05-31 武汉三工智能装备制造有限公司 Ai智能过程异常识别闭环控制方法、主机及装备系统
CN111745350A (zh) * 2020-06-21 2020-10-09 盐城市康威电子有限公司 一种环形并联电容器内芯焊接装置
CN113231761A (zh) * 2021-04-02 2021-08-10 广东南大机器人有限公司 一种双通道电池焊底装置
CN113333977A (zh) * 2020-02-14 2021-09-03 太普动力新能源(常熟)股份有限公司 电池电极与电连接片的焊接系统
CN114171859A (zh) * 2021-11-23 2022-03-11 苏州明益信智能设备有限公司 极柱引脚自动化焊接组装设备
CN115244778A (zh) * 2020-05-21 2022-10-25 株式会社 Lg新能源 利用视觉的电池模块组装设备及使用其的组装方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102423629B1 (ko) 2020-08-14 2022-07-21 주식회사 엘파스 전지 팩의 단자 연결 장치

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5078282B2 (ja) * 2006-05-31 2012-11-21 三洋電機株式会社 組電池

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180056986A (ko) * 2016-11-21 2018-05-30 주식회사 엘지화학 접속부재 고정부를 포함하고 있는 전지셀 용접 지그
CN107649783A (zh) * 2017-09-30 2018-02-02 苏州安靠电源有限公司 电池模组焊接上料定位装置
CN109108463A (zh) * 2018-09-18 2019-01-01 博众精工科技股份有限公司 钠离子电池顶桥焊接机构
CN109108463B (zh) * 2018-09-18 2024-01-19 博众精工科技股份有限公司 钠离子电池顶桥焊接机构
CN109828545A (zh) * 2019-02-28 2019-05-31 武汉三工智能装备制造有限公司 Ai智能过程异常识别闭环控制方法、主机及装备系统
CN109828545B (zh) * 2019-02-28 2020-09-11 武汉三工智能装备制造有限公司 Ai智能过程异常识别闭环控制方法、主机及装备系统
CN113333977B (zh) * 2020-02-14 2023-02-28 太普动力新能源(常熟)股份有限公司 电池电极与电连接片的焊接系统
CN113333977A (zh) * 2020-02-14 2021-09-03 太普动力新能源(常熟)股份有限公司 电池电极与电连接片的焊接系统
CN115244778A (zh) * 2020-05-21 2022-10-25 株式会社 Lg新能源 利用视觉的电池模块组装设备及使用其的组装方法
CN111745350A (zh) * 2020-06-21 2020-10-09 盐城市康威电子有限公司 一种环形并联电容器内芯焊接装置
CN113231761A (zh) * 2021-04-02 2021-08-10 广东南大机器人有限公司 一种双通道电池焊底装置
CN114171859A (zh) * 2021-11-23 2022-03-11 苏州明益信智能设备有限公司 极柱引脚自动化焊接组装设备
CN114171859B (zh) * 2021-11-23 2023-12-29 苏州明益信智能设备有限公司 极柱引脚自动化焊接组装设备

Also Published As

Publication number Publication date
KR101810659B1 (ko) 2017-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101810659B1 (ko) 전지셀들을 포함하고 있는 전지셀 어셈블리의 전극단자 용접 장치 및 이를 사용한 용접 방법
KR102409422B1 (ko) 배터리 셀 연결용 버스 바, 배터리 팩 및 이의 제조 방법
US10763483B2 (en) Battery pack
KR101023184B1 (ko) 배터리 모듈의 용접 시스템 및 방법
KR101418629B1 (ko) 이차전지 충방전용 지그 및 이를 이용한 충방전 장치
KR20130131658A (ko) 이차 전지용 레이저 용접 지그 및 그 용접 방법
KR102092111B1 (ko) 전극단자 용접 장치
KR102468740B1 (ko) 이차전지셀의 절연저항측정방법
KR101736548B1 (ko) 이차전지의 복수개의 전극 탭과 전극 리드의 용접 방법 및 이에 의해 제조된 이차 전지, 이차전지의 복수개의 전극 탭과 전극 리드의 용접 불량 검사 방법
JPWO2020066060A1 (ja) 電池パック
KR20160079220A (ko) 밀착 절곡부가 형성되어 있는 전지셀 접속부재를 사용하여 제조되는 전지팩
US20210344085A1 (en) Electrode assembly and inspection method therefor
US9685648B2 (en) Bus bar attachment device and bus bar attachment method
KR101255353B1 (ko) 배터리 제조 방법
JP2023521313A (ja) 電極リード折曲及び溶接装置及びこれを用いた電極リードの溶接方法
KR102046001B1 (ko) 무용접 연결부재를 포함하고 있는 전지팩
KR101994346B1 (ko) 전지셀의 두께 측정이 가능한 충방전 장치
KR102493095B1 (ko) 이차전지셀의 절연저항측정장치 및 이를 포함하는 절연저항측정시스템
CN109964335B (zh) 盖板半成品的制造装置
CN109997243B (zh) 多品种盖组装体的制造装置
KR101750484B1 (ko) 전지셀에 대한 클래드의 용접 상태 검사 장치
KR102627940B1 (ko) 저항 용접용 메탈 플레이트 및 이를 이용한 저항 용접 방법
KR20210144165A (ko) 비젼을 이용한 전지 모듈 조립 장치 및 이를 이용한 조립 방법
KR102359235B1 (ko) 버스바 조립용 리드 자동 성형장치 및 그것을 이용한 리드 자동 성형방법
KR20170100971A (ko) 클램핑 앤드 베이킹 과정을 포함하는 전지셀 제조 방법

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