KR20210054790A - 저항 용접용 메탈 플레이트 및 이를 이용한 저항 용접 방법 - Google Patents

저항 용접용 메탈 플레이트 및 이를 이용한 저항 용접 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저항 용접용 메탈 플레이트 및 이를 이용한 저항 용접 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원통형 전지(100)의 전극 단자(110)와 저항 용접되는 메탈 플레이트(200)로서, 상기 메탈 플레이트(200) 몸체부(210) 일측면에는 소정 거리 이격된 한 쌍의 돌기부(215)가 구비되며, 상기 한 쌍의 돌기부(215)는 몸체부 길이를 균등하게 분할하는 가상의 중심선(A)에서 소정거리 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 저항 용접용 메탈 플레이트 및 이를 이용한 저항 용접 방법에 관한 것이다.

Description

저항 용접용 메탈 플레이트 및 이를 이용한 저항 용접 방법{Metal Plate For Resistance Welding and Welding Method Thereof}
본 발명은 저항 용접용 메탈 플레이트 및 이를 이용한 저항 용접 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동식 전자기기, 자동차 등에 사용되는 원통형 전지들을 전기적으로 연결하기 위한 저항 용접용 메탈 플레이트 및 이를 이용한 저항 용접 방법에 관한 것이다.
휴대폰, 노트북, 캠코더, 디지털 카메라 등 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 충방전이 가능한 이차전지에 관한 기술이 활발해지고 있다. 또한, 이차 전지는 대기오염 물질을 유발하는 화석 연료의 대체 에너지원으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 등에 적용되고 있어, 이차 전지에 대한 개발의 필요성이 갈수록 높아지고 있는 상황이다.
현재 상용화된 이차 전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충, 방전이 자유롭고, 자가 방전률이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
위와 같은 이차 전지가 전기자동차 등과 같이 대용량 및 고전압을 필요로 하는 디바이스에 사용될 시에는, 다수의 전지셀들이 배열된 구조의 전지 셀 어셈블리 내지 전지 팩 등의 형태로 사용된다.
한편 이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라 파우치형, 원통형, 각형 등으로 분류되는 것이 일반적이다. 이 중 원통형 전지는 주로 금속 재질의 케이스를 원통형 구조로 만들어서 사용하므로 다른 형태의 배터리 셀에 비해 안전성이 뛰어나다. 또한, 케이스 내부에 구성되는 전극 조립체를 둥글게 말아서 제조하기 때문에 부피당 에너지 밀도가 높을 뿐만 아니라 여러 개의 전지를 직렬 또는 병렬로 연결하여 대용량의 전력 저장 장치를 구성하기 쉽다는 장점이 있다.
원통형 전지의 상면과 밑면에는 양극 단자와 음극 단자가 각각 구성되어 다른 전지의 음극 단자 및 양극 단자와 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있는 구조를 갖는다. 통상 양극 단자는 전지에서 돌출된 구조를 갖고, 음극 단자는 대략 평면구조로 이루어짐에 따라 양극 단자와 음극 단자를 안정적으로 연결하기 위해서 서로 접속되는 양극 단자 또는 음극 단자를 리드와 같이 전기가 통하는 금속 즉, 메탈 플레이트를 저항 용접하는 방법으로 연결하고 있다.
즉, 종래 기술에 따른 저항 용접용 메탈 플레이트를 사용하여 전극 단자와 메탈 플레이트를 용접하는 모습을 보여주는 개념도인 도 1을 참고하여 설명하면, 용접봉(310)을 사용하여 원통형 전지(100)의 전극 단자(110) 상부와 메탈 플레이트(200) 돌기부(215)를 가압하면서 전원을 공급하여 저항 용접을 실시하게 된다.
그런데, 다양한 원인으로 인하여 용접 불량, 즉 도 2에서와 같은 약용접, 미용접 또는 과용접이 발생하게 되고, 이러한 용접이 불량한 경우에는 재용접이 불가능하다. 따라서 자칫 원통형 전지를 폐기해야 하는 상황이 발생할 수 있고, 이는 제조비용 상승으로 이어진다는 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제2017-0135062호에는, 각각 전극 단자를 포함하는 다수의 배터리 셀과, 전극 단자에 접속되어 서로 이웃한 배터리 셀을 전기적으로 연결하는 것으로, 서로에 대해 적층된 이종 금속의 제1, 제2 버스 바를 포함하되, 제1, 제2 버스 바 각각이 전극 단자와 도전성 접촉을 형성하는 버스 바를 포함하는 배터리 모듈이 개시되어 있다.
상기 선행문헌에 의하면, 서로 다른 배터리 셀을 전기적으로 연결하기 위한 버스 바의 용접성이 향상되면서도 버스 바의 열적 및 전기적인 특성이 향상된다는 이점은 있으나, 불량 용접이 발생할 시의 해결방안에 관해서는 개시하고 있지 않다.
한국공개특허공보 제2017-0135062호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 용접 불량이 발생하더라도 하나의 메탈 플레이트를 사용하여 다시 용접이 가능한 저항 용접용 메탈 플레이트 및 이를 이용한 저항 용접 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 저항 용접용 메탈 플레이트는, 원통형 전지(100)의 전극 단자(110)와 저항 용접되는 메탈 플레이트(200)로서, 상기 메탈 플레이트(200) 몸체부(210) 일측면에는 소정 거리 이격된 한 쌍의 돌기부(215)가 구비되며, 상기 한 쌍의 돌기부(215)는 몸체부 길이를 균등하게 분할하는 가상의 중심선(A)에서 소정거리 이격되어 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 저항 용접용 메탈 플레이트에서, 상기 몸체부(210)는 브릿지(220)와 연결되는 제1 엣지부(211), 상기 제1 엣지부(211)와 마주보면서 평행하게 위치하는 제2 엣지부(212), 상기 제1 엣지부(211)와 제2 엣지부(212)를 서로 연결하는 제3 엣지부(213) 및 제4 엣지부(214)로 이루어진 사각형이며, 상기 한 쌍의 돌기부(211)는 몸체부 길이를 균등하게 분할하는 가상의 중심선(A)과 상기 제1 엣지부(211) 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 저항 용접용 메탈 플레이트에서, 상기 몸체부(210)에는 소정 거리 이격된 한 쌍의 보조 용접부(216)가 구비되며, 상기 보조 용접부(216)는 몸체부 길이를 균등하게 분할하는 가상의 중심선(A)에서 소정거리 이격되어 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 저항 용접용 메탈 플레이트에서, 상기 몸체부(210)는 브릿지(220)와 연결되는 제1 엣지부(211), 상기 제1 엣지부(211)와 마주보면서 평행하게 위치하는 제2 엣지부(212), 상기 제1 엣지부(211)와 제2 엣지부(212)를 서로 연결하는 제3 엣지부(213) 및 제4 엣지부(214)로 이루어진 사각형이며, 상기 한 쌍의 보조 용접부(216)는 몸체부 길이를 균등하게 분할하는 가상의 중심선(A)과 상기 제2 엣지부(212) 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 저항 용접용 메탈 플레이트에서, 상기 몸체부(210)에는 몸체부 폭을 균등하게 분할하는 가상의 중심선(B)을 따라서 소정의 폭과 길이를 갖는 슬릿홈(217)이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 저항 용접용 메탈 플레이트에서, 상기 몸체부(210) 일측 가장자리에는 상기 슬릿홈(217)에서 연장된 개구부(218)가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 저항 용접용 메탈 플레이트를 이용한 원통형 전지의 용접 방법은, 원통형 전지(100)의 전극 단자(110) 상부에 돌기부(215)와 보조 용접부(216)가 형성된 메탈 플레이트(200)의 몸체부(210)를 위치시키는 제1 단계; 및 몸체부(210)의 돌기부(215)와 전극 단자(110)가 밀착되도록 용접봉(310)을 가압하면서 전원을 공급하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 저항 용접용 메탈 플레이트를 이용한 원통형 전지의 용접 방법은, 몸체부(210)의 보조 용접부(216)와 전극 단자(110)가 밀착되도록 용접봉(310)을 가압하면서 전원을 공급하는 제3 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 원통형 전지는 전술한 저항 용접용 메탈 플레이트가 용접되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 저항 용접용 메탈 플레이트 및 이를 이용한 저항 용접 방법에 의하면, 메탈 플레이트에 돌기부와 보조 용접부가 함께 구비되어 있어, 1차 용접 불량이 발생하더라도 2차 용접이 가능하여 메탈 플레이트와 원통형 전지의 폐기량을 줄일 수 있고 따라서 생산 코스트 절감에 기여할 수 있다는 이점이 있다.
또한 본 발명의 저항 용접용 메탈 플레이트 및 이를 이용한 저항 용접 방법에 의하면, 메탈 플레이트에 형성되는 돌기부와 보조 용접부는 몸체부의 중심선에서 다소 편중되도록 위치하기 때문에 용접부 인근에서의 장력을 크게 낮출 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 저항 용접용 메탈 플레이트로서, (a)는 평면도, (b)는 용접시 전극 단자에 메탈 플레이트가 안착된 모습을 보여주는 개념도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 저항 용접용 메탈 플레이트로 용접한 경우, 용접 불량의 예시를 보여주는 결과로서, (a)는 약용접 또는 미용접 상태, (b)는 과용접 상태의 사진이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용접 장치의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항 용접용 메탈 플레이트의 평면도(a)와 돌기부의 단면확대도(b)이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항 용접용 메탈 플레이트와 전극 단자를 용접하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
본 출원에서 "포함한다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 저항 용접용 메탈 플레이트 및 이를 이용한 저항 용접 방법에 관하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 용접 장치의 개념도이다. 도 3을 참조하면서 설명하면, 본 발명에 따른 원통형 전지의 저항 용접 장치는 원통형 전지(100) 외부에 노출된 전극 단자(110)에 다른 전지의 전극 단자 또는 배터리 회로를 전기적으로 연결하기 위하여 메탈 플레이트(200)를 가압하면서 저항 용접하도록 구성된다.
메탈 플레이트(200)는 돌출 구조의 돌기부(215)와 보조 용접부(216)가 구비되어 있으며, 돌기부(215) 및/또는 보조 용접부(216)가 원통형 전지(100)의 전극 단자(110)에 용접되어 고정되며, 메탈 플레이트(200)에 관한 구체적인 구성은 후술하기로 한다.
원통형 전지의 용접 장치는 저항 용접부(300), 가압력 측정수단(400), 인디케이터(500), 변위 측정수단(600) 및 모니터링 수단(700)을 포함하여 이루어질 수 있다.
저항 용접부(300)는 원통형 전지(100)의 전극 단자(110)에 메탈 플레이트(200)를 용접하기 위한 것으로, 메탈 플레이트(200)에 접촉되는 용접봉(310), 메탈 플레이트(200)의 돌기부(215)와 보조 용접부(216)가 전극 단자(110)에 밀착되도록 용접봉(310)을 가압해주는 등 용접봉(310)을 제어하기 위한 가압 추종기(320), 용접봉(310)에 제공되는 전기와 가압 추종기(310)의 가압력 등을 제어하는 용접 콘트롤러(미도시), 및 원통형 전지(100)와 메탈 플레이트(200)를 용접 가능하도록 지지하는 용접 지그(330)를 포함하여 구성될 수 있다.
첨부한 도 3에서는, 후술할 본 발명에 따른 메탈 플레이트(200)에 형성된 돌기부(215)와 보조 용접부(216)가 2개이므로, 용접봉(310)과 가압 추종기(320)도 각각 2개인 것으로 도시하고 있으나, 돌기부의 개수에 따라 용접봉(310)과 가압 추종기(320)의 설치 개수는 변경될 수 있다.
여기서, 상기 용접봉(310)과 가압 추종기(320)는 공지의 저항 용접기를 이용하여 구성할 수 있으므로 이에 대한 보다 상세한 설명은 생략하며, 다만, 가압 추종기(320)는 스프링을 이용하여 용접봉(310)에 가압력을 제공할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 용접 지그(330)는 X, Y, Z 축 방향으로 위치 제어가 가능하도록 이루어지고 원통형 전지(100)와 메탈 플레이트(200)가 상호 접촉된 상태에서 안정적으로 지지하면서 용접을 실시할 수 있는 구조이면 다양하게 설계하여 구성할 수 있을 것이다.
다만, 용접 지그(330)는 원통형 전지(100)와 메탈 플레이트(200)를 상하로 배치된 상태에서 용접이 이루어질 수 있도록 구성되는 것이 바람직하고, 이는 원통형 전지(100)와 메탈 플레이트(200)를 좌우로 고정한 상태에서 용접할 때보다 용접 품질을 높일 수 있기 때문이다.
용접시에 저항 용접부(300)의 가압력을 측정하기 위한 가압력 측정수단(400)에 관해 설명하기로 한다. 가압력 측정수단(400)은 저항 용접부(300)의 일측에 구비되어 저항 용접부(300)에 의해 메탈 플레이트(200)가 전극 단자(110)에 가압되는 가압력을 측정하도록 구성된다.
이러한 가압력 측정수단(400)은 저항 용접부(300) 각각의 가압 추종기(320)에 연결되어 가압력을 측정하는 로드 셀(410)로 구성될 수 있다. 로드 셀(410)을 이용한 측정 결과는 전술한 모니터링 수단(700)에 바로 입력되는 것도 가능하고, 추가로 구성되는 인디케이터(indicator)(500)를 통해 가압 상태를 보여주도록 구성되는 것도 가능하다. 물론, 인디케이터(500)가 구성되더라도 로드 셀(410)을 이용한 측정 결과는 모니터링 수단(700)에 입력되도록 구성되는 것이 바람직하다.
계속해서, 용접 시 돌기부(215)의 높이 변화를 측정하는 변위 측정수단(600)은, 원통형 전지(100)와 메탈 플레이트(200)가 용접되는 쪽 또는 용접봉(310) 쪽에 구비되어, 용접할 때 메탈 플레이트(200)의 돌기부(215)의 높이 변화 또는 용접봉(310)의 이동 거리를 측정할 수 있도록 구성된다.
본 실시예에서는 하나의 메탈 플레이트(200)에 2개의 돌기부(215)가 형성되어 두 개의 용접 부분을 갖게 되므로 변위 측정수단(600)도 2개로 구성되는 것이 바람직하고, 설치 위치는 용접 지그(330) 또는 가압 추종기(320) 쪽에 설치되는 것이 바람직하다.
즉, 저항 용접 과정에서 돌기부(215)가 용융(melting)되면서 전극 단자(110)와의 용접이 이루어지게 되는 바, 변위 측정수단(600)을 이용하여 돌기부(215)의 용융 용접 깊이를 검출하여 용접의 유효성을 실시간 검증할 수 있도록 구성된다. 이러한 변위 측정수단(600)은 리니어 스케일 센서(linear scale sensor) 또는 리니어 인코더로 구성될 수 있고, 분해능은 0.001mm 정도, PLC 등을 통해 모니터링 수단(700)에 측정 결과를 실시간으로 입력할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
용접 상태를 보여주는 모니터링 수단(700)은, 저항 용접부(300)의 작동 상태는 물론 가압력 측정수단(400) 및 변위 측정수단(600)에서 측정된 결과를 알려주거나 보여주도록 구성된다.
이러한 모니터링 수단(700)은 모니터를 포함한 PC로 구성될 수 있으며, 용접 시 작업자가 확인할 수 있도록 저항 용접부(300)에 사용되는 전류, 전압, 저항, 전력, 에너지와, 가압력 측정수단(400) 및 변위 측정수단(600)에 의해 측정된 값 등이 표시되게 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 모니터링 수단(700)은 저항 용접부(300)를 통해 용접에 사용되는 전류, 전압, 저항, 전력, 에너지와, 가압력 측정수단(400) 및 변위 측정수단(600)에 의해 측정된 값이 저장되고 이 저장된 데이터를 통계적으로 이용하거나 나타낼 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기한 구성 외에도 용접부 제어와 모니터링 수단(700)과의 통신 등을 위한 PLC(Programmable Logic Controller)(800), 각종 측정 결과를 알려주는 오실로스코프 등을 추가로 구성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항 용접용 메탈 플레이트의 평면도(a)와 돌기부의 단면확대도(b)이다.
원통형 전지(100)의 전극 단자(110)와 저항 용접되는 본 발명에 따른 메탈 플레이트(200)는 몸체부(210)와, 몸체부(210)를 메인 메탈 플레이트와 이어주기 위한 브릿지(220)를 포함하여 이루어진다.
브릿지(220)와 연결되는 제1 엣지부(211), 제1 엣지부(211)와 마주보면서 평행하게 위치하는 제2 엣지부(212), 제1 엣지부(211)와 제2 엣지부(212)의 양측을 각각 서로 연결하는 제3 엣지부(213) 및 제4 엣지부(214)로 이루어져 외형이 대략 사각형인 몸체부(210)는, 일측 표면에 한 쌍의 돌기부(215), 한 쌍의 보조 용접부(216) 및 슬릿홈(217)이 형성되어 있다.
한 쌍의 돌기부(215)는 Y축 방향에 해당되는 몸체부 길이를 균등하게 분할하는 가상의 중심선(A) 상에 위치하는 것이 바람직하고, 가상의 중심선(A)과 제1 엣지부(211) 사이에 위치하는 것이 보다 바람직하다.
종래의 용접용 메탈 플레이트는 몸체부 길이를 균등하게 분할하는 가상의 중심선(A)을 따라 돌기부가 구비되어 있기 때문에, 전극 단자와 메탈 플레이트 용접부 인근에서 큰 장력이 발생하고 이로 인해 원통형 전지 상단부의 변형을 초래할 위험성이 높다.
이에 반해, 본 발명의 메탈 플레이트에 형성되는 돌기부(215)는 몸체부(210)의 중심부에서 다소 편중되도록 위치하기 때문에 용접부 인근에서의 장력을 낮출 수 있다는 이점이 있다.
또한 본 발명에서의 메탈 플레이트에는 돌기부(215)의 용접 품질이 불량한 경우 추가적으로 용접하기 위한 한 쌍의 보조 용접부(216)가 더 구비된다. 구체적으로, 한 쌍의 보조 용접부(216)는 서로 소정거리 이격되어 위치하며, 몸체부 길이를 균등하게 분할하는 가상의 중심선(A)과 제2 엣지부(212) 사이에 위치할 수 있다.
종래의 용접용 메탈 플레이트에는 돌기부만이 구비되어 있어, 약용접, 미용접 또는 과용접과 같은 용접이 불량할 시, 해당 원통형 전지를 폐기해야 했다. 하지만, 본 발명의 메탈 플레이트에는 돌기부(215)와 함께 보조 용접부(216)가 추가로 구비되어 있어, 돌기부(215)에 의한 용접이 불량이어도 보조 용접부(216)를 활용하여 재용접이나 추가적으로 용접이 가능하기 때문에 원통형 전지의 폐기량을 현저하게 줄일 수 있다는 장점이 있다.
여기서, 보조 용접부(216)는 돌기부(215)와는 달리 돌출되는 부분이 없으며, 판상인 몸체부(210)의 소정 부위를 의미한다. 보조 용접부(216)에 돌기부를 형성시키지 않는 이유로는, 돌기부(215)에서의 1차 용접이 양호하여 추가적인 용접이 필요 없을 시, 돌출부로 인한 장력 발생이나 몸체부(210)의 들뜸 현상을 방지하기 위한 것이다.
계속해서, 몸체부(210)의 길이방향을 따라 형성된 슬릿홈(217)은 한 쌍의 돌기부(215)를 서로 양분할 수 있도록 돌기부(215)와 돌기부(215) 사이에 위치하며, 제2 엣지부(212)를 향하는 일측에는 개구부(218)가 구비되어 있다.
즉, 몸체부 폭을 균등하게 분할하는 가상의 중심선(B)을 따라 위치하고 있으며, 소정의 폭과 길이를 갖는다.
이와 같은 슬릿홈(217)은 용접전류의 일부가 빠져나가는 소위 무효분류를 감소시키고 따라서 용접시 필요한 에너지를 절감할 수 있다는 이점이 있다.
한편, 두께가 1.5~3.0mm인 몸체부(210)의 길이(D2)와 폭(D1)은 각각 7~9mm 및 7~9mm, 슬릿홈(217)의 길이(D4)와 폭(D3)은 5.8~6.2mm 및 0.5~0.7mm인 것이 바람직하다.
또 돌기부(215)의 지름(R) 0.8~1.8mm인 것이 바람직하고, 보조 용접부(216)는 돌기부(215)와 동일한 크기의 지름일 수 있다.
게다가 몸체부(210) 표면에서 돌기부(215)까지의 높이(H)는 0.2~0.4mm인 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 갖는 메탈 플레이트(200)는 Cu(예를 들면, C1100), 또는 Cu 합금(예를 들면, Cu 함량 90% 이상으로 C18145, C19025, C19170 등의 합금)으로 이루어질 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 저항 용접용 메탈 플레이트와 전극 단자를 용접하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
용접 장치의 개념도인 도 3 및 본 발명의 저항 용접용 메탈 플레이트인 도 4를 함께 참고하면서, 용접하는 방법에 관해 설명하면 본 발명의 용접방법은 원통형 전지(100)의 전극 단자(110) 상부에 돌기부(215)와 보조 용접부(216)가 구비된 메탈 플레이트(200)의 몸체부(210)를 위치시키는 제1 단계, 및 몸체부(210) 돌기부(215)와 전극 단자(110)가 밀착되도록 용접봉(310)을 가압하면서 전원을 공급하는 제2 단계, 그리고 필요에 따라 몸체부(210)의 보조 용접부(216)와 전극 단자(110)가 밀착되도록 용접봉(310)을 가압하면서 전원을 공급하는 제3 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
구체적으로, 제1 단계에서는 용접 지그(330)를 이용하여 원통형 전지(100)와 메탈 플레이트(200)를 지지시켜 고정한다. 이때 원통형 전지(100)의 전극 단자(110)와 메탈 플레이트(200) 몸체부(210)의 돌기부(215)가 상호 접촉된 상태에 있도록 하는 것이 바람직하다. 그리고 몸체부(210) 상부에 저항 용접부(300)의 용접봉(310)을 위치시킨다(도 5(a)).
제2 단계에서는, 저항 용접부(300)를 이용하여 전극 단자(110)와 돌기부(215)의 접촉 부분에 전기를 인가하면서 저항 용접을 실시한다. 이때, 정상 용접이 이루어지기 위해서는 적절한 가압력과 에너지를 제공하면서 설정된 변위로 용접이 이루어져야 한다(도 5(b)).
일예로, 용접시의 전압은 2.5~5.0V, 용접시간은 3~5ms, 가압력은 2.5~3.5kgf 범위일 수 있다.
한편, 용접 조건이 설정치를 벗어가거나 몸체부(210)와 전극 단자(110) 사이, 또는 몸체부(210)와 용접봉(310) 사이에 의도치 않은 이물질이 존재하는 등, 각종 원인으로 인하여 용접 부위에 불량이 발생할 경우가 있다.
이러한 경우에는 전극 단자(110)와 보조 용접부(216)의 접촉 부분에 다시 전기를 인가하면서 2차 저항 용접을 실시한다(도 5(c)).
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
100 : 원통형 전지
110 : 전극 단자
200 : 메탈 플레이트
210 : 몸체부
211 : 제1 엣지부 212 : 제2 엣지부
213 : 제3 엣지부 214 : 제4 엣지부
215 : 돌기부 216 : 보조 용접부
217 : 슬릿홈 218 : 개구부
220 : 브릿지
300 : 저항 용접부
310 : 용접봉
320 : 가압 추종기
400 : 가압력 측정수단
500 : 인디케이터
600 : 변위 측정수단
700 : 모니터링 수단
800 : PLC
A : 몸체부 길이를 균등하게 분할하는 가상의 중심선
B : 몸체부 폭을 균등하게 분할하는 가상의 중심선
D1 : 몸체부 폭 D2 : 몸체부 길이
D3 : 슬릿홈 폭 D4 : 슬릿홈 길이
R : 돌기부 지름
H : 돌기부 높이

Claims (9)

  1. 원통형 전지의 전극 단자와 저항 용접되는 메탈 플레이트로서,
    상기 메탈 플레이트 몸체부 일측면에는 소정 거리 이격된 한 쌍의 돌기부가 구비되며,
    상기 한 쌍의 돌기부는 몸체부 길이를 균등하게 분할하는 가상의 중심선(A)에서 소정거리 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 저항 용접용 메탈 플레이트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부는 브릿지와 연결되는 제1 엣지부, 상기 제1 엣지부와 마주보면서 평행하게 위치하는 제2 엣지부, 상기 제1 엣지부와 제2 엣지부를 서로 연결하는 제3 엣지부 및 제4 엣지부로 이루어진 사각형이며,
    상기 한 쌍의 돌기부는 몸체부 길이를 균등하게 분할하는 가상의 중심선(A)과 상기 제1 엣지부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 저항 용접용 메탈 플레이트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부에는 소정 거리 이격된 한 쌍의 보조 용접부가 구비되며, 상기 보조 용접부는 몸체부 길이를 균등하게 분할하는 가상의 중심선(A)에서 소정거리 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 저항 용접용 메탈 플레이트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 몸체부는 브릿지와 연결되는 제1 엣지부, 상기 제1 엣지부와 마주보면서 평행하게 위치하는 제2 엣지부, 상기 제1 엣지부와 제2 엣지부를 서로 연결하는 제3 엣지부 및 제4 엣지부로 이루어진 사각형이며,
    상기 한 쌍의 보조 용접부는 몸체부 길이를 균등하게 분할하는 가상의 중심선(A)과 상기 제2 엣지부 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 저항 용접용 메탈 플레이트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부에는 몸체부 폭을 균등하게 분할하는 가상의 중심선(B)을 따라서 소정의 폭과 길이를 갖는 슬릿홈이 더 구비된 것을 특징으로 하는 저항 용접용 메탈 플레이트.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 몸체부 일측 가장자리에는 상기 슬릿홈에서 연장된 개구부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 저항 용접용 메탈 플레이트.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 저항 용접용 메탈 플레이트를 이용한 원통형 전지의 용접 방법에 있어서,
    원통형 전지의 전극 단자 상부에 돌기부와 보조 용접부가 형성된 메탈 플레이트의 몸체부를 위치시키는 제1 단계; 및
    몸체부의 돌기부와 전극 단자가 밀착되도록 용접봉을 가압하면서 전원을 공급하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 전지의 용접 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    몸체부의 보조 용접부와 전극 단자가 밀착되도록 용접봉을 가압하면서 전원을 공급하는 제3 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 전지의 용접 방법.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 저항 용접용 메탈 플레이트가 용접된 원통형 전지.
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