KR20220001700A

KR20220001700A - 배터리 모듈용 버스바의 제조방법

Info

Publication number: KR20220001700A
Application number: KR1020200079985A
Authority: KR
Inventors: 김명호
Original assignee: 김명호
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2022-01-06
Also published as: KR102389639B1

Abstract

본 발명 배터리 모듈용 버스바의 제조방법은, 전극 리드를 구비하는 복수의 배터리 셀; 및 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전극 리드가 삽입되는 복수의 슬롯을 구비하는 판형 버스바;를 포함하는 배터리 모듈용 버스바의 제조방법에 있어서, a) 일정 면적 및 두께를 갖는 금속편을 가공을 위해 작업 다이 위에 재치하는 준비 단계; b) 상기 금속편을 상방에서 단조 다이로 눌러 압축하여 일정 간격마다 돌출 비드를 형성하는 제1 단조 단계; c) 상기 단계 b)에서 형성된 각 돌출 비드의 중심부를 다수의 펀치 블레이드로 펀칭하여 예비 슬롯을 형성하는 제1 피어싱 단계; d) 상기 단계 b) 및 c)에서 형성된 돌출 비드 및 예비 슬롯을 단조 다이로 눌러 2차 압축하여 돌출 비드 및 예비 슬롯의 형상을 보정하는 제2 단조 단계; e) 상기 단계 d)에서 형성된 예비 슬롯을 펀치 블레이드로 2차 펀칭하여 예비 슬롯에 형성된 버(burr)를 제거함과 아울러 전극 리드의 두께보다 큰 확장 슬롯을 형성하는 제2 피어싱 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 모듈용 버스바의 제조방법 {Method for manufacturing a battery module busbar}

본 발명은 배터리 모듈용 버스바의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 배터리 모듈의 각 배터리 셀의 리드를 전기적으로 연결하는 판형(plate type) 버스바의 제조 과정에서 상기 버스바의 슬롯을 전단할 때 형성되는 버(burr)를 말끔히 제거함과 동시에 상기 버스바의 각 슬롯의 가공치수 편차를 보정함으로써 상기 버스바의 각 슬롯에 배터리 셀의 각 리드가 정확히 끼워져 조립될 수 있도록 개선된 배터리 모듈용 버스바의 제조방법에 관한 것이다.

복수의 배터리 셀을 전기적으로 연결하기 위해서는 버스바(Bus bar)라는 부품이 이용될 수 있다. 특히, 파우치 타입의 배터리 셀의 경우, 파우치 케이스의 외측으로 인출되는 전극 리드를 구비하는데, 이러한 파우치 타입 배터리 셀을 여러 개 연결하여 배터리 모듈을 구성하고자 하는 경우에 판형(plate type) 버스바를 이용할 수 있다.

종래 이러한 배터리 셀의 전극 리드와 판형 버스바를 연결하기 위한 공정은 복수개의 배터리 셀의 리드에 버스바의 슬롯을 끼워넣어 조립을 하는데, 상기 버스바의 슬롯은 전극 리드의 두께보다도 조금 크게 만들며 일반적으로 슬롯의 폭을 0.5mm 이하를 형성하며 공차는 이보다도 매우 적어서 균일한 슬롯을 형성하는 것이 어렵다. 따라서, 상기 버스바의 슬롯을 균일하게 형성하지 못한 경우에는 제품 불량이 발생하게 된다.

도 1을 참조하면, 파우치 타입 배터리 셀 복수개가 버스바에 의해 전기적으로 연결된 형태를 갖는 종래의 배터리 모듈이 나타나 있다.

이러한 종래의 배터리 모듈은, 도 1에 나타난 바와 같이, 복수의 파우치 타입 배터리 셀(1)로부터 인출된 각각의 전극 리드(2)를 버스바(3)의 슬롯(4)에 삽입시킨 후, 도 2에 나타난 바와 같이, 삽입된 전극 리드(2)를 벤딩시켜 버스바(3)에 밀착시켜 용접함으로써 제조된다.

따라서, 이러한 종래의 배터리 모듈은, 전극 리드(2)를 버스바(3)의 슬롯(4)을 삽입하는 과정에서 프레스 장치로 금속 판재를 전단하여 슬롯을 형성할 때 상기 슬롯 안쪽에 금속 판재가 찢어지면서 남게되는 우둘투둘한 돌기로서 버(burr)가 형성되고, 또한 각 슬롯의 모양도 일직선상으로 평행하게 형성되지 못하고 삐툴어지거나 폭이 좁아지는 부분이 발생되는 문제점이 있었다.

이로 인해 상기 슬롯에 전극 리드를 끼워 조립할 때 버(burr) 또는 의도한 가공치수대로 형성되지 못하고 비뚤게 형성된 슬롯에 전극 리드가 걸림되어져 깔끔하게 끼워져 조립되지 못하는 경우가 빈번히 발생되었고, 이 경우 작업자가 일일이 수작업으로 상기 슬롯에 형성된 버를 제거 및 슬롯의 치수를 손수 보정하는 번거로운 과정을 거쳐야만 했으므로 많은 불편함이 있었다.

한국 공개특허 제2018-0116958호 (2018.10.26. 공개) 한국 등록특허 제2082498호 (2020.02.21. 등록)

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 안출된 것으로, 배터리 모듈의 각 배터리 셀의 리드를 전기적으로 연결하는 판형(plate type) 버스바의 제조 과정에서 상기 버스바의 슬롯을 전단할 때 형성되는 버(burr)를 말끔히 제거함과 동시에 상기 버스바의 각 슬롯의 폭 가공치수 편차를 보정함으로써 상기 버스바의 각 슬롯에 배터리 셀의 각 리드가 정확히 끼워져 조립될 수 있도록 개선된 배터리 모듈용 버스바의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일 실시예에 따라, 전극 리드를 구비하는 복수의 배터리 셀; 및 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전극 리드가 삽입되는 복수의 슬롯을 구비하는 판형 버스바;를 포함하는 배터리 모듈용 버스바의 제조방법에 있어서, a) 일정 면적 및 두께를 갖는 금속편을 가공을 위해 작업 다이 위에 재치하는 준비 단계; b) 상기 금속편을 상방에서 단조 다이로 눌러 압축하여 일정 간격마다 돌출 비드를 형성하는 제1 단조 단계; c) 상기 단계 b)에서 형성된 각 돌출 비드의 중심부를 다수의 펀치 블레이드로 펀칭하여 예비 슬롯을 형성하는 제1 피어싱 단계; d) 상기 단계 b) 및 c)에서 형성된 돌출 비드 및 예비 슬롯을 단조 다이로 눌러 2차 압축하여 돌출 비드 및 예비 슬롯의 형상을 보정하는 제2 단조 단계; e) 상기 단계 d)에서 형성된 예비 슬롯을 펀치 블레이드로 2차 펀칭하여 예비 슬롯에 형성된 버(burr)를 제거함과 아울러 전극 리드의 두께보다 큰 확장 슬롯을 형성하는 제2 피어싱 단계;를 포함하여 구성된다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 단계 c)에서, 돌출 비드의 중심부에 형성되는 예비 슬롯의 폭은 전극 리드 두께의 90%이고, 공차는 +/-5%로 형성한다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 단계 e)에서, 2차 펀칭에 의한 확장 슬롯의 폭은 전극 리드 두께의 105%이고, 공차는 +/-5%로 형성한다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 단계 b) 및 d)의 압축을 위한 단조 다이가 하방에 배치됨과 함께 상기 단조 다이의 상방에는 단계 c) 및 e)의 피어싱을 위한 다수의 펀치 블레이드가 배치되고, 상기 펀치 블레이드의 날끝이 단조 다이를 수직하게 관통하는 펀치가이드홀을 통해 단조 다이 하방으로 입출가능하게 구비된다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 펀치가이드홀의 하단에는 돌출 비드를 압축 형성하기 위한 압축돌부가 형성됨과 함께 상기 압축돌부와 대향되는 작업 다이의 상면에는 압축홈부가 형성된다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 압축홈부의 하단은 작업 다이에 내설된 펀치스크랩 배출공과 연통된다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 금속편은 구리 또는 구리합금의 동판(銅版)이 사용된다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 판형 버스바의 제조 과정에서 상기 버스바의 슬롯을 전단할 때 형성되는 버(burr)를 말끔히 제거함과 동시에 상기 버스바의 각 슬롯의 가공치수 편차를 자동적으로 보정함으로써 상기 버스바의 각 슬롯에 배터리 셀의 각 리드가 정확히 끼워져 조립될 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기한 이유로 종래 대비 가공치수 보정에 따른 재작업 및 공수가 절감되므로 가공 품질과 작업효율이 향상됨은 물론, 생산단가가 대폭 절감되어지는 효과가 있다.

도 1은 종래 배터리 모듈의 각 전극 리드에 판형 버스바가 조립된 상태를 보인 사시도
도 2는 본 발명 배터리 모듈용 버스바의 제조방법의 전체 공정도
도 3은 도 2의 각 단계별 금속편 가공상태를 확대하여 보인 요부 확대도
도 4a, 4b, 4c는 도 3의 ‘A’, ‘B’, ‘C’ 부분을 확대하여 보인 부분 확대도
도 5는 본 발명에 의해 제조된 버스바의 정면도 및 요부 사시도
도 6은 본 발명에 의해 제조된 버스바의 슬롯 폭 치수 측정시험 과정을 보인 도면으로서, (a)는 버스바의 슬롯 폭 치수 측정지점을 표시한 도면, (b)는 본 발명에 의해 제조된 버스바의 슬롯 폭 치수 측정시험의 결과 그래프

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 내지 "구비하다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 배터리 모듈용 버스바의 제조방법의 공정순서에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 본 발명 배터리 모듈용 버스바의 제조방법은 일련의 프레스 가공 방법들에 의해 진행될 수 있다.

이러한 프레스 가공 방법들로 알려진 방법들은, 대표적으로 단조(Forging), 전단(Shearing), 블랭킹(Blanking), 피어싱(Piercing), 트리밍(Trimming), 노칭(Notching), 슬로팅(Slotting), 슬리팅(Slitting), 세퍼레이팅(Separating), 퍼퍼레이팅(Perforating), 셰이빙(Shaving) 등이 있으며, 제품의 형상이나 치수, 각종 가공 공차 등을 고려하여 오랜 기간의 시행착오를 거친 노하우를 적용하여 적용할 가공 방법 및 각 단계별 순서를 결정하게 된다.

도 2는 본 발명 배터리 모듈용 버스바의 제조방법의 전체 공정도이고, 도 3은 도 2의 각 단계별 금속편 가공상태를 확대하여 보인 요부 확대도이며, 도 4a, 4b, 4c는 도 3의 ‘A’, ‘B’, ‘C’ 부분을 확대하여 보인 부분 확대도이다.

본 발명 배터리 모듈용 버스바의 제조방법은, 전극 리드(2, 도 1 참조)를 구비하는 복수의 배터리 셀(1, 도 1 참조), 및 상기 복수의 배터리 셀(1) 각각의 전극 리드(2)가 삽입되는 복수의 슬롯(10d, 도 3 내지 6 참조)을 구비하는 판형 버스바(10)를 가공하기 위해 하기 일련의 프레스 가공 방법 및 단계들(단계 a 내지 e)을 적용하여 시행될 수 있다.

단계 a) 도 3a을 참조하면, 일정 면적 및 두께를 갖는 금속편(10a)을 가공을 위해 작업 다이(100) 위에 재치하는 준비 단계가 개시된다.

이 단계에서는, 상기 작업 다이(100) 상방에는 금속편(10a)을 압축 단조하기 위한 단조 다이(200)와, 상기 금속편(10a)에 슬롯(10c, 10d)을 뚫기 위한 피어싱 다이(300)가 승하강가능하게 구비된다.

이 때, 상기 금속편(10a)은 배터리 모듈의 설계사양 및 가공 공차를 감안하여 판형 버스바(10)의 면적 및 두께를 설계함이 바람직하며, 상기 금속편(10a)의 재료로는 전기전도도가 우수한 구리 또는 구리합금의 동판(銅版)이 사용될 수 있다.

단계 b) 도 3b를 참조하면, 상기 금속편(10a)을 상방에서 단조 다이(200)로 눌러 압축하여 일정 간격마다 돌출 비드(10b)를 형성하는 제1 단조 단계가 개시된다.

이 단계에서는, 단조 다이(200)가 하강함에 따라 상기 단조 다이(200)에 형성된 펀치가이드홀(202) 하단의 압축돌부(201)와, 상기 압축돌부(201)와 대향되게 작업 다이(100)의 상면에 형성된 압축홈부(101) 사이에 상기 금속편(10a)이 눌려 압축되면서 상기 금속편(10a)에는 일정 간격마다 돌출 비드(10b)가 형성됨은 이해 가능하다.

단계 c) 도 3c를 참조하면, 상기 단계 b)에서 형성된 각 돌출 비드(10b)의 중심부를 다수의 펀치 블레이드(310)로 동시에 펀칭하여 예비 슬롯(10c)을 형성하는 제1 피어싱 단계가 개시된다.

이 단계에서는, 앞선 단계 b)에서 형성된 돌출 비드(10b)의 중심부를 관통하여 펀치 블레이드(310)가 펀칭함으로써 예비 슬롯(10c)이 형성된다. 상기와 같이 형성된 예비 슬롯(10c)의 폭(D1, 도 4a 참조)은 전극 리드(2) 두께의 90% 수준으로 형성될 수 있다.

이 때, 상술한 바와 같이 펀치 블레이드(310)의 펀칭에 의해 형성되는 예비 슬롯(10c)의 하부에는 일정 두께의 파단면(10b1)이 형성됨과 함께 상기 파단면(10b1)에는 금속편(10a)이 펀칭에 의해 전단될 때 예비 슬롯(10c)의 안쪽 표면이 찢어지면서 다수의 버(burr, 도면 미도시)가 형성된다. 상기 버(burr)는 금속편(10a)의 펀칭 시 예비 슬롯(10c)의 파단면(10b1)에 생기는 우둘투둘한 돌기로서, 이러한 버(burr)는 예비 슬롯(10c)에 전극 리드(2)가 끼워질 때 상기 전극 리드(2)가 걸려 잘 끼워지지 않는 조립 불량을 유발하므로 반드시 제거될 필요가 있다. 참조로, 종래에는 이러한 조립 불량이 발생되면 작업자가 수작업으로 일일이 이러한 버(burr)를 제거해야만 했으므로 불편이 따랐다.

상기 단계 c)에서, 돌출 비드(10b)의 중심부에 형성되는 예비 슬롯(10c)의 폭(D1)은 전극 리드(2, 도 1 참조) 두께의 90%이고, 공차는 +/-5%로 형성할 수 있다.

단계 d) 도 3d를 참조하면, 상기 단계 b) 및 c)에서 형성된 돌출 비드(10b) 및 예비 슬롯(10c)을 단조 다이(200)로 눌러 2차적으로 압축하여 돌출 비드(10b) 및 예비 슬롯(10c)의 형상을 보정하는 제2 단조 단계가 개시된다.

이 단계에서는, 상기 단조 다이(200)로 돌출 비드(10b) 및 예비 슬롯(10c)을 2차 압축함에 의해 돌출 비드(10b)의 두께 및 형상이 보정된 돌출 비드(10bb)를 얻게 된다. 한편, 상기 제2 단조 단계에서 2차 압축에 의해 예비 슬롯(10c)의 폭(D1)이 축소되는데, 그 결과 상기 예비 슬롯(10cc)의 폭(D2, 도 4b 참조)이 약 40% 대폭 축소되었으며, 이 때 보정된 돌출 비드(10bb)의 두께는 최초 금속편(10a)의 두께 대비 75% 수준으로 압축(단조)됨을 확인하였다.

단계 e) 도 3e를 참조하면, 상기 단계 d)에서 형성된 예비 슬롯(10cc)을 펀치 블레이드(310)로 2차 펀칭하여 확장 슬롯(10d)을 가공함으로써 상기 예비 슬롯(10cc)에 형성된 버(burr)를 제거함과 아울러 전극 리드(2)의 두께보다 큰 폭(D3, 도 4c 참조)을 갖는 확장 슬롯(10d)을 형성하는 제2 피어싱 단계를 수행함에 따라 본 발명에 따른 전체 공정이 완료된다.

또한, 상기 단계 e)에서, 2차 펀칭에 의한 확장 슬롯(10d)의 폭(D3)은 전극 리드(2, 도 1 참조) 두께의 105%이고, 공차는 +/-5%로 형성한다.

아울러, 일부 단계, 예컨대 상기 단계 d) 및 e)는 버(burr) 제거 및 치수 정확도와 품질 제고를 위해 1회 이상 반복적으로 시행될 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 제조방법을 실시하기 위한 장치 구성을 일 실시예에 따라 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

상술한 바와 같이 작업 다이(100) 상방에는, 단계 b) 및 d)의 압축을 위한 단조 다이(200)가 하단에 배치됨과 함께 상기 단조 다이(200)의 상단에는 단계 c) 및 e)의 피어싱을 위한 다수의 펀치 블레이드(310)가 배치되고, 상기 펀치 블레이드(310)의 하단 에지(날끝)가 단조 다이(200)를 수직하게 관통하도록 형성된 펀치가이드홀(202)을 통해 각각의 펀치 블레이드(310)가 단조 다이(200) 하방으로 입출가능하게 구비된다. 그러므로 상기 펀치 블레이드(310)가 단조 다이(200) 하방으로 인출된 경우에는 하방의 작업 다이(100) 위에 재치된 금속편(10a)을 펀칭하여 슬롯(10c, 10d)을 형성하게 됨은 이해 가능하다.

또한, 상기 펀치가이드홀(202)의 하단에는 금속편(10a) 상에 돌출 비드(10b, 10bb)를 압축 형성하기 위한 압축돌부(201)가 형성됨과 함께 상기 압축돌부(201)와 대향되는 작업 다이(100)의 상면에는 압축홈부(101)가 형성된다. 이에 따라, 상술한 단계 b) 또는 단계 d)의 단조 과정에서 금속편(10a)이 상기 압축돌부(201) 및 압축홈부(101) 사이에서 끼어 눌려진 상태로 압축되면서 상기 압축돌부(201)와 압축홈부(101)의 형상을 따라 그에 부합되는 돌출 비드(10b, 10bb)가 형성되어진다.

한편, 상기 압축홈부(101)의 하단은 작업 다이(100)에 내설된 펀치스크랩 배출공(102)과 상호 연통될 수 있다. 이에 따라, 단계 c) 또는 단계 e)의 피어싱 과정에서 슬롯(10c, 10d)을 펀칭하면서 생성된 펀치스크랩 및 버(burr) 등의 잔여물은 상기 펀치스크랩 배출공(102)을 통해 하방으로 배출되어지게 된다.

도 5는 본 발명에 의해 제조된 버스바의 정면도 및 요부 사시도이고, 도 6은 본 발명에 의해 제조된 버스바의 슬롯 폭 치수 측정시험 과정을 보인 도면으로서, (a)는 버스바의 슬롯 폭 치수 측정지점을 표시한 도면, (b)는 본 발명에 의해 제조된 버스바의 슬롯 폭 치수 측정시험의 결과 그래프이다.

도 5를 참조하면, 판형 버스바(10)에는 일정 간격마다 돌출 비드(10bb) 및 확장 슬롯(10d)이 형성되는데, 상기 돌출 비드(10bb)의 중단부에는 일정 폭(D)을 갖는 확장 슬롯(10d)이 형성된다. 또한, 상기 돌출 비드(10bb) 부분의 안쪽 공간부에는 버스바(10)의 확장 슬롯(10d)이 배터리 모듈의 전극 리드(2, 도 1 참조)에 결합될 때에는 솔더가 더 충전됨으로써 전기적인 결합이 보다 강화될 수 있다.

상기 슬롯은 상술한 바와 같이 일련의 프레스 가공 방법들에 의해 가공될 수 있으며, 상술한 단계 a) 내지 e)에서 특정된 일련의 프레스 가공 방법들을 거쳐 완성된 버스바(10)의 확장 슬롯(10d)의 폭(D)은 전극 리드(2) 두께의 105%에 해당하는 균일한 폭(D)을 형성하고, 이 때 가공 공차는 +/-5%로 설정될 수 있다.

그러므로, 슬롯 폭(D)이 -5%의 공차 하한값을 갖더라도 상기 슬롯 폭(D)은 전극 리드(2)의 두께와 같거나 보다 크게 형성되어질 수 있다.

도 6a을 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 판형 버스바의 불량률 측정시험을 위해 버스바의 각 슬롯마다 선단부, 중단부 및 후단부에서 일정 간격마다 1개 지점씩, 하나의 버스바에 형성되는 총 6개의 슬롯에서 총 18개 지점을 선택하여 슬롯 폭을 실측하였다.

실시예 및 슬롯 폭(D) 측정 결과

본 발명의 단계 a) 내지 e)를 거쳐 제조된 판형 버스바(10)의 슬롯 폭(D)을 가공치수 0.5mm로 설정하고 슬롯(10d)을 형성하였다. 위와 같이 제조된 100개의 버스바(10)별로 한장당 6개의 슬롯(10d)을 형성하였으며, 상기 6개의 각 슬롯별 길이방향을 따라 선단부, 중단부, 및 후단부에서 3개씩, 버스바(10) 한 장당 총 18개 지점의 슬롯 폭(D)을 각각 실측하였다.

상기 측정방법에 따라 총 100개의 버스바(10)에서 총 1800개 지점의 슬롯 폭(D)을 측정한 결과, 50개의 측정값이 0.5mm의 공차 상한값 +5%(0.525mm) 및 공차 하한값-5%(0.475mm)의 범위를 벗어나 가공치수 불량으로 분류되었다. 이에 따라, 본 발명의 버스바 제조방법에 의해 제조된 판형 버스바(10)의 슬롯 폭(D)의 가공치수 불량률은 2.8%로 판정되었다. (도 6b 참조)

비교예

상기 실시예의 비교예로서, 종래 판형 버스바의 제조공정에 따라 각 1회의 단조 및 피어싱 공정만을 거쳐 각각의 슬롯 폭(D)을 0.5mm로 가공하였으며, 상기 실시예와 마찬가지로 100개의 버스바(3, 도 1 참조)에 대해 각 슬롯별 길이방향을 따라 선단부, 중단부, 및 후단부에서 각 1개씩, 버스바 한 장당 총 18개 동일한 지점의 슬롯 폭(D)을 동일한 방법에 의해 측정하였다.

상기 측정방법에 따라 100개의 버스바(3, 도 1 참조) 시편에 대해 총 1800개 지점의 슬롯 폭(D)을 측정한 결과, 416개의 측정값이 0.5mm의 공차 상한값 +5%(0.525mm) 및 공차 하한값-5%(0.475mm)의 범위를 벗어나 가공치수 불량으로 분류되었다. 이에 따라, 종래 버스바 가공방법에 의해 제조된 판형 버스바의 슬롯 폭의 가공치수 불량률은 23.1%로 판정되었다.

따라서, 상술한 본 발명 버스바 제조방법에 따라 제조된 버스바의 슬롯 가공 불량률은 2.8%로서, 이는 종래 제조방법에 의한 23.1%의 불량률 대비 20.3% 불량률이 개선되는 효과를 얻을 수 있었다.

아울러 본 발명은 단지 앞서 기술된 일 실시예에 의해서만 한정된 것은 아니며, 장치의 세부 구성이나 개수 및 배치 구조를 변경할 때에도 동일한 효과를 창출할 수 있는 것이므로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 구성의 부가 및 삭제, 변형이 가능한 것임을 명시하는 바이다.

10 : 판형 버스바 10a : 금속편
10b : 돌출 비드 10bb: 보정된 돌출 비드
10c : 예비 슬롯 10d : 확장 슬롯
100 : 작업 다이 101 : 압축홈부
102 : 펀치스크랩 배출공 200 : 단조 다이
201 : 압축돌부 202 : 펀치가이드홀
300 : 피어싱 다이 310 : 펀치 블레이드
D : 슬롯 폭

Claims

전극 리드를 구비하는 복수의 배터리 셀; 및 상기 복수의 배터리 셀 각각의 전극 리드가 삽입되는 복수의 슬롯을 구비하는 판형 버스바;를 포함하는 배터리 모듈용 버스바의 제조방법에 있어서,
a) 일정 면적 및 두께를 갖는 금속편을 가공을 위해 작업 다이 위에 재치하는 준비 단계;
b) 상기 금속편을 상방에서 단조 다이로 눌러 압축하여 일정 간격마다 돌출 비드를 형성하는 제1 단조 단계;
c) 상기 단계 b)에서 형성된 각 돌출 비드의 중심부를 다수의 펀치 블레이드로 펀칭하여 예비 슬롯을 형성하는 제1 피어싱 단계;
d) 상기 단계 b) 및 c)에서 형성된 돌출 비드 및 예비 슬롯을 단조 다이로 눌러 2차 압축하여 돌출 비드 및 예비 슬롯의 형상을 보정하는 제2 단조 단계;
e) 상기 단계 d)에서 형성된 예비 슬롯을 펀치 블레이드로 2차 펀칭하여 예비 슬롯에 형성된 버(burr)를 제거함과 아울러 전극 리드의 두께보다 큰 확장 슬롯을 형성하는 제2 피어싱 단계;를 포함하는,
배터리 모듈용 버스바의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 c)에서, 돌출 비드의 중심부에 형성되는 예비 슬롯의 폭은 전극 리드 두께의 90%이고, 공차는 +/-5%로 형성하는,
배터리 모듈용 버스바의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 e)에서, 2차 펀칭에 의한 확장 슬롯의 폭은 전극 리드 두께의 105%이고, 공차는 +/-5%로 형성하는,
배터리 모듈용 버스바의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 단계 b) 및 d)의 압축을 위한 단조 다이가 하방에 배치됨과 함께 상기 단조 다이의 상방에는 단계 c) 및 e)의 피어싱을 위한 다수의 펀치 블레이드가 배치되고, 상기 펀치 블레이드의 날끝이 단조 다이를 수직하게 관통하는 펀치가이드홀을 통해 단조 다이 하방으로 입출가능하게 구비되는,
배터리 모듈용 버스바의 제조방법.
제 4 항에 있어서,
상기 펀치가이드홀의 하단에는 돌출 비드를 압축 형성하기 위한 압축돌부가 형성됨과 함께 상기 압축돌부와 대향되는 작업 다이의 상면에는 압축홈부가 형성되는,
배터리 모듈용 버스바의 제조방법.
제 5 항에 있어서,
상기 압축홈부의 하단은 작업 다이에 내설된 펀치스크랩 배출공과 연통되는,
배터리 모듈용 버스바의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 금속편은 구리 또는 구리합금의 동판(銅版) 인,
배터리 모듈용 버스바의 제조방법.