KR20220093778A - Welding Jig Comprising at least two welding parts for one battery cell at the same time, Welding Device Having the Same and Welding Method of Battery Cell Using the Same - Google Patents

Welding Jig Comprising at least two welding parts for one battery cell at the same time, Welding Device Having the Same and Welding Method of Battery Cell Using the Same Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a welding jig including at least two welding parts simultaneously welded to one battery cell, a welding device including the same, and a method for welding a battery cell using the same, and specifically, to a welding jig capable of simultaneously welding a positive terminal and a metal plate, a negative terminal and a metal plate when welding a cylindrical battery cell using a laser, a welding device including the same, and a method for welding a battery cell using the same.

Description

하나의 전지셀에 대해 동시 용접되는 적어도 둘 이상의 용접부를 포함하는 용접 지그와 이를 포함하는 용접 장치, 및 이를 이용한 전지셀의 용접 방법{Welding Jig Comprising at least two welding parts for one battery cell at the same time, Welding Device Having the Same and Welding Method of Battery Cell Using the Same}A welding jig including at least two welding parts simultaneously welded for one battery cell, a welding apparatus including the same, and a welding method of a battery cell using the same , Welding Device Having the Same and Welding Method of Battery Cell Using the Same}

본 발명은 하나의 전지셀에 대해 동시 용접되는 적어도 둘 이상의 용접부를 포함하는 용접 지그와 이를 포함하는 용접 장치 및 이를 이용한 전지셀의 용접 방법에 대한 것으로서, 구체적으로 레이저를 이용하여 원통형 전지셀을 용접할 때, 양극 단자와 금속 판, 음극 단자와 금속 판을 동시에 용접할 수 있는 용접 지그와 이를 포함하는 용접 장치 및 이를 이용한 전지셀의 용접 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a welding jig including at least two or more welding parts simultaneously welded for one battery cell, a welding apparatus including the same, and a welding method of a battery cell using the same, in particular, welding a cylindrical battery cell using a laser. It relates to a welding jig capable of simultaneously welding a positive terminal and a metal plate, a negative terminal and a metal plate, a welding apparatus including the same, and a welding method of a battery cell using the same.

이차전지는 반복적인 충방전이 가능하기 때문에 전지셀의 사용 수명이 길다는 장점이 있는 바, 디바이스에 탈착하는 형태 또는 내장된 형태로 사용되고 있으며, 상기 이차전지를 에너지원으로 사용하는 디바이스의 종류가 증가하고 있다.The secondary battery has the advantage of a long service life because it can be repeatedly charged and discharged, and is used in a form that is detachable or embedded in the device, and the type of device that uses the secondary battery as an energy source is different. is increasing

특히, 리튬 이온의 이동에 의해 충방전이 진행되는 리튬 이차전지는 에너지밀도가 높고 충전 전압이 높은 장점으로 인해, 모바일 기기나 소형 전자제품에 사용하는 소형 전지셀 분야뿐 아니라, 고출력 및 고전압이 필요한 전기자동차나 전력저장시스템 등의 에너지원으로 사용되는 중대형 전지팩 분야에도 사용되고 있다.In particular, lithium secondary batteries, which are charged and discharged by the movement of lithium ions, have high energy density and high charging voltage. It is also used in the field of medium and large battery packs used as energy sources for electric vehicles and power storage systems.

상기 리튬 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 이차전지 및 각형 이차전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류된다. 그 중 원통형 이차전지는 상대적으로 용량이 크고 구조적으로 안정하다는 장점이 있다.According to the shape of the battery case, the lithium secondary battery includes a cylindrical secondary battery and a prismatic secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can, and a pouch type in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case of an aluminum laminate sheet. classified as secondary batteries. Among them, the cylindrical secondary battery has an advantage in that it has a relatively large capacity and is structurally stable.

상기 중대형 전지팩을 제조하기 위하여, 복수의 원통형 전지셀들을 전기적으로 연결하는 과정이 필요한 바, 예를 들어 상기 원통형 전지셀들의 양극단자 및 음극단자에 금속 판을 레이저 용접을 이용하여 부착함으로서 이들 간에 전기적인 연결 상태를 만들 수 있다.In order to manufacture the mid-to-large battery pack, a process of electrically connecting a plurality of cylindrical battery cells is required, for example, by attaching a metal plate to the positive and negative terminals of the cylindrical battery cells using laser welding. An electrical connection can be made.

그러나, 전지팩의 에너지 밀도를 높이기 위하여, 일정한 면적에 많은 수의 원통형 전지셀들을 집적해야 하는 바, 이와 같은 과정에서 원통형 전지셀들의 중심축이 지면에 기울어진 상태에서 용접이 이루어질 수 있다. 특히 양극단자와 음극단자를 금속 판에 연결할 때, 양극단자와 음극단자의 높이나 기울기의 차이로 인해 한 번에 연결하기 어려운 문제가 있다.However, in order to increase the energy density of the battery pack, it is necessary to integrate a large number of cylindrical battery cells in a certain area. In this process, welding can be performed while the central axes of the cylindrical battery cells are inclined to the ground. In particular, when connecting the positive and negative terminals to the metal plate, there is a problem in that it is difficult to connect them at once due to the difference in height or inclination between the positive and negative terminals.

이와 관련하여, 도 1은 종래의 방법으로 원통형 전지셀을 용접하는 상태를 나타내는 정면도를 도시하고 있다.In this regard, Figure 1 shows a front view showing a state of welding a cylindrical battery cell in a conventional method.

도 1을 참조하면, 6개의 원통형 전지셀들(100)이 일직선으로 나란히 배열되어 있고, 원통형 전지셀들(100)의 전극단자(101) 상부에는 금속 판(110)가 배치되어 있다.Referring to FIG. 1 , six cylindrical battery cells 100 are arranged side by side in a straight line, and a metal plate 110 is disposed on the electrode terminal 101 of the cylindrical battery cells 100 .

전극단자(101)와 금속 판(110)를 용접으로 결합하기 위하여, 전극단자(101) 위에 금속 판(110)가 겹쳐지도록 배치하고, 겹쳐진 부분에 스팟 용접을 진행한다.In order to connect the electrode terminal 101 and the metal plate 110 by welding, the metal plate 110 is disposed to overlap the electrode terminal 101, and spot welding is performed on the overlapped portion.

그러나, 원통형 전지셀들(100)이 지면에 대해 수직으로 배치되지 못하고 기울어져서 전극단자(101)의 상면이 지면과 평행하지 못한 경우, 용접봉(120)의 하면이 전극단자(101)의 상면과 평행하게 만나지 못하고, θ만큼의 각도 차이가 발생한다. 이에, 용접봉(120)을 전극단자(101) 방향으로 가압한 상태로 용접을 진행함으로써, 전극단자(101)와 금속 판(110) 간의 면접촉을 확보할 수 있다.However, when the cylindrical battery cells 100 are not arranged perpendicularly to the ground and are inclined so that the upper surface of the electrode terminal 101 is not parallel to the ground, the lower surface of the welding rod 120 is the upper surface of the electrode terminal 101 and They do not meet in parallel, and an angle difference of θ occurs. Accordingly, by performing welding in a state in which the welding rod 120 is pressed in the direction of the electrode terminal 101 , surface contact between the electrode terminal 101 and the metal plate 110 can be secured.

그러나, 레이저 용접을 사용하는 경우에는, 원통형 전지셀이 기울어짐으로써 금속 판과 전극단자 간의 면적촉을 확보하기 어려운 문제가 있다. 특히 이러한 문제는 양극단자와 음극단자를 동시에 용접할 때 더 부각된다.However, when laser welding is used, there is a problem in that it is difficult to secure an area contact between the metal plate and the electrode terminal because the cylindrical battery cell is inclined. In particular, this problem becomes more prominent when welding the positive and negative terminals at the same time.

따라서, 원통형 전지셀들의 전기적인 연결을 위하여 레이저 용접을 하는 경우에, 전극단자와 금속 판 간에 용접성이 저하되는 것을 방지하기 위한 기술이 필요한 실정이다.Therefore, in the case of laser welding for electrical connection of cylindrical battery cells, there is a need for a technology for preventing deterioration of weldability between an electrode terminal and a metal plate.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 양극단자와 음극단자를 메탈플레이트에 동시에 연결하기 위한 용접 지그를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a welding jig for simultaneously connecting a positive electrode terminal and a negative electrode terminal to a metal plate.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용접 지그는, 전지셀의 제1 부위와 금속 판을 용접하는 제1 용접부, 제1 용접부에 의해 용접되는 전지셀의 제2 부위와 금속 판을 용접하는 제2 용접부, 및 상기 제1 용접부와 상기 제2 용접부를 가압하는 가압부를 포함하고, 상기 제1 용접부와 제2 용접부가 상기 전지셀을 동시에 용접할 수 있다.A welding jig according to the present invention for achieving this object is a first welding part for welding a first part of a battery cell and a metal plate, a first welding part for welding a second part and a metal plate of the battery cell to be welded by the first welding part It includes two welding parts, and a pressing part for pressing the first welding part and the second welding part, and the first welding part and the second welding part may weld the battery cell at the same time.

본 발명에 따른 용접 지그에 있어서, 상기 용접 지그의 동일한 면에 배치되어 있을 수 있다.In the welding jig according to the present invention, it may be arranged on the same surface of the welding jig.

본 발명에 따른 용접 지그에 있어서, 상기 제1 용접부는 양극단자 또는 음극단자고, 상기 제2 용접부는 제1 용접부에 대응되는 음극단자 또는 양극단자일 수 있다.In the welding jig according to the present invention, the first welding part may be a positive electrode terminal or a negative electrode terminal, and the second welding part may be a negative electrode terminal or a positive electrode terminal corresponding to the first welding part.

본 발명에 따른 용접 지그에 대해 상기 금속판은 버스바일 수 있다.For the welding jig according to the present invention, the metal plate may be a bus bar.

본 발명에 따른 용접 지그에 있어서, 상기 제1 용접부 및 상기 제2 용접부 중 적어도 하나는 상기 가압부 내부에 포함된 위치조절부에 연결될 수 있다.In the welding jig according to the present invention, at least one of the first welding part and the second welding part may be connected to a position adjusting part included in the pressing part.

본 발명에 따른 용접 지그에 있어서, 상기 위치조절부는 상기 제1 용접부 및 상기 제2 용접부 중 적어도 하나의 높낮이, 기울기와 같은 위치 변위를 조절할 수 있다.In the welding jig according to the present invention, the position adjusting unit may adjust a positional displacement such as a height and an inclination of at least one of the first welding part and the second welding part.

본 발명에 따른 용접 지그에 있어서, 상기 위치조절부는 상기 가압부 내부에 배치된 탄성부재를 포함할 수 있다.In the welding jig according to the present invention, the position adjusting unit may include an elastic member disposed inside the pressing unit.

본 발명에 따른 용접 지그에 있어서, 상기 탄성부재는 상기 제1 용접부 또는 제2 용접부의 높이 변화 또는 기울어짐에 따라 수축될 수 있다.In the welding jig according to the present invention, the elastic member may be contracted according to a change in height or inclination of the first welding part or the second welding part.

본 발명에 따른 용접 지그에 있어서, 상기 위치조절부는 레이저 빔이 통과하기 위한 투과부를 포함할 수 있다.In the welding jig according to the present invention, the position adjusting unit may include a transmission unit for the laser beam to pass through.

본 발명은 상기 용접 지그를 포함하는 레이저 용접장치로, 상기 용접 지그의 상부에 위치한 레이저 조사부에서 조사된 레이저 빔이 상기 가압부를 통과하여 상기 제1 용접부 및 제2 용접부에 조사될 수 있다.The present invention is a laser welding apparatus including the welding jig, and a laser beam irradiated from a laser irradiator located on an upper portion of the welding jig may pass through the pressurizing part to be irradiated to the first and second welding parts.

본 발명은 상기 용접 지그를 이용한 전지셀 용접 방법으로서, (S1) 하나 이상의 전지셀을 준비하는 단계, (S2) 상기 전지셀의 양극단자 및 음극단자에 연결하기 위한 금속 판을 배치하는 단계, (S3) 용접 지그를 상기 전지셀과 상기 금속 판의 상부에 배치하는 단계, (S4) 상기 용접 지그를 상기 전지셀 방향으로 가압하는 단계 및 (S5) 상기 용접 지그로 상기 전지셀을 가압한 상태에서 레이저를 조사하는 단계를 포함하고, 상기 금속 판과 상기 양극단자 및 음극단자를 동시에 용접할 수 있다. The present invention is a battery cell welding method using the welding jig, (S1) preparing one or more battery cells, (S2) disposing a metal plate for connecting to the positive and negative terminals of the battery cell, ( S3) disposing a welding jig on top of the battery cell and the metal plate, (S4) pressing the welding jig in the direction of the battery cell, and (S5) pressing the battery cell with the welding jig Including the step of irradiating a laser, it is possible to weld the metal plate and the positive terminal and the negative terminal at the same time.

본 발명에 따른 전제실의 용접 방법에 있어서, 상기 단계 (S5) 이후에, 상기 용접 지그를 제거하는 단계를 더 포함하고, 용접 단계에서 기울어졌던 제1 용접부 또는 제2 용접부는 상기 용접 지그를 제거하면, 기울어지기 이전 상태로 복원될 수 있다.In the welding method of the entire room according to the present invention, after the step (S5), further comprising the step of removing the welding jig, the first welding part or the second welding part tilted in the welding step removing the welding jig Then, it can be restored to the state before the inclination.

본원발명은 상기와 같은 구성들 중 상충되지 않는 구성을 하나 또는 둘 이상 택하여 조합할 수 있다.In the present invention, one or two or more components that do not conflict among the above components may be selected and combined.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접 지그는, 양극단자와 음극단자를 동시에 용접하여 용접 시간을 단축시킬 수 있다.As described above, the welding jig according to the present invention can shorten the welding time by simultaneously welding the positive terminal and the negative terminal.

또한 금속 판을 양극단자와 음극단자 방향으로 가압할 수 있는 가압부를 포함하여, 이격부분이 발생하더라도 금속 판을 전극단자 방향으로 가압하여, 양극단자와 음극단자의 단차나 원통형 전지셀의 기울기에 따른 용접 불량을 방지할 수 있다.In addition, including a pressing part that can press the metal plate in the direction of the positive terminal and the negative terminal, even if a separation occurs, the metal plate is pressed in the direction of the electrode terminal, depending on the step difference between the positive terminal and the negative terminal or the inclination of the cylindrical battery cell Welding defects can be prevented.

또한 메탈플레이트와 전극단자 용접시 레이저 용접을 수행하여 전극 단자와 금속 판 간의 결합력을 향상시킬 수 있다.In addition, the bonding force between the electrode terminal and the metal plate can be improved by performing laser welding when welding the metal plate and the electrode terminal.

도 1은 종래의 방법으로 원통형 전지셀을 용접하는 상태를 나타내는 정면도이다.
도 2는 본원발명에 따른 용접 지그가 원통형 전지셀과 금속 판 위에 배치된 상태를 나타내는 투시 정면도이다.
도 3은 본원발명에 따른 용접지그의 변형 전과 변형 후를 나타내는 투시 정면도이다.1 is a front view showing a state in which a cylindrical battery cell is welded by a conventional method.
2 is a perspective front view showing a state in which a welding jig according to the present invention is disposed on a cylindrical battery cell and a metal plate.
3 is a perspective front view showing before and after deformation of the welding jig according to the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments in which those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily practice the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, when it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention in explaining the operating principle of the preferred embodiment of the present invention in detail, the detailed description thereof will be omitted.

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.In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions. Throughout the specification, when it is said that a certain part is connected to another part, it includes not only a case in which it is directly connected, but also a case in which it is indirectly connected with another element interposed therebetween. In addition, the inclusion of any component does not exclude other components unless otherwise stated, but means that other components may be further included.

또한, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명에 대한 설명으로 한정되지 않는다.In addition, descriptions that limit or add elements may be applied to all inventions unless there are special limitations, and are not limited to descriptions of specific inventions.

또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다. Also, throughout the description and claims of the present application, the singular includes the plural unless otherwise indicated.

또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 "또는"은 별도로 언급되지 않는 한 "및"을 포함하는 것이다. 그러므로 "A 또는 B를 포함하는"은 A를 포함하거나, B를 포함하거나, A 및 B를 포함하는 상기 3가지 경우를 모두 의미한다. Also, throughout the description and claims herein, "or" is intended to include "and" unless stated otherwise. Therefore, "comprising A or B" means all three cases including A, including B, or including A and B.

또한, 모든 수치 범위는 명확하게 제외한다는 기재가 없는 한, 양 끝의 값과 그 사이의 모든 중간값을 포함한다.In addition, all numerical ranges include the values at both ends and all intermediate values therebetween, unless expressly stated otherwise.

본 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다. The present invention will be described with detailed embodiments according to the drawings.

도 2는 본원발명에 따른 용접 지그가 원통형 전지셀과 금속 판 위에 배치된 상태를 나타내는 투시 정면도이고, 도 3은 본원발명에 따른 용접지그의 변형 전과 변형 후를 나타내는 투시 정면도이다.2 is a perspective front view showing a state in which the welding jig according to the present invention is disposed on a cylindrical battery cell and a metal plate, and FIG. 3 is a perspective front view showing before and after deformation of the welding jig according to the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 용접 지그는 전지셀, 특히 원통형 전지셀이나 각형 전지셀의 양극 단자 및 음극 단자를 금속 판 및 버스바와 같은 전기적인 연결부재를 부착하기 위해 사용되는 것으로서, 하기에서는 원통형 전지셀을 기준으로 설명하고자 한다.2 and 3, the welding jig according to the present invention is used to attach electrical connecting members such as metal plates and bus bars to the positive and negative terminals of a battery cell, particularly a cylindrical battery cell or a prismatic battery cell. As such, it will be described below based on a cylindrical battery cell.

본 발명에 따른 용접 지그(230)는 구체적으로, 상기 원통형 전지셀(200)을 가압하기 위한 가압부(231)와 상기 가압부에 의해 가압되며, 상기 원통형 전지셀(200)의 제1 부위와 금속 판(210)을 용접하는 제1 용접부(233), 제1 용접부에 의해 용접되는 동일한 원통형 전지셀(200)의 제2 부위와 금속 판(210)을 용접하는 제2 용접부(234)를 포함하고, 상기 제1 용접부(233)와 상기 제2 용접부(234)는 상기 원통형 전지셀(200)을 동시에 용접한다.The welding jig 230 according to the present invention is specifically pressed by a pressing part 231 for pressing the cylindrical battery cell 200 and the pressing part, and a first portion of the cylindrical battery cell 200 and A first welding portion 233 for welding the metal plate 210, and a second welding portion 234 for welding the second portion of the same cylindrical battery cell 200 and the metal plate 210 to be welded by the first welding portion. And, the first welding portion 233 and the second welding portion 234 weld the cylindrical battery cell 200 at the same time.

도 2에서는 원통형 전지셀(200)들이 음극 단자(201)와 양극단자(202)가 상기 용접 지그(230)를 향하도록 세워져 있고, 상기 음극 단자(201)와 상기 양극 단자(202)의 전기적인 연결을 위한 금속판(210)이 상기 음극 단자(201)와 상기 양극 단자(202)의 상부에 위치한다.In FIG. 2 , the cylindrical battery cells 200 are erected such that the negative terminal 201 and the positive terminal 202 face the welding jig 230 , and the negative terminal 201 and the positive terminal 202 are electrically connected to each other. A metal plate 210 for connection is positioned above the negative terminal 201 and the positive terminal 202 .

일반적으로 전지팩의 에너지 밀도를 높이기 위하여, 일정한 면적에 많은 수의 원통형 전지셀들을 집적하게 되는 데, 이와 같은 과정에서 원통형 전지셀(200)들이 기울어지도록 배치된 상태에서 용접이 이루어질 수 있다.In general, in order to increase the energy density of the battery pack, a large number of cylindrical battery cells are integrated in a certain area. In this process, welding can be performed in a state in which the cylindrical battery cells 200 are arranged to be inclined.

이와 관련하여, 도 2 및 도 3에 도시된 원통형 전지셀(200)들은 원통형 전지셀들(200)의 배치된 안착면에 대해 수직인 상태로 배치되지 못해 기울어진 상태일 수 있다. 즉, 원통형 전지셀들(200)의 전극단자(201) 외면이 금속 판(210)와 평행하게 배치되지 못하고 기울어짐(tilting)이 발생할 수 있다.In this regard, the cylindrical battery cells 200 shown in FIGS. 2 and 3 may not be disposed in a vertical state with respect to the seating surfaces of the cylindrical battery cells 200 and may be inclined. That is, the outer surface of the electrode terminal 201 of the cylindrical battery cells 200 may not be disposed parallel to the metal plate 210 , and tilting may occur.

이와 같이, 원통형 전지셀들(200)의 중심축이 기울어짐에 따라 음극단자(201) 또는 양극단자(202)를 포함하는 평면과 금속 판(210)의 평면이 완전히 겹치지 못하는 경우가 발생할 수 있다.As such, as the central axis of the cylindrical battery cells 200 is inclined, the plane including the negative terminal 201 or the positive terminal 202 and the plane of the metal plate 210 may not completely overlap. .

또한 상기 음극단자(201)와 상기 양극단자(202)를 동시에 용접하는 경우, 상기 음극단자(201)와 상기 양극단자(202)와의 단차로 인해 상기 음극단자(201)와 상기 양극단자(202)와 금속판 사이에 틈이 발생할 수 있다.In addition, when the negative terminal 201 and the positive terminal 202 are simultaneously welded, the negative terminal 201 and the positive terminal 202 due to the step difference between the negative terminal 201 and the positive terminal 202. A gap may occur between the metal plate and the

이 상태에서 용접을 하게 되면, 금속 판(210)과 음극단자(201) 또는 금속 판(210)과 양극단자(202) 간의 결합면이 좁기 때문에, 용접 불량이 될 수 있다.When welding is performed in this state, since the coupling surface between the metal plate 210 and the negative terminal 201 or the metal plate 210 and the positive terminal 202 is narrow, welding may be defective.

특히 본 발명은 용접 시간을 줄이기 위해 상기 제1 용접부(233)와 제2 용접부(234)가 동일 평면에서 상기 원통형 전지셀(200)을 용접하고 있는 경우, 이러한 용접 불량이 커진다.In particular, in the present invention, when the first welding part 233 and the second welding part 234 are welding the cylindrical battery cell 200 on the same plane in order to reduce the welding time, this welding defect increases.

이 때, 상기 제1 용접부(233)와 제2 용접부(234)가 동일 평면에 있다는 것은 상기 제1 용접부(233)와 제2 용접부(234)가 동일한 용접 지그(230)에서 나란히 위치하거나 동일한 용접 지그(230)의 동일한 면에 배치되어 있는 것을 의미한다.At this time, the fact that the first welding part 233 and the second welding part 234 are on the same plane means that the first welding part 233 and the second welding part 234 are located side by side in the same welding jig 230 or the same welding. It means that they are arranged on the same surface of the jig 230 .

이를 극복하기 위해 본 발명은, 상기 제1 용접부(233)와 상기 제2 용접부(234) 중 하나와 연결되어 있으면서, 상기 가압부(231) 내부에 포함된 위치조절부(232)를 구비하고 있다.In order to overcome this, the present invention includes a positioning unit 232 included in the pressing unit 231 while being connected to one of the first welding unit 233 and the second welding unit 234 . .

상기 위치조절부(232)는 상기 용접 지그(230)의 상기 제1 용접부(233)와 상기 제2 용접부(234)의 높낮이, 기울기와 같은 위치 변위를 조절하여 상기 금속 판(210)과 상기 음극단자(201) 또는 양극단자(202) 간의 접촉면을 넓힌다.The position adjusting unit 232 adjusts positional displacement such as height and inclination of the first welding portion 233 and the second welding portion 234 of the welding jig 230 to control the metal plate 210 and the negative electrode. The contact surface between the terminals 201 or the positive terminals 202 is widened.

구체적으로, 상기 가압부(231)에 의해 상기 금속 판(210) 방향으로 상기 가압할 때, 상기 제1 용접부(233)와 상기 제2 용접부(234)는 상기 위치조절부(232)가 수축하여 높낮이가 변경될 수 있고, 상기 원통형 전지셀(200)이 기울어져 있는 경우, 상기 제1 용접부(233)와 상기 제2 용접부(234)가 상기 원통형 전지셀(200)의 기울기에 맞도록 기울어져 있을 수 있다.Specifically, when the pressure is applied in the direction of the metal plate 210 by the pressing part 231 , the first welding part 233 and the second welding part 234 are contracted by the positioning part 232 . The height can be changed, and when the cylindrical battery cell 200 is inclined, the first welding part 233 and the second welding part 234 are inclined to match the inclination of the cylindrical battery cell 200 . there may be

상기와 같이 위치조절부(232)가 상기 제1 용접부(233)와 상기 제2 용접부(234)의 위치 변위를 조절하여 상기 금속 판(210)과 상기 음극 단자(201) 또는 양극단자(202) 사이의 틈이나 공간을 제거하여 용접되는 접촉 면적을 증가시킬 수 있다.As described above, the position adjusting unit 232 adjusts the positional displacement of the first welding portion 233 and the second welding portion 234 to control the metal plate 210 and the negative terminal 201 or the positive terminal 202. The contact area to be welded can be increased by removing gaps or spaces between them.

특히 이와 같은 상태에서, 레이저 빔을 조사하면, 넓은 용접면을 확보할 수 있는 바, 용접성을 향상시킬 수 있다.In particular, when a laser beam is irradiated in such a state, a wide welding surface can be secured, and weldability can be improved.

상기 위치조절부(232)는 상기 가압부(231) 내부에 배치된 탄성부재를 포함할 수 있다. 즉, 상기 탄성부재가 포함되어 상기 위치조절부(232)에서 상기 가압부(231)에서 가해지는 힘을 일정하게 제공하면서 상기 제1 용접부(233)와 상기 제2 용접부(234)의 위치 변위에 따른 변형 압력을 완충시킬 수 있다.The position adjusting unit 232 may include an elastic member disposed inside the pressing unit 231 . That is, the elastic member is included to constantly provide the force applied from the pressing part 231 by the positioning part 232 to the displacement of the first welding part 233 and the second welding part 234 . Deformation pressure can be buffered.

상기 도 2 및 도 3에서는 상기 탄성부재로 스프링을 도시하고 있으나, 위치 변위를 조절하면서 이후 가압력이 제거될 경우 원 위치로 복귀할 수 있는 부재라면 그 소재 및 형태가 한정되지 않는다. 구체적으로, 상기 탄성부재는 스프링 이외에도 탄성고무, 다공성 폴리머 등을 사용할 수 있다.Although the spring is illustrated as the elastic member in FIGS. 2 and 3, the material and shape are not limited as long as the member can return to the original position when the pressing force is removed after adjusting the position displacement. Specifically, the elastic member may use an elastic rubber, a porous polymer, etc. in addition to the spring.

하나의 구체적인 예에서, 레이저 용접을 위한 레이저 조사부(250)가 용접 지그(230)의 상부에 배치될 수 있으며, 레이저 조사부(250)에서 조사한 레이저 빔(251)은 위치조절부(232) 및 제1 용접부(233) 또는 제2 용접부(234)를 통과하여 상기 제1 용접부(233)와 상기 제2 용접부(234)의 하부에 위치하는 금속 판(210)에 도달할 수 있다. 따라서, 상기 제1 용접부(233)와 상기 제2 용접부(234)의 내부에는 레이저 빔이 통과하기 위한 투과부(234)가 형성될 수 있다.In one specific example, the laser irradiation unit 250 for laser welding may be disposed on the upper portion of the welding jig 230 , and the laser beam 251 irradiated from the laser irradiation unit 250 is the position adjusting unit 232 and the second It may pass through the first welding part 233 or the second welding part 234 to reach the metal plate 210 positioned under the first welding part 233 and the second welding part 234 . Accordingly, a transmission portion 234 through which a laser beam passes may be formed in the first welding portion 233 and the second welding portion 234 .

다른 하나의 구체적인 예에서, 레이저 용접을 위한 레이저 조사부는 용접 지그 내에 배치될 수 있으며, 구체적으로, 틸팅부의 하부 끝단에 레이저 조사부가 위치할 수 있다. 이와 같은 경우에는, 틸팅부가 금속 판을 가압한 상태에서 바로 레이저 조사가 가능하다.In another specific example, a laser irradiation unit for laser welding may be disposed in a welding jig, and specifically, a laser irradiation unit may be located at a lower end of the tilting unit. In this case, laser irradiation is possible immediately in a state in which the tilting unit presses the metal plate.

레이저 조사부가 용접 지그 상부에 배치되는 경우에는, 레이저 빔이 투과부를 통과하기 때문에 투과부의 직경을 어느 정도 넓게 설정해야 하고, 틸팅부의 경사 각도를 한정할 필요가 있다. 그러나, 레이저 조사부가 틸팅부의 하부 끝단에 위치하는 경우에는, 틸팅부의 경사 각도를 한정할 필요가 없는 장점이 있다.When the laser irradiation part is disposed on the upper part of the welding jig, since the laser beam passes through the transmission part, the diameter of the transmission part should be set to some extent wide, and it is necessary to limit the inclination angle of the tilting part. However, when the laser irradiation part is located at the lower end of the tilting part, there is an advantage that it is not necessary to limit the inclination angle of the tilting part.

본 발명에 따른 용접 지그(230)는, 개별 원통형 전지셀(200) 마다 레이저 용접을 진행할 수 있도록, 상기 가압부(231) 내에 위치한 상기 제1 용접부(233)와 상기 제2 용접부(234) 마다 각 한 개의 위치조절부(232)를 배치할 수 있는 1개의 중공이 형성되고, 상기 각 위치조절부(232)에 각 제1 용접부(233) 또는 제2 용접부(234)가 연결되는 형태로 이루어질 수 있다.The welding jig 230 according to the present invention is for each of the first welding part 233 and the second welding part 234 located in the pressing part 231 so as to perform laser welding for each individual cylindrical battery cell 200 . One hollow in which one position control unit 232 can be disposed is formed, and each first welding unit 233 or second welding unit 234 is connected to each position control unit 232 . can

또한 본 발명에 따른 용접 지그는 다수의 원통형 전지셀(200)을 한 번에 가압하기 위해 도 2와 같이 하나의 용접 지그(230) 내에 다수의 상기 제1 용접부(233)와 상기 제2 용접부(234)가 구비되어 있는 형태일 수 있다.In addition, the welding jig according to the present invention is a plurality of the first welding part 233 and the second welding part (233) in one welding jig 230 as shown in FIG. 234) may be provided.

이 때, 상기 제1 용접부(233)와 상기 제2 용접부(234)는 서로 개별적으로 움직여 상기 원통형 전지셀(200)의 형태에 맞춰 위치 변위가 변경될 수 있다.At this time, the first welding portion 233 and the second welding portion 234 may move individually to change the positional displacement according to the shape of the cylindrical battery cell 200 .

본 발명은 또한, 상기 용접 지그를 이용한 원통형 전지셀의 용접 방법을 제공한다.The present invention also provides a welding method of a cylindrical battery cell using the welding jig.

구체적으로, (S1) 하나 이상의 전지셀을 준비하는 단계, (S2) 상기 전지셀의 양극단자 및 음극단자에 연결하기 위한 금속 판을 배치하는 단계, (S3) 용접 지그를 상기 전지셀과 상기 금속 판의 상부에 배치하는 단계, (S4) 상기 용접 지그를 상기 전지셀 방향으로 가압하는 단계 및 (S5) 상기 용접 지그로 상기 전지셀을 가압한 상태에서 레이저를 조사하는 단계를 포함하고, 상기 금속 판과 상기 양극단자 및 음극단자를 동시에 용접할 수 있다.Specifically, (S1) preparing one or more battery cells, (S2) disposing a metal plate for connecting to the positive and negative terminals of the battery cell, (S3) welding a jig to the battery cell and the metal Disposing on the upper part of the plate, (S4) pressing the welding jig in the direction of the battery cell, and (S5) including the step of irradiating a laser while pressing the battery cell with the welding jig, the metal The plate and the positive and negative terminals can be welded at the same time.

이와 같이 전지셀을 동시에 가압함으로서 가압하는 시간을 단축하면서 제1 용접부 또는 제2 용접부가 금속 판과 밀착되어 상기 음극단자 및 양극단자를 포함하는 전극단자가 상기 금속 판에 밀착된 상태에서 용접되어 용접되는 면적을 넓게 확보하여 용접성이 저하되는 문제를 방지할 수 있다.In this way, while simultaneously pressing the battery cells, the pressurization time is shortened, and the first welding part or the second welding part is in close contact with the metal plate, and the electrode terminal including the negative terminal and the positive terminal is welded in a state in close contact with the metal plate. By securing a wide area, it is possible to prevent the problem of deterioration of weldability.

또한 상기 단계 (S5) 이후에, 상기 용접 지그를 제거하는 단계를 더 포함하고, 용접 단계에서 기울어졌던 제1 용접부 또는 제2 용접부는 상기 용접 지그를 제거하면, 기울어지기 이전 상태로 복원될 수 있다.In addition, after the step (S5), further comprising the step of removing the welding jig, the first welding part or the second welding part tilted in the welding step can be restored to the state before the inclination when the welding jig is removed .

따라서, 복수의 원통형 전지셀들에 대해 반복 사용이 가능한 형태일 뿐 아니라, 기울어진 각도가 다양한 경우에도 부품의 교체 없이 사용이 가능한 바, 용접 단계에서, 원통형 전지셀들의 배치 및 정렬 상태를 조정할 필요가 없으므로, 공정 시간을 단축할 수 있다.Therefore, it is not only a form that can be used repeatedly for a plurality of cylindrical battery cells, but also can be used without replacement of parts even when the inclination angle is various, so it is necessary to adjust the arrangement and alignment of the cylindrical battery cells in the welding step Since there is no , the process time can be shortened.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

100, 200: 원통형 전지셀
101 : 전극단자
201: 음극단자
202 : 양극단자
110. 210: 금속 판
120: 용접봉
230: 용접 지그
231: 가압부
232: 위치조절부
233: 제1 용접부
234 : 제2 용접부
234: 투과부
250: 레이저 조사부
251: 레이저 빔100, 200: cylindrical battery cell
101: electrode terminal
201: negative terminal
202: positive terminal
110. 210: metal plate
120: welding rod
230: welding jig
231: pressurized part
232: position control unit
233: first welding part
234: second welding part
234: transmission part
250: laser irradiation unit
251: laser beam

Claims (12)

전지셀의 제1 부위와 금속 판을 용접하는 제1 용접부;
제1 용접부에 의해 용접되는 전지셀의 제2 부위와 금속 판을 용접하는 제2 용접부; 및
상기 제1 용접부와 상기 제2 용접부를 가압하는 가압부;
를 포함하고,
상기 제1 용접부와 제2 용접부가 상기 전지셀을 동시에 용접하는 용접 지그.a first welding unit for welding the first portion of the battery cell and the metal plate;
a second welding unit for welding a second portion of the battery cell to be welded by the first welding unit and a metal plate; and
a pressing part for pressing the first welding part and the second welding part;
including,
A welding jig in which the first welding part and the second welding part simultaneously weld the battery cell. 제1항에 있어서,
상기 제1 용접부와 상기 제2 용접부는 상기 용접 지그의 동일한 면에 배치되어 있는 용접 지그.The method of claim 1,
A welding jig in which the first welding portion and the second welding portion are disposed on the same surface of the welding jig. 제1항에 있어서,
상기 제1 용접부는 양극단자 또는 음극단자고,
상기 제2 용접부는 제1 용접부에 대응되는 음극단자 또는 양극단자인 용접 지그.The method of claim 1,
The first welding part is a positive terminal or a negative terminal,
The second welding part is a welding jig that is a negative terminal or a positive terminal corresponding to the first welding part. 제1항에 있어서,
상기 금속판은 버스바인 용접 지그.The method of claim 1,
The metal plate is a bus bar welding jig. 제1항에 있어서,
상기 제1 용접부 및 상기 제2 용접부 중 적어도 하나는 상기 가압부 내부에 포함된 위치조절부에 연결된 용접 지그.According to claim 1,
At least one of the first welding part and the second welding part is a welding jig connected to a position adjusting part included in the pressing part. 제5항에 있어서,
상기 위치조절부는 상기 제1 용접부 및 상기 제2 용접부 중 적어도 하나의 높낮이, 기울기와 같은 위치 변위를 조절하는 용접 지그.6. The method of claim 5,
The position adjusting unit is a welding jig for adjusting the positional displacement, such as the height and inclination of at least one of the first welding portion and the second welding portion. 제5항에 있어서,
상기 위치조절부는 상기 가압부 내부에 배치된 탄성부재를 포함하는 용접 지그.6. The method of claim 5,
The position adjusting unit welding jig including an elastic member disposed inside the pressing unit. 제7항에 있어서,
상기 탄성부재는 상기 제1 용접부 또는 제2 용접부의 높이 변화 또는 기울어짐에 따라 수축되는 용접 지그.8. The method of claim 7,
The elastic member is a welding jig that shrinks according to a change in height or an inclination of the first welding part or the second welding part. 제5항에 있어서,
상기 위치조절부는 레이저 빔이 통과하기 위한 투과부를 포함하는 용접 지그.6. The method of claim 5,
The positioning unit is a welding jig including a transmissive part for the laser beam to pass through. 제1항에 따른 용접 지그를 포함하는 레이저 용접장치로,
상기 용접 지그의 상부에 위치한 레이저 조사부에서 조사된 레이저 빔이 상기 가압부를 통과하여 상기 제1 용접부 및 제2 용접부에 조사되는 레이저 용접 장치.A laser welding apparatus comprising the welding jig according to claim 1,
A laser welding apparatus in which a laser beam irradiated from a laser irradiating unit located on an upper portion of the welding jig passes through the pressing unit and irradiated to the first and second welding units. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 용접 지그를 이용한 전지셀용접 방법으로서,
(S1) 하나 이상의 전지셀을 준비하는 단계;
(S2) 상기 전지셀의 양극단자 및 음극단자에 연결하기 위한 금속 판을 배치하는 단계;
(S3) 용접 지그를 상기 전지셀과 상기 금속 판의 상부에 배치하는 단계;
(S4) 상기 용접 지그를 상기 전지셀 방향으로 가압하는 단계; 및
(S5) 상기 용접 지그로 상기 전지셀을 가압한 상태에서 레이저를 조사하는 단계;를 포함하고,
상기 금속 판과 상기 양극단자 및 음극단자를 동시에 용접하는 전지셀 용접방법.As a battery cell welding method using the welding jig according to any one of claims 1 to 9,
(S1) preparing one or more battery cells;
(S2) disposing a metal plate for connecting to the positive and negative terminals of the battery cell;
(S3) disposing a welding jig on top of the battery cell and the metal plate;
(S4) pressing the welding jig in the direction of the battery cell; and
(S5) irradiating a laser while the battery cell is pressurized with the welding jig;
A battery cell welding method for simultaneously welding the metal plate and the positive and negative terminals. 제 11 항에 있어서, 상기 단계 (S5) 이후에, 상기 용접 지그를 제거하는 단계를 더 포함하고,
용접 단계에서 기울어졌던 제1 용접부 또는 제2 용접부는 상기 용접 지그를 제거하면, 기울어지기 이전 상태로 복원되는 전지셀의 용접 방법.
According to claim 11, After the step (S5), further comprising the step of removing the welding jig,
When the first welding part or the second welding part tilted in the welding step is removed from the welding jig, the welding method of the battery cell is restored to the state before the inclination.
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