KR20230012302A - 전지셀의 리드탭 용접 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 a)전지셀의 리드탭(2)을 부스바(1)의 상면 설정된 영역에 올려놓는 단계; b)용접지그(100)로 리드탭(2)과 부스바(1)를 가압하는 단계; 및 c)용접기(300)를 용접지그(100)의 내측으로 인입하여 용접하는 단계; 를 포함하고, c)단계는 사선 방향으로 연장된 각각의 용접부위(W)가 1열로 정렬되도록 용접하는 것; 을 특징으로 하는 전지셀의 리드탭 용접 방법을 포함한다.

Description

전지셀의 리드탭 용접 방법{LEAD TAB WELDING METHOD FOR BATTERY CELL}

본 발명은 전지셀의 리드탭 용접 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 이차전지는 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능하여 디지털 카메라, 휴대폰, 노트북, 전기 자동차와 같은 다양한 분야에 적용되며 활발한 연구가 진행중이다. 이차 전지로는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-메탈하이드라이드 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지를 들 수 있다.

리튬 이온 전지와 리튬 이온 폴리머 전지는 전해질의 성상(액체/고체)만 다를 뿐 그 구조는 동일하다. 또한, 전지에 따라 전해질이나 극의 재질이 조금씩 다를 수도 있다. 다른 이차 전지의 경우도 전극 또는 전해질로 사용되는 물질이 달라질 뿐 기본 원리 및 구조는 동일하다.

이와 이차전지는 복수의 전지셀이 상호 간에 통전하도록 연결되어 전기자동차용 배터리 모듈로 적용되었다. 배터리 모듈은 복수의 전지셀과, 전지셀간의 전원을 통전 가능하게 연결하는 부스바 및 BMS(Battery Management System) 등 다양한 장치들로 이루어진다.

여기서 전지셀은 전원의 입출력이 이루어지는 리드탭(2)을 구비하고 있다. 각 리드탭(2)들은 부스바에 용접되어 전원의 통전이 이루어진다.

이때, 종래에는 전지셀의 리드탭을 부스바에 용접할 때 종 또는 횡 방향으로 용접 라인을 설정하여 리드탭을 부스바에 용접하였다. 이와 같은 종래의 용접 방식은 도 1에 그 일예가 소개되었다.

도 1은 종래의 리드탭의 용접 라인을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 전지셀에서 연장되는 리드탭(2)은 부스바(1)에 레이저 용접 장치에 의해 용접된다. 이때, 용접 라인은 도시된 바와 같이 상호 이격된 2개의 열로 형성된다. 이와 같은 방식의 용접 라인은 l열과 2열간의 간격이 일정 거리 이상 이격 되어야 한다.

따라서 종래의 용접지그는 1열과 2열간의 간격을 위하여 넓은 공간이 필요하다.

하지만, 부스바(1)와 리드탭(2)의 폭이 한정된 만큼, 위와 같은 용접 라인을 형성하기 위해서는 용접지그 역시 한정된 크기를 갖게 되기에 설계하기가 쉽지 않다.

또한, 리드탭 부스바(1)를 상호 용접할 경우에 뜸과 같은 불량을 방지하기 위해서, 예를 들면, 부스바(1)의 상면에 중첩된 리드탭(2)을 가압한 상태로 고정 시켜야 되고, 리드탭(2)의 설정된 면적 범위 내에서 2열의 용접 라인을 형성하였다.

하지만, 상술한 바와 같이, 종래의 용접 라인은 상호 이격된 2열로 형성됨에 따라 상호에 간격을 유지해야되기에 리드탭(2)에서 용접 영역이 확장되기에 리드탭(2)의 길이가 필요 이상으로 길어지는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 2열 용접은 반드시 부스바(1)와 리드탭(2)이 중첩된 상태에서 접착시킴에 따라 뜸과 같은 접착불량, 접착강도가 떨어지는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2015-0121519호(2015.10.29)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 공간 활용도 및 설계가 용이한 용접 지그를 통하여 리드탭과 부스바간의 접착력을 향상시킬 수 있는 전지셀의 리드탭 용접 방법을 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는 a)전지셀의 리드탭을 부스바의 상면 설정된 영역에 올려놓는 단계와, b)용접지그로 리드탭과 부스바를 가압하는 단계 및 c)용접기를 용접지그의 내측으로 인입하여 용접하는 단계를 포함하고, c)단계는 사선 방향으로 연장된 각각의 용접부위가 1열로 정렬되도록 용접하는 것을 특징으로 하는 전지셀의 리드탭 용접 방법을 제공할 수 있다.

위 실시예에서 용접지그는 바닥면에서 개구되는 복수의 용접 개구를 포함하고, 용접 개구는 사선 방향으로 연장된다.

또한, 용접부위는 부스바와 리드탭을 걸쳐 사선 방향으로 연장될 수 있다.

또는, 용접부위는 부스바의 상면에 올려진 리드탭의 상면에 각각 사선 방향으로 연장될 수 있다.

따라서 본 발명은 리드탭의 용접시 용접 부위가 사선 방향으로 연장시켜 용접 지그의 공간 활용도를 높이고, 설계 용이성 및 접착력을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 레이저 용접 방식을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 용접 장치를 간략 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 레이저 용접지그를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 전지셀의 리드탭 용접 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명에 의한 용접 라인을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있지만, 특정 실시예를 도면에 예시하여 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 서로 다른 방향으로 연장되는 구조물을 연결 및/또는 고정 시키기 위한 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물중 어느 하나에 해당되는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하에서는 본 발명에 따른 공기 중 수분을 이용한 수소 자가발전 장치 및 그 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 레이저 용접 장치를 간략 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 용접 장치는 용접 지그(100)와, 지그 지지대(400)와, 용접기(300)를 포함할 수 있다.

지그 지지대(400)는 상하로 이동 가능 하는 복수의 지그 고정수단(410)과, 지그 고정수단(410)을 승하강시키는 동력을 발생시키는 구동수단(430)과, 지그 고정수단(410)을 지지하는 지지블럭(420)을 구비할 수 ㅇ있다.

구동수단(430)은 지그 고정수단(410)을 승하강시키는 동력을 발생시키는 모터 또는 실린더 중 어느 하나일 수 있다. 또는 구동수단(430)은 수작업에 의해 회전되어 지그 고정수단(410)을 승하강시키는 장치일 수 있다.

지지블럭(420)은 금속소재의 판재로서 상측에서 지그 고정수단(410)을 지지한다. 예를 들면, 지지블럭(420)은 지그 고정수단(410)이 상하로 이동 가능하도록 지지한다. 이를 위하여 지지블럭(420)은 별도의 기둥 및 그외 기구적 구조물에 의해 상측에서 고정된 상태를 유지할 수 있다.

용접기(300)는 레이저 용접 장치로서 용접지그(100)의 내측으로 인입되어 용접지그(100)의 바닥판에 노출된 복수의 공간들을 통하여 노출된 리드탭(2)에, 예를 들면, 레이저를 출력한다.

용접지그(100)는 부스바(1)에 올려진 리드탭(2)의 상부로 위치되어 지그 지지대(400)에 의해 고정되어 부스바(1)에 올려진 리드탭(2)을 가압한다. 여기서 용접지그(100)는 용접기(300)에 의해 용접 가능한 영역을 노출시키는 구조를 갖도록 형성된다. 이와 같은 용접지그(100)에 대한 설명은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 용접지그(100)를 도시한 사시도, 도 4는 도 3의 평면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 용접지그(100)는 상부가 개방된 함체로 형성되며, 구체적으로 직립된 벽면(110)과, 바닥면(140)과, 바닥면(140)에서 형성되는 복수의 용접 개구(141)와, 상면 양측에서 각각 형성되는 삽입홀(130)을 포함할 수 있다.

벽면(110)은 도면에 도시된 바를 기준으로 바닥면(140)의 전방과 후방측 변으로부터 직립 되어 상부가 개방된 내측 공간을 구획한다.

측부(120)는 양측 벽면을 구성하되, 보다 큰 두께를 갖도록 형성되어 상면에 삽입홀(130)이 형성될 수 있다.

삽입홀(130)은 상부의 양측에서 각각 내향된 홀로 형성되어 지그 고정수단(410)의 끝단이 체결된다. 여기서 지그 고정수단(410)은 삽입홀(130) 내로 삽입되면서 나사 체결될 수 있으며, 이 경우 지그 고정수단(410)과 용접지그(100)가 일체로 구성될 수 있다.

또는 지그 고정수단(410)은 삽입홀(130) 내로 끼움되면서 가압할 수 있다. 이 경우 용접지그(100)와 지그 고정수단(410)은 분리된 구성으로 이루어질 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 구성을 이용한 용접 방법을 제공할 수 있다. 이는 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 전지셀 리드탭 용접 방법을 도시한 순서도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 용접 라인을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명은 리드탭(2)을 위치시키는 S100 단계와, 용접지그(100)를 리드탭(2)의 상부에 설치하여 가압하는 S200 단계와, 용접하는 S300 단계와, 용접부위(W)를 검사하는 S400 단계를 포함한다.

S100 단계는 리드탭(2)을 부스바(1)의 상부에 위치시키는 단계이다. 예를 들면, 2개의 리드탭(2)은 상호 반대 방향에서 연장되어 상호 대항된 위치에서 부스바(1)의 상면에 올려진다. 이 과정은 자동 또는 수동을 진행될 수 있으며, 공지된 기술을 적용할 수 있다.

S200 단계는 용접지그(100)를 리드탭(2)의 상부에 위치 및 가압하는 단계이다. 여기서 용접지그(100)는 지그 고정수단(410)에 체결되어 상측에서 하향 이동되어 리드탭(2)의 설정된 영역에 위치된다. 구동수단(430)은 지그 고정수단(410)을 하강시키면서 리드탭(2)과 부스바(1)의 이동이 방지될 수 있도록 가압한다.

S300 단계는 용접기(300)가 용접하는 단계이다. 여기서 용접지그(100)의 용접 개구(141)는 하측의 리드탭(2)의 상부를 각각 노출시킨다. 따라서 용접기(300)의 출력단은 사선 방향으로 개구 형성되는 용접 개구(141)를 따라 사선 방향으로 이동하면서, 예를 들면, 레이저를 출력하여 리드탭(2)과 부스바(1)를 접착시킨다. 즉, 용접기(300)는 위와 같은 방식으로 복수의 용접 개구(141)를 순차적으로 용접시킬 수 있다.

이와 같은 방식의 용접지그(100)를 이용한 용접은 도 6에 도시된 바와 같이 부스바(1)의 상면에 올려진 리드탭(2)에 사선 방향으로 연장되는 복수의 용접부위(W)를 형성시킨다.

각각 사선 방향으로 형성된 복수의 용접부위(W)는 종래와 달리 2열이 아닌 하나의 열로서 형성될 수 있다.

S400 단계는 용접이 완료된 리드탭(2)과 부스바(1)의 용접부위(W)를 육안 및/또는 영상 장비를 이용하여 검사하는 단계이다. 이는 일반적으로 공지된 기술을 적용함에 따라 그 설명을 생략한다.

따라서 본 발명은 리드탭(2)의 용접시에 종래와 달리 용접부위(W)가 형성되는 면적을 줄일 수 있고, 보다 더 강한 인장 강도를 얻을 수 있었다.

즉, 종래의 용접 라인은 수평 방향으로 연장된 형태의 용접부위(W)가 2열로 구성되기에 리드탭(2)의 한정된 영역 내에 형성되어야 하기에 공간 활용도가 떨어질 수 있고, 인장 강도가 떨어지는 불량이 다수 발생될 수 있다.

하지만, 본 발명은 도시된 바와 같이 사선 방향으로 연장되는 복수의 용접부위(W)가 종래와 달리 1열로 형성되는 대신 인장 강도를 올릴 수 있는 효과와, 공간 활용도를 높일 수 있는 종래의 문제점을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명은 리드탭(2)과 부스바(1)의 경계선에 걸쳐 형성될 수 있다. 이는 도 7의 실시예에 도시된 바와 같다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예는 사선 방향으로 연장된 복수의 용접부위(W)가 리드탭(2)과 부스바(1)의 경계선에 걸쳐져 형성될 수 있다. 이 경우에 용접지그(100)의 폭을 종래에 비하여 줄일 수 있어 용접지그(100) 제조 비용을 절감할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

1 : 부스바
2 : 리드탭
100 : 용접지그
110 : 벽면
120 : 측부
130 : 삽입홀
140 : 바닥면
141 : 용접 개구
300 : 용접기
400 : 지그 지지대
410 : 지그 고정수단
420 : 지지블럭
430 : 구동수단
W : 용접부위

Claims (4)

1. a)전지셀의 리드탭(2)을 부스바(1)의 상면 설정된 영역에 올려놓는 단계;
   b)용접지그(100)로 리드탭(2)과 부스바(1)를 가압하는 단계; 및
   c)용접기(300)를 용접지그(100)의 내측으로 인입하여 용접하는 단계; 를 포함하고,
   c)단계는
   사선 방향으로 연장된 각각의 용접부위(W)가 1열로 정렬되도록 용접하는 것; 을 특징으로 하는 전지셀의 리드탭 용접 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 용접지그(100)는
   바닥면(140)에서 개구되는 복수의 용접 개구(141)를 포함하고,
   용접 개구(141)는 사선 방향으로 연장되는 것; 을 특징으로 하는 전지셀의 리드탭 용접 방법.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 용접부위(W)는
   부스바(1)와 리드탭(2)을 걸쳐 사선 방향으로 연장되는 것; 을 특징으로 하는 전지셀의 리드탭 용접 방법.
   
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 용접부위(W)는
   부스바(1)의 상면에 올려진 리드탭(2)의 상면에 각각 사선 방향으로 연장되는 것; 을 특징으로 하는 전지셀의 리드탭 용접 방법.
   
   

Images