KR20230097685A - 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그 및 이를 이용하는 측정 방법 - Google Patents

Abstract

발명의 실시예에 따른 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그는, 전극 조립체 및 이를 수납하는 파우치 케이스를 포함하는 이차 전지의 제조를 위한 다목적 지그로서, 본체부, 및 상기 본체부의 상면에 형성되고, 상기 본체부의 폭방향과 나란하게 연장되어 함몰된 적어도 하나의 깊이 측정부를 포함하고, 상기 본체부의 하면으로부터 상기 깊이 측정부의 저면까지의 높이는 상기 전극 조립체를 수납하는 상기 파우치 케이스의 수납부의 높이에 대응한다.

Description

이차 전지 제조를 위한 다목적 지그 및 이를 이용하는 측정 방법{MULTIPURPOSE JIG FOR MANUFACTURING RECHARGEABLE BATTERY AND MEASUREING METHOD OF USING THE SAME}

본 발명은 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 이차 전지 제조시 파우치 케이스의 형성 깊이를 간단하게 측정하는 동시에 이차 전지 제조 장치의 셋팅을 위해 사용될 수 있는 지그에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 다목적 지그를 이용한 측정 방법에 관한 것이다.

화석 연료 사용의 급격한 증가로 인하여 대체 에너지, 청정 에너지의 사용에 대한 요구가 증가하고 있으며, 그 일환으로 가장 활발하게 연구되고 있는 분야가 전기화학을 이용한 발전, 축전 분야이다.

현재 이러한 전기 화학적 에너지를 이용하는 전기화학 소자의 대표적인 예로 이차전지를 들 수 있으며, 점점 더 그 사용 영역이 확대되고 있는 추세이다.

최근에는 휴대용 컴퓨터, 휴대용 전화기, 카메라 등의 휴대용 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 중 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고 사이클 수명이 길며 자기 방전율이 낮은 리튬 이차전지에 대해 많은 연구가 행해져 왔고, 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.

또한, 환경 문제에 대한 관심이 커짐에 따라, 대기 오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석 연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력원으로는 주로 니켈 수소금속 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 단계에 있다.

일반적으로 이차 전지는 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체가 캔이나 파우치의 케이스에 수용된 구성을 갖는다.

이러한 이차 전지가 제조될 때에, 양극, 음극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 조립체는 복수의 양극과 복수의 음극이 갖는 저마다의 전극 탭을 서로 연결하는 프리 용접(pre-welding) 공정, 프리 용접된 전극 탭을 일정 길이로 절단하는 절단 공정, 용접된 전극 탭에 리드를 용접하는 메인 용접(main-welding) 등을 거쳐 제조될 수 있다.

이를 수행하기 위한 장치는 제조될 이차 전지의 구성, 예를 들어 적층 전극 어셈블리에 있어 용접될 복수의 탭의 위치를 고려해 용접부의 위치를 정확하게 셋팅해야 양호한 이차 전지를 생산할 수 있다.

통상적으로 이러한 셋팅은 실제 이차 전지를 사용하여 수행하고 있다.

그런데, 실제 제품을 사용하는 경우에는 주위 환경에 따라 이차 전지의 상태가 쉽게 변형될 수 있고, 각각의 이차 전지에 따른 편차가 존재하여 정확도 및 소요 시간적으로 비효율적이라는 문제가 있다. 또한 사용되는 이차 전지의 상태에 따라 동일 공정 내 다수의 설비간 편차가 발생할 수 있어서 정확한 공정의 진행이 불가능하다는 문제가 있다.

또한, 파우치형 이차 전지의 제조 시, 시트 형상의 파우치에 전극 조립체가 수용될 수 있도록 움푹 파인 형상의 수납부를 형성하게 되는데, 해당 수납부의 깊이가 적절하게 형성되었는지 확인하기 위하여 별도의 공정 및 장비를 필요로 하는 경우가 많다. 그러나, 제조 공정 내지 테스트 공정 등에서 간이하게 간단한 방법으로 수납부의 형성 깊이가 적절한지 확인이 필요한 경우도 존재하는데, 이 경우 정형화 되어 있지 않은 시트 형상의 파우치에 대해 간단한 방법으로 정확하게 수납부 형성 깊이를 확인하는 것이 쉽지 않다는 문제가 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 하나의 지그를 이용하여 이차 전지 제조시 파우치에 형성된 수납부의 깊이를 간단하게 확인하는 동시에, 장치의 셋팅을 편리하고 정확하게 하면서도 공정 중 모든 조립 설비의 셋팅을 할 수 있는 이차 전지 제조용 다목적 지그와 이를 이용한 측정 방법을 제공하는 것이다.

그러나, 본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제에 한정되지 않고 본 발명에 포함된 기술적 사상의 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그는, 전극 조립체 및 이를 수납하는 파우치 케이스를 포함하는 이차 전지의 제조를 위한 다목적 지그로서, 본체부, 및 상기 본체부의 상면에 형성되고, 상기 본체부의 폭방향과 나란하게 연장되어 함몰된 적어도 하나의 깊이 측정부를 포함하고, 상기 본체부의 하면으로부터 상기 깊이 측정부의 저면까지의 높이는 상기 전극 조립체를 수납하는 상기 파우치 케이스의 수납부의 높이에 대응한다.

상기 깊이 측정부는, 함몰된 깊이가 서로 상이한 제1 깊이 측정부, 제2 깊이 측정부 및 제3 깊이 측정부를 포함할 수 있다.

상기 본체부의 하면으로부터 상기 제1 깊이 측정부의 저면까지의 높이는 상기 전극 조립체를 수납하는 상기 파우치 케이스의 수납부의 높이의 설정값의 상한값에 대응할 수 있다.

상기 본체부의 하면으로부터 상기 제2 깊이 측정부의 저면까지의 높이는 상기 전극 조립체를 수납하는 상기 파우치 케이스의 수납부의 높이의 설정값의 평균값에 대응할 수 있다.

상기 본체부의 하면으로부터 상기 제3 깊이 측정부의 저면까지의 높이는 상기 전극 조립체를 수납하는 상기 파우치 케이스의 수납부의 높이의 설정값의 하한값에 대응할 수 있다.

상기 다목적 지그는, 상기 본체부의 길이방향의 일단으로부터 돌출된 제1 측정부, 및 상기 본체부의 길이방향의 타단에 단차를 갖도록 형성된 제2 측정부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 측정부는, 상기 본체부의 두께 방향의 중심으로부터 돌출되고, 상기 제1 측정부의 위치가, 상기 이차 전지가 포함하는 복수의 전극에 연결된 전극 탭의 위치에 대응할 수 있다.

상기 제2 측정부의 측면에는, 상기 단차 중 외측으로 더욱 돌출된 돌출부에 형성된 눈금부가 위치할 수 있다.

상기 다목적 지그는 3D 프린터에 의해 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 측정 방법은, 상술의 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그를 이용하여 파우치 케이스의 수납부 형성 깊이를 측정하는 방법으로서, 상기 깊이 측정부가 상부를 향하도록 다목적 지그를 상기 수납부에 안착시키는 단계, 및 상기 깊이 측정부의 저면의 높이와, 상기 수납부의 높이를 비교하는 단계를 포함한다.

상기 깊이 측정부의 저면의 높이와, 상기 수납부의 높이를 비교하는 단계는, 상기 깊이 측정부 중 어느 하나의 상기 저면에 막대 형상의 측정툴을 놓고, 상기 측정툴이 상기 수납부의 가장자리와 간섭하는지 여부를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 깊이 측정부는, 상기 본체부의 하면으로부터 상기 깊이 측정부의 저면까지의 높이가 상기 수납부 형성 깊이의 평균값, 상한값 및 하한값을 갖는 3개의 깊이 측정부를 포함할 수 있다.

실시예에 따른 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그는 작업자가 하나의 지그를 이용하여 이차 전지 제조시 파우치에 형성된 수납부의 깊이를 간단하게 확인하는 동시에, 장치의 셋팅을 편리하고 정확하게 하면서도 공정 중 모든 조립 설비의 셋팅을 할 수 있는바, 공정 간 편차를 최소화하여 셋팅의 정밀도를 향상시키고 아울러 제조 장치의 셋팅 시간을 단축시킬 수 있고, 제조 중 필요한 부품 및 장치의 수를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 다목적 지그에서 II 부분을 정면에서 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 다목적 지그에서, III-III 에 따른 단면을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 다목적 지그에서 VI 부분을 정면에서 확대하여 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 도 1의 다목적 지그가 이차 전지용 파우치의 수납부 형성 깊이를 측정하는데 사용되는 사용예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 도 1의 다목적 지그가 이차 전지 제조 장치의 셋팅에 사용되는 첫 번째 사용예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 도 1의 다목적 지그가 이차 전지 제조 장치의 셋팅에 두번째 사용예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.

이하에서, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 다목적 지그에서 II 부분을 정면에서 확대하여 도시한 도면이고, 도 3은 도 1의 다목적 지그에서, III-III 에 따른 단면을 도시한 도면이고, 도 4는 도 1의 다목적 지그에서 VI 부분을 정면에서 확대하여 도시한 도면이다.

실시예에 따른 다목적 지그는 하나의 지그로서 이차 전지 제조 장치의 여러 부위를 셋팅할 수 있도록 구성된다. 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치는 파우치형 이차 전지를 제조하기 위한 장치일 수 있다. 아울러, 이러한 파우치형 이차 전지에 있어서 전극 조립체를 수납하는 파우치 케이스의 수납부 깊이를 확인할 수 있도록 구성된다. 예를 들어 이차 전지 제조 장치는 파우치형 이차 전지에 있어 전극 조립체를 구성하는 복수의 양극 또는 음극에 각기 제공되는 복수의 양극 탭 또는 음극 탭을 용접을 통해 고정하는 이른바 프리 용접 공정, 또는 용접된 양극 탭 또는 음극 탭의 일부를 절단하는 절단 공정, 또는 용접된 양극 탭 또는 음극 탭에 리드를 이른바 메인 용접을 위한 장치일 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 다목적 지그(1)는 본체부(100), 본체부의 상면(120)에 형성된 적어도 하나의 깊이 측정부(10), 본체부(100)의와 길이 방향의 일단으로부터 돌출된 제1 측정부(200) 및 본체부(100)의 길이 방향의 타단에 단차를 갖도록 형성된 제2 측정부(300)를 포함한다. 여기서, 본체부(100)의 길이 방향은, 도면에서 y축 방향일 수 있고, 제1 측정부(200)가 형성된 일단은 y축 방향의 -방향 단부일 수 있으며, 제2 측정부(300)가 형성된 타단은, y축 방향의 +방향 단부일 수 있다.

본체부(100)는 z축 방향의 상부(+)와 하부(-)에 각각 형성된 상면(120) 하면(130)과, 이들을 연결하는 측면(110)을 포함하는 사각 관 형태일 수 있다. 실질적으로 본체부(100)는 이차 전지의 전극 조립체에서 전극 및 세퍼레이터가 적층된 부분에 대응하는 크기 및 형상을 가질 수 있다. 즉, 본체부(100)의 두께(a)는, 전극 조립체의 전극 및 세퍼레이터가 적층된 부분의 두께일 수 있고, 본체부(100)의 길이는 전극 조립체의 전극 및 세퍼레이터가 적층된 부분의 두께일 수 있다.

본체부(100)의 상면(120)에는 본체부(100)의 폭방향(x축 방향)과 나란하게 연장되어 함몰된 적어도 하나의 깊이 측정부(10)가 형성된다. 깊이 측정부(10)에서 측정하고자 하는 깊이는, 이차 전지의 파우치 케이스에서, 전극 조립체가 안착되도록 오목하게 형성되는 수납부의 깊이이다. 따라서, 깊이 측정부(10)가 함몰되는 깊이는, 이러한 수납부의 깊이를 고려하여 설정될 수 있다.

예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 도시된 바와 같이, 본체부(100)의 하면(130)으로부터 깊이 측정부(10)의 저면까지의 높이(h1, h2, h3, 이하 깊이 측정부의 높이라고도 칭한다)가, 수납부의 깊이에 대응하도록 설정할 수 있다. 특히, 이 때 높이(h1, h2, h3)가 각각 상이한 제1, 제2, 및 제3 깊이 측정부(11, 12, 13)를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 설명을 위한 일 예이고, 깊이 측정부(10)의 개수는 특별히 한정되지 않는다.

이 때 제1 깊이 측정부(11)의 높이(h1)는, 예를 들면 파우치 케이스의 수납부의 높이로서 설정한 값으로서 허용 가능한 상한값에 대응할 수 있다. 또한, 제2 깊이 측정부(12)의 높이(h2)는, 파우치 케이스의 수납부의 높이로서 설정한 값의 평균값에 대응할 수 있으며, 제3 깊이 측정부(13)의 높이(h3)는, 파우치 케이스의 수납부의 높이로서 설정한 값의 하한값에 대응할 수 있다. 이와 같이 설정함으로써, 수납부의 깊이를 확인함에 있어서 제2 깊이 측정부(12)의 높이(h2)와 동일하게 되는 것을 최우선으로 하되, 상한 및 하한값도 별도의 수단 없이 용이하게 확인하는 것이 가능하다. 따라서 별도의 복잡한 단계 내지 장치 없이도, 허용 가능한 수납부의 깊이 범위 내에 포함되는지 여부를 간단하게 확인할 수 있다. 수납부의 깊이와 깊이 측정부(10)의 높이를 비교하여 수납부의 깊이를 측정하는 상세한 방법에 대해서는 후술한다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 본체부(100)와 일체로 형성되어, 본체부(100)의 길이 방향의 일단으로부터 돌출된 제1 측정부(200)는, 이차 전지의 전극 조립체에서 전극 탭과 유사한 형태를 가질 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 측정부(200)는, 본체부(100)로부터 연장된 경사부(220) 및 경사부(220)로부터 돌출된 탭형상부(210)를 포함한다. 이 때, 탭 형상부(210)는, 본체부(100)의 두께 방향의 중심으로부터 돌출되도록 형성된다. 즉, 본체부(100)의 상면(120)과 탭 형상부(210) 사이의 높이(d1)와, 본체부(100)의 하면(130)으로부터 탭 형상부(210)까지의 높이(d2)가 동일하도록 형성된다. 이를 통하여 제조 장치의 설비에서 중심을 설정할 때 해당 탭 형상부(210)를 이용하여 설정하는 것이 가능한바, 이에 대한 상세한 사항은 후술한다.

한편, 탭 형상부(210)의 두께(d)는, 전극 탭의 두께에 대응하도록 형성될 수 있다. 제조하는 이차 전지의 스펙에 따라 전극 탭의 두께 역시 달라질 수 있는바, 각 이차 전지에 대응하는 다목적 지그(1)를 제조할 때, 탭 형상부(210)의 두께(d)를 이차 전지의 각 전극 탭의 두께와 동일하게 함으로써, 전극 탭과 관련된 설비, 예를 들면 용접 공정시 적용되는 탭 가이드 내지 전극 탭 절단부 등에서 상하부 장치를 적절한 높이로 셋팅할 수 있다. 이에 대해서도 구체적인 이용예에 대해 후술하도록 한다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 본체부(100)와 일체로 형성되어, 본체부(100)의 길이 방향의 타단에 단차를 갖도록 형성된 제2 측정부(300)는, 단차를 형성하도록 본체부(100)의 길이 방향과 동일한 방향으로 돌출된 돌출부(310)와, 본체부(100)의 측면(110)에 형성되고, 돌출부(310)에 대응하는 부분까지 형성된 눈금부(320)를 포함할 수 있다. 또한, 돌출되지 않은 부분의 측면(110)에 보조 눈금부(321)를 더욱 포함할 수 있다. 한편, 본 실시예에서는, 단차를 계단 형상으로 도시하였으나, 이는 예시적인 형태이며, 이에 한정되지 않고 사선으로 경사진 형태 등을 가질 수 있으며 특별히 한정되지 않는다. 제2 측정부(300)를 이용하여 상, 하부 장치가 분리되어 있는 기구의 정렬이 정확한 위치에서 이루어졌는지 여부를 확인하여 셋팅할 수 있다. 이에 대해서는 구체적인 이용예를 들어 후술하도록 한다.

이와 같이 구성되는 실시예들의 다목적 지그(1)는 3D 프린터에 의해 제조될 수 있으며, 재질로는 수지를 포함한다. 이에 따라 다목적 지그(1)는 경량으로 정확한 치수를 갖도록 제조될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 다목적 지그에 의하면, 이차 전지에 있어서 파우치 케이스에 형성된 수납부의 높이를 간단한 방법으로 확인할 수 있으며, 동시에 해당 다목적 지그를 이용하여 이차 전지의 제조 과정에서의 각종 장치의 셋팅을 편리하고 정확하게 하면서도 공정 중 모든 조립 설비의 셋팅을 할 수 있는바, 공정 간 편차를 최소화하여 셋팅의 정밀도를 향상시키고 아울러 제조 장치의 셋팅 시간을 단축시킬 수 있고, 제조 중 필요한 부품 및 장치의 수를 감소시킬 수 있다.

이하에서는, 도 5a 및 도 5b를 참조하여, 실시예에 따른 다목적 지그를 이용하여 파우치 케이스의 수납부 형성 깊이를 측정하는 방법에 대해 설명한다.

도 5a 및 도 5b는 도 1의 다목적 지그가 이차 전지용 파우치의 수납부 형성 깊이를 측정하는데 사용되는 사용예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 5a를 참조하면, 다목적 지그(1)를, 파우치 케이스의 수납부(P)에 대응하는 영역에 안착시킨다. 이 때, 다목적 지그(1)의 상면(120), 즉 깊이 측정부(10)가 형성된 부분이 상부를 향하도록 배치한다. 아울러 파우치 케이스의 경우 시트 형상의 파우치일 수 있는데, 완성된 케이스의 형태일 수도 있고, 제조 공정이 아닌 테스트 과정 등에서는 도면에 도시된 바와 같이 단지 수납부(P)가 오목하게 형성된 형태일 수도 있다. 어떠한 형태이더라도 본 실시예의 다목적 지그(1)를 사용하여 수납부(P)의 깊이를 측정하는 데에는 제한이 없다.

이와 같이 다목적 지그(1)를 수납부(P)에 배치한 상태에서 단지 육안으로도 수납부(P)의 높이와, 깊이 측정부(10)의 높이를 비교하여 수납부(P)의 높이가 적절한지 확인해 보는 것도 가능하다. 다만, 가요성으로 정형화되지 않은 파우치의 형태가 쉽게 변형될 수 있다는 점을 고려할 때, 단지 육안으로 확인하는 것 보다 정확하게 수납부(P)의 높이를 확인해 보기 위하여 추가로 막대 형상의 측정툴(S)을 더욱 활용할 수도 있다.

즉, 도 5b에 도시한 바와 같이 다목적 지그(1)의 깊이 측정부(10) 중 어느 하나에, 막대 형상의 측정툴(S)을 배치하여, 해당 측정툴(S)이 연장된 부분이 수납부(P)의 가장자리와 간섭하는지 여부를 확인하여 수납부(P)의 높이를 확인할 수 있다. 이 때, 측정툴(S)은 도면에 나타난 바와 같이 스틸 자 등이 될 수 있고, 납작하고, 깊이 측정부(10)에 삽입 가능하여 높이를 확인할 수 있는 도구라면 특별히 한정되지 않는다.

이와 같이 측정툴(S)을 이용하여 수납부(P)의 높이를 확인할 때, 상술한 바와 같이 서로 다른 높이의 제1 내지 제3 깊이 측정부(11, 12, 13)를 활용함으로써, 간단하게 수납부(P)의 깊이가 허용 가능한 범위 내로 형성되었는지 확인할 수 있다. 즉, 도 5b에 도시한 바와 같이 중간 높이의 제2 깊이 측정부(12)에 측정툴(S)을 얹어서 측정한 수납부(P)의 높이가 제2 깊이 측정부(12)의 높이와 동일하다면(즉, 측정툴(S)이 기울어짐 없이 안착된다면), 추가의 측정 없이 해당 수납부(P)의 높이는 기준을 통과한 것으로 판단할 수 있다. 만약 측정툴(S)이 수납부(P)쪽으로 기울거나 또는 수납부(P)쪽이 들리게 된다면 그 깊이가 너무 얕거나 깊은 것을 의미하는바, 제1 및 제3 깊이 측정부(11, 13)를 활용하여 다시 측정을 행하고, 그 깊이가 제1 및 제3 깊이 측정부(11, 13)의 높이의 사이값을 갖는 것으로 확인될 경우 이 역시 해당 수납부(P)의 높이는 기준을 통과한 것으로 판단할 수 있다.

즉, 본 실시예에 의하면, 후술하는 바와 같이 다른 장치의 다양한 셋팅에 사용될 수 있는 다목적 지그(1)에 단지 홈 형상의 깊이 측정부(10)를 추가한 것 만으로도 파우치 케이스의 수납부(P)의 높이를 확인하는 데에 비교적 정확한 결과를 얻으면서도 추가의 장치 내지 공정 없이 간단하게 높이 확인을 수행할 수 있다. 따라서, 다목적 지그(1)의 활용 용도를 늘릴 수 있어서 공정 효율 역시 향상시킬 수 있다.

다음으로 도 6 및 도 7을 참조하여, 실시예에 따른 다목적 지그를 이차 전지 제조 장치의 셋팅을 위해 이용하는 사용예에 대해 설명한다.

도 6은 도 1의 다목적 지그가 이차 전지 제조 장치의 셋팅에 사용되는 첫 번째 사용예를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 7a 및 도 7b는 도 1의 다목적 지그가 이차 전지 제조 장치의 셋팅에 두번째 사용예를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 다목적 지그(1)를 이용하여, 용접 시 탭 가이드(40)의 상, 하부 가이드(41, 42)의 상하 위치를 셋팅할 수 있다.

즉, 파우치형 이차 전지의 전극 조립체가 포함하는 복수의 양극 또는 복수의 음극에 각기 연결된 복수의 양극 탭 또는 복수의 음극 탭을 연결하기 위해 용접이 행해질 수 있고, 이 때, 복수의 전극 탭 들을 모아서 고정하기 위하여 탭 가이드(40)가 적용될 수 있다. 탭 가이드(40)에 의해 고정된 전극 탭들은, 용접 장치(50)를 통해 용접될 수 있고, 이 때 용접 장치(50)는 용접대(또는 앤빌, anvil)(51) 및 용접기(또는 혼, horn)(52)을 포함할 수 있다.

탭 가이드(40)는, 상부 가이드(41) 및 하부 가이드(42)를 포함하고, 이들 상부 및 하부 가이드(41, 42) 사이에 전극 탭 들이 배치될 수 있도록 셋팅된다. 이를 위하여, 다목적 지그(1)를 작업대(20) 상에 배치하고, 제1 측정부(200)의 탭 형상부(210)를 상부 가이드(41)와 하부 가이드(42) 사이에 위치 시킨다. 이 때, 상부 가이드(41)와 하부 가이드(42) 각각이 탭 형상부(210)와 접촉하는 위치에 셋팅되는 것이 가장 바람직하며, 최소한 탭 형상부(210)와 각 가이드들(41, 42) 사이의 갭이 0.5mm 이내인 것이 바람직하다.

아울러 본 실시예에서는, 탭 가이드(40)의 위치를 셋팅하는 것을 예로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 전극 탭을 사이에 두고 상, 하부 높이를 맞춰야 하는 다른 장치, 예를 들면 전극 탭 커터, 전극 탭 프레스 등의 장치에서 중심을 셋팅하거나, 또는 용접 장치(50)의 위치를 직접 셋팅하거나, 그 외에 전극 탭을 사이에 두고 상, 하부 장치를 포함하는 다른 장치의 위치 셋팅 및 점검에도 활용하는 것이 가능하다. 이와 같이 다목적 지그(1)를 이용하여 용접에 사용되는 장치들의 상하 위치를 셋팅함으로써, 용접 불량 내지 전극 탭 단선 등의 불량 발생을 최소화할 수 있으며, 신속하고 정확한 장치 셋팅이 가능하여 제조 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 다목적 지그(1)를 이용하여, 용접 시 탭 가이드(40)의 상, 하부 가이드(41, 42)의 상대적인 위치 정렬을 셋팅할 수 있다.

즉, 도 6에서는, 제1 측정부(200)를 활용하여 탭 형상부(210)를 기준으로 한 상, 하부 가이드(41, 42)의 높이를 셋팅하였다면, 본 사용예에서는 제2 측정부(300)를 활용하여, 상, 하부 가이드(41, 42)의 y축 방향 위치를 셋팅한다. 우선, 도 7a에 도시된 바와 같이, 돌출부(310)의 단부가 상부 가이드(41)와 닿도록 작업대(20)위에 다목적 지그(1)를 위치시킨다. 이후 눈금부(320)를 확인하여, 작업대(20)의 단부와 상부 가이드(41)가 소정의 간격을 갖도록 상부 가이드(41)를 배치시킨다.

이어서, 도 7b에 도시한 바와 같이, 다목적 지그(1)를 뒤집어서, 돌출부(310)의 단부가 하부 가이드(42)와 접촉하도록 배치시킨다. 이후 눈금부(320)를 확인하여, 작업대(20)의 단부와 하부 가이드(42)가 상부 가이드(41)에서의 소정의 간격과 동일한 간격을 갖도록 하부 가이드(42)를 배치시킨다. 이 때, 상, 하부 가이드(41, 42)와 돌출부(310)만이 접한 상태에서 눈금부(320)를 확인하기 때문에, 전체적으로 다목적 지그(1)가 이차 전지와 동일한 두께를 갖도록 충분한 두께를 갖더라도, 돌출부(310)와 접하는 부분 외에서 발생할 수 있는 간섭을 방지할 수 있다. 따라서 눈금부(320)를 통해 확실히 밀착된 상태에서의 간격을 측정하는 것이 가능하다.

이에 의해, 상, 하부 가이드(41, 42)가 동일한 위치에 오차없이 정렬될 수 있다. 이에 따라, 탭 가이드(40)가 이차 전지의 길이 방향, 즉 y축 방향에서도 정해진 위치에 정확하게 배치되도록 함으로써 용접시 전극 탭을 정확하게 지지하는 것이 가능하고, 또한 상, 하부 가이드(41, 42)의 위치 정렬에 오차 없이 동일한 위치에 정렬이 되도록 함으로써 용접시 전극 탭 지지 불량에 따른 용접 오차 등의 발생을 방지할 수 있다.

아울러 본 실시예에서는 탭 가이드(40)만을 예시하여 설명하였으나, 이차 전지의 길이 방향을 기준으로 정렬이 필요한 다양한 장치의 셋팅에 적용 가능하며, 또한 눈금부(320)와 함께 단차의 안쪽에 형성된 보조 눈금부(321)를 사용하여 다양한 위치 및 자세에서의 셋팅이 가능하다.

이처럼 본 발명의 실시예에 따른 다목적 지그는 하나의 지그를 이용하여 이차 전지 제조시 파우치에 형성된 수납부의 깊이를 간단하게 확인하는 동시에, 이차 전지 제조 장치에서 셋팅이 필요한 여러 부위의 셋팅을 손쉽고도 빠르게 이룰 수 있다. 또한 반복하여 여러 번 셋팅을 행하더라도 동일한 조건으로 동일한 위치의 셋팅이 가능한바 제조된 이차 전지 간의 오차 발생 없이 제조하는 것이 가능하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1: 다목적 지그
10: 깊이 측정부
100: 본체부
200: 제1 측정부
210: 탭 형상부
300: 제2 측정부
310: 돌출부
320: 눈금부

Claims (12)

1. 전극 조립체 및 이를 수납하는 파우치 케이스를 포함하는 이차 전지의 제조를 위한 다목적 지그로서,
   본체부, 및
   상기 본체부의 상면에 형성되고, 상기 본체부의 폭방향과 나란하게 연장되어 함몰된 적어도 하나의 깊이 측정부를 포함하고,
   상기 본체부의 하면으로부터 상기 깊이 측정부의 저면까지의 높이는 상기 전극 조립체를 수납하는 상기 파우치 케이스의 수납부의 높이에 대응하는 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그.
2. 제1항에서,
   상기 깊이 측정부는, 함몰된 깊이가 서로 상이한 제1 깊이 측정부, 제2 깊이 측정부 및 제3 깊이 측정부를 포함하는 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그.
3. 제2항에서,
   상기 본체부의 하면으로부터 상기 제1 깊이 측정부의 저면까지의 높이는 상기 전극 조립체를 수납하는 상기 파우치 케이스의 수납부의 높이의 설정값의 상한값에 대응하는 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그.
4. 제3항에서,
   상기 본체부의 하면으로부터 상기 제2 깊이 측정부의 저면까지의 높이는 상기 전극 조립체를 수납하는 상기 파우치 케이스의 수납부의 높이의 설정값의 평균값에 대응하는 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그.
5. 제4항에서,
   상기 본체부의 하면으로부터 상기 제3 깊이 측정부의 저면까지의 높이는 상기 전극 조립체를 수납하는 상기 파우치 케이스의 수납부의 높이의 설정값의 하한값에 대응하는 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그.
6. 제1항에서,
   상기 본체부의 길이방향의 일단으로부터 돌출된 제1 측정부, 및
   상기 본체부의 길이방향의 타단에 단차를 갖도록 형성된 제2 측정부를 더 포함하는 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그.
7. 제6항에서,
   상기 제1 측정부는, 상기 본체부의 두께 방향의 중심으로부터 돌출되고,
   상기 제1 측정부의 위치가, 상기 이차 전지가 포함하는 복수의 전극에 연결된 전극 탭의 위치에 대응하는 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그.
8. 제6항에서,
   상기 제2 측정부의 측면에는, 상기 단차 중 외측으로 더욱 돌출된 돌출부에 형성된 눈금부가 위치하는 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그.
9. 제1항에서,
   상기 다목적 지그는 3D 프린터에 의해 구성된 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그.
10. 제1항에 기재된 이차 전지 제조를 위한 다목적 지그를 이용하여 파우치 케이스의 수납부 형성 깊이를 측정하는 방법으로서,
    상기 깊이 측정부가 상부를 향하도록 다목적 지그를 상기 수납부에 안착시키는 단계, 및
    상기 깊이 측정부의 저면의 높이와, 상기 수납부의 높이를 비교하는 단계를 포함하는 측정 방법.
11. 제10항에서,
    상기 깊이 측정부의 저면의 높이와, 상기 수납부의 높이를 비교하는 단계는,
    상기 깊이 측정부 중 어느 하나의 상기 저면에 막대 형상의 측정툴을 놓고, 상기 측정툴이 상기 수납부의 가장자리와 간섭하는지 여부를 확인하는 단계를 포함하는 측정 방법.
12. 제10항에서,
    상기 적어도 하나의 깊이 측정부는, 상기 본체부의 하면으로부터 상기 깊이 측정부의 저면까지의 높이가 상기 수납부 형성 깊이의 평균값, 상한값 및 하한값을 갖는 3개의 깊이 측정부를 포함하는 측정 방법.

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