KR20230106397A - 전극조립체의 전극 탭 용접 방법 및 이차전지의 제조방법 - Google Patents

전극조립체의 전극 탭 용접 방법 및 이차전지의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 전극 탭 용접 방법은, n(n은 2 이상의 정수) 개의 전극판들이 적층된 전극조립체의 전극 탭 용접 방법으로서, n개의 전극판들을 k(k는 2 이상의 정수)개의 그룹(group)으로 나눈 후, 각 그룹 별로 전극판들을 적층한 전극판 적층체들의 전극 탭들을 겹친후 용접하는 1차 용접 단계; 및 모든 그룹들의 전극판 적층체를 적층해, 전극 탭들을 겹친후 용접하는 2차 용접 단계;를 포함하고, 상기 2차 용접 단계에서의 용접부는, 상기 1차 용접 단계에서의 용접부를 포함한다.

Description

전극조립체의 전극 탭 용접 방법 및 이차전지의 제조방법{Electrode tab welding method of electrode assembly and manufacturing method of secondary battery}
본 발명의 전극조립체의 전극 탭을 용접하는 방법 및 이를 포함하는 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.
개인 휴대단말, 전기 자동차 분야를 포함하여 여러 분야에서 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다.
이차전지는 전해질에 양극과 음극을 삽입하고, 이러한 양극과 음극을 연결했을 때 전해질과 전극 사이에서 발생되는 전기화학적 반응을 이용한 전지로서, 기존의 일차전지와는 달리 전기전자제품에서 소모된 에너지를 충전기에 의해 재충전하여 반복 사용할 수 있는 충전과 방전이 가능한 전지이므로, 무선 전기전자제품의 대중화와 더불어 확산되고 있는 추세이다.
이러한 이차전지는 양극, 분리막, 음극 구조을 포함하는 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는데, 대표적으로는 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 적층형 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이셀(Bi-cell) 또는 풀셀(Full cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극조립체 등을 들 수 있다.
도 1은 종래의 적층형 전극조립체의 단면도 및 전극 탭의 용접 방법을 도시하고 있다. 도 1을 참조하면, 적층형 전극조립체는, 복수의 극판들(21) 및 분리막들(22)이 적층되어 있는 구조를 가진다. 그리고, 상기 복수의 극판(21)들의 일측 변에는 양극 탭 및 음극 탭(23)이 각각 형성되어 돌출된 구조를 가지며, 각각의 전극 탭들은, 하나로 모아진 상태로 접합되어 있다.
이러한 전극 탭들의 접합을 위한 용접은, 알루미늄이나 동박의 용접에 주로 사용되는 초음파 용접이 이용되고 있다. 초음파 용접은, 도 1에 도시한 바와 같이 평탄면을 갖는 앤빌(11) 위로 전극 탭들이 모아진 상태에서 그 위로 혼(13)이 전극 탭(23)들을 가압하며 진동하는 방식으로 이루어진다.
종래에는 다수의 전극 탭들을 접합하기 위해서, 도 1에 도시한 바와 같이 각각의 전극 탭들을 하나로 모아 용접을 수행하였다. 그런데, 근래에 들어 고용량/고에너지 전지에 대한 수요가 증가하면서, 전극의 로딩량 및 극판의 적층 수가 증가함에 따라 전극조립체의 두께가 두꺼워지는 추세이고, 전극 탭들이 적층된 높이가 높을 수록 더 높은 출력의 초음파 용접이 요구되므로, 종래의 용접 방법은 전극 탭 단선의 위험도가 크다.
대한민국 공개특허 제10-2019-0069759호
상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 적층된 복수의 전극 탭을 용접할 때에, 전극 탭 단선의 위험도를 방지할 수 있는 전극조립체의 전극 탭 용접 방법 및 이를 이용한 이차전지으이 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극조립체의 전극 탭 용접 방법은, n(n은 2 이상의 정수) 개의 전극판들이 적층된 전극조립체의 전극 탭 용접 방법으로서, n개의 전극판들을 k(k는 2 이상의 정수)개의 그룹(group)으로 나눈 후, 각 그룹 별로 전극판들을 적층한 전극판 적층체들의 전극 탭들을 겹친후 용접하는 1차 용접 단계; 및 모든 그룹들의 전극판 적층체를 적층해, 전극 탭들을 겹친후 용접하는 2차 용접 단계;를 포함하고, 상기 2차 용접 단계에서의 용접부는, 상기 1차 용접 단계에서의 용접부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 k는 2 내지 5의 정수이다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 1차 용접 단계 및 2차 용접 단계는, 초음파 용접에 의해 용접이 수행된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 초음파 용접은, 주파수 조정을 통해 출력값이 조절된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 1차 용접 단계에서, 각 그룹에 포함되는 전극판들의 개수는, 모두 n/k 로 동일하거나 편차가 3개 이내이다.
본 발명의 일 실시예에서, n개의 전극판들의 전극 탭들의 용접에 필요한 초음파 용접의 적정 출력값이 P일때, 상기 1차 용접 단계는, 용접 시 인가되는 초음파 출력값이 P/k 이다.
또한, 상기 2차 용접 단계는, 용접 시 인가되는 초음파 출력값이 P(1-1/k) 이하이다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전극판은 양극 전극판 및 음극 전극판을 포함하며, 상기 전극판 적층제는, 상기 양극 전극판, 분리막 및 상기 음극 전극판이 교대로 적층되어 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조방법은, (a) 전극 탭이 형성된 다수의 전극판들을 준비하는 단계; (b) 전술한 방법으로 전극조립체의 전극 탭들을 용접하는 단계; (c) 상기 용접된 전극 탭들에 전극 리드를 용접하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조방법은, (d) 상기 전극 리드의 상면 일부 및 하면 일부에 각각 절연 필름을 부착하는 단계; 및 (e) 상기 전극조립체를 전지케이스에 수용하고 밀봉하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 전극조립체의 전극 탭 용접 방법은, 다수의 전극 탭들의 용접 시, 이들을 한 번에 용접하지 않고, 2회에 나누어 전극 탭들을 용접하므로, 초음파 용접 시 출력값을 낮출 수 있어, 전극 탭의 단선 위험을 감소시키는 효과가 있다.
도 1은 적층형 전극조립체의 단면 및 종래의 전극 탭 용접 방법을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭 용접 방법의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2 차 용접 단계를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 제조방법에 있어서, 전극 탭과 전극 리드르 용접하는 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 탭 용접 방법의 모식도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 용접 단계를 나타낸 모식도이다. 이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 전극 탭 용접 방법은, n(n은 2 이상의 정수) 개의 전극판들이 적층된 전극조립체의 전극 탭 용접 방법으로서, n개의 전극판들을 k(k는 2 이상의 정수)개의 그룹(group)으로 나눈 후, 각 그룹 별로 전극판들을 적층한 전극판 적층체(110,120,130)들의 전극 탭(113,123,133)들을 겹친후 용접하는 1차 용접 단계(a); 및 모든 그룹들의 전극판 적층체(110,120,130)를 적층해, 전극 탭(113,123,133)들을 모두 겹친후 용접하는 2차 용접 단계;를 포함하고, 상기 2차 용접 단계에서의 용접부는, 상기 1차 용접 단계에서의 용접부(113a, 123a, 133a)를 포함한다.
여기서, 상기 2차 용접 단계에서의 용접부가, 상기 1차 용접 단계에서의 용접부를 포함한다는 것의 의미는, 1차 용접에 의해 형성된 용접부 상에서, 중첩하여 2차 용접을 수행하는 것을 의미하고, 2차 용접부의 영역이, 1차 용접부의 영역을 완전히 포함하거나, 1차 용접부의 영역을 80% 이상 포함하는 것을 의미한다.
본 발명은, 전극조립체를 구성하는 전극판의 적층수가 증가하여 전극 탭의 적층 수 또한 증가함에 따라, 전극 탭들의 접합을 위한 초음파 용접 시, 필요로 하는 출력값이 증가하므로, 출력값 증가에 따른 전극 탭의 단선 위험을 최소화하기 위하여, 전극조립체의 모든 전극 탭들을 모아서 한 번에 용접하지 않고, 전극조립체를 구성할 다수의 전극판들을 k개의 그룹으로 그룹핑한 후, 각 그룹별로 전극 탭들을 1차로 용접하고, 모든 그룹들의 전극판 적층체들을 적층해 전극조립체의 모든 전극 탭들을 다시 2차 용접하는 과정을 포함하는 바, 2회에 나누어 전극 탭들을 용접하므로, 초음파 용접 시 출력값을 낮출 수 있고, 이에 따라 전극 탭 단선의 위험도를 감소시킬 수 있다.
도 2는, 1차 용접 전에 다수의 전극판들을 3 개의 그룹으로 그룹핑한 실시예를 도시하였으나, 그룹의 개수는 이에 한정되지 아니하고, 전극조립체를 구성할 전극판들을 2개 내지 5개의 그룹으로 그룹핑할 수 있다. 적층할 전극판의 개수가 많을수록 상기 k의 값은 증가하나, 너무 많은 그룹으로 나눌 경우에는 1차 용접 횟수가 증가하므로, 2개 내지 5개의 그룹으로 그룹핑하는 것이 바람직하다.
그리고, 각 그룹에 포함되는 전극판들의 개수, 즉 전극판들의 적층수는 모든 그룹이 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다. 상기 1차 용접 단계에서, 각 그룹에 포함되는 전극판들의 개수 편차가 너무 큰 경우에는, 전극판들을 용접함에 있어서, 각 그룹별로 용접 조건을 변경해야 하는 번거로움이 있으므로, 각 그룹에 포함되는 전극판들의 개수는 n/k으로 서로 동일하거나, 그 편차가 3개 이내인 것이 바람직하다. 여기서 편차란 평균값 또는 중간값을 기준으로 한 편차이다.
상기 전극판은 양극 전극판 및 음극 전극판을 포함하며, 상기 전극판 적층제는, 상기 양극 전극판, 분리막 및 상기 음극 전극판이 교대로 적층되어 구성된다.
이때, 상기 분리막은 전극조립체의 단부로부터 용접부까지의 거리를 1로 하였을 때, 전극조립체의 단부로부터 1/3 내지 1의 범위까지 존재할 수 있다.
상기 범위를 벗어나, 분리막이 짧게 돌출되는 경우에는, 다른 극성을 갖는 극판과의 접촉을 효과적으로 방지할 수 없고, 너무 길게 돌출되는 경우에는 전극 탭들의 용접에까지 분리막이 영향을 주게 되어, 용접 공정 상 문제가 있을 수 있는 바 바람직하지 않다.
이러한 분리막의 존재에 따라, 전극 탭들의 용접부를 전극조립체 가까이에 형성할 수 있고, 결과적으로 전지셀의 부피당 에너지밀도도 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 전극조립체는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극조립체일 수 있으며, 이들의 구체적인 구성은 당업계에 공지된 구성을 참조한다. 구체적으로, 스택형 전극조립체는 소정 크기의 다수의 양극판과 음극판을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 구조이며, 스택/폴딩형 전극조립체는, 일정한 단위 크기의 양극판/분리막/음극판 구조의 풀셀(full cell) 또는 양극판(음극)/분리막/음극판(양극)/분리막/양극판(음극) 구조의 바이셀(bicell)을 긴 길이의 연속적인 분리막 필름을 이용하여 폴딩한 구조일 수 있다.
상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조될 수 있으며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은 전기화학적 반응을 일으킬 수 있는 물질로서, 리튬 전이금속 산화물로서, 2 이상의 전이금속을 포함하고, 예를 들어, 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물; 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 리튬 망간 산화물; 화학식 LiNi1-yMyO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B, Cr, Zn 또는 Ga이고 상기 원소 중 하나 이상의 원소를 포함, 0.01≤y≤0.7 임)으로 표현되는 리튬 니켈계 산화물; Li1+zNi1/3Co1/3Mn1/3O2, Li1+zNi0.4Mn0.4Co0.2O2 등과 같이 Li1+zNibMncCo1-(b+c+d)MdO(2-e)Ae (여기서, -0.5≤z≤0.5, 0.1≤b≤0.8, 0.1≤c≤0.8, 0≤d≤0.2, 0≤e≤0.2, b+c+d<1 임, M = Al, Mg, Cr, Ti, Si 또는 Y 이고, A = F, P 또는 Cl 임)으로 표현되는 리튬 니켈 코발트 망간 복합산화물; 화학식 Li1+xM1-yM'yPO4-zXz(여기서, M = 전이금속, 바람직하게는 Fe, Mn, Co 또는 Ni 이고, M' = Al, Mg 또는 Ti 이고, X = F, S 또는 N 이며, -0.5≤x≤+0.5, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.1 임)로 표현되는 올리빈계 리튬 금속 포스페이트 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는, 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 전극 활물질을 포함하는 슬러리 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 다만, 본 발명에 따른 제조방법에 따르면 적은 양의 바인더로도 충분한 접착력을 나타낼 수 있는 바, 바인더의 함량이 상세하게는, 슬러리 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 5중량%일 수 있다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
또한, 상기 음극은, 예를 들어, 음극 집전체 상에 음극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료; 티타늄 산화물; 리튬 티타늄 산화물 등을 들 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 상기 1차 용접 단계 및 2차 용접 단계는, 초음파 용접에 의해 용접이 수행된다. 초음파 용접은, 용접 소재에 적절한 압력과 종진동(longitudinal vibration)의 초음파 진동을 가하면, 마찰열에 기인하는 큰 소성변형을 일으키며, 용접 소재의 융점 이하에서 소재의 고상확산(solid-state diffusion) 작용에 의하여 강한 결합이 이루어지게 하는 용접 방법이다.
이러한 초음파 용접은 용접 소재들의 융점 이하에서 용착이 이루어지므로 열영향부가 극히 작으며, 이종재료나 두께가 아주 얇은 박판 재료의 접합 시 접합성이 우수한 등의 많은 장점을 지니고 있어 현재 전극 탭의 용접 시 많이 사용되고 있다.
초음파 용접을 수행하는 초음파 용접 장치는, 일반 전원을 초음파 용접에서 주로 사용하게 되는 20~40kHz의 초음파 전원으로 변환하는 전원공급기; 전기적 에어지를 기계적 진동 에너지로 변환시키는 진동자; 진동자의 진동 진폭을 증폭하여 혼에 전달하는 부스터; 용접 대상물에 적절한 압력과 종진동의 초음파 진동을 가하는 혼, 용접 대상물이 놓이는 앤빌을 포함한다.
그리고, 초음파 용접은 평탄면을 갖는 앤빌(anvil, 11)에 용접될 대상물이 놓이면 혼(horn, 13)이 상기 대상물을 가압하며 진동하는 방식으로 이루어져서, 상기 혼의 접촉지점에서 스팟용접이 이루어진다.
하나의 구체적 예에서, 상기 n개의 전극판들의 전극 탭들의 용접에 필요한 초음파 용접의 적정 출력값이 P라고 할 때, 상기 1차 용접 단계에서, 1차 용접 시 인가되는 초음파 출력값을 P/k로 설정할 수 있다.
일반적으로, 전극 탭들의 용접 단계에서 필요한 초음파 출력값은, 용접되는 전극 탭들의 개수에 비례하므로, 1차 용접 단계에서 용접되는 전극 탭들의 개수가 많을수록 용접 시 인가되는 초음파 출력값도 증가하게 된다.
본 발명에 있어서, 1차 용접 단계에서, n개의 전극판들을 k 개의 그룹으로 나누되, 용접 편의성을 위해, 각 그룹에 포함되는 전극판들의 개수를 n/k로 동일하게 하거나, 편차가 3개 이내로 유사하게 그룹핑 한 경우에는, 1차 용접 단계에서 인가되는 출력값을 모든 그룹에 대해 동일하게 설정할 수 있으며, 이때 인가되는 초음파 출력값을 P/k로 설정하는 것이다.
그리고, 2차 용접 단계에서, 용접 시 인가되는 초음파 출력값은, 1차 용접 단계에서 인가되는 초음파 출력값을 고려하여 적절하게 설정할 수 있으며, 하나의 구체적 예에서, 2차 용접 단계에서는, 용접 시 인가되는 초음파 출력값은 P×(1-1/k) 이하로 설정할 수 있다.
그리고, 초음파 용접의 출력값은, 주파수 조정을 통해 조절할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 이차전지의 제조방법을 설명한다.
상기 이차전지를 제조하는 방법은,
(a) 전극 탭이 형성된 다수의 전극판들을 준비하는 단계;
(b) 제 1 항에 따른 방법으로, 상기 전극조립체의 전극 탭들을 용접하는 단계;
(c) 상기 용접된 전극 탭들에 전극 리드를 용접하는 단계를 포함하고,
더 나아가,
(d) 상기 전극 리드의 상면 일부 및 하면 일부에 각각 절연 필름을 부착하는단계; 및
(e) 상기 전극조립체를 전지케이스에 수용하고 밀봉하는 단계를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 이차전지를 제조하기 위해서는, 상기 (b) 전극 탭들을 용접하는 단계에서, 하나의 전극조립체를 구성할 전극판들을 k(k는 2 이상의 정수)개의 그룹(group)으로 나눈 후, 각 그룹 별로 전극판들을 적층한 전극판 적층체들의 전극 탭들을 겹친 후 용접하는 1차 용접 단계; 및 모든 그룹들의 전극판 적층체를 적층해, 전극 탭들을 모두 겹친 후 용접하는 2차 용접 단계;를 포함하고, 상기 2차 용접 단계에서의 용접부는, 상기 1차 용접 단계에서의 용접부를 포함한다.
도 4는 상기 (c)의 전극 탭-전극 리드의 용접 단계를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 하나의 구체적 예에서, 상기 (b) 단계에 의해 용접된 전극 탭(113, 123, 133)들을 전극 리드(200)에 용접함에 있어서, 앤빌(11) 상에 전극조립체의 전극 탭(113,123,133)을 배치하고, 전극 탭(113,123,133)들 상에 전극 리드(200)를 배치하며, 전극 리드(200)와 혼(13)이 대면하도록 하여 전극 리드와 전극 탭을 용접할 수 있다. 이에 따라 도 4의 W로 표시되는 부위가 전극 리드- 전극 탭 용접부가 된다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
20, 100: 전극 조립체
22: 분리막
110, 120, 130: 전극판 적층체
23, 113, 123, 133: 전극 탭
11: 앤빌
13: 혼
200: 전극 리드
W: 전극 리드- 전극 탭 용접부

Claims (10)

  1. n(n은 2 이상의 정수) 개의 전극판들이 적층된 전극조립체의 전극 탭 용접 방법으로서,
    전극판들을 k(k는 2 이상의 정수)개의 그룹(group)으로 나눈 후, 각 그룹 별로 전극판들을 적층한 전극판 적층체들의 전극 탭들을 겹친 후 용접하는 1차 용접 단계; 및
    모든 그룹들의 전극판 적층체를 적층해, 전극 탭들을 겹친 후 용접하는 2차 용접 단계;를 포함하고,
    상기 2차 용접 단계에서의 용접부는, 상기 1차 용접 단계에서의 용접부를 포함하는 전극조립체의 전극 탭 용접 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 k는 2 내지 5의 정수인 전극조립체의 전극 탭 용접 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 용접 단계 및 2차 용접 단계는, 초음파 용접에 의해 용접이 수행되는 전극조립체의 전극 탭 용접 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 초음파 용접은, 주파수 조정을 통해 출력값이 조절되는 전극조립체의 전극 탭 용접 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 1차 용접 단계에서, 각 그룹에 포함되는 전극판들의 개수는, 모두 n/k 로 동일하거나 또는 편차가 3개 이내인 전극조립체의 전극 탭 용접 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, n개의 전극판들의 전극 탭들의 용접에 필요한 초음파 용접의 적정 출력값이 P일때, 상기 1차 용접 단계는, 용접 시 인가되는 초음파 출력값이 P/k인 전극조립체의 전극 탭 용접 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 2차 용접 단계는, 용접 시 인가되는 초음파 출력값이 P(1-1/k) 이하인 전극조립체의 전극 탭 용접 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전극판은 양극 전극판 및 음극 전극판을 포함하며,
    상기 전극판 적층제는, 상기 양극 전극판, 분리막 및 상기 음극 전극판이 교대로 적층되어 구성되는 전극조립체의 전극 탭 용접 방법.
  9. (a) 전극 탭이 형성된 다수의 전극판들을 준비하는 단계;
    (b) 제 1 항에 따른 방법으로, 상기 전극조립체의 전극 탭들을 용접하는 단계;
    (c) 상기 용접된 전극 탭들에 전극 리드를 용접하는 과정을 포함하는 이차전지의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    (d) 상기 전극 리드의 상면 일부 및 하면 일부에 각각 절연 필름을 부착하는 과정; 및
    (e) 상기 전극조립체를 전지케이스에 수용하고 밀봉하는 과정을 이차전지의 제조방법.
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