WO2023096470A1 - 전극탭 용접 장치 및 전극탭 용접 방법 - Google Patents

전극탭 용접 장치 및 전극탭 용접 방법 Download PDF

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tabs
welding
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박아람
이용태
이승병
김석제
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an electrode tab welding device and an electrode tab welding method.
  • a secondary battery means a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged, and is widely used in electronic devices such as mobile phones, laptop computers, and camcorders, or electric vehicles.
  • the lithium secondary battery since the lithium secondary battery has a larger capacity than a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery and has a high energy density, the degree of its utilization is rapidly increasing.
  • secondary batteries are classified into cylindrical batteries and prismatic batteries in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can, and pouch-type batteries in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case made of an aluminum laminate sheet. It can be.
  • the pouch-type secondary battery 1 includes an electrode assembly 10 formed by alternately stacking electrodes and a separator, and a pouch 20 accommodating the electrode assembly 10 therein. Electrode tabs 15 may be connected to the electrodes of the electrode assembly 10 . The electrode tabs 15 may be welded to each other in a predetermined area and then connected to the electrode lead 17 .
  • the pouch 20 includes an indented cup portion 21 for accommodating the electrode assembly 10 .
  • the cup portion 21 of the pouch 20 may be formed of one or two. 1 illustrates a pouch 20 including a left cup portion and a right cup portion. Around the periphery of the cup portion 21, a peripheral portion 23 (terrace) is formed by sealing.
  • the electrode tab 15 when a pulling force is applied to the electrode tab 15 due to the deformation of the peripheral portion 23 of the pouch 20, the electrode tab 15 may be gradually tightened and then disconnected. Alternatively, even when a pulling force is applied to the electrode tab 15 due to the expansion of the pouch 20 , the electrode tab 15 may be gradually tightened and then disconnected. Such disconnection is pointed out as a major cause of fire. In the case of a pouch-type secondary battery, the length of the peripheral part 23 is reduced to increase energy density according to the recent demand for high capacity and high performance, which is By reducing the 'length to the welding point', the risk of disconnection is further increased.
  • An object of the present invention is to increase the 'length from the electrode assembly to the welding point of the electrode tabs' of the electrode tab, thereby preventing disconnection of the electrode tab even in a pouch-type secondary battery of high capacity and performance, and an electrode tab welding device and electrode It is to provide a tab welding method.
  • an electrode tab welding device relates to an electrode tab welding device that welds electrode tabs protruding from an electrode assembly to each other, and includes a guide unit provided to collect the electrode tabs, and the electrode tabs gathered by the guide unit in a predetermined manner.
  • a welding part provided for welding in a welding area, and the guide part faces the electrode assembly so that a length from the electrode assembly to the welding area is increased in at least some of the electrode tabs before welding by the welding part. It may be provided to press the electrode tabs toward the electrode assembly while moving.
  • a first rod disposed on any one of the upper and lower sides of the electrode tabs, and the upper side of the electrode tabs and a second rod disposed on the other of the lower side, and the first rod may be provided to move in a proximity direction toward the electrode assembly.
  • first and second rods may be provided to move relative to each other in order to adjust a distance between them in the vertical direction.
  • the first rod may move in the proximity direction in a state in which the first and second rods move relative to each other to press the electrode tabs in the vertical direction.
  • the first rod is disposed on a first rod body provided to move in the proximity direction, and at an end facing the electrode tabs among upper and lower ends of the first rod body, and moves in the proximity direction.
  • a first rod roller provided to rotate while contacting an electrode tab positioned closest to one of the electrode tabs may be included.
  • the second rod may be connected to a second rod body provided to move in the proximity direction in conjunction with the first rod body, and an end of an upper end and a lower end of the second rod body toward the electrode tabs.
  • a second load roller may be included.
  • the guide part when the guide part considers that the electrodes and separators of the electrode assembly are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground, a first rod part disposed on one of the upper and lower sides of the electrode tabs, and the electrode tab and a second rod part disposed on the other of upper and lower sides of the electrode tabs, wherein the first rod part moves toward a first pressing rod for pressing the electrode tabs in the vertical direction and the electrode assembly and moves toward the electrode tabs. and a first moving roller provided to pull at least a portion of the electrode toward the electrode assembly, and the second rod part relatively moves in the vertical direction with respect to the first rod to hold the electrode tabs together with the first pressing rod.
  • a second pressing rod for pressing in the vertical direction may be included.
  • the second rod part is provided to move toward the electrode assembly in conjunction with the first moving roller in a state in which the electrode tabs are pressed in the vertical direction by the first and second pressing rods. It may further include 2 moving rollers.
  • an electrode tab welding method relates to an electrode tab welding method of welding electrode tabs protruding from an electrode assembly to each other, (a) the electrode and the separator of the electrode assembly are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground. pressurizing the electrode tabs from upper and lower sides to gather the electrode tabs, pressing the electrode tabs toward the electrode assembly in a state in which the electrode tabs are gathered so that at least some of the electrode tabs are directed toward the electrode assembly. It may include pulling, and welding the electrode tabs in a predetermined welding area after the pulling.
  • At least some of the electrode tabs may be welded in a state in which a length from the electrode assembly to the welding region is increased by the pulling.
  • a first rod disposed on one of the upper and lower sides of the electrode tabs moves toward the electrode assembly and presses at least some of the electrode tabs toward the electrode assembly. may be a step.
  • the step (a) may be a step in which a second rod disposed on the other of the upper and lower sides of the electrode tabs presses the electrode tabs from the upper and lower sides together with the first rod.
  • the first rod is provided to move upward or downward in a proximity direction, which is a direction toward the electrode assembly, and in a separation direction, which is a direction away from the electrode assembly, and when moving in the proximity direction, It may include a first rod roller provided to rotate while contacting an electrode tab located closest among the electrode tabs.
  • the length from the electrode assembly to the welding area can be increased in at least some of the electrode tabs by welding the electrode tabs after pulling at least some of the electrode tabs toward the electrode assembly, thus manufacturing according to the present invention
  • the electrode tab may not be disconnected.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a pouch type secondary battery.
  • FIGS. 2A to 2D are diagrams for explaining one exemplary process that may be applied to welding electrode tabs of a pouch type secondary battery.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a portion of a battery module in which several pouch-type batteries are accommodated in a case.
  • FIG. 4 is a view showing an electrode tab welding apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • 5A to 5E are views for explaining a method of welding electrode tabs using the welding apparatus of FIG. 4 .
  • FIG. 6 is a view showing an electrode tab welding apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an exemplary process that can be applied to welding electrode tabs of a pouch type secondary battery.
  • the electrode assembly 10 is prepared as shown in FIG. 2 (a).
  • the electrode assembly 10 may be provided by stacking electrodes 11 and separators 13 .
  • the electrode 11 includes an anode and a cathode.
  • An electrode tab 15 may be connected to the electrode 11 .
  • the positive electrode tab connected to the positive electrode may also be provided in the electrode assembly 10 to extend in a direction different from the extension direction of the negative electrode tab 15 and may be welded in the same manner as the negative electrode tab.
  • the electrode tabs 15 are gathered as shown in FIG. 2(b).
  • the electrode tabs 15 may be gathered by pressing the electrode tabs 15 with two rods 30A and 30B.
  • the electrode tabs 15 are welded through the welding part 120 as shown in FIG. 2(c).
  • an electrode assembly 10 having electrode tabs 15 welded to each other in a predetermined welding area W can be manufactured.
  • the pouch type battery 1 may be manufactured by accommodating the electrode assembly 10 in a pouch 20 (see FIG. 1).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a portion of a battery module in which several pouch-type batteries are accommodated in a case.
  • the peripheral portion 23 of the pouch 20 may be bent during manufacturing of the battery module. Deformation of the peripheral portion 23 may cause the electrode lead 17 to bend, thereby causing a pulling force on the electrode tab 15 connected to the electrode lead 17 (eg, refer to the electrode tab 15a in FIG. 3). ). Such force may pull the electrode tab 15 taut and cause disconnection of the electrode tab 15 . This force may appear larger in the outer electrode tab 15a. Even when the battery expands, the above problem of disconnection may be caused.
  • the present invention which will be described in detail below, is to solve the above problem of disconnection.
  • the electrode tab welding device according to the first embodiment of the present invention relates to a device for welding electrode tabs 15 protruding from an electrode assembly 10 to each other, and as shown in FIG. 4, the guide part 110 and the welding part ( 120).
  • the electrode 11 and the separator 13 of the electrode assembly 10 are stacked in a vertical direction perpendicular to the ground.
  • this is exemplary and the stacking direction of the electrode 11 and the separator 13 may vary depending on the direction in which the electrode assembly 10 is viewed.
  • the guide part 110 may be provided to collect the electrode tabs 15 .
  • the guide part 110 includes the first rod 111 disposed on one of the upper and lower sides of the electrode tabs 15 and the other one of the upper and lower sides of the electrode tabs 15.
  • a second rod 112 may be included. 4 illustrates the first rod 111 disposed on the upper side and the second rod 112 disposed on the lower side. The first and second rods 111 and 112 may gather the electrode tabs 15 in a predetermined area G.
  • the first and second rods 111 and 112 may move relative to each other in a vertical direction. For example, in the stopped state of the second rod 112, only the first rod 111 can move toward the second rod 112, or in the stopped state of the first rod 111, the second rod 112 Only the first rod 111 can move toward, or the first and second rods 111 and 112 can move towards each other.
  • the distance between the first and second rods 111 and 112 may be adjusted by relative movement of the first and second rods 111 and 112 .
  • the electrode tabs 15 may be vertically pressed by the first and second rods 111 and 112 . Due to this pressure, the electrode tabs 15 may be gathered in a predetermined area G. In this process, the electrode tabs 15 may be bent toward a predetermined region (G).
  • the welding portion 120 may be provided to weld the electrode tabs 15 collected by the guide portion 110 in a predetermined welding area W.
  • the welding unit 120 may include a horn and an anvil for performing ultrasonic welding.
  • Electrode leads 17 (see FIG. 1) for supplying electricity to the outside of the battery may be welded to the electrode tabs 15 welded by the welding part 120 .
  • the guide part 110 of this embodiment may press the electrode tabs 15 toward the electrode assembly 10 while moving toward the electrode assembly 10 before welding by the welding part 120 . Due to this pressure, the guide part 110 may increase the reference length L of all or part of the electrode tabs 15 .
  • the reference length L may be 'the length from the electrode assembly 10 to the welding area W' of the electrode tab 15 .
  • the first and second rods 111 and 112 are directed toward the electrode assembly 10.
  • the electrode tabs 15 may be pulled toward the electrode assembly 10 by pressing by the first and second rods 111 and 112, and thus the 'electrode assembly' of the electrode tab 15
  • the length (L)' from (10) to the welding area (W) may be increased.
  • the remaining portion of the electrode tab 15 eg, the right portion of the welding region W in FIG. 4
  • only the first rod 111 may move toward the electrode assembly 10 .
  • the guide part 110 may press the electrode tabs 15 to a degree that allows the electrode tabs 15 to be pulled.
  • the electrode tabs 15 are welded in such a pulled state or after the pulled state, at least some of the electrode tabs 15 (e.g., the electrode tab of reference numeral 15b in FIG. 4) are welded in the 'electrode assembly 10'.
  • the length (L)' to (W) can be increased. Such an increase in length can prevent or slow down disconnection caused by the electrode tab 15 being pulled tight. This is because, due to the length increase, the electrode tab 15 will be taut only if the electrode tab 15 is pulled more than before the length increase.
  • the force applied to the electrode leads 17 may be transferred to the electrode tabs 15 through a connection point between the electrode tabs 15 and the electrode lead 17 .
  • the pull of the electrode tab 15 may increase as the electrode tab (eg, the electrode tab of 15b) is located on the outer side (eg, the upper or lower side with respect to FIG. 4 ). This is because the outer electrode tab 15 is greatly pressed by the guide part 110 .
  • the length L from the electrode assembly 10 to the welding area W is increased in at least some of the electrode tabs 15 before welding by the welding portion 120, the electrode
  • the guide portion 110 since the guide portion 110 is provided to press the electrode tabs 15 toward the electrode assembly 10 while moving toward the assembly 10. , Even if a pulling force is applied to the electrode tab 15 due to deformation of the peripheral portion 23 (terrace) of the pouch 20, or even if a pulling force is applied to the electrode tab 15 due to expansion of the battery, the electrode tab 15 ) may not be disconnected.
  • the guide unit 110 of this embodiment may determine the degree of pulling of the electrode tab 15 in consideration of the increase in length required to prevent disconnection. For example, in the case of a battery module in which the periphery of the pouch 20 is greatly deformed, the guide part 110 may move toward the electrode assembly 10 more. In this way, the guide unit 110 can control the amount of pulling of the electrode tab 15, that is, the degree of increase in the reference length L, by adjusting the distance that the guide unit 110 moves toward the electrode assembly 10.
  • the first rod 111 may include a first rod body 111a provided to move in a direction toward the electrode assembly 10 .
  • a direction toward the electrode assembly 10 eg, a left direction with respect to FIG. 4
  • the first rod body 111a may be a bar or block that rotatably supports the first rod roller 111b to be described later. This is also the same for the second rod body 112a to be described later.
  • the first rod 111 may move not only in the proximity direction but also in the direction away from the electrode assembly 10 (eg, in the right direction with reference to FIG. 4 ) in the separation direction. This is also the same for the second rod 112.
  • the first rod 111 may include a first rod roller 111b disposed at the lower end of the first rod body 111a.
  • the first rod roller 111b moves in the proximity direction, it may contact and rotate with an electrode tab located closest among the electrode tabs 15 (eg, the electrode tab located at the uppermost side in FIG. 4 ).
  • the first rod roller 111b may move toward the electrode assembly 10 in a state of being in contact with the uppermost electrode tab 15b, and may rotate by friction with the electrode tab 15b.
  • the electrode tab 15 can be pressed without damage to the electrode tab 15.
  • the first rod roller 111b moves the electrode tabs 15 between the upper and lower ends of the first rod body 111a. It may be placed at the lower end, which is the end toward which it is directed. When the first rod is disposed below the electrode tabs, the first rod roller may be disposed at an upper end of the first rod body.
  • the second rod 112 may also include a second rod body 112a provided to move in the proximity direction.
  • the second rod body 112a may move in conjunction with the first rod body 111a.
  • the second rod body 112a presses the electrode tabs 15 by the first rod roller 111b and the second rod roller 112b, which will be described later, while the first rod body 111a When is moving in the proximity direction, may move in the proximity direction together with the first rod body (111a).
  • the second rod 112 may also include a second rod roller 112b disposed at an end facing the electrode tabs 15 among the upper and lower ends of the second rod body 112a.
  • 4 illustrates a second rod roller 112b disposed at an upper end of the second rod body 112a.
  • the second rod roller 112b is positioned closest to the electrode tabs 15 in a state of pressing the electrode tabs 15 in the vertical direction together with the first rod roller 111b when moving in the proximity direction. It may rotate while contacting an electrode tab (eg, the electrode tab positioned at the bottommost side in FIG. 4 ).
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of welding electrode tabs using the welding apparatus of FIG. 4 .
  • the electrode assembly 10 is prepared as shown in FIG. 5 (a). At this time, the electrode assembly 10 may be seated on the seating portion 140 .
  • the seating portion 140 may be a jig or die on which the electrode assembly 10 can be seated.
  • the electrode tabs 15 are assembled as shown in FIG. 5(b). This may be implemented by the operation of the guide unit 110.
  • the electrode tabs 15 may be gathered in a predetermined area G while the first and second rods 111 and 112 respectively move toward each other.
  • the first rod 111 presses the electrode tabs 15 from the upper side to the lower side, thereby pushing the electrode tabs 15 to a predetermined level. It can also be collected in an area. In this way, the electrode tabs 15 may be gathered by pressing the electrode tabs 15 from the upper and lower sides.
  • the electrode tabs 15 are pressed toward the electrode assembly 10 in a state in which the electrode tabs 15 are gathered together. Due to this pressure, at least some of the electrode tabs 15 may be pulled toward the electrode assembly 10 .
  • This may be implemented by the operation of the guide unit 110.
  • the first and second rod rollers 111b and 112b may press the electrode tabs 15 in a vertical direction according to the vertical movement of the first and second rod bodies 111a and 112a.
  • the first and second rod rollers 111b and 112b may press the electrode tabs 15 toward the electrode assembly 10 according to the horizontal movement of the first and second rod bodies 111a and 112a. there is. Due to this pressure, at least some of the electrode tabs 15 (eg, electrode tabs positioned at the uppermost or lowermost side in FIG. 4 ) may be pulled toward the electrode assembly 10 .
  • the electrode tabs 15 are welded in the welding area W through the welding portion 120 in a pulled state of the electrode tab 15 .
  • the 'length from the electrode assembly 10 to the welding area W (L, see FIG. 5d)' can be increased, and in this state, the electrode tabs (15) can be welded together.
  • the electrode tabs 15 eg, the electrode tab of reference numeral 15c
  • the welding area (W ) can be increased.
  • the electrode tab 15 is located closer to the guide part 110, the above length increase may be greater.
  • Example 6 is a view showing an electrode tab welding apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • the welding device of Example 2 is different from the welding device of Example 1 in the guide part.
  • the guide portion of Example 2 will be mainly described.
  • the matters described in Example 1 may be applied to Example 2 in the same or similar manner.
  • the guide part 210 may include a first rod part 211 disposed on one of the upper and lower sides of the electrode tabs 15 . 6 illustrates the first rod part 211 disposed above the electrode tabs 15 .
  • the guide part 210 may include a second rod part 212 disposed on the other of upper and lower sides of the electrode tabs 15 . 6 illustrates the second rod part 212 disposed below the electrode tabs 15 .
  • the first rod part 211 may include a first pressing rod 211a for pressing the electrode tabs 15 in a vertical direction.
  • FIG. 6 illustrates a first pressing rod 211a disposed above the electrode tabs 15 and pressurizing the electrode tabs 15 by descending downward.
  • the first pressing rod 211a may be implemented in various shapes capable of pressing the electrode tabs 15 .
  • 6 illustrates a rod-shaped first pressing rod 211a having a convex lower end.
  • the first pressing rod 211a may descend to approach the electrode tabs 15 or ascend to move away from the electrode tabs 15 .
  • the contents of the first pressing rod 211a may be equally or similarly applied to the second pressing rod 212a to be described later.
  • the first rod part 211 may include a first moving roller 211b provided to move toward the electrode assembly 10 and pull at least some of the electrode tabs 15 toward the electrode assembly 10 . .
  • the first moving roller 211b may be implemented in various shapes capable of pulling the electrode tab 15 .
  • 6 illustrates a roller-shaped first moving roller 211b.
  • the first moving roller 211b moves in a direction approaching the electrode assembly 10 (eg, in a left direction with reference to FIG. 6 ) and in a direction away from the electrode assembly 10 (eg, in a right direction with reference to FIG. 6 ). can move
  • the first moving roller 211b may move downward to approach the electrode tab 15 or upward to move away from the electrode tab 15 .
  • the contents of the first moving roller 211b may be equally or similarly applied to the second moving roller 212b to be described later.
  • the second rod part 212 is a second pressure rod for vertically pressing the electrode tabs 15 together with the first pressure rod 211a by moving relative to the first pressure rod 211a in the vertical direction ( 212a) may be included. Relative movement of the second pressure rod 212a occurs when the second pressure rod 212a moves toward the first pressure rod 211a in a stationary state of the first pressure rod 211a, or when the second pressure rod 212a moves toward the first pressure rod 211a. ) In the stationary state, the first pressure rod 211a moves toward the second pressure rod 212a, or the first and second pressure rods 211a and 212a move toward each other. It can be. Due to the relative movement of the first and second pressing rods 211a and 212a, the electrode tabs 15 may be pressed in a vertical direction, whereby the electrode tabs 15 may be gathered in a predetermined area.
  • the second rod part 212 interlocks with the first moving roller 211b in a state in which the electrode tabs 15 are pressed in the vertical direction by the first and second pressing rods 211a and 212a to form an electrode assembly ( 10) may include a second moving roller 212b provided to move toward.
  • the second moving roller 212b may also move together.
  • the first and second moving rollers 211b and 212b together move the electrode By moving toward the assembly 10, at least some of the electrode tabs 15 (eg, electrode tabs positioned at the uppermost or lowermost among the electrode tabs) from the 'electrode assembly 10 to the welding (scheduled) area.
  • the length of 'can be increased. After this increase in length, the welding portion 120 may weld the electrode tabs 15 in the welding area.
  • first and second moving rollers 211b and 212b may move toward the electrode assembly 10 after being spaced apart from the electrode tabs 15 in the vertical direction and approaching the electrode tabs 15 . It may also be considered that the guide part 210 includes only the first moving roller 211b and presses the electrode tab 15 only with the first moving roller 211b.

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Abstract

본 발명은 전극 조립체에서 돌출된 전극탭들을 서로 용접시키는 전극탭 용접 장치에 관한 것으로서, 상기 전극탭들을 모으도록 마련되는 가이드부; 및 상기 가이드부에 의해 모아진 전극탭들을 소정의 용접 영역에서 용접하게 마련되는 용접부를 포함하고, 상기 가이드부는 상기 용접부에 의한 용접 전에, 상기 전극탭들 중 적어도 일부에 있어 상기 전극 조립체에서 상기 용접 영역까지의 길이가 증가되게, 상기 전극 조립체를 향해 이동하면서 상기 전극탭들을 상기 전극 조립체를 향해 가압하게 마련될 수 있다.

Description

전극탭 용접 장치 및 전극탭 용접 방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2021년 11월 29일자 한국특허출원 10-2021-0167739호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 전극탭 용접 장치 및 전극탭 용접 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 큰 용량을 가지며, 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.
이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지 등으로 분류될 수 있다.
도 1은 파우치형 이차전지의 일례를 도시하는 도면이다. 파우치형 이차전지(1)는 전극과 분리막이 교대로 적층되어 형성되는 전극 조립체(10)와, 전극 조립체(10)가 내부에 수용되는 파우치(20)를 포함한다. 전극 조립체(10)의 전극들에는 전극탭들(15)이 연결될 수 있다. 전극탭들(15)은 소정 영역에서 서로 용접된 후 전극리드(17)에 연결될 수 있다. 파우치(20)는 전극 조립체(10)의 수용을 위해 만입 형상의 컵부(21)를 포함한다. 파우치(20)의 컵부(21)는 1개 또는 2개로 형성될 수 있다. 도 1에는 좌측 컵부와 우측 컵부를 포함하는 파우치(20)가 예시되어 있다. 컵부(21)의 둘레 주변에는 실링에 의해 주변부(23, 테라스)가 형성된다.
그런데 파우치(20)의 주변부(23)의 변형으로 인해 전극탭(15)에 당겨지는 힘이 가해지면 전극탭(15)이 점점 팽팽해지다가 단선될 수 있다. 또는 파우치(20)의 팽창으로 인해 전극탭(15)에 당겨지는 힘이 가해져도 전극탭(15)이 점점 팽팽해지다가 단선될 수 있다. 이와 같은 단선은 화재 발생의 주요 원인으로 지목되고 있다. 파우치형 이차전지의 경우 최근 고용량화 및 고성능화의 요구에 따라 에너지 밀도를 높이기 위해 주변부(23)의 길이를 줄이고 있는데, 이는 전극탭(15)의 '전극 조립체(10)에서 전극탭들(15)의 용접 지점까지의 길이'를 감소시킴으로써 단선의 위험을 더욱 증가시키고 있다.
본 발명의 과제는, 전극탭의 '전극 조립체에서 전극탭들의 용접 지점까지의 길이'를 증가시킴으로써 고용량 및 고성능의 파우치형 이차전지에 있어서도 전극탭의 단선을 방지할 수 있는 전극탭 용접 장치 및 전극탭 용접 방법을 제공하는 것이다.
일 예에서 전극탭 용접 장치는 전극 조립체에서 돌출된 전극탭들을 서로 용접시키는 전극탭 용접 장치에 관한 것으로서, 상기 전극탭들을 모으도록 마련되는 가이드부, 및 상기 가이드부에 의해 모아진 전극탭들을 소정의 용접 영역에서 용접하게 마련되는 용접부를 포함하고, 상기 가이드부는 상기 용접부에 의한 용접 전에, 상기 전극탭들 중 적어도 일부에 있어 상기 전극 조립체에서 상기 용접 영역까지의 길이가 증가되게, 상기 전극 조립체를 향해 이동하면서 상기 전극탭들을 상기 전극 조립체를 향해 가압하게 마련될 수 있다.
다른 예에서 상기 가이드부는 상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 볼 때, 상기 전극탭들의 상측과 하측 중 어느 하나에 배치되는 제1 로드와, 상기 전극탭들의 상측과 하측 중 다른 하나에 배치되는 제2 로드를 포함하고, 상기 제1 로드는 상기 전극 조립체를 향하는 방향인 근접 방향으로 이동하게 마련될 수 있다.
또 다른 예에서 상기 제1 및 제2 로드는 상기 연직 방향으로 서로 간의 거리를 조절하기 위해 서로를 향해 상대 이동하게 마련될 수 있다.
또 다른 예에서 상기 제1 로드는 상기 제1 및 제2 로드가 서로를 향해 상대 이동하여 상기 전극탭들을 상기 연직 방향으로 가압시킨 상태에서 상기 근접 방향으로 이동하게 마련될 수 있다.
또 다른 예에서 상기 제1 로드는 상기 근접 방향으로 이동하게 마련되는 제1 로드 바디, 및 상기 제1 로드 바디의 상측 말단과 하측 말단 중 상기 전극탭들을 향하는 말단에 배치되어, 상기 근접 방향으로 이동 시에, 상기 전극탭들 중 가장 근접하게 위치하는 전극탭과 접촉하며 회전하게 마련되는 제1 로드 롤러를 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 상기 제2 로드는 상기 제1 로드 바디와 연동하여 상기 근접 방향으로 이동하게 마련되는 제2 로드 바디, 및 상기 제2 로드 바디의 상측 말단과 하측 말단 중 상기 전극탭들을 향하는 말단에 배치되어, 상기 근접 방향으로 이동 시에, 상기 제1 로드 롤러와 함께 상기 전극탭들을 상기 연직 방향으로 가압시킨 상태에서, 상기 전극탭들 중 가장 근접하게 위치하는 전극탭과 접촉하며 회전하게 마련되는 제2 로드 롤러를 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 상기 가이드부는 상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 볼 때, 상기 전극탭들의 상측과 하측 중 어느 하나에 배치되는 제1 로드부와, 상기 전극탭들의 상측과 하측 중 다른 하나에 배치되는 제2 로드부를 포함하고, 상기 제1 로드부는 상기 전극탭들을 상기 연직 방향으로 가압하기 위한 제1 가압 로드와, 상기 전극 조립체를 향해 이동하며 상기 전극탭들 중 적어도 일부를 상기 전극 조립체를 향해 당기도록 마련되는 제1 이동 롤러를 포함하고, 상기 제2 로드부는 상기 제1 로드에 대해 상기 연직 방향으로 상대 이동하여 상기 제1 가압 로드와 함께 상기 전극탭들을 상기 연직 방향으로 가압하기 위한 제2 가압 로드를 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 상기 제2 로드부는 상기 제1 및 제2 가압 로드에 의해 상기 전극탭들이 상기 연직 방향으로 가압된 상태에서, 상기 제1 이동 롤러와 연동하여 상기 전극 조립체를 향해 이동하게 마련되는 제2 이동 롤러를 더 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 전극탭 용접 방법은 전극 조립체에서 돌출된 전극탭들을 서로 용접시키는 전극탭 용접 방법에 관한 것으로서, (a) 상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 볼 때, 상기 전극탭들을 상측과 하측에서 가압하여 상기 전극탭들을 모으는 단계, 상기 전극탭들을 모은 상태에서 상기 전극탭들을 상기 전극 조립체를 향해 가압하여 상기 전극탭들 중 적어도 일부를 상기 전극 조립체를 향해 당기는 단계, 및 상기 당김 후에 상기 전극탭들을 소정의 용접 영역에서 용접하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 예에서 상기 전극탭들 중 상기 적어도 일부는 상기 당김에 의해서 상기 전극 조립체에서 상기 용접 영역까지의 길이가 증가된 상태에서 용접될 수 있다.
또 다른 예에서 상기 단계 (b)는 상기 전극탭들의 상측과 하측 중 어느 하나에 배치되는 제1 로드가 상기 전극 조립체를 향해 이동하며 상기 전극탭들 중 상기 적어도 일부를 상기 전극 조립체를 향해 가압하는 단계일 수 있다.
또 다른 예에서 상기 단계 (a)는 상기 전극탭들의 상측과 하측 중 다른 하나에 배치되는 제2 로드가 상기 제1 로드와 함께 상기 전극탭들을 상측과 하측에서 가압하는 단계일 수 있다.
또 다른 예에서 상기 제1 로드는 상기 전극 조립체를 향하는 방향인 근접 방향과 상기 전극 조립체로부터 멀어지는 방향인 이격 방향으로, 그리고 상방 또는 하방으로 이동하게 마련되고, 또한 상기 근접 방향으로 이동 시에, 상기 전극탭들 중 가장 근접하게 위치하는 전극탭과 접촉하며 회전하게 마련되는 제1 로드 롤러를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 전극탭들 중 적어도 일부를 전극 조립체를 향해 당긴 후 전극탭들을 용접함으로써 전극탭들 중 적어도 일부에 있어 전극 조립체에서 용접 영역까지의 길이를 증가시킬 수 있으므로, 본 발명에 따라 제조되는 전지의 경우, 파우치의 주변부(테라스)의 변형으로 전극탭에 당겨지는 힘이 가해지더라도, 또는 전지의 팽창으로 전극탭에 당겨지는 힘이 가해지더라도, 전극탭이 단선되지 않을 수 있다.
도 1은 파우치형 이차전지의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2a~2d는 파우치형 이차전지의 전극탭들을 용접하는 데에 적용될 수 있는 하나의 예시적인 과정들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 여러 개의 파우치형 전지들이 케이스에 수용되어 마련되는 전지 모듈의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 전극탭 용접 장치를 도시하는 도면이다.
도 5a~5e는 도 4의 용접 장치를 통한 전극탭들의 용접 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 전극탭 용접 장치를 도시하는 도면이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
우선, 도 2를 참조하여 파우치형 이차전지의 전극탭들을 용접하는 과정에 대해 설명한다. 도 2는 파우치형 이차전지의 전극탭들을 용접하는 데에 적용될 수 있는 하나의 예시적인 과정을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 2(a)와 같이 전극 조립체(10)를 준비한다. 전극 조립체(10)는 전극들(11)과 분리막들(13)이 적층되어 마련될 수 있다. 전극(11)은 양극과 음극을 포함한다. 전극(11)에는 전극탭(15)이 연결될 수 있다. 참고로 도 2 등에는 설명의 편의를 위해 음극에 연결된 음극탭(15)만 도시되어 있다. 양극에 연결된 양극탭도 음극탭(15)의 연장 방향과는 다른 방향으로 연장되게 전극 조립체(10)에 구비되어, 음극탭과 동일 방식으로 용접될 수 있다. 다음으로 도 2(b)와 같이 전극탭들(15)을 모은다. 예를 들어, 2개의 로드(30A, 30B)로 전극탭들(15)을 가압하여 전극탭들(15)을 모을 수 있다. 다음으로 도 2(c)와 같이 용접부(120)를 통해 전극탭들(15)을 용접한다.
이런 과정들을 거쳐 도 2(d)와 같이, 소정의 용접 영역(W)에서 서로 용접된 전극탭들(15)이 구비된 전극 조립체(10)가 제조될 수 있다. 전극탭들(15)에 전극리드(17, 도 1 참조)를 연결한 후 전극 조립체(10)를 파우치(20, 도 1 참조)에 수용시킴으로써 파우치형 전지(1)가 제조될 수 있다.
여러 개의 파우치형 전지들(1)은 도 3에 도시되어 있듯이 하나의 케이스(C)에 수용되어 전지 모듈로 제조될 수 있다. 도 3은 여러 개의 파우치형 전지들이 케이스에 수용되어 마련되는 전지 모듈의 일부를 도시하는 단면도이다.
그런데 전지 모듈의 제조 중에 파우치(20)의 주변부(23)가 구부러질 수 있다. 주변부(23)의 변형은 전극리드(17)의 꺾임을 유발함으로써 전극리드(17)에 연결된 전극탭(15)에 당겨지는 힘을 초래할 수 있다(예: 도 3 중 도면부호 15a의 전극탭 참조). 이런 힘은 전극탭(15)을 팽팽하게 잡아당겨 전극탭(15)의 단선을 초래할 수 있다. 이런 힘은 외측에 위치하는 전극탭(15a)에서 더 크게 나타날 수 있다. 전지의 팽창 시에도 위와 같은 단선의 문제가 초래될 수 있다.
이하에서 자세히 설명할 본 발명은 위와 같은 단선의 문제를 해결하기 위한 것이다.
실시예 1
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 전극탭 용접 장치를 도시하고 있는 도면이다. 본 발명의 실시예 1에 따른 전극탭 용접 장치는 전극 조립체(10)에서 돌출된 전극탭들(15)을 서로 용접시키는 장치에 관한 것으로서, 도 4에 도시되어 있듯이 가이드부(110) 및 용접부(120)를 포함한다. 참고로 이하에선 전극 조립체(10)의 전극(11)과 분리막(13)이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 본다. 다만, 이는 예시적이며 전극(11)과 분리막(13)의 적층 방향은 전극 조립체(10)를 바라보는 방향에 따라 달라질 수 있다.
가이드부(110)는 전극탭들(15)을 모으도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 가이드부(110)는 전극탭들(15)의 상측과 하측 중 어느 하나에 배치되는 제1 로드(111)와, 전극탭들(15)의 상측과 하측 중 다른 하나에 배치되는 제2 로드(112)를 포함할 수 있다. 도 4에는 상측에 배치되는 제1 로드(111)와 하측에 배치되는 제2 로드(112)가 예시되어 있다. 제1 및 제2 로드(111, 112)는 전극탭들(15)을 소정 영역(G)에 모을 수 있다.
제1 및 제2 로드(111, 112)는 연직 방향으로 서로를 향해 상대 이동할 수 있다. 예를 들어, 제2 로드(112)의 정지 상태에서 제1 로드(111)만 제2 로드(112)를 향해 이동할 수 있고, 또는 제1 로드(111)의 정지 상태에서 제2 로드(112)만 제1 로드(111)를 향해 이동할 수 있고, 또는 제1 및 제2 로드(111, 112)가 각각 상대를 향해 이동할 수 있다.
제1 및 제2 로드(111, 112)의 상대 이동으로 제1 및 제2 로드(111, 112) 간의 거리가 조절될 수 있다. 제1 및 제2 로드(111, 112) 간의 거리가 줄어들면 전극탭들(15)은 제1 및 제2 로드(111, 112)에 의해 연직 방향으로 가압될 수 있다. 이런 가압으로 전극탭들(15)이 소정 영역(G)에 모일 수 있다. 이런 과정에서 전극탭들(15)은 소정 영역(G)을 향해 벤딩될 수 있다.
용접부(120)는 가이드부(110)에 의해 모아진 전극탭들(15)을 소정의 용접 영역(W)에서 용접하게 마련될 수 있다. 예를 들어, 용접부(120)는 초음파 용접을 수행하기 위한 혼과 앤빌을 포함할 수 있다. 용접부(120)에 의해 용접된 전극탭들(15)에는 전지의 외측으로 전기를 공급하기 위한 전극리드(17, 도 1 참조)가 용접될 수 있다.
본 실시예의 가이드부(110)는 용접부(120)에 의한 용접 전에, 전극 조립체(10)를 향해 이동하면서 전극탭들(15)을 전극 조립체(10)를 향해 가압할 수 있다. 이런 가압으로 가이드부(110)는 전극탭들(15)의 전부 또는 일부의 기준 길이(L)를 증가시킬 수 있다. 여기서 기준 길이(L)는 전극탭(15)의 '전극 조립체(10)에서 용접 영역(W)까지의 길이'일 수 있다.
예를 들어, 전극탭들(15)이 제1 및 제2 로드(111, 112)에 의해 연직 방향으로 가압된 상태에서 제1 및 제2 로드(111, 112)가 전극 조립체(10)를 향해 이동하면, 전극탭들(15) 중 적어도 일부는 제1 및 제2 로드(111, 112)에 의한 가압으로 전극 조립체(10)를 향해 당겨질 수 있으며, 이에 따라 전극탭(15)의 '전극 조립체(10)에서 용접 영역(W)까지의 길이(L)'가 증가될 수 있다. 전극탭(15)의 나머지 부분(예: 도 4에서 용접 영역(W)의 우측 부분)도 전극 조립체(10)를 향해 당겨질 수 있다. 참고로 제2 로드(112)가 전극탭들(15)을 지지한 상태에서 제1 로드(111)만 전극 조립체(10)를 향해 이동할 수도 있다. 가이드부(110)는 전극탭들(15)의 당겨짐을 허용하는 정도에서 전극탭들(15)을 가압할 수 있다.
이와 같은 당김 상태 또는 당김 후의 상태에서 전극탭들(15)을 용접하면 전극탭들(15) 중 적어도 일부(예: 도 4 중 도면부호 15b의 전극탭)의 '전극 조립체(10)에서 용접 영역(W)까지의 길이(L)'가 증가될 수 있다. 이와 같은 길이 증가는 전극탭(15)이 팽팽하게 당겨져서 단선되는 것을 방지하거나 늦출 수 있다. 길이 증가로 인해, 길이 증가 전보다 전극탭(15)을 더 많이 당겨야만 전극탭(15)이 팽팽해질 것이기 때문이다. 참고로 전극리드(17, 도 1 참고)에 가해지는 힘은 전극탭들(15)과 전극리드(17)의 연결 지점을 통해 전극탭들(15)에 전달될 수 있다.
전극탭(15)의 당김은 외측(예: 도 4를 기준으로 상측 또는 하측)에 위치하는 전극탭(예: 15b의 전극탭)일수록 크게 나타날 수 있다. 외측에 위치하는 전극탭(15)일수록 가이드부(110)에 의해 크게 가압되기 때문이다.
본 실시예의 전극탭 용접 장치는 용접부(120)에 의한 용접 전에, 전극탭들(15) 중 적어도 일부에 있어 전극 조립체(10)에서 용접 영역(W)까지의 길이(L)가 증가되게, 전극 조립체(10)를 향해 이동하면서 전극탭들(15)을 전극 조립체(10)를 향해 가압하게 마련되는 가이드부(110)를 포함하기 때문에, 본 실시예의 전극탭 용접 장치에 의해 제조되는 전지의 경우, 파우치(20)의 주변부(23, 테라스)의 변형으로 전극탭(15)에 당겨지는 힘이 가해지더라도, 또는 전지의 팽창으로 전극탭(15)에 당겨지는 힘이 가해지더라도, 전극탭(15)이 단선되지 않을 수 있다.
본 실시예의 가이드부(110)는 단선 방지를 위해 요구되는 길이 증가를 고려해서 전극탭(15)의 당김 정도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 파우치(20)의 주변부가 크게 변형되는 전지 모듈의 경우 가이드부(110)가 전극 조립체(10)를 향해 더 많이 이동할 수 있다. 이와 같이 가이드부(110)는 전극 조립체(10)를 향해 이동하는 거리를 조절하여 전극탭(15)의 당김 정도, 즉 기준 길이(L)의 증가 정도를 조절할 수 있다.
한편, 제1 로드(111)는 전극 조립체(10)를 향하는 방향으로 이동하게 마련되는 제1 로드 바디(111a)를 포함할 수 있다. 이하에선 전극 조립체(10)를 향하는 방향(예: 도 4를 기준으로 좌측 방향)을 근접 방향으로 칭한다. 제1 로드 바디(111a)는 후술할 제1 로드 롤러(111b)를 회전 가능하게 지지하는 바 또는 블록 등일 수 있다. 이는 후술할 제2 로드 바디(112a)도 동일하다. 참고로 제1 로드(111)는 근접 방향뿐만 아니라, 전극 조립체(10)에서 멀어지는 방향(예: 도 4를 기준으로 우측 방향)인 이격 방향으로 이동할 수도 있다. 이는 제2 로드(112)도 동일하다.
제1 로드(111)는 제1 로드 바디(111a)의 하측 말단에 배치되는 제1 로드 롤러(111b)를 포함할 수 있다. 제1 로드 롤러(111b)는 근접 방향으로 이동 시에, 전극탭들(15) 중 가장 근접하게 위치하는 전극탭(예: 도 4에서 가장 상측에 위치하는 전극탭)과 접촉하며 회전할 수 있다. 예를 들어, 제1 로드 롤러(111b)는 가장 상측에 위치한 전극탭(15b)과 접촉한 상태에서 전극 조립체(10)를 향해 이동할 수 있으며, 이때 전극탭(15b)과의 마찰에 의해 회전할 수 있다. 제1 로드(111)가 제1 로드 롤러(111b)를 포함하면 전극탭(15)의 파손 없이 전극탭(15)을 가압할 수 있다.
본 실시예의 제1 로드(111)는 전극탭들(15)의 상측에 배치되므로 제1 로드 롤러(111b)는 제1 로드 바디(111a)의 상측 말단과 하측 말단 중 전극탭들(15)을 향하는 말단인 하측 말단에 배치될 수 있다. 제1 로드가 전극탭들의 하측에 배치되면 제1 로드 롤러는 제1 로드 바디의 상측 말단에 배치될 수 있다.
제2 로드(112)도 근접 방향으로 이동하게 마련되는 제2 로드 바디(112a)를 포함할 수 있다. 제2 로드 바디(112a)는 제1 로드 바디(111a)와 연동하여 이동할 수 있다. 예를 들어, 제2 로드 바디(112a)는 제1 로드 롤러(111b)와 후술할 제2 로드 롤러(112b)에 의해 전극탭들(15)을 가압시킨 상태에서, 제1 로드 바디(111a)가 근접 방향으로 이동할 때, 제1 로드 바디(111a)와 함께 근접 방향으로 이동할 수 있다.
제2 로드(112)도 제2 로드 바디(112a)의 상측 말단과 하측 말단 중 전극탭들(15)을 향하는 말단에 배치되는 제2 로드 롤러(112b)를 포함할 수 있다. 도 4에는 제2 로드 바디(112a)의 상측 말단에 배치되는 제2 로드 롤러(112b)가 예시되어 있다. 제2 로드 롤러(112b)는 근접 방향으로 이동 시에, 제1 로드 롤러(111b)와 함께 전극탭들(15)을 연직 방향으로 가압시킨 상태에서, 전극탭들(15) 중 가장 근접하게 위치하는 전극탭(예: 도 4에서 가장 하측에 위치하는 전극탭)과 접촉하며 회전할 수 있다.
이하에선 도 5을 참조하여 본 실시예의 용접 장치를 통한 전극탭들(15)의 용접 과정에 대해 설명한다. 도 5는 도 4의 용접 장치를 통한 전극탭들의 용접 방법을 설명하기 위한 도면이다.
우선 도 5(a)와 같이 전극 조립체(10)를 준비한다. 이때 전극 조립체(10)는 안착부(140)에 안착될 수 있다. 안착부(140)는 전극 조립체(10)가 안착될 수 있는 지그 또는 다이일 수 있다.
다음으로 도 5(b)와 같이 전극탭들(15)을 모은다. 이는 가이드부(110)의 작동으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 로드(111, 112)가 각각 서로를 향해 이동하면서 전극탭들(15)을 소정 영역(G)에 모을 수도 있다. 또는 제2 로드(112)가 전극탭들(15)을 하측에서 지지하고 있는 상태에서 제1 로드(111)가 전극탭들(15)을 상측에서 하측으로 가압함으로써 전극탭들(15)을 소정 영역에 모을 수도 있다. 이와 같이 전극탭들(15)을 상측과 하측에서 가압하여 전극탭들(15)을 모을 수 있다.
다음으로 도 5(c)와 같이, 전극탭들(15)을 모은 상태에서 전극탭들(15)을 전극 조립체(10)를 향해 가압한다. 이런 가압으로 전극탭들(15) 중 적어도 일부는 전극 조립체(10)를 향해 당겨질 수 있다. 이는 가이드부(110)의 작동으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 로드 바디(111a, 112a)의 수직 이동에 따라 제1 및 제2 로드 롤러(111b, 112b)가 전극탭들(15)을 연직 방향으로 가압할 수 있고, 이런 가압 상태에서 제1 및 제2 로드 바디(111a, 112a)의 수평 이동에 따라 제1 및 제2 로드 롤러(111b, 112b)가 전극탭들(15)을 전극 조립체(10)를 향해 가압할 수 있다. 이런 가압으로 전극탭들(15) 중 적어도 일부(예: 도 4에서 가장 상측 또는 가장 하측에 위치하는 전극탭)는 전극 조립체(10)를 향해 당겨질 수 있다.
다음으로 도 5(d)와 같이 전극탭(15)의 당김 상태에서 용접부(120)를 통해 전극탭들(15)을 용접 영역(W)에서 용접한다.
이런 과정에 의해 전극탭들(15) 중 적어도 일부의 경우 '전극 조립체(10)에서 용접 영역(W)까지의 길이(L, 도 5d 참고)'가 증가될 수 있으며, 이런 상태에서 전극탭들(15)이 서로 용접될 수 있다. 결과적으로 전극탭들(15) 중 적어도 일부(예: 도면부호 15c의 전극탭)의 경우 도 5(e)에 도시되어 있듯이 당김 과정이 없을 때와 대비하여 전극 조립체(10)에서 용접 영역(W)까지의 길이가 증가될 수 있다. 참고로 가이드부(110)에 근접하게 위치하는 전극탭(15)일수록 위와 같은 길이 증가가 크게 나타날 수 있다.
실시예 2
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 전극탭 용접 장치를 도시하고 있는 도면이다. 실시예 2의 용접 장치는 가이드부에 있어 실시예 1의 용접 장치와 차이가 있다. 이하에선 실시예 2의 가이드부를 중심으로 설명한다. 참고로 실시예 1에 설명되어 있는 사항은 실시예 2에 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.
가이드부(210)는 전극탭들(15)의 상측과 하측 중 어느 하나에 배치되는 제1 로드부(211)를 포함할 수 있다. 도 6에는 전극탭들(15)의 상측에 배치되는 제1 로드부(211)가 예시되어 있다. 가이드부(210)는 전극탭들(15)의 상측과 하측 중 다른 하나에 배치되는 제2 로드부(212)를 포함할 수 있다. 도 6에는 전극탭들(15)의 하측에 배치되는 제2 로드부(212)가 예시되어 있다.
제1 로드부(211)는 전극탭들(15)을 연직 방향으로 가압하기 위한 제1 가압 로드(211a)를 포함할 수 있다. 도 6에는 전극탭들(15)의 상측에 배치되되 하측으로 하강함으로써 전극탭들(15)을 가압하는 제1 가압 로드(211a)가 예시되어 있다. 제1 가압 로드(211a)는 전극탭들(15)을 가압할 수 있는 여러 형상으로 구현될 수 있다. 도 6에는 볼록한 형상의 하측 말단을 갖는 로드 형상의 제1 가압 로드(211a)가 예시되어 있다. 제1 가압 로드(211a)는 전극탭들(15)에 가까워지도록 하강할 수도 있고, 전극탭들(15)로부터 멀어지도록 상승할 수도 있다. 제1 가압 로드(211a)에 대한 내용은 후술할 제2 가압 로드(212a)에도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.
제1 로드부(211)는 전극 조립체(10)를 향해 이동하며 전극탭들(15) 중 적어도 일부를 전극 조립체(10)를 향해 당기도록 마련되는 제1 이동 롤러(211b)를 포함할 수 있다. 제1 이동 롤러(211b)는 전극탭(15)을 당길 수 있는 여러 형상으로 구현될 수 있다. 도 6에는 롤러 형상의 제1 이동 롤러(211b)가 예시되어 있다. 제1 이동 롤러(211b)는 전극 조립체(10)에 가까워지는 방향(예: 도 6을 기준으로 좌측 방향)과, 전극 조립체(10)로부터 멀어지는 방향(예: 도 6을 기준으로 우측 방향)으로 이동할 수 있다. 또한 제1 이동 롤러(211b)는 전극탭(15)에 근접하기 위해 하측으로 이동할 수도 있고, 전극탭(15)에서 멀어지기 위해 상측으로 이동할 수도 있다. 제1 이동 롤러(211b)에 대한 내용은 후술할 제2 이동 롤러(212b)에도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.
제2 로드부(212)는 제1 가압 로드(211a)에 대해 연직 방향으로 상대 이동하여 제1 가압 로드(211a)와 함께 전극탭들(15)을 연직 방향으로 가압하기 위한 제2 가압 로드(212a)를 포함할 수 있다. 제2 가압 로드(212a)의 상대 이동은 제1 가압 로드(211a)의 정지 상태에서 제2 가압 로드(212a)가 제1 가압 로드(211a)를 향해 이동하는 경우, 또는 제2 가압 로드(212a)의 정지 상태에서 제1 가압 로드(211a)가 제2 가압 로드(212a)를 향해 이동하는 경우, 또는 제1 및 제2 가압 로드(211a, 212a)가 각각 상대를 향해 이동하는 경우 등으로 설명될 수 있다. 제1 및 제2 가압 로드(211a, 212a)의 상대 이동으로 전극탭들(15)은 연직 방향으로 가압될 수 있고, 이에 의해 전극탭들(15)이 소정 영역에 모일 수 있다.
제2 로드부(212)는 제1 및 제2 가압 로드(211a, 212a)에 의해 전극탭들(15)이 연직 방향으로 가압된 상태에서, 제1 이동 롤러(211b)와 연동하여 전극 조립체(10)를 향해 이동하게 마련되는 제2 이동 롤러(212b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 이동 롤러(211b)의 이동 시에 제2 이동 롤러(212b)도 함께 이동할 수 있다.
제1 및 제2 가압 로드(211a, 212a)가 서로를 향해 상대 이동하여 전극탭들(15)을 소정의 집합 영역에 모은 상태에서, 제1 및 제2 이동 롤러(211b, 212b)가 함께 전극 조립체(10)를 향해 이동함으로써, 전극탭들(15) 중 적어도 일부(예: 전극탭들 중 가장 상측 또는 가장 하측에 위치하는 전극탭)의 '전극 조립체(10)에서 용접 (예정) 영역까지의 길이'를 증가시킬 수 있다. 이와 같은 길이 증가 후에 용접부(120)는 전극탭들(15)을 용접 영역에서 용접할 수 있다. 참고로 제1 및 제2 이동 롤러(211b, 212b)는 전극탭들(15)로부터 연직방향으로 이격되어 있다가 전극탭들(15)로 근접한 후 전극 조립체(10)를 향해 이동할 수 있다. 가이드부(210)가 제1 이동 롤러(211b)만 구비하여 제1 이동 롤러(211b)만으로 전극탭(15)을 가압하는 것도 고려할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 전극 조립체에서 돌출된 전극탭들을 서로 용접시키는 전극탭 용접 장치에 있어서,
    상기 전극탭들을 모으도록 마련되는 가이드부; 및
    상기 가이드부에 의해 모아진 전극탭들을 소정의 용접 영역에서 용접하게 마련되는 용접부를 포함하고,
    상기 가이드부는,
    상기 용접부에 의한 용접 전에, 상기 전극탭들 중 적어도 일부에 있어 상기 전극 조립체에서 상기 용접 영역까지의 길이가 증가되게, 상기 전극 조립체를 향해 이동하면서 상기 전극탭들을 상기 전극 조립체를 향해 가압하게 마련되는, 전극탭 용접 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드부는,
    상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 볼 때, 상기 전극탭들의 상측과 하측 중 어느 하나에 배치되는 제1 로드와, 상기 전극탭들의 상측과 하측 중 다른 하나에 배치되는 제2 로드를 포함하고,
    상기 제1 로드는,
    상기 전극 조립체를 향하는 방향인 근접 방향으로 이동하게 마련되는, 전극탭 용접 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 및 제2 로드는,
    상기 연직 방향으로 서로 간의 거리를 조절하기 위해 서로를 향해 상대 이동하게 마련되는, 전극탭 용접 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 로드는,
    상기 제1 및 제2 로드가 서로를 향해 상대 이동하여 상기 전극탭들을 상기 연직 방향으로 가압시킨 상태에서 상기 근접 방향으로 이동하게 마련되는, 전극탭 용접 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 로드는,
    상기 근접 방향으로 이동하게 마련되는 제1 로드 바디; 및
    상기 제1 로드 바디의 상측 말단과 하측 말단 중 상기 전극탭들을 향하는 말단에 배치되어, 상기 근접 방향으로 이동 시에, 상기 전극탭들 중 가장 근접하게 위치하는 전극탭과 접촉하며 회전하게 마련되는 제1 로드 롤러를 포함하는, 전극탭 용접 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 로드는,
    상기 제1 로드 바디와 연동하여 상기 근접 방향으로 이동하게 마련되는 제2 로드 바디; 및
    상기 제2 로드 바디의 상측 말단과 하측 말단 중 상기 전극탭들을 향하는 말단에 배치되어, 상기 근접 방향으로 이동 시에, 상기 제1 로드 롤러와 함께 상기 전극탭들을 상기 연직 방향으로 가압시킨 상태에서, 상기 전극탭들 중 가장 근접하게 위치하는 전극탭과 접촉하며 회전하게 마련되는 제2 로드 롤러를 포함하는, 전극탭 용접 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드부는,
    상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 볼 때, 상기 전극탭들의 상측과 하측 중 어느 하나에 배치되는 제1 로드부와, 상기 전극탭들의 상측과 하측 중 다른 하나에 배치되는 제2 로드부를 포함하고,
    상기 제1 로드부는,
    상기 전극탭들을 상기 연직 방향으로 가압하기 위한 제1 가압 로드와, 상기 전극 조립체를 향해 이동하며 상기 전극탭들 중 적어도 일부를 상기 전극 조립체를 향해 당기도록 마련되는 제1 이동 롤러를 포함하고,
    상기 제2 로드부는,
    상기 제1 가압 로드에 대해 상기 연직 방향으로 상대 이동하여 상기 제1 가압 로드와 함께 상기 전극탭들을 상기 연직 방향으로 가압하기 위한 제2 가압 로드를 포함하는, 전극탭 용접 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 로드부는,
    상기 제1 및 제2 가압 로드에 의해 상기 전극탭들이 상기 연직 방향으로 가압된 상태에서, 상기 제1 이동 롤러와 연동하여 상기 전극 조립체를 향해 이동하게 마련되는 제2 이동 롤러를 더 포함하는, 전극탭 용접 장치.
  9. 전극 조립체에서 돌출된 전극탭들을 서로 용접시키는 전극탭 용접 방법에 있어서,
    (a) 상기 전극 조립체의 전극과 분리막이 지면에 수직한 연직 방향으로 적층되어 있다고 볼 때, 상기 전극탭들을 상측과 하측에서 가압하여 상기 전극탭들을 모으는 단계;
    (b) 상기 전극탭들을 모은 상태에서 상기 전극탭들을 상기 전극 조립체를 향해 가압하여 상기 전극탭들 중 적어도 일부를 상기 전극 조립체를 향해 당기는 단계; 및
    (c) 상기 당김 후에 상기 전극탭들을 소정의 용접 영역에서 용접하는 단계를 포함하는, 전극탭 용접 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전극탭들 중 상기 적어도 일부는,
    상기 당김에 의해서 상기 전극 조립체에서 상기 용접 영역까지의 길이가 증가된 상태에서 용접되는, 전극탭 용접 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 단계 (b)는,
    상기 전극탭들의 상측과 하측 중 어느 하나에 배치되는 제1 로드가 상기 전극 조립체를 향해 이동하며 상기 전극탭들 중 상기 적어도 일부를 상기 전극 조립체를 향해 가압하는 단계인, 전극탭 용접 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 단계 (a)는,
    상기 전극탭들의 상측과 하측 중 다른 하나에 배치되는 제2 로드가 상기 제1 로드와 함께 상기 전극탭들을 상측과 하측에서 가압하는 단계인, 전극탭 용접 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 로드는,
    상기 전극 조립체를 향하는 방향인 근접 방향과 상기 전극 조립체로부터 멀어지는 방향인 이격 방향으로, 그리고 상방 또는 하방으로 이동하게 마련되고, 또한 상기 근접 방향으로 이동 시에, 상기 전극탭들 중 가장 근접하게 위치하는 전극탭과 접촉하며 회전하게 마련되는 제1 로드 롤러를 포함하는, 전극탭 용접 방법.
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