WO2023163469A1 - 전극리드 정렬 마스킹 장치 - Google Patents

전극리드 정렬 마스킹 장치 Download PDF

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WO2023163469A1
WO2023163469A1 PCT/KR2023/002396 KR2023002396W WO2023163469A1 WO 2023163469 A1 WO2023163469 A1 WO 2023163469A1 KR 2023002396 W KR2023002396 W KR 2023002396W WO 2023163469 A1 WO2023163469 A1 WO 2023163469A1
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alignment
electrode lead
masking
jig
bus bar
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PCT/KR2023/002396
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English (en)
French (fr)
Inventor
김태욱
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/502—Interconnectors for connecting terminals of adjacent batteries; Interconnectors for connecting cells outside a battery casing
    • H01M50/514—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells
    • H01M50/516—Methods for interconnecting adjacent batteries or cells by welding, soldering or brazing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • B23K37/0426—Fixtures for other work
    • B23K37/0435—Clamps
    • B23K37/0443—Jigs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557—Plate-shaped terminals

Definitions

  • the present invention relates to an electrode lead alignment masking device, and more particularly, to an electrode lead alignment masking device capable of aligning an electrode lead bent to a bus bar in an accurate position, significantly reducing a welding defect rate, and preventing damage to an electrode rib. It is about.
  • a secondary battery in general, includes an anode, a cathode, and an electrolyte, and generates electrical energy using a chemical reaction.
  • the use of secondary batteries is gradually increasing due to the advantage of being capable of charging and discharging.
  • lithium secondary batteries have high energy density per unit weight, and thus are widely used as power sources for electronic communication devices or as driving sources for high-output hybrid vehicles and electric vehicles.
  • lithium secondary batteries such as lithium ion batteries and lithium ion polymer batteries having high energy density, discharge voltage, and output stability is increasing.
  • a plurality of battery cells are stacked inside a battery case of a secondary battery. Electrode tabs are formed to protrude from each of the plurality of battery cells, and electrode leads are welded to each electrode tab. In a bending process, the cathode lead and the cathode lead are bent so as to overlap the bus bar by a bending tool. In a welding process, which is a process subsequent to the bending process, the bent anode lead and cathode lead are welded to the bus bar in an overlapped state by a welding tool.
  • the bent electrode leads are welded to the bus bar in a non-aligned state. Accordingly, even if the lengths of the plurality of electrode leads are uniformly unified, the welding length of the electrode leads may be changed, thereby increasing the welding defect rate.
  • the overlapping length of the pair of electrode leads is shortened.
  • the bonding strength of the welded portion is remarkably reduced as the actual welding section becomes shorter than the design welding section.
  • the overlapping length of the pair of electrode leads becomes excessively long.
  • the overlapped portion of the pair of electrode leads may be partially lifted or a gap may be opened. Accordingly, the bonding force of the welded portion may be weakened.
  • welding sparks or spatters may increase the welding defect rate.
  • the welding length of a pair of electrode leads in each bus bar may be different from each other, the actual welding length may deviate from the design required dimension, and the welding defect rate may increase.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an electrode lead alignment masking device capable of aligning electrode leads bent on a bus bar in an accurate position and significantly reducing a welding defect rate.
  • An object of the present invention is to provide an electrode lead alignment masking device in which an actual welding length of an electrode lead can match a design welding length.
  • An object of the present invention is to provide an electrode lead alignment masking device capable of preventing a reduction in the bonding area and bonding force of a welding part by preventing electrode leads from spreading outward in the width direction of a bus bar.
  • An object of the present invention is to provide an electrode lead alignment masking device capable of preventing the overlapping portion of a pair of electrode leads from being lifted locally or from opening a gap.
  • An object of the present invention is to provide an electrode lead alignment masking device capable of preventing damage to an electrode lead and an alignment jig.
  • the electrode lead alignment masking device is: In the electrode lead alignment masking device for aligning the electrode leads bent to the bus bar in the electrode lead welding process, it is inserted into the slot between the bus bars a pair of alignment jigs for aligning the positions of the electrode leads; and a masking jig disposed between the pair of aligning jigs and surrounding a welding portion of the electrode lead.
  • the pair of alignment jigs may be coupled to both sides of the masking jig in the width direction.
  • the alignment jig may gather the electrode leads toward the bus bar while being inserted outside the electrode leads in the slots.
  • the alignment jig may include an alignment body portion opposite to both sides of the masking jig; and an alignment rib extending from the alignment body, thinner than the alignment body, and aligning the electrode lead while being inserted into the slot.
  • An alignment tapered portion may be formed inside the alignment rib in the thickness direction to gather the electrode leads toward the bus bar.
  • a stepped portion may be formed below the alignment body portion to be spaced apart from the bending portion of the electrode lead, and a pressing surface of the masking jig may be disposed at a position lower than the stepped portion.
  • the alignment jig may be formed in a rectangular panel shape.
  • a welding space portion penetrating in the vertical direction may be formed inside the masking jig.
  • the masking jig may be formed in a rectangular cylinder shape parallel to the longitudinal direction of the bus bar, and the welding space portion may be formed parallel to the longitudinal direction of the bus bar.
  • the masking jig may compress the electrode lead to the bus bar.
  • Electrode lead alignment masking device In the electrode lead alignment masking device for aligning the electrode leads bent to the bus bar in the electrode lead welding process, the electrode lead alignment masking device is inserted into the slot between the bus bars to align the position of the electrode lead a pair of alignment jigs; a masking jig disposed between the pair of alignment jigs, installed to surround a welded portion of the electrode lead, and movably coupled to the alignment jig; and at least two or more elastic members respectively installed on both sides of the masking jig to elastically support the pair of alignment jigs.
  • the masking jig includes a masking body portion formed with a welding space portion penetrating in the vertical direction; and sliding guides disposed on both sides of the masking body and having sliding grooves formed with sliding grooves to which the alignment jigs are slidably coupled.
  • the alignment jig may include an alignment body portion opposite to both sides of the masking jig; an alignment rib extending downward from the alignment body, thinner than the alignment body, and aligning the electrode lead as it is inserted into the slot; and a slider extending upward from the alignment body and slidably coupled to the sliding groove.
  • the alignment rib may gather the electrode leads toward the bus bar while being inserted outside the electrode leads in the slots.
  • An alignment tapered portion may be formed inside the alignment rib in the thickness direction to gather the electrode leads toward the bus bar.
  • a thickness of the slider may be smaller than a thickness of the alignment body part.
  • a movement limiting portion may be formed on an upper side of the alignment body portion to limit a movement distance of the alignment jig by being caught on a lower end portion of the sliding guide portion.
  • the elastic member may be supported on an upper end of the alignment body and an upper end of the sliding groove.
  • the elastic members may be respectively disposed on both sides of the alignment body in a longitudinal direction.
  • a stepped portion may be formed below the alignment body portion to be spaced apart from the bending portion of the electrode lead, and a pressing surface of the masking jig may be disposed at a position lower than the stepped portion.
  • the bent electrode leads are It can be welded to the exact location.
  • the actual welding length of the electrode lead can match the design welding length.
  • the welding length of the electrode lead in each bus bar can be uniform.
  • the electrode leads are welded in a state where they are gathered on the bus bar, it is possible to prevent a reduction in the bonding area and bonding force of the welded part.
  • the end of the bent electrode lead does not overlap with the bent portion of the opposite electrode lead, it is possible to prevent the overlapping portion of the pair of electrode leads from being lifted locally or from opening a gap. Accordingly, bonding strength of the welded portion may be increased.
  • the alignment jig is movably coupled to the masking jig and is elastically supported by the elastic member, shocks between the alignment jig and the electrode lead can be buffered. Accordingly, it is possible to prevent damage to the alignment jig and the electrode lead.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a secondary battery module according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a state in which an electrode lead alignment masking device is disposed above a bus bar in a secondary battery module according to the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically illustrating an electrode lead alignment masking device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view schematically showing an electrode lead alignment masking device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front view schematically showing an electrode lead alignment masking device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a state in which the electrode lead alignment masking device according to the first embodiment of the present invention is positioned above the electrode lead.
  • FIG. 7 is a view schematically showing a state in which the alignment rig of the electrode lead alignment masking device according to the first embodiment of the present invention is inserted into the slot to align the electrode leads.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view schematically illustrating an electrode lead alignment masking device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view schematically illustrating an electrode lead alignment masking device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a front view schematically showing an electrode lead alignment masking device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which lines 11-11 are cut in the electrode lead alignment masking device of FIG. 10 .
  • FIG. 12 is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which the electrode lead alignment masking device of FIG. 11 cut lines 12-12 from the electrode lead.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which the electrode lead alignment masking device of FIG. 11 cuts lines 13-13 from the electrode lead.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a state in which an electrode lead of a battery cell is inserted into a slot of a bus bar in a secondary battery module according to the present invention.
  • 15 is a cross-sectional view schematically showing a state in which an electrode lead of a battery cell is bent to a bus bar in a secondary battery module according to the present invention.
  • 16 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the alignment masking device according to the present invention is located on the upper side of the bus bar.
  • 17 is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which an alignment jig of an alignment masking device according to the present invention is inserted into a slot between bus bars.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a stepped portion of an alignment jig of an alignment masking device according to the present invention presses a bent portion of an electrode lead.
  • 19 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the pressing surface portion of the masking jig of the alignment masking device according to the present invention presses the electrode lead.
  • 20 is a view schematically showing a state in which electrode leads are welded to a bus bar through a welding space of a masking jig according to the present invention.
  • the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and various changes may be applied and may be implemented in a variety of different forms. Only this embodiment is provided to complete the disclosure of the present invention and to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but all changes and equivalents included in the technical spirit and scope of the present invention as well as substitution or addition of the configuration of one embodiment and the configuration of another embodiment each other to substitutes.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a secondary battery module according to the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a state in which an electrode lead alignment masking device is disposed above a bus bar in a secondary battery module according to the present invention.
  • a plurality of battery cells 30 are stacked inside a case 10 .
  • An electrode tab 31 protrudes from each battery cell 30 , and the electrode tab 31 is welded to the electrode lead 33 .
  • the bus bar frame 20 is assembled to the battery cell stack (not shown).
  • a plurality of bus bars 21 are arranged side by side. Slots 23 are respectively formed between the plurality of bus bars 21 in the bus bar frame 20 .
  • the width of the slot 23 may be formed to be about 5 to 7 times the thickness of the electrode lead 33 .
  • the electrode leads 33 are bent so as to come into close contact with the bus bars 21 using a bending tool (not shown).
  • a pair of electrode leads 33 are bent in the width direction of the bus bar 21 and overlap each other.
  • a welding process is performed.
  • the electrode lead alignment masking device 100 welds the bent electrode lead 33 to the bus bar 21 while aligning it with the bus bar 21 . This will be explained in detail below.
  • the electrode lead alignment masking device 100 aligns and masks the electrode lead 33 bent to the bus bar 21 of the secondary battery module 1 in the welding process of the electrode lead 33 ( It is a masking device. At this time, electrode leads 33 of the same polarity or electrode leads 33 of opposite polarities may be bent to the bus bar 21 . In addition, electrode leads 33 having the same polarity may be bent in some bus bars 21 , and electrode leads 33 having opposite polarities may be bent in the remaining bus bars 21 .
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing an electrode lead alignment masking device according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is an exploded perspective view schematically showing an electrode lead alignment masking device according to a first embodiment of the present invention.
  • 5 is a front view schematically showing an electrode lead alignment masking device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a front view showing the electrode lead alignment masking device according to the first embodiment of the present invention located above the electrode lead
  • FIG. 7 is a view schematically showing a state in which the alignment rig of the electrode lead alignment masking device according to the first embodiment of the present invention is inserted into the slot to align the electrode leads.
  • the electrode lead alignment masking device 100 includes a pair of alignment jigs 110 and masking jigs 120.
  • the pair of alignment jigs 110 are inserted into the slots 23 on both sides of the bus bar 21 to align the positions of the pair of electrode leads 33.
  • a pair of alignment jigs 110 gather the electrode leads 33 bent while being inserted into the slots 23 on both sides of the bus bar 21 in the width direction.
  • the pair of electrode leads 33 may be aligned in close contact with both sides of the bus bar 21 in the width direction or slightly spaced apart from each other.
  • the end of one electrode lead 33 has a length that is spaced apart from the bent portion 34 of the other electrode lead 33 by a predetermined distance.
  • the masking jig 120 is coupled to the alignment jig 110 and is formed to surround the welding portion of the electrode lead 33 .
  • the masking jig 120 shields the circumference of the welding area to prevent sparks or spatter from escaping from the welding area when the electrode lead 33 is welded to the bus bar 21 . Accordingly, it is possible to significantly reduce a welding defect rate by preventing spatter or sparks generated during welding from splashing on surrounding structures.
  • a welding tool (welding tool: Since the electrode lead 33 is welded (not shown), the bent electrode lead 33 can be welded to the correct position of the bus bar 21 .
  • the actual welding length of the electrode lead 33 may match the design welding length.
  • the welding length means a length welded parallel to the length of the bus bar 21 in the width direction.
  • the end of the bent electrode lead 33 does not overlap with the bent portion 34 bent in a round shape in the opposite electrode lead 33, the overlapped portion of the pair of electrode leads 33 is not locally lifted or gap can prevent it from happening. Accordingly, bonding strength of the welded portion may be increased.
  • the welding length of the pair of electrode leads 33 in each bus bar 21 becomes uniform, the actual welding length matches the design required dimension, and the welding defect rate can be reduced.
  • a pair of alignment jigs 110 are coupled to both sides of the masking jig 120 in the width direction.
  • the pair of alignment jigs 110 may be welded or bonded to both sides of the masking jig 120 in the width direction, or coupled by fastening members such as screws or rivets. Accordingly, the electrode leads 33 may be aligned and welded while the alignment jig 110 and the masking jig 120 are raised and moved by a single moving device (not shown).
  • the alignment jig 110 is inserted outside the electrode lead 33 in the slot 23 and gathers the electrode lead 33 toward the bus bar 21. At this time, outer sides of the pair of alignment jigs 110 in the thickness direction may contact or be spaced apart from the outer surfaces of the slots 23 . In addition, inner sides of the pair of alignment jigs 110 in the thickness direction may contact outer surfaces of the electrode leads 33 . Accordingly, when the alignment jig 110 descends, the pair of electrode leads 33 can be aligned while being gathered toward the bus bar 21 .
  • the alignment jig 110 includes an alignment body 111 and an alignment rib 113 .
  • the alignment body 111 is opposed to both sides of the masking jig 120 .
  • the alignment body 111 may be fixed to both sides of the masking jig 120 in the width direction by welding or adhesive, or to both sides of the masking jig 120 in the width direction by fastening members such as screws or rivets.
  • the alignment rib 113 extends downward from the alignment body portion 111 and is formed thinner than the thickness of the alignment body portion 111 .
  • the alignment rib 113 aligns the electrode lead 33 while being inserted into the slot 23 .
  • the aligning rib 113 may press the outer surface of the electrode lead 33 toward the bus bar 21 to bring the electrode lead 33 into close contact with the bus bar 21 or may align the electrode lead 33 at a fine distance from each other. Contact between the electrode lead 33 and the bus bar 21 may be determined according to the thickness of the alignment jig.
  • An alignment tapered portion 114 is formed inside the alignment rib 113 in the thickness direction to gather the electrode leads 33 toward the bus bar 21.
  • the alignment rib 113 gradually becomes thinner toward the lower side by the alignment taper portion 114 . Accordingly, the lower end of the alignment rib 113 is easily inserted between the outer surface of the electrode lead 33 and the outer surface of the slot 23, and as the alignment rib 113 descends, the electrode lead 33 is moved to the bus bar. (21) It can be aligned while pressing to the side.
  • the aligning rib 113 is inserted into the slot 23, the end of the aligning rib 113 is caught in the bent portion 34 of the electrode lead 33, causing damage to the aligning rib 113 or the electrode lead 33. Or it can prevent damage.
  • a stepped portion 115 may be formed below the alignment body portion 111 to be spaced apart from the bent portion 34 of the electrode lead 33 .
  • the pressing surface portion 123 of the masking jig 120 is disposed at a lower position than the stepped portion 115 .
  • the stepped portion 115 may be formed horizontally or slightly inclined to the pressing surface portion 123 . Accordingly, when the pressing surface 123 of the masking jig 120 presses the electrode lead 33, the bending portion 34 of the electrode lead 33 is spaced apart from the stepped portion 115 by a predetermined distance, so that the alignment body portion (111) can be prevented from pressing the bent portion 34 of the electrode lead 33. Furthermore, it is possible to prevent the electrode lead 33 or the electrode tab 31 from being bent or damaged by the pressing force of the alignment body 111 .
  • the alignment jig 110 is formed in a rectangular panel shape.
  • the length of the alignment jig 110 may be slightly shorter than the length of the slot 23 .
  • the length of the alignment jig 110 may be equal to or slightly longer than the length of the electrode lead 33 .
  • the alignment jig 110 may be formed in various shapes such as a sawtooth shape for aligning the electrode leads 33 by being inserted into the slot 23 and a plurality of bar shapes arranged in a row.
  • a welding space 121 penetrating in the vertical direction is formed inside the masking jig 120.
  • the welding tool may pass through the welding space 121 and weld the bent electrode lead 33 to the bus bar 21 .
  • the welding tool may be a laser welding tool for welding the electrode lead 33 by irradiating a laser beam or a spot welding tool for welding the electrode lead 33 by applying a current.
  • Various types of welding may be applied according to the types of materials of the electrode lead 33 and the bus bar 21 . As described above, since the welding tool enters the inside of the welding space 121 and welds the electrode lead 33 , it is possible to prevent spatter or welding sparks from splashing around the electrode lead 33 .
  • the masking jig 120 may be formed in a rectangular cylinder shape parallel to the longitudinal direction of the bus bar 21 .
  • the welding space 121 is formed parallel to the longitudinal direction of the bus bar 21 .
  • the masking jig 120 may have a narrower width than the bus bar 21 .
  • the width of the welding space 121 may be narrower than that of the bus bar 21 .
  • the length of the welding space 121 may be slightly shorter than the length of the electrode lead 33 .
  • the cross section of the welding space 121 may be formed in a rectangular shape parallel to the longitudinal direction of the bus bar 21 . Since the masking jig 120 is formed in the shape of a square cylinder, overlapping portions of the electrode leads 33 may be welded in the longitudinal direction.
  • the masking jig 120 compresses the bent electrode lead 33 to the bus bar 21 . Accordingly, when the welding tool welds the electrode lead 33, the overlapped portion of the electrode lead 33 can be prevented from being lifted or separated. Furthermore, it is possible to prevent the welding bonding strength of the overlapping portion of the electrode lead 33 from being lowered. In addition, it is possible to prevent welding defects from occurring by suppressing local temperature deviations of the electrode leads 33 due to lifting or separation of the electrode leads 33 .
  • the electrode lead alignment masking device 100 includes a pair of alignment jigs 110 and a pair of alignment jigs 110 to align a pair of electrode leads 33 to one bus bar 21.
  • a masking jig 120 may be included.
  • the electrode lead aligning and masking device 100 aligns and masks the electrode lead 33 on one bus bar 21 each time it descends.
  • the electrode lead alignment masking device 100 includes four or more alignment jigs 110 to align a pair of electrode leads 33 to at least two or more bus bars 21.
  • Two or more masking jigs 120 may be manufactured in an arrayed form.
  • the electrode lead aligning masking device 100 can simultaneously align the electrode leads 33 to two or more bus bars 21 each time it descends.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view schematically showing an electrode lead alignment masking device according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a perspective view schematically showing an electrode lead alignment masking device according to a second embodiment of the present invention.
  • 10 is a front view schematically showing an electrode lead alignment masking device according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 11 schematically shows a state in which lines 11-11 are cut in the electrode lead alignment masking device of FIG. 10
  • 12 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the electrode lead alignment masking device of FIG. 11 cut lines 12-12 from the electrode lead
  • FIG. It is a cross-sectional view schematically showing a state in which lines 13-13 are cut in .
  • the electrode lead alignment masking device 100 includes a pair of aligning jigs 110, a masking jig 120, and It includes at least two or more elastic members 130.
  • the pair of alignment jigs 110 are inserted into the slots 23 on both sides of the bus bar 21 to align the positions of the pair of electrode leads 33.
  • a pair of alignment jigs 110 gather the electrode leads 33 bent while being inserted into the slots 23 on both sides of the bus bar 21 in the width direction.
  • the pair of electrode leads 33 may be aligned in close contact with both sides of the bus bar 21 in the width direction or slightly spaced apart from each other.
  • the end of one electrode lead 33 may have a length spaced apart from the bent portion 34 of the other electrode lead 33 by a predetermined distance. there is.
  • the masking jig 120 is disposed between the pair of alignment jigs 110 and is formed to surround the welding portion of the electrode lead 33 .
  • the alignment jig 110 is movably coupled to the masking jig 120 .
  • the masking jig 120 shields (masks) the circumference of the welding area to prevent sparks or spatter from escaping from the welding area when the electrode lead 33 is welded to the bus bar 21. Accordingly, it is possible to significantly reduce a welding defect rate by preventing spatter or sparks generated during welding from splashing on surrounding structures.
  • At least two or more elastic members 130 are installed on both sides of the masking jig 120 to elastically support the pair of alignment jigs 110 .
  • the elastic member 130 may be a coil spring connecting the masking jig 120 and the alignment jig 110 .
  • the elastic member 130 may be applied in various shapes and positions as long as it elastically supports the alignment jig 110 .
  • the alignment jig 110 is movably coupled to the masking jig 120 and elastically supported by the elastic member 130 . Accordingly, since the alignment jig 110 aligns the electrode lead 33 while moving up and down, deformation of the electrode lead 33 can be minimized. In addition, since the impact of the alignment jig 110 and the electrode lead 33 is buffered at the moment when the alignment jig 110 presses the electrode lead 33, damage to the alignment jig 110 and the electrode lead 33 is prevented. can do. In addition, scratches on the surface of the electrode lead 33 can be prevented, and the possibility of overheating and ignition of the electrode lead 33 can be significantly reduced.
  • a pair of alignment jigs 110 align the positions of the bent electrode leads 33, and a welding tool (not shown) in a state in which the masking jig 120 presses the bent electrode leads 33 ) welds the electrode lead 33, the bent electrode lead 33 can be welded to the correct position of the bus bar 21.
  • the actual welding length of the electrode lead 33 may match the design welding length.
  • the welding length means a length welded parallel to the length of the bus bar 21 in the width direction.
  • the end of the bent electrode lead 33 does not overlap with the bent portion 34 bent in a round shape in the opposite electrode lead 33, the overlapped portion of the pair of electrode leads 33 is not locally lifted or gap can prevent it from happening. Accordingly, bonding strength of the welded portion may be increased.
  • the welding length of the pair of electrode leads 33 in each bus bar 21 becomes uniform, the actual welding length matches the design required dimension, and the welding defect rate can be reduced.
  • the masking jig 120 includes a masking body 122 and a sliding guide 125 .
  • a welding space 121 penetrating in the vertical direction is formed in the masking body 122 .
  • the welding space 121 may be formed in the form of a long hole parallel to the longitudinal direction of the masking body 122 . Accordingly, the welding tool can access and weld the electrode lead 33 through the welding space 121 .
  • the welding tool may be a laser welding tool for welding the electrode lead 33 by irradiating a laser beam or a spot welding tool for welding the electrode lead 33 by applying a current.
  • Various types of welding may be applied according to the types of materials of the electrode lead 33 and the bus bar 21 . As described above, since the welding tool enters the inside of the welding space 121 and welds the electrode lead 33 , it is possible to prevent spatter or welding sparks from splashing around the electrode lead 33 .
  • the sliding guide part 125 is disposed on both sides of the masking body part 122 .
  • Sliding grooves 121 are formed in the sliding guide 125 so that the alignment jigs 110 are slidably coupled to each other.
  • the sliding groove portion 121 is a space surrounded by the side surface of the masking body portion 122 and the inner surface of the sliding guide portion 125 .
  • the sliding groove portion 121 is formed in the form of a long hole along the longitudinal direction of the masking body portion 122 .
  • the lower side of the sliding groove portion 121 is open.
  • the sliding guide part 125 supports the alignment jig 110 so that the alignment jig 110 does not shake.
  • the alignment jig 110 is inserted outside the electrode lead 33 in the slot 23 and gathers the electrode lead 33 toward the bus bar 21. At this time, outer sides of the pair of alignment jigs 110 in the thickness direction may contact or be spaced apart from the outer surfaces of the slots 23 . In addition, inner sides of the pair of alignment jigs 110 in the thickness direction may contact outer surfaces of the electrode leads 33 . Accordingly, when the alignment jig 110 descends, the pair of electrode leads 33 can be aligned while being gathered toward the bus bar 21 .
  • the alignment jig 110 includes an alignment body 111 , an alignment rib 113 and a slider 116 .
  • the alignment jig 110 may be formed in a rectangular panel shape as a whole.
  • the alignment body 111 is opposed to both sides of the masking jig 120 .
  • the inner surface of the alignment body 111 is formed in a flat plate shape so as to come into surface contact with the side surface of the masking jig 120 .
  • the alignment rib 113 extends downward from the alignment body portion 111 and is formed thinner than the thickness of the alignment body portion 111 .
  • the alignment ribs 110 align the electrode leads 33 as they are inserted into the slots 23 between the bus bars 21 .
  • the alignment rib 110 may have the same length as the alignment body 122 or may have a slightly different length.
  • the slider 116 extends upward from the alignment body 111 and is slidably coupled to the sliding groove 126 .
  • the slider 116 may be formed in a plate shape to fit into the sliding groove 126 .
  • the length of the slider 116 may be slightly shorter than the length of the sliding groove 126 .
  • the slider 116 may have a thickness smaller than that of the alignment body 111 . Accordingly, the lower end of the slider 116 and the upper end of the alignment body 111 may be formed stepwise. In addition, since the thickness of the slider 116 is formed thin, the width of the sliding guide portion 125 and the width of the sliding groove portion 126 may be prevented from being unnecessarily increased.
  • An alignment tapered portion 114 is formed inside the alignment rib 113 in the thickness direction to gather the electrode leads 33 toward the bus bar 21.
  • the alignment rib 113 gradually becomes thinner toward the lower side by the alignment taper portion 114 . Accordingly, the lower end of the alignment rib 113 is easily inserted between the outer surface of the electrode lead 33 and the outer surface of the slot 23, and as the alignment rib 113 descends, the electrode lead 33 is moved to the bus bar. (21) It can be aligned while pressing to the side.
  • the aligning rib 113 is inserted into the slot 23, the end of the aligning rib 113 is caught in the bent portion 34 of the electrode lead 33, causing damage to the aligning rib 113 or the electrode lead 33. Or it can be prevented from being damaged.
  • a movement limiting unit 112 is formed on the upper side of the alignment body 111 to limit the movement distance of the alignment jig 110 by being caught on the lower end of the sliding guide unit 125 .
  • the movement limiting unit 112 may be a step formed at a boundary between an upper end of the alignment body 111 and a lower end of the slider 116 .
  • the movement limiting unit 112 may be formed in various structures on the alignment body 111 or the slider 116 .
  • a stepped portion 115 may be formed below the alignment body portion 111 to be spaced apart from the bent portion 34 of the electrode lead 33 .
  • the pressing surface portion 123 of the masking jig 120 is disposed at a lower position than the stepped portion 115 .
  • the stepped portion 115 may be formed horizontally or slightly inclined to the pressing surface portion 123 . Accordingly, when the pressing surface 123 of the masking jig 120 presses the electrode lead 33, the bending portion 34 of the electrode lead 33 is spaced apart from the stepped portion 115 by a predetermined distance, so that the alignment body portion (111) can be prevented from pressing the bent portion 34 of the electrode lead 33. Furthermore, it is possible to prevent the electrode lead 33 or the electrode tab 31 from being bent or damaged by the pressing force of the alignment body 111 .
  • the length of the alignment jig 110 may be slightly shorter than the length of the slot 23 .
  • the length of the alignment jig 110 may be equal to or slightly longer than the length of the electrode lead 33 .
  • the alignment jig 110 may be formed in various shapes such as a sawtooth shape for aligning the electrode leads 33 by being inserted into the slot 23 and a plurality of bar shapes arranged in a row.
  • the masking jig 120 may be formed in a rectangular cylinder shape parallel to the longitudinal direction of the bus bar 21 .
  • the masking jig 120 may have a narrower width than the bus bar 21 .
  • the width of the welding space 121 may be narrower than that of the bus bar 21 .
  • the length of the welding space 121 may be slightly shorter than the length of the electrode lead 33 .
  • the cross section of the welding space 121 may be formed in a rectangular shape parallel to the longitudinal direction of the bus bar 21 . Since the masking jig 120 is formed in the shape of a square cylinder, overlapping portions of the electrode leads 33 may be welded in the longitudinal direction.
  • the masking jig 120 compresses the bent electrode lead 33 to the bus bar 21 . Accordingly, when the welding tool welds the electrode lead 33, the overlapped portion of the electrode lead 33 can be prevented from being lifted or separated. Furthermore, it is possible to prevent the welding bonding strength of the overlapping portion of the electrode lead 33 from being lowered. In addition, it is possible to prevent welding defects from occurring by suppressing local temperature deviations of the electrode leads 33 due to lifting or separation of the electrode leads 33 .
  • the elastic member 130 may be supported on the upper end of the alignment body 111 and the upper end of the sliding groove 126 .
  • the elastic members 130 may be respectively disposed on both sides of the alignment body 111 in the longitudinal direction. Since the elastic members 130 are disposed on both sides of the alignment body 111 in the longitudinal direction, the alignment jig 110 may be slightly tilted to one side in the longitudinal direction. Accordingly, even if the electrode lead 33 or the bus bar 21 is slightly tilted, the alignment jig 110 may be slightly tilted to one side in the longitudinal direction to align the electrode lead 33 .
  • the electrode lead alignment masking device 100 includes a pair of alignment jigs 110 and a pair of alignment jigs 110 to align a pair of electrode leads 33 to one bus bar 21.
  • a masking jig 120 may be included.
  • the electrode lead aligning and masking device 100 aligns and masks the electrode lead 33 on one bus bar 21 each time it descends.
  • the electrode lead alignment masking device 100 includes four or more alignment jigs 110 to align a pair of electrode leads 33 to at least two or more bus bars 21.
  • Two or more masking jigs 120 may be manufactured in an arrayed form.
  • the electrode lead aligning masking device 100 can simultaneously align the electrode leads 33 to two or more bus bars 21 each time it descends.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a state in which electrode leads of battery cells in the secondary battery module according to the present invention are inserted into slots of bus bars
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing electrode leads of battery cells in the secondary battery module according to the present invention
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the alignment masking device according to the present invention is positioned on the upper side of the bus bar
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of the alignment masking device according to the present invention.
  • 18 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the alignment jig is inserted into the slot between the bus bars
  • FIG. 18 schematically shows a state in which the step portion of the alignment jig of the alignment masking device according to the present invention presses the bent portion of the electrode lead.
  • 19 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the pressing surface portion of the masking jig of the alignment masking device according to the present invention presses the electrode lead
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of the masking jig according to the present invention through the welding space It is a drawing schematically showing a state in which the lead is welded to the bus bar.
  • the electrode leads 33 of the battery cell 30 are inserted into the slots 23 on both sides of the bus bar 21. At this time, the electrode leads 33 may be vertically inserted into both sides of the bus bar 21 .
  • a bending device presses the electrode lead 33 toward the bus bar 21 and bends it.
  • the pair of electrode leads 33 may be spread on both sides of the bus bar 21 or may be spaced apart from both sides of the bus bar 21 (see FIG. 15).
  • the alignment masking device 100 is moved to the upper side of the bus bar 21 .
  • the alignment jig 110 maintains the most descended state in the sliding guide part 25 by the elastic force of the elastic member 130 .
  • the alignment jig 110 When the alignment masking device 100 is lowered, the alignment jig 110 is inserted into the slots 23 on both sides of the bus bar 21 . At this time, when the alignment tapered portion 114 of the alignment jig 110 applies an impact to the bending portion 34 of the electrode lead 33, the elastic member 130 slightly contracts, thereby reducing the pressure applied to the electrode lead 33. The shock is dampened.
  • the alignment tapered portion 114 of the alignment jig 110 slides along the bent portion 34 of the electrode lead 33 and descends smoothly.
  • the alignment taper part 114 presses the outside of the electrode lead 33 and gathers the electrode lead 33 toward the bus bar 21.
  • the electrode leads 33 come into close contact with both sides of the bus bar 21 (see FIG. 17). At this time, the electrode lead 33 may be lifted or separated from the upper surface of the bus bar 21 .
  • the stepped portion 115 of the alignment jig 110 comes into close contact with the bent portion 34 of the electrode lead 33 (FIG. 18). At this time, the pressing force of the alignment masking device 100 is applied to the bending portion 34 of the electrode lead 33 .
  • the masking jig 120 descends in a state where the stepped portion 115 of the alignment jig 110 is caught on the bent portion 34 of the electrode lead 33 .
  • the elastic member 130 contracts in the longitudinal direction.
  • the electrode lead 33 is closely adhered to the upper surface of the bus bar 21.
  • the welding tool welds the electrode lead 33 to the upper surface of the bus bar 21 through the welding space 121 of the masking jig 120 (see FIG. 20). Accordingly, the electrode lead 33 can be welded to the bus bar 21 in a state of being in close contact with both side surfaces and the upper surface of the bus bar 21 .

Abstract

본 발명은 전극리드 정렬 마스킹 장치를 개시한다. 본 발명의 전극리드 정렬 마스킹 장치는: 전극리드의 용접 공정에서 버스바에 벤딩된 전극리드를 정렬하는 전극리드 정렬 마스킹 장치에 있어서, 상기 버스바 사이의 슬롯에 삽입되어 상기 전극리드의 위치를 정렬하는 한 쌍의 정렬 지그; 및 상기 한 쌍의 정렬 지그 사이에 배치되고, 상기 전극리드의 용접 부위를 둘러싸는 마스킹 지그;를 포함한다.

Description

전극리드 정렬 마스킹 장치
본 출원은 2022년 02월 22일자 대한민국 특허출원 제10-2022-0022936호 에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 전극리드 정렬 마스킹 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 버스바에 벤딩된 전극리드를 정확한 위치에 정렬하고, 용접 불량률을 현저히 감소시키며, 전극리브의 손상을 방지할 수 있는 전극리드 정렬 마스킹 장치에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지는 양극, 음극 및 전해질을 포함하고, 화학 반응을 이용하여 전기 에너지를 발생시킨다. 이차전지는 충방전이 가능한 장점에 의해 사용이 점차적으로 늘고 있는 추세이다. 이와 같은 이차전지 중에서도 리튬 이차 전지는 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에, 전자 통신 기기의 전원으로 사용되거나 고출력의 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 구동원 등으로 널리 사용되고 있다.
이러한 이차전지의 형상 측면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 증가되고 있다. 이차전지의 재료 측면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성의 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 증가되고 있다.
이차전지의 전지 케이스의 내부에는 복수의 전지 셀이 적층된다. 복수의 전지 셀에는 전극 탭이 각각 돌출되게 형성되고, 각 전극 탭에는 전극리드가 용접된다. 음극 리드와 양극 리드는 벤딩 공정에서 벤딩 툴(bending toll)에 의해 버스바에 겹쳐지도록 벤딩된다. 벤딩 공정의 후속 공정인 용접 공정에서, 벤딩된 음극 리드와 양극 리드는 용접 툴에 의해 버스바에 겹쳐진 상태로 용접된다.
그러나, 종래에는 전극리드의 벤딩 공정 후 용접 공정을 수행할 때에 벤딩된 전극리드가 정렬되지 않은 상태로 버스바에 용접된다. 이에 따라, 복수의 전극리드의 길이를 동일하게 일원화하더라도 전극리드의 용접 길이가 달라져 용접 불량률이 증가될 수 있다.
또한, 한 쌍의 전극리드가 버스바의 폭방향 외측으로 벌어진 상태로 벤딩되면, 한 쌍의 전극리드의 겹쳐진 길이가 짧아진다. 이 경우, 마스킹 지그로 겹쳐진 부분을 가압한 상태에서 용접하면, 실제 용접 구간이 설계 용접 구간보다 짧아짐에 따라 용접부의 접합력이 현저히 저하된다.
또한, 한 쌍의 전극리드가 버스바의 폭방향 양측면 측으로 모아진 상태로 벤딩되면, 한 쌍의 전극리드의 겹쳐진 길이가 과도하게 길어진다. 이 경우, 한 쌍의 전극리드의 단부가 라운드지게 구부러진 부분과 겹쳐지므로, 한 쌍의 전극리드의 겹쳐진 부분이 국부적으로 들뜨거나 틈새가 벌어질 수 있다. 이에 따라, 용접부의 접합력이 약해질 수 있다. 또한, 용접 스파크(welding spark)나 스패터(spatter)가 주변의 튀어 용접 불량률이 증가될 수 있다.
또한, 각각의 버스바에서 한 쌍의 전극리드의 용접 길이(welding lenght)가 서로 달라질 수 있으므로, 실제 용접 길이가 설계 요구 치수를 벗어나게 되어 용접 불량률이 증가될 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2019-0097614호(2019. 08. 21 공개, 발명의 명칭: 스팟 용접용 지그)에 개시되어 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 버스바에 벤딩된 전극리드를 정확한 위치에 정렬하고, 용접 불량률을 현저히 감소시킬 수 있는 전극리드 정렬 마스킹 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전극리드의 실질 용접 길이가 설계 용접 길이와 일치될 수 있는 전극리드 정렬 마스킹 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전극리드가 버스바의 폭방향 외측으로 벌어지는 것을 방지함으로써, 용접부의 접합면적과 접합력이 감소되는 것을 방지할 수 있는 전극리드 정렬 마스킹 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 한 쌍의 전극리드의 겹쳐진 부분이 국부적으로 들뜨거나 틈새가 벌어지는 것을 방지할 수 있는 전극리드 정렬 마스킹 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전극리드와 정렬 지그가 손상되는 것을 방지할 수 있는 전극리드 정렬 마스킹 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치는: 전극리드의 용접 공정에서 버스바에 벤딩된 전극리드를 정렬하는 전극리드 정렬 마스킹 장치에 있어서, 상기 버스바 사이의 슬롯에 삽입되어 상기 전극리드의 위치를 정렬하는 한 쌍의 정렬 지그; 및 상기 한 쌍의 정렬 지그 사이에 배치되고, 상기 전극리드의 용접 부위를 둘러싸는 마스킹 지그;를 포함한다.
상기 한 쌍의 정렬 지그는 상기 마스킹 지그의 폭방향 양측에 결합될 수 있다.
상기 정렬 지그는 상기 슬롯에서 상기 전극리드의 바깥쪽에 삽입되면서 상기 전극리드를 상기 버스바 측으로 모아줄 수 있다.
상기 정렬 지그는, 상기 마스킹 지그의 양측에 대향되는 정렬 바디부; 및 상기 정렬 바디부에서 연장되고, 상기 정렬 바디부의 두께보다 얇게 형성되며, 상기 슬롯에 삽입되면서 상기 전극리드를 정렬하는 정렬 리브;를 포함할 수 있다.
상기 정렬 리브의 두께방향 내측에는 상기 전극리드를 버스바 측으로 모아주도록 정렬 테이퍼부가 형성될 수 있다.
상기 정렬 바디부의 하측에는 상기 전극리드의 벤딩부와 이격되도록 단차부가 형성되고, 상기 마스킹 지그의 가압면부는 상기 단차부보다 낮은 위치에 배치될 수 있다.
상기 정렬 지그는 사각 패널 형태로 형성될 수 있다.
상기 마스킹 지그의 내부에는 상하방향으로 관통되는 용접 공간부가 형성될 수 있다.
상기 마스킹 지그는 상기 버스바의 길이방향과 나란한 사각통 형태로 형성되고, 상기 용접 공간부는 상기 버스바의 길이방향을 따라 나란하게 형성될 수 있다.
상기 마스킹 지그는 상기 전극리드를 상기 버스바에 압착시킬 수 있다.
본 발명에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치는: 전극리드의 용접 공정에서 버스바에 벤딩된 전극리드를 정렬하는 전극리드 정렬 마스킹 장치에 있어서, 상기 버스바 사이의 슬롯에 삽입되어 상기 전극리드의 위치를 정렬하는 한 쌍의 정렬 지그; 상기 한 쌍의 정렬 지그 사이에 배치되고, 상기 전극리드의 용접 부위를 둘러싸도록 설치되고, 상기 정렬 지그가 이동 가능하게 결합되는 마스킹 지그; 및 상기 한 쌍의 정렬 지그를 탄성 지지하도록 상기 마스킹 지그의 양측에 각각 설치되는 적어도 2개 이상의 탄성부재;를 포함한다.
상기 마스킹 지그는, 상하방향으로 관통되는 용접 공간부가 형성되는 마스킹 바디부; 및 상기 마스킹 바디부의 양측에 배치되고, 상기 정렬 지그가 각각 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩홈부가 형성되는 슬라이딩 가이드부;를 포함할 수 있다.
상기 정렬 지그는, 상기 마스킹 지그의 양측에 대향되는 정렬 바디부; 상기 정렬 바디부에서 하측으로 연장되고, 상기 정렬 바디부의 두께보다 얇게 형성되며, 상기 슬롯에 삽입됨에 따라 상기 전극리드를 정렬하는 정렬 리브; 및 상기 정렬 바디부에서 상측으로 연장되고, 상기 슬라이딩홈부에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이더;를 포함할 수 있다.
상기 정렬 리브는 상기 슬롯에서 상기 전극리드의 바깥쪽에 삽입되면서 상기 전극리드를 상기 버스바 측으로 모아줄 수 있다.
상기 정렬 리브의 두께방향 내측에는 상기 전극리드를 버스바 측으로 모아주도록 정렬 테이퍼부가 형성될 수 있다.
상기 슬라이더의 두께는 상기 정렬 바디부의 두께보다 얇게 형성될 수 있다.
상기 정렬 바디부의 상측에는 상기 슬라이딩 가이드부의 하측 단부에 걸려 상기 정렬 지그의 이동 거리를 제한하는 이동 제한부가 형성될 수 있다.
상기 탄성부재는 상기 정렬 바디부의 상단부와 상기 슬라이딩홈부의 상단부에 지지될 수 있다.
상기 탄성부재는 상기 정렬 바디부의 길이방향 양측에 각각 배치될 수 있다.
상기 정렬 바디부의 하측에는 상기 전극리드의 벤딩부와 이격되도록 단차부가 형성되고, 상기 마스킹 지그의 가압면부는 상기 단차부보다 낮은 위치에 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 한 쌍의 정렬 지그가 벤딩된 전극리드의 위치를 정렬하고, 마스킹 지그가 벤딩된 전극리드를 압착한 상태에서 용접툴이 전극리드를 용접하므로, 벤딩된 전극리드가 버스바의 정확한 위치에 용접될 수 있다.
본 발명에 의하면, 전극리드가 버스바의 정확한 위치에 용접되므로, 전극리드의 실질 용접 길이가 설계 용접 길이와 일치될 수 있다. 또한, 각각의 버스바에서 전극리드의 용접 길이가 균일해질 수 있다.
본 발명에 의하면, 전극리드가 버스바에 모아진 상태에서 용접되므로, 용접부의 접합면적과 접합력이 감소되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 벤딩된 전극리드의 단부가 대향되는 전극리드에서 라운드지게 구부러진 벤딩부와 겹쳐지지 않으므로, 한 쌍의 전극리드의 겹쳐진 부분이 국부적으로 들뜨거나 틈새가 벌어지는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 용접부의 접합력이 증대될 수 있다.
본 발명에 의하면, 정렬 지그가 마스킹 지그에 이동 가능하게 결합되고, 탄성부재에 의해 탄성 지지되므로, 정렬 지그와 전극리드의 충격이 완충될 수 있다. 이에 따라, 정렬 지그와 전극리드가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지 모듈을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지 모듈에서 전극리드 정렬 마스킹 장치가 버스바의 상측에 배치된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치가 전극리드의 상측에 위치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치의 정렬 리그가 슬롯에 삽입되어 전극리드를 정렬한 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 11은 도 10의 전극리드 정렬 마스킹 장치에서 11-11 라인을 절개한 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 12는 도 11의 전극리드 정렬 마스킹 장치가 전극리드에서 12-12 라인을 절개한 상태를 개략적으로 도시한 단도면이다.
도 13은 도 11의 전극리드 정렬 마스킹 장치가 전극리드에서 13-13 라인을 절개한 상태를 개략적으로 도시한 단도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 이차전지 모듈에서 전지 셀의 전극리드가 버스바의 슬롯에 끼워진 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 이차전지 모듈에서 전지 셀의 전극리드가 버스바에 벤딩된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 16은 본 발명에 따른 정렬 마스킹 장치가 버스바의 상측에 위치된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 17은 본 발명에 따른 정렬 마스킹 장치의 정렬 지그가 버스바 사이의 슬롯에 끼워지는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 18은 본 발명에 따른 정렬 마스킹 장치의 정렬 지그의 단차부가 전극리드의 밴딩된 부분을 가압하는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 19는 본 발명에 따른 정렬 마스킹 장치의 마스킹 지그의 가압면부가 전극리드를 가압하는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 20은 본 발명에 따른 마스킹 지그의 용접 공간부를 통해 전극리드를 버스바에 용접하는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
1: 이차전지 모듈
10: 케이스
20: 버스바 프레임
21: 버스바
23: 슬롯
30: 전지 셀
31: 전극탭
31a: 제1전극탭
31b: 제2전극탭
33: 전극리드
33a: 제1전극리드
33b: 제2전극리드
34: 벤딩부
100: 전극리드 정렬 마스킹 장치
110: 정렬 지그
111: 정렬 바디부
112: 이동 제한부
113: 정렬 리브
114: 정렬 테이퍼부
115: 단차부
116: 슬라이더
120: 마스킹 지그
121: 용접 공간부
122: 마스킹 바디부
123: 가압면부
125: 슬라이딩 가이드부
126: 슬라이딩홈부
130: 탄성부재
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 다양한 변경을 가할 수 있고 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 어느 하나의 실시예의 구성과 다른 실시예의 구성을 서로 치환하거나 부가하는 것은 물론 본 발명의 기술적 사상과 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께가 과장되게 크거나 작게 표현될 수 있으나, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 아니 될 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예나 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 그리고 단수의 표현은, 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이다. 즉 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는. 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들이 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에 있다"거나 "하부에 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 바로 위에 배치되어 있는 것뿐만 아니라 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치에 관해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지 모듈을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 이차전지 모듈에서 전극리드 정렬 마스킹 장치가 버스바의 상측에 배치된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 이차전지 모듈(1)은 케이스(10)의 내부에 복수의 전지 셀(30)이 적층된다. 각 전지 셀(30)에는 전극탭(31)이 돌출되게 연장되고, 전극탭(31)은 전극리드(33)에 용접된다. 전지 셀 적층체(미도시)에는 버스바 프레임(20)이 조립된다. 버스바 프레임(20)에는 복수의 버스바(21)(bus bar)가 나란하게 배열된다. 버스바 프레임(20)에서 복수의 버스바(21) 사이에는 슬롯(23)이 각각 형성된다. 슬롯(23)의 폭은 전극리드(33)의 두께의 5-7배 정도의 크기로 형성될 수 있다. 전지 셀 적층체에 버스바 프레임(20)을 조립하면, 복수의 전극리드(33)는 해당 슬롯(23)을 통과하여 버스바 프레임(20) 외측으로 수직하거나 거의 수직하게 돌출된다.
이러한 전지 셀 적층체는 벤딩 공정(bending process)에서 벤딩툴(미도시)을 이용하여 전극리드(33)를 버스바(21)에 밀착되도록 벤딩시킨다. 각 버스바(21)에는 한 쌍의 전극리드(33)가 버스바(21)의 폭방향으로 벤딩되어 서로 겹쳐진다. 버스바(21)에 전극리드(33)의 벤딩이 완료되면 용접 공정이 수행된다. 용접 공정에서는 전극리드 정렬 마스킹 장치(100)가 벤딩된 전극리드(33)를 버스바(21)에 정렬한 상태에서 버스바(21)에 용접한다. 이에 관해 아래에서 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치는(100) 전극리드(33)의 용접 공정에서 이차전지 모듈(1)의 버스바(21)에 벤딩된 전극리드(33)를 정렬 및 마스킹(masking)하는 장치이다. 이때, 버스바(21)에는 동일한 극성의 전극리드(33)가 벤딩되거나 반대 극성의 전극리드(33)가 벤딩될 수 있다. 또한, 일부의 버스바(21)에는 동일 극성의 전극리드(33)가 벤딩되고, 나머지 버스바(21)에는 반대 극성의 전극리드(33)가 벤딩될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치를 개략적으로 도시한 정면도이고, 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치가 전극리드의 상측에 위치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치의 정렬 리그가 슬롯에 삽입되어 전극리드를 정렬한 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치에 관해 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치(100)는 한 쌍의 정렬 지그(110)(aligning jig) 및 마스킹 지그(120)(masking jig)를 포함한다.
한 쌍의 정렬 지그(110)는 버스바(21) 양측의 슬롯(23)에 삽입되어 한 쌍의 전극리드(33)의 위치를 정렬한다. 한 쌍의 정렬 지그(110)는 슬롯(23)에 삽입되면서 벤딩된 전극리드(33)를 버스바(21)의 폭방향 양측면에 모아준다. 이때, 한 쌍의 전극리드(33)는 버스바(21)의 폭방향 양측면에 밀착되거나 약간 이격되게 정렬될 수 있다. 또한, 한 쌍의 전극리드(33)는 버스바(21)에 벤딩되었을 때에 일측 전극리드(33)의 단부가 타측 전극리드(33)의 벤딩부(34)에서 일정 거리 이격되는 길이를 갖는다.
마스킹 지그(120)는 정렬 지그(110)에 결합되고, 전극리드(33)의 용접 부위를 둘러싸도록 형성된다. 마스킹 지그(120)는 전극리드(33)를 버스바(21)에 용접할 때에 불꽃이나 스패터(spatter)가 용접 부위를 벗어나지 못하도록 용접 부위의 둘레를 차폐한다. 이에 따라, 용접시 발생되는 스패터나 불꽃이 주변 구조물에 튀는 것을 방지하여 용접 불량률을 현저히 감소시킬 수 있다.
상기와 같이, 한 쌍의 정렬 지그(110)가 벤딩된 전극리드(33)의 위치를 정렬하고, 마스킹 지그(120)가 벤딩된 전극리드(33)를 압착한 상태에서 용접툴(welding tool: 미도시)이 전극리드(33)를 용접하므로, 벤딩된 전극리드(33)가 버스바(21)의 정확한 위치에 용접될 수 있다. 또한, 전극리드(33)의 실질 용접 길이가 설계 용접 길이와 일치될 수 있다. 용접 길이는 버스바(21)의 폭방향 길이에 나란하게 용접되는 길이를 의미한다. 또한, 전극리드(33)가 버스바(21)의 폭방향 외측으로 벌어지는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 용접부의 접합면적과 접합력이 감소되는 것을 방지하고, 용접 불량률을 감소시킬 수 있다.
또한, 벤딩된 전극리드(33)의 단부가 대향되는 전극리드(33)에서 라운드지게 구부러진 벤딩부(34)와 겹쳐지지 않으므로, 한 쌍의 전극리드(33)의 겹쳐진 부분이 국부적으로 들뜨거나 틈새가 벌어지는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 용접부의 접합력이 증대될 수 있다.
또한, 각각의 버스바(21)에서 한 쌍의 전극리드(33)의 용접 길이(welding lenght)가 균일해지므로, 실제 용접 길이가 설계 요구 치수에 일치되어 용접 불량률이 감소될 수 있다.
한 쌍의 정렬 지그(110)는 마스킹 지그(120)의 폭방향 양측에 결합된다. 이때, 한 쌍의 정렬 지그(110)는 마스킹 지그(120)의 폭방향 양측에 용접 또는 접착되거나 스크류나 리벳과 같은 체결부재에 의해 결합될 수 있다. 이에 따라, 정렬 지그(110)와 마스킹 지그(120)가 하나의 이동장치(미도시)에 의해 승강 및 이동되면서 전극리드(33)를 정렬 및 용접할 수 있다.
정렬 지그(110)는 슬롯(23)에서 전극리드(33)의 바깥쪽에 삽입되면서 전극리드(33)를 버스바(21) 측으로 모아준다. 이때, 한 쌍의 정렬 지그(110)의 두께방향 외측은 슬롯(23)의 외측면과 접촉되거나 이격될 수 있다. 또한, 한 쌍의 정렬 지그(110)의 두께방향 내측은 전극리드(33)의 외측면에 접촉될 수 있다. 이에 따라, 정렬 지그(110)가 하강될 때에 한 쌍의 전극리드(33)가 버스바(21) 측으로 모아지면서 정렬될 수 있다.
정렬 지그(110)는 정렬 바디부(111)와 정렬 리브(113)를 포함한다.
정렬 바디부(111)는 마스킹 지그(120)의 양측에 대향된다. 정렬 바디부(111)는 용접이나 접착제에 의해 마스킹 지그(120)의 폭방향 양측에 고정되거나 스크류나 리벳과 같은 체결부재에 의해 마스킹 지그(120)이 폭방향 양측에 고정될 수 있다.
정렬 리브(113)는 정렬 바디부(111)에서 하측으로 연장되고, 정렬 바디부(111)의 두께보다 얇게 형성된다. 정렬 리브(113)는 슬롯(23)에 삽입되면서 전극리드(33)를 정렬한다. 정렬 리브(113)는 전극리드(33)의 외측면을 버스바(21) 측으로 가압하여 전극리드(33)를 버스바(21)에 밀착시키거나 미세하게 이격되게 정렬할 수 있다. 전극리드(33)와 버스바(21)의 접촉 여부는 정렬 지그의 두께에 따라 결정될 수 있다.
정렬 리브(113)의 두께방향 내측에는 전극리드(33)를 버스바(21) 측으로 모아주도록 정렬 테이퍼부(114)가 형성된다. 이때, 정렬 리브(113)는 정렬 테이퍼부(114)에 의해 하측으로 갈수록 점차적으로 두께가 얇게 형성된다. 이에 따라, 정렬 리브(113)의 하단부가 전극리드(33)의 외측면과 슬롯(23)의 외측면 사이에 용이하게 삽입되고, 정렬 리브(113)가 하강될수록 전극리드(33)를 버스바(21) 측으로 가압하면서 정렬할 수 있다. 또한, 정렬 리브(113)가 슬롯(23)에 삽입될 때에 정렬 리브(113)의 단부가 전극리드(33)의 벤딩부(34)에 걸려 정렬 리브(113)나 전극리드(33)가 손상 또는 파손되는 것을 방지할 수 있다.
정렬 바디부(111)의 하측에는 전극리드(33)의 벤딩부(34)와 이격되도록 단차부(115)가 형성될 수 있다. 이때, 마스킹 지그(120)의 가압면부(123)는 단차부(115)보다 낮은 위치에 배치된다. 단차부(115)는 가압면부(123)와 수평하거나 약간 경사지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 마스킹 지그(120)의 가압면부(123)가 전극리드(33)를 가압할 때에 전극리드(33)의 벤딩부(34)가 단차부(115)와 일정 거리 이격되므로, 정렬 바디부(111)가 전극리드(33)의 벤딩부(34)를 가압하는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 전극리드(33)나 전극탭(31)이 정렬 바디부(111)의 가압력에 의해 휘어지거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.
정렬 지그(110)는 사각 패널 형태로 형성된다. 정렬 지그(110)의 길이는 슬롯(23)의 길이보다 약간 짧게 형성될 수 있다. 또한, 정렬 지그(110)의 길이는 전극리드(33)의 길이와 동일하거나 약간 길게 형성될 수 있다. 물론, 정렬 지그(110)는 슬롯(23)에 삽입되어 전극리드(33)를 정렬하는 한 톱니 형태, 일렬로 배열된 복수의 바 형태 등 다양한 형태로 형성될 수도 있다.
마스킹 지그(120)의 내부에는 상하방향으로 관통되는 용접 공간부(121)가 형성된다. 용접툴은 용접 공간부(121)를 통과하여 벤딩된 전극리드(33)를 버스바(21)에 용접할 수 있다. 용접툴은 전극리드(33)에 레이저를 조사하여 용접하는 레이저 용접툴 또는 전극리드(33)에 전류를 인가하여 용접하는 스폿 용접툴일 수 있다. 이러한 용접 타입은 전극리드(33)와 버스바(21)의 소재 종류에 따라 다양한 타입이 적용될 수 있다. 상기와 같이, 용접툴이 용접 공간부(121)의 내부로 진입하여 전극리드(33)를 용접하므로, 스패터나 용접 불꽃이 전극리드(33)의 주변으로 튀는 것을 방지할 수 있다.
마스킹 지그(120)는 버스바(21)의 길이방향과 나란한 사각통 형태로 형성될 수 있다. 용접 공간부(121)는 버스바(21)의 길이방향을 따라 나란하게 형성된다. 마스킹 지그(120)의 폭은 버스바(21)의 폭보다 좁게 형성될 수 있다. 용접 공간부(121)의 폭은 버스바(21)의 폭보다 좁게 형성될 수 있다. 용접 공간부(121)의 길이는 전극리드(33)의 길이보다 약간 짧게 형성될 수 있다. 용접 공간부(121)의 단면은 버스바(21)의 길이방향과 나란한 직사각 형태로 형성될 수 있다. 마스킹 지그(120)가 사각통 형태로 형성되므로, 전극리드(33)의 겹쳐진 부분이 길이방향으로 용접될 수 있다.
마스킹 지그(120)는 벤딩된 전극리드(33)를 버스바(21)에 압착시킨다. 이에 따라, 용접툴이 전극리드(33)를 용접할 때에 전극리드(33)의 겹쳐진 부분이 들뜨거나 이격되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 전극리드(33)의 겹쳐진 부분의 용접 접합력이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전극리드(33)의 들뜸이나 이격에 의해 전극리드(33)의 국부적인 온도편차가 발생되는 것을 억제하여 용접불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
상기한 본 발명의 제1실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치(100)는 하나의 버스바(21)에 한 쌍의 전극리드(33)를 정렬하도록 한 쌍의 정렬 지그(110)와 하나의 마스킹 지그(120)를 포함할 수 있다. 이러한 전극리드 정렬 마스킹 장치(100)는 한 번 하강할 때마다 하나의 버스바(21)에 전극리드(33)를 정렬 및 마스킹한다.
또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치(100)는 적어도 2개 이상의 버스바(21)에 한 쌍씩의 전극리드(33)를 정렬하도록 4개 이상의 정렬 지그(110)와 2개 이상의 마스킹 지그(120)가 배열된 형태로 제작될 수 있다. 이러한 전극리드 정렬 마스킹 장치(100)는 한 번 하강할 때마다 2개 이상의 버스바(21)에 전극리드(33)를 동시에 정렬할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제2실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치에 관해 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치를 개략적으로 도시한 정면도이고, 도 11은 도 10의 전극리드 정렬 마스킹 장치에서 11-11 라인을 절개한 상태를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 12는 도 11의 전극리드 정렬 마스킹 장치가 전극리드에서 12-12 라인을 절개한 상태를 개략적으로 도시한 단도면이고, 도 13은 도 11의 전극리드 정렬 마스킹 장치가 전극리드에서 13-13 라인을 절개한 상태를 개략적으로 도시한 단도면이다.
도 8 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치(100)는 한 쌍의 정렬 지그(110)(aligning jig), 마스킹 지그(120)(masking jig) 및 적어도 2개 이상의 탄성부재(130)를 포함한다.
한 쌍의 정렬 지그(110)는 버스바(21) 양측의 슬롯(23)에 삽입되어 한 쌍의 전극리드(33)의 위치를 정렬한다. 한 쌍의 정렬 지그(110)는 슬롯(23)에 삽입되면서 벤딩된 전극리드(33)를 버스바(21)의 폭방향 양측면에 모아준다. 이때, 한 쌍의 전극리드(33)는 버스바(21)의 폭방향 양측면에 밀착되거나 약간 이격되게 정렬될 수 있다. 또한, 한 쌍의 전극리드(33)는 버스바(21)에 벤딩되었을 때에 일측 전극리드(33)의 단부가 타측 전극리드(33)의 벤딩부(34)에서 일정 거리 이격되는 길이를 가질 수 있다.
마스킹 지그(120)는 한 쌍의 정렬 지그(110)에 사이에 배치되고, 전극리드(33)의 용접 부위를 둘러싸도록 형성된다. 마스킹 지그(120)에는 정렬 지그(110)가 이동 가능하게 결합된다. 마스킹 지그(120)는 전극리드(33)를 버스바(21)에 용접할 때에 불꽃이나 스패터(spatter)가 용접 부위를 벗어나지 못하도록 용접 부위의 둘레를 차폐(마스킹)한다. 이에 따라, 용접시 발생되는 스패터나 불꽃이 주변 구조물에 튀는 것을 방지하여 용접 불량률을 현저히 감소시킬 수 있다.
탄성부재(130)는 한 쌍의 정렬 지그(110)를 탄성 지지하도록 마스킹 지그(120)의 양측에 적어도 2개 이상 설치된다. 탄성부재(130)는 마스킹 지그(120)와 정렬 지그(110)를 연결하는 코일 스프링일 수 있다. 이러한 탄성부재(130)는 정렬 지그(110)를 탄성 지지하는 한 다양한 형태 및 다양한 위치에 적용될 수 있다.
상기와 같이, 정렬 지그(110)가 마스킹 지그(120)에 이동 가능하게 결합되고, 탄성부재(130)에 의해 탄성 지지된다. 이에 따라, 정렬 지그(110)가 상하로 이동되면서 전극리드(33)를 정렬하므로, 전극리드(33)의 변형을 최소화할 수 있다. 또한, 정렬 지그(110)가 전극리드(33)를 가압하는 순간에 정렬 지그(110)와 전극리드(33)의 충격을 완충하므로, 정렬 지그(110)와 전극리드(33)의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 전극리드(33)의 표면에 흠집이 생기는 것을 방지할 수 있고, 전극리드(33)의 과열 및 발화 가능성을 현저히 감소시킬 수 있다.
또한, 한 쌍의 정렬 지그(110)가 벤딩된 전극리드(33)의 위치를 정렬하고, 마스킹 지그(120)가 벤딩된 전극리드(33)를 압착한 상태에서 용접툴(welding tool: 미도시)이 전극리드(33)를 용접하므로, 벤딩된 전극리드(33)가 버스바(21)의 정확한 위치에 용접될 수 있다. 또한, 전극리드(33)의 실질 용접 길이가 설계 용접 길이와 일치될 수 있다. 용접 길이는 버스바(21)의 폭방향 길이에 나란하게 용접되는 길이를 의미한다. 또한, 전극리드(33)가 버스바(21)의 폭방향 외측으로 벌어지는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 용접부의 접합면적과 접합력이 감소되는 것을 방지하고, 용접 불량률을 감소시킬 수 있다.
또한, 벤딩된 전극리드(33)의 단부가 대향되는 전극리드(33)에서 라운드지게 구부러진 벤딩부(34)와 겹쳐지지 않으므로, 한 쌍의 전극리드(33)의 겹쳐진 부분이 국부적으로 들뜨거나 틈새가 벌어지는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 용접부의 접합력이 증대될 수 있다.
또한, 각각의 버스바(21)에서 한 쌍의 전극리드(33)의 용접 길이(welding lenght)가 균일해지므로, 실제 용접 길이가 설계 요구 치수에 일치되어 용접 불량률이 감소될 수 있다.
마스킹 지그(120)는 마스킹 바디부(122) 및 슬라이딩 가이드부(125)를 포함한다.
마스킹 바디부(122)에는 상하방향으로 관통되는 용접 공간부(121)가 형성된다. 용접 공간부(121)는 마스킹 바디부(122)의 길이방향과 나란한 장공 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 용접툴이 용접 공간부(121)를 통해 전극리드(33)에 접근하여 용접할 수 있다.
용접툴은 전극리드(33)에 레이저를 조사하여 용접하는 레이저 용접툴 또는 전극리드(33)에 전류를 인가하여 용접하는 스폿 용접툴일 수 있다. 이러한 용접 타입은 전극리드(33)와 버스바(21)의 소재 종류에 따라 다양한 타입이 적용될 수 있다. 상기와 같이, 용접툴이 용접 공간부(121)의 내부로 진입하여 전극리드(33)를 용접하므로, 스패터나 용접 불꽃이 전극리드(33)의 주변으로 튀는 것을 방지할 수 있다.
슬라이딩 가이드부(125)는 마스킹 바디부(122)의 양측에 배치된다. 슬라이딩 가이드부(125)에는 정렬 지그(110)가 각각 슬라이딩 가능하게 결합되도록 슬라이딩홈부(121)가 형성된다. 슬라이딩홈부(121)는 마스킹 바디부(122)의 측면과 슬라이딩 가이드부(125)의 내측면으로 둘러싸인 공간이다. 슬라이딩홈부(121)는 마스킹 바디부(122)의 길이방향을 따라 장공 형태로 형성된다. 또한, 슬라이딩홈부(121)의 하측은 개방된다. 상기 슬라이딩 가이드부(125)는 정렬 지그(110)가 흔들리지 않도록 정렬 지그(110)를 지지한다.
정렬 지그(110)는 슬롯(23)에서 전극리드(33)의 바깥쪽에 삽입되면서 전극리드(33)를 버스바(21) 측으로 모아준다. 이때, 한 쌍의 정렬 지그(110)의 두께방향 외측은 슬롯(23)의 외측면과 접촉되거나 이격될 수 있다. 또한, 한 쌍의 정렬 지그(110)의 두께방향 내측은 전극리드(33)의 외측면에 접촉될 수 있다. 이에 따라, 정렬 지그(110)가 하강될 때에 한 쌍의 전극리드(33)가 버스바(21) 측으로 모아지면서 정렬될 수 있다.
정렬 지그(110)는 정렬 바디부(111), 정렬 리브(113) 및 슬라이더(116)를 포함한다. 정렬 지그(110)는 전체적으로 사각 패널 형태로 형성될 수 있다.
정렬 바디부(111)는 마스킹 지그(120)의 양측에 대향된다. 정렬 지그(110)가 상하방향으로 이동될 때에, 정렬 바디부(111)의 내측면은 마스킹 지그(120)의 측면과 면접촉되도록 평판 형태로 형성된다.
정렬 리브(113)는 정렬 바디부(111)에서 하측으로 연장되고, 정렬 바디부(111)의 두께보다 얇게 형성된다. 정렬 리브(110)는 버스바(21) 사이의 슬롯(23)에 삽입됨에 따라 전극리드(33)를 정렬한다. 정렬 리브(110)는 정렬 바디부(122)와 동일한 길이로 형성되거나 약간 다른 길이로 형성될 수 있다.
슬라이더(116)는 정렬 바디부(111)에서 상측으로 연장되고, 슬라이딩홈부(126)에 슬라이딩 가능하게 결합된다. 슬라이더(116)는 슬라이딩홈부(126)에 끼워지도록 판형으로 형성될 수 있다. 슬라이더(116)의 길이는 슬라이딩홈부(126)의 길이보다 약간 짧게 형성될 수 있다.
슬라이더(116)의 두께는 정렬 바디부(111)의 두께보다 얇게 형성될 수 있다. 이에 따라, 슬라이더(116)의 하단부와 정렬 바디부(111)의 상단부가 단차지게 형성될 수 있다. 또한, 슬라이더(116)의 두께가 얇게 형성되므로, 슬라이딩 가이드부(125)의 폭과 슬라이딩홈부(126)의 폭이 불필요하게 증가되는 것을 방지할 수 있다.
정렬 리브(113)의 두께방향 내측에는 전극리드(33)를 버스바(21) 측으로 모아주도록 정렬 테이퍼부(114)가 형성된다. 이때, 정렬 리브(113)는 정렬 테이퍼부(114)에 의해 하측으로 갈수록 점차적으로 두께가 얇게 형성된다. 이에 따라, 정렬 리브(113)의 하단부가 전극리드(33)의 외측면과 슬롯(23)의 외측면 사이에 용이하게 삽입되고, 정렬 리브(113)가 하강될수록 전극리드(33)를 버스바(21) 측으로 가압하면서 정렬할 수 있다. 또한, 정렬 리브(113)가 슬롯(23)에 삽입될 때에 정렬 리브(113)의 단부가 전극리드(33)의 벤딩부(34)에 걸려 정렬 리브(113)나 전극리드(33)가 손상 또는 파손되는 것을 방지할 수 있다.
정렬 바디부(111)의 상측에는 슬라이딩 가이드부(125)의 하측 단부에 걸려 정렬 지그(110)의 이동 거리를 제한하는 이동 제한부(112)가 형성된다. 이동 제한부(112)는 정렬 바디부(111)의 상단부와 슬라이더(116)의 하단부 사이의 경계에 형성되는 단턱일 수 있다. 이러한 이동 제한부(112)는 정렬 바디부(111) 또는 슬라이더(116)에 다양한 구조로 형성될 수 있다.
정렬 바디부(111)의 하측에는 전극리드(33)의 벤딩부(34)와 이격되도록 단차부(115)가 형성될 수 있다. 이때, 마스킹 지그(120)의 가압면부(123)는 단차부(115)보다 낮은 위치에 배치된다. 단차부(115)는 가압면부(123)와 수평하거나 약간 경사지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 마스킹 지그(120)의 가압면부(123)가 전극리드(33)를 가압할 때에 전극리드(33)의 벤딩부(34)가 단차부(115)와 일정 거리 이격되므로, 정렬 바디부(111)가 전극리드(33)의 벤딩부(34)를 가압하는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 전극리드(33)나 전극탭(31)이 정렬 바디부(111)의 가압력에 의해 휘어지거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.
정렬 지그(110)의 길이는 슬롯(23)의 길이보다 약간 짧게 형성될 수 있다. 또한, 정렬 지그(110)의 길이는 전극리드(33)의 길이와 동일하거나 약간 길게 형성될 수 있다. 물론, 정렬 지그(110)는 슬롯(23)에 삽입되어 전극리드(33)를 정렬하는 한 톱니 형태, 일렬로 배열된 복수의 바 형태 등 다양한 형태로 형성될 수도 있다.
마스킹 지그(120)는 버스바(21)의 길이방향과 나란한 사각통 형태로 형성될 수 있다. 마스킹 지그(120)의 폭은 버스바(21)의 폭보다 좁게 형성될 수 있다. 용접 공간부(121)의 폭은 버스바(21)의 폭보다 좁게 형성될 수 있다. 용접 공간부(121)의 길이는 전극리드(33)의 길이보다 약간 짧게 형성될 수 있다. 용접 공간부(121)의 단면은 버스바(21)의 길이방향과 나란한 직사각 형태로 형성될 수 있다. 마스킹 지그(120)가 사각통 형태로 형성되므로, 전극리드(33)의 겹쳐진 부분이 길이방향으로 용접될 수 있다.
마스킹 지그(120)는 벤딩된 전극리드(33)를 버스바(21)에 압착시킨다. 이에 따라, 용접툴이 전극리드(33)를 용접할 때에 전극리드(33)의 겹쳐진 부분이 들뜨거나 이격되는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 전극리드(33)의 겹쳐진 부분의 용접 접합력이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 전극리드(33)의 들뜸이나 이격에 의해 전극리드(33)의 국부적인 온도편차가 발생되는 것을 억제하여 용접불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
탄성부재(130)는 정렬 바디부(111)의 상단부와 슬라이딩홈부(126)의 상단부에 지지될 수 있다. 탄성부재(130)는 정렬 바디부(111)의 길이방향 양측에 각각 배치될 수 있다. 탄성부재(130)가 정렬 바디부(111)의 길이방향 양측에 배치되므로, 정렬 지그(110)가 길이방향 일측으로 미세하게 기울어질 수 있다. 이에 따라, 전극리드(33) 또는 버스바(21)가 약간 기울어지더라도 정렬 지그(110)가 길이방향 일측으로 미세하게 기울어지면서 전극리드(33)를 정렬할 수 있다.
상기한 본 발명의 제2실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치(100)는 하나의 버스바(21)에 한 쌍의 전극리드(33)를 정렬하도록 한 쌍의 정렬 지그(110)와 하나의 마스킹 지그(120)를 포함할 수 있다. 이러한 전극리드 정렬 마스킹 장치(100)는 한 번 하강할 때마다 하나의 버스바(21)에 전극리드(33)를 정렬 및 마스킹한다.
또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 전극리드 정렬 마스킹 장치(100)는 적어도 2개 이상의 버스바(21)에 한 쌍씩의 전극리드(33)를 정렬하도록 4개 이상의 정렬 지그(110)와 2개 이상의 마스킹 지그(120)가 배열된 형태로 제작될 수 있다. 이러한 전극리드 정렬 마스킹 장치(100)는 한 번 하강할 때마다 2개 이상의 버스바(21)에 전극리드(33)를 동시에 정렬할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제2실시예에 따른 정렬 마스크 장치의 작동에 관해 설명하기로 한다.
도 14는 본 발명에 따른 이차전지 모듈에서 전지 셀의 전극리드가 버스바의 슬롯에 끼워진 상태를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 15는 본 발명에 따른 이차전지 모듈에서 전지 셀의 전극리드가 버스바에 벤딩된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 16은 본 발명에 따른 정렬 마스킹 장치가 버스바의 상측에 위치된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 17은 본 발명에 따른 정렬 마스킹 장치의 정렬 지그가 버스바 사이의 슬롯에 끼워지는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 18은 본 발명에 따른 정렬 마스킹 장치의 정렬 지그의 단차부가 전극리드의 밴딩된 부분을 가압하는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 19는 본 발명에 따른 정렬 마스킹 장치의 마스킹 지그의 가압면부가 전극리드를 가압하는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 20은 본 발명에 따른 마스킹 지그의 용접 공간부를 통해 전극리드를 버스바에 용접하는 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 14 내지 도 20을 참조하면, 버스바(21) 양측의 슬롯(23)에 전지 셀(30)의 전극리드(33)가 삽입된다. 이때, 전극리드(33)는 버스바(21)의 양측에 수직하게 삽입될 수 있다.
밴딩장치(미도시)가 전극리드(33)를 버스바(21) 측으로 가압하여 벤딩시킨다. 이때, 한 쌍의 전극리드(33)가 버스바(21)의 양측으로 벌어지거나 버스바(21)의 양측면에서 이격될 수 있다(도 15 참조).
정렬 마스킹 장치(100)가 버스바(21)의 상측으로 이동된다. 이때, 정렬 지그(110)는 탄성부재(130)의 탄성력에 의해 슬라이딩 가이드부(25)에서 가장 하강된 상태를 유지한다.
정렬 마스킹 장치(100)가 하강되면, 정렬 지그(110)가 버스바(21) 양측의 슬롯(23)에 삽입된다. 이때, 정렬 지그(110)의 정렬 테이퍼부(114)가 전극리드(33)의 벤딩부(34)에 충격을 가하는 경우, 탄성부재(130)가 약간 수축됨에 따라 전극리드(33)에 가해지는 충격이 완충된다.
정렬 지그(110)의 정렬 테이퍼부(114)가 전극리드(33)의 벤딩부(34)를 따라 슬라이딩되면서 부드럽게 하강된다. 정렬 테이퍼부(114)가 전극리드(33)의 외측을 가압하면서 전극리드(33)를 버스바(21) 측으로 모아준다.
정렬 지그(110)가 더욱 하강됨에 따라 전극리드(33)가 버스바(21)의 양측면에 밀착된다(도 17 참조). 이때, 전극리드(33)는 버스바(21)의 상면에서 들뜨거나 이격될 수 있다.
정렬 지그(110)가 슬롯(23)에 완전히 삽입되면, 정렬 지그(110)의 단차부(115)가 전극리드(33)의 벤딩부(34)에 밀착된다(도 18). 이때, 정렬 마스킹 장치(100)의 가압력이 전극리드(33)의 밴딩부(34)에 가해진다.
정렬 지그(110)의 단차부(115)가 전극리드(33)의 밴딩부(34)에 걸린 상태에서 마스킹 지그(120)가 하강된다. 정렬 지그(110)가 정지된 상태에서 마스킹 지그(120)가 하강되면, 탄성부재(130)가 길이방향으로 수축된다. 마스킹 지그(110) 하측의 가압면부(123)가 전극리드(33)를 가압하면, 전극리드(33)가 버스바(21)의 상면부에 긴밀하게 밀착된다. 이어, 용접툴이 마스킹 지그(120)의 용접 공간부(121)를 통해 전극리드(33)를 버스바(21)의 상면부에 용접한다(도 20 참조). 이에 따라, 전극리드(33)가 버스바(21)의 양측면과 상면부에 긴밀하게 밀착된 상태로 버스바(21)에 용접될 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (20)

  1. 전극리드의 용접 공정에서 버스바에 벤딩된 전극리드를 정렬하는 전극리드 정렬 마스킹 장치에 있어서,
    상기 버스바 사이의 슬롯에 삽입되어 상기 전극리드의 위치를 정렬하는 한 쌍의 정렬 지그; 및
    상기 한 쌍의 정렬 지그 사이에 배치되고, 상기 전극리드의 용접 부위를 둘러싸는 마스킹 지그;를 포함하는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 정렬 지그는 상기 마스킹 지그의 폭방향 양측에 결합되는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정렬 지그는 상기 슬롯에서 상기 전극리드의 바깥쪽에 삽입되면서 상기 전극리드를 상기 버스바 측으로 모아주는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 정렬 지그는,
    상기 마스킹 지그의 양측에 대향되는 정렬 바디부; 및
    상기 정렬 바디부에서 연장되고, 상기 정렬 바디부의 두께보다 얇게 형성되며, 상기 슬롯에 삽입되면서 상기 전극리드를 정렬하는 정렬 리브;를 포함하는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 정렬 리브의 두께방향 내측에는 상기 전극리드를 버스바 측으로 모아주도록 정렬 테이퍼부가 형성되는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정렬 바디부의 하측에는 상기 전극리드의 벤딩부와 이격되도록 단차부가 형성되고,
    상기 마스킹 지그의 가압면부는 상기 단차부보다 낮은 위치에 배치되는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 정렬 지그는 사각 패널 형태로 형성되는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마스킹 지그의 내부에는 상하방향으로 관통되는 용접 공간부가 형성되는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마스킹 지그는 상기 버스바의 길이방향과 나란한 사각통 형태로 형성되고,
    상기 용접 공간부는 상기 버스바의 길이방향을 따라 나란하게 형성되는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 마스킹 지그는 상기 전극리드를 상기 버스바에 압착시키는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  11. 전극리드의 용접 공정에서 버스바에 벤딩된 전극리드를 정렬하는 전극리드 정렬 마스킹 장치에 있어서,
    상기 버스바 사이의 슬롯에 삽입되어 상기 전극리드의 위치를 정렬하는 한 쌍의 정렬 지그;
    상기 한 쌍의 정렬 지그 사이에 배치되고, 상기 전극리드의 용접 부위를 둘러싸도록 설치되고, 상기 정렬 지그가 이동 가능하게 결합되는 마스킹 지그; 및
    상기 한 쌍의 정렬 지그를 탄성 지지하도록 상기 마스킹 지그의 양측에 각각 설치되는 적어도 2개 이상의 탄성부재;를 포함하는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 마스킹 지그는,
    상하방향으로 관통되는 용접 공간부가 형성되는 마스킹 바디부; 및
    상기 마스킹 바디부의 양측에 배치되고, 상기 정렬 지그가 각각 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이딩홈부가 형성되는 슬라이딩 가이드부;를 포함하는, 정렬 마스킹 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 정렬 지그는,
    상기 마스킹 지그의 양측에 대향되는 정렬 바디부;
    상기 정렬 바디부에서 하측으로 연장되고, 상기 정렬 바디부의 두께보다 얇게 형성되며, 상기 슬롯에 삽입됨에 따라 상기 전극리드를 정렬하는 정렬 리브; 및
    상기 정렬 바디부에서 상측으로 연장되고, 상기 슬라이딩홈부에 슬라이딩 가능하게 결합되는 슬라이더;를 포함하는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 정렬 리브는 상기 슬롯에서 상기 전극리드의 바깥쪽에 삽입되면서 상기 전극리드를 상기 버스바 측으로 모아주는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 정렬 리브의 두께방향 내측에는 상기 전극리드를 버스바 측으로 모아주도록 정렬 테이퍼부가 형성되는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 슬라이더의 두께는 상기 정렬 바디부의 두께보다 얇게 형성되는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 정렬 바디부의 상측에는 상기 슬라이딩 가이드부의 하측 단부에 걸려 상기 정렬 지그의 이동 거리를 제한하는 이동 제한부가 형성되는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 정렬 바디부의 상단부와 상기 슬라이딩홈부의 상단부에 지지되는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 정렬 바디부의 길이방향 양측에 각각 배치되는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 정렬 바디부의 하측에는 상기 전극리드의 벤딩부와 이격되도록 단차부가 형성되고,
    상기 마스킹 지그의 가압면부는 상기 단차부보다 낮은 위치에 배치되는, 전극리드 정렬 마스킹 장치.
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