KR102372491B1 - 이차전지용 리드탭 제조 방법 - Google Patents

이차전지용 리드탭 제조 방법 Download PDF

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Abstract

이차전지용 리드탭 제조 방법에 관한 것으로, 리드탭을 공급하는 단계, 상기 리드탭의 소정영역에 레이저 광을 조사하여 요철 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 요철 패턴 위에 절연 필름을 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 요철 패턴을 형성하는 단계는, 상기 리드탭 전면의 제1 영역에 제1 레이저 광을 조사하여 제1 요철 패턴을 형성하고, 상기 리드탭 후면의 제2 영역에 제2 레이저 광을 조사하여 제2 요철 패턴을 형성할 수 있다.

Description

이차전지용 리드탭 제조 방법{METHOD FOR FABRICATING LEAD TAB OF SECONDARY BATTERY}
본 발명은 리드탭 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이차전지용 리드탭 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는, 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 방전과 전기에너지를 화학에너지로 변환하는 충전과정을 통하여 반복 사용이 가능한 전지이다.
이차전지는, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 리튬-금속 전지, 리튬-이온(NLi-Ion) 전지, 그리고 리튬-이온 폴리머 전지(Li-Ion Polymer Battery, 이하 "LIPB"라 함) 등을 포함할 수 있다.
이차전지 중 리튬 이차전지는, 약 500회 이상의 사이클 수명과 약 1시간 내지 2시간 정도의 짧은 충전 시간을 가지고, 니켈-수소 전지에 비해서 약 30% 내지 40% 정도 가벼워 경량화가 가능하며, 현존하는 이차전지 중 단위전지 당 전압(3.0 내지 3.7 V)이 가장 높고 에너지 밀도가 우수하여, 이동 기기에 최적화된 특성을 가질 수 있다
이러한 리튬 이차전지는, 전지 케이스에 수용되는 전극 조립체와, 전극 조립체에 구비된 전극들의 전극탭들에 전기적으로 연결되어 전지 케이스의 외부로 인출되는 리드탭과, 리드탭을 전기적으로 절연하는 절연 필름을 포함할 수 있다.
특히, 절연 필름은, 일면이 리드탭에 융착되고, 일면과 반대되는 타면이 전극 케이스에 융착됨으로써, 리드탭과 전극 케이스 사이의 계면을 밀봉하는 기능을 수행할 수 있다.
하지만, 리드탭과 절연 필름은, 서로 다른 소재로 구성되므로, 견고하게 융착시키기에는 한계가 있었다.
기존에는, 리드탭과 절연 필름의 융착성 향상을 위하여, 화학 약품을 이용하여 리드탭의 표면을 화학 처리함으로써, 절연 필름에 대한 리드탭의 융착성을 향상시키기도 하였다.
하지만, 기존의 표면 처리 기술은, 리드탭의 표면 처리를 위해 사용되는 화학 약품에 유해한 물질이 포함될 수 있어 환경 오염 문제가 발생할 수 있고, 리드탭의 표면 처리에 긴 시간이 소요되어 이차전지의 생산성이 저하되는 문제가 발생할 수 있었다.
따라서, 향후, 화학 약품을 사용하지 않고도 리드탭과 절연 필름의 융착성을 향상시켜 환경 오염 및 불량률을 최소화하고 생산성을 높일 수 있는 리드탭 제조 방법의 개발이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1586072호(2016년 01월 11일)
본 발명의 일실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 레이저 광으로 절연 필름과의 부착 또는 융착면을 표면 처리하여 표면적 증가를 위한 다수의 요철 패턴을 형성함으로써, 화학 약품을 사용하지 않고도 리드탭과 절연 필름의 융착성을 향상시켜 환경 오염 및 불량률을 최소화하고 생산성을 높일 수 있는 리드탭 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 의한 리드탭 제조 방법은, 리드탭을 공급하는 단계, 상기 리드탭의 소정영역에 레이저 광을 조사하여 요철 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 요철 패턴 위에 절연 필름을 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
리드탭 제조 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 요철 패턴을 형성하는 단계는, 상기 리드탭 전면 및 후면 중 적어도 어느 한 표면 영역에 레이저 광을 조사하여 상기 요철 패턴을 형성할 수 있다.
리드탭 제조 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 요철 패턴을 형성하는 단계는, 상기 리드탭 전면의 제1 영역에 제1 레이저 광을 조사하여 제1 요철 패턴을 형성하고, 상기 리드탭 후면의 제2 영역에 제2 레이저 광을 조사하여 제2 요철 패턴을 형성할 수 있다.
리드탭 제조 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 제1 레이저 광의 세기와 상기 제2 레이저 광의 세기는, 서로 동일할 수 있다.
리드탭 제조 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 제1 요철 패턴과 상기 제2 요철 패턴은, 서로 동일할 수 있다.
리드탭 제조 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 요철 패턴을 형성하는 단계는, 상기 제1 요철 패턴과 상기 제2 요철 패턴의 형성이 모두 완료되면 상기 리드탭의 다른 영역에 상기 요철 패턴을 형성할 수 있다.
리드탭 제조 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 요철 패턴을 형성하는 단계는, 도트 패턴, 라인 패턴, 격자 패턴, 그리고 이들의 조합 패턴 중 적어도 어느 한 패턴을 포함하는 요철 패턴을 형성할 수 있다.
리드탭 제조 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 요철 패턴을 형성하는 단계는, 상기 요철 패턴 형성 영역의 폭이 상기 절연 필름의 폭과 동일하거나 또는 상기 절연 필름의 폭보다 더 작도록 상기 요철 패턴을 형성할 수 있다.
리드탭 제조 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 요철 패턴에 코팅액을 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
리드탭 제조 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 요철 패턴에 코팅액을 도포하는 단계는, 상기 요철 패턴이 형성된 리드탭을 코팅액에 소정시간 동안 담가서 상기 요철 패턴에 코팅액을 도포할 수 있다.
리드탭 제조 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 요철 패턴에 코팅액을 도포하는 단계는, 상기 요철 패턴이 형성된 영역에 코팅액을 분무기로 살포하여 상기 요철 패턴에 코팅액을 도포할 수 있다.
리드탭 제조 방법의 대안적인 실시예에서, 상기 요철 패턴에 코팅액을 도포하는 단계는, 상기 요철 패턴이 형성된 영역에 코팅액을 브러쉬로 발라서 상기 요철 패턴에 코팅액을 도포할 수 있다.
본 발명에 따른 리드탭 제조 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 레이저 광으로 절연 필름과의 부착 또는 융착면을 표면 처리하여 표면적 증가를 위한 다수의 요철 패턴을 형성함으로써, 화학 약품을 사용하지 않고도 리드탭과 절연 필름의 융착성을 향상시켜 환경 오염 및 불량률을 최소화하고 생산성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은, 절연 필름이 융착 또는 접착되는 리드탭의 가공 영역 표면에 요철 패턴을 형성하여 리드탭의 융착면 또는 접착면의 표면적을 증가시킴으로써, 절연 필름과 리드탭 가공 영역 사이의 융착성 또는 접착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 절연 필름들의 융착 또는 접착시, 절연 필름들과 리드탭 가공 영역 사이의 계면에서 발생한 기포들을 요철 패턴을 통해 외부로 배출시킴으로써, 계면에 기포들이 내포되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 리드탭 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 리드탭의 요철 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 요철 패턴을 형성하기 위한 레이저 식각 장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함을 고려하여 부여되는 것으로서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
나아가, 이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 리드탭 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 리드탭 제조 방법은, 먼저, 리드탭을 공급한다.
본 발명은, 리드탭을 공급할 때, 리드탭 원단이 롤상태로 권취된 공급롤(10)로부터 리드탭(100)이 공급될 수 있다.
또한, 본 발명은, 리드탭(100)을 공급할 때, 미리 설정된 피치 길이에 상응하여 리드탭이 공급되도록 리드탭의 공급 시간을 조정할 수 있다.
예를 들면, 미리 설정된 피치 길이는, 리드탭 원단으로부터 절단된 리드탭(100)의 최종 피치 길이일 수 있다.
다음, 본 발명은, 리드탭(100)의 소정영역에 레이저 광을 조사하여 요철 패턴(120)을 형성할 수 있다.
일 실시예로, 본 발명은, 요철 패턴(120)을 형성할 때, 리드탭(100) 전면 및 후면 중 적어도 어느 한 표면 영역에 레이저 광을 조사하여 요철 패턴(120)을 형성할 수 있다.
여기서, 레이저 식각 장치(30)은, 미리 설정된 조건에 따라, 레이저 광을 생성하여 리드탭(100)의 소정 영역에 조사할 수 있다.
다른 실시예로, 본 발명은, 요철 패턴을 형성할 때, 리드탭 전면의 제1 영역에 제1 레이저 광을 조사하여 제1 요철 패턴을 형성하고, 리드탭 후면의 제2 영역에 제2 레이저 광을 조사하여 제2 요철 패턴을 형성할 수 있다.
여기서, 레이저 식각 장치(30)은, 리드탭(100) 전면 및 후면에 각각 위치하여, 미리 설정된 조건에 따라, 레이저 광을 생성하여 리드탭(100)의 소정 영역에 조사할 수 있다.
그리고, 제1 요철 패턴이 형성된 리드탭 전면의 제1 영역과 제2 요철 패턴이 형성된 리드탭 후면의 제2 영역은, 서로 완전 중첩되도록 대응되어 형성될 수 있다.
경우에 따라, 제1 요철 패턴이 형성된 리드탭 전면의 제1 영역과 제2 요철 패턴이 형성된 리드탭 후면의 제2 영역은, 서로 일부 중첩되도록 대응되어 형성될 수도 있다.
또한, 제1 레이저 광의 세기와 제2 레이저 광의 세기는, 서로 동일할 수 있다.
경우에 따라, 제1 레이저 광의 세기와 상기 제2 레이저 광의 세기는, 서로 다를 수도 있다.
또한, 제1, 제2 레이저 광은, 동시에 조사될 수 있다.
경우에 따라, 제1, 제2 레이저 광은, 서로 다른 시간에 조사될 수도 있다.
또한, 제1 레이저 광의 조사 시간과 제2 레이저 광의 조사 시간은, 서로 동일할 수 있다.
경우에 따라, 제1 레이저 광의 조사 시간과 제2 레이저 광의 조사 시간은, 서로 다를 수도 있다.
또한, 레이저 광은, 리드탭의 재질을 기초로 출력값이 결정되고, 결정된 출력값으로 리드탭을 표면 처리할 수 있다.
즉, 레이저 광은, 리드탭의 재질이 단일 금속이면 제1 출력값으로 리드탭을 표면 처리하고, 리드탭의 재질이 복합 금속이면 제2 출력값으로 리드탭을 표면 처리할 수 있다.
여기서, 레이저 광의 제1, 제2 출력값은, 서로 동일할 수 있다.
경우에 따라, 레이저 광의 제1, 제2 출력값은, 서로 다를 수도 있다.
이때, 레이저 광의 제2 출력값은, 레이저 광의 제1 출력값보다 더 클 수 있다.
예를 들면, 레이저 광은, 리드탭의 재질이 Al 금속이면 제1 출력값으로 리드탭을 표면 처리하고, 리드탭의 재질이 NiCu 금속이면 제2 출력값으로 리드탭을 표면 처리할 수 있다.
여기서, 레이저 광의 제2 출력값은, 레이저 광의 제1 출력값보다 더 클 수 있다.
다음, 레이저 광은, 기설정된 리드탭의 표면 조도를 기초로 출력값이 결정되고, 결정된 출력값으로 리드탭을 표면 처리할 수도 있다.
예를 들면, 리드탭의 표면 조도를 미리 설정한 다음, 그에 상응하여 레이저 광의 출력값을 결정한 다음, 결정한 출력값으로 레이저 광을 리드탭 표면에 조사하여 설정된 표면 조도를 갖도록 리드탭 표면에 요철 패턴(120)을 형성할 수도 있다.
또한, 제1 요철 패턴과 제2 요철 패턴은, 서로 동일할 수 있다.
경우에 따라, 제1 요철 패턴과 제2 요철 패턴은, 서로 다를 수도 있다.
또한, 제1 요철 패턴이 형성된 제1 영역의 면적과 제2 요철 패턴이 형성된 제2 영역의 면적은, 서로 동일할 수 있다.
경우에 따라, 제1 요철 패턴이 형성된 제1 영역의 면적과 제2 요철 패턴이 형성된 제2 영역의 면적은, 서로 다를 수도 있다.
또한, 본 발명은, 요철 패턴(120)을 형성할 때, 제1 요철 패턴과 제2 요철 패턴의 형성이 모두 완료되면 리드탭의 다른 영역에 요철 패턴을 형성할 수 있다.
여기서, 본 발명은, 요철 패턴(120)을 형성할 때, 도트 패턴, 라인 패턴, 격자 패턴, 그리고 이들의 조합 패턴 중 적어도 어느 한 패턴을 포함하는 요철 패턴(120)을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은, 요철 패턴(120)을 형성할 때, 요철 패턴 형성 영역의 폭이 절연 필름(130)의 폭과 동일하거나 또는 절연 필름(130)의 폭보다 더 작도록 요철 패턴(120)을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은, 요철 패턴(120)을 형성할 때, 리드탭(100)의 소정영역에 균일한 깊이를 갖는 요철 패턴을 형성할 수 있다.
일 예로, 요철 패턴(120)의 깊이는, 리드탭(100) 두께 대비 약 1% ~ 80%일 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
경우에 따라, 본 발명은, 요철 패턴(120)을 형성할 때, 리드탭(100)의 소정영역에 불균일한 깊이를 갖는 요철 패턴을 형성할 수도 있다.
일 예로, 본 발명은, 요철 패턴(120)을 형성할 때, 리드탭(100)의 소정영역 중 에지 영역의 깊이가 중앙 영역의 깊이보다 더 깊도록 요철 패턴(120)을 형성할 수 있다.
다른 예로, 본 발명은, 요철 패턴(120)을 형성할 때, 리드탭(100)의 소정영역 중 중앙 영역에서 에지 영역 방향으로 깊이가 점차적으로 깊어지도록 요철 패턴(120)을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은, 요철 패턴(120)을 형성할 때, 리드탭(100)의 소정영역 전체에 요철 패턴(120)을 형성할 수 있다.
경우에 따라, 본 발명은, 요철 패턴(120)을 형성할 때, 리드탭(100)의 소정영역 일부에만 요철 패턴(120)을 형성할 수도 있다.
일 예로, 요철 패턴(120)의 면적은, 리드탭의 소정영역에 대한 전체 면적 대비 약 10% ~ 95%일 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 본 발명은, 요철 패턴(120)을 형성할 때, 리드탭(100)의 소정영역에 복수의 요철 패턴들을 형성하고, 서로 인접하는 요철 패턴들 사이의 간격이 균일할 수 있다.
경우에 따라, 본 발명은, 요철 패턴(120)을 형성할 때, 리드탭(100)의 소정영역에 복수의 요철 패턴들을 형성하고, 서로 인접하는 요철 패턴들 사이의 간격이 불균일할 수도 있다.
일 예로, 본 발명은, 요철 패턴(120)을 형성할 때, 리드탭(100)의 소정영역 중 중앙 영역에서 에지 영역 방향으로 서로 인접하는 요철 패턴들 사이의 간격이 점차적으로 좁아질 수도 있다.
또한, 본 발명은, 양극용 리드탭(100)이 단일 금속층으로 이루어질 경우, 단일 금속층의 표면에 요철 패턴(120)을 형성할 수 있다.
일 예로, 리드탭(100)은, Al 금속층으로 이루어지고, Al 금속층의 표면에 요철 패턴(120)이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은, 음극용 리드탭(100)이 제1 금속층과, 제1 금속층의 표면에 도금되는 제2 금속층으로 이루어지는 경우, 제2 금속층의 표면에 요철 패턴(120)을 형성할 수 있다.
여기서, 제2 금속층은, 제1 금속층의 상부 표면에 도금되는 제2 금속층과 제1 금속층의 하부 표면에 도금되는 제2 금속층을 포함할 수 있다.
일 예로, 리드탭(100)은, Cu 금속층과, Cu 금속층의 표면에 도금되는 Ni 금속층으로 이루어지고, Ni 금속층의 표면에 요철 패턴(120)이 형성될 수 있다.
여기서, 요철 패턴(120)의 깊이는, 제2 금속층의 두께 이하일 수 있다.
경우에 따라, 요철 패턴(120)의 깊이는, 제2 금속층의 두께 이상일 수도 있다.
다음, 본 발명은, 요철 패턴(120)에 코팅액을 도포할 수 있다.
일 실시예로, 본 발명은, 요철 패턴(120)에 코팅액을 도포할 때, 요철 패턴(120)이 형성된 리드탭(100)을 코팅액에 소정시간 동안 담가서 요철 패턴(120)에 코팅액을 도포할 수 있다.
다른 실시예로, 본 발명은, 요철 패턴(120)에 코팅액을 도포할 때, 요철 패턴(120)이 형성된 영역에 코팅액을 분무기로 살포하여 요철 패턴(120)에 코팅액을 도포할 수도 있다.
또 다른 실시예로, 본 발명은, 요철 패턴(120)에 코팅액을 도포할 때, 요철 패턴(120)이 형성된 영역에 코팅액을 브러쉬로 발라서 요철 패턴(120)에 코팅액을 도포할 수도 있다.
그리고, 본 발명은, 요철 패턴(120)에 코팅액이 도포되면 소정시간 동안 건조시킬 수 있다.
이어, 본 발명은, 요철 패턴(120)을 형성하기 이전에 리드탭(100)을 미리 설정된 크기로 절단할 수 있다.
경우에 따라, 본 발명은, 요철 패턴(120)을 형성한 다음 코팅액 도포 이전에 리드탭(100)을 미리 설정된 크기로 절단할 수도 있다.
다른 경우로서, 본 발명은, 요철 패턴(120)에 코팅액을 도포하면 리드탭(100)을 미리 설정된 크기로 절단할 수도 있다.
여기서, 본 발명은, 리드탭(100)을 미리 설정된 크기로 절단할 때, 요철 패턴(120)을 토대로 리드탭(100)의 절단 위치를 스캔하여 결정하고, 결정된 절단 위치를 토대로 리드탭(100)을 절단할 수 있다.
다음, 본 발명은, 코팅액이 도포된 요철 패턴(120) 위에 절연 필름(130)을 부착할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은, 레이저 광으로 절연 필름과의 부착 또는 융착면을 표면 처리하여 표면적 증가를 위한 다수의 요철 패턴을 형성함으로써, 화학 약품을 사용하지 않고도 리드탭과 절연 필름의 융착성을 향상시켜 환경 오염 및 불량률을 최소화하고 생산성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은, 절연 필름이 융착 또는 접착되는 리드탭의 가공 영역 표면에 레이저 식각 패턴을 형성하여 리드탭의 융착면 또는 접착면의 표면적을 증가시킴으로써, 절연 필름과 리드탭 가공 영역 사이의 융착성 또는 접착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 절연 필름들의 융착 또는 접착시, 절연 필름들과 리드탭 가공 영역 사이의 계면에서 발생한 기포들을 레이저 식각 패턴을 통해 외부로 배출시킴으로써, 계면에 기포들이 내포되는 것을 방지할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 레이저 식각 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 리드탭은, 금속 플레이트(110)의 표면에 다수의 요철 패턴(120)이 형성될 수 있다.
여기서, 다수의 요철 패턴(120)은, 금속 플레이트(110)의 표면에 레이저 광과 같이 소정의 외부 에너지를 인가하는 표면 처리를 통해 형성될 수 있다.
요철 패턴(120)은, 도 2a와 같이, 라인 패턴으로 형성될 수도 있고, 도 2b와 같이, 격자 패턴으로 형성될 수도 있으며, 도 2c와 같이, 도트 패턴으로 형성될 수도 있다.
경우에 따라, 요철 패턴(120)은, 도트 패턴, 라인 패턴, 격자 패턴을 포함하는 이들의 조합 패턴으로 형성될 수도 있다.
여기서, 요철 패턴(120)은, 서로 인접하는 패턴들 사이의 간격이 약 0.001mm ~ 약 0.5mm일 수 있고, 요철 패턴(120)의 식각 깊이는, 금속 플레이트(110)의 전체 두께 대비 약 1% ~ 약 80%일 수 있으며, 요철 패턴(120)의 면적은, 금속 플레이트(110)의 전체 면적 대비 약 10% ~ 약 95%일 수 있지만 이에 한정되지는 않는다.
도 3은, 본 발명의 요철 패턴을 형성하기 위한 레이저 식각 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 레이저 식각 장치(30)는, 리드탭 원단(LO)에 레이저 식각 패턴 가공을 실시할 수 있도록 공급 유닛과 절단 유닛 사이에 설치될 수 있다.
경우에 따라, 레이저 식각 장치(30)는, 리드탭(L1)에 대한 레이저 마킹 가공을 실시할 수 있도록 절단 유닛과 적재함 사이에 설치될 수도 있다.
레이저 식각 장치(30)는, 리드탭 원단(LO)의 상면 및 하면 각각에 레이저 식각 패턴(P)을 레이저 마킹할 수 있도록 마련된다.
예를 들어, 레이저 식각 장치(30)는, 리드탭 원단(LO)의 미리 정해진 가공 영역(Ap)의 상면에 가공 패턴(P)을 레이저 마킹하기 위한 제1 마킹기(32)와, 리드탭 원단(LO)의 레이저 식각 패턴 가공 영역(Ap)의 하면에 레이저 식각 패턴(P)을 레이저 마킹하기 위한 제2 마킹기(34) 등을 구비할 수 있다.
제1 마킹기(32)의 설치 위치는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 마킹기(32)는, 피딩 롤러(14)로부터 전달된 리드탭 원단(LO), 보다 구체적으로 제1 컨베이어 벨트(22)와 제2 컨베이어 벨트(24) 사이에 위치한 리드탭 원단(LO)의 미리 정해진 레이저 식각 패턴 가공 영역(Ap)의 상면에 레이저빔(LB)을 조사할 수 있도록 설치될 수 있다.
또한, 제2 마킹기(34)의 설치 위치는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 제2 마킹기(34)는, 제1 마킹기(32)를 통과한 리드탭 원단(LO), 보다 구체적으로 제2 컨베이어 벨트(24)와 제3 컨베이어 벨트(26) 사이에 위치한 리드탭 원단(LO)의 미리 정해진 레이저 식각 패턴 가공 영역(Ap)의 하면에 레이저빔(LB)을 조사할 수 있도록 설치될 수 있다.
또한, 제1 마킹기(32)는, 레이저빔(LB)을 생성하여 발진하는 제1 레이저 발진기(32a)와, 제1 레이저 발진기(32a)로부터 전달된 레이저빔(LB)을 미리 정해진 스캔 영역(As)에 조사하는 제1 레이저 스캐너(32b)와, 제1 레이저 스캐너(32b)를 리드탭 원단(LO)의 폭 방향으로 왕복 이송하는 제1 스캐너 드라이버(32c)와, 제1 레이저 발진기(32a)로부터 발진된 레이저빔(LB)을 제1 레이저 스캐너(32b)에 전달하도록 제1 레이저 발진기(32a)와 제1 레이저 스캐너(32b) 사이에 설치되는 적어도 하나의 제1 반사 미러(32d) 등을 구비할 수 있다.
또한, 제2 마킹기(34)는, 레이저빔(LB)을 생성하여 발진하는 제2 레이저 발진기(34a)와, 제2 레이저 발진기(34a)로부터 전달된 레이저빔(LB)을 미리 정해진 스캔 영역(As)에 조사하는 제2 레이저 스캐너(34b)와, 제2 레이저 스캐너(34b)를 상기 폭 방향으로 왕복 이송하는 제2 스캐너 드라이버(34c)와, 제2 레이저 발진기(34a)로부터 발진된 레이저빔(LB)을 제2 레이저 스캐너(34b)에 전달하도록 제2 레이저 발진기(34a)와 제2 레이저 스캐너(34b) 사이에 설치되는 적어도 하나의 제2 반사 미러(34d) 등을 구비할 수 있다.
제1 마킹기(32)와 제2 마킹기(34)는, 레이저빔(LB)을 조사하는 위치만 서로 상이하도록 설치될 뿐 구조는 서로 동일하다. 이에, 이하에서는 제1 마킹기(32)를 예로 들어 마킹기들의 구조에 대해서 설명하기로 한다.
제1 레이저 발진기(32a)는 리드탭 원단(LO)을 레이저 가공할 수 있는 레이저빔(LB)을 생성하여 발진하다. 예를 들어, 리드탭 원단(LO)이 합성 수지 재질로 구성되는 경우에, 제1 레이저 발진기(32a)는 9.3㎛ 또는 10.6 ㎛의 파장을 갖는 CO2 레이저빔(LB)을 생성하여 발진할 수 있다.
제1 레이저 스캐너(32b)는, 제1 레이저 발진기(32a)로부터 제1 반사 미러(32d)를 통해 전달된 레이저빔(LB)의 광경로를 조절하여, 미리 정해진 스캔 영역(As)에 레이저빔(LB)을 조사할 수 있도록 마련된다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 레이저 스캐너(32b)는, X축 서보 모터(32F)에 의해 구동되며, 레이저빔(LB)의 광경로를 상기 폭 방향으로 변경 가능한 X축 미러(32E)와, Y축 서보 모터(32H)에 의해 구동되며, 레이저빔(LB)의 광경로를 상기 길이 방향으로 변경 가능한 Y축 미러(32G)를 포함할 수 있다. 또한, X축 미러(32E) 및 Y축 미러(32G)에 의해 광경로가 변경된 레이저빔(LB)은 제1 레이저 스캐너(32b)에 구비된 렌즈(32i)에 의해 집광되어 리드탭 원단(LO)에 조사될 수 있다. 렌즈(32i)는 에프-세타(f-θ)인 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
레이저 식각 영역(Ap)은, 레이저 마킹 가공을 통해 표면 처리를 실시하기 위한 리드탭 원단(LO)의 일영역으로서, 리드탭(L1)과 전지 케이스 사이의 계면을 밀봉하기 위한 절연 필름(F)이 융착되는 위치에 설정된다. 이러한 가공 영역(Ap)은, 절단 유닛(40)에 의해 리드탭 원단(LO)으로부터 분할 형성된 리드탭(L1) 각각이 레이저 식각 패턴(P)을 포함할 수 있도록, 리드탭 원단(LO)에 미리 정해진 기준 간격을 두고 설정될 수 있다. 기준 간격은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 기준 간격은 리드탭(L1)의 길이(L)일 수 있다.
본 발명과 같이, 요철 패턴을 갖는 리드탭은, 파우치형 이차전지에 적용될 수 있다.
파우치형 이차전지는, 파우치형 외장재인 전지 케이스와, 전지 케이스에 수용되는 전극 조립체와, 전극 조립체에 구비된 전극들의 전극탭들에 전기적으로 연결되며, 전지 케이스의 외부로 인출되는 리드탭과, 리드탭을 전기적으로 절연하는 절연 필름을 포함할 수 있다.
특히, 절연 필름은, 일면이 리드탭에 융착되고, 일면과 반대되는 타면이 전극 케이스에 융착됨으로써, 리드탭과 전극 케이스인 파우치 사이의 계면을 밀봉하는 기능을 수행할 수 있다.
여기서, 리드탭은, 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등과 같은 금속 소재로 구성되고, 절연 필름은 폴리프로필렌(Polypropylene)과 같은 합성 수지로 구성되며, 파우치인 전극 케이스는, 합성 수지로 구성되며 절연 필름과 융착되는 합성 수지층을 포함할 수 있다.
따라서, 요철 패턴을 갖는 본 발명의 리드탭은, 요철 패턴으로 인하여 절연 필름과의 접착 및 융착 면적이 증가하므로, 절연 필름과 리드탭 사이의 융착성 또는 접착성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명은, 레이저 광으로 절연 필름과의 부착 또는 융착면을 표면 처리하여 표면적 증가를 위한 다수의 요철 패턴을 형성함으로써, 화학 약품을 사용하지 않고도 리드탭과 절연 필름의 융착성을 향상시켜 환경 오염 및 불량률을 최소화하고 생산성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은, 절연 필름이 융착 또는 접착되는 리드탭의 가공 영역 표면에 레이저 식각 패턴을 형성하여 리드탭의 융착면 또는 접착면의 표면적을 증가시킴으로써, 절연 필름과 리드탭 가공 영역 사이의 융착성 또는 접착성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 절연 필름들의 융착 또는 접착시, 절연 필름들과 리드탭 가공 영역 사이의 계면에서 발생한 기포들을 레이저 식각 패턴을 통해 외부로 배출시킴으로써, 계면에 기포들이 내포되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
30: 레이저 식각 장치
100: 리드탭
110: 금속 플레이트
120: 요철 패턴
130: 절연 필름

Claims (10)

  1. 리드탭을 공급하는 단계;
    상기 리드탭의 소정 영역에 레이저 광을 조사하여 요철 패턴을 형성하는 단계;
    상기 요철 패턴에 코팅액을 도포하는 단계; 그리고,
    상기 코팅액이 도포된 요철 패턴 위에 절연 필름을 부착하는 단계를 포함하고,
    상기 요철 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 리드탭 전면의 제1 영역에 제1 레이저 광을 조사하여 제1 요철 패턴을 형성하고, 상기 리드탭 후면의 제2 영역에 제2 레이저 광을 조사하여 제2 요철 패턴을 형성하며,
    상기 제1, 제2 요철 패턴은,
    서로 인접하는 요철 패턴들 사이의 간격이 상기 리드탭의 소정영역 중 중앙 영역에서 양측 에지 영역 방향으로 갈수록 점차적으로 좁아짐과 동시에,
    상기 리드탭의 소정영역 중 중앙 영역에서 양측 에지 영역 방향으로 요철 패턴의 깊이가 점차적으로 깊어지고,
    상기 요철 패턴들이 차지하는 면적이 상기 리드탭의 소정영역에 대한 전체 면적 대비 10% ~ 95%을 차지하도록 형성하며,
    상기 요철 패턴의 깊이를 상기 리드탭 두께 대비 1% ~ 80%으로 형성하고,
    상기 리드탭 전면의 제1 영역에 형성된 제1 요철 패턴들이 차지하는 면적과 상기 리드탭 후면의 제2 영역에 형성된 제2 요철 패턴들이 차지하는 면적이 서로 다르며,
    상기 제1 요철 패턴들이 형성된 리드탭 전면의 제1 영역과 상기 제2 요철 패턴들이 형성된 리드탭 후면의 제2 영역이 서로 일부분만 중첩되고,
    상기 리드탭의 소정영역은,
    상기 절연필름의 부착 영역인 것을 특징으로 하는 리드탭 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 요철 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 리드탭이 단일 금속층으로 이루어지면 상기 단일 금속층의 표면에 상기 요철 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 리드탭 제조 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 요철 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 리드탭이 제1 금속층으로 이루어지면 상기 제1 금속층의 표면을 에칭하고, 상기 제1 금속층의 표면에 제2 금속층을 도금한 다음, 상기 제2 금속층의 표면에 상기 요철 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 리드탭 제조 방법.
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