KR20200093225A - 이차 전지의 제조 시스템 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차 전지의 제조 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 전극 조립체에 포함된 리드 단자를 미리 설정된 폭으로 제작할 수 있는 이차 전지의 제조 시스템 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 제조 시스템은 전극 조립체의 음극판과 양극판에 각각 연결된 전극탭에 리드 단자를 공급하여 용접하는 용접 유닛, 상기 전극 조립체의 각 리드 단자가 외부로 노출되도록, 상기 전극 조립체를 파우치로 패킹하는 패킹 유닛, 및 상기 패킹 유닛에 의해 패킹된 전극 조립체의 각 리드 단자의 양 끝단과 상기 파우치의 양 끝단 간의 각 거리가 동일하도록 각 리드 단자를 설정 폭으로 컷팅하는 컷팅 유닛을 포함한다.

Description

이차 전지의 제조 시스템 및 그의 제조 방법{SYSTEM FOR MANUFACTURING SECONDARY BATTERY AND METHOD OF THESAME}
본 발명은 이차 전지의 제조 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 전극 조립체에 포함된 리드 단자를 미리 설정된 폭으로 제작할 수 있는 이차 전지의 제조 시스템 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
전지(cell, battery)는 물질의 물리적 반응이나 화학적 반응의 변화로 방출되는 에너지를 전기에너지로 변환하여 외부로 전원을 공급한다. 이와 같은 전지는 화학적 반응을 이용하는 화학전지인 일차 전지와 이차 전지가 많이 사용되고 있다.
이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지로, 화학에너지와 전기에너지의 가역적 상호변환을 이용해 충전과 방전을 반복할 수 있는 화학 전지이다.
이차 전지는 휴대폰, 노트북, 캠코더 등의 전자기기에 사용되고 있다. 또한, 이차 전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기 자동차(EV), 하이브리드 자동차(HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
특히, 리튬 이차 전지는 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지 보다 큰 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.
리튬 이차 전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차 전지는 양극 활물질과 음극 활물질 각각 도포된 양극판과 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 전극 조립체와 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 케이스를 구비한다.
리튬 이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.
최근에 파우치형 이차 전지는 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로 많은 관심을 모으고 있으며, 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
이러한 파우치형 이차 전지는 전극 조립체가 파우치에 내장된 전지 셀, 전지 셀이 복수개가 포함된 전지 모듈, 전지 모듈이 복수개가 포함된 전지 팩으로 구성된다.
그러나, 종래의 경우에는 복수의 전지 셀을 적층한 후 리드 단자를 용접하여 전지 모듈을 제작할 때 리드 단자의 위치 공차에 의해 용접 면접이 미달되거나, 용접 불량이 발생하는 문제가 발생하였다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 전극 조립체에 포함된 리드 단자를 미리 설정된 폭으로 제작할 수 있는 이차 전지의 제조 시스템 및 그의 제조 방법을 제공한다.
그리고 본 발명의 실시 예는 복수의 전극 조립체를 적층할 때 정위치에 위치한 리드 단자에 의해 용접 면적을 향상시킬 수 있는 이차 전지의 제조 시스템 및 그의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서는 전극 조립체의 음극판과 양극판에 각각 연결된 전극탭에 리드 단자를 공급하여 용접하는 용접 유닛; 상기 전극 조립체의 각 리드 단자가 외부로 노출되도록, 상기 전극 조립체를 파우치로 패킹하는 패킹 유닛; 및 상기 패킹 유닛에 의해 패킹된 전극 조립체의 각 리드 단자의 양 끝단과 상기 파우치의 양 끝단 간의 각 거리가 동일하도록 각 리드 단자를 설정 폭으로 컷팅하는 컷팅 유닛을 포함하는 이차 전지의 제조 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 컷팅 유닛은 상기 전극 조립체의 각 리드 단자의 하부를 지지하는 지지부가 형성된 하부 금형; 및 상기 하부 금형의 상부에 위치되어 상기 하부 금형의 지지부에 지지되지 않은 상기 리드 단자의 양측 단부를 컷팅하도록 양측에 컷팅부가 형성된 상부 금형을 포함할 수 있다.
또한, 상기 상부 금형의 각 컷팅부는 상기 전극 조립체를 가압한 상태로 상기 하부 금형에 형성된 지지부의 양측으로 삽입되어 상기 하부 금형의 지지부에 지지되지 않은 상기 리드 단자의 양측 단부를 컷팅할 수 있다.
또한, 상기 지지부는 상기 리드 단자가 컷팅될 설정 폭과 동일한 폭으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 용접 유닛은 상기 전극 조립체의 양 측면을 고정하는 고정 블록; 및 상기 전극 조립체의 전극탭에 리드 단자를 위치시킨 상태로, 상기 전극탭과 상기 리드 단자를 용접하는 용접기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 용접기는 상기 전극탭에 상기 리드 단자를 초음파를 통해 용접할 수 있다.
또한, 상기 전극 조립체는 상기 음극판과 양극판 각각에 연결된 전극탭이 서로 다른 측면에 형성될 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 전극 조립체의 음극판과 양극판 각각에 연결된 전극탭에 리드 단자를 공급하여 용접하는 용접 단계; 상기 전극 조립체의 각 리드 단자가 외부로 노출되도록, 상기 전극 조립체를 파우치로 패킹하는 패킹 단계; 및 상기 파우치로 패킹된 전극 조립체의 각 리드 단자의 양 끝단과 상기 파우치의 양 끝단 간의 각 거리가 동일하도록 각 리드 단자를 설정 폭으로 컷팅하는 컷팅 단계를 포함하는 이차 전지의 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 전극 조립체에 포함된 리드 단자를 미리 설정된 폭으로 제작할 수 있으므로 파우치의 끝단과 리드 단자까지의 거리 편차를 줄일 수 있다.
또한, 복수의 전극 조립체를 적층할 때 정위치에 위치한 리드 단자에 의해 용접 면적을 향상시킬 수 있으므로 용접 불량을 해결할 수 있으며, 이차 전지의 품질을 향상시킬 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 전극 조립체를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 제조 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 제조 시스템의 용접 유닛을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 제조 시스템의 제단 유닛을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 제조 시스템의 컷팅 유닛을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 일부분을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 제조 방법에 따라 제조된 이차 전지를 순차적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 제조 방법 중 컷팅 단계를 설명하기 위한 예시도이다.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 이차 전지의 제조 시스템 및 그의 제조 방법에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.
또한, 하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 전극 조립체를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 이차 전지(150)는 전극 조립체(100) 및 파우치(130)를 포함한다.
전극 조립체(100)는 양극판(103), 분리막(107), 음극판(105)을 기본 구조로 가지고, 양극판(103)으로부터 연장된 양극탭(113), 음극판(105)으로부터 연장된 음극탭(115)을 포함한다.
즉, 전극 조립체(100)는 양극판(103) 및 음극판(105)이 분리막(107)을 사이에 두고 배치된 형태로 구성될 수 있다. 이때, 전극 조립체(100)는 하나의 양극판(103) 및 하나의 음극판(105)이 분리막(107)을 사이에 두고 권취된 구조를 갖거나, 다수의 양극판(103) 및 다수의 음극판(105)이 분리막(107)을 사이에 두고 적층된 구조를 가질 수 있다.
양극판(103)은 도전성이 우수한 금속 박판, 예를 들면 알루미늄 호일로 이루어진 양극 집전체와 양극 집전체의 양면에 코팅된 양극 활물질층을 포함한다. 양극판(103)은 양 면에 양극 활물질이 형성되지 않은 양극 집전체의 영역 즉, 양극 무지부가 형성될 수 있다.
음극판(105)은 전도성 금속 박판, 예를 들면 구리 호일로 이루어진 음극 집전체와 음극 집전체의 양면에 코팅된 음극 활물질층을 포함한다. 음극판(105)은 음극 활물질층이 형성되지 않은 음극 집전체의 영역 즉, 음극 무지부가 형성될 수 있다.
분리막(107)은 양극판(103)과 음극판(105) 사이에 위치하여, 양극판(103)과 음극판(105)을 서로 전기적으로 절연시키며, 양극판(103)과 음극판(105) 사이에서 리튬 이온 등이 서로 통과할 수 있도록 다공성막 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 분리막(107)은 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP) 또는 이들의 복합필름을 사용한 다공성막으로 이루어질 수 있다.
양극탭(113) 및 음극탭(115)은 전극 조립체(100)에서 형성된 전류를 외부로 유도하기 위한 전기적 통로 역할을 한다. 양극탭(113) 및 음극탭(115)은 전극 조립체(100)에서 서로 다른 측면에 형성된다.
양극탭(113)은 양극판(103)과 연결된다. 즉, 양극탭(113)은 양극 무지부의 일측단에 연결되며, 금속 재질 예를 들어 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.
음극탭(115)은 음극판(105)과 연결된다. 즉, 음극탭(115)은 음극 무지부의 일측단에 연결되며, 금속 재질 예를 들어 니켈 재질로 형성될 수 있다.
전극 조립체(100)는 양극탭(113)에 연결된 양극 리드 단자(121), 음극탭(115)에 연결된 음극 리드 단자(123)를 포함한다.
양극 리드 단자(121)는 양극탭(113)과 전기적으로 연결된다. 양극 리드 단자(121)는 일단이 양극탭(113)과 연결되고, 타단이 파우치(130)의 외부로 노출되어 전극 단자로서 기능을 할 수 있다.
음극 리드 단자(123)는 음극탭(115)과 전기적으로 연결된다. 음극 리드 단자(123)는 일단이 음극탭(115)과 연결되고, 타단이 파우치(130)의 외부로 노출되어 전극 단자로서 기능을 할 수 있다.
양극 리드 단자(121) 및 음극 리드 단자(123)는 충전기나 부하 등이 연결되어 이차 전지(150)를 충방전할 수 있다.
양극 리드 단자(121) 및 음극 리드 단자(123) 각각에 제1 밀봉 부재(127) 및 제2 밀봉 부재(129)가 형성될 수 있다.
제1 밀봉 부재(127) 및 제2 밀봉 부재(129)는 파우치(130)와 맞닿는 위치에 형성되어 파우치(130)와 전기적인 절연을 유지한다.
제1 밀봉 부재(127)는 양극 리드 단자(121)와 파우치(130) 사이를 밀봉시키고, 제2 밀봉 부재(129)는 음극 리드 단자(123)와 파우치(130) 사이를 밀봉시킨다.
제1 밀봉 부재(127) 및 제2 밀봉 부재(129)는 전해액이 파우치(130)의 외부로 누출되는 것을 방지하고, 양극탭(113)과 음극탭(115)에서 발생될 수 있는 단락 등을 방지할 수 있다.
파우치(130)는 전극 조립체(100)를 수납한다. 이때, 파우치(130)는 전해질과 함께 전극 조립체(100)를 수납한다.
이하에서는 양극탭(113)과 음극탭(115)은 전극탭(110)으로 통칭하고, 양극 리드 단자(121)와 음극 리드 단자(123)는 리드 단자(120)로 통칭하기로 하며, 제1 밀봉 부재(127)와 제2 밀봉 부재(129)는 밀봉 부재(125)로 통칭하기로 하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 제조 시스템을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 제조 시스템의 용접 유닛을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 제조 시스템의 제단 유닛을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 제조 시스템의 컷팅 유닛을 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 일부분을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 이차 전지(150)의 제조 시스템은 용접 유닛(310), 제단 유닛(320), 패킹 유닛(330), 컷팅 유닛(340) 및 제어 유닛(370)을 포함한다.
용접 유닛(310)은 전극 조립체(100) 포함된 전극탭(110)에 리드 단자(120)를 용접한다. 즉, 용접 유닛(310)은 도 4에 도시된 바와 같이 용접 고정 블록(313) 및 용접기(315)를 포함한다.
용접 고정 블록(313)은 전극 조립체(100)의 움직임을 방지하기 위하여 전극 조립체(100)의 양 측면을 고정한다. 이때, 용접 고정 블록(313)은 제어 유닛(370)의 제어하에 모터를 통해 움직여서 전극 조립체(100)의 양 측면을 고정할 수 있다.
용접 고정 블록(313)은 도 4에 도시된 바와 같이 양 측면 각각에 두 개가 배치되어 전극 조립체(100)를 고정할 수 있다. 그러나, 용접 고정 블록(313)의 개수는 4개를 예를 들어 설명하였지만 이에 한정되지 않으며, 전극 조립체(100)를 고정할 수만 있으면 용접 고정 블록(313)의 개수는 변경될 수 있다.
용접기(315)는 전극 조립체(100)의 전극탭(110)에 리드 단자(120)를 용접한다. 용접기(315)는 전극 조립체(100)의 전극탭(110)에 리드 단자(120)를 초음파를 통해 용접한다. 즉, 용접기(315)는 초음파 용접기(315)일 수 있다.
용접기(315)는 전극 조립체(100)의 상부에 위치한다. 즉, 용접기(315)는 전극탭(110)에 리드 단자(120)를 용접하기 위하여 전극탭(110)의 상부에 위치하여 전극탭(110)에 리드 단자(120)를 용접할 수 있다.
제단 유닛(320)은 상부 파우치(133) 및 하부 파우치(135)를 제단한다. 다시 말하면, 제단 유닛(320)은 도 5에 도시된 바와 같이 전극 조립체(100)의 폭과 접착부(140)를 포함하도록 폭을 설정하여 상부 파우치(133)와 하부 파우치(135) 각각을 제단한다.
패킹 유닛(330)은 전극 조립체(100)를 상부 파우치(133) 및 하부 파우치(135)로 패킹한다. 즉, 패킹 유닛(330)은 상부 파우치(133)와 하부 파우치(135) 사이에 전극 조립체(100)를 위치시키고, 전극 조립체(100)의 양측에 형성된 리드 단자(120)가 외부로 노출되도록 상부 파우치(133)의 제1 접착부(143)와 하부 파우치(135)의 제2 접착부(145)를 접착제로 접합한 후 가압하여 패킹한다.
패킹 유닛(330)은 전극 조립체(100)와 함께 전해액을 수납한다. 이때, 전해질이 액체 전해질인 경우, 패킹 유닛(330)은 하부 파우치(135)의 내부에 전극 조립체(100)를 위치시키고, 전해질을 내부에 투입한 후에 상부 파우치(133)와 하부 파우치(135)로 패킹할 수 있다. 그리고, 전해질이 겔형 전해질인 경우, 패킹 유닛(330)은 양극판(103)과 음극판(105) 각각과 분리막(107) 사이에 겔형 전해질이 위치된 전극 조립체(100)를 상부 파우치(133)와 하부 파우치(135) 사이에 위치시킨 후 상부 파우치(133)와 하부 파우치(135)로 패킹할 수 있다.
컷팅 유닛(340)은 리드 단자(120)의 양 끝단을 컷팅한다. 이를 위해, 컷팅 유닛(340)은 도 6에 도시된 바와 같이 하부 금형(350)과 상부 금형(360)을 포함한다.
하부 금형(350)은 리드 단자(120)의 하부에 위치한다. 하부 금형(350)은 지지부(355)가 형성된다.
지지부(355)는 하부 금형(350)의 일측에 형성되어, 리드 단자(120)의 하부를 지지하기 위하여 일측으로 돌출되어 형성된다.
지지부(355)는 도 7에 도시된 리드 단자(120)가 컷팅될 설정 폭(W)과 동일한 폭으로 형성될 수 있다.
상부 금형(360)은 하부 금형(350)의 상부에 위치되어 컷팅부(365)가 형성된다.
컷팅부(365)는 하부 금형(350)의 지지부(355)에 지지되지 않은 리드 단자(120)의 양측 단부를 컷팅하도록 상부 금형(360)의 양측에 형성된다. 즉, 컷팅부(365)는 도 7에 도시된 바와 같이 리드 단자(120)의 일측 끝단과 파우치(130)의 일측 끝단 간의 거리(D1)과 리드 단자(120)의 타측 끝단과 파우치(130)의 타측 끝단 간의 거리(D2)가 동일하도록 리드 단자(120)를 설정 폭(W)으로 컷팅한다.
이때, 설정 폭(W)은 미리 설정된 폭일 수 있으며, 이차 전지(150)를 복수개로 적층한 후 리드 단자(120)를 용접할 때 용이하기 위해 설정된 폭일 수 있다. 예를 들어, 설정 폭(W)은 42 ~ 48mm의 범위 내에서 설정될 수 있다.
컷팅 유닛(340)은 리드 단자(120)의 양 끝단을 컷팅할 때 이차 전지(150)의 움직임을 방지하기 위하여 컷팅 고정 블록(345)을 포함할 수 있다.
컷팅 고정 블록(345)은 이차 전지(150)의 양 측면을 고정한다. 이때, 컷팅 고정 블록(345)은 제어 유닛(370)의 제어하에 모터를 통해 움직여서 이차 전지(150)의 양 측면을 고정할 수 있다.
컷팅 고정 블록(345)은 도 6에 도시된 바와 같이 양 측면 각각에 두 개가 배치되어 이차 전지(150)를 고정할 수 있다. 그러나, 컷팅 고정 블록(345)의 개수는 4개를 예를 들어 설명하였지만 이에 한정되지 않으며, 이차 전지(150)를 고정할 수만 있으면 컷팅 고정 블록(345)의 개수는 변경될 수 있다.
제어 유닛(370)은 제조 시스템의 구성 요소인 용접 유닛(310), 제단 유닛(320), 패킹 유닛(330) 및 컷팅 유닛(340)을 제어한다.
다시 말하면, 제어 유닛(370)은 용접 고정 블록(313)이 전극 조립체(100)를 고정할 수 있도록 용접 고정 블록(313)의 위치를 변경하기 위해 모터(미도시) 등을 제어할 수 있다.
제어 유닛(370)은 전극탭(110)과 리드 단자(120)를 용접하기 위하여 용접기(315)를 제어할 수 있다.
제어 유닛(370)은 상부 파우치(133)와 하부 파우치(135)를 제단하기 위해 제단 유닛(320)을 제어할 수 있다.
제어 유닛(370)은 리드 단자(120)의 양 끝단을 컷팅하기 위하여 컷팅 유닛(340)의 하부 금형(350)과 상부 금형(360)을 상하이동시키도록 실린더(미도시) 등을 제어할 수 있다.
제어 유닛(370)은 컷팅 고정 블록(345)이 파우치(130)를 고정할 수 있도록 위치를 변경하기 위해 모터 등을 제어할 수 있다.
이하에서는 상기 도 1 내지 도 7에서 설명한 이차 전지(150)의 제조 시스템을 기반으로 도 8 내지 도 10을 참조하여 이차 전지(150)의 제조 방법을 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 제조 방법을 나타낸 순서도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 제조 방법에 따라 제조된 이차 전지를 순차적으로 나타낸 도면이며, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이차 전지의 제조 방법 중 컷팅 단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8을 참조하면, 용접 단계는 전극 조립체(100)의 전극탭(110)에 리드 단자(120)를 용접한다(S810). 다시 말하면, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 음극판(105)과 양극판(103) 각각에 연결된 전극탭(110)이 형성된 전극 조립체(100)를 마련한다. 이때, 전극 조립체(100)의 양 측면은 용접 시 전극 조립체(100)의 움직임을 방지하기 위해 용접 고정 블록(313)을 통해 고정된다.
도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 리드 단자(120)를 공급받는다. 이러한 리드 단자(120)는 양 끝단이 컷팅되기 위해 컷팅될 설정 폭 보다 큰 폭으로 형성될 수 있다.
그리고 리드 단자(120)에 밀봉 부재(125)가 형성된다. 이러한 밀봉 부재(125)는 파우치(130)와 맞닿는 위치에 형성되어 파우치(130)와 리드 단자(120)의 전기적인 절연을 유지할 수 있도록 한다.
도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 전극 조립체(100)의 각 전극탭(110)에 리드 단자(120)를 용접기(315)를 통해 용접한다. 이때, 전극탭(110)에 리드 단자(120)를 초음파로 용접할 수 있다.
패킹 단계는 전극 조립체(100)의 각 리드 단자(120)가 외부로 노출되도록, 전극 조립체(100)를 파우치(130)로 패킹한다(S830).
다시 말하면, 우선 전극 조립체(100)의 폭에 대응하여 접착부(140)를 포함하도록 폭을 설정하여 상부 파우치(133) 및 하부 파우치(135) 각각을 제단한다. 즉, 전극 조립체(100)의 폭과 접착부(140)의 폭을 더하기 하여 상부 파우치(133) 및 하부 파우치(135) 각각의 폭을 설정하고, 설정한 파우치(130)의 폭을 기반으로 상부 파우치(133) 및 하부 파우치(135)를 제단 유닛(320)을 통해 제단한다.
상부 파우치(133)와 하부 파우치(135) 사이에 전극 조립체(100)를 위치시키고, 전극 조립체(100)의 각 리드 단자(120)가 외부로 노출되도록, 상부 파우치(133)와 하부 파우치(135)의 각 접착부(140)를 접착제로 접합하여 도 9의 (d)에 도시된 바와 같이 전극 조립체(100)를 패킹한다.
컷팅 단계는 파우치(130)로 패킹된 전극 조립체(100)의 각 리드 단자(120)의 양 끝단을 설정 폭으로 컷팅한다(S850).
다시 말하면, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 하부 금형(350)에 형성된 지지부(355) 상에 전극 조립체(100)의 리드 단자(120)의 하부를 지지시킨다. 이때, 하부 금형(350)에 형성된 지지부(355)는 리드 단자(120)가 컷팅될 설정 폭과 동일한 폭으로 형성될 수 있다.
그리고 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 상부 금형(360)을 하부 금형(350)에 향하여 이동시키고, 하부 금형(350)의 지지부(355)에 안착된 전극 조립체(100)의 리드 단자(120)를 가압한다. 이때, 하부 금형(350)에 형성된 지지부(355)의 양측으로 상부 금형(360)의 양측에 형성된 컷팅부(365)가 삽입되어 하부 금형(350)의 지지부(355)에 지지되지 않은 리드 단자(120)의 양측 단부(550)를 컷팅하여 이차 전지(150)를 제작한다.
이에 따라, 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이 전극 조립체(100)의 각 리드 단자(120)의 양 끝단과 파우치(130)의 양 끝단 간의 각 거리가 동일하도록 리드 단자(120)를 설정 폭(W)으로 컷팅하여 이차 전지(150)를 제작할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 이차 전지(150)는 컷팅 유닛(340)의 하부 금형(350)과 하부 금형(350)을 통해 일정한 폭으로 리드 단자(120)를 컷팅할 수 있으므로 복수개를 하나의 모듈로 제작할 때 리드 단자(120)의 용접 면적이 넓어져 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 전극 조립체
110: 전극탭
120: 리드 단자
150: 이차 전지
300: 제조 시스템
310: 용접 유닛
313: 용접 고정 블록
315: 용접기
320: 제단 유닛
330: 패킹 유닛
340: 컷팅 유닛
350: 하부 금형
355: 지지부
360: 상부 금형
365: 컷팅부
370: 제어 유닛

Claims (12)

  1. 전극 조립체의 음극판과 양극판에 각각 연결된 전극탭에 리드 단자를 공급하여 용접하는 용접 유닛;
    상기 전극 조립체의 각 리드 단자가 외부로 노출되도록, 상기 전극 조립체를 파우치로 패킹하는 패킹 유닛; 및
    상기 패킹 유닛에 의해 패킹된 전극 조립체의 각 리드 단자의 양 끝단과 상기 파우치의 양 끝단 간의 각 거리가 동일하도록 각 리드 단자를 설정 폭으로 컷팅하는 컷팅 유닛;
    을 포함하는 이차 전지의 제조 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컷팅 유닛은
    상기 전극 조립체의 각 리드 단자의 하부를 지지하는 지지부가 형성된 하부 금형; 및
    상기 하부 금형의 상부에 위치되어 상기 하부 금형의 지지부에 지지되지 않은 상기 리드 단자의 양측 단부를 컷팅하도록 양측에 컷팅부가 형성된 상부 금형;
    을 포함하는 이차 전지의 제조 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상부 금형의 각 컷팅부는
    상기 전극 조립체를 가압한 상태로 상기 하부 금형에 형성된 지지부의 양측으로 삽입되어 상기 하부 금형의 지지부에 지지되지 않은 상기 리드 단자의 양측 단부를 컷팅하는 이차 전지의 제조 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 지지부는
    상기 리드 단자가 컷팅될 설정 폭과 동일한 폭으로 형성되는 이차 전지의 제조 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용접 유닛은
    상기 전극 조립체의 양 측면을 고정하는 고정 블록; 및
    상기 전극 조립체의 전극탭에 리드 단자를 위치시킨 상태로, 상기 전극탭과 상기 리드 단자를 용접하는 용접기;
    를 포함하는 이차 전지의 제조 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 용접기는
    상기 전극탭에 상기 리드 단자를 초음파를 통해 용접하는 이차 전지의 제조 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전극 조립체는
    상기 음극판과 양극판 각각에 연결된 전극탭이 서로 다른 측면에 형성되는 이차 전지의 제조 시스템.
  8. 전극 조립체의 음극판과 양극판 각각에 연결된 전극탭에 리드 단자를 공급하여 용접하는 용접 단계;
    상기 전극 조립체의 각 리드 단자가 외부로 노출되도록, 상기 전극 조립체를 파우치로 패킹하는 패킹 단계; 및
    상기 파우치로 패킹된 전극 조립체의 각 리드 단자의 양 끝단과 상기 파우치의 양 끝단 간의 각 거리가 동일하도록 각 리드 단자를 설정 폭으로 컷팅하는 컷팅 단계;
    를 포함하는 이차 전지의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 컷팅 단계는
    하부 금형에 형성된 지지부 상에 상기 전극 조립체의 각 리드 단자의 하부를 지지시키고, 상기 지지부에 지지되지 않은 리드 단자의 양측 단부를 상부 금형에 형성된 컷팅부를 통해 컷팅하는 이차 전지의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 용접 단계는
    상기 전극 조립체의 양 측면을 복수의 고정 블록을 통해 고정시킨 후, 상기 전극 조립체의 각 전극탭에 리드 단자를 위치시킨 상태로, 상기 전극탭과 리드 단자를 초음파로 용접하는 이차 전지의 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 패킹 단계는
    상기 전극 조립체를 상부 파우치와 하부 파우치 사이에 위치시킨 후, 상기 전극 조립체의 각 리드 단자가 외부로 노출되도록, 상기 상부 파우치와 상기 하부 파우치의 각 접착부를 접착제로 접합하여 상기 전극 조립체를 패킹하는 이차 전지의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 패킹 단계는
    상기 전극 조립체의 폭에 대응하여 접착부를 포함하도록 폭을 설정하여 상부 파우치 및 하부 파우치를 제단하는 단계를 더 포함하는 이차 전지의 제조 방법.
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