WO2023121392A1 - 전극탭 용접장치, 전극탭 용접방법 및 전극조립체 - Google Patents

전극탭 용접장치, 전극탭 용접방법 및 전극조립체 Download PDF

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WO2023121392A1
WO2023121392A1 PCT/KR2022/021189 KR2022021189W WO2023121392A1 WO 2023121392 A1 WO2023121392 A1 WO 2023121392A1 KR 2022021189 W KR2022021189 W KR 2022021189W WO 2023121392 A1 WO2023121392 A1 WO 2023121392A1
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WO
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electrode
pair
tab
electrode tabs
welding
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/021189
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English (en)
French (fr)
Inventor
김원년
김현태
전인국
조한주
전재범
Original Assignee
주식회사 엘지에너지솔루션
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Publication date
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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
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/54—Connection of several leads or tabs of plate-like electrode stacks, e.g. electrode pole straps or bridges
    • 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
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • 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
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/38—Conductors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an electrode tab welding device and an electrode tab welding method for welding a plurality of electrode tabs, and an electrode assembly including a plurality of electrode tabs welded by the electrode tab welding device or electrode tab welding method.
  • a secondary battery means a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged, and is widely used in electronic devices such as mobile phones, laptop computers, and camcorders, or electric vehicles.
  • the lithium secondary battery since the lithium secondary battery has a larger capacity than a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery and has a high energy density, the degree of its utilization is rapidly increasing.
  • secondary batteries are classified into cylindrical batteries and prismatic batteries in which the electrode assembly is embedded in a cylindrical or prismatic metal can, and pouch-type batteries in which the electrode assembly is embedded in a pouch-type case made of an aluminum laminate sheet. It can be.
  • the pouch-type secondary battery 1 includes an electrode assembly 10 formed by alternately stacking electrodes and a separator, and a pouch 20 accommodating the electrode assembly 10 therein. Electrode tabs 15 may be connected to the electrodes of the electrode assembly 10 . The electrode tabs 15 may be welded to each other in a predetermined area and then connected to the electrode lead 17 .
  • the pouch 20 includes an indented cup portion 21 for accommodating the electrode assembly 10 .
  • the cup portion 21 of the pouch 20 may be formed of one or two. 1 illustrates a pouch 20 including a left cup portion and a right cup portion. Around the periphery of the cup portion 21, a peripheral portion 23 (terrace) is formed by sealing.
  • the electrode tab 15 when a pulling force is applied to the electrode tab 15 due to the deformation of the peripheral portion 23 of the pouch 20, the electrode tab 15 may be gradually tightened and then disconnected. Alternatively, even when a pulling force is applied to the electrode tab 15 due to the expansion of the pouch 20 , the electrode tab 15 may be gradually tightened and then disconnected. Such disconnection is pointed out as a major cause of fire. In the case of a pouch-type secondary battery, the length of the peripheral portion 23 is reduced to increase energy density in accordance with the recent demand for high capacity and high performance, which is By reducing the 'length to the welding point', the risk of disconnection is further increased.
  • One problem to be solved by the present invention is to provide an electrode tab welding device and an electrode tab welding method for preventing disconnection of the electrode tab.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide an electrode assembly in which disconnection of an electrode tab is prevented.
  • An electrode tab welding apparatus may weld a plurality of electrode tabs of an electrode assembly.
  • the electrode tab welding device may include a pair of tab guides for collecting the plurality of electrode tabs; a pair of align rollers that press the plurality of electrode tabs collected by the pair of tab guides and rotate in a direction in which the outermost electrode tabs are pushed toward the electrode assembly; and a welding portion for welding the plurality of electrode tabs aligned by the pair of aligning rollers.
  • a point at which the pair of align rollers press the plurality of electrode tabs may be farther than a point at which the pair of tab guides press the plurality of electrode tabs.
  • the pair of align rollers rotate while pressing the plurality of electrode tabs when the pair of tab guides form a first interval, and the pair of tab guides rotate at a second interval smaller than the first interval.
  • the gap When the gap is formed, it may be spaced apart from the plurality of electrode tabs.
  • the welding portion may weld the plurality of electrode tabs when the pair of tab guides form the second interval.
  • the pair of align rollers may include an elastomer material.
  • the pair of align rollers may be disposed to face each other with the plurality of electrode tabs interposed therebetween in the height direction of the electrode assembly, and may be configured such that a distance between them is adjusted.
  • An electrode tab welding method may weld a plurality of electrode tabs of an electrode assembly.
  • the electrode tab welding method may include bringing a pair of tab guides closer to each other to gather the plurality of electrode tabs; pushing an outermost electrode tab among the plurality of electrode tabs toward the electrode assembly by rotating a pair of align rollers while pressing the plurality of electrode tabs collected by the pair of tab guides; and welding the plurality of electrode tabs aligned by the pair of align rollers to each other at a welding part.
  • the pair of tab guides When the pair of align rollers rotate, the pair of tab guides form a first interval, and when the welding part welds the plurality of electrode tabs, the pair of tab guides form a narrower than the first interval. 2 intervals can be achieved.
  • a step may occur between outer ends of the plurality of electrode tabs.
  • the pair of align rollers may be spaced apart from the plurality of electrode tabs.
  • An electrode assembly includes a plurality of electrodes stacked with a separator interposed therebetween; and a plurality of electrode tabs connected to the plurality of electrodes and welded to each other to form a welded portion.
  • Outermost electrode tabs among the plurality of electrode tabs may be bent convexly outward.
  • the outermost electrode tab may include a first section extending from the electrode; and a second section extending from the first section and having a steeper slope than the first section.
  • the first section may include a flat portion connected to the electrode and formed flat; and a bent portion connected to the flat portion and the second section and formed to be bent.
  • electrode tabs positioned on the outside may be more bent.
  • An outer end of the outermost electrode tab may be stepped inward with respect to an outer end of another electrode tab.
  • the outermost electrode tab may further include a third section extending from the second section to the portion to be welded and having a gentler slope than the second section.
  • the welding part welds the plurality of electrode tabs in a state where the plurality of electrode tabs are pushed toward the electrode assembly by the aligning roller, for each electrode tab, in particular, the outermost electrode tab, from the electrode
  • the length to the weld may be long. Accordingly, it is possible to prevent breakage and disconnection of the electrode tab, particularly the outermost electrode tab, due to external force such as deformation such as bending of the electrode lead, and safety and reliability of the electrode assembly can be improved.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a pouch type secondary battery.
  • FIGS. 2A to 2D are views for explaining an example of a process that can be applied to welding electrode tabs of a pouch type secondary battery.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a portion of a battery module in which several pouch-type batteries are accommodated in a case.
  • FIG 4 to 6 are views for explaining the configuration and operation of an electrode tab welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart of a method of welding an electrode tab according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A to 2D are views for explaining an example of a process that can be applied to welding electrode tabs of a pouch-type secondary battery
  • FIG. 3 is a battery module in which several pouch-type batteries are accommodated in a case. It is a cross-sectional view showing a part.
  • an electrode assembly 10 in which a plurality of electrodes 11 and a plurality of separators 13 are alternately stacked may be prepared.
  • the plurality of electrodes 11 may include an anode and a cathode, and an electrode tab 15 may be connected to each electrode 11 .
  • an electrode tab 15 may be connected to each electrode 11 .
  • the negative electrode tab connected to the negative electrode is shown in the drawings for convenience of description, those skilled in the art will easily understand that the positive electrode tab connected to the positive electrode may also be provided in the electrode assembly 10 and welded in the same way as the negative electrode tab. .
  • the pair of tab guides 30 may press the plurality of electrode tabs 15 to gather the plurality of electrode tabs 15 .
  • the pair of tab guides 30 may face each other with the plurality of electrode tabs 15 interposed therebetween in the height direction of the electrode assembly 10, and a distance between them may be adjusted.
  • the plurality of electrode tabs 15 may be welded through the welding part 50 .
  • the welding portion 50 may form the welded portion 16 by welding a plurality of electrode tabs 15 .
  • the welded portion 16 formed on the plurality of electrode tabs 15 may be farther than the point where the plurality of electrode tabs 15 are pressed by the pair of tab guides 30. .
  • an electrode assembly 10 having a plurality of electrode tabs 15 welded to each other at the welded portion 16 can be manufactured.
  • a pouch type battery 1 is manufactured by connecting electrode leads 17 (see FIG. 1) to a plurality of electrode tabs 15 welded to each other and then accommodating the electrode assembly 10 in a pouch 20 (see FIG. 1). can
  • a plurality of pouch-type batteries 1 may be accommodated in a case C and manufactured as a battery module.
  • the peripheral portion 23 of the pouch 20 may be bent during manufacturing of the battery module. Deformation of the peripheral portion 23 may cause the electrode lead 17 to be bent, resulting in a pulling force on the electrode tab 15 connected to the electrode lead 17 . This force may cause disconnection of the electrode tab 15 by pulling the electrode tab 15 tight, and may appear larger in the outermost electrode tab 15a. Even when the pouch type battery 1 is inflated, the above problem of disconnection may be caused.
  • the present invention which will be described in detail below, is to solve the above problem of disconnection.
  • FIG 4 to 6 are views for explaining the configuration and operation of an electrode tab welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the electrode tab welding apparatus may weld a plurality of electrode tabs 15 of the electrode assembly 10 .
  • the electrode tab welding device presses a pair of tab guides 30 that gather the plurality of electrode tabs 15 and the plurality of electrode tabs 15 gathered by the pair of tab guides 30. and a pair of align rollers 40 rotating in a direction in which the electrode tabs 15 are pushed toward the electrode assembly 10, and a plurality of electrode tabs 15 aligned by the pair of align rollers 40.
  • the pair of tab guides 30 may face each other with the plurality of electrode tabs 15 interposed therebetween in the height direction of the electrode assembly 10 .
  • the pair of tap guides 30 may be configured such that a mutual distance is adjusted.
  • at least one of the pair of tab guides 30 may be configured to move up and down in the height direction of the electrode assembly 10 .
  • a pair of tab guides 30 may approach each other so as to be close to each other to gather a plurality of electrode tabs 15 .
  • the pair of tab guides 30 may come into contact with a pair of outermost electrode tabs 15a among the plurality of electrode tabs 15 .
  • the pair of tap guides 30 can strongly press the plurality of electrode tabs 15 .
  • the pair of align rollers 40 may face each other with the plurality of electrode tabs 15 interposed therebetween in the height direction of the electrode assembly 10 .
  • a pair of align rollers 40 may be configured such that a mutual distance is adjusted.
  • at least one of the pair of align rollers 40 may be configured to be able to move up and down in the height direction of the electrode assembly 10 .
  • the pair of align rollers 40 may rotate while pressing the plurality of electrode tabs 15 collected by the pair of tab guides 30 .
  • the pair of align rollers 40 may contact the pair of outermost electrode tabs 15a, and the pair of outermost electrode tabs 15a are pushed toward the electrode assembly 10. can be rotated to
  • the plurality of electrode tabs 15 may be pushed toward the electrode assembly 10 by frictional force between them, and the electrode tabs 15 located on the outer side may be pushed toward the electrode assembly 10 more. As a result, a step (s, see FIG. 8 ) may occur between the outer ends of the plurality of electrode tabs 15 . That is, the pair of aligning rollers 40 may align the plurality of electrode tabs 15 such that a step difference occurs between outer ends of the plurality of electrode tabs 15 .
  • the align roller 40 may have a high surface friction coefficient and an elastic material.
  • the align roller 40 may include an elastomer material such as rubber. Accordingly, since the frictional force between the align roller 40 and the outermost electrode tab 15a is maintained high, the align roller 40 can rotate without slipping relative to the outermost electrode tab 15a. In addition, since the align roller 40 presses the outermost electrode tab 15a and can be elastically deformed, damage to the outermost electrode tab 15a can be prevented.
  • the pair of align rollers 40 may be positioned farther than the pair of tab guides 30.
  • the pair of alignment rollers 40 press the plurality of electrode tabs 15 at the point where the pair of tab guides 30 press the plurality of electrode tabs ( 15) may be farther than the point of pressurization.
  • the pair of tab guides 30 may more strongly press and fix the plurality of electrode tabs 15 .
  • the pair of align rollers 40 may rotate while pressing the plurality of electrode tabs 15 when the pair of tab guides 30 form the first interval g1, When the pair of tab guides 30 form a second interval g2 smaller than the first interval g1, they may be spaced apart from the plurality of electrode tabs 15.
  • the pair of align rollers 40 can align the plurality of electrode tabs 15 when the pair of tab guides 30 form the first interval g1, and the plurality of electrode tabs 15 When the alignment is completed, the pair of tap guides 30 may come closer to each other to form a second distance g2 smaller than the first distance g1.
  • the plurality of electrode tabs 15 are not completely fixed between the pair of tab guides 30 and may be movable in the longitudinal direction. Accordingly, when the pair of align rollers 40 rotate, the plurality of electrode tabs 15 may be pushed inward between the pair of tab guides 30 .
  • the plurality of electrode tabs 15 may be fixed between the pair of tab guides 30 .
  • the plurality of electrode tabs 15 may be fixed between the pair of tab guides 30 in an aligned state.
  • the pair of align rollers 40 may move away from each other and be spaced apart from the plurality of electrode tabs 15 .
  • the welded portion 50 may form a welded portion 16 by welding a plurality of electrode tabs 15 aligned by a pair of align rollers 40 .
  • the welded portion 16 may be a portion where a plurality of electrode tabs 15 are welded to each other.
  • the welding portion 50 may perform welding in a state in which the plurality of electrode tabs 15 are fixed by the pair of tab guides 30 .
  • the welding portion 50 may weld the plurality of electrode tabs 15 when the pair of tab guides 30 form the second interval g2.
  • the welding part 50 may ultrasonically weld the plurality of electrode tabs 15 .
  • the welding portion 50 is an anvil located on one side (eg, lower side) of the plurality of electrode tabs 15 and located on the other side (eg, upper side) of the plurality of electrode tabs 15. May contain Horn.
  • the welding part 50 may be configured such that the distance between the anvil and the horn is adjusted. In a state where the plurality of electrode tabs 15 are pressed between the anvil and the horn, the horn may vibrate at a high frequency, whereby the plurality of electrode tabs 15 may be welded to each other.
  • the welding portion 50 may be positioned farther than the pair of tab guides 30 .
  • the portion to be welded 16 may be farther than a point where the pair of tab guides 30 press the plurality of electrode tabs 15 .
  • the pair of tab guides 30 may approach each other and press the outermost electrode tabs 15a to gather a plurality of electrode tabs 15 . At this time, the pair of tab guides 30 may press relatively weakly so that the plurality of electrode tabs 15 are not completely fixed.
  • the pair of align rollers 40 may come close to each other to press the outermost electrode tab 15a, and rotate so that the outermost electrode tab 15a is pushed toward the electrode assembly 10.
  • the plurality of electrode tabs 15 may be pushed toward the electrode assembly 10 through the pair of tab guides 30 and aligned. Since the electrode tabs 15 located on the outer side are pushed more, a step difference may occur between the outer ends of the plurality of electrode tabs 15 .
  • the pair of tab guides 30 may come closer to each other to completely fix the plurality of electrode tabs 15, and the pair of align rollers 40 may come closer to each other to completely fix the plurality of electrode tabs 15, and the pair of align rollers 40 may have outermost electrode tabs. It is spaced apart from (15a) and can move away from each other.
  • the welded portion 50 may form the welded portion 16 by welding the plurality of electrode tabs 15 .
  • the length (L, see FIG. 8) between the electrode assembly 10 and the portion to be welded 16 may be long. That is, the length of the electrode tab 15, particularly the outermost electrode tab 15a, may have a margin.
  • the electrode tab 15, particularly the outermost electrode tab 15a may be prevented from being broken or disconnected due to expansion of the electrode assembly 10 or an external force applied to the electrode tab 15.
  • FIG. 7 is a flowchart of a method of welding an electrode tab according to another embodiment of the present invention.
  • a plurality of electrode tabs 15 of the electrode assembly 10 may be welded.
  • the electrode tab welding method includes a step of bringing together a plurality of electrode tabs 15 by having a pair of tab guides 30 approach each other (S10), and a pair of align rollers 40 using a pair of tab guides ( 30) to rotate the plurality of electrode tabs 15 gathered together in a state of pressing and pushing the outermost electrode tabs 15a toward the electrode assembly 10 (S20), and the welding part 50 is a pair of A step of welding the plurality of electrode tabs 15 aligned by the phosphor roller 40 to each other (S30) may be included.
  • the pair of tab guides 30 may approach each other and press the outermost electrode tabs 15a to gather the plurality of electrode tabs 15.
  • the pair of align rollers 40 approach each other to press the outermost electrode tab 15a, and the outermost electrode The tab 15a can be rotated to be pushed toward the electrode assembly 10 .
  • the pair of tab guides 30 may form a first interval g1.
  • the pair of tab guides 30 forming the first gap g1 may press relatively weakly so that the plurality of electrode tabs 15 are not completely fixed.
  • the plurality of electrode tabs 15 may be pushed toward the electrode assembly 10 and aligned through the pair of tab guides 30 through mutual frictional force. Since the electrode tabs 15 located on the outer side are pushed more, a step difference may occur between the outer ends of the plurality of electrode tabs 15 .
  • the welding part 50 may form the welding target part 16 by welding the plurality of electrode tabs 15 together.
  • the pair of tab guides 30 may form a second interval g2 narrower than the first interval g1.
  • the pair of tab guides 30 forming the second interval g2 can completely fix the plurality of electrode tabs 15 .
  • the plurality of electrode tabs 15 may be welded by the welding portion 50 while being aligned.
  • the pair of align rollers 40 may be spaced apart from the plurality of electrode tabs 15 .
  • the electrode assembly 10 may be transferred from a first process position where the alignment roller 40 is located to a second process position where the welding part 50 is located.
  • the welding part 15 can weld the plurality of electrode tabs 15 regardless of the position of the alignment roller 40 .
  • FIG. 8 is a view showing an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.
  • an electrode assembly 10 including a plurality of electrode tabs 15 welded by the electrode tab welding device or the electrode tab welding method described above will be described as another embodiment of the present invention.
  • the electrode assembly 10 includes a plurality of electrodes 11 stacked with a plurality of separators 13 interposed therebetween, connected to the plurality of electrodes 11 and welded to each other to form a welded portion 16 It may include a plurality of electrode tabs 15 forming a. In addition, both outermost electrode tabs 15a among the plurality of electrode tabs 15 may be convexly bent outward.
  • At least some of the plurality of electrode tabs 15 may be formed to be convexly bent outward, and the electrode tabs 15 located on the outside may be more curved. Therefore, the outermost electrode tab 15a can be bent the most.
  • the length L of the outermost electrode tab 15a from the electrode 11 to the portion to be welded 16 may be longer than when the outermost electrode tab 15a is formed taut without bending. Accordingly, it is possible to prevent breakage or disconnection of the outermost electrode tab 15a due to expansion of the electrode assembly 10 or external force applied to the electrode tab 15 .
  • the outermost electrode tab 15a has a first section 151 extending from the electrode 11, and a first section 151 extending from the first section 151 and having a steeper slope than the first section 151. It may include two sections (152). The outermost electrode tab 15a may further include a third section 153 extending from the second section 152 to the welded portion 16 and having a gentler slope than the second section 152. .
  • the configuration of the outermost electrode tab 15a may be obtained by welding the outermost electrode tab 15a in an aligned state by being pushed toward the electrode assembly 10 by the aligning roller 40.
  • the first section 151 may include a flat portion 151a connected to the electrode 11 and formed flat, and a bent portion 151b connected to the flat portion 151a and the second section 152 and formed to be bent.
  • the point at which the outermost electrode tab 15a starts to bend may be spaced apart from the electrode 11 by a predetermined distance with the flat portion 151a interposed therebetween. Accordingly, there is an advantage in preventing excessive stress concentration on the outermost electrode tab 15a.
  • An outer end of the outermost electrode tab 15a may be stepped inward with respect to an outer end of the other electrode tab 15 .
  • an outer end of the outermost electrode tab 15 and an outer end of the central electrode tab may form a predetermined step (S).
  • cutting and the like may be performed to match the outer ends of the plurality of electrode tabs 15 .
  • no step may be formed between the outer end of the outermost electrode tab 15a and the outer end of the other electrode tab 15a.
  • electrode assembly 11 electrode

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 전극탭 용접 장치는, 전극 조립체의 복수개의 전극 탭을 용접할 수 있다. 상기 전극탭 용접 장치는, 상기 복수개의 전극 탭을 모으는 한 쌍의 탭 가이드; 상기 한 쌍의 탭 가이드에 의해 모아진 상기 복수개의 전극탭을 가압하며 최외각 전극탭이 상기 전극 조립체를 향해 밀리는 방향으로 회전하는 한 쌍의 얼라인 롤러; 및 상기 한 쌍의 얼라인 롤러에 의해 얼라인된 상기 복수개의 전극탭을 용접시키는 용접부를 포함할 수 있다.

Description

전극탭 용접장치, 전극탭 용접방법 및 전극조립체
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2021년 12월 23일자 한국특허출원 제10-2021-0186535호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 복수개의 전극탭을 용접하는 전극탭 용접 장치 및 전극탭 용접 방법과, 상기 전극탭 용접 장치 또는 전극탭 용접 방법에 의해 용접된 복수개의 전극탭을 포함하는 전극 조립체에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 큰 용량을 가지며, 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.
이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지 등으로 분류될 수 있다.
도 1은 파우치형 이차전지의 일례를 도시하는 도면이다. 파우치형 이차전지(1)는 전극과 분리막이 교대로 적층되어 형성되는 전극 조립체(10)와, 전극 조립체(10)가 내부에 수용되는 파우치(20)를 포함한다. 전극 조립체(10)의 전극들에는 전극탭들(15)이 연결될 수 있다. 전극탭들(15)은 소정 영역에서 서로 용접된 후 전극리드(17)에 연결될 수 있다. 파우치(20)는 전극 조립체(10)의 수용을 위해 만입형상의 컵부(21)를 포함한다. 파우치(20)의 컵부(21)는 1개 또는 2개로 형성될 수 있다. 도 1에는 좌측 컵부와 우측 컵부를 포함하는 파우치(20)가 예시되어 있다. 컵부(21)의 둘레 주변에는 실링에 의해 주변부(23, 테라스)가 형성된다.
그런데 파우치(20)의 주변부(23)의 변형으로 인해 전극탭(15)에 당겨지는 힘이 가해지면 전극탭(15)이 점점 팽팽해지다가 단선될 수 있다. 또는 파우치(20)의 팽창으로 인해 전극탭(15)에 당겨지는 힘이 가해져도 전극탭(15)이 점점 팽팽해지다가 단선될 수 있다. 이와 같은 단선은 화재 발생의 주요 원인으로 지목되고 있다. 파우치형 이차전지의 경우 최근 고용량화 및 고성능화의 요구에 따라 에너지 밀도를 높이기 위해 주변부(23)의 길이를 줄이고 있는데, 이는 전극탭(15)의 '전극조립체(10)에서 전극탭들(15)의 용접 지점까지의 길이'를 감소시킴으로써 단선의 위험을 더욱 증가시키고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 전극탭의 단선을 방지하는 전극탭 용접 장치 및 전극탭 용접 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 전극탭의 단선이 방지되는 전극 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전극탭 용접 장치는, 전극 조립체의 복수개의 전극 탭을 용접할 수 있다. 상기 전극탭 용접 장치는, 상기 복수개의 전극 탭을 모으는 한 쌍의 탭 가이드; 상기 한 쌍의 탭 가이드에 의해 모아진 상기 복수개의 전극탭을 가압하며 최외각 전극탭이 상기 전극 조립체를 향해 밀리는 방향으로 회전하는 한 쌍의 얼라인 롤러; 및 상기 한 쌍의 얼라인 롤러에 의해 얼라인된 상기 복수개의 전극탭을 용접시키는 용접부를 포함할 수 있다.
상기 전극 조립체를 기준으로, 상기 한 쌍의 얼라인 롤러가 상기 복수개의 전극 탭을 가압하는 지점은, 상기 한 쌍의 탭 가이드가 상기 복수개의 전극 탭를 가압하는 지점보다 멀 수 있다.
상기 한 쌍의 얼라인 롤러는, 상기 한 쌍의 탭 가이드가 제1간격을 이룰 때 상기 복수개의 전극탭을 가압한 상태로 회전하고, 상기 한 쌍의 탭 가이드가 상기 제1간격보다 작은 제2간격을 이룰 때 상기 복수개의 전극탭에서 이격될 수 있다.
상기 용접부는, 상기 한 쌍의 탭 가이드가 상기 제2간격을 이룰 때 상기 복수개의 전극탭을 용접시킬 수 있다.
상기 한 쌍의 얼라인 롤러는, 엘라스토머 재질을 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 얼라인 롤러는, 상기 전극 조립체의 높이 방향에 대해 상기 복수개의 전극탭을 사이에 두고 서로 마주보게 배치되며, 상호간 거리가 조절되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전극탭 용접 방법은, 전극 조립체의 복수개의 전극 탭을 용접할 수 있다. 상기 전극탭 용접 방법은, 한 쌍의 탭 가이드가 서로 접근하여 상기 복수개의 전극 탭을 모으는 단계; 한 쌍의 얼라인 롤러가 상기 한 쌍의 탭 가이드에 의해 모아진 상기 복수개의 전극 탭을 가압한 상태로 회전하여 상기 복수개의 전극 탭 중 최외각 전극탭을 상기 전극 조립체 쪽으로 밀어내는 단계; 및 용접부가 상기 한 쌍의 얼라인 롤러에 의해 얼라인된 상기 복수개의 전극탭을 서로 용접시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 얼라인 롤러가 회전할 때 상기 한 쌍의 탭 가이드는 제1간격을 이루고, 상기 용접부가 상기 복수개의 전극 탭을 용접할 때 상기 한 쌍의 탭 가이드는 상기 제1간격보다 좁은 제2간격을 이룰 수 있다.
상기 한 쌍의 얼라인 롤러가 회전할 때, 상기 복수개의 전극 탭의 외측 단부 사이에 단차가 발생할 수 있다.
상기 용접부가 상기 복수개의 전극 탭을 용접할 때 상기 한 쌍의 얼라인 롤러는 상기 복수개의 전극 탭에서 이격될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전극 조립체는, 분리막을 사이에 두고 적층된 복수개의 전극; 및 상기 복수개의 전극에 연결되며 서로 용접되어 피용접부를 형성하는 복수개의 전극탭을 포함할 수 있다. 상기 복수개의 전극 탭 중 양 최외각 전극탭은 외측으로 볼록하게 휘어질 수 있다. 상기 최외각 전극탭은, 상기 전극에서부터 연장된 제1구간; 및 상기 제1구간에서부터 연장되며 상기 제1구간보다 급격한 경사를 갖는 제2구간을 포함할 수 있다. 상기 제1구간은, 상기 전극과 연결되며 평평하게 형성된 플랫부; 및 상기 플랫부와 상기 제2구간을 연결하며 휘어지게 형성된 휨부를 포함할 수 있다.
상기 복수개의 전극탭에 대해, 외각에 위치한 전극탭일수록 더 크게 휘어질 수 있다.
상기 최외각 전극탭의 외측 단부는, 다른 전극탭의 외측 단부에 대해 내측으로 단차질 수 있다.
상기 최외각 전극탭은, 상기 제2구간에서부터 상기 피용접부까지 연장되며 상기 제2구간보다 완만한 경사를 갖는 제3구간을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 복수개의 전극탭이 얼라인 롤러에 의해 전극 조립체 쪽으로 밀린 상태에서 용접부가 복수개의 전극탭을 용접하므로, 각 전극탭, 특히 최외각 전극탭에 대해, 전극부터 피용접부까지의 길이가 길어질 수 있다. 이로써, 전극 리드의 꺾임 등과 같은 변형 등 외력에 의해 전극탭, 특히 최외각 전극탭이 파단 및 단선되는 것을 방지할 수 있고, 전극 조립체의 안전성 및 신뢰성이 향상될 수 있다.
이 외에도, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성들로부터 당업자가 용이하게 예측 가능한 효과들을 포함할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 파우치형 이차전지의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2a 내지 도 2d는 파우치형 이차전지의 전극탭들을 용접하는 데에 적용될 수 있는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 여러 개의 파우치형 전지들이 케이스에 수용되어 마련되는 전지 모듈의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 용접 장치의 구성 및 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극탭 용접 방법의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전극 조립체가 도시된 도면이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 2a 내지 도 2d는 파우치형 이차전지의 전극탭들을 용접하는 데에 적용될 수 있는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 여러 개의 파우치형 전지들이 케이스에 수용되어 마련되는 전지 모듈의 일부를 도시하는 단면도이다.
먼저 도 2a와 같이 복수개의 전극(11) 및 복수개의 분리막(13)이 번갈아 적층된 전극 조립체(10)를 준비할 수 있다. 복수개의 전극(11)은 양극과 음극을 포함할 수 있고, 각 전극(11)에는 전극탭(15)이 연결될 수 있다. 도면에는 설명의 편의를 위해 음극에 연결된 음극탭만 도시되어 있으나, 당업자는 양극에 연결된 양극탭도 전극 조립체(10)에 구비되어 음극탭과 동일 방식으로 용접될 수 있음을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
다음으로 도 2b와 같이 한 쌍의 탭 가이드(30)가 복수개의 전극탭(15)을 가압하여 복수개의 전극탭(15)을 모을 수 있다. 한 쌍의 탭 가이드(30)는 전극 조립체(10)의 높이 방향에 대해 복수개의 전극탭(15)을 사이에 두고 서로 마주볼 수 있으며, 상호 간 거리가 조절될 수 있다.
다음으로 도 2c와 같이 용접부(50)를 통해 복수개의 전극탭(15)을 용접할 수 있다. 좀 더 상세히, 용접부(50)는 복수개의 전극탭(15)을 용접하여 피용접부(16)를 형성할 수 있다. 전극 조립체(10)를 기준으로, 복수개의 전극탭(15)에 형성된 피용접부(16)는, 복수개의 전극탭(15)이 한 쌍의 탭 가이드(30)에 의해 가압되는 지점보다 멀 수 있다.
이런 과정들을 거쳐, 피용접부(16)에서 서로 용접된 복수개의 전극탭(15)이 구비된 전극 조립체(10)가 제조될 수 있다. 서로 용접된 복수개의 전극탭(15)에 전극 리드(17, 도 1 참조)를 연결한 후 전극 조립체(10)를 파우치(20, 도 1 참조)에 수용시킴으로써 파우치형 전지(1)가 제조될 수 있다.
도 3에 도시되어 있듯이, 복수개의 파우치형 전지(1)는 케이스(C)에 수용되어 전지 모듈로 제조될 수 있다. 그런데 전지 모듈의 제조 중에 파우치(20)의 주변부(23)가 구부러질 수 있다. 주변부(23)의 변형은 전극리드(17)의 꺾임을 유발함으로써 전극리드(17)에 연결된 전극탭(15)에 당겨지는 힘을 초래할 수 있다. 이러한 힘은 전극탭(15)을 팽팽하게 잡아당겨 전극탭(15)의 단선을 초래할 수 있으며, 최외각 전극탭(15a)에서 더 크게 나타날 수 있다. 파우치형 전지(1)의 팽창 시에도 위와 같은 단선의 문제가 초래될 수 있다.
이하에서 자세히 설명할 본 발명은 위와 같은 단선의 문제를 해결하기 위한 것이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 용접 장치의 구성 및 작용을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극탭 용접 장치는, 전극 조립체(10)의 복수개의 전극 탭(15)을 용접할 수 있다. 좀 더 상세히, 상기 전극탭 용접 장치는, 복수개의 전극 탭(15)을 모으는 한 쌍의 탭 가이드(30)와, 한 쌍의 탭 가이드(30)에 의해 모아진 복수개의 전극 탭(15)을 가압하며 전극 탭(15)이 전극 조립체(10)를 향해 밀리는 방향으로 회전하는 한 쌍의 얼라인 롤러(40)와, 한 쌍의 얼라인 롤러(40)에 의해 얼라인된 복수개의 전극 탭(15)을 용접시키는 용접부(50)를 포함할 수 있다.
한 쌍의 탭 가이드(30)는, 전극 조립체(10)의 높이 방향에 대해 복수개의 전극 탭(15)을 사이에 두고 서로 마주볼 수 있다. 한 쌍의 탭 가이드(30)는 상호 거리가 조절되도록 구성될 수 있다. 좀 더 상세히, 한 쌍의 탭 가이드(30) 중 적어도 하나는 전극 조립체(10)의 높이 방향에 대해 승강 가능하도록 구성될 수 있다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 탭 가이드(30)는 서로 가까워지도록 접근하여 복수개의 전극 탭(15)을 모을 수 있다. 이러한 과정에서, 한 쌍의 탭 가이드(30)는 복수개의 전극 탭(15) 중 한 쌍의 최외각 전극탭(15a)와 접촉할 수 있다.
한 쌍의 탭 가이드(30) 사이의 간격이 좁을수록, 한 쌍의 탭 가이드(30)는 복수개의 전극 탭(15)을 강하게 가압할 수 있다.
한 쌍의 얼라인 롤러(40)는, 전극 조립체(10)의 높이 방향에 대해 복수개의 전극 탭(15)을 사이에 두고 서로 마주볼 수 있다. 한 쌍의 얼라인 롤러(40)는 상호 거리가 조절되도록 구성될 수 있다. 좀 더 상세히, 한 쌍의 얼라인 롤러(40) 중 적어도 하나는 전극 조립체(10)의 높이 방향에 대해 승강 가능하도록 구성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 얼라인 롤러(40)는, 한 쌍의 탭 가이드(30)에 의해 모아진 복수개의 전극 탭(15)을 가압한 상태로 회전할 수 있다. 좀 더 상세히, 한 쌍의 얼라인 롤러(40)는 한 쌍의 최외각 전극탭(15a)와 접촉할 수 있고, 한 쌍의 최외각 전극탭(15a)이 전극 조립체(10)를 향해 밀리는 방향으로 회전할 수 있다.
복수개의 전극탭(15)은 상호 간 마찰력에 의해 전극 조립체(10)를 향해 밀릴 수 있고, 외측에 위치한 전극탭(15)일수록 전극 조립체(10)를 향해 더 많이 밀릴 수 있다. 이로 인해, 복수개의 전극탭(15)의 외측 단부 간 단차(s, 도 8 참조)가 발생할 수 있다. 즉, 한 쌍의 얼라인 롤러(40)는, 복수개의 전극탭(15)의 외측 단부 간 단차가 발생하도록 복수개의 전극 탭(15)을 얼라인시킬 수 있다.
얼라인 롤러(40)는, 표면 마찰계수가 높고 탄성인 재질을 가질 수 있다. 좀 더 상세히, 얼라인 롤러(40)는 고무 등과 같은 엘라스토머(Elastomer) 재질을 포함할 수 있다. 이로써, 얼라인 롤러(40)와 최외각 전극탭(15a) 사이의 마찰력이 높게 유지되므로 얼라인 롤러(40)가 최외각 전극탭(15a)에 대해 미끄리지지 않고 회전할 수 있다. 또한, 얼라인 롤러(40)가 최외각 전극탭(15a)을 가압하며 탄성 변형될 수 있으므로, 최외각 전극탭(15a)에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
전극 조립체(10)를 기준으로, 한 쌍의 얼라인 롤러(40)는 한 쌍의 탭 가이드(30)보다 멀게 위치할 수 있다. 좀 더 상세히, 전극 조립체(10)를 기준으로, 한 쌍의 얼라인 롤러(40)가 복수개의 전극 탭(15)을 가압하는 지점은, 한 쌍의 탭 가이드(30)가 복수개의 전극탭(15)을 가압하는 지점보다 멀 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 복수개의 전극 탭(15)이 얼라인 된 이후, 한 쌍의 탭 가이드(30)는 복수개의 전극 탭(15)을 더 강하게 가압하여 고정시킬 수 있다.
좀 더 상세히, 한 쌍의 얼라인 롤러(40)는, 한 쌍의 탭 가이드(30)가 제1간격(g1)을 이룰 때 복수개의 전극탭(15)을 가압한 상태로 회전할 수 있고, 한 쌍의 탭 가이드(30)가 상기 제1간격(g1)보다 작은 제2간격(g2)를 이룰 때 복수개의 전극 탭(15)에서 이격될 수 있다.
한 쌍의 얼라인 롤러(40)는 한 쌍의 탭 가이드(30)가 제1간격(g1)을 이룰 때 복수개의 전극 탭(15)을 얼라인 시킬 수 있고, 복수개의 전극 탭(15)의 얼라인이 완료되면 한 쌍의 탭 가이드(30)는 서로 더 접근하여 상기 제1간격(g1)보다 작은 제2간격(g2)을 이룰 수 있다.
한 쌍의 탭 가이드(30)가 제1간격(g1)을 이루면, 복수개의 전극 탭(15)은 한 쌍의 탭 가이드(30)의 사이에 완전히 고정되지 않고, 길이 방향에 대해 이동 가능할 수 있다. 따라서, 한 쌍의 얼라인 롤러(40)가 회전하면 복수개의 전극 탭(15)은 한 쌍의 탭 가이드(30)의 사이의 안쪽으로 밀릴 수 있다.
한 쌍의 탭 가이드(30)가 제2간격(g2)을 이루면, 복수개의 전극 탭(15)은 한 쌍의 탭 가이드(30)의 사이에 고정될 수 있다. 이로써, 복수개의 전극 탭(15)이 얼라인된 상태로 한 쌍의 탭 가이드(30) 사이에 고정될 수 있다.
복수개의 전극 탭(15)이 한 쌍의 탭 가이드(30) 사이에 고정되면, 한 쌍의 얼라인 롤러(40)는 서로 멀어지도록 이동하여 복수개의 전극 탭(15)에서 이격될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 용접부(50)는, 한 쌍의 얼라인 롤러(40)에 의해 얼라인된 복수개의 전극탭(15)을 용접시켜 피용접부(16)를 형성할 수 있다. 피용접부(16)는 복수개의 전극탭(15)이 서로 용접된 부분일 수 있다.
용접부(50)는 복수개의 전극탭(15)이 한 쌍의 탭 가이드(30)에 의해 고정된 상태에서 용접을 수행할 수 있다. 좀 더 상세히, 용접부(50)는, 한 쌍의 탭 가이드(30)가 상기 제2간격(g2)을 이룰 때 복수개의 전극 탭(15)을 용접시킬 수 있다.
예를 들어, 용접부(50)는 복수개의 전극탭(15)을 초음파 용접할 수 있다. 이 경우, 용접부(50)는 복수개의 전극 탭(15)의 일측(예를 들어, 하측)에 위치한 엔빌(Anvil)과, 복수개의 전극 탭(15)의 타측(예를 들어, 상측)에 위치한 혼(Horn)을 포함할 수 있다. 용접부(50)는, 앤빌 및 혼 사이의 거리가 조절되도록 구성될 수 있다. 복수개의 전극탭(15)이 엔빌 및 혼의 사이에서 눌린 상태에서 혼은 고주파 진동할 수 있으며, 이로써 복수개의 전극탭(15)이 서로 용접될 수 있다.
전극 조립체(10)를 기준으로, 용접부(50)는 한 쌍의 탭 가이드(30)보다 멀게 위치할 수 있다. 좀 더 상세히, 전극 조립체(10)를 기준으로, 피용접부(16)는, 한 쌍의 탭 가이드(30)가 복수개의 전극탭(15)을 가압하는 지점보다 멀 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 용접 장치의 작용에 대해 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 탭 가이드(30)는 서로 접근하여 최외각 전극탭(15a)을 눌러 복수개의 전극탭(15)을 모을 수 있다. 이 때, 한 쌍의 탭 가이드(30)는 복수개의 전극탭(15)이 완전히 고정되지는 않도록 상대적으로 약하게 가압할 수 있다.
이후, 한 쌍의 얼라인 롤러(40)는 서로 접근하여 최외각 전극탭(15a)를 누를 수 있고, 최외각 전극탭(15a)이 전극 조립체(10) 쪽으로 밀리도록 회전할 수 있다. 이로써, 복수개의 전극탭(15)은 한 쌍의 탭 가이드(30) 사이를 통해 전극 조립체(10) 쪽으로 밀리며 얼라인 될 수 있다. 외측에 위치한 전극탭(15)일수록 더 많이 밀리므로, 복수개의 전극탭(15)은 외측 단부에는 서로 단차가 발생할 수 있다.
이후 도 5에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 탭 가이드(30)는 서로 더 접근하여 복수개의 전극탭(15)을 완전히 고정시킬 수 있고, 한 쌍의 얼라인 롤러(40)는 최외각 전극탭(15a)에서 이격되어 서로 멀어지도록 이동할 수 있다.
이후 도 6에 도시된 바와 같이, 용접부(50)는 복수개의 전극탭(15)을 용접하여 피용접부(16)를 형성할 수 있다.
탭 가이드(30)가 얼라인된 복수개의 전극탭(15)을 고정한 상태에서 용접부(50)가 복수개의 전극탭(15)을 용접하므로, 전극탭(15), 특히 최외각 전극탭(15a)에 대해, 전극 조립체(10)부터 피용접부(16) 사이의 길이(L, 도 8 참조)가 길어질 수 있다. 즉, 전극 탭(15), 특히 최외각 전극탭(15a)의 길이가 마진을 가질 수 있다.
이로써, 전극 조립체(10)의 팽창이나 전극탭(15)에 가해지는 외력 등에 의해 전극탭(15), 특히 최외각 전극탭(15a)이 파단 및 단선되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극탭 용접 방법의 순서도이다.
이하, 앞서 설명한 전극탭 용접 장치를 이용한 전극탭 용접 방법을 본 발명의 다른 실시예로서 설명한다.
본 실시예에 따른 전극탭 용접 방법은, 전극 조립체(10)의 복수개의 전극 탭(15)을 용접할 수 있다. 상기 전극탭 용접 방법은, 한 쌍의 탭 가이드(30)가 서로 접근하여 복수개의 전극 탭(15)을 모으는 단계(S10)와, 한 쌍의 얼라인 롤러(40)가 한 쌍의 탭 가이드(30)에 의해 모아진 복수개의 전극 탭(15)을 가압한 상태로 회전하여 최외각 전극탭(15a)을 전극 조립체(10) 쪽으로 밀어내는 단계(S20)와, 용접부(50)가 한 쌍의 얼라인 롤러(40)에 의해 얼라인된 복수개의 전극탭(15)을 서로 용접시키는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
복수개의 전극 탭(15)을 모으는 단계(S10) 시, 한 쌍의 탭 가이드(30)는 서로 접근하여 최외각 전극탭(15a)을 눌러 복수개의 전극탭(15)을 모을 수 있다.
최외각 전극탭(15a)을 전극 조립체(10) 쪽으로 밀어내는 단계(S20) 시, 한 쌍의 얼라인 롤러(40)는 서로 접근하여 최외각 전극탭(15a)를 누를 수 있고, 최외각 전극탭(15a)이 전극 조립체(10) 쪽으로 밀리도록 회전할 수 있다.
한 쌍의 얼라인 롤러(40)가 회전할 때 한 쌍의 탭 가이드(30)는 제1간격(g1)을 이룰 수 있다. 제1간격(g1)을 이루는 한 쌍의 탭 가이드(30)는, 복수개의 전극탭(15)이 완전히 고정되지는 않도록 상대적으로 약하게 가압할 수 있다.
이로써, 복수개의 전극탭(15)은 상호간 마찰력을 통해 한 쌍의 탭 가이드(30) 사이를 통해 전극 조립체(10) 쪽으로 밀리며 얼라인 될 수 있다. 외측에 위치한 전극탭(15)일수록 더 많이 밀리므로, 복수개의 전극탭(15)은 외측 단부에는 서로 단차가 발생할 수 있다.
복수개의 전극탭(15)을 서로 용접시키는 단계(S30) 시, 용접부(50)는 복수개의 전극탭(15)을 용접하여 피용접부(16)를 형성할 수 있다.
용접부(50)가 복수개의 전극 탭(15)을 용접할 때 한 쌍의 탭 가이드(30)는 제1간격(g1)보다 좁은 제2간격(g2)을 이룰 수 있다. 제2간격(g2)을 이루는 한 쌍의 탭 가이드(30)는, 복수개의 전극탭(15)을 완전히 고정시킬 수 있다. 이로써, 복수개의 전극탭(15)은 얼라인 유지된 상태로 용접부(50)에 의해 용접될 수 있다.
또한, 용접부(50)가 복수개의 전극 탭(15)을 용접할 때 한 쌍의 얼라인 롤러(40)는 복수개의 전극 탭(15)에서 이격될 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체(10)는 얼라인 롤러(40)가 위치한 제1공정 위치에서, 용접부(50)가 위치한 제2공정 위치로 이송될 수 있다. 이로써, 용접부(15)는 얼라인 롤러(40)의 위치에 구애받지 않고 복수개의 전극탭(15)을 용접할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전극 조립체가 도시된 도면이다.
이하, 앞서 설명한 전극탭 용접 장치 또는 전극탭 용접 방법에 의해 용접된 복수개의 전극탭(15)을 포함하는 전극 조립체(10)를 본 발명의 또다른 실시예로서 설명한다.
본 실시예에 따른 전극 조립체(10)는, 복수개의 분리막(13)을 사이에 두고 적층된 복수개의 전극(11)과, 상기 복수개의 전극(11)에 연결되며 서로 용접되어 피용접부(16)를 형성하는 복수개의 전극탭(15)을 포함할 수 있다. 그리고, 복수개의 전극 탭(15) 중 양 최외각 전극탭(15a)은 외측으로 볼록하게 휘어질 수 있다.
복수개의 전극탭(15) 중 적어도 일부는 외측으로 볼록하게 휘어지게 형성될 수 있으며, 외각에 위치한 전극탭(15)일수록 더 크게 휘어질 수 있다. 따라서, 최외각 전극탭(15a)은 가장 크게 휘어질 수 있다.
최외각 전극탭(15a)에 대해 전극(11)에서부터 피용접부(16)까지의 길이(L)는, 최외각 전극탭(15a)이 휘어지지 않고 팽팽하게 형성된 경우보다 더 길어질 수 있다. 이로써, 전극 조립체(10)의 팽창이나 전극탭(15)에 가해지는 외력 등에 의해 최외각 전극탭(15a)이 파단 및 단선되는 것을 방지할 수 있다.
좀 더 상세히, 최외각 전극탭(15a)은, 전극(11)에서부터 연장된 제1구간(151)과, 상기 제1구간(151)에서부터 연장되며 제1구간(151)보다 급격한 경사를 갖는 제2구간(152)을 포함할 수 있다. 최외각 전극탭(15a)은, 상기 제2구간(152)에서부터 피용접부(16)까지 연장되며 상기 제2구간(152)보다 완만한 경사를 갖는 제3구간(153)을 더 포함할 수 있다. 이러한 최외각 전극탭(15a)의 구성은, 최외각 전극탭(15a)이 얼라인 롤러(40)에 의해 전극 조립체(10)측으로 밀려 얼라인된 상태로 용접됨으로써 얻어지는 특징일 수 있다.
제1구간(151)은, 전극(11)과 연결되며 평평하게 형성된 플랫부(151a)와, 플랫부(151a)와 제2구간(152)을 연결하며 휘어지게 형성된 휨부(151b)를 포함할 수 있다. 즉, 최외각 전극탭(15a)이 휘어지기 시작하는 지점은 플랫부(151a)를 사이에 두고 전극(11)과 소정의 간격만큼 이격될 수 있다. 이로써, 최외각 전극탭(15a)에 과도한 응력 집중이 발생하는 것을 방지하는 이점이 있다.
최외각 전극탭(15a)의 외측 단부는, 다른 전극탭(15)의 외측 단부에 대해 내측으로 단차질 수 있다. 예를 들어, 최외각 전극탭(15)의 외측 단부와 중앙 전극탭의 외측 단부는 소정의 단차(S)를 이룰 수 있다.
다만, 복수개의 전극탭(15)의 외측 단부를 일치시키기 위한 절단 가공 등이 수행될 수도 있다. 이 경우에는, 최외각 전극탭(15a)의 외측 단부와 다른 전극탭(15a)의 외측 단부 사이에 단차가 형성되지 않을 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명]
10: 전극 조립체 11: 전극
13: 분리막 15: 전극 탭
15a: 최외각 전극탭 151: 제1구간
151a: 플랫부 151b: 휨부
152: 제2구간 153: 제3구간
16: 피용접부 30: 탭 가이드
40: 얼라인 롤러 50: 용접부

Claims (14)

  1. 전극 조립체의 복수개의 전극 탭을 용접하는 전극탭 용접 장치에 있어서,
    상기 복수개의 전극 탭을 모으는 한 쌍의 탭 가이드;
    상기 한 쌍의 탭 가이드에 의해 모아진 상기 복수개의 전극탭을 가압하며 최외각 전극탭이 상기 전극 조립체를 향해 밀리는 방향으로 회전하는 한 쌍의 얼라인 롤러; 및
    상기 한 쌍의 얼라인 롤러에 의해 얼라인된 상기 복수개의 전극탭을 용접시키는 용접부를 포함하는 전극탭 용접 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극 조립체를 기준으로, 상기 한 쌍의 얼라인 롤러가 상기 복수개의 전극 탭을 가압하는 지점은, 상기 한 쌍의 탭 가이드가 상기 복수개의 전극 탭를 가압하는 지점보다 먼 전극탭 용접 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 얼라인 롤러는,
    상기 한 쌍의 탭 가이드가 제1간격을 이룰 때 상기 복수개의 전극탭을 가압한 상태로 회전하고,
    상기 한 쌍의 탭 가이드가 상기 제1간격보다 작은 제2간격을 이룰 때 상기 복수개의 전극탭에서 이격되는 전극탭 용접 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 용접부는,
    상기 한 쌍의 탭 가이드가 상기 제2간격을 이룰 때 상기 복수개의 전극탭을 용접시키는 전극탭 용접 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 얼라인 롤러는, 엘라스토머 재질을 포함하는 전극탭 용접 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 얼라인 롤러는,
    상기 전극 조립체의 높이 방향에 대해 상기 복수개의 전극탭을 사이에 두고 서로 마주보게 배치되며, 상호간 거리가 조절되도록 구성된 전극탭 용접 장치.
  7. 전극 조립체의 복수개의 전극 탭을 용접하는 전극탭 용접 방법에 있어서,
    한 쌍의 탭 가이드가 서로 접근하여 상기 복수개의 전극 탭을 모으는 단계;
    한 쌍의 얼라인 롤러가 상기 한 쌍의 탭 가이드에 의해 모아진 상기 복수개의 전극 탭을 가압한 상태로 회전하여 상기 복수개의 전극 탭 중 최외각 전극탭을 상기 전극 조립체 쪽으로 밀어내는 단계; 및
    용접부가 상기 한 쌍의 얼라인 롤러에 의해 얼라인된 상기 복수개의 전극탭을 서로 용접시키는 단계를 포함하는 전극탭 용접 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 얼라인 롤러가 회전할 때 상기 한 쌍의 탭 가이드는 제1간격을 이루고,
    상기 용접부가 상기 복수개의 전극 탭을 용접할 때 상기 한 쌍의 탭 가이드는 상기 제1간격보다 좁은 제2간격을 이루는 전극탭 용접 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 얼라인 롤러가 회전할 때, 상기 복수개의 전극 탭의 외측 단부 사이에 단차가 발생하는 전극탭 용접 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 용접부가 상기 복수개의 전극 탭을 용접할 때 상기 한 쌍의 얼라인 롤러는 상기 복수개의 전극 탭에서 이격되는 전극탭 용접 방법.
  11. 분리막을 사이에 두고 적층된 복수개의 전극; 및
    상기 복수개의 전극에 연결되며 서로 용접되어 피용접부를 형성하는 복수개의 전극탭을 포함하고,
    상기 복수개의 전극 탭 중 양 최외각 전극탭은 외측으로 볼록하게 휘어지고,
    상기 최외각 전극탭은,
    상기 전극에서부터 연장된 제1구간; 및
    상기 제1구간에서부터 연장되며 상기 제1구간보다 급격한 경사를 갖는 제2구간을 포함하며,
    상기 제1구간은,
    상기 전극과 연결되며 평평하게 형성된 플랫부; 및
    상기 플랫부와 상기 제2구간을 연결하며 휘어지게 형성된 휨부를 포함하는 전극 조립체.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수개의 전극탭에 대해, 외각에 위치한 전극탭일수록 더 크게 휘어진 전극 조립체.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 최외각 전극탭의 외측 단부는, 다른 전극탭의 외측 단부에 대해 내측으로 단차진 전극 조립체.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 최외각 전극탭은,
    상기 제2구간에서부터 상기 피용접부까지 연장되며 상기 제2구간보다 완만한 경사를 갖는 제3구간을 더 포함하는 전극 조립체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102634101B1 (ko) * 2023-10-17 2024-02-06 (주)금양 원통형 배터리 제조 장치 및 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140015647A (ko) * 2012-06-22 2014-02-07 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극조립체, 그 제조방법 및 이를 이용한 이차전지
KR20180072065A (ko) * 2016-12-21 2018-06-29 주식회사 엘지화학 전지셀 및 이의 제조방법
KR20190054617A (ko) * 2017-11-14 2019-05-22 주식회사 엘지화학 전극 조립체, 이를 포함하는 이차전지 및 그 제조방법
KR20200105272A (ko) * 2019-02-28 2020-09-07 주식회사 엘지화학 전극 조립체 제조방법 및 전극 조립체 제조장치
KR20210021871A (ko) * 2019-08-19 2021-03-02 주식회사 엘지화학 전극탭 단선이 개선된 이차전지 제조 방법과 이를 이용한 이차전지, 그리고 이를 포함하는 이차전지 모듈과 팩

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140015647A (ko) * 2012-06-22 2014-02-07 주식회사 엘지화학 이차전지용 전극조립체, 그 제조방법 및 이를 이용한 이차전지
KR20180072065A (ko) * 2016-12-21 2018-06-29 주식회사 엘지화학 전지셀 및 이의 제조방법
KR20190054617A (ko) * 2017-11-14 2019-05-22 주식회사 엘지화학 전극 조립체, 이를 포함하는 이차전지 및 그 제조방법
KR20200105272A (ko) * 2019-02-28 2020-09-07 주식회사 엘지화학 전극 조립체 제조방법 및 전극 조립체 제조장치
KR20210021871A (ko) * 2019-08-19 2021-03-02 주식회사 엘지화학 전극탭 단선이 개선된 이차전지 제조 방법과 이를 이용한 이차전지, 그리고 이를 포함하는 이차전지 모듈과 팩

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