WO2024253457A1 - 용접용 마스크 지그 - Google Patents

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WO2024253457A1
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WO
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groove
collector plate
mask jig
welding mask
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김원주
윤우진
김연중
지상구
김정진
백민건
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LG Energy Solution Ltd
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LG Energy Solution Ltd
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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
    • H01M50/538—Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • 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
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/066—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms by using masks
    • 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
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by 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
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted for a procedure covered by only one of the other main groups of this subclass
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted for a procedure covered by only one of the other main groups of this subclass for holding or positioning work

Definitions

  • the present invention relates to a welding mask jig, and more specifically, to a mask jig used for welding a current collector plate.
  • Secondary batteries which have high applicability according to product group and electrical characteristics such as high energy density, are widely used in portable devices as well as electric vehicles (EVs) and hybrid electric vehicles (HEVs) driven by electrical power sources.
  • EVs electric vehicles
  • HEVs hybrid electric vehicles
  • a battery module or battery pack can be configured by connecting multiple batteries in series and/or in parallel.
  • the number of batteries included in a battery module or battery pack and the electrical connection type can be set in various ways depending on the required output voltage and/or charge/discharge capacity.
  • cylindrical, square, and pouch-shaped batteries are known.
  • an insulator, a separator is interposed between the positive and negative electrodes, and this is wound to form a jelly-roll-shaped electrode assembly, which is then inserted into a battery can together with an electrolyte to form a battery.
  • the battery can and the cap sealing the opening of the battery can may have opposite polarities, and may function as a positive terminal and a negative terminal, respectively.
  • the positive terminal may be a cap
  • the negative terminal may be a battery can.
  • the opposite configuration is also possible.
  • the electrode assembly may be provided with electrode tabs at both axial ends, and a collector plate may be welded to the electrode tabs, and may be electrically connected to the battery can and the cap through the collector plate.
  • a mask jig may be used when welding the collector plate and the electrode tab.
  • An object of the present invention is to provide a welding mask jig capable of performing laser welding on a current collector plate including a lead portion.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a welding mask jig that allows the lead portion of a current collector plate to be bent at a preset position.
  • a welding mask jig may include: a main body; a receiving groove formed on one surface of the main body to a predetermined depth and configured to receive a collector plate; and at least one through hole formed from the other surface of the main body to the receiving groove and configured to allow a laser beam to be incident on the collector plate located within the receiving groove.
  • the receiving groove may include: a first groove communicating with the through hole; and a second groove extending radially outward from the first groove.
  • a protrusion configured to press the lead portion of the collector plate may be formed on the inner end of the second groove.
  • the above protrusion can be formed parallel to the width of the second groove.
  • the length of the above projection may be more than half the width of the second groove.
  • the end of the above projection may be positioned on the same plane as the inner surface of the first groove, or may protrude further than the inner surface of the first groove.
  • the inner end of the second groove may be located further inward than the inner circumference of the first groove.
  • the first groove may be configured to receive a body welded to the electrode assembly on the collector plate, and the second groove may be configured to receive a lead portion extending from the collector plate in a radially outer direction of the body.
  • the above second groove can be formed deeper than the above first groove.
  • the second groove may include a section whose depth increases as it moves away from the inner end of the second groove.
  • the inner end of the second groove may be positioned on the same plane as the inner surface of the first groove, or may protrude further than the inner surface of the first groove.
  • the outer end of the second groove can be opened.
  • the receiving groove of the mask jig may include a second groove corresponding to the lead portion of the current collector plate. Accordingly, during the welding process, the lead portion of the current collector plate may not interfere with the main body of the mask jig.
  • the projection formed in the second groove of the mask jig or the inner end of the second groove can press the lead portion of the current collector plate. As a result, the lead portion can be bent at an accurate position, so the processability can be improved.
  • configurations according to preferred embodiments of the present invention may include effects that can be easily predicted by those skilled in the art.
  • Figure 1 is a cross-sectional diagram schematically illustrating the interior of a battery cell.
  • Figure 2 is a plan view of the first collector plate illustrated in Figure 1.
  • FIG. 3 is a bottom view illustrating a welding mask jig and a collector plate according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a cross-sectional view taken along line A-A' of Figure 3.
  • FIGS. 5 and 6 are cross-sectional views illustrating a welding mask jig and a collector plate according to other embodiments of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a welding mask jig and a collector plate together according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating the interior of a battery cell
  • FIG. 2 is a plan view of the first collector plate illustrated in FIG. 1.
  • the battery cell (1) may be a cylindrical secondary battery.
  • the battery cell (1) may include an electrode assembly (10) and a battery can (20) that accommodates the electrode assembly (10).
  • the electrode assembly (10) may include an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode.
  • the electrode assembly (10) may be provided with a first electrode tab (11) connected to one of the anode and the cathode, and a second electrode tab (12) connected to the other of the anode and the cathode.
  • the electrode assembly (10) may be of a jelly-roll type.
  • the electrode assembly (10) may be manufactured by winding a laminate in which a positive electrode, a separator, a negative electrode, and a separator are sequentially laminated. It is preferable that the electrode assembly (10) has a height to diameter ratio of 1 or more, but is not limited thereto.
  • a hollow space (C) formed long in the height direction may be formed in the center of the electrode assembly (10).
  • a separator may be positioned at the outermost surface of the electrode assembly (10).
  • the first electrode tab (11) and the second electrode tab (12) may be provided at both ends of the electrode assembly (10) in the axial direction. More specifically, the uncoated portion of one of the positive and negative electrodes may be located at one end of the electrode assembly (10) and may function as the first electrode tab (11). The uncoated portion of the other of the positive and negative electrodes may be located at the other end of the electrode assembly (10) and may function as the second electrode tab (12).
  • Each electrode tab (11)(12) may extend along the winding direction of the electrode assembly (10).
  • each electrode tab (11)(12) may include a plurality of foil flags arranged along the winding direction of the electrode assembly (10).
  • Each electrode tab (11)(12) can be bent toward the hollow (C) of the electrode assembly (10).
  • the bent first electrode tab (11) can define the upper surface of the electrode assembly (10)
  • the bent second electrode tab (12) can define the lower surface of the electrode assembly (10).
  • a first collector plate (100) can be coupled to a first electrode tab (11) in a folded state, and a second collector plate (101) can be coupled to a second electrode tab (12) in a folded state.
  • the electrode assembly (10) can be accommodated in a battery can (20) in a state in which each collector plate (100) (101) is coupled to each electrode tab (11) (12).
  • the first electrode tab (11) may be the uncharged portion of the positive electrode
  • the second electrode tab (12) may be the uncharged portion of the negative electrode
  • the first collector plate (100) may be named as the positive collector plate
  • the second collector plate (101) may be named as the negative collector plate.
  • the battery can (20) may be an open cylindrical can having an opening formed at one end.
  • Fig. 1 the case where the opening is located at the top will be described.
  • the lower portion of the battery can (20) may be provided with a bottom surface, and the upper portion may be formed with an opening.
  • the electrode assembly (10) may be accommodated in the battery can (20) together with an electrolyte through the opening.
  • the battery can (20) may have a conductive material such as metal.
  • the battery can (20) may be electrically connected to the second electrode tab (12) through the second current collector plate (101). More specifically, the second current collector plate (101) may be welded to the second electrode tab (12) and the inner bottom surface of the battery can (20). Therefore, the battery can (20) may have the same polarity as the second electrode tab (12).
  • a beading portion (21) may be formed in the battery can (20).
  • the beading portion (21) may be formed by pressing the periphery of the battery can (20) inwardly with a radius.
  • the inner diameter of the beading portion (21) may be smaller than the inner diameter of the battery can (20).
  • the beading portion (21) may be formed in a state in which the electrode assembly (10) is accommodated in the battery can (20).
  • the electrode assembly (10) may be positioned between the bottom surface of the battery can (20) and the beading portion (21) with respect to the height direction of the battery can (20).
  • the beading portion (21) may prevent the electrode assembly (10) from being separated from the opening of the battery can (20).
  • a crimping portion (22) may be formed in the battery can (20).
  • the crimping portion (22) may be formed adjacent to the beading portion (21).
  • the crimping portion (22) may be formed by bending the upper end of the circumference of the battery can (20) inwardly along a radius.
  • the inner circumference of the crimping portion (22) may define an opening of the battery can (20).
  • the crimping portion (22), together with the beading portion (21), may restrain a gasket (40) to be described later.
  • the battery cell (1) may include a first current collector plate (100) that electrically connects a terminal (30) and a first electrode tab (11) of an electrode assembly (10).
  • the battery cell (1) may include a second current collector plate (101) that electrically connects a battery can (20) and a second electrode tab (12) of an electrode assembly (10).
  • the battery cell (1) may include a terminal (30) having an opposite polarity to the battery can (20).
  • the terminal (30) may have a conductive material, such as metal, similar to the battery can (20).
  • the terminal (30) may be insulated from the battery can (20) by a gasket (40).
  • the terminal (30) may block an opening of the battery can (20).
  • the terminal (30) can be electrically connected to the first electrode tab (11) through the first collector plate (100).
  • the first collector plate (100) can be welded to the first electrode tab (11) and the terminal (30). Accordingly, the terminal (30) can have the same polarity as the first electrode tab (11).
  • the terminal (30) may include a terminal body (31) at least part of which is exposed to the outside of the battery can (20), and a connecting portion (32) coupled to the terminal body (31) and to which the first collector plate (100) is connected.
  • the terminal body (31) and the connecting portion (32) may be provided as a single unit. However, this is not limited to the present invention, and the terminal body (31) and the connecting portion (32) may be provided as separate members and then coupled to each other.
  • the terminal body (31) may have an approximately circular shape.
  • the central portion of the terminal body (31) may protrude upward and be exposed to the outside of the battery can (20).
  • the central portion of the terminal body (31) may protrude upward of the battery can (20).
  • an external terminal such as a bus bar, may be electrically connected by connecting to the terminal body (31) from the outside of the battery cell (1).
  • the edge of the terminal body (31) can be fixed and supported by a gasket (40).
  • the connecting portion (32) can be connected to the lower side of the terminal body (31).
  • the first collector plate (100), more specifically, the lead portion (120) of the first collector plate (100) can be connected to the connecting portion (32).
  • the lead portion (120) can be welded to the connecting portion (32).
  • the battery cell (1) may include a gasket (40) that insulates the battery can (20) and the terminal (30).
  • the gasket (40) may have an approximately ring shape.
  • the gasket (40) may be formed integrally as shown in Fig. 1, or may include a plurality of separate members.
  • At least a portion of the gasket (40) may be secured between the beading portion (21) and the crimping portion (22) of the battery can (20). Additionally, an edge of the terminal (30), more specifically, an edge of the terminal body (31), may be secured to the gasket (40).
  • the polarities of the battery can (20) and the terminal (30) can be maintained different from each other by the gasket (40), and a short circuit can be prevented.
  • the battery cell (1) may include an insulator (50) that insulates the first collector plate (100) and the battery can (20).
  • the insulator (50) may have an approximately circular shape. An edge of the insulator (50) may be positioned between the beading portion (21) of the battery can (20) and the first collector plate (100). Accordingly, the insulator (50) may insulate the first collector plate (100) and the beading portion (21) of the battery can (20).
  • the insulator (50) may be provided with a protrusion formed to protrude in the axial direction of the electrode assembly (10) from the edge of the insulator (50).
  • the protrusion may protrude between the inner circumference of the battery can (20) and the edge of the first collector plate (100). Accordingly, the inner circumference of the first collector plate (100) and the battery can (20) may be insulated.
  • An opening (51) through which a lead portion (120) of a first collector plate (100) passes may be formed in the insulator (50).
  • the lead portion (120) may be connected to a terminal (30), more specifically, a connecting portion (32), through the opening (51).
  • the first collector plate (100) may include a main body (110) welded to an electrode assembly (10) and a lead portion (120) connected to the main body (110).
  • the main body (110) can be welded to the first electrode tab (11) (hereinafter, 'electrode tab').
  • the main body (110) can have an approximately circular shape.
  • the lead portion (120) may be extended to protrude in a radially outer direction of the main body (110).
  • the lead portion (120) may have a constant width and may extend from the main body (110).
  • the main body (110) and the lead portion (120) may be formed integrally.
  • a recessed portion (111) that is sunken inwardly from the outer circumference may be formed in the main body (110).
  • the lead portion (120) may protrude in the radially outer direction from the recessed portion (111). Accordingly, the inner end of the lead portion (120) may be located inwardly from the edge of the main body (110).
  • a predetermined gap (g) can be formed between the inner two edges of the recessed portion (111) and the two edges of the lead portion (120). Accordingly, interference between the lead portion (120) and the main body (110) can be prevented during the process of folding the lead portion (120).
  • a center hole (112) facing the hollow (C) of the electrode assembly (10) may be formed in the main body (110).
  • the diameter of the center hole (112) may be larger than the diameter of the hollow (C).
  • the center hole (112) and the hollow (C) may function as a passage into which a welding rod (not shown) for welding the second electrode plate (101) to the inner bottom surface of the battery can (20) is inserted.
  • At least one through hole (113) located outside the center hole (112) may be formed.
  • a plurality of through holes (113) may be arranged along the circumferential direction of the main body (110).
  • the through holes (113) may function as passages through which the electrolyte passes. Accordingly, the impregnation property of the electrolyte into the electrode assembly (10) may be improved.
  • the main body (110) may be provided with a welding portion (114) welded to the electrode tab (11). More specifically, the main body (110) may be laser-welded to the electrode tab (11) while in close contact with the electrode tab (11) bent by a mask jig (200) (see FIG. 3) to be described later, thereby forming the welding portion (114).
  • a plurality of welds (114) may be formed along the circumferential direction of the main body (110). Some of the plurality of welds (114) may be positioned between the plurality of through holes (113) with respect to the circumferential direction of the main body (110). Others of the plurality of welds (114) may be positioned between the recessed portion (111) and the through holes (113) with respect to the circumferential direction of the main body (110).
  • the main body (110) of the current collector plate (100) can be well welded to the electrode tab (11) as a whole.
  • the main body (110) and the electrode tab (11) can be prevented from being separated during the process of bending the lead tab (120).
  • FIG. 3 is a bottom view showing a welding mask jig and a collector plate together according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 3.
  • a welding mask jig (200) (hereinafter, “mask jig”) according to one embodiment of the present invention may be a mask jig for laser welding a current collector plate (100) to an electrode assembly (10), more specifically, to an electrode tab (11) of the electrode assembly (10).
  • the mask jig (200) may include a main body (210), a receiving groove (220) sunken to a predetermined depth in one surface (e.g., bottom surface) of the main body (210), and a through hole (230) formed penetrating from the other surface (e.g., top surface) of the main body (210) to the receiving groove (220).
  • the main body (210) may be a rigid body having a predetermined thickness.
  • the thickness of the main body (210) may be much thicker than the thickness of the current collector plate (100).
  • the main body (210) may have an approximately square shape, but is not limited thereto.
  • a fastening part (240) that is fastened to an external device may be provided on both sides of the main body (210).
  • the fastening part (240) may be formed integrally with the main body (210), but is not limited thereto.
  • Each fastening part (240) may be provided with a plurality of fastening holes (241).
  • the receiving groove (220) may be sunk to a predetermined depth in one surface of the main body (210).
  • the depth of the receiving groove (220) may be the same as or similar to the thickness of the collector plate (100).
  • the present invention is not limited thereto, and when the inner diameter of the receiving groove (220) is larger than the outer diameter of the electrode assembly (10), the depth of the receiving groove (220) may be larger than the thickness of the collector plate (100).
  • the inner diameter of the receiving groove (220) is smaller than the outer diameter of the electrode assembly (10) and larger than the outer diameter of the collector plate (100), the depth of the receiving groove (220) may be smaller than the thickness of the collector plate (100).
  • the collector plate (100) may be closely pressed into the interior of the receiving groove (220).
  • the shape of the receiving groove (220) may correspond to the shape of the collector plate (100).
  • the receiving groove (220) may include a first groove (221) communicating with the through hole (230) and a second groove (222) extending radially outward from the first groove (221).
  • the first groove (221) may be configured to receive the main body (110) of the collector plate (100).
  • the first groove (221) may have a shape corresponding to the main body (110) of the collector plate (100).
  • the second groove (222) may be configured to receive the lead portion (120) of the collector plate (100).
  • the second groove (222) may have a shape corresponding to the lead portion (120) of the collector plate (100).
  • the lead part (120) of the current collector plate (100) may not interfere with the main body (210) of the mask jig (200).
  • the mask jig (200) may press the current collector plate (100) toward the electrode assembly (10) while the current collector plate (100) is accurately aligned.
  • the inner end of the second groove (222) may be located inside the inner circumference of the first groove (221). This may correspond to the inner end of the lead portion (120) in the current collector (100) being located inside the edge of the main body (110). Accordingly, the protrusion (250) described below may press the inner end of the lead portion (120).
  • the second groove (222), like the lead portion (120), may have a constant width (W1).
  • the width (W1) of the second groove (222) may be the same as or similar to the width of the lead portion (120).
  • the outer end of the second groove (222) can be opened. Accordingly, even if the length of the lead portion (120) is sufficiently long, the lead portion (120) can protrude outward from the second groove (222) and not interfere with the main body (210) of the mask jig (200).
  • the through hole (230) can be formed from the other surface of the main body (210) to the receiving groove (220), more specifically, the first groove (221).
  • a laser unit (not shown) can form a weld (114) by irradiating a laser beam to the main body (110) of the current collector (100) through the through hole (230).
  • the diameter of the through hole (230) may correspond to or be smaller than the diameter of the first groove (221).
  • a step may be formed between the inner circumference of the through hole (230) and the inner circumference of the first groove (221). By the step, the edge of the main body (110) of the current collector plate (100) may be pressed and brought into close contact with the electrode assembly (10).
  • the lead portion (120) of the collector plate (100) can be bent relative to the main body (110) and connected to the terminal (30).
  • the portion where the bending occurs in the lead portion (120) was determined randomly in the past, there was a problem of reduced fairness.
  • a protrusion (250) configured to press the lead portion (120) of the collector plate (100) may be formed in the second groove (222).
  • the protrusion (250) may be formed at the inner end of the second groove (222).
  • the protrusion (250) can press the lead portion (120), more specifically, the inner end of the lead portion (120).
  • the protrusion (250) can be formed parallel to the width of the second groove (222). That is, a bending line parallel to the width of the lead portion (120) can be formed in the lead portion (120) pressed by the protrusion (250). Accordingly, the point pressed by the protrusion (250) in the lead portion (120) can be easily bent.
  • the length of the protrusion (250) can be more than half the width of the second groove (222). Accordingly, the bending line formed in the lead portion (120) can be formed sufficiently long, and the bending of the lead portion (120) can be performed reliably.
  • the end of the protrusion (250) may be positioned on the same plane as the inner surface of the first groove (221) or may protrude further than the inner surface of the first groove (221). As a result, the protrusion (250) can reliably press the lead portion (120) of the current collector plate (100).
  • the second groove (222) can be formed deeper than the first groove (221). Accordingly, a portion of the lead portion (220) located outside the protrusion (250) can be slightly raised within the second groove (222). That is, a bending line can be formed more reliably in the area pressed by the protrusion (250).
  • the lead part (120) can be bent at an accurate position, the processability can be improved.
  • a bend line can be formed in the lead part (120) during the welding process using the mask jig (200) without a separate process of forming a bend in the lead part (120).
  • FIGS. 5 and 6 are cross-sectional views illustrating a welding mask jig and a collector plate according to other embodiments of the present invention.
  • the second groove (222) of the mask jig (200') may include a section whose depth increases as it gets further away from the inner end (222a) of the second groove (222). That is, in the second groove (222), the inner end (222a) may be the most protruding portion.
  • the inner end (222a) of the second groove (222) can press the lead part (220).
  • the inner end (222a) of the second groove (222) can replace the role of the protrusion (250) described above.
  • the inner end (222a) of the second groove (222) can press the lead portion (120), more specifically, the inner end of the lead portion (120).
  • the inner end (222a) of the second groove (222) may be positioned on the same plane as the inner surface of the first groove (221) or may protrude further than the inner surface of the first groove (221). As a result, the inner end (222a) of the second groove (222) can reliably press the lead portion (120) of the current collector plate (100).
  • the second groove (222) includes a section whose depth increases as it gets further away from the inner end (222a), a portion of the lead portion (220) located outside the inner end (222a) of the second groove (222) can be slightly raised within the second groove (222). In other words, a bending line can be formed more reliably in a portion pressed by the inner end (222a) of the second groove (222).
  • the second groove (222) includes a section whose depth increases as it gets further away from the inner end (222a) of the second groove (222), and it is of course also possible to have a configuration in which a protrusion (250) is added to the inner end (222a) of the second groove (222).
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a welding mask jig and a collector plate together according to another embodiment of the present invention.
  • a mask jig (200") may not include a configuration (e.g., the protrusion (250) described above) that presses the lead portion (120) of the current collector plate (100).
  • collector plate 110 body (of collector plate)
  • Body 220 Receiving Home

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 용접용 마스크 지그는, 본체; 상기 본체의 일면에서 소정의 깊이로 함몰되며 집전판이 수용되도록 구성된 수용홈; 및 상기 본체의 타면에서부터 상기 수용홈까지 관통 형성되며, 상기 수용홈 내에 위치한 상기 집전판에 레이저 빔이 입사 가능하도록 구성된 적어도 하나의 관통공을 포함할 수 있다. 상기 수용홈은, 상기 관통공과 연통되는 제1홈; 및 상기 제1홈에서 반경 외측으로 연장되는 제2홈을 포함할 수 있다.

Description

용접용 마스크 지그
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2023년 06월 09일자 한국특허출원 제10-2023-0074316호 및 2024년 06월 05일자 한국특허출원 제10-2024-0073997호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은, 용접용 마스크 지그에 관한 것으로, 좀 더 상세히는 집전판을 용접하는데 사용되는 마스크 지그에 관한 것이다.
제품 군에 따른 적용 용이성이 높고, 높은 에너지 밀도 등의 전기적 특성을 가지는 이차 전지는 휴대용 기기뿐만 아니라 전기적 구동원에 의하여 구동하는 전기 자동차(EV, Electric Vehicle), 하이브리드 자동차(HEV, Hybrid Electric Vehicle) 등에 보편적으로 응용되고 있다.
이러한 이차 전지는 화석 연료의 사용을 획기적으로 감소시킬 수 있다는 일차적인 장점뿐만 아니라 에너지의 사용에 따른 부산물이 전혀 발생되지 않는다는 장점 또한 갖기 때문에 친환경 및 에너지 효율성 제고를 위한 새로운 에너지원으로 주목 받고 있다.
현재 널리 사용되는 이차 전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 복수 개의 배터리를 직렬 및/또는 병렬로 연결하여 배터리 모듈이나 배터리 팩을 구성할 수도 있다. 배터리 모듈이나 배터리 팩에 포함되는 배터리의 개수 및 전기적 연결 형태는 요구되는 출력 전압 및/또는 충방전 용량에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
이차 전지 셀의 종류로서, 원통형, 각형 및 파우치형 배터리가 알려져 있다. 원통형 배터리의 경우, 양극과 음극 사이에 절연체인 분리막을 개재하고 이를 권취하여 젤리롤 형태의 전극 조립체를 형성하고, 이를 전해질과 함께 전지 캔 내부에 삽입하여 전지를 구성한다. 전지 캔과, 전지 캔의 개방구를 밀봉하는 캡은 서로 반대 극성을 띌 수 있으며, 각각 양극 단자 및 음극 단자로 작용할 수 있다. 예를 들어, 양극 단자는 캡이고, 음극 단자는 전지 캔일 수 있다. 다만 그 반대로 구성되는 것도 가능하다.
전극 조립체의 축 방향 양단부에는 전극 탭이 구비될 수 있고, 상기 전극 탭에는 집전판이 용접될 수 있으며, 상기 집전판을 통해 전지 캔 및 캡과 전기적으로 연결될 수 있다. 그리고, 집전판과 전극 탭의 용접 시에 마스크 지그가 사용될 수 있음이 잘 알려져 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 리드부를 포함하는 집전판에 대한 레이저 용접을 수행할 수 있는 용접용 마스크 지그를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 집전판의 리드부가 기설정된 위치에서 절곡되도록 하는 용접용 마스크 지그를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 용접용 마스크 지그는, 본체; 상기 본체의 일면에서 소정의 깊이로 함몰되며 집전판이 수용되도록 구성된 수용홈; 및 상기 본체의 타면에서부터 상기 수용홈까지 관통 형성되며, 상기 수용홈 내에 위치한 상기 집전판에 레이저 빔이 입사 가능하도록 구성된 적어도 하나의 관통공을 포함할 수 있다. 상기 수용홈은, 상기 관통공과 연통되는 제1홈; 및 상기 제1홈에서 반경 외측으로 연장되는 제2홈을 포함할 수 있다.
상기 제2홈의 내측 단부에는, 상기 집전판의 리드부를 누르도록 구성된 돌기가 형성될 수 있다.
상기 돌기는, 상기 제2홈의 폭과 나란하게 형성될 수 있다.
상기 돌기의 길이는, 상기 제2홈의 폭의 절반 이상일 수 있다.
상기 돌기의 끝단은, 상기 제1홈의 내면과 동일 평면상에 위치하거나, 상기 제1홈의 내면보다 더 돌출될 수 있다.
상기 제2홈의 내측 단부는, 상기 제1홈의 내둘레보다 내측에 위치할 수 있다.
상기 제1홈은, 상기 집전판에서 전극 조립체와 용접되는 본체가 수용되도록 구성되고, 상기 제2홈은, 상기 집전판에서 상기 본체의 반경 외측 방향으로 돌출되게 연장되는 상기 리드부가 수용되도록 구성될 수 있다.
상기 제2홈은, 상기 제1홈보다 더 깊게 형성될 수 있다.
상기 제2홈은, 상기 제2홈의 내측 단부에서 멀어질수록 깊이가 깊어지는 구간을 포함할 수 있다.
상기 제2홈의 내측 단부는, 상기 제1홈의 내면과 동일 평면상에 위치하거나, 상기 제1홈의 내면보다 더 돌출될 수 있다.
상기 제2홈의 외측 단부는 개방될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 마스크 지그의 수용홈은 집전판의 리드부에 대응되는 제2홈을 포함할 수 있다. 이로써, 용접 과정에서, 집전판의 리드부가 마스크 지그의 본체와 간섭되지 않을 수 있다.
마스크 지그의 제2홈에 형성된 돌기 또는 상기 제2홈의 내측 단부가 집전판의 리드부를 가압할 수 있다. 이로써, 리드부가 정확한 위치에서 절곡될 수 있으므로, 공정성이 향상될 수 있다.
또한, 리드부에 절곡부를 형성하는 별도의 공정 없이, 마스크 지그를 이용한 용접 과정에서 리드부에 절곡 라인을 형성할 수 있는 이점이 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 전지 셀의 내부가 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 제1집전판의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 마스크 지그 및 집전판이 함께 도시된 저면도이다.
도 4는 도 3의 A-A'에 대한 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 용접용 마스크 지그 및 집전판이 함께 도시된 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 용접용 마스크 지그 및 집전판이 함께 도시된 단면도이다.
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 1은 전지 셀의 내부가 개략적으로 도시된 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 제1집전판의 평면도이다.
전지 셀(1)은 원통형 이차 전지일 수 있다. 전지 셀(1)은, 전극 조립체(10) 및 상기 전극 조립체(10)를 수용하는 전지 캔(20)을 포함할 수 있다.
전극 조립체(10)는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 분리막을 포함할 수 있다. 또한, 전극 조립체(10)에는 양극 및 음극 중 어느 하나에 연결된 제1전극탭(11)과, 양극 및 음극 중 다른 하나에 연결된 제2전극탭(12)이 구비될 수 있다.
좀 더 상세히, 전극 조립체(10)는 젤리롤(jelly-roll) 타입일 수 있다. 전극 조립체(10)는 양극, 분리막, 음극, 분리막을 순차적으로 적층한 적층체를 권취함으로써 제조될 수 있다. 전극 조립체(10)는 직경에 대한 높이의 비율이 1 이상임이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. 전극 조립체(10)의 중심부에는 높이 방향으로 길게 형성된 중공(C)이 형성될 수 있다. 전극 조립체(10)를 전지 캔(20)의 내둘레에 대해 절연시키기 위해, 전극 조립체(10)의 최외각에는 분리막이 위치할 수 있다.
제1전극탭(11) 및 제2전극탭(12)은 전극 조립체(10)의 축 방향에 대한 양 단부에 구비될 수 있다. 좀 더 상세히, 양극 및 음극 중 어느 하나의 무지부는 전극 조립체(10)의 일 단부에 위치할 수 있으며, 제1전극탭(11)으로 기능할 수 있다. 양극 및 음극 중 다른 하나의 무지부는 전극 조립체(10)의 타 단부에 위치할 수 있으며, 제2전극탭(12)으로 기능할 수 있다.
각 전극탭(11)(12)은 전극 조립체(10)의 권취 방향을 따라 연장될 수 있다. 또는, 각 전극탭(11)(12)은 전극 조립체(10)의 권취 방향을 따라 배치된 복수개의 포일 플래그(foil-flag)를 포함할 수 있다.
각 전극탭(11)(12)은 전극 조립체(10)의 중공(C)을 향해 절곡될 수 있다. 절곡된 제1전극탭(11)은 전극 조립체(10)의 상면을 정의할 수 있고, 절곡된 제2전극탭(12)은 전극 조립체(10)의 하면을 정의할 수 있다.
절곡된 상태의 제1전극탭(11)에는 제1집전판(100)이 결합될 수 있고, 절곡된 상태의 제2전극탭(12)에는 제2집전판(101)이 결합될 수 있다. 전극 조립체(10)는, 각 전극탭(11)(12)에 각 집전판(100)(101)이 결합된 상태로 전지 캔(20)에 수용될 수 있다.
예를 들어, 제1전극탭(11)이 양극의 무지부이고, 제2전극탭(12)이 음극의 무지부일 수 있다. 이 경우, 제1집전판(100)은 양극 집전판으로, 제2집전판(101)은 음극 집전판으로 명명될 수 있다.
전지 캔(20)은 일 단부에 개방부가 형성된 개방된 원통형 캔일 수 있다. 이하에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 개방부가 상측에 위치한 경우를 기준으로 설명한다.
전지 캔(20)의 하단부에는 바닥면이 구비될 수 있고, 상단부에는 개방부가 형성될 수 있다. 전극 조립체(10)는 상기 개방부를 통해 전해액과 함께 전지 캔(20)에 수용될 수 있다.
전지 캔(20)은 금속과 같이 도전성인 재질을 가질 수 있다. 전지 캔(20)은 제2집전판(101)을 통해 제2전극탭(12)과 전기적으로 연결될 수 있다. 좀 더 상세히, 제2집전판(101)은 제2전극탭(12) 및 전지 캔(20)의 내측 바닥면에 용접될 수 있다. 따라서, 전지 캔(20)은 제2전극탭(12)과 동일한 극성을 가질 수 있다.
전지 캔(20)에는 비딩부(21)가 형성될 수 있다. 상기 비딩부(21)는 전지 캔(20)의 둘레를 반경 내측으로 압입하여 형성될 수 있다. 비딩부(21)의 내경은 전지 캔(20)의 내경보다 작을 수 있다. 상기 비딩부(21)는 전지 캔(20)에 전극 조립체(10)가 수용된 상태에서 형성될 수 있다. 전극 조립체(10)는, 전지 캔(20)의 높이 방향에 대해, 전지 캔(20)의 바닥면과 상기 비딩부(21)의 사이에 위치할 수 있다. 상기 비딩부(21)는 전극 조립체(10)가 전지 캔(20)의 개방부로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
전지 캔(20)에는 크림핑부(22)가 형성될 수 있다. 크림핑부(22)는 상기 비딩부(21)와 인접하게 형성될 수 있다. 크림핑부(22)는 전지 캔(20)의 둘레면의 상단부가 반경 내측으로 절곡되어 형성될 수 있다. 크림핑부(22)의 내둘레는 전지 캔(20)의 개방부를 정의할 수 있다. 크림핑부(22)는, 상기 비딩부(21)와 함께, 후술할 가스켓(40)을 구속할 수 있다.
전지 셀(1)은, 단자(30)와 전극 조립체(10)의 제1전극탭(11)을 전기적으로 연결시키는 제1집전판(100)을 포함할 수 있다. 전지 셀(1)은, 전지 캔(20)과 전극 조립체(10)의 제2전극탭(12)을 전기적으로 연결시키는 제2집전판(101)을 포함할 수 있다.
전지 셀(1)은, 전지 캔(20)과 반대 극성을 띄는 단자(30)를 포함할 수 있다. 단자(30)는 전지 캔(20)과 마찬가지로 금속과 같이 도전성인 재질을 가질 수 있다. 단자(30)는 가스켓(40)에 의해 전지 캔(20)에 대해 절연될 수 있다. 단자(30)는 전지 캔(20)의 개방부를 막을 수 있다.
단자(30)은 제1집전판(100)을 통해 제1전극탭(11)과 전기적으로 연결될 수 있다. 좀 더 상세히, 제1집전판(100)은 제1전극탭(11) 및 단자(30)에 용접될 수 있다. 따라서, 단자(30)는 제1전극탭(11)과 동일한 극성을 가질 수 있다.
좀 더 상세히, 단자(30)는, 적어도 일부가 전지캔(20)의 외부로 노출되는 단자 본체(31)와, 단자 본체(31)에 결합되며 제1집전판(100)이 연결되는 연결부(32)를 포함할 수 있다.
단자 본체(31)와 연결부(32)는 일체로 구비될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 단자 본체(31)와 연결부(32)가 별개의 부재로 구비되어 서로 결합될 수도 있다.
단자 본체(31)는 대략 원판 형상을 가질 수 있다. 단자 본체(31)의 중앙부는 상측으로 돌출되어 전지 캔(20)의 외부로 노출될 수 있다. 바람직하게는, 단자 본체(31)의 중앙부는 전지 캔(20)의 상측으로 돌출될 수 있다. 따라서, 버스바 등과 같은 외부 단자는 전지 셀(1)의 외부에서 단자 본체(31)에 접속하여 전기적으로 연결될 수 있다.
단자 본체(31)의 가장자리부는 가스켓(40)에 의해 고정 및 지지될 수 있다.
연결부(32)는 단자 본체(31)의 하측에 결합될 수 있다. 연결부(32)에는 제1집전판(100), 좀 더 상세히는 제1집전판(100)의 리드부(120)가 연결될 수 있다. 리드부(120)는 연결부(32)에 용접될 수 있다.
전지 셀(1)은, 전지 캔(20)과 단자(30)를 절연시키는 가스켓(40)을 포함할 수 있다.
가스켓(40)은 대략 링 형상을 가질 수 있다. 가스켓(40)은, 도 1에 도시된 바와 같이 일체로 형성되거나, 서로 분리된 복수의 부재를 포함할 수 있다.
가스켓(40)의 적어도 일부는 전지 캔(20)의 비딩부(21)와 크림핑부(22)의 사이에 고정될 수 있다. 또한, 단자(30)의 가장자리, 좀 더 상세히는 단자 본체(31)의 가장자리는 가스켓(40)에 고정될 수 있다.
가스켓(40)에 의해 전지 캔(20)과 단자(30)의 극성이 서로 다르게 유지될 수 있고, 쇼트를 방지할 수 있다.
전지 셀(1)은, 제1집전판(100)과 전지 캔(20)을 절연시키는 인슐레이터(50)를 포함할 수 있다. 인슐레이터(50)는 대략 원판 형상일 수 있다. 인슐레이터(50)의 가장자리부는, 전지 캔(20)의 비딩부(21)와 제1집전판(100)의 사이에 위치할 수 있다. 따라서, 인슐레이터(50)는 제1집전판(100)과 전지 캔(20)의 비딩부(21)를 절연시킬 수 있다.
인슐레이터(50)에는, 인슐레이터(50)의 가장자리에서 전극 조립체(10)의 축 방향으로 돌출 형성되는 돌출부가 구비될 수 있다. 상기 돌출부는, 전지 캔(20)의 내둘레와 제1집전판(100)의 가장자리 사이로 돌출될 수 있다. 따라서, 제1집전판(100)과 전지 캔(20)의 내둘레를 절연시킬 수 있다.
인슐레이터(50)에는, 제1집전판(100)의 리드부(120)가 통과하는 개구(51)가 형성될 수 있다. 리드부(120)는 상기 개구(51)를 통해 단자(30), 좀 더 상세히는 연결부(32)에 연결될 수 있다.
한편, 제1집전판(100)(이하, '집전판')은, 전극 조립체(10)에 용접되는 본체(110)와, 상기 본체(110)에 연결된 리드부(120)를 포함할 수 있다.
본체(110)는 제1전극탭(11)(이하, '전극탭')에 용접될 수 있다. 본체(110)는 대략 원판 형상을 가질 수 있다.
리드부(120)는, 본체(110)의 반경 외측 방향으로 돌출되게 연장될 수 있다. 리드부(120)는 일정한 폭을 가지며 본체(110)로부터 연장될 수 있다. 본체(110)와 리드부(120)는 일체로 형성될 수 있다.
본체(110)에는 외주에서 반경 내측 방향으로 함몰된 함몰부(111)가 형성될 수 있다. 리드부(120)는 상기 함몰부(111)에서부터 반경 외측 방향으로 돌출될 수 있다. 따라서, 리드부(120)의 내측 단부는, 본체(110)의 가장자리보다 내측에 위치할 수 있다.
함몰부(111)의 내측 양 모서리와 리드부(120)의 양측 가장자리 사이에는 소정의 갭(g)이 형성될 수 있다. 따라서, 리드부(120)가 폴딩되는 과정에서, 리드부(120)와 본체(110) 사이의 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본체(110)에는, 전극 조립체(10)의 중공(C)을 마주보는 센터홀(112)이 형성될 수 있다. 센터홀(112)의 직경은 중공(C)의 직경보다 클 수 있다. 센터홀(112) 및 중공(C)은, 제2전극판(101)을 전지 캔(20)의 내측 바닥면에 용접시키기 위한 용접봉(미도시)이 삽입되는 통로로서 기능할 수 있다.
본체(110)에는, 센터홀(112)보다 외측에 위치한 적어도 하나의 관통홀(113)이 형성될 수 있다. 바람직하게는, 복수개의 관통홀(113)은 본체(110)의 둘레 방향을 따라 배열될 수 있다. 관통홀(113)은 전해액이 통과하는 통로로서 기능할 수 있다. 따라서, 전극 조립체(10)에 대한 전해액의 함침성이 향상될 수 있다.
본체(110)에는, 전극탭(11)에 용접되는 용접부(114)가 구비될 수 있다. 좀 더 상세히, 본체(110)는 후술할 마스크 지그(200)(도 3 참조)에 의해 절곡된 전극탭(11)에 밀착된 상태에서, 전극탭(11)에 레이저 용접되며 용접부(114)를 형성할 수 있다.
용접부(114)는 본체(110)의 둘레 방향을 따라 복수개가 형성될 수 있다. 복수개의 용접부(114) 중 일부는, 본체(110)의 둘레 방향에 대해, 복수개의 관통홀(113)의 사이에 위치할 수 있다. 복수개의 용접부(114) 중 다른 일부는, 본체(110)의 둘레 방향에 대해, 함몰부(111)와 관통홀(113)의 사이에 위치할 수 있다.
이로써, 집전판(100)의 본체(110)가 전극탭(11)에 전체적으로 잘 용접될 수 있다. 또한, 리드탭(120)이 절곡되는 과정에서 본체(110)과 전극탭(11)이 분리되는 것을 막을 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 마스크 지그 및 집전판이 함께 도시된 저면도이고, 도 4는 도 3의 A-A'에 대한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접용 마스크 지그(200)(이하, '마스크 지그')는, 집전판(100)을 전극 조립체(10), 좀 더 상세히는 전극 조립체(10)의 전극탭(11)에 레이저 용접시키기 위한 마스크 지그일 수 있다.
마스크 지그(200)는, 본체(210)와, 본체(210)의 일면(예를 들어, 저면)에서 소정의 깊이로 함몰된 수용홈(220)과, 본체(210)의 타면(예를 들어, 상면)에서부터 수용홈(220)까지 관통 형성된 관통공(230)을 포함할 수 있다.
본체(210)는 소정의 두께를 갖는 강체일 수 있다. 본체(210)의 두께는 집전판(100)의 두께보다 훨씬 두꺼울 수 있다. 본체(210)는 대략 사각 형상일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본체(210)의 양측에는, 외부 장치에 체결되는 체결부(240)가 구비될 수 있다. 체결부(240)는 본체(210)와 일체로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 각 체결부(240)에는 복수개의 체결공(241)이 구비될 수 있다.
수용홈(220)은 본체(210)의 일면에서 소정의 깊이로 함몰될 수 있다. 수용홈(220)의 깊이는 집전판(100)의 두께와 동일 또는 유사할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 수용홈(220)의 내경이 전극 조립체(10)의 외경보다 클 경우, 수용홈(220)의 깊이는 집전판(100)의 두께보다 클 수 있다. 또는, 수용홈(220)의 내경이 전극 조립체(10)의 외경보다 작고 집전판(100)의 외경보다 클 경우, 수용홈(220)의 깊이는 집전판(100)의 두께보다 작을 수 있다. 이로써, 집전판(100)이 수용홈(220)의 내부로 밀착될 수 있다. 수용홈(220)의 형상은 집전판(100)의 형상과 대응될 수 있다.
좀 더 상세히, 수용홈(220)은, 관통공(230)과 연통되는 제1홈(221)과, 제1홈(221)에서 반경 외측으로 연장되는 제2홈(222)을 포함할 수 있다.
제1홈(221)은, 집전판(100)의 본체(110)가 수용되도록 구성될 수 있다. 제1홈(221)은, 집전판(100)의 본체(110)와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 제2홈(222)은, 집전판(100)의 리드부(120)가 수용되도록 구성될 수 있다. 제2홈(222)은, 집전판(100)의 리드부(120)와 대응되는 형상을 가질 수 있다.
이로써, 마스크 지그(200)를 이용한 용접 과정에서, 집전판(100)의 리드부(120)가 마스크 지그(200)의 본체(210)와 간섭되지 않을 수 있다. 또한, 마스크 지그(200)는, 집전판(100)이 정확하게 얼라인된 상태로, 집전판(100)을 전극 조립체(10) 쪽으로 밀착시킬 수 있다.
제2홈(222)의 내측 단부는, 제1홈(221)의 내둘레보다 내측에 위치할 수 있다. 이는, 집전판(100)에서 리드부(120)의 내측 단부가 본체(110)의 가장자리보다 내측에 위치하는 것과 대응될 수 있다. 따라서, 후술할 돌기(250)가 리드부(120)의 내측 단부를 가압할 수 있다.
제2홈(222)은, 리드부(120)와 마찬가지로, 일정한 폭(W1)을 가질 수 있다. 제2홈(222)의 폭(W1)은, 리드부(120)의 폭과 동일하거나 유사할 수 있다.
제2홈(222)의 외측 단부는 개방될 수 있다. 이로써, 리드부(120)의 길이가 충분히 길더라도, 리드부(120)는 제2홈(222)보다 외측으로 돌출될 수 있고 마스크 지그(200)의 본체(210)와 간섭하지 않을 수 있다.
관통공(230)은 본체(210)의 타면에서부터 수용홈(220), 좀 더 상세히는 제1홈(221)까지 관통 형성될 수 있다. 레이저 유닛(미도시)은, 관통공(230)을 통해 집전판(100)의 본체(110)로 레이저 빔을 조사하여 용접부(114)를 형성할 수 있다.
관통공(230)의 직경은, 제1홈(221)의 직경과 대응되거나 그보다 작을 수 있다. 바람직하게는, 관통공(230)의 내둘레와 제1홈(221)의 내둘레 사이에는 단차가 형성될 수 있다. 상기 단차에 의해, 집전판(100)의 본체(110)의 가장자리가 가압되어 전극 조립체(10) 쪽으로 밀착될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 집전판(100)의 리드부(120)는 본체(110)에 대해 절곡되어 단자(30)에 연결될 수 있다. 다만, 종래에서는 리드부(120)에서 절곡이 발생하는 부위가 랜덤하게 결정되었기 때문에, 공정성이 저하되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 제2홈(222)에는, 집전판(100)의 리드부(120)를 누르도록 구성된 돌기(250)가 형성될 수 있다. 좀 더 상세히, 돌기(250)는 제2홈(222)의 내측 단부에 형성될 수 있다.
마스크 지그(200)가 집전판(100)을 전극 조립체(10)에 밀착시킬 때, 돌기(250)는 리드부(120), 좀 더 상세히는 리드부(120)의 내측 단부를 가압할 수 있다.
돌기(250)는, 제2홈(222)의 폭과 나란하게 형성될 수 있다. 즉, 돌기(250)에 의해 가압된 리드부(120)에는, 리드부(120)의 폭과 나란한 절곡 라인이 형성될 수 있다. 따라서, 리드부(120)에서 돌기(250)에 의해 가압된 지점이 용이하게 절곡될 수 있다.
돌기(250)의 길이는, 제2홈(222)의 폭의 절반 이상일 수 있다. 따라서, 리드부(120)에 형성되는 절곡 라인이 충분히 길게 형성될 수 있고, 리드부(120)의 절곡이 신뢰성있게 이뤄질 수 있다.
돌기(250)의 끝단은, 제1홈(221)의 내면과 동일 평면상에 위치하거나, 제1홈(221)의 내면보다 더 돌출될 수 있다. 이로써, 돌기(250)는 집전판(100)의 리드부(120)를 신뢰성있게 가압할 수 있다.
수용홈(220)에서, 제2홈(222)은 제1홈(221)보다 더 깊게 형성될 수 있다. 따라서, 리드부(220)에서 돌기(250)보다 외측에 위치한 부분은, 제2홈(222) 내에서 살짝 들어올려질 수 있다. 즉, 돌기(250)에 의해 가압된 부위에 좀 더 신뢰성있게 절곡 라인이 형성될 수 있다.
이로써, 리드부(120)가 정확한 위치에서 절곡될 수 있으므로, 공정성이 향상될 수 있다. 또한, 리드부(120)에 절곡부를 형성하는 별도의 공정 없이, 마스크 지그(200)를 이용한 용접 과정에서 리드부(120)에 절곡 라인을 형성할 수 있는 이점이 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 용접용 마스크 지그 및 집전판이 함께 도시된 단면도이다.
이하, 앞서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하고 차이점을 중심으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 지그(200')의 제2홈(222)은, 제2홈(222)의 내측 단부(222a)에서 멀어질수록 깊이가 깊어지는 구간을 포함할 수 있다. 즉, 제2홈(222)에서, 내측 단부(222a)가 가장 돌출된 부분일 수 있다.
이 경우, 제2홈(222)에는 별도의 돌기(250)(도 4 참조)가 형성되지 않더라도, 제2홈(222)의 내측 단부(222a)가 리드부(220)를 가압할 수 있다. 제2홈(222)의 내측 단부(222a)는 앞서 설명한 돌기(250)의 역할을 대신할 수 있다.
마스크 지그(200)가 집전판(100)을 전극 조립체(10)에 밀착시킬 때, 제2홈(222)의 내측 단부(222a)는 리드부(120), 좀 더 상세히는 리드부(120)의 내측 단부를 가압할 수 있다.
제2홈(222)의 내측 단부(222a)는, 제1홈(221)의 내면과 동일 평면상에 위치하거나, 제1홈(221)의 내면보다 더 돌출될 수 있다. 이로써, 제2홈(222)의 내측 단부(222a)는 집전판(100)의 리드부(120)를 신뢰성있게 가압할 수 있다.
제2홈(222)은, 내측 단부(222a)에서 멀어질수록 깊이가 깊어지는 구간을 포함하므로, 리드부(220)에서 제2홈(222)의 내측 단부(222a)보다 외측에 위치한 부분은, 제2홈(222) 내에서 살짝 들어올려질 수 있다. 즉, 제2홈(222)의 내측 단부(222a)에 의해 가압된 부위에 좀 더 신뢰성있게 절곡 라인이 형성될 수 있다.
추가적으로, 도 6에 도시된 변형예와 같이, 제2홈(222)은, 제2홈(222)의 내측 단부(222a)에서 멀어질수록 깊이가 깊어지는 구간을 포함하며, 제2홈(222)의 내측 단부(222a)에 돌기(250)가 추가되는 구성도 가능함은 물론이다.
도 7은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 용접용 마스크 지그 및 집전판이 함께 도시된 단면도이다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 지그(200")는, 집전판(100)의 리드부(120)를 가압하는 구성(예를 들어, 앞서 설명한 돌기(250))을 미포함할 수 있다.
이 경우, 리드부(120)에서 절곡이 발생하는 부위를 정확히 결정할 수 없는 대신에, 마스크 지그(200")의 구조가 간소해지고 제조가 용이한 이점이 있다. 또한, 리드부(120)가 마스크 지그(200")의 본체(210)와 간섭되지 않을 수 있는 이점을 유지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명]
100: 집전판 110: (집전판의) 본체
111: 함몰부 112: 센터홀
113: 관통홀 114: 용접부
120: 리드부 200: 용접용 마스크 지그
210: 본체 220: 수용홈
221: 제1홈 222: 제2홈
222a: (제2홈의) 내측 단부 230: 관통공
240: 체결부 250: 돌기

Claims (11)

  1. 본체;
    상기 본체의 일면에서 소정의 깊이로 함몰되며 집전판이 수용되도록 구성된 수용홈; 및
    상기 본체의 타면에서부터 상기 수용홈까지 관통 형성되며, 상기 수용홈 내에 위치한 상기 집전판에 레이저 빔이 입사 가능하도록 구성된 적어도 하나의 관통공을 포함하고,
    상기 수용홈은,
    상기 관통공과 연통되는 제1홈; 및
    상기 제1홈에서 반경 외측으로 연장되는 제2홈을 포함하는 용접용 마스크 지그.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2홈의 내측 단부에는, 상기 집전판의 리드부를 누르도록 구성된 돌기가 형성되는 용접용 마스크 지그.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 돌기는, 상기 제2홈의 폭과 나란하게 형성되는 용접용 마스크 지그.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 돌기의 길이는, 상기 제2홈의 폭의 절반 이상인 용접용 마스크 지그.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 돌기의 끝단은, 상기 제1홈의 내면과 동일 평면상에 위치하거나, 상기 제1홈의 내면보다 더 돌출되는 용접용 마스크 지그.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2홈의 내측 단부는, 상기 제1홈의 내둘레보다 내측에 위치하는 용접용 마스크 지그.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1홈은, 상기 집전판에서 전극 조립체와 용접되는 본체가 수용되도록 구성되고,
    상기 제2홈은, 상기 집전판에서 상기 본체의 반경 외측 방향으로 돌출되게 연장되는 상기 리드부가 수용되도록 구성된 용접용 마스크 지그.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2홈은, 상기 제1홈보다 더 깊게 형성되는 용접용 마스크 지그.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2홈은, 상기 제2홈의 내측 단부에서 멀어질수록 깊이가 깊어지는 구간을 포함하는 용접용 마스크 지그.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2홈의 내측 단부는, 상기 제1홈의 내면과 동일 평면상에 위치하거나, 상기 제1홈의 내면보다 더 돌출되는 용접용 마스크 지그.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2홈의 외측 단부는 개방된 용접용 마스크 지그.
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