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KR101397029B1 - 배터리 셀 조립체, 이를 구비하는 배터리 팩, 배터리 셀 조립체의 제조방법 및 배터리 셀 조립체의 제조를 위한 지그 조립체 - Google Patents

배터리 셀 조립체, 이를 구비하는 배터리 팩, 배터리 셀 조립체의 제조방법 및 배터리 셀 조립체의 제조를 위한 지그 조립체 Download PDF

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KR101397029B1
KR101397029B1 KR20120101808A KR20120101808A KR101397029B1 KR 101397029 B1 KR101397029 B1 KR 101397029B1 KR 20120101808 A KR20120101808 A KR 20120101808A KR 20120101808 A KR20120101808 A KR 20120101808A KR 101397029 B1 KR101397029 B1 KR 101397029B1
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battery cell
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삼성에스디아이 주식회사
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Abstract

본 발명은 배터리 셀 조립체 및 이를 제조하는 방법과 관련된 것이다. 본 발명의 일 실시예의 배터리 셀 조립체는, 양극단자 및 음극단자를 구비하는 복수의 배터리 셀과, 상기 각 배터리 셀의 상기 양극단자 또는 상기 음극단자 중 적어도 하나에 배치되며 홈이 형성된 복수의 리드 탭과, 상기 복수의 리드 탭의 상측에 배치되며, 상기 복수의 리드 탭에 접촉되는 접속부 및 상기 리드 탭의 상기 홈에 대응되는 위치에 형성된 관통구를 구비하는 리드 플레이트를 구비한다.

Description

배터리 셀 조립체, 이를 구비하는 배터리 팩, 배터리 셀 조립체의 제조방법 및 배터리 셀 조립체의 제조를 위한 지그 조립체 {Battery cell assembly, battery pack comprising the same, method for manufacturing the batter cell and zig assembly for manufacturing the batter cell assembly}
본 발명은 배터리 셀 조립체, 배터러 팩, 배터리 셀 조립체의 제조방법 및 배터리 셀 조립체의 제조를 위한 지그 조립체에 관련된 것이다.
노트북 컴퓨터, 태블릿 검퓨터, 스마트 폰 등 휴대용 전자기기가 널리 사용되고 있다. 이러한 휴대용 전자기기는 외부의 전원과 분리된 상태에서도 일정 시간 동안 사용이 가능하도록 전력을 저장하는 배터리 팩을 구비한다. 이러한 배터리 팩은 반복적으로 사용이 가능하도록 충방전이 가능한 이차 전지로 이루어지는 복수의 배터리 셀을 구비할 수 있다.
배터리 팩에 포함된 복수의 배터리 셀은 직렬 또는 병렬로 연결되는데, 이러한 직렬 또는 병렬 연결은 각 배터리 셀의 단자부를 연결하는 리드 플레이트에 의해서 이루어진다.
본 발명의 일 측면은 배터리 셀과 리드 플레이트의 용접부가 정확한 위치에서 형성될 수 있도록, 배터리 셀과 리드 플레이트의 정렬이 정확하게 이루어지는 배터리 셀 조립체 및 이를 구비하는 배터리 팩을 제공하고자 한다.
또한 본 발명의 다른 일 측면은 배터리 셀과 리드 플레이트의 용접부가 정확한 위치에서 형성될 수 있도록 하는 배터리 셀 조립체의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명의 다른 일 측면은 배터리 셀과 리드 플레이트의 용접부가 정확한 위치에서 형성될 수 있도록, 용접시에 상기 배터리 셀과 리드 플레이트를 정위치에서 안정적으로 지지할 수 있는 지그 조립체를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 조립체는, 양극단자 및 음극단자를 구비하는 복수의 배터리 셀과, 상기 각 배터리 셀의 상기 양극단자 또는 상기 음극단자 중 적어도 하나에 배치되며 홈이 형성된 복수의 리드 탭과, 상기 복수의 리드 탭의 상측에 배치되며, 상기 복수의 리드 탭에 접촉되는 접속부 및 상기 리드 탭의 상기 홈에 대응되는 위치에 형성된 관통구를 구비하는 리드 플레이트를 구비할 수 있다.
또한 상기 리드 플레이트의 상기 접속부는, 슬릿을 사이에 두고 이격되게 배치되는 제1용접부 및 제2용접부를 구비할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 조립체는, 상기의 배터리 셀 조립체를 구비할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 지그 조립체는, 상기의 배터리 셀 조립체의 상기 리드 탭과 상기 리드 플레이트를 용접하기 위한 지그 조립체로서, 상기 배터리 셀 조립체를 내부에 수용하며 상기 리드 플레이트를 외부로 노출시키는 개구가 형성된 케이스 지그와, 상기 리드 플레이트의 상측에 배치되도록 상기 케이스 지그의 상기 개구에 결합되며 상기 리드 플레이트의 상기 접속부를 노출시키는 노출구와 상기 리드 플레이트의 상기 관통구를 통과하여 상기 리드 탭에 끼워지는 가이드 핀을 구비하는 커버 지그를 구비할 수 있다.
또한 상기 케이스 지그 및 상기 커버 지그 중 어느 하나는 결합홈을 구비하며, 상기 케이스 지그 및 상기 커버 지그 중 다른 하나는 상기 케이스 지그와 상기 커버 지그가 결합 시에 상기 결합 홈에 끼워지는 결합돌기를 구비할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 조립체의 제조방법은, 양극단자 및 음극단자를 구비하는 복수의 배터리 셀을 준비하는 단계와, 상기 배터리 셀의 상기 양극단자 또는 상기 음극단자 중 적어도 하나에 홈이 형성된 리드 탭을 배치하는 단계와, 상기 리드 탭의 상기 홈에 대응되는 위치에 관통구가 형성되며 상기 리드 탭에 용접되는 접속부를 구비하는 리드 플레이트를 상기 리드 탭의 상측에 배치하는 단계와, 상기 접속부가 노출되는 노출구가 형성되며 상기 리드 플레이트의 관통구를 통과하여 상기 리드 탭의 홈에 끼워지는 가이드 핀을 구비하는 커버 지그를 상기 리드 플레이트의 상측에 배치하는 단계와, 상기 커버 지그의 상기 노출구를 통하여 상기 리드 플레이트의 접속부를 전기 저항 용접하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 상기 배터리 셀 조립체의 제조방법은, 개구를 구비하는 케이스 지그에 상기 배터리 셀들을 삽입하고 상기 리드 플레이트를 상기 케이스 지그의 개구로 노출시키는 단계를 더 포함하며, 상기 케이스 지그의 개구에 상기 커버 지그를 결합시키는 것일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 배터리 셀 조립체, 배터리 팩, 배터리 셀의 조립방법 및 지그 조립체에 따르면, 배터리 셀과 리드 플레이트의 정렬이 정확하게 이루어질 수 있으므로 배터리 셀과 리드 플레이트의 용접부가 정확한 위치에서 형성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 조립체 및 이를 지지하는 지그 조립체를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 배터리 셀 조립체 및 지그 조립체의 개략적인 분리 사시도이다.
도 3은 도 1의 배터리 셀 조립체 및 지그 조립체의 일부분의 결합관계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 배터리 셀 조립체의 일부분의 단면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 조립체의 제조 방법을 개략적으로 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 조립체 및 이를 수용하고 있는 지그 조립체를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1의 배터리 셀 조립체 및 지그 조립체를 분리하여 도시한 사시도이다. 이하에서는 설명의 편의상, 도 1에서 ±Z축 방향을 상하 방향, ±X축 방향을 전후 방향, ±Y방향을 좌우 방향으로 가정하고 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 배터리 셀 조립체(100)는 복수의 배터리 셀(200)과, 리드 탭(700), 리드 플레이트(300)를 구비한다.
배터리 셀(200)은 재충전이 가능한 이차전지로서 리튬-이온 전지로 구성될 수 있다. 배터리 셀(200)은 전극 조립체(미도시) 및 전극 조립체를 수용하는 캔을 포함한다. 전극 조립체는 양극판과 음극판 및 이들 사이에 개재된 세퍼레이터를 적층한 후 젤리 롤 형태로 권취하여 제작할 수 있다. 캔은 금속성 소재로 제작될 수 있다. 예컨대, 캔은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다수의 배터리 셀(200)들은 일 방향을 따라 나란하게(side-by-side) 배치될 수 있다. 배터리 셀(200) 각각의 양극과 음극이 상면에 배치되도록 배터리 셀(200)들은 나란하게 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 3개의 배터리 셀(200)들이 직렬 연결되어 하나의 배터리 셀 조립체(100)을 구성하는 경우를 설명하였으나, 배터리 셀 조립체(100)을 구성하는 배터리 셀(200)들의 개수나 연결 방법은 이에 제한되지 않고 다양하게 구성될 수 있음은 물론이다.
리드 탭(700)은 배터리 셀(200)의 음극단자(220)에 배치되며, 배터리 셀(200)의 음극단자(220)와 리드 플레이트(300) 사이에 게재되어 배터리 셀(200)의 음극단자(220)와 리드 플레이트(300)가 전기적으로 연결되도록 한다. 리드 탭(700)은 테이프(미도시)에 의해서 배터리 셀(200)에 고정될 수 있다.
리드 탭(700)은 배터리 셀(200)의 음극단자(220)에 직접 접속되는 제1리드(724)와, 일측이 제1리드(724)에 전기적으로 연결되며 배터리 셀(200)이 과열되면 전류를 차단할 수 있는 과열 차단 소자(722)와, 과열 차단 소자(722)의 타측에 연결되며 리드 플레이트(300)와 접속되는 제2리드(726)를 구비할 수 있다. 일반적으로 배터리 셀(200)의 음극단자(220)의 주변에 열이 많이 발생하는데, 과열 차단 소자(722)를 구비하는 리드 탭(700)을 음극단자(220)에 배치함으로써, 배터리 셀(200)의 과열에 의한 폭발 또는 열화를 효과적으로 차단할 수 있다.
또한 리드 탭(700)은 제1리드(724), 과열 차단 소자(722), 제2리드(726)를 지지하기 위한 절연 커버(710)를 구비하는데, 이 절연 커버(710)의 제1리드(724) 측의 단부에는 홈(725)이 형성된다. 이러한 홈(725)은 리드 탭(700)의 상면에 옴폭한 형태로 형성될 수도 있고, 리드 탭(700)을 상하로 관통하도록 형성될 수도 있다. 본 실시예에서는 리드 탭(700)의 홈(725)이 절연 커버(710)에 형성되는 것으로 설명하였으나, 리드 탭(700)의 제1리드(724) 또는 제2리드(726)에 형성될 수도 있다.
한편, 본 실시예에서는 리드 탭(700)이 음극단자(220)에 배치되는 것으로 설명하나, 리드 탭(700)은 배터리 셀(200)의 양극단자(210)에 배치되거나, 양극단자(210)와 음극단자(220) 모두에 배치될 수도 있다.
리드 플레이트(300)는 배터리 셀(200)들을 직렬 또는 병렬로 연결하는 것으로서, 도전 플레이트와 절연 필름을 구비할 수 있다. 도전 플레이트는 도전성 소재, 예컨대 니켈도금 구리 소재로 이루어지며, 배터리 셀(200)의 양극단자(210)에 접속되는 제1접속부(310)와 배터리 셀(200)의 음극단자(220)에 접속되는 제2접속부(320)를 구비한다. 절연 필름은 전기 절연 소재의 막으로써 도전 플레이트의 표면을 감싸되, 제1접속부(310) 및 제2접속부(320)는 노출되도록 배치된다.
리드 플레이트(300)의 제1접속부(310)는 배터리 셀(200)의 양극단자(210)에 접속되고, 제2접속부(320)는 배터리 셀(200)의 음극단자(220)에 접속된다. 본 실시예에서 리드 플레이트(300)의 제1접속부(310)는 배터리 셀(200)의 양극단자(210)에 직접적으로 연결되는 반면, 리드 플레이트(300)의 제2접속부(320)는 리드 탭(700)을 경유하여 음극단자(220)에 연결된다.
리드 플레이트(300)의 제1접속부(310)는 제1용접부(312)와, 제2용접부(314)를 구비한다. 제1용접부(312)와 제2용접부(314)는 슬릿을 사이에 두고 분리 및 이격되게 배치된다. 제1용접부(312)와, 제2용접부(314)는 배터리 셀(200)의 양극단자(210)에 전기 저항 용접에 의해서 용접된다.
리드 플레이트(300)의 제2접속부(320)도 제1접속부(310)와 마찬가지로 슬릿을 사이에 두고 이격되게 배치되는 제1용접부(322)와, 제2용접부(324)를 구비한다. 제2접속부(320)의 제1용접부(322) 및 제2용접부(324)는 리드 탭(700)의 제2리드(726)에 전기 저항 용접에 의해서 용접된다.
리드 플레이트(300)에서 리드 탭(700)의 홈(725)에 대응되는 부분에는 관통구(325)가 형성된다. 즉, 리드 탭(700)의 홈(725)은 리드 플레이트(300)의 관통구(325)를 통해서 외부와 연통된다. 따라서 리드 플레이트(300)와 리드 탭(700)의 정렬이 정확하게 이루어진 경우에는 리드 플레이트(300)의 관통구(325)와 리드 탭(700)의 홈(725)이 서로 연통되고 있는 것을 외부에서 확인할 수 있다. 만일 리드 플레이트(300)와 리드 탭(700)의 정렬이 제대로 이루어지지 않은 경우라면, 리드 플레이트(300)의 관통구(325)를 통해서 리드 탭(700)의 홈(725)이 아닌 다른 부분이 보일 것이기 때문에 리드 플레이트(300)와 리드 탭(700)의 정렬 오차를 즉시 확인할 수도 있다.
다음으로 본 실시예의 배터리 셀 조립체(100)를 제조하는 방법에 대해서 설명한다. 본 실시예의 배터리 셀 조립체(100)의 제조방법에 있어서는 특별히 제작된 지그 조립체(900)가 이용되므로, 그 지그 조립체(900)에 대해서 먼저 설명하도록 한다.
본 실시예의 배터리 셀 조립체(100)의 제조방법에 사용되는 지그 조립체(900)는 케이스 지그(910), 바닥판(930) 및 커버 지그(920)을 구비한다.
케이스 지그(910)는 내부에 복수의 배터리 셀(200)을 수용하기 위한 공간을 구비하며, 상측에는 배터리 셀(200)을 수용하는 공간과 연통되는 개구(915)가 형성되어 있다. 배터리 셀(200)이 케이스 지그(910)의 내부에 수용되면 각 배터리 셀(200)의 단자 및 단자에 결합된 리드 탭(700)이 그 개구(915)를 통하여 노출된다. 케이스 지그(910)의 하측에도 배터리 셀(200)을 수용하기 위한 공간과 연통되는 개구가 형성되어 있다. 즉 케이스 지그(910)는 상하로 관통된 관통공간을 가지며, 배터리 셀(200)들은 그 관통공간에 삽입됨으로써 케이스 지그(910)에 대해서 안정적으로 위치고정된다. 케이스 지그(910)의 상면 및 하면에는 커버 지그(920) 및 바닥판(930)과의 결합을 위한 결합홈(911)이 형성된다.
바닥판(930)은 케이스 지그(910)의 하면에 결합되며, 케이스 지그(910) 내부의 배터리 수용 공간의 하측을 덮어준다. 케이스 지그(910)의 하면에 바닥판(930)이 결합되면, 케이스 지그(910)의 내부에 수용되는 배터리 셀(200)들은 케이스 지그(910)의 하측으로 이탈되지 않고 안정적으로 위치를 유지할 수 있다. 바닥판(930)은 케이스 지그(910)의 하면의 결합홈에 끼워지는 결합돌기(931)를 구비한다. 바닥판(930)이 케이스 지그(910)에 결합될 때, 바닥판(930)의 결합돌기(931)가 케이스 지그(910)의 결함홈에 끼워지므로, 바닥판(930)이 케이스 지그(910)에 대하여 정확한 위치에 위치됨은 물론, 바닥판(930)이 케이스 지그(910)에 대해서 전후 좌우로 상대 이동하는 것이 효과적으로 제한될 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 바닥판(930)에 결합돌기(931)가 형성되고 케이스 지그(910)에 결합홈이 형성되는 것으로 설명하였으나, 이와는 반대로 바닥판(930)에 결합홈이 형성되고 케이스 지그(910)에 결합돌기가 형성될 수도 있다. 또한 본 실시예에서는 바닥판(930)이 케이스 지그(910)와 별도로 마련되는 것으로 설명하였으나, 바닥판(930)은 케이스 지그(910)와 일체로 형성되는 것일 수도 있다.
커버 지그(920)는 케이스 지그(910)의 상측에 결합되며, 케이스 지그(910)의 상면에 형성되는 결합홈(911)에 끼워지는 결합돌기(921)를 구비한다. 따라서 커버 지그(920)와 케이스 지그(910)에 결합 시에, 커버 지그(920)의 결합돌기(921)가 케이스 지그(910)의 결합홈(911)에 끼워지면서 커버 지그(920)가 정확한 위치에 안착이 될 수 있음은 물론, 안착된 이후에도 안정적으로 그 위치를 유지할 수 있다. 본 실시예에서는 커버 지그(920)에 결합돌기(921)가 형성되고 케이스 지그(910)에 결함홈(911)이 형성되는 것으로 설명하였으나, 결합돌기 및 결함홈의 형성위치는 반대로 되어도 무방하다.
또한 커버 지그(920)에는 제1관통구(922), 제2관통구(924), 제3관통구(926,928) 및 가이드 핀(925)이 형성된다.
제1관통구(922)는 케이스 지그(910)에 수용된 배터리 셀(200)의 양극단자(220)에 배치된 리드 플레이트(300)의 제1접속부(310)에 대응되는 위치에 위치된다. 따라서 케이스 지그(910)에 배터리 셀(200)들이 수용되고, 배터리 셀(200)의 단자부에 리드 플레이트(300)가 배치된 상태에서, 커버 지그(920)가 케이스 지그(910)의 상측에 결합되면 리드 플레이트(300)의 제1접속부(310)의 제1용접부(312) 및 제2용접부(314)는 커버 지그(920)의 제1관통구(922)를 통해서 외부로 노출된다.
제2관통구(924)는 케이스 지그(910)에 수용된 배터리 셀(200)의 단자부에 배치된 리드 플레이트(300)의 제2접속부(320)에 대응되는 위치에 위치된다. 따라서 커버 지그(920)가 케이스 지그(910)의 상측에 결합되면 리드 플레이트(300)의 제2접속부(320)의 제1용접부(322) 및 제2용접부(324)가 커버 지그(920)의 제2관통구(924)를 통해서 외부로 노출된다.
제3관통구(926,928)는 리드 플레이트(300)의 폭 방향으로 돌출된 부분(307,309)을 수용하거나 외부로 노출시키기 위한 것이다. 리드 플레이트(300)의 폭 방향으로 돌출된 부분(307,309)들은 예컨대, 리드 플레이트(300)를 외부 회로와 연결되는 단자부(307)이거나 슬릿을 사이에 두고 이격된 제1용접부(312,322) 및 제2용접부(314,324)를 결합시키는 연결부(309)일 수 있다. 이러한 돌출 부분(307,309)은 리드 플레이트(300)에 대해서 접혀지는 것일 수 있다. 커버 지그(920)가 케이스 지그(910)의 상측에 결합 시에, 리드 플레이트(300)의 폭 방향으로 돌출된 부분(307,309)들이 제3관통구(926,928)에 끼워지면서 리드 플레이트(300)와 커버 지그(920)는 다소간 상대적으로 위치 정렬될 수 있다.
가이드 핀(925)은 커버 지그(920)의 하면에서 리드 플레이트(300)의 관통구(325)에 대응되는 위치에 위치되며, 하방으로 돌출되게 형성된다.
도 3은 커버 지그(920)가 케이스 지그(910)에 결합될 때, 커버 지그(920), 리드 플레이트(300) 및 리드 탭(700)이 결합되는 형태를 설명하기 위하여, 커버 지그(920) 및 배터리 셀(200)을 개략적으로 도시한 사시도이다. 또한 도 4는 커버 지그(920)가 케이스 지그(910)와 결합될 때 커버 지그(920), 리드 플레이트(300) 및 리드 탭(700) 사이의 결합관계를 설명하기 위하여 배터리 셀(200)과 지그 조립체(900)의 일부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 커버 지그(920)가 케이스 지그(도 3에는 미도시)에 결합될 때, 커버 지그(920)의 가이드 핀(925)은 리드 플레이트(300)의 관통구(325)를 통과하여 리드 탭(700)의 홈(725)에 끼워진다. 이와 같이 커버 지그(920)의 가이드 핀(925)이 리드 플레이트(300)의 관통구(325)에 끼워지면, 커버 지그(920)와 리드 플레이트(300)는 상대적으로 위치가 설정된다. 즉, 리드 플레이트(300)는 커버 지그(920)에 대해서 위치 정렬된다.
또한 커버 지그(920)의 가이드 핀(925)은 리드 플레이트(300)의 관통구(325)을 통과하여 리드 탭(700)의 홈에 끼워지므로, 커버 지그(920)와 리드 탭(700)과의 상대적인 위치 정렬의 확인이 가능하다. 만일 커버 지그(920)가 케이스 지그(910)에 결합 시에 커버 지그(920)의 가이드 핀(925)이 리드 탭(700)의 홈(725)에 끼워지지 않는다면, 커버 지그(920)와 리드 탭(700)의 정렬에 문제가 있음을 즉각적으로 확인할 수 있다.
커버 지그(920)가 케이스 지그(910)에 결합 시에 커버 지그(920)의 가이드 핀(925)이 리드 플레이트(300)의 관통구(325) 및 리드 탭(700)의 홈(725)에 끼워지면, 도 4에 도시된 바와 같이 커버 지그(920), 리드 플레이트(300) 및 리드 탭(700)은 정확하게 정렬하게 된다. 따라서 리드 플레이트(300)의 제2접속부(320)는 정확하게 리드 탭(700)의 제2리드(726)의 상측에 접촉하게 됨과 동시에, 커버 지그(920)의 제2관통구(924)로 노출된다. 이때, 커버 지그(920)의 제1관통구(922), 리드 플레이트(300)의 제1접속부(310) 및 배터리 셀(200)의 양극단자(210)도 정확하게 상하 방향으로 정렬되며, 리드 플레이트(300)의 제1접속부(310)는 커버 지그(920)의 제1관통구(922)를 통해서 외부로 노출된다.
다음으로 상술한 지그 조립체(900)를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀 조립체(100)를 제조하는 방법에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 실시예의 배터리 셀 조립체(100)의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 5를 참조하면 본 실시예의 배터리 셀 조립체(100)의 제조방법은, 배터리 셀(200)의 단자에 리드 탭(700)을 배치하는 단계(S10), 케이스 지그(910)에 배터리 셀(200)을 삽입하는 단계(S20), 리드 플레이트(300)를 리드 탭(700)의 상측에 배치하는 단계(S30), 커버 지그(920)를 리드 플레이트(300)의 상측에 배치하는 단계(S40), 리드 플레이트(300)의 접속부를 용접하는 단계(S50)를 구비한다.
배터리 셀(200)의 단자에 리드 탭(700)을 배치하는 단계(S10)는, 홈(725)이 형성되어 있는 상술한 리드 탭(700)을 배터리 셀(200)의 단자부, 예컨대 음극단자(220)에 배치하는 단계이다. 리드 탭(700)을 배터리 셀(200)에 단자부에 고정하기 위해서 테이프가 이용될 수 있다.
케이스 지그(910)에 배터리 셀(200)들을 삽입하는 단계(S20)는, 복수의 배터리 셀(200)을 케이스 지그(910)의 내부에 삽입하여 배터리 셀(200)을 케이스 지그(910)에 대하여 위치 고정시키는 단계이다. 케이스 지그(910)에 배터리 셀(200)이 삽입되면 배터리 셀(200)의 단자부, 즉 양극단자(210) 및 음극단자(220)에 연결된 리드 탭(700)이 노출된다. 케이스 지그(910)의 하측에는 바닥판(930)이 결합될 수 있다.
리드 플레이트(300)를 리드 탭(700)의 상측에 배치하는 단계(S30)는, 케이스 지그(910)에 수용된 배터리 셀(200)들의 단자부의 상측에 리드 플레이트(300)를 배치하는 단계이다. 이때 리드 플레이트(300)의 제1접속부(310)는 배터리 셀(200)의 양극단자(210)에 위치되고, 리드 플레이트(300)의 제2접속부(320)는 리드 탭(700)의 제2리드(726)에 위치된다. 리드 플레이트(300)의 관통구(325)는 리드 탭(700)의 홈(725)에 대응되게 위치되므로 리드 플레이트(300)의 관통구(325)와 리드 탭(700)의 홈(725)은 서로 연통되게 배치된다.
커버 지그(920)를 리드 플레이트(300)의 상측에 배치하는 단계(S40)는, 커버 지그(920)를 케이스 지그(910)의 상측에 배치함으로써 커버 지그(920)로 리드 플레이트(300)를 덮어주는 단계이다. 이때 커버 지그(920)의 가이드 핀(925)이 리드 플레이트(300)의 관통구(325)를 지나 리드 탭(700)의 홈(725)에 끼워진다. 즉, 커버 지그(920)가 케이스 지그(910)에 결합될 때, 커버 지그(920)의 가이드 핀(925)이 리드 플레이트(300)의 위치를 잡아주게 된다. 따라서 리드 플레이트(300)는 리드 탭(700) 및 커버 지그(920)에 대하여 정확한 위치로 정렬된다. 또한 커버 지그(920)에는 리드 플레이트(300)의 제1접속부(310), 제2접속부(320)에 대응되는 위치에 제1관통구(722) 및 제2관통구(724)가 형성되어 있으므로 리드 플레이트(300)의 제1접속부(310) 및 제2접속부(320)는 외부로 노출된다.
리드 플레이트(300)의 접속부를 용접하는 단계(S50)는, 커버 지그(920)의 제1관통구(922) 및 제2관통구(924)를 통하여 노출된 리드 플레이트(300)의 제1접속부(310), 제2접속부(320)를 전기 저항 용접 장치로 용접하는 단계이다. 본 단계는 도 1에 도시된 바와 같이, 커버 지그(920)의 제1관통구(922) 및 제2관통구(924)에 전기 용접 장치의 양극(SD1) 및 음극(SD2)을 삽입하여 각각 제1접속부(310) 및 제2접속부(320)의 제1용접부(312,322) 및 제2용접부(314,324)에 접속시키고 고전압을 인가하는 방법으로 수행될 수 있다. 전기 저항 용접은 서로 접촉된 용접 대상들에 고전류를 인가할 때, 용접 대상들의 계면의 전기 저항에 의해 발생하는 고열을 이용하여 용접을 수행하는 것으로서 널리 알려져 있는 기술이다. 이와 같이 전기 저항 용접을 수행하면 리드 플레이트(300)의 제1접속부(310)의 제1용접부(312) 및 제2용접부(314)는 배터리 셀(200)의 양극단자(210)에 용접되며, 리드 플레이트(300)의 제2접속부(320)의 제1용접부(322) 및 제2용접부(324)는 배터리 셀(200)의 음극단자(220)에 연결된 리드 탭(700)에 용접된다.
용접이 완료되면 커버 지그(920)를 케이스 지그(910)에서 분리시키고 배터리 셀(200) 및 이에 용접 결합된 리드 플레이트(300)를 케이스 지그(910)로부터 빼내어 줌으로써, 본 실시예의 배터리 셀 조립체(100)가 제작된다. 이와 같이 제조된 배터리 셀 조립체(100)는, 리드 플레이트(300)에 보호회로모듈을 연결하고, 케이싱 공정 등을 수행함으로써 배터리 팩으로 완성될 수 있다.
상술한 본 실시예의 배터리 셀 조립체(100)의 제조방법에 따르면, 리드 플레이트(300)가 배터리 셀(200) 및 리드 탭(700)에 정확하게 정렬된 상태에서 용접을 수행하게 되므로, 리드 플레이트(300)의 오정렬에 리드 플레이트(300)의 접속 불량이 효과적으로 방지될 수 있다. 즉 본 실시예의 배터리 셀 조립체(100)의 제조방법에 따르면, 배터리 셀 조립체(100)의 품질 및 수율을 효과적으로 상승시킬 수 있다. 또한 이러한 배터리 셀 조립체(100)를 배터리 팩에 채용함으로써 배터리 팩의 품질 및 수율도 향상될 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100: 배터리 셀 조립체 200: 배터리 셀
300: 리드 플레이트 700: 리드 탭
910: 커버 지그 920: 케이스 지그

Claims (8)

  1. 양극단자 및 음극단자를 구비하는 복수의 배터리 셀과,
    상기 각 배터리 셀의 상기 양극단자 또는 상기 음극단자 중 적어도 하나에 배치되며, 홈이 형성된 복수의 리드 탭과,
    상기 복수의 리드 탭의 상측에 배치되며, 상기 복수의 리드 탭에 접촉되는 접속부 및 상기 리드 탭의 상기 홈에 대응되는 위치에 형성된 관통구를 구비하는 리드 플레이트를 구비하는, 배터리 셀 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리드 플레이트의 상기 접속부는,
    슬릿을 사이에 두고 이격되게 배치되는 제1용접부 및 제2용접부를 구비하는 배터리 셀 조립체.
  3. 제1항의 배터리 셀 조립체를 구비하는 배터리 팩.
  4. 제1항의 배터리 셀 조립체의 상기 리드 탭과 상기 리드 플레이트를 용접하기 위한 지그 조립체로서,
    상기 배터리 셀 조립체를 내부에 수용하며, 상기 리드 플레이트를 외부로 노출시키는 개구가 형성된 케이스 지그와,
    상기 리드 플레이트의 상측에 배치되도록 상기 케이스 지그의 상기 개구에 결합되며, 상기 리드 플레이트의 상기 접속부를 노출시키는 노출구와, 상기 리드 플레이트의 상기 관통구를 통과하여 상기 리드 탭에 끼워지는 가이드 핀을 구비하는 커버 지그를 구비하는, 지그 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 케이스 지그 및 상기 커버 지그 중 어느 하나는 결합홈을 구비하며,
    상기 케이스 지그 및 상기 커버 지그 중 다른 하나는, 상기 케이스 지그와 상기 커버 지그가 결합 시에 상기 결합 홈에 끼워지는 결합돌기를 구비하는 지그 조립체.
  6. (a) 양극단자 및 음극단자를 구비하는 복수의 배터리 셀을 준비하는 단계;
    (b) 상기 배터리 셀의 상기 양극단자 또는 상기 음극단자 중 적어도 하나에 홈이 형성된 리드 탭을 배치하는 단계;
    (c) 상기 리드 탭의 상기 홈에 대응되는 위치에 관통구가 형성되며, 상기 리드 탭에 용접되는 접속부를 구비하는 리드 플레이트를 상기 리드 탭의 상측에 배치하는 단계와,
    (d) 상기 접속부가 노출되는 노출구가 형성되며, 상기 리드 플레이트의 관통구를 통과하여 상기 리드 탭의 홈에 끼워지는 가이드 핀을 구비하는 커버 지그를 상기 리드 플레이트의 상측에 배치하는 단계;
    (e) 상기 커버 지그의 상기 노출구를 통하여 상기 리드 플레이트의 접속부를 전기 저항 용접하는 단계를 포함하는 배터리 셀 조립체의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    개구를 구비하는 케이스 지그에 상기 배터리 셀들을 삽입하고 상기 리드 플레이트를 상기 케이스 지그의 개구로 노출시키는 단계를 더 포함하며,
    상기 (d) 단계에서, 상기 커버 지그는 상기 케이스 지그의 개구에 결합되는 배터리 셀 조립체의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 케이스 지그 및 상기 커버 지그 중 어느 하나는 결합홈을 구비하며,
    상기 케이스 지그 및 상기 커버 지그 중 다른 하나는, 상기 케이스 지그와 상기 커버 지그가 결합 시에 상기 결합 홈에 끼워지는 결합돌기를 구비하는 배터리 셀 조립체의 제조방법.
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