▶ エルジー エナジー ソリューション リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-11-08
(54)【発明の名称】超音波溶接装置およびそれにより製造された電極組立体
(51)【国際特許分類】
H01M 50/536 20210101AFI20241031BHJP
H01M 50/54 20210101ALI20241031BHJP
H01M 50/533 20210101ALI20241031BHJP
H01M 10/04 20060101ALI20241031BHJP
【ＦＩ】
H01M50/536
H01M50/54
H01M50/533
H01M10/04 Z
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024528564
(86)(22)【出願日】2022-11-15
(85)【翻訳文提出日】2024-05-14
(86)【国際出願番号】 KR2022018000
(87)【国際公開番号】W WO2023101264
(87)【国際公開日】2023-06-08
(31)【優先権主張番号】10-2021-0169084
(32)【優先日】2021-11-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521065355
【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】クォン、ギ フワン
【テーマコード（参考）】
5H028
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H028AA05
5H028CC11
5H043AA19
5H043BA11
5H043EA06
5H043EA32
5H043EA39
5H043EA60
5H043HA17E
5H043JA01E
5H043JA12E
5H043LA02E
5H043LA21E
5H043LA22E
(57)【要約】
本発明の実施形態に係る超音波溶接装置は、電極組立体の複数の電極タブを溶接させることができる。前記超音波溶接装置は、前記複数の電極タブの一側に位置したアンビル（ａｎｖｉｌ）と、前記複数の電極タブを間に置いて前記アンビルと対向するホーン（ｈｏｒｎ）と、前記アンビルおよびホーンのうち少なくとも１つに備えられ、前記複数の電極タブに向かう突起部と、を含むことができる。前記突起部は、複数の第１突起が前記電極タブの幅方向と平行な第１方向に沿って配列されたインナ突起部と、前記第１方向と直交する第２方向に対して前記インナ突起部の両側に位置し、複数の第２突起が前記複数の第１突起よりも広い間隔で配列された１対のアウタ突起部と、を含むことができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極組立体の複数の電極タブを溶接させる超音波溶接装置であって、前記複数の電極タブの一側に位置したアンビルと、
前記複数の電極タブを間に置いて前記アンビルと対向するホーンと、
前記アンビルおよび前記ホーンのうち少なくとも１つに備えられ、前記複数の電極タブに向かう突起部と、
を含み、
前記突起部は、
複数の第１突起が前記電極タブの幅方向と平行な第１方向に沿って配列されたインナ突起部と、
前記第１方向と直交する第２方向に対して前記インナ突起部の両側に位置し、複数の第２突起が前記複数の第１突起よりも広い間隔で配列された１対のアウタ突起部と、
を含む、超音波溶接装置。
【請求項2】
前記第１方向に対する前記突起部の長さは、前記電極タブの幅よりも小さい、請求項１に記載の超音波溶接装置。
【請求項3】
前記突起部の両端部と前記電極タブの両側縁部との間隔は、前記電極タブの幅の１／４５～１／３０である、請求項２に記載の超音波溶接装置。
【請求項4】
前記第１方向に対し、前記インナ突起部の長さは、前記アウタ突起部の長さよりも長い、請求項１に記載の超音波溶接装置。
【請求項5】
前記１対のアウタ突起部は、前記インナ突起部に対して対称形状を有する、請求項１に記載の超音波溶接装置。
【請求項6】
前記インナ突起部は、前記複数の第１突起が前記第１方向に沿って複数の列をなすように配列される、請求項１に記載の超音波溶接装置。
【請求項7】
前記アウタ突起部は、前記複数の第２突起が仮想の曲線に沿って配列される、請求項１に記載の超音波溶接装置。
【請求項8】
前記曲線は、楕円の一部である、請求項７に記載の超音波溶接装置。
【請求項9】
前記第２方向に対する前記インナ突起部と前記アウタ突起部との距離は、前記第１方向に対して外側に行くほど減少する、請求項１に記載の超音波溶接装置。
【請求項10】
前記第２方向に対する前記インナ突起部と前記アウタ突起部との最大距離は、前記第２方向に対する前記インナ突起部の幅の０．５倍～０．７５倍である、請求項９に記載の超音波溶接装置。
【請求項11】
セパレータを間に置いて積層された複数の電極と、前記複数の電極に連結された複数の電極タブと、
前記複数の電極タブが互いに溶接されて形成された被溶接部と、
を含み、
前記被溶接部には、
前記電極タブの幅方向と平行な第１方向に沿って延びたインナエンボスパターンと、
前記第１方向と直交する第２方向に対して前記インナエンボスパターンの両側に位置し、前記インナエンボスパターンよりも広い間隔で形成されたアウタエンボスパターンと、
が形成される、電極組立体。
【請求項12】
前記被溶接部は、幅方向の両側の一部に備えられ、前記インナエンボスパターンおよび前記アウタエンボスパターンが形成されていないフラット部を含む、請求項１１に記載の電極組立体。
【請求項13】
前記フラット部の幅は、前記電極タブの幅の１／４５～１／３０である、請求項１２に記載の電極組立体。
【請求項14】
前記第１方向に対し、前記インナエンボスパターンの長さは、前記アウタエンボスパターンの長さよりも長い、請求項１１に記載の電極組立体。
【請求項15】
前記１対のアウタエンボスパターンは、前記インナエンボスパターンに対して対称形状を有する、請求項１１に記載の電極組立体。
【請求項16】
前記インナエンボスパターンは、前記第１方向に沿って複数の列をなす、請求項１１に記載の電極組立体。
【請求項17】
前記アウタエンボスパターンは、仮想の曲線に沿って形成される、請求項１１に記載の電極組立体。
【請求項18】
前記曲線は、楕円の一部である、請求項１７に記載の電極組立体。
【請求項19】
前記第２方向に対する前記インナエンボスパターンと前記アウタエンボスパターンとの距離は、前記第１方向に対して外側に行くほど減少する、請求項１１に記載の電極組立体。
【請求項20】
前記第２方向に対する前記インナエンボスパターンと前記アウタエンボスパターンとの最大距離は、前記第２方向に対する前記インナエンボスパターンの幅の０．５倍～０．７５倍である、請求項１９に記載の電極組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０２１年１１月３０日付けの韓国特許出願第１０－２０２１－０１６９０８４号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。
【0002】
本発明は、電極組立体の複数の電極タブを溶接させる超音波溶接装置、および前記超音波溶接装置により製造された電極組立体に関する。
【背景技術】
【0003】
二次電池は、一次電池とは異なって再充電が可能であり、また、小型および大容量化の可能性により、近年多く研究開発されている。モバイル機器に対する技術開発および需要が増加するにつれ、エネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加している。
【0004】
二次電池は、電池ケースの形状に応じて、コイン型電池、円筒型電池、角型電池、およびパウチ型電池に分類される。二次電池において、電池ケースの内部に取り付けられる電極組立体は、電極およびセパレータの積層構造からなる充放電可能な発電素子である。
【0005】
電極組立体は、活物質が塗布されたシート状の正極と負極との間にセパレータを介在して巻き取ったゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ－ｒｏｌｌ）型、複数の電極をセパレータが介在された状態で順次積層したスタック型、およびスタック型の単位セルを長さの長い分離フィルムで巻き取ったスタック＆フォールディング（Ｓｔａｃｋ ＆ Ｆｏｌｄｉｎｇ）型に概ね分類することができる。
【0006】
特に、スタック型やスタック＆フォールディング型の電極組立体は、複数の電極に連結された電極タブを含み、前記複数の電極タブは、超音波溶接装置により互いに溶接されるのが一般的である。しかし、前記電極タブは、数マイクロメートルの厚さを有するため、超音波溶接された部分が外乱などにより破断しやすい懸念がある。したがって、このような懸念を解消するための超音波溶接装置が求められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明が解決しようとする一課題は、複数の電極タブが溶接された被溶接部に破断やクラックが発生する懸念を最小化する超音波溶接装置を提供することにある。
本発明が解決しようとする他の課題は、前記超音波溶接装置により製造された電極組立体を提供することにある。
本発明が解決しようとする他の課題は、前記超音波溶接装置により製造された電極組立体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の実施形態に係る超音波溶接装置は、電極組立体の複数の電極タブを溶接させることができる。前記超音波溶接装置は、前記複数の電極タブの一側に位置したアンビル（ａｎｖｉｌ）と、前記複数の電極タブを間に置いて前記アンビルと対向するホーン（ｈｏｒｎ）と、前記アンビルおよび前記ホーンのうち少なくとも１つに備えられ、前記複数の電極タブに向かう突起部と、を含むことができる。前記突起部は、複数の第１突起が前記電極タブの幅方向と平行な第１方向に沿って配列されたインナ突起部と、前記第１方向と直交する第２方向に対して前記インナ突起部の両側に位置し、複数の第２突起が前記複数の第１突起よりも広い間隔で配列された１対のアウタ突起部と、を含むことができる。
【0009】
前記第１方向に対する前記突起部の長さは、前記電極タブの幅よりも小さくてもよい。
前記突起部の両端部と前記電極タブの両側縁部との間隔は、前記電極タブの幅の１／４５～１／３０であってもよい。
前記突起部の両端部と前記電極タブの両側縁部との間隔は、前記電極タブの幅の１／４５～１／３０であってもよい。
【0010】
前記第１方向に対し、前記インナ突起部の長さは、前記アウタ突起部の長さよりも長くてもよい。
前記１対のアウタ突起部は、前記インナ突起部に対して対称形状を有することができる。
前記１対のアウタ突起部は、前記インナ突起部に対して対称形状を有することができる。
【0011】
前記インナ突起部は、前記複数の第１突起が前記第１方向に沿って複数の列をなすように配列されることができる。
前記アウタ突起部は、前記複数の第２突起が仮想の曲線に沿って配列されることができる。
前記アウタ突起部は、前記複数の第２突起が仮想の曲線に沿って配列されることができる。
【0012】
前記曲線は、楕円の一部であってもよい。
前記第２方向に対する前記インナ突起部と前記アウタ突起部との距離は、前記第１方向に対して外側に行くほど減少することができる。
前記第２方向に対する前記インナ突起部と前記アウタ突起部との距離は、前記第１方向に対して外側に行くほど減少することができる。
【0013】
前記第２方向に対する前記インナ突起部と前記アウタ突起部との最大距離は、前記第２方向に対する前記インナ突起部の幅の０．５倍～０．７５倍であってもよい。
【0014】
本発明の実施形態に係る電極組立体は、セパレータを間に置いて積層された複数の電極と、前記複数の電極に連結された複数の電極タブと、前記複数の電極タブが互いに溶接されて形成された被溶接部と、を含むことができる。前記被溶接部には、前記電極タブの幅方向と平行な第１方向に沿って延びたインナエンボスパターンと、前記第１方向と直交する第２方向に対して前記インナエンボスパターンの両側に位置し、前記インナエンボスパターンよりも広い間隔で形成されたアウタエンボスパターンと、が形成されることができる。
【0015】
前記被溶接部は、幅方向の両側の一部に備えられ、前記インナエンボスパターンおよび前記アウタエンボスパターンが形成されていないフラット部を含むことができる。
【0016】
前記フラット部の幅は、前記電極タブの幅の１／４５～１／３０であってもよい。
前記第１方向に対し、前記インナエンボスパターンの長さは、前記アウタエンボスパターンの長さよりも長くてもよい。
前記第１方向に対し、前記インナエンボスパターンの長さは、前記アウタエンボスパターンの長さよりも長くてもよい。
【0017】
前記１対のアウタエンボスパターンは、前記インナエンボスパターンに対して対称形状を有することができる。
前記インナエンボスパターンは、前記第１方向に沿って複数の列をなすことができる。
前記インナエンボスパターンは、前記第１方向に沿って複数の列をなすことができる。
【0018】
前記アウタエンボスパターンは、仮想の曲線に沿って形成されることができる。
前記曲線は、楕円の一部であってもよい。
前記第２方向に対する前記インナエンボスパターンと前記アウタエンボスパターンとの距離は、前記第１方向に対して外側に行くほど減少することができる。
前記曲線は、楕円の一部であってもよい。
前記第２方向に対する前記インナエンボスパターンと前記アウタエンボスパターンとの距離は、前記第１方向に対して外側に行くほど減少することができる。
【0019】
前記第２方向に対する前記インナエンボスパターンと前記アウタエンボスパターンとの最大距離は、前記第２方向に対する前記インナエンボスパターンの幅の０．５倍～０．７５倍であってもよい。
【発明の効果】
【0020】
本発明の好ましい実施形態によると、アウタエンボスパターンに含まれた複数の第２エンボス間の間隔は、インナエンボスパターンをなす複数の第１エンボス間の間隔よりも大きくてもよい。これにより、溶接された境界部に外乱により破断やクラックが発生する可能性を低くし、破断やクラックが発生しても破断やクラックが拡張されるのを最小化することができる。
【0021】
また、アウタエンボスパターンは、曲線に沿って形成されることができる。これにより、溶接された境界部に外乱により破断やクラックが発生する可能性をさらに低くし、破断やクラックが発生しても破断やクラックが拡張されるのを最小化することができる。
【0022】
また、被溶接部の幅方向の両側の一部にはエンボスパターンが形成されないため、被溶接部の両側縁部に破断やクラックが発生する懸念を最小化することができる。
その他にも、本発明の好ましい実施形態に係る構成から当業者が容易に予測可能な効果を含むことができる。
その他にも、本発明の好ましい実施形態に係る構成から当業者が容易に予測可能な効果を含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
本明細書に添付される次の図面は、本発明の好ましい実施形態を例示するものであり、後述する発明の詳細な説明とともに本発明の技術思想をさらに理解させる役割をするものであるため、本発明は、その図面に記載された事項のみに限定して解釈してはならない。
【0024】
【図1】本発明の一実施形態に係る超音波溶接装置の概略図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る突起部を拡大図示した図である。
【図3】本発明の他の実施形態に係る電極組立体の斜視図である。
【図4】本発明の他の実施形態に係る電極組立体の被溶接部の平面図である。
【図5】本発明の比較例に係る突起部を拡大図示した図である。
【図6】本発明の比較例に係る電極組立体の被溶接部の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、添付図面を参照して、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように、本発明の好ましい実施形態について詳しく説明する。ただし、本発明は、種々の異なる形態で実現されてもよく、以下の実施形態により制限または限定されるものではない。
【0026】
本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分または本発明の要旨を不要に濁す恐れがある関連の公知技術に関する詳細な説明は省略し、本明細書において、各図面の構成要素に参照符号を付するに際し、明細書の全体にわたって同一または類似の構成要素に対しては、同一または類似の参照符号を付するようにする。
【0027】
また、本明細書および特許請求の範囲で用いられている用語や単語は、通常的もしくは辞書的な意味に限定して解釈してはならず、発明者らは、自分の発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義することができるという原則に則って、本発明の技術的思想に合致する意味と概念に解釈すべきである。
【0028】
図１は、本発明の一実施形態に係る超音波溶接装置の概略図であり、図２は、本発明の一実施形態に係る突起部を拡大図示した図である。
本実施形態に係る超音波溶接装置１００（以下、溶接装置）は、電極組立体１０の複数の電極タブ１３を互いに溶接させることができる。溶接装置１００は、複数の電極タブ１３を溶接して被溶接部１４（図３参照）を形成することができる。すなわち、被溶接部１４は、複数の電極タブ１３が互いに溶接された部分であってもよい。
本実施形態に係る超音波溶接装置１００（以下、溶接装置）は、電極組立体１０の複数の電極タブ１３を互いに溶接させることができる。溶接装置１００は、複数の電極タブ１３を溶接して被溶接部１４（図３参照）を形成することができる。すなわち、被溶接部１４は、複数の電極タブ１３が互いに溶接された部分であってもよい。
【0029】
より詳細には、前記溶接装置１００は、複数の電極タブ１３の一側に位置したアンビル（ａｎｖｉｌ）１１０と、複数の電極タブ１３を間に置いてアンビル１１０と対向するホーン（ｈｏｒｎ）１２０と、アンビル１１０およびホーン１２０のうち少なくとも１つに備えられ、複数の電極タブ１３に向かう突起部１３０と、を含むことができる。
【0030】
アンビル１１０は、複数の電極タブ１３の下側に位置し、ホーン１２０は、複数の電極タブ１３の上側に位置することができる。
アンビル１１０およびホーン１２０の相互間の距離は調節されることができる。一例として、ホーン１２０は、アンビル１１０に対する距離が調節可能に構成されることができる。これにより、複数の電極タブ１３はアンビル１１０とホーン１２０との間で加圧されることができ、この状態で、ホーン１２０が高周波で振動して複数の電極タブ１３を溶接させることができる。より詳細には、ホーン１２０には、振動子で発生した超音波がブースタで増幅されて伝達されることができる。したがって、ホーン１２０は、アンビル１１０上に置かれた複数の電極タブ１３を一定の荷重で加圧するとともに、前記ブースタから伝達された増幅された超音波を電極タブ１３に印加させることで、複数の電極タブ１３を溶接させることができる。前記超音波振動子およびブースタの構成および作用は周知の技術であるため、詳細な説明は省略する。
アンビル１１０およびホーン１２０の相互間の距離は調節されることができる。一例として、ホーン１２０は、アンビル１１０に対する距離が調節可能に構成されることができる。これにより、複数の電極タブ１３はアンビル１１０とホーン１２０との間で加圧されることができ、この状態で、ホーン１２０が高周波で振動して複数の電極タブ１３を溶接させることができる。より詳細には、ホーン１２０には、振動子で発生した超音波がブースタで増幅されて伝達されることができる。したがって、ホーン１２０は、アンビル１１０上に置かれた複数の電極タブ１３を一定の荷重で加圧するとともに、前記ブースタから伝達された増幅された超音波を電極タブ１３に印加させることで、複数の電極タブ１３を溶接させることができる。前記超音波振動子およびブースタの構成および作用は周知の技術であるため、詳細な説明は省略する。
【0031】
突起部１３０は、アンビル１１０およびホーン１２０のうち少なくとも１つに備えられることができる。以下、アンビル１１０およびホーン１２０それぞれに突起部１３０が備えられた場合を例に挙げて説明する。
【0032】
各突起部１３０は、複数の電極タブ１３に向かうことができる。より詳細には、１つの突起部１３０は、アンビル１１０の底面に備えられ、他の突起部１３０は、ホーン１２０の底面に備えられることができる。アンビル１１０に備えられた突起部１３０は、複数の電極タブ１３のうち下側の最外側電極タブに向かい、ホーン１２０に備えられた突起部１３０は、複数の電極タブ１３のうち上側の最外側電極タブに向かうことができる。アンビル１１０に備えられた突起部１３０は、複数の電極タブ１３を下側から押し、ホーン１２０に備えられた突起部１３０は、複数の電極タブ１３を上側から押すことができる。
【0033】
突起部１３０は、電極タブ１３に向かって突出した複数の突起１４１、１５１を含むことができる。複数の突起１４１、１５１は、後述するインナ突起部１４０に含まれた複数の第１突起１４１と、後述するアウタ突起部１５０に含まれた複数の第２突起１５１と、を含むことができる。第１突起１４１と第２突起１５１は、互いに同一の大きさおよび形状を有することができるが、これに限定されない。
【0034】
各突起１４１、１５１は、電極タブ１３に近づくほど断面積が狭くなることができる。例えば、各突起１４１、１５１は、ほぼ多角錐形状を有することができる。
【0035】
複数の電極タブ１３が溶接されて形成される被溶接部１４（図３参照）には、前記複数の突起１３１、１４１と対応する複数のエンボス（ｅｍｂｏ）パターン２０、３０（図４参照）が形成されることができる。それについては、後ほど詳しく説明する。
【0036】
より詳細には、突起部１３０は、複数の第１突起１４１が電極タブ１３の幅方向と平行な第１方向（図２のｘ軸と平行な方向）に沿って配列されたインナ突起部１４０と、前記第１方向と直交する第２方向（図２のｙ軸と平行な方向）に対してインナ突起部１４０の両側に位置し、複数の第２突起１５１が複数の第１突起１４１よりも広い間隔で配列された１対のアウタ突起部１５０と、を含むことができる。
【0037】
インナ突起部１４０は、複数の第１突起１４１がグループ化して形成されることができる。インナ突起部１４０は、複数の第１突起１４１が前記第１方向に対して少なくとも１つの列をなすように配列されることができる。好ましくは、インナ突起部１４０は、複数の第１突起１４１が前記第１方向に対して複数の列をなすように配列されることができる。
【0038】
１対のアウタ突起部１５０は、インナ突起部１４０に対して対称形状を有することができる。ただし、これに限定されない。
各アウタ突起部１５０は、複数の第２突起１５１がグループ化して形成されることができる。各アウタ突起部１５０は、複数の第２突起１５１が仮想の曲線ＣＬ１に沿って配列されることができる。すなわち、各アウタ突起部１５０は、曲線ＣＬ１に沿って形成されることができる。前記曲線ＣＬ１は、楕円（Ｅｌｌｉｐｓｅ）の一部をなすことができる。
各アウタ突起部１５０は、複数の第２突起１５１がグループ化して形成されることができる。各アウタ突起部１５０は、複数の第２突起１５１が仮想の曲線ＣＬ１に沿って配列されることができる。すなわち、各アウタ突起部１５０は、曲線ＣＬ１に沿って形成されることができる。前記曲線ＣＬ１は、楕円（Ｅｌｌｉｐｓｅ）の一部をなすことができる。
【0039】
複数の第２突起１５１がなす列の個数は、複数の第１突起１４１がなす列の個数よりも少なくてもよい。例えば、複数の第２突起１５１は、前記曲線ＣＬ１に沿って１つの列をなすように配列され、複数の第１突起１４１は、前記第１方向に沿って複数の列をなすように配列されることができる。
【0040】
アウタ突起部１５０が曲線ＣＬ１に沿って形成されることで、後述するアウタエンボスパターン３０（図４参照）も曲線ＣＬ２に沿って形成されることができる。
【0041】
アウタ突起部１５０に含まれた複数の第２突起１５１間の間隔ｇは、インナ突起部１４０に含まれた複数の第１突起１４１間の間隔よりも広くてもよい。例えば、複数の第１突起１４１は、互いに隣接して配置されることで間隔を形成しなくてもよく、複数の第２突起１５１間の間隔は、各第２突起１５１の幅以上であってもよい。
【0042】
前記第１方向に対し、インナ突起部１４０の長さＬ１１は、アウタ突起部１５０の長さＬ１２よりも長くてもよい。前記第１方向に対し、インナ突起部１４０の長さＬ１１は、突起部１３０の長さを意味し得る。
【0043】
前記第１方向に対する突起部１３０の長さは、電極タブ１３の幅ｗよりも小さくてもよい。すなわち、前記第１方向に対するインナ突起部１４０の長さＬ１１は、電極タブ１３の幅ｗよりも小さくてもよい。
【0044】
より詳細には、突起部１３０の両端部と電極タブ１３の両側縁部との間には、所定の間隔ｄ１２が形成されることができる。前記間隔ｄ１２は、電極タブ１３の幅ｗの１／４５～１／３０であってもよい。例えば、電極タブ１３の幅ｗは約４５ｍｍであり、前記間隔ｄ１２は約１ｍｍ～１．５ｍｍであってもよい。
【0045】
これにより、複数の電極タブ１３を信頼性よく溶接しながらも、後述する被溶接部１４（図４参照）の幅方向の両側縁部にエンボスパターン２０、３０が形成されていないフラット部１４ａが形成されることができる。
【0046】
前記第２方向に対するインナ突起部１４０とアウタ突起部１５０との距離ｄ１１は、前記第１方向に対して外側に行くほど減少することができる。したがって、インナ突起部１４０とアウタ突起部１５０の前記第２方向に対する距離ｄ１１は、前記第１方向に対する突起部１３０の中央部において最大距離ｄｍ１となることができる。
【0047】
前記第２方向に対するインナ突起部１４０とアウタ突起部１５０との最大距離ｄｍ１は、前記第２方向に対するインナ突起部１４０の幅ｗ１の０．５倍～０．７５倍であってもよい。例えば、インナ突起部１４０の幅ｗ１は約４ｍｍであってもよく、インナ突起部１４０とアウタ突起部１５０との最大距離ｄｍ１は約２ｍｍ～３ｍｍであってもよい。
【0048】
これにより、複数の電極タブ１３を信頼性よく溶接しながらも、後述する被溶接部１４（図４参照）に発生し得る破断やクラックが拡張されるのを防止することができる。
【0049】
図３は、本発明の他の実施形態に係る電極組立体の斜視図であり、図４は、本発明の他の実施形態に係る電極組立体の被溶接部の平面図である。
以下、前述した超音波溶接装置１００により製造された電極組立体１０を本発明の他の実施形態として説明する。
以下、前述した超音波溶接装置１００により製造された電極組立体１０を本発明の他の実施形態として説明する。
【0050】
本実施形態に係る電極組立体１０は、セパレータ１２を間に置いて積層された複数の電極１１と、複数の電極１１に連結された複数の電極タブ１３と、複数の電極タブ１３が互いに溶接されて形成された被溶接部１４と、を含むことができる。
【0051】
電極１１は、金属箔または金属メッシュ状の電極集電体に活物質スラリーが塗布されて形成されることができる。電極１１は正極または負極に区分することができ、正極の電極集電体はアルミニウム材質を含み、負極の電極集電体は銅材質を含むことができる。正極および負極は、セパレータ１２を間に置いて交互に積層されることができる。
【0052】
電極タブ１３は、電極１１から突出し、電極リード１５とともに、電極組立体１０の内部と外部との間に電子が移動可能な経路として作用することができる。
複数の電極１２のうち正極に連結された複数の電極タブ１３と負極に連結された複数の電極タブ１３は、図３に示されたように、電極組立体１０に対して互いに同一の方向に突出することができる。ただし、これに限定されず、正極に連結された複数の電極タブ１３と負極に連結された複数の電極タブ１３が、電極組立体１０に対して互いに反対方向に突出することも可能であることはいうまでもない。
複数の電極１２のうち正極に連結された複数の電極タブ１３と負極に連結された複数の電極タブ１３は、図３に示されたように、電極組立体１０に対して互いに同一の方向に突出することができる。ただし、これに限定されず、正極に連結された複数の電極タブ１３と負極に連結された複数の電極タブ１３が、電極組立体１０に対して互いに反対方向に突出することも可能であることはいうまでもない。
【0053】
複数の電極タブ１３の一部は、互いに溶接されることで被溶接部１４を形成することができる。複数の電極タブ１３は、被溶接部１４側に行くほど互いに近づくことができる。被溶接部１４の幅は、電極タブ１２の幅と同一であってもよい。被溶接部１４は、前述した超音波溶接装置１００により形成されることができる。
【0054】
複数の電極タブ１３、より詳細には、被溶接部１４には、電極リード１５がスポット（Ｓｐｏｔ）溶接などにより連結されることができる。電極組立体１０が電池ケース（図示せず）に収容される際に、電極リード１５の一端は複数の電極タブ１５と連結され、他端は前記電池ケースの外部に突出することができる。
【0055】
電極リード１５の一部は、絶縁部１６により周りが取り囲まれることができる。例えば、絶縁部１６は、絶縁テープを含むことができる。絶縁部１６は、電極組立体１０で発生する電気が電極リード１５を介して電池ケースに流れるのを防止することができる。これは周知の技術であるため、詳しい説明は省略する。
【0056】
一方、図４を参照すると、被溶接部１４には、エンボスパターン（ｅｍｂｏ ｐａｔｔｅｒｎ）２０、３０が形成されることができる。前記エンボスパターン２０、３０は、超音波溶接装置１０の突起部１３０により形成されることができる。エンボスパターン２０、３０の特徴は、前述した突起部１３０の特徴と対応することができる。
【0057】
エンボスパターン２０、３０は、複数のエンボス２１、３１を含むことができる。複数のエンボス２１、３１は、後述するインナエンボスパターン２０に含まれた複数の第１エンボス２１と、後述するアウタエンボスパターン３０に含まれた複数の第２エンボス３１と、を含むことができる。第１エンボス２１と第２エンボス３１は、互いに同一の大きさおよび形状を有することができるが、これに限定されない。
【0058】
エンボスパターン２０、３０は、超音波溶接装置１０のインナ突起部１４０により形成されたインナエンボスパターン２０と、超音波溶接装置１０のアウタ突起部１５０により形成されたアウタエンボスパターン３０と、を含むことができる。
【0059】
以下、図２および図４を共に参照してより詳細に説明する。
被溶接部１４には、電極タブ１３の幅方向と平行な第１方向（図４のｘ軸と平行な方向）に沿って延びたインナエンボスパターン２０と、前記第１方向と直交する第２方向（図４のｙ軸と平行な方向）に対してインナエンボスパターン２０の両側に位置し、インナエンボスパターン２０よりも広い間隔で形成されたアウタエンボスパターン３０と、が形成されることができる。
被溶接部１４には、電極タブ１３の幅方向と平行な第１方向（図４のｘ軸と平行な方向）に沿って延びたインナエンボスパターン２０と、前記第１方向と直交する第２方向（図４のｙ軸と平行な方向）に対してインナエンボスパターン２０の両側に位置し、インナエンボスパターン２０よりも広い間隔で形成されたアウタエンボスパターン３０と、が形成されることができる。
【0060】
インナエンボスパターン２０は、複数の第１エンボス２１がグループ化して形成されることができる。インナエンボスパターン２０は、複数の第１エンボス２１が前記第１方向に対して少なくとも１つの列をなすように配列されることができる。好ましくは、インナエンボスパターン２０は、複数の第１エンボス２１が前記第１方向に対して複数の列をなすように配列されることができる。
【0061】
１対のアウタエンボスパターン３０は、インナエンボスパターン２０に対して対称形状を有することができる。ただし、これに限定されない。
１対のアウタエンボスパターン３０は、溶接された境界部をなすことができる。
１対のアウタエンボスパターン３０は、溶接された境界部をなすことができる。
【0062】
各アウタエンボスパターン３０は、複数の第２エンボス３１がグループ化して形成されることができる。各アウタエンボスパターン３０は、複数の第２エンボス３１が仮想の曲線ＣＬ２に沿って配列されることができる。すなわち、各アウタエンボスパターン３０は、曲線ＣＬ２に沿って形成されることができる。前記曲線ＣＬ２は、楕円（Ｅｌｌｉｐｓｅ）の一部をなすことができる。前記曲線ＣＬ２は、超音波溶接装置１００のアウタ突起部１５０がなす曲線ＣＬ１と対応することができる。
【0063】
複数の第２エンボス３１がなす列の個数は、複数の第１エンボス２１がなす列の個数よりも少なくてもよい。例えば、複数の第２エンボス３１は、前記曲線ＣＬ２に沿って1つの列をなすように配列され、複数の第１エンボス２１は、前記第１方向に沿って複数の列をなすように配列されることができる。
【0064】
アウタエンボスパターン３０が曲線ＣＬ２に沿って形成されるため、溶接された境界部は曲線をなすことができる。
アウタエンボスパターン３０に含まれた複数の第２エンボス３１間の間隔ｇ２は、インナエンボスパターン２０に含まれた複数の第１エンボス２１間の間隔ｇ１よりも広くてもよい。
アウタエンボスパターン３０に含まれた複数の第２エンボス３１間の間隔ｇ２は、インナエンボスパターン２０に含まれた複数の第１エンボス２１間の間隔ｇ１よりも広くてもよい。
【0065】
これにより、溶接された境界部に外乱により破断やクラックが発生する懸念を低くすることができ、破断やクラックが発生しても前記破断やクラックが拡張されるのを制限することができる。
【0066】
前記第１方向に対し、インナエンボスパターン２０の長さＬ２１は、アウタエンボスパターン３０の長さＬ２２よりも長くてもよい。インナエンボスパターン２０の長さＬ２１は、超音波溶接装置１００のインナ突起部１４０の長さＬ１１と同一またはそれより若干短くてもよい。アウタエンボスパターン３０の長さＬ２２は、超音波溶接装置１００のアウタ突起部１５０の長さＬ１２と同一またはそれより若干短くてもよい。
前記第１方向に対し、インナエンボスパターン２０の長さＬ２１は、エンボスパターン２０、３０の長さを意味し得る。
前記第１方向に対し、インナエンボスパターン２０の長さＬ２１は、エンボスパターン２０、３０の長さを意味し得る。
【0067】
前記第１方向に対するエンボスパターン２０、３０の長さは、電極タブ１３の幅ｗよりも小さくてもよい。すなわち、前記第１方向に対するインナエンボスパターン２０の長さＬ１１は、被溶接部１４の幅ｗよりも小さくてもよい。
【0068】
被溶接部１４は、幅方向の両側の一部に備えられ、インナエンボスパターン２０およびアウタエンボスパターン３０が形成されていないフラット部１４ａを含むことができる。被溶接部１４の幅方向の両側の一部には、エンボスパターン２０、３０が形成されていなくてもよい。これにより、エンボスパターン２０、３０は、被溶接部１４の幅方向の両側縁部を侵すかまたは両側縁部に隣接して形成されず、被溶接部１４の幅方向の両側縁部にクラック（ｃｒａｃｋ）や破断などの損傷が発生する懸念を最小化することができる。
【0069】
フラット部１４ａの幅ｄ２２は、電極タブ１３の幅ｗ、すなわち、被溶接部１４の幅ｗの１／４５～１／３０であってもよい。例えば、電極タブ１３の幅ｗは約４５ｍｍであり、フラット部１４ａの幅ｄ２２は１ｍｍ～１．５ｍｍであってもよい。
【0070】
これにより、被溶接部１４が安定的に維持されながらも、被溶接部１４の幅方向の両側縁部にクラックや破断などの損傷が発生する懸念を最小化することができる。仮にフラット部１４ａの幅ｄ２２が電極タブ１３の幅ｗの１／４５未満である場合には、エンボスパターン２０、３０が被溶接部１４の幅方向の両側縁部と過度に隣接し、被溶接部１４の幅方向の両側縁部にクラックや破断などの損傷が発生する懸念がある。その逆に、フラット部１４ａの幅ｄ２２が電極タブ１３の幅ｗの１／３０超過である場合には、複数の電極タブ１３間の溶接力が弱くなり、被溶接部１４が安定的に維持できなくなり得る。
【0071】
前記第２方向に対するインナエンボスパターン２０とアウタエンボスパターン３０との距離ｄ２１は、前記第１方向に対して外側に行くほど減少することができる。したがって、インナエンボスパターン２０とアウタエンボスパターン３０の前記第２方向に対する距離ｄ２１は、前記第１方向に対する被溶接部１４の中央部において最大距離ｄｍ２となることができる。
【0072】
前記第２方向に対するインナエンボスパターン２０とアウタエンボスパターン３０との最大距離ｄｍ２は、前記第２方向に対するインナエンボスパターン２０の幅ｗ２の０．５倍～０．７５倍であってもよい。例えば、インナエンボスパターン２０の幅ｗ２は約４ｍｍであってもよく、インナエンボスパターン２０とアウタエンボスパターン３０との最大距離ｄｍ２は約２ｍｍ～３ｍｍであってもよい。
【0073】
これにより、インナエンボスパターン２０に発生し得る破断やクラックが拡張されるのを制限しながらも、被溶接部１４が安定的に維持されることができる。仮に前記最大距離ｄｍ２がインナエンボスパターン２０の幅ｗ２の０．５倍未満である場合には、アウタエンボスパターン３０がなすラインが曲線ＣＬ２ではなく直線に近くなるため、インナエンボスパターン２０に発生し得る破断やクラックが拡張されるのを制限する効果が発揮され難くなり得る。その逆に、前記最大距離ｄｍ２がインナエンボスパターン２０の幅ｗ２の０．７５倍超過である場合には、エンボスパターン２０、３０の単位面積当たりの配置密度が過度に低くなって、複数の電極タブ１３間の溶接力が弱くなり、被溶接部１４が安定的に維持できなくなり得る。
【0074】
図５は、本発明の比較例に係る突起部を拡大図示した図であり、図６は、本発明の比較例に係る電極組立体の被溶接部の平面図である。
図５および図６を参照すると、比較例に係る突起部１３０'の長さＬは、被溶接部１４'の幅ｗと同一またはそれより大きくなり得る。したがって、前記突起部１３０'により被溶接部１４'に形成されるエンボスパターン２０'は、被溶接部１４'の幅方向の両側縁部を侵すかまたは前記両側縁部と隣接し得る。このため、被溶接部１４'の幅方向の両側縁部にクラックや破断などの損傷が発生する可能性が高い。
図５および図６を参照すると、比較例に係る突起部１３０'の長さＬは、被溶接部１４'の幅ｗと同一またはそれより大きくなり得る。したがって、前記突起部１３０'により被溶接部１４'に形成されるエンボスパターン２０'は、被溶接部１４'の幅方向の両側縁部を侵すかまたは前記両側縁部と隣接し得る。このため、被溶接部１４'の幅方向の両側縁部にクラックや破断などの損傷が発生する可能性が高い。
【0075】
また、前記突起部１３０'に含まれた複数の突起１３１'は、一定の間隔で配列され得る。したがって、被溶接部１４'に形成されるエンボスパターン２０'に含まれた複数のエンボス２１'も一定の間隔で配列され、溶接された境界部が直線をなし得る。
【0076】
このため、エンボスパターン２０'の境界に破断やクラックが発生しやすく、前記破断やクラックが速く拡張され得るという問題がある。
このような比較例から、当業者であれば、本発明の構成および効果をより容易に理解することができるであろう。
このような比較例から、当業者であれば、本発明の構成および効果をより容易に理解することができるであろう。
【0077】
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものにすぎず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で多様な修正および変形が可能である。
【0078】
したがって、本発明に開示された実施形態は本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであって、このような実施形態により本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。
【0079】
本発明の保護範囲は後述の特許請求の範囲により解釈されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【0080】
１０：電極組立体
１１：電極
１２：セパレータ
１３：電極タブ
１４：被溶接部
１５：電極リード
２０：インナエンボスパターン
２１：第１エンボス
３０：アウタエンボスパターン
３１：第２エンボス
１００：超音波溶接装置
１１０：アンビル
１２０：ホーン
１３０：突起部
１４０：インナ突起部
１４１：第１突起
１５０：アウタ突起部
１５１：第２突起
１１：電極
１２：セパレータ
１３：電極タブ
１４：被溶接部
１５：電極リード
２０：インナエンボスパターン
２１：第１エンボス
３０：アウタエンボスパターン
３１：第２エンボス
１００：超音波溶接装置
１１０：アンビル
１２０：ホーン
１３０：突起部
１４０：インナ突起部
１４１：第１突起
１５０：アウタ突起部
１５１：第２突起
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【手続補正書】
【提出日】2024-05-14
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極組立体の複数の電極タブを溶接させる超音波溶接装置であって、前記複数の電極タブの一側に位置したアンビルと、
前記複数の電極タブを間に置いて前記アンビルと対向するホーンと、
前記アンビルおよび前記ホーンのうち少なくとも１つに備えられ、前記複数の電極タブに向かう突起部と、
を含み、
前記突起部は、
複数の第１突起が前記電極タブの幅方向と平行な第１方向に沿って配列されたインナ突起部と、
前記第１方向と直交する第２方向に対して前記インナ突起部の両側に位置し、複数の第２突起が前記複数の第１突起よりも広い間隔で配列された１対のアウタ突起部と、
を含む、超音波溶接装置。
【請求項2】
前記第１方向に対する前記突起部の長さは、前記電極タブの幅よりも小さい、請求項１に記載の超音波溶接装置。
【請求項3】
前記突起部の両端部と前記電極タブの両側縁部との間隔は、前記電極タブの幅の１／４５～１／３０である、請求項２に記載の超音波溶接装置。
【請求項4】
前記第１方向に対し、前記インナ突起部の長さは、前記アウタ突起部の長さよりも長い、請求項１に記載の超音波溶接装置。
【請求項5】
前記１対のアウタ突起部は、前記インナ突起部に対して対称形状を有する、請求項１に記載の超音波溶接装置。
【請求項6】
前記インナ突起部は、前記複数の第１突起が前記第１方向に沿って複数の列をなすように配列される、請求項１に記載の超音波溶接装置。
【請求項7】
前記アウタ突起部は、前記複数の第２突起が仮想の曲線に沿って配列される、請求項１に記載の超音波溶接装置。
【請求項8】
前記曲線は、楕円の一部である、請求項７に記載の超音波溶接装置。
【請求項9】
前記第２方向に対する前記インナ突起部と前記アウタ突起部との距離は、前記第１方向に対して外側に行くほど減少する、請求項１に記載の超音波溶接装置。
【請求項10】
前記第２方向に対する前記インナ突起部と前記アウタ突起部との最大距離は、前記第２方向に対する前記インナ突起部の幅の０．５倍～０．７５倍である、請求項９に記載の超音波溶接装置。
【請求項11】
セパレータを間に置いて積層された複数の電極と、前記複数の電極に連結された複数の電極タブと、
前記複数の電極タブが互いに溶接されて形成された被溶接部と、
を含み、
前記被溶接部には、
前記電極タブの幅方向と平行な第１方向に沿って延びたインナエンボスパターンと、
前記第１方向と直交する第２方向に対して前記インナエンボスパターンの両側に位置し、前記インナエンボスパターンよりも広い間隔で形成された１対のアウタエンボスパターンと、
が形成される、電極組立体。
【請求項12】
前記被溶接部は、幅方向の両側の一部に備えられ、前記インナエンボスパターンおよび前記アウタエンボスパターンが形成されていないフラット部を含む、請求項１１に記載の電極組立体。
【請求項13】
前記フラット部の幅は、前記電極タブの幅の１／４５～１／３０である、請求項１２に記載の電極組立体。
【請求項14】
前記第１方向に対し、前記インナエンボスパターンの長さは、前記アウタエンボスパターンの長さよりも長い、請求項１１に記載の電極組立体。
【請求項15】
前記１対のアウタエンボスパターンは、前記インナエンボスパターンに対して対称形状を有する、請求項１１に記載の電極組立体。
【請求項16】
前記インナエンボスパターンは、前記第１方向に沿って複数の列をなす、請求項１１に記載の電極組立体。
【請求項17】
前記アウタエンボスパターンは、仮想の曲線に沿って形成される、請求項１１に記載の電極組立体。
【請求項18】
前記曲線は、楕円の一部である、請求項１７に記載の電極組立体。
【請求項19】
前記第２方向に対する前記インナエンボスパターンと前記アウタエンボスパターンとの距離は、前記第１方向に対して外側に行くほど減少する、請求項１１に記載の電極組立体。
【請求項20】
前記第２方向に対する前記インナエンボスパターンと前記アウタエンボスパターンとの最大距離は、前記第２方向に対する前記インナエンボスパターンの幅の０．５倍～０．７５倍である、請求項１９に記載の電極組立体。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0014】
本発明の実施形態に係る電極組立体は、セパレータを間に置いて積層された複数の電極と、前記複数の電極に連結された複数の電極タブと、前記複数の電極タブが互いに溶接されて形成された被溶接部と、を含むことができる。前記被溶接部には、前記電極タブの幅方向と平行な第１方向に沿って延びたインナエンボスパターンと、前記第１方向と直交する第２方向に対して前記インナエンボスパターンの両側に位置し、前記インナエンボスパターンよりも広い間隔で形成された１対のアウタエンボスパターンと、が形成されることができる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0035】
複数の電極タブ１３が溶接されて形成される被溶接部１４（図３参照）には、前記複数の突起１４１、１５１と対応する複数のエンボス（ｅｍｂｏ）パターン２０、３０（図４参照）が形成されることができる。それについては、後ほど詳しく説明する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0052】
電極タブ１３は、電極１１から突出し、電極リード１５とともに、電極組立体１０の内部と外部との間に電子が移動可能な経路として作用することができる。
複数の電極１１のうち正極に連結された複数の電極タブ１３と負極に連結された複数の電極タブ１３は、図３に示されたように、電極組立体１０に対して互いに同一の方向に突出することができる。ただし、これに限定されず、正極に連結された複数の電極タブ１３と負極に連結された複数の電極タブ１３が、電極組立体１０に対して互いに反対方向に突出することも可能であることはいうまでもない。
複数の電極１１のうち正極に連結された複数の電極タブ１３と負極に連結された複数の電極タブ１３は、図３に示されたように、電極組立体１０に対して互いに同一の方向に突出することができる。ただし、これに限定されず、正極に連結された複数の電極タブ１３と負極に連結された複数の電極タブ１３が、電極組立体１０に対して互いに反対方向に突出することも可能であることはいうまでもない。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0053】
複数の電極タブ１３の一部は、互いに溶接されることで被溶接部１４を形成することができる。複数の電極タブ１３は、被溶接部１４側に行くほど互いに近づくことができる。被溶接部１４の幅は、電極タブ１３の幅と同一であってもよい。被溶接部１４は、前述した超音波溶接装置１００により形成されることができる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0054】
複数の電極タブ１３、より詳細には、被溶接部１４には、電極リード１５がスポット（Ｓｐｏｔ）溶接などにより連結されることができる。電極組立体１０が電池ケース（図示せず）に収容される際に、電極リード１５の一端は複数の電極タブ１３と連結され、他端は前記電池ケースの外部に突出することができる。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0056】
一方、図４を参照すると、被溶接部１４には、エンボスパターン（ｅｍｂｏ ｐａｔｔｅｒｎ）２０、３０が形成されることができる。前記エンボスパターン２０、３０は、超音波溶接装置１００の突起部１３０により形成されることができる。エンボスパターン２０、３０の特徴は、前述した突起部１３０の特徴と対応することができる。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0058】
エンボスパターン２０、３０は、超音波溶接装置１００のインナ突起部１４０により形成されたインナエンボスパターン２０と、超音波溶接装置１０のアウタ突起部１５０により形成されたアウタエンボスパターン３０と、を含むことができる。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0067】
前記第１方向に対するエンボスパターン２０、３０の長さは、電極タブ１３の幅ｗよりも小さくてもよい。すなわち、前記第１方向に対するインナエンボスパターン２０の長さＬ２１は、被溶接部１４の幅ｗよりも小さくてもよい。
【手続補正10】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図4】
【国際調査報告】