▶ 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】2024-11-19
(54)【発明の名称】溶接装置、溶接方法、および電極組立体
(51)【国際特許分類】
H01M 50/536 20210101AFI20241112BHJP
H01M 50/54 20210101ALI20241112BHJP
H01M 50/533 20210101ALI20241112BHJP
H01M 10/04 20060101ALI20241112BHJP
【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 2024528491
(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】 KR2022018003
(87)【国際公開番号】W WO2023101265
(87)【国際公開日】2023-06-08
(31)【優先権主張番号】10-2021-0169085
(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】クウォン、ギ フワン
【テーマコード（参考）】
5H028
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H028AA05
5H028CC11
5H043AA19
5H043BA11
5H043CA08
5H043CA13
5H043EA06
5H043EA32
5H043EA39
5H043EA60
5H043HA17E
5H043JA06E
5H043LA02E
5H043LA22E
(57)【要約】
本発明の実施形態に係る溶接装置は、電極組立体の複数の電極タブを溶接することができる。前記溶接装置は、前記複数の電極タブを集める１対のガイドと、前記１対のガイドにより集められた複数の電極タブを溶接させる溶接部と、を含むことができる。前記ガイドは、前記電極タブに対して昇降する昇降部と、前記電極タブを押しつつ、前記昇降部に対して回転して前記電極タブを前記電極組立体に向かって引っ張る回転部と、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する溶接装置であって、前記複数の電極タブを集める１対のガイドと、
前記１対のガイドにより集められた複数の電極タブを溶接させる溶接部と、
を含み、
前記ガイドは、
前記電極タブに対して昇降する昇降部と、
前記電極タブを押しつつ、前記昇降部に対して回転して前記電極タブを前記電極組立体に向かって引っ張る回転部と、
を含む、溶接装置。
【請求項2】
前記回転部は、前記電極組立体に向かう第１面と、
前記第１面の反対側に位置した第２面と、
前記第１面と前記第２面を連結し、ラウンド状に形成され、前記電極タブを押すエッジと、を含む、請求項１に記載の溶接装置。
【請求項3】
前記第２面の長さは、前記第１面の長さよりも長い、請求項２に記載の溶接装置。
【請求項4】
前記第１面と前記第２面との距離は、前記エッジに近づくほど遠ざかる、請求項２に記載の溶接装置。
【請求項5】
前記昇降部は、垂直方向に延長形成され、前記電極タブの幅方向に離隔した１対が備えられる、請求項１に記載の溶接装置。
【請求項6】
前記ガイドは、前記昇降部に対してスライドするスライダと、
前記スライダと前記回転部を連結し、前記スライダと前記回転部の動作を連動させるリンクと、をさらに含む、請求項１に記載の溶接装置。
【請求項7】
前記スライダおよび前記回転部には、前記リンクとヒンジ連結する連結部が備えられる、請求項６に記載の溶接装置。
【請求項8】
前記スライダが前記回転部に向かって移動すると、前記回転部は、前記電極タブを前記電極組立体に向かって引っ張るように構成される、請求項６に記載の溶接装置。
【請求項9】
前記ガイドは、前記スライダに前記回転部から遠ざかる方向に弾性力を加える弾性部材をさらに含む、請求項６に記載の溶接装置。
【請求項10】
前記昇降部には、前記スライダの端部が挿入され、内部に前記弾性部材が配置されたスライド溝が形成される、請求項９に記載の溶接装置。
【請求項11】
電極組立体に備えられた複数の電極タブを溶接する溶接方法であって、１対のガイドが互いに接近して前記複数の電極タブを集めるステップと、
前記１対のガイドが前記電極タブを前記電極組立体側に引っ張るステップと、
溶接部が前記複数の電極タブを互いに溶接させるステップと、
を含む、溶接方法。
【請求項12】
前記ガイドは、前記電極タブに対して昇降する昇降部と、
前記電極タブと接触し、前記昇降部に対して回転する回転部と、を含み、
前記複数の電極タブを集めるステップ時、前記回転部が前記電極タブを押すように、前記昇降部が前記電極タブに向かって移動し、
前記電極タブを引っ張るステップ時、前記回転部が前記電極タブを押した状態で回転する、請求項１１に記載の溶接方法。
【請求項13】
前記ガイドは、前記昇降部に対してスライドするスライダと、
前記スライダと前記回転部を連結し、前記スライダと前記回転部の動作を連動させるリンクと、をさらに含み、
前記電極タブを引っ張るステップ時、前記回転部が回転するように、前記スライダが前記回転部に向かって移動する、請求項１２に記載の溶接方法。
【請求項14】
複数の電極がセパレータを間に置いて積層された積層体と、前記複数の電極に連結され、互いに溶接されて被溶接部を形成する複数の電極タブと、
を含み、
前記複数の電極タブのうち最外側電極タブは、
前記電極から延び、前記積層体に対する距離が増加する第１区間と、
前記第１区間から延び、前記積層体に対する距離が減少する第２区間と、
を含む、電極組立体。
【請求項15】
前記最外側電極タブは、前記第２区間から前記被溶接部まで延び、前記積層体に対する距離が増加する第３区間をさらに含む、請求項１４に記載の電極組立体。
【請求項16】
前記複数の電極タブのうち少なくとも一部は、前記電極と連結され、平らに形成されたフラット部を含み、外側に位置した電極タブであるほど、前記フラット部の長さが長い、請求項１４に記載の電極組立体。
【請求項17】
前記第１区間は、前記電極と連結され、平らに形成されたフラット部と、
前記フラット部と前記第２区間を連結し、曲がって形成された曲がり部と、を含む、請求項１４に記載の電極組立体。
【請求項18】
前記最外側電極タブの外側端部は、他の電極タブの外側端部に対して内側に段差を有する、請求項１４に記載の電極組立体。
【請求項19】
前記最外側電極タブにおける曲率が最大である地点から前記電極までの長さは、他の電極タブにおける曲率が最大である地点から前記電極までの長さよりも長い、請求項１４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１０－２０２１－０１６９０８５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、複数の電極タブを溶接する溶接装置、前記溶接装置を用いた溶接方法、および前記溶接装置により溶接された複数の電極タブを含む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、複数の正極と負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】
図１は、一般的なパウチ型二次電池の電極タブが曲がった状態を例示的に示した図である。
【0007】
図１を参照すると、一般的なパウチ型二次電池は、外観をなすパウチ１０と、前記パウチ１０に収容され、複数の電極がセパレータを間に置いて積層された電極組立体２０と、を含むことができる。
【0008】
パウチ１０は、パウチフィルムをドロー成形して形成され、前記パウチフィルムは、金属層と、前記金属層の一側に位置した第１樹脂層と、前記金属層の他側に位置した第２金属層がラミネートされて形成されることができる。したがって、パウチ１０は、適した強度および成形性を有することができ、後述する複数の電極タブ３０を収容する部分は、外力により容易に変形することができる。
【0009】
前記電極組立体２０には、前記複数の電極と連結された複数の電極タブ３０が備えられることができる。前記複数の電極タブ３０の外側の一部は、互いに溶接されて被溶接部３１を形成することができ、前記被溶接部３１には、パウチ１０の外部に突出した電極リード４０が溶接されることができる。このような構成により、電極組立体２０の複数の電極は、複数の電極タブ３０および電極リード４０を介して外部端子（図示せず）と電気的に連結されることができる。
【0010】
従来は、図１に示されたように、電極リード４０が外部衝撃や外力などによりいずれか一側（例えば、上側）に曲がる場合、複数の電極タブ３０のうち前記一側とは反対側に位置した最外側電極タブ（例えば、下側の最外側電極タブ）にテンション（Ｔｅｎｓｉｏｎ）が過度にかかることになり、前記最外側電極タブが破断および断線するという問題があった。
【0011】
また、複数の電極タブ３０を溶接する過程で、外側に位置した電極タブ３０であるほど、大きく変形した状態で溶接されることになる。したがって、従来は、複数の電極タブ３０を溶接する過程で、最外側電極タブにテンション（Ｔｅｎｓｉｏｎ）が過度にかかることになり、前記最外側電極タブが破断および断線するという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
本発明が解決しようとする一課題は、電極タブに過度なテンションがかかるのを防止する溶接装置および溶接方法を提供することにある。
【0013】
本発明が解決しようとする他の課題は、電極タブに過度なテンションがかからない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】
【0014】
本発明の実施形態に係る溶接装置は、電極組立体の複数の電極タブを溶接することができる。前記溶接装置は、前記複数の電極タブを集める１対のガイドと、前記１対のガイドにより集められた複数の電極タブを溶接させる溶接部と、を含むことができる。前記ガイドは、前記電極タブに対して昇降する昇降部と、前記電極タブを押しつつ、前記昇降部に対して回転して前記電極タブを前記電極組立体に向かって引っ張る回転部と、を含むことができる。
【0015】
前記回転部は、前記電極組立体に向かう第１面と、前記第１面の反対側に位置した第２面と、前記第１面と前記第２面を連結し、ラウンド状に形成され、前記電極タブを押すエッジと、を含むことができる。
【0016】
前記第２面の長さは、前記第１面の長さよりも長くてもよい。
【0017】
前記第１面と前記第２面との距離は、前記エッジに近づくほど遠ざかることができる。
【0018】
前記昇降部は、垂直方向に延長形成され、前記電極タブの幅方向に離隔した１対が備えられることができる。
【0019】
前記ガイドは、前記昇降部に対してスライドするスライダと、前記スライダと前記回転部を連結し、前記スライダと前記回転部の動作を連動させるリンクと、をさらに含むことができる。
【0020】
前記スライダおよび前記回転部には、前記リンクとヒンジ連結する連結部が備えられることができる。
【0021】
前記スライダが前記回転部に向かって移動すると、前記回転部は、前記電極タブを前記電極組立体に向かって引っ張るように構成されることができる。
【0022】
前記ガイドは、前記スライダに前記回転部から遠ざかる方向に弾性力を加える弾性部材をさらに含むことができる。
【0023】
前記昇降部には、前記スライダの端部が挿入され、内部に前記弾性部材が配置されたスライド溝が形成されることができる。
【0024】
本発明の実施形態に係る溶接方法は、電極組立体に備えられた複数の電極タブを溶接することができる。前記溶接方法は、１対のガイドが互いに接近して前記複数の電極タブを集めるステップと、前記１対のガイドが前記電極タブを前記電極組立体側に引っ張るステップと、溶接部が前記複数の電極タブを互いに溶接させるステップと、を含むことができる。
【0025】
前記ガイドは、前記電極タブに対して昇降する昇降部と、前記電極タブと接触し、前記昇降部に対して回転する回転部と、を含むことができる。前記複数の電極タブを集めるステップ時、前記回転部が前記電極タブを押すように、前記昇降部が前記電極タブに向かって移動し、前記電極タブを引っ張るステップ時、前記回転部が前記電極タブを押した状態で回転することができる。
【0026】
前記ガイドは、前記昇降部に対してスライドするスライダと、前記スライダと前記回転部を連結し、前記スライダと前記回転部の動作を連動させるリンクと、をさらに含むことができる。前記電極タブを引っ張るステップ時、前記回転部が回転するように、前記スライダが前記回転部に向かって移動することができる。
【0027】
本発明の実施形態に係る電極組立体は、複数の電極がセパレータを間に置いて積層された積層体と、前記複数の電極に連結され、互いに溶接されて被溶接部を形成する複数の電極タブと、を含むことができる。前記複数の電極タブのうち最外側電極タブは、前記電極から延び、前記積層体に対する距離が増加する第１区間と、前記第１区間から延び、前記積層体に対する距離が減少する第２区間と、を含むことができる。
【0028】
前記最外側電極タブは、前記第２区間から前記被溶接部まで延び、前記積層体に対する距離が増加する第３区間をさらに含むことができる。
【0029】
前記複数の電極タブのうち少なくとも一部は、前記電極と連結され、平らに形成されたフラット部を含み、外側に位置した電極タブであるほど、前記フラット部の長さが長くてもよい。
【0030】
前記第１区間は、前記電極と連結され、平らに形成されたフラット部と、前記フラット部と前記第２区間を連結し、曲がって形成された曲がり部と、を含むことができる。
【0031】
前記最外側電極タブの外側端部は、他の電極タブの外側端部に対して内側に段差を有することができる。
【0032】
前記最外側電極タブにおける曲率が最大である地点から前記電極までの長さは、他の電極タブにおける曲率が最大である地点から前記電極までの長さよりも長くてもよい。
【発明の効果】
【0033】
本発明の好ましい実施形態によると、ガイドの回転部が電極タブを引っ張った状態で、溶接部が複数の電極タブを溶接するため、電極タブ、特に最外側電極タブに対し、積層体から被溶接部の間の長さが長くなることができる。これにより、溶接部が電極タブに発生させるテンションや振動により最外側電極タブが破断するのを防止することができる。
【0034】
また、製造完了した電極組立体において、リードの曲がりなどの変形により、電極タブ、特に最外側電極タブが破断および断線するのを防止することができる。これにより、電極組立体の安全性および信頼性が向上することができる。
【0035】
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】
【0036】
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。
【0037】
【図1】一般的なパウチ型二次電池の電極タブが曲がった状態を例示的に示した図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る溶接装置の斜視図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るガイドの斜視図である。
【図4a】本発明の一実施形態に係るガイドの作用を説明するための図である。
【図4b】本発明の一実施形態に係るガイドの作用を説明するための図である。
【図4c】本発明の一実施形態に係るガイドの作用を説明するための図である。
【図5】本発明の他の実施形態に係る溶接方法のフローチャートである。
【図6】比較例に係る電極組立体の電極タブおよびその周辺を拡大した側面図である。
【図7】本発明のまた他の実施形態に係る電極組立体の電極タブおよびその周辺を拡大した側面図である。
【図8】本発明のまた他の実施形態に係る電極組立体の電極タブおよびその周辺を拡大した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
【0042】
本実施形態に係る溶接装置１００は、電極組立体２００の複数の電極タブ２４０を溶接することができる。電極組立体２００は、複数の電極がセパレータを間に置いて積層された積層体２１０と、前記複数の電極に連結された複数の電極タブ２４０と、を含むことができる。
【0043】
より詳細には、前記溶接装置１００は、複数の電極タブ２４０を集める１対のガイド１１０と、前記１対のガイド１１０により集められた複数の電極タブ２４０を溶接させる溶接部１２１、１２２と、を含むことができる。
【0044】
１対のガイド１１０は、複数の電極タブ２４０を間に置いて互いに反対側に位置することができ、１対のガイド１１０のうち少なくとも１つ、好ましくは各ガイド１１０は、電極タブ２４０に対して昇降可能に構成されることができる。１対のガイド１１０は、互いに接近して複数の電極タブ２４０をグリップすることができる。１対のガイド１１０は、複数の電極タブ２４０を集めることができる。各ガイド１１０の詳細な構成および作用については、後ほど詳しく説明する。
【0045】
溶接部１２１、１２２は、１対のガイド１１０により集められた複数の電極タブ２４０を溶接して被溶接部２４５（図４ｃ参照）を形成することができる。すなわち、被溶接部２４５は、複数の電極タブ２４０が互いに溶接された部分であってもよい。
【0046】
１対のガイド１１０は、電極タブ２４０中の電極組立体２００の積層体２１０と相対的に隣接した部分をグリップすることができ、溶接部１２１、１２２は、電極タブ２４０中の積層体２１０と相対的に遠い部分を溶接することができる。被溶接部２４５は、積層体２１０から離隔することができ、複数の電極タブ２４０は、被溶接部２４５に行くほど互いに近くなるように延びることができる。
【0047】
溶接部１２１、１２２は、複数の電極タブ２４０を互いに超音波溶接することができる。より詳細には、溶接部１２１、１２２は、複数の電極タブ２４０の一側（例えば、下側）に位置したアンビル（Ａｎｖｉｌ）１２１と、複数の電極タブ２４０の他側（例えば、上側）に位置したホーン（Ｈｏｒｎ）１２２と、を含むことができる。アンビル１２１およびホーン１２２のうち少なくとも１つは、電極タブ２４０に対して昇降可能に構成されることができる。
【0048】
１対のガイド１１０のうちいずれか１つは、アンビル１２１と隣接して配置され、１対のガイド１１０のうち他の１つは、ホーン１２２と隣接して配置されることができる。
【0049】
複数の電極タブ２４０がアンビル１２１とホーン１２２との間で押された状態で、ホーン１２２が高周波振動することができ、これにより、複数の電極タブ２４０が互いに溶接されることができる。アンビル１２１には、複数の電極タブ２４０を一側から押す突起１２１ａが形成され、ホーン１２２には、複数の電極タブ２４０を他側から押す突起１２２ａが形成されることができる。したがって、複数の電極タブ２４０に形成される被溶接部２４５（図４ｃ参照）には、前記突起１２１ａ、１２１ｂと対応する複数の凹凸形状が形成されることができる。
【0050】
一方、ガイド１１０は、電極タブ２４０に対して昇降する昇降部１１１と、電極タブ２４０を押しつつ、昇降部１１１に対して回転する回転部１１２と、を含むことができる。ガイド１１０は、昇降部１１１に対してスライドするスライダ１１３と、スライダ１１３と回転部１１２の動作を連動させるリンク１１４と、をさらに含むことができる。
【0051】
溶接装置１００には、昇降部１１１を昇降させる昇降メカニズム（図示せず）が備えられることができることは当業者に明らかである。
【0052】
昇降部１１１は、垂直方向に延長形成されることができる。昇降部１１１は、ほぼ垂直方向に延びた柱状であってもよい。昇降部１１１は、電極タブ２４０の幅方向に離隔した１対が備えられることができる。１対の昇降部１１１は、回転部１１２の両側に配置されることができる。
【0053】
昇降部１１１には、スライダ１１３をガイドするスライド溝１１１ａが形成されることができる。スライド溝１１１ａは、昇降部１１１の長さ方向、すなわち、垂直方向に延びることができる。スライド溝１１１ａは、昇降部１１１の内側面に形成されることができる。１対の昇降部１１１のスライド溝１１１ａは互いに対向することができる。
【0054】
昇降部１１１には、回転部１１２が回転可能に連結される連結孔１１１ｂが形成されることができる。連結孔１１１ｂは、スライド溝１１１ａよりも電極タブ２４０にさらに近い位置に形成されることができる。１対の昇降部１１１の連結孔１１１ｂは互いに対向することができる。
【0055】
回転部１１２は、昇降部１１１に対して回転して電極タブ２４０を電極組立体２００、より詳細には、積層体２１０に向かって引っ張ることができる。これにより、電極タブ２４０、特に最外側電極タブに対し、積層体２１０から被溶接部２４５の間の長さが長くなることができる。したがって、最外側電極タブの長さがマージンを有することになり、外力などにより断線しなくなり得る。それについては、後ほどより詳しく説明する。
【0056】
回転部１１２は、電極タブ２４０の幅方向に延び、ほぼ垂直方向に立てられた板状部材であってもよい。回転部１１２は、昇降部１１１に回転可能に連結されることができる。より詳細には、回転部１１２には、両側に突出した回転軸が備えられることができ、前記回転軸は、昇降部１１１に形成された連結孔１１１ｂに挿入されることができる。
【0057】
より詳細には、回転部１１２は、電極組立体２００に向かう第１面１１２ａと、第１面１１２ａの反対側に位置した第２面１１２ｂと、第１面１１２ａと第２面１１２ｂを連結し、ラウンド状に形成されたエッジ１１２ｃと、を含むことができる。
【0058】
エッジ１１２ｃは、電極タブ２４０を押すことができる。エッジ１１２ｃがラウンド状に形成されるため、エッジ１１２ｃに押された電極タブ２４０が損傷するのを防止することができる。回転部１１２が回転すると、エッジ１１２ｃは、電極タブ２４０を押した状態を維持しつつ、電極タブ２４０を電極組立体２００、より詳細には、積層体２１０側に引っ張ることができる。エッジ１１２ｃが電極タブ２４０を信頼性よく引っ張るために、エッジ１１２ｃに摩擦力の高い部材（例えば、ゴムなど）が備えられることもできることはいうまでもない。
【0059】
回転部１１２の回転軸は、エッジ１１２ｃの反対側端部に備えられることができる。したがって、回転部１１２が少しだけ回転しても、エッジ１１２ｃが移動する経路が長くなることができ、エッジ１１２ｃが電極タブ２４０を十分に引っ張ることができる。
【0060】
第２面１１２ｂの長さは、第１面１１２ａの長さよりも長くてもよい。第１面１１２ａと第２面１１２ｂを連結するエッジ１１２ｃは、電極組立体２００、より詳細には、積層体２１０側に偏心して形成されることができる。これにより、回転部１１０が回転しつつ電極タブ２４０を積層体２１０側に引っ張る過程で、エッジ１１２ｃと電極タブ２４０との接触が信頼性よく維持されることができる。
【0061】
第１面１１２ａと第２面１１２ｂは、互いに斜めに形成されることができる。より詳細には、第１面１１２ａと第２面１１２ｂとの距離は、エッジ１１２ｃに近づくほど遠ざかることができる。これにより、エッジ１１２ｃのラウンド方向に対する長さが長くなることができ、電極タブ２４０に対する接触面積が広くなることができる。
【0062】
スライダ１１３は、昇降部１１１に対してスライドすることができる。スライダ１１３は、電極タブ２４０の幅方向に延び、ほぼ垂直方向に立てられた板状部材であってもよい。スライダ１１３は、回転部１１２を間に置き、電極タブ２４０の反対側に位置することができる。スライダ１１３は、昇降部１１１の長さ方向、すなわち、垂直方向にスライドすることができる。
【0063】
スライダ１１３は、昇降部１１１に形成されたスライド溝１１１ａに沿ってスライドすることができる。スライダ１１３の両側端部は、１対の昇降部１１１に形成されたスライド溝１１１ａに挿入されることができる。
【0064】
溶接装置１００には、スライダ１１３を回転部１１２側に加圧する加圧メカニズム（図示せず）が備えられることができる。スライダ１１３は、前記加圧メカニズムにより、回転部１１２に近づく方向に移動することができる。そして、スライダ１１３は、後述する弾性部材１１５により、回転部１１２から遠ざかる方向に移動することができる。
【0065】
リンク１１４は、ほぼバー（ｂａｒ）形状であってもよい。リンク１１４は、スライダ１１３と回転部１１２を連結することができる。リンク１１４は、スライダ１１３および回転部１１２それぞれに対して回転可能に連結されることができる。
【0066】
より詳細には、スライダ１１３および回転部１１２には、リンク１１４とヒンジ連結する連結部１１２ｄ、１１３ｄが備えられることができる。回転部１１２に備えられた連結部１１２ｄは、エッジ１１２ｃの反対側端部に備えられることができる。スライダ１１３に備えられた連結部１１３ｄは、回転部１１２側端部に備えられることができる。回転部１１２に備えられた連結部１１２ｄは、リンク１１４の一端部にヒンジ連結し、スライダ１１３に備えられた連結部１１３ｄは、リンク１１４の他端部にヒンジ連結することができる。
【0067】
リンク１１４は、スライダ１１３と回転部１１２の動作を連動させることができる。リンク１１４は、スライダ１１３の直線運動を回転部１１２の回転動作に変換させることができる。スライダ１１３が回転部１１２に向かって移動すると、回転部１１２は、電極タブ２４０を電極組立体２００に向かって引っ張るように構成されることができる。すなわち、スライダ１１３が回転部１１２に向かって移動すると、回転部１１２は、電極組立体２００、より詳細には、積層体２１０側に回転することができる。その逆に、スライダ１１３が回転部１１２から遠ざかる方向に移動すると、回転部１１２は、電極組立体２００、より詳細には、積層体２１０の反対側に回転することができる。
【0068】
ガイド１１０は、スライダ１１３に回転部１１２から遠ざかる方向に弾性力を加える弾性部材１１５をさらに含むことができる。例えば、弾性部材１１５は、スプリングであってもよい。弾性部材１１５は、昇降部１１１のスライド溝１１１ａの内部に配置されることができる。スライダ１１３が加圧されて回転部１１２に向かって移動すると、弾性部材１１５が圧縮されることができ、スライダ１１３に加えられていた外力が除去されると、弾性部材１１５の弾性力により、スライダ１１３が回転部１１２から遠ざかるように移動することができる。
【0069】
以下、本実施形態に係る溶接装置１００の作用について説明する。
【0070】
図４ａに示されたように、電極組立体２００の複数の電極タブ２４０は、１対のガイド１１０の間、そしてアンビル１２１とホーン１２２との間に進入することができる。
【0071】
その後、図４ｂに示されたように、１対のガイド１１０は、互いに接近して複数の電極タブ２４０を集めることができる。複数の電極タブ２４０は、１対のガイド１１０の回転部１１０の間にグリップされることができる。より詳細には、各回転部１１２のエッジ１１２ｃは、電極タブ２４０、特に最外側電極タブを押すことができる。
【0072】
その後、図４ｃに示されたように、１対のガイド１１０は、電極タブ２４０を積層体２１０側に引っ張ることができる。より詳細には、スライダ１１３が回転部１１２に向かって移動すると、回転部１１２は、昇降部１１１に対して回転し、回転部１１２のエッジ１１２ｃは、最外側電極タブと接触した状態を維持しつつ、最外側電極タブを積層体２１０側に引っ張ることができる。この際、複数の電極タブ２４０は、互いに接触した状態であるため、相互間に摩擦力が作用することになり、最外側電極タブだけでなく、他の電極タブも積層体２１０側に引っ張られることができる。
【0073】
この状態で、溶接部１２１、１２２は、電極タブ２４０を溶接して被溶接部２４５を形成することができる。より詳細には、アンビル１２１およびホーン１２２のうち少なくとも１つが昇降して複数の電極タブ２４０を圧着および溶接することができる。
【0074】
ガイド１１０の回転部１１２が電極タブ２４０を引っ張った状態で、溶接部１２１、１２２が複数の電極タブ２４０を溶接するため、電極タブ２４０、特に最外側電極タブに対し、積層体２１０から被溶接部２４５の間の長さが長くなることができる。
【0075】
これにより、溶接部１２１、１２２が電極タブ２４０に発生させるテンションや振動により電極タブ２４０、特に最外側電極タブが破断するのを防止することができる。
【0076】
また、製造完了した電極組立体２００に対して電極タブ２４０、特に最外側電極タブが外力などにより破断および断線するのを防止することができる。これにより、電極組立体２００の安全性および信頼性が向上することができる。
【0077】
図５は、本発明の他の実施形態に係る溶接方法のフローチャートである。
【0078】
以下、前述した溶接装置１００を用いた溶接方法を本発明の他の実施形態として説明する。
【0079】
本実施形態に係る溶接方法は、電極組立体２００に備えられた複数の電極タブ２４０を溶接することができる。より詳細には、前記溶接方法は、１対のガイド１１０が互いに接近して複数の電極タブ２４０を集めるステップ（Ｓ２０）と、１対のガイド１１０が電極タブ２４０を電極組立体２００側に引っ張るステップ（Ｓ３０）と、溶接部１２１、１２２が複数の電極タブ２４０を互いに溶接させるステップ（Ｓ４０）と、を含むことができる。前記溶接方法は、複数の電極タブ２４０を集めるステップ（Ｓ２０）以前に、セパレータ２３０（図７参照）を間に置いて複数の電極２２０を積層させて積層体２１０を形成するステップ（Ｓ１０）をさらに含むことができる。
【0080】
積層体２１０を形成するステップ（Ｓ１０）時、複数の電極２２０（図７参照）は、セパレータ２３０を間に置いて積層されることができる。複数の電極２２０が積層される方式は限定されない。各電極２２０は、電極集電体に電極活物質が塗布された有地部と、電極活物質が塗布されていない無地部と、を含むことができ、前記無地部は、適した形状に加工され、電極タブ２４０として作用することができる。
【0081】
複数の電極タブ２４０を集めるステップ（Ｓ２０）時、回転部１１２が電極タブ２４０を押すように、昇降部１１１が電極タブ２４０に向かって移動することができる。より詳細には、１対のガイド１１０の昇降部１１１が互いに接近することができ、複数の電極タブ２４０は、１対のガイド１１０の回転部１１２の間にグリップされて集まることができる。
【0082】
電極タブ２４０を引っ張るステップ（Ｓ３０）時、回転部１１２が電極タブ２４０を押した状態で回転することができる。この際、回転部１１２が回転するように、スライダ１１３が回転部１１２に向かって移動することができる。
【0083】
複数の電極タブ２４０を互いに溶接させるステップ（Ｓ４０）時、溶接部１２１、１２２は、複数の電極タブ２４０を溶接して被溶接部２４５を形成することができる。より詳細には、アンビル１２１およびホーン１２２のうち少なくとも１つが昇降して複数の電極タブ２４０を圧着および溶接することができる。
【0084】
図面には示されていないが、複数の電極タブ２４０に形成された被溶接部２４５に電極リードがさらに溶接されることができる。被溶接部２４５に対する電極リードの溶接は、レーザ溶接により行われることができる。
【0085】
【0086】
より詳細には、図７には、１対のガイド１１０の回転部１１２が複数の電極タブ２４０を集めた状態が示され、図８には、図７に示された１対のガイド１１０の回転部１１２が回転して複数の電極タブ２４０を積層体２１０側に引っ張った状態が示されている。
【0087】
以下、前述した溶接装置１００により溶接された複数の電極タブ２４０を含む電極組立体２００を本発明のまた他の実施形態として説明する。
【0088】
本実施形態に係る電極組立体２００は、複数の電極２２０がセパレータ２３０を間に置いて積層された積層体２１０と、前記複数の電極２２０に連結され、互いに溶接されて被溶接部２４５（図４ｃ参照）を形成する複数の電極タブ２４０と、を含むことができる。
【0089】
前述したように、ガイド１１０の回転部１１２が電極タブ２４０を積層体２１０側に引っ張った状態で、複数の電極タブ２４０が溶接されることができる。したがって、図８に示されたように、複数の電極タブ２４０のうち最外側電極タブ２４１は、ほぼＳ字または逆Ｓ字状をなすことができる。図８には、１対のガイド１１０の回転部１１２が複数の電極タブ２４０をグリップした状態が示されているが、被溶接部２４５の形成後、１対のガイド１１０が複数の電極タブ２４０から分離され、最外側電極タブ２４１が多少変形しても、最外側電極タブ２４１は、被溶接部２４５によりほぼＳ字または逆Ｓ字状を維持することができる。
【0090】
より詳細には、複数の電極タブ２４０のうち最外側電極タブ２４１は、電極２２０から延び、積層体２１０に対する距離が増加する第１区間２４２と、前記第１区間２４２から延び、積層体２１０に対する距離が減少する第２区間２４３と、を含むことができる。最外側電極タブ２４１は、前記第２区間２４３から被溶接部２４５まで延び、積層体２１０に対する距離が増加する第３区間２４４をさらに含むことができる。
【0091】
第１区間２４２は、電極２２０と連結され、平らに形成されたフラット部２４２ａと、前記フラット部２４２ａと第２区間２４３を連結し、曲がって形成された曲がり部２４２ｂと、を含むことができる。最外側電極タブ２４１が曲がり始める地点は、フラット部２４２ａを間に置き、積層体２１０から所定の間隔だけ離隔することができる。これにより、最外側電極タブ２４１に過度な応力集中が発生するのを防止するという利点がある。
【0092】
最外側電極タブ２４１だけでなく、複数の電極タブ２４０のうち少なくとも一部は、前記電極２２０と連結され、平らに形成されたフラット部を含んでもよい。この場合、外側に位置した電極タブ２４０であるほど、前記フラット部の長さが長く形成されることができる。すなわち、最外側電極タブ２４１のフラット部２４２ａの長さは、他の電極タブ２４１のフラット部の長さよりも長くてもよい。
【0093】
最外側電極タブ２４１における曲率が最大である地点Ｐは、曲がり部２４２ｂ上に位置することができる。最外側電極タブ２４１における曲率が最大である地点Ｐから電極２２０までの長さは、他の電極タブ２４０における曲率が最大である地点Ｐから電極２２０までの長さよりも長くてもよい。最外側電極タブ２４１における曲率が最大である地点Ｐと積層体２１０との距離ｄ１は、他の電極タブ２４０における曲率が最大である地点Ｐと積層体２１０との距離ｄ２よりも遠くてもよい。
【0094】
これに対し、図６を参照すると、比較例に係る電極組立体の複数の電極タブ２４０'は、回転部を含まない１対のガイド１１２'により集められた状態で溶接されることができる。したがって、電極タブ２４０'、特に最外側電極タブ２４１'は、延びて積層体２１０に対する距離が減少する区間が存在しない。このため、最外側電極タブ２４１'の長さにマージンが確保されず、外力などにより最外側電極タブ２４１'に過度に高いテンションが作用して破断が発生する恐れがある。また、最外側電極タブ２４１'は、電極２２０と連結される地点で直ちに曲がるため、過度な応力集中が発生して破断が発生する恐れがある。
【0095】
一方、再び図８を参照すると、最外側電極タブ２４１の外側端部は、他の電極タブ２４０の外側端部に対して内側に段差を有することができる。例えば、最外側電極タブ２４１の外側端部と中央電極タブの外側端部は、所定の段差Ｓをなすことができる。
【0096】
１対のガイド１１０の回転部１１２により最外側電極タブ２４１が積層体２１０側に引っ張られることで、複数の電極タブ２４０間の摩擦力により、他の電極タブ２４０も積層体２１０側に引っ張られることができる。したがって、外側に位置した電極タブ２４０であるほど、積層体２１０側にさらに多く引っ張られることになり、このため、最外側電極タブ２４１の外側端部は、他の電極タブ２４０の外側端部に対して内側に段差を有することができる。
【0097】
ただし、複数の電極タブ２４０の外側端部を一致させるための切断加工などが行われてもよい。この場合、最外側電極タブ２４１の外側端部と他の電極タブ２４０の外側端部との間に段差が形成されなくてもよい。
【0098】
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。
【0099】
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。
【0100】
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】
【0101】
１００：溶接装置
１１０：ガイド
１１１：昇降部
１１２：回転部
１１２ａ：（回転部の）第１面
１１２ｂ：（回転部の）第２面
１１２ｃ：（回転部の）エッジ
１１３：スライダ
１１４：リンク
１１５：弾性部材
１２１：アンビル（溶接部）
１２２：ホーン（溶接部）
２００：電極組立体
２１０：積層体
２２０：電極
２３０：セパレータ
２４０：電極タブ
２４１：最外側電極タブ
２４２：（最外側電極タブの）第１区間
２４２ａ：フラット部
２４２ｂ：曲がり部
２４３：（最外側電極タブの）第２区間
２４４：（最外側電極タブの）第３区間
２４５：被溶接部
１１０：ガイド
１１１：昇降部
１１２：回転部
１１２ａ：（回転部の）第１面
１１２ｂ：（回転部の）第２面
１１２ｃ：（回転部の）エッジ
１１３：スライダ
１１４：リンク
１１５：弾性部材
１２１：アンビル（溶接部）
１２２：ホーン（溶接部）
２００：電極組立体
２１０：積層体
２２０：電極
２３０：セパレータ
２４０：電極タブ
２４１：最外側電極タブ
２４２：（最外側電極タブの）第１区間
２４２ａ：フラット部
２４２ｂ：曲がり部
２４３：（最外側電極タブの）第２区間
２４４：（最外側電極タブの）第３区間
２４５：被溶接部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図4c】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【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する溶接装置であって、前記複数の電極タブを集める１対のガイドと、
前記１対のガイドにより集められた複数の電極タブを溶接させる溶接部と、
を含み、
前記ガイドは、
前記電極タブに対して昇降する昇降部と、
前記電極タブを押しつつ、前記昇降部に対して回転して前記電極タブを前記電極組立体に向かって引っ張る回転部と、
を含む、溶接装置。
【請求項2】
前記回転部は、前記電極組立体に向かう第１面と、
前記第１面の反対側に位置した第２面と、
前記第１面と前記第２面を連結し、ラウンド状に形成され、前記電極タブを押すエッジと、を含む、請求項１に記載の溶接装置。
【請求項3】
前記第２面の長さは、前記第１面の長さよりも長い、請求項２に記載の溶接装置。
【請求項4】
前記第１面と前記第２面との距離は、前記エッジに近づくほど遠ざかる、請求項２に記載の溶接装置。
【請求項5】
前記昇降部は、垂直方向に延長形成され、前記電極タブの幅方向に離隔した１対が備えられる、請求項１に記載の溶接装置。
【請求項6】
前記ガイドは、前記昇降部に対してスライドするスライダと、
前記スライダと前記回転部を連結し、前記スライダと前記回転部の動作を連動させるリンクと、をさらに含む、請求項１に記載の溶接装置。
【請求項7】
前記スライダおよび前記回転部には、前記リンクとヒンジ連結する連結部が備えられる、請求項６に記載の溶接装置。
【請求項8】
前記スライダが前記回転部に向かって移動すると、前記回転部は、前記電極タブを前記電極組立体に向かって引っ張るように構成される、請求項６に記載の溶接装置。
【請求項9】
前記ガイドは、前記スライダに前記回転部から遠ざかる方向に弾性力を加える弾性部材をさらに含む、請求項６に記載の溶接装置。
【請求項10】
前記昇降部には、前記スライダの端部が挿入され、内部に前記弾性部材が配置されたスライド溝が形成される、請求項９に記載の溶接装置。
【請求項11】
電極組立体に備えられた複数の電極タブを溶接する溶接方法であって、１対のガイドが互いに接近して前記複数の電極タブを集めるステップと、
前記１対のガイドが前記電極タブを前記電極組立体側に引っ張るステップと、
溶接部が前記複数の電極タブを互いに溶接させるステップと、
を含む、溶接方法。
【請求項12】
前記ガイドは、前記電極タブに対して昇降する昇降部と、
前記電極タブと接触し、前記昇降部に対して回転する回転部と、を含み、
前記複数の電極タブを集めるステップ時、前記回転部が前記電極タブを押すように、前記昇降部が前記電極タブに向かって移動し、
前記電極タブを引っ張るステップ時、前記回転部が前記電極タブを押した状態で回転する、請求項１１に記載の溶接方法。
【請求項13】
前記ガイドは、前記昇降部に対してスライドするスライダと、
前記スライダと前記回転部を連結し、前記スライダと前記回転部の動作を連動させるリンクと、をさらに含み、
前記電極タブを引っ張るステップ時、前記回転部が回転するように、前記スライダが前記回転部に向かって移動する、請求項１２に記載の溶接方法。
【請求項14】
複数の電極がセパレータを間に置いて積層された積層体と、前記複数の電極に連結され、互いに溶接されて被溶接部を形成する複数の電極タブと、
を含み、
前記複数の電極タブのうち最外側電極タブは、
前記電極から延び、前記積層体に対する距離が増加する第１区間と、
前記第１区間から延び、前記積層体に対する距離が減少する第２区間と、
を含む、電極組立体。
【請求項15】
前記最外側電極タブは、前記第２区間から前記被溶接部まで延び、前記積層体に対する距離が増加する第３区間をさらに含む、請求項１４に記載の電極組立体。
【請求項16】
前記複数の電極タブのうち少なくとも一部は、前記電極と連結され、平らに形成されたフラット部を含み、外側に位置した電極タブであるほど、前記フラット部の長さが長い、請求項１４に記載の電極組立体。
【請求項17】
前記第１区間は、前記電極と連結され、平らに形成されたフラット部と、
前記フラット部と前記第２区間を連結し、曲がって形成された曲がり部と、を含む、請求項１４に記載の電極組立体。
【請求項18】
前記最外側電極タブの外側端部は、他の電極タブの外側端部に対して内側に段差を有する、請求項１４に記載の電極組立体。
【請求項19】
前記最外側電極タブにおける曲率が最大である地点から前記電極までの長さは、他の電極タブにおける曲率が最大である地点から前記電極までの長さよりも長い、請求項１４に記載の電極組立体。
【請求項20】
請求項１１から１３のいずれか一項に記載の溶接方法を含む、電極組立体の製造方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0071】
その後、図４ｂに示されたように、１対のガイド１１０は、互いに接近して複数の電極タブ２４０を集めることができる。複数の電極タブ２４０は、１対のガイド１１０の回転部１１２の間にグリップされることができる。より詳細には、各回転部１１２のエッジ１１２ｃは、電極タブ２４０、特に最外側電極タブを押すことができる。
【国際調査報告】