(57)【要約】  本発明は、電池セル用回転ジグに関し、この回転ジグによって様々な寸法の電池セルが順次プロセスを通じて作製される。回転ジグは、回転棒が底部に取り付けられる六面体構造を有する本体であって、本体の各側面に、寸法が電池セルに相当する取付けフレームが設けられる本体と、回転棒に接続され、手動で回転するまたは回転モータを用いて回転するダイと、本体の取付けフレームおよび取付けフレームに置かれた電池セルを支持するようにダイ上に配置される支持部材とを含む。回転棒は、電池セルの上方に配置された溶接棒によって電池セルの一部分の抵抗溶接が可能であるように、電池セルが本体の側面に取り付けられた状態で回転する。
2013530509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転棒が下端に取り付けられる六面体構造を有するように構成された本体であって、電池セルの電極端子が上方へ露出している状態で前記電池セルが取付けフレームに直立して取り付け可能であるように、前記電池セルの寸法に相当する寸法を有する前記取付けフレームが側面に設けられる本体と、
前記本体の下端に配置されるダイであって、前記ダイが手動でまたは回転モータによって回転できるように前記回転棒に接続されるダイと、
前記本体の前記取付けフレームおよび前記取付けフレームに取り付けられた前記電池セルを支持するために前記ダイに形成される支持部材と、
を含み、
前記回転棒が、前記電池セルが前記本体の対応する側面に取り付けられている状態で前記電池セルの上方に位置する溶接棒を使用して溶接すべき電池セルの１つの一部分に関して抵抗溶接が行われるように回転することを特徴とする、異なる寸法を有する電池セルを連続して製造するための電池セル用回転ジグ。
【請求項２】
前記取付けフレームおよび前記支持部材が、前記本体の４つの側面で異なる寸法を有することを特徴とする請求項１に記載の電池セル用回転ジグ。
【請求項３】
前記取付けフレームが、前記電池セルの幅に相当する寸法を有し、前記支持部材が、前記電池セルが前記それぞれの取付けフレームに取り付けられている状態で、前記電池セルのそれぞれの電池セルケースの上端と前記取付けフレームのそれぞれの上端との間隔が所定の高さだけ開くように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電池セル用回転ジグ。
【請求項４】
前記取付けフレームのそれぞれが、前記本体の幅の３０％から５０％に相当する寸法を有することを特徴とする請求項３に記載の電池セル用回転ジグ。
【請求項５】
前記支持部材が、前記それぞれの取付けフレームの下端開口部に挿入されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の電池セル用回転ジグ。
【請求項６】
前記回転棒が、前記支持部材のうちの対応する支持部材の高さを超えて上方へ動かされ、次いで連続して溶接するために９０度だけ回転することを特徴とする請求項１に記載の電池セル用回転ジグ。
【請求項７】
前記回転棒が、連続して溶接するために自動的に、半自動的に、または手動で動かされる、請求項１に記載の電池セル用回転ジグ。
【請求項８】
前記溶接部分が、抵抗溶接を使用して前記電池セルのうちの対応する電池セルの最上部に電気的に接続される金属クラッド、ニッケル板、および正温度係数（ＰＴＣ）素子の中から選択される１つであることを特徴とする請求項１に記載の電池セル用回転ジグ。
【請求項９】
前記電池セルが、板状二次電池であることを特徴とする請求項１に記載の電池セル用回転ジグ。
【請求項１０】
（ａ）電池セルを本体の取付けフレームに取り付けるステップと、
（ｂ）前記本体の１つの側面で溶接すべき前記電池セルの１つの一部分に関して抵抗溶接を行うステップと、
（ｃ）前記本体を支持部材のうちの対応する支持部材を超えて上方へ動かし、前記本体を９０度だけ回転させ、回転棒を使用して前記本体を下方へ動かし、前記本体を固定するステップと、
（ｄ）ステップ（ｂ）およびステップ（ｃ）を繰り返すステップと、
を含むことを特徴とする連続して電池セル用回転ジグを使用して前記電池セルの上部を電気的に接続する溶接方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法を使用して製造される電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転棒が下端に取り付けられる六面体構造を有するように構成された本体であって、電池セルの電極端子が上方へ露出している状態で電池セルが取付けフレームに直立して取り付け可能であるように、電池セルの寸法に相当する寸法を有する取付けフレームが側面に設けられる本体と、本体の下端に配置されるダイ（die）であって、ダイが手動でまたは回転モータによって回転できるように回転棒に接続されるダイと、本体の取付けフレームおよび取付けフレームに取り付けられた電池セルを支持するためにダイに形成される支持部材とを含み、回転棒が、電池セルが本体の対応する側面に取り付けられている状態で電池セルの上方に位置する溶接棒を使用して溶接すべき電池セルの１つの一部分に関して抵抗溶接が行われるように回転する、異なる寸法を有する電池セルを連続して製造するための電池セル用回転ジグに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯機器の開発が進み、そのような携帯機器に対する需要が増加してくるにつれて、二次電池に対する需要もまた、急激に増加してきた。そのような二次電池の中でも、リチウム二次電池が、高いエネルギー密度および動作電圧ならびに優れた電荷保持および耐用年数の特性を示しており、リチウム二次電池は、携帯機器と同様に様々なエレクトロニクス製品のためのエネルギー源として広く使用されている。
【０００３】
しかしながら、様々な種類の可燃性材料が、リチウム二次電池に含有されている。結果として、リチウム二次電池は、電池の過充電、電池での過電流、または外部の物理的衝撃に起因して加熱されるまたは爆発することもある。すなわち、リチウム二次電池の安全性は、非常に低い。その結果、リチウム二次電池の過充電またはリチウム二次電池での過電流などのリチウム二次電池の異常状態を効果的に抑制するための、正温度係数（ＰＴＣ）素子および保護回路モジュール（ＰＣＭ）などの安全要素が、電池セルに接続される状態で電池セルに取り付けられる。
【０００４】
一般に、ＰＣＭは、溶接によって導電性ニッケル板を介して電池セルに接続される。すなわち、ニッケル板は、溶接によってＰＣＭの電極タブに接続され、次いでニッケル板は、溶接によって電池セルの電極端子に接続される。このようにして、ＰＣＭは、電池パックを製造するために電池セルに接続される。
【０００５】
ＰＣＭを含む安全要素は、電池セルの電極端子と電気的に接続した状態に維持され、同時に電池セルの他の部分からは電気的に絶縁されていることが必要である。
【０００６】
一方、ＰＣＭなどの保護回路部材を含む構成部品を電池セルの上端に結合する作業は、電池パック組立てラインで行われる。そのような組立てラインの構成は、必要に応じて変えられることもある。一般に、組立てラインは、金属クラッド、絶縁取付け部材、保護回路モジュール、および絶縁最上部キャップが電池セルの上端に順次結合可能であるように構成される。
【０００７】
しかしながら、異なる種類の電池セルが組み立てられる場合には、異なる組立てラインが、電池セルの種類および寸法に基づいて構成されなければならず、その結果製造コストが、増加する。さらに、組立て時間が増加し、そのために組立て効率が低下する。
【０００８】
したがって、上記の問題を解決するためには、異なる寸法を有する電池セルを単一の組立てラインで組立てることができ、それによって電池パックの製造効率および生産性を改善する技術の高い必要性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明は、上記の問題およびまだ解決されていない他の技術的問題を解決するためになされた。
【００１０】
具体的には、異なる寸法を有する電池セルを連続して溶接するための電池セル用回転ジグおよびそれを使用する電池パック溶接方法を提供することが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によると、上記および他の目的は、回転棒が下端に取り付けられる六面体構造を有するように構成された本体であって、電池セルの電極端子が上方へ露出している状態で電池セルが取付けフレームに直立して取り付け可能であるように、電池セルの寸法に相当する寸法を有する取付けフレームが側面に設けられる本体と、本体の下端に配置されるダイであって、ダイが手動でまたは回転モータによって回転できるように回転棒に接続されるダイと、本体の取付けフレームおよび取付けフレームに取り付けられた電池セルを支持するためにダイに形成される支持部材とを含み、回転棒が、電池セルが本体の対応する側面に取り付けられている状態で電池セルの上方に位置する溶接棒を使用して溶接すべき電池セルの１つの一部分に関して抵抗溶接が行われるように回転する、異なる寸法を有する電池セルを連続して製造するための電池セル用回転ジグを提供することによって成し遂げることができる。
【００１２】
その結果、本発明による電池セル用回転ジグは、電池パックを製造する間に電池セルの寸法に基づいて様々な種類のジグが構成されなければならないという従来の問題を解決し、それによってプロセス時間を低減し、電池セルの製造コストを大きく低減する。
【００１３】
取付けフレームおよび支持部材は、異なる寸法を有する電池セルがそれぞれの取付けフレームに取り付け可能であるように本体の４つの側面で異なる寸法を有する。その結果、４種類の電池セルが、単一のプロセスラインで組み立て可能であり、それによって組立て効率を改善する。
【００１４】
好ましい例では、取付けフレームは、電池セルの幅に相当する寸法を有してもよく、支持部材は、電池セルがそれぞれの取付けフレームに取り付けられている状態で、電池セルのそれぞれの電池セルケースの上端と取付けフレームのそれぞれの上端との間隔が所定の高さだけ開くように構成されてもよい。
【００１５】
すなわち、支持部材は、溶接棒と本体の各側面で溶接すべき各電池セルの一部分との間の距離が均一である限り、異なる高さを有してもよい。
【００１６】
取付けフレームのそれぞれは、本体の幅の３０％から５０％に相当する寸法を有してもよい。もし取付けフレームのそれぞれの寸法が小さすぎるならば、本体の寸法は、相対的に大きく、その結果作業スペースが、増加することもある。他方、もし取付けフレームのそれぞれの寸法が大きすぎるならば、本体の寸法は相対的に小さく、その結果作業効率が低下することもある。
【００１７】
一方、支持部材は、それぞれの取付けフレームの下端開口部に挿入されるように構成されてもよい。その結果、支持部材のそれぞれの高さを電池セルのうちの対応する電池セルの高さに基づいて容易に調整することが可能である。
【００１８】
別の好ましい実施形態では、回転棒は、支持部材のうちの対応する支持部材の高さを超えて上方へ動かされてもよく、次いで本体のそれぞれの側面に直立して取り付けられた電池セルの溶接すべき部分に関して連続して溶接するために９０度だけ回転してもよい。
【００１９】
また、回転棒は、連続して溶接するために自動的に、半自動的に、または手動で動かされてもよい。動かし方は、必要に応じて選択的に設定されてもよい。
【００２０】
一方、溶接部分は、抵抗溶接を使用して電池セルのうちの対応する電池セルの最上部に電気的に接続される金属クラッド、ニッケル板、および正温度係数（ＰＴＣ）素子の中から選択される１つであってもよい。
【００２１】
溶接部分は、溶接が各電池セルに関して行われる限り特に制限されない。溶接部分は、様々な種類の作業を通じて形成されてもよい。溶接は、構成部品を各電池セルの上部に結合するための様々な作業の中から選択される１つであってもよい。
【００２２】
一方、電池セルは、電池セルのそれぞれの電極端子が上方へ露出している限り特に制限されない。例えば、電池セルは、板状二次電池であってもよく、この板状二次電池のそれぞれは、アノード端子およびカソード端子が最上部に形成される。板状二次電池の例は、角柱電池および袋状電池を含んでもよい。
【００２３】
本発明の別の態様によると、連続して電池セル用回転ジグを使用して電池セルの上部を電気的に接続する溶接方法が提供される。
【００２４】
具体的には、本溶接方法は、（ａ）電池セルを本体の取付けフレームに取り付けるステップと、（ｂ）本体の１つの側面で溶接すべき電池セルの１つの一部分に関して抵抗溶接を行うステップと、（ｃ）本体を支持部材のうちの対応する支持部材を超えて上方へ動かし、本体を９０度だけ回転させ、回転棒を使用して本体を下方へ動かし、本体を固定するステップと、（ｄ）ステップ（ｂ）およびステップ（ｃ）を繰り返すステップとを含む。
【００２５】
本溶接方法によると、回転棒の回転を通じて本体のそれぞれの側面に取り付けられた異なる寸法を有する電池セルの溶接すべき部分に関して抵抗溶接を行うことが可能であり、したがって、溶接プロセスを連続して行うことが可能である。加えて、様々な種類のジグを電池セルの寸法に基づいて構成することは必要でなく、それによって電池セルのプロセス時間および製造コストを大きく低減する。
【００２６】
本発明のさらなる態様によると、上述の方法を使用して製造される電池パックが、提供される。
【００２７】
ニッケル板は、溶接によって保護回路モジュール（ＰＣＭ）の電極タブに接続されてもよく、次いでニッケル板は、溶接によって電池セルの電極端子に接続されてもよい。このようにして、ＰＣＭは、電池パックを製造するために電池セルに接続されてもよい。しかしながら、一部変更もまた可能である。
【発明の効果】
【００２８】
上記の記述から明らかであるように、電池セルの寸法に対応するように構成された本体、回転棒を有するダイ、および電池セルを支持するための支持部材を含む、本発明による電池セル用回転ジグは、異なる寸法を有する電池セルを単一の組立てラインで製造するために本体を回転させながら溶接すべき電池セルの部分に関して溶接を行うことを可能にし、それによって電池パックの製造効率および生産性を改善する。
【００２９】
本発明の上記および他の目的、特徴ならびに他の利点は、添付の図面と併用される次の詳細な説明からより明確に理解されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】電池セルを電池セル用回転ジグに取り付けるプロセスを示す典型的図である。
【図２】電池セルを電池セル用回転ジグに取り付けるプロセスを示す典型的図である。
【図３】電池セル用回転ジグを回転させるプロセスを示す典型的図である。
【図４】電池セル用回転ジグを回転させるプロセスを示す典型的図である。
【図５】電池セル用回転ジグを回転させるプロセスを示す典型的図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
次に、本発明の例となる実施形態が、添付の図面を参照して詳細に述べられることになる。しかしながら、本発明の範囲は、例示される実施形態によって限定されないことに留意すべきである。
【００３２】
図１から図２は、電池セルを電池セル用回転ジグに取り付けるプロセスを示す典型的図である。
【００３３】
これらの図面を参照すると、電池セル用回転ジグ４００は、本体１００、ダイ２００、および支持部材３００を含む。
【００３４】
本体１００は一般に、回転棒１１０が下端に取り付けられる六面体構造を有するように構成される。本体１００は、板状二次電池である電池セル１０および１１の電極端子１５が上方へ露出している状態で電池セル１０および１１が取付けフレーム１２０に直立して取り付け可能であるように、電池セル１０および１１の幅ｗに相当する寸法ｗを有する取付けフレーム１２０が側面に設けられる。
【００３５】
ダイ２００は、本体１００の下端に配置される。ダイ２００は、回転棒１１０を回転させるために回転棒１１０に接続される回転モータ（図示せず）を含む。
【００３６】
ダイ２００は、上で述べたように回転モータによって回転するが、ダイ２００は、手動で回転させてもよい。
【００３７】
支持部材３００は、本体１００の取付けフレーム１２０ならびに取付けフレーム１２０に取り付けられた電池セル１０および１１を支持するためにダイ２００に固定される。支持部材３００は、電池セル１０および１１が取付けフレーム１２０に取り付けられている状態で、各電池セルの電池セルケースの上端と各取付けフレーム１２０の上端との間隔が高さｈだけ開くように構成される。どんな場合でも、高さｈは、各電池セルの電池セルケースの上端が各取付けフレーム１２０の上端と一致するようにゼロ（０）であってもよい。
【００３８】
一方、電池セル１０および１１ならびに本体１００に記されたシリアル番号は、電池セルの仕様に基づいている。電池セル１０および１１は、電池セル１０および１１に記されたシリアル番号が取付けフレーム１２０に記されたシリアル番号に対応するようにそれぞれの取付けフレーム１２０に取り付けられる。
【００３９】
取付けフレーム１２０および支持部材３００は、取付けフレーム１２０および支持部材３００が本体１００の４つの側面で異なる寸法を有するように、本体１００の４つの側面に形成される。取付けフレーム１２０のそれぞれの幅ｗは、本体１００の幅の約５０％である。
【００４０】
また、支持部材３００は、それぞれの取付けフレーム１２０の下端開口部に挿入されるように構成される。
【００４１】
図３から図５は、電池セル用回転ジグを回転させるプロセスを示す典型的図である。
【００４２】
図１および図２と一緒にこれらの図面を参照すると、電池セル１０および１１は、本体１００の対応する側面に取り付けられ、抵抗溶接が、溶接棒２０を使用して電池セル１０の上方から溶接すべき電池セル１０の一部分に関して行われる。
【００４３】
その後、本体１００は、支持部材３００のうちの対応する支持部材の高さｌを超えて上方へ動かされ、９０度だけ回転し、次いで回転棒１１０によって下方へ動かされる。この状態で、抵抗溶接が、行われる。上記の溶接および回転のプロセスは、本体１００のそれぞれの側面に取り付けられた電池セル１０および１１に関して溶接を順次行うために繰り返される。これらのプロセスは、自動的に、半自動的に、または手動で連続的に行われてもよい。
【００４４】
溶接部分は、必要に応じて変えられてもよい。例えば、金属クラッド、ニッケル板、および正温度係数（ＰＴＣ）素子が、抵抗溶接を使用して電池セルのうちの対応する電池セルの最上部に電気的に接続されてもよい。また、様々な溶接方法が、使用されてもよい。例えば、レーザー溶接が、上記の抵抗溶接に加えて使用されてもよい。
【００４５】
したがって、電池セル用回転ジグ４００を使用すると、異なる寸法を有する電池セル１０および１１を単一の組立てラインで製造することが、可能であり、それによって電池パックの製造効率および生産性を改善する。
【００４６】
具体的には、連続して電池セル用回転ジグ４００を使用して電池セル１０および１１の上部を電気的に接続する方法は、（ａ）電池セル１０および１１を本体１００の取付けフレーム１２０に取り付けるステップと、（ｂ）本体１００の１つの側面で溶接すべき電池セルの１つの一部分に関して抵抗溶接を行うステップと、（ｃ）本体１００を支持部材３００のうちの対応する支持部材を超えて上方へ動かし、本体１００を９０度だけ回転させ、回転棒１１０を使用して本体１００を下方へ動かし、本体１００を固定するステップと、（ｄ）ステップ（ｂ）およびステップ（ｃ）を繰り返す工程とを含む。
【００４７】
本発明の例となる実施形態は、例示目的のために開示されているが、当業者は、様々な変更、追加および置換が、添付の特許請求の範囲で開示されるような本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく可能であることを理解するであろう。
【符号の説明】
【００４８】
１０  電池セル
１１  電池セル
１５  電極端子
２０  溶接棒
１００  本体
１１０  回転棒
１２０  取付けフレーム
２００  ダイ
３００  支持部材
４００  回転ジグ
【図１】
2013530509.tif 000003
【図２】
2013530509.tif 000004
【図３】
2013530509.tif 000005
【図４】
2013530509.tif 000006
【図５】
2013530509.tif 000007
【国際調査報告】
2013530509.tif 000008
2013530509.tif 000009
2013530509.tif 000010
2013530509.tif 000011