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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNG(EN)
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr.
10-2020-0089552 , eingereicht am 20. Juli 2020 beim Korean Intellectual Property Office, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
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HINTERGRUND
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1. GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Batteriemodul.
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2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Da die technologischen Entwicklungen und die Nachfrage nach mobilen Geräten, Elektrofahrzeugen und dergleichen zunehmen, nimmt die Nachfrage nach Sekundärbatteriezellen als Energiequelle schnell zu. Eine Sekundärbatteriezelle ist eine Batterie, die wiederholt mit Elektrizität geladen und entladen werden kann, da die gegenseitige Umwandlung zwischen chemischer Energie und elektrischer Energie reversibel ist.
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Eine solche Sekundärbatteriezelle umfasst eine Elektrodenanordnung umfassend eine Kathode, eine Anode, einen Separator, einen Elektrolyten und dergleichen, eine Hauptkomponente der Sekundärbatterie, und ein Zellenkörperelement als laminiertes Filmgehäuse, das die Elektrodenanordnung schützt.
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Außerdem können mehrere Sekundärbatteriezellen als Batteriemodul in einem Elektrofahrzeug, einem Energiespeichersystem (ESS) oder dergleichen montiert und installiert werden.
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Die Elektrodenanordnung erzeugt jedoch während eines Lade- oder Entladevorgangs Wärme, und die Erzeugung von Wärme verursacht einen Temperaturanstieg, was zu einer Verschlechterung der Leistung der Sekundärbatteriezelle führt.
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Außerdem kann eine Explosion einer Sekundärbatteriezelle, die durch interne Faktoren des Batteriemoduls verursacht werden, wie etwa den Temperaturanstieg der Sekundärbatteriezelle, oder eine Explosion einer Sekundärbatteriezelle, die durch einen äußeren Stoß verursacht wird, zu aufeinanderfolgenden Explosionen anderer Sekundärbatteriezellen in dem Batteriemodul führen.
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Insbesondere kann Gas oder Flamme, die durch die Explosion einer Sekundärbatteriezelle verursacht wird, nicht schnell an eine externe Einheit entladen werden, was zu aufeinanderfolgenden Explosionen anderer Sekundärbatteriezellen führt.
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Darüber hinaus können Wärmeausbreitung, Flammen oder Hochtemperatur- und Hochdruckgas und dergleichen, die durch die Explosion eines Batteriemoduls verursacht werden, ein anderes benachbartes Batteriemodul beeinflussen, was zu aufeinanderfolgenden Explosionen von Batteriemodulen führt.
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Daher war eine Erforschung von Batteriemodulen erforderlich, um die oben beschriebenen Probleme anzugehen.
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[Dokument zum Stand der Technik]
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[Patentdokument]
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(Patentdokument 1) Koreanische Patentveröffentlichung Nr. 10-2017-0014309 A (8. Februar 2017)
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein Batteriemodul bereitstellen, das ein Problem anspricht, bei dem die Explosion eines Batteriemoduls zu einer sukzessiven Explosion eines anderen benachbarten Batteriemoduls führt.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein Batteriemodul bereitzustellen, das eine Flamme und/oder Gas, das durch eine Explosion einer Sekundärbatteriezelle erzeugt wird, schnell aus dem Inneren einer Gehäuseeinheit entladen kann.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Batteriemodul: eine Vielzahl von Sekundärbatteriezellen, die mindestens einen schwachen Dichtungsabschnitt umfassen; und eine Gehäuseeinheit, in der die Vielzahl von Sekundärbatteriezellen untergebracht sind. Die Gehäuseeinheit umfasst eine Flammenaustrittsöffnung, die so ausgebildet ist, dass sie dem schwachen Dichtungsabschnitt zugewandt ist, so dass eine Flamme oder ein Abgas, das von dem schwachen Dichtungsabschnitt abgegeben wird, dazu veranlasst wird, aus der Gehäuseeinheit nach außen abgegeben zu werden.
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Die Flammenaustrittsöffnung kann in einem oberen Randabschnitt der Gehäuseeinheit ausgebildet sein.
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Die Flammenaustrittsöffnung kann umfassen: ein Austrittskupplungsrohr, das mit der Gehäuseeinheit gekoppelt ist; und ein Austrittsführungsrohr, das mit dem Austrittskupplungsrohr gekoppelt ist und so ausgebildet ist, dass es sich von dem Austrittskupplungsrohr zu dem schwachen Dichtungsabschnitt erstreckt.
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Das Austrittsführungsrohr kann mit einer Form ausgebildet sein, bei der eine Breite des Austrittsführungsrohr in einer Richtung zu dem schwachen Dichtungsabschnitt von dem Austrittskupplungsrohr vergrößert ist.
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Die Flammenaustrittsöffnung kann umfassen: eine Öffnung, die in einem Abschnitt der Gehäuseeinheit gebildet ist, der dem schwachen Dichtungsabschnitt zugewandt ist; und einen Öffnungs-/Schließplattenabschnitt, der die Öffnung öffnet und schließt.
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Die Gehäuseeinheit kann umfassen: ein unteres Element, auf dem die mehreren Sekundärbatteriezellen sitzen; ein vorderes/hinteres Element, das an einer Kante des unteren Elements vorgesehen ist, mit dem ein Elektrodenleitungsabschnitt der Sekundärbatteriezelle verbunden ist; ein Seitenwandelement, das an einer Kante des Bodenelements und angrenzend an das vordere/hintere Element vorgesehen ist; und ein Abdeckelement, das an oberen Enden des vorderen/hinteren Elements und des Seitenwandelements angeordnet ist. Die Flammenaustrittsöffnung kann in mindestens einem von einem vorderen/hinteren Endabschnitt des Abdeckelements angrenzend an das vordere/hintere Element und einem oberen Endabschnitt des vorderen/hinteren Elements angrenzend an das Abdeckelement vorgesehen sein.
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Die Flammenaustrittsöffnung kann mit einem Plattenelement verbunden sein, das in der Gehäuseeinheit vorgesehen ist, um einen Flammenweg zu verlängern.
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Das Plattenelement kann umfassen: einen ersten Plattenabschnitt, der auf einer Seite angeordnet ist; einen zweiten Plattenabschnitt, der von dem ersten Plattenabschnitt in einem vorbestimmten Abstand beabstandet ist, um auf der anderen Seite angeordnet zu sein; und einen Kernabschnitt, der zwischen dem ersten Plattenabschnitt und dem zweiten Plattenabschnitt angeordnet ist und einen Flammen- oder Gasweg verlängert.
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Der Kernabschnitt kann in einem Muster ausgebildet sein, in dem ein Einheitssäulenabschnitt mit einer Form einer hohlen polygonalen Säule wiederholt wird.
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Der Einheitssäulenabschnitt kann mindestens zwei Säulenoberflächen aufweisen, in denen Öffnungsabschnitte gebildet sind.
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Der Säuleneinheitsabschnitt kann einen ersten Öffnungsabschnitt aufweisen, der benachbart zu dem ersten Plattenabschnitt ausgebildet ist, und einen zweiten Öffnungsabschnitt, der benachbart zu dem zweiten Plattenabschnitt ausgebildet ist, um einen Flammenpfad in Zickzackform zu bilden.
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Das Plattenelement kann ein Aufnahmeelement umfassen, das in einem Raum zwischen dem ersten Plattenabschnitt und dem zweiten Plattenabschnitt untergebracht ist und aus einem Material gebildet ist, um eine Löschfunktion, eine Wärmeabsorptionsfunktion und/oder eine Feuerwiderstandsfunktion auszuführen.
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Figurenliste
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Die obigen und andere Aspekte, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen klarer verständlich.
- 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Batteriemoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung.
- 2 ist eine Vorderansicht einer Sekundärbatteriezelle des Batteriemoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung.
- 3 ist eine Vorderansicht, die den Zustand darstellt, in dem eine Flammenaustrittsöffnung bereitgestellt ist, um einem schwachen Dichtungsabschnitt der Sekundärbatteriezelle in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung zugewandt zu sein.
- 4 ist eine Vorderansicht, die eine beispielhafte Ausführungsform veranschaulicht, bei der eine Flammenaustrittsöffnung ein Austrittskopplungsrohr und ein Austrittsführungsrohr in einem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst.
- 5 ist eine Vorderansicht, die eine beispielhafte Ausführungsform veranschaulicht, bei der eine Flammenaustrittsöffnung einen Öffnungs-/Schließplattenabschnitt umfasst, der vorgesehen ist, um durch Hitze oder Druck, verursacht durch eine Explosion einer Sekundärbatteriezelle in einem Batteriemodul, gemäß der vorliegenden Offenbarung gebrochen zu werden.
- 6 ist eine Vorderansicht, die eine beispielhafte Ausführungsform veranschaulicht, bei der eine Flammenaustrittsöffnung einen Öffnungs-/Schließplattenabschnitt umfasst, der vorgesehen ist, um durch Druck, der durch eine Explosion einer Sekundärbatteriezelle in einem Batteriemodul verursacht wird, gemäß der vorliegenden Offenbarung gedreht zu werden.
- 7 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Einheitssäulenabschnitt eines Kernabschnitts in einem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
- 8 ist eine Draufsicht, die eine beispielhafte Ausführungsform veranschaulicht, bei der ein Plattenelement mit einem Aufnahmeelement in einem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung versehen ist.
- Die 9A und 9B sind Graphen, die einen Vergleich von Temperaturänderungen einer Sekundärbatteriezelle in einer beispielhaften Ausführungsform, bei der eine Flammenaustrittsöffnung an einem vorderen/hinteren Element bereitgestellt ist, und einer beispielhaften Ausführungsform, und eine beispielhafte Ausführungsform, bei der eine Flammenaustrittsöffnung an einem Abdeckelement, in einem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung, bereitgestellt ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Vor der Beschreibung sollte verstanden werden, dass die in der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendeten Begriffe nicht als auf allgemeine und Wörterbuchbedeutungen beschränkt ausgelegt werden sollten, sondern basierend auf den Bedeutungen und Konzepten interpretiert werden sollten, die technischen Aspekten der vorliegenden Offenbarung entsprechen, auf der Grundlage des Prinzips, dass es dem Erfinder gestattet ist, Begriffe zur besten Erklärung angemessen zu definieren. Daher repräsentieren die in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschriebenen Konfigurationen nicht alle technischen Konzepte oder Ideen der vorliegenden Offenbarung, sondern sollten als beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betrachtet werden. Es versteht sich, dass zum Zeitpunkt der Einreichung der Anmeldung verschiedene Modifikationen und Äquivalente der Ausführungsformen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung erdacht werden können.
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Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind die gleichen Elemente, soweit wie möglich, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Darüber hinaus können detaillierte Beschreibungen in Bezug auf wohlbekannte Funktionen oder Konfigurationen weggelassen werden, um Gegenstände der vorliegenden Offenbarung nicht unnötig zu verschleiern. Aus dem gleichen Grund sind einige der Elemente in den beigefügten Zeichnungen übertrieben, weggelassen oder schematisch dargestellt, und die Größe jedes Elements spiegelt möglicherweise nicht vollständig die tatsächliche Größe wider.
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Batteriemodul, das sich mit einem Problem befassen kann, bei dem eine Explosion eines Batteriemoduls eine sukzessive Explosion eines anderen benachbarten Batteriemoduls verursacht. Somit kann das Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Wärmeausbreitung zu einem anderen Batteriemodul in einer Situation eines thermischen Durchgehens eines Batteriemoduls verhindern.
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In einem anderen Aspekt kann ein Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Flamme zerstreuen, die durch eine Explosion eines Batteriemoduls erzeugt wird.
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In einem anderen Aspekt kann ein Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung mindestens eines von Flamme und Gas, das durch eine Explosion einer Sekundärbatteriezelle 100 erzeugt wird, schnell aus einem Inneren einer Gehäuseeinheit 200 entladen. Somit kann das Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Wirkung der Flamme und/oder des Gases, die durch die Explosion einer Sekundärbatteriezelle 100 erzeugt werden, auf eine andere Sekundärbatteriezelle 100 erheblich reduzieren.
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Insbesondere zeigt 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines Batteriemoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung, und 2 ist eine Vorderansicht einer Sekundärbatteriezelle 100 des Batteriemoduls gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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Außerdem zeigt 3 eine Vorderansicht, die den Zustand darstellt, in dem eine Flammenaustrittsöffnung 210 bereitgestellt ist, um einem schwachen Dichtungsabschnitt 100a der Sekundärbatteriezelle 100 in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung zugewandt zu sein. Die 9A und 9B sind Graphen, die einen Vergleich von Temperaturänderungen der Sekundärbatteriezelle 100 in einer beispielhaften Ausführungsform zeigen, in der eine Flammenaustrittsöffnung 210 an einem vorderen/hinteren Element 200d bereitgestellt ist, und einer beispielhaften Ausführungsform, in der eine Flammenaustrittsöffnung 210 an einem Abdeckelement 200c in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt ist.
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Unter Bezugnahme auf die 1, 2, 3 und 9 kann ein Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Sekundärbatteriezelle 100, eine Gehäuseeinheit 200 umfassen. Insbesondere kann die Gehäuseeinheit 200 eine Flammenaustrittsöffnung 210 umfassen.
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Die Sekundärbatteriezelle 100 kann mindestens einen schwachen Dichtungsabschnitt 100a umfassen. Und die Gehäuseeinheit 200 kann die Vielzahl der Sekundärbatteriezellen 100 aufnehmen. Die Flammenaustrittsöffnung 210, die in der Gehäuseeinheit 200 enthalten ist, kann so ausgebildet sein, dass sie dem schwachen Dichtungsabschnitt 100a zugewandt ist, so dass eine Flamme oder ein Abgas, das von dem schwachen Dichtungsabschnitt 100a abgegeben wird, veranlasst werden kann, aus der Gehäuseeinheit 200 nach außen abgegeben zu werden.
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Das heißt, die Flammenaustrittsöffnung 210 kann so angeordnet sein, dass sie dem schwachen Dichtungsabschnitt 100a zugewandt ist, so dass das Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung Flammen, Gas oder dergleichen, die von dem schwachen Dichtungsabschnitt 100a abgegeben werden, schnell von einer Innenseite der Gehäuseeinheit 200 entladen kann.
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Daher kann das Batteriemodul ein Problem angehen, bei dem Flammen, Gas oder dergleichen, die durch eine Explosion einer Sekundärbatteriezelle 100 erzeugt werden, in der Gehäuseeinheit 200 verbleiben, so dass andere Sekundärbatteriezellen 100 relativ schnell einer Umgebung mit hoher Temperatur und hohem Druck ausgesetzt sind, um schnelle aufeinander folgende Explosionen zu verursachen.
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Die Vielzahl von Sekundärbatteriezellen 100 kann in einem Innenraum der Gehäuseeinheit 200 untergebracht sein.
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Die Sekundärbatteriezelle 100 kann eine Elektrodenanordnung und ein Zellenkörperelement, das die Elektrodenanordnung umgibt, umfassen.
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Die Elektrodenanordnung kann im Wesentlichen einen Elektrolyten umfassen, und der Elektrolyt kann in dem Zellenkörperelement aufgenommen und zusammen mit der Elektrodenanordnung verwendet werden. Der Elektrolyt kann ein Lithiumsalz wie LiPF6 oder LiBF4 in einem organischen Lösungsmittel wie Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Diethylcarbonat (DEC), Ethylmethylcarbonat (EMC) oder Dimethylcarbonat (DMC) enthalten. Der Elektrolyt kann in einer flüssigen, festen oder gelförmigen Phase vorliegen.
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Das Zellenkörperelement ist eine Komponente, die die Elektrodenanordnung schützt und den Elektrolyten darin aufnimmt. Als ein Beispiel kann das Zellenkörperelement als ein beutelartiges Element oder ein becherartiges Element bereitgestellt werden. Das beutelartige Element, das die Elektrodenanordnung darin aufnimmt, während es die Elektrodenanordnung an drei Seiten davon abdichtet, kann eine Komponente sein, die konfiguriert ist, um die Elektrodenanordnung durch Überlappen und Verbinden des beutelartigen Elements an drei Seiten der Elektrodenanordnung, normalerweise an einer oberen Seite und beiden seitlichen Seiten mit Ausnahme einer Seite, die eine untere Seite ist, in einem Zustand, in dem die Elektrodenanordnung in dem beutelartigen Element aufgenommen ist, zu versiegeln. Das becherartige Element, das die Elektrodenanordnung darin aufnimmt, während es die Elektrodenanordnung an einer Seite davon abdichtet, kann eine Komponente sein, die konfiguriert ist, um die Elektrodenanordnung durch Überlappen und Verbinden des becherartigen Elements an einer Seite der Elektrodenanordnung abzudichten, normalerweise eine obere Fläche mit Ausnahme von drei Seiten, die eine untere Seite und beide seitlichen Seiten sind, in einem Zustand, in dem die Elektrodenanordnung in dem becherartigen Element aufgenommen ist.
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Die Sekundärbatteriezelle 100 vom Beuteltyp oder die Sekundärbatteriezelle 100 vom Bechertyp ist jedoch nur ein Beispiel für die Sekundärbatteriezelle 100, die in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung untergebracht ist, und die Sekundärbatteriezelle 100, die in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung untergebracht ist, ist nicht auf die oben beschriebenen Typen beschränkt.
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In der Sekundärbatteriezelle 100 kann der schwache Dichtungsabschnitt 100a in dem Dichtungsabschnitt 120 ausgebildet sein, der ausgebildet ist, um einen Umfang der Elektrodenanordnung abzudichten.
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Der schwache Dichtungsabschnitt 100a kann ein Abschnitt sein, der zwangsläufig durch eine Form und eine Struktur der Sekundärbatteriezelle 100 gebildet wird. Bezugnehmend auf 2 kann ein Scheitelabschnitt der Sekundärbatteriezelle 100 eine schwache Abdichtung aufweisen, so dass ein schwacher Dichtungsabschnitt 100a in dem Scheitelabschnitt gebildet werden kann. Außerdem kann der Dichtungsabschnitt 120, der auf einem Elektrodenleitungsabschnitt 110, der mit der Elektrodenanordnung verbunden ist, gebildet ist, auch eine schwache Abdichtung aufweisen, um die Bildung des schwachen Dichtungsabschnitts 110a zu bewirken.
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Das Gehäuseelement kann als Körper eines Batteriemoduls dienen, in dem die mehreren Sekundärbatteriezellen 100 untergebracht sind.
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Zum Beispiel kann das Gehäuseelement eine Konfiguration sein, in der die Vielzahl von Sekundärbatteriezellen 100 montiert sind, und kann dazu dienen, in der Sekundärbatteriezelle 100 erzeugte elektrische Energie an eine externe Einheit zu übertragen oder externe elektrische Energie an die Sekundärbatteriezelle 100 zu übertragen, während die Sekundärbatteriezelle 100 geschützt wird.
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Die Flammenaustrittsöffnung 210, die dem schwachen Dichtungsabschnitt 100a der Sekundärbatteriezelle 100 zugewandt ist, kann in dem Gehäuseelement ausgebildet sein. Dementsprechend können Flammen, Gas oder dergleichen, die von dem schwachen Dichtungsabschnitt 100a ausgestoßen werden, aus dem Innenraum der Gehäuseeinheit 200 abgegeben werden.
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Die Flammenaustrittsöffnung 210 des Batteriemoduls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann in einem oberen Kantenabschnitt der Gehäuseeinheit 200 gebildet sein.
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Dies liegt daran, dass der schwache Dichtungsabschnitt 100a hauptsächlich im oberen Scheitelabschnitt der Sekundärbatteriezelle 100 ausgebildet ist und das Abgeben einer Flamme oder eines Gases, die an einen oberen Scheitelabschnitt angrenzt, vorteilhaft ist, um eine Explosionsausbreitungszeit der Batterie Sekundärbatteriezelle 100 zu verzögern.
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Dies ist unter Bezugnahme auf die
9A und
9B leicht verständlich.
9A veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform, bei der die Flammenaustrittsöffnung 210 benachbart zu einem zentralen Abschnitt der Sekundärbatteriezelle 100 ausgebildet ist, und
9B veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform, bei der die Flammenaustrittsöffnung 210 angrenzend an einen oberen Scheitelpunkt der Sekundärbatteriezelle 100 ausgebildet ist. Die Inhalte der Ausführungsformen sind in der Tabelle 1 unten zusammengefasst und aufgelistet. In der Tabelle 1 bezieht sich eine Zündzeit auf einen Zeitpunkt, zu dem eine Temperatur schnell auf eine höchste Temperatur erhöht wird, und eine Ausbreitungszeit bezieht sich auf ein Intervall von einer Zündzeit einer ersten Zelle bis zu einer nächsten Zündzeit. Tabelle 1
| | FALL 1 (1st Zelle) | FALL 2 (2nd Zelle) | FALL 3 (3rd Zelle) | FALL 4 (1st Zelle) | FALL 5 (2nd Zell) | FALL 6 (3rd Zelle) |
| IT (sec) | 90 | 102 | 116 | 81 | 105 | 141 |
| ST (sec) | 0 | 12 | 26 | 0 | 24 | 60 |
IT: Zündzeit
PT: Ausbreitungszeit
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Wie aus 9B zu sehen ist, ist in FALL 4 bis FALL 6, in denen die Flammenaustrittsöffnung 210 angrenzend an den oberen Scheitelpunkt der Sekundärbatteriezelle 100 ausgebildet ist, eine Zündzeit im Vergleich zu dem FALL 1 bis FALL 3 in 9A, in der die Flammenaustrittsöffnung 210 angrenzend an den Mittelabschnitt der Sekundärbatteriezelle 100 ausgebildet ist, relativ verzögert.
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Zum Beispiel kann sich nach der Explosion einer ersten Zelle eine Flamme auf benachbarte zweite und dritte Zellen ausbreiten, um zu einer Explosion der zweiten und dritten Zelle zu führen. In diesem Fall kann bestätigt werden, dass eine solche Zündzeit verlängert wird.
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Dies kann durch einen Vergleich zwischen Ausbreitungszeiten basierend auf einem Zeitpunkt, zu dem die erste Zelle zündet, leichter verstanden werden. Beispielsweise beträgt in einer beispielhaften Ausführungsform, in der die Flammenaustrittsöffnung 210 angrenzend an den Mittelabschnitt der Sekundärbatteriezelle 100 ausgebildet ist, die zum Zünden der zweiten Zelle erforderliche Zeit (FALL 2) 12 Sekunden. Andererseits beträgt in einer beispielhaften Ausführungsform, in der die Flammenaustrittsöffnung 210 angrenzend an den oberen Scheitel der Sekundärbatteriezelle 100 ausgebildet ist, die zum Zünden der zweiten Zelle erforderliche Zeit (FALL 5) 24 Sekunden, was 12 Sekunden länger als in FALL 2 ist. Außerdem beträgt in der beispielhaften Ausführungsform, in der die Flammenaustrittsöffnung 210 angrenzend an den Mittelabschnitt der Sekundärbatteriezelle 100 ausgebildet ist, die Zeit, die zum Zünden der dritten Zelle (FALL 3) erforderlich ist, 26 Sekunden. Andererseits beträgt in der beispielhaften Ausführungsform, in der die Flammenaustrittsöffnung 210 benachbart zum oberen Scheitel der Zelle 100 ausgebildet ist, die zum Zünden der dritten Zelle (FALL 6) erforderliche Zeit 60 Sekunden, was 34 Sekunden länger als im FALL 3 ist.
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Das Gehäuseelement kann ein Bodenelement 200a, ein vorderes/hinteres Element 200d, ein Seitenwandelement 200b und ein Abdeckelement 200c umfassen, die einen Innenraum bilden, in dem die Vielzahl von Sekundärbatteriezellen 100 untergebracht sind.
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Das untere Element 200a kann ein Element sein, auf dem eine Vielzahl der Sekundärbatteriezellen 100 sitzen. Das vordere/hintere Element 200d kann an einer Kante des unteren Elements 200a bereitgestellt sein, und die Elektrodenleitungsabschnitte 110 der Sekundärbatteriezellen 100 können mit dem vorderen/hinteren Element 200d verbunden sein. Das Seitenwandelement 200b kann an einer Kante des Bodenelements 200a bereitgestellt sein und kann benachbart zu dem vorderen/hinteren Element 200d sein. Das Abdeckelement 200c kann an oberen Enden des vorderen/hinteren Elements 200d und der Seitenwandelemente 200b bereitgestellt sein.
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Die Flammenaustrittsöffnung 210 kann an mindestens einem von einem vorderen/hinteren Endabschnitt des Abdeckelements 200c angrenzend an das vordere/hintere Element 200d und einem oberen Endabschnitt des vorderen/hinteren Elements 200d angrenzend an das Abdeckelement 200c bereitgestellt sein.
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Wie oben beschrieben ist die Position der Flammenaustrittsöffnung 210 auf die oben erwähnte Position beschränkt. Dies liegt daran, dass das Ausbilden der Flammenaustrittsöffnung 210 benachbart zu einem oberen Scheitel als andere Abschnitte der Sekundärbatteriezelle 100 und das Ausstoßen einer Flamme oder eines Gases zum Verzögern einer Zündzeit vorteilhaft sind. Der Grund dafür wurde oben beschrieben.
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Außerdem können das Bodenelement 200a, das vordere/hintere Element 200d, das Seitenwandelement 200b und das Abdeckelement 200c und dergleichen mit einem Plattenelement 220, das einen Flammenpfad verlängert, versehen sein.
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Beispielsweise können das Bodenelement 200a, das vordere/hintere Element 200d, das Seitenwandelement 200b und das Abdeckelement 200c aus dem Plattenelement 220 selbst gebildet sein.
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Dementsprechend kann eine Rate, mit der die Flamme, die durch eine Explosion erzeugt wird, die in der in dem Innenraum des Gehäuseelements untergebrachten Sekundärbatteriezelle 100 auftritt, durch das Bodenelement 200a nach außen aus dem Gehäuseelement, dem vorne/hinten Element 200d, dem Seitenwandelement 200b, dem Abdeckelement 200c und dergleichen abgegeben, verringert werden. Aufgrund der Abnahme der Geschwindigkeit, mit der die Flamme aus dem Gehäuseelement nach außen abgegeben wird, kann ein Problem angegangen werden, bei dem sich die Flamme zu einem benachbarten anderen Batteriemodul ausbreitet, um eine sukzessive Explosion zu verursachen.
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Insbesondere kann das Plattenelement 220 des Batteriemoduls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform einen ersten Plattenabschnitt 221, einen zweiten Plattenabschnitt 222 und einen Kernabschnitt 223 umfassen. Der erste Plattenabschnitt 221 kann auf einer Seite angeordnet sein, und der zweite Plattenabschnitt 222 kann auf der anderen Seite so angeordnet sein, dass er von dem ersten Plattenabschnitt 221 um einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist. Der Kernabschnitt 223 kann zwischen dem ersten Plattenabschnitt 221 und dem zweiten Plattenabschnitt 222 angeordnet sein und kann einen Flammen- oder Gasweg verlängern.
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Als ein Beispiel, wenn das Seitenwandelement 200b aus dem Plattenelement 220 gebildet ist, kann der erste Plattenabschnitt 221 auf einer Seite angeordnet sein, um nach außen exponiert zu sein, und der zweite Plattenabschnitt 222 kann auf einer Innenseite näher an der Sekundärbatteriezelle 100 als der erste Plattenabschnitt 221 angeordnet sein. Zum Beispiel kann zumindest ein Abschnitt beider Enden des zweiten Plattenabschnitts 222 mit dem ersten Plattenabschnitt 221 gekoppelt sein, und ein mittlerer Abschnitt des zweiten Plattenabschnitts 222 kann so angeordnet sein, dass er von dem ersten Plattenabschnitt 221 in einem vorbestimmten Abstand beabstandet ist und näher an der Sekundärbatteriezelle 100 als der erste Plattenabschnitt 221 ist.
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Der Kernabschnitt 223 kann zwischen dem ersten Plattenabschnitt 221 und dem zweiten Plattenabschnitt 222 angeordnet sein. Außerdem kann der Kernabschnitt 223 so ausgebildet sein, dass er eine Struktur aufweist, die einen Flammenpfad verlängert, der zwischen dem ersten Plattenabschnitt 221 und der zweiten Plattenabschnitt 222 eintritt. Eine detaillierte Beschreibung des Kernabschnitts 223 wird später unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
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Die Flammenaustrittsöffnung 210 des Batteriemoduls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann mit einem Plattenelement 220, das in der Gehäuseeinheit 200 bereitgestellt ist, verbunden sein, um den Flammenpfad zu verlängern.
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Zum Beispiel kann die Flammenaustrittsöffnung 210 so vorgesehen sein, dass sie dem schwachen Dichtungsabschnitt 100a zugewandt ist, so dass sich Flamme, Gas oder dergleichen, die von dem schwachen Dichtungsabschnitt 100a ausgestoßen werden, schnell in das Innere des Plattenelements 220 ausbreiten können.
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Dementsprechend kann die Temperatur der Flamme, des Gases oder dergleichen, die durch die Flammenaustrittsöffnung 210 strömt, während des Durchgangs durch das Plattenelement 220 sinken, und kann somit nach außen abgegeben werden. Insbesondere kann die Flamme, wenn eine Temperatur der Flamme verringert wird, zerstreut werden.
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Die Flammenaustrittsöffnung 210 kann ein Austrittskopplungsrohr 211 und ein Austrittsführungsrohr 212 umfassen, um die Flamme, das Gas oder dergleichen effektiv aus dem Inneren der Gehäuseeinheit 200 zu entladen. Dies wird unten unter Bezugnahme auf 4 im Detail beschrieben.
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4 ist eine Vorderansicht, die eine beispielhafte Ausführungsform veranschaulicht, bei der die Flammenaustrittsöffnung 210 ein Austrittskopplungsrohr 211 und ein Austrittsführungsrohr 212 in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst. Bezugnehmend auf 4 kann die Flammenaustrittsöffnung 210 des Batteriemoduls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform das Austrittskopplungsrohr 211 und das Austrittsführungsrohr 212 beinhalten.
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Das Austrittskupplungsrohr 211 kann mit der Gehäuseeinheit 200 verbunden sein, und das Austrittsführungsrohr 212 kann mit dem Austrittskupplungsrohr 211 verbunden sein und kann so ausgebildet sein, dass es sich von dem Austrittskupplungsrohr 211 in Richtung des schwachen Dichtungsabschnitts 100a erstreckt.
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Zum Beispiel kann ein Spalt zwischen der Gehäuseeinheit 200 und der Sekundärbatteriezelle 100 gebildet werden. Das Austrittsführungsrohr 212 kann so vorgesehen sein, dass ein Endabschnitt der Flammenaustrittsöffnung näher an dem schwachen Dichtungsabschnitt 100a als das Plattenelement 220 der Gehäuseeinheit 200 angeordnet sein kann.
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Dementsprechend kann eine Geschwindigkeit, mit der die Flamme und das Gas, die aus dem schwachen Dichtungsabschnitt 100a ausgestoßen werden, in eine andere Position entweichen, verringert werden, wodurch ein Problem angegangen wird, bei dem Flammen, Gas oder dergleichen, durch eine Explosion einer Sekundärbatteriezelle 100 erzeugt wird, in der Gehäuseeinheit 200 verbleiben, so dass andere Sekundärbatteriezellen 100 relativ schnell einer Hochtemperatur- und Hochdruckumgebung ausgesetzt werden, um schnelle aufeinanderfolgende Explosionen zu verursachen.
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Das Austrittsführungsrohr 212 des Batteriemoduls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann so ausgebildet sein, dass es eine Form hat, in der eine Breite davon in einer Richtung zu dem schwachen Dichtungsabschnitt 100a von dem Austrittskupplungsrohr 211 vergrößert ist.
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Wie oben beschrieben, ist die Form der Entladungsführung so begrenzt, dass die Flamme und das Gas, die aus dem schwachen Dichtungsabschnitt 100a ausgestoßen werden, zum Austrittskopplungsrohr 211 geleitet werden können, während eine Fläche, in der die Flamme und das Gas erhalten, vergrößert wird. Als Beispiel kann das Austrittsführungsrohr 212 die Form eines Kegels mit einem offenen Endabschnitt oder dergleichen haben.
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5 zeigt eine Vorderansicht, die eine beispielhafte Ausführungsform veranschaulicht, bei der die Flammenaustrittsöffnung 210 einen Öffnungs-/Schließplattenabschnitt 213 umfasst, der vorgesehen ist, um durch Hitze oder Druck, verursacht durch eine Explosion der Sekundärbatteriezelle 100 in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung, zerbrochen zu werden, und 6 ist eine Vorderansicht, die eine beispielhafte Ausführungsform veranschaulicht, in der die Flammenaustrittsöffnung 210 einen Öffnungs-/Schließplattenabschnitt 213 umfasst, der vorgesehen ist, um durch Druck, der durch eine Explosion der Sekundärbatteriezelle 100 in dem Batteriemodul verursacht wird, in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung gedreht zu werden.
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Unter Bezugnahme auf die 5 und 6 kann die Flammenaustrittsöffnung 210 des Batteriemoduls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform eine Öffnung 213a umfassen, die in einem Abschnitt der Gehäuseeinheit 200, der dem schwachen Dichtungsabschnitt 100a zugewandt ist, gebildet ist und einen Öffnungs-/Schließplattenabschnitt, der die Öffnung 213a öffnet und schließt.
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Wie oben beschrieben, wenn der Öffnungs-/Schließplattenabschnitt 213 durch eine Hochtemperatur- und Hochdruckflamme, Gas oder dergleichen, die von dem schwachen Dichtungsabschnitt 100a abgegeben werden, geöffnet wird, können die Flamme und das Gas aus dem innerhalb der Gehäuseeinheit 200 durch die Öffnung 213a der Flammenaustrittsöffnung 210 abgegeben werden.
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Externe Verunreinigungen können durch das Plattenelement 220 nach hinten fließen, um in den Innenraum der Gehäuseeinheit 200 einzutreten. Ein solches Problem kann durch den Öffnungs-/Schließplattenabschnitt 213 angegangen werden.
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Es kann dem Öffnungs-/Schließplattenabschnitt 213 ermöglicht werden, die Flammenaustrittsöffnung 210 durch eine Hochtemperatur- und Hochdruckflamme, Gas oder dergleichen, die von dem schwachen Dichtungsabschnitt 100a abgegeben wird, zu öffnen. Zu diesem Zweck kann der Öffnungs-/Schließplattenabschnitt 213 durch Hitze oder Druck einer Flamme, eines Gases oder dergleichen, die durch eine Explosion einer Sekundärbatteriezelle 100 erzeugt wird, zerbrochen werden, um die Flammenaustrittsöffnung 210 zu öffnen.
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Mit anderen Worten kann der Öffnungs-/Schließplattenabschnitt 213 geschmolzen und durch Hitze, die durch die Explosion der Sekundärbatteriezelle 100 erzeugt wird, beschädigt werden, um die Flammenaustrittsöffnung 210 zu öffnen, oder kann beschädigt werden, während eine Rissbildung aufgrund von Hochdruckgas, das durch die Explosion der zweiten Batteriezelle 100 erzeugt wird, um die Flammenaustrittsöffnung 210 zu öffnen, auftritt.
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Als ein Beispiel, wie in 5 gezeigt, kann ein Nutabschnitt 214 in einem Abschnitt des Öffnungs-/Schließplattenabschnitts 213 ausgebildet sein, so dass der Öffnungs-/Schließplattenabschnitt 213 im Vergleich zu den anderen Abschnitten gegenüber Hochdruckgas anfällig ist.
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Alternativ kann der Öffnungs-/Schließplattenabschnitt 213 beispielsweise in Form einer sich öffnenden/schließenden Tür bereitgestellt werden, wie in 6 dargestellt ist.
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Zum Beispiel kann ein Endabschnitt des Öffnungs-/Schließplattenabschnitts 213 des Batteriemoduls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform gelenkig mit dem zweiten Plattenabschnitt 222 gekoppelt sein, so dass der Öffnungs-/Schließplattenabschnitt 213 durch Druck, der durch eine Explosion der einen Sekundärbatteriezelle 100 erzeugt wird, gedreht werden kann, um die Öffnung 213a zu öffnen.
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Zu diesem Zweck kann ein Ende des Öffnungs-/Schließplattenabschnitts 213 gelenkig mit dem zweiten Plattenabschnitt 222 verbunden sein, um den Öffnungs-/Schließplattenabschnitt 213 zu drehen, und ein elastisches Element, das eine vorbestimmte elastische Kraft in einer Richtung bereitstellt, in der die Öffnung 213a geschlossen ist, kann mit dem einen Endabschnitt des Öffnungs-/Schließplattenabschnitts 213 verbunden sein.
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Dementsprechend kann sich der Öffnungs-/Schließplattenabschnitt 213 in eine Richtung drehen, in der die Öffnung 213a geöffnet ist, wenn die in dem Innenraum untergebrachte Sekundärbatteriezelle 100 explodiert, um den Innenraum in einer Hochtemperatur- und Hochdruckumgebung zu bilden. In einem normalen Zustand kann der Öffnungs-/Schließplattenabschnitt 213 in einem Zustand der Drehung in einer Richtung angeordnet sein, in der die Öffnung 213a geschlossen ist.
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7 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Einheitssäulenabschnitt 223a des Kernabschnitts 223 in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt. Bezugnehmend auf 7 kann der Kernabschnitt 223 des Batteriemoduls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform in einem Muster ausgebildet sein, in dem ein Einheitssäulenabschnitt 223a mit einer Form einer hohlen polygonalen Säule wiederholt wird.
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Wie oben beschrieben, kann der Kernabschnitt 223 eine Vielzahl der Einheitssäulenabschnitte 223a umfassen, und die Flamme kann sich bewegen, während sie durch die Einheitssäulenabschnitte 223a hindurchgeht. Daher kann der Kernabschnitt 223 konfiguriert sein, um einen Flammenweg zu vergrößern.
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Außerdem kann der Kernabschnitt 223 zwischen dem ersten Plattenabschnitt 221 und dem zweiten Plattenabschnitt 222 angeordnet sein, um dazu zu dienen, den ersten Plattenabschnitt 221 und den zweiten Plattenabschnitt 222 zu stützen. Dementsprechend kann das Plattenelement 220 die strukturelle Steifigkeit in einer Umgebung von Stößen, Vibrationen oder dergleichen sicherstellen, während eine Gewichtsreduzierung erreicht wird.
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Der Einheitssäulenabschnitt 223a des Batteriemoduls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann Öffnungsabschnitte 223b aufweisen, die in mindestens zwei Säulenoberflächen davon ausgebildet sind.
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Dementsprechend können Flammen, Gas oder dergleichen, die in den Einheitssäulenabschnitt 223a des Kernabschnitts 223 eingeführt werden, sich zu einem benachbarten anderen Einheitssäulenabschnitt 223a ausbreiten. Als Ergebnis kann ein Strömungsweg der Flamme, des Gases oder dergleichen, die in den Kernabschnitt 223 eintreten, verlängert werden.
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Außerdem kann der Einheitssäulenabschnitt 223a des Batteriemoduls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform einen ersten Öffnungsabschnitt 223c aufweisen, der benachbart zu dem ersten Plattenabschnitt 221 ausgebildet ist, und einen zweiten Öffnungsabschnitt 223d aufweisen, der benachbart zu dem zweiten Plattenabschnitt 222 ausgebildet ist, um einen Flammenpfad in Zickzackform zu bilden.
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Wenn die Öffnungsabschnitte 223b in einer solchen Form ausgebildet sind, kann der Strömungsweg der Flamme, des Gases oder dergleichen weiter verlängert werden, und es kann auch ein indirekter Kühleffekt verursacht werden. Dementsprechend kann ein Flammenableitungseffekt erhöht werden und es kann Gas bei einer relativ niedrigen Temperatur gebildet werden.
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Als ein Beispiel kann die Flamme, das Gas oder dergleichen in den Einheitssäulenabschnitt 223a durch den ersten Öffnungsabschnitt 223c eintreten, und die Flamme, das Gas oder dergleichen kann zu einem benachbarten anderen Einheitssäulenabschnitt 223a durch den zweiten Öffnungsabschnitt 223d abgegeben werden, um den Strömungsweg der Flamme, des Gases oder dergleichen zu verlängern.
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Wenn der erste Öffnungsabschnitt 223c ein benachbart zum ersten Plattenabschnitt 221 ausgebildetes Loch ist und der zweite Öffnungsabschnitt 223d ein angrenzend an den zweiten Plattenabschnitt 222 ausgebildetes Loch ist, kann die Flamme, das Gas oder dergleichen den Einheitssäulenabschnitt 223a in einer Ebene horizontal zum ersten Plattenabschnitt 221 oder dem zweiten Plattenabschnitt 222 durchdringen, und eine Strömung in einer Richtung, die die eine Ebene schneidet, kann sichergestellt werden. Daher kann der Strömungsweg der Flamme, des Gases oder dergleichen weiter zickzackförmig verlängert werden.
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Wenn der erste Plattenabschnitt 211 oder der zweite Plattenabschnitt 212 benachbart zu einer Außenseite einer relativ niedrigen Temperatur angeordnet ist, kann zusätzlich die Flamme, das Gas oder dergleichen gekühlt werden, während sie durch den ersten Öffnungsabschnitt 223c oder den zweiten Öffnungsabschnitt 223d strömen.
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8 ist eine Draufsicht, die eine beispielhafte Ausführungsform veranschaulicht, in der das Plattenelement 220 mit einem Aufnahmeelement 230 in dem Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung versehen ist. Bezugnehmend auf 8 kann das Plattenelement 220 des Batteriemoduls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ein Aufnahmeelement 230 beinhalten, das in dem Raum zwischen dem ersten Plattenabschnitt 221 und dem zweiten Plattenabschnitt 222 untergebracht ist und aus einem Material gebildet ist, um mindestens eine von einer Löschfunktion, einer Wärmeabsorptionsfunktion und einer Feuerwiderstandsfunktion auszuführen.
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Wenn der erste Plattenabschnitt 221 oder der zweite Plattenabschnitt 222, die angrenzend an den Innenraum der Gehäuseeinheit 200 angeordnet sind, durch Hitze oder Flamme geschmolzen wird, kann das Aufnahmeelement 230 dementsprechend mindestens eine von der Löschfunktion, der Wärmeabsorptionsfunktion und der Feuerwiderstandsfunktion ausüben, während sie in direktem Kontakt mit der Hitze, Flamme oder dergleichen steht.
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Wie oben beschrieben, kann ein Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung ein Problem angehen, bei dem eine Explosion eines Batteriemoduls eine sukzessive Explosion eines anderen benachbarten Batteriemoduls verursacht.
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Zum Beispiel kann das Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Wärmeausbreitung zu einem anderen Batteriemodul in einer Situation eines thermischen Durchgehens eines Batteriemoduls verhindern.
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In einem anderen Aspekt kann ein Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Flamme zerstreuen, die durch eine Explosion eines Batteriemoduls erzeugt wird.
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In einem anderen Aspekt kann ein Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Flamme und/oder Gas, das durch eine Explosion einer Sekundärbatteriezelle erzeugt wird, schnell aus einem Inneren einer Gehäuseeinheit entladen.
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Zum Beispiel kann das Batteriemodul gemäß der vorliegenden Offenbarung eine Wirkung der Flamme und/oder des Gases, die durch die Explosion einer Sekundärbatteriezelle erzeugt werden, auf eine andere Sekundärbatteriezelle erheblich reduzieren.
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Obwohl diese Offenbarung spezifische Beispiele enthält, wird nach einem Verständnis der Offenbarung dieser Anmeldung offensichtlich, dass verschiedene Änderungen in Formen und Details an diesen Beispielen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Ansprüche und ihrer Äquivalente abzuweichen. Die hierin beschriebenen Beispiele sind nur in einem beschreibenden Sinne und nicht zum Zwecke der Einschränkung zu betrachten. Beschreibungen von Merkmalen oder Aspekten in jedem Beispiel sind als auf ähnliche Merkmale oder Aspekte in anderen Beispielen anwendbar zu betrachten. Geeignete Ergebnisse können erzielt werden, wenn die beschriebenen Techniken in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden und/oder wenn Komponenten in einem beschriebenen System, Architektur, Gerät oder Schaltung auf andere Weise kombiniert und/oder durch andere Komponenten oder deren Äquivalente ersetzt oder ergänzt werden. Daher wird der Umfang der Offenbarung nicht durch die detaillierte Beschreibung, sondern durch die Ansprüche und deren Äquivalente definiert, und alle Variationen innerhalb des Umfangs der Ansprüche und deren Äquivalente sind als in die Offenbarung mitumfasst anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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