JP2023509418A - 電池、装置、電池の製造方法及び製造装置 - Google Patents

電池、装置、電池の製造方法及び製造装置 Download PDF

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Abstract

本願は電池、装置、電池の製造方法及び製造装置を提供し、エネルギー貯蔵の技術分野に関し、電池の使用安全性が悪いという問題を解決することに用いられ、該電池は第１電池セル及び第２電池セルを含み、第１電池セルは第１圧力解放機構を含み、第２電池セルは第２圧力解放機構を含み、第１電池セルのエネルギー密度は第２電池セルのエネルギー密度よりも大きく、且つ第１圧力解放機構の面積は第２圧力解放機構の面積よりも大きい。該装置は上記電池を含む。該電池の製造方法は、第１電池セルを配置するステップと、第２電池セルを配置するステップと、を含む。該電池の製造装置は、第１電池セル配置モジュール及び第２電池セル配置モジュールを含み、本願により提供される電池、装置、電池の製造方法及び製造装置は電池の使用安全性を向上させる。

Description

本願はエネルギー貯蔵の技術分野に関し、特に電池、装置、電池の製造方法及び製造装置に関する。
省エネ・排出削減は自動車産業の持続可能な発展の鍵である。このような場合、電気自動車は、省エネルギーと環境保護の長所により、自動車産業の持続可能な発展にとって重要なことである。電気自動車にとって、電池技術はその発展における１つの重要な要素である。電池技術の発展では、電池の性能の向上に加えて、安全性の問題も無視できない問題である。電池の安全性が確保できなければ、該電池は使用できない。従って、如何に電池の安全性を強化するかは、電池技術において解決すべき緊急の技術的課題である。
上記問題に鑑み、本願の実施例は、電池の使用安全性を向上させるために、電池、装置、電池の製造方法及び電池の製造装置を提供する。
上記目的を実現するために、本願の実施例は以下の技術的解決手段を提供する。
本願の実施例の第１態様では、電池を提供し、
第１圧力解放機構を含む第１電池セルであって、第１圧力解放機構は、第１電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して第１電池セルの内部圧力を解放することに用いられる、第１電池セルと、
第２圧力解放機構を含む第２電池セルであって、第２圧力解放機構は、第２電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して第２電池セルの内部圧力を解放することに用いられる、第２電池セルと、を含み、
第１電池セルのエネルギー密度は第２電池セルのエネルギー密度よりも大きく、且つ第１圧力解放機構の面積は第２圧力解放機構の面積よりも大きい。
従来技術に比べて、本願の実施例により提供される電池は以下の利点を有する。
本願の実施例により提供される電池では、第１電池セルには第１圧力解放機構が設置され、それにより、第１電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したとき、第１電池セルは内部圧力を解放することができ、第２電池セルには第２圧力解放機構が設置され、それにより、第２電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したとき、第２電池セルも内部圧力を解放することができ、第１電池セルのエネルギー密度は第２電池セルのエネルギー密度よりも大きく、第１電池セルの熱的故障の故障反応は第２電池セルの熱的故障の故障反応よりも深刻であり、第１圧力解放機構の面積が第２圧力解放機構の面積よりも大きく限定されることにより、故障反応がより深刻な第１電池セルは面積が大きな第１圧力解放機構によって圧力をタイムリーで効果的に解放され、第１電池セルの急激な温度上昇を効果的に緩和し、さらに第１電池セルの熱的故障による連鎖反応の確率を効果的に低減させ、電池全体の使用安全性を向上させることができる。
いくつかの実施形態では、第１圧力解放機構の面積Ａ１と第２圧力解放機構の面積Ａ２との比は、１．５≦Ａ１／Ａ２≦４を満たし、これによって、第１電池セルと第２電池セルの両方は圧力をタイムリーで効果的に解放することができ、電池の使用安全性を向上させる。
いくつかの実施形態では、第１電池セルのエネルギー密度Ｅ１と第２電池セルのエネルギー密度Ｅ２との比は、１．２６≦Ｅ１／Ｅ２≦２．１４を満たし、これによって、電池の使用安全性を確保するとともに、電池の容量を向上させることができる。
いくつかの実施形態では、第１電池セルと第２電池セルはｎ個の第１電池セル、ｍ個の第２電池セルの配列形態で交互に配置され、ｎ≧、ｍ≧１であり、これによって、エネルギー密度の異なる第１電池セルと第２電池セルとを間隔をおいて設置することで、熱拡散の広がりを遅くすることに有利であり、さらに電池の使用安全性を向上させる。
いくつかの実施形態では、電池はさらに排出チャンネルを含み、排出チャンネルは第１圧力解放機構及び／又は第２圧力解放機構と対向して設置され、且つ排出チャンネルは、第１圧力解放機構が作動するときに第１電池セルからの排出物を収集する、及び／又は、第２圧力解放機構が作動するときに第２電池セルからの排出物を収集するように構成される。排出チャンネルを設置することによって、第１電池セル及び第２電池セルの内部圧力及び温度が閾値に達したとき、第１電池セル及び第２電池セルの内部圧力をタイムリーに解放することができ、さらに電池の安全性が向上する。
いくつかの実施形態では、排出チャンネルは少なくとも２つ設置され、各排出チャンネルは互いに隔離して設置され、第１圧力解放機構及び第２圧力解放機構はそれぞれ異なる排出チャンネルと対向して設置され、第１電池セル及び第２電池セルの排出物はいずれも電池の外部にタイムリーで効果的に排出でき、且つ第１電池セル及び第２電池セルから排出された固体物質が排出チャンネルをブロックする可能性を効果的に低減させ、電池の使用安全性を向上させる。
いくつかの実施形態では、第１電池セルは少なくとも２つ設置され、隣接する２つの第１電池セルの第１圧力解放機構はそれぞれ異なる排出チャンネルと対向して設置され、これによって、異なる第１電池セルがそれぞれ異なる排出チャンネルを介して排出物を排出することは実現可能であり、さらに第１電池セルの排出物を電池の外部にタイムリーで効果的に排出するが可能になり、且つ、第１電池セルの熱的故障による隣接する第１電池セルの熱的故障の確率を効果的に低減させることができ、さらに熱的故障による連鎖反応を緩和し、電池の使用安全性を向上させることに有利である。
いくつかの実施形態では、第２電池セルは少なくとも２つ設置され、隣接する２つの第２電池セルの第２圧力解放機構はそれぞれ異なる排出チャンネルと対向して設置され、これによって、異なる第２電池セルがそれぞれ異なる排出チャンネルを介して排出物を排出することは実現可能であり、さらに第２電池セルの排出物が電池の外部にタイムリーで効果的に排出することが可能になり、且つ、第２電池セルの熱的故障による隣接する第２電池セルの熱的故障の確率を効果的に低減させることができ、さらに熱的故障による連鎖反応を緩和し、電池の使用安全性を向上させることに有利である。
いくつかの実施形態では、電池はさらに筐体を含み、筐体は複数の壁を有し、複数の壁は第１電池セル及び第２電池セルを収容するための収容キャビティを画定することに用いられ、複数の壁のうちの少なくとも１つの壁は排出チャンネルを形成するための中空チャンバーを有する。筐体は収容キャビティ内に配置された第１電池セル及び第２電池セルを保護することに用いられ、筐体の複数の壁のうちの少なくとも１つの壁中に排出チャンネルを形成するための中空チャンバーが設けられており、これによって、第１電池セル及び第２電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したとき、第１電池セル及び第２電池セルの排出物が中空チャンバー内に排出され、これによって、第１電池セル及び第２電池セルの熱的故障の場合の排出物は電池の外部にタイムリーで効果的に排出することが可能になり、電池の使用安全性が向上する。
いくつかの実施形態では、複数の壁は、第１電池セル及び第２電池セルを支持することに用いられ、中空チャンバーを有する底壁を含み、これによって、第１電池セル内の排出物が下方へ排出され、且つ圧力解放機構を通過して底部の中空チャンバーに入るとともに、第２電池セル内の排出物が下方へ排出され、且つ第２圧力解放機構を通過して底部の中空チャンバーに入り、電池のこの構成により、電池は、車両の電池収納部に配置されると、電池収納部の上方に位置する乗員室ではなく、車両の底部に排出物を排出し、これにより、電池の使用安全性がさらに向上する。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの壁は、第１電池セル及び／又は第２電池セルからの排出物が少なくとも１つの壁を通過して対応する排出チャンネルに入るように、第１圧力解放機構及び／又は第２圧力解放機構が作動するときに破壊されるように構成され、これによって、第１電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したとき、第１電池セルの第１圧力解放機構を作動させ、且つ第１電池セルの内部の排出物を排出する場合、及び／又は、第２電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したとき、第２電池セルの第２圧力解放機構を作動させ、且つ第２電池セルの内部の排出物を排出する場合、第１電池セル及び／又は第２電池セルから排出された排出物が筐体の少なくとも１つの壁に作用し、それにより、筐体の第１圧力解放機構に対向する部分及び／又は筐体の第２圧力解放機構に対向する部分が破壊され、筐体の中空チャンバーが第１圧力解放機構及び／又は第２圧力解放機構と連通し、このようにして、第１電池セル及び／又は第２電池セルの内部の排出物が排出チャンネルにタイムリーで効果的に排出されることが実現され、電池の使用安全性がさらに向上する。
いくつかの実施形態では、少なくとも１つの壁には第１貫通孔が設けられ、第１貫通孔は、第１電池セル及び／又は第２電池セルが作動するときに第１電池セル及び／又は第２電池セルからの排出物が第１貫通孔を介して対応する排出チャンネルに入るように、排出チャンネルと連通するように構成され、これによって第１電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したとき、第１電池セルの第１圧力解放機構を作動させ、且つ第１電池セルの内部の排出物を排出する場合、及び／又は、第２電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したとき、第２電池セルの第２圧力解放機構を作動させ、且つ第２電池セルの内部の排出物を排出する場合、第１電池セル及び／又は第２電池セルから排出された排出物が第１貫通孔を介して筐体の中空チャンバーに入り、第１電池セル及び／又は第２電池セルの内部の排出物が排出チャンネルにタイムリーで効果的に排出されることが実現され、電池の使用安全性がさらに向上する。
いくつかの実施形態では、電池は、流体を収容して第１電池セル及び第２電池セルの温度を調節するための熱管理部材をさらに含み、熱管理部材は第１電池セル及び第２電池セルと少なくとも１つの壁との間に設置され、熱管理部材は、流体を流出可能とするために、第１圧力解放機構及び／又は第２圧力解放機構が作動するときに破壊されるように構成され、これによって、第１電池セル及び／又は第２電池セルの排出物は破壊された熱管理部材を介して排出チャンネル内に入り、且つ熱管理部材が破壊されたため、流体が流出可能になり、さらに流体で電池の内部温度を迅速に下げ、これは、熱的故障による連鎖反応を緩和し、電池の使用安全性を向上させることに有利である。
いくつかの実施形態では、熱管理部材には第２貫通孔が設けられ、第２貫通孔は、第１圧力解放機構及び／又は第２圧力解放機構が作動するときに第１電池セル及び／又は第２電池セルからの排出物が第２貫通孔を介して対応する排出チャンネルに入るように、排出チャンネルと連通するように構成され、これによって、第１電池セル及び／又は第２電池セルから排出された排出物が第２貫通孔を介して排気チャンネル内に迅速且つスムーズに入ることができ、電池の使用安全性が向上する。
いくつかの実施形態では、第２貫通孔は第１貫通孔を介して排出チャンネルと連通し、これによって、第１電池セル及び／又は第２電池セルから排出された排出物が第２貫通孔を介して第１貫通孔に迅速且つスムーズに入り、さらに排気チャンネル内に入り、電池の使用安全性が向上する。
本願の実施例の第２態様では、電気エネルギーを供給することに用いられる上記電池を含む装置を提供する。
本願の装置は、上記電池で電気エネルギーを供給するため、第１圧力解放機構の面積が第２圧力解放機構の面積よりも大きく限定されることにより、故障反応がより深刻な第１電池セルは面積が大きな第１圧力解放機構によって圧力をタイムリーで効果的に解放され、第１電池セルの急激な温度上昇を効果的に緩和し、さらに第１電池セルの熱的故障による連鎖反応の確率を効果的に低減させ、電池全体の使用安全性を向上させることができる。
本願の実施例の第３態様では、
第１電池セルを配置するステップであって、前記第１電池セルは第１圧力解放機構を含み、第１圧力解放機構は、第１電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して第１電池セルの内部圧力を解放することに用いられる、ステップと、
第２電池セルを配置するステップであって、前記第２電池セルは第２圧力解放機構を含み、第２圧力解放機構は、第２電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して第２電池セルの内部圧力を解放することに用いられる、ステップと、を含み、
第１電池セルのエネルギー密度は第２電池セルのエネルギー密度よりも大きく、且つ第１圧力解放機構の面積は第２圧力解放機構の面積よりも大きい、電池の製造方法を提供する。
本実施例に係る電池の製造方法では、エネルギー密度が高い第１電池セル及びエネルギー密度が低い第２電池セルを配置し、且つ配置された第１電池セルの第１圧力解放機構及び面積が第２電池セルの第２圧力解放機構の面積よりも大きく限定されることにより、第１電池セル及び第２電池セルが熱的に故障したとき、第１電池セルの熱的故障の故障反応は第２電池セルの熱的故障の故障反応よりも深刻であっても、故障反応がより深刻な第１電池セルは面積が大きな第１圧力解放機構を介して圧力をタイムリーで効果的に解放することができ、また、第２電池セルは第２圧力解放機構を介して圧力をタイムリーで効果的に解放することができ、このように、第１電池セルの急激な温度上昇を効果的に緩和し、さらに第１電池セルの熱的故障による連鎖反応の確率を効果的に低減させ、電池全体の使用安全性を向上させることができる。
本願の実施例の第４態様では、第１電池セル配置モジュールと、第２電池セル配置モジュールとを含む電池の製造装置を提供する。
前記第１電池セル配置モジュールは、第１圧力解放機構を含む第１電池セルを配置することに用いられ、第１圧力解放機構は、第１電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して第１電池セルの内部圧力を解放することに用いられ、
前記第２電池セル配置モジュールは、第２圧力解放機構を含む第２電池セルを配置することに用いられ、第２圧力解放機構は、第２電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して第２電池セルの内部圧力を解放することに用いられ、
第１電池セルのエネルギー密度は第２電池セルのエネルギー密度よりも大きく、且つ第１圧力解放機構の面積は第２圧力解放機構の面積よりも大きい。
本実施例に係る電池の製造装置では、第１電池セル配置モジュールによってエネルギー密度が高い第１電池セルを配置し、第２電池セル配置モジュールによってエネルギー密度が低い第２電池セルを配置し、且つ配置された第１電池セルの第１圧力解放機構の面積が第２電池セルの第２圧力解放機構の面積よりも大きく限定されることにより、第１電池セル及び第２電池セルが熱的に故障したとき、第１電池セルの熱的故障の故障反応は第２電池セルの熱的故障の故障反応よりも深刻であっても、故障反応がより深刻な第１電池セルは面積が大きな第１圧力解放機構を介して圧力をタイムリーで効果的に解放することができ、また、第２電池セルは第２圧力解放機構を介して圧力をタイムリーで効果的に解放することができ、このように、第１電池セルの急激な温度上昇を効果的に緩和し、さらに第１電池セルの熱的故障による連鎖反応の確率を効果的に低減させ、電池全体の使用安全性を向上させることができる。
本願に係る車両の構造模式図である。 本願の実施例に係る電池モジュールの構造模式図である。 本願の実施例に係る電池パックの構造模式図である。 本願の実施例に係る電池の構造模式図１である。 本願の実施例に係る電池の爆発図１である。 本願の実施例に係る電池の構造模式図２である。 本願の実施例に係る電池セルの構造模式図である。 本願の実施例に係る電池セルの正面図である。 本願の実施例に係る電池セルの右側面図である。 本願の実施例に係る電池セルの上面図である。 本願の実施例に係る電池の爆発図２である。 本願の実施例に係る電池の構造模式図３である。 本願の実施例に係る第１電池セルの構造模式図である。 本願の実施例に係る第２電池セルの構造模式図である。 本願の実施例に係る電池の爆発図３である。 本願の一実施例に係る底壁の構造模式図１である。 本願の一実施例に係る底壁の構造模式図２である。 本願の一実施例に係る熱管理部材の構造模式図である。 本願の他の実施例に係る底壁の構造模式図１である。 本願の他の実施例に係る底壁の構造模式図２である。 本願の他の実施例に係る熱管理部材の構造模式図である。
電池は化学エネルギーを電気エネルギーに転化するための装置であり、新エネルギー自動車、エネルギー貯蔵発電所などの分野に幅広く適用されている。
従来の電池は、筐体と、筐体内に設置された複数の電池セルとを含み、複数の電池セルは直列及び／又は並列に接続される。複数の電池セルは第１電池セル及び第２電池セルを含み、第１電池セルのエネルギー密度は第２電池セルのエネルギー密度よりも大きく、第１電池セルには第１圧力解放機構が設置され、第１圧力解放機構は第１電池セルの内部のガスを放出することに用いられ、それにより、第１電池セルの使用安全性が確保され、第２電池セルには第２圧力解放機構が設置され、第２圧力解放機構は第２電池セルの内部のガスを放出することに用いられ、それにより、第２電池セルの使用安全性が確保される。
しかしながら、本願の発明者が研究した結果、電池セルが熱的に故障したとき、第１電池セルの故障反応は第２電池セルの故障反応よりも深刻であり、すなわち、第１電池セルによる高温ガスは第２電池セルによる高温ガスよりも遥かに高温であり、このため、第１電池セルの温度がより上昇しやすく、さらに連鎖反応を引き起こし、第１電池セルの熱的故障を悪化させ、電池の安全性の問題を引き起こす。
故障反応が深刻な第１電池セルは連鎖反応を引き起こし、電池の安全性の問題を引き起こすことを解決するために、本願は、電池、装置、電池の製造方法及び電池の製造装置を提供し、第１電池セルに第１圧力解放機構を設置し、第２電池セルに第２圧力解放機構を設置し、且つ第１圧力解放機構の面積を第２圧力解放機構の面積よりも大きく限定することにより、エネルギー密度が高い第１電池セルも、内部圧力又は温度が閾値に達したとき、面積が大きな第１圧力解放機構を介して内部圧力をタイムリーに解放することができ、さらに第１電池セルの急激な温度上昇を効果的に緩和し、第１電池セルの熱的故障による連鎖反応を効果的に低減させ、電池の使用安全性を向上させる。
以下、本願の実施例の図面を参照しながら、本願の実施例の技術的解決手段を明確で、完全に説明し、本願の実施例の上記目的、特徴及び利点を明確で理解しやすくする。明らかなように、説明される実施例は本願の一部の実施例に過ぎず、すべての実施例ではない。本願の実施例に基づき、当業者が創造的な労働を必要としない前提において得ることができるその他の実施例は、いずれも本願の保護範囲に属する。
本願の実施例は装置及び電池を提供し、本願に係る装置は電池を含み、電池は電気エネルギーを供給することに用いられ、本願に係る装置は、例えば、携帯電話、携帯機器、ノートパソコン、電気自転車、電気自動車、船、宇宙機、電動玩具及び電動工具等であり、このうち、宇宙機は、例えば、飛行機、ロケット、スペースシャトル及び宇宙船等であり、電動玩具は、例えば、固定式又は可動式の電動玩具を含み、具体的には、例えば、ゲーム機、電気自動車玩具、電動船玩具及び電動飛行機玩具等であり、電動工具は、例えば、電動金属切削工具、電動粉砕工具、電動組立工具、電動鉄道工具を含み、具体的には、例えば、電動ドリル、電動グラインダー、電動スパナ、電動ドライバ、電気ハンマー、突撃電動ドリル、コンクリートバイブレーター、及び電気プレーナーである。
本願に記載の電池は、上記した電力消費装置に適用されることに制限されないが、説明の便宜上、以下の実施例は、全て電気自動車を例として説明する。
図１は本実施例の車両１の簡素化された模式図である。車両１は燃料自動車、ガス自動車又は新エネルギー自動車であってもよく、新エネルギー自動車は純電気自動車、ハイブリッド自動車又は航続距離延長型電気自動車等であってもよい。車両１の内部に電池１１が設置されてもよく、具体的には、例えば、車両１の底部又は車頭又は車尾に電池１１が設置されてもよい。電池１１は車両１に給電することができ、例えば、電池は車両１の操作電源として機能してもよい。車両１はさらにコントローラ１２及びモータ１３を含んでもよく、コントローラ１２は、例えば、電池１１を制御してモータ１３に給電させる。電池１１は車両１の起動、ナビゲーション等に用いられてもよく、もちろん、電池１１は車両１が進行するように駆動することに用いられてもよく、天然ガスを代替又は部分的に代替して車両１に駆動動力を提供する。
本実施例に係る電池１１は図２に示される電池モジュール又は図３に示される電池パック等であってもよく、電池モジュールと電池パックの基本的な構造ユニットは電池セルであり、複数の電池セルは電極端子を介して一体に直列接続及び／又は並列接続されて、さまざまな電力消費装置に適用されてもよい。電池モジュールは外部からの衝撃、熱や振動等から電池セルを保護することに用いられ、電池モジュールは一定の数の電池セルを一体に電気的に接続して１つのフレームに入れることによって得られる。電池パックは電気自動車に組み込まれた電池システムの最終状態である。従来の大部分の電池パックは１つ又は複数の電池モジュールに電池管理システム、熱管理部材等のさまざまな制御・保護システムを配置することによって得られる。技術の発展に伴って、電池モジュールというレベルのものは省略されてもよく、すなわち、電池パックは直接電池セルから形成してもよい。このように改良すると、電池システムの重量エネルギー密度、体積エネルギー密度が向上するとともに、部品の数が減少する。
図２～図６に示すように、本願の電池１１は、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２を含み、第１電池セル１１１のエネルギー密度は第２電池セル１１２のエネルギー密度よりも大きく、第１電池セル１１１は第１圧力解放機構１１１１を含み、第１圧力解放機構１１１１は、第１電池セル１１１の内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して第１電池セル１１１の内部圧力を解放することに用いられ、第２電池セル１１２は第２圧力解放機構１１２１を含み、第２圧力解放機構１１２１は、第２電池セル１１２の内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して第２電池セル１１２の内部圧力を解放することに用いられ、第１圧力解放機構１１１１の面積は第２圧力解放機構１１２１の面積よりも大きい。
第１圧力解放機構１１１１は、第１電池セル１１１の内部圧力又は内部温度が所定の閾値に達したときに作動して内部圧力及び／又は内部物質を解放することのできる素子又は部材を指す。第１圧力解放機構１１１１は、具体的には、例えば、防爆弁、空気弁、圧力逃がし弁や安全弁等の形態を使用してもよく、具体的には、圧力感受性又は温度感受性の素子又は構造を使用してもよく、すなわち、第１電池セル１１１の内部圧力又は温度が所定の閾値に達したとき、第１圧力解放機構１１１１がモーションを実行するか又は第１圧力解放機構１１１１に設けられた弱い構造が破壊され、それにより、内部圧力を解放するための開口やチャンネルが形成される。
理解できるものとして、第２圧力解放機構１１２１は、第２電池セル１１２の内部圧力又は内部温度が所定の閾値に達したときに作動して内部圧力及び／又は内部物質を解放することのできる素子又は部材を指す。第２圧力解放機構１１２１は、具体的には、例えば、防爆弁、空気弁、圧力逃がし弁又は安全弁等の形態を使用してもよく、且つ、具体的には、圧力感受性又は温度感受性の素子又は構造を使用してもよく、すなわち、第２電池セル１１２の内部圧力又は温度が所定の閾値に達したとき、第２圧力解放機構１１２１がモーションを実行するか又は第２圧力解放機構１１２１に設けられた弱い構造が破壊され、それにより、内部圧力を解放するための開口やチャンネルが形成される。
本願に記載の閾値とは、圧力閾値又は温度閾値であってもよく、該閾値は設計ニーズに応じて設定され、例えば、該閾値は、危険又は暴走の危険性が存在すると考えられる第１電池セル１１１の内部圧力又は内部温度値に応じて設計又は決定されてもよく、且つ、該閾値は、例えば、第１電池セル１１１における正極板、負極板、電解液及びセパレータのうちの１つ又は複数に使用される材料によって決められることもあり、例えば、該閾値は、危険又は暴走の危険性が存在すると考えられる第２電池セル１１２の内部圧力又は内部温度値に応じて設計又は決定されてもよく、且つ、該閾値は、例えば、第２電池セル１１２における正極板、負極板、電解液及びセパレータのうちの１つ又は複数に使用される材料によって決められることもある。
本願に言及された「作動」とは、第１圧力解放機構１１１１がモーションを実行するか又は一定の状態となるまで有効化されることで、第１電池セル１１１の内部圧力を解放可能とし、第２圧力解放機構１１２１がモーションを実行するか又は一定の状態となるまで有効化され、第２電池セル１１２の内部圧力を解放可能とすることを指す。第１圧力解放機構１１１１によるモーションは、第１圧力解放機構１１１１の少なくとも一部の破裂、破損、引き裂きや開きなどを含むが、それらに制限されない。第１圧力解放機構１１１１が作動するときに、第１電池セル１１１の内部の高温高圧物質が排出物として作動部位から外部へ排出される。このような方式では、圧力又は温度を制御しながら第１電池セル１１１の圧力を解放することができ、それにより、より重大な潜在的な事故が回避される。本願に言及された第１電池セル１１１からの排出物は、電解液、溶解又は分解された正負極板、セパレータの破片、反応による高温高圧気体、炎等を含むが、それらに制限されない。高温高圧排出物は第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１の設置方向へ排出され、具体的には、第１圧力解放機構１１１１の作動領域の方向へ排出され、この排出物の威力や破壊力が非常に大きい可能性があり、深刻な場合、該方向における１つ又は複数の部品を突き破るのにも十分である。同様に、第２圧力解放機構１１２１によるモーションは、第２圧力解放機構１１２１の少なくとも一部の破裂、破損、引き裂きや開きなどを含むが、それらに制限されない。第２圧力解放機構１１２１が作動するときに、第２電池セル１１２の内部の高温高圧物質が排出物として作動部位から外部へ排出される。このような方式では、圧力又は温度を制御しながら第２電池セル１１２の圧力を解放することができ、それにより、より重大な潜在的な事故が回避される。本願に言及された第２電池セル１１２からの排出物は、電解液、溶解又は分解された正負極板、セパレータの破片、反応による高温高圧気体、炎等を含むが、それらに制限されない。高温高圧排出物は第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１の設置方向へ排出され、具体的には、第２圧力解放機構１１２１の作動領域の方向へ排出され、このような排出物の威力及び破壊力が非常に大きい可能性があり、深刻な場合、該方向の１つ又は複数の部品を突き破るのに十分である。
本願の第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２はリチウムイオン二次電池、リチウムイオン一次電池、リチウム硫黄電池、ナトリウムリチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池又はマグネシウムイオン電池等であってもよく、本願の実施例はこれについて限定しない。第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２は円筒体、扁平体、長方形又は他の形状等であってもよく、本願の実施例はこれについても限定しない。第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２は、一般的に、包装方式によって、円筒形電池セル、角形電池セル及びソフトパック電池セルに分けられ、本願の実施例はこれについても限定しない。
図７～図１０に示すように、第１電池セル１１１は、通常、電極組立体（図示せず）及び電解液（図示せず）を含み、電極組立体は正極板、負極板、正極板と負極板との間に介在されたセパレータで構成され、第１電池セル１１１は主に金属イオンが正極板と負極板との間に移動することにより稼働する。正極板は正極集電体及び正極活物質層を含み、正極活物質層は正極集電体の表面にコーティングされ、集電体のうち正極活物質層がコーティングされていない部分は正極活物質層がコーティングされた部分から突出し、集電体のうち正極活物質層がコーティングされていない部分は正極タブとして機能する。リチウムイオン電池を例とすると、正極集電体の材料はアルミニウムであってもよく、正極活物質はコバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、三元リチウム又はマンガン酸リチウム等であってもよい。負極板は負極集電体及び負極活物質層を含み、負極活物質層は負極集電体の表面にコーティングされ、集電体のうち負極活物質層がコーティングされていない部分は負極活物質層がコーティングされた部分から突出し、集電体のうち負極活物質層がコーティングされていない部分は負極タブとして機能する。負極集電体の材料は銅であってもよく、負極活物質はカーボン又はシリコーン等であってもよい。高電流が流れた場合にも溶断しないように、正極タブは複数であり、且つ一体に積層され、負極タブは複数であり、且つ一体に積層される。セパレータの材質はポリプロピレン（ＰＰと略称）又はポリエチレン（ＰＥと略称）等であってもよい。また、電極組立体は巻回型構造であってもよく、積層型構造であってもよく、電極組立体の数は１つ又は複数であってもよく、本願の実施例はこれについて特に制限しない。第１電池セル１１１はさらにケース１１１４を含み、電極組立体及び電解液はいずれもケース１１１４内に封入され、ケース１１１４は中空の長方形、立方体又は円柱体であってもよく、ケース１１１４の材質はアルミニウム又は鋼及びその合金であってもよく、プラスチック材質又はアルミニウムプラスチックフィルムであってもよい。ケース１１１４には正電極端子１１１２及び負電極端子１１１３がさらに設置され、正極タブは正電極端子１１１２と電気的に接続され、負極タブは負電極端子１１１３と電気的に接続され、それにより、電気エネルギーを出力することができる。ケース１１１４には上記第１圧力解放機構１１１１がさらに設置され、第１圧力解放機構１１１１はケース１１１４の任意の位置に設置されてもよく、例えば第１圧力解放機構１１１１はケース１１１４の最上部、底部又は側部に設置されてもよく、第１圧力解放機構１１１１は正電極端子１１１２と負電極端子１１１３との間に設置されてもよく、本願はこれについて特に制限せず、第１電池セル１１１の内部圧力を排出することを実現すればよい。
理解できるものとして、第２電池セル１１２の構造と第１電池セル１１１の構造とは同じであるため、ここで詳細説明は省略する。
いくつかの実施形態では、第１電池セル１１１のエネルギー密度Ｅ１と第２電池セル１１２のエネルギー密度Ｅ２との比は、１．２６≦Ｅ１／Ｅ２≦２．１４を満たし、ここで、エネルギー密度とは、単位質量又は単位体積あたりの電池が出力したエネルギーを指し、すなわち重量エネルギー密度又は体積エネルギー密度であり、いくつかの実施形態では、第１電池セル１１１は例えば三元リチウム電池であり、具体的には、例えばニッケルコバルトマンガン酸リチウム電池又はニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム電池であり、第２電池セル１１２は例えばリン酸鉄リチウム電池又はコバルト酸リチウム電池である。ただし、第１電池セル１１１のエネルギー密度は第２電池セル１１２のエネルギー密度よりも大きく、通常、第１電池セル１１１５の熱的故障反応は第２電池セル１１２の故障反応よりも深刻であり、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２を同時に設置すると、熱的故障による連鎖反応の低減に有利であり、すなわち熱拡散の広がりを遅くすることに有利であり、電池１１の使用安全性がさらに向上する。
いくつかの実施形態では、第１圧力解放機構１１１１の面積Ａ１と第２圧力解放機構１１２１の面積Ａ２との比は、１．５≦Ａ１／Ａ２≦４を満たし、これによって、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２の両方はエネルギーをタイムリーで効果的に解放して、電池の使用安全性を向上させる。
本願の実施例により提供される電池１１では、第１電池セル１１１に第１圧力解放機構１１１１が設置されることにより、第１電池セル１１１の内部圧力又は温度が閾値に達したとき、第１電池セル１１１は内部圧力を放出することができ、第２電池セル１１２に第２圧力解放機構１１２１が設置されることにより、第２電池セル１１２の内部圧力又は温度が閾値に達したとき、第２電池セル１１２も内部圧力を放出することができ、第１電池セル１１１のエネルギー密度は第２電池セル１１２のエネルギー密度よりも大きく、第１電池セル１１１の熱的故障の故障反応は第２電池セル１１２の熱的故障の故障反応よりも深刻であり、第１圧力解放機構１１１１の面積が第２圧力解放機構１１２１の面積よりも大きく限定されることにより、故障反応がより深刻な第１電池セル１１１は面積が大きな第１圧力解放機構１１１１を介して圧力をタイムリーで効果的に解放することができ、第１電池セル１１１が内部圧力をタイムリーに放出できないことに起因する連鎖反応の確率を効果的に低減させ、電池１１全体の使用安全性を向上させる。
本実施例の電池１１では、第１電池セル１１１と第２電池セル１１２はｎ個の第１電池セル１１１、ｍ個の第２電池セル１１２の配列形態で交互に配置され、ｎ≧１、ｍ≧１であり、且つｎ、ｍはいずれも整数である。
ここで、ｎとｍの値は同じであってもよく、異なってもよく、例えば、いくつかの実施形態では、図２、図４、及び図５に示すように、ｎとｍの値はいずれも１であり、すなわち、ｎ＝１、ｍ＝１であり、この場合、第１電池セル１１１と第２電池セル１１２は間隔をおいて一行又は一列に分布しており、すなわち、隣接する２つの第１電池セル１１１の間には１つの第２電池セル１１２が設置され、且つ隣接する２つの第２電池セル１１２の間には１つの第１電池セル１１１が設置され、また、例えば、いくつかの実施形態では、図３に示すように、ｎとｍの値はいずれも６であり、すなわち、ｎ＝６、ｍ＝６であり、この場合、６つの第１電池セル１１１と６つの第２電池セル１１２は分布ユニットを構成し、分布ユニットは３つであり、３つの分布ユニットの分布方向は図３に示されるＹ軸方向に沿ったものであり、各分布ユニットの６つの第１電池セル１１１と６つの第２電池セル１１２は図３に示されるＸ方向に沿って分布し、且つ隣接する２つの分布ユニットにおいて、第１電池ユニット１１１と第２電池セル１１２は互いにずらして分布しており、さらに、例えば、他のいくつかの実施形態では、図１１に示すように、ｎの値は２であり、ｍの値は２であり、すなわち、ｎ＝２、ｍ＝２であり、この場合、第１電池セル１１１と第２電池セル１１２は２つの第１電池セル１１１、２つの第２電池セル１１２のように２つずつ間隔をおいて一行又は一列に分布しており、すなわち、２つの第１電池セル１１１、２つの第２電池セル１１２で構成される分布ユニットは一行又は一列において繰り返して分布している。理解できるものとして、ｎの値とｍの値は他の値であってもよく、ここで列挙されていない。
図１１に示すように、本願の電池１１においては、いくつかの実施形態では、隣接する２つの第１電池セル１１１の間には第１断熱部材１１４がさらに設置され、１つの第１電池セル１１１が熱的に故障したとき、熱的に故障した第１電池セル１１１と隣接する第１電池セル１１１が熱的に故障することが第１断熱部材１１４によって効果的に阻止され得る。いくつかの実施形態では、隣接する第２電池セル１１２の間には第２断熱部材１１５がさらに設置され、１つの第２電池セル１１２が熱的に故障したとき、熱的に故障した第２電池セル１１２と隣接する第２電池セル１１２が熱的に故障することが第２断熱部材１１５によって効果的に阻止され得る。いくつかの実施形態では、隣接する第１電池セル１１１と第２電池セル１１２との間には第３断熱部材１１６がさらに設置され、１つの第１電池セル１１１が熱的に故障したとき、熱的に故障した第１電池セル１１１と隣接する第２電池セル１１２が熱的に故障することが第３断熱部材１１６によって効果的に阻止され得る、逆の場合にも同様である。いくつかの実施形態では、電池１１は第１断熱部材１１４、第２断熱部材１１５及び第３断熱部材１１６のうちの少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態では、第１断熱部材１１４、第２断熱部材１１５及び第３断熱部材１１６はフォーム、ゴム、断熱綿、エアロゲル断熱パッドのうちの少なくとも１種であってもよい。いくつかの実施形態では、第１断熱部材１１４、第２断熱部材１１５及び第３断熱部材１１６は口字形枠の構造として構成されてもよく、さらに、第１断熱部材１１４、第２断熱部材１１５及び第３断熱部材１１６はさらに、口字形枠の中空部を充填するための充填部材も含み、充填部材は弾性を有し、フォーム、ゴム、断熱綿、エアロゲル断熱パッドから選択される少なくとも１種である。
本願の実施例の電池１１はさらに排出チャンネル１１７を含み、排出チャンネル１１７は第１圧力解放機構１１１１及び／又は第２圧力解放機構１１２１と対向して設置され、且つ排出チャンネル１１７は第１圧力解放機構１１１１が作動するときに第１電池セル１１１からの排出物を収集する、及び／又は、第２圧力解放機構１１２１が作動するときに第２電池セル１１２からの排出物を収集するように構成される。排出チャンネルを設置すると、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２の内部圧力及び温度が閾値に達したとき、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２の内部圧力をタイムリーに解放することができ、電池１１の使用安全性がさらに高くなる。
いくつかの実施形態では、排出チャンネル１１７は第１圧力解放機構１１１１と対向して設置され、且つ排出チャンネル１１７は第１圧力解放機構１１１１が作動するときに第１電池セル１１１からの排出物を収集するように構成され、いくつかの実施形態では、排出チャンネル１１７は第２圧力解放機構１１２１と対向して設置され、且つ排出チャンネル１１７は第２圧力解放機構１１２１が作動するときに第２電池セル１１２からの排出物を収集するように構成される。他のいくつかの実施形態では、図４、図５に示すように、排出チャンネル１１７は第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１及び第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１の両方と対向して設置され、排出チャンネル１１７は第１圧力解放機構１１１１及び第２圧力解放機構１１２１が作動するときに第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２からの排出物を収集するように構成され、このため、第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１は図１３ａに示される中央の位置に設置され、同様に、第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１も中央の位置に設置される。
図１２に示される実施形態では、排出チャンネル１１７は少なくとも２つ設置され、各排出チャンネル１１７は互いに隔離して設置され、第１圧力解放機構１１１１及び第２圧力解放機構１１２１はそれぞれ異なる排出チャンネル１１７と対向して設置され、例示的には、第１電池セル１１１と第２電池セル１１２は一列に分布しており、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２の長さ及び幅は略同じであってもよく、厚さは同じであってもよく、異なってもよく、且つ第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１とその側辺との間の距離は第１電池セル１１１の幅の四分の一であり、第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１とその側辺との間の距離は第２電池セル１１２の幅の四分の一であり、且つ第１圧力解放機構１１１１と第２圧力解放機構１１２１は同一線上に設置されておらず、すなわち第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１と第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１は第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２の分布方向において千鳥状に設置され、これによって、第１電池セル１１１の内部圧力又は温度が閾値に達したとき、第１電池セル１１１の内部の排出物が排出チャンネル１１７の１つから排出され、第２電池セル１１２内部圧力又は温度が閾値に達したとき、第２電池セル１１２の内部の排出物が排出チャンネル１１７の１つから排出され、このように、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２のいずれの排出物も電池１１の外部にタイムリーで効果的に排出でき、電池１１の使用安全性が向上する。
もちろん、上記実施形態の代替実施形態では、図１３ａ、及び図１３ｂに示すように、第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１とその側辺との間の距離は第１電池セル１１１の幅の二分の一であってもよく、第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１とその側辺との間の距離は第２電池セル１１２の幅の四分の一であってもよく、この場合、第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１と第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１も同一線上に設置されておらず、すなわち、第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１第２電池セル１１２上の第２圧力解放機構１１２１は第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２の分布方向において千鳥状に設置される。
いくつかの実施形態では、第１電池セル１１１は少なくとも２つ設置され、隣接する２つの第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１はそれぞれ異なる排出チャンネル１１７と対向して設置され、これによって、異なる第１電池セル１１１がそれぞれ異なる排出チャンネル１１７を介して排出物を排出することは実現可能であり、それにより、第１電池セル１１１の排出物が電池１１の外部にタイムリーで効果的に排出されることが可能になり、且つ、第１電池セル１１１の熱的故障による第２電池セル１１２の熱的故障を効果的に低減させることができ、さらに連鎖反応を遅くし、電池１１の使用安全性を向上させる。
他のいくつかの実施形態では、第２電池セル１１２は少なくとも２つ設置され、隣接する２つの第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１はそれぞれ異なる排出チャンネル１１７と対向して設置され、これによって、異なる第２電池セル１１２がそれぞれ異なる排出チャンネル１１７を介して排出物を排出することは実現可能であり、それにより、第２電池セル１１２の排出物が電池１１の外部にタイムリーで効果的に排出されることが可能になり、且つ、第２電池セル１１２の熱的故障による第１電池セル１１１の熱的故障を効果的に低減させることができ、さらに連鎖反応を遅くし、電池１１の使用安全性を向上させる。
いくつかの実施形態では、図５、及び図１４に示すように、電池１１はさらに筐体１１３を含み、筐体１１３は複数の壁を有し、複数の壁は第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２を収容するための収容キャビティを画定することに用いられ、複数の壁のうちの少なくとも１つの壁は排出チャンネル１１７となる中空チャンバーを有する。筐体１１３は密封されてもよく、密封されなくてもよい。具体的には、例えば、筐体１１３は最上部に位置する頂壁（図示せず）、下部に位置する底壁１１３１、及び底壁１１３１の周りに位置する側壁１１３２を含み、頂壁及び底壁１１３１はそれぞれ側壁１１３２の両端の開口箇所にカバーされ、側壁１１３２とともに収容キャビティを構成し、もちろん、側壁１１３２は４つのサブ側壁がエンドツーエンドで接続されたものであってもよく、一体式部材としてもよい。筐体１１３は収容キャビティ内に配置された第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２を保護することに用いられ、筐体１１３の複数の壁のうちの少なくとも１つの壁中に排出チャンネル１１７を形成する中空チャンバーを設置することによって、第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１及び第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１が対応する中空チャンバーと対向して設置されることを容易とし、それにより、第１電池セル１１１の内部圧力又は温度が閾値に達したとき、第１電池セル１１１の排出物が中空チャンバー中に排出されることが可能になり、第２電池セル１１２の内部圧力又は温度が閾値に達したとき、第２電池セル１１２の排出物が中空チャンバーに排出され、燃焼や爆発のリスクを効果的に低減させ、電池１１の使用安全性を向上させる。
さらに、底壁１１３１は第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２を支持することに用いられ、底壁１１３１は中空チャンバーを有し、このような場合、第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１と第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１はいずれも、それぞれのケース１１１４の底部に設置される。これによって、第１電池セル１１１内の排出物が下方へ排出され、且つ第１圧力解放機構１１１１を通過して底部の中空チャンバーに入り、第２電池セル１１２内の排出物が下方へ排出され、且つ第２圧力解放機構１１２１を通過して底部の中空チャンバーに入る。電池１１のこのような配置形態により、電池１１は、車両１の電池収納部１１に配置されると、電池収納部１１の上方に位置する乗員室ではなく、車両１の底部に排出物を排出し、これにより、電池１１の使用安全性がさらに向上する。
いくつかの実施形態では、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２の排出物が排出チャンネル１１７にタイムリーで効果的に排出されることを容易にするために、第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１と第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１は対応する排出チャンネル１１７と連通するように構成される。第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１と筐体１１３の排出チャンネル１１７が形成された中空チャンバーとの連通方式、及び第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１と筐体１１３の排出チャンネル１１７が形成された中空チャンバーの連通方式について、以下の２種の実施形態をもって説明し、ただし、以下の２種の実施形態は２種の実現可能な実施形態を例示的に示すものに過ぎず、第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１と中空チャンバーとの連通方式、及び第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１と中空チャンバーとの連通方式を限定するものではない。
一実施形態では、電池１１の筐体１１３の少なくとも１つの壁は、第１電池セル１１１からの排出物が少なくとも１つの壁を貫通して排出チャンネル１１７に入るように、第１圧力解放機構１１１１が作動するときに破壊されるように構成される。換言すれば、筐体１１３の少なくとも１つの壁には中空チャンバーが設置され、この壁は上記頂壁、底壁１１３１又は側壁１１３２であってもよく、且つ、筐体１１３の第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１と対向する部分は第１圧力解放機構１１１１において完全な壁面を有し、すなわち、筐体１１３の第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１と対向する部分は、第１圧力解放機構１１１１が作動しないときに中空チャンバーと連通する孔構造がない。しかしながら、第１電池セル１１１の内部圧力又は温度が閾値に達したとき、第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１を作動させ、且つ第１電池セル１１１の内部の排出物を排出する場合、第１電池セル１１１が排出された排出物が筐体１１３の少なくとも１つの壁に作用し、それにより、筐体１１３の第１電池セル１１１の圧力解放機構と対向する部分が破壊（破損又は破裂）され、筐体１１３の中空チャンバーの内部が第１圧力解放機構１１１１と連通し、このようにして、第１電池セル１１１の内部の排出物が排出チャンネル１１７にタイムリーで効果的に排出されることが実現される。同様に、電池１１の筐体１１３の少なくとも１つの壁は、第２電池セル１１２からの排出物が少なくとも１つの壁を貫通して排出チャンネル１１７に入るように、第２圧力解放機構１１２１が作動するときに破壊されるように構成され、第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１と中空チャンネルとの連通方式は第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１と中空チャンネルとの連通方式と同じであるため、ここで詳細説明は省略する。
他の実施形態では、電池１１の筐体１１３の少なくとも１つの壁には第１貫通孔１１３３が設けられ、この壁は上記頂壁、底壁１１３１又は側壁１１３２であってもよく、第１貫通孔１１３３は、第１圧力解放機構１１１１が作動するときに第１電池セル１１１からの排出物が第１貫通孔１１３３を介して排出チャンネル１１７に入るように、排出チャンネル１１７と連通するように構成され、第１電池セル１１１の内部圧力又は温度が閾値に達したとき、第１電池セル１１１の圧力解放機構を作動させ、且つ第１電池セル１１１の内部の排出物を排出する場合、第１電池セル１１１から排出された排出物が、第１貫通孔１１３３を介して筐体１１３の中空チャンバーの内部に入り、これによって、第１電池セル１１１の内部の排出物が排出チャンネル１１７にタイムリーで効果的に排出されることが実現される。同様に、電池１１の筐体１１３の少なくとも１つの壁には第１貫通孔１１３３が設けられ、この壁は上記頂壁、底壁１１３１又は側壁１１３２であってもよく、第１貫通孔１１３３は、第２圧力解放機構１１２１が作動するときに第２電池セルからの排出物が第１貫通孔１１３３を介して排出チャンネル１１７に入るように、排出チャンネル１１７と連通するように構成され、第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１と中空チャンネルとの連通方式は第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１と中空チャンネルとの連通方式と同じであるため、ここで詳細説明は省略する。
電池１１は、流体を収容して第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２の温度を調節するための熱管理部材１１８をさらに含み、熱管理部材１１８は第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２と少なくとも１つの壁との間に設置され、熱管理部材１１８を設置することにより、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２の温度を調節することが実現され、さらに第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２はより効率的で安全に充放電することが可能になる。ここでの流体は液体又はガスであってもよく、温度を調節することは第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２を加熱又は冷却することを指す。第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２に対して冷却又は降温を行う場合、該熱管理部材１１８は冷却流体を収容して第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２の温度を下げることに用いられ、この場合、熱管理部材１１８は冷却部材、冷却システム又は冷却板等とも呼称され、それに収容された流体は冷却媒体又は冷却流体とも呼称され、具体的には、クーラント又は冷却ガスと呼称される。また、熱管理部材１１８は加熱流体を収容して電池セル１１１を加熱することにも用いられ、本願の実施例はこれについて限定しない。選択可能に、流体は、より高い温度調節効果を実現するために循環して流れたものであってもよい。選択可能に、流体は水、水とエチレングリコールとの混合液や空気等であってもよい。
ここで、熱管理部材１１８は、流体が流出できるように、第１圧力解放機構１１１１及び／又は第２圧力解放機構１１２１が作動するときに破壊（破損又は破裂）されるように構成される。すなわち熱管理部材１１８は第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２の内部圧力又は温度が閾値に達して高温高圧気体を排出する必要がある場合、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２から排出された排出物による作用を受けて破壊され、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２の排出物は破壊された熱管理部材１１８を介して排出チャンネル１１７（すなわち筐体１１３の中空チャンバー）に入ることができる。さらに、熱管理部材１１８が破壊されることで、流出したクーラントのような流体が大量の熱を吸収してガス化するため、電池１１の内部の温度を迅速に下げることが可能になり、熱的故障による連鎖反応を緩和し、電池１１の使用安全性を向上させることに有利である。
例示的には、図５、図１４に示すように、熱管理部材１１８は例えば水冷板であり、水冷板内には流体チャンネルが設置され、流体チャンネルの一端には給水口が形成され、水チャンネルの他端には排水口が形成され、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２は通常動作するとき、水冷板内の水温を調節することにより、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２の環境温度を調節し、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２を合理的な温度範囲内で充放電させ、電池１１の充電効率及び放電効率を向上させる。第１電池セル１１１が熱的に故障したか、又は第２電池セル１１２が熱的に故障したか、又は第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２の両方が熱的に故障したとき、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２が放出した内部圧力により水冷板が破損され、水冷板の内部の水が気化し、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２が放出した高温ガスの熱が吸収され、これにより、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２の燃焼や爆発の確率をさらに低減させ、電池１１の使用安全性を向上させる。選択可能に、熱管理部材１１８には第２貫通孔１１８１が設けられ、第２貫通孔１１８１は、第１圧力解放機構１１１１及び／又は第２圧力解放機構１１２１が作動するときに第１電池セル１１１及び／又は第２電池セル１１２からの排出物が第２貫通孔１１８１を介して対応する排出チャンネル１１７に入るように、排出チャンネル１１７と連通するように構成される。選択可能に、第２貫通孔１１８１は第１電池セル１１１に設置された第１圧力解放機構１１１１の面積以上であり、及び／又は、第２電池セル１１２に設置された第２圧力解放機構１１２１の面積以上であるように構成されてもよい。これによって、第１電池セル１１１の内部圧力又は温度が閾値に達したとき、第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１を作動させ、且つ第１電池セル１１１の内部の排出物を排出する場合、第１電池セル１１１から排出された排出物が、第２貫通孔１１８１を介して排気チャンネル１１７（すなわち筐体１１３の中空チャンバー）に迅速且つスムーズに入ることができ、第１電池セル１１１の内部の排出物が排出チャンネル１１７にタイムリーで効果的に排出されることが実現される。同様に、第２電池セル１１２の内部圧力又は温度が閾値に達したとき、第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１を作動させ、且つ第２電池セル１１２の内部の排出物を排出する場合、第２電池セル１１２から排出された排出物は第２貫通孔１１７１を介して排気チャンネル１１７（すなわち筐体１１３の中空チャンバー）に迅速且つスムーズに入ることができ、第２電池セル１１２の内部の排出物が排出チャンネル１１７にタイムリーで効果的に排出されることが実現される。さらに、筐体１１３の少なくとも１つの壁には第１貫通孔１１３３が設けられ、第１貫通孔１１３３は排出チャンネル１１７と連通するように構成される場合、第２貫通孔１１８１は第１貫通孔１１３３を介して排出チャンネル１１７と連通し、第１電池セル１１１及び／又は第２第２電池セル１１２から排出された排出物は、順に第２貫通孔１１８１及び第１貫通孔１１３３を介して排気チャンネル１１７（すなわち筐体１１３の中空チャンバー）に入り、これによって、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２の内部の排出物が排出チャンネル１１７にタイムリーで効果的に排出されることが実現される。ただし、上記実施形態では、第２貫通孔１１８１は第１貫通孔１１３３と１対１で対応する必要があり、例示的には、図１５の底壁１１３１には２つの排出チャンネル１１７が設置され、図１６の底壁１１３１には２つの排出チャンネル１１７と連通する複数の第１貫通孔１１３３が設置され、このような場合、図１７の熱管理部材１１８には第１貫通孔１１３３と１対１で対応する複数の第２貫通孔１１８１が設置される。例示的には、図１８の底壁１１３１には１つの排出チャンネル１１７が設置され、図１９の底壁１１３１には１つの排出チャンネル１１７と連通する複数の第１貫通孔１１３３が設置され、このような場合、図２０の熱管理部材１１８には第１貫通孔１１３３と１対１で対応する複数の第２貫通孔１１８１が設置される。
以上は図１～図２０を参照しながら本願の実施例の電池１１について説明しており、以下、本願の実施例の電池１１の製造方法及び機器について説明し、ここで詳細に説明されていない部分は上記各実施例を参照すればよい。
本実施例は、
第１電池セル１１１を配置するステップであって、第１電池セル１１１は第１圧力解放機構１１１１を含み、第１圧力解放機構１１１１は、第１電池セル１１１の内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して第１電池セル１１１の内部圧力を解放することに用いられる、ステップと、
第２電池セル１１２を配置するステップであって、第２電池セル１１２は第２圧力解放機構１１２１を含み、第２圧力解放機構１１２１は、第２電池セル１１２の内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して第２電池セル１１２の内部圧力を解放することに用いられる、ステップとを含み、
第１電池セル１１１のエネルギー密度は第２電池セル１１２のエネルギー密度よりも大きく、且つ第１圧力解放機構１１１１の面積は第２圧力解放機構１１２１の面積よりも大きい、電池の製造方法を提供する。
本実施例に係る電池の製造方法は、エネルギー密度が高い第１電池セル１１１及びエネルギー密度が低い第２電池セル１１２を配置し、且つ配置された第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１の面積が第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１の面積よりも大きく限定されることにより、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２が熱的に故障したとき、第１電池セル１１１の熱的故障の故障反応は第２電池セル１１２の熱的故障の故障反応よりも深刻であっても、故障反応がより深刻な第１電池セル１１１は面積が大きな第１圧力解放機構１１１１を介して圧力をタイムリーで効果的に解放することでき、また、第２電池セル１１２は第２圧力解放機構１１２１を介して圧力をタイムリーで効果的に解放することができ、このように、第１電池セル１１１の急激な温度上昇を効果的に緩和し、さらに第１電池セル１１１の熱的故障による連鎖反応の確率を効果的に低減させ、電池１１全体の使用安全性を向上させる。
本願の実施例は、第１電池セル配置モジュールと、第２電池セル配置モジュールと、を含み、
前記第１電池セル配置モジュールは、第１電池セル１１１を配置することに用いられ、第１電池セル１１１は第１圧力解放機構１１１１を含み、第１圧力解放機構１１１１は、第１電池セル１１１の内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して第１電池セル１１１の内部圧力を解放することに用いられ、
前記第２電池セル配置モジュールは、第２電池セル１１２を配置することに用いられ、第２電池セル１１２は第２圧力解放機構１１２１を含み、第２圧力解放機構１１２１は、第２電池セル１１２の内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して第２電池セル１１２の内部圧力を解放することに用いられ、
第１電池セル１１１のエネルギー密度は第２電池セル１１２のエネルギー密度よりも大きく、且つ第１圧力解放機構１１１１の面積は第２圧力解放機構１１２１の面積よりも大きい、電池の製造装置を提供する。
本実施例に係る電池の製造装置は、第１電池セル配置モジュールによってエネルギー密度が高い第１電池セル１１１を配置し、第２電池セル配置モジュールによってエネルギー密度が低い第２電池セル１１２を配置し、且つ配置された第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１の面積が第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１の面積よりも大きく限定されることにより、第１電池セル１１１及び第２電池セル１１２が熱的に故障したとき、第１電池セル１１１の熱的故障の故障反応は第２電池セル１１２の熱的故障の故障反応よりも深刻であっても、故障反応がより深刻な第１電池セル１１１は面積が大きな第１圧力解放機構１１１１を介して圧力をタイムリーで効果的に解放することができ、また、第２電池セル１１２は第２圧力解放機構１１２１を介して圧力をタイムリーで効果的に解放することができ、このように、第１電池セル１１１の急激な温度上昇を効果的に緩和し、さらに第１電池セル１１１の熱的故障による連鎖反応の確率を効果的に低減させ、電池１１全体の使用安全性を向上させる。
本実施例に係る電池の製造装置は、上記実施例の電池の製造方法に適用されてもよく、すなわち、上記実施例の電池の製造方法は、具体的には、本実施例の電池の製造装置を用いて実施可能である。
以上のとおり、本願に係る電池１１、装置、電池の製造方法及び電池の製造装置では、エネルギー密度が高い第１電池セル１１１の第１圧力解放機構１１１１の面積が、エネルギー密度が低い第２電池セル１１２の第２圧力解放機構１１２１の面積よりも大きく限定されることにより、第１電池セル１１１と第２電池セル１１２の両方が圧力をタイムリーで効果的に解放することを可能とし、電池１１全体の使用安全性を向上させる。
本明細書における各実施例又は実施形態は漸進的に説明され、各実施例においてその他の実施例との違いが焦点として説明され、各実施例間の同一又は類似の部分は互いに参照すればよい。
本明細書の説明において、「１つの実施形態」、「いくつかの実施形態」、「例示的な実施形態」、「例」、「具体例」、又は「いくつかの例」等の用語は実施形態又は例を参照しながら説明される具体的な特徴、構造、材料又は特性が本願の少なくとも１つの実施形態又は例に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語の例示的な記載は必ずしも同じ実施形態又は例を指すことではない。さらに、説明された具体的な特徴、構造、材料又は特性は任意の１つ又は複数の実施形態又は例において適切な方式で組み合わせられてもよい。
なお、以上の各実施例は本願の技術的解決手段を説明するものに過ぎず、それを制限するものではなく、上記各実施例を参照しながら本願を詳細に説明したが、当業者は、上記各実施例に記載された技術的解決手段を修正したり、技術的特徴の一部又は全部に対して等価物への置換を行ったりすることができ、それらの修正又は置換は、対応する技術的解決手段の本質を本願の各実施例の技術的解決手段の範囲から逸脱させない。
１－車両
１１－電池
１１１－第１電池セル
１１１１－第１圧力解放機構
１１１２－正電極端子
１１１３－負電極端子
１１１４－ケース
１１２－第２電池セル
１１２１－第２圧力解放機構
１１３－筐体
１１３１－底壁
１１３２－側壁
１１３３－第１貫通孔
１１４－第１断熱部材
１１５－第２断熱部材
１１６－第３断熱部材
１１７－排出チャンネル
１１８－熱管理部材
１１８１－第２貫通孔
１２－コントローラ
１３－モータ

Claims (17)

  1. 電池であって、
    第１圧力解放機構を含む第１電池セルであって、前記第１圧力解放機構は、前記第１電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して前記第１電池セルの内部圧力を解放することに用いられる第１電池セルと、
    第２圧力解放機構を含む第２電池セルであって、前記第２圧力解放機構は、前記第２電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して前記第２電池セルの内部圧力を解放することに用いられる第２電池セルと、を含み、
    前記第１電池セルのエネルギー密度は前記第２電池セルのエネルギー密度よりも大きく、且つ前記第１圧力解放機構の面積は前記第２圧力解放機構の面積よりも大きい電池。
  2. 前記第１圧力解放機構の面積Ａ１と前記第２圧力解放機構の面積Ａ２との比は、１．５≦Ａ１／Ａ２≦４を満たす、ことを特徴とする請求項１に記載の電池。
  3. 前記第１電池セルのエネルギー密度Ｅ１と前記第２電池セルのエネルギー密度Ｅ２との比は、１．２６≦Ｅ１／Ｅ２≦２．１４を満たす、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電池。
  4. 前記第１電池セルと前記第２電池セルは、ｎ個の第１電池セル、ｍ個の第２電池セルの配列形態で交互に配置され、ｎ≧、ｍ≧１である、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の電池。
  5. さらに排出チャンネルを含み、前記排出チャンネルは前記第１圧力解放機構及び／又は第２圧力解放機構と対向して設置され、且つ前記排出チャンネルは、前記第１圧力解放機構が作動するとき、前記第１電池セルからの排出物を収集する、及び／又は、
    前記第２圧力解放機構が作動するとき、前記第２電池セルからの排出物を収集するように構成される、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の電池。
  6. 前記排出チャンネルは少なくとも２つ設置され、各前記排出チャンネルは互いに隔離して設置され、前記第１圧力解放機構及び前記第２圧力解放機構はそれぞれ異なる前記排出チャンネルと対向して設置される、ことを特徴とする請求項５に記載の電池。
  7. 前記第１電池セルは少なくとも２つ設置され、隣接する２つの前記第１電池セルの第１圧力解放機構はそれぞれ異なる前記排出チャンネルと対向して設置される、及び／又は、
    前記第２電池セルは少なくとも２つ設置され、隣接する２つの前記第２電池セルの第２圧力解放機構はそれぞれ異なる前記排出チャンネルと対向して設置される、ことを特徴とする請求項５又は６に記載の電池。
  8. さらに筐体を含み、前記筐体は複数の壁を有し、前記複数の壁は前記第１電池セル及び第２電池セルを収容するための収容キャビティを画定することに用いられ、前記複数の壁のうちの少なくとも１つの壁は前記排出チャンネルを形成するための中空チャンバーを有する、ことを特徴とする請求項５～７のいずれか１項に記載の電池。
  9. 前記複数の壁は、前記第１電池セル及び第２電池セルを支持することに用いられ、前記中空チャンバーを有する底壁を含む、ことを特徴とする請求項８に記載の電池。
  10. 少なくとも１つの前記壁は、前記第１電池セル及び／又は第２電池セルからの排出物が少なくとも１つの前記壁を通過して対応する前記排出チャンネルに入るように、前記第１圧力解放機構及び／又は第２圧力解放機構が作動するときに破壊されるように構成される、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の電池。
  11. 少なくとも１つの前記壁には第１貫通孔が設けられ、前記第１貫通孔は、前記第１電池セル及び／又は第２電池セルが作動するときに前記第１電池セル及び／又は第２電池セルからの排出物が前記第１貫通孔を介して対応する前記排出チャンネルに入るように、前記排出チャンネルと連通するように構成される、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の電池。
  12. 流体を収容して前記第１電池セル及び第２電池セルの温度を調節するための熱管理部材をさらに含み、前記熱管理部材は前記第１電池セル及び第２電池セルと、少なくとも１つの前記壁との間に設置され、前記熱管理部材は、前記流体を流出可能とするために、前記第１圧力解放機構及び／又は第２圧力解放機構が作動するときに破壊されるように構成される、ことを特徴とする請求項８～１１のいずれか１項に記載の電池。
  13. 前記熱管理部材には第２貫通孔が設けられ、前記第２貫通孔は、前記第１圧力解放機構及び／又は第２圧力解放機構が作動するときに前記第１電池セル及び／又は第２電池セルからの排出物が前記第２貫通孔を介して対応する前記排出チャンネルに入るように、前記排出チャンネルと連通するように構成される、ことを特徴とする請求項１２に記載の電池。
  14. 前記第２貫通孔は第１貫通孔を介して前記排出チャンネルと連通する、ことを特徴とする請求項１３に記載の電池。
  15. 請求項１～１４のいずれか１項に記載の電池を含み、前記電池は電気エネルギーを供給することに用いられる、ことを特徴とする装置。
  16. 第１電池セルを配置するステップであって、前記第１電池セルは第１圧力解放機構を含み、前記第１圧力解放機構は、前記第１電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して第１電池セルの内部圧力を解放することに用いられる、ステップと、
    第２電池セルを配置するステップであって、前記第２電池セルは第２圧力解放機構を含み、前記第２圧力解放機構は、前記第２電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して前記第２電池セルの内部圧力を解放することに用いられる、ステップと、を含み、
    前記第１電池セルのエネルギー密度は前記第２電池セルのエネルギー密度よりも大きく、且つ前記第１圧力解放機構の面積は前記第２圧力解放機構の面積よりも大きい、ことを特徴とする電池の製造方法。
  17. 第１電池セルを配置するための第１電池セル配置モジュールであって、前記第１電池セルは第１圧力解放機構を含み、前記第１圧力解放機構は、前記第１電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して第１電池セルの内部圧力を解放することに用いられる第１電池セル配置モジュールと、
    第２電池セルを配置するための第２電池セル配置モジュールであって、前記第２電池セルは第２圧力解放機構を含み、前記第２圧力解放機構は、前記第２電池セルの内部圧力又は温度が閾値に達したときに作動して前記第２電池セルの内部圧力を解放することに用いられる第２電池セル配置モジュールと、を含み、
    前記第１電池セルのエネルギー密度は前記第２電池セルのエネルギー密度よりも大きく、且つ前記第１圧力解放機構の面積は前記第２圧力解放機構の面積よりも大きい、ことを特徴とする電池の製造装置。
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