JP2023522498A - 電池のケース、電池、電力消費装置、電池製造方法及び装置 - Google Patents

電池のケース、電池、電力消費装置、電池製造方法及び装置 Download PDF

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Abstract

本願の実施例は、電池のケース、電池、電力消費装置、電池製造方法及び装置を提供する。該電池のケースは、電池セル群を収容することに用いられる電気キャビティと、前記リリーフ機構が作動する場合に前記リリーフ機構が設けられた前記電池セルからの排出物を収集することに用いられる収集キャビティと、前記電気キャビティと前記収集キャビティを分離する分離部材であって、前記電気キャビティ及び前記収集キャビティを前記分離部材の両側に設置させることに用いられる分離部材と、を備え、前記分離部材の前記電池セル群に近い面に逃げ開口部が設置され、前記逃げ開口部は前記第１方向に沿って延在し、前記電池セル群の複数のリリーフ機構はいずれも前記逃げ開口部に対向する。本願の実施例の技術案は、電池の安全性を強化することができるとともに、電池セル群のサイズと互換性があり、装着過程がより容易で迅速である。

Description

本願は電池の技術分野に関し、特に電池のケース、電池、電力消費装置、電池製造方法及び電池製造装置に関する。
省エネ及び排出削減は、自動車産業の持続可能な発展の鍵である。この場合、電気自動車は、その省エネで環境に優しい利点により、自動車産業の持続可能な発展の重要な構成部分になっている。電気自動車について、電池技術はその発展に関連する重要な要素である。
電池技術の発展では、電池の性能を向上させることに加えて、安全問題も無視できない問題である。電池の安全問題を確保できない場合、該電池を使用できない。従って、如何に電池の安全性を強化するかは、電池技術で早急に解決すべき技術的課題である。
本願は、電池のケース、電池、電力消費装置、電池製造方法及び電池製造装置を提供し、電池の安全性を強化することができる。
第１態様は、電池のケースを提供し、電池セル群を収容することに用いられる電気キャビティであって、前記電池セル群は第１方向に沿って配列された複数の電池セルを備え、前記複数の電池セルのうちの少なくとも２つの前記電池セルはリリーフ機構を備え、前記リリーフ機構は前記電池セルの第１壁に設置され、前記リリーフ機構は、前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値になった場合に作動して前記内部圧力を解放することに用いられる電気キャビティと、前記リリーフ機構が作動する場合に前記リリーフ機構が設けられた前記電池セルからの排出物を収集することに用いられる収集キャビティと、前記電気キャビティと前記収集キャビティを分離する分離部材であって、前記電気キャビティ及び前記収集キャビティを前記分離部材の両側に設置させるための分離部材とを備え、前記第１壁は前記分離部材に取り付けられ、前記分離部材の前記電池セル群に近い面に逃げ開口部が設置され、前記逃げ開口部は前記第１方向に沿って延在し、前記電池セル群の複数のリリーフ機構はいずれも前記逃げ開口部に対向する。
本願の実施例の技術案では、分離部材を使用して電池セルを収容する電気キャビティと排出物を収集する収集キャビティを分離し、リリーフ機構が作動する場合、電池セルの排出物は収集キャビティに入り、電気キャビティに入らず又は少し入り、それにより電気キャビティの電気接続部材をオンにして短絡させることはなく、従って電池の安全性を強化することができる。電池のケースに電池セル群のリリーフ機構に対応する逃げ開口部を設置することにより、リリーフ機構が遮蔽されることを回避し、リリーフ機構が排出物をスムーズに排出できることを確保する。また、各リリーフ機構が各逃げ開口部に１対１で対応する技術案（該技術案は、組み立てに対する要件が非常に高く、組み立ての累積公差が許容可能範囲を超える場合、一部の電池セルのリリーフ機構は対応する逃げ開口部に位置合わせされないため分離部材により遮蔽され、従ってリリーフ機構が作動した後に排出物をスムーズに排出できず、極端な場合、単電池が適時にリリーフされないため爆発することを引き起こす）に比較して、逃げ開口部が前記第１方向に沿って延在することにより、電池セル群の全てのリリーフ機構をいずれも逃げ開口部に対向させ、リリーフ機構と逃げ開口部の位置合わせの難しさを大幅に低下させることができ、それによりリリーフ機構が遮蔽されることを防止する。
いくつかの実施例では、前記電池セル群の全てのリリーフ機構はいずれも前記逃げ開口部に対向する。
本願の実施例の電池セル群の全てのリリーフ機構は逃げ開口部に対向するため、全てのリリーフ機構が作動する場合、その排出物は逃げ開口部を通って収集キャビティにスムーズに入ることができ、それにより電池の安全を確保する。
いくつかの実施例では、前記逃げ開口部は、前記リリーフ機構に変形スペースを提供して、前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値になった場合に前記リリーフ機構を前記分離部材に接近する方向に向かって変形して破裂させることを可能にするように構成される。
逃げ開口部は、リリーフ機構に変形スペースを提供して、電池セルの内部圧力又は温度が閾値になった場合にリリーフ機構を分離部材に接近する方向に向かって変形して破裂させることを可能にするため、リリーフ機構がスムーズに開放されて、電池セルに排出物を外部に排出させることが確保される。
いくつかの実施例では、前記複数の電池セルのうちの各電池セルはいずれも前記リリーフ機構を備える。それにより、任意の電池セルの内部圧力又は温度が上昇する場合、いずれもリリーフ機構により内部圧力を解放できることが確保され、それにより電池セルの爆発を防止することができる。
いくつかの実施例では、前記逃げ開口部は凹溝又は貫通孔である。
凹溝又は貫通孔を設置することにより、リリーフ機構はスムーズに開放されて、電池セルに排出物を外部に排出させることができる。
いくつかの実施例では、前記逃げ開口部の第２方向に沿った幅は前記リリーフ機構の前記第２方向に沿った幅よりも大きく、前記第２方向は前記第１方向に垂直である。
逃げ開口部の幅をリリーフ機構の幅よりも大きく設定することにより、リリーフ機構が遮蔽されることを回避する。
いくつかの実施例では、前記逃げ開口部は凹溝であり、前記凹溝の底壁に少なくとも１つの排気孔が設置され、前記リリーフ機構が設けられた電池セルの排出物は前記排気孔を通って前記収集キャビティに入る。
排気孔を設置することにより、リリーフ機構が設けられた電池セルの排出物は排気孔を通って収集キャビティに入ることができ、それにより大量の排出物が分離部材によりバリアされて電気キャビティに入ることを防止する。
いくつかの実施例では、前記排気孔は複数であり、各排気孔は対応するリリーフ機構に対向して設置される。
複数の排気孔が設置され、各排気孔は対応するリリーフ機構に対向して設置されることにより、排出物が排気孔を通って収集キャビティに迅速に入ることができる。
いくつかの実施例では、前記ケースは少なくとも１つの空気バッフルを備え、前記空気バッフルは前記凹溝の底壁に設置され、前記空気バッフルは前記凹溝を前記第１方向に沿って少なくとも２つのスペースに分割することに用いられる。
ケースに空気バッフルを設置することにより、リリーフ機構の作動された電池セルから排出された排出物が隣接する電池セルを衝撃することを阻止でき、それにより隣接する電池セルの熱暴走を防止し、電池の安全性能が向上する。
いくつかの実施例では、前記空気バッフルは複数であり、複数の前記空気バッフルは前記第１方向に沿って配列されて、隣接する２つの前記リリーフ機構の間に前記空気バッフルを持たせる。
隣接するリリーフ機構の間に空気バッフルを設置することにより、任意の作動された電池セルから排出された排出物が隣接する電池セルを衝撃することを阻止でき、さらに電池の安全性能が向上する。
いくつかの実施例では、前記空気バッフルは圧縮性材料で製造され、前記空気バッフルは前記第１壁及び前記凹溝の底壁により圧縮される。
空気バッフルは圧縮性材料で製造され、空気バッフルは第１壁及び凹溝の底壁により圧縮されるため、良好な封止効果を確保でき、それによりリリーフ機構の作動された電池セルから排出された排出物が隣接する電池セルを衝撃することをより良好に阻止する。
いくつかの実施例では、前記凹溝の第２方向に沿った２つの側壁に切り欠きが設置され、前記切り欠きは前記空気バッフルを配置することに用いられ、前記第２方向は前記第１方向に垂直である。
本願の実施例の凹溝の側壁に切り欠きが設置され、空気バッフルの迅速な位置決めを実現でき、電池の迅速な装着及び組み合わせが容易になる。
いくつかの実施例では、前記凹溝の開口部の前記第２方向に沿った外側に遮断部材が設置され、前記遮断部材は接着剤が前記凹溝に入ることを遮断することに用いられ、前記接着剤は前記第１壁を前記分離部材に固定することに用いられ、前記第２方向は前記第１方向に垂直である。
凹溝の外側に遮断部材を設置することにより、接着剤が凹溝に入ることを遮断し、接着剤による凹溝の閉塞に起因してリリーフ機構の排出物を凹溝からスムーズに排出できないという問題を回避でき、それにより電池の安全性を強化することができる。
選択可能に、上記遮断部材は接着剤バッフルであってもよく、上記接着剤は構造用接着剤であってもよい。
いくつかの実施例では、前記分離部材の前記電池セル群に近い面に第２凹溝が設置され、前記第２凹溝は前記第１方向に沿って延在し、前記凹溝の開口部の第２方向に沿った外側に位置し、前記第２凹溝は前記遮断部材を収容することに用いられる。
凹溝の外側に遮断部材を収容する第２凹溝を設置することにより、遮断部材の位置決め及び固定を実現することができる。
いくつかの実施例では、前記遮断部材は圧縮性材料で製造され、前記遮断部材は前記分離部材の前記電池セル群に近い面及び前記第２凹溝の底壁により圧縮される。
遮断部材は圧縮性材料で製造され、遮断部材は電池セル群の表面及び第２凹溝の底壁により圧縮されるため、良好な封止効果を確保でき、それにより接着剤が凹溝に入ることをより良好に阻止する。
いくつかの実施例では、前記分離部材は内部に流路を有し、前記流路は流体を収容して前記分離部材に前記電池セルの温度を調整させることに用いられる。
分離部材内に流体を収容する流路を設置することにより、流路内の流体を使用でき、熱伝導材料を介して熱量を伝達することにより、電池セルの温度低下又は加熱を実現することができる。
いくつかの実施例では、前記分離部材は、前記リリーフ機構が作動する場合に破壊されて、前記流体を前記分離部材の内部から排出させることを可能にするように構成される。
分離部材が設置されて流体を収容し、リリーフ機構が作動する場合に分離部材が破壊されることにより、分離部材内の流体を排出させて電池セルを冷却し、それによりさらに電池の安全性能を向上させることができる。
いくつかの実施例では、前記分離部材は第１板及び第２板を備え、前記第１板は前記第２板の前記電気キャビティに近い側に位置し、前記第１壁に取り付けられ、前記第１板の第１領域は前記第２板へ凹んで前記凹溝を形成し、前記第１領域は前記第２板に接続される。
本願の実施例の分離部材は第１板及び第２板を備え、第１板及び第２板によって分離部材内に流体を収容する流路を形成でき、それにより電池セルの温度低下又は加熱を実現することができる。
いくつかの実施例では、前記第１領域に少なくとも１つの第１排気孔が設置され、前記第１排気孔は前記リリーフ機構に対応して設置される。
第１領域にはリリーフ機構に対向して設置された排気孔を設置することにより、リリーフ機構の排出物をスムーズに排出して収集キャビティに入れることができ、それにより電池の安全を確保する。
いくつかの実施例では、前記第１領域に複数の前記第１排気孔が設置され、複数の前記第１排気孔は前記第１方向に間隔をおいて設置される。
間隔をおいて設置された複数の第１排気孔を設置し、選択可能に、該複数の第１排気孔は各電池セルのリリーフ機構に１対１で対応することにより、各電池セルのリリーフ機構が作動する場合、その排出物が排気孔から収集キャビティにスムーズに入ることを確保でき、それにより電池の安全を確保する。
いくつかの実施例では、前記第２板の前記第１排気孔に対応する位置に第２排気孔が設置される。
第１排気孔に対向する第２排気孔を設置することにより、リリーフ機構の排出物が第１排気孔及び第２排気孔を通って電気キャビティにスムーズに排出され、収集キャビティに入ることを確保でき、それにより電池の安全を確保する。選択可能に、上記複数の第１排気孔は前記リリーフ機構に１対１で対応してもよい。
いくつかの実施例では、前記第１排気孔は封止層で封止され、及び／又は、前記第２排気孔は封止層で封止される。
上記第１排気孔及び／又は第２排気孔が封止層で封止されることにより、収集キャビティの封止を実現でき、それにより電気キャビティと収集キャビティを分離し、収集キャビティ内のガスによる電気キャビティへの影響を阻止する。
いくつかの実施例では、前記封止層の厚さは０．０５ｍｍ～０．３ｍｍである。
いくつかの実施例では、前記第２板の前記第１排気孔に対応する領域の厚さは前記第２板の他の領域の厚さよりも薄い。
第２板の第１排気孔に対向する領域の厚さを他の領域の厚さよりも薄く設定することにより、リリーフ機構が作動する場合、第１排気孔に対応する第２板の領域が排出物でより容易に破壊され、それにより排出物が収集キャビティにスムーズに入り、さらに電池の安全を確保することができる。
いくつかの実施例では、前記逃げ開口部の底壁に脆弱領域が設置され、前記脆弱領域は、前記リリーフ機構が作動する場合に前記電池セル内から排出された排出物により破壊されて、前記排出物を前記脆弱領域に通過して前記収集キャビティに入れることを可能にするように構成される。
前記逃げ開口部の底壁に前記脆弱領域を設置することにより、一方では、前記リリーフ機構が作動する場合に前記排出物は前記脆弱領域を通過して前記収集キャビティに入り、前記排出物が前記電気キャビティに入ることを回避することができ、他方では、前記リリーフ機構が作動しない場合、前記電気キャビティと前記収集キャビティとの間の分離を確保でき、前記収集キャビティ内の水蒸気などの物質が前記電気キャビティに入って短絡させることを回避できる。
いくつかの実施例では、前記脆弱領域の厚さは３ｍｍ以下である。
いくつかの実施例では、前記脆弱領域は前記分離部材の前記脆弱領域以外の残りの部分よりも低い融点を有する。
本願の実施例の脆弱領域は脆弱領域以外の残りの部分よりも低い融点を有し、脆弱領域は、リリーフ機構の排出物により衝撃される場合、より容易に破壊され、それにより排出物が収集キャビティにスムーズに排出され、電池の安全を確保する。
いくつかの実施例では、前記脆弱領域で使用される材料の融点は４００℃未満である。
いくつかの実施例では、前記分離部材に第２貫通孔が設置され、前記排出物は前記第２貫通孔から排出される。
第２貫通孔を設置することにより、排出物は、収集キャビティに入った後に電池ケースの外部に排出されることなく、第２貫通孔から排出されるため、排出物の排出経路をさらに延長させ、排出物による外部環境への影響を低下させ、外部環境の安全を確保することができる。
いくつかの実施例では、前記排出物は前記第２貫通孔を通って前記電気キャビティの排気通路に入り、前記排気通路を通って排出される。
本願の実施例の排出物は第２貫通孔を通って電気キャビティの排気通路に入って排出され、排気経路をさらに延長させ、排出物による外部環境への影響を低下させることができる。
いくつかの実施例では、前記分離部材は前記電気キャビティ及び前記収集キャビティにより共有された壁を有する。
前記分離部材は前記電気キャビティ及び前記収集キャビティにより共有された壁として機能するため、排出物と電気キャビティを分離し、それにより排出物の危険性を低下させ、電池の安全性を強化することができる。
いくつかの実施例では、前記ケースは保護部材をさらに備え、前記保護部材は前記分離部材を保護することに用いられ、前記保護部材と前記分離部材は前記収集キャビティを形成する。
前記保護部材と前記分離部材で形成された前記収集キャビティは、前記排出物を効果的に収集して緩衝し、その危険性を低下させることができる。また、保護部材は分離部材を保護する役割を果たし、分離部材が異物で破壊されることを防止できる。
第２態様は、電池を提供し、第１方向に沿って配列された複数の電池セルを備える電池セル群であって、前記複数の電池セルのうちの少なくとも２つの前記電池セルはリリーフ機構を備え、前記リリーフ機構は、前記リリーフ機構が設けられた電池セルの内部圧力又は温度が閾値になった場合に作動して前記内部圧力を解放することに用いられる電池セル群と、第１態様に記載のケースとを備える。
第３態様は、電力消費装置を提供し、第２態様に記載の電池を備える。
いくつかの実施例では、前記電力消費装置は車両、船舶又は宇宙機である。
第４態様は、電池製造方法を提供し、電池セル群を提供するステップであって、前記電池セル群は第１方向に沿って配列された複数の電池セルを備え、前記複数の電池セルのうちの少なくとも２つの前記電池セルはリリーフ機構を備え、前記リリーフ機構は前記電池セルの第１壁に設置され、前記リリーフ機構は、前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値になった場合に作動して前記内部圧力を解放することに用いられる、ステップと、ケースを提供するステップと、を含み、前記ケースは、前記電池セル群を収容することに用いられる電気キャビティと、前記リリーフ機構が作動する場合に前記リリーフ機構が設けられた前記電池セルからの排出物を収集することに用いられる収集キャビティと、前記電気キャビティと前記収集キャビティを分離する分離部材であって、前記電気キャビティ及び前記収集キャビティを前記分離部材の両側に設置させることに用いられる分離部材とを備え、前記分離部材の前記電池セル群に近い面に逃げ開口部が設置され、前記逃げ開口部は前記第１方向に沿って延在し、前記電池セル群の複数のリリーフ機構はいずれも前記逃げ開口部に対向する。
第５態様は、電池製造装置を提供し、第１提供モジュールと、第２提供モジュールと、装着モジュールと、を備え、前記第１提供モジュールは、電池セル群を提供することに用いられ、前記電池セル群は第１方向に沿って配列された複数の電池セルを備え、前記複数の電池セルのうちの少なくとも２つの前記電池セルはリリーフ機構を備え、前記リリーフ機構は前記電池セルの第１壁に設置され、前記リリーフ機構は、前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値になった場合に作動して前記内部圧力を解放することに用いられ、前記第２提供モジュールは、ケースを提供することに用いられ、前記ケースは、前記電池セル群を収容することに用いられる電気キャビティと、前記リリーフ機構が作動する場合に前記リリーフ機構が設けられた前記電池セルからの排出物を収集することに用いられる収集キャビティと、前記電気キャビティと前記収集キャビティを分離する分離部材であって、前記電気キャビティ及び前記収集キャビティを前記分離部材の両側に設置させることに用いられる分離部材とを備え、前記装着モジュールは、前記分離部材の前記電池セル群に近い面に逃げ開口部を設置することに用いられ、前記逃げ開口部は前記第１方向に沿って延在し、前記電池セル群の複数のリリーフ機構はいずれも前記逃げ開口部に対向する。
本願の実施例の技術案をより明確に説明するために、以下、本願の実施例に使用される必要がある図面を簡単に説明し、明らかに、以下に説明される図面は本願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者が創造的労働を必要とせずに、さらに図面に基づいて他の図面を取得することができる。
本願の一実施例に係る車両の構造模式図である。 本願の一実施例に係る電池の構造模式図である。 本願の一実施例に係る電池セル群の構造模式図である。 本願の一実施例に係る電池セルの分解図である。 本願の別の実施例に係る電池セルの分解図である。 本願の一実施例に係る電池の構造模式図である。 本願の一実施例に係る逃げ開口部が貫通孔である断面模式図である。 本願の一実施例に係る逃げ開口部が凹溝である断面模式図である。 本願の一実施例に係る電池の平面模式図である。 図９ａに示される電池のＡ－Ａに沿った断面模式図である。 図９ｂに示される電池のＢ部分の拡大図である。 本願の一実施例に係る分離部材の斜視模式図である。 本願の一実施例に係る分離部材の分解図である。 本願の一実施例に係る空気バッフルが設置された分離部材の模式図である。 本願の一実施例に係る空気バッフルの構造模式図である。 本願の一実施例に係る分離部材の別の斜視模式図である。 本願の一実施例に係る遮断部材の構造模式図である。 本願の一実施例に係る電池の構造模式図である。 本願の一実施例に係るケースの分解図である。 本願の一実施例に係るケースの分解図である。 本願の一実施例に係る電池の構造模式図である。 本願の一実施例に係るケースの構造模式図である。 本願の一実施例に係るケースの構造模式図である。 本願の一実施例に係る電池の構造模式図である。 本願の一実施例に係る電池の分解図である。 本願の一実施例に係る電池製造方法の模式的なフローチャートである。 本願の一実施例に係る電池製造装置の模式的なブロック図である。 図面では、図面は実際の比例で描かれていない。
以下、図面及び実施例を参照しながら、本願の実施形態をさらに詳細に説明する。以下の実施例の詳細な説明及び図面は、本願の原理を例示的に説明するためのものに過ぎないが、本願の範囲を限定するものではなく、すなわち、本願は説明される実施例に限定されない。
ただし、本願の説明では、特に説明されない限り、「複数」は２つ以上（２つを含む）を意味し、「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」などの用語が示した方位又は位置関係は、本願を容易に説明し及び説明を簡素化するためのものに過ぎず、示した装置又は素子が必ず特定の方位を有し、特定の方位で構築及び操作されることを指示し又は暗示しないため、本願を限定するものとして理解できない。また、「第１」、「第２」、「第３」などの用語は、説明するためのものに過ぎず、相対的な重要性を指示又は暗示するものとして理解できない。「垂直」は厳密な意味での垂直ではなく、誤差許容範囲内のものである。「平行」は厳密な意味での平行ではなく、誤差許容範囲内のものである。
以下の説明に現れる方位詞はいずれも図示される方向であり、本願の具体的な構造を限定するものではない。ただし、本願の説明では、特に明確に規定及び限定されない限り、「装着」、「接続」、「連結」という用語は広い意味で理解されるべきであり、例えば、固定接続であってもよく、取り外し可能な接続又は一体的な接続であってもよく、直接接続であってもよく、中間媒体を介した間接的接続であってもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本願での具体的な意味を理解することができる。
本願では、電池セルは、一次電池、二次電池を備えてもよく、例えば、リチウムイオン電池、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などであってもよく、本願の実施例はこれを限定しない。電池セルは、円筒体、扁平体、直方体又は他の形状などであってもよく、本願の実施例はこれを限定しない。電池セルは、一般的に包装方式に応じて、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の３種類に分けられ、本願の実施例はこれを限定しない。
本願の実施例に係る電池とは、１つ又は複数の電池セルを備えることで、より高い電圧及び容量を提供する単一の物理モジュールを指す。例えば、本願に係る電池は、電池セル群又は電池パックなどを備えてもよい。電池パックは、一般的に、１つ又は複数の電池セルを包装するためのケースを備える。ケースは、液体又は他の異物が電池セルの充電又は放電に影響を与えることを回避できる。
電池セルは、電極組立体と、電解液とを備え、電極組立体は、正極板、負極板及び分離膜からなる。電池セル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動作する。正極板は、正極集電体と、正極活物質層とを備え、正極活物質層は正極集電体の表面に塗布され、正極活物質層が塗布されていない集電体は正極活物質層が塗布された集電体から突出し、正極活物質層が塗布されていない集電体は正極タブとして機能する。リチウムイオン電池を例として、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などであってもよい。負極板は、負極集電体と、負極活物質層とを備え、負極活物質層は負極集電体の表面に塗布され、負極活物質層が塗布されていない集電体は負極活物質層が塗布された集電体から突出し、負極活物質層が塗布されていない集電体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、負極活物質は炭素又はシリコンなどであってもよい。大電流が流れて溶断しないことを確保するために、正極タブは数が複数であり且つ一体に積層され、負極タブは数が複数であり且つ一体に積層される。分離膜の材質はポリプロピレン（ＰＰ）又はポリエチレン（ＰＥ）などであってもよい。また、電極組立体は、巻回構造であってもよく、積層構造であってもよく、本願の実施例はこれを限定しない。電池技術の発展は、複数の設計要素、例えばエネルギー密度、サイクル寿命、放電容量、充放電レートなどの性能パラメータを同時に考慮する必要があり、また、電池の安全性を考慮する必要がある。
電池について、主な安全上の危険は充電及び放電過程から生じられ、電池の安全性能を向上させるために、電池セルに対して、一般的にリリーフ機構が設置される。リリーフ機構とは、電池セルの内部圧力又は温度が所定閾値になった場合に作動して内部圧力又は温度を解放する素子又は部材を指す。該所定閾値は設計需要の異なりによって調整され得る。前記所定閾値は、電池セル内の正極極板、負極極板、電解液及び分離膜のうちの１つ又は複数の材料により決められる。リリーフ機構は、例えば、感圧又は温度感受性の素子又は部材を使用でき、すなわち、電池セルの内部圧力又は温度が所定閾値になった場合、リリーフ機構は作動して、内部圧力又は温度を解放できるための通路を形成する。
本願に係る「作動」とは、リリーフ機構が動きを生成して、電池セルの内部圧力及び温度を解放させることを意味する。リリーフ機構による動きは、リリーフ機構の少なくとも一部の破裂、破れ又は溶融などを含んでもよいがこれらに限定されない。リリーフ機構は作動した後、電池セル内部の高温高圧物質が排出物としてリリーフ機構から外部に排出される。該方式を使用すると、制御可能な圧力又は温度で電池セルがリリーフすることができ、それにより潜在的により深刻な事故の発生を回避することができる。
本願に係る電池セルからの排出物は、電解液、溶解又は分割された正負極極板、分離膜の破片、反応によって生成された高温高圧ガス、火炎などを含むがこれらに限定されない。
電池セルのリリーフ機構は電池の安全性に対して重要な影響を与える。例えば、電池セルが短絡したり、過充電されたりした場合、電池セル内部で熱暴走を引き起こして圧力又は温度を急激に上昇させる可能性がある。このような場合、リリーフ機構が作動することにより、内部圧力及び温度を外部に解放して、電池セルの爆発、発火を防止することができる。
現在のリリーフ機構の設計案では、電池セル内部の高圧及び高熱を解放し、すなわち前記排出物を電池セルの外部に排出することに主に注目している。電池の出力電圧又は電流を確保するために、常に複数の電池セルの間をバス部材を介して電気的に接続する必要がある。熱暴走された電池セルの内部から排出された排出物が残りの電池セルの短絡現象を引き起こす可能性があり、例えば、排出された金屑が２つのバス部材に電気的に接続される場合に一部の電池セルを短絡させるため、安全上のリスクが存在する。
これに鑑みて、本願の実施例は技術案を提供し、分離部材を使用して電池セルを収容する電気キャビティと排出物を収集する収集キャビティを分離し、リリーフ機構が作動する場合、電池セルの排出物は収集キャビティに入り、電気キャビティに入らず又は少し入り、それにより電気キャビティの電気接続部材をオンにして短絡させることはなく、従って電池の安全性を強化することができる。電池のケースには電池セル群のリリーフ機構に対応する逃げ開口部を設置することにより、リリーフ機構が遮蔽されることを回避し、リリーフ機構が排出物をスムーズに排出できることを確保する。また、各リリーフ機構が各逃げ開口部に１対１で対応する技術案（該技術案は、組み立てに対する要件が非常に高く、組み立ての累積公差が許容可能範囲を超える場合、一部の電池セルのリリーフ機構は対応する逃げ開口部に位置合わせされないため分離部材により遮蔽され、従ってリリーフ機構が作動した後に排出物をスムーズに排出できず、極端な場合、単電池が適時にリリーフされないため爆発することを引き起こす）に比較して、逃げ開口部が前記第１方向に沿って延在することにより、電池セル群の全てのリリーフ機構はいずれも逃げ開口部に対向し、リリーフ機構と逃げ開口部の位置合わせの難しさを大幅に低下させることができ、それによりリリーフ機構が遮蔽されることを防止する。
分離部材は電気キャビティと収集キャビティを分離して、電気キャビティ及び収集キャビティを分離部材の両側に設置させることに用いられる。選択可能に、本願の実施例の分離部材は熱管理部材として機能してもよく、すなわち、該分離部材は流体を収容して複数の電池セルの温度を調整することができる。ここでの流体は液体又はガスであってもよく、温度の調整とは、複数の電池セルを加熱又は冷却することを意味する。電池セルを冷却又は温度低下する場合、該分離部材は冷却流体を収容して複数の電池セルの温度を低下させることに用いられ、また、分離部材は加熱して複数の電池セルを昇温することに用いられてもよく、本願の実施例はこれを限定しない。選択可能に、前記流体は循環的に流れて、より良好な温度調整効果を達成することができる。選択可能に、流体は水、水とエチレングリコールの混合液又は空気などであってもよい。
本願に係る電気キャビティは複数の電池セル及びバス部材を収容することに用いられる。電気キャビティは封止されてもよく、又は封止されなくてもよい。電気キャビティは電池セル及びバス部材の装着スペースを提供する。いくつかの実施例では、電気キャビティには電池セルを固定するための構造がさらに設置されてもよい。電気キャビティの形状は、収容された電池セル及びバス部材の数及び形状に応じて決められ得る。いくつかの実施例では、電気キャビティは角形であってもよく、６つの壁を有する。本願に係るバス部材は、並列接続又は直列接続又は直並列接続など、複数の電池セルの間の電気的接続を実現することに用いられる。バス部材は、電池セルの電極端子を接続することにより電池セルの間の電気的接続を実現することができる。いくつかの実施例では、バス部材は電池セルの電極端子に溶接で固定される。
本願に係る収集キャビティは排出物を収集することに用いられ、封止されてもよく又は封止されなくてもよい。いくつかの実施例では、前記収集キャビティ内に、空気、又は他のガスを含んでもよい。選択可能に、前記収集キャビティ内に、冷却媒体などの液体が含んでもよく、又は、該液体を収容する部材が設置されてもよく、収集キャビティに入った排出物をさらに温度低下することができる。さらに選択可能に、収集キャビティ内のガス又は液体は循環的に流れている。
本願の実施例で説明される技術案は電池を使用する様々な装置に適用でき、例えば、携帯電話、ポータブルデバイス、ノートパソコン、電気自転車、電気玩具、電動工具、電気自動車、船舶及び宇宙機などであり、例えば、宇宙機は、飛行機、ロケット、スペースシャトル及び宇宙船などを含む。
理解されるように、本願の実施例で説明される技術案は、上記説明される装置に適用できるだけでなく、電池を使用する全ての装置に適用でき、説明を簡潔にするために、以下の実施例はいずれも電気自動車を例として説明する。
例えば、図１は、本願の一実施例に係る車両１の構造模式図であり、車両１は、ガソリン車、ガス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レンジエクステンダー自動車などであってもよい。車両１の内部にはモータ４０、コントローラ３０及び電池１０が設置されてもよく、コントローラ３０は電池１０がモータ４０に給電するように制御することに用いられる。例えば、車両１の底部又は前部又は尾部に電池１０が設置されてもよい。電池１０は車両１の給電に用いられ、例えば、電池１０は車両１の操作電源として機能でき、車両１の回路システムに用いられ、例えば、車両１の起動、ナビゲーション及び走行時の動作電力需要に用いられる。本願の別の実施例では、電池１０は、車両１の操作電源として機能できるだけでなく、車両１の駆動電源として機能でき、ガソリン又は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。
異なる使用電力需要を満たすために、本願の電池は電池セル群であってもよく、電池パックであってもよい。電池は少なくとも１つの電池セル群を備え、電池セル群は複数の電池セルを備え、複数の電池セルの間は、直列接続は並列接続又は直並列接続によって電気的に接続されて電池を形成してもよく、直並列接続は、直列接続と並列接続の組み合わせである。電池は電池パックであってもよい。複数の電池セルは、先ず直列接続又は並列接続又は直並列接続によって電池セル群を形成し、次に、複数の電池セル群は、直列接続又は並列接続又は直並列接続によって電池パックを形成する。
例えば、図２は、本願の一実施例に係る電池１０の構造模式図であり、電池１０は少なくとも１つの電池セル群２００を備えてもよい。電池セル群２００は複数の電池セル２０を備える。電池１０はケースをさらに備えてもよく、ケースの内部は中空構造であり、複数の電池セル２０はケース内に収容される。図２に示すように、ケースは２つの部分を含んでもよく、ここでは、それぞれ第１部分１１１及び第２部分１１２と呼ばれ、第１部分１１１及び第２部分１１２は係合される。第１部分１１１及び第２部分１１２の形状は電池セル群２００を組み合わせた形状に応じて決められてもよく、第１部分１１１及び第２部分１１２はいずれも開口部を有してもよい。例えば、第１部分１１１及び第２部分１１２はいずれも中空直方体であってもよく、且つそれぞれ１つのみの面が開口面であり、第１部分１１１の開口部と第２部分１１２の開口部とは対向して設置され、第１部分１１１及び第２部分１１２は互いに係合されて密閉チャンバを有するケースを形成する。複数の電池セル２０は互いに並列接続又は直列接続又は直並列接続して組み合わせられて第１部分１１１及び第２部分１１２が係合して形成されたケース内に配置される。
選択可能に、電池１０は他の構造をさらに備えてもよく、ここで詳細な説明を省略する。例えば、該電池１０はバス部材をさらに備えてもよく、バス部材は、並列接続又は直列接続又は直並列接続など、複数の電池セル２０の間の電気的接続を実現することに用いられる。具体的には、バス部材は、電池セル２０の電極端子を接続することにより電池セル２０の間の電気的接続を実現することができる。さらに、バス部材は、電池セル２０の電極端子に溶接で固定されてもよい。複数の電池セル２０の電気エネルギーはさらに導電機構を介してケースを貫通して引き出され得る。
異なる電力需要に応じて、電池セル群２００の電池セル２０の数は任意の数値に設定されてもよい。複数の電池セル２０は直列接続、並列接続又は直並列接続の方式で接続されて大きな容量又は電力を実現することができる。各電池１０に備えられる電池セル２０の数は多い可能性があるため、装着を容易にするために、電池セル２０をグループ化して設置することができ、各グループの電池セル２０は電池セル群２００を形成する。電池セル群２００に備えられる電池セル２０の数は限られず、必要に応じて設定できる。例えば、図３は電池セル群２００の一例である。電池は複数の電池セル群を備えてもよく、これらの電池セル群は直列接続、並列接続又は直並列接続の方式で接続されてもよい。
図４は、本願の一実施例に係る電池セル２０の構造模式図であり、電池セル２０は、１つ又は複数の電極組立体２２と、筐体２１１と、蓋板２１２とを備える。筐体２１１と蓋板２１２はハウジング２１を形成する。筐体２１１の壁及び蓋板２１２はいずれも電池セル２０の壁と呼ばれる。筐体２１１は１つ又は複数の電極組立体２２を組み合わせた形状に応じて決められ、例えば、筐体２１１は中空の直方体又は立方体又は円筒体であってもよく、且つ筐体２１１の１つの面には、１つ又は複数の電極組立体２２を筐体２１１内に配置することができるように、開口部がある。例えば、筐体２１１が中空の直方体又は立方体である場合、筐体２１１の１つの平面は開口面であり、すなわち該平面は壁体を有さないため、筐体２１１の内外が連通する。筐体２１１が中空の円筒体である場合、筐体２１１の端面は開口面であり、すなわち該端面は壁体を有さないため、筐体２１１の内外が連通する。蓋板２１２は開口部を覆い且つ筐体２１１に接続され、電極組立体２２を配置する密閉キャビティを形成する。筐体２１１内に電解液などの電解質が充填される。
該電池セル２０は２つの電極端子２１４をさらに備えてもよく、２つの電極端子２１４は蓋板２１２に設置されてもよい。蓋板２１２は通常、平板形状であり、２つの電極端子２１４は蓋板２１２の平板面に固定され、２つの電極端子２１４はそれぞれ正電極端子２１４ａ及び負電極端子２１４ｂである。各電極端子２１４にはそれぞれ接続部材２３が対応して設置され、前記接続部材２３は、蓋板２１２と電極組立体２２との間に位置し、電極組立体２２と電極端子２１４の電気的接続を実現することに用いられる。
図４に示すように、各電極組立体２２は第１タブ２２１ａ及び第２タブ２２２ａを有する。第１タブ２２１ａと第２タブ２２２ａの極性は逆である。例えば、第１タブ２２１ａが正極タブである場合、第２タブ２２２ａは負極タブである。１つ又は複数の電極組立体２２の第１タブ２２１ａは１つの接続部材２３を介して１つの電極端子に接続され、１つ又は複数の電極組立体２２の第２タブ２２２ａは他の接続部材２３を介して他の電極端子に接続される。例えば、正電極端子２１４ａは１つの接続部材２３を介して正極タブに接続され、負電極端子２１４ｂは他の接続部材２３を介して負極タブに接続される。
該電池セル２０においては、実際の使用需要に応じて、電極組立体２２は１つ又は複数設置されてもよく、図４に示すように、電池セル２０内に４つの独立した電極組立体２２が設置される。
図５は、本願の別の実施例に係るリリーフ機構２１３を備える電池セル２０の構造模式図である。
図５の筐体２１１、蓋板２１２、電極組立体２２及び接続部材２３は図４の筐体２１１、蓋板２１２、電極組立体２２及び接続部材２３と一致し、簡潔にするために、ここで詳細な説明を省略する。
電池セル２０の１つの壁、例えば図５に示される第１壁２１ａにはリリーフ機構２１３がさらに設置されてもよい。図５では、第１壁２１ａは筐体２１１から分離され、すなわち筐体２１１の底側に開口部があり、第１壁２１ａは底側の開口部を覆い且つ筐体２１１に接続され、接続方式は溶接又は接着などであってもよい。あるいは、第１壁２１ａと筐体２１１は一体構造であってもよい。リリーフ機構２１３は、電池セル２０の内部圧力又は温度が閾値になった場合に作動して内部圧力又は温度を解放することに用いられる。
該リリーフ機構２１３は第１壁２１ａの一部であってもよく、第１壁２１ａとは別個の構造であってもよく、例えば溶接の方式で第１壁２１ａに固定される。リリーフ機構２１３が第１壁２１ａの一部である場合、例えば、リリーフ機構２１３は第１壁２１ａに切り込みを設置することにより形成され、該切り込みに対応する第１壁２１ａの厚さはリリーフ機構２１３の切り込み以外の他の領域の厚さよりも薄い。切り込み箇所はリリーフ機構２１３の最も薄い位置である。電池セル２０によって生成されたガスが多すぎると、筐体２１１の内部圧力が上昇して閾値になり又は電池セル２０の内部反応が熱量を発生させて電池セル２０の内部温度が上昇して閾値になった場合、リリーフ機構２１３は切り込み箇所に破裂されて筐体２１１の内外を連通し、ガス圧力及び温度をリリーフ機構２１３の破裂によって外部に解放し、さらに電池セル２０の爆発を回避する。
選択可能に、本願の一実施例では、図５に示すように、リリーフ機構２１３が電池セル２０の第１壁２１ａに設置される場合、電池セル２０の第２壁に電極端子２１４が設置され、第２壁は第１壁２１ａとは異なる。
選択可能に、第２壁と第１壁２１ａとは対向して設置される。例えば、第１壁２１ａは電池セル２０の底壁であってもよく、第２壁は電池セル２０の蓋板２１２であってもよい。
選択可能に、図５に示すように、該電池セル２０は当て板２４をさらに備えてもよく、該当て板２４は電極組立体２２と筐体２１１の底壁との間に位置し、電極組立体２２を支持する役割を果たすことができ、電極組立体２２が筐体２１１の底壁の周りの丸い角に干渉することを効果的に防止できる。また、該当て板２４には１つ又は複数の貫通孔が設置されてもよく、例えば、均一に配列された複数の貫通孔が設置されてもよく、又は、リリーフ機構２１３が筐体２１１の底壁に設置される場合、該リリーフ機構２１３に対応する位置に貫通孔が設置されてもよく、電解液の伝導又はガスの伝導を容易にし、具体的には、このように、当て板２４の上下面のスペースが連通することができ、電池セル２０の内部に生成されたガス、電解液はいずれも当て板２４を自由に通過することができる。
リリーフ機構２１３及び電極端子２１４は電池セル２０の異なる壁に設置されると、リリーフ機構２１３が作動する場合、電池セル２０の排出物は電極端子２１４よりも遠く離れて、排出物による電極端子２１４及びバス部材への影響を低下させ、従って電池の安全性を強化することができる。
さらに、電極端子２１４が電池セル２０の蓋板２１２に設置される場合、リリーフ機構２１３は電池セル２０の底壁に設置されると、リリーフ機構２１３が作動する場合、電池セル２０の排出物を電池１０の底部に排出することができる。このように、一方では、電池１０底部の分離部材を使用して排出物の危険性を低下させることができ、他方では、電池１０の底部は通常、ユーザーから離れて、それによりユーザーに対する危害を低下させることができる。
リリーフ機構２１３は、様々な可能なリリーフ構造であってもよく、本願の実施例はこれを限定しない。例えば、リリーフ機構２１３は、感温リリーフ機構であってもよく、感温リリーフ機構はリリーフ機構２１３が設けられた電池セル２０の内部温度が閾値になった場合に溶融できるように構成され、及び／又は、リリーフ機構２１３は、感圧リリーフ機構であってもよく、感圧リリーフ機構はリリーフ機構２１３が設けられた電池セル２０の内部気圧が閾値になった場合に破裂できるように構成される。
現在、電池のリリーフ機構の設計案では、リリーフ機構が遮蔽されてリリーフ機構の排出物を排出できず、及び設計案が複雑であり、装着しにくいなどの複数の問題がさらに存在し、本願の実施例は、これらの問題に対して電池のケースを提出し、分離部材を使用して電池セルを収容する電気キャビティと排出物を収集する収集キャビティを分離し、リリーフ機構が作動する場合、電池セルの排出物は収集キャビティに入り、電気キャビティに入らず又は少し入り、それにより電気キャビティの電気接続部材をオンにして短絡させることはなく、従って電池の安全性を強化することができる。電池のケースには電池セル群のリリーフ機構に対応する逃げ開口部を設置することにより、リリーフ機構が遮蔽されることを回避し、リリーフ機構が排出物をスムーズに排出できることを確保する。また、各リリーフ機構が各逃げ開口部に１対１で対応する技術案（該技術案は、組み立てに対する要件が非常に高く、組み立ての累積公差が許容可能範囲を超える場合、一部の電池セルのリリーフ機構は対応する逃げ開口部に位置合わせされないため分離部材により遮蔽され、従ってリリーフ機構が作動した後に排出物をスムーズに排出できず、極端な場合、単電池が適時にリリーフされないため爆発することを引き起こす）に比較して、逃げ開口部が前記第１方向に沿って延在することにより、電池セル群の全てのリリーフ機構はいずれも逃げ開口部に対向し、リリーフ機構と逃げ開口部の位置合わせの難しさを大幅に低下させることができ、それによりリリーフ機構が遮蔽されることを防止する。
図６は、本願の一実施例に係る電池の模式図を示す。図６に示すように、ケース１１は、電気キャビティ１１ａと、収集キャビティ１１ｂと、分離部材１３とを備えてもよい。分離部材１３は電気キャビティ１１ａと収集キャビティ１１ｂを分離することに用いられる。ここでいわゆる「分離」は、仕切りを指し、封止されなくてもよい。
電気キャビティ１１ａは電池セル群２００を収容することに用いられ、電池セル群２００は第１方向に沿って配列された複数の電池セル２０を備え、選択可能に、該第１方向は単一行又は単一列の配列方向であってもよい。電気キャビティ１１ａは電池セル群２００の収容スペースを提供し、電気キャビティ１１ａの形状は電池セル群２００に応じて決められてもよい。
選択可能に、電気キャビティ１１ａはさらにバス部材１２を収容することに用いられ、バス部材１２は複数の電池セル２０の電気的接続を実現することに用いられる。バス部材１２は、電池セル２０の電極端子２１４を接続することにより電池セル２０間の電気的接続を実現する。
複数の電池セルのうちの少なくとも２つの電池セル２０はリリーフ機構２１３を備えてもよく、該リリーフ機構２１３は電池セル２０の第１壁２１ａに設置され、リリーフ機構２１３は、リリーフ機構２１３が設けられた電池セル２０の内部圧力又は温度が閾値になった場合に作動して内部圧力又は温度を解放することに用いられる。
説明を容易にするために、以下、リリーフ機構２１３の関連説明に係る電池セル２０は、リリーフ機構２１３が設けられた電池セル２０を指す。例えば、電池セル２０は図５の電池セル２０であってもよい。
収集キャビティ１１ｂは、リリーフ機構２１３が作動する場合にリリーフ機構２１３が設けられた電池セル２０からの排出物を収集することに用いられる。
分離部材１３は、電気キャビティ１１ａと収集キャビティ１１ｂを分離して、電気キャビティ１１ａ及び収集キャビティ１１ｂを分離部材１３の両側に設置させることに用いられてもよい。
本願の実施例では、分離部材１３を使用して電気キャビティ１１ａと収集キャビティ１１ｂを分離する。すなわち、電池セル群２００を収容する電気キャビティ１１ａは排出物を収集する収集キャビティ１１ｂから分離される。このように、リリーフ機構２１３が作動する場合、電池セル２０の排出物は収集キャビティ１１ｂに入り、電気キャビティ１１ａに入らず又は少し入り、それにより電気キャビティ１１ａ内の電気的接続に影響を与えず、従って電池の安全性を強化することができる。
選択可能に、本願の実施例の分離部材１３は内部に流路を有してもよく、前記流路は流体を収容して分離部材１３に前記電池セル２０の温度を調整させることに用いられる。具体的には、分離部材１３は熱伝導材料で流体の流路を形成してもよい。流体は流路内を流れて、熱伝導材料を介して熱量を伝導して電池セル２０を温度低下又は加熱する。選択可能に、前記流体は循環的に流れて、より良好な温度調整効果を達成することができる。
選択可能に、本願の実施例の分離部材１３は、リリーフ機構２１３が作動する場合に破壊されて、流体を分離部材１３の内部から排出させるように構成される。具体的には、リリーフ機構２１３が作動する場合、分離部材１３が破壊され、流体が分離部材１３の内部から排出され、このように電池セル２０の熱量を吸収し、排出物の温度を低下させ、さらに排出物の危険性を低下させることができる。この場合、流体と流体で冷却された排出物は収集キャビティ１１ｂに入る。流体の冷却により、電池セル２０の排出物の温度を迅速に低下させることができ、従って収集キャビティ１１ｂに入った排出物の危険性が大幅に低下し、電池の他の部分（例えば、他の電池セル２０）に大きな影響を与えることはなく、それにより単一の電池セル２０の異常による破壊性を即座に抑制して、電池の爆発の可能性を低下させることができる。
理解されるように、分離部材１３にはリリーフ機構２１３が作動する場合に破壊され得る構造が設置されることに加えて、さらにリリーフ機構２１３には破壊装置が設置されてもよく、破壊装置は、リリーフ機構２１３が作動する場合に、分離部材１３を破壊して、流体を分離部材１３の内部から排出させることに用いられる。例えば、破壊装置はとげであってもよいが、本願の実施例はこれを限定しない。
リリーフ機構がスムーズに開放されて電池セルに排出物を外部に排出させることを確保するために、本願の分離部材１３の電池セル群２００に近い面に逃げ開口部が設置されてもよく、該逃げ開口部は複数の電池セル２０が配列された第１方向に沿って延在し、且つ、電池セル群２００の複数の電池セル２０に対応するリリーフ機構２１３はいずれも該逃げ開口部に対向し、すなわち、該逃げ開口部は電池セル群２００の全てのリリーフ機構を覆うことができる。
本願の実施例の逃げ開口部は、リリーフ機構２１３に変形スペースを提供して、前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値になった場合にリリーフ機構２１３を分離部材１３に接近する方向に変形して破裂させるように構成されてもよい。
リリーフ機構２１３に変形スペースを提供することにより、本願の実施例のリリーフ機構２１３は、電池セル２０の内部圧力又は温度が閾値になって作動する場合、提供した変形スペース内に破裂され、リリーフ機構２１３が遮蔽されることを回避し、それによりその排出物の排出を確保することができ、従って、電池の安全性を強化し、また、本願の実施例の逃げ開口部は電池セル群２００の全てのリリーフ機構２１３を覆うことができ、各リリーフ機構が各逃げ開口部に１対１で対応する技術案に比較して、逃げ開口部が前記第１方向に沿って延在することにより、電池セル群の全てのリリーフ機構はいずれも逃げ開口部に対向することにより、リリーフ機構と逃げ開口部の位置合わせの難しさを大幅に低下させることができ、それによりリリーフ機構が遮蔽されることを防止する。
選択可能に、本願の実施例の逃げ開口部は凹溝又は貫通孔であってもよく、凹溝又は貫通孔はリリーフ機構２１３に変形スペースを提供できて、それによりリリーフ機構２１３が作動する場合にスムーズに破裂されて排出物を排出できる。
一実施例として、本願の実施例の逃げ開口部の第２方向に沿った幅はリリーフ機構２１３の第２方向に沿った幅に関連してもよく、具体的には、逃げ開口部の第２方向に沿った幅はリリーフ機構２１３の第２方向に沿った幅よりも大きく、第２方向は第１方向に垂直である。
以下、本願の実施例の逃げ開口部が凹溝又は貫通孔として設置される状況をそれぞれ説明する。
図７は、本願の実施例に係る分離部材１３に設置された逃げ開口部が貫通孔である時の断面模式図を示す。図７に示すように、分離部材１３には貫通孔１３７が設置され、貫通孔１３７は、一方では、逃げ開口部として機能でき、他方では、リリーフ機構２１３が作動する場合にリリーフ機構２１３が設けられた電池セル２０からの排出物を貫通孔１３７を通って収集キャビティ１１ｂに入れることができる。
一実施例として、貫通孔１３７はリリーフ機構２１３に対向して設置されてもよい。このように、リリーフ機構２１３が作動する場合、排出物は直接貫通孔１３７を通って収集キャビティ１１ｂに入ることができる。
選択可能に、分離部材１３には１つのみの貫通孔１３７が設置され、該１つの貫通孔１３７は電池セル群２００の全てのリリーフ機構２１３に対応する。リリーフ機構２１３に対応する貫通孔１３７を設置することにより、リリーフ機構２１３に変形スペースを提供でき、それによりリリーフ機構２１３が作動する場合、貫通孔１３７を介して排出物を収集キャビティ１１ｂ内に排出することができる。上記したように、分離部材１３は内部に流体を収容でき、且つ、分離部材１３はリリーフ機構２１３が作動する場合に破壊されて流体を流出させることができる。分離部材１３が破壊され得る状況に対応して、本願の一実施例では、分離部材１３の逃げ開口部が貫通孔１３７として設置される場合、分離部材１３の貫通孔１３７ｂの周りに位置する部分は、リリーフ機構２１３が設けられた電池セル２０からの排出物により破壊されて、流体を分離部材１３の内部から排出させることができる。
具体的には、リリーフ機構２１３が作動する場合、電池セル２０の排出物は貫通孔１３７を通って収集キャビティ１１ｂに入り、また、排出物は貫通孔１３７の周りの部分を破壊でき、例えば、高熱の排出物は貫通孔１３７の周りの分離部材１３を溶融し、流体を分離部材１３の内部から排出させ、それにより高熱の排出物を温度低下する。
選択可能に、本願の一実施例では、貫通孔１３７の孔壁は、リリーフ機構２１３が設けられた電池セル２０からの排出物により破壊されて、流体を分離部材１３の内部から排出させることができる。
リリーフ機構２１３が作動する場合、電池セル２０の排出物は貫通孔１３７に侵入し、排出物が高圧高熱の排出物であるため、排出物は貫通孔１３７を通過する時に貫通孔１３７の孔壁を溶融して、流体を分離部材１３の内部から排出させ、それにより排出物を温度低下する。
選択可能に、貫通孔１３７の孔壁は軸方向に傾斜し、具体的には、排出物の排出方向に沿って、貫通孔１３７の直径は徐々に小さくなり、このように排出物との接触面積を大きくして、貫通孔１３７の孔壁を排出物により破壊することを容易にする。
選択可能に、貫通孔１３７の設置は、リリーフ機構２１３が作動する場合に開放され得るという条件を満たす必要がある。本願の一実施例として、貫通孔１３７の開口部の面積はリリーフ機構２１３の面積に関連する。リリーフ機構２１３を開放するために、貫通孔１３７の開口部の面積とリリーフ機構２１３の面積との比は所定値よりも大きい。また、貫通孔１３７の側壁を排出物により破壊することを容易にするために、貫通孔１３７の開口部の面積とリリーフ機構２１３の面積との比は所定値よりも小さい。
図８は、本願の実施例に係る分離部材１３に設置された逃げ開口部が凹溝である時の断面模式図である。図８に示すように、分離部材１３にはリリーフ機構２１３に対向して設置された凹溝１３４が設置される。
選択可能に、凹溝１３４の深さは２ｍｍ以上であり、リリーフ機構に十分な変形スペースを提供することができ、リリーフ機構の作動に有利である。
一実施例として、凹溝１３４の底壁には少なくとも１つの排気孔が設置されてもよく、前記リリーフ機構２１３が設けられた電池セル２０の排出物は上記排気孔を通って前記収集キャビティ１１ｂに入る。
選択可能に、上記設置された排気孔は複数であってもよく、各排気孔は対応するリリーフ機構２１３に対向して設置される。
凹溝１３４の底壁に排気孔を設置することにより、リリーフ機構２１３が作動する場合に排出された排出物は排気孔を通って収集キャビティ１１ｂに排出され、排出物が電気キャビティ１１ａに入ることを防止し又は減少させ、それにより電池の安全性能を向上させる。
以上、本願の実施例の分離部材１３が流体を収容できることが説明されており、以下、本願の実施例の流体を収容できる分離部材１３を説明する。一実施例として、本願の実施例の分離部材１３は第１板及び第２板を備えてもよく、図９ａ～９ｃに示すように、図９ａは本願の電池の平面模式図であり、図９ｂは本願の実施例に係るケースのＡ－Ａ’方向に沿った断面図であり、図９ｃは図９ｂに対応する部分詳細図である。
選択可能に、本願の実施例の第１板及び第２板は熱伝導板であってもよく、具体的には、第１板及び第２板の材質は、アルミニウム又は鋼などの金属である。
図９ｃに示すように、第１板１３１及び第２板１３２は流路１３３を形成でき、流体を収容することに用いられる。第１板１３１は第２板１３２の電気キャビティ１１ｂに近い側に位置し、第１壁２１ａに取り付けられる。第１板１３１の第１領域１３１ａは第２板１３２へ凹んで凹溝１３４を形成し、第１領域１３１ａは第２板１３２に接続される。このように、凹溝１３４の周りに流路１３３が形成され、凹溝１３４の底壁内に流路がないため、リリーフ機構の排出物により破壊されることが容易になる。
上記したように、分離部材１３の逃げ開口部が凹溝１３４である場合、凹溝１３４の底壁には少なくとも１つの排気孔が設置されてもよく、本願の実施例の分離部材１３は第１板１３１及び第２板１３２を有する場合、図９ｃは、第１板１３１に設置された第１排気孔１３１１及び第２板１３２に設置された第２排気孔１３２１の断面図を示し、選択可能に、第１排気孔１３１１及び第２排気孔１３２１は同じサイズに設定されてもよい。
理解されるように、上記第１排気孔１３１１及び第２排気孔１３２１は、上記説明された凹溝１３４に設置された排気孔を共同で構成することができる。
以下、分離部材１３の凹溝１３４の底壁に排気孔が設置される具体的な実施例は示されている。
図１０ａ～図１０ｂは、本願の一実施例に係る分離部材１３の模式図を示す。図１０ａに示すように、第１板１３１は凹んで凹溝１３４を形成し、該凹溝１３４は第１方向に沿って延在し、電池セル群２００の複数の電池セル２０の複数のリリーフ機構２１３に対応してもよい。選択可能に、凹溝１３４は電池セル群２００の全ての電池セル２０のリリーフ機構２１３に対応してもよい。
上記したように、分離部材１３が、図９ｃに対応して、第１板１３１及び第２板１３２を備える場合、図１０ａに示すように、第１板１３１の第１領域１３１ａに第１排気孔１３１１が設置されてもよい。第１排気孔１３１１は１つであってもよく、例えば、第１領域１３１ａは第１方向に沿って延在する第１排気孔１３１１だけであってもよく、このとき、該第１排気孔１３１１は電池セル群２００の全てのリリーフ機構２１３に対応してもよく、又は、第１領域１３１ａに複数の第１排気孔１３１１が設置されてもよく、該複数の第１排気孔１３１１は第１方向に間隔をおいて設置され、例えば、第１排気孔１３１１の数は電池セル群２００のリリーフ機構２１３の数と同じであるように設定されてもよく、このように、各第１排気孔１３１１は対応するリリーフ機構２１３に１対１で対応することができ、それによりリリーフ機構２１３が排出物をスムーズに排出することを確保し、図１０ａは、複数の第１排気孔１３１１がリリーフ機構２１３に１対１で対応する状況のみを示すが、本願の実施例はこれに限定されない。
選択可能に、一実現形態として、第２板１３２の第１排気孔１３１１に対応する位置には第２排気孔１３２１が設置されてもよい。第１排気孔１３１１と第２排気孔１３２１のサイズは同じに設定されてもよい。
凹溝１３４の底壁に排気孔を設置することにより、リリーフ機構２１３が作動する場合、排出物をスムーズに排出できることを確保できる。
一実施例として、電気キャビティ１１ａと収集キャビティ１１ｂの分離を確保するために、第１排気孔１３１１は封止層で封止されてもよく、及び／又は、第２排気孔１３２１は封止層で封止されてもよく、封止層の厚さは０．０５ｍｍ～０．３ｍｍであってもよく、選択可能に、封止層は、分離部材１３の封止を実現するために、ポリエステル樹脂（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などであってもよい。理解されるように、ここでの封止層の設置形態は、排気孔の孔位置に上記言及されているＰＥＴ又はＰＰ材料などを封止することであってもよく、本願の実施例は具体的な実現形態を限定しない。
一実施例として、第１板１３１に第１排気孔１３１１が設置される場合、第２板１３２に第２排気孔１３２１が設置されなくてもよい。選択可能に、第１排気孔１３１１に対応する領域を薄化する方式で脆弱領域を形成することにより、リリーフ機構２１３の排出物は脆弱領域を突破して収集キャビティ１１ｂにさらに排出される。具体的には、第２板１３２の第１排気孔１３１１に対応する領域の厚さは第２板１３２の他の領域の厚さよりも薄い。
第２板１３２の第１貫通孔１３１１に対応する位置をより薄い厚さに設定することにより、リリーフ機構２１３の内部温度又は圧力が分離部材１３をより容易に突破して、収集キャビティ１１ｂに入ることができる。
上記凹溝１３４の底壁に排気孔が設置される形態に加えて、本願の実施例はさらに凹溝１３４の底壁に脆弱領域を設置する形態により、リリーフ機構２１３の内部圧力又は温度で分離部材１３を突破して収集キャビティ１１ｂに入ることを達成することができる。
一実現形態として、図８は、本願の実施例に係る凹溝１３４の底壁に脆弱領域１３５が設置される模式図であり、底壁に脆弱領域１３５が設置される場合、凹溝１３４の底壁は分離部材１３の他の領域よりも脆弱され、排出物により容易に破壊されるため、リリーフ機構２１３が作動する場合、排出物は凹溝１３４の底壁を破壊して収集キャビティ１１ｂに入ることができる。
脆弱領域１３５が設置される場合、選択可能に、第１板１３１及び第２板１３２にいずれも排気孔が設置されず、同時に設置されて脆弱領域１３５を構成する。又は、選択可能に、第１板１３１に第１排気孔１３１１が設置されてもよく、第２板１３２の凹溝１３４に対応する領域に第２排気孔１３２１が設置されず、脆弱領域１３５が設置され、このように、第１板１３１と第２板１３２が接続された後、凹溝１３４の底壁に脆弱領域１３５が形成され、リリーフ機構２１３の排出物が分離部材１３を突破することを容易にする。
理解されるように、さらに他の脆弱方式で凹溝１３４の底壁を薄化してもよく、例えば、第１板１３１の第１領域１３１ａにブラインドビア又は段付き孔が設けられてもよく、及び／又は、第２板にブラインドビア等が設けられる。
本願の一実施例では、脆弱領域１３５の厚さは３ｍｍ以下である。例えば、脆弱領域１３５の厚さは１ｍｍ以下であってもよい。
薄い厚さの脆弱領域１３５を使用することに加えて、さらに低融点材料の脆弱領域１３５を使用してもよく、それにより排出物の溶融が容易になる。すなわち、脆弱領域１３５は分離部材１３の残りの部分よりも低い融点を有する。例えば、脆弱領域１３５で使用される材料の融点は４００℃未満である。
理解されるように、脆弱領域１３５は、同時に低融点材料及び薄い厚さの設置を使用してもよく、すなわち、上記２種の実施形態は別々に実施されてもよく、組み合わせて実施されてもよい。
上記の説明によれば、分離部材１３は、リリーフ機構２１３が作動する場合に破壊されて、分離部材１３の内部の流体を排出させることができる。本願の一実施例では、分離部材１３の凹溝１３４の周りに位置する部分は、リリーフ機構２１３が設けられた電池セル２０からの排出物により破壊されて、流体を分離部材１３の内部から排出させることができる。
具体的には、分離部材１３に凹溝１３４が設置される場合、凹溝１３４の側面は、リリーフ機構２１３が設けられた電池セル２０からの排出物により破壊されて、流体を分離部材１３の内部から排出させることができる。
凹溝１３４を使用する場合、リリーフ機構２１３が作動する場合、電池セル２０の排出物は凹溝１３４に侵入し、凹溝１３４の底壁が薄いため、排出物は凹溝１３４の底壁を破壊して収集キャビティ１１ｂに入り、また、凹溝１３４内に侵入した排出物はさらに凹溝１３４の側面を同時に溶融して、流体を分離部材１３の内部から排出させ、それにより高熱の排出物を温度低下する。
一実施例として、凹溝１３４の側壁は傾斜面であってもよく、このように排出物との接触面積を大きくして、排出物により破壊されることをより容易にする。例えば、凹溝１３４の側面の傾斜角（底壁が位置する平面との夾角）の角度範囲は１５～８５度であってもよい。
又は、別の実施例として、凹溝１３４の側壁は垂直面であってもよいが、本願はこれを限定しない。
一実施例として、上記説明された本願の実施例のリリーフ機構２１３が作動する場合、排出物は分離部材１３を通って収集キャビティ１１ｂに入り、排出物による外部環境への影響をさらに低下させるために、本願の実施例の分離部材１３に第２貫通孔１４４がさらに設置されてもよく、収集キャビティ１１ｂに入った排出物は第２貫通孔を通ってさらに排出できる。
具体的には、排出物は第２貫通孔１４４を介して排気通路と連通し、排気通路を通ってケース１１から最終的に排出される。分離部材１３に第２貫通孔１４４を設置することにより、排出物の排出経路をさらに延長させ、排出物の温度などをさらに低下させることができ、それにより排出物による電池１０への外部環境の影響を低下させる。
本願の実施例の凹溝１３４は電池セル群２００の複数の電池セル２０の複数のリリーフ機構２１３に対応でき、複数のリリーフ機構２１３の排出物の全ては凹溝１３４から排出され、このとき、１つの電池セル２０のリリーフ機構２１３が作動する場合、その排出物は隣接する電池セル２０を衝撃して、隣接する電池セル２０が破壊される可能性があり、これに基づき、本願の実施例の電池のケースは空気バッフルをさらに備えてもよく、空気バッフルを設置することにより、隣接する電池セル２０の間の相互影響を低下させる。
図１１は、本願の実施例に係る空気バッフルが設置された分離部材の模式図を示し、図１１に示すように、本願の実施例の凹溝１３４は少なくとも１つの空気バッフル１４１をさらに備えてもよく、空気バッフル１４１は凹溝１３４の底壁に設置され、空気バッフル１４１は、凹溝１３４を第１方向に沿った少なくとも２つのスペースに分割することに用いられる。
選択可能に、空気バッフル１４１は複数であってもよく、複数の空気バッフル１４１は第１方向に沿って配列されて、隣接する２つのリリーフ機構２１３の間に前記空気バッフルを持たせる。
一実施例として、該複数の空気バッフル１４１は、凹溝１３４を第１方向に沿った複数のスペースに分割することができ、該複数のスペースは、複数の電池セル２０のリリーフ機構２１３に１対１で対応してもよく、このように、各リリーフ機構２１３の間の相互影響を低下させ、１つの電池セル２０のリリーフ機構２１３の排出物が隣接する電池セル２０を衝撃することを回避する。
それに対応して、本願の実施例の凹溝１３４の第２方向に沿った２つの側壁に切り欠き、図１０ａに示される切り欠き１３４２が設置されてもよく、空気バッフル１４１は上記切り欠き１３４２内に配置されてもよく、分離部材１３に空気バッフル１４１が配置された切り欠き１３４２を設置することにより、空気バッフル１４１の迅速な位置決めを実現し、装着がより簡単で容易になる。又は、空気バッフル１４１は凹溝１３４の底壁に直接張り付けられてもよく、本願はこれを限定しない。
理解されるように、本願の実施例の空気バッフルの形状は実際の状況に応じて設定されてもよく、図１２は、本願の実施例に係る空気バッフルの模式図を示し、図１２に示すように、空気バッフル１４１は中間が低く、両側が高い構造であってもよく、両側の高い部分は、凹溝１３４の開口部の外側に設置された切り欠き１３４２とマッチングすることができ、それにより空気バッフル１４１の位置決めを実現し、この場合、装着された空気バッフルの高さは凹溝１３４の深さ未満であり、空気バッフル１４１によって分割された複数のスペースの間は完全に互いに分離されていない。
又は、空気バッフル１４１は規則的な長尺状に設定されてもよく、切り欠き１３４２を設置することなく、凹溝１３４の底壁に直接張り付けられてもよく、本願の実施例は空気バッフル１４１の形状を限定しない。
一実施例として、該空気バッフル１４１は圧縮性材料で製造されてもよく、装着が完了した後、空気バッフル１４１は第１壁２１ａ及び凹溝１３４の底壁により圧縮される。
電池セル２０と分離部材１３との間の固定を実現するために、両者の間に接着剤を使用する必要があり、接着剤が容易に流れるため、分離部材１３の凹溝１３４内に溢出する可能性があり、接着剤が凹溝１３４内に入ることを防止するために、図１３に示すように、凹溝１３４の開口部の第２方向に沿った外側に遮断部材１４２が設置されてもよく、図９ｃの断面図にも該遮断部材１４２が示され、遮断部材１４２は接着剤が凹溝１３４に入ることを防止することに用いられ、接着剤は第１壁２１ａを分離部材１３ａに固定することに用いられる。
一実施例として、本願の実施例の遮断部材１４２は接着剤バッフルであってもよい。
選択可能に、本願の実施例の遮断部材１４２は、図１４に示されるように、長尺状又は口字形などの形状であってもよいが、理解されるように、本願の遮断部材１４２は、接着剤が凹溝１４３内に入ることを防止する役割を実現し、その具体的な形状は実際の状況に応じて設定でき、本願の実施例はこれを限定しない。
選択可能に、本願の実施例の電池セル群２００に近い面に第２凹溝、図１０に示される第２凹溝１３４３が設置されてもよく、第２凹溝１３４３は第１方向に沿って設置され、凹溝１３４の開口部の第２方向に沿った外側に位置し、第２凹溝１３４３は上記遮断部材１４２を収容することに用いられ、又は、選択可能に、遮断部材１４２は、第２凹溝１３４３を設置することなく、凹溝１３４の第１方向に沿った開口部の外側に直接配置されてもよく、本願はこれを限定しない。
本願の実施例の遮断部材１４２は圧縮性材料で製造されてもよく、遮断部材１４２は分離部材１３の電池セル群２００に近い面及び第２凹溝１３４３の底壁により圧縮されてもよく、選択可能に、遮断部材１４２の厚さは圧縮性材料の圧縮率に応じて決められてもよく、遮断部材１４２を設置することにより、一方では、接着剤が凹溝１３４内に入ることを防止でき、また、分離部材１３の平面度公差を吸収して、異なる位置の接着層の厚さを調整することもできる。
選択可能に、本願の一実施例では、分離部材１３は電気キャビティ１１ａ及び収集キャビティ１１ｂにより共有された壁を有する。図１５に示すように、分離部材１３は同時に電気キャビティ１１ａの１つの壁及び収集キャビティ１１ｂの１つの壁であってもよい。すなわち、分離部材１３（又はその一部）は直接電気キャビティ１１ａ及び収集キャビティにより共有された壁として機能でき、このように、電池セル群２００の複数の電池セル２０の排出物は分離部材１３を通って収集キャビティ１１ｂに入ることができ、また、分離部材１３が存在するため、該排出物と電気キャビティ１１ａをできるだけ分離することができ、それにより排出物の危険性を低下させ、電池の安全性を強化する。
選択可能に、本願の一実施例では、電気キャビティ１１ａは開口部を有するキャップ本体及び分離部材１３で形成されてもよい。例えば、図１６に示すように、ケース１１は開口部を有するキャップ本体１１０（図１６における下側開口部）をさらに備える。開口部を有するキャップ本体１１０は半密閉チャンバであり、外部と連通する開口部を有し、分離部材１３は該開口部を覆って、チャンバ、すなわち電気キャビティ１１ａを形成する。
選択可能に、キャップ本体１１０は複数の部分で構成されてもよく、例えば、図１５に示すように、キャップ本体１１０は第１部分１１１及び第２部分１１２を備えてもよい。第２部分１１２の両側にそれぞれ開口部があり、第１部分１１１は第２部分１１２の一側の開口部を覆い、分離部材１３は第２部分１１２の他側の開口部を覆い、それにより電気キャビティ１１ａが形成される。
図１７の実施例は図２に基づいて改良されたものである。具体的には、図２の第２部分１１２の底壁を分離部材１３に置き換え、分離部材１３が電気キャビティ１１ａの１つの壁として機能し、それにより図１７の電気キャビティ１１ａを形成することができる。換言すれば、図２の第２部分１１２の底壁を取り外すことができ、すなわち、両側が開口された環状壁が形成され、第１部分１１１及び分離部材１３はそれぞれ第２部分１１２の両側開口部を覆って、チャンバ、すなわち電気キャビティ１１ａを形成する。
選択可能に、本願の一実施例では、収集キャビティ１１ｂについては、分離部材１３及び保護部材で形成されてもよい。例えば、図１８に示すように、ケース１１は保護部材１１５をさらに備える。保護部材１１５は分離部材１３を保護することに用いられ、且つ、保護部材１１５と分離部材１３は収集キャビティ１１ｂを形成する。
保護部材１１５と分離部材１３で形成された収集キャビティ１１ｂは、電池セルを収容可能なスペースを占有せず、従って大きなスペースの収集キャビティ１１ｂを設置することができ、それにより排出物を効果的に収集して緩衝し、その危険性を低下させることができる。
選択可能に、本願の一実施例では、収集キャビティ１１ｂ内に、冷却媒体などの流体がさらに設定されてもよく、又は、該流体を収容する部材が設置されて、収集キャビティ１１ｂ内に入った排出物をさらに温度低下する。
選択可能に、本願の一実施例では、収集キャビティ１１ｂは封止されたチャンバであってもよい。例えば、保護部材１１５と分離部材１３の接続箇所は封止部材で封止されてもよい。
選択可能に、本願の一実施例では、収集キャビティ１１ｂは封止されたチャンバではなくてもよい。例えば、収集キャビティ１１ｂは空気と連通でき、このように、一部の排出物をケース１１の外部にさらに排出することができる。
上記実施例では、分離部材１３はキャップ本体１１０の開口部を覆って電気キャビティ１１ａを形成し、分離部材１３と保護部材１１５は収集キャビティ１１ｂを形成する。選択可能に、分離部材１３は密閉されたキャップ本体を電気キャビティ１１ａ及び収集キャビティ１１ｂに直接分割することもできる。
例えば、図１９に示すように、本願の一実施例では、ケース１１は密閉されたキャップ本体１１０をさらに備える。分離部材１３はキャップ本体１１０の内部に設置され、キャップ本体１１０の内部を電気キャビティ１１ａ及び収集キャビティ１１ｂに分離する。すなわち、密閉されたキャップ本体１１０はその内部にチャンバを形成し、分離部材１３はキャップ本体１１０内部のチャンバを２つのチャンバ、すなわち電気キャビティ１１ａ及び収集キャビティ１１ｂに分離する。
電気キャビティ１１ａは複数の電池セル２０などを収容するために大きなスペースを必要とするため、分離部材１３はキャップ本体１１０のある壁に近い位置に設置されて、比較的大きなスペースの電気キャビティ１１ａ及び比較的小さなスペースの収集キャビティ１１ｂを分離することができる。
選択可能に、図２０に示すように、本願の一実施例では、キャップ本体１１０は第１部分１１１及び第２部分１１２を備えてもよい。第２部分１１２の一側には半密閉構造を形成するために開口部がある。半密閉構造は開口部を有するチャンバである。分離部材１３は第２部分１１２の内部に設置され、第１部分１１１は第２部分１１２の開口部を覆う。換言すれば、先ず分離部材１３を半密閉された第２部分１１２内に設置して、収集キャビティ１１ｂを分離し、次に第１部分１１１が第２部分１１２の開口部を覆って、電気キャビティ１１ａを形成する。
選択可能に、本願の一実施例では、電気キャビティ１１ａは分離部材１３によって収集キャビティ１１ｂから分離される。すなわち、収集キャビティ１１ｂは電気キャビティ１１ａと連通せず、収集キャビティ１１ｂ内の液体又はガスなどが電気キャビティ１１ａに入ることができず、それにより電気キャビティ１１ａをより良好に保護することができる。
リリーフ機構２１３が作動する場合、リリーフ機構２１３が開放され、電池セル２０内の排出物を排出する。排出物は分離部材１３を破壊でき、それにより分離部材１３を通過して収集キャビティ１１ｂに入る。
図２１は、本願の一実施例に係る電池１０の模式図である。該電池１０はケース１１と、電池セル群２００と、バス部材１２とを備えてもよい。
電池セル群２００は複数の電池セル２０を備え、電池セル２０はリリーフ機構２１３を備え、リリーフ機構２１３は、リリーフ機構２１３が設けられた電池セル２０の内部圧力又は温度が閾値になった場合に作動して内部圧力又は温度を解放することに用いられる。
バス部材１２は、複数の電池セル２０の電気的接続を実現することに用いられる。
ケース１１は上記各実施例に説明されるケース１１であり、ケース１１の電気キャビティ１１ａは電池セル群２０を収容することに用いられ、ケース１１の収集キャビティ１１ｂは、リリーフ機構２１３が作動する場合にリリーフ機構２１３が設けられた電池セル２０からの排出物を収集する。
図２２は、本願の一実施例に係る電池１０の分解図である。図１９に示される実施例では、分離部材１３に凹溝１３４が設置され、保護部材１１５とともに収集キャビティを形成する。
電池１０の各部材についての説明は、上記各実施例を参照すればよく、簡潔にするために、ここで詳細な説明を省略する。
本願の一実施例は電力消費装置をさらに提供し、該電力消費装置は上記各実施例の電池１０を備えてもよい。選択可能に、電力消費装置は車両１、船舶又は宇宙機であってもよい。
以上、本願の実施例の電池のケース、電池及び電力消費装置が説明されており、以下、本願の実施例の電池製造方法及び装置を説明し、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。
図２３は、本願の一実施例に係る電池製造方法３００の模式的なフローチャートを示す。図２３に示すように、該方法３００は以下を含んでもよい。
Ｓ３１０：電池セル群２００を提供し、前記電池セル群２００は第１方向に沿って配列された複数の電池セル２０を備え、前記複数の電池セル２０のうちの少なくとも２つの前記電池セル２０はリリーフ機構２１３を備え、前記リリーフ機構２１３は前記電池セル２０の第１壁２１ａに設置され、前記リリーフ機構２１３は、前記電池セル２０の内部圧力又は温度が閾値になった場合に作動して前記内部圧力を解放することに用いられ、Ｓ３２０：ケース１１を提供し、前記ケースは、前記電池セル群２００を収容することに用いられる電気キャビティ１１ａと、前記リリーフ機構２１３が作動する場合に前記リリーフ機構２１３が設けられた前記電池セル２０からの排出物を収集することに用いられる収集キャビティ１１ｂと、前記電気キャビティ１１ａと前記収集キャビティ１１ｂを分離する分離部材１３であって、前記電気キャビティ１１ａ及び前記収集キャビティ１１ｂを前記分離部材１３の両側に設置させることに用いられる分離部材１３とを備える。
Ｓ３３０：前記第１壁を前記分離部材に取り付け、前記分離部材１３の前記電池セル群２００に近い面に逃げ開口部を設置し、前記逃げ開口部は前記第１方向に沿って延在し、前記電池セル群２００の複数のリリーフ機構２１３はいずれも前記逃げ開口部に対向する。
図２４は、本願の一実施例に係る電池製造装置４００の模式的なブロック図を示す。図２４に示すように、電池製造装置４００は、第１提供モジュール４１０と、第２提供モジュール４２０と、装着モジュール４３０とを備えてもよい。
第１提供モジュール４１０は、電池セル群を提供することに用いられ、前記電池セル群は第１方向に沿って配列された複数の電池セルを備え、前記電池セルはリリーフ機構を備え、前記リリーフ機構は前記電池セルの第１壁に設置され、前記リリーフ機構は、前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値になった場合に作動して前記内部圧力を解放することに用いられる。
第２提供モジュール４２０は、ケースを提供することに用いられ、前記ケースは、前記電池セル群を収容することに用いられる電気キャビティと、前記リリーフ機構が作動する場合に前記リリーフ機構が設けられた前記電池セルからの排出物を収集することに用いられる収集キャビティと、前記電気キャビティと前記収集キャビティを分離する分離部材であって、前記電気キャビティ及び前記収集キャビティを前記分離部材の両側に設置させることに用いられる分離部材とを備える。
装着モジュール４３０は、前記分離部材の前記電池セル群に近い面に逃げ開口部を設置することに用いられ、前記逃げ開口部は前記第１方向に沿って延在し、前記電池セル群の複数のリリーフ機構はいずれも前記逃げ開口部に対向する。
好ましい実施例を参照して本願を説明したが、本願の範囲から逸脱することなく、様々な改良を行い、等価物でその中の部材を置き換えることができる。特に、構造上の矛盾がない限り、各実施例に記載されている各技術的特徴をいずれも任意の方式で組み合わせることができる。本願は、本明細書に開示されている特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲内にある全ての技術案を含む。
１１ ケース
１１ａ 電気キャビティ
１１ｂ 収集キャビティ
１３ 分離部材
２０ 電池セル
２１ａ 第１壁
２００ 電池セル群
２１３ リリーフ機構

Claims (37)

  1. 電池のケースであって、
    電池セル群を収容することに用いられる電気キャビティであって、前記電池セル群は第１方向に沿って配列された複数の電池セルを備え、前記複数の電池セルのうちの少なくとも２つの前記電池セルはリリーフ機構を備え、前記リリーフ機構は前記電池セルの第１壁に設置され、前記リリーフ機構は、前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値になった場合に作動して前記内部圧力を解放することに用いられる電気キャビティと、
    前記リリーフ機構が作動する場合に前記リリーフ機構が設けられた前記電池セルからの排出物を収集することに用いられる収集キャビティと、
    前記電気キャビティと前記収集キャビティを分離する分離部材であって、前記電気キャビティ及び前記収集キャビティを前記分離部材の両側に設置させることに用いられる分離部材と、
    を備え、前記第１壁は前記分離部材に取り付けられ、前記分離部材の前記電池セル群に近い面に逃げ開口部が設置され、前記逃げ開口部は前記第１方向に沿って延在し、前記電池セル群の複数のリリーフ機構はいずれも前記逃げ開口部に対向することを特徴とする電池のケース。
  2. 前記電池セル群の全てのリリーフ機構はいずれも前記逃げ開口部に対向することを特徴とする請求項１に記載のケース。
  3. 前記逃げ開口部は、前記リリーフ機構に変形スペースを提供して、前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値になった場合に前記リリーフ機構を前記分離部材に接近する方向に向かって変形して破裂させることを可能にするように構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のケース。
  4. 前記複数の電池セルのうちの各電池セルはいずれも前記リリーフ機構を備えることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のケース。
  5. 前記逃げ開口部は凹溝又は貫通孔であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のケース。
  6. 前記逃げ開口部の第２方向に沿った幅は前記リリーフ機構の前記第２方向に沿った幅よりも大きく、前記第２方向は前記第１方向に垂直であることを特徴とする請求項５に記載のケース。
  7. 前記逃げ開口部は凹溝であり、前記凹溝の底壁に少なくとも１つの排気孔が設置され、前記リリーフ機構が設けられた電池セルの排出物は前記排気孔を通って前記収集キャビティに入ることを特徴とする請求項５又は６に記載のケース。
  8. 前記排気孔は複数であり、各排気孔と対応するリリーフ機構とは対向して設置されることを特徴とする請求項７に記載のケース。
  9. 前記ケースは少なくとも１つの空気バッフルを備え、前記空気バッフルは前記凹溝の底壁に設置され、前記空気バッフルは前記凹溝を前記第１方向に沿って少なくとも２つのスペースに分割することに用いられることを特徴とする請求項５～８のいずれか一項に記載のケース。
  10. 前記空気バッフルは複数であり、複数の前記空気バッフルは前記第１方向に沿って配列されて、隣接する２つの前記リリーフ機構の間に前記空気バッフルを持たせることを特徴とする請求項９に記載のケース。
  11. 空気バッフルは圧縮性材料で製造され、前記空気バッフルは前記第１壁及び前記凹溝の底壁により圧縮されることを特徴とする請求項５～１０のいずれか一項に記載のケース。
  12. 前記凹溝の第２方向に沿った２つの側壁に切り欠きが設置され、前記切り欠きは空気バッフルを配置することに用いられ、前記第２方向は前記第１方向に垂直であることを特徴とする請求項５～１１のいずれか一項に記載のケース。
  13. 前記凹溝の開口部の第２方向に沿った外側に遮断部材が設置され、前記遮断部材は接着剤が前記凹溝に入ることを遮断することに用いられ、前記接着剤は前記第１壁を前記分離部材に固定することに用いられ、前記第２方向は前記第１方向に垂直であることを特徴とする請求項５～１２のいずれか一項に記載のケース。
  14. 前記分離部材の前記電池セル群に近い面に第２凹溝が設置され、前記第２凹溝は前記第１方向に沿って延在し、前記凹溝の開口部の前記第２方向に沿った外側に位置し、前記第２凹溝は前記遮断部材を収容することに用いられることを特徴とする請求項１３に記載のケース。
  15. 前記遮断部材は圧縮性材料で製造され、前記遮断部材は前記分離部材の前記電池セル群に近い面及び第２凹溝の底壁により圧縮されることを特徴とする請求項１３又は１４に記載のケース。
  16. 前記分離部材は内部に流路を有し、前記流路は流体を収容して前記分離部材に前記電池セルの温度を調整させることに用いられることを特徴とする請求項１～１５のいずれか一項に記載のケース。
  17. 前記分離部材は、前記リリーフ機構が作動する場合に破壊されて、前記流体を前記分離部材の内部から排出させることを可能にするように構成されることを特徴とする請求項１６に記載のケース。
  18. 前記分離部材は第１板及び第２板を備え、前記第１板は前記第２板の前記電気キャビティに近い側に位置し、前記第１壁に取り付けられ、前記第１板の第１領域は前記第２板へ凹んで凹溝を形成し、前記第１領域は前記第２板に接続されることを特徴とする請求項５～１７のいずれか一項に記載のケース。
  19. 前記第１領域に少なくとも１つの第１排気孔が設置され、前記第１排気孔は前記リリーフ機構に対応して設置されることを特徴とする請求項１８に記載のケース。
  20. 前記第１領域に複数の前記第１排気孔が設置され、複数の前記第１排気孔は前記第１方向に間隔をおいて設置されることを特徴とする請求項１９に記載のケース。
  21. 前記第２板の前記第１排気孔に対応する位置に第２排気孔が設置されることを特徴とする請求項１９又は２０に記載のケース。
  22. 前記第１排気孔は封止層で封止され、及び／又は、第２排気孔は封止層で封止されることを特徴とする請求項１９～２１のいずれか一項に記載のケース。
  23. 前記封止層の厚さは０．０５ｍｍ～０．３ｍｍであることを特徴とする請求項２２に記載のケース。
  24. 前記第２板の前記第１排気孔に対応する領域の厚さは前記第２板の他の領域の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１９又は２０に記載のケース。
  25. 前記逃げ開口部の底壁に脆弱領域が設置され、前記脆弱領域は、前記リリーフ機構が作動する場合に前記電池セル内から排出された排出物により破壊されて、前記排出物を前記脆弱領域に通過して前記収集キャビティに入れることを可能にするように構成されることを特徴とする請求項７～１９のいずれか一項に記載のケース。
  26. 前記脆弱領域の厚さは３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２５に記載のケース。
  27. 前記脆弱領域は前記分離部材の前記脆弱領域以外の残りの部分よりも低い融点を有することを特徴とする請求項２５又は２６に記載のケース。
  28. 前記脆弱領域で使用される材料の融点は４００℃未満であることを特徴とする請求項２７に記載のケース。
  29. 前記分離部材に第２貫通孔が設置され、前記排出物は前記第２貫通孔から排出されることを特徴とする請求項１～２８のいずれか一項に記載のケース。
  30. 前記排出物は前記第２貫通孔を通って前記電気キャビティの排気通路に入り、前記排気通路を通って排出されることを特徴とする請求項２９に記載のケース。
  31. 前記分離部材は前記電気キャビティ及び前記収集キャビティにより共有された壁を有することを特徴とする請求項１～３０のいずれか一項に記載のケース。
  32. 前記ケースは、保護部材をさらに備え、
    前記保護部材は前記分離部材を保護することに用いられ、前記保護部材と前記分離部材は前記収集キャビティを形成することを特徴とする請求項１～３１のいずれか一項に記載のケース。
  33. 電池であって、
    第１方向に沿って配列された複数の電池セルを備える電池セル群であって、前記複数の電池セルのうちの少なくとも２つの前記電池セルはリリーフ機構を備え、前記リリーフ機構は、前記リリーフ機構が設けられた電池セルの内部圧力又は温度が閾値になった場合に作動して前記内部圧力を解放することに用いられる電池セル群と、
    請求項１～３２のいずれか一項に記載のケースと、
    を備えることを特徴とする電池。
  34. 請求項３３に記載の電池を備えることを特徴とする電力消費装置。
  35. 前記電力消費装置は車両、船舶又は宇宙機であることを特徴とする請求項３４に記載の電力消費装置。
  36. 電池製造方法であって、
    電池セル群を提供するステップであって、前記電池セル群は第１方向に沿って配列された複数の電池セルを備え、前記複数の電池セルのうちの少なくとも２つの前記電池セルはリリーフ機構を備え、前記リリーフ機構は前記電池セルの第１壁に設置され、前記リリーフ機構は、前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値になった場合に作動して前記内部圧力を解放することに用いられる、ステップと、
    ケースを提供するステップと、
    を含み、
    前記ケースは、
    前記電池セル群を収容することに用いられる電気キャビティと、
    前記リリーフ機構が作動する場合に前記リリーフ機構が設けられた前記電池セルからの排出物を収集することに用いられる収集キャビティと、
    前記電気キャビティと前記収集キャビティを分離する分離部材であって、前記電気キャビティ及び前記収集キャビティを前記分離部材の両側に設置させることに用いられる分離部材と、
    を備え、
    前記第１壁は前記分離部材に取り付けられ、前記分離部材の前記電池セル群に近い面に逃げ開口部が設置され、前記逃げ開口部は前記第１方向に沿って延在し、前記電池セル群の複数のリリーフ機構はいずれも前記逃げ開口部に対向することを特徴とする電池製造方法。
  37. 電池製造装置であって、
    第１提供モジュールと、第２提供モジュールと、装着モジュールと、を備え、
    前記第１提供モジュールは、電池セル群を提供することに用いられ、前記電池セル群は第１方向に沿って配列された複数の電池セルを備え、前記複数の電池セルのうちの少なくとも２つの前記電池セルはリリーフ機構を備え、前記リリーフ機構は前記電池セルの第１壁に設置され、前記リリーフ機構は、前記電池セルの内部圧力又は温度が閾値になった場合に作動して前記内部圧力を解放することに用いられ、
    前記第２提供モジュールは、ケースを提供することに用いられ、前記ケースは、前記電池セル群を収容することに用いられる電気キャビティと、前記リリーフ機構が作動する場合に前記リリーフ機構が設けられた前記電池セルからの排出物を収集することに用いられる収集キャビティと、前記電気キャビティと前記収集キャビティを分離する分離部材であって、前記電気キャビティ及び前記収集キャビティを前記分離部材の両側に設置させることに用いられる分離部材とを備え、
    前記装着モジュールは、前記分離部材の前記電池セル群に近い面に逃げ開口部を設置することに用いられ、前記逃げ開口部は前記第１方向に沿って延在し、前記電池セル群の複数のリリーフ機構はいずれも前記逃げ開口部に対向することを特徴とする電池製造装置。
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