JP2023544047A - 電池の筐体、電池、電力消費装置、電池の製造方法及び装置 - Google Patents

電池の筐体、電池、電力消費装置、電池の製造方法及び装置 Download PDF

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Abstract

本願の実施例は電池の筐体、電池、電力消費装置、電池の製造方法及び装置を提供する。該筐体は電気キャビティと、収集キャビティと、隔離部材と、仕切構造と、流路仕切板と、を含み、前記電気キャビティは、複数の電池セルを収容するために用いられ、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルは減圧機構を含み、前記収集キャビティは、前記減圧機構が作動する時に前記減圧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ために用いられ、前記隔離部材は、前記電気キャビティと前記収集キャビティを隔離し、前記電気キャビティと前記収集キャビティを前記隔離部材の両側に設置するために用いられ、前記仕切構造は、前記収集キャビティを第１キャビティと第２キャビティに仕切るために用いられ、前記仕切構造に第１排気孔が設置され、前記第１排気孔は前記第１キャビティ内の前記排出物を前記第２キャビティに導入するために用いられ、前記流路仕切板は、前記第２キャビティ内に設置され且つ前記排出物をガイドする流路を形成するために用いられる。本願の実施例の技術的解決手段は、電池の安全性を向上させることができる。

Description

本願は電池技術分野に関し、特に、電池の筐体、電池、電力消費装置、電池の製造方法及び電池の製造装置に関する。
省エネルギーと排出削減は、自動車産業の持続可能な発展におけるキーポイントである。このような状況において、電動車両は省エネルギーで環境に優しいというその利点から、自動車産業の持続可能な発展における重要な構成部分となっている。電動車両にとって、電池技術はその発展に関わる重要な要素である。
電池技術の発展において、電池の性能を向上させる以外に、安全上の問題も無視できない課題である。電池の安全上の問題を保証できない場合、該電池を使用することはできない。従って、電池の安全性をどのように向上させるかは、電池技術における早急に解決すべき技術的課題である。
本願は電池の安全性を向上させることができる電池の筐体、電池、電力消費装置、電池の製造方法及び電池の製造装置を提供する。
第１態様によれば、電気キャビティと、収集キャビティと、隔離部材と、仕切構造と、流路仕切板と、を含み、前記電気キャビティは、複数の電池セルを収容するために用いられ、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルは減圧機構を含み、前記減圧機構は前記減圧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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられ、前記収集キャビティは、前記減圧機構が作動する時に前記減圧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ために用いられ、前記隔離部材は、前記電気キャビティと前記収集キャビティを隔離し、前記電気キャビティと前記収集キャビティを前記隔離部材の両側に設置するために用いられ、前記仕切構造は、前記収集キャビティを第１キャビティと第２キャビティに仕切るために用いられ、前記仕切構造に第１排気孔が設置され、前記第１排気孔は前記第１キャビティ内の前記排出物を前記第２キャビティに導入するために用いられ、前記流路仕切板は、前記第２キャビティ内に設置され且つ前記排出物をガイドする流路を形成するために用いられる、電池の筐体を提供する。
本願の実施例において、隔離部材により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、減圧機構が作動する時、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量が入るだけで、電気キャビティ内の電気接続部材が導通して短絡することがなく、それにより電池の安全性を向上させることができる。同時に、本願において、仕切構造により収集キャビティをさらに２つのキャビティに分け、且つ第２キャビティにおいて流路仕切板により排出物をガイドする流路を形成することにより、排出物の排出経路を延長して、排出物の温度をさらに下げることができ、排出物の燃焼の可能性を低下させ、排出物が外部環境に及ぼす影響を削減して、電池の安全性を向上させる。
いくつかの実施例において、前記筐体はさらに、圧力平衡機構を含み、前記圧力平衡機構は、前記筐体内外の圧力を平衡するために用いられ、前記圧力平衡機構は、前記流路を通して前記排出物を前記圧力平衡機構にガイドし且つ前記筐体の外部に排出するように構成される。
圧力平衡機構を設置することにより、電池セルの排出物を筐体の外部に排出することができ、筐体内外の圧力の平衡を保持し、電池の安全を保証する。
いくつかの実施例において、前記第１排気孔は前記圧力平衡機構から離れた前記仕切構造の端部に設置され、又は、前記第１排気孔は前記仕切構造の中央に設置される。
第１排気孔を仕切構造の異なる位置に設置することにより、電池の構造強度とマッチングさせて、電池筐体の構造設計をより柔軟にすることができる。
いくつかの実施例において、前記流路はＳ字形の流路であり、前記流路の入口は前記第１排気孔と連通する。
本願の実施例において、迂回するＳ字形流路を設置することにより、流路の長さを最大限に延長することができ、それにより排出物の排出経路を延長して、排出物に対する十分な流動緩衝を行うことができ、排出物の温度を低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させることができ、同時に、Ｓ字形流路の入口は第１排気孔と連通することができ、これにより第１キャビティから第２キャビティに入る排出物の排出経路をいずれも大幅に延長して、排出物の温度を可能な限り低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させて、電池の安全を保証することができる。
いくつかの実施例において、前記収集キャビティ内に酸化剤又は冷却材料が設置される。
電池セルが熱暴走することで生成される排出物は、Ｈ２、ＣＯ等の可燃性ガスを含む可能性があり、本願の実施例において、さらに筐体内に排出物中の可燃性ガスと反応させることができる材料を設置し、それにより排出物の燃焼の可能性をさらに低下させることができ、排出物に点火されにくくなり、電池の安全性を向上させ、電池及び外部環境の安全を保証する。
いくつかの実施例において、前記酸化剤又は前記冷却材料は前記仕切構造の表面に設置され、及び／又は、前記酸化剤又は前記冷却材料は、前記流路仕切板の表面に設置される。
上記酸化剤又は冷却材料のうちの少なくとも１つを排出物の排出経路に設置することにより、排出物に対して更なる処理を行うことができ、排出物の燃焼の可能性を低下させ、電池及び外部環境の安全を保証する。
いくつかの実施例において、前記筐体はさらに、保護部材を含み、前記保護部材は前記隔離部材を保護するために用いられ、前記保護部材と前記隔離部材は前記収集キャビティを形成し、前記酸化剤又は前記冷却材料は前記保護部材の前記隔離部材に面する表面に設置される。
保護部材の表面に酸化剤又は冷却材料を設置することにより、排出物の排出経路において排出物に対して更なる反応又は処理を行うことができ、それにより排出物の温度を更に低下させ、その燃焼の可能性を低下させ、電池及び外部環境の安全を保証する。
いくつかの実施例において、前記仕切構造の前記保護部材に面する表面は、前記酸化剤又は前記冷却材料を収容するように構成された凹部を有する。
本願の実施例において、凹凸表面構造を有する凹部を設置することによりキャビティと排出物との接触面積を顕著に増大させ、同時に、より多くの酸化剤又は冷却材料を載置することができ、それにより排出経路において排出物に対するさらに十分且つ効果的な反応を実施することができ、排出物の温度及び燃焼の可能性を低下させ、電池及び外部環境に与える排出物の影響を削減し、電池の安全を保証する。
いくつかの実施例において、前記電気キャビティは第１サブキャビティ及び第２サブキャビティを含み、前記第１サブキャビティは前記複数の電池セルを収容するために用いられ、前記第２サブキャビティは前記第１サブキャビティに隣接して設置される。前記第２サブキャビティの外壁に前記圧力平衡機構が設置され、前記第２サブキャビティは前記第２キャビティと連通するように配置されて、前記流路を通して前記排出物を前記第２サブキャビティ内に誘導し、且つ前記圧力平衡機構を通して前記筐体の外部に排出する。
本願の実施例において、第１サブキャビティ内の電池セルが生成した排出物は、第２キャビティを通って第２サブキャビティに入り、且つ第２サブキャビティにある圧力平衡機構を通して排出することができ、一方では、排出物を収集するキャビティと電池セルを収容する第１サブキャビティを分離し、排出物が第１サブキャビティ内の電気接続部材に影響を与えることを回避して、電池の安全性を向上させることができる。他方では、第２キャビティ及び第２サブキャビティを設置することにより、排出物の排出経路を大幅に延長して、排出物の温度をさらに下げることができ、排出物の燃焼の可能性を低下させ、電池及び外部環境の安全性を向上させる。
いくつかの実施例において、前記隔離部材に第２排気孔が設けられ、前記仕切構造にはさらに前記第２排気孔に対応する第３排気孔が設けられ、前記第２サブキャビティと前記第２キャビティは前記第２排気孔及び前記第３排気孔を介して連通する。
第２態様によれば、複数の電池セルと、第１態様に記載の筐体と、を含み、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルは減圧機構を含み、前記減圧機構は前記減圧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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられ、前記複数の電池セルは前記筐体内に収容される電池を提供する。
第３態様によれば、電気エネルギーを提供するために用いられる第２態様に記載の電池を含む電力消費装置を提供する。
いくつかの実施例において、前記電力消費装置は車両、船舶又は宇宙船である。
第４態様によれば、複数の電池セルを提供するステップと、筐体を提供するステップと、を含み、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルは減圧機構を含み、前記減圧機構は前記減圧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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられ、前記筐体は電気キャビティと、収集キャビティと、隔離部材と、仕切構造と、流路仕切板と、を含み、前記電気キャビティは、前記複数の電池セルを収容するために用いられ、前記収集キャビティは、前記減圧機構が作動する時に前記減圧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ために用いられ、前記隔離部材は、前記電気キャビティと前記収集キャビティを隔離し、前記電気キャビティと前記収集キャビティを前記隔離部材の両側に設置するために用いられ、前記仕切構造は、前記収集キャビティを第１キャビティと第２キャビティに仕切るために用いられ、前記仕切構造に第１排気孔が設置され、前記第１排気孔は前記第１キャビティ内の排出物を前記第２キャビティに導入するために用いられ、前記流路仕切板は、前記第２キャビティ内に設置され且つ前記排出物をガイドする流路を形成するために用いられる、電池の製造方法を提供する。
第５態様によれば、第１提供モジュールと、第２提供モジュールと、設置モジュールと、を含み、前記第１提供モジュールは複数の電池セルを提供するために用いられ、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルは減圧機構を含み、前記減圧機構は前記減圧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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられ、前記第２提供モジュールは筐体を提供するために用いられ、前記筐体は電気キャビティと、収集キャビティと、隔離部材と、仕切構造と、流路仕切板と、を含み、前記電気キャビティは、前記複数の電池セルを収容するために用いられ、前記収集キャビティは、前記減圧機構が作動する時に前記減圧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ために用いられ、前記隔離部材は、前記電気キャビティと前記収集キャビティを隔離し、前記電気キャビティと前記収集キャビティを前記隔離部材の両側に設置するために用いられ、前記仕切構造は、前記収集キャビティを第１キャビティと第２キャビティに仕切るために用いられ、前記流路仕切板は、前記第２キャビティ内に設置され且つ前記排出物をガイドする流路を形成するために用いられ、前記設置モジュールは、前記仕切構造に第１排気孔を設置するために用いられ、前記第１排気孔は前記第１キャビティ内の排出物を前記第２キャビティに導入するために用いられる、電池の製造装置を提供する。
本願の実施例における技術的解決手段をより明確に説明するめに、以下に本願の実施例に必要な図面を簡単に説明し、理解すべきことは、以下に示された図面は本願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労力を要することなく、図面に基づいて他の図面をさらに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概略図である。 本願の一実施例に係る電池の構造概略図である。 本願の一実施例に係る電池セルモジュールの部分構造概略図である。 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概略図である。 本願の一実施例に係る筐体の概略図である。 図７の筐体に対応する分解図である。 図７及び図８の筐体に対応する平面概略図である。 ～ 図９の筐体に対応するそれぞれ軸線Ａ－Ａ、Ｂ－Ｂ、Ｃ－Ｃを基準とする断面概略図である。 本願の一実施例に係る第１排気孔の設置方式の概略図である。 図１３ａにおける第１排気孔の設置方式に対応する底面図である。 図１３ａにおける第１排気孔の設置方式に対応する平面図である。 本願の一実施例に係る別の第１排気孔の設置方式の概略図である。 図１４ａにおける第１排気孔の設置方式に対応する底面図である。 図１４ａにおける第１排気孔の設置方式に対応する平面図である。 、 本願の一実施例に係る凹部が設置された構造概略図である。 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の製造方法の概略フローチャートである。 本願の一実施例に係る電池の製造装置の概略ブロック図である。
図面において、図面は実際の比率に従って描かれたものではない。
以下に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に用いられるが、本願の範囲を限定するものではなく、本願は記載された実施例に限定されない。
本願の記載において説明すべきことは、別途説明されない限り、「複数」は、２つ以上（２つを含む）という意味であり、「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」等の用語が指示する方位又は位置関係は、本願の説明を容易にして、説明を簡略化するものであるに過ぎず、対象の装置や素子が特定の方位を有し、特定の方位で構成され及び操作されるべきであることを示す又は暗示するものではなく、従って本願を限定するものと理解すべきではない。さらに、「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、説明する目的で用いられるに過ぎず、相対的な重要性を示す又は暗示するものと理解すべきではない。「垂直」は、厳密な意味での垂直ではなく、誤差の許容範囲内にあるものである。「平行」は、厳密な意味での平行ではなく、誤差の許容範囲内にあるものである。
以下の説明に出現する方位表現はいずれも図に示す方向であり、本願の具体的な構造を限定するものではない。本願の記載においてさらに説明すべきことは、別途明確に規定及び限定されない限り、「取り付ける」、「つながっている」、「接続」という用語は広義に理解すべきであり、例えば、固定接続であってもよく、取り外し可能な接続であってもよく、又は一体接続であってもよい。直接つながっていてもよく、中間媒体を介して間接的につながっていてもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本願における具体的な意味を理解することができる。
本願において、電池セルは一次電池、二次電池を含むことができ、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等であってもよく、本願の実施例はこれに限定されない。電池セルは円筒、扁平体、直方体、又は他の形状等であってもよく、本願の実施例はこれにも限定されない。電池セルは一般的にパッケージの方式により円筒形電池セル、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にも限定されない。
本願の実施例で言及される電池は、より高い電圧及び容量を提供するために１つ以上の電池セルを含む単一の物理的モジュールを指す。例えば、本願で言及される電池は、電池セルモジュール又は電池パックなどを含むことができる。電池パックは、一般的に１つ又は複数の電池セルをパッケージ化するための筐体を含む。筐体は液体又は他の異物が電池セルの充放電に影響を及ぼすことを防止することができる。
電池セルは電極アセンブリ及び電解液を含み、電極アセンブリは正極シート、負極シート及びセパレータを含む。電池セルは、主に金属イオンが正極シートと負極シートとの間を移動することによって動作する。正極シート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を正極タブとする。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、三元系リチウム又はマンガン酸リチウム等であってもよい。負極シート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を負極タブとする。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等であってもよい。大電流によって溶断が発生しないことを保証するために、正極タブの数は複数であり且つ一体に積層され、負極タブの数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）又はポリエチレン（ＰＥ）等であってもよい。また、電極アセンブリは巻回式構造であってもよく、又は積層式構造であってもよく、本願の実施例はこれに限定されない。電池技術の発展には多方面の設計要素、例えば、エネルギー密度、サイクル寿命、放電容量、充放電効率等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。
電池にとって、安全上の主な危険性は充電及び放電プロセスに由来し、電池の安全性を向上させるために、電池セルには一般的に減圧機構が設置される。減圧機構とは、電池セルの内部圧力又は温度が所定の閾値に達した時に作動して、内部圧力又は温度を解放する素子又は部品である。該所定の閾値は設計要件に応じて調整することができる。前記所定の閾値は電池セルにおける正極シート、負極シート、電解液及びセパレータのうちの１つ又は複数の材料に依存する可能性がある。減圧機構は感圧又は感温の素子又は部材を用いることができ、即ち、電池セルの内部圧力又は温度が所定の閾値に達すると、減圧機構が作動し、それにより内部圧力又は温度を解放することができる流路を形成する。
本願において言及する「作動」とは、減圧機構が動作し、それにより電池セルの内部圧力及び温度を解放することである。減圧機構が生成する動作は、減圧機構の少なくとも一部が破裂する、引き裂かれる又は溶融する等を含むがこれらに限定されない。減圧機構が作動すると、電池セルの内部の高温高圧物質が排出物として減圧機構から外に排出される。この方式により、制御可能な圧力又は温度の状況下で電池セルから圧力を逃がすことができ、潜在的でより深刻な事故の発生を回避する。
本願で言及する電池セルからの排出物は、電解液、溶解又は断裂した正負極シート、セパレータの破片、反応により生成された高温高圧ガス、火炎等を含むがこれらに限定されない。
電池セルにおける減圧機構は、電池の安全性に重要な影響を与える。例えば、電池セルに短絡、過充電などの現象が発生すると、電池セル内部の熱暴走が発生して圧力又は温度が急激に上昇することがある。その場合、減圧機構を作動させることにより電池セルの内部圧力及び温度を外部に逃がして、電池セルの爆発、発火を防止することができる。
現在の減圧機構の設計手段は、主に電池セル内部の高圧及び高熱を逃がすこと、つまり前記排出物を電池セルの外部に排出することに注目している。しかしながら、熱暴走した電池セルの内部から排出された排出物は残りの電池セルの短絡現象を引き起こす可能性があり、さらに、電池外部に排出された排出物が依然として高い温度を有し、火災、爆発などの二次災害を引き起こす可能性がある。
これに鑑みて、本願の実施例は技術的解決手段を提供し、隔離部材を利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、減圧機構が作動する時、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量が入るだけで、電気キャビティ内の電気接続部材が導通して短絡することがなく、それにより電池の安全性を向上させることができる。同時に、本願において、仕切構造を利用して収集キャビティをさらに２つのキャビティに分け、且つ第２キャビティにおいて流路仕切板を利用して排出物をガイドする流路を形成することにより、排出物の排出経路を延長して、排出物の温度をさらに下げることができ、排出物の燃焼の可能性を低下させ、排出物が外部環境に及ぼす影響を軽減して、電池の安全性を向上させる。
本願における隔離部材は電気キャビティと収集キャビティを隔離するために用いられ、それにより電気キャビティと収集キャビティは隔離部材の両側に設置される。好ましくは、本願の実施例における隔離部材は熱管理部材とすることができ、すなわち該隔離部材は流体を収容して複数の電池セルの温度を調節することができる。ここでの流体は液体又は気体であってもよく、温度調節とは複数の電池セルを加熱又は冷却することを指す。電池セルを冷却し又はその温度を下げる場合、該隔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、また隔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に限定されない。好ましくは、前記流体は、より良好な温度調節効果を達成するために、循環流であってもよい。好ましくは、流体は水、水とエチレングリコールの混合液又は空気等であってもよい。
本願で言及する電気キャビティは複数の電池セル及びバス部品を収容するために用いられる。電気キャビティは、封止されていても、封止されていなくてもよい。電気キャビティは電池セル及びバス部品の取り付け空間を提供する。いくつかの実施例において、電気キャビティ内に電池セルを固定するための構造をさらに設置することができる。電気キャビティの形状は、収容される電池セル及びバス部材の数及び形状に応じて決定することができる。いくつかの実施例において、電気キャビティは６つの壁を有する方形であってもよい。本願で言及するバス部材は、複数の電池セルの間の電気的接続、例えば並列接続又は直列接続又は直並列接続を実現するために用いられる。バス部材は、電池セルの電極端子を接続することによって電池セルの間の電気的接続を実現することができる。いくつかの実施例において、バス部材は、溶接によって電池セルの電極端子に固定されてもよい。
本願で言及する収集キャビティは、排出物を収集するために用いられ、封止されていても、封止されていなくてもよい。いくつかの実施例において、前記収集キャビティ内に空気、又はその他の気体が含まれていてもよい。好ましくは、前記収集キャビティは、冷却媒体などの液体を含んでもよく、又は収集キャビティに入る排出物の温度をさらに下げるために、該液体を収容する部材が設置されてもよい。さらに好ましくは、収集キャビティ内の気体又は液体は循環し流動している。
本願の実施例に記載の技術的解決手段はいずれも電池を使用する様々な装置に適用され、例えば、携帯電話、携帯機器、ノートパソコン、電気自動車、電動玩具、電動工具、電動車両、船舶及び宇宙船等であり、宇宙船は航空機、ロケット、スペースシャトル及びスペースシップ等を含む。
なお、本願の実施例に記載の技術的解決手段は上記の機器に適用できるだけではなく、電池を使用する全ての機器にも適用できるが、説明を簡潔にするために、下記実施例はいずれも電動車両を例として説明する。
例えば、図１は本願の実施例に係る車両１の構造概略図を示し、車両１はガソリン自動車、天然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粋な電気自動車、ハイブリッド自動車又はレンジエクステンダー自動車等であってもよい。車両１の内部にモータ４０、コントローラ３０及び電池１０を設置することができ、コントローラ３０は電池１０を制御してモータ４０に給電するために用いられる。例えば、車両１の底部又は前側又は後側に電池１０を設置することができる。電池１０は車両１への給電に用いられ、例えば、電池１０は車両１の動作電源として、車両１の回路システムに用いることができ、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の必要を賄う。本願の別の実施例において、電池１０は車両１の動作電源としてだけでなく、車両１の駆動電源として、燃料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ことができる。
異なる使用電力需要を満たすために、本願の電池は複数の電池セルを含むことができ、複数の電池セルの間は直列接続又は並列接続又は直並列接続することができ、直並列接続は直列接続及び並列接続の混合を指す。電池は電池パックとも呼ばれる。好ましくは、複数の電池セルがまず直列接続又は並列接続又は直並列接続されて電池モジュールを構成し、複数の電池モジュールがさらに直列接続又は並列接続又は直並列接続されて電池を構成してもよい。すなわち、複数の電池セルが電池を直接構成してもよく、又はまず電池モジュールを構成し、さらに電池モジュールが電池を構成してもよい。
例えば、図２は、本願の一実施例に係る電池１０の構造概略図を示し、電池１０は複数の電池セル２０を含むことができる。電池１０はさらに筐体を含むことができ、筐体の内部は中空構造であり、複数の電池セル２０は筐体内に収容される。図２に示すように、筐体は２つの部分を含むことができ、ここではそれぞれ第１部分１０１及び第２部分１０２と呼ばれ、第１部分１０１及び第２部分１０２は一体に係合される。第１部分１０１及び第２部分１０２の形状は、電池セル２０が組み合わされた形状によって決定されてもよく、第１部分１０１及び第２部分１０２は、いずれも１つの開口を有してもよい。例えば、第１部分１０１と第２部分１０２はいずれも中空の直方体であって且つそれぞれ１つの面のみが開口面であってもよく、第１部分１０１の開口と第２部分１０２の開口は対向して設置され、且つ第１部分１０１と第２部分１０２は互いに係合して密閉キャビティを有する筐体を形成する。複数の電池セル２０を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た後、第１部分１０１と第２部分１０２が係合して形成された筐体内に配置する。
好ましくは、電池１０はさらに他の構造を含むことができ、ここで一つ一つ説明することはしない。例えば、該電池１０はさらにバス部材を含むことができ、バス部材は複数の電池セル２０の間の電気的接続、例えば並列接続又は直列接続又は直並列接続を実現するために用いられる。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って電池セル２０の間の電気的接続を実現することができる。さらに、バス部材は溶接によって電池セル２０の電極端子に固定されてもよい。複数の電池セル２０の電気エネルギーは、さらに導電機構が筐体を貫通することで引き出されてもよい。
電池セルの数は、電力の需要に応じて任意の数に設定することができる。複数の電池セルは、より大きな容量又は出力を実現するために、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。各電池１０に含まれる電池セルの数が多いため、取り付けやすくするために、電池セルをモジュール化して設置することができ、各モジュールの電池セルは電池セルモジュール２００を構成する。電池セルモジュール２００に含まれる電池セルの数は限定されず、必要に応じて設定することができる。例えば、図３は、電池セルモジュールの一例である。電池は複数の電池セルモジュールを含むことができ、これらの電池セルモジュールは直列接続、並列接続又は直並列接続の方式で接続することができる。
図４は、本願の一実施例に係る電池セル２０の構造概略図を示し、電池セル２０は１つ又は複数の電極アセンブリ２２と、ハウジング２１１と、カバープレート２１２と、を含む。ハウジング２１１とカバープレート２１２は外ケース２１を構成する。ハウジング２１１の壁及びカバープレート２１２は、いずれも電池セル２０の壁と称される。ハウジング２１１は１つ又は複数の電極アセンブリ２２を組み合わせた後の形状に応じて決定され、例えば、ハウジング２１１は中空の直方体又は立方体又は円柱体であってもよく、且つハウジング２１１の一面は開口を有しており、１つ又は複数の電極アセンブリ２２をハウジング２１１内に配置することができる。例えば、ハウジング２１１が中空の直方体又は立方体である場合、ハウジング２１１のうちの１つの平面は開口面であり、該平面は壁体を有さずハウジング２１１の内外を連通させる。ハウジング２１１は中空の円柱体であってもよく、その場合ハウジング２１１の端面は開口面であり、該端面は壁体を有さずハウジング２１１の内外を連通させる。カバープレート２１２は開口を覆い、且つハウジング２１１と連結されて、電極アセンブリ２２が配置される密閉キャビティを形成する。ハウジング２１１の中には電解質、例えば電解液が充填される。
該電池セル２０は、カバープレート２１２に設置される２つの電極端子２１４をさらに含むことができる。カバープレート２１２は一般的に平板形状であり、２つの電極端子２１４はカバープレート２１２の平板面に固定され、２つの電極端子２１４はそれぞれ正極端子２１４ａ及び負極端子２１４ｂである。各電極端子２１４にそれぞれ１つの連結部材２３が対応して設置され、連結部材２３はカバープレート２１２と電極アセンブリ２２との間に位置し、電極アセンブリ２２と電極端子２１４を電気的に接続するために用いられる。
図４に示すように、各電極アセンブリ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の極性は反対である。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つ又は複数の電極アセンブリ２２の第１タブ２２１ａは、１つの連結部材２３を介して１つの電極端子に接続され、１つ又は複数の電極アセンブリ２２の第２タブ２２２ａは、別の連結部材２３を介して別の電極端子に接続される。例えば、正極端子２１４ａは１つの連結部材２３を介して正極タブに接続され、負極端子２１４ｂは別の連結部材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、実際の使用ニーズに応じて、電極アセンブリ２２は１つ又は複数設置することができ、図４は、電池セル２０内に４つの独立した電極アセンブリ２２が設置されることを示す。
図５は、本願の別の実施例に係る減圧機構２１３を含む電池セル２０の構造概略図を示す。
図５におけるハウジング２１１、カバープレート２１２、電極アセンブリ２２及び連結部材２３は図４におけるハウジング２１１、カバープレート２１２、電極アセンブリ２２及び連結部材２３と同じであり、簡略化するために、ここでは説明を省略する。
図５において、減圧機構２１３は電池セル２０の底壁、すなわち図５における壁２１ａに設置され、該減圧機構２１３は壁２１ａの一部であってもよいし、壁２１ａとは別体の構造であって、例えば溶接する方法で壁２１ａに固定されていてもよい。減圧機構２１３が壁２１ａの一部である場合、例えば、減圧機構２１３は、壁２１ａに浅い溝を設ける方法で形成することができ、該浅い溝に対応する壁２１ａの厚みは、減圧機構２１３の浅い溝以外の他の領域の厚みより薄い。浅い溝の箇所は、減圧機構２１３における最も脆弱な位置である。電池セル２０が生成する気体が多すぎてハウジング２１１の内部圧力が上昇し且つ閾値に達するか、又は電池セル２０の内部反応により熱が発生して電池セル２０の内部温度が上昇し且つ閾値に達した場合、減圧機構２１３は浅い溝の箇所で破裂してハウジング２１１の内外を連通させ、ガスの圧力及び温度は減圧機構２１３の破裂により外へ放出されて、電池セル２０の爆発を防止することができる。
図５において、減圧機構２１３が電池セル２０の底壁に位置することを例として説明したが、理解すべきことは、本願の実施例における減圧機構２１３はハウジング２１１の側壁に位置してもよく、又はカバープレート２１２に位置してもよく、又は、ハウジング２１１の２つの壁が交差する位置に位置してもよく、本願の実施例はこれに限定されない。
減圧機構２１３は様々な可能な減圧構造であってもよく、本願の実施例はこれに限定されない。例えば、減圧機構２１３は、減圧機構２１３が設置された電池セル２０の内部温度が閾値に達した時に溶融するように構成された感温減圧機構であってもよい。及び／又は、減圧機構２１３は、感圧減圧機構は減圧機構２１３が設置された電池セル２０の内部気圧が閾値に達した時に破裂するように構成された感圧減圧機構であってもよい。
図６は本願の実施例に係る電池１０の構造概略図を示す。図６に示すように、電池１０は、複数の電池セル２０及び筐体１１を含むことができる。
筐体１１は、電気キャビティ１１ａ、収集キャビティ１１ｂ、隔離部材１３、仕切構造１３１及び流路仕切板１３２を含むことができる。
電気キャビティ１１ａは、複数の電池セル２０を収容するために用いられ、前記複数の電池セル２０のうちの少なくとも１つの電池セル２０は減圧機構２１３を含み、前記減圧機構２１３は前記減圧機構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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられ、収集キャビティ１１ｂは、前記減圧機構２１３が作動する時に前記減圧機構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ために用いられ、隔離部材１３は、前記電気キャビティ１１ａと前記収集キャビティ１１ｂを隔離し、前記電気キャビティ１１ａと前記収集キャビティ１１ｂを前記隔離部材１３の両側に設置するために用いられ、仕切構造１３１は、前記収集キャビティ１１ｂを第１キャビティ１１１と第２キャビティ１１２に仕切るために用いられ、前記仕切構造１３１に第１排気孔１３１１が設置され、前記第１排気孔１３１１は前記第１キャビティ１１１内の前記排出物を前記第２キャビティ１１２に導入するために用いられ、流路仕切板１３２は、前記第２キャビティ１１２内に設置され且つ前記排出物をガイドする流路１３２１を形成するために用いられる。
本願の実施例において、一方では、隔離部材１３を利用して電池セル２０を収容する電気キャビティ１１ａと排出物を収集する収集キャビティ１１ｂを分離し、減圧機構２１３が作動する時、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に入らず又は少量が入るだけで、電気キャビティ１１ａ内の電気接続部材が導通して短絡することがなく、それにより電池１０の安全性を向上させることができる。他方では、仕切構造１３１によって収集キャビティ１１ｂを第１キャビティ１１１と第２キャビティ１１２に仕切り、且つ第２キャビティ１１２内に流路仕切板１３２によって排出物をガイドする流路１３２１を形成し、電池セル２０が熱暴走して排出された排出物は第１キャビティ１１１に入り、且つ仕切り構造１３１における第１排気孔１３１１を通して第２キャビティ１１２に入り、次いで第２キャビティ１１２内の流路１３２１を通すことができ、これにより、排出物の排出経路を大幅に延長して、排出物に対する十分な流動緩衝を行うことができ、排出物の温度を低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させることができ、外部環境に対する排出物の影響を削減し、電池の安全を保証する。
好ましくは、本願の実施例における仕切構造１３１は、隔離部材１３と平行に設置されてもよく、収集キャビティ１１ｂを垂直方向に上キャビティと下キャビティに仕切ることができる。好ましくは、本願の実施例における仕切構造１３１は他の形式で、例えば隔離部材１３に垂直に設置されてもよく、本願はこれを限定しない。
好ましくは、本願の実施例における電気キャビティ１１ａはさらにバス部材を収容するために用いられ、バス部材は複数の電池セル２０の電気的接続を実現するために用いられる。バス部材は電池セル２０の電極端子２１４を接続することによって電池セル２０間の電気的接続を実現することができる。
説明の便宜上、以下の減圧機構２１３に関する説明で言及される電池セル２０は、減圧機構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４又は図５の電池セル２０であってもよい。
実現可能な形態として、本願の実施例における筐体１１はさらに圧力平衡機構１２を含むことができ、前記圧力平衡機構１２は前記筐体１１の内外の圧力を平衡するために用いられ、前記圧力平衡機構１２は、前記流路１３２１を通して前記排出物を前記圧力平衡機構１２にガイドし且つ前記筐体１１の外部に排出するように構成される。
電池セル２０が熱暴走すると、排出物は減圧機構２１３を通って収集キャビティ１１ｂ内の第１キャビティ１１１に入り、且つ仕切構造１３１に設置された第１排気孔１３１１を通って第２キャビティ１１２に入り、第２キャビティ１１２内の流路１３２１を通過した後、さらに圧力平衡機構１２を通って排出され、この過程で排出物の排出経路が大幅に延長されるため、排出物に対する十分な流動緩衝を行うことができ、これにより排出物の温度をさらに低下させることができる。従って、本願の実施例において、筐体１１から排出される排出物の温度は低く、燃焼の可能性も小さく、電池の外部環境に対する排出物の影響を軽減し、電池の安全性を向上させることができる。
実現可能な形態として、本願の実施例における電気キャビティ１１ａは第１サブキャビティ１１１ａ及び第２サブキャビティ１１２ａを含むことができ、前記第１サブキャビティ１１１ａは前記複数の電池セル２０を収容するために用いられ、前記第２サブキャビティ１１２ａは前記第１サブキャビティ１１１ａに隣接して設置される。前記第２サブキャビティ１１２ａの外壁に前記圧力平衡機構１２が設置され、前記第２サブキャビティ１１２ａは前記第２キャビティ１１２と連通するように配置されて、前記流路１３２１を通して前記排出物を前記第２サブキャビティ１１２ａ内に誘導し、且つ前記圧力平衡機構１２を通して前記筐体１１の外部に排出する。
本願の実施例において、第１サブキャビティ１１１ａ内の電池セル２０が生成した排出物は、第２キャビティ１１２を通って第２サブキャビティ１１２ａに入り、且つ第２サブキャビティ１１２ａにある圧力平衡機構１２を通して排出することができ、一方では、電池セル２０の排出物を、電池セル２０を収容する第１サブキャビティ１１１ａから分離し、排出物が第１サブキャビティ１１１ａ内の電気接続部材に影響を与えることを回避して、電池１０の安全性を向上させることができ、他方では、第２キャビティ１１２及び第２サブキャビティ１１２ａを設置することにより、排出物の排出経路を大幅に延長して、排出物の温度をさらに下げることができ、排出物の燃焼の可能性を低下させ、電池及び外部環境の安全性を向上させる。
なお、上記第１サブキャビティ１１１ａ及び第２サブキャビティ１１２ａは電気キャビティ１１ａの１つの実現形態に過ぎない。任意選択的に、本願の実施例における電気キャビティ１１ａは他のサブキャビティを含まない単独のキャビティであってもよく、その場合、圧力平衡機構１２は収集キャビティ１１ｂのうちの１つの壁に設置することができる。又は、電気キャビティ１１ａに複数のサブキャビティが含まれてよく、その場合、圧力平衡機構１２は複数のサブキャビティのうちの１つのサブキャビティの外壁に設置することができる。本願の実施例において、電池セル２０の排出物を筐体１１の外部に排出することを実現できればよく、本願の実施例はキャビティの具体的な設置方式を限定しない。
好ましくは、本願の一実施例において、隔離部材１３は、電気キャビティ１１ａ及び収集キャビティ１１ｂに共通の壁を有する。図６に示すように、隔離部材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、隔離部材１３（又はその一部）をそのまま電気キャビティ１１ａと収集キャビティ１１ｂの共用壁とすることができ、これにより、電池セル２０の排出物は隔離部材１３を通過して収集キャビティ１１ｂに入り、同時に、隔離部材１３が存在するため、該排出物を電気キャビティ１１ａからできるだけ隔離することができ、排出物の危険性を低下させ、電池１０の安全性を向上させる。
理解を容易にするために、図７に本願の実施例に係る筐体１１の概略図を示し、図８は図７における筐体１１に対応する分解概略図である。図７及び図８に示すように、該筐体１１は隔離部材１３及び仕切構造１３１を含み、隔離部材１３に電池セル２０の減圧機構２１３に対応する減圧領域２１３ａが設置され、仕切構造１３１に第１排気孔１３１１及び流路仕切板１３２が設置され、さらに、本願の実施例における筐体１１はさらに保護部材１３３を含むことができ、前記保護部材１３３は前記隔離部材１３を保護するために用いられ、前記保護部材１３３と前記隔離部材１３は前記収集キャビティ１１ｂを形成する。
好ましくは、上記流路仕切板１３２が保護部材１３３に設置されてもよく、本願の実施例はこれに限定されない。
さらに、本願の実施例における隔離部材１３に第２排気孔１３０１が設置されてもよく、前記仕切構造１３１にさらに前記第２排気孔１３０１に対応する第３排気孔１３１２が設置され、前記第２サブキャビティ１１２ａと前記第２キャビティ１１２は前記第２排気孔１３０１及び前記第３排気孔１３１２を介して連通する。なお、上記第２排気孔１３０１及び第３排気孔１３１２の設置方式及び形状は、実際の必要に応じて設定することができ、本願の実施例はこれに限定されない。
なお、排出物を第２キャビティ１１２から圧力平衡機構１２を通して筐体１１の外部に排出するために、排出物は上記実施例に記載の経路に基づいて排出することができ、すなわち減圧領域２１３ａから第１キャビティ１１１に入り、次いで仕切構造１３１の第１排気孔１３１１を通って第２キャビティ１１２に入ってから、第２キャビティ１１２内の流路１３２１を通過し、第３排気孔１３１２及び第２排気孔１３０１を順に通って第２サブキャビティ１１２ａに入り、その後第２サブキャビティ１１２ａの外壁に設置された圧力平衡機構１２を通って筐体１１の外部に排出される。
又は選択的に、本願の実施例における流路１３２１を通過する排出物は、他の方式によって圧力平衡機構１２を通過して排出されてもよく、例えば、隔離部材１３の第２排気孔１３０１が設置された位置において、仕切構造１３１に遮蔽されない場合、すなわち、仕切構造１３１が、隔離部材１３の減圧領域２１３ａが設けられた部分のみに設置される場合、流路１３２１を通過する排出物は第２排気孔１３０１を通って第２サブキャビティ１１２ａに直接入り、且つ圧力平衡機構１２を通して筐体１１の外部に排出されてもよく、又は、実際の状況に応じて排出経路を設置して、排出物が圧力平衡機構１２を通って排出されるようにしてもよく、本願の実施例はこれを限定しない。
好ましくは、本願の実施例における筐体１１はさらに筐体上カバーのような上筐体（図示せず）を含むことができ、それにより隔離部材１３と共に電気キャビティ１１ａを囲んで形成する。
図９は本願の実施例の図７及び図８における筐体１１に対応する平面概略図を示し、図１０から図１２はそれぞれ図９における３つの軸線Ａ－Ａ、Ｂ－Ｂ、Ｃ－Ｃを基準とする筐体１１の断面概略図を示す。図１０から図１２に示すように、該筐体１１は電気キャビティ１１ａ、及び収集キャビティ１１ｂを含むことができる。収集キャビティ１１ｂは仕切構造１３１によって第１キャビティ１１１と第２キャビティ１１２に仕切られ、仕切構造１３１に設置された流路仕切板１３２は、第２キャビティ１１２内に排出物をガイドする流路１３２１を形成するために用いられる。
電池セル２０が熱暴走すると、その排出物は減圧機構２１３を介して収集キャビティ１１ｂ内に排出され、より具体的には、排出物は減圧機構２１３を通って第１キャビティ１１１に入り、且つ仕切構造１３１に設置された第１排気孔１３１１を通過して第２キャビティ１１２内にガイドされ、且つ流路１３２１内に入る。
本願の実施例における電池セル２０の排出物は減圧領域２１３ａを通過した後、まず第１キャビティ１１１に入り、次いで第２キャビティ１１２内の流路１３２１を通過するため、どの位置にある減圧領域２１３ａから排出された排出物の排出経路であっても大幅に延長されて、排出物に対する十分な流動緩衝を行うことができ、排出物の温度を十分に低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させることができ、電池の安全性を向上させる。
さらに、流路１３２１内の排出物は、仕切構造１３１に設けられた第３排気孔１３１２と、隔離部材１３に設けられた第２排気孔１３０１とを順に通過して第２サブキャビティ１１２ａに入り、且つ第２サブキャビティ１１２ａの外壁に設置された圧力平衡機構１２を通って電池筐体１１の外部に排出される。
本願における電池セル２０の排出物は、電池筐体１１の外部に排出される前に経路が長い流路１３２１を通過して十分に流動緩衝が行われ、排出物の温度を大幅に低下させることができ、従って、本願の実施例における筐体１１は排出物の温度を低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させることができ、それにより外部環境に対する排出物の影響を軽減し、電池の安全性を向上させる。
実現可能な形態として、本願の実施例における第１排気孔１３１１は前記仕切構造１３１の前記圧力平衡機構１２から離れた端部に設置されてもよく、又は、前記第１排気孔１３１１は前記仕切構造１３１の中央に設置されてもよい。
第１排気孔１３１１を仕切構造１３１の異なる位置に設置することにより、電池１０の構造強度とマッチングさせて、電池筐体１１の構造設計をより柔軟にすることができる。
さらに、本願の実施例における前記流路１３２１はＳ字形の流路であってもよく、前記流路１３２１の入口は前記第１排気孔１３１１と連通する。
迂回するＳ字形流路を設置することにより、流路の長さを最大限に延長することができ、それにより排出物の排出経路を延長して、排出物に対する十分な流動緩衝を行うことができ、排出物の温度を低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させることができ、同時に、Ｓ字形流路の入口は第１排気孔１３１１と連通することができ、これにより第１キャビティ１１１から第２キャビティ１１２に入る排出物の排出経路をいずれも大幅に延長して、排出物の温度を可能な限り低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させることができる。
理解を容易にするために、上述した第１排気孔１３１１の設置位置及びその対応する流路１３２１の設置形態の実施例を以下に示す。
実現可能な形態として、図１３ａは本願の実施例に係る第１排気孔１３１１の設置方式の概略図を示す。図１３ａに示すように、第１排気孔１３１１は仕切構造１３１の端部に設置され、さらに、仕切構造１３１の圧力平衡機構１２から離れた一端に設置されてもよく、これによりいずれの減圧機構２１３から排出された排出物の排出経路であっても大幅に延長することができる。図１３ａにおいて、第１排気孔１３１１は３つの方形貫通孔を例とするが、実際の状況においては、実際の要件に応じて排気孔の形状及び数を設計することができ、本願はこれを限定しない。
それに対応して、仕切構造１３１に設置された流路仕切板１３２は、仕切り構造１３１の端部に設置された第１排気孔１３１１に対応させることができ、図ｂ及び図１３ｃは、第１排気孔１３１が仕切構造１３１の端部に設置される流路仕切板の設置形態に対応する底面図及び平面図を示す。図１３ａから図１３ｃに示すように、仕切構造１３１に設置された流路仕切板１３２によって形成された流路１３２１の入口は、端部の第１排気孔１３１１と連通させることができ、且つ、流路仕切板１３２で形成された流路はＳ字形の迂回形状を呈し、排出物が流動する単一の流路を形成し、第１排気孔１３１１を通って第２キャビティ１１２内に入った排出物は設計されたＳ字形流路のみに沿って流動させることができ、第２キャビティ１１２の空間全体を十分に利用して、流路１３２１に入った排出物の排出経路を大幅に延長させ、それにより排出物の温度を十分に低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させて、電池の安全性を向上させる。
なお、流路１３２１を通過した後の排出物は、例えば第３排気孔１３１２及び第２排気孔１３０１を通って他のキャビティ、例えば前記実施例における第２サブキャビティ１１２ａに排出され、且つ筐体１１の圧力平衡機構１２を通って排出することができ、具体的な過程はこれまでの実施例を参照することができ、繰り返して説明することはしない。
好ましくは、本願の実施例における排出物は流路１３２１を通過した後に圧力平衡機構１２を通して筐体１１の外部に排出することができ、この時、圧力平衡機構１２に近接して設置される流路仕切板１３２には、排出物のための一定の排出空間を予め残すことができ、それにより排出物は流路を通過した後に他のキャビティに入り、且つ筐体１１の外部に排出される。具体的には、例えば、図１３ｂ及び図１３ｃに示す流路仕切板１３２ａに一定の切り欠きを予め残して、排出物に排出流路の経路を提供することができる。
別の実現可能な形態として、図１４ａは本願の実施例に係る別の第１排気孔１３１１の設置方式の概略図を示す。図１４ａに示すように、第１排気孔１３１１は、仕切構造１３１の中央に設置されてもよい。
これに対応して、仕切構造１３１に設けられた流路仕切板１３２は、仕切構造１３１の端部に設けられた第１排気孔１３１１に対応させることができ、図１４ｂ及び図１４ｃは、第１排気孔１３１１が流路仕切板１３１の中央に設置される形態に対応する底面図及び上面図を示す。図１４ａから図１４ｃに示すように、仕切構造１３１に設置された流路仕切板１３２により形成された流路１３２１の入口は、第１排気孔１３１１と連通させることができ、且つ、該複数の流路仕切板で形成された流路はＳ字形の迂回形状を呈し、排出物が流動する単一の通路を形成し、流路に入った排出物の排出経路を大幅に延長させ、それにより排出物の温度を十分に低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させて、電池の安全性を向上させる。
本願の実施例は第１排気孔１３１１の設置位置をＳ字形流路１３２１の設置形態と対応させて、収集キャビティ１１ｂ内に入る排出物の排出経路を最大限に延長することができ、排出物に対して十分な流動緩衝を行い、それにより排出物の温度を十分に低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させ、外部環境に対する排出物の影響を軽減し、電池の安全性を向上させる。
電池セル２０の熱暴走することで生成される排出物はＨ２、ＣＯ等の可燃性ガスを含む可能性があり、排出物が燃焼する可能性をさらに低下させ、排出物に点火されにくくするために、さらに筐体１１内に排出物中の可燃性ガスと反応させることができる材料を設置してもよい。
好ましくは、本願の実施例における収集キャビティ１１ｂ内に酸化剤又は冷却材料を設置することができる。好ましくは、酸化剤を使用する実施形態では、反応の進行を加速するために触媒を追加することができる。選択可能な触媒は貴金属を担持する多孔質炭化ケイ素セラミックスなどである。
より具体的には、酸化剤又は冷却材料は前記仕切構造１３１の表面に設置され、及び／又は、酸化剤又は冷却材料は前記流路仕切板１３２の表面に設置される。
電池セル２０が熱暴走した後に排出される排出物は、本願の実施例における筐体１１を通過した後、延長された排気経路を通り、排出物の温度低下を実現し、排出物の燃焼の可能性を低下させることができ、本願の実施例はこれを基に、さらに収集キャビティ１１ｂ内に酸化剤又は冷却材料を設置することができ、それにより排出物中の可燃性ガスに対して反応又は処理を行い、排出物の温度をさらに低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させることができる。
実現可能な形態として、本願の実施例における酸化剤又は冷却材料は、前記保護部材１３３の前記隔離部材１３に面する表面に設置される。
保護部材１３３の表面に酸化剤又は冷却材料を設置することにより、排出物の排出経路において排出物に対して更なる反応又は処理を行うことができ、それにより排出物の温度を更に低下させ、その燃焼の可能性を低下させ、電池及び外部環境の安全を保証する。
実現可能な形態として、本願の実施例における仕切構造１３１の保護部材１３３に面する表面は、酸化剤又は冷却材料を収容するように構成された凹部を有する。
凹凸設計によりキャビティと可燃性ガス排出物との接触面積を顕著に増大させることができ、同時により多くの酸化剤又は冷却材料を載置することができ、それにより排出物をより効果的に反応させて、排出物の温度及び燃焼の可能性を低下させ、電池及び外部環境に対する排出物の影響を軽減し、電池の安全を保証する。
具体的には、図１５ａ及び図１５ｂは本願の実施例に係る凹部１３４が設置された仕切構造１３１の概略図を示す。図１５ａ及び図１５ｂに示すように、仕切構造１３１の流路仕切板１３２が設けられた表面は、凹部１３４を有することができる。
好ましくは、本願の実施例に用いられる酸化剤は酸化銅粉末、過酸化ナトリウム、過マンガン酸カリウムのうち少なくとも１つを含むことができ、及び／又は、冷却材料は、相変化材料を含むことができる。
なお、上記はいくつかの一般的な材料を例として挙げたに過ぎず、実際の応用においては、実際の状況に応じて適切な酸化剤及び／又は冷却材料を選択することができ、本願はこれを限定しない。
好ましくは、本願の実施例における酸化剤及び／又は冷却材料は接着剤で接着する方式で固定することができる。又は、コーティングする形態で固定してもよく、本願はこれに限定されない。
図１６は本願の一実施例に係る電池１０の分解図を示し、該電池１０は複数の電池セル２０と、上記実施例における筐体１１を含むことができる。
電池１０における各部材に関する説明は前記各実施例を参照することができ、簡略化するために、ここでは説明を省略する。
好ましくは、該電池１０はさらに筐体上カバー１４を含むことができ、該上カバー１４は隔離部材１３と共に電気キャビティ１１ａを形成することができる。理解すべきこととして、本願の実施例における上カバー１４は電池１０を説明する一例に過ぎず、図２における第１部分１０１に関する説明のように、電池１０における上カバー１４は他の形態を採用してもよく、本願の実施例はこれを限定しない。
本願の一実施例は、さらに、電気エネルギーを提供するために用いられる上記各実施例における電池１０を含む電力消費装置を提供する。
好ましくは、電力消費装置は車両１、船舶又は宇宙船であってもよい。
以上は本願の実施例の電池の筐体、電池及び電力消費装置を説明し、以下では本願の実施例の電池の製造方法及び装置を説明し、ここで詳細に説明しない部分は上記各実施例を参照することができる。
図１７は本願の一実施例に係る電池の製造方法３００の概略フローチャートを示す。図１７に示すように、該方法３００は、Ｓ３１０と、Ｓ３２０とを含む。
Ｓ３１０では、複数の電池セル２０を提供する。
実現可能な形態として、前記複数の電池セル２０のうちの少なくとも１つの電池セル２０は減圧機構２１３を含み、前記減圧機構２１３は前記減圧機構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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられる。
Ｓ３２０では、筐体１１を提供する。
実現可能な形態として、前記筐体１１は、前記複数の電池セル２０を収容するために用いられる電気キャビティ１１ａと、前記減圧機構２１３が作動する時に前記減圧機構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ため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を隔離し、前記電気キャビティ１１ａと前記収集キャビティ１１ｂを前記隔離部材１３の両側に設置するために用いられる隔離部材１３と、前記収集キャビティ１１ｂを第１キャビティ１１１と第２キャビティ１１２に仕切るために用いられ、前記第１キャビティ１１１内の排出物を前記第２キャビティ１１２に導入するための第１排気孔１３１１が設置される仕切構造１３１と、前記第２キャビティ１１２内に設置され且つ前記排出物をガイドする流路１３２１を形成するために用いられる流路仕切板１３２と、を含む。
図１８は、本願の一実施例に係る電池の製造装置４００の概略ブロック図を示す。図１８に示すように、電池の製造装置４００は第１提供モジュール４１０と、第２提供モジュール４２０と、設置モジュール４３０と、を含むことができる。
前記第１提供モジュール４１０は複数の電池セル２０を提供するために用いられ、前記複数の電池セル２０のうちの少なくとも１つの電池セル２０は減圧機構２１３を含み、前記減圧機構２１３は前記減圧機構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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられる。
前記第２提供モジュール４２０は筐体１１を提供するために用いられ、前記筐体１１は、前記複数の電池セル２０を収容するために用いられる電気キャビティ１１ａと、前記減圧機構２１３が作動する時に前記減圧機構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ため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を隔離し、前記電気キャビティ１１ａと前記収集キャビティ１１ｂを前記隔離部材１３の両側に設置するために用いられる隔離部材１３と、前記収集キャビティ１１ｂを第１キャビティ１１１と第２キャビティ１１２に仕切るために用いられる仕切構造１３１と、前記第２キャビティ１１２内に設置され且つ前記排出物をガイドする流路１３２１を形成するために用いられる流路仕切板１３２と、を含む。
前記設置モジュール４３０は前記仕切り構造１３１に第１排気孔１３１１を設置することに用いられ、前記第１排気孔１３１１は前記第１キャビティ１１１内の排出物を前記第２キャビティ１１２に導入することに用いられる。
好ましい実施例を参照して本願を説明したが、本願の範囲を逸脱することなく、種々の改良を行い、その構成要素を等価物に置換することができる。特に、各実施例で言及した各技術的特徴は、構造的な矛盾がない限り、いずれも任意の方法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た特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲に含まれる全ての技術的解決手段を含む。
本願は電池技術分野に関し、特に、電池の筐体、電池、電力消費装置、電池の製造方法及び電池の製造装置に関する。
省エネルギーと排出削減は、自動車産業の持続可能な発展におけるキーポイントである。このような状況において、電動車両は省エネルギーで環境に優しいというその利点から、自動車産業の持続可能な発展における重要な構成部分となっている。電動車両にとって、電池技術はその発展に関わる重要な要素である。
電池技術の発展において、電池の性能を向上させる以外に、安全上の問題も無視できない課題である。電池の安全上の問題を保証できない場合、該電池を使用することはできない。従って、電池の安全性をどのように向上させるかは、電池技術における早急に解決すべき技術的課題である。
本願は電池の安全性を向上させることができる電池の筐体、電池、電力消費装置、電池の製造方法及び電池の製造装置を提供する。
第１態様によれば、電気キャビティと、収集キャビティと、隔離部材と、仕切構造と、流路仕切板と、を含み、前記電気キャビティは、複数の電池セルを収容するために用いられ、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルは減圧機構を含み、前記減圧機構は前記減圧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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられ、前記収集キャビティは、前記減圧機構が作動する時に前記減圧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ために用いられ、前記隔離部材は、前記電気キャビティと前記収集キャビティを隔離し、前記電気キャビティと前記収集キャビティを前記隔離部材の両側に設置するために用いられ、前記仕切構造は、前記収集キャビティを第１キャビティと第２キャビティに仕切るために用いられ、前記仕切構造に第１排気孔が設置され、前記第１排気孔は前記第１キャビティ内の前記排出物を前記第２キャビティに導入するために用いられ、前記流路仕切板は、前記第２キャビティ内に設置され且つ前記排出物をガイドする流路を形成するために用いられる、電池の筐体を提供する。
本願の実施例において、隔離部材により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、減圧機構が作動する時、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量が入るだけで、電気キャビティ内の電気接続部材が導通して短絡することがなく、それにより電池の安全性を向上させることができる。同時に、本願において、仕切構造により収集キャビティをさらに２つのキャビティに分け、且つ第２キャビティにおいて流路仕切板により排出物をガイドする流路を形成することにより、排出物の排出経路を延長して、排出物の温度をさらに下げることができ、排出物の燃焼の可能性を低下させ、排出物が外部環境に及ぼす影響を削減して、電池の安全性を向上させる。
いくつかの実施例において、前記筐体はさらに、圧力平衡機構を含み、前記圧力平衡機構は、前記筐体内外の圧力を平衡するために用いられ、前記圧力平衡機構は、前記流路を通して前記排出物を前記圧力平衡機構にガイドし且つ前記筐体の外部に排出するように構成される。
圧力平衡機構を設置することにより、電池セルの排出物を筐体の外部に排出することができ、筐体内外の圧力の平衡を保持し、電池の安全を保証する。
いくつかの実施例において、前記第１排気孔は前記圧力平衡機構から離れた前記仕切構造の端部に設置され、又は、前記第１排気孔は前記仕切構造の中央に設置される。
第１排気孔を仕切構造の異なる位置に設置することにより、電池の構造強度とマッチングさせて、電池筐体の構造設計をより柔軟にすることができる。
いくつかの実施例において、前記流路はＳ字形の流路であり、前記流路の入口は前記第１排気孔と連通する。
本願の実施例において、迂回するＳ字形流路を設置することにより、流路の長さを最大限に延長することができ、それにより排出物の排出経路を延長して、排出物に対する十分な流動緩衝を行うことができ、排出物の温度を低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させることができ、同時に、Ｓ字形流路の入口は第１排気孔と連通することができ、これにより第１キャビティから第２キャビティに入る排出物の排出経路をいずれも大幅に延長して、排出物の温度を可能な限り低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させて、電池の安全を保証することができる。
いくつかの実施例において、前記収集キャビティ内に酸化剤又は冷却材料が設置される。
電池セルが熱暴走することで生成される排出物は、Ｈ２、ＣＯ等の可燃性ガスを含む可能性があり、本願の実施例において、さらに筐体内に排出物中の可燃性ガスと反応させることができる材料を設置し、それにより排出物の燃焼の可能性をさらに低下させることができ、排出物に点火されにくくなり、電池の安全性を向上させ、電池及び外部環境の安全を保証する。
いくつかの実施例において、前記酸化剤又は前記冷却材料は前記仕切構造の表面に設置され、及び／又は、前記酸化剤又は前記冷却材料は、前記流路仕切板の表面に設置される。
上記酸化剤又は冷却材料のうちの少なくとも１つを排出物の排出経路に設置することにより、排出物に対して更なる処理を行うことができ、排出物の燃焼の可能性を低下させ、電池及び外部環境の安全を保証する。
いくつかの実施例において、前記筐体はさらに、保護部材を含み、前記保護部材は前記隔離部材を保護するために用いられ、前記保護部材と前記隔離部材は前記収集キャビティを形成し、前記酸化剤又は前記冷却材料は前記保護部材の前記隔離部材に面する表面に設置される。
保護部材の表面に酸化剤又は冷却材料を設置することにより、排出物の排出経路において排出物に対して更なる反応又は処理を行うことができ、それにより排出物の温度を更に低下させ、その燃焼の可能性を低下させ、電池及び外部環境の安全を保証する。
いくつかの実施例において、前記仕切構造の前記保護部材に面する表面は、前記酸化剤又は前記冷却材料を収容するように構成された凹部を有する。
本願の実施例において、凹凸表面構造を有する凹部を設置することによりキャビティと排出物との接触面積を顕著に増大させ、同時に、より多くの酸化剤又は冷却材料を載置することができ、それにより排出経路において排出物に対するさらに十分且つ効果的な反応を実施することができ、排出物の温度及び燃焼の可能性を低下させ、電池及び外部環境に与える排出物の影響を削減し、電池の安全を保証する。
いくつかの実施例において、前記電気キャビティは第１サブキャビティ及び第２サブキャビティを含み、前記第１サブキャビティは前記複数の電池セルを収容するために用いられ、前記第２サブキャビティは前記第１サブキャビティに隣接して設置される。前記第２サブキャビティの外壁に前記圧力平衡機構が設置され、前記第２サブキャビティは前記第２キャビティと連通するように配置されて、前記流路を通して前記排出物を前記第２サブキャビティ内に誘導し、且つ前記圧力平衡機構を通して前記筐体の外部に排出する。
本願の実施例において、第１サブキャビティ内の電池セルが生成した排出物は、第２キャビティを通って第２サブキャビティに入り、且つ第２サブキャビティにある圧力平衡機構を通して排出することができ、一方では、排出物を収集するキャビティと電池セルを収容する第１サブキャビティを分離し、排出物が第１サブキャビティ内の電気接続部材に影響を与えることを回避して、電池の安全性を向上させることができる。他方では、第２キャビティ及び第２サブキャビティを設置することにより、排出物の排出経路を大幅に延長して、排出物の温度をさらに下げることができ、排出物の燃焼の可能性を低下させ、電池及び外部環境の安全性を向上させる。
いくつかの実施例において、前記隔離部材に第２排気孔が設けられ、前記仕切構造にはさらに前記第２排気孔に対応する第３排気孔が設けられ、前記第２サブキャビティと前記第２キャビティは前記第２排気孔及び前記第３排気孔を介して連通する。
第２態様によれば、複数の電池セルと、第１態様に記載の筐体と、を含み、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルは減圧機構を含み、前記減圧機構は前記減圧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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられ、前記複数の電池セルは前記筐体内に収容される電池を提供する。
第３態様によれば、電気エネルギーを提供するために用いられる第２態様に記載の電池を含む電力消費装置を提供する。
いくつかの実施例において、前記電力消費装置は車両、船舶又は宇宙船である。
第４態様によれば、複数の電池セルを提供するステップと、筐体を提供するステップと、を含み、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルは減圧機構を含み、前記減圧機構は前記減圧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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられ、前記筐体は電気キャビティと、収集キャビティと、隔離部材と、仕切構造と、流路仕切板と、を含み、前記電気キャビティは、前記複数の電池セルを収容するために用いられ、前記収集キャビティは、前記減圧機構が作動する時に前記減圧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ために用いられ、前記隔離部材は、前記電気キャビティと前記収集キャビティを隔離し、前記電気キャビティと前記収集キャビティを前記隔離部材の両側に設置するために用いられ、前記仕切構造は、前記収集キャビティを第１キャビティと第２キャビティに仕切るために用いられ、前記仕切構造に第１排気孔が設置され、前記第１排気孔は前記第１キャビティ内の排出物を前記第２キャビティに導入するために用いられ、前記流路仕切板は、前記第２キャビティ内に設置され且つ前記排出物をガイドする流路を形成するために用いられる、電池の製造方法を提供する。
第５態様によれば、第１提供モジュールと、第２提供モジュールと、設置モジュールと、を含み、前記第１提供モジュールは複数の電池セルを提供するために用いられ、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルは減圧機構を含み、前記減圧機構は前記減圧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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられ、前記第２提供モジュールは筐体を提供するために用いられ、前記筐体は電気キャビティと、収集キャビティと、隔離部材と、仕切構造と、流路仕切板と、を含み、前記電気キャビティは、前記複数の電池セルを収容するために用いられ、前記収集キャビティは、前記減圧機構が作動する時に前記減圧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ために用いられ、前記隔離部材は、前記電気キャビティと前記収集キャビティを隔離し、前記電気キャビティと前記収集キャビティを前記隔離部材の両側に設置するために用いられ、前記仕切構造は、前記収集キャビティを第１キャビティと第２キャビティに仕切るために用いられ、前記流路仕切板は、前記第２キャビティ内に設置され且つ前記排出物をガイドする流路を形成するために用いられ、前記設置モジュールは、前記仕切構造に第１排気孔を設置するために用いられ、前記第１排気孔は前記第１キャビティ内の排出物を前記第２キャビティに導入するために用いられる、電池の製造装置を提供する。
本願の実施例における技術的解決手段をより明確に説明するめに、以下に本願の実施例に必要な図面を簡単に説明し、理解すべきことは、以下に示された図面は本願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労力を要することなく、図面に基づいて他の図面をさらに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概略図である。 本願の一実施例に係る電池の構造概略図である。 本願の一実施例に係る電池セルモジュールの部分構造概略図である。 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概略図である。 本願の一実施例に係る筐体の概略図である。 図７の筐体に対応する分解図である。 図７及び図８の筐体に対応する平面概略図である。 ～ 図９の筐体に対応するそれぞれ軸線Ａ－Ａ、Ｂ－Ｂ、Ｃ－Ｃを基準とする断面概略図である。 本願の一実施例に係る第１排気孔の設置方式の概略図である。 図１３ａにおける第１排気孔の設置方式に対応する底面図である。 図１３ａにおける第１排気孔の設置方式に対応する平面図である。 本願の一実施例に係る別の第１排気孔の設置方式の概略図である。 図１４ａにおける第１排気孔の設置方式に対応する底面図である。 図１４ａにおける第１排気孔の設置方式に対応する平面図である。 、 本願の一実施例に係る凹部が設置された構造概略図である。 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の製造方法の概略フローチャートである。 本願の一実施例に係る電池の製造装置の概略ブロック図である。
図面において、図面は実際の比率に従って描かれたものではない。
以下に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に用いられるが、本願の範囲を限定するものではなく、本願は記載された実施例に限定されない。
本願の記載において説明すべきことは、別途説明されない限り、「複数」は、２つ以上（２つを含む）という意味であり、「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」等の用語が指示する方位又は位置関係は、本願の説明を容易にして、説明を簡略化するものであるに過ぎず、対象の装置や素子が特定の方位を有し、特定の方位で構成され及び操作されるべきであることを示す又は暗示するものではなく、従って本願を限定するものと理解すべきではない。さらに、「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、説明する目的で用いられるに過ぎず、相対的な重要性を示す又は暗示するものと理解すべきではない。「垂直」は、厳密な意味での垂直ではなく、誤差の許容範囲内にあるものである。「平行」は、厳密な意味での平行ではなく、誤差の許容範囲内にあるものである。
以下の説明に出現する方位表現はいずれも図に示す方向であり、本願の具体的な構造を限定するものではない。本願の記載においてさらに説明すべきことは、別途明確に規定及び限定されない限り、「取り付ける」、「つながっている」、「接続」という用語は広義に理解すべきであり、例えば、固定接続であってもよく、取り外し可能な接続であってもよく、又は一体接続であってもよい。直接つながっていてもよく、中間媒体を介して間接的につながっていてもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本願における具体的な意味を理解することができる。
本願において、電池セルは一次電池、二次電池を含むことができ、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等であってもよく、本願の実施例はこれに限定されない。電池セルは円筒、扁平体、直方体、又は他の形状等であってもよく、本願の実施例はこれにも限定されない。電池セルは一般的にパッケージの方式により円筒形電池セル、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にも限定されない。
本願の実施例で言及される電池は、より高い電圧及び容量を提供するために１つ以上の電池セルを含む単一の物理的モジュールを指す。例えば、本願で言及される電池は、電池セルモジュール又は電池パックなどを含むことができる。電池パックは、一般的に１つ又は複数の電池セルをパッケージ化するための筐体を含む。筐体は液体又は他の異物が電池セルの充放電に影響を及ぼすことを防止することができる。
電池セルは電極アセンブリ及び電解液を含み、電極アセンブリは正極シート、負極シート及びセパレータを含む。電池セルは、主に金属イオンが正極シートと負極シートとの間を移動することによって動作する。正極シート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を正極タブとする。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、三元系リチウム又はマンガン酸リチウム等であってもよい。負極シート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を負極タブとする。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等であってもよい。大電流によって溶断が発生しないことを保証するために、正極タブの数は複数であり且つ一体に積層され、負極タブの数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）又はポリエチレン（ＰＥ）等であってもよい。また、電極アセンブリは巻回式構造であってもよく、又は積層式構造であってもよく、本願の実施例はこれに限定されない。電池技術の発展には多方面の設計要素、例えば、エネルギー密度、サイクル寿命、放電容量、充放電効率等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。
電池にとって、安全上の主な危険性は充電及び放電プロセスに由来し、電池の安全性を向上させるために、電池セルには一般的に減圧機構が設置される。減圧機構とは、電池セルの内部圧力又は温度が所定の閾値に達した時に作動して、内部圧力又は温度を解放する素子又は部品である。該所定の閾値は設計要件に応じて調整することができる。前記所定の閾値は電池セルにおける正極シート、負極シート、電解液及びセパレータのうちの１つ又は複数の材料に依存する可能性がある。減圧機構は感圧又は感温の素子又は部材を用いることができ、即ち、電池セルの内部圧力又は温度が所定の閾値に達すると、減圧機構が作動し、それにより内部圧力又は温度を解放することができる流路を形成する。
本願において言及する「作動」とは、減圧機構が動作し、それにより電池セルの内部圧力及び温度を解放することである。減圧機構が生成する動作は、減圧機構の少なくとも一部が破裂する、引き裂かれる又は溶融する等を含むがこれらに限定されない。減圧機構が作動すると、電池セルの内部の高温高圧物質が排出物として減圧機構から外に排出される。この方式により、制御可能な圧力又は温度の状況下で電池セルから圧力を逃がすことができ、潜在的でより深刻な事故の発生を回避する。
本願で言及する電池セルからの排出物は、電解液、溶解又は断裂した正負極シート、セパレータの破片、反応により生成された高温高圧ガス、火炎等を含むがこれらに限定されない。
電池セルにおける減圧機構は、電池の安全性に重要な影響を与える。例えば、電池セルに短絡、過充電などの現象が発生すると、電池セル内部の熱暴走が発生して圧力又は温度が急激に上昇することがある。その場合、減圧機構を作動させることにより電池セルの内部圧力及び温度を外部に逃がして、電池セルの爆発、発火を防止することができる。
現在の減圧機構の設計手段は、主に電池セル内部の高圧及び高熱を逃がすこと、つまり前記排出物を電池セルの外部に排出することに注目している。しかしながら、熱暴走した電池セルの内部から排出された排出物は残りの電池セルの短絡現象を引き起こす可能性があり、さらに、電池外部に排出された排出物が依然として高い温度を有し、火災、爆発などの二次災害を引き起こす可能性がある。
これに鑑みて、本願の実施例は技術的解決手段を提供し、隔離部材を利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、減圧機構が作動する時、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量が入るだけで、電気キャビティ内の電気接続部材が導通して短絡することがなく、それにより電池の安全性を向上させることができる。同時に、本願において、仕切構造を利用して収集キャビティをさらに２つのキャビティに分け、且つ第２キャビティにおいて流路仕切板を利用して排出物をガイドする流路を形成することにより、排出物の排出経路を延長して、排出物の温度をさらに下げることができ、排出物の燃焼の可能性を低下させ、排出物が外部環境に及ぼす影響を軽減して、電池の安全性を向上させる。
本願における隔離部材は電気キャビティと収集キャビティを隔離するために用いられ、それにより電気キャビティと収集キャビティは隔離部材の両側に設置される。好ましくは、本願の実施例における隔離部材は熱管理部材とすることができ、すなわち該隔離部材は流体を収容して複数の電池セルの温度を調節することができる。ここでの流体は液体又は気体であってもよく、温度調節とは複数の電池セルを加熱又は冷却することを指す。電池セルを冷却し又はその温度を下げる場合、該隔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、また隔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に限定されない。好ましくは、前記流体は、より良好な温度調節効果を達成するために、循環流であってもよい。好ましくは、流体は水、水とエチレングリコールの混合液又は空気等であってもよい。
本願で言及する電気キャビティは複数の電池セル及びバス部品を収容するために用いられる。電気キャビティは、封止されていても、封止されていなくてもよい。電気キャビティは電池セル及びバス部品の取り付け空間を提供する。いくつかの実施例において、電気キャビティ内に電池セルを固定するための構造をさらに設置することができる。電気キャビティの形状は、収容される電池セル及びバス部材の数及び形状に応じて決定することができる。いくつかの実施例において、電気キャビティは６つの壁を有する方形であってもよい。本願で言及するバス部材は、複数の電池セルの間の電気的接続、例えば並列接続又は直列接続又は直並列接続を実現するために用いられる。バス部材は、電池セルの電極端子を接続することによって電池セルの間の電気的接続を実現することができる。いくつかの実施例において、バス部材は、溶接によって電池セルの電極端子に固定されてもよい。
本願で言及する収集キャビティは、排出物を収集するために用いられ、封止されていても、封止されていなくてもよい。いくつかの実施例において、前記収集キャビティ内に空気、又はその他の気体が含まれていてもよい。好ましくは、前記収集キャビティは、冷却媒体などの液体を含んでもよく、又は収集キャビティに入る排出物の温度をさらに下げるために、該液体を収容する部材が設置されてもよい。さらに好ましくは、収集キャビティ内の気体又は液体は循環し流動している。
本願の実施例に記載の技術的解決手段はいずれも電池を使用する様々な装置に適用され、例えば、携帯電話、携帯機器、ノートパソコン、電気自動車、電動玩具、電動工具、電動車両、船舶及び宇宙船等であり、宇宙船は航空機、ロケット、スペースシャトル及びスペースシップ等を含む。
なお、本願の実施例に記載の技術的解決手段は上記の機器に適用できるだけではなく、電池を使用する全ての機器にも適用できるが、説明を簡潔にするために、下記実施例はいずれも電動車両を例として説明する。
例えば、図１は本願の実施例に係る車両１の構造概略図を示し、車両１はガソリン自動車、天然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粋な電気自動車、ハイブリッド自動車又はレンジエクステンダー自動車等であってもよい。車両１の内部にモータ４０、コントローラ３０及び電池１０を設置することができ、コントローラ３０は電池１０を制御してモータ４０に給電するために用いられる。例えば、車両１の底部又は前側又は後側に電池１０を設置することができる。電池１０は車両１への給電に用いられ、例えば、電池１０は車両１の動作電源として、車両１の回路システムに用いることができ、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の必要を賄う。本願の別の実施例において、電池１０は車両１の動作電源としてだけでなく、車両１の駆動電源として、燃料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ことができる。
異なる使用電力需要を満たすために、本願の電池は複数の電池セルを含むことができ、複数の電池セルの間は直列接続又は並列接続又は直並列接続することができ、直並列接続は直列接続及び並列接続の混合を指す。電池は電池パックとも呼ばれる。好ましくは、複数の電池セルがまず直列接続又は並列接続又は直並列接続されて電池モジュールを構成し、複数の電池モジュールがさらに直列接続又は並列接続又は直並列接続されて電池を構成してもよい。すなわち、複数の電池セルが電池を直接構成してもよく、又はまず電池モジュールを構成し、さらに電池モジュールが電池を構成してもよい。
例えば、図２は、本願の一実施例に係る電池１０の構造概略図を示し、電池１０は複数の電池セル２０を含むことができる。電池１０はさらに筐体を含むことができ、筐体の内部は中空構造であり、複数の電池セル２０は筐体内に収容される。図２に示すように、筐体は２つの部分を含むことができ、ここではそれぞれ第１部分１０１及び第２部分１０２と呼ばれ、第１部分１０１及び第２部分１０２は一体に係合される。第１部分１０１及び第２部分１０２の形状は、電池セル２０が組み合わされた形状によって決定されてもよく、第１部分１０１及び第２部分１０２は、いずれも１つの開口を有してもよい。例えば、第１部分１０１と第２部分１０２はいずれも中空の直方体であって且つそれぞれ１つの面のみが開口面であってもよく、第１部分１０１の開口と第２部分１０２の開口は対向して設置され、且つ第１部分１０１と第２部分１０２は互いに係合して密閉キャビティを有する筐体を形成する。複数の電池セル２０を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た後、第１部分１０１と第２部分１０２が係合して形成された筐体内に配置する。
好ましくは、電池１０はさらに他の構造を含むことができ、ここで一つ一つ説明することはしない。例えば、該電池１０はさらにバス部材を含むことができ、バス部材は複数の電池セル２０の間の電気的接続、例えば並列接続又は直列接続又は直並列接続を実現するために用いられる。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って電池セル２０の間の電気的接続を実現することができる。さらに、バス部材は溶接によって電池セル２０の電極端子に固定されてもよい。複数の電池セル２０の電気エネルギーは、さらに導電機構が筐体を貫通することで引き出されてもよい。
電池セルの数は、電力の需要に応じて任意の数に設定することができる。複数の電池セルは、より大きな容量又は出力を実現するために、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。各電池１０に含まれる電池セルの数が多いため、取り付けやすくするために、電池セルをモジュール化して設置することができ、各モジュールの電池セルは電池セルモジュール２００を構成する。電池セルモジュール２００に含まれる電池セルの数は限定されず、必要に応じて設定することができる。例えば、図３は、電池セルモジュールの一例である。電池は複数の電池セルモジュールを含むことができ、これらの電池セルモジュールは直列接続、並列接続又は直並列接続の方式で接続することができる。
図４は、本願の一実施例に係る電池セル２０の構造概略図を示し、電池セル２０は１つ又は複数の電極アセンブリ２２と、ハウジング２１１と、カバープレート２１２と、を含む。ハウジング２１１とカバープレート２１２は外ケース２１を構成する。ハウジング２１１の壁及びカバープレート２１２は、いずれも電池セル２０の壁と称される。ハウジング２１１は１つ又は複数の電極アセンブリ２２を組み合わせた後の形状に応じて決定され、例えば、ハウジング２１１は中空の直方体又は立方体又は円柱体であってもよく、且つハウジング２１１の一面は開口を有しており、１つ又は複数の電極アセンブリ２２をハウジング２１１内に配置することができる。例えば、ハウジング２１１が中空の直方体又は立方体である場合、ハウジング２１１のうちの１つの平面は開口面であり、該平面は壁体を有さずハウジング２１１の内外を連通させる。ハウジング２１１は中空の円柱体であってもよく、その場合ハウジング２１１の端面は開口面であり、該端面は壁体を有さずハウジング２１１の内外を連通させる。カバープレート２１２は開口を覆い、且つハウジング２１１と連結されて、電極アセンブリ２２が配置される密閉キャビティを形成する。ハウジング２１１の中には電解質、例えば電解液が充填される。
該電池セル２０は、カバープレート２１２に設置される２つの電極端子２１４をさらに含むことができる。カバープレート２１２は一般的に平板形状であり、２つの電極端子２１４はカバープレート２１２の平板面に固定され、２つの電極端子２１４はそれぞれ正極端子２１４ａ及び負極端子２１４ｂである。各電極端子２１４にそれぞれ１つの連結部材２３が対応して設置され、連結部材２３はカバープレート２１２と電極アセンブリ２２との間に位置し、電極アセンブリ２２と電極端子２１４を電気的に接続するために用いられる。
図４に示すように、各電極アセンブリ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の極性は反対である。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つ又は複数の電極アセンブリ２２の第１タブ２２１ａは、１つの連結部材２３を介して１つの電極端子に接続され、１つ又は複数の電極アセンブリ２２の第２タブ２２２ａは、別の連結部材２３を介して別の電極端子に接続される。例えば、正極端子２１４ａは１つの連結部材２３を介して正極タブに接続され、負極端子２１４ｂは別の連結部材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、実際の使用ニーズに応じて、電極アセンブリ２２は１つ又は複数設置することができ、図４は、電池セル２０内に４つの独立した電極アセンブリ２２が設置されることを示す。
図５は、本願の別の実施例に係る減圧機構２１３を含む電池セル２０の構造概略図を示す。
図５におけるハウジング２１１、カバープレート２１２、電極アセンブリ２２及び連結部材２３は図４におけるハウジング２１１、カバープレート２１２、電極アセンブリ２２及び連結部材２３と同じであり、簡略化するために、ここでは説明を省略する。
図５において、減圧機構２１３は電池セル２０の底壁、すなわち図５における壁２１ａに設置され、該減圧機構２１３は壁２１ａの一部であってもよいし、壁２１ａとは別体の構造であって、例えば溶接する方法で壁２１ａに固定されていてもよい。減圧機構２１３が壁２１ａの一部である場合、例えば、減圧機構２１３は、壁２１ａに浅い溝を設ける方法で形成することができ、該浅い溝に対応する壁２１ａの厚みは、減圧機構２１３の浅い溝以外の他の領域の厚みより薄い。浅い溝の箇所は、減圧機構２１３における最も脆弱な位置である。電池セル２０が生成する気体が多すぎてハウジング２１１の内部圧力が上昇し且つ閾値に達するか、又は電池セル２０の内部反応により熱が発生して電池セル２０の内部温度が上昇し且つ閾値に達した場合、減圧機構２１３は浅い溝の箇所で破裂してハウジング２１１の内外を連通させ、ガスの圧力及び温度は減圧機構２１３の破裂により外へ放出されて、電池セル２０の爆発を防止することができる。
図５において、減圧機構２１３が電池セル２０の底壁に位置することを例として説明したが、理解すべきことは、本願の実施例における減圧機構２１３はハウジング２１１の側壁に位置してもよく、又はカバープレート２１２に位置してもよく、又は、ハウジング２１１の２つの壁が交差する位置に位置してもよく、本願の実施例はこれに限定されない。
減圧機構２１３は様々な可能な減圧構造であってもよく、本願の実施例はこれに限定されない。例えば、減圧機構２１３は、減圧機構２１３が設置された電池セル２０の内部温度が閾値に達した時に溶融するように構成された感温減圧機構であってもよい。及び／又は、減圧機構２１３は、感圧減圧機構は減圧機構２１３が設置された電池セル２０の内部気圧が閾値に達した時に破裂するように構成された感圧減圧機構であってもよい。
図６は本願の実施例に係る電池１０の構造概略図を示す。図６に示すように、電池１０は、複数の電池セル２０及び筐体１１を含むことができる。
筐体１１は、電気キャビティ１１ａ、収集キャビティ１１ｂ、隔離部材１３、仕切構造１３１及び流路仕切板１３２を含むことができる。
電気キャビティ１１ａは、複数の電池セル２０を収容するために用いられ、前記複数の電池セル２０のうちの少なくとも１つの電池セル２０は減圧機構２１３を含み、前記減圧機構２１３は前記減圧機構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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられ、収集キャビティ１１ｂは、前記減圧機構２１３が作動する時に前記減圧機構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ために用いられ、隔離部材１３は、前記電気キャビティ１１ａと前記収集キャビティ１１ｂを隔離し、前記電気キャビティ１１ａと前記収集キャビティ１１ｂを前記隔離部材１３の両側に設置するために用いられ、仕切構造１３１は、前記収集キャビティ１１ｂを第１キャビティ１１１と第２キャビティ１１２に仕切るために用いられ、前記仕切構造１３１に第１排気孔１３１１が設置され、前記第１排気孔１３１１は前記第１キャビティ１１１内の前記排出物を前記第２キャビティ１１２に導入するために用いられ、流路仕切板１３２は、前記第２キャビティ１１２内に設置され且つ前記排出物をガイドする流路１３２１を形成するために用いられる。
本願の実施例において、一方では、隔離部材１３を利用して電池セル２０を収容する電気キャビティ１１ａと排出物を収集する収集キャビティ１１ｂを分離し、減圧機構２１３が作動する時、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に入らず又は少量が入るだけで、電気キャビティ１１ａ内の電気接続部材が導通して短絡することがなく、それにより電池１０の安全性を向上させることができる。他方では、仕切構造１３１によって収集キャビティ１１ｂを第１キャビティ１１１と第２キャビティ１１２に仕切り、且つ第２キャビティ１１２内に流路仕切板１３２によって排出物をガイドする流路１３２１を形成し、電池セル２０が熱暴走して排出された排出物は第１キャビティ１１１に入り、且つ仕切り構造１３１における第１排気孔１３１１を通して第２キャビティ１１２に入り、次いで第２キャビティ１１２内の流路１３２１を通すことができ、これにより、排出物の排出経路を大幅に延長して、排出物に対する十分な流動緩衝を行うことができ、排出物の温度を低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させることができ、外部環境に対する排出物の影響を削減し、電池の安全を保証する。
好ましくは、本願の実施例における仕切構造１３１は、隔離部材１３と平行に設置されてもよく、収集キャビティ１１ｂを垂直方向に上キャビティと下キャビティに仕切ることができる。好ましくは、本願の実施例における仕切構造１３１は他の形式で、例えば隔離部材１３に垂直に設置されてもよく、本願はこれを限定しない。
好ましくは、本願の実施例における電気キャビティ１１ａはさらにバス部材を収容するために用いられ、バス部材は複数の電池セル２０の電気的接続を実現するために用いられる。バス部材は電池セル２０の電極端子２１４を接続することによって電池セル２０間の電気的接続を実現することができる。
説明の便宜上、以下の減圧機構２１３に関する説明で言及される電池セル２０は、減圧機構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４又は図５の電池セル２０であってもよい。
実現可能な形態として、本願の実施例における筐体１１はさらに圧力平衡機構１２を含むことができ、前記圧力平衡機構１２は前記筐体１１の内外の圧力を平衡するために用いられ、前記圧力平衡機構１２は、前記流路１３２１を通して前記排出物を前記圧力平衡機構１２にガイドし且つ前記筐体１１の外部に排出するように構成される。
電池セル２０が熱暴走すると、排出物は減圧機構２１３を通って収集キャビティ１１ｂ内の第１キャビティ１１１に入り、且つ仕切構造１３１に設置された第１排気孔１３１１を通って第２キャビティ１１２に入り、第２キャビティ１１２内の流路１３２１を通過した後、さらに圧力平衡機構１２を通って排出され、この過程で排出物の排出経路が大幅に延長されるため、排出物に対する十分な流動緩衝を行うことができ、これにより排出物の温度をさらに低下させることができる。従って、本願の実施例において、筐体１１から排出される排出物の温度は低く、燃焼の可能性も小さく、電池の外部環境に対する排出物の影響を軽減し、電池の安全性を向上させることができる。
実現可能な形態として、本願の実施例における電気キャビティ１１ａは第１サブキャビティ１１１ａ及び第２サブキャビティ１１２ａを含むことができ、前記第１サブキャビティ１１１ａは前記複数の電池セル２０を収容するために用いられ、前記第２サブキャビティ１１２ａは前記第１サブキャビティ１１１ａに隣接して設置される。前記第２サブキャビティ１１２ａの外壁に前記圧力平衡機構１２が設置され、前記第２サブキャビティ１１２ａは前記第２キャビティ１１２と連通するように配置されて、前記流路１３２１を通して前記排出物を前記第２サブキャビティ１１２ａ内に誘導し、且つ前記圧力平衡機構１２を通して前記筐体１１の外部に排出する。
本願の実施例において、第１サブキャビティ１１１ａ内の電池セル２０が生成した排出物は、第２キャビティ１１２を通って第２サブキャビティ１１２ａに入り、且つ第２サブキャビティ１１２ａにある圧力平衡機構１２を通して排出することができ、一方では、電池セル２０の排出物を、電池セル２０を収容する第１サブキャビティ１１１ａから分離し、排出物が第１サブキャビティ１１１ａ内の電気接続部材に影響を与えることを回避して、電池１０の安全性を向上させることができ、他方では、第２キャビティ１１２及び第２サブキャビティ１１２ａを設置することにより、排出物の排出経路を大幅に延長して、排出物の温度をさらに下げることができ、排出物の燃焼の可能性を低下させ、電池及び外部環境の安全性を向上させる。
なお、上記第１サブキャビティ１１１ａ及び第２サブキャビティ１１２ａは電気キャビティ１１ａの１つの実現形態に過ぎない。任意選択的に、本願の実施例における電気キャビティ１１ａは他のサブキャビティを含まない単独のキャビティであってもよく、その場合、圧力平衡機構１２は収集キャビティ１１ｂのうちの１つの壁に設置することができる。又は、電気キャビティ１１ａに複数のサブキャビティが含まれてよく、その場合、圧力平衡機構１２は複数のサブキャビティのうちの１つのサブキャビティの外壁に設置することができる。本願の実施例において、電池セル２０の排出物を筐体１１の外部に排出することを実現できればよく、本願の実施例はキャビティの具体的な設置方式を限定しない。
好ましくは、本願の一実施例において、隔離部材１３は、電気キャビティ１１ａ及び収集キャビティ１１ｂに共通の壁を有する。図６に示すように、隔離部材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、隔離部材１３（又はその一部）をそのまま電気キャビティ１１ａと収集キャビティ１１ｂの共用壁とすることができ、これにより、電池セル２０の排出物は隔離部材１３を通過して収集キャビティ１１ｂに入り、同時に、隔離部材１３が存在するため、該排出物を電気キャビティ１１ａからできるだけ隔離することができ、排出物の危険性を低下させ、電池１０の安全性を向上させる。
理解を容易にするために、図７に本願の実施例に係る筐体１１の概略図を示し、図８は図７における筐体１１に対応する分解概略図である。図７及び図８に示すように、該筐体１１は隔離部材１３及び仕切構造１３１を含み、隔離部材１３に電池セル２０の減圧機構２１３に対応する減圧領域２１３ａが設置され、仕切構造１３１に第１排気孔１３１１及び流路仕切板１３２が設置され、さらに、本願の実施例における筐体１１はさらに保護部材１３３を含むことができ、前記保護部材１３３は前記隔離部材１３を保護するために用いられ、前記保護部材１３３と前記隔離部材１３は前記収集キャビティ１１ｂを形成する。
好ましくは、上記流路仕切板１３２が保護部材１３３に設置されてもよく、本願の実施例はこれに限定されない。
さらに、本願の実施例における隔離部材１３に第２排気孔１３０１が設置されてもよく、前記仕切構造１３１にさらに前記第２排気孔１３０１に対応する第３排気孔１３１２が設置され、前記第２サブキャビティ１１２ａと前記第２キャビティ１１２は前記第２排気孔１３０１及び前記第３排気孔１３１２を介して連通する。なお、上記第２排気孔１３０１及び第３排気孔１３１２の設置方式及び形状は、実際の必要に応じて設定することができ、本願の実施例はこれに限定されない。
なお、排出物を第２キャビティ１１２から圧力平衡機構１２を通して筐体１１の外部に排出するために、排出物は上記実施例に記載の経路に基づいて排出することができ、すなわち減圧領域２１３ａから第１キャビティ１１１に入り、次いで仕切構造１３１の第１排気孔１３１１を通って第２キャビティ１１２に入ってから、第２キャビティ１１２内の流路１３２１を通過し、第３排気孔１３１２及び第２排気孔１３０１を順に通って第２サブキャビティ１１２ａに入り、その後第２サブキャビティ１１２ａの外壁に設置された圧力平衡機構１２を通って筐体１１の外部に排出される。
又は選択的に、本願の実施例における流路１３２１を通過する排出物は、他の方式によって圧力平衡機構１２を通過して排出されてもよく、例えば、隔離部材１３の第２排気孔１３０１が設置された位置において、仕切構造１３１に遮蔽されない場合、すなわち、仕切構造１３１が、隔離部材１３の減圧領域２１３ａが設けられた部分のみに設置される場合、流路１３２１を通過する排出物は第２排気孔１３０１を通って第２サブキャビティ１１２ａに直接入り、且つ圧力平衡機構１２を通して筐体１１の外部に排出されてもよく、又は、実際の状況に応じて排出経路を設置して、排出物が圧力平衡機構１２を通って排出されるようにしてもよく、本願の実施例はこれを限定しない。
好ましくは、本願の実施例における筐体１１はさらに筐体上カバーのような上筐体（図示せず）を含むことができ、それにより隔離部材１３と共に電気キャビティ１１ａを囲んで形成する。
図９は本願の実施例の図７及び図８における筐体１１に対応する平面概略図を示し、図１０から図１２はそれぞれ図９における３つの軸線Ａ－Ａ、Ｂ－Ｂ、Ｃ－Ｃを基準とする筐体１１の断面概略図を示す。図１０から図１２に示すように、該筐体１１は電気キャビティ１１ａ、及び収集キャビティ１１ｂを含むことができる。収集キャビティ１１ｂは仕切構造１３１によって第１キャビティ１１１と第２キャビティ１１２に仕切られ、仕切構造１３１に設置された流路仕切板１３２は、第２キャビティ１１２内に排出物をガイドする流路１３２１を形成するために用いられる。
電池セル２０が熱暴走すると、その排出物は減圧機構２１３を介して収集キャビティ１１ｂ内に排出され、より具体的には、排出物は減圧機構２１３を通って第１キャビティ１１１に入り、且つ仕切構造１３１に設置された第１排気孔１３１１を通過して第２キャビティ１１２内にガイドされ、且つ流路１３２１内に入る。
本願の実施例における電池セル２０の排出物は減圧領域２１３ａを通過した後、まず第１キャビティ１１１に入り、次いで第２キャビティ１１２内の流路１３２１を通過するため、どの位置にある減圧領域２１３ａから排出された排出物の排出経路であっても大幅に延長されて、排出物に対する十分な流動緩衝を行うことができ、排出物の温度を十分に低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させることができ、電池の安全性を向上させる。
さらに、流路１３２１内の排出物は、仕切構造１３１に設けられた第３排気孔１３１２と、隔離部材１３に設けられた第２排気孔１３０１とを順に通過して第２サブキャビティ１１２ａに入り、且つ第２サブキャビティ１１２ａの外壁に設置された圧力平衡機構１２を通って電池筐体１１の外部に排出される。
本願における電池セル２０の排出物は、電池筐体１１の外部に排出される前に経路が長い流路１３２１を通過して十分に流動緩衝が行われ、排出物の温度を大幅に低下させることができ、従って、本願の実施例における筐体１１は排出物の温度を低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させることができ、それにより外部環境に対する排出物の影響を軽減し、電池の安全性を向上させる。
実現可能な形態として、本願の実施例における第１排気孔１３１１は前記仕切構造１３１の前記圧力平衡機構１２から離れた端部に設置されてもよく、又は、前記第１排気孔１３１１は前記仕切構造１３１の中央に設置されてもよい。
第１排気孔１３１１を仕切構造１３１の異なる位置に設置することにより、電池１０の構造強度とマッチングさせて、電池筐体１１の構造設計をより柔軟にすることができる。
さらに、本願の実施例における前記流路１３２１はＳ字形の流路であってもよく、前記流路１３２１の入口は前記第１排気孔１３１１と連通する。
迂回するＳ字形流路を設置することにより、流路の長さを最大限に延長することができ、それにより排出物の排出経路を延長して、排出物に対する十分な流動緩衝を行うことができ、排出物の温度を低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させることができ、同時に、Ｓ字形流路の入口は第１排気孔１３１１と連通することができ、これにより第１キャビティ１１１から第２キャビティ１１２に入る排出物の排出経路をいずれも大幅に延長して、排出物の温度を可能な限り低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させることができる。
理解を容易にするために、上述した第１排気孔１３１１の設置位置及びその対応する流路１３２１の設置形態の実施例を以下に示す。
実現可能な形態として、図１３ａは本願の実施例に係る第１排気孔１３１１の設置方式の概略図を示す。図１３ａに示すように、第１排気孔１３１１は仕切構造１３１の端部に設置され、さらに、仕切構造１３１の圧力平衡機構１２から離れた一端に設置されてもよく、これによりいずれの減圧機構２１３から排出された排出物の排出経路であっても大幅に延長することができる。図１３ａにおいて、第１排気孔１３１１は３つの方形貫通孔を例とするが、実際の状況においては、実際の要件に応じて排気孔の形状及び数を設計することができ、本願はこれを限定しない。
それに対応して、仕切構造１３１に設置された流路仕切板１３２は、仕切り構造１３１の端部に設置された第１排気孔１３１１に対応させることができ、図１３ｂ及び図１３ｃは、第１排気孔１３１が仕切構造１３１１の端部に設置される流路仕切板の設置形態に対応する底面図及び平面図を示す。図１３ａから図１３ｃに示すように、仕切構造１３１に設置された流路仕切板１３２によって形成された流路１３２１の入口は、端部の第１排気孔１３１１と連通させることができ、且つ、流路仕切板１３２で形成された流路はＳ字形の迂回形状を呈し、排出物が流動する単一の流路を形成し、第１排気孔１３１１を通って第２キャビティ１１２内に入った排出物は設計されたＳ字形流路のみに沿って流動させることができ、第２キャビティ１１２の空間全体を十分に利用して、流路１３２１に入った排出物の排出経路を大幅に延長させ、それにより排出物の温度を十分に低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させて、電池の安全性を向上させる。
なお、流路１３２１を通過した後の排出物は、例えば第３排気孔１３１２及び第２排気孔１３０１を通って他のキャビティ、例えば前記実施例における第２サブキャビティ１１２ａに排出され、且つ筐体１１の圧力平衡機構１２を通って排出することができ、具体的な過程はこれまでの実施例を参照することができ、繰り返して説明することはしない。
好ましくは、本願の実施例における排出物は流路１３２１を通過した後に圧力平衡機構１２を通して筐体１１の外部に排出することができ、この時、圧力平衡機構１２に近接して設置される流路仕切板１３２には、排出物のための一定の排出空間を予め残すことができ、それにより排出物は流路を通過した後に他のキャビティに入り、且つ筐体１１の外部に排出される。具体的には、例えば、図１３ｂ及び図１３ｃに示す流路仕切板１３２ａに一定の切り欠きを予め残して、排出物に排出流路の経路を提供することができる。
別の実現可能な形態として、図１４ａは本願の実施例に係る別の第１排気孔１３１１の設置方式の概略図を示す。図１４ａに示すように、第１排気孔１３１１は、仕切構造１３１の中央に設置されてもよい。
これに対応して、仕切構造１３１に設けられた流路仕切板１３２は、仕切構造１３１の端部に設けられた第１排気孔１３１１に対応させることができ、図１４ｂ及び図１４ｃは、第１排気孔１３１１が仕切構造１３１の中央に設置される形態に対応する底面図及び上面図を示す。図１４ａから図１４ｃに示すように、仕切構造１３１に設置された流路仕切板１３２により形成された流路１３２１の入口は、第１排気孔１３１１と連通させることができ、且つ、該複数の流路仕切板で形成された流路はＳ字形の迂回形状を呈し、排出物が流動する単一の通路を形成し、流路に入った排出物の排出経路を大幅に延長させ、それにより排出物の温度を十分に低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させて、電池の安全性を向上させる。
本願の実施例は第１排気孔１３１１の設置位置をＳ字形流路１３２１の設置形態と対応させて、収集キャビティ１１ｂ内に入る排出物の排出経路を最大限に延長することができ、排出物に対して十分な流動緩衝を行い、それにより排出物の温度を十分に低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させ、外部環境に対する排出物の影響を軽減し、電池の安全性を向上させる。
電池セル２０の熱暴走することで生成される排出物はＨ２、ＣＯ等の可燃性ガスを含む可能性があり、排出物が燃焼する可能性をさらに低下させ、排出物に点火されにくくするために、さらに筐体１１内に排出物中の可燃性ガスと反応させることができる材料を設置してもよい。
好ましくは、本願の実施例における収集キャビティ１１ｂ内に酸化剤又は冷却材料を設置することができる。好ましくは、酸化剤を使用する実施形態では、反応の進行を加速するために触媒を追加することができる。選択可能な触媒は貴金属を担持する多孔質炭化ケイ素セラミックスなどである。
より具体的には、酸化剤又は冷却材料は前記仕切構造１３１の表面に設置され、及び／又は、酸化剤又は冷却材料は前記流路仕切板１３２の表面に設置される。
電池セル２０が熱暴走した後に排出される排出物は、本願の実施例における筐体１１を通過した後、延長された排気経路を通り、排出物の温度低下を実現し、排出物の燃焼の可能性を低下させることができ、本願の実施例はこれを基に、さらに収集キャビティ１１ｂ内に酸化剤又は冷却材料を設置することができ、それにより排出物中の可燃性ガスに対して反応又は処理を行い、排出物の温度をさらに低下させ、排出物の燃焼の可能性を低下させることができる。
実現可能な形態として、本願の実施例における酸化剤又は冷却材料は、前記保護部材１３３の前記隔離部材１３に面する表面に設置される。
保護部材１３３の表面に酸化剤又は冷却材料を設置することにより、排出物の排出経路において排出物に対して更なる反応又は処理を行うことができ、それにより排出物の温度を更に低下させ、その燃焼の可能性を低下させ、電池及び外部環境の安全を保証する。
実現可能な形態として、本願の実施例における仕切構造１３１の保護部材１３３に面する表面は、酸化剤又は冷却材料を収容するように構成された凹部を有する。
凹凸設計によりキャビティと可燃性ガス排出物との接触面積を顕著に増大させることができ、同時により多くの酸化剤又は冷却材料を載置することができ、それにより排出物をより効果的に反応させて、排出物の温度及び燃焼の可能性を低下させ、電池及び外部環境に対する排出物の影響を軽減し、電池の安全を保証する。
具体的には、図１５ａ及び図１５ｂは本願の実施例に係る凹部１３４が設置された仕切構造１３１の概略図を示す。図１５ａ及び図１５ｂに示すように、仕切構造１３１の流路仕切板１３２が設けられた表面は、凹部１３４を有することができる。
好ましくは、本願の実施例に用いられる酸化剤は酸化銅粉末、過酸化ナトリウム、過マンガン酸カリウムのうち少なくとも１つを含むことができ、及び／又は、冷却材料は、相変化材料を含むことができる。
なお、上記はいくつかの一般的な材料を例として挙げたに過ぎず、実際の応用においては、実際の状況に応じて適切な酸化剤及び／又は冷却材料を選択することができ、本願はこれを限定しない。
好ましくは、本願の実施例における酸化剤及び／又は冷却材料は接着剤で接着する方式で固定することができる。又は、コーティングする形態で固定してもよく、本願はこれに限定されない。
図１６は本願の一実施例に係る電池１０の分解図を示し、該電池１０は複数の電池セル２０と、上記実施例における筐体１１を含むことができる。
電池１０における各部材に関する説明は前記各実施例を参照することができ、簡略化するために、ここでは説明を省略する。
好ましくは、該電池１０はさらに筐体上カバー１４を含むことができ、該上カバー１４は隔離部材１３と共に電気キャビティ１１ａを形成することができる。理解すべきこととして、本願の実施例における上カバー１４は電池１０を説明する一例に過ぎず、図２における第１部分１０１に関する説明のように、電池１０における上カバー１４は他の形態を採用してもよく、本願の実施例はこれを限定しない。
本願の一実施例は、さらに、電気エネルギーを提供するために用いられる上記各実施例における電池１０を含む電力消費装置を提供する。
好ましくは、電力消費装置は車両１、船舶又は宇宙船であってもよい。
以上は本願の実施例の電池の筐体、電池及び電力消費装置を説明し、以下では本願の実施例の電池の製造方法及び装置を説明し、ここで詳細に説明しない部分は上記各実施例を参照することができる。
図１７は本願の一実施例に係る電池の製造方法３００の概略フローチャートを示す。図１７に示すように、該方法３００は、Ｓ３１０と、Ｓ３２０とを含む。
Ｓ３１０では、複数の電池セル２０を提供する。
実現可能な形態として、前記複数の電池セル２０のうちの少なくとも１つの電池セル２０は減圧機構２１３を含み、前記減圧機構２１３は前記減圧機構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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられる。
Ｓ３２０では、筐体１１を提供する。
実現可能な形態として、前記筐体１１は、前記複数の電池セル２０を収容するために用いられる電気キャビティ１１ａと、前記減圧機構２１３が作動する時に前記減圧機構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ため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を隔離し、前記電気キャビティ１１ａと前記収集キャビティ１１ｂを前記隔離部材１３の両側に設置するために用いられる隔離部材１３と、前記収集キャビティ１１ｂを第１キャビティ１１１と第２キャビティ１１２に仕切るために用いられ、前記第１キャビティ１１１内の排出物を前記第２キャビティ１１２に導入するための第１排気孔１３１１が設置される仕切構造１３１と、前記第２キャビティ１１２内に設置され且つ前記排出物をガイドする流路１３２１を形成するために用いられる流路仕切板１３２と、を含む。
図１８は、本願の一実施例に係る電池の製造装置４００の概略ブロック図を示す。図１８に示すように、電池の製造装置４００は第１提供モジュール４１０と、第２提供モジュール４２０と、設置モジュール４３０と、を含むことができる。
前記第１提供モジュール４１０は複数の電池セル２０を提供するために用いられ、前記複数の電池セル２０のうちの少なくとも１つの電池セル２０は減圧機構２１３を含み、前記減圧機構２１３は前記減圧機構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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられる。
前記第２提供モジュール４２０は筐体１１を提供するために用いられ、前記筐体１１は、前記複数の電池セル２０を収容するために用いられる電気キャビティ１１ａと、前記減圧機構２１３が作動する時に前記減圧機構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ため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を隔離し、前記電気キャビティ１１ａと前記収集キャビティ１１ｂを前記隔離部材１３の両側に設置するために用いられる隔離部材１３と、前記収集キャビティ１１ｂを第１キャビティ１１１と第２キャビティ１１２に仕切るために用いられる仕切構造１３１と、前記第２キャビティ１１２内に設置され且つ前記排出物をガイドする流路１３２１を形成するために用いられる流路仕切板１３２と、を含む。
前記設置モジュール４３０は前記仕切り構造１３１に第１排気孔１３１１を設置することに用いられ、前記第１排気孔１３１１は前記第１キャビティ１１１内の排出物を前記第２キャビティ１１２に導入することに用いられる。
好ましい実施例を参照して本願を説明したが、本願の範囲を逸脱することなく、種々の改良を行い、その構成要素を等価物に置換することができる。特に、各実施例で言及した各技術的特徴は、構造的な矛盾がない限り、いずれも任意の方法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た特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲に含まれる全ての技術的解決手段を含む。

Claims (14)

  1. 電気キャビティと、収集キャビティと、隔離部材と、仕切構造と、流路仕切板と、を含み、
    前記電気キャビティは、複数の電池セルを収容するために用いられ、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルは減圧機構を含み、前記減圧機構は前記減圧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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられ、
    前記収集キャビティは、前記減圧機構が作動する時に前記減圧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ために用いられ、
    前記隔離部材は、前記電気キャビティと前記収集キャビティを隔離し、前記電気キャビティと前記収集キャビティを前記隔離部材の両側に設置するために用いられ、
    前記仕切構造は、前記収集キャビティを第１キャビティと第２キャビティとに仕切るために用いられ、前記仕切構造に第１排気孔が設置され、前記第１排気孔は前記第１キャビティ内の前記排出物を前記第２キャビティに導入するために用いられ、
    前記流路仕切板は、前記第２キャビティ内に設置され且つ前記排出物をガイドする流路を形成するために用いられることを特徴とする、電池の筐体。
  2. さらに圧力平衡機構を含み、
    前記圧力平衡機構は、前記筐体内外の圧力を平衡するために用いられ、前記圧力平衡機構は、前記流路を通して前記排出物を前記圧力平衡機構にガイドし且つ前記筐体の外部に排出するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の筐体。
  3. 前記第１排気孔は前記圧力平衡機構から離れた前記仕切構造の端部に設置され、又は、前記第１排気孔は前記仕切構造の中央に設置されることを特徴とする、請求項２に記載の筐体。
  4. 前記流路はＳ字形の流路であり、前記流路の入口は前記第１排気孔と連通す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筐体。
  5. 前記収集キャビティ内に酸化剤又は冷却材料が設置され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筐体。
  6. 前記酸化剤又は前記冷却材料は前記仕切構造の表面に設置され、及び／又は、前記酸化剤又は前記冷却材料は、前記流路仕切板の表面に設置されることを特徴とする、請求項５に記載の筐体。
  7. さらに保護部材を含み、
    前記保護部材は前記隔離部材を保護するために用いられ、前記保護部材と前記隔離部材は前記収集キャビティを形成し、
    前記酸化剤又は前記冷却材料は前記保護部材の前記隔離部材に面する表面に設置されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の筐体。
  8. 前記仕切構造の前記保護部材に面する表面は、前記酸化剤又は前記冷却材料を収容するように構成された凹部を有することを特徴とする、請求項７に記載の筐体。
  9. 前記電気キャビティは第１サブキャビティ及び第２サブキャビティを含み、前記第１サブキャビティは前記複数の電池セルを収容するために用いられ、前記第２サブキャビティは前記第１サブキャビティに隣接して設置され、前記第２サブキャビティの外壁に前記圧力平衡機構が設置され、
    前記第２サブキャビティは前記第２キャビティと連通するように配置されて、前記流路を通して前記排出物を前記第２サブキャビティ内に誘導し、且つ前記圧力平衡機構を通して前記筐体の外部に排出することを特徴とする、請求項２～８のいずれか一項に記載の筐体。
  10. 前記隔離部材に第２排気孔が設けられ、前記仕切構造にはさらに前記第２排気孔に対応する第３排気孔が設けられ、前記第２サブキャビティと前記第２キャビティとは前記第２排気孔及び第３排気孔を介して連通することを特徴とする、請求項９に記載の筐体。
  11. 複数の電池セルと、請求項１～１０のいずれか一項に記載の筐体と、を含み、
    前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルは減圧機構を含み、前記減圧機構は前記減圧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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられ、
    前記複数の電池セルは前記筐体内に収容されることを特徴とする、電池。
  12. 電気エネルギーを供給するための請求項１１に記載の電池を含むことを特徴とする、電力消費装置。
  13. 複数の電池セルを提供するステップと、筐体を提供するステップと、を含み、
    前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルは減圧機構を含み、前記減圧機構は前記減圧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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられ、
    前記筐体は電気キャビティと、収集キャビティと、隔離部材と、仕切構造と、流路仕切板と、を含み、
    前記電気キャビティは、前記複数の電池セルを収容するために用いられ、
    前記収集キャビティは、前記減圧機構が作動する時に前記減圧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ために用いられ、
    前記隔離部材は、前記電気キャビティと前記収集キャビティを隔離し、前記電気キャビティと前記収集キャビティを前記隔離部材の両側に設置するために用いられ、
    前記仕切構造は、前記収集キャビティを第１キャビティと第２キャビティとに仕切るために用いられ、前記仕切構造に第１排気孔が設置され、前記第１排気孔は前記第１キャビティ内の排出物を前記第２キャビティに導入するために用いられ、
    前記流路仕切板は、前記下キャビティ内に設置され且つ前記排出物をガイドする流路を形成するために用いられることを特徴とする、電池の製造方法。
  14. 第１提供モジュールと、第２提供モジュールと、設置モジュールと、を含み、
    前記第１提供モジュールは複数の電池セルを提供するために用いられ、前記複数の電池セルのうちの少なくとも１つの電池セルは減圧機構を含み、前記減圧機構は前記減圧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達した時に作動して前記内部圧力を解放するために用いられ、
    前記第２提供モジュールは筐体を提供するために用いられ、前記筐体は電気キャビティと、収集キャビティと、隔離部材と、仕切構造と、流路仕切板と、を含み、
    前記電気キャビティは、前記複数の電池セルを収容するために用いられ、
    前記収集キャビティは、前記減圧機構が作動する時に前記減圧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ために用いられ、
    前記隔離部材は、前記電気キャビティと前記収集キャビティを隔離し、前記電気キャビティと前記収集キャビティを前記隔離部材の両側に設置するために用いられ、
    前記仕切構造は、前記収集キャビティを第１キャビティと第２キャビティとに仕切るために用いられ、
    前記流路仕切板は、前記第２キャビティ内に設置され且つ前記排出物をガイドする流路を形成するために用いられ、
    前記設置モジュールは、前記仕切構造に第１排気孔を設置するために用いられ、前記第１排気孔は前記第１キャビティ内の排出物を前記第２キャビティに導入するために用いられることを特徴とする、電池の製造装置。
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