JP2024505294A - 電池、電力消費装置、電池の製造方法と装置 - Google Patents
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Abstract
本出願の実施例は、電池、電力消費装置、電池の製造方法と装置を提供し、前記電池は、放圧機構を含む電池セルであって、前記放圧機構は、前記電池セルの第一の壁に設置され、前記放圧機構は、前記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逃すために用いられる電池セルと、前記電池セルの温度を調節するように流体を収容するための熱管理部材であって、前記熱管理部材の第一の表面は、前記第一の壁に付設される熱管理部材と、前記放圧機構と対向して設置され、前記放圧機構が作動する時に、前記放圧機構が所定角度で開かれるように前記放圧機構を支持することによって、前記電池セルの排出物が前記熱管理部材に向けて排出されることができるように構成される支持部材とを含む。本出願の実施例の技術案は、電池の安全性を向上させることができる。
Description
本出願は、電池技術分野に関し、特に電池、電力消費装置、電池の製造方法と装置に関する。
省エネと汚染物質の排出削減は、自動車産業の持続可能な発展の鍵である。このような場合に、電動車両は、その省エネと環境保護の優位性により、自動車産業の持続可能な発展の重要な構成部分となっている。また、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、電池の性能の向上以外、安全問題も、無視できない問題の一つである。電池の安全問題が保証できないと、この電池は、使用できない。そのため、どのように電池の安全性を補強するかは、電池技術における早急な解決が待たれる技術問題の一つである。
本出願の実施例は、電池の安全性を向上させることができる電池、電力消費装置、電池の製造方法と装置を提供する。
第一の態様によれば、電池を提供し、この電池は、放圧機構を含む電池セルであって、前記放圧機構は、前記電池セルの第一の壁に設置され、前記放圧機構は、前記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逃すために用いられる電池セルと、前記電池セルの温度を調節するように流体を収容するための熱管理部材であって、前記熱管理部材の第一の表面は、前記第一の壁に付設される熱管理部材と、前記放圧機構と対向して設置され、前記放圧機構が作動する時に、前記放圧機構が所定角度で開かれるように前記放圧機構を支持することによって、前記電池セルの排出物が前記熱管理部材に向けて排出されることができるように構成される支持部材とを含む。
本出願の実施例の技術案は、放圧機構に対応する支持部材を設置することにより、放圧機構が制動する時に、支持部材は、放圧機構を支持し、放圧機構が完全に開くのを阻止することができ、それによって放圧機構が所定角度で開かれ、電池セルの排出物が、放圧機構の開いた所定角度の開口を介して、流体を収容している熱管理部材から指定方向に向かって排出されることができ、このように電池セルの排出物を熱管理部材と接触させ、それによって熱管理部材が電池セルの排出物を冷却して温度を低下することができる。
いくつかの実施例では、前記支持部材と前記放圧機構との間には、前記放圧機構に開き空間を提供するように構成される隙間を有する。
支持部材と放圧機構との間に隙間を設置することにより、放圧機構が制動する時に開き空間を提供することができ、放圧機構が円滑に制動することができ、電池セルの排出物が放圧機構から円滑に排出されることができる。
いくつかの実施例では、前記放圧機構上には、脆弱領域と接続領域が設置されており、前記脆弱領域と前記接続領域とは、前記放圧機構が作動する時に、前記放圧機構が前記脆弱領域で破断して所定角度で開かれることができるように環状を形成する。
放圧領域上に脆弱領域と接続領域が設置され、且つ脆弱領域と接続領域とは環状を形成することにより、放圧機構が作動する時に、放圧機構が脆弱領域で破断し、且つ接続領域に対して所定角度で開かれることができ、それによって電池セルの排出物が放圧機構から排出されることができ、排出物の危険性を低減し、電池の安全性を向上させる。
いくつかの実施例では、前記脆弱領域における最遠点の前記第一の表面における正投影は、前記支持部材の前記第一の表面における正投影とずれており、前記最遠点は、前記脆弱領域における前記接続領域から最も離れた点である。
脆弱領域における最遠点の第一の表面における正投影が支持部材の第一の表面における正投影とずれることにより、放圧機構が作動する時に、放圧機構が脆弱領域で破断することを確保することができ、且つ脆弱領域が十分に大きな角度で開かれることができ、それによって放圧機構を介して排出された排出物と熱管理部材は十分に大きな接触面積を有し、温度低下の効果がより良くなる。同時に、脆弱領域が十分に大きな角度で開かれることができることは、脆弱領域の開き角度が小さいことによる排出物の排出の遅れに起因する電池セルの更なる熱暴走の問題を減少することができる。
いくつかの実施例では、前記支持部材の延在方向は、前記接続領域の延在方向と平行であり、前記接続領域の延在方向は、前記接続領域と前記脆弱領域とが接続される一端から前記接続領域と前記脆弱領域とが接続される他端に向かう方向であり、前記支持部材の延在方向は、前記支持部材の長手方向である。
いくつかの実施例では、前記脆弱領域は、スコアであってもよい。例えば、スコアの形状は、「C」字状と、「Z」字状と、「S」字状とのうちの少なくとも一つを含む。
いくつかの実施例では、前記支持部材の構造は、長尺構造である。
支持部材を長尺構造に設定することにより、簡単かつ低コストで実現することができる。
いくつかの実施例では、前記長尺状構造の中間領域の幅は、前記長尺状構造の両端領域の幅よりも大きい。
長尺状構造の支持部材を中間領域の幅が大きく、両端領域の幅が小さい構造に設定することにより、支持部材の剛性を高め、支持部材がより良く放圧機構を受け止めることができる。
いくつかの実施例では、前記熱管理部材上には、放圧穴が設置されており、前記放圧穴は、前記放圧機構と対向して設置され、前記放圧穴は、前記排出物を排出するように構成される。
熱管理部材上に放圧機構に対応する放圧穴を設置することにより、放圧機構が作動する時に、電池セルの排出物が熱管理部材を通過して、電池セルから離れる側に向かって排出されることができ、排出物の危険性を低減し、電池の安全性を向上させる。
いくつかの実施例では、前記支持部材は、前記放圧穴の一部を遮蔽し、且つ前記支持部材が前記放圧穴を遮蔽する面積は、前記放圧穴の面積の30%以下である。
支持部材が放圧穴を遮蔽する面積を30%以下に設定することにより、支持部材が放圧穴をあまり遮蔽せず、放圧機構が作動する時に、電池セルの排出物が熱管理部材に堆積することなく、タイムリーに熱管理部材を通過することができる。
いくつかの実施例では、前記支持部材は、前記放圧穴内に設置される。
支持部材を放圧穴内に設置することにより、放圧穴内の空間を十分に利用して、電池の構造をコンパクトにし、電池のエネルギー密度を向上させることができる。
いくつかの実施例では、前記支持部材の構造は、中空構造であり、前記支持部材は、流体を収容し、前記支持部材は、前記支持部材における前記流体が排出されるように前記放圧機構が作動する時に前記排出物によって破壊されて、前記電池セルの排出物の温度を低減することができるように構成される。
支持部材を中空構造に設定し、支持部材中に流体が収容されることにより、放圧機構が作動する時に、支持部材が排出物によって容易に破壊され、支持部材における流体が排出され、電池セルの温度低下の目的を達成することができる。
いくつかの実施例では、複数の前記放圧穴は、一つの前記支持部材と対向して設置される。
熱管理部材上の複数の放圧穴が一つの支持部材と対向して設置されることにより、簡単かつ低コストで実現することができる。
いくつかの実施例では、前記支持部材の融点は、600℃未満である。
いくつかの実施例では、前記熱管理部材は、前記放圧機構が作動する時に、前記所定角度で排出された排出物によって破壊されて、前記熱管理部材内の前記流体が前記熱管理部材の内部から排出されることができるように構成される。
放圧機構が作動する時に、熱管理部は、所定角度で排出された電池セルの排出物によって破壊されて、熱管理部材内の流体が熱管理部材の内部から排出され、電池セルの温度を低下させることができる。
いくつかの実施例では、前記熱管理部材上には、感温材料が設置されており、前記感温材料は、前記放圧機構が作動する時に前記所定角度で排出された排出物によって溶融されて、前記流体が前記熱管理部材の内部から排出されることができるように構成される。
熱管理部材上に感温材料が設置されることにより、放圧機構時に、熱管理部材上の感温材料が所定角度で排出された排出物によって溶融され、さらに熱管理部材が破壊されやすくなり、流体が熱管理部材の内部から排出されて電池セルの温度を急速に低下させることができる。
いくつかの実施例では、前記感温材料は、前記熱管理部材における前記所定角度で排出された排出物に向かう領域上に設置される。
熱管理部材における所定角度で排出された排出物に向かう領域上に感温材料が設置されることにより、熱管理部材が排出物によって破壊されやすくなることができる。
第二の態様によれば、電力消費装置を提供し、この電力消費装置は、第一の態様に記載の電池を含む。
第三の態様によれば、電池の製造方法を提供し、この製造方法は、放圧機構を含む電池セルを提供することであって、前記放圧機構は、前記電池セルの第一の壁に設置され、前記放圧機構は、前記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逃すために用いられることと、前記電池セルの温度を調節するように流体を収容するための熱管理部材を提供することであって、前記熱管理部材の第一の表面は、前記第一の壁に付設されることと、前記放圧機構と対向して設置され、前記放圧機構が作動する時に、前記放圧機構が所定角度で開かれるように前記放圧機構を支持することによって、前記電池セルの排出物が前記熱管理部材に向けて排出されることができるように構成される支持部材を提供することとを含む。
第四の態様によれば、電池の製造装置を提供し、この製造装置は、放圧機構を含む電池セルを提供することであって、前記放圧機構は、前記電池セルの第一の壁に設置され、前記放圧機構は、前記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逃すために用いられることと、前記電池セルの温度を調節するように流体を収容するための熱管理部材を提供することであって、前記熱管理部材の第一の表面は、前記第一の壁に付設されることと、前記放圧機構と対向して設置され、前記放圧機構が作動する時に、前記放圧機構が所定角度で開かれるように前記放圧機構を支持することによって、前記電池セルの排出物が前記熱管理部材に向けて排出されることができるように構成される支持部材を提供することとに用いられる提供モジュールを含む。
本出願の実施例の技術案をより明瞭に説明するために、以下は、本出願の実施例に使用される必要のある図面を簡単に紹介し、自明なことに、以下に記述された図面は、ただ本出願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力を払わない前提で、図面に基づいて他の図面を得ることもできる。
以下では、図面と実施例を結び付けながら、本出願の実施の形態をさらに詳細に記述する。以下では、実施例の詳細な記述と図面は、例示的に本出願の原理を説明するためのものであるが、本出願の範囲を制限するためのものではなく、即ち本出願は、記述された実施例に限らない。
本出願の記述において、説明すべきこととして、特に断りのない限り、「複数の」の意味は、二つ以上であり、用語である「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」などにより指示される方位又は位置関係は、本出願の記述の便宜上及び記述の簡略化のためのものに過ぎず、言及された装置又は素子が特定の方位を有し、特定の方位で構成して操作しなければならないことを指示又は暗示するものではないため、本出願に対する制限と理解されるべきではない。なお、用語である「第一」、「第二」、「第三」などは、記述の目的のみで用いられるものであり、相対的な重要性を指示又は暗示すると理解すべきではない。「垂直」は、厳密な垂直ではなく、誤差許容範囲内である。「平行」は、厳密な平行ではなく、誤差許容範囲内である。
下記記述に出現された方位詞は、いずれも図に示す方向であり、本出願の具体的な構造を限定するものではない。本出願の記述において、さらに説明すべきこととして、特に明確に規定、限定されていない限り、用語である「取り付け」、「繋がり」、「接続」、「付設」は、広義に理解されるべきであり、例えば固定的な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、直接的な繋がりであってもよく、中間媒体による間接的な繋がりであってもよい。当業者にとって、具体的な状況に応じて上記用語の本出願における具体的な意味を理解することができる。
本出願における用語である「及び/又は」は、ただ関連対象の関連関係を記述するものに過ぎず、三つの関係が存在し得ることを表し、例えばA及び/又はBは、単独のA、AとBとの組み合わせ、単独のBの3つのケースを表すことができる。また、本出願における文字である「/」は、一般的には前後関連対象が「又は」の関係であることを表す。
本出願に出現された「複数の」は、二つ以上(二つを含む)を指し、同様に、「複数組」は、二組以上(二組を含む)を指し、「複数枚」は、二枚以上(二枚を含む)を指す。
本出願では、電池セルは、リチウムイオン二次電池、リチウムイオン一次電池、リチウム硫黄電池、ナトリウムリチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池又はマグネシウムイオン電池などを含んでもよく、本出願の実施例は、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を呈してもよく、本出願の実施例は、これにも限定しない。電池セルは、一般的にはパッケージングの方式で筒型電池セル、直方体四角形電池セルとパウチ電池セルという三つの種類に分けられ、本出願の実施例は、これにも限定しない。
本出願の実施例に言及された電池は、より高い電圧と容量を提供するために一つ又は複数の電池セルを含む単一の物理モジュールを指す。例えば、本出願に言及された電池は、電池モジュール又は電池パックなどを含んでもよい。電池は、一般的には一つ又は複数の電池セルをパッケージングするための筐体を含む。筐体は、液体又は他の異物による電池セルの充電又は放電への影響を回避することができる。
電池セルは、電極アセンブリと電解液を含み、電極アセンブリは、正極板と、負極板と、セパレータとにより構成される。電池セルは、主に金属イオンが正極板と負極板との間で移動することで作動する。正極板は、正極集電体と正極活物質層とを含み、正極活物質層は、正極集電体の表面に塗覆されており、正極活物質層が塗布されていない集電体は、すでに正極活物質層が塗覆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、正極タブとされる。リチウムイオン電池を例にすると、正極集電体の材料は、アルミニウムであってもよく、正極活物質は、コバルト酸リチウム、リン酸鉄リチウム、三元リチウム又はマンガン酸リチウム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含み、負極活物質層は、負極集電体の表面に塗覆されており、負極活物質層が塗布されていない集電体は、すでに負極活物質層が塗覆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、負極タブとされる。負極集電体の材料は、銅であってもよく、負極活物質は、炭素又はケイ素などであってもよい。大電流を流しても溶断しないことを保証するために、正極タブの数が複数であり、且つ積層されており、負極タブの数が複数であり、且つ積層されている。セパレータの材質は、PP又はPEなどであってもよい。なお、電極アセンブリは、捲回型構造であってもよく、積層型構造であってもよく、本出願の実施例は、これに限らない。
電池技術の発展は、多岐にわたる設計因子、例えばエネルギー密度、サイクル寿命、放電容量、充放電倍率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もある。
電池セルにとっては、主な安全上の危険は、充電と放電プロセスに由来し、同時に適切な環境温度設計にも由来し、必要のない損失を効果的に回避するために、電池セルに対して一般的には少なくとも三重の保護手段がある。具体的には、保護手段は、少なくともスイッチ素子、適切なセパレータ材料の選択及び放圧機構を含む。スイッチ素子とは、電池セル内の温度又は抵抗が一定の閾値に達する時に電池に充電又は放電を停止させることができる素子である。セパレータは、正極板と負極板とを隔離するためのものであり、温度が一定の数値に上昇する時にその上に付着されるマイクロメートルオーダー(ひいてはナノメートルオーダー)の微細穴を自動的に溶解させることができ、それによって金属イオンがセパレータ上を通過できなくなり、電池セルの内部反応を停止させる。
放圧機構とは、電池セルの内部圧力又は温度が所定閾値に達する時に作動して内部圧力又は温度を逃す素子又は部材である。この閾値設計は、設計需要によって異なる。前記閾値は、電池セルにおける正極極板、負極極板、電解液とセパレータのうちの一つ又は複数の材料に依存し得る。放圧機構は、防爆弁、空気弁、放圧弁又は安全弁などのような形式を採用でき、且つ具体的に感圧又は感温の素子又は構造を採用でき、即ち、電池セルの内部圧力又は温度が所定閾値に達すると、放圧機構が動作を実行し、又は放圧機構に設けられる脆弱構造が破壊されて、内部圧力又は温度を逃すための開口又はチャンネルが形成される。
本出願に言及された「作動」とは、放圧機構が動作したり一定の状態に活性化したりすることによって、電池セルの内部圧力及び温度が逃されることである。放圧機構による動作は、放圧機構のうちの少なくとも一部の破裂、破粋、引き裂き又は開きなどを含んでもよいが、それらに限らない。放圧機構の作動時、電池セルの内部の高温高圧物質は、排出物として作動する部位から外へ排出される。この方式により、圧力又は温度が制御可能である場合に電池セルに圧力及び温度の逃しを発生させることができ、それによって潜在的でより深刻な事故の発生を回避する。
本出願に言及された電池セルからの排出物は、電解液、溶解又は分裂された正負極極板、セパレータの破片、反応により発生した高温高圧ガス、火炎などを含むが、それらに限らない。
電池セル上の放圧機構は、電池の安全性に重要な影響を与える。例えば、短絡、過充電などの現象が発生すると、電池セルの内部で熱暴走が発生し、圧力又は温度が急激に上昇することを招く可能性がある。このような場合に、放圧機構の作動により内部圧力及び温度を外部に逃がし、電池セルの爆発、発火を防止することができる。
現在の放圧機構の設計案では、主に電池セルの内部の高圧と高熱を逃がし、即ち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、電池の出力電圧又は電流を確保するために、複数の電池セルを必要とし且つ複数の電池セルの間がバスバー部材を介して電気的に接続されていることが多い。電池セルの内部から排出された排出物は、残りの電池セルに短絡現象が発生し、例えば排出された金属屑が二つのバスバー部材を電気的に接続する場合に、電池が短絡する可能性があるため、安全上の問題がある。そして、高温高圧の排出物は、電池セルが放圧機構を設置する方向に向かって排出されるとともに、より具体的には放圧機構が作動する領域に向かう方向に沿って排出されることができ、このような排出物は、この方向上の一つ又は複数の構造を突き破るほど十分な威力と破壊力があり、さらなる安全上の問題を引き起こすこともある。
これに鑑み、本出願は、技術案を提供し、放圧機構に対応する支持部材を設置することにより、放圧機構が制動する時に、支持部材は、放圧機構を支持し、放圧機構が完全に開くのを阻止することができ、それによって放圧機構が所定角度で開かれ、電池セルの排出物が、放圧機構の開いた所定角度の開口を介して、流体を収容している熱管理部材から指定方向に向かって排出されることができ、このように電池セルの排出物を熱管理部材と接触させ、ひいては熱管理部材を破壊して流体を熱管理部材から流出させることができ、電池セルの排出物の温度を低下し、排出物の危険性を低減し、さらに電池の安全性を向上させる。
本出願の実施例に記述された技術案は、いずれも電池を使用する様々な装置、例えば携帯電話、携帯型機器、ノートパソコン、バッテリ車、電動玩具、電動工具、電動車両、船舶と宇宙航空機などに適用し、例えば宇宙航空機は、飛行機、ロケット、スペースシャトルと宇宙船などを含む。
理解すべきこととして、本出願の実施例に記述された技術案は、以上に記述された機器に限らず、電池を使用するすべての機器にも適用できるが、記述の簡潔のため、下記実施例は、電動車両を例にして説明する。
例えば、図1に示すように、図1は、本出願の一つの実施例の車両1の構造概略図であり、車両1は、燃料油自動車、ガス自動車又は新エネルギー自動車であってもよく、新エネルギー自動車は、純電気自動車、ハイブリッド自動車又は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、モータ40に給電するように電池10を制御するためのものである。例えば、車両1の底部又は先頭又は後尾には電池10が設置されてもよい。電池10は、車両1の給電に用いられてもよく、例えば電池10は、車両1の操作電源として、車両1の回路システムに用いられてもよく、例えば車両1の起動、ナビゲーションと運行時の作動電力消費需要に用いられる。本出願の別の実施例では、電池10は、車両1の操作電源だけでなく、車両1の駆動電源として、燃料油又は天然ガスの代わりに、又はその一部の代わりに車両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、電池は、複数の電池セルを含んでもよく、ここで、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されてもよく、直並列接続とは、直列接続と並列接続との混合である。電池は、電池パックと呼ばれてもよい。選択的に、複数の電池セルが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てから、複数の電池モジュールが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するようにしてもよい。つまり、複数の電池セルは、直接に電池を構成してもよく、電池モジュールを構成してから、電池モジュールにより電池を構成してもよい。
例えば、図2に示すように、図2は、本出願の一つの実施例の電池10の構造概略図であり、電池10は、複数の電池セル20を含んでもよい。
電池10は、筐体(又はカバー体と呼ばれる)をさらに含んでもよく、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、両部分を含んでもよく、ここでそれぞれ第一の部分111と第二の部分112と呼ばれ、第一の部分111と第二の部分112とは係合されている。第一の部分111と第二の部分112の形状は、複数の電池セル20の組み合わせの形状によって決定されてもよく、第一の部分111と第二の部分112とはいずれも一つの開口を有してもよい。例えば、第一の部分111と第二の部分112は、いずれも中空直方体であり且つそれぞれ一つの面のみが開口面であってもよく、第一の部分111の開口と第二の部分112の開口とが対向して設置されるとともに、第一の部分111と第二の部分112とが互い係合して密閉チャンバーを有する筐体を形成する。また、例えば、図2に示すのとは異なり、第一の部分111と第二の部分112との一つのみが開口を有する中空直方体であり、他方が開口をカバーする板状であってもよい。例えば、ここで第二の部分112が中空直方体であり且つ一つの面のみが開口面であり、第一の部分111が板状であることを例にすると、第一の部分111が第二の部分112の開口にカバーされて、密閉チャンバーを有する筐体が形成され、このチャンバーは、複数の電池セル20を収容するために用いられてもよい。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に、第一の部分111と第二の部分112との係合によって形成された筐体内に置く。
選択的に、電池10は、他の構造をさらに含んでもよく、ここでこれ以上説明しない。例えば、この電池10は、複数の電池セル20の間の電気的な接続、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のバスバー部材をさらに含んでもよい。具体的には、バスバー部材は、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の間の電気的な接続を実現することができる。さらに、バスバー部材は溶接により電池セル20の電極端子に固定されることができる。複数の電池セル20の電気エネルギーをさらに導電機構によって筐体を介して導出することができる。選択的に、導電機構は、バスバー部材に属してもよい。
異なる電力需要に応じて、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、比較的大きい容量又はパワーを実現するために、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20の数が多い場合があるため、取り付けを容易にするために、電池セル20をグループごとに設定し、グループごとの電池セル20が電池モジュールを構成してもよい。電池モジュールに含まれる電池セル20の数は限らず、需要に応じて設定してもよい。例えば、図3は、電池モジュールの一例である。電池10は、直列接続、並列接続又は直並列接続の方式で接続可能な複数の電池モジュールを含んでもよい。
図4に示すように、図4は、本出願の一つの実施例の電池セル20の構造概略図であり、電池セル20は、一つ又は複数の電極アセンブリ22と、ケース211と、カバープレート212と放圧機構213とを含む。ケース211とカバープレート212とは、ハウジング又は電池ボックス21を形成する。ケース211の壁及びカバープレート212は、いずれも電池セル20の壁と呼ばれる。ケース211は、一つ又は複数の電極アセンブリ22の組み合わせ後の形状によって決定され、例えばケース211は、中空の直方体又は正直方体又は円筒体であり、且つ一つ又は複数の電極アセンブリ22がケース211内に配置されることができるように、ケース211における一つの面に開口を有してもよい。例えば、ケース211が中空の直方体又は正直方体である時、ケース211における一つの平面は開口面であり、即ちこの平面は壁体を有せず、それによってケース211内外を連通させる。ケース211が中空の円筒体であってもよい時、ケース211の端面は開口面であり、即ちこの端面は壁体を有せず、それによってケース211内外を連通させる。カバープレート212は、開口を覆い且つケース211と接続され、それによって電極アセンブリ22を配置する密閉キャビティを形成する。ケース211内には、電解質、例えば電解液が充填されている。
この電池セル20は、二つの電極端子214をさらに含んでもよく、二つの電極端子214は、カバープレート212上に設置されてもよい。カバープレート212は、一般的には平板状であり、二つの電極端子214は、カバープレート212の平板面上に固定され、二つの電極端子214は、それぞれ第一の電極端子214aと第二の電極端子214bである。二つの電極端子214の極性は逆である。例えば、第一の電極端子214aが正電極端子である時、第二の電極端子214bは負電極端子である。各電極端子214には、カバープレート212と電極アセンブリ22との間に位置して電極アセンブリ22と電極端子214の電気的な接続を実現するための接続部品23(又は集電部品23とも呼ばれる)がそれぞれ一つ対応して設置される。
図4に示すように、各電極アセンブリ22は、第一のタブ221aと第二のタブ222aとを有する。第一のタブ221aと第二のタブ222aの極性は逆である。例えば、第一のタブ221aが正極タブである時、第二のタブ222aは負極タブである。一つ又は複数の電極アセンブリ22の第一のタブ221aは、一つの接続部品23を介して一つの電極端子214に接続され、一つ又は複数の電極アセンブリ22の第二のタブ222aは、別の接続部品23を介して別の電極端子214に接続される。例えば、正電極端子は、一つの接続部品23を介して正極タブに接続され、負電極端子は、別の接続部品23を介して負極タブに接続される。
この電池セル20では、実際の使用需要に応じて、電極アセンブリ22を一つ、又は複数に設定してもよく、図4に示すように、電池セル20内には、4つの独立した電極アセンブリ22が設置されている。
電池セル20の一つの壁、図4に示す第一の壁21a上には、放圧機構213がさらに設置されている。表示を容易にするために、図4において第一の壁21aとケース211とを分離させているが、ケース211の底側に開口を有することを限定するものではない。放圧機構213は、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内部圧力を逃すために用いられる。
この放圧機構213は、第一の壁21aの一部であってもよく、第一の壁21aとは別体式構造、例えば溶接の方式により第一の壁21a上に固定されてもよい。放圧機構213が第一の壁21aの一部である時、例えば放圧機構213は、第一の壁21a上にスコアを設置する方式により形成されてもよく、このスコアに対応する第一の壁21aの厚さは、放圧機構213のスコア箇所を除く他の領域の厚さよりも小さい。スコア箇所は、放圧機構213の最も弱い位置である。電池セル20から発生するガスが多すぎてケース211内部の圧力が上昇して閾値に達し、又は電池セル20内部の反応で発生した熱量によって電池セル20内部の温度が上昇して閾値に達した時、放圧機構213がスコア箇所で破断し、それによってケース211の内外を連通させ、ガス圧力及び温度が放圧機構213の破断によって外部に逃がされ、それによって、電池セル20の爆発を回避することができる。
選択的に、本出願の一つの実施例では、図4に示すように、放圧機構213が電池セル20の第一の壁21aに設置されている場合に、電池セル20の第二の壁には電極端子214が設置されており、第二の壁は第一の壁21aと異なる。
選択的に、第二の壁は、第一の壁21aと対向して設置される。例えば、第一の壁21aは、電池セル20の底壁であってもよく、第二の壁は、電池セル20の頂壁、即ちカバープレート212であってもよい。
放圧機構213と電極端子214とを電池セル20の異なる壁上に設置することにより、放圧機構213が作動する時に、電池セル20の排出物が電極端子214からさらに離れることができ、それによって排出物による電極端子214とバスバー部材への影響を減少するため、電池10の安全性を向上させることができる。
さらに、電極端子214が電池セル20のカバープレート212上に設置される時、放圧機構213を電池セル20の底壁に設置することにより、放圧機構213が作動する時に、電池セル20の排出物が電池10の底部に向けて排出されることができる。このように、熱管理部材などを用いて排出物の危険性を低減することができる一方、電池10の底部が一般的にユーザから離れ、それによってユーザへの危害を低減することができる。
放圧機構213は、様々な可能な放圧構造であってもよく、本出願の実施例は、これを限定しない。例えば、放圧機構213は、放圧機構213が設けられる電池セル20の内部温度が閾値に達した時に溶融できるように構成される感温放圧機構であってもよく、及び/又は、放圧機構213は、放圧機構213が設けられる電池セル20の内部気圧が閾値に達した時に破断できるように構成される感圧放圧機構であってもよい。
さらに、図4に示すように、放圧機構213上には、脆弱領域2131と接続領域2132が設置されており、脆弱領域2131と接続領域2132とは、放圧機構213が作動する時に、放圧機構213が脆弱領域2131で破断して所定角度で開かれることができるように環状を形成する。それによって電池セル20の排出物が放圧機構213から排出されることができ、排出物の危険性を低減し、電池10の安全性を向上させる。
いくつかの実施例では、脆弱領域2131は、溶融しやすい材料で形成されてもよく、接続領域2132の融点が脆弱領域2131よりも高く、このように放圧機構213が作動する時に、放圧機構213は、溶融しやすい材料が設置されている領域で溶融され、接続領域2132に対して所定角度で開かれることができ、それによって電池セル20の排出物が放圧機構213から排出されることができ、電池10の安全性を向上させることができる。別の実施例では、脆弱領域2131は、スコアであってもよく、接続領域2132の厚さ又は強度が脆弱領域2131よりも大きく、このように放圧機構213が作動する時に、放圧機構213がスコア箇所で破壊されることができ、それによって脆弱領域2131が接続領域2132に対して所定角度で開かれ、それによって電池セル20の排出物が放圧機構213から排出されることができ、排出物の危険性を低減し、電池10の安全性を向上させる。
図5から図7は、本出願の実施例による放圧機構213の概略図を示す。例えば、図5に示すように、脆弱領域2131の形状は、「C」字状であってもよい。又例えば、図6に示すように、脆弱領域2131の形状は、「S」字状であってもよい。又例えば、図7に示すように、脆弱領域2131の形状は、「Z」字状であってもよい。
いくつかの実施例では、図5に示すように、接続領域2132は一つであり、例えばa1端からa2端までの間の点線で示され、ここで、a1端は、脆弱領域2131と接続領域2132と接続される一端であり、a2端は、脆弱領域2131と接続領域2132と接続される他端である。脆弱領域2131と接続領域2132とによって形成される環状は一つであり、即ちa1端から脆弱領域2131に沿ってa2端に至り、そしてa2端から接続領域2132に沿ってa1端に至って形成された形状である。
別の実施例では、図6に示すように、接続領域2132は二つ、即ち第一の接続領域2132aと第二の接続領域2132bであり、ここで、第一の接続領域2132aは、b1端からb2端までの間の点線で示され、第二の接続領域2132bは、b3端からb4端までの間の点線で示され、ここで、b1端は、脆弱領域2131と第一の接続領域2132aと接続される一端であり、b2端は、脆弱領域2131と第一の接続領域2132a接続の他端であり、b3端は、脆弱領域2131と第二の接続領域2132bと接続される一端であり、b4端は、脆弱領域2131と第二の接続領域2132bと接続される他端である。脆弱領域2131と接続領域2132とによって形成される環状は二つであり、即ちそれぞれb1端から脆弱領域2131に沿ってb4端に至り、そしてb4端から脆弱領域2131に沿ってb2端に至り、更にb2端から第一の接続領域2132aに沿ってb1端に至って形成された形状、及び、b4端から脆弱領域2131に沿ってb1端に至り、そしてb1端から脆弱領域2131に沿ってb3端に至り、更にb3端から第二の接続領域2132bに沿ってb4端に至って形成された形状である。且つこの脆弱領域2131と接続領域2132とによって形成される二つの環状は、部分的に重なってもよい。例えば、脆弱領域2131におけるb4端からb1端までの領域である。
また別のいくつかの実施例では、図7に示すように、接続領域2132も二つ、即ち第三の接続領域2132cと第四の接続領域2132dであり、ここで、第三の接続領域2132cは、c1端からc2端までの間の点線で示され、第四の接続領域2132dは、c3端からc4端までの間の点線で示され、ここで、c1端は、脆弱領域2131と第三の接続領域2132cと接続される一端であり、c2端は、脆弱領域2131と第三の接続領域2132cと接続される他端であり、c3端は、脆弱領域2131と第四の接続領域2132dと接続される一端であり、c4端は、脆弱領域2131と第四の接続領域2132dと接続される他端である。脆弱領域2131と接続領域2132とによって形成される環状は二つであり、即ちそれぞれc1端から脆弱領域2131に沿ってc4端に至り、そしてc4端から脆弱領域2131に沿ってc2端に至り、更にc2端から第三の接続領域2132cに沿ってc1端に至って形成された形状、及び、c4端から脆弱領域2131に沿ってc1端に至り、そしてc1端から脆弱領域2131に沿ってc3端に至り、更にc3端から第四の接続領域2132dに沿ってb4端に至って形成された形状である。且つこの脆弱領域2131と接続領域2132とによって形成される二つの環状は、部分的に重なってもよい。例えば、脆弱領域2131におけるc4端からc1端までの領域である。
図8は、本出願の一実施例による電池10の断面構造概略図である。ここで、図8における放圧機構213は、作動していない状態にある。図8に示すように、電池10は、電池セル20と、熱管理部材50と支持部材60とを含んでもよい。
電池セル20は、放圧機構213を含み、放圧機構213は、電池セル20の第一の壁21aに設置され、放圧機構213は、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内部圧力を逃すために用いられる。例えば、電池セル20は、図4に示す電池セル20であってもよい。
支持部材60は、放圧機構213と対向して設置され、支持部材60は、放圧機構213が作動する時に、放圧機構213が所定角度で開かれるように放圧機構213を支持するように構成され、それによって電池セル20の排出物が熱管理部材50に向かって排出されることができる。
いくつかの実施例では、図8に示すように、放圧機構213が作動していない時に、支持部材60と放圧機構213との間には、隙間を有し、この隙間は、放圧機構213に開き空間を提供することができる。それによって放圧機構213は、円滑に制動することができ、電池セル20の排出物が放圧機構213から円滑に排出されることができる。
いくつかの実施例では、電池10の内部空間が限られているため、放圧機構213が作動する時に、十分に大きな所定角度で開くことができるように、脆弱領域2131における最遠点の熱管理部材50の第一の表面51における正投影は、支持部材60の第一の表面51における正投影とずれており、最遠点は、脆弱領域2131における接続領域2132から最も離れた点である。このように放圧機構213が作動する時に、放圧機構213が脆弱領域2131で破断することを確保することができ、且つ脆弱領域2131が十分に大きな角度で開かれることができ、それによって放圧機構213を介して排出された排出物と熱管理部材50は十分に大きな接触面積を有し、温度低下の効果がより良くなる。同時に、脆弱領域2131が十分に大きな角度で開かれることができることは、脆弱領域2131の開き角度が小さいことによる排出物の排出の遅れに起因する電池セル20の更なる熱暴走の問題を減少することができる。
選択的に、最遠点は、一つ又は複数であってもよい。最遠点が複数である場合に、複数の最遠点のうちの少なくとも一つの最遠点の第一の表面51における正投影は支持部材60の第一の表面51における正投影とずれればよい。
例えば、図9から図11に示すように、それぞれ本出願の実施例による放圧機構の熱管理部材の第一の表面における正投影の概略図である。ここで、図9から図11において、一つの支持部材60と一つの放圧機構213が示されている。
図9に示すように、脆弱領域2131は「C」字状のスコアであり、脆弱領域2131における最遠点は、接続領域2132に対応する領域(即ちm1端からm2端までの領域)におけるいずれか一つの点であり、記述の便宜上、この時、最遠点をm点とする。この時、m点の第一の表面51における正投影は、支持部材60の第一の表面51における正投影(図9に示すハッチング部分)とずれる。
図10に示すように、脆弱領域2131は「S」字状のスコアであり、脆弱領域2131における最遠点は、脆弱領域2131と第一の接続領域2132aとの最遠点と、脆弱領域2131と第二の接続領域2132bとの最遠点とを含む。ここで、脆弱領域2131と第一の接続領域2132aとの最遠点はb4点であり、脆弱領域2131と第二の接続領域2132bとの最遠点はb1点である。この時、b1点とb2点の第一の表面51における正投影は、それぞれ支持部材60の第一の表面51における正投影(図10に示すハッチング部分)とずれる。
図11に示すように、脆弱領域2131は「Z」字状のスコアであり、脆弱領域2131における最遠点は、脆弱領域2131と第三の接続領域2132cとの最遠点と、脆弱領域2131と第四の接続領域2132dとの最遠点を含む。ここで、脆弱領域2131と第三の接続領域2132cとの最遠点はc3点であり、脆弱領域2131と第四の接続領域2132dとの最遠点はc2点である。この時、c3点とc2点の第一の表面51における正投影は、それぞれ支持部材60の第一の表面51における正投影(図11に示すハッチング部分)とずれる。
いくつかの実施例では、放圧機構213が作動する時に、所定の角度で開かれることができるように、支持部材60の延在方向は、接続領域2132の延在方向と平行であってもよく、ここで、接続領域2132の延在方向は、接続領域2132と脆弱領域2131と接続される一端から、接続領域2132と脆弱領域2131と接続される他端への方向であり、支持部材60の延在方向は、支持部材60の長手方向である。それによって脆弱領域2131が一定の所定角度で開かれることができ、電池セル20から排出された排出物が脆弱領域2131の開いた角度に沿って、熱管理部材50に排出されることができ、排出物の危険性を低減し、電池10の安全性を向上させる。
選択的に、接続領域2132が二つである実施例では、二つの接続領域2132のうちの少なくとも一つの接続領域2132の延在方向は、支持部材60の延在方向と平行である。
図9に示すように、接続領域2132の延在方向は、a1からa2への方向(又はa2からa1への方向)であり、支持部材60の延在方向は、支持部材60の長手方向であり、即ちa1からa2への方向(又はa2からa1への方向)は支持部材60の長手方向と平行である。
図10に示すように、第一の接続領域2132aの延在方向は、b1からb2への方向(又はb2からb1への方向)であり、支持部材60の延在方向は、支持部材60の長手方向であり、即ちb1からb2への方向(又はb2からb1への方向)は支持部材60の長手方向と平行である。第二の接続領域2132bの延在方向は、b3からb4への方向(又はb4からb3への方向)であり、支持部材60の延在方向は、支持部材60の長手方向であり、即ちb3からb4への方向(又はb4からb3への方向)は支持部材60の長手方向と平行である。
図11に示すように、第三の接続領域2132cの延在方向は、c1からc2への方向(又はc2からc1への方向)であり、支持部材60の延在方向は、支持部材60の長手方向であり、即ちc1からc2への方向(又はc2からc1への方向)は支持部材60の長手方向と平行である。第四の接続領域2132dの延在方向は、d3からd4への方向(又はd4からd3への方向)であり、支持部材60の延在方向は、支持部材60の長手方向であり、即ちd3からd4への方向(又はd4からd3への方向)は支持部材60の長手方向と平行である。
図12は、本出願の一実施例による電池10の断面構造概略図である。ここで、図12において点線で示される放圧機構213は、放圧機構213が非作動時にあり、図12において実線で示される放圧機構213は、放圧機構213が作動時にある。図12に示すように、放圧機構213が作動する時に、支持部材60は、放圧機構213が所定角度θで開かれるように放圧機構213を支持することができ、それによって電池セル20の排出物が熱管理部材50に向かって排出されることができる。このように、排出物は、放圧機構213が開かれた所定角度に沿って、熱管理部材50に向かって排出され、電池セル20から離れることができ、その危険性を低減し、それによって電池10の安全性を向上させることができる。
選択的に、支持部材60の構造は、長尺構造である。いくつかの実施例では、長尺状構造の支持部材60の幅は一致し、即ち支持部材60は直方体構造である。別の実施例では、支持部材の剛性を高めるために、長尺状構造の支持部材60の中間領域の幅を、長尺状構造の支持部材60の両端領域の幅よりも大きく設定することができる。例えば、図113は、本出願の実施例による支持部材の構造概略図である。図13に示すように、支持部材60は、第三の部分61と、第四の部分62と第五の部分63とを含み、第三の部分61と第四の部分62は長尺状構造であり、第五の部分63は円柱状構造であり、且つ第三の部分61と第四の部分62の幅は、いずれも第五の部分63の幅よりも小さい。無論、理解できるように、支持部材60は、円筒状、正方形などの構造であってもよく、放圧機構213を支持することができればよい。
選択的に、いくつかの実施例では、支持部材60は、融点が600℃未満である材料を採用してもよい。例えば、支持部材60は、アルミニウム又は銅などを採用してもよい。別の実施例では、支持部材60は、有機材料を採用してもよい。例えば、支持部材60は、ポリプロピレン(polypropylene、PP)材料を採用してもよい。
理解すべきこととして、放圧機構213が作動する時に、脆弱領域2131が所定角度で開かれる時、支持部材60は、主に放圧機構213の脆弱領域2131を支持するために用いられる。電池セル20の熱暴走が続いた後、支持部材60が依然として放圧機構213を支持する場合、排出物を円滑かつ迅速に排出できず、電池セル20の更なる熱暴走、ひいては爆発を引き起こす可能性があるため、支持部材60は、高温で溶融され、その後の電池セル20の排出物が排出されることを容易にし、さらに電池10の安全性を向上させることができる。
熱管理部材50は、電池セル20の温度を調節するように流体を収容するために用いられる。電池セル20の温度を低下させる場合に、この熱管理部材50は、複数の電池セル20の温度を調節するように冷却媒体を収容してもよく、この時、熱管理部材50は、冷却部材、冷却システム又は冷却板などとも呼ばれる。また、熱管理部材50は、加熱のためにも用いられてもよく、本出願の実施例は、これを限定しない。選択的に、より良い温度調節の効果を達成するように、熱管理部材50における流体はサイクル流動であってもよい。
熱管理部材50の第一の表面51は、電池セル20の第一の壁21aに付設される。つまり、電池セル20の放圧機構213が設置される壁は、熱管理部材50に向けられる。このように、放圧機構213が制動した後に、電池セル20の排出物は、熱管理部材50に向かって排出されることができる。
理解すべきこととして、熱管理部材50の第一の表面51が電池セル20の第一の壁21aに付設されることは、熱管理部材50の第一の表面51が電池セル20の第一の壁21aに直接に又は間接的に接触し、電池セル20の熱量を調節するように電池セル20の熱量が熱管理部材50に伝達されることができると理解されてもよい。
図14は、本出願のいくつかの実施例に開示された別の熱管理部材の構造概略図である。いくつかの実施例では、図14に示すように、熱管理部材50上には、放圧穴52が設置されており、放圧穴52は、放圧機構213と対向して設置され、放圧穴52は、排出物を排出するように構成される。放圧穴52と放圧機構213とが対向して設置され、放圧機構213と支持部材60とが対向して設置されるため、放圧穴52と支持部材60とも対向して設置される。そのため、熱管理部材50上に放圧機構213に対応する放圧穴52を設置することにより、放圧機構213が作動する時に、電池セル20の所定角度で排出された排出物が熱管理部材50を通過することができ、電池セル20から離れる側に向かって排出されることができ、排出物の危険性を低減し、電池10の安全性を向上させる。
いくつかの実施例では、支持部材60は、放圧穴52の一部を遮蔽する。例えば、支持部材60が放圧穴52を遮蔽する面積は、放圧穴52の面積の30%以下である。それによって支持部材60が放圧穴52をあまり遮蔽せず、さらに放圧機構213が作動する時に、電池セル20の排出物が熱管理部材50に堆積することなく、タイムリーに熱管理部材50を通過し、電池セル20から離れる側に向かって排出されることができる。
選択的に、一つの放圧穴52は、一つ又は複数の放圧機構213に対応してもよい。
図15は、本出願のいくつかの実施例に開示された電池の構造概略図である。図16は、図15に示す電池のA部分の拡大構造概略図である。いくつかの実施例では、図15に示すように、熱管理部材50は、第一の熱伝導板53と第二の熱伝導板54とをさらに含んでもよく、第一の熱伝導板53は、第一の壁21aと第二の熱伝導板54との間に位置し且つ第一の壁21aに付設され、第一の熱伝導板53と第二の熱伝導板54とは、流体を収容するための流路55を形成する。図16に示すように、第二の熱伝導板54の第一の領域541は、第一の熱伝導板53から離れるに凹んで凹溝を形成する。このように、凹溝に流路55が形成される。
選択的に、放圧穴52は、熱管理部材50の第二の領域上に設置されてもよく、第二の領域は、流路55に対応する領域ではない。例えば、放圧穴52は、熱管理部材50の第一の領域541以外の領域上に設置されてもよい。
選択的に、熱管理部材50は、放圧機構213が作動する時に所定角度で排出された排出物によって破壊されて、熱管理部材213内の流体が熱管理部材50の内部から排出され、さらに電池セル20の温度を低下させることができるように構成される。なお、放圧機構213上の脆弱領域2131と支持部材60の存在により、放圧機構213が作動する時に、支持部材60は、放圧機構213の脆弱領域2131を支持することができ、さらに脆弱領域2131が所定角度で開かれることができ、電池セル20の排出物が所定角度に沿って熱管理部材50に向かって集中的に排出されることができ、このように熱管理部材50がより迅速に破壊されることができ、電池セル20の熱暴走に対する熱管理部材50の迅速な応答能力を向上させる。
選択的に、熱管理部材50が排出物によって容易に破壊されることができることを実現するために、熱管理部材50上に感温材料が設置されてもよく、熱管理部材50上の感温材料は、放圧機構213が作動する時に所定角度で排出された排出物によって溶融されて、流体が熱管理部材50の内部から排出され、さらに電池セル20の温度を低下させることができるように構成される。いくつかの実施例では、感温材料は、熱管理部材50における所定角度で排出された排出物に向かう領域上及びこの領域付近の領域上に設置される。例えば、感温材料は、放圧穴52の側壁又は熱管理部材50の第一の表面51における放圧穴52の周囲領域に設置されてもよい。
いくつかの実施例では、熱管理部材50は、筐体の第二の部分112の中に収容されてもよく、且つ熱管理部材50の第一の表面51は、第二の部分112の底部から離反する。
いくつかの実施例では、支持部材60は、熱管理部材50の中に設置されてもよく、このように熱管理部材50内の空間を十分に利用して、電池10の構造をコンパクトにし、電池10のエネルギー密度を向上させることができる。例えば、図17と図18は、それぞれ本出願の実施例による別の熱管理部材50の構造概略図である。図17と図18に示すように、支持部材60は、熱管理部材50の放圧穴52の中に設置されてもよい。ここで、図17と図18との違いは、支持部材60の構造が異なることである。
熱管理部材50が第一の熱伝導板53と第二の熱伝導板54とを含む実施例では、いくつかの実施例では、放圧穴52は、第一の熱伝導板53と第二の熱伝導板54を貫通しており、且つ第二の熱伝導板54の放圧穴52の中には支持部材60が設置されている。図19は、本出願の実施例に開示されたまた別の熱管理部材の構造概略図であり、図20は、図19に示す熱管理部材の構造分解概略図である。別の実施例では、図19と図20に示すように、放圧穴52は、第一の熱伝導板53と第二の熱伝導板54を貫通しており、且つ第二の熱伝導板54の放圧穴52の中には支持部材60が設置されている。
この時、いくつかの実施例では、加工を容易にするために、支持部材60と熱管理部材50とが一体成型されている。例えば、熱管理部材50を製造する時に、熱管理部材50上に二つの穴を加工し、この二つの穴の間に支持部材60が形成されてもよい。別の実施例では、支持部材60を放圧穴52内に溶接又は接着してもよい。
別の実施例では、支持部材60は、熱管理部材50と電池セル20との間に設置されてもよい。選択的に、支持部材60は、熱管理部材50と電池セル20との間に溶接又は接着されてもよい。
いくつかの実施例では、支持部材60は、中空構造であってもよく、且つ支持部材60には流体が収容されており、支持部材60は、放圧機構213が作動する時に排出物によって破壊されて、支持部材60における流体が排出され、電池セル20の排出物の温度を低減することができるように構成される。
いくつかの実施例では、コストを低減するために、複数の放圧穴52は、一つの支持部材60と対向して設置されてもよい。例えば、図21と図22は、それぞれ本出願の実施例による支持部材と熱管理部材の組み合わせの構造概略図である。図21に示すように、単行又は単列に並べられる4つの放圧穴52は、一つの支持部材60に対応してもよい。別の実施例では、一つの放圧穴52は、一つの支持部材60と対向して設置され、即ち放圧穴52の数と支持部材60の数とが等しい。例えば、図22に示すように、4つの放圧穴52のうちの各放圧穴52は、一つの支持部材60に対応してもよい。
選択的に、いくつかの実施例では、電池10を収容する筐体(例えば、図2に記載された第一の部分111と第二の部分112によって形成される筐体)は、電気キャビティと、熱管理部材50と収集キャビティとを含んでもよい。電気キャビティは、複数の電池セル20を収容するために用いられ、熱管理部材50は、電気キャビティと収集キャビティとを隔離するために用いられ、収集キャビティは、放圧機構213が作動する時に放圧機構213が設けられる電池セル20からの排出物を収集するために用いられる。
熱管理部材50を用いて電池セル20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とを分離し、放圧機構213が作動する時に、電池セル20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ないか又はわずかに入り、それによって電気キャビティにおける電気的な接続に影響を与えないため、電池10の安全性を向上させることができる。
選択的に、いくつかの実施例では、電池10を収容する筐体(例えば、図2に記載された第一の部分111と第二の部分112によって形成される筐体)は、熱管理部材50を防護するための防護部品をさらに含んでもよく、防護部品は、熱管理部材50と前記収集キャビティを形成し、さらに電池セル20の排出物を効果的に収集と緩衝し、その危険性を低減することができる。
本出願の一つの実施例は、電力消費装置をさらに提供し、この電力消費装置は、前述各実施例における電池10を含んでもよい。選択的に、電力消費装置は、車両1、船舶又は宇宙航空機であってもよい。
上文は本出願の実施例の電池10と電力消費装置を記述したが、以下は、本出願の実施例の電池の製造方法と装置を記述し、ここで、詳細に記述されていない部分は前述の各実施例を参照することができる。
図23は、本出願の一つの実施例の電池の製造方法200の概略フローチャートを示す。図23に示すように、この方法200は、
放圧機構を含む電池セルを提供するステップであって、前記放圧機構は、前記電池セルの第一の壁に設置され、前記放圧機構は、前記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逃すために用いられるS210と、
前記電池セルの温度を調節するように流体を収容するための熱管理部材を提供するステップであって、前記熱管理部材の第一の表面は、前記第一の壁に付設されるS220と、
前記放圧機構と対向して設置され、前記放圧機構が作動する時に、前記放圧機構が所定角度で開かれるように前記放圧機構を支持することによって、前記電池セルの排出物が前記熱管理部材に向けて排出されることができるように構成される支持部材を提供するS230とを含んでもよい。
放圧機構を含む電池セルを提供するステップであって、前記放圧機構は、前記電池セルの第一の壁に設置され、前記放圧機構は、前記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逃すために用いられるS210と、
前記電池セルの温度を調節するように流体を収容するための熱管理部材を提供するステップであって、前記熱管理部材の第一の表面は、前記第一の壁に付設されるS220と、
前記放圧機構と対向して設置され、前記放圧機構が作動する時に、前記放圧機構が所定角度で開かれるように前記放圧機構を支持することによって、前記電池セルの排出物が前記熱管理部材に向けて排出されることができるように構成される支持部材を提供するS230とを含んでもよい。
図24は、本出願の一つの実施例の電池の製造装置300の概略ブロック図を示す。図24に示すように、電池の製造装置300は、提供モジュール310を含んでもよい。
提供モジュール310は、放圧機構を含む電池セルを提供することであって、前記放圧機構は、前記電池セルの第一の壁に設置され、前記放圧機構は、前記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逃すために用いられることと、前記電池セルの温度を調節するように流体を収容するための熱管理部材を提供することであって、前記熱管理部材の第一の表面は、前記第一の壁に付設されることと、前記放圧機構と対向して設置され、前記放圧機構が作動する時に、前記放圧機構が所定角度で開かれるように前記放圧機構を支持することによって、前記電池セルの排出物が前記熱管理部材に向けて排出されることができるように構成される支持部材を提供することとに用いられる。
好ましい実施例を参照して本出願を記述したが、本出願の範囲を逸脱しない場合に、それに対して様々な改良を行ってもよく、且つ同等物でそのうちの部材を置き換えてもよい。特に、構造上の衝突が存在しない限り、各実施例に言及された各技術的特徴は、いずれも任意の方式で組み合わせることができる。本出願は、明細書で開示された特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に含まれるすべての技術案を含む。
1 車両
10 電池
20 電池セル
21 電池ボックス
21a 第一の壁
22 電極アセンブリ
23 集電部品
30 コントローラ
40 モータ
50 熱管理部材
51 第一の表面
52 放圧穴
53 第一の熱伝導板
54 第二の熱伝導板
55 流路
60 支持部材
61 第三の部分
62 第四の部分
63 第五の部分
111 第一の部分
112 第二の部分
211 ケース
212 カバープレート
213 熱管理部材
214 電極端子
214a 第一の電極端子
214b 第二の電極端子
221a 第一のタブ
222a 第二のタブ
300 製造装置
310 提供モジュール
541 第一の領域
2131 脆弱領域
2132 接続領域
2132a 第一の接続領域
2132b 第二の接続領域
2132c 第三の接続領域
2132d 第四の接続領域
10 電池
20 電池セル
21 電池ボックス
21a 第一の壁
22 電極アセンブリ
23 集電部品
30 コントローラ
40 モータ
50 熱管理部材
51 第一の表面
52 放圧穴
53 第一の熱伝導板
54 第二の熱伝導板
55 流路
60 支持部材
61 第三の部分
62 第四の部分
63 第五の部分
111 第一の部分
112 第二の部分
211 ケース
212 カバープレート
213 熱管理部材
214 電極端子
214a 第一の電極端子
214b 第二の電極端子
221a 第一のタブ
222a 第二のタブ
300 製造装置
310 提供モジュール
541 第一の領域
2131 脆弱領域
2132 接続領域
2132a 第一の接続領域
2132b 第二の接続領域
2132c 第三の接続領域
2132d 第四の接続領域
本出願の実施例の技術案は、放圧機構に対応する支持部材を設置することにより、放圧機構が作動する時に、支持部材は、放圧機構を支持し、放圧機構が完全に開くのを阻止することができ、それによって放圧機構が所定角度で開かれ、電池セルの排出物が、放圧機構の開いた所定角度の開口を介して、流体を収容している熱管理部材から指定方向に向かって排出されることができ、このように電池セルの排出物を熱管理部材と接触させ、それによって熱管理部材が電池セルの排出物を冷却して温度を低下することができる。
支持部材と放圧機構との間に隙間を設置することにより、放圧機構が作動する時に開き空間を提供することができ、放圧機構が円滑に作動することができ、電池セルの排出物が放圧機構から円滑に排出されることができる。
熱管理部材上に感温材料が設置されることにより、放圧機構が作動する時に、熱管理部材上の感温材料が所定角度で排出された排出物によって溶融され、さらに熱管理部材が破壊されやすくなり、流体が熱管理部材の内部から排出されて電池セルの温度を急速に低下させることができる。
これに鑑み、本出願は、技術案を提供し、放圧機構に対応する支持部材を設置することにより、放圧機構が作動する時に、支持部材は、放圧機構を支持し、放圧機構が完全に開くのを阻止することができ、それによって放圧機構が所定角度で開かれ、電池セルの排出物が、放圧機構の開いた所定角度の開口を介して、流体を収容している熱管理部材から指定方向に向かって排出されることができ、このように電池セルの排出物を熱管理部材と接触させ、ひいては熱管理部材を破壊して流体を熱管理部材から流出させることができ、電池セルの排出物の温度を低下し、排出物の危険性を低減し、さらに電池の安全性を向上させる。
いくつかの実施例では、図8に示すように、放圧機構213が作動していない時に、支持部材60と放圧機構213との間には、隙間を有し、この隙間は、放圧機構213に開き空間を提供することができる。それによって放圧機構213は、円滑に作動することができ、電池セル20の排出物が放圧機構213から円滑に排出されることができる。
図12は、本出願の一実施例による電池10の断面構造概略図である。ここで、図12において点線で示される放圧機構213は、非作動時にあり、図12において実線で示される放圧機構213は、作動時にある。図12に示すように、放圧機構213が作動する時に、支持部材60は、放圧機構213が所定角度θで開かれるように放圧機構213を支持することができ、それによって電池セル20の排出物が熱管理部材50に向かって排出されることができる。このように、排出物は、放圧機構213が開かれた所定角度に沿って、熱管理部材50に向かって排出され、電池セル20から離れることができ、その危険性を低減し、それによって電池10の安全性を向上させることができる。
選択的に、支持部材60の構造は、長尺構造である。いくつかの実施例では、長尺状構造の支持部材60の幅は一致し、即ち支持部材60は直方体構造である。別の実施例では、支持部材の剛性を高めるために、長尺状構造の支持部材60の中間領域の幅を、長尺状構造の支持部材60の両端領域の幅よりも大きく設定することができる。例えば、図13は、本出願の実施例による支持部材の構造概略図である。図13に示すように、支持部材60は、第三の部分61と、第四の部分62と第五の部分63とを含み、第三の部分61と第四の部分62は長尺状構造であり、第五の部分63は円柱状構造であり、且つ第三の部分61と第四の部分62の幅は、いずれも第五の部分63の幅よりも小さい。無論、理解できるように、支持部材60は、円筒状、正方形などの構造であってもよく、放圧機構213を支持することができればよい。
熱管理部材50の第一の表面51は、電池セル20の第一の壁21aに付設される。つまり、電池セル20の放圧機構213が設置される壁は、熱管理部材50に向けられる。このように、放圧機構213が作動した後に、電池セル20の排出物は、熱管理部材50に向かって排出されることができる。
図15は、本出願のいくつかの実施例に開示された電池の構造概略図である。図16は、図15に示す電池のA部分の拡大構造概略図である。いくつかの実施例では、図15に示すように、熱管理部材50は、第一の熱伝導板53と第二の熱伝導板54とをさらに含んでもよく、第一の熱伝導板53は、第一の壁21aと第二の熱伝導板54との間に位置し且つ第一の壁21aに付設され、第一の熱伝導板53と第二の熱伝導板54とは、流体を収容するための流路55を形成する。図16に示すように、第二の熱伝導板54の第一の領域541は、第一の熱伝導板53から離れる方向に凹んで凹溝を形成する。このように、凹溝に流路55が形成される。
選択的に、熱管理部材50は、放圧機構213が作動する時に所定角度で排出された排出物によって破壊されて、熱管理部材50内の流体が熱管理部材50の内部から排出され、さらに電池セル20の温度を低下させることができるように構成される。なお、放圧機構213上の脆弱領域2131と支持部材60の存在により、放圧機構213が作動する時に、支持部材60は、放圧機構213の脆弱領域2131を支持することができ、さらに脆弱領域2131が所定角度で開かれることができ、電池セル20の排出物が所定角度に沿って熱管理部材50に向かって集中的に排出されることができ、このように熱管理部材50がより迅速に破壊されることができ、電池セル20の熱暴走に対する熱管理部材50の迅速な応答能力を向上させる。
Claims (20)
- 電池であって、
放圧機構(213)を含む電池セル(20)であって、前記放圧機構(213)は、前記電池セル(20)の第一の壁(21a)に設置され、前記放圧機構(213)は、前記電池セル(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逃すために用いられる電池セル(20)と、
前記電池セル(20)の温度を調節するように流体を収容するための熱管理部材(50)であって、前記熱管理部材(50)の第一の表面(51)は、前記第一の壁(21a)に付設される熱管理部材(50)と、
前記放圧機構(213)と対向して設置され、前記放圧機構(213)が作動する時に、前記放圧機構(213)が所定角度で開かれるように前記放圧機構(213)を支持することによって、前記電池セル(20)の排出物が前記熱管理部材(50)に向けて排出されることができるように構成される支持部材(60)とを含む、ことを特徴とする電池。 - 前記支持部材(60)と前記放圧機構(213)との間には、前記放圧機構(213)に開き空間を提供するように構成される隙間を有する、請求項1に記載の電池。
- 前記放圧機構(213)上には、脆弱領域(2131)と接続領域(2132)が設置されており、前記脆弱領域(2131)と前記接続領域(2132)とは、前記放圧機構(213)が作動する時に、前記放圧機構(213)が前記脆弱領域(2131)で破断して所定角度で開かれることができるように環状を形成する、請求項1又は2に記載の電池。
- 前記脆弱領域(2131)における最遠点の前記第一の表面(51)における正投影は、前記支持部材(60)の前記第一の表面(51)における正投影とずれており、前記最遠点は、前記脆弱領域(2131)における前記接続領域(2132)から最も離れた点である、請求項3に記載の電池。
- 前記支持部材(60)の延在方向は、前記接続領域(2132)の延在方向と平行であり、前記接続領域(2132)の延在方向は、前記接続領域(2132)と前記脆弱領域(2131)とが接続される一端から前記接続領域(2132)と前記脆弱領域(2131)とが接続される他端に向かう方向であり、前記支持部材(60)の延在方向は、前記支持部材(60)の長手方向である、請求項4に記載の電池。
- 前記脆弱領域(2131)の形状は、「C」字状と、「Z」字状と、「S」字状とのうちの少なくとも一つを含む、請求項3から5のいずれか1項に記載の電池。
- 前記支持部材(60)の構造は、長尺構造である、請求項1から6のいずれか1項に記載の電池。
- 前記長尺構造の中間領域の幅は、前記長尺構造の両端領域の幅よりも大きい、請求項7に記載の電池。
- 前記熱管理部材(50)上には、放圧穴(52)が設置されており、前記放圧穴(52)は、前記放圧機構(213)と対向して設置され、前記放圧穴(52)は、前記排出物を排出するように構成される、請求項1から8のいずれか1項に記載の電池。
- 前記支持部材(60)は、前記放圧穴(52)の一部を遮蔽し、且つ前記支持部材(60)が前記放圧穴(52)を遮蔽する面積は、前記放圧穴(52)の面積の30%以下である、請求項9に記載の電池。
- 前記支持部材(60)は、前記放圧穴(52)内に設置される、請求項9又は10に記載の電池。
- 前記支持部材(60)の構造は、中空構造であり、前記支持部材(60)は、流体を収容し、前記支持部材(60)は、前記支持部材(60)における前記流体が排出されるように前記放圧機構(213)が作動する時に前記排出物によって破壊されて、前記電池セル(20)の排出物の温度を低減することができるように構成される、請求項1から11のいずれか1項に記載の電池。
- 複数の前記放圧穴(52)は、一つの前記支持部材(60)と対向して設置される、請求項9から12のいずれか1項に記載の電池。
- 前記支持部材(60)の融点は、600℃未満である、請求項1から13のいずれか1項に記載の電池。
- 前記熱管理部材(50)は、前記放圧機構(213)が作動する時に、前記所定角度で排出された排出物によって破壊されて、前記熱管理部材(50)内の前記流体が前記熱管理部材(50)の内部から排出されることができるように構成される、請求項1から14のいずれか1項に記載の電池。
- 前記熱管理部材(50)上には、感温材料が設置されており、前記感温材料は、前記放圧機構(213)が作動する時に前記所定角度で排出された排出物によって溶融されて、前記流体が前記熱管理部材(50)の内部から排出されることができるように構成される、請求項15に記載の電池。
- 前記感温材料は、前記熱管理部材(50)における前記所定角度で排出された排出物に向かう領域上に設置される、請求項16に記載の電池。
- 請求項1から17のいずれか1項に記載の電池を含む、ことを特徴とする電力消費装置。
- 電池の製造方法であって、
放圧機構(213)を含む電池セル(20)を提供することであって、前記放圧機構(213)は、前記電池セル(20)の第一の壁(21a)に設置され、前記放圧機構(213)は、前記電池セル(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逃すために用いられることと、
前記電池セル(20)の温度を調節するように流体を収容するための熱管理部材(50)を提供することであって、前記熱管理部材(50)の第一の表面(51)は、前記第一の壁(21a)に付設されることと、
前記放圧機構(213)と対向して設置され、前記放圧機構(213)が作動する時に、前記放圧機構(213)が所定角度で開かれるように前記放圧機構(213)を支持することによって、前記電池セル(20)の排出物が前記熱管理部材(50)に向けて排出されることができるように構成される支持部材(60)を提供することとを含む、ことを特徴とする電池の製造方法。 - 電池の製造装置であって、
放圧機構(213)を含む電池セル(20)を提供することであって、前記放圧機構(213)は、前記電池セル(20)の第一の壁(21a)に設置され、前記放圧機構(213)は、前記電池セル(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逃すために用いられることと、
前記電池セル(20)の温度を調節するように流体を収容するための熱管理部材(50)を提供することであって、前記熱管理部材(50)の第一の表面(51)は、前記第一の壁(21a)に付設されることと、
前記放圧機構(213)と対向して設置され、前記放圧機構(213)が作動する時に、前記放圧機構(213)が所定角度で開かれるように前記放圧機構(213)を支持することによって、前記電池セル(20)の排出物が前記熱管理部材(50)に向けて排出されることができるように構成される支持部材(60)を提供することとに用いられる提供モジュールを含む、ことを特徴とする電池の製造装置。
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