JP2025511579A - バッテリ、バッテリ・モジュール、バッテリ・パック、および車両 - Google Patents

Abstract

バッテリ・パックを有する車両。バッテリ・パックは、バッテリまたはバッテリ・モジュールを備える。バッテリ・パックは、バッテリ・シェルおよび防爆バルブを備える。防爆バルブは、バッテリ・シェルに配置され、ノッチ溝を設けられ、開口部エリアを有する。ノッチ溝の深さ方向において、開口部エリアの正投影の外縁は、既定の開口部境界であり、開口部エリアの正投影の面積はＳ_１であり、Ｓ_１の単位はｍｍ^２であり、バッテリの容量はＡであり、Ａの単位はＡｈである。バッテリの正極材料が、かんらん石型構造を有する化合物である場合、Ｓ_１およびＡはＳ_１＞０．５Ａを満たす。バッテリの正極材料が層状化合物を含む場合、Ｓ_１およびＡはＳ_１＞１．２Ａを満たす。

Description

関連出願への相互参照
本開示は、ＢＹＤ株式会社によって２０２２年５月１２日に出願された中国特許出願第２０２２１０５１２５４９．３号「ＢＡＴＴＥＲＹ，ＢＡＴＴＥＲＹ ＭＯＤＵＬＥ，ＢＡＴＴＥＲＹ ＰＡＣＫ，ＡＮＤ ＶＥＨＩＣＬＥ」に対する優先権および利益を主張する。上記の参照された出願の内容全体は、参照によって本明細書に組み込まれる。

本開示は、バッテリ技術の分野に関し、特に、バッテリ、バッテリ・モジュール、バッテリ・パック、および車両に関する。

関連技術において、バッテリ（例えば、リチウムイオン・バッテリ）の防爆バルブは、バッテリが酷使されるか、またはバッテリ内部の空気圧が増やされたときに圧力解放のために適時に開かれるように設計されており、それによって、バッテリの発火または爆発などの安全上の問題を防ぐ。しかし、実際の適用中に、バッテリの内圧が適時に解放されないか、または圧力解放速度が十分に速くない場合、バッテリの発火または爆発などの安全事故が引き起こされる。

本開示は、関連技術に存在する技術的問題のうちの少なくとも１つを解決するよう意図されている。したがって、本開示の目的は、バッテリを提供し、バッテリの使用安全性を向上させることである。

本開示の別の目的は、バッテリを含んでいるバッテリ・モジュールを提供することである。

本開示のさらに別の目的は、バッテリまたはバッテリ・モジュールを含んでいるバッテリ・パックを提供することである。

本開示のさらに別の目的は、バッテリ・パックを含んでいる車両を提供することである。

本開示の第１の態様の実施形態は、バッテリを提供する。バッテリは、バッテリ・シェル、防爆バルブを含む。防爆バルブはバッテリ・シェルに配置され、ノッチ溝が防爆バルブに設けられ、防爆バルブは開口部領域を含む。ノッチ溝の深さ方向において、開口部領域の正投影の外縁は、既定の開口部境界であり、開口部領域の正投影の面積はＳ_１であり、Ｓ_１の単位はｍｍ^２であり、バッテリの容量はＡであり、Ａの単位はＡｈであり、Ｓ_１およびＡはＳ_１＞０．５Ａを満たす。

本開示の実施形態において提供されるバッテリによれば、バッテリの容量Ａに対する開口部領域の面積Ｓ_１の比率を制御することによって、バッテリの内圧が適時かつ迅速に解放されることができるように、バッテリの圧力解放速度が改善され、それによって、バッテリに対する保護およびバッテリの安全性を改善する。

本開示の一部の例によれば、バッテリの正極材料が、かんらん石形構造の化合物である場合、Ｓ_１およびＡはＳ_１＞０．５Ａを満たし、またはバッテリの正極材料が層状化合物を含む場合、Ｓ_１およびＡはＳ_１＞１．２Ａを満たす。

本開示の一部の例によれば、Ｓ_１は８０ｍｍ^２≦Ｓ_１≦１６００ｍｍ^２を満たす。

本開示の一部の例によれば、Ａは３０Ａｈ≦Ａ≦４００Ａｈを満たす。

本開示の一部の例によれば、ノッチ溝は、互いに対向して配置された２つの第１の円弧セグメント、第１の直線セグメント、および互いに離れて間隔を空けられた２つの第２の直線セグメントを含み、第１の直線セグメントおよび第２の直線セグメントは互いに平行に配置され、第１の直線セグメントの２つの端部は、２つの第１の円弧セグメントにそれぞれ接続され、第２の直線セグメントの各々は、対応する第１の円弧セグメントに接続され、ノッチ溝の深さ方向において、ノッチ溝の正投影の外縁の２つの自由端が接続されて接続線を形成し、接続線およびノッチ溝の正投影の外縁は、既定の開口部境界を一緒に形成する。

本開示の一部の例によれば、第１の補強溝が開口部領域に形成され、第１の補強溝は２つの第４の円弧セグメントを含み、２つの第４の円弧セグメントは、防爆バルブの幅方向に沿って対称に配置され、２つの第４の円弧セグメントの頂点は互いに一致し、第４の円弧セグメントのうちの一方の第４の円弧セグメントの２つの端部は、第２の直線セグメントまで伸び、第４の円弧セグメントのうちの他方の第４の円弧セグメントの２つの端部は、第１の直線セグメントまで伸びる。

本開示の一部の例によれば、ノッチ溝の深さ方向において、第１の補強溝の深さは、ノッチ溝の深さより小さい。

本開示の一部の例によれば、ノッチ溝は、互いに対向して配置された２つの第２の円弧セグメント、および互いに平行に配置された２つの第３の直線セグメントを含み、第３の直線セグメントの各々の２つの端部は、２つの第２の円弧セグメントにそれぞれ接続され、２つの第３の直線セグメントおよび２つの第２の円弧セグメントは、閉じられた環状構造を形成し、ノッチ溝の深さ方向において、ノッチ溝の正投影の外縁は既定の開口部境界を形成する。

本開示の一部の例によれば、第２の補強溝が開口部領域に形成され、第２の補強溝は、２つの第８の直線セグメントおよび１つの第９の直線セグメントを含み、２つの第８の直線セグメントの各々の１つの端部は、第９の直線セグメントに接続され、２つの第８の直線セグメント間に角度が形成され、２つの第８の直線セグメントの他の端部は、２つの第３の直線セグメントまでそれぞれ伸び、第９の直線セグメントの他の端部は、第２の円弧セグメントに接続される。

本開示の一部の例によれば、ノッチ溝は、第４の直線セグメントおよび４つの第５の直線セグメントを含み、第４の直線セグメントの２つの端部は、予め設定された角度で配置された２つの第５の直線セグメントにそれぞれ接続され、ノッチ溝の深さ方向において、第４の直線セグメントの同じ端部に配置された２つの第５の直線セグメントの正投影の自由端部の間に円弧状セグメントが定義され、円弧状セグメントは、予め設定された角度の頂点を円の中心として使用し、第４の直線セグメントの同じ側に配置された２つの第５の直線セグメントの正投影の自由端部の間に第６の直線セグメントが定義され、２つの円弧状セグメントおよび２つの第６の直線セグメントが、既定の開口部境界を一緒に形成する。

本開示の一部の例によれば、防爆バルブは、接続セグメント、支持セグメント、および緩衝セグメントを含み、接続セグメントは、支持セグメントの外周側に接続され、支持セグメントおよび接続セグメントは、支持セグメントの厚さ方向に沿って互いに離れて間隔を空けられ、緩衝セグメントは、接続セグメントと支持セグメントの間に接続され、支持セグメントに開口部領域が設けられる。

本開示の一部の例によれば、防爆バルブに溝が形成され、溝の底壁にノッチ溝が形成される。

本開示の一部の例によれば、ノッチ溝の深さ方向において、溝の正投影の外縁およびノッチ溝の正投影の外縁は、重複する領域を有する。

本開示の一部の例によれば、防爆バルブの形状は、楕円または陸上競技トラック形である。

本開示の一部の例によれば、防爆バルブは、平板構造のものである。

本開示の一部の例によれば、バッテリの体積はＶであり、Ｖの単位はｍｍ^３であり、Ｖは４００００ｍｍ^３≦Ｖ≦３５０００００ｍｍ^３を満たす。

本開示の一部の例によれば、バッテリの体積はＶであり、Ｖの単位はｍｍ^３であり、Ｓ_１およびＶは０．３ｍｍ^－１≦５０００×Ｓ_１／Ｖを満たす。

本開示の一部の例によれば、バッテリの体積はＶであり、Ｖの単位はｍｍ^３であり、Ｓ_１およびＶは５０００×Ｓ_１／Ｖ≦６ｍｍ^－１を満たす。

本開示の一部の例によれば、バッテリの体積はＶであり、Ｖの単位はｍｍ^３であり、バッテリの正極材料がかんらん石形構造の化合物である場合、Ｓ_１およびＶは０．３ｍｍ^－１≦５０００×Ｓ_１／Ｖ≦５ｍｍ^－１を満たす。

本開示の一部の例によれば、バッテリの体積はＶであり、Ｖの単位はｍｍ^３であり、バッテリの正極材料が層状化合物を含む場合、Ｓ_１およびＶは０．５ｍｍ^－１≦５０００×Ｓ_１／Ｖ≦６ｍｍ^－１を満たす。

本開示の一部の例によれば、ノッチ溝の深さ方向において、防爆バルブの正投影の面積はＳであり、Ｓの単位はｍｍ^２であり、Ｓは１７８．５ｍｍ^２≦Ｓ≦５２１２．５ｍｍ^２を満たす。

本開示の一部の例によれば、ノッチ溝の深さ方向において、防爆バルブの正投影の面積はＳであり、Ｓの単位はｍｍ^２であり、ＳおよびＳ_１は０．３≦Ｓ_１／Ｓ≦０．９５をさらに満たす。

本開示の第２の態様の実施形態は、第１の態様の実施形態に従うバッテリを含んでいるバッテリ・モジュールを提供する。

本開示の第３の態様の実施形態は、第１の態様の実施形態に従うバッテリまたは第２の態様の実施形態に従うバッテリ・モジュールを含んでいるバッテリ・パックを提供する。

本開示の第４の態様の実施形態は、第１の態様の実施形態に従うバッテリまたは第３の態様の実施形態に従うバッテリ・パックを含んでいる車両を提供する。

本開示のさらなる態様および利点は、以下の説明において与えられるが、その一部は、以下の説明から明らかになるか、または本開示の実践から学習されることができる。

本開示の前述のおよび／または追加の態様および利点は、以下の添付の図面を参照して行われる実施形態の説明において明らかになり、理解可能になるであろう。

本開示の実施形態による、バッテリの概略図である。 本開示の実施形態による、防爆バルブの概略断面図である。 本開示の実施形態による、防爆バルブの概略図である。 本開示の別の実施形態による、防爆バルブの概略図である。 本開示のさらに別の実施形態による、防爆バルブの概略図である。 本開示のさらに別の実施形態による、防爆バルブの概略図である。 本開示による、比較例１および実施例１～３のバッテリの圧力解放速度の概略比較図である。 本開示による、比較例２および実施例４～６のバッテリの圧力解放速度の概略比較図である。 本開示による、比較例３および実施例７～９のバッテリの圧力解放速度の概略比較図である。 本開示による、比較例４および実施例１０～１２のバッテリの圧力解放速度の概略比較図である。 本開示による、比較例５および実施例１３～１５のバッテリの圧力解放速度の概略比較図である。 本開示による、比較例５および実施例１６～１８のバッテリの圧力解放速度の概略比較図である。 本開示による、比較例６および実施例１９～２１のバッテリの圧力解放速度の概略比較図である。 本開示による、比較例６および実施例２２～２４のバッテリの圧力解放速度の概略比較図である。 本開示による、比較例７および実施例２５のバッテリの圧力解放速度の概略比較図である。 本開示による、比較例８および実施例２６のバッテリの圧力解放速度の概略比較図である。 本開示による、比較例９および実施例２７のバッテリの圧力解放速度の概略比較図である。 本開示による、比較例１０および実施例２８のバッテリの圧力解放速度の概略比較図である。 本開示による、比較例１１および実施例２９のバッテリの圧力解放速度の概略比較図である。 本開示による、比較例１２および実施例３０のバッテリの圧力解放速度の概略比較図である。 本開示の実施形態による、平板構造の防爆バルブの概略図である。 本開示の実施形態による、平板構造の防爆バルブの概略断面図である。 本開示の実施形態による、車両の概略図である。 本開示の別の実施形態による、車両の概略図である。 本開示のさらに別の実施形態による、車両の概略図である。

本開示の実施形態が以下で詳細に説明され、添付の図面を参照して説明される実施形態は、例示的である。以下では、図２～図２２を参照して、本開示の第１の態様の実施形態によるバッテリ１００について説明する。

図１～図２２に示されているように、バッテリ１００は、本開示の第１の態様の実施形態によれば、バッテリ・シェル１０および防爆バルブ２０を含む。

詳細には、防爆バルブ２０はバッテリ・シェル１０に配置される。防爆バルブ２０にノッチ溝２５が設けられる。防爆バルブ２０は、開口部領域２４を含む。ノッチ溝２５の深さ方向（すなわち、ノッチ溝２５の溝上部から溝下部への方向）において、開口部領域２４の正投影の外縁は、既定の開口部境界であり、開口部領域２４の正投影の面積はＳ_１であり、Ｓ_１の単位はｍｍ^２であり、バッテリ１００の容量はＡであり、Ａの単位はＡｈである。Ｓ_１およびＡはＳ_１＞０．５Ａを満たす。前述の式では、開口部領域２４の面積Ｓ_１の単位は平方ミリメートルであり、バッテリ１００の容量Ａの単位はアンペア時である。バッテリ１００の内圧が過度に大きい場合、バッテリ１００内の気体が防爆バルブ２０の開口部領域２４からスムーズに放出され、バッテリ１００の使用安全性を保証することができる。

本開示の実施形態において提供されるバッテリ１００によれば、バッテリ１００の容量Ａに対する開口部領域２４の面積Ｓ_１の比率を制御することによって、バッテリ１００の内圧が適時かつ迅速に解放されることができるように、バッテリ１００の圧力解放速度が改善され、それによって、バッテリ１００に対する保護およびバッテリ１００の安全性を改善する。

バッテリ１００の正極材料が、かんらん石形構造の化合物である場合、Ｓ_１およびＡはＳ_１＞０．５Ａを満たす。このようにして、かんらん石形構造の化合物をバッテリ１００の正極材料として選択することによって、高容量のバッテリ１００が得られることができ、その結果、バッテリ１００は優れた電気化学的性能を有することができる。かんらん石形構造の化合物は、リン酸鉄リチウム、リン酸マンガン鉄リチウム、またはリン酸鉄リチウムおよびリン酸マンガン鉄リチウムの混合物から選択されてもよいが、これらに限定されない。

バッテリ１００の正極材料が層状化合物を含む場合、Ｓ_１およびＡはＳ_１＞１．２Ａを満たす。層状化合物の活性が高いため、層状化合物をバッテリ１００の正極材料として選択することによって、バッテリ１００の内部で活物質が占める割合が大きくなり、その結果、バッテリ１００のエネルギーが大きくなり、バッテリ１００の容量が大きくなる。したがって、バッテリ１００は、防爆バルブ２０の圧力解放速度に対するより高い要件を有する。Ｓ_１＞１．２Ａを満たすようにＳ_１およびＡ設定することによって、防爆バルブ２０の開口部領域２４の面積が大きくなり、バッテリ１００内の気体をきるだけ早く排出することをより促進し、それによって、バッテリ１００の安全性をより効果的に改善する。バッテリ１００の正極材料は、リチウムニッケルコバルトマンガン酸素三元層状材料（ｌｉｔｈｉｕｍ ｎｉｃｋｅｌ ｃｏｂａｌｔ ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｏｘｙｇｅｎ ｔｅｒｎａｒｙ ｌａｙｅｒｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌ）、リン酸鉄リチウムおよびリチウムニッケルコバルトマンガン酸素三元層状材料、またはリチウム鉄マンガンおよびリチウムニッケルコバルトマンガン酸素三元層状材料から選択されてもよいが、これらに限定されない。

以下では、比較例１～４（すなわち、関連技術）および実施例１～１２（すなわち、本開示の実施形態）を使用することによって説明が提供される。比較例１～４におけるバッテリ１００および実施例１～１２おけるバッテリ１００は、ＧＢ／Ｔ ３１４８５－２０１５に規定された方法を使用することによって別々に試験され、バッテリ１００の対応する圧力解放速度曲線が記録される。関連技術におけるバッテリは、基本的に、実施形態におけるバッテリ１００と同じであり、バッテリ間の違いは、開口部領域２４の正投影の面積Ｓ_１およびバッテリ容量Ａの値のみに存在する。

バッテリ１００の正極材料がリン酸鉄リチウムである場合、比較例１および２におけるバッテリの開口部領域２４の正投影の面積Ｓ_１およびバッテリ容量Ａ、ならびに実施例１～１２におけるバッテリ１００の開口部領域２４の正投影の面積Ｓ_１およびバッテリ容量Ａは、下の表１から選択される。比較例１、比較例２、および実施例１～６の圧力解放速度試験結果が、図７および図８に示される。

表１、図７、および図８を参照すると、図７が、バッテリ１００の内圧が増加して圧力が解放されるときの実施例１～３および比較例１におけるバッテリ１００の内部の空気圧変化の曲線図であるということが、学習されることができる。図８は、バッテリ１００の内圧が増加して圧力が解放されるときの実施例４～６および比較例２におけるバッテリ１００の内部の空気圧変化の曲線グラフである。曲線図から、単位時間当たりの、実施例１～６におけるバッテリ１００の空気圧減少の変化値が、比較例１および比較例２におけるバッテリ１００の空気圧減少の変化値よりも大きいということが、理解されることができる。

バッテリ１００の正極材料がリチウムニッケルコバルトマンガン酸素三元層状材料である場合、比較例３および４におけるバッテリの開口部領域２４の正投影の面積Ｓ_１およびバッテリ容量Ａ、ならびに実施例７～１２におけるバッテリ１００の開口部領域２４の正投影の面積Ｓ_１およびバッテリ容量Ａは、下の表２から選択される。比較例３、比較例４、および実施例７～１２の圧力解放速度試験結果が、図９および図１０に示される。

表２、図９、および図１０を参照すると、図９が、バッテリ１００の内圧が増加して圧力が解放されるときの実施例７～９および比較例３におけるバッテリ１００の内部の空気圧変化の曲線図であるということが、学習されることができる。図１０は、バッテリ１００の内圧が増加して圧力が解放されるときの実施例１０～１２および比較例４におけるバッテリ１００の内部の空気圧変化の曲線グラフである。曲線図から、単位時間当たりの、実施例７～１２におけるバッテリ１００の空気圧減少の変化値が、比較例３および比較例４におけるバッテリ１００の空気圧減少の変化値よりも大きいということが、理解されることができる。

したがって、実施例１～１２を参照すると、本開示の実施形態において保護されるＳ_１／ａの値の範囲は、開口部領域２４の正投影の面積Ｓ_１を効果的に増やすことができ、単位時間当たりの防爆バルブ２０から排出される気体の量を増やすことができ、それによって、本開示の防爆バルブ２０を使用しているバッテリ１００の安全性を向上させる。

一部の実施形態では、Ｓ_１は８０ｍｍ^２≦Ｓ_１≦１６００ｍｍ^２を満たす。開口部領域２４の正投影の面積が８０ｍｍ^２未満である場合、開口部領域２４の面積は小さく、バッテリ１００内の気体をできるだけ早く排出するという要件が満たされないことがある。開口部領域２４の正投影の面積が１６００ｍｍ^２より大きい場合、開口部領域２４の面積は大きく、防爆バルブ２０の構造強度が低減されることがある。

一部の実施形態では、Ａは３０Ａｈ≦Ａ≦４００Ａｈを満たす。バッテリ１００の容量が３０Ａｈ未満である場合、バッテリ１００の容量は低く、電気化学的性能が不十分であることがある。バッテリ１００の容量が４００Ａｈより高い場合、バッテリ１００の容量は高く、バッテリ１００の電極材料に対する要件が過度に高くなり、バッテリ１００の安全性能が低減されることがある。

したがって、８０ｍｍ^２≦Ｓ_１≦１６００ｍｍ^２および３０Ａｈ≦Ａ≦４００Ａｈをそれぞれ満たすようにＳ_１およびＡを設定することによって、開口部領域２４の面積は適切になり、その結果、防爆バルブ２０の構造強度が保証されながら、防爆バルブ２０の圧力解放速度が改善される。加えて、バッテリ１００は、バッテリ１００の優れた充放電性能を満たすことができる適切な容量を有し、バッテリ１００の内圧が増加した後に気体が適時に排出されることができることを保証することもでき、それによって、バッテリ１００が安全に使用されることができることを保証する。

本開示の一部の実施形態によれば、ノッチ溝２５は、Ｃ字形ノッチ溝または二重Ｙ字型ノッチ溝として構成されてもよい。ノッチ溝２５のパターンは、前述の形状に限定されず、ノッチ溝は任意の形状のノッチ溝２５であってもよい。ノッチ溝２５は、さまざまな使用機会を満たすように要件に従って設計されてもよい。

本開示の一部の特定の実施形態によれば、図３および図４を参照して、ノッチ溝２５はＣ字形ノッチ溝である。ノッチ溝２５は、互いに対向して配置された２つの第１の円弧セグメント２５１、第１の直線セグメント２５２、および互いに離れて間隔を空けられた２つの第２の直線セグメント２５３を含む。第１の直線セグメント２５２および第２の直線セグメント２５３は、互いに平行に配置される。第１の直線セグメント２５２の２つの端部は、２つの第１の円弧セグメント２５１にそれぞれ接続される。第２の直線セグメント２５３の各々は、対応する第１の円弧セグメント２５１に接続される。言い換えると、第１の直線セグメント２５２の２つの端部は、２つの第１の円弧セグメント２５１の１つの端部にそれぞれ接続され、２つの第１の円弧セグメント２５１の他の端部は、１つの第２の直線セグメント２５３にそれぞれ接続され、２つの第２の直線セグメント２５３は、互いに離れて間隔を空けられる。

図３および図４を参照すると、ノッチ溝２５の深さ方向において、ノッチ溝２５の正投影の外縁の２つの自由端部が接続されて、接続線２６３を形成する。すなわち、防爆バルブの中心から離れた２つの第２の直線セグメント２５３の側縁間の接続線は、接続線２６３である。接続線２６３およびノッチ溝２５の正投影の外縁は、既定の開口部境界を一緒に形成する。この場合、既定の開口部境界内に定義された領域の面積（すなわち、ノッチ溝２５の深さ方向における開口部領域２４の正投影の面積）はＳ_ｃであり、Ｓ_ｃ＝ａ_１×ｂ_１＋π×ｂ１^２／４であり、ノッチ溝２５の全長はＬ_ｃであり、Ｌ_ｃ＝２ａ_１－ｃ_１＋πｂ_１であり、ａ_１は第１の直線セグメント２５２の長さを表し、ｂ_１は第１の直線セグメント２５２の外側と第２の直線セグメント２５３の外側の間の距離を表し、ｃ_１は２つの第２の直線セグメント２５３間の距離、すなわち、接続線２６３の長さを表す。

さらに、ノッチ溝２５の断面は、長方形または逆台形であってもよい。本明細書における「断面」は、ノッチ溝２５の深さ方向と平行な平面である。ノッチ溝２５の断面が逆台形である場合、ノッチ溝２５の幅は、ノッチ溝２５の溝下部に向かう方向に徐々に減少する。この場合、ａ_１は、溝上部または開口部での第１の直線セグメント２５２の外縁の長さとして理解されてもよく、ｂ_１は、溝上部または開口部での第１の円弧セグメント２５１の外縁の直径として理解されてもよい。言い換えると、ノッチ溝２５の深さ方向において（すなわち、ノッチ溝２５の溝開口部から溝下部までの方向において）、ノッチ溝２５の正投影の外縁は、２つの対向する半円を含み、ｂ_１は、半円の各々の直径として理解されてもよく、ａ_１は、２つの半円の中心間の距離として理解されてもよい。

一部の実施形態では、図４および図２３に示されているように、ノッチ溝２５はＣ字形ノッチ溝である。構造補強のための第１の補強溝２９が、開口部領域２４にさらに設けられ、第１の補強溝２９はＸ字形である。第１の補強溝２９は、２つの第４の円弧セグメント２６０を含む。２つの第４の円弧セグメント２６０は、防爆バルブ２０の幅方向（例えば、図４の上下方向）に対称的に配置され、２つの第４の円弧セグメント２６０の頂点は、互いに一致している。第４の円弧セグメント２６０のうちの一方の第４の円弧セグメント２６０の２つの端部は、伸びて第２の直線セグメント２５３にそれぞれ接し、第４の円弧セグメント２６０のうちの他方の第４の円弧セグメント２６０の２つの端部は、伸びて第１の直線セグメント２５２にそれぞれ接する。ノッチ溝２５の深さ方向において、第１の補強溝２９の深さは、ノッチ溝２５の深さより小さい。この場合、既定の開口部境界内に定義された領域の面積（すなわち、ノッチ溝２５の深さ方向における開口部領域２４の正投影の面積）はＳ_ｘであり、Ｓ_ｘ＝Ｓ_ｃ＝ａ_２×ｂ_２＋π×ｂ_２ ^２／４であり、ノッチ溝２５の全長はＬ_ｘであり、Ｌ_ｘ＝Ｌ_ｃ＝２ａ_２－ｃ_２＋πｂ_２であり、ａ_２は第１の直線セグメント２５２の長さを表し、ｂ_２は第１の直線セグメント２５２の外側と第２の直線セグメント２５３の外側の間の距離を表し、ｃ_２は２つの第２の直線セグメント２５３間の距離を表す。

さらに、ノッチ溝２５の断面は、長方形または逆台形であってもよい。本明細書における「断面」は、ノッチ溝２５の深さ方向と平行な平面である。ノッチ溝２５の断面が逆台形である場合、ノッチ溝２５の幅は、ノッチ溝２５の溝下部に向かう方向に徐々に減少する。この場合、ａ_２は、溝上部または開口部での第１の直線セグメント２５２の外縁の長さとして理解されてもよく、ｂ_２は、溝上部または開口部での第１の円弧セグメント２５１の外縁の直径として理解されてもよい。言い換えると、ノッチ溝２５の深さ方向において（すなわち、ノッチ溝２５の溝開口部から溝下部までの方向において）、ノッチ溝２５の正投影の外縁は、２つの対向する半円を含み、ｂ_２は、半円の各々の直径として理解されてもよく、ａ_２は、２つの半円の中心間の距離として理解されてもよい。

本開示の一部の特定の実施形態によれば、図５および図２４に示されているように、ノッチ溝２５は環状ノッチ溝である。構造補強のための第２の補強溝２９０が、開口部領域２４にさらに設けられ、第２の補強溝２９０はＹ字形である。Ｙ字形の第２の補強溝は、環状ノッチ溝の内側に配置され、環状ノッチ溝に接続される。例えば、環状ノッチ溝は、互いに対向して配置された２つの第２の円弧セグメント２５４、および互いに平行に配置された２つの第３の直線セグメント２５５を含む。第３の直線セグメント２５５の各々の２つの端部は、２つの第２の円弧セグメント２５４にそれぞれ接続される。２つの第３の直線セグメント２５５および２つの第２の円弧セグメント２５４は、閉じられた環状構造を形成する。ノッチ溝２５の深さ方向において、ノッチ溝２５の正投影の外縁は、既定の開口部境界を形成する。既定の開口部境界は、防爆バルブの中心から離れた２つの第３の直線セグメント２５５および２つの第２の円弧セグメント２５４の側縁に囲まれてもよい。

第２の補強溝２９０は、２つの第８の直線セグメント２６１および１つの第９の直線セグメント２６２を含む。２つの第８の直線セグメント２６１の各々の１つの端部は、第９の直線セグメント２６２に接続され、２つの第８の直線セグメント２６１間に角度αが形成され、２つの第８の直線セグメント２６１の他の端部は、１つの第３の直線セグメント２５５にそれぞれ接続されてもよい。第９の直線セグメント２６２の他の端部は、第２の円弧セグメント２５４に接続されてもよい。開口部領域２４上の第２の補強溝２９０に対応する厚さは、開口部領域上の環状ノッチ溝に対応する厚さより小さくてもよい。すなわち、第２の補強溝２９０の深さは、環状ノッチ溝の深さより小さい。このようにして、バッテリ１００の内圧が増加した場合に、内圧の影響下で開口部領域２４が外側に突出し、第２の補強溝２９０は、変形による開口部領域２４の変形に抵抗することができ、それによって、開口部領域２４の構造強度および変形防止能力を向上させ、防爆バルブの誤開口を効果的に防ぐ。この場合、既定の開口部境界内に定義された領域の面積（すなわち、ノッチ溝２５の深さ方向における開口部領域２４の正投影の面積）はＳ_ｙであり、Ｓ_ｙ＝ａ_３×ｂ_３＋π×ｂ_３ ^２／４であり、ノッチ溝２５の全長はＬ_ｙであり、Ｌ_ｙ＝２ｃ_３＋ｄ_３であり、ａ_３は第３の直線セグメント２５５の長さであり、ｂ_３は２つの第３の直線セグメント２５５の外側間の距離であり、ｃ_３は第８の直線セグメント２６１の長さであり、ｄ_３は第９の直線セグメント２６２の長さである。

さらに、ノッチ溝２５の断面は、長方形または逆台形であってもよい。本明細書における「断面」は、ノッチ溝２５の深さ方向と平行な平面である。ノッチ溝２５の断面が逆台形である場合、ノッチ溝２５の幅は、ノッチ溝２５の溝下部に向かう方向に徐々に減少する。この場合、ａ_３は、溝上部または開口部での第３の直線セグメント２５５の外縁の長さとして理解されてもよく、ｂ_３は、溝上部または開口部での第２の円弧セグメント２５４の外縁の直径として理解されてもよい。言い換えると、ノッチ溝２５の深さ方向において（すなわち、ノッチ溝２５の溝開口部から溝下部までの方向において）、ノッチ溝２５の正投影の外縁は、２つの対向する半円を含み、ｂ_３は、半円の各々の直径として理解されてもよく、ａ_３は、２つの半円の中心間の距離として理解されてもよい。

一部の実施形態では、図６を参照すると、ノッチ溝２５は二重Ｙ字型ノッチ溝である。バッテリ１００の内圧が増加して、解放される必要がある場合、二重Ｙ字型ノッチ溝から内圧が解放され、開口部領域２４が支持セグメントに向かって反転されることを引き起こし、圧力解放を実現してもよい。例えば、二重Ｙ字型ノッチ溝は、第４の直線セグメント２５６および４つの第５の直線セグメント２５７を含む。第４の直線セグメント２５６の２つの端部は、予め設定された角度で配置された２つの第５の直線セグメント２５７にそれぞれ接続される。ノッチ溝２５の深さ方向において、第４の直線セグメント２５６の同じ端部に配置された２つの第５の直線セグメント２５７の正投影の自由端部間に円弧状セグメント２５９が定義され、円弧状セグメント２５９は、２つの第５の直線セグメント２５７の予め設定された角度の頂点を円の中心として使用する。第４の直線セグメント２５６の同じ側に配置された２つの第５の直線セグメント２５７の正投影の自由端部間に、第６の直線セグメント２５８が定義される。２つの円弧状セグメント２５９および２つの第６の直線セグメント２５８は、既定の開口部境界を一緒に形成する。第４の直線セグメント２５６および第５の直線セグメント２５７の幅が相対的に小さいく、無視されることができるため、円弧状セグメント２５９および第６の直線セグメント２５８がある点で近似的に交差してもよいということに注意するべきである。円弧状セグメント２５９は、第４の直線セグメント２５６の同じ端部に配置された２つの第５の直線セグメント２５７の正投影の互いに近い側の自由端部によって定義されているとして理解されてもよい。第６の直線セグメント２５８は、第４の直線セグメント２５６の同じ側に配置された２つの第５の直線セグメント２５７の正投影の互いに近い側の自由端部によって定義されているとして理解されてもよい。

図６を参照すると、既定の開口部境界内に定義された領域の面積（すなわち、ノッチ溝２５の深さ方向における開口部領域２４の正投影の面積）はＳ_{ｄｏｕｂｌｅ ｙ}であり、

であり、ノッチ溝２５の全長はＬ_{ｄｏｕｂｌｅ ｙ}＝ａ_４＋４ｃ_４である。第４の直線セグメント２５６の同じ端部に配置された２つの第５の直線セグメント２５７の「自由端部Ｅ」は、第４の直線セグメント２５６の同じ端部に配置された２つの第５の直線セグメント２５７の互いに近い側の端点のことを指してもよい。第４の直線セグメント２５６の両端の第４の直線セグメント２５６の同じ側に配置された２つの第５の直線セグメント２５７の「自由端部Ｆ」は、第４の直線セグメント２５６の両端の第４の直線セグメント２５６の同じ側に配置された２つの第５の直線セグメント２５７の互いに近い側の端点のことを指してもよい。ａ_４は第４の直線セグメント２５６の長さであり、ｂ_４は第４の直線セグメント２５６の同じ側に配置された２つの第５の直線セグメント２５７の自由端部Ｆ間の距離であり、ｃ_４は第５の直線セグメント２５７の長さである。

したがって、ノッチ溝２５の異なる形状は、開口部領域２４の構造強度を変えることができる。防爆バルブ２０のプロセスの困難さが軽減され、防爆バルブ２０の圧力解放速度が改善され、バッテリ１００の安全性能が改善されるように、異なる設計基準に基づいて適切なノッチ溝２５が選択されてもよい。

さらに、ノッチ溝２５の断面は、長方形または逆台形であってもよい。本明細書における「断面」は、ノッチ溝２５の深さ方向と平行な平面である。ノッチ溝２５の断面が逆台形である場合、ノッチ溝２５の幅は、ノッチ溝２５の溝下部に向かう方向に徐々に減少する。この場合、ａ_４は溝上部または開口部での第４の直線セグメント２５６の外縁の長さであるとして理解されてもよく、ｂ_４は溝上部または開口部での第４の直線セグメント２５６の同じ側に配置された２つの第５の直線セグメント２５７の自由端部Ｆ間の距離であり、ｃ_４は溝上部または開口部での第５の直線セグメント２５７の外縁の長さである。

本開示の一部の特定の実施形態によれば、図２に示されているように、防爆バルブ２０は、接続セグメント２１、支持セグメント２２、および緩衝セグメント２３を含む。防爆バルブ２０は、接続セグメント２１を介してバッテリ・シェル１０に接続される。接続セグメント２１は、支持セグメント２２の外周側に接続され、支持セグメント２２および接続セグメント２１は、支持セグメント２２の厚さ方向に沿って互いに離れて間隔を空けられる。緩衝セグメント２３は、接続セグメント２１と支持セグメント２２の間に接続され、支持セグメント２２に開口部領域２４が設けられる。このようにして、接続セグメント２１は、防爆バルブ２０をバッテリ・シェル１０に固定して接続することができ、支持セグメント２２は、開口部領域２４の構造強度を向上させて、開口部領域２４が外力によって変形されるのを防ぐことができる。加えて、接続セグメント２１と支持セグメント２２の間に緩衝セグメント２３を配置することによって、緩衝セグメント２３は、開口部領域２４が支持セグメント２２に溶接されるときの熱応力を吸収することができ、それによって、防爆バルブ２０の信頼性および安全性を改善する。

任意選択的に、支持セグメント２２は、防爆バルブ２０全体がバッテリ１００の内部に向かって後退されるように、バッテリ・シェル１０の中心に隣接する接続セグメント２１の側面に配置される。このようにして、開口部領域２４に対する外力の影響に起因する開口部領域２４の異常な開口が効果的に防がれることができる。

本開示の一部の特定の実施形態によれば、図２に示されているように、支持セグメント２２に溝２２１が形成され、溝２２１の底壁にノッチ溝２５が形成される。したがって、開口部領域２４に対する支持セグメント２２の保護が増大されることができる。加えて、防爆バルブ２０の内圧が増加して、解放される必要がある場合に、開口部領域２４がスムーズに開かれることができ、それによって、防爆バルブ２０の故障を防ぐように、開口部領域２４は薄くされる。

加えて、ノッチ溝２５の深さ方向において、開口部領域２４の厚さが変化してもよい。例えば、開口部領域２４と支持セグメント２２の間の接続の強度を確保し、開口部領域２４の製造コストを低減するために、開口部領域２４の中央の厚さは縁の厚さより小さい。

本開示の一部の特定の実施形態によれば、ノッチ溝２５の深さ方向において、溝２２１の正投影の外縁およびノッチ溝２５の正投影の外縁は、重複する領域を有する。すなわち、溝２２１の底壁の縁にノッチ溝２５が設けられる。このようにして、開口部領域２４の面積が最大化されることが保証されることができ、これは、防爆バルブ２０の圧力解放性能を改善するのに役立つ。

本開示の一部の任意選択的な実施形態によれば、防爆バルブ２０の形状は、楕円または陸上競技トラック形である。このようにして、防爆バルブは、バッテリ１００のバッテリ・シェル１０により良く適合することができる。例えば、バッテリ・シェル１０のカバー・プレートの形状が楕円または陸上競技トラック形である場合、単位時間当たりの防爆バルブ２０から排出される気体の量が大きくなり、より優れた圧力解放効果が実現される。

図２１および図２２に示されているように、本開示の一部の実施形態によれば、防爆バルブ２０は平板構造のものである。溝２２１は、平板構造上に形成され、ノッチ溝２５は、溝２２１の底壁の縁に形成される。このようにして、バッテリ１００の内圧が増加して解放される必要がある場合、平板構造の防爆バルブ２０は、容易に変形され、ノッチ溝２５に囲まれた開口部領域２４に沿って気体が排出されることができ、そのため、平板構造の防爆バルブ２０は、バッテリ１００のバッテリ・シェル１０により良く適合し、圧力を迅速に解放することができる。

本開示の一部の他の実施形態によれば、バッテリ１００の体積はＶであり、Ｖの単位はｍｍ^３であり、防爆バルブ２０にノッチ溝２５が設けられ、防爆バルブ２０は開口部領域２４を含む。ノッチ溝２５の深さ方向において、開口部領域２４の正投影の外縁は、既定の開口部境界である。開口部領域２４の正投影の面積はＳ_１であり、Ｓ_１の単位はｍｍ^２である。Ｓ_１およびＡは５０００×Ｓ_１／Ｖ≧０．３ｍｍ^－１を満たす。前述の式では、開口部領域２４の正投影の面積Ｓ_１の単位は平方ミリメートルであり、バッテリ１００の体積Ｖの単位は立方ミリメートルである。バッテリ１００の内圧が過度に大きい場合、バッテリ１００内の気体が防爆バルブ２０の開口部領域２４からスムーズに放出され、バッテリ１００の安全使用を保証することができる。

本開示の一部の実施形態によれば、Ｓ_１およびＶは５０００×Ｓ_１／Ｖ≦６ｍｍ^－１を満たす。このようにして、バッテリ１００の体積Ｖに対する開口部領域２４の面積Ｓ_１の比率を適切な範囲内になるように制御することによって、バッテリ１００の圧力解放速度が効果的に改善されることができ、その結果、バッテリ１００内圧が適時かつ迅速に解放されることができ、それによって、バッテリ１００に対する保護を改善する。加えて、防爆バルブ２０は高い構造強度を有し、これによって、バッテリ１００の安全使用を保証する。

本開示の一部の実施形態によれば、バッテリ１００の正極材料がかんらん石形構造の化合物である場合、Ｓ_１およびＶは０．３ｍｍ^－１≦５０００×Ｓ_１／Ｖ≦５ｍｍ^－１をさらに満たす。このようにして、かんらん石形構造の化合物をバッテリ１００の正極材料として選択することによって、バッテリ１００は、優れた電気化学的性能を有する。例えば、バッテリ１００は高い容量を有する。Ｖに対するＳ_１の比率が０．３ｍｍ^－１未満である場合、開口部領域２４の面積は小さく、バッテリ１００内の気体を適時に排出するための要件が満たされないことがある。Ｖに対するＳ_１の比率が５ｍｍ^－１より大きい場合、開口部領域２４の面積は大きく、防爆バルブ２０の構造強度が低減されることがあり、バッテリ１００の安全使用に影響を与える。０．３ｍｍ^－１≦５０００×Ｓ_１／Ｖ≦５ｍｍ^－１を満たすようにＳ_１およびＶを設計することによって、バッテリ１００の体積に対する開口部領域２４の面積の比率が適切になり、バッテリ１００が優れた電気化学的性能を有しながら、バッテリ１００の内圧が適時かつ迅速に解放されることができることを保証することができ、それによって、バッテリ１００の安全性を効果的に改善する。かんらん石形構造の化合物は、リン酸鉄リチウム、リン酸マンガン鉄リチウム、またはリン酸鉄リチウムおよびリン酸マンガン鉄リチウムの混合物から任意選択的に選択されてもよいが、これらに限定されない。

本開示の一部の他の実施形態によれば、バッテリ１００の正極材料が層状化合物を含む場合、Ｓ_１およびＶは０．５ｍｍ^－１≦５０００×Ｓ_１／Ｖ≦６ｍｍ^－１をさらに満たす。リチウムニッケルコバルトマンガン酸素三元層状材料の高い活性に起因して、リチウムニッケルコバルトマンガン酸素三元層状材料、リン酸鉄リチウムおよびリチウムニッケルコバルトマンガン酸素三元層状材料の組み合わせ、またはリチウム鉄マンガンおよびリチウムニッケルコバルトマンガン酸素三元層状材料の組み合わせなどの高活性材料をバッテリ１００の正極材料として選択することによって、バッテリ１００の内部で活物質が占める割合が大きくなり、そのため、バッテリ１００はより大きいエネルギーを有し、バッテリ１００は、より優れた電気化学的性能、例えば、より高い容量を有する。したがって、防爆バルブ２０の圧力解放速度に関して、より高い要件が提案される。Ｖに対するＳ_１の比率が０．５ｍｍ^－１未満である場合、開口部領域２４の面積は小さく、バッテリ１００内の気体をできるだけ早く排出するという要件が満たされないことがある。Ｖに対するＳ_１の比率が６ｍｍ^－１より大きい場合、開口部領域２４の面積は大きく、バッテリ１００の安全性能が低減されることがある。０．５ｍｍ^－１≦５０００×Ｓ_１／Ｖ≦６ｍｍ^－１を満たすようにＳ_１およびＶを設計することによって、バッテリ１００の体積に対する開口部領域２４の面積の比率が適切になり、バッテリ１００が優れた充放電性能を有しながら、バッテリ１００の内圧が適時かつ迅速に解放されることができることを保証することができ、それによって、バッテリ１００の安全使用を保証する。任意選択的に、層状化合物は、リチウムニッケルコバルトマンガン酸素三元層状材料、リン酸鉄リチウムおよびリチウムニッケルコバルトマンガン酸素三元層状材料、またはリチウム鉄マンガンおよびリチウムニッケルコバルトマンガン酸素三元層状材料であるが、これらに限定されない。

以下では、比較例５および６（すなわち、関連技術）ならびに実施例１３～２４（すなわち、本開示の実施形態）を使用することによって説明が提供される。比較例５および６におけるバッテリ１００ならびに実施例１３～２４おけるバッテリ１００は、ＧＢ／Ｔ ３１４８５－２０１５に規定された方法を使用することによって別々に試験され、バッテリ１００の対応する圧力解放速度曲線が記録される。関連技術におけるバッテリ１００は、基本的に、実施形態におけるバッテリ１００と同じであり、バッテリ間の違いは、バッテリ１００の開口部領域２４の正投影の面積Ｓ_１およびバッテリ１００の体積Ｖの値のみに存在する。

バッテリ１００の正極材料がリン酸鉄リチウムである場合、比較例５におけるバッテリの開口部領域２４の正投影の面積Ｓ_１およびバッテリ１００の体積Ｖ、ならびに実施例１３～１８におけるバッテリ１００の開口部領域２４の正投影の面積Ｓ_１およびバッテリ１００の体積Ｖは、下の表３から選択される。図１１および図１２に、圧力解放速度試験結果が示される。

表３、図１１、および図１２を参照すると、図１１が、バッテリ１００の内圧が増加して圧力が解放されるときの実施例１３～１５および比較例５におけるバッテリ１００の内部の空気圧変化の曲線図であるということが、学習されることができる。図１２は、バッテリ１００の内圧が増加して圧力が解放されるときの実施例１６～１８および比較例５におけるバッテリ１００の内部の空気圧変化の曲線グラフである。曲線図から、単位時間当たりの、実施例１３～１８におけるバッテリ１００の空気圧減少の変化値が、比較例５におけるバッテリ１００の空気圧減少の変化値よりも大きいということが、理解されることができる。

バッテリ１００の正極材料が層状化合物であり、層状化合物がリチウムニッケルコバルトマンガン酸素三元層状材料である場合、比較例６におけるバッテリの開口部領域２４の正投影の面積Ｓ_１およびバッテリ１００の体積Ｖ、ならびに実施例１９～２４におけるバッテリ１００の開口部領域の正投影の面積Ｓ_１およびバッテリ１００の体積Ｖは、下の表４から選択される。図１３および図１４に、圧力解放速度試験結果が示される。

表４、図１３、および図１４を参照すると、図１１が、バッテリ１００の内圧が増加して圧力が解放されるときの実施例１９～２１および比較例６におけるバッテリ１００の内部の空気圧変化の曲線図であるということが、学習されることができる。図１２は、バッテリ１００の内圧が増加して圧力が解放されるときの実施例２２～２４および比較例６におけるバッテリ１００の内部の空気圧変化の曲線グラフである。曲線図から、単位時間当たりの、実施例１９～２４におけるバッテリ１００の空気圧減少の変化値が、比較例６におけるバッテリ１００の空気圧減少の変化値よりも大きいということが、理解されることができる。

したがって、実施例１３～２４を参照すると、本開示の実施形態において保護される５０００×Ｓ_１／Ｖの値の範囲は、開口部領域２４の正投影の面積Ｓ_１を効果的に増やすことができ、単位時間当たりの防爆バルブ２０から排出される気体の量を増やすことができ、それによって、本開示の防爆バルブ２０を使用しているバッテリ１００の安全性を向上させる。

一部の実施形態では、Ｓ_１は８０ｍｍ^２≦Ｓ_１≦１６００ｍｍ^２を満たす。開口部領域２４の正投影の面積が８０ｍｍ^２未満である場合、開口部領域２４の面積は小さく、バッテリ１００内の気体をできるだけ早く排出するという要件が満たされないことがある。開口部領域２４の正投影の面積が１６００ｍｍ^２より大きい場合、開口部領域２４の面積は大きく、防爆バルブ２０の構造強度が低減されることがある。

一部の実施形態では、Ｖは４００００ｍｍ^３≦Ｖ≦３５０００００ｍｍ^３を満たす。バッテリ１００の体積が４００００ｍｍ^３未満である場合、バッテリ１００の体積は小さく、バッテリ１００の電気化学的性能が不十分であることがある。バッテリ１００の体積が３５０００００ｍｍ^３より大きい場合、バッテリ１００の体積は大きく、防爆バルブ２０の構造強度が低減されることがあり、バッテリ１００の安全性能の低減につながる。

したがって、８０ｍｍ^２≦Ｓ_１≦１６００ｍｍ^２および４００００ｍｍ^３≦Ｖ≦３５０００００ｍｍ^３をそれぞれ満たすようにＳ_１およびＶを設定することによって、開口部領域２４の面積は適切になり、その結果、防爆バルブ２０の構造強度が保証されながら、防爆バルブ２０の圧力解放速度が改善される。加えて、バッテリ１００は、バッテリ１００の優れた充放電性能を満たすことができる適切な体積を有し、バッテリ１００の内圧が増加した後に気体が適時に排出されることができることを保証することもでき、それによって、バッテリ１００が安全に使用されることができることを保証する。

本開示の一部の他の実施形態によれば、ノッチ溝の深さ方向において、開口部領域２４の正投影の面積は、防爆バルブ２０の正投影の面積に関連する。防爆バルブ２０の正投影の面積はＳであり、開口部領域の正投影の面積はＳ_１であり、Ｓ_１およびＳはＳ_１／Ｓ≧０．３を満たす。

例えば、Ｓ_１／Ｓ＝０．５である。既定の開口部境界内に定義された領域は、防爆バルブ２０の設計時に圧力解放のために確保された領域であってもよい。バッテリ１００の内圧が増加して解放される必要がある場合、バッテリ１００の内圧は、開口部領域２４から解放されてもよい。Ｓに対するＳ_１の比率を制限することによって、開口部領域２４の開かれる面積が適切であるということが保証されることができ、バッテリ１００の圧力解放を促進し、それによって、防爆バルブ２０の圧力解放性能を保証し、バッテリ１００の使用安全性を改善する。

防爆バルブ２０が溶接されて、バッテリ１００、例えば、バッテリ・シェル１０に固定される場合、防爆バルブ２０とバッテリ・シェル１０の間に溶接継ぎ目が形成されるということに注意するべきである。代替として、防爆バルブ２０が溶接されて、バッテリのカバー・プレートに固定される場合、防爆バルブ２０とカバー・プレートの間に溶接継ぎ目が形成されてもよい。溶接継ぎ目の幅の半分は、防爆バルブ２０の外縁である。溶接継ぎ目の幅とは、ノッチ溝２５の深さ方向における溶接継ぎ目の正投影の外側輪郭と内側輪郭の間の間隙のことを指す。

本開示の実施の形態におけるバッテリ１００によれば、防爆バルブ２０の形状を制御することによって、防爆バルブ２０が、さまざまな形状の異なるバッテリ１００のバッテリ・シェル１０に適用可能になることができ、防爆バルブ２０の適用範囲を広げる。加えて、防爆バルブ２０の正投影の面積Ｓに対する開口部領域２４の正投影の面積Ｓ_１の面積比を制御することによって、防爆バルブ２０における開口部領域２４の面積の比率が増やされることができ、それによって、防爆バルブ２０の開口部エリアを確保し、防爆バルブ２０の動作効率を向上させ、それによって、バッテリ１００の内圧が適時に解放されることを可能にし、バッテリ１００の保護を増大させ、バッテリ１００を使用するコストを削減する。

本開示の一部の実施形態によれば、Ｓ_１およびＳは、Ｓ_１／Ｓ≦０．９５、８０ｍｍ^２≦Ｓ_１≦１６００ｍｍ^２、および１７８．５ｍｍ^２≦Ｓ≦５２１２．５ｍｍ^２をさらに満たす。例えば、Ｓ_１＝１０００ｍｍ^２およびＳ＝３０００ｍｍ^２である。防爆バルブ２０の総面積Ｓが固定されている場合、Ｓ_１＜８０ｍｍ^２であるときに開口部領域２４が正常に開かれることができない状況が、効果的に防がれることができる。代替として、Ｓ_１＞１６００ｍｍ^２である場合、開口部領域２４は、防爆バルブ２０の面積Ｓにおいて過度に大きな割合を占める。その結果、防爆バルブ２０の構造的安定性が低減され、開口部領域２４は、誤って開かれやすくなり、防爆バルブ２０の耐用年数に影響を与える。したがって、Ｓ_１／Ｓが適切な範囲内に収まるようにＳ_１およびＳの値の範囲を制限することによって、開口部領域２４の正投影の面積Ｓ_１が圧力解放要件を満たすことができることを保証しながら、開口部領域２４の構造強度が増大され、それによって、開口部領域２４と防爆バルブ２０の間の接続の安定性を確保する。

一部の実施形態では、ノッチ溝２５は、Ｃ字形ノッチ溝、環状ノッチ溝、または二重Ｙ字型ノッチ溝として構成されてもよい。ノッチ溝２５のパターンは、前述の形状に限定されず、ノッチ溝は任意の形状のノッチ溝２５であってもよい。ノッチ溝２５は、さまざまな使用機会を満たすように要件に従って設計されてもよい。ノッチ溝２５がＣ字形ノッチ溝、環状ノッチ溝、または二重Ｙ字型ノッチ溝である場合、ノッチ溝の対応する面積は上で説明されたとおりであり、本明細書では、その詳細は再度説明されない。

以下では、比較例７および１２（すなわち、関連技術）ならびに実施例２５～３０（すなわち、本開示の実施形態）を使用することによって説明が提供される。比較例７および１２におけるバッテリ１００ならびに実施例２５～３０おけるバッテリ１００は、ＧＢ／Ｔ ３１４８５－２０１５に規定された方法を使用することによって別々に試験され、バッテリ１００の対応する圧力解放速度曲線が記録される。関連技術におけるバッテリ１００は、基本的に、実施形態におけるバッテリ１００と同じであり、バッテリ間の違いは、開口部領域２４の正投影の面積Ｓ_１および防爆バルブ２０の正投影の面積Ｓの値のみに存在する。

比較例７～１２におけるバッテリの開口部領域２４の正投影の面積Ｓ_１および防爆バルブ２０の正投影の面積Ｓ、ならびに実施例２５～３０におけるバッテリ１００の開口部領域２４の正投影の面積Ｓ_１および防爆バルブ２０の正投影の面積Ｓは、下の表５から選択される。図１５～図２０に、圧力解放速度試験結果が示される。

表５および図１５～図２０を参照すると、図１５が、バッテリ１００の内圧が増加して圧力が解放されるときの実施例２５および比較例７におけるバッテリ１００の内部の空気圧変化の曲線図であるということが、学習されることができる。図１６は、バッテリ１００の内圧が増加して圧力が解放されるときの実施例２６および比較例８におけるバッテリ１００の内部の空気圧変化の曲線グラフである。図１７は、バッテリ１００の内圧が増加して圧力が解放されるときの実施例２７および比較例９におけるバッテリ１００の内部の空気圧変化の曲線グラフである。図１８は、バッテリ１００の内圧が増加して圧力が解放されるときの実施例２８および比較例１０におけるバッテリ１００の内部の空気圧変化の曲線グラフである。図１９は、バッテリ１００の内圧が増加して圧力が解放されるときの実施例２９および比較例１１におけるバッテリ１００の内部の空気圧変化の曲線グラフである。図２０は、バッテリ１００の内圧が増加して圧力が解放されるときの実施例３０および比較例１２におけるバッテリ１００の内部の空気圧変化の曲線グラフである。曲線図から、単位時間当たりの、実施例２５～３０におけるバッテリ１００の空気圧減少の変化値が、比較例７～１２におけるバッテリ１００の空気圧減少の変化値よりも大きいということが、理解されることができる。

したがって、実施例２５～３０を参照すると、本開示の実施形態において保護されるＳ_１／Ｓの値の範囲は、開口部領域２４の開かれる面積を効果的に増やすことができ、単位時間当たりの防爆バルブ２０から排出される気体の量を増やすことができ、それによって、本開示の防爆バルブ２０を使用しているバッテリ１００の安全性を向上させる。

任意選択的に、バッテリ１００のエネルギー密度はＥＤである。ＥＤは、２００ｗｈ／ｋｇ≦ＥＤ≦２８０ｗｈ／ｋｇを満たす。このように、バッテリ１００のより大きいエネルギーは、バッテリ１００の内部のより多くの活物質またはより高い活性を有する材料を示す。したがって、極端な場合に適時な開口を保証し、防爆バルブの誤開口を防ぐために、バッテリ１００の防爆バルブ２０によって排出される気体の量に関して、より正確な設計が必要とされる。

本開示の第２の態様の実施形態は、バッテリ・モジュール２００を提供する。図２３を参照すると、バッテリ・モジュールは、第１の態様の実施形態によるバッテリ１００を含む。バッテリ・モジュール２００は、並べて配置された複数のバッテリ１００を含んでもよい。複数のバッテリ１００は、直列または並列に接続されてもよい。本開示の説明では、「複数」は２つ以上を意味する。したがって、バッテリ１００はバッテリ・モジュール２００内で使用され、これによって、バッテリ・モジュール２００の安全性を改善することができる。バッテリ・モジュール２００は、２つのエンドプレート（図示されていない）および２つのサイドプレート（図示されていない）をさらに含んでもよい。２つのエンドプレートは、第１の方向に沿って複数のバッテリ１００の２つの端部に分散され、２つのサイドプレートは、第２の方向に沿って複数のバッテリ１００の２つの側面に分散される。エンドプレートは、バッテリ１００を固定するためにサイドプレートに固定して接続され、第１の方向は第２の方向に対して直角である。確かに、他の実施形態では、バッテリ・モジュール２００は、代替的に、２つのエンドプレートおよびタイ（図示されていない）を含んでもよい。２つのエンドプレートは、複数のバッテリ１００の２つの端部に分散され、タイによって固定される。

本開示の実施形態によるバッテリ・モジュール２００は、良好な安全性および長い耐用年数を有する。

本開示の第３の態様の実施形態は、バッテリ・パック３００を提供する。図２３および図２４を参照すると、バッテリ・パックは、第１の態様の実施形態によるバッテリ１００、または第２の態様の実施形態によるバッテリ・モジュール２００を含む。バッテリ・パック３００は、トレイを含む。バッテリ１００またはバッテリ・モジュール２００はトレイに固定され、トレイは車両４００に固定される。前述の実施形態におけるバッテリ１００がトレイに直接配置されてもよく、または前述の実施形態におけるバッテリ・モジュール２００がトレイに固定される。

本開示の実施形態におけるバッテリ・パック３００によれば、前述のバッテリ１００またはバッテリ・モジュール２００を使用することによって、バッテリ・パック３００を使用することの安定性が改善されることができる。

本開示の第４の態様の実施形態は、車両４００を提供する。図２３および図２５を参照すると、車両は、第１の態様の実施形態によるバッテリ１００を含み、または第３の態様の実施形態によるバッテリ・パック３００を含む。このようにして、車両４００の爆発の可能性が低減されることができ、それによって、車両４００の安全性能を改善する。例えば、一部の実施形態では、バッテリ１００は、車両４００に直接取り付けられてもよい。一部の他の実施形態では、バッテリ１００は、バッテリ・パック３００に組み立てられ、バッテリ・パック３００は、車両４００に取り付けられる。

本明細書の説明において、「実施形態」、「一部の実施形態」、「実施形態例」、「実施例」、「特定の実施例」、または「一部の実施例」などの参照用語の説明は、実施形態または実施例を参照して説明された特定の特徴、構造、材料、または特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態または実施例に含まれるということを意味する。本明細書では、前述の用語の概略的な説明は、必ずしも同じ実施形態または実施例を参照しない。

本開示の実施形態が示されて説明されたが、当業者は、本開示の原理および目的から逸脱することなく、実施形態に対してさまざまな変更、修正、交換、および変形が行われてもよいということを理解することができ、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらと同等のものによって定義されたとおりである。

１００ バッテリ
１０ バッテリ・シェル
２０ 防爆バルブ
２１ 接続セグメント
２２ 支持セグメント
２３ 緩衝セグメント
２２１ 溝
２４ 開口部領域
２５ ノッチ溝
２５１ 第１の円弧セグメント
２５２ 第１の直線セグメント
２５３ 第２の直線セグメント
２５４ 第２の円弧セグメント
２５５ 第３の直線セグメント
２５６ 第４の直線セグメント
２５７ 第５の直線セグメント
２５８ 第６の直線セグメント
２５９ 円弧状セグメント
２６０ 第４の円弧セグメント
２６１ 第８の直線セグメント
２６２ 第９の直線セグメント
２６３ 接続線
２７ 第７の直線セグメント
２８ 第３の円弧セグメント
２９ 第１の補強溝
２９０ 第２の補強溝
２００ バッテリ・モジュール
３００ バッテリ・パック
４００ 車両

Claims (25)

1. バッテリ・シェル（１０）と、
   防爆バルブ（２０）とを備えているバッテリ（１００）であって、前記防爆バルブ（２０）が前記バッテリ・シェル（１０）に配置され、ノッチ溝（２５）が前記防爆バルブ（２０）に設けられ、前記防爆バルブ（２０）が開口部領域（２４）を備え、前記ノッチ溝（２５）の深さ方向において、前記開口部領域（２４）の正投影の外縁が既定の開口部境界であり、前記開口部領域（２４）の前記正投影の面積がＳ_１であり、Ｓ_１の単位がｍｍ^２であり、前記バッテリ（１００）の容量がＡであり、Ａの単位がＡｈであり、Ｓ_１およびＡがＳ_１＞０．５Ａを満たす、バッテリ（１００）。
2. バッテリ（１００）の正極材料が、かんらん石形構造の化合物である場合、Ｓ_１およびＡがＳ_１＞０．５Ａを満たし、または
   バッテリ１００の正極材料が層状化合物を含む場合、Ｓ_１およびＡがＳ_１＞１．２Ａを満たす、請求項１に記載のバッテリ（１００）。
3. Ｓ_１が８０ｍｍ^２≦Ｓ_１≦１６００ｍｍ^２を満たす、請求項１または２に記載のバッテリ（１００）。
4. Ａが３０Ａｈ≦Ａ≦４００Ａｈを満たす、請求項１から３のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）。
5. 前記ノッチ溝（２５）が、互いに対向して配置された２つの第１の円弧セグメント（２５１）、第１の直線セグメント（２５２）、および互いに離れて間隔を空けられた２つの第２の直線セグメント（２５３）を備え、前記第１の直線セグメント（２５２）および前記第２の直線セグメント（２５３）が互いに平行に配置され、前記第１の直線セグメント（２５２）の２つの端部が、前記２つの第１の円弧セグメント（２５１）にそれぞれ接続され、前記第２の直線セグメント（２５３）の各々が、前記対応する第１の円弧セグメント（２５１）に接続され、
   前記ノッチ溝（２５）の前記深さ方向において、前記ノッチ溝（２５）の正投影の外縁の２つの自由端部が接続されて接続線（２６３）を形成し、前記接続線（２６３）および前記ノッチ溝（２５）の前記正投影の前記外縁が、前記既定の開口部境界を一緒に形成する、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）。
6. 第１の補強溝（２９）が前記開口部領域（２４）に形成され、前記第１の補強溝（２９）が２つの第４の円弧セグメント（２６０）を備え、前記２つの第４の円弧セグメント（２６０）が、前記防爆バルブ（２０）の幅方向に沿って対称に配置され、前記２つの第４の円弧セグメント（２６０）の頂点が互いに一致し、前記第４の円弧セグメント（２６０）のうちの一方の第４の円弧セグメント（２６０）の２つの端部が、前記第２の直線セグメント（２５３）まで伸び、前記第４の円弧セグメント（２６０）のうちの他方の第４の円弧セグメント（２６０）の２つの端部が、前記第１の直線セグメント（２５２）まで伸びる、請求項５に記載のバッテリ（１００）。
7. 前記ノッチ溝（２５）の前記深さ方向において、前記第１の補強溝（２９）の深さが、前記ノッチ溝（２５）の深さより小さい、請求項６に記載のバッテリ（１００）。
8. 前記ノッチ溝（２５）が、互いに対向して配置された２つの第２の円弧セグメント（２５４）および互いに平行に配置された２つの第３の直線セグメント（２５５）を備え、前記第３の直線セグメント（２５５）の各々の２つの端部が、前記２つの第２の円弧セグメント（２５４）にそれぞれ接続され、前記２つの第３の直線セグメント（２５５）および前記２つの第２の円弧セグメント（２５４）が、閉じられた環状構造を形成し、
   前記ノッチ溝（２５）の前記深さ方向において、前記ノッチ溝（２５）の正投影の外縁が、前記既定の開口部境界を形成する、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）。
9. 第２の補強溝（２９０）が前記開口部領域（２４）に形成され、前記第２の補強溝（２９０）が、２つの第８の直線セグメント（２６１）および１つの第９の直線セグメント（２６２）を備え、前記２つの第８の直線セグメント（２６１）の各々の１つの端部が、前記第９の直線セグメント（２６２）に接続され、前記２つの第８の直線セグメント（２６１）間に角度が形成され、前記２つの第８の直線セグメント（２６１）の前記他の端部が、前記２つの第３の直線セグメント（２５５）までそれぞれ伸び、前記第９の直線セグメント（２６２）の前記他の端部が、前記第２の円弧セグメント（２５４）に接続される、請求項８に記載のバッテリ（１００）。
10. 前記ノッチ溝（２５）が、第４の直線セグメント（２５６）および４つの第５の直線セグメント（２５７）を備え、前記第４の直線セグメント（２５６）の２つの端部が、予め設定された角度で配置された２つの第５の直線セグメント（２５７）にそれぞれ接続され、
    前記ノッチ溝（２５）の前記深さ方向において、前記第４の直線セグメント（２５６）の同じ端部に配置された２つの第５の直線セグメント（２５７）の正投影の自由端部間に円弧状セグメント（２５９）が定義され、前記円弧状セグメント（２５９）が、前記予め設定された角度の頂点を円の中心として使用し、前記第４の直線セグメント（２５６）の同じ側に配置された２つの第５の直線セグメント（２５７）の正投影の自由端部間に第６の直線セグメント（２５８）が定義され、２つの円弧状セグメント（２５９）および２つの第６の直線セグメント（２５８）が、前記既定の開口部境界を一緒に形成する、請求項１から４のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）。
11. 前記防爆バルブ（２０）が、接続セグメント（２１）、支持セグメント（２２）、および緩衝セグメント（２３）を備え、前記接続セグメント（２１）が、前記支持セグメント（２２）の外周側に接続され、前記支持セグメント（２２）および前記接続セグメント（２１）が、前記支持セグメント（２２）の厚さ方向に沿って互いに離れて間隔を空けられ、前記緩衝セグメント（２３）が、前記接続セグメント（２１）と前記支持セグメント（２２）の間に接続され、前記支持セグメント（２２）に前記開口部領域（２４）が設けられる、請求項１から１０のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）。
12. 前記防爆バルブ（２０）に溝（２２１）が形成され、前記溝（２２１）の底壁に前記ノッチ溝（２５）が形成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）。
13. 前記ノッチ溝（２５）の前記深さ方向において、前記溝（２２１）の正投影の外縁および前記ノッチ溝（２５）の前記正投影の前記外縁が、重複する領域を有する、請求項１２に記載のバッテリ（１００）。
14. 前記防爆バルブ（２０）の形状が、楕円または陸上競技トラック形である、請求項１から１３のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）。
15. 前記防爆バルブ（２０）が平板構造のものである、請求項１から１４のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）。
16. 前記バッテリ（１００）の体積がＶであり、Ｖの単位がｍｍ^３であり、Ｖが４００００ｍｍ^３≦Ｖ≦３５０００００ｍｍ^３を満たす、請求項１から１５のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）。
17. 前記バッテリ（１００）の前記体積がＶであり、Ｖの前記単位がｍｍ^３であり、Ｓ_１およびＶが０．３ｍｍ^－１≦５０００×Ｓ_１／Ｖを満たす、請求項１から１６のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）。
18. 前記バッテリ（１００）の前記体積がＶであり、Ｖの前記単位がｍｍ^３であり、Ｓ_１およびＶが５０００×Ｓ_１／Ｖ≦６ｍｍ^－１を満たす、請求項１から１７のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）。
19. 前記バッテリ（１００）の前記体積がＶであり、Ｖの前記単位がｍｍ^３であり、前記バッテリ（１００）の前記正極材料が前記かんらん石形構造の前記化合物である場合、Ｓ_１およびＶが０．３ｍｍ^－１≦５０００×Ｓ_１／Ｖ≦５ｍｍ^－１を満たす、請求項１から１８のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）。
20. 前記バッテリ（１００）の前記体積がＶであり、Ｖの前記単位がｍｍ^３であり、前記バッテリ（１００）の前記正極材料が前記層状化合物を備える場合、Ｓ_１およびＶが０．５ｍｍ^－１≦５０００×Ｓ_１／Ｖ≦６ｍｍ^－１を満たす、請求項１から１８のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）。
21. 前記ノッチ溝（２５）の前記深さ方向において、前記防爆バルブ（２０）の正投影の面積がＳであり、Ｓの単位がｍｍ^２であり、Ｓが１７８．５ｍｍ^２≦Ｓ≦５２１２．５ｍｍ^２を満たす、請求項１から２０のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）。
22. 前記ノッチ溝（２５）の前記深さ方向において、前記防爆バルブ（２０）の前記正投影の前記面積がＳであり、Ｓの前記単位がｍｍ^２であり、ＳおよびＳ_１が０．３≦Ｓ_１／Ｓ≦０．９５をさらに満たす、請求項１から２１のいずれか一項に記載のバッテリ（１００）。
23. 請求項１から２２のいずれかに記載の前記バッテリ（１００）を備える、バッテリ・モジュール（２００）。
24. 請求項１から２２のいずれか一項に記載の前記バッテリ（１００）または請求項２３に記載の前記バッテリ・モジュール（２００）を備える、バッテリ・パック（３００）。
25. 請求項１から２２のいずれか一項に記載の前記バッテリ（１００）または請求項２４に記載の前記バッテリ・パック（３００）を備える、車両（４００）。

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