KR102606048B1 - 차량 배터리 - Google Patents

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앙투안 주르당
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에이일이삼 시스템즈 엘엘씨
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Abstract

배터리 캡슐화제를 위한 방법들 및 시스템들이 제공된다. 일 예에서, 방법은 차량 배터리의 하나 이상의 배터리 셀들을 둘러싸는 배터리 캡슐화제를 포함할 수 있는데, 여기서 캡슐화제는 경화된 후 0.05 내지 0.15GPa 사이의 영 계수를 포함한다.

Description

차량 배터리
본 출원은 복수의 배터리 셀 주위에 캡슐화제(encapsulant)를 포함하는 다중 셀 배터리 시스템들에 관한 것이다.
본 출원은 2017년 4월 24일자로 출원된 "Structural Potting Material Used to Increase Crush Resistance"라는 발명의 명칭의 미국 가출원 번호 제62/489,394호에 대한 우선권을 주장한다. 위에 열거된 출원의 전체 내용은 모든 목적을 위해 참조로 포함된다.
많은 차량 배터리들은 차량의 전류 및/또는 전압 요건들을 충족시키기 위해 직렬 및 병렬로 조립된 배터리 셀들을 활용한다. 그러나, 본 명세서에서의 발명자들은 이러한 차량 배터리들의 잠재적인 문제점들을 인식하였다.
차량 충격 또는 충돌 동안 발생되는 힘들은 차량 배터리의 기능성을 손상 및/또는 감소시키기에 충분히 클 수 있다. 보다 구체적으로, 리튬 이온 배터리들의 사용이 증가함에 따라, 본 발명자들은 그러한 배터리들이 견딜 수 있는 압축력의 양을 증가시킬 필요성을 인식하였다.
이 설계는 또한 셀들을 억제하고 유지하기 위해 충격 보호를 제공하는 매우 동일한 요소들을 사용함으로써 배터리 내의 셀들 및 셀들의 그룹들을 조립하고 고정하는 새로운 방식들을 또한 생성하였다.
일 예에서, 전술한 문제점들은 일련의 배터리 셀 그룹들을 형성하기 위해 배열 및 적층되는 복수의 배터리 셀, 및 배터리 셀 그룹들을 둘러싸는 0.05 내지 0.15GPa의 범위의 영 계수를 갖는 캡슐화제를 포함하는 배터리를 위한 방법에 의해 다루어질 수 있다. 이러한 방식으로, 캡슐화제는 열 전달 효과들을 제공하면서도 내충격성(crush resistance)을 제공할 수 있다.
일례로서, 캡슐화제는 배터리의 상이한 영역들에 위치된다. 추가적으로, 이들 영역은 캡슐화제가 배터리 셀들과 주변 대기 사이에 위치되도록 배터리 셀들을 둘러싼다. 이와 같이, 캡슐화제는 배터리 셀들로부터 주변 공기로 열을 전달하는 매체로서 기능한다. 추가적으로, 충돌의 경우, 캡슐화제는 배터리 셀들에 내충격성을 제공한다. 이것은 배터리 셀들 내에서 막들의 파열을 방지한다. 이러한 방식으로, 충돌의 경우에 배터리 셀들의 열화가 완화 및/또는 방지된다.
상기 개요는 상세한 설명에서 추가로 설명되는 개념들 중 선택된 것을 간략화한 형태로 소개하기 위해 제공된다는 것을 이해해야 한다. 그것은 청구된 내용의 중요한 또는 본질적인 특징들을 식별하기 위해 의도된 것이 아니며, 청구된 내용의 범위는 상세한 설명의 다음에 오는 청구항들에 의해 고유하게 정의된다. 더욱이, 청구된 내용은 위에서 또는 이 개시내용의 임의의 부분에 기재되어 있는 임의의 단점들을 해결하는 구현들에 제한되지 않는다.
도 1은 배터리를 도시한다.
도 2는 배터리의 내부를 도시한다.
도 3a는 배터리의 수직 단면을 도시한다.
도 3b는 도 3a에 따른 배터리의 단면을 도시한다.
도 4a는 배터리의 수평 단면을 도시한다.
도 4b는 도 4a에 따른 배터리의 단면을 도시한다.
도 1 내지 도 4b는 대략 일정한 비율로 도시된다.
본 개시내용은 본 개시내용의 예시적인 실시예들이 도시된, 첨부 도면들을 참조하여 본 명세서에서 더 상세히 이제부터 설명될 것이다. 특정한 실시예는 단지 사실상 예시적이고 변화할 수 있는, 발명의 범위, 그것의 적용, 또는 사용들을 결코 제한하려는 것이 아니다. 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 명세서에 포함된 비제한적 정의들 및 용어와 관련하여 설명된다. 이들 정의 및 용어는 발명의 범위 또는 실시에 대한 제한으로서 기능하는 것이 아니고, 단지 예시 및 설명 목적들을 위해 제시된다. 공정들 및/또는 조성물들이 개별 단계들의 순서로서 또는 특정한 재료들을 사용하여 설명될 수 있지만, 단계들 또는 재료들은 본 명세서에서의 개시내용의 설명이 많은 상이한 방식들로 배열된 복수의 부분 또는 단계를 포함할 수 있도록 상호교환가능할 수 있다는 것을 알 것이다.
하나 이상의 실시예에서 실질적으로 동일할 수 있는 소자들, 공정 단계들, 및 다른 요소들은 대등하게 식별되고 최소 반복으로 설명된다. 그러나, 대등하게 식별된 요소들은 또한 어느 정도 상이할 수 있다는 점에 주목할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 특정 실시예들을 설명하는 것을 목적으로 할 뿐이며, 제한하도록 의도된 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태들은 내용이 분명히 달리 표시하지 않는다면, "적어도 하나"를 포함하는 복수 형태들을 포함하고자 한다. "또는"은 "및/또는"을 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "및/또는"은 나열된 관련 항목들 중 하나 이상의 항목의 임의의 및 모든 조합을 포함한다. 용어들 "구성한다" 및/또는 "구성하는", 또는 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 본 명세서에서 사용될 때 기술된 특징들, 영역들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 및/또는 소자들의 존재를 특정하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 영역들, 정수들, 단계들, 동작들, 요소들, 소자들 및/또는 이들의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것을 추가로 이해할 것이다. 용어 "그것의 조합" 또는 "~의 혼합"은 전술한 요소들 중 적어도 하나를 포함하는 조합을 의미한다.
달리 정의되지 않는다면, 본 명세서에서 사용된 모든 용어들(기술적 및 과학적 용어들을 포함)은 본 개시내용이 속하는 기술의 적어도 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 공통으로 사용되는 사전들에서 정의된 것들과 같은 용어들은 관련 기술 또는 본 개시내용의 맥락에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 명시적으로 본 명세서에 정의되지 않는다면 이상적으로 또는 지나치게 형식적 의미에서 해석되지 않을 것이라는 것을 추가로 이해할 것이다.
도 1은 외부 케이스(110), 음극 단자(102) 및 양극 단자(104)를 갖는 자동차 배터리(100), 및 차량 내의 LIN에 결합하기 위한 커넥터인 LIN(Local Interconnect Network) 관리 인터페이스(106)를 도시한다. 케이스(110)는 몰딩되고, 전기 단자들(102 및 104)은 케이스에 대해 적소에 삽입 몰딩된다. 케이스는 단자들을 포함하는 상부 커버, 및 인클로저 베이스(enclosure base)로 구성된다. 외부 케이스(110)는 적어도 일 실시예에서 알루미늄 구성을 포함할 수 있지만, 다른 재료 구성들이 본 명세서에서 실현되었다.
도 2는 인클로저 케이스가 제거된 자동차 배터리(100)의 내부를 도시한다. 배터리는 도 1과 관련하여 180도 거꾸로 뒤집힌 사시도로 도시되어 있다. 배터리는 하나 이상의 셀 서브유닛(202)을 포함한다. 셀 서브어셈블리들은 임의의 스케일들의 자동차 배터리들이 구성될 수 있는 기본 빌딩 블록이다. 셀 서브어셈블리들은 리튬-이온 프리즘형 배터리 셀들(보이지 않음)을 포함하며, 이들 각각은 배터리의 전력 및 저장 용량의 일부를 제공한다. 셀 서브어셈블리들(202)은 압력판(204), 상부 커버(200) 및 밴드들(206)에 의해 함께 유지된다. 개별 배터리 셀들은 셀들을 서로 그리고 배터리의 단자들에 접속하는 버스바들(관련 출원에서 설명됨)에 의해 병렬 및/또는 직렬로 전기적으로 접속된다. 4개의 상이한 배터리 셀들 각각의 각 단자를 함께 접속하는 하나의 이러한 버스바(208)가 도 2에 도시되어 있다. 버스바(208)는 또한 4개의 단자를 양극 단자(104)에 접속한다.
본 명세서에 설명된 프리즘형 자동차 배터리는 동일한 셀들의 그룹을 갖는다. 모듈 당 셀들의 양 및 모듈의 전기적 접속 구성(병렬 카운트 대 직렬 카운트)은 모듈의 전기적 특성들 및 성능 등급들을 정의한다. 예를 들어, 배터리(100)는 4개의 서브그룹에서 16개의 셀을 갖는 '4S4P' 구성으로 구성되는데, 여기서 서브그룹들은 전기적으로 직렬로 접속되고, 각각의 서브그룹 내의 4개의 셀은 전기적으로 병렬로 접속된다. 구성에 따라, 자동차 배터리들은 짝수 또는 홀수의 배터리 셀들을 포함할 수 있다.
따라서, 위의 설명은 차량 시동 배터리를 설명하였다. 이하의 도면들은 배터리를 추가로 설명하며, 여기서 배터리는 일련의 배터리 셀 그룹을 형성하기 위해 배열 및 적층되는 복수의 배터리 셀, 및 배터리 셀 그룹들을 둘러싸는 0.05 내지 0.15GPa의 범위의 영 계수를 갖는 캡슐화제를 포함한다. 일부 예들에서, 캡슐화제는 에폭시드이다. 캡슐화제는 0.100 내지 0.250GPa의 범위의 휨 계수를 추가로 갖는다. 일례에서, 휨 계수는 정확히 0.180GPa와 동일하다. 추가적으로 또는 대안적으로, 캡슐화제는 하우징 내의 공기 갭들의 적어도 일부를 채우는 액체이다. 다른 예들에서, 추가로 또는 대안적으로, 캡슐화제는 배터리 셀 그룹들 주위에 고체 몰딩되며, 하우징은 캡슐화제를 둘러싼다. 캡슐화제는 배터리의 내부 공간들에 주입된 후에 경화된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 캡슐화제는 배터리 하우징 내에 배치되기 전에 경화되고 배터리 셀들에 몰딩된다.
도 3a는 도 2에 도시된 것과 유사하게 인클로저 케이스가 제거된 자동차 배터리(100)의 내부를 도시한다. 그러나, 배터리(100)는 도 2와 관련하여 180도 거꾸로 뒤집힌 사시도로 도시되어 있다. 단면(300)은 수직축(302)에 평행한 평면을 따라 배터리(100)와 교차하는 것으로 도시되어 있다.
도 3b는 도 3a의 단면(300)에 따른 자동차 배터리(100)의 내부(350)를 도시한다. 배터리 셀들(310)은 수평 축을 따라 파티션들(312)에 의해 분리된다. 파티션들(312)은 적어도 일 실시예에서 단단할 수 있다. 배터리 셀들(310)을 하우징하기 위한 배터리(100) 내의 영역은 측벽들(314), 상부 벽(316) 및 하부 벽(318)에 의해 제한된다. 상부 벽(316)은 상부 커버(200)에 인접하고, 하부 벽(318)은 상부 커버(200)에 대해 원위에 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 상부 벽(316)은 형상이 파도 모양이고, 배터리 셀들(310)을 전기 회로에 전기적으로 결합하기 위한 상부 커버(200)에 인접한 컷아웃들을 포함한다.
캡슐화제(320)는 배터리 셀들(310)을 둘러싼다. 구체적으로, 캡슐화제(320)는 배터리 셀들(310)과 상부 벽(316), 배터리 셀들(310)과 하부 벽(318), 배터리 셀들(310)과 측벽들(314) 사이에 위치된다. 일 실시예에서, 캡슐화제(320)는 포팅 재료이다. 각각의 경우에, 캡슐화제(320)의 부분들은 서로 물리적으로 분리된다.
경계(326)는 측벽들(314)과 배터리 셀들(310) 사이에 위치된다. 경계(326)는 경계(326)로부터 측벽들(314) 중 한 측벽(a side wall)까지 연장되는 돌출부들(328)을 포함한다.
배터리 셀들(310), 파티션들(312), 상부 벽(316), 측벽들(314), 및 하부 벽(318)의 표면들은 캡슐화제와 표면들 사이의 접착을 증가시키기 위해 섬유의 일부 함량 및 유리의 일부 함량 중 하나 이상을 포함하는 섬유 유리 또는 다른 재료들로 처리될 수 있다. 예를 들어, 배터리 셀들(310)의 표면들은 거칠고, 작은(예를 들어, 0.1 내지 2마이크로미터) 돌출부들이 배터리(100)의 빈 공간들로 연장된다. 캡슐화제(320)는 캡슐화제(320)가 경화됨에 따라 이들 돌출부에 결합하여 이들 돌출부를 둘러쌀 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 배터리(100) 내의 매끄러운 표면들은 배터리 내의 표면들 상에 비일관성들을 도입하기 위해, 에칭들, 연마 디바이스들(예를 들어, 샌더), 및/또는 다른 방법들을 통해 덜 균일하고/하거나 매끄럽게 이루어질 수 있고, 그에 의해 캡슐화제가 채워지고 결합시키기 위한 포켓들을 형성한다.
캡슐화제(320)는 경화 후 0.05 내지 0.15GPa 범위의 영 계수를 포함한다. 구체적으로, 캡슐화제(320)는 정확히 0.06GPa(60 MPa)와 동일한 영 계수를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 캡슐화제(320)는 적어도 0.06GPa 이상의 영 계수(Young Modulus)를 포함한다. 이것은 캡슐화제(320)가 비교적 유연성 및/또는 신축성 있게 한다. 또한, 캡슐화제(320)는 경화 후 0.100 내지 0.250GPa 범위의 휨 계수(Flex Modulus)를 포함한다. 일례에서, 캡슐화제(320)는 정확히 0.180GPa(180 MPa)와 동일한 휨 계수를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 캡슐화제는 적어도 0.180GPa 이상의 휨 계수를 포함한다. 경화된 캡슐화제(320)는 복수의 방향으로 원하는 압축 강도를 상승적으로 제공한다. 달리 말하면, 캡슐화제(320)는 사고의 결과로서, 외부 물체로부터 다량의 힘을 받을 수 있지만, 힘의 작은 부분 또는 제로를 배터리 셀들(310)에 부여함으로써, 배터리 셀들(310)의 충격 및/또는 열화를 방지할 수 있다.
영 계수와 휨 계수 범위들의 조합은 배터리 셀 구조 및 배열(예를 들어, 원통형 대 프리즘형)에 기초하여 교정될 수 있다. 이와 같이, 영 계수 및 휨 계수는 원하는 이점들을 제공하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 캡슐화제(320)는 0.08GPa의 영 계수 및 0.200GPa의 휨 계수를 포함할 수 있다. 복수의 영 계수 및 휨 계수 범위들이 본 개시내용의 범위로부터 벗어나지 않고서 달성될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
일례에서, 캡슐화제(320)는 단일 중합체 또는 공중합체의 형태로 에폭시로 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 캡슐화제(320)는 본 기술분야에 공지된 다른 캡슐화제들과 유사한 열 전달 능력들을 제공하면서 비교적 유연하다. 이러한 방식으로, 캡슐화제(320)는 충돌 보호를 제공하면서 동시에 배터리들을 냉각시키기 위해 열 전달 능력들을 제공한다. 달리 말하면, 캡슐화제는 열 전도성 및 내충격성이다.
캡슐화제(320)는 액체 또는 고체일 수 있다. 캡슐화제(320)가 액체인 경우, 캡슐화제(320)는 캡슐화제가 경화 및 응고될 수 있는 배터리 인클로저(상부 벽, 하부 벽 및 측벽의 내부에 있는) 내의 특정 영역들 내로 삽입 및/또는 주입된다. 대안적으로, 캡슐화제가 고체인 경우, 캡슐화제(320)는 배터리 셀들(310) 주위에 몰딩된다. 이와 같이, 상부 벽, 하부 벽, 및 측벽은 캡슐화제(320) 주위에 배치될 수 있다. 공기 기포들이 제거되고/되거나 배터리(100)에 형성되는 것이 방지된다.
캡슐화제(320)가 액체인 경우, 캡슐화제(320)는 배터리 셀들(310) 이전에 배터리(100) 내에 배열된다. 일단 배터리 셀들(310)이 배터리(100)에 로딩되면 캡슐화제(320)는 변위된다. 캡슐화제(320)는 가열, 광, 습기, 및 화학적 반응성 첨가제 중 하나 이상을 통해 경화된다. 점선들(332 및 334)은 캡슐화제(320)의 경화에 후속하는 최대 충전 라인 범위를 표시한다. 일례에서, 배터리 셀들(310)의 침지 전에 배터리(100) 내에 배열된 캡슐화제의 양은 최대 충전 라인 범위에 기초하여 선택된다. 다른 예에서, 경화는 최대 충전 라인 범위에 대한 경화된 캡슐화제의 위치에 기초하여 조정될 수 있다. 이러한 방식으로, 캡슐화제는 배터리 셀들(310)에 증가된 충격 보호를 제공하면서 점선(334) 위에 위치된 배터리(100)의 전기 회로들과 접촉하는 것이 방지된다.
다른 예에서, 임계량의 캡슐화제(320)가 배터리 인클로저 내로 로딩된다. 배터리 셀들(310)은 배터리 인클로저 내에 배치(예를 들어, 가압) 되는데, 여기서 캡슐화제는 변위된다. 이것은 공기 기포들의 형성을 제한할 수 있다. 캡슐화제(320)는 배터리 셀들(310)의 추가 후에 경화될 수 있다. 일례에서, 배터리 셀들(310)과 회로 사이의 전기적 접속들은 캡슐화제(310)를 경화하기 전에 이루어진다. 다른 예에서, 전기적 접속들은 캡슐화제(310)를 경화하는 것에 후속하여 형성된다. 배터리 셀들 전에 캡슐화제를 배터리 인클로저 내로 로딩함으로써, 캡슐화제의 경화 온도는 비교적 낮을 수 있고(예를 들어, 30 내지 70℃), 이에 의해 배터리 셀들(310)을 열화로부터 보호할 수 있다. 열화는 누설 배터리 막들을 포함할 수 있다.
도 4a는 도 3a에 도시된 것과 유사하게 인클로저 케이스가 제거된 자동차 배터리(100)의 내부를 도시한다. 그러나, 단면(400)은 단면(300)에 수직인 수평축(304)에 평행한 평면을 따라 배터리(100)와 교차하는 것으로 도시되어 있다.
도 4b는 배터리(100)의 단면(450)의 묘사를 포함한다. 캡슐화제(320)의 일부는 배터리 셀들(310)과 측벽들(314) 사이에 배터리 셀들(310)을 완전히 둘러싸는 연속적인 캡슐화제로서 도시되어 있다. 이러한 방식으로, 배터리(100)의 전체 높이 및 길이에 대해, 캡슐화제(320)는 측벽들(314), 상부 벽(예를 들어, 도 3b의 상부 벽(316))의 일부, 및 하부 벽(예를 들어, 도 3b의 하부 벽(318))의 일부와 면-공유 접촉(face-sharing contact) 상태에 있다. 이렇게 함으로써, 배터리(100)(예를 들어, 배터리 셀들(310))의 내부 소자들의 이동은 차량 충돌에 응답하여 캡슐화제에 의해 감소 및/또는 방지된다. 이것은 전기적 단락의 가능성을 감소시킬 수 있다.
이러한 방식으로, 캡슐화제는 다양한 배터리 폼 팩터들과 함께 사용될 수 있다. 배터리 내의 공기 갭들은 캡슐화제로 채워져서, 또한 열 및 진동 감쇠를 제공하면서, 차량 충격 동안 캡슐화제를 충격으로부터 보호한다. 이렇게 함으로써, 캡슐화제는 충격 보호를 요구하지 않는 구성된 배터리들로부터 생략되면서 충격 보호를 요구하는 배터리들 내에는 선택적으로 배치될 수 있다.
교정된 영 계수 및 휨 계수 값들을 갖는 캡슐화제를 사용하는 기술적 효과는 최적화된 내충격성을 갖는 다양한 배터리 폼 팩터들을 제공하는 한편, 또한 원하는 열 전달 능력을 제공하는 것이다.
일련의 배터리 셀 그룹을 형성하기 위해 배열되고 적층되는 복수의 배터리 셀들, 및 배터리 셀 그룹들을 둘러싸는 0.05 내지 0.15GPa의 범위의 영 계수를 갖는 캡슐화제를 포함하는 배터리의 예. 배터리의 제1 예는 캡슐화제가 에폭시드인 경우를 추가로 포함한다. 선택적으로 제1 예를 포함하는 배터리의 제2 예는 캡슐화제가 0.100 내지 0.250GPa 범위의 휨 계수를 갖는 경우를 추가로 포함한다. 선택적으로 제1 및/또는 제2 예를 포함하는 배터리의 제3 예는 휨 계수가 정확히 0.180GPa와 동일한 경우를 추가로 포함한다. 선택적으로 제1 내지 제3 예들 중 하나 이상을 포함하는 배터리의 제4 예는 캡슐화제가 하우징 내의 공기 갭들의 적어도 일부를 채우는 액체인 경우를 추가로 포함한다. 선택적으로 제1 내지 제4 예들 중 하나 이상을 포함하는 배터리의 제5 예는 캡슐화제가 배터리 셀 그룹들 주위에 고체 몰딩되고 하우징이 캡슐화제를 둘러싸는 경우를 추가로 포함한다. 선택적으로 제1 내지 제5 예들 중 하나 이상을 포함하는 배터리의 제6 예는 영 계수가 정확히 0.06GPa와 동일한 경우를 추가로 포함한다. 선택적으로 제1 내지 제6 예들 중 하나 이상을 포함하는 배터리의 제7 예는 캡슐화제가 배터리의 내부 공간들 내에 주입된 후에 경화되는 경우를 추가로 포함한다. 선택적으로 제1 내지 제7 예 중 하나 이상을 포함하는 배터리의 제8 예는 캡슐화제가 배터리 하우징 내에 배치되기 전에 배터리 셀들에 경화되고 몰딩되는 경우를 추가로 포함한다. 선택적으로 제1 내지 제8 예들 중 하나 이상을 포함하는 배터리의 제9 예는 배터리 셀들이 프리즘형인 경우를 추가로 포함한다. 선택적으로 배터리의 제1 예 내지 제9 예 중 하나 이상을 포함하는 배터리의 제10 예는 배터리 셀들이 배터리의 공간들로 연장되는 작은 돌출부들을 갖는 탄소 섬유 표면들을 포함하여, 캡슐화제를 충전하기 위한 포켓들을 형성하는 경우를 추가로 포함한다. 선택적으로 제1 내지 제10 예 중 하나 이상을 포함하는 배터리의 제11 예는 배터리가 차량 시동 배터리인 경우를 추가로 포함한다.
상부 벽, 하부 벽 및 측벽의 내부에 위치된 복수의 배터리 셀들을 포함하고, 캡슐화제가 배터리 셀들과 상부 벽, 하부 벽, 및 측벽 각각 사이에 위치되고, 캡슐화제는 0.100과 0.250GPa 사이의 휨 계수를 포함하는 차량 시동 배터리의 예. 차량 시동 배터리의 제1 예는 배터리 셀들과 상부 벽 사이의 캡슐화제가 배터리 셀들과 하부 벽 및 측벽 사이의 캡슐화제로부터 유동적으로 분리되는 경우를 추가로 포함한다. 선택적으로 제1 예를 포함하는 차량 시동 배터리의 제2 예는 캡슐화제가 유연하고 0.05와 0.10GPa 사이의 영 계수를 포함하는 경우를 추가로 포함한다. 선택적으로 제1 및/또는 제2 예를 포함하는 차량 시동 배터리의 제3 예는 캡슐화제가 정확하게 0.180GPa의 휨 계수 및 정확하게 0.06GPa의 영 계수를 포함하는 경우를 추가로 포함한다. 선택적으로 제1 내지 제3 예를 포함하는 차량 시동 배터리의 제4 예는 캡슐화제가 열 전도성이고 내충격성이 있는 경우를 추가로 포함한다.
배터리 하우징의 상부 벽, 측벽, 및 하부 벽의 경계 내에 배열된 복수의 배터리 셀을 둘러싸는 캡슐화제를 포함하고, 캡슐화제는 배터리 셀들과 상부 벽, 측벽, 및 하부 벽 각각 사이에 위치되고, 캡슐화제는 0.05 내지 0.10GPa 사이의 영 계수 및 0.100 내지 0.250GPa 사이의 휨 계수를 포함하는 차량 배터리의 예. 차량 배터리의 제1 예는 캡슐화제가 배터리 하우징 내부에서 경화되는 경우를 추가로 포함한다. 선택적으로 제1 예를 포함하는 차량 배터리의 제2 예는 캡슐화제가 배터리 하우징 외부에서 경화되는 경우를 추가로 포함한다.
본 명세서에 도시되고 설명된 것들 외에, 본 개시내용의 다양한 수정들이 상기 설명의 기술 분야의 숙련된 자들에게 분명할 것이다. 이러한 수정들은 또한 첨부된 청구범위의 범위 내에 드는 것으로 한다.
모든 반응물들은 달리 특정되지 않는다면 본 기술 분야에 공지된 소스들에 의해 획득가능하다는 것을 알 것이다.
명세서에 언급된 특허들, 공개들, 및 출원들은 본 발명이 관련한 기술 분야의 숙련된 자들의 수준들을 표시한다. 이들 특허, 공개, 및 출원은 각각의 개별적인 특허, 공개, 및 출원이 구체적으로 그리고 개별적으로 본 명세서에 참조로 포함되는 것처럼 동일한 정도로 본 명세서에 참조로 포함된다.
전술한 설명은 본 발명의 특정한 실시예들을 예시한 것이지, 그것의 실시에 대해 제한하려는 것이 아니다.
전술한 논의는 예시적인 것으로 이해되어야 하고 어떤 의미로도 제한하는 것으로 고려되어서는 안된다. 본 발명들이 그 양호한 실시예들을 참조하여 특정하게 도시되고 설명되었지만, 본 기술 분야의 숙련된 자들은 형태 및 상세들에 있어서 다양한 변화들이 청구범위에 의해 정의된 것과 같은 발명들의 취지 및 범위에서 벗어나지 않고서 그 안에서 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도면들은 다양한 소자들의 상대적 배치를 갖는 예시적인 구성들을 도시한다. 서로 직접적으로 접촉하거나, 직접적으로 결합된 것으로 도시하면, 이러한 요소들은 한 예에서 적어도, 각각 직접적으로 접촉 또는 직접적으로 결합되는 것이라고 지칭될 수 있다. 유사하게, 서로 연속하거나 인접한 것으로 도시한 요소들은 한 예에서 적어도, 각각 서로 연속 또는 인접할 수 있다. 한 예로서, 서로 면-공유 접촉하여 놓인 소자들은 면-공유 접촉한 것이라고 지칭될 수 있다. 다른 예로서, 그들 사이에 단지 한 공간을 두고 다른 소자들이 없이 서로 이격되어 배치된 요소들은 적어도 하나의 예에서 그러한 것이라고 지칭될 수 있다. 또 다른 예로서, 서로 위/아래에, 서로 대향 측들에, 또는 서로 좌/우에 있는 것으로 도시한 요소들은 서로에 대해 그러한 것이라고 지칭될 수 있다. 또한, 도면들에 도시한 것과 같이, 적어도 하나의 예에서, 최상위 요소 또는 요소의 점은 소자의 "상부" 라고 지칭될 수 있고 최하위 요소 또는 요소의 점은 소자의 "하부" 라고 지칭될 수 있다. 본 명세서에 사용된 것과 같이, 상부/하부, 상/하, 위/아래는 도면들의 수직 측에 대한 것일 수 있고 서로에 대한 도면들의 요소들의 배치를 설명하기 위해 사용된다. 이와 같이, 다른 요소들 위에 도시한 요소들은 한 예에서 다른 요소들 위에 수직으로 배치된다. 또 다른 예로서, 도면들에 표시된 요소들의 형상들은(예를 들어, 원형, 직선, 평면, 곡선, 둥근, 모서리가 깍인, 각이 진 등과 같은) 그들 형상을 갖는 것으로 참조될 수 있다. 또한, 서로 교차하는 것으로 도시된 요소들은 적어도 하나의 예에서, 교차하는 요소들 또는 서로 교차하는 것으로 참조될 수 있다. 또한, 다른 요소 내에 도시되거나 다른 요소 밖에 도시된 요소는 한 예에서, 그와 같이 참조될 수 있다.
아래의 청구범위 내의 모든 수단 또는 단계들 플러스 기능 요소들의 대응하는 구조들, 재료들, 동작들 및 등가물들은 구체적으로 청구된 것과 같은 다른 청구된 요소들과 조합하여 기능들을 수행하는 임의의 구조, 재료 또는 동작들을 포함하고자 한다.
마지막으로, 위에 설명된 물품들, 시스템들, 및 방법들은 본 개시내용의 실시예들-그 수많은 변형들 및 확장들이 역시 고려되는 비제한적인 예들인 것으로 이해될 것이다. 따라서, 본 개시내용은 본 명세서에 개시된 물품들, 시스템들, 및 방법들의 모든 신규하고 비자명한 조합들 및 부조합들뿐만 아니라, 그 임의의 및 모든 등가물들을 포함한다.

Claims (20)

  1. 배터리로서,
    일련의 배터리 셀 그룹들을 형성하기 위해 배열되고 적층되는 복수의 배터리 셀; 및
    상기 배터리 셀 그룹들을 둘러싸는 0.05 내지 0.15GPa의 범위의 영 계수 및 0.180 내지 0.250 GPa 범위의 휨 계수(Flex Modulus)를 갖는 캡슐화제를 포함하며, 상기 영 계수와 상기 휨 계수의 조합은 배터리 셀 구조에 기초하여 교정되는, 배터리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캡슐화제는 에폭시드인 배터리.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 휨 계수는 정확하게 0.180GPa와 동일한 배터리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 캡슐화제는 하우징 내의 공기 갭들의 적어도 일부를 채우는 액체인 배터리.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 캡슐화제는 상기 배터리 셀 그룹들 주위에 고체 몰딩되고, 상기 하우징은 상기 캡슐화제를 둘러싸는 배터리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 영 계수는 정확히 0.06GPa와 동일한 배터리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 캡슐화제는 상기 배터리의 내부 공간들에 주입된 후에 경화되는 배터리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 캡슐화제는 배터리 하우징 내에 배치되기 전에 경화되고 상기 배터리 셀들에 몰딩되는 배터리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀들은 프리즘형인 배터리.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 셀들은 상기 배터리의 공간들로 연장되는 작은 돌출부들을 갖고, 상기 캡슐화제가 채워지는 포켓들을 형성하는 탄소 섬유 표면들을 포함하는 배터리.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 배터리는 차량 시동 배터리인 배터리.
  13. 차량 시동 배터리로서,
    상부 벽, 하부 벽 및 측벽의 내부에 위치된 복수의 배터리 셀들을 포함하고, 상기 배터리 셀들과 상기 상부 벽, 상기 하부 벽, 및 상기 측벽 각각 사이에는 캡슐화제가 위치하고, 상기 캡슐화제는 0.05와 0.15GPa 사이의 영 계수 및 0.180과 0.250GPa 사이의 휨 계수를 포함하며, 상기 영 계수와 상기 휨 계수의 조합은 배터리 셀 구조에 기초하여 교정되는, 차량 시동 배터리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 배터리 셀들과 상기 상부 벽 사이의 캡슐화제는 상기 배터리 셀들과 상기 하부 벽 및 상기 측벽 사이의 캡슐화제로부터 유동적으로 분리되는 차량 시동 배터리.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 캡슐화제는 유연하고 0.05와 0.10GPa 사이의 영 계수를 포함하는 차량 시동 배터리.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 캡슐화제는 정확하게 0.180GPa의 휨 계수 및 정확하게 0.06GPa의 영 계수를 포함하는 차량 시동 배터리.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 캡슐화제는 열 전도성 및 내충격성인 차량 시동 배터리.
  18. 차량 배터리로서,
    배터리 하우징의 상부 벽, 측벽, 및 하부 벽의 경계 내에 배열되는 복수의 배터리 셀을 둘러싸는 캡슐화제를 포함하고, 상기 캡슐화제는 배터리 셀들과 상기 상부 벽, 상기 측벽, 및 상기 하부 벽 각각 사이에 위치되고, 상기 캡슐화제는 0.05 내지 0.15GPa 사이의 영 계수 및 0.180 내지 0.250GPa 사이의 휨 계수를 포함하며, 상기 영 계수와 상기 휨 계수의 조합은 배터리 셀 구조에 기초하여 교정되는, 차량 배터리.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 캡슐화제는 상기 배터리 하우징 내부에서 경화되는 차량 배터리.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 캡슐화제는 상기 배터리 하우징 외부에서 경화되는 차량 배터리.
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