KR20140040661A - 하우징 덮개 판에 통합된 클릭 스프링 영역을 포함한 배터리 셀 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 종래의 배터리 셀들에 비해 부품 수를 줄일 수 있는 배터리 셀, 특히 리튬 이온 배터리 셀에 관한 것이다. 상기 배터리 셀의 경우, 내부에 권선 부재, 2개의 집전기 및 전해질이 수용되는 금속 하우징이 덮개 장치에 의해 기밀 및 압밀 방식으로 밀폐된다. 덮개 장치는 특히 덮개 판(23)을 포함하며, 이 덮개 판에 의해 하우징의 개구부가 대부분 밀폐된다. 본원에서는, 상기 덮개 판(23) 내에 덮개 판(23)의 주변 영역들보다 더 얇은 두께를 보유하는 클릭 스프링 영역(31)을 형성하는 점을 제안하며, 상기 클릭 스프링 영역은, 하우징 내에서 내부 임계 압력이 초과되면 클릭 스프링 영역(31)이 안쪽을 향해 하우징 내로 휘어지는 제1 상태로부터, 하우징(11)으로부터 바깥쪽을 향해 휘어지는 제2 상태로 스냅핑되고, 이때 집전기들 중 하나와 덮개 판(23)이 서로 전기적으로 연결되도록 형성된다. 그럼으로써 하우징 내에서 예컨대 온도에 기인한 압력 상승 시, 배터리 셀은 목표한 바대로 비활성화될 수 있다.
Description
본 발명은 배터리 셀, 특히 리튬 이온 배터리 셀에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 배터리 셀을 장착한 자동차에 관한 것이다.
부분적으로 축전지 셀이라고도 지칭되는 배터리 셀들은 전기로 제공되는 에너지의 화학적 저장을 위해 이용된다. 이미 오늘날, 배터리 셀들은 여러 이동 기기의 에너지 공급을 위해 이용된다. 향후에는 배터리 셀들이 특히 육로 및 수로에서 이동 전기 운송 수단 또는 하이브리드 운송 수단의 에너지 공급을 위해, 또는 대체 에너지원에서 유래하는 전기 에너지의 고정식 임시 저장 시스템을 위해 이용될 것이라고 한다.
이를 위해, 대개 복수의 배터리 셀이 조립되어 배터리 팩을 형성한다. 이 경우, 가용한 팩 용적을 최대한 효율적으로 활용하기 위해, 특히 각기둥 형태, 예컨대 직육면체 형태를 갖는 배터리 셀들이 이용된다.
가능한 에너지 밀도가 높고, 열적 안정성을 가지며, 메모리 효과가 없는 덕분에, 예컨대 자동차용 메모리 솔루션과 같은 까다로운 적용 분야를 위해, 대개 리튬 이온 축전지 기술이 이용되며, 이 기술은 향후의 전기 이동성의 높은 경제적 중요성으로 인해 현재 집중적으로 추가 개발되고 있다.
이미 많은 다양한 유형의 배터리 셀, 특히 리튬 이온 배터리 셀과, 나아가 특히 각기둥 형태를 갖는 배터리 셀들이 존재한다. 그러나 이러한 종래의 배터리 셀들은 대부분 모든 배터리 셀의 조립을 위해 복수의 상이한 개별 부재가 이용되는 복잡한 구조를 갖는다. 상기와 같이 여러 가지 형태와 기능을 가지면서 여러 가지 재료로 형성되는 다수의 개별 부재는 매우 다양한 제조 기술 및 시설을 필요로 한다. 그 밖에도, 배터리 셀의 제조 시 복수의 상이한 개별 부품이 항상 전체로서 가용해야 하며, 이는 개별 부품들의 제조 조정 및 적합한 보관을 필요로 한다. 이는 모두 배터리 셀의 제조 시 비용을 증가시키는 요인이 될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의해, 특히 배터리 셀의 조립에 필요한 개별 부품의 수가 감소할 수 있고, 그리고/또는 배터리 셀의 조립이 단순화될 수 있다.
권선 부재와, 전해질과, 2개의 집전기와, 하우징을 포함하는 배터리 셀, 특히 리튬 이온 배터리 셀이 제안된다. 권선 부재는, 애노드 재료로 코팅된, 예컨대 구리 소재의 제1 필름과, 캐소드 재료로 코팅된, 예컨대 알루미늄 소재의 제2 필름과, 다이어프램으로서 이용되는 2개의 플라스틱 필름으로 싸인 스택으로 구성된다. 집전기들 중 하나는 권선 부재의 제1 필름과 전기 전도 방식으로 연결되며, 예컨대 용접된다. 제2 집전기는 권선 부재의 제2 필름과 전기 전도 방식으로 연결된다. 하우징은 금속 용기와 금속 덮개 장치를 포함한다. 상기 용기는 개구부를 가지며, 이 개구부를 통해 권선 부재와 두 집전기가 배터리 셀의 제조 중에 하우징 내로 삽입될 수 있다. 덮개 장치는, 용기의 개구부를 기밀 및 압밀 방식으로 밀폐하도록 형성된다. 이를 위해 덮개 장치는 특히, 용기 내 개구부를 실질적으로 밀폐할 수 있고 하우징의 기밀 밀봉을 위해 예컨대 용접을 통해 용기와 결합될 수 있는 덮개 판을 포함한다. 덮개 장치에는, 하우징 내부의 집전기들 각각과 접촉하는 전기 전도성 접촉 장치들을 하우징으로부터 덮개 장치를 통하여 관통시키기 위해, 관통 접속 장치가 형성된다. 이 경우, 본원에 제안된 배터리 셀은, 덮개 판이 감소된 두께를 갖는 클릭 스프링 영역을 포함하며, 이 클릭 스프링 영역은, 하우징 내 내부 임계 압력이 초과되면 상기 클릭 스프링 영역이 안쪽을 향해 하우징 내로 휘어지는 제1 상태로부터, 하우징으로부터 바깥쪽을 향해 휘어지는 제2 상태로 스냅핑(snapping)되고, 이때 집전기들 중 하나와 덮개 판이 서로 전기적으로 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 배터리 셀의 실시예들은 특히 하기의 사상 및 지식을 기초로 한다.
배터리 셀들에서, 권선 부재는, 여러 가지 금속 필름과 이들 금속 필름 사이에 위치하는 다이어프램으로 이루어진 그의 스택을 이용하여, 상기 스택을 습윤시키는 전해질과 함께 에너지의 화학적 저장을 위해 이용되며, 화학적으로 저장된 에너지는 전극들에서의 적합한 화학 반응을 통해 전기 에너지의 형태로 공급될 수 있다.
예컨대 전력 소모가 너무 많거나 충전 전류가 너무 큰 경우에 발생할 수 있는 것과 같은, 배터리 셀 내 극심한 온도 상승("열 폭주")으로 인해, 배터리 셀의 하우징 내부에서 압력 상승이 발생할 수 있다. 이 경우, 배터리 셀의 무결성 및 주변 환경을 위태롭게 할 수도 있는 배터리 셀 내 위험한 초과 압력을 방지하기 위해, 하우징에 예방 수단이 제공될 수 있는데, 이 예방 수단은 일종의 비상 회로 차단기와 같이 작용할 수 있고, 하우징 내에 과도한 내부 압력이 발생할 경우 단락이 발생하게 하여 배터리 셀을 비활성화한다.
종래의 배터리 셀들의 경우, 비상 회로 차단기 장치는 대부분, 분리된 이른바 OSD 멤브레인(OSD: 과충전 안전 장치)과 같이 예컨대 덮개 판에 용접되어야만 하는 추가의 분리된 부품들에 의해 구현되는 반면에, 이제는, 배터리 셀의 덮개 장치에 기본적으로 제공되는 덮개 판을 특수하게 설계하여 상기 유형의 기능을 실현하는 점이 제안된다. 특정 목적을 위해 제공되는 수 개의 작은 개구부들에 이르기까지 배터리 하우징의 용기에 제공되는 큰 개구부를 완전히 밀폐하고 용기와 기밀 방식으로 결합되는 상기 덮개 판은 클릭 스프링 영역을 포함하며, 이 클릭 스프링 영역은 상기 영역에서 국소적으로 재료 두께가 감소함으로 인해 하우징 내 내부 압력이 상승할 경우 자체의 형태를 변화시킬 수 있다. 이 경우, 클릭 스프링 영역은 배터리 셀의 정상 작동 시에는, 다시 말하면 배터리 셀의 하우징 내 내부 압력이 임계값 미만이라면, 안쪽을 향해 휘어진다. 달리 말하면, 클릭 스프링 영역은 하우징의 외부에서 볼 때 보통 오목하다. 어린이용 장난감으로 알려진 개구리 모양 클릭커(clicker)의 경우와 유사하게, 클릭 스프링 영역은 예컨대 2500hPa 내지 4500hPa의 범위 내 값을 취할 수 있는 내부 임계 압력의 초과 시 그 형태를 갑작스럽게 변경하며, 안쪽을 향해 휘어진 오목한 제1 상태로부터 바깥쪽을 향해 휘어진 볼록한 제2 상태로 스냅핑된다. 상기 제2 상태에서, 클릭 스프링 영역은 예컨대 덮개 판에 인접하여 배치된 접촉 부재와 접촉할 수 있다. 상기 접촉 부재가 집전기들 중 하나와 전기적으로 연결되면, 이를 통해 덮개 판과 상기 집전기 사이에 전기적 연결이 체결될 수 있다. 덮개 판 자체는 대개 다른 하나의 집전기와 전기적으로 연결되기 때문에, 클릭 스프링 영역은 제2 상태로 스냅핑 시 배터리 셀을 단락시킬 수 있고, 이러한 방식으로 배터리 셀 내에서의 추가적인 온도 상승 또는 압력 상승을 방지할 수 있다.
클릭 스프링 영역은 바람직하게는 덮개 판 내에 일체형으로 통합된다. 달리 말하면, 덮개 판은 클릭 스프링 영역과 함께 단일의 부품을 형성하며, 그럼으로써 예컨대 분리된 OSD 멤브레인과 같은 별도의 부품들의 공급 및 조립이 생략될 수 있게 된다.
배터리 하우징을 위해 제공되는 덮개 판을 이 덮개 판 내부에 통합될 클릭 스프링 영역과 일체형으로 제조할 수 있도록 하기 위해, 그에 상응하게 적합한 제조 방법이 이용될 수 있다. 예컨대, 덮개 판 내에 압인을 통해, 다시 말하면 덮개 판을 형성하는 박판의 압축 성형에 의해 감소된 두께를 갖는 클릭 스프링 영역이 형성될 수 있다. 특히, 덮개 판을 형성하는 금속 박판이, 클릭 스프링 영역이 형성되는 방식으로 압인될 수 있다. 이 경우, 압인 시 재료는 형성될 클릭 스프링 영역으로부터 덮개 판의 인접하는 영역들로 압착 변위될 수 있으며, 그럼으로써 덮개 판 내에 완전하게 형성된 클릭 스프링 영역의 둘레에는, 이 클릭 스프링 영역을 제외한 덮개 판의 평균 두께보다 재료 두께가 더 두꺼운 비대 영역(thickened range)이 생성된다.
달리 말하면, 덮개 판의 제조 시, 경우에 따라 필요한 천공 및 굽힘 공정 외에도, 재료가 최종적으로 덮개 판으로부터 제거되는 것이 아니라, 차후 클릭 스프링 영역을 형성해야 하는 영역으로부터만 인접하는 영역들 쪽으로 변위되는 압인 공정도 실행될 수 있다. 상기와 같은 재료 변위를 통해, 클릭 스프링 영역에서의 재료 두께는 대폭 감소하며, 예컨대 덮개 판을 형성하는 박판 두께의 절반 미만으로, 바람직하게는 1/3 미만으로 감소하며, 그와 반대로 인접하는 비대 영역들에서는 덮개 판의 두께가 국소적으로 증가한다. 예컨대 덮개 판은 0.8㎜ 이상, 바람직하게는 1.5㎜ 이상의 평균 두께를 보유할 수 있는 데 반해, 클릭 스프링 영역은 단지 0.3㎜ 미만, 바람직하게는 0.2㎜ 미만의 두께를 보유할 수 있다. 그럼으로써 클릭 스프링 영역은 비교적 강성의 안정된 덮개 판에 비해서 박막 필름과 유사하게 감소된 강도를 보유할 수 있다. 압인 공정 시, 클릭 스프링 영역은 동시에 안쪽을 향해 휘어진 형태로 형성될 수 있다. 예컨대 클릭 스프링 영역은, 예컨대 안쪽을 향하는 구상 표면을 갖는, 오목하게 안쪽으로 휘어진 원형 영역으로서 압인될 수 있다.
전술한 배터리 셀의 가능한 특징들 및 배터리 셀의 컴포넌트들의 구현예들, 특히 배터리 셀의 하우징의 덮개 판 내에 OSD 멤브레인과 유사하게 작용하는 클릭 스프링 영역이 통합된 구현예는 특히 그 하우징이 각기둥 형태를 갖는 배터리 셀들에 사용하기에 적합하다.
통합된 클릭 스프링 영역을 구비한 덮개 판은 배터리 셀의 제조 시뿐 아니라 완성된 배터리 셀에 대해서도 다수의 장점을 제공할 수 있다. 예컨대 배터리 셀의 제조 시, 추가의 비상 회로 차단기 장치의 조립, 예컨대 분리된 금속 구조 부재로서 제공되는 추가의 OSD 멤브레인의 용접이 배제될 수 있다. 특히, 이와 관련하여, 종래에 이용되던 용접 공정도 생략될 수 있다. 상기 용접 공정에서 발생할 수 있는 결함도 방지될 수 있다. 전체적으로 가능한 부품의 절약을 통해 제조 공정은 더 간단하면서도 경제적으로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 셀의 가능한 특징들 및 장점들은 본 명세서에서 여러 실시예와 관련하여 설명된다. 당업자라면, 결과적으로 추가의 실시예를 도출하고 가능성 있는 시너지 효과를 달성하기 위해, 개별 특징들이 적합한 방식으로 서로 조합되거나 교환될 수 있음을 이해할 수 있다.
하기에는 첨부된 도면과 관련하여 본 발명의 실시예들이 설명되며, 명세서뿐만 아니라 도면들도 본 발명을 제한하는 것으로서 간주되어는 안 된다.
도 1은 리튬 이온 배터리 셀의 분해도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 위한 덮개 판의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 위한 덮개 판을 도 2에 도시된 절단선 B-B를 따라 절단하여 도시한 부분 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 위한 덮개 장치 내 덮개 판을 도 2에 도시된 절단선 A-A를 따라 절단하여 도시한 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리를 장착한 자동차를 도시한 도이다.
상기 도들은 개략적인 것일 뿐이며 척도에 비례하여 도시된 것은 아니다. 도면들에서 동일한 도면 부호들은 동일한 또는 동일하게 작용하는 특징을 나타낸다.
도 1은 리튬 이온 배터리 셀의 분해도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 위한 덮개 판의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 위한 덮개 판을 도 2에 도시된 절단선 B-B를 따라 절단하여 도시한 부분 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 위한 덮개 장치 내 덮개 판을 도 2에 도시된 절단선 A-A를 따라 절단하여 도시한 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리를 장착한 자동차를 도시한 도이다.
상기 도들은 개략적인 것일 뿐이며 척도에 비례하여 도시된 것은 아니다. 도면들에서 동일한 도면 부호들은 동일한 또는 동일하게 작용하는 특징을 나타낸다.
도 1에는, 종래의 리튬 이온 배터리 셀의 분해도가 도시되어 있다. 도 1에서는, 개별적으로 준비되어 제조 중에 복잡하게 조립되어야 하는 복수의 개별 컴포넌트로 배터리 셀이 구성됨을 알 수 있다. 여기서는 본 발명의 실시예들의 이해를 위해 필요한 부품들과 이들 부품의 특징들만이 설명되며, 배터리 셀의 나머지 부품들의 설명은 생략된다.
배터리 셀(1)은, 애노드 재료로 코팅된 구리 필름과, 캐소드 재료로 코팅된 알루미늄 필름과, 두 필름 사이에 위치하고 다이어프램으로서 이용되는 플라스틱 필름들로 싸인 스택(5)을 구비한 권선 부재(3)를 포함한다.
전기 접촉을 위해, 구리 필름과 알루미늄 필름은 권선 축을 따라서 서로 반대 방향으로 약간 오프셋되어 상하로 적층되며, 그럼으로써 일측 협폭 측의 구리 필름과 맞은편 협폭 측의 알루미늄 필름은 권선 부재의 각각의 에지보다 약간 더 돌출된다. 구리 필름의 돌출 영역(4)에는 구리로 형성된 집전기(7)가 용접되며, 그럼으로써 상기 집전기는 권선 부재의 애노드와 전기적으로 연결된다. 알루미늄 필름의 맞은편 돌출 영역에는, 권선 부재(3)의 캐소드에 대한 전기 접점을 형성하기 위해, 알루미늄으로 형성된 제2 집전기(9)가 용접된다.
그 다음, 두 집전기(7, 9)를 구비한 권선 부재(3)는 상향으로 개방된 직육면체 형태의 용기(13) 내로 개구부(14)를 통해 삽입된다. 이어서 개구부(14)는 덮개 장치(15)로 밀폐된다. 그 다음, 덮개 판(23)에 차후 밀폐될 수 있는 작은 개구부(26)를 통해 용기(13) 내로 액상 전해질이 주입되고, 그에 따라 액상 전해질은 권선 부재의 금속 필름들에 제공된 애노드 및 캐소드 재료와 접촉되며, 그럼으로써 경계면들에서 상기 재료들과 전해질 사이의 목표하는 화학 반응과 그에 상응하게 화학 에너지에서 전기 에너지로, 그리고 그 반대로의 에너지 변환이 이루어질 수 있게 된다. 용기(13)는 특히 화학적으로 공격적인 전해질에 대항할 수 있도록 하기 위해 금속 박판으로 형성된다.
이 경우, 덮개 장치(15)는 복수의 부품으로 구성된다. 이 경우, 부품들은, 전체 배터리 셀(1)을 위해 덮개 장치(15)를 이용하여 다수의 여러 기능을 구현하기 위해 필요하다. 예컨대, 덮개 장치(15)에 의해 용기(13)는 기밀 및 압밀 방식으로 밀폐될 뿐 아니라, 접촉 장치들(19)에 의해 용기(13)의 내부와 외부 환경 사이의 연결이 가능해지며, 이때 한편으로 집전기들(7, 9) 중 하나와, 다른 한편으로 외부로부터 접촉될 접촉 부재들(21) 사이의 각각의 전기적 연결이 가능해진다.
상기 목적을 위해, 덮개 장치(15)는 특히 덮개 판(23)을 포함하고, 이 덮개 판의 측면 테두리가 용기(13)의 개구부(14)의 테두리와 예컨대 용접을 통해 밀폐되도록 결합될 수 있다. 용기(13)의 내부에 수용될 전해질에 대항할 수 있도록 하기 위해, 상기 덮개 판(23)은 대부분 금속으로 형성된다. 덮개 판(23)에는 여러 가지 역할을 담당하는 복수의 개구부가 제공된다. 예를 들면, 예컨대 집전기(7, 9)에 부착된 핀(27)과 같은 접촉 장치들(19)의 구성요소들이 통과할 수 있는 개구부들(25)이 제공된다.
또한, 용기(13)가 덮개 판(23)으로 밀폐된 후에, 전해질이 하우징(11)의 내부에 충전되기 위해 통과할 수 있는 개구부(26)가 제공된다.
추가로, 접촉 장치들(19) 중 하나를 덮개 판(23)과 전기적으로 연결하고, 이러한 방식으로 덮개 판(23)뿐 아니라 이 덮개 판과 연결된 용기(13)를 상기 접촉 장치(19)와 연결되어 있는 집전기(7, 9)와 동일한 전기 전위에 위치시키기 위해, 예컨대 전위판(17)과 같은 추가 부품이 제공된다.
또한, 덮개 판(23)은 추가의 원형 개구부(29)를 포함한다. 상기 개구부(29)는 분리된 부품으로서 형성된 OSD 멤브레인(28)으로 밀폐된다. 여기서 OSD 멤브레인은 얇은 굴곡형 금속 필름 형태의 구조 부재로서, 그 테두리가 덮개 판(23)에 형성된 개구부(29) 둘레의 원형 영역에 용접된다. 이 경우, OSD 멤브레인(28)은, 하우징(11)의 내부에서 예컨대 온도 상승에 의해 초과 압력이 야기되면 바깥쪽을 향해 스냅핑되고, 이때 그 위쪽에 배치되는 연결 판(32)에 대해 접점을 형성하도록 구성된다. 상기 연결 판(32)은 또 다른 집전기(9)와 전기적으로 연결되므로, 이를 통해 배터리 셀의 단락이 발생하고 배터리 셀은 비활성화된다.
도 2에는, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 셀을 위한 변형된 덮개 판(23)이 도시되어 있다. 이 덮개 판(23)은 접촉 장치들(19)의 관통 접속을 위한 개구부들(25)과, 전해질을 주입하기 위한 개구부(26)에 추가로 클릭 스프링 영역(31)을 포함한다. 클릭 스프링 영역(31)을 포함한 전체 덮개 판(23)은 금속 박판으로 성형된다. 이 경우, 클릭 스프링 영역(31)은, 압인 공정에 의해 재료가 상기 영역으로부터 인접 영역들로 변위되는 방식으로 형성되며, 그럼으로써 클릭 스프링 영역(31)이 덮개 판(23)의 평균 두께에 비해 감소된 두께를 보유하게 된다.
예컨대 도 2의 절단선 B-B를 따라서 부분적으로 절단된 도 3의 사시도뿐 아니라, 도 2의 절단선 A-A를 따라 작성된 도 4의 횡단면도에 도시된 것처럼, 클릭 스프링 영역(31)은 덮개 판(23)을 형성하는 박판의 두께(d2)보다 훨씬 더 얇은 두께(d1)를 보유한다. 이 경우 클릭 스프링 영역(31)의 두께(d1)는, 예컨대 클릭 스프링 영역의 재료 특성 및 기하학적 구현에 따라서, 하우징(11) 내 내부 압력이 예컨대 3500hPa 이상으로 상승하면 국소적으로 도들에 도시된, 안쪽을 향해 오목하게 만곡된 제1 상태로부터 도 4에 파선으로 도시된, 바깥쪽을 향해 볼록하게 만곡된 제2 상태로 클릭 스프링 영역이 스냅핑되는 방식으로 선택될 수 있다. 상기 제2 상태에서, 클릭 스프링 영역은 예컨대 바로 그 위에 배치된 연결 판(32)과 접촉하고, 상기 연결 판을 통해 집전기(9)까지의 전기 회로를 폐쇄하며, 그럼으로써 배터리 셀(1)이 단락되어 비활성화된다. 예컨대 덮개 판(23)으로 사용되는 박판의 두께(d2)는 일반적으로 0.8 내지 3㎜ 사이인 데 반해, 클릭 스프링 영역의 두께(d1)는 목표하는 스냅핑 특성의 달성을 위해 0.3㎜ 미만으로 감소할 수 있다.
덮개 판(23)을 그 내부에 통합 형성되는 클릭 스프링 영역(31)과 일체형으로 제작하기 위해, 예컨대 적합한 기하구조를 갖는 스탬프가 덮개 판(23)을 형성하는 금속 박판 내로 각인될 수 있다. 이 경우, 상기 스탬프의 형태는, 압인될 영역의 중심으로부터 바깥쪽으로 재료가 밀리면서 인접하는 영역으로 변위되는 방식으로 형성된다. 이를 통해, 클릭 스프링 영역(31) 둘레의 원형 테두리에 비대 영역(33)이 생성될 수 있으며, 이 비대 영역에서 덮개 판(23)은 사용된 금속 박판의 원래 두께(d2)보다 더 두꺼운 두께를 보유한다. 이용되는 스탬프의 유형 및 형태에 따라서, 비대 영역들(33)은 예컨대 0.5 내지 3㎜만큼 증가한 두께를 보유할 수 있다.
덮개 판(23) 내에 클릭 스프링 영역(31)을 형성하기 위한 금속 박판 압인 공정은 단일의 압인 공정으로, 그리고/또는 단일의 압인 공구로 수행될 수 있으며, 최종적으로 클릭 스프링 영역(31)을 위해 요구되는 오목한 형태 및 기하구조를 만들기 위해, 예컨대 여러 가지 압인 공구 또는 스탬프를 이용한 다수의 분리된 압인 공정이 이용될 수도 있다.
도 4에는, 전술한 복수의 배터리 셀들(1)로 구성된 배터리(102)를 장착한 자동차(100)가 도시되어 있다.
Claims (9)
- 애노드 재료로 코팅된 제1 필름과, 캐소드 재료로 코팅된 제2 필름과, 다이어프램으로서 이용되는 2개의 플라스틱 필름으로 싸인 스택(5)으로 구성된 권선 부재(3)와,
전해질과,
2개의 집전기로서, 그 중 하나는 제1 필름과, 그리고 다른 하나는 제2 필름과 전기 전도 방식으로 연결되는, 2개의 집전기(7, 9)와,
금속 용기(13) 및 금속 덮개 장치(15)를 구비한 하우징(11)을 포함하는 배터리 셀(1)이며,
용기(13)는 개구부(14)를 포함하고, 이 개구부를 통해 권선 부재(3)와 두 집전기(7, 9)가 배터리 셀(1)의 제조 중에 하우징(11) 내로 삽입될 수 있고,
덮개 장치(15)는 덮개 판(23)을 포함하고 용기(13)의 개구부(14)를 기밀 및 압밀 방식으로 밀폐하며,
덮개 장치(15)에는, 하우징(11) 내부의 집전기들(7, 9) 중 하나와 각각 접촉되는 전기 전도성 접촉 장치들(19)을, 하우징(11)으로부터 덮개 판(23)을 통해 기밀 방식으로 관통시키기 위한 관통 접속 장치(25)가 형성되는, 배터리 셀에 있어서,
상기 덮개 판(23)은 감소된 두께(d1)를 갖는 클릭 스프링 영역(31)을 포함하고, 상기 클릭 스프링 영역은, 하우징(11) 내에서 내부 임계 압력이 초과되면 상기 클릭 스프링 영역(31)이 안쪽을 향해 하우징(11) 내로 휘어지는 제1 상태로부터, 하우징(11)으로부터 바깥쪽으로 휘어지는 제2 상태로 스냅핑되고, 이때 집전기들(7, 9) 중 하나와 덮개 판(23)이 서로 전기적으로 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀(1). - 제1항에 있어서, 덮개 판(23)은 클릭 스프링 영역(31)의 둘레에, 상기 클릭 스프링 영역(31)을 제외한 영역에서의 덮개 판(23)의 평균 두께(d2)보다 더 두꺼운 비대 영역(33)을 포함하는, 배터리 셀.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 덮개 판(23)은 0.8㎜ 이상의 평균 두께(d2)를 보유하고, 클릭 스프링 영역(31)은 0.3㎜ 미만의 두께(d1)를 보유하는, 배터리 셀.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 클릭 스프링 영역(31)은, 하우징(11) 내에서 3500hPa ± 1000hPa의 내부 임계 압력이 초과되면 제2 상태로 스냅핑되도록 형성되는, 배터리 셀.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 덮개 판(23)은 클릭 스프링 영역(31)을 포함하여 금속 박판의 압인에 의해 제조되는, 배터리 셀.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 클릭 스프링 영역(31)은 덮개 판(23) 내에 일체형으로 통합되는, 배터리 셀.
- 금속 용기(13)와 금속 덮개 장치(15)를 포함하는 배터리 셀(1)용 하우징을 제조하기 위한 방법이며,
용기(13)는 개구부(14)를 포함하고, 이 개구부를 통해 권선 부재(3), 2개의 집전기(7, 9) 및 전해질이 배터리 셀(1)의 제조 중에 하우징(11) 내로 삽입될 수 있고,
덮개 장치(15)는 덮개 판(23)을 포함하고, 용기(13)의 개구부(14)는 하우징의 완성 후에 기밀 및 압밀 방식으로 밀폐되는, 배터리 셀용 하우징 제조 방법에 있어서,
상기 덮개 판(23) 내에 압인을 통해 감소된 두께(d1)를 갖는 클릭 스프링 영역(31)이 형성되며, 상기 클릭 스프링 영역은, 하우징(11) 내에서 내부 임계 압력이 초과되면 클릭 스프링 영역이 안쪽을 향해 하우징 내로 휘어지는 제1 상태로부터 클릭 스프링 영역이 하우징으로부터 바깥쪽을 향해 휘어지는 제2 상태로 스냅핑되도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 배터리 셀용 하우징 제조 방법. - 제7항에 있어서, 압인 시 재료가 클릭 스프링 영역(31)으로부터 인접한 덮개 판(23)의 비대 영역(33)으로 압착 변위되는, 배터리 셀용 하우징 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 따른 배터리 셀(1)을 구비한 자동차(100).
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