KR20220084376A - 배터리, 배터리 모듈, 배터리 팩, 및 전기 차량 - Google Patents

배터리, 배터리 모듈, 배터리 팩, 및 전기 차량 Download PDF

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KR20220084376A
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샤오원 무
옌추 류
징옌 주
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비와이디 컴퍼니 리미티드
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Abstract

배터리, 배터리 모듈, 배터리 팩, 및 전기 차량. 배터리는 하우징 및 적어도 2개의 셀 조립체를 포함한다. 적어도 2개의 셀 조립체는 직렬로 연결되고, 각각의 셀 조립체는 적어도 하나의 셀(4)을 포함한다. 셀(4)은 양전극 판, 음전극 판, 및 양전극 판과 음전극 판 사이에 위치된 전해질을 포함한다. 전해질은 고체 전해질 또는 중합체 전해질이다. 분리 층(43)이 2개의 인접한 셀 조립체에 각각 속하는 대향 표면들 사이에 제공되고, 2개의 인접한 셀 조립체의 대향 표면들 중 적어도 하나에 코팅된 절연 접착제를 경화시켜 형성된다.

Description

배터리, 배터리 모듈, 배터리 팩, 및 전기 차량
관련 출원의 교차 참조
본 개시내용은 발명의 명칭을 "배터리, 배터리 모듈, 배터리 팩, 및 전기 차량(BATTERY, BATTERY MODULE, BATTERY PACK, AND ELECTRIC VEHICLE)"으로 하여 BYD Co., Ltd.가 2019년 11월 22일자로 출원한 중국 특허 출원 번호 201911158425.4에 대한 우선권을 주장한다.
본 개시내용은 배터리 기술 분야에 관한 것으로, 더 구체적으로는 배터리, 배터리 모듈, 배터리 팩, 및 전기 차량에 관한 것이다.
리튬-이온 배터리는 신규한 무공해 재활용 배터리이고, 많은 분야에서 널리 사용되며, 특히 신규 에너지(new energy) 자동차용 파워 배터리로서 사용된다. 신규 에너지 자동차가 점점 더 대중화되고 성능이 점진적으로 개선됨에 따라, 신규 에너지 자동차의 주행거리 및 동적 성능에 대한 사용자들의 요구가 점점 더 증가한다. 따라서, 신규 에너지 자동차의 파워 배터리들에는 점점 더 높은 사용 요건들이 부과된다. 신규 에너지 자동차들에서 사용되는 배터리 팩은 점점 더 높은 전체 용량을 갖지만 최소화된 총 중량을 갖도록 요구된다. 일반적으로, 신규 에너지 자동차는 매우 큰 용량을 갖는 저장 배터리를 사용하지만, 하나의 셀은 충분한 용량을 제공할 수 없다. 따라서, 통상적으로 다수의 셀이 나란히 배열될 필요가 있다. 따라서, 배터리 팩의 총 중량은 작지 않다. 배터리 팩의 경량 설계는 신규 에너지 자동차의 경량 설계에 매우 중요하다.
현재, 관련 기술에서의 일부 배터리 모듈 구조체들은 직렬로 조합되어 연결될 수 있지만, 리튬-이온 배터리의 경량, 저비용 및 고에너지 밀도와 같은 요건은 사용되는 다수의 구조적 컴포넌트로 인해 만족될 수 없다.
이를 고려하여, 전술한 문제를 해결하기 위해 새로운 기술적 해결책을 제공할 필요가 있다.
본 개시내용의 일 목적은 배터리, 배터리 모듈, 배터리 팩, 및 전기 차량을 포함하는 새로운 기술적 해결책을 제공하는 것이다.
본 개시내용의 제1 양태는 배터리를 제공하며, 상기 배터리는
하우징; 및
서로 직렬로 연결되고 적어도 하나의 전극 코어를 각각 포함하는 적어도 2개의 전극 코어 세트를 포함한다. 전극 코어는 양극판, 음극판, 및 양극판과 음극판 사이에 위치하는 전해질을 포함한다. 전해질은 고체 전해질 또는 중합체 전해질이다.
격리 층이 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들 사이에 배열된다. 격리 층은 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들 중 적어도 하나에 코팅된 절연 접착제를 경화시킴으로써 형성된다.
선택적으로, 절연 접착제는 수지 접착제 및 수지 접착제에 추가되는 경화제를 포함한다.
선택적으로, 수지 접착제는 공기-경화 접착제(air-curing adhesive) 또는 열경화성 접착제이다.
선택적으로, 수지 접착제는 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리이미드, 또는 폴리에스테르이미드 중 적어도 하나이다.
선택적으로, 경화제에 대한 경화 온도는 25°C 내지 100°C의 범위이다.
선택적으로, 경화제는 지방족 폴리아민, 지환족 폴리아민, 저분자 폴리아미드, 개질된 방향족 아민, 3급 아민, 이미다졸, 또는 삼플루오린화붕소 착물 중 적어도 하나이다.
선택적으로, 절연 접착제는 수지 접착제에 추가되는 가소제 및 필러를 더 포함한다.
선택적으로, 가소제는 지방족 이염기성 산 에스테르 가소제, 중합체 벤조에이트 에스테르 가소제, 에폭시 가소제, 또는 폴리에스테르 가소제 중 적어도 하나이다.
선택적으로, 필러는 실리케이트 필러, 칼슘 카보네이트 필러, 또는 셀룰로오스 필러 중 적어도 하나이다.
선택적으로, 격리 층은 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들 각각 상에 배열된다.
선택적으로, 하우징은 개구부를 구비한 단부 부분을 갖는 하우징 본체 및 하우징 본체의 개구부에 배열된 덮개판을 포함한다. 덮개판 상에 홈들이 제공되고; 전도성 연결 시트들이 홈들에 임베드된다. 각각의 전도성 연결 시트는 2개의 인접한 전극 코어 세트를 직렬로 연결하도록 구성된다.
선택적으로, 전도성 연결 시트 및 덮개판 양자 모두는 금속 재료로 이루어진다. 덮개판으로부터 절연하도록 구성된 절연 층이 전도성 연결 시트의 외부 표면 상에 배열된다.
선택적으로, 각각의 전극 코어 세트는 2개의 단부 표면 및 2개의 단부 표면 사이에 위치된 측부 표면들을 포함한다. 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들은 측부 표면들이고; 격리 층은 2개의 인접한 전극 코어 세트의 측부 표면들 중 적어도 하나 상에 배열된다.
선택적으로, 각각의 전극 코어 세트는 2개의 단부 표면 및 2개의 단부 표면 사이에 위치된 측부 표면들을 포함한다. 격리 층은 각각의 전극 코어 세트의 측부 표면들의 각각 에 배열된다.
선택적으로, 각각의 전극 코어 세트는 2개의 단부 표면 및 2개의 단부 표면 사이에 위치된 측부 표면들을 포함한다. 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들은 단부 표면들이고; 격리 층은 2개의 인접한 전극 코어 세트의 단부 표면들 중 적어도 하나 상에 배열된다.
본 개시내용의 제2 양태는 배터리 모듈을 제공한다. 배터리 모듈은 전술한 적어도 2개의 배터리를 포함한다.
본 개시내용의 제3 양태는 배터리 팩을 제공한다. 배터리 팩은 전술한 적어도 2개의 배터리 또는 전술한 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함한다.
본 개시내용의 제4 양태는 전기 차량을 제공한다. 전기 차량은 전술한 배터리 모듈 또는 전술한 배터리 팩을 포함한다.
본 개시내용에 제공된 배터리에서, 적어도 2개의 전극 코어 세트는 하우징의 수용 캐비티 내에서 직렬로 연결되는 데, 즉, 적어도 2개의 전극 코어 세트는 하우징을 공유한다. 따라서, 본 개시내용에서, 외부 하우징들 및 외부 장착 구조체들이 축소됨으로써, 배터리의 중량을 감소시킨다. 또한, 격리 층은 2개의 인접한 전극 코어 세트 사이에 배열된다. 격리 층은 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들 중 적어도 하나 상에 코팅된 절연 접착제를 경화시킴으로써 형성된다. 따라서, 배터리가 압착되거나 충돌될 때 2개의 인접한 전극 코어 세트가 서로 접촉하는 경우에도, 절연 접착제에 의해 형성된 격리 층의 격리에 의해, 단락 및 이온 상호작용(ionic interaction)이 직렬로 연결된 전극 코어 세트들 사이에 발생하지 않고, 그에 따라 배터리의 사용 신뢰성 및 안전성을 보장한다. 또한, 격리 층은 전극 코어 세트들 사이에 단열을 제공할 수 있다. 격리 층은 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들 중 적어도 하나 상에 코팅된 절연 접착제를 경화시킴으로써 형성된다. 따라서, 전극 코어 세트들 사이에 배열된 분리기와 같은 격리 부재가 생략되고, 과잉의 구조 컴포넌트들의 사용이 최소화된다. 이러한 방식으로, 편리한 장착이 달성되고, 조립 프로세스가 간단하다. 또한, 분리기를 배열하는 해결책에 비해, 배터리의 중량이 효과적으로 감소될 수 있고, 그에 따라 배터리의 경량 설계를 용이하게 하고 비용을 감소시킨다.
본 출원의 다른 특징들 및 이점들은 첨부 도면들을 참조하여 본 출원의 예시적인 실시예들의 이하의 상세한 설명으로부터 명백하다.
첨부 도면들은 본 명세서에 통합되어 그 일부를 구성하고, 본 출원에 따르는 실시예들을 도시하고, 본 출원의 원리를 설명하기 위해 본 명세서와 함께 사용된다.
도 1은 본 개시내용에 따른 배터리의 개략적 구조 사시도이다.
도 2는 본 개시내용에 따른 배터리의 개략적 구조 단면도이다.
도 3은 본 개시내용에 따른 배터리 내의 덮개판의 개략적인 구조도이다.
도 4는 본 개시내용에 따른 배터리 내의 전극 코어 세트의 측부 표면 상에 격리 층을 배열하는 실시예의 개략도이다.
도 5는 본 개시내용에 따른 배터리 내의 전극 코어 세트의 측부 표면 상에 격리 층을 배열하는 다른 실시예의 개략도이다.
본 출원의 다양한 예시적인 실시예들이 이제 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명된다. 달리 특정되지 않는 한, 실시예들에서 설명된 컴포넌트들 및 단계들의 상대적 배열, 수치 표현, 및 수치 값은 본 개시내용의 범위를 제한하지 않는다는 점에 유의해야 한다.
실제로, 적어도 하나의 예시적인 실시예에 대한 후속하는 설명들은 단지 예시이며, 결코 본 출원 및 본 출원의 응용 또는 사용에 대한 어떠한 제한도 구성하지 않는다. 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 기술, 방법, 및 디바이스는 상세히 논의되지 않을 수 있지만, 적절한 경우, 그러한 기술, 방법, 및 디바이스는 명세서의 일부로서 간주되어야 한다.
본 명세서에 도시되고 논의된 모든 예들에서, 임의의 특정 값은 제한이 아니라 단지 예시로 해석되어야 한다. 따라서, 예시적인 실시예들의 다른 예들은 상이한 값들을 가질 수 있다.
첨부 도면들 내의 유사한 참조 부호들 또는 문자들은 유사한 항목들을 나타낸다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 항목이 하나의 첨부 도면에서 규정되면, 그 항목은 후속하는 첨부 도면들에서 추가로 논의될 필요가 없다.
본 개시내용의 실시예는 배터리를 제공한다. 배터리는 하우징 및 적어도 2개의 전극 코어 세트를 포함한다. 적어도 2개의 전극 코어 세트는 서로 직렬로 연결된다. 각각의 전극 코어 세트는 적어도 하나의 전극 코어(4)를 포함한다. 전극 코어(4)는 양극판, 음극판, 및 양극판과 음극판 사이에 위치하는 전해질을 포함한다. 전해질은 중합체 전해질 또는 고체 전해질이다. 격리 층(43)이 각각의 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들 사이에 배열된다. 격리 층(43)은 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들 중 적어도 하나에 코팅된 절연 접착제를 경화시킴으로써 형성된다.
본 개시내용의 이 실시예에서 제공되는 배터리에서, 적어도 2개의 전극 코어 세트는 하우징 내부에 직렬로 연결되고, 즉, 적어도 2개의 전극 코어 세트는 하우징을 공유한다. 다수의 셀들의 나란한 배열(side-by-side arrangement)에 비해, 본 개시내용의 이 실시예에서, 외부 하우징들 및 외부 장착 구조체들이 축소되고, 이에 의해 중량을 감소시키고, 공간 활용을 개선하고, 파워 배터리 팩의 전체 용량을 보장한다. 또한, 외부 전력 연결 컴포넌트의 사용이 감소된다. 하우징 내부의 인접한 전극 코어 세트들은 전력 연결 컴포넌트의 연결 안정성 및 신뢰성을 고려할 필요 없이 직렬로 직접 연결된다. 이러한 방식으로, 연결 컴포넌트들이 감소될 수 있고, 이에 따라 사용 중 파워 배터리 팩의 내부 소모(internal consumption)를 감소시킨다. 그러나, 전극 코어 세트들이 하우징 내부에서 직렬로 직접 연결되는 경우에, 배터리가 사용 중에 압착되거나, 흔들리거나, 또는 충돌될 때 전극 코어 세트들이 서로 접촉하게 되면, 단락이 발생할 가능성이 매우 높아서, 배터리 고장 위험, 또는 심지어 특정 안전 위험들을 초래한다.
본 개시내용의 일부 실시예들에서 제공되는 배터리에 따르면, 서로 직렬로 연결된 2개의 인접한 전극 코어 세트 사이에 격리 층(43)이 배열된다. 격리 층(43)은 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들 중 적어도 하나에 코팅된 절연 접착제를 경화시킴으로써 형성된다. 따라서, 배터리가 압착되거나 충돌될 때 2개의 인접한 전극 코어 세트들이 서로 접촉하는 경우에도, 절연 접착제에 의해 형성된 격리 층(43)의 격리에 의해, 직렬로 연결되는 2개의 인접한 전극 코어 세트들 사이에서 단락 및 이온 상호작용이 발생하지 않고, 이에 따라 배터리의 사용 신뢰성 및 안전성을 보장한다. 또한, 격리 층(43)은 전극 코어 세트들 사이에 단열을 제공할 수 있다. 격리 층은 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들 중 적어도 하나 상에 코팅된 절연 접착제를 경화시킴으로써 형성된다. 따라서, 전극 코어 세트들 사이에 배열된 분리기와 같은 격리 부재가 생략되고, 과잉의 구조 컴포넌트들의 사용이 최소화된다. 이러한 방식으로, 편리한 장착이 달성되고, 조립 프로세스가 간단하다. 또한, 분리기를 배열하는 해결책에 비해, 배터리의 중량이 효과적으로 감소될 수 있고, 그에 따라 배터리의 경량 설계를 용이하게 하고 비용을 감소시킨다.
본 개시내용의 이 실시예에서 제공되는 배터리에서, 도 1 및 도 2를 참조하면, 전극 코어 세트는 단일 전극 코어(4)만을 포함할 수 있다. 물론, 전극 코어 세트는 대안적으로 적어도 2개의 전극 코어(4)를 포함할 수 있다. 적어도 2개의 전극 코어(4)는 직렬로 및/또는 병렬로 연결되어 전극 코어 세트를 형성할 수 있다. 이는 본 개시내용에서 제한되지 않는다. 예를 들어, 2개의 전극 코어(4)가 병렬로 연결되어 전극 코어 세트를 형성한다. 대안적으로, 4개의 전극 코어(4)가 병렬로 연결되어 전극 코어 세트를 형성한다. 전극 코어(4)는 파워 배터리 분야에서 자주 사용되는 전극 코어이다. 전극 코어(4)는 권취 또는 적층에 의해 형성될 수 있다. 일반적으로, 전극 코어(4)는 적어도 양극판, 음극판, 및 양극판과 음극판 사이에 위치하는 전해질을 포함한다.
본 개시내용의 이 실시예에서 제공되는 배터리에서, 전해질은 고체 전해질 또는 중합체 전해질이다. 즉, 본 개시내용의 이 실시예에서 제공된 배터리에서, 전극 코어(4)에서 이용되는 전해질은 액체 전해질이 아니다.
본 개시내용의 일부 실시예에서 제공되는 배터리에 따르면, 배터리는 중합체 리튬-이온 배터리이다. 일반적으로, 전극 코어(4)는 양극판, 음극판, 다이어프램, 및 전해질을 포함한다. 이 경우, 중합체 리튬-이온 배터리에서, 전해질은 중합체 전해질이다. 배터리는 배터리에 배열된 전해질의 재료와 관련하여 액체 리튬-이온 배터리 및 중합체 리튬-이온 배터리로 분류될 수 있다. 액체 리튬-이온 배터리는 액체 전해질을 사용하고, 중합체 리튬-이온 배터리는 중합체 전해질을 사용한다. 중합체는 일반적으로 액체라기보다는 콜로이드성이다.
본 개시내용의 일부 다른 실시예에서, 배터리는 고체-상태 배터리이다. 일반적으로, 전극 코어(4)는 양극판, 음극판, 및 고체 전해질을 포함한다. 고체 상태 배터리에서, 전해질은 또한 액체가 아닌 고체 전해질을 사용한다.
본 개시내용에서, 격리 층이 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들 사이에만 배열될 수 있는 이유들 중 하나는 중합체 배터리 또는 고체-상태 배터리가 본 개시내용에서 사용된다는 것이다. 즉, 본 개시내용에 제공된 배터리에서, 전해질은 중합체 전해질 또는 고체 전해질이다. 배터리가 중합체 배터리 또는 고체-상태 배터리일 때, 전해질은 중합체 전해질 또는 고체 전해질이다. 전해질은 양극판과 음극판 사이에 안정적으로 위치될 수 있고, 전해질 용액과 같이 양극판 및 음극판의 위치들에서 유출되지 않는다. 전해질 용액을 갖는 배터리에서, 전해질 용액은 유동한다. 격리 층이 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들 사이에 배열되는 경우에도, 2개의 인접한 전극 코어 세트의 전해질 용액들은 격리될 수 없다. 본 개시내용에서, 중합체 전해질 또는 고체 전해질은 양극판과 음극판 사이에 안정적으로 위치되고, 다른 위치들로 이동할 가능성이 없다. 따라서, 절연 접착제를 대향 표면들 상에 코팅하는 것만으로 격리 효과가 달성될 수 있다. 인접한 전극 코어 세트들 사이의 격리는 단지 서로 접촉하는 표면들 사이에(대향 표면들 사이에) 격리 층을 배열함으로써 실현될 수 있다.
본 개시내용의 이 실시예에서 제공되는 배터리에서, 전극 코어 세트들의 표면들 상에 코팅된 절연 접착제들은 전기적 절연 및 이온 절연(ionic insulation) 가능하다. 일 실시예에서, 절연 접착제는 수지 접착제 및 수지 접착제에 추가된 경화제를 포함한다. 수지 접착제는 다음의 특징들을 갖는다: ① 수지 접착제는 경화 전에 특정 유동성 및 특정 습윤성을 가져서, 전극 코어 세트들의 표면들 상의 균일한 코팅을 용이하게 한다. ② 수지 접착제는 전극 코어 세트들을 보호하기 위해 높은 기계적 강도 및 압출 저항을 갖는다. ③ 수지 접착제는 공극들이 거의 없고 바람직한 절연성을 갖는다. ④ 수지 접착제는 전극 코어 세트들 사이의 단열 특성을 위한 바람직한 단열성을 갖는다. ⑤ 수지 접착제는 낮은 유리 전이 온도 및 낮은 점성 유동 온도를 가져, 경화를 용이하게 한다.
일 실시예에서, 수지 접착제는 공기-경화 접착제 또는 열경화성 접착제이다. 공기-경화 접착제는 자연 실온에서 그대로 방치하여 경화될 수 있다. 열경화성 접착제는 경화를 위해 가열될 필요가 있다.
일 실시예에서, 수지 접착제는 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리이미드, 또는 폴리에스테르이미드 중 적어도 하나이다. 물론, 수지 접착제의 유형은 상기 수지 접착제의 특징들이 만족될 수 있는 한, 상기 열거된 것들로 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 경화제를 위한 경화 온도의 범위는 25°C 내지 100°C이다. 경화제는 특정 인성을 갖고 메인 수지와 효과적으로 접합될 필요가 있다. 경화제는 실온 경화제 또는 중온(moderate-temperature) 경화제일 수 있다. 실온 경화제에 대한 경화 온도의 범위는 25°C 내지 50°C이다. 실온 경화제는 지방족 폴리아민, 지환족 폴리아민, 저분자 폴리아미드, 및 개질된 방향족 아민을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 중온 경화제를 위한 경화 온도는 50°C 내지 100°C의 범위이다. 중온 경화제는 지환족 폴리아민, 3급 아민, 이미다졸, 및 삼플루오린화붕소 착물을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
일 실시예에서, 절연 접착제는 수지 접착제에 추가되는 가소제 및 필러를 더 포함한다. 실제 프로세스 요건에 따르면, 절연 접착제가 프로세스 요건을 만족하게 하기 위해 가소제 및 필러와 같은 첨가물이 수지 접착제에 적절히 추가될 수 있다. 가소제는 절연 접착제의 인성을 증가시킬 수 있다. 필러는 절연 접착제의 성능을 더 개선하고 비용을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에서, 가소제는 지방족 이염기성 산 에스테르 가소제, 폴리벤조에이트 가소제, 에폭시 가소제, 또는 폴리에스테르 가소제 중 적어도 하나이다. 물론, 가소제의 유형은 상기 열거된 것들로 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 필러는 실리케이트 필러, 칼슘 카보네이트 필러, 또는 셀룰로오스 필러 중 적어도 하나이다. 물론, 필러의 유형은 위에 열거된 것들로 제한되지 않는다.
선택적 실시예에서, 절연 접착제를 준비하고 코팅하는 방법은 다음과 같다: ① 필러가 가열, 건조 및 예열된다. ② 수지 접착제는 40°C 내지 50°C로 가열되고, 필러는 수지 접착제에 추가되어 잘 혼합된다. ③ 경화제 및 가소제가 수지 접착제에 추가되고 기포가 생성되지 않을 때까지 완전히 혼합되어, 요구되는 절연 접착제가 준비된다. ④ 준비된 절연 접착제가 전극 코어 세트들의 표면들 상에 코팅되거나 부어진다. 수지 접착제가 공기 경화 접착제이면, 전극 코어 세트는 절연 접착제가 경화될 때까지 수 시간 내지 수 일 동안 그대로 방치된다. 수지 접착제가 열경화성 접착제인 경우, 전극 코어 세트들은 절연 접착제가 경화될 때까지 가열 환경에 배치되거나 스테이지화된 가열 프로세스를 경험한다.
일 실시예에서, 격리 층들(43)은 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들 모두 상에 배열된다. 전극 코어 세트들 사이의 격리가 단지 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들 사이에 격리 층(43)을 배열함으로써, 즉 단지 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들 중 하나 상에 격리 층(43)을 배열함으로써 달성될 수 있지만, 더 신뢰적인 격리 효과를 달성하기 위해, 격리 층들은 2개의 인접한 전극 코어 세트(43)의 대향 표면들 모두에 배열된다. 이러한 방식으로, 격리 효과가 더 우수하다.
일 실시예에서, 절연 필름이 전극 코어 세트와 하우징 사이에 배열된다. 절연 필름의 재료는 절연이 달성될 수 있는 한, 본 개시내용에서 특별히 제한되지 않는다. 일부 실시예들에서, 격리 필름의 재료는 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 또는 다층 복합 필름을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 도 1 및 도 2를 참조하면, 하우징은 개구부를 구비한 단부 부분을 갖는 하우징 본체(11) 및 하우징 본체(11)의 개구부에 배열된 덮개판(12)을 포함한다. 덮개판(12) 및 하우징 본체(11)는 수용 캐비티를 형성하도록 밀봉 연결된다. 전극 코어 세트들은 수용 캐비티 내에 위치된다. 하우징은 개구부를 구비한 단부 부분을 갖는 하우징 본체(11) 및 덮개판(12)을 포함하여, 하우징 내의 전극 코어 세트가 편리하게 조립될 수 있다. 선택적 실시예에서, 덮개판(12) 및 하우징 본체(11)는 동일한 재료로 이루어지며, 이들 양자 모두는 금속 재료 또는 플라스틱 재료로 이루어진다. 선택적 실시예에서, 하우징 본체(11) 및 덮개판(12)은 모두 일체로 형성된 구조체들이다. 일체로 형성된 하우징 본체(11) 및 덮개판(12)은 제조를 용이하게 하고 바람직한 밀봉 효과를 갖는다.
일 실시예에서, 도 1 및 도 2를 참조하면, 덮개판(12) 상에 홈들이 제공된다. 전도성 연결 시트들(5)이 홈들 내에 임베드된다. 구체적으로, 홈들은 하우징 본체(11)에 대면하는 덮개판(12)의 하위 표면 상에 제공된다. 각각의 전도성 연결 시트(5)는 2개의 인접한 전극 코어 세트들을 직렬로 연결하도록 구성된다. 구체적으로, 전도성 연결 시트(5)는 각각의 홈에 고정되어, 배터리의 사용 동안 전도성 연결 시트(5)가 흔들거나 또는 변위되는 것을 방지하고, 이에 따라 전도성 연결 시트(5)에 의해 전극 코어 세트들을 직렬로 연결하는 신뢰성에 영향을 미친다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 전극 코어 세트가 하나의 전극 코어(4)만을 포함하는 경우, 2개의 인접한 전극 코어 세트 중 하나의 양극 탭(41)은 전도성 연결 시트(5)의 일 단부와 연결되고, 전극 코어 세트들 중 다른 하나의 음극 탭(42)은 전도성 연결 시트(5)의 다른 단부와 연결된다.
일 실시예에서, 전도성 연결 시트(5)는 덮개판(12)과 일체로 형성된다. 일체형 형성에 의해, 전도성 연결 시트(5)와 덮개판(12) 사이의 연결은 더 견고해지고 안정화된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각각의 전극 코어 세트가 하나의 전극 코어(4)만을 포함하는 구현예에서, 절연 접착제는 전극 코어(4)의 표면 상에 코팅되고 경화된 후에, 전극 코어(4)의 양극 탭(41) 및 음극 탭(42)은 납땜 또는 리벳팅에 의해 덮개판(12) 상의 전도성 연결 시트(5)와 연결된다. 이어서, 전극 코어(4) 및 덮개판(12)이 하우징 본체(11)의 개방 단부를 통해 하우징 본체(11) 내에 배치된다. 덮개판(12)은 하우징 본체(11)의 개구부를 커버한다. 마지막으로, 덮개판(12)의 주연부가 밀봉을 위해 하우징 본체(11)에 납땜되고, 그에 따라 조립을 완료한다.
일 실시예에서, 전도성 연결 시트(5)는 구리 연결 편 및 알루미늄 연결 편을 포함한다. 구리 연결 편은 알루미늄 연결 편과 전기적으로 연결된다. 구리 연결 편이 알루미늄 연결 편과 전기적으로 연결되는 위치는 덮개판(12)에 위치된다. 선택적 실시예에서, 구리 연결 편은 우선 알루미늄 연결 편과의 복합 연결되어 복합 연결 편을 형성을 형성한다. 이어서, 구리 연결 편은 일 측에서 전극 코어 세트의 구리 리드-아웃 단자와 연결되고, 알루미늄 연결 편은 다른 측에서 전극 코어 세트의 알루미늄 리드-아웃 단자와 연결된다.
일 실시예에서, 배터리는 검출 유닛을 더 포함한다. 검출 유닛은 전극 코어 세트와 전기적으로 연결되고 전극 코어 세트의 상태를 검출하도록 구성된다. 전극 코어 세트의 상태는 일반적으로 각각의 전극 코어 세트의 온도 신호 및 전압 신호와 같은 신호이다.
일 실시예에서, 도 1을 참조하면, 검출 유닛은 샘플링 라인(6)이다. 샘플링 라인(6)은 전도성 연결 시트(5)와 연결된다. 배터리 내의 신호들을 실시간으로 정확하게 수집하기 위해, 하나의 샘플링 라인(6)이 각각의 전도성 연결 시트(5)와 연결된다. 샘플링 라인(6)은 덮개판(12) 위의 배터리로부터 인출되어, 각각의 전극 코어 세트의 온도 신호 및 전압 신호를 정확하게 기록한다.
일 실시예에서, 절연 층이 전도성 연결 시트(5)와 덮개판(12) 사이에 배열된다. 전도성 연결 시트(5)가 구리 및 알루미늄을 포함하는 금속 복합 재료로 이루어지기 때문에, 덮개판(12)이 금속 재료로 이루어질 때, 절연 층은 전도성 연결 시트(5)와 덮개판(12) 사이에 배열될 필요가 있다. 선택적 실시예에서, 절연 층은 플라스틱 시멘트 또는 플라스틱으로 이루어진다. 물론, 절연 층은 다른 절연 재료들로 이루어질 수 있다. 이는 본 개시내용에서 특별히 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 도 3을 참조하면, 방폭 밸브(explosion-proof valve)(7)가 덮개판(12) 상에 배열된다. 방폭 밸브(7)는 배터리 내의 압력 값이 압력 임계값을 초과할 때 압력을 해제하기 위해 개방되도록 구성된다. 방폭 밸브(7)에 의해, 배터리의 사용의 안전성이 보장될 수 있다. 배터리 내의 압력 값이 안전 압력 임계값을 초과할 때, 방폭 밸브(7)는 배터리 내의 압력을 해제하기 위해 자동으로 개방될 수 있으며, 따라서 배터리의 과도하게 큰 내부 압력에 기인한 폭발의 위험이 효과적으로 방지될 수 있다.
일 실시예에서, 도 1을 참조하면, 양극(2) 및 음극(3)이 하우징 상에 배열된다. 하우징이 하우징 본체(11) 및 덮개판(12)을 포함하는 실시예에서, 양극(2) 및 음극(3)은 덮개판(12) 상에 선택적으로 배열된다. 각각의 전극 코어 세트는 전류 리드-아웃 부재를 갖는다. 도 1에 도시된 실시예에서, 적어도 2개의 전극 코어 세트는 일렬로 배열된다. 적어도 2개의 전극 코어 세트는 연속적으로 직렬로 연결된다. 하우징 상의 양극(2)은 직렬 연결 방향으로 제1 전극 코어 세트의 전류 리드-아웃 부재와 연결된다. 하우징 상의 음극(3)은 직렬 연결 방향으로 마지막 전극 코어 세트의 전류 리드-아웃 부재와 연결된다. 전극 코어 세트가 하나의 전극 코어(4)만을 포함하는 경우, 전극 코어 세트의 전류 리드-아웃 부재는 전극 코어(4)의 양극 탭(41) 및 음극 탭(42)이다. 하우징 상의 양극(2)은 직렬 연결 방향으로 제1 전극 코어 세트의 양극 탭(41)과 연결된다. 하우징 상의 음극(3)은 직렬 연결 방향으로 마지막 전극 코어 세트의 음극 탭(42)과 연결된다. 전극 코어 세트가 병렬로 연결된 다수의 전극 코어(4)를 포함하는 경우, 다수의 전극 코어(4)의 양극 탭들(41)이 연결되어 양극 리드를 형성하고, 다수의 전극 코어(4)의 음극 탭들(42)이 연결되어 음극 리드를 형성한다. 이 경우, 전류 리드-아웃 부재는 양극 리드 및 음극 리드이다. 하우징 상의 양극(2)은 직렬 연결 방향으로 제1 전극 코어 세트의 양극 리드와 연결된다. 하우징 상의 음극(3)은 직렬 연결 방향으로 마지막 전극 코어 세트의 음극 리드와 연결된다.
일 실시예에서, 전극 코어 세트는 2개의 단부 표면 및 2개의 단부 표면 사이에 위치하는 측부 표면들을 포함한다. 전극 코어 세트들이 직육면체 형상 또는 대략 직육면체 형상일 때, 각각의 전극 코어 세트는 4개의 측부 표면을 갖는다는 것을 이해할 수 있다. 4개의 측부 표면 중 2개의 대향하는 측부 표면은 더 큰 면적을 갖는 더 큰 측부 표면들이고, 4개의 측부 표면 중 다른 2개의 대향하는 측부 표면은 작은 면적을 갖는 더 작은 측부 표면들이다. 선택적 실시예에서, 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들은 측부 표면들이다. 격리 층(43)은 2개의 인접한 전극 코어 세트의 측부 표면들 중 적어도 하나 상에 배열된다. 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들은 더 큰 측부 표면들 또는 더 작은 측부 표면들이라는 것을 이해할 수 있다. 전극 코어 세트들이 서로 대향하는 더 작은 측부 표면들로 배열되는지 또는 더 큰 측부 표면들로 배열되는지에 관계없이, 격리 층(43)은 2개의 인접한 전극 코어 세트의 측부 표면들 중 적어도 하나의 측부 표면 상에만 배열될 필요가 있다. 물론, 격리 층(43)은 대안적으로 2개의 인접한 전극 코어 세트 내의 대향 표면들 각각 상에 배열될 수 있다. 도 4를 참조하면, 격리 층(43)은 각각의 전극 코어 세트의 2개의 대향하는 측부 표면들 각각에, 예를 들어, 각각의 전극 코어 세트의 2개의 대향하는 더 큰 측부 표면들 상에 대안적으로 배열될 수 있다. 도 5를 참조하면, 격리 층(43)은 대안적으로 각각의 전극 코어 세트의 측부 표면들 모두에 배열될 수 있다.
일 실시예에서, 전극 코어 세트는 2개의 단부 표면 및 2개의 단부 표면 사이에 위치하는 측부 표면들을 포함한다. 격리 층(43)은 각각의 전극 코어 세트의 측부 표면들 각각에 배열된다. 직육면체 형상의 전극 코어 세트에 대해, 격리 층(43)은 총 4개의 측부 표면, 즉, 2개의 대향하는 더 큰 측부 표면 및 2개의 대향하는 더 작은 측부 표면 상에 배열된다. 이러한 방식으로, 격리 효과는 더 우수하고 신뢰할 수 있다. 또한, 전극 코어 세트들은 임의의 측부 표면들이 서로 대향하도록 배열될 수 있다.
일 실시예에서, 전극 코어 세트는 2개의 단부 표면 및 2개의 단부 표면 사이에 위치하는 측부 표면들을 포함한다. 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들은 단부 표면들이다. 격리 층(43)은 2개의 인접한 전극 코어 세트의 단부 표면들 중 적어도 하나 상에 배열된다. 이 배열에서, 전극 코어 세트들은 단부 표면 대 단부 표면, 즉 헤드 대 헤드로 배열된다. 따라서, 격리 층(43)은 전극 코어 세트의 단부 표면 상에 배열될 필요가 있다. 격리 층(43)은 2개의 대향 전극 코어 세트 중 하나의 단부 표면 상에만 배열될 필요가 있다. 물론, 격리 층들(43)은 대안적으로 2개의 인접한 전극 코어 세트의 단부 표면들 각각에 배열될 수 있다.
본 개시내용의 일 실시예는 배터리 모듈을 추가로 제공한다. 배터리 모듈은 전술한 적어도 2개의 배터리를 포함한다. 배터리 모듈 내의 적어도 2개의 배터리는 직렬로 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. 검출 샘플링 컴포넌트가 배터리 모듈 상에 배열될 수 있고, 배터리 모듈에 전력을 독립적으로 공급하도록 구성된다.
본 개시내용의 일 실시예는 배터리 팩을 추가로 제공한다. 배터리 팩은 전술한 적어도 2개의 배터리 또는 전술한 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함한다. 배터리 팩 내의 적어도 2개의 배터리 또는 적어도 2개의 배터리 모듈은 직렬로 및/또는 병렬로 연결될 수 있다. 검출 샘플링 컴포넌트가 배터리 팩 상에 배열될 수 있고, 배터리 팩에 전력을 독립적으로 공급하도록 구성된다.
본 개시내용의 실시예는 전기 차량을 추가로 제공한다. 전기 차량은 전술한 배터리 모듈 또는 전술한 배터리 팩을 포함한다. 배터리 모듈 또는 배터리 팩 양자 모두는 전기 차량에 전력을 독립적으로 공급할 수 있다.
본 출원의 일부 특정 실시예들이 예로서 상세히 설명되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자라면 전술한 예들이 단지 설명을 위한 것이고 본 출원의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 출원의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 전술한 실시예들에 대한 수정들이 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 출원의 범위는 첨부된 청구항들에 의해서만 제한된다.

Claims (18)

  1. 배터리로서,
    하우징; 및
    서로 직렬로 연결되고 적어도 하나의 전극 코어를 각각 포함하는 적어도 2개의 전극 코어 세트-상기 전극 코어는 양극판, 음극판, 및 상기 양극판과 상기 음극판 사이에 위치된 전해질을 포함하고; 상기 전해질은 고체 전해질 또는 중합체 전해질임-;를 포함하고,
    격리 층이 각각의 2개의 인접한 전극 코어 세트의 대향 표면들 사이에 배열되고; 상기 격리 층은 상기 2개의 인접한 전극 코어 세트의 상기 대향 표면들 중 적어도 하나 상에 코팅된 절연 접착제를 경화시킴으로써 형성되는, 배터리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 절연 접착제는 수지 접착제 및 상기 수지 접착제에 추가되는 경화제를 포함하는, 배터리.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수지 접착제는 공기-경화 접착제 또는 열경화성 접착제인, 배터리.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 수지 접착제는 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리이미드, 또는 폴리에스테르이미드 중 적어도 하나인, 배터리.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 경화제를 위한 경화 온도의 범위가 25°C 내지 100°C인, 배터리.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 경화제는 지방족 폴리아민, 지환족 폴리아민, 저분자 폴리아미드, 개질된 방향족 아민, 3급 아민, 이미다졸, 또는 삼플루오린화붕소 착물 중 적어도 하나인, 배터리.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연 접착제는 상기 수지 접착제에 추가되는 가소제 및 필러를 더 포함하는, 배터리.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가소제는 지방족 이염기성 산 에스테르 가소제, 중합체 벤조에이트 에스테르 가소제, 에폭시 가소제, 또는 폴리에스테르 가소제 중 적어도 하나인, 배터리.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 필러는 실리케이트 필러, 칼슘 카보네이트 필러, 또는 셀룰로오스 필러 중 적어도 하나인, 배터리.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 격리 층은 상기 2개의 인접한 전극 코어 세트의 상기 대향 표면들 각각 상에 배열되는, 배터리.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징은 개구부를 구비한 단부 부분을 갖는 하우징 본체 및 상기 하우징 본체의 상기 개구부에 배열된 덮개판을 포함하고; 상기 덮개판 상에 홈들이 제공되고; 상기 홈들 내에 전도성 연결 시트들이 임베드되고; 각각의 전도성 연결 시트는 2개의 인접한 전극 코어 세트를 직렬로 연결하도록 구성되는, 배터리.
  12. 제11항에 있어서, 상기 전도성 연결 시트 및 상기 덮개판 양자 모두는 금속 재료로 이루어지고; 상기 덮개판으로부터 절연되도록 구성된 절연 층이 상기 전도성 연결 시트의 외부 표면 상에 배열되는, 배터리.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 전극 코어 세트는 2개의 단부 표면 및 상기 2개의 단부 표면 사이에 위치되는 측부 표면들을 포함하고; 상기 2개의 인접한 전극 코어 세트의 상기 대향 표면들은 상기 측부 표면들이고; 상기 격리 층은 상기 2개의 인접한 전극 코어 세트의 상기 측부 표면들 중 적어도 하나 상에 배열되는, 배터리.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 전극 코어 세트는 2개의 단부 표면 및 상기 2개의 단부 표면 사이에 위치되는 측부 표면들을 포함하고; 상기 격리 층은 각각의 전극 코어 세트의 상기 측부 표면들 각각 상에 배열되는, 배터리.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 전극 코어 세트는 2개의 단부 표면 및 상기 2개의 단부 표면 사이에 위치되는 측부 표면들을 포함하고; 상기 2개의 인접한 전극 코어 세트의 상기 대향 표면들은 상기 단부 표면들이고; 상기 격리 층은 상기 2개의 인접한 전극 코어 세트의 상기 단부 표면들 중 적어도 하나 상에 배열되는, 배터리.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 적어도 2개의 배터리를 포함하는, 배터리 모듈.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 적어도 2개의 배터리 또는 제16항에 따른 적어도 하나의 배터리 모듈을 포함하는, 배터리 팩.
  18. 제16항에 따른 배터리 모듈 또는 제17항에 따른 배터리 팩을 포함하는, 전기 차량.
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