KR20220090428A - 파우치 셀 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 파우치 백(4)을 구비한 파우치 셀(2)에 관한 것으로, 여기서는 파우치 백(4)을 관통하는 탈기 채널(degassing channel; 10)이 제공되고, 이 탈기 채널은 파우치 백 내부 공간을 주변과 연결하며, 탈기 채널(10) 내에는 폐쇄 요소(12)가 삽입되며, 폐쇄 요소(12)는, 파우치 백 내부 공간에서 과압이 발생하면 상기 폐쇄 요소(12)가 과압에 의해 탈기 채널(10) 밖으로 밀려나가서 탈기 채널(10)을 릴리스하도록 구성된다.
Description
본 발명은 파우치 셀 및 이러한 파우치 셀을 구비한 차량 배터리에 관한 것이다.
예를 들어 전기차 또는 하이브리드 차량과 같이 전기 내지는 전기 모터에 의해 구동된 또는 구동 가능한 자동차는 일반적으로 하나의 차축 또는 2개의 차축 모두를 구동할 수 있는 전기 모터를 포함한다. 전기 에너지 공급을 위해 전기 모터는 일반적으로 전기 에너지 저장 장치로서의 차내 (고전압) 배터리에 연결된다.
특히 전기화학 배터리는 이하에서 특히 자동차의 이른바 2차 배터리(secondary battery)로서 이해되어야 한다. 이러한 (2차) 차량 배터리의 경우, 사용된 화학 에너지를 전기(재)충전 과정을 통해 복원할 수 있다. 그러한 차량 배터리는 예컨대 전기화학 축전지, 특히 리튬 이온 축전지로서 구현된다. 충분히 높은 작동 전압을 생성하거나 제공하기 위해, 이러한 차량 배터리는 일반적으로 여러 개별 배터리 셀이 모듈식으로 연결된 하나 이상의 배터리 셀 모듈을 갖는다.
배터리 셀은 예컨대 전기화학 (박)층 셀로서 구현된다. 박층 셀은 캐소드 층(cathode)과 애노드 층(anode), 그리고 이들 사이에 분리막(separator)이 삽입된 층 구조를 갖는다. 상기 구성 요소들에 예를 들어 액체 전해질(liquid electrolyte)이 침투하여, 구성 요소 간의 이온 전도성 연결 또는 전하 균형을 생성한다. 이 경우, 일반적으로 복수의 층 셀이 셀 스택으로서 서로 적층되어 배치된다.
배터리 셀의 제조를 위해 예를 들어 활물질 층 또는 전극 재료 층이 집전체(집전체 탭)에 적용된다. 집전체 탭은 주로 금속 호일로 구현되는데, 이 경우 일반적으로 애노드 층에는 구리 호일이 사용되고, 캐소드 층에는 알루미늄 호일이 사용된다. 이와 같이 코팅된 집전체 또는 집전체 탭은 적층형 전극(전극 스택)으로 사용된다. 전극 스택 또는 셀 스택의 집전체 탭은 서로 전기적으로 접촉되어, 이하에서 집전체 또는 콜렉터로도 지칭되는 공통 애노드 또는 공통 캐소드를 형성한다.
셀 스택(전극 스택)을 습기 및/또는 오염물의 침투로부터 보호하기 위해, 그리고 다른 한편으로는 배터리 셀의 손상 시 화학 물질 또는 액체 전해질의 누출을 방지하기 위해, 일반적으로 외함(enclosure) 또는 커버로서의 셀 하우징이 제공된다. 셀 하우징은 예를 들어 알루미늄 복합 호일 또는 알루미늄 라미네이트 호일로서 구현되며, 이러한 가요성 또는 호일 타입 셀 하우징을 파우치 백(pouch bag) 또는 파우치 호일 재킷이라고도 하며, 이러한 셀 하우징을 구비한 배터리 셀을 파우치 셀 또는 소프트 팩 셀(soft pack cell)이라고도 한다.
이러한 파우치 백은 예를 들어 단일 폴디드(folded) 파우치 백 시트 또는 접합된 2개의 파우치 백 반부로 제조된다. 이 경우, 파우치 백 시트 또는 파우치 백 반부들은 일반적으로, 예컨대 가열 밀봉법(heat sealing method)을 이용하여 주연부에 걸쳐 재료결합 방식으로 접합되어 밀봉 파우치 백을 형성하는 딥 드로잉 파우치 호일로서 구현된다.
리튬 이온 셀이 작동하는 동안 배터리 셀 또는 파우치 셀 내에서는 가스를 배출하는, 즉, 가스 반응 생성물 또는 형성물을 발생시키는 분해 반응이 일어난다. 상기 가스 형성 또는 가스 발생은 충전 과정 중에 더 많이 발생한다. 형성되는 가스는 파우치 셀 내부에 수집되어 파우치 셀 또는 파우치 백의 부피 증가 또는 부피 팽창 및/또는 여타의 바람직하지 못한 부반응(side reaction)을 유발한다.
가스로 인한 파우치 셀의 부피 증가는 특히 노후 가스 또는 열 폭주(thermal runaway)로 인해 배터리 또는 파우치 백의 손상(균열) 또는 완전 파손으로 이어질 수 있다. 이 경우, 파우치 셀이 주연 밀봉 시임을 따라 통제 없이, 즉, 예측할 수 없는 위치에서 열릴 수 있고, 무지향성으로 또는 통제 없이 배터리 모듈 또는 배터리 시스템의 설치 공간 내로 가스가 배출될 수 있다. 모든 공간 방향으로 파우치 셀의 통제되지 않은 탈기(degassing)가 발생하게 되면 설치 공간 환경 내 구성 요소의 손상 또는 완전 파손으로 이어질 수 있다. 이는 특히 중요한 또는 안전 관련 기능을 이행하는 구성 요소와 관련하여 중요한 것으로 평가되어야 한다. 따라서 이러한 구성 요소는 추가 패키징 조치를 통해 손상으로부터 보호해야 한다. 이러한 조치는 추가 비용을 유발하고 설치 공간을 필요로 하며, 이는 결과적으로 배터리 시스템의 에너지 밀도를 감소시킨다.
이 경우, 예컨대, 파우치 셀 내에 존재하는 설치 공간을 상기와 같이 부피가 증가한 배터리 셀과 관련하여 구성할 수 있지만, 이로 인해 파우치 셀의 설치 공간 수요가 증가하고 에너지 밀도가 감소한다. 추가로 또는 대안적으로, 예를 들어 파우치 백에 상기 파우치 백의 파열을 방지하도록 의도된 추가 과압 밸브(overpressure valve)가 제공될 수도 있다.
DE 10 2013 219 223 A1호에 배터리 셀용 탈기 또는 과압 밸브가 개시되어 있다. 상기 탈기 밸브는 다공성 고체 멤브레인으로 구성된 가스 투과성 멤브레인을 갖는다. 상기 멤브레인은 예를 들어, 배터리 셀의 임계 온도에서 녹고 그리고/또는 임계 압력에서 기공으로부터 분리되는 재료 또는 호일로 덮여 있다.
본 발명의 과제는 매우 적합한 파우치 셀을 제시하는 것이다. 특히, 허용되지 않는 내부 압력에서 파우치 백의 통제된 개방이 가능해야 한다. 본 발명은 또한 상기 파우치 셀을 구비한 차량 배터리에 관한 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따라, 파우치 셀과 관련해서는 청구항 1항의 특징에 의해, 그리고 차량 배터리와 관련해서는 청구항 10항의 특징에 의해 해결된다. 바람직한 실시예 및 개선예는 종속 청구항의 대상이다. 파우치 셀과 관련하여 언급한 장점들 및 구성들은 차량 배터리에도 전용될 수 있으며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
본 발명에 따른 파우치 셀은 파우치 형상 또는 소프트 백 형상의 배터리 셀로서 구현되며, 특히, 탈기 채널이 예를 들어 수직으로 관통하는 셀 하우징으로서의 유밀(fluid-tight) 파우치 백을 구비한다. 달리 말하면, 탈기 채널이 파우치 백 내에 통합된다. 탈기 채널은 파우치 백 내부 공간을 주변과 연결한다. 파우치 백 내부 공간은 파우치 백으로 둘러싸인 체적 또는 설치 공간이고, 주변은 파우치 셀을 둘러싸고 있는 공간이다.
즉, 예컨대 관형 또는 중공원통형 탈기 채널이 파우치 백의 관통 개구로서 구현된다. 탈기 채널 내로 상기 탈기 채널을 폐쇄하는 폐쇄 요소가 삽입된다. 폐쇄 요소는 본 발명에 따라, 파우치 백 내부 공간에서 과압이 발생하면 상기 폐쇄 요소가 과압에 의해 탈기 채널 밖으로 밀려나가서 탈기 채널을 릴리스하거나 개방하도록 구성된다. 릴리스되거나 개방된 상태에서는, 파우치 백 내부 공간과 주변 사이의 유체 및 압력 기술적 연결이 구현된다. 탈기 채널은 파우치 백의 각 측면에 개별적으로 배치할 수 있다.
따라서 탈기 채널과 폐쇄 요소는, 파우치 백 내부의 임계 과압을 감소시켜 파우치 백의 손상 또는 파손을 방지하기 위해, 과압 밸브(안전 밸브) 또는 파열판의 방식으로 작용한다. 이를 통해 매우 적합한 파우치 셀이 구현된다. 특히, 파우치 셀은 결함 발생 시(과압) 자동으로 또는 자체적으로 정의된 자리 또는 위치에서 국부적으로 개방된다. 이로써, 국부적으로 통제된 지향성 탈기가 가능해지며, 그로 인해 파우치 셀의 안전성이 향상된다. 특히, 파우치 백의 통제되지 않은 파열을 방지할 수 있다. 이를 통해, 배터리 모듈 또는 배터리 팩 내에서 인접한 파우치 셀들이 결함이 있는 파우치 셀의 가스 또는 변형의 영향을 덜 받거나 전혀 받지 않는 점이 보장될 수 있다. 그럼으로써 배터리 모듈 또는 배터리 팩 내에서 사용 시 안전성이 향상된다.
한 바람직한 실시예에서, 파우치 백은 접합 연결부에 의해 유밀 방식으로 밀봉되며, 이때 탈기 채널은 상기 접합 연결부 영역에서 파우치 백을 관통한다. 그럼으로써 탈기 채널의 매우 적합한 배치 또는 포지셔닝이 구현된다. 이는, 탈기 채널이 바람직하게 접합 연결부를 가진 파우치 백의 각 측면에 개별적으로 배치될 수 있음을 의미한다.
파우치 백은 예컨대 주연부가 접합된 2개의 파우치 백 반부로 형성된다. 이 경우, 파우치 백 반부들은 딥 드로잉 파우치 호일로서 구현된다. 파우치 호일은 예컨대 알루미늄 복합 호일 또는 알루미늄 라미네이트 호일로서 구현되며, 예를 들어 폴리프로필렌 성분(PP) 및/또는 폴리에스테르 성분(PET)을 갖는다. 특히 딥 드로잉 파우치 백 반부는 주연부에서 재료결합 방식으로 파우치 백에 접합된다. 파우치 백 반부들은 예를 들어 가열 밀봉 공정에서 정의된 압력과 정의된 (밀봉) 시간 그리고 정의된 (밀봉) 온도로 접합되며, 그 결과 주연부의 가장자리 측에 접합 연결부로서의 용접 시임 또는 밀봉 시임이 생성된다.
파우치 백은 대안적으로, 굽힘에 의해 파우치 백 형태로 접히는 단일 파우치 백 시트 또는 (파우치) 호일 시트로 구현될 수 있다. 예를 들어, 이른바 바닥 접기(bottom folding) 또는 책 접기(book folding) 방식으로 파우치 백 시트를 중앙에서 (수평으로) 접고, 이때 개방되어 있는 파우치 백 면에서 주연부의 3면 밀봉 또는 접합 연결을 수행한다.
파우치 셀의 파우치 백 내에는 바람직하게 전극 스택(셀 스택)이 수용된다. 전극 스택은 예컨대, 캐소드 층과 애노드 층, 그리고 이들 사이에 삽입된 분리막(separator)으로 구성된 복수의 적층 배치형 박층 셀을 구비한다. 파우치 백 내에는 예를 들어 전극 스택을 관통하는 액체 전해질이 수용된다. 차량 배터리의 배터리 모듈의 설치 상황과 관련하여, 탈기 채널은 바람직하게 지면 또는 차량 배터리의 바닥을 향하지 않는 파우치 백의 면에 배치되는 것이 바람직하다. 이는, 탈기 채널이 설치 위치에서 위쪽을 향해 또는 수평으로 배치됨에 따라, 상기 탈기 채널의 개방 시 액체 전해질이 누출되지 않음을 의미한다.
한 바람직한 실시예에서, 탈기 채널은 폐쇄 요소에 의해 유밀 및 압밀 방식으로 폐쇄된다. 이를 통해 파우치 백이 신뢰성 있게 폐쇄되는 점이 보장된다. 이로써 전극 스택은 외부 영향으로부터 신뢰성 있게 보호되고, 액체 전해질의 원치 않는 누출이 방지된다. 이 경우, 폐쇄 요소는 바람직하게 액체 전해질에 대해 화학적으로 불활성이다.
한 적합한 구성에서 폐쇄 요소는 플라스틱 컴파운드(plastic compound)로서 탈기 채널 내에 삽입된다. 플라스틱 컴파운드는 특히 탄성 밀봉 컴파운드 또는 접착 컴파운드이다. 폐쇄 요소의 가소성 또는 변형성은 탈기 채널의 체적이 가능한 한 완전히 채워지는 점을 보장하며, 그 결과 파우치 백이 폐쇄 요소에 의해 유밀 및 압밀 방식으로 신뢰성 있게 폐쇄된다.
예를 들어, 플라스틱 컴파운드는 탈기 채널에 삽입된 후에 경화되거나 응고되며, 그럼으로써 폐쇄 요소는 실질적으로 마개로서 구현될 수 있다. 예를 들어 컴파운드는 탈기 채널 내로 삽입된 후 경화되는 2성분 에폭시로서 형성된다. 폐쇄 요소, 즉, 플라스틱 컴파운드가 삽인된 후에 경화되지 않는 경우도 고려될 수 있다. 달리 말하면, 플라스틱 컴파운드는 영구 소성 컴파운드로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 폐쇄 요소는 이 경우 부틸 고무 또는 접착 퍼티(adhesive putty)로 제조된다.
탈기 채널이 파우치 백 내부 공간의 배기 프로세스(evacuation process) 중에 개방되어 있다가, 상기 배기 프로세스가 끝나면 폐쇄 요소에 의해 유밀 및 압밀 방식으로 폐쇄되는, 추가의 또는 부수적인 효과가 제공된다. 따라서 탈기 채널은, 파우치 셀이 성형 이후 진공 밀봉될 수 있는 방식으로 파우치 백 또는 접합 연결부 내에 형성된다. 그런 다음 탈기 채널은 폐쇄 요소에 의해 폐쇄된다. 이로써, 배기에 이용된 파우치 백 개구부(탈기 채널)가 과압 보호 장치로서 계속 사용되는 바람직한 기능 통합이 구현된다. 달리 말하면, 파우치 백의 배기를 위해 상기 파우치 백 내부에 삽입된 요소가 탈기 채널로서 사용된다.
한 바람직한 실시예에서, 탈기 채널은 캐뉼러(cannula)로서 구현된다. 여기서 캐뉼러는 특히, 파우치 백 내에 삽입되어 공기 또는 유체를 그 안으로 운반하거나 그 외부로 배출하는 작은 관으로 이해될 수 있다. 이를 통해 탈기 채널의 매우 적합한 구성이 구현된다.
캐뉼러는 예를 들어 직경이 1mm(밀리미터) 내지 1cm(센티미터), 특히 1mm 내지 5mm, 바람직하게는 2mm 내지 3mm인 둥근(round), 특히 원형의(circular) 단면 형상을 갖는다. 또한, 타원형 또는 예를 들어 삼각형 또는 직사각형과 같은 다각형 단면 형상도 고려될 수 있다.
캐뉼러는 바람직하게 파우치 백 반부들 사이에 배치되며, 그 다음 이들과 재료결합 방식으로 접합되고 그 주연부가 밀봉된다. 바람직하게, 캐뉼러의 기하 구조 또는 단면 형상은, 캐뉼러가 간단하게 가열 밀봉될 수 있는 방식으로 형성된다. 예를 들어, 캐뉼러는 밀봉제 또는 접착제, 특히 핫멜트(hot melt) 접착제에 의해 파우치 백에 대해 밀봉된다. 파우치 호일의 플라스틱 재료와 접합되는, 플라스틱 소재의 캐뉼러 케이싱 또는 코팅도 고려할 수 있다.
한 고려 가능한 개선예에서, 탈기 채널 또는 캐뉼러는 적절한 플라스틱 재료로 제조된다. 이 경우, 바람직하게는 탈기 채널이 재료결합 방식으로 파우치 백의 재료와 결합된다. 예를 들어 탈기 채널이 파우치 호일의 플라스틱, 예컨대 폴리프로필렌(PP)으로 제조됨으로써, 주연 접합 연결을 생성하기 위한 가열 밀봉 공정 중에 탈기 채널과 파우치 호일 사이에 직접 또는 간접적인 재료결합식 접합 연결이 수행된다. 더 적합하게는, 가열 밀봉 공정 중에 탈기 채널 내로 (형태)안정적인 코어가 삽입되고, 그에 따라 탈기 채널이 가열 밀봉 시 변형되거나 폐쇄되지 않는다. 상기 코어는 접합 프로세스 이후 제거된다.
본 발명에 따라, 폐쇄 요소는 파우치 백 내부 공간의 과압 또는 내부 압력이 충분히 높을 때 자율적으로 또는 자동으로 배출 채널 밖으로 가압되거나 눌린다. 이 경우, 어느 정도의 과압이 충분한 것으로 간주되는지, 그리고 상기 과압이 구체적으로 얼마나 되는지 우선은 중요하지 않다. 이는 예를 들어 과거의 차량 배터리 데이터 또는 해당 실험이나 시험을 토대로 결정될 수 있다. 상이한 파우치 셀에서는 상이한 배터리 크기, 배터리 전력, 또는 전해질 스택 및/또는 액체 전해질의 화학적 조성으로 인해 상황에 따라 상이한 과압이 발생할 수 있다.
바람직하게는 폐쇄 요소와 탈기 채널 사이에 재료결합식 연결이 구현된다. 추가로 또는 대안적으로, 폐쇄 요소와 탈기 채널 사이에 강제결합식 및/또는 형상결합식 연결도 제공될 수 있다. 폐쇄 요소와 탈기 채널 사이의 접합 연결부의 치수 설정 및 구성을 통해, 접합 연결이 해제되어 폐쇄 요소가 탈기 채널 밖으로 가압되기 시작하는 원하는 과압을 정의할 수 있다.
여기서, 상호 연결된 적어도 2개의 부품 사이의 "재료결합" 또는 "재료결합식 연결"은 이하에서 특히, 상호 연결되는 부품들이 이들의 접촉면에서 재료결합 또는 가교를 통해 (예컨대 원자 또는 분자 결합력으로 인해) 경우에 따라 첨가제의 작용하에 결합될 수 있다는 것으로 이해된다.
상호 연결된 적어도 2개의 부품 사이의 "형상결합" 또는 "형상결합식 연결"은 이하에서 특히, 상호 연결되는 부품들의 결합이 적어도 한 방향으로 부품들 자체의 윤곽 간의 직접적인 맞물림에 의해 또는 추가 연결 부재를 통한 간접적인 맞물림에 의해 수행되는 것으로 이해된다. 즉, 상기 방향으로의 상호 이동의 "차단"은 형상에 기인하여 수행된다.
상호 연결된 적어도 2개의 부품 사이의 "강제결합" 또는 "강제결합식 연결"은 이하에서 특히, 상호 연결되는 부품들이 이들 사이에 작용하는 마찰력으로 인해 서로 미끄러지지 않게 되는 것으로 이해된다. 상기 마찰력을 유발하는 "연결력"(예컨대, 볼트 힘 또는 중량 힘 자체와 같이 부품을 서로 누르는 힘을 의미함)이 없다면, 강제결합식 연결은 유지될 수 없고, 그에 따라 해제된다.
따라서 탈기 채널이 열리기 시작하는 과압의 설정은 탈기 채널의 기하구조, 치수 및 재료의 적절한 선택 및 폐쇄 요소의 재료와 치수의 선택을 통해 수행될 수 있다.
한 가능한 적용에서, 파우치 백의 밀봉 시임의 통제되지 않은 파열을 유발하는 과압(임계 압력, 에러 압력)은 예를 들어 약 3바아이다. 이 경우, 폐쇄 요소는, 2바아 내지 3바아, 특히 2바아 내지 2.5바아의 과압에서 탈기 채널 밖으로 가압되도록 구성된다. 접합 연결부 또는 탈기 채널이 열리게 되는 과압 레벨(개방 압력)의 구성 및 치수 설정 시, 바람직하게는 적어도 임계적인 (에러) 압력에 대한 소정의 안전 여유 또는 안전 오프셋이 항시 제공된다. 이를 통해, 파우치 백에서 통제되지 않은 채로 무지향성으로 가스가 배출되기 전에, 상기 파우치 백이 국부적으로 열리는 점이 보장된다.
본 발명에 따른 차량 배터리는 특히 전기로 구동되거나 구동 가능한 자동차, 예를 들어 전기차 또는 하이브리드차의 트랙션 배터리로서 구성된다. 차량 배터리는 예를 들어 하나 이상의 전술한 파우치 셀을 가진 배터리 모듈을 구비한다. 더 적합하게는 배터리 모듈이 전기적으로 서로 연결된, 본 발명에 따른 복수의 파우치 셀을 구비한다. 본 발명에 따른 파우치 셀에 의해, 모든 공간 방향으로의 통제되지 않은 탈기가 바람직하고 간단하게 방지된다. 이를 통해, 파우치 셀의 설치 공간 환경 내 구성요소의 손상 또는 파손이 실질적으로 배제된다. 그럼으로써 안전 관련 배터리 구성요소의 추가 패키징 조치가 생략될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 차량 배터리는 특히 비용 효율적이며, 특히 높은 에너지 밀도를 갖는다.
하기에서는 도면을 토대로 본 발명의 실시예를 더 상세히 설명한다. 도면들은 개략화되고 간소화된 도해들을 보여준다.
도 1은 파우치 셀의 사시도이다.
도 2는 파우치 셀의 부분 평면도이다.
도 3은 파우치 셀의 정면도이다.
도 2는 파우치 셀의 부분 평면도이다.
도 3은 파우치 셀의 정면도이다.
서로 대응되는 부품 및 크기에는 모든 도면에서 항상 동일한 도면부호가 부여되어 있다.
도 1에는 더 상세히 도시되지 않은 전극 스택이 내부에 배치된, 대략 직사각형의 파우치 백(4)을 가진 파우치 셀(2)이 도시되어 있다. 파우치 셀(2)은 예컨대 상세히 도시되지 않은 차량 배터리의 부분이다. 파우치 백(4)으로부터, 서로 마주보는 짧은 측면들 또는 단부면들에서 2개의 연결 탭(6)이 파우치 셀(2) 또는 전극 스택과의 접촉 및 상호 연결을 위한 전기 연결 접점으로서 돌출한다. 연결 탭(6)은 파우치 셀(2)의 캐소드 및 애노드를 형성한다.
파우치 백(4)은 주연부가 접합된 2개의 파우치 백 반부로 형성된다. 이 경우, 파우치 백 반부들은 예컨대 알루미늄 복합 호일 또는 알루미늄 라미네이트 호일로서 구현되는 딥 드로잉 파우치 호일로서 구현된다. 이 경우, 파우치 백 반부들은 밀봉 시임으로서 구현된 접합 연결부(8)에 의해 주연부가 재료결합식으로 유밀 및 압밀되도록 파우치 백(4)에 접합된다.
특히 도 2 및 도 3의 도면에서 볼 수 있듯이, 파우치 백(4) 내에는 플라스틱 컴파운드, 특히 밀봉 컴파운드 또는 접착 컴파운드에 의해 폐쇄 요소(12)로서 유밀 및 압밀 방식으로 폐쇄되는 탈기 채널(10)이 통합된다. 탈기 채널(10)은, 접합 연결부(8)를 단부면들 중 하나에서 실질적으로 수직으로 관통함으로써 파우치 백(4)의 파우치 백 내부 공간을 주변과 연결하는 캐뉼러로서 구현된다.
파우치 백(4) 내에는 예를 들어 전극 스택을 관통하는 액체 전해질이 수용된다. 탈기 채널(10)은, 차량 배터리 내에 설치된 상태에서 지면으로부터 먼 쪽을 향해 있는 단부면에 배치된다. 달리 말하면, 파우치 셀(2)의 윗면 또는 상부 에지에 대략 수직으로 정렬된 탈기 채널이 배치된다.
캐뉼러 또는 탈기 채널(10)은 예를 들어 직경이 2mm 내지 3mm인 원형 단면 형상을 갖는다. 탈기 채널(10)은 예를 들어 밀봉제 또는 접착제, 특히 핫멜트 접착제에 의해 파우치 백(4)에 대해 밀봉된다. 파우치 호일의 플라스틱 재료와 접합되는, 플라스틱 소재의 탈기 채널(6)의 케이싱 또는 코팅도 고려할 수 있다. 또한, 탈기 채널(10)이 플라스틱 재료로 제조되어, 접합 연결부(8)가 생성될 때 파우치 백(4)과 직접 재료결합식으로 접합되는 것도 고려될 수 있다.
탈기 채널(10)은 파우치 백 내부 공간의 배기 프로세스 중에 개방되어 있다가, 상기 배기 프로세스가 끝나면 폐쇄 요소(12)에 의해 유밀 및 압밀 방식으로 폐쇄된다. 따라서 탈기 채널은, 파우치 셀(2)이 성형 이후 진공 밀봉될 수 있는 방식으로 파우치 백(4) 또는 접합 연결부(8) 내에 형성된다.
탈기 채널(10)이 성형 및 진공 밀봉 중에도 폐쇄 요소(12)에 의해 폐쇄되어 있는 것도 가능하다. 특히, 파우치 백(4)의 성형 및 가스 포켓은 탈기 채널(10)이 단지 밀봉되도록, 그리고 성형 압력이 "개방 압력"보다 명백히 낮도록 구현될 수 있다. 그럼으로써, 제조 시 모든 프로세스를 통상적으로 실행할 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있다.
폐쇄 요소(12)와 탈기 채널(10) 사이에는 접합 연결, 특히 재료결합식 접합 연결이 구현된다. 폐쇄 요소(12) 또는 접합 연결은, 파우치 백 내부 공간의 과압 또는 내부 압력이 충분히 높을 때 상기 폐쇄 요소(12)가 자율적으로 또는 자동으로 탈기 채널(10) 밖으로 가압되거나 눌려서 상기 탈기 채널(10)이 개방되거나 릴리스되도록 구성된다. 한 적합한 치수 설계 시, 폐쇄 요소(12)는, 2바아 내지 3바아, 특히 2바아 내지 2.5바아의 과압에서 탈기 채널(10) 밖으로 가압된다.
청구된 본 발명은 전술한 실시예들로 제한되지 않는다. 오히려, 개시된 청구 범위의 범주에서, 청구된 발명의 대상을 벗어남이 없이, 이들 실시예로부터 통상의 기술자에 의해 본 발명의 다른 변형도 유도될 수 있다. 특히, 상이한 실시예들과 관련하여 기술된 모든 개별 특징은 개시된 청구 범위 내에서, 청구된 발명의 대상을 벗어남이 없이, 다른 방식으로도 조합될 수 있다.
2
파우치 셀
4 파우치 백
6 연결 탭
8 접합 연결
10 탈기 채널
12 폐쇄 요소
4 파우치 백
6 연결 탭
8 접합 연결
10 탈기 채널
12 폐쇄 요소
Claims (10)
- 파우치 백(4)을 구비한 파우치 셀(2)로서,
- 파우치 백(4)을 관통하는 탈기 채널(10)이 제공되고, 이 탈기 채널은 파우치 백 내부 공간을 주변과 연결하며,
- 탈기 채널(10) 내에 폐쇄 요소(12)가 삽입되며,
- 폐쇄 요소(12)는, 파우치 백 내부 공간에서 과압이 발생하면 상기 폐쇄 요소(12)가 과압에 의해 탈기 채널(10) 밖으로 밀려나가서 탈기 채널(10)을 릴리스하도록 구성되는, 파우치 셀(2). - 제1항에 있어서,
- 파우치 백(4)은 접합 연결부(8)에 의해 유밀 방식으로 밀봉되며,
- 탈기 채널(10)은 상기 접합 연결부(8)의 영역에서 파우치 백(4)을 관통하는 것을 특징으로 하는, 파우치 셀(2). - 제1항 또는 제2항에 있어서, 폐쇄 요소(12)는 탈기 채널(10)을 액밀 방식으로 폐쇄하는 것을 특징으로 하는, 파우치 셀(2).
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 폐쇄 요소(12)는 플라스틱 컴파운드로서 탈기 채널(10) 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는, 파우치 셀(2).
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 탈기 채널(10)은 파우치 백 내부 공간의 배기 프로세스 중에 개방되어 있다가, 상기 배기 프로세스가 끝나면 폐쇄 요소(12)에 의해 유밀 방식으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 파우치 셀(2).
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 탈기 채널(10)은 캐뉼러로서 구현되는 것을 특징으로 하는, 파우치 셀(2).
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 탈기 채널(10)은 플라스틱 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는, 파우치 셀(2).
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 탈기 채널(10)은 재료결합 방식으로 파우치 백(4)의 재료와 결합되는 것을 특징으로 하는, 파우치 셀(2).
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 폐쇄 요소(12)는, 2바아 내지 3바아의 과압에서 탈기 채널(10) 밖으로 가압되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 파우치 셀(2).
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 파우치 셀(2)을 구비한 차량 배터리.
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