KR20220110252A - 배터리, 장치, 배터리 제조 방법 및 배터리 제조 장치 - Google Patents

배터리, 장치, 배터리 제조 방법 및 배터리 제조 장치 Download PDF

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KR20220110252A
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용황 예
청두 량
하이주 진
치앤 류
샤 후
샤오푸 쉬
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컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
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Abstract

본 출원은 배터리(11), 장치, 배터리(11) 제조 방법 및 배터리(11) 제조 장치는 에너지 저장 기술 분야와 관련되고, 배터리의 안전성이 약한 기술 문제를 해결하는데 사용되며, 이 배터리(11)는 제1 배터리 셀(111), 제2 배터리 셀(112) 및 제1 단열 부재를 포함하며, 제2 배터리 셀(112)은 제1 배터리 셀(111)에 인접하게 설치되고, 또한 제2 배터리 셀(112)의 에너지 밀도는 제1 배터리 셀(111)보다 작고, 제1 단열 부재는 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112) 사이에 설치되며, 상기 장치는 배터리(11)를 포함하며, 상기 배터리 제조 방법은 제1 배터리 셀(111)을 배치하는 단계; 제2 배터리 셀(112)을 배치하는 단계; 제1 단열 부재를 배치하는 단계를 포함한다. 상기 배터리 제조 장치는 제1 배터리 셀 배치 모듈, 제2 배터리 셀 배치 모듈 및 제1 단열 부재 배치 모듈을 포함한다. 제공된 배터리(11), 장치, 배터리(11) 제조 방법 및 배터리(11) 제조 장치는 배터리(11)의 사용 안전성을 향상시키는데 사용된다.

Description

배터리, 장치, 배터리 제조 방법 및 배터리 제조 장치
본 출원은 에너지 저장 기술 분야에 관한 것으로, 특히 배터리, 장치, 배터리 제조 방법 및 배터리 제조 장치에 관한 것이다.
에너지 절약 및 배출 감소는 자동차 산업의 지속 가능한 발전의 핵심이다. 이 경우 전기 자동차는 에너지 절약 및 환경 보호의 이점으로 인해 자동차 산업의 지속 가능한 발전의 중요한 부분이 되었다. 전기 자동차의 경우 배터리 기술은 발전에 중요한 요소이다. 배터리 기술의 발전에 따라 배터리의 성능 향상과 더불어 안전성 문제도 간과할 수 없는 문제이다.
배터리의 안전성을 보장할 수 없는 경우, 그 배터리를 사용할 수 없다. 따라서 배터리의 안전성을 어떻게 높일 것인가는 배터리 기술에서 해결해야 할 시급한 기술적 과제이다.
상기와 같은 문제점을 감안하여, 본 출원의 실시예는 배터리의 사용 안전성을 향상시키기 위한 배터리, 장치, 배터리 제조 방법 및 배터리 제조 장치를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 출원은 다음과 같은 기술 방안을 제공한다:
본 출원 실시예의 제1 측면은 배터리를 제공하며; 이 배터리는 제1 배터리 셀, 제2 배터리 셀 및 제1 단열 부재를 포함하며;
제2 배터리 셀은 제1 배터리 셀에 인접하게 설치되고, 또한 제2 배터리 셀의 에너지 밀도는 제1 배터리 셀보다 작고;
제1 단열 부재는 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀 사이에 설치된다.
종래 기술과 비교하여, 본 출원 실시예가 제공하는 배터리는 다음과 같은 이점을 구비한다.
본 출원의 실시예에서 제공되는 배터리는 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 포함하며, 제2 배터리 셀의 에너지 밀도는 제1 배터리 셀보다 낮고, 제1 배터리 셀의 열적 안정성은 제2 배터리 셀보다 떨어지고, 제1 배터리 셀의 열적 실효 반응은 제2 배터리 셀의 열적 실효 반응보다 더 심하며, 제1 배터리 셀이 열적 실효 상태인 경우, 제1 배터리 셀은 고온의 가스를 발생시키고, 제1 배터리 셀 자체의 온도는 급격히 상승한다. 그러나, 제1 단열 부재가 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀 사이에 설치되기 때문에, 제1 단열 부재는 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀 사이의 열전달을 효과적으로 지연시키거나 차단할 수 있으며, 이는 제1 배터리 셀이 제2 배터리 셀의 연쇄 반응을 일으킬 확률을 효과적으로 감소시켜 배터리의 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제1 단열 부재는 중공부를 포함하고, 제1 단열 부재의 두께 방향을 따라, 중공부는 제1 단열 부재를 관통하고, 또한 중공부는 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀이 팽창할 수 있는 공간을 제공하도록 구성된다. 이와 같이, 제1 배터리 셀 또는 제2 배터리 셀이 팽창할 때, 제1 배터리 셀 또는 제2 배터리 셀이 팽창한 후의 잉여 부피가 중공부를 채울 수 있으므로, 배터리의 팽창력을 효과적으로 완충한다.
일부 실시예에서, 제1 단열 부재는 마우스 프레임 구조로 구성된다. 이와 같이 중공부를 용이하게 제조할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 단열 부재는 중공부를 채우는데 사용되는 충전 부재를 더 포함하고, 충전 부재는 탄성을 구비한다. 이와 같이, 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀에 열적 실효가 없으면, 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 확실하게 고정할 수 있고, 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀의 열적 실효가 발생하면, 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀의 팽창 및 변형을 위한 공간을 제공한다.
일부 실시예에서, 충전재는 발포체, 고무, 단열 면 및 에어로겔 단열 패드 중 적어도 하나에서 선택된다. 다양한 재료의 충전재를 감안할 때, 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀의 특정 유형에 따라 유형을 선택할 수 있으므로 충전재는 사용 요구 사항 및 안전 요구 사항을 충족할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 배터리 셀의 에너지 밀도(E1)와 제2 배터리 셀의 에너지 밀도(E2)의 비율은 1.26≤E1/E2≤2.14이다. 이와 같이, 배터리의 사용 안전성을 보장함과 동시에 배터리의 용량을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀은 n개의 제1 배터리 셀과 m개의 제2 배터리 셀의 배치 방식으로 교대로 배열되고, 여기서 n≥1, m≥1이다. 이와 같이, 서로 다른 에너지 밀도를 갖는 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀이 간격을 두고 설치되어, 열확산의 확산을 늦추고, 배터리의 사용 안전성을 더욱 향상시키는 데 유리하다.
일부 실시예에서, 제1 배터리 셀은 적어도 2개로 설치되고, 인접한 2개의 제1 배터리 셀 사이에는 제2 단열 부재가 설치된다. 제2 단열 부재는 제1 배터리 셀 및 그와 인접한 제1 배터리 셀 사이의 열전달을 효과적으로 지연시키거나 차단할 수 있으므로, 제1 배터리 셀이 그와 인접한 제1 배터리 셀과 연쇄 반응을 일으킬 확률을 더욱 효과적으로 감소시켜 배터리의 사용 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제2 배터리 셀은 적어도 2개로 설치되고, 인접한 2개의 제2 배터리 셀 사이에는 제3 단열 부재가 설치된다. 제3 단열 부재(116)는 제2 배터리 셀 및 그와 인접한 제2 배터리 셀 사이의 열전달을 효과적으로 지연시키거나 차단할 수 있으므로, 제2 배터리 셀이 그와 인접한 제2 배터리 셀과 연쇄 반응을 일으킬 확률을 더욱 효과적으로 감소시켜 배터리의 사용 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제1 배터리 셀에는 제1 감압 기구가 설치되고, 제1 감압 기구는 제1 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 그 내부 압력을 방출하는데 사용되며; 제2 배터리 셀에는 제2 감압 기구가 설치되고, 제2 감압 기구는 제2 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 그 내부 압력을 방출하는데 사용되며; 제1 감압 기구의 면적은 제2 감압 기구의 면적보다 크다. 제1 배터리 셀에 제1 감압 기구가 설치되어, 제1 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면 제1 배터리가 셀은 내부 압력을 방출할 수 있고; 제2 감압 기구는 제2 배터리 셀에 설치되어, 제2 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면, 제2 배터리 셀의 내부 압력을 방출할 수 있고; 제1 배터리 셀의 에너지 밀도가 제2 배터리 셀의 에너지 밀도보다 커서, 제1 배터리 셀의 열적 실효의 실효 반응이 제2 배터리 셀의 열적 실효의 실효 반응보다 더 심하므로, 제1 감압 기구의 면적을 제2 감압 기구의 면적보다 크게 한정함으로써, 실효 반응이 더 심각한 제1 배터리 셀이 면적이 더 큰 제1 감압 기구을 통해 적시에 효과적인 방식으로 압력을 방출할 수 있어, 제1 배터리 셀의 내부 압력 방출 실패로 인한 연쇄 반응의 확률을 효과적으로 감소시키고, 배터리의 전반적인 사용 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 배출 통로를 더 포함하며, 배출 통로는 제1 감압 기구 및/또는 제2 감압 기구와 대향되게 설치되고, 또한 배출 통로는 제1 감압 기구가 작동될 때 제1 배터리 셀로부터의 배출물을 수집하도록 구성되고, 및/또는, 제2 감압 기구가 작동될 때 제2 배터리 셀로부터의 배출물을 수집하도록 구성된다. 배출 통로를 설치함으로써 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀의 내부 압력 및 온도가 임계값에 도달할 때, 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀 내부의 압력을 적시에 방출하여 배터리를 보다 안전하게 사용할 수 있다.
일부 실시예에서, 배출 통로는 적어도 2개로 설치되고, 각 배출 통로는 서로 격리되어 설치되고, 제1감압 기구와 제2감압 기구는 각각 서로 다른 배출 통로와 대향되게 설치되므로, 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀의 배출물이 적시에 효과적인 방식으로 배터리 외부로 배출될 수 있으며, 또한, 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀이 방출하는 배출물이 배출 통로를 막을 가능성을 줄이고, 배터리의 사용 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제1 배터리 셀은 적어도 2개로 설치되고, 인접한 2개의 제1 배터리 셀의 제1 감압 기구는 각각 서로 다른 배출 통로에 대향되게 설치된다. 이와 같이, 서로 다른 제1 배터리 셀이 서로 다른 배출 통로를 통해 각각 배출물을 배출함으로써 제1 배터리 셀의 배출물이 적시에 효과적인 방식으로 배터리 외부로 배출되는 것을 달성할 수 있으며, 또한, 제1 배터리 셀의 열적 실효가 그와 인접한 제1 배터리 셀의 열적 실효를 일으키는 것을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 또한, 연쇄 반응이 완화되어 배터리의 사용 안전성이 향상된다.
일부 실시예에서, 제2 배터리 셀은 적어도 2개로 설치되고, 인접한 2개의 제2 배터리 셀의 제2 감압 기구는 각각 서로 다른 배출 통로에 대향되게 설치된다. 이와 같이, 서로 다른 제2 배터리 셀이 서로 다른 배출 통로를 통해 각각 배출물을 배출함으로써 제2 배터리 셀의 배출물이 적시에 효과적인 방식으로 배터리 외부로 배출되는 것을 달성할 수 있으며, 또한, 제2 배터리 셀의 열적 실효가 그와 인접한 제2 배터리 셀의 열적 실효를 일으키는 것을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 또한, 연쇄 반응이 완화되어 배터리의 사용 안전성이 향상된다.
일부 실시예에서, 배터리는 박스 본체를 더 포함하고, 박스 본체는 복수의 벽을 구비하고, 복수의 벽은 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 수용하기 위한 수용 캐비티를 둘러싸 형성하는데 사용되며, 복수의 벽 중 적어도 하나의 벽은 중공의 내부 캐비티를 구비하고, 중공의 내부 캐비티는 배출 통로를 형성하는데 사용된다. 박스 본체는 수용 캐비티에 대향 설치된 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 보호하기 위해 사용되며, 박스 본체의 복수의 벽 중 적어도 하나에는 배출 통로를 형성하는 중공 내부 캐비티가 설치되어, 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면, 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀의 배출물이 중공의 내부 캐비티로 배출될 수 있다. 이와 같이, 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀의 열적 실효시의 배출물은 배터리 외부로 적시에 효율적으로 배출될 수 있어, 배터리의 사용 안전성이 향상된다.
일부 실시예에서, 복수의 벽은 바닥벽을 포함하고, 바닥벽은 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 지지하는데 사용되며, 바닥벽은 중공의 내부 캐비티를 구비한다. 이와 같이, 제1 배터리 셀의 배출물이 아래로 방출되고, 또한 감압 기구를 통해 바닥부에 위치한 중공의 내부 캐비티로 유입되며, 동시에 제2 배터리 셀의 배출물이 아래로 방출되고, 또한 제2 감압 기구를 통해 바닥부에 위치한 중공의 내부 캐비티로 유입된다. 배터리의 이러한 설치 방식은 배터리가 차량의 배터리실에 배치된 후 배터리가 차량의 바닥부로 배출물을 방출하는 것으로, 배터리실 상부에 위치한 승객실로 배출물을 방출하는 것이 아니므로 배터리의 사용 안전성을 더욱 높인다.
일부 실시예에서, 적어도 하나의 벽은 제1 감압 기구 및/또는 제2 감압 기구가 작동될 때 파괴되도록 구성되어, 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀로부터의 배출물이 적어도 하나의 벽을 통해 상응하는 배출 통로로 유입되도록 한다. 이와 같이, 제1 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하여, 제1 배터리 셀의 제1 감압 기구가 작동되고, 또한 제1 배터리 셀 내부의 배출물이 방출될 때, 및/또는, 제2 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하여, 제2 배터리 셀의 제2 감압 기구가 작동되고, 또한 제2 배터리 셀 내부의 배출물이 방출될 때, 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀에서 방출된 배출물이 박스 본체의 적어도 하나의 벽에 작용할 수 있어, 제1 배터리 셀의 감압 기구와 대향되는 박스 본체의 부분 및/또는 제2 배터리 셀의 감압 기구와 대향되는 박스 본체의 부분이 파괴되어 박스 본체의 중공 캐비티 내부가 제1 감압 기구 및/또는 제2 감압 기구와 연통되게 되어, 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀 내부의 배출물은 배출 통로로 적시에 효과적으로 배출될 수 있고, 배터리의 사용 안전성이 더욱 증가된다.
일부 실시예에서, 적어도 하나의 벽에는 제1 통공이 설치되고, 제1 통공은 배출 통로와 연통되도록 구성되어, 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀이 작동될 때 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀로부터의 배출물이 제1 통공을 통해 대응되는 배출 통로로 유입되도록 한다. 이와 같이, 제1 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하여, 제1 배터리 셀의 제1 감압 기구가 작동되고, 또한 제1 배터리 셀 내부의 배출물이 방출될 때, 및/또는, 제2 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하여, 제2 배터리 셀의 제2 감압 기구가 작동되고, 또한 제2 배터리 셀 내부의 배출물이 방출될 때, 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀에서 방출된 배출물은 제1 통공을 통해 박스 본체의 중공 캐비티 내부로 유입되고, 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀 내부의 배출물은 배출 통로로 적시에 효과적으로 배출될 수 있고, 배터리의 사용 안전성을 더욱 증가시킨다.
일부 실시예에서, 배터리는 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는데 사용되는 열관리 부재를 더 포함하고, 열관리 부재는 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀과 적어도 하나의 벽 사이에 설치되며, 열관리 부재는 유체가 유출될 수 있도록 제1 감압 기구 및/또는 제2 감압 기구가 작동될 때 파괴되도록 구성된다. 이와 같이, 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀의 배출물은 파괴된 열관리 부재를 통해 배출 통로로 유입될 수 있고, 또한 열관리 부재가 파괴되어 유출된 유체는 배터리 내부의 온도를 빠르게 낮출 수 있으며, 이는 열적 실효의 연쇄 반응을 완화하고 배터리의 사용 안전성을 향상시키는 데 유리하다.
일부 실시예에서, 열관리 부재에는 제2 통공이 설치되고, 제2 통공은 배출 통로와 연통되도록 구성되어, 제1 감압 기구 및/또는 제2 감압 기구가 작동될 때 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀로부터의 배출물이 제2 통공을 통해 대응되는 배출 통로로 유입되도록 한다. 이와 같이, 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀에서 방출된 배출물은 제2 통공을 통해 배출 통로로 빠르고 원활하게 유입되어, 배터리의 사용 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제2 통공은 제1 통공을 통해 배출 통로와 연통된다. 이와 같이, 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀에서 방출된 배출물은 제2 통공을 통해 제1 통공으로 빠르고 원활하게 유입되고, 배출 통로로 진입하여, 배터리의 사용 안전성을 향상시킨다.
본 출원 실시예의 제2 측면은 장치를 제공하며; 이 장치는 전술한 배터리를 포함하며; 배터리는 전기 에너지를 공급하는데 사용된다.
본 출원의 장치는 전술한 배터리를 사용하여 전기 에너지를 공급하므로, 제1 단열 부재를 통해 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀 사이의 열전달을 효과적으로 지연시키거나 차단할 수 있으며, 제1 배터리 셀이 제2 배터리 셀의 연쇄 반응을 일으킬 확률을 효과적으로 감소시켜 배터리의 안전성을 향상시킨다.
본 출원 실시예의 제3 측면은 배터리 제조 방법을 제공하며, 이 방법은:
제1 배터리 셀을 배치하는 단계;
제2 배터리 셀을 배치하는 단계, 여기서 제2 배터리 셀은 제1 배터리 셀에 인접하게 설치되며, 또한 제2 배터리 셀의 에너지 밀도는 제1 배터리 셀의 에너지 밀도보다 작고;
제1 단열 부재를 배치하는 단계, 여기서 제1 단열 부재는 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀 사이에 설치되는 것을 포함한다.
본 실시예에서 제공하는 배터리의 제조방법은, 에너지 밀도가 높은 제1 배터리 셀과 에너지 밀도가 낮은 제2 배터리 셀을 배치하고, 또한 인접한 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀 사이에 제1 단열 부재를 배치함으로써, 제1 배터리 셀의 열적 안정성이 떨어지고, 제1 배터리 셀의 열적 실효 반응이 제2 배터리 셀의 열적 실효 반응보다 더 심하더라도, 제1 배터리 셀의 열적 실효가 발생된 후, 배치된 제1 단열 부재에 의해 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀 사이의 열전달이 효과적으로 지연되거나 차단될 수 있으며, 이는 제1 배터리 셀이 제2 배터리 셀의 연쇄 반응을 일으킬 확률을 효과적으로 감소시켜 배터리의 사용 안전성을 향상시킨다.
본 출원 실시예의 제4 측면은 배터리 제조 장치를 제공하며, 이 장치는:
제1 배터리 셀을 배치하는데 사용되는 제1 배터리 셀 배치 모듈;
제2 배터리 셀을 배치하는데 사용되는 제2 배터리 셀 배치 모듈, 여기서, 제2 배터리 셀은 제1 배터리 셀에 인접하게 설치되고, 또한 제2 배터리 셀의 에너지 밀도는 제1 배터리 셀보다 작고;
제1 단열 부재를 배치하는데 사용되는 제1 단열 부재 배치 모듈, 여기서 제1 단열 부재는 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀 사이에 설치되는 것을 포함한다.
본 실시예의 배터리 제조 장치는, 제1 배터리 셀 배치 모듈은 제1 배터리 셀을 배치하고, 제2 배터리 셀 배치 모듈은 제2 배터리 셀을 배치하고, 또한, 배치된 제2 배터리 셀과 제1 배터리 셀은 인접하게 설치되고, 제2 배터리 셀의 에너지 밀도는 제1 배터리 셀의 에너지 밀도보다 낮고, 제1 단열 부재 배치 모듈은 제1 단열 부재를 배치하고, 또한 배치된 제1 단열 부재는 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀 사이에 설치된다. 이와 같이, 제1 배터리 셀의 열적 안정성이 떨어지고, 제1 배터리 셀의 열적 실효 반응이 제2 배터리 셀의 열적 실효 반응보다 더 심하더라도, 제1 배터리 셀의 열적 실효가 발생된 후, 제1 단열 부재에 의해 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀 사이의 열전달이 효과적으로 지연되거나 차단될 수 있으며, 이는 제1 배터리 셀이 제2 배터리 셀의 연쇄 반응을 일으킬 확률을 효과적으로 감소시켜 배터리의 사용 안전성을 향상시킨다.
본 출원에서 제공하는 배터리, 장치, 배터리 제조 방법 및 배터리 제조 장치는, 에너지 밀도가 높은 제1 배터리 셀과 에너지 밀도가 낮은 제2 배터리 셀 사이에 제1 단열 부재를 설치하는 것으로 한정함으로써, 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀 사이의 열전달을 효과적으로 지연시키거나 차단할 수 있고, 이는 제1 배터리 셀이 제2 배터리 셀의 연쇄 반응을 일으킬 확률을 효과적으로 감소시켜 배터리의 사용 안전성을 향상시킨다.
도 1은 본 출원의 차량의 개략적인 구조도이다;
도 2는 본 출원의 실시예의 배터리 모듈의 개략적인 구조도이다;
도 3은 본 출원의 실시예의 배터리 팩의 개략적인 구조도이다;
도 4는 본 출원의 실시예의 배터리의 분해도 1이다;
도 5는 본 출원의 실시예의 배터리 셀의 개략적인 구조도이다;
도 6은 본 출원의 실시예의 배터리 셀의 정면도이다;
도 7은 본 출원의 실시예의 배터리 셀의 우측면도이다;
도 8은 본 출원의 실시예의 배터리 셀의 평면도이다;
도 9는 본 출원의 실시예의 배터리의 개략적인 구조도 1이다;
도 10은 본 출원의 실시예의 배터리의 개략적인 구조도 2이다;
도 11은 본 출원의 실시예의 배터리의 개략적인 구조도 3이다;
도 12a는 본 출원의 실시예의 제1 배터리 셀의 개략적인 구조도이다;
도 12b는 본 출원의 실시예의 제2 배터리 셀의 개략적인 구조도이다;
도 13은 본 출원의 실시예의 배터리의 분해도 2이다;
도 14는 본 출원의 실시예의 배터리의 분해도 3이다;
도 15는 본 출원의 실시예에 따른 바닥벽의 개략적인 구조도 1이다;
도 16은 본 출원의 실시예에 따른 바닥벽의 개략적인 구조도 2이다;
도 17은 본 출원의 실시예에 따른 열관리 부재의 개략적인 구조도이다;
도 18은 본 출원의 다른 실시예에 따른 바닥벽의 개략적인 구조도 1이다;
도 19는 본 출원의 다른 실시예에 따른 바닥벽의 개략적인 구조도 2이다;
도 20은 본 출원의 다른 실시예에 따른 열관리 부재의 개략적인 구조도이다.
배터리는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치로, 신에너지 자동차, 에너지 저장 발전소 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.
기존의 배터리는 하우징 및 하우징 내 설치된 복수의 배터리 셀을 포함하며, 복수의 배터리 셀은 직렬 및/또는 병렬로 연결된다. 여기서, 복수의 배터리 셀은 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 포함하고, 제1 배터리 셀의 에너지 밀도는 제2 배터리 셀의 에너지 밀도보다 크다.
그러나, 본 출원의 발명자들은 제1 배터리 셀의 열적 안정성이 제2 배터리 셀의 열적 안정성보다 약하고, 열적 실효가 발생하면 제1 배터리 셀의 실효 반응이 제2 배터리 셀의 실효 반응보다 심각하다는 것을 발견하였다. 즉, 제1 배터리 셀에서 발생하는 고온 가스는 제2 배터리 셀에서 발생하는 고온 가스보다 훨씬 크고, 이것은 연쇄 반응을 일으키고, 열 확산을 일으키고, 연소 및 폭발의 위험을 증가시키고, 배터리 안전 문제를 일으킬 가능성이 있다.
제1 배터리 셀에서 발생하는 연쇄 반응으로 인한 열 확산, 연소 및 폭발 위험 증가, 배터리 안전성 문제를 해결하기 위해, 본 출원은 배터리, 장치, 배터리 제조 방법 및 배터리 제조 장치를 제공하며, 인접한 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀 사이에 제1 단열 부재를 배치함으로써, 제1 배터리 셀과 제2 배터리 셀 사이의 열전달을 효과적으로 지연시키거나 차단한다. 이와 같이, 제1 배터리 셀이 열적 실효인 경우, 상기 제1 단열 부재를 통해 제1 배터리 셀의 열이 제2 배터리로 전달되는 것을 차단하여, 제1 배터리 셀의 열적 실효에 의해 발생되는 열을 제2 배터리 셀이 흡수함으로써 발생하는 연쇄 반응 확률을 효과적으로 감소시켜 배터리 전체의 사용 안전성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 출원 실시예의 첨부 도면을 참조하여 본 출원의 실시예의 기술 방안을 명확하고 완전하게 설명함으로써, 본 출원의 실시예의 상기 목적, 특징 및 이점이 더욱 명확해질 수 있다. 명백하게, 설명된 실시예는 본 출원 실시예의 일부일 뿐, 모든 실시예는 아니다. 본 출원의 실시예에 기초하여, 창의적인 작업 없이 본 분야의 통상의 기술자에 의해 획득된 다른 모든 실시예는 본 출원의 보호 범위에 속한다.
본 출원의 실시예는 장치 및 배터리를 제공하고, 본 출원에서 제공하는 장치는 배터리를 포함하고, 배터리는 전기 에너지를 제공하는데 사용되며, 본 출원에서 제공되는 장치는, 예를 들어 휴대폰, 휴대용 장치, 노트북 컴퓨터, 배터리 자동차, 전기 자동차, 선박, 우주선, 전기 장난감 및 전동 공구 등이며, 그 중에서 우주선은 예를 들어 비행기, 로켓, 우주왕복선, 우주선 등이며, 전기 장난감은 예를 들어 게임 콘솔, 전기 자동차 장난감, 전기 선박 장난감 및 전기 비행기 장난감 등과 같은 고정식 또는 이동식 전기 장난감을 포함하며, 전동 공구는 예를 들어 금속 절삭 전동 공구, 연삭 전동 공구, 조립 전동 공구 및 철도 전동 공구가 포함하고, 구체적으로 예를 들어, 전기 드릴, 전기 그라인더, 전기 렌치, 전기 스크루 드라이버, 전기 해머, 전기 충격 드릴, 콘크리트 진동기 및 전기 대패를 포함한다.
본 출원에서 설명하는 배터리는 전술한 전기 장치에 적용 가능한 것으로 한정되지 않으며, 간결함을 위해 이하의 실시예는 모두 전기 자동차를 예로 들어 설명한다.
도 1은 본 출원의 실시예에 따른 차량(1)의 개략적인 구조도이다. 차량(1)은 연료 차량, 휘발유 차량 또는 신에너지 차량이 될 수 있으며, 신에너지 차량은 순수 전기차, 하이브리드 차량, 장거리 차량 등이 될 수 있다. 차량(1)의 내부에는 배터리(11)가 설치될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 차량(1)의 바닥부 또는 차량의 전방 또는 후방에 배터리(11)가 설치될 수 있다. 배터리(10)는 차량(1)에 전력을 공급하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 배터리는 차량(1)의 작동 전원으로 사용할 수 있다. 차량(1)은 또한 제어기(12) 및 모터(13)를 포함할 수 있고, 제어기(30)는 예를 들어 모터(13)에 전력을 공급하도록 배터리(11)를 제어하는데 사용된다. 배터리(11)는 차량(1)의 시동, 내비게이션 등에 사용될 수 있다. 물론, 배터리(11)는 차량을 주행하도록 구동하는데 사용될 수 있으며, 연료 또는 천연 가스를 교체하거나 부분적으로 교체하여 차량(1)에 구동력을 제공할 수 있다.
본 실시예에서 언급되는 배터리(11)는 도 2에 도시된 바와 같은 배터리 모듈 또는 도 3에 도시된 바와 같은 배터리 팩 등이 될 수 있다. 배터리 모듈 및 배터리 팩의 기본 구성 단위는 배터리 셀이며, 복수의 배터리 셀은 전극 단자를 통해 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 다양한 전기 장치에 적용될 수 있다. 그 중 배터리 모듈은 외부 충격, 열, 진동 등으로부터 배터리 셀을 보호하기 위한 것으로, 배터리 모듈은 일정 수의 배터리 셀을 전기적으로 연결하고 하나의 프레임에 넣어 형성된다. 배터리 팩은 전기 자동차에 탑재되는 배터리 시스템의 최종 상태이다. 현재 대부분의 배터리 팩은 하나 이상의 배터리 모듈에 배터리 관리 시스템 및 열관리 부재 등과 같은 다양한 제어 및 보호 시스템을 조립하여 만들어진다. 기술 발전에 따라 배터리 모듈의 레벨을 생략할 수 있게 되었으며, 즉 배터리 셀로 배터리 팩을 직접 형성할 수 있다. 이러한 개선은 배터리 시스템의 중량 에너지 밀도와 부피 에너지 밀도를 증가시키는 반면 부품의 수를 크게 감소시킨다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 출원의 배터리(11)는: 제1 배터리 셀(111), 제2 배터리 셀(112) 및 제1 단열 부재(114)를 포함하고, 제2 배터리 셀(112)은 제1 배터리 셀(111)에 인접하게 설치되고, 제1 배터리 셀(111)의 에너지 밀도는 제2 배터리 셀(112)의 에너지 밀도보다 크며, 제1 단열 부재(114)는 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112) 사이에 설치된다.
본 출원에서 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)은 리튬 이온 이차배터리, 리튬 이온 일차배터리, 리튬-황 배터리, 나트륨-리튬-이온 배터리, 나트륨-이온 배터리 또는 마그네슘-이온 배터리 등을 포함할 수 있고, 본 출원의 실시예는 이를 제한하지 않는다. 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)은 원주체, 편평체, 직육면체 또는 기타 형상일 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이를 제한하지 않는다. 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)은 일반적으로 포장 방법에 따라 원통형 배터리 셀, 각형 배터리 셀 및 소프트 팩 배터리 셀의 3가지 유형으로 구분되며, 본 출원의 실시예는 이를 제한하지 않는다.
도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 배터리 셀(111)은 일반적으로 전극 조립체(미도시) 및 전해액(미도시)을 포함하며, 전극 조립체는 양극편, 음극편 및 양극편과 음극편 사이에 설치되는 분리막으로 구성된다. 제1 배터리 셀(111)은 주로 양극편과 음극편 사이에 금속 이온의 이동에 의존하여 작동한다. 양극편은 양극 집전체 및 양극 활물질층을 포함하고, 양극 활물질층은 양극 집전체의 표면에 코팅되며, 양극 활물질층이 코팅되지 않은 집전체는 양극 활물질층이 코팅된 집전체로부터 돌출되며, 양극 활물질층이 코팅되지 않은 집전체는 양극 탭으로 사용된다. 리튬 이온 배터리를 예를 들면, 양극 집전체의 재료는 알루미늄일 수 있고 양극 활물질은 리튬 코발트산, 리튬 인산철, 삼원 리튬 또는 망간산 리튬 등일 수 있다. 음극편은 음극 집전체 및 음극 활물질층을 포함하고, 음극 활물질층은 음극 집전체의 표면에 코팅되며, 음극 활물질층이 코팅되지 않은 집전체는 음극 활물질층이 코팅된 집전체로부터 돌출되며, 음극 활물질층이 코팅되지 않은 집전체는 음극 탭으로 사용된다. 음극 집전체의 재료는 구리일 수 있고, 음극 활물질은 탄소 또는 실리콘 등일 수 있다. 큰 전류가 퓨징 없이 흐르도록 하기 위해 양극 탭의 개수는 복수이고 함께 적층되며, 음극 탭의 개수는 복수이고 함께 적층된다. 분리막의 재질은 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE) 등일 수 있다. 또한 전극 조립체는 권선 구조 또는 적층 구조일 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이를 제한하지 않는다. 제1 배터리 셀(111)은 하우징(1114)을 더 포함하고, 전극 조립체 및 전해액은 하우징(1114) 내에 봉입되며, 하우징(1114)은 중공의 직육면체, 정육면체 또는 원주체일 수 있고, 하우징(1114)의 재료는 알루미늄 또는 강철 및 그 합금일 수 있고, 또한 플라스틱 재료 또는 알루미늄-플라스틱 필름일 수 있다. 하우징(1114) 상에는 또한 양극 단자(1112)와 음극 단자(1113)가 설치되고, 양극 탭은 양극 단자(1112)와 전기적으로 연결되고, 음극 탭은 음극 단자(1113)와 전기적으로 연결되어 전기 에너지를 출력한다.
제2 배터리 셀(112)의 구조는 제1 배터리 셀(111)의 구조와 동일한 것을 이해할 수 있으며, 여기서 다시 상세한 설명은 생략한다.
본 출원의 실시예에서 제공되는 배터리(11)는 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)을 포함하며, 제2 배터리 셀(112)의 에너지 밀도는 제1 배터리 셀(111)보다 낮고, 제1 배터리 셀(111)의 열적 안정성은 제2 배터리 셀(112)보다 떨어지고, 제1 배터리 셀(111)의 열적 실효 반응은 제2 배터리 셀(112)의 열적 실효 반응보다 더 심하며, 제1 배터리 셀(111)이 열폭주 상태인 경우, 제1 배터리 셀(111)은 고온의 가스를 발생시키고, 제1 배터리 셀(111) 자체의 온도는 급격히 상승한다. 그러나, 제1 단열 부재(114)가 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112) 사이에 설치되기 때문에, 제1 단열 부재(114)는 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112) 사이의 열전달을 효과적으로 지연시키거나 차단할 수 있으며, 이는 제1 배터리 셀(111)이 제2 배터리 셀(112)의 연쇄 반응을 일으킬 확률을 효과적으로 감소시켜 배터리의 안전성을 향상시킨다.
제1 배터리 셀(111)의 열적 안정성이 제2 배터리 셀(112)의 열 안정성보다 떨어지기 때문에, 일반적으로 제1 배터리 셀(111)에 먼저 열적 실효가 발생된다는 점에 유의할 필요가 있다. 이때, 제1 단열 부재(114)는 제1 배터리 셀(111)의 열적 실효에 의해 발생된 열이 제2 배터리 셀(112)로 전달되는 것을 차단함으로써, 제1 배터리 셀(111)이 제2 배터리 셀(112)의 연쇄 반응을 일으킬 확률을 감소시킬 수 있다. 그러나 이것이 제1 배터리 셀(111)이 제2 배터리 셀(112)보다 먼저 열적 실효가 발생한다는 것을 의미하지는 않는다. 외력이 제2 배터리 셀(112)에만 작용하는 경우, 제2 배터리 셀(112)이 먼저 열적 실효가 발생할 수도 있다. 이때, 제1 단열 부재(114)가 또한 제2 배터리 셀(112)의 열적 실효에 의해 발생된 열이 제1 배터리 셀(111)로 전달되는 것을 차단함으로써, 제2 배터리 셀(112)이 제1 배터리 셀(111)의 연쇄 반응을 불러 일으킬 확률을 감소시킬 수 있다. 여기서, 일반적으로 제1 배터리 셀(111)이 먼저 열적 실효가 발생하기 쉽기 때문에, 간략한 설명의 편의를 위해, 제1 배터리 셀(111)이 먼저 열적 실효가 발생한 것으로 설명한다.
본 출원의 배터리에서, 제1 단열 부재(114)는 중공부(1141)를 포함하고, 제1 단열 부재(114)의 두께 방향을 따라, 중공부(1141)는 제1 단열 부재(114)를 관통하고, 또한 중공부(1141)는 제1 배터리 셀(111) 및/또는 제2 배터리 셀(112)이 팽창할 수 있는 공간을 제공하도록 구성된다. 이로써, 제1 배터리 셀(111) 또는 제2 배터리 셀(112)이 팽창할 때, 제1 배터리 셀(111) 또는 제2 배터리 셀(112)이 팽창한 후의 잉여 부피가 중공부(1141)를 채울 수 있으므로, 배터리(11)의 팽창력을 효과적으로 완충한다. 일부 실시예에서, 제1 단열 부재(114)는 마우스(口字) 프레임 구조로 구성되어, 제1 단열 부재(114) 상의 중공부(1141)가 용이하게 제조될 수 있다. 다른 일부 실시예에서, 제1 단열 부재(114)는 중공부(1141)를 채우는데 사용되는 충전 부재(미도시)를 더 포함하고, 충전 부재는 탄성을 구비하며, 충전재는 발포체, 고무, 단열 면 및 에어로겔 단열 패드 중 적어도 하나에서 선택된다. 이와 같이, 충전재의 재질은 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)의 구체적인 종류 및 비용 등의 요인에 따라 선택적으로 구성될 수 있다.
본 실시예의 배터리(11)에서는, 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112)이 n개의 제1 배터리 셀(111)과 m개의 제2 배터리 셀(112)의 배치 방식으로 교대로 배열된다. 여기서 n≥1, m≥1이고, n 및 m은 모두 정수이다.
여기서 n 및 m의 값은 동일한 값을 취하거나 또는 다른 값을 취할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, n 및 m의 값은 모두 1이다. 즉, n=1, m=1이다. 이때, 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)은 일대일 간격으로 한 행 또는 한 열에 배치된다. 즉, 인접한 2개의 제1 배터리 셀(111) 사이에 하나의 제2 배터리 셀(112)이 설치되고, 또한 인접한 2개의 제2 배터리 셀(112) 사이에 하나의 제1 배터리 셀(111)이 설치된다; 다른 예를 들어, 일부 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, n 및 m의 값은 둘 다 6, 즉, n=6, m=6이다. 이때, 6개의 제1 배터리 셀(111)과 6개의 제2 배터리 셀(112)이 배치 유닛을 구성하고, 배치 유닛은 3개이고, 3개의 배치 유닛의 배치 방향은 도 3에 도시된 Y축 방향을 따르며, 각 배치 유닛 내부의 6개의 제1 배터리 셀(111)과 6개의 제2 배터리 셀(112)은 도 3에 도시된 X 방향을 따라 배치되고, 또한 인접한 2개의 배치 유닛에서, 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112)은 서로 엇갈리게 배치된다; 다른 예로서, 다른 일부 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, n의 값은 2이고, m의 값은 2, 즉, n=2, m=2이다. 이때, 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112)은 2개의 제1 배터리 셀(111)과 2개의 제2 배터리 셀(112)이 둘둘 간격으로 한 행 또는 한 열로 배치된다. 즉, 2개의 제1 배터리 셀(111)과 2개의 제2 배터리 셀(112)로 구성된 배치 유닛이 한 행 또는 한 열을 따라 순환적으로 배치된다. n의 값과 m의 값은 여기에 열거되지 않은 다른 값일 수도 있음을 이해할 수 있다.
일부 실시예에서, 본 출원의 배터리(11)에는, 제1 배터리 셀(111)이 적어도 2개로 설치된다. 즉, n≥2인 경우, 인접한 2개의 제1 배터리 셀(111) 사이에는 제2 단열 부재(115)가 더 설치되고, 제2 단열 부재(115)는 제1 배터리 셀(111) 및 그와 인접한 제1 배터리 셀(111) 사이의 열전달을 효과적으로 지연시키거나 차단할 수 있으므로, 제1 배터리 셀(111)이 그와 인접한 제1 배터리 셀(111)과 연쇄 반응을 일으킬 확률을 더욱 효과적으로 감소시켜 배터리(11)의 사용 안전성을 향상시킨다.
다른 일부 실시예에서, 본 출원의 배터리(11)에는, 제2 배터리 셀(112)이 적어도 2개로 설치된다. 즉, m≥2인 경우, 인접한 2개의 제2 배터리 셀(112) 사이에는 제3 단열 부재(116)가 더 설치되고, 제3 단열 부재(116)는 제2 배터리 셀(112) 및 그와 인접한 제2 배터리 셀(112) 사이의 열전달을 효과적으로 지연시키거나 차단할 수 있으므로, 제2 배터리 셀(112)이 그와 인접한 제2 배터리 셀(112)과 연쇄 반응을 일으킬 확률을 더욱 효과적으로 감소시켜 배터리(11)의 사용 안전성을 향상시킨다.
또한, 일부 실시예에서 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112) 사이에만 제1 단열 부재(114)가 설치될 수 있다. 일부 실시예에서, 인접한 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112) 사이에는 제1 단열 부재(114)가 설치되고, 동시에 인접한 2개의 제1 배터리 셀(111) 사이에는 제2 단열 부재(115)가 설치될 수 있다. 일부 실시예에서, 인접한 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112) 사이에는 제1 단열 부재(114)가 설치되고, 동시에 인접한 2개의 제2 배터리 셀(112) 사이에는 제3 단열 부재(116)가 설치될 수 있다. 일부 실시예에서, 인접한 2개의 제1 배터리 셀(111) 사이에는 제2 단열 부재(115)가 설치되고, 인접한 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112) 사이에는 제1 단열 부재(115)가 설치되고, 또한 인접한 제2 배터리 셀(112)과 제2 배터리 셀(112) 사이에는 제3 단열 부재(116)가 설치된다.
제2 단열 부재(115) 및 제3 단열 부재(116)의 구조는 제1 단열 부재(114)와 동일하거나, 제1 단열 부재(114)와 상이할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 단열 부재(114) 및 제2 단열 부재(115)는 마우스 프레임 구조로 구성된다. 선택적으로, 제1단열 부재(114) 및 제2단열 부재(115)는 중공부를 채우는데 사용되는 충전 부재를 더 포함하고, 충전 부재는 탄성을 구비하며, 충전재는 발포체, 고무, 단열 면 및 에어로겔 단열 패드 중 적어도 하나에서 선택된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 출원의 배터리(11)에서, 제1 배터리 셀(111)은 제1 감압 기구(1111)를 더 포함하고, 제1 감압 기구(1111)는 제1 배터리 셀(111)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 제1 배터리 셀(111)의 내부 압력을 방출하는데 사용되며, 제2 배터리 셀(112)은 제2 감압 기구(1121)를 더 포함하고, 제2 감압 기구(1121)는 제2 배터리 셀(112)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 제2 배터리 셀(112)의 내부 압력을 방출하는데 사용되며, 제1 감압 기구(1111)의 면적은 제2 감압 기구(1121)의 면적보다 크다.
제1 감압 기구(1111)는 제1 배터리 셀(111)의 내부 압력 또는 내부 온도가 소정의 임계값에 도달하면 작동하여 내부 압력 및/또는 내부 물질을 방출할 수 있는 구성 요소 또는 부재를 의미한다. 제1 감압 기구(1111)는 구체적으로 방폭 밸브, 공기 밸브, 감압 밸브 또는 안전 밸브 등의 형태를 취할 수 있고, 구체적으로 압력 감지 또는 온도 감지 요소 또는 구조를 채택할 수 있다. 즉, 제1 배터리 셀(111)의 내부 압력 또는 온도가 소정의 임계값에 도달하면, 제1 감압 기구(1111)가 동작을 수행하거나, 제1 감압 기구(1111)에 설치된 박약 구조가 손상되어, 내부 압력이 방출될 수 있는 개구 또는 통로가 형성된다.
제2 감압 기구(1121)는 제2 배터리 셀(112)의 내부 압력 또는 내부 온도가 소정의 임계값에 도달하면 작동하여 내부 압력 및/또는 내부 물질을 방출할 수 있는 구성 요소 또는 부재를 의미한다. 제2 감압 기구(1121)는 구체적으로 방폭 밸브, 공기 밸브, 감압 밸브 또는 안전 밸브 등의 형태를 취할 수 있고, 구체적으로 압력 감지 또는 온도 감지 요소 또는 구조를 채택할 수 있다. 즉, 제2 배터리 셀(112)의 내부 압력 또는 온도가 소정의 임계값에 도달하면, 제2 감압 기구(1121)가 동작을 수행하거나, 제2 감압 기구(1121)에 설치된 박약 구조가 손상되어, 내부 압력이 방출될 수 있는 개구 또는 통로가 형성된다.
본 출원에서 언급된 임계값은 압력 임계값 또는 온도 임계값일 수 있으며, 임계값의 설계는 다양한 설계 요구사항에 따라 변경된다. 예를 들어, 위험하거나 폭주할 위험이 있다고 판단되는 제1 배터리 셀(111)의 내부 압력 또는 내부 온도 값에 따라 임계값이 설계 또는 결정될 수 있으며, 또한, 임계값은 예를 들어 제1 배터리 셀(111)의 양극편, 음극편, 전해액 및 분리막 중 하나 이상에 사용되는 재료에 따라 결정될 수 있다; 다른 예로, 위험하거나 폭주할 위험이 있다고 판단되는 제2 배터리 셀(112)의 내부 압력 또는 내부 온도 값에 따라 임계값이 설계 또는 결정될 수 있으며, 또한, 임계값은 예를 들어 제2 배터리 셀(112)의 양극편, 음극편, 전해액 및 분리막 중 하나 이상에 사용되는 재료에 따라 결정될 수 있다.
본 출원에서 언급된 "작동"은 제1 감압 기구(1111)가 동작을 발생하거나 일정한 상태로 활성화되어 제1 배터리 셀(111)의 내부 압력을 방출하는 것을 의미하고, 제2 감압 기구(1112)가 동작을 발생하거나 일정한 상태로 활성화되어 제2 배터리 셀(112)의 내부 압력을 방출하는 것을 의미한다. 제1 감압 기구(1111)에 의해 발생된 동작은 제1 감압 기구(1111)의 적어도 일부가 파열, 파손, 찢어지거나 개방되는 것을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 제1 감압 기구(1111)가 작동되면, 제1 배터리 셀(111) 내부의 고온 고압 물질은 배출물로서 작동되는 부위로부터 외부로 배출된다. 이러한 방식으로, 제어 가능한 압력 또는 온도 조건 하에서 제1 배터리 셀(111)은 압력이 완화되어 잠재적으로 더 심각한 사고를 회피할 수 있다. 본 출원에서 언급된 제1 배터리 셀(111)로부터의 배출물에는 전해액, 용해 또는 분열된 양극편 및 음극편, 분리막의 파편, 반응에 의해 생성된 고온 고압 가스, 화염 등이 포함되지만 이에 제한되지는 않는다. 고온 고압의 배출물은 제1 감압 기구(1111)가 설치된 제1 배터리 셀(111)의 방향으로 배출되며, 또한 더 구체적으로 제1 감압 기구(1111)가 작동되는 영역의 방향으로 배출될 수 있으며, 이러한 배출물은 위력과 파괴력이 클 수 있고, 심지어 이 방향으로 하나 이상의 구성요소를 돌파하기에 충분할 수 있다. 유사하게, 제2 감압 기구(1112)에 의해 발생된 동작은 제2 감압 기구(1112)의 적어도 일부가 파열, 파손, 찢어지거나 개방되는 것을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 제2 감압 기구(1112)가 작동되면, 제2 배터리 셀(112) 내부의 고온 고압 물질은 배출물로서 작동되는 부위로부터 외부로 배출된다. 이러한 방식으로, 제어 가능한 압력 또는 온도 조건 하에서 제2 배터리 셀(112)은 압력이 완화되어 잠재적으로 더 심각한 사고를 회피할 수 있다. 본 출원에서 언급된 제2 배터리 셀(112)로부터의 배출물에는 전해액, 용해 또는 분열된 양극편 및 음극편, 분리막의 파편, 반응에 의해 생성된 고온 고압 가스, 화염 등이 포함되지만 이에 제한되지는 않는다. 고온 고압의 배출물은 제2 감압 기구(1112)가 설치된 제2 배터리 셀(112)의 방향으로 배출되며, 또한 더 구체적으로 제2 감압 기구(1112)가 작동되는 영역의 방향으로 배출될 수 있으며, 이러한 배출물은 위력과 파괴력이 클 수 있고, 심지어 이 방향으로 하나 이상의 구성요소를 돌파하기에 충분할 수 있다.
제1 배터리 셀(111)에서, 제1 감압 기구(1111)는 하우징(1114)의 임의의 위치에 설치될 수 있다. 예를 들어, 제1 감압 기구(1111)는 하우징(1114)의 상부, 바닥부 또는 측부에 설치될 수 있고, 제1 감압 기구(1111)는 양극 단자(1112)와 음극 단자(1113) 사이에도 설치될 수 있으며, 본 출원은 제1 배터리 셀(111)의 내부 압력이 해제될 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. 유사하게, 제2 배터리 셀(112)에 설치되는 제2 감압 기구(1121)는 제1 배터리 셀(111)에 설치되는 제2 감압 기구(1111)와 유사할 수 있으며, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
일부 실시예에서, 제1 배터리 셀(111)의 에너지 밀도(E1)와 제2 배터리 셀(112)의 에너지 밀도(E2)의 비율은 1.26≤E1/E2≤2.14를 만족한다. 여기서, 에너지 밀도는 단위 질량 또는 단위 부피당 배터리에서 방출되는 에너지, 즉 중량 에너지 밀도 또는 체적 에너지 밀도를 말한다. 일부 실시예에서, 제1 배터리 셀(111)은 예를 들어 삼원 리튬 배터리, 구체적으로 예를 들어 니켈-코발트 망간 산화물 리튬 배터리 또는 니켈-코발트 알루미늄 산화물 리튬 배터리이고, 제2 배터리 셀(112)은, 예를 들어 인산철 리튬 배터리 또는 코발트 산화물 리튬 배터리이다. 제1 배터리 셀(111)의 에너지 밀도가 제2 배터리 셀(112)의 에너지 밀도보다 크다는 점은 주목할 만하며, 일반적으로 제1 배터리 셀(1115)의 열적 실효 반응은 제2 배터리 셀(112)의 열적 실효 반응보다 더 심하다. 그러나, 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112)을 동시에 설치하는 것은 열적 실효의 연쇄 반응을 줄이는 데 유리하다. 즉, 열확산의 확산을 늦추고, 배터리(11)의 사용 안전성을 더욱 향상시키는 데 유리하다.
일부 실시예에서, 제1 감압 기구(1111)의 면적(A1)과 제2 감압 기구(1121)의 면적(A2)의 비율은 1.5≤A1/A2≤4를 충족한다. 이와 같이, 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112) 모두 적시에 효과적인 방식으로 에너지를 방출할 수 있어, 배터리의 사용 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예에서 제공되는 배터리(11)는, 제1 배터리 셀(111)에 제1 감압 기구(1111)가 설치되어, 제1 배터리 셀(111)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면 제1 배터리가 셀(111)은 내부 압력을 방출할 수 있고; 제2 배터리 셀(112)에 제2 감압 기구(1121)가 설치되어, 제2 배터리 셀(112)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면, 제2 배터리 셀(112)의 내부 압력을 방출할 수 있고; 제1 배터리 셀(111)의 에너지 밀도가 제2 배터리 셀(112)의 에너지 밀도보다 커서, 제1 배터리 셀(111)의 열적 실효의 실효 반응이 제2 배터리 셀(112)의 열적 실효의 실효 반응보다 더 심하므로, 제1 감압 기구(1111)의 면적을 제2 감압 기구(1121)의 면적보다 크게 한정함으로써, 실효 반응이 더 심각한 제1 배터리 셀(111)이 면적이 더 큰 제1 감압 기구(1111)을 통해 적시에 효과적인 방식으로 압력을 방출할 수 있어, 제1 배터리 셀(111)의 내부 압력 방출 실패로 인한 연쇄 반응의 확률을 효과적으로 감소시키고, 배터리(11)의 전반적인 사용 안전성을 향상시킨다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예의 배터리(11)는 배출 통로(117)를 더 포함하며, 배출 통로(117)는 제1 감압 기구(1111) 및/또는 제2 감압 기구(1121)와 대향되게 설치되고, 또한 배출 통로(117)는 제1 감압 기구(1111)가 작동될 때 제1 배터리 셀(111)로부터의 배출물을 수집하고, 및/또는, 제2 감압 기구(1121)가 작동될 때 제2 배터리 셀(112)로부터의 배출물을 수집하도록 구성된다. 배출 통로를 설치함으로써 제1 배터리 셀(111) 및/또는 제2 배터리 셀(112)의 내부 압력 및 온도가 임계값에 도달할 때, 제1 배터리 셀(111) 및/또는 제2 배터리 셀(112) 내부의 압력을 적시에 방출하여 배터리(11)를 보다 안전하게 사용할 수 있다.
여기서, 일부 실시예에서, 배출 통로(117)는 제1 감압 기구(1111)와 대향되게 설치되고, 또한 배출 통로(117)는 제1 감압 기구(1111)가 작동될 때 제1 배터리 셀(111)로부터의 배출물을 수집하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 배출 통로(117)는 제2 감압 기구(1121)와 대향되게 설치되고, 또한 배출 통로(117)는 제2 감압 기구(1121)가 작동될 때 제2 배터리 셀(112)로부터의 배출물을 수집하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 배출 통로(117)는 제1 배터리 셀(111)의 제1 감압 기구(1111)와 제2 배터리 셀(112)의 제2 감압 기구(1121)에 동시에 대향되게 설치되고, 배출 통로(117)는 제1감압 기구(1111) 및 제2감압 기구(1121)의 작동 시 제1배터리 셀(111) 및 제2배터리 셀(112)로부터의 배출물을 수집하도록 구성되며, 대응하여, 제1 배터리 셀(111)의 제1 감압 기구(1111)는 도 12a에 도시된 바와 같이 중앙 위치에 설치되고, 유사하게, 제2 배터리 셀(112)의 제2 감압 기구(1121)도 중앙 위치에 설치된다.
도 11에 도시된 실시예에서, 배출 통로(117)는 적어도 2개로 설치되고, 각 배출 통로(117)는 서로 격리되어 설치되고, 제1감압 기구(1111)와 제2감압 기구(1121)는 각각 서로 다른 배출 통로(117)와 대향되게 설치된다. 예시적으로, 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112)이 일렬로 배치되고, 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112)의 길이와 폭이 대략 동일할 수 있고, 두께는 같거나 다를 수 있다. 또한, 제1 배터리 셀(111) 상의 제1 감압 기구(1111)로부터 그 일측변까지의 거리는 제1 배터리 셀(111) 폭의 1/4이고, 제2 배터리 셀(112) 상의 제2 감압 기구(1121)로부터 그 일측변까지의 거리는 제2 배터리 셀(112) 폭의 1/4이며, 또한 제1 감압 기구(1111)와 제2 감압 기구(1121)는 동일선상에 설치되지 않는다. 즉, 제1 배터리 셀(111) 상의 제1 감압 기구(1111)와 제2 배터리 셀(112) 상의 제2 감압 기구(1121)는 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112)의 배치 방향에서 엇갈리게 설치된다. 이와 같이, 제1 배터리 셀(111)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면, 제1 배터리 셀(111) 내부의 배출물이 배출 통로(117) 중 하나로부터 배출되고, 제2 배터리 셀(112)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면, 제2 배터리 셀(112) 내부의 배출물이 배출 통로(117) 중 하나로부터 배출되므로, 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)의 배출물이 적시에 효율적으로 배터리(11)의 외부로 배출될 수 있어 배터리(11)의 사용 안전성이 향상된다.
물론, 전술한 실시예의 다른 실시예에서, 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이, 제1 배터리 셀(111) 상의 제1 감압 기구(1111)로부터 그 일측변까지의 거리는, 제1 배터리 셀(111)의 폭의 1/2일 수 있고, 제2 배터리 셀(112) 상의 제2 감압 기구(1121)로부터 그 일측변까지의 거리는 제2 배터리 셀(112)의 폭의 1/4일 수 있으며, 이때, 제1 배터리 셀(111) 상의 제1 감압 기구(1111)와 제2 배터리 셀(112) 상의 제2 감압 기구(1121)도 동일선상에 설치되지 않는다. 즉, 제1 배터리 셀(111) 상의 제1 감압 기구(1111) 및 제2 배터리 셀(112) 상의 제2 감압 기구(1121)는 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)의 배열 방향에서 엇갈리게 설치된다.
일부 실시예에서, 제1 배터리 셀(111)은 적어도 2개로 설치되고, 인접한 2개의 제1 배터리 셀(111)의 제1 감압 기구(1111)는 각각 서로 다른 배출 통로(117)에 대향되게 설치된다. 이러한 방식으로, 서로 다른 제1 배터리 셀(111)이 서로 다른 배출 통로(117)를 통해 각각 배출물을 배출함으로써 제1 배터리 셀(111)의 배출물이 적시에 효과적인 방식으로 배터리(11) 외부로 배출되는 것을 달성할 수 있으며, 또한, 제1 배터리 셀(111)의 열적 실효가 그와 인접한 제1 배터리 셀(111)의 열적 실효를 일으키는 것을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 또한, 연쇄 반응이 완화되어 배터리(11)의 사용 안전성이 향상된다.
일부 실시예에서, 제2 배터리 셀(112)은 적어도 2개로 설치되고, 인접한 2개의 제2 배터리 셀(112)의 제2 감압 기구(1121)는 각각 서로 다른 배출 통로(117)에 대향되게 설치된다. 이러한 방식으로, 서로 다른 제2 배터리 셀(112)이 서로 다른 배출 통로(117)를 통해 각각 배출물을 배출함으로써 제2 배터리 셀(112)의 배출물이 적시에 효과적인 방식으로 배터리(11) 외부로 배출되는 것을 달성할 수 있으며, 또한, 제2 배터리 셀(112)의 열적 실효가 그와 인접한 제2 배터리 셀(112)의 열적 실효를 일으키는 것을 효과적으로 감소시킬 수 있고, 또한, 연쇄 반응이 완화되어 배터리(11)의 사용 안전성이 향상된다.
일부 실시예에서, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 배터리(11)는 박스 본체(113)를 더 포함하고, 박스 본체(113)는 복수의 벽을 구비하고, 복수의 벽은 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)을 수용하기 위한 수용 캐비티를 둘러싸 형성하는데 사용되며, 복수의 벽 중 적어도 하나의 벽은 중공의 내부 캐비티를 구비하고, 중공의 내부 캐비티는 배출 통로(117)를 형성하는데 사용된다. 박스 본체(113)는 밀봉되거나 밀봉되지 않을 수 있다. 구체적으로, 예를 들어, 박스 본체(113)는 상부에 위치하는 상부벽(미도시), 하부에 위치하는 바닥벽(1131), 및 바닥벽(1131) 주위에 위치하는 환형의 측벽(1132)을 포함하고, 상부벽 및 바닥벽(1131)은 측벽(1132)의 양단의 개구 위치에 각각 덮인 후 측벽(1132)과 함께 둘러싸서 수용 캐비티를 형성한다. 물론, 측벽(1132)은 4개의 서브 측벽이 수미가 서로 연결되어 둘러싸 형성될 수도 있고, 일체일 수도 있다. 박스 본체(113)는 수용 캐비티에 대향 설치된 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)을 보호하기 위해 사용되며, 박스 본체(113)의 복수의 벽 중 적어도 하나에는 배출 통로(117)를 형성하는 중공 내부 캐비티가 설치되어, 제1 배터리 셀(111)의 제1 감압 기구(1111)와 제2 배터리 셀(112)의 제2 감압 기구(1121)가 대응되는 중공의 내부 캐비티와 편리하게 대향되게 설치될 수 있으며, 또한, 제1 배터리 셀(111)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면, 제1 배터리 셀(111)의 배출물이 중공의 내부 캐비티로 배출될 수 있고, 제2 배터리 셀(112)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면, 제2 배터리 셀(112)의 배출물이 중공의 내부 캐비티로 배출될 수 있으며, 따라서, 연소 및 폭발의 위험이 효과적으로 감소되고, 배터리(11)의 사용 안전성이 향상된다.
또한, 바닥벽(1131)은 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)을 지지하는데 사용되며, 바닥벽(1131)은 중공의 내부 캐비티를 구비하며, 대응하여, 제1 배터리 셀(111)의 제1 감압 기구(1111) 및 제2 배터리 셀(112)의 제2 감압 기구(1121)는 모두 각각의 하우징(1114)의 바닥부에 설치된다. 이와 같이, 제1 배터리 셀(111)의 배출물이 아래로 방출되고, 또한 제1 감압 기구(1111)를 통해 바닥부에 위치한 중공의 내부 캐비티로 유입되며, 제2 배터리 셀(112)의 배출물이 아래로 방출되고, 또한 제2 감압 기구(1121)를 통해 바닥부에 위치한 중공의 내부 캐비티로 유입된다. 배터리(11)의 이러한 설치 방식은 배터리(11)가 차량(1)의 배터리실에 배치된 후 배터리(11)가 차량(1)의 바닥부로 배출물을 방출하는 것으로, 배터리실 상부에 위치한 승객실로 배출물을 방출하는 것이 아니므로 배터리(11)의 사용 안전성을 더욱 높인다.
일부 실시예에서, 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)의 배출물이 배출 통로(117)로 적시에 효과적으로 배출되도록 하기 위해, 제1 배터리 셀(111)의 제1 감압 기구(1111)와 제2 배터리 셀(112)의 제2 감압 기구(1121)는 대응하는 배출 통로(117)와 연통될 수 있도록 구성된다. 그 중, 제1 배터리 셀(111)의 제1 감압 기구(1111)와 박스 본체(113)에 배출 통로(117)을 형성하는 중공의 내부 캐비티의 연통 방식, 및 제2 배터리 셀(112)의 제2 감압 기구(1121)와 박스 본체(113)에 배출 통로(117)을 형성하는 중공의 내부 캐비티의 연통 방식은 다음의 2가지 실시예에 의해 설명된다. 이하의 2개 실시예는 실현 가능한 2개 실시예의 예시일 뿐이며, 제1 배터리 셀(111)의 제1 감압 기구(1111)와 중공 내부 캐비티 사이의 연통 방식과, 제2 배터리 셀(112)의 제2 감압 기구(1121)와 중공 내부 캐비티의 연통 방식에 대한 제한이 아니다.
하나의 실시예에서, 배터리(11)의 박스 본체(113)의 적어도 하나의 벽은 제1 감압 기구(1111)가 작동될 때 파괴되도록 구성되어, 제1 배터리 셀(111)로부터의 배출물이 적어도 하나의 벽을 통해 배출 통로(117)로 유입되도록 한다. 다시 말해서, 박스 본체(113)의 적어도 하나의 벽에는 중공 내부 캐비티가 설치되고, 이는 전술한 상부벽, 바닥벽(1131) 또는 측벽(1132)일 수 있고, 또한 제1 배터리 셀(111)의 제1 감압 기구(1111)와 대향하는 박스 본체(113) 부분은 제1 감압 기구(1111)가 작동되지 않을 때 완전한 벽면을 구비한다. 즉, 제1 배터리 셀(111)의 제1 감압 기구(1111)와 대향하는 박스 본체(113) 부분은 제1 감압 기구(1111)가 작동되지 않을 때 중공 캐비티와 연통되는 구멍 구조를 갖지 않는다. 그러나, 제1 배터리 셀(111)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면, 제1 배터리 셀(111)의 제1 감압 기구(1111)가 작동되고, 또한 제1 배터리 셀(111) 내부의 배출물이 방출될 때, 제1 배터리 셀(111)에서 방출된 배출물이 박스 본체(113)의 적어도 하나의 벽에 작용할 수 있어, 제1 배터리 셀(111)의 감압 기구와 대향되는 박스 본체(113) 부분이 파괴(파손 또는 파열됨)되어 박스 본체(113)의 중공 캐비티 내부가 제1 감압 기구(1111)와 연통되게 된다. 이러한 방식으로, 제1 배터리 셀(111) 내부의 배출물은 배출 통로(117)로 적시에 효과적으로 배출될 수 있다. 유사하게, 배터리(11)의 박스 본체(113)의 적어도 하나의 벽은 제2 감압 기구(1121)가 작동될 때 파괴되도록 구성되어, 제2 배터리 셀(112)로부터의 배출물이 적어도 하나의 벽을 통해 배출 통로(117)로 유입되도록 하며, 제2 배터리 셀(112)의 제2 감압 기구(1121)와 중공 내부 캐비티 사이의 연통 방식은 제1 배터리 셀(111)의 제1 감압 기구(1111)와 중공 내부 캐비티 사이의 연통 방식과 동일하며, 여기에서 더 이상 상세히 설명하지 않는다.
다른 하나의 실시예에서, 배터리(11)의 박스 본체(113)의 적어도 하나의 벽에는 제1 통공(1133)이 설치되며, 이는 전술한 상부벽, 바닥벽(1131) 또는 측벽(1132)일 수 있다. 제1 통공(1133)은 배출 통로(117)와 연통되도록 구성되며, 제1 감압 기구(1111)가 작동될 때 제1 배터리 셀(111)로부터의 배출물이 제1 통공(1133)을 통해 배출 통로(117)로 유입되며, 제1 배터리 셀(111)의 내부 압력 및 온도가 임계값에 도달하면, 제1 배터리 셀(111)의 감압 기구가 작동되며, 또한 제1 배터리 셀(111) 내부의 배출물이 방출될 때, 제1 배터리 셀(111)에서 방출된 배출물은 제1 통공(1133)을 통해 박스 본체(113)의 중공 내부 캐비티의 내부로 유입된다. 이러한 방식으로, 제1 배터리 셀(111) 내부의 배출물은 배출 통로(117)로 적시에 효과적으로 배출될 수 있다. 유사하게, 배터리(11)의 박스 본체(113)의 적어도 하나의 벽에는 제1 통공(1133)이 설치되며, 이는 전술한 상부벽, 바닥벽(1131) 또는 측벽(1132)일 수 있다. 제1 통공(1133)은 배출 통로(117)와 연통되도록 구성되며, 제2 감압 기구(1121)가 작동될 때 제2 배터리 셀(112)로부터의 배출물은 제1 통공(1133)을 통해 배출 통로(117)로 유입되며, 제2 배터리 셀(112)의 제2 감압 기구(1121)와 중공의 내부 캐비티 사이의 연통 방식은 제1 배터리 셀(111)의 제1 감압 기구(1111)와 중공의 내부 캐비티 사이의 연통 방식과 동일하며, 여기에서 더 이상 상세히 설명하지 않는다.
배터리(11)는 또한 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는데 사용되는 열관리 부재(118)를 포함하고, 열관리 부재(118)는 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)과 적어도 하나의 벽 사이에 설치되며, 열관리 부재(118)를 설치함으로써, 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)의 온도를 조절할 수 있고, 이에 따라, 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)을 보다 효율적이고 안전하게 충전 및 방전할 수 있다. 여기서 유체는 액체 또는 기체일 수 있으며, 온도 조절은 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)을 가열하거나 냉각하는 것을 의미한다. 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)을 냉각하거나 온도를 낮추는 경우, 열관리 부재(118)는 냉각 유체를 수용하여 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)의 온도를 낮추는데 사용되며, 이때 열관리 부재(118)는 또한 냉각 부품, 냉각 시스템 또는 냉각판 등으로도 지칭될 수 있으며, 그 안에 수용된 유체는 냉각 매체 또는 냉각 유체라고도 지칭될 수 있다. 보다 구체적으로, 냉각 액체 또는 냉각 가스라고 부를 수 있다. 또한, 열관리 부재(118)는 배터리 셀(111)의 온도를 올리기 위한 가열에 사용될 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이를 제한하지 않는다. 선택적으로, 유체는 더 나은 온도 조절을 달성하기 위해 순환되도록 설계될 수 있다. 선택적으로 유체는 물, 물과 에틸렌 글리콜의 혼합물, 또는 공기 등과 같은 것이 사용될 수 있다.
여기서, 열관리 부재(118)는 유체가 유출될 수 있도록 제1 감압 기구(1111) 및/또는 제2 감압 기구(1121)가 작동될 때 파괴(파손 또는 파열)되도록 구성된다. 즉, 열관리 부재(118)가 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하여 고온 고압의 가스를 방출해야 하는 경우, 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)로부터 방출되는 배출물을 열관리 부재(118)에 작용하여 열관리 부재(118)를 파괴하고, 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)의 배출물은 파괴된 열관리 부재(118)를 통해 배출 통로(117)(즉, 박스 본체(113)의 중공의 내부 캐비티)로 유입될 수 있다. 또한 열관리 부재(118)가 파괴되어 유출된 냉각액과 같은 유체는 많은 양의 열을 흡수하여 기화하여 배터리(11) 내부의 온도를 빠르게 낮출 수 있으며, 이는 열적 실효의 연쇄 반응을 완화하고 배터리(11)의 사용 안전성을 향상시키는 데 유리하다.
예시적으로, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 열관리 부재(118)는 예를 들어 수냉판이고, 수냉판에는 유체 통로가 제공되며, 유체 통로의 일단은 진수구를 형성하고 유체 통로의 타단은 출수구를 형성하며, 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)이 정상 동작하는 경우, 수냉판 내부의 수온을 조절하여 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)의 주변 온도를 조절할 수 있다. 또한, 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)의 충방전이 비교적 합리적인 온도 범위 내에서 이루어지도록 하여 배터리(11)의 충전 효율 및 방전 효율을 향상시킨다. 제1 배터리 셀(111)에 열적 실효가 발생하거나, 제2 배터리 셀(112)에 열적 실효가 발생하거나, 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112)에 동시에 열적 실효가 발생하는 경우, 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)에서 방출된 내부 압력은 수냉판을 파손시켜 수냉판 내부의 물을 기화시켜, 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)에서 방출되는 고온 가스의 열을 흡수하며, 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112)의 연소 및 폭발 가능성을 더욱 감소시켜, 배터리(11)의 사용 안전성을 향상시킨다.
선택적으로, 열관리 부재(118)에는 제2 통공(1181)이 설치되고, 제2 통공(1181)은 배출 통로(117)와 연통되도록 구성되어, 제1 감압 기구(1111) 및/또는 제2 감압 기구(1121)가 작동될 때 제1 배터리 셀(111) 및/또는 제2 배터리 셀(112)로부터의 배출물이 제2 통공(1181)을 통해 대응되는 배출 통로(117)로 유입되도록 한다. 선택적으로, 제2 통공(1181)은 제1 배터리 셀(111)에 설치된 제1 감압 기구(1111)의 면적보다 크거나 같게 설치될 수 있고,
및/또는, 제2 배터리 셀(112)에 설치되는 제2 감압 기구(1121)의 면적보다 크거나 같게 설치될 수 있다. 이와 같이, 제1 배터리 셀(111)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하여, 제1 배터리 셀(111)의 제1 감압 기구(1111)가 작동되고, 또한 제1 배터리 셀(111) 내부의 배출물이 방출될 때, 제1 배터리 셀(111)에서 방출된 배출물은 제2 통공(1181)을 통해 배출 통로(117)(즉, 박스 본체(113)의 중공의 내부 캐비티)로 빠르고 원활하게 유입되어, 제1 배터리 셀(111) 내부의 배출물을 배출 통로(117)로 적시에 효과적으로 배출하는 것을 실현할 수 있다. 유사하게, 제2 배터리 셀(112)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하여, 제2 배터리 셀(112)의 제2 감압 기구(1121)가 작동되고, 또한 제2 배터리 셀(112) 내부의 배출물이 방출될 때, 제2 배터리 셀(112)에서 방출된 배출물은 제2 통공(1171)을 통해 배출 통로(117)(즉, 박스 본체(113)의 중공의 내부 캐비티)로 빠르고 원활하게 유입되어, 제2 배터리 셀(112) 내부의 배출물을 배출 통로(117)로 적시에 효과적으로 배출하는 것을 실현할 수 있다.
또한, 박스 본체(113)의 적어도 하나의 벽에는 제1통공(1133)이 설치되며, 제1통공(1133)이 배출 통로(117)와 연통되도록 구성되면, 이때, 제2 통공(1181)은 제1 통공(1133)을 통해 배출 통로(117)와 연통되고, 제1 배터리 셀(111) 및/또는 제2 배터리 셀(112)에 의해 방출된 배출물은 제2통공(1181)과 제1통공(1133)을 차례로 통해 배출 통로(117)(즉, 박스 본체(113)의 중공의 내부 캐비티)로 유입된다. 이러한 방식으로, 제1 배터리 셀(111) 및 제2 배터리 셀(112) 내부의 배출물을 배출 통로(117)로 적시에 효과적으로 배출하는 것을 실현할 수 있다.
전술한 실시예에서, 제2 통공(1181)은 제1 통공(1133)과 일대일 대응할 필요가 있음에 유의해야 한다. 예시적으로, 도 15에 도시된 바와 같이 바닥벽(1131)에는 2개의 배출 통로(112)가 설치되고, 도 16에 도시된 바와 같이 바닥벽(1131)에는 2개의 배출 통로(112)와 연통되는 복수의 제1 통공(1133)이 설치되며, 대응하여, 도 17에 도시된 바와 같이 열관리 부재(117) 상에는 제1 통공(1133)에 일대일로 대응하는 복수의 제2 통공(1171)이 설치된다. 예시적으로, 도 18에 도시된 바와 같이 바닥벽(1131)에는 하나의 배출 통로(112)가 설치되고, 도 19에 도시된 바와 같이 바닥벽(1131)에는 하나의 배출 통로(112)와 연통되는 복수의 제1 통공(1133)이 설치되며, 대응하여, 도 20에 도시된 바와 같이 열관리 부재(117) 상에는 제1 통공(1133)에 일대일로 대응하는 복수의 제2 통공(1171)이 설치된다.
이상, 본 출원의 실시예의 배터리(11)에 대하여 도 1 내지 도 20을 참조하여 설명하였으며, 이하에서는 본 출원의 실시예에 따른 배터리 제조 방법 및 장치를 설명하며, 설명하지 않은 부분은 전술한 실시예를 참조할 수 있다.
본 출원의 실시예는 다음의 단계를 포함하는 배터리의 제조 방법을 제공한다:
제1 배터리 셀(111)을 배치한다;
제2 배터리 셀(112)을 배치하고, 제1 배터리 셀(111)에 인접하게 설치되며, 또한 제2 배터리 셀(112)의 에너지 밀도는 제1 배터리 셀(111)의 에너지 밀도보다 작다;
제1 단열 부재(114)를 배치하고, 제1 단열 부재(114)는 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112) 사이에 설치된다.
본 실시예에서 제공하는 배터리의 제조방법에 있어서, 에너지 밀도가 높은 제1 배터리 셀(111)과 에너지 밀도가 낮은 제2 배터리 셀(112)을 배치하고, 또한 인접한 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112) 사이에 제1 단열 부재(114)를 배치함으로써, 제1 배터리 셀(111)의 열적 안정성이 떨어지고, 제1 배터리 셀(111)의 열적 실효 반응이 제2 배터리 셀(112)의 열적 실효 반응보다 더 심하더라도, 제1 배터리 셀(111)의 열적 실효가 발생된 후, 배치된 제1 단열 부재(114)에 의해 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112) 사이의 열전달이 효과적으로 지연되거나 차단될 수 있으며, 이는 제1 배터리 셀(111)이 제2 배터리 셀(112)의 연쇄 반응을 일으킬 확률을 효과적으로 감소시켜 배터리(11)의 사용 안전성을 향상시킨다.
본 출원의 실시예의 제4 측면은 다음을 포함하는 배터리 제조 장치를 제공한다:
제1 배터리 셀(111)을 배치하는데 사용되는 제1 배터리 셀 배치 모듈;
제2 배터리 셀(112)을 배치하는데 사용되는 제2 배터리 셀 배치 모듈, 여기서, 제2 배터리 셀은 제1 배터리 셀(111)에 인접하게 설치되고, 또한 제2 배터리 셀(112)의 에너지 밀도는 제1 배터리 셀(111)의 에너지 밀도보다 작다;
제1 단열 부재(114)를 배치하는데 사용되는 제1 단열 부재 배치 모듈, 여기서 제1 단열 부재(114)는 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112) 사이에 설치된다.
본 실시예의 배터리 제조 장치에 있어서, 제1 배터리 셀 배치 모듈은 제1 배터리 셀(111)을 배치하고, 제2 배터리 셀 배치 모듈은 제2 배터리 셀(112)을 배치하고, 또한, 배치된 제2 배터리 셀(112)과 제1 배터리 셀(111)은 인접하게 설치되고, 제2 배터리 셀(112)의 에너지 밀도는 제1 배터리 셀(111)의 에너지 밀도보다 낮고, 제1 단열 부재 배치 모듈은 제1 단열 부재(114)를 배치하고, 또한 배치된 제1 단열 부재(114)는 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112) 사이에 설치된다. 이와 같이, 제1 배터리 셀(111)의 열적 안정성이 떨어지고, 제1 배터리 셀(111)의 열적 실효 반응이 제2 배터리 셀(112)의 열적 실효 반응보다 더 심하더라도, 제1 배터리 셀(111)의 열적 실효가 발생된 후, 제1 단열 부재(112)에 의해 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112) 사이의 열전달이 효과적으로 지연되거나 차단될 수 있으며, 이는 제1 배터리 셀(111)이 제2 배터리 셀(112)의 연쇄 반응을 일으킬 확률을 효과적으로 감소시켜 배터리(11)의 사용 안전성을 향상시킨다.
본 실시예에서 제공되는 배터리 제조 장치는 전술한 실시예의 배터리 제조 방법에 적용될 수 있다. 즉, 전술한 실시예의 배터리 제조 방법은 본 실시예의 배터리 제조 장치에 의해 구체적으로 구현될 수 있다.
요약하면, 본 출원에서 제공하는 배터리(11), 장치, 배터리 제조 방법 및 배터리 제조 장치는, 에너지 밀도가 높은 제1 배터리 셀(111)과 에너지 밀도가 낮은 제2 배터리 셀(112) 사이에 제1 단열 부재(114)를 설치하는 것으로 한정함으로써, 제1 배터리 셀(111)과 제2 배터리 셀(112) 사이의 열전달을 효과적으로 지연시키거나 차단할 수 있고, 이는 제1 배터리 셀(111)이 제2 배터리 셀(112)의 연쇄 반응을 일으킬 확률을 효과적으로 감소시켜 배터리(11)의 사용 안전성을 향상시킨다.
본 명세서에 기재된 실시예 또는 실시 방식은 점진적인 방식으로 설명되며, 각 실시예는 다른 실시예와 다른 점을 중점적으로 설명하며, 각 실시예 간의 동일하거나 유사한 부분은 서로 참조할 수 있다.
본 명세서의 설명에서, "하나의 실시예", "일부 실시예", "예시적인 실시예", "예시", "구체적인 예시" 또는 "일부 예시" 등의 용어에 대한 설명은 실시예 또는 예시와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조, 재료 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예 또는 예시에 포함됨을 의미한다. 본 명세서에서 전술한 용어의 예시적 표현은 반드시 동일한 실시예 또는 예시를 나타내는 것은 아니다. 또한, 설명된 특정 특징, 구조, 재료 또는 특성은 임의의 하나 이상의 실시예 또는 예시에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
마지막으로, 위의 각 실시예는 본 출원의 기술 방안을 설명하기 위해 사용된 것일 뿐, 이를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의해야 한다. 전술한 실시예를 참조하여 본 출원에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 분야의 기술자는 다음을 이해해야 한다: 전술한 실시예에서 설명된 기술 방안을 수정하거나 기술적 특징의 일부 또는 전부에 대해 동등한 대체를 수행하는 것은 여전히 가능하며; 이러한 수정 또는 대체가 해당 기술 방안의 본질을 본 출원의 실시예의 기술적 방안의 범위에서 벗어나게 하지 않는다.
1-차량;
11-배터리;
111-제1 배터리 셀;
1111-제1 감압 기구;
1112-양극 단자;
1113-음극 단자;
1114-하우징;
112-제2 배터리 셀;
1121: 제2 감압 기구;
113-박스 본체;
1131-바닥벽;
1132-측벽;
1133-제1 통공;
114-제1 단열 부재;
1141-중공부;
115-제2 단열 부재;
116-제3 단열 부재;
117-배출 통로;
118-열관리 부재;
1181-제2 통공;
12-제어기;
13-모터.

Claims (23)

  1. 제1 배터리 셀, 제2 배터리 셀 및 제1 단열 부재를 포함하며;
    상기 제2 배터리 셀은 상기 제1 배터리 셀에 인접하게 설치되고, 또한 상기 제2 배터리 셀의 에너지 밀도는 상기 제1 배터리 셀보다 작고;
    상기 제1 단열 부재는 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는, 배터리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 단열 부재는 중공부를 포함하고, 상기 제1 단열 부재의 두께 방향을 따라, 상기 중공부는 상기 제1 단열 부재를 관통하고, 또한 상기 중공부는 상기 제1 배터리 셀 및/또는 상기 제2 배터리 셀이 팽창할 수 있는 공간을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 단열 부재는 마우스 프레임 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 단열 부재는 상기 중공부를 채우는데 사용되는 충전 부재를 더 포함하고, 상기 충전 부재는 탄성을 구비하는 것을 특징으로 하는, 배터리.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 충전재는 발포체, 고무, 단열 면 및 에어로겔 단열 패드 중 적어도 하나에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 배터리.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀의 에너지 밀도(E1)와 상기 제2 배터리 셀의 에너지 밀도(E2)의 비율은 1.26≤E1/E2≤2.14인 것을 특징으로 하는, 배터리.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀은 n개의 제1 배터리 셀과 m개의 제2 배터리 셀의 배치 방식으로 교대로 배열되고, 여기서 n≥1, m≥1인 것을 특징으로 하는, 배터리.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀은 적어도 2개로 설치되고, 인접한 2개의 상기 제1 배터리 셀 사이에는 제2 단열 부재가 설치되는 것을 특징으로 하는, 배터리.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 배터리 셀은 적어도 2개로 설치되고, 인접한 2개의 상기 제2 배터리 셀 사이에는 제3 단열 부재가 설치되는 것을 특징으로 하는, 배터리.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀에는 제1 감압 기구가 설치되고, 상기 제1 감압 기구는 상기 제1 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 그 내부 압력을 방출하는데 사용되며;
    상기 제2 배터리 셀에는 제2 감압 기구가 설치되고, 상기 제2 감압 기구는 상기 제2 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 그 내부 압력을 방출하는데 사용되며;
    상기 제1 감압 기구의 면적은 제2 감압 기구의 면적보다 큰 것을 특징으로 하는, 배터리.
  11. 청구항 10에 있어서,
    배출 통로를 더 포함하며, 상기 배출 통로는 상기 제1 감압 기구 및/또는 제2 감압 기구와 대향되게 설치되고, 또한 상기 배출 통로는 상기 제1 감압 기구가 작동될 때 상기 제1 배터리 셀로부터의 배출물을 수집하도록 구성되고, 및/또는,
    상기 제2 감압 기구가 작동될 때 상기 제2 배터리 셀로부터의 배출물을 수집하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 배출 통로는 적어도 2개로 설치되고, 각 상기 배출 통로는 서로 격리되어 설치되고, 상기 제1감압 기구와 상기 제2감압 기구는 각각 서로 다른 상기 배출 통로와 대향되게 설치되는 것을 특징으로 하는, 배터리.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 제1 배터리 셀은 적어도 2개로 설치되고, 인접한 2개의 상기 제1 배터리 셀의 제1 감압 기구는 각각 서로 다른 상기 배출 통로에 대향되게 설치되고; 및/또는
    상기 제2 배터리 셀은 적어도 2개로 설치되고, 인접한 2개의 상기 제2 배터리 셀의 제2 감압 기구는 각각 서로 다른 상기 배출 통로에 대향되게 설치되는 것을 특징으로 하는, 배터리.
  14. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리는 박스 본체를 더 포함하고, 상기 박스 본체는 복수의 벽을 구비하고, 상기 복수의 벽은 상기 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 수용하기 위한 수용 캐비티를 둘러싸 형성하는데 사용되며, 상기 복수의 벽 중 적어도 하나의 벽은 중공의 내부 캐비티를 구비하고, 상기 중공의 내부 캐비티는 상기 배출 통로를 형성하는데 사용되는 것을 특징으로 하는, 배터리.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 복수의 벽은 바닥벽을 포함하고, 상기 바닥벽은 상기 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀을 지지하는데 사용되며, 상기 바닥벽은 상기 중공의 내부 캐비티를 구비하는 것을 특징으로 하는, 배터리.
  16. 청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,
    상기 적어도 하나의 벽은 상기 제1 감압 기구 및/또는 제2 감압 기구가 작동될 때 파괴되도록 구성되어, 상기 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀로부터의 배출물이 상기 적어도 하나의 벽을 통해 상응하는 상기 배출 통로로 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는, 배터리.
  17. 청구항 14 또는 청구항 15에 있어서,
    상기 적어도 하나의 벽에는 제1 통공이 설치되고, 상기 제1 통공은 상기 배출 통로와 연통되도록 구성되어, 상기 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀이 작동될 때 상기 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀로부터의 배출물이 상기 제1 통공을 통해 상응되는 상기 배출 통로로 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는, 배터리.
  18. 청구항 14 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리는 상기 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는데 사용되는 열관리 부재를 더 포함하고, 상기 열관리 부재는 상기 제1 배터리 셀 및 제2 배터리 셀과 상기 적어도 하나의 벽 사이에 설치되며, 상기 열관리 부재는 상기 유체가 유출될 수 있도록 상기 제1 감압 기구 및/또는 제2 감압 기구가 작동될 때 파괴되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 배터리.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 열관리 부재에는 제2 통공이 설치되고, 상기 제2 통공은 상기 배출 통로와 연통되도록 구성되어, 상기 제1 감압 기구 및/또는 제2 감압 기구가 작동될 때 상기 제1 배터리 셀 및/또는 제2 배터리 셀로부터의 배출물이 상기 제2 통공을 통해 상응하는 상기 배출 통로로 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는, 배터리.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 제2 통공은 상기 제1 통공을 통해 상기 배출 통로와 연통되는 것을 특징으로 하는, 배터리.
  21. 청구항 1 내지 청구항 20 중 어느 한 항에 따른 상기 배터리를 포함하며; 상기 배터리는 전력을 공급하는데 사용되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  22. 제1 배터리 셀을 배치하는 단계;
    제2 배터리 셀을 배치하는 단계, 여기서 상기 제2 배터리 셀은 상기 제1 배터리 셀에 인접하게 설치되며, 또한 상기 제2 배터리 셀의 에너지 밀도는 상기 제1 배터리 셀의 에너지 밀도보다 작고;
    제1 단열 부재를 배치하는 단계, 여기서 상기 제1 단열 부재는 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀 사이에 설치되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 제조 방법.
  23. 제1 배터리 셀을 배치하는데 사용되는 제1 배터리 셀 배치 모듈;
    제2 배터리 셀을 배치하는데 사용되는 제2 배터리 셀 배치 모듈, 여기서, 상기 제2 배터리 셀은 상기 제1 배터리 셀에 인접하게 설치되고, 또한 상기 제2 배터리 셀의 에너지 밀도는 상기 제1 배터리 셀보다 작고;
    제1 단열 부재를 배치하는데 사용되는 제1 단열 부재 배치 모듈, 여기서 상기 제1 단열 부재는 상기 제1 배터리 셀과 상기 제2 배터리 셀 사이에 설치되는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는, 배터리 제조 장치.
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