KR20220111318A - 이차 전지, 전지 모듈 및 장치 - Google Patents

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KR20220111318A KR1020227023010A KR20227023010A KR20220111318A KR 20220111318 A KR20220111318 A KR 20220111318A KR 1020227023010 A KR1020227023010 A KR 1020227023010A KR 20227023010 A KR20227023010 A KR 20227023010A KR 20220111318 A KR20220111318 A KR 20220111318A
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Abstract

본원은 이차 전지(30), 전지 모듈(10) 및 장치에 관한 것이다. 이차 전지(30)는 전극 어셈블리(33) 및 하우징(31)을 포함한다. 전극 어셈블리(33)는 본체부(331) 및 탭부(332)를 포함하고, 탭부(332)는 본체부(331)로부터 본체부(331)의 일단을 따라 연장되고, 탭부(332)는 외주면(3321)을 구비한다. 하우징(31)은 전극 어셈블리(33)를 수용하기 위한 수용 홀(31a)을 구비한다. 하우징(31)은 위치 제한 돌출부(311)를 포함한다. 외주면(3321)은 수용 홀(31a)의 축선(31aa)을 중심으로 연장된다. 위치 제한 돌출부(311)는 탭부(332)로 돌출되어 탭부(332)의 외주면(3321)을 가압한다. 위치 제한 돌출부(311)는 탭부(332)를 위치 제한한다. 본원에 따른 이차 전지(30)는 어댑터 플레이트(35)에서 피로 파단이 발생하는 가능성을 감소시킬 수 있다.

Description

이차 전지, 전지 모듈 및 장치
본원은 2020년 05월 15일에 제출된 발명의 명칭이 "이차 전지, 전지 모듈 및 장치"인 중국 특허 출원 제202020819152.5호의 우선권을 주장하는 바, 해당 출원의 모든 내용은 본 명세서에 원용된다.
본원은 전지 기술 분야에 관한 것으로, 특히 이차 전지, 전지 모듈 및 장치에 관한 것이다.
과학 기술의 발전에 따라, 충방전식 이차 전지의 응용 분야는 점점 더 넓어지고 있는데, 예를 들어 이차 전지는 자동차, 전기 자전거 또는 무선 전동 공구 등에 사용될 수 있다. 이차 전지는 하우징, 하우징 내에 배치되는 전극 어셈블리, 하우징과 연결되는 상단 커버, 상단 커버에 배치되는 전극 단자 및 전극 어셈블리와 전극 단자를 연결하는 어댑터 플레이트를 포함한다. 일부 상황 하에서, 이차 전지는 사용 과정에서 어댑터 플레이트가 파단되는 상황이 발생하여 이차 전지의 사용 수명에 영향을 미친다.
본원은 이차 전지, 전지 모듈 및 장치를 제공한다. 이차 전지는 어댑터 플레이트에서 피로 파단이 발생하는 가능성을 감소시킬 수 있다.
일 양태에 있어서, 본원은 이차 전지를 제공하는 바, 해당 이차 전지는 전극 어셈블리 및 하우징을 포함한다. 전극 어셈블리는 본체부 및 탭부를 포함하고, 탭부는 본체부로부터 본체부의 일단을 따라 연장되고, 탭부는 외주면을 구비한다. 하우징은 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 홀을 구비한다. 하우징은 위치 제한 돌출부를 포함한다. 외주면은 수용 홀의 축선을 중심으로 연장된다. 위치 제한 돌출부는 탭부로 돌출되어 탭부의 외주면을 가압한다. 위치 제한 돌출부는 탭부를 위치 제한한다.
본원의 일 실시예에 따르면, 전극 어셈블리는 절연 부재를 더 포함하고, 절연 부재의 적어도 일부는 위치 제한 돌출부와 탭부 사이에 배치된다.
본원의 일 실시예에 따르면, 절연 부재는 수용 홀의 원주 방향을 따라 원통형 구조로 권취되어 전극 어셈블리의 외주면을 감싼다.
본원의 일 실시예에 따르면, 절연 부재의 일부는 수용 홀의 축 방향을 따라 탭부를 초과한다.
본원의 일 실시예에 따르면, 절연 부재는 시트형 구조이다.
본원의 일 실시예에 따르면, 탭부는 제1 부분 및 제2 부분을 구비하고, 제2 부분은 본체부에 연결되며, 탭부는 다층 구조이고, 제1 부분에서 인접하는 두 개의 층 구조의 간격은 제2 부분에서 인접하는 두 개의 층 구조의 간격보다 작으며, 위치 제한 돌출부는 제2 부분을 가압한다.
본원의 일 실시예에 따르면, 위치 제한 돌출부가 탭부를 가압하는 평면은 평활한 곡면이다.
본원의 일 실시예에 따르면, 위치 제한 돌출부의 횡단면은 호형 또는 삼각형을 나타낸다.
본원의 일 실시예에 따르면, 위치 제한 돌출부가 탭부를 가압하는 면은 평면이다.
본원의 일 실시예에 따르면, 위치 제한 돌출부의 횡단면은 사다리꼴형이다.
본원의 일 실시예에 따르면, 하우징의 일부는 탭부로 함몰되어 위치 제한 돌출부를 형성한다.
본원의 일 실시예에 따르면, 위치 제한 돌출부는 환형을 나타내고, 위치 제한 돌출부는 탭부 주위로 배치된다.
본원의 일 실시예에 따르면, 하우징은 원통체를 더 포함하고, 원통체는 위치 제한 돌출부의 외부에 끼워 설치되어 위치 제한 돌출부와 억지 끼워맞춤된다.
본원의 일 실시예에 따르면, 위치 제한 돌출부의 개수는 두 개 이상이고, 두 개 이상의 위치 제한 돌출부는 탭부 주위로 이격되어 배치된다.
본원의 일 실시예에 따르면, 이차 전지는 상단 커버를 더 포함하고, 상단 커버는 제1 트레이 및 제2 트레이를 구비하며, 제1 트레이의 직경은 제2 트레이의 직경보다 크고, 제1 트레이 중 제2 트레이를 초과하는 가장자리는 하우징의 단면에 겹쳐 연결되고 또한 하우징에 용접된다.
본원의 일 실시예에 따르면, 하우징은 원통형 구조를 나타내고 또한 두 개의 개구를 구비하며, 상단 커버의 개수는 두 개이고, 두 개의 상단 커버는 각각 하우징의 두 개의 단부에 배치되어 대응하는 개구를 덮는다.
본원의 일 실시예에 따르면, 하우징은 원기둥형 구조이다.
본원 실시예에 따른 이차 전지는 하우징 및 하우징 내에 배치되는 전극 어셈블리를 포함한다. 하우징은 탭부로 돌출되는 위치 제한 돌출부를 포함한다. 위치 제한 돌출부는 탭부의 외주면을 가압하므로, 위치 제한 돌출부는 탭부를 위치 제한한다. 이리하여, 이차 전지에 진동 또는 충격과 같은 상황이 발생할 때, 위치 제한 돌출부는 탭부를 위치 제한하여 탭부에 절곡이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 탭부가 압축되는 사이즈를 감소시키고, 나아가 전극 어셈블리가 함부로 움직임으로 인해 어댑터 플레이트에서 피로 파단이 발생하는 가능성을 감소시키며, 이차 전지의 사용 수명을 연장시킨다.
다른 양태에 있어서, 본원은 전지 모듈을 제공하는 바, 해당 전지 모듈은 박스 바디 및 상술한 이차 전지를 포함한다. 이차 전지는 박스 바디 내에 배치된다.
또 다른 양태에 있어서, 본원은 이차 전지를 전원으로 사용하는 장치를 제공하는 바, 해당 장치는 상술한 이차 전지를 포함하고, 이차 전지는 전기 에너지를 공급하는 데 사용된다.
본원 실시예의 기술적 해결책을 더욱 명확하게 설명하기 위해, 이하에서는 본원 실시예에서 사용될 도면을 간단히 소개하는 바, 물론 이하에서 설명되는 도면은 본원의 일부 실시예에 불과하며, 당업자라면 창의적인 노력 없이도 도면에 따라 다른 도면을 얻을 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 차량의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 전지 모듈의 개략적인 구조도이다.
도 3은 도 2에 도시된 실시예의 전지 모듈의 개략적인 분해 구조도이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 이차 전지의 개략적인 구조도이다.
도 5는 도 4에 도시된 실시예의 이차 전지의 개략적인 구조 단면도이다.
도 6은 도 5의 A의 확대도이다.
도 7은 본원의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 개략적인 구조도이다.
도 8은 도 7에 도시된 실시예의 이차 전지의 개략적인 부분 구조 단면도이다.
도 9는 본원의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 개략적인 구조도이다.
도 10은 도 9에 도시된 실시예의 이차 전지의 개략적인 구조 단면도이다.
도 11은 본원의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 개략적인 부분 구조 단면도이다.
도 12는 본원의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 개략적인 부분 구조 단면도이다.
도 13은 본원의 또 다른 실시예에 따른 이차 전지의 개략적인 부분 구조 단면도이다.
도면에서, 도면은 실제 축척으로 그려진것이 아니다.
이하에서는 도면 및 실시예와 결합하여 본원의 실시형태를 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예의 상세한 설명 및 도면은 본원의 원리를 예시적으로 설명하기 위해 사용되나, 본원의 범위를 제한하는 데 사용되어서는 안되며, 즉 본원의 범위는 설명된 실시예에 제한되지 않는다.
본원의 설명에서, 달리 설명되지 않는 한 "복수"는 두 개 이상을 의미한다. "상", "하", "좌", "우", "내", "외" 등 용어가 나타내는 방향 또는 위치 관계는 본원을 설명하고 설명을 간단화하기 위한 것일 뿐, 표시된 장치 또는 소자가 반드시 특정 방향을 가지고, 특정 방향으로 구성되고 작동되어야 함을 나타내거나 암시하는 것이 아니므로, 본원에 대한 제한으로 이해되어서는 안된다. 또한, "제1", "제2", "제3" 등 용어는 목적을 설명하기 위한 것일 뿐, 상대적 중요성을 나타내거나 암시하는 것은 아니다. "수직"은 엄격한 의미에서의 수직이 아니라 오차 범위 내에 있다. "평행"은 엄격한 의미에서의 평행이 아니라 오차 범위 내에 있다.
하기 설명에서 나타나는 방향 용어는 모두 도면에 도시된 방향으로서, 본원의 구체적인 구조를 제한하는 것은 아니다. 본원의 설명에서, 달리 명확히 지정되고 제한되지 않는 한 "장착", "상호 연결", "연결"이라는 용어는 광의적으로 이해되어야 하며, 예를 들어, 고정 연결, 탈착식 연결 또는 일체형 연결일 수도 있고, 직접적 연결 또는 중간 매체를 통한 간접적 연결일 수도 있다. 당업자라면 구체적인 상황에 따라 본원에서의 상술한 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
관련 기술에서 이차 전지에 존재하는 어댑터 플레이트 파단 문제를 해결할 때, 출원인은 어댑터 플레이트의 두께를 최적화하여 전체적인 강도를 향상시켰다. 하지만 일정한 기간 사용 후, 여전히 어댑터 플레이트가 파단되는 상황이 발생할 수 있다. 따라서, 출원인은 이차 전지의 각 구조에 대해 더 연구 분석을 수행한 결과, 어댑터 플레이트가 전극 단자와 전극 어셈블리 사이에 배치되기 때문에, 이차 전지에 진동 또는 충격과 같은 상황이 발생할 때, 전극 어셈블리는 전극 단자와 가까이 또는 전극 단자로부터 멀어지도록 이동하는 추세가 있어 탭부가 힘을 받는다는 것을 발견하였다. 탭부에 힘이 가해지면 절곡되기에 전극 어셈블리의 사이즈가 작아져, 전극 어셈블리와 상단 커버 사이의 이동량이 커져 전극 어셈블리는 하우징을 기준으로 쉽게 움직이게 된다. 어댑터 플레이트는 전극 어셈블리의 인도 하에 여러번 압축 및 연신되므로, 어댑터 플레이트의 일부분에 피로 파단이 발생하게 된다.
출원인이 발견한 상술한 문제점에 기초하여, 출원인은 이차 전지의 구조를 개선하였는 바, 이하에서는 본원의 실시예를 더 설명한다.
본원에 대한 더 나은 이해를 위해, 이하에서는 도 1 내지 도 13과 결합하여 본원 실시예를 설명한다.
도 1을 참조하면, 본원 실시예는 전지 모듈(10)을 전원으로 사용하는 장치를 제공한다. 해당 장치는 차량, 선박, 항공기 또는 전동 공구 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 본원의 일 실시예는 차체 및 전지 모듈(10)을 포함하는 차량(1)을 제공한다. 전지 모듈(10)은 차체에 배치된다. 여기서, 차량(1)은 순수 전기 차량, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장 전기 자동차일 수 있다. 차체에는 전지 모듈(10)과 전기적으로 연결되는 구동 모터가 배치되어 있다. 전지 모듈(10)은 구동 모터로 전기 에너지를 제공한다. 구동 모터는 전달 기구를 통해 차체의 바퀴와 연결되어 차량이 주행되도록 구동시킨다. 선택적으로, 전지 모듈(10) 은 차체의 하부에 수평으로 배치될 수 있다.
본원의 일 실시예에 있어서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 전지 모듈(10)은 박스 바디(20), 이차 전지(30) 및 세퍼레이터(40)를 포함한다. 박스 바디(20) 내에 배치되는 이차 전지(30)의 개수는 복수일 수 있다. 복수의 이차 전지(30) 사이는 버스바(도면에 미도시)를 통해 서로 직렬 연결 또는 병렬 연결될 수 있다. 박스 바디(20)와 이차 전지(30) 사이에는 세퍼레이터(40)가 배치된다. 두 개의 세퍼레이터(40)는 각각 이차 전지(30)의 두 개의 단부와 대응하게 배치되고 또한 이차 전지(30)를 눌러 이차 전지(30)의 위치 이동을 제한할 수 있다. 세퍼레이터(40)는 이차 전지(30)를 예를 들어 버스바, 회로 기판 또는 와이어 하니스 등과 같은 인접하는 다른 구조체로부터 절연 격리시켜, 이차 전지(30)이 사용 안전성을 향상시킬 수 있다. 일 예에 있어서, 세퍼레이터(40)는 일체형 사출 성형 구조이다. 본원 실시예의 박스 바디(20)는 직사각형 구조 또는 다른 형상이다. 박스 바디(20)는 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 플라스틱 등 재료로 제조될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 이차 전지(30)는 하우징(31), 하우징(31)에 기밀하게 연결되는 상단 커버(32), 하우징(31) 내에 배치되는 전극 어셈블리(33), 상단 커버(32)에 배치되는 전극 단자(34) 및 전극 어셈블리(33)와 전극 단자(34)를 연결하는 어댑터 플레이트(35)를 포함한다.
본원의 일 실시예의 하우징(31)은 원기둥형 구조이다. 이해해야 할 점은, 하우징(31)은 직사각형 구조 또는 다른 형상일 수 있다. 하우징(31)은 전극 어셈블리(33)와 전해액을 수용하는 수용 홀(31a) 및 수용 홀(31a)과 연통되는 개구를 갖는다. 수용 홀(31a)의 형상은 원형 홀 또는 직사각형 홀일 수 있다. 수용 홀(31a)은 관통 홀 또는 블라인드 홀일 수 있다. 전극 어셈블리(33)는 개구를 통해 수용 홀(31a) 내에 넣을 수 있다. 하우징(31)은 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 플라스틱 등 재료로 제조될 수 있다.
본원 실시예의 상단 커버(32)은 플레이트형 구조이다. 상단 커버(32)는 하우징(31)의 개구를 덮고 또한 하우징(31)과 기밀하게 연결된다. 전극 단자(34)는 버스바와 용접하는 데 사용된다. 일 실시예에 있어서, 하우징(31)은 원통형 구조를 나타내고, 두 개의 개구를 갖는다. 상단 커버(32)의 개수는 두 개이다. 두 개의 상단 커버(32)는 하우징(31)의 두 개의 단부에 각각 배치되어 대응하는 개구를 덮는다. 두 개의 극성이 반대인 전극 단자(34)는 각각 대응하는 상단 커버(32)에 배치된다. 일 예에 있어서, 상단 커버(32)는 제1 트레이(321) 및 제2 트레이(322)를 갖는다. 제1 트레이(321)의 직경은 제2 트레이(322)의 직경보다 크다. 제1 트레이(321) 중 제2 트레이(322)를 초과하는 가장자리는 하우징(31)의 단면에 겹쳐 연결되고 또한 하우징(31)에 용접된다. 하우징(31)의 단부는 수직 원통형을 나타낸다.
본원 실시예의 전극 어셈블리(33)는 제1 전극 시트, 제2 전극 시트 및 제1 전극 시트와 제2 전극 시트 사이에 위치하는 세퍼레이터를 함께 권취하여 본체부(331)를 형성할 수 있으며, 여기서, 세퍼레이터는 제1 전극 시트와 제2 전극 시트 사이에 위치하는 절연체이다. 본체부(331)는 수용 홀(31a)의 축 방향(X)을 따라 대향하여 배치되는 두 개의 단부를 갖는다. 본 실시예에 있어서, 예시적으로 제1 전극 시트를 정극 시트로, 제2 전극 시트를 부극 시트로 사용하여 설명한다. 정극 시트 활물질을 정극 시트의 코팅 영역에 코팅하고, 부극 시트 활물질을 부극 시트의 코팅 영역에 코팅한다. 본체부(331)는 코팅 영역이고, 본체부(331)에서 연장되는 미코팅 영역에 탭부(332)를 형성한다. 전극 어셈블리(33)는 두 개의 탭부(332) 즉 정극 탭부 및 부극 탭부를 포함한다. 정극 탭부는 정극 시트의 코팅 영역으로부터 연장되고, 부극 탭부는 부극 시트의 코팅 영역으로부터 연장된다. 본원 실시예에 있어서, 본체부(331)의 대향하는 두 개의 단부에서 각각 하나의 탭부(332)가 연장된다. 동일한 극성의 탭부(332)와 전극 단자(34)는 서로 연결된다. 탭부(332)는 외주면(3321) 및 단면(3322)을 갖는다. 외주면(3321)은 수용 홀(31a)의 원주 방향을 따라 연장되고, 즉 수용 홀(31a)의 축선(31aa)을 중심으로 연장된다. 단면(3322)과 수용 홀(31a)의 축 방향(X)은 서로 수직이다. 어댑터 플레이트(35)와 단면(3322)은 서로 연결된다.
본원 실시예의 하우징(31)은 전극 어셈블리(33)를 수용하는 데 사용된다. 하우징(31)은 위치 제한 돌출부(311)를 포함한다. 위치 제한 돌출부(311)는 탭부(332)를 향해 돌출되어 탭부(332)의 외주면(3321)을 가압한다. 위치 제한 돌출부(311)는 탭부(332)에 대한 위치 제한을 형성한다. 여기서, 가압은 위치 제한 돌출부(311)가 탭부(332)의 외주면(3321)에 대해 소정의 압축 응력을 인가하는 것을 가리킨다. 압축 응력의 방향은 수용 홀(31a)의 반경 방향을 따라 탭부(332)의 중심을 향한다. 수용 홀(31a)의 반경 방향과 수용 홀(31a)의 축 방향(X)은 서로 수직이다.
본원 실시예의 이차 전지(30)는 하우징(31) 및 하우징(31) 내에 배치되는 전극 어셈블리(33)를 포함한다. 하우징(31)은 탭부(332)를 향해 돌출되는 위치 제한 돌출부(311)를 갖는다. 위치 제한 돌출부(311)는 탭부(332)의 외주면(3321)을 가압하므로, 위치 제한 돌출부(311)는 탭부(332)에 대한 위치 제한을 형성한다. 이리하여, 이차 전지(30)에 진동 또는 충격과 같은 상황이 발생할 때, 탭부(332)는 위치 제한 돌출부(311)에 의해 위치 제한된 후, 자체가 수용 홀(31a)의 반경 방향에서 쉽게 확장 변형되지 않으며, 함부로 움직이는 전극 어셈블리(33)가 어댑터 플레이트(35)의 반작용력으로 인해 수용 홀(31a)의 축 방향(X)에서 탭부(332) 사이즈를 감소시키는 것을 저하시키며, 즉 수용 홀(31a)의 축 방향(X)으로 눌려 더욱 납작하게 되는 것을 저하시킬 수 있다. 탭부(332)가 수용 홀(31a)의 축 방향(X)에서 더욱 납작하게 되면, 전극 어셈블리(33)가 수용 홀(31a)의 축 방향(X)에서의 이동량이 커지므로, 함부로 움직이는 전극 어셈블리(33)에 의해 어댑터 플레이트(35)의 변형량이 커져 어댑터 플레이트(35)는 피로 파단 한계에 더 쉽게 도달할 수 있다. 또한, 위치 제한 돌출부(311)는 탭부(332)를 통해 전극 어셈블리(33)가 수용 홀(31a)의 축 방향(X)을 따라 함부로 움직이는 것을 제한하므로, 함부로 움직이는 전극 어셈블리(33)가 어댑터 플레이트(35)를 반복적으로 압축하고 연장시킴으로 인해 발생되는 어댑터 플레이트(35)의 피로 파단 가능성을 감소시켜, 이차 전지(30)의 사용 안전성을 향상시키며, 이차 전지(30)의 사용 수명을 연장시킨다.
일 실시예에 있어서, 도 6을 참조하면, 전극 어셈블리(33)는 절연 부재(333)를 더 포함한다. 절연 부재(333)는 수용 홀(31a)의 원주 방향을 따라 원통형 구조로 권취되어 전극 어셈블리(33)의 외주면을 감싼다. 절연 부재(333)의 적어도 일부는 위치 제한 돌출부(311)와 탭부(332) 사이에 배치되므로 절연 부재(333)는 위치 제한 돌출부(311)와 탭부(332)를 이격시킬 수 있다. 수용 홀(31a)의 축 방향(X)을 따라, 절연 부재(333)의 일부는 탭부(332)를 초과한다. 절연 부재(333)는 시트형 구조일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도 6을 참조하면, 본원 실시예의 탭부(332)는 다층 구조이다. 전극 어셈블리(33)의 생산 제조 과정에서, 탭부(332)는 평활화 장치를 통해 평활화 처리될 수 있다. 평활화 처리 후의 탭부(332)는 제1 부분(332a) 및 제2 부분(332b)을 포함한다. 제1 부분(332a)에서 인접하는 두 개의 층 구조의 간격은 제2 부분(332b)에서 인접하는 두 개의 층 구조의 간격보다 작으므로, 인접하는 두 개의 층 구조는 제1 부분(332a)에서 더 조밀하고, 인접하는 두 개의 층 구조는 제2 부분(332b)에서 느슨하다. 탭부(332)의 제2 부분(332b)은 본체부(331)에 연결되나, 제1 부분(332a)은 본체부(331)에서 멀리 떨어진다. 제2 부분(332b)이 느슨하므로, 함부로 움직이는 전극 어셈블리(33)가 상단 커버(34) 또는 다른 부재의 반작용력을 받을 때, 탭부(332)는 제2 부분(332b)에서 더욱 쉽게 절곡 변형되어 수용 홀(31a)의 반경 방향에서 사이즈가 확장된다. 본 실시예에 있어서, 위치 제한 돌출부(311)는 탭부(332)의 외주면(3321)에서의 제2 부분(332b)과 대응하는 영역에 대해 가압하여, 탭부(332)의 제2 부분(332b)에 대해 측방향 지지를 형성할 수 있으므로, 탭부(332)가 외력에 의해 눌러질 때 제2 부분(332b)은 쉽게 절곡 변형되지 않고, 탭부(332)가 외력에 의해 눌려져 수용 홀(31a)의 축 방향(X)에서 사이즈가 감소되는 가능성을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도 6을 참조하면, 위치 제한 돌출부(311)가 탭부(332)를 가압하는 평면은 평활한 곡면이므로, 위치 제한 돌출부(311)가 탭부(332)를 가압하는 것에 인한 탭부(332)의 국부적인 응력 집중 가능성을 감소시키며, 나아가 탭부(332)에 국부적인 응력 집중으로 인한 균열 등 구조적 손상이 발생하는 가능성을 감소시킨다. 선택적으로, 위치 제한 돌출부(311)가 탭부(332)를 가압하는 면은 원호형 면이다.
일 실시예에 있어서, 하우징(31)의 일부는 탭부(332)로 함몰되어 위치 제한 돌출부(311)를 형성하여, 하우징(31)의 무결성 및 구조적 강도를 보장한다. 하우징(31)의 위치 제한 돌출부(311)와 대응하는 영역에 오목부를 형성한다. 위치 제한 돌출부(311)의 횡단면은 호형을 나타내며, 위치 제한 돌출부(311)를 형성하는 영역에 과도한 인장 응력으로 인한 균열 발생 가능성을 감소시키는 데 유리하다. 일 예에 있어서, 전극 어셈블리(33)와 하우징(31)을 조립한 후, 롤 프레스 공구를 사용하여 하우징(31)의 외측에서 하우징(31)에 대해 롤 프레스를 수행하여 위치 제한 돌출부(311)를 형성한다.
일 실시예에 있어서, 도 4 및 도 6을 참조하면, 위치 제한 돌출부(311)는 환형을 나타낸다. 위치 제한 돌출부(311)는 수용 홀(31a)의 원주 방향을 따라 연장되고 탭부(332) 주위에 배치된다. 위치 제한 돌출부(311)는 탭부(332)의 외주면(3321) 전체를 통해 탭부(332)에 대해 측방향 지지를 제공하므로, 탭부(332)가 각 위치에서 위치 제한 돌출부(311)에 의해 구속 제한되도록 한다.
일 실시예에 있어서, 도 7 및 도 8을 참조하면, 위치 제한 돌출부(311)의 개수는 두 개 이상이다. 두 개 이상의 위치 제한 돌출부(311)는 탭부(332) 주위로 이격되어 배치된다. 바람직하게는, 두 개 이상의 위치 제한 돌출부(311)는 탭부(332) 주위로 균일하게 이격된다. 인접하는 두 개의 위치 제한 돌출부(311) 사이에 통로(99)가 형성되므로, 이차 전지(30)의 사용 과정에서 생성된 가스 또는 이차 전지(30) 내에 주입하는 전해액은 해당 통로(99)를 통해 흐를 수 있어, 이차 전지(30)의 버스트 밸브의 정상적인 사용 또는 전해액이 전극 어셈블리(33)에 침윤되는 일관성을 보장할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예의 이차 전지(30)와 도 4 및 도 5에 도시된 실시예의 이차 전지(30)의 동일한 구조는 여기서 반복하지 않으며, 주로 차이점을 설명한다. 본 실시예에 있어서, 하우징(31)은 두 개의 위치 제한 돌출부(311)를 포함한다. 하우징(31)의 각 단부에는 하나의 위치 제한 돌출부(311)가 배치되어 있으므로, 두 개의 위치 제한 돌출부(311)는 각각 본체부(331) 양측의 탭부(332)에 동시에 압축 응력을 인가하여, 전극 어셈블리(33)의 구속 제한 능력을 향상시키며, 나아가 전극 어셈블리(33)가 하우징(31) 내에서 함부로 움직일 가능성을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 도 11을 참조하면, 본 실시예의 이차 전지(30)와 도 6에 도시된 실시예의 이차 전지(30)의 동일한 구조는 여기서 반복하지 않으며, 주로 차이점을 설명한다. 본 실시예에 있어서, 위치 제한 돌출부(311)의 횡단면은 사다리꼴형이다. 위치 제한 돌출부(311)가 탭부(332)를 가압하는 상단면은 평면이므로, 위치 제한 돌출부(311)가 탭부(332)를 가압하는 것에 인한 탭부(332)의 국부적인 응력 집중 가능성을 감소시키며, 나아가 탭부(332)에 국부적인 응력 집중으로 인한 균열 등 구조적 손상이 발생하는 가능성을 감소시킨다.
일 실시예에 있어서, 도 12를 참조하면, 본 실시예의 이차 전지(30)와 도 6에 도시된 실시예의 이차 전지(30)의 동일한 구조는 여기서 반복하지 않으며, 주로 차이점을 설명한다. 본 실시예에 있어서, 위치 제한 돌출부(311)의 횡단면은 삼각형을 나타낸다. 위치 제한 돌출부(311)가 탭부(332)를 가압하는 상단면은 평활한 곡면이므로, 위치 제한 돌출부(311)가 탭부(332)를 가압하는 것에 인한 탭부(332)의 국부적인 응력 집중 가능성을 감소시키며, 나아가 탭부(332)에 국부적인 응력 집중으로 인한 균열 등 구조적 손상이 발생하는 가능성을 감소시킨다.
일 실시예에 있어서, 도 13을 참조하면, 본 실시예의 이차 전지(30)와 도 6에 도시된 실시예의 이차 전지(30)의 동일한 구조는 여기서 반복하지 않으며, 주로 차이점을 설명한다. 본 실시예에 있어서, 하우징(31)은 원통체(312)를 더 포함한다. 원통체(312)와 위치 제한 돌출부(311)는 별도로 제공되며, 서로 끼워 설치된다. 원통체(312)는 위치 제한 돌출부(311)의 외부에 끼워 설치되고 또한 양자는 억지 끼워맞춤된다. 위치 제한 돌출부(311)는 환형 구조이다. 위치 제한 돌출부(311)는 미리 탭부(332)의 외부에 끼워 설치되어 탭부(332)의 외주면(3321)을 가압한다. 그 다음 위치 제한 돌출부(311)와 전극 어셈블리(33)를 함께 원통체(312) 내에 넣는다.
본원 실시예의 이차 전지(30)는 하우징(31) 및 하우징(31) 내에 수용되는 전극 어셈블리(33)를 포함한다. 하우징(31)은 위치 제한 돌출부(311)를 포함한다. 위치 제한 돌출부(311)는 탭부(332)의 외주면(3321)을 가압하여 탭부(332)에 압축 응력을 인가할 수 있으므로, 위치 제한 돌출부(311)는 탭부(332)를 통해 전극 어셈블리(33)를 구속 제한할 수 있으며, 전극 어셈블리(33)가 하우징(31) 내에서 함부로 움직일 가능성을 감소시키며, 나아가 함부로 움직이는 전극 어셈블리(33)가 어댑터 플레이트(35)를 반복적으로 압축하고 연장시킴으로 인해 발생되는 어댑터 플레이트(35)의 피로 파단 가능성을 감소시켜, 이차 전지(30)의 사용 안전성을 향상시키며, 이차 전지(30)의 사용 수명을 연장시키다.
본원은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본원의 범위를 벗어나지 않는 전제하에 다양한 개선을 할 수 있고 균등물로 그 구성요소를 대체할 수도 있다. 특히, 구조적 충돌이 없는 한, 각 실시예에서 언급된 각 기술적 특징은 어떤 방식으로든 조합될 수 있다. 본원은 여기에 개시된 특정 실시예에 제한되지 않고, 특허청구범위의 범위 내에 속하는 모든 기술적 해결책을 포함한다.
1: 차량 10: 전지 모듈
20: 박스 바디 30: 이차 전지
31: 하우징 31a: 수용 홀
31aa: 축선 311: 위치 제한 돌출부
312: 원통체 32: 상단 커버
321: 제1 트레이 322: 제2 트레이
33: 전극 어셈블리 331: 본체부
332: 탭부 3321: 외주면
3322: 단면 332a: 제1 부분
332b: 제2 부분 333: 절연 부재
34: 전극 단자 35: 어댑터 플레이트
40: 세퍼레이터 99: 통로 X: 축 방향

Claims (19)

  1. 이차 전지에 있어서,
    전극 어셈블리 및 하우징을 포함하고,
    상기 전극 어셈블리는 본체부 및 탭부를 포함하고, 상기 탭부는 상기 본체부로부터 상기 본체부의 일단을 따라 연장되고, 상기 탭부는 외주면을 구비하며,
    상기 하우징은 상기 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 홀을 구비하고, 상기 하우징은 위치 제한 돌출부를 포함하며, 상기 외주면은 상기 수용 홀의 축선을 중심으로 연장되고, 상기 위치 제한 돌출부는 상기 탭부로 돌출되어 상기 외주면을 가압하며, 상기 위치 제한 돌출부는 상기 탭부를 위치 제한하는 것인, 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리는 절연 부재를 더 포함하고, 상기 절연 부재의 적어도 일부는 상기 위치 제한 돌출부와 상기 탭부 사이에 배치되는 것인, 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 절연 부재는 상기 수용 홀의 원주 방향을 따라 원통형 구조로 권취되어 상기 전극 어셈블리의 외주면을 감싸는 것인, 이차 전지.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 절연 부재의 일부는 상기 수용 홀의 축 방향을 따라 상기 탭부를 초과하는 것인, 이차 전지.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 부재는 시트형 구조인 것인, 이차 전지.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탭부는 제1 부분 및 제2 부분을 구비하고, 상기 제2 부분은 상기 본체부에 연결되며, 상기 탭부는 다층 구조이고, 상기 제1 부분에서 인접하는 두 개의 층 구조의 간격은 상기 제2 부분에서 인접하는 두 개의 층 구조의 간격보다 작으며, 상기 위치 제한 돌출부는 상기 제2 부분을 가압하는 것인, 이차 전지.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 제한 돌출부가 상기 탭부를 가압하는 평면은 평활한 곡면인 것인, 이차 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 위치 제한 돌출부의 횡단면은 호형 또는 삼각형을 나타내는 것인, 이차 전지.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 제한 돌출부가 상기 탭부를 가압하는 면은 평면인 것인, 이차 전지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위치 제한 돌출부의 횡단면은 사다리꼴형인 것인, 이차 전지.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징의 일부는 상기 탭부로 함몰되어 상기 위치 제한 돌출부를 형성하는 것인, 이차 전지.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 제한 돌출부는 환형을 나타내고, 상기 위치 제한 돌출부는 상기 탭부 주위로 배치되는 것인, 이차 전지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하우징은 원통체를 더 포함하고, 상기 원통체는 상기 위치 제한 돌출부의 외부에 끼워 설치되어 상기 위치 제한 돌출부와 억지 끼워맞춤되는 것인, 이차 전지.
  14. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치 제한 돌출부의 개수는 두 개 이상이고, 두 개 이상의 상기 위치 제한 돌출부는 상기 탭부 주위로 이격되어 배치되는 것인, 이차 전지.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이차 전지는 상단 커버를 더 포함하고, 상기 상단 커버는 제1 트레이 및 제2 트레이를 구비하며, 상기 제1 트레이의 직경은 상기 제2 트레이의 직경보다 크고, 상기 제1 트레이 중 상기 제2 트레이를 초과하는 가장자리는 상기 하우징의 단면에 겹쳐 연결되고 또한 상기 하우징에 용접되는 것인, 이차 전지.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 하우징은 원통형 구조를 나타내고 또한 두 개의 개구를 구비하며, 상기 상단 커버의 개수는 두 개이고, 두 개의 상기 상단 커버는 각각 상기 하우징의 두 개의 단부에 배치되어 대응하는 상기 개구를 덮는 것인, 이차 전지.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 원기둥형 구조인 것인, 이차 전지.
  18. 전지 모듈에 있어서,
    박스 바디; 및
    제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 이차 전지; 를 포함하고,
    상기 이차 전지는 상기 박스 바디 내에 배치되는 것인, 전지 모듈.
  19. 이차 전지를 전원으로 사용하는 장치에 있어서,
    제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 이차 전지를 포함하고,
    상기 이차 전지는 전기 에너지를 공급하는 데 사용되는 것인, 장치.
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