KR20220151701A - 전지 및 전기기기 - Google Patents

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KR20220151701A
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쉐후이 왕
창칭 량
샤오보 천
친중 린
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컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
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Abstract

본 출원은 전지 기술 분야에 관한 것으로, 특히 전지 및 전기기기에 관한 것이다. 여기서, 전지는 제1 방향으로 배열된 다수의 전지 셀; 제1 방향에 따라 다수의 전지 셀의 단부에 배열된 엔드 플레이트; 엔드 플레이트와 연결되고, 제1 방향과 수직되는 제2 방향을 따라 엔드 플레이트의 상면에 설치되는 절연부를 포함하되, 여기서 제3 방향을 따른 절연부의 최대 길이는 A이고, 제3 방향을 따른 엔드 플레이트의 최대 길이는 B이고, A≥0.9B이고, 제3 방향은 제1 방향 및 제2 방향에 수직된다. 본 출원의 실시예에서 제공되는 전지는 전지의 정상적인 사용 중에 엔드 플레이트의 강도 및 절연 요구를 보장할 수 있을 뿐만 아니라 열폭주 조건에서 전지의 고전압 단락 위험을 감소시킬 수 있다.

Description

전지 및 전기기기
본 출원은 전지 기술 분야에 관한 것으로, 특히 전지 및 전기기기에 관한 것이다.
현재, 전지는 일반적으로 다수의 전지 셀과 엔드 플레이트를 포함하고, 엔드 플레이트는 다수의 전지 셀의 배열 방향의 양단에 고정되고, 엔드 플레이트는 충방전 과정에서 다수의 전지 셀의 팽창력에 저항하기 위해 사용되므로, 엔드 플레이트는 더 높은 강도로 전체 수명 주기동안 전지 셀의 팽창력 요구를 충족해야 하고, 동시에, 엔드 플레이트는 전지 셀과 엔드 플레이트 사이의 단락을 방지하기 위해 전지 셀과 엔드 플레이트 사이의 절연 요구도 충족해야 한다.
엔드 플레이트의 더 높은 강도를 위해, 엔드 플레이트는 일반적으로 금속 재료를 채택하고, 절연 재료를 엔드 플레이트에 합성하여 엔드 플레이트와 전지 셀 사이의 절연을 구현하지만, 이러한 구조의 엔드 플레이트는 정상 작동 조건에서 엔드 플레이트와 전지 셀 사이의 절연 요구를 충족할 수 있지만, 전지의 일부 전지 셀에 열폭주가 발생하면, 엔드 플레이트와 전지 셀 사이의 절연 불량이 발생하여, 전지의 고전압 단락 위험이 쉽게 유발될 수 있다.
상기 문제를 고려하여, 본 출원의 실시예는 전지의 정상적인 사용 중에 엔드 플레이트의 강도 및 절연 요구를 보장할 수 있을 뿐만 아니라 열폭주 조건에서 전지의 고전압 단락 위험을 감소시킬 수 있는 전지 및 전기기기를 제공한다.
본 출원의 실시예의 일 양상에서, 전지를 제공함에 있어서, 제1 방향으로 배열된 다수의 전지 셀; 제1 방향에 따라 다수의 전지 셀의 단부에 배치된 엔드 플레이트; 엔드 플레이트와 연결되고, 제1 방향에 수직되는 제2 방향을 따라 엔드 플레이트의 상면에 배치되는 절연부를 포함하되, 여기서, 제3 방향을 따른 절연부의 최대 길이는 A이고, 제3 방향을 따른 엔드 플레이트의 최대 길이는 B이고, A≥0.9B이고, 제3 방향은 제1 방향 및 제2 방향에 수직된다.
상기 솔루션을 채택함으로써, 엔드 플레이트는 다수의 전지 셀의 단부에 위치하여 충방전 과정에서 다수의 전지 셀의 팽창력에 저항하기 위해 사용되고, 제3 방향에서 절연부는 길이가 비교적 길어 엔드 플레이트의 상면을 거의 완전히 덮을 수 있기 때문에, 절연부는 전지의 정상적인 사용 중에 엔드 플레이트에 대해 비교적 전면적인 절연 보호를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 전지 셀에 열폭주가 발생될 때 절연부가 분출되는 고온 기류에 의해 녹아도 여전히 엔드 플레이트의 상면을 전면적으로 덮을 수 있어 엔드 플레이트 상부 각 부위의 연면거리와 전기적 간격이 여전히 절연 요구를 충족할 수 있으므로, 엔드 플레이트와 전지 셀 사이의 고전압 점화를 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 0.9B≤A≤B이다.
상기 솔루션을 채택함으로써, 엔드 플레이트에 대한 절연부의 절연 보호를 보장하는 동시에 절연부의 불필요한 체적을 줄여, 전지 체적의 소형화에 유리하다.
일부 실시예에서, 제3 방향을 따른 전지 셀의 최대 길이는 C이고, A≥0.9C이다.
일부 실시예에서, 절연부는 전지 셀의 제1 방향의 투영과 적어도 부분적으로 중첩된다.
상기 솔루션을 채택함으로써, 전지 셀의 제2 방향에서의 상면의 가장자리와 엔드 플레이트 상면 사이에 절연부가 있으므로, 전지 셀의 전기 신호가 엔드 플레이트 상부에서 인출될 때, 전기 신호의 인출 부위와 엔드 플레이트 사이의 절연부가 보호 역할을 하여, 전지 셀과 엔드 플레이트 사이의 연면거리 및 전기적 간격을 증가시키고, 나아가 전지 셀과 엔드 플레이트 사이에 단락이 발생되는 것을 방지한다.
일부 실시예에서, 제2 방향을 따른 절연부의 최소 두께는 1.5 밀리미터 이상이다.
상기 솔루션을 채택함으로써, 절연부의 두께가 얇아 전지 셀과 엔드 플레이트 사이에 절연 불량이 발생하는 것을 방지한다.
일부 실시예에서, 절연부의 융점은 100℃보다 높다.
상기 솔루션을 채택함으로써, 전지 셀에 열폭주가 발생할 때, 절연부가 녹아서 절연 효과가 없어지거나 약화되는것을 방지한다.
일부 실시예에서, 엔드 플레이트에는 제2 방향을 따라 관통하는 장착홀이 형성되고, 장착홀은 패스너가 통과하여 전지의 고정을 구현하도록 구성되고,
절연부는 차단부를 갖고, 차단부는 장착홀로부터 노출되는 패스너의 단부와 전지 셀을 격리시키는 데 사용된다.
상기 솔루션을 채택함으로써, 패스너는 일반적으로 금속 재질이고, 차단부는 전지 셀과 패스너 사이의 단락을 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 전지는 다수의 전지 셀의 전기적 연결을 구현하도록 사용되는 다수의 합류부를 더 포함하고, 절연부에는 장착 베이스가 설치되고, 적어도 하나의 합류부는 장착 베이스와 고정 연결된다.
일부 실시예에서, 장착 베이스는 제1 연결홀을 갖고, 적어도 하나의 합류부에는 제1 연결홀 위치에 대응하는 제2 연결홀이 형성되고, 제2 연결홀 및 제1 연결홀은 적어도 하나의 합류부와 장착 베이스의 고정 연결을 구현하기 위해 연결부재가 통과하도록 구성된다.
상기 솔루션을 채택함으로써, 합류부는 다수의 전지 셀을 전기적으로 연결시킨 후, 다수의 전지 셀의 전기 신호를 적어도 하나의 합류부를 통해 방출시키고, 합류부와 엔드 플레이트 사이의 직접적 접촉으로 인해 단락이 발생되는 것을 방지하고, 합류부는 합류부가 전기기기의 작동 중에 흔들려 다수의 전지 셀 사이의 전기적 연결의 안정성과 전기 신호의 안정적인 출력에 영향을 주는 것을 방지하기 위해 장착 베이스에 고정 연결된다.
일부 실시예에서, 전지는 다수의 전지 셀의 전압 및/또는 온도 신호를 감지하는 데 사용되는 신호감지부를 더 포함하고, 신호감지부의 신호 입력단은 다수의 전지 셀과 전기적으로 연결되고, 신호감지부의 신호 출력단은 절연부에 고정된다.
상기 솔루션을 채택함으로써, 신호감지부의 신호 출력단은 절연부에 고정되어, 신호감지부가 직접적으로 엔드 플레이트와 접촉하여 단락이 발생되는 것을 방지한다.
일부 실시예에서, 절연부는 장착홈을 갖고, 신호감지부의 신호 출력단은 장착홈에 고정된다.
상기 솔루션을 채택함으로써, 신호감지부를 절연부상의 장착홈에 고정함으로써, 사용자가 장착홈에 신호 출력단을 직접 연결하여 신호감지부에서 출력되는 신호를 수신할 수 있어, 사용자의 사용에 편리하다.
일부 실시예에서, 절연부의 밑면과 엔드 플레이트의 상면 사이에는 절연층이 제공된다.
상기 솔루션을 채택함으로써, 절연층은 엔드 플레이트에 대한 절연 보호를 강화하고, 전지 셀과 엔드 플레이트 사이의 연면거리 및 전기적 간격을 더욱 증가시켜, 전지 셀과 엔드 플레이트 사이에 단락이 발생되는 것을 방지한다.
본 출원의 실시예의 다른 일 양상에서, 상기 임의의 실시예의 전지를 포함하는 전기기기를 제공함에 있어서, 전지는 전기 에너지를 제공하는 데 사용된다.
본 출원의 실시예에서, 엔드 플레이트 위에 절연부를 설치하고, 절연부의 길이를 증가함으로써, 절연부가 엔드 플레이트를 보다 전면적으로 덮게 하여 전지 셀과 엔드 플레이트 사이의 단락 발생 확률을 낮춘다.
상기 설명은 본 출원 실시예의 기술적 솔루션에 대한 개략적인 설명일 뿐이며, 본 출원 실시예의 기술적 솔루션을 보다 명확하게 이해하고, 명세서의 내용에 따라 실시하고, 본 출원 실시예의 상기 내용과 기타 목적, 특징, 장점을 보다 명확하고 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위해 아래에서는 본 출원의 구체적인 실시예를 열거한다.
본 출원 실시예의 기술적 솔루션을 보다 명확하게 설명하기 위해, 이하 본 출원의 실시예가 첨부된 도면에 대해 간단히 소개한다. 이하 도면에 첨부된 실시예는 본 출원의 일부 실시예에 불과하며, 당업자라면 창의적인 노력 없이도 이러한 도면에 기초하여 다른 도면을 쉽게 얻을 수 있다는 점을 명백히 알 수 있다.
도 1은 본 출원의 실시예에 따른 전기기기의 구조 개략도이다.
도 2는 본 출원의 실시예에 따른 전지의 구조 개략도이다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 전지 모듈의 구조 개략도이다.
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 전지 셀의 구조 개략도이다.
도 5는 본 출원의 실시예에 따른 전지의 분해 개략도이다.
도 6은 본 출원의 실시예에 따른 엔드 플레이트와 절연부의 조합 상태를 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 출원의 실시예에 따른 엔드 플레이트와 절연부의 분해 상태를 나타내는 개략도이다.
본 출원의 실시예의 목적, 기술적 솔루션 및 장점을 보다 명확하게 하기 위해, 이하, 첨부된 도면을 결부하여 본 출원의 실시예의 기술적 솔루션에 대해 명확하고 온전하게 설명하도록 한다. 여기서 설명된 실시예는 본 출원의 모든 실시예가 아니라 단지 일부 실시예에 불과함이 분명하다. 본 출원에서 공개되는 실시예를 기반으로, 본 분야에 있어서의 통상의 기술을 가진 자가 창조적인 노력 없이 취득한 기타 모든 실시예는 전부 본 발명의 보호 범위에 속한다.
별도로 정의되지 않은 한, 본 명세서에서 사용한 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 출원의 기술 분야의 기술자들이 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본문에서 출원한 명세서에서 사용한 용어는 단지 구체적인 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 출원을 제한하려는 의도는 아니다.
본 출원의 명세서, 특허청구범위 및 상기 도면에서 ‘포함하다’ 및 ‘갖는다’ 및 이들의 임의의 변형은 비배타적 포함을 설명하려는 목적이다. 단어 ‘일’ 또는 ‘하나’는 다수의 존재를 배제하지 않는다.
본 명세서에서의 ‘실시예’는 실시예를 결합하여 설명한 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 다양한 위치에 단어 ’실시예’가 출현되는 것은 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것이 아니며, 또 다른 실시예와 상호 배타적인 독립적 또는 대안적인 실시예를 지칭하는 것도 아니다. 본 명세서에서 설명한 실시예가 다른 실시예와 결합될 수 있다는 것은 당업자에 의해 명시적이고 암시적으로 이해된다.
본 명세서 중의 용어 ‘및/또는’은 연관 객체의 연관관계를 설명하며, 세가지 관계자 존재함을 나타낸다. 예를 들어 A 및/또는 B는 A가 단독으로 존재하는 경우, A와 B가 동시에 존재하는 경우, B가 단독으로 존재하는 경우를 나타낼 수 있다. 그리고, 본 명세서에서 기호 ‘/’는 전후의 연관객체가 ‘또는’의 관계를 가진다는 것을 의미한다.
다음 설명에서 나타나는 방향어들은 도면에서 나타내는 방향으로, 본 출원의 전지 및 전기기기의 구체적 구조를 한정하지 않는다. 본 출원에 대한 설명에서, 기술적 용어 ‘중심’, ‘세로’, ‘가로’, ‘길이’, ‘너비’, ‘두께’, ‘위’, ‘아래’, ‘앞’, ‘뒤’, ‘왼쪽’, ‘오른쪽’, ‘수직’, ‘수평’, ‘상단’, ‘하단’, ‘안’, ‘밖’, ‘시계방향’, ‘역시계방향’, ‘축방향’, ‘방사방향’, ‘원주방향’ 등에 의해 지시되는 방향 또는 위치관계는 도면에 도시된 방향 또는 위치관계에 기반하며, 이는 지시된 장치나 부품이 반드시 특정 방향을 가지거나 특정 방향에 따라 구성되거나 조작된다는 것을 지시하거나 암시하는 것이 아니라, 본 출원에 대한 설명을 돕고 설명을 단순화하기 위함에 불과하며, 따라서 본 출원에 대한 제한으로 이해되어서는 안된다.
또한, 본 실시예의 전지 및 전기기기의 각 구성부품의 동작 및 구조의 지시 방향을 설명하기 위한 X 방향, Y 방향, Z 방향의 표현은 절대적이지 않고 상대적이며, 전지 팩의 각 구성부품이 도면에 도시된 위치에 있을 때 적절하지만, 이러한 위치가 변경될 때, 이러한 방향은 대응하는 변경에 따라 다르게 해석되어야 한다.
또한, 본 출원의 명세서 및 청구 범위 또는 상기 부도에서 ‘제1’, ‘제2’ 등 용어는 서로 다른 대상을 구분하기 위해 사용한 것이고, 대상의 특정 순서를 설명하기 위해 사용한 것은 아니고, 명시적 또는 암시적으로 하나 또는 다수의 해당 특징을 포함할 수 있다.
본 출원에서, 별도의 설명이 없는 한, 용어 ‘다수’는 두 개 이상(두 개를 포함함)을 의미하고, 마찬가지로, ‘다수의 그룹’은 두 개 이상의 그룹(두 개의 그룹을 포함함)을 의미한다.
본 출원의 설명에서, 별도의 명시적인 규정 및 제한이 없는 한, ‘설치’, ‘서로 연결’, ‘연결’이라는 용어는 넓은 의미로 이해되어야 하고, 예를 들어, 기계적 구조의 ‘서로 연결’ 또는 ‘연결’은 물리적 연결일 수 있고, 예를 들어, 물리적 연결은 고정 연결일 수 있고, 예를 들어, 나사, 볼트 또는 기타 고정 부품을 통한 고정 연결일 수 있고, 물리적 연결은 상호적 스냅 연결 또는 스냅 연결과 같은 분리 가능한 연결일 수도 있고, 물리적 연결은 용접, 본딩 또는 일체 성형으로 구성된 연결과 같은 일체형 연결일 수도 있다는 점에 유의해야 한다. 회로 구조의 ‘서로 연결’ 또는 ‘연결’은 물리적 연결일 뿐만 아니라 전기적으로 연결 또는 신호 연결을 의미할 수 있고, 예들 들어 직접적 연결 즉 물리적 연결일 수 있고, 적어도 하나의 부품을 통해 회로가 서로 통하는 간접적 연결일 수도 있고, 두 개의 부품의 내부의 연결일 수도 있고, 신호 연결은 회로를 통한 신호 연결 외에도 무선 전파와 같은 미디어 매체를 통한 신호 연결일 수도 있다. 당업자는 특정 상황에 따라 상기 용어들이 본 출원에서 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
본 출원에서, 전지 셀은 리튬이온 이차전지, 리튬이온 일차전지, 리튬황 전지, 나트륨 리튬이온 전지, 나트륨이온 전지 또는 마그네슘이온 전지를 포함할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다. 전지 셀은 원기둥체, 편평체, 직육면체 또는 기타 형태일 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다. 전지 셀은 일반적으로 패키지의 방식에 따라 세 가지 종류: 원통형 전지 셀, 각형 전지 셀, 파우치형 전지 셀로 나뉘며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다.
전지 셀은 케이스, 전극 조립체 및 전해액을 포함하고, 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 분리막으로 구성된다. 전지 셀은 주로 양극판 및 음극판 사이의 금속 이온 이동에 의존하여 작동된다. 양극판은 양극 집전체 및 양극 활물질층을 포함하고, 양극 활물질층은 양극 집전체의 표면에 코팅되고, 양극 활물질층이 코팅되지 않은 양극 집전체는 양극 활물질층이 코팅된 양극 집전체로부터 돌출되고, 양극 활물질층이 코팅되지 않은 양극 집전체는 양극 탭으로 사용된다. 리튬이온 전지로 예를 들면, 양극 집전체의 재료는 알루미늄일 수 있고, 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물, 리튬 인산철, 삼원계 리튬 또는 리튬 망간 산화물 등일 수 있다. 음극판은 음극 집전체 및 음극 활물질층을 포함하고, 음극 활물질층은 음극 집전체의 표면에 코팅되고, 음극 활물질층이 코팅되지 않은 음극 집전체는 음극 활물질층이 코팅된 음극 집전체로부터 돌출되고, 음극 활물질층이 코팅되지 않은 음극 집전체는 음극 탭으로 사용된다. 음극 집전체의 재료는 구리일 수 있고, 음극 활물질은 탄소 또는 실리콘일 수 있다. 큰 전류의 통과를 보장하고 퓨즈가 발생하지 않게 하기 위해, 양극 탭의 수는 여러 개로 함께 적층되고, 음극 탭의 수는 여러 개로 함께 적층된다. 분리막의 재료는 PP 또는 PE일 수 있다. 또한, 전극 조립체는 코일식 구조 또는 겹층식 구조일 수 있고, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다.
케이스는 케이스 본체 및 엔드 캡 조립체를 포함하고, 케이스 본체는 수용 캐비티를 갖고, 케이스 본체상에는 개구부가 형성된다. 즉 케이스 본체의 일 방향에는 측벽이 없어 수용 캐비티가 케이스 본체의 외부와 서로 통하고, 전극 조립체가 개구부로부터 수용 캐비티에 로딩된 후, 엔드 캡 조립체를 사용하여 개구부를 밀봉하고, 엔드 캡 조립체상의 주입구를 통해 수용 캐비티 내에 전해액을 주입하고, 마지막으로 주입구를 밀봉하여 기체, 액체 또는 고체 물질이 케이스 내부와 외부 사이에서 유출입되는 것을 방지한다.
전지는 일반적으로 다수의 전지 셀로 구성되고, 다수의 전지 셀은 일 방향으로 배열되고, 전지 셀의 배열 방향의 양단에는 엔드 플레이트가 설치되고, 엔드 플레이트는 전지 셀을 일정 구역내로 제한하고 전지 셀의 팽창력에 저항하는 데 사용되고, 동시에, 엔드 플레이트는 전지 셀과 엔드 플레이트 사이의 단락을 방지하기 위해 전지 셀과의 절연 요구사항도 충족해야 한다.
따라서, 엔드 플레이트가 비금속 재료일 경우, 엔드 플레이트 자체의 강도는 전지 셀의 전체 수명 주기동안 팽창력 요구를 충족할 수 없고, 엔드 플레이트가 금속 재료일 경우, 엔드 플레이트와 전지 셀 사이에 단락이 발생되기 쉽고, 심지어 고전압 점화가 발생하여 전지의 사용 성능과 안전 성능에 영향을 미치게 된다.
이로 인해, 종래의 기술에서는 엔드 플레이트와 전지 셀 사이의 절연을 구현하기 위해 엔드 플레이트에 절연 재료를 합성하였으며, 이러한 구조를 사용하면 엔드 플레이트의 강도 요구를 충족하는 기초상에서 전지 셀과 엔드 플레이트 사이의 단락 위험을 어느 정도 감소할 수 있으나, 전지의 사용 중에 전지 셀과 엔드 플레이트 사이에 여전히 단락으로 인한 고전압 점화가 간혹 발생하고 있다.
발명인은 연구를 통해, 이는 종래 기술에서 엔드 플레이트에 합성된 절연 재료가 비교적 적고, 절연 재료가 엔드 플레이트의 커버면을 덜 덮기 때문에 엔드 플레이트의 절연 불량이 발생하고, 특히 전지의 특정 전지 셀에서 열폭주가 발생할 때, 전지 셀에서 발생하는 고온 방출물로 인해 절연 재료가 부드러워지고 녹게 되고, 전지 셀과 엔드 플레이트 사이의 연면거리 및 전기적 간격이 작아져 전지 셀과 엔드 플레이트 사이에 단락이 발생하거나 고전압 점화가 발생한다는 것을 발견하였다.
이 점을 고려하여, 본 출원의 실시예는, 엔드 플레이트에 절연부를 설치하고 엔드 플레이트상의 절연부의 커버 면적을 증가함으로써, 전지의 정상적인 사용 중에 엔드 플레이트의 강도 및 절연 요구를 보장할 수 있을 뿐만 아니라 열폭주 조건에서 전지의 고전압 단락 위험을 감소시킬 수 있는 전지를 제공한다.
본 출원의 실시예에서의 전지는 휴대폰, 휴대용 기기, 노트북, 전지 자동차, 전기 장난감, 전동 공구, 전동 자동차, 선박, 우주선 등과 같은 각종 전지를 사용하는 전지기기에 적용될 수 있고, 예를 들어, 우주선에는 비행기, 로켓, 우주 연락선 및 우주선 등을 포함하지만 이에 대해 한정하지 않는다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에 제공되는 자동차(2)의 구조 개략도이고, 자동차(2)는 내연기관 자동차, 천연가스 자동차 또는 신재생에너지 자동차일 수 있으며, 신재생에너지 자동차는 순수 전기자동차, 하이브리드 자동차, 주행거리 연장형 자동차 등일 수 있다. 자동차(2)는 전지(200), 컨트롤러(210) 및 모터(220)를 포함한다. 전지(200)는 자동차(2)의 작동 전원 및 구동 전원으로서, 컨트롤러(210) 및 모터(220)에 전원을 공급하는 데 사용되고, 예를 들어, 전지(200)는 자동차(2)의 시동, 내비게이션 및 주행시의 작동 전력 수요에 사용된다. 예를 들어, 전지(200)는 컨트롤러(210)에 전원을 공급하고, 컨트롤러(210)는 전지(200)를 제어하여 모터(220)에 전원을 공급하고, 모터(220)는 전지(200)로부터 전력을 공급받아 자동차(2)의 구동 전원으로 사용하고, 연료 또는 천연 가스를 완전히 대체 또는 부분적으로 대체하여 자동차(2)에 구동력을 제공한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전지(200)가 더 높은 전력을 달성하여 사용 요구사항을 충족시키기 위해, 일 실시예에서, 전지(200)는 서로 전기적으로 연결된 다수의 전지 셀(400)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 전지(200)는 두 개의 엔드 플레이트(201), 두 개의 측면 플레이트(202)를 포함하고, 엔드 플레이트(201)와 측면 플레이트(202) 사이에는 전지 셀(400)을 수용하기 위한 캐비티 구조가 형성되도록 둘러싸여 있다.
일 실시예에서, 엔드 플레이트(201) 및 측면 플레이트(202)는 모두 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속 재료일 수 있고, 엔드 플레이트(201)와 측면 플레이트(202) 사이는 용접 연결되고, 전지 셀(400)은 엔드 플레이트(201)와 측면 플레이트(202)로 둘러싸여 형성된 캐비티내에 설치된다.
전지 셀(400)은 엔드 플레이트(201)와 측면 플레이트(202)로 둘러싸여 형성된 캐비티내에 독립적으로 배치될 수 있거나, 다수의 전지 셀(400)이 조합되어 전지 모듈로 구성된 후 하나 이상의 전지 모듈이 엔드 플레이트(201)와 측면 플레이트(202)로 둘러싸여 형성된 캐비티내에 배치되는 것으로 이해할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전지 모듈(300)은 하나 이상의 전지 셀(400)을 포함할 수 있고, 전지 모듈(300)이 다수의 전지 셀(400)을 포함하는 경우, 다수의 전지 셀(400)은 직렬, 병렬 또는 혼합 연결의 방식을 통해, 전기적으로 연결되어 비교적 높은 전류 또는 전압을 구현할 수 있으며, 여기서, 혼합 연결은 직렬 및 병렬의 조합을 의미한다. 또한, 다수의 전지 셀(400)은 미리 정해진 규칙에 따라 배열될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전지 셀(400)은 수직으로 배치될 수 있고, 전지 셀(400)의 높이 방향은 도면의 Z 방향과 일치하고, 전지 셀(400)의 두께 방향은 도면의 Y 방향과 일치하고, 다수의 전지 셀(400)은 도면의 Y 방향으로 나란히 설치되며, 여기서, Y 방향은 Z 방향에 수직이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에서 제공되는 전지 셀(400)의 구조 개략도이고, 해당 전지 셀(400)은 케이스 및 케이스내에 배치되는 하나 이상의 전극 조립체(40)를 포함하고, 케이스는 엔드 캡 조립체(1) 및 케이스 본체(20)를 포함하고, 케이스는 중공 캐비티이다. 예를 들어, 케이스 본체(20)는 수용 캐비티를 갖고, 케이스 본체(20)의 일면에는 개구부가 형성된다. 즉 이 평면에는 케이스 벽이 없어 케이스 본체(20)의 내부와 외부가 서로 통하여 전극 조립체(40)가 케이스 본체(20)의 수용 캐비티내에 수용될 수 있고, 엔드 캡 조립체(1)는 케이스 본체(20)의 개구부에서 케이스 본체(20)와 결합되어 중공 캐비티를 형성한다.
케이스 본체(20)는 하나 이상의 전극 조립체(40)가 조합된 후의 형태에 따라 결정된다. 예를 들어, 케이스 본체(20)는 중공 직육면체, 중공 정육면체, 중공 원기둥체일 수 있다. 케이스 본체(20)가 중공의 직육면체 또는 정육면체인 경우, 케이스 본체(20)의 일 평면은 개구면이다. 즉, 이 평면은 케이스 벽이 없어 케이스 본체(20)의 내부와 외부가 서로 통한다. 케이스 본체(20)가 중공의 원기둥체인 경우, 케이스 본체(20)의 적어도 하나의 원형 측면은 개구면이다. 즉 이 원형 측면은 케이스 벽이 없어 케이스 본체(20)의 내부와 외부가 서로 통한다. 케이스 본체(20)는 금속 재료 또는 플라스틱으로 제조될 수 있고, 일부 실시예에서, 케이스 본체(20)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 엔드 캡 조립체(1)는 엔드 캡(11) 및 두 개의 전극 단자(12)를 포함하고, 두 개의 전극 단자(12)는 각각 양극 단자 및 음극 단자이고, 각각의 전극 단자(12)에는 대응하는 연결부재(30)가 설치된다.
전극 조립체(40)는 양극 탭(41) 및 음극 탭(42)을 갖고, 연결부재(30)는 전극 조립체(40)와 전극 단자(12)를 전기적으로 연결하는 데 사용된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 하나의 연결부재(30)는 양극 탭(41) 및 양극 단자를 전기적으로 연결하는 데 사용되고, 다른 하나의 연결부재(30)는 음극 탭(42) 및 음극 단자를 전기적으로 연결하는 데 사용된다. 도 4는 전지 셀(400)이 하나의 엔드 캡 조립체(1)를 갖는 경우만을 도시한 것으로, 전지 셀(400)은 두 개의 엔드 캡 조립체(1)를 포함할 수도 있고, 두 개의 엔드 캡 조립체(1)는 각각 케이스 본체(20)의 양단에 각각 설치되고, 각각의 엔드 캡 조립체(1)상에는 각각 하나의 전극 단자(12)가 설치된다는 것을 이해할 수 있다.
엔드 캡 조립체(1)에는 수용 캐비티에 전해액을 주입하기 위해 사용되는 주입구(13)가 더 설치되고, 주입이 완료된 후, 이 주입구(13)는 밀봉된다.
도 5는 본 출원의 실시예에 개시된 전지의 분해 구조도이고, 도 5에 도시된 바와 같이, 전지(200)는 다수의 전지 셀(400), 엔드 플레이트(201) 및 절연부(203)를 포함한다.
여기서, 다수의 전지 셀(400)은 제1 방향을 따라 배열된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 다수의 전지 셀(400)은 제1 방향을 따라 배열된 후, 케이블 타이를 사용하여 고정되고, 제1 방향은 도 5에 도시된 Y 방향이다.
엔드 플레이트(201)는 제1 방향을 따라 다수의 전지 셀(400)의 단부에 설치되고, 일 실시예에서, 엔드 플레이트(201)는 두 개가 설치되어 각각 제1 방향을 따라 최단부의 전지 셀(400)의 외측에 설치되고, 여기서, 외측은 다른 전지 셀(400)에서 떨어져 있는 단부에 위치한 전지 셀(400)의 측면을 가리키고, 엔드 플레이트(201)의 재료는 충방전 과정에서 다수의 전지 셀(400)의 팽창력에 저항하기 위해 알루미늄, 알루미늄 합금 등과 같은 금속 재료일 수 있다.
절연부(203)는 제2 방향을 따라 엔드 플레이트(201)의 상면에 위치하고, 절연부(203)는 엔드 플레이트(201)와 연결되고, 일 실시예에서, 절연부(203)의 재료는 폴리카보네이트-ABS 수지 합성 재료(PC-ABS), 폴리프로필렌(PP), 가용성 폴리테트라플루오로에틸렌(FPA) 등 비금속 재료일 수 있다. 제3 방향을 따른 절연부(203)의 최대 길이를 A로 정의하고, 제3 방향을 따른 엔드 플레이트(201)의 최대 길이를 B로 정의하고, A≥0.9B이다. 여기서, 제2 방향은 제1 방향에 수직이고, 제3 방향은 제1 방향 및 제2 방향에 수직이다. 예를 들어, 제2 방향은 도 5에 도시된 Z 방향이고, 제3 방향은 도 5에 도시된 X 방향이다.
상기 실시예의 솔루션에서, 제3 방향에서의 절연부(203)는 길이가 비교적 길어 엔드 플레이트(201)의 상면을 거의 완전히 덮을 수 있기 ?문에, 절연부(203)는 전지(200)의 정상적인 사용 중에 엔드 플레이트(201)에 대해 비교적 전면적인 절연 보호를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 전지 셀(400)에 열폭주가 발생될 때 절연부(203)가 분출되는 고온 기류에 의해 녹아도 여전히 엔드 플레이트(201)의 상면을 전면적으로 덮을 수 있어 엔드 플레이트(201) 상부 각 부위의 연면거리와 전기적 간격이 여전히 절연 요구를 충족할 수 있으므로, 엔드 플레이트(201)와 전지 셀(400) 사이의 고전압 점화를 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 엔드 플레이트(201)에 대한 절연부(203)의 절연 보호 성능을 보장하는 동시에, 절연부(203)의 불필요한 체적을 줄이기 위해, 제3 방향을 따른 절연부(203)의 최대 길이는 제3 방향을 따른 엔드 플레이트(201)의 최대 길이보다 작거나 또는 같다. 즉, 0.9B≤A≤B로, 이런 구성은 절연부(203)가 비교적 큰 공간을 차지하는 것을 방지하여 전지(200)의 체적 소형화에 유리하다.
일부 실시예에서, 제3 방향을 따른 전지 셀(400)의 최대 길이는 C이고, A≥0.9C이다. 절연부(203)의 제3 방향의 길이가 전지 셀(400)의 제3 방향의 길이에 접근하기 때문에, 절연부(203)는 엔드 플레이트(201)와 전지 셀(400) 사이의 단락 발생을 방지한다.
일부 실시예에서, 절연부(203)는 전지 셀(400)의 제1 방향의 투영과 적어도 부분적으로 중첩된다. 이 실시예에서, 전지 셀(400)의 제2 방향에서의 상면의 가장자리가 절연부(203)와 마주하므로, 전지 셀(400)의 가장자리와 엔드 플레이트(201) 상면 사이에 절연부(203)가 있게 되고, 따라서 전지 셀(400)의 전기 신호가 엔드 플레이트(201) 상부에서 인출될 때, 전기 신호의 인출 부위와 엔드 플레이트(201) 사이의 절연부(203)가 보호 역할을 하여, 전지 셀(400)과 엔드 플레이트(201) 사이의 연면거리 및 전기적 간격을 증가시키고, 나아가 전지 셀(400)과 엔드 플레이트(201) 사이에 단락이 발생되는 것을 방지한다.
전지(200)의 사용 중에, 전지 셀(400)에 단락, 과충전, 펑크, 충격 등이 발생할 경우, 전지 셀(400)의 열폭주가 유발될 수 있고, 전지 셀(400)의 열폭주가 발생되면 대량의 방출물이 생성되고, 방출물의 온도가 비교적 높다. 따라서, 일부 실시예에서, 절연부(203)의 융점은 100℃보다 높아 전지 셀(400)에 열폭주가 발생할 때 절연부(203)가 고온 방출물에 의해 녹아서 절연 효과가 없어지거나 감소되는 것을 방지한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 전지(200)는 다수의 합류부(204)를 더 포함하고, 합류부(204)는 다수의 전지 셀(400)의 전기적 연결을 구현하는 데 사용된다. 예를 들어, 합류부(204)는 다수의 전지 셀(400)의 양극 단자 또는 음극 단자를 연결하여, 다수의 전지 셀(400) 사이의 직렬, 병렬 또는 혼합 연결을 구현하며, 여기서 혼합 연결은 직렬 및 병렬의 조합을 의미한다.
도 6은 본 출원의 엔드 플레이트(201) 및 절연부(203)가 조합된 구조 개략도이고, 도 5 및 도 6을 결부하여, 절연부(203)에는 장착 베이스(2032)가 설치되고, 적어도 하나의 합류부(204)는 장착 베이스(2032)에 고정 연결되어 합류부(204)와 엔드 플레이트(201) 사이의 직접적인 접촉에 의한 단락 발생을 방지한다.
도 5 및 도 6을 결부하여, 일 실시예에서, 합류부(204)와 장착 베이스(2032) 사이의 고정 연결 방식은, 장착 베이스(2032)는 제1 연결홀(5)을 갖고, 적어도 하나의 합류부(204)에는 제1 연결홀(5)의 위치에 대응하는 제2 연결홀(6)이 형성되고, 제2 연결홀(6) 및 제1 연결홀(5)은 적어도 하나의 합류부(204)와 장착 베이스(2032)의 고정 연결을 구현하기 위해 연결부재가 통과하도록 구성되는 것이다. 선택적으로, 연결부재는 볼트이고, 볼트는 제2 연결홀(6) 및 제1 연결홀(5)을 차례대로 통과하고, 제1 연결홀(5)에 고정되어 합류부(204)와 장착 베이스(2032) 사이의 고정을 구현한다.
일 실시예에서, 장착 베이스(2032)에는 너트(2033)가 내장되어 있고, 제1 연결홀(5)은 너트(2033)상에 위치하는 나사홀이다.
상기 솔루션을 채택함으로써, 합류부(204)는 다수의 전지 셀(400)을 전기적으로 연결한 후, 다수의 전지 셀(400)의 전기 신호를 적어도 하나의 합류부(204)를 통해 방출시키고, 합류부(204)와 엔드 플레이트(201) 사이의 직접적 접촉으로 인해 단락이 발생되는 것을 방지하고, 합류부(204)는 합류부(204)가 전기기기의 작동 중에 흔들려 다수의 전지 셀(400) 사이의 전기적 연결의 안정성과 전기 신호의 안정적인 전송에 영향을 주는 것을 방지하기 위해 장착 베이스(2032)에 고정 연결된다.
일부 실시예에서, 전지(200)는 신호감지부(205)를 더 포함하고, 신호감지부(205)는 다수의 전지 셀(400)의 전압 및/또는 온도 신호를 감지하는 데 사용되고, 신호감지부(205)의 신호 입력단은 다수의 전지 셀(400)과 전기적으로 연결되고, 신호감지부(205)의 신호 출력단은 절연부(203)에 고정되며, 신호감지부(205)는 인쇄회로기판(PCB) 또는 연성회로기판(FPC)인 것으로 이해될 수 있다. 선택적으로, 절연부(203)는 장착홈(2034)을 갖고, 신호감지부(205)의 신호 출력단은 장착홈(2034)에 고정된다. 예를 들어, 신호감지부(205)의 신호 출력단은 나사를 사용하여 장착홈(2034)에 연결된다. 이 솔류선은 신호감지부(205)가 엔드 플레이트(201)에 직접적으로 접촉하여 단락이 발생되는 것을 방지하며, 동시에, 사용자는 장착홈(2034)에서 신호 출력단을 직접적으로 연결하여, 신호감지부(205)에서 출력되는 신호를 수집할 수 있으므로 사용자의 사용에 편리하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 엔드 플레이트(201)에는 제2 방향을 따라 관통하는 장착홀(2011)이 형성되고, 장착홀(2011)은 전지(200)의 고정을 위해 패스너가 통과할 수 있게 구성된다. 예를 들어, 패스너는 볼트일 수 있고, 볼트는 장착홀(2011)을 통과하여 엔드 플레이트(201) 아래의 장착 부위에 고정되고, 이 장착 부위는 전기기기에 위치할 수 있고, 엔드 플레이트(201)를 고정하기 위한 임의의 부품일 수도 있다. 전지(200)의 고정 위치의 견고성을 보장하기 위해, 일 실시예에서, 패스너는 금속 재료일 수 있다. 예를 들어, 패스너는 강철 재료이다.
절연부(203)는 차단부(2031)를 갖고, 차단부(2031)는 장착홀(2011)로부터 노출되는 패스너의 단부와 전지 셀(400)을 격리시키는 데 사용된다. 차단부(2031)를 설치함으로써, 전지 셀(400)과 패스너 사이의 단락을 방지한다.
본 출원의 일 실시예에서, 절연부(203)의 절연 보호 효과를 강화하기 위해, 절연부(203)의 제2 방향을 따른 최소 두께는 1.5 밀리미터 이상으로 하여, 절연부(203)의 두께가 얇아 전지 셀(400)과 엔드 플레이트(201) 사이의 절연 불량이 발생하는 것을 방지한다.
도 7은 본 출원의 엔드 플레이트(201) 및 절연부(203) 분해 상태를 나타내는 구조 개략도이고, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 출원의 다른 일 실시예에서, 절연부(203)의 밑면과 엔드 플레이트(201)의 상면 사이에는 절연층(206)이 제공된다. 선택적으로, 절연층(206)은 엔드 플레이트(201)의 상면을 전체적으로 덮거나, 절연층(206)은 장착 베이스(2032), 장착홈(2034)과 같은 취약한 부위의 바로 맞은편에 제공된다.
상기 실시예에서, 절연층(206)은 엔드 플레이트(201)에 대해 절연 보호를 강화하고, 전지 셀(400)과 엔드 플레이트(201) 사이의 연면거리 및 전기적 간격을 더욱 증가시켜, 전지 셀(400)과 엔드 플레이트(201) 사이에 단락이 발생되는 것을 방지한다.
요컨대, 상기 전지(200)는, 엔드 플레이트(201) 위에 절연부(203)를 설치하고, 절연부(203)의 길이를 증가하여 절연부(203)가 엔드 플레이트(201)를 보다 전면적으로 덮게 함으로써, 전지 셀(400)과 엔드 플레이트(201) 사이의 단락 발생의 확률을 낮춘다.
본 출원에서의 전지(200)는 상기 특성을 갖기 때문에, 본 출원에서 제공하는 전지(200)가 제공하는 전기 에너지를 사용하는 전기기기는 동일하게 전지(200)의 단락 발생 방지의 특성을 갖는다.
당업자라면 본 출원의 서로 다른 실시예의 특징의 조합이 본 출원의 범위내에 있고, 서로 다른 실시예를 형성하는 것을 의미한다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 청구범위에서 청구된 실시예 중 임의의 하나가 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
위의 실시예는 본 출원의 기술적 솔루션을 예시하기 위해 사용된 것일 뿐, 이들을 제한하지 않는다는 점에 유의해야 한다. 전술한 실시예를 참조하여 본 출원에 대해 상세히 설명하였으나, 당업자라면 전술한 실시예에서 설명된 기술적 솔루션은 여전히 수정될 수 있거나, 그 기술적 특징의 일부가 동등하게 대체될 수 있으며, 이러한 수정 또는 대체는 해당 기술적 솔루션의 본질을 본 출원의 각 실시예의 기술적 솔루션의 정신 및 범위를 벗어나게 하는 것이 아니다.

Claims (13)

  1. 전지에 있어서,
    제1 방향을 따라 배열된 다수의 전지 셀(400);
    상기 제1 방향을 따라 다수의 상기 전지 셀(400)의 단부에 설치되는 엔드 플레이트(201);
    상기 엔드 플레이트(201)와 연결되고, 상기 제1 방향과 수직되는 방향인 제2 방향을 따라 상기 엔드 플레이트(201)의 상면에 설치되는 절연부(203)를 포함하되,
    여기서, 제3 방향을 따른 상기 절연부(203)의 최대 길이는 A이고, 상기 제3 방향을 따른 상기 엔드 플레이트(201)의 최대 길이는 B이고, A≥0.9B이고, 상기 제3 방향은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직되는 것을 특징으로 하는 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    0.9B≤A≤B인 것을 특징으로 하는 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전지 셀(400)의 상기 제3 방향을 따른 최대 길이가 C이고, A≥0.9C인 것을 특징으로 하는 전지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연부(203)는 상기 전지 셀(400)의 상기 제1 방향을 따른 투영과 적어도 부분적으로 중첩되는 것을 특징으로 하는 전지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연부(203)의 상기 제2 방향을 따른 최소 두께는 1.5 밀리미터 이상인 것을 특징으로 하는 전지.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연부(203)의 융점은 100℃보다 높은 것을 특징으로 하는 전지.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔드 플레이트(201)에는 상기 제2 방향을 따라 관통하는 장착홀(2011)이 형성되고, 상기 장착홀(2011)은 상기 전지의 고정을 구현하기 위해 패스너가 통과할 수 있게 구성되고,
    상기 절연부(203)는 차단부(2031)를 갖고, 상기 차단부(2031)는 상기 장착홀(2011)로부터 노출되는 패스너의 단부와 상기 전지 셀(400)을 격리시키는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 전지.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 상기 전지 셀(400)의 전기적 연결을 구현하도록 사용되는 다수의 합류부(204)를 더 포함하고, 상기 절연부(203)에는 장착 베이스(2032)가 설치되고, 적어도 하나의 상기 합류부(204)는 상기 장착 베이스(2032)에 고정 연결되는 것을 특징으로 하는 전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 장착 베이스(2032)는 제1 연결홀(5)을 갖고, 적어도 하나의 상기 합류부(204)에는 상기 제1 연결홀(5)의 위치에 대응하는 제2 연결홀(6)이 형성되고, 상기 제2 연결홀(6) 및 제1 연결홀(5)은 적어도 하나의 상기 합류부(204)와 상기 장착 베이스(2032)의 고정 연결을 구현하기 위해 연결부재가 통과되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전지.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 상기 전지 셀(400)의 전압 및/또는 온도 신호를 감지하는 데 사용되는 신호감지부(205)를 더 포함하고, 상기 신호감지부(205)의 신호 입력단은 다수의 상기 전지 셀(400)과 전기적으로 연결되고, 상기 신호감지부(205)의 신호 출력단은 상기 절연부(203)에 고정되는 것을 특징으로 하는 전지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 절연부(203)는 장착홈(2034)을 갖고, 상기 신호감지부(205)의 신호 출력단은 상기 장착홈(2034)에 고정되는 것을 특징으로 하는 전지.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연부(203)의 밑면과 상기 엔드 플레이트(201)의 상면 사이에는 절연층(206)이 제공되는 것을 특징으로 하는 전지.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 전지(200)를 포함하고, 상기 전지(200)는 전기 에너지를 제공하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 전기기기.
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