KR20220162789A - 덮개 조립체, 배터리 셀, 배터리, 전기장치, 방법 및 장비 - Google Patents

덮개 조립체, 배터리 셀, 배터리, 전기장치, 방법 및 장비 Download PDF

Info

Publication number
KR20220162789A
KR20220162789A KR1020227038614A KR20227038614A KR20220162789A KR 20220162789 A KR20220162789 A KR 20220162789A KR 1020227038614 A KR1020227038614 A KR 1020227038614A KR 20227038614 A KR20227038614 A KR 20227038614A KR 20220162789 A KR20220162789 A KR 20220162789A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hole
permeable membrane
gas permeable
fixing member
support member
Prior art date
Application number
KR1020227038614A
Other languages
English (en)
Inventor
완키우 멍
퀴안 리우
용후앙 예
Original Assignee
컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드 filed Critical 컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
Publication of KR20220162789A publication Critical patent/KR20220162789A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425—Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/394—Gas-pervious parts or elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/375—Vent means sensitive to or responsive to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/15—Lids or covers characterised by their shape for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/155—Lids or covers characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/342—Non-re-sealable arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

본 출원의 실시예는 덮개 조립체, 배터리 셀, 배터리, 전기장치, 방법 및 장비를 제공하며, 덮개 조립체는 제1 관통공을 구비한 덮개판; 제1 관통공의 기체와 연통되는 제2 관통공을 구비하며, 덮개판을 연결하기 위한 고정부재; 고정부재와 연결되어 제2 관통공을 덮기 위한 기체투과막; 제2 관통공에 충진되어 고정부재와 연결되며, 기체투과막을 지지하여 기체투과막을 거친 기체가 통과되도록 하기 위한 지지부재를 포함한다. 본 출원은 배터리 셀의 내부 기체의 방출 요구를 만족시킬 수 있는 동시에, 배터리 셀의 안전 성능을 보장할 수 있다.

Description

덮개 조립체, 배터리 셀, 배터리, 전기장치, 방법 및 장비
본 출원은 배터리 기술분야에 관한 것으로서, 특히 덮개 조립체, 배터리 셀, 배터리, 전기장치, 방법 및 장비에 관한 것이다.
충방전이 가능한 배터리 셀은 에너지 밀도가 높고, 출력 밀도가 높으며, 재사용 횟수가 많고, 저장 시간이 긴 등 장점을 갖기에, 전기차에 이미 보편적으로 응용되고 있다. 현재, 배터리 셀의 배기 안전은 배터리 셀의 발전을 제약하고 있으므로 배터리 셀의 안전 성능에 대한 관련 기술 연구가 연구 과제 중 하나가 되었다.
본 출원의 실시예는 배터리 셀의 내부 기체 방출 요구를 만족시킬 수 있는 동시에 배터리 셀의 안전 성능을 보장할 수 있는 덮개 조립체, 배터리 셀, 배터리, 전기장치, 방법 및 장비를 제공한다.
첫 번째 측면으로, 본 출원의 실시예는 제1 관통공을 구비한 덮개판; 제1 관통공의 기체와 연통되는 제2 관통공을 구비하며, 덮개판을 연결하기 위한 고정부재; 고정부재와 연결되어 제2 관통공을 덮기 위한 기체투과막; 및 제2 관통공에 충진되어 고정부재와 연결되며, 기체투과막을 지지하여 기체투과막을 거친 기체가 통과되도록 하기 위한 지지부재를 포함하는, 덮개 조립체를 제공한다.
본 출원의 실시예가 제공하는 덮개 조립체에 따르면, 덮개판, 고정부재, 기체투과막 및 지지부재를 포함하며, 제2 관통공은 제1 관통공의 기체와 연통되고, 기체투과막은 기체투과 기능을 구비하므로, 배터리 셀에서 발생되는 기체가 기체투과막을 통해 배터리 셀의 외부로 배출될 수 있어, 기체가 하우징 내부에 축적되는 것을 방지하며, 전극 조립체의 성능이 개선되고, 배터리 셀의 수명이 향상된다. 지지부재의 설치를 통해 기체투과막을 지지할 수 있어, 배터리 셀의 내부 압력이 비교적 큰 경우에도 기체투과막이 여전히 그 완전성을 유지할 수 있고, 기체투과막이 파손되는 상황을 방지할 수 있으며, 배터리 셀의 전체 수명 기간의 기체투과막의 기체투과 성능을 확보할 수 있어, 배터리 셀의 안전 성능을 보장할 수 있다.
본 출원의 실시예의 일 측면에 따르면, 지지부재의 용융점은 기체투과막의 용융점보다 높다. 배터리 셀의 온도가 기체투과막의 용융점에 도달한 후 기체투과막에 변형과 유동이 발생 시, 지지부재의 용융점이 기체투과막의 용융점보다 높기 때문에, 이때 지지부재의 소재가 그 용융점에 도달하지 않아, 기체투과막 소재에 대해 지지대의 역할을 할 수 있어, 기체투과막의 유동과 변형이 감소된다.
본 출원의 실시예의 일 측면에 따르면, 지지부재의 용융점과 기체투과막의 용융점의 차이값은 10℃ 이상이며, 기체투과막에 변형과 유동이 발생 시 지지부재에 변형이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, 기체투과막 소재에 대한 지지 작용을 보장할 수 있다.
본 출원의 실시예의 일 측면에 따르면, 지지부재와 고정부재의 연결부위의 전단 강도는 0.3 MPa 이상이다. 배터리 셀 내부 압력이 증가 시, 지지부재의 형상 안정성 및 지지부재와 고정부재 사이의 연결 강도의 안정성을 보장할 수 있어, 기체투과막에 대한 지지 효과를 확보할 수 있으며, 기체투과막의 변형, 심지어 파열을 방지하여 기체투과막의 기체투과 효과를 보장할 수 있다.
본 출원의 실시예의 일 측면에 따르면, 지지부재의 기체투과량은 기체투과막의 기체투과량보다 크다. 기체투과막은 배터리의 전체적인 기체 투과 효과를 제어하는 소재이므로, 기체투과막을 투과하는 기체가 원활하게 지지부재로부터 배터리 셀의 외부로 배출될 수 있어야 한다. 지지부재의 기체투과량이 기체투과막의 기체투과량보다 크도록 하면, 배터리 셀 내부에서 기체투과막을 통과한 기체가 원활하게 지지부재를 통해 배출되도록 할 수 있어, 배터리 셀의 안전 성능을 보장할 수 있다.
본 출원의 실시예의 일 측면에 따르면, 고정부재는 제2 관통공을 구비한 금속 링 몸체이고, 지지부재는 소수성 기체투과 소재를 포함하며, 지지부재와 고정부재는 화학결합을 통해 상호 연결되거나 또는 금속 결합을 통해 상호 연결된다. 상술한 구성을 통해, 기체투과막에 대한 지지 요구를 충족시키는 것을 기초로, 기체투과막을 통과한 기체가 원활하게 지지부재를 통과하도록 보장할 수 있어, 기체투과막의 기체투과 효과를 보장할 수 있을 뿐만 아니라, 수증기 등을 차단할 수도 있어, 수증기가 배터리 셀 내부로 진입하여 배터리 셀에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있으며, 배터리 셀 내부의 전해액이 외부에 노출되는 것을 방지할 수 있고, 지지부재와 고정부재 사이의 연결 강도도 보장할 수 있다.
본 출원의 실시예의 일 측면에 따르면, 제1 관통공의 반경방향에서, 기체투과막의 최대 치수와 지지부재의 최대 치수 사이의 차이값은 8 mm 이상이며, 제1 관통공의 축방향에서, 기체투과막의 기하 중심의 정투영이 지지부재의 기하 중심의 정투영과 서로 중첩된다. 기체투과막의 사방과 지지부재 사이의 결합 면적을 보장할 수 있어, 기체투과막과 지지부재 사이의 복합 강도 및 밀봉 성능을 보장할 수 있다.
본 출원의 실시예의 일 측면에 따르면, 기체투과막에서 멀어지는 방향을 따라, 제2 관통공의 공경은 일정하게 유지된다.
본 출원의 실시예의 일 측면에 따르면, 기체투과막에서 멀어지는 방향을 따라, 적어도 일부 길이의 제2 관통공의 공경은 감소하는 추세를 나타낸다. 덮개 조립체가 배터리 셀에 사용되는 경우, 기체투과막의 일측이 배터리 조립체를 향하여 배터리 셀 내부의 기체와 직접 접촉되므로, 기체투과막에서 멀어지는 방향을 따라, 적어도 일부 길이의 제2 관통공의 공경이 감소하는 추세를 나타내도록 하면, 기체투과막이 배터리 셀 내부 기압의 작용에 의해 미리 바깥으로 변형이 발생하는 경우, 제2 관통공을 둘러싸는 공벽을 형성하여 공경이 감소하는 위치에서 기체투과막을 일정하게 지지할 수 있어, 변형이 발생하는 것을 방지하고, 기체투과막의 기체투과 효과 및 안전 성능을 보장할 수 있다.
본 출원의 실시예의 일 측면에 따르면, 기체투과막에서 멀어지는 방향을 따라, 제2 관통공의 공경은 점차 감소한다.
본 출원의 실시예의 일 측면에 따르면, 기체투과막에서 멀어지는 방향을 따라, 제2 관통공의 공경은 단계적으로 감소한다.
본 출원의 실시예의 일 측면에 따르면, 기체투과막에서 멀어지는 방향을 따라, 제2 관통공의 공경은 먼저 감소된 후 증가한다.
본 출원의 실시예의 일 측면에 따르면, 제1 관통공은 수용부 및 수용부로부터 연장되는 연장부를 포함하며, 수용부의 공경이 연장부의 공경보다 크고, 고정부재 및 지지부재의 적어도 일부가 수용부 내에 수용되어, 고정부재가 차지하는 공간이 감소하고, 배터리 셀의 전체적인 높이가 낮아진다.
본 출원의 실시예의 일 측면에 따르면, 수용부는 연장부를 둘러싸는 바닥벽을 구비하고, 제2 관통공과 연장부를 분리시키기 위해 기체투과막의 적어도 일부가 고정부재와 바닥벽 사이에 클램핑되며, 지지부재는 연장부로부터 멀어지는 기체투과막의 일측에 설치된다. 공경이 다른 수용부와 연장부는 단턱면(즉 바닥벽)을 형성하며, 단턱면은 고정부재를 지지할 수 있어, 고정부재와 덮개판을 용접 시 고정부재의 위치 결정이 용이하다.
본 출원의 실시예의 일 측면에 따르면, 고정부재는 오목홈을 구비하며, 오목홈은 제2 관통공을 둘러싸도록 설치되고, 기체투과막의 적어도 일부가 오목홈 내에 수용된다. 오목홈의 설치를 통해, 기체투과막이 차지하는 공간을 줄일 수 있어, 고정부재와 기체투과막의 전체적인 두께가 감소된다.
다른 측면으로, 본 출원의 실시예가 제공하는 배터리 셀은 개구를 구비한 하우징; 하우징에 수용되는 전극 조립체; 및 하우징에 연결되어 하우징의 개구를 피복하는 상술한 덮개 조립체;를 포함하며, 기체투과막은 전극 조립체 및 지지부재 사이에 위치한다.
본 출원의 실시예가 제공하는 배터리 셀은 상술한 각 실시예가 제공하는 덮개 조립체를 포함하며, 그 내부에 발생하는 기체가 기체투과막을 통해 배터리 셀의 외부로 배출될 수 있어, 기체가 하우징 내부에 축적되는 것을 방지하며, 전극 조립체의 성능이 개선되고, 배터리 셀의 수명이 향상된다. 또한 덮개 조립체 중 지지부재의 설치를 통해 기체투과막을 지지할 수 있어, 배터리 셀의 내부 압력이 비교적 큰 경우에도 기체투과막이 여전히 그 완전성을 유지할 수 있고, 기체투과막이 파손되는 상황을 방지할 수 있으며, 배터리 셀의 전체 수명 기간의 기체투과막의 기체투과 성능을 확보할 수 있어, 배터리 셀의 안전 성능을 보장할 수 있다.
또 다른 측면으로, 본 출원에 따른 실시예는 상술한 배터리 셀을 포함하는 배터리를 제공한다.
또 다른 측면으로, 본 출원에 따른 실시예는 전기에너지를 제공하기 위한 상술한 배터리를 포함하는 전기장치를 제공한다.
또 다른 측면으로, 본 출원에 따른 실시예는
개구를 구비한 하우징을 제공하는 단계;
하우징 내에 장입되는 전극 조립체를 제공하는 단계;
제1 관통공을 구비한 덮개판; 제1 관통공의 기체와 연통되는 제2 관통공을 구비하며, 덮개판을 연결하기 위한 고정부재; 고정부재와 연결되어 제2 관통공을 덮기 위한 기체투과막; 제2 관통공에 충진되어 고정부재와 연결되며, 기체투과막을 지지하기 위한 지지부재를 포함하는 덮개 조립체를 제공하여; 덮개 조립체를 개구에 설치하고 덮개판을 통해 하우징과 연결시킴으로써, 하우징 내의 기체가 기체투과막을 통해 고정부재로부터 통과되도록 하는 단계를 포함하는, 배터리 셀의 제조방법을 제공한다.
또 다른 측면으로, 본 출원에 따른 실시예는
개구를 구비한 하우징을 제공하도록 구성되는 제1 조립장치;
하우징 내에 장입되는 전극 조립체를 제공하도록 구성되는 제2 조립장치;
제1 관통공을 구비한 덮개판; 제1 관통공의 기체와 연통되는 제2 관통공을 구비하며, 덮개판을 연결하기 위한 고정부재; 고정부재와 연결되어 제2 관통공을 덮기 위한 기체투과막; 및 제2 관통공에 충진되어 고정부재와 연결되며, 기체투과막을 지지하기 위한 지지부재를 포함하는 덮개 조립체를 제공하여; 덮개 조립체를 개구에 설치하고 덮개판을 통해 하우징과 연결시킴으로써, 하우징 내의 기체가 기체투과막을 통해 고정부재로부터 통과되도록 구성되는 제3 조립장치를 포함하는, 배터리 셀의 제조장비를 제공한다.
본 출원의 실시예의 기술방안을 보다 명확히 설명하기 위하여, 이하 본 출원의 실시예에 대한 설명에 사용할 필요가 있는 도면에 대해 간단히 소개하고, 아래에서 설명되는 도면은 본 출원의 일부 실시예로서, 본 분야의 통상의 기술자에게 있어서, 창조적인 노동을 기울이지 않는다는 전제하에, 이러한 도면에 따라 다른 도면을 획득할 수도 있음은 자명하다.
도 1은 본 출원의 일 실시예의 차량 구조 설명도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시예의 배터리 팩의 분해 구조 설명도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예의 배터리 모듈의 부분 구조 설명도이다.
도 4는 본 출원의 일 실시예의 배터리 셀의 구조 설명도이다.
도 5는 본 출원의 일 실시예의 배터리 셀의 측면도이다.
도 6은 도 5의 A-A 방향의 단면도이다.
도 7은 도 6의 B 부위의 부분 확대도이다.
도 8은 본 출원의 일 실시예의 덮개 조립체의 부분 분해 구조 설명도이다.
도 9는 본 출원의 일 실시예의 덮개판의 부분 구조 설명도이다.
도 10은 본 출원의 다른 일 실시예의 덮개 조립체의 부분 구조 설명도이다.
도 11은 본 출원의 또 다른 일 실시예의 덮개 조립체의 부분 구조 설명도이다.
도 12는 본 출원의 또 다른 일 실시예의 덮개 조립체의 부분 구조 설명도이다.
도 13은 본 출원의 또 다른 일 실시예의 덮개 조립체의 부분 구조 설명도이다.
도 14는 본 출원의 일 실시예의 배터리 셀의 제조방법의 흐름 설명도이다.
도 15는 본 출원의 일 실시예의 배터리 셀의 제조장비의 구조 설명도이다.
첨부 도면에서, 도면은 실제 비율대로 제작되지 않았다.
이하 첨부도면과 실시예를 결합하여 본 출원의 실시방식에 대해 좀 더 상세히 설명한다. 이하 실시예의 상세한 기술과 첨부도면은 본 출원의 원리를 예시적으로 설명하기 위한 것이나, 본 출원의 범위를 제한하는데 사용될 수는 없으며, 즉 본 출원은 설명되는 실시예에 한정되지 않는다.
본 출원에 대한 설명에서, 별도의 설명이 없는 한, “복수”는 2개 이상을 의미하며; 용어 “상”, “하”, “좌”, “우”, “내”, “외”등이 지시하는 방위 또는 위치 관계는 단지 본 출원의 설명의 편의와 간략화를 위한 것일 뿐, 지시하는 장치 또는 소자가 반드시 특정한 방위를 구비하여, 특정한 방위로 구성 및 조작되어야 함을 지시하거나 암시하는 것이 아니므로, 이를 본 출원을 제한하는 것으로 이해해서는 안 된다. 이밖에, 용어 “제1”, “제2”, “제3” 등은 단지 설명의 목적을 위한 것일 뿐, 상대적인 중요성을 지시하거나 암시하는 것으로 이해해서는 안 된다. “수직”은 엄격한 의미 상의 수직이 아니며, 오차 허용 범위 이내이고, “평행”은 엄격한 의미 상의 평행이 아니며, 오차 허용 범위 이내이다.
하기의 설명에 출현하는 방위사는 모두 도면에 도시된 방향으로, 본 출원의 구체적인 구조를 한정하는 것이 아니다. 본 출원의 설명에서, 달리 명확히 규정 및 한정되지 않는 한, 용어 “장착”, “상호 연결”, “연결” 등 용어는 넓은 의미로 이해되어야 하며, 예컨대, 고정 연결일 수 있고, 착탈 가능한 연결, 또는 일체적 연결일 수도 있으며; 직접 연결일 수 있고, 중간 매체를 통한 간접적인 상호 연결일 수도 있다. 본 분야의 통상의 기술자에게 있어서, 구체적인 상황에 따라 본 출원에서의 상술한 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있을 것이다.
출원인은 기체투과막을 구비한 덮개 조립체가 작동 시 기체투과막이 파열되는 문제가 쉽게 발생한다는 것을 발견한 후, 덮개 조립체에 대해 연구 분석을 실시하였다. 출원인은 덮개 조립체에 사용되는 기체투과막의 두께가 매우 얇고, 강도가 낮으며 쉽게 변형되는 등의 문제가 있어, 기체투과막이 인장되어 소성 변형이 발생 시 내부의 나노 기공 또는 미세 기공의 수량이 많아지고 기공이 커짐에 따라 기체투과량이 커진다는 것을 발견하였다. 배터리 셀 내부 기체가 외부로 투과되는 양이 증가함과 동시에, 배터리 셀 내부로 외부의 과도한 수증기의 침투가 수반되어 배터리 셀의 전기적 성능(예컨대 수명, DCR 등) 및 안전성능에 위험을 가져온다. 또한, 배터리 셀 내부 압력이 증가 시, 기체투과막이 파열될 위험이 존재하며, 배터리 셀의 누액으로 인한 일련의 고장을 초래할 수 있다.
출원인이 발견한 상술한 문제에 기초하여, 출원인은 배터리 셀의 구조를 개선하였으며, 이하 본 출원의 실시예에 대해 추가적으로 설명한다.
본 출원을 보다 잘 이해할 수 있도록, 아래 도 1 내지 도 15를 결합하여 본 출원의 실시예에 대해 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 출원의 실시예는 배터리(10)를 전원으로 사용하는 전기장치를 제공한다. 상기 전기장치는 차량, 선박 또는 비행기 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 본 출원의 일 실시예는 차량(1)을 제공한다. 차량(1)은 연료 자동차, 가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있다. 신에너지 자동차는 순수 전기차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장형 전기차 등일 수 있다. 본 출원의 일 실시예에서, 차량(1)은 모터(1a), 컨트롤러(1b) 및 배터리(10)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(1b)는 배터리(10)가 모터(1a)에 전기를 공급하도록 제어하기 위한 것이다. 모터(1a)는 구동기구를 통해 차륜과 연결되어, 차량(1)이 주행하도록 구동시킨다. 배터리(10)는 차량(1)의 구동 전원으로서, 연료 또는 천연가스를 대체하거나 또는 부분적으로 대체하여 차량(1)에 구동 동력을 제공할 수 있다. 일 예시에서, 차량(1)의 바닥부 또는 헤드부 또는 후미부에 배터리(10)를 설치할 수 있다. 배터리(10)는 차량(1)에 전기를 공급하기 위한 것일 수 있다. 일 예시에서, 배터리(10)는 차량(1)의 작동 전원으로서, 차량(1)의 회로시스템에 사용될 수 있다. 예시적으로, 배터리(10)는 차량(1)의 시동, 네비게이션 및 주행 시의 작동 전기 수요를 위한 것일 수 있다.
도 2를 참조하면, 배터리(10)는 2개 이상의 배터리 모듈(20)을 포함할 수 있다. 일부 선택적인 실시예에서, 배터리(10)는 케이스 몸체를 더 포함한다. 배터리 모듈(20)은 케이스 몸체 내에 설치된다. 2개 이상의 배터리 모듈(20)은 케이스 몸체 내에 배열 배치된다. 케이스 몸체의 유형은 제한이 없다. 케이스 몸체는 프레임 형상의 케이스 몸체, 디스크 형상의 케이스 몸체 또는 박스 형상의 케이스 몸체 등일 수 있다. 예시적으로, 케이스 몸체는 배터리 모듈(20)을 수용하기 위한 제1 외부 하우징(11) 및 제1 외부 하우징(11)과 결합되는 제2 외부 하우징(12)을 포함한다. 제1 외부 하우징(11)과 제2 외부 하우징(12)은 결합된 후 배터리 모듈(20)의 수용부를 형성한다. 일부 실시예에서, 배터리(10)는 하나의 배터리 모듈(20)을 포함할 수도 있다. 기타 선택적인 실시예에서, 배터리(10)는 케이스 몸체(11) 및 케이스 몸체 내에 직접 설치되는 복수의 배터리 셀을 포함한다.
도 3을 참조하면, 상이한 전력 사용 수요를 만족시키기 위하여, 배터리 모듈(20)은 하나 또는 복수의 배터리 셀(30)을 포함할 수 있다. 복수의 배터리 셀(30)은 먼저 직렬, 병렬 또는 직렬-병렬 연결되어 배터리 모듈(20)을 구성하고, 복수의 배터리 모듈(20)은 다시 직렬, 병렬 또는 직렬-병렬 연결되어 배터리를 구성할 수 있다. 직렬-병렬이란 직렬과 병렬의 혼합을 의미한다. 예시적으로, 배터리(10)는 복수의 배터리 셀(30)을 포함할 수 있으며, 여기서, 복수의 배터리 셀(30) 사이는 직렬, 병렬 또는 직렬-병렬 연결될 수 있다. 복수의 배터리 셀(30)은 직접 케이스 몸체 내에 설치될 수 있다. 다시 말해서, 복수의 배터리 셀(30)은 직접 배터리(10)를 구성할 수 있고, 먼저 배터리 모듈(20)을 구성한 다음, 배터리 모듈(20)로 다시 배터리(10)를 구성할 수도 있다. 배터리 셀(30)은 리튬이온 배터리 셀, 리튬이온 1차전지, 리튬황 배터리, 나트륨리튬이온 배터리 또는 마그네슘이온 배터리를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
본 출원의 실시예의 배터리 셀(30)을 차량(1)에 응용 시, 배터리 셀(30)의 폭은 차량(1)의 높이와 동일하다. 차량(1)의 높이 방향에서의 공간의 제약으로 인해, 배터리 셀(30)의 폭 크기도 엄격히 제한되며, 이에 따라 배터리 셀(30)의 용량을 증가시켜야 할 경우, 배터리 셀(30)의 폭은 무한히 증가될 수 없고, 배터리 셀(30)의 길이는 증가될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 출원의 실시예의 배터리 셀은 하우징(31) 및 하우징(31) 내에 설치되는 전극 조립체(32)를 포함한다. 본 출원의 실시예의 하우징(31)은 사각형 구조 또는 기타 형상이다. 하우징(31)은 전극 조립체(32)와 전해액을 수용하는 내부 공간 및 내부 공간과 연통되는 개구를 구비한다. 하우징(31)은 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 플라스틱 등 소재로 제조될 수 있다. 전극 조립체(32)는 배터리 셀(30)이 충방전 기능을 구현하는 핵심 구성부재이다.
본 출원의 실시예의 전극 조립체는 제1 극판, 제2 극판 및 제1 극판과 제2 극판 사이에 위치하는 분리막이 함께 적층되거나 권취되어 형성되며, 여기서, 분리막은 제1 극판과 제2 극판 사이에 개재되는 절연체이다. 본 실시예에서, 예시적으로 제1 극판은 양극판이고, 제2 극판은 음극판인 예를 들어 설명한다. 양극판과 음극판은 모두 코팅 영역과 비코팅 영역을 포함하며, 양극판의 활물질은 양극판의 코팅 영역에 코팅되고, 음극판의 활물질은 음극판의 코팅 영역에 코팅된다. 코팅 영역에서, 활물질은 박판 금속 호일로 형성된 집전체에 코팅되고, 비코팅 영역에는 활물질이 코팅되지 않는다. 전극 조립체(32)는 2개의 전극탭, 즉 양극탭과 음극탭을 더 포함한다. 양극판의 코팅 영역과 음극판의 코팅 영역은 본체부를 형성한다. 양극판의 비코팅 영역에 양극탭이 적층 형성되고, 음극판의 비코팅 영역에 음극탭이 적층 형성된다. 일부 실시예에서, 본체부는 높이 방향을 따라 대향으로 설치되는 2개의 단부면을 구비하며, 양극탭과 음극탭은 각각 본체부의 일 단부면으로부터 연장될 수 있다.
본 출원의 실시예의 배터리 셀(30)은 덮개 조립체(33)를 더 포함한다. 덮개 조립체(33)는 하우징(31)과 연결되어 하우징(31)의 개구를 밀봉한다. 예시적으로, 덮개 조립체(33)와 하우징(31)은 용접 연결될 수 있다.
도 4 내지 도 9를 참조하면, 본 출원의 실시예가 제공하는 덮개 조립체(33)는 덮개판(331), 고정부재(332), 기체투과막(333) 및 지지부재(334)를 포함하며, 덮개판(331)은 제1 관통공(337)을 구비한다. 고정부재(332)는 덮개판(331)을 연결하기 위한 것으로서, 고정부재(332)는 제2 관통공(338)을 구비하며, 제2 관통공(338)은 제1 관통공(337)의 기체와 연통되도록 구성된다. 기체투과막(333)은 고정부재(332)와 연결되고, 기체투과막(333)은 제2 관통공(338)을 덮기 위한 것이다. 지지부재(334)는 제2 관통공(338)에 충진되어 고정부재(332)에 연결되며, 지지부재(334)는 기체투과막(333)을 지지하여 기체투과막(333)을 거친 기체가 통과되도록 하기 위한 것이다.
전극 조립체(32)는 충방전 과정에서 기체(예를 들어 CO, CO2, CH4, C2H6, H2 등 기체)가 발생할 수 있으며, 기체가 축적됨에 따라, 하우징(31) 내부의 내부 압력이 끊임없이 상승하여 배터리의 변형, 전극 조립체(32)의 성능 악화를 유발하기 쉬운 위험이 있다. 제1 예시적인 실시예의 배터리 셀(30)에서, 제2 관통공(338)은 제1 관통공(337)의 기체와 연통되며, 기체투과막(333)은 기체투과 기능을 구비하므로, 발생되는 기체가 제1 관통공(337), 기체투과막(333)과 제2 관통공(338)을 통해 배터리 셀(30)의 외부로 배출될 수 있어, 기체가 하우징(31)의 내부에 축적되는 것을 방지할 수 있으며, 전극 조립체(32)의 성능이 개선되고, 배터리 셀(30)의 수명이 향상된다.
지지부재(334)의 설치를 통해 기체투과막(333)을 지지할 수 있어, 배터리 셀(30)의 내부 압력이 비교적 큰 경우에도 기체투과막(333)은 여전히 그 완전성을 유지할 수 있으며, 기체투과막(333)이 파손되는 상황을 방지할 수 있어, 배터리 셀(30)의 전체 수명 기간의 기체투과막(333)의 기체투과 성능을 확보할 수 있으며, 나아가 배터리 셀(30)의 안전 성능을 보장할 수 있다.
선택적으로, 덮개 조립체(33)는 전극 단자(335)를 더 포함하며, 전극단자(335)는 덮개판(331)에 설치되고, 전극단자(335)는 덮개판(331)의 외부에 돌출되어 각각 양극 극판과 음극 극판에 전기적으로 접속되며, 전극단자(335)의 외형은 원형일 수 있고, 사각형일 수도 있으며, 여기서는 이에 대해 한정하지 않는다. 2개 이상의 배터리 셀(30)은 각각의 전극단자(335)를 통해 직렬, 병렬 또는 직렬-병렬 연결을 구현할 수 있다.
선택적으로, 덮개판(331)은 금속 박판으로 형성되며, 전해질 용액을 주입하기 위한 주입공 및 상기 주입공을 밀봉하기 위한 밀봉 플러그가 설치된다. 덮개판(331)에 관통되는 단자공이 더 설치되며, 전극단자(335)는 덮개판(331)의 일측에 설치되어 단자공을 덮는다. 전극단자(335)는 원기둥형 형상으로 형성되며, 그 외주를 둘러싸는 연결부재를 통해 덮개판(331)에 고정된다.
선택적으로, 덮개 조립체(33)는 파열판(336)을 더 포함하며, 파열판(336)은 하우징(31)의 내부 압력이 설정값에 도달 시 파열되도록 구성된다.
선택적으로, 덮개판(331)에 관통되는 배기공이 설치되며, 파열판(336)은 덮개판(331)에 고정되어 배기공을 피복한다. 파열판(336)은 취약 영역을 구비하며, 전극 조립체(32)에 과충진, 단락 등의 원인으로 인해 다량의 기체가 발생 시, 배터리 셀(30) 내부의 기압이 상승하여 상기 취약 영역의 파열판(336)이 파열되며, 기체가 배기공을 거쳐 배터리 셀(30)의 외부로 배출됨으로써, 배터리 셀(30)의 폭발 위험성이 감소된다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 선택적으로, 본 출원의 상술한 각 실시예가 제공하는 덮개 조립체(33)는, 그 덮개판(331)에 구비된 제1 관통공(337)이 덮개판(331) 양측의 공간과 연통된다. 일 실시예에서, 제1 관통공(337)은 덮개판(331)의 두께 방향을 따라 덮개판(331)을 관통하며, 다시 말해서, 제1 관통공(337)의 축선은 덮개판(331)의 두께 방향과 평행된다.
일부 실시예에서, 고정부재(332)는 덮개판(331)에 연결된다. 선택적으로, 고정부재(332)는 용접 방식을 통해 덮개판(331)에 고정 연결된다.
선택적으로, 고정부재(332)에 구비된 제2 관통공(338)은 덮개판(331)의 두께 방향을 따라 고정부재(332)를 관통하며, 다시 말해서, 제2 관통공(338)의 축선도 덮개판(331)의 두께 방향과 평행된다. 제1 관통공(337) 중의 기체는 자유롭게 제2 관통공(338)에 유입될 수 있으며, 물론, 제2 관통공(338) 내의 기체 역시 자유롭게 제1 관통공(337)에 유입될 수 있다.
일부 선택적일 실시예에서, 고정부재(332)는 제2 관통공(338)을 구비한 금속 링 몸체이며, 구조가 단순하여, 덮개판(331)과의 연결 및 기체투과막(333)의 장착에 유리하다.
일부 선택적인 실시예에서, 기체투과막(333)은 기체투과 특성을 갖는 고분자 소재(예를 들어 PP, PE 및 PU 중의 하나 또는 둘 이상의 조합)로 제조되며, 액체를 차단할 수 있다. 기체투과막(333)과 고정부재(332)가 일체로 연결되어 제1 관통공(337)을 차단하기 때문에, 기체투과막(333)과 고정부재(332)는 전해질 용액을 차단할 수 있어, 전해질 용액의 누출을 방지할 수 있다.
선택적으로, 기체투과막(333)과 고정부재(332)는 화학결합(이온결합 또는 공유결합)을 통해 서로 연결된다. 구체적으로, 먼저 기체투과막(333)과 고정부재(332)에 대해 표면 처리를 실시하여, 기체투과막(333)의 표면과 고정부재(332)의 표면에 작용기를 형성한 다음, 열 복합 방식을 통해 기체투과막(333)과 고정부재(332)를 연결하며, 기체투과막(333)과 고정부재(332)의 결합면 부위에서, 기체투과막(333)의 작용기와 고정부재(332)의 작용기는 화학결합을 통해 연결된다.
기체투과막(333)이 화학결합을 통해 고정부재(332)와 직접 연결될 경우, 기체투과막(333)과 고정부재(332)의 연결 강도가 효과적으로 증가되고, 기체투과막(333)이 기체의 충격에 의해 고정부재(332)로부터 탈락될 위험이 감소될 수 있으며, 배터리 셀(30)의 밀봉 성능이 향상된다.
선택적으로, 기체투과막(333)의 적어도 일부는 고정부재(332)와 덮개판(331) 사이에 클램핑된다. 고정부재(332)와 덮개판(331)이 기체투과막(333)을 클램핑할 수 있어, 기체투과막(333)이 탈락될 위험이 더욱 감소한다.
선택적으로, 도 9를 참조하면, 제1 관통공(337)은 수용부(337a) 및 수용부(337a)로부터 연장되는 연장부(337b)를 포함하며, 수용부(337a)의 공경은 연장부(337b)의 공경보다 크다. 수용부(337a)와 연장부(337b)는 동축의 구멍이다. 연장부(337b)는 전극 조립체(32)에 인접한 수용부(337a)의 일측에 위치한다. 고정부재(332)의 적어도 일부가 수용부(337a) 내에 수용되어, 고정부재(332)가 차지하는 공간을 줄이고, 배터리 셀(30)의 전체적인 높이가 낮아진다.
수용부(337a)는 연장부(337b)를 둘러싸는 바닥벽(337c)을 구비하며, 고정부재(332)는 바닥벽(337c)의 일측에 위치한다. 공경이 다른 수용부(337a)와 연장부(337b)는 단턱면(즉 바닥벽(337c))을 형성하며, 단턱면은 고정부재(332)를 지지할 수 있어, 고정부재(332)와 덮개판(331)을 용접 시 고정부재(332)의 위치 결정이 용이하다. 수용부(337a)는 고정부재(332)를 둘러싸는 측벽을 더 구비하며, 바닥벽(337c)과 측벽이 둘러싸여 수용부(337a)를 형성한다.
기체투과막(333)의 적어도 일부는 고정부재(332)와 바닥벽(337c)에 클램핑되어, 제2 관통공(338)과 연장부(337b)를 분리시키며, 지지부재(334)는 연장부(337b)로부터 멀어지는 기체투과막(333)의 일측에 설치된다. 기체투과막(333)은 전체적으로 연장부(337b)의 외측에 위치하며, 그 외주의 고리형 가장자리부가 고정부재(332)와 바닥벽(337c) 사이에 클램핑된다. 밀봉 성능이 향상되고, 전해질 용액이 바닥벽(337c)과 기체투과막(333) 사이로부터 유출되는 것을 방지하며, 가장자리부가 압축 상태에 있도록 할 수 있다.
선택적으로, 고정부재(332)는 오목홈(339)을 구비하며, 오목홈(339)은 제2 관통공(338)을 둘러싸고 설치되어, 기체투과막(333)의 적어도 일부가 오목홈(339) 내에 수용된다. 오목홈(339)의 설치를 통해, 기체투과막(333)이 차지하는 공간을 줄이고, 고정부재(332)와 기체투과막(333)의 전체적인 두께를 감소시킬 수 있다. 기체투과막(333)의 두께는 오목홈(339)의 깊이보다 약간 클 수 있으며, 고정부재(332)와 덮개판(331)을 조립 시, 고정부재(332)가 바닥벽(337c)에 접합되어, 기체투과막(333)이 압축됨으로써 밀봉 성능이 향상된다.
선택적으로, 고정부재(332)는 덮개판(331)에 용접된다. 구체적으로, 측벽과 고정부재(332)의 바깥 가장자리의 경계 부위를 따라 용접된다.
일종의 선택적인 실시방식으로서, 본 출원의 실시예가 제공하는 덮개 조립체(33)의 지지부재(334)는 소수성 기체투과 소재를 포함하며, 지지부재(334)로서 소수성 기체투과 소재를 채택할 경우, 기체투과막(333)을 지지하는 요건을 만족시키는 기초 하에, 기체투과막(333)을 통과한 기체가 원활하게 지지부재(334)로부터 통과되도록 보장할 수 있어, 기체투과막(333)의 기체 투과 효과가 보장될 뿐만 아니라, 수증기 등을 차단할 수도 있어, 수증기가 배터리 셀(30) 내부로 진입하여 배터리 셀(30)에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있으며, 배터리 셀(30) 내부의 전해액이 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
선택적으로, 지지부재(334)는 제2 관통공(338)에 충진되고 고정부재(332)가 화학결합(이온결합 또는 공유결합)을 통해 서로 연결된다. 예시적으로, 먼저 지지부재(334)와 고정부재(332)에 대해 표면 처리를 수행하여, 지지부재(334)의 표면과 고정부재(332)의 표면에 작용기를 형성한 다음, 열복합 방식을 통해 지지부재(334)와 고정부재(332)를 연결하며, 지지부재(334)와 고정부재(332)의 결합면에서, 지지부재(334)의 작용기와 고정부재(332)의 작용기가 화학결합을 통해 연결된다. 물론, 일부 실시예에서, 지지부재(334)와 고정부재(332) 사이를 금속결합, 기계적 억지끼워맞춤 또는 접착 결합 등을 통해 연결할 수도 있으며, 지지부재(334)와 고정부재(332) 사이의 연결강도 요구를 만족시킬 수만 있으면 된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 일종의 선택적인 실시 방식으로서, 기체투과막(333)에서 멀어지는 방향을 따라, 제2 관통공(338)의 공경은 일정하게 유지될 수 있고, 제2 관통공(338)의 성형 및 지지부재(334)의 설치에 유리하여, 공기투과막(333)을 지지하는 요건을 보장할 수 있다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 일부 실시예에서, 기체투과막(333)에서 멀어지는 방향을 따라, 적어도 일부 길이의 제2 관통공(338)의 공경은 감소하는 추세를 나타낸다. 덮개 조립체(33)가 배터리 셀(30)에 사용되는 경우, 그 기체투과막(333)의 일측이 배터리 조립체를 향하여 직접 배터리 셀(30) 내부의 기체와 접촉된다. 기체투과막(333)에서 멀어지는 방향을 따라, 적어도 일부 길이의 제2 관통공(338)의 공경이 감소 추세를 나타내는 경우, 기체투과막(333)이 배터리 셀(30) 내부 기압의 작용에 의해 미리 바깥으로 변형이 발생하였을 때, 제2 관통공(338)을 둘러싸며 형성된 공벽이 공경이 감소하는 위치에서 기체투과막(333)을 일정하게 지지할 수 있어, 변형이 발생하는 것을 감소시키거나 방지하고, 기체투과막(333)의 기체투과 효과 및 안전 성능을 보장할 수 있다.
예시적으로, 도 11을 참조하면, 기체투과막(333)에서 멀어지는 방향을 따라, 제2 관통공(338)의 공경은 점차 감소할 수 있으며, 제2 관통공(338)은 테이퍼형 홀 형태일 수 있고, 지지부재(334)는 제2 관통공(338)에 충진되어 고정부재(332)와 연결된다.
일부 실시예에서, 도 12에 도시된 바와 같이, 기체투과막(333)에서 멀어지는 방향을 따라, 제2 관통공(338)의 공경은 단계적으로 감소한다. 제2 관통공(338)은 계단형 홀 형태일 수 있으며, 지지부재(334)는 제2 관통공(338)에 충진되어 고정부재(332)와 연결된다.
물론, 일부 실시예에서, 도 13에 도시된 바와 같이, 기체투과막(333)에서 멀어지는 방향을 따라, 제2 관통공(338)의 공경은 먼저 감소된 후 증가할 수도 있으며, 마찬가지로 기체투과막(333)의 기체투과 효과 및 안전성능 요구를 만족시킬 수 있다.
일부 선택적인 실시예에서, 지지부재(334)의 용융점은 기체투과막(333)의 용융점보다 높다. 배터리 셀(30)의 온도가 기체투과막(333)의 용융점에 도달한 후 기체투과막(333)에 변형과 유동이 발생하면, 지지부재(334)의 용융점이 기체투과막(333)의 용융점보다 높기 때문에, 이때 지지부재(334)의 소재가 그 용융점에 도달하지 않아, 기체투과막(333) 소재에 대해 지지대 역할을 할 수 있어, 기체투과막(333)의 유동과 변형이 감소된다.
일종의 선택적인 실시방식으로서, 본 출원의 실시예가 제공하는 덮개 조립체(33)에서, 지지부재(334)의 용융점과 기체투과막(333)의 용융점의 차이값은 10℃ 이상이다. 상술한 구성을 통해, 기체투과막(333)에 변형과 유동이 발생 시 지지부재(334)에 변형이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있어, 기체투과막(333) 소재에 대한 지지 작용을 보장할 수 있다.
일부 선택적인 실시예에서, 지지부재(334)와 고정부재(332)의 연결부위의 전단 강도는 0.3 MPa 이상이다. 배터리 셀(30) 내부 압력이 증가 시, 지지부재(334)의 형상 안정성 및 지지부재(334)와 고정부재(332) 사이의 연결 강도의 안정성을 보장할 수 있어, 기체투과막(333)에 대한 지지 효과를 확보할 수 있으며, 기체투과막(333)의 변형, 심지어 파열을 방지하여 기체투과막(333)의 기체투과 효과를 보장할 수 있다.
일종의 선택적인 실시방식으로서, 본 출원의 실시예가 제공하는 덮개 조립체(33)는 그 지지부재(334)의 기체투과량이 기체투과막(333)의 기체투과량보다 크다. 기체투과막(333)은 배터리의 전체적인 기체투과 효과를 제어하는 소재이므로, 기체투과막(333)을 통과한 기체는 원활하게 지지부재(334)로부터 배터리 셀(30)의 외부로 배출될 수 있어야 한다. 지지부재(334)의 기체투과량이 기체투과막(333)의 기체투과량보다 크도록 하면, 배터리 셀(30) 내부에서 기체투과막(333)을 통과한 기체가 원활하게 지지부재(334)를 통해 배출되도록 할 수 있어, 배터리 셀(30)의 안전 성능을 보장할 수 있다.
일부 선택적인 실시예에서, 제1 관통공(337)의 반경방향에서, 기체투과막(333)의 최대 치수와 지지부재(334)의 최대 치수 사이의 차이값은 8 mm 이상이며, 제1 관통공(337)의 축방향에서, 기체투과막(333)의 기하 중심의 정투영이 지지부재(334)의 기하 중심의 정투영과 서로 중첩된다. 기체투과막(333)의 사방과 지지부재(334) 사이의 결합 면적을 보장할 수 있어, 기체투과막(333)과 지지부재(334) 사이의 복합 강도 및 밀봉 성능을 보장할 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 다른 측면으로, 본 출원의 실시예는 도 4 내지 도 13에 도시된 실시예의 배터리 셀을 제조할 수 있는 배터리 셀(30)의 제조방법을 더 제공하며, 방법은,
S100: 개구를 구비한 하우징(31)을 제공하는 단계;
S200: 하우징(31) 내에 장입되는 전극 조립체(32)를 제공하는 단계;
S300: 제1 관통공(337)을 구비한 덮개판(331); 제1 관통공(337)의 기체와 연통되는 제2 관통공(338)을 구비하며, 덮개판(331)을 연결하기 위한 고정부재(332); 고정부재(332)와 연결되어 제2 관통공(338)을 덮기 위한 기체투과막(333); 제2 관통공(338)에 충진되어 고정부재(332)와 연결되며, 기체투과막(333)을 지지하기 위한 지지부재(334)를 포함하는 덮개 조립체(33)를 제공하여; 덮개 조립체(33)를 개구에 설치하고 덮개판(331)을 통해 하우징(31)과 연결시킴으로써, 하우징(31) 내의 기체가 기체투과막(33)을 통해 고정부재(332)로부터 통과되도록 하는 단계를 포함한다.
본 출원의 실시예가 제공하는 배터리 셀(30)의 제조방법으로 제조하여 형성된 배터리 셀(30)은 그 내부에 발생하는 기체가 기체투과막(333)을 통해 배터리 셀(30)의 외부로 배출될 수 있어, 기체가 하우징(31) 내부에 축적되는 것을 방지하며, 전극 조립체(32)의 성능이 개선되고, 배터리 셀(30)의 수명이 향상된다. 지지부재(334)의 설치를 통해 기체투과막(333)을 지지할 수 있어, 배터리 셀(30)의 내부 압력이 비교적 큰 경우에도 기체투과막(333)은 여전히 그 완전성을 유지할 수 있고, 기체투과막(333)이 파손되는 상황을 방지할 수 있으며, 배터리 셀(30)의 전체 수명 기간의 기체투과막(333)의 기체투과 성능을 확보할 수 있어, 배터리 셀(30)의 안전 성능을 보장할 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 또 다른 측면으로, 본 출원의 실시예는 도 4 내지 도 13에 도시된 실시예의 배터리 셀을 제조할 수 있는 배터리 셀(30)의 제조장비(100)를 더 제공하며, 장비(100)는 제1 조립장치(101), 제2 조립장치(102) 및 제3 조립장치(103)를 포함한다. 제1 조립장치(101)는 개구를 구비한 하우징(31)을 제공하도록 구성된다. 제2 조립장치(102)는 하우징(31) 내에 장입되는 전극 조립체(32)를 제공하도록 구성된다. 제3 조립장치(103)는 제1 관통공(337)을 구비한 덮개판(331), 제1 관통공(337)의 기체와 연통되는 제2 관통공(338)을 구비하며, 덮개판(331)을 연결하기 위한 고정부재(332), 고정부재(332)와 연결되어 제2 관통공(338)을 덮기 위한 기체투과막(333), 제2 관통공(338)에 충진되어 고정부재(332)와 연결되며, 기체투과막(333)을 지지하기 위한 지지부재(334)를 포함하는 덮개 조립체(33)를 제공하여; 덮개 조립체(33)를 개구에 설치하고 덮개판(331)을 통해 하우징(31)과 연결시킴으로써, 하우징(31) 내의 기체가 기체투과막(333)을 통해 고정부재(332)로부터 통과되도록 구성된다.
본 출원의 실시예가 제공하는 배터리 셀(30)의 제조장비는 상기 각 실시예가 제공하는 배터리 셀(30)을 제조하는데 사용될 수 있으며, 또한 제조하여 형성된 배터리 셀(30)은 그 내부에 발생하는 기체가 기체투과막(333)을 통해 배터리 셀(30)의 외부로 배출될 수 있어, 기체가 하우징(31) 내부에 축적되는 것을 방지하며, 전극 조립체(32)의 성능이 개선되고, 배터리 셀(30)의 수명이 향상된다. 지지부재(334)의 설치를 통해 기체투과막(333)을 지지할 수 있어, 배터리 셀(30)의 내부 압력이 비교적 큰 경우에도 기체투과막(333)은 여전히 그 완전성을 유지할 수 있고, 기체투과막(333)이 파손되는 상황을 방지할 수 있으며, 배터리 셀(30)의 전체 수명 기간의 기체투과막(333)의 기체투과 성능을 확보할 수 있어, 배터리 셀(30)의 안전 성능을 보장할 수 있다.
비록 이미 바람직한 실시예를 참고하여 본 출원에 대해 설명하였으나, 본 출원의 범위를 벗어나지 않는 한, 실시예에 대해 각종 변경을 실시할 수 있고, 그 중의 부재를 등가물로 대체할 수 있다. 특히, 구조적인 충돌이 없는 한, 각 실시예에서 언급된 각종 기술 특징은 모두 임의의 방식으로 조합될 수 있다. 본 출원은 본문에 개시된 특정 실시예에 한정되지 않고, 청구범위의 범위 내에 속하는 모든 기술방안을 포함한다.
1: 차량 1a: 모터
1b: 컨트롤러 10: 배터리
11: 제1 외부 하우징 12: 제2 외부 하우징
20: 배터리 모듈 30: 배터리 셀
31: 하우징 32: 전극 조립체
33: 덮개 조립체 331: 덮개판
332: 고정부재 333: 기체투과막
334: 지지부재 335: 전극단자
336: 파열판 337: 제1 관통공
337a: 수용부 337b: 연장부
337c: 바닥벽 338: 제2 관통공
339: 오목홈 100: 장비
101: 제1 조립장치 102: 제2 조립장치
103: 제3 조립장치

Claims (18)

  1. 배터리 셀의 덮개 조립체에 있어서,
    제1 관통공을 구비한 덮개판;
    상기 제1 관통공의 기체와 연통되는 제2 관통공을 구비하며, 상기 덮개판을 연결하기 위한 고정부재;
    상기 고정부재와 연결되어, 상기 제2 관통공을 덮기 위한 기체투과막;
    상기 제2 관통공에 충진되어 상기 고정부재와 연결되며, 상기 기체투과막을 지지하여 상기 기체투과막을 거친 기체가 통과되도록 하기 위한 지지부재를 포함하는, 덮개 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재의 용융점이 상기 기체투과막의 용융점보다 높은, 덮개 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지부재의 용융점과 상기 기체투과막의 용융점의 차이값이 10℃ 이상인, 덮개 조립체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지부재와 상기 고정부재의 연결부위의 전단 강도가 0.3 MPa 이상인, 덮개 조립체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지부재의 기체투과량이 상기 기체투과막의 기체투과량보다 큰, 덮개 조립체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정부재는 상기 제2 관통공을 구비한 금속 링 몸체이고, 상기 지지부재는 소수성 기체투과 소재를 포함하며, 상기 지지부재와 상기 고정부재는 화학결합을 통해 상호 연결되거나 또는 금속결합을 통해 상호 연결되는, 덮개 조립체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 관통공의 반경방향에서, 상기 기체투과막의 최대 치수와 상기 지지부재의 최대 치수 사이의 차이값은 8 mm 이상이며, 상기 제1 관통공의 축방향에서, 상기 기체투과막의 기하 중심의 정투영이 상기 지지부재의 기하 중심의 정투영과 서로 중첩되는, 덮개 조립체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체투과막에서 멀어지는 방향을 따라, 상기 제2 관통공의 공경이 일정하게 유지되는, 덮개 조립체.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체투과막에서 멀어지는 방향을 따라, 적어도 일부 길이의 상기 제2 관통공의 공경이 감소 추세를 나타내는, 덮개 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기체투과막에서 멀어지는 방향을 따라, 상기 제2 관통공의 공경이 점차 감소하거나;
    또는, 상기 기체투과막에서 멀어지는 방향을 따라, 상기 제2 관통공의 공경이 단계적으로 감소하거나;
    또는, 상기 기체투과막에서 멀어지는 방향을 따라, 상기 제2 관통공의 공경이 먼저 감소된 후 증가하는, 덮개 조립체.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 관통공은 수용부 및 상기 수용부로부터 연장되는 연장부를 포함하며, 상기 수용부의 공경은 상기 연장부의 공경보다 크고, 상기 고정부재 및 상기 지지부재의 적어도 일부가 상기 수용부 내에 수용되는, 덮개 조립체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 연장부를 둘러싸는 바닥벽을 구비하고, 상기 제2 관통공과 상기 연장부를 분리시키기 위해 상기 기체투과막의 적어도 일부가 상기 고정부재와 상기 바닥벽 사이에 클램핑되며, 상기 지지부재는 상기 연장부로부터 멀어지는 상기 기체투과막의 일측에 설치되는, 덮개 조립체.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정부재는 오목홈을 구비하며, 상기 오목홈은 상기 제2 관통공을 둘러싸도록 설치되어, 상기 기체투과막의 적어도 일부가 상기 오목홈 내에 수용되는, 덮개 조립체.
  14. 배터리 셀에 있어서,
    개구를 구비한 하우징;
    상기 하우징에 수용되는 전극 조립체; 및
    상기 하우징에 연결되어 상기 하우징의 개구를 피복하며, 상기 기체투과막이 상기 전극 조립체 및 상기 지지부재 사이에 위치하는, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 덮개 조립체를 포함하는, 배터리 셀.
  15. 배터리에 있어서,
    제14항에 따른 배터리 셀을 포함하는, 배터리.
  16. 전기장치에 있어서,
    전기에너지를 제공하기 위한, 제15항에 따른 배터리를 포함하는, 전기장치.
  17. 배터리 셀의 제조방법에 있어서,
    개구를 구비한 하우징을 제공하는 단계;
    상기 하우징 내에 장입되는 전극 조립체를 제공하는 단계;
    제1 관통공을 구비한 덮개판; 상기 제1 관통공의 기체와 연통되는 제2 관통공을 구비하며, 상기 덮개판을 연결하기 위한 고정부재; 상기 고정부재와 연결되어 상기 제2 관통공을 덮기 위한 기체투과막; 상기 제2 관통공에 충진되어 상기 고정부재와 연결되며, 상기 기체투과막을 지지하기 위한 지지부재를 포함하는 덮개 조립체를 제공하여; 상기 덮개 조립체를 상기 개구에 설치하고 상기 덮개판을 통해 상기 하우징과 연결시킴으로써, 상기 하우징 내의 기체가 상기 기체투과막을 통해 상기 고정부재로부터 통과되도록 하는 단계를 포함하는, 배터리 셀의 제조방법.
  18. 배터리 셀의 제조장비에 있어서,
    개구를 구비한 하우징을 제공하도록 구성되는 제1 조립장치;
    상기 하우징 내에 장입되는 전극 조립체를 제공하도록 구성되는 제2 조립장치;
    제1 관통공을 구비한 덮개판; 상기 제1 관통공의 기체와 연통되는 제2 관통공을 구비하며, 상기 덮개판을 연결하기 위한 고정부재; 상기 고정부재와 연결되어 상기 제2 관통공을 덮기 위한 기체투과막; 상기 제2 관통공에 충진되어 상기 고정부재와 연결되며, 상기 기체투과막을 지지하기 위한 지지부재를 포함하는 덮개 조립체를 제공하여; 상기 덮개 조립체를 상기 개구에 설치하고 상기 덮개판을 통해 상기 하우징과 연결시킴으로써, 상기 하우징 내의 기체가 상기 기체투과막을 통해 상기 고정부재로부터 통과되도록 구성되는 제3 조립장치를 포함하는, 배터리 셀의 제조장비.
KR1020227038614A 2020-10-28 2020-10-28 덮개 조립체, 배터리 셀, 배터리, 전기장치, 방법 및 장비 KR20220162789A (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2020/124528 WO2022087919A1 (zh) 2020-10-28 2020-10-28 盖组件、电池单体、电池、用电装置、方法及设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220162789A true KR20220162789A (ko) 2022-12-08

Family

ID=81383447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227038614A KR20220162789A (ko) 2020-10-28 2020-10-28 덮개 조립체, 배터리 셀, 배터리, 전기장치, 방법 및 장비

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220311087A1 (ko)
EP (1) EP4071896A4 (ko)
JP (1) JP2023524735A (ko)
KR (1) KR20220162789A (ko)
CN (1) CN115699416A (ko)
WO (1) WO2022087919A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022252114A1 (zh) * 2021-06-01 2022-12-08 宁德时代新能源科技股份有限公司 端盖组件、电池单体、电池、电池单体的制造设备和方法
CN115579591B (zh) * 2022-11-14 2023-03-21 深圳海润新能源科技有限公司 盖板组件、电池、电池的组装方法、电池包以及用电设备

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4567118A (en) * 1983-07-11 1986-01-28 Duracell Inc. Cell vent
US5132175A (en) * 1989-06-12 1992-07-21 Globe-Union Inc. Battery vent cap
JP4293799B2 (ja) * 2002-09-17 2009-07-08 三洋電機株式会社 二次電池
JP5127258B2 (ja) * 2007-02-08 2013-01-23 株式会社オプトニクス精密 ガス透過性安全弁および電気化学素子
WO2013128226A1 (en) * 2012-03-02 2013-09-06 Johnson Controls Autobatterie Gmbh & Co. Kgaa Venting device for an electrochemical battery and battery with a venting device
CN203013810U (zh) * 2012-12-21 2013-06-19 海芝通电子(深圳)有限公司 锂电池的盖板结构
JP2015170470A (ja) * 2014-03-06 2015-09-28 日東電工株式会社 通気性容器用蓋体、通気性容器及び通気性容器用蓋体の製造方法
JP2015181153A (ja) * 2014-03-06 2015-10-15 日東電工株式会社 気体透過部材及び通気性容器
JP7080548B2 (ja) * 2016-09-16 2022-06-06 日東電工株式会社 水素排出部品
CN207504031U (zh) * 2017-12-06 2018-06-15 深圳市科达利实业股份有限公司 一种电池盖板结构及电池
CN110391367B (zh) * 2019-08-08 2022-01-28 宁德时代新能源科技股份有限公司 二次电池的盖组件及二次电池
US11621455B2 (en) * 2019-12-23 2023-04-04 Saft America Vent assembly with membrane

Also Published As

Publication number Publication date
EP4071896A1 (en) 2022-10-12
CN115699416A (zh) 2023-02-03
US20220311087A1 (en) 2022-09-29
JP2023524735A (ja) 2023-06-13
EP4071896A4 (en) 2023-08-23
WO2022087919A1 (zh) 2022-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7422789B2 (ja) 電池、その関連装置、製造方法及び製造機器
KR102541798B1 (ko) 단부 커버 조립체, 이차 배터리, 배터리 팩 및 배터리를 이용한 장치
CN215988974U (zh) 电池单体、电池以及用电装置
CN112820987B (zh) 电池单体及其制造方法和制造系统、电池以及用电装置
JP2023521121A (ja) エンドカバーアセンブリ、電池セル、電池、電力消費用装置及び注液方法
CN216120664U (zh) 电池单体、电池及用电装置
EP4095966A1 (en) Battery cell and manufacturing method and system therefor, battery, and electrical device
JP6192509B2 (ja) 組電池
EP4030553A1 (en) End cover assembly, battery cell, battery pack, device, and liquid injection method
US20220311087A1 (en) Cover assembly, battery cell, battery, electric device, method and apparatus
CN218769959U (zh) 电池单体、电池以及用电装置
CN212182380U (zh) 二次电池及其盖组件、电池模块和使用二次电池的装置
CN216720087U (zh) 电池单体、电池及用电装置
CN216213915U (zh) 电池单体、电池及用电装置
JP2023531129A (ja) エンドキャップアセンブリ、電池単体、電池および電力使用装置
KR20150059515A (ko) 가스 배출 수단을 포함하고 있는 전지팩
US11955657B2 (en) Battery, powered device, method for preparing battery, and device for preparing battery
CN218586157U (zh) 电池单体、电池以及用电装置
WO2023108569A1 (zh) 排气装置、电池单体、电池及用电装置
JP7481497B2 (ja) 電池セル、その製造方法及び製造システム、電池並びに電力消費装置
JP2023530213A (ja) 電池、電力消費装置、電池を製造する方法と装置
CN219801085U (zh) 电池单体、电池及用电装置
EP4270597A1 (en) Battery, electric device, and method for manufacturing battery
CN220456568U (zh) 电池箱、电池和用电装置
US20240145887A1 (en) Battery cell, battery, electric apparatus, and manufacturing method and device of battery cell