KR20230001010A - 전지 셀 및 그의 제조 방법, 제조 시스템, 전지 및 전기 장치 - Google Patents

전지 셀 및 그의 제조 방법, 제조 시스템, 전지 및 전기 장치 Download PDF

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KR20230001010A
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위지에 푸
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컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
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Abstract

본 출원은 전지 셀 및 그의 제조 방법, 제조 시스템, 전지 및 전기 장치를 제공한다. 본 출원의 실시예에 따른 전지 셀은, 전지 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면 작동하여 내부 압력 또는 온도를 방출시키는 감압 기구가 배치되고 개구가 구비된 하우징; 하우징에 수용되고, 몸체부 및 몸체부로부터 돌출된 탭부를 포함하는 전극 조립체; 및 개구를 덮어 결합하기 위한 것으로서, 몸체부에 맞닿고 전극 조립체에 대향하는 일측에 탭부의 적어도 일부가 수용되는 제1 오목부가 형성되는 커버 조립체;를 포함한다. 커버 조립체에는 적어도 하나의 제1 통로가 구비되고, 제1 통로는 전극 조립체와 하우징 사이의 공간을 제1 오목부와 연통시켜 제1 오목부 내부의 기체를 전극 조립체와 하우징 사이의 공간으로 유도하고 감압 기구에 작용시키도록 한다. 제1 통로는 전극 조립체와 커버 조립체 사이에 축적된 기체를 감소시켜 안전 사고의 위험을 줄일 수 있다.

Description

전지 셀 및 그의 제조 방법, 제조 시스템, 전지 및 전기 장치
본 출원은 전지 기술분야에 관한 것으로, 더 상세하게는, 전지 셀 및 그의 제조 방법, 제조 시스템, 전지 및 전기 장치에 관한 것이다.
전지 셀은 휴대폰, 노트북, 전기 자전거, 전기 자동차, 전기 비행기, 전기 보트, 전기 장난감 자동차, 전기 장난감 보트, 전기 장난감 비행기 및 전동 공구 등과 같은 전자 장치에 널리 사용되고 있다. 전지 셀은 니켈-카드뮴 전지 셀, 니켈-수소 전지 셀, 리튬 이온 전지 셀, 및 알칼리 아연-망간 이차 전지 셀 등을 포함할 수 있다.
전지 기술의 발전에 있어서, 전지 셀의 성능 향상과 함께 안전 문제도 무시할 수 없는 문제이다. 전지 셀의 안전 문제를 보장하지 못하면, 이 전지 셀은 사용할 수 없는 지경이다. 따라서, 전지의 안전성을 어떻게 강화시킬 것인가는 전지 기술에서 시급히 해결해야 할 기술적인 과제이다.
본 출원은 전지의 안전성을 강화시킬 수 있는 전지 셀 및 그의 제조 방법, 제조 시스템, 전지 및 전기 장치를 제공한다.
제1 측면에 있어서, 본 출원의 실시예는,
전지 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면 작동하여 내부 압력 또는 온도를 방출시키는 감압 기구가 배치되고 개구가 구비된 하우징;
하우징에 수용되고, 몸체부 및 몸체부로부터 돌출된 탭부를 포함하는 전극 조립체; 및
개구를 덮어 결합하기 위한 것으로서, 몸체부에 맞닿고 전극 조립체에 대향하는 일측에 탭부의 적어도 일부가 수용되는 제1 오목부가 형성되는 커버 조립체;를 포함하고,
커버 조립체에는 적어도 하나의 제1 통로가 구비되고, 제1 통로는 전극 조립체와 하우징 사이의 공간을 제1 오목부와 연통시켜 제1 오목부 내부의 기체를 전극 조립체와 하우징 사이의 공간으로 유도하고 감압 기구에 작용시키도록 하는, 전지 셀을 제공한다.
상술한 실시 형태에서, 커버 조립체에는 제1 통로가 구비됨으로써, 전지 셀에서 열폭주가 발생할 때 제1 오목부 내부의 기체를 전극 조립체와 하우징 사이의 공간으로 유도할 수 있으므로, 전극 조립체와 커버 조립체 사이의 기압 상승률을 효과적으로 감소시키고, 전극 조립체와 커버 조립체 사이에 축적된 기체를 감소시키며, 커버 조립체에서 전지 셀이 폭발할 위험을 줄여 안전 성능을 향상시키게 된다. 제1 통로는 제1 오목부 내부의 기체를 전극 조립체와 하우징 사이의 공간으로 유도하고 기체를 감압 기구에 작용시키도록 할 수 있으므로, 이로써 감압 기구를 제때에 작동시킬 수 있어서, 전지 셀의 고온 고압 물질을 신속하게 방출시켜 폭발 위험을 줄이게 된다.
일부 실시예에 있어서, 커버 조립체는 제1 오목부의 하부벽으로부터 돌출된 2개의 제1 돌출부를 포함하고, 제1 방향으로, 제1 오목부는2개의 제1 돌출부 사이에 위치한다. 제1 돌출부는 몸체부에 맞닿는다. 제1 방향으로, 적어도 하나의 제1 돌출부에는 제1 방향을 따라 제1 돌출부를 관통하여 전극 조립체와 하우징 사이의 공간과 연통되는 적어도 하나의 제1 통로가 구비된다.
상술한 실시 형태에서, 2개의 제1 돌출부는 몸체부에 맞닿아, 전지 셀이 진동할 때 몸체부의 흔들림을 줄이고 활물질이 떨어질 위험을 줄인다. 2개의 제1 돌출부는 몸체부가 균일하게 힘을 받도록 하고 응력 집중을 줄이며 전극 조립체의 안정성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 몸체부로부터 멀어지는 제1 돌출부의 일측에는 적어도 하나의 제2 오목부가 형성되고, 제2 오목부는 제1 통로의 적어도 일부를 형성한다. 본 출원의 실시예에서 제2 오목부가 형성됨으로써, 커버 조립체의 중량을 감소시키고, 제1 돌출부의 강도를 감소시키며, 제1 돌출부의 탄성을 향상시키면서 전지 셀이 진동할 때 제1 돌출부가 몸체부를 뭉개질 위험을 줄일 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 제1 통로는 제1 관통홀 및/또는 제1 요홈을 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 커버 조립체는 제1 오목부의 하부벽으로부터 돌출되어 몸체부에 맞닿고 2개의 제1 돌출부 사이에 위치하는 제2 돌출부를 더 포함한다. 제1 오목부는 제1 방향을 따른 제2 돌출부의 양측에 각각 위치하는 제1 부분 및 제2 부분을 포함한다.
상술한 실시 형태에서, 제2 돌출부는 몸체부에 맞닿을 수 있고, 몸체부가 균일하게 힘을 받도록 하고 응력 집중을 줄이며 전극 조립체의 안정성을 향상시킬 수 있다. 제2 돌출부는 또한 커버 조립체의 전체 강도를 증가시키고 커버 조립체의 변형 및 붕괴 위험을 줄이며 안정성을 향상시킬 수 있다. 전극 조립체에서 열폭주가 발생할 때 커버 조립체에 대향하는 몸체부의 단부면을 경유하여 기체의 일부가 방출하고, 제2 돌출부가 몸체부의 단부면에 맞닿아 기체가 제1 오목부에 유입되는 속율을 줄이는 차폐 역할을 할 수 있어 안전 사고의 위험을 줄이게 된다.
일부 실시예에 있어서, 제2 돌출부에는 제1 부분과 제2 부분을 연통시키는 제2 통로가 구비된다. 본 실시예에서 제2 통로가 구비됨으로써, 기체가 제1 부분과 제2 부분 사이에서 흐를 수 있으므로, 제1 부분의 기압과 제2 부분의 기압의 동일성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 커버 조립체는, 제1 오목부의 하부벽으로부터 돌출된 2개의 제3 돌출부를 더 포함하고, 제1 방향에 수직인 제2 방향으로, 제1 오목부는 2개의 제3 돌출부 사이에 위치한다. 제3 돌출부는 몸체부에 맞닿고, 그리고 제3 돌출부의 양단은 각각 2개의 제2 돌출부에 연결된다.
상술한 실시 형태에서, 2개의 제3 돌출부는 몸체부에 맞닿아, 전지 셀이 진동할 때 몸체부의 흔들림을 줄이고 활물질이 떨어질 위험을 줄인다. 2개의 제3 돌출부는 몸체부가 균일하게 힘을 받도록 하고 응력 집중을 줄이며 전극 조립체의 안정성을 향상시킬 수 있다. 외부면이 과립에 의해 천공되어 몸체부가 단락되는 경우, 발생한 기체의 일부는 천공된 위치에서 외부로 방출하는 데, 제3 돌출부는 기체를 차단하는 역할을 할 수 있고 제1 오목부로 유입된 기체를 감소시키며 전지 셀의 커버 조립체에서 폭발할 위험을 줄여 안전성을 향상시키게 된다.
일부 실시예에 있어서, 전극 조립체는 캐소드 극판, 애노드 극판, 및 캐소드 극판과 애노드 극판을 격리시키는 세퍼레이터를 포함하는 궈취형 구조 또는 적층형 구조이다. 전극 조립체의 외부면은 2개의 넓은 면 및 2개의 좁은 면을 포함하며, 넓은 면의 면적은 좁은 면의 면적보다 크고, 2개의 넓은 면은 제2 방향을 따라 서로 대향하게 배치되며, 2개의 좁은 면은 제2 방향에 수직인 제1 방향을 따라 서로 대향하게 배치된다.
일부 실시예에 있어서, 좁은 면과 하우징 사이에는 제1 간극이 구비되고, 넓은 면과 하우징 사이에는 제2 간극이 구비되며, 제1 간극의 크기는 제2 간극의 크기보다 크다. 전극 조립체는 충방전 과정에서 극판이 두께 방향을 따라 팽창할 수 있다. 권취형 전극 조립체 및 적층형 전극 조립체에서, 넓은 면에 수직인 방향의 팽창량은 가장 크다. 전극 조립체가 팽창한 후, 넓은 면은 하우징을 누르면서 제2 간극을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 제2 간극에서 기체의 유속은 낮다. 제2 간극에 비해 제1 간극의 크기가 크기 때문에 제1 간극에서 기체의 유속은 높다.
일부 실시예에 있어서, 제1 통로는 제1 간극과 제1 오묵부를 연통시킨다. 본 실시예에 있어서, 전지 셀에서 열폭주가 발생할 때, 제1 오목부의 내부 기체는 제1 통로를 경유하여 제1 간극으로 신속하게 배출될 수 있고, 제1 간극의 크기가 크므로 감압 기구를 경유하여 기체를 전지 셀 외부로 제때에 방출시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 커버 조립체는 개구를 덮어 결합하는 엔드캡; 및 몸체부에 대향하는 엔드캡의 일측에 위치하여 몸체부에 맞닿고 그리고 몸체부에 대향하는 일측에 제1 오목부가 형성된 절연 부재;를 포함한다. 절연 부재는 엔드캡과 전극 조립체를 전기적으로 절연되도록 서로 격리시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 전지 셀은, 몸체부를 덮어 감싸고 하우징으로부터 몸체부를 전기적으로 절연되도록 격리시키며, 엔드캡에 대향하는 단부가 절연 부재의 외측을 둘러싸면서 절연 부재에 연결되는 절연막을 더 포함한다. 절연막에는 제1 통로와 연통되도록 제1 통로에 대향하게 배치되는 제2 관통홀이 구비된다.
상술한 실시 형태에서, 절연막은 몸체부를 하우징으로부터 전기적으로 절연되도록 격리시킬 수 있으므로, 하우징에 잔류된 과립이 몸체부의 세퍼레이터를 천공하더라도, 절연막은 몸체부의 극판이 하우징과 도통되는 것을 피하고 단락 위험을 줄일 수 있다. 본 실시예에서 절연 부재의 제1 통로를 회피하도록 제2 관통홀이 구비됨으로써, 절연막에 의해 차폐되는 제1 통로의 면적을 감소시키고, 배기 속율을 보장한다.
제2 측면에 있어서, 본 출원의 실시예는 제1 측면 중 어느 한 실시예에 따른 전지 셀을 포함하는 전지를 제공한다.
제3 측면에 있어서, 본 출원의 실시예는, 제2 측면에 따른 전지를 전기 에너지 제공용으로 포함하는 전기 장치를 제공한다.
제4 측면에 있어서, 본 출원의 실시예는,
감압 기구가 배치되고 개구가 구비된 하우징을 제공하는 단계;
몸체부 및 몸체부로부터 돌출된 탭부를 포함하는 전극 조립체를 제공하는 단계;
일측에 제1 오목부가 형성된 커버 조립체를 제공하는 단계;
커버 조립체를 전극 조립체에 연결하는 단계; 및
전극 조립체를 하우징에 넣고 커버 조립체를 개구를 덮어 결합하는 단계;를 포함하고,
커버 조립체는 몸체부에 맞닿고 전극 조립체에 대향하는 일측에 탭부의 적어도 일부가 수용되는 제1 오목부가 형성되며, 커버 조립체에는 전극 조립체와 하우징 사이의 공간을 제1 오목부와 연통시켜 제1 오목부 내부의 기체를 전극 조립체와 하우징 사이의 공간으로 유도하고 감압 기구에 작용시키도록 하는 적어도 하나의 제1 통로가 구비되며, 감압 기구는 전지 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면 작동하여 내부 압력 또는 온도를 방출시키는, 전지 셀의 제조 방법을 제공한다.
제5 측면에 있어서, 본 출원의 실시예는,
감압 기구가 배치되고 개구가 구비된 하우징을 제공하는 제1 제공 장치;
몸체부 및 몸체부로부터 돌출된 탭부를 포함하는 전극 조립체를 제공하는 제2 제공 장치;
일측에 제1 오목부가 형성된 커버 조립체를 제공하는 제3 제공 장치;
커버 조립체를 전극 조립체에 연결하는 제1 조립 장치; 및
전극 조립체를 하우징에 넣고 커버 조립체를 개구를 덮어 결합하는 제2 조립 장치;를 포함하고,
커버 조립체는 몸체부에 맞닿고 전극 조립체에 대향하는 일측에 탭부의 적어도 일부가 수용되는 제1 오목부가 형성되며, 커버 조립체에는 전극 조립체와 하우징 사이의 공간을 제1 오목부와 연통시켜 제1 오목부 내부의 기체를 전극 조립체와 하우징 사이의 공간으로 도입하고 감압 기구에 작용시키도록 하는 적어도 하나의 제1 통로가 구비되며, 감압 기구는 전지 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면 작동하여 내부 압력 또는 온도를 방출시키는, 전지 셀의 제조 시스템을 제공한다.
이하에서는 본 출원의 실시예에 따른 기술적 해결방법을 더욱 명확하게 설명하기 위해 본 출원의 실시예를 설명함에 있어서 참조해야 할 첨부 도면을 간략히 소개하기로 하고, 다만 하기 첨부 도면은 본 출원의 일부 실시예에 불과하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 창의적인 노력 없이도 이러한 도면들로부터 다른 도면을 도출할 수 있음은 자명한 것이다.
도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따른 차량의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지의 개략적인 분리도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전지 모듈의 개략적인 구조도이다.
도 4는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 개략적인 분리도이다.
도 5는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 전극 조립체의 개략적인 구조도이다.
도 6은 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전지 셀의 전극 조립체의 개략적인 구조도이다.
도 7은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 개략적인 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 원형 A에서의 전지 셀의 확대 개략도이다.
도 9는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 엔드캡 조립체의 절연 부재의 개략적인 구조도이다.
도 10은 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전지 셀의 엔드캡 조립체의 절연 부재의 개략적인 구조도이다.
도 11은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 다른 개략적인 단면도이다.
도 12는 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전지 셀의 개략적인 단면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 원형 B에서의 전지 셀의 확대 개략도이다.
도 14는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 제조 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 15는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 제조 시스템의 개략적인 블록도이다.
첨부 도면에서 크기는 실제 축척대로 그려지지 않는 것이다.
이하, 본 출원의 실시예의 목적, 기술적 해결방법 및 이점을 보다 명확하게 하기 위하여, 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 실시예에 따른 기술적 해결방법을 명확하게 설명하도록 하고, 물론, 설명된 실시예는 본 출원의 전부가 아니라 일부 실시예이다. 본 출원의 실시예에 기초하여, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 창의적인 노력 없이 획득한 다른 모든 실시예는 본 출원의 보호 범위에 속할 것이다.
본 출원에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는, 달리 정의되지 않는 한, 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미를 가지며, 본 출원의 명세서에서 사용된 용어는 단지 구체적인 실시예를 설명하기 위한 것이고, 본 출원을 한정하려는 의도가 아니며, 본 출원의 명세서, 청구범위 및 상기 도면의 간단한 설명에서 "포함하다" 및 "가지다"라는 용어 및 이들의 임의의 변형은 비배타적인 포함을 포괄하려는 의도이다. 본 출원의 명세서 및 특허청구범위 또는 상술한 도면에서 "제1", "제2" 등 용어는 서로 다른 대상을 구별하기 위해 사용된 것으로, 특정한 순서 또는 주종관계를 설명하기 위해 사용되는 것은 아니다.
본 출원에서 언급된 "실시예"는 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 다양한 위치에 있는 문구는 반드시 다 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니며, 다른 실시예와 상호 배타적인 별도의 또는 대안적인 실시예를 지칭하는 것은 아니다.
본 출원의 실시예를 설명함에 있어서, 달리 명시적으로 정의 및 한정되지 않는 한, "설치", "결합", "연결", "부착" 등 기술적 용어는 광의적인 의미로 이해되어야 하는 데, 예를 들어, 고정 연결일 수 있고 탈부착 연결일 수도 있고, 또는 일체로 연결일 수도 있으며, 또한 직접적인 연결일 수 있고 중간 매체를 통해 간접적인 연결일 수도 있으며, 두 구성요소의 내부 연통일 수 있다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특정 상황에 따라 본 출원에서 상기 용어들의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
본 출원에서, "및/또는"이라는 용어는 관련 대상 간의 연관 관계를 설명하기 위한 것으로 세 가지의 관계가 있을 수 있음을 의미하는 데, 예를 들어 A 및/또는 B는 A가 독립적으로 존재함, A 및 B가 동시 존재함, B가 독립적으로 존재함 등 세 가지 경우가 있음을 나타낸다. 본 출원에서 "/" 문자는 일반적으로 관련 대상이 "또는"의 관계임을 나타낸다.
본 출원의 실시예에 있어서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타내고 다른 실시예에서는 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략한다. 첨부된 도면에 도시된 본 출원의 실시예에서 다양한 구성요소의 두께, 길이, 폭 등의 크기 뿐만 아니라 통합 장치의 전체 두께, 길이 및 폭 등은 본 출원에 대한 제한이 아니라 예시적인 것에 불과함을 이해해야 한다.
본 출원에서 언급된 "복수"라는 용어는 2개 이상(2개 포함)을 의미한다.
본 출원에서, 전지 셀은 리튬 이온 이차 전지 셀, 리튬 이온 일차 전지 셀, 리튬-황 전지 셀, 나트륨-리튬 이온 전지 셀, 나트륨 이온 전지 셀 또는 마그네슘 이온 전지 셀 등을 포함할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 제한하지 않는다. 전지 셀은 원통형, 편평체, 직육면체 또는 기타 형상일 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 제한하지 않는다. 전지 셀은 일반적으로 패키징 방식에 따라 원통형 전지 셀, 각형 전지 셀 및 소프트 패키지 전지 셀 등의 3가지 유형으로 구분되며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 제한하지 않는다.
본 출원의 실시예에서 언급된 전지는 더 높은 전압 및 용량을 제공하기 위해 하나 또는 복수의 전지 셀을 포함하는 단일 물리적 모듈을 의미한다. 예를 들어, 본 출원에서 언급된 전지는 전지 모듈 또는 전지 팩 등을 포함할 수 있다. 전지는 일반적으로 하나 또는 복수의 전지 셀을 패키징하기 위한 케이스를 포함한다. 케이스는 액체 또는 기타 이물질이 전지 셀의 충전 또는 방전에 영향을 미치는 것을 피할 수 있다.
전지 셀은 전극 조립체와 전해질을 포함하고, 전극 조립체는 캐소드 극판, 애노드 극판 및 세퍼레이터를 포함한다. 전지 셀은 주로 캐소드 극판과 애노드 극판 사이의 금속 이온 이동에 의해 동작한다. 캐소드 극판은 캐소드 집전체 및 캐소드 활물질층을 포함하며, 캐소드 집전체의 표면에는 캐소드 활물질층이 코팅되고, 캐소드 집전체는 캐소드 집전부 및 캐소드 집전부로부터 돌출된 캐소드 돌출부가 포함하며, 캐소드 집전부에는 캐소드 활물질층이 코팅되고, 캐소드 돌출부의 적어도 일부에는 캐소드 활물질층이 코팅되지 않고, 캐소드 돌출부는 캐소드 탭으로 사용된다. 리튬 이온 전지를 예로 들면, 캐소드 집전체의 재료는 알루미늄일 수 있고, 캐소드 활물질층은 캐소드 활물질을 포함하며, 캐소드 활물질은 코발트산리튬, 인산철리튬, 삼성분계 리튬 또는 망간산리튬일 수 있다. 애노드 극판은 애노드 집전체 및 애노드 활물질층을 포함하며, 애노드 집전체의 표면에는 애노드 활물질층이 코팅되고, 애노드 집전체는 애노드 집전부 및 애노드 집전부로부터 돌출된 애노드 돌출부가 포함하며, 애노드 집전부에는 애노드 활물질층이 코팅되고, 애노드 돌출부의 적어도 일부에는 애노드 활물질층이 코팅되지 않고, 애노드 돌출부는 애노드 탭으로 사용된다. 애노드 집전체의 재료는 구리일 수 있고, 애노드 활물질층은 애노드 활물질이 포함되고, 애노드 활물질은 탄소 또는 실리콘일 수 있다. 큰 전류가 퓨징 없이 흐르도록 하기 위해 캐소드 탭의 수는 여러 개이며 함께 적층되고, 애노드 탭의 수는 여러 개이며 함께 적층된다. 세퍼레이터의 재질은 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 또는 폴리에틸렌(polyethylene, PE)등일 수 있다. 또한, 전극 조립체는 권취형 구조일 수도 있고 또한 적층형 구조일 수도 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 한정되지 않는다.
전지 셀은 개구가 구비된 하우징 및 커버 조립체를 더 포함하고, 커버 조립체는 전극 조립체와 전해질을 수용하기 위한 수용 챔버이 형성되도록 개구를 덮어 밀폐하게 결합한다.
전지 셀의 경우, 안전상의 주요 위험은 충방전 과정 및 적절한 주변 온도 설계에서 유래되는 데, 불필요한 손실을 효과적으로 피하기 위해, 일반적으로 전지 셀에 대한 적어도 세 가지 보호 조치가 있다. 구체적으로, 보호 조치는 적어도 스위칭 소자, 적절한 세퍼레이터 재료 선택 및 감압 기구를 포함한다. 스위칭 소자는 전지 셀의 온도 또는 저항이 일정한 임계값에 도달하면 전지 셀의 충전 또는 방전을 중단시킬 수 있는 소자를 의미한다. 세퍼레이터는 캐소드 극판과 애노드 극판을 분리하는 데 사용되며 온도가 일정 값까지 상승될 때 그것에 부착된 마이크로 스케일(또는 나노 스케일) 미세 기공을 자동적으로 용해시키므로 금속 이온이 세퍼레이터를 통과할 수 없도록 하여 전지 셀 내부의 반응을 종단시키게 된다.
감압 기구는 전지 셀의 내부 기압 또는 온도가 기설정된 임계값에 도달하면 작동하여 내부 기압 또는 온도를 방출시키도록 하는 구성요소 또는 부재를 의미한다. 이 임계값의 설계는 설계 요구에 따라 달라진다. 상기 임계값은 전지 셀의 캐소드 극판, 애노드 극판, 전해액 및 세퍼레이터 중 하나 또는 복수의 재질에 따라 달라질 수 있다. 감압 기구는 안전 벤트, 가스 체크밸브, 압력 릴리프 밸브 또는 안전 밸브 등의 형태일 수 있고, 구체적으로 압력 민감형 구성요소 또는 구조를 사용할 수 있으며, 즉, 전지 셀의 내부 압력 또는 온도가 기설정된 임계값에 도달하면 감압 기구가 동작하거나 감압 기구에 구비된 취약 구조가 파열되어 내부 압력 또는 온도가 방출할 수 있는 개구부 또는 통로를 형성하게 된다.
본 출원에서 언급된 "작동"은 전지 셀의 내부 압력 또는 온도가 배출될 수 있도록 감압 기구가 동작하거나 일정한 상태로 활성화됨을 의미한다. 감압 기구에 의한 작동은 감압 기구 중 적어도 일부가 파열, 파손, 찢어짐이나 열림 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 감압 기구가 작동하는 경우 전지 셀 내부의 고온 고압 물질은 배출물로서 작동한 부위에서 외부로 배출될 수 있다. 이와 같이, 제어 가능한 압력에서, 전지 셀의 압력이 해제되어 더 심화재진 잠재적인 사고를 피할 수 있다.
본 출원에서 언급된 전지 셀로부터의 방출물은 전해액, 용해되거나 분열된 캐소드 극판 및 애노드 극판, 세퍼레이터 조각, 반응에 의해 발생한 고온 고압 기체, 화염 등을 포함되지만, 이에 한정하지 않는다.
전지 셀의 감압 기구는 전지 셀의 안전성에 중요한 영향을 미친다. 예를 들어, 단락, 과충전 등 현상이 발생하는 경우 전지 셀 내부의 열폭주를 초래하여 압력은 급격히 상승되게 할 수 있다. 이 경우, 감압 기구가 작동하면, 내부 압력을 외부로 방출시켜 전지 셀의 폭발, 발화를 방지할 수 있다.
감압 기구는 커버 조립체에 배치될 수도 있고, 하우징에 배치될 수도 있다. 본 발명자는, 감압 기구가 하우징에 배치되는 경우, 열폭주로 인해 전지 셀에서 방출한 기체는 커버 조립체와 전극 조립체 사이에 쉽게 축적되고, 커버 조립체와 전극 조립체 사이의 기체는 커버 조립체에 의한 차폐에 의해 제때에 감압 기구에서 배출될 수 없어 잠재적인 안전 사고의 위험을 초래하게 된다.
이러한 관점에서, 본 출원의 실시예에 따른 기술적 해결방법에서, 전지 셀은, 전지 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면 작동하여 내부 압력 또는 온도를 방출시키는 감압 기구가 배치되고 개구가 구비된 하우징; 하우징에 수용되고, 몸체부 및 몸체부로부터 돌출된 탭부를 포함하는 전극 조립체; 및 개구를 덮어 결합하기 위한 것으로서, 몸체부에 맞닿고 전극 조립체에 대향하는 일측에 탭부의 적어도 일부가 수용되는 제1 오목부가 형성되는 커버 조립체;를 포함한다. 여기서, 커버 조립체에는 적어도 하나의 제1 통로가 구비되고, 제1 통로는 전극 조립체와 하우징 사이의 공간을 제1 오목부와 연통시켜 제1 오목부 내부의 기체를 전극 조립체와 하우징 사이의 공간으로 유도하고 감압 기구에 작용시키도록 한다. 이와 같이 구성된 전지 셀은 열폭주가 발생할 때 커버 조립체와 전극 조립체 사이의 기체를 인출하고 감압 기구를 경유하여 배출하여 배기 속율을 향상시키고 안전 성능을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예에서 설명된 기술적 해결방법은 전지 및 전지를 사용하는 전기 장치에 적용된다.
전기 장치는 차량, 휴대폰, 휴대용 장치, 노트북, 선박, 항공기, 전기 장난감, 전동 공구 등일 수 있다. 차량은 가솔린/디젤 자동차, 천연가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있고, 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장형 전기차(EREV) 등일 수 있으며, 항공기는 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주선 등을 포함하고, 전기 장난감은 게임기, 전기 자동차 장난감, 전기 선박 장난감, 및 전기 비행기 장난감 등과 같은 고정식 또는 이동식 전기 장난감 포함하며, 전동 공구는 금속 절삭 전동 공구, 연삭 전동 공구, 조립 전동 공구 및 철도용 전동 공구를 포함하고, 예를 들어, 전동 드릴, 전동 그라인더, 전동 렌치, 전동 드라이버, 해머, 임팩트 드릴, 콘크리트 진동기 및 대패 등이다. 본 출원의 실시예들은 상술한 전기 장치에 대해 특별히 제한하지 않는다.
설명의 편의를 위해, 하기 실시예는 전기 장치가 차량인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따른 차량의 개략적인 구조도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 차량(1)의 내부에는 전지(2)가 배치되며, 전지(2)는 차량(1)의 하부 또는 전방이나 후방에 배치될 수 있다. 전지(2)는 차량(1)에 전원을 공급할 수 있으며, 예를 들어, 전지(2)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 수 있다.
차량(1)은 컨트롤러(3) 및 모터(4)를 더 포함할 수 있으며, 컨트롤러(3)는 전지(2)가 모터(4)에 전원을 공급하도록 제어하고, 예를 들어, 차량(1)의 시동, 내비게이션 및 운전을 위한 작동 전력을 공급한다.
본 출원의 일부 실시예에 있어서, 전지(2)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 연료유 또는 천연 가스를 전체 또는 부분적으로 대체하여 차량(1)의 구동 전원으로 사용하여 차량(1)의 구동력을 제공할 수 있다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지의 개략적인 분리도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전지(2)는 케이싱(5)과 전지 셀(도 2에서 미도시)을 포함하고, 전지 셀은 케이싱(5)에 수용된다.
케이싱(5)은 전지 셀을 수용하기 위한 것으로, 케이싱(5)은 다양한 구조를 가질 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 케이싱(5)은 제1 케이스부(51)와 제2 케이스부(52)를 포함할 수 있고, 제1 케이스부(51)와 제2 케이스부(52)는 전지 셀을 수용하기 위한 수용 공간(53)을 공동적으로 정의하도록 서로 덮어 결합한다. 제2 케이스부(52)는 일단이 개구된 중공 구조일 수 있고, 제1 케이스부(51)는 판상의 구조이며, 제1 케이스부(51)는 수용 공간(53)을 갖는 케이싱(5)이 형성되도록 제2 케이스부(52)의 개구측을 덮어 결합하며, 제1 케이스부(51) 및 제2 케이스부(52)는 모두 일측이 개구된 중공 구조일 수도 있고, 제1 케이스부(51)의 개구측은 수용 공간(53)을 갖는 케이싱(5)이 형성되도록 제2 케이스부(52)의 개구측을 덮어 결합한다. 물론, 제1 케이스부(51)와 제2 케이스부(52)는 원통형, 직육면체 등 다양한 형상일 수 있다.
제1 케이스부(51)와 제2 케이스부(52)가 결합된 후의 밀폐성을 향상시키기 위해, 제1 케이스부(51)와 제2 케이스부(52) 사이에는 실런트, 실링 링 등의 실링 부재가 구비될 수도 있다.
제1 케이스부(51)가 제2 케이스부(52)의 상부에 덮여 결합되어 있다고 가정하면, 제1 케이스부(51)는 상부 케이스 커버라고도 할 수 있고, 제2 케이스부(52)는 하부 케이스 커버라고도 할 수 있다.
전지(2)에서, 전지 셀은 하나일 수도 있고 복수일 수도 있다. 전지 셀이 복수인 경우, 복수의 전지 셀 사이는 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결될 수 있으며, 혼합 연결은 복수의 전지 셀이 직렬 연결된 것도 있고, 병렬 연결된 것도 있는 것을 의미한다. 복수의 전지 셀 사이는 직접적으로 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결하고 복수의 전지 셀에 의해 형성된 전체를 케이싱(5)에 수납할 수 있으며, 물론 복수의 전지 셀을 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결하여 전지 모듈(6)로 형성한 후, 복수의 전지 모듈(6)을 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결하여 일체로 형성하고 케이싱(5)에 수납할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 전지 모듈의 개략적인 구조도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에 있어서, 전지 셀(7)은 복수이고, 복수의 전지 셀(7)은 먼저 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결하여 전지 모듈(6)로 조립한다. 그 다음 복수의 전지 모듈(6)은 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결되어 일체로 형성되고 케이싱에 수용된다.
전지 모듈(6)의 복수의 전지 셀(7) 사이는 버스 부재를 통해 전기적으로 연결될 수 있어서 전지 모듈(6)의 복수의 전지 셀(7)의 직렬, 병렬 또는 혼합 연결이 이루어지도록 한다.
도 4는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 개략적인 분리도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에 따른 전지 셀(7)은 전극 조립체(10), 하우징(20) 및 커버 조립체(30)를 포함한다.
하우징(20)은 일측이 개구된 중공 구조이고, 커버 조립체(30)는 전극 조립체(10) 및 전해질을 수용하기 위한 수용 챔버가 형성되도록 하우징(20)의 개구부에 덮여 밀폐하게 결합된다.
하우징(20)은 원통형, 직육면체 등 다양한 형상일 수 있다. 하우징(20)의 형상은 전극 조립체(10)의 구체적인 형상에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체(10)가 원통형 구조인 경우, 하우징은 원통형 구조로 선택될 수 있고, 전극 조립체(10)가 직육면체 구조인 경우, 하우징은 직육면체 구조로 선택될 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 커버 조립체(30)는 엔드캡(31)을 포함하고, 엔드캡(31)은 하우징(20)의 개구를 덮어 결합한다. 엔드캡(31)은 다양한 구조를 가질 수 있는 데, 예를 들어, 엔드캡(31)은 판상이고 일단이 개구된 중공 구조 등이다. 예시적으로, 도 4에서, 하우징(20)은 직육면체 구조이고, 엔드캡(31)은 판상 구조이며, 엔드캡(31)은 하우징(20) 상부의 개구에 덮여 결합되어 있다.
엔드캡(31)은 절연성 재질(예: 플라스틱)로 만들어질 수도 있고, 도전성 재질(예: 금속)로 만들어질 수도 있다. 상기 엔드캡(31)이 도전성 재질인 경우, 커버 조립체(30)는, 전극 조립체(10)에 대향하는 엔드캡(31)의 일측에 위치하여 엔드캡(31)과 전극 조립체(10)를 전기적으로 절연되도록 격리시키는 절연 부재(32)를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 커버 조립체(30)는 엔드캡(31)에 설치되는 전극 단자(33)를 더 포함할 수 있다. 전극 단자(33)는 2개이고, 2개의 전극 단자(33)는 각각 양극 전극 단자 및 음극 전극 단자로 정의되며, 양극 전극 단자 및 음극 전극 단자는 모두 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결되어 전극 조립체(10)에서 발생한 전기 에너지를 출력한다.
다른 일부 실시예에 있어서, 전지 셀(7)은 하우징(20) 및 2개의 커버 조립체(30)를 포함하며, 하우징(20)은 대향하는 2개의 측면이 개구된 중공 구조이고, 2개의 커버 조립체(30)는 전극 조립체(10) 및 전해질을 수용하기 위한 수용 챔버가 형성되도록 하우징(20)의 2개의 개구부에 덮여 밀폐하게 결합된다. 이러한 구조에서, 하나의 커버 조립체(30)에는 2개의 전극 단자(33)가 구비되고 다른 커버 조립체(30)에는 전극 단자(33)가 구비되지 않고, 또한 2개의 커버 조립체(30) 각각에는 하나의 전극 단자(33)가 구비될 수 있다.
전지 셀(7)에서, 하우징(20)에 수용된 전극 조립체(10)는 하나 일 수도 있고 복수일 수도 있다. 예시적으로, 도 4에서 전극 조립체(10)는 2개이다.
도 5는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 전극 조립체의 개략적인 구조도이고, 도 6은 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전지 셀의 전극 조립체의 개략적인 구조도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)는 캐소드 극판(11), 애노드 극판(12), 및 캐소드 극판(11)과 애노드 극판(12)을 격리시키는 세퍼레이터(13)를 포함하는 궈취형 구조 또는 적층형 구조이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에 있어서 전극 조립체(10)는 권취형 구조이다. 캐소드 극판(11), 애노드 극판(12) 및 세퍼레이터(13)는 모두 띠 형상의 구조이다. 본 출원의 실시예는 캐소드 극판(11), 세퍼레이터(13) 및 애노드 극판(12)을 차례로 적층하고 2회 이상 권취하여 전극 조립체(10)를 형성할 수 있다. 전극 조립체(10)는 편평한 형상을 갖는다. 전극 조립체(10)를 제조할 때, 전극 조립체(10)는 직접 편평한 형태로 권취될 수도 있고, 또한 먼저 중공의 원통형 구조로 권취된 다음, 편평한 형상으로 눌릴 수 있다.
도 5는 권취형 전극 조립체(10)의 외관 윤곽이 도시된다. 전극 조립체(10)의 외부면은 2개의 넓은 면(14)과 2개의 좁은 면(15)을 포함하며, 2개의 넓은 면(14)은 모두 서로 마주보는 편평한 면이고, 2개의 좁은 면(15)은 서로 마주보며, 좁은 면(15)은 2개의 넓은 면(14)을 연결한다. 넓은 면(14)은 전극 조립체(10)의 권취 축에 대략 평행하고 면적이 가장 큰 표면이다. 넓은 면(14)은 반드시 완전한 평면일 필요가 없이 상대적으로 편평한 표면이라도 될 수 있다. 좁은 면(15)의 적어도 일부는 원호 표면이다. 넓은 면(14)의 면적은 좁은 면(15)의 면적보다 크다.
대안적인 실시예에 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 전극 조립체(10)는 적층형 구조이다. 구체적으로, 전극 조립체(10)는 복수의 캐소드 극판(11)과 복수의 애노드 극판(12)을 포함하고, 캐소드 극판(11)과 애노드 극판(12)은 교대로 적층된다. 적층형 구조에서 캐소드 극판(11)과 애노드 극판(12)은 모두 시트 형상이고, 캐소드 극판(11)과 애노드 극판(12)의 적층 방향은 캐소드 극판(11)의 두께 방향 및 애노드 극판(12)의 두께 방향에 대략 평행하다.
도 6은 적층형 전극 조립체(10)의 외관 윤곽이 도시된다. 전극 조립체(10)의 외부면은 2개의 넓은 면(14)과 2개의 좁은 면(15)을 포함하며, 2개의 넓은 면(14)은 서로 마주보고, 2개의 좁은 면(15)은 서로 마주보며, 좁은 면(15)은 2개의 넓은 면(14)을 연결한다. 넓은 면(14)은 면적이 가장 큰 표면이다. 넓은 면(14)은 반드시 완전한 평면일 필요가 없이 상대적으로 편평한 표면일 수 있다. 좁은 면(15)의 적어도 일부는 원호 표면이다. 넓은 면(14)의 면적은 좁은 면(15)의 면적보다 크다.
도 7은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 개략적인 단면도이고, 도 8은 도 7에 도시된 원형 A에서의 전지 셀의 확대 개략도이며, 도 9는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 커버 조립체의 절연 부재의 개략적인 구조도이다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에 따른 전지 셀(7)은, 전지 셀(7)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면 작동하여 내부 압력 또는 온도를 방출시키는 감압 기구(40)가 배치되고 개구(21)가 구비된 하우징(20); 하우징(20)에 수용되고, 몸체부(16) 및 몸체부(16)로부터 돌출된 탭(17)을 포함하는 전극 조립체(10); 및 개구(21)를 덮어 결합하기 위한 것으로서, 몸체부(16)에 맞닿고 전극 조립체(10)에 대향하는 일측에 탭부(17)의 적어도 일부가 수용되는 제1 오목부(321)가 형성되는 커버 조립체(30);를 포함한다. 여기서, 커버 조립체(30)에는 적어도 하나의 제1 통로(322)가 구비되고, 제1 통로(322)는 전극 조립체(10)와 하우징(20) 사이의 공간을 제1 오목부(321)와 연통시켜 제1 오목부(321) 내부의 기체를 전극 조립체(10)와 하우징(20) 사이의 공간으로 유도하고 감압 기구(40)에 작용시키도록 한다.
전극 조립체(10)의 외형적인 측면에서, 전극 조립체(10)는 몸체부(16) 및 몸체부(16)에 연결되는 탭부(17)를 포함한다. 예시적으로, 탭부(17)는 커버 조립체(30)에 가까운 몸체부(16)의 일단으로부터 연장된다.
일부 실시예에 있어서, 탭부(17)는 2개이고, 2개의 탭부(17)는 각각 캐소드 탭부 및 애노드 탭부로 정의된다. 캐소드 탭부 및 애노드 탭부는 몸체부(16)의 동일한 단부로부터 연장될 수도 있고, 몸체부(16)의 양단으로부터 각각 연장될 수도 있다.
몸체부(16)는 충방전 기능을 구현하기 위한 전극 조립체(10)의 핵심 부분이고, 탭부(17)는 몸체부(16)에서 발생한 전류를 인출하기 위한 것이다. 몸체부(16)는 캐소드 집전체의 캐소드 집전부, 캐소드 활물질층, 애노드 집전체의 애노드 집전부, 애노드 활물질층 및 세퍼레이터(13)를 포함한다. 캐소드 탭부는 복수의 캐소드 탭을 포함하고, 애노드 탭부는 복수의 애노드 탭을 포함한다.
탭부(17)는 전극 단자(33)에 전기적으로 연결되기 위한 것이다. 탭부(17)는 용접 등에 의해 전극 단자(33)에 직접 연결될 수도 있고, 또한 다른 부재를 통해 전극 단자(33)에 간접적으로 연결될 수도 있다. 예를 들어, 전지 셀(7)은 전극 단자(33)와 탭부(17)를 전기적으로 연결하기 위한 집전 부재(50)를 더 포함한다. 집전 부재(50)는 2개이고, 2개의 집전부재(50)는 각각 캐소드 집전 부재와 애노드 집전 부재로 정의되며, 캐소드 집전 부재는 양극 전극 단자와 캐소드 탭부를 전기적으로 연결하기 위한 것이고, 애노드 집전 부재는 음극 전극 단자와 애노드 탭부를 전기적으로 연결하기 위한 것이다.
감압 기구(40)는 하우징(20)에 배치된다. 감압 기구(40)는 하우징(20)의 일부일 수도 있고, 또한 하우징(20)과 별도의 구조일 수도 있다. 하우징(20)에는 관통된 감압홀(22)이 구비되고, 감압 기구(40)는 하우징(20)에 용접 등에 의해 고정되어 감압홀(22)을 덮는다. 감압 기구(40)는 하우징(20)의 내측과 외측 공간을 격리하도록 감압홀(22)을 밀봉하여, 정상 동작 시 감압홀(22)을 경유하여 전해액이 유출되는 것을 피한다.
하우징(20)은 바닥판(23)과 측판(24)을 포함할 수 있으며, 바닥판(23)은 커버 조립체(30)로부터 멀어지는 몸체부(16)의 일측에 위치하고, 측판(24)은 바닥판(23)과 엔드캡(31)을 연결하는 역할을 한다. 감압 기구(40)는 바닥판(23)에 배치될 수도 있고, 또한 측판(24)에 배치될 수도 있다.
감압 기구(40)는 전지 셀(7)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면 작동하여 내부 압력을 방출시키기 위한 것이다. 전지 셀(7)에서 발생한 기체가 너무 많아 하우징(20)의 내부 압력 또는 온도가 상승하여 임계값에 도달하면, 감압 기구(40)가 동작하거나 감압 기구(40)에 구비된 취약 구조가 파열되어, 기체 및 기타 고온 고압 물질은 감압 기구(40)의 파열된 개구 및 감압홀(22)을 통해 외부로 방출하고 나아가 전지 셀(7)이 폭발하는 것을 피한다.
감압 기구(40)는 다양한 가능한 감압 구조일 수 있고, 본 출원의 실시예는 이에 대해 제한하지 않는다. 예를 들어, 감압 기구(40)는 압력 민감형 감압 기구 또는 온도 민감형 감압 기구일 수 있다. 압력 민감형 감압 기구는 압력 민감형 감압 기구가 배치된 전지 셀(7)의 내부 기압이 임계값에 도달하면 파열될 수 있도록 구성되며, 온도 민감형 감압 기구는 온도 민감형 감압 기구가 배치된 전지 셀(7)의 내부 기압이 임계값에 도달하면 파열될 수 있도록 구성된다.
일부 실시예에 있어서, 감압 기구(40)의 국부적인 강도를 감소시키고 감압 기구(40)에 취약 구조를 형성하기 위해, 감압 기구(40)에는 흠집, 요홈 또는 기타 구조가 형성되며, 전지 셀(7)의 내부 압력이 임계값에 도달하면, 감압 기구(40)는 취약 구조에서 파열되고, 감압 기구(40)는 파열된 곳에 배치된 부분을 따라 접혀 개구를 형성하여 고온 고압 물질을 방출시킨다.
커버 조립체(30)는 커버 조립체(30)에 대향하는 몸체부(16)의 단부면에 직접 맞닿을 수도 있고 다른 구성요소를 경유하여 몸체부(16)에 간접적으로 맞닿을 수도 있다. 커버 조립체(30)는 일측에서 몸체부(16)를 가압하며, 전지 셀(7)이 진동할 때, 커버 조립체(30)는 하우징(20) 내부에서 몸체부(16)의 흔들림의 폭을 감소시키고 전극 조립체(10)의 활물질이 떨어질 위험을 줄일 수 있다.
커버 조립체(30)의 엔드캡(31)이 절연성 재질로 만들어지는 경우, 제1 오목부(321)는 전극 조립체(10)에 대향하는 엔드 캡(31)의 일측에 마련될 수 있으며, 커버 조립체(30)의 엔드 캡(31)이 절연성 재질로 만들어지고, 커버 조립체(30)가 절연 부재(32)를 포함하는 경우, 제1 오목부(321)는 전극 조립체(10)에 대향하는 절연 부재(32)의 일측에 마련될 수 있다.
제1 오목부(321)는 탭부(17)의 적어도 일부를 수용하기 위한 것이다. 탭부(17)는 제1 오목부(321)에 부분적으로만 수용될 수도 있고, 또한 제1 오목부(321)에 전체적으로 수용될 수도 있다. 제1 오목부(321)가 구비됨으로써, 전극 조립체(10)를 위한 더 많은 공간을 확보하고 전지 셀(7)의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다. 집전 부재(50)의 적어도 일부도 제1 오목부(321)에 수용될 수 있다.
본 출원의 실시예에 있어서, 커버 조립체(30)의 제1 통로(322)는 커버 조립체(30)의 재료의 일부를 제거함으로써 형성될 수 있다. 본 출원은 제1 통로(322)의 형상을 제한하지 않으며, 예를 들어, 본 출원은 커버 조립체(30)에 요홈 및/또는 홀과 같은 구조가 마련됨으로써 제1 통로(322)를 형성할 수 있다. 커버 조립체(30)의 제1 통로(322)는 고체로 채워지지 않은 공간으로, 유체(예: 기체, 액체)가 흐를 수 있도록 한다.
제1 통로(322)는 전극 조립체(10)와 하우징(20) 사이의 공간을 제1 오목부(321)와 연통시키며, 제1 오목부(321) 내의 유체는 제1 통로(322)를 경유하여 전극 조립체(10)와 하우징(20) 사이의 공간으로 유입될 수 있다.
전극 조립체(10)와 하우징(20) 사이의 공간은 제1 통로(322)와 직접적으로 연통될 수도 있고, 또한 홀, 간극 또는 다른 공간적 구조를 경유하여 간접적으로 연통될 수도 있다.
단락 또는 과충전이 발생하는 경우, 전극 조립체(10)는 열폭주가 발생하여 고온 고압의 기체와 같은 고온 고압의 물질을 방출시키고, 기체의 일부가 제1 오목부(321)로 유입되며, 제1 통로(322)는 기체 흐름을 유도할 수 있어서 제1 오목부(321)의 기체가 전극 조립체(10)와 하우징(20) 사이의 공간으로 유입되도록 한다. 전극 조립체(10)와 하우징(20) 사이의 공간에 있는 기체가 점차 증가함에 따라 감압 기구(40)는 더 큰 압력을 받게 되며, 압력이 임계값에 도달하면 감압 기구(40)가 작동하여 기체 및 다른 고온 고압의 물질을 전지 셀(7)의 외부로 방출시키므로 전지 셀(7)의 내부 압력을 외부로 방출시켜 전지 셀(7)이 폭발하여 발화되는 것을 방지한다.
예시적으로, 감압 기구(40)가 작동하면 감압홀(22)이 개방되고, 전극 조립체(10)와 하우징(20) 사이의 공간은 감압홀(22)과 연통된다. 제1 오목부(321) 내부의 기체는 제1 통로(322), 전극 조립체(10)와 하우징(20) 사이의 공간 및 감압홀(22)을 경유하여 외부로 배출된다.
본 출원의 실시예는 제1 통로(322)의 형상 및 위치를 제한하지 않고 제1 통로(322)가 전극 조립체(10)와 하우징(20) 사이의 공간을 제1 오목부(321)와 연통시킬 수 있으면 된다. 제1 통로(322)는 홀, 요홈, 홀과 요홈의 조합, 또는 다른 연통 구조일 수 있다.
커버 조립체(30)의 엔드캡(31)이 절연성 재질로 만들어지는 경우, 제1 통로(322)는 엔드 캡(31)에 마련될 수 있으며, 커버 조립체(30)의 엔드 캡(31)이 전도성 재료로 만들어지고 커버 조립체(30)가 절연 부재(32)를 포함하는 경우, 제1 오목부(321)는 절연 부재(32)에 마련될 수 있다.
본 출원의 실시예에서 커버 조립체(30)에는 제1 통로(322)가 구비됨으로써, 전지 셀(7)에서 열폭주가 발생할 때 제1 오목부(321) 내부의 기체를 전극 조립체(10)와 하우징(20) 사이의 공간으로 유도할 수 있으므로, 전극 조립체(10)와 커버 조립체(30) 사이의 기압 상승률을 효과적으로 감소시키고, 전극 조립체(10)와 커버 조립체(30) 사이에 축적된 기체를 감소시키며, 커버 조립체(30)에서 전지 셀(7)이 폭발할 위험을 줄여 안전 성능을 향상시키게 된다. 제1 통로(322)는 제1 오목부(321) 내부의 기체를 전극 조립체(10)와 하우징(20) 사이의 공간으로 유도하고 기체를 감압 기구(40)에 작용시키도록 할 수 있으므로, 이로써 감압 기구(40)를 제때에 작동시킬 수 있어서 전지 셀(7)의 고온 고압 물질을 신속하게 방출시켜 폭발 위험을 줄이게 된다.
일부 실시예에 있어서, 커버 조립체(30)는 제1 오목부(321)의 하부벽으로부터 돌출된 2개의 제1 돌출부(323)를 포함하고, 제1 방향(X)으로, 제1 오목부(321)는 2개의 제1 돌출부(323) 사이에 위치한다. 제1 돌출부(323)는 몸체부(16)에 맞닿기 위한 것이다. 제1 방향(X)으로, 적어도 하나의 제1 돌출부(323)에는 제1 방향(X)을 따라 제1 돌출부(323)를 관통하여 전극 조립체(10)와 하우징(20) 사이의 공간과 연통되는 적어도 하나의 제1 통로(322)가 구비된다.
몸체부(16)에 대향하는 커버 조립체(30)의 일단에는 제1 내부면(32a)이 구비되고, 제1 내부면(32a)은 몸체부(16)에 맞닿기 위한 것이다. 제1 오목부(321)는 제1 내부면(32a)에 비해 몸체부(16)로부터 멀어지는 방향을 따라 함몰된다. 제1 내부면(32a)은 본체부(16)에 맞닿는 제1 돌출부(323)의 표면을 포함한다. 선택적으로, 제1 내부면(32a)은 평면이다.
적어도 하나의 제1 돌출부(323)에는 적어도 하나의 제1 통로(322)가 구비되는 데, 이는 하나의 제1 돌출부(323)에는 하나의 제1 통로(322)가 구비되고 다른 제1 돌출부(323)에는 제1 통로(322)가 구비되지 않거나, 또는 하나의 제1 돌출부(323)에는 하나의 제1 통로(322)가 구비되고 다른 제1 돌출부(323)에는 하나의 제1 통로(322)가 구비되거나, 또는 하나의 제1 돌출부(323)에는 하나의 제1 통로(322)가 구비되고 다른 제1 돌출부(323)에는 복수의 제1 통로(322)가 구비되거나, 또는 하나의 제1 돌출부(323)에는 복수의 제1 통로(322)가 구비되고 다른 제1 돌출부(323)에는 제1 통로(322)가 구비되지 않거나, 또는 2개의 제1 돌출부(323)에는 모두 복수의 제1 통로(322)가 구비되는 것임에 유의해야 한다.
제1 돌출부(323)에는 제1 방향(X)을 따라 서로 대향하게 배치되는 2개의 제1 측면을 가지며, 2개의 제1 측면에는 제1 통로(322)의 양단의 개구가 형성된다. 제1 통로(322)의 양단의 개구는 제1 방향(X)을 따라 가란히 배치되거나 엇갈리게 배치될 수 있다.
본 출원의 실시예에 따른 2개의 제1 돌출부(323)는 몸체부(16)에 맞닿으로써, 전지 셀(7)이 진동할 때 몸체부(16)의 흔들림을 줄이고 활물질이 떨어질 위험을 줄인다. 2개의 제1 돌출부(323)는 몸체부(16)가 균일하게 힘을 받도록 하고 응력 집중을 줄이며 전극 조립체(10)의 안정성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 제1 돌출부(323)와 하우징(20)은 제1 방향(X)으로 간격을 두고 배치됨으로써, 하우징(20)은 제1 통로(322)를 차폐하지 않고 제1 오목부(321) 내부의 기체는 제1 통로(322)를 경유하여 원활하게 배출될 수 있다.
절연 부재(32)를 포함하는 커버 조립체(30)를 예로 들면, 제1 내부면(32a)은 몸체부(16)에 대향하는 절연 부재(32)의 표면이다. 절연 부재(32)는 제1 오목부(321)와 2개의 제1 돌출부(323)를 포함한다. 예시적으로, 2개의 제1 돌출부(323)는 제1 방향(X)을 따른 절연 부재(32)의 양단에 각각 위치한다.
일부 실시예에 있어서, 몸체부(16)로부터 멀어지는 제1 돌출부(323)의 일측에는 적어도 하나의 제2 오목부(324)가 형성되고, 제2 오목부(324)는 제1 통로(322)의 적어도 일부를 형성한다.
본 출원의 실시예에서 제2 오목부(324)가 배치됨으로써, 커버 조립체(30)의 중량을 감소시키고 제1 돌출부(323)의 강도를 감소시키며, 제1 돌출부(323)의 탄성을 향상시키고 전지 셀(7)이 진동할 때 제1 돌출부(323)가 몸체부(16)를 뭉개질 위험을 줄일 수 있다.
절연 부재(32)를 포함하는 커버 조립체(30)를 예로 들면, 절연 부재(32)는 서로 대향하게 배치되는 제1 내부면(32a)과 제1 외부면(32b)을 포함하고, 제1 외부면(32b)은 엔드캡(31)에 대향한다. 제2 오목부(324)는 제1 외부면(32b)에 비해 엔드 캡(31)에 가깝고 멀어지는 방향으로 함몰된다. 엔드 캡(31)은 제1 외부면(32b)에 부착되고 제2 오목부(324)를 덮는다.
일부 실시예에 있어서, 제1 통로(322)는 제1 관통홀(322a) 및/또는 제1 요홈을 포함한다.
제1 요홈은 제1 내부면(32a)에 비해 몸체부(16)로부터 멀어지는 방향을 따라 함몰된다. 제1 방향(X)을 따른 제1 요홈의 양단은 각각 제1 돌출부(323)의 2개의 제1 측면으로 연장된다.
제1 관통홀(322a)은 제1 방향(X)을 따라 제1 돌출부(323)를 관통하고, 즉, 제1 방향(X)을 따른 제1 관통홀(322a)의 양단은 각각 제1 돌출부(323)의 2개의 제1 측면으로 연장된다.
제1 통로(322)는 제1 관통홀(322a)만을 포함할 수도 있고, 제1 요홈만을 포함할 수도 있으며, 또한 제1 관통홀(322a)과 제1 요홈을 모두 포함할 수 있다. 물론, 제1 통로(322)는 다른 연통 구조를 더 포함할 수 있으며, 예를 들어, 제1 통로(322)는 제2 오목부(324)를 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 제1 통로(322)는 제1 관통홀(322a) 및 제1 관통홀(322a)과 연통된 제2 오목부(324)를 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 커버 조립체(30)는 제1 오목부(321)의 하부벽으로부터 돌출되어 몸체부(16)에 맞닿고 2개의 제1 돌출부(323) 사이에 위치하는 제2 돌출부(325)를 더 포함한다. 제1 오목부(321)는 제1 방향(X)을 따른 제2 돌출부(325)의 양측에 각각 위치하는 제1 부분(321a) 및 제2 부분(321b)을 포함한다.
제2 돌출부(325)는 하나일 수도 있고 복수일 수도 있다. 제2 돌출부(325)가 복수인 경우, 복수의 제2 돌출부(325)는 제1 방향(X)을 따라 간격을 두고 배열될 수 있다. 제2 돌출부(325)는 제1 오목부(321)를 복수의 부분으로 분할한다.
제1 부분(321a)과 제2 부분(321b)은 다른 구조를 통해 서로 연통될 수도 있고, 또한 서로 차단되어 연통되지 않을 수도 있다.
제2 돌출부(325)는 몸체부(16)에 맞닿을 수 있고, 몸체부(16)가 균일하게 힘을 받도록 하고 응력 집중을 줄이며 전극 조립체(10)의 안정성을 향상시킬 수 있다. 제2 돌출부(325)는 또한 커버 조립체(30)의 전체 강도를 증가시키고 커버 조립체(30)의 변형 및 붕괴 위험을 줄이며 안정성을 향상시킬 수 있다.
전극 조립체(10)에서 열폭주가 발생하는 경우 커버 조립체(30)에 대향하는 몸체부(16)의 단부면을 경유하여 기체의 일부는 방출하며, 제2 돌출부(325)는 몸체부(16)의 단부면에 맞닿아 기체가 제1 오목부(321)에 유입되는 속율을 줄이는 차폐 역할을 할 수 있어 안전 사고의 위험을 줄인다.
일부 실시예에 있어서, 제2 돌출부(325)에는 제1 부분(321a)과 제2 부분(321b)을 연통시키는 제2 통로(326)가 구비된다.
본 출원에서 제2 통로(326)가 구비됨으로써, 기체는 제1 부분(321a)과 제2 부분(321b) 사이에서 흐를 수 있으므로, 제1 부분(321a)의 기압과 제2 부분(321b)의 기압의 동일성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 제2 통로(326)는 제3 관통홀(326a) 및/또는 제2 요홈을 포함한다. 제3 관통홀(326a)은 제1 방향(X)을 따라 제2 돌출부(325)를 관통한다. 제2 요홈(미도시)은 본체부(16)에 맞닿은 제2 돌출부(325)의 표면에 비해 몸체부(16)로부터 멀어지는 방향을 따라 함몰되고, 제2 요홈은 제1 방향(X)을 따라 제2 돌출부(325)를 관통한다.
일부 실시예에 있어서, 제2 돌출부(325)는 절연 부재(32)에 형성된다. 절연 부재(32)에는 제3 오목부(327)가 더 구비되고, 제3 오목부(327)는 본체부(16)로부터 멀어지는 제2 돌출부(325)의 일측에 위치한다. 제3 오목부(327)는 제1 외부면(32b)에 비해 몸체부(16)에 가까운 방향을 따라 함몰된다. 제3 오목부(327)는 제2 통로(326)의 적어도 일부를 형성한다.
도 10은 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 엔드캡 조립체의 절연 부재의 개략적인 구조도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에 있어서, 커버 조립체는, 제1 오목부(321)의 하부벽으로부터 돌출된 2개의 제3 돌출부(328)를 더 포함하고, 제1 방향(X)에 수직인 제2 방향(Y)으로 제1 오목부(321)는 2개의 제3 돌출부(328) 사이에 위치한다. 제3 돌출부(328)는 몸체부에 맞닿기 위한 것으로, 그리고 제3 돌출부(328)의 양단은 각각 2개의 제2 돌출부(325)에 연결된다.
본 출원의 실시예에 따른 2개의 제3 돌출부(328)는 몸체부에 맞닿아, 전지 셀이 진동할 때 몸체부의 흔들림을 줄이고 활물질이 떨어질 위험을 줄인다. 2개의 제3 돌출부(328)는 몸체부가 균일하게 힘을 받도록 하고 응력 집중을 줄이며 전극 조립체의 안정성을 향상시킬 수 있다.
외부면이 과립에 의해 천공되어 몸체부가 단락되는 경우, 발생한 기체의 일부는 천공된 위치에서 외부로 방출하는 데, 제3 돌출부(328)는 기체를 차단하는 역할을 할 수 있어 제1 오목부(321)로 유입되는 기체를 줄이고 전지 셀이 커버 조립체에서 폭발할 위험을 줄여 안전성을 향상시킬 수 있다.
예시적으로, 2개의 제3 돌출부(328)는 제2 방향(Y)을 따른 절연 부재(32)의 양단에 각각 위치한다.
일부 실시예에 있어서, 제1 통로(322)는 제1 관통홀(322a) 및 제1 요홈(322b)을 포함한다.
도 11은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 다른 개략적인 단면도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에 있어서, 전극 조립체(10)는 캐소드 극판, 애노드 극판, 및 캐소드 극판과 애노드 극판을 격리시키는 세퍼레이터를 포함하는 궈취형 구조 또는 적층형 구조이다.
전극 조립체(10)의 외부면은 2개의 넓은 면(14) 및 2개의 좁은 면(15)을 포함하며, 넓은 면(14)의 면적은 좁은 면(15)의 면적보다 크고, 2개의 넓은 면(14)은 제2 방향(Y)을 따라 서로 대향하게 배치되며, 2개의 좁은 면(15)은 제2 방향(Y)에 수직인 제1 방향(X)을 따라 서로 대향하게 배치된다.
일부 실시예에 있어서, 좁은 면(15)과 하우징(20) 사이에는 제1 간극(G1)이 구비되고, 넓은 면(14)과 하우징(20) 사이에는 제2 간극(G2)이 구비되며, 제1 간극(G1)의 크기는 제2 간극(G2)의 크기보다 크다.
전극 조립체(10)는 충방전 과정에서 극판이 두께 방향을 따라 팽창할 수 있다. 권취형 전극 조립체(10) 및 적층형 전극 조립체(10)에서, 넓은 면(14)에 수직인 방향을 따른 팽창량은 가장 크다. 전극 조립체(10)가 팽창한 후, 넓은 면(14)은 하우징(20)을 가압하면서 제2 간극(G2)을 감소시키며, 이에 따라 제2 간극(G2)에서 기체의 유속은 낮다. 제2 간극(G2)에 비해 제1 간극(G1)의 크기가 크기 때문에 제1 간극(G1)에서 기체의 유속은 높다.
일부 실시예에 있어서, 제1 통로는 제1 간극(G1)과 제1 오묵부를 연통시키기 위한 것이다. 이로써, 전지 셀(7)에서 열폭주가 발생할 때, 제1 오목부의 내부 기체는 제1 통로를 경유하여 제1 간극(G1)으로 신속하게 배출될 수 있고, 제1 간극(G1)의 크기는 크므로 감압 기구를 경유하여 기체를 전지 셀(7)의 외부로 제때에 방출시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 도 7 및 도 11을 참조하면, 하우징(20)은 바닥판(23)을 포함하고, 바닥판(23) 및 커버 조립체(30)는 제3 방향(Z)을 따른 전극 조립체(10)의 양측에 각각 위치한다. 제3 방향(Z)으로, 바닥판(23)과 전극 조립체(10) 사이에는 제3 간극(G3)이 구비되고, 제3 간극(G3)은 제2 간극(G2) 및 제1 간극(G1)에 연통된다.
도 12는 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전지 셀의 개략적인 단면도이고, 도 13은 도 12에 도시된 원형 B 에서의 전지 셀의 확대 개략도이다.
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 커버 조립체(30)는 개구를 덮어 결합하는 엔드캡(31); 및 몸체부(16)에 대향하는 엔드캡(31)의 일측에 위치하여 몸체부(16)에 맞닿고 그리고 몸체부(16)에 대향하는 일측에 제1 오목부(321)가 형성된 절연 부재(32);를 포함한다.
일부 실시예에 있어서, 전지 셀(7)은, 몸체부(16)를 덮어 감싸고 하우징(20)으로부터 몸체부(16)를 전기적으로 절연되도록 격리시키며, 엔드캡(31)에 대향하는 단부가 절연 부재(32)의 외측을 둘러싸면서 절연 부재(32)에 연결되는 절연막(60)을 더 포함한다. 절연막(60)에는 제1 통로(322)와 연통되도록 제1 통로(322)에 대향하게 배치되는 제2 관통홀(61)이 구비된다.
전지 셀(7)의 조립 과정에서 과립(예: 용접 과정에서 발생한 금속 과립)이 발생하여 하우징(20) 내부에 잔류할 수 있다. 과립은 몸체부(16)의 표면에 부착될 수 있으므로, 과립이 몸체부(16)의 세퍼레이터가 천공되어 하우징(20)과 몸체부(16)를 도통시킬 위험이 발생할 수 있으며, 과립은 또한 몸체부(16)의 내부로 떨어지고 캐소드 극판 및 애노드 극판을 도통시키고 단락을 일으켜서 안전 사고의 위험을 야기할 수 있다.
본 출원에서 절연막(60)이 배치됨으로써, 몸체부(16)를 하우징(20)으로부터 전기적으로 절연되도록 격리시킬 수 있으므로, 하우징(20)에 잔류된 과립이 몸체부(16)의 세퍼레이터를 천공하더라도, 절연막(60)은 몸체부(16)의 극판이 하우징(20)과 도통되는 것을 피하고 단락 위험을 줄일 수 있다.
제2 관통홀(61)은 하우징(20)과 전극 조립체(10) 사이의 공간(예: 제1 간극(G1))을 제1 통로(322)와 연통시킨다. 본 출원의 실시예에서 제2 관통홀(61)이 구비됨으로써, 절연 부재(32)의 제1 통로(322)를 회피하고 절연막(60)에 의해 차폐되는 제1 통로(322)의 면적을 감소시켜, 배기 속율을 보장한다.
절연막(60)에는 복수의 기공 구조(미도시)가 구비되며, 기공 구조는 절연막(60) 양측의 공간을 연통시켜 기체가 절연막(60)의 양측에서 원활하게 흐를 수 있도록 한다.
절연막(60)은 접착, 용접 등에 의해 절연 부재(32)에 연결되어 절연막(60)의 고정을 이룰 수 있다. 절연막(60)은 일부 영역만 절연 부재(32)에 연결될 수 있고(예를 들어, 절연막(60)의 여러 지점이 절연 부재(32)에 용접됨), 절연막(60)의 다른 영역과 절연 부재(32) 사이에는 틈새가 남아 있다.
예를 들어, 절연막(60)과 제1 돌출부(323) 사이에는 틈새가 남아 있고, 그 틈새를 경유하여 제1 통로(322) 내의 기체는 배출될 수 있다. 이때, 제2 관통홀(61)도 생략될 수 있다.
도 14는 본 출원의 일부 실시예에 따른 제조 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에 따른 전지 셀의 제조 방법은,
감압 기구가 배치되고 개구가 구비된 하우징을 제공하는 단계(S100);
몸체부 및 몸체부로부터 돌출된 탭부를 포함하는 전극 조립체를 제공하는 단계(S200);
일측에 제1 오목부가 형성된 커버 조립체를 제공하는 단계(S300);
커버 조립체를 전극 조립체에 연결하는 단계(S400); 및
전극 조립체를 하우징에 넣고 커버 조립체를 개구를 덮어 결합하는 단계(S500);를 포함하고,
커버 조립체는 몸체부에 맞닿고 전극 조립체에 대향하는 일측에 탭부의 적어도 일부가 수용되는 제1 오목부가 형성되며, 커버 조립체에는 전극 조립체와 하우징 사이의 공간을 제1 오목부와 연통시켜 제1 오목부 내부의 기체를 전극 조립체와 하우징 사이의 공간으로 유도하고 감압 기구에 작용시키도록 하는 적어도 하나의 제1 통로가 구비되며, 감압 기구는 전지 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면 작동하여 내부 압력 또는 온도를 방출시킨다.
상술한 전지 셀의 제조 방법에 의해 제조된 전지 셀의 관련 구조는, 전술한 각 실시예에 따른 전지 셀을 참조할 수 있음에 유의해야 한다.
상술한 전지 셀의 제조 방법에 기초하여 전지 셀을 조립하는 경우, 반드시 상기 단계들의 순서대로 수행할 필요가 없으며, 다시 말하면, 실시예에서 언급된 순서대로 수행될 수도 있고, 실시예에서 언급된 순서와 다르게 수행될 수도 있으며, 또는 여러 단계들이 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, S100, S200, S300 단계는 특별한 순서 없이 수행될 수도 있고, 또한 동시에 수행될 수도 있다.
도 15는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 제조 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에 따른 전지 셀 제조 시스템(8)은, 감압 기구가 배치되고 개구가 구비된 하우징을 제공하는 제1 제공 장치(81); 몸체부 및 몸체부로부터 돌출된 탭부를 포함하는 전극 조립체를 제공하는 제2 제공 장치(82); 일측에 제1 오목부가 형성된 커버 조립체를 제공하는 제3 제공 장치(83); 커버 조립체를 전극 조립체에 연결하는 제1 조립 장치(84); 및 전극 조립체를 하우징에 넣고 커버 조립체를 개구에 덮여 결합하는 제2 조립 장치(85);를 포함하고, 커버 조립체는 몸체부에 맞닿고 전극 조립체에 대향하는 일측에 탭부의 적어도 일부가 수용되는 제1 오목부가 형성되며, 커버 조립체에는 전극 조립체와 하우징 사이의 공간을 제1 오목부와 연통시켜 제1 오목부 내부의 기체를 전극 조립체와 하우징 사이의 공간으로 유도하고 감압 기구에 작용시키도록 하는 적어도 하나의 제1 통로가 구비되며, 감압 기구는 전지 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면 작동하여 내부 압력 또는 온도를 방출시킨다.
상술한 제조 시스템에 의해 제조된 전지 셀의 관련 구조는, 전술한 각 실시예에 따른 전지 셀을 참조할 수 있다.
충돌이 없는 한 본 출원의 실시예 및 실시예의 구성은 서로 조합될 수 있음에 유의해야 한다.
마지막으로, 상기 실시예는 본 출원의 기술적 해결방법을 설명하기 위해 사용된 것일 뿐이고, 이를 제한하기 위한 것이 아님에 유의해야 하며, 본 출원은 전술한 실시예를 참조하여 상세하게 설명되었지만, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 전술한 실시예에서 기재된 기술적 해결방법에 대해 여전히 수정될 수 있거나, 그 기술적 특징의 일부를 동등적으로 대체할 수 있음을 이해해야 하고, 그러나, 이러한 수정 또는 대체는 해당 기술적 해결방법의 본질을 본 출원의 실시예에 따른 기술적 해결방법의 사상 및 범위에서 벗어나게 하는 것은 아니다.

Claims (16)

  1. 전지 셀에 있어서,
    전지 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면 작동하여 내부 압력 또는 온도를 방출시키는 감압 기구가 배치되고 개구가 구비된 하우징;
    상기 하우징에 수용되고, 몸체부 및 상기 몸체부로부터 돌출된 탭부를 포함하는 전극 조립체; 및
    상기 개구를 덮어 결합하기 위한 것으로서, 상기 몸체부에 맞닿고 상기 전극 조립체에 대향하는 일측에 탭부의 적어도 일부가 수용되는 제1 오목부가 형성되는 커버 조립체;를 포함하고,
    상기 커버 조립체에는 적어도 하나의 제1 통로가 구비되고, 상기 제1 통로는 상기 전극 조립체와 상기 하우징 사이의 공간을 상기 제1 오목부와 연통시켜 상기 제1 오목부 내부의 기체를 상기 전극 조립체와 상기 하우징 사이의 공간으로 유도하고 상기 감압 기구에 작용시키도록 하는, 전지 셀.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 커버 조립체는 상기 제1 오목부의 하부벽으로부터 돌출된 2개의 제1 돌출부를 포함하고, 제1 방향으로 상기 오목부는 상기 2개의 제1 돌출부 사이에 위치하며,
    상기 제1 돌출부는 상기 몸체부에 맞닿고,
    상기 제1 방향으로, 적어도 하나의 상기 제1 돌출부에는 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 돌출부를 관통하여 상기 전극 조립체와 상기 하우징 사이의 공간과 연통되는 적어도 하나의 상기 제1 통로가 구비되는, 전지 셀.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 몸체부로부터 멀어지는 상기 제1 돌출부의 일측에는 적어도 하나의 제2 오목부가 형성되고, 상기 제2 오목부는 상기 제1 통로의 적어도 일부를 형성하는, 전지 셀.
  4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 제1 통로는 제1 관통홀 및/또는 제1 요홈을 포함하는, 전지 셀.
  5. 제2 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버 조립체는 상기 제1 오목부의 하부벽으로부터 돌출되어 상기 몸체부에 맞닿고 상기 2개의 제1 돌출부 사이에 위치하는 제2 돌출부를 더 포함하고,
    상기 제1 오목부는 상기 제1 방향을 따른 상기 제2 돌출부의 양측에 각각 위치하는 제1 부분 및 제2 부분을 포함하는, 전지 셀.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제2 돌출부에는 상기 제1 부분과 상기 제2 부분을 연통시키는 제2 통로가 구비되는, 전지 셀.
  7. 제2 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버 조립체는, 상기 제1 오목부의 하부벽으로부터 돌출된 2개의 제3 돌출부를 더 포함하고, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향으로, 상기 제1 오목부는 상기 2개의 제3 돌출부 사이에 위치하며,
    상기 제3 돌출부는 상기 몸체부에 맞닿고, 그리고 상기 제3 돌출부의 양단은 각각 상기 2개의 제2 돌출부에 연결되는, 전지 셀.
  8. 제2 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 캐소드 극판, 애노드 극판, 및 상기 캐소드 극판과 상기 애노드 극판을 격리시키는 세퍼레이터를 포함하는 궈취형 구조 또는 적층형 구조이며,
    상기 전극 조립체의 외부면은 2개의 넓은 면 및 2개의 좁은 면을 포함하며, 상기 넓은 면의 면적은 상기 좁은 면의 면적보다 크고, 상기 2개의 넓은 면은 제2 방향을 따라 서로 대향하게 배치되며, 상기 2개의 좁은 면은 상기 제2 방향에 수직인 상기 제1 방향을 따라 서로 대향하게 배치되는, 전지 셀.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 좁은 면과 상기 하우징 사이에는 제1 간극이 구비되고, 상기 넓은 면과 상기 하우징 사이에는 제2 간극이 구비되며, 상기 제1 간극의 크기는 상기 제2 간극의 크기보다 큰, 전지 셀.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 통로는 상기 제1 간극과 상기 제1 오목부를 연통시키는, 전지 셀.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버 조립체는 상기 개구를 덮어 결합하는 엔드캡; 및 상기 몸체부에 대향하는 상기 엔드캡의 일측에 위치하여 상기 몸체부에 맞닿고 그리고 상기 몸체부에 대향하는 일측에 상기 제1 오목부가 형성되는 절연 부재;를 포함하는, 전지 셀.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 몸체부를 덮어 감싸고 상기 하우징으로부터 상기 몸체부를 전기적으로 절연되도록 격리시키며, 상기 엔드캡에 대향하는 단부가 상기 절연 부재의 외측을 둘러싸면서 상기 절연 부재에 연결되는 절연막을 더 포함하고,
    상기 절연막에는 상기 제1 통로와 연통되도록 상기 제1 통로에 대향하게 배치되는 제2 관통홀이 구비되는, 전지 셀.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 따른 전지 셀을 포함하는, 전지.
  14. 제13 항에 따른 전지를 전기 에너지 제공용으로 포함하는, 전기 장치.
  15. 감압 기구가 배치되고 개구가 구비된 하우징을 제공하는 단계;
    몸체부 및 상기 몸체부로부터 돌출된 탭부를 포함하는 전극 조립체를 제공하는 단계;
    일측에 제1 오목부가 형성된 커버 조립체를 제공하는 단계;
    상기 커버 조립체를 상기 전극 조립체에 연결하는 단계; 및
    상기 전극 조립체를 상기 하우징에 넣고 상기 커버 조립체를 상기 개구를 덮어 결합하는 단계;를 포함하고,
    상기 커버 조립체는 상기 몸체부에 맞닿고 상기 전극 조립체에 대향하는 일측에 탭부의 적어도 일부가 수용되는 제1 오목부가 형성되며, 상기 커버 조립체에는 상기 전극 조립체와 상기 하우징 사이의 공간을 상기 제1 오목부와 연통시켜 상기 제1 오목부 내부의 기체를 상기 전극 조립체와 상기 하우징 사이의 공간으로 유도하고 상기 감압 기구에 작용시키도록 하는 적어도 하나의 제1 통로가 구비되며, 상기 감압 기구는 상기 전지 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면 작동하여 상기 내부 압력 또는 온도를 방출시키는, 전지 셀의 제조 방법.
  16. 감압 기구가 배치되고 개구가 구비된 하우징을 제공하는 제1 제공 장치;
    몸체부 및 상기 몸체부로부터 돌출된 탭부를 포함하는 전극 조립체를 제공하는 제2 제공 장치;
    일측에 제1 오목부가 형성된 커버 조립체를 제공하는 제3 제공 장치;
    상기 커버 조립체를 상기 전극 조립체에 연결하는 제1 조립 장치; 및
    상기 전극 조립체를 상기 하우징에 넣고 상기 커버 조립체를 상기 개구를 덮어 결합하는 제2 조립 장치;를 포함하고,
    상기 커버 조립체는 상기 몸체부에 맞닿고 상기 전극 조립체에 대향하는 일측에 탭부의 적어도 일부가 수용되는 제1 오목부가 형성되며, 상기 커버 조립체에는 상기 전극 조립체와 상기 하우징 사이의 공간을 상기 제1 오목부와 연통시켜 상기 제1 오목부 내부의 기체를 상기 전극 조립체와 상기 하우징 사이의 공간으로 유도하고 상기 감압 기구에 작용시키도록 하는 적어도 하나의 제1 통로가 구비되며, 상기 감압 기구는 상기 전지 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달하면 작동하여 상기 내부 압력 또는 온도를 방출시키는, 전지 셀의 제조 시스템.
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