KR20230012456A - 배터리 셀, 배터리 및 전기 장치 - Google Patents

Abstract

본 출원은 배터리 셀, 배터리 및 전기 장치를 개시하였는 바, 상기 배터리 셀은 내부에 전해액이 충전된 하우징, 상기 하우징 내에 배치되는 적어도 하나의 셀 코어 어셈블리, 및 전해액이 담겨져 있는 적어도 하나의 밀봉된 액낭을 포함하고, 상기 액낭은 상기 하우징 내에 배치되고, 적어도 상기 셀 코어 어셈블리의 측벽에 대응 설치되며; 상기 액낭에 적어도 하나의 약한 구조가 설치되고 상기 액낭 내의 압력이 임계값에 도달할 경우, 상기 액낭 내의 상기 전해액이 상기 약한 구조를 뚫고 상기 액낭으로부터 유출된다. 본 출원의 실시예의 배터리 셀은 하우징 내에 약한 구조를 구비하는 액낭을 배치하고 액낭을 셀 코어 어셈블리의 측벽에 대응 설치함으로써 셀 코어 어셈블리의 사용 과정에서 팽창이 발생 시, 배터리의 리튬 플레이팅 또는 일부 전해액의 고갈로 인한 배터리 성능의 악화 상황을 완화시킬 수 있다.

Description

배터리 셀, 배터리 및 전기 장치

본 출원은 배터리 분야에 관한 것으로 구체적으로 배터리 셀, 배터리 및 전기장치에 관한 것이다.

에너지 절약과 배출 감소는 자동차 산업의 지속 발전 가능한 관건이며, 전동차는 에너지 절약과 환경 보호의 우세로 인해 자동차 산업의 지속 발전 가능한 중요한 부분이 되었다. 전기 자동차에 있어서,배터리 기술은 또 그 발전과 관련된 중요한 요소이다.

배터리는 충방전 사용 과정에서 셀 코어가 부풀어 오르는 것을 고려해 낮은 그룹 마진(Group margin) 설계를 채택해 리튬 석출 리스크가 존재한다. 또한 배터리의 충방전 사이클에 따라 전해액도 끊임없이 소모되고 심지어 국부적인 전해액의 고갈이 발생하여 배터리의 성능 저하를 초래하고 배터리의 수명에 영향을 미쳐 안전상의 위험을 초래할 수 있다.

상기 문제를 감안하여, 본 출원 배터리 셀, 배터리 및 전기 장치을 제공하고 배터리 사용 과정 중에서의 배터리 리튬 석출 또는 국부 전해액의 고갈로 인한 배터리 성능이 악화되는 상황을 완화할 수 있다.

본 출원의 제1양태는 내부에 전해액이 충전된 하우징, 상기 하우징 내에 배치되는 적어도 하나의 셀 코어 어셈블리, 및 전해액이 담겨져 있는 적어도 하나의 밀봉된 액낭을 포함하고, 상기 액낭은 상기 하우징 내에 배치되고, 적어도 상기 셀 코어 어셈블리의 측벽에 대응 설치되며, 상기 액낭에 적어도 하나의 약한 구조가 설치되고 상기 액낭 내의 압력이 임계값에 도달할 경우, 상기 액낭 내의 상기 전해액이 상기 약한 구조를 뚫고 상기 액낭으로부터 유출되는 배터리 셀을 제공한다.

본 출원의 실시예이 기술 방안에서, 배터리 셀의 하우징 내에 액낭을 배치하여 액낭이 적어도 셀 코어 어셈블리의 측벽에 대응 설치된다. 이러한 설계는 배터리의 사용 초기, 액낭이 배터리 하우징 내의 잔여 공간을 차지할 수 있도록 낮은 그룹 마진의 배터리에서 셀 코어가 주름 잡히는 문제를 극복할 수 있어 전극의 리튬 석출 문제를 피면할 수 있고, 배터리 충방전 순환이 진행됨에 따라 셀 코어가 팽창 발생기 셀 코어의 측벽은 액낭을 압착하여 액낭이 변형되어 배터리 하우징 내의 여유 영역을 충진하고 셀 코어 팽창 압력을 완화시키고; 셀 코어 팽창력이 추가고 증대됨에 따라 셀 코어 어셈블리의 측벽이 추가로 액낭을 압착하여 액낭 내의 압력이 임계값에 도달할 경우, 액낭 내의 전해액이 액낭에 설치된 약한 구조를 뚫고 액낭으로부터 유출하고 하우징 내의 전해액에 대한 자동 보완을 달성한다.

일부 실시예에서, 상기 측벽은 상기 셀 코어 어셈블리의 두개의 단부 중간 영역에 위치되는 중간 측벽 부분을 포함하고, 상기 액낭과 상기 중간 측벽 부분이 대응 설치된다. 액낭을 셀 코어 어셈블리의 중간 측벽 부분에 대응 설치함으로써 셀 코어 어셈블리 중부의 팽창 압력을 완화할 수 있고, 배터리 사용 과정 중에서 셀 코어 팽창력이 배터리 하우징의 변형에 대해 더욱 효과적으로 완화할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 액낭은 상기 셀 코어 어셈블리와 상기 하우징의 측벽 사이에 설치되거나, 및/또는 상기 액낭은 인접한 상기 셀 코어 어셈블리 사이에 설치된다. 본 출원의 실시예의 배터리 셀 중에서, 액낭이 하우징 내에서의 배치 방식은 원활하고, 액낭의 일측이 셀 코어 어셈블리의 측벽에 밀착되는 것만 충족하면 된다.

일부 실시예에서, 적어도 하나의 상기 약한 구조가 상기 액낭의 적어도 일부의 에지에 설치된다. 이러한 설계는 액낭 내의 전해액이 액낭의 에지로부터 유출되면 셀 코어 어셈플리의 측벽의 간극 부위에서 하우징 내의 전해액의 소모를 보완할 수 있다.

일부 실시예에서, 복수개의 약한 구조가 상기 액낭의 적어도 일부의 에지에 이격 배치된다. 액낭의 적어도 일부의 에지에 복수개의 약한 구조를 이격 배치하는 것을 통하여 전해액이 복수개의 약한 구조에서 액낭을부터 분산되게 유출될 수 있어 분산 완화의 효과를 달성한다.

일부 실시예에서, 상기 배터리 셀은 사용 상태 시의 상방 단부를 포함하고, 적어도 하나의 상기 약한 구조가 상기 액낭에서 상기 상방 단부에 가까운 위치에 마련된다. 배터리 사용 후기, 중력 작용에 이해 상단면은 전해액의 부족으로 인한 고갈이 발생하기가 더 쉽다. 이러한 설계는 배터리 셀 정단부로부터 전해액을 보완하는데 편리하고 전해액의 국부 고갈을 피면할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 액낭은 적어도 하나의 제1 액낭과 적어도 하나의 제2 액낭을 포함하고, 상기 제1 액낭에 전해액이 담겨져 있고, 상기 제2 액낭에 전해액이 담겨있지 않으며, 상기 제1 액낭과 상기 제2 액낭은 초기 상태 시 서로 분리된다. 이러한 설계는 제2 액낭이 공간을 완화하는 작용을 일으켜 액낭의 셀 코어 어셈블리에 대한 팽창 압력의 조절 공간을 증대시켰다.

일부 실시예에서, 상기 액낭은 상기 제1 액낭과 상기 제2 액낭 사이에 설치되어 이들을 서로 분리시키기 위한 제1 약한 구조를 포함하고, 상기 제1액낭 내의 압력이 제1 임계값에 도달할 경우, 상기 제1 액낭 내의 상기 전해액이 상기 제1 약한 구조를 뚫고 상기 제2 액낭에 유입된다. 제1 액낭과 제2 액낭 사이에 제1 약한 구조를 분리되게 설치함으로써 전해액이 제1 약한 구졸르 뚫고 제2 액낭에 유입되어 계단식의 팽창 압력 조절 능력을 제공한다.

일부 실시예에서, 상기 제2 액낭에 제2 약한 구조가 더 설치되고, 상기 제2 액낭 내의 압력이 상기 제2 임계값에 도달할 경우, 상기 제2 액낭 내의 상기 전해액이 상기 제2 약한 구조를 뚫고 상기 제2 액낭으로부터 유출된다. 제2 액낭에 추가로 제2 약한 구조를 설치하는 것을 통하여 제1 액낭이 압착되었을 때, 내부의 전해액이 먼저 제2 액낭에 진입하고, 추가로 압착할 때 전해액이 제2 약한 구조를 뚫고 제2 액낭으로부터 유출되고 하우징 내의 전해액에 대해 자동적으로 보완한다.

일부 실시예에서, 적어도 하나의 상기 제2 액낭이 상기 셀 코어 어셈블리의 두개의 단부의 영역에 위치된다. 이와 같이 설치하면 셀 코어 어셈블리 단부가 엔드 캡과 셀 코어 어셈블리 사이의 높이 공간을 효과적으로 이용할 수 있고 배터리 에너지 밀도에 대한 요규가 날로 높아지는 상황에서 이러한 설계는 유리하다.

일부 실시예에서, 상기 제2 액낭이 상기 셀 코어 어셈블리에서 상기 상방 단부의 탭 미설치 영역 내에 위치된다. 셀 코어 어셈블리 단부는 통상적으로 탭이 설치되어 있지만 탭은 엔드 캡과 셀 코어 어셈블리 사이의 전부 높이 공간을 차지 하지 않았기에 제2 액낭이 셀 코어 어셈블리 상방 단부의 탭 미설치 영역에 위치하도록 하여 이 부분의 공간을 추가로 이용할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 액낭은 상기 제1 액낭과 상기 제2 액낭 사이에 설치되는 적어도 하나의 완충낭 및 제3 약한 구조를 더 포함하고, 상기 제1 약한 구조는 상기 제1 액낭과 상기 완충낭을 분리시키고, 상기 제3 약한 구조는 상기 완충낭과 상기 제2 액낭을 분리시키며, 상기 완충낭 내의 압력이 제3 임계값에 도달할 경우, 상기 완충낭 내의 상기 전해액이 상기 제3 약한 구조를 뚫고 상기 제2 액낭에 유입된다. 제1 액낭과 제2 액낭 사이에 완충낭을 설치하고 제1 약한 구조와 제3 약한 구조를 이용하여 이들 사이에 설치하여 분리시켜 액낭에게 계단식의 팽창 압력 조절 능력을 제공해 준다.

일부 실시예에서, 적어도 하나의 완충낭은 서로 이격 설치되는 적어도 하나의 통로이고, 상기 각 통로의 일단에 상기 제1 약한 구조가 설치되며, 상기 각 통로의 타단에 상기 제3 약한 구조가 설치된다. 완충낭을 이격되는 적어도 하나의 통로로 설치함으로써 약한 구조가 전해액의 충격을 받아 파괴될 시 표면 접촉 위치 변화가 커서 초래된 배터리 성능의 악화를 방지할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 완충낭이 복수개의 상기 통로를 포함할 경우, 상기 각 통로의 부피가 같거나 다르다. 하우징 내의 각 셀 코어 어셈블리의 위치, 힘을 받는 상황, 온도 환경 요인이 셀 코어 어셈블리의 사용 정도 및 팽창 압력에 영향을 미치며, 그에 따라 각 통로의 부피를 같거나 달리 설치함으로써 각 통로에서 제공한 완충 공간이 같거나 다를 수 있어 액낭에 미세화된 팽창 압력 조절 능력을 제공한다.

일부 실시예에서, 상기 액낭이 복수개의 상기 제1 약한 구조를 포함할 경우, 상기 각 제1 약한 구조의 상기 제1 임계값은 같거나 다르며; 일부 실시예에서, 상기 액낭이 복수개의 상기 제2 약한 구조를 포함할 경우, 상기 각 제2 약한 구조의 상기 제2 임계값은 같거나 다르며; 일부 실시예에서, 상기 액낭이 복수개의 상기 제3 약한 구조를 포함할 경우, 상기 각 제3 약한 구조의 상기 제3 임계값은 같거나 다르다.

복수개의 제1 임계값, 복수개의 제2 임계값과 복수개의 제3 임계값이 각가 동일한 값인 경우, 액낭이 압착 받은 상황하에서 각 약한 구조의 위치에서 동시에 균일하게 완충 공간을 방출할 수 있고 또한 전해액을 균일하게 하우징 내의 각 약한 구조의 위치에 방출할 수 있어 이는 완충 공간의 빠른 방출, 전해액의 빠른 보완에 있어서 유리한 것이다.

복수개의 제1 임계값, 제2 임계값 또는 제3 임계값은 각각 다른 값이고, 또는 일부 약한 구조의 임계값이 같고, 일부 약한 구조의 임계값이 다른 경우, 액낭이 압착 받는 상황에서, 압착 정도에 따라 점차적으로 완충 공간을 방출할 수 있고, 및 전해액을 점차적으로 하우징 내로 방출할 수 있어 변화 폭이 너무 커서 배터리 성능의 악화를 피면할 수 있고 다른 위치와 온도 작업 환경 하에서 셀 코어 어셈블리의 성능이 일치적인 수준을 확보할 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 제1 약한 구조는 상기 제1 액낭에 설치되는 적어도 하나의 씨닝(thinning) 영역 및/또는 적어도 하나의 겹층부를 포함하고; 일부 실시예에서, 상기 제2 약한 구조는 상기 제2 액낭에 설치되는 적어도 하나의 씨닝(thinning) 영역 및/또는 적어도 하나의 겹층부를 포함하고; 일부 실시예에서, 상기 제3 약한 구조는 상기 제2 액낭에 설치되는 적어도 하나의 씨닝 영역 및/또는 적어도 하나의 겹층부를 포함한다. 각 약한 구조의 실현 방식이 원활하고 액낭에 위치한 씨닝 영역일 수 있고, 이러한 방식은 제작 공정이 간편하고, 액낭에 설치된 다른 재료의 겹층일 수도 있으며 받는 힘이 약한 구조를 형성할 수 있으면 된다.

일부 실시예에서, 상기 제1 임계값, 상기 제2 임계값, 상기 제3 임계값은 각각 독립적으로 0.1MPa 내지 2.0MPa사이에 있다. 약한 구조의 압력 임계값을 이 범위에 설치함으로써 해당 액낭 내의 압력이 이 임계값에 도달할 때, 전해액은 약한 구조를 뚫고 완충 공간에 진입하거나 액낭으로부터 유출되고 셀 코어 어셈블리의 팽창 압력을 완화시킴으로써 셀 코어 어셈블리의 과도 팽창이 배터리 성능에 대한 불량 영향을 피면할 수 있다.

본 출원의 제2양태는 상기 실시예 중의 배터리 셀을 포함한 배터리를 제공한다.

본 출원의 제3양태는 상기 실시예 중의 전기 에너지를 제공하는 배터리를 포함하는 전기 장치를 제공한다.

상기 내용은 단지 본 출원의 기술방안에 대한 개략한 설명이고 본 출원의 기술 수단을 더욱 명확히 이해하고 명세서에 개시한 내용에 따라 실시할 수 있고 본 출원의 상기 내욤과 기타 목적, 특징과 장점을 더욱 명확하게 이해할 수 있도록 하기 위하여 하기에서 본 출원의 구체적 실시방식을 특히 설명하기로 한다.

본 출원의 실시예의 기술 방안에서, 배터리 셀의 하우징 내에 액낭을 배치하여 액낭이 적어도 셀 코어 어셈블리의 측벽에 대응 설치된다. 이러한 설계는 배터리의 사용 초기, 액낭이 배터리 하우징 내의 잔여 공간을 차지할 수 있도록 낮은 그룹 마진의 배터리에서 셀 코어가 주름 잡히는 문제를 극복할 수 있어 전극의 리튬 석출 문제를 피면할 수 있고, 배터리 충방전 순환이 진행됨에 따라 셀 코어가 팽창 발생기 셀 코어의 측벽은 액낭을 압착하여 액낭이 변형되어 배터리 하우징 내의 여유 영역을 충진하고 셀 코어 팽창 압력을 완화시키고; 셀 코어 팽창력이 추가고 증대됨에 따라 셀 코어 어셈블리의 측벽이 추가로 액낭을 압착하여 액낭 내의 압력이 임계값에 도달할 경우, 액낭 내의 전해액이 액낭에 설치된 약한 구조를 뚫고 액낭으로부터 유출하고 하우징 내의 전해액에 대한 자동 보완을 달성한다.

하기의 바람직한 실시방식을 열독하는 것을 통하여 본 분야의 통상의 기술자에게 있어서 여러가지 기타 장점과 유익 점을 명백할 것이다. 도면은 단지 바람직한 실시 방식을 예시하기 위한 것이고 본 출원에 대한 한정으로 보아서는 아니된다. 전부의 첨부 도면에서 같은 부호는 같은 부품을 표시한다.
하기 도면에서 도 1은 본 출원의 일부 실시예의 차량의 구조 개략도이다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예의 배터리의 분해 구조 개략도이다.
도 3은 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀의 분해 구조 개략도이다.
도 4는 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀이 Y방향을 따른 단면 구조 개략도이다.
도 5는 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀이 X방향을 따른 단면 구조 개략도이다.
도 6은 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀이 x방향을 따른 단면 구조 개략도이고; 액낭이 압착 받을 때의 상태를 표시한다.
도 7은 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀이 x방향을 따른 단면 구조 개략도이고; 액낭이 압착 받고 전해액이 약한 구조를 뚫고 액낭으로부터 유출 시의 상태를 표시한다.
도 8은 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀 중의 액낭의 구조 개략도이다.
도 9는 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀 중의 액낭의 구조 개략도이다.
도 10은 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀이 X방향을 따른 단면 구조 개략도이다.
도 11은 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀이 X방향을 따른 단면 구조 개략도이다.
도 12는 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀 중 액낭의 구조 개략도이다.
도 13은 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀 중 액낭의 구조 개략도이다.
도 14는 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀 중 액낭의 구조 개략도이다.
도 15는 본 출원의 일부 실시예의 겹층 재료 구조 개략도이다.
구체적 실시 방식 중의 첨부 도면 중의 기호는 하기와 같다.

이하 첨부 도면에 결부하여 본 출원의 실시예의 기술 방안의 실시예에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 하기 실시예는 단지 본 출원의 기술 방안을 더욱 명확히 설명하고자 하는 것이므로 단지 예시일 뿐 이로써 본출원의 보호범위를 한정하여서는 아니된다.

본 출원의 실시예에서 사용되는 기술 및 과학 용어는 특히 한정하는 외에 모두 본 분야의 당업자가 통상적으로 이해되는 의미와 동일하고; 본 출원의 명세서에서 사용한 용어는 단지 구체적인 실시예의 목적을 설명하기 위한 것이고 본 출원을 한정하고자 하는 것이 아니며; 본 출원의 명세서, 청구범위 및 상기 첨부 도면에서 사용한 용어인 "포함"과 "구비" 및 이들의 임의의 변형은 배타적이 아닌 포함을 포함하기 위한 것이다.

본 출원의 실시예에서 사용한 용어인 "제1", "제2"등은 단지 서로 다른 대상을 구분하기 위한 것이고 상대적 중요성을 지시하거나 암시하는 것으로 이해하거나 지시하는 기술 특징의 수량, 특정 순서 또는 주차 관계를 은밀히 지적하는 것으로 이해하여서는 아니된다. 본 출원에서 별도로 명확히 한정한 외에, "복수개"의 의미는 두개 이상이다.

본 출원에서 "실시예"를 언급할 경우, 실시예에 결부하여 설명한 특정된 특징, 구조 또는 특성은 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있는 것을 의미한다. 명세서 중의 각 위치에서 해당 문구가 나타날 시 꼭 모두 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니고 기타 실시예와 배타하는 독립적 또는 대체적인 실시예도 아니다.

본 출원의 실시예에서 사용한 용어 "및/또는"은 단지 관련 대상의 관련 관계를 설명하고자 하는 것에 불과하고, 세가지 관계가 존재할 수 있음을 나타낸다. 예를 들어 A 및/또는 B는 A가 단독적으로 존재하거나, A 및 B가 동시에 존재하거나, B가 단독으로 존재하는 세가지 경우를 나타낼 수 있다. 또한 본 명세서에서 문자 부호 "/"는 일반적으로 전후 관련 대상이 일종의 "또는"의 관계인 것을 나타낸다.

본 출원의 실시예에서 설명하는 용어 "복수개"는 두개 이상(두개를 포함)을 의미하고, 마찬가지로 "복수 그룹"은 두 그룹 이상(두그룹을 포함)을 의미하고, "복수편"은 두편 이상(두편을 포함)을 의미한다.

본 출원의 실시예에서 설명하는 기술 용어 "중심", "종방향", "횡방향", "길이", "너비", "두께", "상", "하", "전", "후", "좌", "우", "수직", "수평", "상단면", "밑면", "내", "외", "시곗바늘 방향", "시계 반대 방향", "축 방향", "반경 방향", "원주 방향" 등 방위 또는 위치 관계는 첨부 도면에서 보여주는 방위 또는 위치 관계 로서, 단지 본 출원의 실시예를 간략히 설명하고자 하는 것이고, 언급한 장치 또는 소자가 반드시 특정된 방위를 구비해야 하고 특정된 방위로 구성되거나 조작해야 하는 것을 지시하거나 암시하는 것이 아니므로 본 출원의 실시예에 대한 한정으로 보아서는 아니된다.

본 출원에서 설명해야 할 바로는 다른 명확한 규정 또는 한정이 있는 외에, "장착", "서로 연결", "연결", "고정"등 기술 용어는 광의적으로 이해해야 하고, 예를 들면 고정 연결일 수도 있고, 장착 가능한 연결일 수 있으며 또는 일체적 연결일 수도 있고; 기계적 연결일 수도 있고, 전기 연결일 수도 있으며, 적접 연결일 수도 있고, 매개물을 통한 간접적 연결일 수도 있으며 두개 소자 내부의 연통 또는 두개 소자의 상호 작용 관계일 수도 있다. 당업자에게 있어서, 구체적인 상황에 따라 본 실시예에서의 상기 용어의 구체적 의미를 이해할 수 있다.

현재 시장 형세의 발전으로 볼 때 동력 배터리의 응용은 더욱 광범하였다 .동력 배터리는 수력,·화력,·풍력과·태양 에너지 발전소 등 에너지 저장 전원시스템은 물론 전기 자전거·전기 오토바이·전기 자동차 등 전기 교통수단에 활용되고, 군사장비·항공우주 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 동력 배터리의 응용 분야가 끊임없이 확대됨에 따라 그 시장의 수요량도 끊임없이 증가하고 있다.

본 발명자는 배터리의 충방전 사이클에서 양극 활성 물질과 음극 활성 물질이 이온을 삽입 또는 탈리함에 따라, 코어계 부반응에 인한 두께 및 흑연 시트층의 박리 등에 의해 셀 코어가 부풀어 오르고, 즉, 양극 시트와 음극 시트가 외부로 팽창하는 것을 발견하였다..극편 팽창은 배터리의 성능 및 사용 수명에 불리한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 힘을 받아 압착되면 극편의 공극률이 낮아져 전해액의 극편에 대한 침윤에 영향을 줄 수 있으며, 이온 전달 경로가 변화하여 리튬의 석출문제를 초래할 수 있다. 극편이 장기간 비교적 큰 압착 압력을 받을 때, 또한 파열되어 배터리 내 단락을 일으킬 위험도 있다. 또한 배터리는 충방전 사이클 중에서 전해액도 끊임없이 소모되고, 셀 코어가 일정 시간 동안 사용한 후 심지어 국부 전해액의 고갈을 초래할 수 있으며, 셀 코어 팽창되면 국부 전해액이 부족하는 문제를 추가로 엄중해 지게 된다.

셀의 팽창력 문제를 완화하기 위해, 출원인은 설계상 셀 코어에 대해 팽창 공간을 확보할 수 있다는 것을 발견했다. 구체적으로는 배터리 하우징 내의 셀의 그룹 마진을 낮추기 위한 것으로, 즉 배터리 내의 셀 코어의 두께가 하우징의 내강 두께에 차지하는 비율을 낮추는 것이다. 예를 들면 낮은 그룹 마진으로 설계된 배터리의 경우 셀 코어의 두께 방향에서의 입각(흙옳） 그룹 마진은 통상 88.5% 이하, 만충전 그룹 마진은 통상 97% 이하이다. 그러나 낮은 그룹 마진으로 설계된 배터리는 초기 상태에서는 하우징 내부의 큰 공극으로 인해 배터리 셀이 구겨지는 문제가 발생할 수 있다. 예를 들면, 양극 극편의 구겨짐은 리튬 이온의 양극 계면에서의 경로 변화를 일으킬 수 있어 리튬 석출 리스크를 초래하고 배터리의 성능과 수명에 영향을 준다.

이상의 고려에 기초하여, 셀 코어 사용 중 셀 코어의 팽창력을 고려하여 낮은 그룹 마진 설계로 인한 셀 코어 성능의 악화 문제 및 전해액의 부족 문제를 해결하기 위하여 발명자는 연구를 거쳐, 배터리 셀의 하우징 내에 적어도 하나의 밀폐된 액낭을 배치하고, 액낭이 적어도 셀 코어 어셈블리의 측벽에 대응 설치하고, 액낭에 전해액을 담겨서 액낭에 약한 구조를 설치하는 배터리 셀을 설계함으로써 액낭 내의 압력이 임계값에 도달할 경우, 전해액이 약한 구조를 뚫고 액낭으로부터 유출할 수 있다.

이러한 배터리 셀에서 액낭이 셀 코어 어셈블리의 측벽에 대응 설치됨으로써, 배터리 셀의 사용 초기에, 액낭이 하우징 내의 셀 코어 어셈블리의 두께 방향에서의 잔여 공간을 차지할 수 있어, 배터리 셀의 등가 그룹 마진을 제고하는 것에 상당하고, 낮은 그룹 마진 설계에 인한 배터리 중 셀 코어 어셈블리 극편이 구겨지는 문제를 효과적으로 피면할 수 있다.

배터리 셀의 사용 중 충방전 사이클에 따라 셀 코어 어셈블리가 팽창 시, 셀 코어 어셈블리의 측벽에 대응 설치되는 액낭이 압착을 받아 변형된다. 배터리 셀 중 서로 다른 위치의 셀 코어 어셈블리는 받는 힘의 차이와 온도 환경 차이 등의 요인으로 인해, 셀 코어 간의 팽창력의 크기에도 차이가 있으며, 액낭은 각 셀 코어 어셈블리의 실제 팽창 압력에 따라 서로 다른 정도로 압착 변형될 수 있으므로, 셀 코어 어셈블리의 팽창 압력에 대한 적응적 조절을 실현할 수 있다.

본 출원의 배터리 셀은 배터리의 에너지 밀도에 대한 수요가 날로 증가하는 배경에서 하우징 내부 공간을 셀 코어 어셈블리의 팽창력 완충 공간으로 충분히 활용할 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 셀 코어 어셈블리의 중간 위치는 양쪽 끝부분에 비해 팽창이 심하고, 팽창력도 비교적 크다. .이 경우 액낭 내부가 눌려 변형되고 배터리 셀 코어 어셈블리의 측벽 중간 위치에 대응되는 부분이 얇아져 전해액이 양 끝의 완충 공간으로 밀려나므로 배터리 셀의 중부 팽창력을 완화하고 배터리 성능의 추가 악화 및 리튬 석출 리스크를 피면할 수 있다.

셀 코어 어셈블리의 추가 사용과 팽창력이 증가함에 따라 액낭이 추가로 압착되고, 액낭 내의 압력이 압착에 의해 임계값에 도달할 경우, 전해액은 액낭의 약한 구조를 뚫고 액낭으로부터 유출되고 하우징 내부로 들어가 배터리 셀 하우징 내부의 전해액 손실을 보충하여 자동 보액 효과를 실현한다. 설명해야 할 것은 액낭 내의 전해액은 하우징 내부의 초기 전해액과 일치하거나 다른 전해액일 수도 있다. 예를 들면, 액낭 내의 전해액은 사용되는 셀 코어 어셈블리를 위한 특수 전해액 또는 기타 기능성 전해액을 사용할 수 있다.

본 출원 실시예에 개시된 배터리 셀은 차량, 선박 또는 항공기 등의 전기 장치에 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 본원에 개시된 배터리 셀, 배터리 등을 구비하여 해당 전기장치의 전원시스템을 구성할 수 있고, 이는 셀 코어 팽창력의 악화를 완화하고 자동 조절할 수 있으며 소모된 전해액을 보충하고 배터리 성능의 안정성과 배터리의 수명엘 향상시킨다.

본 출원의 실시예에서 배터리를 전원으로 사용하는 전기 장치를 제공하고, 전기 장치는 휴대전화, 태블릿, 노트북 컴퓨터, 전동 완구, 전동 공구, 배터리 카, 전기 자동차, 선박, 항공기일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서 전동 완구는 고정식 또는 이동식 전동 완구일 수 있고, 예를 들면 게임기,·전기 자동차 완구,·전동 선박 완구와·전동 비행기 완구 등이 있고, 항공기는 비행기, 로케트, 항공 비행기와 우주선등을 포함할 수 있다.

이하의 실시예는 설명을 용이하게 하기 위하여 본 출원의 일 실시예의 전기 장치인 차량(1000)을 실례로서 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 도 1은 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 차량(1000)의 구조 개략도이다. 차량(1000)은 연료 자동차,·가스 자동차 또는·신에너지 자동차일 수 있으며, 신에너지 자동차는 순수 전기자동차일 수 있으며, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 확장 자동차 등일 수 있다. 차량(1000)의 내부에는 배터리 (100)가 설치되어 있으며 배터리(100)은 차량(1000)의 저부, 두부 또는 꼬리 부분에 설치할 수 있다. 배터리(100)은 차량(1000)의 전력 공급에 사용될 수 있으며, 예를 들면 배터리(100)는 차량(1000)의 조작 전원으로 사용될 수 있다.차량(1000)은 제어기(200)와 모터(300)를 더 포함할 수 있고, 제어기(200)는 배터리(100)를 제어하여 모터(300)에 전기를 공급하고, 예를 들면, 차량(1000)의 시동, 내비게이션 및 주행 시 작업용 전기 수요를 제공한다.

본 출원의 일부 실시예에서, 배터리(100)는 차량(1000)의 조작 전원으로 될 수 있을뿐만 아니라 차량(1000)의 작동 전원으로 될 수도 있어 연료나 천연가스를 대체하거나 부분적으로 대체하여 차량 (1000)에 구동력을 제공한다.

도 2를 참조하면, 도 2는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리(100)의 분해도이다. 배터리(100)는 케이스 바디(10)와 배터리 셀(20)을 포함하고, 배터리 셀(20)은 케이스 바디(10) 내에 수용된다. 여기서, 케이스 바디(10)는 배터리 셀(20)에 수용 공간을 제공하고, 케이스 바디(10)는 여러가지 구조일 수 있다. 일부 실시예에서, 케이스 바디(10)는 제1 부분(11)과 제2 부분(12)을 포함할 수 있고, 제1 부분(11)과 제2 부분(12)은 서로 맞물리며, 제1 부분(11)와 제2 부분(12)은 공동으로 배터리 셀(20)을 수용하기 위한 수용 공간을 한정해 낸다. 제2 부분(12)은 일단이 개구된 공심 구조 일수 있고, 제1 부분(11)은 판상 구조일 수 있고, 제1 부분(11)은 제2 부분(12)의 개구측에 맞물리게 되도록 설치함으로써 제1 부분(11)과 제2 부분(12)이 공동으로 수용 공간을 한정해 내고; 제1 부분(11)과 제2 부분(12)은 모두 일측이 개구된 공심 구조 일 수 있고, 제1 부분(11)의 개구측이 제2 부분(12)의 개구측에 맞물린다. 제1 부분(11)과 제2 부분(12)이 형성한 케이스 바디(10)는 다종 형태일 수 있고, 예를 들면 원주체, 장방체등이 있다.

배터리(100)에서, 배터리 셀(20)은 복수개일 수 있다. 복수개의 배터리 셀(20) 사이에 직렬 연결, 병렬 연결 또는 혼합 연결될 수 있고, 혼합 연결이란, 복수개의 배터리 셀(20) 중에 직렬 연결도 있고 병렬 연결도 있는 것을 가리킨다. 복수개의 배터리 셀(20) 사이는 직접 직렬 연결, 병렬 연결 또는 혼합 연결된 다음, 복수개의 배터리 셀(20)로 구성된 전체를 케이스 바디(10)에 수용될 수 있고, 마찬가지로, 배터리(100)는 복수개의 배터리 셀(20)이 먼저 직렬 연결, 병렬 연결 또는 혼합 연결하여 배터리 모듈 형식으로 구성된 후, 복수개이 배터리 모듈을 다시 직렬 연결, 병렬 연결 또는 혼합 연결하여 하나의 전체를 이루어 케이스 바디(10) 내에 수용된다. 배터리(100)는 또 기타 구조를 포함할 수 있는데, 예를 들면 해당 배터리(100)는 또한 합류 부품을 더 포함할 수 있고 복수개의 배터리 셀(20) 사이의 전기 연결을 달성한다.

여기서, 각 배터리 셀(20)은 리튬 이온 2차전지, 리튬 이온 1차전지, 리튬 황전지, 나트륨 리튬 이온 전지 또는 마그네슘 이온 전지일 수 있지만 이에 국한되지는 않는다. 배터리 셀(20)은 원주체, 편평체, 장방체 또는 기타 형상 등을 가질 수 있다.

도 3을 참조하면, 도 3은 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀(20)의 분해 구조 개략도이다. 배터리 셀(20)은 배터리를 구성하는 최소 유닛이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 배터리 셀(20)은 엔드 캡(21), 하우징(22), 셀 코어 어셈블리(23), 액낭(24) 및 기타 기능성 부품을 포함한다.

엔드 캡(21)은 배터리 셀(20)의 내부 환경을 외부 환경으로부터 차단하기위해, 하우징(22)의 개구 부위에 맞물리는 부품이다. 엔드 캡(21)의 형태는 하우징(22)의 형태와 서로 적합하여 하우징(22)에 배합될 수 있다. 선택적으로, 엔드 캡(21)은 일정한 강도를 구비한 재질(예를 들면 알루미늄 합금)로 제조될 수 있고, 이런 경우에, 엔드 캡(21)이 압출 충돌 시 변형되기 어렵고, 배터리 셀(20)이 더욱 높은 구조 강도를 구비하도록 할 수 있고 안전성도 향상시킬 수 있다. 엔드 캡(21)에 전극 단자(21a) 등과 같은 기능성 부품을 설치할 수 있다. 전극 단자(21a)는 배터리 셀(20)의 전기에너지를 출력 또는 입력하기 위해 상기 셀 코어 어셈블리(23)와 전기적으로 연결하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시예에서 엔드 캡(21)에는 배터리 셀(20)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 달성한 경우, 내부 압력을 방출하는 압력 방출 기구를 설치할 수 있다. 엔드 캡(21)의 재질은 예를 들면 동, 철, 알루미늄, 스테인리스, 알루미늄 합금, 플라스틱 등 다양할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 특별히 제한되지 않는다 .일부 실시예에서 엔드 캡(21)의 내측에 하우징(22) 내의 전기 접속 부재와 엔드 캡(21)을 격리하기 위한 절연 부재를 더 설치할 수 있고, 이로써 단락의 리스크를 저감할 수 낮출 수 있다.예시적으로 절연 부재는 플라스틱, 고무 등일 수 있다.

하우징(22)은 배터리 셀(20)의 내부 환경을 형성하기 위하여 엔드 캡(21)과 배합되는 어셈블리로서, 형성된 내부 환경은 셀 코어 어셈블리(23), 전해액 및 기타 부품을 수용하기 위해 사용될 수 있다. 하우징(22)과 엔드 캡(21)은 각각 독립적인 부품일 수 있으며, 하우징(22)에 개구를 설치할 수 있고, 개구 부위에서 엔드 캡(21)을 개폐하여 배터리 셀(20)의 내부 환경을 형성할 수 있고, 이에 제한되지 않으며, 엔드 캡(21)과 하우징(22)을 일체화시킬 수도 있고, 구체적으로는 다른 부품이 하우징에 들어가기 전에, 엔드 캡(21)과 하우징(22)은 공통의 접속면을 형성할 수 있고, 하우징(22)의 내부를 패키징할 필요가 있을 때, 엔드 캡(21)을 하우징(22)에 덮어 맞물리도록 한다. 하우징(22)은 장방형, 원통형, 육각기둥형 등 다양한 형태와 크기를 구비할 수 있다. 하우징(22)의 형상은, 구체적으로 셀 코어 어셈블리(23)의 구체적 형상 및 치수의 크기에 따라서 결정될 수 있다. 하우징(22)의 재질은 동, 철, 알루미늄, 스테인리스, 알루미늄 합금, 플라스틱 등 다양할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 특별히 제한되지 않는다.

셀 코어 어셈블리(23)는 배터리(100)에서 전기화학 반응이 일어나는 부품이다. 하우징(22) 내에 하나 또는 복수개의 셀 코어 어셈블리(23)을 포함할 수 있다.셀 코어 어셈블리(23)는 주로 양극편과 음극편이 권취되거나 적층 배치되어 형성되며, 일반적으로 양극편과 음극편 사이에는 격리막이 설치된다. 양극편과 음극편이 활성 물질을 갖는 부분은 셀 코어 어셈블리의 본체부를 구성하고, 양극편과 음극편이 활성 물질을 가지지 않는 부분은 각각 탭(23a)을 구성한다.양극 탭과 음극 탭은 본체부의 일단에 공통으로 위치하거나 본체부의 양단에 각각 위치할 수 있다. 배터리의 충방전 과정에서 양극 활성 물질과 음극 활성 물질은 전해액과 반응을 일으켜 탭(23)이 전극 단자에 연결되어 전류 회로를 형성한다.

액낭(24)은 내부에 전해액이 담겨 있는 밀폐된 낭체로서 압착될 때 변형될 수 있다. 배터리 내부의 사용 환경에 적응하고 밀봉하기 용이하도록 액낭(24)은 내부식성 및 접착성을 구비한 비전도성 봉지재를 사용하여 형성되어야 한다. 예를 들면, 외부 보호층과 내부 실링층을 포함하는 기능성 복합 필름 또는 봉지재를 사용할 수 있다. 여기서, 외부 보호층은 부식에 강한 절연재료로서, 배터리 내 전해질 환경에 적용될 수 있고 배터리 사용 상태에서의 온도 압력 등에 적응할 수 있다. 예를 들면, 외부 보호층은 알루미늄, 테프론, 아크릴, 폴리프로필렌 등일 수 있다. 내부 실링층은 예를 들면, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리스틸렌, 아크릴수지, 폴리카보네이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리우레탄 등과 같은 열융착 공정을 통하여 쉽게 봉지할 수 있는 열가소성 폴리에스테르 필름 또는 코팅층일 수 있다. 일부 실시예에서 알루미늄 플라스틱 필름을 이용하여 열융착에 의해 밀폐된 액낭(24)를 형성할 수 있다.

액낭(24)에 액낭(24)의 다른 위치보다 강도가 더 낮은 약한 구조가 설치되고, 액낭(24) 내의 압력이 임계값에 도달할 경우, 전해액은 약한 구조를 뚫고 약한 구조의 파열구에서 액낭(24)으로부터 유출된다.

도 3을 참조하고 더 나아가 도 4 내지 도 7을 참조하면, 도 4는 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀이 Y방향을 따른 단면 구조 개략도이고, 도 5 내지 도 7은 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀이 x방향을 따른 단면 구조 개략도이다. 여기서, 도 6 및 도 7은 각각 액낭이 압착 받을 때의 상태와 전해액이 약한 구조를 뚫고 액낭에서 유출된 상태를 표시하였다.

도면에 나타낸 바와 같이, Y방향은 셀 코어 어셈블리(23)의 높이 방향이다. 탭(23a)는 셀 코어 어셈블리(23)의 높이 방향에서의 단부에 위치하며, 엔드 캡(21)의 전극 단자(21a)와 전기적으로 연결된다. 하우징(22)에는 전해액이 충전되어 있고, 하우징(22)에는 적어도 하나의 셀 코어 어셈블리(23)이 배치되어 있고, 하우징(22)에는 밀폐된 액낭(24)이 배치되어 있고, 액낭(24) 내에 전해액이 담겨 있고 적어도 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽과 대응 설치되고; 액낭(24)에는 적어도 하나의 약한 구조(25)가 설치되어 있다. 액낭(24) 내의 압력이 임계값에 도달할 경우, 액낭 내의 전해액이 약한 구조(25)를 뚫고 액낭(24)으로부터 유출한다.

"셀 코어 어셈블리(23)의 측벽"이란 셀 코어 어셈블리(23)이 높이 방향(도 3의 Y 방향)과 평행한 방향의 외벽을 말한다. 셀 코어 어셈블리(23)의 팽창력은 일반적으로 높이 방향과 수직인 방향을 따르므로, 셀 코어 어셈블리(23)의 팽창 방향은 주로 대면측벽(즉 두께 방향, 도 3의 Z 방향)과 코너(즉 폭 방향의 양단, 도 3의 X 방향의 양단)에서 발생한다. "액낭(24)가 적어도 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽에 대응 설치된다"이란, 액낭(24)이 하우징(22)내에 배치되고 적어도 일부가 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽에 밀착되는 것을 의미한다.

하우징(22) 내에 적어도 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽에 대응하는 액낭 (24)를 구비함으로써, 배터리 셀(100)의 사용 초기에, 액낭(24)이 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽과 하우징(22)의 측벽 사이의 빈 공간을 차지하여, 셀 코어 어셈블리(23)에 대한 지지 역할을 할 수 있어, 셀 코어 어셈블리(23)가 구겨지는 것을 피면할 수 있다. .이는 낮은 그룹 마진으로 설계된 배터리에 대해 특히 유리하다.

도 6을 참조하면, 셀 코어 어셈블리(23)의 사용 시간이 증가함에 따라 측벽이 팽창될 때, 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽에 대응 설치된 액낭(24)에 대해 압착력을 발생하고, 도 6의 화살표 방향은 셀 코어 어셈블리(23)의 팽창이 액낭(24)에 대한 압착력 방향이다. 액낭(24)는 압착되어 변형되고, 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽에 대응하는 위치가 얇아지며, 액낭(24) 내의 전해액이 상대적으로 압착력이 비교적 작은 영역으로 모이고, 예를 들면, 도면에서 액낭(24)이 셀 코어 어셈블리(23)의 높이 방향을 따르는 단부 영역에서, 이 영역을 셀 코어 어셈블리(23)의 팽창력의 완충 공간으로 이용한다. 동시에 액낭(24)의 내부 압력이 증가하여 셀 코어 어셈블리(23) 측벽의 팽창력에 대해 일정한 저항과 완화를 일으킨다.이러면, 셀 코어 어셈블리(23)의 팽창력이 더 악화되어 극편 압착으로 인한 리튬 석출의 리스크를 피면할 수 있다.

도 7을 참조하면 셀 코어 어셈블리(23)의 사용 시간이 더 증가함에 따라 팽창력이 더 증가하여 액낭(24)에 대한 압착 정도도 추가로 증가되었다. 액낭(24)의 내부 압력이 임계값까지 증대할 시, 약한 구조(25)가 파괴되어, 액낭(24) 내의 전해액이 약한 구조(25)의 위치의 파열구로부터 액낭(24)에서 유출하고, 도 7의 위쪽의 구부러진 화살표가 나타낸 바와 같다. 본 출원의 실시예의 배터리 셀(100)은 액낭(24)에 적어도 하나의 약한 구조(25)를 설치함으로써 셀 코어 어셈블리(23)의 팽창력이 일정한 정도에 도달할 경우, 액낭(24) 내의 전해액이 하우징(22) 내의 전해액의 소모를 자동적으로 보완할 수 있다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 선택적으로 도 5 내지 도 7을 참조하면, 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽은 셀 코어 어셈블리(23)의 양측 단부의 중간 영역에 위치하는 중간 측벽부분을 포함하고, 적어도 일부의 액낭(24)이 셀 코어 어셈블리(23)의 중간 측벽 부분에 대응 설치된다. 셀 코어 어셈블리(23)의 중간 측벽 부분은 셀 코어 사용 중 팽창이 가장 심하고 팽창력이 제일 큰 부분이며, 적어도 일부 액낭(24)을 이 중간 측벽 부분에 대응하여 설치됨으로써, 이 부분의 셀 코어 어셈블리(23)의 팽창력을 완화할 수 있고, 셀 코어 어셈블리(23)의 중간 영역의 극편이 크게 눌리지 않도록 하여 이로 인한 리튬 석출 문제 및 배터리 성능 악화의 문제를 피면할 수 있다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 선택적으로, 액낭(24)은 셀 코어 어셈블리(23)와 하우징(22)의 측벽 사이에 설치될 수 있고; 혹은 서로 인접한 셀 코어 어셈블리(23) 사이에 설치될 수도 있다. 액낭(24)의 적어도 일면이 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽에 접착됨으로써 셀 코어 어셈블리(23)의 사용에 따라 팽창 발생 시 액낭(24)에 대해 압착하기만 하면 본 출원의 목적을 실현할 수 있다.

예를 들면, 액낭(24)의 적어도 일부분이 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽과 하우징(22)의 측벽 사이에 설치될 수 있고; 하우징(22) 내에 두개 이상의 셀 코어 어셈블리(23)를 배치한 실시예에서, 액낭(24)의 적어도 일부분이 인접한 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽 사이에 설치될 수 있고, 혹은 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽과 하우징(22)의 측벽 사이에 설치될 수 있으며; 셀 코어 어셈블리(23)가 원주체인 실시예에서, 액낭(24)의 적어도 일부분이 원주형상의 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽을 둘러싸도록 환상으로 형성될 수 있으며, 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽과 하우징(22)의 측벽 사이에 배치된다. 액낭(24)은 하나 또는 복수개 일수 있으며 하우징(22) 내에 복수개의 액낭(24)이 배치된 실시예에서, 적어도 하나의 액낭(24)이 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽과 하우징(22)의 측벽 사이에 설치될 수도 있고, 또는 적어도 하나의 액낭(24)이 인접한 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽 사이에 설치될 수도 있다. 바람직하게는, 액낭(24)이 하우징 내에 설치되는 형식으로서, 구체적으로 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽과/ 또는 하우징(11)의 측벽 사이에 끼워 설치된다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 선택적으로, 도 8을 참조하면, 도 8은본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀(100) 중 액낭(24)의 구조 개략도이다. 도8에 나타낸 바와 같이, 적어도 하나의 약한 구조(25)가 액낭(24)의 적어도 일부 에지에 설치된다.

액낭(24)의 에지 부분은 액낭(24)상의 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽 또는 하우징(22)의 측벽과 밀착되지 않는 부분을 말한다. 예를 들면, 셀 코어 어셈블리(23)가 정사각형이고 인접한 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽 사이에 액낭(24)이 배치되는 실시예에서, 액낭(24)의 에지 부분은 액낭(24)이 셀 코어 어셈블리(23)의 높이 방향(예를 들면 도 3중의 Y방향)의 양단, 또는 액낭(24)이 셀 코어 어셈블리(23)의 너비 방향(예를 들면 도 3중의 X방향)의 양측을 포함할 수 있다. 따라서 액낭(24)의 에지는 인접한 셀 코어 어셈블리(23) 사이의 간극, 또는 셀 코어 어셈블리(23)와 하우징(22) 사이이 간극에 위치하고 또한 셀 코어 어셈블리(23) 또는 하우징(22)의 측벽과 밀착되지 않는다. 액낭(24)의 적어도 일부 에지에 약한 구조(25)를 설치하여 액낭(24)이 압착되고 내부 압력이 임계값에 도달할 때, 전해액이 액낭(24)의 에지에 위치한 약한 구조(25)를 뚫고, 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽 또는 하우징(22)의 측벽에 의해 차단되지 않고 용이하게 액낭(24)의 에지 부위로부터 유출됨으로써, 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽의 간극에서 하우징(22) 내의 전해액 소모를 보충하는데 더욱 편리하다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 선택적으로, 배터리 셀(100)은 사용 상태에서의 상방 단부를 포함하고, 적어도 하나의 약한 구조(25)는 액낭(24)의 상방 단부에 가까운 위치에 있다. 배터리 셀(100)은 중력의 작용으로 사용 상태의 상부 단부에 전해액이 부족하거나 국소적으로 고갈되는 현상이 더 발생하기 쉽다. 약한 구조(25)를 액낭(24)의 상방 단부에 가까운 위치에 설치하여 액낭(24)내의 전해액이 약한 구조( 25)를 뚫을 때 배터리 셀(100)의 상방 단부에서 액낭(24)로부터 유출되어 하우징(22)내의 전해액에 대해 보충하여 전해액이 국소적으로 고갈되는 리스크를 방지한다. 배터리 셀(100)의 사용 상태에서의 배치 방향과 관련하여, 배터리 셀(100)의 사용 상태에서의 상방 단부는 엔드 캡 (21)에 가까운 일단일 수도 있고, 엔드 캡 (21)이 위치하는 일단과 반대편인 타단일 수도 있으며, 또한 셀 코어 어셈블리(23)의 두께방향에서의 상방 단부 등일 수도 있다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 선택적으로, 도 9를 참조하면, 도 9는본 출원의 일부 실시예에 따른 배터리 셀(100) 중 액낭(24)의 구조 개략도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 액낭(24)은 전해액이 담겨져 있는 적어도 하나의 제1 액낭(241)과 전해액이 담겨져 있는 않는 적어도 하나의 제2 액낭(242)을 포함할 수 있으며, 제1 액낭(241)과 제2 액낭(242)는 초기 상태에서 서로 격리된다.

제1 액낭(241)에 전해액이 담겨져 있고 제1 액낭(241)과 격리된 제2 액낭(242)에 전해액이 담겨져 있는 않았으므로, 이러한 설계는 초기 상태에서 제2 액낭(242)가 하우징(22)내의 공간을 거의 차지하지 않도록 하고, 제1 액낭(241)이 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽에 의해 압착된 후 제1 액낭(241)내의 전해액이 제2 액낭(242)으로 들어가므로 제2 액낭(242)는 완충 공간으로서의 역할을 하게 된다. 제2 액낭(242)의 하우징(22)에서의 위치를 설치하여 액낭(24) 내의 전해액이 압착되었을 때 그 위치로 모이도록 유도함으로써 배터리(100)의 하우징(22) 내의 공간 이용율을 향상시켰다. 예를 들면, .제2 액낭(242)의 위치는 필요에 따라 하우징(22) 내의 임의의 잔여 공간에 배치될 수 있으며, 또한 상황에 따라 특정 형상으로 배치될 수 있다.이는 현재 배터리의 에너지 밀도에 대한 요구가 날로 증가하는 배경에서 특히 유리하다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 선택적으로, 도 9를 다시 참조하면, 도 9는 본 출원의 일부 실시예에 따른 배터리 셀(100) 중 액낭(24)의 구조 개략도이다.도 9에 나타낸 바와 같이, 액낭(24)는 제1 액낭(241)과 제2 액낭(242) 사이에 설치되어 상호 분리될 수 있는 제1 약한 구조(251)를 포함하고, 제1 액낭(241) 내의 압력이 제1 임계값에 도달할 경우, 제1 액낭(241) 내의 전해액이 제1 약한 구조(251)를 뚫고 제2 액낭(242)으로 유입되어 셀 코어 어셈블리(23)의 팽창력에 대한 1단계 완충이 달성된다. 제1 액낭(241)과 제2 액낭(242) 사이에 격리된 제1 약한 구조(251)를 설치하여 전해액이 제1 약한 구조(251)를 뚫은 후 제2 액낭(242)으로 유입되어, 셀 코어 어셈블리(23)의 팽창력에 대한 2단계 완충이 달성된다. 이와 같이 하면, 배터리 셀 (100)에 대해 계단식 팽창 압력 조절 능력을 제공할 수 있다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 선택적으로 도 9를 다시 참조하면, 제2액낭 (242)에는 제2 약한 구조(252)가 더 구비될 수 있으며, 제2 액낭(242) 내의 압력이 제2 임계값에 도달할 경우, 제2 액낭(242) 내의 전해액이 제2 약한 구조(252)를 뚫고 제2 액낭(242)으로부터 유출된다. 제2 액낭(242)에 제2 약한 구조(252)를 설치함으로써, 제2 액낭(242)상의 제2 약한 구조(252)로부터 전해액의 유출을 용이하게 하여 하우징(22)내의 전해액의 손실을 보충함에 있어서 편리하다.

다른 실시예에서는 제2액낭(242)에 전해액을 유출하기 위한 제2 약한 구조(252)를 설치하지 않아도 되는데, 단지 제1 액낭(241)에만 전해액을 액낭(24)으로부터 유출하기 위한 다른 약한 구조를 설치함으로써 액낭(24)이 압착되는 정도가 증가됨에 따라 제1 액낭(241) 내부의 전해액이 먼저 제2 액낭(242)에 유입한 다음 제1 액낭(241)에 설치된 약한 구조로부터 하우징(22)내로 유출하도록 한다. 또는 다른 실시예에서 제2 액낭(242)에 제2 약한 구조(252)를 설치하는 동시에 제1 액낭(241)에도 전해액을 액낭(24)으로부터 유출하기 위한 다른 약한 기구를 설치함으로써 전해액이 제2 약한 구조(252)와 제1 액낭(241) 상의 다른 약한 구조에서 동시에 액낭(24)으로부터 유출되도록 하여 액낭(24)이 하우징(22) 내에 대한 액체 보충 속도를 향상시킨다. .

본 출원의 일부 실시예에 따르면 선택적으로, 도 10을 참조하면, 도 10은 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀(100)이 Y방향을 따른 단면 구조 개략도이다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 적어도 하나의 제1 액낭(241)이 셀 코어 어셈블리(23) 사이에 설치되고, 적어도 하나의 제2 액낭(242)이 셀 코어 어셈블리(23)의 두개의 단부 영역에 위치한다. 셀 코어 어셈블리(23)의 단부 영역에서, 통상 잔여 공간이 있다. 예를 들면, 엔드 캡(21)과 셀 코어 어셈블리(23) 사이의 높이 공간에서 탭(23a)이 차지하는 공간 외에 또한 탭(23a)에 의해 차지하지 않는 잔여 공간이 있고; 또는 셀 코어 어셈블리(23)의 저부와 하우징(22)의 저부 사이에도 일정한 잔여 공간이 있으며, 이러한 공간은 통상 이용되기 어렵다.본 출원 제2 액낭(242)을 셀 코어 어셈블리(23)의 단부 영역에 배치함으로써 셀 코어 어셈블리(23) 단부의 높이 잔여 공간을 효과적으로 이용하여 셀 코어 어셈블리(23)의 팽창력 완충 공간으로 이용할 수 있다. 제2 액낭(242)은 셀 코어 어셈블리(23)의 일단 또는 양단에 배치할 수 있고, 탭(23a)이 있는 일단에 설치할 수 있고, 탭(23a) 미설치한 타단에 설치 할 수도 있다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 제2 액낭(242)은 셀 코어 어셈블리 상의 탭(23a)의 일단에 설치되고 각각 양측의 셀 코어 어셈블리의 탭(23a) 부위로 연장되고, 탭(23a), 하우징(22)과 셀 코어 어셈블리(23) 사이의 공간을 충진하는데 사용되고; 상기 액낭(242)은 셀 코어 어셈블리(23)에서 탭 미설치한 일단에 설치되고, 각각 셀 코어 어셈블리(23) 양측으로 연장되고 셀 코어(23)의 타단과 하우징(22) 사이의 공간을 충진하는데 사용된다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면 선택적으로, 도 11을 참조하면, 도 11은 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀(100)이 Y방향을 따른 단면 구조 개략도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 상기 셀 코어 어셈블리(23)의 측벽과 하우징(22)의 측벽 사이, 및 셀 코어 어셈블리(23) 사이에 제1 액낭(241)이 설치되고, 적어도 하나의 제2 액낭(242)은 셀 코어 어셈블리(23)의 상방 단부의 탭(23a) 미설치한 영역 내에 설치될 수 있다. 제2 액낭(242)이 셀 코어 어셈블리(23)의 상방 단부에 배치될 시, 특히 탭(23a)이 있는 일단에 배치될 시, 탭(23a)의 형태에 따라 제2 액낭(242)의 형태를 탭(23a)이 차지하는 공간 이외의 공간을 채우는 형태로 설계함으로써 배터리 셀(100)의 하우징(22)내의 공간을 충분히 이용할 수 있고, 이는 배터리 에너지 밀도를 향상시키는데 특히 유리하다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 셀 코어 어셈블리(23)의 단부와 하우징(22) 측벽의 코너 부위에 제2 액낭(242)이 설치되어 있고, 상기 제2 액낭(242)의 형태는 셀 코어 어셈블리(23)의 단부와 하우징 사이의 공간의 구조에 적응되고, 상기 제2 액낭(242)은 셀 코어 어셈블리 상의 탭(23a)의 일단에 위치하고, 탭(23a) 부위로 연장되고 탭(23a)과 하우징(22) 측벽 사이의 공간을 충진하고; 상기 액낭(242)은 셀 코어 어셈블리(23)에서 탭 미설치한 일단에 위치하고 셀 코어(23)의 타단과 하우징(22)사이의 공간을 충진한다. 동시에, 셀 코어 어셈블리(23) 사이에 설치되는 제2 액낭(242)의 형태는 셀 코어 어셈블리(23) 단부 사이의 공간 구조에 적응되고 상기 제2 액낭(242)은 셀 코어 어셈블리 상의 탭(23)의 일단에 위치하고, 각각 양측의 셀 코어 어셈블리의 탭(23a) 부위로 연장되고, 탭(23a), 하우징(22)과 셀 코어 어셈블리(23)사이의 공간을 충진하고; 상기 액낭(242)은 셀 코어 어셈블리(23)상의 탭 미설치한 일단에 위치되고, 각각 셀 코어 어셈블리(23)의 양측으로 연장되고, 셀 코어 어셈블리(23)의 타단과 하우징(22)사이의 공간을 충진한다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면 선택적으로, 도 12를 참조하면, 도 12는 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀(100) 중 액낭(40)의 구조 개략도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 액낭(24)은 제1 액낭(241)과 제2 액낭(242) 사이에 설치되는 적어도 하나의 완충낭(243) 및 제3 약한 구조(253)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1 약한 구조(25)는 제1 액낭(241)과 완충낭(243)을 분리시키고, 제3 약한 구조(253)는 완충낭(243)과 제2 액낭(242)을 분리시키며, 완충낭(243) 내의 압력이 제3 임계값에 도달할 경우, 완충낭(243) 내의 전해액이 제3 약한 구조(253)을 뚫고 제2 액낭(242)에 유입한다. 완충낭(243)은 제1 액낭(241)과 제2 액낭(242) 사이의 연결을 제공할 수 있고, 제2 액낭(242)이 셀 코어 어셈블리(23)의 단부 위치 영역내에 위치할 시, 완충낭(243)의 설치는 특히 유리하다. 또한, 제1 약한 구조(251)와 제3 약한 구조(253)를 이용하여 제1 액낭(241), 제2 액낭(243), 완충낭(243)을 분리함으로써, 셀 코어 어셈블리(23)에 추가적으로 계단식의 팽창 완충 능력을 제공하였다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면 선택적으로, 도 13를 참조하면, 도 13은 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀(100) 중 액낭(24)의 구조 개략도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 적어도 하나의 완충낭(243)은 서로 이격 설치되는 적어도 하나의 통로(243a)이고, 각 통로(243a)의 일단에 제1 약한 구조(251)가 설치되며, 각 통로(243a)의 타단에 제3 약한 구조(253)가 설치된다. 완충낭(243)을 이격된 적어도 하나의 통로(243a)로 설치함으로써 배터리 셀(100)이 셀 코어 어셈블리(23)의 사용 정도와 팽창력에 따라 변화할 수 있도록 하고, 다른 개수의 통로(243a)를 뚫음으로써 완충 공간 및 내부 전해액의 방출이 자기 적응적으로 조절될 수 있다. 따라서 다른 위치와 다른 작업 환경에서 셀 코어 어셈블리(23)의 성능이 성능이 일치적인 수준을 확보할 수 있다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면 선택적으로, 완충낭(243)이 복수개의 통로(243a)를 포함할 시, 각 통로(243a)의 부피는 같을 수도 있고 다를 수도 있다. 하우징(22) 내의 셀 코어 어셈블리(23)의 위치, 힘을 받는 상황, 온도 환경 요인의 영향으로 셀 코어 어셈블리(23)의 사용 정도와 팽창 압력도 다르다. 이에 대응되게 각 통로(243a)의 체적을 같거나 다르게 배치함으로써 각 통로(243a)가 제공하는 완충 공간이 같거나 다를 수 있어 액낭(24)이 다른 위치에 있는 셀 코어 어셈블리(23)의 사용 정도와 팽창 압력에 따라 정밀한 팽창 압력 조절 능력을 제공한다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면 선택적으로, 도 14를 참고하면, 도 14는 본 출원의 일부 실시예의 배터리 셀(100) 중 액낭(24)의 구조 개략도이다. 도 14에 나타낸 액낭(24) 중에서 상기 제1 액낭(241)의 양측에 각각 제2 액낭(242)이 설치되고, 상기 제1 액낭(241)과 제2 액낭(242) 사이에 모두 제1 약한 기구(251)가 설치되고, 제1 액낭(241) 내의 압력이 제1 임계값에 도달할 경우, 제1 액낭(241) 내의 전해액이 제1 액낭(241) 양측의 제1 약한 구조(251)를 뚫고, 각각 양측으로부터 제2 액낭(242)에 유입되고, 셀 코어 어셈블리(23) 팽창력에 대한 1차 완충을 달성한다. 상기 제1 액낭(241)의 양측에 각각 제2 액낭(242)을 설치함으로써 상기 제1 액낭(241)의 내부 압력이 과대할 시, 빠르게 압력을 방출하여 셀 코어 어셈블리(23) 팽창력에 대한 빠른 완충을 실현한다. 추가적으로 도 14를 계속 참조하면, 상기 각 제2 액낭(242)은 각각 제2 약한 구조(252)가 설치되고, 제2 액낭(242) 내의 압력이 제2 임계값에 도달할 경우, 제2 액낭(242) 내의 전해액이 제2 약한 구조(252)를 뚫고 제2 액낭(242)으로부터 유출된다. 제2 액낭(242)에 제2 약한 구조(252)를 설치함으로써 전해액이 제2 액낭(242)에 있는 제2 약한 기구(252) 부위에서 유출하여 하우징(22) 내의 전해액의 손실을 보충할 수 있다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면 선택적으로, 도 14를 계속 참고하면, 상기 제1 액낭(241)과 상기 각 제2 액낭(242) 사이에 각각 완충낭(243) 및 제3 약한 구조(253)가 설치되고, 도면에 나타낸 바와 같이, 제1 약한 구조(251)는 제1 액낭(241)과 완충낭(243)을 분리하고, 제3 약한 구조(253)는 완충낭(243)과 제2 액낭(242)을 분리하고, 완충낭(243) 내의 압력이 제3 임계값에 도달할 경우, 완충낭(243) 내의 전해액이 제3 약한 구조(253)를 뚫고 제2 액낭(242)에 유입한다. 추가적으로 도 14를 계속 참조하면, 적어도 하나의 완충낭(243)이 서로 이격 설치되는 적어도 하나의 통로(243a)이고, 각 통로(243a)의 일단에 제1 약한 구조(251)가 설치되고, 각 통로(243a)의 타단에 제3 약한 구조(253)가 설치된다. 상기 완충낭(243) 내부의 설치 방식은 같을 수도 있고 다를 수도 있다. 일단의 완충낭(243)의 내부에 통로가 설치되고, 타단의 완충낭(243) 내부에 통로를 설치하지 않아도 되고 여기에서 한정하지 않는다. 본 출원의 실시예는 상기 제1 액낭(241)의 양단에 각각 완충낭(243)을 설치함으로써 셀 코어 양단에 모두 잔여 공간이 존재하는 상황을 잘 적응할 수 있고, 양단의 완충낭(243)은 상기 각 제2 액낭(242)이 셀 코어의 양단에 잘 설치할 수 있도록 한다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면 선택적으로, 액낭(24)에 복수개의 제1 약한 구조(251)를 포함할 시, 각 제1 약한 구조(251)의 제1 임계값은 같을 수 있다. 셀 코어 어셈블리(23)의 사용 팽창함에 따라 하우징(22) 내의 압력이 증가하여 액낭(24)에 대해 압착력이 발생하여 이에 따라 액낭(24) 내의 압력도 증가된다. 액낭(24) 내의 압력이 제1 임계값에 도달할 경우, 제1 약한 구조(251)는 액낭(24) 내의 전해액에 의해 파괴되어 전해액이 제1 약한 구조(251)의 파열된 부위로부터 액낭(24)으로부터 유출된다. 전해액의 방출에 따라 액낭(24) 내의 압력이 하우징(22) 내의 압력과 평형이 달성될 때까지 감소된다. 복수개의 제1 약한 구조(251)의 각각의 제1 임계값을 동일하게 설정함으로써 액낭(24) 내의 압력이 제1 임계값에 도달할 경우, 각 제1 약한 구조(251)가 동시에 파열되어 전해액이 동시에 유출되어 셀 코어 어셈블리(23)의 팽창 압력을 빨리 완화시킬 수 있고 하우징(22) 내의 전해액을 빨리 보충할 수 있다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면 선택적으로, 액낭(24)에 복수개의 제1 약한 구조(251)를 포함할 시, 각 제1 약한 구조(251)의 제1 임계값은 다를 수도 있다. 각 제1 약한 구조(251)의 제1 임계값을 다르게 설치함으로써 각 제1 약한 구조(251)가 셀 코어 어셈블리(23)의 팽창 및 하우징(22) 내의 압력이 커짐에 따라 계단식으로, 점차적으로 파괴될 수 있어 셀 코어 어셈블리(23) 팽창 압력에 대해 계단적으로 완화시키고 전해액을 점차적으로 방출하는 것을 실현하며 각 제1 약한 구조(251)의 구체적인 위치와 각 제1 임계값의 값을 설정함으로써 팽창 압력에 대한 완화 능력과 전해액의 보충에 대해 정밀하게 조절할 수 있다.

제1 약한 구조(251)의 제1 임계값은 0.1MPa 내지 2.0MPa의 범위에 있고, 해당 압력 범위는 배터리 셀(100)의 사용 상태에서의 하우징(22) 내의 압력 범위에 대응된다.

마찬가지로, 본 출원의 일부 실시예에 따르면, 액낭(24)이 제1 액낭(241)과 제2 액낭(242)을 포함하고 제2 액낭(242)에 복수개의 제2 약한 구조(252)를 설치할 때, 각 제2 약한 구조(252)의 제2 임계값은 같거나 다를 수 있다. 제2 약한 구조(252)는 제2 액낭(242)에 설치되고, 제2 액낭(242)은 초기 상태에서 내부에 전해액을 담기지 않았다. 셀 코어 어셈블리(23)의 사용 팽창에 따라 하우징(22) 내의 압력이 증가되고 제1 액낭(241)에 대해 압착력을 발생하여 액낭(241) 내의 압력이 증가하여 제1 임계값에 도달할 때, 제1 약한 구조(251)는 제1 액낭(241) 내의 전해액에 의해 파괴되고, 전해액이 제1 약한 구조(251)의 파열된 부위에서 제1 액낭(241)로부터 유출하여 제2 액낭(242)에 진입하고, 제1 액낭(24) 내의 압력이 방출되고 그에 따라 감소된다. 셀 코어 어셈블리(23)의 추가적 팽창에 따라 제1 액낭(241)과 제2 액낭(242)에 대해 추가적으로 압축하여 제2 액낭(242) 내의 압력이 제2 임계값에 도달할 경우, 제2 액낭(242)에 진입한 전해액이 제2 약한 구조(252)를 뚫고 제2 약한 구조(242)의 파열된 부위에서 제2 액낭으로부터 유출된다. 복수개의 제2 약한 구조(252)의 제2 임계값을 동일하게 설치함으로써 액낭(24)이 셀 코어 어셈블리(23)의 팽창 압력에 대한 완충 능력을 가속시킬 수 있고 또한 하우징(22) 내의 전해액의 빠른 보충을 실현할 수 있다. 복수개의 제2 약한 구조(252)의 제2 임계값을 다르게 설치하면 각 제2 약한 구조(252)의 구체적 위치와 각 제2 임계값의 값을 설치하는 것을 통하여 액낭(24)의 팽창 압력에 대한 완충 능력과 전해액에 대한 보충을 정밀하게 조절할 수 있다.

마찬가지로, 제2 약한 구조(252)의 제2 임계값도 0.1MPa 내지 2.0MPa의 범위일 수 있고, 해당 압력 범위는 배터리 셀(100)의 사용 상태에서의 하우징(22) 내의 압력 범위에 대응된다.

마찬가지로, 본 출원의 일부 실시예에 따르면, 액낭(24)이 복수개의 제3 약한 구조(253)를 포함할 때, 각 제3 약한 구조(243)의 제3 임계값은 같거나 다를 수 있다. 제3 약한 구조(253)는 제2 액낭(242)에 설치되고 제2 액낭(242)과 완충낭(243)사이에 이격 설치되고, 제2 액낭(242)과 완충낭(243)은 초기 상태 시 내부에 전해액을 담지 않았다. 셀 코어 어셈블리(23)의 사용 팽창에 따라 하우징(22) 내의 압력이 증가되고 제1 액낭(241)에 대해 압착력을 발생하여 액낭(241) 내의 압력이 증가하여 제1 임계값에 도달할 때, 제1 약한 구조(251)는 제1 액낭(241) 내의 전해액에 의해 파괴되고, 전해액이 제1 약한 구조(251)의 파열된 부위에서 제1 액낭(241)로부터 유출하여 완충낭(243)에 진입하고, 제1 액낭(24) 내의 압력이 방출되고 그에 따라 감소된다. 셀 코어 어셈블리(23)의 추가적 팽창에 따라 제1 액낭(241)과 완충낭(243)에 대해 추가적으로 압축하여 완충낭(243) 내의 압력이 제3 임계값에 도달할 경우, 완충낭(243)에 진입한 전해액이 제3 약한 구조(253)를 뚫고 제3 약한 구조(243)의 파열된 부위에서 완충낭으로부터 유출되어 제2 액낭(242)에 진입한다. 복수개의 제3 약한 구조(253)의 제3 임계값을 동일하게 설치함으로써 액낭(24)이 셀 코어 어셈블리(23)의 팽창 압력에 대한 완충 능력을 가속시킬 수 있고 전해액이 제2 액낭(242)에 빨리 진입하도록 한다. 복수개의 제3 약한 구조(253)의 제3 임계값을 다르게 설치하면 각 제2 임계값의 값을 설치하는 것을 통하여 액낭(24)의 팽창 압력에 대한 완충 능력을 정밀하게 조절할 수 있다.

본 출원의 일부 실시예에서 선택적으로, 각 약한 구조(25)는 액낭(24)에 형성되는 씨닝 영역을 포함할 수 있다. 예를 들면, 액낭(24)이 알루미늄 플라스틱 필름을 사용한 실시예에서, 특정된 위치에서 알루미늄 플라스틱 필름에 대해 스탬핑, 용식, 열접착 등과 같은 씨닝 처리를 진행하는 것을 통하여 약한 구조(25)를 얻을 수 있다. 약한 구조(25)는 액낭(24)의 기타 위치보다 더욱 낮은 압력 저항력을 구비함으로써 액낭(24) 내의 압력이 증대시, 씨닝 영역에서 형성한 약한 구조(25)는 액낭(24) 내의 전해액에 의해 쉽게 파괴되어 전해액이 씨닝 영역의 파열된 부위에서 액낭(24)으로부터 유출하게 된다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 각 약한 구조(25)는 선택적으로 열융착 공정 및 파라미터를 조절하여 열융착의 강도를 약화시켜(선택적 파라미터: 패키지 온도: 25~300℃, 열풍 압력: 10~500kgf, 시간 0.001~60s), 약한 구조를 형성할 수 있으며, 액낭(24)에 추가적인 겹층부를 설계할 수 있다. 겹층 재료를 액낭(24)의 특정된 위치에 설치하는 것을 통하여 겹층부를 형성할 수 있다. 겹층 재료는 나일론층과 CPP(Cast Polypropylene, 캐스트 폴리프로필렌)층을 구비한 복합 겹층일 수 있다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 상기 겹층 재료는 나일론층 a, 접착층 b, 알루미늄박층 c, 보호층 d, 접착층 e 및 CPP층 f를 포함한다. 여기서, 상기 나일론층 a는 주로 알루미늄박층 c가 긁히는 것을 방지하기 위한 보호작용을 하는 외부보호층이고, 일반적으로 폴리아세토락탐이고; 상기 접착층 b는 나일론층 a와 알루미늄박층 c를 연결하기 위한 거승로 일반적으로 폴리올레핀계 수지와 같은 접착계 고분자층이며; 상기 알루미늄박층 c는 지지층이고, 주로 밀봉 작용을 일으키고; 상기 보호층 d는 전해액 부식 및 고온 부식에 대한 내성을 갖는 무기염 기능성 코팅층이며;상기 접착층 e는 접착작용을 일으킬 수 있으며, 폴리올레핀계 접착제일 수 있고; 상기 CPP층은 주로 열융착 작용을 일으키고 일반적으로 폴리프로필렌 재료이다.

상기와 같은 나일론층과 CPP층의 복합 겹층을 겹층부의 복합재료로 사용하여 겹층부가 액낭(24)의 다른 위치보다 더 낮은 압력 저항력을 갖도록 함으로써 액낭(24) 내의 압력이 높아지면 CPP층의 열접착에 의해 형성된 약한 구조(25)는 액낭(24)내의 전해액에 의해 쉽게 뚫려 두개의 알루미늄 플라스틱 필름의 CPP층의 파열된 부위에서 액낭(24)으로부터 유출할 수 있도록 한다.

따라서 액낭(24)이 제1 액낭(241)을 포함하고 제1 액낭(241)에 제1 약한 구조(251)가 설치될 때, 제1 약한 구조(251)는 적어도 하나의 씨닝 영역 또는 적어도 하나의 겹층부를 포함할 수 있고 또는 적어도 하나의 씨닝 영역과 적어도 하나의 겹층부를 동시에 포함할 수 있다. 대응되게, 제2 액낭(242)에 제2 약한 구조(252)가 설치될 때, 제2 약한 구조(252)는 적어도 하나의 씨닝 영역 또는 적어도 하나의 겹층부를 포함할 수 있고 또는 적어도 하나의 씨닝 영역과 적어도 하나의 겹층부를 동시에 포함할 수 있다. 대응되게, 액낭(24)이 완충낭(243)을 포함하고, 제2 액낭(242)에 제3 약한 구조(253)가 설치될 때, 제3 약한 구조(253)도 적어도 하나의 씨닝 영역 또는 적어도 하나의 겹층부를 포함할 수 있고 또는 적어도 하나의 씨닝 영역과 적어도 하나의 겹층부를 동시에 포함할 수 있다.

마지막으로 설명해야 할 것은 상기 각 실시예는 단지 본 출원의 기술 방안을 설명하기 위한 것이고 이에 대한 한정이 아니다. 상기 각 실시예를 참조하여 본 출원에 대해 상세하게 설명하였으나 본 분야의 당업자는 상기 각 실시예에 기재된 기술방안에 대해 수정하거나 그 중의 일부분 또는 전부 기술특징에 대해 동등한 대체를 진행할 수 있고 이러한 수정 또는 대체는 해당 기술방안의 본질을 본 출원의 각 실시형태의 기술방안의 범위에서 벗어나지 않도록 하며, 모두 본 출원의 청구범위 및 명세서의 범위에 포함되어야 한다. .특히, 구조적 충돌이 존재하지 않는 한 각 실시예에서 언급한 기술적 특징들은 임의의 방식으로 조합될 수 있다. 본 출원은 본 명세서에 개시된 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 포함되는 모든 기술적 방안을 포함한다.

차량: 1000
배터리: 100
제어기: 200
모터: 300
케이스 바디: 10
제1 부분: 11
제2 부분: 12
배터리 셀: 20
엔드 캡: 21
전극 단자: 21a
하우징: 22
셀 코어 어셈블리: 23
탭: 23a
액낭: 24
약한 구조: 25
제1 액낭: 241
제2 액낭: 242
완충낭: 243
통로: 243a
제1 약한 구조: 251
제2 약한 구조: 252
제3 약한 구조: 253

Claims (19)

1. 배터리 셀에 있어서,
   내부에 전해액이 충전된 하우징,
   상기 하우징 내에 배치되는 적어도 하나의 셀 코어 어셈블리, 및
   전해액이 담겨져 있는 적어도 하나의 밀봉된 액낭을 포함하고,
   상기 액낭은 상기 하우징 내에 배치되고, 적어도 상기 셀 코어 어셈블리의 측벽에 대응 설치되며, 상기 액낭에 적어도 하나의 약한 구조가 설치되고 상기 액낭 내의 압력이 임계값에 도달할 경우, 상기 액낭 내의 상기 전해액이 상기 약한 구조를 뚫고 상기 액낭으로부터 유출되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
2. 제1항에 있어서,
   상기 측벽은 상기 셀 코어 어셈블리의 두개의 단부 중간 영역에 위치되는 중간 측벽 부분을 포함하고, 상기 액낭과 상기 중간 측벽 부분이 대응 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
3. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 액낭은 상기 셀 코어 어셈블리와 상기 하우징의 측벽 사이에 설치되거나, 및/또는 상기 액낭은 인접한 상기 셀 코어 어셈블리 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 상기 약한 구조가 상기 액낭의 적어도 일부의 에지에 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
5. 제4항에 있어서,
   복수개의 상기 약한 구조가 상기 액낭의 적어도 일부의 에지에 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 배터리 셀은 사용 상태 시의 상방 단부를 포함하고, 적어도 하나의 상기 약한 구조가 상기 액낭에서 상기 상방 단부에 가까운 위치에 마련되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 액낭은 적어도 하나의 제1 액낭과 적어도 하나의 제2 액낭을 포함하고, 상기 제1 액낭에 전해액이 담겨져 있고, 상기 제2 액낭에 전해액이 담겨있지 않으며, 상기 제1 액낭과 상기 제2 액낭은 초기 상태 시 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
8. 제7항에 있어서,
   상기 액낭은 상기 제1 액낭과 상기 제2 액낭 사이에 설치되어 이들을 서로 분리시키기 위한 제1 약한 구조를 포함하고, 상기 제1액낭 내의 압력이 제1 임계값에 도달할 경우, 상기 제1 액낭 내의 상기 전해액이 상기 제1 약한 구조를 뚫고 상기 제2 액낭에 유입되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
9. 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 액낭에 제2 약한 구조가 더 설치되고, 상기 제2 액낭 내의 압력이 상기 제2 임계값에 도달할 경우, 상기 제2 액낭 내의 상기 전해액이 상기 제2 약한 구조를 뚫고 상기 제2 액낭으로부터 유출되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 제2 액낭이 상기 셀 코어 어셈블리의 두개의 단부의 영역에 위치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 액낭이 상기 셀 코어 어셈블리에서 상기 상방 단부의 탭 미설치 영역 내에 위치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액낭은 상기 제1 액낭과 상기 제2 액낭 사이에 설치되는 적어도 하나의 완충낭 및 제3 약한 구조를 더 포함하고, 상기 제1 약한 구조는 상기 제1 액낭과 상기 완충낭을 분리시키고, 상기 제3 약한 구조는 상기 완충낭과 상기 제2 액낭을 분리시키며, 상기 완충낭 내의 압력이 제3 임계값에 도달할 경우, 상기 완충낭 내의 상기 전해액이 상기 제3 약한 구조를 뚫고 상기 제2 액낭에 유입되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
13. 제12항에 있어서,
    적어도 하나의 완충낭은 서로 이격 설치되는 적어도 하나의 통로이고, 상기 각 통로의 일단에 상기 제1 약한 구조가 설치되며, 상기 각 통로의 타단에 상기 제3 약한 구조가 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
14. 제13항에 있어서,
    상기 완충낭이 복수개의 상기 통로를 포함할 경우, 상기 각 통로의 부피가 같거나 다른 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
15. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액낭이 복수개의 상기 제1 약한 구조를 포함할 경우, 상기 각 제1 약한 구조의 상기 제1 임계값은 같거나 다르며; 및/또는
    상기 액낭이 복수개의 상기 제2 약한 구조를 포함할 경우, 상기 각 제2 약한 구조의 상기 제2 임계값은 같거나 다르며; 및/또는
    상기 액낭이 복수개의 상기 제3 약한 구조를 포함할 경우, 상기 각 제3 약한 구조의 상기 제3 임계값은 같거나 다른 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
16. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 약한 구조는 상기 제1 액낭에 설치되는 적어도 하나의 씨닝(thinning) 영역 및/또는 적어도 하나의 겹층부를 포함하고, 및/또는
    상기 제2 약한 구조, 상기 제3 약한 구조는 각각 독립적으로 상기 제2 액낭에 설치되는 적어도 하나의 씨닝 영역 및/또는 적어도 하나의 겹층부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
17. 제8항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 임계값, 상기 제2 임계값, 상기 제3 임계값은 각각 독립적으로 0.1MPa 내지 2.0MPa사이에 있는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 배터리 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
19. 제18항의 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 에너지를 제공하기 위한 전기 장치.

Images