KR20230019067A - 배터리 셀 및 그의 제조 방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기 장치 - Google Patents

배터리 셀 및 그의 제조 방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기 장치 Download PDF

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KR20230019067A
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battery cell
housing
side plate
release mechanism
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KR1020227028981A
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위융 레이
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컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
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Abstract

본 출원의 실시예는 배터리 셀 및 그의 제조 방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기 장치를 제공한다. 본 실시예의 배터리 셀은 전극 어셈블리, 하우징, 압력 방출 기구 및 커버 어셈블리를 포함한다. 여기서, 하우징에 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치되고; 하우징은 제1방향을 따른 일측에 위치한 제1 측판을 포함하고; 압력 방출 기구는 제1 측판에 설치되며; 커버 어셈블리는 하우징을 밀봉시키기 위한 것이고; 하우징의 제1 측판의 내면에 내면을 따라 연장되는 제1 유동 통로가 설치되고, 제1 유동 통로는 수용 공간 내의 가스를 압력 방출 기구로 유도함으로써 압력이 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구를 작동시켜 압력을 방출하도록 하며, 수용 공간과 서로 연통되고, 제1 중간 유동 통로가 제1 에지 유동 통로와 압력 방출 기구를 서로 연통시킨다. 본 출원은 배터리 셀의 열폭주 시의 배기 속도를 향상시킬 수 있고 배터리 셀의 안전성을 향상시킨다.

Description

배터리 셀 및 그의 제조 방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기 장치
본 출원의 실시예는 배터리 분야에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로, 배터리 셀 및 그의 제조 방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기 장치에 관한 것이다.
배터리 셀은 핸드폰, 노트북, 배터리차, 전기 자동차, 전기 비행기, 전기 선박,전기 완구 자동차, 전기 완구 선박, 전기 완구 비행기 및 전동 공구 등과 같은 전자 기기에 광범위하게 사용되고 있다. 배터리 셀은 카드뮴 니켈 배터리 셀, 수소 니켈 배터리 셀, 리튬 이온 배터리 셀 및 이차 알칼리 아연 망간 배터리 셀 등을 포함할 수 있다.
배터리 기술의 발전 중에서 배터리 셀의 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 안전 문제도 무시할 수 없는 문제이다. 배터리 셀의 안전 문제가 확보되지 않으면 이 배터리 셀을 사용할 수 없기에 배터리 셀의 안전성을 강화하는 것은 배터리 기술 중 시급히 해결해야 할 기술적 문제이다.
본원 실시예는 배터리 셀의 안전성을 강화할 수 있는 배터리 셀 및 그의 제조 방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기 장치를 제공한다.
본 출원의 실시예의 제1 양태는 배터리 셀에 있어서,전극 어셈블리, 상기 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치되고, 제1 방향을 따른 일측에 위치한 제1 측판을 포함하는 하우징,상기 제1 측판에 설치되는 압력 방출 기구, 상기 하우징을 밀봉시키기 위한 커버 어셈블리를 포함하고; 하우징의 제1 측판의 내면에 내면을 따라 연장되는 제1 유동 통로가 설치되고, 제1 유동 통로는 상기 수용 공간 내의 가스를 상기 압력 방출 기구로 유도함으로써 압력이 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구를 작동시켜 압력을 방출하도록 한다. 제1 유동 통로는 제1 중간 유동 통로와 제1 에지 유동 통로를 포함하고, 제1 에지 유동 통로는 제1 측판의 내면의 원주 방향 에지를 따라 연장되고 수용 공간과 서로 연통되며, 제1 중간 유동 통로는 제1 에지 유동 통로와 압력 방출 기구를 서로 연통시키는 배터리 셀을 제공한다.
상기 기술방안에 있어서, 본 출원 실시예는 하우징의 제1 측판에 제1유동 통로를 구비하고, 제1 유동 통로는 제1 중간 유동 통로와 제1 에지 유동 통로를 포함함으로써, 배터리 셀이 열폭주 시 가스를 석방할 때, 제1 에지 유동 통로는 가스를 인도하여 수용 공간으로부터 하우징의 에지를 따라 유동하여 제1 중간 유동 통로까지 운동한 다음 제1 중간 유동 통로를 통하여 가스를 압력 방출 기구에 인도함으로써 압력 방출 기구가 즉시로 작동시켜 가스를 방출하도록 하여 배터리 셀의 열폭주 시의 배기 속도를 향상시키고 배터리 셀의 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제1 중간 유동 통로는 제1 측판의 내면에 설치되는 제1 중간 홈을 포함하고, 제1 중간 홈의 일단은 압력 방출 기구와 연통되고 타단은 제1 에지 유동 통로와 서로 연통된다. 배터리 셀이 열폭주 발생 시, 방출한 가스는 제1 중간 홈을 따라 수용 공간으로부터 압력 방출 기구로 인도되어 방출될 수 있고, 전극 어셈블리의 저애로 인해 배기가 영향되지 않으며, 배터리 셀의 열폭주 시의 배기 속도를 향상시키고, 배터리 셀의 안전성을 향상시키는 동시에 제1 중간 홈이 제1 측판의 내면에 설치함으로써 수용 공간을 차지하지 않고 배터리 셀의 에너지 밀도에 영향주지 아니한다.
일부 실시예에서, 제1 중간 홈은 복수개 설치되고, 각 제1 중간 홈은 모두 압력 방출 기구 및 제1 에지 유동 통로와 연통된다.
일부 실시예에서, 적어도 두 개의 제1 중간 홈은 서로 평행됨으로써, 제1 중간 홈의 길이 방향을 따른 배기 속도를 향상하는데 유리하다. 또는 복수개의 제1 중간 홈은 압력 방출 기구를 중심으로 주위를 향하여 발산되는 형상으로 연장됨으로써, 압력 방출 기구의 원주 방향에서의 배기 속도를 향상하는데 유리하다.
일부 실시예에서, 제1 에지 유동 통로는 제1 측판의 내면의 원주 방향 에지에 설치되고 원주 방향 에지를 따라 연장되는 제1 에지 홈을 포함하고, 각 제1 중간 홈은 모두 제1 에지 홈과 서로 연통된다. 제1 에지 홈을 설치하는 것을 통하여 가스는 제1 에지 홈을 통하여 가장 가까운 제1 중간 홈으로 운동하여 압력 방출 기구에 인도되어 방출할 수 있고 기체의 운동 경로를 짧게 하고 배기가 원활하게 하여 배기 속도를 향상시켰으며, 또한, 만약 어느 하나의 제1 중간 홈이 막히면 가스는 또한 제1 에지 홈을 통하여 기타 제1 중간 홈까지 운동하여 배출할 수 있어 배기의 신뢰성을 제고하였다.
일부 실시예에서, 제1 에지 홈은 링 형태 또는 노치 링 형태이거나, 또는 제1 에지 홈은 원주 방향 에지를 따라 이격 설치되는 복수개의 서브 홈을 포함한다.
일부 실시예에서, 제1 측판의 내면에 수용 공간을 향하여 돌출되는 제1 돌기부가 형성되고, 제1 돌기부는 내면에서 떨어져 있는 윗면을 구비하고, 제1 중간 유동 통로와 제1 에지 유동 통로는 제1 돌기부의 윗면과 내면 사이의 공간에 형성된다. 해당 실시예에서, 제1 돌기부의 윗면은 전극 어셈블리를 지지하고, 제1 동기부의 윗면과 내면 사아의 공간에 제1 공간 유동 통로와 제1 에지 유동 통로를 형성하고, 전극 어셈블리의 저애로 인해 배기가 영향되지 않으며 배터리 셀의 열폭주 시의 배기 속도를 향상시키고, 배터리 셀의 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제1 중간 유동 통로는 복수개의 제1 중간 서브 유동 통로를 포함하고, 제1 돌기부는 복수개 설치되고, 복수개의 제1 돌기부는 압력 방출 기구를 중심으로 주위를 향하여 발산되는 형상으로 연장되고, 두 개의 인접한 제1 돌기부와 제1 측판의 내면 사이에 하나의 제1 중간 서브 유동 통로가 형성되고; 하우징은 제2 방향에 위치하여 대향하여 설치되는 한 쌍의 제2 측판을 포함하고, 제2 방향은 제1 방향에 수직되며; 하우징은 제3 방향에 위치하여 대향하여 설치되는 한 쌍의 제3 측판을 더 포함하고, 제3 방향은 제1방향과 제2 방향에 수직되고; 상기 압력 방출 기구에서 떨어져 있는 각 제1 돌기부의 단부와 하나의 인접한 제2 측판 또는 하나의 인접한 제3 측판 사이에 간격이 설치되고, 간격은 제1 에지 유동 통로의 일부를 형성한다. 압력 방출 기구를 중심으로 주위를 향하여 발산되는 형상으로 연장되는 복수개의 제1 돌기부를 설치하여 제1 중간 유동 통로와 제1 에지 유동 통로를 형성함으로써 압력 방출 기구의 원주 방향에서의 배기 속도를 향상시킨다. 또한, 만약 어느 하나의 제1 중간 서브 유동 통로가 막히면 가스는 또한 제1 에지 유동 통로를 통하여 기타 제1 중간 서브 유동 통로까지 운동하여 배출할 수 있어 배기의 신뢰성을 제고하였다.
일부 실시예에서, 제1 돌기부의 윗면에 절연층이 설치되고, 절연층은 전극 어셈블리와 하우징 사이의 절연을 달성하고 지지 부재를 별도로 설치할 필요가 없고 공간에 대한 점유를 감소시키고, 배터리 셀의 배기에 영향주지 않는 상황하에서, 배터리 셀의 에너지 밀도를 향상시키는데 유리하다.
일부 실시예에서, 제1 중간 유동 통로가 상기 압력 방출 기구에 연통되는 위치로부터 적어도 일부 길이의 제1 중간 유동 통로의 깊이는 압력 방출 기구에서 떨어져 있는 방향을 따라 점차적으로 감소된다. 따라서 적어도 일부 길이의 제1 중간 유동 통로의 깊이가 압력 방출 기구에 접근하는 방향을 따라 점차적으로 증가하고 압력 방출 기구의 배기 방향으로 경사진 경사면을 형성함으로써 가스를 압력 방출 기구에 인도하여 배출하는데 더 유리하고 배기 속도를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제1 측판과 전극 어셈블리 사이에 설치되어 전극 어셈블리를 지지하기 위한 지지 부재에 있어서, 지지 부재는 대향하여 설치되는 제1 표면과 제2 표면을 구비하고, 제1 표면은 상기 제1 측판을 마주하고, 제2 표면은 전극 어셈블리를 마주하며; 지지 부재의 제1 표면에 제2 유동 통로가 설치되고; 제2 유동 통로는 제1 중간 유동 통로와 상기 수용 공간을 연통시킨다. 지지 부재에 제2 유동 통로를 설치하고 제1 중간 유동 통로와 수용 공간을 연통함으로써 배기의 유동 통로의 횡단면적을 크게 하고, 배기 속도를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제2 유동 통로와 제1 유동 통로의 형태는 서로 매칭된다. 제2 유동 통로와 제1 유동 통로의 형태가 서로 매칭되어 조합한 후 배기의 유동 통로의 횡단면적을 크게 하고, 배기 속도를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 지지 부재는 제1 방향을 따라 지지 부재를 관통하는 제1 통공을 포함하고, 제1 통공은 제1 중간 유동 통로와 수용 공간을 연통시킨다.
일부 실시예에서, 전극 어셈블리의 일부분을 둘러싸고 전극 어셈블리와 하우징을 분리시키기 위한 절연막을 더 포함하고; 절연막은 전극 어셈블리와 지지 부재 사이에 위치하는 제1 측막을 포함하고; 제1 측막은 제1 방향을 따라 제1 측막을 관통하는 제2 통공을 포함하고, 제2 통공과 제1 통공은 상기 제1 방향에서의 투영은 중첩되지 않으며, 전극 어셈블리와 제1 측판 사이의 확고한 절연을 실현할 수 있고, 절연막의 제1 측막에 있는 제2 통공은 지지 부재에 있는 제1 통공과 서로 배합할 수 있고, 수용 공간의 가스는 제2 통공, 제1 통공, 제1 중간 유동 통로를 거쳐 압력 방출 기구에 진입하여 배출하여 절연막 내부 공간의 배기 속도를 향상시킨다.
본 출원의 제2양태는 제1양태의 배터리 셀을 포함하는 배터리를 제공한다.
본 출원의 제3양태는 제2양태의 배터리를 포함하는 전기 장치를 제공한다.
일부 실시예에서, 전기 장치는 차량, 선박 또는 항공기이다.
본 출원의 제4양태는 배터리 셀의 제조방법에 있어서, 전극 어셈블리를 제공하는 단계; 하우징을 제공하는 단계로서, 하우징은 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치되고, 하우징은 제1 방향을 따른 일측에 위치하는 제1 측판을 포함하는 단계; 제1 측판에 설치되는 압력 방출 기구를 제공하는 단계; 하우징을 밀봉시키기 위한 커버 어셈블리를 제공하는 단계; 전극 어셈블리, 하우징, 압력 방출 기구와 커버 어셈블리를 조립하여 배터리 셀을 형성하는 단계를 포함하고; 하우징을 제공하는 단계는, 하우징의 제1 측판의 내면에 내면을 따라 연장되는 제1 유동 통로를 형성하는 단계를 포함하고, 제1 유동 통로는 수용 공간 내의 가스를 압력 방출 기구로 유도함으로써 압력이 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구를 작동시켜 압력을 방출하도록 하고; 제1 유동 통로는 제1 중간 유동 통로와 제1 에지 유동 통로를 포함하고; 제1 에지 유동 통로는 제1 측판의 내면의 원주 방향 에지를 따라 연장되고 수용 공간과 서로 연통되고, 제1 중간 유동 통로는 제1 에지 유동 통로와 압력 방출 기구를 서로 연통시키는 배터리 셀의 제조방법을 제공한다.
본 출원의 제5양태는, 배터리 셀의 제조 시스템에 있어서, 전극 어셈블리를 제공하기 위한 전극 어셈블리 제공 장치; 하우징을 제공하기 위한 하우징 제공 장치로서, 하우징에는 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치되고, 하우징은 제1 방향을 따른 일측에 위치하는 제1 측판을 포함하는 하우징 제공 장치; 제1 측판에 설치된 압력 방출 기구를 제공하기 위한 압력 방출 기구 제공 장치; 하우징을 밀봉시키기 위한 커버 에셈블리를 제공하기 위한 커버 어셈블리 제공 장치; 전극 어셈블리, 하우징, 압력 방출 기구와 커버 어셈블리를 조립하여 배터리 셀을 형성하는 조립 장치를 포함하고; 하우징의 제1 측판의 내면에 내면을 따라 연장되는 제1 유동 통로를 형성하고, 제1 유동 통로는 수용 공간 내의 가스를 압력 방출 기구로 유도함으로써 압력이 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구를 작동시켜 압력을 방출하도록 하고; 제1 유동 통로는 제1 중간 유동 통로와 제1 에지 유동 통로를 포함하고; 제1 에지 유동 통로는 제1 측판의 상기 내면의 원주 방향 에지를 따라 연장되고 수용 공간과 서로 연통되고, 제1 중간 유동 통로는 제1 에지 유동 통로와 압력 방출 기구를 서로 연통시키는 배터리 셀의 제조 시스템을 제공한다.
본 출원의 배터리 셀 및 그의 제조방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기 장치는 배터리 셀의 열폭주 시의 배기 속도를 향상시키고 배터리 셀의 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 출원 실시예는 하우징의 제1 측판에 제1유동 통로를 구비하고, 제1 유동 통로는 제1 중간 유동 통로와 제1 에지 유동 통로를 포함함으로써, 배터리 셀이 열폭주 시 가스를 석방할 때, 제1 에지 유동 통로는 가스를 인도하여 수용 공간으로부터 하우징의 에지를 따라 유동하여 제1 중간 유동 통로까지 운동한 다음 제1 중간 유동 통로를 통하여 가스를 압력 방출 기구에 인도함으로써 압력 방출 기구가 즉시로 작동시켜 가스를 방출하도록 하여 배터리 셀의 열폭주 시의 배기 속도를 향상시키고 배터리 셀의 안전성을 향상시킨다.
여기서 설명한 도면은 본 출원에 대해 추가로 이해할 수 있도록 제공한 것이고, 분 출원의 일부분으로서, 본 출원의 예시적 실시예 및 그에 대한 설명은 본 출원을 해석하기 위한 것이고, 본 출원에 대한 한정을 구성하지 아니한다. 첨부 도면에 있어서,
도 1은 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 차량의 구조 개략도이고;
도 2는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리의 분해 개략도이고;
도 3은 도 2에 나타낸 배터리 모듈의 구조 개략도이고;
도 4는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 분해 개략도이고;
도 5는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이고;
도 6은 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 측면 개략도이고;
도 7은 도 6에 나타낸 도 5의 실시예의 하우징을 사용한 배터리 셀의 B-B곳에서의 단면 개략도이고;
도 8은 도 7에 나타낸 배터리 셀의 C곳에서의 확대 개략도이고;
도 9는 도 7에 나타낸 배터리 셀의 D곳에서의 확대 개략도이고;
도 10은 도 6에 나타낸 도 5의 실시예의 하우징을 사용한 배터리 셀의 E-E곳에서의 단면 개략도이고;
도 11은 도 10에 나타낸 배터리 셀의 F곳에서의 확대 개략도이고;
도 12는 본 출원의 다른 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이고;
도 13은 본 출원의 또 다른 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이고;
도 14는 본 출원의 또 다른 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이고;
도 15는 도 6에 나타낸 도 14의 실시예의 하우징을 사용한 배터리 셀의 E-E곳에서의 단면 개략도의 부분 확대 개략도이고;
도 16은 본 출원의 다른 실시예에서 제공한 지지 부재가 설치된 배터리 셀의 구조 개략도이고;
도 17은 본 출원의 다른 실시예에서 제공한 배터리 셀의 지지 부재의 구조 개략도이고;
도 18은 본 출원의 또 다른 실시예에서 제공한 배터리 셀의 지지 부재의 구조 개략도이고;
도 19는 본 출원의 또 다른 실시예에서 제공한 배터리 셀의 지지 부재의 구조 개략도이고;
도 20은 본 출원의 또 다른 실시예에서 제공한 지지 부재와 절연막을 설치한 배터리 셀의 구조 개략도이고;
도 21은 본 출원의 또 다른 실시예에서 나타낸 절연막의 구조 개략도이고;
도 22는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 제조방법의 프로세스 개략도이고;
도 23은 본 출원의 일부 실시예에서 제공한 배터리 셀의 제조 시스템의 개략성 블록도이다.
첨부 도면에서, 도면은 실제 비율에 따라 제작된 것이 아니다.
본 출원의 실시예의 목적, 기술 방안의 장점을 더욱 명확하게 하기 위하여, 이하 본 출원 실시예의 첨부 도면에 결부하여 본 출원의 실시예의 기술 방안에 대해 상세하게 설명하도록 한다. 설명하는 실시예는 단지 본 출원의 일부 실시예에 불과하고, 전부의 실시예 아닌 것은 명백하다. 본 출원의 실시예를 기반으로, 본 기술 분야의 통상의 기술자가 창조적인 노동을 들이지 않고 얻을 수 있는 모든 다른 실시예는 모두 본 출원의 청구 범위에 속한다.
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 명세서와 청구 범위 또는 상기 첨부 도면 중의 용어인 "제1", "제2"등은 서로 다른 대상을 구분하기 위한 것이고 특정 순서 또는 주차 관계를 표시하기 위한 것은 아니다.
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 출원에서 설명해야 할 바로는 다른 명확한 규정 또는 한정이 있는 외에, "장착", "서로 연결", "연결", "접속"등은 광의적으로 이해해야 하고, 예를 들면 고정 연결일 수도 있고, 장착 가능한 연결일 수 있고 또는 일체적 연결일 수도 있으며; 직접 연결할 수도 있고 중간에 매개물을 통해 연결할 수도 있으며 두개의 소자 내부의 연결일 수도 있다. 본 분야의 당업자에게 있어서, 구체적인 상황에 따라 본 발명에서 상기 용어의 구체적 의미를 이해할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 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, 같은 도면 부호는 같은 부품을 표시하고, 간편하기 위하여 서로 다른 실시예에서 동일한 부품에 대한 상세 설명을 생략한다. 첨부 도면에서 나타낸 본 출원의 실시예 중의 각 부품의 두께, 길이, 너비 등 크기, 및 조립 장치의 전체 두께, 길이, 너비 등 크기는 단지 예시적인 설명에 불과하고 본 출원에 대한 임의의 한정으로 되어서는 아니된다.
본 출원에서 나타낸 "복수개"는 두개이상을 가리킨다(2개를 포함).
본 출원에서 배터리 셀은 리튬이온 1차 배터리 셀, 리튬이온 1차 배터리 셀, 리튬황 배터리 셀, 나트륨 리튬이온 배터리 셀, 나트륨 이온 배터리 셀 또는 마그네슘 이온 배터리 셀 등을 포함할 수 있고, 본 출원은 이에 대해 한정하지 아니한다. 배터리 셀은 원주체, 편평체, 장방체 또는 기타 형태 등일 수 있고, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다. 배터리 셀은 패키지 방식에 따라 세가지가 있는 데, 각각 기둥형 배터리 셀, 각형 배터리 셀 및 소프트 패킹 배터리 셀인 바 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다.
본 출원의 실시예에서 언급한 배터리는 하나 또는 복수개의 배터리 셀을 포함하여 더욱 높은 전압과 용량을 제공할 수 있는 단일한 물리적 모듈을 가리킨다. 예를 들면, 본 출원에서 언급한 배터리는 배터리 모듈 또는 배터리 팩 등을 포함할 수 있다. 배터리는 일반적으로 하나 또는 복수개의 배터리 셀을 봉착하기 위한 케이스 바디를 포함한다. 케이스 바디는 액체 또는 기타 이물질이 배터리 셀의 충전 또는 방전에 대한 영향을 피면할 수 있다.
배터리 셀은 전극 어셈블리와 전해질을 포함하고, 전극 어셈블리는 양극 극편, 음극 극편과 분리기를 포함한다. 배터리 셀은 주로 금속 이온이 양극 극편과 음극 극편 사이에서 이동하는 것을 통하여 작동한다. 양극 극편은 양극 집전체와 양극 활성 물질층을 포함하고, 양극 활성 물질층은 양극 집전체의 표면에 도포되고; 양극 집전체는 양극 집전부와 양극 집전부로부터 돌출된 양극 돌출부를 포함하고, 양극 집전부에 양극 활성 물질층이 도포되어 있고, 양극 돌출부의 적어도 일부분이 양극 활성 물질층을 도포하지 않았고, 양극 돌기부는 양극 탭으로 한다. 리튬 이온 배터리를 예를 들면, 양극 집전체의 재질은 알루미늄일 수 있고, 양극 활성 물질층은 양극 활성물질을 포함하고, 양극 활성물질은 코발트산 리튬, 인산철 리튬, 삼원 리튬 또는 망간산 리튬등 일수 있다. 음극 극편은 음극 집전체와 음극 활성 물질층을 포함하고, 음극 활성 물질층은 음극 집전체의 표면에 도포되고; 음극 집전체는 음극 집전부와 음극 집전부로부터 돌출된 음극 돌기부를 포함하고, 음극 집전부에 음극 활성 물질층이 도포되고, 음극 돌기부의 적어도 일부분에 음극 활성 물질층을 미도포하였고, 음극 돌기부는 음극 탭으로 한다. 음극 집전체의 재질은 동일 수 있고, 음금 활성 물질층은 음극 활성물질을 포함하고, 음극 활성 물질은 탄소 또는 규소등 일수 있다. 큰 전류를 통과하여도 용단이 발생하지 않는 것을 확보하기 위하여, 양극 탭의 수량은 복수개이고 중첩되도록 하고, 음극 탭의 수량은 복수개이고 중첨되도록 한다. 분리기의 재질은 PP(폴리프로필렌) 또는 PE(폴리에틸렌)등일 수 있다. 또한 전극 어셈블리는 권취식 구조일 수 있고, 적층식 구조일 수도 있으나 본 출원의 실시예는 이에 한정되지 아니한다.
배터리 셀은 외각 어셈블리를 더 포함할 수도 있고 외각 어셈블리 내부에 수용 챔버를 구비하고, 해당 수용 챔버는 외각 어셈블리가 전극 어셈블리와 전해질에 제공한 밀폐공간이다.
배터리 셀에 있어서, 주요한 안전 위험은 충전과 방전 과정이고 동시에 적합한 환경 온도 설계도 있고, 불필요한 손실을 피면하기 위하여 배터리 셀에 대해 일반적으로 적어도 3가지 보호 조치를 사용한다. 구체적으로 말하면, 보조 조치는 덕어도 스위치 소자, 적합한 분리기 재질 및 압력 방출 기구를 선택하는 것을 포함한다. 스위치 소자는 배터리 셀 내의 온도 또는 저항이 일정한 임계값에 도달할 시, 배터리로 하여금 충전 또는 방전을 정지하도록 하는 소자를 가리킨다. 분리기는 양극 극편과 음극 극편을 분리하는데 사용되고 온도가 일정한 수치까지 상승한 후 이에 부착된 마이크로미터(심지어 나노미터) 미세 구멍을 자동적으로 용해함으로써 금속 이온이 분리기를 통과할 수 없도록 하여 배터리 셀의 내부 반응을 종료시킨다.
압력 방출 기구는 배터리 셀의 내부 압력이 일정한 임계값에 도달할 시, 구동하여 내부 압력을 방출하는 소자 또는 부품을 가리킨다. 해당 임계값의 설계는 설계 요구에 따라 다르다. 상기 임계값은 배터리 셀 중의 양극 극편, 음극 극편, 전해액과 분리기로부터 선택되는 1종 또는 다종의 재료에 의해 결정된다. 압력 방출 기구는 예를 들면, 폭발 방지 밸브, 에어 밸브, 압력 방출 밸브 또는 안전 밸브 등 형식을 사용할 수 있고, 또한 구체적으로 압력 감지 소자(pressure cell) 또는 구조를 구비할 수 있다. 즉 배터리 셀의 내부 압력이 일정한 임계값에 도달할 때, 압력 방출 기구의 동작 또는 압력 방출 기구에 설치된 약한 구조가 파열되어 내부 압력 또는 온도가 방출할 수 있는 개구부와 통로를 형성하였다.
분 출원에서 언급한 "작동"은 압력 방출 기구가 동작을 발생하거나 일정한 상태까지 활성화되어 배터리 셀의 내부 압력이 방출되도록 하는 것이다. 압력 방출 기구에서 발생하는 동작은 하기를 포함하나 이에 한정되지 아니하며, 해당 동작은 압력 방출 기구 중의 적어도 일부분이 파열, 부서짐, 찢어짐 또는 타개하는 등이다. 압력 방출 기구가 작동할 때, 배터리 셀의 내부의 고온 고압 물질이 배출물로서 작동한 부위로부터 외부로 배출하게 된다. 이와 같은 방식으로 압력 제어 가능한 상황하에서 배터리 셀이 압력 방출하도록 하여 잠재한 더욱 엄중한 사고의 발생을 피면하다.
본 출원에서 언급한 배터리 셀로부터 배출한 물질은 하기를 포함하나 이에 한정하지 않으며, 전해액, 용해되거나 분렬된 양극 음극 극편, 분리기의 찌꺼기, 반응에서 발생한 고온 고압 기체, 화염 등이 있다.
배터리 셀 위의 압력 방출 기구는 배터리 셀의 안전성에 대해 매우 큰 영향이 있다. 예를 들면, 단락, 과충전 등 현상이 발생할 시, 배터리 셀 내부에 열폭주가 발생하여 압력이 급격으로 상승할 수 있다. 이러한 상황하에서 압력 방출 기구를 작동시켜 내부 압력을 외부로 방출할 수 있어 배터리 셀의 폭발, 화재를 방지할 수 있다.
압력 방출 기구는 통상적으로 외각 어셈블리에 장착된다. 발명자는 배터리 셀의 에너지 밀도를 향상시키기 위하여 배터리 셀 내부에 가스 유동에 제공할 수 있는 공간이 제한되고 열폭주 시 가스 배출 속도가 비교적 낮은 것을 발견하였다. 또한, 압력 방출 기구는 외각 어셈블리 내부의 부품에 의해 차폐되어 배기가 원활하지 않고 안전 문제를 초래할 가능성이 있다.
이에 감안하여, 본 출원의 실시예에서 하나의 기술 방안을 제공하였고, 해당 기술방안에서, 배터리 셀에 있어서, 전극 어셈블리, 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치되고, 제1 방향을 따른 일측에 위치한 제1 측판을 포함하는 하우징, 제1 측판에 설치되는 압력 방출 기구, 하우징을 밀봉시키기 위한 커버 어셈블리를 포함하고; 하우징의 제1 측판의 내면에 내면을 따라 연장되는 제1 유동 통로가 설치되고, 제1 유동 통로는 수용 공간 내의 가스를 압력 방출 기구로 유도함으로써 압력이 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구를 작동시켜 압력을 방출하도록 하고; 제1 유동 통로는 제1 중간 유동 통로와 제1 에지 유동 통로를 포함하고, 제1 에지 유동 통로는 제1 측판의 내면의 원주 방향 에지를 따라 연장되고 수용 공간과 서로 연통되며, 제1 중간 유동 통로는 제1 에지 유동 통로와 압력 방출 기구를 서로 연통시키는 배터리 셀을 제공한다. 이러한 구조를 구비한 배터리 셀은 열폭주 시, 고온 고압 기체를 압력 방출 기구에 인도시켜 배기 속도를 향상시키고 안전 성능을 향상시킨다.
본 출원의 실시예에서 설명한 기술 방안은 배터리 및 배터리를 사용하는 전기 장치에 적용된다.
전기 장치는 차량, 휴대전화, 휴대용 기기, 노트북, 선박, 항공기, 전기 완구, 전동 공구 등일 수 있다. 차량은 연료 자동차, 가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있고, 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 확장 자동차일 수 있다. 항공기는 비행기, 로켓, 우주왕복선 및 우주선 등을 포함한다. 전기 완구는 고정식 또는 이동식의 전기 완구, 예를 들어 게임기, 전기 자동차 완구, 전기 선박 완구, 전기 비행기 완구 등을 포함한다. 전동 공구는 금속 절삭 전동 공구, 연마 전동 공구, 조립 전동 공구 및 철도용 전동 공구가 포함된다. 예를 들면 전동 드릴, 전동 그라인더, 전동 렌치, 전동 드라이버, 전동 해머, 충격 전기 드릴, 콘크리트 진동기, 전기 대패 등이 있다. 본 출원 실시예는 상기 전기 장치에 특별한 제한을 하지 아니한다.
하기 실시예는 설명하는데 편리하기 위하여 차량을 전기 장치로 예를 들어 설명하기로 한다.
도 1은 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 차량의 구조 개략도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 차량(1)의 내부에 배터리(2)가 설치되고, 배터리(2)는 차량(1)의 저부, 두부 또는 미부에 설치될 수 있다. 배터리(2)는 차량(1)에 대한 전기 제공에 사용될 수 있고, 예를 들면 배터리(2)는 차량(1)의 조작 전원으로 사용될 수 있다.
차량(1)은 제어기(3)와 모터(4)를 포함하고, 제어기(3)는 배터리(2)를 제어하여 모터(4)에 전기 제공하고, 예를 들면 차량(1)의 시동, 내비게이션 및 주행 시 작업용 전기 수요를 제공한다.
본 출원의 일부 실시예에서, 배터리(2)는 차량(1)의 작동 전원으로 될 수 있을뿐만 아니라 차량(1)의 작동 전원으로 될 수도 있어 연료나 천연가스를 대체하거나 부분적으로 대체하여 차량 (1)에 구동력을 제공한다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리의 분해 개략도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 배터리(2)는 케이스 바디(5)와 배터리 셀(도 2 미도시)을 포함한다.
케이스 바디(5)는 배터리 셀을 수용하는데 사용되고, 케이스 바디(5)는 여러가지 구조일 수 있다. 일부 실시예에서, 케이스 바디(5)는 제1 케이스 바디부(51)와 제2 케이스 바디부(52)를 포함할 수 있고, 제1 케이스 바디부(51)와 제2 케이스 바디부(52)가 서로 맞물리며, 제1 케이스 바디부(51)와 제2 케이스 바디부(52)는 공동으로 배터리 셀을 수용하기 위한 수용 공간(53)을 한정해 낸다. 제2 케이스 바디부(52)는 일단이 개구된 공심 구조 일수 있고, 제1 케이스 바디부(51)는 판상 구조이고, 제1 케이스 바디부(51)는 제2 케이스 바디부(52)의 개구측에 맞물리도록 수용 공간(53)을 구비한 케이스 바디(5)를 형성하고; 제1 케이스 바디부(51)와 제2 케이스 바디부(52)는 모두 일측이 개구된 공심 구조 일 수 있고, 제1 케이스 바디부(51)의 개구측이 제2 케이스 바디부(52)의 개구측에 맞물리도록 수용 공간(53)을 구비한 케이스 바디(5)를 형성한다. 제1 케이스 바디부(51)와 제2 케이스 바디부(52)는 다종 형태일 수 있고, 예를 들면 원주체, 장방체등이 있다.
제1 케이스 바디부(51)와 제2 케이스 바디부(52)의 연결 후의 밀봉성을 향상시키기 위하여 제1 케이스 바디부(51)와 제2 케이스 바디부(52) 사이에 패킹을 설치할 수 있고, 예를 들면 실란트, 실링 등이 있다.
만약 제1 케이스 바디부(51)가 제2 케이스 바디부(52)의 상단부에 맞물리면, 제1 케이스 바디부(51)는 상부 케이스 커버, 제2 케이스 바디부(52)는 하부 케이스체라고 할 수 있다.
배터리(2)에서, 배터리 셀은 하나 또는 복수개일 수도 있다. 배터리 셀이 복수개인 경우, 복수개의 배터리 셀 사이에 직렬 연결, 병렬 연결 또는 혼합 연결될 수 있고, 혼합 연결이란, 복수개의 배터리 셀 중에 직렬 연결도 있고 병렬 연결도 있는 것을 가리킨다. 복수개의 배터리 셀 사이는 직렬 연결, 병렬 연결 또는 혼합 연결된 다음, 복수개의 배터리 셀로 구성된 전체를 케이스 바디(5)에 수용될 수 있고, 복수개의 배터리 셀을 먼저 직렬 연결, 병렬 연결 또는 혼합 연결하여 배터리 모듈(6)을 구성한 후 복수개의 배터리 모듈(6)을 다시 직렬 연결, 병렬 연결 또는 혼합 연결하여 하나의 전체를 형성하여 케이스 바디(5)에 수용될 수도 있다.
도 3은 도 2에 나타낸 배터리 모듈의 구조 개략도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 일부 실시예에서 배터리 셀(7)은 복수개이고 보수개의 배터리 셀(7)은 먼저 직렬 연결, 병렬 연결 또는 혼합 연결하여 배터리 모듈(6)을 구성한다. 복수개이 배터리 모듈(6)이 다시 직렬 연결, 병렬 연결 또는 혼합 연결하여 하나의 전체를 형성하고 케이스 바디에 수용된다.
배터리 모듈(6) 중의 복수개의 배터리 셀(7)사이는 합류 부품을 통하여 전기 연결을 달성함으로써 배터리 모듈(6) 중의 복수개의 배터리 셀(7)의 병렬 연결, 직렬 연결 또는 혼합 연결을 실현할 수 있다.
도 4는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 분해 개략도이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 출원의 실시예에서 제공한 배터리 셀(7)은 전극 어셈블리(10)와 외각 어셈블리(20)를 포함하고, 전극 어셈블리(10)는 외각 어셈블리(2)내에 수용된다.
일부 실시예에서, 배터리 셀(7)에 있어서, 전극 어셈블리(10), 전극 어셈블리(10)를 수용하기 위한 수용 공간(218)이 설치되고, 제1 방향(Z)을 따른 일측에 위치한 제1 측판(212)을 포함하는 하우징(21), 상기 제1 측판(212)에 설치되는 압력 방출 기구(30), 하우징(21)을 밀봉시키기 위한 커버 어셈블리(22)를 포함하고; 하우징(21)의 상기 제1 측판(212)의 내면(2120)에 내면(2120)을 따라 연장되는 제1 유동 통로가 설치되고, 제1 유동 통로는 상기 수용 공간(218) 내의 가스를 압력 방출 기구(30)로 유도함으로써 압력이 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구(30)를 작동시켜 압력을 방출하도록 한다.
일부 실시예에서, 외각 어셈블리(20)는 전해질, 예를 들면 전해액을 수용하는데 사용될 수 있다. 외각 어셈블리(20)는 여러가지 구조 형식일 수 있다.
일부 실시예에서, 외각 어셈블리(20)는 하우징(21)과 커버 어셈블리(22)를 포함할 수 있고, 하우징(21)은 일측이 개구한 공심 구조이고, 커버 어셈블리(22)는 하우징(21)의 개구부에 맞물리고 밀결합을 형성하여 전극 어셈블리(10)와 전해질을 수용하기 위한 수용 챔버를 형성한다.
하우징(21)은 다종 형태일 수 있고, 예를 들면 원주체, 장방체일 수 있다. 하우징(21)의 형태는 전극 어셈블리(10)의 구체적 형태에 의해 결정된다. 예를 들면, 만약 전극 어셈블리(10)가 원주체 구조인 경우, 원주체 하우징을 선택할 수 있고; 만약 전극 어셈블리(10)가 장방체 구조인 경우, 장방체 하우징을 선택할 수 있다.
일부 실시예에서, 커버 어셈블리(22)는 엔드 캡(221)을 포함하고 엔드 캡(221)은 하우징(21)의 개구에 맞물린다. 엔드 캡(221)은 여러가지 구조일 수 있고, 예를 들면 엔드 캡은 판상 구조이다. 예시적으로 도 4에서 하우징(21)은 장방체 구조이고 엔드 캡(221)은 판상 구조이며, 엔드 캡(221)은 하우징(21)의 상단부의 개구에 맞물린다.
엔드 캡(221)은 절연 재료(예를 들면 플라스틱)로 제조될 수 있고 전도 재료(예를 들면 금속)로 제조될 수도 있다. 엔드 캡(221)이 금속 재료로 제조될 시, 커버 어셈블리(22)는 절연판을 더 포함할 수 있고, 절연판은 엔드 캡(221)이 전극 어셈블리(10)를 마주보는 일측에 위치되어 엔드 캡(221)과 전극 어셈블리(10)를 절연하도록 이격시킨다.
일부 실시예에서, 커버 어셈블리(22)는 또한 전극 단자(222)를 포함할 수 있고, 전극 단자(222)는 엔드 캡(221)에 장착된다. 전극 단자(222)는 두개이고 두개의 전극 단자(222)는 각각 양극 전극 단자와 음극 전극 단자로 정의되고, 양극 전극 단자와 음극 전극 단자는 모두 전극 어셈블리(10)와 전기 연결하는데 사용되어 전극 어셈블리(10)로부터 발생된 전기 에너지를 출력한다.
다른 일부 실시예에서, 외각 어셈블리(20)는 기타 구조일 수도 있고, 예를 들면, 외각 어셈블리(20)는 하우징(21)과 두개의 커버 어셈블리(22)를 포함하고, 하우징(21)은 대향하는 양측이 개구된 공심 구조이고, 하나의 커버 어셈블리(22)는 하우징(21)에 맞물리는 하나의 개구에 대응하여 밀결합을 형성하여 전극 어셈블리(10)와 전해질을 수용하기 위한 수용 챔버를 형성한다. 이러한 구조 중에서, 하나의 커버 어셈블리(22)에 두개의 전극 단자(222)를 설치할 수 있고, 다른 커버 어셈블리(22)에 전극 단자(222)를 설치하지 않고, 또한 두개의 커버 어셈블리(22)에 각각 하나의 전극 단자(222)를 설치할 수도 있다.
배터리 셀(7)에서, 외각 어셈블리(20) 내에 수용된 전극 어셈블리(10)는 하나 또는 복수개 일수 있다. 예시적으로 도 4에서 전극 어셈블리(10)는 두개이다.
전극 어셈블리(10)는 양극 극편, 음극 극편 및 분리기를 포함한다. 전극 어셈블리(10)는 권취식 전극 어셈블리, 적층식 전극 어셈블리 또는 기타 형식의 전극 어셈블리일 수 있다.
일부 실시예에서, 전극 어셈블리(10)는 권취식 전극 어셈블리이다. 양극 극편, 음극 극편과 분리기는 모두 띠 모양의 구조이다. 본 출원의 실시예는 양극 극편, 분리기 및 음극 극편을 차례대로 적층하고 2바퀴 이상 권취하여 전극 어셈블리(10)를 형성할 수 있다.
다른 실시예에서 전극 어셈블리(10)는 적측식 전극 어셈블리이다. 구체적으로, 전극 어셈블리(10)는 복수개의 양극 극편과 복수개의 음극 극편을 포함하고, 양극 극편과 음극 극편은 교체하여 적층되고, 적층되는 방향은 양극 극편의 두께방향 및 음극 극편의 두께 방향에 평행된다.
전극 어셈블리(10)의 외형으로부터 보면, 전극 어셈블리(10)는 본체부(11)와 본체부(11)에 연결되는 탭부(12)를 포함한다. 예시적으로, 탭부(12)는 본체부(11)에서 커버 어셈블리(22)에 가까운 일단으로부터 연장되어 나온다.
일부 실시예에서 탭부(12)는 두개이고 두개의 탭부(12)는 각각 양극 탭부와 음극 탭부로 정의된다. 양극 탭부와 음극 탭부는 본체부(11)의 같은 일단에서 연장해 나올 수도 있고, 각각 본체부(11)의 반대되는 양단으로부터 연장해 나올 수도 있다.
본체부(11)는 전극 어셈블리(10)가 충방전 기능을 실현함에 있어서의 핵심 부분이고, 탭부(12)는 본체부(11)에서 발생한 전류를 인도해 낸다. 본체부(11)는 양극 집전체의 양극 집전부, 양극 활성 물질층, 음극 집전체의 음극 집전부, 음극 활성 물질층 및 분리기를 포함한다. 양극 탭부는 복수개의 양극 탭을 포함하고, 음극 탭부는 복수개의 음극 탭을 포함한다.
탭부(12)는 전극 단자(222)에 전기 연결된다. 탭부(12)는 용접 등 방식으로 전극 단자(222)에 직접 연결되고, 기타 부품을 통하여 전극 단자(222)에 간접적으로 연결될 수도 있다. 예를 들면, 배터리 셀(7)은 집전 부품(13)을 더 포함하고, 집전 부품(13)은 전극 단자(222)와 탭부(12)를 전기 연결되도록 한다. 집전 부품(13)은 두개이고, 두개의 집전 부품(13)은 각각 양극 집전 부품과 음극 집전 부품으로 정의되고, 양극 집전 부품은 양극 전극 단자와 양극 탭부를 전기연결하고, 음극 집전 부품은 음극 전극 단자와 음극 탭부를 전기연결한다. 배터리 셀(7)에 복수개의 전극 어셈블리(10)가 설치될 때, 복수개의 전극 어셈블리(10)의 양극 집전 부품은 일체형으로 설치될 수 있고, 복수개의 전극 어셈블리(10)의 음극 집전 부품은 일체형으로 설치될 수 있다.
제1 측판(212)은 외각 어셈블리(20)의 제1 방향(Z)에 따른 일측에 위치된다. 외각 어셈블리(20)의 하우징(21)은 제1 방향(Z)을 따른 제1 측판(212)과 대향하는 다른 일측에 단부 개구를 구비한다.
하우징(21)은 일단이 개구된 공심 구조인 경우, 제1 측판(212)은 하우징(21)의 전극 어셈블리(10)의 커버 어셈블리(22)에서 떨어진 일측에 위치된 밑면판이다.
압력 방출 기구(30)는 제1 측판(212)에 설치된다. 압력 방출 기구(30)는 제1 측판(212)의 일부분일 수 있고, 제1 측판(212)과 분체 구조일 수도 있다. 제1 측판(212)은 자체의 두께 방향을 따라 관통되는 제1 압력 방출공(210)이 설치되고, 압력 방출 기구(30)는 용접 등 방식으로 제1 측판(212)에 고정되고 제1 압력 방출공(210)을 피복한다. 압력 방출 기구(30)는 제1 압력 방출공(210)을 밀봉시켜 제1 측판(212) 내외 양측의 공간을 격리하고, 전해질이 정상 작업시 제1 압력 방출공(210)을 거쳐 흘러 나가는 것을 피면한다.
압력 방출 기구(30)는 배터리 셀(7)의 내부 압력이 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구를 작동시켜 압력을 방출하도록 한다. 배터리 셀(7)에 발생한 기체가 너무 많아 하우징(21)의 내부 압력이 상승하여 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구(30)는 동작을 수행하거나 압력 방출 기구(30)내에 설치된 약한 구조가 파열되어, 기체와 기타 고온 고압 물질이 압력 방출 기구(30)의 파열된 개구와 제1 압력 방출공(210)을 통하여 밖으로 방출함으로써 배터리 셀(7)의 폭발 발생을 피면한다.
압력 방출 기구(30)는 여러가지의 압력 방출 기구 일 수 있고 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 아니한다. 예를 들면, 압력 방출 기구(30)는 압력 감지 압력 방출 기구일 수 있고, 압력 감지 압력 방출 기구는 이를 설치한 배터리 셀(7)의 내부 기압이 임계값에 도달할 경우 파열할 수 있도록 배치한다.
일부 실시예에서, 압력 방출 기구(30)에 조각한 흔적, 홈 또는 기타 구조를 형성하여 압력 방출 기구(30)의 국부적 강도를 감소하여 압력 방출 기구(30)에 약한 구조를 형성하고, 배터리 셀(7)의 내부 압력이 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구(30)가 약한 구조의 부위에서 파열되고, 압력 방출 기구(30)가 파열된 부위에 설치된 부분을 따라 접어서 개구를 형성하여 고온고압 물질을 방출한다.
단락, 과충전 등 현상이 발생 시, 배터리 셀(7)은 열폭주를 발생하고 대량의 고온고압 물질을 방출하는데, 예를 들면 고온고압 가스를 방출하고; 제1 유동 통로는 가스의 유동을 유도하여 수용 공간(218) 내의 가스를 압력 방출 기구(30)에 유도하고, 가스가 압력 방출 기구(30)의 압력 받는 표면에 작용하고 압력 방출 기구(30)에 압력을 가하고 가스가 많아짐에 따라 압력 방출 기구(30)가 받는 압력이 점점 커지고, 압력 방출 기구(30)는 압력이 임계값에 도달할 경우, 작동시켜 기체와 기타 고온고압 물질을 배터리 셀(7)의 외부로 방출함으로써 배터리 셀(7) 내부의 압력을 외부로 방출하여 배터리 셀(7)의 폭발, 화재를 방지한다.
본 출원의 실시예는 하우징(21)의 제1 측판(212)에 제1 유동 통로를 설치함으로써 배터리 셀(7)이 열폭주 시에 방출하는 기체를 수용 공간(218)으로부터 압력 방출 기구(30)까지 유도하여 압력 방출 기구(30)를 즉시로 작동시켜 가스를 방출하도록 하여 배터리 셀(7)의 열폭주 시의 배기 속도를 향상시키고 배터리 셀(7)의 안전성을 향상시킨다.
도 5는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이고; 도 6은 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 측면 개략도이고; 도 7은 도 6에 나타낸 도 5의 실시예의 하우징을 사용한 배터리 셀의 B-B곳에서의 단면 개략도이고; 도 8은 도 7에 나타낸 배터리 셀의 C곳에서의 확대 개략도이고; 도 9는 도 7에 나타낸 배터리 셀의 D곳에서의 확대 개략도이고; 도 10은 도 6에 나타낸 도 5의 실시예의 하우징을 사용한 배터리 셀의 E-E곳에서의 단면 개략도이고; 도 11은 도 10에 나타낸 배터리 셀의 F곳에서의 확대 개략도이다.
도 5 내지 도 11을 참조하면, 일부 실시예에서, 제1 유동 통로는 제1 중간 유동 통로(215)와 제1 에지 유동 통로(216)를 포함하고; 제1 에지 유동 통로(216)는 제1 측판(212)의 내면(2120)의 원주 방향 에지를 따라 연장되고 수용 공간(218)과 서로 연통되고, 제1 중간 유동 통로(215)는 제1 에지 유동 통로(216)와 압력 방출 기구(30)를 서로 연통시킨다.
일부 실시예에서, 제1 중간 유동 통로(215)는 내면(2120)을 따라 연장되는 제1 중간 홈(2141)을 포함하고, 각 제1 중간 홈(2141)의 일단은 압력 방출 기구(30)와 연통되고, 타단은 제1 에지 유동 통로(216)와 연통된다. 배터리 셀(7)이 열폭주 시, 방출한 가스는 제1 중간 홈(2141)을 따라 수용 공간(218)으로부터 압력 방출 기구(30)까지 유도되어 배출할 수 있고, 전극 어셈블리(10)의 차폐로 인해 배기에 영항줄 수 없고 배터리 셀(7)이 열폭주 시의 배기 속도를 향상시키고 배터리 셀(7)의 안전성을 향상시키는 동시에 제1 중간 홈(2141)은 제1 측판(212)의 내면(2120)에 설치됨으로써 수용 공간(218)을 차지하지 않고 배터리 셀(7)의 에너지 밀도에 영향주지 않는다.
일부 실시예에서, 제1 중간 유동 통로(215)는 복수개의 제1 중간 홈(2141)을 포함하고, 각 제1 중간 홈(2141)은 압력 방출 기구(30) 및 제1 에지 유동 통로(216)와 연통된다. 복수개의 제1 중간 홈(2141)은 배터리 셀(7)이 열폭주 시의 배기 속도를 향상시키고 배터리 셀(7)의 안전성을 향상시키는 동시에 어느 하나의 제1 중간 홈(2141)이 막혀도 가스는 제1 에지 유동 통로(216)를 통하여 기타 제1 중간 홈(2141)까지 운동하고 압력 방출 기구(30)으로부터 배출할 수 있어 배기의 신뢰성을 향상시켰다. 동시에 제1 중간 홈(2141)은 제1 측판(212)의 내면에 설치되고 수용 공간(218)을 차지하지 않고 배터리 셀(7)의 에너지 밀도에 영향주지 않는다.
일부 실시예에서, 하우징(21)에 있는 복수개의 제1 중간 홈(2141)은 압력 방출 기구를 중심으로 주위를 향하여 발산되는 형상으로 연장된다.
구체적으로, 복수개의 제1 중간 홈(2141)은 공동으로 제1 중간 유동 통로(215)를 구성하였고, 복수개의 제1 중간 홈(2141)은 압력 방출 기구(30)를 중심으로 하여 주위를 향하여 발산되는 형상으로 연장된다. 발산되는 형상으로 연장되는 것은 복수개의 제1 중간홈(2141)이 압력 방출 기구(30)를 중심으로 하고, 복수개의 제1 중간 홈(2141)이 대체로 압력 방출 기구(30)의 중심을 축으로 하는 반경 방향을 따라 연장되는 것을 말한다. 복수개의 제1 중간 홈(2141)의 일단은 압력 방출 기구(30)와 서로 연통되고, 일부 실시예에서 복수개의 제1 중간 홈(2141)은 제1 압력 방출공(210)에 연결된다. 그 중에서 일부분의 제1 중간 홈(2141)의 타단은 인접한 제2 측판(213)의 부근에 연장되고, 일부분 제1 중간 홈(2141)의 타단은 제3 측판(211)의 부근에 연장된다.
일부 실시예에서, 제1 에지 유동 통로(216)는 제1 측판(212)의 내면(2120)의 원주 방향 에지 부위에 설치되고 원주 방향 에지를 따라 연장되는 제1 에지 홈(2142)을 포함하고, 각 제1 중간 홈(2141)은 모두 제1 에지 홈(2142)과 서로 연통된다. 제1 에지 홈(2142)을 설치함으로써 가스는 제1 에지 홈(2142)을 통하여 제일 가까운 제1 중간 홈(2141)까지 운동하여 압력 방출 기구(30)에 유도하여 배출할 수 있어, 기체의 운동 경로를 짧게 하여 배기가 원활해 지도록 하였고 배기 속도를 향상시켰다. 만약 어느 하나의 제1 중간 홈(2141)이 막히면 가스는 또한 제1 에지 홈(2142)을 통하여 기타의 제1 중간 홈(2141)까지 운동하여 배출할 수 있어 배기의 신뢰성을 향상시켰다. 일부 실시예에서, 제1 에지 홈(2142)은 전체적으로 연통된 고리형이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 하우징(21)은 제3방향(Y)을 따라 대향하여 설치되는 한 쌍의 제2 측판(213)을 포함하고 , 및 제2 방향(X)을 따라 대향하여 설치된 한 쌍의 제3 측판(211)을 포함한다. 제2 측판(213)과 제3 측판(211)은 모두 제1 측판(212)에 연결되고 인접되는 제2 측판(213)과 제3 측판(211)도 서로 연결되어 수용 공간(218)을 형성한다. 제2 방향(X)은 제1 방향(Z)과 제3 방향(Y)에 수직된다. 제3 방향(Y)은 제1 방향(Z)과 제2방향(Y)에 수직된다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 해당 실시예에서, 수용 공간(218)은 전극 어셈블리(10)와 각 제2 측판(213) 사이에 설치한 제1 간극(G1)을 포함하고, 인접되는 제2 측판(213)의 부근까지 연장되고, 일부분 제1 에지 홈(2142)은 제1 간극(G1)과 서로 연통된다. 수용 공간(218)은 또한 전극 어셈블리(10)와 각 제3 측판(211) 사이에 설치한 제2 간극(G2)을 포함하고, 제3 측판(211)의 부근까지 연장되고, 일부분 제1 에지 홈(2142)은 제2 간극(G2)과 서로 연통된다. 이렇게 설치함으로써 배터리 셀(7)이 열폭주 발생 시 가스는 제1 측판(212)의 원주 방향에서 각각 제1 간극(G1)과 제2 간극(G2)을 통과하여 제1 에지 홈(2142)을 따라 제1 중간 홈(2141)까지 유도 한 다음, 제1 중간 홈(2141)을 거쳐 압력 방출 기구(30)까지 운동할 수 있다. 또한, 전극 어셈블리(10) 내부에서 발생한 가스는 제1 중간 홈(2141)을 직접 거쳐 압력 방출 기구(30)에 진입 될 수도 있다. 이로써 배터리 셀(7)이 열폭주 발생 시의 배기 속도를 향상시키고 배터리 셀(7)의 안전성을 향상시킨다.
도 8을 참조하면, 수용 공간(218)은 전극 어셈블리(10)와 각 제2 측판(213) 사이에 설치한 제1 간극(G1)을 포함한다. 제1 에지 홈(2142)과 제1 간극(G1)은 서로 연통된다. 제1 중간 홈(2141)은 제1 에지 홈(2142)을 통하여 제1 간극(G1)과 서로 연통됨으로써 제1 중간 유동 통로(215)가 제1 에지 유동 통로(216)를 통하여 수용 공간(218)과의 연통을 달성한다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 일부 실시예에서, 제1 중간 유동 통로(215)가 압력 방출 기구(30)를 연통하는 위치로부터 적어도 일부분 길이의 제1 중간 유동 통로(215)의 깊이(H)가 압력 방출 기구(30)에서 떨어져 있는 방향을 따라 점차적으로 감소된다.
구체적으로, 제1 중간 유동 통로(215)가 압력 방출 기구(30)를 연통하는 위치로부터, 제1 중간 유동 통로(251)를 구성하는 각 제1 중간 홈(2141)의 제3 방향(Y)을 따른 적어도 일부분의 길이에서, 제1 중간 홈(2141)의 깊이(H)는 압력 방출 기구(30)에서 떨어져 있는 방향을 따라 점차적으로 감소된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 적어도 일부분의 길이의 제1 중간 홈(2141)의 깊이(H)가 압력 방출 기구(30)에 가까운 방향을 따라 점차적으로 증가되고, 압력 방출 기구(30)의 배기 방향으로 경사진 경사면을 형성하고, 가스를 압력 방출 기구(30)까지 유도하여 배출하는데 더 유리하고 배기 속도를 향상시킨다. 경사면은 직선 또는 호선으로 경사될 수 있다.
일부분 길이라는 것은 깊이(H)가 변화하는 부분이 단지 제1 중간 유동 통로(215)가 제3 방향(Y)에서 압력 방출 기구(20)와 서로 연결되는 일부분 길이를 차지하는 것을 의미하고, 기타 일부분 길이의 제1 중간 유동 통로(215)의 깊이는 변하지 않는다. 다른 일부 실시예에서, 제1 중간 유동 통로(215)는 제1 중간 유동 통로(215)의 전체 길이에서 깊이(H)가 변화될 수도 있다.
제1 중간 유동 통로(215)가 압력 방출 기구(30)에 연통되는 위치는 제1 중간 유동 통로(215)가 압력 방축 기구(30)의 에지까지 연결되는 위치를 의미한다. 하우징(21)에 제1 압력 방출공(210)이 설치된 경우, 제1 중간 유동 통로(215)가 압력 방출 기구(30)에 연통되는 위치는 제1 중간 유동 통로(215)가 제1 압력 방출공(210)까지 연결되는 위치을 의미한다.
도 10과 도 11을 참조하면, 전극 어셈블리(10)와 각 제3 측판(211)사이에 제2 간극(G2)을 형성하고, 제1 에지 홈(2142)과 제2 간극(G2)는 서로 연통된다. 제1 중간 홈(2141)은 제1 에지 홈(2142)을 통하여 제2 간극(G2)과 연통됨으로써 제1 중간 유동 통로(215)가 제1 에지 유동 통로(216)를 통하여 수용 공간(218)과 연통되는 것을 달성한다. 더 나아가서 배터리 셀(7)이 발생한 가스가 너무 많아 하우징(21) 내부의 압력이 상승하여 임계값에 도달할 경우, 가스는 제2 간극(G2)을 거친 후 전극 어셈블리(10)의 저애를 받지 않고 복수개의 제1 중간 홈(2141)을 거쳐 압력 방출 기구(30)까지 운동하여 배출할 수 있다.
또한, 일부 실시예에서 전극 어셈블리(10) 내부의 가스는 직접 제1 중간 유동 통로(215) 압력 방출 기구(30)에 진입할 수 있다.
도 12는 본 출원의 다른 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이다.
도 12를 참조하면, 해당 실시예에서 도5의 실시예 중의 하우징(21)과의 구별점은, 제1 중간 유동 통로(215)를 구성하는 복수개의 제1 중간 홈(2141)은 적어도 두개의 서로 평행되는 제1 중간 홈(2141)을 포함한다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 제1 중간 유동 통로(215)는 두개의 제3 방향(Y)을 따라 연장되는 제1 중간 홈(2141)과 두개의 제2 방향(X)을 따라 연장되는 제1 중간 홈(2141)을 포함한다. 각 제1 중간 홈(2141)은 모두 압력 방출 기구(30) 및 제1 에지 홈(2142)과 연통된다. 제1 중간 홈(2141)의 개수는 2개에 제한되지 않고, 그의 연장 방향도 제3 방향(Y) 또는 제2 방향(X)에 제한되지 않는다.
도 13은 본 출원의 또 다른 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 도5의 실시예 중의 하우징(21)과의 구별점은, 제1 에지 홈(2142)은 연속적으로 설치되지 않고 노치 링 형태 또는 제1 에지 홈(2142)이 원주 방향 에지를 따라 이격 설치되는 복수개의 서브 홈을 포함하고, 각 서브 홈은 제1 중간 홈(2141)을 통하여 압력 방출 기구(30)에 연통된다.
도 14는 본 출원의 또 다른 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이고; 도 15는 도 6에 나타낸 도 14의 실시예의 하우징을 사용한 배터리 셀의 E-E곳에서의 단면 개략도의 부분 확대 개략도이다.
도 14, 도 15에 나타낸 바와 같이, 일부 실시예에서 하우징(21)에서 제1 측판(212)의 내면에 수용 공간(128)으로 돌출한 제1 돌기부(2143)가 형성되어 있고, 제1 돌기부(2143)는 내면(2120)에서 떨어진 상단면(2140)이 있고, 제1 중간 유동 통로(215)와 제1 에지 유동 통로(216)는 제1 돌기부(2143)의 상단면(2140)과 내면(2120) 사이의 공간을 형성한다. 해당 실시예에서 제1 돌기부(2143)의 상단면(2140)은 전극 어셈블리(10)를 지지하고 제1 돌기부(2143)의 상단면(2140)과 내면(2120) 사이의 공간 중에 제1 중간 유동 통로(215)와 제1 에지 유동 통로(216)를 형성하고 배터리 셀(7)이 열폭주 시의 배기 속도를 향상시키고, 배터리 셀(7)의 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서 도 14를 참조하면, 제1 중간 유동 통로(215)는 복수개의 압력 방출 기구(30)와 연통되는 제1 중간 서브 유동 통로(2151)를 포함하고; 제1 돌기부(2143)는 복수개 설치되고, 복수개의 제1 돌기부(2143)는 압력 방출 기구(30)를 중심으로 주위를 향하여 발산되는 형상으로 연장되고 서로 이격되며, 두 개의 인접한 제1 돌기부(2143)와 내면(2120) 사이에 하나의 상기 제1 중간 서브 유동 통로(2151)가 형성된다. 압력 방출 기구(30)에서 떨어져 있는 각 제1 돌기부(2143)의 단부와 하나의 인접한 제2 측판(213) 또는 하나의 인접한 제3 측판(211) 사이에 제5 간극(G5)이 설치되고, 가스는 제1 측판(212)의 에지의 원주 방향을 따라 운동하여 제1 에지 유동 통로(216)를 형성할 수 있다. 또한, 만약 어느 하나의 제1 중간 서브 유동 통로(2151)가 막히면 가스는 제1에지 유동 통로(216)를 통하여 기타 제1 중간 서브 유동 통로(2151)까지 운동하여 배출되고 배기의 신뢰성을 제고하였다.
구체적으로 인접되는 두개의 제1 돌기부(2143)와 내면(2120) 사이에 하나의 제1 중간 서브 유동 통로(2151)를 형성하고, 복수개의 제1 중간 서브 유동 통로(2151)는 압력 방출 기구(30)를 중심으로 주위를 향하여 발산되는 형상으로 연장되고 서로 이격된다. 발산되는 형상으로 연장되는 것은 복수개의 제1 중간 서브 유동 통로(2151)가 압력 방출 기구(30)를 중심으로, 복수개의 제1 중간 서브 유동 통로(2151)가 대체로 압력 방출 기구(30)의 중심점을 축으로 하는 반경 방향을 따라 연장되는 것을 이미한다. 복수개의 제1 중간 서브 유동 통로(2151)의 일단은 압력 방출 기구(30)와 서로 연통되고, 일부 실시예에서, 복수개의 제1 중간 서부 유동 통로(2151)는 제1 압력 방출공(210)에 연결된다. 여기서, 일부분의 제1 중간 서부 유동 통로(2151)의 타단은 하나의 제2 측판(213)의 부근에 연장되고, 제1 간극(G1)과 연통되고, 일부분 제1 중간 서브 유동 통로(2151)의 타단은 하나의 제3 측판(211)의 부근에 연장되고, 제2 간극(G2)과 연통된다. 인접되는 제1 중간 서브 유동 통로(2151)사이는 제5 간극(G5)을 통하여 연통될 수도 있다.
도 8과 도11에 나타낸 바와 같이, 해당 실시예에서, 수용 공간(218)은 전극 어셈블리(10)와 각 제2 측판(213)사이에 설치되는 제1 간극(G1)을 포함하고,하나의 제2 측판(213)의 부근에 연장되는 일부분의 제1 중간 서브 유동 통로(2151)와 제1 간극(G1)이 서로 연통된다. 수용 공간(218)은 또한 전극 어셈블리(10)과 각 제3 측판(211)사이에 설치되는 제2 간극(G2)을 포함하고, 하나의 제3 측판(211)의 부근에 연장되는 일부분의 제1 중간 서브 유동 통로(2151)와 제2 간극(G1)이 서로 연통된다.이와 같이 배터리 셀(7)이 열폭주 발생 시, 가스는 압력 방출 기구(30)의 원주 방향에서 제1 중간 유동 통로(215)를 따라 압력 방출 기구(30)의 위치까지 유도될 수 있고, 배터리 셀(7)이 열포주 발생 시의 배기 속도를 향상시키고 배터리 셀(7)의 안전성을 향상시킨다. 또한, 만약 어느 하나의 제1 중간 서브 유통 도로(2151)가 막히면 가스는 제1 에지 유동 통로(216)를 통하여 기타의 제1 중간 서브 유통 도로(2151)까지 운동하여 배출할 수 있어 배기의 신뢰성을 제고하였다.
또한, 일부 실시예에서, 전극 어셈블리(10) 내부에서 발생한 기체는 직접 제1 중간 서브 유동 통로(2151) 압력 방출 기구(30)에 진입될 수 있다.
또한, 도12 내지 도 14의 실시예에서도 도 9의 실시예를 참고할 수 있고, 제1 중간 유동 통로(215)가 압력 방출 기구(30)에 연통하는 위치로부터, 적어도 일부분 길이의 제1 중간 유동 통로(215)의 깊이(H)가 압력 방출 기구(30)에서 떨어져 있는 방향을 따라 점차적으로 감소된다.
이상의 실시예에서 제1 돌기부(2143)의 상단면(2140)에 절연층을 더 설치할 수 있고 절연층은 전극 어셈블리(10)와 하우징(21) 사이의 절연을 실현하고 별도로 지지 부재를 설치할 필요가 없으며 수용 공간(218)에 대한 점유를 감소하고, 배터리 셀(7)의 배기를 영향하지 않는 상황하에서 배터리 셀(7)의 에너지 밀도를 향상하는데 유리하다.
도 16은 본 출원의 다른 실시예에서 제공한 지지 부재가 설치된 배터리 셀의 구조 개략도이다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 해당 실시예에서 상기 실시예들과의 구별점은, 지지 부재(40)를 추가하였다. 지지 부재(40)는 전극 어셈블리(10)와 제1 측판(212)사이에 설치되고 전극 어셈블리(10)를 지지한다. 전극 어셈블리(10), 지지 부재(40)와 제1 측판(212)은 제1 방향(Z)을 따라 차례대로 배치된다. 예시적으로, 지지 부재(40)는 절연 재료로 작성되고 제1 측판(212)과 전극 어셈블리(10)를 절연 분리시킨다. 지지 부재(40)는 전극 어셈블리(10)를 지지함으로써 배터리 셀(7)의 진동시 전극 어셈블리(10)의 흔들림을 감소키킬 수 있고 전극 어셈블리(10)의 활성 물질의 탈락되는 리스크를 낮춘다.
지지 부재(40)는 전극 어셈블리(10)에 직접 기대어 전극 어셈블리(10)를 지지할 수 있고, 기타 부품을 통하여 전극 어셈블리(10)를 지지할 수도 있다. 예를 들면, 배터리 셀(7)은 전극 어셈블리(10)의 본체부(11)의 외측을 둘러싸는 절연막(50)을 더 포함하고, 절연막(50)의 일부분은 지지 부재(40)와 전극 어셈블리(10) 사이에 위치되며, 지지 부재(40)는 절연막(50)을 통하여 전극 어셈블리(10)를 지지한다. 지지 부재(40)는 대향하여 설치되는 제1 표면(41)과 제2 표면(42)을 구비하고 제1 표면(41)은 제1 측판(2120)을 마주하고, 제2 표면(42)은 전극 어셈블리(10)를 마주한다.
일부 실시예에서, 지지 부재(40)는 제1 측판(212)에 접촉 기대어 있고, 예를 들면, 도 5 내지 도 11의 실시예에서, 지지 부재(40)는 전극 어셈블리(10)의 중력 작용하에서 제1 측판(212)에 접촉 기댈 수 있고, 제1측판(212)의 내면(2120)과 서로 접촉된다. 도 8을 참조하면, 지지 부재(40)는 제3 방향(Y)에서 제3 측판(213)사이와 제3 간극(G3)을 형성하고, 또한 도 11의 실시예를 참고하면, 지지 부재(40)는 제2 방향(X)에서 인접한 제2 측판(211) 사이와 제4 간극(G4)를 형성한다. 제1 간극(G1)은 제3 간극(G3)을 통하여 제1 에지 유동 통로(216)와 서로 연통된다. 제2 간극(G2)은 제4 간극(G4)을 통하여 제1 에지 유동 통로(216)와 서로 연통된다.
지지 부재(40)는 제1 방향(Z)에서 제1 측판(212)과 이격 설치된다. 예를 들면, 도 14, 도15의 실시예에서, 지지 부재(40)는 제1 돌기부(2143) 표면에 방치할 수 있고, 제1 측판(212)의 내면(2120) 사이와 이격 설치된다.
도 17은 본 출원의 다른 실시예에서 제공한 배터리 셀의 지지 부재의 구조 개략도이고; 도 18은 본 출원의 또 다른 실시예에서 제공한 배터리 셀의 지지 부재의 구조 개략도이고; 도 19는 본 출원의 또 다른 실시예에서 제공한 배터리 셀의 지지 부재의 구조 개략도이고;
일부 실시예에서, 지지 부재(40)에 제2 유동 통로가 설치되고, 제2 유동 통로는 제1 중간 유동 통로(215) 및 수용 공간(218)과 연통된다. 지지 부재(40)에 제2 유동 통로를 형성함으로써 제1 중간 유동 통로(215)와 수용 공간(218)을 연통시킴으로써, 배기의 유동 통로 면적을 크게 하고 배기 속도를 향상시킨다.
도 17을 참조하면, 일부 실시예에서, 제2 유동 통로는 제1 방향(Z)을 따라 지지 부재(40)를 관통하는 제1 통공(401)을 포함하고, 제1 통공(401)이 제1 방향(Z)에서 제1 중간 유동 통로(215) 및 수용 공간(218)과 연통된다. 제1 통공(401)을 통하여, 전극 어셈블리(10) 내부에서 발생한 가스는 제1 통공(401)을 통하여 지지 부재(40)를 관통하여 직접 제1 중간 유동 통로(215)에 진입할 수 있고 배기 속도를 향상시킨다.
도 18에 나타낸 바와 같이, 일부 실시예에서, 제2 유동 통로와 제1 유동 통로의 형태는 서로 매칭된다. 제2 유동 통로와 제1 유동 통로의 형태가 매칭되는 것은, 조합한 후 배기의 유동 통로의 횡단면적을 증대하고 배기 속도를 향상시킨다. 구체적으로 제2 유동 통로와 제1 중간 유동 통로(215) 및 제1 에지 유동 통로(216)의 형태가 서로 매칭되고 조합한 후 배기 유통 통로의 횡단면적을 증대하고 배기 속도를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제2 유동 통로는 제1 표면(41)에 설치되는 제2 중간 유동 통로(402)를 포함하고, 제2 중간 유동 통로(402)와 제1 간극(G1)/ 및/또는 제2 간극(G2)이 연통되고, 제2 중간 유동 통로(402)와 제1 중간 유동 통로(215)의 형태가 일치하다. 지지 부재(40)에 제1 간극(G1) 및/ 또는 제2 간극(G2)과, 및 제1 중간 유동 통로(215)와 연통되는 제2 중간 유동 통로(402)를 설치함으로써 배기의 유동 통로 면적을 증대하고, 배기 속도를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 지지 부재(40)에 제2 압력 방출공(43)이 설치되고, 제2 압력 방출공(43)과 하우징(21)에 있는 제1 압력 방출공(210)의 위치가 서로 대응된다. 제2 중간 유동 통로(402)는 제2 압력 방출공(43)을 중심으로 주위를 향하여 발산 형태로 연장된다. 제2 중간 유동 통로(402)는 제2 압력 방출공(43)을 제1 간극(G1) 및/또는 제2 간극(G2)와 연통된다.
일부 실시예에서, 지지 부재(40)의 원주 방향의 에지는 제2 에지 유동 통로(403)이 더 설치되고, 제2 에지 유동 통로(403)와 제1 에지 유동 통로(216)의 형태가 일치하다. 제1 측판(212) 에지 배기의 유동 통로 면적을 제고시키고 배기 속도를 향상시킨다.
도 19에 나타낸 바와 같이, 일부 실시예에서 지지 부재(40)에 제1 통공(401)과 제2 중간 유동 통로(402) 및 제2 에지 유동 통로(403)를 설치하였고, 제1 통공(401)과 제2 중간 유동 통로(402)는 서로 연통된다. 추가적으로 배기의 유동 통로 면적을 제고하기 배기 속도를 향상시킨다.
도 20은 본 출원의 또 다른 실시예에서 제공한 지지 부재와 절연막을 설치한 배터리 셀의 구조 개략도이고; 도 21은 본 출원의 또 다른 실시예에서 나타낸 절연막의 구조 개략도이다.
도 20 내지 도 21에 나타낸 바와 같이, 일부 실시예에서, 배터리 셀(7)은 전극 어셈블리(10)의 본체부(11)의 외측에 둘러싸는 절연막(50)을 더 포함하고, 절연막(50)의 일부분이 지지 부재(40)와 전극 어셈블리(10) 사이에 위치되고, 지지 부재(40)는 절연막(50)을 통하여 전극 어셈블리를 지지한다. 지지 부재(40)는 대향하여 설치되는 제1 표면(41)과 제2 표면(42)을 구비하고, 제1 표면(41)은 제1 측판(2120)을 마주하고, 제2 표면(42)은 절연막(50)을 마주한다.
일부 실시예에서, 절연막(50)은 전극 어셈블리(10)의 일부분을 둘러싸고, 전극 어셈블리(10)와 하우징(21)을 분리하고; 절연막(50)은 전극 어셈블리(10)와 지지 부재(40) 사이의 제1 측막(501)을 포함하고, 제1 측막(501)은 제2 통공(5011)을 구비하고, 제2 통공(5011)과 지지 부재(40)의 제1 통공(401) 및 제2 압력 방출공(43)은 제1 방향(Z)에서의 투영이 중첩되지 않는다. 절연막(50)의 제1 측막(501)의 제2 통공(5011)과 지지 부재(40)의 제1 통공(401) 및 제2 압력 방출공(43)은 제1 방향(Z)에서의 투영이 중첩되지 않고 전극 어셈블리(10)와 하우징(21)의 제1 측판(212)이 직접 접촉하는 것을 피면할 수 있고, 전극 어셈블리(10)와 제1 측판(212) 사이의 신뢰성 있는 절연을 달성하는 동시에 제1 통공(401)과 제2 통공(5011)을 통하여 수용 공간(218)과 제1 중간 유동 통로(215)의 연통을 달성함으로써 배기 속도를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 도 21과 도8에 나타낸 바와 같이, 제1 측막(501)은 절연막(50)이 제1 방향(Z)에서의 일측에 위치된다. 절연막(50)이 제3 방향(Y)에서 대향 설치되는 제3 측막(502)이 설치되고, 제3 측막(502)이 제1 측막(501)에 접근되는 위치에 개구(510)가 설치되고, 분리막(50)으로 둘러싸인 전극 어셈블리(10) 내에 발생한 기체는 제2 통공(5011)과 제1 통공(402)을 통하여 제1 중간 유동 통로(215)에 연결되고, 다른 한 면으로는, 개구(510)와 제1 간극(G1), 제3 간극(G3)을 통하여 제1 에지 유동 통로(216)에 연결가능하며 더 나아가서 압력 방출 기구(30)를 통하여 배출되고 배기의 유동 통로 면적을 제고시키고 배기 속도를 향상시킨다.
도 22는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 제조방법의 프로세스 개략도이다.
도 22에 나타낸 바와 같이, 본 출원의 실시예의 배터리 셀의 제조방법은 전극 어셈블리를 제공하는 단계(S100); 하우징을 제공하는 단계(S200)로서, 하우징은 상기 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치되고, 하우징은 제1 방향을 따른 일측에 위치하는 제1 측판을 포함하는 단계; 제1 측판에 설치되는 압력 방출 기구를 제공하는 단계(S300); 하우징을 밀봉시키기 위한 커버 어셈블리를 제공하는 단계(S400) 및 전극 어셈블리, 하우징, 압력 방출 기구 및 커버 어셈블리를 조립하여 배터리 셀을 형성하는 단계(S400)를 포함하고; 하우징을 제공하는 단계(S200)는, 하우징의 제1 측판의 내면에 내면을 따라 연장되는 제1 유동 통로를 형성하는 단계를 포함하고, 제1 유동 통로는 수용 공간 내의 가스를 압력 방출 기구로 유도함으로써 압력이 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구를 작동시켜 압력을 방출하도록 하고; 제1 유동 통로는 제1 중간 유동 통로와 제1 에지 유동 통로를 포함하고; 제1 에지 유동 통로는 제1 측판의 내면의 원주 방향 에지를 따라 연장되고 수용 공간과 서로 연통되고, 제1 중간 유동 통로는 상기 제1 에지 유동 통로와 상기 압력 방출 기구를 서로 연통시킨다.
설명해야 할 것은 상기 배터리 셀의 제조방법을 통하여 제조해 낸 배터리 셀의 관련 구조는 상기 실시예에서 제공한 배터리 셀을 참조할 수 있다.
상기 배터리 셀의 제조방법에 따라 배터리 셀을 조립할 시 상기 절차에 따라 진행하지 않아도 되고 다시 말하면 실시예에서 언급한 절차에 따라 진행하여도 되고, 실시예에서 언급한 순서에 따라 수행하지 않아도 되며 혹은 약간의 절차를 동시에 수행하여도 된다. 예를 들면, 단계(S100), (S200), (S300), (S400)의 수행는 선후를 가리지 않고 동시에 진행하여도 된다.
도 23은 본 출원의 일부 실시예에서 제공한 배터리 셀의 제조 시스템의 개략성 블록도이다.
도 23에 나타낸 바와 같이, 본 출원의 실시예의 배터리 셀읜 제조 시스템(8)은 전극 어셈블리를 제공하기 위한 전극 어셈블리 제공 장치(81); 하우징을 제공하기 위한 하우징 제공 장치로서, 상기 하우징에는 상기 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치되고, 상기 하우징은 제1 방향을 따른 일측에 위치하는 제1 측판을 포함하는 상기 하우징 제공 장치(82); 제1 측판에 설치된 압력 방출 기구를 제공하기 위한 압력 방출 기구 제공 장치(83); 하우징을 밀봉시키기 위한 커버 에셈블리를 제공하기 위한 커버 어셈블리 제공 장치(84); 전극 어셈블리, 상기 하우징, 상기 압력 방출 기구와 상기 커버 어셈블리를 조립하여 배터리 셀을 형성하는 조립 장치(85)를 포함하고; 하우징의 제1 측판의 내면에 내면을 따라 연장되는 제1 유동 통로를 형성하고, 제1 유동 통로는 수용 공간 내의 가스를 상기 압력 방출 기구로 유도함으로써 압력이 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구를 작동시켜 압력을 방출하도록 하고; 제1 유동 통로는 제1 중간 유동 통로와 제1 에지 유동 통로를 포함하고; 제1 에지 유동 통로는 제1 측판의 내면의 원주 방향 에지를 따라 연장되고 수용 공간과 서로 연통되고, 제1 중간 유동 통로는 제1 에지 유동 통로와 압력 방출 기구를 서로 연통시킨다.
상기 제조 시스템을 통하여 제조한 배터리 셀의 관련 구조는 상기 각 실시예에서 제공하는 배터리 셀을 참조할 수 있다.
설명해야 할 것은, 충돌되지 않는 상황하에서 본 출원의 실시예 및 실시ㅣ예 중의 특징은 서로 조합될 수 있다.
마지막으로 설명해야 할 것은, 상기 실시예는 단지 본 출원의 기술 방안을 설명하기 위한 것이고 이에 대해 한정하려는 것이 아니며 상기 실시예를 통하여 본 출원에 대해 상세히 설명하였으나, 당업자의 기술자는 상기 각 실시예에 기재된 기술 방안을 수정할 수 있고 그 중의 일부 기술 특징에 대해 동등 대체할 수 있는 바 이런 수정과 대체는 대응되는 기술 방안의 주지가 본 출원의 각 실시예의 기술 방안의 사상과 범위에서 탈리되지 아니한다.
1-차량, 2-배터리, 3-제어기, 4-모터, 5-케이스 바디, 6-배터리 모듈, 7-배터리 셀, 10-전극 어셈블리, 11-본체부, 12-탭부, 13-집전 부품, 20-외각 어셈블리, 21-하우징, 22-커버 어셈블리, 30-압력 방출 기구, 40-지지 부재, 41-제1 표면, 42-제2 표면, 50-절연막, 51- 제1 케이스 바디부, 52- 제2 케이스 바디부, 53-수용 공간, 210-제1 압력 방출공, 211-제3 측판, 212-제1 측판, 213-제2 측판, 215- 제1 중간 유동 통로, 216- 제1 에지 유동 통로, 218-수용 공간, 221-엔드 캡, 222-전극 단자, 401-제1 통공, 402-제2 중간 유동 통로, 501-제1 측막, 503-제3 측막, 2120-내면, 2140-상단면, 2141-제1 중간 홈, 2142- 제1 에지 홈, 2143-제1 돌기부, 2151-제1 중간 서브 유동 통로

Claims (18)

  1. 배터리 셀에 있어서,
    전극 어셈블리,
    상기 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치되고, 제1 방향을 따른 일측에 위치한 제1 측판을 포함하는 하우징,
    상기 제1 측판에 설치되는 압력 방출 기구,
    상기 하우징을 밀봉시키기 위한 커버 어셈블리를 포함하고;
    상기 하우징의 상기 제1 측판의 내면에 상기 내면을 따라 연장되는 제1 유동 통로가 설치되고, 상기 제1 유동 통로는 상기 수용 공간 내의 가스를 상기 압력 방출 기구로 유도함으로써 압력이 임계값에 도달할 경우, 상기 압력 방출 기구를 작동시켜 상기 압력을 방출하도록 하고;
    상기 제1 유동 통로는 제1 중간 유동 통로와 제1 에지 유동 통로를 포함하고, 상기 제1 에지 유동 통로는 상기 제1 측판의 상기 내면의 원주 방향 에지를 따라 연장되고 상기 수용 공간과 서로 연통되며, 상기 제1 중간 유동 통로는 상기 제1 에지 유동 통로와 상기 압력 방출 기구를 서로 연통시키는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 중간 유동 통로는 상기 제1 측판의 상기 내면에 설치되는 제1 중간 홈을 포함하고, 상기 제1 중간 홈의 일단은 상기 압력 방출 기구와 연통되고 타단은 상기 제1 에지 유동 통로와 서로 연통되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 중간 홈은 복수개 설치되고, 상기 각 제1 중간 홈은 모두 상기 압력 방출 기구 및 상기 제1 에지 유동 통로와 연통되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  4. 제3항에 있어서,
    적어도 두 개의 상기 제1 중간 홈은 서로 평행되고; 또는
    상기 복수개의 제1 중간 홈은 상기 압력 방출 기구를 중심으로 주위를 향하여 발산되는 형상으로 연장되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 에지 유동 통로는 상기 제1 측판의 상기 내면의 원주 방향 에지에 설치되고 상기 원주 방향 에지를 따라 연장되는 제1 에지 홈을 포함하고, 상기 각 제1 중간 홈은 모두 상기 제1 에지 홈과 서로 연통되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 에지 홈은 링 형태 또는 노치 링 형태이거나, 또는 상기 제1 에지 홈은 상기 원주 방향 에지를 따라 이격 설치되는 복수개의 서브 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 측판의 내면에 상기 수용 공간을 향하여 돌출되는 제1 돌기부가 형성되고, 상기 제1 돌기부는 상기 내면에서 떨어져 있는 윗면을 구비하고, 상기 제1 중간 유동 통로와 상기 제1 에지 유동 통로는 상기 제1 돌기부의 윗면과 상기 내면 사이의 공간에 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 중간 유동 통로는 복수개의 제1 중간 서브 유동 통로를 포함하고, 상기 제1 돌기부는 복수개 설치되고, 상기 복수개의 제1 돌기부는 상기 압력 방출 기구를 중심으로 주위를 향하여 발산되는 형상으로 연장되고 서로 이격되며, 두 개의 인접한 제1 돌기부와 상기 제1 측판의 상기 내면 사이에 하나의 상기 제1 중간 서브 유동 통로가 형성되고;
    상기 하우징은 제2 방향에 위치하여 대향하여 설치되는 한 쌍의 제2 측판을 포함하고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직되며;
    상기 하우징은 제3 방향에 위치하여 대향하여 설치되는 한 쌍의 제3 측판을 더 포함하고, 상기 제3 방향은 상기 제1방향과 상기 제2 방향에 수직되고;
    상기 압력 방출 기구에서 떨어져 있는 상기 각 제1 돌기부의 단부와 하나의 인접한 제2 측판 또는 하나의 인접한 제3 측판 사이에 간격이 설치되고, 상기 간격은 상기 제1 에지 유동 통로의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1 돌기부의 상기 윗면에 절연층이 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 중간 유동 통로가 상기 압력 방출 기구에 연통되는 위치로부터 적어도 일부 길이의 상기 제1 중간 유동 통로의 깊이는 상기 압력 방출 기구에서 떨어져 있는 방향을 따라 점차적으로 감소되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 측판과 상기 전극 어셈블리 사이에 설치되어 상기 전극 어셈블리를 지지하기 위한 지지 부재를 더 포함하고; 상기 지지 부재는 대향하여 설치되는 제1 표면과 제2 표면을 구비하고, 상기 제1 표면은 상기 제1 측판을 마주하고, 상기 제2 표면은 상기 전극 어셈블리를 마주하며; 상기 지지 부재의 상기 제1 표면에 제2 유동 통로가 설치되고; 상기 제2 유동 통로는 상기 제1 중간 유동 통로와 상기 수용 공간을 연통시키는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  12. 제11항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 유동 통로와 상기 제1 유동 통로의 형태는 서로 매칭되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 지지 부재는 상기 제1 방향을 따라 상기 지지 부재를 관통하는 제1 통공을 포함하고, 상기 제1 통공은 상기 제1 중간 유동 통로와 상기 수용 공간을 연통시키는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리의 일부분을 둘러싸고 상기 전극 어셈블리와 상기 하우징을 분리시키기 위한 절연막을 더 포함하고; 상기 절연막은 상기 전극 어셈블리와 상기 지지 부재 사이에 위치하는 제1 측막을 포함하고;
    상기 제1 측막은 상기 제1 방향을 따라 상기 제1 측막을 관통하는 제2 통공을 포함하고, 상기 제2 통공과 상기 제1 통공은 상기 제1 방향에서의 투영은 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  15. 제1항 내지 제14항 중의 어느 하나의 배터리 셀을 포함하는 배터리.
  16. 제15항의 배터리를 포함하는 전기 장치.
  17. 배터리 셀의 제조방법에 있어서,
    전극 어셈블리를 제공하는 단계;
    하우징을 제공하는 단계로서, 상기 하우징은 상기 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치되고, 상기 하우징은 제1 방향을 따른 일측에 위치하는 제1 측판을 포함하는 단계;
    상기 제1 측판에 설치되는 압력 방출 기구를 제공하는 단계;
    상기 하우징을 밀봉시키기 위한 커버 어셈블리를 제공하는 단계를 포함하고;
    상기 하우징을 제공하는 단계는, 상기 하우징의 상기 제1 측판의 내면에 상기 내면을 따라 연장되는 제1 유동 통로를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 유동 통로는 상기 수용 공간 내의 가스를 상기 압력 방출 기구로 유도함으로써 압력이 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구를 작동시켜 압력을 방출하도록 하고; 상기 제1 유동 통로는 제1 중간 유동 통로와 제1 에지 유동 통로를 포함하고; 상기 제1 에지 유동 통로는 상기 제1 측판의 상기 내면의 원주 방향 에지를 따라 연장되고 상기 수용 공간과 서로 연통되고, 상기 제1 중간 유동 통로는 상기 제1 에지 유동 통로와 상기 압력 방출 기구를 서로 연통시키는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 제조방법.
  18. 배터리 셀의 제조 시스템에 있어서,
    전극 어셈블리를 제공하기 위한 전극 어셈블리 제공 장치;
    하우징을 제공하기 위한 하우징 제공 장치로서, 상기 하우징에는 상기 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치되고, 상기 하우징은 제1 방향을 따른 일측에 위치하는 제1 측판을 포함하는 상기 하우징 제공 장치;
    상기 제1 측판에 설치하기 위한 압력 방출 기구를 제공하기 위한 압력 방출 기구 제공 장치;
    상기 하우징을 밀봉시키기 위한 커버 에셈블리를 제공하기 위한 커버 어셈블리 제공 장치;
    상기 전극 어셈블리, 상기 하우징, 상기 압력 방출 기구와 상기 커버 어셈블리를 조립하여 상기 배터리 셀을 형성하는 조립 장치를 포함하고;
    상기 하우징의 상기 제1 측판의 내면에 상기 내면을 따라 연장되는 제1 유동 통로를 형성하고, 상기 제1 유동 통로는 상기 수용 공간 내의 가스를 상기 압력 방출 기구로 유도함으로써 압력이 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구를 작동시켜 압력을 방출하도록 하고; 상기 제1 유동 통로는 제1 중간 유동 통로와 제1 에지 유동 통로를 포함하고; 상기 제1 에지 유동 통로는 상기 제1 측판의 상기 내면의 원주 방향 에지를 따라 연장되고 상기 수용 공간과 서로 연통되고, 상기 제1 중간 유동 통로는 상기 제1 에지 유동 통로와 상기 압력 방출 기구를 서로 연통시키는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 제조 시스템.
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