KR20230035667A - 배터리 셀 및 그 제조방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기장치 - Google Patents

배터리 셀 및 그 제조방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기장치 Download PDF

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샤오보 천
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Abstract

본 출원의 실시예는 배터리 셀 및 그의 제조 방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기장치를 제공한다. 본 실시예의 배터리 셀은, 전극 어셈블리, 하우징, 압력 릴리프 기구 및 커버 어셈블리를 포함한다. 그중, 하우징에는 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치된다. 하우징은, 제1 방향으로 일측에 위치하는 제1 측판을 포함한다. 압력 릴리프 기구는, 제1 측판 상에 설치된다. 커버 어셈블리는, 하우징을 밀봉하기 위한 것이다. 그중, 하우징의 제1 측판의 내표면에는 내표면을 따라 연장된 제1 러너가 설치되며, 제1 유로는, 수용 공간 내의 기체를 압력 릴리프 기구로 가이드하여, 압력 릴리프 기구로 하여금 압력이 임계치에 도달할 시 작동되어 압력을 방출하도록 하기 위한 것이다. 본 출원은 배터리 셀의 열폭주 시의 배기 레이트를 향상시키고, 배터리 셀의 안전성을 향상시킬 수 있다.

Description

배터리 셀 및 그 제조방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기장치
본 출원은 배터리 기술분야에 관한 것으로, 특히 배터리 셀 및 그의 제조 방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기장치에 관한 것이다.
배터리 셀은 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 배터리카트, 전기차, 전기비행기, 전기선박, 전동완구 자동차, 전동완구 선박, 전동완구 비행기와 전동공구 등과 같은 전자 장비에 광범위하게 사용된다. 배터리 셀은 니켈카드뮴 배터리 셀, 니켈수소 배터리 셀, 리튬이온 배터리 셀 및 2차 알칼리성 아연망간 배터리 셀 등을 포함할 수 있다.
배터리 기술의 발전에서, 배터리 셀의 성능을 향상시키는 것 외에, 안전 문제도 무시할 수 없는 문제이다. 배터리 셀의 안전 문제가 보장되지 않는다면, 해당 배터리 셀을 사용할 수 없다. 따라서, 어떻게 배터리 셀의 안전성을 강화할 것인지가, 배터리 기술에서 시급히 해결해야 할 기술 과제이다.
본 출원의 실시예는 배터리 셀의 안전성을 강화할 수 있는 배터리 셀 및 그의 제조 방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기장치를 제공한다.
본 출원의 제1 측면에 있어서, 본 출원의 실시예는 전극 어셈블리, 하우징, 압력 릴리프 기구 및 커버 어셈블리를 포함하는 배터리 셀을 제공한다. 그중, 하우징에는 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치되고; 하우징은, 제1 방향으로 일측에 위치하는 제1 측판을 포함하며; 압력 릴리프 기구는 제1 측판 상에 설치되며; 커버 어셈블리는, 하우징을 밀봉하기 위한 것이며; 그중, 하우징의 제1 측판의 내표면에는 내표면을 따라 연장된 제1 유로가 설치되며, 제1 유로는, 수용 공간 내의 기체를 압력 릴리프 기구로 가이드하여, 압력 릴리프 기구로 하여금 압력이 임계치에 도달할 시 구동되어 압력을 방출하도록 하기 위한 것이다.
상술한 방안에서, 본 출원의 실시예는 하우징의 제1 측판 상에 제1 유로를 설치함으로써, 배터리 셀의 열폭주 시에 방출한 기체를 수용 공간으로부터 압력 릴리프 기구로 가이드하여, 압력 릴리프 기구로 하여금 제때에 구동되어 기체를 방출하도록 할 수 있으며, 배터리 셀의 열폭주 시의 배기 레이트를 향상시키고, 배터리 셀의 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제1 유로는, 제1 측판의 내표면 상에 설치되어 제1 측판의 내표면을 따라 연장된 복수 개의 제1 요홈을 포함하며, 각 제1 요홈의 일단은 압력 릴리프 기구와 연통된다. 제1 유로를 복수 개의 제1 요홈으로 설치하고, 각 제1 요홈은 압력 릴리프 기구와 연통되며, 배터리 셀에 열폭주가 발생할 경우, 방출된 기체는 제1 요홈을 따라 수용 공간으로부터 압력 릴리프 기구로 가이드되어 배출되며, 배터리 셀의 열폭주 시의 배기 레이트를 향상시키고, 배터리 셀의 안전성을 향상시키며, 동시에 제1 요홈이 제1 측판의 내표면에 설치되어, 수용 공간을 점용하여 배터리 셀의 에너지 밀도에 영향을 주지 않는다.
일부 실시예에서, 복수 개의 제1 요홈은 서로 평행하며, 제1 요홈의 길이 방향 상에서의 배기 효율을 향상시키는데 용이하다. 또는 복수 개의 제1 요홈은 압력 릴리프 기구를 중심으로 사방으로 발산상으로 연장되며, 압력 릴리프 기구의 둘레 방향 상에서의 배기 효율을 향상시키는데 용이하다.
일부 실시예에서, 제1 측판의 내표면 상에는 수용 공간으로 돌출된 돌출부가 형성되며, 돌출부는 내표면으로부터 멀리하는 상부면을 가지며, 제1 유로는 돌출부의 상부면과 내표면 사이의 공간에 형성된다. 해당 실시예에서, 돌출부의 상부면은 전극 어셈블리를 지지하기 위한 것이며, 돌출부의 상부면과 내표면 사이의 공간에 제1 유로를 형성함으로써, 배터리 셀의 열폭주 시의 배기 레이트를 향상시키고, 배터리 셀의 안전성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 유로는, 압력 릴리프 기구와 연통되는 복수 개의 서브 유로를 포함하며; 돌출부는 복수 개이며, 복수 개의 돌출부는 디컴프레이션 기구를 중심으로 사방으로 발산상으로 연장되고 서로 이격되어 있으며, 2개의 인접한 돌출부와 내표면 사이에는 하나의 상기 서브 유로가 형성된다. 복수 개의 돌출부가 디컴프레이션 기구를 중심으로 사방으로 발산상으로 연장되고 서로 이격되어 있어, 압력 릴리프 기구의 둘레 방향 상에서의 배기 효율을 향상시키는데 용이하다.
일부 실시예에서, 제1 유로는, 복수 개의 서브 유로 및 연결 유로를 포함하며; 돌출부는 복수 개이고, 각 돌출부는 대체적으로 제1 측판의 제2 방향으로 연장되며; 복수 개의 돌출부는 제1 측판의 제3 방향으로 간격을 두고 배열되고 서로 이격되어 있으며; 2개의 인접한 돌출부와 내표면 사이에는 하나의 서브 유로가 형성되며, 인접한 2개의 서브 유로는 연결 유로를 통해 서로 연통되며; 서브 유로 중의 적어도 하나는 연결 유로를 통해 압력 릴리프 기구와 연통되며; 제2 방향은 제1 방향에 수직되며; 제3 방향은 제1 방향 및 제2 방향에 수직된다. 제1 측판의 제2 방향으로 연장된 돌출부를 설치하고, 2개의 인접한 돌출부와 내표면 사이에 하나의 서브 유로를 형성하며, 연결 유로를 통해 서브 유로를 압력 릴리프 기구에 연결함으로써, 제2 방향 상에서의 배기 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 하우징은, 제2 방향에 위치한 대향 설치된 한쌍의 제2 측판을 포함하며; 각 돌출부가 제2 방향 상에서의 하나의 단부 및 인접한 하나의 제2 측판 사이에는 제3 갭이 설치되며, 제3 갭은 연결 유로의 적어도 일부분을 형성한다. 제3 갭을 설치하여 서브 유로를 압력 릴리프 기구에 연결하는 연결 유로의 일부분을 형성함으로써, 서브 유로의 기체를 연결 유로를 통해 압력 릴리프 기구로 신속하게 가이드하여 배출할 수 있다.
일부 실시에서, 적어도 하나의 돌출부는, 복수 개의 서브 돌출부를 포함하며, 서브 돌출부는 제2 방향으로 간격을 두고 설치되며, 인접한 서브 돌출부 사이에는 제4 갭이 형성되며, 제4 갭은 연결 유로의 적어도 일부분을 형성한다. 제4 갭을 설치하여 서브 유로를 압력 릴리프 기구에 연결하는 연결 유로의 일부분을 형성함으로써, 서브 유로의 기체를 연결 유로를 통해 압력 릴리프 기구로 신속하게 가이드하여 배출할 수 있다.
일부 실시에서, 돌출부는 제3 방향 상에서 압력 릴리프 기구로부터 멀리하는 방향으로 돌출된 원호형 또는 절선형으로 구성된다. 압력 릴리프 기구로부터 멀리하는 방향으로 돌출된 원호형 또는 절선형의 돌출부는, 배기 시 기류를 압력 릴리프 기구의 방향으로 가이드할 수 있으며, 기체를 신속하게 배출하는데 용이하다.
일부 실시예에서, 돌출부의 상부면 상에는 절연층이 설치되며, 절연층은, 전극 어셈블리와 하우징 사이의 절연을 구현하기 위한 것이며, 지지 부재를 추가로 설치할 필요가 없어, 공간에 대한 점용을 감소하며, 배터리 셀의 배기에 영향을 주지 않는 상황 하에, 배터리 셀의 에너지 밀도를 향상시키는데 용이하다.
일부 실시예에서, 하우징은, 제2 방향에 위치한 대향 설치된 한쌍의 제2 측판을 포함하며, 수용 공간은, 전극 어셈블리와 각 제2 측판 사이에 설치된 제1 갭을 포함하며; 제2 방향은 제1 방향에 수직되며; 하우징은, 제3 방향에 위치한 대향 설치된 한쌍의 제3 측판을 더 포함하며, 수용 공간은, 전극 어셈블리와 각 제3 측판 사이에 설치된 제2 갭을 더 포함하며; 제3 방향은 제1 방향 및 제2 방향에 수직되며; 제1 유로는 제1 갭 및/또는 상기 제2 갭과 서로 연통된다. 제1 유로가 제1 갭 및/또는 상기 제2 갭에 연통됨으로써, 제1 유로와 수용 공간의 연통을 구현한다.
일부 실시예에서, 제1 유로와 압력 릴리프 기구가 연통된 위치로부터 시작하여, 적어도 부분 길이의 제1 유로의 깊이는 압력 릴리프 기구로부터 멀리하는 방향으로 점차 감소된다. 따라서 적어도 부분 길이의 제1 유로의 깊이가 압력 릴리프 기구에 가까이 하는 방향으로 점차 증가하도록 하여, 압력 릴리프 기구의 배기 방향으로 경사진 경사면을 형성함으로써, 기체를 압력 릴리프 기구로 가이드하여 배출하는데 용이하고, 배기 효율을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 배터리 셀은, 제1 측판과 전극 어셈블리 사이에 설치되어, 전극 어셈블리를 지지하기 위한 지지 부재; 를 더 포함하며, 지지 부재 상에는 제2 유로가 설치되며, 제2 유로는 제1 유로 및 수용 공간을 연통한다. 지지 부재 상에 제2 유로를 형성하여, 제1 유로 및 수용 공간을 연통함으로써, 배기하는 유로 면적을 향상시키고, 배기 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 제2 유로는, 제1 방향으로 지지 부재를 관통하는 제1 비아 홀을 포함하며, 제1 비아 홀은 제1 유로 및 수용 공간을 연통한다.
일부 실시예에서, 하우징은, 제2 방향으로 대향 설치된 한쌍의 제2 측판을 포함하며, 수용 공간은, 전극 어셈블리와 각 제2 측판 사이에 설치된 제1 갭을 포함하며; 제2 방향은 제1 방향에 수직되며; 하우징은, 제3 방향에 위치한 대향 설치된 한쌍의 제3 측판을 더 포함하며, 수용 공간은, 전극 어셈블리와 각 제3 측판 사이에 설치된 제2 갭을 더 포함하며; 제3 방향은 제1 방향 및 제2 방향에 수직되며; 지지 부재는 대향 설치된 제1 표면 및 제2 표면을 가지며, 제1 표면은 제1 측면과 대향하고, 제2 표면은 전극 어셈블리와 대향하며; 제2 유로는, 제1 표면 상에 설치된 제2 요홈을 포함하며, 제2 요홈은 제1 갭 및/또는 제2 갭과 연통되며, 제2 요홈은 제1 유로와 연통된다. 지지 부재 상에 제1 갭 및/또는 제2 갭, 및 제1 유유로와 연통되는 제2 요홈을 설치함으로써, 배기하는 유로 면적을 향상시키고, 배기 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 배터리 셀은, 전극 어셈블리의 일부분을 래핑하고, 전극 어셈블리 및 하우징을 분리시키기 위한 절연막; 을 더 포함하며, 절연막은, 전극 어셈블리와 지지 부재 사이에 위치하는 제1 측막을 포함하며; 제1 측막은 제2 비아 홀을 가지며, 제2 비아 홀 및 지지 부재의 제1 비아 홀이 제1 방향 상에서의 투영은 중첩되지 않는다. 절연막의 제1 측막 상의 제2 비아 홀 및 지지 부재 상의 제1 비아 홀이 제1 방향 상에서의 투영은 중첩되지 않으며, 전극 어셈블리와 제1 측판 사이의 확실한 절연을 구현하는 동시에, 제1 비아 홀 및 제2 비아 홀을 통해, 수용 공간과 제1 유로의 연통을 구현할 수 있으며, 배기 효율을 향상시킨다.
본 출원의 제2 측면에 있어서, 제1 측면에 따른 배터리 셀을 포함하는 배터리를 제공한다.
본 출원의 제3 측면에 있어서, 제2 측면에 따른 배터리를 포함하는 전기장치를 제공한다.
일부 실시예에서, 상기 전기장치는 차량, 선박 또는 우주장비이다.
본 출원의 제4 측면에 있어서, 배터리 셀의 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은, 전극 어셈블리를 제공하는 단계; 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치된 하우징을 제공하되, 하우징은, 제1 방향으로 일측에 위치하는 제1 측판을 포함하는 것인 단계; 제1 측판 상에 설치된 압력 릴리프 기구를 제공하는 단계; 하우징을 밀봉하기 위한 커버 어셈블리를 제공하는 단계; 및 전극 어셈블리, 하우징, 압력 릴리프 기구 및 커버 어셈블리를 조립하여 배터리 셀을 형성하는 단계; 를 포함하며, 그중, 하우징을 제공하는 단계는, 하우징의 제1 측판의 내표면에 내표면을 따라 연장된 제1 유로를 형성하되, 제1 유로는, 수용 공간 내의 기체를 압력 릴리프 기구로 가이드하여, 압력 릴리프 기구로 하여금 압력이 임계치에 도달할 시 구동되어 압력을 방출하도록 하기 위한 것인 단계; 를 포함한다.
본 출원의 제5 측면에 있어서, 배터리 셀의 제조 시스템을 제공하며, 상기 시스템은, 전극 어셈블리를 제공하기 위한 전극 어셈블리 제공 장치; 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치된 하우징을 제공하기 위한 것이되, 하우징은, 제1 방향으로 일측에 위치하는 제1 측판을 포함하는 것인 하우징 제공 장치; 제1 측판 상에 설치된 압력 릴리프 기구를 제공하기 위한 압력 릴리프 기구 제공 장치; 하우징을 밀봉하기 위한 커버 어셈블리를 제공하기 위한 커버 어셈블리 제공 장치; 및 전극 어셈블리, 하우징, 압력 릴리프 기구 및 커버 어셈블리를 조립하여 배터리 셀을 형성하기 위한 조립 장치; 를 포함하며, 그중, 하우징의 제1 측판의 내표면에는 내표면을 따라 연장된 제1 유로가 형성되며, 제1 유로는, 수용 공간 내의 기체를 압력 릴리프 기구로 가이드하여, 압력 릴리프 기구로 하여금 압력이 임계치에 도달할 시 구동되어 압력을 방출하도록 하기 위한 것이다.
본 출원에서 제공하는 배터리 셀 및 그의 제조 방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기장치는, 배터리 셀의 열폭주 시의 배기 효율을 향상시키고, 배터리 셀의 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예는 하우징의 제1 측판 상에 제1 유로를 설치함으로써, 배터리 셀의 열폭주 시에 방출한 기체를 수용 공간으로부터 압력 릴리프 기구로 가이드하여, 압력 릴리프 기구로 하여금 제때에 구동되어 기체를 방출하도록 할 수 있으며, 배터리 셀의 열폭주 시의 배기 레이트를 향상시키고, 배터리 셀의 안전성을 향상시킨다.
본 명세서에 설명되는 첨부된 도면은 본 출원의 보다 나은 이해를 제공하는 데 사용되며, 본 출원의 일부를 구성한다. 본 출원의 예시적인 실시예 및 그 설명은 본 출원을 설명하기 위해 사용되며, 본 출원에 대한 어떠한 부적절한 제한을 구성하려는 것은 아니다. 도면에서:
도 1은 본 출원의 일 실시예가 제공하는 차량의 구조 개략도이다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예가 제공하는 배터리의 분해 설명도이다.
도 3은 도 2에 도시된 배터리 모듈의 구조 설명도이다.
도 4는 본 출원의 일부 실시예가 제공하는 배터리 셀의 분해 설명도이다.
도 5는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이다.
도 6은 도 5에 도시된 하우징의 A-A에 따른 단면 개략도이다.
도 7은 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 평면 개략도이다.
도 8은 도 7에 도시된 도 5의 실시예에 따른 하우징을 적용한 배터리 셀의 B-B에서의 단면 개략도이다.
도 9는 도 8에 도시된 배터리 셀의 C에서의 확대 개략도이다.
도 10은 도 8에 도시된 배터리 셀의 D에서의 확대 개략도이다.
도 11은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이다.
도 12는 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이다.
도 13은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 평면 개략도이다.
도 14는 도 13에 도시된 도 12의 실시예에 따른 하우징을 적용한 배터리 셀의 E-E에서의 단면 개략도이다.
도 15는 도 14에 도시된 배터리 셀의 F에서의 확대 개략도이다.
도 16은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이다.
도 17은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이다.
도 18은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 지지 부재가 설치된 배터리 셀의 구조 개략도이다.
도 19는 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 지지 부재의 구조 개략도이다.
도 20은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 지지 부재의 구조 개략도이다.
도 21은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 지지 부재의 구조 개략도이다.
도 22는 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 지지 부재 및 절연막이 설치된 배터리 셀의 구조 개략도이다.
도 23은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 지지 부재 및 절연막의 분해 개략도이다.
도 24는 도23에 도시된 지지 부재 및 절연막을 결합한 후의 평면 개략도이다.
도 25는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 제조 방법의 흐름 개략도이다.
도 26은 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 제조 시스템의 예시적인 블록도이다.
도면에서, 도면은 실제 비례에 따라 제도된 것이 아니다.
본 출원의 실시예의 목적, 기술적 해결수단 및 장점이 보다 명확하도록 하기 위해, 이하, 본 출원의 실시예의 도면에 결합하여 본 출원의 실시예의 기술적 해결수단에 대해 명확하게 설명하며, 설명된 실시예는 본 출원의 일부 실시예일 뿐 전체 실시예가 아님은 분명하다. 본 출원의 실시예에 기반하여, 당업자가 진보성 창출에 힘쓸 필요 없이 획득한 모든 다른 실시예들은 전부 본 출원의 보호 범위 내에 속한다.
별도의 정의가 없는 한, 본 출원에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 당업자가 통상적으로 이해하는 함의와 동일하고; 본 출원 중 출원의 명세서에서 사용하는 용어는 구체적인 실시예를 설명하기 위한 것이며, 본 출원을 한정하기 위한 것이 아니고; 본 출원의 명세서와 청구범위 및 상기 도면의 설명에서의 용어 “포함하다”와 “구비하다” 및 이들의 임의의 변형은 배타적이지 않은 포함을 의미하기 위한 것이다. 본 출원의 명세서와 청구범위 또는 상기 도면 중의 용어 “제1”, “제2” 등은 서로 다른 대상을 구별하기 위한 것이며, 특정 순서 또는 주종 관계를 설명하기 위한 것이 아니다.
본 출원에서 언급되는 “실시예”는, 실시예에 결합하여 설명하는 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 각 위치에 해당 단어가 나타날 시, 반드시 모두 동일한 실시예를 가리키는 것이 아니며, 기타 실시예와 배척되는 독립적이거나 대안적인 실시예를 가리키는 것도 아니다.
본 출원의 설명에서, 설명해야 할 것은, 별도의 명확한 규정 및 한정이 없는 한, 용어 “장착”, “서로 연결”, “연결”, “부착”은 포괄적으로 이해해야 하며, 예를 들어, 고정 연결일 수 있고, 탈착 가능한 연결이거나 일체로 연결된 것일 수도 있으며; 직접 서로 연결될 수 있고, 중간 매개체를 통해 서로 연결될 수도 있으며, 두개의 소자 내부의 연통일 수 있다. 당업자에게 있어서, 구체적인 상황에 따라 상기 용어가 본 출원에서의 구체적인 함의를 이해할 수 있다.
본 출원에서 용어 “및/또는”은 단지 연결 대상의 연결관계를 설명하며, 세가지 관계가 존재할 수 있음을 나타내며, 예컨대 “A 및/또는 B”는, A가 단독으로 존재하는 것, B가 단독으로 존재하는 것, 및 A와 B가 공존하는 세가지 경우를 나타낼 수 있다. 또한, 본 명세서에서 부호 “/”는 일반적으로 전후 연관 대상이 “또는”인 관계임을 표시한다.
본 발명의 실시예에서, 동일한 부재에는 동일한 참조 번호를 부여하고, 상이한 실시예에서 간결성을 위해 동일한 부재에 대한 상세한 설명을 생략한다. 도면에 도시된 본 발명의 실시예의 각 부재의 두께, 길이, 폭 등의 크기, 및 집적 장치의 전체 두께, 길이, 폭 등의 크기는 단지 예시적일 뿐이며, 본 발명을 한정하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
본 발명에서 언급된“복수”는 2개 이상(2개 포함)을 의미한다.
본 출원에서, 배터리 셀은 리튬이온 2차 전지 셀, 리튬이온 1차 전지 셀, 리튬황 배터리 셀, 나트륨리튬이온 배터리 셀, 나트륨이온 배터리 셀 또는 마그네슘이온 배터리 셀 등을 포함할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다. 배터리 셀은 원기둥체, 편평체, 직육면체 또는 기타 형상 등일 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해서도 한정하지 않는다. 배터리 셀은 일반적으로 패키징 방식에 따라, 원기둥형 배터리 셀, 각형 배터리 셀 및 파우치형 배터리 셀 세가지로 나뉘며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다.
본 출원의 실시예에서 언급된 배터리는 더 높은 전압과 용량을 제공하기 위한 하나 또는 복수의 배터리 셀을 포함하는 단일 물리 모듈을 가리킨다. 예를 들어, 본 출원에서 언급한 배터리는 배터리 모듈 또는 배터리 팩 등을 포함할 수 있다. 배터리는 일반적으로 하나 또는 복수의 배터리 셀을 패킹하기 위한 케이스 바디를 포함한다. 케이스 바디는 액체 또는 기타 이물질이 배터리 셀의 충전 또는 방전에 영향주는 것을 방지할 수 있다.
배터리 셀은 전극 어셈블리와 전해질을 포함하며, 전극 어셈블리는 양극 극판, 음극 극판과 세퍼레이터를 포함한다. 배터리 셀은 주로 양극 극판과 음극 극판 사이에서의 금속 이온의 이동에 의해 작동한다. 양극 극판은 양극 집전체 및 양극 활물질층을 포함하고, 양극 활물질층은 양극 집전체의 표면에 코팅되며; 양극 집전체는, 양극 집전부 및 양극 집전부에 돌출된 양극 볼록부를 포함하며, 양극 집전부에는 양극 활물질층이 도포되며, 양극 볼록부의 적어도 일부에는 양극 활물질층이 도포되지 않으며, 양극 볼록부를 양극 탭으로 한다. 리튬이온 배터리를 예로 들면, 양극 집전체의 재료는 알루미늄일 수 있고, 양극 활물질층은 양극 활물질층을 포함하며, 양극 활물질은 코발트산리튬, 인산철리튬, 삼원리튬 또는 망간산리튬 등일 수 있다. 음극 극판은 음극 집전체와 음극 활물질층을 포함하고, 음극 활물질층은 음극 집전체의 표면에 코팅되며; 음극 집전체는, 음극 집전부 및 음극 집전부에 돌출된 음극 볼록부를 포함하며, 음극 집전부에는 음극 활물질층이 도포되며, 음극 볼록부의 적어도 일부에는 음극 활물질층이 도포되지 않으며, 음극 볼록부를 음극 탭으로 한다. 음극 집전체의 재료는 구리일 수 있고, 음극 활물질층은 음극 활물질을 포함하며, 음극 활물질은 탄소 또는 실리콘 등일 수 있다. 높은 전류를 통과시킬 시 융단되지 않도록 보장하기 위해, 양극 탭의 개수는 복수이고, 함께 적층되며, 음극 탭의 개수는 복수이고, 함께 적층된다. 세퍼레이터의 재질은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 또는 PE(polyethylene, 폴리에틸렌) 등일 수 있다. 또한, 전극 어셈블리는 권취 구조일 수 있거나, 또는 적층 구조일 수 있고, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다.
배터리 셀은, 하우징 어셈블리를 더 포함할 수 있으며, 하우징 어셈블리 내부는 수용 챔버를 가지며, 해당 수용 챔버는 하우징 어셈블리가 전극 어셈블리 및 전해질을 위해 제공하는 밀폐 공간이다.
배터리 셀에 있어서, 안전 위험은 주로 충전 및 방전 과정에서 야기되고, 동시에 적합한 환경 온도 디자인이 구비되어야 하며, 불필요한 손실을 효과적으로 방지하기 위해, 배터리 셀에 대해 일반적으로 적어도 삼중 보호 조치를 마련한다. 구체적으로, 보호 조치는 적어도 스위치 소자, 적절하게 선택된 세퍼레이터 재료 및 압력 릴리프 기구를 포함한다. 스위치 소자는 배터리 셀 내의 온도 또는 저항이 일정 임계값에 도달할 시 배터리가 충전 또는 방전을 정지할 수 있도록 하는 소자를 가리킨다. 세퍼레이터는, 양극 극판 및 음극 극판을 분리시키기 위한 것이며, 온도가 일정한 수치로 상승할 시 세퍼레이터 상에 부착된 마이크로미터 레벨(심지어 나노미터 레벨)의 미세공(micropore)을 자동으로 용해시킬 수 있으며, 따라서 금속 이온이 세퍼레이터 상에서 통과될 수 없도록 하여, 배터리 셀의 내부 반응을 중지시킨다.
압력 릴리프 기구는, 배터리 셀의 내부 압력이 기설정 임계치에 도달할 시 작동되어 내부 압력을 방출하는 소자 또는 컴포넌트를 의미한다. 상기 임계값은 디자인 수요에 따라 서로 다르게 설계된다. 상기 임계치은 배터리 셀 중의 양극 극판, 음극 극판, 전해액 및 세퍼레이터 중 하나 또는 복수의 재료에 따라 결정될 수 있다. 압력 릴리프 기구는 방폭 밸브, 가스 밸브, 압력 릴리프 밸브 또는 안전 밸브 등 형태를 이용할 수 있고, 구체적으로 감압 소자 또는 구조를 이용할 수 있으며, 즉, 배터리 셀의 내부 압력이 기설정 임계치에 도달할 시, 압력 릴리프 기구는 동작을 수행하거나, 또는 압력 릴리프 기구에 설치된 취약한 구조가 파열되어, 내부 압력 또는 온도가 방출될 수 있는 개구 또는 유로를 형성한다.
본 출원에서 언급된 “구동”은 압력 릴리프 기구에서 동작이 발생하거나 또는 일정한 상태로 활성화되어, 배터리 셀의 내부 압력이 방출되도록 하는 것을 의미한다. 압력 릴리프 기구에서 생성되는 동작은, 압력 릴리프 기구 중의 적어도 일부분이 파열, 깨짐, 찢김 또는 열림 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 압력 릴리프 기구 작동 시, 배터리 셀의 내부의 고온 고압 물질은 배출물로써 작동되는 부위로부터 외부로 배출된다. 이러한 방식으로 제어 가능한 압력의 경우, 배터리 셀의 압력 릴리프이 발생되도록 하여, 더 심각한 잠재적 사고의 발생을 피할 수 있다.
본 출원에서 언급되는 배터리 셀로부터의 배출물은, 전해액, 용해 또는 분열된 양극 음극 극판, 세퍼레이터의 파편, 반응에 의해 생성되는 고온 고압 기체, 화염 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
배터리 셀 상의 압력 릴리프 기구는 배터리 셀의 안전성에 중요한 영향을 준다. 예컨대, 단락, 과충전 등 현상이 발생할 경우, 배터리 셀의 내부에서 열폭주가 발생하여 압력이 급격히 상승될 수 있다. 이러한 경우, 압력 릴리프 기구의 작동을 통해 내부 압력을 외부로 방출하여, 배터리 셀의 폭발, 발화를 방지할 수 있다.
압력 릴리프 기구는 통상적으로 하우징 어셈블리에 설치된다. 발명자들은, 배터리 셀의 에너지 밀도를 향상시키기 위해, 배터리 셀 내부의 기체가 유동할 수 있는 공간은 한정되어 있어, 열폭주 시 기체가 배출되는 레이트가 낮으며, 그 외, 압력 릴리프 기구는 하우징 어셈블리 내부의 부재에 의해 차단되어, 배기가 원활하지 않아, 안전상의 위험을 초래할 수 있음을 발견하였다.
이에 비추어, 본 출원의 실시예는 전극 어셈블리, 하우징, 압력 릴리프 기구 및 커버 어셈블리를 포함하는 배터리 셀을 제공한다. 그중, 하우징에는 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치되며; 하우징은, 제1 방향으로 일측에 위치하는 제1 측판을 포함하며; 압력 릴리프 기구는 제1 측판 상에 설치되며; 커버 어셈블리는, 하우징을 밀봉하기 위한 것이며; 그중, 하우징의 제1 측판의 내표면에는 내표면을 따라 연장된 제1 유로가 설치되며, 제1 유로는, 수용 공간 내의 기체를 압력 릴리프 기구로 가이드하여, 압력 릴리프 기구로 하여금 압력이 임계치에 도달할 시 구동되어 압력을 방출하도록 하기 위한 것이다. 이러한 구조를 가진 배터리 셀은 열폭주 시 고온 고압 기체를 압력 릴리프 기구로 가이드하여, 배기 레이트를 향상시키고, 안전 성능을 향상시킨다.
본 출원의 실시예에서 설명하는 기술방안은 배터리 및 배터리를 사용하는 전기장치에 적용된다.
전기장치는 차량, 휴대폰, 휴대용 장비, 노트북 컴퓨터, 선박, 우주장비, 전동완구 및 전동공구 등등일 수 있다. 차량은 연료 자동차, 가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있으며, 신에너지 자동차는 순수 전기차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장형 전기차 등일 수 있고; 항공기는, 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주선 등을 포함하며; 전동 장난감은, 고정식 또는 이동식 전동 장난감, 예를 들어, 게임기, 전동 자동차 장난감, 전동 선박 장난감 및 전동 비행기 장난감 등을 포함하고; 전동 공구는 금속 절삭 전동 공구, 연마 전동 공구, 조립 전동 공구 및 철도용 전동 공구, 예를 들어, 전동 드릴, 전동 그라인더, 전동 스패너, 전동 드라이버, 전동 망치, 충격 전동 드릴, 콘크리트 바이브레이터 및 전동 대패 등을 포함한다. 본 출원의 실시예는 상술한 전기장치에 대해 특별하게 제한하지 않는다.
이하 실시예는 설명의 편의를 위해, 전기장치가 차량인 것을 예로 들어 설명한다.
도 1은 본 출원의 일부 실시예가 제공하는 차량의 구조 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 차량(1)의 내부에는 배터리(2)가 설치되며, 배터리(2)는 차량(1)의 바닥부 또는 헤드부 또는 후미부에 설치될 수 있다. 배터리(2)는 차량(1)의 전기를 공급하기 위한 것일 수 있으며, 예를 들어, 배터리(2)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 수 있다.
차량(1)은 컨트롤러(3)와 모터(4)를 더 포함할 수 있으며, 컨트롤러(3)는 배터리(2)가 모터(4)에 전기를 공급하도록 제어하며, 예를 들어, 차량(1)의 시동, 네비게이션 및 주행 시의 작동 전기 수요를 위한 것이다.
본 출원의 일부 실시예에서, 배터리(2)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 차량(1)의 구동 전원으로도 사용될 수 있어, 연료 또는 천연가스 차량(1)을 대체하거나 부분 대체하여 구동 전력을 제공할 수 있다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예가 제공하는 배터리의 분해 설명도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리(2)는 케이스 바디(5) 및 배터리 셀(도 2 중 미도시)을 포함하며, 배터리 셀은 케이스 바디(5) 내에 수용된다.
케이스 바디(5)는 배터리 셀을 수용하기 위한 것으로, 케이스 바디(5)는 다양한 구조일 수 있다. 일부 실시예에서, 케이스 바디(5)는, 제1 케이스 바디부(51) 및 제2 케이스 바디부(52)를 포함할 수 있고, 제1 케이스 바디부(51)와 제2 케이스 바디부(52)는 서로 덮일 수 있으며, 제1 케이스 바디부(51)와 제2 케이스 바디부(52)는 공동으로 배터리 셀을 수용하기 위한 수용 공간(53)을 한정한다. 제2 케이스 바디부(52)는 일단이 개구된 공심 구조일 수 있고, 제1 케이스 바디부(51)는 판상 구조이며, 제1 케이스 바디부(51)는 제2 케이스 바디부(52)의 개구측에 덮여, 수용 공간(53)을 가진 케이스 바디(5)를 형성한다. 제1 케이스 바디부(51) 및 제2 케이스 바디부(52)는 모두 일측이 개구된 공심 구조일 수도 있으며, 제1 케이스 바디부(51)의 개구측은 제2 케이스 바디부(52)의 개구측에 덮여, 수용 공간(53)을 가진 케이스 바디(5)를 형성한다. 물론, 제1 케이스 바디부(51)와 제2 케이스 바디부(52)는 다양한 형상, 예컨대, 원기둥체, 직사각형체 등일 수 있다.
제1 케이스 바디부(51)와 제2 케이스 바디부(52)를 연결한 후의 밀봉성을 높이기 위하여, 제1 케이스 바디부(51)와 제2 케이스 바디부(52) 사이에 밀봉부재, 예컨대 실란트, 밀봉링 등을 설치할 수도 있다.
제1 케이스 바디부(51)가 제2 케이스 바디부(52)의 상부에 덮인다고 가정하면, 제1 케이스 바디부(51)는 상부 케이스 덮개라고도 지칭할 수 있고, 제2 케이스 바디부(52)는 하부 케이스 바디라고도 지칭할 수 있다.
배터리(2)에서, 배터리 셀은 하나일 수도 있고, 복수개일 수도 있다. 배터리 셀이 복수개인 경우, 복수의 배터리 셀 사이는 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결될 수 있으며, 혼합 연결이란 복수의 배터리 셀에 직렬도 있고 병렬도 있음을 의미한다. 복수 개의 배터리 셀은 직접 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결된 후, 복수 개의 배터리 셀로 구성된 완전체를 케이스 바디(5) 내에 수용시킬 수 있으며; 물론, 복수 개의 배터리 셀을 먼저 직렬 또는 병렬 또는 직렬-병렬 연결하여 배터리 모듈(6)을 구성하며, 복수 개의 배터리 모듈(6)을 다시 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결하여 하나의 완전체를 형성하여, 케이스 바디(5) 내에 수용시킬 수도 있다.
도 3은 도 2에 도시된 배터리 모듈의 구조 설명도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 배터리 셀(7)은 복수 개이며, 복수 개의 배터리 셀(7)은 먼저 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결되어 배터리 모듈(6)을 구성한다. 복수의 배터리 모듈(6)은 다시 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결되어 하나의 완전체를 형성하여, 케이스 바디 내에 수용된다.
배터리 모듈(6) 중의 복수 개의 배터리 셀(7) 사이는 버스 컴포넌트를 통해 전기적인 연결을 구현하며, 배터리 모듈(6) 중의 복수 개의 배터리 셀(7)의 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결을 구현할 수 있다.
도 4는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 분해 설명도이다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리 셀(7)은, 전극 어셈블리(10) 및 하우징 어셈블리(20)를 포함하며, 전극 어셈블리(10)는 하우징 어셈블리(20) 내에 수용된다.
일부 실시예에서, 배터리 셀(7)은, 전극 어셈블리(10), 하우징(21), 압력 릴리프 기구(30) 및 엔드 커버(22)를 포함한다. 그중, 하우징(10)에는 전극 어셈블리(10)를 수용하기 위한 수용 공간(216)이 설치되며; 하우징(21)은, 제1 방향(Z)으로 일측에 위치하는 제1 측판(212)을 포함하며; 압력 릴리프 기구(30)는 제1 측판(212) 상에 설치되며; 엔드 커버(22)는, 하우징(21)을 밀봉하기 위한 것이며; 그중, 하우징(21)의 제1 측판(212)의 내표면(2120)에는 내표면(2120)을 따라 연장된 제1 유로가 설치되며, 제1 유로는, 수용 공간(216) 내의 기체를 압력 릴리프 기구(30)로 가이드하여, 압력 릴리프 기구(30)로 하여금 압력이 임계치에 도달할 시 구동되어 압력을 방출하도록 하기 위한 것이다.
일부 실시예에서, 하우징 어셈블리(20)는, 전해액과 같은 전해질을 수용하는데 사용될 수도 있다. 하우징 어셈블리(20)는 다양한 구조의 형태일 수 있다.
일부 실시예에서, 하우징 어셈블리(20)는, 하우징(21) 및 커버 어셈블리(22)를 포함할 수 있으며, 하우징(21)은 일측이 개구된 공심 구조이고, 커버 어셈블리(22)는 하우징(21)의 개구에 덮여 밀봉 연결을 형성하여, 전극 어셈블리(10) 및 전해질을 수용하기 위한 수용 챔버를 형성한다.
하우징(21)은 원기둥체, 직육면체 등 다양한 형상일 수 있다. 하우징(21)의 형상은 전극 어셈블리(10)의 구체적 형상에 따라 확정될 수 있다. 예를 들어, 전극 어셈블리(10)가 원기둥체 구조라면, 원기둥체 하우징을 선택하고; 전극 어셈블리(10)가 직사각형체 구조라면, 직사각형체 하우징을 선택할 수 있다.
일부 실시예에서, 커버 어셈블리(22)는, 하우징(21)의 개구에 덮인 엔드 커버(221)를 포함한다. 엔드 커버(221)는 다양한 구조일 수 있으며, 예컨대, 엔드 커버(221)는 판상 구조이다. 예시적으로, 도 4에서, 하우징(21)은 직육면체 구조이고, 엔드 커버(221)는 판상 구조이며, 엔드 커버(221)는 하우징(21) 상부의 개구에 덮힌다.
엔드 커버(221)는 절연 재료(예컨대, 플라스틱)로 제조될 수 있고, 전도성 재료(예컨대, 금속)로 제조될 수도 있다. 엔드 커버(221)가 금속 재료로 제조될 경우, 커버 어셈블리(22)는, 엔드 커버(221)이 전극 어셈블리(10)와 대향하는 일측에 위치하여, 엔드 커버(221) 및 전극 어셈블리(10)를 절연하여 분리시키기 위한 절연판을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 커버 어셈블리(22)는, 엔드 커버 상에 설치된 전극단자(222)를 더 포함할 수 있다. 전극단자(222)는 2개이며, 2개의 전극단자(222)는 각각 양극 전극단자 및 음극 전극단자로 정의되며, 양극 전극단자 및 음극 전극단자는 모두 전극 어셈블리(10)에 전기적으로 연결되어, 전극 어셈블리(10)에 의해 생성된 전기에너지를 출력하기 위한 것이다.
다른 일부 실시예에서, 하우징 어셈블리(20)는 다른 구조일 수도 있으며,예컨대, 하우징 어셈블리(20)는, 하우징(21) 및 2개의 커버 어셈블리(22)를 포함하며, 하우징(21)은 대향된 양측 개구의 공심 구조이며, 하나의 커버 어셈블리(22)는 하우징(21)의 하나의 개구에 대응하여 덮여 밀봉 연결을 형성하여, 전극 어셈블리(10) 및 전해질을 수용하기 위한 수용 챔버를 형성하기 위한 것이다. 이런 구조에서, 하나의 커버 어셈블리(22) 상에는 2개의 전극단자(222)가 설치되고, 다른 하나의 커버 어셈블리(22) 상에는 2개의 전극단자(222)가 설치되지 않으며, 2개의 커버 어셈블리(22) 상에는 각각 하나의 전극단자(222)가 설치될 수도 있다.
배터리 셀(7)에서, 하우징 어셈블리(20) 내의 전극 어셈블리(10)는 하나일 수 있고, 복수 개일 수도 있다. 예시적으로, 도 4에서, 전극 어셈블리(10)는 2개이다.
전극 어셈블리(10)는 양극 극판, 음극 극판과 세퍼레이터를 포함한다. 전극 어셈블리(10)는 권취형 전극 어셈블리, 적층형 전극 어셈블리 또는 다른 형태의 전극 어셈블리일 수 있다.
일부 실시예에서, 전극 어셈블리(10)는 권취형 전극 어셈블리이다. 양극 극판, 음극 극판 및 세퍼레이터는 모두 선상 구조이다. 본 출원의 실시예는 양극 극판, 세퍼레이터 및 음극 극판을 순차적으로 적층하고 2바퀴 이상 권취하여 전극 어셈블리(10)를 형성할 수 있다.
다른 일부 실시예에서, 전극 어셈블리(10)는 적층형 전극 어셈블리이다. 구체적으로, 전극 어셈블리(10)는, 복수 개의 양극 극판 및 복수 개의 음극 극판을 포함하며, 양극 극판 및 음극 극판은 교차되어 적층되며, 적층하는 방향은 양극 극판의 두께 방향 및 음극 극판의 두께 방향에 평행한다.
전극 어셈블리(10)의 외형으로부터 보면, 전극 어셈블리(10)는, 본체부(11) 및 본체부에 연결된 탭부(12)를 포함한다. 예시적으로, 본체부는 본체부의 커버 어셈블리에 가까이 하는 일단으로부터 연장된다.
일부 실시예에서, 탭부(12)는 2개이며, 2개의 탭부는 각각 양극 탭부 및 음극 탭부로 정의된다. 양극 탭부 및 음극 탭부는 본체부(11)의 동일한 일단으로부터 연장될 수 있고, 각각 본체부(11)의 반대된 양단으로부터 연장될 수도 있다.
본체부(11)는 전극 어셈블리(10)를 위해 충방전 기능을 구현하는 핵심 부분이며, 탭부(12)는, 본체부(11)에 의해 생성된 전류를 인출하기 위한 것이다. 본체부(11)는, 양극 집전체의 양극 집전부, 양극 활물질층, 음극 집전체의 음극 집전부, 음극 활물질층 및 세퍼레이터를 포함한다. 양극 탭부는, 복수 개의 양극 탭을 포함하며, 음극 탭부는, 복수 개의 음극 탭을 포함한다.
탭부(12)는, 전극단자(222)에 전기적으로 연결되기 위한 것이다. 탭부(12)는 용접 등 방식으로 직접 전극단자(222)에 전기적으로 연결될 수 있고, 다른 부재를 통해 간접적으로 전극단자(222)에 연결될 수도 있다. 예컨대, 배터리 셀(7)은, 전극단자(222) 및 탭부(12)를 전기적으로 연결하기 위한 집전 부재(13)를 더 포함한다. 집전 부재(13)는 2개이며, 2개의 집전 부재(13)는 각각 양극 집전 부재 및 음극 집전 부재로 정의되며, 양극 집전 부재는, 양극 전극단자 및 양극 탭부를 전기적으로 연결하기 위한 것이며, 음극 집전 부재는, 음극 전극단자 및 음극 탭부를 전기적으로 연결하기 위한 것이다. 배터리 셀(7)에 복수 개의 전극 어셈블리(10)가 설치될 경우, 복수 개의 전극 어셈블리(10)의 양극 집전 부재는 일체로 설치될 수 있고, 복수 개의 전극 어셈블리(10)의 음극 집전 부재는 일체로 설치될 수 있다.
제1 측판(212)은 하우징 어셈블리(20)의 제1 방향(Z)으로 일측에 위치한다. 하우징 어셈블리(20)의 하우징(21)은 제1 방향(Z)으로 제1 측판(212)과 대향하는 다른 일측에 단부 개구를 갖고 있다.
하우징(21)이 일단이 개구된 공심 구조일 경우, 제1 측판(212)은 하우징(21)의 전극 어셈블리(10)의 커버 어셈블리(22)로부터 멀리하는 일측에 위치하는 바닥판이다.
압력 릴리프 기구(30)는 제1 측판(212) 상에 설치된다. 압력 릴리프 기구(30)는 제1 측판(212)의 일부일 수 있고, 제1 측판(212)과 분리된 구조일 수도 있다. 제1 측판(212)에는 자체 두께 방향으로 관통된 압력 릴리프 홀(210)이 설치되며, 압력 릴리프 기구(30)는 용접 등 방식으로 제1 측판(212) 상에 고정되어 압력 릴리프 홀(210)을 커버한다. 압력 릴리프 기구(30)는 압력 릴리프 홀(210)을 밀봉하여, 제1 측판(212)의 내외 양측의 공간을 분리시키며, 정상적인 작동 시 전해질이 압력 릴리프 홀(210)을 경유하여 유출되는 것을 피한다.
압력 릴리프 기구(30)는, 배터리 셀(7)의 내부 압력이 임계치에 도달할 시 작동되어 내부 압력을 방출하기 위한 것이다. 배터리 셀(7)에 의해 생성된 기체가 너무 많아 하우징(21)의 내부 압력이 상승하여 임계치에 도달할 시, 압력 릴리프 기구(30)가 동작을 수행하거나 또는 압력 릴리프 기구(30)에 설치된 취약한 구조가 파열되어, 기체 및 다른 고온 고압 물질은 압력 릴리프 기구(30)의 파열된 개구 및 압력 릴리프 홀(210)을 통해 외부로 방출되어, 배터리 셀(7)의 폭발을 피한다.
압력 릴리프 기구(30)는 다양한 가능한 압력 릴리프 구조일 수 있고, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다. 예컨대, 압력 릴리프 기구(30)는 감압 압력 릴리프 기구일 수 있고, 감압 압력 릴리프 기구는, 감압 압력 릴리프 기구가 설치된 배터리 셀(7)의 내부 기압이 임계치에 도달할 시 파열될 수 있도록 구성된다.
일부 실시예에서, 압력 릴리프 기구(30) 상에는 스코어링, 요홈 또는 다른 구조가 형성되어 있어, 압력 릴리프 기구(30)의 국부 강도를 감소시키고 압력 릴리프 기구(30) 상에서 취약한 구조를 형성하며; 배터리 셀(7)의 내부 압력이 임계치에 도달할 경우, 압력 릴리프 기구(30)는 취약한 구조에서 파열되고, 압력 릴리프 기구(30)는 파열 위치에 설치된 부분을 따라 접혀 개구를 형성하여, 고온 고압 물질을 방출한다.
단락, 과충전 등 현상이 발생할 경우, 배터리 셀(7)은 열폭주가 발생하여 고온 고압 가스와 같은 대량의 고온 고압 물질을 방출하며; 제1 유로는 기체 유동을 가이드하여, 수용 공간(216) 내의 기체를 압력 릴리프 기구(30)로 가이드할 수 있으며, 기체는 압력 릴리프 기구(30)의 압력 베어링 표면 상에 작용하여 압력 릴리프 기구(30)에 압력을 가하며; 기체의 증가에 따라, 압력 릴리프 기구(30)가 받는 압력은 더 크며, 압력 릴리프 기구(30)는 압력이 임계치에 도달할 시 작동되어, 기체 및 다른 고온 고압 물질을 배터리 셀(7)의 외부로 방출하며, 따라서 배터리 셀(7)의 내부 압력을 외부로 방출하여, 배터리 셀(7)의 폭발, 발화를 방지한다.
본 출원의 실시예는 하우징(21)의 제1 측판(212) 상에 제1 유로(2151)를 설치함으로써, 배터리 셀(7)의 열폭주 시에 방출한 기체를 수용 공간(216)으로부터 압력 릴리프 기구(30)로 가이드하여, 압력 릴리프 기구(30)로 하여금 제때에 구동되어 기체를 방출하도록 할 수 있으며, 배터리 셀(7)의 열폭주 시의 배기 레이트를 향상시키고, 배터리 셀(7)의 안전성을 향상시킨다.
도 5는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이다. 도 6은 도 5에 도시된 하우징의 A-A에 따른 단면 개략도이다. 도 7은 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 평면 개략도이다. 도 8은 도 7에 도시된 도 5의 실시예에 따른 하우징을 적용한 배터리 셀의 B-B에서의 단면 개략도이다. 도 9는 도 8에 도시된 배터리 셀의 C에서의 확대 개략도이다. 도 10은 도 8에 도시된 배터리 셀의 D에서의 확대 개략도이다.
도 5 내지 도 10을 참조하면, 일부 실시예에서, 제1 유로(2151)는, 제1 측판(212)의 내표면(2120) 상에 설치되어 제1 측판(212)의 내표면(2120)을 따라 연장된 복수 개의 제1 요홈(2141)을 포함하며, 각 제1 요홈(2141)의 일단은 압력 릴리프 기구(30)와 연통된다. 제1 유로(2151)를 복수 개의 제1 요홈(2141)으로 설치하고, 각 제1 요홈(2141)은 압력 릴리프 기구(30)와 연통되며, 배터리 셀(7)에 열폭주가 발생할 경우, 방출된 기체는 제1 요홈(2141)을 따라 수용 공간(216)으로부터 압력 릴리프 기구(30)로 가이드되어 배출되며, 배터리 셀(7)의 열폭주 시의 배기 레이트를 향상시키고, 배터리 셀(7)의 안전성을 향상시키며, 동시에 제1 요홈(2141)이 제1 측판(212)의 내표면에 설치되어, 수용 공간(216)을 점용하여 배터리 셀(7)의 에너지 밀도에 영향을 주지 않는다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 일부 실시예에서, 복수 개의 제1 요홈(2141)은 서로 평행하고 이격되어 있다. 일부 실시예에서, 각 제1 요홈(2141)은 제3 방향(Y)으로 연장되고, 제3 방향(Y)은 제1 방향(Z)에 수직되며; 복수 개의 제1 요홈(2141)은 제2 방향(X)으로 배열되며, 제2 방향(X)은 제1 방향(Z)에 수직되고 제3 방향(Y)에 수직된다.
일부 실시예에서, 제2 방향(X)으로, 복수 개의 제1 요홈(2141)은 서로 동일하거나 또는 상이한 폭을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 방향(Z)으로, 복수 개의 제1 요홈(2141)은 서로 동일하거나 또는 상이한 깊이를 가질 수 있다.
하우징(21)은, 제3 방향(Y)으로 대향 설치된 한쌍의 제2 측판(213), 및 제2 방향(X)으로 대향 설치된 한쌍의 제3 측판(211)을 포함한다. 제2 측판(213)과 제3 측판(211)은 모두 제1 측판(212)에 연결되고, 인접한 제2 측판(213)과 제3 측판(211) 사이에도 서로 연결되어 공동으로 수용 공간(216)을 형성한다.
복수 개의 제1 요홈(2141)의 일단은 압력 릴리프 홀(210)과 연통되고, 다른 일단은 제2 측판(213)에 가까이하는 위치로 연장된다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 수용 공간(216)은, 전극 어셈블리(10)와 각 제2 측판(213) 사이에 설치된 제1 갭(G1)을 포함한다. 제1 유로(2151)는 제1 갭(G1)과 서로 연통된다. 제1 유로(2151)가 제1 갭(G1)에 연통됨으로써, 제1 유로(2151)와 수용 공간(216)의 연통을 구현하며, 그 외, 전극 어셈블리(10) 내부에서 생성된 기체는 직접 제1 유로(2151)로부터 압력 릴리프 기구(30)로 진입할 수 있다.
도 9를 참조하면, 전극 어셈블리(10)와 각 제2 측판(213) 사이에는 제1 갭(G1)이 형성되며, 제1 유로(2151)의 복수 개의 제1 요홈(2141)이 제3 방향(Y)에서 인접한 제2 측판(213)의 근처로 연장되고, 제3 방향(Y) 상에서 전극 어셈블리(10)의 하부 에지를 넘어, 제1 갭(G1)과 서로 연통되도록 구성된다. 따라서 배터리 셀(7)에 의해 생성된 기체가 너무 많아 하우징(21)의 내부 압력이 상승하여 임계치에 도달할 시, 기체가 제1 갭(G1)을 통과한 후, 전극 어셈블리(10)에 의해 차단되지 않고, 복수 개의 제1 요홈(2141)을 거쳐 압력 릴리프 기구(30)로 이동하여 배출될 수 있으며, 그 외, 전극 어셈블리(10) 내부에서 생성된 기체도 직접 제1 유로(2151)에서 압력 릴리프 기구(30)로 진입할 수 있으며, 배기 효율을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 전극 어셈블리(10)와 각 제2 측판(213) 사이에는 하나의 제1 갭(G1)이 형성되며, 복수 개의 제1 요홈(2141)은 제3 방향(Y) 상에서 각각 양측의 제1 갭(G1) 및 압력 릴리프 기구(30)를 연결한다.
도 10을 참조하면, 일부 실시예에서, 제1 유로(2151)와 압력 릴리프 기구(30)가 연통된 위치로부터 시작하여, 적어도 부분 길이의 제1 유로(2151)의 깊이(H)는 압력 릴리프 기구(30)로부터 멀리하는 방향으로 점차 감소된다.
구체적으로, 제1 유로(2151)와 압력 릴리프 기구(30)가 연통된 위치로부터 시작하여, 제1 유로(2151)를 구성하는 각 제1 요홈(2141)의 제3 방향(Y)에서의 적어도 부분 길이에서, 제1 요홈(2141)의 깊이(H)는 압력 릴리프 기구(30)로부터 멀리하는 방향으로 점차 감소된다. 도 10을 참조하면, 적어도 부분 길이의 제1 요홈(2141)의 깊이(H)는 압력 릴리프 기구(30)에 가까이 하는 방향으로 점차 증가하며, 압력 릴리프 기구(30)의 배기 방향으로 경사진 경사면을 형성함으로써, 기체를 압력 릴리프 기구(30)로 가이드하여 배출하는데 용이하고, 배기 효율을 향상시킨다. 경사면은 직선 또는 호선 경사일 수 있다.
부분 길이는, 깊이(H)가 변화되는 부분이 단지 제1 유로(2151)가 제3 방향(Y) 상에서 압력 릴리프 기구(30)와 연결되는 일부의 길이를 점용하고, 나머지 부분 길이의 제1 유로(2151)의 깊이는 변화되지 않을 수 있음을 의미한다. 다른 일부 실시예에서, 제1 유로(2151)는 제1 유로(2151)의 전체 길이 상에서 깊이(H)의 변화를 가질 수도 있다.
제1 유로(2151)와 압력 릴리프 기구(30)가 연통된 위치는, 제1 유로(2151)가 압력 릴리프 기구(30)의 에지에 연결된 위치를 의미한다. 하우징(21) 상에 압력 릴리프 구(210)이 설치될 경우, 제1 유로(2151)와 압력 릴리프 기구(30)가 연통된 위치는, 제1 유로(2151)가 압력 릴리프 홀(210)에 연결된 위치를 의미한다.
도 11은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이다.
도 11을 참조하면, 도 11의 하우징(21)과 도 5의 실시예에 따른 하우징(21)의 구별 점은, 복수 개의 제1 요홈(2141)이 압력 릴리프 기구(30)를 중심으로 사방으로 발산상으로 연장되고 서로 이격되어 있는 것이다.
구체적으로, 복수 개의 제1 요홈(2141)은 공동으로 제1 유로(2151)를 구성하며, 복수 개의 제1 요홈(2141)은 압력 릴리프 기구(30)를 중심으로 사방으로 발산상으로 연장되고 서로 이격되어 있다. 발산상으로 연장된다는 것은, 복수 개의 제1 요홈(2141)이 압력 릴리프 기구(30)를 중심으로 하고, 복수 개의 제1 요홈(2141)이 대략 압력 릴리프 기구(30)의 중심을 축으로 하는 반경 방향으로 연장된다는 것을 의미한다. 복수 개의 제1 요홈(2141)의 일단은 압력 릴리프 기구(30)와 서로 연통되며, 일부 실시예에서, 복수 개의 제1 요홈(2141)은 압력 릴리프 홀(210)에 연결된다. 일부 제1 요홈(2141)의 다른 일단은 인접한 제2 측판(213)의 근처로 연장되며, 일부 제1 요홈(2141)의 다른 일단은 제3 측판(211)의 근처로 연장된다.
해당 실시예에서, 수용 공간(216)은, 전극 어셈블리(10)와 각 제2 측판(213) 사이에 설치된 제1 갭(G1)을 포함하며, 인접한 제2 측판(213)의 근처로 연장되는 일부 제1 요홈(2141)은 제1 갭(G1)과 서로 연통된다. 수용 공간(216)은, 전극 어셈블리(10)와 각 제3 측판(211) 사이에 설치된 제2 갭(G2)을 더 포함하며, 인접한 제3 측판(211)의 근처로 연장되는 일부 제1 요홈(2141)은 제2 갭(G2)과 서로 연통된다. 이로써, 배터리 셀(7)에 열폭주가 발생할 경우, 기체는 압력 릴리프 기구(30)의 둘레 방향으로 각각 제1 갭(G1) 및 제2 갭(G2)을 통해 제1 유로(2151)를 따라 압력 릴리프 기구(30)로 가이드된다. 그 외, 전극 어셈블리(10) 내부에서 생성된 기체도 직접 제1 유로(2151)에서 압력 릴리프 기구(30)로 진입할 수 있다. 배터리 셀(7)의 열폭주 시의 배기 레이트를 향상시키고, 배터리 셀(7)의 안전성을 향상시킨다.
도 12는 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이다. 도 13은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 평면 개략도이다. 도 14는 도 13에 도시된 도 12의 실시예에 따른 하우징을 적용한 배터리 셀의 E-E에서의 단면 개략도이다. 도 15는 도 14에 도시된 배터리 셀의 F에서의 확대 개략도이다.
도 12 내지 도 15를 참조하면, 일부 실시예에서, 하우징(21)에서, 제1 측판(212)의 내표면 상에는 수용 공간(216)으로 돌출된 돌출부(2142)가 형성되며, 돌출부(2142)는 내표면(2120)으로부터 멀리하는 상부면(2140)을 가지며, 제1 유로(2152)는 돌출부(2142)의 상부면(2140)과 내표면(2120) 사이의 공간에 형성된다. 해당 실시예에서, 돌출부(2142)의 상부면(2140)은 전극 어셈블리(10)를 지지하기 위한 것이며, 돌출부(2142)의 상부면(2140)과 내표면(2120) 사이의 공간에 제1 유로(2152)를 형성함으로써, 배터리 셀(7)의 열폭주 시의 배기 레이트를 향상시키고, 배터리 셀(7)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 도 12를 참조하면, 제1 유로(2152)는, 압력 릴리프 기구(30)와 연통되는 복수 개의 서브 유로(21521)를 포함하며; 돌출부(2142)는 복수 개이며, 복수 개의 돌출부(2142)는 디컴프레이션 기구(30)를 중심으로 사방으로 발산상으로 연장되고 서로 이격되어 있으며, 2개의 인접한 돌출부(2142)와 내표면(2120) 사이에는 하나의 서브 유로(21521)가 형성된다. 복수 개의 돌출부(2142)가 디컴프레이션 기구(30)를 중심으로 사방으로 발산상으로 연장되고 서로 이격되어 있어, 압력 릴리프 기구(30)의 둘레 방향 상에서의 배기 효율을 향상시키는데 용이하다.
구체적으로, 2개의 인접한 돌출부(2142)와 내표면(2120) 사이에는 하나의 서브 유로(21521)가 형성되며, 복수 개의 서브 유로(21521)는 디컴프레이션 기구(30)를 중심으로 사방으로 발산상으로 연장되고 서로 이격되어 있다. 발산상으로 연장된다는 것은, 복수 개의 서브 유로(21521)가 디컴프레이션 기구(30)를 중심으로 하고, 복수 개의 서브 유로(21521)가 대략 압력 릴리프 기구(30)의 중심점을 축으로 하는 반경 방향으로 연장된다는 것을 의미한다. 복수 개의 서브 유로(21521)의 일단은 디컴프레이션 기구(30)와 서로 연통되고, 일부 실시예에서, 복수 개의 서브 유로(21521)은 압력 릴리프 홀(210)에 연결된다. 그중의 일부 서브 유로(21521)의 다른 일단은 하나의 제2 측판(213)의 근처로 연장되어, 제1 갭(G1)과 연통되며; 일부 서브 유로(21521)의 다른 일단은 하나의 제3 측판(211)의 근처로 연장되어, 제2 갭(G2)과 연통되며;
해당 실시예에서, 수용 공간(216)은, 전극 어셈블리(10)와 각 제2 측판(213) 사이에 설치된 제1 갭(G1)을 포함하며, 하나의 제2 측판(213)의 근처로 연장되는 일부 서브 유로(21521)는 제1 갭(G1)과 서로 연통된다. 도 14 및 도 15를 참조하면, 수용 공간(216)은, 전극 어셈블리(10)와 각 제3 측판(211) 사이에 설치된 제2 갭(G2)을 더 포함하며, 하나의 제3 측판(211)의 근처로 연장되는 일부 서브 유로(21521)는 제2 갭(G2)과 서로 연통된다. 이로써, 배터리 셀(7)에 열폭주가 발생할 경우, 기체는 압력 릴리프 기구(30)의 둘레 방향으로 제1 유로(2152)를 따라 압력 릴리프 기구(30)로 가이드된다. 그 외, 전극 어셈블리(10) 내부에서 생성된 기체도 직접 제1 유로(2152)를 통해 압력 릴리프 기구(30)로 진입할 수 있다. 배터리 셀(7)의 열폭주 시의 배기 레이트를 향상시키고, 배터리 셀(7)의 안전성을 향상시킨다.
그 외, 도 11 및 도 12의 실시예에서, 또한 도 10의 실시예를 참조할 수도 있으며, 제1 유로(2151)와 압력 릴리프 기구(30)가 연통된 위치로부터 시작하여, 적어도 부분 길이의 제1 유로(2151)의 깊이(H)는 압력 릴리프 기구(30)로부터 멀리하는 방향으로 점차 감소된다.
도 16은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이다.
도 16을 참조하면, 일부 실시예에서, 하우징(21)에서, 제1 유로(2153)는, 복수 개의 서브 유로(21531) 및 연결 유로(21532)를 포함하며; 돌출부(2143)는 복수 개이고, 각 돌출부(2143)는 대체적으로 제1 측판(212)의 제2 방향(X)으로 연장되며; 복수 개의 돌출부(2143)는 제1 측판(212)의 제3 방향(Y)으로 간격을 두고 배열되고 서로 이격되어 있으며; 2개의 인접한 돌출부(2143)와 내표면(2120) 사이에는 하나의 서브 유로(21531)가 형성되며, 인접한 2개의 서브 유로(21531)는 연결 유로(21532)를 통해 서로 연통되며; 서브 유로(21531) 중의 적어도 하나는 연결 유로(21532)를 통해 압력 릴리프 기구(30)와 연통되며; 제2 방향(X)은 제1 방향(Z)에 수직되며; 제3 방향(Y)은 제1 방향(Z) 및 제2 방향(X)에 수직된다. 제1 측판(212)의 제2 방향(X)으로 연장된 돌출부(2143)를 설치하고, 2개의 인접한 돌출부(2143)와 내표면(2120) 사이에 하나의 서브 유로(21531)를 형성하며, 연결 유로(21532)를 통해 서브 유로(21531)를 압력 릴리프 기구(30)에 연결함으로써, 제2 방향(X) 상에서의 배기 효율을 향상시킬 수 있다. 하우징(21)의 제2 방향(X) 상에서의 폭이 제3 방향(Y) 상에서의 길이에 근접할 경우, 본 실시예의 제1 유로(2153)는 바람직한 배기 효과를 제공할 수 있다.
해당 실시예에서, 각 돌출부(2143)가 제2 방향(X) 상에서의 하나의 단부 및 인접한 제2 측판(213) 사이에는 제3 갭(G3)이 설치되며, 제3 갭(G3)은 연결 유로(21532)의 적어도 일부분을 형성한다. 연결 유로(21532)는 전체적으로 제3 방향(Y)으로 연장된다. 제3 갭(G3)을 설치하여 서브 유로(21531)를 압력 릴리프 기구(30)에 연결하는 연결 유로의 일부분을 형성함으로써, 서브 유로(21531)의 기체를 연결 유로(21532)를 통해 압력 릴리프 기구(30)로 신속하게 가이드하여 배출할 수 있다.
도 17은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 하우징의 구조 개략도이다.
도 17을 참조하면, 해당 실시예와 도 16의 실시예의 구별 점은, 하우징(21)에서, 적어도 하나의 돌출부(2144)가 복수 개의 서브 돌출부(21441)를 포함하고, 서브 돌출부(21441)는 제2 방향(X)으로 간격을 두고 설치되며, 인접한 서브 돌출부(21441) 사이에는 제4 갭(G4)이 형성되며, 제4 갭(G4)은 연결 유로(21532)의 적어도 일부분을 형성하는 것이며, 즉 해당 실시예에서, 연결 유로(21532)가, 제3 갭(G3)을 일부분으로 하는 측연결 유로(21533) 및 제4 갭(G4)을 일부분으로 하는 중간 연결 유로(21534)를 포함하는 것이다. 제4 갭(G4)을 설치하여 서브 유로(21531)를 압력 릴리프 기구에 연결하는 중간 연결 유로(21534)를 형성함으로써, 중간 연결 유로(21534)와 측연결 유로(21533)가 공동으로 배합하여, 서브 유로(21531)의 기체를 연결 유로(21532)를 통해 압력 릴리프 기구(30)로 신속하게 가이드하여 배출할 수 있다.
선택적으로, 도 16 및 도 17에 도시된 실시예에서, 돌출부(2143) 또는 돌출부(2144)는 제3 방향(Y) 상에서 압력 릴리프 기구(30)로부터 멀리하는 방향으로 돌출된 원호형 또는 절선형으로 구성된다. 제3 방향(Y) 상에서 압력 릴리프 기구(30)로부터 멀리하는 방향으로 돌출된 원호형 또는 절선형의 돌출부(2143) 또는 돌출부(2144)는, 배기 시 기류를 압력 릴리프 기구(30)의 방향으로 가이드할 수 있으며, 기체를 신속하게 배출하는데 용이하다.
상술한 실시예에서, 돌출부(2143) 또는 돌출부(2144)의 상부면(2140) 상에는 절연층이 설치되며, 절연층은, 전극 어셈블리(10)와 하우징(21) 사이의 절연을 구현하기 위한 것이며, 지지 부재를 추가로 설치할 필요가 없어, 수용 공간(216)에 대한 점용을 감소하며, 배터리 셀(7)의 배기에 영향을 주지 않는 상황 하에, 배터리 셀(7)의 에너지 밀도를 향상시키는데 용이하다.
도 18은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 구조 개략도이다.
도 18을 참조하면, 해당 실시예에서, 이 상의 실시예와의 구별 점은, 지지 부재(40)를 추가한 것이다. 지지 부재(40)는, 전극 어셈블리(10)와 제1 측판(212) 사이에 설치되어 전극 어셈블리(10)를 지지하기 위한 것이다. 전극 어셈블리(10), 지지 부재(40) 및 제1 측판(212)은 제1 방향(Z)으로 순차적으로 구성된다. 예시적으로, 지지 부재(40)는, 절연 재료로 제조되어, 제1 측판(212) 및 전극 어셈블리(10)를 절연하여 분리시킬 수 있다. 지지 부재(40)는 전극 어셈블리(10)를 지지하여, 배터리 셀(7)의 진동시 전극 어셈블리(10)의 흔들림을 감소시키고, 전극 어셈블리(10)의 활물질이 이탈될 위험을 감소할 수 있다.
지지 부재(40)는 직접 전극 어셈블리(10) 상에 밀착되어 전극 어셈블리(10)를 지지할 수 있고, 또한 다른 부재로 전극 어셈블리(10)를 지지할 수도 있다. 예컨대, 배터리 셀(7)은, 전극 어셈블리(10)의 본체부(11)의 외측을 커버하는 절연막을 더 포함하며, 절연막의 일부는 지지 부재(40)와 전극 어셈블리(10) 사이에 위치하며, 지지 부재(40)는 절연막을 통해 전극 어셈블리(10)를 지지한다. 지지 부재(40)는 대향 설치된 제1 표면(41) 및 제2 표면(42)을 가지며, 제1 표면(41)은 제1 측판(212)과 대향하고, 제2 표면(42)은 전극 어셈블리(10)와 대향한다.
일부 실시예에서, 지지 부재(40)는 제1 측판(212) 상에 밀착될 수 있으며, 예컨대, 도 5 내지 도 11의 실시예에서, 지지 부재(40)는 전극 어셈블리(10)의 중력의 작용 하에 제1 측판(212) 상에 밀착되어, 제1 측판(212)의 내표면(2120)과 접촉할 수 있으며, 도 9 및 도 10의 실시예를 참조하면, 지지 부재(40)의 제1 표면(41)과 제1 측판(212) 사이의 제1 요홈(2141) 사이에는 제1 유로가 형성된다. 도 9를 참조하면, 지지 부재(40)는 제3 방향(Y) 상에서 제2 측판(213)과 제5 갭(G5)을 형성하며, 그 외, 도 15 의 실시예를 참조하면, 지지 부재(40)는 제2 방향(X) 상에서 인접한 제3 측판(211) 사이에 제6 갭(G6)을 형성한다. 제1 갭(G1)은 제5 갭(G5)을 통해 제1 유로(2151)와 서로 연통된다. 제2 갭(G2)은 제6 갭(G6)을 통해 제1 유로(2151)와 서로 연통된다.
지지 부재(40)는 또한 제1 방향(Z) 상에서 제1 측판(212)과 간격을 두고 설치될 수도 있다. 예컨대, 도 12 내지 도 17의 실시예에서, 지지 부재(40)는 돌출부(2142, 2143 또는 2144) 표면에 방치되어, 제1 측판(212)의 내표면(2120) 사이에 간격을 두고 설치될 수 있다. 제1 유로(2152 또는 2153)는 지지 부재(40)의 제1 표면(41)과 제1 측판(212)의 내표면(2120) 사이에 형성된다.
도 19는 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 지지 부재의 구조 개략도이다. 도 20은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 지지 부재의 구조 개략도이다. 도 21은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 지지 부재의 구조 개략도이다.
일부 실시예에서, 지지 부재(40) 상에는 제2 유로가 설치되며, 제2 유로는 제1 유로(2151, 2152 또는 2153) 및 수용 공간(216)을 연통한다. 지지 부재(40) 상에 제2 유로를 형성하여, 제1 유로(2151, 2152 또는 2153) 및 수용 공간(216)을 연통함으로써, 배기하는 유로 면적을 향상시키고, 배기 효율을 향상시킬 수 있다.
도 19를 참조하면, 일부 실시예에서, 제2 유로는, 제1 방향(Z)으로 지지 부재(40)를 관통하는 제1 비아 홀(402)을 포함하며, 제1 비아 홀(402)은 제1 방향(Z) 상에서 제1 유로(2151, 2152 또는 2153) 및 수용 공간(216)을 연통한다.
도 20을 참조하면, 일부 실시예에서, 제2 유로는, 제1 표면(41) 상에 설치된 제2 요홈(401)을 포함하며, 제2 요홈(401)은 제1 갭(G1) 및/또는 제2 갭(G2)과 연통되며, 제2 요홈(401)은 제1 유로와 연통된다. 지지 부재(40) 상에 제1 갭(G1) 및/또는 제2 갭(G2), 및 제1 유로(2151, 2152 또는 2153)와 연통되는 제2 요홈(401)을 설치함으로써, 배기하는 유로 면적을 향상시키고, 배기 효율을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 제2 요홈(401)은 제2 방향(X) 및/또는 제3 방향(Y)으로 관통된 요홈으로 형성될 수 있으며, 제2 요홈(401)은 제2 방향(X) 및/또는 제3 방향(Y)으로 지지 부재(40)의 에지로 연장되며, 제2 요홈(401)은 제5 갭(G5) 및/또는 제6 갭(G6)과 서로 연통되며, 제5 갭(G5) 및/또는 제6 갭(G6)을 통해 수용 공간(216)과 연통된다.
도 21을 참조하면, 일부 실시예에서, 지지 부재(40) 상에는 제1 비아 홀(402) 및 제2 요홈(401)이 설치되며, 제1 비아 홀(402)은 제2 요홈(401)과 서로 연통된다. 배기하는 유로 면적을 더 향상시키고, 배기 효율을 향상시킬 수 있다.
도 22는 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 지지 부재 및 절연막이 설치된 배터리 셀의 구조 개략도이다. 도 23은 본 출원의 다른 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 지지 부재 및 절연막의 분해 개략도이다. 도 24는 도23에 도시된 지지 부재 및 절연막을 결합한 후의 평면 개략도이다.
도 22 내지 도 24를 참조하면, 일부 실시예에서, 배터리 셀(7)은, 전극 어셈블리(10)의 본체부(11)의 외측을 커버하는 절연막(50)을 더 포함하며, 절연막(50)의 일부는 지지 부재(40)와 전극 어셈블리(10) 사이에 위치하며, 지지 부재(40)는 절연막(50)을 통해 전극 어셈블리(10)를 지지한다. 지지 부재(40)는 대향 설치된 제1 표면(41) 및 제2 표면(42)을 가지며, 제1 표면(41)은 제1 측판(2120)과 대향하고, 제2 표면(42)은 절연막(50)과 대향한다.
일부 실시예에서, 절연막(50)은, 전극 어셈블리(10)의 일부분을 래핑하고, 전극 어셈블리(10) 및 하우징(21)을 분리시키기 위한 것이며; 절연막(50)은, 전극 어셈블리(10)와 지지 부재(40) 사이에 위치하는 제1 측막(501)을 포함하며; 제1 측막(501)은 제2 비아 홀(5011)을 가지며, 제2 비아 홀(5011) 및 지지 부재(40)의 제1 비아 홀(402)이 제1 방향(Z) 상에서의 투영은 중첩되지 않는다. 절연막(50)의 제1 측막(501)의 제2 비아 홀(5011) 및 지지 부재(40) 상의 제1 비아 홀(402)이 제1 방향(Z) 상에서의 투영은 중첩되지 않으며, 전극 어셈블리(10)와 하우징(21)의 제1 측판(212)이 직접 접촉되는 것을 방지할 수 있고, 전극 어셈블리(10)와제1 측판(212) 사이의 확실한 절연을 구현하는 동시에, 제1 비아 홀(402) 및 제2 비아 홀(5011)을 통해, 수용 공간(216)과 제1 유로(2151, 2152 또는 2153)의 연통을 구현할 수 있으며, 배기 효율을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 도 23 및 도 9를 참조하면, 제1 측막(501)은 절연막(50)이 제1 방향(Z) 상에서의 일측에 위치한다. 절연막(50)에는 제3 방향(Y) 상에서 대향 설치된 제3 측막(502)이 설치되고, 제3 측막(502)이 제1 측막(501)에 가까이 하는 위치에는 개구(510)가 설치되며, 절연막(50)으로 래핑된 전극 어셈블리(10) 내에서 생성된 기체는, 일 측면에 있어서, 제2 비아 홀(5011) 및 제1 비아 홀(402)을 통해 제1 유로(2151, 2152 또는 2153)에 연결될 수 있고, 다른 측면에 있어서, 개구(510) 및 제1 갭(G1), 제3 갭(G3)을 통해 제1 유로(2151, 2152 또는 2153)에 연결되어, 압력 릴리프 기구(30)를 통해 배출될 수 있으며, 배기하는 유로 면적을 향상시키고, 배기 효율을 향상시킬 수 있다.
도 25는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 제조 방법의 흐름 개략도이다.
도 25에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에 따른 배터리 셀의 제조 방법은,
단계S100로서, 전극 어셈블리를 제공하는 단계;
단계 S200로서, 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치된 하우징을 제공하되, 하우징은, 제1 방향으로 일측에 위치하는 제1 측판을 포함하는 것인 단계;
단계 S300로서, 제1 측판 상에 설치된 압력 릴리프 기구를 제공하는 단계;
단계 S400로서, 하우징을 밀봉하기 위한 커버 어셈블리를 제공하는 단계; 및
단계 S500로서, 전극 어셈블리, 하우징, 압력 릴리프 기구 및 커버 어셈블리를 조립하여 배터리 셀을 형성하는 단계; 를 포함하며,
그중, 하우징을 제공하는 단계 S200는, 하우징의 제1 측판의 내표면에 내표면을 따라 연장된 제1 유로를 형성하되, 제1 유로는, 수용 공간 내의 기체를 압력 릴리프 기구로 가이드하여, 압력 릴리프 기구로 하여금 압력이 임계치에 도달할 시 구동되어 압력을 방출하도록 하기 위한 것인 단계; 를 더 포함한다.
설명해 두어야 할 점은, 상기 배터리 셀의 제조방법을 통해 제조되는 배터리 셀의 관련 구조는 상기 각 실시예가 제공하는 배터리 셀을 참조할 수 있다.
상기 배터리 셀의 제조방법에 따라 배터리 셀을 조립 시, 상기 단계에 따라 순서대로 실시할 필요는 없으며, 다시 말해서, 실시예에서 언급된 순서에 따라 단계를 실행해도 되고, 실시예에서 언급된 순서와 다르게 단계를 실행하거나, 또는 일부 단계를 동시에 실행해도 된다. 예컨대, 단계 S100, S200, S300, S400의 실행은 선후를 나누지 않으며, 동시에 진행할 수도 있다.
도 26은 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 제조 시스템의 예시적인 블록도이다.
도 26에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에 따른 배터리 셀의 제조 시스템(8)은, 전극 어셈블리를 제공하기 위한 전극 어셈블리 제공 장치(81); 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치된 하우징을 제공하기 위한 것이되, 하우징은, 제1 방향으로 일측에 위치하는 제1 측판을 포함하는 것인 하우징 제공 장치(82); 제1 측판 상에 설치된 압력 릴리프 기구를 제공하기 위한 압력 릴리프 기구 제공 장치(83); 하우징을 밀봉하기 위한 커버 어셈블리를 제공하기 위한 커버 어셈블리 제공 장치(84); 및 전극 어셈블리, 하우징, 압력 릴리프 기구 및 커버 어셈블리를 조립하여 배터리 셀을 형성하기 위한 조립 장치(85); 를 포함하며, 그중, 하우징의 제1 측판의 내표면에는 내표면을 따라 연장된 제1 유로가 형성되며, 제1 유로는, 수용 공간 내의 기체를 압력 릴리프 기구로 가이드하여, 압력 릴리프 기구로 하여금 압력이 임계치에 도달할 시 구동되어 압력을 방출하도록 하기 위한 것이다.
상술한 제조 시스템을 통해 제조되는 배터리 셀의 관련 구조는 상술한 각 실시예에서 제공하는 배터리 셀을 참조할 수 있다.
설명해야 할 것은, 충돌되지 않는 한, 본 출원의 실시예 및 실시예의 기술특징들은 서로 조합될 수 있다.
마지막으로 설명해야 할 것은, 이상의 실시예는 본 출원의 기술방안을 설명하기 위한 것일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니며; 비록 전술한 실시예를 참조하여 본 출원에 대하여 상세히 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은, 본 개시의 정신 및 청구범위를 일탈하지 않고, 여전히 전술한 각 실시예에 기재된 기술방안을 수정하거나, 또는 그중의 일부 기술 특징을 등가 교체할 수 있으며, 이러한 수정 또는 교체를 청구범위 내에 귀속시키고자 한다.

Claims (20)

  1. 배터리 셀에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    전극 어셈블리;
    상기 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치되고, 제1 방향으로 일측에 위치하는 제1 측판을 포함하는 하우징;
    상기 제1 측판 상에 설치된 압력 릴리프 기구; 및
    상기 하우징을 밀봉하기 위한 커버 어셈블리; 를 포함하며,
    상기 하우징의 상기 제1 측판의 내표면에는 상기 내표면을 따라 연장된 제1 유로가 설치되며, 상기 제1 유로는, 상기 수용 공간 내의 기체를 상기 압력 릴리프 기구로 가이드하여, 상기 압력 릴리프 기구로 하여금 압력이 임계치에 도달할 시 구동되어 상기 압력을 방출하도록 하기 위한 것인, 배터리 셀.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 유로는, 상기 제1 측판의 내표면 상에 설치되어 상기 제1 측판의 내표면을 따라 연장된 복수 개의 제1 요홈을 포함하며, 각 상기 제1 요홈의 일단은 상기 압력 릴리프 기구와 연통되는 것인 배터리 셀.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 복수 개의 제1 요홈은 서로 평행하거나; 또는
    상기 복수 개의 제1 요홈은 상기 압력 릴리프 기구를 중심으로 사방으로 발산상으로 연장되는 것인, 배터리 셀.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 측판의 내표면 상에는 상기 수용 공간으로 돌출된 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부는 상기 내표면으로부터 멀리하는 상부면을 가지며, 상기 제1 유로는 상기 돌출부의 상부면과 상기 내표면 사이의 공간에 형성되는 것인 배터리 셀.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 유로는, 상기 압력 릴리프 기구와 연통되는 복수 개의 서브 유로를 포함하며; 상기 돌출부는 복수 개이며, 상기 복수 개의 돌출부는 상기 디컴프레이션 기구를 중심으로 사방으로 발산상으로 연장되고 서로 이격되어 있으며, 2개의 인접한 돌출부와 상기 내표면 사이에는 하나의 상기 서브 유로가 형성되는 것인, 배터리 셀.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 유로는, 복수 개의 서브 유로 및 연결 유로를 포함하며; 상기 돌출부는 복수 개이고, 각 돌출부는 대체적으로 상기 제1 측판의 제2 방향으로 연장되며; 복수 개의 상기 돌출부는 상기 제1 측판의 제3 방향으로 간격을 두고 배열되고 서로 이격되어 있으며; 2개의 인접한 돌출부와 상기 내표면 사이에는 하나의 상기 서브 유로가 형성되며, 인접한 2개의 서브 유로는 상기 연결 유로를 통해 서로 연통되며; 상기 서브 유로 중의 적어도 하나는 상기 연결 유로를 통해 상기 압력 릴리프 기구와 연통되며; 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직되며; 상기 제3 방향은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직되는 것인, 배터리 셀.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 하우징은, 상기 제2 방향으로 대향 설치된 한쌍의 제2 측판을 포함하며;
    각 상기 돌출부가 상기 제2 방향 상에서의 하나의 단부 및 인접한 하나의 상기 제2 측판 사이에는 제3 갭이 설치되며, 상기 제3 갭은 상기 연결 유로의 적어도 일부분을 형성하는 것인, 배터리 셀.
  8. 제6 항 또는 제7 항에 있어서,
    적어도 하나의 돌출부는, 복수 개의 서브 돌출부를 포함하며, 복수 개의 상기 서브 돌출부는 상기 제2 방향으로 간격을 두고 설치되며, 인접한 서브 돌출부 사이에는 제4 갭이 형성되며, 상기 제4 갭은 상기 연결 유로의 적어도 일부분을 형성하는 것인, 배터리 셀.
  9. 제4 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출부는 제3 방향 상에서 상기 압력 릴리프 기구로부터 멀리하는 방향으로 돌출된 원호형 또는 절선형으로 구성되는 것인 배터리 셀.
  10. 제4 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출부의 상기 상부면 상에는 절연층이 설치되는 것인 배터리 셀.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은, 제2 방향에 위치한 대향 설치된 한쌍의 제2 측판을 포함하며, 상기 수용 공간은, 상기 전극 어셈블리와 각 상기 제2 측판 사이에 설치된 제1 갭을 포함하며; 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직되며;
    상기 하우징은, 제3 방향에 위치한 대향 설치된 한쌍의 제3 측판을 더 포함하며, 상기 수용 공간은, 상기 전극 어셈블리와 각 상기 제3 측판 사이에 설치된 제2 갭을 더 포함하며; 상기 제3 방향은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직되며;
    상기 제1 유로는 상기 제1 갭 및/또는 상기 제2 갭과 서로 연통되는 것인, 배터리 셀.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 유로와 상기 압력 릴리프 기구가 연통된 위치로부터 시작하여, 적어도 부분 길이의 상기 제1 유로의 깊이는 상기 압력 릴리프 기구로부터 멀리하는 방향으로 점차 감소되는 것인 배터리 셀.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    상기 제1 측판과 상기 전극 어셈블리 사이에 설치되어, 상기 전극 어셈블리를 지지하기 위한 지지 부재; 를 더 포함하며, 상기 지지 부재 상에는 제2 유로가 설치되며, 상기 제2 유로는 상기 제1 유로 및 상기 수용 공간을 연통하는 것인, 배터리 셀.
  14. 제13항에 있어서,
    제2 유로는, 상기 제1 방향으로 상기 지지 부재를 관통하는 제1 비아 홀을 포함하며, 상기 제1 비아 홀은 상기 제1 유로 및 상기 수용 공간을 연통하는 것인 배터리 셀.
  15. 제13 항 또는 제14 항에 있어서,
    상기 하우징은, 제2 방향에 위치한 대향 설치된 한쌍의 제2 측판을 포함하며, 상기 수용 공간은, 상기 전극 어셈블리와 각 상기 제2 측판 사이에 설치된 제1 갭을 포함하며; 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직되며;
    상기 하우징은, 제3 방향에 위치한 대향 설치된 한쌍의 제3 측판을 더 포함하며, 상기 수용 공간은, 상기 전극 어셈블리와 각 상기 제3 측판 사이에 설치된 제2 갭을 더 포함하며; 상기 제3 방향은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 수직되며;
    상기 지지 부재는 대향 설치된 제1 표면 및 제2 표면을 가지며, 상기 제1 표면은 상기 제1 측면와 대향하고, 상기 제2 표면은 상기 전극 어셈블리와 대향하며;
    상기 제2 유로는, 상기 제1 표면 상에 설치된 제2 요홈을 포함하며, 상기 제2 요홈은 상기 제1 갭 및/또는 제2 갭과 연통되며, 상기 제2 요홈은 상기 제1 유로와 연통되는 것인, 배터리 셀.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    상기 전극 어셈블리의 일부분을 래핑하고, 상기 전극 어셈블리 및 상기 하우징을 분리시키기 위한 절연막; 을 더 포함하며, 상기 절연막은, 상기 전극 어셈블리와 상기 지지 부재 사이에 위치하는 제1 측막을 포함하며;
    상기 제1 측막은 제2 비아 홀을 가지며, 상기 제2 비아 홀 및 상기 지지 부재의 상기 제1 비아 홀이 상기 제1 방향 상에서의 투영은 중첩되지 않는 것인, 배터리 셀.
  17. 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 따른 배터리 셀을 포함하는 배터리.
  18. 제17 항에 따른 배터리를 포함하는 전기장치.
  19. 배터리 셀의 제조 방법에 있어서,
    상기 배터리 셀의 제조 방법은, 전극 어셈블리를 제공하는 단계;
    상기 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치된 하우징을 제공하되, 상기 하우징은, 제1 방향으로 일측에 위치하는 제1 측판을 포함하는 것인 단계;
    상기 제1 측판 상에 설치된 압력 릴리프 기구를 제공하는 단계;
    상기 하우징을 밀봉하기 위한 커버 어셈블리를 제공하는 단계; 및
    상기 전극 어셈블리, 상기 하우징, 상기 압력 릴리프 기구 및 상기 커버 어셈블리를 조립하여 상기 배터리 셀을 형성하는 단계; 를 포함하며,
    상기 하우징을 제공하는 단계는, 상기 하우징의 상기 제1 측판의 내표면에 상기 내표면을 따라 연장된 제1 유로를 형성하되, 상기 제1 유로는, 상기 수용 공간 내의 기체를 상기 압력 릴리프 기구로 가이드하여, 상기 압력 릴리프 기구로 하여금 압력이 임계치에 도달할 시 구동되어 상기 압력을 방출하도록 하기 위한 것인 단계; 를 포함하는 것인, 배터리 셀의 제조 방법.
  20. 배터리 셀의 제조 시스템에 있어서,
    상기 배터리 셀의 제조 시스템은, 전극 어셈블리를 제공하기 위한 전극 어셈블리 제공 장치;
    상기 전극 어셈블리를 수용하기 위한 수용 공간이 설치된 하우징을 제공하기 위한 것이되, 상기 하우징은, 제1 방향으로 일측에 위치하는 제1 측판을 포함하는 것인 하우징 제공 장치;
    상기 제1 측판 상에 설치되기 위한 압력 릴리프 기구를 제공하기 위한 압력 릴리프 기구 제공 장치;
    상기 하우징을 밀봉하기 위한 커버 어셈블리를 제공하기 위한 커버 어셈블리 제공 장치; 및
    상기 전극 어셈블리, 상기 하우징, 상기 압력 릴리프 기구 및 상기 커버 어셈블리를 조립하여 상기 배터리 셀을 형성하기 위한 조립 장치; 를 포함하며,
    상기 하우징의 상기 제1 측판의 내표면에는 상기 내표면을 따라 연장된 제1 유로가 형성되며, 상기 제1 유로는, 상기 수용 공간 내의 기체를 상기 압력 릴리프 기구로 가이드하여, 상기 압력 릴리프 기구로 하여금 압력이 임계치에 도달할 시 구동되어 상기 압력을 방출하도록 하기 위한 것인, 배터리 셀의 제조 시스템.
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