KR20230047998A - 배터리 및 이의 제조 방법과 제조 시스템, 전기 장치 - Google Patents

배터리 및 이의 제조 방법과 제조 시스템, 전기 장치 Download PDF

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KR20230047998A
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Abstract

본 출원의 실시예는 배터리 및 이의 제조 방법과 제조 시스템, 전기 장치를 제공한다. 본 출원의 실시예에 따른 배터리는 다수의 배터리 모듈을 포함하는데, 각 배터리 모듈은 제1 방향을 따라 적층되게 설치되는 다수의 배터리 셀을 포함하고, 배터리 셀은 제2 방향을 따라 대향되게 설치되는 제1 단면과 제2 단면을 구비하며, 제1 단면에는 전극 단자가 설치되고, 다수의 배터리 모듈은 제3 방향을 따라 적층되게 설치되며; 제1 방향, 제2 방향, 제3 방향은 둘씩 수직된다. 이로써 차량과 같은 전기 장치 내부의 공간 분포에 근거하여 적합한 제1 방향의 배터리 셀의 수량을 설치하는 동시에 적합한 제3 방향의 배터리 모듈의 사이즈와 수량을 설치하여 제1 방향과 제3 방향의 공간을 충분히 이용하도록 한다. 그 밖에, 전극 단자가 향하는 방향이 배터리 셀의 적층 방향 및 배터리 모듈의 적층 방향과 모두 상이하여 배터리 셀이 적층 방향을 따른 간극 및 배터리 모듈이 적층 방향을 따른 간극을 절약하고 배터리의 체적 에너지 밀도를 향상시킨다.

Description

배터리 및 이의 제조 방법과 제조 시스템, 전기 장치
본 출원은 배터리 기술분야에 관한 것으로, 더 구체적으로는 배터리 및 이의 제조 방법과 제조 시스템, 전기 장치에 관한 것이다.
배터리는 전기 캐비닛, 배터리 카, 전기 자동차, 전기 비행기, 전기 선박, 전기장난감 자동차, 전기장난감 선박, 전기장난감 비행기 및 전동도구 등과 같은 전기 장치에 광범위하게 사용된다. 배터리 셀은 니켈 카드뮴 배터리 셀, 니켈 수소 배터리 셀, 리튬 이온 배터리 셀 및 이차 알칼리성 아연 망간 배터리 셀을 포함할 수 있다.
배터리 기술의 발전에서, 배터리 셀의 성능을 향상시키는 것을 제외하고 사람들은 전기 장치의 체적도 점점 중시하여 전기 장치의 체적이 가능한 감소되기를 원하는 바, 이는 배터리의 내부 분포에 새로운 요구를 제기하게 되며, 어떻게 배터리 내부 구조를 합리적이고 원활하게 배치할 것인가 하는 것은 해결해야 할 과제로 되었다.
본 출원은 배터리 및 이의 제조 방법과 제조 시스템, 전기 장치를 제공하여 배터리 내부 구조 분포의 원활성과 합리성을 향상시킬 수 있도록 한다.
제1 양태에서, 본 출원의 실시예는 배터리를 제공하는데, 이는 다수의 배터리 모듈을 포함하고, 각 배터리 모듈은 제1 방향을 따라 적층되게 설치되는 다수의 배터리 셀을 포함하며, 배터리 셀은 제2 방향을 따라 대향되게 설치되는 제1 단면과 제2 단면을 구비하고, 제1 단면에는 전극 단자가 설치되며, 다수의 배터리 모듈은 제3 방향을 따라 적층되게 설치되고; 제1 방향, 제2 방향, 제3 방향은 둘씩 수직된다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리는, 배터리 셀이 제1 방향을 따라 적층되게 설치되어 배터리 모듈을 형성하는 동시에 배터리 모듈이 제3 방향을 따라 적층되게 설치됨으로써 차량과 같은 전기 장치 내부의 공간 분포에 근거하여 적합한 제1 방향의 배터리 셀의 수량을 설치하는 동시에 적합한 제3 방향의 배터리 모듈의 사이즈와 수량을 설치하며 제1 방향과 제3 방향을 충분히 이용하여 배터리의 용량을 향상시킨다. 그 밖에, 전극 단자가 향하는 방향이 배터리 셀의 적층 방향 및 배터리 모듈의 적층 방향과 모두 상이하므로 배터리 셀이 적층 방향을 따른 간극 및 배터리 모듈이 적층 방향을 따른 간극을 절약할 수 있어 배터리의 체적 에너지 밀도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리에 따르면, 각 배터리 모듈은 제2 방향을 따라 나란히 설치되는 여러 그룹의 배터리 팩을 포함하고, 각 배터리 팩은 제1 방향을 따라 적층되게 설치되는 다수의 배터리 셀을 포함하며, 인접하는 두 그룹의 배터리 팩의 배터리 셀의 제2 단면은 대향되게 설치되므로 배터리를 보다 용이하게 조립할 수 있는 바, 예를 들어 샘플링 하네스 등 부품을 용이하게 장착할 수 있다. 이러한 설치는 차량과 같은 전기 장치가 제2 방향에서의 공간을 충분히 이용할 수 있어, 제2 방향의 공간 이용률을 향상시킨다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리에 따르면, 배터리 셀의 케이싱 측벽은 대향되게 설치되는 두 개의 제1 측벽과 대향되게 설치되는 두 개의 제2 측벽을 포함하되, 여기서, 제1 측벽의 면적은 제2 측벽의 면적보다 크고, 제1 측벽은 제1 방향에 수직된다. 이는 배터리 셀이 형성한 배터리 팩의 구조 안정성을 향상시키는데 유리하고, 나아가 배터리 모듈과 배터리의 구조 안정성을 향상시킨다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리에 따르면, 배터리 모듈이 제1 방향을 따른 최대 사이즈는 L1이고, 제2 방향을 따른 최대 사이즈는 L2이며, L1=L2이다. 이는 배터리 모듈이 사각형 엔빌로프를 형성하기 용이하도록 하고 배터리 모듈 배치의 원활성을 향상시키는데 유리하게 된다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리에 따르면, 인접하는 배터리 모듈의 배터리 셀의 제2 단면은 서로 수직된다. 이는 인접하는 배터리 모듈 사이의 결합 강도를 향상시키는데 유리하고, 나아가 전체 배터리의 구조 강도를 향상시킨다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리에 따르면, 배터리는, 인접하는 두 개의 상기 배터리 모듈 사이에 설치되는 보강판을 더 포함한다. 보강판을 설치함으로써 배터리에 변형, 자리 이동 등 문제가 쉽게 발생하지 않아 배터리의 전체 구조 강도를 향상시킨다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리에 따르면, 보강판 내에는 배터리 모듈과 열교환을 진행하기 위한 유체를 수용하는 유로가 형성된다. 이로써 유체와 배터리 모듈의 열교환을 통해 배터리 모듈을 가열 또는 냉각시킬 수 있다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리에 따르면, 배터리는 제3 방향을 따라 인접하는 보강판의 유로와 연통하기 위한 파이프를 더 포함한다. 이러한 설치는 보강판 내의 유로와 외부가 연통되는 구조를 간략할 수 있다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리에 따르면, 배터리 모듈은 적층되게 설치되는 다수의 배터리 셀이 제1 방향을 따른 양측에 설치되는 엔드 플레이트를 더 포함하고; 배터리는 배터리 모듈의 외주측을 에워싸고 엔드 플레이트에 의해 배터리 모듈과 연결되는 프레임을 더 포함한다. 엔드 플레이트를 설치하면 배터리 셀의 조립에 용이하고 프레임을 설치하면 배터리 모듈을 일정하게 보호하여 배터리 모듈의 사용수명을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리에 따르면, 엔드 플레이트에는 제1 보스가 설치되고, 프레임에는 제2 보스가 설치되며, 제1 보스와 제2 보스는 걸림 결합된다. 이러한 설치는 엔드 플레이트와 프레임의 연결에 유리한 동시에 양자가 연결된 다음의 배터리의 밀봉 성능에도 유리하다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리에 따르면, 배터리는 제3 방향을 따라 적층되게 설치되는 다수의 프레임을 포함하고, 제3 방향을 따라 인접하는 프레임은 밀봉 연결된다. 인접하는 프레임이 밀봉 연결되도록 설치함으로써 외부의 물 산소 등이 배터리 모듈 내부에 진입하는 것을 효과적으로 저하시켜 외부의 물 산소가 배터리 셀에 일정한 부패를 초래하는 가능성을 저하시킬 수 있다.
배터리는 장착 브래킷을 더 포함하고, 다수의 배터리 모듈은 프레임을 통해 장착 브래킷에 연결된다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리에 따르면, 장착 브래킷에는 장착 플레이트가 형성되고, 인접하는 두 층의 프레임은 장착 플레이트를 통해 연결된다. 배터리 모듈과 프레임의 위치를 설치하기 용이하여 배터리 모듈과 프레임이 장착 브래킷에서 연결되는 과정에서 어긋나거나 변형되는 가능성을 방지함으로써 장착 오류를 저하시키고 배터리의 밀폐성을 향상시키는데 유리하게 된다.
제2 양태에서, 본 출원의 실시예는 배터리의 제조 방법을 제공하는데, 이는, 제2 방향을 따라 대향되게 설치되는 제1 단면과 제2 단면을 구비하고, 제1 단면에는 전극 단자가 설치되는 다수의 배터리 셀을 제공하는 단계; 다수의 배터리 셀을 제1 방향을 따라 적층되게 설치하여 배터리 모듈을 형성하는 단계; 다수의 배터리 모듈을 제3 방향을 따라 적층되게 설치하되, 여기서, 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향은 둘씩 수직되는 단계를 포함한다.
제3 양태에서, 본 출원의 실시예는 배터리의 제조 시스템을 제공하는데, 이는, 제2 방향을 따라 대향되게 설치되는 제1 단면과 제2 단면을 구비하고, 제1 단면에는 전극 단자가 설치되는 다수의 배터리 셀을 제공하는 제공 모듈; 다수의 배터리 셀을 제1 방향을 따라 적층되게 설치하여 배터리 모듈을 형성하는 제1 조립 모듈; 다수의 조립 모듈을 제3 방향을 따라 적층되게 설치하며, 여기서, 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향은 둘씩 수직되는 제2 조립 모듈을 포함한다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리 및 이의 제조 방법과 제조 시스템, 전기 장치는, 배터리 셀이 제1 방향을 따라 적층되게 설치되어 배터리 모듈을 형성하는 동시에 배터리 모듈이 제3 방향을 따라 적층되게 설치됨으로써 차량과 같은 전기 장치 내부의 공간 분포에 근거하여 적합한 제1 방향의 배터리 셀의 수량을 설치하는 동시에 적합한 제3 방향의 배터리 모듈의 수량을 설치하며 제1 방향과 제3 방향을 충분히 이용하여 배터리의 용량을 향상시킨다. 그 밖에, 전극 단자가 향하는 방향이 배터리 셀의 적층 방향 및 배터리 모듈의 적층 방향과 모두 상이하므로 배터리 셀이 적층 방향을 따른 간극 및 배터리 모듈이 적층 방향을 따른 간극을 절약할 수 있어 배터리의 체적 에너지 밀도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예의 기술적 해결수단을 보다 뚜렷이 설명하기 위하여 아래에는 본 출원의 실시예에 사용해야 할 도면을 간단히 소개하고자 하는데, 아래 설명에서 도면은 단지 본 출원의 일부 실시예일 뿐 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 진보적인 창출에 힘쓸 필요가 없이 이러한 도면에 근거하여 기타 도면을 얻을 수 있음은 자명한 것이다.
도 1은 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 차량의 구조 모식도이고;
도 2는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리의 구조 모식도이며;
도 3은 본 출원의 다른 일부 실시예에서 제공하는 배터리의 구조 모식도이고;
도 4는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 폭발 모식도이며;
도 5는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 모듈과 프레임이 연결된 구조 모식도이고;
도 6은 도 5의 폭발 모식도이며;
도 7은 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 프레임과 엔드 플레이트의 연결구조의 국부 확대 모식도이고;
도 8은 본 출원의 또 다른 실시예에서 제공하는 배터리의 구조 모식도이며;
도 9는 도 8에서의 A 부분의 국부 확대도이고;
도 10은 도 9의 폭발 모식도이며;
도 11은 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리의 제조 방법의 흐름 모식도이고;
도 12는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리의 제조 시스템의 예시적 블록도이다.
도면부호의 설명:
1: 차량;
2: 배터리; 21: 배터리 모듈; 211: 배터리 팩; 212: 엔드 플레이트; 212a: 제1 보스; 22: 보강판; 23: 파이프; 24: 프레임; 24a: 제2 장착홀; 24b: 제2 보스; 25: 장착 브래킷; 251: 장착 플레이트; 251a: 제1 장착홀;
3: 배터리 셀; 31: 하우징 어셈블리; 311: 케이싱; 311a: 제2 단면; 311b: 제1 측벽; 311c: 제2 측벽; 312: 커버 어셈블리; 3121: 엔드 캡; 3121a: 제1 단면; 3122: 전극 단자; 32: 전극 어셈블리;
4: 제어기;
5: 모터;
100: 제조 시스템; 110: 제공 모듈; 120: 제1 조립 모듈; 130: 제2 조립 모듈.
X: 제1 방향; Y: 제2 방향; Z: 제3 방향.
도면에서, 도면은 실제 비율에 따라 제작한 것이 아니다.
본 출원의 실시예의 목적, 기술적 해결수단 및 장점이 보다 뚜렷하도록 하기 위하여 이하 본 출원의 실시예의 도면과 결부하여 본 출원의 실시예의 기술적 해결수단을 뚜렷하고 완전하게 설명하고자 하는데, 설명된 실시예는 단지 본 출원의 일부 실시예일 뿐 모든 실시예가 아님은 자명한 것이다. 본 출원의 실시예에 기반하면, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 진보적인 창출에 힘쓸 필요가 없이 획득한 모든 기타 실시예는 모두 본 출원의 보호범위에 속한다.
별도로 정의하지 않은 한 본 출원에서 사용하는 모든 기술적 용어와 과학적 용어는 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 통상적으로 이해하는 의미와 동일한 바, 본 출원의 명세서에서 사용하는 용어는 구체적인 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 출원을 한정하기 위한 것이 아니며; 본 출원의 명세서와 청구범위 및 상기 도면의 간단한 설명에서의 용어 “포함”과 “구비” 및 이들의 임의의 변형은 배타적이지 않은 포함을 포괄하기 위한 것이다. 본 출원의 명세서와 청구범위 또는 상기 도면에서의 용어 “제1”, “제2” 등은 상이한 오브젝트를 구별하기 위한 것일 뿐 특정된 순서 또는 주종관계를 설명하기 위한 것이 아니다.
본 출원에서 언급한 “실시예”는 실시예와 결부하여 설명한 특정된 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 한 실시예에 포함될 수 있다는 것을 의미한다. 명세서에서의 각 위치에 상기 구절이 나타나는 것은 모두 동일한 실시예를 가리키는 것이 아니고, 기타 실시예와 서로 배제하는 독립적이거나 대안적인 실시예도 아님을 지칭한다.
본 출원의 설명에서 설명해야 할 것은, 별도로 명확하게 규정하고 한정하지 않은 한, 용어 “장착”, “서로 연결”, “연결”, “부가적인 연결”은 응당 고정 연결, 해체 가능하게 연결 또는 일체로 연결되는 것과 같이 일반화한 의미로 이해되어야 하며; 직접 서로 연결될 수도 있고, 중간 매체에 의해 간접적으로 연결될 수도 있으며, 두 소자 내부의 연통일 수도 있다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 구체적인 상황에 따라 상기 용어가 본 출원에서의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
본 출원에서의 용어 “및/또는”은 단지 관련 오브젝트의 연관 관계를 설명하는 것으로 세 가지 관계가 존재할 수 있다는 것을 나타내는 바, 예를 들면 A 및/또는 B는 A가 단독으로 존재하는 경우, A와 B가 동시에 존재하는 경우, B가 단독으로 존재하는 경우와 같은 3가지 경우를 나타낼 수 있다. 그 밖에, 문자 부호 “/”는 일반적으로 앞뒤 관련 상대가 한가지 “또는”이라는 관계를 가진다는 것을 나타낸다.
본 출원의 실시예에서, 동일한 도면부호는 동일한 부품을 나타내고, 간결함을 위하여 상이한 실시예에서는 동일한 부품의 상세한 설명을 생략한다. 도면에 도시된 본 출원의 실시예의 각 부품의 두께, 길이와 너비 등 사이즈 및 집적 장치의 전체 두께, 길이와 너비 등 사이즈는 단지 예시적인 설명을 위한 것일 뿐 본 출원에 대해 그 어떤 한정도 하지 말아야 한다는 것을 이해해야 한다.
본 출원에 나타난 “다수”는 두 개 이상(두 개를 포함)을 지칭한다.
본 출원에서, 배터리 셀은 리튬 이온 이차 전지 셀, 리튬 이온 일차 전지 셀, 리튬 유황 배터리 셀, 나트륨 리튬 이온 배터리 셀, 나트륨 이온 배터리 셀 또는 마그네슘 이온 배터리 셀 등을 포함할 수 있으나 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다. 배터리 셀은 원기둥체, 편평체, 직육면체 또는 기타 모양 등을 이룰 수 있으나 본 출원의 실시예는 이에 대해서도 한정하지 않는다. 배터리 셀은 일반적으로 패키징 방식으로 기둥형 배터리 셀, 사각형 배터리 셀 및 소프트 팩 배터리 셀로 분류되는데, 본 출원의 실시예는 이에 대해서도 한정하지 않는다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리는 하나 또는 다수의 배터리 셀을 포함하여 더 높은 전압과 용량을 제공하는 단일한 물리적 모듈을 지칭한다. 예를 들면, 본 출원에서 언급한 배터리는 전기 캐비닛 또는 배터리 패킷 등을 포함할 수 있다. 배터리는 일반적으로 하나 또는 다수의 배터리 셀을 패키징하는 박스 바디를 포함한다. 박스 바디는 액체 또는 기타 이물질이 배터리 셀의 충전 또는 방전에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
배터리 셀은 전극 어셈블리와 전해질을 포함하고, 전극 어셈블리는 양극 극편, 음극 극편 및 스페이서를 포함한다. 배터리 셀은 주요하게 금속 이온에 의해 양극 극편과 음극 극편 사이에서 이동하여 작업한다. 양극 극편은 양극 집전체와 양극 활성물질층을 포함하는데, 양극 활성물질층은 양극 집전체의 표면에 코팅되고; 양극 집전체는 양극 집전부 및 양극 집전부에서 돌출되는 양극 돌출부를 포함하며, 양극 집전부는 양극 활성물질층에 코팅되고, 양극 돌출부의 적어도 일부는 양극 활성물질층에 코팅되며, 양극 돌출부는 양극 탭으로 사용된다. 리튬 이온 배터리를 예로 들면, 양극 집전체의 재료는 알루미늄 일 수 있고, 양극 활성물질층은 양극 활성물질을 포함하며, 양극 활성물질은 코발트산 리튬, 인산철 리튬, 삼원 리튬 또는 망간산 리튬 등 일 수 있다. 음극 극편은 음극 집전체와 음극 활성물질층을 포함하는데, 음극 활성물질층은 음극 집전체의 표면에 코팅되고; 음극 집전체는 음극 집전부 및 음극 집전부에서 돌출되는 음극 돌출부를 포함하며, 음극 집전부에는 음극 활성물질층이 코팅되고, 음극 돌출부의 적어도 일부에는 음극 활성물질층이 코팅되지 않으며, 음극 돌출부는 음극 탭으로 사용된다. 음극 집전체의 재료는 구리 일 수 있고, 음극 활성물질층은 음극 활성물질을 포함하며, 음극 활성물질은 탄소 또는 규소 등 일 수 있다. 큰 전류가 흘러도 퓨즈가 발생하지 않도록 담보하기 위하여 양극 탭의 수량은 다수이고 함께 적층되며, 음극 탭의 수량도 다수이고 함께 적층된다. 스페이서의 재질은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 또는 PE(polyethylene, 폴리에틸렌) 등 일 수 있다. 이 외에, 전극 어셈블리는 권취형 구조 일 수도 있고 적층형 구조 일 수도 있으나 본 출원의 실시예는 이에 한정되지 않는다.
배터리 셀은 하우징 어셈블리를 더 포함할 수 있고, 하우징 어셈블리 내부에는 수용 캐비티가 구비되며, 이 수용 캐비티는 하우징 어셈블리가 전극 어셈블리와 전해질에 제공한 밀폐 공간이다.
배터리 셀에 있어서, 주요한 안전위험은 충전과 방전 과정에서 발생하게 되며, 동시에 적합한 환경 온도를 설계해야 하는 바, 불필요한 손실을 방지하기 위하여 배터리 셀에 일반적으로 세 가지 보호조치를 취한다. 구체적으로 말하면, 보호조치는 적어도 스위치 소자를 포함하고, 적합한 스페이서 재료 및 압력 배출 기구를 선택하는 것이다. 스위치 소자는 배터리 셀 내의 온도 또는 저항이 일정한 임계값에 도달할 때 배터리의 충전 또는 방전을 정지시킬 수 있는 소자를 지칭한다. 스페이서는 양극 극편과 음극 극편을 이격시키고, 온도가 일정한 수치까지 상승할 때 자동으로 이에 부착된 미크론(심지어 나노스케일)의 미세 공극을 자동으로 용해할 수 있어 금속 이온이 스페이서에서 통과될 수 없도록 하여 배터리 셀의 내부 반응을 종료시킨다.
발명자는 배터리를 조립하는 과정에서, 다수의 배터리 셀은 제1 방향을 따라 적층되게 설치된 후, 다수의 적층되게 설치되는 배터리 셀을 다시 적층되게 설치할 수 없어 전기 장치 내부의 공간을 충분히 이용할 수 없게 되어 배터리 내부 공간이 낭비되는 문제를 초래하게 된다는 것을 발견하였다. 단위 면적 내의 전기량의 수요를 만족시키기 위하여 제1 방향을 따라 적층되게 설치된 후의 배터리 셀을 여러 층으로 스택하여 설치해야 하지만 제1 방향을 따라 적층되게 설치된 후의 다수의 배터리 셀을 다시 여러 층으로 스택하여 장착하는 동작은 비교적 복잡하다.
발명자가 발견한 상기 문제에 기반하여, 발명자는 배터리의 구조를 개선하였는데, 본 출원의 실시예에서 설명한 기술적 해결수단은 배터리 및 배터리를 사용하는 전기 장치에 적용된다.
배터리는 전기 캐비닛 또는 배터리 패킷 일 수 있다.
전기 장치는 차량, 에너지 저장 전기 캐비닛, 선박, 우주설비, 전동 완구 및 전동도구 등 일 수 있다. 차량은 연료 자동차, 가스 자동차 또는 신재생에너지 자동차 일 수 있고, 신재생에너지 자동차는 순수전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장 자동차 등 일 수 있으며; 우주설비는 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주선 등을 포함하고; 전동 완구는 고정형 또는 이동형 전동 완구, 예를 들면, 게임기, 전기 자동차 완구, 전기 선박 완구 및 전기 비행기 완구 등을 포함하며; 전동도구는 금속 절삭 전동도구, 연마 전동도구, 장착 전동도구 및 철도용 전동도구, 예를 들면, 전기 드릴, 전기 그라인더, 전기 렌치, 전기 드라이버, 전기 해머, 전기 충격 드릴, 콘크리트 진동기 및 전기 대패 등을 포함한다. 본 출원의 실시예는 상기 전기 장치를 특별히 한정하지 않는다.
이하 실시예는 설명의 편리를 위하여 전기 장치가 차량(1)인 것을 예로 들어 설명한다.
도 1은 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 차량(1)의 구조 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 차량(1)의 내부에는 배터리(2)가 설치되고, 배터리(2)는 차량(1)의 저부 또는 헤드부 또는 끝부에 설치될 수 있다. 배터리(2)는 차량(1)에 전기를 공급할 수 있는 바, 예를 들면, 배터리(2)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 수 있다.
차량(1)은 제어기(4)와 모터(5)를 더 포함할 수 있는데, 제어기(4)는 배터리(2)를 제어하야 모터(5)에 전기를 공급하도록 하는 바, 예를 들면, 차량(1)의 작동, 네비게이션 및 주행할 때의 작동 전기 수요에 사용된다.
본 출원의 일부 실시예에서, 배터리(2)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 차량(1)의 구동 전원으로서 연료유 또는 천연가스를 대체하거나 또는 일부 대체하여 차량(1)에 구동 동력을 제공할 수도 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이는 각각 본 출원의 실시예에서 제공하는 상이한 배터리(2)의 구조 모식도이고, 도 4는 본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리(2)에서의 배터리 셀(3)의 분해 모식도를 도시한다.
배터리(2)에서, 배터리 셀(3)은 하나 일 수도 있고 다수 일 수도 있다. 만약 배터리 셀(3)이 다수이면 다수의 배터리 셀(3) 사이는 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결될 수 있는데, 혼합 연결이란 다수의 배터리 셀(3)에 직렬 연결도 존재하고 병렬 연결도 존재하는 것을 지칭한다. 다수의 배터리 셀(3) 사이는 직접 직렬 연결되거나 병렬 연결되거나 혼합 연결될 수 있고, 다수의 배터리 셀(3)은 전체를 이루는 바; 물론, 다수의 배터리 셀(3)이 먼저 직렬 연결되거나 병렬 연결되거나 혼합 연결되어 배터리 모듈(21)을 조성한 다음, 다수의 배터리 모듈(21)이 직렬 연결되거나 병렬 연결되거나 혼합 연결되어 하나의 전체를 이룰 수도 있다.
배터리 모듈(21)에서의 다수의 배터리 셀(3) 사이는 합류 부재(도면 미도시)를 통해 전기적으로 연결되어 배터리 모듈(21)에서의 다수의 배터리 셀(3)의 병렬 연결 또는 직렬 연결 또는 혼합 연결을 구현할 수 있다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리 셀(3)는 전극 어셈블리(32)와 하우징 어셈블리(31)를 포함하고, 전극 어셈블리(32)는 하우징 어셈블리(31) 내에 수용된다.
일부 실시예에서, 하우징 어셈블리(31)는 전해액과 같은 전해질을 수용할 수 있다. 하우징 어셈블리(31)는 여러 가지 구조 형태일 수 있다.
일부 실시예에서, 하우징 어셈블리(31)는 케이싱(311)과 커버 어셈블리(312)를 포함할 수 있는데, 케이싱(311)은 일측이 개구된 중공 구조이고, 커버 어셈블리(312)는 케이싱(311)의 개구에 커버되어 밀봉 연결을 이루어 전극 어셈블리(32)와 전해질을 수용하는 수용 캐비티를 이룬다.
일부 실시예에서, 커버 어셈블리(312)는 엔드 캡(3121)을 포함하되, 엔드 캡(3121)은 케이싱(311)의 개구에 커버된다. 엔드 캡(3121)은 여러 가지 구조일 수 있는 바, 예를 들어, 엔드 캡(3121)은 판형 구조, 일단이 개구된 중공 구조 등 일 수 있다. 예시적으로, 도 4에서, 케이싱(311)은 직육면체 구조이고, 엔드 캡(3121)은 판형 구조이며, 엔드 캡(3121)은 케이싱(311) 정상부의 개구에 커버된다.
엔드 캡(3121)은 절연 재료(예를 들면 플라스틱)로 제조될 수도 있고, 도전 재료(예를 들면 금속)로 제조될 수도 있다. 엔드 캡(3121)이 금속 재료로 제조될 경우, 커버 어셈블리(312)는 절연 부재를 더 포함할 수 있는데, 절연 부재는 엔드 캡(3121)이 전극 어셈블리(32)와 마주하는 일측에 위치하여 엔드 캡(3121)과 전극 어셈블리(32)를 절연되도록 이격시킨다.
일부 실시예에서, 커버 어셈블리(312)는 엔드 캡(3121)에 장착되는 전극 단자(3122)를 더 포함할 수 있다. 전극 단자(3122)는 두 개이고, 두 개의 전극 단자(3122)는 각각 양극 전극 단자와 음극 전극 단자로 정의되며, 양극 전극 단자와 음극 전극 단자는 모두 전극 어셈블리(32)와 전기적으로 연결되어 전극 어셈블리(32)가 발생한 전기 에너지를 출력한다.
다른 일부 실시예에서, 하우징 어셈블리(31)는 기타 구조일 수도 있는 바, 예를 들어, 하우징 어셈블리(31)는 케이싱(311) 및 두 개의 커버 어셈블리(312)를 포함하되, 케이싱(311)은 대향하는 양측이 개구된 중공 구조일 수 있고, 하나의 커버 어셈블리(312)는 케이싱(311)에 커버된 하나의 개구와 대응되는 동시에 밀봉 연결을 이루어 전극 어셈블리(32)와 전해질을 수용하기 위한 수용 캐비티를 형성한다. 이러한 구조에서, 하나의 커버 어셈블리(312)에 두 개의 전극 단자(3122)가 설치하고 다른 커버 어셈블리(312)에 전극 단자(3122)를 설치하지 않을 수 있으며, 또 두 개의 커버 어셈블리(312)에 각각 하나의 전극 단자(3122)를 설치할 수 있다.
배터리 셀(3)에서, 하우징 어셈블리(31) 내에 수용되는 전극 어셈블리(32)는 하나 일 수도 있고 다수 일 수도 있다. 예시적으로, 도 4에서, 전극 어셈블리(32)는 두 개이다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리(2)에서, 배터리(2)는 다수의 배터리 모듈(21)을 포함하고, 각 배터리 모듈(21)은 제1 방향(X)을 따라 적층되게 설치되는 다수의 배터리 셀(3)을 포함한다. 배터리 셀(3)은 제2 방향(Y)을 따라 대향되게 설치되는 제1 단면(3121a)과 제2 단면(311a)을 구비하고, 제1 단면(3121a)에는 전극 단자(3122)가 설치된다. 다수의 배터리 모듈(21)은 제3 방향(Z)을 따라 적층되게 설치된다. 제1 방향(X), 제2 방향(Y), 제3 방향(Z)은 둘씩 수직된다.
제1 방향(X), 제2 방향(Y)은 모두 배터리 셀(3)의 구조와 장착 위치 관계에 기반하여 결정한 방향으로서, 상이한 배터리 모듈(21)은 각각 제3 방향(Z)을 따라 적층되게 설치된다. 제3 방향(Z)의 상이한 층을 따른 배터리 모듈(21)의 제1 방향(X)이 향하는 방향이 동일하고, 제2 방향(Y)이 향하는 방향도 동일하도록 설치할 수 있다. 제3 방향(Z)의 상이한 층을 따른 배터리 모듈(21)의 제1 방향(X)도 서로 수직될 수 있고, 제2 방향(Y) 서로 수직될 수 있다.
각 배터리 모듈(21)은 제1 방향(X)을 따라 적층되게 설치되는 다수의 배터리 셀(3)을 포함하고, 다수의 배터리 셀(3)은 일렬로 분포될 수도 있고 다수의 열로 분포될 수도 있다.
도 5는 다수의 배터리 셀(3)의 두 개의 열로 분포된 실시형태를 도시하였고, 도 6은 도 5의 분해 모식도이다.
배터리 셀(3)이 제1 방향(X)을 따라 적층되고, 전극 단자(3122)가 배터리 셀(3)이 제2 방향(Y)을 따라 대향되는 하나의 측면에 설치되며, 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)이 서로 수직되도록 설치, 즉 배터리 셀(3)의 적층 방향과 배터리 셀(3)에서의 전극 단자(3122)가 향하는 방향이 서로 수직되도록 설치하여 배터리 셀(3)이 제1 방향(X)을 따라 적층되게 설치되기 용이하도록 한다.
일부 구현예에서, 제1 단면(3121a)에만 전극 단자(3122)를 설치하되, 전극 단자(3122)는 양극 단자와 음극 단자를 포함하고, 양극 단자와 음극 단자는 모두 제1 단면(3121a)에 설치된다.
다른 일부 실시예에서, 제1 단면(3121a)에 전극 단자(3122)를 설치할 뿐만 아니라 제2 단면(311a)에 전극 단자(3122)를 설치하고, 양극 단자와 음극 단자가 각각 제1 단면(3121a)과 제2 단면(311a)에서의 하나에 설치된다.
제1 방향(X)을 따라 적층되게 설치되는 배터리 셀(3) 사이는 접착의 방식으로 함께 연결될 수도 있고 직접 접합되거나 간극을 가지고 설치할 수도 있다. 제3 방향(Z)을 따라 적층되게 설치되는 배터리 모듈(21)은 중간 물체를 통해 이격되게 설치될 수도 있고 중간 물체가 없이 이격되게 설치될 수도 있다.
본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리(2)에서, 배터리 셀(3)이 제1 방향(X)을 따라 적층되게 설치되어 배터리 모듈(21)을 이루는 동시에 배터리 모듈(21)이 제3 방향(Z)을 따라 적층되게 설치되도록 함으로써 차량(1)과 같은 전기 장치 내부의 공간 배치에 근거하여 적합한 제1 방향(X)의 배터리 셀(3)의 수량을 설치할 수 있고, 이와 동시에 적합한 제3 방향(Z)의 배터리 모듈(21)의 사이즈와 수량을 설치하여 제1 방향(X)과 제3 방향(Z)의 공간을 충분히 이용함으로써 배터리(2)의 전하량을 향상시킬 수 있다. 그 밖에, 전극 단자(3122)가 향하는 방향과 배터리 셀(3)의 적층 방향 및 배터리 모듈(21)의 적층 방향이 모두 상이하므로 배터리 셀(3)이 자체의 적층 방향을 따르는 간격 및 배터리 모듈(21)이 자체의 적층 방향을 따르는 간격 사이의 간극을 절약할 수 있어 배터리(2)의 체적 에너지 밀도를 효과적으로 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 각 배터리 모듈(21)은 제2 방향(Y)을 따라 나란히 설치되는 여러 그룹의 배터리 팩(211)을 포함하고, 각 배터리 팩(211)은 제1 방향(X)을 따라 적층되게 설치되는 다수의 배터리 셀(3)을 포함하며, 인접하는 두 그룹의 배터리 팩(211)의 배터리 셀(3)의 제2 단면(311a)은 대향되게 설치된다.
배터리 모듈(21)이 제2 방향(Y)을 따라 나란히 설치되는 여러 그룹의 배터리 팩(211)을 포함하도록 설치함으로써 차량(1)과 같은 전기 장치가 제2 방향(Y)에서의 공간을 충분히 이용할 수 있어 제2 방향(Y)의 공간 이용률을 향상시키고, 나아가 배터리(2)의 전하량을 향상시킨다. 인접하는 두 그룹의 배터리 팩(211)의 배터리 셀(3)의 제2 단면(311a)이 대향되게 설치, 즉 인접하는 두 그룹의 배터리 팩(211)의 배터리 셀(3)의 전극 단자(3122)가 향하는 방향이 반대되도록 설치하여 인접하는 두 그룹의 배터리 팩(211)의 배치가 보다 컴팩트하도록 하며, 나아가 배터리 팩(211)이 제2 방향(Y)을 따르는 공간 이용률을 향상시키는데 유리하도록 한다. 동시에 배터리(2)를 보다 용이하게 조립할 수 있는 바, 예를 들어 샘플링 하네스 등 부품을 용이하게 장착할 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 셀(3)의 케이싱(311) 측벽은 대향되게 설치되는 두 개의 제1 측벽(311b)과 대향되게 설치되는 두 개의 제2 측벽(311c)을 포함하는데, 여기서, 제1 측벽(311b)의 면적은 제2 측벽(311c)의 면적보다 크고, 제1 측벽(311b)은 제1 방향(X)에 수직된다.
제1 측벽(311b)이 제1 방향(X)에 수직되도록 설치, 즉 제1 측벽(311b)이 배터리 셀(3)의 적층 방향에 수직되고, 제1 방향(X)을 따라, 인접하는 배터리 셀(3)의 제1 측벽(311b)이 인접하도록 설치하며, 제1 측벽(311b)의 면적은 제2 측벽(311c)의 면적보다 크도록, 즉 제1 측벽(311b)이 배터리 셀(3)의 면적이 큰 면이 되도록 설치함으로써 제1 방향(X)을 따라 적층되게 설치되는 인접한 배터리 셀(3)의 면적이 큰 면이 서로 인접하도록 설치하여 배터리 셀(3)이 형성한 배터리 팩(211)의 구조 안정성을 향상시키는데 유리하고, 나아가 배터리 모듈(21)과 배터리(2)의 구조 안정성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 배터리 모듈(21)이 일 방향을 따른 최대 사이즈는 L1이고, 제2 방향(Y)을 따른 최대 사이즈는 L2이며, L1=L2이다.
배터리 모듈(21)이 제1 방향(X)을 따른 최대 사이즈L1은 바로 배터리 모듈(21)이 제1 방향(X)에서의 임의의 두 점을 따라 연결된 제일 긴 거리이고, 같은 도리로, 배터리 모듈(21)이 제2 방향(Y)을 따른 최대 사이즈 L2는 바로 배터리 모듈(21)이 제2 방향(Y)에서의 임의의 두 점을 따라 연결된 제일 긴 거리이다. L1=L2의 설치는, 배터리 모듈(21)로 하여금 제3 방향(Z)에 수직되는 정투영된 직사각형 엔빌로프가 정사각형을 이루도록 할 수 있고, 상이한 배터리 모듈(21)을 설치해야 하는 배터리 셀(3)의 전극 단자(3122)가 향하는 방향에 따라 배터리 모듈(21) 배치의 원활성을 향상시키는데 유리하게 된다.
일부 실시예에서, 인접하는 배터리 모듈(21)의 배터리 셀(3)의 제2 단면(311a)은 서로 수직된다.
인접하는 배터리 모듈(21)의 배터리 셀(3)의 제2 단면(311a)이 서로 수직되도록 설치, 즉 인접하는 배터리 모듈(21)의 배터리 셀(3)의 적층 방향, 즉 제1 방향(X)이 서로 수직되도록 설치한다. 이로써, 배터리(2)가 진동 또는 충격 하중을 받을 경우, 인접하는 배터리(2) 모듈은 변형, 자리 이동 등 문제가 쉽게 발생하지 않아 인접하는 배터리 모듈(21) 사이의 결합 강도를 향상시키는데 유리하고, 나아가 전체 배터리(2)의 구조 강도를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 즉 L1=L2의 설치는, 또 인접하는 배터리 모듈(21)의 배터리 셀(3)의 제2 단면(311a)이 서로 수직되도록 설치함으로써 배터리(2)의 구조 강도를 향상시킬 뿐만 아니라 배터리(2)로 하여금 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)에서의 공간 이용률이 제일 크도록 한다.
일부 실시예에서, 배터리(2)는, 인접하는 배터리 모듈(21) 사이에 설치되는 보강판(22)을 더 포함한다.
구체적으로, 보강판(22)은 인접하는 두 개의 배터리 모듈(21) 사이 및 제3 방향(Z)의 최외측을 따르는 배터리 모듈(21)의 외측에 설치되는데, 보강판(22)은 이와 인접한 배터리 모듈(21)과 서로 접합할 뿐만 아니라 제3 방향(Z)과 서로 이격되게 설치될 수 있다. 이로써 배터리(2)는 진동, 충격 등 외부 하중을 받을 경우, 보강판(22)을 통해 일부 하중을 감당하여 배터리(2)의 지지력을 향상시킴으로써 배터리(2)에 변형, 자리 이동 등 문제가 쉽게 발생하지 않도록 하여 배터리(2)의 전체 구조 강도를 향상시킨다.
보강판(22)은 단지 하나의 판형 구조일 수 있고, 배터리(2)의 구조 강도를 보강하는 기능만 할 수 있다. 그 밖에, 보강판(22)은 냉각 등과 같은 기타 기능이 집적될 수도 있어 상응한 구조를 가질 수도 있다.
일부 실시예에서, 보강판(22) 내에는 배터리 모듈(21)과 열교환을 진행하기 위한 유체를 수용하는 유로(도면 미도시)가 형성된다.
구체적으로, 유체는 액체 일 수도 있고 기체 일 수도 있는 바, 유로 내에서 유동할 수 있고 배터리 모듈(21)과 열교환을 진행할 수만 있으면 된다.
이해할 수 있다 시피, 배터리 모듈(21) 자체는 합리적인 온도 범위 내에 유지해만 제대로 작동할 수 있는 바, 유체가 적합한 온도를 구비하도록 설치함으로써 유체가 배터리 모듈(21)을 가열 또는 냉각할 수 있도록 한다. 일부 실시예에서, 배터리(2)가 극한의 환경에서 작동할 경우, 배터리 모듈(21)을 가열해야만 이의 정상적인 작동을 담보할 수 있다. 따라서, 유체의 합리적인 온도를 설치하여 유체로 하여금 유로에서 유동하는 과정에 배터리 모듈(21)을 가열하도록 할 수 있다.
다른 일부 실시예에서, 배터리(2)가 정상적인 환경에서 작동할 경우, 배터리 모듈(21)을 냉각해야만 이의 정상적인 작동을 담보할 수 있다. 따라서, 유체의 합리적인 온도를 설치하여 유체로 하여금 유로에서 유동하는 과정에 배터리 모듈(21)을 냉각하도록 할 수 있다.
유체와 외부의 열교환을 위하여 보강판(22) 내부에서 유동하는 유체가 항상 대응되는 온도 범위 내에 유지되도록 하되, 각 보강판(22)에서의 유로는 직접 배터리(2) 외부의 관련 파이프(23)와 연결될 수도 있고 배터리(2) 냉의 일부 또는 모든 보강판(22)의 유로가 서로 연통된 후 다시 함께 외부와 연통되도록 할 수도 있다.
일부 실시예에서, 배터리(2)는 제3 방향(Z)을 따라 인접하는 보강판(22)의 유로와 연통되는 파이프(23)를 더 포함한다.
구체적으로, 배터리(2) 내부의 보강판(22)의 유로는 파이프(23)를 통해 연통된 후, 다시 배터리(2) 외부의 관련 파이프(23)와 연결되어 유로 내의 유체가 외부와 열교환하기 편리하도록 한다. 이렇게 설치함으로써 보강판(22) 내의 유로와 외부가 연통되는 구조를 간략화 할 수 있다.
배터리 셀(3)이 배터리 팩(211) 또는 배터리(2)모듈로 조립되는 과정에서, 직접 배터리 셀(3)을 스택할 수도 있고 기타 구조를 통해 배터리 셀(3)과 함께 조립할 수도 있다.
일부 실시예에서, 배터리 모듈(21)은 적층되게 설치되는 다수의 배터리 셀(3)이 제1 방향(X)을 따른 양측에 설치되는 엔드 플레이트(212)를 더 포함한다. 배터리(2)는 배터리 모듈(21)의 외주측을 에워싸고 엔드 플레이트(212)에 의해 배터리 모듈(21)과 연결되는 프레임(24)을 더 포함한다.
구체적으로, 엔드 플레이트(212)는 배터리 팩(211) 또는 배터리(2)모듈이 배터리 셀(3)을 따른 적층 방향의 양측에 설치된다. 각 배터리(2) 모듈마다 두 개의 엔드 플레이트(212)와 대응될 수도 있고, 각 배터리 팩(211)마다 모두 두 개의 엔드 플레이트(212)를 대응되게 설치할 수 있다. 엔드 플레이트(212)가 배터리 셀(3)에 적층되게 설치되는 과정에서는, 배터리 셀(3)의 조립에 유리하고, 엔드 플레이트(212)가 배터리 셀(3)을 보호하는 작용을 하므로 배터리 셀(3)이 조립 과정에서 손실되는 등 위험을 저하시킨다. 프레임(24)을 설치함으로써 배터리 모듈(21)을 추가로 보호할 수 있어 배터리 모듈(21)의 사용 수명을 향상시킬 수 있다.
이해할 수 있다 시피, 엔드 플레이트(212)는 배터리 모듈(21)의 일부로서, 배터리 모듈(21)의 L1=L2를 설치하는 실시예에서, 배터리 모듈(21)이 제1 방향(X)을 따른 최대 사이즈L1 및 제1 방향(X)을 따른 최대 사이즈L2는 각각 배터리 셀(3)과 엔드 플레이트(212)가 조합된 후 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)을 따른 최대 사이즈이며, 이렇게 설치하면 배터리 셀(3)과 엔드 플레이트(212)가 조립된 후의 구조 전체가 사각형 엔빌로프를 이루도록 한다.
엔드 플레이트(212)와 프레임(24)은 직접 당접될 수도 있고 나사 연결될 수도 있으며 걸림 결합될 수도 있다.
도 7은 프레임(24)과 엔드 플레이트(212) 연결구조의 국부 확대 모식도를 도시한다.
일부 실시예에서, 엔드 플레이트(212)에는 제1 보스(212a)가 설치되고, 프레임(24)에는 제2 보스(24b)가 설치되며, 제2 보스(24b)와 제1 보스(212a)는 걸림 결합된다.
구체적으로, 제1 보스(212a)와 제2 보스(24b)는 동시에 제1 방향(X)을 향하거나 또는 동시에 제2 방향(Y)을 향하여 돌출되게 설치될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 장착 과정에서, 프레임(24)은 배터리 모듈(21)의 주변측에 씌움 설치되어 프레임(24)을 제3 방향(Z)으로 이동시켜 제2 보스(24b)로 하여금 제1 보스(212a)의 상측에서 점점 제1 보스(212a)와 가까이하도록 하고, 양자가 제1 방향(X)에서 일부 중첩될 경우, 억지끼움이 발생하며, 제2 보스(24b)는 제2 보스(24b)가 제1 보스(212a)를 통해 제1 보스(212a)의 하측에 위치할 때까지 계속하여 제3 방향(Z)을 따라 이동하고, 프레임(24)에 힘을 인가하는 것을 정지하며, 제1 보스(212a)가 제2 보스(24b)에 대해 스토핑 작용을 하므로 제2 보스(24b)는 외력이 존재하지 않는 경우에 제1 보스(212a)의 상측으로 복귀할 수 없어 제1 보스(212a)와 제2 보스(24b)의 걸림 결합을 완성하게 된다.
이해할 수 있다 시피, 엔드 플레이트(212)와 프레임(24)이 걸림 결합되도록 설치함으로써 엔드 플레이트(212)와 프레임(24)이 일정한 연결 강도를 구비하도록 담보하는 동시에 연결홀 등 구조를 설치함으로 인해 배터리(2) 내부의 밀폐성을 저하시키는 가능성을 저하시킬 수 있다.
배터리(2)의 하나의 배터리 모듈(21)이 하나의 프레임(24)과 대응되도록 설치할 수도 있고 하나의 배터리(2)의 다수 또는 모든 배터리 모듈(21)이 하나의 프레임(24)과 대응되도록 설치할 수 있는데 여기서는 이에 대해 한정하지 않는다.
일부 실시예에서, 배터리(2)는 제3 방향(Z)을 따라 적층되게 설치되는 다수의 프레임(24)을 포함하고, 제3 방향(Z)을 따라 인접하는 프레임(24)은 밀봉 연결된다.
하나의 프레임(24)이 단지 하나의 배터리 모듈(21)의 주변측을 에워싸도록 설치, 즉 하나의 프레임(24)이 하나의 배터리 모듈(21)과 대응되도록 설치할 수도 있고, 하나의 프레임(24)이 다수의 배터리 모듈(21)의 주변측을 에워싸도록 설치, 즉 하나의 프레임(24)이 다수의 배터리 모듈(21)과 대응되도록 설치할 수도 있는데, 이는 구체적인 응용 상황에 따라 합리적으로 선택할 수 있다. 인접한 프레임(24)은 실란트를 도포하는 방식으로 밀봉 연결될 수도 있고, 양자 사이에 실링 부재를 설치하여 양자의 밀봉 연결을 구현할 수도 있다. 인접한 프레임(24)을 설치하여 밀봉 연결함으로써 외부의 물 산소 등이 배터리 모듈(21)의 내부에 진입하는 것을 효과적으로 저하시킬 수 있고, 나아가 외부의 물 산소가 배터리 셀(3)에 일정한 부패를 초래하는 가능성을 저하시킬 수 있다.
도 8에 도시된 내용은 본 출원의 다른 실시예에서 제공하는 배터리의 구조 모식도이다.
일부 실시예에서, 배터리(2)는 장착 브래킷(25)을 더 포함하고, 다수의 배터리 모듈(21)은 프레임(24)을 통해 장착 브래킷(25)에 연결된다.
구체적으로, 장착 브래킷(25)의 전체 구조 유형은 스택한 후의 배터리 모듈(21)의 전체 구조 유형과 맞물린다. 배터리 모듈(21)이 프레임(24)을 통해 장착 브래킷(25)에 연결되도록 설치하고, 장착 브래킷(25)을 배터리 모듈(21)의 지지 구조로 사용하여 배터리 모듈(21)의 무게를 견디는 동시에 배터리(2)가 충격을 받을 경우, 장착 브래킷(25)이 배터리 모듈(21)을 위해 일부 충격, 진동 하중을 감당하여 배터리 모듈(21)이 외부의 충격, 진동을 받아 파손되는 가능성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 프레임(24)을 설치함으로써 배터리(2)의 전체 구조 강도를 향상시키는데 유리하고, 배터리(2)의 운송과 장착에 편리하며, 배터리(2)의 사용수명을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 도 9 및 10에 도시된 바와 같이, 장착 브래킷(25)에는 장착 플레이트(251)가 형성되고, 인접하는 두 층의 프레임(24)은 장착 플레이트(251)를 통해 연결된다.
장착 플레이트(251)는 반듯한 판형을 이룰 수도 있고 “L”형 또는 기타 모양의 판형을 이룰 수도 있는 바, 인접한 두 층의 프레임(24)을 연결할 수만 있으면 된다.
장착 플레이트(251)는 장착 브래킷(25)을 제조하는 과정에서 장착 브래킷(25)과 일체로 성형될 수도 있고, 독립적으로 성형된 후 장착 브래킷(25)에 장착될 수도 있는데, 여기서는 이에 대해 한정하지 않는다.
일부 실시예에서, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 장착 플레이트(251)에 제1 장착홀(251a)이 구비되고, 프레임(24)에 제2 장착홀(24a)이 구비되며, 인접하는 두 개의 프레임(24)은 각각 장착 플레이트(251)가 제3 방향(Z)을 따르는 양측에 설치되고, 인접하는 두 프레임(24)은 각각 제2 장착홀(24a)과 장착 플레이트(251)의 제1 장착홀(251a)을 통해 연결되도록 설치할 수 있다.
이해할 수 있다 시피, 장착 브래킷(25)에 장착 플레이트(251)를 형성하고, 장착 플레이트(251)가 프레임(24)을 통해 배터리 모듈(21)과 연결되도록 설치하여 프레임(24) 및 배터리 모듈(21)의 장착 위치에 근거하여 미리 적합한 연결 보드의 위치를 설치함으로써 배터리 모듈(21)과 프레임(24)의 위치를 설치하기 편리하도록 하고, 배터리 모듈(21)과 프레임(24)이 장착 브래킷(25)에 연결되는 과정에서 어긋나거나 변형되는 가능성을 방지하여 장착 오차를 저하시키고 배터리(2)의 밀폐성을 향상시키는데 유리하도록 한다.
도 11은 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀(3)의 제조 방법의 흐름 모식도이다.
본 출원의 실시예가 제공하는 배터리(2)의 제조 방법은 아래 단계를 포함한다.
S10, 제2 방향(Y)을 따라 대향되게 설치되는 제1 단면(3121a)과 제2 단면(311a)을 구비하고, 제1 단면(3121a)에는 전극 단자(3122)가 설치되는 다수의 배터리 셀(3)을 제공하며;
S20, 다수의 배터리 셀(3)이 제1 방향(X)을 따라 적층되게 설치되어 배터리 모듈(21)을 형성하고;
S30, 다수의 배터리 모듈(21)이 제3 방향(Z)을 따라 적층되게 설치되되, 여기서, 제1 방향(X), 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z)은 둘씩 수직된다.
설명해야 할 것은, 상기 배터리(2)의 제조 방법을 통해 제조된 배터리(2)의 관련 구조는 상기 각 실시예에서 제공하는 배터리(2)를 참조할 수 있다.
도 12는 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 배터리(2)의 제조 시스템(100)의 예시적 블록도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예의 배터리(2)의 제조 시스템(100)은,
제2 방향(Y)을 따라 대향되게 설치되는 제1 단면(3121a)과 제2 단면(311a)을 구비하고, 제1 단면(3121a)에는 전극 단자(3122)가 설치되는 다수의 배터리 셀(3)을 제공하는 제공 모듈(110); 다수의 배터리 셀(3)을 제1 방향(X)을 따라 적층되게 설치하여 배터리 모듈(21)을 형성하는 제1 조립 모듈(120); 다수의 조립 모듈을 제3 방향(Z)을 따라 적층되게 설치하되, 여기서, 제1 방향(X), 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z)은 둘씩 수직되는 제2 조립 모듈(130)을 포함한다.
상기 제조 시스템(100)을 통해 제조된 배터리(2)의 관련 구조는 상기 각 실시예에서 제공하는 배터리(2)를 참조할 수 있다.
설명해야 할 것은, 서로 충돌되지 않을 경우, 본 출원의 실시예 및 실시예에서의 특징은 서로 조합될 수 있다.
마지막으로 설명해야 할 것은, 이상의 실시예는 단지 본 출원의 기술적 해결수단을 설명하기 위한 것일 뿐 이에 대해 한정하기 위한 것이 아니고; 비록 상술한 실시예를 참조하여 본 출원을 상세히 설명하였으나 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 본 출원이 여전히 상술한 각 실시예에 기재된 기술적 해결수단에 대해 수정할 수 있거나 그 중의 일부 기술적 특징을 동등하게 대체할 수 있으며 이러한 수정 또는 대체는 상응한 기술적 해결수단의 본질이 본 출원의 각 실시예의 기술적 해결수단의 범위를 벗어나지 않는다는 것을 이해해야 한다.

Claims (16)

  1. 다수의 배터리 모듈을 포함하는 배터리에 있어서,
    각각의 상기 배터리 모듈은 제1 방향을 따라 적층되게 설치되는 다수의 배터리 셀을 포함하고, 상기 배터리 셀은 제2 방향을 따라 대향되게 설치되는 제1 단면과 제2 단면을 구비하며, 상기 제1 단면에는 전극 단자가 설치되고, 다수의 상기 배터리 모듈은 제3 방향을 따라 적층되게 설치되며; 상기 제1 방향, 상기 제2 방향, 상기 제3 방향은 둘씩 수직되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 배터리 모듈은 상기 제2 방향을 따라 나란히 설치되는 여러 그룹의 배터리 팩을 포함하고, 각각의 상기 배터리 팩은 상기 제1 방향을 따라 적층되게 설치되는 다수의 상기 배터리 셀을 포함하며, 인접하는 두 그룹의 상기 배터리 팩의 상기 배터리 셀의 상기 제2 단면은 대향되게 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 배터리 셀의 케이싱 측벽은 대향되게 설치되는 두 개의 제1 측벽과 대향되게 설치되는 두 개의 제2 측벽을 포함하되, 여기서, 상기 제1 측벽의 면적은 상기 제2 측벽의 면적보다 크고, 상기 제1 측벽은 상기 제1 방향에 수직되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈이 상기 제1 방향을 따른 최대 사이즈는 L1이고, 제2 방향을 따른 최대 사이즈는 L2이며, L1=L2인 것을 특징으로 하는 배터리.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    인접하는 상기 배터리 모듈의 상기 배터리 셀의 상기 제2 단면은 서로 수직되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리는, 인접하는 두 개의 상기 배터리 모듈 사이에 설치되는 보강판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보강판 내에는 상기 배터리 모듈과 열교환을 진행하기 위한 유체를 수용하는 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배터리는 상기 제3 방향을 따라 인접하는 상기 보강판의 상기 유로와 연통하는 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 모듈은 적층되게 설치되는 다수의 상기 배터리 셀이 상기 제1 방향을 따른 양측에 설치되는 엔드 플레이트를 더 포함하고;
    상기 배터리는 상기 배터리 모듈의 외주측을 에워싸고 상기 엔드 플레이트에 의해 상기 배터리 모듈과 연결되는 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 엔드 플레이트에는 제1 보스가 설치되고, 상기 프레임에는 제2 보스가 설치되며, 상기 제1 보스와 상기 제2 보스는 걸림 결합되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 배터리는 상기 제3 방향을 따라 적층되게 설치되는 다수의 상기 프레임을 포함하고, 상기 제3 방향을 따라 인접하는 상기 프레임은 밀봉 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리는 장착 브래킷을 더 포함하고, 다수의 상기 배터리 모듈은 프레임을 통해 상기 장착 브래킷에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 장착 브래킷에는 장착 플레이트가 형성되고, 인접하는 두 층의 상기 프레임은 상기 장착 플레이트를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리.
  14. 전기 에너지를 제공하기 위한 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  15. 제2 방향을 따라 대향되게 설치되는 제1 단면과 제2 단면을 구비하고, 상기 제1 단면에는 전극 단자가 설치되는 다수의 배터리 셀을 제공하는 단계;
    다수의 상기 배터리 셀을 제1 방향을 따라 적층되게 설치하여 배터리 모듈을 형성하는 단계;
    다수의 상기 배터리 모듈을 제3 방향을 따라 적층되게 설치하되, 여기서, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 제3 방향은 둘씩 수직되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 제조 방법.
  16. 제2 방향을 따라 대향되게 설치되는 제1 단면과 제2 단면을 구비하고, 상기 제1 단면에는 전극 단자가 설치되는 다수의 배터리 셀을 제공하는 제공 모듈;
    다수의 상기 배터리 셀을 제1 방향을 따라 적층되게 설치하여 배터리 모듈을 형성하는 제1 조립 모듈;
    다수의 상기 조립 모듈을 제3 방향을 따라 적층되게 설치하되, 여기서, 상기 제1 방향, 상기 제2 방향 및 상기 제3 방향은 둘씩 수직되는 제2 조립 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리의 제조 시스템.
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