KR20230048045A - 전지 셀 및 그의 제조 방법, 제조 시스템, 전지 및 전기 장치 - Google Patents

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

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KR20230048045A
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쿤 팽
지준 구오
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컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
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Abstract

본 출원의 실시예는 전지 셀 및 그의 제조 방법, 제조 시스템, 전지 및 전기 장치를 제공한다. 전지 셀은, 개구가 구비된 하우징; 하우징에 수용되고, 개구를 마주하는 일단에 제1 탭이 배치된 전극 조립체; 및 개구에 덮인 것으로, 제1 연결부 및 제1 연결부의 가장자리를 따라 배치된 취약부를 포함하고, 전지 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 취약부를 따라 파열되어 내부 압력을 방출하도록 구성되는 엔드캡;을 포함한다. 전지 셀은 제1 연결부의 움직임을 제한하도록 제1 연결부를 제1 탭에 고정 연결하는 고정 구조를 더 포함한다. 본 출원의 실시예는 전지 셀의 정상적인 사용 고정에서 엔드 캡이 조기 파열되어 압력을 방출할 위험을 감소시킬 수 있고, 전지 셀의 안전성 및 안정성을 향상시키는 데 유리하다.

Description

전지 셀 및 그의 제조 방법, 제조 시스템, 전지 및 전기 장치
본 출원은 전지 기술분야에 관한 것으로, 더 상세하게는, 전지 셀 및 그의 제조 방법, 제조 시스템, 전지 및 전기 장치에 관한 것이다.
전지 셀은 휴대폰, 노트북, 전기 자전거, 전기 자동차, 전기 비행기, 전기 보트, 전기 장난감 자동차, 전기 장난감 보트, 전기 장난감 비행기 및 전동 공구 등과 같은 전자 장치에 널리 사용되고 있다. 전지 셀은 니켈-카드뮴 전지 셀, 니켈-수소 전지 셀, 리튬 이온 전지 셀, 및 알칼리 아연-망간 이차 전지 셀 등을 포함할 수 있다.
전지 기술의 발전에 있어서, 전지 셀의 성능 향상과 함께 안전 문제도 무시할 수 없는 문제이다. 전지 셀의 안전성을 확보하지 못하면, 이 전지 셀은 사용될 수 없는 것이다. 따라서, 전지의 안전성을 어떻게 강화시킬 것인가는 전지 기술에서 시급히 해결해야 할 기술적인 과제이다.
본 출원은 전지 셀의 안전성을 향상시킬 수 있는 전지 셀 및 그의 제조 방법, 제조 시스템, 전지 및 전기 장치를 제공한다.
제1 측면에 있어서, 본 출원의 실시예는,
개구가 구비된 하우징;
하우징에 수용되고, 개구를 마주하는 일단에 제1 탭이 배치된 전극 조립체; 및
개구에 덮인 것으로, 제1 연결부 및 제1 연결부의 가장자리를 따라 배치된 취약부를 포함하고, 전지 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 취약부를 따라 파열되어 내부 압력을 방출하도록 구성되는 엔드캡;을 포함하고,
제1 연결부의 움직임을 제한하도록 제1 연결부를 제1 탭에 고정 연결하는 고정 구조를 더 포함하는, 전지 셀을 제공한다.
상기 기술적 해결방법에서, 엔드캡의 제1 연결부를 고정 구조를 통해 전극 조립체의 제1 탭에 고정 연결함으로써, 전극 조립체의 제1 탭은 전시 셀의 사용 과정에서 제1 연결부의 움직임을 제한할 수 있으므로 엔드캡의 변형 및 뒤집힘을 줄이고 취약부에 의해 부담하는 교번 응력을 줄이고 엔드캡의 취약부의 피로 노화를 지연시키며, 전지 셀의 정상적인 사용 고정에서 엔드캡이 조기 파열되어 압력을 방출할 위험을 감소시키고, 전지 셀의 안전성과 안정성을 향상시키는 데 유리하다.
일부 실시예에 있어서, 제1 연결부는 고정 구조를 통해 제1 탭과 전기적으로 연결된다.
상기 기술적 해결방법에서, 엔드캡은 대전 가능하고 전지 셀의 출력 전극으로 사용될 수 있으므로 기존 전극 단자의 하나가 생략되고 전지 셀의 구조가 단순화되게 한다.
일부 실시예에 있어서, 고정 구조는 전지 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 적어도 일부가 파손되어 제1 연결부와 제1 탭 사이의 연결을 분리시키도록 구성된다.
상기 기술적 해결방법에서, 제1 연결부와 제1 탭 사이의 연결이 분리된 후 제1 탭은 제1 연결부의 움직임을 더 이상 제한하지 않게 되며, 취약부가 파열됨에 따라 제1 연결부는 기압에 의해 개방되어 내부 압력을 방출하기 위한 통로를 확대시킬 수 있으므로 내부 압력을 빠르게 방출하게 되어 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에 있어서, 고정 구조는 제1 탭과 제1 연결부가 용접되어 형성된 용접부이다.
상기 기술적 해결방법에서, 제1 연결부와 제1 탭은 용접에 의해 직접 연결됨으로써 전지 셀의 구조를 단순화시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 전지 셀은, 엔드캡과 제1 탭 사이에 배치되고, 엔드캡과 제1 탭 사이가 전기적으로 연결되도록 제1 연결부와 제1 탭을 연결하는 집전 부재를 더 포함한다. 고정 구조는 제1 고정 구조 및 제2 고정 구조를 포함하며, 제1 고정 구조는 집전 부재의 일부와 제1 탭이 용접되어 형성된 용접부이고, 제2 고정 구조는 집전 부재의 다른 일부와 제1 연결부가 용접되어 형성된 용접부이다.
상기 기술적 해결방법에서, 전지 셀에 집전 부재가 배치되고 집전 부재를 제1 연결부 및 제1 탭과 각각 용접함으로써 엔드캡과 제1 탭 사이의 전기적 연결을 구현한다. 집전 부재는 제1 연결부에 밀착될 수 있으므로 제1 연결부에 미세 균열이 발생할 위험을 감소시키고 밀봉 성능을 향상시키며 잠재적인 안전상의 위험을 감소시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 집전 부재는 제1 집전부 및 제2 집전부를 포함하고, 제1 집전부는 제2 집전부의 외측에 둘러싸이며, 제1 고정 구조는 제1 집전부와 제1 탭이 용접되어 형성된 용접부이고, 제2 고정 구조는 제2 집전부와 제1 연결부가 용접되어 형성된 용접부이다.
상기 기술적 해결방법에서, 제1 고정 구조 및 제2 고정 구조는 각각 제1 집전부 및 제2 집전부에 형성됨으로써, 제1 고정 구조가 제1 연결부와 집전 부재의 용접에 영향을 미치는 것을 피하고 제1 연결부와 집전 부재의 연결 강도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 제2 고정 구조는, 전지 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 파손되어 제2 집전부와 제1 연결부 사이의 연결을 분리시키도록 구성된다.
상기 기술적 해결방법에서, 제1 연결부와 제2 집전부 사이의 연결이 분리된 후 제1 탭은 집전 부재를 통해 제1 연결부의 움직임을 더 이상 제한하지 않게 되며, 취약부가 파열됨에 따라 제1 연결부는 기압에 의해 개방되어 내부 압력을 방출하기 위한 통로를 확대시킬 수 있으므로 내부 압력을 빠르게 방출하게 되어 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에 있어서, 제2 집전부와 제1 연결부의 연결 강도는 제1 집전부와 제1 탭의 연결 강도보다 작다.
상기 기술적 해결방법에서, 전지 셀에 열폭주가 발생할 때 기압의 작용으로 엔드캡은 집전 부재와 제1 탭에 인장력을 가하며, 제2 집전부와 제1 연결부 사이의 연결 강도가 제1 집전부와 제1 탭 사이의 연결 강도보다 작기 때문에, 집전 부재는 먼저 제1 연결부로부터 분리되고, 집전 부재가 제1 연결부로부터 분리된 후, 집전 부재는 엔드캡에 의한 인장력을 받지 않으므로 집전 부재와 제1 탭의 고정 연결을 유지하여 집전 부재가 내부 압력을 방출하기 위한 통로를 막을 위험을 감소시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 제1 연결부는 제1 볼록부 및 제1 볼록부의 외측에 둘러싸이는 제1 판체를 포함하며, 제1 볼록부는 제1 판체의 내표면으로부터 전극 조립체를 마주하는 방향을 따라 돌출되고, 제1 연결부에서 제1 볼록부에 대응되는 위치에는 제1 판체의 외표면으로부터 전극 조립체를 마주하는 방향으로 함몰된 제1 오목부가 형성된다. 취약부는 제1 판체의 외측에 위치하고, 제1 판체의 외측 가장자리를 따라 배치된다. 제2 집전부와 제1 볼록부는 맞닿고 용접되어 제2 고정 구조를 형성한다.
상기 기술적 해결방법에서, 제1 오목부는 제1 볼록부의 강도를 저하시키고 제1 볼록부의 탄성을 향상시킬 수 있으므로, 전지 셀이 진동할 때, 제1 볼록부는 변형에 의해 응력을 해제할 수 있어 취약부에 전달되는 응력을 감소시키고 취약부의 피로 노화를 지연시킬 수 있다. 제1 오목부는 또한 제1 볼록부의 두께를 줄일 수 있으므로, 제1 볼록부와 제2 집전부를 용접하는 데 필요한 에너지를 줄이고, 취약부로 전달되는 열을 줄이며, 취약부의 피로 노화를 지연시킨다.
일부 실시예에 있어서, 제1 집전부는 엔드캡의 두께 방향으로 취약부를 덮는다.
상기 기술적 해결방법에서, 집전 부재는 취약부를 제1 탭으로부터 분리시킬 수 있으므로, 전극 조립체에서 취약부로 떨어지는 활성 입자를 감소시키고 취약부의 부식 위험을 감소시킨다.
일부 실시예에 있어서, 제1 볼록부는, 제1 집전부와 엔드캡 사이에 취약부를 피하기 위한 회피 간극이 형성되도록 집전 부재를 지지한다.
상기 기술적 해결방법에서, 제1 연결부는 집전 부재를 통해 제1 탭을 지지함으로써 전지 셀이 진동할 때 전극 조립체의 흔들림 진폭을 감소시키고, 전극 조립체의 안정성을 향상시킨다. 회피 간극은 취약부를 제1 집전부로부터 격리시킬 수 있으므로, 취약부가 파열될 때 제1 집전부가 내부 압력을 방출하기 위한 통로를 막는 것을 피하고 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에 있어서, 전극 조립체는 권취형 구조이고, 전극 조립체는 권취 중앙에 제1 관통홀이 구비된다. 제2 집전부에는 제2 관통홀이 구비되고, 제2 관통홀은, 전극 조립체 내의 기체를 제1 연결부로 안내하도록 제1 관통홀에 대향하게 배치되도록 구성된다.
상기 기술적 해결방법에서, 전극 조립체에 열폭주가 발생할 때, 고온 고압의 기체가 제1 관통홀 및 제2 관통홀을 통해 제1 연결부에 작용하여 제1 연결부와 집전 부재 사이의 연결을 신속하게 분리시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 엔드캡은, 제1 연결부의 외측에 둘러싸이면서 하우징과 고정 연결되는 제2 연결부를 더 포함한다. 취약부는 제1 연결부와 제2 연결부 사이에 위치하고 제1 연결부 및 제2 연결부를 연결하기 위한 것이다.
상기 기술적 해결방법에서, 엔드캡은 취약부의 외측에 둘러싸이는 제2 연결부를 통해 하우징에 고정됨으로써 취약부와 하우징 사이의 거리를 증가시키고 취약부에 전달되는 응력을 감소시키며, 취약부의 피로 노화를 지연시킨다.
일부 실시예에 있어서, 취약부는 전지 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 파열되어 제1 연결부와 제2 연결부 사이의 연결을 분리시킨다.
상기 기술적 해결방법에서, 제1 연결부와 제2 연결부 사이의 연결이 분리된 후 제1 연결부 및 제2 연결부는 내부 압력의 작용으로 외부로 뒤집힐 수 있어 내부 압력을 방출하기 위한 통로를 확대시키므로 내부 압력을 빠르게 방출하게 되어 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에 있어서, 제2 연결부는 제2 판체 및 제2 판체의 외측에 둘러싸이는 제2 볼록부를 포함하며, 제2 볼록부는 제2 판체의 내표면으로부터 전극 조립체를 마주하는 방향을 따라 돌출되고, 제2 연결부에서 제2 볼록부에 대응되는 위치에는 제2 판체의 외표면으로부터 전극 조립체를 마주하는 방향으로 함몰되는 제2 오목부가 형성된다. 제2 판체는 취약부의 외측에 둘러싸이고, 제2 볼록부는 하우징과 고정 연결하기 위한 것이다.
상기 기술적 해결방법에서, 제2 오목부는 제2 볼록부의 강도를 저하시키고 제2 볼록부의 탄성을 향상시킬 수 있으므로, 전지 셀이 진동할 때 하우징의 응력이 제2 볼록부에 전달되고, 제2 볼록부는 변형에 의해 응력을 해제할 수 있어, 취약부에 전달되는 응력을 감소시키고 취약부의 피로 노화를 지연시킨다.
일부 실시예에 있어서, 제2 볼록부의 외측면은 하우징의 내표면에 맞닿고 하우징과 용접되어 개구를 폐쇄한다.
상기 기술적 해결방법에서, 용접에 의해 밀봉을 달성하고 전해액이 누출될 위험을 감소시키며 제2 돌출부와 하우징 사이의 연결 강도 및 유동 능력을 향상시킬 수 있다. 제2 오목부는 제2 볼록부의 강도를 저하시키고 제2 볼록부의 탄성을 향상시킬 수 있으므로, 제2 볼록부와 하우징을 용접하는 과정에서, 제2 볼록부는 변형에 의해 용접 응력을 해제할 수 있으므로, 용접 영역의 변형 및 균열의 위험을 감소시키고 취약부에 전달되는 용접 응력을 줄이며 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에 있어서, 제2 볼록부는 제1 탭과 맞닿아 제1 탭을 지지한다.
상기 기술적 해결방법에서, 제2 볼록부는 제1 탭을 지지함으로써, 전지 셀이 진동할 때 전극 조립체의 흔들림 진폭을 감소시키고, 전극 조립체의 안정성을 향상시킨다.
일부 실시예에 있어서, 취약부는 제1 연결부를 한바퀴 둘러싼다.
상기 기술적 해결방법에서, 취약부가 제1 연결부를 한바퀴 둘러쌈으로써 취약부의 범위를 넓힐 수 있어서, 취약부가 파열될 때 배기 속율을 증가시키고 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에 있어서, 엔드캡에는 홈이 구비되고, 엔드캡에서 홈에 대향하는 영역에는 취약부가 형성된다.
상기 기술적 해결방법에서, 홈이 구비됨으로써 취약부의 두께와 강도를 감소시키므로, 전지 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 엔드캡이 취약부를 따라 파열될 수 있도록 한다.
일부 실시예에 있어서, 엔드캡은 제1 니켈층, 스틸층 및 제2 니켈층을 포함하며, 제1 니켈층은 스틸층을 마주하는 제1 탭의 표면에 배치되고, 제2 니켈층은 제1 탭으로부터 멀어지는 스틸층의 표면에 배치된다. 홈은 스틸층으로부터 멀어지는 제1 니켈층의 표면으로부터 제2 니켈층을 마주하는 방향으로 함몰되며, 홈의 깊이는 제1 니켈층의 두께보다 크고 제1 니켈층과 스틸층의 두께의 합보다 작다.
상기 기술적 해결방법에서, 홈은 엔드캡의 내측에 위치하고 외부의 제2 니켈층은 성형 과정에서 손상되지 않으므로 제2 니켈층은 외측에서 스틸층을 보호하여 스틸층의 부식 위험을 감소시킬 수 있고, 스틸층 자체는 전해액에 의해 부식되기 쉽지 않으므로, 홈에 의해 스틸층이 노출되더라도 안전상의 위험을 일으키기 쉽지 않다.
일부 실시예에 있어서, 엔드캡은 제1 탭을 하우징에 전기적으로 연결하기 위한 것이다.
상기 기술적 해결방법에서, 하우징 자체는 전지 셀의 출력 전극으로 사용될 수 있고, 복수의 전지 셀이 그룹으로 조립될 때, 하우징은 버스 부재와 전기적으로 연결될 수 있으므로, 유동 면적을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 버스 부재의 구조적 설계를 보다 유연하게 할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 하우징은, 엔드캡의 두께 방향을 따라 연장되어 전극 조립체의 외주를 둘러싸면서 배치되는 측벽; 및 측벽에 연결되어 전극 인출홀이 구비된 하부벽;을 더 포함한다. 전극 조립체는 극성이 제1 탭과 반대인 제2 탭을 더 포함하고, 제2 탭은 개구로부터 멀어지는 전극 조립체의 일단에 배치된다. 전지 셀은, 전극 인출홀에 설치되고 제2 탭에 전기적으로 연결되는 전극 단자를 더 포함한다.
상기 기술적 해결방법에서, 하부벽과 전극 단자는 전지 셀의 두 개의 출력 전극으로 사용될 수 있으므로 전지 셀의 구조를 단순화시키고 전지 셀의 유동 능력을 확보할 수 있다. 하부벽과 전극 단자는 전지 셀의 동일 쪽에 위치하므로, 복수의 전지 셀을 그룹으로 조립할 때, 버스 부재를 전지 셀의 동일 측에 조립할 수 있어서 조립 공정을 단순화시키고 조립 효율을 향상시킬 수 있다.
일부기술적 해결방법에서, 하부벽 및 측벽은 일체로 형성된 구조이다.
상기 기술적 해결방법은 하부벽과 측벽의 연결 과정을 생략할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 제1 탭은 애노드 탭이고, 하우징의 기개 재질은 스틸이다.
상기 기술적 해결방법에서, 하우징은 애노드 탭과 전기적으로 연결되며, 즉 하우징은 저전위 상태에 있다. 스틸인 하우징은 저전위 상태에서 전해액에 의해 쉽게 부식되지 않아 안전상의 위험을 감소시킨다.
일부 실시예에 있어서, 전지 셀은 원통형 전지 셀이다.
제2 측면에 있어서, 본 출원의 실시예는 제1 측면 중 어느 한 실시예에 따른 전지 셀을 복수로 포함하는 전지를 제공한다.
제3 측면에 있어서, 본 출원의 실시예는 제2 측면에 따른 전지를 전기 에너지 제공용으로 포함하는 전기 장치를 제공한다.
제4 측면에 있어서, 본 출원의 실시예는,
개구가 구비된 하우징을 제공하는 단계;
개구를 마주하는 일단에 제1 탭이 구비된 전극 조립체를 제공하고 전극 조립체를 하우징에 장착하는 단계;
제1 연결부 및 제1 연결부의 가장자리를 따라 배치된 취약부를 포함한 엔드캡을 제공하고, 엔드캡이 개구에 덮이도록 엔드캡을 하우징에 연결하는 단계; 및
제1 연결부의 움직임을 제한하도록 제1 연결부를 제1 탭에 고정 연결하여 고정 구조를 형성하는 단계;를 포함하고,
엔드캡은 전지 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 취약부를 따라 파열되어 내부 압력을 방출하도록 구성되는, 전지 셀의 제조 방법을 제공한다.
제5 측면에 있어서, 본 출원의 실시예는,
개구부가 구비된 하우징을 제공하는 제1 제공 장치;
개구를 마주하는 일단에 제1 탭이 구비된 전극 조립체를 제공하고 전극 조립체를 하우징에 장착하는 제2 제공 장치;
제1 연결부 및 제1 연결부의 가장자리를 따라 배치된 취약부를 포함한 엔드캡을 제공하고, 엔드캡이 개구에 덮이도록 엔드캡을 하우징에 연결하는 제3 제공 장치; 및
제1 연결부의 움직임을 제한하도록 제1 연결부를 제1 탭에 고정 연결하여 고정 구조를 형성하는 조립 장치;를 포함하고,
엔드캡은 전지 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 취약부를 따라 파열되어 내부 압력을 방출하도록 구성되는, 전지 셀의 제조 시스템을 제공한다.
이하에서는 본 출원의 실시예에 따른 기술적 해결방법을 더욱 명확하게 설명하기 위해 본 출원의 실시예를 설명함에 있어서 참조해야 할 첨부 도면을 간략히 소개하기로 하고, 다만 하기 첨부 도면은 본 출원의 일부 실시예에 불과하며, 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 창의적인 노력 없이도 이러한 도면들로부터 다른 도면을 도출할 수 있음은 자명한 것이다.
도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따른 차량의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지의 개략적인 분리도이다.
도 3은 도 2에 도시된 전지 모듈의 개략적인 분리도이다.
도 4는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 개략적인 분리도이다.
도 5는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 개략적인 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 원형 A에서의 전지 셀의 확대 개략도이다.
도 7은 도 4에 도시된 엔드캡의 개략적인 부분 단면도이다.
도 8은 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전지 셀의 개략적인 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 블록 B에서의 전지 셀의 확대 개략도이다.
도 10은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 제조 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 11은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 제조 시스템의 개략적인 블록도이다.
첨부 도면에서 크기는 실제 축척대로 그려지지 않는 것이다.
이하, 본 출원의 실시예의 목적, 기술적 해결방법 및 이점을 보다 명확하게 하기 위하여, 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 실시예에 따른 기술적 해결방법을 명확하게 설명하기로 하고, 물론, 설명된 실시예는 본 출원의 전부가 아니라 일부 실시예이다. 본 출원의 실시예에 기반하여, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 창의적인 노력 없이 획득한 다른 모든 실시예는 본 출원의 보호 범위에 속하는 것이다.
본 출원에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는, 달리 정의되지 않는 한, 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미를 가지며, 본 출원의 명세서에서 사용된 용어는 단지 구체적인 실시예를 설명하기 위한 것이지, 본 출원을 한정하려는 의도가 아니며, 본 출원의 명세서, 청구의 범위 및 상기 도면의 간단한 설명에서 "포함하다" 및 "가지다"라는 용어 및 이들의 임의의 변형은 비 배타적인 포함을 포괄하는 것을 의미한다. 본 출원의 명세서 및 특허청구의 범위 또는 상술한 도면에서 "제1", "제2" 등의 용어는 서로 다른 대상을 구별하기 위해 사용된 것으로, 특정한 순서 또는 주종관계를 설명하기 위해 사용되는 것은 아니다.
본 출원에서 언급된 "실시예"는 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 다양한 위치에 있는 문구는 모두 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니며, 또한 다른 실시예와 상호 배타적인 별도의 또는 대안적인 실시예를 지칭하는 것은 아니다.
본 출원의 실시예를 설명함에 있어서, 달리 명시적으로 정의 및 한정되지 않는 한, "설치", "결합", "연결", "부착" 등 용어는 광의적인 의미로 이해되어야 하는 데, 예를 들어, 고정 연결일 수 있고 탈부착 연결일 수도 있고, 또는 일체로 연결일 수도 있으며, 또한 직접적인 연결일 수 있고 중간 매체를 통한 간접적인 연결일 수도 있으며, 두 구성요소의 내부 연통일 수 있음에 유의해야 한다. 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특정 상황에 따라 본 출원에서 상기 용어들의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
본 출원에서, "및/또는"이라는 용어는 관련 대상 간의 연관 관계를 설명하기 위한 것으로 세 가지의 관계가 있을 수 있음을 나타내는 데, 예를 들어 A 및/또는 B는 A가 독립적으로 존재함, A 및 B가 동시 존재함, B가 독립적으로 존재함 등 세 가지 경우가 있음을 나타낼 수 있다. 또한 본 출원에서 "/" 문자는 일반적으로 관련 대상이 "또는"의 관계임을 나타낸다.
본 출원의 실시예에서 동일한 부품에 동일한 참조부호를 부여하고, 그리고 간결함을 위해 상이한 실시예에서는 동일한 부품에 대한 상세한 설명은 생략된다. 첨부된 도면에 도시된 본 출원의 실시예에서 다양한 부품의 두께, 길이 및 폭 등의 크기 뿐만 아니라 통합 장치의 전체 두께, 길이 및 폭 등은 본 출원에 대한 제한이 아니라 예시적인 것에 불과함을 이해해야 한다.
본 출원에서 언급된 "복수"라는 용어는 2개 이상(2개 포함)을 의미한다.
본 출원에서, 전지 셀은 리튬 이온 이차 전지 셀, 리튬 이온 일차 전지 셀, 리튬-황 전지 셀, 나트륨-리튬 이온 전지 셀, 나트륨 이온 전지 셀 또는 마그네슘 이온 전지 셀 등을 포함할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 제한하지 않는다. 전지 셀은 원기둥, 편평체, 직육면체 또는 기타 형상일 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 제한하지 않는다.
본 출원의 실시예에서 언급된 전지는 더 높은 전압 및 용량을 제공하기 위해 하나 또는 복수의 전지 셀을 포함하는 단일 물리적 모듈을 의미한다. 예를 들어, 본 출원에서 언급된 전지는 전지 모듈 또는 전지 팩 등을 포함할 수 있다. 전지는 일반적으로 하나 또는 복수의 전지 셀을 패키징하기 위한 케이싱을 포함한다. 케이싱은 액체 또는 기타 이물질이 전지 셀의 충전 또는 방전에 영향을 미치는 것을 피할 수 있다.
전지 셀은 전극 조립체 및 전해액을 포함하고, 전극 조립체는 캐소드 극판, 애노드 극판 및 세퍼레이터를 포함한다. 전지 셀은 주로 캐소드 극판과 애노드 극판 사이로 금속 이온의 이동에 의해 작동한다. 캐소드 극판은 캐소드 집전체 및 캐소드 활물질층을 포함하고, 캐소드 집전체의 표면에는 캐소드 활물질층이 코팅되며, 캐소드 집전체는 캐소드 코팅 영역 및 캐소드 코팅 영역에 연결된 캐소드 탭을 포함하고, 캐소드 코팅 영역에는 캐소드 활물질층이 코팅되고, 캐소드 탭에는 캐소드 활물질층이 코팅되지 않는다. 리튬 이온 전지를 예로 들면, 캐소드 집전체의 재질은 알루미늄일 수 있고, 캐소드 활물질층은 캐소드 활물질을 포함하며, 캐소드 활물질은 코발트산리튬, 인산철리튬, 삼성분계 리튬 또는 망간산리튬일 수 있다. 애노드 극판은 애노드 집전체 및 애노드 활물질층을 포함하고, 애노드 집전체의 표면에는 애노드 활물질층이 코팅되며, 애노드 집전체는 애노드 코팅 영역 및 애노드 코팅 영역에 연결된 애노드 탭을 포함하고, 애노드 코팅 영역에는 애노드 활물질층이 코팅되고, 애노드 탭에는 애노드 활물질층이 코팅되지 않는다. 애노드 집전체의 재질은 구리일 수 있고, 애노드 활물질층은 애노드 활물질이 포함되고, 애노드 활물질은 탄소 또는 실리콘일 수 있다. 세퍼레이터의 재질은 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 또는 폴리에틸렌(polyethylene, PE)등일 수 있다.
전지 셀은, 개구가 구비되고 전극 조립체를 수용하기 위한 하우징 및 엔드캡을 더 포함하고, 전극 조립체는 하우징의 개구를 통해 하우징 내에 조립될 수 있다. 엔드캡은 밀봉을 달성하기 위해 하우징의 개구에 덮이는 데 사용된다.
전지 기술의 발전은 많은 설계 요소, 예를 들어 에너지 밀도, 사이클 수명, 방전 용량, 충방전 레이트 등과 같은 성능 파라미터를 동시에 고려해야 하고, 또한 전지의 안전성도 고려해야 한다.
전지 셀의 감압 기구는 전지 셀의 안전성에 중요한 영향을 미친다. 예를 들어, 단락, 과충전 등 현상이 발생하는 경우 전지 셀 내부의 열폭주를 초래하여 압력이 급격히 상승되게 할 수 있다. 이 경우, 감압 기구가 작동하면, 내부 압력을 외부로 방출시켜 전지 셀의 폭발, 발화를 방지할 수 있다.
감압 기구는 전지 셀의 내부 압력이 기 설정된 임계값에 도달하면 작동하여 내부 압력을 방출시키도록 하는 구성요소 또는 부품을 의미한다. 이 임계값의 설계는 설계 요구에 따라 달라진다. 이 임계값은 전지 셀의 캐소드 극판, 애노드 극판, 전해액 및 세퍼레이터 중 하나 또는 복수의 재질에 따라 달라질 수 있다.
감압 기구는 안전 벤트, 가스 체크밸브, 압력 릴리프 밸브 또는 안전 밸브 등의 형태일 수 있고, 구체적으로 압력 민감형 소자 또는 구조를 사용할 수 있으며, 즉, 전지 셀의 내부 압력이 기 설정된 임계값에 도달하면 감압 기구가 동작하거나 감압 기구에 구비된 취약부가 파열되어 내부 압력이 방출할 수 있는 개구 또는 통로를 형성하게 된다.
본 출원에서 언급된 "작동"은 전지 셀의 내부 압력이 방출될 수 있도록 감압 기구가 동작하거나 일정한 상태로 활성화됨을 의미한다. 감압 기구에 의한 작동은 감압 기구 중 적어도 일부가 파열, 파손, 찢어짐이나 열림 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 감압 기구가 작동하는 경우 전지 셀 내부의 고온 고압 물질은 배출물로서 작동한 부위에서 외부로 배출될 수 있다. 이와 같이, 제어 가능한 압력에서, 전지 셀의 압력이 방출되어 더 심화해진 잠재적인 사고를 피할 수 있다.
본 출원에서 언급된 전지 셀로부터의 배출물은 전해액, 용해되거나 분열된 캐소드 극판 및 애노드 극판, 세퍼레이터의 조각, 반응에 의해 발생한 고온 고압 기체, 화염 등을 포함하지만, 이에 한정하지 않는다.
전지 셀의 구조를 단순화시키기 위해 본 발명자는 감압 기구를 엔드캡에 통합하려고 시도했다. 예를 들어, 본 발명자는 엔드캡에 취약부를 말련하고, 전지 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 취약부를 따라 파열되어 내부 압력을 방출하도록 엔드캡을 구성하였다. 단락, 과충전 등 현상이 발생할 때 전지 셀 내부의 열폭주가 발생하여 압력이 급격히 상승될 수 있으며, 이 경우 취약부의 파열에 의해 내부 압력을 외부로 방출하여 전지 셀이 폭발하거나 화재를 일으키는 것을 방지하고 안전성을 향상시킬 수 있다.
그러나, 본 발명자는 내부 압력이 기 설정된 임계값에 도달하기 전에도 전지 셀이 파열되어 압력을 방출하는 문제점을 발견한 후, 전지 셀의 구조 및 사용 환경에 대해 분석 및 연구하였다. 본 발명자는 엔드캡의 취약부가 조기 피로 노화가 있으므로 엔드 캡의 개방 임계값이 저하되게 하여 전지 셀의 내부 압력이 원래의 기 설정된 임계값에 도달하기 전에 엔드캡의 취약부가 미리 파열될 수 있다는 것을 발견하였다. 추가 연구하는 결과, 전지 셀의 운송, 온도 변화 또는 충전 및 방전 과정에서 전지 셀의 내부 압력이 높아지고 낮아짐이 번갈아 변화하므로 엔드캡이 안팎으로 왕복하여 뒤집히는 경우가 있다는 것을 발견하였다. 엔드캡이 오랫 동안 안팎으로 왕복하여 뒤집히면 취약부의 피로 노화가 발생하여 엔드캡의 개방 임계값이 저하되게 한다.
이러한 관점에서, 본 출원의 실시예에 따른 기술적 해결방법은 전극 조립체의 탭에 엔드캡을 고정함으로써 엔드캡의 뒤집힘을 제한하고 취약부에 의해 부담하는 교번 응력을 줄이고, 엔드캡의 취약부의 피로 노화를 지연시켜 엔드캡이 조기 파열되어 압력을 방출할 위험을 감소시키고 전지 셀의 안전성과 안정성을 향상시키는 데 유리하다.
본 출원의 실시예에서 설명된 기술적 해결방법은 전지 및 전지를 사용하는 전기 장치에 적용된다.
전기 장치는 차량, 휴대폰, 휴대용 장치, 노트북, 선박, 항공기, 전기 장난감, 전동 공구 등일 수 있다. 차량은 가솔린/디젤 자동차, 천연가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있고, 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장형 전기차(EREV) 등일 수 있으며, 항공기는 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주선 등을 포함하고, 전기 장난감은 게임기, 전기 자동차 장난감, 전기 선박 장난감, 전기 비행기 장난감 등과 같은 고정식 또는 이동식 전기 장난감 포함하며, 전동 공구는 금속 절삭 전동 공구, 연삭 전동 공구, 조립 전동 공구 및 철도용 전동 공구를 포함하고, 예를 들어, 전동 드릴, 전동 그라인더, 전동 렌치, 전동 드라이버, 해머, 임팩트 드릴, 콘크리트 진동기 및 대패 등을 포함한다. 본 출원의 실시예는 상술한 전기 장치에 대해 특별히 제한하지 않는다.
설명의 편의를 위해, 하기 실시예는 전기 장치가 차량인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따른 차량의 개략적인 구조도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 차량(1)의 내부에는 전지(2)가 배치되며, 전지(2)는 차량(1)의 하부 또는 전방이나 후방에 배치될 수 있다. 전지(2)는 차량(1)에 전력을 공급할 수 있고, 예를 들어, 전지(2)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 수 있다.
차량(1)은 컨트롤러(3) 및 모터(4)를 더 포함할 수 있으며, 컨트롤러(3)는 전지(2)가 모터(4)에 전력을 공급하도록 제어하고, 예를 들어, 차량(1)의 시동, 내비게이션 및 운전을 위한 작동 전력을 공급한다.
본 출원의 일부 실시예에 있어서, 전지(2)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 연료유 또는 천연 가스를 전체 또는 부분적으로 대체하여 차량(1)의 구동 전원으로 사용되어 차량(1)의 구동력을 제공할 수 있다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지의 개략적인 분리도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전지(2)는 케이싱(5)과 전지 셀(도 2에서 미도시)을 포함하고, 전지 셀은 케이싱(5)에 수용된다.
케이싱(5)은 전지 셀을 수용하기 위한 것으로, 케이싱(5)은 다양한 구조를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 케이싱(5)은 제1 케이스부(5a)와 제2 케이스부(5b)를 포함할 수 있고, 제1 케이스부(5a)와 제2 케이스부(5b)는 전지 셀을 수용하기 위한 수용 공간(5c)을 공동적으로 정의하도록 서로 덮어 결합한다. 제2 케이스부(5b)는 일단이 개구된 중공 구조일 수 있고, 제1 케이스부(5a)는 판상의 구조일 수 있으며, 제1 케이스부(5a)는, 수용 공간(5c)을 갖는 케이싱(5)이 형성되도록 제2 케이스부(5b)의 개구측에 덮이며, 제1 케이스부(5a) 및 제2 케이스부(5b)는 모두 일측이 개구된 중공 구조일 수도 있고, 제1 케이스부(5a)의 개구측은, 수용 공간(5c)을 갖는 케이싱(5)이 형성되도록 제2 케이스부(5b)의 개구측에 덮인다. 물론, 제1 케이스부(5a)와 제2 케이스부(5b)는 원기둥, 직육면체 등 다양한 형상일 수 있다.
제1 케이스부(5a)와 제2 케이스부(5b)가 결합된 후의 밀폐성을 향상시키기 위해, 제1 케이스부(5a)와 제2 케이스부(5b) 사이에는 실런트, 실링 링 등의 실링 부재가 구비될 수도 있다.
제1 케이스부(5a)가 제2 케이스부(5b)의 상부에 덮여 있다고 가정하면, 제1 케이스부(5a)는 상부 케이스 커버, 제2 케이스부(5b)는 하부 케이싱이라고도 할 수 있다.
전지(2)에서, 전지 셀은 하나일 수도 있고 복수일 수도 있다. 전지 셀이 복수인 경우, 복수의 전지 셀 사이는 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결될 수 있으며, 혼합 연결은 복수의 전지 셀이 직렬 연결된 것도 있고, 병렬 연결된 것도 있는 것을 의미한다. 복수의 전지 셀 사이를 직접적으로 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결하고, 그 다음 복수의 전지 셀에 의해 형성된 전체를 케이싱(5)에 수납할 수 있으며, 물론 복수의 전지 셀을 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결하여 전지 모듈(6)로 형성한 후, 복수의 전지 모듈(6)을 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결하여 일체로 형성하고 케이싱(5)에 수납할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 전지 모듈의 개략적인 분리도이다.
일부 실시예에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 전지 셀(7)은 복수이고, 복수의 전지 셀(7)은 먼저 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결되어 전지 모듈(6)로 조립한다. 그 다음 복수의 전지 모듈(6)은 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결되어 일체로 형성되고 케이싱에 수용된다.
전지 모듈(6)의 복수의 전지 셀(7) 사이는 버스 부재를 통해 전기적으로 연결될 수 있어서, 전지 모듈(6)의 복수의 전지 셀(7)의 직렬, 병렬 또는 혼합 연결이 이루어지도록 한다.
도 4는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 개략적인 분리도이고, 도 5는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 개략적인 단면도이며, 도 6은 도 5에 도시된 원형 A에서의 전지 셀의 확대 개략도이다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에 따른 전지 셀(7)은, 개구(21)가 구비된 하우징(20); 하우징(20)에 수용되고, 개구(21)를 마주하는 일단에 제1 탭(11)이 배치된 전극 조립체(10); 및 개구(21)에 덮인 것으로, 제1 연결부(31) 및 제1 연결부(31)의 가장자리를 따라 배치된 취약부(32)를 포함하고, 전지 셀(7)의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 취약부(32)를 따라 파열되어 내부 압력을 방출하도록 구성되는 엔드캡(30);을 포함한다. 전지 셀(7)은 제1 연결부(31)의 움직임을 제한하도록 제1 연결부(31)를 제1 탭(11)에 고정 연결하는 고정 구조(60)를 더 포함한다.
전극 조립체(10)는 제1 극판, 제2 극판, 및 제1 극판과 제2 극판을 격리시키기 위한 세퍼레이터를 포함한다. 제1 극판과 제2 극판의 극성이 반대이고, 즉, 제1 극판과 제2 극판 중 하나는 캐소드 극판이고, 제1 극판과 제2 극판 중 다른 하나는 애노드 극판이다.
선택적으로, 제1 극판, 제2 극판 및 세퍼레이터는 모두 띠형 구조이고, 제1 극판, 제2 극판 및 세퍼레이터는 일체로 권취되어 권취형 구조를 형성한다. 권취형 구조는 원통형 구조, 편평한 구조 또는 다른 형상의 구조일 수 있다.
전극 조립체(10)의 형상에 있어서, 전극 조립체(10)는 본체부(12), 제1 탭(11) 및 제2 탭(13)을 포함하고, 제1 탭(11) 및 제2 탭(13)은 본체부(12)로부터 돌출된다. 제1 탭(11)은 제1 극판 중 활물질층이 코팅되지 않은 부분이고, 제2 탭(13)은 제2 극판 중 활물질층이 코팅되지 않은 부분이다. 이에 대응하여, 제1 탭(11) 및 제2 탭(13) 중 하나는 캐소드 탭이고, 다른 하나는 애노드 탭이다.
제1 탭(11) 및 제2 탭(13)은 본체부(12)의 동일 측에서 연장될 수 있고, 반대인 양측에서 각각 연장될 수도 있다.
예시적으로, 제1 탭(11) 및 제2 탭(13)은 본체부(12)의 양측에 각각 배치되는 데, 다시 말하면, 제1 탭(11) 및 제2 탭(13)은 전극 조립체(10)의 양단에 각각 배치된다. 선택적으로, 제1 탭(11)은 엔드캡(30)을 마주하는 전극 조립체(10)의 일단에 위치하고, 제2 탭(13)은 엔드캡(30)으로부터 멀어지는 전극 조립체(10)의 일단에 위치한다.
선택적으로, 제1 탭(11)은 전극 조립체(10)의 중심축을 중심으로 다회로 권취되어 있는 데, 다시 말하면, 제1 탭(11)은 복수의 탭 층을 포함한다. 권취가 완료된 후, 제1 탭(11)은 대체로 원통형이고, 인접된 2개의 탭 층 사이에는 틈새가 남게 된다. 본 출원의 실시예에 있어서, 제1 탭(11)은 탭 층 사이의 틈새를 감소시키도록 가공되어, 제1 탭(11)과 다른 전도성 구조물의 연결을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 본 출원의 실시예에 있어서, 제1 탭(11)은, 본체부(12)로부터 멀어지는 제1 탭(11)의 단부 영역이 함께 모이도록 반죽 및 평탄화 공정을 할 수 있고, 반죽 및 평탄화 공정은 본체부(12)로부터 멀어지는 제1 탭(11)의 단부에서 조밀한 단부면을 형성하여, 탭 층 사이의 틈새를 감소시키고, 제1 탭(11)과 다른 전도성 구조물의 연결을 용이하게 한다. 대안적으로, 본 출원의 실시예에 있어서, 탭 층 사이의 틈새를 감소시키기 위해, 또한 인접한 2개의 탭 층 사이에는 전도성 물질이 채워질 수 있다.
선택적으로, 제2 탭(13)은 전극 조립체(10)의 중심축을 중심으로 다회로 권취되어 있고, 제2 탭(13)은 복수의 탭 층을 포함한다. 예시적으로, 그리고 제2 탭(13)도 제2 탭(13)의 탭 층 사이의 틈새를 줄이기 위해 반죽 및 평탄화 공정을 거친다.
하우징(20)은 일측이 개구된 중공 구조일 수도 있고, 양측이 개구된 중공 구조일 수도 있다. 엔드캡(30)는, 전극 조립체 및 전해액을 수용하기 위한 수용 챔버가 형성되도록 하우징(20)의 개구에 덮여 밀폐하게 결합된다.
하우징(20)은 원기둥, 직육면체 등 다양한 형상일 수 있다. 하우징(20)의 형상은 전극 조립체(10)의 구체적인 형상에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체(10)가 원기둥 구조이면, 하우징은 원기둥 구조로 선택될 수 있고, 전극 조립체(10)가 직육면체 구조이면, 하우징은 직육면체 구조로 선택될 수 있다.
예시적으로, 하우징(20)은 측벽(22) 및 하부벽(23)을 포함하고, 측벽(22)은 전극 조립체(10)의 외측에 둘러싸이고, 하부벽(23)은 측벽(22)의 단부에 연결된다. 측벽(22)은 원통형 구조이고, 예를 들어 측벽(22)은 원통형 또는 정사각형의 통상일 수 있으며, 하부벽(23)은 측벽(22)의 형상에 대응되는 판형 구조이다. 선택적으로, 측벽(22)의 일단에는 개구(21)가 형성되고, 하부벽(23)은 개구(21)로부터 멀어지는 측벽(22)의 타단에 연결된다.
측벽(22)과 하부벽(23)은 일체로 형성된 구조일 수 있고, 즉, 하우징(20)은 일체로 성형된 부재이다. 물론, 측벽(22)과 하부벽(23)은 별도로 제공된 2개의 부재일 수도 있고, 그 다음 용접, 리벳팅, 접착 등에 의해 함께 연결될 수 있다.
엔드캡(30)은 전극 조립체(10)에 전기적으로 연결될 수도 있고 전극 조립체(10)와 절연되게 배치될 수도 있다. 선택적으로, 엔드캡(30)은 제1 탭(11)에 전기적으로 연결된다. 물론, 엔드캡(30)은 제1 탭(11)에 직접 전기적으로 연결될 수도 있고, 다른 전도성 부재를 통해 제1 탭(11)에 전기적으로 연결될 수도 있다.
엔드캡(30)은 하우징(20)에 고정 연결된다. 예를 들어, 엔드캡(30)을 하우징(20)에 고정하기 위해, 엔드캡(30)은 용접, 걸림, 접착 또는 다른 수단에 의해 하우징(20)에 연결될 수 있다. 엔드캡(30)은 하우징(20)에 전기적으로 연결될 수도 있고 하우징(20)에 절연되게 연결될 수도 있다.
하우징(20)은 양으로 대전되거나, 음으로 대전될 수 있거나, 또는 대전되지 않을 수 있다. 하우징(20)이 대전되어야 하는 경우, 하우징(20)은 전극 조립체(10)의 탭과 직접 연결될 수도 있고, 다른 전도성 부재(예: 엔드캡(30))를 통해 탭과 전기적으로 연결될 수도 있다.
엔드캡(30)과 하우징(20)은 용접에 의해 체결될 수 있으므로, 엔드캡(30)과 하우징(20)은 동일한 극성을 가질 수 있다. 예시걱으로, 하우징(20)이 양으로 대전되어야 하는 경우 엔드캡(30)을 이용하여 하우징(20)을 캐소드 탭에 전기적으로 연결할 수 있고, 하우징(20)이 음으로 대전되어야 하는 경우 엔드캡(30)을 이용하여 하우징(20)을 애노드 탭에 전기적으로 연결할 수 있다. 물론, 하우징(20)은 다른 전도성 구조물을 통해 탭에 연결될 수도 있으며, 본 실시예는 이에 대해 제한하지 않는다.
하우징(20)과 엔드캡(30)은 동일한 재료로 만들어질 수도 있고 상이한 재료로 만들어질 수도 있다.
취약부(32)의 강도는 엔드캡(30)의 다른 부분의 강도에 비해 상대적으로 약하고, 취약부(32)는 엔드캡(30)에서 파열되거나 깨지거나 찢어지거나 개방되기 쉬운 부분이다. 본 실시예는, 상기 엔드캡(30)의 소정 영역을 얇게 하여 취약부(32)를 형성하거나, 상기 엔드캡(30)의 기 설정된 영역을 재료 처리하여 취약부(32)를 형성하거나, 엔드캡(30)의 기 설정된 영역을 가열 처리하여 취약부(32)를 형성하거나, 또는 다른 수단에 의해 엔드캡(30)의 기 설정된 영역에 취약부(32)를 형성할 수 있다.
취약부(32)는 제1 연결부(31)의 둘레 방향을 따라 연장되고 제1 연결부(31)의 가장자리에 연결된다. 예시적으로, 취약부(32)는 제1 연결부(31)를 한바퀴 둘러쌀 수도 있고, 제1 연결부(31)를 1/2, 2/3, 또는 3/4 바퀴만 둘러쌀 수도 있으며, 본 실시예는 이에 대해 제한하지 않는다.
고정 구조(60)는 제1 연결부(31)를 제1 탭(11)에 직접적으로 고정 연결할 수도 있고, 다른 부재를 통해 제1 연결부(31)를 제1 탭(11)에 간접적으로 고정 연결할 수도 있다.
고정 구조(60)는 제1 탭(11)과 제1 연결부(31) 사이의 고정 연결이 이루어질 수 있는 한, 용접에 의해 형성된 용접부일 수도 있고, 접착제가 경화된 후의 접착층일 수도 있으며, 또한 다른 구조일 수 있다.
고정 구조(60)는 제1 연결부(31)를 제1 탭(11)에 전기적으로 연결하기 위한 전도성 구조물일 수 있으며, 물론, 대안적으로, 고정 구조(60)는 제1 연결부(31)와 제1 탭(11)을 절연하게 격리시키는 절연성 구조일 수도 있다.
고정 구조(60)의 강도는 요구 사항에 따라 설정될 수 있다. 전지 셀(7)의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 내부 압력의 작용으로 고정 구조(60)가 파손되어 제1 연결부(31)와 제1 탭(11) 사이의 연결을 분리시킬 수 있다. 물론, 고정 구조(60)는 상대적으로 큰 강도를 가질 수도 있고, 전지 셀(7)의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 고정 구조(60)는 제1 연결부(31)와 제1 탭(11) 사이의 연결을 유지할 수 있다.
전지 셀의 운송, 온도 변화 또는 충전 및 방전 과정에서 전지 셀의 내부 압력이 높아지고 낮아짐이 번갈아 발생하는 경우가 있으므로 엔드캡이 전극 조립체로부터 멀어지는 방향으로 볼록하거나 전극 조립체에 가까운 방향으로 오목하게 변형된 경우가 있다. 엔드캡의 볼록한 변형과 오목한 변형이 교대로 발생할 때 취약부는 교대 응력을 받아 피로 노화 또는 파손이 발생할 수 있으므로 취약부의 강도가 감소되게 하고 나아가 전지 셀의 내부 압력이 기 설정된 임계값에 도달하기 전에 취약부가 파열되어 전지 셀의 내부 압력을 방출하므로 엔드캡이 조기 파열되어 압력을 방출하도록 한다.
본 출원의 실시예에 있어서, 엔드캡(30)의 제1 연결부(31)를 고정 구조(60)를 통해 전극 조립체(10)의 제1 탭(11)에 고정 연결함으로써, 전극 조립체(10)의 제1 탭(11)은 전시 셀(7)의 사용 과정에서 제1 연결부(31)의 움직임을 제한할 수 있으므로 엔드캡(30)의 변형 및 뒤집힘을 줄이고 취약부(32)에 의해 부담하는 교번 응력을 줄이고 엔드캡(30)의 취약부(32)의 피로 노화를 지연시키며 전지 셀(7)의 정상적인 사용 고정에서 엔드캡(30)가 조기 파열되어 압력을 방출할 위험을 감소시키고 전지 셀(7)의 안전성과 안정성을 향상시키는 데 유리하다
일부 실시예에 있어서, 엔드캡(30)은 일체로 형성된 구조이다.
일부 실시예에 있어서, 취약부(32)는 제1 연결부(31)를 한바퀴 둘러싼다.
취약부(32)는 제1 연결부(31)의 외측에 둘러싸이는 환형 구조이고, 그 형상은 제1 연결부(31)의 윤곽에 대응된다. 제1 연결부(31)는 취약부(32)에 의해 둘러싸인 영역에 위치한다. 선택적으로, 취약부(32)에 의해 둘러싸인 영역은 원형, 직사각형, 트랙 형상 또는 타원형일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 취약부(32)가 제1 연결부(31)를 한바퀴 둘러싸도록 함으로써 취약부(32)의 범위를 넓힐 수 있어서, 취약부(32)가 파열될 때 배기 속율을 증가시키고 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에 있어 있어서, 제1 연결부(31)는 고정 구조(60)를 통해 제1 탭(11)과 전기적으로 연결된다.
고정 구조(60)는 전도성을 가지므로 엔드캡(30)과 제1 탭(11) 사이의 전기적 연결을 구현할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 엔드캡(30)은 대전 가능하고 전지 셀(7)의 출력 전극으로 사용될 수 있으므로 기존 전극 단자의 하나가 생략되고 전지 셀(7)의 구조가 단순화되게 한다.
일부 실시예에 있어서, 엔드캡(30)은 제1 탭(11)을 하우징(20)에 전기적으로 연결하기 위한 것이다.
본 실시예에 있어서, 하우징(20) 자체는 전지 셀(7)의 출력 전극으로 상용될 수 있다. 복수의 전지 셀(7)이 그룹으로 조립될 때, 하우징(20)은 버스 부재와 전기적으로 연결될 수 있으므로, 유동 면적을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 버스 부재의 구조적 설계를 보다 유연하게 할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 하우징(20)은, 엔드캡(30)의 두께 방향을 따라 연장되어 전극 조립체(10)의 외주를 둘러싸면서 배치되는 측벽(22), 및 측벽(22)에 연결되어 전극 인출홀(231)이 구비된 하부벽(23)을 포함한다. 전극 조립체(10)는 극성이 제1 탭(11)과 반대인 제2 탭(13)을 더 포함하고, 제2 탭(13)은 개구(21)로부터 멀어지는 전극 조립체(10)의 일단에 배치된다. 전지 셀(7)은 전극 인출홀(231)에 설치되고 제2 탭(13)에 전기적으로 연결되는 전극 단자(40)를 더 포함한다.
제2 탭(13)은 전극 단자(40)와 직접 전기적으로 연결될 수도 있고 다른 전도성 구조물을 통해 전극 단자(40)에 간접 전기적으로 연결될 수도 있다.
전극 단자(40)는 하부벽(23)에 절연되게 배치되고, 전극 단자(40)와 하부벽(23)은 서로 다른 극성을 가질 수 있으며, 전극 단자(40)와 하부벽(23)은 각각 전지 셀(7)의 두 개의 출력 전극으로 사용될 수 있다.
제1 탭(11)이 애노드 탭이고 제2 탭(13)이 캐소드 탭인 경우, 하부벽(23)은 전지 셀(7)의 애노드 출력 전극이고, 전극 단자(40)는 전지 셀(7)의 캐소드 출력 전극이다. 제1 탭(11)이 캐소드 탭이고 제2 탭(13)이 애노드 탭인 경우, 하부벽(23)은 전지 셀(7)의 캐소드 출력 전극이고, 전극 단자(40)는 전지 셀(7)의 애노드 출력 전극이다.
전극 단자(40)는 하부벽(23)에 고정된다. 전극 단자(40)는 하부벽(23)의 외측에 전체적으로 고정될 수도 있고, 전극 인출홀(231)을 통해 하우징(20)의 내부로 연장될 수도 있다.
제1 탭(11)은 엔드캡(30)을 마주하는 전극 조립체(10)의 일단에 위치하여 엔드캡(30)이 제1 탭(11)과 전기적으로 연결되도록 하고, 이에 대응하게는, 제2 탭(13)은 하부벽(23)를 마주하는 전극 조립체(10)의 일단에 위치하여 전극 단자(40)가 제2탭(13)과 전기적으로 연결되도록 한다. 본 출원의 실시예는 전극 조립체(10)의 양단에 제1 탭(11)과 제2 탭(13)을 구비함으로써, 제1 탭(11)과 제2 탭(13) 사이의 도통 위험을 감소시키고 제1 탭(11)의 유동 면적 및 제2 탭(13)의 유동 면적을 증가시킬 수 있다.
본 실시예에 있어서, 하부벽(23)과 전극 단자(40)는 전지 셀(7)의 두 개의 출력 전극으로 사용될 수 있으므로 전지 셀(7)의 구조를 단순화시키고 전지 셀(7)의 유동 능력을 확보할 수 있다. 하부벽(23)과 전극 단자(40)는 전지 셀(7)의 동일 쪽에 위치하므로, 복수의 전지 셀(7)을 그룹으로 조립할 때 버스 부재를 전지 셀(7)의 동일 측에 조립할 수 있으므로 조립 공정을 단순화시키고 조립 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 하부벽(23) 및 측벽(22)은 일체로 형성된 구조이다. 본 실시예는 하부벽(23)과 측벽(22)의 연결 공정을 생략할 수 있다. 하우징(20)은 연신 공정에 의해 성형될 수 있다.
본 출원의 실시예에 있어서, 전극 인출홀(231)은 하우징(20)을 연신하여 성형한 후 형성된 것이다.
본 발명자는 하우징의 개방된 단부를 롤링하여 하우징의 개방된 단부가 안쪽으로 접혀 플랜지 구조를 형성하도록 하고, 플랜지 구조는 엔드캡을 눌러 엔드캡의 고정이 이루어지도록 시도하였다. 본 발명자는 엔드캡에 전극 단자를 안착하고, 플랜지 구조와 전극 단자를 전지 셀의 두 개의 출력 전극으로 사용하였다. 그러나 플랜지 구조의 크기가 클수록 성형 후 휨(curl) 및 주름의 발생 위험이 높아지고, 플랜지 구조가 휨 및 주름이 발생하면 플랜지 구조의 표면이 고르지 않게 되며, 플랜지 구조가 버스 부재와 용접될 때 용접 불량의 문제가 있을 것이다. 따라서 플랜지 구조의 크기가 상대적으로 제한되어 전지 셀의 유동 능력이 충분하지 않게 된다.
본 실시예는 전극 단자(40)를 장착하기 위한 전극 인출홀(231)을 천공 공정에 의해 하부벽(23)에 형성하여 캐소드 출력 전극과 애노드 출력 전극을 개구(21)로부터 멀어지는 전지 셀(7)의 일단에 배치하며, 하부벽(23)은 하우징(20)의 성형 공정 중에서 형성되므로 전극 인출홀(231)을 천공한 후에도 하부벽(23)의 평탄도를 확보하고, 하부벽(23)과 버스 부재의 연결 강도를 확보할 수 있다. 동시에, 하부벽(23)의 평탄도는 자체 크기에 의해 제한되지 않으므로 하부벽(23)은 비교적 큰 크기를 가질 수 있어 전지 셀(7)의 유동 능력을 향상시킨다.
일부 실시예에 있어서, 제1 탭(11)은 애노드 탭이고, 하우징(20)의 기개 재질은 스틸이다.
하우징(20)은 애노드 탭과 전기적으로 연결되며, 즉 하우징(20)은 저전위 상태에 있다. 스틸인 하우징(20)은 저전위 상태에서 전해액에 의해 쉽게 부식되지 않아 안전상의 위험을 감소시킨다.
일부 실시예에 있어서, 하우징(20)은 엔드캡(30)에 용접된다. 용접은 하우징(20)과 엔드캡(30) 사이의 체결을 이루어져 하우징(20)과 엔드캡(30) 사이의 유동 능력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 밀봉성을 확보할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 하우징(20)의 기재 재질은 엔드캡(30)의 기재 재질과 동일하다. 선택적으로, 하우징(20)의 기재 재질과 엔드캡(30)의 기재 재질은 모두 스틸이다.
본 실시예에 있어서, 하우징(20)의 기재 재질은 엔드캡(30)의 기재 재질과 동일하므로, 하우징(20)과 엔드캡(30)의 용접 강도를 확보하고 전지 셀(7)의 밀봉 성능을 확보할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 전지 셀(7)은 원통형 전지 셀이다. 이에 대응하게는, 전극 조립체(10)는 원통형 구조이고, 하우징(20)은 원통형 중공 구조이다.
일부 실시예에 있어서, 고정 구조(60)는 전지 셀(7)의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 적어도 일부가 파손되어 제1 연결부(31)와 제1 탭(11) 사이의 연결을 분리시키도록 구성된다.
전지 셀(7)에 열폭주가 발생할 때 전극 조립체(10)는 고온 고압의 기체가 발생하고, 전지 셀(7) 내부의 압력은 기체의 증가에 따라 상승해 진다. 엔드 캡(30)은 기압의 작용으로 변형되어 고정 구조(60)에 인장력을 가한다. 전지 셀(7)의 내부 압력이 임계값에 도달할 때, 엔드캡(30)은 기압의 작용으로 고정 구조(60)를 떼어내어 제1 연결부(31)와 제1 탭(11) 사이의 고정 연결을 분리시킨다 .
본 실시예는 전지 셀(7)의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 고정 구조(60)와 취약부(32)가 모두 파열될 수 있는 한, 고정 구조(60)의 파열 및 취약부(32)의 파열의 순서를 제한하지 않는다.
본 실시예에 있어서, 제1 연결부(31)와 제1 탭(11) 사이의 연결이 분리된 후 제1 탭(11)은 제1 연결부(31)의 움직임을 더 이상 제한하지 않게 되며, 취약부(32)가 파열됨에 따라 제1 연결부(31)는 기압에 의해 개방되어 내부 압력을 방출하기 위한 통로를 확대시킬 수 있으므로 내부 압력을 빠르게 방출하게 되어 안전성을 향상시킨다.
예시적으로, 취약부(32)는 제1 연결부(31)를 한바퀴 둘러싸고, 취약부(32)가 파열된 후, 제1 연결부(31)와 엔드캡(30)의 다른 부분 사이의 연결이 분리되므로 제1 연결부(31)가 기압의 작용으로 전지 셀(7)에서 펀칭되어 이탈된다. 대안적으로, 취약부(32)는 또한 제1 연결부(31)을 한바퀴 미만으로 둘러쌀 수 있으며, 취약부(32)가 파열됨에 따라, 제1 연결부(31)는 여전히 엔드캡(30)의 다른 부분과 연결되지만, 기압의 작용으로 제1연결부(31)가 바깥쪽으로 뒤집힐 수 있어 내부 압력을 방출하기 위한 통로를 확대시킨다.
일부 실시예에 있어서, 전지 셀(7)은 엔드캡(30)과 제1 탭(11) 사이에 배치되고, 엔드캡(30)과 제1 탭(11) 사이가 전기적으로 연결되도록 제1 연결부(31)와 제1 탭(11)을 연결하는 집전 부재(50)를 더 포함한다. 고정 구조(60)는 제1 고정 구조(61) 및 제2 고정 구조(62)를 포함하며, 제1 고정 구조(61)는 집전 부재(50)의 일부와 제1 탭(11)이 용접되어 형성된 용접부이고, 제2 고정 구조(62)는 집전 부재(50)의 다른 일부와 제1 연결부(31)가 용접되어 형성된 용접부이다.
집전 부재(50)의 일부는 제1 탭(11)에 용접에 의해 연결되어 집전 부재(50)와 제1 탭(11) 사이의 전기적 연결을 구현한다. 집전 부재(50)의 다른 일부는 제1 연결부(31)에 용접에 의해 연결되어 집전 부재(50)와 엔드캡(30) 사이의 전기적 연결을 구현한다.
집전 부재(50)는 제1 탭(11)에 용접된 일부 및 제1 연결부(31)에 용접된 다른 일부 외에 다른 부분을 더 포함할 수 있다.
연구를 통해, 본 발명자는 엔드캡(30)를 마주하는 제1탭(11)의 단부면이 평탄하지 않아 제1 연결부(31)에 밀착하기 어렵고, 제1 연결부(31)와 제1 탭(11)를 직접적으로 용접하면, 제1 연결 부분(31)은 미세 균열을 발생할 수 있어서, 엔드캡(30)의 밀봉 불량의 위험을 초래하고 잠재적인 안전상의 위험을 유발한다는 것을 발견하였다.
본 실시예에 있어서, 집전 부재(50)는 권취되어 형성된 제1 탭(11)과 달리 독립적으로 형성된 부재로, 엔드캡(30)의 형상에 따라 집전 부재(50)의 형상을 적응적으로 조정하여 집전 부재(50)가 엔드캡(30)의 제1 연결부(31)에 밀착될 수 있도록 확보할 수 있다.
본 실시예는, 전지 셀(7)에 집전 부재(50)가 배치되고 집전 부재(50)를 제1 연결부(31) 및 제1 탭(11)과 각각 용접함으로써, 엔드캡(30)과 제1 탭(11) 사이의 전기적 연결을 구현한다. 집전 부재(50)는 제1 연결부(31)에 밀착될 수 있으므로 제1 연결부(31)에 미세 균열이 발생할 위험을 감소시키고 밀봉 성능을 향상시키며 잠재적인 안전상의 위험을 감소시킬 수 있다. 집전 부재(50)가 제1 탭(11)에 용접될 때, 집전 부재(50)에 미세 균열이 발생하더라도 전지 셀(7)의 밀봉 성능에 영향을 미치지 않는다.
본 실시예에 있어서, 제1 고정 구조(61)와 제2 고정 구조(62)는 제1 연결부(31), 집전 부재(50) 및 제1 탭(11)을 고정 연결하여 제1 연결부(31)의 움직임을 제한할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 집전 부재(50)는 제1 집전부(51) 및 제2 집전부(52)를 포함하고, 제1 집전부(51)는 제2 집전부(52)의 외측에 둘러싸이며, 제1 고정 구조(61)는 제1 집전부(51)와 제1 탭(11)이 용접되어 형성된 용접부이고, 제2 고정 구조(62)는 제2 집전부(52)와 제1 연결부(31)가 용접되어 형성된 용접부이다.
제1 볼록부(51)는 제2 집전부(52)의 외측에 둘러싸이는 환형 구조이다. 선택적으로, 집전 부재(50)에서 제1 연결부(31)와 접촉하는 부분은 제2 집전부(52)이고, 집전 부재(50)에서 제1 연결부(31)와 접촉하지 않는 부분은 제1 집전부(51)이다.
제1 고정 구조(61)는 제2 고정 구조(62)의 외측에 위치하고, 즉, 제1 고정 구조(61)는 제2 고정 구조(62)보다 하우징(20)의 측벽(22)에 더 가깝다.
제1고정 구조(61) 및 제2고정 구조(62)는 재료를 용융, 냉각, 경화시킨 후 형성되는 구조로서 양자의 표면이 요철이다.
전지 셀(7)을 조립할 때, 먼저 집전 부재(50)를 제1 탭(11)에 가압하고 용접하여 제1 고정 구조(61)를 형성한 후, 제1 연결부(31)와 집전 부재(50)를 용접하여 제2 고정 구조(62)를 형성한다. 제2 고정 구조(62)와 제1 고정 구조(61)가 엔드캡(30)의 두께 방향(Z)을 따라 중첩되면, 제1 연결부(31)와 집전 부재(50)를 용접할 때, 제1 연결부(31)에서 집전 부재(50)와 용접될 부분은 제1 고정 구조(61)에 가압될 필요가 있다. 제1 고정 구조(61)의 표면이 요철이므로 제1연결부(31)에서 집전 부재(50)와 용접되기 위한 부분이 제1고정구조(61)에 가압되면 제1 연결부(31)가 구조물(61)에 밀착되기가 어렵기 때문에, 용접 불량을 초래하고 제1 연결부(31)와 집전 부재(50)의 연결 강도에 영향을 미치고 제1 연결부(31)에 미세 균열이 형성될 위험을 야기한다.
본 실시예에 있어서, 제1 고정 구조(61) 및 제2 고정 구조(62)는 각각 제1 집전부(51) 및 제2 집전부(52)에 형성됨으로써, 제1 고정 구조(61)가 제1 연결부(31)와 집전 부재(50)의 용접에 영향을 미치는 것을 피하고 제1 연결부(31)와 집전 부재(50)의 연결 강도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 제2 고정 구조(62)는, 전지 셀(7)의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 파손되어 제2 집전부(52)와 제1 연결부(31) 사이의 연결을 분리시키도록 구성된다.
전지 셀(7)에 열폭주가 발생할 때 전극 조립체(10)는 고온 고압의 기체가 발생할 수 있고, 전지 셀(7) 내부의 압력은 기체의 증가에 따라 상승해 진다. 엔드 캡(30)은 기압의 작용으로 변형되어 제2 고정 구조(62)에 인장력을 가한다. 전지 셀(7)의 내부 압력이 임계값에 도달할 때, 엔드캡(30)은 기압의 작용으로 고정 구조(62)을 떼어내어 제1 연결부(31)와 제2 집전부(52) 사이의 고정 연결을 분리시킨다.
제1 연결부(31)와 제2 집전부(52) 사이의 연결이 분리된 후 제1 탭(11)은 집전 부재(50)를 통해 제1 연결부(31)의 움직임을 더 이상 제한하지 않게 되며, 취약부(32)가 파열됨에 따라 제1 연결부(31)는 기압에 의해 개방되어 내부 압력의 방출하기 위한 통로를 확대시킬 수 있으므로 내부 압력을 빠르게 방출하여 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에 있어서, 전지 셀(7)의 내부 압력이 임계값에 도달할 때, 제1 고정 구조(61)는 제1 탭(11)과 제1 집전부(51) 사이의 연결을 유지할 수 있으므로, 집전 부재(50)를 고정하고 집전 부재(50)가 내부 압력을 방출하기 위한 통로를 막을 위험을 감소시킨다.
일부 실시예에 있어서, 제2 집전부(52)와 제1 연결부(31)의 연결 강도는 제1 집전부(51)와 제1 탭(11)의 연결 강도보다 작다.
제2 집전부(52)와 제1 연결부(31) 사이의 연결 강도는 제2 고정 구조(62)의 인장 강도로 표시될 수 있고, 제1 집전부(51)와 제1 탭(11) 사이의 연결 강도는 제1 고정 구조(61)의 인장 강도로 표시될 수 있다. 제1 고정 구조(61)의 인장 강도 및 제2 고정 구조(62)의 인장 강도는 인장 시험기를 이용하여 시험할 수 있다. 예를 들어, 전극 조립체(10)를 지그에 고정하고, 집전 부재(50)를 인장 시험기에 의해 잡아당겨 제1 고정 구조(61)를 떼어내고 전극 조립체(10)의 제1탭(11)과 집전 부재(50)를 분리시킨 후, 측정된 데이터에 따라 제1 고정 구조(61)의 인장 강도를 계산할 수 있었다. 제2 고정 구조(62)의 인장 강도도 동일한 방식으로 측정될 수 있다.
전지 셀(7)에 열폭주가 발생할 때 기압의 작용으로 엔드캡(30)은 집전 부재(50)와 제1 탭(11)에 인장력을 가하며, 제2 집전부(52)와 제1 연결부(31) 사이의 연결 강도가 제1 집전부(51)와 제1 탭(11) 사이의 연결 강도보다 작기 때문에, 집전 부재(50)는 먼저 제1 연결부(31)로부터 분리되고, 집전 부재(50)가 제1 연결부(31)로부터 분리된 후, 집전 부재(50)는 엔드캡(30)에 의한 인장력을 받지 않으므로 집전 부재(50)와 제1 탭(11)의 고정 연결을 유지하여 집전 부재(50)가 내부 압력을 방출하기 위한 통로를 막을 위험을 감소시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 제1 연결부(31)는 제1 볼록부(311) 및 제1 볼록부(311)의 외측에 둘러싸이는 제1 판체(312)를 포함하며, 제1 볼록부(311)는 제1 판체(312)의 내표면으로부터 전극 조립체(10)를 마주하는 방향을 따라 돌출되고, 제1 연결부(31)에서 제1 볼록부(311)에 대응되는 위치에는 제1 판체(312)의 외표면으로부터 전극 조립체(10)를 마주하는 방향으로 함몰된 제1 오목부(313)가 형성된다. 취약부(32)는 제1 판체(312)의 외측에 위치하고, 제1 판체(312)의 외측 가장자리에 따라 배치된다. 제2 집전부(52)와 제1 볼록부(311)는 맞닿고 용접되어 제2 고정 구조(62)를 형성한다.
제1 판체(312)는 판상 구조일 수 있으며, 두께 방향(Z)을 따라 대향하게 배치되는 내표면과 외표면이 구비되고, 제1 판체(312)의 내표면은 전극 조립체(10)를 마주한다. 제1 볼록부(311)는 전극 조립체(10)를 마주하는 방향을 따라 취약부(32)로부터 돌출된다.
제1 오목부(313)는 제1 볼록부(311)의 강도를 저하시키고 제1 볼록부(311)의 탄성을 향상시킬 수 있으므로, 전지 셀(7)이 진동할 때, 제1 볼록부(311)는 변형에 의해 응력을 해제할 수 있어 취약부(32)에 전달되는 응력을 감소시키고 취약부(32)의 피로 노화를 지연시킨다. 제1 오목부(313)는 또한 제1 볼록부(311)의 두께를 줄일 수 있으므로, 제1 볼록부(311)와 제2 집전부(52)를 용접하는 데 필요한 에너지를 줄이고 취약부(32)로 전달되는 열을 줄이며 취약부(32)의 피로 노화를 지연시킨다.
일부 실시예에 있어서, 제1 집전부(51)는 엔드캡(30)의 두께 방향(Z)으로 취약부(32)를 덮는다.
취약부(32)가 두께 방향(Z)으로의 투영은 제1 집전부(51)가 두께 방향(Z)으로의 투영 내에 위치된다.
본 실시예에 있어서, 집전 부재(50)는 취약부(32)를 제1 탭(11)으로부터 분리시킬 수 있으므로, 전극 조립체(10)에서 취약부(32)로 떨어지는 활성 입자를 감소시키고 취약부(32)의 부식 위험을 감소시킨다.
일부 실시예에 있어서, 제1 볼록부(311)는, 제1 집전부(51)와 엔드캡(30) 사이에 취약부(52)를 피하기 위한 회피 간극(G)이 형성되도록 집전 부재(50)를 지지한다.
회피 간극(G)은 제1 집전부(51)와 엔드캡(30) 사이에 형성되고 다른 고체 부재로 채워지지 않는 공간이다. 회피 간극(G)은 두께 방향(Z)을 따라 취약부(32)와 대향하므로 취약부(32)를 회피하는 역할을 한다.
제1 연결부(31)는 집전 부재(50)를 통해 제1 탭(11)을 지지함으로써 전지 셀(7)이 진동할 때 전극 조립체(10)의 흔들림 진폭을 감소시키고, 전극 조립체(10)의 안정성을 향상시킨다. 회피 간극(G)은 취약부(32)를 제1 집전부(51)로부터 격리시킬 수 있으므로, 취약부(32)가 파열될 때 제1 집전부(51)가 내부 압력을 방출하기 위한 통로를 막는 것을 피하고 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에 있어서, 전극 조립체(10)는 권취형 구조이고, 전극 조립체(10)는 권취 중앙에 제1 관통홀(14)이 구비된다. 제2 집전부(52)에는 제2 관통홀(521)이 구비되고, 제2 관통홀(521)은, 전극 조립체(10) 내의 기체를 제1 연결부(31)로 안내하도록 제1 관통홀(14)에 대향하게 배치되도록 구성된다.
두께 방향(Z)으로 제1 관통홀(14)과 제2 관통홀(521)은 적어도 부분적으로 중첩되어, 제1 관통홀(14)과 제2 관통홀(521)이 서로 연통되돌고 한다.
전극 조립체(10)에 열폭주가 발생할 때, 고온 고압의 기체가 제1 관통홀(14) 및 제2 관통홀(521)을 통해 제1 연결부(31)에 작용하여 제1 연결부(31)와 집전 부재(50) 사이의 연결을 빠르게 분리시킬 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 엔드캡(30)은, 제1 연결부(31)의 외측에 둘러싸이면서 하우징(20)과 고정 연결되는 제2 연결부(33)를 더 포함한다. 취약부(32)는 제1 연결부(31)와 제2 연결부(33) 사이에 위치하고 제1 연결부(31) 및 제2 연결부(33)를 연결하기 위한 것이다.
엔드캡(30)을 하우징(20)에 고정하기 위해, 제2 연결부(33)는 용접, 걸림, 접착 또는 다른 수단에 의해 하우징(20)에 연결될 수 있다. 제2 연결부(33)는 하우징(20)에 전기적으로 연결될 수도 있고 하우징(20)에 절연되게 연결될 수도 있다.
제2 연결부(33)의 강도는 취약부(32)의 강도보다 크며, 예시적으로 제2 연결부(33)의 두께는 취약부(32)의 두께보다 크다.
본 실시예에 있어서, 엔드캡(30)은 취약부(32)의 외측에 둘러싸이는 제2 연결부(33)를 통해 하우징(20)에 고정됨으로써 취약부(32)와 하우징(20) 사이의 거리를 증가시키고 취약부(32)에 전달되는 응력을 감소시키며 취약부(32)의 피로 노화를 지연시킨다.
일부 실시예에 있어서, 취약부(32)는 전지 셀(7)의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 파열되어 제1 연결부(31)와 제2 연결부(33) 사이의 연결을 분리시킨다.
본 실시예에 있어서, 제1 연결부(31)와 제2 연결부(33) 사이의 연결이 분리된 후 제1 연결부(31) 및 제2 연결부(33)는 내부 압력의 작용으로 외부로 뒤집힐 수 있어 내부 압력을 방출하기 위한 통로를 확대시키므로 내부 압력을 빠르게 방출하고 안전성을 향상시킬 수 있다.
예시적으로, 엔드캡(30)은 하우징(20)을 제1 탭(11)에 전기적으로 연결하고, 하우징(20)은 전지 셀(7)의 출력 전극으로 사용될 수 있다. 전지 셀(7)의 내부 압력이 임계값에 도달할 때, 취약부(32)가 파열되고 제1 연결부(31)와 제2 연결부(33) 사이의 연결을 분리시키므로, 전극 조립체(10)를 외부 회로로부터 분리시킬 수 있어서, 충전 및 방전을 정지하고 전극 조립체(10)의 기체 생성을 지연시키고 안전성을 향상시킨다.
예시적으로, 고정 구조(60)는 전지 셀(7)의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 적어도 일부가 파손되어 제1 연결부(31)와 제1 탭(11) 사이의 연결을 분리시키도록 구성된다. 이와 함께, 취약부(32)가 파열됨에 따라 제1 연결부(31)는 기압의 작용으로 제2 연결부(33)로부터 이탈되어 내부 압력을 방출하기 위한 통로를 확대시키므로 내부 압력을 빠르게 방출하여 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에 있어서, 제2 연결부(33)는 제2 판체(332) 및 제2 판체(332)의 외측에 둘러싸이는 제2 볼록부(331)를 포함하며, 제2 볼록부(331)는 제2 판체(332)의 내표면으로부터 전극 조립체(10)를 마주하는 방향을 따라 돌출되고, 제2 연결부(33)에서 제2 볼록부(331)에 대응되는 위치에는 제2 판체(332)의 외표면으로부터 전극 조립체(10)를 마주하는 방향으로 함몰된 제2 오목부(333)가 형성된다. 제2 판체(332)는 취약부(32)의 외측에 둘러싸이고, 제2 볼록부(331)는 하우징(20)과 고정 연결하기 위한 것이다.
제2 판체(332)는 판상 구조일 수 있으며, 두께 방향(Z)을 따라 대향하게 배치되는 내표면과 외표면이 구비되고, 제2 판체(332)의 내표면은 전극 조립체(10)를 마주한다.
제2 볼록부(331)는 전극 조립체(10)를 마주하는 방향을 따라 취약부(32)로부터 돌출된다.
선택적으로, 제2 판체(332)와 집전 부재(50)는 두께 방향(Z)으로 적어도 부분적으로 중첩된다.
제2 오목부(333)는 제2 볼록부(331)의 강도를 저하시키고 제2 볼록부(331)의 탄성을 향상시킬 수 있으므로, 전지(7)가 진동할 때, 하우징(20)의 응력이 제2 볼록부(331)에 전달되고, 제2 볼록부(331)는 변형에 의해 응력을 해제할 수 있어, 취약부(32)에 전달되는 응력을 감소시키고 취약부(32)의 피로 노화를 지연시킨다.
예시적으로, 취약부(32)는 제1 판체(312)와 제2 판체(332) 사이에 위치하고 제1 판체(312)와 제2 판체(332)를 연결하기 위한 것이다.
일부 실시예에 있어서, 제2 볼록부(331)의 외측면(331a)은 하우징(20)의 내표면에 맞닿고 하우징(20)과 용접되어 개구(21)를 폐쇄한다.
제2 볼록부(331)의 외측면(331a)은 하우징(20)의 측벽(22)을 마주하는 제2 볼록부(331)의 표면이다. 제2 볼록부(331)의 외측면(331a)은 기둥면이고, 선택적으로 제2 볼록부(331)의 외측면(331a)은 원기둥면이다.
하우징(20)에 삽입된 제2 볼록부(331)의 부분은 하우징(20)과 억지 끼워맞춤되거나, 중간 끼워맞춤되거나 또는 헐겁게 끼워맞춤될 수 있다. 선택적으로, 하우징(20)에 삽입된 제2 돌출부(331)의 부분은 하우징(20)과 억지 끼워맞춤될 수 있으며, 억지 끼워맞춤은 하우징(20)과 엔드캡(30) 사이의 연결 강도를 증가시키고 밀봉 성능을 개선시킬 수 있다.
선택적으로, 제2 볼록부(331)와 하우징(20)의 측벽(22)은 레이저 용접에 의해 연결된다. 용접 시 레이저는 제2 볼록부(331)와 측벽(22)의 접합부에 조사하고, 레이저는 제2 볼록부(331)의 외주면(321a)의 적어도 일부와 하우징(20)의 내표면을 녹여서 함께 접합한다. 제2 볼록부(331)의 외측면(321a)은 하우징(20)의 내표면에 맞닿게 되어, 레이저가 하우징(20) 내부로 들어가 전극 조립체(10)에 화상을 입힐 위험을 감소시킬 수 있다.
대안적으로, 레이저는 제2 볼록부(331)로부터 멀어지는 측벽(22)의 외표면에도 조사할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 용접에 의해 밀봉을 달성하고 전해액이 누출될 위험을 감소시키며 제2 돌출부(331)와 하우징(20) 사이의 연결 강도 및 유동 능력을 향상시킬 수 있다.
제2 오목부(333)는 제2 볼록부(331)의 강도를 저하시키고 제2 볼록부(331)의 탄성을 향상시킬 수 있으므로, 제2 볼록부(331)와 하우징(20)을 용접하는 과정에서, 제2 볼록부(331)는 변형에 의해 용접 응력을 해제할 수 있어서, 용접 영역의 변형 및 균열의 위험을 감소시키고 취약부(32)에 전달되는 용접 응력을 줄이며 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에 있어서, 제2 볼록부(331)는 제1 탭(11)과 맞닿아 제1 탭(11)을 지지한다.
본 실시예에 있어서, 제2 볼록부(331)는 제1 탭(11)을 지지함으로써, 전지 셀(7)이 진동할 때 전극 조립체(10)의 흔들림 진폭을 감소시키고 전극 조립체(10)의 안정성을 향상시킨다.
집전 부재(50)는 제1 탭(11)의 중간 영역을 지지하고, 제2 돌출부(331)는 제1 탭(11)의 가장자리 영역을 지지함으로써 제1 탭(11)에 가해지는 힘의 균일성을 향상시키고 전극 조립체(10)의 극판이 두께 방향(Z)으로 오프셋 및 틀어질 위험을 감소시킬 수 있다.
제2 볼록부(331)는 제1 연결부(31)가 기압의 작용으로 전지 셀(7)로부터 이탈될 때, 제1 탭(11)과 집전 부재(50)를 지지함으로써 집전 부재(50)가 내부 압력을 방출하기 위한 통로를 차폐할 위험을 감소시키고 원활한 배기를 확보하고 안전성을 향상시킬 수 있다.
도 7은 도 4에 도시된 엔드캡의 부분 단면 개략도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에 있어서, 엔드캡(30)에는 홈(34)이 구비되고, 엔드캡(30)에서 홈(34)에 대향하는 영역에는 취약부(32)가 형성된다.
취약부(32)의 두께는 제1 연결부의 두께보다 얇기 때문에, 취약부(32)의 강도는 제1 연결부의 강도보다 작다.
예시적으로, 기계 가공에 의해 엔드캡(30)에서 재료를 제거하여 홈(34)을 형성할 수 있으며, 이는 가공의 비용 및 가공 어려움을 줄이는 데 유리하다. 엔드캡(30)의 두께 방향을 따라 취약부(32) 및 홈(34)은 대응하게 배치된다.
홈(34)은 엔드캡(30)의 내표면에 배치될 수 있고, 취약부(32)는 홈(34)의 하부면과 엔드캡(30)의 외표면 사이에 위치하는 엔드캡(30)의 부분이다. 대안적으로, 홈(34)은 엔드캡(30)의 외표면에 배치될 수도 있고, 취약부(32)는 홈(34)의 하부면과 엔드캡(30)의 내표면 사이에 위치하는 엔드캡(30)의 부분이다.
예시적으로, 엔드캡(30)의 내표면은 제1 판체(312)의 내표면 및 제2 판체(332)의 내표면을 포함하고, 엔드캡(30)의 외표면은 제1 판체(312)의 외표면 및 제2 판체(332)의 외표면을 포함한다. 제1 판체(312)의 내표면과 제2 판체(332)의 내표면은 나란히 배치되고, 제1 판체(312)의 외표면과 제2 판체(332)의 외표면은 나란히 배치된다. 홈(34)은 제1 판체(312)와 제2 판체(332) 사이에 위치된다.
본 실시예에 있어서, 홈(34)이 구비됨으로써 취약부(32)의 두께와 강도를 감소시키므로, 전지 셀(7)의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 엔드캡(30)이 취약부(32)를 따라 파열될 수 있도록 한다.
일부 실시예에 있어서, 엔드캡(30)은 제1 니켈층(30a), 스틸층(30b) 및 제2 니켈층(30c)을 포함하며, 제1 니켈층(30a)은 스틸층(30b)를 마주하는 제1 탭의 표면에 배치되고, 제2 니켈층(30c)은 제1 탭으로부터 멀어지는 스틸층(30b)의 표면에 배치된다. 홈(34)은 스틸층(30a)으로부터 멀어지는 제1 니켈층(30b)의 표면으로부터 제2 니켈층(30c)을 마주하는 방향으로 함몰되며, 홈(34)의 깊이는 제1 니켈층(30a)의 두께보다 크고 제1 니켈층(30a)과 스틸층(30b)의 두께의 합보다 작다.
스틸층(30b)으로부터 멀어지는 제1 니켈층(30a)의 표면은 엔드캡(30)의 내표면이고, 스틸층(30b)으로부터 멀어지는 제2 니켈층(30c)의 표면은 엔드캡(30)의 외표면이다.
엔드캡(30)은 금속 복합 판재로 만들어진다. 제1 니켈층(30a) 및 제2 니켈층(30c)은 스틸층(30b)을 보호하는 역할을 할 수 있어, 물, 산소 및 기타 물질에 의한 스틸층(30b)의 부식 위험을 감소시키고 밀봉 성능을 향상시킨다.
제1 니켈층(30a)의 두께와 제2 니켈층(30c)의 두께는 모두 스틸층(30b)의 두께보다 작다.
제1 니켈층(30a) 및 제2 니켈층(30c)은 주로 부식 방지 역할을 하고 상대적으로 얇은 두께를 가질 수 있으며, 스틸층(30b)은 엔드캡(30)의 베이스 구조로서 상대적으로 두꺼운 두께를 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 홈(34)은 엔드캡(30)의 내측에 위치하고 성형 과정에서 외부의 제2 니켈층(30c)을 손상하지 않을 수 있으므로, 제2 니켈층(30c)은 외측에서 스틸층(30b)을 보호하여 스틸층(30b)의 부식 위험을 감소시킬 수 있고, 스틸층(30b) 자체는 전해액에 의해 부식되기 쉽지 않게 때문에 홈(34)에 의해 스틸층(30b)이 노출되더라도 안전상의 위험을 일으키기 쉽지 않다.
도 8은 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전지 셀의 개략적인 단면도이고, 도 9는 도 8에 도시된 블록 B 에서의 전지 셀의 확대 개략도이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에 있어서, 고정 구조(60)는 제1 탭(11)과 제1 연결부(31)가 용접되어 형성된 용접부이다.
본 실시예에 있어서, 제1 연결부(31)와 제1 탭(11)은 용접에 의해 직접 연결됨으로써 전지 셀(7)의 구조를 단순화시킬 수 있고, 예를 들어 집전 부재가 생략될 수 있다.
도 10은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 제조 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에 따른 전지 셀의 제조 방법은,
개구가 구비된 하우징을 제공하는 단계(S100);
개구를 마주하는 일단에 제1 탭이 구비된 전극 조립체를 제공하고 전극 조립체를 하우징에 장착하는 단계(S200);
제1 연결부 및 제1 연결부의 가장자리를 따라 배치된 취약부를 포함한 엔드캡을 제공하고, 엔드캡이 개구에 덮이도록 엔드캡을 하우징에 연결하는 단계(S300); 및
제1 연결부의 움직임을 제한하도록 제1 연결부를 제1 탭에 고정 연결하여 고정 구조를 형성하는 단계(S400);를 포함하고,
엔드캡은 전지 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 취약부를 따라 파열되어 내부 압력을 방출하도록 구성된다.
상술한 전지 셀의 제조 방법에 의해 제조된 전지 셀의 관련 구조는, 전술한 각 실시예에 따른 전지 셀을 참조할 수 있음에 유의해야 한다.
도 11은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 제조 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에 따른 전지 셀의 제조 시스템(90)은,
개구부가 구비된 하우징을 제공하는 제1 제공 장치(91);
개구를 마주하는 일단에 제1 탭이 구비된 전극 조립체를 제공하고 전극 조립체를 하우징에 장착하는 제2 제공 장치(92);
제1 연결부 및 제1 연결부의 가장자리를 따라 배치된 취약부를 포함한 엔드캡을 제공하고, 엔드캡이 개구에 덮이도록 엔드캡을 하우징에 연결하는 제3 제공 장치(93); 및
제1 연결부의 움직임을 제한하도록 제1 연결부를 제1 탭에 고정 연결하여 고정 구조를 형성하는 조립 장치(94);를 포함하고,
엔드캡은 전지 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 취약부를 따라 파열되어 내부 압력을 방출하도록 구성된다.
상술한 제조 시스템에 의해 제조된 전지 셀의 관련 구조에 대해서는, 전술한 실시예에서 제공된 전지 셀을 참조할 수 있다.
충돌이 없는 한, 본 출원의 실시예 및 실시예의 구성은 서로 조합될 수 있음에 유의해야 한다.
마지막으로, 상기 실시예는 본 출원의 기술적 해결방법을 설명하기 위해 사용된 것일 뿐, 이를 제한하기 위한 것이 아님에 유의해야 하며, 본 출원은 전술한 실시예를 참조하여 상세하게 설명되었지만, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자는 전술한 실시예에서 기재된 기술적 해결방법에 대해 여전히 수정될 수 있거나, 그 기술적 특징의 일부를 동등적으로 대체할 수 있음을 이해해야 하고, 그러나, 이러한 수정 또는 대체는 해당 기술적 해결방법의 본질을 본 출원의 실시예에 따른 기술적 해결방법의 사상 및 범위에서 벗어나게 하는 것은 아니다.

Claims (29)

  1. 개구가 구비된 하우징;
    상기 하우징에 수용되고, 상기 개구를 마주하는 일단에 제1 탭이 배치된 전극 조립체; 및
    상기 개구에 덮인 것으로, 제1 연결부 및 상기 제1 연결부의 가장자리를 따라 배치된 취약부를 포함하고, 상기 전지 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 취약부를 따라 파열되어 상기 내부 압력을 방출하도록 구성되는 엔드캡;을 포함하고,
    상기 제1 연결부의 움직임을 제한하도록 상기 제1 연결부를 상기 제1 탭에 고정 연결하는 고정 구조를 더 포함하는, 전지 셀.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 연결부는 상기 고정 구조를 통해 상기 제1 탭과 전기적으로 연결되는, 전지 셀.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 고정 구조는 상기 전지 셀의 내부 압력이 상기 임계값에 도달할 때 적어도 일부가 파손되어 상기 제1 연결부와 제1 탭 사이의 연결을 분리시키도록 구성되는, 전지 셀.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고정 구조는 상기 제1 탭과 상기 제1 연결부가 용접되어 형성된 용접부인, 전지 셀.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔드캡과 상기 제1 탭 사이에 배치되고, 상기 엔드캡과 제1 탭 사이가 전기적으로 연결되도록 상기 제1 연결부와 상기 제1 탭을 연결하는 집전 부재를 더 포함하며,
    상기 고정 구조는 제1 고정 구조 및 제2 고정 구조를 포함하며, 상기 제1 고정 구조는 상기 집전 부재의 일부와 상기 제1 탭이 용접되어 형성된 용접부이고, 상기 제2 고정 구조는 상기 집전 부재의 다른 일부와 상기 제1 연결부가 용접되어 형성된 용접부인, 전지 셀.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 집전 부재는 제1 집전부 및 제2 집전부를 포함하고, 상기 제1 집전부는 상기 제2 집전부의 외측에 둘러싸이며, 상기 제1 고정 구조는 상기 제1 집전부와 상기 제1 탭이 용접되어 형성된 용접부이고, 상기 제2 고정 구조는 상기 제2 집전부와 상기 제1 연결부가 용접되어 형성된 용접부인, 전지 셀.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제2 고정 구조는, 상기 전지 셀의 내부 압력이 상기 임계값에 도달할 때 파손되어 상기 제2 집전부와 상기 제1 연결부 사이의 연결을 분리시키도록 구성되는, 전지 셀.
  8. 제6 항 또는 제7 항에 있어서,
    상기 제2 집전부와 상기 제1 연결부의 연결 강도는 상기 제1 집전부와 상기 제1 탭의 연결 강도보다 작은, 전지 셀.
  9. 제6 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 연결부는 제1 볼록부 및 상기 제1 볼록부의 외측에 둘러싸이는 제1 판체를 포함하며, 상기 제1 볼록부는 상기 제1 판체의 내표면으로부터 상기 전극 조립체를 마주하는 방향을 따라 돌출되고, 상기 제1 연결부에서 상기 제1 볼록부에 대응되는 위치에는 상기 제1 판체의 외표면으로부터 상기 전극 조립체를 마주하는 방향으로 함몰된 제1 오목부가 형성되며,
    상기 취약부는 상기 제1 판체의 외측에 위치하고, 상기 제1 판체의 외측 가장자리를 따라 배치되며,
    상기 제2 집전부와 상기 제1 볼록부는 맞닿고 용접되어 상기 제2 고정 구조를 형성하는, 전지 셀.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 제1 집전부는 상기 엔드캡의 두께 방향으로 상기 취약부를 덮는, 전지 셀.
  11. 제9 항 또는 제10 항에 있어서,
    상기 제1 볼록부는, 상기 제1 집전부와 상기 엔드캡 사이에 상기 취약부를 피하기 위한 회피 간극이 형성되도록 상기 집전 부재를 지지하는, 전지 셀.
  12. 제6 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 권취형 구조이고, 상기 전극 조립체는 권취 중앙에 제1 관통홀이 구비되며;
    상기 제2 집전부에는 제2 관통홀이 구비되고, 상기 제2 관통홀은, 상기 전극 조립체 내의 기체를 상기 제1 연결부로 안내하도록 상기 제1 관통홀에 대향하게 배치되도록 구성되는, 전지 셀.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔드캡은, 상기 제1 연결부의 외측에 둘러싸이면서 상기 하우징과 고정 연결되는 제2 연결부를 더 포함하고,
    상기 취약부는 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 사이에 위치하고 상기 제1 연결부 및 상기 제2 연결부를 연결하기 위한 것인, 전지 셀.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 취약부는 상기 전지 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 파열되어 상기 제1 연결부와 상기 제2 연결부 사이의 연결을 분리시키는, 전지 셀.
  15. 제13 항 또는 제14 항에 있어서,
    상기 제2 연결부는 제2 판체 및 상기 제2 판체의 외측에 둘러싸이는 제2 볼록부를 포함하며, 상기 제2 볼록부는 상기 제2 판체의 내표면으로부터 상기 전극 조립체를 마주하는 방향을 따라 돌출되고, 상기 제2 연결부에서 상기 제2 볼록부에 대응되는 위치에는 상기 제2 판체의 외표면으로부터 상기 전극 조립체를 마주하는 방향으로 함몰되는 제2 오목부가 형성되며,
    상기 제2 판체는 상기 취약부의 외측에 둘러싸이고, 상기 제2 볼록부는 상기 하우징과 고정 연결하기 위한 것인, 전지 셀.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 볼록부의 외측면은 상기 하우징의 내표면에 맞닿고 상기 하우징과 용접되어 상기 개구를 폐쇄하는, 전지 셀.
  17. 제15 항 또는 제16 항에 있어서,
    상기 제2 볼록부는 상기 제1 탭과 맞닿아 상기 제1 탭을 지지하는, 전지 셀.
  18. 제1 항 내지 제17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 취약부는 상기 제1 연결부를 한바퀴 둘러싸는, 전지 셀.
  19. 제1 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔드캡에는 홈이 구비되고, 상기 엔드캡에서 상기 홈에 대향하는 영역에는 상기 취약부가 형성되는, 전지 셀.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 엔드캡은 제1 니켈층, 스틸층 및 제2 니켈층을 포함하며, 상기 제1 니켈층은 상기 스틸층을 마주하는 상기 제1 탭의 표면에 배치되고, 상기 제2 니켈층은 상기 제1 탭으로부터 멀어지는 상기 스틸층의 표면에 배치되며,
    상기 홈은 상기 스틸층으로부터 멀어지는 상기 제1 니켈층의 표면으로부터 상기 제2 니켈층을 마주하는 방향으로 함몰되며, 상기 홈의 깊이는 상기 제1 니켈층의 두께보다 크고 상기 제1 니켈층과 상기 스틸층의 두께의 합보다 작은, 전지 셀.
  21. 제1 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔드캡은 상기 제1 탭을 하우징에 전기적으로 연결하기 위한 것인, 전지 셀.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 하우징은 측벽 및 상기 측벽에 연결된 하부벽을 포함하며, 상기 측벽은 상기 엔드캡의 두께 방향을 따라 연장되어 상기 전극 조립체의 외주에 둘러싸이면서 배치되고, 상기 하부벽에는 전극 인출홀이 구비되며,
    상기 전극 조립체는 극성이 상기 제1 탭과 반대인 제2 탭을 더 포함하고, 상기 제2 탭은 상기 개구로부터 멀어지는 상기 전극 조립체의 일단에 배치되며,
    상기 전지 셀은, 상기 전극 인출홀에 설치되고 상기 제2 탭에 전기적으로 연결된 전극 단자를 더 포함하는, 전지 셀.
  23. 제22 항에 있어서,
    상기 하부벽과 상기 측벽은 일체로 형성된 구조인, 전지 셀.
  24. 제21 항 내지 제23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 탭은 애노드 탭이고, 상기 하우징의 기재 재질은 스틸인, 전지 셀.
  25. 제1 항 내지 제24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지 셀은 원통형 전지 셀인, 전지 셀.
  26. 제1 항 내지 제25 항 중 어느 한 항에 따른 전지 셀을 복수로 포함하는, 전지.
  27. 제26 항에 따른 전지를 전기 에너지 제공용으로 포함하는, 전기 장치.
  28. 개구부가 구비된 하우징을 제공하는 단계;
    상기 개구를 마주하는 일단에 제1 탭이 구비된 전극 조립체를 제공하고 상기 전극 조립체를 상기 하우징에 장착하는 단계;
    제1 연결부 및 상기 제1 연결부의 가장자리를 따라 배치된 취약부를 포함한 엔드캡을 제공하고, 상기 엔드캡이 상기 개구에 덮이도록 상기 엔드캡을 상기 하우징에 연결하는 단계; 및
    상기 제1 연결부의 움직임을 제한하도록 상기 제1 연결부를 상기 제1 탭에 고정 연결하여 고정 구조를 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 엔드캡은 상기 전지 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 취약부를 따라 파열되어 상기 내부 압력을 방출하도록 구성되는, 전지 셀의 제조 방법.
  29. 개구부가 구비된 하우징을 제공하는 제1 제공 장치;
    상기 개구를 마주하는 일단에 제1 탭이 구비된 전극 조립체를 제공하고 상기 전극 조립체를 상기 하우징에 장착하는 제2 제공 장치;
    제1 연결부 및 상기 제1 연결부의 가장자리를 따라 배치된 취약부를 포함한 엔드캡을 제공하고, 상기 엔드캡이 상기 개구에 덮이도록 상기 엔드캡을 상기 하우징에 연결하는 제3 제공 장치; 및
    상기 제1 연결부의 움직임을 제한하도록 상기 제1 연결부를 상기 제1 탭에 고정 연결하여 고정 구조를 형성하는 조립 장치;를 포함하고,
    상기 엔드캡은 상기 전지 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 취약부를 따라 파열되어 상기 내부 압력을 방출하도록 구성되는, 전지 셀의 제조 시스템.
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