KR20230053657A - 배터리 셀, 배터리, 용전 기기 및 배터리 셀의 제조방법과 기기 - Google Patents

배터리 셀, 배터리, 용전 기기 및 배터리 셀의 제조방법과 기기 Download PDF

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밍시 위
닝 후앙
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컨템포러리 엠퍼렉스 테크놀로지 씨오., 리미티드
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Abstract

본 출원의 실시예는 배터리 셀, 배터리, 용전 기기 및 배터리 셀의 제조방법과 기기를 제공한다. 배터리 셀은, 본체와 탭을 포함하는 전극 어셈블리; 전극 단자를 연결하기 위한 단자 연결부, 및 탭을 연결하는 동시에 본체를 향하는 제1 표면을 구비하는 탭 연결부를 포함하는 연결부재를 포함하며; 여기서, 탭은 본체에 연결되는 제1 단, 제1 표면에 고정되는 제2 단 및 제1 단과 제2 단 사이에 연결되는 코너단을 포함하고, 본체가 연결부재를 가리키는 방향을 따라, 코너단이 제1 표면을 벗어난다. 상기 배터리 셀은 높은 에너지 밀도를 구비한다.

Description

배터리 셀, 배터리, 용전 기기 및 배터리 셀의 제조방법과 기기
본 출원은 배터리 기술분야에 관한 것으로, 특히 배터리 셀, 배터리, 용전 기기 및 배터리 셀의 제조방법과 기기에 관한 것이다.
에너지절약과 오염물 배출감소는 자동차 산업이 지속적으로 발전할 수 있는 관건이고, 전기차량은 이의 에너지 절약 및 환경 보호의 우세로 인하여 자동차 산업이 지속적으로 발전할 수 있는 중요한 조성부분으로 된다. 전기차량에 있어서, 배터리 기술은 또한 이의 발전과 관련된 중요한 요소이기도 하다.
배터리 기술의 발전에서, 배터리의 안전성을 제외하고, 배터리의 에너지 밀도 또한 무시할 수 없는 문제이다. 따라서, 배터리의 에너지 밀도를 어떻게 향상시킬 것인가 하는 것은 배터리 기술에서 시급히 해결해야 할 과제로 되었다.
본 출원의 목적은 배터리 셀, 배터리, 용전 기기 및 배터리 셀의 제조방법과 기기를 제공하는 것이다. 상기 배터리 셀은 높은 에너지 밀도를 구비한다.
본 출원은 아래와 같은 기술적 해결수단을 통해 구현된다.
제1 양태에서, 본 출원은 배터리 셀을 제공하는데, 이는,
본체와 탭을 포함하는 전극 어셈블리;
전극 단자를 연결하기 위한 단자 연결부, 및 상기 탭을 연결하는 동시에 상기 본체를 향하는 제1 표면을 구비하는 탭 연결부를 포함하는 연결부재;
여기서, 상기 탭은 상기 본체에 연결되는 제1 단, 상기 제1 표면에 고정되는 제2 단 그리고 상기 제1 단과 상기 제2 단 사이에 연결되는 코너단을 포함하고, 상기 본체가 상기 연결부재를 가리키는 방향을 따라, 상기 코너단이 상기 제1 표면을 벗어난다.
본 출원의 배터리 셀에 따르면, 본체가 연결부재를 가리키는 방향을 따라, 코너단이 제1 표면을 벗어나고, 일부 탭은 제1 표면에서 본체와 멀리하는 공간 내에 수용되어 탭이 점용하는 제1 표면에서 본체와 가까이하는 일측의 공간을 감소시켜 본체와 연결부재 사이의 거리를 감소시킴으로써 각 부재가 보다 컴팩트하도록 하여 체적 에너지 밀도를 향상시킨다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 본체가 상기 연결부재를 가리키는 방향을 따라, 상기 코너단이 상기 탭 연결부에서 상기 본체와 멀리하는 제2 표면을 벗어난다.
상기 해결수단에서, 코너단이 제2 표면을 벗어나고, 더 많은 부분의 탭이 제1 표면에서 본체와 멀리하는 공간 내에 수용되어 본체와 연결부재 사이의 거리가 더 작아지도록 하고, 본체의 공간 비율을 추가로 증가, 즉, 양극 음극 활성물질 비율을 증가하여 배터리 셀의 에너지 밀도를 향상시킨다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 코너단과 상기 제2 단 사이의 협각은 둔각이다.
상기 해결수단에서, 코너단과 제2 단의 설치형태는 연결부재와 코너단의 간섭력을 감소시켜 탭에 대한 연결부재의 손상을 감소시키고, 탭의 절곡을 구현하기 용이하도록 할 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 배터리 셀은, 적어도 일부의 상기 연결부재와 상기 전극 어셈블리가 수용되는 수용 캐비티를 구비하는 케이싱을 더 포함하고; 상기 연결부재는 상기 전극 어셈블리의 두께 방향을 따르는 단면을 더 구비하며, 상기 코너단은 상기 단면과 상기 케이싱의 내벽 사이에 위치한다.
상기 해결수단에서, 코너단은 단면과 케이싱의 내벽 사이에 설치되어 수용 캐비티의 내부 공간을 합리적으로 이용함으로써 공간 점용을 감소시키고, 배터리 셀이 높은 에너지 밀도를 구비하도록 담보한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 배터리 셀은, 상기 케이싱을 밀폐하는 엔드 캡; 적어도 일부가 상기 엔드 캡과 상기 연결부재 사이에 설치되어 상기 엔드 캡과 상기 연결부재를 이격시키는 절연부재를 더 포함한다.
상기 해결수단에서, 절연부재를 통해 엔드 캡과 연결부재를 이격시켜 내부 단락을 방지하고 배터리 셀의 안전성을 담보한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 절연부재에서 상기 전극 어셈블리의 두께 방향을 따르는 가장자리에는 상기 본체를 향해 돌출되는 플랜지가 형성되고, 상기 플랜지는 상기 코너단과 상기 케이싱 사이에 위치한다.
상기 해결수단에서, 플랜지는 코너단과 케이싱 사이에 위치하여 코너단과 케이싱을 이격시키는 작용을 하고, 내부 단락을 방지하며, 배터리 셀의 안전성을 담보할 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 탭의 두께는 A이고, 상기 단면과 상기 플랜지 사이의 거리는 B이며, 1%≤A/B≤20%를 만족시킨다.
상기 해결수단에서, 상기 수치 범위는 탭을 절곡하는 난이도를 저하시키기 용이할 뿐만 아니라 코너단을 수용하기 용이하도록 할 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 코너단과 상기 절연부재에서 상기 엔드 캡과 멀리하는 일측은 당접된다.
상기 해결수단에서, 코너단은 절연부재와 당접되어 본체와 연결부재 사이의 간격을 추가로 감소하여 배터리 셀이 높은 에너지 밀도를 구비하도록 할 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 제1 표면과 상기 단면의 합류점에는 라운드 코너 또는 탄성부재가 설치된다.
상기 해결수단에서, 제1 표면과 단면의 합류점에 라운드 코너 또는 탄성부재를 설치하여 탭과 연결부재 사이의 마찰을 완화함으로써 탭을 긁는 것을 방지하고, 배터리 셀의 사용 수명을 담보할 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 단자 연결부는 상기 탭 연결부에 대해 상기 본체와 멀리하는 일측으로 돌출된다.
상기 해결수단에서, 단자 연결부는 탭 연결부에 대해 돌출되어 전극 단자와 연결되기 용이하도록 하고, 또 본체를 향해 돌출되어 배터리 셀의 내부 공간을 점용하는 것을 방지함으로써 배터리 셀의 에너지 밀도를 담보할 수 있다.
제2 양태에서, 본 출원은 배터리를 제공하는데, 이는 상술한 바와 같은 임의의 한 해결수단에 따른 배터리 셀을 포함한다.
제3 양태에서, 본 출원은 용전 기기를 제공하는데, 이는 전기 에너지를 제공하기 위한 상술한 바와 같은 임의의 한 해결수단에 따른 배터리 셀을 포함한다.
제4 양태에서, 본 출원은 배터리 셀의 제조방법을 제공하는데, 이는,
본체, 및 제1 단, 제2 단 그리고 상기 제1 단과 상기 제2 단 사이에 연결되는 코너단을 구비하는 탭을 포함하는 전극 어셈블리를 제공하는 단계;
단자 연결부, 및 상기 본체를 향하는 제1 표면을 구비하는 탭 연결부를 포함하는 연결부재를 제공하는 단계;
전극 단자를 제공하는 단계;
상기 제2 단을 상기 제1 표면에 고정하고, 상기 탭을 절곡하여 상기 본체가 상기 연결부재를 가리키는 방향을 따라, 상기 코너단이 상기 제1 표면을 벗어나도록 하는 단계; 및
상기 단자 연결부를 상기 전극 단자에 연결하는 단계를 포함한다.
제5 양태에서, 본 출원은 배터리 셀의 제조방법을 제공하는데, 이는,
전극 어셈블리를 제공하고, 연결부재를 제공하며, 전극 단자를 제공하되, 상기 전극 어셈블리는 본체, 및 제1 단, 제2 단 그리고 상기 제1 단과 상기 제2 단 사이에 연결되는 코너단을 구비하는 탭을 포함하고, 상기 연결부재는 단자 연결부, 및 상기 본체를 향하는 제1 표면을 구비하는 탭 연결부를 포함하는 제공 모듈; 및
상기 제2 단을 상기 제1 표면에 고정하고, 상기 탭을 절곡하여 상기 본체가 상기 연결부재를 가리키는 방향을 따라, 상기 코너단이 상기 제1 표면을 벗어나도록 하며, 상기 단자 연결부를 상기 전극 단자와 연결하는 조립 모듈을 포함한다.
상술한 설명은 단지 본 출원의 기술적 해결수단의 개요인 바, 본 출원의 기술적 해결수단을 보다 명확하게 이해하기 위하여 명세서의 내용에 따라 실시할 수 있으며, 본 출원의 상기 및 다른 목적, 특징 및 장점을 보다 명백하고 이해하기 쉽게 하기 위하여 이하 본 출원의 상세한 설명을 특별히 예로 들어 설명하고자 한다.
본 출원의 실시예에서 개시한 배터리 셀에서, 본체가 연결부재를 가리키는 방향을 따라, 탭이 절곡된 후 형성한 코너단이 제1 표면을 벗어나고, 일부 탭은 제1 표면에서 본체와 멀리하는 공간 내에 수용되어 탭이 점용하는 제1 표면에서 본체와 가까이하는 일측의 공간을 감소시켜 본체와 연결부재 사이의 거리를 감소시킴으로써 각 부재가 보다 컴팩트하도록 하여 본체의 공간 점용을 증가, 즉 양극 음극 활성물질의 비율을 증가하고, 체적 에너지 밀도를 향상시킨다.
본 출원의 실시예에서 개시한 배터리 셀은 차량, 선박 또는 항공기 등 용전 기기에 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 본 출원에서 개시한 배터리 셀로 이 용전 기기의 전원 시스템을 조성할 수 있다.
본 출원의 실시예의 기술적 해결수단을 보다 뚜렷이 하기 위하여 아래에는 본 출원의 실시예의 설명에서 사용해야 하는 도면에 대해 간단히 소개하고자 하는데, 아래 설명에서의 도면은 단지 본 출원의 일부 실시예로서, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 진보적인 창출에 힘쓸 필요가 없이 도면에 따라 기타 도면을 획득할 수 있다는 것은 자명한 것이다.
도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따라 제공하는 차량의 구조 모식도이고;
도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따라 제공하는 배터리의 분해 구조 모식도이며;
도 3은 본 출원의 일부 실시예에 따라 제공하는 배터리 셀의 분해 구조 모식도이고;
도 4는 본 출원의 일부 실시예에 따라 제공하는 배터리 셀의 단면도이며;
도 5는 도 4의 국부 투시도이고;
도 6은 도 5의 C부분의 확대도1이며;
도 7은 도 5의 C부분의 확대도2이고;
도 8은 본 출원의 일부 실시예에 따라 제공하는 연결부재의 구조 모식도이며;
도 9는 도 8의 D-D방향의 단면도이고;
도 10은 도 9의 E부분의 확대도1이며;
도 11은 도 9의 E부분의 확대도2이고;
도 12는 본 출원의 일부 실시예에 따라 제공하는 배터리 셀의 제조방법의 예시적인 흐름도이며;
도 13은 본 출원의 일부 실시예에 따라 제공하는 배터리 셀의 제조기기의 예시적인 블록도이고;
도면에서, 도면은 실제 비율에 따라 제작하지 않았다.
이하 도면 및 실시예와 결부하여 본 출원의 실시형태를 추가로 상세히 설명한다. 이하 실시예의 상세한 설명과 도면은 본 출원의 원리를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 출원의 범위를 한정할 수 없는 바, 즉 본 출원은 설명된 실시예에 한정되지 않는다.
별도로 정의하지 않은 한 본 명세서에서 사용하는 모든 기술적 용어와 과학적 용어는 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 통상적으로 이해하는 의미와 동일하고; 본 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 실시예의 설명에서, 기술적 용어 "제1", "제2" 등은 단지 상이한 상대를 구별하기 위한 것일 뿐 상대적인 중요성을 지시하거나 암시, 또는 지시하는 기술적 특징의 수량, 특정된 순서 또는 주종관계를 은연중 내포하는 것으로 이해하지 말아야 한다. 본 출원의 실시예의 설명에서, 별도로 명확하게 구체적으로 한정하지 않은 한, "다수"는 두 개 이상을 의미한다.
본 명세서에서 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 아니다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에서 설명한 실시예가 기타 실시예와 서로 결합할 수 있다는 것을 명시적이고 암시적으로 이해할 수 있다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 용어 "및/또는"은 단지 관련 상대의 연관 관계를 설명하는 것으로 3 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"의 관계라는 것을 나타낸다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 용어 "다수"는 두 개 이상(두 개를 포함)을 지칭하고, 같은 도리로, "여러 그룹"은 두 그룹 이상(두 그룹을 포함)을 지칭하며, "여러 조각"은 두 조각 이상(두 조각을 포함)을 지칭한다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 기술적 용어 "중심", "종방향", "횡방향", "길이", "너비", "두께", "상", "하", "앞", "뒤", "좌", "우", "수직", "수평", "정상부", "저부", "내", "외", "시계 방향", "역시계 방향", "축방향", "반경 방향", "원주 방향" 등이 지시하는 방위 또는 위치 관계는 도면이 도시하는 방위 또는 위치 관계로서, 단지 본 출원을 용이하게 설명하고 설명을 간략화하기 위한 것일 뿐 지시하는 장치 또는 소자가 반드시 특정된 방위, 특정된 방위구조와 동작을 구비함을 지시하거나 암시하기 위한 것이 아니므로 본 출원의 실시예에 대한 한정으로 이해되어서는 아니된다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 달리 명확하게 규정하고 한정하지 않은 한, 기술적 용어 "장착", "서로 연결", "연결", "고정" 등 용어는 응당 일반화한 의미로 이해하여야 하는 바, 예를 들면, 고정적으로 연결될 수도 있고 해체 가능하게 연결될 수도 있거나, 일체로 연결될 수도 있으며; 기계적으로 연결될 수도 있거나, 전기적으로 연결될 수도 있고; 직접적으로 연결될 수도 있거나, 중간 매체를 통해 간접적으로 연결될 수도 있으며, 두 개의 소자 내부의 연통 또는 두 개의 소자의 상호 작용 관계일 수 있다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 구체적인 상황에 근거하여 상기 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
본 출원의 실시예에서 언급한 배터리는 하나 또는 다수의 배터리 셀을 포함하여 더 높은 전압 및 용량을 제공하는 단일한 물리적 모듈을 지칭한다. 예를 들면, 본 출원에서 언급한 배터리는 배터리 모듈 또는 배터리 팩 등을 포함할 수 있다.
배터리 셀은 전극 어셈블리와 전해액을 포함하고, 전극 어셈블리는 양극 극편, 음극 극편 및 세퍼레이터를 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 활성물질층을 코팅하지 않은 양극 집전체는 양극 활성물질층을 코팅한 양극 집전체에 돌출되며, 양극 활성물질을 코팅하지 않은 양극 집전체는 양극 탭으로 사용된다. 리튬 이온 배터리를 예로 들면, 양극 집전체의 재료는 알루미늄 일 수 있고, 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 활성물질층을 코팅하지 않은 음극 집전체는 음극 활성물질층을 코팅한 음극 집전체에 돌출되며, 음극 활성물질층을 코팅하지 않은 음극 집전체는 음극 탭으로 사용된다. 음극 집전체의 재료는 구리 일 수 있고, 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. 세퍼레이터의 재질은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 또는 PE(polyethylene, 폴리에틸렌) 등 일 수 있다.
배터리 기술의 발전은 여러 방면의 설계 요소, 예를 들면 방전 용량, 충방전 배율, 안전성 및 사용 수명 등 성능 파라미터를 동시에 고려해야 할 뿐만 아니라 에너지 밀도도 고려해야 한다.
배터리 셀에 있어서, 에너지 밀도에 영향을 미치는 요소는 여러 가지 인 바, 예를 들면, 양극 음극 활성물질 비율, 양극 음극 재료의 비용량 등이다. 발명자는 연구를 거쳐, 배터리 셀에서 전극 어셈블리의 본체가 연결부재를 가리키는 방향을 따라, 탭의 코너는 연결부재에서 전극 어셈블리의 본체를 향하는 일면을 초과하지 않고, 연결부재와 전극 어셈블리의 본체 사이의 거리가 커 양극 음극 활성물질의 비율이 낮아 배터리 셀의 내부 공간을 낭비하여 내부 공간 이용률이 낮고, 에너지 밀도가 낮다는 것을 발견하였다.
이 점을 감안하여, 에너지 밀도가 낮은 문제점을 해결하기 위하여 발명자는 깊은 연구를 거쳐 배터리 셀을 설계하였는데, 상기 배터리 셀은 전극 어셈블리 및 연결부재를 포함한다. 전극 어셈블리는 본체 및 탭을 포함한다. 연결부재는 전극 단자를 연결하기 위한 단자 연결부, 및 탭을 연결하고, 본체를 향하는 제1 표면을 구비하는 탭 연결부를 포함한다. 탭은 본체에 연결되는 제1 단, 제1 표면에 고정되는 제2 단 및 제1 단과 제2 단 사이에 연결되는 코너단을 포함하고, 본체가 연결부재를 가리키는 방향을 따라, 코너단이 제1 표면을 벗어난다.
이러한 배터리 셀에서, 본체가 연결부재를 가리키는 방향을 따라, 탭이 절곡된 후 형성한 코너단이 제1 표면을 벗어나고, 일부 탭은 제1 표면에서 본체와 멀리하는 공간 내에 수용되어 탭이 점용하는 제1 표면에서 본체와 가까이하는 일측의 공간을 감소시켜 본체와 연결부재 사이의 거리를 감소시킴으로써 각 부재가 보다 컴팩트하도록 하여 본체의 공간 점용을 증가, 즉 양극 음극 활성물질의 비율을 증가하고, 체적 에너지 밀도를 향상시킨다.
본 출원에서, 배터리 셀은 리튬 이온 이차 전지, 리튬 이온 일차 전지, 리튬 유황 배터리, 나트륨 리튬 이온 배터리, 나트륨 이온 배터리 또는 마그네슘 이온 배터리 등을 포함할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다.
본 출원의 실시예에서 개시한 배터리 셀은 차량, 선박 또는 항공기 등 용전 기기에 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 본 출원에서 개시한 배터리 셀로 이 용전 기기의 전원 시스템을 조성할 수 있다.
본 출원의 실시예는 배터리를 전원으로 사용하는 용전 기기를 제공하는데, 용전 기기는 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 노트북, 전기 장난감, 전동공구, 전기 자전거, 전기 오토바이, 전기 자동차, 선박, 우주선 등일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 여기서, 전기 장난감은 게임기, 전기 자동차 장난감, 전기 선박 장난감 및 전기 비행기 장난감 등과 같은 고정형 또는 이동형 전기 장난감을 포함할 수 있고, 우주선은 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주선 등을 포함할 수 있다.
이하 실시예는 설명의 편리를 위하여 본 출원의 일 실시예에 따른 전기 장치가 차량인 것을 예로 들어 설명한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 차량(1000)의 구조 모식도이다. 차량(1000)은 연료 자동차, 가스 자동차 또는 신재생에너지 자동차 일 수 있고, 신재생에너지 자동차는 순수전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장 자동차 등 일 수 있다. 차량(1000)의 내부에는 배터리(100)가 설치되고, 배터리(100)는 차량(1000)의 저부 또는 앞부분 또는 뒷부분에 설치될 수 있다. 배터리(100)는 차량(1000)의 전력 공급에 사용될 수 있는 바, 예를 들면, 배터리(100)는 차량(1000)의 작동 전원으로 사용되고, 차량(1000)의 회로 시스템으로 사용될 수 있는 바, 예를 들면 차량(1000)이 작동, 네비게이션 및 주행할 경우의 작업 전력 수요에 사용된다.
차량(1000)은 제어기(200) 및 모터(300)를 더 포함할 수 있는데, 제어기(200)는 배터리(100)로 하여금 모터(300)에 전력을 공급하도록 제어하는 바, 예를 들면, 차량(1000)이 작동, 네비게이션 및 주행할 경우의 작업 전력 수요에 사용된다.
본 출원의 일부 실시예에서, 배터리(100)는 차량(1000)의 작동 전원으로 사용될 뿐만 아니라, 차량(1000)의 구동 전원으로 사용되어 연료유 또는 천연 가스를 대체하거나 일부 대체하여 차량(1000)에 구동력을 제공한다.
도 2를 참조하면, 도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따라 제공하는 배터리(100)의 분해 구조 모식도이다. 배터리(100)는 박스 바디(101)와 배터리 셀(10)을 포함하고, 배터리 셀(10)은 박스 바디(101) 내에 수용된다. 여기서, 박스 바디(101)는 배터리 셀(10)에 수용공간을 제공하고, 박스 바디(101)는 여러 가지 구조를 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 박스 바디(101)는 제1 부분(1011)과 제2 부분(1012)을 포함하고, 제1 부분(1011)과 제2 부분(1012)은 캡핑되며, 제1 부분(1011)과 제2 부분(1012)은 함께 배터리 셀(10)을 수용하기 위한 수용공간을 한정한다. 제2 부분(1012)은 일단이 개구된 중공 구조일 수 있고, 제1 부분(1011)은 판형 구조일 수 있으며, 제1 부분(1011)은 제2 부분(1012)의 개구측에 캡핑되어 제1 부분(1011)과 제2 부분(1012)이 함께 수용공간을 한정하고; 제1 부분(1011)과 제2 부분(1012)도 모두 일측이 개구된 중공 구조로서, 제1 부분(1011)의 개구측이 제2 부분(1012)의 개구측에 캡핑될 수 있다.
배터리(100)에서, 배터리 셀(10)은 다수일 수 있는데, 다수의 배터리 셀(10) 사이는 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결될 수 있으며, 혼합 연결이란 다수의 배터리 셀(10)에 직렬 연결도 존재하고 병렬 연결도 존재하는 것을 말한다. 다수의 배터리 셀(10)은 직렬 연결되거나 병렬 연결되거나 혼합 연결된 다음 다수의 배터리 셀(10)로 구성된 전체를 박스 바디(101) 내에 수용할 수 있고; 물론, 배터리(100)는 다수의 배터리 셀(10)이 먼저 직렬 연결되거나 병렬 연결되거나 혼합 연결되어 배터리 모듈 형태를 조성한 다음, 다수의 배터리 모듈이 다시 하나의 전체로 직렬 연결되거나 병렬 연결되거나 혼합 연결되어 박스 바디(101) 내에 수용될 수도 있다. 배터리(100)는 기타 구조를 더 포함할 수 있는 바, 예를 들면, 상기 배터리(100)는 합류 부재를 더 포함하여 다수의 배터리 셀(10) 사이의 전기적 연결을 구현할 수 있다.
여기서, 각 배터리 셀(10)은 이차 전지 또는 일차 전지일 수 있고; 리튬 유황 배터리, 나트륨 이온 배터리 또는 마그네슘 이온 배터리 등일 수도 있으나 이에 한정되지 않는다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 도 3은 본 출원의 일부 실시예에 따라 제공하는 배터리 셀(10)의 분해 구조 모식도이고; 도 4는 본 출원의 일부 실시예에 따라 제공하는 배터리 셀(10)의 단면도이며, 도 4는 계단식 단면도로서, 이는 연결부재(14)와 전극 단자(15)의 연결방식 및 연결부재(14)와 탭(132)의 연결방식을 구현하기 위한 것이다. 배터리 셀(10)은 배터리(100)를 조성하는 최소 유닛을 지칭한다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(10)은 엔드 캡(11), 케이싱(12), 전극 어셈블리(13), 연결부재(14) 및 전극 단자(15)를 포함한다.
엔드 캡(11)은, 케이싱(12)의 개구에 캡핑되어 배터리 셀(10)의 내부 환경을 외부 환경과 차단시키는 부재이다. 제한 없이, 엔드 캡(11)의 모양은 케이싱(12)과 배합하도록 케이싱(12)의 모양과 맞물린다. 일부 실시예에서, 엔드 캡(11)은 일정한 경도와 강도를 가지는 재질(예컨대 알루미늄 합금)으로 제조될 수 있으며, 이로써 엔드 캡(11)은 압착 충돌을 받을 경우, 쉽게 변형되지 않아 배터리 셀(10)이 더 높은 구조 강도를 구비하도록 하고, 안전성능도 보다 향상될 수 있게 된다. 엔드 캡(11)에는 배터리 셀(10)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 내부 압력을 방출하기 위한 압력 방출 기구가 설치될 수 있다. 엔드 캡(11)의 재질도 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 알루미늄 합금, 플라스틱 등과 같은 여러 가지 일 수 있는 바, 본 출원의 실시예는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. 일부 실시예에서, 엔드 캡(11)의 내측에는 절연부재가 더 설치되고, 절연부재는 케이싱(12) 내의 전기적 연결부재와 엔드 캡(11)을 이격시켜 단락의 위험을 저하시킬 수 있다. 예시적으로, 절연부재는 플라스틱, 고무 등일 수 있다.
케이싱(12)은 엔드 캡(11)과 배합하여 배터리 셀(10)의 내부 환경을 이루는 어셈블리이고, 여기서, 형성된 내부 환경은 전극 어셈블리(13), 전해액 및 기타 부재를 수용할 수 있다. 케이싱(12)과 엔드 캡(11)은 독립적인 부재일 수 있으며, 케이싱(12)에 개구를 설치하고, 개구에서 엔드 캡(11)이 개구에 캡핑되도록 함으로써 배터리 셀(10)의 내부 환경을 형성할 수 있다. 제한 없이, 엔드 캡(11)과 케이싱(12)을 일체화 할 수도 있는데, 구체적으로, 엔드 캡(11)과 케이싱(12)은 기타 부재가 케이싱에 들어가기 전에 먼저 하나의 공동적인 연결면을 형성하고, 케이싱(12)의 내부를 패키징해야 할 경우, 다시 엔드 캡(11)이 케이싱(12)을 캡핑하도록 한다. 케이싱(12)의 모양은 전극 어셈블리(13)의 구체적인 모양과 사이즈 크기에 따라 결정할 수 있다. 케이싱(12)의 재질은 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 알루미늄 합금, 플라스틱 등과 같은 여러 가지 일 수 있는 바, 본 출원의 실시예는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
전극 어셈블리(13)는 배터리 셀(10)에서 전기 화학 반응이 발생하는 부재이다. 케이싱(12) 내에는 하나 또는 다수의 전극 어셈블리(13)가 포함될 수 있다. 전극 어셈블리(13)는 주요하게 양극 극편과 음극 극편이 권취되거나 적층되게 안착되어 형성되고, 통상적으로 양극 극편과 음극 극편 사이에 세퍼레이터가 설치된다. 전극 어셈블리(13)의 본체(131)는 양극 극편과 음극 극편이 활성물질을 구비한 부분 및 세퍼레이터를 포함하는데, 양극 극편과 음극 극편에서 활성물질을 구비하지 않는 부분은 각각 탭(132)을 구성한다. 양극 탭과 음극 탭은 함께 본체(131)의 일단에 위치되거나 또는 각각 본체(131)의 양단에 위치될 수 있다. 배터리(100)의 충방전 과정에서, 양극 활성물질과 음극 활성물질은 전해액과 반응하고, 탭(132)은 연결부재(14)를 통해 전극 단자(15)를 연결하여 전류 회로를 이룬다.
전극 단자(15)는 엔드 캡(11)에 설치되고, 전극 단자(15)는 연결부재(14)를 통해 전극 어셈블리(13)와 전기적으로 연결되어 배터리 셀(10)의 전기 에너지를 출력 또는 입력한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 5 및 도 6을 참조할 경우, 도 5는 도 4의 국부 투시도이고, 도 6은 도 5의 C부분의 확대도1이다. 본 출원은 배터리 셀(10)을 제공한다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(10)은 전극 어셈블리(13) 및 연결부재(14)를 포함한다. 전극 어셈블리(13)는 본체(131) 및 탭(132)을 포함한다. 연결부재(14)는 단자 연결부(141) 및 탭 연결부(142)를 포함하되, 단자 연결부(141)는 전극 단자(15)를 연결하고, 탭 연결부(142)는 탭(132)을 연결하며, 탭 연결부(142)는 본체(131)를 향하는 제1 표면(1421)을 구비한다. 탭(132)은 본체(131)에 연결되는 제1 단(1321), 제1 표면(1421)에 고정되는 제2 단(1322) 및 제1 단(1321)과 제2 단(1322) 사이에 연결되는 코너단(1323)을 포함하고, 본체(131)가 연결부재(14)를 가리키는 방향(Z)을 따라, 코너단(1323)은 제1 표면(1421)을 벗어난다.
배터리 셀(10)에서, 연결부재(14)와 본체(131)는 엔드 캡(11)의 두께 방향에서 간격을 두고 설치되고, 본체(131)가 연결부재(14)를 가리키는 방향은 도면에서의 자모 Z가 지시하는 방향이며, Z방향은 연결부재(14)에 수직되고, 엔드 캡(11)의 두께 방향일 수도 있다.
배터리 셀(10)의 조립 과정에서, 탭(132)과 탭 연결부(142)의 제1 표면(1421)은 연결된 후 절곡되어야 하는데, 탭(132)이 절곡된 후의 절곡 부위는 코너단(1323)을 이룬다. 전극 어셈블리(13)는 케이싱(12) 내에 안착되고, 엔드 캡(11)과 케이싱(12)을 패키징한 후, 본체(131)가 연결부재(14)를 가리키는 방향(Z)을 따라, 코너단(1323)은 제1 표면(1421)을 벗어난다.
연결부재(14)는 탭(132)과 전극 단자(15)를 연결하는 도전 부재이고, 단자 연결부(141)는 전극 단자(15)를 연결하며, 탭 연결부(142)는 탭(132)을 연결하여 탭(132)과 전극 단자(15) 사이의 전기적 연결을 구현한다. 제1 표면(1421)은 연결부재(14)가 본체(131)를 향하는 면, 즉, 연결부재(14)가 본체(131)와 가까이하는 면이다.
본 출원의 실시예의 배터리 셀(10)에 따르면, 본체(131)가 연결부재(14)를 가리키는 방향(Z)을 따라, 코너단(1323)이 제1 표면(1421)을 벗어나고, 일부 탭(132)은 제1 표면(1421)에서 본체(131)와 멀리하는 공간 내에 수용되어 탭(132)이 점용하는 제1 표면(1421)에서 본체(131)와 가까이하는 일측의 공간을 감소시켜 본체(131)와 연결부재(14) 사이의 거리를 감소시킴으로써 각 부재가 보다 컴팩트하도록 하고, 본체(131)가 연결부재(14)에 더 가까이하도록 하여 본체(131)의 공간 점용을 증가, 즉, 양극 음극 활성물질 비율을 증가시켜 체적 에너지 밀도를 향상시킴으로써 배터리 셀(10)이 높은 에너지 밀도를 구비하도록 한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 본체(131)가 연결부재(14)를 가리키는 방향(Z)을 따라, 코너단(1323)은 탭 연결부(142)에서 본체(131)와 멀리하는 제2 표면(1422)을 벗어난다.
제2 표면(1422)은 연결부재(14)에서 제2 단(1322)과 연결된 부분에서의 본체(131)와 멀리하는 부분이다. 바꾸어 말하면, 제2 표면(1422)과 제1 표면(1421)은 탭 연결부(142)가 연결부재(14)의 두께 방향에서 대향되는 두 개의 면이고, 연결부재(14)의 두께 방향은 엔드 캡(11)의 두께 방향이다.
코너단(1323)이 제2 표면(1422)을 벗어나고, 더 많은 부분의 탭(132)이 제1 표면(1421)에서 본체(131)와 멀리하는 공간 내에 수용되어 본체(131)와 연결부재(14) 사이의 거리가 더 작아지도록 하여 본체(131)의 공간 비율을 추가로 증가, 즉, 양극 음극 활성물질 비율을 증가하여 배터리 셀(10)의 에너지 밀도를 향상시킨다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 코너단(1323)과 제2 단(1322) 사이의 협각(α)은 둔각이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 도면에서 α가 가리키는 각은 코너단(1323)과 제2 단(1322) 사이의 협각인데, 코너단(1323)이 제1 표면(1421)을 벗어나므로 코너단(1323)은 제1 표면(1421)에서 몸체와 멀리하는 일측으로 연장되어 코너단(1323)과 제2 단(1322) 사이에 둔각이 형성되도록 한다. 만약 코너단(1323)과 제2 단(1322) 사이의 각도 α가 작으면 탭(132)의 절곡에 불리하고, 코너단(1323)과 연결부재(14) 사이에 큰 접촉면적이 구비되어 연결부재(14)의 단부가 탭(132)을 쉽게 간섭하게 되며, 엄중할 경우, 연결부재(14)는 탭(132)을 손상시키고; 만약 코너단(1323)과 제2 단(1322) 사이의 각도 α가 크면 코너단(1323)이 큰 공간을 점용하여 배터리 셀(10)의 내부 공간의 이용률에 영향을 미치게 되고, 배터리 셀(10)의 에너지 밀도에 영향을 미치게 된다.
코너단(1323)과 제2 단(1322)의 설치형태는 연결부재(14)와 코너단(1323)의 간섭력을 감소시켜 탭(132)에 대한 연결부재(14)의 손상을 감소시키고, 탭(132)의 절곡을 구현하기 용이하도록 하며, 배터리 셀(10)의 내부 공간을 합리적으로 이용할 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(10)은 케이싱(12)을 더 포함한다. 케이싱(12)은 수용 캐비티(121)를 구비하고, 적어도 일부의 연결부재(14)와 전극 어셈블리(13)는 수용 캐비티(121) 내에 수용된다. 연결부재(14)는 전극 어셈블리(13)의 두께 방향(X)을 따르는 단면(143)을 더 구비하고, 코너단(1323)은 단면(143)과 케이싱(12)의 내벽 사이에 위치한다.
수용 캐비티(121)는 개구를 구비하여 전극 어셈블리(13)가 수용 캐비티(121) 내에 설치되도록 한다. 전극 어셈블리(13)는 수용 캐비티(121) 내에 수용되어 전극 어셈블리(13)와 전해액이 반응하기 용이하도록 한다.
적어도 일부의 연결부재(14)는 수용 캐비티(121) 내에 수용되는 바, 예를 들면, 일부 연결부재(14)는 수용 캐비티(121) 내에 수용되고, 다른 일부 연결부재(14)는 케이싱(12)의 통공 내에 수용되어 전극 단자(15)와 연결되기 용이하도록 하거나; 또는, 모든 연결부재(14)가 수용 캐비티(121) 내에 수용되고, 전극 단자(15)가 수용 캐비티(121)에 들어가 연결부재(14)와 연결된다.
전극 어셈블리(13)는 편평체를 이루고, 전극 어셈블리(13)는 두께 방향을 가지며, 도면에서, 자모 X가 지시하는 방향은 전극 어셈블리(13)의 두께 방향이다.
연결부재(14)는 본체(131)를 향하는 제1 표면(1421)와 본체(131)와 멀리하는 제2 표면(1422)를 구비하고, 단면(143)은 제1 표면(1421)과 제2 표면(1422)을 연결한다.
코너단(1323)은 연결부재(14)에서 전극 어셈블리(13)의 두께 방향(X)을 따르는 단면(143)과 케이싱(12)의 내벽 사이에 위치, 다시 말하면, 전극 어셈블리(13)의 두께 방향(X)에 수직되는 평면 내에서, 코너단(1323)의 투영은 단면(143)의 투영과 중첩되는 바, 예를 들면, 코너단(1323)의 투영은 단면(143)의 투영 내에 위치하거나, 또는, 일부 코너단(1323)의 투영이 단면(143)의 투영과 중첩된다. 연결부재(14)에서 본체(131)를 향하는 제1 표면(1421)과 연결부재(14)에서 본체(131)와 멀리하는 제2 표면(1422)은 상기 단면(143)의 투영의 두 개의 분리면이고, 코너단(1323)이 연결부재(14)에서 본체(131)를 향하는 제1 표면(1421)을 벗어나고, 연결부재(14)에서 본체(131)와 멀리하는 제2 표면(1422)을 벗어나지 않을 경우, 코너단(1323)의 투영은 단면(143)의 투영 내에 위치하며; 코너단(1323)이 연결부재(14)에서 본체(131)와 멀리하는 제2 표면(1422)을 벗어날 경우, 일부 코너단(1323)의 투영은 단면(143)의 투영과 중첩된다.
코너단(1323)은 단면(143)과 케이싱(12)의 내벽 사이에 설치되어 수용 캐비티(121)의 내부 공간을 합리적으로 이용하여 공간 점용을 감소시키고, 배터리 셀(10)이 높은 에너지 밀도를 구비하도록 담보한다.
도 7을 참조하면, 도 7은 도 5의 C부분의 확대도2이다. 본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(10)은 엔드 캡(11) 및 절연부재(16)를 더 포함한다. 엔드 캡(11)은 케이싱(12)을 밀폐시킨다. 적어도 일부의 절연부재(16)는 엔드 캡(11)과 연결부재(14) 사이에 설치되어 엔드 캡(11)과 연결부재(14)를 이격시킨다.
엔드 캡(11)은 케이싱(12)의 개구에 커버되어 케이싱(12)과 연결되어 수용 캐비티(121)를 밀폐시킨다.
절연부재(16)는 절연부품으로서, 엔드 캡(11)과 연결부재(14) 사이의 절연을 구현한다. 적어도 일부의 절연부재(16)는 엔드 캡(11)과 연결부재(14) 사이에 설치되는 바, 예를 들면, 일부 절연부재(16)는 엔드 캡(11)과 연결부재(14) 사이에 설치되고, 다른 일부 절연부재(16)는 방향(Z)의 반대 방향을 향해 연장되어 본체(131)에 당접되거나; 또는, 절연부재(16) 전체가 엔드 캡(11)과 연결부재(14) 사이에 위치한다.
절연부재(16)를 통해 엔드 캡(11)과 연결부재(14)를 이격시켜 내부 단락을 방지하고, 배터리 셀(10)의 안전성을 담보한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 절연부재(16)에서 전극 어셈블리(13)의 두께 방향(X)의 가장자리를 따라 본체(131)를 향해 돌출되는 플랜지(161)가 형성되고, 플랜지(161)는 코너단(1323)과 케이싱(12) 사이에 위치한다.
플랜지(161)는 절연부재(16)에서 전극 어셈블리(13)의 두께 방향(X)을 따르는 가장자리에 위치하고, 본체(131)를 향해 돌출되는 바, 다시 말하면, 전극 어셈블리(13)의 두께 방향(X)에서, 플랜지(161)는 단면(143)과 케이싱(12)의 내벽 사이에 위치한다.
플랜지(161)는 코너단(1323)과 케이싱(12) 사이에 위치, 즉, 코너단(1323)은 단면(143)과 플랜지(161) 사이에 위치한다.
플랜지(161)는 코너단(1323)과 케이싱(12) 사이에 위치하여 코너단(1323)과 케이싱(12)을 이격시키는 작용을 하고, 내부 단락을 방지하며, 배터리 셀(10)의 안전성을 담보한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 탭(132)의 두께는 A이고, 단면(143)과 플랜지(161) 사이의 거리는 B이며, 1%≤A/B≤20%를 만족시킨다.
탭(132)은 다층의 탭(132)으로 구성되고, 탭(132)의 두께 A는 탭(132)의 층수에 각 층 탭(132)의 두께를 곱한 것이다. 단면(143)과 플랜지(161)는 평행되게 설치되고, 단면(143)과 플랜지(161) 사이의 거리 B는, 단면(143)에 수직되는 방향에서, 단면(143)의 한 점으로부터 플랜지(161)까지의 거리일 수 있다.
탭(132)의 두께 A가 두꺼울 수록 단면(143)과 플랜지(161) 사이의 거리 B는 더 커 코너단(1323)을 수용하기 용이하게 된다. 탭(132)의 두께 A가 작을 경우, 탭(132)은 쉽게 절곡되고, 대응되게, 단면(143)과 플랜지(161) 사이의 거리 B는 더 작다. 탭(132)의 두께 A와, 단면(143)와 플랜지(161) 사이의 거리 B의 비율 관계는 1%≤A/B≤20%를 만족시켜 탭(132)의 절곡 난이도를 저하시키기 용이하도록 할 뿐만 아니라 코너단(1323)을 수용하기 용이하도록 하여 코너단(1323)과 기타 부재가 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 탭(132)의 두께 A와, 단면(143)와 플랜지(161) 사이의 거리 B의 비율 관계는 2%≤A/B≤8%를 만족시켜 탭(132)이 쉽게 절곡되도록 담보하고, 코너단(1323)이 단면(143)과 플랜지(161) 사이에 수용되기 용이하도록 한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 코너단(1323)은 절연부재(16)에서 엔드 캡(11)과 멀리하는 일측과 당접된다.
절연부재(16)가 연결부재(14)와 엔드 캡(11)을 이격시키므로 절연부재(16)에서 엔드 캡(11)과 멀리하는 일측은 절연부재(16)에서 본체(131)를 향하는 일측이고, 코너단(1323)은 절연부재(16)에서 엔드 캡(11)과 멀리하는 일측에 당접, 즉, 코너단(1323)은 절연부재(16)에서 본체(131)를 향하는 일측에 당접된다.
코너단(1323)과 절연부재(16)가 당접될 경우, 본체(131)와 연결부재(14) 사이의 간격을 추가로 감소시킬 수 있고, 본체(131)는 배터리 셀(10)의 내부 공간 내에 높은 비율을 차지, 즉 양극 음극 활성물질의 비율이 높아 배터리 셀(10)이 높은 에너지 밀도를 구비하도록 한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 7에 도시된 바와 같이, 내부 단락을 방지하기 위하여, 탭(132)과 연결부재(14)가 연결된 후, 탭(132)의 두께 방향의 양면에는 모두 테이프(17)가 접착, 즉, 탭(132)과 연결부재(14)의 연결 위치의 양측에는 모두 테이프(17)가 접착되는 바, 예를 들면, 탭(132)의 일측에 위치하는 테이프(17)는 연결부재(14)의 제2 표면(1422)에 접착되고, 코너단(1323)은 테이프(17)를 통해 절연부재(16)에서 본체(131)를 향하는 일측에 당접된다.
도 8을 참조하면, 도 8은 본 출원의 일부 실시예에 따라 제공하는 연결부재(14)의 구조 모식도이다. 본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(10)은 두 개의 전극 어셈블리(13)를 포함하고, 두 개의 전극 어셈블리(13)의 양극 탭은 하나의 연결부재(14)에 연결되며, 두 개의 전극 어셈블리(13)의 음극 탭은 다른 연결부재(14)에 연결된다. 도 5와 도 8에 도시된 바와 같이, 연결부재(14)는 두 개의 탭 연결부(142)를 포함하고, 두 개의 탭 연결부(142)는 전극 어셈블리(13)의 두께 방향(X)을 따라 간격을 두고 설치되며, 두 개의 탭 연결부(142)는 두 개의 전극 어셈블리(13)의 탭(132)을 각각 연결한다.
도 9-도 11을 참조하면, 도 9는 도 8의 D-D방향의 단면도이고, 도 10은 도 9의 E부분의 확대도1로서, 연결부재(14)에서의 라운드 코너(144)를 도시하며; 도 11은 도 9의 E부분의 확대도2로서, 연결부재(14)에서의 탄성부재(145)를 도시한다. 본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 9-도 11에 도시된 바와 같이, 제1 표면(1421)과 단면(143)의 합류점에는 라운드 코너(144) 또는 탄성부재(145)가 설치된다.
제1 표면(1421)과 단면(143)의 합류점은 탭(132)이 절곡된 후, 탭(132)과 연결부재(14)가 당접되는 부위, 즉, 제2 단(1322)이 코너단(1323)의 합류점과 대응되는 연결부재(14)의 위치이다.
코너단(1323)이 단면(143)과 케이싱(12)의 내벽 사이에 위치하고, 탭(132)은 제1 표면(1421)과 단면(143)의 합류점과 당접되며, 탭(132)이 절곡되는 과정에서, 이 합류점이 탭(132)을 쉽게 긁어 탭(132)의 과전류 능력에 영향을 미치고, 배터리 셀(10)의 사용 수명에 영향을 미친다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제1 표면(1421)과 단면(143)의 합류점은 라운드 코너(144)에 설치되어 제1 표면(1421)과 단면(143)의 순조로운 전환을 구현하고, 이 합류점이 탭(132)에 대한 손상을 감소시킬 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제1 표면(1421)과 단면(143)의 합류점에는 탄성부재(145)도 설치될 수 있는데, 탄성부재(145)는 실리콘, 폼, 니트릴 고무, 네오프렌, 부틸 고무, 에틸렌 프로필렌 고무, 합성수지, 합성고무 등일 수 있고, 완화 작용을 하며, 힘을 받은 후 변형되어 제1 표면(1421)과 단면(143)의 합류점이 탭(132)을 긁는 것을 방지할 수 있다. 탄성부재(145)와 연결부재(14)의 연결방식은 여러 가지 일 수 있는 바, 겔 접착일 수도 있고 겔 스프레이 응고 성형일 수도 있다. 일부 실시예에서, 제1 표면(1421)과 단면(143)의 합류점에 겔 스프레이 처리를 진행하고, 겔은 응고되어 탄성부재(145)를 성형한다.
제1 표면(1421)과 단면(143)의 합류점에 설치된 라운드 코너(144) 또는 탄성부재(145)는 탭(132)과 연결부재(14) 사이의 마찰을 완화함으로써 탭(132)을 긁는 것을 방지하고, 배터리 셀(10)의 사용 수명을 담보할 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이, 단자 연결부(141)는 탭 연결부(142)에 대해 본체(131)와 멀리하는 일측으로 돌출된다.
단자 연결부(141)가 탭 연결부(142)에 대해 본체(131)와 멀리하는 일측으로 돌출된다는 것은, 단자 연결부(141)가 방향(Z)을 따라 탭 연결부(142)에 대해 돌출되고, 단자 연결부(141)는 탭 연결부(142)에 대해 본체(131)와 멀리하는 것을 말한다.
단자 연결부(141)는 본체(131)와 멀리하는 일측으로 돌출되어 전극 단자(15)와 연결되기 용이할 뿐만 아니라 본체(131)를 향해 돌출되어 배터리 셀(10)의 내부 공간을 점용하는 것을 방지하여 배터리 셀(10)의 에너지 밀도를 담보할 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 본 출원은 배터리(100)를 더 제공하는데, 이는 이상의 임의의 한 해결수단에 따른 배터리 셀(10)을 포함한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 본 출원은 용전 기기를 더 제공하는데, 이는 이상의 임의의 한 해결수단에 따른 배터리 셀(10)을 포함하고, 배터리 셀(10)은 용전 기기에 전기 에너지를 제공한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 3-도 7을 참조하면, 본 출원은 배터리 셀(10)를 제공한다. 배터리 셀(10)은 엔드 캡(11), 케이싱(12), 전극 어셈블리(13), 연결부재(14), 전극 단자(15) 및 절연부재(16)를 포함한다. 케이싱(12)은 개구를 구비하는 수용 캐비티(121)를 포함하고, 엔드 캡(11)은 개구에 커버되어 케이싱(12)의 수용 캐비티(121)를 밀폐시킨다. 전극 어셈블리(13)와 적어도 일부의 연결부재(14)는 케이싱(12)의 수용 캐비티(121) 내에 수용된다. 연결부재(14)는 단자 연결부(141) 및 탭 연결부(142)를 포함하되, 단자 연결부(141)는 전극 단자(15)를 연결하고, 탭 연결부(142)는 탭(132)을 연결하며, 본체(131)를 향하는 제1 표면(1421)을 구비한다. 전극 어셈블리(13)는 본체(131)와 탭(132)을 포함하되, 탭(132)은 본체(131)에 연결되는 제1 단(1321), 제1 표면(1421)에 고정되는 제2 단(1322) 및 제1 단(1321)과 제2 단(1322) 사이에 연결되는 코너단(1323)을 포함한다. 본체(131)와 연결부재(14)는 평행되게 설치되고, 엔드 캡(11)의 두께 방향을 따라 간격을 두고 분포된다. 본체(131)가 연결부재(14)를 가리키는 방향(Z)을 따라, 코너단(1323)은 제1 표면(1421)을 벗어난다. 적어도 일부의 절연부재(16)는 연결부재(14)와 엔드 캡(11) 사이에 위치하여 연결부재(14)와 엔드 캡(11)을 이격시킨다. 연결부재(14)는 전극 어셈블리(13)의 두께 방향(X)을 따르는 단면(143)을 더 구비하고, 절연부재(16)에서 전극 어셈블리(13)의 두께 방향(X)을 따르는 가장자리에는 본체(131)를 향해 돌출되는 플랜지(161)가 형성되며, 코너단(1323)은 단면(143)과 플랜지(161) 사이에 위치하고, 플랜지(161)는 코너단(1323)과 케이싱(12) 사이에 위치한다. 코너단(1323)은 절연부재(16)에서 엔드 캡(11)과 멀리하는 일측에 당접된다.
코너단(1323)은 제1 표면(1421)을 벗어나는 동시에 절연부재(16)에서 엔드 캡(11)과 멀리하는 일측에 당접되어 본체(131)와 연결부재(14) 사이의 거리가 작도록 하여 본체(131)가 점용하는 공간을 증가, 즉, 양극 음극 활성재료 비율을 증가하여 높은 에너지 밀도를 구비할 수 있다.
도 12는 본 출원의 일부 실시예에 따라 제공하는 배터리 셀의 제조방법의 예시적인 흐름도이다. 본 출원의 일부 실시예에 따르면, 본 출원은 배터리 셀의 제조방법을 제공하는데, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 셀의 제조방법은 아래 단계를 포함할 수 있다.
401, 본체(131), 및 제1 단(1321), 제2 단(1322) 그리고 제1 단(1321)과 제2 단(1322) 사이에 연결되는 코너단(1323)을 구비하는 탭(132)을 포함하는 전극 어셈블리(13)를 제공하는 단계;
402, 단자 연결부(141), 및 본체(131)를 향하는 제1 표면(1421)을 구비하는 탭 연결부(142)를 포함하는 연결부재(14)를 제공하는 단계;
403, 전극 단자(15)를 제공하는 단계;
404, 제2 단(1322)을 제1 표면(1421)에 고정하고, 탭(132)을 절곡하여 본체(131)가 연결부재(14)를 가리키는 방향(Z)을 따라, 코너단(1323)이 제1 표면(1421)을 벗어나도록 하는 단계;
405, 단자 연결부(141)를 전극 단자(15)에 연결하는 단계.
지적해야 할 것은, 단계"401, 전극 어셈블리(13)를 제공", 단계"402, 연결부재(14)를 제공" 및 단계"403, 전극 단자(15)를 제공"하는 순서는 한정되지 않는 바, 일부 실시예에서는 순차적으로 단계"402, 연결부재(14)를 제공", 단계"401, 전극 어셈블리(13)를 제공" 및 단계"403, 전극 단자(15)를 제공"하는 순서에 따라 진행되거나, 또는, 순차적으로 단계"403, 전극 단자(15)를 제공", 단계"401, 전극 어셈블리(13)를 제공" 및 단계"402, 연결부재(14)를 제공"하는 순서에 따라 진행될 수 있다.
도 13은 본 출원의 일부 실시예에 따라 제공하는 배터리 셀의 제조기기(500)의 예시적인 블록도이다. 본 출원의 일부 실시예에 따르면, 본 출원은 배터리 셀의 제조기기(500)를 제공하는데, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 셀의 제조기기(500)는 제공 모듈(501) 및 조립 모듈(502)을 포함한다. 제공 모듈(501)은 전극 어셈블리(13)를 제공하고, 연결부재(14)을 제공하며, 전극 단자(15)를 제공하고, 전극 어셈블리(13)는 본체(131) 및 탭(132)을 포함하며, 탭(132)은 제1 단(1321), 제2 단(1322) 및 제1 단(1321)과 제2 단(1322) 사이에 연결되는 코너단(1323)을 포함하고, 연결부재(14)는 단자 연결부(141) 및 탭 연결부(142)를 포함하며, 탭 연결부(142)는 본체(131)를 향하는 제1 표면(1421)을 구비한다. 조립 모듈(502)은 제2 단(1322)을 제1 표면(1421)에 고정하고, 탭(132)을 절곡하여 본체(131)가 연결부재(14)를 가리키는 방향(Z)을 따라, 코너단(1323)이 제1 표면(1421)을 벗어나도록 하며, 단자 연결부(141)를 전극 단자(15)와 연결한다.
비록 이미 바람직한 실시예를 참조하여 본 출원을 설명하였으나 본 출원의 범위를 벗어나지 않는 경우, 이에 대해 여러 가지 개선을 진행하고 등가물을 사용하여 그 중의 부재를 대체할 수 있다. 특히, 구조적인 충돌이 존재하지 않으면 각 실시예에서 언급한 각 기술적 특징은 모두 임의로 조합될 수 있다. 본 출원은 본 명세서에서 개시한 특정된 실시예에 한정되지 않고 청구범위 내에 놓이는 모든 기술적 해결수단을 포함한다.
100-배터리; 101-박스 바디; 1011-제1 부분; 1012-제2 부분; 10-배터리 셀; 11-엔드 캡; 12-케이싱; 121-수용 캐비티; 13-전극 어셈블리; 131- 본체; 132-탭; 1321-제1 단; 1322-제2 단; 1323-코너단; 14-연결부재; 141-단자 연결부; 142-탭 연결부; 1421-제1 표면; 1422-제2 표면; 143-단면; 144-라운드 코너; 145-탄성부재; 15-전극 단자; 16-절연부재; 161-플랜지; 17-테이프; 200-제어기; 300-모터; 1000-차량.

Claims (14)

  1. 본체와 탭을 포함하는 전극 어셈블리;
    전극 단자를 연결하기 위한 단자 연결부, 및 상기 탭을 연결하는 동시에 상기 본체를 향하는 제1 표면을 구비하는 탭 연결부를 포함하는 연결부재를 포함하는 배터리 셀에 있어서,
    상기 탭은 상기 본체에 연결되는 제1 단, 상기 제1 표면에 고정되는 제2 단 그리고 상기 제1 단과 상기 제2 단 사이에 연결되는 코너단을 포함하고, 상기 본체가 상기 연결부재를 가리키는 방향을 따라, 상기 코너단이 상기 제1 표면을 벗어나는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체가 상기 연결부재를 가리키는 방향을 따라, 상기 코너단이 상기 탭 연결부에서 상기 본체와 멀리하는 제2 표면을 벗어나는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코너단과 상기 제2 단 사이의 협각은 둔각인 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    적어도 일부의 상기 연결부재와 상기 전극 어셈블리가 수용되는 수용 캐비티를 구비하는 케이싱을 더 포함하고;
    상기 연결부재는 상기 전극 어셈블리의 두께 방향을 따르는 단면을 더 구비하며, 상기 코너단은 상기 단면과 상기 케이싱의 내벽 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    상기 케이싱을 밀폐하는 엔드 캡;
    적어도 일부가 상기 엔드 캡과 상기 연결부재 사이에 설치되어 상기 엔드 캡과 상기 연결부재를 이격시키는 절연부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 절연부재에서 상기 전극 어셈블리의 두께 방향을 따르는 가장자리에는 상기 본체를 향해 돌출되는 플랜지가 형성되고, 상기 플랜지는 상기 코너단과 상기 케이싱 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 탭의 두께는 A이고, 상기 단면과 상기 플랜지 사이의 거리는 B이며, 1%≤A/B≤20%를 만족시키는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코너단과 상기 절연부재에서 상기 엔드 캡과 멀리하는 일측은 당접되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 표면과 상기 단면의 합류점에는 라운드 코너 또는 탄성부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단자 연결부는 상기 탭 연결부에 대해 상기 본체와 멀리하는 일측으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 배터리 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  12. 전기 에너지를 제공하기 위한 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 배터리 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 용전 기기.
  13. 본체, 및 제1 단, 제2 단 그리고 상기 제1 단과 상기 제2 단 사이에 연결되는 코너단을 구비하는 탭을 포함하는 전극 어셈블리를 제공하는 단계;
    단자 연결부, 및 상기 본체를 향하는 제1 표면을 구비하는 탭 연결부를 포함하는 연결부재를 제공하는 단계;
    전극 단자를 제공하는 단계;
    상기 제2 단을 상기 제1 표면에 고정하고, 상기 탭을 절곡하여 상기 본체가 상기 연결부재를 가리키는 방향을 따라, 상기 코너단이 상기 제1 표면을 벗어나도록 하는 단계; 및
    상기 단자 연결부를 상기 전극 단자에 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 제조방법.
  14. 전극 어셈블리를 제공하고, 연결부재를 제공하며, 전극 단자를 제공하되, 상기 전극 어셈블리는 본체, 및 제1 단, 제2 단 그리고 상기 제1 단과 상기 제2 단 사이에 연결되는 코너단을 구비하는 탭을 포함하고, 상기 연결부재는 단자 연결부, 및 상기 본체를 향하는 제1 표면을 구비하는 탭 연결부를 포함하는 제공 모듈; 및
    상기 제2 단을 상기 제1 표면에 고정하고, 상기 탭을 절곡하여 상기 본체가 상기 연결부재를 가리키는 방향을 따라, 상기 코너단이 상기 제1 표면을 벗어나도록 하며, 상기 단자 연결부를 상기 전극 단자와 연결하는 조립 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 제조기기.
KR1020237009133A 2021-09-30 2021-09-30 배터리 셀, 배터리, 용전 기기 및 배터리 셀의 제조방법과 기기 KR20230053657A (ko)

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