KR20230061460A - 배터리 셀, 배터리 및 전기기기 - Google Patents

Abstract

본 출원은 배터리 셀, 배터리 및 전기기기에 관한 것이고, 배터리 제조 기술 분야에 속한다. 본 출원은 배터리 셀을 제공함에 있어서, 하우징; 하우징의 제1 벽에 설치되는 방압부재; 하우징의 내부에 설치되는 전극 조립체; 전극 조립체를 담그는 전해액; 하우징의 내부에 설치되는 패키징부재 및 활물질; 을 포함한다. 패키징부재는 활물질을 전극 조립체의 제1 벽에 가까운 측에 패키징하는 데 사용되며, 패키징부재는 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 제1 임계값에 도달할 때 작동되어 활물질을 방출하도록 구성되며, 활물질은 전해액 및/또는 전극 조립체와 반응하여 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도를 상승시켜 방압부재를 작동시킬 수 있다. 본 출원에 따른 배터리 셀은 열폭주가 발생할 때 내부의 온도와 압력을 신속하게 방출할 수 있어 더 나은 안전 성능을 갖는다. 본 출원은 또한 이 배터리 셀을 포함하는 배터리 및 전기기기를 제공한다.

Description

배터리 셀, 배터리 및 전기기기

본 출원은 배터리 제조 기술 분야에 관한 것으로, 특히 배터리 셀, 배터리 및 전기기기에 관한 것이다.

신재생에너지 자동차 업계의 급속한 발전에 따라 리튬 배터리 업계의 기술 수준도 빠르게 향상되고 있고, 배터리 셀의 안전 성능에 대한 요구 사항도 높아지고 있다.

배터리 셀에 열폭주가 발생하는 경우 내부 온도와 압력이 급격히 상승하며, 내부 온도와 압력이 제때 방출되지 않으면 배터리 셀이 폭발하여 심각한 안전 사고를 일으킬 수 있다.

이를 위해, 본 출원은 배터리 셀에 열폭주가 발생할 때 내부의 온도와 압력을 신속하게 방출할 수 있고, 더 나은 안전 성능을 갖는 배터리 셀, 배터리 및 전기기기를 제공한다.

본 출원의 제1 양상의 실시예는 배터리 셀을 제공함에 있어서, 하우징; 상기 하우징의 제1 벽에 설치되는 방압부재; 상기 하우징의 내부에 설치되는 전극 조립체; 상기 전극 조립체를 담그는 전해액; 상기 하우징의 내부에 설치되는 패키징부재 및 활물질; 을 포함한다. 상기 패키징부재는 상기 활물질을 상기 전극 조립체의 상기 제1 벽에 가까운 측에 패키징하는 데 사용되며, 상기 패키징부재는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 제1 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 활물질을 방출하도록 구성되며, 상기 활물질은 상기 전해액 및/또는 상기 전극 조립체와 반응하여 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도를 상승시켜 상기 방압부재를 작동시킬 수 있다.

본 출원의 실시예에 따른 배터리 셀에서, 방압부재의 부근에는 활물질이 패키징되어 있다. 배터리 셀 내부의 특정 부위에 열폭주가 발생하는 경우, 패키징부재는 배터리 내부의 온도 또는 압력이 방압부재의 작동 임계값에 도달하기 전에 작동되어 활물질을 방출하고, 이에 따라 전극 조립체의 방압부재에 가까운 측에서 열폭주가 발생하고, 전극 조립체가 파쇄 및 분해되고 대량의 고온 고압 가스가 생성되면서 방압부재 부근의 온도 또는 압력이 신속하게 상승하여 방압부재를 작동시켜 배터리 셀 내부의 압력 또는 온도를 방출한다. 특히, 배터리 셀의 열폭주 발생 부위가 방압부재와 멀리 떨어져 있는 경우, 배터리 셀 내부로 활물질을 방출함으로써 배터리 셀 내부에 열폭주가 발생할 때 방압부재가 효과적으로 작동되어 배터리 셀 내부의 압력 또는 온도가 순조롭게 방출되도록 확보할 수 있어 배터리 셀은 더 나은 안전 성능을 갖는다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 방압부재는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 제2 임계값에 도달할 때 작동되어 압력을 방출하도록 구성되며, 상기 제2 임계값은 상기 제1 임계값보다 크다.

상기 솔루션에서, 방압부재와 패키징부재는 모두 압력 파열에 의해 작동되고, 방압부재의 작동 임계값이 패키징부재의 작동 임계값보다 크므로, 패키징부재가 방압부재보다 먼저 작동되는 것을 확실하게 구현할 수 있고, 방압부재를 통해 배터리 셀 내부의 압력이 방출되어 배터리 셀은 더 나은 안전 성능을 갖는다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 활물질은 산화제이다.

상기 솔루션에서, 산화제를 사용하여 전극 조립체 및/또는 전해액과 반응하며, 반응이 신속하고 강렬하여 전극 조립체가 파쇄 및 분해될 수 있고, 또 대량의 고온 고압 가스가 생성되어 방압부재의 작동이 확보되며, 배터리 셀 내부의 열폭주 발생 부위의 압력 또는 온도가 방압부재를 통해 순조롭게 방출될 수 있다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 활물질은 과망간산칼륨, 중크롬산칼륨, 차아염소산나트륨, 과산화수소수, 이산화납, 과요오드산, 플루오르화코발트와 과철산나트륨 중 적어도 하나를 포함한다.

상기 솔루션에서, 상기 종류의 활물질은 하우징 및 패키징부재와 반응하지 않으며, 흔한 산화제로서 입수하기 쉽고 원가가 저렴하다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 패키징부재는 상기 활물질 중의 적어도 일부를 상기 방압부재와 대응되는 위치에 패키징한다.

상기 솔루션에서, 활물질은 방압부재 부근의 위치에서 화학 반응을 일으켜 방압부재를 작동시킬 뿐만 아니라, 배터리 셀 내부의 다른 위치에서도 화학 반응을 일으켜 해당 위치의 전극 조립체를 분쇄시켜 배터리 셀의 열폭주 발생 부위에서 생성된 가스가 방압부재를 통해 순조롭게 방출될 수 있도록 배터리 셀의 열폭주 발생 부위로부터 방압부재까지의 배기 통로를 원활하게 한다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 하우징에는 방압공이 설치되어 있고, 상기 방압부재와 상기 패키징부재는 모두 상기 방압공을 덮으며, 상기 패키징부재는 상기 방압부재의 상기 전극 조립체에 가까운 측에 설치되며, 상기 패키징부재, 상기 방압부재 및 상기 방압공의 공벽은 함께 상기 활물질을 수용하는 밀폐 공간을 정의한다.

상기 솔루션에서, 활물질은 방압공 내에 패키징되어 배터리 셀 내부의 공간을 과다하게 차지하지 않으므로 배터리 셀의 본래 에너지 밀도를 유지할 수 있으며; 또한 패키징부재가 작동될 때 활물질을 방출하고, 활물질은 방압공에 가까운 위치에서 화학 반응을 일으켜 방압부재를 확실하게 작동시킬 수 있어 배터리 셀은 더 나은 안전 성능을 갖는다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 방압부재 및 상기 패키징부재는 모두 판상이다.

상기 솔루션에서, 방압부재 및 패키징부재는 모두 판상으로 방압공 내의 공간을 적게 차지하기 때문에 방압공 내의 활물질을 저장하기 위한 공간이 더 많이 확보된다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 패키징부재는 절연성 재질이며, 상기 패키징부재는 상기 전극 조립체와 상기 제1 벽을 절연 격리시키기 위해 상기 제1 벽과 상기 전극 조립체 사이에 설치된다.

상기 솔루션에서, 패키징부재는 활물질을 패키징하는 데 사용될 뿐만 아니라, 전극 조립체와 제1 벽을 절연 격리시키는 데도 사용되므로 패키징부재에 절연 기능과 활물질 패키징 기능이 통합되어 배터리 셀 내부의 부품 수량이 감소되고, 배터리 셀은 구조가 컴팩트하게 되고 더 높은 에너지 밀도를 갖게 된다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 패키징부재는 상기 방압부재와 위치가 대응되는 제1 수용 캐비티를 구비하며, 상기 활물질 중의 적어도 일부는 상기 제1 수용 캐비티 내에 패키징된다.

상기 솔루션에서, 패키징부재가 작동될 때 제1 수용 캐비티 내의 활물질을 방출할 수 있고, 이는 방압부재의 부근에서 화학 반응을 일으켜 방압부재를 확실하게 작동시킬 수 있으므로 배터리 셀은 더 나은 안전 성능을 갖는다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 제1 수용 캐비티는 제1 개구부를 구비하며, 상기 제1 벽과 상기 방압부재는 함께 상기 제1 개구부를 폐쇄한다.

상기 솔루션에서, 제1 벽, 방압부재 및 패키징부재가 함께 밀폐된 제1 수용 캐비티를 형성함으로써 활물질이 방압부재의 부근에 패키징되어 활물질이 방출될 때 방압부재의 부근에서 화학 반응을 일으킬 수 있도록 할 뿐만 아니라 활물질의 패키징도 용이하게 구현할 수 있다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 제1 벽은 직사각형이며, 상기 패키징부재는 두 개의 제2 수용 캐비티를 더 구비하며, 두 개의 상기 제2 수용 캐비티는 상기 제1 벽의 길이 방향을 따라 각각 상기 제1 수용 캐비티의 양측에 위치한다. 상기 활물질 중의 일부는 상기 제1 수용 캐비티 내에 패키징되고, 다른 일부는 두 개의 상기 제2 수용 캐비티 내에 패키징된다.

상기 솔루션에서, 제1 벽의 길이 방향을 따라 제1 수용 캐비티의 양측에는 각각 하나의 제2 수용 캐비티가 설치되어 있으며, 제2 수용 캐비티 내에 활물질이 패키징되어 있고, 제2 수용 캐비티 내의 활물질이 방출될 때 전극 조립체의 대응되는 위치에서 화학 반응이 일어나 전극 조립체의 방압부재에 가까운 측이 충분히 파쇄되어 배터리 셀 열폭주 발생 부위로부터 방압부재까지의 배기 통로가 원활하게 유지된다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 제2 수용 캐비티는 제2 개구부를 구비하며, 상기 제1 벽은 상기 제2 개구부를 폐쇄한다.

상기 솔루션에서, 제1 벽과 패키징부재는 함께 밀폐된 제2 수용 캐비티를 형성함으로써 활물질이 방출될 때 해당 위치에서 화학 반응을 일으킬 수 있고, 활물질의 패키징이 용이하게 구현될 수 있다.

본 출원의 일부 실시예에 따르면, 상기 하우징은 하우징 본체와 커버를 포함하며, 상기 하우징 본체는 개구부를 구비하고, 상기 하우징 본체는 측벽과 바닥벽을 포함하고, 상기 바닥벽과 상기 개구부가 서로 대향하여 설치되며, 상기 커버는 상기 측벽과 연결되고 상기 개구부를 덮으며, 상기 제1 벽은 상기 커버, 상기 바닥벽 또는 상기 측벽이다.

상기 솔루션에서, 제1 벽은 커버, 바닥벽 또는 측벽이며, 제1 벽에는 방압부재가 설치되어 있다. 배터리 셀 내부의 특정 부위에 열폭주가 발생하는 경우, 패키징부재는 배터리 내부의 온도 또는 압력이 방압부재의 작동 임계값에 도달하기 전에 작동되어 활물질을 방출하고, 이에 따라 전극 조립체의 방압부재에 가까운 부분이 화학 반응에 의해 파쇄 및 분해되고 화학 반응과 함께 대량의 고온 고압 가스가 생성되면서 방압부재 부근의 온도 또는 압력이 신속하게 상승하여 방압부재를 작동시켜 배터리 셀 내부의 압력 또는 온도를 방출한다.

본 출원의 제2 양상의 실시예는 배터리를 제공함에 있어서, 본 출원의 제1 양상에 따른 배터리 셀을 포함한다.

본 출원의 제1 양상의 실시예에 따른 배터리 셀의 특성으로 인해, 본 출원의 제2 양상 실시예에 따른 배터리도 더 나은 안전 성능을 갖는다.

본 출원의 제3 양상의 실시예는 전기기기를 제공함에 있어서, 본 출원의 제2 양상의 실시예에 따른 배터리를 포함한다.

본 출원의 제2 양상의 실시예에 따른 배터리의 특성으로 인해, 본 출원의 제3 양상의 실시예에 따른 전기기기도 더 나은 안전 성능을 갖는다.

본 출원의 제4 양상의 실시예는 배터리 셀의 제조 방법을 제공함에 있어서,

하우징을 제공하는 단계 - 상기 하우징의 제1 벽에는 방압부재가 설치되어 있음 - ;

전극 조립체를 제공하는 단계;

전해액을 제공하는 단계;

패키징부재와 활물질을 제공하는 단계 - 상기 패키징부재는 상기 활물질을 패키징하는 데 사용되며, 상기 패키징부재는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 제1 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 활물질을 방출하도록 구성되며, 상기 활물질은 상기 전해액 및/또는 상기 전극 조립체와 반응하여 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도를 상승시켜 상기 방압부재를 작동시킬 수 있음 - ;

상기 전극 조립체를 상기 하우징 내에 배치하고, 상기 패키징부재로 상기 활물질을 상기 전극 조립체의 상기 제1 벽에 가까운 측에 패키징하고, 상기 전해액을 상기 하우징 내에 주입하는 단계; 를 포함한다.

본 출원의 제5 양상의 실시예는 배터리 셀의 제조 장비를 제공함에 있어서,

하우징을 제공하기 위한 제1 제공 장치 - 상기 하우징의 제1 벽에는 방압부재가 설치되어 있음 - ;

전극 조립체를 제공하기 위한 제2 제공 장치;

전해액을 제공하기 위한 제3 제공 장치;

패키징부재 및 활물질을 제공하기 위한 제4 제공 장치 - 상기 패키징부재는 상기 활물질을 패키징하는 데 사용되며, 상기 패키징부재는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 제1 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 활물질을 방출하도록 구성되며, 상기 활물질은 상기 전해액 및/또는 상기 전극 조립체와 반응하여 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도를 상승시켜 상기 방압부재를 작동시킬 수 있음 - ;

상기 전극 조립체를 상기 하우징 내에 배치하고, 상기 패키징부재로 상기 활물질을 상기 전극 조립체의 상기 제1 벽에 가까운 측에 패키징하고, 상기 전해액을 상기 하우징 내에 주입하기 위한 장착 모듈; 을 포함한다.

아래 설명에서 본 출원의 추가적인 양상과 장점이 부분적으로 제시될 것이며, 일부는 아래 설명에서 분명해지거나 본 출원의 사례를 통해 이해할 수 있다.

본 출원은 열폭주 발생 부위가 방압부재에서 멀리 떨어져 있을 때도 방압부재를 효과적으로 작동시켜 배터리 셀 내부의 압력 또는 온도를 신속하게 방출하여 배터리 셀이 더 나은 안전 성능을 갖도록 하는 새로운 기술적 솔루션을 제공한다.

이하, 본 출원의 실시예의 기술적 솔루션을 보다 명확하게 설명하기 위해, 실시예를 이러한 설명에 있어서 필요한 도면에 대해 간단히 소개하도록 한다. 아래의 도면은 단지 본 출원의 일부 실시예만 나타내므로 범위에 대한 제한을 간주되어서는 안 되며, 당업자라면 창의적인 노력 없이 이러한 도면을 기반으로 다른 관련 도면을 얻을 수 있음이 분명하다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 차량의 간단한 개략도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 차량의 배터리의 구조 개략도를 나타낸다.
도 3은 본 출원의 일부 실시예에 따른 제1 형태의 배터리 셀의 구조 개략도를 나타낸다.
도 4는 전극 단자, 방압부재 및 패키징부재가 연결되어 있는, 도 3에 도시된 배터리 셀의 커버의 구조 개략도를 나타낸다.
도 5는 도 4에 도시된 A-A의 단면도이다.
도 6은 본 출원의 일부 실시예에 따른 제2 형태의 배터리 셀의 구조 개략도를 나타낸다.
도 7은 전극 단자, 방압부재 및 패키징부재가 연결되어 있는, 도 6에 도시된 배터리 셀의 커버의 구조 개략도를 나타낸다.
도 8은 도 7에 도시된 B-B의 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 C부분의 부분 확대도이다(제1 형태의 제1 수용 캐비티를 표시함).
도 10은 도 6에 도시된 배터리 셀의 제2 형태의 제1 수용 캐비티의 구조 개략도를 나타낸다.
도 11은 도 6에 도시된 배터리 셀의 제3 형태의 제1 수용 캐비티의 구조 개략도를 나타낸다.
도 12는 도 11에 도시된 배터리 셀의 제3 형태의 제1 수용 캐비티에 대응되는 패키징부재의 구조 개략도를 나타낸다.
도 13은 도 8에 도시된 D부분의 부분 확대도이다.
상기 도면은 축척에 따라 제공되지 않았다.

본 출원의 실시예의 목적, 기술적 솔루션 및 장점을 더 명확하게 하기 위해, 아래는 본 출원의 실시예에 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 실시예의 기술적 솔루션에 대해 명확하게 설명하도록 하며, 여기에 설명된 실시예는 본 출원의 모든 실시예가 아니라 일부 실시예에 불과함이 분명하다. 본 출원의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 출원의 실시예를 기반으로 창의적인 노력 없이 얻은 다른 모든 실시예는 모두 본 출원의 보호 범위에 속한다.

별도로 정의되지 않은 한, 본 출원에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 출원의 기술분야의 기술자들이 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 출원의 명세서에서 사용되는 용어는 단지 구체적인 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 출원을 제한하려는 의도는 아니다. 본 출원의 명세서, 특허청구범위 및 상기 도면에서 '포함하다' 및 '갖는다' 및 이들의 임의의 변형은 비배타적 포함을 설명하려는 목적이다. 본 출원의 명세서와 청구 범위 또는 상기 도면에서 '제1', '제2' 등 용어는 서로 다른 객체를 구분하기 위해 사용되는 것으로, 객체의 특정 순서를 설명하기 위해 사용되는 것은 아니다.

본 출원에서 언급되는 '실시예'는 실시예와 함께 설명되는 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 다양한 위치에서 출현되는 이 단어는 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것이 아니며, 또 다른 실시예와 상호 배타적인 독립적 또는 대안적인 실시예를 지칭하는 것도 아니다. 본 출원에서 설명한 실시예가 다른 실시예와 결합될 수 있다는 것은 당업자에 의해 명시적이고 암시적으로 이해된다.

본 출원의 실시예에 대한 설명에서, '설치', '접속', '연결', '부착' 등과 같은 기술적 용어들은 별도의 명확한 정의 및 제한되지 않는 한 넓은 의미로 이해되어야 한다. 예컨대, 고정 연결이거나 착탈식 연결, 또는 일체형 연결일 수 있다. 또한, 직접 연결이거나 중간 매체를 통한 간접 연결일 수 있으며, 두 부품 내부의 연통일 수 있다. 당업자라면 특정 상황에 따라 본 출원에서 상기 용어들의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.

본 출원에서의 '다수'라는 용어는 두 개 이상(두 개를 포함함)을 의미한다.

본 출원에서, 배터리 셀은 리튬이온 이차배터리, 리툼이온 일차배터리, 리튬황 배터리, 나트륨 리튬이온 배터리, 나트륨이온 배터리 또는 마그네슘이온 배터리를 포함할 수 있으며, 본 출원의 실시예에서는 이에 대해 한정하지 않는다. 배터리 셀은 원기둥체, 편평체, 직육면체 또는 기타 형태일 수 있으며, 본 출원의 실시예에서는 이에 대해 한정하지 않는다. 배터리 셀은 패키징의 방식에 따라 일반적으로 세 가지 종류: 원통형 배터리 셀, 각형 배터리 셀, 파우치형 배터리 셀로 나뉜다.

본 출원의 실시예에서 언급되는 배터리는 보다 높은 전압 및 용량을 제공하기 위해 적어도 하나의 배터리 셀을 포함하는 단일 물리 모듈을 의미한다. 예를 들어, 본 출원에서 언급되는 배터리는 배터리 모듈 또는 배터리 팩을 포함할 수 있다. 배터리는 일반적으로 적어도 하나의 배터리 셀을 패키징하는 데 사용되는 케이스를 포함하며, 케이스는 액체 또는 기타 이물질이 배터리 셀의 충전 또는 방전에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.

배터리 셀은 전극 조립체와 전해액을 포함하며, 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 분리막으로 구성된다. 배터리 셀은 주로 양극판 및 음극판 사이의 금속 이온 이동에 의존하여 작동된다. 양극판은 양극 집전체 및 양극 활물질층을 포함하고, 양극 활물질층은 양극 집전체의 표면에 코팅되고, 양극 활물질층이 코팅되지 않은 양극 집전체는 양극 활물질층이 코팅된 양극 집전체로부터 돌출되고, 양극 활물질층이 코팅되지 않은 양극 집전체는 양극 탭으로 사용된다. 리튬이온 배터리로 예를 들면, 양극 집전체의 재료는 알루미늄일 수 있고, 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물, 리튬 인산철, 삼원계 리튬 또는 리튬 망간 산화물 등일 수 있다. 음극판은 음극 집전체 및 음극 활물질층을 포함하고, 음극 활물질층은 음극 집전체의 표면에 코팅되고, 음극 활물질층이 코팅되지 않은 음극 집전체는 음극 활물질층이 코팅된 음극 집전체로부터 돌출되고, 음극 활물질층이 코팅되지 않은 음극 집전체는 음극 탭으로 사용된다. 음극 집전체의 재료는 동일 수 있고, 음극 활물질은 카본 또는 실리콘 등일 수 있다. 퓨즈가 발생하기 않으면서 큰 전류를 통과시키기 위해 양극 탭의 수는 여러 개이고 함께 적층되고, 음극 탭의 수는 여러 개이고 함께 적층된다. 분리막의 재질은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 또는 PE(polyethylene, 폴리에틸렌) 등일 수 있다. 또한, 전극 조립체는 와인딩식 구조 또는 적층식 구조일 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다.

배터리 셀은 방압부재를 더 포함하며, 방압부재는 배터리 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 작동된다. 임계값의 설계는 설계 수요에 따라 다르다. 임계값은 배터리 셀의 양극판, 음극판, 전해액 및 분리막 중 적어도 하나의 재료에 따라 결정될 수 있다. 방압부재는 방폭밸브, 에어밸브, 방압밸브 또는 안전밸브 등의 형태를 취할 수 있고, 구체적으로 압력민감 또는 온도민감 소자 또는 구조를 취할 수 있다. 즉, 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 기설정된 임계값에 도달할 때 방압부재가 동작을 수행하거나 방압부재 내에 설치된 취약한 구조가 파괴되어 내부 압력 또는 온도를 방출하기 위한 개구부 또는 통로가 형성된다.

본 출원에서 언급된 '작동'은 배터리 셀 내부의 압력 또는 온도가 방출될 수 있도록 방압부재가 동작을 수행하거나 소정의 형태로 활성화되는 것을 의미한다. 방압부재의 동작은 방압부재의 적어도 일부가 파열, 파쇄, 찢어지거나 개방되는 것을 포함하되 이에 한정되지 않는다. 방압부재가 작동될 때, 배터리 셀의 내부의 고온 고압 물질은 배출물로서 개방된 부위로부터 외부로 배출된다. 이러한 방식으로, 배터리 셀의 압력 및 온도는 제어 가능한 압력 또는 온도 하에 방출될 수 있어 잠재적인 더 심각한 사고를 피할 수 있다.

종래 기술에서, 배터리 셀의 내부에 열폭주가 발생할 때 배터리 셀 내부의 압력 또는 온도가 상승하기 시작하며, 배터리 셀 내부의 압력 또는 온도가 상승하여 방압부재가 작동하기 위한 임계값에 도할하면 방압부재의 적어도 일부가 파열, 파쇄, 찢어지거나 개방되고, 배터리 셀의 내부의 고온 고압 물질이 개방된 부위로부터 외부로 배출되어 잠재적인 더 심각한 사고를 피한다.

발명자는 연구를 통해 배터리 셀의 열폭주 발생 부위가 방압부재에서 멀리 떨어져 있는 경우, 예를 들어 열폭주 발생 부위가 전극 조립체의 방압부재로에서 멀리 떨어진 측에 위치할 때, 전극 조립체가 열폭주에 의해 생성된 반작용력에 의해 방압부재로 이동하여 방압부재를 막을 수 있으며, 이로 인해 방압부재가 효과적으로 작동되지 못하고 배터리 셀 내부의 고압 고온 가스가 방압부재로부터 배출되지 못하여 배터리 셀의 폭발을 유발할 수 있다는 것을 발견했다.

상술한 구상에 기초하여, 본 출원은 열폭주 발생 부위가 방압부재에서 멀리 떨어져 있을 때도 방압부재를 효과적으로 작동시켜 배터리 셀 내부의 압력 또는 온도를 신속하게 방출하여 배터리 셀이 더 나은 안전 성능을 갖도록 하는 새로운 기술적 솔루션을 제공한다.

본 출원의 실시예에서 설명되는 배터리 셀은 직접 전기기기에 전력을 공급하거나, 병렬 또는 직렬로 배터리를 형성하여 배터리의 형태로 다양한 전기기기에 전력을 공급할 수 있음을 이해할 수 있다.

본 출원의 실시예에서 설명되는 배터리 셀을 사용하거나 배터리가 적용되는 전기기기는 다양한 형태일 수 있음을 이해할 수 있다. 예를 들어, 휴대폰, 휴대용 기기, 노트북, 축전지차, 전기자동차, 선박, 우주 설비, 전기 장난감 및 전동 공구 등이다. 예를 들어, 우주 설비에는 비행기, 로켓, 우주왕복선, 우주선 등이 포함되며, 전기 장난감에는 게임기, 전기자동차 장난감, 전기선박 장난감 및 전기비행기 장난감 등과 같은 고정식 또는 이동식 전기 장난감이 포함되며, 전동 공구에는 전기 드릴, 전기 그라인더, 전기 스패너, 전기 드라이버, 전기 해머, 임팩트 전기드릴, 콘크리이트 진동기 및 전기 플레이너 등과 같은 전동 절삭공구, 전동 연마공구, 전동 조립공구 및 철로용 전동 공구가 포함된다.

본 출원의 실시예에서 설명되는 배터리 셀 및 배터리는 위에서 설명된 전기기기에 한정되지 않고 배터리 셀 및 배터리를 사용하는 모든 전기기기에 적용될 수 있으나, 설명의 간결함을 위해 이하의 실시예에서는 전기자동차를 예로 들어 설명한다.

도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 차량의 간단한 개략도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 차량의 배터리의 구조 개략도를 나타낸다.

도 1에 도시된 바와 같이, 차량(1000)의 내부에는 배터리(100), 제어기(200) 및 모터(300)가 설치되어 있으며, 예를 들어 차량(1000)의 바닥부 또는 차량의 전방 또는 후방에 배터리(100)를 설치할 수 있다. 차량(1000)은 내연기관 자동차, 천연가스 자동차 또는 신재생에너지 자동차일 수 있으며, 신재생에너지 자동차는 순수 전기자동차, 하이브리드 자동차, 주행거리 연장형 자동차 등일 수 있다.

본 출원의 일부 실시예에서, 배터리(100)는 차량(1000)의 전력공급에 사용될 수 있다. 예를 들어, 배터리(100)는 차량(1000)의 조작전원으로 사용될 수 있다. 제어기(200)는 배터리(100)를 제어하여 모터(300)에 전력을 공급하는 데 사용된다. 예를 들어, 차량(1000)의 시동, 내비게이션 및 주행 시의 작동 전력 수요에 사용된다.

다른 실시예에서, 배터리(100)는 차량(1000)의 조작 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 차량(1000)의 구동 전원으로서 연료 또는 천연가스를 완전히 대체하거나 부분적으로 대체하여 차량(1000)에 구동력을 제공할 수도 있다.

여기서, 본 출원의 실시예에서 언급되는 배터리(100)는 보다 높은 전압 및 용량을 제공하기 위해 적어도 하나의 배터리 셀(10)을 포함하는 단일 물리 모듈을 의미한다. 예를 들어, 배터리(100)는 다수의 배터리 셀(10)이 직렬 또는 병렬로 연결되어 구성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 배터리(100)는 다수의 배터리 셀(10)과 케이스(20)를 포함하며, 다수의 배터리 셀(10)은 케이스(20) 내에 배치된다. 케이스(20)는 제1 케이스(21)와 제2 케이스(22)를 포함하며, 제1 케이스(21)와 제2 케이스(22)는 서로 덮여 배터리(100) 캐비티를 형성하며, 다수의 배터리 셀(10)은 배터리 캐비티 내에 배치된다. 여기서, 제1 케이스(21)와 제2 케이스(22)의 형상은 다수의 배터리 셀(10) 조합의 형상에 따라 결정될 수 있으며, 제1 케이스(21)와 제2 케이스(22)는 모두 하나의 개구부(113)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 제1 케이스(21)와 제2 케이스(22)는 모두 하나의 면만 개구면인 중공의 직육면체일 수 있고, 제1 케이스(21)와 제2 케이스(22)의 개구부(113)는 서로 대향하여 설치되며, 제1 케이스(21)와 제2 케이스(22)는 스냅 결합되어 밀폐된 캐비티를 구비한 케이스(20)를 형성한다. 다수의 배터리 셀(10)은 병렬 또는 직렬 또는 혼합 연결로 결합되어 제1 케이스(21)와 제2 케이스(22)의 스탭 결합을 통해 형성된 케이스(20) 내에 배치된다.

도 3은 본 출원의 일부 실시예에 따른 제1 형태의 배터리 셀의 구조 개략도를 나타낸다.

도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(10)은 하우징(11), 전극 조립체(12), 방압부재(13), 두 개의 전극 단자(14), 두 개의 집전부재(도면에서 도시되지 않았음)를 포함하며, 하우징(11)은 하우징 본체(111)와 커버(112)를 포함하며, 하우징 본체(111)는 측벽(1112)과 바닥벽(1111)을 포함하고, 바닥벽(1111)과 개구부(113)가 서로 대향하여 설치되며, 커버(112)는 측벽(1112)에 연결되고 개구부(113)를 덮는다. 전극 조립체(12)와 전해액은 하우징(11)의 내부에 설치되며, 전극 조립체(12)는 전해액에 잠긴다.

하우징 본체(111)는 육면체형 또는 원기둥형 또는 타원기둥형일 수 있다. 하우징 본체(111)는 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 니켈 도금 강과 같은 금속 재질로 만들어질 수 있다. 커버(112)의 크기 및 형상은 하우징 본체(111)의 개구부(113)와 매칭되고, 커버(112)는 전극 조립체(12)와 전해액를 하우징 본체(111)의 수용 캐비티에 밀봉시키기 위해 하우징 본체(111)의 개구부(113)에 고정된다. 커버(112)는 알루미늄, 강 등과 같은 금속 재료로 만들어진다. 커버(112) 상에는 두 개의 전극 인출공이 설치되어 있으며, 두 개의 전극 단자(14)는 커버(112)의 두 개의 전극 인출공에 설치된다. 두 개의 전극 단자(14) 중, 하나는 양극의 전극 단자이고 다른 하나는 음극의 전극 단자이다.

본 출원의 일부 실시예에서, 하우징 본체(111)의 길이 방향은 제1 방향(X)을 따라 연장되고, 높이 방향은 제2 방향(Z)을 따라 연장되고, 두께 방향은 제3 방향(Y)을 따라 연장되며, 하우징 본체(111)의 개구부(113)와 바닥벽(1111)은 제2 방향(Z)을 따라 서로 대향하여 설치된다. 커버(112)는 직사각형이며, 커버(112)의 길이 방향은 제1 방향(X)을 따라 연장되고, 폭 방향은 제3 방향(Y)을 따라 연장되고, 두께 방향은 제2 방향(Z)을 따라 연장되며, 제1 방향(X), 제2 방향(Z) 및 제3 방향(Y)은 서로 수직이다.

다른 실시예에서, 하우징 본체(111)는 축이 제2 방향(Z)을 따라 연장되는 원기둥체 또는 타원기둥체일 수 있으며, 커버(112)의 크기와 형상은 하우징 본체(111)의 개구부(113)와 매칭된다.

전극 조립체(12)는 본체(121)와 두 개 극성의 탭(122)을 포함하며, 두 개의 탭(122) 중 하나는 양극 탭(122)이고 다른 하나는 음극 탭(122)이다. 본체(121)는 양극판, 음극판 및 분리막을 포함하며, 분리막은 양극판과 음극판을 격리하기 위해 양극판과 음극판 사이에 위치한다. 두 개의 탭(122) 중 하나는 양극의 탭(122)이고 다른 하나는 음극의 탭(122)이다. 양극의 전극 단자(14)와 양극의 탭(122)은 하나의 집전부재를 통해 전기적으로 연결되고, 음극의 전극 단자(14)와 음극의 탭(122)은 다른 집전부재를 통해 전기적으로 연결된다.

본 출원의 일부 실시예에서, 배터리 셀(10)은 제3 방향(Y)을 따라 적층 배치되는 두 개의 전극 조립체(12)를 포함하며, 각 전극 조립체(12)는 하나의 본체(121)와 두 개의 서로 다른 극성을 갖는 탭(122)을 포함하며, 두 개의 전극 조립체(12)의 동일한 극성의 탭(122)은 동일한 집전부재를 통해 대응되는 하나의 전극 단자(14)와 연결된다. 다른 실시예에서, 배터리 셀(10)은 또한 하나의 전극 조립체(12)만 포함하거나 적층 배치된 다른 수량의 전극 조립체(12)를 포함할 수 있다.

본 출원의 일부 실시예에서, 두 개의 서로 다른 극성의 탭(122)은 모두 본체(121)의 커버(112)에 가까운 측에 위치한다. 다른 실시예에서, 두 개의 서로 다른 극성의 탭(122)은 제1 방향(X)을 따라 본체(121)의 양측에 위치하거나 제2 방향(Z)을 따라 본체(121)의 커버(112)에서 멀리 떨어진 측에 위치할 수 있으며; 두 개의 서로 다른 극성의 탭(122)은 제2 방향(Z)을 따라 본체(121)의 양측에 위치할 수도 있다.

방압부재(13)는 하우징(11)에 설치되며, 방압부재(13)는 배터리 셀(10)의 내부 압력 또는 온도가 제2 임계값에 도달할 때 작동되어 배터리 셀(10)의 내부 압력 및 온도가 방출되도록 한다. 제2 임계값은 온도 임계값 또는 압력 임계값일 수 있다. 방압부재(13)는 하우징 본체(111)의 바닥벽(1111) 또는 측벽(1112)에 설치되거나 커버(112)에 설치될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일부 실시예에서, 커버(112)에는 제1 방향(X)을 따른 중앙 위치에 방압공(1121)이 설치되어 있고, 방압부재(13)는 방압공(1121)에 설치된다. 두 개의 전극 단자(14)는 제1 방향(X)을 따라 방압공(1121)의 양측에 각각 설치된다. 다른 실시예에서, 배터리 셀(10)의 형상에 따라 커버(112)는 원형 또는 타원형 등과 같은 다른 형상 일 수 있으며, 전극 단자(14)와 방압부재(13)도 다른 배치 방식으로 배치될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일부 실시예에 따른 배터리 셀(10)에서, 배터리 셀(10)은 하우징(11), 방압부재(13), 전극 조립체(12), 전해액(도면에서 도시되지 않았음), 패키징부재(15) 및 활물질(16)을 포함한다(도 5를 참조). 전극 조립체(12)는 하우징(11)의 내부에 배치되고, 전극 조립체(12)는 전해액에 잠기며, 방압부재(13)는 하우징(11)의 제1 벽에 설치되다. 패키징부재(15)와 활물질(16)은 하우징(11)의 내부에 배치되고, 패키징부재(15)는 활물질(16)을 전극 조립체(12)의 제1 벽에 가까운 측에 패키징하는 데 사용되며, 패키징부재(15)는 배터리 셀(10)의 내부 압력 또는 온도가 제1 임계값에 도달할 때 작동되어 활물질(16)을 방출하도록 구성되며, 활물질(16)은 전해액 및/또는 전극 조립체(12)와 반응하여 배터리 셀(10)의 내부 압력 또는 온도를 상승시켜 상기 방압부재(13)를 작동시킬 수 있다.

제1 벽은 하우징 본체(111)의 측벽(1112) 또는 바닥벽(1111)에 위치하거나 커버(112)에 위치할 수 있다. 즉, 방압부재(13)는 측벽(1112), 바닥벽(1111) 또는 커버(112)에 위치할 수 있다.

제1 벽에는 방압공(1121)이 설치되어 있으며, 방압부재(13)는 제1 벽에 연결되고 방압공(1121)을 덮는다. 방압부재(13)는 제1 벽의 중앙 위치 또는 제1 벽의 가장자리에 가까운 부분에 설치될 수 있다. 방압부재(13)가 작동되는 방식은 다양한 실시 형태를 가지며, 배터리 셀(10) 내부의 압력이 제2 임계값에 도달할 때 파쇄되어 배터리 셀(10) 내부의 압력 또는 온도를 방출시키거나, 배터리 셀(10) 내부의 온도가 제2 임계값에 도달할 때 용화되어 배터리 셀(10) 내부의 압력 또는 온도룰 방출시킬 수 있다.

패키징부재(15)가 작동될 때, 활물질(16)은 모두 방압부재(13)의 부근에 방출되거나, 일부가 방압부재(13)의 부근에 방출되고 일부가 다른 위치에 방출될 수 있다.

패키징부재(15)가 활물질(16)을 패키징하는 방식은 다양한 실시 형태를 가질 수 있다. 패키징부재(15)는 제1 벽, 방압부재(13) 등과 함께 활물질(16)을 패키징하기 위한 밀폐된 공간을 형성할 수 있거나, 패키징부재(15)의 내부에 중공의 밀폐 공간이 구비되고, 활물질(16)은 복합 사출 성형의 방식을 통해 패키징부재(15)의 내부에 패키징될 수도 있다. 활물질(16)은 상기 밀폐된 공간을 모두 채우거나 상기 밀폐된 공간을 부분적으로 채울 수 있다.

패키징부재(15)는 활물질(16) 패키징 기능을 구현하기 위해 독립적으로 설치된 부품이거나, 활물질(16) 패키징 기능을 갖도록 구조가 개량된 기존의 배터리 셀(10) 내부의 절연, 밀봉 등을 구현하기 위한 부품일 수 있다.

패키징부재(15)가 작동되는 방식은 다양한 실시 형태를 가지며, 제1 임계값은 압력 임계값 또는 온도 임계값일 수 있다. 패키징부재(15)는 배터리 셀(10)의 내부 압력이 제1 임계값에 도달할 때 파쇄되어 활물질(16)을 방출시키거나, 배터리 셀(10)의 내부 온도가 제1 임계값에 도달할 때 용화되어 활물질(16)을 방출시킬 수 있다.

활물질(16)은 액체 상태일 수 있고, 고체 상태나 분말 상태일 수도 있으며; 활물질(16)은 전해액과 화학 반응을 일으키는 물질이거나 전극 조립체(12)와 화학 반응을 일으키는 물질일 수 있고, 또는 전해액과 전극 조립체(12)와 모두 화학 반응을 일으키는 물질일 수 있다. 활물질(16)은 산화제일 수 있거나, 전해액 및/또는 전극 조립체(12)와 화학 반응을 일으켜 고온 및 고압을 생성하고 전극 조립체(12)를 파쇄시킬 수 있는 다른 물질일 수 있다.

본 출원의 실시예에 따른 배터리 셀(10)에서, 방압부재(13)의 부근에는 활물질(16)이 패키징되어 있다. 배터리 셀(10) 내부의 특정 부위에 열폭주가 발생하는 경우, 패키징부재(15)는 배터리(100) 내부의 온도 또는 압력이 방압부재(13)의 작동 임계값에 도달하기 전에 작동되어 활물질(16)을 방출하고, 이에 따라 전극 조립체(12)의 방압부재(13)에 가까운 측에서 열폭주가 발생하고, 전극 조립체가 파쇄 및 분해되고 대량의 고온 고압 가스가 생성되면서 방압부재(13) 부근의 온도 또는 압력이 신속하게 상승하여 방압부재(13)를 작동시켜 배터리 셀(10) 내부의 압력 또는 온도를 방출한다. 특히, 배터리 셀(10)의 열폭주 발생 부위가 방압부재(13)와 멀리 떨어져 있는 경우, 배터리 셀(10) 내부로 활물질(16)을 방출함으로써 배터리 셀(10) 내부에 열폭주가 발생할 때 방압부재(13)가 효과적으로 작동되어 배터리 셀(10) 내부의 압력 또는 온도가 순조롭게 방출되도록 확보할 수 있어 배터리 셀(10)은 더 나은 안전 성능을 갖는다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일부 실시예에서, 하우징(11)은 하우징 본체(111)와 커버(112)를 포함하며, 하우징 본체(111)는 개구부(113)를 구비하고, 하우징 본체(111)는 측벽(1112)과 바닥벽(1111)을 포함하고, 바닥벽(1111)과 개구부(113)는 서로 대향하여 설치되며, 커버(112)는 측벽(1112)에 연결되고 개구부(113)를 덮으며, 제1 벽은 커버(112), 바닥벽(1111) 또는 측벽(1112)이다.

구체적으로, 바닥벽(1111)과 개구부(113)는 제2 방향(Z)을 따라 대향하여 설치되며, 커버(112)의 두께 방향은 제2 방향(Z)을 따라 연장되며, 커버(112)는 전극 조립체(12)가 하우징(11)의 내부에 폐쇄되도록 측벽(1112)의 바닥벽(1111)에서 멀리 떨어진 가장자리와 연결되고 개구부(113)를 덮는다.

바닥벽(1111), 측벽(1112) 및 커버(112)의 위치는 배터리 셀(10)의 배치 상태와 관련이 있음을 이해할 수 있다.

본 출원의 일부 실시예에서, 제2 방향(Z)은 수직 방향을 따라 연장되고, 배터리 셀(10)은 정위치로 배치되며, 제1 벽은 커버(112)이며, 방압공(1121)은 위을 향해 설치되며, 방압부재(13)는 배터리 셀(10)의 위측에 위치하며, 바닥벽(1111)은 배터리 셀(10)의 바닥측에 위치한다. 배터리 셀(10)의 내부에 열폭주가 발생하는 경우, 열폭주 발생 부위는 전극 조립체(12)의 내부에 위치하거나 전극 조립체(12)의 표면에 가까운 부위에 위치할 수 있으며; 전극 조립체(12)의 바닥벽(1111) 또는 측벽(1112)에 가까운 부분에 위치하거나 커버(112)에 가까운 부분에 위치할 수 있다. 특히, 열폭주가 전극 조립체(12)의 바닥벽(1111)에 가까운 위치에서 발생하는 경우, 전극 조립체(12)의 바닥벽(1111)에 가까운 측에서 방압부재(13)까지의 배기 통로가 원활하지 않으며, 방압부재(13)가 작동되기 전에 패키징부재(15)를 먼저 작동시킴으로써 전극 조립체(12)가 부분 기압의 작용으로 인해 위로 치받아 전극 조립체(12)의 상부가 커버(112)에 밀착되어 방압공(1121)을 막아 방압부재(13)가 효과적으로 작동되지 못하는 것을 피할 수 있다.

다른 실시예에서, 배터리 셀(10)의 배치 상태 및 제1 벽의 배치 위치에 따라 방압공(1121)은 수평 방향을 따라 설치되거나 아래를 향해 설치될 수 있으며, 패키징부재(15)가 먼저 작동되어 활물질(16)을 방출함으로써 방압부재(13)가 효과적으로 작동되도록 보장할 수 있다.

상기 솔루션에서, 제1 벽은 커버(112), 바닥벽(1111) 또는 측벽(1112)이며, 제1 벽에는 방압부재(13)가 설치되어 있다. 배터리 셀(10) 내부의 특정 부위에 열폭주가 발생하는 경우, 패키징부재(15)는 배터리(100) 내부의 온도 또는 압력이 방압부재(13)의 작동 임계값에 도달하기 전에 작동되어 활물질(16)을 방출하고, 이에 따라 전극 조립체(12)의 방압부재(13)에 가까운 부분이 화학 반응에 의해 파쇄 및 분해되고 화학 반응은 대량의 고온 고압 가스가 생성되면서 방압부재(13) 부근의 온도 또는 압력이 신속하게 상승하여 방압부재(13)를 작동시켜 배터리 셀(10) 내부의 압력 또는 온도를 방출한다.

본 출원의 일부 실시예에서, 방압부재(13)는 배터리 셀(10)의 내부 압력 또는 온도가 제2 임계값에 도달할 때 작동되어 압력을 방출하도록 구성되며, 제2 임계값은 제1 임계값보다 크다.

배터리 셀(10)의 내부 압력이 제2 임계값에 도달할 때 방압부재(13)가 작동되는 구체적인 실시 형태는 다양하다. 방압부재(13)는 표면에 노치가 있는 금속판이거나 부분적으로 감소된 두께를 갖는 고분자막일 수 있으며, 배터리 셀(10) 내부의 압력이 제2 임계값에 도달할 때 노치 또는 두께 감소 영역은 배터리 셀(10) 내부의 압력을 방출하기 위해 파열되며; 방압부재(13)의 가장자리는 제1 벽에 접착되거나, 실링부재 등을 통해 제1 벽에 밀착시킬 수 있으며, 배터리 셀(10) 내부의 압력이 제2 임계값에 도달할 때 방압부재(13)의 가장자리와 제1 벽은 분리되어 배터리 셀(10) 내부의 압력을 방출한다.

다른 실시예에서, 방압부재(13)는 또한 배터리 셀(10)의 내부 온도가 작동 임계값에 도달할 때 작동될 수 있으며, 방압부재(13)의 작동 온도 임계값은 패키징부재(15)가 작동될 때 배터리 셀(10) 내부의 온도보다 높다.

방압부재(13)와 패키징부재(15)는 모두 압력 파열에 의해 작동되고, 방압부재(13)의 작동 임계값이 패키징부재(15)의 작동 임계값보다 크므로, 패키징부재(15)가 방압부재(13)보다 먼저 작동되는 것을 확실하게 구현할 수 있고, 방압부재(13)를 통해 배터리 셀(10) 내부의 압력이 방출되어 배터리 셀(10)은 더 나은 안전 성능을 갖는다.

본 출원의 일부 실시예에서, 활물질(16)은 산화제이다.

산화제는 전해액 및/또는 전극 조립체(12)의 극판과 반응하여 대량의 고온 고압 가스를 생성하고 극판을 파쇄할 수 있다.

산화제를 사용하여 전극 조립체(12) 및/또는 전해액과 반응하며, 반응이 신속하고 강렬하여 전극 조립체(12)가 파쇄 및 분해될 수 있고, 또 대량의 고온 고압 가스가 생성되어 방압부재(13)의 작동이 확보되며, 배터리 셀(10) 내부의 열폭주 발생 부위의 압력 또는 온도가 방압부재(13)를 통해 순조롭게 방출될 수 있다.

본 출원의 일부 실시예에서, 활물질(16)은 과망간산칼륨, 중크롬산칼륨, 차아염소산나트륨, 과산화수소수, 이산화납, 과요오드산, 플루오르화코발트와 과철산나트륨 중 적어도 하나를 포함한다.

활물질(16)은 단일 종류의 산화제일 수 있고, 여러 종류의 산화제의 혼합물일 수도 있다. 서로 다른 수용 캐비티를 사용하여 활물질(16)을 분리하여 저장할 때, 서로 다른 수용 캐비티 내의 활물질(16)은 같거나 다를 수 있다.

상기 종류의 활물질(16)은 하우징(11) 및 패키징부재(15)와 반응하지 않으며, 흔한 산화제로서 입수하기 쉽고 원가가 저렴하다.

본 출원의 일부 실시예에서, 패키징부재(15)는 활물질(16) 중의 적어도 일부를 상기 방압부재(13)와 대응되는 위치에 패키징한다.

활물질(16)은 전부가 방압부재(13)와 대응되는 위치에 패키징될 수 있다. 또는, 활물질(16)은 전극 조립체(12)의 방압부재(13)에 가까운 부분의 화학 반응을 위해 일부가 방압부재(13)와 대응되는 위치에 패키징되고, 전극 조립체(12)의 제1 벽에 가까운 다른 위치의 화학 반응을 위해 다른 일부가 전극 조립체(12)의 제1 벽에 가까운 다른 위치에 패키징될 수 있다.

활물질(16)은 방압부재(13) 부근의 위치에서 화학 반응을 일으켜 방압부재(13)를 작동시킬 뿐만 아니라, 배터리 셀(10) 내부의 다른 위치에서도 화학 반응을 일으켜 해당 위치의 전극 조립체(12)를 분쇄시켜 배터리 셀(10)의 열폭주 발생 부위에서 생성된 가스가 방압부재(13)를 통해 순조롭게 방출될 수 있도록 배터리 셀(10)의 열폭주 발생 부위로부터 방압부재(13)까지의 배기 통로를 원활하게 한다.

도 4는 전극 단자, 방압부재 및 패키징부재가 연결되어 있는, 도 3에 도시된 배터리 셀의 커버의 구조 개략도를 나타내고, 도 5는 도 4에서의 A-A 단면도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일부 실시예에서, 하우징(11)에는 방압공(1121)이 설치되어 있으며, 방압부재(13)와 패키징부재(15)는 모두 방압공(1121)을 덮으며, 패키징부재(15)는 방압부재(13)의 전극 조립체(12)에 가까운 측에 설치되며, 패키징부재(15), 방압부재(13) 및 방압공(1121)의 공벽(11211)은 함께 활물질(16)을 수용하기 위한 밀폐 공간을 정의한다.

도 3, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 전술한 '제1 벽이 커버(112)'인 실시 형태에 기초하여, 제2 방향(Z)을 따른 커버(112)의 양측은 각각 제1 측(1122)과 제2 측(1123)이며, 제1 측(1122)은 전극 조립체(12)에 근접하고 배터리 셀(10)의 내부에 설치되고, 제2 측(1123)은 전극 조립체(12)에서 멀리 떨어지고 배터리 셀(10)의 외부에 위치한다. 방압부재(13)는 제2 측(1123)에 근접하여 설치되고, 패키징부재(15)는 제1 측(1122)에 근접하여 설치되며, 방압부재(13), 패키징부재(15) 및 방압공(1121)의 공벽(11211)은 함께 밀폐 공간을 정의한다.

방압부재(13)는 커버(112)의 두께 방향을 따라 방압공(1121)의 내부에 설치되고, 방압부재(13)의 가장자리는 방압공(1121)의 내벽과 연결되며, 패키징부재(15)는 방압공(1121)의 외부에 위치하고, 패키징부재(15)는 방압공(1121)의 제1 측(1122)에 가까운 표면과 연결된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 커버(112)는 제1 부분(1124)과 제2 부분(1125)을 더 포함하며, 제1 부분(1124)은 방압공(1121)의 공벽(11211)으로부터 제1 벽의 표면에 돌출되고, 제2 부분(1125)은 제1 측(1122)으로부터 제1 벽의 표면에 돌출된다. 방압부재(13)의 가장자리는 제1 부분(1124)과 연결되고, 패키징부재(15)는 제2 부분(1125)과 연결되며, 제1 부분(1124), 제2 부분(1125), 방압부재(13) 및 패키징부재(15)는 함께 밀폐 공간(1126)을 정의한다.

다른 실시예에서, 방압부재(13)와 패키징부재(15)가 방압공(1121)을 덮는 방식은 다양하다. 예를 들어, 방압부재(13)와 패키징부재(15)는 각각 제2 방향(Z)을 따라 커버(112)의 제1 측(1122)과 제2 측(1123)에서 커버(112)와 연결된다. 또 예를 들어, 방압부재(13)는 방압공(1121)의 내부에 설치되며, 패키징부재(15)의 면적은 방압공(1121)의 면적보다 크며, 패키징부재(15)는 커버(112)의 제1 측(1122)에서 방압공(1121)을 덮고 패키징부재(15)의 가장자리는 커버(112)의 표면과 연결된다.

활물질(16)은 방압공(1121) 내에 패키징되어 배터리 셀(10) 내부의 공간을 과다하게 차지하지 않으므로 배터리 셀(10)의 본래 에너지 밀도를 유지할 수 있으며; 또한 패키징부재(15)가 작동될 때 활물질(16)을 방출하고, 활물질(16)은 방압공(1121)에 가까운 위치에서 화학 반응을 일으켜 방압부재(13)를 확실하게 작동시킬 수 있어 배터리 셀(10)은 더 나은 안전 성능을 갖는다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일부 실시예에서, 방압부재(13) 및 패키징부재(15)는 모두 판상이다.

방압부재(13) 및 패키징부재(15)는 모두 판상으로 방압공(1121) 내의 공간을 적게 차지하기 때문에 방압공(1121) 내에 활물질(16)을 저장하기 위한 공간이 더 많이 확보된다.

도 6은 본 출원의 일부 실시예에 따른 제2 형태의 배터리 셀의 구조 개략도를 나타낸다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일부 실시예에서, 패키징부재(15)는 절연성 재질이며, 패키징부재(15)는 전극 조립체(12)와 제1 벽을 절연 격리시키기 위해 제1 벽과 전극 조립체(12) 사이에 설치된다.

전술한 '제1 벽이 커버(112)'인 실시 형태에 기초하여, 패키징부재는 전극 조립체(12)와 커버(112)를 절연 격리시키기 위해 커버(112)와 전극 조립체(12) 사이에 설치된다.

패키징부재(15)는 배터리(100) 내부의 온도가 제1 임계값에 도달할 때 용화되어 활물질(16)을 방출하기 위해 플라스틱 부품일 수 있다. 또는, 패키징부재(15)는 배터리(100) 내부의 온도가 제1 임계값에 도달할 때 파쇄되기 위해 부분적 취약 부위를 가질 수 있다. 패키징부재(15)는 전극 단자(14)와 집전부재의 연결을 위해 전극 인출공 및 방압공(1121)과 대응되는 관통공을 더 포함하며, 방압공(1121)과 배터리 셀(10) 내부의 수용 캐비티는 연통된다.

패키징부재(15)는 활물질(16)을 패키징하는 데 사용될 뿐만 아니라, 전극 조립체(12)와 제1 벽을 절연 격리시키는 데도 사용되므로 패키징부재(15)에 절연 기능과 활물질(16) 패키징 기능이 통합되어 배터리 셀(10) 내부의 부품 수량이 감소되고, 배터리 셀(10)은 구조가 컴팩트하게 되고 더 높은 에너지 밀도를 갖게 된다.

도 7은 전극 단자, 방압부재 및 패키징부재가 연결되어 있는, 도 6에 도시된 배터리 셀의 커버의 구조 개략도를 나타내고, 도 8은 도 7에 도시된 B-B의 단면도이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일부 실시예에서, 패키징부재(15)는 방압부재(13)와 위치가 대응되는 제1 수용 캐비티(1512)를 구비하며, 활물질(16) 중의 적어도 일부는 제1 수용 캐비티(1512) 내에 패키징된다.

활물질(16)은 전부가 제1 수용 캐비티(1512)에 패키징되거나, 일부가 제1 수용 캐비티(1512)에 패키징되고 다른 일부가 다른 위치에 패키징될 수 있다.

제1 수용 캐비티(1512)는 패키징부재(15)와 다른 부재가 함께 에워싸서 형성되거나, 패키징부재(15)의 내부에 독립적으로 존재할 수 있다.

제1 수용 캐비티(1512)에서 방출되는 활물질(16)이 방압부재(13) 부근의 큰 영역에서의 화학 반응을 유발하여 대량의 가스를 신속하게 생성하여 방압부재(13)를 작동시키기 위해, XY 평면에서 방압공(1121)의 투영은 XY 평면에서 제1 수용 캐비티(1512)의 투영에 포함될 수 있다. 또는, 패키징부재(15)가 작동될 때 활물질(16)로 유발된 화학 반응에 의해 생성되는 대량의 가스가 방압부재(13)를 작동시킬 수 있는 한, 배터리 셀(10) 내부의 공간에 따라 활물질(16)의 저장 위치를 유연하게 배치하기 위해 XY 평면에서 제1 수용 캐비티(1512)의 투영은 XY 평면에서 방압공(1121)의 투영에 포함되거나, XY 평면에서 제1 수용 캐비티(1512)의 투영은 XY 평면에서 방압공(1121)의 투영과 부분적으로 겹칠 수 있다.

패키징부재(15)가 작동될 때 제1 수용 캐비티(1512) 내의 활물질(16)을 방출할 수 있고, 이는 방압부재(13)의 부근에서 화학 반응을 일으켜 방압부재(13)를 확실하게 작동시킬 수 있으므로 배터리 셀(10)은 더 나은 안전 성능을 갖는다.

도 9는 도 8에 도시된 C부분의 부분 확대도이고, 도 9는 도 6에 도시된 배터리 셀의 제1 형태의 제1 수용 캐비티의 구조 개략도를 나타낸다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일부 실시예에서, 제1 수용 캐비티(1512)는 제1 개구부를 구비하며, 제1 벽과 방압부재(13)는 함께 상기 제1 개구부를 폐쇄한다.

'제1 벽이 커버(112)'인 실시 형태에 기초하여, 패키징부재(15)의 중앙 위치에 제1 방향(X)을 따라 제1 홈(151)이 설치되어 있으며, 제1 홈(151)은 패키징부재(15)의 표면으로부터 커버(112)에서 멀어지는 방향으로 함몰되어 형성되며, 제1 홈(151)의 내부에는 제1 수용 캐비티(1512)가 구비되며, 제1 홈(151)의 커버(112)에 가까운 측의 개구부(113)는 제1 개구부를 형성하고, XY 평면에서 방압부재(13)의 투영은 XY 평면에서 제1 홈(151)의 투영에 포함되며, 커버(112)의 제1 측(1122)은 패키징부재(15)에 밀착되고 제1 개구부를 폐쇄하여 밀폐된 제1 수용 캐비티(1512)를 형성한다.

도 10은 도 6에 도시된 배터리 셀의 제2 형태의 제1 수용 캐비티의 구조 개략도를 나타낸다.

도 10에 도시된 바와 같이, 구체적으로, 제1 홈(151)의 중앙부가 진일보로 커버(112)에서 멀어지는 방향으로 함몰되어 저장부(1513)를 형성하며, 저장부(1513)는 방압부재(13)의 부근에 더 많은 활물질(16)이 저장될 수 있도록 활물질(16)을 저장하는 데 사용된다. XY 평면에서 저장부(1513)의 투영은 XY 평면에서 방압부재(13)의 투영에 포함되며, 패키징부재(15)가 작동될 때 방압부재(13) 부근 부분의 화학 반응을 우선적으로 유발함으로써 방압부재(13)의 작동 속도를 향상시킬 수 있다. 배터리 셀(10)의 콤팩트한 구조를 위해 패키징부재(15)의 양측이 커버(112)와 전극 조립체(12)에 맞닿도록, 저장부의 커버(112)에서 멀리 떨어진 측은 전극 조립체(12)의 표면과 맞닿을 수 있다.

도 11은 도 6에 도시된 배터리 셀의 패키징부재의 제3 형태의 제1 수용 캐비티의 구조 개략도를 나타내고, 도 12는 도 11에 도시된 패키징부재의 구조 개략도를 나타낸다.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서, 제1 수용 캐비티(1512)는 패키징부재(15) 내부에 독립적으로 형성된 밀폐 공간일 수 있고, 활물질(16)은 복합 사출 성형의 방식을 통해 제1 수용 캐비티(1512)의 내부에 패키징된다. 구체적으로, 방압공(1121)에 대응되는 패키징부재(15)의 관통공에는 지지부(154)가 구비되며, 지지부(154)는 관통공의 일부를 막고 제1 방향(X)을 따른 관통공의 양측 공간을 노출하여 두 개의 배기 공간(155)을 형성한다. 지지부(154)의 한쪽이 방압부재(13)에 맞닿아 두 개의 배기 공간(155)과 배터리 셀(10)의 내부가 연통되도록 한다. 밀폐된 제1 수용 캐비티(1512)는 지지부(154)와 제1 홈(151)의 저장부(1513)에 의해 함께 에워싸서 형성되며, 활물질(16)은 제1 수용 캐비티(1512)의 내부에 패키징된다.

제1 벽, 방압부재(13) 및 패키징부재(15)가 함께 밀폐된 제1 수용 캐비티(1512)를 형성함으로써 활물질(16)이 방압부재(13)의 부근에 패키징되어 활물질(16)이 방출될 때 방압부재(13)의 부근에서 화학 반응을 일으킬 수 있도록 할 뿐만 아니라 활물질(16)의 패키징도 용이하게 구현할 수 있다.

도 13은 도 8에 도시된 D부분의 부분 확대도이다.

도 8 및 도 13에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일부 실시예에서, 제1 벽은 직사각형이며, 패키징부재(15)는 두 개의 제2 수용 캐비티(1522)를 더 구비하며, 두 개의 제2 수용 캐비티(1522)는 제1 벽의 길이 방향을 따라 제1 수용 캐비티(1512)의 양측에 각각 위치하며, 활물질(16) 중의 일부는 제1 수용 캐비티(1512) 내에 패키징되고, 다른 일부는 두 개의 제2 수용 캐비티(1522) 내에 패키징된다.

'제1 벽이 커버(112)'인 실시 형태에 기초하여, 커버(112)는 길이 방향이 제1 방향(X), 폭 방향이 제3 방향(Y)을 따라 연장되는 직사각형이고, 제1 방향을 따라, 패키징부재(15)의 양단부에는 각각 하나의 제2 수용 캐비티(1522)가 설치된다. 제2 수용 캐비티(1522)는 패키징부재(15) 내부에 독립적으로 형성된 밀폐 공간일 수 있고, 활물질(16)은 복합 사출 성형의 방식을 통해 제2 수용 캐비티(1522)의 내부에 패키징된다. 제2 수용 캐비티(1522)는 패키징부재(15)와 커버(112)에 의해 함께 에워싸서 형성된 밀폐 공간일 수도 있다.

제1 벽의 길이 방향을 따라 제1 수용 캐비티(1512)의 양측에는 각각 하나의 제2 수용 캐비티(1522)가 설치되어 있으며, 제2 수용 캐비티(1522) 내에 활물질(16)이 패키징되어 있고, 제2 수용 캐비티(1522) 내의 활물질(16)이 방출될 때 전극 조립체(12)의 대응되는 위치에서 화학 반응이 일어나 전극 조립체(12)의 방압부재(13)에 가까운 측이 충분히 파쇄되어 배터리 셀(10) 열폭주 발생 부위로부터 방압부재(13)까지의 배기 통로가 원활하게 유지된다.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일부 실시예에서, 상기 제2 수용 캐비티(1522)는 제2 개구부를 구비하며, 상기 제1 벽은 상기 제2 개구부를 폐쇄한다.

구체적으로, 제1 방향을 따라 패키징부재(15)의 양단부에는 각각 하나의 제2 홈(152)이 설치되어 있고, 제2 홈(152)은 패키징부재(15)의 표면으로부터 커버(112)에서 멀어지는 방향으로 함몰되어 형성되며, 제2 홈(152)의 내부에는 제2 수용 캐비티(1522)가 구비되며, 제2 홈(152)의 커버(112)에 가까운 측의 개구부(113)는 제2 개구부를 형성한다. 패키징부재(15)는 커버(112)에 밀착되어 제2 개구부를 폐쇄하여 밀폐된 제2 수용 캐비티(1522)를 형성한다.

제2 수용 캐비티(1522)는 제3 방향(Y)을 따라 전극 조립체(12)의 크기와 같을 수 있어 전극 조립체(12)의 커버(112)에 가까운 측의 제1 방향(X)의 양끝 모서리 부위가 파쇄 및 분해되어 전극 조립체(12)의 열폭주 발생 부위로부터 방압부재(13)까지의 배기 통로가 원활하게 된다. 제2 수용 캐비티(1522)는 제3 방향(Y)을 따라 전극 조립체(12)를 기준으로 중앙에 배치될 수도 있다.

구체적으로, 제1 방향(X)을 따른 패키징부재(15)의 양측에는 전극 조립체(12)의 표면에 맞닿는 연결부(153)가 설치되어 있고, 연결부(153)는 패키징부재(15)의 커버(112)에서 멀리 떨어진 측으로부터 제2 방향(Z)을 따라 돌출되어 형성되며, 제2 홈(152)은 연결부의 내부에 형성되어 패키징부재(15)의 구조를 컴팩트하게 한다.

제1 벽과 패키징부재(15)는 함께 밀폐된 제2 수용 캐비티(1522)를 형성함으로써 활물질(16)이 방출될 때 해당 위치에서 화학 반응을 일으킬 수 있고, 활물질(16)의 패키징이 용이하게 구현될 수 있다.

본 출원의 일부 실시예는 배터리(100)를 제공함에 있어서, 본 출원의 일부 실시예에 따른 배터리 셀(10)을 포함한다.

배터리 셀(10)의 특성으로 인해, 본 출원의 일부 실시예에 따른 배터리(100)도 더 나은 안전 성능을 갖는다.

본 출원의 일부 실시예는 전기기기를 제공함에 있어서, 배터리(100)를 포함한다.

배터리(100)의 특성으로 인해, 본 출원의 일부 실시예에 따른 전기기기도 더 나은 안전 성능을 갖는다.

본 출원의 일부 실시예는 배터리 셀(10)의 제조 방법을 제공하며,

하우징(11)을 제공하는 단계 - 하우징(11)의 제1 벽에는 방압부재(13)가 설치되어 있음 - ;

전극 조립체(12)를 제공하는 단계;

전해액을 제공하는 단계;

패키징부재(15)와 활물질(16)을 제공하는 단계 - 패키징부재(15)는 활물질(16)을 패키징하는 데 사용되며, 패키징부재(15)는 배터리 셀(10)의 내부 압력 또는 온도가 제1 임계값에 도달할 때 작동되어 활물질(16)을 방출하도록 구성되며, 활물질(16)은 전해액 및/또는 전극 조립체(12)와 반응하여 배터리 셀(10)의 내부 압력 또는 온도를 상승시켜 방압부재(13)를 작동시킬 수 있음 - ; 및

전극 조립체(12)를 하우징(11) 내에 배치하고, 패키징부재(15)로 활물질(16)을 전극 조립체(12)의 제1 벽에 가까운 측에 패키징하고, 전해액을 하우징(11) 내에 주입하는 단계; 를 포함한다.

본 출원의 일부 실시예는 배터리 셀(10)의 제조 장비를 제공하며,

하우징(11)을 제공하기 위한 제1 제공 장치 - 하우징(11)의 제1 벽에는 방압부재(13)가 설치되어 있음 - ;

전극 조립체(12)를 제공하기 위한 제2 제공 장치;

전해액을 제공하기 위한 제3 제공 장치;

패키징부재(15)와 활물질(16)을 제공하기 위한 제4 제공 장치 - 패키징부재(15)는 활물질(16)을 패키징하는 데 사용되며, 패키징부재(15)는 배터리 셀(10)의 내부 압력 또는 온도가 제1 임계값에 도달할 때 작동되어 활물질(16)을 방출하도록 구성되며, 활물질(16)은 전해액 및/또는 전극 조립체(12)와 반응하여 배터리 셀(10)의 내부 압력 또는 온도를 상승시켜 방압부재(13)를 작동시킬 수 있음 - ; 및

전극 조립체(12)를 하우징(11) 내에 배치하고, 패키징부재(15)로 활물질(16)을 전극 조립체(12)의 제1 벽에 가까운 측에 패키징하고, 전해액을 하우징(11) 내에 주입하기 위한 장착 모듈; 을 포함한다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일부 실시예는 배터리 셀(10)을 제공함에 있어서, 배터리 셀(10)은 하우징 본체(111), 커버(112), 전극 조립체(12), 방압부재(13) 및 패키징부재(15)를 포함하며, 커버(112)에는 방압공(1121)이 설치되어 있고, 방압공(1121)에는 상하 이층 구조의 파열판이 설치되어 있고, 상층의 파열판은 방압부재(13)이고 하층의 파열판은 패키징부재(15)이다. 파열판은 일반적으로 알루미늄, 강 등과 같은 금속 재질이고, 플라스틱 재질일 수도 있다. 상하 이층의 파열판 사이에 활물질(16)이 첨가되고, 활물질(16)은 일반적으로 산화제이다. 예를 들어 과망간산칼륨, 중크롬산칼륨, 차아염소산나트륨, 과산화수소수, 이산화납, 과요오드산, 플루오르화코발트, 과철산나트륨 등이다. 배터리 셀의 내부에 열폭주가 발생하고 서서히 가스가 생성될 때, 내부 기압이 제1 임계값에 도달하고 상층의 파열판의 개방 압력보다 낮으면, 하층의 파열판이 배터리 셀 내부의 기압에 의해 밀쳐 개방되면서 활물질(16)이 방출되어 전해액과 반응하여 방압부재(13)에 가까운 전극 조립체의 파손을 유발하고, 대량의 고온 고압 가스가 생성되고, 이에 의해 상층의 파열판이 밀쳐 개방되어 열을 방출함과 동시에 파쇄 및 분해된 극판을 분출하고, 방압공(1121)의 배기 간극이 커져 방압공(1121)에서 멀리 떨어진 전극 조립체가 파손될 때 파손된 극판이 순조롭게 배출될 수 있어 방압부재(13)의 개방 실패로 인해 전극 조립체(12)가 위로 치밀어 배터리 셀(10)이 폭발하여 심각한 안전 사고로 이어지는 것을 방지한다.

도 6 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일부 실시예는 배터리 셀(10)을 제공함에 있어서, 배터리 셀(10)은 하우징 본체(111), 커버(112), 전극 조립체(12), 방압부재(13) 및 패키징부재(15)를 포함하며, 방압부재(13)는 커버(112)에 설치된다. 패키징부재(15)는 커버(112)와 전극 조립체(12) 사이에 설치되는 하부 플라스틱부재이다. 커버(112)의 길이 방향(즉 제1 방향(X))을 따라, 패키징부재(15)의 길이는 전극 조립체(12)의 길이와 거의 같으며, 패키징부재(15)의 중앙부과 양단부에는 반개방된 홈이 구비되고, 패키징부재(15)는 커버(112)에 밀착되어 활물질(16)이 홈의 내부에 패키징되도록 한다. 배터리 셀(10)의 내부에서 가스가 생성되고 고온이 발생할 때 하부 플라스틱이 용화되고, 활물질(16)이 방출되어 전극 조립체와 반응하고, 방압공(1121)과 가까운 극판을 배출하여 배기 간극을 비우고, 커버(112)가 하우징 본체(111)로부터 터져 열리는 것을 방지한다.

충돌하지 않는 한, 본 출원의 실시예에서의 특징들은 서로 조합될 수 있는 점에 유의해야 한다.

이상은 본 출원의 바람직한 실시예일 뿐, 본 출원을 한정하려는 의도는 아니며, 본 분야의 기술자에게 있어서 본 출원은 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있다. 본 출원의 취지와 원칙 내에서 이루어진 모든 수정, 동등한 대체, 개선은 모두 본 출원의 보호 범위에 속한다.

1000-차량; 100-배터리; 10-배터리 셀; 11-하우징; 111-하우징 본체; 1111-바닥벽; 1112-측벽; 112-커버; 1121-방압공; 11211-공벽; 1122-제1 측; 1123-제2 측; 1124-제1 부분; 1125-제2 부분; 1126-밀폐 공간; 113-개구부; 12-전극 조립체; 121-본체; 122-탭; 13-방압부재; 14-전극 단자; 15-패키징부재; 151-제1 홈; 1512-제1 수용 캐비티; 1513-저장부; 152-제2 홈; 1522-제2 수용 캐비티; 153-연결부; 154-지지부; 155-배기 공간; 16-활물질; 20-케이스; 21-제1 케이스; 22-제2 케이스; 200-제어기; 300-모터.

Claims (17)

1. 배터리 셀에 있어서,
   하우징;
   상기 하우징의 제1 벽에 설치되는 방압부재;
   상기 하우징의 내부에 설치되는 전극 조립체;
   상기 전극 조립체를 담그는 전해액;
   상기 하우징의 내부에 설치되는 패키징부재 및 활물질; 을 포함하되, 상기 패키징부재는 상기 활물질을 상기 전극 조립체의 상기 제1 벽에 가까운 측에 패키징하는 데 사용되며, 상기 패키징부재는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 제1 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 활물질을 방출하도록 구성되며, 상기 활물질은 상기 전해액 및/또는 상기 전극 조립체와 반응하여 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도를 상승시켜 상기 방압부재를 작동시키는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
2. 제1항에 있어서,
   상기 방압부재는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 제2 임계값에 도달할 때 작동되어 압력을 방출하도록 구성되며, 상기 제2 임계값은 상기 제1 임계값보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 활물질은 산화제인 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
4. 제3항에 있어서,
   상기 활물질은 과망간산칼륨, 중크롬산칼륨, 차아염소산나트륨, 과산화수소수, 이산화납, 과요오드산, 플루오르화코발트와 과철산나트륨 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 패키징부재는 상기 활물질 중의 적어도 일부를 상기 방압부재와 대응되는 위치에 패키징하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
6. 제5항에 있어서,
   상기 하우징에는 방압공이 설치되어 있고, 상기 방압부재와 상기 패키징부재는 모두 상기 방압공을 덮으며, 상기 패키징부재는 상기 방압부재의 상기 전극 조립체에 가까운 측에 설치되며, 상기 패키징부재, 상기 방압부재 및 상기 방압공의 공벽은 함께 상기 활물질을 수용하는 밀폐 공간을 정의하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
7. 제6항에 있어서,
   상기 방압부재 및 상기 패키징부재는 모두 판상인 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
8. 제5항에 있어서,
   상기 패키징부재는 절연성 재질이며, 상기 패키징부재는 상기 전극 조립체와 상기 제1 벽을 절연 격리시키기 위해 상기 제1 벽과 상기 전극 조립체 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
9. 제8항에 있어서,
   상기 패키징부재는 상기 방압부재와 위치가 대응되는 제1 수용 캐비티를 구비하며, 상기 활물질 중의 적어도 일부는 상기 제1 수용 캐비티 내에 패키징되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 수용 캐비티는 제1 개구부를 구비하며, 상기 제1 벽과 상기 방압부재는 함께 상기 제1 개구부를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제1 벽은 직사각형이며, 상기 패키징부재는 두 개의 제2 수용 캐비티를 더 구비하며, 두 개의 상기 제2 수용 캐비티는 상기 제1 벽의 길이 방향을 따라 각각 상기 제1 수용 캐비티의 양측에 위치하고;
    상기 활물질 중의 일부는 상기 제1 수용 캐비티 내에 패키징되고 다른 일부는 두 개의 상기 제2 수용 캐비티 내에 패키징되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 수용 캐비티는 제2 개구부를 구비하며, 상기 제1 벽은 상기 제2 개구부를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은 하우징 본체와 커버를 포함하며, 상기 하우징 본체는 개구부를 구비하고, 상기 하우징 본체는 측벽과 바닥벽을 포함하고, 상기 바닥벽과 상기 개구부가 서로 대향하여 설치되며, 상기 커버는 상기 측벽과 연결되고 상기 개구부를 덮으며, 상기 제1 벽은 상기 커버, 상기 바닥벽 또는 상기 측벽인 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
14. 배터리에 있어서,
    제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 의한 배터리 셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
15. 전기기기에 있어서,
    제14항에 의한 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기기.
16. 배터리 셀의 제조 방법에 있어서,
    하우징을 제공하는 단계 - 상기 하우징의 제1 벽에는 방압부재가 설치되어 있음 - ;
    전극 조립체를 제공하는 단계;
    전해액을 제공하는 단계;
    패키징부재와 활물질을 제공하는 단계 - 상기 패키징부재는 상기 활물질을 패키징하는 데 사용되며, 상기 패키징부재는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 제1 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 활물질을 방출하도록 구성되며, 상기 활물질은 상기 전해액 및/또는 상기 전극 조립체와 반응하여 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도를 상승시켜 상기 방압부재를 작동시킬 수 있음 - ; 및
    상기 전극 조립체를 상기 하우징 내에 배치하고, 상기 패키징부재로 상기 활물질을 상기 전극 조립체의 상기 제1 벽에 가까운 측에 패키징하고, 상기 전해액을 상기 하우징 내에 주입하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 제조 방법.
17. 배터리 셀의 제조 장비에 있어서,
    하우징을 제공하기 위한 제1 제공 장치 - 상기 하우징의 제1 벽에는 방압부재가 설치되어 있음 - ;
    전극 조립체를 제공하기 위한 제2 제공 장치;
    전해액을 제공하기 위한 제3 제공 장치;
    패키징부재 및 활물질을 제공하기 위한 제4 제공 장치 - 상기 패키징부재는 상기 활물질을 패키징하는 데 사용되며, 상기 패키징부재는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 제1 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 활물질을 방출하도록 구성되며, 상기 활물질은 상기 전해액 및/또는 상기 전극 조립체와 반응하여 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도를 상승시켜 상기 방압부재를 작동시킬 수 있음 - ; 및
    상기 전극 조립체를 상기 하우징 내에 배치하고, 상기 패키징부재로 상기 활물질을 상기 전극 조립체의 상기 제1 벽에 가까운 측에 패키징하고, 상기 전해액을 상기 하우징 내에 주입하기 위한 장착 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 제조 장비.

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