KR20230070526A - 배터리 셀 및 그 제조 방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기 장치 - Google Patents

배터리 셀 및 그 제조 방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명 실시예에서는 배터리 셀 및 그 제조 방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기 장치를 제공한다. 배터리 셀은 극성이 상반된 제1 탭과 제2 탭을 포함하는 전극 조립체; 통체와 통체에 연결된 커버를 포함하고, 통체는 전극 조립체의 외주를 둘러싸며, 커버에는 전극인출공이 구비되고, 커버의 적어도 일부는 배터리의 제1 연결부재와 제1 탭을 전기적으로 연결하기 위한 것인, 전극 조립체를 수용하는 하우징; 및 커버에 절연되게 설치되고 전극인출공에 장착되며, 배터리의 제2 연결부재와 제2 탭을 전기적으로 연결하기 위한 전극 단자, 커버와 전극 단자 중 어느 하나는 배터리 셀의 양출력극이고, 다른 하나는 배터리 셀의 음출력극임; 을 포함한다. 본 발명은 배터리 셀의 과류능력을 개선하고 배터리 셀의 구조를 간소화할 수 있다.

Description

배터리 셀 및 그 제조 방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기 장치
본 발명은 배터리 기술분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 배터리 셀 및 그 제조 방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기 장치에 관한 것이다.
배터리 셀은 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 축전지 자동차, 전기 자동차, 전기 항공기, 전기 선박, 전기 자동차 장난감, 전기 선박 장난감, 전기 항공기 장난감, 전동 공구 등과 같은 전자 장치에 널리 사용되고 있다. 배터리 셀은 카드뮴 니켈 배터리 셀, 니켈 수소 배터리 셀, 리튬이온 배터리 셀 및 2 차 알칼리 아연망간 배터리 셀 등 을 포함할 수 있다.
배터리기술의 발전에 있어서, 배터리 셀의 과류능력을 개선하고 배터리 셀의 구조를 간소화 하는 것은 배터리 기술의 하나의 연구방향이 되었다.
본 발명에서는 배터리 셀의 과류능력을 개선하고 배터리 셀의 구조를 간소화할 수 있는 배터리 셀 및 그 제조 방법과 제조 시스템, 배터리 및 전기 장치를 제공한다.
제1 양태에서, 본 발명의 실시예는 배터리에 적용되는 배터리 셀을 제공하며,
이는 극성이 상반된 제1 탭과 제2 탭을 포함하는 전극 조립체;
통체와 통체에 연결된 커버를 포함하고, 통체는 전극 조립체의 외주를 둘러싸며, 커버에는 전극인출공이 구비되고, 커버의 적어도 일부는 배터리의 제1 연결부재와 제1 탭을 전기적으로 연결하기 위한 것인, 전극 조립체를 수용하는 하우징; 및
커버에 절연되게 설치되고 전극인출공에 장착되며, 배터리의 제2 연결부재와 제2 탭을 전기적으로 연결하기 위한 전극 단자, 커버와 전극 단자 중 어느 하나는 배터리 셀의 양출력극이고, 다른 하나는 배터리 셀의 음출력극임; 을 포함한다.
상술한 솔루션에서, 커버와 전극 단자를 출력극으로 함으로써, 배터리 셀의 구조를 간소화 할 수 있으며, 배터리 셀의 과류능력을 보장할 수 있다. 커버와 전극 단자는 배터리 셀의 동일한 일단에 위치하며, 이로써, 제1 연결부재와 제2 연결부재는 배터리 셀의 동일측에 장착될 수 있어, 조립 공정을 간소화하고 복수개의 배터리 셀을 패키징하는 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 커버와 통체는 일체로 형성되는 구조이며, 일체형 구조는 커버와 통체의 연결 공정을 생략할 수 있다.
일부 실시예에서, 커버는 연결부와 굴곡부를 포함하며, 연결부에는 전극인출공이 구비되고, 연결부의 적어도 일부는 제1 연결부재와 제1 탭을 연결하기 위한 것이며, 굴곡부는 통체와 연결부를 연결한다.
상술한 솔루션에서, 굴곡부는 하우징의 성형과정에서 응력을 방출할 수 있으며, 응력이 집중되는 것을 감소시켜 하우징이 파열될 위험을 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 연결부는 본체부와 제1 요부를 포함하고, 본체부는 제1 요부의 외주를 둘러싸며, 본체부는 제1 연결부재와 제1 탭을 연결하고, 제1 요부는 본체부의 외표면으로부터 전극 조립체를 향한 방향을 따라 함몰되며, 전극인출공은 제1 요부의 바닥벽을 관통하고 제1 요부와 하우징의 내부를 연통시킨다. 배터리 셀은 제1 절연부재를 더 포함하고, 제1 요부는 제1 절연부재의 적어도 일부를 수용하며, 제1 절연부재는 제1 요부내의 제1 요부에 부분적으로 부접하는 측벽 및/또는 바닥벽에 수용된다.
상술한 솔루션에서, 제1 요부를 구성함으로써, 제1 절연부재의 위치를 결정할 수 있어 조립 공정을 간소화 할 수 있다. 제1 요부는 제1 절연부재의 적어도 일부를 수용하므로, 제1 절연부재가 본체부의 외표면으로부터 돌출된 사이즈를 감소시킬 수 있어, 배터리 셀의 최대 사이즈를 감소시키고 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 본체부의 두께는 통체의 벽 두께보다 크다. 본체부는 제1 연결부재와 연결되므로, 상대적으로 두께가 커야 본체부와 제1 연결부재 사이의 연결 강도를 보장할 수 있다. 한편, 큰 두께의 본체부는 전극 단자 등 부재를 더 강하게 지지할 수 있다. 통체는 주로 전극 조립체를 외부와 격리시키기 위한 것으로, 상대적으로 작은 두께를 가짐으로써 배터리 셀의 중량을 감소시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 본체부의 두께D1와 통체의 벽 두께 D2의 차이값은 0.1밀리미터≤D1-D2≤2밀리미터를 만족한다.
만일D1-D2이 0.1mm보다 작으면, 본체부의 두께가 상대적으로 작거나 또는 통체의 두께가 상대적으로 크며, 본체부의 두께가 상대적으로 작으면 본체부의 강도가 부족하며, 통체의 두께가 상대적으로 크면 통체의 중량이 상대적으로 커서 에너지 밀도에 영향준다. 만일D1-D2이 2mm보다 크면, 인장성형과정에서, 본체부의 인장량과 통체의 인장량의 차이가 너무 커서, 통체가 인장과정에서 파손될 수 있다. 따라서, 본 발명 실시예에서는D1와 D2가 0.1밀리미터≤D1-D2≤2밀리미터를 만족한다.
일부 실시예에서, 통체는 원통형이며, 전극인출공은 원형 구멍이고, 통체의 중심축과 전극인출공의 중심축은 중합되게 설치된다.
상술한 솔루션에서, 전극인출공은 전극 단자의 위치를 한정하며, 본 실시예에서는 전극인출공의 중심축과 통체의 중심축이 중합되게 설치됨으로써, 전극 단자의 적어도 일부가 커버의 중심 위치에 놓일 수 있다. 이로써, 복수개의 배터리 셀을 패키징할 때, 전극 단자의 위치에 대한 정밀도 요구를 낮출수 있으며, 조립 공정을 간소화하고 조립 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 통체의 내반경L1과 본체부의 너비L2는0.2≤L2/L1≤0.8을 만족하며, 본체부의 너비L2는 본체부의 외반경과 본체부의 내반경의 차이값이다.
상술한 솔루션에서, 통체의 내반경L1이 일정한 전제하에서, 본체부의 너비L2와 전극인출공의 반경은 역상관 관계이다. 본체부의 너비L2가 너무 작으면, 본체부의 과류능력이 부족하게 되며, 본체부의 너비L2가 너무 크면, 전극인출공의 반경이 너무 작아, 전극 단자의 과류능력이 부족하게 된다. 발명인이 실험한 결과, 통체의 내반경L1와 본체부의 너비L2가 0.2≤L2/L1≤0.8를 만족할 경우에 본체부의 과류능력과 전극 단자의 과류능력을 더욱 평형시키고, 배터리 셀의 과류능력의 요구를 충족할 수 있다.
일부 실시예에서, 본체부는 제1 연결부재와 용접되고 본체부에 제1 용접 영역을 형성하며, 제1 용접 영역과 굴곡부의 제1 단부는 간격을 두고 설치되며, 제1 단부는 본체부를 연결시키기 위한 것이다.
상술한 솔루션에서, 제1 용접 영역과 굴곡부의 제1 단부를 간격을 두고 설치함으로써, 용접과정에서 공정 오차로 인해 굴곡부까지 용접되는 리스크를 감소시킬 수 있으며, 냉납의 가능성을 감소시키고 본체부와 제1 연결부재 사이의 연결강도를 보장할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 용접 영역의 용접 깊이D3와 본체부의 두께D1는 0.1≤D3/D1≤0.8을 만족한다.
상술한 솔루션에서, 만일 D3/D1의 값이 너무 작으면, 제1 용접 영역의 체적이 너무 작아, 본체부와 제1 연결부재 사이의 연결강도가 부족하며, 과류능력이 상대적으로 낮다. 따라서, 본 실시예에서는 D3/D1의 값이 0.1과 같거나 크며, 이로써 본체부와 제1 연결부재 사이의 연결강도와 과류능력을 보장할 수 있다. 만일 D3/D1의 값이 너무 크면, 용접에 필요한 공률이 너무 높아, 용접시 발생한 고온으로 인해 기타 요소가 파손될 수 있다. 또한, D3/D1의 값이 너무 크면, 본체부가 번오프될 리스크가 발생하며, 본체부가 번오프되면 하우징 내의 기타 요소도 파손될 수 있다. 따라서, 본 발명 실시예에서는 D3/D1의 값이 0.8과 같거나 작아, 용접시의 온도를 낮추고 기타 요소가 이로 인해 파손될 리스크를 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 셀은 제2 절연부재를 더 포함하며, 제2 절연부재는 절연본체와 절연본체의 외주에 돌출되게 구비되는 절연돌기를 포함하고, 절연본체는 본체부의 전극 조립체를 향한 일측에 맞닿으며, 절연돌기는 굴곡부의 전극 조립체를 향한 일측에 설치되며, 절연돌기의 전극 조립체를 등진 표면은 절연본체의 전극 조립체를 등진 표면보다 전극 조립체에 더 가깝게 되어, 굴곡부를 피할 수 있는 제2 요부를 형성할 수 있다.
상술한 솔루션에서, 절연본체는 본체부의 적어도 일부를 전극 조립체와 격리시키며, 절연돌기는 굴곡부의 적어도 일부를 전극 조립체와 격리시킴으로써, 배터리 셀이 진동할 때, 본 실시예에서는 전극 조립체와 본체부가 접촉될 리스크와 전극 조립체와 굴곡부가 접촉될 리스크를 감소시켜, 안전 성능을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서는 제2 요부를 설치하여 굴곡부를 피함으로써 굴곡부와 제2 절연부재 간의 간섭을 피할 수 있다.
일부 실시예에서, 절연돌기는 전극 조립체를 향한 방향을 따라 굴곡부의 제2 단부를 벗어나며, 제2 단부는 통체를 연결시키기 위한 것이다.
상술한 솔루션에서, 절연돌기의 외표면과 굴곡부의 내표면 사이에는 간격이 형성되어 절연돌기와 굴곡부의 간섭을 피할 수 있다. 절연돌기가 절연본체에서 돌출되는 사이즈는 굴곡부의 영향을 받지 않으며, 이는 절연돌기의 격리 효과를 개선할 수 있다.
일부 실시예에서, 절연본체의 내표면에는 전극 조립체를 등진 방향으로 함몰되는 제3 요부가 형성되며, 전극 단자의 적어도 일부는 제3 요부에 수용된다. 제3 요부를 설치함으로써 제2 절연부재와 전극 단자가 차지하는 공간을 줄이고, 배터리 셀의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 절연본체의 두께는 본체부의 두께보다 크다. 본체부와 제1 연결부재를 용접할 때, 열량은 절연본체에 전달된다. 본 실시예에서는 절연본체의 두께가 본체부의 두께보다 크므로, 열전달 경로를 연장시켜 열량이 기타 요소에 대한 영향을 감소시킬 수 있다. 본 실시예의 절연본체는 상대적으로 큰 두께를 구비하여 절연본체의 제1 용접 영역에 근접한 부분이 파손되더라도 절연효과를 보장할 수 있다.
일부 실시예에서, 연결부에는 제1 요부와 마주하는 위치에 본체부의 내표면으로부터 전극 조립체를 향한 방향을 따라 돌출되는 돌출부가 형성된다. 연결부는 제4 요부를 더 포함하며, 제4 요부는 돌출부의 꼭대기면으로부터 전극 조립체를 등진 방향을 따라 본체부의 내표면까지 함몰된다. 배터리 셀은 제2 절연부재를 더 포함하며, 제4 요부는 제2 절연부재의 적어도 일부를 수용하고, 제2 절연부재의 제4 요부에 수용된 부분은 제4 요부의 측벽 및/또는 바닥벽에 부접한다.
상술한 솔루션에서, 돌출부를 설치함으로써 제1 요부의 바닥벽의 두께를 증대시켜 제1 요부의 바닥벽의 강도를 높이고, 제1 요부의 바닥벽이 전극 단자를 효과적으로 지지하게 된다. 제2 절연부재는 내측에서 본체부를 복개할 수 있어, 전극 조립체와 본체부를 격리시키며, 배터리 셀이 진동할 때 전극 조립체와 본체부가 접촉되어 도통되는 리스크를 감소시키고 안전성능을 향상시킬 수 있다. 제4 요부를 설치함으로써, 제2 절연부재의 위치를 결정하고 조립 공정을 간소화할 수 있다. 제4 요부는 제2 절연부재의 적어도 일부를 수용하므로, 하우징의 내부공간을 충분히 이용할 수 있고, 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 굴곡부는 연결부를 연결시키는 제1 단부와 통체를연결시키는 제2 단부를 포함하며, 제1 단부에서 제2 단부를 가리키는 방향으로 굴곡부의 두께는 점차 감소된다.
상술한 솔루션에서, 굴곡부의 두께를 점차 변화시켜 연결부와 통체 간의 두께 차이에 적응하여 통체와 연결부를 완만하게 연결시키며, 하우징의 내표면과 외표면에 단차가 형성되는 리스크를 감소시키고 응력 집중을 낮출 수 있다.
일부 실시예에서, 제2 탭은 전극 조립체의 커버를 향하는 일단에 설치되며, 제1 탭은 전극 조립체의 커버를 등진 타단에 설치된다. 통체는 제1 탭과 커버를 연결시켜 제1 탭이 커버에 전기적으로 연결된다.
상술한 솔루션에서, 제1 탭과 제2 탭을 전극 조립체의 양단에 설치함으로써, 제1 탭과 제2 탭이 도통되는 리스크를 감소시키고 제1 탭의 과류면적과 제2 탭의 과류면적을 증대시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 탭은 음극 탭이고, 하우징의 베이스 소재는 강철이다. 하우징과 음극 탭은 전기적으로 연결된다. 즉, 하우징은 저전위 상태이다. 강철로 제조된 하우징은 저전위 상태에서 전해액에 의해 부식되지 않아 안전 리스크를 감소시킨다.
일부 실시예에서, 통체의 커버를 등진 일단에는 개구가 구비되며, 배터리 셀은 개구를 폐쇄하는 커버 플레이트를 더 포함한다.
제2 양태에서, 본 발명 실시예에서는 제1 양태의 임의의 실시예에 의한 배터리 셀; 커버에 연결되는 제1 연결부재; 및 전극 단자에 연결되는 제2 연결부재; 를 포함하는 배터리를 제공한다.
제3 양태에서, 본 발명 실시예에서는 제2 양태의 배터리를 포함하는 전기 장치를 제공하며, 배터리는 전기 에너지를 공급한다.
제4 양태에서, 본 발명 실시예에서는, 하우징과 전극 단자를 공급하는 단계, 여기서 하우징은 통체와 통체에 연결된 커버를 포함하고, 커버에는 전극인출공이 구비되고, 통체의 커버를 등진 일단에는 개구가 구비되며, 전극 단자는 커버에 절연되게 설치되며 전극인출공에 장착됨;
전극 조립체를 공급하는 단계, 전극 조립체는 극성이 상반된 제1 탭과 제2 탭을 포함함;
전극 조립체를 하우징내에 장착함으로써 통체가 전극 조립체의 외주를 둘러싸며, 제2 탭이 전극 단자에 전기적으로 연결되게 하는 단계;
커버 플레이트를 공급하고 커버 플레이트를 통체에 연결시켜 통체의 개구를 폐쇄하고, 제1 탭을 커버 플레이트에 전기적으로 연결시켜 제1 탭이 커버 플레이트와 통체를 경유하여 커버에 전기적으로 연결되게 하는 단계; 를 포함하는 배터리 셀의 제조 방법을 제공하며,
여기서, 커버의 적어도 일부는 배터리의 제1 연결부재와 제1 탭을 전기적으로 연결시키며, 전극 단자는 배터리의 제2 연결부재와 제2 탭을 전기적으로 연결시키고, 커버와 전극 단자 중 어느 하나는 배터리 셀의 양출력극이고, 다른 하나는 배터리 셀의 음출력극이다.
제5 양태에서, 본 발명 실시예에서는, 하우징과 전극 단자를 공급하는 제1 공급장치, 여기서 하우징은 통체와 통체에 연결된 커버를 포함하고, 커버에는 전극인출공이 구비되고, 통체의 커버를 등진 일단에는 개구가 구비되며, 전극 단자는 커버에 절연되게 설치되며 전극인출공에 장착됨;
전극 조립체를 공급하는 제2 공급장치, 전극 조립체는 극성이 상반된 제1 탭과 제2 탭을 포함함;
전극 조립체를 하우징내에 장착함으로써 통체가 전극 조립체의 외주를 둘러싸며, 제2 탭이 전극 단자에 전기적으로 연결되게 하는 제1 조립장치;
커버 플레이트를 공급하고 커버 플레이트를 통체에 연결시켜 통체의 개구를 폐쇄하고, 제1 탭을 커버 플레이트에 전기적으로 연결시켜 제1 탭이 커버 플레이트와 통체를 경유하여 커버에 전기적으로 연결되게 하는 제2 조립장치; 를 포함하는 배터리 셀의 제조 시스템을 제공하며,
여기서, 커버의 적어도 일부는 배터리의 제1 연결부재와 제1 탭을 전기적으로 연결시키며, 전극 단자는 배터리의 제2 연결부재와 제2 탭을 전기적으로 연결시키고, 커버와 전극 단자 중 어느 하나는 배터리 셀의 양출력극이고, 다른 하나는 배터리 셀의 음출력극이다.
본 발명 실시예의 기술적 솔루션을 보다 명확하게 설명하기 위해, 본 발명의 실시예에서 사용되어야 하는 첨부 도면들을 간략히 소개하고자 한다. 이하 제공되는 도면은 단지 본 발명의 일부 실시예일 뿐이며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 다른 도면도 창조적인 노력 없이 얻을 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 차량의 구조도;
도 2은 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리의 분해도;
도 3은 도 2에 도시된 배터리 모듈의 분해도;
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리의 국부 단면도;
도 5는 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀의 분해도;
도 6은 도 4에 도시된 배터리의 네모A위치의 확대도;
도 7은 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀의 하우징의 국부 단면도;
도 8은 도 6에 도시된 배터리의 원형B위치의 확대도;
도 9는 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀의 제2 절연부재의 구조도;
도 10은 도 6에 도시된 배터리의 원형C위치의 확대도;
도 11은 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀의 전극 단자의 구조도;
도 12는 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀의 제조 방법의 흐름도;
도 13은 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀의 제조 시스템의 블록도이다.
도면은 실제 척도로 제작된 것이 아니다.
본 발명의 실시예의 목적, 기술적 솔루션과 장점을 보다 명확하게 설명하기 위하여, 이하 본 발명 실시예의 첨부 도면들과 결합하여 본 발명의 기술적 솔루션을 설명한다. 설명된 실시예들은 단지 본 발명의 일부일 뿐이며 전부가 아니다. 당업자들이 본 발명의 실시예를 기반으로, 창조적인 노력이 없이 획득한 모든 다른 실시예들은 본 발명의 보호 범위에 포함된다.
달리 정의되지 않는 한, 본 발명에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지며, 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도로 이해해서는 아니된다. 본 발명의 명세서 및 특허청구범위, 도면의 설명에 기재된 "포함" 및 "구비" 등 용어 및 이들의 모든 변형은 비배타적인 함의를 포함하도록 의도된다. 본 발명의 명세서 및 특허청구범위, 도면의 설명에 기재된 "제1", "제2" 등의 기술 용어는 단지 서로 다른 대상을 구별하기 위해 사용된 것으로, 특정 순서 또는 주된 것과 부차적인 것의 관계를 암시하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명에서 언급된 "실시예"는 실시예와 관련하여 설명된 특정된 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 다양한 위치에 있는 문구의 출현이 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니며, 다른 실시예와 상호 배타적인 별도의 또는 대안적인 실시예를 지칭하는 것이 아니다.
본 발명을 설명함에 있어서, 달리 명시되고 한정되지 않는 한, "설치", "상호 연결", "연결", "부접"과 같은 기술 용어는 보다 넓은 의미로 이해되어야 한다. 예를 들어, 고정 연결일 수 있거나 분리가능한 연결 또는 일체적인 연결일 수 있으며, 직접 연결 또는 중간 매체를 통해 간접적으로 연결될 수 있으며, 2개의 부품 내부의 상호 연통 일 수 있다. 당업자들은 특정 상황에 따라 상기 용어들이 본 발명에서의 구체적인 의미를 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 대한 설명에서, "및/또는"이라는 용어는 단지 관련 대상의 연관 관계를 설명할 뿐이며, 세가지 관계가 있을 수 있음을 나타낸다. 예를 들면, A 및/또는 B는 A만 존재하거나, A와 B가 동시에 존재하거나 또는 B만 존재하는 세가지 경우를 의미한다. 또한, 본 발명에서 "/"는 일반적으로 전후 관련 대상이 "또는"의 관계임을 나타낸다.
본 발명의 실시예에서, 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 의미하며, 설명의 간결함을 위해, 다른 실시예에서 구성요소가 동일한 경우에는 이에 대한 설명을 생략한다. 도면에 도시된 본 발명 실시예의 각 구성요소의 두께, 길이 등 사이즈 및 집적장치의 전체 두께, 길이 등 사이즈는 단지 예시적인 설명일 뿐이며, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다.
본 발명에서 "복수"라는 용어는 2개 이상(2개 포함)을 의미한다.
본 발명에서, 배터리 셀은 리튬 이온 이차 배터리 셀, 리튬 이온 일차 배터리 셀, 및 리튬황 배터리 셀, 나트륨리튬이온 배터리 셀, 나트륨이온 배터리 셀 또는 마그네슘이온 배터리 셀 등이 포함되나, 본 발명의 이 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다.
본 발명의 실시예에서 언급된 배터리는 하나 또는 복수개의 배터리 셀을 포함하여 더 높은 전압 및 용량을 제공하는 단일 물리적 모듈을 지칭한다. 배터리는 일반적으로 하나 또는 복수개의 배터리 셀을 패키징하기 위한 케이스를 포함한다. 상기 케이스는 액체 또는 다른 이물질이 상기 배터리 셀의 충전 또는 방전에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
배터리 셀은 전극 조립체와 전해액을 포함하며, 전극 조립체는 양극 극편, 음극 극편 및 세퍼레이터로 구성된다. 배터리 셀은 주로 금속 이온이 양극과 음극 사이에서 이동하는 것에 의해 작동된다. 양극 극편은 양극 집전체 및 양극 활물질층을 포함하고, 양극 집전체의 표면에는 양극 활물질층이 도포되며, 양극 집전체는 양극 집전부와 양극 집전부로부터 돌출되는 양극 탭을 포함하고, 양극 집전부에는 양극 활물질층이 도포되며, 양극 탭의 적어도 일부에는 양극 활물질층이 도포되지 않는다. 리튬 이온 배터리를 예로 들면, 양극 집전체의 재료는 알루미늄일 수 있고, 양극 활물질층은 양극 활물질을 포함하며, 코발트산리튬, 인산철리튬, 삼원리튬 또는 망간산리튬 일 수 있다. 음극 극편은 음극 집전체 및 음극 활물질층을 포함하고, 음극 집전체의 표면에 음극 활물질층이 도포되고, 음극 집전체는 음극 집전부와 음극 집전부로부터 돌출되는 음극 탭을 포함하고, 음극 집전부에는 음극 활물질층이 도포되며, 음극 탭의 적어도 일부에는 음극 활물질층이 도포되지 않는다. 음극 집전체의 재료는 구리일 수 있고, 음극 활물질층은 음극 활물질을 포함하며, 탄소 또는 실리콘일 수 있다. 세퍼레이터의 재질은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 또는 PE(polyethylene, 폴리에틸렌) 등 일 수 있다.
배터리에서, 복수개의 배터리 셀은 버스 부재를 통해 전기적으로 연결된다. 배터리의 구조를 간소화하기 위하여, 발명인은 배터리 셀의 양출력극과 음출력극을 배터리 셀의 동일한 일단에 설치함으로써 버스 부재가 양출력극과 음출력극에 연결되도록 한다.
배터리 셀에는 통상적으로 전극 단자가 설치되며, 전극 단자는 출력극으로 사용된다. 발명인은 두개의 전극 단자를 배터리 셀의 동일한 일단에 설치하고, 각각 배터리 셀의 양출력극과 음출력극으로 사용했다. 그러나, 발명인은 사이즈가 작은 배터리 셀에서 배터리 셀의 동일한 일단에 두개의 전극 단자를 설치하는 경우에 전극 단자와 버스 부재의 장착을 위해 두개의 전극 단자 사이의 거리가 상대적으로 크도록 보장하여야 하며 이는 전극 단자의 자체 사이즈를 압축시켜 전극 단자 과류면적이 작아지게 되어 배터리 셀의 과류능력에 영향준다는 것을 발견했다.
이에, 본 발명 실시예에서는 하우징의 커버를 출력극으로 하고, 커버와 전극 단자를 배터리 셀의 동일한 일단에 위치시킴으로써, 배터리 셀의 구조를 간소화하고 배터리 셀의 과류능력을 보장할 수 있다.
본 발명의 실시예에 기재된 기술적 솔루션은 배터리 및 배터리를 사용하는 전기 장치에 적용된다.
전기 장치는 차량, 휴대 전화, 휴대용 장비, 노트북 컴퓨터, 선박, 우주선, 전기 장난감, 전동 공구 등 일 수 있다. 차량은 연료 자동차, 가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있으며, 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행 거리 연장 전기차 등 일 수 있으며, 우주선에는 항공기, 로켓 및 우주 왕복선과 우주선 등 이 포함되고, 전기 장난감은 고정식 또는 이동식의 전기 장난감일 수 있으며, 예를 들면 게임기, 전기차 장난감, 전기 선박 장난감과 전기 비행기 장난감 등 일 수 있으며, 전동 공구는 금속 절삭 전동 공구와 연삭 전동 공구, 조립 전동 공구 및 철도용 전동공구가 포함되며, 예를 들면 전기 드릴, 전동 그라인더, 전동 렌치, 전동 드라이버, 전기 해머, 충격 드릴, 콘크리트 진동기 및 전동 대패 등 일 수 있다. 본 발명의 실시예는 상기 전기 장치에 대해 특별히 한정하지 않는다.
하기 실시예에서는 설명의 편의를 위해, 전기 장치가 차량인 경우를 예로써 설명한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 차량의 구조도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 차량(1)의 내부에는 배터리(2)가 설치되고, 배터리(2)는 차량(1)의 바닥부 또는 머리부 또는 끝부분에 설치될 수 있다. 배터리(2)는 차량(1)에 전력을 공급하며, 예로써 배터리(2)는 차량(1)의 작동 전원일 수 있다.
차량(1)은 제어기(3)와 모터(4)를 더 포함할 수 있고, 제어기(3)는 배터리(2)를 제어하여 모터(4)에 전기를 공급하며, 예를 들면, 차량(1)의 작동, 네비게이션과 주행시의 전력공급을 위한 것이다.
본 발명의 일부 실시예에서, 배터리(2)는 차량(1)의 작동전원이 될수 있을 뿐만 아니라, 차량(1)의 구동전원이 될 수 있으며, 연료유 또는 천연가스를 대체하거나 부분적으로 대체하여 차량(1)에 구동력을 제공한다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리의 분해도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리(2)는 케이스(5)와 배터리 셀(도 2에 도시되지 않음)을 포함하며, 배터리 셀은 케이스(5)내에 수용된다.
케이스(5)는 배터리 셀을 수용하기 위한 것으로, 케이스(5)는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 케이스(5)는 제1 케이스부(51)와 제2 케이스부(52)를 포함할 수 있고, 제1 케이스부(51)와 제2 케이스부(52)는 서로 커버 결합되며, 제1 케이스부(51)와 제2 케이스부(52)는 공동으로 배터리 셀을 수용하는 수용공간(53)을 한정한다. 제2 케이스부(52)는 일단이 개구된 중공 구조이고, 제1 케이스부(51)는 판상 구조이며, 제1 케이스부(51)는 제2 케이스부(52)의 개구측에 커버 결합되어 수용공간(53)을 구비한 케이스(5)를 형성하며, 제1 케이스부(51)와 제2 케이스부(52)는 일측이 개구된 공심 구조이며, 제1 케이스부(51)의 개구측은 제2 케이스부(52)의 개구측에 커버 결합되어, 수용공간(53)을 구비한 케이스(5)를 형성한다. 물론, 제1 케이스부(51)와 제2 케이스부(52)는 원기둥체, 직육면체 등 다양한 형태로 구성될 수 있다.
제1 케이스부(51)와 제2 케이스부(52)가 결합된 후 의 밀폐성을 보장하기 위해, 제1 케이스부(51)와 제2 케이스부(52)사이에는 실란트, 밀폐링 등 씰링부재를 설치할 수 있다.
제1 케이스부(51)이 제2 케이스부(52)의 꼭대기부에 커버 결합되는 경우, 제1 케이스부(51)는 상부 케이스 커버로 정의할 수 있으며, 제2 케이스부(52)는 하부 케이스로 정의할 수 있다.
배터리(2)에서, 배터리 셀은 하나이거나 복수개일 수 있다. 만일 배터리 셀이 복수개이면, 복수개의 배터리 셀 사이는 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결 될 수 있다. 혼합 연결은 복수개의 배터리 셀에 직렬된 것도 있고 병렬된 것도 있는것을 의미한다. 복수개의 배터리 셀 사이는 직접 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결되고, 복수개의 배터리 셀로 구성된 전체가 케이스(5)내에 수용될 수 있다. 물론, 복수개의 배터리 셀이 먼저 직렬 또는 병렬 연결된후 혼합 연결되어 배터리 모듈(6)을 구성할 수도 있으며, 복수개의 배터리 모듈(6)이 다시 직렬 또는 병렬 연결된후 혼합 연결되어 그 전체가 케이스(5)내에 수용될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 배터리 모듈의 분해도이다.
일부 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(7)은 복수개이며, 복수개의 배터리 셀(7)이 먼저 직렬 또는 병렬 연결된후 혼합 연결되어 배터리 모듈(6)을 구성할 수도 있다. 복수개의 배터리 모듈(6)은 직렬 또는 병렬 연결된후 혼합 연결되어 그 전체가 케이스내에 수용될 수 있다.
배터리 모듈(6)의 복수개의 배터리 셀(7) 사이는 버스 부재를 통해 전기적으로 연결되어 배터리 모듈(6) 중 복수개의 배터리 셀(7)이 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결되는 것을 구현할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리의 국부 단면도; 도 5는 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀의 분해도; 도 6은 도 4에 도시된 배터리의 네모A위치의 확대도; 도 7은 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀의 하우징의 국부 단면도; 도 8은 도 6에 도시된 배터리의 원형B위치의 확대도이다.
도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명 실시예의 배터리 셀(7)은 극성이 상반된 제1 탭(11)과 제2 탭(12)을 포함하는 전극 조립체(10); 통체(21)와 통체(21)에 연결된 커버(22)를 포함하고, 통체(21)는 전극 조립체(10)의 외주를 둘러싸며, 커버(22)에는 전극인출공(221)이 구비되고, 커버(22)의 적어도 일부는 배터리(2)의 제1 연결부재(81)와 제1 탭(11)을 전기적으로 연결하기 위한 것인, 전극 조립체(10)를 수용하는 하우징(20); 및 커버(22)에 절연되게 설치되고 전극인출공(221)에 장착되며, 배터리(2)의 제2 연결부재(82)와 제2 탭(12)을 전기적으로 연결하기 위한 전극 단자(30), 커버(22)와 전극 단자(30) 중 어느 하나는 배터리 셀(7)의 양출력극이고, 다른 하나는 배터리 셀(7)의 음출력극임; 을 포함한다.
전극 조립체(10)는 제1극편, 제2극편과 세퍼레이터를 포함하고, 세퍼레이터는 제1극편과 제2극편을 격리시킨다. 제1극편과 제2극편의 극성이 상반되므로, 제1극편과 제2극편 중 어느 하나는 양극 극편이고 다른 하나는 음극 극편이다.
제1극편, 제2극편과 세퍼레이터는 모두 띠 모양이고, 제1극편, 제2극편과 세퍼레이터는 일체로 권취되어 권취 구조를 형성한다. 권취 구조는 원기둥체, 편평한 구조 또는 기타 형태의 구조일 수 있다.
전극 조립체(10)의 외형을 보면, 전극 조립체(10)는 주체부(13), 제1 탭(11)과 제2 탭(12)을 포함하고, 제1 탭(11)과 제2 탭(12)은 주체부(13)로부터 돌출된다. 제1 탭(11)은 제1극편의 활물질층이 도포되지 않은 부분이고, 제2 탭(12)은 제2극편의 활물질층이 도포되지 않은 부분이다. 제1 탭(11)과 제2 탭(12)은 주체부(13)의 전류를 인출하기 위한 것이다.
제1 탭(11)과 제2 탭(12)은 주체부(13)의 동일측으로부터 연장될 수 있으며, 각각 상반된 양측으로부터 연장될 수도 있다.
제1 탭(11)과 제2 탭(12)은 각각 주체부(13)의 제1 방향X을 따른 양측에 설치될 수 있으며, 다시 말해서, 제1 탭(11)과 제2 탭(12)은 각각 전극 조립체(10)의 제1 방향X을 따른 양단에 설치된다.
선택적으로, 제1 탭(11)은 전극 조립체(10)의 중심축을 둘러싸고 여러회 권취되며, 제1 탭(11)은 복수개의 탭층을 포함한다. 권취가 완료되면, 제1 탭(11)은 대체적으로 원기둥 형태가 되며, 인접된 2개의 탭층 사이에는 갭이 형성된다. 본 발명 실시예는 탭층 간의 갭이 감소되도록 제1 탭(11)을 처리할 수 있으며, 이로써 제1 탭(11)은 기타 전도성 구조에 연결될 수 있다. 예를 들면, 본 발명 실시예는 제1 탭(11)에 대해 플래트닝 처리를 수행하여 제1 탭(11)의 주체부(13)에서 멀어진 단부 영역이 수렴되어 집결되게 할 수 있으며, 플래트닝 처리는 제1 탭(11)의 주체부(13)로부터 멀어진 일단이 치밀한 단부면을 형성하게 함으로써, 탭층 간의 갭을 감소시켜, 제1 탭(11)이 기타 전도성 구조에 용이하게 연결될 수 있다. 대안적으로, 본 발명 실시예는 또한 인접된 두개의 탭층 사이에 전도성 재료를 충진하여 탭층 간의 갭을 감소시킬 수 있다.
선택적으로, 제2 탭(12)은 전극 조립체(10)의 중심축을 둘러싸고 여러회 권취되며, 제2 탭(12)은 복수개의 탭층을 포함한다. 예시적으로, 제2 탭(12)에 대해서도 플래트닝 처리를 수행하여 제2 탭(12)의 탭층 간의 갭을 감소시킬 수 있다.
하우징(20)은 중공 구조이며, 그 내부에는 전극 조립체(10)를 수용할 수 있는 공간을 형성한다. 하우징(20)의 형태는 전극 조립체(10)의 구체적인 형태에 의해 결정된다. 예로써, 전극 조립체(10)가 원기둥체 구조이면, 원기둥체 하우징을 사용하고, 만일 전극 조립체(10)가 직육면체 구조이면, 직육면체 하우징을 사용할 수 있다. 선택적으로, 전극 조립체(10)와 하우징(20)이 모두 원기둥체이면, 이와 대응되게, 통체(21)는 원통형이고, 커버(22)는 원형 판상 구조이다.
커버(22)는 통체(21)에 전기적으로 연결되고, 커버(22)와 통체(21)는 동일한 극성을 가진다.
커버(22)와 통체(21)는 일체형 구조일 수 있는 바, 즉 하우징(20)이 일체로 성형된 요소일 수 있다. 물론, 커버(22)와 통체(21)는 별도로 제공되는 두개의 요소일 수 있으며, 용접, 리벳팅, 접착 등 을 통해 연결될 수도 있다.
하우징(20)은 일단이 개구된 중공 구조이다. 구체적으로, 통체(21)의커버(22)에서 멀어진 일단은 개구(211)를 구비한다. 배터리 셀(7)은 커버 플레이트(40)를 포함하며, 커버 플레이트(40)는 통체(21)의 개구 부위에 커버 결합되어 통체(21)의 개구(211)를 폐쇄한다. 커버 플레이트(40)는 다양한 구조일 수 있으며, 예로써 커버 플레이트(40)는 판상 구조이다.
전극인출공(221)은 커버(22)를 관통하여 전극 조립체(10)의 전기 에너지가 하우징(20)의 외부로 인출되도록 한다. 예시적으로, 전극인출공(221)은 제1 방향X을 따라 커버(22)를 관통한다.
전극 조립체(10)의 중심축은 가상의 직선이며, 제1 방향X에 평행된다. 전극 조립체(10)의 중심축은 전극인출공(221)을 통과할 수 있고, 전극인출공(221)과 엇갈리게 설치될 수도 있으며, 본 실시예에서는 이에 대해 한정하지 않는다.
제1 탭(11)은 커버(22)에 전기적으로 연결된다. 제1 탭(11)은 직접 커버(22)에 전기적으로 연결되거나, 기타 전도성 구조를 통해 간접적으로 커버(22)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 탭(11)은 통체(21)를 통해 커버(22)에 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 탭(12)은 전극 단자(30)에 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 탭(12)은 직접 전극 단자(30)에 전기적으로 연결되거나, 기타 전도성 구조를 통해 간접적으로 전극 단자(30)에 전기적으로 연결될 수 있다.
전극 단자(30)는 커버(22)에 절연되게 설치될 수 있으며, 따라서 전극 단자(30)와 커버(22)는 극성이 상이하고, 전극 단자(30)와 커버(22)는 상이한 출력극이 될 수 있다.
전극 단자(30)는 커버(22)에 고정된다. 전극 단자(30)는 전체가 커버(22)의 외측에 고정되거나 전극인출공(221)을 통해 하우징(20)의 내부에 진입할 수 있다.
제1 탭(11)이 음극탭, 제2 탭(12)이 양극탭인 경우, 커버(22)는 배터리 셀(7)의 음출력극이고, 전극 단자(30)는 배터리 셀(7)의 양출력극이다. 제1 탭(11)이 양극탭, 제2 탭(12)이 음극탭인 경우, 커버(22)는 배터리 셀(7)의 양출력극이고, 전극 단자(30)는 배터리 셀(7)의 음출력극이다.
배터리(2)에서, 복수개의 배터리 셀(7)은 버스 부재를 통해 전기적으로 연결된다. 버스 부재는 제1 연결부재(81)와 제2 연결부재(82)를 포함하고, 제1 연결부재(81)는 배터리 셀(7)의 커버(22)에 연결되며, 제2 연결부재(82)는 배터리 셀(7)의 전극 단자(30)에 연결된다.
제1 연결부재(81)는 용접, 접착 또는 기타 방법으로 커버(22)에 연결되어, 제1 연결부재(81)와 커버(22)의 전기적 연결을 구현한다. 제2 연결부재(82)는 용접, 접착, 리벳팅 또는 기타 방법으로 전극 단자(30)에 연결되어 제2 연결부재(82)와 전극 단자(30)의 전기적 연결을 구현한다.
예시적으로, 제1 연결부재(81)는 하나의 배터리 셀(7)의 커버(22)와 다른 하나의 배터리 셀(7)의 전극 단자(30)를 연결하며, 제2 연결부재(82)는 상기 하나의 배터리 셀(7)의 전극 단자(30)와 다른 하나의 배터리 셀(7)의 커버(22)를 연결함으로써, 제1 연결부재(81)와 제2 연결부재(82)는 3개의 배터리 셀(7)을 직렬로 연결시킨다.
본 실시예에서, 커버(22)와 전극 단자(30)를 출력극으로 함으로써, 배터리 셀(7)의 구조를 간소화하고, 배터리 셀(7)의 과류능력을 보장할 수 있다. 커버(22)와 전극 단자(30)는 배터리 셀(7)의 동일한 일단에 위치하여, 제1 연결부재(81)와 제2 연결부재(82)는 배터리 셀(7)의 동일측에 설치될 수 있으며, 이로써 조립 공정을 간소화하고, 복수개의 배터리 셀(7)의 패키징 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 커버(22)와 통체(21)는 일체로 형성되므로, 커버(22)와 통체(21)의 연결 공정이 생략될 수 있다. 하우징(20)은 인장 공정을 통해 성형될 수 있다.
본 발명 실시예의 전극인출공(221)은 하우징(20)이 인장 성형된 후에 제조된 것이다.
발명인은 하우징의 개구단을 롤링하여 하우징의 개구단이 내부로 접혀 플랜징 구조를 형성하고, 플랜징 구조가 커버 플레이트에 압력을 가하여 커버 플레이트를 고정하도록 시도했다. 발명인은 전극 단자를 커버 플레이트에 장착하고, 플랜징 구조와 전극 단자를 배터리 셀의 2개 출력극으로 하였다. 그러나, 플랜징 구조의 사이즈가 클수록, 성형후에 권곡과 주름이 발생할 위험이 더 높으며, 플랜징 구조에 권곡과 주름이 발생하면 플랜징 구조의 표면이 평평하지 않아, 플랜징 구조와 외부의 연결부재를 용접할 때 용접불량이 나타나는 문제가 생긴다. 따라서, 플랜징 구조의 사이즈는 상대적으로 제한을 받으며, 배터리 셀의 과류능력이 부족하게 된다.
본 실시예에서는 개공 공정을 통해 커버(22)에 전극 단자(30)를 장착할 전극인출공(221)을 형성함으로써, 양출력극과 음출력극을 배터리 셀(7)의 하우징(20)의 개구에서 멀어진 일단에 설치하며, 커버(22)는 하우징(20)의 성형과정에 형성되고, 전극인출공(221)이 설치된 후에도 평탄성을 유지할 수 있어, 커버(22)와 제1 연결부재(81)의 연결강도를 보장할 수 있다. 동시에, 커버(22)의 평탄성은 자체 사이즈에 의해 제한되지 않으므로, 커버(22)는 상대적으로 큰 사이즈를 가질 수 있어 배터리 셀(7)의 과류능력을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 커버(22)는 연결부(222)와 굴곡부(223)를 포함하고, 연결부(222)에는 전극인출공(221)이 설치되며, 연결부(222)의 적어도 일부는 제1 연결부재(81)와 제1 탭(11)을 연결하는데 사용되며 굴곡부(223)는 통체(21)와 연결부(222)를 연결하는데 사용된다.
본 실시예에서는 연결부(222)의 두께, 굴곡부(223)의 두께 및 통체(21)의 벽 두께에 대해 제한하지 않으며, 이들 셋의 두께는 수요에 따라 결정될 수 있다.
연결부(222)는 환형의 판상 구조이며, 전극인출공(221)의 둘레 방향을따라 연장되어 전극인출공(221)을 둘러싼다. 판상 구조의 연결부(222)는 제1 연결부재(81)에 더욱 밀착될 수 있어, 양자 간의 연결강도와 과류면적을 보장할 수 있다.
제1 연결부재(81)는 용접, 접착 또는 기타 방법으로 연결부(222)에 연결되어, 제1 연결부재(81)와 커버(22)의 전기적 연결을 구현한다.
본 발명 실시예에서, 굴곡부(223)는 하우징(20)의 성형과정에서 응력을 방출하여, 응력 집중을 감소시키고 하우징(20)이 파열될 위험을 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 연결부(222)는 본체부(2221)와 제1 요부(2222)를 포함하고, 본체부(2221)는 제1 요부(2222)의 외주를 둘러싸며, 본체부(2221)는 제1 연결부재(81)와 제1 탭(11)을 연결하고, 제1 요부(2222)는 본체부의 외표면(222b)으로부터 전극 조립체(10)를 향한 방향을 따라 함몰되며, 전극인출공(221)은 제1 요부(2222)의 바닥벽을 관통하고 제1 요부(2222)와 하우징(20)의 내부를 연통시킨다. 배터리 셀(7)은 제1 절연부재(61)를 더 포함하고, 제1 요부(2222)는 제1 절연부재(61)의 적어도 일부를 수용하며, 제1 절연부재(61)는 제1 요부(2222)내의 제1 요부(2222)에 부분적으로 부접하는 측벽 및/또는 바닥벽에 수용된다.
본체부(2221)는 자체의 두께방향을 따라 상대적으로 설치된 내표면(222a)과 외표면(222b)을 구비하며, 본체부의 내표면(222a)은 전극 조립체(10)을 향한다. 본체부의 외표면(222b)은 평면일 수 있으며, 제1 연결부재(81)에 밀착되게 연결될 수 있다.
전극 단자(30)는 연결부(222)에 고정된다. 예시적으로, 제1 요부(2222)의 바닥벽은 전극 단자(30)와의 맞물림 고정에 이용될 수 있다.
제1 절연부재(61)는 전극 단자(30)의 적어도 일부를 연결부(222)와 절연되게 격리시킨다. 예시적으로, 제1 절연부재(61)의 적어도 일부는 제1 요부(2222)의 바닥벽과 전극 단자(30)사이에 끼워지며, 제1 요부(2222)의 바닥벽과 전극 단자(30)를 절연되게 격리시켜 단락 위험을 감소시킨다.
본 실시예에서는 제1 절연부재(61)의 일부가 제1 요부(2222)내에 수용되거나, 또는 제1 절연부재(61) 전체가 제1 요부(2222)내에 수용될 수 있다.
제1 절연부재(61)의 제1 요부(2222)내의 부분은 제1 요부(2222)의 측벽에만 부접할 수 있거나, 제1 요부(2222)의 바닥벽에만 부접할 수 있으며, 또한 제1 요부(2222)의 바닥벽과 측벽에 동시에 부접할 수도 있다.
"부접"은 2개의 구성요소가 밀착되게 접촉하는 것을 의미하며, 2개의 구성요소 사이는 밀착 고정되거나 밀착되기만 하고 고정되지 않을 수 있다. 예를 들면, 제1 절연부재(61)의 제1 요부(2222)내에 수용된 부분은 양측에서 전극 단자(30)와 제1 요부(2222)의 바닥벽에 의해 지지되며, 제1 절연부재(61)의 제1 요부(2222)내에 수용된 부분은 지지력의 작용하에 제1 요부(2222)의 바닥벽에 부접한다. 물론, 제1 절연부재(61)의 제1 요부(2222)내에 수용된 부분은 접착제에 의해 제1 요부(2222)의 바닥벽에 부접할 수 있다.
본 실시예에서는 제1 요부(2222)를 설치하여 제1 절연부재(61)의 위치를 결정함으로써 조립 공정을 간소화할 수 있다. 제1 요부(2222)는 제1 절연부재(61)의 적어도 일부를 수용하므로, 제1 절연부재(61)의 본체부로로부터 돌출되는 외표면(222b)의 사이즈를 줄일 수 있어, 배터리 셀(7)의 최대 사이즈를 감소시키고 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 본체부의 외표면(222b)은 노출되며, 전극 단자(30)와 제1 절연부재(61)에 의해 복개되지 않는다.
일부 실시예에서, 본체부(2221)의 두께는 통체(21)의 벽 두께보다 크다.
본체부(2221)는 제1 연결부재(81)와 연결되므로, 본체부(2221)는 상대적으로 두께가 커야 본체부(2221)와 제1 연결부재(81)사이의 연결강도를 보장할 수 있다. 한편, 본체부(2221)의 두께가 커야 전극 단자(30) 등 요소를 더욱 잘 지지할 수 있다. 통체(21)는 주로 전극 조립체(10)와 외부를 격리시키며, 상대적으로 작은 두께를 가져 배터리 셀(7) 전체의 중량을 감소시킬 수 있다.
예시적으로, 본체부(2221)는 제1 연결부재(81)에 용접된다. 본체부(2221)의 두께가 너무 작으면 본체부(2221)는 용접 과정에서 멜트스루 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명 실시예의 본체부(2221)는 상대적으로 큰 두께를 가진다.
일부 실시예에서, 본체부(2221)의 두께D1와 통체(21)의 벽 두께 D2의 차이값은 0.1밀리미터≤D1-D2≤2밀리미터를 만족한다.
만일D1-D2이 0.1mm보다 작으면, 본체부(2221)의 두께는 상대적으로 작거나 또는 통체(21)의 두께가 상대적으로 크며, 본체부(2221)의 두께가 상대적으로 작으면 본체부(2221)의 강도가 부족하며, 통체(21)의 두께가 상대적으로 크면 통체(21)의 중량이 상대적으로 크게 되어 에너지 밀도에 영향준다.
하우징(20)은 통상적으로 평판을 인장하여 형성된다. 만일D1-D2이 2mm보다 크면, 인장성형 과정에서 본체부(2221)의 인장량과 통체(21)의 인장량의 차이가 너무 커서, 통체(21)가 인장과정에서 쉽게 파손될 수 있다.
따라서, 본 발명 실시예에서는 D1과 D2는 0.1밀리미터≤D1-D2≤2밀리미터를 만족한다.
선택적으로, D1-D2의 값은 0.1mm, 0.2mm, 0.3mm, 0.5mm, 0.8mm, 1mm, 1.2mm, 1.5mm, 1.8mm또는 2mm이다.
일부 실시예에서, 통체(21)는 원통형이며, 전극인출공(221)은 원형 구멍이고, 통체(21)의 중심축과 전극인출공(221)의 중심축은 중합되게 설치된다.
"중합 설치"는 통체(21)의 중심축과 전극인출공(221)의 중심축이 절대적으로 완전히 중합되어야 하는것이 아니며, 공정에서 허용되는 편차가 존재할 수 있다.
전극인출공(221)은 전극 단자(30)의 위치를 한정하며, 본 실시예에서는 전극인출공(221)의 중심축과 통체(21)의 중심축이 중합되게 설치함으로써, 전극 단자(30)의 적어도 일부가 커버(22)의 중심 위치에 놓일 수 있다. 이로써, 복수개의 배터리 셀(7)을 패키징할 때, 전극 단자(30)의 위치에 대한 정밀도 요구를 낮출수 있으며, 조립 공정을 간소화하고 조립 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 통체(21)의 내반경L1과 본체부(2221)의 너비L2는0.2≤L2/L1≤0.8을 만족하고, 본체부(2221)의 너비L2는 본체부(2221)의 외반경과 본체부(2221)의 내반경의 차이값이다.
본체부(2221)는 원형 고리 구조이고, 너비L2는 원형 고리 구조의 너비이다.
전극 조립체(10)는 대체적으로 원기둥형 구조이며, 통체(21)의 내반경L1과 전극 조립체(10)의 반경은 정적 상관 관계이다. L1의 값이 클수록, 전극 조립체(10)의 체적과 용량이 더 크며, 배터리 셀(7)의 과류능력에 대한 요구도 더욱 높다.
본체부(2221)의 너비L2 및 전극인출공(221)의 반경은 모두 배터리 셀(7)의 과류능력과 관련된다. 너비L2의 값이 클수록, 제1 연결부재(81)와 본체부(2221)사이의 연결 면적이 더 크며, 제1 연결부재(81)와 본체부(2221)사이의 과류능력도 더 높다. 전극인출공(221)의 반경은 전극 단자(30)의 과류면적에 직접 영향주며, 상응하게 전극 단자(30)와 제2 연결부재(82)사이의 과류능력에도 영향준다. 결론적으로, 본체부(2221)의 너비L2와 전극인출공(221)의 반경은 모두 배터리 셀(7)의 과류능력에 영향준다.
그러나, 통체(21)의 내반경L1이 일정한 전제하에, 본체부(2221)의 너비L2와 전극인출공(221)의 반경은 부적 상관관계이다. 본체부(2221)의 너비L2가 너무 작으면, 본체부(2221)의 과류능력이 부족하게 되며, 본체부(2221)의 너비L2가 너무 크면 전극인출공(221)의 반경이 너무 작고, 전극 단자(30)의 과류능력이 부족하게 된다. 발명인은 실험을 거쳐, 통체(21)의 내반경L1과 본체부(2221)의 너비L2가 0.2≤L2/L1≤0.8을 만족하는 경우에 본체부(2221)의 과류능력과 전극 단자(30)의 과류능력을 더욱 잘 평형시킬 수 있으며 배터리 셀(7)의 과류능력에 대한 요구를 충족시킬 수 있음을 발견했다.
일부 실시예에서, 통체(21)의 내반경L1과 본체부(2221)의 너비L2는0.3≤L2/L1≤0.7을 만족한다.
선택적으로, L2/L1의 값은 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 또는 0.7이다.
일부 실시예에서, 본체부(2221)는 제1 연결부재(81)에 용접되고, 본체부(2221)에 제1 용접 영역W11을 형성하며, 제1 용접 영역W11과 굴곡부(223)의 제1 단부(223a)는 간격을 두고 설치되며, 제1 단부(223a)는 본체부(2221)를 연결시킨다.
본체부(2221)와 제1 연결부재(81)는 용접되어 제1 용접부W1을 형성한다. 예시적으로, 용접시, 레이저는 제1 연결부재(81)의 본체부(2221)에서 멀어진 표면에 작용하며, 레이저는 제1 연결부재(81)의 일부와 본체부(2221)의 일부를 용융 및 연결시켜 제1 용접부W1를 형성한다.
제1 용접부W1는 본체부(2221)에 형성된 제1 용접 영역W11과 제1 연결부재(81)에 형성된 제2 용접 영역W12을 포함한다.
굴곡부(223)는 마주하게 설치되는 제1 단부(223a)와 제2 단부(223b)를 포함하고, 제1 단부(223a)는 본체부(2221)에 연결되며 제2 단부(223b)는 통체(21)에 연결된다. 굴곡부(223)는 전체적으로 굴곡상태이며, 그 내표면과 외표면은 대체적으로 곡면이다.
본 발명 실시예에서는 제1 용접 영역W11과 굴곡부(223)의 제1 단부(223a)를 간격을 두고 설치함으로써, 용접과정에서 공정 오차로 인해 굴곡부(223)까지 용접되는 리스크를 감소시킬 수 있으며, 냉납의 가능성을 감소시키고 본체부(2221)와 제1 연결부재(81)사이의 연결강도를 보장할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 용접 영역W11의 용접 깊이D3와 본체부(2221)의 두께D1는 0.1≤D3/D1≤0.8을 만족한다.
용접 깊이D3는 제1 용접 영역W11이 본체부(2221)의 두께방향에서의 사이즈를 의미한다.
D3/D1의 값이 작을수록, 본체부(2221)가 용접시 용융되어야 할 부분이 더 작으며, 용접에 필요한 공률도 더 낮다. 이와 반대로, D3/D1의 값이 클수록, 본체부(2221)가 용접시 용융되어야 할 부분이 더 크며, 용접에 필요한 공률도 더 높다.
만일 D3/D1의 값이 너무 작으면, 제1 용접 영역W11의 체적이 너무작아, 본체부(2221)와 제1 연결부재(81)사이의 연결강도가 부족하고, 과류능력이 상대적으로 낮다. 따라서, 본 실시예에서는 D3/D1의 값이 0.1과 같거나 사이즈에, 본체부(2221)와 제1 연결부재(81)사이의 연결강도와 과류능력을 보장할 수 있다.
만일 D3/D1의 값이 너무 크면, 용접에 필요한 공률이 너무 높게 되어, 용접시 발생하는 고온으로 인해 후술하는 제2 절연부재와 같은 기타 요소가 화상을 입을 수 있다. 또한, D3/D1의 값이 너무 크면, 본체부(2221)의 멜트스루 리스크가 발생하게 되며, 본체부(2221)가 멜트스루 되면, 하우징(20)내의 기타 요소도 쉽게 화상을 입을 수 있다. 따라서, 본 발명 실시예에서는 D3/D1의 값이 0.8과 같거나 작으므로, 용접시의 온도를 감소시켜 기타 요소가 화상을 입을 위험을 줄일 수 있다.
선택적으로, D3/D1의 값은 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 또는 0.7이다.
일부 실시예에서, 연결부(222)의 제1 요부(2222)와 마주하는 위치에는 본체부의 내표면(222a)으로부터 전극 조립체(10)을 향한 방향으로 돌출되는 돌출부(2223)가 형성된다. 연결부(222)는 제4 요부(2224)를 더 포함하며, 제4 요부(2224)는 돌출부(2223)의 꼭대기면(222c)으로부터 전극 조립체(10)를 등진 방향을 따라 본체부의 내표면(222a)까지 함몰된다. 배터리 셀(7)은 제2 절연부재(60)를 더 포함하며, 제4 요부(2224)는 제2 절연부재(60)의 적어도 일부를 수용하고, 제2 절연부재(60)의 제4 요부(2224)에 수용된 부분은 제4 요부(2224)의 측벽 및/또는 바닥벽에 부접한다.
제1 요부(2222)와 돌출부(2223)는 커버(22)를 프레스함으로써 형성된다.
돌출부(2223)의 꼭대기면(222c)은 돌출부(2223)의 전극 조립체(10)를 향한 표면이다. 제4 요부(2224)는 돌출부(2223)를 둘러싸고 설치된 환형 요부이다. 제4 요부(2224)의 바닥면은 본체부의 내표면(222a)이 된다.
제2 절연부재(60)의 제4 요부(2224)에 수용된 부분은 제4 요부(2224)의 측벽에만 부접할 수 있거나, 제4 요부(2224)의 바닥벽에만 부접할 수 있으며, 또한 제4 요부(2224)의 바닥벽과 측벽에 동시에 부접할 수도 있다.
본 실시예에서는 돌출부(2223)를 설치함으로써, 제1 요부(2222)의 바닥벽의 두께를 증대시켜 제1 요부(2222)의 바닥벽의 강도를 높이고, 제1 요부(2222)의 바닥벽이 전극 단자(30)를 효과적으로 지지하게 된다. 제2 절연부재(60)는 내측에서 본체부(2221)를 복개할 수 있어, 전극 조립체(10)와 본체부(2221)를 격리시키며, 배터리 셀(7)이 진동할 때 전극 조립체(10)와 본체부(2221)가 접촉되어 도통되는 리스크를 감소시키고 안전성능을 향상시킬 수 있다. 제4 요부(2224)를 설치함으로써, 제2 절연부재(60)의 위치를 결정하고 조립 공정을 간소화할 수 있다. 제4 요부(2224)는 제2 절연부재(60)의 적어도 일부를 수용하므로, 하우징(20)의 내부공간을 충분히 이용할 수 있고, 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 절연부재(61)와 제2 절연부재(60) 중 어느 하나는 전극인출공(221)을 폐쇄한다. 다른 실시예에서, 배터리 셀(7)은 밀폐링(62)을 더 포함하며, 밀폐링(62)은 전극 단자(30)에 씌움 설치되어 전극인출공(221)을 폐쇄한다. 선택적으로, 밀폐링(62)의 일부는 전극인출공(221)내로 연장되어, 전극인출공(221)의 공벽과 전극 단자(30)를 격리시킨다.
일부 실시예에서, 굴곡부(223)는 연결부(222)에 연결되는 제1 단부(223a)와, 통체(21)에 연결되는 제2 단부(223b)를 포함하며, 제1 단부(223a)에서 제2 단부(223b)를 가리키는 방향으로 굴곡부(223)의 두께는 점차 감소된다.
굴곡부(223)의 제1 단부(223a)의 두께는 본체부(2221)의 두께와 같으며, 굴곡부(223)의 제2 단부(223b)의 두께는 통체(21)의 두께와 같다.
본 발명 실시예에서는 굴곡부(223)의 두께를 점차 변화시켜 연결부(222)와 통체(21) 간의 두께 차이에 적응하여 통체(21)와 연결부(222)를 완만하게 연결시키며, 하우징(20)의 내표면과 외표면에 단차가 형성되는 리스크를 감소시키고 응력 집중을 낮출 수 있다.
일부 실시예에서, 제2 탭(12)은 전극 조립체(10)의 커버(22)를 향하는 일단에 설치되며, 제1 탭(11)은 전극 조립체(10)의 커버(22)를 등진 타단에 설치된다. 통체(21)는 제1 탭(11)과 커버(22)를 연결시켜 제1 탭(11)이 커버(22)에 전기적으로 연결된다.
통체(21)는 직접 제1 탭(11)에 전기적으로 연결되거나, 기타 요소를 통해 제1 탭(11)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 제1 탭(11)은 커버 플레이트(40)를 통해 통체(21)에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명 실시예에서는 제1 탭(11)과 제2 탭(12)을 전극 조립체(10)의 양단에 설치함으로써, 제1 탭(11)과 제2 탭(12)이 도통되는 리스크를 감소시키고 제1 탭(11)의 과류면적과 제2 탭(12)의 과류면적을 증대시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 탭(11)은 음극 탭이고, 하우징(20)의 베이스 소재는 강철이다.
하우징(20)과 음극 탭은 전기적으로 연결, 즉 하우징(20)은 저전위 상태이다. 강철로 제조된 하우징(20)은 저전위 상태에서 전해액에 의해 부식되지 않아 안전 리스크를 감소시킨다.
일부 실시예에서, 배터리 셀(7)은 제2 탭(12)과 전극 단자(30)를 연결하기 위한 집전 부재(50)를 더 포함한다.
집전 부재(50)는 용접, 당접 또는 접착 등 방법으로 제2 탭(12)에 연결될 수 있으며, 용접, 당접, 접착, 리벳팅 등 방법으로 전극 단자(30)에 연결될 수 있어, 제2 탭(12)과 전극 단자(30)간의 전기적 연결을 구현한다.
제1 방향X에서, 전극 단자(30)와 제2 탭(12)의 중부 영역이 마주하게 설치된다. 만일 전극 단자(30)와 제2 탭(12)을 직접 연결하면, 제2 탭(12)의 가장자리 영역과 전극 단자(30)간의 전도 경로가 너무 길어, 전극 조립체(10)의 제2극편의 전류 밀도가 균일하지 않아 내부 저항이 증대되어, 배터리 셀(7)의 과류능력과 충전효율에 영향준다.
본 발명 실시예의 집전 부재(50)와 제2 탭(12)사이에는 상대적으로 큰 연결 면적을 구비하며, 제2 탭(12)의 전류는 집전 부재(50)를 거쳐 전극 단자(30)로 유입될 수 있어, 집전 부재(50)은 제2 탭(12)의 상이한 영역과 전극 단자(30)간의 전도 경로 차이를 감소시킬 수 있으며, 제2극편의 전류밀도의 균일성을 향상시키고, 내부 저항을 감소시키며, 배터리 셀(7)의 과류능력과 충전효율에 향상시킨다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀의 제2 절연부재의 구조도이다.
도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 배터리 셀(7)은 제2 절연부재(60)를 더 포함하며, 제2 절연부재(60)는 절연본체(63)와 절연본체(63)의 외주에 돌출되게 구비되는 절연돌기(64)를 포함하고, 절연본체(63)는 본체부(2221)의 전극 조립체(10)를 향한 일측에 맞닿으며, 절연돌기(64)는 굴곡부(223)의 전극 조립체(10)를 향한 일측에 설치되며, 절연돌기(64)의 전극 조립체(10)를 등진 표면은 절연본체(63)의 전극 조립체(10)를 등진 표면보다 전극 조립체(10)에 더 가깝게 되어, 굴곡부(223)를 피할 수 있는 제2 요부(65)를 형성할 수 있다.
절연본체(63)는 서로 마주하게 설치되는 내표면과 외표면을 구비하고, 절연본체의 내표면(631)은 전극 조립체(10)를 향한다. 절연돌기(64)는 서로 마주하게 설치되는 내표면과 외표면을 구비하고, 절연돌기의 내표면(641)은 전극 조립체(10)를 향한다. 제1 방향X에서, 절연돌기의 외표면(642)은 절연본체의 외표면(632)보다 전극 조립체(10)에 더 근접한다.
본체부(2221)의 두께방향에서, 절연본체(63)와 본체부(2221)는 적어도부분적으로 중첩되고, 절연돌기(64)와 굴곡부(223)도 적어도 부분적으로 중첩된다.
절연돌기(64)는 절연본체(63)의 외측을 둘러싸는 환형 구조이다. 제2 요부(65)는 절연본체(63)의 외측을 둘러싼다.
절연본체(63)는 본체부(2221)의 전극 조립체(10)를 향한 표면에 맞닿으며, 제1 용접 영역W11을 복개한다. 제1 연결부재(81)와 본체부(2221)를 용접할 때, 조작 오차로 인해 본체부(2221)가 멜트스루 되면, 절연본체(63)는 멈춤 작용을 할 수 있어, 비드가 전극 조립체(10)에 떨어지는 위험을 감소시키고, 안전상의 위험을 감소시킨다.
본 실시예에서, 절연본체(63)는 본체부(2221)의 적어도 일부를 전극 조립체(10)와 격리시키며, 절연돌기(64)는 굴곡부(223)의 적어도 일부를 전극 조립체(10)와 격리시킴으로써, 배터리 셀(7)이 진동할 때, 본 실시예에서는 전극 조립체(10)와 본체부(2221)가 접촉될 리스크와 전극 조립체(10)와 굴곡부(223)가 접촉될 리스크를 감소시켜, 안전 성능을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서는 제2 요부(65)를 설치하여 굴곡부(223)를 피함으로써 굴곡부(223)와 제2 절연부재(60) 간의 간섭을 피할 수 있다.
일부 실시예에서, 절연돌기(64)는 전극 조립체(10)을 향한 방향으로 굴곡부(223)의 제2 단부(223b)를 벗어나며, 제2 단부(223b)는 통체(21)를 연결시키기 위한 것이다.
제1 방향X에서, 절연돌기의 외표면(642)은 제2 단부(223b)보다 전극 조립체(10)에 더 근접한다.
본 실시예에서는 절연돌기의 외표면(642)과 굴곡부(223)의 내표면 사이에는 간격이 형성되어 절연돌기(64)와 굴곡부(223)의 간섭을 피할 수 있다. 절연돌기(64)가 절연본체(63)에서 돌출되는 사이즈는 굴곡부(223)의 영향을 받지 않으며, 이는 절연돌기(64)의 격리 효과를 개선할 수 있다.
일부 실시예에서, 절연돌기의 내표면(641)은 절연본체의 내표면(631)과 나란하다.
일부 실시예에서, 절연본체의 내표면(631)에는 전극 조립체(10)를 등진 방향으로 함몰된 제3 요부(66)가 형성되며, 전극 단자(30)의 적어도 일부는 제3 요부(66)에 수용된다.
본 실시예에서는 제3 요부(66)를 설치함으로써 제2 절연부재(60)와 전극 단자(30)가 차지하는 공간을 줄이고, 배터리 셀(7)의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 절연본체(63)의 두께는 본체부(2221)의 두께보다 크다.
본체부(2221)와 제1 연결부재(81)를 용접할 때, 열량은 절연본체(63)에 전달된다. 본 실시예에서는 절연본체(63)의 두께가 본체부(2221)의 두께보다 크므로, 열전달 경로를 연장시켜 열량이 기타 요소에 대한 영향을 감소시킬 수 있다. 본 실시예의 절연본체(63)는 상대적으로 큰 두께를 구비하여 절연본체(63)의 제1 용접 영역W11에 근접한 부분이 파손되더라도 절연효과를 보장할 수 있다.
도 10은 도 6에 도시된 배터리의 원형C위치의 확대도; 도 11은 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀의 전극 단자의 구조도이다.
도 10와 도 11에 도시된 바와 같이, 전극 단자(30)는 단자본체(31)를 포함하고, 단자본체(31)는 주상부(311), 제1 한정부(312)와 제2 한정부(313)를 포함하며, 주상부(311)의 적어도 일부는 전극인출공(221)내에 위치하고, 제1 한정부(312)와 제2 한정부(313)는 모두 주상부(311)의 외측벽에 연결되고 돌출되며, 제1 한정부(312)와 제2 한정부(313)는 각각 연결부의 제1 방향X을 따른 외측과 내측에 설치되어, 연결부의 일부를 홀딩하게 된다.
단자본체(31)는 마주하게 설치되는 내표면과 외표면을 포함하고, 단자본체의 내표면(314)은 전극 조립체(10)를 향한다. 주상부(311)에는 제5 요부(311a)가 설치되고, 제5 요부(311a)는 단자본체의 외표면(315)으로부터 전극 조립체(10)를 향한 방향으로 함몰된다. 제5 요부(311a)의 바닥부는 중계부(311b)를 형성하며, 중계부(311b)는 집전 부재(50)에 용접된다.
전극 조립체와 집전 부재(50)는 통체의 개구를 통해 하우징내에 설치되며, 집전 부재(50)는 중계부(311b)에 당접한 후, 외부용접 장치는 중계부(311b)의 집전 부재(50)를 등진 일측에서 중계부(311b)와 집전 부재(50)를 용접할 수 있다.
본 실시예에서는 제5 요부(311a)를 설치하여 중계부(311b)의 두께를 감소시키며, 이는 중계부(311b)와 집전 부재(50)의 용접에 필요한 용접 공률을 감소시킬 수 있어 열의 발생을 줄이고 기타 요소(예를 들면 제1 절연부재와 제2 절연부재)의 화상 리스크를 감소시킨다.
일부 실시예에서, 전극 단자(30)는 씰 플레이트(32)를 더 포함하며, 씰 플레이트(32)는 제5 요부(311a)의 개구를 폐쇄한다. 씰 플레이트(32)가 제5 요부(311a)의 개구를 폐쇄할 수 있는 한, 씰 플레이트(32)는 전체가 제5 요부(311a)의 외측에 위치하거나, 제5 요부(311a)내에 부분적으로 수용될 수 있다. 씰 플레이트(32)는 외측에서 중계부(311b)를 보호함으로써, 제5 요부(311a)에 외부 이물질이 들어가는 것을 줄이고, 중계부(311b)가 외부 이물질에 의해 파손될 리스크를 감소시키며, 배터리 셀(7)의 밀폐 성능을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제5 요부(311a)는 단차식 요부이며, 씰 플레이트(32)의 적어도 일부는 제5 요부(311a)내에 수용되며, 제5 요부(311a)의 단차면에 의해 지지된다.
일부 실시예에서, 씰 플레이트(32)는 제2 연결부재(82)와 용접되어 제2 용접부W2를 형성한다. 제2 용접부W2는 씰 플레이트(32)와 제2 연결부재(82)사이의 접촉 저항을 감소시킬 수 있으며, 과류능력을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 씰 플레이트(32)의 적어도 일부는 단자본체의 외표면(315)으로부터 돌출된다.
제2 연결부재(82)와 씰 플레이트(32)를 용접할 때, 먼저 제2 연결부재(82)를 씰 플레이트(32)의 상부 표면(즉 씰 플레이트(32)의 중계부(311b)를 등진 외표면)에 밀착시킨 후, 제2 연결부재(82)와 씰 플레이트(32)를 용접한다.
씰 플레이트(32)의 적어도 일부가 단자본체의 외표면(315)으로부터 돌출되어, 단자본체의 외표면(315)이 씰 플레이트(32)와 제2 연결부재(82)의 밀착을 간섭하는 것을 방지하며, 제2 연결부재(82)와 씰 플레이트(32)가 긴밀히 밀착되도록 보장한다.
도 12는 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀의 제조 방법의 흐름도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀의 제조 방법은,
하우징과 전극 단자를 공급하는 단계(S100), 여기서 하우징은 통체와 통체에 연결된 커버를 포함하고, 커버에는 전극인출공이 구비되고, 통체의 커버를 등진 일단에는 개구가 구비되며, 전극 단자는 커버에 절연되게 설치되며 전극인출공에 장착됨;
전극 조립체를 공급하는 단계(S200), 전극 조립체는 극성이 상반된 제1 탭과 제2 탭을 포함함;
전극 조립체를 하우징내에 장착함으로써 통체가 전극 조립체의 외주를 둘러싸며, 제2 탭이 전극 단자에 전기적으로 연결되게 하는 단계(S300);
커버 플레이트를 공급하고 커버 플레이트를 통체에 연결시켜 통체의 개구를 폐쇄하고, 제1 탭을 커버 플레이트에 전기적으로 연결시켜 제1 탭이 커버 플레이트와 통체를 경유하여 커버에 전기적으로 연결되게 하는 단계(S400); 를 포함하며,
여기서, 커버의 적어도 일부는 배터리의 제1 연결부재와 제1 탭을 전기적으로 연결시키며, 전극 단자는 배터리의 제2 연결부재와 제2 탭을 전기적으로 연결시키고, 커버와 전극 단자 중 어느 하나는 배터리 셀의 양출력극이고, 다른 하나는 배터리 셀의 음출력극이다.
설명해야 될 점은, 상술한 배터리 셀의 제조 방법에 의해 제조된 배터리 셀의 구조는 상술한 각 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀을 참조할 수 있다.
상술한 배터리 셀의 제조 방법으로 배터리 셀을 조립할 경우, 상술한 단계에 따라 순차적으로 수행할 필요가 없으며, 다시 말해서, 실시예에서 언급된 순서에 따라 각 단계를 수행하거나, 실시예에서 언급된 순서와 상이한 순서로 각 단계를 수행할 수 있으며, 또는 몇개의 단계를 동시에 수행할 수도 있다. 예를 들면, 단계 S100과 S200의 수행순서는 선후를 가리지 않으며, 동시에 수행될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀의 제조 시스템의 블록도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명 실시예의 배터리 셀의 제조 시스템(90)은,
하우징과 전극 단자를 공급하는 제1 공급장치(91), 여기서 하우징은 통체와 통체에 연결된 커버를 포함하고, 커버에는 전극인출공이 구비되고, 통체의 커버를 등진 일단에는 개구가 구비되며, 전극 단자는 커버에 절연되게 설치되며 전극인출공에 장착됨;
전극 조립체를 공급하는 제2 공급장치(92), 전극 조립체는 극성이 상반된 제1 탭과 제2 탭을 포함함;
전극 조립체를 하우징내에 장착함으로써 통체가 전극 조립체의 외주를 둘러싸며, 제2 탭이 전극 단자에 전기적으로 연결되게 하는 제1 조립장치(93);
커버 플레이트를 공급하고 커버 플레이트를 통체에 연결시켜 통체의 개구를 폐쇄하고, 제1 탭을 커버 플레이트에 전기적으로 연결시켜 제1 탭이 커버 플레이트와 통체를 경유하여 커버에 전기적으로 연결되게 하는 제2 조립장치(94); 를 포함하며,
여기서, 커버의 적어도 일부는 배터리의 제1 연결부재와 제1 탭을 전기적으로 연결시키며, 전극 단자는 배터리의 제2 연결부재와 제2 탭을 전기적으로 연결시키고, 커버와 전극 단자 중 어느 하나는 배터리 셀의 양출력극이고, 다른 하나는 배터리 셀의 음출력극이다.
상술한 제조 시스템에 의해 제조된 배터리 셀의 구조는 상술한 각 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀을 참조할 수 있다.
설명해야 될 점은, 상호 모순되지 않는 한, 본 발명의 실시예 및 실시예의 특징은 상호 조합될 수 있다.
상술한 실시예는 단지 본 발명의 기술적 솔루션에 대한 설명일 뿐이며, 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 이상 실시예를 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명했으나, 당업자들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 전제하에 다양한 수정이 이루어질 수 있고 균등물로 그 일부를 대체할 수 있음을 이해할 수 있다. 이러한 수정 또는 대체는 본 발명 각 실시예의 기술적 솔루션의 사상과 범위를 벗어나지 않는다.

Claims (23)

  1. 배터리에 적용되는 배터리 셀에 있어서,
    극성이 상반된 제1 탭과 제2 탭을 포함하는 전극 조립체;
    통체와 상기 통체에 연결된 커버를 포함하고, 상기 통체는 상기 전극 조립체의 외주를 둘러싸며, 상기 커버에는 전극인출공이 구비되고, 상기 커버의 적어도 일부는 상기 배터리의 제1 연결부재와 상기 제1 탭을 전기적으로 연결하기 위한 것인, 상기 전극 조립체를 수용하는 하우징; 및
    상기 커버에 절연되게 설치되고 상기 전극인출공에 장착되며, 상기 배터리의 제2 연결부재와 상기 제2 탭을 전기적으로 연결하기 위한 전극 단자, 상기 커버와 상기 전극 단자 중 어느 하나는 상기 배터리 셀의 양출력극이고, 다른 하나는 상기 배터리 셀의 음출력극임; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커버와 상기 통체는 일체로 형성된 구조인 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  3. 제1 또는 2항에 있어서,
    상기 커버는 연결부와 굴곡부를 포함하며, 상기 연결부에는 상기 전극인출공이 구비되고, 상기 연결부의 적어도 일부는 상기 제1 연결부재와 상기 제1 탭을 연결하기 위한 것이며, 상기 굴곡부는 상기 통체와 상기 연결부를 연결하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연결부는 본체부와 제1 요부를 포함하고, 상기 본체부는 상기 제1 요부의 외주를 둘러싸며, 상기 본체부는 상기 제1 연결부재와 상기 제1 탭을 연결하고, 상기 제1 요부는 상기 본체부의 외표면으로부터 상기 전극 조립체를 향한 방향을 따라 함몰되며, 상기 전극인출공은 상기 제1 요부의 바닥벽을 관통하고 상기 제1 요부와 상기 하우징의 내부를 연통시키며;
    상기 배터리 셀은 제1 절연부재를 더 포함하고, 상기 제1 요부는 상기 제1 절연부재의 적어도 일부를 수용하며, 상기 제1 절연부재는 상기 제1 요부내의 제1 요부에 부분적으로 부접하는 측벽 및/또는 바닥벽에 수용되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 본체부의 두께는 상기 통체의 벽 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 본체부의 두께D1와 상기 통체의 벽 두께D2의 차이값은 0.1밀리미터≤D1-D2≤2밀리미터를 만족하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  7. 제4 내지 6항 중 임의의 한 항에 있어서,
    상기 통체는 원통형이며, 상기 전극인출공은 원형 구멍이고, 상기 통체의 중심축과 상기 전극인출공의 중심축은 중합되게 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 통체의 내반경L1과 상기 본체부의 너비L2는 0.2≤L2/L1≤0.8을 만족하며, 상기 본체부의 너비L2는 상기 본체부의 외반경과 상기 본체부의 내반경의 차이값인 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  9. 제4 내지 8항 중 임의의 한 항에 있어서,
    상기 본체부는 상기 제1 연결부재와 용접되고 상기 본체부에 제1 용접 영역을 형성하며, 상기 제1 용접 영역과 상기 굴곡부의 제1 단부는 간격을 두고 설치되며, 상기 제1 단부는 상기 본체부를 연결시키기 위한 것임을 특징으로 하는 배터리 셀.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 용접 영역의 용접 깊이D3와 상기 본체부의 두께D1는 0.1≤D3/D1≤0.8을 만족하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  11. 제4 내지 10항 중 임의의 한 항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 제2 절연부재를 더 포함하며, 상기 제2 절연부재는 절연본체와 상기 절연본체의 외주에 돌출되게 구비되는 절연돌기를 포함하고, 상기 절연본체는 상기 본체부의 상기 전극 조립체를 향한 일측에 맞닿으며, 상기 절연돌기는 상기 굴곡부의 상기 전극 조립체를 향한 일측에 설치되며, 상기 절연돌기의 상기 전극 조립체를 등진 표면은 상기 절연본체의 상기 전극 조립체를 등진 표면보다 상기 전극 조립체에 더 가깝게 되어, 상기 굴곡부를 피할 수 있는 제2 요부를 형성하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 절연돌기는 상기 전극 조립체를 향한 방향을 따라 상기 굴곡부의 제2 단부를 벗어나며, 상기 제2 단부는 상기 통체를 연결시키기 위한 것임을 특징으로 하는 배터리 셀.
  13. 제11 또는 12항에 있어서,
    상기 절연본체의 내표면에는 상기 전극 조립체를 등진 방향으로 함몰되는 제3 요부가 형성되며, 상기 전극 단자의 적어도 일부는 상기 제3 요부에 수용되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  14. 제11 내지 13항 중 임의의 한 항에 있어서,
    상기 절연본체의 두께는 상기 본체부의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  15. 제4 내지 14항 중 임의의 한 항에 있어서,
    상기 연결부에는 상기 제1 요부와 마주하는 위치에 상기 본체부의 내표면으로부터 상기 전극 조립체를 향한 방향을 따라 돌출되는 돌출부가 형성되고;
    상기 연결부는 제4 요부를 더 포함하며, 상기 제4 요부는 상기 돌출부의 꼭대기면으로부터 상기 전극 조립체를 등진 방향을 따라 상기 본체부의 내표면까지 함몰되며;
    상기 배터리 셀은 제2 절연부재를 더 포함하며, 상기 제4 요부는 상기 제2 절연부재의 적어도 일부를 수용하고, 상기 제2 절연부재의 상기 제4 요부에 수용된 부분은 상기 제4 요부의 측벽 및/또는 바닥벽에 부접하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  16. 제3 내지 15항 중 임의의 한 항에 있어서,
    상기 굴곡부는 상기 연결부를 연결시키는 제1 단부와 상기 통체를연결시키는 제2 단부를 포함하며, 상기 제1 단부에서 상기 제2 단부를 가리키는 방향으로 상기 굴곡부의 두께는 점차 감소되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  17. 제1 내지 16항 중 임의의 한 항에 있어서,
    상기 제2 탭은 상기 전극 조립체의 상기 커버를 향하는 일단에 설치되고, 상기 제1 탭은 상기 전극 조립체의 상기 커버를 등진 타단에 설치되며;
    상기 통체는 상기 제1 탭과 상기 커버를 연결시켜 상기 제1 탭이 상기 커버에 전기적으로 연결되게 하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  18. 제1 내지 17항 중 임의의 한 항에 있어서,
    상기 제1 탭은 음극 탭이고, 상기 하우징의 베이스 소재는 강철인 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  19. 제1 내지 18항 중 임의의 한 항에 있어서,
    상기 통체의 상기 커버를 등진 일단에는 개구가 구비되며, 상기 개구를 폐쇄하는 커버 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀.
  20. 배터리에 있어서,
    제1 내지 19항 중 임의의 한 항에 따른 배터리 셀;
    상기 커버에 연결되는 제1 연결부재; 및
    상기 전극 단자에 연결되는 제2 연결부재; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  21. 전기 장치에 있어서,
    제20항에 따른 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 전기 에너지를 공급하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  22. 배터리 셀의 제조 방법에 있어서,
    하우징과 전극 단자를 공급하는 단계, 상기 하우징은 통체와 상기 통체에 연결된 커버를 포함하고, 상기 커버에는 전극인출공이 구비되고, 상기 통체의 상기 커버를 등진 일단에는 개구가 구비되며, 상기 전극 단자는 상기 커버에 절연되게 설치되며 상기 전극인출공에 장착됨;
    전극 조립체를 공급하는 단계, 상기 전극 조립체는 극성이 상반된 제1 탭과 제2 탭을 포함함;
    상기 전극 조립체를 상기 하우징내에 장착함으로써 상기 통체가 상기 전극 조립체의 외주를 둘러싸며, 상기 제2 탭이 상기 전극 단자에 전기적으로 연결되게 하는 단계;
    커버 플레이트를 공급하고 상기 커버 플레이트를 상기 통체에 연결시켜 상기 통체의 개구를 폐쇄하고, 상기 제1 탭을 상기 커버 플레이트에 전기적으로 연결시켜 상기 제1 탭이 상기 커버 플레이트와 상기 통체를 경유하여 상기 커버에 전기적으로 연결되게 하는 단계; 를 포함하며,
    여기서, 상기 커버의 적어도 일부는 배터리의 제1 연결부재와 상기 제1 탭을 전기적으로 연결시키며, 상기 전극 단자는 상기 배터리의 제2 연결부재와 상기 제2 탭을 전기적으로 연결시키고, 상기 커버와 상기 전극 단자 중 어느 하나는 상기 배터리 셀의 양출력극이고, 다른 하나는 상기 배터리 셀의 음출력극인 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 제조 방법.
  23. 배터리 셀의 제조 시스템에 있어서,
    하우징과 전극 단자를 공급하는 제1 공급장치, 여기서 상기 하우징은 통체와 상기 통체에 연결된 커버를 포함하고, 상기 커버에는 전극인출공이 구비되고, 상기 통체의 상기 커버를 등진 일단에는 개구가 구비되며, 상기 전극 단자는 상기 커버에 절연되게 설치되며 상기 전극인출공에 장착됨;
    상기 전극 조립체를 공급하는 제2 공급장치, 상기 전극 조립체는 극성이 상반된 제1 탭과 제2 탭을 포함함;
    상기 전극 조립체를 상기 하우징내에 장착함으로써 상기 통체가 상기 전극 조립체의 외주를 둘러싸며, 상기 제2 탭이 상기 전극 단자에 전기적으로 연결되게 하는 제1 조립장치;
    커버 플레이트를 공급하고 상기 커버 플레이트를 상기 통체에 연결시켜 상기 통체의 개구를 폐쇄하고, 상기 제1 탭을 상기 커버 플레이트에 전기적으로 연결시켜 상기 제1 탭이 상기 커버 플레이트와 상기 통체를 경유하여 상기 커버에 전기적으로 연결되게 하는 제2 조립장치; 를 포함하며,
    여기서, 상기 커버의 적어도 일부는 배터리의 제1 연결부재와 상기 제1 탭을 전기적으로 연결시키며, 상기 전극 단자는 상기 배터리의 제2 연결부재와 상기 제2 탭을 전기적으로 연결시키고, 상기 커버와 상기 전극 단자 중 어느 하나는 상기 배터리 셀의 양출력극이고, 다른 하나는 상기 배터리 셀의 음출력극인 것을 특징으로 하는 배터리 셀의 제조 시스템.

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