KR20230090338A - 배터리 상자, 배터리, 전기 장치, 배터리 제조 방법 및 장치 - Google Patents

배터리 상자, 배터리, 전기 장치, 배터리 제조 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 배터리 상자, 배터리, 전기 장치, 배터리 제조 방법 및 장치를 제공한다. 상기 배터리 상자는 전기 캐비티; 열 관리 부품; 및, 상기 압력 배출 기구가 작동할 때 상기 압력 배출 기구가 설치된 배터리 셀의 배출물을 수집하기 위한 수집 챔버;를 포함하고, 상기 열 관리 부품은 상기 전기 캐비티와 상기 수집 챔버를 격리시키고, 상기 열 관리 부품에는 압력 배출 영역이 배치되고, 상기 수집 챔버에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 배출된다. 본 발명의 실시예의 기술적 해결책은 배터리의 안전성을 향상시킬 수 있다.

Description

배터리 상자, 배터리, 전기 장치, 배터리 제조 방법 및 장치
본 발명은 배터리 기술 분야에 관한 것으로, 특히 배터리 상자, 배터리, 전기 장치, 배터리 제조 방법 및 배터리 제조 장치에 관한 것이다.
에너지 절약 및 배출 감소는 자동차 산업의 지속 가능한 발전의 핵심이다. 이러한 상황에서, 전기 자동차는 에너지 절약 및 환경 보호의 이점으로 인해 자동차 산업의 지속 가능한 발전의 중요한 부분이 되었다. 전기 자동차의 경우, 배터리 기술은 그 발전에 있어 매우 중요한 요소이다.
배터리 기술의 발전에서, 배터리 성능의 향상 뿐만 아니라, 안전 문제도 간과할 수 없는 문제이다. 배터리의 안전을 확보할 수 없으면 배터리를 사용할 수 없다. 따라서, 배터리의 안전성을 향상하는 것은 배터리 기술에 있어서 시급히 해결해야 할 기술적 문제이다.
본 발명은 배터리의 안전성을 향상할 수 있는 배터리 상자, 배터리, 전기 장치, 배터리 제조 방법 및 배터리 제조 장치를 제공한다.
제1 측면에서, 배터리 상자를 제공하며, 상기 상자는, 복수의 배터리 셀을 수납하기 위해 사용되고, 상기 복수의 배터리 셀 중의 적어도 하나의 배터리 셀에 압력 배출 기구가 포함되고, 상기 압력 배출 기구는 상기 압력 배출 기구가 설치된 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 내부 압력을 배출하는, 전기 캐비티; 상기 복수의 배터리 셀의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는, 열 관리 부품; 및, 상기 압력 배출 기구가 작동할 때 상기 압력 배출 기구가 설치된 배터리 셀의 배출물을 수집하기 위한, 수집 챔버;를 포함하고, 상기 열 관리 부품은 상기 전기 캐비티와 상기 수집 챔버를 격리시키고, 상기 열 관리 부품에는 압력 배출 영역이 배치되고, 상기 수집 챔버에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 배출된다.
본 발명의 실시예의 배터리 상자는 배터리 셀을 수납하는 전기 캐비티와 배출물을 수집하는 수집 챔버를 열 관리 부품으로 분리시키므로, 압력 배출 기구가 작동할 때, 배터리 셀의 배출물이 전기 캐비티에 전부 또는 소량으로 진입되는 것이 아니라 수집 챔버에 진입함으로써, 전기 캐비티 중의 전기 연결 부품 간에 단락이 발생하는 것을 방지하여 배터리의 안전성을 향상시킨다. 또한, 배터리 셀이 제어 불능 상태가 된 후에 생성된 배출물이 수집 챔버로 배출된 후, 압력 배출 영역을 거쳐 수집 챔버의 외부로 배출됨으로써, 배출물의 배출 경로를 연장하여 배출물의 온도를 효과적으로 감소시키고, 배터리 배터리의 외부 환경에 대한 배출물의 영향을 줄이며, 배터리의 안전성을 추가로 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 압력 배출 영역과 상기 압력 배출 기구는 엇갈리게 배치된다.
본 발명의 실시예에서, 압력 배출 영역은 열 관리 부품 상에서 압력 배출 기구가 설치되지 않은 영역이며, 즉 압력 배출 영역과 압력 배출 기구는 엇갈리게 배치되며, 양자의 위치를 엇갈리게 배치하여 수집 챔버 내부의 배출물이 압력 배출 영역을 거쳐 수집 챔버의 외부로 원활하게 배출되게 함으로써, 배출 경로를 연장하는 효과를 달성하고, 배출물의 온도를 효과적으로 낮추며, 배터리 외부 환경에 대한 배출물의 영향을 줄이고, 배터리의 안전성을 추가로 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 압력 배출 영역은 압력 배출 구멍이고, 상기 수집 챔버에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 구멍을 거쳐 배출되며; 또는, 상기 압력 배출 영역은 취약 영역이고, 상기 수집 챔버에 의해 수집된 상기 배출물은 상기 취약 영역을 파괴하여 배출된다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서 압력 배출 영역은 압력 배출 구멍일 수 있으며, 이 경우, 수집 챔버 내부의 배출물은 압력 배출 구멍을 거쳐 직접 배출되며, 또는, 본 발명의 실시예에서 압력 배출 영역은 취약 영역일 수 있으며, 수집 챔버의 압력 또는 온도가 특정 임계값에 도달할 때, 취약 영역을 뚫고 배출될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 전기 캐비티는 상기 상자 내부와 외부 압력의 평형을 유지하기 위한 제1 압력 평형 기구를 포함하고, 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거친 후에 제1 압력 평형 기구를 통해 상기 상자 외부로 배출된다.
본 발명의 실시예에서, 수집 챔버 중의 배출물은 압력 배출 영역을 거친 후, 제1 압력 평형 기구를 통해 상자의 외부로 배출되며, 제1 압력 평형 기구를 설치함으로써, 배출물이 전기 캐비티에서 제때에 배출되어 다른 배터리 셀에 대한 배출물의 영향을 줄일 수 있다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서 제1 압력 평형 기구는 하나 이상 설치될 수 있으며, 구체적인 개수는 실제 상황에 따라 결정될 수 있고, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다.
일부 실시예에서, 상기 전기 캐비티는 제1 서브 캐비티 및 제2 서브 캐비티를 포함하고, 상기 제2 서브 캐비티와 상기 제1 서브 캐비티는 인접하여 설치되며; 상기 제1 서브 캐비티는 상기 복수의 배터리 셀을 수납하며, 상기 제2 서브 캐비티의 외벽에는 상기 제1 압력 평형 기구가 설치되고, 상기 수집 챔버에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 상기 제2 서브 캐비티에 진입하고, 상기 제1 압력 평형 기구를 통해 상기 상자 외부로 배출된다.
수집 챔버 내부의 배출물은 압력 배출 영역을 거친 후, 배터리 셀을 수납하기 위한 제1 서브 캐비티와 서로 이격되는 제2 서브 캐비티에 진입하고, 배출물의 배출 완충 영역으로 사용되는 제2 서브 캐비티를 설치함으로써, 배출물과 복수의 배터리 셀을 격리시켜 제1 서브 캐비티 중의 배터리 셀에 대한 배출물의 영향을 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 압력 배출 영역은 상기 열 관리 부품에서 상기 제2 서브 캐비티에 해당하는 영역에 배치된다.
제2 서브 캐비티에 대응하는 압력 배출 영역을 설치하여 수집 챔버 내부의 배출물이 압력 배출 영역을 거친 후 제2 서브 캐비티에 진입함으로써, 배출물을 추가로 완충시켜 배출 경로를 연장하는 효과를 달성하고, 배출물의 온도를 효과적으로 낮추고, 배터리 외부 환경에 대한 배출물의 영향을 줄이고, 배터리의 안전성을 추가로 향상시킨다.
배터리 배터리 일부 실시예에서, 상기 제1 서브 캐비티와 상기 제2 서브 캐비티에 의해 공유되는 벽에 제2 압력 평형 기구가 설치되고, 상기 제2 압력 평형 기구는 상기 제1 서브 캐비티와 상기 제2 서브 캐비티 사이의 압력의 평형을 유지하기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예에서, 제1 서브 캐비티의 내부 압력이 외부 환경의 압력보다 큰 경우, 내부 압력이 상자 외부로 제때에 배출되지 않으면, 배터리의 기계 부품이 파괴될 수 있으며, 본 발명의 실시예는 제2 압력 평형 기구를 설치함으로써, 제1 서브 캐비티의 압력이 제2 압력 평형 기구를 거쳐 제2 서브 캐비티에 배출되고, 제2 서브 캐비티의 외벽에 설치된 제1 압력 평형 기구를 거쳐 배출될 수 있어, 제1 서브 캐비티의 내부 온도 또는 압력이 정상 상태를 유지하여 배터리의 안전을 확보할 수 있는 동시에, 제1 서브 캐비티의 내부 온도 또는 압력을 제2 서브 캐비티에 배출하므로, 배출물의 배출 완충 영역을 제공하여 배출물의 온도를 추가로 낮추고, 배터리 외부 환경에 대한 배출물의 영향을 줄이며, 배터리의 안전성을 추가로 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 제2 압력 평형 기구는 단일 방향으로 개폐되고, 상기 제2 압력 평형 기구는 상기 제1 서브 캐비티 내부의 압력 또는 온도가 특정 임계값에 도달할 때 상기 제2 서브 캐비티에 내부 압력을 배출한다.
본 발명의 실시예에서, 제2 압력 평형 기구는 단일 방향으로 개폐되고, 제1 서브 캐비티 내부의 압력을 제2 서브 캐비티에 배출할 수 있으므로, 제1 서브 캐비티와 제2 서브 캐비티 간의 압력의 평형을 보증하는 동시에, 배출물이 제1 서브 캐비티에서만 제2 서브 캐비티 내부로 배출될 수 있게 함으로써, 제2 서브 캐비티 내부의 배출물이 제1 서브 캐비티에 진입하여 배터리 셀의 안전에 영향을 미치는 것을 방지한다.
일부 실시예에서, 상기 제1 서브 캐비티와 상기 제2 서브 캐비티는 상기 제2 압력 평형 기구를 통해서만 연통된다.
제1 서브 캐비티와 제2 서브 캐비티가 제2 압력 평형 기구를 통해서만 연통되게 설치함으로써, 열폭주가 발생할 때, 제2 서브 캐비티 중의 기체가 다른 경로를 통해 제1 서브 캐비티에 유입되지 못하므로, 제1 서브 캐비티 중의 열폭주가 발생하지 않은 배터리 셀에 대한 고온 배출물의 영향을 방지한다.
일부 실시예에서, 상기 제1 서브 캐비티는 상기 제2 서브 캐비티와 공유하는 벽을 제외한 다른 나머지 벽에 제3 압력 평형 기구가 설치되고, 상기 제3 압력 평형 기구는 상기 제1 서브 캐비티 내부의 압력 또는 온도가 특정 임계값에 도달할 때 상기 상자의 외부에 내부 압력을 배출한다.
본 발명의 실시예에서, 제3 압력 평형 기구는 제1 서브 캐비티 내부의 압력이 제때에 배출되어 제1 서브 캐비티와 제2 서브 캐비티 내부와 외부의 기압이 정상적인 상태를 유지하도록 함으로써, 배터리의 안전성을 확보한다.
일부 실시예에서, 상기 전기 캐비티에는 중공 빔이 설치되고, 상기 제2 서브 캐비티의 제2 벽은 상기 중공 빔의 적어도 일부분에 의해 형성되고, 상기 제2 벽에는 제4 압력 평형 기구가 설치되고, 상기 수집 챔버에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 상기 중공 빔 내부에 진입한 후 다시 상기 제4 압력 평형 기구를 거쳐 상기 제2 서브 캐비티로 진입되고, 다시 상기 제1 압력 평형 기구를 거쳐 상기 상자 외부로 배출된다.
중공 빔과 중공 빔의 제2 벽 상에 제4 압력 평형 기구를 설치하는 것을 통해, 수집 챔버 내부의 배출물이 압력 배출 영역을 거쳐 중공 빔에 진입 후 제4 압력 평형 기구를 거쳐 제2 서브 캐비티에 진입하고, 제2 서브 캐비티 내부의 압력 및 온도가 특정 임계값에 도달할 때 상자 외부로 배출되도록 함으로써, 배터리 내부와 외부 압력의 평형을 보증하고, 배터리의 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 전기 캐비티에는 중공 빔이 설치되고, 상기 중공 빔은 상기 전기 캐비티의 외벽에 연결되고, 상기 전기 캐비티의 외벽에는 상기 제5 압력 평형 기구가 설치되고, 상기 수집 챔버에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 상기 중공 빔 내부에 진입하고, 상기 제5 압력 평형 기구를 통해 상기 상자 외부로 배출된다.
본 발명의 실시예에서, 수집 챔버 중의 배출물은 압력 배출 영역을 거친 후 중공 빔에 진입하고, 중공 빔에 연결된 전기 캐비티 외벽 상의 제5 압력 평형 기구를 거쳐 배출될 수 있으며, 중공 빔을 설치함으로써, 수집 챔버 내부의 배출물의 배출 경로를 연장하여 배출물의 온도를 낮추기 위한 충분한 시간을 제공할 수 있고, 배터리 외부 환경에 대한 배출물의 영향을 줄이며, 배터리의 안전성을 추가로 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 압력 배출 영역은 상기 열 관리 부품에서 상기 중공 빔에 해당하는 영역에 배치된다.
중공 빔에 대응하는 압력 배출 영역을 설치하여 수집 챔버 내부의 배출물이 압력 배출 영역을 거친 후 중공 빔에 진입함으로써, 배출물을 추가로 완충시켜 배출 경로를 연장하는 효과를 달성하고, 배출물의 온도를 효과적으로 낮추고, 배터리 외부 환경에 대한 배출물의 영향을 줄이고, 배터리의 안전성을 추가로 향상시키며; 중공 빔 내부의 공간을 직접 이용할 수 있어, 별도로 기체 완충 공간을 설치할 필요가 없으므로, 배터리의 에너지 밀도를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 중공 빔 내부에는 냉각재가 설치된다.
중공 빔에 냉각재를 설치함으로써, 한편으로는 배출물의 온도를 낮출 수 있고, 다른 한편으로는, 중공 빔의 측벽을 보호하는 역할을 할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 열 관리 부품의 상기 복수의 배터리 셀과 멀리 떨어진 표면에 냉각재가 설치된다.
열 관리 부품의 배터리 셀과 멀리 떨어진 표면의 벽(즉, 바닥 벽)에 냉각재를 설치함으로써, 압력 배출 기구를 거쳐 배출된 배출물의 온도를 낮추어 외부 환경에 대한 배출물의 영향을 줄이고, 배터리의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서 열 관리 부품의 바닥 벽에 설치된 냉각재는 압력 배출 기구와 상기 압력 배출 영역을 회피하여 설치된다.
일부 실시예에서, 상기 상자는, 상기 열 관리 부품의 상기 배터리 셀과 멀리 떨어진 일측에 위치하고, 상기 열 관리 부품과 함께 상기 수집 챔버를 형성하며, 냉각재가 설치된, 보호 부재;를 더 포함한다.
상기 보호 부재와 상기 열 관리 부품에 의해 형성된 상기 수집 챔버는 상기 배출물을 효과적으로 수집하고 완충시켜 위험성을 감소시킨다. 동시에, 보호 부재는 열 관리 부품을 보호하는 역할을 하여 열 관리 부품이 이물질에 의해 손상되는 것을 방지한다. 또한, 보호 부재에 냉각재를 설치함으로써, 한편으로는 압력 배출 기구에서 배출된 배출물의 온도를 낮추고, 다른 한편으로는 보호 부재의 바닥벽에 대한 고온 배출물의 충격을 감소하여 보호 부재를 보호한다.
일부 실시예에서, 상기 보호 부재와 상기 열 관리 부품은 밀봉 연결된다.
본 발명의 실시예에서, 보호 부재는 열 관리 부품과 밀봉 연결될 수 있으므로, 수집 챔버 내부의 배출물이 압력 배출 영역을 거친 후 다시 배터리 상자에 배출될 수 있으며, 배출물이 직접 보호 부재의 바닥 벽을 통해 배출되는 방식과 비교하면, 본 발명의 실시예는 배출물의 배출 경로를 연장하여 배출물의 온도를 추가로 낮출 수 있고, 배터리 외부 환경에 대한 배출물의 영향을 감소하고, 배터리의 안전성을 추가로 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 보호 부재에 설치되는 상기 냉각재는 상기 보호 부재의 상기 압력 배출 기구에 해당하는 영역에 설치된다.
보호 부재 상에 압력 배출 기구에 대응하는 냉각재를 설치함으로써, 배출물을 효과적으로 냉각시킬 수 있고, 보호 부재의 바닥을 더 잘 보호하는 효과를 달성할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 냉각재는 상변화 재료이다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서는 냉각재는 고온 배출물과 접촉하면 용융되어 배출물을 냉각할 수 있는 상변화 재료이고, 본 발명의 실시예에서 냉각재는 냉각 효과가 있는 다른 재료일 수도 있으며, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서 상변화 재료는 중공 빔, 열 관리 부품 및 보호 부재의 배출 경로의 표면에 도포되는 방식을 채택할 수 있으며, 본 발명의 실시예는 상기를 포함하는 배출 경로 표면에 운모 종이와 같은 고온 내성 재료를 접착하여 상기 배출 경로의 표면을 보호할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 열 관리 부품은 상기 압력 배출 기구가 작동할 때 상기 배출물이 상기 열 관리 부품을 관통하여 상기 수집 챔버로 진입하도록 구성된다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서 열 관리 부품은 배출물이 열 관리 부품을 뚫고 수집 챔버에 진입하도록 파괴될 수 있으며, 또는, 열 관리 부품은 배출물이 열 관리 부품을 파괴할 필요가 없이 수집 챔버에 진입할 수 있도록, 수집 챔버와 직접 관통될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 열 관리 부품은 상기 전기 캐비티와 상기 수집 챔버에 의해 공유되는 벽을 갖는다.
상기 열 관리 부품이 상기 전기 캐비티와 상기 수집 챔버에 의해 공유되는 벽으로 사용되기 때문에, 배출물과 전기 캐비티를 격리시켜 배출물의 위험성을 줄이고, 배터리의 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 열 관리 부품은 상기 압력 배출 기구가 작동할 때 상기 유체가 흐르게 파괴되도록 형성된다.
열 관리 부품을 유체가 흐르게 파괴될 수 있도록 형성함으로써, 유체를 이용하여 배터리 셀과 배출물을 냉각하여 배터리의 안전성을 추가로 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 열 관리 부품은, 상기 복수의 배터리 셀에 부착되는 제1 열전도성 플레이트; 상기 제1 열전도성 플레이트의 상기 배터리 셀과 멀리 떨어진 일측에 배치되는 제2 열전도성 플레이트; 및, 상기 제1 열전도성 플레이트와 상기 제2 열전도성 플레이트 사이에 상기 유체가 흐르도록 형성된 유로;를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 열 관리 부품은 제1 열전도성 플레이트 및 제2 열전도성 플레이트를 포함하고, 제1 열전도성 플레이트와 제2 열전도성 플레이트를 통해 열 관리 부품에서 유체를 수용하기 위한 유로를 형성함으로써, 배터리 셀의 냉각 또는 가열을 실현할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 열 관리 부품은 상기 압력 배출 영역에 상기 유로가 설치되지 않는다.
압력 배출 영역이 있는 위치에 유로가 설치되지 않으므로, 수집 챔버 내부의 배출물이 압력 배출 영역을 거쳐 더 쉽게 배출될 수 있다.
제2 측면에서, 배터리를 제공하며, 상기 배터리는 복수의 배터리 셀 및 제1 측면의 상자를 포함하며, 상기 복수의 배터리 셀 중의 적어도 하나의 배터리 셀에 압력 배출 기구가 포함되고, 상기 압력 배출 기구는 상기 압력 배출 기구가 설치된 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 내부 압력을 배출한다.
제3 측면에서, 제2 측면의 배터리를 포함하는 전기 장치를 제공한다.
일부 실시예에서, 상기 전기 장치는 차량, 선박 또는 우주 설비이다.
제4 측면에서, 배터리 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은, 복수의 배터리 셀을 제공하는 단계; 상자를 제공하는 단계; 및, 상기 복수의 배터리 셀을 상기 전기 캐비티에 수납하는 단계;를 포함하고, 상기 복수의 배터리 셀 중의 적어도 하나의 배터리 셀에 압력 배출 기구가 포함되고, 상기 압력 배출 기구는 상기 압력 배출 기구가 설치된 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 내부 압력을 배출하며, 상기 상자는, 상기 복수의 배터리 셀을 수납하기 위한, 전기 캐비티; 상기 복수의 배터리 셀의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는, 열 관리 부품; 및, 상기 압력 배출 기구가 작동할 때 상기 압력 배출 기구가 설치된 배터리 셀의 배출물을 수집하기 위한, 수집 챔버;를 포함하고, 상기 열 관리 부품은 상기 전기 캐비티와 상기 수집 챔버를 격리시키고, 상기 열 관리 부품에는 압력 배출 영역이 배치되고, 상기 수집 챔버에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 배출된다.
제5 측면에서, 배터리 제조 장치를 제공하며, 상기 장치는, 복수의 배터리 셀을 제공하기 위한 제1 제공 모듈; 상자를 제공하기 위한 제2 제공 모듈; 및, 상기 복수의 배터리 셀을 상기 전기 캐비티에 수납하기 위한, 설치 모듈;을 포함하고, 상기 복수의 배터리 셀 중의 적어도 하나의 배터리 셀에 압력 배출 기구가 포함되고, 상기 압력 배출 기구는 상기 압력 배출 기구가 설치된 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 내부 압력을 배출하며, 상기 상자는, 상기 복수의 배터리 셀을 수납하기 위한, 전기 캐비티; 상기 복수의 배터리 셀의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는, 열 관리 부품; 및, 상기 압력 배출 기구가 작동할 때 상기 압력 배출 기구가 설치된 배터리 셀의 배출물을 수집하기 위한 수집 챔버;를 포함하고, 상기 열 관리 부품은 상기 전기 캐비티와 상기 수집 챔버를 격리시키고, 상기 열 관리 부품에는 압력 배출 영역이 배치되고, 상기 수집 챔버에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 배출된다.
본 발명의 실시예의 배터리 상자는 배터리 셀을 수납하는 전기 캐비티와 배출물을 수집하는 수집 챔버를 열 관리 부품으로 분리시키므로, 압력 배출 기구가 작동할 때, 배터리 셀의 배출물이 전기 캐비티에 전부 또는 소량으로 진입되는 것이 아니라 수집 챔버에 진입함으로써, 전기 캐비티 중의 전기 연결 부품 간에 단락이 발생하는 것을 방지하여 배터리의 안전성을 향상시킨다. 또한, 배터리 셀이 제어 불능 상태가 된 후에 생성된 배출물이 수집 챔버로 배출된 후, 압력 배출 영역을 거쳐 수집 챔버의 외부로 배출됨으로써, 배출물의 배출 경로를 연장하여 배출물의 온도를 효과적으로 감소시키고, 배터리 배터리의 외부 환경에 대한 배출물의 영향을 줄이며, 배터리의 안전성을 추가로 향상시킨다.
이하, 본 발명의 실시예의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 본 발명의 실시예에 사용되는 첨부도면에 대해 간단히 설명하며, 다음에 설명되는 첨부도면은 본 발명의 일부 실시예를 나타내며, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 창의적인 노동을 거치지 않고서도 첨부도면을 기초로 다른 첨부도면을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의해 개시된 차량의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의해 개시된 배터리의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의해 개시된 배터리 셀 그룹의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의해 개시된 배터리 셀의 분해도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의해 개시된 배터리 셀의 분해도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의해 개시된 배터리 구조도이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 의해 개시된 배터리의 평면도이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 의해 개시된 상자의 A-A’방향의 단면도이다.
도 7c는 도 7b의 위치 B에 대응하는 부분 상세도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 의해 개시된 배터리의 분해도이다.
도 8b는 도 8a의 배터리에 대응하는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의해 개시된 배터리의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의해 개시된 배터리 상자의 구조도이다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 의해 개시된 다른 배터리의 분해도이다.
도 11b는 도 11a의 배터리에 대응하는 평면도이다.
도 11c는 도 11a의 열 관리 부품 및 중공 빔에 대응하는 분해도이다.
도 12a는 본 발명의 일 실시예에 의해 개시된 상자의 도 11b의 A-A’방향의 단면도이다.
도 12b는 도 12a의 위치 C에 대응하는 부분 상세도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의해 개시된 다른 배터리 상자의 구조도이다.
도 14a는 도 8b의 A-A’방향의 단면도이다.
도 14b는 도 14a의 위치 D의 부분 상세도이다.
도 14c는 열 관리 부품 상에서 냉각재 레이아웃의 개략도이다.
도 14d는 냉각재와 열 관리 부품의 분해도이다.
도 15는 도 11a의 위치 E에 대응하는 냉각재 레이아웃의 부분 상세도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 의해 개시된 회피 구조가 회피 챔버인 것을 나타낸 개략도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 의해 개시된 회피 구조가 관통 구멍인 것을 나타낸 개략도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 의해 개시된 배터리 제조 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 의해 개시된 배터리 제조 장치의 개략적인 블록도이다.
첨부도면은 실제 축척으로 그려지지 않았다.
이하, 첨부도면과 실시예를 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예의 상세한 설명과 첨부도면은 본 발명의 원리를 예시적으로 설명하기 위해 사용되지만, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 즉 본 발명은 설명된 실시예에 의해 제한되지 않는다.
본 발명의 설명에서, 달리 명시되지 않는 한, “복수”의 의미는 두개 이상(두개 포함)이며; “상”, “하”, “좌”, “우”, “내”, “외” 등 용어가 나타내는 방향 또는 위치 관계는 본 발명을 설명하고 설명을 간략화하기 위한 것으로, 언급된 장치 또는 소자가 반드시 특정 방향을 가지고 특정 방향으로 구성되고 작동되어야 함을 명시 또는 암시하는 것이 아니므로, 본 발명에 대한 제한으로 이해되어서는 안된다. 또한, “제1”, “제2”, “제3” 등 용어는 설명의 목적으로만 사용되며, 상대적 중요성을 명시 또는 암시하는 것으로 이해되어서는 안된다. “수직”은 엄격한 의미에서의 수직이 아니라 오차 허용 범위 내에 있다. “평행”은 엄격한 의미에서의 평행이 아니라 오차 허용 범위 내에 있다.
이하의 설명에서 나타나는 방향 용어는 모두 도면에서 나타내는 방향으로, 본 발명의 구체적인 구조를 한정하지 않는다. 본 발명의 설명에서, 달리 명확히 규정되고 제한되지 않는 한, “장착”, “상호 연결”, “연결” 이라는 용어는 광의적으로 이해되어야 하며, 예를 들어 고정 연결, 탈착 가능한 연결 또는 일체형 연결일 수도 있으며; 직접적인 연결 또는 중간 매체를 통한 간접적인 연결일 수도 있다. 당업자는 구체적인 상황에 따라 본 발명에서 상기 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에서, 배터리 셀은 1차 전지 또는 2차 전지를 포함할 수 있으며, 예를 들어 리튬 이온 전지, 리튬 황 전지, 나트륨 리튬 이온 전지, 나트륨 이온 전지 또는 마그네슘 이온 전지일 수 있지만, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다. 배터리 셀은 원통형, 편평한 형태, 직육면체 등의 형태일 수 있으며, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다. 배터리 셀은 일반적으로 패키징 방식에 따라 원통형 배터리 셀, 각형 배터리 셀 및 소프트팩 배터리 셀의 3가지 유형으로 구분되며, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다.
본 발명의 실시예에서 언급된 배터리는 더 높은 전압 및 용량을 제공하기 위해 하나 이상의 배터리 셀을 포함하는 단일 물리적 모듈을 의미한다. 예를 들어, 본 발명에서 언급된 배터리는 배터리 팩 등일 수 있다. 배터리는 팩은 일반적으로 하나 이상의 배터리 셀을 패키징하기 위한 상자를 포함한다. 상자는 액체 또는 기타 이물질이 배터리 셀의 충전 또는 방전에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
배터리 셀은 전극 조립체와 전해질을 포함하고, 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 분리막을 포함한다. 배터리 셀은 주로 양극판과 음극판 사이의 금속 이온의 이동에 의존하여 작동한다. 양극판은 양극 집전체와, 양극 집전체의 표면에 코팅된 양극 활물질층을 포함하며, 양극 활물질층이 코팅되지 않은 집전체는 양극 활물질층이 코팅된 집전체의 외부로 돌출되고, 양극 활물질층이 코팅되지 않은 집전체는 양극 탭으로 사용된다. 리튬 이온 배터리를 예로 들면, 양극 집전체의 재료는 알루미늄일 수 있고, 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물, 리튬 철 인산염, 삼원 리튬 또는 리튬 망간산염일 수 있다. 음극판은 음극 집전체와, 음극 집전체의 표면에 코팅된 음극 활물질층을 포함하고, 음극 활물질층이 코팅되지 않은 집전체는 음극 활물질층이 코팅된 집전체로부터 돌출되고, 음극 활물질층이 코팅되지 않은 집전체는 음극 탭으로 사용된다. 음극 집전체의 재료는 구리일 수 있고, 음극 활물질은 탄소 또는 실리콘일 수 있다. 큰 전류가 융단 없이 흐르도록, 양극 탭은 복수개이고 함께 적층되고, 음극 탭도 복수개이고 함께 적층된다. 분리막의 재질은 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE)일 수 있다. 또한, 전극 조립체는 권취형 구조 또는 적층 구조일 수 있으며, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다. 배터리 기술의 발전은 에너지 밀도, 사이클 수명, 방전 용량, 충방전율 및 기타 성능 매개변수와 같은 많은 설계 요소를 동시에 고려해야 하고, 배터리의 안전성도 고려해야 한다.
배터리의 경우, 주요한 안전 위험은 충전 및 방전 과정에서 발생하며, 배터리의 안전 성능을 향상시키기 위해, 일반적으로 배터리 셀에 압력 배출 기구가 설치된다. 압력 배출 기구는 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 미리 설정된 임계값에 도달할 때 작동되어 내부 압력 또는 온도를 배출하는 요소 또는 부품을 의미한다. 상기 미리 설정된 임계값은 설계 요구 사항에 따라 조정될 수 있다. 상기 미리 설정된 임계값은 배터리 셀의 양극판, 음극판, 전해질 및 분리막 중 하나 이상의 재료에 의해 결정될 수 있다. 압력 배출 기구는 압력 민감 또는 온도 민감 요소 또는 부품을 사용할 수 있으며, 즉, 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 미리 설정된 임계값에 도달할 때, 압력 배출 기구가 작동되어 내부 압력 또는 온도가 배출될 수 있는 경로를 형성한다.
본 발명에서 언급된 “작동”은 압력 배출 기구가 배터리 셀의 내부 압력 및 온도가 배출되도록 동작을 발생하는 것을 가리킨다. 압력 배출 기구가 발생하는 동작은 압력 배출 기구의 적어도 일부분 파열, 찢어짐 또는 용융을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 압력 배출 기구가 작동되면, 배터리 셀 내부의 고온 고압 물질인 배출물이 압력 배출 기구에서 외부로 배출된다. 이러한 방식으로 제어 가능한 압력 또는 온도 조건에서 배터리 셀의 압력이 배출됨으로써, 잠재적이고 더 심각한 사고를 피할 수 있다.
본 발명에서 언급된 배터리 셀의 배출물은 전해질, 용해되거나 분할된 음극판, 분리막의 파편, 반응에 의해 생성된 고온 고압 가스, 화염 등이 포함되지만 이에 제한되지 않는다.
배터리 셀 상의 압력 배출 기구는 배터리의 안전성에 중요한 영향을 미친다. 예를 들어, 배터리 셀이 단락되거나 과충전되면 배터리 셀 내부에서 열폭주가 발생하여 압력이나 온도가 갑자기 상승할 수 있다. 이 경우, 압력 배출 기구가 작동되어 내부 압력 및 온도를 외부로 배출하여 배터리 셀이 폭발, 발화하는 것을 방지할 수 있다.
현재의 압력 배출 기구의 설계 방식은 주로 배터리 셀 내부의 고압 및 고온을 배출하는 것이며, 즉 상기 배출물을 배터리 셀 외부로 배출하는 것이다. 그러나, 배터리 셀이 제어 불능 상태가 된 후에 생성되는 화염, 연기 및 가스의 순간 온도가 1000°C에 도달 할 수 있으므로, 현재 배출 방법을 채택하면, 배출물이 배터리 상자의 바닥을 직접 충격하여 상자 하단의 내부식 코팅을 태워 부식시키기 쉽고, 동시에, 고온 핫스팟이 형성되어 가연성 가스와 공기의 혼합물을 쉽게 발화시켜 화재 사고를 일으킬 수 있고, 또한 고온 입자가 배출 경로에 쉽게 축적되어 다른 배터리 셀의 온도를 증가시켜 열폭주를 일으킬 수 있어 안전 위험이 존재한다.
따라서, 본 발명의 실시예의 기술적 해결책에 따르면, 배터리 셀을 수납하는 전기 캐비티와 배출물을 수집하는 수집 챔버를 열 관리 부품으로 분리시키며, 압력 배출 기구가 작동할 때, 배터리 셀의 배출물이 전기 캐비티에 전부 또는 소량으로 진입되는 것이 아니라 수집 챔버에 진입함으로써, 전기 캐비티 중의 전기 연결 부품이 도통되어 단락이 발생하는 것을 방지하고 배터리의 안전성을 향상시킨다. 동시에, 배터리 셀이 제어 불능 상태가 된 후에 생성된 배출물이 수집 챔버로 배출된 후, 압력 배출 영역을 거쳐 배터리 외부로 배출됨으로써, 배출물의 배출 경로를 연장하여 배출물의 온도를 효과적으로 낮추고, 배터리의 외부 환경에 대한 배출물의 영향을 줄이며, 배터리의 안전성을 추가로 향상시킨다.
열 관리 부품은 전기 캐비티와 수집 챔버를 분리시키며, 전기 캐비티와 수집 챔버는 열 관리 부품의 양측에 설치된다. 상기 열 관리 부품은 복수의 배터리 셀의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용한다. 상기 유체는 액체 또는 기체일 수 있고, 온도 조절은 복수의 배터리 셀을 가열 또는 냉각하는 것을 의미한다. 배터리 셀을 냉각하거나 온도를 낮추는 경우, 상기 열 관리 부품은 복수의 배터리 셀의 온도를 낮추기 위한 냉각 유체를 수용한다. 또한, 열 관리 부품은 복수의 배터리 셀을 가열하여 온도를 높일 수 있으며, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다. 대안적으로, 상기 유체는 보다 나은 온도 조절 효과를 달성하기 위해 순환될 수 있다. 대안적으로, 유체는 물, 물과 에틸렌 글리콜의 혼합물 또는 공기 등일 수 있다.
본 발명에서 언급된 전기 캐비티는 복수의 배터리 셀과 버스 부품을 수납할 수 있다. 전기 캐비티는 밀폐되거나 밀폐되지 않을 수 있다. 전기 캐비티는 배터리 셀 및 버스 부품을 위한 설치 공간을 제공한다. 일부 실시예에서, 전기 캐비티에는 배터리 셀을 고정하기 위한 구조가 제공될 수 있다. 전기 캐비티의 형태는 수납되는 배터리 셀과 버스 부품의 개수 및 형태에 따라 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 전기 캐비티는 6개의 벽을 갖는 사각형일 수 있다. 본 발명에서 언급된 버스 부품은 병렬 연결 또는 직렬 연결 또는 혼합 연결과 같은 복수의 배터리 셀 간의 전기적 연결을 실현하기 위해 사용될 수 있다. 버스 부품은 배터리 셀의 전극 단자를 연결하여 배터리 셀 간의 전기적 연결을 실현할 수 있다. 일부 실시예에서, 버스 부품은 용접에 의해 배터리 셀의 전극 단자에 고정될 수 있다.
본 발명에서 언급된 수집 챔버는 배출물을 수집하기 위해 사용되며, 밀폐되거나 밀폐되지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 수집 챔버 내부에는 공기 또는 기타 가스가 포함될 수 있다. 대안적으로, 상기 수집 챔버 내부에는 냉각 매체와 같은 액체가 포함될 수도 있고, 수집 챔버로 유입되는 배출물을 추가로 냉각시키기 위해 액체를 수용하기 위한 구성요소가 제공될 수도 있다. 또한, 대안적으로, 수집 챔버 내부의 기체 또는 액체는 순환된다.
본 발명의 실시예에서 설명된 기술적 해결책은 휴대폰, 휴대용 기기, 노트북 컴퓨터, 배터리 자동차, 전기 장난감, 전동 공구, 전기 자동차, 선박, 우주 설비 등과 같은 배터리가 사용되는 다양한 장치에 적용될 수 있으며, 우주 설비에는 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주선 등이 포함될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 설명된 기술적 해결책은 상기 장치에 적용될 뿐만 아니라, 배터리가 사용되는 다른 모든 장치에 적용될 수 있으며, 간결함을 위해 하기 실시예는 전기 자동차를 예를 들어 설명한다.
예를 들어, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량(1)의 구조도이며, 차량(1)은 연료 차량, 휘발유 차량 또는 신에너지 차량일 수 있으며, 신에너지 차량은 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장형 전기 자동차 등일 수 있다. 차량(1)의 내부에는 모터(40), 컨트롤러(30) 및 배터리(10)가 설치될 수 있고, 컨트롤러(30)는 배터리(10)를 제어하여 모터(40)에 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 차량(1)의 하부 또는 차량의 전방 또는 후방에 배터리(10)가 설치될 수 있다. 배터리(10)는 차량(1)의 전원 공급을 위해 사용될 수 있고, 예를 들어, 배터리(10)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 수 있으며, 또한, 차량(1)의 회로 시스템으로 사용되어 차량(1)의 시동, 네비게이션 및 운행 시 작동 전원 수요를 만족할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 배터리(10)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 뿐만 아니라, 차량(1)의 구동 전원으로서, 연료 자동차 또는 천연가스 차량에서 연료 또는 천연가스를 전부 또는 부분적으로 대체하여 차량(1)에 구동력을 제공할 수 있다.
다양한 전력 요구사항을 충족시키기 위해, 본 발명의 배터리 배터리는 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있고, 상기 복수의 배터리 셀은 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결로 연결될 수 있고, 혼합 연결은 직렬 및 병렬 연결을 혼합하여 연결하는 것을 의미한다. 배터리는 배터리 팩이라고도 한다. 대안적으로, 복수의 배터리 셀을 먼저 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결하여 배터리 모듈을 형성한 후, 복수의 배터리 모듈을 직렬 또는 병렬로 연결하거나 혼합 연결하여 배터리를 구성할 수 있다. 즉, 복수의 배터리 셀은 직접 배터리를 구성할 수 있고, 먼저 배터리 모듈을 구성한 후, 배터리 모듈에 의해 다시 배터리를 구성할 수도 있다.
예를 들어, 도 2는 본 발명 일 실시예에 따른 배터리(10)의 구조도이며, 배터리(10)는 복수의 배터리 셀(20)을 포함할 수 있다. 배터리(10)는 상자를 더 포함할 수 있고, 상자 내부는 중공 구조이고, 복수의 배터리 셀(20)은 상자 내부에 수납된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상자는 제1 부분(111) 및 제2 부분(112) 등의 두개 부분을 포함할 수 있고, 제1 부분(111)과 제2 부분(112)은 맞물려 결합된다. 제1 부분(111)과 제2 부분(112)의 형태는 배터리 셀(20)의 조합 형태에 따라 결정될 수 있고, 제1 부분(111)과 제2 부분(112)은 모두 하나의 개구를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(111)과 제2 부분(112)은 모두 중공 직육면체이고, 각각 하나의 표면만 개구를 가질 수 있으며, 제1 부분(111)의 개구와 제2 부분(112)의 개구는 마주보게 설치되고, 제1 부분(111)과 제2 부분(112)은 서로 맞물려 결합되어 밀폐된 챔버를 갖는 상자를 형성할 수 있다. 복수의 배터리 셀(20)은 병렬 또는 직렬 또는 혼합 연결되어 제1 부분(111)과 제2 부분(112)이 맞물려 형성된 상자 내부에 수납될 수 있다.
대안적으로, 배터리(10)는 다른 구조일 수도 있으며, 여기서는 더 이상 일일이 설명하지 않는다. 예를 들어, 상기 배터리(10)는 병렬 연결 또는 직렬 연결 또는 혼합 연결과 같은 복수의 배터리 셀 간의 전기적 연결을 실현하기 위한 버스 부품을 포함할 수 있다. 구체적으로, 버스 부품은 배터리 셀의 전극 단자를 연결하여 배터리 셀 간의 전기적 연결을 실현할 수 있다. 또한, 버스 부품은 용접에 의해 배터리 셀의 전극 단자에 고정될 수 있다. 복수의 배터리 셀의 전기 에너지는 전도성 기구를 통해 상자 본체를 관통하여 더 인출될 수 있다.
다양한 전력 요구사항에 따라 배터리 셀의 수를 임의의 값으로 설정할 수 있다. 복수의 배터리 셀을 직렬, 병렬 또는 혼합 연결하여 더 큰 용량이나 전력을 얻을 수 있다. 각 배터리(10)에 포함되는 배터리 셀의 수가 많을 수 있으므로, 설치를 용이하게 하기 위해, 배터리 셀을 그룹 별로 설치하고, 각 그룹의 배터리 셀로 배터리 모듈(200)을 구성할 수 있다. 배터리 모듈(200)에 포함되는 배터리 셀의 수는 제한되지 않으며, 수요에 따라 설치될 수 있다. 예를 들어, 도 3은 배터리 모듈의 일 예이다. 배터리는 복수의 배터리 모듈을 포함할 수 있고, 이러한 배터리 모듈은 직렬, 병렬 또는 혼합 연결될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배터리 셀(20)의 구조도이며, 배터리 셀(20)은 하나 이상의 전극 조립체(22), 하우징(211) 및 커버 플레이트(212)를 포함한다. 하우징(211)과 커버 플레이트(212)는 케이싱(21)을 형성한다. 하우징(211)의 벽과 커버 플레이트(212)는 모두 배터리 셀(20)의 벽이라고 한다. 상기 배터리 셀(20)은 두개의 전극 단자(214)를 더 포함할 수 있고, 두개의 전극 단자(214)는 커버 플레이트(212)에 설치될 수 있다. 커버 플레이트(212)는 일반적으로 플레이트 형태이고, 두개의 전극 단자(214)는 커버 플레이트(212)의 플레이트 표면에 고정되고, 두개의 전극 단자(214)는 각각 양극 단자(214a) 및 음극 단자(214b)이다. 각각의 전극 단자(214)에는 커버 플레이트(212)와 전극 조립체(22) 사이에 위치하는 하나의 대응되는 연결 부재(23)가 각각 설치되어 전극 조립체(22)와 전극 단자(214) 간의 전기적 연결을 실현한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 각 전극 조립체(22)는 제1 탭(221a) 및 제2 탭(222a)을 갖는다. 제1 탭(221a)과 제2 탭(222a)의 극성은 반대이다. 하나 이상의 전극 조립체(22)의 제1 탭(221a)은 하나의 연결 부재(23)를 통해 하나의 전극 단자에 연결되고, 하나 이상의 전극 조립체(22)의 제2 탭(222a)은 다른 하나의 연결 부재(23)를 통해 다른 하나의 전극 단자에 연결된다. 상기 배터리 셀(20)에서, 실제 사용 요구사항에 따라, 전극 조립체(22)는 하나 이상이 설치될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(20) 내부에는 4개의 독립적인 전극 조립체(22)가 설치된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력 배출 기구(213)가 포함되는 배터리 셀(20)의 구조도이다. 도 5의 하우징(211), 커버 플레이트(212), 전극 조립체(22) 및 연결 부재(23)는 도 4의 하우징(211), 커버 플레이트(212), 전극 조립체(22) 및 연결 부재(23)와 동일하며, 간결함을 위해, 여기서는 설명을 생략한다.
도 5에 도시된 배터리 셀에는 압력 배출 기구(213)가 더 설치될 수 있다. 도 5에서, 압력 배출 기구(213)는 도 5의 벽(21a)과 같은 배터리 셀(20)의 바닥 벽에 설치되고, 상기 압력 배출 기구(213)는 벽(21a)의 일부분이거나 벽(21a)과 별도로 되는 구조일 수 있으며, 용접 등의 방식으로 벽(21a)에 고정될 수 있다. 압력 배출 기구(213)가 벽(21a)의 일부분인 경우, 압력 배출 기구(213)는 예를 들어 벽(21a)에 노치를 설치하는 방식으로 형성될 수 있고, 상기 노치에 해당하는 벽(21a)의 두께는 압력 배출 기구(213)에서 노치를 제외한 다른 영역의 두께보다 얇다. 노치 위치는 압력 배출 기구(213)에서 가장 약한 위치이다. 배터리 셀(20)에 의해 생성된 기체가 너무 많아 하우징(211) 내부 압력이 상승하여 임계값에 도달하거나 또는 배터리 셀(20) 내부 반응에 의해 생성된 열량에 의해 배터리 셀(20) 내부 온도가 상승하여 임계값에 도달한 경우, 압력 배출 기구(213)는 노치 위치에서 하우징(211) 내부와 외부가 연통되도록 파열되고, 기체 압력과 온도는 압력 배출 기구(213)의 균열을 통해 외부로 배출되어 배터리 셀(20)이 폭발하는 것을 방지한다.
도 5는 압력 배출 기구(213)가 배터리 셀(20)의 바닥 벽에 위치한 경우를 예를 들어 설명하지만, 본 발명의 실시예에서 압력 배출 기구(213)는 하우징(211)의 측벽에 위치하거나 또는 커버 플레이트(212)에 위치하거나 또는 하우징(211)의 두개의 벽이 교차하는 위치에 위치할 수 있으며, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다.
압력 배출 기구(213)는 다양한 가능한 압력 배출 구조일 수 있으며, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다. 예를 들어, 압력 배출 기구(213)는 온도 민감 압력 배출 기구일 수 있고, 온도 민감 압력 배출 기구는 압력 배출 기구(213)가 설치된 배터리 셀(20)의 내부 온도가 임계값에 도달할 때 용융될 수 있도록 구성되며; 및/또는, 압력 배출 기구(213)는 압력 민감 압력 배출 기구일 수 있고, 압력 민감 압력 배출 기구는 압력 배출 기구(213)가 설치된 배터리 셀(20)의 내부 기압이 임계값에 도달할 때 파열되도록 구성된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 배터리의 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상자(11)는 전기 캐비티(11a), 수집 챔버(11b) 및 열 관리 부품(13)을 포함할 수 있다.
현재 배터리 셀이 제어 불능 상태가 된 후의 배출을 위한 설계 방안에서, 배출물은 일반적으로 수집 챔버를 거친 후 배터리 외부로 배출되고, 배출물의 온도가 너무 높아 수집 챔버가 크게 손상될 수 있으며, 고온 배출물이 누적되면 열폭주가 발생하기 쉽고, 수집 챔버를 거쳐 배터리 외부로 배출된 배출물이 외부 환경에 대해 크게 영향을 미친다. 본 발명의 실시예는 이러한 문제에 대비하여 배터리 상자를 개시하며, 배터리 셀을 수납하는 전기 캐비티와 배출물을 수집하는 수집 챔버를 열 관리 부품으로 분리시키며, 압력 배출 기구가 작동할 때, 배터리 셀의 배출물이 전기 캐비티에 전부 또는 소량으로 진입되는 것이 아니라 수집 챔버에 진입함으로써, 전기 캐비티 중의 전기 연결 부품이 도통되어 단락이 발생하는 것을 방지하고 배터리의 안전성을 향상시킨다. 동시에, 배터리 셀이 제어 불능 상태가 된 후에 생성된 배출물이 수집 챔버로 배출된 후, 압력 배출 영역을 거치고 배터리의 외부로 배출됨으로써, 배출물의 배출 경로를 연장하여 배출물의 온도를 효과적으로 낮추고, 배터리의 외부 환경에 대한 배출물의 영향을 줄이며, 배터리의 안전성을 추가로 향상시킨다.
전기 캐비티(11a)는 복수의 배터리 셀(20)을 수납하기 위해 사용되고, 상기 복수의 배터리 셀(20) 중의 적어도 하나의 배터리 셀(20)에 압력 배출 기구(213)가 포함되고, 상기 압력 배출 기구(213)는 상기 압력 배출 기구(213)가 설치된 배터리 셀(20)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 내부 압력을 배출하며; 열 관리 부품(13)은 상기 복수의 배터리 셀(20)의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하며; 수집 챔버(11b)는 상기 압력 배출 기구(213)가 작동할 때 상기 압력 배출 기구(213)가 설치된 배터리 셀(20)의 배출물을 수집하며; 상기 열 관리 부품(13)은 상기 전기 캐비티(11a)와 상기 수집 챔버(11b)를 격리시키고, 상기 열 관리 부품(13)에는 압력 배출 영역(213)이 배치되고, 상기 수집 챔버(11b)에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 배출된다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서 전기 캐비티(11a)는 복수의 배터리 셀(20)의 전기적 연결을 실현하기 위한 버스 부품(12)을 수납할 수 있다. 버스 부품(12)은 배터리 셀(20)의 전극 단자(214)를 연결하여 배터리 셀(20) 간의 전기적 연결을 실현할 수 있다.
설명의 편의를 위해, 다음의 압력 배출 기구(213)에 관한 설명에서 언급된 배터리 셀(20)은 압력 배출 기구(213)가 설치된 배터리 셀(20)을 의미한다. 예를 들어, 배터리 셀(20)은 도 5의 배터리 셀(20)일 수 있다.
배터리 셀(20)을 냉각하는 경우, 본 발명의 실시예의 열 관리 부품(13)은 복수의 배터리 셀(20)의 온도를 조절하기 위한 냉각 매체를 수용할 수 있으며, 이 경우, 열 관리 부품(13)은 냉각 부품, 냉각 시스템 또는 냉각 플레이트 등으로 불리울 수 있다. 또한, 열 관리 부품(13)은 가열하기 위해 사용될 수도 있으며, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다. 대안적으로, 상기 유체는 보다 나은 온도 조절 효과를 달성하기 위해 순환될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 실시예의 열 관리 부품(13)은 상기 압력 배출 영역에 상기 유로가 설치되지 않는다.
압력 배출 영역에 해당하는 위치에 유로가 설치되지 않으므로, 수집 챔버(11b) 내부의 배출물이 압력 배출 영역을 통해 수집 챔버(11b)로 더 쉽게 배출될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 열 관리 부품(13)은 전기 캐비티(11a)와 수집 챔버(11b)를 분리시킨다. 여기에서 “격리”는 분리를 의미하며, 밀폐되지 않을 수 있다. 즉, 복수의 배터리 셀(20)이 수납된 전기 캐비티(11a)와 배출물이 수집되는 수집 챔버(11b)는 분리된다. 따라서, 압력 배출 기구(213)가 작동할 때, 배터리 셀(20)의 배출물이 전기 캐비티(11a)에 진입되거나 소량 진입되는 것이 아니라 수집 챔버(11b)에 진입됨으로써, 전기 캐비티(11a)의 전기적 연결에 영향을 미치지 않고, 배터리의 안전성을 향상시킬 수 있다.
대안적으로, 본 발명의 일 실시예에서, 열 관리 부품(13)은 전기 캐비티(11a) 및 수집 챔버(11b)에 의해 공유되는 벽을 갖는다. 도 6에 도시된 바와 같이, 열 관리 부품(13)은 동시에 전기 캐비티(11a)의 하나의 벽 및 수집 챔버(11b)의 하나의 벽이 될 수 있다. 즉, 열 관리 부품(13)(또는 일부분)은 직접 전기 캐비티(11a)와 수집 챔버에 의해 공유되는 벽으로 사용될 수 있으며, 이 경우, 배터리 셀(20)의 배출물은 열 관리 부품(13)을 거쳐 수집 챔버(11b)에 진입될 수 있고, 동시에, 열 관리 부품(13)이 존재하기 때문에, 상기 배출물과 전기 캐비티(11a)를 가능한 격리시킴으로써 배출물의 위험성을 줄이고 배터리의 안전성을 향상시킨다.
일 실시예에서, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 열 관리 부품(13)은 제1 열전도성 플레이트 및 제2 열전도성 플레이트를 포함할 수 있다. 도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 배터리의 평면도이고, 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 상자의 A-A’방향의 단면도이고, 도 7c는 도 7b에 해당하는 부분 상세도이다.
도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 열 관리 부품(13)은 복수의 배터리 셀(20)에 부착되는 제1 열전도성 플레이트(131); 제1 열전도성 플레이트(131)의 배터리 셀(20)과 멀리 떨어진 일측에 배치되는 제2 열전도성 플레이트(132); 및, 제1 열전도성 플레이트(131)와 제2 열전도성 플레이트(132) 사이에 유체가 흐르도록 형성된 유로(133)를 포함할 수 있다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서 제1 열전도성 플레이트(131)는 배터리 셀(20)에 직접 부착되지 않을 수 있고, 복수의 배터리 셀(20) 사이에 단열 패드 등이 설치될 수 있으며, 본 발명은 이를 제한하지 않는다.
도 7c에 도시된 바와 같이, 제1 열전도성 플레이트(131)와 제2 열전도성 플레이트(132)는 유체를 수용하기 위한 유로(133)를 형성할 수 있다. 제1 열전도성 플레이트(131)는 제2 열전도성 플레이트(132)의 전기 캐비티(11b)에 인접한 일측에 위치하고, 벽(21a)에 부착된다.
대안적으로, 제1 열전도성 플레이트(131)와 제2 열전도성 플레이트(132)의 재질은 금속일 수 있다. 예를 들어, 알루미늄이나 강철일 수 있다.
전술한 내용은 열 관리 부품(13)의 실시예를 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 실시예는 이에 제한되지 않는다.
현재의 배터리 배출물의 배출 방안에서, 배출물은 수집 챔버(11b)에 진입한 후 배터리(10)의 외부로 직접 배출되는데, 이 경우, 배출물 온도가 매우 높기 때문에 배터리 상자(11)의 하단을 파손시킬 수 있고, 고온 배출물이 누적되면 열폭주가 발생하기 쉬우며, 고온 배출물이 배터리(10)에 배출되면 배터리(10)의 외부 환경을 크게 위협한다.
따라서, 본 발명의 실시예의 열 관리 부품(13)에 설치된 압력 배출 영역에 의해, 수집 챔버(11b) 내부에 수집된 배출물은 압력 배출 영역을 거친 후 다시 수집 챔버(11b)의 외부로 배출될 수 있다.
열 관리 부품(13)에 압력 배출 영역을 배치하는 방식을 통해 수집 챔버(11b) 내부에 수집된 배출물의 배출 경로를 연장하고, 배출물의 온도를 추가로 낮춤으로써, 외부 환경에 대한 고온 배출물의 영향을 줄이고, 배터리의 안전성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 실시예의 압력 배출 영역은 압력 배출 기구(213)와 엇갈리게 배치될 수 있다.
압력 배출 영역과 압력 배출 기구(213)를 엇갈리게 배치하면, 배출 경로를 연장하고, 배출물의 온도를 추가로 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 엇갈리게 배치한다는 것은, 양자의 위치가 대응되는 것이 아니라 서로 어긋나는 것을 의미한다.
대안적으로, 상기 압력 배출 영역은 압력 배출 구멍일 수 있고, 상기 수집 챔버(11b)에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 구멍을 거쳐 배출되며, 또는, 상기 압력 배출 영역은 취약 영역이고, 상기 수집 챔버(11b)에 수집된 상기 배출물은 상기 취약 영역을 파괴하여 배출된다.
예를 들어, 압력 배출 영역이 압력 배출 구멍인 경우, 수집 챔버(11b) 내부의 배출물은 직접 압력 배출 구멍을 통해 배출되고, 특정 배출 경로에 진입한 후 배터리 상자(11)로부터 배출된다. 압력 배출 영역이 취약 영역인 경우, 예를 들어, 취약 영역은 열 관리 부품(13) 상에서 얇게 처리하여 형성될 수 있으며, 또는, 취약 영역이 위치하는 영역에 열 관리 부품(13) 상의 다른 영역과 서로 다른 재료, 예를 들어 용융점이 더 낮은 재료를 사용함으로써, 수집 챔버(11b) 내부의 배출물의 온도 또는 압력이 특정 임계값에 도달할 때, 취약 영역을 뚫고 특정 배출 경로에 진입하여 배터리 상자(11)로부터 배출될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 압력 배출 구멍과 취약 영역은 단지 예시이고, 압력 배출 영역의 가능한 구현 방식에 대한 설명일 뿐이며, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
일 실시예에서, 본 발명의 실시예의 전기 캐비티(11a)는 상기 상자 내부와 외부 압력의 평형을 유지하기 위한 제1 압력 평형 기구를 포함하고, 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거친 후에 제1 압력 평형 기구를 통해 상기 상자 외부로 배출된다. 수집 챔버(11b) 내부의 배출물은 압력 배출 영역을 거친 후, 특정 배출 경로에 진입하여 제1 압력 평형 기구를 통해 상자(11)의 외부로 배출될 수 있다.
제1 압력 평형 기구를 설치함으로써, 배출물이 전기 캐비티로부터 제때에 배출되어 다른 배터리 셀에 대한 배출물의 영향을 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 압력 평형 기구는 상자(11)가 압력 평형 기구의 개폐를 통해 압력 평형 기구 양측의 압력의 평형을 유지할 수 있는 것을 의미한다. 상기 제1 압력 평형 기구는 단일 방향으로 개폐될 수 있으며, 이 경우, 제1 압력 평형 기구는 배터리 상자(11) 내부의 압력을 배터리 상자(11)의 외부로 배출하며, 또는, 상기 제1 압력 평형 기구는 이중 방향으로 개폐되어 배터리 상자(11) 내부와 외부의 압력의 평형을 유지할 수 있으며, 본 발명은 이를 제한하지 않는다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서 제1 압력 평형 기구는 하나 이상 설치될 수 있으며, 구체적인 개수는 실제 상황에 따라 결정될 수 있고, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서, 제1 압력 평형 기구는 압력 배출 밸브일 수 있으며, 또는 상자(11) 내부와 외부 압력의 평형을 유지할 수 있는 다른 평형 기구일 수 있으며, 또는, 본 발명의 실시예에서 제1 압력 평형 기구는 관통 구멍일 수 있다.
수집 챔버(11b) 내부의 배출물은 압력 배출 영역과 제1 압력 평형 기구를 거쳐 상자(11)의 외부로 배출되므로, 연장 배출물의 배출 경로를 연장하고, 배출물의 온도를 추가로 낮추며, 배터리 상자(11) 및 외부 환경에 대한 고온 배출물의 영향을 줄이고, 배터리의 안전성을 향상시킨다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서, 수집 챔버(11b) 내부의 배출물은 압력 배출 영역을 거친 후, 특정 배출 경로에 진입하고, 제1 압력 평형 구조를 통해 배터리 상자(11)의 외부로 배출되며, 상기 특정 배출 경로는 배터리 셀을 수납하기 위한 챔버와 서로 분리되는 독립 챔버를 포함할 수 있으며, 또는, 압력 배출 영역을 거쳐 중공 빔 내부에 진입할 수 있다.
이하, 이 두가지 구현 방식에 대해 설명한다.
첫번째 구현 방식에서, 본 발명의 실시예의 전기 캐비티(11a)는 제1 서브 캐비티(111a) 및 제2 서브 캐비티(112a)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 서브 캐비티(111a)는 복수의 배터리 셀(20)을 수납하고, 상기 제2 서브 캐비티(112a)는 상기 제1 서브 캐비티(111a)와 인접하여 설치되며; 제2 서브 캐비티(112a)의 외벽에는 제1 압력 평형 기구(15)가 설치되고, 수집 챔버(11b)에 수집된 배출물은 압력 배출 영역을 거쳐 제2 서브 캐비티(112a)에 진입하고, 제1 압력 평형 기구(15)를 통해 상자(11) 외부로 배출된다.
도 8a 내지 도 8b를 참조하면, 도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 배터리의 분해도이고, 도 8b는 도 8a의 배터리에 대응하는 평면도이다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 전기 캐비티(11a)는 제1 서브 캐비티(111a) 및 제2 서브 캐비티(112a)를 포함할 수 있고, 제1 서브 캐비티(111a)는 복수의 배터리 셀(20)을 수납하고, 상기 제1 서브 캐비티(111a)와 제2 서브 캐비티(112a)는 서로 격리된 공간으로서, 제2 서브 캐비티(11b)에 진입된 배출물이 배터리 셀(20)이 수납된 제1 서브 캐비티(111a)로 진입하는 것을 방지하여 배터리의 안전 성능을 확보할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제2 서브 캐비티(112a)가 하나인 경우를 예를 들어 설명하였지만, 그 구체적인 개수 및 위치는 실제 상황에 따라 설치될 수 있고, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않으며, 또한, 본 발명의 실시예에서, 제1 서브 캐비티(111a)는 전기 캐비티(11a)의 중공 빔(113a)에 의해 4개 부분으로 분할되는 것을 예시적으로 나타냈지만, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다.
수집 챔버(11b)의 배출물이 제2 서브 캐비티(112a)에 원활하게 진입할 수 있도록, 열 관리 부품(13)에 압력 배출 구멍(14) 또는 얇게 처리된 취약 영역이 설치될 수 있으며, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다.
대안적으로, 상기 압력 배출 구멍(14)은 열 관리 부품(13) 상의 제2 서브 캐비티(112a)에 해당하는 영역에 설치되므로, 수집 챔버(11b) 내부의 배출물이 압력 배출 구멍(14)을 통해 제2 서브 캐비티(112a)에 진입할 수 있다.
또한, 제2 서브 캐비티(112a)에 진입된 배출물이 상자(11)의 외부로 배출될 수 있도록, 제2 서브 캐비티(112a)의 외벽에 제1 압력 평형 기구(15)가 설치될 수 있으며, 수집 챔버(11b)에 수집된 배출물은 압력 배출 구멍(14)을 거친 후, 제2 서브 캐비티(112a)에 진입하고, 제2 서브 캐비티(112a)의 압력 또는 온도가 특정 임계값에 도달한 경우, 제2 서브 캐비티(112a) 외벽에 설치된 제1 압력 평형 기구(15)를 통해 배터리 상자의 외부로 배출될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 전기 캐비티(11a)에 배출물의 완충 영역으로 사용되는 제2 서브 캐비티(112a)를 설치함으로써, 배출물과 복수의 배터리 셀을 격리시키고, 제1 서브 캐비티(111a)의 배터리 셀에 대한 배출물의 영향을 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상자(11)는 도 8a에 도시된 상부 커버(114)와 같은 상부 커버를 더 포함할 수 있으며, 상기 상부 커버(114)는 도 2의 제1 부분(111)에 해당하고, 전기 캐비티(11a) 및 수집 챔버(11b)는 전체적으로 도 2의 제2 부분(112)에 해당하며, 또는, 대안적으로, 상부 커버(114)는 도 2의 제1 부분(111)의 상부 표면에만 해당하고, 제1 부분(111)의 주변 부분과 제2 부분(112)으로 구성된 부분이 전기 캐비티(11a)와 수집 챔버(11b)로 구성된 전체에 해당할 수 있으며, 구체적으로 실제 상황에 따라 결정될 수 있고, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다.
배터리 셀에 열폭주가 발생하는 경우, 배터리 셀(20)은 일반적으로 대응하는 압력 배출 기구(213)를 통해 내부의 압력 및 온도를 배출할 수 있지만, 일부 특정 시나리오에서, 배터리 셀(20)에 열폭주가 발생한 경우, 배터리 셀(20) 내부의 압력이 압력 배출 기구(213)로 배출되는 것이 아니라, 하우징(211)의 다른 위치에서 배출되어 전기 캐비티(11a) 내부로 배출되어 전기 캐비티(11a)의 내부 압력 및 온도가 상승하는데, 기체가 배터리(10)의 외부로 제때에 배출되지 못하면, 배터리(10) 내부 압력이 증가하여 배터리(10)의 기계적 부품이 손상될 수 있으며; 또는, 배터리(10)의 고도가 변하는 등의 시나리오에서, 배터리(10)의 내부와 외부 압력이 변하면, 전기 캐비티(11a) 내부와 외부 압력의 평형이 빨리 회복되지 못할 수 있다.
상기 문제에 대비하여, 본 발명의 실시예는 제1 서브 캐비티(111a)와 제2 서브 캐비티(112a)에 의해 공유되는 벽에 제1 서브 캐비티(111a)와 제2 서브 캐비티(112a) 간의 압력의 평형을 유지하기 위한 제2 압력 평형 기구(16)를 설치할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 제2 압력 평형 기구가 설치된 배터리의 평면도이다. 도 9는 상자(11)에 하나의 제2 서브 캐비티(112a)가 설치되는 경우에 해당하는 개략도일 수 있다.
상기 내용은 제2 압력 평형 기구의 배치 방식을 예시적으로 설명할 뿐이며, 본 발명의 실시예는 이에 제한되지 않는다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제1 서브 캐비티(111a)와 제2 서브 캐비티(112a)에 의해 공유되는 벽에 하나의 제2 압력 평형 기구(16)가 설치될 수 있다.
배터리 셀(20)에 의해 생성된 배출물이 압력 배출 기구(213)를 통해 배출되지 않고, 하우징(211)의 다른 위치를 통해 배출될 때, 제1 서브 캐비티(111a) 내부의 압력 및 온도가 특정 임계값에 도달한 후, 제1 서브 캐비티(111a) 내부의 배출물은 제2 압력 평형 기구(16)를 통해 제2 서브 캐비티(112a) 내부에 배출될 수 있고, 제2 서브 캐비티(112a) 내부의 압력 또는 온도가 특정 임계값에 도달한 후, 배출물은 제1 압력 평형 기구(15)를 통해 배출될 수 있다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서, 제2 압력 평형 기구(16)는 단일 방향으로 개폐되고, 제2 압력 평형 기구(16)는 제1 서브 캐비티(111a) 내부의 압력 또는 온도가 특정 임계값에 도달할 때 제2 서브 캐비티에 내부 압력을 배출한다.
일 실시예에서, 본 발명의 실시예의 제1 서브 캐비티(111a)와 제2 서브 캐비티(112a)는 제2 압력 평형 기구(16)를 통해서만 연통될 수 있다.
제1 서브 캐비티(111a)와 제2 서브 캐비티(112a)가 제2 압력 평형 기구(16)를 통해서만 연통될 수 있도록 설치함으로써, 배터리 셀(20)에 열폭주가 발생할 때, 제2 서브 캐비티(112a)의 배출물이 다른 경로를 통해 제1 서브 캐비티(111a)에 진입하지 않으며, 제1 서브 캐비티(111a) 중의 열폭주가 발생하지 않은 배터리 셀(20)에 대한 고온 배출물의 영향을 방지할 수 있다.
상기 내용은 배터리 셀(20)에 열폭주가 발생하여 압력을 배출하는 경우를 예를 들지만, 본 발명의 실시예는 배터리(10)의 외부 환경에 변화가 발생하여 초래되는 내부와 외부 압력이 평형을 유지하지 못하는 경우에도 적용될 수 있으며, 본 발명은 이를 제한하지 않는다.
본 발명의 실시예는 배터리 셀(20)이 수납된 제1 서브 캐비티(111a)에 제2 압력 평형 기구(16)를 설치함으로써, 배터리 셀(20)이 제어 불능 상태가 될 때, 압력 배출 기구(213)을 거쳐 배출되지 않은 배출물이 제2 압력 평형 기구(16)를 통해 제2 서브 캐비티(112a)로 원활하게 배출되고, 제1 압력 평형 기구(15)를 통해 배터리(10)의 외부로 배출될 수 있도록 하며, 한편으로는, 전기 캐비티(11a)의 내부 압력이 제때에 배출되도록 보증하여 배터리(10)의 내부 온도 또는 압력이 너무 높아 초래되는 재해 문제의 발생을 방지하고, 다른 한편으로는, 배출물의 배출 경로를 연장하고, 배출물의 온도를 낮추고, 외부 환경에 대한 배출물의 영향을 줄이며, 배터리의 안전성을 추가로 향상시킨다.
하나의 구현 방식으로서, 본 발명의 실시예에서, 상기 제1 서브 캐비티(111a)는 상기 제2 서브 캐비티(112a)와 공유하는 벽을 제외한 다른 나머지 벽에 제3 압력 평형 기구가 설치되고, 상기 제3 압력 평형 기구는 상기 제1 서브 캐비티(111a) 내부의 압력 또는 온도가 특정 임계값에 도달할 때 상기 상자(11)의 외부에 내부 압력을 배출한다.
제1 서브 캐비티(111a)와 제2 서브 캐비티(112a)에 의해 공유되는 벽을 제외한 다른 벽에 제3 압력 평형 기구를 설치함으로써, 제1 서브 캐비티(111a) 내부의 배터리 셀(20)에 열폭주가 발생할 때 생성된 내부 압력 및 온도가 제3 압력 평형 기구를 통해 제때에 배출되어 제1 서브 캐비티(111a)와 제2 서브 캐비티(112a) 내부와 외부의 기압이 평형을 유지할 수 있다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서, 전기 캐비티(11a)에는 중공 빔(113a)이 설치될 수 있고, 상기 제2 서브 캐비티(112a)의 제1 벽은 상기 중공 빔의 적어도 일부분에 의해 형성되고, 상기 제1 벽에는 제4 압력 평형 기구가 설치되고, 상기 수집 챔버에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 상기 중공 빔 내부에 진입한 후, 다시 상기 제4 압력 평형 기구를 거쳐 상기 제2 서브 캐비티로 진입하고, 다시 상기 제1 압력 평형 기구를 거쳐 상기 상자 외부로 배출된다.
구체적으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 중공 빔(113a)과 제2 서브 캐비티(112a)에 의해 공유되는 제1 벽(20a)에 제4 압력 평형 기구(17)가 설치되고, 압력 배출 구멍(14)을 통해 중공 빔(113a)에 진입한 배출물은 제4 압력 평형 기구(17)를 거쳐 제2 서브 캐비티(112a)에 진입할 수 있으며, 제2 서브 캐비티(112a)의 내부 압력 및 온도가 특정 임계값에 도달할 때, 제1 압력 평형 기구(15)를 통해 배터리 상자(11)의 외부로 배출됨으로써, 배터리 내부와 외부의 기압이 평형을 유지할 수 있다.
대안적으로, 상기 중공 빔(113a)은 후술되는 중공 빔(113a)과 동일하거나 서로 다른 중공 빔일 수 있으며, 본 발명은 이를 제한하지 않는다.
두번째 구현 방식으로서, 본 발명의 실시예에서, 전기 캐비티(11a)에는 중공 빔(113a)이 설치될 수 있고, 상기 중공 빔(113a)은 상기 전기 캐비티(11a)의 외벽에 연결하기 위해 사용되고, 상기 전기 캐비티(11a)의 외벽에는 제5 압력 평형 기구(18)가 설치되며, 상기 수집 챔버(11b)에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 상기 중공 빔(113a) 내부에 진입하고, 상기 제5 압력 평형 기구(18)를 통해 상기 상자(11) 외부로 배출된다.
본 발명의 실시예에서 언급된 상자(11)의 외벽은 상자(11) 외부의 공기와 직접 접촉되는 벽일 수 있다.
도 11a 내지 도 11c을 참조하면, 도 11a은 본 발명의 실시예에 따른 다른 배터리의 분해도이고, 도 11b는 도 11a의 배터리에 대응하는 평면도이고, 도 11c은 도 11a의 열 관리 부품과 중공 빔에 대응하는 분해도이다. 도 11a에 도시된 바와 같이, 전기 캐비티(11a)에는 하나 이상의 중공 빔(113a)이 포함될 수 있고, 상기 하나 이상의 중공 빔(113a)은 복수의 배터리 셀(20)을 분리할 수 있고, 상기 하나 이상의 중공 빔(113a)에는 복수의 인접한 배터리 셀의 배열 방향을 따라 설치된 중공 빔(113a) 또는 배터리 셀의 배열 방향에 수직되는 중공 빔(113a)이 포함될 수 있다.
이에 대응하여, 열 관리 부품(13) 상에서 중공 빔(113a)의 바닥에 해당하는 위치에 도 11c에 도시된 압력 배출 구멍(14) 또는 취약 영역과 같은 상기 압력 배출 영역이 설치될 수 있으며, 수집 챔버(11b)의 배출물은 압력 배출 구멍(14)을 통해 중공 빔(113a)에 진입할 수 있고, 대안적으로, 본 발명의 실시예의 열 관리 부품(13)에 제1 열전도성 플레이트(131) 및 제2 열전도성 플레이트(132)이 포함되는 경우, 제1 열전도성 플레이트(131)와 제2 열전도성 플레이트(132) 상에 모두 중공 빔(113a)에 대응하는 압력 배출 구멍(14)이 설치된다.
도 11c은 상자(11) 중의 하나의 중공 빔(113a)과 열 관리 부품(13) 상의 압력 배출 구멍(14)이 대응되는 방식을 예시적으로 설명하였지만, 본 발명의 실시예의 다른 중공 빔(113a)도 열 관리 부품(13)의 다른 위치 상의 압력 배출 구멍(14)과 대응되고, 수집 챔버(11b) 내부의 배출물이 압력 배출 구멍(14)을 통해 중공 빔(113a) 내부로 진입할 수 있으며, 본 발명은 이를 제한하지 않는다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서 압력 배출 구멍(14)은 중공 빔(113a)과 대응하여 설치되며, 예를 들어, 중공 빔(113a)의 바닥에 구멍을 뚫는 방식으로 압력 배출 구멍(14)과 중공 빔(113a)을 연통시키거나 또는 중공 빔(113a)에 바닥 벽이 설치되지 않고 열 관리 부품(13)을 직접 바닥 벽으로 사용하는 방식을 채택할 수 있으며, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다.
또한, 상자(11)의 외벽 상에 제5 압력 평형 기구(18)가 설치되고, 수집 챔버(11b)에 수집된 배출물은 압력 배출 구멍(14)을 거쳐 중공 빔(113a) 내부로 진입될 수 있으며, 중공 빔(113a) 내부의 압력 또는 온도가 특정 임계값에 도달하면, 외벽 상의 제5 압력 평형 기구(18)를 통해 배터리 상자(11)의 외부로 배출될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 복수의 중공 빔(113a)과 제5 압력 평형 기구(18)가 설치된 외벽 사이는 연통됨을 이해해야 한다.
도 12a는 본 발명의 실시예에 따른 상자의 도 11b에서 A-A’방향의 단면도이고, 도 12b는 도 12a의 중공 빔(113a)에 해당하는 부분 상세도이다.
본 발명의 실시예는 서로 연통되는 중공 빔(113a)을 설치하고 상자(11)의 외벽 상에 제5 압력 평형 기구(18)를 설치하는 방식을 통해, 수집 챔버(11b) 내부에 수집된 배출물의 배출 경로를 연장하고, 수집 챔버(11b)에 대한 배출물의 영향을 줄이고, 배출물의 온도를 추가로 감소시키고, 외부 환경에 대한 고온 배출물의 영향을 줄임으로써, 배터리의 안전 성능을 향상시킨다.
상기 제2 서브 캐비티(112a) 및 중공 빔(113a)을 통해 배출 경로를 연장하는 두가지 방식은 단독으로 또는 동시에 구현될 수 있음을 이해해야 하며, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다.
하나의 구현 방식으로서, 본 발명의 일 실시예에서, 수집 챔버(11b)는 열 관리 부품(13)과 보호 부재에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 13에 도시된 바와 같이, 상자(11)는 보호 부재(115)를 더 포함한다. 보호 부재(115)는 열 관리 부품(13)을 보호하고, 보호 부재(115)는 열 관리 부품(13)과 함께 수집 챔버(11b)를 형성한다.
보호 부재(115)와 열 관리 부품(13)에 의해 형성된 수집 챔버(11b)는 배터리 셀을 수납하기 위한 공간을 차지하지 않으므로, 비교적 큰 공간의 수집 챔버(11b)를 설치하여 배출물을 효과적으로 수집하고 완충시킬 수 있고, 그 위험성을 줄일 수 있다.
대안적으로, 본 발명의 일 실시예에서, 수집 챔버(11b) 내부에는 냉각 매체와 같은 유체가 설치될 수 있고, 또는, 상기 유체를 수용하기 위한 부품이 설치되어 수집 챔버(11b) 내부에 진입된 배출물을 추가로 냉각할 수 있다.
대안적으로, 본 발명의 일 실시예에서, 수집 챔버(11b)는 밀폐된 챔버일 수 있다. 예를 들어, 보호 부재(115)와 열 관리 부품(13)의 연결 부분은 밀봉 부재에 의해 밀봉될 수 있다.
배출 경로에 대한 고온 배출물의 영향을 추가로 줄이기 위해, 본 발명의 실시예에서, 중공 빔(113a) 및/또는 열 관리 부품(13)(예를 들어, 열 관리 부품(13) 상의 복수의 배터리 셀(20)과 멀리 떨어진 표면) 및/또는 보호 부재(115)의 표면에 냉각재가 더 설치될 수 있다.
열 관리 부품(13) 상에 설치되는 냉각재는 그 바닥 벽 상에 설치되고, 압력 배출 기구(213)에 해당하는 위치 및 압력 배출 영역에 해당하는 위치를 피해 설치될 수 있으며, 이에 따라, 열 관리 부품(13)의 바닥 벽 상에 설치된 냉각재는 열 관리 부품(13)을 거쳐 수집 챔버(11b)에 진입되는 배출물을 냉각하여 상자(11)에 대한 고온 배출물의 영향을 줄이고, 배터리(10)의 외부 환경에 대한 고온 배출물의 영향을 추가로 줄일 수 있다.
도 14a 내지 도 14d를 참조하면, 도 14a는 도 8b의 A-A’방향의 단면도이고, 도 14b는 도 14a에 대응하는 부분 상세도이고, 도 14c는 열 관리 부품 상에서 냉각재 레이아웃의 개략도이고, 도 14d는 냉각재와 열 관리 부품의 분해도이다. 도 14b 및 도 14c에 도시된 바와 같이, 냉각재(60)는 열 관리 부품(13)의 바닥 벽 상에 배치되고, 압력 배출 기구(213) 및 압력 배출 구멍(14)에 해당하는 위치와 엇갈리게 배치될 수 있으며, 열 관리 부품(13)에 제1 열전도성 플레이트(131) 및 제2 열전도성 플레이트(132)가 포함되는 경우, 냉각재(60)는 제2 열전도성 플레이트(132)의 바닥에 설치된다.
일 실시예에서, 냉각재는 보호 부재(115) 상의 압력 배출 기구(213)에 대응하는 위치에 설치될 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예의 보호 부재에 냉각재가 설치된 개략도이다. 도 15는 도 11a의 위치 E에 대응하는 부분 상세도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 냉각재(60)는 보호 부재(115) 상의 압력 배출 기구(213)에 대응하는 위치에 설치될 수 있다. 따라서, 압력 배출 기구(213)에서 배출된 배출물은 보호 부재(115) 상의 냉각재에 의해 직접 냉각됨으로써, 상자(11)에 대한 고온 배출물의 영향을 줄이고, 배터리(10)의 외부 환경에 대한 고온 배출물의 영향을 추가로 줄일 수 있다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서, 중공 빔(113a) 내부에 냉각재가 더 설치될 수 있고, 본 발명의 실시예는 구체적인 배치 방식에 대해 제한하지 않는다.
상술한 내용에서는 몇가지 냉각재의 배치 방식을 예시적으로 설명할 뿐이며, 본 발명은 그 구체적인 배치 방식을 제한하지 않는다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서 사용되는 냉각재는 상변화 재료(Phase Change Material, PCM) 코팅일 수 있으며, 상변화 재료는 고온 배출물과 접촉하면 용융되어 배출물을 냉각한다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서, 보호 부재(115) 및 열 관리 부품(13)의 바닥 벽에 운모 종이와 같은 고온 내성 재료를 접착할 수 있으며, 고온 내성 재료를 접착하여 배출 경로의 표면에 대한 고온 배출물의 영향을 줄일 수 있다.
대안적으로, 본 발명의 실시예에서 냉각재는 고온 내성 재료에 설치되어 배출물을 냉각하는 목적을 달성하는 동시에, 배출물이 통과하는 영역의 표면을 보호할 수 있다.
하나의 구현 방식으로서, 본 발명의 실시예에서, 열 관리 부품(13)은 압력 배출 기구(213)가 작동할 때 배출물이 열 관리 부품(13)을 관통하여 수집 챔버(11b)로 진입하도록 구성된다.
대안적으로, 압력 배출 기구(213)가 작동할 때, 열 관리 부품(13)은 파괴될 수 있으며, 예를 들어, 열 관리 부품(13) 상에 파괴될 수 있는 취약 영역이 설치됨으로써, 배출물이 열 관리 부품(13)을 관통하여 수집 챔버(11b)에 진입할 수 있다.
열 관리 부품(13) 상에 압력 배출 기구(213)가 작동할 때 파괴될 수 있는 구조(예: 상기 취약 영역)가 설치될 수 있을 뿐만 아니라, 압력 배출 기구(213) 상에 압력 배출 기구(213)가 작동할 때 유체가 열 관리 부품(13)의 내부로부터 배출되도록 열 관리 부품(13)을 파괴하기 위한 파괴 장치가 설치될 수도 있다. 예를 들어, 파괴 장치는 스파이크일 수 있지만, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다.
또는, 대안적으로, 열 관리 부품(13) 상에는 압력 배출 기구(213)에 대응하는 관통 구멍이 설치될 수 있고, 압력 배출 기구(213)가 작동하면, 배출물은 열 관리 부품(13) 상의 관통 구멍을 통해 수집 챔버(11b)로 진입할 수 있다.
이하, 상기 열 관리 부품(13)의 두가지 상황에 대해 각각 설명한다.
압력 배출 기구가 유연하게 개방되어 배터리 셀이 외부로 배출물을 배출할 수 있도록 확보하기 위해, 본 발명의 열 관리 부품(13)의 배터리 셀(20)에 인접한 표면에 압력 배출 기구(213)를 위한 동작 공간을 제공할 수 있도록 형성된 회피 구조가 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 열 관리 부품(13)은 회피 구조와 압력 배출 기구(213) 사이에 회피 챔버를 형성하도록 복수의 배터리 셀(20)에 부착될 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 회피 구조가 회피 챔버인 것을 나타낸 개략도이다. 구체적으로, 상기 회피 챔버(134)의 경우, 본 발명의 실시예의 제1 열전도성 플레이트(131)의 제1 영역(131a)이 제2 열전도성 플레이트(132)를 향해 함몰되어 상기 회피 챔버(134)가 형성될 수 있고, 제1 영역(131a)은 제2 열전도성 플레이트(132)에 연결되며, 구체적으로 도 7c를 참조할 수 있다. 따라서, 압력 배출 기구의 배출물에 의해 용이하게 파괴될 수 있도록, 회피 챔버(134)의 주변에 유로(133)가 형성되고, 회피 챔버(134)의 바닥 벽에는 유로가 형성되지 않는다.
대안적으로, 회피 챔버(134)는 회피 바닥 벽과 회피 챔버(134)를 둘러싸는 회피 측벽을 포함한다.
일 실시예에서, 회피 구조는 열 관리 부품(13)을 관통하는 관통 구멍이고, 회피 구조의 회피 측벽은 관통 구멍의 구멍 벽이다.
도 17은 본 발명의 실시예의 회피 구조가 관통 구멍인 것을 나타낸 개략도이다. 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 회피 구조는 관통 구멍(137)이다. 관통 구멍(137)은 한편으로는 회피 구조로 사용되고, 다른 한편으로는, 압력 배출 기구(213)가 작동할 때, 압력 배출 기구(213)에 진입한 배터리 셀(20)의 배출물이 관통 구멍(137)을 통해 수집 챔버(11b)에 진입할 수 있다.
대안적으로, 관통 구멍(137)은 압력 배출 기구(213)와 마주보게 설치될 수 있다.
압력 배출 기구(213)에 대응하는 관통 구멍(137)을 설치함으로써, 압력 배출 기구(213)를 위한 변형 공간을 제공하고, 압력 배출 기구(213)가 작동할 때, 관통 구멍(137)을 통해 배출물을 수집 챔버(11b)로 배출할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 실시예의 열 관리 부품(13)은 상기 압력 배출 기구가 작동할 때 상기 유체가 흐르게 파괴되도록 구성될 수 있다.
상기 회피 챔버(134) 및 관통 구멍(137)에 해당하는 경우, 회피 챔버(134)의 측벽과 관통 구멍(137)의 측벽은 모두 파괴될 수 있으며, 구체적으로, 압력 배출 기구(213)가 작동할 때, 배터리 셀(20)의 배출물이 회피 챔버(134) 또는 관통 구멍(137)에 진입하고, 배출물이 고압 고온 배출물이므로, 배출물이 회피 챔버(134) 또는 관통 구멍(137)을 관통할 때 회피 챔버(134) 또는 관통 구멍(137)의 구멍 벽이 용융되어 유체가 열 관리 부품(13)의 내부로부터 배출되어 배출물을 냉각시킨다.
유체가 열 관리 부품(13)의 내부로부터 배출되어 배터리 셀(20)의 열을 흡수함으로써, 배출물의 온도을 낮추고, 배출물의 위험성을 줄인다. 이 경우, 유체와 유체에 의해 냉각된 배출물이 함께 수집 챔버(11b)에 진입한다. 유체의 냉각에 의해 배터리 셀(20)의 배출물의 온도가 빠르게 낮아질 수 있으므로, 수집 챔버(11b)에 진입한 배출물의 위험성이 크게 감소하여 배터리의 다른 부분(예: 다른 배터리 셀(20))에 대해 크게 영향을 미치지 않으며, 단일 배터리 셀(20)의 이상에 의한 파괴성을 제1 시간에 억제하여 배터리 폭발 가능성을 줄일 수 있다.
가능한 구현 방식으로서, 본 발명의 실시예에 따른 배터리(10)는, 적어도 하나의 배터리 셀(20)에 압력 배출 기구(213)가 포함되고, 상기 압력 배출 기구(213)는 상기 압력 배출 기구(213)가 설치된 배터리 셀(20)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 내부 압력을 배출하는 복수의 배터리 셀(20); 및, 상기 각 실시예의 상자(11)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예는 또한 전술한 각 실시예의 배터리(10)를 포함하는 전기 장치를 제공한다. 대안적으로, 전기 장치는 차량(1), 선박 또는 우주 설비일 수 있다.
상기 내용에서 본 발명의 실시예의 배터리 상자, 배터리 및 전기 장치를 설명하였고, 이하에서는 본 발명의 실시예의 배터리 제조 방법 및 장치를 설명하며, 구체적으로 설명되지 않은 부분은 전술한 각 실시예를 참조할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예의 배터리 제조 방법(300)의 개략적인 흐름도이다. 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 방법(300)은 다음 단계를 포함한다. 즉:
S310, 복수의 배터리 셀(20)을 제공하며, 상기 복수의 배터리 셀(20) 중의 적어도 하나의 배터리 셀(20)에 압력 배출 기구(213)가 포함되고, 상기 압력 배출 기구(213)는 상기 압력 배출 기구(213)가 설치된 배터리 셀(20)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 내부 압력을 배출한다.
S320, 상자(11)를 제공하며, 상기 상자(11)는, 상기 복수의 배터리 셀(20)을 수납하기 위한 전기 캐비티(11a); 상기 복수의 배터리 셀(20)의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는 열 관리 부품(13); 및, 상기 압력 배출 기구(213)가 작동할 때 상기 압력 배출 기구(213)가 설치된 배터리 셀(20)의 배출물을 수집하기 위한 수집 챔버(11b);를 포함한다.
S330, 상기 열 관리부(13)에 압력 배출 영역을 설치하며, 상기 열 관리 부품(13)은 상기 전기 캐비티(11a)와 상기 수집 챔버(11b)를 격리시키고, 상기 수집 챔버(11b)에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 배출된다.
S340, 상기 복수의 배터리 셀(20)을 상기 전기 캐비티(11a)에 수납한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조 장치(400)의 개략적인 흐름도이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 배터리 제조 장치(400)는 제1 제공 모듈(410), 제2 제공 모듈(420) 및 설치 모듈(430)을 포함할 수 있다.
제1 제공 모듈(410)은 복수의 배터리 셀(20)을 제공하며, 상기 복수의 배터리 셀(20) 중의 적어도 하나의 배터리 셀(20)에 압력 배출 기구(213)가 포함되고, 상기 압력 배출 기구(213)는 상기 압력 배출 기구(213)가 설치된 배터리 셀(20)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 내부 압력을 배출한다.
제2 제공 모듈(420)은 상자(11)를 제공하며, 상기 상자(11)는, 상기 복수의 배터리 셀(20)을 수납하기 위한 전기 캐비티(11a); 상기 복수의 배터리 셀(20)의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는 열 관리 부품(13); 및, 상기 압력 배출 기구(213)가 작동할 때 상기 압력 배출 기구(213)가 설치된 배터리 셀(20)의 배출물을 수집하기 위한 수집 챔버(11b);를 포함하며, 상기 열 관리 부품(13) 상에 압력 배출 영역을 설치하며, 상기 열 관리 부품(13)은 상기 전기 캐비티(11a)와 상기 수집 챔버(11b)를 격리시키고, 상기 수집 챔버(11b)에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 배출된다.
설치 모듈(430)은 상기 복수의 배터리 셀(20)을 상기 전기 캐비티(11b)에 수납하기 위해 사용된다.
본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 전제 하에 다양한 수정이 이루어질 수 있고, 구성요소에 대해 균등한 대체를 수행할 수 있다. 특히, 구조적 충돌이 없는 한, 각 실시예에서 언급된 각각의 기술적 특징은 임의의 방식으로 조합될 수 있다. 본 발명은 여기에 개시된 특정 실시예로 제한되지 않고, 청구범위에 속하는 모든 기술적 해결책을 포함한다.

Claims (29)

  1. 복수의 배터리 셀을 수납하기 위해 사용되고, 상기 복수의 배터리 셀 중의 적어도 하나의 배터리 셀에 압력 배출 기구가 포함되고, 상기 압력 배출 기구는 상기 압력 배출 기구가 설치된 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 내부 압력을 배출하는 전기 캐비티;
    상기 복수의 배터리 셀의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는 열 관리 부품; 및,
    상기 압력 배출 기구가 작동할 때 상기 압력 배출 기구가 설치된 배터리 셀의 배출물을 수집하기 위한 수집 챔버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 상자에 있어서,
    상기 열 관리 부품은 상기 전기 캐비티와 상기 수집 챔버를 격리시키고, 상기 열 관리 부품에는 압력 배출 영역이 배치되고, 상기 수집 챔버에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 배출되는 배터리 상자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력 배출 영역과 상기 압력 배출 기구는 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압력 배출 영역은 압력 배출 구멍이고, 상기 수집 챔버에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 구멍을 거쳐 배출되며; 또는,
    상기 압력 배출 영역은 취약 영역이고, 상기 수집 챔버에 수집된 상기 배출물은 상기 취약 영역을 파괴하여 배출되는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 캐비티는,
    상기 상자 내부와 외부 압력의 평형을 유지하기 위한 제1 압력 평형 기구를 포함하되, 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거친 후에 제1 압력 평형 기구를 통해 상기 상자 외부로 배출되는 것 특징으로 하는 배터리 상자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전기 캐비티는 제1 서브 캐비티 및 제2 서브 캐비티를 포함하고, 상기 제1 서브 캐비티는 상기 복수의 배터리 셀을 수납하기 위해 사용되고, 상기 제2 서브 캐비티는 상기 제1 서브 캐비티에 인접하며 배치되며;
    상기 제2 서브 캐비티의 외벽에는 상기 제1 압력 평형 기구가 설치되고, 상기 수집 챔버에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 상기 제2 서브 캐비티에 진입하고, 상기 제1 압력 평형 기구를 통해 상기 상자 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 압력 배출 영역은 상기 열 관리 부품에서 상기 제2 서브 캐비티에 해당하는 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제1 서브 캐비티와 상기 제2 서브 캐비티에 의해 공유되는 벽에 제2 압력 평형 기구가 설치되고, 상기 제2 압력 평형 기구는 상기 제1 서브 캐비티와 상기 제2 서브 캐비티 사이의 압력의 평형을 유지하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 압력 평형 기구는 단일 방향으로 개폐되고, 상기 제2 압력 평형 기구는 상기 제1 서브 캐비티 내부의 압력 또는 온도가 특정 임계값에 도달할 때 상기 제2 서브 캐비티에 내부 압력을 배출하는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 서브 캐비티와 상기 제2 서브 캐비티는 상기 제2 압력 평형 기구를 통해서만 연통되는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 서브 캐비티는 상기 제2 서브 캐비티와 공유하는 벽을 제외한 다른 나머지 벽에 제3 압력 평형 기구가 설치되고, 상기 제3 압력 평형 기구는 상기 제1 서브 캐비티 내부의 압력 또는 온도가 특정 임계값에 도달할 때 상기 상자의 외부에 내부 압력을 배출하는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  11. 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 캐비티에는 중공 빔이 설치되고, 상기 제2 서브 캐비티의 제1 벽은 상기 중공 빔의 적어도 일부분에 의해 형성되고, 상기 제1 벽에는 제4 압력 평형 기구가 설치되고, 상기 수집 챔버에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 상기 중공 빔 내부에 진입한 후 다시 상기 제4 압력 평형 기구를 거쳐 상기 제2 서브 캐비티로 진입되고, 다시 상기 제1 압력 평형 기구를 거쳐 상기 상자 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 캐비티에는 중공 빔이 설치되고, 상기 중공 빔은 상기 전기 캐비티의 외벽에 연결되고, 상기 전기 캐비티의 외벽에는 제5 압력 평형 기구가 설치되고, 상기 수집 챔버에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 상기 중공 빔 내부에 진입하고, 상기 제5 압력 평형 기구를 통해 상기 상자 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 압력 배출 영역은 상기 열 관리 부품에서 상기 중공 빔에 해당하는 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공 빔 내부에는 냉각재가 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 관리 부품의 상기 배터리 셀과 멀리 떨어진 표면에 냉각재가 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상자는,
    상기 열 관리 부품의 상기 배터리 셀과 멀리 떨어진 일측에 위치하고, 상기 열 관리 부품과 함께 상기 수집 챔버를 형성하며, 냉각재가 설치된 보호 부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 보호 부재와 상기 열 관리 부품은 밀봉 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 보호 부재에 설치되는 상기 냉각재는 상기 보호 부재의 상기 압력 배출 기구에 해당하는 영역에 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각재는 상변화 재료인 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 관리 부품은 상기 압력 배출 기구가 작동할 때 상기 배출물이 상기 열 관리 부품을 관통하여 상기 수집 챔버로 진입하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 관리 부품은 상기 전기 캐비티와 상기 수집 챔버에 의해 공유되는 벽을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 관리 부품은 상기 압력 배출 기구가 작동할 때 상기 유체가 흐르게 파괴되도록 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 상자.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 관리 부품은,
    상기 복수의 배터리 셀에 부착되는 제1 열전도성 플레이트;
    상기 제1 열전도성 플레이트의 상기 배터리 셀과 멀리 떨어진 일측에 배치되는 제2 열전도성 플레이트; 및,
    상기 제1 열전도성 플레이트와 상기 제2 열전도성 플레이트 사이에 상기 유체가 흐르도록 형성된 유로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 열 관리 부품은 상기 압력 배출 영역에 상기 유로가 설치되지 않은 것을 특징으로 하는 배터리.
  25. 배터리로서,
    적어도 하나의 배터리 셀에 압력 배출 기구가 포함되고, 상기 압력 배출 기구는 상기 압력 배출 기구가 설치된 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 내부 압력을 배출하는 복수의 배터리 셀; 및,
    제1항 내지 제24항 중 어느 한 항의 상자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
  26. 제25항의 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 전기 장치는 차량, 선박 또는 우주 설비인 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  28. 배터리 제조 방법에 있어서,
    복수의 배터리 셀을 제공하는 단계 - 상기 복수의 배터리 셀 중의 적어도 하나의 배터리 셀에 압력 배출 기구가 포함되고, 상기 압력 배출 기구는 상기 압력 배출 기구가 설치된 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 내부 압력을 배출함 - ;
    상자를 제공하는 단계; 및,
    상기 복수의 배터리 셀을 상기 전기 캐비티에 수납하는 단계;를 포함하고, 상기 상자는,
    상기 복수의 배터리 셀을 수납하기 위한 전기 캐비티;
    상기 복수의 배터리 셀의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는 열 관리 부품; 및,
    상기 압력 배출 기구가 작동할 때 상기 압력 배출 기구가 설치된 배터리 셀의 배출물을 수집하기 위한 수집 챔버;를 포함하되, 상기 열 관리 부품은 상기 전기 캐비티와 상기 수집 챔버를 격리시키고, 상기 열 관리 부품에는 압력 배출 영역이 배치되고, 상기 수집 챔버에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 배출되는 것을 특징으로 하는 배터리 제조 방법.
  29. 배터리 제조 장치로서,
    적어도 하나의 배터리 셀에 압력 배출 기구가 포함되고, 상기 압력 배출 기구는 상기 압력 배출 기구가 설치된 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 내부 압력을 배출하는 복수의 배터리 셀을 제공하기 위한 제1 제공 모듈;
    상자를 제공하기 위한 제2 제공 모듈; 및,
    상기 복수의 배터리 셀을 상기 전기 캐비티에 수납하기 위한 설치 모듈;을 포함하되, 상기 상자는,
    상기 복수의 배터리 셀을 수납하기 위한 전기 캐비티;
    상기 복수의 배터리 셀의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는 열 관리 부품; 및,
    상기 압력 배출 기구가 작동할 때 상기 압력 배출 기구가 설치된 배터리 셀의 배출물을 수집하기 위한 수집 챔버;를 포함하고,
    상기 열 관리 부품은 상기 전기 캐비티와 상기 수집 챔버를 격리시키고, 상기 열 관리 부품에는 압력 배출 영역이 배치되고, 상기 수집 챔버에 수집된 상기 배출물은 상기 압력 배출 영역을 거쳐 배출되는 것을 특징으로 하는 배터리 제조 장치.
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