KR20230104270A - 엔드 캡, 엔드 캡 어셈블리, 배터리 셀, 배터리 및 용전 기기 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 엔드 캡, 엔드 캡 어셈블리, 배터리 셀, 배터리 및 용전 기기에 관한 것이다. 엔드 캡은, 엔드 캡을 관통하여 전극 단자를 장착하기 위한 두 개의 통공; 엔드 캡의 표면에서 두께 방향을 따라 함몰되어 형성되고, 저벽에 압력 방출 기구가 형성되는 요홈; 배터리 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 박약부를 따라 갈라지도록 구성되는 압력 방출 기구에 설치되는 박약부를 포함하며; 여기서, 두 개의 통공의 연결선의 수직 이등분선의 일측 또는 양측을 따라 수직 이등분선을 멀리하는 방향으로, 박약부의 깊이는 점차적으로 감소된다. 본 출원이 제공하는 엔드 캡은 연결 결함이 존재하지 않고, 엔드 캡의 구조 강도가 높으며, 엔드 캡에서의 압력 방출 기구는 방향 제어가 가능하게 압력을 방출할 수 있고, 상기 엔드 캡은 배터리의 안전성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
Description
본 출원은 2021년 09월 24일에 제출한, 명칭이 "엔드 캡, 엔드 캡 어셈블리, 배터리 셀, 배터리 및 용전 기기"인 중국 특허출원 202122325362.6의 우선권을 주장하며, 이 출원의 모든 내용은 인용에 의해 본 명세서에 결부된다.
본 출원은 배터리 기술분야에 관한 것으로, 구체적으로는 엔드 캡, 엔드 캡 어셈블리, 배터리 셀, 배터리 및 용전 기기에 관한 것이다.
에너지절약과 오염물 배출감소를 추구하는 전체적인 환경에서, 전기 차량은 에너지 절약 및 환경 보호의 우세로 인하여 자동차 산업 발전의 새로운 추세가 되고, 자동차 산업이 지속적으로 발전할 수 있는 중요한 조성 부분이다. 전기 차량의 사용 및 기타 용전 기기의 사용에 있어서, 이에 휴대된 배터리는 충방전 과정에서 내압이 이상적으로 상승하게 되면 안전 문제가 쉽게 발생하게 되고, 배터리의 안전성은 기기 안전과 사용자 개인의 안전과 관련되므로 배터리의 안전성을 어떻게 향상시킬 것인가는 중요한 연구 개발 방향이 되었다.
본 출원은 엔드 캡, 엔드 캡 어셈블리, 배터리 셀, 배터리 및 용전 기기를 제공하여 배터리의 안전성을 향상시킨다.
본 출원의 실시예는 아래와 같이 구현된다.
제1 양태에서, 본 출원의 실시예는 배터리 셀에 사용되는 엔드 캡을 제공하는데, 이는,
상기 엔드 캡을 관통하여 전극 단자를 장착하기 위한 두 개의 통공;
상기 엔드 캡의 표면에서 두께 방향을 따라 함몰되어 형성되고, 저벽에 압력 방출 기구가 형성되는 요홈;
상기 배터리 셀의 내부 압력을 방출하기 위한 상기 압력 방출 기구에 설치되는 박약부를 포함하며;
여기서, 상기 두 개의 통공의 연결선의 수직 이등분선의 일측 또는 양측을 따라 상기 수직 이등분선을 멀리하는 방향으로, 상기 박약부의 깊이는 점차적으로 감소된다.
기존의 압력 방출 기구는 일반적으로 독립적으로 성형된 후 엔드 캡에 연결되어 연결부위에 연결 결함이 쉽게 발생하게 되는데, 본 출원이 제공하는 엔드 캡은, 압력 방출 기구가 직접 엔드 캡에 성형되어 연결이 필요하지 않으므로 연결 결함 문제가 존재하지 않는다. 압력 방출 기구는 박약부에서의 두께가 감소되고, 박약부의 깊이가 클수록 압력 방출 기구가 박약부에서의 두께가 감소되며, 압력 방출 기구는 배터리 셀의 내부 압력을 방출하고, 압력 방출 기구는 주동적으로 압력을 방출할 수 있을 뿐만 아니라 피동적으로 압력을 방출할 수도 있으며, 선택적으로, 배터리 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구는 박약부를 따라 갈라져 배터리 셀의 내부 압력을 방출하게 된다.
기존의 압력 방출 기구에서의 박약부는 엔드 캡의 구조 강도에 쉽게 영향을 미치게 되는데, 본 출원의 박약부는 단지 국부 깊이가 제일 크고, 나머지 부위의 깊이는 감소되며, 박약부의 깊이가 감소됨에 따라 압력 방출 기구의 두께가 점차적으로 증가하여 압력 방출 기구의 구조 강도를 향상시키고, 나아가 엔드 캡의 구조 강도를 향상시킨다.
배터리 셀의 내부 압력이 증가할 경우, 엔드 캡이 팽창하여 변형되고, 두 개의 통공의 연결선의 수직 이등분선은 엔드 캡의 응력 변형 중심선이며, 응력 변형 중심선에서 엔드 캡의 응력이 상대적으로 집중되므로 압력 방출 기구의 박약부의 깊이가 제일 큰 위치를 두 개의 통공의 수직 이등분선에 설치함으로써 배터리 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 경우, 엔드 캡이 받는 최대 응력이 박약부의 깊이가 제일 큰 위치에 작용하도록 하여 압력 방출 기구의 박약부가 깊이가 제일 큰 위치에서 갈라지도록 하고, 박약부가 갈라진 후, 배터리 셀의 내부 압력의 작용 하에 압력 방출 기구는 박약부를 따라 계속하여 쉽게 갈라져 밸브 개방 면적을 증가시키고, 효과적인 압력 방출을 구현하며, 배터리 안전성을 담보한다. 압력 방출 기구가 박약부를 따라 갈라지는 방향은 사전에 대책을 강구하도록 압력 방출 기구의 밸브 개방 방향을 한정하여 배터리 안정성을 향상시킨다.
따라서, 본 출원이 제공하는 엔드 캡은 연결 결함이 존재하지 않고, 엔드 캡의 구조 강도가 높으며, 엔드 캡에서의 압력 방출 기구는 방향 제어가 가능하게 압력을 방출할 수 있고, 상기 엔드 캡은 배터리의 안전성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에서, 상기 두 개의 통공의 연결선의 수직 이등분선은 상기 박약부의 중부를 지난다.
상기 기술적 해결수단에서, 박약부의 제일 깊은 위치는 중부에 있고, 배터리 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구는 박약부를 따라 중부에서 양측으로 갈라지며, 압력 방출 기구의 밸브 개방 속도가 빨라 신속하게 압력을 방출할 수 있어 안전성을 향상시킨다.
본 출원의 일부 실시예에서, 상기 박약부는 상기 수직 이등분선에 대해 대칭된다.
상기 기술적 해결수단에서, 박약부는 수직 이등분선 양측에서 받는 힘이 일치하여 압력 방출 기구가 박약부를 따라 중부에서 양측으로 갈라지도록 담보함으로써 압력 방출 기구의 밸브 개방 방향을 추가로 제어하고, 안전성을 향상시킨다.
본 출원의 일부 실시예에서, 상기 요홈은 상기 수직 이등분선에 대해 대칭된다.
상기 기술적 해결수단에서, 요홈은 수직 이등분선에 대해 대칭되고, 박약부가 수직 이등분선에 대해 대칭되면 압력 방출 기구는 수직 이등분선에 대해 대칭되고, 압력 방출 기구가 수직 이등분선 양측에서의 구조 강도가 일치하며, 응력 감당 능력이 일치하여 압력 방출 기구가 배터리 셀에서의 내압이 임계값에 도달할 때 양측이 동기적으로 되어 압력 방출 기구의 밸브 개방 방향이 보다 정확하고 안전성이 더 높도록 한다.
본 출원의 일부 실시예에서, 상기 엔드 캡은 원형이고, 상기 수직 이등분선은 상기 엔드 캡의 원심을 지나며, 상기 박약부는 상기 엔드 캡의 원주 방향을 따라 연장된다.
상기 기술적 해결수단에서, 엔드 캡은 전반적으로 수직 이등분선의 양측에서의 두 부분의 구조 강도가 일치하고, 감당 능력이 일치하여 엔드 캡의 응력이 수직 이등분선에 집중되도록 확보하며, 엔드 캡이 먼저 수직 이등분선의 박약부의 제일 깊은 위치에서 갈라지도록 담보하고, 압력 방출 기구의 밸브 개방 방향을 확보하며, 배터리 안전성을 담보할 수 있다.
그 밖에, 박약부가 엔드 캡의 원주 방향을 따라 연장되어 박약부가 엔드 캡의 중심에서 멀어져 엔드 캡의 가장자리와 가까이하도록 하며, 원형의 엔드 캡이 내압 작용을 받아 변형될 경우, 중심 위치의 변형이 크고, 가장자리 위치의 변형의 작으므로 동등한 밸브 개방 압력에서 박약부가 엔드 캡의 가장자리와 가까이하는 위치에 설치될 경우, 박약부의 깊이는 상대적으로 크게 설치되어 압력 방출 기구가 내압에서 박약부를 따라 갈라져 밸브를 개방하도록 담보한다. 엔드 캡이 전반적으로 두께가 작으므로 압력 방출 기구, 박약부가 보다 정밀하여 박약부의 깊이가 상대적으로 클 경우, 가공 난이도가 작아 가공이 편리하게 된다.
본 출원의 일부 실시예에서, 상기 요홈은 호형벽과 평직벽을 포함하되, 상기 호형벽과 상기 평직벽으로 둘러싸이고, 상기 호형벽은 상기 엔드 캡의 원주 방향을 따라 연장된다.
상기 기술적 해결수단에서, 요홈은 궁형으로 설치되고, 박약부를 가공할 경우, 호형벽을 기준으로 하여 호형벽을 따라 박약부를 가공하면 되므로 가공이 편리하다. 또한, 마찬가지로 호형부를 가지는 허리 형상 또는 기타 형상에 비해, 박약부의 길이가 일정할 경우, 즉 호형벽의 길이가 일정할 경우, 궁형은 기타 형상의 밸브 개방 면적보다 크므로 안전성을 보다 향상시킨다.
본 출원의 일부 실시예에서, 상기 호형벽으로 둘러싸인 호형각은 180°보다 작거나 같다.
상기 기술적 해결수단에서, 엔드 캡의 중심위치는 요홈에 놓이지 않아 엔드 캡의 구조 강도를 담보하고, 엔드 캡에 기타 기능 부품을 설치함에 있어서 자리를 남겨준다.
본 출원의 일부 실시예에서, 상기 박약부와 상기 호형벽은 제1 이격 거리를 구비한다.
상기 기술적 해결수단에서, 박약부와 호형벽은 이격되게 설치되고, 호형벽과 요홈의 저벽의 연결 위치가 평평하지 않을 경우, 제1 이격 거리를 설치하므로 박약부에 성형 불량 문제가 쉽게 발생하지 않아 박약부 성형이 양호하도록 확보하고, 압력 방출 기구가 박약부를 따라 갈라지도록 담보할 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에서, 상기 박약부의 양단과 상기 평직벽은 제2 이격 거리를 구비한다.
상기 기술적 해결수단에서, 엔드 캡의 가장자리가 압출될 경우, 평직벽을 통해 박약부에 변형을 전달하기 쉽지 않아 박약부가 쉽게 갈라지지 않으며, 엔드 캡의 구조 강도가 높고, 배터리 셀의 내압이 임계값에 도달하지 않을 경우, 압력 방출 기구는 박약부를 따라 쉽게 갈라지지 않아 엔드 캡의 정상적인 사용을 담보한다.
본 출원의 일부 실시예에서, 상기 호형벽과 상기 엔드 캡의 가장자리는 제3 이격 거리를 구비한다.
상기 기술적 해결수단에서, 요홈의 호형벽과 엔드 캡의 가장자리는 이격되어 엔드 캡에서 호형벽에 대응되는 가장자리의 구조 강도를 향상시킨다.
본 출원의 일부 실시예에서, 상기 호형벽과 상기 평직벽 사이는 아크 변환된다.
상기 기술적 해결수단에서, 호형벽과 평직벽의 연결 위치의 모퉁이는 필렛으로서, 모퉁이의 응력 집중 문제를 완화시켜 엔드 캡의 가장자리가 압출될 경우, 엔드 캡이 요홈의 모퉁이에서 파손되는 것을 방지하여 엔드 캡의 구조 강도를 향상시킨다.
본 출원의 일부 실시예에서, 상기 요홈의 측벽에는 단턱면이 형성되고, 상기 단턱면은 상기 요홈의 원주 방향을 따라 연장된다.
엔드 캡 가장자리가 압출될 경우, 우선 단턱면 이상의 측벽이 저항하여 변형되고, 그 다음, 응력이 단턱면을 통해 단턱면 이하의 측벽과 저벽에 전달되므로 상기 기술적 해결수단은 엔드 캡의 가장자리가 압출되어 박약부가 파손되는 문제점을 완화시켜 엔드 캡의 구조 강도를 향상시킬 수 있다.
제2 양태에서, 본 출원의 실시예는 엔드 캡 어셈블리를 제공하는데, 이는,
엔드 캡; 상기 엔드 캡의 표면에서 두께 방향을 따라 함몰되어 형성되고, 저벽에 압력 방출 기구가 형성되며, 상기 엔드 캡의 원주 방향을 따라 연장되는 호형벽을 포함하는 요홈; 및 상기 압력 방출 기구가 작동할 때 갈라질 수 있고, 상기 호형벽의 형상에 대응되게 설치되는 박약부를 포함한다.
본 출원이 제공하는 엔드 캡 어셈블리는, 구조 강도가 높아 효과적이고 방향 제어가 가능하게 밸브를 개방하여 압력을 방출함으로써 배터리의 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에서, 상기 박약부는 호형이고, 상기 호형의 원주 방향의 연장 방향을 따라, 상기 박약부의 깊이 크기가 상이하다.
상기 기술적 해결수단에서, 박약부의 설치 형태는 호형벽의 형상과 매칭되어 가공이 편리하고; 호형의 원주 방향의 연장 방향을 따라 박약부의 깊이 크기는 상이하므로 박약부가 갈라지기 편리하고, 압력 방출 기구가 배터리 셀의 내부 압력을 방출하기 편리하다.
본 출원의 일부 실시예에서, 상기 엔드 캡 어셈블리는 전극 단자를 더 포함하고, 상기 전극 단자는 평직되는 제1 벽을 포함하며, 상기 요홈은 상기 호형벽의 양단을 연결하는 평직벽을 더 포함하고, 상기 제1 벽은 상기 평직벽에 기본적으로 평행된다.
상기 기술적 해결수단에서, 제1 벽이 평직벽에 기본적으로 평행되어 한편으로는 요홈과 전극 단자 사이의 거리가 작아 공간 점용을 감소시키고; 다른 한편으로는 압력 방출 기구가 갈라지는 방향을 한정하여 압력 방출 기구가 파손된 후 전극 단자와 접촉하는 위험을 저하시킬 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에서, 상기 호형벽의 중간 부분을 따라 양단의 연장 방향으로, 상기 박약부의 깊이는 점차적으로 감소된다.
상기 기술적 해결수단에서, 박약부의 깊이는 상술한 설치 방식을 사용하는데, 압력 방출 기구가 작동할 경우, 박약부는 호형벽의 중간으로부터 양단으로 갈라져 압력 방출 기구가 갈라지는 방향을 한정하여 압력 방출 기구가 압력을 방출하기 편리하도록 한다.
본 출원의 일부 실시예에서, 상기 엔드 캡 어셈블리는 두 개의 통공을 더 포함하되, 상기 통공은 상기 전극 단자를 장착하기 위한 것이고, 상기 두 개의 통공의 연결선의 수직 이등분선의 일측 또는 양측을 따라 상기 수직 이등분선을 멀리하는 방향으로, 상기 박약부의 깊이는 점차적으로 감소된다.
상기 기술적 해결수단에서, 박약부의 제일 깊은 위치는 수직 이등분선에 놓이고, 압력 방출 기구가 작동할 경우, 박약부는 수직 이등분선과 대응되는 위치로부터 수직 이등분선을 멀리하는 방향으로 갈라져 압력 방출 기구가 신속하게 압력을 방출하기 편리하도록 하여 안전성을 향상시킨다.
제3 양태에서, 본 출원의 실시예는 배터리 셀을 제공하는데, 이는,
개구를 구비하는 케이싱; 및
상기 엔드 캡의 개구를 밀폐하는 상술한 바와 같은 엔드 캡 어셈블리를 포함한다.
본 출원이 제공하는 배터리 셀은, 이의 엔드 캡이 쉽게 파손되지 않아 전반적인 구조가 안정적이고, 이의 엔드 캡에서의 압력 방출 기구가 효과적이고 방향 제어가 가능하게 밸브를 개방하여 압력을 방출하므로 안전성이 높다.
본 출원의 일부 실시예에서, 상기 요홈은 상기 엔드 캡에서 상기 케이싱을 멀리하는 일측에 설치된다.
상기 기술적 해결수단에서, 요홈은 엔드 캡의 외면에서 함몰되어 형성되고, 압력 방출 기구는 엔드 캡의 외면을 멀리하며, 압력 방출 기구는 기타 물체와 접촉하여 쉽게 파손되지 않게 된다.
제4 양태에서, 본 출원의 실시예는 전술한 엔드 캡 또는 전술한 엔드 캡 어셈블리를 포함하는 배터리를 제공한다.
본 출원이 제공하는 배터리는 전술한 안전성이 높은 배터리 셀을 구비하므로 배터리의 안전성이 높고 성능이 안정적이다.
제5 양태에서, 본 출원의 실시예는 전술한 배터리를 포함하는 용전 기기를 제공한다.
본 출원이 제공하는 용전 기기는 안전성이 높고 성능이 안정적인 배터리를 제공하여 안정적인 작업을 구현한다.
본 출원의 실시예의 기술적 해결수단을 보다 뚜렷이 설명하기 위하여 아래에는 본 출원의 실시예에서 사용해야 할 도면에 대해 간단히 소개하고자 하는데, 아래 설명에서의 도면은 단지 본 출원의 일부 실시예로서, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 진보적인 창출에 힘쓸 필요가 없이 이러한 도면에 따라 기타 도면을 획득할 수 있다는 것은 자명한 것이다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 차량의 구조 모식도이고;
도 2는 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 배터리의 분해 모식도이며;
도 3은 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 배터리 모듈의 구조 모식도이고;
도 4는 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 구조 모식도이며;
도 5는 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 분해 모식도이고;
도 6은 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 엔드 캡의 평면 모식도이며;
도 7은 도 6의 A-A단면도이고;
도 8은 도 7의 B부분 확대도이며;
도 9는 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 엔드 캡의 입체 모식도이고;
도 10은 도 9의 C부분 확대도이며;
도 11은 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 엔드 캡 어셈블리의 평면 모식도이고;
도 12는 본 출원의 다른 실시예에서 제공하는 엔드 캡 어셈블리의 평면 모식도이며;
도면에서, 도면은 실제 비율에 따라 제작하지 않았다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 차량의 구조 모식도이고;
도 2는 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 배터리의 분해 모식도이며;
도 3은 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 배터리 모듈의 구조 모식도이고;
도 4는 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 구조 모식도이며;
도 5는 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 배터리 셀의 분해 모식도이고;
도 6은 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 엔드 캡의 평면 모식도이며;
도 7은 도 6의 A-A단면도이고;
도 8은 도 7의 B부분 확대도이며;
도 9는 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 엔드 캡의 입체 모식도이고;
도 10은 도 9의 C부분 확대도이며;
도 11은 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 엔드 캡 어셈블리의 평면 모식도이고;
도 12는 본 출원의 다른 실시예에서 제공하는 엔드 캡 어셈블리의 평면 모식도이며;
도면에서, 도면은 실제 비율에 따라 제작하지 않았다.
이하 도면과 결부하여 본 출원의 기술적 해결수단의 실시예를 상세하게 설명한다. 아래 실시예는 단지 본 출원의 기술적 해결수단을 보다 명확하게 설명하기 위한 것이므로 예시적인 것에 불과하고, 이로써 본 출원의 보호범위를 한정할 수 없다.
별도로 정의하지 않은 한, 본 명세서에서 사용하는 모든 기술적 용어와 과학적 용어는 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 통상적으로 이해하는 의미와 동일하고; 본 명세서에서 사용하는 용어는 구체적인 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 출원을 한정하기 위한 것이 아니며; 본 출원의 명세서와 청구범위 및 상기 도면의 간단한 설명에서의 용어 "포함"과 "구비" 및 이들의 임의의 변형은 배타적이지 않은 포함을 포괄하기 위한 것이다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 기술적 용어 "제1", "제2" 등은 단지 상이한 상대를 구별하기 위한 것일 뿐 상대적인 중요성을 지시하거나 암시하거나, 또는 지시하는 기술적 특징의 수량, 특정된 순서 또는 주종관계를 암시하는 것으로 이해되지 말아야 한다. 본 출원의 실시예의 설명에서, 별도로 구체적인 한정을 명시하지 않은 한, "다수"는 두 개 이상을 의미한다.
본 명세서에서 언급한 "실시예”는 실시예와 결부하여 설명한 특정된 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 한 실시예에 포함될 수 있다는 것을 의미한다. 명세서에서의 각 위치에 상기 구절이 나타나는 것은 모두 동일한 실시예를 가리키는 것이 아니고, 기타 실시예와 서로 배제하는 독립적이거나 대안적인 실시예도 아니다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에서 설명한 실시예가 기타 실시예와 서로 결합할 수 있다는 것을 명시적이고 암시적으로 이해할 수 있다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 용어 “및/또는”은 단지 관련 상대의 연관 관계를 설명하는 것으로 세 가지 관계가 존재할 수 있다는 것을 나타내는 바, 예를 들면 A 및/또는 B는 A가 단독으로 존재하는 경우, A와 B가 동시에 존재하는 경우, B가 단독으로 존재하는 경우와 같은 3가지 경우를 나타낼 수 있다. 그 밖에, 본 명세서에서의 문자 부호 "/"는 일반적으로 앞뒤 관련 상대가 한가지 "또는"이라는 관계를 가진다는 것을 나타낸다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 별도로 구체적인 한정을 명시하지 않은 한, 용어 "다수"는 두 개 이상(두 개를 포함)을 지칭하고, 같은 도리로, "여러 그룹"은 두 그룹 이상(두 그룹을 포함)을 지칭하며, "여러 조각"은 두 조각 이상(두 조각을 포함)을 지칭한다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 기술적 용어 "중심", "종방향", "횡방향", "길이", "너비", "두께", "상", "하", "전", "후", "좌", "우", "수직", "수평", "정상", "저", "내", "외", "시계 방향", "반시계 방향", "축방향", "반경방향", "원주 방향" 등이 지시하는 방위 또는 위치 관계는 도면에 도시된 방위 또는 위치 관계를 기반으로 하는 바, 이는 단지 본 출원을 설명하고 설명을 단순화시키기 위한 것일 뿐 지시하는 장치 또는 소자가 반드시 특정된 방위를 가져야 하고 특정된 방위로 구성 및 작동되어야 하는 것을 지시하거나 암시하는 것이 아니므로 본 출원의 실시예에 대한 한정으로 이해하여서는 아니된다.
본 출원의 실시예의 설명에서, 별도로 명확하게 규정하고 한정하지 않은 한, 용어 "장착", "서로 연결", "연결", "고정" 등 용어는 응당 고정 연결, 장착 가능하게 연결 또는 일체로 연결되는 것과 같이 일반화한 의미로 이해될 수도 있고; 기계적인 연결, 전기적인 연결일 수도 있으며; 직접 서로 연결될 수도 있고, 중간 매체에 의해 간접적으로 연결될 수도 있으며, 두 소자 내부의 연통 또는 두 소자의 상호 작용 관계일 수도 있다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 구체적인 상황에 따라 상기 용어가 본 출원에서의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
본 출원의 실시예에서 언급한 배터리는 하나 또는 다수의 배터리 셀을 포함하여 더 높은 전압 및 용량을 제공하는 단일한 물리적 모듈을 지칭한다. 예를 들면, 본 출원에서 언급한 배터리는 배터리 모듈 또는 배터리 팩 등을 포함할 수 있다. 배터리는 일반적으로 하나 또는 다수의 배터리 셀을 패키징하는 박스 바디를 포함한다. 박스 바디는 액체 또는 기타 이물질이 배터리 셀의 충전 또는 방전에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
배터리 셀은 전극 어셈블리와 전해액을 포함하고, 전극 어셈블리는 양극 극편, 음극 극편 및 세퍼레이터로 조성된다. 배터리 셀은 주요하게 금속 이온에 의해 양극 극편과 음극 극편 사이에서 이동하여 작업한다. 양극 극편은 양극 집전체와 양극 활성물질층을 포함하는데, 양극 활성물질층은 양극 집전체의 표면에 코팅되고, 양극 활성물질층을 코팅하지 않은 집전체는 양극 활성물질층을 코팅한 집전체에 돌출되며, 양극 활성물질층을 코팅하지 않은 집전체는 양극 탭으로 사용된다. 리튬 이온 배터리를 예로 들면, 양극 집전체의 재료는 알루미늄 일 수 있고, 양극 활성물질은 코발트산 리튬, 인산철 리튬, 삼원 리튬 또는 망간산 리튬 등 일 수 있다. 음극 극편은 음극 집전체와 음극 활성물질층을 포함하는데, 음극 활성물질층은 음극 집전체의 표면에 코팅되고, 음극 활성물질층을 코팅하지 않은 집전체는 음극 활성물질층을 코팅한 집전체에 돌출되며, 음극 활성물질층을 코팅하지 않은 집전체는 음극 탭으로 사용된다. 음극 집전체의 재료는 구리 일 수 있고, 음극 활성물질은 탄소 또는 규소 등 일 수 있다. 큰 전류가 흘러도 퓨즈가 발생하지 않도록 담보하기 위하여 양극 탭의 수량은 다수이고 함께 적층되며, 음극 탭의 수량도 다수이고 함께 적층된다. 세퍼레이터의 재질은 PP 또는 PE 등 일 수 있다. 이 외에, 전극 어셈블리는 권취형 구조 일 수도 있고 적층형 구조 일 수도 있으나 본 출원의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 배터리 기술의 발전은 에너지 밀도, 사이클 수명, 방전 용량, 충방전 배율 등 성능 파라미터와 같은 여러 방면의 설계 요소를 동시에 고려해야 하고, 그 밖에, 배터리의 안전성도 고려해야 한다.
배터리 셀에 있어서, 주요한 안전위험은 충전과 방전 과정에서 발생하게 되며, 동시에 적합한 환경 온도를 설계해야 하는 바, 불필요한 손실을 방지하기 위하여 배터리 셀에 일반적으로 세 가지 보호조치를 취한다. 구체적으로 말하면, 보호조치는 적어도 스위치 소자를 포함하고, 적합한 세퍼레이터 재료 및 압력 방출 기구를 선택하는 것이다. 스위치 소자는 배터리 셀 내의 온도 또는 저항이 일정한 임계값에 도달할 때 배터리의 충전 또는 방전을 정지시킬 수 있는 소자를 지칭한다. 세퍼레이터는 양극 극편과 음극 극편을 이격시키고, 온도가 일정한 수치까지 상승할 때 자동으로 이에 부착된 미크론(심지어 나노스케일)의 미세 공극을 자동으로 용해할 수 있어 금속 이온이 세퍼레이터에서 통과될 수 없도록 하여 배터리 셀의 내부 반응을 종료시킬 수 있다.
압력 방출 기구란 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 예정된 임계값에 도달할 때 작동하여 내부 압력 또는 온도를 방출하는 소자 또는 부품을 말한다. 상기 임계값의 설계는 설계 수요의 상이함에 따라 상이하다. 상기 임계값은 배터리 셀에서의 양극 극편, 음극 극편, 전해액 및 세퍼레이터에서의 하나 또는 여러 재료에 의해 결정된다. 본 출원에서 언급한 "작동"이란 압력 방출 기구가 동작을 발생하거나 또는 일정한 상태까지 활성화되어 배터리 셀의 내부 압력 및 온도가 방출되도록 하는 것을 말한다. 압력 방출 기구가 발생한 동작은 압력 방출 기구에서의 적어도 일부가 파열, 파손, 찢어지거나 오픈되는 것 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 압력 방출 기구는 작동할 경우, 배터리 셀의 내부의 고온 고압 물질을 배출물로 하여 작동하는 부위로부터 외부로 배출한다. 이러한 방식으로 제어 가능한 압력 또는 온도의 경우에 배터리 셀에 압력 방출이 발생하도록 하여 잠재적인 보다 엄중한 사고의 발생을 방지하게 된다. 본 출원에서 언급한 배터리 셀에서 유래된 배출물은 전해액, 용해되거나 분열된 양극 음극 극편, 세퍼레이터의 조각, 반응하여 생성한 고온 고압 기체, 화염 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
배터리 셀에서의 압력 방출 기구는 배터리의 안전성에 중요한 영향을 미친다. 예를 들면, 단락, 과충전 등 현상이 발생할 경우, 배터리 셀 내부에 열폭주가 발생하여 압력 또는 온도가 빠르게 상승할 수 있다. 이러한 경우, 압력 방출 기구의 작동을 통해 내부 압력 및 온도를 외부로 방출하여 배터리 셀의 폭발, 발화를 방지할 수 있다. 압력 방출 기구는 방폭 밸브, 에어 밸브, 압력 방출 밸브 또는 안전 밸브 등과 같은 형태를 사용할 수 있으며, 구체적으로는 압력에 민감하거나 온도에 민감한 소자 또는 구조를 사용할 수 있는 바, 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 예정된 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구가 동작하거나 또는 압력 방출 기구에 설치된 박약 구조가 파손되어 내부 압력 또는 온도를 방출할 수 있는 관통구 또는 통로를 형성한다.
현재에는 일반적으로 엔드 캡에 압력을 방출하기 위한 통로를 설치하고, 압력 방출 기구를 엔드 캡에 연결하여 압력을 방출하는 통로를 밀폐한다. 그러나 기존의 배터리 셀은 압력 방출 기구를 설치한 후, 압력 방출 기구가 작동할 때 발생한 조각이 날리고, 압력 방출 기구가 작동할 때의 배출물(예컨대 고온 고압 기체)이 나오는 등 일정한 안전 위험이 여전히 존재하며, 배터리 셀에 누액 상황이 쉽게 나타날 수도 있다. 추가적인 연구를 거쳐, 엔드 캡은 압력 방출 기구를 설치하는 통로를 개설해야 하므로 구조 강도가 저하되고, 엔드 캡이 쉽게 손상되어 누액을 초래하며, 압력 방출 기구와 엔드 캡의 용접으로 이은 자리에 기포, 균열 등이 발생하는 것과 같이 압력 방출 기구와 엔드 캡의 연결 부위에 연결 결함이 쉽게 발생하여 연결이 엄밀하지 않아 누액이 발생하게 된다는 것을 발견하였다.
이 점을 감안하여, 압력 방출 기구의 작동으로 인한 안전 문제와 누액으로 인한 안전 문제를 해결하기 위하여 본 출원은 엔드 캡을 제공하는데, 엔드 캡의 표면에서 두께 방향을 따라 요홈이 함몰되어 형성되고, 요홈의 저벽에는 압력 방출 기구가 형성되며, 압력 방출 기구에는 박약부가 설치되고, 압력 방출 기구는 배터리 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 박약부를 따라 갈라지도록 구성되며, 엔드 캡에는 전극 단자를 장착하기 위한 두 개의 통공이 형성되고, 두 개의 통공의 연결선의 수직 이등분선과 박약부는 교차하며, 두 개의 통공의 연결선의 수직 이등분선의 일측 또는 양측을 따라 수직 이등분선을 멀리하는 방향으로, 박약부의 깊이는 점차적으로 감소된다.
본 출원이 제공하는 엔드 캡은, 엔드 캡에 요홈을 설치하고, 요홈의 저벽 두께는 엔드 캡의 두께보다 얇으며, 두께가 얇은 요홈의 저벽을 압력 방출 기구로 사용하고, 상기 압력 방출 기구를 엔드 캡에 직접 성형함으로써 압력 방출 기구와 엔드 캡이 연결할 필요가 없도록 하여 연결 결함 문제가 존재하지 않아 연결 결함으로 인한 누액 문제가 나타나지 않도록 한다.
압력 방출 기구에는 박약부가 추가로 설치되어 압력 방출 기구가 박약부에서의 두께가 추가로 얇아지도록 하고, 박약부는 압력 방출 기구에 설치되는 요부일 수 있으며, 상기 요부는 압력 방출 기구의 두께(즉 전술한 요홈의 저벽의 두께)를 얇게 할 수 있고, 상기 요부는 닉일 수도 있고 압출, 스탬핑, 일체 주조 성형 등 방식으로 압력 방출 기구에서 형성한 홈체일 수도 있다. 종래기술에서 압력 방출 기구의 박약부의 전체 깊이는 일치하고, 본 출원의 박약부의 깊이는 변화되는 바, 박약부는 단지 두 개의 통공의 연결선의 수직 이등분선의 교차 위치에서 깊이가 제일 크고, 상기 수직 이등분선을 멀리하는 방향에서 박약부의 깊이는 점차적으로 감소되어 압력 방출 기구로 하여금 박약부에서의 두께가 점차적으로 증가하도록 하여 압력 방출 기구의 구조 강도를 향상시키고, 나아가 엔드 캡의 구조 강도를 향상시키며, 배터리 셀의 내압이 임계값에 도달하지 않을 경우, 엔드 캡이 의외로 손상되어 쉽게 누액이 발생하지 않도록 한다.
배터리 셀의 내부 압력이 증가할 경우, 엔드 캡이 팽창하여 변형되고, 두 개의 통공의 연결선의 수직 이등분선은 엔드 캡의 응력 변형 중심선이며, 응력 변형 중심선에서 엔드 캡의 응력이 상대적으로 집중되므로 압력 방출 기구의 박약부의 깊이가 제일 큰 위치를 두 개의 통공의 수직 이등분선에 설치함으로써 배터리 셀의 내부 압력이 임계값에 도달할 경우, 엔드 캡이 받는 최대 응력이 박약부의 깊이가 제일 큰 위치에 작용하도록 하여 압력 방출 기구의 박약부가 깊이가 제일 큰 위치에서 갈라지도록 하고, 박약부가 갈라진 후, 배터리 셀의 내부 압력의 작용 하에 압력 방출 기구는 박약부를 따라 계속하여 쉽게 갈라져 밸브 개방 면적을 확장시키고, 효과적인 압력 방출을 구현하며, 배터리 안전성을 담보한다.
또한, 박약부의 깊이를 설치함으로써 사전에 대책을 강구하도록 박약부의 초기 갈라지는 위치와 갈라지는 방향을 결정하여 압력 방출 기구의 밸브 개방 방향을 한정함으로써 압력 방출 기구가 작동할 때 조각이 날리고 배출물이 나와 초래하게 되는 안전 문제를 완화시켜 배터리 안전성을 향상시킨다.
본 출원의 실시예에서 개시한 엔드 캡은 배터리 셀에 사용되고, 배터리 셀은 리튬 이온 이차 전지, 리튬 이온 일차 전지, 리튬 유황 배터리, 나트륨 리튬 이온 배터리, 나트륨 이온 배터리 또는 마그네슘 이온 배터리 등을 포함할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다. 배터리 셀은 원기둥체, 편평체, 직육면체 또는 기타 형상 등을 이룰 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해서도 한정하지 않는다.
본 실시예에서 개시한 배터리 셀은 차량, 선박 또는 항공기 등 용전 기기에 사용될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 본 출원에서 개시한 배터리 셀, 배터리 등을 사용하여 상기 용전 기기의 전원 시스템을 조성할 수 있고, 이렇게 되면 배터리 누액 및 충방전으로 인한 안전 문제를 완화시키는데 유리하게 되어 배터리 성능의 안전성과 배터리 수명을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 실시예는 배터리를 전원으로 사용하는 용전 기기를 제공하는데, 용전 기기는 휴대폰, 태블릿, 노트북, 전기 장난감, 전기 공구, 배터리 자동차, 전기 자동차, 선박, 우주선 등일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 여기서, 전기 장난감은 고정형 또는 이동형 전기 장난감, 예를 들면 게임기, 전기 자동차 장난감, 전기 선박 장난감 및 전기 비행기 장난감 등을 포함할 수 있고, 우주선은 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주선 등을 포함할 수 있다.
이하 실시예는 설명의 편리를 위하여 본 출원의 일 실시예의 용전 기기가 차량인 것을 예로 들어 설명한다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 차량(1000)을 도시하는데, 차량(1000)은 연료 자동차, 가스 자동차 또는 신재생에너지 자동차 일 수 있고, 신재생에너지 자동차는 순수전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장 자동차 등 일 수 다. 차량(1000)의 내부에는 배터리(100), 제어기(300) 및 모터(200)가 설치될 수 있는데, 제어기(300)는 배터리(100)로 하여금 모터(200)에 전력을 공급하도록 제어한다. 예를 들면, 차량(1000)의 저부 또는 앞부분 또는 뒤부분에 배터리(100)를 설치할 수 있다. 배터리(100)는 차량(1000)에 전력을 공급할 수 있는 바, 예를 들면, 배터리(100)는 차량(1000)의 작동 전원으로 사용되어 차량(1000)의 회로 시스템, 예를 들면, 차량(1000)이 작동, 네비게이션 및 운행할 때의 작업 전력 수요에 사용될 수 있다. 본 출원의 다른 실시예에서, 배터리(100)는 차량(1000)의 작동 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 차량(1000)의 구동 전원으로 사용될 수도 있으며, 연료유 또는 천연 가스를 대체하거나 일부 대체하여 차량(1000)에 구동 동력을 제공할 수 있다.
상이한 사용 전력 수요를 만족시키기 위하여 배터리(100)는 다수의 배터리 셀(1)을 포함할 수 있는데, 여기서, 다수의 배터리 셀(1) 사이는 직렬 연결되거나 병렬 연결되거나 또는 혼합 연결될 수 있고, 혼합 연결이란 직렬 연결과 병렬 연결의 혼합을 말한다. 배터리(100)는 배터리(100) 팩이라고 할 수도 있다. 선택적으로, 도 2 및 도 3에 도시된 내용을 결부하면, 다수의 배터리 셀(1)은 먼저 직렬 연결되거나 병렬 연결되거나 혼합 연결되어 배터리 모듈(102)을 조성한 다음, 다수의 배터리 모듈(102)이 다시 직렬 연결되거나 병렬 연결되거나 혼합 연결되어 배터리(100)를 조성할 수 있다. 바꾸어 말하면, 다수의 배터리 셀(1)은 직접 배터리(100)를 조성할 수도 있고, 먼저 배터리 모듈(102)을 조성한 다음, 배터리 모듈(102)이 다시 배터리(100)를 조성할 수도 있다.
배터리(100)는 다수의 배터리 셀(1)을 포함할 수 있다. 배터리(100)는 박스 바디(101)(또는 후드)를 더 포함할 수 있고, 박스 바디(101) 내부는 중공 구조이며, 다수의 배터리 셀(1)은 박스 바디(101) 내에 수용된다. 박스 바디(101)는 수용을 위한 두 개의 부분(도 2를 참조할 수 있음)을 포함할 수 있는데, 여기서는 각각 제1 부분(1011) 및 제2 부분(1012)이라고 하고, 제1 부분(1011)과 제2 부분(1012)은 스냅 결합된다. 제1 부분(1011)과 제2 부분(1012)의 형상은 다수의 배터리 셀(1)에 의해 조합된 형상에 따라 결정될 수 있고, 제1 부분(1011)과 제2 부분(1012)은 모두 하나의 개구를 구비할 수 있다. 예를 들면, 제1 부분(1011)과 제2 부분(1012)은 모두 중공 직육면체인 동시에 각각 하나의 면이 개구면 일 수 있고, 제1 부분(1011)의 개구와 제2 부분(1012)의 개구는 대향되게 설치되며, 제1 부분(1011)과 제2 부분(1012)은 서로 스냅 결합되어 밀폐 챔버를 구비하는 박스 바디(101)를 형성한다. 제1 부분(1011)과 제2 부분(1012)은, 직육면체의 개구를 밀폐하도록 하나가 개구를 구비한 직육면체이고 다른 하나가 커버 플레이트 구조일 수도 있다. 다수의 배터리 셀(1)은 서로 직렬 연결되거나 병렬 연결되거나 혼합 연결되어 조합한 후, 제1 부분(1011)과 제2 부분(1012)이 스냅 결합되어 형성한 박스 바디(101) 내에 설치된다.
배터리(100)는 기타 구조를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 배터리(100)는 합류 부재를 더 포함할 수 있는데, 합류 부재는 다수의 배터리 셀(1) 사이의 전기적인 연결, 예를 들면 직렬 연결되거나 병렬 연결되거나 혼합 연결되는 것을 구현한다. 구체적으로, 합류 부재는 배터리 셀(1)의 전극 단자를 연결하는 것을 통해 배터리 셀(1) 사이의 전기적인 연결을 구현할 수 있다. 더 나아가, 합류 부재는 용접을 통해 배터리 셀(1)의 전극 단자에 고정될 수 있다. 다수의 배터리 셀(1)의 전기 에너지는 도전 기구를 통해 박스 바디(101)를 관통하여 인출될 수 있다. 선택적으로, 도전 기구도 합류 부재에 속할 수 있다.
이하 임의의 한 배터리 셀(1)을 상세하게 설명하는데, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(1)은 전극 어셈블리(11), 케이싱(12) 및 엔드 캡 어셈블리(13)를 포함한다.
전극 어셈블리(11)는 배터리 셀(1)에서 전기 화학 반응을 일으키는 부분이다. 하나의 배터리 셀(1)은 하나 또는 다수의 전극 어셈블리(11)를 포함할 수 있다. 전극 어셈블리(11)는 주요하게 양극 극편과 음극 극편이 권취 또는 적층되게 안착되어 형성되고, 통상적으로 양극 극편과 음극 극편 사이에 세퍼레이터가 설치된다. 양극 극편과 음극 극편에서 활성물질을 구비한 부분은 전극 어셈블리(11)의 몸체부를 구성하고, 양극 극편과 음극 극편에서 활성물질을 구비하지 않은 부분은 각각 탭을 구성한다. 양극 탭과 음극 탭은 공동으로 몸체부의 일단에 위치하거나 또는 각각 몸체부의 양단에 위치할 수 있다. 배터리(100)의 충방전 과정에서, 양극 활성물질과 음극 활성물질은 전해액과 반응하고, 탭은 전극 단자(132)와 연결되어 전류 회로를 형성한다.
케이싱(12)은 엔드 캡(131)과 맞물려 배터리 셀(1)의 내부 환경을 형성하는 어셈블리인데, 여기서, 형성된 내부 환경은 전극 어셈블리(11), 전해액 및 기타 부품을 수용할 수 있다. 케이싱(12)과 엔드 캡(131)은 독립적인 부품일 수 있고, 케이싱(12)에 개구(121)를 설치할 수 있으며, 엔드 캡(131)이 개구(121)를 커버함으로써 배터리 셀(1)의 내부 환경을 형성한다. 한정되지 않게, 엔드 캡(131)과 케이싱(12)을 일체화 할 수도 있는 바, 구체적으로, 엔드 캡(131)과 케이싱(12)은 기타 부품이 케이싱에 들어가기 전에 먼저 하나의 공동적인 연결면을 형성하고, 케이싱(12)의 내부를 밀폐해야 할 경우, 다시 엔드 캡(131)이 케이싱(12)을 커버할 수 있다. 케이싱(12)은 여러 가지 형상과 여러 가지 사이즈일 수 있는 바, 예를 들면 직육면체 형상, 원기둥체 형상, 육각 기둥 형상등일 수 있다. 구체적으로, 케이싱(12)의 형상은 전극 어셈블리(11)의 구체적인 형상 및 사이즈 크기에 따라 결정될 수 있다. 케이싱(12)의 재질은 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 알루미늄 합금, 플라스틱 등과 같은 여러 가지일 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
엔드 캡 어셈블리(13)는 케이싱(12)의 개구(121)에 맞물려 배터리 셀(1)의 내부 환경을 외부 환경과 차단시키는 부품이다. 엔드 캡 어셈블리(13)는 엔드 캡(131), 전극 단자(132), 압력 방출 기구(134) 및 기타 기능 부품을 포함하는데, 여기서, 엔드 캡(131)은 케이싱(12)과 연결되어 개구(121)를 밀폐시킨다. 한정되지 않게, 엔드 캡(131)의 형상은 케이싱(12)과 맞물리도록 케이싱(12)의 형상과 알맞다. 선택적으로, 엔드 캡(131)은 일정한 경도와 강도를 가지는 재질(예컨대 알루미늄 합금)으로 제조될 수 있고, 이렇게 되면, 엔드 캡(131)은 압출을 받아 충돌할 때 쉽게 변형되지 않고, 배터리 셀(1)이 더 높은 구조 강도를 가질 수 있도록 하며, 안전 성능도 향상될 수 있다. 엔드 캡(131)의 재질도 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 알루미늄 합금, 플라스틱 등과 같은 여러 가지 일 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. 일부 실시예에서, 엔드 캡(131)의 내측에는 절연부재가 더 설치될 수도 있는데, 절연부재는 케이싱(12) 내의 전기적 연결부재와 엔드 캡(131)을 이격시켜 단락의 위험을 저하시킬 수 있다. 예시적으로, 절연부재는 플라스틱, 고무 등일 수 있다. 전극 단자(132)는 엔드 캡(131)에 설치되는데, 전극 단자(132)는 전극 어셈블리(11)의 탭과 전기적으로 연결되어 배터리 셀(1)의 전기 에너지를 출력하거나 입력할 수 있다. 압력 방출 기구(134)는 엔드 캡(131)에 설치되어 배터리 셀(1)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 내부 압력을 방출한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 6, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 출원은 배터리 셀(1)(도 5에 도시된 바와 같이)에 사용되는 엔드 캡(131)을 제공한다. 엔드 캡(131)에는 요홈(133) 및 두 개의 통공(135)이 설치되는데, 요홈(133)은 엔드 캡(131)의 표면에서 두께 방향을 따라 함몰되어 형성되고, 요홈(133)의 저벽은 압력 방출 기구(134)를 형성하며, 압력 방출 기구(134)에는 박약부(1341)가 설치되고, 압력 방출 기구(134)는 배터리 셀(1)의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 박약부(1341)를 따라 갈라지도록 구성되며; 두 개의 통공(135)은 엔드 캡(131)을 관통하여 전극 단자(132)를 장착하고, 두 개의 통공(135)의 연결선의 수직 이등분선(α)의 일측 또는 양측을 따라 수직 이등분선(α)을 멀리하는 방향으로, 박약부(1341)의 깊이는 점차적으로 감소된다.
도면에 도시된 바와 같이, β방향은 엔드 캡의 두께 방향이고, 요홈(133)의 함몰 방향, 박약부(1341)의 깊이 방향은 모두 엔드 캡의 두께 방향(β)을 따른다.
압력 방출 기구(134)는 배터리 셀(1)의 내부 압력을 방출하는데, 압력 방출 기구(134)는 주동적으로 압력을 방출할 수도 있고 피동적으로 압력을 방출할 수도 있다. 선택적으로, 압력 방출 기구(134)는 피동적으로 압력을 방출하는 바, 예를 들면, 압력 방출 기구(134)는 배터리 셀(1)의 내부 압력이 임계값에 도달할 때 박약부(1341)를 따라 갈라지도록 구성된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 엔드 캡(131)에 요홈(133)이 설치되고, 요홈(133)의 저벽 두께가 엔드 캡(131)의 두께보다 얇아, 상기 두께가 얇은 요홈(133)의 저벽을 압력 방출 기구(134)로 사용할 경우, 즉 배터리 셀(1)의 내부 압력이 임계값에 도달할 경우, 요홈(133)의 저벽은 파괴되어 내압을 방출한다. 요홈(133)은 엔드 캡(131)에서 절삭 등 방식을 통해 성형될 수도 있고, 엔드 캡(131)과 일체로 주조되어 성형될 수도 있으며, 또 요홈(133)과 엔드 캡(131)이 1차로 스탬핑하여 성형되거나, 또는 먼저 원료를 스탬핑하여 요홈(133)을 형성한 다음 엔드 캡(131)을 형성할 수도 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 박약부(1341)는 압력 방출 기구(134)에 형성되는 요부, 즉 요홈(133)의 저벽에 형성되는 다른 요홈(133)(구별의 편리를 위하여 아래에서는 제2 요홈이라고 함)이고, 요홈(133)의 저벽은 표면이 엔드 캡의 두께 방향(β)을 따라 함몰되어 제2 요홈을 형성하며, 제2 요홈은 요홈(133)의 저벽의 두께를 얇게(즉 압력 방출 기구(134)의 두께를 얇게)한다. 제2 요홈은 압력 방출 기구(134)의 표면에 설치되는 닉일 수도 있고, 압력 방출 기구(134)에서 2차로 스탬핑하여 형성되거나, 또는 엔드 캡(131)을 주조할 때 일체로 성형될 수도 있다. 박약부(1341)는 압력 방출 기구(134)의 우선 파괴 위치를 한정하고, 배터리 셀(1)의 내부 압력이 임계값에 도달할 때, 압력 방출 기구(134)는 우선 박약부(1341)로부터 파괴되어 내압을 방출한다.
엔드 캡(131)의 두 개의 통공(135)에 있어서, 두 개의 통공(135)은 엔드 캡의 두께 방향(β)을 따라 엔드 캡(131)을 관통하고, 두 개의 전극 단자(132)는 두 개의 통공(135)에 각각 장착되며, 각 전극 단자(132)와 통공(135)이 연결된 곳은 밀폐되어 누액을 방지한다. 선택적으로, 각 전극 단자(132)와 통공(135)이 연결된 곳에는 절연부재가 설치되어 엔드 캡(131)이 전기를 띠는 것을 방지하고, 엔드 캡(131)이 전기를 띠어 단락되는 안전 위험을 감소시킨다. 두 개의 전극 단자(132)의 극성은 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.
배터리 셀(1)의 내부 압력이 증가할 경우, 엔드 캡(131)은 압출되거나 심지어 팽창되어 변형되고, 엔드 캡(131)이 통공(135)에서의 구조 강도는 상대적으로 낮으며, 두 개의 통공(135)의 연결선의 수직 이등분선(α)은 엔드 캡(131)의 응력 변형 중심선, 즉 두 개의 통공(135)의 연결선의 수직 이등분선(α)에서 엔드 캡(131)의 응력이 상대적으로 집중된다. 수직 이등분선(α)은 선분의 수직 이등분선, 즉 두 개의 통공(135)의 연결선의 중점을 지나는 수직선이다. 한정되지 않게, 두 개의 통공(135)의 형상은 원형이고, 기타 실시예에서 두 개의 통공(135)은 기타 형상일 수도 있다. 두 개의 통공(135)의 연결선은 두 개의 통공(135)의 도심의 연결선, 예컨대 두 개의 통공(135)이 원형일 경우, 두 개의 통공(135)의 연결선은 두 개의 통공(135)의 원심의 연결선이다.
두 개의 통공(135)의 연결선의 수직 이등분선(α)(이하 수직 이등분선(α)이라고 약칭)은 박약부(1341)를 지난다, 즉 수직 이등분선(α)과 박약부(1341)는 서로 교차되고, 수직 이등분선(α)과 박약부(1341) 사이에는 교점이 구비되며, 박약부(1341)는 교점에서의 깊이가 제일 크도록 배치되고, 박약부(1341)의 깊이는 수직 이등분선(α)의 일측 또는 양측을 향해 수직 이등분선(α)을 멀리하는 방향을 따라 감소되는 바, 다시 말하면, 박약부(1341)의 연장 방향을 따라, 박약부(1341)와 수직 이등분선(α)의 교점에서 더 멀어질수록 박약부(1341)의 깊이가 더 작아지고, 압력 방출 기구(134)는 박약부(1341)에 의해 얇아진 다음 나머지 두께는 더 커진다.
엔드 캡(131)에 직접 압력 방출 기구(134)를 형성하고, 압력 방출 기구(134)에 깊이가 점차적으로 변하는 박약부(1341)를 설치하며, 박약부(1341)의 제일 깊은 위치를 두 개의 통공(135)의 연결선의 수직 이등분선(α)에 설치함으로써 엔드 캡(131)의 전체 강도가 높고, 압력 방출 기구(134)와 엔드 캡(131)에 연결 결함이 존재하지 않아 누액 문제를 효과적으로 완화시키고; 또 엔드 캡(131)에서의 압력 방출 기구(134)가 박약부(1341)의 제일 깊은 위치로부터 지정되게 갈라져 압력 방출 기구(134)가 내압에서 효과적으로 작동하도록 확보하며; 압력 방출 기구(134)가 배터리 셀(1)의 내압에서 추가로 박약부(1341)를 따라 갈라져 밸브 개방 면적을 확대하고, 압력 방출 기구(134)의 초기 파괴 위치 및 후속적으로 갈라지는 방향을 한정할 경우, 압력 방출 기구(134)의 밸브 개방 위치와 방향은 제어가 가능하여 압력 방출 기구(134)의 방출 방향에 보호를 설치하는 것과 같이 압력 방출 기구(134)를 미리 준비하기 편리하므로 배터리(100)의 안전성을 향상시킨다. 압력 방출 기구(134)가 갈라진 후 형성된, 배터리 셀(1) 내부와 외부를 연통하는 통로는 배출물을 방출하는데, 본 출원에서 설명한 밸브 개방 면적은 상기 통로의 유통 단면적을 말한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 두 개의 통공(135)의 연결선의 수직 이등분선(α)은 박약부(1341)의 중부를 지난다.
상술한 바와 같이, 박약부(1341)의 연장 방향과 수직 이등분선(α)은 일정한 각도를 이루고, 박약부(1341)와 수직 이등분선(α)의 교점은 박약부(1341)의 연장 방향의 중점 위치에 놓인다.
박약부(1341)의 제일 깊은 위치가 중부에 놓이므로 배터리 셀(1)의 내부 압력이 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구(134)는 박약부(1341)를 따라 중부에서 양측으로 동기적으로 갈라지고, 압력 방출 기구(134)의 밸브 개방 속도가 빨라 배터리 셀(1)이 신속하게 입력을 방출하도록 하여 안전성을 향상시킨다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 박약부(1341)는 수직 이등분선(α)에 대해 대칭된다.
박약부(1341)와 수직 이등분선(α)의 교점은 박약부(1341)의 연장 방향의 중점 위치에 놓이고, 박약부(1341)의 연장 방향과 수직 이등분선(α)은 수직되어 박약부(1341)가 수직 이등분선(α)에 대해 대칭되도록 한다.
수직 이등분선(α)이 응력 집중선이고, 응력 집중선 양측의 응력 분포가 근접하므로 박약부(1341)가 수직 이등분선(α) 양측에서 받는 힘이 일치하여 압력 방출 기구(134)가 박약부(1341)를 따라 중부에서 양측으로 갈라지도록 담보하며, 압력 방출 기구(134)의 밸브 개방 방향을 추가로 제어하여 안전성을 향상시킨다.
본 출원의 일부 실시예에서, 요홈(133)은 수직 이등분선(α)에 대해 대칭된다.
요홈(133)이 수직 이등분선(α)에 대해 대칭되도록 함으로써 엔드 캡(131)의 응력 집중 위치가 수직 이등분선(α)에 놓이도록 담보하고, 압력 방출 기구(134)가 박약부(1341)와 수직 이등분선(α)의 교점에서 파괴되어 밸브 개방 위치를 제어하도록 추가로 담보한다. 요홈(133)이 수직 이등분선(α)에 대해 대칭되고, 박약부(1341)가 수직 이등분선(α)에 대해 대칭될 경우, 압력 방출 기구(134)는 수직 이등분선(α)에 대해 대칭되고, 압력 방출 기구(134)는 수직 이등분선(α) 양측에서의 구조 강도가 일치하며, 응력 감당 능력이 일치하여 압력 방출 기구(134)가 배터리 셀(1)에서의 내압이 임계값에 도달할 경우, 압력 방출 기구(134)가 박약부(1341)와 수직 이등분선(α)의 교점에서 수직 이등분선(α)의 양측으로 동기적으로 개방되도록 담보함으로써 밸브 개방 방향이 보다 정확하고, 밸브 개방 속도가 더 빠르며, 안전성이 더 높도록 한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 엔드 캡(131)은 원형이고, 수직 이등분선(α)은 엔드 캡(131)의 원심을 지나며, 박약부(1341)는 엔드 캡(131)의 원주 방향을 따라 연장된다.
도 6을 다시 참조하면, 두 개의 통공(135)은 원형의 엔드 캡(131)에 대칭되게 분포되고, 두 개의 통공(135)의 연결선의 수직 이등분선(α)은 원형의 엔드 캡(131)의 원심을 지나며, 두 개의 통공(135)은 수직 이등분선(α)에 대해 대칭된다. 박약부(1341)는 엔드 캡(131)의 원주 방향을 따라 연장, 즉, 박약부(1341)는 호형 방향으로 연장되고, 호형의 원심과 원형의 엔드 캡(131)의 원심은 중합된다. 본 출원에서 설명하는 중합이란, 완전 중합일 수도 있고; 호형의 원심이 엔드 캡(131)의 원심의 부근에서 중합에 근접하는 상태를 나타내는 것일 수도 있다.
상기 설치를 통해, 엔드 캡(131)은 전체적으로 수직 이등분선(α)에 대해 대칭되고, 엔드 캡(131)은 수직 이등분선(α)의 양측에서의 두 부분의 구조 강도가 일치하며, 감당 능력이 일치하여 엔드 캡(131)의 응력이 수직 이등분선(α)에 집중되도록 확보하며, 엔드 캡(131)이 먼저 수직 이등분선(α)의 박약부(1341)의 제일 깊은 위치에서 갈라지도록 담보하고, 압력 방출 기구(134)의 밸브 개방 방향을 추가로 담보한다.
원형의 엔드 캡(131)이 내압 작용을 받아 변형될 경우, 중심 위치(원심)의 변형이 크고, 가장자리 위치의 변형의 작다. 박약부(1341)가 엔드 캡(131)의 원주 방향을 따라 연장되므로 박약부(1341)는 엔드 캡(131)의 가장자리에 상대적으로 더 가까이하고, 엔드 캡(131)의 중심위치에서 더 멀어지는데, 박약부(1341)가 변형이 작은 엔드 캡(131)의 가장자리에 가까이할 경우, 동등한 밸브 개방 압력에서, 박약부(1341)의 깊이는 상대적으로 크게 설치되어 박약부(1341)가 갈라질 수 있도록 담보해야 한다. 엔드 캡(131)의 전체 두께가 작으므로 압력 방출 기구(134), 박약부(1341)는 보다 정밀하여 가공 정밀도 요구가 높으며, 박약부(1341)의 깊이를 상대적으로 크게 설치하여 가공 난이도를 효과적으로 감소시킨다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 요홈(133)은 호형벽(1331)과 평직벽(1332)을 포함하는데, 호형벽(1331)과 평직벽(1332)으로 둘러싸이고, 호형벽(1331)은 엔드 캡(131)의 원주 방향을 따라 연장된다.
도 6을 다시 참조하면, 호형벽(1331)이 엔드 캡(131)에서의 투영은 호선이고, 호선의 원심은 원형의 엔드 캡(131)의 원심과 중합된다. 본 출원에서 설명하는 중합이란, 완전 중합일 수도 있고; 호선의 원심이 엔드 캡(131)의 원심의 부근에서 중합에 근접하는 상태를 나타내는 것일 수도 있다. 평직벽(1332)이 엔드 캡(131)에서의 투영은 직선 세그먼트이고, 직선 세그먼트의 양단은 호선의 양단과 연결되어 궁형을 이룬다. 즉, 요홈(133)이 엔드 캡(131)에서의 투영 형상은 궁형이거나, 또는 요홈(133)의 형상은 궁형이다.
박약부(1341)를 가공할 경우, 예컨대 스크래치, 스탬핑 등 방식으로 압력 방출 기구(134)에서 박약부(1341)를 가공할 경우, 호형벽(1331)을 기준으로 호형벽(1331)을 따라 박약부(1341)를 가공하기만 하면 되므로 가공이 편리하다.
압력 방출 기구(134)가 박약부(1341)를 따라 갈라진 다음, 압력 방출 기구(134)는 평직벽(1332)과 연결되어 압력 방출 기구(134)가 파괴된 후 날리는 것을 방지하고, 압력 방출 기구(134)의 개구 방향은 엔드 캡(131)의 가장자리 방향을 향하여 배출물이 엔드 캡(131)의 가장자리 방향으로 방출되는 것을 한정한다.
기타 실시예에서, 요홈(133)은 허리 형상과 같은 기타 형상으로 설치될 수 있고, 허리 형상은 엔드 캡(131)의 원주 방향을 따라 연장되는 두 개의 호형벽(1331)을 구비하는데, 그 중에서 하나의 호형벽(1331)은 엔드 캡(131)의 중심에 상대적으로 가까이하고, 다른 호형벽(1331)은 엔드 캡(131)의 가장자리에 상대적으로 가까이한다. 선택적으로, 엔드 캡(131)의 가장자리와 가까이하는 호형벽(1331)을 따라 박약부(1341)를 가공하여 압력 방출 기구(134)가 박약부(1341)를 따라 갈라진 다음, 압력 방출 기구(134)는 엔드 캡(131) 중심과 가까이하는 호형벽(1331)에 연결되어 압력 방출 기구(134)가 파괴된 후 날리는 것을 방지하고, 압력 방출 기구(134)의 개구 방향은 엔드 캡(131)의 가장자리 방향을 향하여 배출물이 엔드 캡(131)의 가장자리 방향으로 방출되는 것을 한정한다.
박약부(1341)의 길이가 일정한 경우, 궁형은 허리 형상의 밸브 개방 면적보다 크므로 안정성을 추가로 향상시킬 수 있다. 밸브 개방 면적이 일정한 경우, 궁형은 허리 형상에 비해 엔드 캡(131)의 가장자리를 따라 연장되는 길이가 더 작고, 요홈(133)이 엔드 캡(131)의 구조 강도에 대한 영향이 작으며, 궁형을 설치한 엔드 캡(131)의 구조 강도가 더 높다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 호형벽(1331)으로 둘러싸인 호형각(γ)은 180°보다 작거나 같다.
도 6을 다시 참조하면, 도면에서는 궁형의 호형벽(1331)에 의해 둘러싸인 호형각(γ)을 도시하는데, 호형각(γ)≤180°이 되도록 함으로써 엔드 캡(131)의 중심위치가 요홈(133)에 놓이지 않도록 하여 엔드 캡(131)의 구조 강도를 담보하고, 엔드 캡(131)에 기타 기능 부품을 설치함에 있어서 자리를 남겨준다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 박약부(1341)와 호형벽(1331)은 제1 이격 거리(L1)를 구비한다.
도 6을 다시 참조하면, 박약부(1341)는 호형벽(1331)과 요홈(133)의 저벽의 연결 위치와 밀착되게 설치되지 않고, 박약부(1341)와 호형벽(1331) 사이에 제1 이격 거리(L1)가 구비되도록 한다. 선택적으로, 제1 이격 거리(L1)＞1mm이다.
호형벽(1331)과 요홈(133)의 저벽의 연결 위치가 평평하지 않을 경우, 제1 이격 거리(L1)를 설치함으로 인하여 박약부(1341)의 형상이 쉽게 영향을 받지 않으므로 박약부(1341)에 성형 불량 문제가 나타나는 것을 방지하고, 박약부(1341) 성형이 양호하도록 확보하며, 압력 방출 기구(134)가 박약부(1341)를 따라 갈라지도록 담보한다.
제1 이격 거리(L1)를 설치함으로써 요홈(133)이 일정한 가공 오차가 존재하도록 허용하여 가공 오차로 인하여 박약부(1341)의 위치가 요홈(133) 밖에 놓이는 것을 방지한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 박약부(1341)의 양단과 평직벽(1332)은 제2 이격 거리(L2)를 구비한다.
도 6을 다시 참조하면, 박약부(1341)의 양단은 평직벽(1332)과 요홈(133)의 저벽의 연결 위치까지 연장되지 않고, 박약부(1341)의 양단과 평직벽(1332) 사이에 제2 이격 거리(L2)가 구비되도록 한다. 선택적으로, 제2 이격 거리(L2)≥0.5mm이다.
박약부(1341)의 양단과 평직벽(1332)이 제2 이격 거리(L2)를 구비하므로, 엔드 캡(131)의 가장자리가 압출될 경우, 평직벽(1332)을 통해 박약부(1341)에 변형을 전달하기 쉽지 않아 박약부(1341)가 쉽게 갈라지지 않으며, 엔드 캡(131)의 구조 강도가 높고, 배터리 셀(1)의 내압이 임계값에 도달하지 않을 경우, 압력 방출 기구(134)는 박약부(1341)를 따라 쉽게 갈라지지 않는다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 호형벽(1331)과 엔드 캡(131)의 가장자리는 제3 이격 거리(L3)를 구비한다.
도 6을 다시 참조하면, 요홈(133)의 호형벽(1331)과 엔드 캡(131)의 가장자리에 제3 이격 거리(L3)를 설치하여 엔드 캡(131)이 호형벽(1331)에 대응하는 가장자리의 구조 강도를 담보한다. 선택적으로, 제3 이격 거리(L3)＞3mm이다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 호형벽(1331)과 평직벽(1332) 사이는 아크 변환된다.
도 6을 다시 참조하면, 호형벽(1331)과 평직벽(1332)의 연결 위치의 모퉁이는 필렛으로서, 호형벽(1331)과 평직벽(1332)의 아크 변환을 구현한다.
호형벽(1331)과 평직벽(1332)을 아크 변환되도록 설치함으로써 호형벽(1331)과 평직벽(1332)의 모퉁이에 응력이 집중되는 문제를 완화시켜 엔드 캡(131)의 가장자리가 압출될 경우, 엔드 캡(131)이 요홈(133)의 모퉁이에서 파손되는 것을 방지하여 엔드 캡(131)의 구조 강도를 향상시킨다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 요홈(133)의 측벽에는 단턱면(1333)이 형성되고, 단턱면(1333)은 요홈(133)의 원주 방향을 따라 연장된다.
요홈(133)의 측벽은 호형벽(1331) 및 평직벽(1332)을 포함하는데, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 단턱면(1333)은 호형벽(1331)과 평직벽(1332)에 수직되고, 엔드 캡의 두께 방향(β)에서, 호형벽(1331)과 평직벽(1332)으로 구성된 측벽을 위아래 두 부분으로 분할하는데, 여기서 윗부분의 측벽과 아래 부분의 측벽은 어긋나며, 요홈(133)의 개구 면적은 요홈(133)의 저벽 면적보다 크다. 기타 실시예에서는, 요홈(133)의 개구 면적이 요홈(133)의 저벽 면적보다 작을 수도 있다.
단턱면(1333)을 설치하는 것을 통해, 엔드 캡(131) 가장자리가 원심을 향한 압출력을 받으면 우선 윗부분의 측벽이 저항 변형되고, 그 다음 응력이 단턱면(1333)을 통해 아래 부분의 측벽에 전달되어 저벽까지 전달되므로 엔드 캡(131) 가장자리가 압출을 받음으로 인한 박약부(1341)에 대한 영향을 효과적으로 완화시켜 배터리 셀(1)의 내부 압력이 임계값에 도달하지 않을 때 박약부(1341)를 파괴하여 엔드 캡(131)의 구조 강도를 향상시킨다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 11에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예는 엔드 캡 어셈블리(13)를 제공하는데, 엔드 캡 어셈블리(13)는 이상의 임의의 한 실시형태에 따른 엔드 캡(131)과 전극 단자(132)를 포함한다. 두 개의 전극 단자(132)는 엔드 캡(131)의 두 개의 통공(135)에 설치되어 배터리 셀(1)의 전기 에너지를 도출하거나 배터리 셀(1) 내에 전기 에너지를 충진한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 11에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예는 엔드 캡 어셈블리(13)를 제공하는데, 엔드 캡 어셈블리(13)는 엔드 캡(131), 요홈(133) 및 박약부(1341)를 포함한다. 요홈(133)은 엔드 캡(131)의 표면에서 두께 방향(β)을 따라 함몰되어 형성되고, 요홈(133)의 저벽에는 압력 방출 기구(134)가 형성되며, 요홈(133)은 엔드 캡(131)의 원주 방향을 따라 연장되는 호형벽(1331)을 포함한다. 박약부(1341)는 압력 방출 기구(134)가 작동할 때 갈라지도록 구성되고, 박약부(1341)와 호형벽(1331)의 형상은 대응되게 설치된다.
엔드 캡(131)의 윤곽은 원형을 이루고, 호형벽(1331)은 엔드 캡(131)의 원주 방향을 따라 연장되며, 압력 방출 기구(134)는 요홈(133)의 저벽에 형성되고, 박약부(1341)는 압력 방출 기구(134)에 설치되며, 박약부(1341)와 호형벽(1331)의 형상은 대응되게 설치된다.
박약부(1341)는 압력 방출 기구(134)에 형성된 요부, 즉, 요홈(133)의 저벽에 형성된 다른 요홈(구별의 편리를 위하여 아래에서는 제2 요홈이라고 함)이고, 요홈(133)의 저벽은 표면이 엔드 캡（131）의 두께 방향(β)을 따라 함몰되어 제2 요홈을 형성하며, 제2 요홈은 요홈(133)의 저벽의 두께를 얇게(즉 압력 방출 기구(134)의 두께를 얇게)한다. 박약부(1341)는 압력 방출 기구(134)의 표면에 닉을 설치할 수도 있고, 압력 방출 기구(134)에서 2차로 스탬핑하여 형성되거나, 또는 엔드 캡(131)을 주조할 때 일체로 성형될 수도 있다. 박약부(1341)는 압력 방출 기구(134)의 우선 파괴 위치를 한정할 수 있는데, 선택적으로, 배터리 셀(1)의 내부 압력이 임계값에 도달할 때, 압력 방출 기구(134)는 작동하여 압력 방출 기구(134)가 우선 박약부(1341)로부터 갈라져 내압을 방출한다.
압력 방출 기구(134)는 박약부(1341)를 따라 갈라져 밸브 개방 면적을 확대하고, 압력 방출 기구(134)의 초기 파괴 위치 및 후속적으로 갈라지는 방향을 한정할 경우, 압력 방출 기구(134)의 밸브 개방 위치와 방향은 제어가 가능하여 압력 방출 기구(134)의 방출 방향에 보호를 설치하는 것과 같이 압력 방출 기구(134)를 미리 준비하기 편리하므로 배터리(100)의 안전성을 향상시킨다. 압력 방출 기구(134)가 갈라진 후 형성된, 배터리 셀(1) 내부와 외부를 연통하는 통로는 배출물을 방출하는데, 본 출원에서 설명한 밸브 개방 면적은 상기 통로의 유통 단면적을 말한다.
본 출원이 제공하는 엔드 캡 어셈블리(13)는, 구조 강도가 높아 효과적이고 방향 제어가 가능하게 밸브를 개방하여 압력을 방출함으로써 배터리(100)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 11에 도시된 바와 같이, 박약부(1341)는 호형이고, 호형의 원주 방향의 연장 방향을 따라, 박약부(1341)의 깊이 크기는 상이하다.
박약부(1341)는 호형이고, 호형벽(1331)의 형상과 대응되게 설치되어 가공 성형이 편리하다.
호형의 원주 방향의 연장 방향을 따라, 박약부(1341)의 깊이 크기는 상이하여 박약부가 호형을 이루어 갈라지도록 함으로써 압력 방출 기구가 배터리 셀의 내부 압력을 방출하기 편리하도록 한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 11에 도시된 바와 같이, 엔드 캡 어셈블리(13)는 전극 단자(132)를 더 포함하는데, 전극 단자(132)는 평직되는 제1 벽(1321)을 포함하고, 요홈(133)은 호형벽(1331)의 양단과 연결되는 평직벽(1332)을 더 포함하며, 제1 벽(1321)은 평직벽(1332)에 기본적으로 평행된다.
제1 벽(1321)은 전극 단자(132)의 하나의 벽으로서, 상기 벽은 요홈(133)의 평직벽(1332)과 기본적으로 평행된다. 제1 벽(1321)이 평직벽(1332)과 기본적으로 평행된다는 것은, 제1 벽(1321)과 평직벽(1332)이 평행되거나, 또는 제1 벽(1321)과 평직벽(1332) 사이의 각도가 작다(예컨대 5°보다 작음)는 것을 말한다.
제1 벽(1321)은 전극 단자(132)에서 요홈(133)과 가까이하는 벽일 수 있고, 제1 벽(1321)은 전극 단자(132)의 기타 벽에 비해 요홈(133)에 더 가까이한다.
제1 벽(1321)이 평직벽(1332)과 기본적으로 평행되어 한편으로는 요홈(133)과 전극 단자(132) 사이의 거리가 작아 공간 점용을 감소시키고; 다른 한편으로는 압력 방출 기구(134)가 갈라지는 방향을 한정하여 압력 방출 기구(134)가 파손된 후 전극 단자(132)와 접촉하는 위험을 저하시킬 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 호형벽(1331)의 중간 부분을 따라 양단의 연장 방향으로, 박약부(1341)의 깊이는 점차적으로 감소된다.
상기 기술적 해결수단에서, 박약부(1341)의 깊이는 상술한 설치 방식을 사용하는데, 압력 방출 기구(134)가 작동할 경우, 박약부(1341)는 호형벽(1331)의 중간으로부터 양단으로 갈라져 압력 방출 기구(134)가 갈라지는 방향을 한정하여 압력 방출 기구(134)가 압력을 방출하기 편리하도록 한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 6 및 도 11에 도시된 바와 같이, 엔드 캡 어셈블리(13)는 두 개의 통공(135)을 더 포함하되, 통공(135)은 전극 단자(132)를 장착하기 위한 것이고, 두 개의 통공(135)의 연결선의 수직 이등분선(α)의 일측 또는 양측을 따라 수직 이등분선(α)을 멀리하는 방향으로, 박약부(1341)의 깊이는 점차적으로 감소된다.
두 개의 통공(135)의 연결선의 수직 이등분선(α)의 일측을 따라 수직 이등분선(α)을 멀리하는 방향으로, 박약부(1341)의 깊이는 점차적으로 감소될 수 있거나; 또는, 두 개의 통공(135)의 연결선의 수직 이등분선(α)의 양측을 따라 수직 이등분선(α)을 멀리하는 방향으로, 박약부(1341)의 깊이는 점차적으로 감소될 수 있다.
상기 기술적 해결수단에서, 박약부(1341)의 제일 깊은 위치는 수직 이등분선(α)에 놓이고, 압력 방출 기구(134)가 작동할 경우, 박약부(1341)는 수직 이등분선(α)과 대응하는 위치에서 수직 이등분선(α)을 멀리하는 방향을 따라 갈라져 압력 방출 기구(134)가 신속하게 입력을 방출하기 편리하도록 하여 안전성을 향상시킨다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 4, 도 5 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예는 배터리 셀(1)을 제공하는데, 배터리 셀(1)은 케이싱(12) 및 전술한 엔드 캡 어셈블리(13)를 포함한다. 케이싱(12)에는 개구가 구비되고, 엔드 캡(131)은 상기 개구를 밀폐한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 요홈(133)은 엔드 캡(131)에서 케이싱(12)을 멀리하는 일측에 설치된다.
요홈(133)은 엔드 캡(131)의 외면에서 함몰되어 성형됨으로써 압력 방출 기구(134)으로 하여금 엔드 캡(131)의 외면을 멀리하도록 하고, 압력 방출 기구(134)가 기타 물체와 쉽게 접촉하여 손상되지 않도록 한다. 여기서 설명한 엔드 캡(131)의 외면이란 엔드 캡(131)에서 케이싱(12)을 멀리하는 일측의 표면을 말한다.
일부 실시예에서는 도 12에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(1)의 엔드 캡 어셈블리(13)는 보호 필름(136)을 더 포함하는데, 보호 필름(136)은 요홈(133)의 개구를 커버하여 압력 방출 기구(134)를 보호한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 본 출원의 실시예는 배터리(100)를 제공하는데, 배터리(100)는 전술한 배터리 셀(1)을 포함한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 본 출원의 실시예는 배터리(100)를 제공하는데, 배터리(100)는 전술한 엔드 캡(131) 또는 전술한 엔드 캡 어셈블리(13)를 포함한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 본 출원의 실시예는 용전 기기를 제공하는데, 이는 전술한 배터리(100)를 포함한다.
용전 기기는 전술한 임의의 배터리(100)를 응용한 기기 또는 시스템일 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 6-도 10을 참조하면, 본 출원은 엔드 캡(131)을 제공하는데, 엔드 캡(131)은 원형이고, 엔드 캡(131)에는 전극 단자(132)를 장착하기 위한 두 개의 통공(135)이 설치되며, 두 개의 통공(135)은 엔드 캡(131)의 원심에 대해 대칭되게 분포되고, 두 개의 통공(135)의 연결선의 수직 이등분선(α)은 엔드 캡(131)의 원심을 지난다.
엔드 캡(131)에는 요홈(133)이 더 설치되는데, 요홈(133)은 수직 이등분선(α)에 대해 대칭된다. 요홈(133)의 측벽은 호형벽(1331) 및 평직벽(1332)을 포함하고, 호형벽(1331)의 양단은 평직벽(1332)의 양단과 연결되어 요홈(133)의 측벽이 둘러싸여 궁형을 형성하도록 하며, 호형벽(1331)과 평직벽(1332)은 아크 변환되고, 요홈(133)의 측벽의 모퉁이는 필렛이다. 호형벽(1331)은 엔드 캡(131)의 원주 방향을 따라 연장되고, 호형벽(1331)과 엔드 캡(131)의 가장자리는 제3 이격 거리(L3) 이격되며, 제3 이격 거리(L3)는 3.5mm이다. 요홈(133)은 엔드 캡(131)이 배터리 셀(1)을 멀리하는 케이싱(12)의 표면에서 두께 방향을 따라 함몰되어 형성되어 요홈(133)의 저벽 두께가 엔드 캡(131)의 두께보다 얇도록 하며, 요홈(133)의 저벽은 압력 방출 기구(134)로 사용되고, 압력 방출 기구(134)에는 박약부(1341)가 설치되며, 박약부(1341)는 스탬핑하여 형성된 제2 요홈 또는 닉이고, 요홈(133)의 저벽의 박약부(1341)는 추가로 얇아진다. 박약부(1341)는 수직 이등분선(α)에 대해 대칭되고, 박약부(1341)의 깊이는 연속적으로 변화되는 형태로 설치되며, 박약부(1341)는 수직 이등분선(α)과의 교점에서 제일 깊고, 수직 이등분선(α)을 멀리하는 방향을 따라 박약부(1341)의 깊이는 수직 이등분선(α)의 양측을 향해 점차적으로 감소된다. 배터리 셀(1)의 내부 압력이 임계값에 도달할 경우, 엔드 캡(131)이 수직 이등분선(α)에서의 응력이 상대적으로 집중되고, 전체 압력 방출 기구(134)에서, 박약부(1341)와 수직 이등분선(α)의 교점에서 두께가 제일 얇으나 받는 힘이 제일 크며, 지정되게 파괴하는 효과를 발휘하여 압력 방출 기구(134)가 교점에서 파열되도록 담보하고, 배터리 셀(1)의 내압의 작용 하에, 압력 방출 기구(134)가 박약부(1341)를 따라 추가로 갈라지며, 압력 방출 기구(134)가 갈라진 후 여전히 평직벽(1332)과 연결되어 압력 방출 기구(134)가 파괴된 후 날리는 것을 방지하고, 배출물이 엔드 캡(131)의 가장자리 방향으로 방출되는 것을 방지하여 안전성을 향상시킨다.
요홈(133)의 측벽에는 단턱면(1333)이 형성되는데, 단턱면(1333)은 요홈(133)의 측벽이 엔드 캡의 두께 방향(β)을 따라 위아래 두 부분으로 분할되도록 하고, 윗부분의 측벽은 아래 부분의 측벽과 어긋나며, 요홈(133)의 개구 면적은 요홈(133)의 저벽 면적보다 커 배출물이 방출되기 편리하도록 한다.
이상에서 설명한 내용은 단지 본 출원의 바람직한 실시예일 뿐 본 출원을 한정하기 위한 것이 아니며, 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 본 출원은 여러 가지 수정과 변화가 있을 수 있다. 본 출원의 정신과 원칙 내에서 진행한 그 어떤 수정, 동등한 대체, 개선 등은 모두 본 출원의 보호범위 내에 포함되어야 한다.
1000-차량; 100-배터리; 200-모터; 300-제어기; 101-박스 바디; 1011-제1 부분; 1012-제2 부분; 102-배터리 모듈; 1-배터리 셀; 11-전극 어셈블리; 12-케이싱; 121-개구; 13-엔드 캡 어셈블리; 131-엔드 캡; 132-전극 단자; 1321-제1 벽(1321); 133-요홈; 1331-호형벽; 1332-평직벽; 1333-단턱면; 134-압력 방출 기구; 1341-박약부; 135-통공; 136-보호 필름; L1-제1 이격 거리; L2-제2 이격 거리; L3-제3 이격 거리; α-수직 이등분선; β엔드 캡의 두께 방향; γ호형각
Claims (17)
- 배터리 셀에 사용되는 엔드 캡에 있어서,
상기 엔드 캡을 관통하여 전극 단자를 장착하기 위한 두 개의 통공;
상기 엔드 캡의 표면에서 두께 방향을 따라 함몰되어 형성되고, 저벽에 압력 방출 기구가 형성되는 요홈;
상기 배터리 셀의 내부 압력을 방출하기 위한 상기 압력 방출 기구에 설치되는 박약부를 포함하며;
여기서, 상기 두 개의 통공의 연결선의 수직 이등분선의 일측 또는 양측을 따라 상기 수직 이등분선을 멀리하는 방향으로, 상기 박약부의 깊이는 점차적으로 감소되는 것을 특징으로 하는 엔드 캡. - 제1항에 있어서,
상기 두 개의 통공의 연결선의 수직 이등분선은 상기 박약부의 중부를 지나는, 것을 특징으로 하는 엔드 캡. - 제2항에 있어서,
상기 박약부는 상기 수직 이등분선에 대해 대칭되는 것을 특징으로 하는 엔드 캡. - 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 요홈은 상기 수직 이등분선에 대해 대칭되는 것을 특징으로 하는 엔드 캡. - 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 엔드 캡은 원형이고, 상기 수직 이등분선은 상기 엔드 캡의 원심을 지나며, 상기 박약부는 상기 엔드 캡의 원주 방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 엔드 캡. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
요홈은 호형벽과 평직벽을 포함하되, 상기 호형벽과 상기 평직벽으로 둘러싸이고, 상기 호형벽은 상기 엔드 캡의 원주 방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 엔드 캡. - 제6항에 있어서,
상기 호형벽으로 둘러싸인 호형각은 180°보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 엔드 캡. - 제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 박약부와 상기 호형벽 간의 제1 이격 거리, 상기 박약부의 양단과 상기 평직벽 간의 제2 이격 거리 및 상기 호형벽과 상기 엔드 캡의 가장자리 간의 제3 이격 거리를 중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 엔드 캡. - 제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 호형벽과 상기 평직벽 사이는 아크 변환되는 것을 특징으로 하는 엔드 캡. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 요홈의 측벽에는 단턱면이 형성되고, 상기 단턱면은 상기 요홈의 원주 방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 엔드 캡. - 엔드 캡;
상기 엔드 캡의 표면에서 두께 방향을 따라 함몰되어 형성되고, 저벽에 압력 방출 기구가 형성되며, 상기 엔드 캡의 원주 방향을 따라 연장되는 호형벽을 포함하는 요홈; 및
상기 압력 방출 기구가 작동할 때 갈라질 수 있고, 상기 호형벽의 형상에 대응되게 설치되는 박약부를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔드 캡 어셈블리. - 제11항에 있어서,
상기 박약부는 호형이고, 상기 호형의 원주 방향의 연장 방향을 따라 상기 박약부의 깊이 크기가 상이한 것을 특징으로 하는 엔드 캡 어셈블리. - 제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 엔드 캡 어셈블리는 전극 단자를 더 포함하고, 상기 전극 단자는 평직되는 제1 벽을 포함하며, 상기 요홈은 상기 호형벽의 양단을 연결하는 평직벽을 더 포함하고, 상기 제1 벽은 상기 평직벽에 기본적으로 평행되는 것을 특징으로 하는 엔드 캡 어셈블리. - 제13항에 있어서,
상기 호형벽의 중간 부분을 따라 양단의 연장 방향으로, 상기 박약부의 깊이는 점차적으로 감소되는 것을 특징으로 하는 엔드 캡 어셈블리. - 제13항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 엔드 캡 어셈블리는 상기 전극 단자를 장착하기 위한 두 개의 통공을 더 포함하되, 상기 두 개의 통공의 연결선의 수직 이등분선의 일측 또는 양측을 따라 상기 수직 이등분선을 멀리하는 방향으로, 상기 박약부의 깊이는 점차적으로 감소되는 것을 특징으로 하는 엔드 캡 어셈블리. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 엔드 캡 또는 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 엔드 캡 어셈블리를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리.
- 제16항에 따른 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 용전 기기.
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