KR20230110551A - 에너지 저장 장치용 전기화학적 파우치 셀 - Google Patents

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KR20230110551A
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플로렁 르푸아브르
마사토 오리구치
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르노 에스.아.에스.
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Abstract

전기 에너지 저장 장치(10), 특히 자동차용의 전기화학적 파우치 셀(1)이 개시되며, 상기 전기화학적 파우치 셀(1)은, 일차 연결부(5) 및 이차 연결부(6)에 각각, 복수의 전극들(2), 적어도 하나의 전기 단자(4) 및 상기 전기 단자(4) 및 그 자체에 연결된 라이너(3)를 포함하고, 이에 의해 복수의 전극들 및 적어도 하나의 단자(4)의 전부 또는 일부가 그 안으로 연장되는 오목부(100)를 형성하고, 상기 전기 단자(4)는 복수의 전극들(2)의 스택의 제1 치수와 실질적으로 같거나 큰 제1 치수를 갖는다.

Description

에너지 저장 장치용 전기화학적 파우치 셀
본 발명은 전기 에너지 저장 장치용 전기화학적 파우치 셀에 관한 것으로, 특히 전기 배터리에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 상기 셀을 구비하는 전기 에너지 저장 장치 및 이와 같은 저장 장치 및/또는 이와 같은 셀이 구비된 차량에 관한 것이다. 본 발명은 마지막으로 전기화학적 파우치 셀의 제조 방법에 관한 것이다.
전기 자동차 또는 하이브리드 자동차에서, 현재의 전기 모터 구동 수단은 전기 저장 장치 또는 전기 배터리들을 포함하며, 이들은 열 엔진의 성능 레벨과 경쟁하기 위해 점점 더 강력해지고 있다. 전기 구동 성능 레벨을 높이면, 예를 들어, 저장 장치의 용적을 증가시킴으로써 차량의 범위를 증가시키는 것에 크게 의존한다.
종래, "배터리 팩" 또는 보다 간단하게는 "배터리"라고도 불리는 저장 장치는, 서로 다른 아키텍처에 따라 제조될 수 있는 다수의 셀들, 특히 리튬 또는 리튬-이온 형태의 셀를 구비한다. 소위 원통형 및 각형 셀은 미리 제조되어 금속 하우징에 내장되고 커버로 밀봉된 권취 또는 전극 적층체를 구비한다.
도 11에 도시된 종래 기술의 일례인, 소위 백 또는 파우치 셀(1')은, 전기 단자(4')를 통해 함께 적층 및 용착된 후, 백 또는 "파우치(3')로 불리고, 전기 단자(4')만 밖으로 나올 수 있도록 가열 밀봉되는 라이너에서 커버되는 전극들을 포함한다. 가열 밀봉의 밀봉은 이 기술의 중요한 포인트이며, 즉, 전극이 배치되는 공동을 형성하기 위해, 통상적으로 "사전변형", 특히 스탬핑에 의해 얻어진 라이너(3')의 매끄러운 표면, 즉 접힘이 없는 표면을 필요로 한다. 라이너의 사전 변형은 재료의 상당한 신장을 수반하며, 이에 따라 찢어질 위험으로 인해 그의 깊이가 제한된다.
이로 인해, 원통형 및 각형의 셀들의 치수를 용이하게 증가시켜 더 많은 에너지, 즉 더 큰 용량 및/또는 출력을 수용할 수 있지만, 파우치 기술은 한편으로는 현재 14-15 mm 정도의 깊이로 제한되는 사전변형 단계에 의해 조정되고, 다른 한편으로는, 도 11에 도시된 바와 같이, 단부에서 전기 단자(4')에 대한 라이너(3')의 용접 밀봉부에 충격을 줄 위험으로 인해, 단자 또는 전기 단자들(4')의 치수가 특정 치수를 초과할 수 없다. 이와 같은 전기화학적 파우치 셀(1')의 전기 단자(4')는 비교적 단면이 작고, 또한 고출력 충전 또는 방전 전류의 사용과 양립할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 전기 구동의 성능 레벨을 높이는 것은, 고속 충전 수단을 찾는 데에도 의존한다. "고속 충전" 단자는 특히 50kW 이상의 상당한 전력 또는 최대 200kW의 전력을 포함하는 초고속 충전 단자를 구현하는 것으로 알려져 있다.
그럼에도 불구하고 이와 같은 전원은 차량 배터리의 열 방출을 수반하며, 이를 제거하지 않을 경우, 수명 감소 또는 충전 속도 제한과 같은 비가역적 손상을 유발할 수 있다. 이와 같은 손상은 특히 전기 단자(특히 전기 커넥터) 및 용접부와 같이 전류를 전달하는 재료에서 관찰된다.
전기화학적 셀의 냉각은, 즉 유용한 냉각면이라고도 불리고, 셀의 밀폐성을 보존하기 위해 파우치 기술에 따라 셀이 제조될 때 제한되는, 종래 셀의 가장 좁은 면에서 통상적으로 행해지며, 이에 의해 효과적인 냉각이 불가능하고 내구성에도 영향을 미치게 된다.
이에 대해, 문헌 EP3327854는, 전기 단자가, 그 단면이 전극들의 스택의 그것에 가까운 절연 재료에 내장된 전기 커넥터로 구성된 배터리 셀을 개시하고 있다. 이를 위해, 이 문헌은 복잡하고 비용이 많이 드는 가스를 흡수할 수 있도록 하는 층으로 커넥터의 일부를 코팅할 것을 제안한다.
본 발명은 이와 같은 맥락에 속하며, 그 목적은 특히 자동차용 전기 저장 장치용 전기화학적 파우치 셀을 제공하기 위한 것으로, 셀 및 그 전기 단자 또는 단자들의 치수를 무제한으로 증가시킬 수 있는 비용을 절감한다. 본 발명은 또한, 제조가 간단하고 비용이 적게 드는 이와 같은 셀의 제조 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명은 전기 에너지 저장 장치, 특히 전기 배터리용 전기 화학 파우치 셀을 제안하며, 상기 전기화학적 셀은 복수의 전극들, 특히 적어도 하나의 애노드와 하나의 캐소드, 및 라이너를 구비하는 스택을 포함한다. 상기 전기화학적 셀은 다음을 포함하는 것을 특징으로 한다:
- 절연 물질로 제조된 베이스 및 제1 축을 따라 연장되는 전기 커넥터를 포함하는 적어도 하나의 전기 단자로서, 상기 전기 단자의 베이스는 복수의 전극들의 스택의 제2 축 상에 실질적으로 제1 치수와 동일하거나 보다 큰 제2 축 상에 제1 치수를 갖고, 상기 제2 축은 제1 축에 직교하고, 상기 적어도 하나의 전기 단자 및 라이너는 복수의 전극들이 연장되는 하우징을 구분하는 데 기여하는, 적어도 하나의 전기 단자;
- 상기 적어도 하나의 전기 단자의 베이스의 주변부에 대한 라이너의 단부의 적어도 하나의 일차 링크;
- 상기 단부와 구별되는, 라이너의 대향 단부 측면부에 대한 라이너의 단부 측면부의 이차 링크.
선택적으로, 상기 적어도 하나의 전기 단자의 베이스는, 상기 복수의 전극들의 스택의 제3 축 상의 제2 치수와 실질적으로 동일하거나 큰 제3 축 상의 제2 치수을 가질 수 있고, 상기 제3 축은 상기 제1 축 및 상기 제2 축에 직교할 수 있다.
또한, 선택적이지만 바람직한 특징에 따르면, 상기 적어도 하나의 일차 링크는 열융착 또는 접합에 의해 제조될 수 있고, 상기 이차 링크는 열융착 또는 접합에 의해 제조될 수 있다.
상기 적어도 하나의 단자의 전기 커넥터는 베이스를 통해 연장되고, 상기 전기 커넥터는, 편평 또는 실질적으로 편평 및/또는 베이스의 외면에 평행 또는 실질적으로 평행하게 연장되는 외측부를 포함할 수 있다.
상기 전기화학적 셀은 하우징에 배치되고, 한편으로는 상기 복수의 전극과 다른 한편으로는 상기 적어도 하나의 전기 단자 사이에 개재되는 적어도 하나의 간격 부재를 포함하고, 상기 간격 부재는, 적어도 하나의 전극의 적어도 하나의 설부(tongue)을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 공극을 구비할 수 있다.
특히, 상기 간격 부재는 셀 구조, 특히 허니콤 구조를 갖고, 상기 셀 구조는 전기화학적 셀의 동작 동안 발생되는 가스를 수용하기 위한, 진공의, 셀들을 포함할 수 있다.
선택적으로, 적어도 하나의 전기 단자의 베이스는 다음을 포함할 수 있다:
- 지지 요소 상에 전기화학적 셀의 고정을 보장하도록 구성된 고정 부재; 및/또는
- 센서, 특히 온도 및/또는 압력 센서; 및/또는
- 과충전 안전 장치.
본 발명은 또한 전기 에너지 저장 장치, 특히 앞서 설명한 바와 같이 적어도 하나의 전기화학적 셀을 포함하는 자동차용으로 의도된 것이다.
특히, 이와 같은 저장 장치는 적어도 하나의 전기화학적 셀의 측면을 따라 배치되는 냉각 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 적어도 하나의 전기화학적 셀 및/또는 본 발명에 따른 적어도 하나의 전기 에너지 저장 장치를 포함하는 하이브리드 또는 전기 자동차에 관한 것이다.
본 발명은 마지막으로 전술한 바와 같은 전기화학적 셀의 제조 방법에 관한 것으로, 다음을 포함한다:
- 복수의 전극들을 적층하는 단계;
- 적어도 하나의 전기 단자를 복수의 전극들에 연결하는 단계;
- 복수의 전극들의 세트 및 적어도 하나의 전기 단자의 베이스의 적어도 일부를 비변형 라이너에서 자켓팅하는 단계;
- 라이너를 일차 링크에서 적어도 하나의 전기 단자의 베이스에 연결하는 단계;
- 이차 링크에서 라이너를 자체적으로 연결하는 단계.
선택적으로, 상기 자켓팅 단계는 상기 라이너의 적어도 하나의 단부와 상기 적어도 하나의 전기 단자의 베이스 주변부를 정렬하는 하위 단계를 포함할 수 있다.
다른 세부사항들, 특징 및 장점들은 이하에 제시된 상세한 설명을 도시된 다양한 예시적인 실시예와 관련하여 지시적이고 비제한적인 방식으로 보다 명확히 개시될 것이다:
도 1은, 본 발명에 따른 전기화학적 파우치 셀의 일 실시예에 대한 단면 및 상면도를 개략적으로 나타낸다.
도 2는, 전기화학적 셀을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은, 전기화학적 셀의 정면도이다.
도 4는, 전기화학적 셀의 변형예의 단면을 개략적으로 나타낸다.
도 5는, 전기화학적 셀의 변형된 단면을 개략적으로 나타낸다.
도 6은, 전기화학적 셀에 대한 간격 부재의 정면도를 개략적으로 나타낸다.
도 7은, 전기 에너지 저장 장치의 상면도 단면의 개략도이다.
도 8은, 전기화학적 셀의 변형예의 단면의 개략도이다.
도 9는, 전기화학적 셀을 제조하는 방법의 단계를 개략적으로 나타낸다.
도 10은, 전기화학적 셀을 제조하는 방법의 다른 단계를 개략적으로 나타낸 다.
도 11은, 종래의 전기화학적 셀을 개략적으로 나타낸다.
도 1은, 도 7에 도시된 전기 에너지 저장 장치(10)에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 파우치 셀(1)의 실시예를 나타낸다.
"배터리" 또는 "전기 배터리"라고도 불릴 수 있는 에너지 저장 장치(10)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 전기 화학 파우치 셀(1), 특히 복수의 전기화학적 셀(1)을 포함하고 있다. 이와 같은 저장 장치(10)는, 비제한적인 예로서, 자동차, 특히 하이브리드 또는 전기 구동 차량을 대상으로 할 수 있다.
전기화학적 셀(1)은 화학적 형태의 에너지를 저장하고 이를 전류의 형태로 재저장할 수 있다. 예를 들어, 전기화학적 셀은 "Li-ion"이라고도 불리는 "리튬 이온" 형태일 수 있다. 일반적으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 전기화학적 파우치 셀(1)은, 복수의 적층형 전극들(2), 특히 도시되지 않은 전기 절연성의 분리 요소에 의해 이격된 적어도 하나의 애노드와 하나의 캐소드, 및 라이너(3)를 포함한다. 또한, 전기화학적 셀(1)은 적어도 하나의 전기 단자(4)를 구비한다.
본 명세서에 기재된 바와 같이, 전기화학적 셀의 배향은 제1 축(X), 제1 축(X)에 직교하는 제2 축(Y) 및 상기 제1 축(X)과 제2 축(Y)에 직교하는 제3 축(Z)에 따라 규정된다. 축(X), Y, Z는 이를 필요로 하는 도면에서 특히 3면체 XYZ로 표시된다.
또한, 도면 전체에서 서로 다른 구성 요소를 구분하는 치수 및 간격은 설명의 편의를 위해 과장될 수 있다.
"파우치"는 라이너(3)의 백 또는 파우치 구조로 이해된다. 라이너(3)는, 예를 들어, 복합형 및/또는 적층형일 수 있으며, 즉, 이는 서로 다른 재료로 제조된 복수의 층 또는 시트를 함께 고정하여 포함할 수 있다. 특히, 라이너(3)는 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄계 합금으로 제조된 금속 시트 및/또는, 비제한적으로, 제조된 플라스틱 시트, 예를 들어 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트), 나일론, PP(폴리프로필렌), PPa(산성 폴리프로필렌)를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 전기 단자(4)와 라이너(3)는 복수의 전극들(2)이 연장되는 하우징(100)을 한정하는 데 기여한다. 적어도 하나의 전기 단자(4)는 특히 제1 축(X)를 따라, 라이너(3)의 일단부(31)에 배치되는 반면, 복수의 전극들(2)은 라이너(3)의 대향 단부(31) 사이, 특히 중앙 또는 실질적으로 중앙에 배치된다.
상기 전기화학적 셀(1)은 평행육면체 또는 실질적으로 평행면체 형태, 특히 직사각형 또는 정사각형 평행육면체, 또는 입방체일 수 있다. 도시된 전기화학적 셀(1)은 설명의 명확성을 위해, 비제한적으로, 직사각형 평행육면체 형상을 갖는다.
셀(1)은 제1 축(X)를 따라 전기화학적 셀을 한정하는 2개의 단부 측면들(11), 단부 측면들(11)을 서로 연결하는 복수의 측면들(12)을 구비한다. 이 특정한 경우, 단부 측면들(12) 중 하나는 전기 단자(4)에 의해 형성되며, 전기화학셀(1)은 라이너(3)에 의해 형성되는 4개의 측면들(12)을 구비한다.
또한, 라이너(3)는 실질적으로 평행육면체, 특히 직사각형 또는 정사각형 평행육면체, 또는 입방체인 파우치 또는 백의 접힘에 의한 형성에 적합한 형태를 가지고 있다.
복수의 전극들(2)은 스택에 따라 하우징(100) 내에서 연장되며, 즉 서로 다른 전극들(2)이 적어도 하나의 축, 예를 들어 제2 축(Y) 또는 제3 축(Z)을 따라 서로 대향하도록 배치된다. 복수의 전극들의 스택은 특히 애노드와 캐소드의 변화들을 나타내도록 배열된다.
특히, 전기화학적 셀(1)은, 전술한 바와 같이, 복수의 전극들(2)의 인접한 각각의 애노드와 캐소드 사이에 개재되는, 도시되지 않은 적어도 하나의 전기 절연성 분리 요소를 포함할 수 있다.
각 전극은 평평하거나 실질적으로 평평한 주요 부분(21), 및 이 주요 부분(21)으로부터 돌출되도록 하우징(100)에서 연장되는 적어도 하나의 설부(tongue)(22)를 포함한다. 특히, 상기 적어도 하나의 설부(22)는 적어도 하나의 전기 단자(4)를 향해 연장되고, 적어도 하나의 전기 단자(4)와 상호작용하도록 구성된다.
전기화학적 셀(1)에서, 하우징(100)은 복수의 전극들(2), 특히 복수의 전극들의 기공 및 분리 요소 또는 요소들을 적시는 비수 전해액을 포함하거나 또는 부분적으로 충전되어 있다. 전해액은, 예를 들어, 디메틸, 에틸렌 또는 디에틸 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 또는 아세토니트릴과 같은 유기 용매에 용해된 리튬염(LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiTFSI, LiFSI, LiBOB)으로 구성될 수 있다.
전기 단자(4)는, 플라스틱 또는 세라믹과 같은 절연 물질로 제조될 수 있는 베이스(41) 및 금속 전기 커넥터(42)를 구비한다. 특히, 베이스(41)는 전기 절연 재료로 제조될 수 있다. 선택적으로, 그러나 바람직하게, 베이스(41)는 열전도성 재료로 제조될 수 있다.
전기 커넥터(42)는, 각각의 전극에 고유한 적어도 하나의 설부(22)와의 상호작용에 의해, 셀(1)의, 도시되지 않은 전기 회로와 복수의 전극들(2)을 연결할 수 있도록 한다. 전기 커넥터(42)는 적어도 부분적으로 제1 축(X)에 연장되며, 즉, 제1 축(X)이 전기 커넥터(42)의 적어도 일부의 연장 방향을 규정한다. 요컨대, 축(X)은 전기 커넥터(42)가 전기화학적 셀(1)의 외측을 향해 연장되는 축에 의해 규정될 수 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)는, 제2 축(Y) 또는 제3 축(Z)상에 제1 치수(411)를 가지며, 이는, 각각, 동일한 제2 축(Y) 또는 동일한 제3 축(Z)상에 복수의 전극들(2)의 스택의 제1 치수(211)와 실질적으로 동일하거나 그보다 크다.
이하에 예시되고 기술되는 실시예에서, 제1 치수는 제2 축(Y)에 의해 규정되며, 전기 커넥터(42)가 적어도 부분적으로 연장되는 제1 축(X)에 대해 직교하는 방향으로 연장된다. 본 발명은 또한, 제1 치수(411)가 제3 축(Z)에 의해 규정되는, 도시되지 않은, 대안적인 실시예로 확장되는 것으로 이해되며, 본 발명은 전체적으로 이와 같은 대안적인 실시예에 mutatis mutandis를 적용한다.
특히, 제1 치수는 도시된 바와 같이, 또는 대안적으로 폭 또는 높이에 대응할 수 있다. "실질적으로 같다"는 것은 전극 스택의 제1 치수(211)의 순서의 값이 ±7%, 특히 ±3%인 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)의 제1 치수(411)를 의미하는 것으로 이해된다.
선택적으로, 그러나 바람직하게, 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)는 복수의 전극들(2)의 스택의 제2 치수(212)와 실질적으로 같거나 큰 제2 치수(412)를 갖는다. 적어도 하나의 전기 단자(4) 및 스택의 "제2 치수"는 여기서 제3 축(Z) 상의 치수, 즉 제1 축(X)과 제2 축(Y) 및 제1 치수(411), 211에 직교하는 치수를 의미하는 것으로 이해된다. 본 발명은 또한, 제2 치수(412)가 제2 축(Z)에 의해 규정되는, 도시되지 않은 대안적인 실시예로 확장되는 것으로 이해되며, 본 발명은 전체적으로 이와 같은 대안적인 실시예에 mutatis mutandis를 적용한다.
전술한 바와 같이, "실질적으로 같다"는 것은 전극 스택의 제2 치수(212)의 차수 값이 ±7%, 특히 ±3%인 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)의 제2 치수(412)를 의미하는 것으로 이해된다.
또한, 전기 커넥터(42)는, 선택적으로, 제2 축(Y)상의 복수의 전극들(2)의 스택의 제1 치수(211)의 20 내지 100% 사이에 있는 제2 축(Y)상의 제1 치수(421)를 가질 수 있다.
대안적으로 또는 조합하여, 전기 커넥터(42)는, 동일한 제3 축(Z)상에서, 베이스(41)의 제2 치수(412)의 30~90% 사이에 있는 제3 축(Z)상의 제2 치수(422)를 가질 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 전기화학적 셀(1)은 종래 파우치형 셀에서 관찰되는 커넥터에 비해, 전기 단자(4), 보다 구체적으로는 전기 커넥터(42)의 치수를 증가시킬 수 있다. 이와 같은 전기 커넥터(42)의 단면의 증가는, 전기 커넥터(42)의 과열을 방지하면서 고 전류에 의해 저장 장치(10)의 충전 속도의 증가에 적합한 전기화학적 셀(1)로 되도록 한다.
적어도 하나의 전기 단자(4)의 전기 커넥터(42)는, 베이스(41)에서 적어도 하우징(100)으로부터 전기화학적 셀(1)의 외부 환경까지 연장되어 있다. 전기 커넥터(42)는, 특히 복수의 전기화학적 셀들(1) 사이의 접속을 가능하게 하기 위해, 하우징(100) 내, 즉 복수의 전극들(2)의 방향으로 또한 외부 환경 모두에서 베이스(41)로부터 돌출되도록 연장된다.
전기 커넥터(42)는 하우징(100) 내 및 제1 축(X)의 베이스(41)을 통해 연장되는 적어도 하나의 내측부(424)와 외측부(423)를 포함한다. 특히, 외측부(423)는 베이스(41)의 외측면(414)에 대해 평탄하거나 실질적으로 평탄 및/또는 베이스(41)의 외측면(414)에 대해 평행 또는 실질적으로 평행하게 연장될 수 있다. 이와 같은 형태의 전기 커넥터(42)의 목적은, 추가로 후술되는 바와 같이, 복수의 전기화학적 셀(1)의 조립체를 동일한 전기 에너지 저장 장치(10)에서 서로 하나로 하여 조립하는 것을 최적화하는 것이다. 즉, 전기 커넥터(42)는 실질적으로 "L"자 구조를 가질 수 있다. 하우징(100)을 기밀상태로 한정하기 위해, 전기화학적 셀(1)은 라이너(3)의 복수의 타이트한 링크들을 포함한다.
상기 셀은, 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)의 주변부(415)에 상기 라이너(3)의 적어도 하나의 단부(31)를 갖는 적어도 하나의 일차 링크(5)를 포함한다. 요컨대, 일차 링크(5)는 라이너(3), 특히 하우징(100)을 향해 회전되는 라이너(3)의 내면(301)의 링크로 구성되며, 이때 측면 에지(416)의 세트가 베이스(41)의 주변부(415)를 형성한다.
따라서 일차 링크(5)는 닫힌 연속 형태, 특히 환형, 사각형 또는 직사각형을 를 갖는다. 특히, 일차 링크(5)의 테두리의 적어도 일부는 제1 축(X)과 직교하는 평면에 내접될 수 있다. 특히, 상기 일차 링크(5)는 베이스(41)의, 제1 축(X) 상에서, 두께의 전부 또는 일부에 걸친 라이너(3)의 링크로 구성된다.
전기화학적 셀(1)은, 특히 도 2에서 명확히 도시된 바와 같이, 라이너(3)의 대향 단부 측면부(32b)에 대한 라이너(3)의 단부 측면부(32a)의 이차 링크(6)를 더 포함한다. 이 특정한 경우에, 단부 측면부(32a, 32b)는, 적어도 하나의 전기 단자(4)가 연결될 수 있는 단부들(31)을 서로 연결하는 대향부(32a, 32b)로 구성된다. 특히, 이차 링크(6)는 대향 단부 측면부들(32a, 32b)에 각각 포함된 라이너(3)의 내면(301)의 부분들 사이에 형성되어 있다.
특히, 이차 링크(6)는, 제1 축(X)에 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 연장될 수 있다. 또한, 바람직하게는, 이차 링크(6)는 직선형 실질적으로 직선형이다.
여기서 "일차", "이차", "제1", "제2"라는 용어는 발명의 다양한 구성요소를 구별하기 위한 것으로 그들 사이에 계층 구조를 설정하기 위한 것이 아닌 것으로 이해된다.
특히, 상기 적어도 하나의 일차 링크(5) 및 이차 링크(6)는, 엄밀하게는 2 mm보다 큰 최소 치수인 것을 특징으로 한다. 도 1 내지 도 10에 도시된 실시예에 따르면, 적어도 하나의 일차 링크(5)의 "최소 치수"는, 비제한적인 방식으로, 제1 축(X) 상에서 참조되지 않은 치수로 이해된다. 또한, 이차 링크(6)의 "최소 치수"는 제3 축(Z)의 치수로 이해된다.
적어도 하나의 일차 링크(5)는 열융착 또는 접합에 의해 제조 및/또는 이차 링크(6)는 열융착 또는 접합에 의해 제조될 수 있다. 바람직하게는, 상기 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)의 주변부(415)의 표면의 전부 또는 일부가, 후술하는 제조 공정과 양립할 수 있는, 열융착 또는 무결함 내구성 접합을 확보하도록 처리될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 선택적이지만 바람직한 실시예에 따르면, 전기화학적 셀(1)은 두 개의 전기 단자들(4), 특히 제1 전기 단자(401) 및 제2 전기 단자(402)를 포함할 수 있다. 따라서, "최소한 하나의 단자"와 관련된 전술한 모든 특징들은 "제1 전기 단자(401)" 및/또는 "제2 전기 단자(402)"로 확장될 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 전기화학적 셀(1)이 복수의 전기 단자(4)를 포함하는 경우, 후자는 동일할 수도 있고 또는 다른 방법으로 구별되는 특성을 가질 수도 있다.
선택적으로, 그러나 바람직하게, 제1 전기 단자(401) 및 제2 전기 단자(402)는 동일하거나 실질적으로 동일한 적어도 하나의 치수를 가지며, 특히 제2 축(Y)에 대한 제1 치수(411) 또는 제3 축(Z)에 대한 제2 치수(412). 선택적으로, 제1 전기 단자(401) 및 제2 전기 단자(402)는 서로 동일하거나 실질적으로 동일한 제1 치수(411) 및 서로 동일하거나 실질적으로 동일한 제2 치수(412)를 가질 수 있다. 특히, 제1 전기 단자(401)와 제2 전기 단자(402)는 라이너(3)의 대향 단부(31)에 각각 배치되어 있다. 따라서, 전기화학적 셀(1)은 복수의 일차 링크들(5)을 더 포함하며, 구체적으로, 제1 일차 링크(51)는 라이너(3)의 단부들(31) 중 하나와 제1 전기 단자(401)의 베이스(41)의 주변(415) 사이에 형성되고, 제2 일차 링크(52)는 단부들(31) 중 다른 것과 제2 전기 단자(402)의 베이스(41)의 주변부(415) 사이에 형성된다.
이와 같은 실시예에서, 복수의 전극들(2)은 제1 전기 단자(401)와 제2 전기 단자(402) 사이에 적어도 하나의 축을 따라, 특히 제1 축(X) 상에 개재되어 있다.
제1 전기 단자(401) 및 제2 전기 단자(402)는, 예를 들면, 복수의 전극 중 전극들(2)의 서브셋에 각각 접속되어 있다.
따라서, 적어도 하나의 전극의 제1 서브셋, 예를 들어, 캐소드 타입은, 제1 전기 단자(401)에 연결되도록 구성되고, 그의 설부 또는 설부들(22)이 그를 향해 연장되도록 배치된다.
반대로, 적어도 하나의 전극의 제2 서브셋, 예를 들어, 애노드 타입은, 제2 전기 단자(402)에 연결되도록 구성되고,그의 설부 또는 설부들(22)이 그를 향해 연장되도록 배치된다.
이 특정한 경우에, 제1 전기 단자(401)는 4개의 전극들(2), 예를 들면 캐소드에 접속되고, 제2 전기 단자(402)는 4개의 별개의 전극들(2), 예를 들면 애노드에 접속된다. 이와 같은 구성은 전극의 수와 형태들을 변경할 수 있으므로 제한되지 않는 것으로 이해된다.
다음, 상기 대향 단부 측면 부분들 사이에 형성된 이차 링크(6)가 상기 제1 일차 링크(51)로부터 제2 일차 링크(52)로 연속적으로 연장되도록 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 전기화학적 셀(1)의 상이한 선택적 변형예들을 도시한다. 이들은 적어도 하나의 전기 단자(4)가, 개별적으로 또는 서로 조합하여 통합될 수 있는 서로 다른 액세서리들의 예들을 포함하는 절반 셀을 나타낸다. 도 6에는, 하우징(100)에 배치되도록 의도된 간격 부재(7)의 일례가 그의 부분에 대해 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41), 예를 들어 제1 전기 단자(401) 및/또는 제2 전기 단자(402)의 베이스(41)는, 전기화학적 셀(1)을 지지 요소(101)에 고정하도록 구성된 고정 부재(81)를 포함할 수 있다. "지지 요소(101)"는, 보디워크 요소, 플레이트 또는 케이싱, 특히 이와 같은 케이싱의 바닥 또는 커버와 같은 전기화학적 셀(1)을 지지하거나, 커버하거나 프레이밍할 수 있는 임의의 요소인 것으로 이해된다.
바람직하게는, 전기화학적 셀(1)은 복수의 고정 부재(81)를 포함할 수 있고, 상기 고정 부재는 하나의 동일한 전기 단자(4) 및/또는 별개의 전기 단자(4)에 포함될 수 있다.
고정 부재(81)는 베이스(41)의 외측면(414)으로부터 나와 셀 외부 환경으로 돌출되도록 연장되어 있다. 고정 부재(81)는 전기 커넥터(42)를 둘러싼 외측면(414)의 임의의 지점에 배치될 수 있다. 바람직하게, 고정 부재(81)는 베이스(41)와 단일 피스로 형성된다.
특히, 상기 고정 부재(81)는, 지지 요소(101)에 포함되는 보완적인 형태로, 이차 고정 부재와 협동하도록 구성되는 일차 고정 부재일 수 있다.
대안적 또는 추가적으로, 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41), 예를 들어, 제1 전기 단자(401) 및/또는 제2 전기 단자(402)의 베이스(41)는, 도 5에 도시된 바와 같이 센서(82), 특히 온도 및/또는 압력 센서를 포함할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41), 예를 들면 제1 전기 단자(401) 및/또는 제2 전기 단자(402)의 베이스(41)는, 예를 들면 약어로 OCSD로 지칭되는 과충전 안전 장치(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
전기화학적 셀(1)은 또한, 선택적이지만, 바람직하게 적어도 하나의 간격 부재(7)를 포함할 수 있다. 간격 부재(7)는 하우징(100)에 배치되도록 구성된다. 이는 특히, 전기 단자(4)와 복수의 적층 전극들(2) 사이, 특히 제1 축(X)상에 개재되도록 구성된다.
바람직하게, 상기 간격 부재(7)는 복수의 전극(2)과 적어도 하나의 전기 단자(4) 사이의 접속 계면에, 즉, 복수의 전극들(2) 중 적어도 하나의 설부(22)의 서브셋과 적어도 하나의 전기 단자(4)의 전기 커넥터(42) 사이의 링크에 배치되도록 구성된다.
이를 위해, 간격 부재(7)는 적어도 하나의 전극들(2)의 적어도 하나의 설부(22)를 수용하도록 구성되는 적어도 하나의 공극(71)을 포함한다. 또한, 상기 공극(71)은 적어도 하나의 전기 단자(4)의 전기 커넥터(42)의 적어도 내측 부분(424)를 수용하도록 구성될 수 있다. 비제한적인 예로서, 이와 같은 공극(71)은 간격 부재(7)의 중앙에 배치될 수 있다.
선택적으로, 그러나 바람직하게, 간격 부재(7)는 평행 육면체 또는 실질적으로 평행 육면체 구조를 갖는. 더욱이, 일 실시예에 의하면, 간격 부재(7)는, 복수의 전극들(2)의 적층에 관련하여 적어도 하나의 전기 단자(4)에 대해 전술한 치수와 링크될 수 있는 치수를 갖는다.
특히, 간격 부재(7)는 제2 축(Y) 상에서, 복수의 전극들(2)의 스택의 제1 치수(211)와 실질적으로 동일하거나 큰 제1 치수(711)를 가질 수 있다. 다음, "실질적으로 같은"의 표현은, 전극 스택의 제1 치수 순서 값이 2 ± 7%, 특히 ± 3%인 간격 부재(7)의 제1 치수(711)를 의미하는 것으로 이해된다.
유사하게, 간격 부재(7)는, 제3 축(Z)상에, 복수의 전극들(2)의 스택의 제2 치수(212)와 실질적으로 같거나 큰 제2 치수(712)를 가질 수 있다. 2 ± 7%, 특히 ± 3%의 전극 스택의 제2 치수의 값을 갖는 간격 부재(7)는 "실질적으로 동일한" 것으로 인정된다.
특정 실시예에 따르면, 간격 부재(7)는, 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)의 제1 치수(411)와 동일하거나 실질적으로 동일한 제1 치수(711)를 갖고 및/또는 간격 부재(7)는 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)의 제2 치수(412)와 동일하거나 실질적으로 동일한 제2 치수(712)를 갖는다.
이와 같은 구성은, 특히 전기화학적 셀(1)의 기계적 강도를 강화하는 것을 목적으로 한다. 간격 부재(7)는 복수의 전극들(과와 적어도 하나의 전기 단자(4) 사이의 접속 계면을 보호하는 데 기여하며, 특히 후술하는 전기화학적 셀(1)의 제조 방법의 실시에 기여한다.
간격 부재(7)는, 도시된 바와 같이, 서로 상호작용하고 복수의 전극들(2)의 적어도 하나의 설부(22)를 브래킷화하도록 배치되는 2개의 부착 보상부들을 포함할 수 있다. 개시되지 않은 옵션에 따르면, 이와 같은 부분은, 일단 조립되면 서로에 대해 고정되어 유지되도록 보상적인 고정 요소들, 예를 들어 스냅 피팅 시스템을 포함할 수 있다.
바람직하게, 간격 부재(7)는 셀룰러 구조, 특히 허니콤 구조를 가질 수 있다. "셀룰러 구조"는 복수의 공동들을 갖는 구조로 이해된다. "허니콤"은 다각형 형태, 특히 육각형의 복수의 셀(72)을 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 이와 같은 셀들(72)은 진공을 내포할 수 있으며, 전기화학적 셀(1)의 동작 중에 발생하는 가스를 수용하기 위한 것일 수 있다. 이와 같은 특징은 전기화학적 셀(1)의 작동 중에 발생할 가능성이 있는 가스를 수용할 수 있는 저장고를 형성하는 중공 구조물을 간격 부재(7)에 부여함으로써 종래에 관찰되는 벤팅의 위험성을 감소시킨다.
도 7은, 앞서 설명한 바와 같이 적어도 하나의 전기화학적 셀(1)을 포함하는, 특히 자동차용으로 의도되는, 본 발명에 따른 저장 장치(10)의 실시예를 도시한다.
도시된 예에서, 저장 장치(10)는, 예를 들어, 실질적으로 동일한 본 발명에 따른 4개의 전기화학적 셀(1)을 포함한다. 그럼에도 불구하고 이와 같은 전기화학적 셀은 별개의 특성들을 가질 수 있다는 것이 이해된다.
또한, 도 7은 각 전기화학적 셀(1)에 고유한 전기 단자(4)를 상세히 설명하기 위해 저장 장치(10)의 절반을 도시한다. 그럼에도 불구하고, 각각의 셀은, 앞서 설명한 바와 같이, 복수의 전기 단자(4), 특히 제1 전기 단자(401) 및 제2 전기 단자(402)를 포함할 수 있으며, 이들 각각은 동일하거나 별개의 특성들을 가질 수 있는 것으로 이해되며, 이들 전기 단자의 각각은, 저장 장치(10) 내에서 하나의 동일한 전기화학적 셀(1) 내에서 또는 저장 장치(10) 내에서 한 전기화학적 셀로부터 다른 전기화학적 셀에 대해 무관하게, 동일하게 될 수 있거나 또는 별개의 특성들을 가질 수 있다. .
복수의 전기화학적 셀(1)의 전부 또는 일부는 적어도 한 방향을 따라 적층된다. "적층" 배치는 예를 들어 차량이 놓여 있는 지면에 대해 수직 방향을 따라 다른 셀(1) 위에 하나씩 위치되도록 하는 것으로 이해되거나, 또는, 대안적으로, 그러한 수직 방향에 직교하는 방향을 따라 서로 나란히 다른 셀(1)을 위치시키는 것으로 이해된다.
전기화학적 셀은, 특히 그들의 측면(12)들이 서로 마주보며, 특히 서로 근접하여, 연장되도록 배치된다.
바람직하게, 서로 인접한, 별개의 전기화학적 셀(1)에 포함되는 인접한 전기 단자들(4)은, 특히 그들의 각각의 베이스(41)의 측면 가장자리(416)의 적어도 일부에 서로 접촉하여 배치되어 있다. 더욱이, 이와 같은 전기 단자들(4)은 공통 평면 (2000)을 따라 연장되도록 배치될 수 있다.
이와 같은 저장 장치(10)는 통상적으로 상당한 전력을 필요로 하는데, 이는 전기화학적 셀(1) 내에서 강한 열의 소산을 동반하며, 제거되지 않으면, 비가역적인 손상을 일으킬 가능성이 있다. 따라서, 그의 냉각을 보장하기 위해, 저장 장치(10)는 다른 대안들에 따라 제조될 수 있다.
특히, 제시되지 않은 대안에 따르면, 저장 장치(10)는 셀(1)의 적어도 하나의 측면(12)을 따라 배치된 냉각수가 순환하도록 구성된 플레이트와 같은 냉각 수단(9)을 더 포함할 수 있다. 따라서 이와 같은 냉각 수단(9)은 적어도 한 방향을 따라 인접한 전기화학적 셀들(1) 사이에 개재된다.
또한, 상기 적어도 하나의 전기 단자(4), 특히 제1 전기 단자(401) 및 제2 전기 단자(402)의 단부 위치 결정은, 셀의 기하학적 구조, 특히 평행 육면체 또는 실질적으로 평행 육면체의 보다 양호한 제어에 기여한다. 그 결과, 임의의 종래 냉각 수단(9)을 갖는 전기화학적 셀(1)의 접촉면이 개선되어, 종래에는 인접한 전기화학적 셀들 간의 요철을 메우기 위해 사용되고 있던 열 수지의 필요성이 감소되어, 셀(1) 또는 저장 장치(10)의 제조 코스트가 절감된다.
대안적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)가 각각 전극 스텍의 제1 치수(211) 및/또는 제2 치수(412)보다 큰 제1 치수(411) 및/또는 제2 치수(412)를 가질 때, 전기화학적 셀(1)의 측면들(12)은 실질적으로 오목한 형태를 가질 수 있다. 즉, 전기화학적 셀(1)의 중간 영역, 특히 제1 축(X) 상에서, 라이너(3)는 복수의 적층 전극들(2)를 향해 수렴한다. 바람직하게는, 라이너는, 접힘을 발생시키지도 않고 미리 변형되지도 않고, 복수의 적층형 전극들(2)의 형상과 베이스(41)의 형상을 모두 밀접하게 따를 수 있을 정도로 충분히 탄성적일 수 있다.
그 결과, 인접한 셀들(1)의 측면(12)은 전기화학적 셀(1)의 냉각을 보장하기 위해, 예를 들어, 임의의 가스 또는 냉각제, 특히 유전체 유체의 순환을 허용하는 냉각 수단(9), 보다 구체적으로는 셀들 간 공간을 한정한다.
선택적으로, 이와 같은 냉각 수단(9), 또는 셀들 간 공간은, 예를 들어, 적어도 부분적으로 화염의 전파를 지연시킬 수 있는 물질, 예를 들어 블록 또는 수지의 형태로 추가로 수용될 수 있다. 다른 대안에 따르면, 이와 같은 물질은 셀들(1), 특히 셀(1)의 전극들(2)에 압력을 가할 수 있는 압축 폼일 수 있다.
이와 같은 대안은 기존에 사용되는 플레이트들을 사용하지 않고 셀(1)의 냉각을 확보함으로써, 저장 장치(10)의 경량화를 유리하게 할 수 있다. 또한, 저장 장치(10), 특히 전기화학적 셀 내에서 일어나는 상당한 열 방출에 의해 일반적으로 가장 큰 영향을 받는 전기 단자(4) 및 용접과 같은 기계적 구성 요소의 내구성을 보장한다. 또한, 이와 같은 배치는, 인접한 전기화학적 셀들(1) 간의 열 사고의 전파 가능성을 감소시키는 셀 내 공간의 존재, 안전성 측면에서 이점을 제공한다.
전기 단자(4)의 구성은, 저장 장치(10)의 조립을 단순하게 하는 것에 덧붙여, 특히 다른 전기화학적 셀들(4) 사이의 접속의 간소화에 공헌한다. 실제로, 종래에, 다른 셀들(1)의 접속에는, 다른 전기 커넥터들(42)의 절단과 적절한 변형은 물론, 공통 버스바에의 용접을 필요로 한다.
본 발명에 따른 적어도 하나의 전기 단자(4)의 바람직한 형태, 즉 베이스(41)의 외측면(414)과 평행하게 또는 실질적으로 평행하게 연장되는 외측부(423)를 통해, 버스바(91)는 서로 다른 전기화학적 셀들(1)의 전기 커넥터들(42)과 직접 접촉하여 위치될 수 있다. 따라서, 버스바(91)는 도 7에서 좌측의 2개의 전기화학적 셀들로 도시된 바와 같이, 서로 다른 전기 커넥터들(42)에 단일의 단계로 용접될 수 있다. 대안적으로, 도 7의 우측에 있는 2개의 전기화학적 셀들(1)에 도시된 바와 같이, 버스바(91)는 전기 커넥터들(42)에 이미 탭이 나 있는 상태에서 전기 커넥터(42)에 나사결합될 수 있다.
본 발명은 마지막으로, 전술한 바와 같이 전기화학적 셀(1)의 제조 방법에 관한 것이다. 도 8 내지 10은, 이와 같은 방법의 다양한 단계들의 실행 모드를 도시한다. 설명의 명확화를 위해 단부 측면들(12) 중 하나만 도시된다. 그럼에도 불구하고, 본 발명에 따른 방법은 도 2를 참조하여 전술한 바와 같이 적어도 하나의 전기 단자(4), 예를 들어 두 개의 전기 단자(401, 402)를 포함하는 전기화학적 셀(1)의 제조로 확장된다. 따라서, 적어도 하나의 전기 단자(4)를 참조하여 후술되는 단계 또는 하위 단계는 제2 전기 단자(402) 또는 복수의 추가 전기 단자에 대해 재현될 수 있다.
상기 방법은 복수의 전극들(2)를 적층하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 앞서 설명한 바와 같이, 복수의 전극들(2)은 애노드와 캐소드의 변형예를 나타내도록 적층된다. 또한, 복수의 전극들(2)의 각각의 인접한 애노드와 캐소드 사이에 개재되는, 도시되지 않는 전기 절연성의 분리 요소에 의해 인접한 전극들(2)를 분리할 수도 있다.
다음, 적어도 하나의 단자를 복수의 전극들(2)에 연결하는 것을 목적으로 하는 연결 단계가 수행된다. 특히, 이와 같은 접속은 전극들(2)의 적어도 하나의 서브셋, 예를 들어 캐소드에 특이한 복수의 설부(22)와 적어도 하나의 전기 단자(4)의 전기 커넥터(42)의 내측 부분(424) 사이에 이루어진다.
상기 설부(22를을 적어도 하나의 전기 단자(4)에 연결하는 단계는, 복수의 전극들(2)을 적어도 하나의 단자에 대해 직교 또는 실질적으로 직교하도록 위치시키는 하위 단계를 포함할 수 있다. 더욱이, 복수의 전극들(2)은, 적어도 하나의 전극들(2)의 서브셋에 특유한 설부(22)가 적어도 하나의 전기 단자(4)를 향해 연장되도록 배치된다. 즉, 설부(22)의 전부 또는 일부는 전기 커넥터(42)의 내측 부분(424)에 평행하거나 실질적으로 평행하게 연장된다.
또한, 접속 단계는, 복수의 전극들(2) 중 하나 이상의 설부(22)의 접힘 또는 변형의 하위 단계와 전기 커넥터(42)에 대한 해당 설부(22)의 용접의 하위 단계를 포함할 수 있다.
그 후, 전기화학적 셀(1)은 복수의 전극들(2)의 세트와 적어도 하나의 단자의 베이스(41)의 적어도 일부를 미리 형성되지 않은 라이너(3)에서 자켓팅하는 단계에 의해 형성된다.
상기 자켓팅 단계는, 플랫 라이너(3)의 내면(301)에서 서로 연결되는, 복수의 전극들(2)과 적어도 하나의 전기 단자(4)에 의해 형성되는 조립체를 위치시키는 하위 단계를 포함할 수 있다.
상기 자켓팅 단계는 다음, 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)의 주위(415)의 측면 에지들(416)과 상기 라이너(3)의 적어도 하나의 단부(31)를 정렬하는 하위 단계를 포함한다, 특히, 이와 같은 적어도 하나의 전기 단자(4)의 위치 결정은 전기화학적 셀(1)의 구조를 강화하는 데 기여한다.
또한, 전기화학적 셀(1)이 제1 전기 단자(401) 및 제2 전기 단자(402)를 포함하는 경우, 전기 단자들(4)의 각각은 라이너(3)의 대향 단부(31)에 위치될 수 있으며, 이에 따라, 특히 라이너(3)을 자켓칭하는 단계에서 셀의 형태를 보다 잘 제어하는 데 기여할 수 있다.
마지막으로, 상기 자켓팅 단계는, 라이너(3)를 적어도 하나의 리지 및/또는 둥근 형태로 접는 하위 단계를 포함한다. 특히, 이와 같은 리지 형상 및/또는 둥근형태는 각각, 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)의 코너 또는 둥글게 된 형태로부터 유도된다. 전기 단자(4). 상기 "접는(folding)"이라는 표현은 상기 복수의 전극들(2) 및 상기 적어도 부분적으로 적어도 하나의 전기 단자(4)를 둘러싸도록 라이너(3)의 적어도 일부를 다시 접는 동작을 의미하는 것으로 이해된다.
바람직하게, 이와 같은 접는 단계는 복수의 전극들(2) 및 적어도 하나의 전기 단자(4)를 제한된 수의 접힘으로 라이너(3)로 밀봉하는 것을 가능하게 한다. 전체적인 평행 육면체 형태의 전극 세트를 덮으려면, 특히 90°에서 네 번 접기만 하면 된다. 접촉이 없는 전기 커넥터(42), 라이너(3) 및 전기 커넥터 4의 주변부에는 접힘이 형성되지 않는다.
파우치 셀(1)의 조립을 위해 종래부터 실시되고 있는 스탬핑에 의해 선행 형성하는 단계와는 달리, 이와 같은 동작은 라이너(3)의 약화, 심지어 찢어지는 결과를 초래할 가능성이 있는 재료의 연신으로 이어지지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 종래 형성 단계에 의해 부과되는 치수 제한을 초래하지 않는다.
이로 인해, 본 발명의 층 또는 보강 요소에 따르면, 종래 선행 형성시 또는 그 후에 라이너(3)의 기계적 강도를 확보하기 위해 사용되는 바와 같은, 라이너(3)의 나일론 라이닝과 같은 층 또는 보강 요소를 전기화학적 셀(1)에 통합할 필요가 없다. 따라서, 전기화학적 셀(1)의 구조가 바람직하게 단순화된다.
또한, 스탬핑에 의한 사전 형성 단계의 부재(absence)는 제조 방법을 단순화하여 비용을 절감할 수 있다.
다음, 전기화학적 셀(1)이 진공에 위치되고, 밀봉되기 전에 전해액으로 충전된다.
전기화학적 셀(1)의 밀봉은 적어도 일차 링크(5)에서 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)에 라이너(3)를 연결하는 단계 및 이차 링크(6)에서 라이너(3)를 자신에 연결하는 단계를 포함한다.
특히, 상기 연결 단계들 중 하나 및/또는 다른 하나는 열융착 또는 접합에 의해 수행된다.
선택적으로, 상기 제조 방법은, 연결 단계 이후에 실시되고, 한편으로 복수의 전극들(2)과 다른 한편으로 적어도 하나의 전기 단자(4) 사이에 개재되는, 적어도 하나의 간격 부재(7) 위치시키는 추가적인 단계를 포함할 수 있다. 다음, 간격 부재(7)는 적어도 하나의 설부(22) 및/또는 전기 커넥터(42)가 간격 부재(7)의 공극(71)을 통해 부분적으로 연장되도록 배치된다.
따라서, 간격 부재(7)는, 적어도 하나의 전기 단자(4)와 함께, 예를 들어 셀의 밀봉시, 특히 진공에서, 전기화학적 셀(1)의 기계적 강도를 확보하는 데 기여한다. 따라서, 복수의 전극들(2)과 적어도 하나의 전기 단자(4) 사이의 연결 계면에서의 라이너(3)의 약화를 방지한다.
또한, 선택적으로, 상기 제조 방법은, 자켓팅 단계 전에, 예를 들어, 상기 연결 단계 이전에 수행되는 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)의 주위(415를 표면 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이와 같은 처리는, 예를 들어 열융착에 의해, 일차 링크(5)가 내구성이 있고 결함이 없으며 조립 공정과 호환되도록 보장하는 것을 목적으로 한다.
따라서, 본 발명은 전기 에너지 저장 장치를 위한 전기화학적 파우치 셀을 제안하며, 특히 자동차를 위한 것으로, 바람직하게는 라이너의 스탬핑에 의한 사전 형성 단계의 구현으로 인해 종래 전기 파우치 셀과 관련된 치수화 한계를 극복할 수 있도록 한다.
따라서, 전기화학적 셀은 특히 적어도 하나의 전기 단자에서 셀의 밀폐성을 유지하면서 치수 결정의 보다 큰 유연성을 가능케 한다. 본 발명에 따른 전기화학적 셀은, 한편으로는 셀에 수용되는 전극의 수와 그에 따른 전력을 감소시킬 수 있고, 다른 한편으로는 유용한 냉각면을 증가시켜 셀의 냉각을 용이하게 하여 새로운 충전 모드에 보다 적합하도록 할 수 있다.
그러나, 본 발명은 여기에 설명되고 도시된 수단 및 구성에 한정되어서는 안 되며, 또한 균등한 수단 또는 구성 및 기술적으로 작동 가능한 그러한 수단의 조합으로 확장된다. 특히, 본 발명에서 개시되고 설명된 기능을 궁극적으로 충족하는 한, 전기 단자의 형태와 치수 또는 전극의 개수는 본 발명을 훼손함이 없이 변경될 수 있다.

Claims (12)

  1. 전기 에너지 저장 장치(10), 특히 전기 배터리를 위한 전기화학적 파우치 셀(1)로서, 상기 전기화학적 파우치 셀(1)은 복수의 전극들(2), 특히 적어도 하나의 애노드 및 하나의 캐소드, 및 라이너(3)의 스택을 포함하되,
    상기 셀은,
    - 절연 물질로 제조된 베이스(41) 및 제1 축(X)을 따라 연장되는 전기 커넥터(42)를 포함하는 적어도 하나의 전기 단자(4)로서, 상기 전기 단자(4)의 베이스(41)는 복수의 전극들(2)의 스택의 제2 축(Y, Z) 상에 실질적으로 제1 치수(211)와 동일하거나 보다 큰 제2 축(Y, Z) 상에 제1 치수(411)를 갖고, 상기 제2 축(Y, Z)은 제1 축(X)에 직교하고, 상기 적어도 하나의 전기 단자(4) 및 라이너(3)는 복수의 전극들(2)이 연장되는 하우징(100)을 구분하는 데 기여하는, 적어도 하나의 전기 단자(4);
    - 상기 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)의 주변부(415)에 대한 라이너(3)의 단부(31)의 적어도 하나의 일차 링크(5);
    - 상기 단부(31)와 구별되는, 라이너(3)의 대향 단부 측면부(32b)에 대한 라이너(3)의 단부 측면부(32a)의 이차 링크(6)를 포함하는, 전기화학적 파우치 셀(1).
  2. 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)는, 복수의 전극들(2)의 스택의 제3 축(Y, Z) 상의 제2 치수(212)와 실질적으로 같거나 큰 제3 축(Y, Z) 상의 제2 치수(412)를 갖고, 상기 제3 축(Y, Z)은 제1 축(X) 및 제2 축(Y, Z)에 직교하는, 전기화학적 파우치 셀(1).
  3. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 일차 링크(5)는 열융착 또는 접합에 의해 제조 및/또는 상기 이차 링크(6)는 열융착 또는 접합에 의해 제조되는, 전기화학적 파우치 셀(1).
  4. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 단자의 전기 커넥터(42)는 베이스(41)를 통해 연장되고, 상기 전기 커넥터(42)는, 편평 또는 실질적으로 편평 및/또는 베이스(41)의 외면(414)에 평행 또는 실질적으로 평행하게연장되는 외측부(423)를 포함하는, 전기화학적 파우치 셀(1).
  5. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 하우징(100)에 배치되고, 한편으로는 상기 복수의 전극(2)과 다른 한편으로는 상기 적어도 하나의 전기 단자(4) 사이에 개재되는 적어도 하나의 간격 부재(7)를 포함하고, 상기 간격 부재는, 적어도 하나의 전극(2)의 적어도 하나의 설부(tongue)(22)을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 공극(71)을 포함하는, 전기화학적 파우치 셀(1).
  6. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 간격 부재(7)는 셀 구조, 특히 허니콤 구조를 갖고, 상기 셀 구조는 전기화학적 셀(1)의 동작 동안 발생되는 가스를 수용하기 위한, 진공의, 셀들을 포함하는, 전기화학적 파우치 셀(1).
  7. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)는,
    - 지지 요소(101) 상에 전기화학적 셀(1)의 고정을 보장하도록 구성된 고정 부재(81); 및/또는
    - 센서(82), 특히 온도 및/또는 압력 센서; 및/또는
    - 과충전 안전 장치를 포함하는, 전기화학적 파우치 셀(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 전기화학적 셀(1)을 포함하는, 특히 자동차용 전기 에너지 저장 장치(10).
  9. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기화학적 셀(1)의 측면(12)을 따라 배치되는 냉각 수단(9)을 더 포함하는, 저장 장치(10).
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 전기화학적 셀(1) 및/또는 제8항 또는 제9항에 따른 적어도 하나의 전기에너지 저장장치(10)를 포함하는 하이브리드 또는 전기 자동차.
  11. 제1항 내지 제7항 중 한 항에 따른 전기화학적 셀(1)의 제조 방법으로,
    - 복수의 전극들(2)을 적층하는 단계;
    - 적어도 하나의 전기 단자(4)를 복수의 전극들(2)에 연결하는 단계;
    - 복수의 전극들(2)의 세트 및 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)의 적어도 일부를 비변형 라이너(3)에서 자켓팅하는 단계;
    - 라이너(3)를 일차 링크(5)에서 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)에 연결하는 단계;
    - 이차 링크(6)에서 라이너(3)를 자체적으로 연결하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 앞선 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 자켓팅 단계는, 상기 라이너(3)의 적어도 하나의 단부 부분들(31)의 적어도 하나를, 적어도 하나의 전기 단자(4)의 베이스(41)의 주변부(415)와 정렬시키는 하위 단계를 포함하는, 방법.
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