KR20230113607A - 배터리 셀 및 그 제조 방법, 제조 장치, 배터리, 전기장치 - Google Patents

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KR20230113607A
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추완 리
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Abstract

본 발명의 실시예는 배터리 셀 및 그 제조 방법, 제조 장치, 배터리, 전기 장치를 제공하며, 상기 배터리 셀은, 제1 방향의 일단을 따라 제1 개구부가 설치된 하우징; 제1 개구부를 밀폐하기 위해 사용되며, 단부 캡 본체 및 단부 캡 본체에 설치된 제1 전극 단자를 포함하는 제1 단부 캡; 하우징 내부에 설치되고, 본체부 및 본체부로부터 인출된 제1 탭을 포함하는 전극 조립체; 및, 본체부의 제1 탭이 인출되는 일측에 위치하고 제1 탭에 전기적으로 연결된 제1 부분과, 본체부의 제1 단부 캡에 인접한 일측에 위치하고 제1 부분에 연결된 제2 부분과, 제2 부분의 제2 방향을 따라 배치된 측단에 제2 방향의 제1 단부를 따라 연결되고 제2 부분과 단부 캡 본체 사이에 적어도 부분적으로 위치하며 제1 전극 단자에 전기적으로 연결된 제3 부분을 포함하며, 제2 방향은 제1 방향에 수직되는 제1 어댑터;를 포함한다.

Description

배터리 셀 및 그 제조 방법, 제조 장치, 배터리, 전기 장치
본 발명은 배터리 기술 분야에 관한 것으로, 특히 배터리 셀 및 그 제조 방법, 제조 장치, 배터리, 전기 장치에 관한 것이다.
리튬 이온 등 배터리는 높은 에너지 밀도, 높은 전력 밀도, 높은 충방전 횟수, 긴 저장 시간 등의 장점을 가지고 있어 전기 자동차에 널리 사용되고 있다.
그러나, 전기 자동차의 배터리 조립 공정을 최적화하는 것은 항상 업계의 난제이다.
본 발명은 배터리의 조립 공정을 개선하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 제1 측면은 배터리 셀을 제공하며, 상기 배터리 셀은,
제1 방향의 일단을 따라 제1 개구부가 설치된 하우징;
제1 개구부를 밀폐하기 위해 사용되며, 단부 캡 본체 및 단부 캡 본체에 설치된 제1 전극 단자를 포함하는 제1 단부 캡;
하우징 내부에 설치되고, 본체부 및 본체부로부터 인출된 제1 탭을 포함하는 전극 조립체; 및,
본체부의 제1 탭이 인출되는 일측에 위치하고 제1 탭에 전기적으로 연결된 제1 부분과, 본체부의 제1 단부 캡에 인접한 일측에 위치하고 제1 부분에 연결된 제2 부분과, 제2 부분의 제2 방향을 따라 배치된 측단에 제2 방향의 제1 단부를 따라 연결되고 제2 부분과 단부 캡 본체 사이에 적어도 부분적으로 위치하며 제1 전극 단자에 전기적으로 연결된 제3 부분을 포함하며, 제2 방향은 제1 방향에 수직되는 제1 어댑터;를 포함한다.
상기 실시예의 제1 어댑터는 제2 부분으로부터 제3 부분을 연장함으로써, 제3 부분을 제1 전극 단자에 전기적으로 연결할 때 제3 부분과 제2 부분 사이에 끼인각을 가질 수 있으며, 끼인각이 위치하는 영역은 제3 부분과 제1 전극 단자를 연결하기 위한 작업 공간을 형성하여 조립의 편의성을 향상시키고, 전기적 연결의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 제3 부분과 제1 전극 단자가 전기적으로 연결된 후, 제3 부분과 제1 단부 캡을 회전축을 중심으로 함께 권취하여 제2 부분에 인접하는 방향으로 절곡하면 제1 개구부가 제1 단부 캡에 의해 밀폐된다. 따라서, 상기 구조는 제3 부분과 제1 전극 단자의 전기적 연결 및 제1 단부 캡의 조립을 교묘하게 실현한다.
또한, 먼저 전극 조립체를 하우징에 안착한 후 다시 제1 단부 캡을 설치하므로, 제1 단부 캡과 제1 개구부 사이의 조합 정확도를 용이하게 확보할 수 있고, 제1 단부 캡과 하우징 사이, 그리고 전극 조립체와 하우징 사이에 큰 작용력이 발생하는 것을 방지함으로써, 조립 성능을 최적화하고, 배터리 셀의 성능 및 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 배터리 셀에서 제1 방향의 타단을 따라 제2 개구부가 배치되고 제2 개구부가 제2 단부 캡에 의해 밀폐되는 경우, 조립할 때 제1 단부 캡을 마지막에 설치함으로써, 제3 부분과 제1 전극 단자의 전기적 연결 및 제1 단부 캡의 조립을 동시에 실현할 수 없는 문제를 해결할 수 있다. 따라서, 이 조립 방법은 배터리 셀의 구조와 조립 공정 간의 특별한 매칭 없이 다양한 구조의 배터리 셀에 적용될 수 있어 범용성이 강하다.
일부 실시예에서, 제2 방향은 전극 조립체의 두께 방향과 일치하다.
상기 실시예에서, 제3 부분이 제1 단부 캡과 함께 회전축을 중심으로 제2 부분과 인접한 방향으로 절곡될 때, 상기 제1 단부 캡이 긴 측변을 기준으로 회전하여 제1 개구부를 밀폐하므로, 제1 단부 캡의 회전 반경을 감소시키고, 회전 중 오정렬 및 흔들림을 감소하여 제1 단부 캡이 제1 개구부와 정확하게 조합되어 전체 원주 방향에서 제1 단부 캡과 제1 개구부 사이 간격의 일관성을 확보하고, 제1 단부 캡과 하우징 사이 용접 효과를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제1 탭은 제3 방향의 측단을 따라 본체부로부터 인출되고, 제3 방향은 제1 방향 및 제2 방향에 수직된다.
상기 실시예에서, 제1 탭은 본체부의 제1 단부 캡에 인접한 측면에 배치되고, 제1 탭과 제1 전극 단자가 제1 어댑터와 전기적으로 연결될 때 독립적인 작업 공간을 제공할 수 있어 조립이 용이하고 전기적 연결의 신뢰성을 보장하는데 유리하다. 또한, 제1 부분과 제2 부분은 본체부의 인접한 두 측면에 위치하여 L자형 구조를 나타내고; 또한, 조립하기 전에, 제3 부분과 제2 부분 사이에 서로 수직되는 등과 같이 끼인각을 가지며, 제3 부분이 제2 부분의 제2 방향을 따른 측단에 위치하여, 제1 어댑터의 전체적 강성을 향상시키고, 제2 부분이 부품의 배치, 이송 또는 조립 과정에 쉽게 변형되지 않는다.
일부 실시예에서, 전극 조립체는 본체부로부터 인출된 제2 탭을 더 포함하고, 제1 탭과 제2 탭은 극성이 반대되고, 본체부의 동일한 측단으로부터 인출된다.
상기 실시예는 제3 방향에서 배터리 셀이 차지하는 공간을 감소시키고 배터리 셀의 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 제3 부분의 제2 방향을 따라 배치된 제2 단부는 자유 단부이고, 제3 부분은 그에 연결된 제1 단부 캡과 함께 제2 부분을 향해 절곡되도록 구성되어 제1 개구부가 제1 단부 캡=에 의해 밀폐된다.
상기 실시예에서, 제3 부분이 절곡되는 조립 방법을 통해, 제3 부분과 제1 전극 단자의 전기적 연결 및 제1 단부 캡의 조립을 실현한다. 조립할 때, 먼저 전극 조립체를 하우징에 안착한 후 다시 제1 단부 캡을 설치하므로, 제1 단부 캡과 제1 개구부 사이의 조합 정확도를 용이하게 확보할 수 있고, 제1 단부 캡과 제1 개구부의 용접을 간편하게 하며, 조립 성능을 최적화할 수 있다. 또한, 양단에 모두 단부 캡이 배치된 배터리 셀의 경우, 조립할 때 제1 단부 캡을 마지막에 설치하여 제3 부분과 제1 전극 단자의 전기적 연결 및 제1 단부 캡의 조립을 동시에 실현할 수 없는 문제를 해결함으로써, 상기 조립 공정이 다양한 구조의 배터리 셀에 대한 범용성이 강하다.
일부 실시예에서, 제1 부분, 제2 부분 및 제3 부분은 모두 판형 구조이고, 제1 부분과 제2 부분은 수직으로 설치되고, 제2 부분과 제3 부분은 평행으로 설치된다.
상기 실시예에서, 제1 부분과 제2 부분은 수직으로 설치되고, 제1 부분과 제1 탭이 전기적으로 연결된 후, 제2 부분과 본체부가 제1 단부 캡의 측면을 향해 평행으로 설치되어 제1 방향에서 제2 부분이 차지하는 공간을 줄이고; 또한, 제3 부분이 제1 단부 캡까지 절곡되어 제1 개구부를 밀폐한 후, 제2 부분과 제3 부분이 평행으로 설치되어 접촉되거나 작은 간격을 유지함으로써, 제1 방향에서 제2 부분이 차지하는 공간을 추가적으로 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 제2 부분이 제3 부분에 연결된 위치는 제2 부분에 대해 제2 방향의 외측 가장자리를 따라 미리 설정된 거리만큼 후퇴한다.
상기 실시예에서, 제3 부분의 아래부분 위치가 제2 부분의 외측 가장자리에 대해 미리 설정된 거리만큼 후퇴함으로써, 절곡된 후에 제3 부분이 제2 부분의 제2 방향을 따른 외측 가장자리를 초과하여 하우징과 접촉하는 것을 방지하며, 조립된 전극 조립체와 하우징 사이 간격 및 제1 단부 캡과 하우징 사이 간격을 확보할 수 있다.
일부 실시예에서, 제3 부분과 제2 부분의 연결부에는 취약 영역이 설치된다.
상기 실시예에서, 제3 부분과 제2 부분의 연결부에 취약 영역을 설치함으로써, 제3 부분을 제1 전극 단자에 전기적으로 연결한 후, 제3 부분을 제1 단부 캡과 함께 제2 부분에 인접한 방향으로 용이하게 절곡할 수 있고, 절곡 과정에 제1 부분과 제1 탭의 연결부에 별도로 작용력이 인가되어 연결 효과가 저하되는 것을 방지하고, 절곡력이 너무 커서 제1 어댑터에 변형이 발생되는 것을 방지하며, 제2 부분에 대한 제3 부분의 절곡 위치를 정확히 하여 제1 단부 캡에 의해 제1 개구부가 밀폐된 후 위치 정확도를 향상하고, 원주 방향에서 제1 단부 캡과 제1 개구부 사이 간격의 일관성을 확보하여 용접 효과를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 취약 영역은 제3 방향을 따라 연장된 두께감소부 및 관통홈 중 적어도 하나를 포함하고, 제3 방향은 제1 방향 및 제2 방향과 수직된다.
일부 실시예에서, 제1 어댑터는 다층 구조를 적층하여 형성된다.
상기 실시예에서, 각 층 구조가 상대적으로 얇기 때문에, 다층 구조를 적층하여 형성된 제1 어댑터는 제2 부분과 제3 부분의 연결부에 대한 강성을 감소시켜 제3 부분이 더 쉽게 절곡될 수 있도록 한다.
일부 실시예에서, 하우징에는 제1 방향의 타단을 따라 제2 개구부가 설치되고, 전극 조립체는 본체부로부터 인출된 제2 탭을 더 포함하며, 배터리 셀은,
제2 개구부를 밀폐하기 위해 사용되며, 단부 캡 본체 및 단부 캡 본체에 설치된 제2 전극 단자를 포함하는 제2 단부 캡; 및,
본체부의 제2 탭이 인출되는 일측에 위치하고 제2 탭에 전기적으로 연결된 제1 부분과, 본체부의 제2 단부 캡에 인접한 일측에 위치하고 제1 부분에 연결되는 동시에 제2 전극 단자에 전기적으로 연결되는 제2 부분을 포함하는 제2 어댑터;를 더 포함한다.
상기 실시예에서, 배터리 셀에 제1 단부 캡 및 제2 단부 캡이 동시에 구비된 경우, 먼저 제2 전극 단자와 제2 어댑터의 제2 부분을 전기적으로 연결하고, 그 다음에 제1 어댑터와 제2 어댑터의 각각의 제1 부분을 제1 탭 및 제2 탭에 각각 전기적으로 연결하고, 그 다음에 전극 조립체를 제2 단부 캡과 함께 제2 개구부를 통해 하우징 내부에 안착하고, 제2 개구부가 제2 단부 캡에 의해 밀폐되도록 하고, 마지막으로 제1 전극 단자와 제3 부분을 전기적으로 연결하고, 절곡 방식을 통해 제1 단부 캡이 제1 개구부를 밀폐하도록 한다. 이러한 구조는 양단에 모두 단부 캡이 설치된 배터리 셀의 조립을 원활하게 구현할 수 있고, 제2 어댑터의 구조를 단순화한다.
본 발명의 제2 측면은 상기 실시예의 배터리 셀을 포함하는 배터리를 제공한다.
본 발명의 제3 측면은 상기 실시예의 배터리를 포함하는 전기 장치를 제공하며, 배터리는 전기 장치를 위해 전기 에너지를 제공한다.
본 발명의 제4 측면은 배터리 셀 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은,
하우징, 전극 조립체, 제1 단부 캡 및 제1 어댑터를 포함하는 조립될 부품을 제공하는 단계 - 상기 하우징에는 제1 방향을 따라 배치된 일단에 제1 개구부가 설치되고, 제1 단부 캡은 단부 캡 본체 및 단부 캡 본체에 설치된 제1 전극 단자를 포함하고, 전극 조립체는 본체부 및 본체부로부터 인출된 제1 탭을 포함하고, 제1 어댑터는 제1 부분, 제2 부분 및 제3 부분을 포함하고, 제2 부분은 제1 부분에 연결되고, 제3 부분의 제2 방향을 따라 배치된 제1 단부는 제2 부분의 제2 방향을 따라 배치된 측단에 연결되고, 제2 방향은 제1 방향과 수직됨 - ;
본체부로부터 제1 탭이 인출되는 위치의 제1 부분의 일측과 본체부가 제1 단부 캡에 인접한 위치의 제2 부분의 일측에 제1 어댑터를 안착하고, 제1 어댑터의 제1 부분을 제1 탭에 전기적으로 연결하는 단계;
전극 조립체를 하우징 내부에 안착하는 단계;
제1 어댑터의 제3 부분을 제1 전극 단자에 전기적으로 연결하는 단계;
제1 단부 캡이 제1 개구부를 밀폐하도록, 제2 부분과 제1 단부 캡 사이에 제3 부분을 적어도 부분적으로 위치시키는 단계;를 포함한다.
일부 실시예에서, 제1 전극 단자와 제3 부분이 전기적으로 연결될 때, 제3 부분과 제2 부분 사이는 미리 설정된 끼인각을 가지며; 제1 단부 캡이 제1 개구부를 밀폐하도록, 제2 부분과 제1 단부 캡 사이에 제3 부분을 적어도 부분적으로 위치시키는 단계는,
제1 단부 캡이 제1 개구부를 밀폐할 때까지, 제3 부분과 그에 연결된 제1 단부 캡을 제2 부분을 향해 함께 절곡하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 제5 측면은 배터리 셀 제조 장치를 제공하며, 상기 장치는,
하우징, 전극 조립체, 제1 단부 캡 및 제1 어댑터를 포함하는 조립될 부품을 제공하도록 구성된 부품 공급부 - 상기 하우징에는 제1 방향을 따라 배치된 일단에 제1 개구부가 설치되고, 제1 단부 캡은 단부 캡 본체 및 단부 캡 본체에 설치된 제1 전극 단자를 포함하고, 전극 조립체는 본체부 및 본체부로부터 인출된 제1 탭을 포함하고, 제1 어댑터는 제1 부분, 제2 부분 및 제3 부분을 포함하고, 제2 부분은 제1 부분에 연결되고, 제3 부분의 제2 방향을 따라 배치된 제1 단부는 제2 부분의 제2 방향을 따라 배치된 측단에 연결되고, 제2 방향은 제1 방향과 수직됨 - ;
본체부로부터 제1 탭이 인출되는 위치의 제1 부분의 일측과 본체부가 제1 단부 캡에 인접한 위치의 제2 부분의 일측에 제1 어댑터를 안착하고, 제1 어댑터의 제1 부분을 제1 탭에 전기적으로 연결하기 위한 탭 연결 부재;
전극 조립체를 제1 개구부에서 하우징 내부로 안착하도록 구성된 전극 설치 부재;
제1 어댑터의 제3 부분을 제1 전극 단자에 전기적으로 연결하도록 구성된 단자 연결 부재; 및,
제1 단부 캡이 제1 개구부를 밀폐하도록, 제2 부분과 제1 단부 캡 사이에 제3 부분을 적어도 부분적으로 위치시키기 위한 단부 캡 밀폐 부재;를 포함한다.
본 발명 실시예의 제1 어댑터는 제2 부분으로부터 제3 부분을 연장함으로써, 제3 부분을 제1 전극 단자에 전기적으로 연결할 때 제3 부분과 제2 부분 사이에 끼인각을 가질 수 있으며, 끼인각이 위치하는 영역은 제3 부분과 제1 전극 단자를 연결하기 위한 작업 공간을 형성하여 조립의 편의성을 향상시키고, 전기적 연결의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 제3 부분과 제1 전극 단자가 전기적으로 연결된 후, 제3 부분과 제1 단부 캡을 회전축을 중심으로 함께 권취하여 제2 부분에 인접하는 방향으로 절곡하면 제1 개구부가 제1 단부 캡에 의해 밀폐된다. 따라서, 상기 구조는 제3 부분과 제1 전극 단자의 전기적 연결 및 제1 단부 캡의 조립을 교묘하게 실현한다.
또한, 먼저 전극 조립체를 하우징에 안착한 후 다시 제1 단부 캡을 설치하므로, 제1 단부 캡과 제1 개구부 사이의 조합 정확도를 용이하게 확보할 수 있고, 제1 단부 캡과 하우징 사이, 그리고 전극 조립체와 하우징 사이에 큰 작용력이 발생하는 것을 방지함으로써, 조립 성능을 최적화하고, 배터리 셀의 성능 및 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 배터리 셀에서 제1 방향의 타단을 따라 제2 개구부가 배치되고 제2 개구부가 제2 단부 캡에 의해 밀폐되는 경우, 조립할 때 제1 단부 캡을 마지막에 설치함으로써, 제3 부분과 제1 전극 단자의 전기적 연결 및 제1 단부 캡의 조립을 동시에 실현할 수 없는 문제를 해결할 수 있다. 따라서, 이 조립 방법은 배터리 셀의 구조와 조립 공정 간의 특별한 매칭 없이 다양한 구조의 배터리 셀에 적용될 수 있어 범용성이 강하다.
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 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 창의적인 노동을 거치지 않고서도 첨부도면을 기초로 다른 첨부도면을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리가 차량에 설치된 일부 실시예의 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리의 일부 실시예의 분해도이다.
도 3은 본 발명에 따른 배터리 유닛의 일부 실시예의 개략적인 구조도이다
도 4는 본 발명에 따른 배터리 셀의 일부 실시예의 개략적인 구조도이다.
도 5는 본 발명에 따른 배터리 셀의 일부 실시예의 분해도이다.
도 6은 본 발명에 따른 배터리 셀의 제1 어댑터의 일부 실시예의 개략적인 구조도이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 각각 제1 어댑터에 3가지 상이한 형태의 취약 영역이 설치된 개략적인 구조도이다.
도 8은 본 발명에 따른 배터리 셀의 제1 어댑터의 다른 일부 실시예의 개략적인 구조도이다.
도 9는 도 8의 A부분의 확대도이다.
도 10은 제1 어댑터의 제2 부분과 제1 전극 단자가 전기적으로 연결된 후 절곡되지 않은 상태의 개략적인 구조도이다.
도 11은 제1 어댑터의 제2 부분과 제1 단부 캡이 함께 절곡된 개략적인 구조도이다.
도 12는 본 발명에 따른 배터리 셀 제조 방법의 일부 실시예의 개략적인 구조도이다.
도 13은 본 발명에 따른 배터리 셀 제조 장치의 일부 실시예의 모듈 구성의 개략도이다.
첨부도면에서, 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 이상이며; "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 나타내는 방향 용어는 모두 도면에서 나타내는 방향으로, 본 발명의 구체적인 구조를 한정하지 않는다.
본 발명의 설명에서, 달리 명확히 규정되고 제한되지 않는 한, "설치", "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 명세서에서 "실시예"는 실시예를 결부하여 설명된 일정한 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 일부 실시예에 포함될 수 있다는 것을 의미한다. 명세서의 여러 곳에 해당 문구가 나타나는 경우, 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니고, 다른 실시예와 상호 배타적인 독립적이거나 대안적인 실시예인 것도 아니다. 당업자는 여기에 설명된 실시예가 다른 실시예와 결합될 수 있다는 것을 명시적 및 암시적으로 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예의 설명에서 "복수"라는 용어는 두개 이상(두개를 포함)을 의미하며, 마찬가지로, "복수 그룹"은 두개 이상(두개 그룹 포함)의 그룹을 의미하고, "복수 시트"는 두개 이상(두개 시트 포함)의 시트를 의미한다.
본 발명에서, "상", "하", "위", "아래", "전", "후", "내", "외" 등 용어가 나타내는 방향 또는 위치 관계는 본 발명을 설명하고 설명을 간략화하기 위한 것으로, 언급된 장치가 반드시 특정 방향을 가지고 특정 방향으로 구성되고 작동되어야 함을 명시 또는 암시하는 것이 아니므로, 본 발명의 보호범위에 대한 제한으로 이해되어서는 안된다.
본 발명의 실시예에서 언급된 배터리는 더 높은 전압 및 용량을 제공하기 위해 복수의 배터리 셀을 포함하는 단일 물리적 모듈을 의미한다. 예를 들어, 본 발명에서 언급된 배터리는 배터리 모듈 또는 배터리 팩 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 언급된 배터리 셀은 리튬 이온 이차 배터리, 리튬 이온 일차 배터리, 리튬황 배터리, 나트륨 리튬 이온 배터리, 나트륨 이온 배터리 또는 마그네슘 이온 배터리 등을 포함할 수 있지만, 본 발명의 실시예는 이를 제한하지 않는다. 배터리 셀은 원통형, 편평한 형태, 직육면체 또는 다른 형태 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.
현재 배터리 셀은 일반적으로 하우징과 하우징 내부에 수용된 전극 조립체를 포함하고, 하우징 내부에 전해질이 충전된다. 전극 조립체는 주로 극성이 서로 반대되는 제1 극판과 제2 극판을 적층 또는 권취하여 형성되며, 통상 제1 극판과 제2 극판 사이에 분리막이 설치된다. 제1 극판과 제2 극판에서 활물질이 코팅된 부분이 전극 조립체의 본체부를 구성하고, 제1 극판과 제2 극판에서 활물질이 코팅되지 않은 부분은 각각 제1 탭 및 제2 탭을 구성한다. 리튬 이온 배터리에서, 제1 극판은 양극 집전체 및 양극 집전체의 양측에 배치된 양극 활물질층을 포함할 수 있고, 양극 집전체의 재료는 예를 들어 알루미늄일 수 있고, 양극 활물질은 예를 들어 리튬 코발트 산화물, 리튬 철 인산염, 삼원 리튬 또는 리튬 망간산염 등 일 수 있으며; 제2 극판은 음극 집전체 및 음극 집전체의 양측에 배치된 음극 활물질층을 포함하고, 음극 집전체의 재료는 예를 들어 구리일 수 있고, 음극 활물질은 흑연 또는 실리콘일 수 있다. 제1 탭과 제2 탭은 본체부의 일단에 함께 위치하거나 또는 본체부의 양단에 각각 위치할 수 있다. 배터리 셀의 충방전 과정에서 양극 활물질과 음극 활물질이 전해액과 반응하고, 탭은 단자와 연결되어 전류 루프를 형성한다.
본 발명자는 현재 직육면체 형태의 배터리 셀의 대부분이 일반적으로 하우징의 일단면에 단부 캡이 설치되고, 단부 캡은 단부 캡 본체와 단부 캡 본체에 설치된 2개의 전극 단자를 포함하며, 조립할 때, 각 전극 단자에 먼저 어댑터를 용접한 후 제1 탭 및 제2 탭을 각각 용접하여 단부 캡과 전극 조립체의 전체 구조를 형성하고, 그 후에 전체 구조를 하우징에 안착하는 것을 발견하였다.
그러나, 실제 조립 과정에서, 단부 캡과 전극 조립체로 형성된 전체 구조를 하우징에 안착할 때, 전극 조립체와 하우징 사이, 그리고 단부 캡과 하우징 사이 간격이 작아서 조립할 때 불가피하게 오차가 발생하고, 상기 오차를 조정하기 어려워 조립 효과와 조립 효율에 영향을 미치는 것을 발견하였다.
또한, 하우징 양단에 모두 단부 캡이 설치된 배터리 셀에 대해, 각 단부 캡에 모두 하나의 전극 단자가 설치된 경우, 그 중의 하나의 단부 캡의 전극 단자를 먼저 어댑터를 통해 전극 조립체에 연결하여 전체 구조를 형성하여 하우징에 안착하여 상기 단부 캡을 밀폐하면, 다른 하나의 단부 캡의 조립 및 그 위에 배치된 전극 단자와 대응하는 어댑터의 용접을 동시에 실현할 수 없다.
상기 발견에 기초하여, 본 발명자는 배터리 셀의 조립 성능을 더욱 향상시키기 위해 배터리 셀을 개선하여 이 조립 방법이 다양한 배터리 셀에 보다 넓게 사용될 수 있도록 하였다.
본 발명의 배터리는 전기 장치에 사용되고, 전기 장치에 전기 에너지를 제공할 수 있으며, 상기 전기 장치는 휴대폰, 휴대용 장치, 노트북, 배터리카, 전기 자동차, 선박, 우주 설비, 전기 장난감, 전동공구 등 일 수 있고, 우주 설비에는 비행기, 로켓, 우주 왕복선, 우주선 등이 포함되고, 전기 장난감에는 게임기, 전기 자동차 장난감, 전기 선박 장난감, 전기 비행기 장난감 등의 고정식 또는 이동식 전기 장난감이 포함되고 전동공구에는 전동드릴, 전동그라인더, 전동렌치, 전동스크류드라이버, 전동해머, 전동충격드릴, 콘크리트 진동기, 전동대패 등과 같은 금속절단전동공구, 연삭전동공구, 조립전동공구, 철도용 전동공구가 포함된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전기 장치는 신에너지 차량과 같은 차량(200)일 수 있고, 신에너지 차량은 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장형 전기 자동차 등일 수 있으며; 또는, 전기 장치는 드론이나 선박 등 일 수도 있다. 다. 구체적으로, 차량(200)은 액슬(201), 액슬(201)에 연결된 휠(202), 모터(203), 컨트롤러(204) 및 배터리(100)를 포함할 수 있고, 모터(203)는 액슬(201)이 회전하도록 구동하며, 컨트롤러(204)는 모터(203)의 작동을 제어하고, 배터리(100)는 차량(200)의 하단 또는 전면 또는 후면에 설치되어 모터(203) 및 차량의 다른 부품에 전기 에너지를 제공할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 다양한 전력 요구 사항을 충족하기 위해, 배터리(100)는 복수의 배터리 셀(10)을 포함할 수 있고, 복수의 배터리 셀(10)은 직렬 연결, 병렬 연결 또는 혼합 연결 방식으로 연결될 수 있고, 혼합 연결은 직렬 및 병렬 연결을 혼합하여 연결하는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리(100)의 일부 실시예의 개략적인 구조도이며, 배터리(100)는 하우징 어셈블리(101) 및 적어도 하나의 배터리 유닛(100')을 포함할 수 있다. 하우징 어셈블리(101) 내부는 중공 구조이고, 하우징 어셈블리(101) 내부에 적어도 하나의 배터리 유닛(100')이 수용된다.
예를 들어, 하우징 어셈블리(101)는 각각 상자(101A) 및 캡 본체(101B)로 불리우는 두개의 부분을 포함할 수 있다. 상자(101A)와 캡 본체(101B)는 맞물려 결합된다. 예를 들어, 상자(101A)와 캡 본체(101B)는 모두 중공형 직육면체이고 각각 하나의 표면만 개구를 가질 수 있으며, 상자(101A)의 개구와 캡 본체(101B)의 개구는 대향하여 배치되고, 상자(101A)와 캡 본체(101B)는 서로 맞물려 결합되어 밀폐된 챔버를 갖는 상자를 형성할 수 있다. 또는, 상자(101A)는 개구를 가진 직육면체이지만, 캡 본체(101B)는 판형일 수 있고, 또는, 캡 본체(101B)는 개구를 가진 직육면체이지만, 상자(101A)는 판형일 수도 있으며, 상자(101A)와 캡 본체(101B)는 대향하여 배치되고 서로 맞물려 결합되어 밀폐된 챔버를 갖는 상자를 형성할 수 있다. 복수의 배터리 셀(10)은 서로 병렬 연결 또는 직렬 연결 또는 혼합 연결된 후, 상자(101A)와 캡 본체(101B)가 서로 맞물려 결합된 밀폐된 챔버에 안착된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 각 배터리 유닛(100')은 모두 전기적으로 연결되고 나란히 배치된 복수의 배터리 셀(10)을 포함하며, 예를 들어, 복수의 배터리 셀(10)은 제2 방향(y)을 따라 나란히 배치될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(10)은 하우징(1) 및 제1 방향(x)을 따라 하우징(1) 양단에 각각 설치된 제1 단부 캡(2) 및 제2 단부 캡(2')를 포함하고, 제1 방향(x)은 제2 방향(y)에 수직된다. 도면의 각도는 제1 단부 캡(2)만 도시되며, 제1 단부 캡(2)은 단부 캡 본체(21) 및 단부 캡 본체(21)에 설치된 제1 전극 단자(22)를 포함하고, 제2 단부 캡(2)은 단부 캡 본체(21) 및 단부 캡 본체(21)에 설치된 제2 전극 단자(22')를 포함하고, 제1 전극 단자(22)와 제2 전극 단자(22')의 극성은 서로 반대이다. 대안적으로, 하우징(1)에는 제1 방향(x)을 따른 일단에만 제1 단부 캡(2)이 설치되고, 단부 캡에는 제1 전극 단자(22) 및 제2 전극 단자(22')가 동시에 설치된다.
배터리 유닛(100')은 제3 방향(z)에 수직되는 평면에서 제1 전극 단자(22) 및 제2 전극 단자(22')가 설치되지 않으므로, 제3 방향(z)은 제1 방향(x) 및 제2 방향(y)에 수직되고, 배터리 유닛(100')은 배터리 유닛(100')의 대향하는 두 측면을 통해 동시에 온도 조절을 수행하여 온도 조절 효율을 향상시키기 위해, 제3 방향(y)의 두 측면을 따라 모두 열 관리 부품(102)이 설치된다. 예를 들어, 배터리(100)가 장시간 동안 작동하는 경우, 이러한 구조는 배터리(100)의 방열 성능을 향상시킬 수 있고, 장시간 동안 높은 전력으로 작동 시 발생하는 방열 병목 현상을 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 열 관리 부품(102)은 배터리 유닛(100')의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용한다. 상기 유체는 액체 또는 기체일 수 있고, 온도 조절은 복수의 배터리 셀을 가열 또는 냉각하는 것을 의미한다. 배터리 유닛(100')을 냉각하거나 온도를 낮추는 경우, 상기 열 관리 부품(102)은 복수의 배터리 셀의 온도를 낮추기 위한 냉각 유체를 수용하는 부품으로, 이때 열 관리 부품(102)은 냉각 부품, 냉각 시스템 또는 냉각 플레이트 등으로 불리울 수 있고, 그 안에 수용된 유체는 냉각 매체 또는 냉각 유체라고 할 수 있고, 보다 구체적으로는 냉각 액체 또는 냉각 가스라고 할 수 있다. 또한, 열 관리 부품(102)은 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 등 일 수 있다.
구체적으로, 열 관리 부품(102)은 기판(1021) 및 기판(1021) 상에 배치된 열 교환 튜브(1022)를 포함할 수 있으며, 최적의 열 전달 효과를 달성하기 위해, 열 교환 튜브(1022)는 연속적인 S자형 또는 다른 연장 경로로 배터리 유닛(100')의 전체 표면을 덮을 수 있다. 열 교환 튜브(1022)에는 유체의 유동을 위한 채널이 형성되고, 열 교환 튜브(1022)의 양단은 각각 열 교환 유체의 입구(1022A) 및 출구(1022B) 역할을 한다. 또는, 열 관리 부품(102)은 기판(1021)을 포함할 수 있고, 기판(1021) 내부에는 유체 유동을 위한 열 교환 채널이 배치된다.
대안적으로, 열 관리 부품(102)은 전도성 부품을 제어함으로써 온도를 조절할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 배터리 셀(10)의 일부 실시예의 분해도이며, 배터리 셀(10)은 하우징(1), 제1 단부 캡(2), 전극 조립체(3) 및 제1 어댑터(4)를 포함한다.
하우징(1)에는 제1 방향(x)의 일단을 따라 제1 개구부(11)가 설치된다. 제1 단부 캡(2)은 제1 개구부(11)를 밀폐하기 위해 사용되며, 제1 단부 캡(2)은 단부 캡 본체(21) 및 단부 캡 본체(21)에 설치된 제1 전극 단자(22)를 포함한다. 전극 조립체(3)는 하우징(1) 내부에 설치되고, 전극 조립체(3)는 본체부(31) 및 본체부(31)로부터 인출된 제1 탭(32)을 포함한다.
제1 어댑터(4)는 본체부(31)의 제1 탭(32)이 인출되는 일측에 위치하고 제1 탭(32)에 전기적으로 연결된 제1 부분(41)과, 본체부(31)의 제1 단부 캡(2)에 인접한 일측에 위치하고 제1 부분(41)에 연결된 제2 부분(42)과, 제2 부분(42)의 제2 방향(y)을 따라 배치된 측단에 제2 방향(y)의 제1 단부를 따라 연결되고 제2 부분(42)과 단부 캡 본체(21) 사이에 적어도 부분적으로 위치하며 제1 전극 단자(22)에 전기적으로 연결된 제3 부분(43)을 포함하며, 제2 방향(y)은 제1 방향(x)에 수직된다.
여기서, 하우징(1)은 전극 조립체(3)를 수용하기 위한 부품으로서, 하우징(1)은 일단에 제1 개구부(11)가 설치된 중공형 구조일 수 있고, 제1 단부 캡(2)에 의해 밀폐될 수 있으며; 또는, 하우징(1)은 양단에 각각 제1 개구부(11) 및 제2 개구부(11')가 설치된 중공형 구조일 수 있으며, 이 경우, 제1 개구부(11)는 제1 단부 캡(2)에 의해 밀폐되고, 제2 개구부(11')는 제2 단부 캡(2')에 의해 밀폐될 수 있다. 하우징(1)은 구리, 철, 알루미늄, 강철, 알루미늄 합금 등 다양한 재료로 만들어질 수 있다. 하우징(1)은 직육면체 등 형태일 수 있다.
제1 단부 캡(2)은 배터리 셀(10)의 내부 환경을 외부 환경과 격리시키기 위해 하우징(1)의 제1 개구부(11)를 덮는 구성요소이다. 제1 단부 캡(2)의 형태는 하우징(1)의 형태와 일치할 수 있으며, 예를 들어, 하우징(1)이 직육면체 구조인 경우, 제1 단부 캡(2)은 하우징(1)과 일치한 직사각형 판형 구조일 수 있다. 제1 단부 캡(2)은 예컨대 구리, 철, 알루미늄, 강철, 알루미늄 합금 등 다양한 재료로 이루어질 수 있고, 제1 단부 캡(2)과 하우징(1)의 재료는 동일하거나 상이할 수 있다.
전극 조립체(3)는 배터리 셀(10)에서 전기화학적 반응이 일어나는 부품으로서, 전극 조립체(3)는 직육면체 등의 형태일 수 있다. 전극 조립체(3)는 제1 극판, 제2 극판 및 분리막을 포함할 수 있다. 전극 조립체(3)는 제1 극판, 분리막 및 제2 극판을 권취하여 형성한 권선 구조로, 상기 권선 구조는 2개의 평평한 표면(S1)과 2개의 원호 표면(S2)을 포함할 수 있고, 2개의 평평한 표면(S1)은 제2 방향(y)을 따라 대향하여 배치되고, 평평한 표면(S1)은 제2 방향(y)과 수직되며, 원호 표면(S2)의 양단은 2개의 평평한 표면(S1)의 동일한 측면에 위치한 단부에 각각 연결된다. 대안적으로, 전극 조립체(3)는 제1 극판, 분리막 및 제2 극판이 적층되어 형성된 적층 구조일 수도 있다.
예를 들어, 제1 극판은 양극 집전체 및 상기 양극 집전체의 대향하는 양측에 코팅된 양극 활물질층을 포함하는 양극판일 수 있으며, 제1 극판의 상기 양극 활물질층이 코팅되지 않은 부분은 제1 탭(32)을 형성한다. 제2 극판은 음극 집전체 및 상기 음극 집전체의 대향하는 양측에 코팅된 음극 활물질층을 포함하는 음극판일 수 있으며, 상기 제2 극판의 상기 음극 활물질층이 코팅되지 않은 부분은 제2 탭(32')을 형성하고, 제1 탭(32)과 제2 탭(32')은 극성이 반대된다. 제1 극판의 제1 탭(32)을 제외한 부분과 제2 극판의 제2 탭(32')을 제외한 부분은 권취 또는 적층되어 본체부(31)를 형성한다.
제1 어댑터(4)는 제1 탭(32)과 제1 전극 단자(22)를 전기적으로 연결하기 위해 사용되며, 전도성 재질로 제작되며, 박판을 절단 및 절곡하여 형성할 수 있다. 제1 부분(41)은 본체부(31)의 제1 탭(32)이 인출되는 일측에 위치하고, 제1 탭(32)에 전기적으로 연결되며, 예를 들어, 용접 방식에 의해 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 부분(42)은 본체부(31)의 제1 단부 캡(2)에 인접한 일측에 위치하며, 구체적으로, 제2 부분(42)은 제1 방향(x)에 수직되게 설치되고, 제2 부분(42)은 제1 부분(41)에 연결된다.
제3 부분(43)은 제2 방향(y)의 제1 단부를 따라 제2 부분(42)의 제2 방향(y)을 따른 측단에 연결되며, 도 5에서, 제2 부분(42)이 제1 부분(41)과 연결된 측단과 제3 부분(43)과 연결된 측단이 서로 인접한다. 대안적으로, 제2 부분(42)이 제1 부분(41)과 연결된 측단과 제3 부분(43)과 연결된 측단도 대향하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(41), 제2 부분(42) 및 제3 부분(43)은 모두 직사각형 구조를 나타낼 수 있다. 제1 단부 캡(2)이 제1 개구부(11)를 밀폐하기 전에, 제3 부분(43)은 제3 부분(43)과 제2 부분(42)의 연결 가장자리를 회전축으로 외력의 작용에 의해 제2 부분(42)에 대해 절곡될 수 있도록 구성된다.
상기 실시예의 제1 어댑터(4)는 제2 부분(42)으로부터 제3 부분(43)을 연장함으로써, 제3 부분(43)을 제1 전극 단자(22)에 전기적으로 연결할 때 제3 부분(43)과 제2 부분(42) 사이에 끼인각을 가질 수 있으며, 끼인각이 위치하는 영역은 제3 부분(43)과 제1 전극 단자(22)를 연결하기 위한 작업 공간을 형성하여 조립의 편의성을 향상시키고, 전기적 연결의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 제3 부분(43)이 제1 전극 단자(22)에 전기적으로 연결된 후, 제3 부분(43)과 제1 단부 캡(2)을 회전축을 중심으로 함께 권취하여 제2 부분(42)에 인접하는 방향으로 절곡하면 제1 단부 캡(2)이 제1 개구부(11)에 의해 밀폐된다. 따라서, 상기 구조는 제3 부분(43)과 제1 전극 단자(22)의 전기적 연결 및 제1 단부 캡(2)의 조립을 교묘하게 실현한다.
또한, 먼저 전극 조립체(3)를 하우징(1)에 안착한 후 다시 제1 단부 캡(2)을 설치하므로, 제1 단부 캡(2)과 제1 개구부(11) 사이의 조합 정확도를 용이하게 확보할 수 있고, 제1 단부 캡(2)과 하우징(1) 사이, 그리고 전극 조립체(3)와 하우징(1) 사이에 큰 작용력이 발생하는 것을 방지함으로써, 조립 성능을 최적화하고, 배터리 셀(10)의 성능 및 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 배터리 셀(10)이 제1 방향(x)의 타단을 따라 제2 개구부(11')가 배치되고 제2 개구부(11')가 제2 단부 캡(2')에 의해 밀폐되는 경우, 조립할 때 제1 단부 캡(2)을 마지막에 설치함으로써, 제3 부분(43)과 제1 전극 단자(22)의 전기적 연결 및 제1 단부 캡(2)의 조립을 동시에 실현할 수 없는 문제를 해결할 수 있다. 따라서, 이 조립 방법은 배터리 셀(10)의 구조와 조립 공정 간의 특별한 매칭 없이 다양한 구조의 배터리 셀(10)에 적용될 수 있으며, 범용성이 강하다.
제1 방향(x)의 치수와 제3 방향(z)의 치수가 상대적으로 큰 배터리 셀(10) 및 길고 짧은 형태의 배터리 셀의 경우, 하우징(1)의 제1 방향을 따른 단부에 제1 단부 캡(2)을 배치함으로써, 제3 방향(z)에서 제1 전극 단자(22)가 별도로 공간을 차지하는 것을 방지하여 제3 방향(z)에서 배터리 셀(10)의 활용율을 향상시키고, 배터리 셀(10)의 에너지 밀도를 향상할 수 있다.
일부 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 방향(y)은 전극 조립체(3)의 두께 방향과 일치하다.
권취형 전극 조립체(3)의 경우, 그 두께 방향은 평평한 표면(S1)에 수직되는 방향이며; 적층형 전극 조립체(3)의 경우, 그 두께 방향은 제1 극판과 제2 극판의 적층 방향이다. 전극 조립체(3)는 1개 설치될 수 있으며; 또는, 제2 방향(y)을 따라 복수개 적층 설치될 수 있으며, 제2 방향(y)에서 제1 어댑터(4)의 측위를 실현하기 위해, 제1 부분(41)의 제2 방향(y)을 따른 가운데 위치에 위치 결정 홈(411)이 설치된다.
제3 부분(43)은 제1 방향(x)을 따라 제1 전극 단자(22)와 대향하여 배치될 수 있으며, 제3 방향(z)에 따른 제2 부분(42)의 연장 길이는 제3 부분(43)의 설치 위치에 따라 설계될 수 있고, 제2 부분(42)의 제1 부분(41)과 멀리 떨어진 단부는 제3 부분(43)과 평행하거나 제3 부분(43)을 초과할 수 있다.
상기 실시예에서, 제3 부분(43)이 제1 단부 캡(2)과 함께 회전축을 중심으로 제2 부분(42)과 인접한 방향으로 절곡될 때, 제1 단부 캡(2)이 긴 측변을 기준으로 회전하여 제1 개구부(11)를 밀폐하므로, 제1 단부 캡(2)의 회전 반경을 감소시키고, 회전 중 오정렬 및 흔들림을 감소하여 제1 단부 캡(2)이 제1 개구부(11)와 정확하게 조합되어 전체 원주 방향에서 제1 단부 캡(2)과 제1 개구부(11) 사이 간격의 일관성을 보장하고, 제1 단부 캡(2)과 하우징(1) 사이의 용접 효과를 향상시킨다.
또한, 전극 조립체(3)의 두께 방향의 크기가 상대적으로 작고, 제2 부분(42)의 제2 방향(y)을 따른 크기도 상대적으로 작아서, 제3 부분(43)이 절곡될 때 제2 부분(42)이 쉽게 변형되지 않는다. 또한, 이러한 구조는 제3 부분(43)이 제2 부분(42)의 측단에 연결되는 위치를 제1 전극 단자(22)의 위치에 맞게 유연하게 설계할 수 있다.
일부 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 탭(32)은 본체부(31)로부터 제3 방향(z)의 측단을 따라 인출되고, 제3 방향(z)은 제1 방향(x) 및 제2 방향(y)에 수직된다.
여기서, 제1 탭(32)과 제1 부분(41)을 용이하게 연결하고 제1 부분(41)의 길이를 줄이기 위해, 제1 탭(32)은 제1 방향(x)을 따라 본체부(31)의 일단에 위치한다. 제1 탭(32)은 본체부(31)로부터 제3 방향(z)의 측단을 따라 인출되며, 권취형 전극 조립체(3)는 권취축이 제3 방향을 따라 설치되는데, 이러한 구조는 전극 조립체(3)가 권취축의 전체 단부를 따라 모두 전해액에 담그어져 제1 극판과 제2 극판이 전체 연장 길이에 걸쳐 모두 전해액에 균일하게 담그어지게 함으로써, 전극 조립체(3)의 전기화학적 성능을 확보하고, 배터리 셀(10)의 성능을 향상시킨다.
상기 실시예에서, 제1 탭(32)은 제1 단부 캡(2)에 인접한 본체부(31)의 측면에 배치되고, 제1 탭(32)과 제1 전극 단자(22)가 제1 어댑터(4)와 전기적으로 연결될 때 독립적인 작업 공간을 제공할 수 있어 조립이 용이하고 전기적 연결의 신뢰성을 보장하는데 유리하다. 또한, 제1 부분(41)과 제2 부분(42)은 본체부(31)의 인접한 두 측면에 위치하여 L자형 구조를 나타내고; 또한, 조립하기 전에, 제3 부분(43)과 제2 부분(42) 사이에 서로 수직되는 등과 같이 끼인각을 가지며, 제3 부분(43)이 제2 부분(42)의 제2 방향(y)을 따른 측단에 위치하여, 제1 어댑터(4)의 전체적 강성을 향상시키고, 제2 부분(42)이 부품의 배치, 이송 또는 조립 과정에 쉽게 변형되지 않는다.
일부 실시예에서, 전극 조립체(3)는 본체부(31)로부터 인출된 제2 탭(32')을 더 포함하고, 제1 탭(32)과 제2 탭(32')은 극성이 반대되고, 본체부(31)의 동일한 측단으로부터 인출된다.
상기 실시예는 제3 방향(z)에서 배터리 셀(10)이 차지하는 공간을 감소시키고 배터리 셀(10)의 에너지 밀도를 증가시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제3 부분(43)의 제2 방향(y)을 따라 배치된 제2 단부는 자유 단부이고, 제3 부분(43)은 그에 연결된 제1 단부 캡(2)과 함께 제2 부분(42)을 향해 절곡되도록 구성되어 제1 개구부(11)가 제1 단부 캡(2)에 의해 밀폐된다.
여기서, 도 6에 도시된 바와 같이, 절곡하기 전에, 제3 부분(43)과 제2 부분(42)은 끼인각을 가지므로, 끼인각이 위치한 영역에서 제3 부분(43)과 제1 전극 단자(22)에 대해 예를 들어 용접하여 전기적 연결을 수행할 수 있으며; 제3 부분(43)과 제1 전극 단자(22)가 전기적으로 연결된 후, 제1 단부 캡(2)에 의해 제1 개구부(11)가 밀폐될 때까지, 제3 부분(43)은 제2 부분(42)과의 연결 가장자리를 중심으로 절곡된다. 절곡 후, 제1 방향(x)에 수직되는 평면에서 제3 부분(43)의 투영이 제2 부분(42)에 위치하는 경우, 제3 부분(43)이 제2 부분(42)과 제1 단부 캡(2) 사이에 전체적으로 위치하며; 제1 방향(x)에 수직되는 평면에서 제3 부분(43)의 투영이 제2 부분(42)의 가장자리를 초과하면, 제3 부분(43)이 제2 부분(42)과 제1 단부 캡(2) 사이에 부분적으로 위치한다.
상기 실시예에서, 제3 부분(43)이 절곡되는 조립 방법을 통해, 제3 부분(43)과 제1 전극 단자(22)의 전기적 연결 및 제1 단부 캡(2)의 조립을 실현한다. 조립할 때, 먼저 전극 조립체(3)를 하우징(1)에 안착한 후 다시 제1 단부 캡(2)을 설치하므로, 제1 단부 캡(2)과 제1 개구부(11) 사이의 조합 정확도를 용이하게 확보할 수 있고, 제1 단부 캡(2)과 제1 개구부(11)의 용접을 간편하게 하며, 조립 성능을 최적화할 수 있다. 또한, 양단에 모두 단부 캡이 배치된 배터리 셀(10)의 경우, 조립할 때 제1 단부 캡(2)을 마지막에 설치하여 제3 부분(43)과 제1 전극 단자(22)의 전기적 연결 및 제1 단부 캡(2)의 조립을 동시에 실현할 수 없는 문제를 해결함으로써, 상기 조립 공정이 다양한 구조의 배터리 셀(10)에 넓게 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 부분(41), 제2 부분(42) 및 제3 부분(43)은 모두 판형 구조이고, 제1 부분(41)과 제2 부분(42)은 수직으로 설치되고, 제2 부분(42)과 제3 부분(43)은 평행으로 설치되고, 모두 제1 방향(x)과 수직된다.
상기 실시예에서, 제1 부분(41)과 제2 부분(42)은 수직으로 설치되고, 제1 부분(41)과 제1 탭(32)이 전기적으로 연결된 후, 제2 부분(42)과 본체부(31)가 제1 단부 캡(2)의 측면을 향해 평행으로 설치되어 제1 방향(x)에서 제2 부분(42)이 차지하는 공간을 줄이고; 또한, 제3 부분(43)이 제1 단부 캡(2)까지 절곡되어 제1 개구부(11)를 밀폐한 후, 제2 부분(42)과 제3 부분(43)이 평행으로 설치되어 접촉되거나 작은 간격을 유지함으로써, 제1 방향(x)에서 제2 부분(42)이 차지하는 공간을 추가적으로 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 부분(42)이 제3 부분(43)에 연결된 위치가 제2 부분(42)에 대해 제2 방향(y)의 외측 가장자리를 따라 미리 설정된 거리만큼 후퇴한다.
상기 실시예에서, 제3 부분(43)의 아래부분 위치가 제2 부분(42)의 외측 가장자리에 대해 미리 설정된 거리만큼 후퇴함으로써, 절곡된 후에 제3 부분(43)이 제2 부분(42)의 제2 방향(y)을 따른 외측 가장자리를 초과하여 하우징(1)과 접촉하는 것을 방지하며, 조립된 전극 조립체(3)와 하우징(1) 사이 간격 및 제1 단부 캡(2)과 하우징(1) 사이 간격을 확보할 수 있다.
일부 실시예에서, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 제3 부분(43)과 제2 부분(42)의 연결부에는 취약 영역이 설치된다. 취약 영역은 제3 부분(43)과 제2 부분(42)의 연결부의 강성이 약해지도록 구조적으로 설치하여 변형이 발생하기에 유리하다.
상기 실시예에서, 제3 부분(43)과 제2 부분(42)의 연결부에 취약 영역을 설치함으로써, 제3 부분(43)을 제1 전극 단자(22)에 전기적으로 연결한 후, 제3 부분(43)을 제1 단부 캡(2)과 함께 제2 부분(42)에 인접한 방향으로 용이하게 절곡할 수 있고, 절곡 과정에 제1 부분(41)과 제1 탭(32)의 연결부에 별도로 작용력이 인가되어 연결 효과가 저하되는 것을 방지하고, 절곡력이 너무 커서 제1 어댑터(4)에 변형이 발생하는 것을 방지하며, 제2 부분(42)에 대한 제3 부분(43)의 절곡 위치를 정확히 하여 제1 개구부(11)가 제1 단부 캡(2)에 의해 밀폐된 후 위치 정확도를 향상하고, 원주 방향에서 제1 단부 캡(2)과 제1 개구부(11) 사이 간격의 일관성을 확보하여 용접 효과를 향상시킨다.
예를 들어, 취약 영역은 제3 방향(z)을 따라 연장된 두께감소부(44) 및 관통홈(45) 중 적어도 하나를 포함하고, 제3 방향(z)은 제1 방향(x) 및 제2 방향(y)과 수직된다. 이하, 취약 영역의 세가지 설치 방식을 설명한다.
첫번째 구조에서, 도 7a 에 도시된 바와 같이, 취약 영역은 제3 방향(z)을 따라 연장된 두께감소부(44)를 포함하고, 두께감소부(44)는 제3 부분(43)의 전체 길이에 걸쳐 제3 방향(z)에 따라 연장되며, 또는 제3 부분(43)에 하나 이상의 구간의 일부분 길이를 따라 연장된 두께감소부(44)를 설치할 수 있다. 이러한 구조는 두께감소부(44)의 두께를 통해 제3 부분(43)을 절곡할 때 인가되는 외력을 제어할 수 있다.
두께감소부(44)는 제3 부분(43)과 제2 부분(42)이 연결되는 내측면에 설치될 수 있으며, 절곡이 용이하고, 절곡한 후에 제3 부분(43)이 제2 부분(42)에 더 가까워져 제1 방향(x)에서 제3 부분(43)이 차지하는 공간을 줄인다.
두번째 구조에서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 취약 영역은 제3 방향(z)을 따라 연장된 관통홈(45)을 포함하며, 관통홈(45)은 가늘고 긴 홈일 수 있고, 관통홈(45)은 제3 부분(43)의 일부분 길이를 걸쳐 제3 방향(z)을 따라 연장되며, 관통홈(45)은 제3 부분(43)의 가운데 위치에 제3 방향(z)을 따라 설치될 수 있다. 이러한 구조는 가공이 용이하고, 감소된 두께를 정밀하게 제어할 필요가 없다.
세번째 구조에서, 도 7c에 도시된 바와 같이, 취약 영역은 제3 방향(z)을 따라 간격을 두고 연장된 복수의 관통홈(45)을 포함하며, 예를 들어, 3개의 관통홈(45)을 설치할 수 있고, 그 중 하나의 관통홈(45)은 제3 방향(z)을 따라 제3 부분(43)의 가운데 위치에 설치할 수 있고, 다른 두개의 관통홈(45)은 제3 방향(z)을 따라 제3 부분(43)의 상부 및 하부 영역에 각각 설치할 수 있으며, 상기 두개의 관통홈(45)의 각각의 외측 단부는 밀폐하거나 개구를 설치할 수 있다. 이러한 구조는 가공이 용이할 뿐만 아니라, 복수의 관통홈(45)을 간격을 두고 설치함으로써, 제2 부분(42)과 제3 부분(43)의 연결 위치의 강성을 한층 더 약화시켜 제3 부분(43)을 절곡하는데 유리하다.
일부 실시예에서, 제1 어댑터(4)는 단일층의 박판을 절곡하여 형성될 수 있으며, 이러한 제1 어댑터(4)는 구조가 간단하고 가공이 용이하며 가격이 저렴하다.
일부 실시예에서, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 어댑터(4)는 다층 구조(46)를 적층하여 형성된다. 각 층의 구조(46)가 상대적으로 얇기 때문에, 다층 구조(46)를 적층하여 형성된 제1 어댑터(4)는 제2 부분(42)과 제3 부분(43)의 연결부에 대한 강성을 감소시켜 제3 부분(43)이 더 쉽게 절곡될 있도록 한다.
일부 실시예에서, 하우징(1)에는 제1 방향(x)의 타단을 따라 제2 개구부(11')가 설치되고, 전극 조립체(3)는 본체부(31)로부터 인출된 제2 탭(32')을 더 포함하며, 배터리 셀(10)은 제2 단부 캡(2') 및 제2 어댑터(4')를 더 포함한다. 제2 단부 캡(2')은 제2 개구부(11')를 밀폐하기 위해 사용되며, 제2 단부 캡(2')은 단부 캡 본체(21) 및 단부 캡 본체(21)에 설치된 제2 전극 단자(22')를 포함한다. 제2 어댑터(4')는 본체부(31)의 제2 탭(32')이 인출되는 일측에 위치하고 제2 탭(32')에 전기적으로 연결된 제1 부분(41)과, 본체부(31)의 제2 단부 캡(2')에 인접한 일측에 위치하고 제1 부분(41)에 연결되는 동시에 제2 전극 단자(22')에 전기적으로 연결되는 제2 부분(42)을 포함한다.
여기서, 제2 부분(42)의 제2 전극 단자(22')와 멀리 떨어진 측면에 복수의 홈(421)이 설치되고, 복수의 홈(421)은 제2 전극 단자(22')와 대응하는 영역에 조밀하게 분포되어 제2 부분(42)의 제2 단부 캡(2')과 멀리 떨어진 일측에서 제2 부분(42)과 제2 전극 단자(22')를 용접할 때, 복수의 홈(421)을 통해 여분의 레이저광을 흡수하여 레이저 반사를 줄이고 용접 효과를 확보할 수 있다.
상기 실시예에서, 배터리 셀(10)에 제1 단부 캡(2) 및 제2 단부 캡(2')이 동시에 구비된 경우, 먼저 제2 전극 단자(22')와 제2 어댑터(4')의 제2 부분(42)을 전기적으로 연결하고, 그 다음에 제1 어댑터(4)와 제2 어댑터(4')의 각각의 제1 부분(41)을 제1 탭(32) 및 제2 탭(32')에 각각 전기적으로 연결하고, 그 다음에 전극 조립체(3)를 제2 단부 캡(2')과 함께 제2 개구부(11')를 통해 하우징(1) 내부로 안착하고, 제2 개구부(11')가 제2 단부 캡(2')에 의해 밀폐되도록 하고, 마지막으로 제1 전극 단자(22)와 제3 부분(43)을 전기적으로 연결하고, 절곡 방식을 통해 제1 개구부(11)가 제1 단부 캡(2)에 의해 밀폐되도록 한다. 이러한 구조는 양단에 모두 단부 캡이 설치된 배터리 셀(10)의 조립을 원활하게 구현할 수 있고, 제2 어댑터(4')의 구조를 단순화한다.
대안적으로, 제2 어댑터(4')는 제1 어댑터(4)와 동일한 구조를 사용할 수 있고, 제2 단부 캡(2')의 조립 방법도 제1 단부 캡(2)과 동일하다. 상기 구조는 한가지 어댑터만 사용하면 되므로, 부품의 종류를 줄이고, 배터리 셀(10)의 구조를 단순화하며, 조립 공정의 종류를 줄일 수 있다.
이하, 도 5를 예를 들어, 본 발명의 배터리 셀(10)의 구체적인 실시예를 설명한다.
배터리 셀(10)은 하우징(1), 제1 단부 캡(2), 제2 단부 캡(2'), 전극 조립체(3), 제1 어댑터(4) 및 제2 어댑터(4')를 포함한다.
하우징(1)에는 제1 방향(x)의 양단을 따라 제1 개구부(11) 및 제2 개구부(11')가 각각 설치된다. 제1 단부 캡(2)은 제1 개구부(11)를 밀폐하기 위해 사용되며, 제1 단부 캡(2)은 단부 캡 본체(21) 및 단부 캡 본체(21)에 설치된 제1 전극 단자(22)를 포함한다. 제2 단부 캡(2')은 단부 캡 본체(21) 및 단부 캡 본체(21)에 설치된 제2 전극 단자(22')를 포함한다. 전극 조립체(3)는 하우징(1) 내부에 설치되고, 전극 조립체(3)는 본체부(31) 및 제3 방향(z)을 따라 본체부(31)의 동일한 단부로부터 인출된 제1 탭(32) 및 제2 탭(32')을 포함한다.
제1 어댑터(4)는 본체부(31)의 제1 탭(32)이 인출되는 일측에 위치하고 제1 탭(32)에 전기적으로 연결된 제1 부분(41)과, 본체부(31)의 제1 단부 캡(2)에 인접한 일측에 위치하고 제1 부분(41)에 연결된 제2 부분(42)과, 제2 부분(42)의 제2 방향(y)을 따라 배치된 측단에 제2 방향(y)의 제1 단부를 따라 연결되고 제2 부분(42)과의 연결 가장자리를 회전축으로 절곡 가능하게 설치되며 제2 부분(42)과 단부 캡 본체(21) 사이에 적어도 부분적으로 위치하며 제1 전극 단자(22)에 전기적으로 연결된 제3 부분(43)을 포함하며, 제2 방향(y)은 제1 방향(x)에 수직되는 동시에 전극 조립체(3)의 두께 방향과 일치하다.
제2 어댑터(4')는 본체부(31)의 제2 탭(32')이 인출되는 일측에 위치하고 제2 탭(32')에 전기적으로 연결된 제1 부분(41)과, 본체부(31)의 제2 단부 캡(2')에 인접한 일측에 위치하고 제1 부분(41)에 연결되는 동시에 제2 전극 단자(22')에 전기적으로 연결되는 제2 부분(42)을 포함한다.
이러한 배터리 셀(10)을 조립할 때, 다음 단계를 채택한다.
1. 제2 어댑터(4')의 제2 부분(42)을 제2 전극 단자(22')에 전기적으로 연결하며, 예를 들어, 제2 부분(42)의 제2 전극 단자(22')와 멀리 떨어진 일측에서 용접하고, 제2 어댑터(4')의 제1 부분(41)이 본체부(31)의 제2 탭(32')이 인출되는 일측에 위치하도록 하며, 제2 어댑터(4')의 제1 부분(41)과 제2 탭(32')을 전기적으로 연결한다.
2. 본체부(31)로부터 제1 탭(32)이 인출되는 위치의 제1 부분(41)의 일측과 본체부(31)가 제1 단부 캡(2)에 인접한 위치의 제2 부분(42)의 일측에 제1 어댑터(4)를 안착하고, 제1 어댑터(4)의 제1 부분(41)을 제1 탭(32)에 전기적으로 연결한다.
3. 전극 조립체(3)를 제2 단부 캡(2'), 제2 어댑터(4') 및 제1 어댑터(4)와 함께 제2 개구부(11')를 통해 하우징(1) 내부에 안착하고, 제2 개구부(11')가 제2 단부 캡(2')에 의해 밀폐되도록 한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 이때 제1 어댑터(4)의 제3 부분(43)은 제2 부분(42)과 끼인각을 갖는 상태를 나타낸다.
4. 제1 어댑터(4)의 제2 부분(42)과 제3 부분(43) 사이의 공간에서 작업을 수행하여 제3 부분(43)을 제1 전극 단자(22)에 전기적으로 연결한다.
5. 도 11에 도시된 상태와 같이 제1 단부 캡(2)이 제1 개구부(11)를 밀폐할 때까지, 제3 부분(43)과 그에 연결된 제1 단부 캡(2)을 제2 부분(42)을 향해 함께 절곡한다.
6. 제1 단부 캡(2)과 제2 단부 캡(2')을 하우징(1)에 용접한다.
본 발명은 또한 배터리 셀(10) 제조 방법을 제공하며, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 방법은 다음 단계를 포함한다. 즉:
S110, 하우징(1), 전극 조립체(3), 제1 단부 캡(2) 및 제1 어댑터(4)를 포함하는 조립될 부품을 제공하며, 하우징(1)에는 제1 방향(x)을 따라 배치된 일단에 제1 개구부(11)가 설치되고, 제1 단부 캡(2)은 단부 캡 본체(21) 및 단부 캡 본체(21)에 설치된 제1 전극 단자(22)를 포함하고, 전극 조립체(3)는 본체부(31) 및 본체부(31)로부터 인출된 제1 탭(32)을 포함하고, 제1 어댑터(4)는 제1 부분(41), 제2 부분(42) 및 제3 부분(43)을 포함하고, 제2 부분(42)은 제1 부분(41)에 연결되고, 제3 부분(43)의 제2 방향(y)을 따라 배치된 제1 단부는 제2 부분(42)의 제2 방향(y)을 따라 배치된 측단에 연결되고, 제2 방향(y)은 제1 방향(x)과 수직된다.
S120, 본체부(31)로부터 제1 탭(32)이 인출되는 위치의 제1 부분(41)의 일측과 본체부(31)가 제1 단부 캡(2)에 인접한 위치의 제2 부분(42)의 일측에 제1 어댑터(4)를 안착하고, 제1 어댑터(4)의 제1 부분(41)을 제1 탭(32)에 전기적으로 연결한다.
S130, 전극 조립체(3)를 하우징(1) 내부에 안착한다.
S140, 제1 어댑터(4)의 제3 부분(43)을 제1 전극 단자(22)에 전기적으로 연결한다.
S150, 제1 단부 캡(2)이 제1 개구부(11)를 밀폐하도록, 제2 부분(42)과 제1 단부 캡(2) 사이에 제3 부분(43)을 적어도 부분적으로 위치시킨다.
여기서, S110 내지 S150은 순차적으로 수행된다. S130에서, 제2 어댑터(4')에도 제3 부분(43)이 설치되면, 전극 조립체(3)는 제1 개구부(11) 또는 제2 개구부(11')를 통해 안착할 수 있으며; 제2 어댑터(4')에 제3 부분(43)이 설치되지 않으면, 전극 조립체(3)를 제2 단부 캡(2')과 함께 제2 개구부(11')를 통해 하우징(1) 내부에 안착해야 한다. S140에서, 제3 부분(43)이 제1 전극 단자(22)에 전기적으로 연결되기 전에, 제1 단부 캡(2)이 제1 개구부(11)를 밀폐한 후에 하우징(1) 내벽과 균일한 간격을 유지하도록, 먼저 제1 단부 캡(2)의 위치를 결정해야 한다.
상기 실시예의 제1 어댑터(4)는 제2 부분(42)으로부터 제3 부분(43)을 연장함으로써, 제3 부분(43)을 제1 전극 단자(22)에 전기적으로 연결할 때 제3 부분(43)과 제2 부분(42) 사이에 끼인각을 가질 수 있으며, 끼인각이 위치하는 영역은 제3 부분(43)과 제1 전극 단자(22)를 연결하기 위한 작업 공간을 형성하여 조립의 편의성을 향상시키고, 전기적 연결의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 제3 부분(43)이 제1 전극 단자(22)에 전기적으로 연결된 후, 제3 부분(43)과 제1 단부 캡(2)을 회전축을 중심으로 함께 권취하여 제2 부분(42)에 인접하는 방향으로 절곡하면 제1 단부 캡(2)이 제1 개구부(11)에 의해 밀폐된다. 따라서, 상기 구조는 제3 부분(43)과 제1 전극 단자(22)의 전기적 연결 및 제1 단부 캡(2)의 조립을 교묘하게 실현한다.
또한, 먼저 전극 조립체(3)를 하우징(1)에 안착한 후 다시 제1 단부 캡(2)을 설치하므로, 제1 단부 캡(2)과 제1 개구부(11) 사이의 조합 정확도를 용이하게 확보할 수 있고, 제1 단부 캡(2)과 하우징(1) 사이, 그리고 전극 조립체(3)와 하우징(1) 사이에 큰 작용력이 발생하는 것을 방지함으로써, 조립 성능을 최적화하고, 배터리 셀(10)의 성능 및 작동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 전극 단자(22)와 제3 부분(43)이 전기적으로 연결될 때, 제3 부분(43)과 제2 부분(42) 사이는 미리 설정된 끼인각을 가지며. 예를 들어, 직각 또는 다른 각도를 나타내며; 상기 S150에서, 제1 단부 캡(2)이 제1 개구부(11)를 밀폐하도록, 제2 부분(42)과 제1 단부 캡(2) 사이에 제3 부분(43)을 적어도 부분적으로 위치시키는 단계는,
제1 단부 캡(2)이 제1 개구부(11)를 밀폐할 때까지, 제3 부분(43)과 그에 연결된 제1 단부 캡(2)을 제2 부분(42)을 향해 함께 절곡하는 단계;를 포함한다.
상기 실시예에서, 제3 부분(43)이 제2 부분(42)에 대해 절곡 가능하게 설치되며, 전기적으로 연결될 때, 제3 부분(43)과 제2 부분(42) 사이에 미리 설정된 끼인각을 가지므로, 제3 부분(43)과 제1 전극 단자(22)의 전기적 연결(예를 들어, 용접)을 위해 작업 공간을 제공하는데 유리하며; 전기적으로 연결된 후, 제1 단부 캡(2)이 제1 개구부(11)를 밀폐할 때까지, 제1 단부 캡(2)에 외력을 인가하여 제3 부분(43)이 제2 부분(42)과의 연결 가장자리를 중심으로 절곡되도록 한다. 따라서, 상기 실시예에서, 제3 부분(43)이 절곡되는 조립 방법을 통해, 제3 부분(43)과 제1 전극 단자(22)의 전기적 연결 및 제1 단부 캡(2)의 조립을 실현할 수 있다.
일부 실시예에서, 하우징(1)에는 제1 방향(x)의 타단을 따라 제2 개구부(11')가 설치되고, 전극 조립체(3)는 본체부(31)로부터 인출된 제2 탭(32')을 더 포함하며, 배터리 셀(10)은 제2 단부 캡(2') 및 제2 어댑터(4')를 더 포함한다. 제2 단부 캡(2')은 제2 개구부(11')를 밀폐하기 위해 사용되며, 제2 단부 캡(2')은 단부 캡 본체(21) 및 단부 캡 본체(21)에 설치된 제2 전극 단자(22')를 포함한다. 제2 어댑터(4')는 제1 부분(41) 및 제2 부분(42)을 포함하며; 본 발명의 제조 방법은 다음 단계를 더 포함한다. 즉:
S115, 제2 어댑터(4')의 제2 부분(42)을 제2 전극 단자(22')에 전기적으로 연결하고, 제2 어댑터(4')의 제1 부분(41)이 본체부(31)의 제2 탭(32')이 인출되는 일측에 위치하도록 하며, 제2 어댑터(4')의 제1 부분(41)과 제2 탭(32')을 전기적으로 연결한다.
S130 전극 조립체(3)를 하우징(1) 내부에 안착하는 단계는, 전극 조립체(3)를 제2 단부 캡(2'), 제2 어댑터(4') 및 제1 어댑터(4)와 함께 제2 개구부(11')를 통해 하우징(1) 내부에 안착하고, 제2 개구부(11')가 제2 단부 캡(2')에 의해 밀폐되게 하는 단계를 포함한다.
여기서, S115는 도면에 도시되지 않았으며, S110와 S120 사이에서 수행된다. S115에서, 용접 방식으로 제2 부분(42)과 제2 전극 단자(22')를 전기적으로 연결하는 경우, 제2 어댑터(4')의 제1 부분(41)의 제2 전극 단자(22')와 멀리 떨어진 측면에서 용접을 수행할 수 있다.
마지막으로, 본 발명은 배터리 셀(10) 제조 장치(300)를 제공하며, 일부 실시예에서, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 제조 장치(300)는,
하우징(1), 전극 조립체(3), 제1 단부 캡(2) 및 제1 어댑터(4)를 제공하도록 구성된 부품 공급부(310) - 하우징(1)에는 제1 방향(x)을 따라 배치된 일단에 제1 개구부(11)가 설치되고, 제1 단부 캡(2)은 단부 캡 본체(21) 및 단부 캡 본체(21)에 설치된 제1 전극 단자(22)를 포함하고, 전극 조립체(3)는 본체부(31) 및 본체부(31)로부터 인출된 제1 탭(32)을 포함하고, 제1 어댑터(4)는 제1 부분(41), 제2 부분(42) 및 제3 부분(43)을 포함하고, 제2 부분(42)은 제1 부분(41)에 연결되고, 제3 부분(43)의 제2 방향(y)을 따라 배치된 제1 단부는 제2 부분(42)의 제2 방향(y)을 따라 배치된 측단에 연결되고, 제2 방향(y)은 제1 방향(x)과 수직됨 - ;
본체부(31)로부터 제1 탭(32)이 인출되는 위치의 제1 부분(41)의 일측과 본체부(31)가 제1 단부 캡(2)에 인접한 위치의 제2 부분(42)의 일측에 제1 어댑터(4)를 안착하고, 제1 어댑터(4)의 제1 부분(41)을 제1 탭(32)에 전기적으로 연결하기 위한 탭 연결 부재(320);
전극 조립체(3)를 제1 개구부(11)를 통해 하우징(1) 내부에 안착하도록 구성된 전극 설치 부재(330);
제1 어댑터(4)의 제3 부분(43)을 제1 전극 단자(22)에 전기적으로 연결하도록 구성된 단자 연결 부재(340); 및,
제1 단부 캡(2)이 제1 개구부(11)를 밀폐하도록, 제2 부분(42)과 제1 단부 캡(2) 사이에 제3 부분(43)을 적어도 부분적으로 위치시키기 위한 단부 캡 밀폐 부재(350);를 포함한다.
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.
200, 차량; 201, 액슬;202, 휠;203, 모터;204, 컨트롤러;
100, 배터리;100' 배터리 유닛;101, 하우징 어셈블리;101A, 상자;101B, 캡 본체;102, 열 관리 부품;1021, 기판;1022, 열 교환 튜브;1022A, 입구;1022B, 출구;
10, 배터리 셀;1, 하우징;11, 제1 개구부;11', 제2 개구부;2, 제1 단부 캡;21, 단부 캡 본체;22, 제1 전극 단자;2', 제2 단부 캡;22', 제2 전극 단자;3, 전극 조립체;31, 본체부;32, 제1 탭;32', 제2 탭;4, 제1 어댑터;4', 제2 어댑터;41, 제1 부분;411, 위치 결정 홈;42, 제2 부분;421, 홈;43, 제3 부분; 44, 두께감소부;45, 관통홈;46, 층 구조;
x, 제1 방향;y, 제2 방향;z, 제3 방향;S1, 평평한 표면;S2, 원호 표면.

Claims (16)

  1. 제1 방향(x)의 일단을 따라 제1 개구부(11)가 설치된 하우징(1);
    상기 제1 개구부(11)를 밀폐하기 위해 사용되며, 단부 캡 본체(21) 및 상기 단부 캡 본체(21)에 설치된 제1 전극 단자(22)를 포함하는 제1 단부 캡(2);
    상기 하우징(1) 내부에 설치되고, 본체부(31) 및 상기 본체부(31)로부터 인출된 제1 탭(32)을 포함하는 전극 조립체(3); 및,
    상기 본체부(31)의 제1 탭(32)이 인출되는 일측에 위치하고 상기 제1 탭(32)에 전기적으로 연결된 제1 부분(41)과, 상기 본체부(31)의 상기 제1 단부 캡(2)에 인접한 일측에 위치하고 상기 제1 부분(41)에 연결된 제2 부분(42)과, 상기 제2 부분(42)의 제2 방향(y)을 따라 배치된 측단에 제2 방향(y)의 제1 단부를 따라 연결되고 상기 제2 부분(42)과 상기 단부 캡 본체(21) 사이에 적어도 부분적으로 위치하며 상기 제1 전극 단자(22)에 전기적으로 연결된 제3 부분(43)을 포함하며, 상기 제2 방향(y)은 상기 제1 방향(x)에 수직되는 제1 어댑터(4);를 포함하는 배터리 셀(10).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 방향(y)은 상기 전극 조립체(3)의 두께 방향과 일치한 배터리 셀(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 탭(32)은 상기 본체부(31)로부터 제3 방향(z)의 측단을 따라 인출되고, 상기 제3 방향(z)은 상기 제1 방향(x) 및 상기 제2 방향(y)에 수직되는 배터리 셀(10).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전극 조립체(3)는 상기 본체부(31)로부터 인출된 제2 탭(32')을 더 포함하며, 상기 제1 탭(32)과 상기 제2 탭(32')은 극성이 반대되고, 상기 본체부(31)의 동일한 측단으로부터 인출되는 배터리 셀(10).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 부분(43)의 상기 제2 방향(y)을 따라 배치된 제2 단부는 자유 단부이고, 상기 제3 부분(43)은 그에 연결된 상기 제1 단부 캡(2)과 함께 상기 제2 부분(42)을 향해 절곡되도록 구성되어 상기 제1 개구부(11)가 상기 제1 단부 캡(2)에 의해 밀폐되는 배터리 셀(10).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 부분(41), 상기 제2 부분(42) 및 상기 제3 부분(43)은 모두 판형 구조이고, 상기 제1 부분(41)과 상기 제2 부분(42)은 수직으로 설치되고, 상기 제2 부분(42)과 상기 제3 부분(43)은 평행으로 설치되는 배터리 셀(10).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 부분(42)이 상기 제3 부분(43)에 연결된 위치는 상기 제2 부분(42)에 대해 상기 제2 방향(y)의 외측 가장자리를 따라 미리 설정된 거리만큼 후퇴하는 배터리 셀(10).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 부분(43)과 상기 제2 부분(42)의 연결부에 취약 영역이 설치되는 배터리 셀(10).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 취약 영역은 제3 방향(z)을 따라 연장된 두께감소부(44) 및 관통홈(45) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제3 방향(z)은 상기 제1 방향(x) 및 상기 제2 방향(y)과 수직되는 배터리 셀(10).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 어댑터(4)는 다층 구조(46)를 적층하여 형성된 배터리 셀(10).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(1)에는 상기 제1 방향(x)의 타단을 따라 제2 개구부(11')가 설치되고, 전극 조립체(3)는 상기 본체부(31)로부터 인출된 제2 탭(32')을 더 포함하며, 상기 배터리 셀(10)은,
    상기 제2 개구부(11')를 밀폐하기 위해 사용되며, 단부 캡 본체(21) 및 상기 단부 캡 본체(21)에 설치된 제2 전극 단자(22')를 포함하는 제2 단부 캡(2'); 및,
    상기 본체부(31)의 상기 제2 탭(32')이 인출되는 일측에 위치하고 상기 제2 탭(32')에 전기적으로 연결된 제1 부분(41)과, 상기 본체부(31)의 상기 제2 단부 캡(2')에 인접한 일측에 위치하고 상기 제1 부분(41)에 연결된 제2 부분(42)을 포함하고, 상기 제2 부분(42)은 상기 제2 전극 단자(22')에 전기적으로 연결된 제2 어댑터(4');를 더 포함하는 배터리 셀(10).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 배터리 셀(10)을 포함하는 배터리(100).
  13. 전기 장치로서,
    제12항에 따른 배터리(100)를 포함하고, 상기 배터리(100)는 전기 장치에 전기 에너지를 제공하는 전기 장치.
  14. 하우징(1), 전극 조립체(3), 제1 단부 캡(2) 및 제1 어댑터(4)를 포함하는 조립될 부품을 제공하는 단계 - 상기 하우징(1)에는 제1 방향(x)을 따라 배치된 일단에 제1 개구부(11)가 설치되고, 상기 제1 단부 캡(2)은 단부 캡 본체(21) 및 상기 단부 캡 본체(21)에 설치된 제1 전극 단자(22)를 포함하고, 상기 전극 조립체(3)는 본체부(31) 및 상기 본체부(31)로부터 인출된 제1 탭(32)을 포함하고, 상기 제1 어댑터(4)는 제1 부분(41), 제2 부분(42) 및 제3 부분(43)을 포함하고, 상기 제2 부분(42)은 상기 제1 부분(41)에 연결되고, 상기 제3 부분(43)의 제2 방향(y)을 따라 배치된 제1 단부는 상기 제2 부분(42)의 제2 방향(y)을 따라 배치된 측단에 연결되고, 상기 제2 방향(y)은 상기 제1 방향(x)과 수직됨 - ;
    상기 본체부(31)로부터 상기 제1 탭(32)이 인출되는 위치의 제1 부분(41)의 일측과 본체부(31)가 상기 제1 단부 캡(2)에 인접한 위치의 상기 제2 부분(42)의 일측에 상기 제1 어댑터(4)를 안착하고, 상기 제1 어댑터(4)의 제1 부분(41)을 상기 제1 탭(32)에 전기적으로 연결하는 단계;
    상기 전극 조립체(3)를 상기 하우징(1) 내부에 안착하는 단계;
    상기 제1 어댑터(4)의 제3 부분(43)을 상기 제1 전극 단자(22)에 전기적으로 연결하는 단계; 및
    상기 제1 단부 캡(2)이 상기 제1 개구부(11)를 밀폐하도록, 상기 제2 부분(42)과 상기 제1 단부 캡(2) 사이에 상기 제3 부분(43)을 적어도 부분적으로 위치시키는 단계;를 포함하는 배터리 셀(10) 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 전극 단자(22)가 상기 제3 부분(43)에 전기적으로 연결되는 경우, 상기 제3 부분(43)과 상기 제2 부분(42) 사이는 미리 설정된 끼인각을 가지며;
    상기 제1 단부 캡(2)이 상기 제1 개구부(11)를 밀폐하도록, 상기 제2 부분(42)과 상기 제1 단부 캡(2) 사이에 상기 제3 부분(43)을 적어도 부분적으로 위치시키는 단계는,
    상기 제1 단부 캡(2)이 상기 제1 개구부(11)를 밀폐할 때까지, 상기 제3 부분(43)과 그에 연결된 상기 제1 단부 캡(2)을 상기 제2 부분(42)을 향해 함께 절곡하는 단계;를 포함하는 배터리 셀(10) 제조 방법.
  16. 하우징(1), 전극 조립체(3), 제1 단부 캡(2) 및 제1 어댑터(4)를 제공하도록 구성된 부품 공급부(310) - 상기 하우징(1)에는 제1 방향(x)을 따라 배치된 일단에 제1 개구부(11)가 설치되고, 상기 제1 단부 캡(2)은 단부 캡 본체(21) 및 상기 단부 캡 본체(21)에 설치된 제1 전극 단자(22)를 포함하고, 상기 전극 조립체(3)는 본체부(31) 및 상기 본체부(31)로부터 인출된 제1 탭(32)을 포함하고, 상기 제1 어댑터(4)는 제1 부분(41), 제2 부분(42) 및 제3 부분(43)을 포함하고, 상기 제2 부분(42)은 상기 제1 부분(41)에 연결되고, 상기 제3 부분(43)의 제2 방향(y)을 따라 배치된 제1 단부는 상기 제2 부분(42)의 제2 방향(y)을 따라 배치된 측단에 연결되고, 상기 제2 방향(y)은 상기 제1 방향(x)과 수직됨 - ;
    상기 본체부(31)로부터 상기 제1 탭(32)이 인출되는 위치의 제1 부분(41)의 일측과 본체부(31)가 상기 제1 단부 캡(2)에 인접한 위치의 상기 제2 부분(42)의 일측에 상기 제1 어댑터(4)를 안착하고, 상기 제1 어댑터(4)의 제1 부분(41)을 상기 제1 탭(32)에 전기적으로 연결하도록 구성된 탭 연결 부재(320);
    상기 전극 조립체(3)를 상기 제1 개구부(11)에서 상기 하우징(1) 내부로 안착하도록 구성된 전극 설치 부재(330);
    상기 제1 어댑터(4)의 제3 부분(43)을 상기 제1 전극 단자(22)에 전기적으로 연결하도록 구성된 단자 연결 부재(340); 및,
    상기 제1 단부 캡(2)이 상기 제1 개구부(11)를 밀폐하도록, 상기 제2 부분(42)과 상기 제1 단부 캡(2) 사이에 상기 제3 부분(43)을 적어도 부분적으로 위치시키도록 구성된 단부 캡 밀폐 부재(350);를 포함하는 배터리 셀(10) 제조 장치(300).
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