KR20230124678A - 배터리 셀, 배터리, 전기 장치 및 배터리 셀의 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 출원의 실시예는 배터리 셀, 배터리, 전기 장치 및 배터리 셀의 제조 방법 및 장치를 개시하며, 전기 장치에는 배터리가 조립되어 있고, 배터리 내에는 하나 이상의 배터리 셀이 구비되며, 여기서 배터리 셀은, 제1 개구를 구비하는 하우징; 하우징 내에 설치되는 전극 어셈블리; 엔드 캡, 압력 릴리프 기구 및 제1 절연 부재를 포함하되, 엔드 캡은 제1 개구를 커버하고, 압력 릴리프 기구는 엔드 캡에 설치되며, 압력 릴리프 기구는 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 배터리 셀의 내부 압력을 방출하도록 구성되고, 제1 절연 부재는 엔드 캡에서 전극 어셈블리에 가까운 일측에 위치하여 전극 어셈블리와 엔드 캡을 분리하며, 제1 절연 부재는 엔드 캡의 두께 방향을 따라 엔드 캡에서 이의 투영이 압력 릴리프 기구를 커버하여 압력 릴리프 기구를 보호하도록 구성되는 엔드 캡 어셈블리;를 포함한다. 상기 배터리 셀은 액체 누출이 쉽지 않고 안전 성능이 양호하며 사용 수명이 길고, 상기 배터리 셀이 설치된 배터리 및 전기 장치 안전성이 높고 내구성이 우수하다.

Description

배터리 셀, 배터리, 전기 장치 및 배터리 셀의 제조 방법 및 장치

본 출원은 배터리 기술분야에 관한 것으로, 특히 배터리 셀, 배터리, 전기 장치 및 배터리 셀의 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.

에너지 절약 및 배출 감소의 대체적인 추세에서 배터리는 전기 자동차, 신에너지 자동차 등과 같은 신에너지 분야에서 널리 사용되고 있고, 전기 자동차는 자동차 산업의 지속 가능한 발전의 중요한 부분이 되었다.

배터리 기술 발전에서, 배터리의 안전 성능과 사용 수명은 무시할 수 없는 요소이며, 배터리 사용 과정에서 액체 누출은 종종 배터리의 안전 성능과 사용 수명에 비교적 큰 부정적 영향을 미친다.

본 출원은 배터리의 액체 누출 문제를 완화시켜 배터리의 안전 성능 및 사용 수명을 강화시킬 수 있는 배터리 셀, 배터리, 전기 장치 및 배터리 셀의 제조 방법 및 장치를 제공한다.

제1 양태에 있어서, 본 출원의 실시예는 배터리 셀을 제공하고, 상기 배터리 셀은,

제1 개구를 구비하는 하우징;

상기 하우징 내에 설치되는 전극 어셈블리;

엔드 캡, 압력 릴리프 기구 및 제1 절연 부재를 포함하되, 상기 엔드 캡은 상기 제1 개구를 커버하고, 상기 압력 릴리프 기구는 상기 엔드 캡에 설치되며, 상기 압력 릴리프 기구는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 배터리 셀의 내부 압력을 방출하도록 구성되고, 상기 제1 절연 부재는 상기 엔드 캡에서 상기 전극 어셈블리에 가까운 일측에 위치하여 상기 전극 어셈블리와 상기 엔드 캡을 분리하며, 상기 제1 절연 부재는 상기 엔드 캡의 두께 방향으로 상기 엔드 캡에서의 투영이 상기 압력 릴리프 기구를 커버하여 상기 압력 릴리프 기구를 보호하도록 구성되는 엔드 캡 어셈블리;를 포함한다.

본 출원의 실시예의 기술적 해결수단에서, 배터리 셀에는 배터리 셀 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 내부 압력 또는 온도를 방출함으로써 배터리 셀의 안전성을 보장하는 압력 릴리프 기구가 설치되고; 배터리 셀이 충격을 받거나, 높은 곳에서 떨어지는 등의 원인으로 인해 내부 전해액이 흔들릴 경우, 제1 절연 부재를 이용하여 압력 릴리프 기구를 모두 차단하여 압력 릴리프 기구가 전해액의 흔들림 충격으로 열리거나 갈라지면서 전해액이 누출되는 것을 방지하여 배터리 셀의 수명을 향상시킨다.

본 출원의 일 실시예에서, 선택 가능하게는, 상기 압력 릴리프 기구 및 상기 제1 절연 부재는 상기 엔드 캡의 두께 방향으로 제1 간극 가지며, 상기 배터리 셀은 유로를 더 포함하고, 상기 유로는 상기 배터리 셀 내부와 상기 제1 간극을 연통하도록 구성된다.

배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때, 압력 릴리프 기구는 압력 작용 하에 작동되고 배터리 셀 내부의 가스는 유로를 통해 제1 간극에 도착하여 압력 릴리프 기구로부터 방출되어 배터리 셀의 액체 누출을 줄이는 동시에 압력 릴리프 기구 기능을 보장함으로써 배터리 셀의 안전성을 향상시킨다.

본 출원의 일 실시예에서, 선택 가능하게는, 상기 유로는 상기 제1 절연 부재에 설치된 제2 개구를 포함하고, 상기 제2 개구는 상기 엔드 캡의 두께 방향으로 상기 엔드 캡에서의 투영이 상기 압력 릴리프 기구와 엇갈리도록 구성된다.

제1 절연 부재의 제2 개구는 배터리 셀 내부의 배출물이 압력 릴리프 기구로부터 원활하게 방출될 수 있도록 하며, 제1 절연 부재의 제2 개구는 압력 릴리프 기구와 엇갈리게 설치되어, 배터리가 충격을 받거나 떨어지면서 전해액이 하우징 내에서 흔들릴 경우 전해액이 압력 릴리프 기구에 충격을 가하는 것을 효과적으로 방지할 수 있고, 전해액이 제2 개구로부터 제1 간극으로 유입되더라도 충격의 힘은 엔드 캡에 작용하여 압력 릴리프 기구는 직접적인 충격의 힘을 받지 않는다.

본 출원의 일 실시예에서, 선택 가능하게는, 상기 제2 개구는 상기 제1 절연 부재의 외주연에 위치한다.

제2 개구가 제1 절연 부재의 외주연에 위치할 경우, 제1 절연 부재의 중부 위치에 설치되는 것에 비해, 전극 어셈블리는 제2 개구를 쉽게 차단하지 않아 배출물이 원활하게 방출되도록 확보하고 배터리의 안전성을 향상시킨다.

본 출원의 일 실시예에서, 선택 가능하게는, 상기 제1 절연 부재는 베이스벽 및 측벽을 포함하고, 상기 베이스벽은 상기 엔드 캡에 대향되게 설치되며, 상기 제1 간극은 상기 베이스벽과 상기 엔드 캡 사이에 형성되고, 상기 측벽은 상기 베이스벽의 외주를 둘러싸며, 상기 제2 개구는 상기 측벽에 설치된다.

측벽은 베이스벽의 외주를 둘러싸고 있어 베이스벽의 구조 강도를 향상시킬 수 있으므로 베이스벽이 쉽게 휘어지지 않도록 하며, 동시에 제2 개구가 측벽에 설치되므로, 제2 개구가 차단되는 것을 더욱 방지하여 제2 개구가 배터리 셀 내부와 제1 간극을 연통하여 배출물이 원활하게 방출될 수 있도록 확보하고, 배터리 셀의 안전성을 보장한다. 본 출원의 일 실시예에서, 선택 가능하게는, 상기 측벽은 상기 엔드 캡에 가까운 제1 단부 및 상기 엔드 캡으로부터 멀어지는 제2 단부를 가지며, 상기 제2 개구는 상기 측벽이 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부를 향해 함몰되는 오목홈이다.

본 출원의 일 실시예에서, 선택 가능하게는, 상기 제1 단부는 상기 베이스벽으로부터 돌출되고, 상기 오목홈의 깊이는 상기 제1 단부에서 상기 베이스벽으로부터 돌출된 높이보다 작다.

오목홈의 깊이가 제1 단부에서 베이스벽으로부터 돌출된 높이보다 작으므로, 측벽에 제2 개구가 있는 경우에도 여전히 베이스벽을 둘러싸고 있는 상태를 유지할 수 있도록 함으로써 베이스벽의 구조 강도를 보장하여 베이스벽이 쉽게 변형되지 않도록 한다.

본 출원의 일 실시예에서, 선택 가능하게는, 상기 제1 단부는 상기 엔드 캡에 당접되고, 상기 제2 단부는 상기 전극 어셈블리에 당접된다.

엔드 캡은 제1 절연 부재를 통해 전극 어셈블리를 압축하여 전극 어셈블리가 축방향에서 위치제한되도록 함으로써 전극 어셈블리가 축방향에서 흔들리는 것을 방지한다. 본 출원의 일 실시예에서, 선택 가능하게는, 상기 배터리 셀은,

상기 엔드 캡에 고정된 전극 단자;

차례로 적층되게 설치된 제1 연결 세그먼트, 제2 연결 세그먼트 및 제3 연결 세그먼트를 포함하되, 상기 제1 연결 세그먼트는 상기 전극 어셈블리와의 연결에 사용되고, 상기 제3 연결 세그먼트는 상기 전극 단자와의 연결에 사용되며, 제2 연결 세그먼트는 상기 제1 연결 세그먼트와 상기 제2 연결 세그먼트를 연결하는데 사용되는 트랜스퍼 부재;

제1 베이스부 및 제2 베이스부를 포함하되, 상기 제1 베이스부와 상기 제2 베이스부 사이에는 단차가 형성되고, 상기 제1 베이스부는 상기 제3 연결 세그먼트에 당접되며, 상기 제2 베이스부는 상기 제2 연결 세그먼트에 당접되는 베이스벽; 및

제1 부분 및 제2 부분을 포함하되, 상기 제1 부분은 상기 제1 베이스부의 외주에 연결되고, 상기 제2 부분은 상기 제2 베이스부의 외주에 연결되며, 상기 제2 개구는 상기 제2 부분에 설치되는 측벽;을 더 포함한다.

트랜스퍼 부재의 제1 연결 세그먼트, 제2 연결 세그먼트 및 제3 연결 세그먼트는 차례로 적층되며, 여기서 제2 연결 세그먼트 및 제3 연결 세그먼트는 단차 구조를 형성하여 압력 릴리프 기구에 대응되는 위치에 더 많은 공간이 보류되도록 하고; 베이스벽에 단차가 형성되어 트랜스퍼 부재를 압축할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 간극이 제2 베이스부에 대응되는 위치에서 증가되도록 한다. 상기 설치를 통해, 엔드 캡 어셈블리의 전체 두께를 증가하지 않는 기초상에서, 제1 간극을 가능한 크게 설치할 수 있음으로써, 압력 방출이 필요할 때 배기 속도가 가능한 높을 수 있으며 배터리 셀의 안전성을 향상시킬 수 있다.

또한, 제2 개구는 제2 부분에 위치하므로, 제1 간극은 여기에서 상대적으로 증가되어 유로 중의 배출물이 제1 간극에 빠르게 유입될 수 있도록 하여, 보다 빠르게 방출되고 배터리 셀의 안전성을 향상시키는 효과를 갖는다.

본 출원의 일 실시예에서, 선택 가능하게는, 상기 엔드 캡의 두께 방향으로 상기 엔드 캡에서 상기 제2 개구의 투영에 대응되는 원심각은 상기 압력 릴리프 기구에 대응되는 원심각과 적어도 부분적으로 중첩된다.

상기 기술적 해결수단에서, 제2 개구와 압력 릴리프 기구의 거리는 비교적 가깝고, 배출물은 압력 릴리프 기구에 빠르게 도착하여 방출될 수 있어 압력 릴리프 기구의 응답 속도를 향상시킨다.

본 출원의 일 실시예에서, 선택 가능하게는, 상기 엔드 캡에는 제1 위치결정부가 설치되고, 상기 베이스벽에는 제2 위치결정부가 설치되며, 상기 제1 위치결정부와 상기 제2 위치결정부는 맞물려 상기 엔드 캡과 상기 제1 절연 부재의 원주 방향 위치 결정을 구현한다.

엔드 캡 및 제1 절연 부재는 제1 위치결정부 및 제2 위치결정부에 의해 맞물려, 엔드 캡과 제1 절연 부재의 신속한 조립을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 원주 방향에서 엔드 캡과 제1 절연 부재의 상대적 위치를 제한할 수 있어 제2 개구와 압력 릴리프 기구가 상대적 위치 관계를 유지하도록 확보하며, 배터리 셀의 안전성 및 구조 안정성을 보장한다.

본 출원의 일 실시예에서, 선택 가능하게는, 상기 제2 개구의 면적은 상기 압력 릴리프 기구의 면적의 2분의 1보다 크거나 같다.

제2 개구의 면적을 압력 릴리프 기구 면적의 2분의 1보다 크거나 같게 설치하여 제2 개구의 면적이 지나치게 작아 압력 릴리프 기구의 정상적 작동을 저애하는 문제를 방지할 수 있으며, 적어도 배터리 셀의 내부 압력이 극한 압력값에 도달할 때 제1 간극 위치에서 밸브 개방 압력값에 도달하도록 확보함으로써 배터리 셀의 안전성을 확보한다.

본 출원의 일 실시예에서, 선택 가능하게는, 상기 유로는 상기 제1 절연 부재의 외주면과 상기 하우징의 내벽 사이에 형성된 제2 간극을 포함하고, 상기 제2 간극은 상기 엔드 캡의 두께 방향으로 상기 엔드 캡에서의 투영이 상기 압력 릴리프 기구와 엇갈리도록 구성된다.

제2 간극은 제1 간극과의 직접 연통에 사용되거나, 제2 간극은 제2 개구를 통해 제2 간극을 연통하여 압력 릴리프 기구를 통해 압력을 방출하는 요구를 충족시키고, 제2 간극이 압력 릴리프 기구와 엇갈리도록 하여 전해액이 압력 릴리프 기구에 충격을 가하는 것을 방지하는 목적을 고려한다.

본 출원의 일 실시예에서, 선택 가능하게는, 상기 제2 간극의 최소 환기 면적은 상기 압력 릴리프 기구 면적의 2분의 1보다 크거나 같다.

제2 간극의 최소 환기 면적이 압력 릴리프 기구의 2분의 1보다 크거나 같을 경우, 제2 간극의 환기 면적이 지나치게 작아 압력 릴리프 기구가 정상적으로 작동될 수 없는 문제를 효과적으로 방지할 수 있어, 적어도 배터리 셀의 내부 압력이 극한 압력값에 도달할 때 제1 간극 위치에서 밸브 개방 압력값에 도달하도록 확보함으로써 배터리 셀의 안전성을 확보한다.

본 출원의 일 실시예에서, 선택 가능하게는, 상기 제1 절연 부재의 외주면은 적어도 일부가 경사면으로, 상기 제2 간극의 폭이 상기 엔드 캡으로부터 멀어지는 방향을 따라 점차적으로 증가하도록 한다.

제1 절연 부재는 적어도 제2 간극에서 경사면이므로, 가스가 제2 간극 내에 집결되어 제1 간극으로 유입되어 방출하는 것이 편이해지며, 제조 공차로 인해 제1 절연 부재가 하우징 내벽과 간섭함으로써 제2 간극이 차단되는 상황을 방지할 수 있고, 또한 엔드 캡 어셈블리가 하우징의 제2 개구에 조립될 때 하우징의 내벽과의 간섭 상황을 줄일 수 있다.

제2 양태에 있어서, 본 출원의 실시예는 전술한 배터리 셀을 포함하는 배터리를 제공한다.

본 실시예에서 제공된 배터리에 있어서, 이의 내부의 각각의 배터리 셀은 모두 압력 릴리프 기구가 구비되어 안전성을 보장하고, 각각의 배터리 셀은 충격을 받거나 떨어질 때 압력 릴리프 기구가 쉽게 손상되지 않아 배터리 전체의 내구성이 우수하고 안전 성능이 우수하다.

제3 양태에 있어서, 본 출원의 실시예는 전기에너지를 제공하는데 사용되는 전술한 배터리를 포함하는 전기 장치를 제공한다.

본 실시예에서 제공된 전기 장치에는 낙하 방지 성능이 우수하고, 내구 성능이 우수하며, 안전 성능이 우수한 배터리가 장착되며, 이의 배터리 전원 공급 신뢰성이 높고, 전기 장치는 작동이 안정적이고, 안전성이 높으며, 내구성이 우수한 효과를 갖는다.

제4 양태에 있어서, 본 출원의 실시예는 배터리 셀의 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은,

제1 개구부를 갖는 하우징을 제공하는 단계;

상기 배터리 셀의 제조 방법은, 전극 어셈블리를 제공하는 단계;

엔드 캡 어셈블리를 제공하되, 상기 엔드 캡 어셈블리는 엔드 캡, 압력 릴리프 기구 및 제1 절연 부재를 포함하고, 상기 압력 릴리프 기구는 상기 엔드 캡에 설치되며, 상기 압력 릴리프 기구는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 배터리 셀의 내부 압력을 방출하도록 구성되고, 상기 제1 절연 부재는 상기 엔드 캡의 일측에 위치하며, 상기 제1 절연 부재는 상기 엔드 캡의 두께 방향으로 상기 엔드 캡에서의 투영이 상기 압력 릴리프 기구를 커버하여 상기 압력 릴리프 기구를 보호하도록 구성되는 단계; 및

상기 전극 어셈블리를 상기 하우징 내에 놓고, 상기 엔드 캡으로 상기 제1 개구를 커버하여 상기 제1 절연 부재가 상기 엔드 캡에서 상기 전극 어셈블리에 가까운 일측에 위치하도록 하여 상기 전극 어셈블리와 상기 엔드 캡을 분리하는 단계;를 포함한다.

제5 양태에 있어서, 본 출원의 실시예는 배터리 셀의 제조 장치를 제공하며, 상기 장치는,

제1 개구를 갖는 하우징을 제공하기 위한 제1 제공 장치;

상기 전극 어셈블리를 제공하기 위한 제2 제공 장치;

엔드 캡 어셈블리를 제공하는데 사용되되, 상기 엔드 캡 어셈블리는 엔드 캡, 압력 릴리프 기구 및 제1 절연 부재를 포함하고, 상기 압력 릴리프 기구는 상기 엔드 캡에 설치되며, 상기 압력 릴리프 기구는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 배터리 셀의 내부 압력을 방출하도록 구성되고, 상기 제1 절연 부재는 상기 엔드 캡의 일측에 위치하며, 상기 제1 절연 부재는 상기 엔드 캡의 두께 방향으로 상기 엔드 캡에서의 투영이 상기 압력 릴리프 기구를 커버하여 상기 압력 릴리프 기구를 보호하도록 구성되는 제3 제공 장치; 및

상기 전극 어셈블리를 상기 하우징 내에 놓고, 상기 엔드 캡으로 상기 제1 개구를 커버하여 상기 제1 절연 부재가 상기 엔드 캡에서 상기 전극 어셈블리에 가까운 일측에 위치하도록 하여 상기 전극 어셈블리와 상기 엔드 캡을 분리하는 조립 장치;를 포함한다.

상기 설명은 단지 본 출원의 실시예의 기술적 해결수단에 대한 개요일 뿐이며, 본 출원의 실시예의 기술적 해결수단을 보다 명확하게 이해하기 위해, 명세서의 내용에 따라 구현할 수 있으며, 본 출원의 실시예의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점이 보다 명확하고 또한 쉽게 이해하기 위해 아래에 본 출원의 구체적인 실시형태를 나열한다.

본 출원의 실시예의 기술적 해결수단에서, 배터리 셀에는 배터리 셀 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 내부 압력 또는 온도를 방출함으로써 배터리 셀의 안전성을 보장하는 압력 릴리프 기구가 설치되고; 배터리 셀이 충격을 받거나, 높은 곳에서 떨어지는 등의 원인으로 인해 내부 전해액이 흔들릴 경우, 제1 절연 부재를 이용하여 압력 릴리프 기구를 모두 차단하여 압력 릴리프 기구가 전해액의 흔들림 충격으로 열리거나 갈라지면서 전해액이 누출되는 것을 방지하여 배터리 셀의 수명을 향상시킨다.

본 출원의 실시예의 기술적 해결수단을 보다 명확하게 설명하기 위해, 이하 본 출원의 실시예에서 사용해야할 도면에 대해 간단한 소개를 하며, 이하에서 설명되는 도면은 본 출원의 일부 실시예일 뿐, 당업자에게 있어서 진보성 창출에 힘쓸 필요 없이 도면에 의해 기타 도면도 얻을 수 있음은 자명한 것이다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에서 제공된 차량의 모식도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에서 제공된 배터리의 구조 모식도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에서 제공된 배터리 모듈의 구조 분해도이다.
도 4는 본 출원의 일 실시예에서 제공된 배터리 셀의 단면도이다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에서 제공된 배터리 셀의 분해도이다.
도 6은 본 출원의 일 실시예에서 제공된 배터리 셀의 이의 축선을 따라 절단된 단면도이다.
도 7은 도 6의 VI부분의 확대도이다.
도 8은 본 출원의 일 실시예에서 제공된 제1 절연 부재의 구조 모식도이다.
도 9는 본 출원의 다른 실시예에서 제공된 제1 절연 부재의 제2 개구 모식도이다.
도 10은 본 출원의 다른 실시예에서 제공된 제1 절연 부재의 다른 제2 개구 모식도이다.
도 11은 본 출원의 다른 실시예에서 제공된 제1 절연 부재의 또 다른 제2 개구 모식도이다.
도 12는 본 출원의 일 실시예에서 제공된 제1 절연 부재의 평면 모식도이다.
도 13은 본 출원의 일 실시예에서 제공된 제1 절연 부재의 정면 모식도이다.
도 14는 도 12의 제1 절연 부재의 XII-XII에 따른 단면 모식도이다.
도 15는 본 출원의 일 실시예에서 제공된 제1 절연 부재의 다른 제2 개구 모식도이다.
도 16은 본 출원의 일 실시예에서 제공된 복수의 제2 개구를 갖는 제1 절연 부재의 구조 모식도이다.
도 17은 본 출원의 또 다른 실시예에서 제공된 제1 절연 부재의 구조 모식도이다.
도 18은 본 출원의 또 다른 실시예에서 제공된 제1 절연 부재의 다른 제2 간극 구조 모식도이다.
도 19는 본 출원의 일 실시예에서 제공된 배터리 셀의 이의 축선에 따라 절단된 부분적 모식도이다.
도 20은 본 출원의 일 실시예에서 제공된 엔드 캡에서 제2 개구의 투영 모식도이다.
도 21은 본 출원의 일 실시예에서 제공된 엔드 캡 어셈블리의 구조 모식도이다.
도 22는 본 출원의 일 실시예에서 제공된 엔드 캡 어셈블리의 하나의 시각에서의 분해도이다.
도 23은 본 출원의 일 실시예에서 제공된 엔드 캡 어셈블리의 다른 시각에서의 분해도이다.
도 24는 본 출원의 일 실시예에서 제공된 배터리 셀의 제조 방법의 예시적인 흐름도이다.
도 25는 본 출원의 일 실시예에서 제공된 배터리 셀의 제조 장치의 예시적인 블록도이다.
도면에서, 도면은 실제 비례에 따라 제도된 것이 아니다.

본 출원의 실시예의 목적, 기술적 해결수단 및 장점이 보다 명확하도록 하기 위해, 이하, 본 출원의 실시예의 도면에 결합하여 본 출원의 실시예의 기술적 해결수단에 대해 명확하게 설명하며, 설명된 실시예는 본 출원의 일부 실시예일 뿐 전체 실시예가 아님은 분명하다. 본 출원의 실시예에 기반하여, 본 기술 분야의 당업자가 진보성 창출에 힘을 쓰지 않은 전제하에서 획득한 모든 다른 실시예들은 모두 본 출원의 보호 범위에 속한다.

별도의 정의가 없는 한, 본 출원에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 당업자가 통상적으로 이해하는 함의와 동일하고; 본 출원 중 출원의 명세서에서 사용하는 용어는 구체적인 실시예를 설명하기 위한 것이며, 본 출원을 한정하기 위한 것이 아니고; 본 출원의 명세서와 청구범위 및 상기 도면의 설명에서의 용어 “포함하다”와 “구비하다” 및 이들의 임의의 변형은 배타적이지 않은 포함을 의미하기 위한 것이다. 본 출원의 명세서와 청구범위 또는 상기 도면 중의 용어 “제1”, “제2” 등은 서로 다른 대상을 구별하기 위한 것이며, 특정 순서 또는 주종 관계를 설명하기 위한 것이 아니다.

본 출원에서 언급되는 “실시예”는, 실시예에 결합하여 설명하는 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 각 위치에 해당 단어가 나타날 시, 반드시 모두 동일한 실시예를 가리키는 것이 아니며, 기타 실시예와 배척되는 독립적이거나 대안적인 실시예를 가리키는 것도 아니다. 당업자는 명시적 및 암시적으로 본 명세서에서 설명되는 실시예는 기타 실시예와 결합될 수 있음을 이해해야 한다.

본 출원의 설명에서, 설명해야 할 것은, 별도의 명확한 규정 및 한정이 없는 한, 용어 “장착”, “서로 연결”, “연결”, “부착”은 포괄적으로 의해해야 하며, 예를 들어, 고정 연결일 수 있고, 탈락 가능한 연결이거나 일체로 연결된 것일 수도 있으며; 직접 서로 연결될 수 있고, 중간 매개체를 통해 서로 연결될 수도 있으며, 두개의 소자 내부의 연통일 수 있다. 당업자에게 있어서, 구체적인 상황에 따라 상기 용어가 본 출원에서의 구체적인 함의를 이해할 수 있다.

본 출원에서 용어 “및/또는”은 단지 연결 대상의 연결관계를 설명하며, 세가지 관계가 존재할 수 있음을 나타내며, 예컨대 “A 및/또는 B”는, A가 단독으로 존재하는 것, B가 단독으로 존재하는 것, 및 A와 B가 공존하는 세가지 경우를 나타낼 수 있다. 또한, 본 명세서에서 부호 “/”는 일반적으로 전후 연관 대상이 “또는”인 관계임을 표시한다.

본 출원의 실시예에서, 동일한 도면 부호는 동일한 부재를 표시하며, 간결을 위해, 서로 다른 실시예에서, 동일한 부재에 대한 상세한 설명을 생략한다. 이해해야 할 것은, 도면에 도시된 본 출원의 실시예의 각 부재의 두께, 길이와 폭 등 사이즈, 및 집적 장치의 전체 두께, 길이와 폭 등 사이즈는 예시적 설명일 뿐이고, 본 출원에 대한 어떠한 한정으로도 구성되지 않아야 한다.

본 출원에서 나타난 “복수”는 두개 이상(두개 포함)을 표시하고, 마찬가지로, “복수의 그룹”은 두 그룹 이상(두 그룹 포함)을 표시하며, “복수의 편”은 두 편 이상(두 편 포함)을 표시한다.

본 출원에서 배터리 셀은 리튬 이온 이차 전지, 리튬 이온 일차 전지, 리튬-황 배터리, 나트륨-리튬 이온 배터리 또는 마그네슘-리튬 이온 배터리 등을 포함할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다. 배터리 셀은 원기둥체, 편평체, 직육면체 또는 기타 형상 등일 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해서도 한정하지 않는다. 배터리 셀은 일반적으로 패키징 방식에 따라 기둥형 배터리 셀, 사각형 큐브 형상의 배터리 셀 및 소프트 패키지 배터리 셀로 나뉘며, 본 출원의 실시예는 이에 대해서도 한정하지 않는다.

본 발명의 실시예에서 언급된 배터리는 더 높은 전압과 용량을 제공하기 위한 하나 또는 다수의 배터리 셀을 포함하는 단일 물리 모듈을 가리킨다. 예를 들어, 본 출원에서 언급한 배터리는 배터리 모듈 또는 배터리 팩 등을 포함할 수 있다. 배터리는 일반적으로 하나 또는 다수의 배터리 셀을 패킹하기 위한 케이스를 포함한다. 케이스는 액체 또는 기타 이물질이 배터리 셀의 충전 또는 방전에 영향주는 것을 방지할 수 있다.

배터리 셀은 전극 어셈블리 및 전해액을 포함하고, 전극 어셈블리는 양극판, 음극판 및 분리막으로 구성된다. 배터리 셀은 주로 양극 극판과 음극 극판 사이의 금속 이온의 이동에 의해 작동된다. 양극판은 양극 집전체 및 양극 활물질층을 포함하고, 양극 활물질층은 양극 집전체의 표면에 도포되고, 양극 활물질층을 도포하지 않은 집전체는 양극 활물질층을 도포한 집전체보다 돌출되고, 양극 활물질층을 도포하지 않은 집전체를 양극탭으로 한다. 리튬이온 배터리를 예로 들면, 양극 집전체의 재료는 알루미늄일 수 있고, 양극 활물질은 코발트산 리튬, 인산철 리튬, 삼원리튬 또는 망간산 리튬 등일 수 있다. 음극판은 음극 집전체 및 음극 활물질층을 포함하고, 음극 활물질층은 음극 집전체의 표면에 도포되며, 음극 활물질층을 도포하지 않은 집전체는 음극 활물질층을 도포한 집전체보다 돌출되고, 음극 활물질층을 도포하지 않은 집전체를 음극탭으로 한다. 음극 집전체의 재료는 구리일 수 있고, 음극 활물질은 탄소 또는 규소 등일 수 있다. 높은 전류를 통과할 시 용단이 발생되지 않도록 보장하기 위해, 양극 탭의 개수는 복수 개이며 함께 적층되고, 음극 탭의 개수는 복수 개이며 함께 적층된다. 분리막의 재질은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 또는 PE(polyethylene, 폴리에틸렌) 등일 수 있다. 또한, 전극 어셈블리는 와인딩 구조일 수 있고, 라미네이션 구조일 수도 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 배터리 기술의 발전은 다방면의 디자인 요소, 예를 들어, 에너지 밀도, 사이클 수명, 방전 용량, 충전/방전 배율 등 성능 파라미터를 동시에 고려해야 하며, 또한, 배터리의 안전성을 고려해야 한다.

배터리 셀에 있어서, 안전 위험은 주로 충전 및 방전 과정에서 야기되고, 동시에 적합한 환경 온도 디자인이 구비되어야 하며, 불필요한 손실을 효과적으로 방지하기 위해, 배터리 셀에 대해 일반적으로 적어도 삼중 보호 조치를 마련한다. 구체적으로, 보호 조치는, 스위치 소자, 적절한 분리막 재료의 선택 및 압력 릴리프 기구를 적어도 포함한다. 스위치 소자는 배터리 셀 내의 온도 또는 저항이 일정 임계값에 도달할 시 배터리가 충전 또는 방전을 정지할 수 있도록 하는 소자를 가리킨다. 분리막은 양극 극판과 음극 극판의 분리를 위한 것이며, 온도가 일정 값으로 상승할 시 자동 용해되어 분리막 상의 마이크로미터 레벨(내지 나노미터 레벨)의 미세공에 부착될 수 있어, 금속 이온이 분리막 상에서 통과될 수 없도록 하여 배터리 셀의 내부 반응을 정지시킨다.

압력 릴리프 기구는 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 예정된 임계값에 도달하면 내부 압력 또는 온도를 릴리프하도록 작동되는 소자 또는 부재를 의미한다. 상기 임계값은 디자인 수요에 따라 서로 다르게 설계된다. 상기 임계값은 배터리 셀의 양극 시트, 음극 시트, 전해액 및 분리막 중의 하나 또는 복수의 재료에 따라 결정될 수 있다.

본 출원에서 언급된 “작동”은 압력 릴리프 기구에서 동작이 생성되거나 또는 일정 상태로 활성화되어 배터리 셀의 내부 압력 및 온도가 방출되도록 하는 것을 가리킨다. 압력 릴리프 기구에 의해 생성된 동작은, 압력 릴리프 기구 중 적어도 일부의 파열, 찢어짐 또는 용융 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 압력 릴리프 기구 작동 시, 배터리 셀의 내부의 고온 고압 물질은 배출물로써 작동되는 부위로부터 외부로 배출된다. 이러한 방식을 통해 제어 가능한 압력 또는 온도의 경우 배터리 셀의 디컴프레션이 발생되도록 할 수 있어, 더 심각한 잠재적 사고의 발생을 방지한다.

본 출원에서 언급되는 배터리 셀로부터 배출되는 배출물은 전해액, 용해되거나 분열된 양극 극판 및 음극 극판, 분리막의 파편, 반응으로 인해 생성되는 고온 고압 가스, 화염 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

배터리 셀의 압력 릴리프 기구는 배터리의 안전성에 중요한 영향을 끼친다. 예를 들어, 단락, 과충전 등 현상이 발생할 시, 배터리 셀 내부에서 열폭주가 발생되어 압력 또는 온도가 급격히 상승되도록할 수 있다. 이 경우, 압력 릴리프 기구의 작동을 통해 내부 압력 및 온도를 외부로 방출하여 배터리 셀의 폭발, 발화를 방지할 수 있다.

압력 릴리프 기구는 방폭 밸브, 가스 밸브, 압력 릴리프 밸브 또는 안전 밸브 등의 형태를 채택할 수 있으며, 구체적으로 압력에 민감한 또는 온도에 민감한 구성요소 또는 구조를 채택할 수 있고, 즉 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 기설정 임계값에 도달할 때 압력 릴리프 기구가 동작을 수행하거나 압력 릴리프 기구에 설치된 박약 구조가 파괴됨으로써 내부 압력 또는 온도를 방출할 수 있는 관통 포트 또는 채널이 형성된다.

배터리 셀은 사용 과정에서 액체가 누출되는 경우가 있는데, 배터리 셀의 액체가 누출될 경우, 배터리 셀이 정상적으로 작동하지 않는 것을 의미하므로 배터리 셀의 수명에 영향을 미친다. 발명자의 연구에 의하면, 액체 누출 위치는 압력 릴리프 기구 위치에서 자주 발생하며, 배터리 셀에 비정상적인 가스 생성 또는 고온 문제가 발생하지 않더라도 압력 릴리프 기구 위치에 액체 누출이 발생한다. 액체 누출이 발생한 후, 발명자는 품질이 더 양호한 압력 릴리프 기구로 교체하였지만 여전히 액체 누출 문제를 해결할 수 없었다. 따라서, 발명자는 더한층의 연구에 의해, 배터리 셀이 충격을 받거나 떨어질 때 전해액이 배터리 셀의 내부에서 흔들리면서 압력 릴리프 기구에 충격을 가함으로써 압력 릴리프 기구가 열리고, 파손되거나 균열이 발생하여 전해액의 액체 누출을 초래한다는 것을 발견하였다. 전해액이 압력 릴리프 기구에 충격을 가할 때 압력 릴리프 기구가 명확하게 파괴되지 않고 관찰하기 어려운 정도의 균열만 발생하여도 압력 릴리프 기구 구조 강도를 저하시켜, 후속의 사용 과정에서 배터리 셀 내부 압력이 정상적인 범위 내에 있지만 압력 릴리프 기구가 비정상적으로 작동되는 경우가 발생할 수 있어, 배터리 셀의 안전성 및 사용 수명을 감소시킨다.

이에 감안하여, 배터리 셀의 안전성 및 사용 수명을 강화하기 위해, 본 출원의 실시예는 기술적 해결수단을 제공하며, 즉 배터리 셀의 압력 릴리프 기구의 대응 위치에 압력 릴리프 기구를 차단하는 보호 구조를 설치하여, 배터리 셀 내부의 전해액이 흔들릴 때 보호 구조가 압력 릴리프 기구를 향한 충격을 차단하여 압력 릴리프 기구의 손상을 방지하며, 액체 누출로 인한 배터리 셀의 안전성 및 사용 수명이 감소되는 문제를 더 해결한다.

본 출원의 실시예에서 설명되는 기술적 해결수단은 모두 배터리를 사용하는 다양한 장치, 예를 들어, 휴대폰, 휴대용 기기, 노트북, 축전지차, 전동 장난감, 전동 공구 및 전기 자동차, 선박 및 항공기 등에 적용되며, 예를 들어, 항공기는, 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주선 등을 포함한다.

이해해야 할 것은, 본 출원의 실시예가 설명하는 기술적 해결수단은 상술한 장치에 한정될 뿐만 아니라 배터리를 사용하는 모든 장치에 적용될 수 있으나, 설명의 간결을 위해, 이하의 실시예는 모두 전기 자동차를 예시로 설명을 진행한다.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일 실시예의 차량(1)에 있어서, 차량(1)은 연료 자동차, 가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있으며, 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장형 자동차 등일 수 있다. 차량(1)의 내부에 모터(2), 컨트롤러(3) 및 배터리(4)를 설치할 수 있고, 컨트롤러(3)는 모터(2)에 전원을 공급하는 배터리(4)를 제어하는데 사용된다. 예를 들어, 차량(1)의 바닥 또는 차량 헤드 또는 차량 미부에 배터리(4)를 설치할 수 있다. 배터리(4)는 차량(1)의 전원 공급에 사용될 수 있고, 예를 들어, 배터리(4)는 차량(1)의 동작 전원으로서, 차량(1)의 회로 시스템, 예를 들어, 차량(1)의 시동, 내비게이션 및 작동 시의 작업 용전 수요에 사용될 수 있다. 본 출원의 다른 실시예에서, 배터리(4)는 차량(1)의 동작 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 차량(1)의 구동 전원으로 사용될 수도 있으며, 연료 또는 천연가스를 대체하거나 또는 부분적으로 대체하여 차량(1)에 구동 동력을 제공한다.

상이한 전력 사용 요구를 충족시키기 위해, 배터리(4)는 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있고, 여기서 복수의 배터리 셀 간에는 직렬 연결 또는 병령 연결 또는 혼합 연결될 수 있으며, 혼합 연결은 직렬 연결과 병렬 연결의 혼합을 의미한다. 배터리(4)를 배터리 팩으로 지칭할 수도 있다. 선택 가능하게는, 도 2 및 도 3을 결합하면, 복수의 배터리 셀이 먼저 직렬 연결 또는 병령 연결 또는 혼합 연결되어 배터리 모듈(41)을 구성하고, 복수의 배터리 모듈(41)이 다시 직렬 연결 또는 병령 연결 또는 혼합 연결되어 배터리(4)를 구성할 수 있다. 다시 말해서, 복수의 배터리 셀은 배터리(4)를 직접 구성할 수 있고, 먼저 배터리 모듈(41)을 구성한 다음, 배터리 모듈(41)로 다시 배터리(4)를 구성할 수도 있다.

배터리(4)는 복수의 배터리 셀을 포함할 수 있다. 배터리(4)는 내부가 중공 구조인 케이스(42)(또는 커버로 칭함)를 더 포함할 수 있고, 복수의 배터리 셀은 케이스(42) 내부에 수용된다. 케이스(42)는 수용하기 위한 2개의 부분을 포함할 수 있으며(도 2를 참조바람), 여기서 각각 커버(43)와 하부 케이스(44)로 지칭하며, 커버(43)와 하부 케이스(44)는 함께 버클링된다. 커버(43)와 하부 케이스(44)의 형상은 복수의 배터리 셀이 조합된 형상에 따라 정해질 수 있으며, 커버(43)와 하부 케이스(44)는 모두 하나의 개구를 가질 수 있다. 예를 들어, 커버(43)와 하부 케이스(44)는 모두 중공의 직육면체로 각각 하나의 면만 개구면일 수 있고, 커버(43)의 개구와 하부 케이스(44)의 개구는 대향되게 설치되며, 커버(43)와 하부 케이스(44)는 서로 버클링되어 밀폐 챔버를 갖는 케이스(42)를 형성한다. 커버(43)와 하부 케이스(44)에서, 하나가 개구를 갖는 직육면체이고 다른 하나는 직육면체의 개구를 폐쇄하는 커버 플레이트 구조일 수 있다. 복수의 배터리 셀은 서로 병렬 연결 또는 직렬 연결 또는 혼합 연결되어 조합된 후, 커버(43)와 하부 케이스(44)가 버클링된 후 형성되는 케이스(42) 내에 장착된다.

선택 가능하게는, 배터리(4)는 다른 구조를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 배터리(4)는 복수의 배터리 셀(45) 사이의 전기적 연결, 예를 들어, 직렬 연결 또는 병령 연결 또는 혼합 연결을 구현하기 위한 버스 부재를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 버스 부재는 배터리 셀(45)을 연결하는 전극 단자를 통해 배터리 셀(45) 사이의 전기적 연결을 구현할 수 있다. 나아가, 버스 부재는 용접을 통해 배터리 셀(45)의 전극 단자에 고정될 수 있다. 복수의 배터리 셀(45)의 전기 에너지는 추가로 전도 기구를 통해 케이스(42)를 통과하여 인출될 수 있다. 선택적으로, 전도 기구도 버스 부재에 속할 수 있다.

아래에 임의의 하나의 배터리 셀(45)에 대해 상세하게 설명하며, 도 4 및 도 5는 본 출원의 일 실시예의 배터리 셀(45)을 도시하고, 배터리 셀(45)은 하우징(100), 엔드 캡 어셈블리(300) 및 하나 이상의 전극 어셈블리(200)를 포함한다. 하우징(100)은 하나 이상의 전극 어셈블리(200)의 조합된 형상에 따라 결정되는 바, 예를 들어, 하우징(100)은 중공 직육면체 또는 정육면체 또는 원기둥체일 수 있고, 하우징(100)의 일면에는 개구가 구비되어 하나 이상의 전극 어셈블리(200)가 하우징(100) 내에 배치될 수 있도록 하며, 설명의 편의상 이하 상기 개구를 제1 개구(110)으로 지칭한다. 예를 들어, 하우징(100)이 중공 직육면체 또는 정육면체인 경우, 하우징(100)의 일면은 제1 개구(110)가 구비된 평면인 바, 상기 평면은 벽체가 구비되지 않아 하우징(100)의 내부와 외부가 연통되도록 구성된다. 하우징(100)이 중공 원기둥체인 경우, 하우징(100)의 단면은 제1 개구(110)가 구비된 평면인 바, 즉 상기 단면은 벽체가 구비되지 않아 하우징(100)의 내부와 외부가 연통되도록 구성된다. 엔드 캡 어셈블리(300)는 상기 제1 개구(110)를 커버하고 하우징(100)에 연결되어, 전극 어셈블리(200)가 배치된 밀폐 챔버를 형성하며, 상기 밀폐 챔버 내에는 전해질, 예를 들어 전해액이 충진되어 있다.

엔드 캡 어셈블리(300)는 엔드 캡(310) 및 압력 릴리프 기구(320)를 포함하고, 엔드 캡(310)은 하우징(100)의 제1 개구(110)를 커버하고 하우징(100)에 연결되기 위한 것이며, 압력 릴리프 기구(320)는 엔드 캡(310)에 설치되고, 배터리 셀(45)의 내부 압력 또는 온도가 기설정 임계값에 도달할 때 압력 릴리프 기구(320)가 동작을 수행하거나 압력 릴리프 기구(320)에 설치된 박약 구조가 파괴됨으로써 밀폐 챔버의 내부 압력을 방출한다.

상기 배터리 셀(45)은 하나 이상의 전극 단자(400)를 더 포함하고, 전극 단자(400)는 엔드 캡(310)에 설치될 수 있다. 엔드 캡(310)은 일반적으로 전체가 평판 모양이고, 전극 단자(400)는 엔드 캡(310)의 평판면에 고정되며, 전극 단자(400)에는 하나의 연결 부품이 연결되어 있고, 이를 트랜스퍼 부재(500)로 지칭할 수 있으며, 이는 엔드 캡(310)과 전극 어셈블리(200) 사이에 위치하여 전극 어셈블리(200)와 전극 단자(400)의 전기적 연결이 구현되도록 한다.

각 전극 어셈블리(200)는 모두 제1 탭과 제2 탭을 구비한다. 제1 탭과 제2 탭의 극성은 반대된다. 예를 들어, 제1 탭이 양극 탭일 경우, 제2 탭은 음극 탭이다. 하나 이상의 전극 어셈블리의 제1 탭은 하나의 트랜스퍼 부재를 통해 하나의 전극 단자, 예를 들어 양극 단자에 연결된다. 하나 이상의 전극 어셈블리의 제2 탭은 다른 트랜스퍼 부재를 통해 다른 전극 단자, 예를 들어 음극 단자에 연결된다. 다시 말해서, 양극 단자는 하나의 트랜스퍼 부재를 통해 양극 탭에 연결되고, 음극 단자는 다른 트랜스퍼 부재를 통해 음극 탭에 연결된다.

상기 배터리 셀(45)에서, 실제 사용 수요에 따라, 전극 어셈블리(200)는 하나 또는 복수로 설치될 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(45) 내에 독립적인 전극 어셈블리(200)가 설치된다.

전극 어셈블리(200)의 제1 탭(210) 및 제2 탭(220)은 동일한 단부에 설치될 수 있거나, 도 6에 도시된 바와 같이, 전극 어셈블리(200)의 제1 탭(210) 및 제2 탭(220)은 각각 양단에 위치하며, 다시 말해서 전극 어셈블리(200)의 일단에 제1 탭(210)이 설치되고 타단에 제2 탭(220)이 설치된다. 대응하게, 배터리 셀(45)의 하우징(100) 양단에는 각각 제1 개구(110)가 구비되며, 각 제1 개구(110)에는 각각 엔드 캡 어셈블리(300)가 설치되고, 각각의 엔드 캡 어셈블리(300)에 설치된 전극 단자(400)는 각각 트랜스퍼 부재(500)를 통해 하나의 탭에 연결된다. 각각의 엔드 캡 어셈블리(300)의 구조 및 이와 하우징(100)의 연결 구조는 동일할 수 있으며, 이하 하나의 엔드 캡 어셈블리(300)를 예로 들어 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 엔드 캡 어셈블리(300)는 제1 절연 부재(330) 및 제2 절연 부재(340)를 더 포함한다. 제1 절연 부재(330)는 엔드 캡(310)에서 전극 어셈블리(200)에 가까운 일측에 위치하고, 즉 제1 절연 부재(330)는 엔드 캡(310)과 전극 어셈블리(200) 사이에 위치하여 전극 어셈블리(200)와 엔드 캡(310)을 분리한다. 제2 절연 부재(340)는 엔드 캡(310)과 전극 단자(400) 사이에 위치하여 전극 단자(400)와 엔드 캡(310)을 분리하는데 사용된다.

제1 절연 부재(330)는 엔드 캡의 두께 방향(D)으로 엔드 캡(310)에서의 투영이 압력 릴리프 기구(320)를 커버하도록 구성된다. 배터리 셀(45)이 충격을 받거나 떨어질 때 내부의 전해액이 하우징(100) 내에서 흔들리면서 엔드 캡(310)을 향해 충격을 가할 때, 제1 절연 부재(330)는 전해액을 차단하여 압력 릴리프 기구(320) 대신 충격을 받음으로써 압력 릴리프 기구(320)를 보호하여 압력 릴리프 기구(320)의 손상을 방지한다.

본 출원에서, 제1 절연 부재(330)가 압력 릴리프 기구(320)를 차단한다는 것은 제1 절연 부재(330)가 엔드 캡의 두께 방향(D)을 따라 압력 릴리프 기구(320)를 완전히 차단하거나, 압력 릴리프 기구(320) 상의 박약 구조를 완전히 차단하여 압력 릴리프 기구(320)의 박약 구조가 전해액의 직접적인 충격을 받아 손상되는 것을 줄이는 것을 의미한다.

배터리 셀(45)의 안전성을 고려하기 위해, 엔드 캡의 두께 방향(D)에서, 제1 절연 부재(330)와 압력 릴리프 기구(320) 사이에는 제1 간극(A)이 더 구비되며, 동시에 배터리 셀(45) 내에는 배터리 셀(45) 내부와 제1 간극(A)을 연통하기 위한 유로가 형성된다. 압력 릴리프 기구(320)가 작동될 경우, 가스와 같은 배터리 셀(45) 내부의 배출물은 유로를 통해 제1 간극(A)에 도착하여 압력 릴리프 기구(320)로부터 배터리 셀(45)의 외부로 방출될 수 있다.

배터리 셀(45)의 내부는 엔드 캡 어셈블리(300)가 하우징(100)의 제1 개구(110)를 커버한 후, 엔드 캡 어셈블리(300)와 하우징(100)의 내벽 사이에 형성된 공간을 의미한다. 본 출원에서, 즉 제1 절연 부재(330)와 하우징(100)으로 둘러싸여 형성된 전극 어셈블리(200)가 수용되는 공간이다.

제1 절연 부재(330)는 전체가 엔드 캡(310)과 이격되게 설치되어 제1 간극(A)을 형성하도록 구성된 것일 수 있다.

또한, 제1 절연 부재(330)의 일부는 엔드 캡(310)에 부착되거나 당접되고, 다른 부분은 엔드 캡(310)과 떨어져 제1 간극(A)을 형성한다. 일부 실시예에서, 제1 절연 부재(330)에서 엔드 캡(310)을 향한 일면에 오목부가 형성되고, 엔드 캡(310)에서 상기 오목부의 투영은 압력 릴리프 기구(320)에 대응하여 제1 절연 부재(330)와 압력 릴리프 기구(320) 사이에 제1 간극(A)이 형성되도록 한다.

일부 실시예에서, 엔드 캡(310)은 제1 절연 부재(330)를 향한 표면에서 압력 릴리프 기구(320)를 벗어나 압력 릴리프 기구(320)와 제1 절연 부재(330) 사이의 거리가 엔드 캡(310)과 제1 절연 부재(330) 사이의 거리보다 크도록 함으로써 제1 절연 부재(330)와 압력 릴리프 기구(320) 사이에 제1 간극(A)을 형성할 수 있다.

일부 실시예에서, 트랜스퍼 부재(500)에서 압력 릴리프 기구(320)에 대응하는 위치에 회피 공간이 형성되어 제1 절연 부재(330)가 압력 릴리프 기구(320)로부터 더 멀어질 수 있도록 하여, 커버 플레이트 어셈블리와 트랜스퍼 부재(500) 전체가 차지하는 공간을 변경하지 않는 기초상에서 제1 간극(A)을 증가시켜 방출 효과를 향상시킨다.

도 7을 더 참조하면, 트랜스퍼 부재(500)는 제1 연결 세그먼트(510), 제2 연결 세그먼트(520) 및 제3 연결 세그먼트(530)를 포함하되, 여기서 제1 연결 세그먼트(510)는 전극 어셈블리(200)에 연결되고, 제3 연결 세그먼트(530)는 전극 단자(400)에 연결되며, 제2 연결 세그먼트(520)는 제1 연결 세그먼트(510) 및 제2 연결 세그먼트(520)에 연결된다.

제1 연결 세그먼트(510)와 제2 연결 세그먼트(520) 사이, 제2 연결 세그먼트(520)와 제3 연결 세그먼트(530) 사이에 각각 접힌 부분이 형성되어 제1 연결 세그먼트(510), 제2 연결 세그먼트(520) 및 제3 연결 세그먼트(530)가 엔드 캡의 두께 방향(D)을 따라 차례로 적층되도록 한다. 제1 연결 세그먼트(510), 제2 연결 세그먼트(520) 및 제3 연결 세그먼트(530)의 길이는 서로 상이할 수 있고, 여기서 제1 연결 세그먼트(510)의 길이는 트랜스퍼 부재(500)의 일단에서 제1 연결 세그먼트(510)와 제2 연결 세그먼트(520) 사이의 접힌 부분까지의 거리를 의미하며, 제2 연결 세그먼트(520)의 길이는 제1 연결 세그먼트(510)와 제2 연결 세그먼트(520) 사이의 접힌 부분에서 제2 연결 세그먼트(520)와 제3 연결 세그먼트(530) 사이의 접힌 부분까지의 거리를 의미하고, 제3 연결 세그먼트(530)의 길이는 제2 연결 세그먼트(520)와 제3 연결 세그먼트(530) 사이의 접힌 부분에서 트랜스퍼 부재(500)의 타단까지의 거리를 의미한다. 여기서, 제3 연결 세그먼트(530)의 길이는 제2 연결 세그먼트(520)보다 짧아, 제3 연결 세그먼트(530)는 제2 연결 세그먼트(520) 위에 적층되어 단차 구조를 형성한다.

도 7 및 도 8을 결합하면, 제1 절연 부재(330)는 제1 베이스부(331a)와 제2 베이스부(331b)로 구성된 베이스벽(331)을 포함하고, 베이스벽(331)은 엔드 캡(310)과 대향되게 설치되며, 제1 베이스부(331a)와 제2 베이스부(331b) 사이에는 단차가 형성되고, 여기서 단차는 제1 베이스부(331a)와 제2 베이스부(331b)의 연결 위치를 회전시켜 높이 차이를 갖는 2개의 평면을 형성하는 것을 의미한다. 제1 베이스부(331a)는 엔드 캡(310)과 제3 연결 세그먼트(530) 사이에 설치되고, 제2 베이스부(331b)의 일면은 제2 연결 세그먼트(520)에서 제3 연결 세그먼트(530)에 의해 커버되지 않은 부분을 압축하며, 제2 베이스부(331b)의 다른 면은 엔드 캡(310)과 이격되게 설치되어 제1 간극(A)을 형성한다.

상기 실시예에서 제1 절연 부재(330)는 제2 베이스부(331b)와 압력 릴리프 기구(320) 사이에 제1 간극(A)을 형성하여 배터리 셀(45)의 안전성을 보장할 뿐만아니라, 제1 베이스부(331a)를 통해 압력을 전달하여 트랜스퍼 부재(500)를 압축할 수 있어 조립이 안정적이도록 한다.

일부 실시예에서, 제1 절연 부재(330)는 트랜스퍼 부재(500)에 당접되지 않을 수 있고, 트랜스퍼 부재(500)는 여전히 제3 연결 세그먼트(530)가 제2 연결 세그먼트(520)보다 짧은 방식을 통해 단차 구조를 형성할 수 있으며, 이로써 트랜스퍼 부재(500)에서 압력 릴리프 기구(320)에 대응하는 구역에 회피 공간을 형성하여 형성된 제1 간극(A)을 위한 공간을 제공한다.

일부 실시예에서, 유로는 제1 절연 부재(330)에 형성된 제2 개구(B)를 포함할 수 있다(도 7을 참조할 수 있음). 엔드 캡(310)의 두께 방향(D)으로, 엔드 캡(310)에서 상기 제2 개구(B)의 투영은 압력 릴리프 기구(320)와 엇갈리게 설치되어 전해액이 흔들릴 경우 제1 절연 부재(330)를 이용하여 전해액이 압력 릴리프 기구(320)에 직접 충격을 가하는 것을 차단한다. 배터리 셀(45)의 내부 압력 또는 온도가 기설정 임계값에 도달할 때, 배출물은 제2 개구(B)를 통해 제1 간극(A)에 유입됨으로써 압력 릴리프 기구(320)를 통해 배출될 수 있다.

제1 절연 부재(330) 상의 제2 개구(B)는 제1 절연 부재(330)의 베이스벽(331)에 형성된 것일 수 있고, 엔드 캡(310)에서의 투영은 압력 릴리프 기구(320)와 엇갈린다.

예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 베이스벽(331)에 가까운 중부 위치(즉 베이스벽(331)의 외주연으로부터 멀어지는 위치)에서, 제2 베이스부(331b)에 형성된 한 면에서 다른 면을 관통하는 홀의 관통 방향은 엔드 캡의 두께 방향(D)을 따를 수 있고, 관통 방향은 또한 엔드 캡의 두께 방향(D)에 대해 경사질 수 있고 경사 각도는 90°보다 작아 상기 관통 홀이 배출을 위한 제2 개구(B)로 사용된다.

제2 개구(B)는 제1 베이스부(331a)와 제2 베이스부(331b)의 연결 위치에 형성된 것일 수 있고, 상기 연결 위치는 즉 베이스벽(331) 중 높이 차이를 갖는 제1 베이스부(331a)와 제2 베이스부(331b)를 연결하기 위한 부분이며, 상기 부분과 제1 베이스부(331a) 및 제2 베이스부(331b)는 일정한 각도를 이루고, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 부분에 한 면에서 다른 면을 관통하는 홀이 형성되며, 관통 방향은 엔드 캡의 두께 방향(D)에 수직이고, 상기 관통 홀은 배터리 셀 내부와 제1 간극(A)을 연통하여 배출을 위한 제2 개구로 사용된다.

제2 개구(B)가 베이스벽(331)의 중부 위치에 가까울 경우, 또는 제2 개구(B)가 제1 베이스부(331a)와 제2 베이스부(331b)의 연결 위치에 있는 부분에 있을 경우, 제2 개구(B)는 전극 어셈블리(200)의 탭에 비교적 가깝고, 탭이 변형되면서 제2 개구(B)를 차단하는 상황이 존재할 수 있으며, 일부 실시예에서, 제2 개구(B)는 또한 제2 베이스부(331b)의 외주연에 형성된 것일 수 있으며, 이로써 제2 개구(B)가 탭으로부터 상대적으로 멀어지도록 한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 베이스벽(331)은 외주연으로부터 반경방향을 따라 오목하게 노치를 형성하여 상기 노치를 배출을 위한 제2 개구(B)로 사용한다.

본 출원에서 제공된 일 실시예에서, 제1 절연 부재(330)는 베이스벽(331)의 외주연을 둘러싸고 설치된 측벽(332)을 더 포함하고, 도 12는 제1 절연 부재(330)의 평면 모식도를 도시하며, 도 13은 제1 절연 부재(330)의 정면 모식도를 도시한다. 측벽(332)은 베이스벽(331)의 구조적 강도를 증가시켜 베이스벽(331)이 쉽게 구부러지고 변형되지 않도록 함으로써 압력을 더 잘 전달할 수 있어, 엔드 캡(310)이 제1 절연 부재(330)를 통해 트랜스퍼 부재(500)를 전극 어셈블리(200)에 압축하도록 하여 트랜스퍼 부재(500), 전극 어셈블리(200)가 충격을 받거나 다른 힘을 받을 때 어긋나는 것을 효과적으로 방지할 수 있어 탭, 트랜스퍼 부재(500), 전극 단자(400) 사이의 연결이 느슨해지는 것을 방지한다.

일부 실시예에서, 제1 절연 부재(330) 상의 제2 개구(B)는 또한 측벽(332)에 형성될 수 있고, 이때 유로는 제1 절연 부재(330)의 외주면과 하우징(100)의 내벽 사이에 형성된 제2 간극(C)을 더 포함하며(도 7을 참조할 수 있음), 엔드 캡의 두께 방향(D)을 따라, 엔드 캡의 두께 방향(D)으로 엔드 캡(310)에서 상기 제2 간극(C)의 투영은 압력 릴리프 기구(320)와 엇갈린다. 측벽(332) 상의 제2 개구(B)는 제1 간극(A)과 제2 간극(C)을 연통하고, 배출물은 제2 간극(C)에 유입된 후 제2 개구(B)를 통해 제1 간극(A)에 유입되어 압력 릴리프 기구(320)로부터 쉽게 방출되도록 한다. 제2 개구(B)가 측벽(332)에 위치할 경우, 탭으로부터 멀어지고, 또한 탭에 의해 쉽게 차단되지 않는 효과를 갖는다.

설명의 편의상, 측벽(332)은 제1 부분(332a)과 제2 부분(332b)을 포함하는 것으로 간주될 수 있으며, 여기서 제1 부분(332a)은 제1 베이스부(331a)에 연결되는 부분이고, 제2 부분(332b)은 제2 베이스부(331b)에 연결되는 부분이며; 추가 설명의 편의상, 측벽(332)에서 엔드 캡(310)에 가까운 일단은 제1 단부(3321)로, 측벽(332)에서 엔드 캡(310)으로부터 멀어지는 일단은 제2 단부(3322)로 한다.

일부 실시예에서, 측벽(332)의 제1 단부(3321)와 엔드 캡(310)은 접촉되지 않아 제2 간극(C)과 제1 간극(A)을 연통하는 제2 개구(B)를 형성한다. 예를 들어, 측벽(332)의 제1 단부(3321)는 엔드 캡(310) 전체와 접촉되지 않음으로써 측벽(332)의 제1 단부(3321)의 단면과 엔드 캡(310) 사이에 환형의 제2 개구(B)가 한정된다. 이때, 제1 단부(3321)는 베이스벽(331)에서 돌출되지 않은 것일 수 있고, 제1 단부(3321)는 베이스벽(331)에서 돌출되었으나 엔드 캡(310)에 접촉하지 않는 것일 수 있다.

다른 일부 실시예에서, 측벽(332)의 제1 단부(3321)의 일부는 엔드 캡(310)과 접촉되지 않고, 다른 일부는 엔드 캡(310)과 접촉됨으로써 제1 단부(3321)에서 엔드 캡(310)과 접촉되지 않는 단면과 엔드 캡(310) 사이에 제2 개구(B)가 한정된다. 상기 제2 개구(B)의 적어도 일부는 측벽(332)의 제2 부분(332b)에 위치하여 제2 개구(B)가 제1 간극(A)과 제2 간극(C)을 효과적으로 연통하도록 한다.

도 14에 도시된 바와 같이, 측벽(332)의 제1 단부(3321)는 베이스벽(331)에서 돌출되어 엔드 캡(310)에 당접되며, 측벽(332)의 제1 단부(3321)가 제2 단부(3322)로 함몰되어 오목홈을 형성하고, 상기 오목홈을 제1 간극(A)과 제2 간극(C)을 연결하는 제2 개구(B)로 사용한다.

측벽(332)의 제1 단부(3321)의 일부만 엔드 캡(310)과 접촉되지 않을 경우, 베이스벽(331)은 측벽(332)의 작용으로 쉽게 변형되지 않으며, 측벽(332)의 제1 단부(3321)는 엔드 캡(310)에 당접되어 엔드 캡에 압력을 전달하는 역할을 하여 베이스벽(331)이 트랜스퍼 부재를 더 잘 압축할 수 있도록 함과 동시에 측벽(332)의 오목홈은 제2 개구(B)로 사용되어 배출 요구를 충족시킨다.

방출 기능과 제1 절연 부재(330)의 구조적 강도를 더 잘 고려하기 위해, 상기 제2 개구(B)는 깊이가 제1 단부(3321)에서 베이스벽(331)으로부터 돌출된 높이보다 작은 오목홈으로 구성되고, 도 14에서, 제2 개구(B)의 깊이는 h이며, h는 제1 단부(3321)에서 제2 부분(332b)으로부터 돌출된 높이보다 작다.

도 14에서, 제2 개구(B)의 하단 에지가 제1 절연 부재(330)의 베이스벽(331)으로부터 돌출되어 있음을 볼 수 있으며, 이로써 측벽(332)에 제2 개구(B)가 구비된 경우, 베이스벽(331)의 외주에 연속적으로 둘러싸고 설치될 수 있어 베이스벽(331)이 비교적 높은 구조적 강도를 가지고, 쉽게 변형되지 않으며, 엔드 캡(310)과 트랜스퍼 부재(500) 사이 또는 엔드 캡(310)과 전극 어셈블리(200) 사이에서 힘을 더 잘 전달할 수 있다.

또 다른 일부 실시예에서, 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 절연 부재(330) 상의 제2 개구(B)는 측벽(332)의 일면으로부터 다른 면으로 관통하여 형성된 홀이고, 관통 방향은 엔드 캡(310)의 두께 방향에 수직이다. 이러한 경우, 제2 개구(B)의 일부는 제2 부분(332b)에 위치하거나, 전체가 제2 부분(332b)에 위치하여 배출물이 제2 개구(B)를 통해 제1 간극(A)에 유입되도록 한다.

제2 개구(B)는 측벽(332)에 절단되어 형성된 다각형 홀일 수 있고, 측벽(332)에 천공되어 성형된 원형 홀일 수 있으며, 또는 사출 성형시 일체로 성형될 수 있다.

일부 실시예에서, 제2 부분(332b) 상의 제2 개구(B)는 복수 개 설치될 수 있고, 복수의 제2 개구(B)는 이격되게 설치되어 제2 개구(B)가 측벽(332)의 구조적 강도에 미치는 영향을 감소시킴으로써 베이스벽(331)을 더 잘 보호하여 베이스벽(331)의 변형을 방지한다.

측벽(332) 상의 총 개구 면적이 변하지 않을 경우, 제2 개구(B)의 개수가 많을 수록 단일 제2 개구(B)의 면적이 더 작으며, 배출물에 고체 입자가 있을 경우, 비교적 작은 제2 개구(B)는 쉽게 차단될 수 있으므로 제2 개구(B)의 개수가 많지 않아도 된다. 배출 수요와 측벽(332)의 구조 강도를 고려하기 위해, 일부 실시예에서, 도 16에 도시된 바와 같이, 제2 개구(B)의 개수는 2개로 설치된다. 다른 실시예에서, 제2 개구(B)의 개수는 3개 또는 4개일 수 있으며, 여기서 한정하지 않는다.

설명해야 할 것은, 도 16에 도시된 복수의 제2 개구(B)는 모두 측벽(332)의 제1 단부(3321)가 제2 단부(3322)로 함몰되어 형성된 오목홈이지만 복수의 제2 개구(B)가 구비될 경우 각각의 제2 개구(B)가 반드시 모두 오목홈을 대표하는 것이 아니다. 복수의 제2 개구(B)를 구비할 경우, 각각의 제2 개구(B)의 유형은 전술한 유형 중 어느 하나일 수 있다.

일부 실시예에서, 유로는 제1 절연 부재(330)의 외주면과 하우징(100)의 내벽 사이에 형성된 제2 간극(C)만 포함할 수 있다. 엔드 캡의 두께 방향(D)을 따라, 엔드 캡의 두께 방향(D)으로 엔드 캡(310)에서 상기 제2 간극(C)의 투영은 압력 릴리프 기구(320)와 엇갈린다.

예를 들어, 도 17에 도시된 바와 같이, 제1 절연 부재(330)는 측벽(332)을 포함하지 않고, 제1 절연 부재(330)의 외주면(즉 베이스벽(331)의 외주면)은 하우징(100)의 내벽 전체와 접촉되지 않음으로써 제2 간극(C)을 형성한다.

또는, 제1 절연 부재(330)의 외주면의 일부는 하우징(100)의 내벽과 접촉되지 않아 제2 간극(C)을 형성한다. 도 18에 도시된 바와 같이, 제1 절연 부재(330)는 제1 베이스부(331a)의 외주면에서 하우징(100)의 내벽에 접하고, 제2 베이스부(331b)의 외주면에서 하우징(100)의 내벽과 접촉하지 않는다.

상기 제2 간극(C)은 배터리 셀(45)의 내부 압력 또는 온도가 기설정 임계값에 도달할 때 배출물이 제2 간극(C)을 통해 제1 간극(A)에 유입되도록 허용할 수 있을 뿐만 아니라, 전해액이 제2 간극(C)을 통해 압력 릴리프 기구(320)에 직접 충격을 가하지 않도록 보장하여 제1 절연 부재(330)가 압력 릴리프 기구(320)를 보호하는 기능을 갖도록 한다.

일반 경우, 배터리 셀(45) 내부와 제1 간극(A) 부분의 기압 값은 동일하지만, 제어되지 않은 가스 발생이나 비정상적인 온도 상승의 경우, 배터리 셀(45) 내부의 기압은 급격히 증가하며, 유로에서의 배기가 제때에 이루어지지 않으면, 배터리 셀(45) 내부의 가스가 제1 간극(A)에 빠르게 유입될 수 없어 배터리 셀(45) 내부의 압력값이 쉽게 설정된 극한 압력값(즉 배터리 셀(45)이 폭발할 수 있는 압력값)으로 상승되도록 할 경우, 제1 간극(A) 내의 기압값은 압력 릴리프 기구(320)의 밸브 개방 압력값(즉 압력 릴리프 기구(320)가 작동하도록 구동하는 압력값)에 도달하지 않는다. 일반적인 경우, 압력 릴리프 기구(320)의 밸브 개방 압력값은 통상적으로 배터리 셀(45)의 극한 압력값의 약 2분의 1이다. 배터리 셀(45)의 안전성을 확보하기 위해, 유로의 최소 환기 면적은 압력 릴리프 기구(320)의 면적의 2분의 1보다 크거나 같게 구성된다.

이해의 편의상, 본 실시예에서 배터리 셀(45)의 극한 압력값이 3 Mpa이고, 압력 릴리프 기구(320)의 밸브 개방 압력값이 1.5 Mpa인 것으로 설명한다.

배기가 제때에 이루어지는 경우, 즉 유로의 최소 환기 면적이 적어도 압력 릴리프 기구(320)의 배기 면적과 동일한 경우, 배터리 셀(45) 내부의 압력값은 제1 간극(A) 중의 압력값과 같고, 배터리 셀(45) 내부의 압력값이 1.5 Mpa일 경우, 압력 릴리프 기구(320)가 작동되어 배터리 셀(45) 내부의 압력값과 제1 간극(A) 중의 압력값이 시종일관 1.5 Mpa이도록 보장한다.

유로의 최소 환기 면적이 압력 릴리프 기구(320)의 배기 면적에 상대적으로 감소하면, 급속한 가스 생성은 배터리 셀(45) 내부의 압력값이 제1 간극(A) 중의 압력값보다 커지도록 한다.

유로의 최소 환기 면적이 압력 릴리프 기구(320)의 면적보다 작고, 압력 릴리프 기구(320)의 면적의 2분의 1보다 크면, 배터리 셀(45) 내부의 압력값이 1.5 Mpa보다 크고 3 Mpa보다 작을 경우, 제1 간극(A) 중의 압력값은 1.5 Mpa에 도달하여 압력 릴리프 기구(320)가 작동되도록 함으로써 배터리 셀(45)이 폭발하는 것을 방지한다.

유로의 최소 환기 면적이 압력 릴리프 기구(320)의 면적의 2분의 1로 축소되면, 배터리 셀(45) 내부의 압력값이 극한 압력값 3 Mpa에 가까워질 경우, 제1 간극(A) 중의 압력값은 1.5 Mpa에 가까워지면서 압력 릴리프 기구(320)가 작동되도록 함으로써 배터리 셀(45) 내부 압력값이 3 Mpa를 초과하여 폭발되는 것을 방지한다.

유로의 최소 환기 면적이 압력 릴리프 기구(320)의 면적의 2분의 1보다 크거나 같도록 하기위해, 제2 개구(B)가 구비된 실시예에서, 제2 개구(B)의 면적은 압력 릴리프 기구(320)의 면적의 2분의 1보다 크거나 같고; 제2 간극(C)이 구비된 실시예에서, 제2 간극(C)의 최소 환기 면적은 압력 릴리프 기구(320)의 면적의 2분의 1보다 크거나 같다.

본 실시예에서 설명된 제2 간극(C)의 최소 환기 면적은, 배터리 셀(45)의 반경 방향을 따른 단면을 취하여, 제2 간극(C)의 횡단면적이 가장 작을 때 제2 간극(C)의 해당 위치에서의 횡단면적이 최소 환기 면적이 된다.

제조 상의 오차로 제1 절연 부재(330)의 외주면이 하우징(100)과 접촉되어 제2 간극(C)을 차단하여 압력 릴리프 기구(320)의 정상적인 작동에 영향을 미칠 수 있으며, 제1 절연 부재(330)의 외주면의 적어도 일부는 경사면으로, 제2 간극(C)의 폭이 엔드 캡(310)으로부터 멀어지는 방향을 따라 점차 커지도록 한다. 동시에, 최소 환기 면적이 변하지 않는 경우에, 제1 절연 부재(330)의 외주면이 경사면으로 구성되므로, 제2 간극(C)은 입구가 상대적으로 크고 출구가 상대적으로 작은 형상을 이루어, 배출물이 제2 간극(C)에 유입되는데 유리하며, 압력의 작용 하에 응집되어 출구로 배출되어 제2 간극(C)은 비교적 양호한 배수 효과를 일으킴으로써 배출물의 유동 경로가 안정적이도록 하여 배출 속도를 증가시키고 압력 방출 효과를 향상시킨다.

제2 간극(C)은 적어도 제2 개구(B)의 하단 에지로부터 제2 단부(3322)로 연장되고, 측벽(332)의 외주면이 제2 단부(3322)의 위치에 가까울수록 하우징(100)으로부터 더 멀어진다. 도 19에 도시된 바를 예로 들면, 제2 개구(B)의 하단 에지는 제2 개구(B)에서 엔드 캡(310)으로부터 멀어지는 에지를 의미하며, 해당 위치에서 제2 간극(C)의 폭은 k이고, 엔드 캡(310)으로부터 멀어지는 방향을 따라 제2 간극(C)의 폭값과 k의 차이값은 점차 증가된다.

일부 실시예에서, 제2 간극(C)은 제1 단부(3321)로부터 제2 단부(3322)로 연장되고, 즉 제1 절연 부재(330)의 외주면은 제1 단부(3321)에서 제2 단부(3322)로 기울어져, 제조 공차로 인해 제1 절연 부재(330)의 외주면이 하우징(100)과 접촉되면서 제2 개구(B)를 차단하는 것을 더욱 방지한다.

일부 실시예에서, 측벽(332)은 원뿔형으로 구성되고, 제2 간극(C)은 전체 측벽(332)과 하우징(100) 사이에 형성되어 배터리 셀(45) 내부와 제1 간극(A)을 연통시킨다.

다른 일부 실시예에서, 측벽(332)은 또한 제2 개구(B)의 대응하는 위치의 외주면에만 경사면을 형성하도록 구성될 수 있음으로써, 측벽(332)의 제1 부분(332a)은 하우징(100)에 밀착되어 제1 절연 부재(330)의 조립 안정성을 향상시키고, 제2 간극(C)은 제2 부분(332b)과 하우징(100) 사이에 형성되어 배터리 셀(45) 내부와 제1 간극(A)을 연통시킨다.

일부 실시예에서, 엔드 캡(310)은 트랜스퍼 부재(500)를 통해 전극 어셈블리(200)를 가압하지만 때로 트랜스퍼 부재(500)의 각 연결 세그먼트 사이에 간극이 존재하여 전극 어셈블리(200)가 여전히 흔들릴 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, 측벽(332)을 제1 단부(3321)가 엔드 캡(310)에 당접하고, 제2 단부(3322)가 전극 어셈블리(200)에 당접하도록 구성함으로써, 엔드 캡(310)은 측벽(332)을 통해 전극 어셈블리(200)를 직접 가압하여 전극 어셈블리(200)의 이동을 더욱 한정한다.

제1 단부(3321)가 엔드 캡(310)에 당접될 경우, 제1 단부(3321)는 하우징(100)과 엔드 캡(310)의 연결 부분의 용접 이음매에 가깝고, 하우징(100)과 엔드 캡(310)을 용접할 경우, 제1 절연 부재(330)의 제1 단부(3321)는 고열로 인해 쉽게 변형된다. 일부 실시예에서, 제1 단부(3321)의 단면과 제1 단부(3321)의 외주면이 교차되는 각은 모따기 처리되거나 절삭되어 제1 단부(3321)의 표면으로부터 함몰되도록 함으로써, 용접 이음매에서 측벽(332)의 제1 단부(3321)와의 사이에 간격을 형성한다. 간격의 작용으로 인해, 하우징(100)과 엔드 캡(310)의 연결 부분을 고온으로 용접하여 용접 이음매를 형성하는 과정에서, 제1 단부(3321)는 쉽게 타지 않아, 측벽(332)이 용접 시 생성되는 고온에서 열변형이 일어나는 것을 방지하며, 측벽(332)이 열손상에 의해 변형되면서 엔드 캡(310)과 전극 어셈블리(200)를 가압할 수 없는 문제를 해결함으로써 전극 어셈블리(200)의 부정적인 위치제한을 방지한다.

배출물이 배터리 셀(45)의 내부로부터 압력 릴리프 기구(320)까지 장거리를 이동할 필요가 있을 때, 압력 릴리프 기구(320)의 응답 속도는 비교적 느리다. 일부 실시예에서, 도 20 및 도 21을 결합하면, 엔드 캡의 두께 방향(D)을 따라, 엔드 캡(310)에서 제2 개구(B) 또는 제2 간극(C)의 투영에 대응되는 원심각은 압력 릴리프 기구(320)에 대응되는 원심각과 적어도 부분적으로 중첩된다.

엔드 캡(310)에서 제2 개구(B)의 투영은 호선을 형성하고, 상기 호선에 대응되는 원심각은 α이며, 엔드 캡(310)의 두 반경은 상기 호선의 양단을 통과하여 상기 호선과 부채꼴을 형성하고, 압력 릴리프 기구(320)는 상기 부채꼴 범위 내에 위치하여, 제2 개구(B)로부터 압력 릴리프 기구(320)까지의 거리가 더 가깝도록 하여, 배출물이 원활하게 또한 비교적 빠르게 압력 릴리프 기구(320)에 도착할 수 있어, 압력 릴리프 기구의 응답 속도를 향상시킨다. 여기서 제2 개구(B)를 예로 설명하며, 제2 간극(C)도 마찬가지이다.

엔드 캡(310)과 제1 절연 부재(330)가 엇갈리면서 제2 개구(B) 또는 제2 간극(C)과 압력 릴리프 기구(320)의 상대적 위치가 변화되어 압력 릴리프 기구(320)의 응답 속도에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 엔드 캡(310)에는 제1 위치결정부(311)가 설치되고, 베이스벽(331)에는 제2 위치결정부(3311)가 설치되며, 제1 위치결정부(311)와 제2 위치결정부(3311)는 맞물려 엔드 캡(310)과 제1 절연 부재(330)의 원주 방향에서 위치결정을 구현 한다.

엔드 캡(310)과 제1 절연 부재(330)가 축방향으로 함께 조립된 후, 제1 위치결정부(311)는 제2 위치결정부(3311)와 맞물려 엔드 캡(310)과 제1 절연 부재(330)가 반경 방향 및 원주 방향으로 엇갈리지 않도록 하며, 엔드 캡 어셈블리(300) 전체가 조립된 후 비교적 양호한 안정성을 가지므로, 제2 개구(B)와 압력 릴리프 기구(320)의 상대적 위치가 일정하게 유지되어 압력 릴리프 기구(320)의 응답 속도를 확보하고, 또한 제1 절연 부재(330)가 설정된 방식에 따라 압력 릴리프 기구(320)를 완전히 차단하도록 보장한다. 또한, 제1 위치결정부(311)와 제2 위치결정부(3311)를 통해 엔드 캡(310)과 제1 절연 부재(330)를 빠르고 정확하게 조립할 수 있다.

제1 위치결정부(311)는 엔드 캡(310)에서 제1 절연 부재(330)의 일면을 향해 형성된 제1 돌기이고, 제2 위치결정부(3311)는 베이스벽(331)에서 엔드 캡(310)의 일면을 향해 형성된 복수의 제2 돌기로 구성된다. 제1 돌기는 복수의 제2 돌기 사이에 삽입되고, 복수의 제2 돌기는 제1 돌기를 둘러싸고 서로 맞물려 제1 돌기를 가압하여 제1 돌기가 제1 절연 부재(330)의 표면을 따라 이동하는 것을 제한하며, 따라서 엔드 캡(310)이 제1 절연 부재(330)에 상대적으로 이동하는 것을 제한한다.

일부 실시예에서, 제1 돌기는 다각형이고, 복수의 제2 돌기는 각각 다각형의 회전각 부분에 설치되며, 각각의 제2 돌기는 모두 회전각을 형성하는 2개의 면에 당접하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 제1 돌기의 회전각 부분은 모따기 처리되어 호면을 형성하고, 제2 돌기의 표면은 호면의 곡률과 동일하다.

일 실시예에서, 전극 단자(400)는 제1 돌기에 위치하고, 엔드 캡(310)의 두께는 제1 돌기에서 상대적으로 크며, 전극 단자(400)를 제1 돌기에 설치하여 전극 단자(400)의 엔드 캡(310) 내를 관통하는 길이를 증가시킬 수 있어, 전극 단자(400)의 조립이 보다 안정적이다.

제1 절연 부재(330)에는 전극 단자(400)가 관통되어 트랜스퍼 부재(500)와의 연결을 허용하는 스루홀이 형성되고, 전극 단자(400)가 제1 돌기에 위치할 경우, 스루홀을 복수의 제2 돌기로 둘러싸인 제1 돌기를 수용하기 위한 범위 내에 위치하도록 설치한다. 다시 말해서, 복수의 제2 돌기는 제1 돌기를 둘러싸고 가압할 뿐만 아니라, 전극 단자(400)의 원주 방향도 둘러싸고 있어, 전극 단자(400)에서 엔드 캡(310)으로부터 연장된 일단을 잡아당기거나 이에 충격을 가하면 복수의 제2 돌기는 제1 돌기를 통해 전극 단자(400)의 주변에 반작용력을 제공하고, 제1 돌기와 전극 단자(400)가 공통으로 힘을 받아 전극 단자(400)의 굽힘 변형을 완화한다.

일부 실시예에서, 제1 위치결정부(311)는 또한 엔드 캡(310)에서 전극 어셈블리(200)의 일면을 향해 형성된 홈으로 구성될 수 있으며, 홈은 베이스벽(331)의 제1 돌기와 맞물린다. 물론, 제1 위치결정부(311)를 엔드 캡(310)에서 전극 어셈블리(200)의 일면을 향해 형성된 돌기로 구성하고, 제2 위치결정부(3311)를 베이스벽(331)에서 엔드 캡(310)의 일면을 향해 형성된 홈으로 구성할 수도 있다.

일부 실시예에서, 제2 위치결정부(3311)는 측벽(332)의 제1 단부(3321)의 단면에 형성될 수도 있고, 제1 단부(3321)가 엔드 캡(310)에 당접될 경우, 제1 단부(3321)에 형성된 제2 위치결정부(3311)는 엔드 캡(310)의 제1 위치결정부(311)와 맞물린다.

이상, 본 출원의 실시예의 배터리 셀(45), 배터리(4) 및 전기 장치를 설명하였고, 아래에서는 본 출원의 실시예의 배터리 셀(45) 제조 방법 및 장치를 설명하고자 하며, 여기서 상세하게 설명하지 않은 부분은 전술한 각 실시예를 참조할 수 있다.

도 24는 본 출원의 일 실시예의 배터리 셀(45)의 제조 방법의 흐름 모식도를 도시하며, 상기 방법은,

제1 개구(110)를 갖는 하우징(100)을 제공하는 단계(S100);

전극 어셈블리(200)를 제공하는 단계(S200);

엔드 캡 어셈블리(300)를 제공하되, 엔드 캡 어셈블리(300)는 엔드 캡(310), 압력 릴리프 기구(320) 및 제1 절연 부재(330)를 포함하고, 압력 릴리프 기구(320)는 엔드 캡(310)에 설치되며, 압력 릴리프 기구(320)는 배터리 셀(45)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 배터리 셀(45)의 내부 압력을 방출하도록 구성되고, 제1 절연 부재(330)는 엔드 캡(310)의 일측에 위치하며, 제1 절연 부재(330)는 엔드 캡(310)의 두께 방향(D)으로 엔드 캡(310)에서의 투영이 압력 릴리프 기구(320)를 커버하여 압력 릴리프 기구(320)를 보호하도록 구성되는 단계(S300); 및

전극 어셈블리(200)를 하우징(100) 내에 놓고, 엔드 캡(310)으로 제1 개구(110)를 커버하여 제1 절연 부재(330)가 엔드 캡(310)에서 전극 어셈블리(200)에 가까운 일측에 위치하도록 하여 전극 어셈블리(200)와 엔드 캡(310)을 분리하는 단계(S400);를 포함할 수 있다.

도 25는 본 발명의 일 실시예의 배터리 셀(45) 제조 장치(600)의 예시적인 블록도를 도시하며, 제조 장치(600)는, 제1 제공 장치(610), 제2 제공 장치(620), 제3 제공 장치(630) 및 조립 장치(640)를 포함할 수 있다.

제1 제공 장치(610)는 제1 개구(110)를 갖는 하우징(100)을 제공한다.

제2 제공 장치(620)는 전극 어셈블리(200)를 제공한다.

제3 제공 장치(630)는 엔드 캡 어셈블리(300)를 제공하되, 엔드 캡 어셈블리(300)는 엔드 캡(310), 압력 릴리프 기구(320) 및 제1 절연 부재(330)를 포함하고, 압력 릴리프 기구(320)는 엔드 캡(310)에 설치되며, 압력 릴리프 기구(320)는 배터리 셀(45)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 배터리 셀(45)의 내부 압력을 방출하도록 구성되고, 제1 절연 부재(330)는 엔드 캡(310)의 일측에 위치하며, 제1 절연 부재(330)는 엔드 캡(310)의 두께 방향(D)으로 엔드 캡(310)에서의 투영이 압력 릴리프 기구(320)를 커버하여 압력 릴리프 기구(320)를 보호하도록 구성된다.

조립 장치(640)는 전극 어셈블리(200)를 하우징(100) 내에 놓고, 엔드 캡(310)으로 제1 개구(110)를 커버하여 제1 절연 부재(330)가 엔드 캡(310)에서 전극 어셈블리(200)에 가까운 일측에 위치하도록 하여 전극 어셈블리(200)와 엔드 캡(310)을 분리한다.

상기 실시예는 본 출원의 바람직한 실시예일 뿐, 본 출원은 이에 한정되지 않고, 본 출원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 본 출원의 사상 및 원칙 내에서 진행한 임의의 수정, 동등한 대체, 개선 등은 모두 본 출원의 청구 범위 내에 포함되어야 한다.

Claims (19)

1. 배터리 셀에 있어서,
   제1 개구를 구비하는 하우징;
   상기 하우징 내에 설치되는 전극 어셈블리;
   엔드 캡, 압력 릴리프 기구 및 제1 절연 부재를 포함하되, 상기 엔드 캡은 상기 제1 개구를 커버하고, 상기 압력 릴리프 기구는 상기 엔드 캡에 설치되며, 상기 압력 릴리프 기구는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 배터리 셀의 내부 압력을 방출하도록 구성되고, 상기 제1 절연 부재는 상기 엔드 캡에서 상기 전극 어셈블리에 가까운 일측에 위치하여 상기 전극 어셈블리와 상기 엔드 캡을 분리하며, 상기 제1 절연 부재는 상기 엔드 캡의 두께 방향으로 상기 엔드 캡에서의 투영이 상기 압력 릴리프 기구를 커버하여 상기 압력 릴리프 기구를 보호하도록 구성되는 엔드 캡 어셈블리;를 포함하는 배터리 셀.
2. 제1항에 있어서,
   상기 압력 릴리프 기구 및 상기 제1 절연 부재는 상기 엔드 캡의 두께 방향으로 제1 간극을 가지며, 상기 배터리 셀은 유로를 더 포함하고, 상기 유로는 상기 배터리 셀 내부와 상기 제1 간극을 연통하도록 구성되는 배터리 셀.
3. 제2항에 있어서,
   상기 유로는 상기 제1 절연 부재에 설치된 제2 개구를 포함하고, 상기 제2 개구는 상기 엔드 캡의 두께 방향으로 상기 엔드 캡에서의 투영이 상기 압력 릴리프 기구와 엇갈리도록 구성되는 배터리 셀.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2 개구는 상기 제1 절연 부재의 외주연에 위치하는 배터리 셀.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 절연 부재는 베이스벽 및 측벽을 포함하고, 상기 베이스벽은 상기 엔드 캡에 대향되게 설치되며, 상기 제1 간극은 상기 베이스벽과 상기 엔드 캡 사이에 형성되고, 상기 측벽은 상기 베이스벽의 외주를 둘러싸며, 상기 제2 개구는 상기 측벽에 설치되는 배터리 셀.
6. 제5항에 있어서,
   상기 측벽은 상기 엔드 캡에 가까운 제1 단부 및 상기 엔드 캡으로부터 멀어지는 제2 단부를 가지며, 상기 제2 개구는 상기 측벽이 상기 제1 단부로부터 상기 제2 단부를 향해 함몰되는 오목홈인 배터리 셀.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 단부는 상기 베이스벽으로부터 돌출되고, 상기 오목홈의 깊이는 상기 제1 단부에서 상기 베이스벽으로부터 돌출된 높이보다 작은 배터리 셀.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
   상기 제1 단부는 상기 엔드 캡에 당접되고, 상기 제2 단부는 상기 전극 어셈블리에 당접되는 배터리 셀.
9. 제5 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 배터리 셀은,
   상기 엔드 캡에 고정된 전극 단자;
   차례로 적층되게 설치된 제1 연결 세그먼트, 제2 연결 세그먼트 및 제3 연결 세그먼트를 포함하되, 상기 제1 연결 세그먼트는 상기 전극 어셈블리와의 연결에 사용되고, 상기 제3 연결 세그먼트는 상기 전극 단자와의 연결에 사용되며, 제2 연결 세그먼트는 상기 제1 연결 세그먼트와 상기 제2 연결 세그먼트를 연결하는데 사용되는 트랜스퍼 부재;
   제1 베이스부 및 제2 베이스부를 포함하되, 상기 제1 베이스부와 상기 제2 베이스부 사이에는 단차가 형성되고, 상기 제1 베이스부는 상기 제3 연결 세그먼트에 당접되며, 상기 제2 베이스부는 상기 제2 연결 세그먼트에 당접되는 베이스벽; 및
   제1 부분 및 제2 부분을 포함하되, 상기 제1 부분은 상기 제1 베이스부의 외주에 연결되고, 상기 제2 부분은 상기 제2 베이스부의 외주에 연결되며, 상기 제2 개구는 상기 제2 부분에 설치되는 측벽;을 더 포함하는 배터리 셀.
10. 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔드 캡의 두께 방향으로 상기 엔드 캡에서 상기 제2 개구의 투영에 대응되는 원심각은 상기 압력 릴리프 기구에 대응되는 원심각과 적어도 부분적으로 중첩되는 배터리 셀.
11. 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔드 캡에는 제1 위치결정부가 설치되고, 상기 베이스벽에는 제2 위치결정부가 설치되며, 상기 제1 위치결정부와 상기 제2 위치결정부는 맞물려 상기 엔드 캡과 상기 제1 절연 부재의 원주 방향 위치 결정을 구현하는 배터리 셀.
12. 제3항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 개구의 면적은 상기 압력 릴리프 기구의 면적의 2분의 1보다 크거나 같은 배터리 셀.
13. 제2항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로는 상기 제1 절연 부재의 외주면과 상기 하우징의 내벽 사이에 형성된 제2 간극을 포함하고, 상기 제2 간극은 상기 엔드 캡의 두께 방향으로 상기 엔드 캡에서의 투영이 상기 압력 릴리프 기구와 엇갈리도록 구성되는 배터리 셀.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 간극의 최소 환기 면적은 상기 압력 릴리프 기구 면적의 2분의 1보다 크거나 같은 배터리 셀.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제1 절연 부재의 외주면은 적어도 일부가 경사면이므로, 상기 제2 간극의 폭이 상기 엔드 캡으로부터 멀어지는 방향을 따라 점차적으로 증가하도록 하는 배터리 셀.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 배터리 셀을 포함하는 배터리.
17. 제16항에 따른 배터리를 포함하되, 상기 배터리는 전기에너지를 제공하는데 사용되는 전기 장치.
18. 배터리 셀의 제조방법에 있어서,
    제1 개구부를 갖는 하우징을 제공하는 단계;
    상기 배터리 셀의 제조 방법은, 전극 어셈블리를 제공하는 단계;
    엔드 캡 어셈블리를 제공하되, 상기 엔드 캡 어셈블리는 엔드 캡, 압력 릴리프 기구 및 제1 절연 부재를 포함하고, 상기 압력 릴리프 기구는 상기 엔드 캡에 설치되며, 상기 압력 릴리프 기구는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 배터리 셀의 내부 압력을 방출하도록 구성되고, 상기 제1 절연 부재는 상기 엔드 캡의 일측에 위치하며, 상기 제1 절연 부재는 상기 엔드 캡의 두께 방향으로 상기 엔드 캡에서의 투영이 상기 압력 릴리프 기구를 커버하여 상기 압력 릴리프 기구를 보호하도록 구성되는 단계; 및
    상기 전극 어셈블리를 상기 하우징 내에 놓고, 상기 엔드 캡으로 상기 제1 개구를 커버하여 상기 제1 절연 부재가 상기 엔드 캡에서 상기 전극 어셈블리에 가까운 일측에 위치하도록 하여 상기 전극 어셈블리와 상기 엔드 캡을 분리하는 단계;를 포함하는 배터리 셀의 제조방법.
19. 배터리 셀의 제조 장치에 있어서,
    제1 개구를 갖는 하우징을 제공하기 위한 제1 제공 장치;
    상기 전극 어셈블리를 제공하기 위한 제2 제공 장치;
    엔드 캡 어셈블리를 제공하는데 사용되되, 상기 엔드 캡 어셈블리는 엔드 캡, 압력 릴리프 기구 및 제1 절연 부재를 포함하고, 상기 압력 릴리프 기구는 상기 엔드 캡에 설치되며, 상기 압력 릴리프 기구는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 작동되어 상기 배터리 셀의 내부 압력을 방출하도록 구성되고, 상기 제1 절연 부재는 상기 엔드 캡의 일측에 위치하며, 상기 제1 절연 부재는 상기 엔드 캡의 두께 방향으로 상기 엔드 캡에서의 투영이 상기 압력 릴리프 기구를 커버하여 상기 압력 릴리프 기구를 보호하도록 구성되는 제3 제공 장치; 및
    상기 전극 어셈블리를 상기 하우징 내에 놓고, 상기 엔드 캡으로 상기 제1 개구를 커버하여 상기 제1 절연 부재가 상기 엔드 캡에서 상기 전극 어셈블리에 가까운 일측에 위치하도록 하여 상기 전극 어셈블리와 상기 엔드 캡을 분리하는 조립 장치;를 포함하는 배터리 셀의 제조 장치.