KR20230128067A - 전지, 전기 장치, 전지 제조 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20230128067A
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Abstract

본 출원의 실시예는 전지, 전기 장치, 전지 제조 방법 및 장치에 관한 것이고, 상기 전지는 전지셀, 상기 전지셀은 상기 압력 방출 기구를 포함하고 상기 압력 방출 기구는 상기 전지셀의 제 1 벽에 설치되어 있고 상기 압력 방출 기구는 상기 전지셀의 내부 압력이나 온도가 한계값에 도달했을 때 작동하여 상기 내부 압력을 방출하는 데 사용됨; 열관리 부품, 상기 열관리 부품은 상기 전지셀의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는 데 사용되고 상기 열관리 부품의 제 1 표면은 상기 제 1 벽에 부착되어 있음; 지지물, 상기 지지물은 상기 압력 방출 기구와 마주보게 설치되어 있고 상기 지지물은 상기 압력 방출 기구가 작동할 때 상기 압력 방출 기구가 예정된 각도로 열려 상기 전지셀의 배출물이 상기 열관리 부품을 향해 배출될 수 있도록 상기 압력 방출 기구를 지지하도록 구성됨; 을 포함한다. 본 출원의 실시예에 따른 기술적 수단은 전지의 안전성을 강화할 수 있다.

Description

전지, 전기 장치, 전지 제조 방법 및 장치
본 출원은 전지 기술 분야에 관한 것으로, 특히 전지, 전기 장치, 전지 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
에너지 절약 및 오염물질 배출 저감은 자동차 산업의 지속 가능한 발전의 관건이다. 이러한 상황에서 전기 자동차는 에너지 절약과 환경 보호의 장점으로 자동차 산업의 지속 가능한 발전의 중요한 부분으로 되었다. 전기 자동차에 있어서 전지 기술은 또한 발전과 관련된 중요한 요소이기도 하다.
전지 기술의 발전에 있어서 전지의 성능을 향상시키는 것 외에 안전 문제도 소홀히 할 수 없는 문제이다. 만약 전지의 안전 문제를 보장할 수 없다면 해당 전지는 사용할 수 없다. 따라서 전지의 안전성을 어떻게 강화해야 하는지는 전지 기술에서 시급하게 해결해야 할 기술적 문제이다.
본 출원의 실시예는 전지, 전기 장치, 전지 제조 방법 및 장치에 관한 것이고 전지의 안전성을 강화할 수 있다.
제 1 측면에서, 전지에 관한 것으로, 압력 방출 기구를 포함하는 전지셀, 상기 압력 방출 기구는 상기 전지셀의 제 1 벽에 설정되어 있고 상기 압력 방출 기구는 상기 전지셀의 내부 압력이나 온도가 한계값에 도달했을 때 작동하여 상기 내부 압력을 방출하는 데 사용됨; 상기 전지셀의 온도를 조절하기 위해 유체를 수용하는 데 사용되는 열관리 부품, 상기 열관리 부품의 제 1 표면은 상기 제 1 벽에 부착됨; 상기 압력 방출 기구와 마주보게 설치되는 지지물, 상기 지지물은 상기 압력 방출 기구가 작동할 때 상기 압력 방출 기구가 예정된 각도로 열려 상기 전지셀의 배출물이 상기 열관리 부품을 향해 배출될 수 있도록 상기 압력 방출 기구를 지지하도록 구성됨;을 포함한다.
본 출원의 실시예에 따른 기술적 수단은 압력 방출 기구에 대응되는 지지물을 설치함으로써 압력 방출 기구가 제동될 때 지지물이 압력 방출 기구를 지지하고 압력 방출 기구가 완전히 열리는 것을 방지하며 압력 방출 기구가 예정된 각도로 열리게 하여 전지셀의 배출물이 압력 방출 기구의 예정된 각도로 열린 개구를 통해 유체가 수용된 열관리 부품을 향하여 정향 방출되게 하여 전지셀의 배출물이 열관리 부품과 접촉함으로써 열관리 부품은 전지셀의 배출물을 냉각시켜 온도를 저감시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 지지물과 상기 압력 방출 기구 사이에는 틈새가 있고, 상기 틈새는 상기 압력 방출 기구에 개방 공간을 제공하도록 구성되어 있다.
지지물과 압력 방출 기구 사이에 틈새를 설치함으로써 압력 방출 기구가 제동할 때 개방 공간을 제공할 수 있어 압력 방출 기구가 원활하게 제동하고 전지셀의 배출물이 압력 방출 기구에서 원활하게 배출될 수 있다.
일부 실시예에서, 압력 방출 기구에 취약 구역과 연결 구역이 설치되어 있고 상기 취약 구역과 상기 연결 구역은 상기 압력 방출 기구가 작동할 때 상기 압력 방출 기구가 상기 취약 구역에서 파열되어 예정된 각도로 열릴 수 있도록 고리형으로 설치되어 있다.
압력 방출 구역에 취약 구역과 연결 구역이 설치되어 있고 취약 구역과 연결 구역은 고리형으로 설치되어 있어 압력 방출 기구가 작동할 때 압력 방출 기구가 취약 구역에서 파열되고 연결 구역에 대해 예정된 각도로 열릴 수 있으므로 전지셀의 배출물이 압력 방출 기구를 통해 배출될 수 있기에 배출물의 위험성을 줄이고 전지의 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 제 1 표면에서의 상기 취약 구역 중 최원점의 정투영은 상기 제 1 표면에서의 상기 지지물의 정투영과 겹치지 않고 상기 최원점은 상기 취약 구역에서 상기 연결 구역으로부터 가장 먼 지점이다.
제 1 표면에서의 취약 구역 중 최원점의 정투영은 제 1 표면에서의 지지물의 정투영과 겹치지 않는다. 이렇게 되면 압력 방출 기구가 작동할 때 압력 방출 기구가 취약 구역에서 파열될 수 있고 취약 구역은 충분히 큰 각도로 열릴 수 있으므로 압력 방출 기구를 통해 배출된 배출물과 열관리 부품 사이에 충분히 큰 접촉 면적을 갖도록 할 수 있기에 온도를 저감시키는 효과가 더 좋다. 동시에 취약 구역은 충분히 큰 각도로 열릴 수 있기에 취약 구역의 열린 각도가 작아 배출물이 제때에 배출되지 못하여 전지셀의 추가적인 열폭주가 유발되는 문제를 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 지지물의 연장 방향은 상기 연결 구역의 연장 방향과 평행되어 있고, 상기 연결 구역의 연장 방향은 상기 연결 구역과 상기 취약 구역이 연결되어 있는 일단에서 상기 연결 구역과 상기 취약 구역이 연결되어 있는 타단으로 향하는 방향이고, 상기 지지물의 연장 방향은 지지물의 길이 방향이다.
일부 실시예에서,상기 취약 구역은 노치일 수 있다. 예를 들어, 노치의 모양은 “C”자형, “Z”자형 및 “S”자형 중 적어도 하나를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 지지물의 구조는 막대형 구조이다.
지지물을 막대형 구조로 설정한다면 구현 방법이 간단하고 비용이 저렴한다.
일부 실시예에서, 상기 막대형 구조의 중간 구역의 폭은 상기 막대형 구조의 양끝 구역의 폭보다 크다.
막대형 구조의 지지물을 중간 구역의 폭이 크고 양끝 구역의 폭이 작은 구조로 설정한다면 지지물이 압력 방출 기구에 더 잘 저항할 수 있도록 지지물의 강도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 열관리 부품에 압력 방출 구멍이 설정되어 있고 상기 압력 방출 구멍은 상기 압력 방출 기구와 마주보게 설치되어 있으며 상기 압력 방출 구멍은 상기 배출물을 배출하도록 구성되어 있다.
열관리 부품에 압력 방출 기구에 대응되는 압력 방출 구멍을 설치함으로써 압력 방출 기구가 작동할 때 전지셀의 배출물이 열관리 부품을 통과하여 전지셀로부터 멀리 떨어진 쪽으로 배출될 수 있기에 배출물의 위험성을 줄이고 전지의 안전성을 향상시켰다.
일부 실시예에서, 상기 지지물은 상기 압력 방출 구멍을 부분적으로 가리고, 상기 지지물이 가린 상기 압력 방출 구멍의 면적은 상기 압력 방출 구멍 면적의 30% 이하이다.
지지물이 가린 압력 방출 구멍의 면적을 30% 이하로 설정하면 지지물이 압력 방출 구멍을 너무 많이 가리지 않도록 할 수 있기에 압력 방출 기구가 작동할 때 전지셀의 배출물이 즉시 열관리 부품을 통과하게 하고 열관리 부품에 축적되지 않게 할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 지지물은 상기 압력 방출 구멍 안에 설치되어 있다.
지지물을 압력 방출 구멍의 안에 설치하면 지지물이 압력 방출 구멍의 공간을 충분히 활용할 수 있기에 전지의 구조가 치밀하게 되어 전지의 에너지 밀도를 향상시켰다.
일부 실시예에서, 상기 지지물의 구조는 중공 구조이고 상기 지지물은 유체를 수용하며 상기 지지물은 상기 압력 방출 기구가 작동할 때 상기 배출물에 의해 파괴되어 상기 지지물 안에 있는 상기 유체를 배출하여 상기 전지셀 배출물의 온도를 저감시키도록 구성된다.
지지물을 중공 구조로 설정하고 지지물 안에 유체가 수용되어 있어 압력 방출 기구가 작동할 때 지지물이 쉽게 배출물에 의해 파괴될 수 있기에 지지물 안에 있는 상기 유체가 배출되면서 전지셀의 온도를 저감시키는 목적을 달성할 수 있다.
일부 실시예에서, 복수 개의 압력 방출 구멍은 하나의 상기 지지물과 마주보게 설치된다.
열관리 부품에 있는 복수 개의 압력 방출 구멍을 하나의 지지물과 마주보게 설치한다면 구현 방법이 간단하고 비용이 저렴한다.
일부 실시예에서, 상기 지지물의 용융점은 600℃보다 낮다.
일부 실시예에서, 상기 열관리 부품은 상기 압력 방출 기구가 작동할 때 상기 예정된 각도로 배출된 배출물에 의해 파괴되어 상기 열관리 부품 안에 있는 상기 유체가 상기 열관리 부품의 내부로부터 배출될 수 있도록 구성되어 있다.
압력 방출 기구가 작동할 때 열관리 부품이 예정된 각도로 배출된 전지셀의 배출물에 의해 파괴되어 열관리 부품 안에 있는 유체가 열관리 부품의 내부로부터 배출될 수 있기에 전지셀의 온도를 저감할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 열관리 부품에 온도 감지형 소재가 설치되어 있고 상기 온도 감지형 소재는 상기 압력 방출 기구가 작동할 때 상기 예정된 각도로 배출된 배출물에 의해 용해되어 상기 유체가 상기 열관리 부품의 내부로부터 배출될 수 있도록 구성되어 있다.
열관리 부품에 온도 감지형 소재가 설치되면 압력 방출 기구가 작동할 때 열관리 부품에 있는 온도 감지형 소재가 예정된 각도로 배출된 배출물에 의해 용해될 수 있어 열관리 부품이 쉽게 파괴될 수 있기에 유체가 열관리 부품의 내부로부터 배출되면서 전지셀의 온도를 신속히 저감할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 온도 감지형 소재는 상기 열관리 부품의 상기 예정된 각도로 배출되는 배출물과 마주보는 구역에 설치되어 있다.
열관리 부품의 예정된 각도로 배출하는 배출물과 마주보는 구역에 상기 온도 감지형 소재를 설치하면 열관리 부품이 더욱 쉽게 배출물에 의해 파괴될 수 있다.
제 2 측면에서, 전기 장치에 관한 것으로, 제 1 측면에서 설명한 전지 등을 포함한다.
제 3 측면에서, 전지 제조 방법에 관한 것으로, 전지셀을 제공하는 단계, 상기 전지셀은 압력 방출 기구를 포함하고 상기 압력 방출 기구는 상기 전지셀의 제 1 벽에 설치되어 있고 상기 압력 방출 기구는 상기 전지셀의 내부 압력이나 온도가 한계값에 도달했을 때 작동하여 상기 내부 압력을 방출하는 데 사용됨; 열관리 부품을 제공하는 단계, 상기 열관리 부품은 상기 전지셀의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는 데 사용되고 상기 열관리 부품의 제 1 표면은 상기 제 1 벽에 부착되어 있음; 지지물을 제공하는 단계, 상기 지지물은 상기 압력 방출 기구와 마주보게 설치되어 있고 상기 지지물은 상기 압력 방출 기구가 작동할 때 상기 압력 방출 기구가 예정된 각도로 열려 상기 전지셀의 배출물이 상기 열관리 부품을 향해 배출될 수 있도록 상기 압력 방출 기구를 지지하도록 구성됨;를 포함한다.
제 4 측면에서, 전지 제조 장치에 관한 것으로, 제공 모듈을 포함하며, 상기 제공 모듈은 전지셀 - 상기 전지셀은 상기 압력 방출 기구를 포함하고 상기 압력 방출 기구는 상기 전지셀의 제 1 벽에 설치되어 있고 상기 압력 방출 기구는 상기 전지셀의 내부 압력이나 온도가 한계값에 도달했을 때 작동하여 상기 내부 압력을 방출하는 데 사용됨 - 을 제공하고; 열관리 부품 - 상기 열관리 부품은 상기 전지셀의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는 데 사용되고 상기 열관리 부품의 제 1 표면은 상기 제 1 벽에 부착되어 있음 - 을 제공하고; 지지물 - 상기 지지물은 상기 압력 방출 기구와 마주보게 설치되어 있고 상기 지지물은 상기 압력 방출 기구가 작동할 때 상기 압력 방출 기구가 예정된 각도로 열려 상기 전지셀의 배출물이 상기 열관리 부품을 향해 배출될 수 있도록 상기 압력 방출 기구를 지지하도록 구성됨 - 을 제공하도록 구성된다.
본 출원의 실시예에 따른 기술적 수단은 압력 방출 기구에 대응되는 지지물을 설치함으로써 압력 방출 기구가 제동될 때 지지물이 압력 방출 기구를 지지하고 압력 방출 기구가 완전히 열리는 것을 방지하며 압력 방출 기구가 예정된 각도로 열리게 하여 전지셀의 배출물이 압력 방출 기구의 예정된 각도로 열린 개구를 통해 유체가 수용된 열관리 부품을 향하여 정향 방출되게 하여 전지셀의 배출물이 열관리 부품과 접촉함으로써 열관리 부품은 전지셀의 배출물을 냉각시켜 온도를 저감시킬 수 있다.
본 발명에 따른 실시예의 기술적 수단을 보다 명확하게 설명하기 위하여, 아래는 실시예에 첨부된 도면에 대하여 간단히 설명하도록 한다. 아래 도면은 본 발명의 일부 실시예에 불과하며, 본 분야의 통상의 지식을 갖춘 자라면 창의적 노력을 들이지 않고도 이런 도면에 근거하여 기타 도면을 도출해낼 수 있음이 분명하다.
도 1은 본 출원의 한 실시예에 따른 차량의 구조 약도이다;
도 2는 본 출원의 한 실시예에 따른 전지의 분해 구조 약도이다;
도 3은 본 출원의 한 실시예에 따른 전지 모듈의 구조 약도이다;
도 4는 본 출원의 한 실시예에 따른 전지셀의 분해도이다;
도 5는 본 출원의 일부 실시예에 따른 압력 방출 기구의 구조 약도이다;
도 6은 본 출원의 일부 실시예에 따른 다른 하나의 압력 방출 기구의 구조 약도이다;
도 7은 본 출원의 일부 실시예에 따른 또 하나의 압력 방출 기구의 단면 구조 약도이다;
도 8은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지의 단면 구조 약도이다;
도 9는 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 부품 제 1 표면에서 압력 방출 기구의 정투영 약도이다;
도 10은 본 출원의 일부 실시예에 따른 다른 하나의 열관리 부품 제 1 표면에서 압력 방출 기구의 정투영 약도이다;
도 11은 본 출원의 일부 실시예에 따른 또 하나의 열관리 부품 제 1 표면에서 압력 방출 기구의 정투영 약도이다;
도 12는 본 출원의 일부 실시예에 따른 다른 하나의 전지의 단면 구조 약도이다;
도 13은 본 출원의 실시예에 따른 지지물의 구조 약도이다;
도 14는 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 부품의 구조 약도이다;
도 15는 본 출원의 일부 실시예에 따른 다른 하나의 전지의 구조 약도이다;
도 16은 도 15에 도시된 전지의 A 부분을 확대한 구조 약도이다;
도 17은 본 출원의 실시예에 따른 열관리 부품의 구조 약도이다;
도 18은 본 출원의 실시예에 따른 다른 하나의 열관리 부품의 구조 약도이다;
도 19는 본 출원의 실시예에 따른 또 하나의 열관리 부품의 구조 약도이다;
도 20은 도 19에 도시된 열관리 부품의 구조 분해 약도이다;
도 21은 본 출원의 실시예에 따른 지지물과 열관리 부품을 조합한 구조 약도이다;
도 22는 본 출원의 실시예에 따른 다른 하나의 지지물과 열관리 부품을 조합한 구조 약도이다;
도 23은 본 출원의 한 실시예에 따른 전지 제조 방법의 흐름도이다;
도 24는 본 출원의 한 실시예에 따른 전지 제조 장치의 블록도이다;
도면에서 도면은 실제 비례로 그려진 것은 아니다.
아래에 도면과 실시례를 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 자세히 설명하도록 한다. 이하 실시예에 대한 상세한 설명과 도면은 본 출원의 원리를 예시적으로 설명하기 위해 사용되지만, 본 출원의 범위를 한정하기 위해 사용되어서는 안 된다. 즉, 본 출원은 설명한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 출원의 설명에서, “복수 개”의 의미는 별도의 설명이 없는 한두 개 이상을 말하고, “상”, “하”, “좌”, “우”, “내”, “외” 등의 용어가 표시한 방위 또는 위치 관계는 본 출원에 대한 설명에 편리하고 간단하게 설명하기 위해서만 사용되고, 지시한 장치 또는 소자가 반드시 특정 방향을 가져야 하거나 특정 방향으로 구성 및 작동되어야 한다는 것을 표시하거나 암시하는 것은 아니므로, 본 출원에 대한 제한으로 이해해서는 안 된다. 또한, “제 1”, “제 2”, “제 3” 등의 용어는 설명의 목적으로만 사용되고, 상대적인 중요성을 표시하거나 암시하는 것으로 이해해서는 안 된다. “수직”은 엄밀한 의미의 수직이 아니라, 허용된 오차 범위 내의 수직을 말한다. “평행”은 엄밀한 의미의 평행이 아니라, 허용된 오차 범위 내의 평행을 말한다.
아래 설명에 나타나는 방위 용어는 모두 도면에 표시된 방향이고, 본 출원의 구체적인 구조를 한정하는 것은 아니다. 본 발명에서 “설치”, “상호 연결”, “연결”, “부착” 등의 용어는 별도로 명확하게 규정하거나 제한되지 않는 한 넓은 의미로 이해해야 한다. 예를 들어, 고정된 연결일 수 있고, 해체 가능한 연결일 수 있으며, 또한 일체형 연결일 수 있다; 직접 연결일 수 있고 중간 매개체를 통한 간접적인 연결일 수도 있다. 본 분야의 통상의 지식을 갖춘 자라면 본 발명에 나타나는 상기 용어의 구체적인 함의를 구체적인 상황에 따라 이해할 수 있다.
본 출원에서 “및/또는”이라는 용어는 연결 대상을 설명하기 위한 연관 관계일 뿐이고, 모두 세가지 관계가 존재할 수 있다; 예를 들어 A 및/또는 B는 A가 단독으로 존재하는 상황, A와 B가 동시에 존재하는 상황, B가 단독으로 존재하는 상황을 의미한다. 또한, 본 출원에서 문자 부호 “/”는 일반적으로 전후 관련 대상이 일종의 “또는”이란 관계를 갖고 있다는 것을 의미한다.
본 출원에서 나타난 “복수 개”는 두 개 이상(두 개 포함)을 의미하고, 같은 도리로 “복수 개의 그룹”은 두 개 그룹 이상(두 개 그룹 포함)을 의미하며 “복수 개의 조각”은 두 조각 이상(두 조각 포함)을 의미한다.
본 출원에서, 전지셀은 리튬 이온 이차전지, 리튬 이온 일차 전지, 리튬-황 전지, 나트륨-리튬 이온 전지, 나트륨 이온 전지 또는 마그네슘 이온 전지 등을 포함할 수 있으며, 본 출원의 실시예에서 이를 제한하지는 않는다. 전지셀은 원주체, 편평체, 직육면체 또는 기타 형상일 수 있고, 본 출원의 실시예에서 이를 또한 제한하지는 않는다. 전지셀은 일반적으로 패키징 방식에 따라 원통형 전지셀, 각형 전지셀과 파우치형 전지셀 등 세가지로 구분되고, 본 출원의 실시예에서 이를 또한 제한하지는 않는다.
본 출원의 실시예들에서 언급된 전지는 더 높은 전압과 용량을 제공하기 위해 한 개 또는 복수 개의 전지셀을 포함하는 단일 물리적 모듈을 의미한다. 예를 들어, 본 출원에서 언급된 전지는 전지 모듈 또는 전지팩 등을 포함할 수 있다. 전지는 일반적으로 한 개 또는 복수 개의 전지셀을 밀봉하는 박스를 포함한다. 박스는 전지셀의 충전 또는 방전에 대한 액체 또는 기타 이물질의 영향을 방지할 수 있다.
전지셀은 전극 조립체와 전해액을 포함하고, 전극 조립체는 양극판, 음극판 및 분리막으로 구성되었다. 전지셀은 주로 양극판과 음극판 사이에서의 금속 이온 이동에 의해 작동한다. 양극판은 양극 집전체와 양극 활성 물질층을 포함하고, 양극 활성 물질층은 양극 집전체의 표면에 코팅되어 있고, 양극 활성 물질층이 코팅되어 있지 않는 집전체는 양극 활성 물질층이 코팅되어 있는 집전체로부터 돌출되어 있으며, 양극 활성 물질층이 코팅되어 있지 않는 집전체를 양극 탭으로 한다. 리튬 이온 전지를 예로 들면, 양극 집전체의 소재는 알루미늄일 수 있고, 양극 활성 물질은 리튬 코발트 산화물, 리튬인산철, 삼원계 리튬 또는 리튬 망간산염일 수 있다. 음극판은 음극 집전체와 음극 활성 물질층을 포함하고, 음극 활성 물질층은 음극 집전체의 표면에 코팅되어 있고, 음극 활성 물질층이 코팅되어 있지 않는 집전체는 음극 활성 물질층이 코팅되어 있는 집전체로부터 돌출되어 있으며, 음극 활성 물질층이 코팅되어 있지 않는 집전체를 음극 탭으로 한다. 음극 집전체의 소재는 구리일 수 있고, 음극 활성 물질은 탄소 또는 실리콘일 수 있다. 큰 전류가 퓨징 현상 없이 흐르도록 보장하기 위해, 양극 탭의 수량은 복수 개이고 함께 적층되어 있으며, 음극 탭의 수량도 복수 개이고 함께 적층되어 있다. 분리막의 소재는 PP 또는 PE 등이 될 수 있다. 또한, 전극 조립체는 권취식 구조일 수 있고, 적층 구조일 수도 있으며 본 출원의 실시예에서 이를 제한하지는 않는다.
전지 기술의 발전은 에너지 밀도, 사이클 수명, 방전 용량, 충방전 배율 등 성능 파라미터와 같은 여러 방면의 설계 요소를 감안해야 하고, 또한 배터리의 안전성도 감안해야 한다.
전지셀에 있어서, 주요한 안전 위험은 충전과 방전 과정에서 발생하고, 그리고 적당한 환경 온도 설계도 있기에 불필요한 손실을 효과적으로 피하기 위해 전지셀에 대해 적어도 삼중 보호 조치를 취한다. 구체적으로, 보호 조치에는 적어도 스위치 소자, 적절한 분리막 소재 선택 및 압력 방출 기구가 포함되어 있다. 스위치 소자는 전지셀 안의 온도 또는 저항이 특정 한계값에 도달할 때 전지가 더 이상 충전 또는 방전하지 않도록 중지시킬 수 있는 요소를 말한다. 분리막은 양극판과 음극판을 분리하는 데 사용되고, 온도가 일정한 값까지 상승하면 그 위에 부착되어 있는 마이크로미터급(또는 나노급) 미세 구멍을 자동으로 용해시켜 금속 이온이 분리막을 통과할 수 없도록 하여 전지셀의 내부 반응을 종료한다.
압력 방출 기구는 전지셀의 내부 압력 또는 온도가 예정된 한계값에 도달할 때 작동하여 내부 압력 또는 온도를 방출하는 요소 또는 부품을 말한다. 해당 한계값의 설계는 설계 수요에 따라 다르다. 상기 한계값은 전지셀 중의 양극 탭, 음극 탭, 전해액 및 분리막 중 하나 또는 여러 가지 소재에 따라 달라질 수 있다. 압력 방출 기구는 방폭 밸브, 에어 밸브, 압력 방출 밸브 또는 안전 밸브 등의 형식을 채택할 수 있고, 구체적으로 압력 감지형 또는 온도 감지형 요소 또는 구조를 채택할 수 있다. 즉, 전지셀의 내부 압력 또는 온도가 예정된 한계값에 도달할 때 압력 방출 기구가 작동하거나 압력 방출 기구에 설정된 취약 구조가 파괴되면서 내부 압력 또는 온도를 방출할 수 있는 개구 또는 통로를 형성할 수 있다.
본 출원에서 언급된 “작동”은 전지셀의 내부 압력 및 온도가 방출될 수 있도록 압력 방출 기구가 작동하거나 특정 상태로 활성화되는 것을 의미한다. 압력 방출 기구에 의해 생성되는 동작에는 압력 방출 기구의 적어도 일부분이 파열, 파쇄, 찢어짐 또는 열림 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 압력 방출 기구가 작동할 때 전지셀 내부의 고온 및 고압 물질이 배출물로서 작동 부위에서 배출된다. 이러한 방식은 제어 가능한 압력 또는 온도에서 전지셀이 압력 또는 온도를 방출할 수 있기에 더 심각한 잠재적 사고를 피할 수 있다.
이 출원에서 언급된 전지셀에서 생성된 배출물에는 전해액, 용해되거나 분열된 양극 및 음극 탭, 분리막 조각, 반응에 의해 생성된 고온 및 고압 가스, 화염 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
전지셀의 압력 방출 기구는 전지의 안전성에 중요한 영향을 미친다. 예를 들어, 단락, 과충전 등의 현상이 발생할 때 전지셀 내부의 열 폭주로 인해 압력 또는 온도가 급격히 상승할 수 있다. 이러한 상황에서 압력 방출 기구의 작동을 통해 전지셀의 폭발 및 발화를 방지하도록 내부 압력 및 온도를 외부로 방출시킬 수 있다.
현재의 압력 방출 기구 설계 방안에서 주로 전지셀 내부의 고압 및 고열을 방출하는 것에만 주목한다. 즉, 상기 배출물을 전지셀 밖으로 배출시키는 것이다. 그러나 전지의 출력 전압 또는 전류를 보장하기 위해 흔히 복수 개의 전지셀이 필요하고 복수 개의 전지셀 사이를 모선 부품을 통해 전기적으로 연결시켜야 한다. 전지셀 내부에서 배출되는 배출물은 나머지 전지셀의 단락 현상을 유발할 수 있다. 예들 들어 배출된 금속 부스러기가 두 개의 모선 부품을 전기적으로 연결시켰다면 전지가 단락될 수 있기에 안전 위험이 있다. 또한 고온 및 고압의 배출물은 전지셀에 압력 방출 기구가 설정되어 있는 방향으로 배출되고, 보다 구체적으로 압력 방출 기구가 작동하는 구역을 향한 방향에 따라 배출될 수 있으며, 이러한 배출물의 위력과 파괴력은 매우 클 수 있고 심지어 해당 방향의 하나 또는 복수 개의 구조를 뚫기에 충분하여 추가적인 안전 문제를 일으킬 수 있다.
이를 근거로, 본 출원은 압력 방출 기구에 대응되는 지지물을 설치함으로써 압력 방출 기구가 제동될 때 지지물이 압력 방출 기구를 지지하고 압력 방출 기구가 완전히 열리는 것을 방지하며 압력 방출 기구가 예정된 각도로 열리게 하여 전지셀의 배출물이 압력 방출 기구의 예정된 각도로 열린 개구를 통해 유체가 수용된 열관리 부품을 향하여 정향 방출되게 하여 전지셀의 배출물이 열관리 부품과 접촉하게 하고 심지어 열관리 부품을 파괴하여 유체가 열관리 부품으로부터 유출하면서 전지셀의 배출물을 냉각시켜 배출물의 위험성을 줄이고 전지의 안전성을 향상시키는 기술적 수단을 제공한다.
본 출원의 실시예에 설명된 기술적 수단은 휴대폰, 휴대용 장치, 노트북, 축전지차, 전동 장난감, 전동 도구, 전기 차량, 선박 및 항공기 등과 같은 다양한 전지를 사용한 장치에 모두 적용된다. 예를 들어 항공기는 비행기, 로켓, 우주왕복선 및 우주선을 포함한다.
이 출원의 실시예에 설명된 기술적 수단은 상기 설명한 장비뿐만 아니라 전지를 사용하는 모든 장비에도 적용할 수 있지만, 간결하게 설명하기 위해 아래 실시예는 모두 전기 차량을 예로 들어 설명한다는 점을 이해해야 한다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 본 출원의 한 실시예에 따른 차량(1)의 구조 약도이고, 차량(1)은 연료 자동차, 천연가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있고 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장형 자동차일 수 있다. 차량(1)의 내부에는 모터(40), 컨트롤러(30) 및 전지(10)를 설정할 수 있고, 컨트롤러(30)는 전지(10)이 모터(40)에 전력을 공급하도록 제어하는 데 사용된다. 예시적으로, 차량(1)의 밑부분 또는 앞부분이나 뒷부분에 전지(10)를 설정할 수 있다. 전지(10)는 차량(1)에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있고, 예를 들어 전지(10)는 차량(1)의 작동 전원으로 차량(1)의 전기회로 시스템에 사용될 수 있으며, 차량(1)의 시동, 내비게이션 및 운행 시의 전력 수요에 사용될 수 있다. 본 출원의 다른 한 실시예에서, 전지(10)는 차량(1)의 작동 전원뿐만 아니라 차량(1)의 구동 전원으로써, 연료 또는 천연가스를 대체하거나 부분적으로 대체하여 차량(1)에 구동 동력을 제공할 수 있다.
다양한 전력 사용 수요를 충족시키기 위해 전지는 복수 개의 전지셀을 포함할 수 있고; 여기서 복수 개의 전지셀 사이는 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 연결될 수 있으며, 직병렬은 직렬과 병렬이 혼합되어 있는 것을 말한다. 전지는 또한 전지팩이라고 할 수 있다. 선택적으로 복수 개의 전지셀은 또한 우선 직렬 또는 병렬 또는 직병렬로 전지 모듈을 구성한 후, 복수 개의 전지 모듈을 다시 직렬 또는 병렬 또는 직병렬하여 전지로 구성할 수 있다. 다시말하면, 복수 개의 전지셀은 직접 전지로 구성될 수 있거나 우선 전지 모듈로 구성된 후 전지 모듈을 다시 전지로 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 본 출원의 한 실시예에 따른 전지(10) 구조 약도이고, 전지(10)은 복수 개의 전지셀(20)을 포함할 수 있다.
전지(10)는 또한 박스(또는 커버라고 함)를 포함할 수 있고, 박스 내부는 중공 구조이며 복수 개의 전지셀(20)은 박스 내부에 수용되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 박스는 두 개 부분을 포함한다. 여기서 각각 제 1 부분(111)과 제 2 부분(112)이라고 하고, 제 1 부분(111)과 제 2 부분(112)은 맞물려 결합되어 있다. 제 1 부분(111)과 제 2 부분(112)의 형상은 복수 개의 전지셀(20)을 조합한 형상에 따라 결정할 수 있고, 제 1 부분(111)과 제 2 부분(112)은 모두 하나의 개구가 있다. 예를 들어, 제 1 부분(111)과 제 2 부분(112)은 모두 중공 직육면체이고 각각 하나의 면만 개구면일 수 있고, 제 1 부분(111)의 개구와 제 2 부분(112)의 개구는 마주보게 설치하고 제 1 부분(111)과 제 2 부분(112)은 서로 맞물려 밀폐된 챔버가 있는 박스를 형성한다. 다시 예를 들어, 도 2와 달리 제 1 부분(111)과 제 2 부분(112) 중 하나만 개구가 있는 중공 직육면체이이고 다른 하나는 개구를 캐핑하기 위해 판상일 수도 있다. 예를 들어, 여기서 제 2 부분(112)이 중공 직육면체이고 하나의 면만 개구면이고 제 1 부분(111)은 판상인 것을 예로 들면 제 1 부분(111)이 제 2 부분(112)의 개구부에 캐핑하여 밀폐된 챔버를 형성하고 해당 챔버는 복수 개의 전지셀(20)을 수용하는 데 사용된다. 복수 개의 전지셀(20)은 서로 병렬 연결 또는 직렬 연결 또는 직병렬로 조합한 후 제 1 부분(111)과 제 2 부분(112)이 맞물려 형성된 박스 내부에 배치되어 있다.
선택적으로, 전지(10)는 또한 기타 구조를 포함할 수 있으며, 여기서 이 내용에 대해 다시 반복 설명하지 않는다. 예를 들어, 전지(10)는 또 모선 부품을 포함한하고, 모선 부품은 병렬 연결 또는 직렬 연결 또는 직병렬과 같이 복수 개의 전지셀(20) 사이의 전기적 연결을 구현하는 데 사용된다. 구체적으로, 모선 부품은 전지셀(20)의 전극 단자를 연결함으로써 전지셀(20) 사이의 전기적 연결을 구현한다. 또한, 모선 부품은 용접에 의해 전지셀(20)의 전극 단자에 고정될 수 있다. 복수 개의 전지셀(20)의 전기에너지는 더 나아가 전도성 기구를 통해 박스를 통과하여 인출될 수 있다. 선택적으로, 전도성 기구는 또한 모선 부품에 속할 수 있다.
다양한 전력 수요에 따라 전지셀(20)의 수량은 임의의 값으로 설정할 수 있다. 복수 개의 전지셀(20)은 직렬 연결, 병렬 연결 또는 직병렬 연결 방식으로 연결되어 더 큰 용량 또는 전력을 구현할 수 있다. 각 전지(10)에 포함되어 있는 전지셀(20)의 수량이 비교적 많을 수 있기 때문에 설치를 용이하게 하기 위해 전지셀(20)을 그룹으로 나누어 설정할 수 있고 그룹별 전지셀(20)은 전지 모듈로 구성된다. 전지 모듈에 포함되어 있는 전지셀(20)의 수량은 한정되어 있지 않고 수요에 따라 설정할 수 있다. 예를 들어, 도 3은 전지 모듈의 한 예시이다. 전지(10)은 복수 개의 전지 모듈을 포함할 수 있고, 이러한 전지 모듈은 직렬 연결, 병렬 연결 또는 직병렬 연결 방식으로 연결될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 출원의 한 실시예에 따른 전지셀(20)의 구조 약도이고, 전지셀(20)은 하나 또는 복수 개의 전극 조립체(22), 케이스(211), 커버 프레이트(212)와 압력 방출 기구(213)를 포함할 수 있다. 케이스(211)와 커버 프레이트(212)는 케이스 또는 전지박스(21)을 형성한다. 케이스(211)의 벽과 커버 프레이트(212)는 모두 전지셀(20)의 벽이라고 부른다. 케이스(211)는 하나 또는 복수 개의 전극 조립체(22)를 조합한 후의 형상에 따라 결정한다. 예를 들어 케이스(211)는 중공 직육면체 또는 입방체나 원주체일 수 있고 하나 또는 복수 개의 전극 조립체(22)를 케이스(211) 안에 넣을 수 있도록 케이스(211)의 한 면에 개구가 있다. 예를 들어, 케이스(211)가 중공 직육면체 또는 입방체일 경우 케이스(211)의 한 평면이 개구면이다. 즉, 해당 평면에 벽체가 없기에 케이스(211) 내부와 외부가 서로 통하게 할 수 있다. 케이스(211)가 중공 원주체일 경우 케이스(211)의 단면이 개구면이다. 즉, 해당 단면에 벽체가 없기에 케이스(211) 내부와 외부가 서로 통하게 할 수 있다. 커버 프레이트(212)는 개구를 덮고 케이스(211)와 연결되어 있어 전극 조립체(22)를 배치할 수 있은 폐쇄된 챔버를 형성한다. 케이스(211)는 전해액과 같은 전해질이 충전되어 있다.
해당 전지셀(20)은 또한 두 개의 전극 단자(214)를 포함할 수 있고, 두 개의 전극 단자(214)는 커버 프레이트(212)에 설정될 수 있다. 커버 프레이트(212)는 일반적으로 평판 형상이고, 두 개의 전극 단자(214)가 커버 프레이트(212)의 평판면에 고정되어 있으며 두 개의 전극 단자(214)는 각각 제 1 전극 단자(214a)와 제 2 전극 단자(214b)이다. 두 개의 전극 단자(214)의 극성은 서로 반대된다. 예를 들어, 제 1 전극 단자(214a)가 양극 단자인 경우, 제 2 전극 단자(214b)는 음극 단자이다. 각 전극 단자(214)에 각각 하나의 연결 부재(23)가 대응되게 설치되어 있고, 또는 집전 부재(23)로 부를 수 있으며, 이는 커버 프레이트(212)와 전극 조립체(22) 사이에 위치하여 있고 전극 조립체(22)와 전극 단자(214)을 전기적으로 연결시키는 데 사용된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 매개 전극 조립체(22)에는 제 1 탭(221a)과 제 2 탭(222a)이 있다. 제 1 탭(221a)과 제 2 탭(222a)의 극성은 서로 반대된다. 예를 들어, 제 1 탭(221a)이 양극 탭인 경우, 제 2 탭(222a)는 음극 탭이다. 하나 또는 복수 개의 전극 조립체(22)의 제 1 탭(221a)은 하나의 연결 부재(23)를 통해 하나의 전극 단자(214)와 연결되어 있고 하나 또는 복수 개의 전극 조립체(22)의 제 2 탭(222a)은 다른 하나의 연결 부재(23)를 통해 다른 하나의 전극 단자(214)와 연결되어 있다. 예를 들어, 양극 단자는 하나의 연결 부재(23)를 통해 양극 탭과 연결되어 있고 음극 단자는 다른 하나의 연결 부재(23)를 통해 음극 탭과 연결되어 있다.
해당 전지셀(20)에서는 실제 사용 수요에 따라 전극 조립체(22)는 한 개 또는 복수 개로 설치할 수 있고 도 4에 도시된 바와 같이 전지셀(20) 안에는 4개의 독립적인 전극 조립체(22)가 설치되어 있다.
전지셀(20)의 한 벽에는 도 4에 도시된 제 1 벽(21a)에는 또한 압력 방출 기구(213)가 설치되어 있다. 전시의 편의를 위해 도 4에서 제 1 벽(21a)을 케이스(211)와 분리시켰지만, 이는 케이스(211)의 밑면에 개구가 있는 것을 제한하지 않는다. 압력 방출 기구(213)는 전지셀(20)의 내부 압력 또는 온도가 한계값에 도달할 때 작동하여 내부 압력 또는 온도를 방출하는 데 사용된다
해당 압력 방출 기구(213)는 제 1 벽(21a)의 일부분일 수 있고, 제 1 벽(21a)과 분리형 구조일 수도 있다. 예를 들어 용접하는 방식으로 제 1 벽(21a)에 고정되어 있을 수 있다. 압력 방출 기구(213)가 제 1 벽(21a)의 일부분인 경우, 예를 들어 압력 방출 기구(213)는 제 1 벽(21a)에 노치를 설치하는 방식으로 형성할 수 있고, 해당 노치에 대응되는 제 1 벽(21a)의 두께는 압력 방출 기구(213)의 노치를 제외한 기타 영역의 두께보다 얇다. 노치부는 압력 방출 기구(213)에서 가장 취약한 위치이다. 전지셀(20)에서 발생하는 가스가 너무 많아 케이스(211)의 내부 압력이 상승하면서 한계값에 도달하였거나 전지셀(20)의 내부 반응에 의해 열이 발생하여 전지셀(20)의 내부 온도가 상승하면서 한계값에 도달하였을 때, 압력 방출 기구(213)는 노치부에 파열 현상이 나타나 케이스(211)의 내부와 외부가 서로 통하게 할 수 있으며 가스 압력 및 온도는 압력 방출 기구(213)의 균열을 통해 외부로 방출되기에 전지셀(20)의 폭발을 피할 수 있다.
선택적으로, 본 출원의 한 실시예에서 도 4에 도시된 바와 같이 압력 방출 기구(213)가 전지셀(20)의 제 1 벽(21a)에 설치되어 있는 경우, 전지셀(20)의 제 2 벽에 전극 단자(214)가 설치되어 있고 제 2 벽은 제 1 벽(21a)과 다르다.
선택적으로, 제 2 벽은 제 1 벽(21a)과 마주보게 설치된다. 예를 들어, 제 1 벽(21a)은 전지셀(20)의 바닥 벽일 수 있고, 제 2 벽은 전지셀(20)의 상단 벽일 수 있다. 즉, 커버 프레이트(212)일 수 있다.
압력 방출 기구(213)와 전극 단자(214)를 전지셀(20)의 서로 다른 벽에 설치하면 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 전지셀(20)의 배출물이 전극 단자(214)에서 더 멀리 떨어질 수 있어서 전극 단자(214)와 모선 부품에 대한 배출물의 영향을 줄일 수 있으므로 전지(10)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 전극 단자(214)가 전지셀(20)의 커버 프레이트(212)에 설치되어 있을 때, 압력 방출 기구(213)를 전지셀(20)의 바닥 벽에 설치하면 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 전지셀(20)의 배출물은 전지(10)의 밑부분을 향해 배출될 수 있다. 이렇게, 한편으로는 열 관리 부품 등을 이용하여 배출물의 위험성을 줄일 수 있고, 다른 한편으로는 전지(10)의 밑부분은 일반적으로 사용자와 멀리 떨어져 있기에 사용자에게 대한 위험을 줄일 수 있다.
압력 방출 기구(213)는 여러 가지 가능한 압력 방출 구조일 수 있으며, 본 출원의 실시예에서 이를 제한하지는 않는다. 예를 들어, 압력 방출 기구(213)는 온도 감지형 압력 방출 기구일 수 있고, 온도 감지형 압력 방출 기구는 압력 방출 기구(213)가 설치된 전지셀(20)의 내부 온도가 한계값에 도달했을 때 녹을 수 있도록 구성되어 있다. 및/또는 압력 방출 기구(213)는 압력 감지형 압력 방출 기구일 수 있고 압력 감지형 압력 방출 기구는 압력 방출 기구(213)가 설치된 전지셀(20)의 내부 기압이 한계값에 도달했을 때 파열될 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이 압력 방출 기구(213)에 취약 구역(2131)과 연결 구역(2132)이 설치되어 있고, 취약 구역(2131)과 연결 구역(2132)은 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 압력 방출 기구(213)가 취약 구역(2131)에서 파열되어 예정된 각도로 열릴 수 있도록 고리형으로 설치되어 있다. 따라서 전지셀(20)의 배출물은 압력 방출 기구(213)에서 배출될 수 있기에 배출물의 위험성을 줄이고 전지(10)의 안전성을 향상시켰다.
일부 실시예에서, 취약 구역(2131)은 쉽게 녹는 소재로 형성될 수 있고, 연결 구역(2132)의 용점은 취약 구역(2131)보다 높다. 이러면 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 압력 방출 기구(213)는 쉽게 녹는 소재로 설치되어 있는 구역에서 녹을 수 있고 연결 구역(2132)에 대해 예정된 각도로 열릴 수 있으므로 전지셀(20)의 배출물이 압력 방출 기구(213)에서 배출될 수 있기에 전지(10)의 안전성을 향상시킨다. 다른 일부 실시예에서, 취약 구역(2131)은 노치일 수 있고, 연결 구역(2132)의 두께 또는 강도는 취약 구역(2131)보다 높다. 이러면 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 압력 방출 기구(213)가 노치부에서 파괴되면서 취약 구역(2131)이 연결 구역(2132)에 대해 예정된 각도로 열릴 수 있기에 전지셀(20)의 배출물이 압력 방출 기구(213)를 통해 배출될 수 있으므로 배출물의 위험성을 줄이고 전지(10)의 안전성을 향상시킨다.
도 5 내지 도 7은 본 출원의 실시예에 따른 압력 방출 기구(213)의 약도이다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 취약 구역(2131)의 모양은 “C”자형일 수 있다. 또 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 취약 구역(2131)의 모양은 “S”자형일 수 있다. 또 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 취약 구역(2131)의 모양은 “Z”자형일 수 있다.
일부 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이 연결 구역(2132)이 하나이다. 예를 들어 a1끝단에서 a2끝단 사이의 점선으로 도시된 바와 같으며, 여기서 a1끝단은 취약 구역(2131)와 연결 구역(2132)이 연결되는 한쪽 끝단이고, a2끝단은 취약 구역(2131)와 연결 구역(2132)이 연결되는 다른 한쪽 끝단이다. 취약 구역(2131)과 연결 구역(2132)이 형성한 고리형은 한 개이다. 즉, a1끝에서 취약 구역(2131)을 따라 a2끝에 도달한 후 다시 a2끝에서 연결 구역(2132)을 따라 a1끝에 도달하면서 형성된 고리 모양이다.
다른 일부 실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이 연결 구역(2132)은 두 개이다. 즉 제 1 연결 구역(2132a)과 제 2 연결 구역(2132b)이고 여기서 제 1 연결 구역(2132a)은 b1끝단에서 b2끝단 사이의 점선으로 도시된 바와 같고, 제 2 연결 구역(2132b)은 b3끝에서 b4끝단 사이의 점선으로 도시된 바와 같으며, 여기서 b1끝단은 취약 구역(2131)과 제 1 연결 구역(2132a)이 연결되는 한쪽 끝단이고 b2끝단은 취약 구역(2131)과 제 1 연결 구역(2132a)이 연결되는 다른 한쪽 끝단이며, b3끝단은 취약 구역(2131)과 제 2 연결 구역(2132b)이 연결되는 한쪽 끝단이고 b4끝단은 취약 구역(2131)과 제 2 연결 구역(2132b)이 연결되는 다른 한쪽 끝단이다. 취약 구역(2131)과 연결 구역(2132)이 형성한 고리형은 두 개이다. 즉, 각각 b1끝단에서 취약 구역(2131)을 따라 b4끝단에 도달한 후 다시 b4끝단에서 취약 구역(2131)을 따라 b2끝단에 도달하고 다시 b2끝단에서 제 1 연결 구역(2132a)을 따라 b1끝단에 도달하면서 형성된 고리 모양이다. 그리고 b4끝단에서 취약 구역(2131)을 따라 b1끝단에 도달한 후 다시 b1끝단에서 취약 구역(2131)을 따라 b3끝단에 도달하고 다시 b3끝단에서 제 2 연결 구역(2132b)을 따라 b4끝단에 도달하면서 형성된 고리 모양이다. 그리고 해당 취약 구역(2131)과 연결 구역(2132)이 형성한 두 개의 고리 모양은 부분적으로 겹칠 수 있다. 예를 들어, 취약 구역(2131)의 b4끝단부터 b1끝단까지의 구역이다.
또 다른 일부 실시예에서, 도 7에 도시된 바와 같이 연결 구역(2132)는 역시 두 개이다. 즉 제 3 연결 구역(2132c) 제 4 연결 구역(2132d)이고 여기서 제 3 연결 구역(2132c)는 c1끝단에서 c2끝단 사이의 점선으로 도시된 바와 같고, 제 4 연결 구역(2132d)은 c3끝에서 c4끝단 사이의 점선으로 도시된 바와 같으며, 여기서 c1끝단은 취약 구역(2131)과 제 3 연결 구역(2132c)이 연결되는 한쪽 끝단이고 c2끝단은 취약 구역(2131)과 제 3 연결 구역(2132c)이 연결되는 다른 한쪽 끝단이며, c3끝단은 취약 구역(2131)과 제 4 연결 구역(2132d)이 연결되는 한쪽 끝단이고 c4끝단은 취약 구역(2131)과 제 4 연결 구역(2132d)이 연결되는 다른 한쪽 끝단이다. 취약 구역(2131)과 연결 구역(2132)이 형성한 고리형은 두 개이다. 즉, 각각 c1끝단에서 취약 구역(2131)을 따라 c4끝단에 도달한 후 다시 c4끝단에서 취약 구역(2131)을 따라 c2끝단에 도달하고 다시 c2끝단에서 제 3 연결 구역(2132c)을 따라 c1끝단에 도달하면서 형성된 고리 모양이다. 그리고 c4끝단에서 취약 구역(2131)을 따라 c1끝단에 도달한 후 다시 c1끝단에서 취약 구역(2131)을 따라 c3끝단에 도달하고 다시 c3끝단에서 제 4 연결 구역(2132d)을 따라 b4끝단에 도달하면서 형성된 고리 모양이다. 그리고 해당 취약 구역(2131)과 연결 구역(2132)이 형성한 두 개의 고리 모양은 부분적으로 겹칠 수 있다. 예를 들어, 취약 구역(2131)의 c4끝단부터 c1끝단까지의 구역이다.
도 8는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지(10)의 구조 약도이다. 여기서, 도 8에서의 압력 방출 기구(213)는 미작동 상태이다. 도 8에 도시된 바와 같이 전지(10)는 전지셀(20), 열관리 부품(50)과 지지물(60)을 포함할 수 있다.
전지셀(20)은 압력 방출 기구(213)를 포함하고 압력 방출 기구(213)는 전지셀(20)의 제 1 벽(21a)에 설치되어 있고, 압력 방출 기구(213)는 전지셀(20)의 내부 압력 또는 온도가 한계값에 도달할 때 작동하여 내부 압력을 방출하는 데 사용된다. 예를 들어, 전지셀(20)은 도 4에 도시된 전지셀(20)일 수 있다.
지지물(60)은 압력 방출 기구(213)과 마주보게 설치되어 있고 지지물(60)은 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 압력 방출 기구(213)를 지지하여 전지셀(20)의 배출물이 열관리 부품(50)을 향해 배출될 수 있도록 압력 방출 기구(213)가 예정된 각도로 열리게 하도록 설치되어 있다.
일부 실시예에서, 도 8에 도시된 바와 같이 압력 방출 기구(213)가 작동하지 않을 때 지지물(60)과 압력 방출 기구(213) 사이에 틈새가 있고, 해당 틈새는 압력 방출 기구(213)를 위해 개방 공간을 제공할 수 있다. 따라서 압력 방출 기구(213)가 원활하게 제동하고 전지셀(20)의 배출물이 압력 방출 기구(213)에서 원활하게 배출될 수 있다.
일부 실시예에서, 전지(10) 내부에 공간이 제한되어 있기 때문에 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 예정된 각도로 충분히 크게 열릴 수 있도록 열관리 부품(50)의 제 1 표면(51)에서 취약 구역(2131)에서의 최원점 정투영은 제 1 표면(51)에서 지지물(60) 정투영과 겹치지 않고 최원점은 취약 구역(2131)에서 연결 구역(2132)로부터 가장 먼 지점이다. 이렇게 되면 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 압력 방출 기구(213)가 취약 구역(2131)에서 파열될 수 있고 취약 구역(2131)은 충분히 큰 각도로 열릴 수 있으므로 압력 방출 기구(213)를 통해 배출된 배출물과 열관리 부품(50) 사이에 충분히 큰 접촉 면적을 갖도록 할 수 있기에 온도를 저감시키는 효과가 더 좋다. 동시에 취약 구역(2131)은 충분히 큰 각도로 열릴 수 있기에 취약 구역(2131)의 열린 각도가 작아 배출물이 제때에 배출되지 못하여 전지셀(20)의 추가적인 열폭주를 유발하는 문제를 줄일 수 있다.
선택적으로, 최원점은 하나 또는 복수 개 일 수 있다. 최원점이 복수 개일 경우, 제 1 표면(51)에서 복수 개의 최원점 중 적어도 하나의 최원점의 정투영이 제 1 표면(51)에서 지지물(60)의 정투영과 겹치지 않으면 된다.
예를 들어, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 각각 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 부품 제 1 표면에서 압력 방출 기구의 정투영 약도이다; 여기서 도 9 내지 도 11에서는 하나의 지지물(60)과 하나의 압력 방출 기구(213)를 도시하였다.
도 9에 도시된 바와 같이, 취약 구역(2131)은 “C”자형 노치이고 취약 구역(2131)에서의 최원점은 연결 구역(2132)에 대응되는 구역(즉, m1끝단에서 m2끝단까지의 구역) 에서의 임의의 한 지점이고, 설명의 편의를 위해 이때 최원점을 m지점으로 기록한다. 이때, 제 1 표면(51)에서 m지점의 정투영은 제 1 표면(51)에서 지지물(60)의 정투영(도 9에 도시된 음영 부분 참조)과 겹치지 않는다.
도 10에 도시된 바와 같이, 취약 구역(2131)은 “S”자형 노치이고 취약 구역(2131)에서의 최원점은 취약 구역(2131)과 제 1 연결 구역(2132a)의 최원점, 취약 구역(2131)과 제 2 연결 구역(2132b)의 최원점을 포함한다. 여기서, 취약 구역(2131)과 제 1 연결 구역(2132a)의 최원점은 b4 지점이고, 취약 구역(2131)과 제 2 연결 구역(2132b)의 최원점은 b1 지점이다. 이때, 각각 제 1 표면(51)에서의 b1 지점과 b2 지점의 정투영은 각각 제 1 표면(51)에서의 지지물(60)의 정투영(도 10에 도시된 음영 부분 참조)과 겹치지 않는다.
도 11에 도시된 바와 같이, 취약 구역(2131)은 “Z”자형 노치이고 취약 구역(2131)에서의 최원점은 취약 구역(2131)과 제 3 연결 구역(2132c)의 최원점, 취약 구역(2131)과 제 4 연결 구역(2132d)의 최원점을 포함한다. 여기서, 취약 구역(2131)과 제 3 연결 구역(2132c)의 최원점은 c3 지점이고, 취약 구역(2131)과 제 4 연결 구역(2132d)의 최원점은 c2 지점이다. 이때, 각각 제 1 표면(51)에서의 c3 지점과 c2 지점의 정투영은 각각 제 1 표면(51)에서의 지지물(60)의 정투영(도 11에 도시된 음영 부분)과 겹치지 않는다.
일부 실시예에서, 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 예정된 각도로 열릴 수 있고 지지물(60)의 연장 방향은 연결 구역(2132)의 연장 방향과 평행되어 있고, 여기서 연결 구역(2132)의 연장 방향은 연결 구역(2132)과 취약 구역(2131)이 연결되어 있는 측에서 연결 구역(2132)과 취약 구역(2131)이 연결되어 있는 다른 한 측의 방향으로 향하는 방향이고, 지지물(60)의 연장 방향은 지지물(60)의 길이 방향이다. 따라서 취약 구역(2131)이 일정한 예정된 각도로 열리고 전지셀(20)이 배출한 배출물은 취약 구역(2131)의 열린 각도를 따라 열관리 부품(50)을 향해 배출될 수 있기에 배출물의 위험성을 줄이고 전지(10)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
선택적으로, 연결 구역(2132)이 두 개인 실시예에서, 두 개의 연결 구역(2132) 중 적어도 하나의 연결 구역(2132)의 연장 방향이 지지물(60)의 연장 방향과 평행되어 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 연결 구역(2132)의 연장 방향은 a1에서 a2로의 방향(또는 a2에서 a1로의 방향)이고 지지물(60)의 연장 방향은 지지물(60)의 길이 방향이다. 즉 a1에서 a2로의 방향(또는 a2에서 a1로의 방향)은 지지물(60)의 길이 방향과 평행되어 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 연결 구역(2132a)의 연장 방향은 b1에서 b2로의 방향(또는 b2에서 b1로의 방향)이고 지지물(60)의 연장 방향은 지지물(60)의 길이 방향이다. 즉 b1에서 b2로의 방향(또는 b2에서 b1로의 방향)은 지지물(60)의 길이 방향과 평행되어 있다. 제 2 연결 구역(2132b)의 연장 방향은 b3에서 b4로의 방향(또는 b4에서 b3로의 방향)이고 지지물(60)의 연장 방향은 지지물(60)의 길이 방향이다. 즉 b3에서 b4로의 방향(또는 b4에서 b3로의 방향)은 지지물(60)의 길이 방향과 평행되어 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제 3 연결 구역(2132c)의 연장 방향은 c1에서 c2로의 방향(또는 c2에서 c1로의 방향)이고 지지물(60)의 연장 방향은 지지물(60)의 길이 방향이다. 즉 c1에서 c2로의 방향(또는 c2에서 c1로의 방향)은 지지물(60)의 길이 방향과 평행되어 있다. 제 4 연결 구역(2132d)의 연장 방향은 d3에서 d4로의 방향(또는 d4에서 d3로의 방향)이고 지지물(60)의 연장 방향은 지지물(60)의 길이 방향이다. 즉 d3에서 d4로의 방향(또는 d4에서 d3로의 방향)은 지지물(60)의 길이 방향과 평행되어 있다.
도 12는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지(10)의 구조 약도이다. 여기서, 도 12에서 점선으로 도시된 압력 방출 기구(213)는 압력 방출 기구(213)가 작동하지 않을 때이고, 도 12에서 실선으로 도시된 압력 방출 기구(213)는 압력 방출 기구(213)가 작동 중일 때이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 지지물(60)은 압력 방출 기구(213)를 지지하여 전지셀(20)의 배출물이 열관리 부품(50)으로 배출할 수 있도록 압력 방출 기구(213)가 예정된 각도 θ로 열리게 할 수 있다. 이렇게, 배출물은 압력 방출 기구(213)가 열린 예정된 각도에 따라 열관리 부품(50)을 향해 배출되어 전지셀(20)과 멀리하게 할 수 있어 그의 위험성을 줄였기에 전지(10)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
선택적으로, 지지물(60)의 구조는 막대형 구조이다. 일부 실시예에서, 막대형 구조인 지지물(60)의 폭은 동일하다. 즉, 지지물(60)은 직육면체 구조이다. 다른 일부 실시예에서, 지지물의 강도를 향상시키기 위해 막대형 구조인 지지물(60) 중간 구역의 폭은 막대형 구조인 지지물(60)의 양끝 구역의 폭보다 크다. 예를 들어, 도 113은 본 출원의 실시예에 따른 지지물의 구조 약도이다; 도 13에 도시된 바와 같이, 지지물(60)은 제 3 부분(61), 제 4 부분(62) 및 제 5 부분(63)을 포함하고, 제 3 부분(61)과 제 4 부분(62)은 막대형 구조이고, 제 5 부분(63)은 원주형 구조이며, 제 3 부분(61)과 제 4 부분(62)의 폭은 제 5 부분(63)의 폭보다 작다. 물론 지지물(60)은 또한 원주형, 정사각형 등의 구조일 수 있고 압력 방출 기구(213)를 지지할 수만 있다면 허용된다는 점을 이해해야 한다.
선택적으로, 일부 실시예에서 지지물(60)은 용융점이 600℃보다 낮은 소재를 적용할 수 있다. 예를 들어, 지지물(60)은 알루미늄 또는 구리 등을 적용할 수 있다. 다른 일부 실시예에서 지지물(60)은 유기 소재를 적용할 수 있다. 예를 들어, 지지물(60)은 폴리프로필렌(polypropylene, PP)소재를 적용할 수 있다.
압력 방출 기구(213)가 작동할 때 취약 구역(2131)이 예정된 각도로 열릴 때 지지물(60)은 주로 압력 방출 기구(213)의 취약 구역(2131)을 지지하는 데 사용된다는 점을 이해해야 한다. 전지셀(20)이 지속적으로 열폭주한 후, 지지물(60)이 압력 방출 기구(213)를 여전히 지지한다면 배출물이 원활하고 빠르게 배출될 수 없어 전지셀(20)의 추가적인 열폭주를 일으킬 수 있고, 심지어 폭발을 일으킬 수 있으므로 지지물(60)은 고온에서 녹을 수 있어 후속 전지셀(20) 배출물의 배출을 용이하게 하고 전지(10)의 안전성을 한층 향상시킬 수 있다.
열관리 부품(50)은 전지셀(20)의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는 데 사용된다. 전지셀(20)의 온도를 낮추는 경우 해당 열관리 부품(50)은 복수 개의 전지셀(20)의 온도를 조절하기 위해 냉각 매체를 수용할 수 있고, 이때 열관리 부품(50)은 또한 냉각 부품, 냉각 시스템 또는 냉각 플레이트라고도 할 수 있다. 또한, 열관리 부품(50)은 가열에도 사용될 수 있으며, 본 출원의 실시예에서 이를 제한하지는 않는다. 선택적으로, 열관리 부품(50)의 유체는 더 나은 온도 조절 효과를 달성하기 위해 순환적으로 흐를 수 있다.
열관리 부품(50)의 제 1 표면(51)은 전지셀(20)의 제 1 벽(21a)에 부착되어 있다. 다시말하면, 전지셀(20)의 압력 방출 기구(213)가 설치되어 있는 벽은 열관리 부품(50)을 향한다. 이렇게, 압력 방출 기구(213)가 제동한 후 전지셀(20)의 배출물은 열관리 부품(50)을 향해 배출될 수 있다.
열관리 부품(50)의 제 1 표면(51)이 전지셀(20)의 제 1 벽(21a)에 부착되어 있다는 것은 열관리 부품(50)의 제 1 표면(51)이 전지셀(20)의 제 1 벽(21a)에 직접 또는 간접적으로 접촉하여 전지셀(20)의 열이 열관리 부품(50)으로 전달되면서 전지셀(20)의 열을 조절할 수 있다는 점을 이해해야 한다.
도 14는 본 출원의 일부 실시예에 따른 열관리 부품의 구조 약도이다. 일부 실시예에서, 도 14에 도시된 바와 같이 열관리 부품(50)에 압력 방출 구멍(52)이 설치되어 있고 압력 방출 구멍(52)은 압력 방출 기구(213)와 마주보게 설치되어 있으며 압력 방출 구멍(52)은 배출물을 배출하도록 구성되어 있다. 압력 방출 구멍(52)은 압력 방출 기구(213)와 마주보게 설치되어 있고 압력 방출 기구(213)는 지지물(60)과 마주보게 설치되어 있기 때문에 압력 방출 구멍(52)도 지지물(60)과 마주보게 설치되어 있다. 따라서, 열관리 부품(50)에 압력 방출 기구(213)에 대응되는 압력 방출 구멍(52)을 설치함으로써 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 전지셀(20)이 예정된 각도로 배출한 배출물이 열관리 부품(50)을 통과하여 전지셀(20)로부터 멀리 떨어진 쪽으로 배출될 수 있기에 배출물의 위험성을 줄이고 전지(10)의 안전성을 향상시켰다.
일부 실시예에서, 지지물(60)은 압력 방출 구멍(52)을 부분적으로 가린다. 예를 들어, 지지물(60)에 의해 가려진 압력 방출 구멍(52)의 면적은 압력 방출 구멍(52)의 면적의 30% 이하이다. 지지물(60)이 압력 방출 구멍(52)을 너무 많이 가리지 않도록 할 수 있기에 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 전지셀(20)의 배출물이 즉시 열관리 부품(50)을 통과하여 전지셀(20)로부터 멀리 떨어진 쪽으로 배출하고 열관리 부품(50)에 축적되지 않게 할 수 있다.
선택적으로 하나의 압력 방출 구멍(52)은 하나 또는 복수 개의 압력 방출 기구(213)와 대응될 수 있다.
도 15는 본 출원의 일부 실시예에 따른 하나의 전지의 구조 약도이다. 도 16은 도 15에 도시된 전지의 A 부분을 확대한 구조 약도이다. 일부 실시예에서, 도 15에 도시된 바와 같이 열관리 부품(50)은 또한 제 1 열전도판(53)과 제 2 열전도판(54)을 포함할 수 있고, 제 1 열전도판(53)은 제 1 벽(21a)과 제 2 열전도판(54)사이에 위치하여 있고 제 1 벽(21a)에 부착되어 있으며, 제 1 열전도판(53)과 제 2 열전도판(54)은 유체를 수용하는 데 사용되는 흐름 통로(55)를 형성한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 제 2 열전도판(54)의 제 1 구역(541)은 제 1 열전도판(53)으로부터 멀리 떨어진 방향으로 움푹 들어가 홈을 형성한다. 이렇게, 홈에 흐름 통로(55)를 형성한다.
선택적으로, 압력 방출 구멍(52)은 열관리 부품(50)의 제 2 구역에 설치될 수 있고, 제 2 구역은 흐름 통로(55)에 대응되는 구역이 아니다. 예를 들어, 압력 방출 구멍(52)은 열관리 부품(50)의 제 1 구역(541)이 아닌 구역에 설치될 수다.
선택적으로, 열관리 부품(50)은 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 예정된 각도로 배출된 배출물에 의해 파괴되어 열관리 부품(213) 안에 있는 유체가 열관리 부품(50)의 내부로부터 배출되어 전지셀(20)의 온도를 저감할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 압력 방출 기구(213)에 취약 구역(2131)과 지지물(60)이 존재하므로 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 지지물(60)은 압력 방출 기구(213)의 취약 구역(2131)을 지지할 수 있고 취약 구역(2131)은 예정된 각도로 열리고 전지셀(20)의 배출물은 예정된 각도에 따라 열관리 부품(50)을 향해 집중적으로 배출될 수 있어 열관리 부품(50)은 더 빨리 파괴될 수 있기에 전지셀(20)의 열폭주에 대한 열관리 부품(50)의 빠른 반응 능력을 향상시켰다.
선택적으로, 열관리 부품(50)이 쉽게 배출물에 의해 파괴되도록 구현하기 위해 열관리 부품(50)에 온도 감지형 소재가 설치될 수 있고 열관리 부품(50)에서의 온도 감지형 소재는 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 예정된 각도로 배출된 배출물에 의해 용해되어 유체가 열관리 부품(50)의 내부로부터 배출되어 전지셀(20)의 온도를 낮출 수 있도록 구성되어 있다. 일부 실시예에서, 온도 감지형 소재는 열관리 부품(50)이 예정된 각도로 배출하는 배출물에 마주보는 구역과 해당 구역 근처의 구역에 설치되어 있다. 예를 들어, 온도 감지형 소재는 압력 방출 구멍(52)의 옆벽 또는 열관리 부품(50)의 제 1 표면(51)에 있는 압력 방출 구멍(52)의 주변 구역에 설치될 수다.
일부 실시예에서, 열관리 부품(50)은 박스의 제 2 부분(112)에 수용될 수 있고, 열관리 부품(50)의 제 1 표면(51)은 제 2 부분(112)의 밑부분으로부터 멀어진다.
일부 실시예에서, 지지물(60)은 열관리 부품(50)에 설치되어 있을 있고, 이렇게 되면 열관리 부품(50) 안의 공간을 충분히 활용할 수 있기에 전지(10)의 구조가 치밀해져 전지(10)의 에너지 밀도를 향상시킨다. 예를 들어, 도 17과 도 18은 각각 본 출원의 실시예에 따른 다른 하나의 열관리 부품(50)의 구조 약도이다. 도 17과 도 18에 도시된 바와 같이, 지지물(60)은 열관리 부품(50)의 압력 방출 구멍(52) 안에 설치되어 있다. 여기서, 도 17과 도 18의 차이점은 지지물(60)의 구조가 다르다는 것이다.
열관리 부품(50)에 제 1 열전도판(53)과 제 2 열전도판(54)이 포함되어 있는 실시예 중 일부 실시예에서, 압력 방출 구멍(52)은 제 1 열전도판(53)과 제 2 열전도판(54)을 관통하고 제 2 열전도판(54)의 압력 방출 구멍(52) 안에 지지물(60)이 설치되어 있다. 도 19는 본 출원의 실시예에 따른 또 하나의 열관리 부품의 구조 약도이고, 도 20은 도 19에 도시된 열관리 부품의 구조 분해 약도이다. 다른 일부 실시예에서 도 19와 도 20에 도시된 바와 같이, 압력 방출 구멍(52)은 제 1 열전도판(53)과 제 2 열전도판(54)을 관통하고 제 2 열전도판(54)의 압력 방출 구멍(52) 안에 지지물(60)이 설치되어 있다.
이때, 일부 실시예에서 가공의 편의를 위해 지지물(60)과 열관리 부품(50)은 일체 성형된다. 예를 들어, 열관리 부품(50)을 제조할 때 열관리 부품(50)에 두 개의 구멍을 가공할 수 있으며, 해당 두 구멍 사이에 지지물(60)이 형성되어 있다. 다른 일부 실시예에서, 또한 지지물(60)을 압력 방출 구멍(52) 안에 용접시키거나 접착시킬 수 있다.
다른 일부 실시예에서, 지지물(60)은 또한 열관리 부품(50)과 전지셀(20) 사이에 설치될 수 있다. 선택적으로, 지지물(60)은 열관리 부품(50)과 전지셀(20) 사이에 용접되거나 접착되어 있을 수 있다.
일부 실시예에서, 지지물(60)은 중공 구조일 수 있고, 지지물(60) 안에 유체가 수용되어 있으며 지지물(60)은 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 배출물에 의해 파괴되어 지지물(60) 안에 있는 유체를 배출하여 전지셀(20) 배출물의 온도를 저감시킬도록 구성된다.
일부 실시예에서, 비용을 저감하기 위해 복수 개의 압력 방출 구멍(52)을 하나의 지지물(60)과 마주보게 설치할 수 있다. 예를 들어, 도 21과 도 22는 각각 본 출원의 실시예에 따른 하나의 지지물과 열관리 부품을 조합한 구조 약도이다. 도 21에 도시된 바와 같이, 한 행 또는 한 열로 배열된 4개의 압력 방출 구멍(52)은 하나의 지지물(60)과 대응될 수 있다. 다른 일부 실시예에서, 하나의 압력 방출 구멍(52)은 하나의 지지물(60)과 마주보게 설치되어 있다. 즉, 압력 방출 구멍(52)의 개수와 지지물(60)의 개수는 같다. 예를 들어, 도 22에 도시된 바와 같이 4개의 압력 방출 구멍(52) 중의 매개 압력 방출 구멍(52)은 하나의 지지물(60)과 대응될 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에서 전지(10)를 수용하는 박스(예를 들어 도 2에 도시된 제 1 부분(111)과 제 2 부분(112)이 형성한 박스)는 전기 챔버, 열관리 부품(50)과 수집 챔버를 포함할 수 있다. 전기 챔버는 복수 개의 전지셀(20)을 수용하는 데 사용되고, 열관리 부품(50)은 전기 챔버와 수집 챔버를 격리하는 데 사용되며, 수집 챔버는 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 압력 방출 기구(213)가 설치되어 있는 전지셀(20)의 배출물을 수집하는 데 사용된다.
열관리 부품(50)을 이용하여 전지셀(20)을 수용하는 전기 챔버와 배출물을 수집하는 수집 챔버를 분리시켜 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 전지셀(20)의 배출물이 전기 챔버에 들어가거나 소량으로 들어가지 않고 수집 챔버로 들어가게 할 수 있으므로 전기 챔버 중의 전기 연결에 영향을 미치지 않기에 전지(10)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
선택적으로, 일부 실시예에서 전지(10)를 수용하는 박스(예를 들어 도 2에 도시된 제 1 부분(111)과 제 2 부분(112)이 형성한 박스)는 또한 보호 부재를 포함할 수 있고, 해당 보호 부재는 열관리 부품(50)을 보호하는 데 사용되고, 보호 부재와 열관리 부품(50)은 상기 수집 챔버를 형성하여 전지셀(20)의 배출물을 효과적으로 수집하고 완충시키면서 그의 위험성을 줄일 수 있다.
본 출원의 한 실시예는 또한 전기 장치에 관한 것이고, 해당 전기 장치는 상기 각 실시예에서의 전지(10)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 전기 장치는 차량(1), 선박 또는 항공기일 수 있다.
위의 내용은 본 출원의 실시예에 따른 전지(10)와 전기 장치에 대해 설명하였고, 아래 본 출원의 실시예에 따른 전지 제조 방법 및 장치에 대해 설명할 것이고, 여기서 자세히 설명되지 않은 부분은 앞서 설명한 각 실시예를 참조할 수 있다.
도 23은 본 출원의 한 실시예에 따른 전지 제조 방법(200)의 흐름도를 도시하였다. 도 23에 도시된 바와 같이, 해당 방법(200)은 다음 단계들을 포함할 수 있다.
S210: 전지셀을 제공하며, 상기 전지셀은 상기 압력 방출 기구를 포함하고 상기 압력 방출 기구는 상기 전지셀의 제 1 벽에 설치되어 있고, 상기 압력 방출 기구는 상기 전지셀의 내부 압력 또는 온도가 한계값에 도달할 때 작동하여 상기 내부 압력을 방출하는 데 사용된다.
S220: 열관리 부품을 제공하며, 상기 열관리 부품은 상기 전지셀의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는 데 사용되고 상기 열관리 부품의 제 1 표면은 상기 제 1 벽에 부착되어 있다.
S230: 지지물을 제공하며, 상기 지지물은 상기 압력 방출 기구와 마주보게 설치되어 있고 상기 지지물은 상기 압력 방출 기구가 작동할 때 상기 압력 방출 기구가 예정된 각도로 열려 상기 전지셀의 배출물이 상기 열관리 부품을 향해 배출될 수 있도록 상기 압력 방출 기구를 지지하도록 구성된다.
도 24는 본 출원의 한 실시예에 따른 전지 제조 장치(300)의 블록도를 도시하였다. 도 24에 도시된 바와 같이, 전지 제조 장치(300)는 또한 제공 모듈(310)을 포함한다.
제공 모듈(310)은 전지셀 - 상기 전지셀은 압력 방출 기구를 포함하고 상기 압력 방출 기구는 상기 전지셀의 제 1 벽에 설치되어 있고 상기 압력 방출 기구는 상기 전지셀의 내부 압력이나 온도가 한계값에 도달했을 때 작동하여 상기 내부 압력을 방출하는 데 사용됨 - 을 제공하고; 열관리 부품 - 상기 열관리 부품은 상기 전지셀의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는 데 사용되고 상기 열관리 부품의 제 1 표면은 상기 제 1 벽에 부착되어 있음 - 을 제공하고; 지지물 - 상기 지지물은 상기 압력 방출 기구와 마주보게 설치되어 있고 상기 지지물은 상기 압력 방출 기구가 작동할 때 상기 압력 방출 기구가 예정된 각도로 열려 상기 전지셀의 배출물이 상기 열관리 부품을 향해 배출될 수 있도록 상기 압력 방출 기구를 지지하도록 구성됨 - 을 제공하도록 구성된다.
바람직한 실시예를 참조하여 본 출원에 대해 설명하였지만, 본 출원의 범위를 벗어나지 않는 상황에서 이를 다양하게 개선하고 그중의 부품을 균등물로 대체할 수 있다. 특히, 구조상의 충돌이 없는 한, 여러 실시예에서 언급된 각종의 기술적 특징은 어떠한 임의의 방식으로 조합할 수 있다. 본 출원은 여기에 개시된 특정 실시예로 제한되지 않고, 청구범위의 범위 내에 속하는 모든 기술적 솔루션을 포함한다.

Claims (20)

  1. 전지에 관한 것으로,
    전지셀(20), 상기 전지셀(20)은 압력 방출 기구(213)를 포함하고 상기 압력 방출 기구(213)는 상기 전지셀(20)의 제 1 벽(21a)에 설치되어 있고, 상기 압력 방출 기구(213)는 상기 전지셀(20)의 내부 압력 또는 온도가 한계값에 도달할 때 작동하여 내부 압력을 방출하는 데 사용됨;
    열관리 부품(50), 상기 열관리 부품은 상기 전지셀(20)의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는 데 사용되고 상기 열관리 부품(50)의 제 1 표면(51)은 상기 제 1 벽(21a)에 부착되어 있음;
    지지물(60), 상기 지지물(60)은 상기 압력 방출 기구(213)와 마주보게 설치되어 있고 상기 지지물(60)은 상기 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 상기 압력 방출 기구(213)가 예정된 각도로 열려 상기 전지셀(20)의 배출물이 상기 열관리 부품(50)을 향해 배출될 수 있도록 상기 압력 방출 기구(213)를 지지하도록 구성됨; 을 포함하는 전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 지지물(60)과 상기 압력 방출 기구(213) 사이에는 틈새가 있고, 상기 틈새는 압력 방출 기구(213)에 개방 공간을 제공하도록 구성되는 전지.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 압력 방출 기구(213)에 취약 구역(2131)과 연결 구역(2132)이 설치되어 있고, 상기 취약 구역(2131)과 상기 연결 구역(2132)은 상기 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 상기 압력 방출 기구(213)가 상기 취약 구역(2131)에서 파열되어 예정된 각도로 열릴 수 있도록 고리형으로 설치되는 전지.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 표면(51)에서 상기 취약 구역(2131)에서의 최원점의 정투영은 상기 제 1 표면(51)에서 상기 지지물(60)의 정투영과 겹치지 않고 상기 최원점은 상기 취약 구역(2131)에서 상기 연결 구역(2132)로부터 가장 먼 지점인 전지.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 지지물(60)의 연장 방향은 상기 연결 구역(2132)의 연장 방향과 평행되어 있고, 상기 연결 구역(2132)의 연장 방향은 상기 연결 구역(2132)과 상기 취약 구역(2131)이 연결되어 있는 일단에서 상기 연결 구역(2132)과 상기 취약 구역(2131)이 연결되어 있는 타단으로 향하는 방향이고, 상기 지지물(60)의 연장 방향은 지지물(60)의 길이 방향인 전지.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 임의의 한 항에 있어서, 상기 취약 구역(2131)의 모양은 “C”자형, “Z”자형 및 “S”자형 중 적어도 하나를 포함하는 전지.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 임의의 한 항에 있어서, 상기 지지물(60)의 구조는 막대형 구조인 전지.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 막대형 구조의 중간 구역의 폭은 상기 막대형 구조의 양끝 구역의 폭보다 큰 전지.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 임의의 한 항에 있어서, 상기 열관리 부품(50)에 압력 방출 구멍(52)이 설치되어 있고 상기 압력 방출 구멍(52)은 상기 압력 방출 기구(213)와 마주보게 설치되어 있으며 상기 압력 방출 구멍(52)은 상기 배출물을 배출하도록 구성되는 전지.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 지지물(60)은 상기 압력 방출 구멍(52)을 부분적으로 가리고, 상기 지지물(60)이 가린 상기 압력 방출 구멍(52)의 면적은 상기 압력 방출 구멍(52) 면적의 30% 이하인 전지.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 지지물(60)은 상기 압력 방출 구멍(52) 안에 설치되는 전지.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항에 있어서, 상기 지지물(60)의 구조는 중공 구조이고 상기 지지물(60)은 유체를 수용하며 상기 지지물(60)은 상기 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 상기 배출물에 의해 파괴되어 상기 지지물(60) 안에 있는 상기 유체를 배출하여 상기 전지셀(20) 배출물의 온도를 저감시키도록 구성되는 전지.
  13. 제 9 항 내지 제 12 항 중 임의의 한 항에 있어서, 복수 개의 상기 압력 방출 구멍(52)은 하나의 상기 지지물(60)과 마주보게 설치되는 전지.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 임의의 한 항에 있어서, 상기 지지물(60)의 용융점은 600℃보다 낮은 전지.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 임의의 한 항에 있어서, 상기 열관리 부품(50)은 상기 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 상기 예정된 각도로 배출된 배출물에 의해 파괴되어 상기 열관리 부품(50) 안에 있는 상기 유체가 상기 열관리 부품(50)의 내부로부터 배출될 수 있도록 구성되는 전지.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 열관리 부품(50)에 온도 감지형 소재가 설치되어 있고 상기 온도 감지형 소재는 상기 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 상기 예정된 각도로 배출된 배출물에 의해 용해되어 상기 유체가 상기 열관리 부품(50)의 내부로부터 배출될 수 있도록 구성되는 전지.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 온도 감지형 소재는 상기 열관리 부품(50)의 상기 예정된 각도로 배출되는 배출물과 마주보는 구역에 설치되는 전지.
  18. 전기 장치에 관한 것으로, 제 1항 내지 제 17항 중 임의의 한 항에서 설명한 전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 장치.
  19. 전지 제조 방법에 관한 것으로,
    전지셀(20)을 제공하는 단계, 상기 전지셀(20)은 압력 방출 기구(213)를 포함하고 상기 압력 방출 기구(213)는 상기 전지셀(20)의 제 1 벽(21a)에 설치되어 있고, 상기 압력 방출 기구(213)는 상기 전지셀(20)의 내부 압력 또는 온도가 한계값에 도달할 때 작동하여 내부 압력을 방출하는 데 사용됨;
    열관리 부품(50)을 제공하는 단계, 상기 열관리 부품(50)은 상기 전지셀(20)의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는 데 사용되고 상기 열관리 부품(50)의 제 1 표면(51)은 상기 제 1 벽(21a)에 부착되어 있음;
    지지물(60)을 제공하는 단계, 상기 지지물(60)은 상기 압력 방출 기구(213)와 마주보게 설치되어 있고 상기 지지물(60)은 상기 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 상기 압력 방출 기구(213)가 예정된 각도로 열려 상기 전지셀(20)의 배출물이 상기 열관리 부품(50)을 향해 배출될 수 있도록 상기 압력 방출 기구(213)를 지지하도록 구성됨; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 제조 방법.
  20. 전지 제조 장치에 관한 것으로,
    전지셀(20) - 상기 전지셀(20)은 압력 방출 기구(213)를 포함하고 상기 압력 방출 기구(213)는 상기 전지셀(20)의 제 1 벽(21a)에 설치되어 있고, 상기 압력 방출 기구(213)는 상기 전지셀(20)의 내부 압력 또는 온도가 한계값에 도달할 때 작동하여 내부 압력을 방출하는 데 사용됨 - 을 제공하고;
    열관리 부품(50) - 상기 열관리 부품(50)은 상기 전지셀(20)의 온도를 조절하기 위한 유체를 수용하는 데 사용되고 상기 열관리 부품(50)의 제 1 표면(51)은 상기 제 1 벽(21a)에 부착되어 있음 - 을 제공하고;
    지지물(60) - 상기 지지물(60)은 상기 압력 방출 기구(213)과 마주보게 설치되어 있고 상기 지지물(60)은 상기 압력 방출 기구(213)가 작동할 때 상기 압력 방출 기구(213)가 예정된 각도로 열려 상기 전지셀(20)의 배출물이 상기 열관리 부품(50)을 향해 배출될 수 있도록 상기 압력 방출 기구(213)를 지지하도록 구성됨 - 을 제공하도록 구성되는 제공 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 제조 장치.
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