KR20230144578A - 탭 용접 구조, 배터리 셀 및 전기 설비 - Google Patents

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KR20230144578A
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밍하오 탕
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Abstract

본 출원의 실시예는 탭 용접 구조, 배터리 셀 및 전기 설비를 제공하고, 배터리 기술분야에 속한다. 탭 용접 구조는 전도성 부재 및 다층 시트가 제1 방향을 따라 적층되어 형성되는 탭을 포함한다. 전도성 부재는 탭과 용접되어 융착 영역을 형성한다. 여기서, 융착 영역은 제1 융착부 및 제2 융착부를 포함한다. 제1 융착부는 제1 방향을 따라 탭에서 전도성 부재 내로 연장된다. 제2 융착부는 제1 융착부와 경계를 이루고, 제2 융착부는 제1 융착부의 측부에 위치하며, 제2 융착부는 제1 융착부와 탭을 연결하도록 구성된다. 제2 융착부는 제1 융착부와 탭을 연결하는 작용을 하는데, 이는 제1 융착부와 탭이 제2 융착부를 통해 융착되는 것에 해당되므로, 탭이 제1 융착부와 직접 연결됨으로 인해 균열이 발생할 위험을 감소시키고, 탭과 전도성 부재가 용접된 후의 견고성을 향상시켜 배터리 셀의 사용 수명을 향상시킨다.

Description

탭 용접 구조, 배터리 셀 및 전기 설비
본 출원은 배터리 기술분야에 관한 것으로, 구체적으로 탭 용접 구조, 배터리 셀 및 전기 설비에 관한 것이다.
에너지 절약 및 배출량 감소는 자동차 산업의 지속 가능한 발전의 관건이며, 전기 자동차는 에너지 절약 및 친환경 우세로 인해 자동차 산업의 지속 가능한 발전의 중요한 구성 부분으로 되었다. 전기 자동차의 경우, 배터리 기술은 그의 발전에 관련된 중요한 요소이다.
일반적인 배터리 셀의 경우, 배터리 셀의 전기 에너지를 출력하기 위해 탭은 전도성 부재(집전 부재, 전극 단자 등)와 용접된다. 현재, 탭과 전도성 부재가 용접된 후 탭과 전도성 부재가 분리되는 현상이 쉽게 나타나 배터리 셀의 사용 수명에 영향을 미친다.
본 출원의 실시예는 탭과 전도성 부재가 용접된 후의 견고성을 효과적으로 향상시킬 수 있는 탭 용접 구조, 배터리 셀 및 전기 설비를 제공한다.
제1 양태에서, 본 출원의 실시예는 탭 용접 구조를 제공하고, 이는 다층 시트가 제1 방향을 따라 적층되어 형성되는 탭; 및 상기 탭과 용접되어 융착 영역을 형성하는 전도성 부재를 포함하되; 상기 융착 영역은, 상기 제1 방향을 따라 상기 탭에서 상기 전도성 부재 내로 연장되는 제1 융착부; 상기 제1 융착부와 경계를 이루고, 상기 제2 융착부는 상기 제1 융착부의 측부에 위치하며, 상기 제2 융착부는 상기 제1 융착부와 상기 탭을 연결하도록 구성되는 제2 융착부를 포함한다.
상기 기술적 해결수단에서, 제2 융착부는 제1 융착부의 측부에 위치하며, 제2 융착부는 제1 융착부와 탭을 연결하는 작용을 하는데, 이는 제1 융착부와 탭이 제2 융착부를 통해 융착되는 것에 해당되므로, 탭이 제1 융착부와 직접 연결됨으로 인해 균열이 발생할 위험을 감소시키고, 탭과 전도성 부재가 용접된 후의 견고성을 향상시켜 배터리 셀의 사용 수명을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 제1 방향에서, 상기 제2 융착부의 융착 깊이는 상기 제1 융착부의 융착 깊이보다 작다.
상기 기술적 해결수단에서, 제2 융착부의 융착 깊이는 제1 융착부의 융착 깊이보다 작아, 제1 방향에서 제1 융착부의 사이즈가 상대적으로 길도록 하고, 제1 방향에서 제2 융착부의 사이즈가 상대적으로 짧도록 한다. 제1 방향에서 제1 융착부의 사이즈는 상대적으로 길고 융착 영역의 깊이는 비교적 커서 탭과 전도성 부재가 용접된 후의 견고성을 보장한다. 제1 방향에서 제2 융착부의 사이즈는 상대적으로 짧고 제2 융착부는 제1 융착부와 탭을 연결하는 작용이 우수하여 탭 용접 위치에 균열이 발생할 위험을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 상기 제1 방향에서, 상기 제2 융착부는 상기 탭이 상기 전도성 부재를 향하는 방향을 따라 상기 탭을 초과하지 않는다.
상기 기술적 해결수단에서, 제2 융착부는 탭이 전도성 부재를 향하는 방향을 따라 탭을 초과하지 않아, 제2 융착부가 전도성 부재 내로 연장되지 않도록 하므로, 제2 융착부의 깊이가 너무 커서 제2 융착부와 탭 사이에 균열이 발생할 위험을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 상기 전도성 부재와 상기 탭을 용접하여 제2 융착부를 형성하는 용접 온도는 상기 전도성 부재와 상기 탭을 용접하여 제1 융착부를 형성하는 용접 온도보다 낮다.
상기 기술적 해결수단에서, 제2 융착부를 형성하는 용접 온도는 제1 융착부를 형성하는 용접 온도보다 낮아, 제1 융착부의 깊이가 제2 융착부의 깊이보다 크도록 할 수 있고, 융착 영역의 깊이는 비교적 커서 탭과 전도성 부재가 용접된 후의 견고성을 보장한다. 제2 융착부를 형성하는 용접 온도는 상대적으로 낮기 때문에, 제2 융착부를 형성하는 과정에서 탭이 쉽게 팽창되어 변형되지 않아 제2 융착부와 탭의 연결 위치에 균열이 발생할 위험을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 상기 제2 융착부는 상기 제1 융착부의 외주측에 설치되고, 상기 제2 융착부는 상기 제1 융착부의 둘레 방향을 따라 연장되어 분포된다.
상기 기술적 해결수단에서, 제2 융착부는 제1 융착부의 외주측에 위치하고, 제1 융착부의 둘레 방향을 따라 연장되어 분포되므로, 탭이 제1 융착부의 여러 방위에서 모두 쉽게 균열되지 않아 탭과 전도성 부재가 용접된 후의 견고성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 제1 방향에서, 상기 탭과 상기 전도성 부재는 적층되어 설치되고, 상기 제1 융착부는 상기 탭을 관통하여 상기 전도성 부재 내로 부분적으로 연장된다.
상기 기술적 해결수단에서, 제1 방향에서 탭과 전도성 부재는 적층되어 설치되고, 제1 융착부는 탭을 관통하여 전도성 부재 내로 부분적으로 연장되어, 탭과 전도성 부재가 용접된 후 우수한 견고성을 갖도록 한다. 탭과 전도성 부재는 제1 융착부와 제2 융착부를 형성하도록 완전 용입 용접 방식을 사용하여 용접될 수 있으므로, 용접 난이도를 감소시킨다.
일부 실시예에서, 제2 방향에서, 상기 제1 융착부의 적어도 일측에 상기 제2 융착부가 설치되되; 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직된다.
상기 기술적 해결수단에서, 제2 방향에서 제1 융착부의 적어도 일측에 제2 융착부가 설치되고, 제2 융착부는 제2 방향에서 제1 융착부의 일측 또는 양측에서 제1 융착부와 탭을 연결하는 작용을 하여, 용접 공정을 단순화하고, 용접 효율을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 전도성 부재는, 당접면을 갖는 본체부; 및 상기 당접면으로부터 돌출된 볼록부를 포함하고; 상기 탭은 상기 제1 방향을 따라 상기 당접면에 당접되며, 제2 방향에서 상기 탭과 상기 볼록부 사이에 용접 솔기가 형성되고, 상기 융착 영역은 상기 용접 솔기에 형성되며, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직된다.
상기 기술적 해결수단에서, 탭은 본체부의 당접면에 당접되고, 탭과 볼록부 사이에 용접 솔기가 형성되며, 융착 영역은 용접 솔기에 형성되어, 탭과 전도성 부재의 심 용접을 구현한다. 융착 영역이 용접된 탭과 볼록부 사이의 용접 솔기에 형성되어 용접 시 탭이 받는 열 영향이 작으므로, 제2 융착부와 탭의 연결 위치에 균열이 발생할 위험을 감소시킨다.
제2 양태에서, 본 출원의 실시예는 상기 어느 하나의 실시예에 의해 제공되는 탭 용접 구조를 포함하는 배터리 셀을 제공한다.
일부 실시예에서, 상기 배터리 셀은 전극 단자를 포함하고, 상기 전극 단자는 상기 탭에 전기적으로 연결되며, 상기 전극 단자는 상기 전도성 부재이다.
일부 실시예에서, 상기 배터리 셀은, 전극 단자; 상기 전극 단자와 상기 탭을 연결하여, 상기 전극 단자와 상기 탭의 전기적 연결을 구현하기 위한 집전 부재를 포함하고, 상기 집전 부재는 상기 전도성 부재이다.
제3 양태에서, 본 출원의 실시예는 배터리를 제공하고, 이는 상기 어느 하나의 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀; 및 상기 배터리 셀을 수용하는 케이스를 포함한다.
제4 양태에서, 본 출원의 실시예는 상기 어느 하나의 실시예에 의해 제공되는 배터리를 포함하는 전기 설비를 제공한다.
제5 양태에서, 본 출원의 실시예는 탭 용접 방법을 제공하고, 이는 다층 시트가 제1 방향을 따라 적층되어 형성되는 탭을 갖는 전극 어셈블리를 제공하는 단계; 전도성 부재를 제공하는 단계; 및 상기 탭과 상기 전도성 부재를 용접하여 융착 영역을 형성하는 단계를 포함하되; 상기 융착 영역은, 상기 제1 방향을 따라 상기 탭에서 상기 전도성 부재 내로 연장되는 제1 융착부; 상기 제1 융착부와 경계를 이루고, 상기 제2 융착부는 상기 제1 융착부의 측부에 위치하며, 상기 제2 융착부는 상기 제1 융착부와 상기 탭을 연결하도록 구성되는 제2 융착부를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 탭과 상기 전도성 부재를 용접하여 융착 영역을 형성하는 상기 단계는, 상기 탭과 상기 전도성 부재를 1차 용접하여 상기 제1 융착부를 형성하는 단계; 및 상기 탭과 상기 전도성 부재를 2차 용접하여 상기 제2 융착부를 형성하는 단계를 포함하되; 상기 2차 용접의 용접 온도는 상기 1차 용접의 용접 온도보다 낮다.
상기 기술적 해결수단에서, 탭과 전도성 부재를 1차 용접하는 용접 온도가 상대적으로 커서 제1 융착부의 깊이가 상대적으로 깊도록 하므로, 탭과 전도성 부재가 용접된 후의 견고성을 보장한다. 탭과 전도성 부재를 2차 용접하는 용접 온도가 상대적으로 낮아 제2 융착부를 형성하는 과정에서 탭이 쉽게 팽창되어 변형되지 않으므로, 제2 융착부와 탭의 연결 위치에 균열이 발생할 위험을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 상기 탭과 상기 전도성 부재를 2차 용접하는 상기 단계는, 둘레 방향을 따라 상기 탭과 상기 전도성 부재를 내부에서 외부로 여러 번 라운드 용접하여 상기 제2 융착부를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 기술적 해결수단에서, 둘레 방향을 따라 상기 탭과 상기 전도성 부재를 여러 번 라운드 용접하여, 둘레 방향을 따라 연장되어 분포되는 제2 융착부를 형성할 수 있으므로, 탭이 제1 융착부의 여러 방위에서 모두 쉽게 균열되지 않아 탭과 전도성 부재가 용접된 후의 견고성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 각 라운드의 용접 온도는 내부에서 외부로 점진적으로 감소된다.
상기 기술적 해결수단에서, 각 라운드의 용접 온도가 내부에서 외부로 점진적으로 감소되어 내부에서 외부로 탭에 대한 각 라운드의 용접의 열 영향이 점차 감소되므로, 제2 융착부와 탭의 연결 위치에 균열이 발생할 위험을 더욱 감소시킨다.
제6 양태에서, 본 출원의 실시예는 탭 용접 기기를 더 제공하고, 이는 다층 시트가 제1 방향을 따라 적층되어 형성되는 탭을 갖는 전극 어셈블리를 제공하는 제1 제공 장치; 전도성 부재를 제공하는 제2 제공 장치; 및 상기 탭과 상기 전도성 부재를 용접하여 상기 탭과 상기 전도성 부재가 융착 영역을 형성하도록 하는 용접 장치를 포함하되; 상기 융착 영역은, 상기 제1 방향을 따라 상기 탭에서 상기 전도성 부재 내로 연장되는 제1 융착부; 상기 제1 융착부와 경계를 이루고, 상기 제2 융착부는 상기 제1 융착부의 측부에 위치하며, 상기 제2 융착부는 상기 제1 융착부와 상기 탭을 연결하도록 구성되는 제2 융착부를 포함한다.
본 출원의 실시예는, 탭과 전도성 부재가 용접되어 융착 영역을 형성하며, 융착 영역은 서로 경계를 이루는 제1 융착부 및 제2 융착부를 포함하고, 제1 융착부는 제1 방향을 따라 탭에서 전도성 부재 내로 연장되며, 제2 융착부는 제1 융착부와 경계를 이루고, 제2 융착부는 제1 융착부의 측부에 위치하며, 제2 융착부는 제1 융착부와 탭을 연결하도록 구성되는, 탭 용접 구조를 제공한다.
이러한 탭 용접 구조에서, 제2 융착부는 제1 융착부와 탭을 연결하는 작용을 하는데, 이는 제1 융착부와 탭이 제2 융착부를 통해 융착되는 것에 해당되므로, 탭이 제1 융착부와 직접 연결됨으로 인해 균열이 발생할 위험을 감소시키고, 탭과 전도성 부재가 용접된 후의 견고성을 향상시켜 배터리 셀의 사용 수명을 향상시킨다. 이 밖에, 탭과 전도성 부재가 용접되어 형성된 융착 영역은 제1 융착부 및 제2 융착부를 포함하므로, 전도성 부재와 탭 사이의 전류 흐름 면적을 증가시킨다.
본 출원의 실시예의 기술적 해결수단을 보다 명확하게 설명하기 위해, 이하 실시예에서 사용해야 할 도면에 대해 간단한 소개를 하며, 이하에서 설명되는 도면은 본 출원의 일부 실시예일뿐이고, 범위에 대한 한정으로 이해되지 말아야 하며, 당업자에게 있어서 진보적 창출없이 도면에 의해 기타 도면도 얻을 수 있음을 이해해야 한다.
도 1은 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 차량의 구조 개략도이다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리의 구조 개략도이다.
도 3은 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀의 분해도이다.
도 4는 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 탭 용접 구조의 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 탭 용접 구조의 평면도이다.
도 6은 본 출원의 다른 일부 실시예에 의해 제공되는 탭 용접 구조의 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 탭 용접 구조의 평면도이다.
도 8은 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀의 탭과 전극 단자의 용접 구조도이다.
도 9는 본 출원의 다른 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀의 탭과 전극 단자의 용접 구조도이다.
도 10은 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 탭 용접 방법의 흐름도이다.
도 11은 본 출원의 다른 일부 실시예에 의해 제공되는 탭 용접 방법의 흐름도이다.
도 12는 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 전도성 부재와 탭의 용접 궤적도이다.
도 13은 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 탭 용접 기기의 예시적 블록도이다.
본 출원의 실시예의 목적, 기술적 해결수단 및 장점을 더 명확하게 설명하기 위해, 아래에서는 본 출원의 실시예의 도면들에 결부하여, 본 출원의 실시예에 따른 기술적 해결수단에 대해 명확하게 설명하기로 하며, 설명되는 실시예들은 본 출원의 일부 실시예일 뿐, 전부의 실시예가 아님은 자명한 것이다. 본 출원의 실시예에 기반하여, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 창조적 노동을 하지 않는다는 전제 하에 얻어지는 모든 기타 실시예들은, 모두 본 출원의 보호 범위에 속한다.
달리 정의되지 않는 한, 본 출원에서 사용되는 기술 용어 또는 과학 용어들은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 이해할 수 있는 범용 의미여야 하며; 본 출원 중 출원의 명세서에서 사용하는 용어는 구체적인 실시예를 설명하기 위한 것이며, 본 출원을 한정하기 위한 것이 아니고; 본 출원의 명세서 및 청구범위 및 상술한 첨부 도면의 설명의 용어 “포함” 및 “구비” 및 이들의 임의의 변형은 비배타적인 포함을 포함하도록 의도된다. 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 언급된 “실시예”는, 실시예에 결부하여 설명한 특정한 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함되는 것을 의미한다. 명세서의 각 위치에 상기 단어가 나타날 시, 반드시 모두 동일한 실시예를 의미하는 것이 아니며, 기타 실시예와 배척되는 독립적이거나 대안적인 실시예를 의미하는 것도 아니다.
본 출원의 설명에서, 설명해야 할 것은, 다른 명확한 규정 및 한정 없이, 용어 “장착”, “서로 연결”, “연결”, “부착”은 넓은 의미로 이해되어야 하며, 예컨대, 고정 연결일 수 있고, 탈착 가능한 연결일 수 있거나, 또는 일체로 연결일 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 출원의 실시예에서, 동일한 도면 부호는 동일한 부재를 표시하며, 간결을 위해, 서로 다른 실시예에서, 동일한 부재에 대해 상세하게 설명하지 않기로 한다. 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 2개 이상(2개를 포함)을 의미한다.
본 출원에서, 배터리 셀은 리튬 이온 이차 배터리, 리튬 이온 1차 배터리, 리튬-황 배터리, 나트륨-리튬 이온 배터리, 나트륨 이온 배터리 또는 마그네슘 이온 배터리 등을 포함할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다. 배터리 셀은 원기둥체, 편평체, 직육면체 또는 다른 형상 등으로 이루어질 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해서도 한정하지 않는다. 배터리 셀은 일반적으로 패키징 방식에 따라, 원통형 배터리 셀, 각형 배터리 셀 및 소프트 팩 배터리 셀로 구분되고, 본 발명의 실시예는 이에 대해 한정하지 않는다.
본 출원의 실시예에서 언급된 배터리는 더 높은 전압과 용량을 제공하기 위한 하나 또는 복수의 배터리 셀을 포함하는 단일한 물리 모듈을 의미한다. 예컨대, 본 출원에서 언급한 배터리는 배터리 모듈 또는 배터리 팩 등을 포함할 수 있다. 배터리는 일반적으로 하나 또는 복수의 배터리 셀을 패킹하기 위한 케이스를 포함한다. 케이스는 액체 또는 기타 이물질이 배터리 셀의 충전 또는 방전에 영향주는 것을 방지할 수 있다.
배터리 셀은 전극 어셈블리와 전해액을 포함하고, 전극 어셈블리는 양극 극판, 음극 극판 및 분리막으로 구성된다. 배터리 셀은 주로 양극 극판과 음극 극판 사이에서의 금속 이온의 이동에 의해 작동된다. 양극 극판은 양극 집전체 및 양극 활물질층을 포함하고, 양극 활물질층은 양극 집전체의 표면에 도포되며, 양극 활물질층이 도포되지 않은 양극 집전체는 양극 활물질층이 도포된 양극 집전체보다 돌출되고, 양극 활물질층이 도포되지 않은 양극 집전체를 양극 탭으로 한다. 리튬 이온 배터리를 예로 들면, 양극 집전체의 재질은 알루미늄일 수 있고, 양극 활물질은 코발트산 리튬, 인산철리튬, 터너리 리튬 또는 망간산 리튬 등일 수 있다. 음극 극판은 음극 집전체 및 음극 활물질층을 포함하고, 음극 활물질층은 음극 집전체의 표면에 도포되며, 음극 활물질층이 도포되지 않은 음극 집전체는 음극 활물질층이 코팅된 음극 집전체보다 돌출되고, 음극 활물질층이 도포되지 않은 음극 집전체를 음극 탭으로 한다. 음극 집전체의 재질은 구리일 수 있고, 음극 활물질은 탄소 또는 규소 등일 수 있다. 높은 전류를 통과시킬 시 융단되지 않도록 보장하기 위해, 양극 탭의 개수는 복수이고, 함께 적층되며, 음극 탭의 개수는 복수이고, 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 셀에서, 배터리 셀의 전기 에너지를 출력하기 위해 탭은 일반적으로 전도성 부재(집전 부재, 전극 단자 등)와 용접된다.
발명자는 탭과 전도성 부재가 용접된 후의 우수한 견고성을 보장하기 위해 탭과 전도성 부재가 용접되어 형성된 융착부가 충분한 깊이를 가질 필요가 있음을 발견하였다. 그러나 융착부의 깊이가 깊을수록 용접 시 탭이 받는 열이 더 많은데, 탭은 다층 시트가 적층되어 설치된 것이므로, 탭이 받는 온도가 높을수록 더 쉽게 팽창되어 변형되어 탭과 융착부의 연결 위치에 균열이 발생하며, 탭과 전도성 부재가 용접된 후 전도성 부재와 탭이 분리되는 현상이 쉽게 나타나 배터리 셀의 사용 수명에 영향을 미친다.
이를 감안하여, 본 출원의 실시예는, 탭과 전도성 부재가 용접되어 융착 영역을 형성하며, 융착 영역은 서로 경계를 이루는 제1 융착부 및 제2 융착부를 포함하고, 제1 융착부는 제1 방향을 따라 탭에서 전도성 부재 내로 연장되며, 제2 융착부는 제1 융착부와 경계를 이루고, 제2 융착부는 제1 융착부의 측부에 위치하며, 제2 융착부는 제1 융착부와 탭을 연결하도록 구성되는, 탭 용접 구조를 제공한다.
이러한 탭 용접 구조에서, 제2 융착부는 제1 융착부와 탭을 연결하는 작용을 하는데, 이는 제1 융착부와 탭이 제2 융착부를 통해 융착되는 것에 해당되므로, 탭이 제1 융착부와 직접 연결됨으로 인해 균열이 발생할 위험을 감소시키고, 탭과 전도성 부재가 용접된 후의 견고성을 향상시켜 배터리 셀의 사용 수명을 향상시킨다. 이 밖에, 탭과 전도성 부재가 용접되어 형성된 융착 영역은 제1 융착부 및 제2 융착부를 포함하므로, 전도성 부재와 탭 사이의 전류 흐름 면적을 증가시킨다.
본 발명의 실시예에서 설명된 기술적 해결수단은 배터리 및 배터리를 사용하는 전기 설비에 적용된다.
전기 설비는 차량, 모바일폰, 휴대용 기기, 노트북 컴퓨터, 선박, 항공기, 전동 장난감 및 전동 공구 등일 수 있다. 차량은 연료 자동차, 가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있으며, 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장형 자동차 등일 수 있고; 항공기는, 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주선 등을 포함하며; 전동 장난감은, 고정식 또는 이동식 전동 장난감, 예를 들어, 게임기, 전동 자동차 장난감, 전동 선박 장난감 및 전동 비행기 장난감 등을 포함하고; 전동 공구는 금속 절삭 전동 공구, 연마 전동 공구, 조립 전동 공구 및 철도용 전동 공구, 예를 들어, 전동 드릴, 전동 그라인더, 전동 스패너, 전동 드라이버, 전동 망치, 충격 전동 드릴, 콘크리트 바이브레이터 및 전동 대패 등을 포함한다. 본 출원의 실시예는 상기 전기 설비에 대해 특별히 한정하지 않는다.
설명의 편리를 위해, 이하의 실시예에서 전기 설비는 차량을 예로 들어 설명한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 출원의 일부 실시예에서 제공하는 차량(1000)의 구조 개략도이며, 차량(1000)의 내부에는 배터리(100)가 마련되고, 배터리(100)는 차량(1000)의 바닥부, 헤드부 또는 후미부에 마련될 수 있다. 배터리(100)는 차량(1000)에 전원을 공급할 수 있고, 예컨대, 배터리(100)를 차량(1000)의 동작 전원으로 할 수 있다.
차량(1000)은, 컨트롤러(200) 및 모터(300)를 더 포함할 수 있고, 컨트롤러(200)는, 배터리(100)가 모터(300)를 위해 전력을 공급하도록 제어하기 위한 것이며, 예컨대, 차량(1000)의 시동, 내비게이션 및 주행 시의 작업용 전력 수요에 사용될 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에서, 배터리(100)는 차량(1000)의 동작 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 차량(1000)의 구동 전원으로 사용될 수도 있어, 연료 또는 천연 가스를 대체하거나 부분적으로 대체해 차량(1000)에 구동력을 제공한다.
도 2를 참조하면, 도 2는 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리(100)의 구조 개략도이고, 배터리(100)는 케이스(10) 및 배터리 셀(20)을 포함하며, 케이스(10)는 배터리 셀(20)을 수용한다.
여기서, 케이스(10)는 배터리 셀(20)을 수용하기 위한 부재이고, 케이스(10)는 배터리 셀(20)을 위해 수용 공간을 제공하며, 케이스(10)는 다양한 구조를 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 케이스(10)는 제1 부분(11) 및 제2 부분(12)을 포함할 수 있고, 제1 부분(11)과 제2 부분(12)은 서로 덮어, 배터리 셀(20)을 수용하기 위한 수용 공간을 한정한다. 제1 부분(11)과 제2 부분(12)은 직육면체, 원기둥체 등 다양한 형상일 수 있다. 제1 부분(11)은 일측이 개방된 중공 구조일 수 있고, 제2 부분(12)도 일측이 개방된 중공 구조일 수 있으며, 제2 부분(12)의 개방측은 제1 부분(11)의 개방측을 덮어, 수용 공간을 갖는 케이스(10)를 형성한다. 또한, 제1 부분(11)은 일측이 개방된 중공 구조이고, 제2 부분(12)은 판상 구조일 수 있으며, 제2 부분(12)은 제1 부분(11)의 개방측을 덮어, 수용 공간을 갖는 케이스(10)를 형성한다. 제1 부분(11) 및 제2 부분(12)은 실링 소자에 의해 실링될 수 있고, 실링 소자는 실링 링, 실런트 등일 수 있다.
배터리(100)에서, 배터리 셀(20)은 하나일 수 있고, 복수 개일 수도 있다. 배터리 셀(20)이 복수일 경우, 다수의 배터리 셀(20)은 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 직병렬 연결될 수 있으며, 직병렬 연결은 다수의 배터리 셀(20)들에서 직렬 연결과 병렬 연결이 동시에 존재함을 나타낸다. 다수의 배터리 셀(20)을 먼저 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 직병렬 연결하여 배터리 모듈을 구성하고, 복수의 배터리 모듈을 다시 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 직병렬 연결하여 하나의 완전체를 형성하여, 케이스(10) 내에 수용시킬 수 있다. 모든 배터리 셀(20) 사이가 직접 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 직병렬 연결된 다음, 모든 배터리 셀(20)로 구성된 완전체를 케이스(10) 내에 수용시킬 수도 있다.
일부 실시예에서, 배터리(100)는 버스 부재를 더 포함할 수 있고, 복수의 배터리 셀(20)은 버스 부재를 통해 전기적으로 연결되어 복수의 배터리 셀(20)의 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 직병렬 연결을 구현할 수 있다. 버스 부재는 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스 강, 알루미늄 합금 등과 같은 금속 도체일 수 있다.
도 3을 참조하면, 도 3은 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀(20)의 분해도이고, 배터리 셀(20)은 하우징(21), 전극 어셈블리(22), 엔드 커버(23) 및 전도성 부재(251)를 포함한다.
하우징(21)은 전극 어셈블리(22)를 수용하기 위한 부재이고, 하우징(21)은 일단에 개구가 형성된 중공 구조일 수 있다. 하우징(21)은 원기둥체, 직육면체 등과 같은 다양한 형상일 수 있다. 하우징(21)의 재질은 구리, 철, 알루미늄, 스테인, 알루미늄 합금 등과 같이 다양할 수 있다.
하우징(21) 내의 전극 어셈블리(22)는 하나일 수 있고, 복수 개일 수도 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 전극 어셈블리(22)는 복수 개이고, 복수 개의 전극 어셈블리(22)는 적층되어 배치된다.
전극 어셈블리(22)는 배터리 셀(20)에서 전기화학적 반응을 일으키는 부재이다. 전극 어셈블리(22)는 양극 극판, 음극 극판 및 분리막을 포함할 수 있다. 전극 어셈블리(22)는 양극 극판, 분리막 및 음극 극판이 권취되어 형성된 권취형 구조일 수 있고, 양극 극판, 분리막 및 음극 극판에 의해 적층되어 배치된 적층형 구조일 수도 있다.
양극 극판은 양극 집전체와 양극 집전체의 대향되는 양측에 도포된 양극 활물질층을 포함할 수 있다. 음극 극판은 음극 집전체와 음극 집전체의 대향되는 양측에 도포된 음극 활물질층을 포함할 수 있다. 전극 어셈블리(22)는 탭(252)을 갖고, 탭(252)은 양극 탭(252) 및 음극 탭(252)으로 나뉘며, 양극 탭(252)은 양극 극판 상에 양극 활물질층이 도포되지 않은 부분일 수 있고, 음극 탭(252)은 음극 극판 상에 음극 활물질층이 도포되지 않은 부분일 수 있다.
엔드 커버(23)는 하우징(21)의 개구를 덮어 배터리 셀(20)의 내부 환경과 외부 환경을 차단하는 부재이다. 엔드 커버(23)는 하우징(21)의 개구를 덮고, 엔드 커버(23)와 하우징(21)은 전극 어셈블리(22), 전해액 및 다른 부재를 수용하기 위한 공간을 공동으로 한정한다. 엔드 커버(23)의 형상은 하우징(21)의 형상과 맞물릴 수 있는데, 예를 들어 하우징(21)은 직육면체 구조이고, 엔드 커버(23)는 하우징(21)과 맞물리는 직사각형 판상 구조이며, 다른 예로 하우징(21)은 원기둥체 구조이고, 엔드 커버(23)는 하우징(21)과 맞물리는 원형 판상 구조이다. 엔드 커버(23)의 재질은 구리, 철, 알루미늄, 스테인, 알루미늄 합금 등과 같이 다양할 수 있고, 엔드 커버(23)의 재질은 하우징(21)의 재질과 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다.
전도성 부재(251)는 탭(252)과 용접되어 전기 전도 능력을 갖는 부재이고, 전도성 부재(251)와 탭(252)은 용접되어 탭 용접 구조(25)(도 3에 도시되지 않음)를 형성한다. 전도성 부재(251)는 엔드 커버(23) 상에 설치되는 전극 단자(231)일 수 있고, 전도성 부재(251)는 탭(252)과 전극 단자(231) 사이에 연결되는 집전 부재일 수도 있다. 전도성 부재(251)가 전극 단자(231)이면, 탭(252)은 전극 단자(231)에 직접 연결된다. 전도성 부재(251)가 집전 부재이면, 탭(252)은 집전 부재를 통해 전극 단자(231)에 간접 연결된다. 전도성 부재(251)는 구리, 철, 알루미늄, 스틸, 알루미늄 합금 등과 같은 금속 도체일 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 셀(20)은 압력 방출 기구(24)를 더 포함할 수 있고, 압력 방출 기구(24)는 배터리 셀(20) 내부의 압력을 방출하는 부재이다. 압력 방출 기구(24)는 엔드 커버(23) 상에 설치되고, 배터리 셀(20) 내부의 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때, 압력 방출 기구(24)를 통해 배터리 셀(20) 내부의 압력을 방출한다. 압력 방출 기구(24)는 폭발 방지 밸브, 폭발 방지판, 압력 방출 밸브 등과 같은 부재일 수 있다.
일부 실시예에서, 배터리 셀(20)은 절연 부재를 더 포함할 수 있고, 절연 부재는 엔드 커버(23)와 전극 어셈블리(22)를 이격시키는 부재이며, 절연 부재는 전극 어셈블리(22)를 향하는 엔드 커버(23)의 일측에 설치되고, 절연 부재를 통해 엔드 커버(23)와 전극 어셈블리(22)의 절연 분리를 구현한다. 절연 부재는 절연 재질이고, 절연 부재는 플라스틱, 고무 등과 같은 재질일 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 4는 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 탭 용접 구조(25)의 단면도이고, 본 출원의 실시예는 탭 용접 구조(25)를 제공하며, 탭 용접 구조(25)는 전도성 부재(251) 및 다층 시트가 제1 방향(Z)을 따라 적층되어 형성되는 탭(252)을 포함한다. 전도성 부재(251)는 탭(252)과 용접되어 융착 영역(253)을 형성한다.
여기서, 융착 영역(253)은 제1 융착부(2531) 및 제2 융착부(2532)를 포함한다. 제1 융착부(2531)는 제1 방향(Z)을 따라 탭(252)에서 전도성 부재(251) 내로 연장된다. 제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)와 경계를 이루고, 제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)의 측부에 위치하며, 제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)와 탭(252)을 연결하도록 구성된다.
탭(252)은 다층 구조이고, 탭(252)은 다층 시트가 제1 방향(Z)을 따라 적층되어 형성되며, 제1 방향(Z)은 시트의 두께 방향이다. 전극 어셈블리(22)(도 3에 도시됨)가 권취 구조인 것으로 예를 들면, 극판(양극 극판, 음극 극판)은 권취 전에 폭 방향의 일측에 간격을 두고 배치된 판상의 복수 개의 서브 탭이 형성되고, 극판이 권취된 후, 다수의 서브 탭은 함께 적층되어 탭(252)을 형성한다. 서브 탭은 탭(252)을 형성하는 시트일 수 있다. 탭(252)이 전도성 부재(251)와 용접되기 전에, 용접 방식을 통해 탭(252) 중의 다층 시트를 함께 용접할 수 있다.
전도성 부재(251)는 탭(252)과 용접되어 융착 영역(253)을 형성하는 부재이다. 배터리 셀(20)에서, 전도성 부재(251)는 전극 단자(231), 집전 부재 등일 수 있다.
융착 영역(253)은 전도성 부재(251)와 탭(252)이 용접되어 융착된 부분이다. 제1 융착부(2531)는 융착 영역(253)에서 탭(252)과 전도성 부재(251)를 연결하는 부분이고, 제2 융착부(2532)는 융착 영역(253)에서 제1 융착부(2531)와 탭(252)을 연결하는 부분이다. 제1 융착부(2531)와 제2 융착부(2532)는 서로 경계를 이루고, 양자의 연결 위치에 경계면이 형성되며, 제1 융착부(2531)와 제2 융착부(2532)는 2회의 용접에 의해 각각 형성된다. 제1 융착부(2531)와 제2 융착부(2532)는 다양한 경계 형태가 있다. 예를 들면, 제1 융착부(2531)와 제2 융착부(2532)의 색상이 달라 양자가 서로 경계를 이룰 수 있고; 제1 융착부(2531)와 제2 융착부(2532)의 표면 거칠기가 달라 양자가 서로 경계를 이룰 수도 있다.
제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)의 측부에 위치하며, 제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)와 탭(252)을 연결하는 작용을 하는데, 이는 제1 융착부(2531)와 탭(252)이 제2 융착부(2532)를 통해 융착되는 것에 해당되므로, 탭(252)이 제1 융착부(2531)와 직접 연결됨으로 인해 탭(252)의 용접 위치에 균열이 발생할 위험을 감소시키고, 탭(252)과 전도성 부재(251)가 용접된 후의 견고성을 향상시켜 배터리 셀(20)의 사용 수명을 향상시킨다. 이 밖에, 탭(252)과 전도성 부재(251)가 용접되어 형성된 융착 영역(253)은 제1 융착부(2531) 및 제2 융착부(2532)를 포함하므로, 전도성 부재(251)와 탭(252) 사이의 전류 흐름 면적을 증가시킨다.
일부 실시예에서, 도 4를 계속하여 참조하면, 제1 방향(Z)에서, 제2 융착부(2532)의 융착 깊이는 제1 융착부(2531)의 융착 깊이보다 작다.
제1 융착부(2531)의 융착 깊이는 제1 방향(Z)에서 제1 융착부(2531)의 사이즈이고, 제2 융착부(2532)의 융착 깊이는 제1 방향(Z)에서 제2 융착부(2532)의 사이즈이다. 제2 융착부(2532)의 융착 깊이는 제1 융착부(2531)의 융착 깊이보다 작아, 제1 융착부(2531)의 하단이 제2 융착부(2532)의 하단보다 더 깊은 위치에 위치하도록 한다.
제2 융착부(2532)의 융착 깊이는 제1 융착부(2531)의 융착 깊이보다 작기 때문에, 탭(252)과 전도성 부재(251)를 용접하여 제2 융착부(2532)를 형성할 때의 용접 온도는 탭(252)과 전도성 부재(251)를 용접하여 제1 융착부(2531)를 형성할 때의 용접 온도보다 낮고, 제2 융착부(2532)를 형성하는 과정에서 탭(252)이 받는 열 영향이 비교적 작아 탭(252)이 쉽게 열 팽창되지 않는다.
제1 방향(Z)에서 제1 융착부(2531)의 사이즈는 상대적으로 길고 융착 영역(253)의 깊이는 비교적 커서 탭(252)과 전도성 부재(251)가 용접된 후의 견고성을 보장한다. 제1 방향(Z)에서 제2 융착부(2532)의 사이즈는 상대적으로 짧고 제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)와 탭(252)을 연결하는 작용이 우수하여 탭(252) 용접 위치에 균열이 발생할 위험을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 도 4를 계속하여 참조하면, 제1 방향(Z)에서, 제2 융착부(2532)는 탭(252)이 전도성 부재(251)를 향하는 방향을 따라 탭(252)을 초과하지 않는다.
도 4에 도시된 바와 같이, 탭(252)이 전도성 부재(251)의 상측에 위치하는 것으로 예를 들면, 제2 융착부(2532)는 탭(252)이 전도성 부재(251)를 향하는 방향을 따라 탭(252)을 초과하지 않고, 즉 제2 융착부(2532)의 하단은 탭(252) 내에 위치하여 제1 방향(Z)에서 제2 융착부(2532)의 융착 깊이가 너무 크지 않도록 한다.
제2 융착부(2532)의 융착 깊이가 클수록 탭(252)과 전도성 부재(251)를 용접하여 제2 융착부(2532)를 형성하는 과정에서 탭(252)이 받는 열 영향이 더 크고 더 쉽게 팽창되어 균열된다.
본 실시예에서, 제2 융착부(2532)는 탭(252)이 전도성 부재(251)를 향하는 방향을 따라 탭(252)을 초과하지 않아, 제2 융착부(2532)가 전도성 부재(251) 내로 연장되지 않도록 하므로, 제2 융착부(2532)의 깊이가 너무 커서 제2 융착부(2532)와 탭(252) 사이에 균열이 발생할 위험을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 전도성 부재(251)와 탭(252)을 용접하여 제2 융착부(2532)를 형성하는 용접 온도는 전도성 부재(251)와 탭(252)을 용접하여 제1 융착부(2531)를 형성하는 용접 온도보다 낮다.
탭(252)과 전도성 부재(251)를 용접하는 과정에서, 제2 융착부(2532)를 형성하는 용접 출력이 제1 융착부(2531)의 용접 출력보다 작도록 함으로써, 제2 융착부(2532)를 형성하는 용접 온도가 제1 융착부(2531)를 형성하는 용접 온도보다 낮도록 할 수 있다. 탭(252)과 전도성 부재(251)가 레이저에 의해 용접되는 것으로 예를 들면, 탭(252)과 전도성 부재(251)가 1차 레이저 용접에 의해 제1 융착부(2531)를 형성하는 용접 출력은 제1 용접 출력이고, 탭(252)과 전도성 부재(251)가 2차 레이저 용접에 의해 제2 융착부(2532)를 형성하는 용접 출력은 제2 용접 출력이며, 제2 용접 출력은 제1 용접 출력보다 작다.
본 실시예에서, 제2 융착부(2532)를 형성하는 용접 온도는 제1 융착부(2531)를 형성하는 용접 온도보다 낮아, 제1 융착부(2531)의 깊이가 제2 융착부(2532)의 깊이보다 크도록 할 수 있고, 융착 영역(253)의 깊이는 비교적 커서 탭(252)과 전도성 부재(251)가 용접된 후의 견고성을 보장한다. 제2 융착부(2532)를 형성하는 용접 온도는 상대적으로 낮기 때문에, 제2 융착부(2532)를 형성하는 과정에서 탭(252)이 쉽게 팽창되어 변형되지 않아 제2 융착부(2532)와 탭(252)의 연결 위치에 균열이 발생할 위험을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 도 5를 참조하면, 도 5는 도 4에 도시된 탭 용접 구조(25)의 평면도이며, 제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)의 외주측에 설치되고, 제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)의 둘레 방향을 따라 연장되어 분포된다.
제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)의 외주측에 설치되고, 즉 제1 융착부(2531)는 제2 융착부(2532)의 내측에 위치한다. 제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)의 둘레 방향을 따라 연장되어 분포되고, 제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)의 둘레 방향을 따라 연장되어 머리와 꼬리가 연결된 완전 포위 구조일 수 있고, 제1 융착부(2531)의 둘레 방향을 따라 연장되어 머리에서 꼬리까지 거리가 있는 반포위 구조일 수도 있다.
본 실시예에서, 제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)의 외주측에 위치하고, 제1 융착부(2531)의 둘레 방향을 따라 연장되어 분포되므로, 탭(252)이 제1 융착부(2531)의 여러 방위에서 모두 쉽게 균열되지 않아 탭(252)과 전도성 부재(251)가 용접된 후의 견고성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 방향(Z)에서, 탭(252)과 전도성 부재(251)는 적층되어 설치되고, 제1 융착부(2531)는 탭(252)을 관통하여 전도성 부재(251) 내로 부분적으로 연장된다.
탭(252)이 전도성 부재(251)의 상측에 위치하는 것으로 예를 들면, 제1 융착부(2531)는 위에서 아래로 탭(252)을 관통하고, 제1 융착부(2531)의 바닥부는 전도성 부재(251) 내로 연장되어, 제1 융착부(2531)와 전도성 부재(251)가 연결되도록 한다.
본 실시예에서, 제1 방향(Z)에서 탭(252)과 전도성 부재(251)는 적층되어 설치되고, 제1 융착부(2531)는 탭(252)을 관통하여 전도성 부재(251) 내로 부분적으로 연장되어, 탭(252)과 전도성 부재(251)가 용접된 후 우수한 견고성을 갖도록 한다. 탭(252)과 전도성 부재(251)는 제1 융착부(2531)와 제2 융착부(2532)를 형성하도록 완전 용입 용접 방식을 사용하여 용접될 수 있으므로, 용접 난이도를 감소시킨다.
일부 실시예에서, 도 6 및 도 7을 참조하면, 도 6은 본 출원의 다른 일부 실시예에 의해 제공되는 탭(252)의 용접 구조의 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 탭 용접 구조(25)의 평면도이며, 제2 방향(X)에서, 제1 융착부(2531)의 적어도 일측에 제2 융착부(2532)가 설치된다. 여기서, 제2 방향(X)은 제1 방향(Z)에 수직된다.
제2 방향(X)은 제1 방향(Z)에 수직되고, 제1 방향(Z)은 제1 융착부(2531)의 융착 깊이의 방향과 일치하고, 제2 방향(X)은 제1 융착부(2531)의 폭 방향과 일치할 수 있다. 제1 융착부(2531)의 적어도 일측에 제2 융착부(2532)가 설치되는 것은, 제1 융착부(2531)에서 탭(252)과 가까운 일측에만 제2 융착부(2532)가 설치되는 것일 수 있고, 제1 융착부(2531)에서 탭(252)과 가까운 일측 및 탭(252)과 멀리 떨어진 일측에 모두 제2 융착부(2532)가 설치되는 것일 수도 있다. 예시적으로, 도 6 및 도 7에서, 제2 방향에서, 제1 융착부(2531)에서 탭(252)과 가까운 일측에 제2 융착부(2532)가 설치되고, 제1 융착부(2531)에서 탭(252)과 멀리 떨어진 일측에 제2 융착부(2532)가 설치되지 않는다.
본 실시예에서, 제2 방향(X)에서 제1 융착부(2531)의 적어도 일측에 제2 융착부(2532)가 설치되고, 제2 융착부(2532)는 제2 방향(X)에서 제1 융착부(2531)의 일측 또는 양측에서 제1 융착부(2531)와 탭(252)을 연결하는 작용을 하여, 용접 공정을 단순화하고, 용접 효율을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 전도성 부재(251)는 본체부(2511) 및 볼록부(2512)를 포함한다. 본체부(2511)는 당접면(2511a)을 갖는다. 볼록부(2512)는 당접면(2511a)으로부터 돌출된다. 탭(252)은 제1 방향(Z)을 따라 당접면(2511a)에 당접되고, 제2 방향(X)에서 탭(252)과 볼록부(2512) 사이에 용접 솔기(2513)가 형성되며, 융착 영역(253)은 용접 솔기(2513)에 형성되고, 제2 방향(X)은 제1 방향(Z)에 수직된다.
당접면(2511a)은 본체부(2511)에서 탭(252)이 당접되는 면이고, 예시적으로, 당접면(2511a)은 평면이다. 제2 방향(X)은 제1 방향(Z)에 수직되고, 제2 방향(X)은 제1 융착부(2531)의 폭 방향과 일치할 수 있다.
예시적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 융착부(2532)는 제2 방향(X)에서 탭(252)과 가까운 제1 융착부(2531)의 일측에 위치한다. 제1 방향(Z)에서, 제2 융착부(2532)의 융착 깊이는 제1 융착부(2531)의 융착 깊이보다 작고, 제2 융착부(2532)의 하단은 탭(252) 내에 위치하며, 제1 융착부(2531)의 하단은 전도성 부재(251) 내로 연장된다.
본 실시예에서, 탭(252)은 본체부(2511)의 당접면(2511a)에 당접되고, 탭(252)과 볼록부(2512) 사이에 용접 솔기(2513)가 형성되며, 융착 영역(253)은 용접 솔기(2513)에 형성되어, 탭(252)과 전도성 부재(251)의 심 용접을 구현한다. 융착 영역(253)이 용접된 탭(252)과 볼록부(2512) 사이의 용접 솔기(2513)에 형성되어 용접 시 탭(252)이 받는 열 영향이 작으므로, 제2 융착부(2532)와 탭(252)의 연결 위치에 균열이 발생할 위험을 감소시킨다.
본 출원의 실시예는 상기 어느 하나의 실시예에 의해 제공되는 탭 용접 구조(25)를 포함하는 배터리 셀(20)을 제공한다.
일부 실시예에서, 도 8 및 도 9를 참조하면, 도 8은 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀(20)의 탭(252)과 전극 단자(231)의 용접 구조도이고, 도 9는 본 출원의 다른 일부 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀(20)의 탭(252)과 전극 단자(231)의 용접 구조도이며, 배터리 셀(20)은 전극 단자(231)를 포함하고, 전극 단자(231)는 탭(252)에 전기적으로 연결되며, 전극 단자(231)는 전도성 부재(251)이다.
여기서, 도 8에서, 탭(252)과 전극 단자(231)는 완전 용입 용접 방식에 의해 융착 영역(253)을 형성한다. 도 9에서, 탭(252)과 전극 단자(231)는 심 용접 방식에 의해 융착 영역(253)을 형성한다.
도 8 및 도 9와 같이, 배터리 셀(20)에 복수 개의 전극 어셈블리(22)(도 3에 도시됨)가 포함되는 실시예에서, 일부 전극 어셈블리(22)의 탭(252)(예를 들어, 양극 탭(252))은 전극 단자(231)와 용접되고, 다른 일부 전극 어셈블리(22)의 탭(252)(예를 들어, 음극 탭(252))은 전극 단자(231)와 용접된다.
다른 일부 실시예에서, 배터리 셀(20)은 전극 단자(231) 및 집전 부재를 포함하고, 집전 부재는 전극 단자(231)와 탭(252)을 연결하여, 전극 단자(231)와 탭(252)의 전기적 연결을 구현하며, 집전 부재는 전도성 부재(251)이다.
본 출원의 실시예는 케이스(10) 및 상기 어느 하나의 실시예에 의해 제공되는 배터리 셀(20)을 포함하는 배터리(100)를 제공한다. 케이스(10)는 배터리 셀(20)을 수용한다.
본 출원의 실시예는 상기 어느 하나의 실시예에 의해 제공되는 배터리(100)를 포함하는 전기 설비를 제공한다.
전기 설비는 배터리(100)를 응용하는 상기 어느 하나의 설비일 수 있다.
본 출원의 실시예는 탭(252) 용접 방법을 제공하고, 도 10을 참조하면, 도 10은 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 탭(252) 용접 방법의 흐름도이며, 상기 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.
S100: 다층 시트가 제1 방향(Z)을 따라 적층되어 형성되는 탭(252)을 갖는 전극 어셈블리(22)를 제공하고;
S200: 전도성 부재(251)를 제공하며;
S300: 탭(252)과 전도성 부재(251)를 용접하여 융착 영역(253)을 형성한다.
여기서, 융착 영역(253)은 제1 융착부(2531) 및 제2 융착부(2532)를 포함한다. 제1 융착부(2531)는 제1 방향(Z)을 따라 탭(252)에서 전도성 부재(251) 내로 연장된다. 제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)와 경계를 이루고, 제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)의 측부에 위치하며, 제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)와 탭(252)을 연결하도록 구성된다.
상기 방법을 통해 탭(252)과 전도성 부재(251)를 용접하고, 이는 제1 융착부(2531)와 탭(252)이 제2 융착부(2532)를 통해 융착되는 것에 해당되므로, 탭(252)이 제1 융착부(2531)와 직접 연결됨으로 인해 탭(252)의 용접 위치에 균열이 발생할 위험을 감소시키고, 탭(252)과 전도성 부재(251)가 용접된 후의 견고성을 향상시켜 배터리 셀(20)의 사용 수명을 향상시킨다. 이 밖에, 탭(252)과 전도성 부재(251)가 용접되어 형성된 융착 영역(253)은 제1 융착부(2531) 및 제2 융착부(2532)를 포함하므로, 전도성 부재(251)와 탭(252) 사이의 전류 흐름 면적을 증가시킨다.
상기 방법에서, 단계 S100 및 단계 S200의 선후 순서를 한정하지 않는다. 먼저 단계 S100을 수행한 다음 단계 S200을 수행할 수 있고, 먼저 단계 S200을 수행한 다음 단계 S100을 수행할 수도 있다.
일부 실시예에서, 도 11을 참조하면, 도 11은 본 출원의 다른 일부 실시예에 의해 제공되는 탭(252) 용접 방법의 흐름도이고, 단계 S300은 다음과 같은 단계를 포함한다.
S310: 탭(252)과 전도성 부재(251)를 1차 용접하여 제1 융착부(2531)를 형성하고;
S320: 탭(252)과 전도성 부재(251)를 2차 용접하여 제2 융착부(2532)를 형성한다.
여기서, 2차 용접의 용접 온도는 1차 용접의 용접 온도보다 낮다.
본 출원의 실시예에서, 단계 S310 및 단계 S320의 선후 순서를 한정하지 않는다. 먼저 단계 S310을 수행한 다음 단계 S320을 수행할 수 있고, 예를 들어, 먼저 탭(252)과 전도성 부재(251)를 1차 용접하여 제1 융착부(2531)를 형성한 다음, 제1 융착부(2531)의 가장자리를 2차 용접하여 제1 융착부(2531)와 탭(252)을 연결하는 제2 융착부(2532)를 형성하며; 먼저 단계 S320을 수행한 다음 단계 S310을 수행할 수도 있고, 예를 들어, 먼저 탭(252)과 전도성 부재(251)를 2차 용접하여 제2 융착부(2532)를 형성한 다음, 제2 융착부(2532)의 가장 자리를 1차 용접하여 제2 융착부(2532)와 전도성 부재(251)를 연결하는 제1 융착부(2531)를 형성한다.
2차 용접의 용접 출력이 1차 용접의 용접 온도보다 낮도록 함으로써, 2차 용접의 용접 온도가 1차 용접의 용접 온도보다 낮도록 할 수 있다. 탭(252)과 전도성 부재(251)가 레이저에 의해 용접되는 것으로 예를 들면, 레이저에 의해 2차 용접하여 제2 융착부(2532)를 형성하는 용접 출력은 레이저에 의해 1차 용접하여 제1 융착부(2531)를 형성하는 용접 출력보다 작다.
본 실시예에서, 탭(252)과 전도성 부재(251)를 1차 용접하는 용접 온도가 상대적으로 커서 제1 융착부(2531)의 깊이가 상대적으로 깊도록 하므로, 탭(252)과 전도성 부재(251)가 용접된 후의 견고성을 보장한다. 탭(252)과 전도성 부재(251)를 2차 용접하는 용접 온도가 상대적으로 낮아 제2 융착부(2532)를 형성하는 과정에서 탭(252)이 쉽게 팽창되어 변형되지 않으므로, 제2 융착부(2532)와 탭(252)의 연결 위치에 균열이 발생할 위험을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 전도성 부재(251)와 탭(252)을 2차 용접하는 단계는, 둘레 방향을 따라 탭(252)과 전도성 부재(251)를 내부에서 외부로 여러 번 라운드 용접하여 제2 융착부(2532)를 형성하는 단계를 포함한다.
도 12를 참조하면, 도 12는 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 전도성 부재(251)와 탭(252)의 용접 궤적도이고, 전도성 부재(251)와 탭(252)을 2차 용접할 때, 2차 용접 궤적(A)을 따라 내부에서 외부로 용접할 수 있고; 전도성 부재(251)와 탭(252)을 1차 용접할 때, 1차 용접 궤적(B)을 따라 나선형으로 용접할 수 있다.
둘레 방향을 따라 탭(252)과 전도성 부재(251)를 여러 번 라운드 용접하여, 제1 융착부(2531)의 둘레 방향을 따라 연장되어 분포되는 제2 융착부(2532)를 형성할 수 있으므로, 탭(252)이 제1 융착부(2531)의 여러 방위에서 모두 쉽게 균열되지 않아 탭(252)과 전도성 부재(251)가 용접된 후의 견고성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 각 라운드의 용접 온도는 내부에서 외부로 점진적으로 감소된다.
둘레 방향을 따라 탭(252)과 전도성 부재(251)를 내부에서 외부로 여러 번 라운드 용접하여 제2 융착부(2532)를 형성하는 과정에서, 각 라운드의 용접 온도가 내부에서 외부로 점차 감소되어 제2 융착부의 융착 깊이가 내부에서 외부로 단계적으로 감소되어 내부에서 외부로 탭(252)에 대한 각 라운드의 용접의 열 영향이 점차 감소되므로, 제2 융착부(2532)와 탭(252)의 연결 위치에 균열이 발생할 위험을 더욱 감소시킨다.
본 출원의 실시예는 탭(252) 용접 기기(2000)를 더 제공하고, 도 13을 참조하면, 도 13은 본 출원의 일부 실시예에 의해 제공되는 탭(252) 용접 기기(2000)의 예시적 블록도이며, 용접 기기(2000)는 제1 제공 장치(2100), 제2 제공 장치(2200) 및 용접 장치(2300)를 포함한다.
제1 제공 장치(2100)는 다층 시트가 제1 방향(Z)을 따라 적층되어 형성되는 탭(252)을 갖는 전극 어셈블리(22)를 제공한다. 제2 제공 장치(2200)는 전도성 부재(251)를 제공한다. 용접 장치(2300)는 탭(252)과 전도성 부재(251)를 용접하여 탭(252)과 전도성 부재(251)가 융착 영역(253)을 형성하도록 한다.
여기서, 융착 영역(253)은 제1 융착부(2531) 및 제2 융착부(2532)를 포함한다. 제1 융착부(2531)는 제1 방향(Z)을 따라 탭(252)에서 전도성 부재(251) 내로 연장된다. 제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)와 경계를 이루고, 제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)의 측부에 위치하며, 제2 융착부(2532)는 제1 융착부(2531)와 탭(252)을 연결하도록 구성된다.
설명해야 할 것은, 충돌되지 않는 한, 본 출원의 실시예 및 실시예의 기술특징들은 서로 조합될 수 있다.
이상의 실시예는 본 출원의 기술적 해결수단을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 출원을 한정하기 위한 것이 아니며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 있어서, 본 출원은 다양한 변경 또는 변화를 가질 수 있다. 본 출원의 사상 및 원칙 내에서 진행한 임의의 수정, 동등한 대체, 개선 등은 모두 본 출원의 청구 범위 내에 포함되어야 한다.
10: 케이스; 11: 제1 부분; 12: 제2 부분; 20: 배터리 셀; 21: 하우징; 22: 전극 어셈블리; 23: 엔드 커버; 231: 전극 단자; 24: 압력 방출 기구; 25: 탭 용접 구조; 251: 전도성 부재; 2511: 본체부; 2511a: 당접면; 2512: 볼록부; 2513: 용접 솔기; 252: 탭; 253: 융착 영역; 2531: 제1 융착부; 2532: 제2 융착부; 100: 배터리; 200: 컨트롤러; 300: 모터; 1000: 차량; 2000: 용접 기기; 2100: 제1 제공 장치; 2200: 제2 제공 장치; 2300: 용접 장치; A: 2차 용접 궤적; B: 1차 용접 궤적; Z: 제1 방향; X: 제2 방향.

Claims (18)

  1. 탭 용접 구조로서,
    다층 시트가 제1 방향을 따라 적층되어 형성되는 탭; 및
    상기 탭과 용접되어 융착 영역을 형성하는 전도성 부재를 포함하되;
    상기 융착 영역은,
    상기 제1 방향을 따라 상기 탭에서 상기 전도성 부재 내로 연장되는 제1 융착부; 및
    상기 제1 융착부와 경계를 이루고, 제2 융착부는 상기 제1 융착부의 측부에 위치하며, 상기 제2 융착부는 상기 제1 융착부와 상기 탭을 연결하도록 구성되는 제2 융착부를 포함하는 탭 용접 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향에서, 상기 제2 융착부의 융착 깊이는 상기 제1 융착부의 융착 깊이보다 작은 탭 용접 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 방향에서, 상기 제2 융착부는 상기 탭이 상기 전도성 부재를 향하는 방향을 따라 상기 탭을 초과하지 않는 탭 용접 구조.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전도성 부재와 상기 탭을 용접하여 제2 융착부를 형성하는 용접 온도는 상기 전도성 부재와 상기 탭을 용접하여 제1 융착부를 형성하는 용접 온도보다 낮은 탭 용접 구조.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 융착부는 상기 제1 융착부의 외주측에 설치되고, 상기 제2 융착부는 상기 제1 융착부의 둘레 방향을 따라 연장되어 분포되는 탭 용접 구조.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 방향에서, 상기 탭과 상기 전도성 부재는 적층되어 설치되고, 상기 제1 융착부는 상기 탭을 관통하여 상기 전도성 부재 내로 부분적으로 연장되는 탭 용접 구조.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 방향에서, 상기 제1 융착부의 적어도 일측에 상기 제2 융착부가 설치되되;
    상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직되는 탭 용접 구조.
  8. 제1항 내지 제4항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 부재는,
    당접면을 갖는 본체부; 및
    상기 당접면으로부터 돌출된 볼록부를 포함하고;
    상기 탭은 상기 제1 방향을 따라 상기 당접면에 당접되며, 제2 방향에서 상기 탭과 상기 볼록부 사이에 용접 솔기가 형성되고, 상기 융착 영역은 상기 용접 솔기에 형성되며, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 수직되는 탭 용접 구조.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 탭 용접 구조를 포함하는 배터리 셀.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 셀은 전극 단자를 포함하고, 상기 전극 단자는 상기 탭에 전기적으로 연결되며, 상기 전극 단자는 상기 전도성 부재인 배터리 셀.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 배터리 셀은,
    전극 단자; 및
    상기 전극 단자와 상기 탭을 연결하여, 상기 전극 단자와 상기 탭의 전기적 연결을 구현하기 위한 집전 부재를 포함하고, 상기 집전 부재는 상기 전도성 부재인 배터리 셀.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 셀; 및
    상기 배터리 셀을 수용하는 케이스를 포함하는 배터리.
  13. 제12항에 따른 배터리를 포함하는 전기 설비.
  14. 탭 용접 방법으로서,
    다층 시트가 제1 방향을 따라 적층되어 형성되는 탭을 갖는 전극 어셈블리를 제공하는 단계;
    전도성 부재를 제공하는 단계; 및
    상기 탭과 상기 전도성 부재를 용접하여 융착 영역을 형성하는 단계를 포함하되;
    상기 융착 영역은,
    상기 제1 방향을 따라 상기 탭에서 상기 전도성 부재 내로 연장되는 제1 융착부; 및
    상기 제1 융착부와 경계를 이루고, 제2 융착부는 상기 제1 융착부의 측부에 위치하며, 상기 제2 융착부는 상기 제1 융착부와 상기 탭을 연결하도록 구성되는 제2 융착부를 포함하는 탭 용접 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 탭과 상기 전도성 부재를 용접하여 융착 영역을 형성하는 상기 단계는,
    상기 탭과 상기 전도성 부재를 1차 용접하여 상기 제1 융착부를 형성하는 단계; 및
    상기 탭과 상기 전도성 부재를 2차 용접하여 상기 제2 융착부를 형성하는 단계를 포함하되;
    상기 2차 용접의 용접 온도는 상기 1차 용접의 용접 온도보다 낮은 탭 용접 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 탭과 상기 전도성 부재를 2차 용접하는 상기 단계는,
    둘레 방향을 따라 상기 탭과 상기 전도성 부재를 내부에서 외부로 여러 번 라운드 용접하여 상기 제2 융착부를 형성하는 단계를 포함하는 탭 용접 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    각 라운드의 용접 온도는 내부에서 외부로 점진적으로 감소되는 탭 용접 방법.
  18. 탭 용접 기기로서,
    다층 시트가 제1 방향을 따라 적층되어 형성되는 탭을 갖는 전극 어셈블리를 제공하는 제1 제공 장치;
    전도성 부재를 제공하는 제2 제공 장치; 및
    상기 탭과 상기 전도성 부재를 용접하여 상기 탭과 상기 전도성 부재가 융착 영역을 형성하도록 하는 용접 장치를 포함하되;
    상기 융착 영역은,
    상기 제1 방향을 따라 상기 탭에서 상기 전도성 부재 내로 연장되는 제1 융착부; 및
    상기 제1 융착부와 경계를 이루고, 제2 융착부는 상기 제1 융착부의 측부에 위치하며, 상기 제2 융착부는 상기 제1 융착부와 상기 탭을 연결하도록 구성되는 제2 융착부를 포함하는 탭 용접 기기.
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