KR20240019840A - 배터리 셀, 배터리, 전기 장치 및 배터리 셀의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예는 배터리 셀, 배터리, 전기 장치 및 배터리 셀의 제조 방법을 제공한다. 배터리 셀은 케이스, 전극 어셈블리, 엔드 커버, 제1 극 칼럼 및 제2 극 칼럼을 포함하고, 케이스는 제1 방향에 수직이고 이격 설치되는 두 개의 측벽 및 제2 방향에 수직이고 두 개의 측벽에 연결되는 바닥벽을 포함하며, 케이스는 제3 방향에서 대향하여 설치되는 제1 사이드 개구와 제2 사이드 개구 및 바닥벽과 대향하여 설치되는 탑 개구를 포함하고, 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향은 서로 수직이며, 전극 어셈블리는 수용 캐비티 내에 설치되고 몸체부 및 몸체부로부터 연장되고 극성이 반대되는 제1 탭 및 제2 탭을 포함하며; 엔드 커버는 케이스에 연결되어 제1 사이드 개구와 제2 사이드 개구 및 탑 개구를 커버하여 케이스가 밀폐되도록 한다. 제1 극 칼럼 및 제2 극 칼럼은 엔드 커버에 설치되고, 제1 극 칼럼은 제1 탭에 전기적으로 연결되며, 제2 극 칼럼은 제2 탭에 전기적으로 연결된다. 본 발명의 배터리 셀의 조립 난이도는 낮다.
Description
본 발명은 배터리 기술 분야에 관한 것으로, 특히는 배터리 셀, 배터리, 전기 장치 및 배터리 셀의 제조 방법에 관한 것이다.
리튬 이온 등의 배터리는 에너지 밀도가 높고 출력 밀도가 높으며 순환 사용 횟수가 많고 저장 시간이 길다는 등의 장점을 구비하여 여러 기기에서 광범위하게 응용된다.
배터리 기술의 발전에서, 배터리의 성능을 향상시키는 것 외에도 조립 문제는 소홀히 할 수 없는 문제이기도 하다.
상기와 같은 문제점을 감안하여, 본 발명에서는 배터리 셀의 조립 난이도를 낮추기 위한 배터리 셀, 배터리, 전기 장치 및 배터리 셀의 제조 방법을 제공한다.
제1 양태에 따르면, 본 발명은 배터리 셀을 제공하는 바, 배터리 셀은 케이스, 전극 어셈블리, 엔드 커버, 제1 극 칼럼 및 제2 극 칼럼을 포함하고, 케이스는 제1 방향에 수직이고 이격 설치되는 두 개의 측벽 및 제2 방향에 수직이고 두 개의 측벽을 연결하는 바닥벽을 포함하며, 두 개의 측벽과 바닥벽이 에워싸 수용 캐비티를 형성하고, 케이스는 제3 방향에서 대향하여 설치되는 제1 사이드 개구와 제2 사이드 개구 및 바닥벽과 대향하여 설치되는 탑 개구를 포함하며, 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향은 서로 수직이고, 전극 어셈블리는 수용 캐비티 내에 설치되고 몸체부 및 몸체부로부터 연장되고 극성이 반대되는 제1 탭 및 제2 탭을 포함하며; 엔드 커버는 케이스에 연결되어 제1 사이드 개구와 제2 사이드 개구 및 탑 개구를 커버하여 케이스가 밀폐되도록 한다. 제1 극 칼럼 및 제2 극 칼럼은 엔드 커버에 설치되고, 제1 극 칼럼은 제1 탭에 전기적으로 연결되며, 제2 극 칼럼은 제2 탭에 전기적으로 연결된다.
본 발명의 실시예의 기술적 해결수단에 있어서, 케이스는 바닥벽 및 대향하여 설치되는 두 개의 측벽, 즉 세 개의 벽면을 포함하고, 조립 시 케이스의 두 개의 측벽을 바닥벽에 대응되게 밖으로 경사지게 하여 확장된 입구를 형성할 수 있는 바, 그러면 전극 어셈블리가 케이스에 진입할 경우 이동 방향은 개구면과 엄격한 수직을 유지할 필요가 없으며, 나아가 조립 난이도가 감소한다. 또한 케이스는 세 개의 개구를 포함하는 바, 그러면 전극 어셈블리가 케이스에 진입할 경우 세 개의 방향에서 진입할 수 있으므로, 조립의 유연성이 높고, 나아가 조립 난이도가 감소한다.
일부 실시예에서, 케이스는 측벽과 바닥벽의 연결 부위에서 벤딩되어 일체로 성형된다. 케이스는 바닥벽 및 대향하여 설치되는 두 개의 측벽을 포함하고, 간단한 벤딩 공정으로 형성될 수 있으며, 케이스 가공 과정에서 사용되는 인장, 알루미늄 압출 등 공정을 생략하여 제조 비용을 절감하였다.
일부 실시예에서, 제1 탭 및 제2 탭은 각각 몸체부의 제3 방향의 양단으로부터 연장되고, 엔드 커버는 제1 극 칼럼이 설치되는 제1 엔드 커버 및 제2 극 칼럼이 설치되는 제2 엔드 커버를 포함하며, 제1 엔드 커버와 제2 엔드 커버는 분리되어 설치된다. 제1 탭 및 제2 탭은 각각 몸체부의 양단으로부터 연장되고, 제1 엔드 커버와 제2 엔드 커버를 분리 설치하여, 엔드 커버 상의 극 칼럼과 탭을 용접한 후, 다시 회동시켜 케이스와의 조립을 구현하는 것을 간편화할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 엔드 커버는 제1 사이드 개구 및 탑 개구의 적어도 일부를 커버하고, 제2 엔드 커버는 제2 사이드 개구 및 탑 개구의 적어도 일부를 커버하며, 제1 엔드 커버는 제2 엔드 커버에 연결된다. 제1 엔드 커버는 제1 사이드 개구 및 탑 개구의 적어도 일부를 커버하고, 제2 엔드 커버는 제2 사이드 개구 및 탑 개구의 적어도 일부를 커버하며, 이로써 엔드 커버가 두 부분으로 구성되도록 하여 케이스의 모든 개구에 대한 커버를 구현할 수 있으며, 나아가 조립 시의 용접 단계를 간략화한다.
일부 실시예에서, 제1 엔드 커버 및 제2 엔드 커버는 대칭되게 설치된다. 제1 엔드 커버 및 제2 엔드 커버는 대칭되게 설치되는 바, 다시 말해 제1 엔드 커버의 제2 분리체와 제2 엔드 커버의 제4 분리체의 길이가 동일하다. 이로써 제1 엔드 커버와 제2 엔드 커버의 구조 크기가 동일하며, 제조 시 획일화 제조할 수 있어, 나아가 제조 비용을 절감한다.
일부 실시예에서, 제1 엔드 커버는 제1 사이드 개구를 커버하는 제1 분리체 및 탑 개구의 적어도 일부를 커버하는 제2 분리체를 포함하고, 제2 엔드 커버는 제2 사이드 개구를 커버하는 제3 분리체 및 탑 개구의 적어도 일부를 커버하는 제4 분리체를 포함하며, 제1 분리체에는 제1 극 칼럼이 설치되고, 제3 분리체에는 제2 극 칼럼이 설치되며, 제2 분리체는 제4 분리체에 연결된다. 제1 엔드 커버 상의 제1 극 칼럼을 제1 탭에 연결하고 제2 엔드 커버 상의 제2 극 칼럼을 제2 탭에 연결한 후, 제2 분리체를 제4 분리체에 연결하여 엔드 커버와 전극 어셈블리 사이의 조립을 수행할 수 있으므로 조립 과정이 간단하다.
일부 실시예에서, 제2 분리체의 연결단과 제4 분리체의 연결단은 요철 결합된다. 제2 분리체의 연결단과 제4 분리체의 연결단은 요철 결합되어, 제2 분리체 및 제4 분리체의 정밀한 포지셔닝과 결합을 구현하여, 나아가 전해액의 누출을 방지한다.
일부 실시예에서, 제1 분리체와 제2 분리체의 연결 부위는 라운드각이거나; 및/또는, 제3 분리체와 제4 분리체의 연결 부위는 라운드각이다. 라운드각의 설치는 제1 엔드 커버와 전극 어셈블리를 연결 조립할 경우, 전극 어셈블리 및 조립 인원에 대해 손상을 일으키는 것을 방지하기 위한 것이다.
일부 실시예에서, 제1 분리체 및/또는 제3 분리체와 바닥벽의 연결 부위는 직각이다. 제1 분리체 및/또는 제3 분리체와 바닥벽의 연결 부위를 직각으로 설치하여, 기존의 인장 공정으로 형성된 케이스의 교각 위치에 형성된 라운드각을 방지하여, 라운드각과 전극 어셈블리에 간섭이 발생하는 상황을 감소하여, 케이스의 공간 이용률을 향상할 수 있으며, 배터리 셀의 에너지 밀도를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제1 탭 및 제2 탭은 모두 몸체부로부터 탑 개구의 일측으로 연장되고, 엔드 커버는 홈형 구조이며 두 개의 사이드 개구를 커버하는 두 개의 사이드 커버 및 탑 개구를 커버하는 탑 커버를 포함하고, 제1 극 칼럼 및 제2 극 칼럼은 모두 탑 커버에 설치된다. 제1 탭 및 제2 탭은 몸체부의 일측으로부터 연장되고, 이로써 홈형 구조의 엔드 커버는 직접 전극 어셈블리와 조립되어, 엔드 커버를 두 개의 분리체 구조로 설치할 필요가 없으므로, 엔드 커버의 두 개의 분리체 구조의 연결 단계를 감소하여, 조립 과정을 간략화한다.
일부 실시예에서, 케이스의 측벽과 바닥벽의 연결 부위는 라운드각이다. 케이스의 벤딩 부위를 라운드각으로 설치하여, 가공이 간편하며 전극 어셈블리에 손상을 초래하는 것을 방지한다.
제2 양태에 따르면, 본 발명은 배터리를 제공하는 바, 상기 배터리는 상기 배터리 셀을 포함한다.
제3 양태에 따르면, 본 발명은 전기 장치를 제공하는 바, 상기 전기 장치는 상기 배터리를 포함하고, 배터리는 전기 에너지를 제공하기 위한 것이다.
제4 양태에 따르면, 본 발명은 배터리 셀의 제조 방법을 제공하는 바, 상기 방법은,
케이스를 제공하되, 상기 케이스는 제1 방향에 수직이고 이격 설치되는 두 개의 측벽 및 제2 방향에 수직이고 두 개의 측벽에 연결되는 바닥벽을 포함하며, 제1 방향과 제2 방향은 서로 수직이고, 두 개의 측벽과 바닥벽이 에워싸 수용 캐비티를 형성하고, 케이스는 제3 방향에서 대향하여 설치되는 제1 사이드 개구와 제2 사이드 개구 및 바닥벽과 대향하여 설치되는 탑 개구를 포함하며, 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향이 서로 수직인 단계;
전극 어셈블리, 엔드 커버 및 제1 극 칼럼과 제2 극 칼럼을 제공하되, 전극 어셈블리 몸체부 및 몸체부로부터 연장되고 극성이 반대되는 제1 탭 및 제2 탭을 포함하며, 제1 극 칼럼 및 제2 극 칼럼은 엔드 커버에 설치되는 단계; 및
제1 극 칼럼을 제1 탭에 전기적으로 연결하고 제2 극 칼럼을 제2 탭에 전기적으로 연결하며, 전극 어셈블리를 케이스의 수용 캐비티 내에 안착하고, 엔드 커버를 케이스에 연결하여 엔드 커버가 케이스를 밀폐하도록 하는 단계를 포함한다.
상기 설명은 단지 본 발명의 기술적 해결수단에 대한 개요로서, 본 발명의 기술수단을 더 분명하게 이해하게 하기 위해, 명세서의 내용에 의거하여 실시할 수 있으며, 본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 장점을 더 뚜렷하게 하기 위해, 이하 본 발명의 구체적인 실시형태를 이용한다.
본 발명의 실시예의 기술적 해결수단을 보다 명확하게 설명하기 위하여, 아래 본 발명의 실시예에서 사용되는 도면들을 간략히 소개하되, 아래에서 설명할 도면들은 단지 본 발명의 일부 실시예에 불과하고, 본 기술분야의 기술자라면 창의적인 노력없이 이러한 도면으로부터 다른 도면을 얻을 수 있음이 명백하다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따른 차량의 구조 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예에 따른 배터리의 분해 구조 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 입체 구조 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따른 케이스의 정면 구조 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예에 따른 케이스의 측면 구조 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예에 따른 제1 엔드 커버의 측면 구조 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예에 따른 제2 엔드 커버의 측면 구조 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 정면 구조 모식도이다.
도 9는 도 8 중 A-A방향을 따른 단면 구조 모식도이다.
도 10은 본 발명의 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 평면 구조 모식도이다.
도 11은 도 10 중 B-B방향을 따른 단면 구조 모식도이다.
도 12는 도 11 중 M부분의 부분 확대 구조 모식도이다.
도 13은 도 11 중 N부분의 부분 확대 구조 모식도이다.
도 14는 본 발명의 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 측면 구조 모식도이다.
도 15는 도 14 중 P부분의 부분 확대 구조 모식도이다.
도 16은 본 발명의 다른 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 입체 구조 모식도이다.
도 17은 도 16에 도시된 배터리 셀의 단면 구조 모식도이다.
도 18은 본 발명의 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 제조 방법의 단계도이다.
첨부된 도면에서, 도면은 실제 축적에 따라 그려진 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따른 차량의 구조 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예에 따른 배터리의 분해 구조 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 입체 구조 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따른 케이스의 정면 구조 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예에 따른 케이스의 측면 구조 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예에 따른 제1 엔드 커버의 측면 구조 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예에 따른 제2 엔드 커버의 측면 구조 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 정면 구조 모식도이다.
도 9는 도 8 중 A-A방향을 따른 단면 구조 모식도이다.
도 10은 본 발명의 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 평면 구조 모식도이다.
도 11은 도 10 중 B-B방향을 따른 단면 구조 모식도이다.
도 12는 도 11 중 M부분의 부분 확대 구조 모식도이다.
도 13은 도 11 중 N부분의 부분 확대 구조 모식도이다.
도 14는 본 발명의 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 측면 구조 모식도이다.
도 15는 도 14 중 P부분의 부분 확대 구조 모식도이다.
도 16은 본 발명의 다른 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 입체 구조 모식도이다.
도 17은 도 16에 도시된 배터리 셀의 단면 구조 모식도이다.
도 18은 본 발명의 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 제조 방법의 단계도이다.
첨부된 도면에서, 도면은 실제 축적에 따라 그려진 것은 아니다.
달리 정의되지 않는 한, 본문에 사용되는 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명의 기술분야의 통상의 기술자가 통상적으로 이해하는 의미와 동일하다. 본문에 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예의 목적을 설명하기 위한 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 발명의 명세서와 청구범위 및 상기 첨부된 도면의 설명에서 용어 “포함하다” 및 “구비하다” 및 이들의 임의의 변형은 비배타적인 포함을 포함하도록 의도된다.
본 발명의 실시예의 서술 중에, 기술 용어 “제1”, “제2”등은 상이한 객체를 구별하기 위한 것으로, 상대적인 중요성을 지시하거나 암시하지 않으며 지시되는 기술 특징의 개수, 특정 순서 또는 1차 및 2차 관계를 설명하기 위한 것이 아니다. 본 발명의 실시예의 서술 중에, 별도로 명확하고 구체적으로 한정되지 않는 한, “복수 개”의 의미는 두 개의 이상이다.
본문에서 언급된 “실시예”는 실시예에 기술된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있다는 것을 의미한다. 명세서 중의 각 위치에 나타나는 상기 문구는 동일한 실시예를 지칭하는 것이 아닐 수 있으며, 다른 실시예와 상호 배타적인 독립되거나 또는 대안적인 실시예도 아니다. 당업자는 본문에 설명된 실시예는 다른 실시예과 결합될 수 있다는 것을 명시적 및 은연적으로 이해할 수 있다.
본 발명의 실시예의 설명에서, 용어 “및/또는”은 단지 연관 객체를 설명하는 연관 관계이고, 3가지 관계가 존재함을 의미하는 바, 예를 들어 A 및/또는 B는 A만 존재, A와 B가 동시에 존재, B만 존재하는 3가지 경우를 의미한다. 이 밖에, 본 발명에서 부호 “/”는 일반적으로 전후 연관 객체가 “또는”의 관계임을 의미한다.
본 발명의 실시예의 서술 중에, 용어 “복수 개”는 두 개 이상(두 개를 포함)을 의미하고, 마찬가지로 “복수 개 그룹”은 두 그룹 이상(두 그룹을 포함)을 의미하며, “복수 개 시트”는 두 개 시트 이상(두 개 시트를 포함)을 의미한다.
본 발명의 서술에서, 이해해야 할 것은, 용어 “중심”, “세로 방향”, “가로 방향”, “길이”, “폭”, “두께”, “상”, “하”, “전”, “후”, “좌”, “우”, “수직”, “수평”, “꼭대기”, “바닥”, “내”, “외”, “시계 방향”, “반시계 방향”, “축방향”, “반경 방향”, “원주 방향” 등이 지시하는 방위 또는 위치 관계는 도면에 시사된 방위 또는 위치 관계에 기반하는 것으로, 단지 본 발명을 서술하고 서술을 간소화하기 위한 것이며, 지칭하는 장치 또는 소자가 반드시 특정된 방위, 특정된 방위의 구조 및 동작을 구비해야 함을 지시하거나 암시하는 것이 아니므로, 본 발명에 대한 한정으로 이해할 수 없다.
본 발명의 설명에서, 달리 명시적으로 지정되고 한정되지 않는 한, 용어 “장착”, “서로 연결”, “연결”, “고정”은 넓은 의미로 이해되어야 하며, 예를 들어 고정 연결이거나 탈착 가능 연결 또는 일체형 연결일 수도 있고; 기계적 연결 또는 전기적 연결일 수도 있으며; 직접 연결이거나 중간 매체를 통한 간접 연결일 수도 있으며, 2개의 구성요소 내부의 연통 또는 2개의 소자의 상호 작용 관계일 수 있다. 당업자라면 구체적인 상황에 따라 본 발명의 실시예에서 상기 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있을 것이다.
현재의 배터리 셀은 통상적으로 케이스, 엔드 커버 및 케이스 내에 수용되는 전극 어셈블리를 포함하고, 케이스 내에 전해질을 충진한다. 전극 어셈블리는 배터리 셀에서 전기 화학적 반응을 일으키는 부재이고, 케이스는 배터리 셀의 내부 환경을 형성하는 부재이며, 엔드 커버는 케이스의 개구 부분에 커버 결합되어 배터리 셀의 내부 환경과 외부 환경을 차단하는 부재이다. 기존의 일부 배터리 셀은, 그 케이스의 측면과 바닥부가 모두 밀폐되고, 최상부에 개구가 없으며, 배터리 셀을 조립할 경우, 전극 어셈블리를 최상부의 개구로부터 케이스 내부에 안착시켜 조립을 완성하며; 또한 일부 배터리 셀에서, 그 케이스의 측면은 밀폐되고, 최상부와 바닥부에는 각각 개구가 설치된다. 그러면 배터리 셀을 조립할 경우, 전극 어셈블리를 최상부의 개구 또는 바닥부의 개구로부터 케이스 내부로 안착시켜 조립을 완성해야 한다. 본 발명의 발명자는 연구 발견하였는 바, 이러한 배터리 셀의 조립 과정에서, 케이스의 네 개의 측면은 모두 밀폐되었기에, 케이스에 진입할 경우, 전극 어셈블리의 이동 방향과 케이스의 개구면이 수직을 유지하도록 엄격하게 제어하여, 전극 어셈블리와 케이스가 접촉하여 스크래치가 발생하는 것을 방지해야하므로, 조립 난이도가 비교적 높다. 케이스의 네 개의 측면이 모두 밀폐된 것이므로, 케이스의 제조 시 소정의 조립 공간을 미리 남겨두어야 함으로써 에너지 밀도의 손실을 초래할 수 있다. 상기 케이스가 일반적으로 인발 성형되므로, 케이스의 네 개의 모서리의 교각 위치는 모두 반드시 라운드각으로 설치해야 하며, 적층 구조를 사용하는 전극 어셈블리에 대해 말하자면, 내부의 라운드각은 극판 가장자리와 간섭되어, 적층 구조의 전극 어셈블리가 설계될 시 반드시 극판 폭과 길이를 감소시켜 케이스 내부의 라운드각을 피면해야 하는데, 이는 에너지 밀도의 손실을 초래할 수 있다.
상기 배터리 셀의 조립 난이도가 비교적 높은 문제를 개선하기 위해, 발명자는 배터리 셀의 케이스의 두 개의 측벽을 제거하면, 케이스 자체는 바닥벽 및 대향하여 설치되는 두 개의 측벽, 즉 모두 세 개의 벽면만 포함하고, 조립 시 케이스의 두 개의 측벽을 바닥벽에 대응되게 밖으로 경사지게 하여 확장된 입구를 형성할 수 있는 바, 그러면 전극 어셈블리가 케이스에 진입할 경우의 이동 방향은 개구와 엄격한 수직을 유지할 필요가 없으므로, 조립의 유연성이 높고, 나아가 조립 난이도가 감소한다는 것을 연구 발견하였다. 또한 케이스는 바닥벽 및 대향하여 설치되는 두 개의 측벽만 포함하므로, 간단한 벤딩 공정으로 형성될 수 있으며, 케이스 가공 과정에서 사용되는 인장, 알루미늄 압출 등 공정을 생략하여 제조 비용을 절감한다.
본 발명의 실시예에 개시된 배터리 셀은 차량, 선박 또는 비행기 등 전기 장치에 사용될 수 있지만 이에 한하지 않는다. 본 발명에 개시된 배터리 셀, 배터리 등을 구비하여 상기 전기 장치를 구성하는 전원 시스템을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예는 배터리를 전원으로 사용하는 전기 장치를 제공하는 바, 상기 전기 장치는 휴대폰, 태블릿, 노트북 컴퓨터, 전동 장난감, 전동 공구, 배터리, 자동차, 전기 자동차, 선박, 항공기 등일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 여기서, 전동 장난감은 게임기, 전동 자동차 장난감, 전동 선박 장난감 및 전동 비행기 장난감 등과 같은 고정형 또는 이동형 전동 장난감이 포함될 수 있으며, 항공기는 비행기, 로켓, 우주왕복선 및 우주선 등이 포함될 수 있다.
아래의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 본 발명의 일 실시예의 전기 장치가 차량(1000)인 경우를 예로 들어 설명한다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일부 실시예에서 제공되는 차량(1000)의 구조 모식도이다. 차량(1000)은 연료 자동차, 가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있고, 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장형 자동차 등일 수 있다. 차량(1000)의 내부에는 배터리(100)가 설치되고, 배터리(100)는 차량(1000)의 바닥부, 헤드부 또는 후미부에 설치될 수 있다. 배터리(100)는 차량(1000)에 전기를 제공하는 바, 예를 들면, 배터리(100)는 차량(1000)의 작동 전원일 수 있다. 차량(1000)은 컨트롤러(200) 및 모터(300)를 더 포함할 수 있고, 컨트롤러(200)는 배터리(100)가 모터(300)에 전기를 공급하도록 제어하기 위한 것인 바, 예를 들면, 차량(1000)의 시동, 내비게이션 및 주행 시의 작업 전기 사용 수요를 위한 것이다.
본 발명의 일부 실시예에서, 배터리(100)는 차량(1000)의 작동 전원일 뿐만 아니라, 차량(1000)의 구동 전원일 수도 있으며, 연료 또는 천연 가스를 대체 또는 부분적으로 대체하여 차량(1000)에 구동 동력을 제공한다.
도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일부 실시예에서 제공하는 배터리(100)의 분해도이다. 배터리(100)는 박스(10) 및 배터리 셀(20)을 포함한다. 배터리 셀(20)은 박스(10) 내에 수용된다. 여기서, 박스(10)는 배터리 셀(20)에 수용 공간을 제공하기 위한 것이고, 박스(10)는 다양한 구조를 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 박스(10)는 제1 부분(11) 및 제2 부분(12)을 포함할 수 있고, 제1 부분(11)과 제2 부분(12)은 서로 커버 결합되며, 제1 부분(11) 및 제2 부분(12)은 배터리 셀(20)을 수용하는 수용 공간을 공동으로 한정한다. 제2 부분(12)은 일단이 개구된 중공 구조일 수 있고, 제1 부분(11)은 판상 구조일 수 있으며, 제1 부분(11)은 제2 부분(12)의 개구측에 커버 결합되어, 제1 부분(11) 및 제2 부분(12)이 수용 공간을 공동으로 한정하도록 한다. 제1 부분(11) 및 제2 부분(12)은 역시 모두 일측이 개구된 중공 구조일 수 있고, 제1 부분(11)의 개구측은 제2 부분(12)의 개구측에 커버 결합된다. 물론, 제1 부분(11) 및 제2 부분(12)에 의해 형성된 박스(10)는 원기둥체, 직육면체 등과 같이 다양한 형태일 수 있다.
배터리(100)에서, 배터리 셀(20)은 복수 개일 수 있고, 복수 개의 배터리 셀(20) 사이는 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결될 수 있고, 혼합 연결은 복수 개의 배터리 셀(20)에 직렬 및 병렬이 모두 있는 것을 가리킨다. 복수 개의 배터리 셀(20) 사이는 직접 직렬 연결되거나 병렬 연결되거나 혼합 연결될 수 있고, 다시 복수 개의 배터리 셀(20)에 의해 구성되는 전체를 박스(10) 내부에 수용하며; 물론, 배터리(100)는 복수 개의 배터리 셀(20)을 먼저 직렬 연결하거나 병렬 연결하거나 혼합 연결하여 배터리 모듈을 구성할 수도 있으며, 복수 개의 배터리 모듈은 다시 직렬 연결되거나 병렬 연결되거나 혼합 연결되어 하나의 전체를 형성하여, 박스(10) 내에 수용될 수 있다. 배터리(100)는 다른 구조를 더 포함할 수도 있는 바, 예를 들면, 상기 배터리(100)는 복수 개의 배터리 셀(20) 사이의 전기적인 연결을 구현하기 위한 합류 부재를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 각 배터리 셀(20)은 2차 전지 또는 1차 전지일 수 있고; 리튬-황 배터리, 나트륨 이온 배터리 또는 마그네슘 이온 배터리일 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다. 배터리 셀(20)은 원통형, 편평형, 직육면체 또는 다른 형상 등일 수 있다.
도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀(20)의 입체 구조 모식도이다. 도 3과 같이 도 9를 참조하면, 배터리 셀(20)은 케이스(21), 전극 어셈블리(22), 엔드 커버(23), 제1 극 칼럼(24), 제2 극 칼럼(25) 및 다른 기능성 부재를 포함한다.
케이스(21)는 배터리 셀(20)의 내부 환경을 형성하는 부재로서, 여기서, 형성된 내부 환경은 전극 어셈블리(22), 전해액 및 다른 부재를 수용할 수 있다. 케이스(21)의 재질은 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스 강, 알루미늄 합금, 플라스틱 등 다양할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 특수하게 한정하지 않는다.
전극 어셈블리(22)는 배터리 셀(20)에서 전기 화학적 반응이 발생되는 부재이다. 케이스(21) 내에는 하나 이상의 복수 개의 전극 어셈블리(22)가 포함될 수 있다. 전극 어셈블리(22)는 주로 양극판 및 음극판의 권취 또는 적층 배치에 의해 형성되고, 또한 통상적으로 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터가 설치된다. 양극판 및 음극판에서 활물질을 구비하는 부분은 전극 어셈블리의 몸체부를 구성하고, 양극판 및 음극판에서 활물질층을 구비하지 않는 부분은 각자 탭을 구성한다. 배터리의 충방전 과정에서, 양극 활물질 및 음극 활물질은 전해액과 반응하고, 탭은 극 칼럼에 연결되어 전류 회로를 형성한다.
엔드 커버(23)는 케이스(21)의 개구에 커버 결합되어 배터리 셀(20)의 내부 환경을 외부 환경과 격리시키는 부재이다. 비한정적으로, 엔드 커버(23)의 형태는 케이스(21)의 형태와 서로 매칭되어 케이스(21)에 결합될 수 있다. 선택 가능하게는, 엔드 커버(23)는 일정한 경도 및 강도를 갖는 재질(예컨대 알루미늄 합금)로 제조될 수 있으며, 이로써, 엔드 커버(23)는 눌려 부딪힐 경우 쉽게 변형이 발생하지 않고, 배터리 셀(20)이 더 높은 구조적 강도를 갖도록 하며, 안전성 역시 어느 정도 향상되고, 엔드 커버(23)에는 극 칼럼 등과 같은 기능성 부재가 설치될 수 있다. 극 칼럼은 전극 어셈블리(22)와 전기적으로 연결되어, 배터리 셀(20)의 전기 에너지를 출력 또는 입력할 수 있다. 일부 실시예에서, 엔드 커버(23)에는 배터리 셀(20)의 내부 압력 또는 온도가 임계 값에 도달할 경우 내부 압력을 방출하는 압력 방출 메커니즘이 더 설치될 수 있고, 엔드 커버(23)의 재질은 역시 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스 강, 알루미늄 합금, 플라스틱 등 다양할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 이를 특수하게 한정하지 않는다. 일부 실시예에서, 엔드 커버(23)의 내측에는 절연 부재가 더 설치될 수 있고, 절연 부재는 케이스(21) 내의 전기적 연결 부재와 엔드 커버(23)를 분리하여 단락의 위험을 감소하기 위한 것이다. 예시적으로, 절연 부재는 플라스틱, 고무 등일 수 있다.
도 3 내지 도 11을 참조하면, 도 3은 본 발명의 일부 실시예에서 제공하는 배터리 셀(20)의 입체 구조 모식도이다. 도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따른 케이스의 정면 구조 모식도이다. 도 5는 본 발명의 일부 실시예에 따른 케이스의 측면 구조 모식도이다. 도 6은 본 발명의 일부 실시예에 따른 제1 엔드 커버의 측면 구조 모식도이다. 도 7은 본 발명의 일부 실시예에 따른 제2 엔드 커버의 측면 구조 모식도이다. 도 8은 본 발명의 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 정면 구조 모식도이다. 도 9 는 도 8 중 A-A방향을 따른 단면 구조 모식도이다. 도 10은 본 발명의 일부 실시예에 따른 배터리 셀의 평면 구조 모식도이다. 도 11은 도 10 중 B-B방향을 따른 단면 구조 모식도이다.
본 발명의 실시예에서 제공되는 배터리 셀(20)은 케이스(21), 전극 어셈블리(22), 엔드 커버(23) 및 제1 극 칼럼(24)과 제2 극 칼럼(25)을 포함한다. 케이스(21)는 제1 방향(X)에 수직이고 이격 설치되는 두 개의 측벽(211) 및 제2 방향(Z)에 수직이며 두 개의 측벽(211)을 연결하는 바닥벽(212)을 포함한다. 두 개의 측벽(211)과 바닥벽(212)이 에워싸 수용 캐비티를 형성한다. 케이스(21)는 제3 방향(Y)에서 대향하여 설치되는 제1 사이드 개구와 제2 사이드 개구 및 바닥벽(212)과 대향하여 설치되는 탑 개구를 구비한다. 제1 방향(X), 제2 방향(Z) 및 제3 방향(Y)은 서로 수직이다. 전극 어셈블리(22)는 수용 캐비티 내에 설치되고 몸체부(221) 및 몸체부(221)로부터 연장되고 극성이 반대되는 제1 탭(222) 및 제2 탭(223)을 포함한다. 엔드 커버(23)는 케이스(21)에 연결되어 제1 사이드 개구와 제2 사이드 개구 및 탑 개구를 커버하여 케이스(21)가 밀폐되도록 한다. 제1 극 칼럼(24) 및 제2 극 칼럼(25)은 엔드 커버(23)에 설치되고, 제1 극 칼럼(24)은 제1 탭(222)에 전기적으로 연결되며, 제2 극 칼럼(25)은 제2 탭(223)에 전기적으로 연결된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 도면에서 제1 방향(X)은 배터리 셀(20)의 두께 방향이고, 제2 방향(Z)은 배터리 셀(20)의 높이 방향이며, 제3 방향(Y)은 배터리 셀(20)의 길이 방향이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 케이스(21)는 두 개의 대향하여 설치되는 측벽(211) 및 두 개의 측벽(211)을 연결하는 바닥벽(212)을 포함한다. 다시 말해, 케이스(21)는 세 개의 벽면을 포함하고, 세 개의 벽면이 에워싸 수용 캐비티를 형성하며, 상기 수용 캐비티는 전극 어셈블리(22)가 안착되기 위한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 셀의 조립이 완성된 후, 측벽(211)은 바닥벽(212)에 수직이지만, 배터리 셀의 조립 과정에서, 측벽(211)을 바닥벽(212)에 대응되게 약간 밖으로 경사지게 하여 전극 어셈블리가 케이스에 진입할 경우의 자유도를 확대할 수 있다. 케이스(21)는 3개의 벽면만 포함하므로, 케이스(21)가 3개의 개구를 구비하며, 각각 제3 방향(Y)에서 대향하여 설치되는 제1 사이드 개구와 제2 사이드 개구 및 바닥벽(212)과 대향하여 설치되는 탑 개구이다. 여기서 제1 사이드 개구와 제2 사이드 개구의 커버 면적은 측벽(211)의 면적보다 작다.
전극 어셈블리(22)는 수용 캐비티 내에 설치되고 몸체부(221) 및 몸체부(221)로부터 연장되고 극성이 반대되는 제1 탭(222) 및 제2 탭(223)을 포함한다. 도 3 내지 도 11에 도시된 실시예에서, 제1 탭(222) 및 제2 탭(223)은 각각 몸체부(221)의 제3 방향(Y)의 양단으로부터 연장된다. 다른 실시예에서, 도 16 및 도 17을 참조하면, 제1 탭(222) 및 제2 탭(223)은 역시 모두 몸체부(221)의 제2 방향(Z)으로부터 연장될 수 있다.
케이스(21)가 제3 방향(Y)에서 대향하여 설치되는 제1 사이드 개구와 제2 사이드 개구 및 바닥벽(212)과 대향하여 설치되는 탑 개구를 구비하므로, 따라서 본 발명의 실시예의 엔드 커버(23)는 케이스(21)에 연결되어 두 개의 사이드 개구 및 탑 개구를 커버하여 케이스(21)가 밀폐되도록 한다. 엔드 커버(23)는 제1 엔드 커버(231) 및 제2 엔드 커버(232)를 포함하여 상기 두 개의 사이드 개구 및 탑 개구를 공동으로 커버할 수 있다.
본 발명의 실시예의 배터리 셀의 케이스(21)는 바닥벽 및 대향하여 설치되는 두 개의 측벽, 즉 세 개의 벽면을 포함하고, 조립 시 케이스의 두 개의 측벽을 바닥벽에 대응되게 밖으로 경사지게 하여 확장된 입구를 형성할 수 있는 바, 그러면 전극 어셈블리가 케이스에 진입할 경우 이동 방향은 개구면과 엄격한 수직을 유지할 필요가 없으며, 나아가 조립 난이도가 감소한다. 또한 케이스(21)는 세 개의 개구를 포함하여, 전극 어셈블리(22)가 케이스에 진입할 경우 세 개의 방향에서 진입하므로, 조립의 유연성이 높고, 나아가 조립 난이도가 감소한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 케이스(21)는 측벽(211)과 바닥벽(212)의 연결 부위에서 벤딩되어 일체로 성형된다.
구체적으로, 하나의 전체의 평판에서 측벽(211) 및 바닥벽(212)의 크기에 따라 측벽(211)과 바닥벽(212)의 연결 부위를 벤딩하여 성형될 수 있다.
케이스(21)는 바닥벽(212) 및 대향하여 설치되는 두 개의 측벽(211)을 포함하고, 간단한 벤딩 공정으로 형성될 수 있으며, 케이스 가공 과정에서 사용되는 인장, 알루미늄 압출 등 공정을 생략하여 제조 비용을 절감하였다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 도 14 및 도 15를 참조하면, 케이스(21)의 측벽(211)과 바닥벽(212)의 연결 부위는 라운드각이다. 다시 말해, 케이스(21)의 벤딩 부분은 라운드각으로 설치되어, 가공이 간편하고 전극 어셈블리(22)가 손상되는 것을 방지한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 제1 탭(222) 및 제2 탭(223)은 각각 몸체부(221)의 제3 방향(Y)의 양단으로부터 연장된다. 엔드 커버(23)는 제1 극 칼럼(24)이 설치되는 제1 엔드 커버(231) 및 제2 극 칼럼(25)이 설치되는 제2 엔드 커버(232)를 포함한다. 제1 엔드 커버(231)와 제2 엔드 커버(232)는 분리되어 설치된다.
제1 탭(222) 및 제2 탭(223)은 각각 몸체부(221)의 제3 방향(Y)의 양단으로부터 연장된다. 제1 극 칼럼(24)이 설치되는 제1 엔드 커버(231)와 제2 극 칼럼(25)이 설치되는 제2 엔드 커버(232)는 분리되어 설치된다. 하나의 구체적인 실시예에서, 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 엔드 커버(231)는 L형 구조이고, 제1 엔드 커버(231)는 제2 방향(Z)을 따라 연장되는 제1 분리체(2311) 및 제3 방향(Y)을 따라 연장되는 제2 분리체(2312)를 포함하며, 제1 극 칼럼(24)은 제1 분리체(2311)에 설치되고, 제2 엔드 커버(232) 역시 L형 구조이며, 제2 엔드 커버(232)는 제2 방향(Z)을 따라 연장되는 제3 분리체(2321) 및 제3 방향(Y)을 따라 연장되는 제4 분리체(2322)를 포함하고, 제2 극 칼럼(25)은 제3 분리체(2321)에 설치된다. 조립하기 전에, 전극 어셈블리(22)의 제1 탭(222) 및 제2 탭(223)은 모두 제3 방향(Y)을 따라 연장된다. 배터리 셀(20)을 조립할 경우, 우선 제1 분리체(2311)와 제1 탭(222)을 평행 설치하고, 제1 분리체(2311) 상의 제1 극 칼럼(24)을 제1 탭(222)에 연결하며(예를 들면 용접), 마찬가지로, 제3 분리체(2321)와 제2 탭(223)을 평행 설치하고, 제3 분리체(2321) 상의 제2 극 칼럼(25)을 제2 탭(223)에 연결하며(예를 들면 용접), 그 다음 제1 엔드 커버(231)를 회동하여 제1 탭(222)을 벤딩하여， 제1 엔드 커버(231)의 제2 분리체(2312)가 탑 개구를 커버하는 위치로 회동하도록 하고, 마찬가지로 제2 엔드 커버(232)를 회동하여 제2 탭(223)을 벤딩하여， 제2 엔드 커버(232)의 제4 분리체(2322)가 탑 개구를 커버하는 위치로 회동하도록 하여, 엔드 커버(23)와 전극 어셈블리(22)의 조립을 완성하며, 그 다음 조립된 엔드 커버(23) 및 전극 어셈블리(22)를 케이스(21)에 안착시키고, 제2 분리체(2312)를 제4 분리체(2322)에 연결하고 엔드 커버(23)를 케이스(21)에 연결하여, 전체 조립을 완성한다. 보다시피, 이상의 실시예에서, 제1 엔드 커버(231)는 제1 사이드 개구 및 탑 개구의 일부를 커버하고, 제2 엔드 커버(232)는 제2 사이드 개구 및 탑 개구의 일부를 커버한다. 다른 일부 실시예에서, 제1 엔드 커버(231)는 제1 사이드 개구만 커버하고 제2 엔드 커버(232)는 제2 사이드 개구 및 탑 개구를 커버하거나, 제1 엔드 커버(231)는 제1 사이드 개구 및 탑 개구를 커버하고 제2 엔드 커버(232)가 제2 사이드 개구를 커버할 수도 있다.
제1 탭(222) 및 제2 탭(223)은 각각 몸체부(221)의 양단으로부터 연장되고, 제1 엔드 커버(231)와 제2 엔드 커버(232)를 분리 설치하여, 엔드 커버(23) 상의 극 칼럼과 탭을 용접한 후, 다시 회동시켜 케이스(21)와 조립되는 것을 구현하기가 편리하다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 제1 엔드 커버(231)는 제1 사이드 개구 및 탑 개구의 적어도 일부를 커버한다. 제2 엔드 커버(232)는 제2 사이드 개구 및 탑 개구의 적어도 일부를 커버하며, 제1 엔드 커버(231)는 제2 엔드 커버(232)에 연결된다.
도 6, 도 7 및 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 엔드 커버(231)의 제1 분리체(2311)는 제1 사이드 개구를 커버하고, 제1 엔드 커버(231)의 제2 분리체(2312)는 탑 개구의 적어도 일부를 커버한다. 제2 엔드 커버(232)의 제3 분리체(2321)는 제2 사이드 개구를 커버하고, 제2 엔드 커버(232)의 제4 분리체(2322)는 탑 개구의 적어도 일부를 커버하며, 제2 분리체(2312)는 제4 분리체(2322)에 연결되어 전체 탑 개구를 커버한다.
제1 엔드 커버(231)는 제1 사이드 개구 및 탑 개구의 적어도 일부를 커버하고, 제2 엔드 커버(232)는 제2 사이드 개구 및 탑 개구의 적어도 일부를 커버하며, 이로써 엔드 커버(23)가 두 부분으로 구성되도록 하여 케이스(21)의 모든 개구에 대한 커버를 구현하여, 나아가 조립 시의 용접 단계를 간략화한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 제1 엔드 커버(231) 및 제2 엔드 커버(232)는 대칭되게 설치된다.
제1 엔드 커버(231) 및 제2 엔드 커버(232)는 대칭되게 설치되고, 다시 말해 제1 엔드 커버(231)의 제2 분리체(2312)와 제2 엔드 커버(232)의 제4 분리체(2322)의 길이는 동일하다. 이로써 제1 엔드 커버(231)와 제2 엔드 커버(232)의 구조 크기가 동일하도록 하여, 제조 시 획일화 제조할 수 있어, 나아가 제조 비용을 절감한다.
물론, 다른 실시예에서, 수요에 따라 제1 엔드 커버(231)의 제2 분리체(2312)와 제2 엔드 커버(232)의 제4 분리체(2322)의 길이를 동일하지 않게 설치할 수도 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 제1 엔드 커버(231)는 제1 사이드 개구를 커버하는 제1 분리체(2311) 및 탑 개구의 적어도 일부를 커버하는 제2 분리체(2312)를 포함한다. 제2 엔드 커버(232)는 제2 사이드 개구를 커버하는 제3 분리체(2321) 및 탑 개구의 적어도 일부를 커버하는 제4 분리체(2322)를 포함한다. 제1 분리체(2311)에는 제1 극 칼럼(24)이 설치된다. 제3 분리체(2321)에는 제2 극 칼럼(25)이 설치되며, 제2 분리체(2312)는 제4 분리체(2322)에 연결된다.
엔드 커버(23)는 제1 엔드 커버(231) 및 제2 엔드 커버(232)를 포함하고, 제1 엔드 커버(231) 상의 제1 극 칼럼(24)을 제1 탭(222)에 연결하며 제2 엔드 커버(232) 상의 제2 극 칼럼을 제2 탭(223)에 연결한 후, 제2 분리체(2312)를 제4 분리체(2322)에 연결하면 엔드 커버(23)와 전극 어셈블리(22) 사이의 조립이 완성되므로 조립 과정이 간단하다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 제2 분리체(2312)의 연결단과 제4 분리체(2322)의 연결단은 요철 결합된다.
구체적으로, 도 6, 도 7 및 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 분리체(2312)의 연결단에는 제1 계단면이 설치되고, 제4 분리체(2322)의 연결단에는 제2 계단면이 설치되며, 제3 분리체(2321)와 제4 분리체(2322)를 조립 연결할 경우, 제1 계단면의 두 개의 수직면은 각각 제2 계단면의 두 개의 수직면과 접합하여 당접하며, 나아가 제3 분리체(2321)를 제4 분리체(2322)에 연결할 경우 제3 방향(Y) 상의 포지셔닝을 형성하고, 이로써 제3 분리체(2321)가 제4 분리체(2322)와 연결되어 밀봉 역할을 형성하도록 하여 전해액의 누출을 방지할 수 있다.
제2 분리체(2312)의 연결단과 제4 분리체(2322)의 연결단은 요철 결합되어, 제2 분리체(2312)와 제4 분리체(2322)의 정밀한 포지셔닝 및 결합을 구현하여, 전해액의 누출을 방지한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 도 6을 참조하면, 제1 분리체(2311)와 제2 분리체(2312)의 연결 부위는 라운드각이다. 제1 분리체(2311)와 제2 분리체(2312)의 연결 부위를 라운드각으로 설치하여, 제1 엔드 커버(231)와 전극 어셈블리(22)를 연결 조립할 경우, 전극 어셈블리 및 조립 인원에 대해 손상을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 도 7 및 도 13을 참조하면, 제3 분리체(2321)와 제4 분리체(2322)의 연결 부위는 라운드각이다. 제3 분리체(2321)와 제4 분리체(2322)의 연결 부위는 라운드각이고, 이로써 전극 어셈블리 및 조립 인원에 대해 손상을 일으키는 것을 방지할 수도 있다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 두 개의 측벽(211)의 각위치(211a)를 모두 라운드각으로 설치하며, 제1 분리체(2311)와 제2 분리체(2312)의 연결 부위는 라운드각이고, 제3 분리체(2321)와 제4 분리체(2322)의 연결 부위는 라운드각이며, 이로써 제1 엔드 커버(231)와 케이스(21)를 조립할 경우, 측벽(211)의 각위치에 설치된 라운드각 및 제1 엔드 커버(231)의 벤딩 부위의 라운드각은 서로 매칭된다. 아울러, 전극 어셈블리(22)가 케이스에 진입할 경우, 측벽(211)의 각위치(211a)를 라운드각으로 설치하면, 전극 어셈블리 및 조립 인원에 대해 손상을 일으키는 것을 방지할 수도 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 제1 분리체(2311) 및/또는 제3 분리체(2321)와 측벽(211)의 연결 부위는 직각이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 엔드 커버(231)의 제1 분리체(2311)의 바닥부 가장자리와 케이스(21)의 바닥벽(212)은 외부 용접(예를 들면 레이저 용접)을 통해 연결되어 제1 분리체(2311)와 바닥벽(212)의 연결 부위가 직각이 되도록 한다. 마찬가지로, 제2 엔드 커버(232)의 제3 분리체(2321)의 바닥부 가장자리와 케이스(21)의 바닥벽(212)은 외부 용접(예를 들면 레이저 용접)을 통해 연결되어 제3 분리체(2321)와 바닥벽(212)의 연결 부위가 직각이 되도록 한다.
제1 분리체(2311) 및/또는 제3 분리체(2321)와 바닥벽(212)의 연결 부위를 직각으로 설치하여, 기존의 인장 공정으로 형성된 케이스의 교각 위치에 형성된 라운드각을 방지함으로써, 라운드각과 전극 어셈블리에 간섭이 발생하는 상황을 감소하여, 케이스의 공간 이용률을 향상할 수 있으며, 배터리 셀의 에너지 밀도를 향상시킨다.
구체적으로, 도 3에 도시된 실시예에서, 제1 엔드 커버(231)의 제1 분리체(2311)와 케이스(21)의 두 개의 측벽(211)의 연결 부위를 직각으로 설치한다. 제2 엔드 커버(232)의 제3 분리체(2321)와 케이스(21)의 두 개의 측벽(211)의 연결 부위를 직각으로 설치한다. 이로써 케이스의 공간 이용률을 더 향상시키고, 배터리 셀의 에너지 밀도를 향상시킨다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 도 16 및 도 17을 참조하면, 제1 탭(222) 및 제2 탭(223)은 모두 몸체부(221)로부터 탑 개구의 일측으로 연장된다. 엔드 커버(23)는 홈형 구조이며 두 개의 사이드 개구를 커버하는 두 개의 사이드 커버 및 탑 개구를 커버하는 탑 커버를 포함하고, 제1 극 칼럼(24) 및 제2 극 칼럼(25)은 모두 탑 커버에 설치된다.
제1 탭(222) 및 제2 탭(223)은 모두 몸체부(221)로부터 탑 개구의 일측으로 연장되고, 조립하기 전에, 제1 탭(222) 및 제2 탭(223)은 제2 방향(Z)을 따라 연장되며, 배터리 셀을 조립할 경우, 우선 엔드 커버(23)의 탑 커버가 제1 탭(222) 및 제2 탭(223)에 평행되게 설치하고, 엔드 커버(23) 상의 제1 극 칼럼(24)을 제1 탭(222)에 연결하며, 제2 극 칼럼(25)을 제2 탭(223)에 연결한 후, 엔드 커버(23)를 회동하여 탭을 벤딩하여, 엔드 커버(23)와 전극 어셈블리(22)의 조립을 완성할 수 있으며, 그 다음 엔드 커버(23) 및 전극 어셈블리(22)를 케이스(21) 내에 안착하고 엔드 커버(23)와 케이스(21)를 연결하여 배터리 셀(20)의 조립을 완성한다.
제1 탭(222) 및 제2 탭(223)은 몸체부(221)의 일측으로부터 연장되며, 이로써 홈형 구조의 엔드 커버(23)는 전극 어셈블리(22)에 직접 조립될 수 있으며, 엔드 커버(23)를 두 개의 분리체 구조로 설치할 필요가 없어, 엔드 커버(23)의 두 개의 분리체 구조에 대한 연결 단계를 줄여, 조립 과정을 간략화한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 엔드 커버(23)는 일체로 성형된다. 예를 들면 탑 커버와 사이드 커버의 연결 부위에서 벤딩되어 획득된 것일 수도 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 본 발명에서는 배터리를 더 제공하는 바, 상기 배터리는 전술한 임의의 하나의 해결수단의 배터리 셀을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 본 발명에서는 전기 장치를 더 제공하는 바, 상기 전기 장치는 상기 임의의 하나의 해결수단의 배터리를 포함하고, 배터리는 전기 장치에 전기 에너지를 제공하기 위한 것이다.
전기 장치는 배터리를 응용하는 전술한 임의의 하나의 기기 또는 시스템일 수 있다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 본 발명에서는 배터리 셀의 제조 방법을 더 제공하는 바, 상기 방법은 하기의 단계를 포함한다.
단계 S101에서, 케이스(21)를 제공하되, 케이스(21)는 제1 방향(X)에 수직이고 이격 설치되는 두 개의 측벽(211) 및 제2 방향(Z)에 수직이고 두 개의 측벽(211)을 연결하는 바닥벽(212)을 포함하며, 두 개의 측벽(211)과 바닥벽(212)이 에워싸 수용 캐비티를 형성하고, 케이스(21)는 제3 방향(Y)에서 대향하여 설치되는 제1 사이드 개구와 제2 사이드 개구 및 바닥벽(212)과 대향하여 설치되는 탑 개구를 구비하며, 제1 방향(X), 제2 방향(Z) 및 제3 방향(Y)은 서로 수직이고;
단계 S102에서, 전극 어셈블리(22), 엔드 커버(23) 및 제1 극 칼럼(24)과 제2 극 칼럼(25)을 제공하되, 전극 어셈블리(22)는 몸체부(221) 및 몸체부(221)로부터 연장되고 극성이 반대되는 제1 탭(222) 및 제2 탭(223)을 포함하며, 제1 극 칼럼(24) 및 제2 극 칼럼(25)은 엔드 커버(23)에 설치되고;
단계 S103에서, 제1 극 칼럼(24)을 제1 탭(222)에 전기적으로 연결하고 제2 극 칼럼(25)을 제2 탭(223)에 전기적으로 연결하며, 전극 어셈블리(22)를 케이스(21)의 수용 캐비티 내에 안착하고, 엔드 커버(23)를 케이스(21)에 연결하여 엔드 커버(23)가 케이스(21)를 밀폐하도록 한다.
본 발명의 실시예의 배터리 셀의 케이스(21)는 바닥벽 및 대향하여 설치되는 두 개의 측벽, 모두 세 개의 벽면을 포함하고, 조립 시 케이스의 두 개의 측벽을 바닥벽에 대응되게 밖으로 경사지게 하여 확장된 입구를 형성할 수 있는 바, 그러면 전극 어셈블리가 케이스에 진입할 경우 이동 방향은 개구면과 엄격한 수직을 유지할 필요가 없으며, 나아가 조립 난이도가 감소한다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 전제하에 다양한 수정이 이루어질 수 있으며 그중의 부재는 균등물에 의해 대체될 수 있다. 특히, 구조적 모순이 없는 한, 각 실시예에서 언급된 각각의 기술적 특징은 모두 임의의 방식으로 조합될 수 있다. 본 발명은 본 명세서에 개시된 특정 실시예에 제한되지 않으며, 청구범위의 범위 내에 속하는 모든 기술적 해결수단을 포함한다.
1000: 차량;
100: 배터리, 200: 컨트롤러, 300: 모터;
10: 박스, 11: 제1 부분, 12: 제2 부분;
20: 배터리 셀, 21: 케이스, 211: 측벽, 211a: 각위치, 212: 바닥벽, 22: 전극 어셈블리, 221: 몸체부, 222: 제1 탭, 223: 제2 탭, 23: 엔드 커버, 231: 제1 엔드 커버, 2311: 제1 분리체, 2312: 제2 분리체, 232: 제2 엔드 커버, 2321: 제3 분리체, 2322: 제4 분리체, 24: 제1 극 칼럼, 25: 제2 극 칼럼;
X: 제1 방향, Z: 제2 방향, Y: 제3 방향.
100: 배터리, 200: 컨트롤러, 300: 모터;
10: 박스, 11: 제1 부분, 12: 제2 부분;
20: 배터리 셀, 21: 케이스, 211: 측벽, 211a: 각위치, 212: 바닥벽, 22: 전극 어셈블리, 221: 몸체부, 222: 제1 탭, 223: 제2 탭, 23: 엔드 커버, 231: 제1 엔드 커버, 2311: 제1 분리체, 2312: 제2 분리체, 232: 제2 엔드 커버, 2321: 제3 분리체, 2322: 제4 분리체, 24: 제1 극 칼럼, 25: 제2 극 칼럼;
X: 제1 방향, Z: 제2 방향, Y: 제3 방향.
Claims (14)
- 배터리 셀로서,
케이스(21), 전극 어셈블리(22), 엔드 커버(23) 및 제1 극 칼럼(24) 및 제2 극 칼럼(25)을 포함하되,
상기 케이스(21)는 제1 방향(X)에 수직이고 이격 설치되는 두 개의 측벽(211) 및 제2 방향(Z)에 수직이고 상기 두 개의 측벽(211)을 연결하는 바닥벽(212)을 포함하며, 상기 두 개의 측벽(211)과 상기 바닥벽(212)이 에워싸 수용 캐비티를 형성하고, 상기 케이스(21)는 제3 방향(Y)에서 대향하여 설치되는 제1 사이드 개구와 제2 사이드 개구 및 상기 바닥벽(212)과 대향하여 설치되는 탑 개구를 구비하며, 상기 제1 방향(X), 상기 제2 방향(Z) 및 상기 제3 방향(Y)은 서로 수직이고;
상기 전극 어셈블리(22)는 상기 수용 캐비티 내에 설치되고 몸체부(221) 및 상기 몸체부(221)로부터 연장되고 극성이 반대되는 제1 탭(222) 및 제2 탭(223)을 포함하며;
상기 엔드 커버(23)는 상기 케이스(21)에 연결되어 상기 제1 사이드 개구와 제2 사이드 개구 및 상기 탑 개구를 커버하여 상기 케이스(21)가 밀폐되도록 하고;
제1 극 칼럼(24)과 제2 극 칼럼(25)은 상기 엔드 커버(23)에 설치되고, 상기 제1 극 칼럼(24)은 상기 제1 탭(222)에 전기적으로 연결되며, 상기 제2 극 칼럼(25)은 상기 제2 탭(223)에 전기적으로 연결되는 배터리 셀. - 제1항에 있어서,
상기 케이스(21)는 상기 측벽(211)과 상기 바닥벽(212)의 연결 부위에서 벤딩되어 일체로 성형되는 배터리 셀. - 제1항에 있어서,
상기 제1 탭(222) 및 제2 탭(223)은 각각 상기 몸체부(221)의 제3 방향(Y)의 양단으로부터 연장되고, 상기 엔드 커버(23)는 상기 제1 극 칼럼(24)이 설치되는 제1 엔드 커버(231) 및 상기 제2 극 칼럼(25)이 설치되는 제2 엔드 커버(232)를 포함하며, 상기 제1 엔드 커버(231)와 상기 제2 엔드 커버(232)는 분리되어 설치되는 배터리 셀. - 제3항에 있어서,
상기 제1 엔드 커버(231)는 제1 사이드 개구 및 상기 탑 개구의 적어도 일부를 커버하고, 상기 제2 엔드 커버(232)는 제2 사이드 개구 및 상기 탑 개구의 적어도 일부를 커버하며, 상기 제1 엔드 커버(231)는 상기 제2 엔드 커버(232)에 연결되는 배터리 셀. - 제4항에 있어서,
상기 제1 엔드 커버(231) 및 상기 제2 엔드 커버(232)는 대칭되게 설치되는 배터리 셀. - 제4항에 있어서,
상기 제1 엔드 커버(231)는 제1 사이드 개구를 커버하는 제1 분리체(2311) 및 상기 탑 개구의 적어도 일부를 커버하는 제2 분리체(2312)를 포함하고, 상기 제2 엔드 커버(232)는 제2 사이드 개구를 커버하는 제3 분리체(2321) 및 상기 탑 개구의 적어도 일부를 커버하는 제4 분리체(2322)를 포함하며, 상기 제1 분리체(2311)에는 상기 제1 극 칼럼(24)이 설치되고, 상기 제3 분리체(2321)에는 상기 제2 극 칼럼(25)이 설치되며, 상기 제2 분리체(2312)는 상기 제4 분리체(2322)에 연결되는 배터리 셀. - 제6항에 있어서,
상기 제3 분리체(2321)의 연결단은 상기 제2 분리체의 제4 분리체(2322)에 요철 결합되는 배터리 셀. - 제6항에 있어서,
상기 제1 분리체(2311)와 상기 제2 분리체(2312)의 연결 부위 및 상기 제3 분리체(2321)와 상기 제4 분리체(2322)의 연결 부위 중 적어도 하나 이상은 라운드각인 배터리 셀. - 제6항에 있어서,
상기 제1 분리체(2311) 및 상기 제3 분리체(2321) 중 적어도 하나 이상과 상기 바닥벽(212)의 연결 부위는 직각인 배터리 셀. - 제1항에 있어서,
상기 제1 탭(222) 및 제2 탭(223)은 모두 상기 몸체부(221)로부터 상기 탑 개구의 일측으로 연장되고, 상기 엔드 커버(23)는 홈형 구조이며 두 개의 사이드 개구를 커버하는 두 개의 사이드 커버 및 탑 개구를 커버하는 탑 커버를 포함하고, 상기 제1 극 칼럼(24) 및 상기 제2 극 칼럼(25)은 모두 탑 커버에 설치되는 배터리 셀. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이스(21)의 상기 측벽(211)과 상기 바닥벽(212)의 연결 부위는 라운드각인 배터리 셀. - 배터리로서,
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 배터리 셀을 포함하는 배터리. - 전기 장치로서,
제12항에 따른 배터리를 포함하되, 상기 배터리는 전기 에너지를 제공하기 위한 전기 장치. - 배터리 셀의 제조 방법으로서,
케이스(21)를 제공하되, 케이스(21)는 제1 방향(X)에 수직이고 이격 설치되는 두 개의 측벽(211) 및 제2 방향(Z)에 수직이고 상기 두 개의 측벽(211)을 연결하는 바닥벽(212)을 포함하고, 상기 두 개의 측벽(211)과 상기 바닥벽(212)이 에워싸 수용 캐비티를 형성하며, 상기 케이스(21)는 제3 방향(Y)에서 대향하여 설치되는 제1 사이드 개구와 제2 사이드 개구 및 상기 바닥벽(212)과 대향하여 설치되는 탑 개구를 구비하고, 상기 제1 방향(X), 상기 제2 방향(Z) 및 상기 제3 방향(Y)은 서로 수직인 단계; 및
전극 어셈블리(22), 엔드 커버(23) 및 제1 극 칼럼(24)과 제2 극 칼럼(25)을 제공하되, 상기 전극 어셈블리(22)는 몸체부(221) 및 상기 몸체부(221)로부터 연장되고 극성이 반대되는 제1 탭(222) 및 제2 탭(223)을 포함하고, 상기 제1 극 칼럼(24) 및 제2 극 칼럼(25)은 엔드 커버(23)에 설치되고, 상기 제1 극 칼럼(24)과 상기 제1 탭(222)을 전기적으로 연결하며 상기 제2 극 칼럼(25)과 상기 제2 탭(223)을 전기적으로 연결하고, 상기 전극 어셈블리(22)를 상기 케이스(21)의 수용 캐비티 내에 안착하며, 엔드 커버(23)와 상기 케이스(21)를 연결하여 상기 엔드 커버(23)가 상기 케이스(21)를 밀폐하도록 하는 단계;
를 포함하는 배터리 셀의 제조 방법.
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