KR20240019841A - 배터리, 전기 사용 장치, 배터리 제조 방법 및 설비 - Google Patents
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Abstract
본 출원의 실시예는 배터리, 전기 사용 장치, 배터리 제조 방법 및 설비를 제공한다. 여기에서, 배터리는 배터리 셀(cell), 소방 파이프라인 및 고정 부재를 포함하고; 배터리 셀은 압력방출 기구를 포함하면서 압력방출 기구는 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 문턱값에 도달할 때 작동되어 내부 압력을 방출하도록 배치되고; 소방 파이프라인은 소방 매체를 수용하는 데 사용되고, 압력방출 기구가 작동될 때 소방 매체를 배출하도록 배치되고; 고정 부재는 배터리 셀과 소방 파이프라인 사이에 설치되어 소방 파이프라인을 고정시키도록 배치되고; 고정 부재에는 유동 관통 영역과 유동 가이드 구조가 설치되고, 유동 관통 영역이 압력방출 기구를 커버하고, 유동 관통 영역은 압력방출 기구가 작동될 때 소방 매체가 유동 관통 영역을 관통해 배터리 셀로 흐르도록 배치되고; 유동 가이드 구조는 압력방출 기구가 작동될 때 소방 매체를 유동 관통 영역으로 유도하도록 배치된다. 유동 가이드 구조로 인해 소방 매체는 더 원활하게 유동 관통 영역으로 흘러들어갈 수 있어 소방 효과가 향상된다.
Description
본 출원은 배터리 기술 분야, 특히 배터리, 전기 사용 장치, 배터리 제조 방법 및 설비에 관한 것이다.
리튬 이온 배터리는 에너지 밀도와 출력 밀도가 높으면서, 재사용 횟수 빈도가 많고 저장 시간이 긴 장점 등을 갖추어, 이미 전기 자동차에 널리 사용되고 있다.
하지만 배터리 자연 발화는 전기 자동차에 안전 사고를 일으키는 주된 요인으로, 종래 기술에서는 배터리 자연 발화를 방지하기 위해 소방 파이프라인을 설치하곤 했지만, 소방 파이프라인에 사용되는 배터리는 배터리의 열폭주(thermal runaway)를 즉각적으로 소방 진압 할 수 없는 문제가 있다.
본 출원의 실시예에 따르는 일 방면에서 제공하는 배터리에 있어서, 배터리 셀(cell), 소방 파이프라인 및 고정 부재를 포함하고; 배터리 셀은 압력방출 기구를 포함하면서, 상기 압력방출 기구는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 문턱값에 도달할 때 작동되어 상기 내부 압력을 방출하도록 배치되고; 소방 파이프라인은 소방 매체를 수용하는 데 사용되고, 상기 소방 파이프라인은 상기 압력방출 기구가 작동될 때 소방 매체를 방출하도록 배치되고; 및 고정 부재는 상기 배터리 셀과 상기 소방 파이프라인 사이에 설치되고, 상기 고정 부재는 상기 소방 파이프라인을 고정시키도록 배치되고; 상기 고정 부재에는 유동 관통 영역과 유동 가이드 구조가 설치되고, 상기 유동 관통 영역이 상기 압력방출 기구를 커버하고, 상기 유동 관통 영역은 상기 압력방출 기구가 작동될 때 소방 매체가 상기 유동 관통 영역을 관통해 상기 배터리 셀로 흐르도록 배치되고; 상기 유동 가이드 구조는 상기 압력방출 기구가 작동될 때 상기 소방 매체를 상기 유동 관통 영역으로 유도하도록 배치된다.
상기 배터리가 열폭주(thermal runaway)될 때 상기 압력방출 기구가 작동되어 소방 파이프라인이 녹아 냉각액 등 상기 소방 매체가 상기 소방 파이프라인에서 흘러나오고, 만약 상기 소방 파이프라인이 녹은 부위가 상기 유동 관통 영역을 정면으로 마주한다면, 상기 소방 매체가 직접적으로 상기 유동 관통 영역을 통해 상기 배터리 셀로 흐르고, 상기 소방 파이프라인이 녹은 부위가 상기 유동 관통 영역의 측부에 있거나, 상기 소방 파이프라인에서 분사된 상기 소방 매체가 상기 유동 관통 영역의 측부로 흐를 때 상기 유동 가이드 구조를 통해 상기 소방 매체가 상기 유동 관통 영역으로 유도되므로, 상기 고정 부재에 상기 유동 가이드 구조가 설치되면 더 많은 상기 소방 매체가 배터리의 열폭주 부위로 흘러 들어가고, 상기 유동 가이드 구조로 인해 상기 소방 매체가 더 원활하게 상기 배터리의 열폭주 부위로 흘러들어갈 수 있어 소방 진압 효과가 향상되고, 배터리 열폭주 과정에서 화재가 즉각 진압되지 않는 문제를 해결한다.
일부 실시예에서, 상기 유동 가이드 구조와 상기 유동 관통 영역은 상기 소방 파이프라인의 길이 방향을 따라 배치된다.
유동 가이드 구조를 통해 상기 유동 관통 영역 측부에 있는 상기 소방 매체를 상기 유동 관통 영역으로 유도하여, 더 많은 상기 소방 매체가 더 원활하게 상기 유동 관통 영역을 통과해 상기 배터리 셀로 흘러 소방 진압 효과가 향상되고, 배터리 열폭주 과정에서 화재가 즉각 진압되지 않는 문제를 해결한다.
일부 실시예에서, 유동 가이드 구조는 오목부를 포함하고, 상기 오목부는 상기 배터리 셀을 향하는 고정 부재의 방향을 따라 움푹 들어가게 형성되고, 상기 오목부는 상기 유동 관통 영역 및 상기 고정 부재의 측방향 가장자리에 연결된다.
상기 오목부는 상기 소방 매체의 유동으로 인해 생성되는 상기 고정 부재의 장애를 줄여 상기 소방 매체의 유동 저항을 감소시킬 수 있으므로, 더 많은 상기 소방 매체가 원활하게 상기 유동 관통 영역을 통과해 상기 배터리 셀로 흐를 수 있어 화재 진압 효과가 향상될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 유동 관통 영역과 상기 고정 부재의 측방향 가장자리는 상기 소방 파이프라인의 길이 방향을 따라 배치된다.
상기 오목부는 상기 유동 관통 영역 및 상기 고정 부재의 측방향 가장자리에 연결되고, 상기 유동 관통 영역과 상기 고정 부재의 측방향 가장자리는 상기 소방 파이프라인의 길이 방향을 따라 배치되어, 즉 상기 오목부가 상기 소방 파이프라인의 길이 방향을 따라 연장되고, 상기 소방 파이프라인이 상기 유동 관통 영역의 부위와 마주보는 형태이든 상기 유동 관통 영역 측부에 위치하는 부위가 녹든 상관없이, 상기 소방 파이프라인에서 방출되는 상기 소방 매체가 직접 상기 유동 관통 영역으로 흐르거나 상기 오목부로 흘러 들어갈 수 있으며, 상기 오목부의 유도 작용을 통해 더 많은 상기 소방 매체가 상기 유동 관통 영역으로 흘러 화재 진압 효과가 향상될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 유동 가이드 구조는 보강 리브를 포함하고, 상기 보강 리브는 상기 유동 관통 영역에서 가까운 상기 오목부의 일단에 설치된다.
상기 보강 리브가 설치되면 상기 고정 부재의 강도가 향상될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 유동 가이드 구조는 노치를 포함하고, 상기 노치와 상기 유동 관통 영역이 상기 소방 파이프라인의 길이 방향을 따라 배치되고; 상기 노치는 상기 고정 부재의 측방향 가장자리에서 상기 유동 관통 영역을 향해 재료를 제거함으로써 형성되는 구조이고, 여기에서, 상기 고정 부재의 측방향 가장자리와 상기 유동 관통 영역은 상기 소방 파이프라인의 길이 방향에 위치한다.
상기 노치는 상기 고정 부재에서 재료가 제거되어 형성되므로 상기 소방 매체에 대한 상기 고정 부재의 유동 저항이 감소될 수 있어 더 많은 상기 소방 매체가 더 원활하게 상기 유동 관통 영역으로 흐를 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 노치는 직사각형 노치 또는 아치형 노치로 형성될 수 있다.
상기 노치는 상기 고정 부재에서 재료가 제거되어 형성되므로 상기 소방 매체에 대한 상기 고정 부재의 유동 저항이 감소될 수 있어 더 많은 상기 소방 매체가 더 원활하게 상기 유동 관통 영역으로 흐를 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 소방 파이프라인의 길이 방향을 따라 상기 유동 관통 영역의 양측에는 모두 유동 가이드 구조가 설치된다.
상기 오목부가 상기 소방 파이프라인의 길이 방향을 따라 연장되고, 상기 소방 파이프라인의 임의의 부위가 녹거나, 상기 소방 파이프라인에서 방출되는 상기 소방 매체가 직접 상기 유동 관통 영역으로 흐르거나 상기 유동 가이드 구조로 흘러 들어갈 수 있으며, 상기 유동 가이드 구조의 유도 작용을 통해 더 많은 상기 소방 매체가 상기 유동 관통 영역으로 흘러 화재 진압 효과가 향상될 수 있다.
본 출원의 실시예에 따르는 다른 일 방면에서 제공하는 전기 사용 장치에 있어서, 상술한 배터리를 포함하고, 상기 배터리는 전기 에너지를 공급할 수 있도록 배치된다.
본 출원의 실시예에 따르는 다른 일 방면에서 제공하는 배터리 제조 방법에 있어서, 배터리 셀을 장착하고, 상기 배터리 셀은 압력방출 기구를 포함하고, 상기 압력방출 기구는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 문턱값에 도달할 때 작동되어 상기 내부 압력을 방출하도록 배치하는 단계; 고정 부재를 장착하는 단계; 및 소방 파이프라인을 장착하고, 상기 고정 부재를 통해 고정되고, 상기 소방 파이프라인은 소방 매체를 수용하는 데 사용되며, 상기 압력방출 기구가 작동될 때, 소방 매체를 방출하도록 배치되는 단계;를 포함한다.
본 출원의 실시예에 따르는 다른 일 방면에서 제공하는 배터리 제조 설비에 있어서, 배터리 셀을 장착하는데 사용되고, 상기 배터리 셀이 압력방출 기구를 포함하고, 상기 압력방출 기구는 상기 배터리 셀의 내부 압력 또는 온도가 문턱값에 도달될 때 작동되어 내부 압력을 방출하도록 배치되는 배터리 셀 장착 장치; 고정 부재를 장착하는 데 사용되는 고정 부재 장착 장치; 및 소방 파이프라인을 장착하는 데 사용되고, 소방 파이프라인을 상기 고정 부재에 고정시키고, 상기 소방 파이프라인은 소방 매체를 수용하는 데 사용되고, 상기 압력방출 기구가 작동될 때 상기 소방 매체를 방출하도록 배치되는 소방 파이프라인 장착 장치;를 포함하고, 여기에서, 상기 고정 부재에는 유동 관통 영역과 유동 가이드 구조가 설치되고, 상기 유동 관통 영역이 상기 압력방출 기구를 커버하고, 상기 유동 관통 영역이 상기 압력방출 기구에서 작동될 때 상기 소방 매체가 상기 유동 관통 영역을 통해 상기 배터리 셀로 흐르도록 배치되고; 상기 유동 가이드 구조는 상기 압력방출 기구가 작동될 때 상기 소방 매체를 상기 유동 관통 영역으로 유도하도록 배치된다.
본 출원에서 실시예의 기술 방안을 더 명확하게 설명하기 위해서, 아래는 실시예 서술에 사용할 도면에 대하여 간단하게 소개하였고, 아래 서술에서 도면은 본 출원의 일부 실시예일뿐인 것을 파악할 수 있다. 통상의 기술자는 창의적인 노동을 하지 않았다는 전제 하에 제시된 도면에 근거하여 기타 도면을 획득할 수 있다.
도 1a은 본 출원의 일부 실시예에서 개시하는 전기 사용 장치를 나타내는 구조 개략도이다.
도 1b은 본 출원의 일부 실시예에서 개시하는 배터리의 분해 구조 개략도이다.
도 1c는 본 출원의 일부 실시예에서 개시하는 배터리 셀(cell)의 분해 구조 개략도이다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예에서 개시하는 배터리 내부의 일부분을 나타내는 구조 개략도이다.
도 3은 도 2에 표시된 A-A 방향을 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 2의 조감 구조 개략도이다.
도 5는 도 2에 표시된 B-B 방향을 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 출원의 제1 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 7은 도 6의 조감 개략도이다.
도 8은 본 출원의 제2 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 9는 도 8의 조감 개략도이다.
도 10은 본 출원의 제3 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 11은 도 10의 조감 개략도이다.
도 12는 본 출원의 제4 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 13은 도 12의 조감 개략도이다.
도 14는 본 출원의 제5 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 15은 도 14의 조감 개략도이다
도 16은 본 출원의 제6 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 17은 도 16의 조감 개략도이다.
도 18은 본 출원의 제7 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 19는 도 18의 조감 개략도이다.
도 20은 본 출원의 제8 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 21은 도 20의 조감 개략도이다
도 22는 본 출원의 제9 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 23은 도 22의 조감 개략도이다.
도 24는 본 출원의 제10 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 25는 도 24의 조감 개략도이다.
도면은 실제 비율로 제작된 것이 아니다.
도 1a은 본 출원의 일부 실시예에서 개시하는 전기 사용 장치를 나타내는 구조 개략도이다.
도 1b은 본 출원의 일부 실시예에서 개시하는 배터리의 분해 구조 개략도이다.
도 1c는 본 출원의 일부 실시예에서 개시하는 배터리 셀(cell)의 분해 구조 개략도이다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예에서 개시하는 배터리 내부의 일부분을 나타내는 구조 개략도이다.
도 3은 도 2에 표시된 A-A 방향을 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 2의 조감 구조 개략도이다.
도 5는 도 2에 표시된 B-B 방향을 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 출원의 제1 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 7은 도 6의 조감 개략도이다.
도 8은 본 출원의 제2 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 9는 도 8의 조감 개략도이다.
도 10은 본 출원의 제3 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 11은 도 10의 조감 개략도이다.
도 12는 본 출원의 제4 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 13은 도 12의 조감 개략도이다.
도 14는 본 출원의 제5 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 15은 도 14의 조감 개략도이다
도 16은 본 출원의 제6 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 17은 도 16의 조감 개략도이다.
도 18은 본 출원의 제7 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 19는 도 18의 조감 개략도이다.
도 20은 본 출원의 제8 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 21은 도 20의 조감 개략도이다
도 22는 본 출원의 제9 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 23은 도 22의 조감 개략도이다.
도 24는 본 출원의 제10 실시예에서 개시하는 배터리의 고정 부재를 나타내는 구조 개략도이다.
도 25는 도 24의 조감 개략도이다.
도면은 실제 비율로 제작된 것이 아니다.
이하 도면과 실시예를 결합하여, 본 출원의 실시예를 상세하게 설명한다. 하기 실시예에 나타난 상세한 설명과 도면은 본 출원의 원리를 예시적으로 설명하기 위한 것이지만, 본 출원의 범위를 제한하는 것은 아니므로, 본 출원은 설명된 실시예에 한정되지 않는다.
본 출원 내용 중 달리 설명하지 않는 한, "복수개"는 두개 이상을 의미하며; 전문 용어인 "상", "하", "좌", "우", "내", "외" 등 같은 지시 방향 또는 위치 관계는 본 출원 내용을 용이하고 간략하게 설명하기 위한 것일 뿐, 가리키는 모든 장치 또는 소자가 반드시 특정한 방향 및 특정 방향으로 구성 및 조작되는 것을 지시하거나 암시하지 않는다. 따라서, 본 출원에 한정해서 이해하지 않는다. 이외에도, 전문 용어인 "제1". "제2". "제3" 등은 목적을 서술하는 데 사용할 뿐, 상대적인 중요성을 지시 또는 암시한다고 이해해서는 안 된다. "수직"은 엄격한 의미에서의 수직이 아닌 오차가 허용되는 범위 내에 있다. "평행"은 엄격한 의미에서의 평행이 아닌 오차가 허용되는 범위 내에 있다.
하기 서술 내용에서 사용된 방위 단어는 도면에 표시된 방향이며, 본 출원의 특정 구조를 한정하는 것이 아니다. 본 출원의 설명 내용에서 따로 명확하게 밝힌 규정과 한정을 제외하고, 전문 용어인 "장착", "서로 연결", 연결"은 광범위한 의미로 이해해야 한다. 예를 들어, 고정 연결, 착탈식 연결, 또는 일체적인 연결이거나; 직접적인 연결, 중간 매개물을 통한 간접 연결 등이 있다. 통상의 기술자는 구체적인 상황에 근거해 상기 전문용어가 본 출원 내용에서 쓰인 구체적인 의미로 이해해야 한다.
충전 가능한 배터리는 2차 전지 또는 동력 전지로 칭할 수 있고, 오늘날 널리 사용되는 충전 가능한 배터리는 리튬 배터리로, 예를 들어, 리튬-황 배터리, 나트륨-리튬 이온 배터리 또는 마그네슘 이온 배터리를 들 수 있지만, 이에 국한되지 않는다. 본 출원에서는 서술의 편의성을 위해 충전 가능한 배터리를 배터리로 통칭한다.
배터리의 안전성은 배터리를 평가하는 중요한 특성으로, 사용 또는 충전 시에 배터리의 안전성을 최대한 보장해야 한다.
일반적으로 배터리는 복수개의 배터리 셀(cell)이 연결 및 결합되어 형성되며, 배터리 셀에 외부 단락, 과충전, 찌르기, 평판 충격 등의 상황이 발생할 시, 배터리 셀에서 열폭주(thermal runaway) 현상이 쉽게 발생한다. 배터리에 열폭주 현상이 발생되면, 배터리 셀 내부에서 배출물이 생성되고, 이 배출물은 전해액, 용해되거나 분열된 양,음극 극편, 분리막 조각, 반응에 의해 생성된 고온 고압 가스, 화염 등을 포함하지만 이에 국한되지 않는다. 이러한 배출물은 배출 과정에서 열 확산이 발생되어 다른 배터리 셀의 열폭주를 일으킬 수 있으며, 심지어는 폭발과 같은 사고를 유발할 수 있다.
오늘날 배터리 셀의 열폭주 현상에 관한 효과적인 방안은 소방 파이프라인을 설치하는 것이다. 즉, 배터리 셀에서 열폭주가 발생되면 소방 파이프라인을 통해 화재를 진압하여 배터리 셀에서 폭발 또는 화재가 발생하는 것을 방지하거나 지연시킬 수 있다. 소방 파이프라인은 보통 케이스 박스 내부에 설치되며, 배터리 셀에서 열폭주가 발생되면 소방 파이프라인에서 소방 매체가 방출되어 진압할 수 있다.
하지만 출원인은 소방 파이프라인을 설치하더라도, 소방 파이프라인에 사용되는 배터리는 배터리 열폭주를 즉각적으로 진압할 수 없는 문제가 여전히 존재함을 발견하였다. 따라서 출원인은 상술한 문제에 착안하여 소방 파이프라인의 위치와 화재 진압 방식을 변경하고자 시도했음에도 위와 같은 문제점을 해결하지 못하였다. 출원인은 장기간 연구를 통해 소방 파이프라인이 장착된 배터리에서도 여전히 안전상의 위험 원인인 배터리 열폭주 과정에서 소방 파이프라인의 위치가 변경되어 즉각적으로 열폭주 부위에 소방 매체를 공급할 수 없다는 사실을 파악하였다. 따라서 출원인은 배터리 내부에 고정 부재를 설치하여 고정 부재가 배터리 셀에 고정되고, 고정 부재를 통해 소방 파이프라인을 고정함으로써 배터리 열폭주 시 소방 파이프라인의 위치 변화로 인한 화재 진압에 즉각 대응하지 못하는 문제점을 극복할 수 있다. 하지만 소방 파이프라인의 퓨즈 개구가 고정 부재의 측방향 가장자리에 위치될 때 고정 부재의 측방향 가장자리에서 소방 매체의 유동을 방해할 수 있어, 소방 매체가 소방 파이프라인에서 유출될 때, 소방 매체의 유동에 대한 고정 부재의 저항으로 인해 배터리의 열폭주 부위로 흘러 들어가는 소방 매체의 양이 감소되어 소방 효과가 떨어지고, 또는 소방 파이프라인에서 방출되는 소방 매체가 적시에 배터리 열폭주 부위로 도달될 수 없는 문제점이 발생한다.
이를 고려하여, 본 출원에서 배터리를 제공하여, 소방 파이프라인이 고정 부재를 통해 고정되고, 고정 부재에 유동 가이드 구조를 설치하여 소방 파이프라인에서 소방 매체가 방출될 때 유동 가이드 구조를 통해 소방 매체를 배터리의 열폭주 부위로 유도될 수 있으므로, 배터리에서 열폭주 현상이 발생될 시 소방 매체가 배터리로 유입되는 양이 줄거나 적시에 배터리의 열폭주 부위에 도달되지 못하는 문제점을 해결할 수 있다.
본 출원의 실시예에서 배터리는 전기 에너지로 동력원을 공급하는 다양한 전기 사용 장치에 응용될 수 있다. 여기에서 전기 사용 장치는 전기 자동차, 전기 열차, 전기 자전거, 골프 카트, 드론 또는 선박에 사용되지만 이에 국한되지 않는다. 또한, 전기 사용 장치는 배터리만으로 동력을 공급하는 장치이거나, 하이브리드형 장치일 수도 있다. 배터리는 전기 사용 장치에 전기 에너지를 공급하고, 전기 장치는 전기 사용 장치를 통해 작동된다.
예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이, 본 출원의 일부 실시예에서 전기 사용 장치의 구조 개략도를 나타내며, 전기 사용 장치는 차량일 수 있고, 차량은 연료 차량, 가스 차량 또는 신재생에너지 차량일 수 있고, 신재생에너지 차량은 순수 전기 차량, 하이브리드 차량 또는 주행거리 연장 차량 등일 수 있다. 차량은 배터리(100), 컨트롤러(200), 모터(300)를 포함한다. 배터리(100)를 통해 컨트롤러(200)와 모터(300)에 전력을 공급하면서 차량을 작동시키는 전원 및 구동 전원으로서의 역할을 하여, 예를 들어, 배터리(100)는 차량의 시동, 네비게이션, 주행 시 필요한 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(100)는 컨트롤러(200)에 전력을 공급하고, 컨트롤러(200)는 배터리(100)가 모터(300)에 전력을 공급하는 것을 제어하고, 모터(300)는 차량의 구동 전원으로서 배터리(100)의 전력을 받아서 사용하여, 연료 또는 천연가스를 대체하거나 일부 대체하여 차량에 구동 동력을 공급한다.
배터리가 더 우수한 기능을 갖추어 사용 수요를 충족시키기 위해서, 배터리(100)는 상호 연결된 복수개의 배터리 셀(1)을 포함할 수 있고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 배터리(100)는 제1 하우징(101), 제2 하우징(102), 복수개의 배터리 셀(1)을 포함하고, 여기에서, 제1 하우징(101)과 제2 하우징(102)이 서로 맞물릴 수 있고, 복수개의 배터리 셀(1)이 제1 하우징(101)과 제2 하우징(102)에 둘러싸여 형성되는 공간 내부에 배열된다. 복수개의 배터리 셀(1)은 직렬 연결과 병렬 연결 또는 직병렬 혼합형 방식으로 더 높은 전류 또는 전압을 형성할 수 있고, 여기에서 직병렬 혼합형은 직렬 연결과 병렬 연결이 조합된 것을 의미한다.
통상의 기술자가 본 출원의 개선점을 명확하게 이해하기 위해서는 먼저 배터리 셀(1)의 전체 구조를 설명해야 한다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 배터리 셀(1)은 하우징(13), 전극 어셈블리(14), 단 커버 어셈블리(15)를 포함하고, 단 커버 어셈블리(15)는 단 커버 플레이트(151)를 포함하고, 단 커버 플레이트(151)와 하우징(13)이 연결되고, 전극 어셈블리(14)가 하우징(13) 내부에 설치되며, 하우징(13) 내부에는 전해액이 채워진다. 배터리 셀(1)은 정육면체, 직육면체 또는 원통 형상일 수 있다. 실제 사용 시 필요에 따라, 전극 어셈블리(14)는 하나 또는 복수개로 설치될 수 있다.
전극 어셈블리(14)는 제1 극편, 제2 극편, 인접한 제1 극편과 제2 극편 사이에 위치한 분리막을 함께 감아버리거나 중첩시켜 본체부를 형성할 수 있고, 여기에서, 분리막은 인접한 제1 극편과 제2 극편 사이에 있는 절연체를 말한다. 본 실시예에서, 예시적으로 제1 극편을 양극편으로, 제2 극편을 음극편으로 설정하여 설명한다. 양극활성물질이 양극편의 코팅 영역에 코팅되고, 음극활성물질이 음극편의 코팅 영역에 코팅된다. 본체부의 코팅 영역으로부터 연장되는 복수개의 미코팅된 영역이 탭(141)으로 적층된다. 전극 어셈블리(14)는 두개의 탭(141)을 포함하고, 이는 양극 탭과 음극 탭을 의미한다. 양극 탭은 양극편의 코팅 영역에서부터 연장되고, 음극 탭은 음극편의 코팅 영역에서부터 연장된다.
단 커버 어셈블리(15)가 전극 어셈블리(14)의 꼭대기부에 설치되고, 도 1c에 도시된 바와 같이, 단 커버 어셈블리(15)는 단 커버 플레이트(151)와 두개의 전극 단자(12)를 포함하고, 두개의 전극 단자(12) 각각이 양극 단자와 음극 단자이고, 각각의 전극 단자(12)에는 하나의 연결 부재(16)가 대응 설치되며, 연결 부재(16)는 단 커버 플레이트(151)와 전극 어셈블리(14) 사이에 위치한다.
예를 들어, 도 1c에서 전극 어셈블리(14)의 탭(141)이 꼭대기부에 위치되고, 양극 탭이 하나의 연결 부재(16)를 통해 양극 단자와 연결되고, 음극 탭이 다른 하나의 연결 부재(16)를 통해 음극 단자와 연결된다.
단 커버 플레이트(151)에는 폭발 방지 부재가 더 설치될 수 있고, 배터리 셀(1) 내부에 가스가 과도하게 많을 경우, 배터리 셀(1) 내부에 있는 가스를 제때 방출하여 폭발을 방지해야 한다. 단 커버 플레이트(151)에는 배기홀이 설치되고, 배기홀은 길이 방향을 따르는 단 커버 플레이트(151)의 중간 위치에 설치될 수 있다. 폭발 방지 부재는 압력방출 기구(11)를 포함하고, 압력방출 기구(11)가 배기홀에 설치된다. 정상적인 상태에서는, 압력방출 기구(11)가 배기홀에 실링 장착되고, 배터리 셀(1)이 팽창되어 외부 하우징 내부에 있는 기압이 미리 설정된 값 이상으로 올라갈 경우, 압력방출 기구(11)가 작동되어 가스는 압력방출 기구(11)를 통해 외부로 방출된다.
압력방출 기구(11)는 배터리 셀(1)의 내부 압력 또는 내부 온도가 미리 설정된 문턱값에 도달될 때 작동되어 내부 압력 및/또는 내부 물질을 방출시킬 수 있는 소자 또는 부품을 의미한다. 압력방출 기구(11)는 구체적으로 폭발 방지 밸브, 에어 밸브, 압력방출 밸브 또는 안전 밸브 등의 형식을 채택할 수 있고, 또한 구체적으로 압력을 민감하거나 온도에 민감한 소자 또는 구조가 채택될 수 있다. 즉, 배터리 셀(1)의 내부 압력 또는 온도가 미리 설정된 값에 도달할 때, 압력방출 기구(11)는 동작을 실행하거나, 압력방출 기구(11)에 설치된 박약 구조가 파괴되어 내부 압력이 방출되는 개구 또는 통로가 형성될 수 있다.
본 출원에서 언급한 문턱값은 압력 문턱값 또는 온도 문턱값일 수 있고, 이 문턱값의 설정은 설계 조건에 따라 다르며, 예를 들어 위험 또는 통제 불능인 배터리 셀(1)의 내부 압력 또는 내부 온도값에 따라 문턱값을 설계 또는 확정할 수 있다. 또한, 상기 문턱값은 배터리 셀(1)의 양극 극편, 음극 극편, 전해액, 분리막 중 하나 또는 복수개가 사용된 재료에 따라 상이하다.
본 출원에서 언급된 "작동"은 압력방출 기구(11)에서 동작이 생성되거나 일정한 상태로 활성화되어 배터리 셀(1)의 내부 압력이 방출되는 것을 의미한다. 압력방출 기구(11)에서 발생하는 동작은 압력방출 기구(11)의 적어도 일부분의 파열, 파쇄, 찢김 또는 개방 등을 포함하지만 이에 국한되지 않는다. 압력방출 기구(11)가 작동될 때, 배터리 셀(1) 내부의 고온 및 고압 물질이 배출물로 간주되어 작동된 부위에서부터 밖으로 배출된다. 이러한 방식은 압력과 온도를 제어할 수 있는 상황에서, 배터리 셀(1)에서 압력이 방출되어 잠재된 심각한 사고가 발생하는 것을 방지할 수있다.
본 출원에서 언급한 배터리 셀(1)에서 나온 배출물은 전해액, 용해되거나 분열된 양극 극편, 음극 극편, 분리막 조각, 반응에 의해 생성된 고온 고압 가스, 화염 등을 포함하지만 이에 국한되지 않는다.
고온 및 고압인 배출물은 배터리 셀(1)에 설치된 압력방출 기구(11) 방향으로 배출되고, 구체적으로, 압력방출 기구(11)가 작동되는 영역의 방향을 향해 배출되고, 이 배출물의 위력과 파괴력이 클 수 있어, 심지어 이 방향 상에 있는 커버체 등과 같은 하나 또는 복수개의 구조를 뚫을 수 있다.
일부 실시예에서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 단 커버 플레이트(151)에는 배터리 셀(1) 내부에 전해액을 주입시킬 수 있는 스루홀이 설치되고, 스루홀은 원형, 타원형, 다각형 또는 기타 형상의 홀이 선택되고, 단 커버 플레이트(151)의 높이 방향을 따라 연장될 수 있다. 단 커버 플레이트(151)에는 스루홀을 실링시킬 수 있는 실링 부재(152)가 설치된다.
도 2 내지 도 5는 본 출원의 일부 실시예에서 배터리에 고정된 소방 파이프라인(2)의 구조 개략도를 나타낸다.
본 출원의 실시예에서 소방 파이프라인(2)은 소방 매체를 수용하는 데 사용되고, 이 소방 매체는 유체일 수 있고, 이 유체는 액체 또는 가스일 수 있다.
압력방출 기구(11)가 소방 파이프라인(2)을 파괴하지 않는 경우, 상기 소방 파이프라인(2)은 임의의 물질을 수용하지 않을 수 있으며, 압력방출 기구(11)가 작동되는 상황에서는, 소방 파이프라인(2)이 소방 매체를 수용하며, 예를 들어, 스위치 밸브를 통해 소방 매체가 소방 파이프라인(2)으로 유입되는 것을 제어할 수 있다.
또는 압력방출 기구(11)가 파괴되지 않은 상황에서, 상기 소방 파이프라인(2)은 항시 소방 매체를 수용할 수 있고, 이 소방 매체는 배터리 셀(1)의 온도를 조절하는 데 사용된다. 온도 조절이란 배터리 셀(1)을 가열 또는 냉각시키는 것을 의미한다. 배터리 셀(1)을 냉각시키거나 온도를 낮추는 경우, 상기 소방 파이프라인(2)이 냉각 유체를 수용하여 복수개의 배터리 셀(1)의 온도를 낮출 수 있고, 이때, 소방 파이프라인(2) 또한 냉각 부재, 냉각 시스템 또는 냉각 파이프라인 등으로 칭해질 수 있고, 수용된 소방 매체 역시 냉각 매체 또는 냉각 유체로 칭해질 수 있으며, 더 구체적으로, 냉각액 또는 냉각 가스로 불릴 수 있다.
바람직하게는, 소방 매체는 순환 유동되어 더 우수한 온도 조절 효과를 얻을 수 있다. 바람직하게는, 소방 매체는 물, 물과 에틸렌글리콜(ethylene glycol)의 혼합액 또는 공기 등일 수 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 배터리 셀(1)에는 고정 부재(3)가 설치되고, 상기 고정 부재(3)와 배터리 셀(1)의 전극 단자(12)가 연결되고, 소방 파이프라인(2)이 고정 부재(3)에 고정되어 소방 파이프라인(2)을 배터리 셀(1)에 고정시킬 수 있고, 여기에서, 소방 파이프라인(2)은 소방 매체를 수용하는 데 사용된다. 본 출원에서, 소방 파이프라인(2)이 고정 부재(3)를 통해 전극 단자(12)에 고정되어, 일 방면으로, 소방 파이프라인(2)의 고정 방법을 간소화하여 소방 파이프라인(2)의 고정 작업을 더 간단하게 만들고; 다른 일 방면으로, 소방 파이프라인의 고정 효과를 보장하여 배터리 열폭주 과정에서 소방 파이프라인의 위치에 변화가 생겨 화재 진압이 즉각적으로 이루어지지 않는 것을 방지할 수 있다.
도 2 내지 도 5 를 참조하면, 일부 실시예에서, 배터리는 배터리 셀(1), 소방 파이프라인(2), 고정 부재(3)를 포함한다. 배터리 셀(1)은 압력방출 기구(11)를 포함하고, 압력방출 기구(11)는 배터리 셀(1)의 내부 압력 또는 온도가 문턱값에 도달될 때 작동되어 내부 압력이 방출될 수 있도록 배치된다. 소방 파이프라인(2)은 소방 매체를 수용하는 데 사용되고, 소방 파이프라인(2)은 압력방출 기구(11)가 작동될 때 소방 매체를 배출시킬 수 있도록 배치된다. 고정 부재(3)는 배터리 셀(1)과 소방 파이프라인(2) 사이에 설치되고, 고정 부재(3)는 소방 파이프라인(2)을 고정하도록 배치되고; 고정 부재(3)에는 유동 관통 영역(31)과 유동 가이드 구조(32)가 설치되고, 유동 관통 영역(31)이 압력방출 기구(11)를 커버하고, 유동 관통 영역(31)은 압력방출 기구(11)에서 작동될 때 소방 매체가 유동 관통 영역(31)을 통과해 배터리 셀(1)로 흐르도록 배치되고; 유동 가이드 구조(32)는 압력방출 기구(11)가 작동될 때 소방 매체를 유동 관통 영역(31)으로 유도할 수 있게 배치된다.
배터리가 열폭주될 때 압력방출 기구(11)가 작동되어 소방 파이프라인(2)이 녹아 냉각액 등 소방 매체가 소방 파이프라인(2)에서 흘러나오고, 소방 파이프라인(2)이 녹은 부위가 고정되어 있지 않아 만약 소방 파이프라인(2)이 녹은 부위가 유동 관통 영역(31)을 정면으로 마주한다면, 소방 매체가 직접적으로 유동 관통 영역(31)을 통과해 배터리 셀(1)로 흘러 온도를 낮추어 화재를 효과적으로 진압할 수 있지만, 소방 파이프라인(2)이 녹은 부위가 유동 관통 영역(31)의 측부에 있거나, 소방 파이프라인(2)에서 분사된 소방 매체가 유동 관통 영역(31)의 측부로 흐를 때 유동 가이드 구조(32)를 통해 소방 매체가 유동 관통 영역(31)으로 유도되므로, 고정 부재(3)에 유동 가이드 구조가 설치되면 더 많은 소방 매체가 배터리의 열폭주 부위에 흘러 들어가고, 유동 가이드 구조(32)로 인해 소방 매체가 더 원활하게 배터리의 열폭주 부위로 흘러들어갈 수 있어 소방 진압 효과가 향상되고, 배터리 열폭주 과정에서 화재 진압을 즉각적으로 수행할 수 있다.
일부 실시예에서, 유동 관통 영역(31)은 스루홀 또는 박약 영역을 포함하고, 박약 영역은 압력방출 기구(11)에서 작동될 때 파괴되어 스루홀이 형성될 수 있도록 배치된다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 일부 실시예에서, 소방 파이프라인(2)의 길이 방향을 따라 순차적으로 복수개의 배터리 셀(1)이 설치되고, 고정 부재(3)가 배터리 셀(1)에 고정되어 각 배터리 셀(1)에는 각각 대응되게 하나의 고정 부재(3)가 고정 설치되고, 또는 일부 배터리 셀(1) 상에 각각 대응되게 하나의 고정 부재(3)가 고정 설치되며, 동일한 열에 위치하는 배터리 셀(1) 상의 각 고정 부재(3)는 동시에 하나의 소방 파이프라인(2)을 고정한다. 복수개의 고정 부재(3)가 상기 소방 파이프라인(2)을 배터리 셀(1)에 고정 연결시키므로 소방 파이프라인(2)의 위치가 변경되지 않도록 방지하고, 고정 부재(3)에 있는 소방 파이프라인(2)의 그림자가 고정 부재(3) 상의 대부분의 유동 관통 영역(31)을 덮어 거의 유동 가이드 구조(32) 영역 대부분을 덮는다.
도 5 를 참조하면, 일부 실시예에서, 고정 부재(3)가 배터리 셀(1)의 꼭대기부에 고정 설치되고, 소방 파이프라인(2)은 고정 부재(3)의 꼭대기부에 설치된다.
도 4와 도 6을 참조하면, 일부 실시예에서, 유동 가이드 구조(32)와 유동 관통 영역(31)은 소방 파이프라인(2)의 길이 방향을 따라 배치된다.
배터리가 열폭주될 때 압력방출 기구(11)가 작동되어 소방 파이프라인(2)이 녹아 냉각액 등 소방 매체가 소방 파이프라인(2)에서 흘러나오고, 만약 소방 파이프라인(2)이 녹은 부위가 유동 관통 영역(31)의 측부에 있거나, 소방 파이프라인(2)에서 분사된 소방 매체가 유동 관통 영역(31)의 측부로 흐를 때 유동 가이드 구조(32)와 유동 관통 영역(31)을 소방 파이프라인(2)의 길이 방향으로 배열시키면 유동 가이드 구조(32)를 통해 유동 관통 영역(31) 측부에 있는 소방 매체가 유동 관통 영역(31)으로 유도되므로, 더 많은 소방 매체가 더 원활하게 유동 관통 영역(31)을 통과해 배터리 셀(1)로 흘러들어갈 수 있어 소방 진압 효과가 향상되고, 배터리 열폭주 과정에서 화재 진압을 즉각적으로 수행할 수 있다.
도 6과 도 7을 참고하면, 일부 실시예에서, 유동 가이드 구조(32)는 오목부(321)를 포함하고, 오목부(321)는 고정 부재(3)를 따라 배터리 셀(1)의 방향으로 움푹 들어가게 형성되고, 오목부(321)는 유동 관통 영역(31) 및 고정 부재(3)의 측방향 가장자리에 연결된다.
오목부(321)는 고정 부재(3)에서 재료가 얇아지는 방식으로 형성되며, 소방 매체는 오목부(321)의 유도 작용을 통해 유동 관통 영역(31)으로 흐른다. 오목부(321)는 소방 매체에 유동으로 인해 생성되는 고정 부재(3)의 장애를 줄여 상기 소방 매체의 유동 저항을 감소시킬 수 있으므로, 더 많은 소방 매체가 원활하게 유동 관통 영역(31)을 통해 배터리 셀(1)로 흐를 수 있어 화재 진압 효과가 향상될 수 있다.
일부 실시예에서, 유동 관통 영역(31)과 고정 부재(3)의 측방향 가장자리가 소방 파이프라인(2)의 길이 방향을 따라 배치된다.
오목부(321)는 유동 관통 영역(31) 및 고정 부재(3)의 측방향 가장자리에 연결되고, 유동 관통 영역(31)과 고정 부재(3)의 측방향 가장자리는 소방 파이프라인(2)의 길이 방향을 따라 배열되어, 즉 오목부(321)가 소방 파이프라인(2)의 길이 방향을 따라 연장되고, 소방 파이프라인(2)이 유동 관통 영역(31)의 부위와 마주보는 형태이든 유동 관통 영역(31) 측부에 위치하는 부위가 녹든 관계없이, 소방 파이프라인(2)에서 방출되는 소방 매체가 직접 유동 관통 영역(31)으로 흐르거나 오목부(321)로 흘러 들어갈 수 있으며, 오목부(321)의 유도 작용을 통해 더 많은 소방 매체가 유동 관통 영역(31)으로 흘러 화재 진압 효과가 향상될 수 있다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 일부 실시예에서, 유동 관통 영역(31)에서 고정 부재(3)까지의 측방향 가장자리의 방향을 따라 오목부(321)의 폭이 균일하게 일치한다. 도 10 내지 도 13을 참조하면, 유동 관통 영역(31)에서 고정 부재(3)까지의 측방향 가장자리의 방향을 따라 오목부(321)의 폭이 상이하다.
일부 실시예에서, 오목부(321)는 직선형 유동 통로, 곡선형 유동 통로 또는 직선과 곡선이 서로 연결된 결합형 유동 통로로 형성된다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 직선형 유동 통로는 직사각형 유동 통로를 포함한다. 도 10과 도 11을 참조하면, 직선형 유동 통로는 사다리꼴 유동 통로를 포함하고, 사다리꼴 유동 통로의 짧은 변이 유동 관통 영역(31)에 연결된다. 도 12와 도 13을 참조하면, 직선과 곡선이 서로 연결된 결합형 유동 통로가 직사각형 유동 통로와 반원형 유동 통로가 서로 연결된 결합형 유동 통로를 포함하고, 반원형 유동 통로가 유동 관통 영역(31)에 연결되고, 직사각형 유동 통로는 반원형 유동 통로의 아치형 가장자리에 연결된다. 도 14와 도 15를 참조하면, 직선형 유동 통로는 사선형 유동 통로인 평행사변형 유동 통로를 포함한다. 도 16과 도 17을 참조하면, 직선형 유동 통로는 S형 곡선형 유동 통로를 포함한다.
도 8과 도 9를 참조하면, 일부 실시예에서, 유동 가이드 구조(32)는 보강 리브(323)를 더 포함하고, 유동 관통 영역(31)에 연결된 오목부(321)의 부위가 제1 부위이고, 고정 부재(3)의 측방향 가장자리에 연결된 오목부(321)의 부위가 제2 부위이고, 보강 리브(323)는 제1 부위에 설치될 수 있고, 또는 보강 리브(323)는 제2 부위에 설치될 수 있고, 또는, 보강 리브(323)는 제1 부위와 제2 부위 사이에 설치될 수도 있다. 보강 리브(323)가 설치되면 고정 부재(3)의 강도가 향상될 수 있다.
도 8과 도 9를 참고하면, 일부 실시예에서, 보강 리브(323)는 유동 관통 영역(31)에서 가까운 오목부(321)의 일단에 설치된다. 즉, 보강 리브(323)가 제1 부위에 설치된다.
보강 리브(323)가 설치되면 고정 부재(3)의 강도가 향상될 수 있다. 소방 매체는 오목부(321)의 유도 작용 하에 유동 관통 영역(31)으로 유동되고, 보강 리브(323) 지점에서 관성으로 인해 보강 리브(323)를 넘어 유동 관통 영역(31)으로 들어가기 때문에, 보강 리브(323)는 소방 매체의 유동을 과도하게 방해할 수 없다.
도 18 내지 도 21을 참조하면, 일부 실시예에서, 유동 가이드 구조(32)는 노치(322)를 포함하고, 노치(322)와 유동 관통 영역(31)이 소방 파이프라인(2)의 길이 방향을 따라 배치되고; 노치(322)는 고정 부재(3)의 측방향 가장자리에서 유동 관통 영역(31)을 향해 재료를 제거함으로써 형성되는 구조이고, 여기에서, 고정 부재(3)의 측방향 가장자리와 유동 관통 영역(31)이 소방 파이프라인(2)의 길이 방향에 위치한다.
노치(322)는 고정 부재(3)에서 재료가 제거되어 형성되므로 소방 매체에 대한 고정 부재(3)의 유동 저항이 감소될 수 있어 더 많은 소방 매체가 더 원활하게 유동 관통 영역(31)으로 흐를 수 있다.
노치(322)는 재료가 제거되어 형성되고, 소방 매체는 먼저 노치(322)를 거친 후 관성적으로 재료가 미제거된 영역에 통과되거나 또는 그 반대이다.
도 22 내지 도 25를 참고하면, 일부 실시예에서, 유동 가이드 구조(32)는 오목부(321)와 노치(322)를 포함하고, 오목부(321)는 고정 부재(3)를 따라 배터리 셀(1)의 방향으로 움푹 들어가게 형성되고, 오목부(321)는 유동 관통 영역(31) 및 고정 부재(3)의 측방향 가장자리에 연결된다. 노치(322)가 오목부(321)에 설치되고, 노치(322)는 고정 부재(3)의 측방향 가장자리에서 유동 관통 영역(31)을 향해 재료를 제거함으로써 형성되는 구조이고, 여기에서, 고정 부재(3)의 측방향 가장자리와 유동 관통 영역(31)이 소방 파이프라인(2)의 길이 방향에 위치한다.
유동 가이드 구조(32)는 얇아지는 재료로 형성된 오목부(321)를 포함하고, 오목부(321)에서 재료를 제거하여 형성된 노치(322)를 더 포함하고, 오목부(321)와 노치(322)를 결합하면 소방 매체가 유동될 때 생성되는 고정 부재(3)의 저항을 줄여 더 많은 소방 매체가 더 원활하게 열폭주 부위로 흘러 들어갈 수 있다.
도 20과 도 21을 참조하면, 일부 실시예에서, 노치(322)는 직사각형 노치(3221)로 형성될 수 있다. 도 22와 도 23을 참조하면, 노치(322)는 아치형 노치(3222)로 형성될 수 있다.
노치(322)의 형상이 직사각형 노치(3221)와 아치형 노치(3222)에만 국한되지 않고, 노치(322)를 설치함으로써 소방 매체가 유동될 때 생성되는 고정 부재(3)의 저항을 줄여 소방 매체가 더 원활하게 열폭주 부위로 흘러 들어갈 수 있다.
물론, 노치(322)의 형상과 위치는 상술한 바와 같이 한정되지 않을 수 있다.
일부 실시예에서, 소방 파이프라인(2)의 길이 방향을 따라 유동 관통 영역(31)의 양측에는 모두 유동 가이드 구조(32)가 설치된다.
오목부(321)가 소방 파이프라인(2)의 길이 방향을 따라 연장되고, 소방 파이프라인(2)의 임의의 부위가 녹거나, 소방 파이프라인(2)에서 방출되는 소방 매체가 직접 유동 관통 영역(31)으로 흐르거나 유동 가이드 구조(32)로 흘러 들어가든지 상관없이, 유동 가이드 구조(32)의 유도 작용을 통해 더 많은 소방 매체가 유동 관통 영역(31)으로 흘러 화재 진압 효과가 향상될 수 있다.
도 6 내지 도 25를 참고하면, 일부 실시예에서, 고정 부재(3)는 위치제한부(37)를 포함하고, 위치제한부(37)는 소방 파이프라인(2)이 반경방향으로 이동되는 것을 제한하도록 배치된다.
도 4, 도 6 내지 도 25를 참조하면, 일부 실시예에서, 배터리 셀(1)은 전극 단자(12)를 포함하고, 고정 부재(3)는 본체부(34), 연결부(35), 커넥터(36)를 포함하고, 본체부(34)가 배터리 셀(1)의 꼭대기면 형상에 매칭되고, 유동 관통 영역(31)과 유동 가이드 구조(32)는 모두 본체부(34)에 설치된다. 연결부(35)는 전극 단자(12)의 형상에 적합하게 매칭되고, 연결부(35)가 전극 단자(12)에 연결되고, 소방 파이프라인(2)의 길이 방향에 있는 커넥터(36)의 최대 크기 각각은 소방 파이프라인(2)의 길이 방향에 있는 본체부(34)와 연결부(35)의 최대 크기보다 작다.
하기는 도 2 내지 도 25를 결합하여 배터리와 고정 부재(3)의 일부 구체적인 실시예를 설명한다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(102) 내부에는 2열로 배열 배터리 셀(1)이 설치되고, 각 열의 배터리 셀(1)은 복수개의 배터리 셀(1)을 포함하고, 중간 구역에 위치하는 복수개의 배터리 셀(1)에는 각각 고정 부재(3)가 설치되고, 고정 부재(3)의 연결부(35)가 배터리 셀(1)의 전극 단자(12)에 연결된다. 동일한 열에 위치한 배터리 셀(1)의 각 고정 부재(3)가 동일한 소방 파이프라인(2)에 고정된다.
도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 소방 파이프라인(2)의 길이 방향이 단일한 열에 배열된 배터리 셀(1)의 배열 방향과 일치하고, 배터리 셀(1)에 있는 소방 파이프라인(2)의 그림자가 압력방출 기구(11) 대부분 영역을 덮고, 고정 부재(3)에 있는 소방 파이프라인(2)의 그림자가 유동 관통 영역(31)과 유동 가이드 구조(32)가 차지하는 대부분의 영역을 덮는다.
도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 고정 부재(3)의 제1 실시예에서, 고정 부재(3)는 유동 관통 영역(31), 오목부(321), 본체부(34), 연결부(35), 커넥터(36), 위치제한부(37)를 포함한다.
본체부(34)는 배터리 셀(1)의 꼭대기면의 형상에 적합하게 매칭되고, 유동 관통 영역(31)과 오목부(321)는 모두 본체부(34)에 설치된다. 소방 파이프라인(2)의 길이 방향을 따르는 유동 관통 영역(31)의 양측 각각에는 오목부(321)가 설치된다. 오목부(321)는 고정 부재(3)의 재료를 얇게함으로써 형성될 수 있다. 오목부(321)는 직사각형 유동 통로이다.
각 오목부(321)의 위치에는 각각 두개의 위치제한부(37)가 설치되고, 두개의 위치제한부(37)는 소방 파이프라인(2)의 반경방향을 따라 설치되어, 소방 파이프라인(2)을 위치제한시킬 수 있고, 소방 파이프라인(2)이 반경방향으로 이동되는 것을 방지할 수 있다.
연결부(35)는 전극 단자(12)의 형상에 적합하게 매칭되고, 연결부(35)가 전극 단자(12)를 연결하는 데 사용되고, 커넥터(36)는 본체부(34)와 연결부(35)를 연결하고, 소방 파이프라인(2)의 길이 방향에 있는 커넥터(36)의 최대 크기 각각은 소방 파이프라인(2)의 길이 방향에 있는 본체부(34)와 연결부(35)의 최대 크기보다 작다.
배터리에 열폭주 현상이 발생될 때 소방 파이프라인(2)이 녹아 냉각액 등 소방 매체가 유출되어, 소방 매체는 얇아진 오목부(321)를 통해 유동 관통 영역(31)으로 흘러 소방 매체가 열폭주 부위에 편리하게 유입될 수 있다.
도 8과 도 9는 고정 부재(3)의 제2 실시예를 나타내며, 고정 부재(3)의 제2 실시예는 고정 부재(3)의 제1 실시예와 달리, 유동 관통 영역(31)에 연결되는 오목부(321)의 일측에 보강 리브(323)가 설치된다. 보강 리브(323)가 설치되면 고정 부재(3)의 강도가 향상될 수 있다. 소방 매체는 먼저 얇아진 오목부(321)에 통과된 후 관성적으로 보강 리브(323)를 가로 질러 열폭주 부위로 흘러 들어간다.
도 10과 도 11은 고정 부재(3)의 제3 실시예를 나타내며, 고정 부재(3)의 제3 실시예는 고정 부재(3)의 제1 실시예와 달리, 오목부(321)가 사다리꼴 유동 통로이고, 사다리꼴 유동 통로의 짧은 변이 유동 관통 영역(31)에 연결되어 소방 매체가 유동 관통 영역(31)으로 흐르는 속도를 높일 수 있다. 물론 소방 매체가 유동 관통 영역(31)으로 주입되는 속도를 줄이고 싶을 경우 사다리꼴 유동 통로의 긴 변을 유동 관통 영역(31)에 연결할 수 있다.
도 12와 도 13은 고정 부재(3)의 제4 실시예를 나타내며, 고정 부재(3)의 제4 실시예는 고정 부재(3)의 제1 실시예와 달리, 오목부(321)가 직사각형 유동 통로와 반원형 유동 통로가 서로 연결된 결합형 유동 통로이고, 여기에서, 반원형 유동 통로가 유동 관통 영역(31)에 연결되고, 직사각형 유동 통로는 반원형 유동 통로의 아치형 가장자리와 연통된다.
도 14와 도 15는 고정 부재(3)의 제5 실시예를 나타내며, 고정 부재(3)의 제5 실시예는 고정 부재(3)의 제1 실시예와 달리, 오목부(321)가 평행사변형 유동 통로이고, 평행사변형 유동 통로가 설치됨으로써 소방 매체가 유동 관통 영역(31)으로 흘러 들어가는 각도를 조절할 수 있다.
도 16과 도 17은 고정 부재(3)의 제6 실시예를 나타내며, 고정 부재(3)의 제6 실시예는 고정 부재(3)의 제1 실시예와 달리, 오목부(321)가 S형 유동 통로이고, S형 유동 통로가 설치됨으로써 소방 매체가 유동 관통 영역(31)으로 흘러 들어가는 각도를 조절할 수 있다.
도 18과 도 19은 고정 부재(3)의 제7 실시예를 나타내며, 고정 부재(3)의 제7 실시예는 고정 부재(3)의 제1 실시예와 달리, 유동 가이드 구조(32)가 더이상 오목부(321)가 아니며, 유동 가이드 구조(32)는 유동 관통 영역(31) 측부에서 재료를 제거하여 형성된 노치(322)이고, 노치(322)는 아치형 노치(3222)이다.
도 20과 도 21은 고정 부재(3)의 제8 실시예를 나타내며, 고정 부재(3)의 제8 실시예는 고정 부재(3)의 제1 실시예와 달리, 유동 가이드 구조(32)가 더이상 오목부(321)가 아니며, 유동 가이드 구조(32)는 유동 관통 영역(31) 측부에서 재료를 제거하여 형성된 노치(322)이고, 노치(322)는 직사각형 노치(3221)이다.
도 22와 도 23은 고정 부재(3)의 제9 실시예를 나타내며, 고정 부재(3)의 제9 실시예는 고정 부재(3)의 제1 실시예와 달리, 오목부(321)에 아치형 노치(3222)가 설치되고, 아치형 노치(3222)는 고정 부재(3)의 측방향 가장자리에서 재료를 제거함으로써 형성된다. 고정 부재(3)의 제9 실시예에서, 유동 가이드 구조(32)는 얇아지는 재료 형성된 오목부(321)이고, 재료를 제거하여 형성된 아치형 노치(3222)를 더 포함하고, 오목부(321)와 노치(322)가 결합되어 소방 매체의 유동을 유도하면 화재 진압 효과가 더욱 향상될 수 있다.
도 24와 도 25는 고정 부재(3)의 제10 실시예를 나타내며, 고정 부재(3)의 제10 실시예는 고정 부재(3)의 제9 실시예와 달리, 유동 관통 영역(31)에 연결되는 오목부(321)의 부위에 보강 리브(323)가 설치되고, 보강 리브(323)를 설치시킴으로써 고정 부재(3)의 강도가 향상될 수 있다.
일부 실시예에서 제공하는 전기 사용 장치에 있어서, 상술한 배터리를 포함하고, 배터리는 전기 에너지를 공급할 수 있도록 배치된다.
전기 사용 장치는 본 출원의 실시예에서 제공하는 배터리를 포함하므로, 전기 사용 장치 또한 배터리의 유용한 효과를 지니므로, 여기에서 재차 설명하지 않는다.
일부 실시예에서, 전기 사용 장치는 차량을 포함한다.
일부 실시예에서 제공하는 배터리 제조 방법에 있어서, 배터리 셀(1)을 장착하고, 상기 배터리 셀(1)은 압력방출 기구(11)를 포함하고, 상기 압력방출 기구(11)는 상기 배터리 셀(1)의 내부 압력 또는 온도가 문턱값에 도달할 때 작동되어 상기 내부 압력을 방출하도록 배치하는 단계; 고정 부재(3)를 장착하는 단계; 및 소방 파이프라인(2)을 장착하고, 상기 고정 부재(3)를 통해 고정되고, 상기 소방 파이프라인(2)은 소방 매체를 수용하는 데 사용되며, 상기 압력방출 기구(11)가 작동될 때, 소방 매체를 방출하도록 배치되는 단계;를 포함하고, 여기에서, 상기 고정 부재(3)에는 유동 관통 영역(31)과 유동 가이드 구조(32)가 설치되고, 상기 유동 관통 영역(31)이 상기 압력방출 기구(11)를 커버하고, 상기 유동 관통 영역(31)은 상기 압력방출 기구(11)가 작동될 때 상기 소방 매체가 상기 유동 관통 영역(31)을 관통해 상기 배터리 셀(1)로 흐르도록 배치되고; 상기 유동 가이드 구조(32)는 상기 압력방출 기구(11)가 작동될 때 상기 소방 매체를 상기 유동 관통 영역(31)으로 유도하도록 배치된다.
배터리가 열폭주될 때 압력방출 기구(11)가 작동되어 소방 파이프라인(2)이 녹아 냉각액 등 소방 매체가 소방 파이프라인(2)에서 흘러나오고, 소방 파이프라인(2)이 녹은 부위가 유동 관통 영역(31)을 정면으로 마주한다면, 소방 매체가 직접적으로 유동 관통 영역(31)을 통해 배터리 셀(1)로 흘러 온도를 낮추어 화재를 진압할 수 있다. 만약 소방 파이프라인(2)이 녹은 부위가 유동 관통 영역(31)의 측부에 있거나, 소방 파이프라인(2)에서 분사된 소방 매체가 유동 관통 영역(31)의 측부로 흐를 때 유동 가이드 구조(32)를 통해 소방 매체가 유동 관통 영역(31)으로 유도되므로, 고정 부재(3)에 유동 가이드 구조(32)가 설치되면 더 많은 소방 매체가 열폭주 부위에 흘러 들어가고, 유동 가이드 구조(32)로 인해 소방 매체가 더 원활하게 배터리 셀(1)로 흘러들어갈 수 있어 소방 진압 효과가 향상되고, 배터리 열폭주 과정에서 화재 진압을 즉각적으로 수행할 수 있다.
일부 실시예에서 제공하는 배터리 제조 설비에 있어서, 배터리 셀(1)을 장착하는데 사용되고, 배터리 셀(1)은 압력방출 기구(11)를 포함하고, 압력방출 기구(11)는 배터리 셀(1)의 내부 압력 또는 온도가 문턱값에 도달될 때 작동되어 내부 압력을 방출하도록 배치되는 배터리 셀 장착 장치; 고정 부재(3)를 장착하는 데 사용되는 고정 부재 장착 장치; 소방 파이프라인(2)을 장착하는 데 사용되고, 소방 파이프라인(2)을 고정 부재(3)에 고정시키고, 소방 파이프라인(2)은 소방 매체를 수용하는 데 사용되고, 압력방출 기구(11)가 작동될 때 소방 매체를 방출시키도록 배치되는 소방 파이프라인 장착 장치를 포함하고; 여기에서, 고정 부재(3)에는 유동 관통 영역(31)과 유동 가이드 구조(32)가 설치되고, 유동 관통 영역(31)이 압력방출 기구(11)를 커버하고, 유동 관통 영역(31)은 압력방출 기구(11)에서 작동될 때 소방 매체가 유동 관통 영역(31)을 관통해 배터리 셀(1)로 흐르도록 배치되고; 유동 가이드 구조(32)는 압력방출 기구(11)가 작동될 때 소방 매체를 유동 관통 영역(31)으로 유도하도록 배치된다.
배터리가 열폭주될 때 압력방출 기구(11)가 작동되어 소방 파이프라인(2)이 녹아 냉각액 등 소방 매체가 소방 파이프라인(2)에서 흘러나오고, 소방 파이프라인(2)이 녹은 부위가 유동 관통 영역(31)을 정면으로 마주한다면, 소방 매체가 직접적으로 유동 관통 영역(31)을 통해 배터리 셀(1)로 흘러 온도를 낮추어 화재를 진압할 수 있다. 만약 소방 파이프라인(2)이 녹은 부위가 유동 관통 영역(31)의 측부에 있거나, 소방 파이프라인(2)에서 분사된 소방 매체가 유동 관통 영역(31)의 측부로 흐를 때 유동 가이드 구조(32)를 통해 소방 매체가 유동 관통 영역(31)으로 유도되므로, 고정 부재(3)에 유동 가이드 구조가 설치되면 더 많은 소방 매체가 열폭주 부위에 흘러 들어가고, 유동 가이드 구조(32)로 인해 소방 매체가 더 원활하게 배터리 셀(1)로 흘러들어갈 수 있어 소방 진압 효과가 향상되고, 배터리 열폭주 과정에서 화재 진압을 즉각적으로 수행할 수 있다.
본 출원은 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 출원의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하며, 등가물을 통해 해당 부품을 대체할 수 있다. 특히, 구조적인 충돌이 없는 한, 각 실시예에서 언급된 기술적 특징은 임의의 방식으로 조합될 수 있다. 본 출원은 본 출원 내용에 기재된 특정 실시예에 한정되는 것이 아닌, 청구항 범위 내에 있는 모든 기술 방안을 포함한다.
1: 배터리 셀(cell)
11: 압력방출 기구
12: 전극 단자 13: 하우징
14: 전극 어셈블리 141: 탭(tab)
15: 단 커버 어셈블리 151: 단 커버 플레이트
152: 실링 부재 16: 연결 부재
2: 소방 파이프라인 3: 고정 부재
31: 유동 관통 영역 32: 유동 가이드 구조
321: 오목부 322: 노치
3221: 직사각형 노치 3222: 아치형 노치
323: 보강 리브 34: 본체부
35: 연결부 36: 커넥터
37: 위치제한부 100: 배터리
101: 제1 하우징 102: 제2 하우징
200: 컨트롤러 300: 모터
12: 전극 단자 13: 하우징
14: 전극 어셈블리 141: 탭(tab)
15: 단 커버 어셈블리 151: 단 커버 플레이트
152: 실링 부재 16: 연결 부재
2: 소방 파이프라인 3: 고정 부재
31: 유동 관통 영역 32: 유동 가이드 구조
321: 오목부 322: 노치
3221: 직사각형 노치 3222: 아치형 노치
323: 보강 리브 34: 본체부
35: 연결부 36: 커넥터
37: 위치제한부 100: 배터리
101: 제1 하우징 102: 제2 하우징
200: 컨트롤러 300: 모터
Claims (11)
- 배터리에 있어서,
배터리 셀(cell)(1), 소방 파이프라인(2) 및 고정 부재(3)를 포함하고;
상기 배터리 셀(1)은 압력방출 기구(11)를 포함하면서, 상기 압력방출 기구(11)는 상기 배터리 셀(1)의 내부 압력 또는 온도가 문턱값에 도달할 때 작동되어 상기 내부 압력을 방출하도록 배치되고;
상기 소방 파이프라인(2)은 소방 매체를 수용하는 데 사용되고, 상기 소방 파이프라인(2)은 상기 압력방출 기구(11)가 작동될 때 소방 매체를 방출하도록 배치되고; 및
상기 고정 부재(3)는 상기 배터리 셀(1)과 상기 소방 파이프라인(2) 사이에 설치되고, 상기 고정 부재(3)는 상기 소방 파이프라인(2)을 고정시키도록 배치되고; 상기 고정 부재(3)에는 유동 관통 영역(31)과 유동 가이드 구조(32)가 설치되고, 상기 유동 관통 영역(31)이 상기 압력방출 기구(11)를 커버하고, 상기 유동 관통 영역(31)은 상기 압력방출 기구(11)가 작동될 때 소방 매체가 상기 유동 관통 영역(31)을 관통해 상기 배터리 셀(1)로 흐르도록 배치되고; 상기 유동 가이드 구조(32)는 상기 압력방출 기구(11)가 작동될 때 상기 소방 매체를 상기 유동 관통 영역(31)으로 유도하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리. - 제1항에 있어서,
상기 유동 가이드 구조(32)와 상기 유동 관통 영역(31)은 상기 소방 파이프라인(2)의 길이 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 유동 가이드 구조(32)는 오목부(321)를 포함하고, 상기 오목부(321)는 상기 배터리 셀(1)을 향하는 상기 고정 부재(3)의 방향을 따라 움푹 들어가게 형성되고, 상기 오목부(321)는 상기 유동 관통 영역(31) 및 상기 고정 부재(3)의 측방향 가장자리에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리. - 제3항에 있어서,
상기 유동 관통 영역(31)과 상기 고정 부재(3)의 측방향 가장자리는 상기 소방 파이프라인(2)의 길이 방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 유동 가이드 구조(32)는 보강 리브(323)를 포함하고, 상기 보강 리브(323)는 상기 유동 관통 영역(31)에서 가까운 상기 오목부(321)의 일단에 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유동 가이드 구조(32)는 노치(322)를 포함하고, 상기 노치(322)와 상기 유동 관통 영역(31)이 상기 소방 파이프라인(2)의 길이 방향을 따라 배치되고; 상기 노치(322)는 상기 고정 부재(3)의 측방향 가장자리에서 상기 유동 관통 영역(31)을 향해 재료를 제거함으로써 형성되는 구조이고, 여기에서, 상기 고정 부재(3)의 측방향 가장자리와 상기 유동 관통 영역(31)은 상기 소방 파이프라인(2)의 길이 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리. - 제6항에 있어서,
상기 노치(322)는 직사각형 노치(3221) 또는 아치형 노치(3222)로 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소방 파이프라인(2)의 길이 방향을 따라 상기 유동 관통 영역(31)의 양측에는 모두 상기 유동 가이드 구조(32)가 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리. - 전기 사용 장치에 있어서,
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 배터리를 포함하고, 상기 배터리는 전기 에너지를 공급할 수 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 사용 장치. - 배터리 제조 방법에 있어서,
배터리 셀(1)을 장착하고, 상기 배터리 셀(1)은 압력방출 기구(11)를 포함하고, 상기 압력방출 기구(11)는 상기 배터리 셀(1)의 내부 압력 또는 온도가 문턱값에 도달할 때 작동되어 상기 내부 압력을 방출하도록 배치하는 단계;
고정 부재(3)를 장착하는 단계; 및
소방 파이프라인(2)을 장착하고, 상기 고정 부재(3)를 통해 고정되고, 상기 소방 파이프라인(2)은 소방 매체를 수용하는 데 사용되며, 상기 압력방출 기구(11)가 작동될 때, 소방 매체를 방출하도록 배치되는 단계;를 포함하고,
여기에서, 상기 고정 부재(3)에는 유동 관통 영역(31)과 유동 가이드 구조(32)가 설치되고, 상기 유동 관통 영역(31)이 상기 압력방출 기구(11)를 커버하고, 상기 유동 관통 영역(31)은 상기 압력방출 기구(11)가 작동될 때 상기 소방 매체가 상기 유동 관통 영역(31)을 관통해 상기 배터리 셀(1)로 흐르도록 배치되고; 상기 유동 가이드 구조(32)는 상기 압력방출 기구(11)가 작동될 때 상기 소방 매체를 상기 유동 관통 영역(31)으로 유도하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 제조 방법. - 배터리 제조 설비에 있어서,
배터리 셀(1)을 장착하는데 사용되고, 상기 배터리 셀(1)이 압력방출 기구(11)를 포함하고, 상기 압력방출 기구(11)는 상기 배터리 셀(1)의 내부 압력 또는 온도가 문턱값에 도달될 때 작동되어 내부 압력을 방출하도록 배치되는 배터리 셀 장착 장치;
고정 부재(3)를 장착하는 데 사용되는 고정 부재 장착 장치; 및
소방 파이프라인(2)을 장착하는 데 사용되고, 소방 파이프라인(2)을 상기 고정 부재(3)에 고정시키고, 상기 소방 파이프라인(2)은 소방 매체를 수용하는 데 사용되고, 상기 압력방출 기구(11)가 작동될 때 상기 소방 매체를 방출하도록 배치되는 소방 파이프라인 장착 장치;를 포함하고,
여기에서, 상기 고정 부재(3)에는 유동 관통 영역(31)과 유동 가이드 구조(32)가 설치되고, 상기 유동 관통 영역(31)이 상기 압력방출 기구(11)를 커버하고, 상기 유동 관통 영역(31)이 상기 압력방출 기구(11)에서 작동될 때 상기 소방 매체가 상기 유동 관통 영역(31)을 통해 상기 배터리 셀(1)로 흐르도록 배치되고; 상기 유동 가이드 구조(32)는 상기 압력방출 기구(11)가 작동될 때 상기 소방 매체를 상기 유동 관통 영역으로 유도하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 제조 설비.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/CN2021/134294 WO2023097427A1 (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 电池、用电装置、制备电池的方法及设备 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020247001405A KR20240019841A (ko) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 배터리, 전기 사용 장치, 배터리 제조 방법 및 설비 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP4372864A1 (ko) |
| JP (1) | JP2024526310A (ko) |
| KR (1) | KR20240019841A (ko) |
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|---|---|---|---|---|
| CN116526058B (zh) * | 2023-06-29 | 2023-09-22 | 楚能新能源股份有限公司 | 电池防爆阀、电池插箱及用电设备 |
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| CN116365160A (zh) * | 2020-10-19 | 2023-06-30 | 江苏时代新能源科技有限公司 | 电池和用电设备 |
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-
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- 2023-12-07 US US18/532,827 patent/US20240113385A1/en active Pending
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