KR20240020278A - 전지 및 전기 기기 - Google Patents

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KR20240020278A
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야오 리
샤오보 천
어우 쳰
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Abstract

본 발명의 실시예는 전지 및 전기 기기를 제공한다. 상기 전지는 전지 셀; 상기 전지 셀의 온도를 조절하기 위한 열 관리 부재; 박스체를 포함하되, 상기 전지 셀의 제1 벽에는 압력 완화 기구가 설치되고, 상기 열 관리 부재는 상기 전지 셀의 제2 벽에 부착되고, 상기 제2 벽은 상기 제1 벽과 상이하며; 상기 박스체는 전기실 및 수집 캐비티를 포함하고, 상기 전기실에는 상기 전지 셀 및 상기 열 관리 부재가 수용되며, 상기 수집 캐비티는 상기 압력 완화 기구의 작동 시 상기 전지 셀로부터의 배출물을 수집한다. 본 발명의 실시예의 전지 및 전기 기기는 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.

Description

전지 및 전기 기기
관련 출원의 상호 참조
본 발명은 2022년 1월 12일자로 출원된 명칭이“전지의 박스체, 전지, 전기 장치, 전지의 제조 방법 및 장치”인 PCT 특허 출원 PCT/CN2022/071536의 우선권을 주장하며, 이 출원의 모든 내용은 참조로서 본문에 포함된다.
본 발명은 전지 기술분야에 관한 것이고, 특히 전지 및 전기 기기에 관한 것이다.
에너지 절약과 배기가스 저감은 자동차 산업의 지속가능한 발전을 위한 핵심이다. 이 경우 전기 자동차는 에너지 절약 및 환경 보호라는 이점으로 인해 자동차 산업의 지속가능한 발전의 중요한 부분이 되었다. 전기 자동차의 경우 전지 기술은 그 발전과 관련된 중요한 요소이다.
전지 기술의 발전에 있어서 전지의 성능 향상과 함께 안전성 문제도 간과할 수 없는 문제이다. 전지의 안전성이 보장되지 않으면 그 전지를 사용할 수 없다. 따라서 전지의 안전성을 어떻게 높일 것인가는 전지 기술에서 시급히 해결해야 할 기술적 과제이다.
본 발명의 실시예는 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 전지 및 전기 기기를 제공한다.
제1 양태에 따르면 전지를 제공하고, 상기 전지는 전지 셀; 상기 전지 셀의 온도를 조절하기 위한 열 관리 부재; 박스체를 포함하되, 상기 전지 셀의 제1 벽에는 압력 완화 기구가 설치되고, 상기 열 관리 부재는 상기 전지 셀의 제2 벽에 부착되고, 상기 제2 벽은 상기 제1 벽과 상이하며; 상기 박스체는 전기실 및 수집 캐비티를 포함하고, 상기 전기실에는 상기 전지 셀 및 상기 열 관리 부재가 수용되며, 상기 수집 캐비티는 상기 압력 완화 기구의 작동 시 상기 전지 셀로부터의 배출물을 수집한다.
따라서 본 발명의 실시예의 전지는 열 관리 부재가 연결되는 제2 벽이 전지 셀에서 압력 완화 기구가 설치된 제1 벽이 아니므로, 전지 셀에 열폭주가 발생할 경우 압력 완화 기구를 통해 배출되는 전지 셀의 배출물이 상기 열 관리 부재에서 멀어지는 방향으로 배출되기 때문에, 배출물에 의해 상기 열 관리 부재가 손상되지 않고, 상기 열 관리 부재는 열폭주가 발생한 전지 셀의 온도를 낮추어 열확산을 방지하여 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제2 벽의 면적은 상기 제1 벽의 면적보다 크거나 같다. 열 관리 부재와 전지 셀의 접촉 면적이 크기에, 전지 셀이 정상적으로 동작하는 경우 전지 셀에 대한 온도 조절 효과가 더욱 우수하다.
일부 실시예에서, 상기 제2 벽은 상기 전지 셀의 면적이 가장 큰 벽으로 형성되어, 열 관리 부재와 전지 셀 사이의 접촉 면적을 증가하여 전지 셀의 온도를 더 잘 조절하여 온도 상승 및 강하 효율을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 전지는 제1 방향을 따라 배열된 복수개의 열의 전지 셀을 포함하고, 상기 복수개의 열의 전지 셀에서 각 열의 전지 셀은 제2 방향을 따라 배열된 적어도 하나의 상기 전지 셀을 포함하며, 상기 제1 방향은 상기 제2 방향 및 상기 제2 벽에 수직된다. 이로써, 전지 내의 복수개의 전지 셀을 어레이 형태로 배열하여 전지의 조립이 편리할 뿐만 아니라 전지 내부의 복수개의 전지 셀의 공간 활용률을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 열 관리 부재는 상기 복수개의 열의 전지 셀 중 적어도 하나의 열의 전지 셀의 적어도 하나의 상기 전지 셀의 상기 제2 벽에 부착된다. 이로써, 상기 전지 내에는 적어도 하나의 열 관리 부재가 존재하여, 상기 열 관리 부재는 부착된 적어도 하나의 전지 셀의 온도를 조절하여 온도 조절을 실현한다.
일부 실시예에서, 상기 전지 셀은 상기 제1 방향을 따라 대향되게 설치된 2개의 상기 제2 벽을 포함하고, 상기 복수개의 열의 전지 셀 중 적어도 하나의 열의 전지 셀에는 상기 제1 방향의 양측을 따라 각각 적어도 하나의 상기 전지 셀의 2개의 상기 제2 벽에 부착된 상기 열 관리 부재가 설치된다. 이로써, 2개의 열 관리 부재를 통해 동시에 하나의 열의 전지 셀의 온도를 조절함으로써, 온도 조절 효율을 향상시키고 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 복수개의 열의 전지 셀 중 적어도 인접한 2개의 열의 전지 셀 사이에는 동일한 상기 열 관리 부재가 설치되어, 온도 조절 효과를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 전지는 상기 제1 방향을 따라 배열된 복수개의 상기 열 관리 부재를 포함하여, 온도 조절 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 복수개의 상기 열 관리 부재는 상기 제1 방향을 따라 이격되게 설치되어, 인접한 2개의 열 관리 부재 사이에 적어도 하나의 전지 셀이 설치되도록 하여, 전지의 공간 활용률을 향상시키는 동시에 온도 조절 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 열 관리 부재에는 열교환 매질이 수용된 열교환 채널이 설치되고, 복수개의 상기 열 관리 부재의 상기 열교환 채널은 서로 연통된다. 이로써, 복수개의 열 관리 부재 사이가 서로 연통되고, 한편으로는 전지의 통합성 및 안전성을 향상시키고, 다른 한편으로는 전지 중 일부 열 관리 부재의 온도 변화가 클 경우 상기 열교환 채널을 통해 열교환을 수행하여 복수개의 열 관리 부재 사이의 온도 차이가 작도록 함으로써 온도 조절 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 전지는 상기 수집 캐비티에 설치되어 상기 수집 캐비티의 압축 강도를 향상시키기 위한 지지 부재를 더 포함한다. 중공 캐비티 구조와 비교하여, 지지 부재가 수집 캐비티에서 지지 역할을 하므로 상기 지지 부재가 설치된 수집 캐비티는 압축 강도가 더욱 우수하고, 외부 압력이 전지에 작용할 경우 지지 부재가 설치된 수집 캐비티는 대부분 또는 모든 외부 압력을 견딜 수 있고 전기실 내 전지 셀 및 열 관리 부재 등 부재에 대한 외부 압력의 영향을 감소하거나 제거함으로써, 전지의 내압 성능 및 안전 성능을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재는 상기 배출물의 적어도 일부를 통과시키기 위한 채널을 포함한다. 지지 부재는 지지 역할을 하는 동시에 전지 셀의 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성하여 배출물의 배출 효율을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 채널은 상기 배출물 내의 기체를 통과시키기 위한 것이고, 상기 지지 부재에서 상기 채널을 제외한 영역은 상기 배출물 내의 고체를 차단하기 위한 것이다. 채널은 배출물 내의 고온 기체 및/또는 고온 액체를 통과시킬 수 있고, 지지 부재의 기타 영역은 배출물 내의 고온 고체를 차단한다. 즉 지지 부재 내의 채널은 배출물 내의 고온 고체를 걸러내어, 상기 고온 고체를 지지 부재의 내부에 막아두어, 배출물 내의 고온 고체가 박스체 외부로 배출되어 안전 위험을 유발하는 것을 방지함으로써 전지 및 이가 구비되는 전기 기기의 안전성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재에는 개구부가 설치되고, 상기 개구부는 상기 지지 부재에 상기 채널을 형성한다. 개구부에 의해 형성된 채널을 통해 가공이 편리하다.
일부 실시예에서, 상기 전지는, 상기 제1 벽에 부착된 이격 부재를 더 포함하고, 상기 이격 부재는 상기 전기실과 상기 수집 캐비티를 이격시킨다. 이격 부재를 통해 상기 전기실과 상기 수집 캐비티를 이격시켜 배출물의 적어도 일부가 수집 캐비티로부터 전기실에 들어가는 것을 방지하여 열확산을 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 이격 부재에는 압력 완화 영역이 설치되고, 상기 압력 완화 영역은 상기 압력 완화 기구의 작동 시 상기 배출물이 상기 압력 완화 영역을 통과하여 상기 수집 캐비티로 배출되도록 함으로써, 배출물에 의해 전기실 내의 기타 전지 셀이 손상되는 것을 방지하고 열확산을 방지하며 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재는 상기 이격 부재의 비-압력 완화 영역에 대응하여 설치되어, 상기 지지 부재의 외부에 상기 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성한다. 지지 부재는 비-압력 완화 영역에 대응하여 설치되어, 압력 완화 영역을 통과하여 배출되는 배출물이 지지 부재 외부에 있도록 함으로써, 지지 부재의 외부에 전지 셀로부터의 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성하며, 예를 들어, 복수개의 지지 부재 사이 또는 지지 부재와 수집 캐비티의 벽 사이에 채널을 형성하여 상기 배출물이 수집 캐비티에 수집되도록 한다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재는 상기 이격 부재의 비-압력 완화 영역에 당접된다. 지지 부재는 상기 이격 부재의 비-압력 완화 영역에 당접되어, 지지 부재가 이격 부재에 대해 우수한 지지 역할을 하도록 보장할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재에는 제1 개구부가 설치되고, 상기 제1 개구부는 상기 압력 완화 영역에 대응하여 설치되어, 상기 압력 완화 영역을 통과한 배출물이 상기 제1 개구부를 통해 배출되도록 한다. 이로써, 지지 부재가 지지 기능을 하는 동시에, 지지 부재의 제1 개구부도 압력 완화 기구 및 압력 완화 영역을 통과하여 배출되는 전지 셀의 배출물을 제공받기 용이하게 되어, 배출물이 제1 개구부를 통과한 후 박스체의 수집 캐비티에 수집되어 배출물이 전기실 내의 부재들에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제1 개구부는 대응되는 상기 압력 완화 영역과 연통되어, 배출물에 대한 제1 개구부의 도통 효과가 우수하다.
일부 실시예에서, 상기 제1 개구부의 단면 면적은 상기 압력 완화 영역의 면적보다 작지 않도록 하여, 배출물에 대한 제1 개구부의 도통 효과가 더욱 우수하고, 제1 개구부가 배출물이 수집 캐비티로 들어가는 것을 차단하지 않도록 한다.
일부 실시예에서, 상기 압력 완화 영역은 취약 영역이고, 상기 취약 영역은 상기 압력 완화 기구의 작동 시 파괴되어 상기 배출물이 상기 취약 영역을 관통하여 상기 수집 캐비티에 들어갈 수 있도록 한다. 압력 완화 영역을 취약 영역으로 설치하여, 압력 완화 기구의 미작동 시, 예를 들어 전지가 정상적으로 사용되는 과정에서, 상기 이격 부재가 상대적 폐쇄 상태에 있도록 하여 압력 완화 기구에 외력에 의해 파괴되어 효력을 잃지 않도록 효과적으로 보호할 수 있다. 또한, 압력 완화 기구의 작동 시 취약 영역의 강도는 이격 부재에서 상기 압력 완화 영역을 제외한 기타 영역의 강도보다 작으므로, 상기 취약 영역이 쉽게 파괴되어 압력 완화 기구가 설치된 전지 셀의 배출물이 취약 영역을 관통하여 전기실에서 배출되도록 하며,예를 들어 취약 영역을 관통하여 수집 캐비티에 들어가도록 한다.
일부 실시예에서, 상기 압력 완화 영역은 제1 통공이고, 상기 제1 통공은 상기 압력 완화 기구의 작동 시 상기 배출물이 상기 제1 통공을 통과하여 상기 수집 캐비티에 들어갈 수 있도록 한다. 압력 완화 영역이 제1 통공일 경우, 가공이 편리한 한편 압력 완화 기구를 통과한 배출물을 보다 신속하게 방출할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 박스체는, 상기 이격 부재와 함께 상기 수집 캐비티를 형성하는 보호 부재를 더 포함하고, 상기 보호 부재는 또한 이격 부재를 보호할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재는 상기 이격 부재 및/또는 상기 보호 부재에 당접된다. 지지 부재는 보호 부재 및/또는 이격 부재에 지지 역할을 하여, 보호 부재 및/또는 이격 부재 전체의 압축 강도를 향상시키고, 특히 지지 부재가 보호 부재 및 이격 부재에 동시에 당접될 경우, 보호 부재 및 이격 부재 전체의 압축 강도를 동시에 향상시켜, 외부 압력이 전기실 내의 전지 셀 등 부재에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재의 연결면은 상기 이격 부재 및/또는 상기 보호 부재에 당접되고, 상기 지지 부재의 비-연결면에는 제2 개구부가 설치되어 상기 지지 부재에 상기 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성함으로써, 전지 셀을 통과하는 배출물의 배출 경로를 연장한다.
일부 실시예에서, 상기 보호 부재와 상기 지지 부재는 일체형 구조로 형성되어 후속적인 장착이 용이하다.
일부 실시예에서, 상기 이격 부재에서 상기 압력 완화 기구에 대응하는 영역과 상기 보호 부재 사이의 최소 거리는 7mm보다 크거나 같도록 하여 상기 거리가 너무 작아 압력 완화 기구의 작동에 영향을 미치는 것을 방지한다. 이 밖에, 상기 거리를 너무 작게 설정하면, 이격 부재가 변형된 후 하부의 보호 부재에 직접 접촉하여 이격 부재와 보호 부재 사이의 간격이 너무 작아지고 심각할 경우 간격이 없어 압력 완화 기구 내의 배출물의 배출에 영향을 미치고, 열폭주가 발생하여 전지 셀이 폭발하기 쉽고 열확산이 초래되어 전지의 안전성을 저하시킨다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재는 중공 구조이다. 속이 찬 구조의 지지 부재와 비교하여, 중공 구조의 지지 부재는 수집 캐비티를 지지하고 압축 강도를 향상시키는 동시에 지지 부재 자체의 무게가 가벼워 전지에 추가적인 무게 증가가 없으며 전지의 에너지 밀도를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 상기 지지 부재는 관형 구조이고, 그 축방향의 강도가 크고 반경 방향의 사이즈는 수집 캐비티의 높이에 적응할 수 있어 수집 캐비티에 우수한 지지를 제공한다.
일부 실시예에서, 상기 관형 구조의 횡단면은 다각형이고, 상기 다각형의 변의 개수는 4개 이상이며, 이로써 수집 캐비티에서 관형 구조의 안정성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 관형 구조는 막대 모양 또는 고리 모양으로설치되어 가공 및 장착이 용이하다.
일부 실시예에서, 상기 전지는 복수개의 상기 관형 구조를 포함하고, 복수개의 상기 관형 구조는 상기 수집 캐비티에서 서로 이격되게 설치된다. 복수개의 이격되게 설치된 지지 부재는 수집 캐비티 전체를 균일하게 지지할 수 있어 수집 캐비티 전체의 압축 강도를 균일하게 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 전지는 복수개의 상기 관형 구조를 포함하고, 복수개의 상기 관형 구조는 서로 적층되게 설치되며, 복수개의 상기 관형 구조의 횡단면은 벌집 모양을 이룬다. 전지의 박스체의 수집 캐비티에 단일 지점 항복성, 높은 축방향 강성 및 높은 압축 강도를 갖는 벌집 모양의 관형 지지 부재를 설치하는 것을 통해 수집 캐비티의 압축 강도를 향상시켜 전지 및 이가 구비되는 전지 기기의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 서로 연결된 2개의 관형 구조의 연결면에는 상기 2개의 관형 구조의 연결면을 관통하는 제2 통공이 설치되고, 상기 제2 통공은 상기 2개의 관형 구조에 상기 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성한다. 지지 부재의 개수가 많고 서로 연결되기에 수집 캐비티를 비교적 안정적으로 지지할 수 있는 동시에 지지 부재에 설치된 제2 통공이 서로 연결되는 지지 부재 사이의 채널, 및 지지 부재와 수집 캐비티 사이의 채널을 형성함으로써 상기 실시형태에 따르면 지지 부재에 채널을 많이 형성할 수 있어 전지 셀의 배출물이 채널에서 배출되는 경로를 연장하여 수집 캐비티로부터 배출되는 배출물의 온도를 낮추고 전지의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.
제2 양태에 따르면 전기 기기를 제공하고, 상기 전기 기기는 제1 양태에 따른 전지를 포하하고 상기 전지는 상기 전기 기기에 전기 에너지를 제공한다.
일부 실시예에서, 상기 전기 기기는 차량, 선박 또는 우주선이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 개시된 차량의 구조 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서 개시된 전지의 부분 구조 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 개시된 전지의 분해 구조 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 개시된 전지의 부분 구조 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 개시된 전지의 부분 단면 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 개시된 전지 셀의 분해 구조 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 개시된 복수개의 전지 셀 및 열 관리 부재의 구조 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에서 개시된 전지의 다른 부분 단면 모식도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에서 개시된 몇 가지 지지 부재의 구조 모식도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에서 개시된 다른 몇 가지 지지 부재의 구조 모식도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에서 개시된 전지의 또 다른 부분 단면 모식도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에서 개시된 전지의 또 다른 부분 단면 모식도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에서 개시된 다른 전지의 분해 구조 모식도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에서 개시된 다른 전지의 단면 모식도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에서 개시된 다른 전지의 부분 단면 모식도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에서 개시된 수집 캐비티의 분해 구조 모식도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에서 개시된 다른 수집 캐비티의 분해 구조 모식도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에서 개시된 또 다른 전지의 단면 모식도이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에서 개시된 또 다른 전지의 부분 단면 모식도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에서 개시된 정상 상태의 전지의 부분 단면 모식도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에서 개시된 열폭주 상태의 전지의 부분 단면 모식도이다.
첨부 도면에서 도면은 실제 비율에 따라 그려진 것이 아니다.
이하, 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명의 실시 형태를 더욱 상세하게 설명할 필요가 있다. 아래에서 실시예에 대한 상세한 설명 및 도면은 본 발명의 원리를 예시적으로 설명하기 위해 사용되지만, 본 발명의 범위를 제한하는 데 사용되어서는 안 된다. 즉, 본 발명이 설명된 실시예에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 설명에서, “복수개”의 의미는 달리 명시되지 않는 한 2개 이상을 가리키며, 용어 “상”, “하”, “좌”, “우”, “내”, “외”등으로 표시된 방위 또는 위치 관계는 표시된 장치 또는 요소가 특정 방위를 가져야 하고 특정 방위로 구성 및 작동되어야 함을 나타내거나 암시하기보다는 본 발명을 설명하고 설명을 단순화하기 위한 것일 뿐이므로 본 발명에 대한 제한으로 해석되어서는 안 된다. 이 밖에, “제1”, “제2”, “제3” 등의 용어는 설명의 목적으로만 사용되며 상대적 중요성을 나타내거나 암시하는 것으로 해석되어서는 안 된다. “수직”은 엄격한 의미의 수직이 아니고 허용 가능한 오차 범위 내에 있는 수직을 의미한다. “평행”은 엄격한 의미의 평행이 아니고 허용 가능한 오차 범위 내에 있는 평행을 의미한다.
하기 설명에서 나타난 방향 지시 용어는 모두 도면에 도시된 방향으로, 본 발명의 구체적인 구성을 제한하지 않는다. 본 발명의 설명에서, 달리 명시적으로 지정되고 제한되지 않는 한 “장착”, “서로 연결”, “연결”이라는 용어는 넓은 의미로 이해되어야 한다. 예를 들어 고정 연결, 탈착 연결 또는 일체형 연결일 수 있고, 직접 연결되거나 중간 매체를 통해 간접적으로 연결될 수 있다. 당업자에게 있어서, 본 발명에서 상기 용어들의 구체적인 의미는 구체적인 상황에 따라 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 동일한 도면부호는 동일한 부재를 나타내고, 간결함을 위해, 상이한 실시예에서 동일한 부재에 대한 상세한 설명은 생략한다. 도면에 도시된 본 발명의 실시예에서, 각 부재의 두께, 길이 등 사이즈, 및 통합 장치의 전체 두께, 길이 등 사이즈는 단지 예시를 위한 것이고 본 발명에 대한 어떠한 제한도 아님을 이해해야 한다.
본 발명에서, 전지 셀은 리튬 이온 2차 전지, 리튬 이온 1차 전지, 리튬-황 전지, 나트륨-리튬 이온 전지, 나트륨 이온 전지 또는 마그네슘 이온 전지 등을 포함할 수 있고, 본 발명의 실시예는 이에 대해 제한하지 않는다. 전지 셀은 원통형, 편평형, 직육면체 또는 다른 형태 등일 수 있고, 본 발명의 실시예는 이에 대해서도 제한하지 않는다. 전지 셀은 일반적으로 패키징 방식에 따라 기둥형 전지 셀, 직사각형 직육면체 전지 셀 및 소프트 팩 전지 셀 등 3가지로 분류하고, 본 발명의 실시예는 이에 대해서도 제한하지 않는다.
본 발명의 실시예에서 언급된 전지는 하나 이상의 전지 셀을 포함하여 더 높은 전압 및 용량을 제공하는 단일한 물리적 모듈을 의미한다. 예를 들어, 본 발명에서 언급된 전지는 전지 모듈 또는 전지 팩 등을 포함할 수 있다. 전지는 일반적으로 하나 이상의 전지 셀을 패키징하기 위한 박스 본체를 포함한다. 박스 본체는 액체 또는 다른 이물질이 전지 셀의 충전 또는 방전에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
전지 셀은 전극 조립체 및 전해액을 포함하고, 전극 조립체는 양극 시트, 음극 시트 및 분리막으로 구성된다. 전지 셀은 주로 양극 시트와 음극 시트 사이에서 금속 이온의 이동에 의하여 작동된다. 양극 시트는 양극 집전체 및 양극 활물질층을 포함하고, 양극 활물질층은 양극 집전체의 표면에 코팅되며, 양극 활물질층이 코팅되지 않은 집전체는 양극 활물질층이 코팅된 집전체로부터 돌출되고, 양극 활물질층이 코팅되지 않은 집전체는 양극 탭으로 사용된다. 리튬 이온 전지를 예로 들면, 양극 집전체의 재료는 알루미늄일 수 있고, 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물, 리튬 철 인산염, 삼원 리튬 또는 망간산 리튬 등일 수 있다. 음극 시트는 음극 집전체 및 음극 활물질층을 포함하고, 음극 활물질층은 음극 집전체의 표면에 코팅되며, 음극 활물질층이 코팅되지 않은 집전체는 음극 활물질층이 코팅된 집전체로부터 돌출되고, 음극 활물질층이 코팅되지 않은 집전체는 음극 탭으로 사용된다. 음극 집전체의 재료는 구리일 수 있고, 음극 활물질은 탄소 또는 실리콘 등일 수 있다. 큰 전류가 흘러 용단되지 않도록 보장하기 위해, 양극 탭의 개수는 복수개이고 하나로 적층되며, 음극 탭의 개수는 복수개이고 하나로 적층된다. 분리막의 재료은 PP(polypropylene, 폴리프로필렌) 또는 PE(polyethylene, 폴리에틸렌) 등일 수 있다. 이 밖에, 전극 조립체는 권취식 구조 또는 적층식 구조일 수 있으며, 본 발명의 실시예는 이에 제한되지 않는다.
전지 기술의 발전은 에너지 밀도, 사이클 수명, 방전 용량, 충방전율 등 성능 파라미터와 같이 여러 측면의 설계 요소를 함께 고려해야 하고, 이 밖에, 전지의 안전성도 고려해야 한다.
전지 셀에 있어서, 주요 안전 위험은 충전 및 방전 과정에서 발생하며, 동시에 적합한 환경 온도를 설계해야 하고, 불필요한 손실을 효과적으로 방지하기 위해 전지 셀은 일반적으로 적어도 3가지 보호 조치를 취한다. 구체적으로, 보호 조치는 스위칭 소자, 적절한 분리막 재료 선택 및 압력 완화 기구를 적어도 포함한다. 스위칭 소자는 전지 셀 내의 온도 또는 저항이 일정 임계값에 도달할 경우 전지가 충전 또는 방전을 정지하도록 하는 소자이다. 분리막은 양극 시트와 음극 시트를 분리하여 온도가 일정 수지에 도달할 경우 그 위에 부착된 미크론 수준(심지어는 나노 수준)의 미세 기공을 자동으로 용해하여 금속 이온이 분리막에서 통과하지 못하도록 함으로써 전지 셀의 내부 반응을 중지시킨다.
압력 완화 기구는 전지 셀의 내부 압력 또는 온도가 소정의 임계값에 도달할 경우 작동하여 내부 압력 또는 온도를 완화시키는 소자 또는 부재를 말한다. 상기 임계값의 설게는 설계 요구 사항에 따라 달라진다. 상기 임계값은 전지 셀의 양극 시트, 음극 시트, 전해액 및 분리막 중 하나 이상의 재료에 따라 달라질 수 있다. 압력 완화 기구는 방폭 밸브, 가스 밸브, 압력 완화 밸브 또는 안전 밸브 등의 형태를 취할 수 있으며 특히 압력에 민감한 또는 온도에 민감한 소자 또는 구조를 사용할 수 있다. 즉, 전기 셀의 내부 압력 또는 온도가 소정의 임계값에 도달할 경우 압력 완화 기구가 동작을 수행하거나, 압력 완화 기구에 설치된 취약 구조가 파괴되어 내부 압력 또는 온도를 완화시킬 수 있는 개구 또는 채널을 형성한다.
본 발명에서 언급된 “작동”은 압력 완화 기구가 동작을 수행하거나 일정 상태로 활성화되어 전지 셀의 내부 압력 및 온도를 완하시킬 수 있는 것을 말한다. 압력 완화 기구에 의해 수행되는 동작은 압력 완화 기구 중 적어도 일부가 파괴, 파쇄, 파열 또는 개방되는 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 압력 완화 기구의 작동 시 전지 셀 내부의 고온 고압 물질은 배출물로 작동 부위로부터 외부로 배출된다. 이러한 방식으로 압력 또는 온도를 제어할 수 있는 경우 전지 셀에 압력 완화 및 온도 완화가 발생하여 잠재적인 더 심각한 사고의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명에서 언급된 전지 셀로부터의 배출물은 전해액, 용해되거나 분열된 양극 및 음극 시트, 분리막의 조각, 반응에 의해 생성된 고온 고압 가스, 화염 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
전지 셀의 압력 완화 기구는 전지의 안전성에 중요한 영향을 미친다.예를 들어, 단락, 과충전 등 현상이 발생할 경우, 전지 셀 내부에서 열폭주가 발생하여 압력 또는 온도가 갑자기 상승할 수 있다. 이 경우 압력 완화 기구가 작동하여 내부 압력 및 온도를 외부로 방출하여 전지 셀의 폭발 및 점화를 방지할 수 있다.
전지의 조립 방안으로서, 전지 셀에서 압력 완화 기구가 설치된 벽에 열 관리 부재를 부착할 수 있다. 이로써, 전기 셀이 정상적으로 동작하는 경우, 열 관리 부재가 전지 셀의 온도를 조절한다. 그러나 압력 완화 기구는 일반적으로 전지 셀의 작은 면적의 벽에 설치되기에, 전기 셀이 정상적으로 동작하는 경우 전지 셀의 온도에 대한 조절 효과가 크지 않다. 이 밖에, 전지 셀에 열폭주가 발생할 경우, 예를 들어 전지 셀의 압력 완화 기구의 작동 시 압력 완화 기구를 통과하여 배출되는 전지 셀의 배출물이 위력 및 파괴력이 해당 방향에서의 열 관리 부재를 파괴할 만큼 커 안전 문제를 일으킬 수 있다.
이를 감안하여, 본 발명은 전지 및 전기 기기를 제공하고, 상기 전지는 전지 셀 및 열 관리 부재를 포함하며, 여기서, 전지 셀의 제1 벽에는 압력 완화 기구가 설치되고, 열 관리 부재는 전지 셀의 제2 벽에 부착되며, 상기 제2 벽은 제1 벽과 상이하다. 열 관리 부재가 연결되는 제2 벽이 전지 셀에서 압력 완화 기구가 설치된 제1 벽이 아니므로, 전지 셀에 열폭주가 발생할 경우 압력 완화 기구를 통해 배출되는 전지 셀의 배출물이 상기 열 관리 부재에서 멀어지는 방향으로 배출되기 때문에, 배출물에 의해 상기 열 관리 부재가 손상되지 않고, 상기 열 관리 부재는 열폭주가 발생한 전지 셀의 온도를 낮추어 열확산을 방지하여 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서 기술되는 과제 해결 수단은 모두 전지를 사용하는 다양한 전기 기기에 적용될 수 있다.
전기 기기는 차량, 휴대폰, 휴대용 기기, 노트북 컴퓨터, 선박, 우주선, 전기 장난감, 전기 공구 등일 수 있다. 차량은 휘발유 자동차, 가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있으며, 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 항속거리 연장형 자동차 등일 수 있다. 우주체는 비행기, 로켓, 우주비행체, 우주선 등을 포함한다. 전기 장남감은 게임기, 전기 자동차 장난감, 전기 선박 장난감 및 전기 비행기 장난감 등과 같은 고정식 또는 이동식 전기 장난감을 포함한다. 전기 공구는 전기 드릴, 전기 그라인더, 전기 렌치, 전기 드라이버, 전기 해머, 전기 충격 드릴, 콘크리트 진동기 및 전기 대패 등과 같은 금속 절삭용 전기 공구, 연삭용 전기 공구, 조립용 전기 공구 및 철도용 전기 공구를 포함한다. 본 발명의 실시예는 상술한 전기 기기를 특별히 제한하지 않는다.
아래에서 설명의 편의를 위해 전기 기기가 차량인 경우를 예로 들어 설명한다.
예를 들어, 도 1은 본 발명 일 실시예에 따른 차량(1)의 구조 모식도이고, 차량(1)은 휘발유 자동차, 가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있으며, 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 항속거리 연장형 자동차 등일 수 있다. 차량(1)의 내부에는 모터(40), 컨트롤러(30) 및 전지(10)가 설치되고, 컨트롤러(30)가 전지(10)를 제어하여 모터(40)에 전원을 제공하도록 할 수 있다. 예를 들어, 차량(1)의 저부, 전방 또는 후방에 전지(10)가 설치될 수 있다. 전지(10)는 차량(1)의 전원을 제공할 수 있으며, 예를 들어 전지(10)는 차량(1)의 회로 시스템, 예를 들어 시동, 내비게이션 및 작동 전력 요구사항을 위한 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 전지(10)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 차량(1)의 구동 전원으로도 사용될 수 있어, 연료나 천연가스를 대체하거나 부분적으로 대체하여 차량(1)에 구동력 제공할 수 있다.
상이한 전력 요구 사항을 충족시키기 위해, 전지는 복수개의 전지 셀을 포함할 수 있으며, 여기서 복수개의 전지 셀 사이는 직렬 또는 병렬 또는 혼합 연결될 수 있으며, 혼합 연결은 직렬 및 병렬 연결의 혼합을 의미한다. 전지는 전지 팩이라고도 한다. 예를 들어, 복수개의 전지 셀을 직렬, 병렬 또는 혼합 연결하여 전지 모듈을 형성한 다음 복수개의 전지 모듈을 직렬, 병렬 또는 혼합 연결하여 전지를 형성할 수 있다. 즉, 복수개의 전지 셀이 직접 전지를 형성하거나 먼저 전지 모듈을 형성한 다음 전지 모듈로 전지를 형성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 전지(10)의 부분 구조 모식도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예의 전지(10)의 분해 구조 모식도이며, 여기서 도 2에 도시된 전지(10)는 도 3에 도시된 전지(10)의 일부분이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예의 전지(10)의 부분 확대도이고, 예를 들어 도 4는 도 3에 도시된 영역 B의 확대도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예의 전지(10)의 단면 모식도이고, 예를 들어, 도 5에 도시된 전지(10)는 도 3에 도시된 전지(10)의 모식도일 수 있다. 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 전지(10)는 전지 셀(20); 상기 전지 셀(20)의 온도를 조절하기 위한 열 관리 부재(12); 박스체(11)를 포함하되, 상기 전지 셀(20)의 제1 벽(21a)에는 압력 완화 기구(213)가 설치되고, 상기 열 관리 부재(12)는 상기 전지 셀(20)의 제2 벽(21b)에 부착되고, 상기 제2 벽(21b)은 상기 제1 벽(21a)과 상이하며; 상기 박스체(11)는 전기실(11a) 및 수집 캐비티(11b)를 포함하고, 상기 전기실(11a)에는 상기 전지 셀(20) 및 상기 열 관리 부재(12)가 수용되며, 상기 수집 캐비티(11b)는 상기 압력 완화 기구(213)의 작동 시 상기 전지 셀(20)로부터의 배출물을 수집할 수 있다.
본 발명의 실시예의 전지 셀(20)의 형상은 실제 응용에 따라 설정될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 상기 전지 셀(20)은 다면체 구조일 수 있고, 상기 다면체 구조는 복수개의 벽으로 둘러싸여 있으므로, 상기 전지 셀(20)은 복수개의 벽을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 전지 셀(20)의 제1 벽(21a)에는 압력 완화 기구(213)가 설치되고, 상기 전지 셀(20)의 제2 벽(21b)은 열 관리 부재(12)를 향한다. 상기 제1 벽(21a) 및 제2 벽(21b)은 상기 전지 셀(20)의 임의의 2개의 상이한 벽일 수 있고, 예를 들어, 제1 벽(21a) 및 제2 벽(21b)은 서로 교차하거나 교차하지 않을 수 있으며, 본 발명의 실시예는 이에 제한되지 않는다.
이해해야 할 것은, 본 발명의 실시예의 열 관리 부재(12)는 전지 셀(20)의 온도를 조절한다. 예를 들어, 상기 열 관리 부재(12)는 유체 또는 고체-액체 상변화 물질을 수용하여 복수개의 전지 셀(20)의 온도를 조절할 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 열 관리 부재(12)는 유로(121)를 포함할 수 있고, 상기 유로(121)는 유체 또는 고체-액체 상변화 물질을 수용할 수 있다. 구체적으로, 상기 유체는 액체 또는 기체일 수 있고; 고체-액체 상변화 물질은 원래 고체 상태이다가 열을 흡수하여 액체가 될 수 있으며; 온도 조절은 복수개의 전지 셀(20)을 가열하거나 냉각하는 것을 가리킨다. 전지 셀(20)의 냉각 또는 온도 강하 시, 상기 열 관리 부재(12)는 냉각 유체 또는 고체-액체 상변화 물질을 수용하여 복수개의 전지 셀(20)의 온도를 낮춘다. 이때, 열 관리 부재(12)는 냉각 부재, 냉각 시스템, 냉각 플레이트 등으로 불릴 수 있으며, 그 안에 수용된 유체는 냉각 매질 또는 냉각 유체로 불릴 수 있다. 보다 구체적으로, 냉각 액체 또는 냉각 기체로 불릴 수 있다. 이 밖에, 열 관리 부재(12)는 복수개의 전지 셀(20)을 가열하여 그 온도를 높일 수도 있고, 본 발명의 실시예는 이에 대해 제한하지 않는다. 선택 가능하게, 상기 유체는 더 나은 온도 조절 효과를 위해 순환 유동할수 있다. 선택 가능하게, 유체는 물, 물과 글리콜의 혼합물 또는 공기 등일 수 있다.
이해해야 할 것은, 본 발명의 실시예는 열 관리 부재(12)와 전지 셀(20)의 연결 방식에 대해 제한하지 않는다. 예를 들어, 접착제를 통해 열 관리 부재(12)와 전지 셀(20)을 고정 연결하거나, 열 관리 부재(12)를 인접한 2개의 전지 셀(20) 사이에 클램핑 고정할 수 있다.
이해해야 할 것은, 본 발명의 실시예의 전기실(11a)은 전지 셀(20) 및 열 관리 부재(12)를 수용할 수 있고, 수용된 전지 셀(20)의 개수와 열 관리 부재(12)의 개수는 모두 제한하지 않는다. 이 밖에, 전기실(11a)에는 전지 셀(20) 및/또는 열 관리 부재(12)를 고정하기 위한 구조가 더 설치될 수 있다.
선택 가능하게, 전기실(11a)의 형상은 수용된 전지 셀(20) 및/또는 열 관리 부재(12)에 의해 정해질 수 있다. 예를 들어, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 전기실(11a)은 가공이 편리하도록 6개의 벽으로 둘러싸여 형성된 중공형 직육면체일 수 있다.
이해해야 할 것은, 본 발명의 실시예의 수집 캐비티(11b)는 전지 셀(20)의 배출물을 수집하기 위한 것이다. 구체적으로, 상기 수집 캐비티(11b) 내에는 공기 또는 기타 기체가 포함될 수 있다. 또는, 수집 캐비티(11b) 내에는 냉각 매질과 같은 액체가 포함되거나, 상기 액체를 수용하기 위한 부재가 설치되어 수집 캐비티(11b)에 들어 온 배출물의 온도를 더욱 낮출 수 있다. 보다 선택 가능하게, 수집 캐비티(11b) 내의 기체 또는 액체는 순환 유동할수 있다.
이해해야 할 것은, 본 발명의 실시예의 상기 전기실(11a)은 폐쇄되거나 폐쇄되지 않을 수 있다. 유사하게, 본 발명의 실시예의 수집 캐비티(11b) 역시 폐쇄되거나 폐쇄되지 않을 수 있으며, 본 발명의 실시예는 이에 대해 제한하지 않는다.
따라서 본 발명의 실시예의 전지(10)는 열 관리 부재(12)가 연결되는 제2 벽(21b)이 전지 셀(20)에서 압력 완화 기구(213)가 설치된 제1 벽(21a)이 아니고 전기실(11a)에 상기 전지 셀(20) 및 열 관리 부재(12)가 수용될 수 있으므로, 열 관리 부재(12)를 수집 캐비티(11b) 내에 설치할 필요가 없다. 이로써, 전지 셀(20)에 열폭주가 발생할 경우 압력 완화 기구(213)를 통해 배출되는 전지 셀(20)의 배출물이 상기 열 관리 부재(12)에서 멀어지는 방향으로 배출되기 때문에, 배출물에 의해 상기 열 관리 부재(12)가 손상되지 않고, 상기 열 관리 부재(12)는 열폭주가 발생한 전지 셀(20)의 온도를 낮추어 열확산을 방지하여 전지(10)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
선택 가능하게, 본 발명의 실시예의 제2 벽(21b)은 전지 셀(20)의 임의의 하나의 벽일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 벽(21b)의 면적은 상기 제1 벽(21a)의 면적보다 크거나 같고, 즉 제2 벽(21b)의 면적은 상기 제1 벽(21a)의 면적보다 작지 않다. 이로써, 열 관리 부재(12)와 전지 셀(20)의 접촉 면적이 크기에, 전지 셀(20)이 정상적으로 동작하는 경우 전지 셀(20)에 대한 온도 조절 효과가 더욱 우수하다. 예를 들어, 상기 제2 벽(21b)은 상기 전지 셀(20)의 면적이 가장 큰 벽이고, 제1 벽(21a)은 전지 셀(20)의 면적이 가장 작은 벽이거나; 또는, 상기 제1 벽(21a) 및 제2 벽(21b)의 면적이 같을 수 있으며, 예를 들어 전지 셀(20)의 면적이 가장 큰 벽이며, 본 발명의 실시예는 이에 제한되지 않는다.
다른 예를 들어, 제2 벽(21b)은 전지 셀(20)의 면적이 가장 큰 벽으로 형성되어, 열 관리 부재(12)와 전지 셀(20) 사이의 접촉 면적을 증가하여 전지 셀(20)의 온도를 더 잘 조절하여 온도 상승 및 강하 효율을 향상시킨다. 구체적으로, 도 6은 본 발명의 실시예의 전지 셀(20)의 분해 구조 모식도이고, 예를 들어, 상기 도 6에 도시된 전지 셀(20)은 도 2 내지 도 5의 전지(10)에 포함된 임의의 하나의 전지 셀(20)일 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전지 셀(20)은 하우징(21)을 포함하고, 상기 하우징(21)은 복수개의 벽을 포함하며, 여기서, 상기 제2 벽(21b)은 전지 셀(20)의 면적이 가장 큰 벽일 수 있다. 또한, 상기 전지 셀(20)은 복수개의 면적이 같은 벽을 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 전지 셀(20)의 하우징(21)이 직육면체이면, 상기 전지 셀(20)은 대향되게 설치된 2개의 면적이 동일하고 가장 큰 벽을 포함하며, 제2 벽(21b)은 그중 임의의 하나의 벽일 수 있다.
하우징(21)은 케이스(211) 및 커버 플레이트(212)를 포함할 수 있다. 케이스(211)의 벽 및 커버 플레이트(212)는 모두 전지 셀(20)의 벽이라고 한다. 케이스(211)의 형상은 내부의 하나 이상의 전극 조립체(22)가 조립된 형상에 따라 정해질 수 있고, 예를 들어, 케이스(211)는 중공형 직육면체 또는 정육면체 또는 원기둥일 수 있으며, 케이스(211)의 적어도 하나의 표면에는 하나 이상의 전극 조립체(22)를 케이스(211) 내에 안착시킬 수 있도록 개구가 형성된다. 예를 들어, 케이스(211)가 중공형 직육면체 또는 정육면체일 경우, 케이스(211)의 적어도 하나의 평면은 개방된 표면이고, 즉 상기 개방되 표면은 케이스(211)의 내부와 외부가 연통되도록 벽을 갖지 않는다. 케이스(211)가 중공형 원기둥일 경우, 케이스(211)의 2개의 단면 중의 각 단면은 모두 개방된 표면이고, 즉 상기 단면은 케이스(211)의 내부와 외부가 연통되도록 벽을 갖지 않는다. 적어도 하나의 커버 플레이트(212)를 설치하여, 상기 케이스(211)의 적어도 하나의 개구를 커버하고, 각각의 커버 플레이트(212)와 케이스(211)를 연결하여 전극 조립체(22)를 안착시키기 위한 폐쇄 개비티를 형성할 수 있다. 케이스(211) 내에는 예를 들어 전해액과 같은 전해질이 채워져 있다.
본 발명의 실시예의 전지 셀(20)의 제1 벽(21a)에는 압력 완화 기구(213)가 설치되고, 압력 완화 기구(213)는 전지 셀(20)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 경우 작동하여 내부 압력 또는 온도를 완화한다. 선택 가능하게, 상기 제1 벽(21a)은 전지 셀(20)의 임의의 하나의 벽일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 벽(21a)은 전지 셀(20)의 면적이 가장 큰 벽일 수 있고, 이로써, 제2 벽(21b)의 면적이 제1 벽(21a)의 면적보다 작지 않기에, 상기 제1 벽(21a) 및 제2 벽(21b)의 면적이 같고 모두 전지 셀(20)의 면적이 가장 큰 벽이다. 다른 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 벽(21a)은 전지 셀(20)의 면적이 가장 작은 벽일 수 있고, 예를 들어, 상기 제1 벽(21a)은 조립이 용이하도록 케이스(211)의 바닥일 수 있으며, 도 6에서 제1 벽(21a)과 케이스(211)를 분리하지만, 케이스(211)의 바닥측에 개구가 구비되거나 구비되지 않는 것으로 제한되지 않으며, 즉 상기 바닥과 케이스(211)의 측벽은 일체형 구조이거나 서로 독립적인 2개의 부부분이 함께 연결된 것일 수 있다.
구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 압력 완화 기구(213)는 제1 벽(21a)의 일부분이거나, 제1 벽(21a)과 분리된 구조일 수 있으며, 예를 들어 용접 방식으로 제1 벽(21a)에 고정된다. 압력 완화 기구(213)가 제1 벽(21a)의 일부분일 경우, 즉 상기 압력 완화 기구(213)는 제1 벽(21a)과 일체로 성형될 수 있고, 상기 압력 완화 기구(213)는 제1 벽(21a)에 스크래치 또는 요홈을 형성하는 방식으로 형성될 수 있으며, 상기 스크래치는 상기 제1 벽(21a)의 압력 완화 기구(213)가 위치한 영역의 두께가 상기 제1 벽(21a)에서 압력 완화 기구(213)를 제외한 기타 영역의 두께보다 작도록 한다. 전지 셀(20)에 의해 생성된 기체가 너무 많아 케이스(211)의 내부 압력이 상승하여 임계값에 도달하거나, 전지 셀(20) 내부에서 반응하여 생성된 열로 인해 전지 셀(20)의 내부 온도가 상승하여 임계값에 도달할 경우, 전지 셀(20)은 스크래치 부분에서 파열되어 하우징(21)의 내부와 외부를 연통시켜, 기체 압력 및 온도가 압력 완화 기구(213)의 균열을 통해 외부로 방출되도록 함으로써 전지 셀(20)의 폭발을 방지한다.
선택 가능하게, 본 발명의 실시예의 압력 완화 기구(213)는 다양한 가능한 압력 완화 구조일 수 있고, 본 발명의 실시예는 이에 대해 제한하지 않는다. 예를 들어, 압력 완화 기구(213)는 온도 감응형 압력 완화 기구일 수 있고, 온도 감응형 압력 완화 기구는 압력 완화 기구(213)가 설치된 전지 셀(20)의 내부 온도가 임계값에 도달할 경우 녹을 수 있도록 구성되거나/되고, 압력 완화 기구(213)는 압력 감응형 압력 완화 기구이고, 압력 감응형 압력 완화 기구는 압력 완화 기구(213)가 설치된 전지 셀(20)의 내부 기압이 임계값에 도달할 경우 파열될 수 있도록 구성된다.
선택 가능하게, 본 발명의 일 실시예에서, 압력 완화 기구(213)가 전지 셀(20)의 제1 벽(21a)에 설치된 경우, 전지 셀(20)의 제3 벽에는 전극 단자(214)가 설치될 수 있고, 제3 벽은 제1 벽(21a)과 같거나 다를 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 제3 벽이 제1 벽(21a)과 다른 경우를 예로 들어 설명한다. 예를 들어, 제3 벽과 제1 벽(21a)은 대향되게 설치되고, 제1 벽(21a)은 전지 셀(20)의 바닥일 수 있으며, 상기 제3 벽은 전지 셀(20)의 커버 플레이트(212)일 수 있고, 이로써 전지 셀(20)이 압력 완화 기구(213)를 통해 배출한 배출물이 전극 단자(214)에 영향을 주어 단락되는 것을 방지함으로써 전지 셀(20)의 안전성을 향상시킨다.
구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전지 셀(20)은 적어도 2개의 전극 단자(214)를 포함할 수 있고, 상기 적어도 2개의 전극 단자(214)는 동일한 벽에 설치되거나 상이한 벽에 설치될 수 있다. 도 6은 전지 셀(20)이 2개의 전극 단자(214)를 포함하고 상기 2개의 전극 단자(214)가 평판상의 커버 플레이트(212) 상에 설치된 경우를 예로 들어 설명한다. 상기 적어도 2개의 전극 단자(214)는 적어도 하나의 양극 단자(214a) 및 적어도 하나의 음극 단자(214b)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예의 전극 단자(214)는 전극 조립체(22)에 전기적으로 연결되어 전기 에너지를 출력한다. 예를 들어, 각각의 전극 단자(214)는 대응?? 하나의 연결 부재(23)가 대응하게 설치되고, 이는 집전 부재(23)라고도 하며 커버 플레이트(212)와 전극 조립체(22) 사이에 위치하여 전극 조립체(22) 및 전극 단자(214)를 전기적으로 연결한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 전극 조립체(22)는 제1 탭(221a) 및 제2 탭(222a)을 갖는다. 제1 탭(221a) 및 제2 탭(222a)의 극성은 반대이다. 예를 들어, 제1 탭(221a)이 양극 탭이면 제2 탭(222a)은 음극 탭이다. 하나 이상의 전극 조립체(22)의 제1 탭(221a)은 하나의 연결 부재(23)를 통해 하나의 전극 단자에 연결되고, 하나 이상의 전극 조립체(22)의 제2 탭(222a)은 다른 하나의 연결 부재(23)를 통해 다른 하나의 전극 단자에 연결된다. 예를 들어, 양극 단자(214a)는 하나의 연결 부재(23)를 통해 양극 탭에 연결되고, 음극 단자(214b)는 다른 하나의 연결 부재(23)를 통해 음극 탭에 연결된다.
상기 전지 셀(20)에서, 실제 사용 요구에 따라, 전극 조립체(22)는 하나 이상으로 설치될 수 있고, 도 6에 도시된 바와 같이, 전지 셀(20)에는 4개의 독립적인 전극 조립체(22)가 설치될 수 있으나 본 발명의 실시예는 이에 제한되지 않는다.
선택 가능하게, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 전지 셀(20)은 받침판(24)을 더 포함할 수 있고, 상기 받침판(24)은 전극 조립체(22)와 케이스(211)의 바닥 사이에 위치하여 전극 조립체(22)에 대한 지지 역할을 할 수 있으며, 전극 조립체(22)와 케이스(211)의 바닥 주위의 둥근 모서리와 간섭하는 것을 효과적으로 방지한다. 이 밖에, 상기 받침판(24)에는 하나 이상의 통공이 설치될 수 있고, 예를 들어, 복수개의 균일하게 배열된 통공을 설치할 수 있으며, 또는 압력 완화 기구(213)가 케이스(211)의 바닥에 설치될 경우, 상기 압력 완화 기구(213)의 위치에 대응되게 통공을 설치하여, 액체와 기체의 도통이 용이하도록 한다. 구체적으로, 이렇게 하면 받침판(24)의 상하면의 공간 연통이 가능하고, 전지 셀(20) 내부에서 생성된 기체 및 전해액이 자유롭게 받침판(24)을 통과할 수 있다.
이해해야 할 것은, 설명의 편의를 위하여, 본 발명의 실시예는 주로 제2 벽(21b)이 전지 셀(20)의 면적이 가장 큰 벽인 경우를 예로 들어 설명한다. 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 전지(10)는 제1 방향(X)을 따라 배열된 복수개의 열의 전지 셀(20)을 포함하고, 복수개의 열의 전지 셀(20)에서 각 열의 전지 셀(20)은 제2 방향(Y)을 따라 배열된 적어도 하나의 전지 셀(20)을 포함하며, 제1 방향(X)은 제2 방향(Y) 및 제2 벽(21b)에 수직된다. 이로써, 전지(10) 내의 복수개의 전지 셀(20)을 어레이 형태로 배열하여 전지(10)의 조립이 편리할 뿐만 아니라 전지(10) 내부의 복수개의 전지 셀(20)의 공간 활용률을 향상시킨다. 여기서, 제1 방향(X)이 제2 벽(21b)에 수직되기에, 상기 열 관리 부재(12)가 제2 벽(21b)에 부착될 경우, 상기 제1 방향(X)은 열 관리 부재(12)에도 수직된다.
선택 가능하게, 열 관리 부재(12)는 복수개의 열의 전지 셀(20) 중 적어도 하나의 열의 전지 셀(20)의 적어도 하나의 전지 셀(20)의 제2 벽(21b)에 부착된다. 복수개의 열의 전지 셀(20)은 적어도 하나의 열의 전지 셀(20)의 적어도 하나의 전지 셀(20)에 열 관리 부재(12)가 대응하게 설치되고, 상기 열 관리 부재(12)는 부착된 적어도 하나의 전지 셀(20)의 온도를 조절할 수 있다. 이로써, 상기 전지(10) 내에는 적어도 하나의 열 관리 부재(12)가 존재하여, 각각의 열 관리 부재(12)는 적어도 하나의 전지 셀(20)의 온도를 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 전지 셀(20)은 제1 방향(X)을 따라 대향되게 설치된 2개의 제2 벽(21b)을 포함하고, 복수개의 열의 전지 셀(20) 중 적어도 하나의 열의 전지 셀(20)은 제1 방향(X)의 양측을 따라 각각 적어도 하나의 전지 셀(20)의 2개의 제2 벽(21b)에 부착된 열 관리 부재(12)가 설치된다. 복수개의 열의 전지 셀(20) 내에 적어도 하나의 열의 전지 셀(20)이 존재하고, 상기 적어도 하나의 열의 전지 셀(20)의 임의의 하나의 열의 전지 셀(20)에서, 상기 열의 전지 셀(20)이 제1 방향(X)을 따라 대향되게 설치된 2개의 제2 벽(21b)을 포함하고, 2개의 제2 벽(21b)에 모두 열 관리 부재(12)가 대응하게 설치되며, 즉 상기 열의 전지 셀(20)이 2개의 열 관리 부재(12) 사이에 클램핑된다. 따라서 2개의 열 관리 부재(12)는 상기 열의 전지 셀(20)의 온도를 조절함으로써 온도 조절 효율을 향상시키고 전지(10)의 안전성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 전지(10) 내의 복수개의 열의 전지 셀(20)에서 각각의 열의 전지 셀(20)에 모두 2개의 열 관리 부재(12)가 대응하게 설치되면, 온도 조절 효율을 극히 향상시킬 수 있고, 예를 들어, 전지 셀(20)에 열폭주가 발생할 경우, 온도를 더욱 효과적으로 낮추어 열확산을 방지하여 전지(10)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 복수개의 열의 전지 셀(20) 중 적어도 인접한 2개의 열의 전지 셀(20) 사이에는 동일한 열 관리 부재(12)가 설치된다. 이로써, 전지(10)의 가공 및 조립이 용이하도록 상기 2개의 열의 전지 셀(20) 사이에 동일한 열 관리 부재(12)가 설치되는 복수개의 전지 셀(20) 내에 인접한 2개의 열의 전지 셀(20)이 존재한다. 예를 들어, 제1 방향(X)을 따라, 인접한 2개의 열의 전지 셀(20) 사이에 동일한 열 관리 부재(12)가 설치되는 일부 전지 셀(20)이 존재할 수 있고; 또한, 전지(10) 내의 공간 활용률을 향상시키기 위해 인접한 2개의 열의 전지 셀(20) 사이에 열 관리 부재(12)가 설치되지 않은 일부 전지 셀(20)이 존재할 수 있다. 다른 예를 들어, 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 복수개의 열의 전지 셀(20)에서 각각의 인접한 2개의 열의 전지 셀(20) 사이에 모두 열 관리 부재(12)를 설치하여 각각의 전지 셀(20)이 적어도 2개의 열 관리 부재(12)에 대응하도록 하여 온도 조절 효과를 향상시킬 수 있다.
이해해야 할 것은, 본 발명의 실시예의 전지(10) 내의 열 관리 부재(12)의 개수는 실제 응용에 따라 설정할 수 있다. 예를 들어, 전지 셀(20)의 사이즈 및 개수에 따라 전지(10) 내의 열 관리 부재(12)의 개수를 선택할 수 있다.
예를 들어, 전지(10)는 제1 방향(X)을 따라 배열된 복수개의 열 관리 부재(12)를 포함하여 온도 조절 효율을 향상시킨다.
다른 예를 들어, 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 복수개의 열 관리 부재(12)는 제1 방향(X)을 따라 이격되게 설치되어, 인접한 2개의 열 관리 부재(12) 사이에 적어도 하나의 전지 셀(20)이 설치되도록 하여, 전지(10)의 공간 활용률을 향상시키는 동시에 온도 조절 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 열 관리 부재(12)에는 열교환 매질이 수용된 열교환 채널이 설치되고, 복수개의 열 관리 부재(12)의 열교환 채널은 서로 연통된다. 이로써, 복수개의 열 관리 부재(12) 사이가 서로 연통되고, 한편으로는 전지의 통합성 및 안전성을 향상시키고, 다른 한편으로는 전지(10) 중 일부 열 관리 부재(12)의 온도 변화가 클 경우 상기 열교환 채널을 통해 열교환을 수행하여 복수개의 열 관리 부재(12) 사이의 온도 차이가 작도록 함으로써 온도 조절 효율을 향상시킬 수 있다. 이 밖에, 각각의 열 관리 부재(12)에는 높이 방향 Z을 따라 이격되게 설치된 복수개의 열교환 채널이 설치되어, 열 관리 부재(12)와 전지 셀(20)의 열교환 면적을 증가하여 온도 조절 효율을 향상시킬 수도 있다.
이해해야 할 것은, 본 발명의 실시예에서 각각의 열 관리 부재(12)와 전지 셀(20)의 제2 벽(21b)의 접촉 면적은 실제 응용에 따라 설정할 수 있고, 상기 접촉 면적은 열 관리 부재(12)와 전지 셀(20)의 제2 벽(21b)이 열교환을 수행하는 영역의 면적이며, 여기서 접촉은 열 관리 부재(12)와 제2 벽(21b)의 직접 접촉, 또는 열 관리 부재(12)와 제2 벽(21b) 사이가 열전도성 접착제, 열전도성 패드 등을 통한 간접 접촉을 의미할 수 있다. 예를 들어, 열 관리 부재(12)의 제1 방향(X)의 두께 D와 면적비 S의 비율값의 값 범위는 [0.5mm,200mm]이고, 상기 면적비 S는 열 관리 부재(12)와 접촉하는 제2 벽(21b)의 면적과 상기 제2 벽(21b)의 면적의 비의 값이다.
도 7은 본 발명의 실시예의 전지(10)의 임의의 하나의 열의 전지 셀(20) 및 대응하여 설치된 열 관리 부재(12)의 모식도이고, 도 8은 본 발명의 실시예의 전지(10)의 부분 단면 모식도이며, 예를 들어, 도 8은 도 7의 C-C’ 방향의 전지(10)의 단면 모식도일 수 있다. 각각의 열 관리 부재(12)가 복수개의 전지 셀(20)에 대응할 수 있기에, 설명의 편의를 위하여, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 임의의 하나의 열 관리 부재(12)를 예로 들고 상기 열 관리 부재(12)와 접촉하는 임의의 하나의 전지 셀(20)을 예로 들어 설명한다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 열 관리 부재(12)는 적어도 일부분의 영역이 제2 벽(21b)과 접촉하거나, 적어도 일부분의 영역이 제2 벽(21b)과 접촉하지 않을 수 있다. 구체적으로, 전지 셀(20)의 높이 방향 Z를 예로 들면, 상기 제2 벽(21b)의 높이 H1은 열 관리 부재(12)의 높이 H2보다 크거나, 같거나 또는 작고, 상기 열 관리 부재(12)에서 제2 벽(21b)과 접촉하는 영역의 높이 H3은 상기 제2 벽(21b)의 높이 H1보다 작거나 같을 수 있으며, 또한, 상기 열 관리 부재(12)에서 제2 벽(21b)과 접촉하는 영역의 높이 H3은 열 관리 부재(12)의 높이 H2보다 작거나 같을 수 있다. 대응되게, 상기 제2 벽(21b)의 면적은 열 관리 부재(12)의 면적보다 크거나, 같거나 또는 작고, 상기 열 관리 부재(12)에서 제2 벽(21b)과 접촉하는 영역의 면적은 상기 제2 벽(21b)의 면적보다 작거나 같을 수 있으며, 또한, 상기 열 관리 부재(12)에서 제2 벽(21b)과 접촉하는 영역의 면적은 열 관리 부재(12)의 면적보다 작거나 같을 수 있기에, 상기 열 관리 부재(12)의 적어도 일부분의 영역이 제2 벽(21b)의 적어도 일부분의 영역과 접촉하도록 한다.
이해해야 할 것은, 열 관리 부재(12)는 복수개의 전지 셀(20)에 대응하기에, 위의 상기 열 관리 부재(12)의 면적은 하나의 전지 셀(20)에 대응하는 상기 열 관리 부재(12)의 면적을 의미한다. 예를 들어, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 열 관리 부재(12)는 6개의 전지 셀(20)에 대응할 수 있고, 위에서 열 관리 부재(12)의 면적은 상기 열 관리 부재(12)에서 전지 셀(20)의 제2 벽(21b)을 향하는 표면의 총 면적을 6으로 나눈 값, 즉 하나의 전지 셀(20)에 대응하는 상기 열 관리 부재(12)의 면적을 의미한다.
열 관리 부재(12)가 부분적으로 제2 벽(21b)과 접촉할 수 있기에, 본 발명의 실시예의 면적비 S의 값 범위는 [0.1, 1]로 설정하여, 열 관리 부재(12)적어도 일부분의 영역이 제2 벽(21b)과 접촉하도록 한다.
선택 가능하게, 본 발명의 실시예의 열 관리 부재(12)의 두께 D는 상기 열 관리 부재(12)의 평균 두께를 가리키거나, 전지 셀(20)의 제2 벽(21b)에 대응하는 상기 열 관리 부재(12)의 영역의 평균 두께를 가리킬 수 있으며, 본 발명의 실시예는 이에 제한되지 않는다.예를 들어, 가공이 용이하도록 본 발명의 실시예의 열 관리 부재(12)는 일반적으로 두께가 균일한 판상 구조로 형성된다.
본 발명의 실시예의 열 관리 부재(12)의 두께 D의 값 범위는 일반적으로 [0.5mm, 20mm]로 설정될 수 있다. 두께 D가 너무 작게 설정되면, 열 관리 부재(12)의 가공 난이도가 커지고, 강도가 너무 작으면 조립 시 끊어지기 쉬워 전지(10)의 가공 효율이 저하된다. 반대로, 두께 D가 너무 크게 설정되면, 열 관리 부재(12)가 차지하는 공간이 커져 전지(10)의 공간 활용률이 떨어지고, 즉 전지(10)의 에너지 밀도가 떨어진다. 따라서 열 관리 부재(12)의 두께 D는 너무 크거나 너무 작게 설정되어서는 안 된다.
이해해야 할 것은, 본 발명의 실시예의 D/S의 값도 너무 크거나 너무 작게 설정되어서는 안 된다. D/S이 너무 작게 설정되면, 면적비 S의 값이 일정할 때 상기 열 관리 부재(12)의 두께 D가 너무 작아져, 열 관리 부재(12)의 가공 난이도가 커지고, 강도가 너무 작으면 조립 시 끊어지기 쉬워 전지(10)의 가공 효율이 저하된다. 반대로, D/S가 너무 크게 설정되면, 한편으로는 열 관리 부재(12)의 두께 D가 커져 열 관리 부재(12)가 차지하는 공간이 커져 전지(10)의 공간 활용률이 떨어지고, 즉 전지(10)의 에너지 밀도가 떨어져 전지(10)의 전력 수요에 영향을 미칠 수 있고; 다른 한편으로는 면적비 S가 너무 작아, 즉 열 관리 부재(12)와 전지 셀(20)의 제2 벽(21b)의 접촉 면적이 너무 작아 온도 조절 효과가 못해질 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예의 열 관리 부재(12)의 두께 D와 면적비 S의 비율의 값 범위는 일반적으로 [0.5mm,200mm]로 설정될 수 있다. 예를 들어, 열 관리 부재(12)의 두께 D와 면적비 S의 비는 0.5mm, 1mm, 2mm, 3mm, 4mm, 5mm, 10mm, 20mm, 30mm, 40mm, 50mm, 60mm, 70mm, 80mm, 90mm, 100mm, 120mm, 140mm, 160mm, 180mm 또는 200mm일 수 있다. 다른 예를 들어, 열 관리 부재(12)의 두께 D와 면적비 S의 비는 기타 수치로 설정될 수도 있으며, 예를 들어 상기 비의 값 범위는 [0.5mm,4mm] 또는 [1mm,4mm]로 설정될 수 있다.
이해해야 할 것은, 위에서 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 전기실(11a)을 설명하였고, 아래에서 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 수집 캐비티(11b)를 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에서, 전지(10)는 수집 캐비티(11b)에 설치되어 수집 캐비티(11b)의 압축 강도를 향상시키기 위한 지지 부재(14)를 더 포함한다. 중공 캐비티 구조와 비교하여, 지지 부재(14)가 수집 캐비티(11b)에서 지지 역할을 하므로 상기 지지 부재(14)가 설치된 수집 캐비티(11b)는 압축 강도가 더욱 우수하고, 다시 말하면, 외부 압력이 전지(10)에 작용할 경우 지지 부재(14)가 설치된 수집 캐비티(11b)는 대부분 또는 모든 외부 압력을 견딜 수 있고 전기실(11a) 내 전지 셀(20) 및 열 관리 부재(12) 등 부재에 대한 외부 압력의 영향을 감소하거나 제거함으로써, 전지(10)의 내압 성능 및 안전 성능을 향상시킬 수 있다.
일부 응용 환경에서, 전지(10)는 전기 자동차의 섀시(Chassis)에 설치되어 전기 자동차의 구동을 위한 전력을 제공할 수 있다. 구체적으로, 전지(10)의 수집 캐비티(11b)는 전기실(11a)을 기준으로 전기 자동차의 섀시를 향하게 되며, 전기 자동차는 주행 중 범프 및 날아다니는 돌과 같은 악조건에 노출되어 자동차의 섀시에 영향을 미치고 심각할 경우 섀시에 설치된 전지(10)의 충격 및 하부 타격이 발생한다. 임팩트 및 하단 볼 타격을 발생시킨다. 본 발명의 실시예의 과제 해결 수단을 통해, 수집 캐비티(11b)의 지지 부재(14)는 우수한 충격 방지 및 하부 타격 방지 기능을 제공할 수 있고, 전기 자동차의 주행 중 전지(10)에 미치는 악조건의 영향을 줄이거나 제거하고, 전지(10)의 내압 성능 및 안전 성능을 향상시켜 전기 자동차의 안전 성능을 더욱 향상시킨다.
도 3 및 도 5는 예시적으로 수집 캐비티(11b)에 설치된 지지 부재(14)의 가능한 모식도일 뿐이고 본 발명의 보호 범위에 대한 제한이 아님을 이해해야 한다. 본 발명의 실시예에서 제공되는 지지 부재(14)는 수집 캐비티(11b)를 지지하고 수집 캐비티(11b)의 압축 강도를 증가하기 위해 도 3 및 도 5에 도시된 실시예를 제외하고 기타 형태로 설치되거나/되고 수집 캐비티(11b)의 다른 위치에 설치될 수 있으며, 본 발명의 실시예는 지지 부재(14)의 형태 및 위치를 구체적으로 제한하지 않는다.
우수한 지지 성능을 제공하기 위해, 도 9는 본 발명에서 제공되는 몇 가지 지지 부재(14)의 사시도를 도시한다. 도 9에서 좌측의 2개의 지지 부재(14)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 지지 부재(14)는 막대 모양 구조일 수 있고, 예를 들어 직사각형 스트립 또는 다이아몬드형 스트립일 수 있다. 상기 막대 모양 구조는 상대적으로 가공이 편리하고 규칙적이거나 불규칙한 형상의 캐비티에 유연하게 설치할 수 있다. 예를 들어, 수집 캐비티(11b)가 직육면체일 경우, 상기 막대 모양 구조의 지지 부재(14)는 수집 캐비티(11b)의 장변 또는 단변에 평행하게 수집 캐비티(11b)에 설치하는 것이 편리하다.
도 9에서 우측의 2개의 지지 부재(14)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 지지 부재(14)는 고리 모양 구조일 수 있고, 예를 들어 원형 링 구조 또는 사각 링 구조이다. 상기 고리 모양의 지지 부재(14)는 규칙적인 형상의 캐비티에 적용될 수 있고, 캐비티 전체를 잘 지지할 수 있다. 를 들어, 수집 캐비티(11b)가 직육면체이면, 상기 고리 모양의 지지 부재(14)는 대응되게 수집 캐비티(11b)의 중심에 설치될 수 있다.
선택 가능하게, 지지 부재(14)는 적어도 일부분의 배출물을 통과시키기 위한 채널을 포함한다. 지지 부재(14)는 지지 역할을 하는 동시에 전지 셀(20)의 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성할 수도 있다. 구체적으로, 지지 부재(14)를 설치하는 것을 통해, 상기 지지 부재(14)가 상기 채널의 적어도 일부분을 포함하도록 하거나; 지지 부재(14)는 수집 캐비티(11b)의 캐비티 벽과의 사이에 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성하거나; 지지 부재(14)의 개수가 복수개이면, 복수개의 지지 부재(14) 사이에도 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성할 수 있다.
상기 실시형태에서, 수집 캐비티(11b)에 지지 부재(14)를 설치하는 것은 전지 셀(20)로부터 배출물이 배출되는 것에 영향을 미치지 않고, 전지 셀(20)의 안전 성능을 보장할 수 있다. 이 밖에, 중공 캐비티의 수집 캐비티(11b)와 비교하여, 지지 부재(14)에 의해 형성된 채널은 배출물이 수집 캐비티(11b)로부터 배출되는 경로를 연장하고, 박스체(11)로부터 배출된 후의 온도를 낮추어, 전지(10) 및 이가 구비되는 전기 기기의 안전 성능을 더욱 향상시킨다.
선택 가능하게, 일부 실시형태에서, 본 발명의 실시예의 지지 부재(14)에는 개구부(140)가 더 설치될 수 있고, 상기 개구부(140)는 지지 부재(14)에 채널을 형성하여, 압력 완화 기구(213)를 통과하여 전지 셀(20)의 배출물을 배출한다.
선택 가능하게, 상기 채널을 형성하는 개구부(140)는 다양한 방식으로 설치될 수 있고, 예시적으로, 지지 부재(14)가 속이 찬 구조의 지지 부재이면, 개구부는 지지 부재(14)를 관통하는 개구부로 설치되어 전지 셀(20)의 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성한다. 지지 부재(14)가 중공 구조이면, 개구부(140)는 지지 부재(14)의 벽을 관통하도록 설치되고, 상기 개구부(140)는 지지 부재(14)의 내부 중공 캐비티와 수집 캐비티(11b)를 관통시킬 수 있으며, 상기 개구부(140) 및 중공 캐비티는 모두 전지 셀(20)의 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성한다.
본 발명의 실시예에서, 지지 부재(14)는 중공 구조이고, 속이 찬 구조의 지지 부재(14)와 비교하여, 중공 구조의 지지 부재(14)는 수집 캐비티(11b)를 지지하고 압축 강도를 향상시키는 동시에 지지 부재(14) 자체의 무게가 가벼워 전지(10)에 추가적인 무게 증가가 없으며 전지(10)의 에너지 밀도를 향상시킨다. 개구부(140)를 구비하는 중공 구조의 지지 부재(14)는 수집 캐비티(11b)에서 차지하는 공간이 크지 않기에, 수집 캐비티(11b)에 전지 셀(20)의 배출물을 수용하여 수집하기 위한 충분한 공간이 있다. 따라서 본 발명의 실시예는 지지 부재(14)가 중공 구조인 경우를 예로 들어 설명한다.
선택 가능하게, 지지 부재(14)는 관형 구조이다. 구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 지지 부재(14)는 내부가 빈 관형 구조일 수 있고, 그 축방향의 강도가 크고 반경 방향의 사이즈는 수집 캐비티(11b)의 높이에 적응할 수 있어 수집 캐비티(11b)에 우수한 지지를 제공한다.
일부 실시형태에서, 관형 구조의 횡단면은 다각형이고, 상기 다각형의 변의 개수는 4개 이상이며, 이로써 수집 캐비티(11b)에서 관형 구조의 안정성을 향상시킬 수 있다. 다른 일부 실시형태에서, 상기 관형 구조의 횡단면은 원형 고리 모양, 트랙 모양 또는 기타 모양일 수 있고, 본 발명의 실시예는 이에 대해 구체적으로 제한하지 않는다.
예시적으로, 관형 구조는 막대 모양 또는 고리 모양이다. 구체적으로, 도 9에서 좌측의 2개의 지지 부재(14)에 도시된 바와 같이, 지지 부재(14)는 막대 모양 관형 구조, 예를 들어, 상기 지지 부재(14)의 횡단면는 중공 6각형 또는 중공 사각형일 수 있다. 도 9에서 우측의 2개의 지지 부재(14)에 도시된 바와 같이, 지지 부재(14)는 고리 모양 관형 구조, 상기 지지 부재(14)의 횡단면은 원형 또는 중공 사각형일 수도 있다.
선택 가능하게, 본 발명의 실시예에서 제공되는 관형 구조의 지지 부재(14)의 관벽 두께는 0.5mm 내지 3mm 사이로 설정하여, 관형 구조의 지지 부재(14)의 강도 및 압축 강도를 보장하면서 수집 캐비티(11b)에서 차지하는 공간이 크지 않도록 한다.
이 밖에, 본 발명의 실시예에서 제공되는 지지 부재(14)의 재료은 외부 압력을 완충하고 견딜 수 있으며 우수한 압축 강도를 가지도록 연성이 좋고 강도가 높은 재료일 수 있다. 예시적으로, 상기 지지 부재(14)의 재료은 금속 재료일 수 있고, 예를 들어 구리, 알루미늄 등이다. 또는, 지지 부재(14)의 재료는 운모, 세라믹 등과 같은 일정한 강도를 갖는 비금속 재료일 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에서 제공되는 지지 부재(14)는 연성이 우수하고 축방향 강도가 크며 압축 강도가 높아 수집 캐비티(11b)를 잘 지지하고 수집 캐비티(11b)의 압축 강도를 향상시킬 수 있다. 지지 부재(14)가 관형 구조와 같은 중공 구조인 경우, 지지 부재(14)는 수집 캐비티(11b)의 압축 강도를 향상시키는 동시에 지지 부재(14)에 전지 셀(20)의 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성하여 수집 캐비티(11b)에 상기 배출물을 수집하기 위한 충분한 공간을 제공한다.
위의 도 9에 도시된 지지 부재(14)를 기초로, 도 10은 본 발명에서 제공되는 다른 2가지 지지 부재(14)의 사시도를 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 지지 부재(14)에는 개구부(140)가 설치되고, 개구부(140)는 지지 부재(14)에서 채널을 형성한다. 구체적으로, 관형 구조의 지지 부재(14)에는 개구부(140)가 설치되고, 상기 개구부(140)는 관형 구조의 적어도 일부분의 관벽에 설치될 수 있다. 예를 들어, 개구부(140)는 6각형 관형 구조의 여러 측의 관벽 또는 사각형 관형 구조의 여러 측의 관벽에 설치되고, 각 측의 관벽에는 복수개의 개구부(140)가 설치될 수 있으며, 상기 복수개의 개구부(140)는 관형 구조의 축방향을 따라 배열된다. 선택 가능하게, 개구부(140)의 형상은 둥근 모서리 직사각형 또는 기타 임의의 형상일 수 있다.
도 10에 도시된 실시예에 기초하여, 지지 부재(14)는 관형 구조이고, 관형 구조의 내부 캐비티에 배출물의 채널을 제공하는 기초상에서, 개구부(140)와 관형 구조의 캐비티 사이도 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성한다. 개구부(140)의 개수가 복수개이면, 상기 관형 구조에 설치된 복수개의 개구부(140) 사이에도 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성할 수 있다.
도 10은 지지 부재(14)가 관형 구조인 경우의 개구부(140)의 몇 가지 가능한 설치 방식을 보여주는 예시일 뿐이고, 지지 부재(14)가 기타 중공 구조이면, 개구부(140)의 설치 방식도 마찬가지로 본문의 관련 설명을 참조할 수 있음을 이해해야 한다. 이 밖에, 지지 부재(14)가 속이 찬 구조이면, 개구부(140)는 지지 부재(14)를 관통하는 개구부이고, 개구부 깊이 차이를 제외하고 기타 관련 과제 해결 수단은 본문의 관련 설명을 참조할 수 있으며 여기에서는 반복 설명하지 않기로 한다.
선택 가능하게, 지지 부재(14)의 채널은 배출물 내의 기체를 통과시키기 위한 것이고, 지지 부재(14)에서 채널을 제외한 영역은 배출물 내의 고체를 차단하기 위한 것이다. 예를 들어, 지지 부재(14)에서 개구부(140)가 형성된 채널은 배출물 내의 고온 기체 및/또는 고온 액체를 통과시킬 수 있고, 지지 부재(14)의 기타 영역은 배출물 내의 고체를 차단할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전지 셀(20)의 배출물은 전해액, 용해되거나 분열된 양극 및 음극 시트, 분리막의 조각, 반응에 의해 생성된 고온 고압 가스, 화염 등을 포함하고, 상기 배출물은 모두 고온 물질이다. 여기서, 고온 양극 및 음극 시트, 고온 분리막의 조각, 화염 등 고체 물질은 직접 배출 밸브를 통해 직접 박스체(11) 외부로 배출되면 안전 위험이 있다. 본 발명의 실시예의 과제 해결 수단에 따르면, 개구부(140)는 배출물 내의 고온 기체 및/또는 고온 액체를 통과시킬 수 있고, 지지 부재(14)의 기타 영역은 배출물 내의 고온 고체를 차단할 수 있다. 즉 지지 부재(14) 내의 개구부(140)는 배출물 내의 고온 고체를 걸러내어, 상기 고온 고체를 지지 부재(14)의 내부에 막아두어, 배출물 내의 고온 고체가 박스체(11) 외부로 배출되어 안전 위험을 유발하는 것을 방지함으로써 전지(10) 및 이가 구비되는 전기 기기의 안전성을 향상시킬 수 있다.
상기 개구부(140)의 여과 효과를 향상시키기 위해, 지지 부재(14)의 개구부(140)의 메쉬수는 5메쉬 이상일 수 있다. 또한, 지지 부재(14)의 개구부(140)의 직경은 4mm 미만으로 사이즈가 큰 입자의 배출을 방지하도록 한다. 여기서, 메쉬 수는 1인치당 스크린에 있는 구멍의 개수를 말하며, 메쉬 수가 클 수록 구멍이 많은 것을 의미한다. 본 발명의 실시예에서 지지 부재(14)의 개구부(140)는 5메쉬 이상이고, 즉 구멍의 직경은 약 4mm보다 작으며, 이로써 지지 부재(14)의 지지 강도에 거의 영향을 미치지 않는다.
선택 가능하게, 지지 부재(14)에 기설정 개수보다 많은 채널이 형성되도록 지지 부재(14)의 개구부(140)의 개수는 기설정 임계값보다 클 수 있다. 이로써 한편으로는 지지 부재(14)에서 배출물의 유동성을 향상시키고 배출 경로가 충분히 길도록 하여 박스체(11)로부터 배출되는 배출물 온도를 감소하여 전지(10) 및 이가 구비되는 전기 기기의 안전성을 향상시킬 수 있다. 다른 한편으로는 충분히 많은 채널에 의해 배출물 내의 고온 고체를 더 잘 걸러내어, 전지(10) 및 이가 구비되는 전기 기기의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 지지 부재(14)에 형성된 채널이 배출물에 대한 온도 강하 효과를 구현하기 위해, 지지 부재(14)에는 온도 강하 재료가 설치될 수 있고, 채널을 통과한 배출물의 온도를 더욱 낮추어 전지(10) 및 이가 구비되는 전기 기기의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.
선택 가능하게, 일부 실시형태에서, 온도 강하 재료는 지지 부재(14)의 표면에 설치될 수 있고, 예를 들어, 지지 부재(14)의 표면에 코팅될 수 있다. 다른 일부 실시형태에서, 지지 부재(14)가 중공 구조이면, 온도 강하 재료 역시 중공 구조에 설치될 수 있다.
일례로, 본 발명의 실시예에서 사용되는 온도 강하 재료는 상변화 물질(Phase Change Material, PCM) 코팅층일 수 있고, 상변화 물질은 고온 배출물과 접촉하면 녹으면서 다량의 열을 흡수하여 배출물의 온도를 낮춘다.
본 발명의 실시예의 과제 해결 수단에 따르면, 지지 부재(14)에 온도 강하 재료를 배치한다. 수집 캐비티(11b)에 전지 셀의 고온 배출물이 수집될 경우, 지지 부재(14)에 설치된 온도 강하 재료가 상기 고온 배출물의 온도를 낮추어, 고온 배출물로 인한 안전 위험을 방지하여 전지 및 이가 구비되는 전기 기기의 안전 성능을 향상시킨다.
또한, 지지 부재(14)가 중공 구조이면, 중공 구조의 캐비티는 배출물의 채널을 제공할 뿐만 아니라 캐비티 내의 공간 및/또는 중공 구조의 표면을 이용하여 온도 강하 재료를 배치할 수 있고, 배출물이 채널을 통과할 때 온도 강하 재료는 상기 배출물의 온도를 낮출 수 있다.
아래에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 지지 부재(14)의 설치 위치 및 설치 방식에 대해 설명한다.
도 11은 본 발명의 실시예의 전지(10)의 단면 모식도이고, 예를 들어, 상기 도 11은 도 3에 도시된 전지(10)의 한 가지 가능한 단면 모식도이며, 상기 단면은 제1 방향(X)에 수직되고, 예를 들어, 상기 도 11은 도 2에 도시된 A-A’ 방향의 단면 모식도일 수 있다. 도 12는 본 발명의 실시예의 전지(10)의 부분 단면 모식도이고, 예를 들어, 상기 도 12는 도 11에 도시된 영역 D의 확대도일 수 있다. 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 전지(10)는 제1 벽(21a)에 부착된 이격 부재(13)를 더 포함하고, 이격 부재(13)는 전기실(11a)과 수집 캐비티(11b)를 이격시키기 위한 것이다. 여기서 말하는 “이격”은 폐쇄가 아니라 분리를 의미할 수 있다. 구체적으로, 이격 부재(13)를 사용하여 전기실(11a)과 수집 캐비티(11b)를 이격시키고, 다시 말하면, 전지 셀(20) 및 열 관리 부재(12)를 수용하기 위한 전기실(11a)과, 배출물을 수집하기 위한 수집 캐비티(11b)를 공간적으로 분리하여 적어도 일부분의 배출물이 수집 캐비티(11b)로부터 전기실(11a)에 들어가는 것을 방지하여 열확산을 방지한다.
본 발명의 실시예에서, 이격 부재(13)는 전기실(11a) 및 수집 캐비티(11b)가 공유하는 벽을 포함한다. 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 이격 부재(13)(또는 그중의 일부분)은 직접 전기실(11a) 및 수집 캐비티(11b)가 공유하는 벽이 될 수 있고, 이로써, 전기실(11a)과 수집 캐비티(11b) 사이의 거리를 최대한 줄여 공간을 절약하고 박스체(11)의 공간 활용률을 향상시킬 수 있다.
선택 가능하게, 본 발명의 실시예의 이격 부재(13)는 열 관리 부재일 수도 있고, 상기 열 관리 부재는 전지 셀(20)의 온도를 조절한다. 구체적으로, 상기 이격 부재(13)에는 유체 또는 고체-액체 상변화 물질이 수용되어 전지 셀(20)의 온도를 조절할 수 있다. 전지 셀(20)의 온도를 낮추고자 할 경우, 상기 이격 부재(13)에는 냉각 매질이 수용되어 전지 셀(20)의 온도를 조절할 수 있으며, 이때, 이격 부재(13)는 냉각 부재, 냉각 시스템, 냉각 플레이트 등으로 불릴 수 있다.
이해해야 할 것은, 본 발명의 실시예의 박스체(11)는 다양한 방식으로 구현될 수 있고, 본 발명의 실시예는 이에 대해 제한하지 않는다. 예를 들어, 도 11 및 도 12를 예로 들면, 전기실(11a), 박스체(11)는 개구를 갖는 제1 커버체를 포함할 수 있고, 이격 부재(13)는 상기 제1 커버체의 개구를 덮어 전기실(11a)을 형성한다. 이로써, 전기실(11a)을 형성하는 벽은 상기 제1 커버체 및 상기 이격 부재(13)를 포함한다. 여기서, 상기 제1 커버체는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 커버체(110)는 일단이 개구된 중공 일체형 구조이거나, 상기 제1 커버체(110)는 제1 섹션(111) 및 대응되는의 양측에 각각 개구를 갖는 제2 섹션(112)을 포함할 수도 있으며, 제1 섹션(111)은 제2 섹션(112)의 일측 개구를 커버하여 일단이 개구된 제1 커버체를 형성하고, 이격 부재(13)는 제2 섹션(112)의 타측 개구를 커버하여 전기실(11a)을 형성한다. 대응하는 수집 캐비티(11b)는 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 박스체(11)가 보호 부재(113)를 더 포함하고, 보호 부재(113)는 이격 부재(13)와 함께 수집 캐비티(11b)를 형성한다. 이 밖에, 상기 보호 부재(113)는 이격 부재(13)를 보호할 수도 있고, 즉 상기 수집 캐비티(11b)의 벽은 보호 부재(113)와 이격 부재(13)를 포함한다.
다른 예를 들어, 상술한 도 11 및 도 12에 도시된 방식과 달리, 박스체(11)는 폐쇄된 제2 커버체를 포함할 수도 있고, 상기 제2 커버체는 전기실(11a)을 형성할 수도 있으며, 또는, 이격 부재(13)를 상기 제2 커버체 내부에 설치하고, 제2 커버체 내부에 전기실(11a)을 이격 설치할 수 있으며, 또한, 수집 캐비티(11b)를 이격 설치할 수도 있다. 여기서, 상기 제2 커버체도 다양한 방식으로 구현될 수 있고, 예를 들어, 상기 제2 커버체는 제3 섹션 및 제4 섹션을 포함하고, 제4 섹션의 일측은 개구를 구비하여 반폐쇄 구조를 형성하며, 이격 부재(13)는 제4 섹션의 내부에 설치되고, 제3 섹션은 제4 섹션의 개구를 커버하여 폐쇄된 제2 커버체를 형성한다.
본 발명의 실시예에서, 이격 부재(13)에는 압력 완화 영역(131)이 설치되고, 압력 완화 영역(131)은 압력 완화 기구(213)의 작동 시 배출물이 압력 완화 영역(131)을 통과하여 수집 캐비티(11b)로 배출되도록 하여, 배출물이 전기실(11a) 내의 기타 전지 셀(20)을 손상시키는 것을 바지하고 열확산을 방지하여 전지(10)의 안전성을 향상시킨다.
선택 가능하게, 이격 부재(13)는 비-압력 완화 영역(132)을 더 포함하고, 상기 비-압력 완화 영역(132)은 상기 이격 부재(13)에서 상기 압력 완화 영역(131)을 제외한 영역이다. 예를 들어, 상기 비-압력 완화 영역(132)에는 유로가 설치되고, 유로 내에 유체 또는 고체-액체 상변화 물질이 수용되어 전지 셀(20)의 온도를 조절할 수 있다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 지지 부재(14)는 이격 부재(13)의 비-압력 완화 영역(132)에 대응하여 설치되어, 지지 부재(14) 외부에 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성한다. 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서, 지지 부재(14)가 비-압력 완화 영역(132)에 대응하여 설치되면, 압력 완화 영역(131)을 통과하여 배출되는 배출물이 지지 부재(14) 외부에 있도록 함으로써, 지지 부재(14)의 외부에 전지 셀(20)로부터의 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성하며, 예를 들어, 복수개의 지지 부재(14) 사이 또는 지지 부재(14)와 수집 캐비티(11b)의 벽 사이에 채널을 형성하여 상기 배출물이 수집 캐비티(11b)에 수집되도록 한다.
본 발명의 실시예의 과제 해결 수단에 따르면, 지지 부재(14)는 이격 부재(13)의 비-압력 완화 영역(132)에 대응하여 설치되어, 지지 부재(14)가 이격 부재(13)의 압력 완화 영역(131) 및 이에 대향하는 압력 완화 기구(213)에 영향을 미치는 것을 방지한다. 예를 들어 압력 완화 기구(213) 및 압력 완화 영역(131)을 통과하여 배출되는 전지 셀(20) 내부로부터의 배출물이 지지 부재(14)에 의해 막히는 것을 방지하여, 배출물이 수집 캐비티(11b)에 수집될 수 있도록 한다. 따라서 본 발명의 실시예에 따라 설치된 지지 부재(14)는 수집 캐비티(11b)의 압축 강도를 향상시키는 동시에 전지 셀(20)의 안전 성능에 영향을 미치지 않는다.
선택 가능하게, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 지지 부재(14)는 이격 부재(13)의 비-압력 완화 영역(132)에 당접된다. 구체적으로, 지지 부재(14)는 상기 이격 부재(13)의 비-압력 완화 영역(132)에 접촉하여, 지지 부재(14)가 이격 부재(13)에 대해 우수한 지지 역할을 하도록 보장할 수 있다. 예를 들어, 박스체(11)의 높이 방향 Z에서, 지지 부재(14)는 비-압력 완화 영역(132)의 하부에 설치될 수 있다.
선택 가능하게, 예시적으로, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 방향(Y)을 따라 배열된 복수개의 전지 셀(20)에서, 인접한 2개의 전지 셀(20) 사이에는 동일한 지지 부재(14)가 대응하여 설치될 수 있고, 상기 지지 부재(14)의 연장 방향은 제1 방향(X)이며, 즉 제1 방향(X)을 따라 연장된 2개의 열의 전지 셀(20)은 동일한 지지 부재(14)를 공유할 수 있다. 이로써, 지지 부재(14)를 인접한 2개의 열의 전지 셀(20) 사이에 대응하게 설치함으로써, 적은 개수의 지지 부재(14)를 사용하여 장착이 용이하고 지지 효과도 우수한 동시에 전지(10)의 무게를 줄일 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예의 전지(10)의 분해 구조 모식도이고, 도 14는 본 발명의 다른 실시예의 전지(10)의 단면 모식도이며, 예를 들어, 상기 도 14에 도시된 단면도는 도 13에 도시된 전지(10)의 단면도일 수 있고, 상기 단면은 제1 방향(X)에 수직된다. 도 15는 본 발명의 다른 실시예의 전지(10)의 부분 단면 모식도이고, 예를 들어, 상기 도 15는 도 14에 도시된 영역 E의 확대도일 수 있다. 이해해야 할 것은, 도 13에서 지지 부재(14)의 단면이 직사각형인 경우를 도시하였으나, 상기 지지 부재(14)는 도 9 및 도 10에 도시된 형상과 같은 기타 형상일 수도 있고, 본 발명의 실시예는 이에 대해 제한하지 않는다.
선택 가능하게, 다른 일 실시예로서, 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 지지 부재(14)에는 제1 개구부(141)가 설치되고, 제1 개구부(141)는 압력 완화 영역(131)에 대응하여 설치되어, 압력 완화 영역(131)을 통과한 배출물이 제1 개구부(141)로 배출되도록 한다. 지지 부재(14)는 관형 구조일 수 있고, 지지 부재(14)의 관벽에 제1 개구부(141)가 설치되며, 상기 제1 개구부(141)는 이격 부재(13)의 압력 완화 영역(131)에 대응하여 설치된다. 이로써, 지지 부재(14)가 지지 기능을 하는 동시에, 지지 부재(14)의 제1 개구부(141)도 압력 완화 기구(213) 및 압력 완화 영역(131)을 통과하여 배출되는 전지 셀(20)의 배출물을 제공받기 용이하게 되어, 배출물이 제1 개구부(141)를 통과한 후 박스체(11)의 수집 캐비티(11b)에 수집되어 배출물이 전기실(11a) 내의 부재들에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
이해해야 할 것은, 제1 개구부(141)는 대응되는 압력 완화 영역(131)과 연통하여 배출물에 대한 제1 개구부(141)의 도통 효과가 우수하다.
이 밖에, 제1 개구부(141)의 단면 면적은 압력 완화 영역(131)의 면적보다 작지 않도록 하여, 배출물에 대한 제1 개구부(141)의 도통 효과가 더욱 우수하고, 제1 개구부(141)가 배출물이 수집 캐비티(11b)로 들어가는 것을 차단하지 않도록 한다.
선택 가능하게, 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 방향(X)을 따라 배열된 복수개의 전지 셀(20)에는 동일한 막대 모양의 지지 부재(14)가 대응하여 설치될 수 있고, 각각의 막대 모양 구조의 지지 부재(14)는 각 열의 전지 셀(20)의 압력 완화 기구(213) 하부에 대응하겨 설치됨으로써, 적은 개수의 지지 부재(14)를 사용하여 장착이 용이하고 지지 효과도 우수하다.
이해해야 할 것은, 상술한 각 실시예에 대하여, 도 11 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 이격 부재(13)의 압력 완화 영역(131)은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 이격 부재(13)의 압력 완화 영역(131)은 어떤 특별한 방식으로 처리되지 않을 수 있고, 본 발명의 실시예는 이격 부재(13)에서 압력 완화 기구(213)와 대응하는 일부분의 영역을 나타낼 뿐이며, 상기 일부 영역을 압력 완화 영역(131)이라고 한다.
다른 예를 들어, 이격 부재(13)의 압력 완화 영역(131)은 특수 처리를 거쳐 압력 완화 기구(213)의 작동 시 더 쉽게 파괴될 수 있도록 한다.
일례로, 압력 완화 영역(131)은 취약 영역이고, 취약 영역은 압력 완화 기구(213)의 작동 시 파괴되어 배출물이 취약 영역을 관통하여 수집 캐비티(11b)에 들어갈 수 있도록 한다. 압력 완화 영역(131)을 취약 영역으로 설치하여, 압력 완화 기구(213)의 미작동 시, 예를 들어 전지(10)가 정상적으로 사용되는 과정에서, 상기 이격 부재(13)가 상대적 폐쇄 상태에 있도록 하여 압력 완화 기구(213)에 외력에 의해 파괴되어 효력을 잃지 않도록 효과적으로 보호할 수 있다. 또한, 압력 완화 기구(213)의 작동 시 취약 영역의 강도는 이격 부재(13)에서 상기 압력 완화 영역(131)을 제외한 기타 영역의 강도보다 작으므로, 상기 취약 영역이 쉽게 파괴되어 압력 완화 기구(213)가 설치된 전지 셀(20)의 배출물이 취약 영역을 관통하여 전기실(11a)에서 배출되도록 하며,예를 들어 취약 영역을 관통하여 수집 캐비티(11b)에 들어가도록 한다.
선택 가능하게, 이격 부재(13)에는 압력 완화 기구(213)와 대향되게 설치된 요홈이 설치되고, 요홈의 바닥은 취약 영역을 형성한다. 요홈의 바닥은 이격 부재(13)의 기타 영역보다 취약하기에, 배출물에 의해 파괴되기 쉽고, 압력 완화 기구(213)의 작동 시 배출물은 요홈의 바닥을 파괴하여 수집 캐비티(11b)에 들어갈 수 있다.
선택 가능하게, 예를 들어, 이격 부재(13)에 스크래치를 형성하여 취약 영역을 형성하는 등과 같은 다른 방식을 통해 이격 부재(13)에 취약 영역을 형성하여 압력 완화 영역(131)으로 사용할 수도 있고, 본 발명은 이에 대해 구체적으로 제한하지 않는다.
다른 실시예로서, 압력 완화 영역(131)은 제1 통공이고, 제1 통공은 압력 완화 기구(213)의 작동 시 배출물이 제1 통공을 통과하여 수집 캐비티(11b)에 들어갈 수 있도록 한다. 압력 완화 영역(131)이 제1 통공일 경우, 가공이 편리한 한편 압력 완화 기구(213)를 통과한 배출물을 보다 신속하게 방출할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 도 11 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 지지 부재(14)는 이격 부재(13) 및/또는 보호 부재(113)에 당접된다. 이로써, 지지 부재(14)는 보호 부재(113) 및/또는 이격 부재(13)를 지지하여, 보호 부재(113) 및/또는 이격 부재(13) 전체의 압축 강도를 향상시키고, 특히 지지 부재(14)가 보호 부재(113) 및 이격 부재(13)에 동시에 당접될 경우, 보호 부재(113) 및 이격 부재(13) 전체의 압축 강도를 동시에 향상시켜, 외부 압력이 전기실(11a) 내의 전지 셀(20) 등 부재에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
선택 가능하게, 지지 부재(14)의 연결면은 이격 부재(13) 및/또는 보호 부재(113)에 당접되고, 지지 부재(14)의 비-연결면에는 제2 개구부(142)가 설치되어 지지 부재(14)에 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성한다. 구체적으로, 지지 부재(14)의 연결면은 이격 부재(13) 및/또는 보호 부재(113)에 접촉하는 표면이고, 반대로, 상기 지지 부재(14)의 비-연결면은 지지 부재(14)에서 이격 부재(13)와 접촉하지 않고 보호 부재(113)와도 접촉하지 않는 표면이며, 상기 지지 부재(14)의 비-연결면에는 제2 개구부(142)가 설치되어 지지 부재(14)에 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성하여 전지 셀(20)의 배출물이 통과하는 배출 경로를 연장한다.
선택 가능하게, 상기 지지 부재(14)가 사각형 관형 구조일 경우, 제1 개구부(141)는 상기 사각형 관형 구조의 임의의 하나의 측벽에 설치될 수 있고, 상기 사각형 관형 구조의 기타 측벽에는 제2 개구부(142)가 설치될 수도 있으며, 상기 제1 개구부(141) 및 제2 개구부(142)는 모두 전지 셀(20)의 배출물을 통과시키기 위한 배출 채널을 형성한다. 지지 부재(14)가 6각형 관형 구조일 경우, 사각형 관형 구조와 유사하게, 제1 개구부(141)가 상기 6각형 관형 구조의 하나의 측벽에 설치되고, 상기 6각형 관형 구조의 기타 측벽에는 제2 개구부(142)가 설치될 수도 있다.
선택 가능하게, 제1 개구부(141) 및 제2 개구부(142)의 사이즈는 같거나 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 개구부(141)의 사이즈는 제2 개구부(142)의 사이즈보다 크도록 설치되어, 사이즈가 상대적으로 큰 제1 개구부(141)는 압력 완화 기구(213)를 경유하여 배출되는 배출물이 원활하게 통과하도록 하여 배출물이 막히지 않고 잘 배출되도록 하며, 사이즈가 상대적으로 작은 제2 개구부(142)는 필터링 역할을 하고, 즉 상기 제2 개구부(142)는 배출물 내의 고온 기체 및/또는 고온 액체를 통과시키고 지지 부재(14)는 배출물 내의 고온 고체를 차단하여, 배출물 내의 고온 고체가 박스체(11) 외부로 배출되어 안전 위험을 유발하는 것을 방지함으로써 전지 및 이가 구비되는 전기 기기의 안전성을 향상시킨다.
선택 가능하게, 제1 개구부(141) 및 제2 개구부(142)의 형상은 같거나 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 개구부(141)의 형상은 배출물이 원활하게 배출되고 제때에 통과하도록 압력 완화 기구(213) 또는 압력 완화 영역(131)과 일치하고; 제2 개구부(142)의 형상은 일반적으로 가공이 용이하도록 직사각형 또는 원형으로 설치된다.
선택 가능하게, 제1 개구부(141) 및 제2 개구부(142)의 개수 역시 같거나 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 개구부(141)의 개수는 제1 개구부(141)와 압력 완화 기구(213)가 일대일로 대응, 즉 압력 완화 영역(131)과 일대일로 대응되도록 대응하는 압력 완화 기구(213) 또는 압력 완화 영역(131)과 일치할 수 있으며; 제2 개구부(142)의 개수는 실제 응용에 따라 유연하게 설정할 수 있다.
이해해야 할 것은, 본 발명의 실시예의 지지 부재(14)는 다양한 고정 방식을 통해 수집 캐비티(11b)에 설치되어, 지지 부재(14)가 수집 캐비티(11b)에서 움직여 전지(10)의 신뢰성에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 일 실시형태에서, 보호 부재(113)와 지지 부재(14)는 일체형 구조이다. 선택 가능하게, 지지 부재(14)와 보호 부재(113)는 후속적인 장착이 용이하도록 용접 등 공정을 통해 일체형 구조로 형성될 수 있다.
다른 예를 들어, 다른 실시형태에서, 수집 캐비티(11b)를 형성하는 이격 부재(13) 및/또는 보호 부재(113)에는 고정 부재가 설치되고, 상기 고정 부재는 지지 부재(14)를 고정하기 위한 것이다. 선택 가능하게, 상기 고정 부재는 접착층, 볼트, 슬롯 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
예시적으로, 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 막대 모양의 지지 부재(14)를 예로 들면, 보호 부재(113)에 U형 홈(1131)을 설치하여 막대 모양의 지지 부재(14)를 U형 홈(1131)에 설치할 수 있다. 막대 모양의 지지 부재(14)는 제1 방향(X)을 따라 연장되고, 대응되게, 막대 모양 U형 홈(116)도 마찬가지로 제1 방향(X)을 따라 연장되며, 상기 막대 모양 U형 홈(116)의 길이는 막대 모양의 지지 부재(14)의 길이와 비슷하고; 유사하게, 상기 U형 홈(1131)의 폭은 지지 부재(14)의 폭과 비슷하여, 지지 부재(14)가 보호 부재(113)에 고정 설치되도록 한다. 그러나 상기 U형 홈(1131)의 깊이는 상기 U형 홈(1131)의 가공 난이도 및 차지하는 공간을 줄이도록 지지 부재(14)의 높이보다 작거나 같을 수 있다. 상기 실시형태를 통해, 지지 부재(14)의 장착 방식이 간단하고, 지지 부재(14)의 탈착 및 교체가 용이하여, 전지(10)의 박스체(11)의 장착 효율 및 유지보수 효율을 향상시킨다.
선택 가능하게, 상기 U형 홈(1131)은 다양한 방식으로 구현될수 있다. 예를 들어, 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 보호 부재(113)는 박스체(11)의 내부를 향해 돌기부(1132)를 형성하고, 인접한 돌기부(1132) 사이는 U형 홈(1131)을 형성할 수 있다. 본 발명의 실시예의 과제 해결 수단에 따르면, 직접 보호 부재(113)를 이용하여 돌기부(1132) 및 U형 홈(1131)을 형성하여 U형 홈(1131)을 형성하기 위한 별도의 구조 부품의 사용을 방지하여 제조 비용을 절감할 수 있다. 이 밖에, 별도의 구조 부품이 보호 부재(113), 지지 부재(14) 및 박스체(11) 내의 기타 부재에 대한 영향을 방지하여, 전지(10)의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또는, 대안적인 실시형태로서, 본 발명의 실시예에서 별도의 구조 부품을 보호 부재(113)에 설치하여 보호 부재(113)에 U형 홈(1131)을 형성할 수도 있다.
이해해야 할 것은, 도 13 내지 도 15는 예시적인 막대 모양의 지지 부재(14)와 막대 모양 U형 홈(116)의 모식도를 도시한 것이며, 지지 부재(14)가 원형 링 모양 또는 사각 링 모양과 같은 기타 형상일 경우, U형 홈(116) 역시 고리 모양의 지지 부재(14)에 적응하도록 고리 모양 U형 홈으로 설치될 수 있다.
이 밖에, 지지 부재(14)는 상술한 U형 홈(1131)을 통해 보호 부재(113)에 고정 설치되는 것을 제외하고, 볼트 등 다른 유형의 고정 부재를 통해 지지 부재(14)에 고정될 수도 있다. 예를 들어, 보호 부재(113)에는 고정 볼트가 설치되고, 상기 고정 볼트가 지지 부재(14)를 관통하여 지지 부재(14)를 지지 및 고정할 수 있다. 선택 가능하게, 볼트는 지지 부재(14) 상의 개구부를 관통하여 박스체(11)의 기타 구조 부품에 연결되어 지지 부재(14)의 안정성을 강화할 수 있다. 일부 실시형태에서, 볼트는 지지 부재(14)의 개구부를 관통하고 이격 부재(13)를 관통한 다음 이격 부재(13)에 고정될 수 있다. 상기 실시형태에 따르면, 볼트는 지지 부재(14)의 의 고정을 강화하면서 이격 부재(13)의 고정도 강화할 수있다. 박스체(11)의 전체적 안정성을 향상시키는 동시에 지지 부재(14)와 이격 부재(13) 사이의 상대적 움직임을 방지하고, 지지 부재(14)가 이격 부재(13)에 영향을 미치는 것을 방지하여, 전지(10)의 안전성을 향상시킨다.
아래에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 지지 부재(14)의 설치 방식을 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예에서, 수집 캐비티(11b)에서 지지 부재(14)의 설치 방식은 전지 셀(20)의 위치와 관련되고, 구체적으로, 수집 캐비티(11b)에서 지지 부재(14)의 설치 방식은 전지 셀(20)에서 압력 완화 기구(213)의 위치와 관련되며, 이격 부재(13)의 압력 완화 영역(131)과도 관련된다.
선택 가능하게, 일 실시예로서, 전지(10)는 복수개의 관형 구조를 포함하고, 복수개의 관형 구조는 수집 캐비티(11b)에서 서로 이격되게 설치된다. 복수개의 이격되게 설치된 지지 부재(14)는 수집 캐비티(11b) 전체를 균일하게 지지할 수 있어 수집 캐비티(11b) 전체의 압축 강도를 균일하게 향상시킬 수 있다.
선택 가능하게, 상이한 형상의 지지 부재(14)는 상이한 방식으로 수집 캐비티(11b)에 이격 설치될 수 있다. 예를 들어, 막대 모양의 지지 부재(14)의 경우, 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 복수개의 막대 모양의 지지 부재(14)가 수집 캐비티(11b) 내에 이격 설치될 수 있으며, 상기 복수개의 지지 부재(14)의 축방향은 모두 제1 방향(X)에 평행될 수 이다. 또는, 상기 복수개의 막대 모양의 지지 부재(14)는 다른 방식으로 수집 캐비티(11b)에 설치될 수 있으며, 예를 들어, 복수개의 지지 부재(14)의 축방향도 제2 방향(Y)에 평행될 수 있고, 여기서, 제1 방향(X)은 제2 방향(Y)에 수직된다.
다른 예를 들어, 도 16 및 도 17은 각각 본 발명의 실시예의 수집 캐비티(11b) 내의 지지 부재(14)의 다른 가능한 설치 방식을 도시한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 실시형태에서, 복수개의 지지 부재(14)는 사각 링 모양 또는 프레임 모양이고, 상기 복수개의 지지 부재(14)는 수집 캐비티(11b)의 중앙을 중심으로 설치되며, 수집 캐비티(11b) 중앙에 가까운 지지 부재(14)는 사이즈가 상대적으로 작고, 수집 캐비티(11b) 중앙에서 멀리 떨어진 지지 부재(14)는 사이즈가 상대적으로 크며, 인접한 2개의 지지 부재(14) 사이는 간격을 구비하여 복수개의 지지 부재(14)가 수집 캐비티(11b)와 이격되어 설치된다.
유사하게, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 실시형태에서, 복수개의 지지 부재(14)는 원형 링 모양이고, 상기 복수개의 원형 링 모양의 지지 부재(14)의 설치 방식은 상술한 복수개의 사각 링 모양의 지지 부재(14)의 설치 방식과 유사하며, 간결함을 위해 여기서는 반복 설명하지 않기로 한다.
선택 가능하게, 상기 도 16 및 도 17에 도시된 실시예에서, 사각 링 모양 또는 언형 링 모양의 지지 부재(14)는 중공 관형 구조일 수 있고, 선택 가능하게, 상기 지지 부재(14)에는 개구부가 더 설치될 수도 있으며, 예를 들어, 제1 개구부(141) 및/또는 제2 개구부(142)를 포함할 수 있고, 간결함을 위해 여기서는 반복 설명하지 않기로 한다.
선택 가능하게, 복수개의 지지 부재(14)는 수집 캐비티(11b)에 대칭적으로 설치되어 수집 캐비티(11b)의 안정성을 향상시켜, 기기 내에서 박스체(11)의 장착 안정성을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 복수개의 막대 모양의 지지 부재(14)는 제1 방향(X)을 따라 수집 캐비티(11b) 내에 대칭적으로 분포되거나, 제2 방향(Y)을 따라 수집 캐비티(11b) 내에 대칭적으로 분포될 수 있다. 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 복수개의 고리 모양의 지지 부재(14) 중 각각의 지지 부재(14)는 수집 캐비티(11b)의 중앙을 중심으로 설치되고, 각각의 지지 부재는 상기 수집 캐비티(11b)의 중앙에 기준으로 대칭적으로 설치된다.
선택 가능하게, 다른 일 실시예로서, 복수개의 지지 부재(14)는 서로 적층되게 수집 캐비티(11b)에 설치될 수 있다. 도 18은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지(10)의 단면 모식도이고, 상기 단면은 제1 방향(X)에 수직되며, 예를 들어, 상기 도 18에 도시된 전지(10)와 도 13 내지 도 15에 도시된 전지(10)의 차이점은 지지 부재(14)의 구조가 다르다는 것이다. 도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전지(10)의 부분 단면 모식도이고, 예를 들어, 상기 도 19는 도 18에 도시된 영역 F의 확대도일 수 있다.
선택 가능하게, 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 전지(10)는 복수개의 관형 구조를 포함하고, 복수개의 관형 구조는 서로 적층되어 설치되며, 여기서, 복수개의 관형 구조의 횡단면는 벌집 모양을 이룬다. 전지(10)의 박스체(11)의 수집 캐비티(11b)에 단일 지점 항복성, 높은 축방향 강성 및 높은 압축 강도를 갖는 벌집 모양의 관형 지지 부재(14)를 설치하는 것을 통해 수집 캐비티(11b)의 압축 강도를 향상시켜 전지(10) 및 이가 구비되는 전지 기기의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 복수개의 지지 부재(14)는 6각형 관형 구조일 수 있고, 상기 복수개의 6각형 관형 구조의 지지 부재(14)는 서로 적층 및 연결되어 설치될 수 있으며, 상기 복수개의 6각형 관형 구조의 지지 부재(14)의 축방향은 제1 방향(X)에 평행되어, 상기 복수개의 6각형 관형 구조의 지지 부재(14)의 횡단면이 벌집 모양 구조를 이루도록 한다.
도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 제1 방향(X)에서, 상기 복수개의 6각형 관형 구조의 지지 부재(14) 중 각각의 지지 부재(14)의 길이는 수집 캐비티(11b)의 길이와 비슷하고; 제2 방향(Y)에서, 상기 복수개의 6각형 관형 구조의 지지 부재(14)의 전체 폭은 수집 캐비티(11b)의 폭과 비슷하다. 다시 말하면, 본 발명의 실시예에서, 복수개의 6각형 관형 구조의 지지 부재(14)는 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)에서 수집 캐비티(11b) 전체를 거의 커버할 수 있고, 이 밖에, 복수개의 6각형 관형 구조의 지지 부재(14)는 서로 연결되며, 지지 부재(14)는 수집 캐비티(11b)에서의 밀도가 높아서 수집 캐비티(11b)의 압축 강도를 포괄적이고 치밀하게 향상시킨다.
선택 가능하게, 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 복수개의 관형 구조의 지지 부재(14)는 박스체(11)의 보호 부재(113) 내에 설치되고, 복수개의 6각형 관형 구조의 지지 부재(14)에서 적어도 일부분의 지지 부재(14)는 이격 부재(13)에 접촉하며, 예를 들어, 일부분의 지지 부재(14)는 이격 부재(13)에서 전지 셀의 압력 완화 기구(213)의 압력 완화 영역(131)에 접촉한다.
선택 가능하게, 본 발명의 실시예에서, 지지 부재(14)에는 제2 통공(143)이 설치되어, 배출물의 채널을 형성한다. 구체적으로, 서로 연결된 2개의 관형 구조의 연결면에는 2개의 관형 구조의 연결면을 관통하는 제2 통공(143)이 설치되고, 제2 통공(143)은 2개의 관형 구조에 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성한다.
도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서, 관형 구조의 지지 부재(14)의 관벽에는 제2 통공(143)이 설치될 수 있다. 예를 들어, 서로 연결된 지지 부재(14)의 연결면에는 서로 대응되는 제2 통공(143)이 설치되고, 상기 서로 대응되는 제2 통공(143)은 2개의 관형 구조의 지지 부재(14)에 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성한다. 이 밖에, 지지 부재(14)의 비-연결면 상의 제2 통공(143)은 지지 부재(14)와 수집 캐비티(11b) 사이의 채널을 형성한다.
본 발명의 실시예의 과제 해결 수단에 따르면, 지지 부재(14)의 개수의 개수가 많고 서로 연결되기에 수집 캐비티(11b)를 비교적 안정적으로 지지할 수 있는 동시에 지지 부재(14)에 설치된 제2 통공(143)이 서로 연결되는 지지 부재(14) 사이의 채널, 및 지지 부재(14)와 수집 캐비티(11b) 사이의 채널을 형성함으로써 상기 실시형태에 따르면 지지 부재(14)에 채널을 많이 형성할 수 있어 전지 셀(20)의 배출물이 채널에서 배출되는 경로를 연장하여 수집 캐비티(11b)로부터 배출되는 배출물의 온도를 낮추고 전지(10)의 안전 성능을 향상시킬 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예의 전지(10)의 한 가지 가능한 부분 단면 모식도이고, 예를 들어, 상기 도 20은 전지(10) 내의 임의의 하나의 정상적인 사용 상태의 전지 셀(20) 및 대응되는 수집 캐비티(11b)의 부분 모식도이다. 도 21은 본 발명의 실시예의 전지(10)의 다른 한 가지 가능한 부분 단면 모식도이고, 예를 들어, 상기 도 21은 전지(10) 내의 임의의 하나의 열폭주 상태의 전지 셀(20) 및 대응되는 수집 캐비티(11b)의 부분 모식도이다. 선택 가능하게, 상기 도 20 및 도 21에 도시된 전지(10)는 본 발명 임의의 하나의 실시예에 따른 전지(10)일 수 있다.
도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 정상적인 사용 상태에서, 이격 부재(13)에서 압력 완화 기구(213)에 대응되는 영역과 보호 부재(113) 사이의 최소 거리는 H이고; 상기 전지 셀(20)에 열폭주가 발생할 경우, 압력 완화 기구(213)가 작동하고, 이격 부재(13)는 전지 셀(20)에 따라 변형되어, 상기 이격 부재(13)가 수집 캐비티(11b)를 향해 변형되도록 하며, 이때, 이격 부재(13)에서 압력 완화 기구(213)에 대응되는 영역과 보호 부재(113) 사이의 최소 거리는 H’가 된다. 여기서, 거리 H는 거리 H’보다 크고, 이격 부재(13)의 변형량은 거리 H와 거리 H’ 사이의 차이 값이다.
본 발명의 실시예에서, 이격 부재(13)에서 압력 완화 기구(213)에 대응되는 영역과 보호 부재(113) 사이의 최소 거리 H는 7mm보다 크거나 같도록 하여, 거리 H가 너무 작아 압력 완화 기구(213)의 작동에 영향을 미치는 것을 방지한다. 이 밖에, 거리 H가 너무 작으면, 이격 부재(13)가 변형된 후 하부의 보호 부재(113)에 직접 접촉하여 이격 부재(13)와 보호 부재(113) 사이의 간격이 너무 작아지고 심각할 경우 간격이 없어 압력 완화 기구(213) 내의 배출물의 배출에 영향을 미치고, 열폭주가 발생하여 전지 셀(20)이 폭발하기 쉽고 열확산이 초래되어 전지(10)의 안전성을 저하시킨다.
반면, 본 발명의 실시예의 거리 H의 값은 너무 커서도 안된다. 너무 클 경우 이격 부재(13)와 보호 부재(113) 사이의 거리가 커져 수집 캐비티(11b)의 공간이 커져 박스체(11)에서 차지하는 공간이 너무 많아 박스체(11)의 공간 활용률이 떨어져 전지(10)의 에너지 밀도에 영향을 미친다.
따라서 본 발명의 실시예의 거리 H는 너무 크거나 너무 작지 않은 것이 좋다. 예를 들어, 상기 거리 H는 7mm보다 크거나 같도록 설정되거나, 또는, 상기 거리 H는 20mm보다 작거나 같도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 거리 H의 값은 7mm, 8mm, 9mm, 10mm, 11mm, 12mm, 13mm, 14mm, 15mm, 16mm, 17mm, 18mm, 19mm 또는 20mm일 수 있다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정이 이루어질 수 있으며 균등물이 이의 일부를 대체할 수 있다. 특히, 구조적 모순이 없는 한, 각 실시예에서 언급된 각각의 기술적 특징은 어떠한 방식으로든 조합될 수 있다. 본 발명은 본 명세서에 개시된 특정 실시예로 제한되지 않고, 청구범위의 범위 내에 속하는 모든 기술적 해결수단을 포함한다.

Claims (36)

  1. 전지(10)로서,
    전지 셀(20);
    상기 전지 셀(20)의 온도를 조절하기 위한 열 관리 부재(12);
    박스체(11)를 포함하되,
    상기 전지 셀(20)의 제1 벽(21a)에는 압력 완화 기구(213)가 설치되고,
    상기 열 관리 부재(12)는 상기 전지 셀(20)의 제2 벽(21b)에 부착되고, 상기 제2 벽(21b)은 상기 제1 벽(21a)과 상이하며;
    상기 박스체(11)는 전기실(11a) 및 수집 캐비티(11b)를 포함하고, 상기 전기실(11a)에는 상기 전지 셀(20) 및 상기 열 관리 부재(12)가 수용되며, 상기 수집 캐비티(11b)는 상기 압력 완화 기구(213)의 작동 시 상기 전지 셀(20)로부터의 배출물을 수집하는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 벽(21b)의 면적은 상기 제1 벽(21a)의 면적보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 전지(10).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 벽(21b)은 상기 전지 셀(20)의 면적이 가장 큰 벽인 것을 특징으로 하는 전지(10).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지(10)는 제1 방향을 따라 배열된 복수개의 열의 전지 셀(20)을 포함하고, 상기 복수개의 열의 전지 셀(20)에서 각 열의 전지 셀(20)은 제2 방향을 따라 배열된 적어도 하나의 상기 전지 셀(20)을 포함하며, 상기 제1 방향은 상기 제2 방향 및 상기 제2 벽(21b)에 수직되는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열 관리 부재(12)는 상기 복수개의 열의 전지 셀(20) 중 적어도 하나의 열의 전지 셀(20)의 적어도 하나의 상기 전지 셀(20)의 상기 제2 벽(21b)에 부착되는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전지 셀(20)은 상기 제1 방향을 따라 대향되게 설치된 2개의 상기 제2 벽(21b)을 포함하고, 상기 복수개의 열의 전지 셀(20) 중 적어도 하나의 열의 전지 셀(20)에는 상기 제1 방향의 양측을 따라 각각 적어도 하나의 상기 전지 셀(20)의 2개의 상기 제2 벽(21b)에 부착된 상기 열 관리 부재(12)가 설치되는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 열의 전지 셀(20) 중 적어도 인접한 2개의 열의 전지 셀(20) 사이에는 동일한 상기 열 관리 부재(12)가 설치되는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지(10)는 상기 제1 방향을 따라 배열된 복수개의 상기 열 관리 부재(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  9. 제8항에 있어서,
    복수개의 상기 열 관리 부재(12)는 상기 제1 방향을 따라 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 열 관리 부재(12)에는 열교환 매질이 수용된 열교환 채널이 설치되고, 복수개의 상기 열 관리 부재(12)의 상기 열교환 채널은 서로 연통되는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지(10)는 상기 수집 캐비티(11b)에 설치되어 상기 수집 캐비티(11b)의 압축 강도를 향상시키기 위한 지지 부재(14)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 지지 부재(14)는 상기 배출물의 적어도 일부를 통과시키기 위한 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  13. 제12항에 있어서,
    상기 채널은 상기 배출물 내의 기체를 통과시키기 위한 것이고, 상기 지지 부재(14)에서 상기 채널을 제외한 영역은 상기 배출물 내의 고체를 차단하기 위한 것임을 특징으로 하는 전지(10).
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 지지 부재(14)에는 개구부(140)가 설치되고, 상기 개구부(140)는 상기 지지 부재(14)에 상기 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지(10)는,
    상기 제1 벽(21a)에 부착된 이격 부재(13)를 더 포함하고, 상기 이격 부재(13)는 상기 전기실(11a)과 상기 수집 캐비티(11b)를 이격시키는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  16. 제15항에 있어서,
    상기 이격 부재(13)에는 압력 완화 영역(131)이 설치되고, 상기 압력 완화 영역(131)은 상기 압력 완화 기구(213)의 작동 시 상기 배출물이 상기 압력 완화 영역(131)을 통과하여 상기 수집 캐비티(11b)로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  17. 제16항에 있어서,
    상기 지지 부재(14)는 상기 이격 부재(13)의 비-압력 완화 영역(132)에 대응하여 설치되어, 상기 지지 부재(14)의 외부에 상기 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  18. 제17항에 있어서,
    상기 지지 부재(14)는 상기 이격 부재(13)의 비-압력 완화 영역(132)에 당접되는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  19. 제16항에 있어서,
    상기 지지 부재(14)에는 제1 개구부(141)가 설치되고, 상기 제1 개구부(141)는 상기 압력 완화 영역(131)에 대응하여 설치되어, 상기 압력 완화 영역(131)을 통과한 배출물이 상기 제1 개구부(141)를 통해 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 개구부(141)는 대응되는 상기 압력 완화 영역(131)과 연통되는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 제1 개구부(141)의 단면 면적은 상기 압력 완화 영역(131)의 면적보다 작지 않은 것을 특징으로 하는 전지(10).
  22. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 완화 영역(131)은 취약 영역이고, 상기 취약 영역은 상기 압력 완화 기구(213)의 작동 시 파괴되어 상기 배출물이 상기 취약 영역을 관통하여 상기 수집 캐비티(11b)에 들어갈 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  23. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 완화 영역(131)은 제1 통공이고, 상기 제1 통공은 상기 압력 완화 기구(213)의 작동 시 상기 배출물이 상기 제1 통공을 통과하여 상기 수집 캐비티(11b)에 들어갈 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  24. 제15항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 박스체(11)는, 상기 이격 부재(13)와 함께 상기 수집 캐비티(11b)를 형성하는 보호 부재(113)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  25. 제24항에 있어서,
    상기 지지 부재(14)는 상기 이격 부재(13) 및/또는 상기 보호 부재(113)에 당접되는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  26. 제25항에 있어서,
    상기 지지 부재(14)의 연결면은 상기 이격 부재(13) 및/또는 상기 보호 부재(113)에 당접되고, 상기 지지 부재(14)의 비-연결면에는 제2 개구부(142)가 설치되어 상기 지지 부재(14)에 상기 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  27. 제25항 또는 제26항에 있어서,
    상기 보호 부재(113)와 상기 지지 부재(14)는 일체형 구조인 것을 특징으로 하는 전지(10).
  28. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이격 부재(13)에서 상기 압력 완화 기구(213)에 대응하는 영역과 상기 보호 부재(113) 사이의 최소 거리는 7mm보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 전지(10).
  29. 제11항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 부재(14)는 중공 구조인 것을 특징으로 하는 전지(10).
  30. 제29항에 있어서,
    상기 지지 부재(14)는 관형 구조인 것을 특징으로 하는 전지(10).
  31. 제30항에 있어서,
    상기 관형 구조의 횡단면은 다각형이고, 상기 다각형의 변의 개수는 4개 이상인 것을 특징으로 하는 전지(10).
  32. 제30항 또는 제31항에 있어서,
    상기 관형 구조는 막대 모양 또는 고리 모양인 것을 특징으로 하는 전지(10).
  33. 제30항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지(10)는 복수개의 상기 관형 구조를 포함하고, 복수개의 상기 관형 구조는 상기 수집 캐비티(11b)에서 서로 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  34. 제30항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지(10)는 복수개의 상기 관형 구조를 포함하고, 복수개의 상기 관형 구조는 서로 적층되게 설치되고, 복수개의 상기 관형 구조의 횡단면은 벌집 모양을 이루는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  35. 제34항에 있어서,
    서로 연결된 2개의 관형 구조의 연결면에는 상기 2개의 관형 구조의 연결면을 관통하는 제2 통공이 설치되고, 상기 제2 통공은 상기 2개의 관형 구조에 상기 배출물을 통과시키기 위한 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 전지(10).
  36. 전기 기기로서,
    제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 따른 전지(10)를 포함하고, 상기 전지(10)는 상기 전기 기기에 전기 에너지를 제공하는 것을 특징으로 하는 전기 기기.
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