KR20240055843A - 감압 장치, 하우징, 전지 셀, 전지 및 전기 장치 - Google Patents

Abstract

본 출원은 전지 기술분야에 관한 것으로, 감압 장치, 하우징, 전지 셀, 전지 및 전기 장치를 제공한다. 여기서, 전지 셀에 적용되는 감압 장치는 전지 셀에서 압력이 방출될 때 파열되는 취약부가 부분적으로 형성되며, 취약부는 두께가 a이고 경도가 A이며, 5HBW/mm≤A/a≤10000 HBW/mm를 충족한다. 취약부의 경도와 취약부의 두께의 비율을 합리적인 범위 내로 설정함으로써, 전지 셀의 정상적인 사용 과정에서 취약부가 충분한 강도를 갖고 감압 장치가 취약부에서 쉽게 파열되지 않아 전지 셀의 수명을 향상시키도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 전지 셀의 열폭주 시 감압 장치가 취약부를 통해 제때에 압력을 방출하여 전지 셀의 화재 및 폭발 위험을 줄이고 전지 셀의 안전성을 향상시키도록 할 수 있다.

Description

감압 장치, 하우징, 전지 셀, 전지 및 전기 장치

[0001] 본 출원은 전지 기술분야에 관한 것으로, 상세하게는 감압 장치, 하우징, 전지 셀, 전지 및 전기 장치에 관한 것이다.

[0002] 신에너지 기술의 발달로, 전지는 휴대폰, 노트북, 전기 자전거, 전기 자동차, 전기 비행기, 전기 보트, 전기 장난감 자동차, 전기 장난감 보트, 전기 장난감 비행기 및 전동 공구 등과 같은 전자 장치에 널리 사용되고 있다.

[0003] 전지 셀은 에너지 저장 소자로서 일반적으로 전극 조립체와 전해액의 화학 반응을 통해 전기 에너지를 출력한다. 전지 기술의 발전에 있어서, 전지 셀의 성능 향상과 함께 안전성도 고려해야 할 문제이다. 따라서, 전지 셀의 안전성을 어떻게 향상시킬 것인가는 전지 기술에서 시급히 해결해야 할 과제이다.

[0004] 본 출원의 실시예는 전지 셀의 안전성을 효과적으로 향상시킬 수 있는 감압 장치, 하우징, 전지 셀, 전지 및 전기 장치를 제공한다.

[0005] 제1 측면에 따르면, 본 출원의 실시예는, 전지 셀에 적용되는 감압 장치에 있어서, 전지 셀에서 압력이 방출될 때 파열되는 취약부가 부분적으로 형성되며, 취약부는 두께가 a이고 경도가 A이며, 5HBW/mm≤A/a≤10000 HBW/mm를 충족하는 것인, 감압 장치를 제공한다.

[0006] 상기 기술적 해결방법에서, 감압 장치의 성능에 대한 취약부의 두께의 영향 뿐만 아니라, 감압 장치의 성능에 대한 취약부의 경도의 영향도 고려하여, 취약부의 경도와 취약부의 두께의 비율을 합리적인 범위 내로 설정함으로써, 전지 셀의 정상적인 사용 과정에서 취약부가 충분한 강도를 갖고 감압 장치가 취약부에서 쉽게 파열되지 않아 전지 셀의 수명을 향상시키도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 전지 셀의 열폭주 시 감압 장치가 취약부를 통해 제때에 압력을 방출하여 전지 셀의 화재 및 폭발 위험을 줄이고 전지 셀의 안전성을 향상시키도록 할 수 있다.

[0007] 일부 실시예에 있어서, 190HBW/mm≤A/a≤4000HBW/mm이다. 이와 같이, 감압 장치의 성능이 더 좋아지고, 전지 셀의 정상적인 사용 과정에서 취약부가 충분한 강도를 갖도록 확보하면서 전지 셀의 열폭주 시 취약부가 제때에 파열되어 압력을 방출하도록 확보한다. 전지 셀의 안전성을 확보한다는 전제하에 전지 셀의 수명을 향상시킨다.

[0008] 일부 실시예에 있어서, 8HBW≤A≤200HBW이다.

[0009] 일부 실시예에 있어서, 0.02mm≤a≤1.6mm이다.

[0010] 일부 실시예에 있어서, 감압 장치는 취약부의 주변에 연결되는 비취약부를 포함하며, 비취약부는 두께가 b이며, a＜b를 충족한다. 취약부의 두께를 비취약부의 두께보다 작게 설정함으로써, 취약부가 비취약부보다 쉽게 파열되도록 하여, 전지 셀의 열 폭주 시 감압 장치가 취약부의 위치에서 파열되어 압력을 방출하도록 확보한다.

[0011] 일부 실시예에 있어서, 0.05≤a/b≤0.95이다. 취약부의 두께와 비취약부의 두께의 비율을 0.05~0.95 사이로 설정함으로써, 전지 셀의 정상적인 사용 과정에서 취약부가 파열될 확률을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 전지 셀의 열 폭주 시 화재, 폭발과 같은 사고의 발생 확률을 줄일 수 있다.

[0012] 일부 실시예에 있어서, 0.12≤a/b≤0.8이다.

[0013] 일부 실시예에 있어서, 비취약부는 경도가 B이며, B＜A를 충족한다. 취약부의 경도가 비취약부의 경도보다 크도록 하는 것은 취약부의 경도를 높이는 것에 해당되며, 취약부의 강도를 높임으로써 전지 셀의 정상적인 사용 과정에서 취약부가 파열될 위험을 줄인다.

[0014] 일부 실시예에 있어서, A/B≤3이다. 취약부의 경도와 비취약부의 경도의 비율이 클수록 취약부가 쉽게 파열되지 않으며, 양자의 비율이 너무 크면 전지 셀의 열폭주 시 취약부가 제때에 파열되어 압력을 방출하지 않을 경우가 있을 수 있으며, 따라서 취약부의 경도와 비취약부의 경도의 비율을 3 이하로 설정함으로써, 전지 셀의 열폭주 시 취약부가 제때에 파열되어 압력을 방출할 수 있도록 확보하고 전지 셀의 안전성을 향상시킨다.

[0015] 일부 실시예에 있어서, 취약부는 비취약부에 직접적으로 연결된다. 이와 같이, 구조가 단순하고 성형이 쉽다.

[0016] 일부 실시예에 있어서, 감압 장치에는 요홈이 마련되며, 감압 장치는 요홈이 마련된 위치에 연결구역이 형성되고, 비취약부는 연결구역의 주변에 연결되고, 연결구역에는 부분적으로 취약부가 형성된다. 이와 같이, 연결구역은 취약부보다 더 얇아지고 연결구역에서 취약부를 형성하기가 더 쉽다.

[0017] 일부 실시예에 있어서, 취약부는 비취약부와 일체로 성형된다. 이로써, 감압 장치의 성형 난이도가 감소되고 경제성이 더 우수해지며, 취약부와 비취약부가 양호한 무결성을 갖도록 하여 취약부의 강도를 향상시킬 수 있다.

[0018] 일부 실시예에 있어서, 감압 장치는 감압부를 포함하며, 취약부는 감압부의 가장자리를 따라 연장되고, 감압부는 취약부를 경계로 개방되도록 구성된다. 이와 같이, 감압 장치의 감압 면적을 증가시켜 감압 효율을 향상시킨다. 일부 실시예에 있어서, 감압 장치에는 감압홈이 마련되고, 감압 장치는 감압홈이 마련된 위치에 취약부가 형성된다. 취약부는 감압 장치에 감압홈이 마련됨으로써 형성되며, 취약부의 성형 방식은 단순하다.

[0019] 일부 실시예에 있어서, 감압 장치의 표면에는 산화 방지층이 형성되고, 산화 방지층은 감압홈이 마련된 영역에서 감압홈의 홈벽을 따라 배치된다. 산화 방지층은 감압 장치를 보호할 역할을 하고 감압 장치의 산화 위험을 줄인다. 산화 방지층은 감압홈이 마련된 영역에서 감압홈의 홈벽을 따라 배치되므로, 산화 방지층은 감압 장치에서 감압홈이 마련된 영역을 잘 보호할 역할을 할 수 있으므로, 감압홈이 마련된 영역에서 감압 장치가 산화되어 결과적으로 취약부의 강도가 약해질 위험을 감소시킨다.

[0020] 일부 실시예에 있어서, 감압 장치는 취약부의 주변에 연결되는 비취약부를 포함하며, 산화 방지층은 취약부에서의 두께가 d이고, 비취약부에서의 두께가 e이며, d＜e를 충족한다. 이로써, 산화 방지층이 취약부에 미치는 영향을 줄이고 전지 셀의 열폭주 시 취약부가 제때에 파열되어 압력을 방출할 수 있도록 확보한다.

[0021] 일부 실시예에 있어서, 감압 장치는 복수의 벽을 포함하며, 복수의 벽은 함께 전지 셀의 전극 조립체를 수용하는 수용 공간을 정의하도록 둘러싸고, 적어도 하나의 벽에는 취약부가 형성된다. 이로써, 감압 장치는 전극 조립체를 위한 수용 공간을 제공할 수 있어, 감압 장치가 전지 셀을 수용하는 수용 기능 뿐만 아니라 감압 기능도 갖도록 한다.

[0022] 일부 실시예에 있어서, 복수의 벽은 하부벽 및 복수의 측벽을 포함하며, 복수의 측벽은 하부벽의 주변에 둘러싸여 마련되고, 복수의 측벽은 하부벽과 함께 수용 공간을 정의하도록 둘러싸고, 감압 장치는 하부벽에 대향하는 일단에 개구가 형성되며, 하부벽에는 취약부가 형성되고, 및/또는, 적어도 하나의 측벽에는 취약부가 형성된다.

[0023] 일부 실시예에 있어서, 감압 장치는 판상 구조이다. 이로써, 감압 장치는 구조가 단순하고 성형 및 제조가 쉽다.

[0024] 제2 측면에 따르면, 본 출원의 실시예는 제1 측면의 어느 한 실시예에 따른 감압 장치를 포함하는, 하우징을 제공한다.

[0025] 제3 측면에 따르면, 본 출원의 실시예는 제2 측면의 어느 한 실시예에 따른 하우징 및 하우징에 수용되는 전극 조립체를 포함하는, 전지 셀을 제공한다.

[0026] 제4 측면에 따르면, 본 출원의 실시예는 박스 및 상기 박스에 수용되는 제3 측면의 어느 한 실시예에 따른 전지 셀을 포함하는, 전지를 제공한다.

[0027] 제5 측면에 따르면, 본 출원의 실시예는 제4 측면의 어느 한 실시예에 따른 전지를 포함하는, 전기 장치를 제공한다.

[0028] 이하에서는, 본 출원의 실시예의 기술적 해결방법을 더욱 명확하게 설명하기 위하여, 실시예에서 참조해야 할 첨부된 도면에 대해 간략하게 설명할 것이며, 이하 도면은 본 출원의 일부 실시예에 대한 도시에 불과하므로, 범위에 대한 한정으로 간주해서는 안 됨을 이해해야 하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 창의적인 노력이 없이도 이러한 도면 들로부터 다른 관련 도면을 얻을 수 있을 것이다.
[0029] 도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따른 차량의 구조 개략도다.
[0030] 도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지의 분리도이다.
[0031] 도 3은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 분리도이다.
[0032] 도 4는 본 출원의 일부 실시예에 따른 감압 장치의 평면도이다.
[0033] 도 5는 도 4의 감압 장치의 A-A선을 따른 단면도이다.
[0034] 도 6은 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 감압 장치의 평면도이다.
[0035] 도 7은 도 6에 도시된 감압 장치의 B-B선을 따른 단면도이다.
[0036] 도 8은 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 감압 장치의 평면도이다.
[0037] 도 9는 도 8에 도시된 감압 장치의 C-C선을 따른 단면도이다.
[0038] 도 10은 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 감압 장치의 평면도이다.
[0039] 도 11은 본 출원의 다른 실시예에 따른 감압 장치의 평면도이다.
[0040] 도 12는 도 5에 도시된 감압 장치의 D 부위의 부분 확대도이다.
[0041] 도 13은 도 7에 도시된 감압 장치의 E 부위의 부분 확대도이다.
[0042] 도 14는 도 9에 도시된 감압 장치의 F 부위의 부분 확대도이다.
[0043] 도 15는 본 출원의 일부 실시예에 따른 감압 장치의 사시도이다.
[0044] 도 16은 도 15에 도시된 감압 장치의 단면도이다.
[0045] 도 17은 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 감압 장치의 사시도이다.
[0046] 도 18은 본 출원의 일부 실시예에 따른 하우징의 구조 개략도다.
[0047] 도 19는 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 하우징의 구조 개략도다.
[0048] [부호의 설명]
1: 하우징 11: 하우징 본체
12: 엔드캡 121: 캐소드 전극 단자
122: 애노드 전극 단자 13: 감압 장치
131: 취약부 1311: 제1 취약구간
1312: 제2 취약구간 1313: 제3 취약구간
132: 비취약부 133: 요홈
134: 연결구역 135: 감압부
136: 감압홈 137: 제1 표면
138: 제2 표면 139: 산화 방지층
140: 수용 공간 141: 하부벽
142: 측벽 2: 전극 조립체
21: 캐소드 탭 22: 애노드 탭
10: 전지 셀 20: 박스
201: 제1 부분 202: 제2 부분
100: 전지 200: 컨트롤러
300: 모터 1000: 차량
Z: 두께 방향

[0049] 이하, 본 출원의 실시예의 목적, 기술적 해결방법 및 이점을 보다 명확하게 하기 위하여, 첨부된 도면을 참조하여 본 출원의 실시예에 따른 기술적 해결방법을 명확하게 설명하기로 하며, 물론, 설명된 실시예는 본 출원의 전부가 아니라 일부 실시예이다. 본 출원의 실시예를 기반으로, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 창의적인 노력이 없이 획득한 모든 기타 실시예는 모두 본 출원의 보호범위에 속할 것이다.

[0050] 본 출원에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는, 달리 정의되지 않는 한, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미를 가지며, 본 출원의 명세서에서 사용된 용어는 단지 구체적인 실시예를 설명하기 위한 것이고, 본 출원을 한정하려는 의도가 아니며, 본 출원의 명세서, 청구범위 및 상기 도면의 간단한 설명에서 "포함하다" 및 "가지다"라는 용어 및 이들의 임의의 변형은 비배타적인 포함을 포괄하는 것을 의미한다. 본 출원의 명세서 및 특허청구범위 또는 상술한 도면에서 "제1", "제2" 등의 용어는 서로 다른 객체를 구별하기 위해 사용되는 것으로, 특정한 순서 또는 주종관계를 설명하기 위해 사용되는 것이 아니다.

[0051] 본 출원에서 언급된 "실시예"는 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 다양한 위치에 있는 해당 문구는 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것이 아니며, 다른 실시예와 상호 배타적인 별도의 또는 대안적인 실시예를 지칭하는 것도 아니다.

[0052] 본 출원의 설명에 있어서, 달리 명시적으로 정의 및 한정되지 않는 한, "설치", "결합", "연결", "부착" 등 용어는 광의적인 의미로 이해되어야 하는데, 예를 들어, 고정 연결일 수 있고 탈부착 연결일 수도 있고, 또는 일체로 연결일 수도 있으며, 또한 직접적인 연결일 수 있고 중간 매체를 통해 간접적인 연결일 수도 있으며, 두 구성요소의 내부 연통일 수 있음에 유의해야 한다. 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 구체적인 상황에 따라 본 출원에서 상기 용어들의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.

[0053] 본 출원에서, "및/또는"이라는 용어는 관련 객체 간의 연관 관계를 설명하기 위한 것으로 세 가지의 관계가 있을 수 있음을 나타내는데, 예를 들어 A 및/또는 B는 A가 독립적으로 존재함, A 및 B가 동시 존재함, B가 독립적으로 존재함 등 세 가지 경우가 있음을 나타낼 수 있다. 또한 본 출원에서 "/" 문자는 일반적으로 전후의 관련 객체가 "또는"의 관계임을 나타낸다.

[0054] 본 출원의 실시예에 있어서 동일한 참조부호는 동일한 부품을 나타내고, 그리고 간결성을 위해 상이한 실시예에서 동일한 부품에 대한 상세한 설명은 생략된다. 첨부된 도면에 도시된 본 출원의 실시예에서 다양한 부품의 두께, 길이 등 크기, 및 통합 장치의 전체 두께, 길이 등 크기는 본 출원에 대한 제한이 아니라 예시적인 설명에 불과함을 이해해야 한다.

[0055] 본 출원에서 언급된 "복수"라는 용어는 2개 이상(2개 포함)을 의미한다.

[0056] 본 출원에서, 전지 셀은 리튬 이온 이차 전지, 리튬 이온 일차 전지, 리튬-황 전지, 나트륨-리튬 이온 전지, 나트륨 이온 전지 또는 마그네슘 이온 전지 등을 포함할 수 있으며, 본 출원의 실시예에서는 이에 대해 한정하지 않는다. 전지 셀은 원통형, 편평체, 직육면체 또는 기타 형상일 수 있으며, 본 출원의 실시예에서는 이에 대해 한정하지 않는다. 전지 셀은 일반적으로 패키징 방식에 따라 원통형 전지 셀, 각형 전지 셀 및 파우치형 전지 셀 등의 세 가지 유형으로 구분되며, 본 출원의 실시예에서는 이에 대해 한정하지 않는다.

[0057] 본 출원의 실시예에서 언급된 전지는 더 높은 전압 및 용량을 제공하기 위해 하나 또는 복수의 전지 셀을 포함하는 단일 물리적 모듈을 의미한다. 예를 들어, 본 출원에서 언급된 전지는 전지 모듈 또는 전지 팩 등을 포함할 수 있다. 전지는 일반적으로 하나 또는 복수의 전지 셀을 패키징하기 위한 박스를 포함한다. 박스는 액체 또는 기타 이물질이 전지 셀의 충전 또는 방전에 영향을 미치는 것을 피할 수 있다.

[0058] 전지 셀은 전극 조립체 및 전해액을 포함하고, 전극 조립체는 캐소드 극판, 애노드 극판 및 세퍼레이터로 구성된다. 전지 셀은 주로 캐소드 극판과 애노드 극판 사이에서 금속 이온의 이동에 의해 동작한다. 캐소드 극판은 캐소드 집전체 및 캐소드 활물질층을 포함하며, 캐소드 활물질층은 캐소드 집전체의 표면에 코팅되고, 캐소드 활물질층이 코팅되지 않은 캐소드 집전체는 캐소드 활물질층이 코팅된 캐소드 집전체보다 돌출되고, 캐소드 활물질층이 코팅되지 않은 캐소드 집전체는 캐소드 탭으로 사용된다. 리튬 이온 전지를 예로 들면, 캐소드 집전체의 재료는 알루미늄일 수 있고, 캐소드 활물질은 코발트산리튬, 인산철리튬, 삼원 리튬 또는 망간산리튬 등일 수 있다. 애노드 극판은 애노드 집전체 및 애노드 활물질층을 포함하며, 애노드 활물질층은 애노드 집전체의 표면에 코팅되고, 애노드 활물질층이 코팅되지 않은 애노드 집전체는 애노드 활물질층이 코팅된 애노드 집전체보다 돌출되고, 애노드 활물질층이 코팅되지 않은 애노드 집전체는 애노드 탭으로 사용된다. 애노드 집전체의 재료는 구리일 수 있고, 애노드 활물질은 탄소 또는 실리콘 등일 수 있다. 대전류로 인한 용단을 발생하지 않도록 하기 위해 캐소드 탭의 수는 복수이고 함께 적층되며, 애노드 탭의 수는 복수이고 함께 적층된다. 세퍼레이터의 재질은 PP(polypropylene，폴리프로필렌) 또는 PE(polyethylene，폴리에틸렌) 등일 수 있다. 또한, 전극 조립체는 권취형 구조일 수도 있고 적층형 구조일 수도 있으며, 본 출원의 실시예에서는 이에 대해 한정하지 않는다.

[0059] 전지 기술의 발전은 많은 설계 요소, 예를 들어, 에너지 밀도, 사이클 수명, 방전 용량, 충방전 레이트 등과 같은 성능 파라미터를 동시에 고려해야 하고, 또한 전지의 안전성도 고려해야 한다.

[0060] 전지 셀에서, 전지 셀의 안전성을 확보하기 위해 전지 셀에 감압 장치를 설치할 수 있는데, 감압 장치에는 취약부가 형성되어 있어 전지 셀의 열폭주 시 취약부를 통해 전지 셀 내부의 압력을 방출하여 전지 셀의 안전성을 향상시킨다.

[0061] 본 발명자는, 전지 셀의 열폭주 시 감압 장치가 제때에 압력을 방출할 수 있도록 확보하기 위해 취약부의 두께를 좀 더 작게 설정할 수 있으며, 그러나 전지 셀의 정상적인 사용 과정에서 진동 환경이나 전지 셀 내부 압력의 장기간 변화로 인해 취약부가 파열되기 쉬워서 전지 셀의 사용 수명이 상대적으로 짧다는 것을 발견하였다. 전지 셀이 긴 사용 수명을 갖도록 확보하기 위해 취약부의 두께를 좀더 크게 설정할 수 있지만, 전지 셀의 열폭주 시 취약부가 제때에 압력을 방출하지 못하는 경우가 발생하기 쉬워서 전지 셀의 화재 및 폭발과 같은 사고가 발생하기 쉽고 전지 셀의 안전성이 취약하다.

[0062] 이를 감안하여, 본 출원의 실시예에 따른 감압 장치는 취약부의 경도와 두께의 비율이 5HBW/mm-10000HBW/mm로 설정한다.

[0063] 이와 같은 감압 장치에서, 감압 장치의 성능에 대한 취약부의 두께의 영향 뿐만 아니라, 감압 장치의 성능에 대한 취약부의 경도의 영향도 고려하여, 취약부의 경도와 취약부의 두께의 비율을 합리적인 범위 내로 설정함으로써, 전지 셀의 정상적인 사용 과정에서 취약부가 충분한 강도를 갖고 감압 장치가 취약부에서 쉽게 파열되지 않아 전지 셀의 수명을 향상시키도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 전지 셀의 열폭주 시 감압 장치가 취약부를 통해 제때에 압력을 방출하여 전지 셀의 화재 및 폭발 위험을 줄이고 전지 셀의 안전성을 향상시키도록 할 수 있다.

[0064] 본 출원의 실시예에 따른 감압 장치는 전지 셀, 전지 및 전지를 사용하는 전기 장치에 적용된다.

[0065] 전기 장치는 차량, 휴대폰, 휴대용 장치, 노트북, 선박, 항공기, 전기 장난감, 및 전동 공구 등일 수 있다. 차량은 가솔린/디젤 자동차, 천연 가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있고, 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행 거리 연장형 전기차(EREV) 등일 수 있으며, 항공기는 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주선 등을 포함하며, 전동 장난감은 예를 들어, 게임기, 전동 자동차 장난감, 전기 선박 장난감 및 전기 비행기 장난감 등과 같은 고정식 또는 이동식 전동 장난감을 포함하며, 전동 공구는 금속 절삭 전동 공구, 연마 전동 공구, 조립 전동 공구 및 철도용 전동 공구를 포함하고, 예를 들어, 전동 드릴, 전동 그라인더, 전동 렌치, 전동 드라이버, 전동 해머, 전기 임팩 드릴, 콘크리트 진동기 및 전기 대패 등을 포함한다. 본 출원의 실시예는 상술한 전기 장치에 대해 특별히 제한하지 않는다.

[0066] 이하의 실시예는 설명의 편의를 위해 전기 장치가 차량인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.

[0067] 도 1을 참조하면, 도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따른 차량(1000)의 구조 개략도이다. 차량(1000)의 내부에는 전지(100)가 설치되어 있으며, 전지(100)는 차량(1000)의 하부 또는 전방 또는 후방에 설치될 수 있다. 전지(100)는 차량(1000)에 전력을 공급할 수 있으며, 예를 들어, 전지(100)는 차량(1000)의 동작 전원으로 사용될 수 있다.

[0068] 차량(1000)은 컨트롤러(200) 및 모터(300)를 더 포함할 수 있고, 컨트롤러(200)는 전지(100)가 모터(300)에 전력을 공급하도록 제어하며, 예를 들어, 차량(1000)의 시동, 내비게이션 및 주행 시 소요되는 작동 전력을 위한 것이다.

[0069] 본 출원의 일부 실시예에 있어서, 전지(100)는 차량(1000)의 동작 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 차량(1000)의 구동용 전원으로도 사용될 수 있으며, 연료유 또는 천연 가스를 전체 또는 부분적으로 대체하여 차량(1000)에 구동력을 제공할 수 있다.

[0070] 도 2를 참조하면, 도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지(100)의 분리도이다. 전지(100)는 전지 셀(10) 및 박스(20)를 포함하고, 전지 셀(10)은 박스(20)에 수용된다.

[0071] 여기서, 박스(20)는 전지 셀(10)을 수용하는 부재로서, 전지 셀(10)을 위한 수용 공간을 제공하며, 박스(20)는 다양한 구조를 사용할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 박스(20)는 제1 부분(201) 및 제2 부분(202)을 포함할 수 있고, 전지 셀(10)을 수용하기 위한 수용 공간을 정의하도록 제1 부분(201)과 제2 부분(202)은 서로 덮여 결합된다. 제1 부분(201)과 제2 부분(202)은 예를 들어 직육면체, 원통형 등 다양한 형상일 수 있다. 제1 부분(201)은 일측이 개방된 중공 구조일 수 있고, 제2 부분(202)도 일측이 개방된 중공 구조일 수 있으며, 제2 부분(202)의 개방 측은 제1 부분(201)의 개방 측에 덮여 결합되어, 수용 공간을 가지는 박스(20)를 형성한다. 또한, 제1 부분(201)은 일 측이 개방된 중공 구조이고 제2 부분(202)은 판상 구조일수 있으며, 제2 부분(202)은 제1 부분(201)의 개방 측에 덮여 결합되어, 수용 공간을 가지는 박스(20)를 형성한다. 제1 부분(201)와 제2 부분(202)은 실링 부재에 의해 밀봉될 수 있고, 실링 부재는 실링 링, 실런트 등일 수 있다.

[0072] 전지(100)에서, 전지 셀(10)은 하나일 수도 있고, 복수일 수도 있다. 전지 셀(10)이 복수이면, 복수의 전지 셀(10) 사이는 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결될 수 있으며, 혼합 연결은 복수의 전지 셀(10)에서 직렬 연결된 것도 있고 병렬 연결된 것도 있는 것을 의미한다. 복수의 전지 셀(10)은 먼저 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결하여 전지 모듈로 조립한 후에, 복수의 전지 모듈을 일체로 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결하고 박스(20) 내에 수용할 수 있다. 또한, 모든 전지 셀(10) 사이를 직접적으로 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결하고 모든 전지 셀(10)로 구성된 일체를 박스(20) 내에 수용할 수 있다.

[0073] 일부 실시예에 있어서, 전지(100)는 버스 부재를 더 포함할 수 있으며, 복수의 전지 셀(10)이 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결되도록 복수의 전지 셀(10) 사이는 버스 부재를 통하여 전기적으로 연결될 수 있다. 버스 부재는 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스 스틸 및 알루미늄 합금 등과 같은 금속 도체일 수 있다.

[0074] 도 3을 참조하면, 도 3은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀(10)의 분리도이다. 전지 셀(10)은 하우징(1), 전극 조립체(2)를 포함할 수 있다.

[0075] 하우징(1)은 전극 조립체(2)를 수용하는 부재이다. 하우징(1)은 원통형, 직육면체 등 다양한 형상일 수 있다. 하우징(1)은 하우징 본체(11) 및 엔드캡(12)을 포함할 수 있다.

[0076] 하우징 본체(11)는 일단이 개방된 중공 구조일 수도 있고, 대향하는 양단이 개방된 중공 구조일 수도 있다. 하우징 본체(11)의 재질은 구리, 철, 알루미늄, 강철, 알루미늄 합금 등 다양한 것일 수 있다.

[0077] 엔드캡(12)은 하우징 본체(11)의 개구를 폐쇄하여 전지 셀(10)의 내부 환경을 외부 환경으로부터 차단하는 부재이다. 엔드캡(12)과 하우징 본체(11)는 함께 전극 조립체(2), 전해액 및 기타 부재를 수용하기 위한 밀폐 공간을 정의한다. 엔드캡(12)은 하우징 본체(11)의 개구를 폐쇄하도록 용접 또는 시밍에 의해 하우징 본체(11)에 연결될 수 있다. 엔드캡(12)의 형상은 하우징(1)의 형상에 맞출 수 있으며, 예를 들어, 하우징 본체(11)는 직육면체 구조이고, 엔드캡(12)은 하우징 본체(11)에 맞추는 직사각형 판형상 구조이며, 다른 예를 들어, 하우징 본체(11)는 원통형이고, 엔드캡(12)은 하우징 본체(11)에 맞추는 원형 판상 구조이다. 엔드캡(12)의 재질도 구리, 철, 알루미늄, 강철, 알루미늄 합금 등 다양한 것일 수 있다.

[0078] 전지 셀(10)에서, 엔드캡(12)은 1개일 수도 있고, 2개일 수도 있다. 하우징 본체(11)가 양단에 개구부가 형성된 중공 구조인 실시예에 있어서, 이에 대응하여 엔드캡(12)은 2개로 설치될 수 있으며, 2개의 엔드캡(12)은 하우징 본체(11)의 2개의 개구를 각각 폐쇄하고, 2개의 엔드캡(12)과 하우징 본체(11)는 함께 밀폐 공간을 정의한다. 하우징 본체(11)가 일단에 개구가 형성된 중공 구조인 실시예에 있어서, 이에 대응하여 엔드캡(12)은 1개로 설치될 수 있으며, 엔드캡(12)은 하우징 본체(11)의 일단의 개구를 폐쇄하고, 1개의 엔드캡(12)과 하우징 본체(11)는 함께 밀폐 공간을 정의한다.

[0079] 전극 조립체(2)는 전지 셀(10)에서 전기 화학적 반응이 발생하는 부재이다. 전극 조립체(2)는 캐소드 극판, 애노드 극판 및 세퍼레이터를 포함할 수 있다. 전극 조립체(2)는 캐소드 극판, 세퍼레이터 및 애노드 극판이 권취되어 형성된 권취형 구조일 수도 있고, 캐소드 극판, 세퍼레이터 및 애노드 극판이 적층되어 형성된 적층형 구조일 수도 있다. 전극 조립체(2)는 캐소드 탭(21) 및 애노드 탭(22)을 구비하며, 캐소드 탭(21)은 캐소드 극판에 캐소드 활물질층이 코팅되지 않은 부분일 수 있고, 애노드 탭(22)은 애노드 극판에 애노드 활물질층이 코팅되지 않은 부분일 수 있다.

[0080] 전지 셀(10)은 엔드캡(12)에 배치되는 전극 단자를 더 포함할 수 있으며, 전극 단자는 전극 조립체(2)의 탭과 전기적으로 연결되어 전지 셀(10)의 전기 에너지를 출력한다. 전극 단자와 탭은 직접적으로 연결될 수 있으며, 예를 들어 전극 단자와 탭은 직접적으로 용접된다. 전극 단자와 탭은 간접적으로 연결될 수도 있으며, 예를 들어 전극 단자와 탭은 집전 부재를 통해 간접적으로 연결된다. 집전 부재는 구리, 철, 알루미늄, 스틸 또는 알루미늄 합금 등과 같은 금속 도체일 수 있다.

[0081] 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징 본체(11)가 일단에 개구가 형성되는 중공 구조인 경우를 예로 들면, 엔드캡(12)에는 2개의 전극 단자가 설치될 수 있으며, 2개의 전극 단자는 각각 양극 단자(121)와 음극 단자(122)이고, 양극 단자(121)는 캐소드 탭(21)과 전기적으로 연결되고, 음극 단자(122)는 애노드 탭(22)과 전기적으로 연결된다.

[0082] 전지 셀(10)에는 감압 장치(13, 도 3에 미도시)가 설치될 수 있으며, 감압 장치(13)는 전지 셀(10) 내부의 압력을 방출하기 위한 부재이다. 전지 셀(10) 내부의 압력 또는 온도가 임계값에 도달할 때 감압 장치(13)를 통해 전지 셀(10) 내부의 압력을 방출한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 감압 장치(13)의 구체적인 구조를 상세히 설명하기로 한다.

[0083] 도 4, 도 5를 참조하면, 도 4는 본 출원의 일부 실시예에 따른 감압 장치(13)의 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 감압 장치(13)의 A-A 선을 따른 단면도이다. 본 출원의 실시예는, 전지 셀(10)에 적용되는 감압 장치(13)에 있어서, 전지 셀(10)에서 압력이 방출될 때 파열되는 취약부(131)가 부분적으로 형성되며, 취약부(131)는 두께가 a이고 경도가 A이며, 5HBW/mm≤A/a≤10000 HBW/mm를 충족하는 것인, 감압 장치(13)를 제공한다.

[0084] 감압 장치(13)는 엔드캡(12) 자체일 수도 있고 하우징 본체(11) 자체일 수도 있다. 감압 장치(13)는 또한 하우징 본체(11) 및/또는 엔드캡(12)에 설치된 별도의 부재일 수도 있으며, 예를 들어 감압 장치(13)는 엔드캡(12) 및/또는 하우징 본체(11)에 설치된 안전 벤트이다. 감압 장치(13)는 구리, 철, 알루미늄, 스틸 및 알루미늄 합금 등과 같은 금속 재질일 수 있고, 감압 장치(13)는 플라스틱과 같은 비금속 재질일 수도 있다.

[0085] 취약부(131)는 감압 장치(13)에서 다른 부위에 비해 더 취약한 부분으로서, 감압 기구(13)에서 취약부(131)가 다른 부위보다 파열되기가 쉽다. 전지 셀(10)의 내부 압력이 감압 압력에 도달하여 압력을 방출할 필요가 있을 때, 취약부(131)는 전지 셀(10) 내부의 방출물을 배출하도록 파열되어 전지 셀(10) 내부의 압력을 방출하는 목적을 달성할 수 있다. 취약부(131)의 두께는 균일할 수도 있고 불균일할 수도 있다. 취약부(131)의 두께가 균일하다면, 취약부(131)의 임의의 위치에서 측정된 두께는 바로 취약부(131)의 두께이며, 취약부(131)의 두께가 불균일하다면, 취약부(131)의 가장 얇은 위치에서 측정된 두께는 바로 취약부(131)의 두께이고, 즉 a는 취약부(131)의 최소 두께이다.

[0086] 취약부(131)는 직사각형, 원형, 타원형, 고리형, U자형, C자형, H자형 등과 같은 다양한 형상일 수 있다. 취약부(131)가 고리형이면, 취약부(131)는 시작단과 종료단이 연결되는 폐쇄 궤도를 따라 연장되는 폐쇄 구조이며, 고리형은 사각고리, 원형고리 등일 수 있다.

[0087] 취약부(131)의 경도는 브리넬 경도이며, 단위는 HBW이다. 브리넬 경도의 측정 방법은 GB/T 23.1-2018의 측정 원리를 참조하여 수행할 수 있다. 실제 측정 과정에서, 취약부(131)의 경도는 취약부(131)의 두께 방향(Z)으로 임의의 표면에서 측정하여 얻을 수 있다. 감압 장치(13)로서 전지 셀(10)의 엔드캡(12)을 예로 들면, 취약부(131)의 경도는 취약부(131)의 외부 표면에서 측정할 수 있고, 취약부(131)의 내측면에서 측정할 수도 있다. 전지 셀(10)에서, 취약부(131)의 두께 방향(Z)으로 취약부(131)의 내측면은 전지 셀(10)의 내부를 향하는 취약부(131)의 표면이고, 취약부(131)의 외측면은 전지 셀(10)의 외부를 향하는 취약부(131)의 표면이다.

[0088] A/a는 5HBW/mm~10000HBW/mm 사이의 임의 값일 수 있으며, 예를 들어, 5HBW/mm, 50HBW/mm, 100HBW/mm, 190HBW/mm, 500HBW/mm, 1000HBW/mm, 4000HBW/mm, 8000HBW/mm, 10000HBW/mm 등이다.

[0089] 취약부(131)의 경도와 취약부(131)의 두께의 비율이 감압 장치(13)의 성능에 미치는 영향을 테스트하기 위해, 복수의 전지 셀(10) 세트를 테스트하였으며, 테스트 결과는 표 1에 나타내었다.

[0090] [표 1]

[0091] A/a>10000HBW/mm일 때, 취약부(131)는 두께가 얇고 경도가 높으며, 이로써 취약부(131)는 매우 취약하고 파열되기 쉽게 되며, 따라서 취약부(131)는 전지 셀(10)의 정상적 사용 주기 내에 파열되고 전지 셀(10)의 사용 수명은 짧았다. A/a<5HBW/mm일 때, 취약부(131)는 두께가 두껍고 경도가 적으며, 이로써 전지 셀(10)의 열폭주 시 취약부(131)는 먼저 변형된 후 늘어나게 되므로 제때에 파열되어 압력을 방출하지 않게 되었다.

[0092] 그런데 5HBW/mm≤A/a≤10000HBW/mm일 때, 취약부(131)는 전지 셀(10)의 정상적 사용 주기 내에 파열되지 않았고, 전지 셀(10)의 열폭주 시 취약부(131)는 제때에 파열되어 압력을 방출할 수 있었다.

[0093] 상기와 같이 알 수 있듯이, 취약부(131)의 경도와 취약부(131)의 두께의 비율을 합리적인 범위 내로 설정함으로써, 전지 셀(10)의 정상적인 사용 과정에서 취약부(131)가 충분한 강도를 갖고 감압 장치(13)가 취약부(131)에서 쉽게 파열되지 않아 전지 셀(10)의 수명을 향상시키도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 전지 셀(10)의 열폭주 시 감압 장치(13)가 취약부(131)를 통해 제때에 압력을 방출하여 전지 셀(10)의 화재 및 폭발 위험을 줄이고 전지 셀(10)의 안전성을 향상시키도록 할 수 있다.

[0094] 일부 실시예에 있어서, 190HBW/mm≤A/a≤4000HBW/mm이다.

[0095] 예식적으로, A/a는 190HBW/mm, 500HBW/mm, 1000HBW/mm, 4000HBW/mm 등일 수 있다.

[0096] 본 실시예에 있어서, A/a를 190HBW/mm~4000HBW/mm로 설정함으로써, 감압 장치(13)의 성능을 더욱 향상시키고, 전지 셀(10)의 열폭주 시 취약부(131)가 파열되도록 확보하면서 전지 셀(10)의 정상적인 사용 과정에서 취약부(131)가 충분한 강도를 갖도록 확보한다. 전지 셀(10)의 안전성을 확보한다는 전제하에 전지 셀(10)의 수명을 향상시킨다.

[0097] 일부 실시예에 있어서, 8HBW≤A≤200HBW이다.

[0098] A는 8HBW~200HBW 사이의 임의 값일 수 있으며, 예를 들어, 8HBW, 10HBW, 15HBW, 19HBW, 50HBW, 100HBW, 200HBW 등일 수 있다.

[0099] 일부 실시예에 있어서, 0.02mm≤a≤1.6mm이다.

[00100] a는 0.02mm~1.6mm 사이의 임의 값일 수 있으며, 예를 들어, 0.02mm, 0.025mm, 0.05mm, 0.1mm, 0.15mm, 0.2mm, 1.6mm 등일 수 있다.

[00101] 일부 실시예에 있어서, 계속해서 도 4를 참조하면, 감압 장치(13)는 취약부(131)의 주변에 연결되는 비취약부(132)를 포함하며, 비취약부(132)는 두께가 b이며, a＜b를 충족한다.

[00102] 비취약부(132)는 취약부(131)보다 파열되기 어려우며, 전지 셀(10)의 열폭주 시 내부 압력이 감압 압력에 도달할 때 취약부(131)가 파열되어 압력을 방출하는 반면, 비취약부(132)가 파열되지 않는다. 비취약부(132)의 두께는 균일할 수도 있고 불균일할 수도 있다. 비취약부(132)의 두께가 균일하다면, 비취약부(132)의 임의의 위치에서 측정된 두께는 바로 비취약부(132)의 두께이며, 비취약부(132)의 두께가 불균일하다면, 비취약부(132)의 가장 얇은 위치에서 측정된 두께는 바로 비취약부(131)의 두께이고, 즉 a는 비취약부(132)의 최소 두께이다.

[00103] 비취약부(132)와 취약부(131)는 직접적으로 연결될 수도 있고 간접적으로 연결될 수도 있다.

[00104] 본 실시예에 있어서, 취약부(131)의 두께를 비취약부(132)의 두께보다 작게 설정함으로써, 취약부(131)가 비취약부(132)보다 쉽게 파열되도록 하여, 전지 셀(10)의 열 폭주 시 감압 장치(13)가 취약부(131)의 위치에서 파열되어 압력을 방출하도록 확보한다.

[00105] 다른 실시예에 있어서, 다른 방식을 통해, 취약부(131)가 비취약부(132)보다 쉽게 파열되도록 할 수 있으며, 예를 들어, 취약부(131)와 비취약부(132)는 두께가 동일하고 재질이 상이하며, 취약부(131)의 재질이 비취약부(132)의 재질보다 더 쉽게 파열됨으로써 취약부(131)가 전지 셀(10)의 열폭주 시 파열되고 비취약부(132)가 파열되지 않도록 한다.

[00106] 일부 실시예에 있어서, 0.05≤a/b≤0.95이다.

[00107] a/b는 0.05~0.95 사이의 임의 값일 수 있으며, 예를 들어 0.05, 0.12, 0.2, 0.8, 0.95 등일 수 있다.

[00108] 취약부(131)의 두께와 비취약부(132)의 두께의 비율이 너무 작으면, 취약부(131)의 강도가 부족한 경우가 있을 수 있다. 취약부(131)의 두께와 비취약부(132)의 두께의 비율이 너무 크면, 전지 셀(10)의 열폭주 시 취약부(131)가 쉽게 파열되지 않은 경우가 있을 수 있어, 제때에 압력을 방출하지 않으므로 전지 셀(10)의 화재 및 폭발 등의 사고가 발생하게 된다.

[00109] 따라서, 취약부(131)의 두께와 비취약부(132)의 두께의 비율을 0.05~0.95 사이로 설정함으로써, 전지 셀(10)의 정상적인 사용 과정에서 취약부(131)가 파열될 확률을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 전지 셀(10)의 열 폭주 시 화재, 폭발과 같은 사고의 발생 확률을 줄일 수 있다.

[00110] 일부 실시예에 있어서, 0.12≤a/b≤0.8이다.

[00111] 본 실시예에 있어서, a/b를 0.12~0.8로 설정함으로써, 감압 장치(13)의 성능을 향상시키고, 전지 셀(10)의 열폭주 시 취약부(131)가 제때에 파열되도록 확보하면서 전지 셀(10)의 정상적인 사용 과정에서 취약부(131)가 충분한 강도를 갖도록 확보한다.

[00112] 일부 실시예에 있어서, 비취약부(132)의 경도는 B이며, B＜A를 충족한다.

[00113] 비취약부(132)의 경도도 브리넬 경도이다. 비취약부(132)의 경도는 비취약부(132)의 두께 방향(Z)으로 임의의 표면에서 측정되어 얻을 수 있다. 감압 장치(13)로서 전지 셀(10)의 엔드캡(12)을 예로 들면, 비취약부(132)의 경도는 비취약부(132)의 외부 표면에서 측정될 수도 있고, 비취약부(132)의 내측면에서 측정될 수도 있다. 비취약부(132)의 두께 방향(Z)으로 비취약부(132)의 내측면은 전지 셀(10)의 내부를 향하는 비취약부(132)의 표면이고, 비취약부(132)의 외측면은 전지 셀(10)의 외부를 향하는 비취약부(132)의 표면이다.

[00114] 본 실시예에 있어서, 취약부(131)의 경도가 비취약부(132)의 경도보다 크도록 하는 것은 취약부(131)의 경도를 높이는 것에 해당되며, 취약부(131)의 강도를 높임으로써 전지 셀(10)의 정상적인 사용 과정에서 취약부(131)가 파열될 위험을 줄인다.

[00115] 일부 실시예에 있어서, A/B≤3이다.

[00116] B<A이므로 1<A/B≤3인 것을 이해할 수 있다. 예시적으로, A/B는 1.1, 1.5, 2, 2.5, 3 등일 수 있다.

[00117] 취약부(131)의 경도와 비취약부(132)의 경도의 비율이 클수록 취약부(131)가 쉽게 파열되지 않으며, 양자의 비율이 너무 크면 전지 셀(10)의 열폭주 시 취약부(131)가 제때에 파열되어 압력을 방출하지 않을 경우가 있을 수 있다.

[00118] 따라서, 취약부(131)의 경도와 비취약부(132)의 경도의 비율을 3 이하로 설정함으로써, 전지 셀(10)의 열폭주 시 취약부(131)가 제때에 파열되어 압력을 방출할 수 있도록 확보하고 전지 셀(10)의 안전성을 향상시킨다.

[00119] 일부 실시예에 있어서, 계속해서 도 4 및 도 5를 참조하면, 비취약부(132)는 취약부(131)에 직접적으로 연결된다.

[00120] 도 4에 도시된 바와 같이, 감압 장치(13)가 직사각형 판이고 취약부(131)가 직사각형인 경우를 예로 들면, 비취약부(132)는 감압 장치(13)가 취약부(131)의 주변에 둘러싸여 배치되는 부분이다.

[00121] 본 실시예에 있어서, 비취약부(132)는 취약부(131)에 직접적으로 연결되며, 구조가 단순하고 성형이 쉽다.

[00122] 일부 실시예에 있어서, 도 6, 도 7을 참조하면, 도 6은 본 출원의 다른 실시예에 따른 감압 장치(13)의 평면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 감압 장치(13)의 B-B 선을 따른 단면도이다. 감압 장치(13)에는 요홈(133)이 마련되며, 감압 장치(13)는 요홈(133)이 마련된 위치에 연결구역(134)이 형성되고, 비취약부(132)는 연결구역(134)의 주변에 연결되고, 연결구역(134)에는 부분적으로 취약부(131)가 형성된다.

[00123] 요홈(133)은 직사각형, 원형, 타원형 등과 같은 다양한 형상일 수 있다. 요홈(133)은 스탬핑 성형, 밀링 가공 성형 등 다양한 방법으로 성형될 수 있으며, 본 출원의 실시예에서는 특별히 제한하지 않는다.

[00124] 본 실시예에 있어서 비취약부(132)가 취약부(131)과 간접적으로 적으로 연결되고, 연결구역(134) 중 취약부(131)을 제외한 부분이 취약부(131)와 비취약부(132)를 연결하는 것을 이해할 수 있다. 요홈(133) 및 취약부(131)가 모두 직사각형인 경우를 예로 들면, 비취약부(132)는 감압 장치(13)가 연결구역(134)의 주변에 둘러싸여 배치되는 부분이고, 취약부(131)의 주변에 둘러싸여 배치되는 연결구역(134)의 부분은 취약부(131)와 비취약부(132)를 연결한다.

[00125] 본 실시예에 있어서, 연결구역(134)은 비취약부(132)보다 얇고, 연결구역(134)에 비취약부(131)을 형성하기 더 용이하며, 비취약부(131)는 비취약부(131)의 두께 요건을 충족하도록 너무 두껍지 않게 한다.

[00126] 일부 실시예에 있어서, 취약부(131)는 비취약부(132)와 일체로 성형된다.

[00127] 취약부(131)와 비취약부(132)가 직접적으로 연결되든 간접적으로 연결되든, 취약부(131)와 비취약부(132)는 모두 일체로 성형될 수 있음에 유의해야 한다.

[00128] 본 실시예에 있어서, 취약부(131)와 비취약부(132)가 일체로 성형된 구조이므로, 감압 장치(13)의 성형 난이도가 감소되고 경제성이 더 우수해지며, 취약부(131)와 비취약부(132)가 양호한 무결성을 갖도록 하여 취약부(131)의 강도를 향상시킬 수 있다.

[00129] 일부 실시예에 있어서, 도 8, 도 11을 참조하면, 도 8은 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 감압 장치(13)의 평면도이고, 도 9는 도 8에 도시된 감압 장치(13)의 C-C선을 따른 단면도이고, 도 10은 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 감압 장치(13)의 평면도이고, 도 11은 본 출원의 다른 실시예에 따른 감압 장치(13)의 평면도이다. 감압 장치(13)는 감압부(135)를 포함하며, 취약부(131)는 감압부(135)의 가장자리를 따라 연장되고, 감압부(135)는 취약부(131)를 경계로 개방되도록 구성된다.

[00130] 감압부(135)는 감압 장치(13)의 취약부(131)에 의해 정의되는 영역이다. 취약부(131)에 의해 정의되는 감압부(135)는 하나일 수 있으며, 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 취약부(131)는 고리형이고, 다른 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 취약부(131)는 C자형이며, 또한 취약부(131)에 의해 정의되는 감압부(135)는 복수일 수도 있으며, 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 취약부(131)는 H자형이고, 취약부(131)에 의해 2개의 감압부(135)가 정의된다.

[00131] 도 11에 도시된 바와 같이, 취약부(131)가 H자 형상인 실시예에 있어서, 취약부(131)는 제1 취약 구간(1311), 제2 취약 구간(1312) 및 제3 취약 구간(1313)를 포함할 수 있으며, 제1 취약구간(1311)은 제3 취약구간(1313)과 대향하게 설치되고, 제2 취약 구간(1312)은 제1 취약 구간(1311)과 제3 취약 구간(1313) 사이에 연결되며, 제1 취약 구간(1311), 제2 취약 구간(1312) 및 제3 취약 구간(1313)의 3자는 함께 H 형상을 형성한다. 다른 실시예에 있어서, 취약부(131)는 제4 취약 구간을 더 포함할 수 있으며, 제4 취약 구간은 제1 취약 구간(1311)과 제3 취약 구간(1313) 사이에 위치하고 제2 취약 구간(1312)과 교차하도록 배치되며, 제4 취약 구간이 제2 취약 구간(1312)과 교차하는 위치는 취약부(131)가 가장 먼저 파열되는 위치를 형성한다.

[00132] 취약부(131)는 시작단과 종료단이 연결되는 폐쇄 궤도를 따라 연장되는 폐쇄 구조일 수 있고, 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 취약부(131)는 고리형이며, 또한 취약부(131)는 시작단과 종료단 사이에 거리가 있는 비폐쇄 궤도를 따라 연장되는 비폐쇄 구조일 수 있고, 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 취약부는 C자형이다.

[00133] 전지 셀(10)의 열폭주 시, 취약부(131)가 파열되고, 감압부(135)는 취약부(131)를 경계로 개방되어 전지 셀(10) 내부의 압력을 방출할 수 있다. 취약부(131)가 폐쇄 구조이면, 취약부(131)는 이탈된 방식으로 개방될 수 있으며, 취약부(131)가 비폐쇄 구조이면, 취약부(131)는 바깥쪽으로 향하여 뒤집혀 개방될 수 있다.

[00134] 예시적으로, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 취약부(131)는 비취약부(132)에 직접적으로 연결되고, 비취약부(132)는 취약부(131)의 외측 가장자리에 연결되며, 감압부(135)는 취약부(131)의 내측 가장자리에 연결된다.

[00135] 예시적으로, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 감압 장치(13)에는 요홈(133)이 마련되고, 감압 장치(13)는 요홈(133)이 마련된 위치에 연결구역(134)이 형성되고, 비취약부(132)는 연결구역(134)의 주변에 연결되고, 연결구역(134)에는 부분적으로 취약부(131)가 형성되며, 이로써 취약부(131)와 비취약부(132) 사이의 간접적인 연결이 이루어진다.

[00136] 본 실시예에 있어서, 감압부(135)는 감압장치(13)의 감압 면적을 증가시켜 감압 효율을 향상시킨다.

[00137] 일부 실시예에 있어서, 계속해서 도 4~도 11을 참조하면, 감압 장치(13)에는 감압홈(136)이 마련되고, 감압 장치(13)는 감압홈(136)이 마련된 위치에 취약부(131)가 형성된다.

[00138] 감압 장치(13)에는 감압홈(136)이 마련된 후, 감압홈(136)을 제외한 감압 장치(13)의 나머지 부분은 바로 취약부(131)이다. 감압 장치(13)에 감압홈(136)이 마련됨으로써, 감압 장치(13)의 비취약부(132)의 두께가 취약부(131)의 두께보다 두껍게 하도록 할 수 있다. 도 4, 도 5, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 감압 장치(13)에 요홈(133)이 마련되지 않지만 감압홈(136)이 마련되는 경우, 취약부(131)와 비취약부(132)가 일체로 성형될 수 있도록 한다. 도 6, 도 7, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 감압 장치(13)에는 요홈(133)과 감압홈(136)이 모두 마련되는 경우, 감압홈(136)은 요홈(133)의 홈 바닥면(연결구역(134)의 표면)에 마련될 수 있다. 성형 시, 감압 장치(13)에서 요홈(133)을 가공한 후, 요홈(133)의 바닥면에 감압홈(136)을 가공하고, 이로써 취약부(131)와 비취약부(132)가 일체로 성형될 수 있도록 한다.

[00139] 감압홈(136)은 직사각형, 원형, 타원형, 고리형, U자형, C자형, H자형 등과 같은 다양한 형상일 수 있다. 감압홈(136)의 형상은 취약부(131)의 형상과 동일하며, 예를 들어 감압홈(136)이 직사각형이면 취약부(131)도 직사각형이고, 다른 예를 들어, 감압홈(136)이 C자형이면 취약부(131)도 C자형이고, 또 다른 예를 들어, 감압홈(136)이 H자형이면 취약부(131)도 H자형이다. 감압홈(136)은 스탬핑 성형, 밀링 가공 성형 등 다양한 방법으로 성형될 수 있으며, 본 출원의 실시예에서는 특별히 제한하지 않는다. 스탬핑에 의해 감압홈(136)이 성형되면, 취약부(131)의 경도가 비취약부(132)의 경도보다 크게 하도록 할 수 있다.

[00140] 도 5, 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 감압 장치(13)는 비취약부(132)의 두께 방향(Z)을 따라 서로 대향하게 마련되는 제1 표면(137) 및 제2 표면(138)이 있고, 제1 표면(137)과 제2 표면(138) 사이의 거리는 비취약부(132)의 두께이다. 도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이, 감압 장치(13)에 감압홈(136)이 마련되지만, 요홈(133)이 마련되지 않은 실시예에 있어서, 감압홈(136)은 제1 표면(137)과 제2 표면(138) 중 어느 하나에 마련될 수도 있고, 제1 표면(137)과 제2 표면(138)에 모두 마련될 수도 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 감압 장치(13)에는 감압홈(136)과 홈(133)이 모두 마련된 실시예에 있어서, 제1 표면(137) 및 제2 표면(138) 중 어느 하나에 요홈(133)이 마련되고 요홈(133)의 바닥면에 감압홈(136)이 마련될 수도 있고, 또한 제1 표면(137)과 제2 표면(138)에 모두 요홈(133)이 마련된 후 요홈(133)의 홈 바닥면에 감압홈(136)이 마련될 수도 있다. 감압 장치(13)가 전지 셀(10)의 엔드캡(12)인 경우를 예로 들면, 제1 표면(137)은 전지 셀(10) 내부를 향하는 엔드캡(12)의 표면이고, 제2 표면(138)은 전지 셀(10)의 외부를 향하는 엔드캡(12)의 표면일 수 있다.

[00141] 본 실시예에 있어서, 취약부(131)는 감압 장치(13)에 감압홈(136)이 마련됨으로써 형성되며, 취약부(131)의 성형 방식은 단순하다.

[00142] 일부 실시예에 있어서, 도 12 내지 도 14를 참조하면, 도 12는 도 5에 도시된 감압 장치(13)의 D 부위의 부분 확대도이고, 도 13은 도 7에 도시된 감압 장치(13)의 E 부위의 부분 확대도이고, 도 14는 도 9에 도시된 감압 장치(13)의 F 부위의 부분 확대도이다. 감압 장치(13)의 표면에는 산화 방지층(139)이 형성되고, 산화 방지층(139)은 감압홈(136)이 마련된 영역에서 감압홈(136)의 홈벽을 따라 배치된다.

[00143] 취약부(131)에 위치한 산화 방지층(139)의 부분은 감압홈(136)을 정의한다. 감압홈(136)의 홈벽은 홈 측면 및 홈 바닥면을 포함하고, 홈 측면 및 홈 바닥면은 모두 산화 방지층(139)의 외측면의 일부이다. 산화 방지층(139)은 감압 장치(13) 표면의 금속 코팅층일 수 있다. 예를 들어, 감압 장치(13)의 본체 부분은 스틸층이고, 산화 방지층(139)은 본체 부분의 표면에 코팅된 니켈층이다. 취약부(131)의 경도를 측정할 때 취약부(131)에 위치한 본체 부분의 경도를 기준으로 한다. 비취약부(132)의 경도를 측정할 때 비취약부(132)에 위치한 본체 부분의 경도를 기준으로 한다.

[00144] 산화 방지층(139)은 감압 장치(13)를 보호할 역할을 하고 감압 장치(13)의 산화 위험을 줄인다. 산화 방지층(139)은 감압홈(136)이 마련된 영역에서 감압홈(136)의 홈벽을 따라 배치되므로, 산화 방지층(139)은 감압 장치(13)에서 감압홈(136)이 마련된 영역을 잘 보호할 역할을 할 수 있으므로, 감압홈(136)이 마련된 영역에서 감압 장치(13)가 산화되어 결과적으로 취약부(131)의 강도가 약해질 위험을 감소시킨다.

[00145] 일부 실시예에 있어서, 계속해서 도 12 내지 도 14를 참조하면, 감압 장치(13)는 취약부(131)의 주변에 연결되는 비취약부(132)를 포함하며, 산화 방지층(139)은 취약부(131)에서의 두께가 d이고, 비취약부(132)에서의 두께가 e이며, d＜e를 충족한다.

[00146] 비취약부(132)와 취약부(131)는 직접적으로 연결될 수도 있고 간접적으로 연결될 수도 있다.

[00147] 본 실시예에 있어서, d＜e를 충족함으로써, 이산화 방지층(139)이 취약부(131)에 미치는 영향을 줄이고 취약부(131)가 전지 셀(10)의 열폭주 시 제때에 파열되어 압력을 방출할 수 있도록 확보한다.

[00148] 일부 실시예에 있어서, 도 15, 도 16을 참조하면, 도 15는 본 출원의 일부 실시예에 따른 감압 장치(13)의 사시도이고, 도 16은 도 15에 도시된 감압 장치(13)의 단면도이다. 감압 장치(13)는 복수의 벽을 포함하며, 복수의 벽은 함께 전지 셀(10)의 전극 조립체(2)를 수용하는 수용 공간(140)을 정의하도록 둘러싸고, 적어도 하나의 벽에는 취약부(131)가 형성된다.

[00149] 감압 장치(13)는 원통형, 직육면체 등과 같은 다양한 형상일 수 있다. 예시적으로, 도 15 및 도 16에서, 감압 장치(13)는 직육면체이다. 감압 장치(13)에서, 취약부(131)는 하나의 벽에 형성될 수도 있고, 복수의 벽에 형성될 수도 있다. 취약부(131)가 형성된 벽의 경우, 취약부(131)가 비취약부(132)와 직접적으로 연결되면, 취약부(131)를 제외한 이 벽의 다른 영역은 비취약부(132)이다.

[00150] 감압 장치(13)가 직육면체인 경우를 예로 들면, 감압 장치(13)에는 6개의 벽이 있을 수 있으며, 그 중 5개의 벽은 하우징(1)의 하우징 본체(11)를 구성하고, 다른 하나의 벽은 하우징(1)의 엔드캡(12)이 되고, 하우징 본체(11)과 엔드캡(12)은 함께 감압 장치(13)를 구성한다. 또한 감압 장치(13)에는 5개의 벽이 있을 수 있으며, 5개의 벽은 하우징(1)의 하우징 본체(11)를 구성하고 하우징 본체(11)는 감압 장치(13)가 된다.

[00151] 이로써, 감압 장치(13)는 전극 조립체(2)를 위한 수용 공간(140)을 제공할 수 있어, 감압 장치(13)가 전지 셀(10)을 수용하는 수용 기능 뿐만 아니라 감압 기능도 갖도록 한다.

[00152] 일부 실시예에 있어서, 계속해서 도 15 및 도 16을 참조하면, 복수의 벽은 하부벽(141) 및 복수의 측벽(142)을 포함하며, 복수의 측벽(142)은 하부벽(141)의 주변에 둘러싸여 마련되고, 복수의 측벽(142)은 하부벽(141)과 함께 수용 공간(140)을 정의하도록 둘러싸고, 감압 장치(13)는 하부벽(141)에 대향하는 일단에 개구가 형성된다. 하부벽(141)에는 취약부(131)가 형성되고, 및/또는, 적어도 하나의 측벽(142)에는 취약부(131)가 형성된다.

[00153] 감압 장치(13)의 측벽(142)은 3개, 4개, 5개 또는 그 이상일 수 있다. 예시적으로, 감압 장치(13)는 직육면체이며, 감압 장치(13)에는 5개의 벽이 있고, 하나는 하부벽(141)이고, 4개는 측벽(142)이다. 도 16에서, 하부벽(141)에는 취약부(131)가 형성되어 있다.

[00154] 본 실시예에 있어서, 하부벽(141)에는 하부벽(141)에서 압력을 방출하도록 취약부(131)가 형성될 수 있다. 또한 적어도 하나의 측벽(142)에는 측벽(142)에서 압력을 방출하도록 취약부(131)가 형성될 수 있다. 복수의 측벽(142)에 취약부(131)가 형성되어 감압 장치(13)가 여러 방향에서 감압을 수행할 수 있도록 하면, 하나의 측벽(142)의 취약부(131)가 막히더라도 다른 측벽(142)의 취약부(131)를 통해 감압을 수행될 수 있다. 물론, 하부벽(141) 및 적어도 하나의 측벽(142)에는 모두 취약부(131)가 형성될 수 있어 감압 장치(13)의 감압 효율을 향상시킨다.

[00155] 일부 실시예에 있어서, 도 17을 참조하면, 도 17은 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 감압 장치(13)의 사시도이다. 감압 장치(13)는 판형상 구조이다.

[00156] 판형상의 감압 장치(13)는 하우징 본체(11)의 개구를 폐쇄하기 위해 하우징(1)의 엔드캡(12)으로 사용될 수 있다. 감압 장치(13)는 또한 엔드캡(12) 및/또는 하우징 본체(11)에 설치된 안전 벤트와 같은 판형상 부재일 수 있다. 감압 장치(13)는 원형, 직사각형 등과 같은 다양한 형상일 수 있다. 예시적으로, 도 17에서, 감압 장치(13)는 직사각형 판형상 구조이다.

[00157] 본 실시예에 있어서, 감압 장치(13)는 판형상 구조이며, 감압 장치(13)는 구조가 단순하고 성형 및 제조가 쉽다.

[00158] 도 18 및 도 19를 참조하면, 도 18은 본 출원의 일부 실시예에 따른 하우징(1)의 구조 개략도이고, 도 19는 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 하우징(1)의 구조 개략도이다. 본 출원의 실시예는 상기 실시예 중 어느 하나에 따른 감압 장치(13)를 포함하는 하우징(1)을 제공한다.

[00159] 일부 실시예에 있어서, 도 18에 도시된 바와 같이, 감압 장치(13)는 하우징(1)의 하우징 본체(11)이다. 다른 일부 실시예에 있어서, 도 19에 도시된 바와 같이, 감압 장치(13)는 하우징(1)의 엔드캡(12)이다.

[00160] 본 출원의 실시예는 상기 실시예 중 어느 하나에 따른 하우징(1) 및 하우징(1)에 수용되는 전극 조립체(2)를 포함하는, 전지 셀(10)을 제공한다.

[00161] 본 출원의 실시예는 박스(20) 및 상기 박스(20)에 수용되는 상기 실시예 중 어느 하나에 따른 전지 셀(10)을 포함하는, 전지(100)를 제공한다.

[00162] 본 출원의 실시예는 상기 실시예 중 어느 하나에 따른 전지(100)를 포함하는, 전기 장치를 제공한다.

[00163] 또한, 도 19에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예는 하우징 본체(11) 및 엔드캡(12)을 포함하는 사각형 하우징(1)을 더 제공하며, 엔드캡(12)은 하우징 본체(11)의 개구를 폐쇄하고, 엔드캡(12)은 취약부(131) 및 취약부(131)에 직접적으로 연결되는 비취약부(132)를 포함하며, 비취약부(132)는 취약부(131)의 주변에 연결되고, 취약부(131)는 두께가 a이고 경도가 A이며, 비취약부(132)는 두께가 b이고 경도가 B이며, a<b, B<A, 5HBW/mm≤A/a≤10000HBW/mm를 충족한다. 취약부(131)의 경도와 취약부(131)의 두께의 비율을 합리적인 범위 내로 설정함으로써, 전지 셀(10)의 정상적인 사용 과정에서 취약부(131)가 충분한 강도를 갖고 감압 장치(13)가 취약부(131)에서 쉽게 파열되지 않아 전지 셀(10)의 수명을 향상시키도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 전지 셀(10)의 열폭주 시 감압 장치(13)가 취약부(131)를 통해 제때에 압력을 방출하여 전지 셀(10)의 화재 및 폭발 위험을 줄이고 전지 셀(10)의 안전성을 향상시키도록 할 수 있다.

[00164] 충돌이 없는 한 본 출원의 실시예 및 실시예에서의 특징이 서로 조합될 수 있음에 유의해야 한다.

[00165] 상술한 실시예는 본 출원의 기술적 해결방법을 설명하기 위한 것을 뿐이고 본 출원을 한정하려는 의도가 아니며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 출원에 대해 다양한 수정 및 변경을 할 수 있다. 본 출원의 정신과 원칙 내에서 이루어진 임의의 수정, 균등한 대체, 개선 등은 모두 본 출원의 보호범위 내에 포함되어야 한다.

Claims (23)

1. 전지 셀에 적용되는 감압 장치에 있어서,
   상기 감압 장치는 상기 전지 셀에서 압력이 방출될 때 파열되는 취약부가 부분적으로 형성되며，
   여기서, 상기 취약부는 두께가 a이고 경도가 A이며, 5HBW/mm≤A/a≤10000 HBW/mm를 충족하는 것인, 감압 장치.
   
2. 제1 항에 있어서,
   190HBW/mm≤A/a≤4000HBW/mm인 것인, 감압 장치.
   
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   8HBW≤A≤200HBW인 것인, 감압 장치.
   
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   0.02mm≤a≤1.6mm인 것인, 감압 장치.
   
5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 감압 장치는 상기 취약부의 주변에 연결되는 비취약부를 포함하며, 상기 비취약부는 두께가 b이며, a＜b를 충족하는 것인, 감압 장치.
   
6. 제5 항에 있어서,
   0.05≤a/b≤0.95인 것인, 감압 장치.
   
7. 제6 항에 있어서,
   0.12≤a/b≤0.8인 것인, 감압 장치.
   
8. 제5 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 비취약부는 경도가 B이며, B＜A를 충족하는 것인, 감압 장치.
   
9. 제8 항에 있어서,
   A/B≤3인 것인, 감압 장치.
   
10. 제5 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비취약부는 상기 취약부와 직접적으로 연결되는 것인, 감압 장치.
    
11. 제5 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압 장치에는 요홈이 마련되며, 상기 감압 장치는 상기 요홈이 마련된 위치에 연결구역이 형성되고, 상기 비취약부는 상기 연결구역의 주변에 연결되고, 상기 연결구역에는 부분적으로 상기 취약부가 형성되는 것인, 감압 장치.
    
12. 제5 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 취약부는 상기 비취약부와 일체로 성형되는 것인, 감압 장치.
    
13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압 장치는 감압부를 포함하며, 상기 취약부는 상기 감압부의 가장자리를 따라 연장되고, 상기 감압부는 상기 취약부를 경계로 개방되도록 구성되는 것인, 감압 장치.
    
14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압 장치에는 감압홈이 마련되고, 상기 감압 장치는 상기 감압홈이 마련된 위치에 상기 취약부가 형성되는 것인, 감압 장치.
    
15. 제14 항에 있어서,
    상기 감압 장치의 표면에는 산화 방지층이 형성되고, 상기 산화 방지층은 상기 감압홈이 마련된 영역에서 상기 감압홈의 홈벽을 따라 배치되는 것인, 감압 장치.
    
16. 제15 항에 있어서,
    상기 감압 장치는 상기 취약부의 주변에 연결되는 비취약부를 포함하며, 상기 산화 방지층은 상기 취약부에서의 두께가 d이고, 상기 비취약부에서의 두께가 e이며, d＜e를 충족하는 것인, 감압 장치.
    
17. 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압 장치는 복수의 벽을 포함하며, 복수의 상기 벽은 함께 상기 전지 셀의 전극 조립체를 수용하는 수용 공간을 정의하도록 둘러싸고, 적어도 하나의 상기 벽에는 상기 취약부가 형성되는 것인, 감압 장치.
    
18. 제17 항에 있어서,
    상기 복수의 벽은 하부벽 및 복수의 측벽을 포함하며, 복수의 상기 측벽은 상기 하부벽의 주변에 둘러싸여 마련되고, 복수의 상기 측벽은 상기 하부벽과 함께 상기 수용 공간을 정의하도록 둘러싸며, 상기 감압 장치는 상기 하부벽에 대향하는 일단에 개구가 형성되며,
    상기 하부벽에는 상기 취약부가 형성되고, 및/또는, 적어도 하나의 상기 측벽에는 상기 취약부가 형성되는 것인, 감압 장치.
    
19. 제1 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압 장치는 판상 구조인 것인, 감압 장치.
    
20. 제1 항 내지 제19 항 중 어느 한 항에 따른 감압 장치를 포함하는 것인, 하우징.
    
21. 제20 항에 따른 하우징; 및
    상기 하우징에 수용되는 전극 조립체를 포함하는 것인, 전지 셀.
    
22. 박스; 및
    상기 박스에 수용되는 제21 항에 따른 전지 셀을 포함하는 것인, 전지.
    
23. 제22 항에 따른 전지를 포함하는 것인, 전기 장치.