KR20240065155A - 전지 및 전기 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 전지 및 전기 장치를 제공한다. 전지는 박스체, 커버체, 전지 셀 및 캐링 어셈블리를 포함하되, 박스체의 바닥부에는 개구가 설치되고, 커버체는 개구에 커버 결합되어 박스체에 고정 연결되며, 복수 개의 전지 셀은 박스체 내에 설치되고, 전지 셀의 탑 커버판은 개구를 향해 박스체에 거꾸로 설치되며, 캐링 어셈블리는 전지 셀과 커버체 사이에 설치되어 전지 셀을 지지 및 캐링한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 전지의 구조적 안정성 및 안전성을 향상시킬 수 있다.

Description

전지 및 전기 장치

본 발명은 전지 기술분야에 속하는 것으로, 특히 전지 및 전기 장치에 관한 것이다.

최근 신에너지 자동차의 출현은 사회 발전과 환경 보호 모두에 거대한 추진 작용을 발휘하였으며, 동력 전지는 충전 가능한 전지로서 신에너지 자동차의 동력 출처로서 신에너지 자동차 분야에 널리 사용된다.

종래 기술에서, 전지는 에너지 밀도가 높지 않아 공간 낭비가 초래되어 전기 장치의 성능에 영향을 미치고; 또한, 종래의 전지는 강성이 낮아 충돌 시 열 폭주가 발생하기 쉬워 전기 장치의 안전성에 영향을 미친다.

본 발명의 실시예는 전지의 에너지 밀도 및 안전성을 향상시킬 수 있는 전지 및 전기 장치를 제공한다.

제1 양태에서, 본 발명의 실시예는 전지를 제공하며, 이는 박스체, 커버체, 전지 셀 및 캐링 어셈블리를 포함한다. 박스체의 바닥부에는 개구가 설치되고; 커버체는 개구에 커버 결합되어 박스체에 고정 연결되며; 복수 개의 전지 셀은 박스체 내에 설치되고, 전지 셀의 탑 커버판은 개구를 향해 박스체에 거꾸로 설치되며; 캐링 어셈블리는 전지 셀과 커버체 사이에 설치되어 전지 셀을 지지 및 캐링한다.

상기 기술적 해결수단에서, 개구를 박스체의 바닥부에 설치하고, 전지 셀을 박스체 내에 설치하며, 탑 커버판을 개구를 향하도록 설치하고, 커버체를 개구에 커버 결합시키며, 전지 셀과 커버체 사이에 캐링 어셈블리를 설치하여 전지 셀을 지지함으로써, 전지의 전반적인 강성을 높이고, 충돌 시 손상 발생 확률을 줄이며, 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 캐링 어셈블리는 메인 보드 및 메인 보드에 연결된 캐링 바를 포함하고, 메인 보드는 커버체에 당접되며, 캐링 바는 전지 셀에 당접된다.

상기 기술적 해결수단에서, 캐링 바는 전지 셀을 지지 및 캐링하는 역할을 할 수 있다.

일부 실시예에서, 캐링 바는 복수 개가 설치되고, 복수 개의 캐링 바는 제1 방향에서 메인 보드를 따라 간격을 두고 설치되며, 메인 보드에서 제2 방향을 따라 연장된다.

상기 기술적 해결수단에서, 복수 개의 캐링 바는 복수 개의 전지 셀을 지지하여 전지 구조의 안정성을 향상시킨다.

일부 실시예에서, 탑 커버판은 기능 영역 및 숄더부를 포함하고, 기능 영역에는 전극 단자가 설치되며, 숄더부는 제1 방향을 따라 기능 영역의 양측에 위치하고, 전지 셀은 숄더부를 통해 캐링 바에 당접된다.

상기 기술적 해결수단에서, 전극 단자가 설치된 기능 영역을 숄더부 사이에 위치시킴으로써, 숄더부는 전극 단자에 대한 일정한 보호 효과를 구현할 수 있다. 전지 셀이 숄더부를 통해 캐링 바에 랩핑되도록 함으로써, 기능 영역이 힘을 받아 손상되는 것을 방지하고, 전지 셀의 수명을 향상시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 전극 단자는 인접한 2 개의 캐링 바 사이에 설치되고, 전극 단자는 커버체와 간격을 두고 설치된다.

상기 기술적 해결수단에서, 전극 단자가 커버체와 접촉하지 않도록 함으로써, 전극 단자의 기능 구현이 용이하다.

일부 실시예에서, 메인 보드의 두께 방향에서, 캐링 바의 두께는 전극 단자의 연장 높이보다 크다.

상기 기술적 해결수단에서, 전극 단자는 캐링 바 사이에 서스펜딩된다.

일부 실시예에서, 인접한 2 개의 전지 셀의 숄더부는 동일한 캐링 바에 공동으로 당접된다.

상기 기술적 해결수단에서, 제1 방향에서 인접한 전지 셀이 동일한 캐링 바를 공유하도록 함으로써, 캐링 바의 개수를 최대한 줄일 수 있어 캐링 어셈블리의 제조가 용이하다.

일부 실시예에서, 제1 방향에서, 캐링 바의 폭(D1)과 숄더부의 연장 폭(D2)은 0.5D2≤D1≤2D2를 만족한다.

상기 기술적 해결수단에서, 캐링 바가 편향되어 일측의 전지 셀만 캐링하는 것을 방지하고, 캐링 바가 인접한 2 개의 전지 셀의 숄더부와만 접촉하도록 함으로써, 기능 영역과 접촉하여 전지 셀의 기능에 영향을 미치는 것을 방지한다.

일부 실시예에서, 기능 영역에는 압력 완화 기구가 더 설치되고, 압력 완화 기구는 커버체와 간격을 두고 설치되며, 제1 방향에서, 전극 단자는 압력 완화 기구의 양측에 설치된다.

상기 기술적 해결수단에서, 압력 완화 기구는 캐링 바 사이에 균일하게 서스펜딩되어 압력 완화 기구에 더 큰 압력 완화 공간을 제공하고, 배출물의 배출로 인한 위험을 줄이며, 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다.

일부 실시예에서, 인접한 2 개의 전지 셀의 전극 단자는 합류 부재를 통해 전기적으로 연결되고, 제2 방향에서, 인접한 2 개의 캐링 바 중 하나의 연장 길이는 다른 하나의 연장 길이보다 작아 합류 부재를 회피하기 위한 회피 갭을 형성한다.

상기 기술적 해결수단에서, 캐링 어셈블리가 전지의 구조에 더 잘 어댑팅되도록 함으로써, 전지 셀을 서로 직렬 연결, 병렬 연결 및 혼합 연결하기에 용이하다.

일부 실시예에서, 캐링 바는 메인 보드와 일체로 성형되거나 탈착 가능하게 연결되어, 캐링 어셈블리의 제조 또는 전지 셀의 배열에 따라 캐링 바의 위치를 조절하기에 용이하다.

일부 실시예에서, 메인 보드는 커버체에 고정 연결되어 전지의 구조적 견고성을 증가시킨다.

일부 실시예에서, 캐링 어셈블리는 절연 재료로 구성되거나, 캐링 어셈블리의 표면에는 절연 재료가 피복된다.

일부 실시예에서, 메인 보드의 두께 방향에서, 캐링 바의 두께는 제1 치수(H1)이고, 제1 치수(H1)는 5mm≤H1≤30mm를 만족한다.

일부 실시예에서, 제1 치수(H1) 대 단일 전지 셀의 중량(M) 비율(H1/M)은 0.5 mm/Kg≤H1/M≤50 mm/Kg을 만족한다.

제2 양태에서, 본 발명의 실시예는 전기 장치를 제공하며, 이는 전기 에너지를 제공하기 위한 제1 양태의 어느 하나의 실시형태에 따른 전지를 포함한다.

본 발명의 실시예의 기술적 해결수단을 보다 명확하게 설명하기 위해, 이하에서는 본 발명의 실시예에서 사용될 첨부 도면에 대해 간략히 소개한다. 이하에서 설명되는 첨부 도면은 본 발명의 일부 실시예일 뿐이며, 당업자라면 창조적 노력 없이 첨부 도면에 따라 다른 도면을 얻을 수도 있음은 자명하다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예에서 제공되는 차량의 구조 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지의 조립 구조 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지의 분해 구조 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지의 캐링 어셈블리의 구조 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지의 전지 셀의 구조 모식도이다.
도 6은 도 2에 도시된 전지의 단면 모식도이다.
도 7은 도 6의 원형 블록 B의 확대 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지 충돌 테스트를 위한 충돌 테스트 장치의 구조 모식도이다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지의 커버체의 구조 모식도이다.
도 10은 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 내부 구조 모식도이다.

본 발명의 실시예의 목적, 기술적 해결수단 및 이점을 보다 명확하게 하기 위하여, 본 발명의 실시예의 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 기술적 해결수단에 대하여 명확하게 설명한다. 기술된 실시예는 본 발명의 일부 실시예이고 전부의 실시예가 아님은 명백하다. 본 발명의 실시예에 기초하여, 창조적 노력 없이 당업자에 의해 획득된 다른 모든 실시예는 본 발명의 보호 범위에 속한다.

달리 정의되지 않는 한, 본 발명에 사용되는 모든 기술 및 과학 용어는 당업자의 일반적인 이해와 동일한 의미를 가지며; 본 발명의 명세서에 사용되는 용어는 단지 구체적인 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하려는 것으로 의도되지 않고; 본 발명의 명세서와 청구범위 및 상기 도면의 설명에서의 용어 “포함하다” 및 “가지다” 및 이들의 임의의 변형은 비배타적인 포함을 포함하도록 의도된다. 본 발명의 명세서 및 청구범위 또는 상기 도면에서의 용어 “제1”, “제2” 등은 상이한 객체를 구별하기 위한 것이고, 특정 순서 또는 1차 및 2차 관계를 설명하기 위한 것이 아니다.

본 발명에서 언급된 “실시예”는 실시예와 결합하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서 각 부분에 기재된 해당 문구는 반드시 동일한 실시예를 가리키는 것이 아닐 수 있고, 다른 실시예와 상호 배타적인 독립적이거나 대안적인 실시예도 아니다.

본 발명의 설명에서, 달리 명시적으로 지정되고 한정되지 않는 한, 용어 “장착”, “서로 연결”, “연결”, “부착”은 넓은 의미로 이해되어야 하며, 예를 들어 고정 연결이거나 탈착 가능 연결 또는 일체형 연결일 수도 있으며; 직접 연결이거나 중간 매체를 통한 간접 연결일 수도 있으며, 2 개의 구성요소 내부의 연통일 수 있다. 당업자라면 구체적인 상황에 따라 본 발명에서 상기 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에서, 용어 “및/또는”은 단지 연관 객체를 설명하는 연관 관계이고, 3가지 관계가 존재함을 의미하는 바, 예를 들어 A 및/또는 B는 A만 존재, A와 B가 동시에 존재, B만 존재하는 3가지 경우를 의미한다. 이 밖에, 본 발명에서 부호 “/”는 일반적으로 전후 연관 객체가 “또는”의 관계임을 의미한다.

본 발명의 실시예에서, 동일한 부호는 동일한 부재를 나타내며, 간결함을 위해 다른 실시예에서 동일한 부재에 대한 상세한 설명은 생략한다. 도면에 도시된 본 발명의 실시예의 다양한 부재의 두께, 길이, 폭 및 치수, 통합 장치의 전체 두께, 길이 및 폭 등의 치수는 예시적으로 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명에 대한 어떠한 제한도 구성해서는 안됨을 이해해야 한다.

본 발명에 출현하는 “복수 개”는 두 개 이상(두 개를 포함)을 의미한다.

본 발명에서 용어 "평행”은 절대적 평행 상황 뿐만 아니라 공학에서 일반적으로 인식되는 대략적인 평행 상황도 포함하며; 아울러, “수직” 역시 절대적 수직 상황 뿐만 아니라 공학에서 일반적으로 인식되는 대략적인 수직 상황도 포함한다.

본 발명에서, 전지 셀은 리튬 이온 2차 전지 셀, 리튬 이온 1차 전지 셀, 리튬-황 전지 셀, 나트륨-리튬 이온 전지 셀, 나트륨 이온 전지 셀 또는 마그네슘 이온 전지 셀 등을 포함할 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 이에 대해 한정하지 않는다.

본 발명에서, 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 박스체를 포함한다. 박스체는 액체 또는 다른 이물질이 전지 셀의 충전 또는 방전에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 전지에서, 복수 개의 전지 셀은 서로 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결될 수 있는데, 혼합 연결은 복수 개의 전지 셀에 직렬 연결될 수 있고 병렬 연결될 수도 있음을 의미한다. 복수 개의 전지 셀은 직접 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결된 후, 복수 개의 전지 셀로 이루어진 전체가 박스체 내에 수용될 수 있으며; 물론, 복수 개의 전지 셀은 먼저 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결되어 전지 모듈 형태를 구성한 후,복수개의 전지 모듈은 다시 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결되어 하나의 전체를 형성하여 박스체 내에 수용될 수도 있다.

현재 시장 상황의 발전으로부터 보면, 동력 전지의 응용이 점점 더 광범위해지고 있다. 동력 전지는 수력, 화력, 풍력, 태양광 발전소 등 에너지 저장 전원 시스템에 사용될 뿐만 아니라 전기 자전거, 전기 오토바이, 전기 자동차 등의 전동 교통수단 및 군사 장비 및 항공 우주 등의 다양한 분야에도 널리 응용된다. 동력 전지 응용 분야가 지속적으로 확장됨에 따라 시장 수요량도 지속적으로 확대되고 있다.

관련 기술에서, 전지 박스체의 개구는 일반적으로 수직 방향에서 위쪽을 향하고, 전지 셀은 전지 바닥부에 고정되며, 전극 단자는 박스체 개구를 덮는 커버체를 향한다.

그러나, 상기와 같이 설치된 전지에서, 발명자들은 전지가 전기 장치 내에 설치된 경우, 바닥부가 전기 장치에 접착되고, 전지 셀이 전지 바닥부에 고정되므로, 충돌에 더 취약한 전지 최상부의 강성이 떨어지고, 또한, 전지 충돌 과정에서, 내부 전지 셀이 불균일하게 힘을 받아 전지가 손상되기 쉬우므로 전지 안전성이 떨어지고, 전지의 사용 성능에 영향을 미친다는 점에 유의하였다.

이를 감안하여, 본 발명의 실시예는 전지를 제공하여 개구를 박스체의 바닥부에 설치하고, 전지 셀을 박스체 내에 거꾸로 설치하며, 탑 커버판을 개구를 향하도록 설치하고, 커버체를 개구에 커버 결합시키며, 전지 셀과 커버체 사이에 캐링 어셈블리를 설치하여 전지 셀을 지지함으로써, 전지의 전반적인 강성을 높이고, 충돌 시 손상 발생 확률을 줄이며, 전지의 안전성을 향상시킬 수 있다. 또한, 캐링 어셈블리의 두께와 전지 셀의 중량비를 조절함으로써, 전지의 에너지 밀도를 보장하면서 전지 전체의 구조적 강도를 조절하여 전지의 성능을 더 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에서 설명된 기술적 해결수단은 전지, 및 전지에 의해 전원 공급되는 전기 장치에 적용된다.

전기 장치는 차량, 휴대폰, 휴대용 기기, 랩톱 컴퓨터, 선박, 우주선, 전동 장난감 및 전동 공구 등일 수 있다. 차량은 연료 자동차, 천연가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있고, 신에너지 자동차는 순수 전기 자동차, 하이브리드 동력 자동차 또는 주행거리 연장형 자동차 등일 수 있고; 우주선은 비행기, 로켓, 우주 왕복선 및 우주선 등을 포함하며; 전동 장난감은 게임기, 전기 자동차 장난감, 전동 전박 장난감 및 전동 비행기 등과 같은 고정식 또는 이동식 전동 장난감을 포함하고; 전동 공구는 전동 드릴, 전동 그라인더, 전동 렌치, 전동 드라이버, 전기 해머, 전기 임팩트 트릴, 콘크리트 진동기 및 전동 대패 등과 같은 금속 절삭 전동 공구, 연마 전동 공구, 조립 전동 공구 및 철도용 전동 공구를 포함한다. 본 발명의 실시예는 상기 전기 장치를 특별히 한정하지 않는다.

본 발명의 실시예에서 설명된 기술적 해결수단은 상기에 설명된 전기 장치에 적용되는 것으로 한정되지 않으나, 설명의 간결성을 위해 하기 실시예는 모두 차량(1000)을 예로 들어 설명한다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예에서 제공되는 차량(1000)의 구조 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 차량(1000)은 연료유 자동차, 연료 가스 자동차 또는 신에너지 자동차일 수 있으며, 신에너지 자동차는 순수 전동 자동차, 하이브리드 자동차 또는 주행거리 연장형 자동차 등일 수 있다. 차량(1000)의 내부에는 전지(100)가 설치되고, 전지(100)는 차량(1000)의 바닥부 또는 헤드부 또는 테일부에 설치될 수 있다.

전지(100)는 차량(1000)에 전력을 공급할 수 있는 바, 예를 들어, 전지(100)는 차량(1000)의 작동 전원으로 사용될 수 있다. 차량(1000)은 컨트롤러(200) 및 모터(300)를 더 포함할 수 있고, 컨트롤러(200)는 모터(300)에 전원을 공급하도록 전지(100)를 제어하는데, 예를 들어, 차량(1000)의 시동, 내비게이션 및 주행 시 작업 상 전력 요구 사항에 사용된다. 본 발명의 일부 실시예에서, 전지(100)는 차량(1000)의 작동 전원으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 차량(1000)의 구동 전원일 수도 있으며, 연료유 또는 천연 가스를 대체 또는 부분적으로 대체하여 차량(1000)에 구동 동력을 제공한다.

도 2는 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지(100)의 조립 구조 모식도이다. 도 3은 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지(100)의 분해 구조 모식도이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 전지(100)는 박스체(1), 커버체(2), 전지 셀(3) 및 캐링 어셈블리(4)를 포함한다. 박스체(1)의 바닥부(102)에는 개구(103)가 설치된다. 커버체(2)는 개구(103)에 커버 결합되어 박스체(1)에 고정 연결된다. 복수 개의 전지 셀(3)은 박스체(1) 내에 설치되고, 전지 셀(3)의 탑 커버판(31)은 개구(103)를 향해 박스체(1)에 거꾸로 설치된다. 캐링 어셈블리(4)는 전지 셀(3)과 커버체(2) 사이에 설치되어 전지 셀(3)을 지지 및 캐링한다.

박스체(1)의 개구(103)는 바닥부(102)에 설치되는데, 바닥부(102)가 나타내는 것은 박스체(1)의 두께 방향에서의 바닥부(102)이고, 개구(103)는 박스체(1)의 두께 방향에서 아래쪽을 향한다. 설명의 편의를 위해, 본 발명의 실시예에서는 박스체(1)의 두께 방향을 제3 방향, 즉 Z 방향으로 하고, 박스체(1)는 제3 방향(Z)에서 최상부(101)를 더 구비하며, 최상부(101)와 바닥부(102)는 제3 방향(Z)을 따라 서로 대향된다. 하기 내용에서는 전지 셀(3)의 배열 방향 등 기타 요인을 나타내기 위해, 제1 방향 및 제2 방향을 상세히 정의할 것이며, 여기서는 더 이상 설명하지 않는다.

커버체(2)는 개구(103)에 커버 결합되어 박스체(1)에 고정 연결된다. 커버체(2)는 박스체(1)의 바닥부(102)에 설치되고 개구(103)에 커버된다. 박스체(1) 내에는 복수 개의 전지 셀(3)이 설치되고, 전지 셀(3)의 탑 커버판(31)은 개구(103)를 향하는데, 즉 전지 셀(3)의 바닥부는 제3 방향(Z)에서 박스체(1)의 최상부(101)에 설치되고, 전지(100)의 최상부의 탑 커버판(31)은 바닥부(102)를 향하도록 설치되는데, 이는 전지 셀(3)이 제3 방향(Z)에서 박스체(1)와 서로 거꾸로 설치됨을 나타낸다. 전지 셀(3)과 박스체(1)를 거꾸로 설치함으로써, 전지 셀(3)을 전지(100)의 최상부(101)에 설치할 수 있어 전지(100)의 최상부(101)의 강성 및 전지(100)의 안전성을 높인다. 또한, 전지 셀(3)의 탑 커버판(31)은 전지(100)의 바닥부(102)를 향하여 전지(100)의 에너지 밀도를 높이고, 전지(100)의 가용성을 향상시킬 수 있다.

전지 셀(3)의 탑 커버판(31)이 개구(103)를 향하는 경우, 전지 셀(3)의 탑 커버판(31)은 개구(103)에 설치된 커버체(2)를 향하고, 전지 셀(3)과 커버체(2) 사이에는 캐링 어셈블리(4)가 설치되어 전지 셀(3)을 지지 및 캐링한다. 캐링 어셈블리(4)가 전지 셀(3)과 커버체(2) 사이에 설치되므로, 전지 셀(3), 캐링 어셈블리(4) 및 커버체(2)는 제3 방향(Z)을 따라 위에서 아래로 순차적으로 배열된다. 캐링 어셈블리(4)는 전지 셀(3)에 지지 및 캐링 역할을 하는데, 즉 캐링 어셈블리(4)는 전지 셀(3)의 탑 커버판(31)에 당접되어 전지(100)의 구조적 강도를 높이고, 전지(100)의 스트레스 성능을 향상시키며, 충돌 시 전지(100)의 손상 가능성을 감소시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지(100)의 캐링 어셈블리(4)의 구조 모식도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예에서, 캐링 어셈블리(4)는 메인 보드(41) 및 캐링 바(42)를 포함하고, 메인 보드(41)는 커버체(2)에 당접되며, 캐링 바(42)는 전지 셀(3)에 당접된다.

당접이란 메인 보드(41)와 커버체(2) 및 캐링 바(42)와 전지 셀(3)이 서로 접촉되나 서로 고정되어 있지 않는 것을 의미한다. 메인 보드(41)는 커버체(2)에 당접되고, 캐링 바(42)는 전지 셀(3)에 당접되는 바, 즉 캐링 어셈블리(4)는 커버체(2) 및 전지 셀(3)에 각각 당접되어 전지 셀(3)에 지지력을 제공하고, 전지 셀(3)과 커버체(2) 사이의 거리를 유지한다.

본 발명의 일부 실시예에서, 캐링 바(42)는 복수 개가 설치되고, 복수 개의 캐링 바(42)는 제1 방향에서 메인 보드(41)를 따라 간격을 두고 설치되며, 메인 보드(41)에서 제2 방향을 따라 연장된다.

캐링 바(42)는 바 형상으로 이루어지고, 제2 방향에서 연장된다. 복수 개의 캐링 바(42)는 제1 방향에서 간격을 두고 메인 보드(41)에 설치되는데, 즉 캐링 바(42)는 제1 방향을 따라 배열되어 복수 개의 위치에서 전지 셀(3)에 대한 지지 역할을 한다. 제1 방향과 제2 방향은 서로 수직되는 방향이고, 캐링 어셈블리(4)가 제3 방향(Z)에서 박스체(1)의 최상부(101) 및 바닥부(102)에 평행되게 설치되므로, 제1 방향, 제2 방향 및 제3 방향(Z)은 서로 수직된다. 설명의 편의를 위해, 하기 내용에서는 제1 방향 및 제2 방향을 각각 X 방향 및 Y 방향이라 한다. 제1 방향(X), 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z) 서로 간의 끼인각이 85°~95°인 경우, 제1 방향(X), 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z)을 서로 수직되는 것으로 간주할 수 있음을 이해할 수 있다. 제1 방향(X), 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z)은 서로 수직되는 다른 방향일 수도 있음을 이해해야 한다.

캐링 바(42)는 메인 보드(41)에서 전지 셀(3)에 가까운 일면에 설치되고, 제3 방향(Z)을 따라 전지 셀(3)을 향하여 돌출되어 전지 셀(3)에 당접되므로, 전지 셀(3)을 지지 및 캐링하는 역할을 할 수 있어 전지(100) 구조의 안정성을 향상시킨다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전지 셀(3)의 구조 모식도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예에서, 탑 커버판(31)은 기능 영역(301) 및 숄더부(302)를 포함하고, 기능 영역(301)에는 전극 단자(311)가 설치되며, 숄더부(302)는 제1 방향(X)을 따라 기능 영역(301)의 양측에 위치하고, 전지 셀(3)은 숄더부(302)를 통해 캐링 바(42)에 탑재된다.

기능 영역(301)은 탑 커버판(31)에 전지 셀(3)이 자체 기능을 구현할 수 있도록 하는 영역, 또는 전지 셀(3)이 외부와 상호 작용할 수 있도록 하는 영역, 예를 들어 전지 셀(3)이 외부와 전기적으로 연결되도록 하는 전극 단자(311)를 나타낸다. 기능 영역(301)에 일반적으로 전극 단자(311) 등 부재가 설치되므로, 기능 영역(301)은 전지(100) 사용 과정에서 힘을 받지 말아야 한다. 숄더부(302)는 탑 커버판(31)에서 기능 영역(301)을 제외하고 힘을 받을 수 있는 영역을 나타낸다.

전극 단자(311)가 설치된 기능 영역(301)을 숄더부(302) 사이에 설치함으로써, 숄더부(302)는 기능 영역(301)에 대한 일정한 보호 효과를 구현할 수 있다. 전지 셀(3)이 숄더부(302)를 통해 캐링 바(42)에 립핑되도록 함으로써, 기능 영역(301)의 전극 단자(311)가 힘을 받아 손상되는 것을 방지하고, 전지 셀(3)의 수명을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일부 실시예에서, 전극 단자(311)는 인접한 2 개의 캐링 바(42) 사이에 설치되고, 전극 단자(311)는 커버체(2)와 간격을 두고 설치된다.

기능 영역(301)이 2 개의 숄더부(302) 사이에 위치하고, 숄더부(302)가 캐링 바(42)에 립핑되므로, 기능 영역(301)의 전극 단자(311)도 인접한 2 개의 캐링 바(42) 사이에 위치한다. 전극 단자(311)는 커버체(2)와 간격을 두고 설치되는데, 즉 전극 단자(311)는 커버체(2)와 접촉하지 않으므로, 전극 단자(311)가 2 개의 캐링 바(42) 사이에 매달려 설치된 것으로 간주할 수 있어 전극 단자(311)를 통해 전지 셀(3)의 전기 에너지를 인출하기에 용이하여 전지 셀(3)의 가용성을 향상시킨다.

본 발명의 일부 실시예에서, 메인 보드(41)의 두께 방향에서, 캐링 바(42)의 두께는 전극 단자(311)의 연장 높이보다 크다.

메인 보드(41)의 두께 방향은 박스체(1)의 두께 방향, 즉 제3 방향(Z)이고, 제3 방향(Z)에서, 캐링 바(42)의 두께가 전극 단자(311)의 연장 높이보다 크므로, 전극 단자(311)가 인접한 캐링 바(42) 사이에 서스펜딩되어 다른 부재와의 접촉으로 인해 기능에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일부 실시예에서, 인접한 2 개의 전지 셀(3)의 숄더부(302)는 동일한 캐링 바(42)에 공동으로 랩핑된다.

박스체(1)에는 하나의 전지 셀(3)이 설치되거나 복수 개의 전지 셀(3)이 설치될 수도 있으며, 박스체(1) 내에 복수 개의 전지 셀(3)이 설치된 경우, 복수 개의 전지 셀(3)은 박스체(1) 내에 인접하게 배열되는데, 캐링 바(42)가 제1 방향(X)에서 메인 보드(41)를 따라 간격을 두고 설치되므로, 숄더부(302)는 제1 방향(X)에서 기능 영역(301)의 양측에 위치함으로써, 숄더부(302)가 인접한 전지 셀(3)의 접촉 위치에 위치할 수 있어, 인접한 2 개의 전지 셀(3)의 숄더부(302)는 동일한 캐링 바(42)에 공동으로 립핑될 수 있다.

제1 방향(X)에서 인접한 전지 셀(3)이 동일한 캐링 바(42)를 공유하도록 함으로써, 캐링 바(42)의 개수를 최대한 줄일 수 있어 캐링 어셈블리(4)의 제조가 용이하다.

본 발명의 일부 실시예에서, 제1 방향(X)에서, 캐링 바(42)의 폭(D1)과 숄더부(302)의 연장 폭(D2)은 0.5D2≤D1≤2D2를 만족한다.

캐링 바(42)의 폭(D1)이 숄더부(302)의 연장 폭(D2)의 0.5배보다 크거나 같은 경우, 전지 셀(3)에 충분한 지지력을 제공할 수 있다. 캐링 바(42)가 인접한 2 개의 전지 셀(3)을 동시에 캐링하는 경우, 길이 방향(X)에서 캐링 바(42)의 폭은 숄더부(302)의 연장 폭의 2배보다 작거나 같아 캐링 바(42)가 인접한 2 개의 전지 셀(3)의 숄더부(302)와만 접촉하도록 함으로써, 기능 영역(301)과 접촉하여 전지 셀(3)의 기능에 영향을 미치는 것을 방지한다.

바람직하게는, 캐링 바(42)의 폭(D1)과 숄더부(302)의 연장 폭(D2) 사이의 관계는 D2≤D1≤2D2를 만족할 수 있다. 캐링 바(42)가 인접한 전지 셀(3) 사이에서 편향될 수 있으므로, 길이 방향(X)에서 캐링 바(42)의 폭은 숄더부(302)의 연장 폭보다 크거나 같아 캐링 바(42)가 인접한 2 개의 전지 셀(3)을 동시에 캐링할 수 있다. 따라서 편향으로 인해 하나만 캐링하여 전지(100)가 불균일한 힘을 받게 되어 구조적 안정성이 떨어지는 문제가 발생하지 않는다.

본 발명의 일부 실시예에서, 기능 영역(301)에는 압력 완화 기구(312)가 더 설치되고, 압력 완화 기구(312)는 커버체(2)와 간격을 두고 설치되며, 제1 방향(X)에서, 전극 단자(311)는 압력 완화 기구(312)의 양측에 설치된다.

압력 완화 기구(312)란 전지 셀(3)의 내부 압력이 기설정 임계값에 도달할 때 액추에이팅되어 내부 압력을 완화하는 소자 또는 부재를 의미한다. 즉 전지 셀(3)의 내부 압력이 기설정 임계값에 도달하면, 압력 완화 기구(312)가 동작하거나 일정한 상태로 활성화되어 전지 셀(3)의 내부 압력이 완화될 수 있다. 압력 완화 기구(312)에 의해 생성된 동작은 압력 완화 기구(312)의 적어도 일부가 파열, 파쇄, 찢어지거나 개방되는 동작을 포함하나 이에 한정되지 않으며, 이에 따라 내부 압력이 완화되도록 하는 개구 또는 채널 등을 형성한다. 이때, 전지 셀(3) 내부의 고온 고압 물질은 배출물로서 액추에이팅된 부위로부터 외부로 배출된다. 이러한 방식으로, 제어 가능한 압력 하에서 전지 셀(3)이 압력 완화될 수 있도록 함으로써, 잠재적인 보다 심각한 사고의 발생을 방지한다. 압력 완화 기구(312)는 예를 들어 방폭 밸브, 공기 밸브, 압력 완화 밸브 또는 안전 밸브와 같은 형태를 사용할 수 있고, 구체적으로 감압 소자 또는 구조를 사용할 수 있다.

전극 단자(311)를 압력 완화 기구(312)의 양측에 설치함으로써, 압력 완화 시 전극 단자(311)에 대한 압력 완화 기구(312)의 영향을 감소시킬 수 있다. 또한, 압력 완화 기구(312)는 커버체(2)와 간격을 두고 설치되는데, 즉 압력 완화 기구(312)는 커버체(2)와 접촉하지 않아 압력 완화 기구(312)에 더 큰 압력 완화 공간을 제공하고, 배출물의 배출로 인한 위험을 줄이며, 전지(100)의 안전성을 향상시킨다.

다시 도 4를 참조하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예에서, 인접한 2 개의 전지 셀(3)의 전극 단자(311)는 합류 부재(34)를 통해 전기적으로 연결되고, 제2 방향(Y)에서, 인접한 2 개의 캐링 바(42) 중 하나의 연장 길이는 다른 하나의 연장 길이보다 작아 합류 부재(34)를 회피하기 위한 회피 갭(43)을 형성한다.

합류 부재(34)는 복수 개의 전지 셀(3) 사이를 전기적으로 연결하는 부재이다. 합류 부재(34)는 인접한 전지 셀(3)의 전극 단자(311) 사이에 크로스오버되어 복수 개의 전지 셀(3)을 직렬 연결, 병렬 연결 또는 혼합 연결한다. 합류 부재(34)가 제1 방향(X)에서 인접한 전지 셀(3)의 전극 단자(311) 사이에 크로스오버되므로, 제2 방향(Y)을 따라 연장되는 캐링 바(42)의 적어도 일부는 합류 부재(34)를 회피하여 회피 갭(43)을 형성할 필요가 있다.

인접한 2 개의 캐링 바(42) 중 하나의 연장 길이는 다른 하나의 연장 길이보다 작은 바, 즉 연장 길이가 긴 캐링 바(42)와 연장 길이가 짧은 캐링 바(42)가 교대로 분포된다. 선택적으로, 캐링 바(42)의 길이는 합류 부재(34)의 배치 상황에 따라 조절될 수도 있다. 또한, 제2 방향(Y)에서 캐링 바(42)의 연장 길이는 제2 방향(Y)에서 캐링 바(42)의 길이의 합만을 나타내는 바, 즉 회피 갭(43)은 합류 부재(34)의 배열에 따라 캐링 바(42)의 일단 또는 캐링 바(42)의 중간에 설치될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.

캐링 바(42)에 회피 갭(43)을 설치함으로써, 캐링 어셈블리(4)가 전지(100)의 구조에 더 잘 어댑팅되도록 할 수 있어 전지 셀(3) 간의 직렬 연결, 병렬 연결 및 혼합 연결이 용이하다.

본 발명의 일부 실시예에서, 캐링 바(42)는 메인 보드(41)와 일체로 성형되거나 탈착 가능하게 연결된다.

캐링 바(42)가 메인 보드(41)와 일체로 성형되는 경우, 캐링 어셈블리(4)의 제조가 용이할 수 있다. 캐링 바(42)와 메인 보드(41)가 탈착 가능하게 연결되는 경우, 전지 셀(3)의 배열에 따라 캐링 바(42)의 위치를 용이하게 조절할 수 있어 캐링 어셈블리(4)가 더 넓은 사용 장면을 갖는다.

본 발명의 일부 실시예에서, 메인 보드(41)는 커버체(2)에 고정 연결되어 전지(100)의 구조적 견고성을 증가시킬 수 있다. 선택적으로, 메인 보드(41)는 커버체(2)에 당접될 수도 있으며, 본 발명의 실시예에서는 이에 대해 한정하지 않는다.

본 발명의 일부 실시예에서, 캐링 어셈블리(4)는 절연 재료로 구성되거나, 캐링 어셈블리(4)의 표면에는 절연 재료가 피복된다.

전지 셀(3) 사이의 전기적 연결에 영향을 미치지 않도록 캐링 어셈블리(4)는 절연 부재이다. 캐링 어셈블리(4)는 전체적으로 절연 재료이거나, 전체적으로 절연성을 나타내도록 표면에 절연 재료가 피복된 물체일 수 있음을 이해할 수 있다. 캐링 어셈블리(4)가 표면에 절연 재료가 피복된 물체인 경우, 심재는 금속 재료, 절연 재료 또는 복합 재료 등일 수 있고, 심재의 외부 표면에는 절연 재료가 피복된다. 아울러, 캐링 어셈블리(4)는 전지 셀(3)에 대한 지지 효과를 구현하는 동시에 충격을 받았을 때 일정량의 변형을 발생시켜 전지 셀(3)에 대한 보호 역할을 할 수 있도록 일정한 경도 및 탄성을 가져야 한다.

도 6은 도 2에 도시된 전지의 단면 모식도이다. 도 7은 도 6의 원형 블록 B의 확대 모식도이다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예에서, 메인 보드(41)의 두께 방향에서, 캐링 바(42)의 두께는 제1 치수(H1)이고, 제1 치수(H1)는 5mm≤H1≤30mm를 만족한다.

메인 보드(41)의 두께 방향은 박스체(1)의 두께 방향, 즉 제3 방향(Z)이다. 캐링 바(42)는 제3 방향(Z)에서 일정한 두께를 가져 메인 보드(41)로부터 돌출되어 전지 셀(3)을 지지 및 캐링할 수 있다. 캐링 바(42)는 제1 치수를 유지하여, 전지 셀(3)의 탑 커버판(31)과 커버체(2)가 일정한 거리를 유지할 수 있도록 함으로써, 전지(100)의 에너지 밀도를 적당하게 유지한다.

본 발명의 일부 실시예에서, 제1 치수(H1) 대 단일 전지 셀(3)의 중량(M) 비율(H1/M)은 0.5 mm/Kg≤H1/M≤50 mm/Kg을 만족한다.

제1 치수(H1) 대 단일 전지 셀(3)의 중량(M) 비율(H1/M)은 전지(100)의 에너지 밀도 및 구조적 강도를 나타낼 수 있는데, 제1 치수(H1) 대 단일 전지 셀(3)의 중량(M) 비율이 너무 크면, 전지(100)의 에너지 밀도가 너무 낮아지게 된다. 제1 치수(H1) 대 단일 전지 셀(3)의 중량(M) 비율이 너무 작으면, 전지(100)의 구조적 강도가 부족하여 충돌 시 안전 사고가 발생한다. 따라서, 제1 치수(H1) 대 단일 전지 셀(3)의 중량(M) 비율(H1/M)의 범위는 0.5 mm/Kg≤H1/M≤50 mm/Kg을 만족하고, 바람직하게는, H1/M의 범위는 1 mm/Kg≤H1/M≤30 mm/Kg을 만족하며, 해당 값 범위 내에서, 전지(100)는 양호한 에너지 밀도 및 적절한 구조적 강도를 갖는다.

도 8은 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지(100) 충돌 테스트를 위한 충돌 테스트 장치(A)의 구조 모식도이다. 제1 치수(H1) 대 단일 전지 셀(3)의 중량(M) 비율(H1/M)이 적절한 범위 내일 때 전지(100)의 성능이 양호함을 검증하기 위해, 예시적으로, 충돌 테스트 장치(A)를 이용하여 전지(100)에 대해 충돌 테스트를 수행한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 충돌 테스트 장치(A)는 충격 헤드(A1), 방출 장치(A2) 및 프레임(A3)을 포함한다. 테스트 과정에서, 전지(100)를 프레임(A3)에 안착시켜 충격 헤드(A1)가 방출 장치(A2)에 의해 구동되어 일정 속도로 전지(100)와 충돌하도록 한다. 여기서, 테스트 조건은 다음과 같이 선택될 수 있다. 충돌 방향은 제3 방향(Z)이고, 충돌 위치는 전지(100)의 취약점이며, 충돌 에너지는 90J이다.

전지(100)가 차량(1000)과 같은 전기 장치에 응용되므로, 최상부(101)를 통해 차량(1000)에 장착시키고, 전지(100)의 바닥부(102)에 제3 방향(Z)으로 충돌을 발생시켜 전지(100)가 차량(1000)에 장착된 후의 장면을 시뮬레이션할 수 있다. 전지(100)의 약점은 전지(100)의 기하학적 중심으로부터 반경 240 mm 영역 내인 전지(100)가 파괴되기 쉬운 위치를 나타내며, 전지(100)의 취약점을 충돌시킴으로써 전지(100)의 구조적 강도가 약한 위치가 충돌된 후 전지(100)의 상태를 시뮬레이션할 수 있다. 충돌 에너지는 90J인데, 이는 충격 헤드(A1)가 4.2 m/s의 속도로 전지(100)와 충돌하는 것과 동일할 수 있으며, 다른 충돌 에너지, 예를 들어, 120J(충돌 속도 4.9 m/s) 또는 150J(충돌 속도 5.5 m/s)로 전지(100)를 충돌시킬 수 있다. 실제 실험 과정에서, 하나의 충돌 에너지로 전지(100)를 다중 충돌시키거나 복수 개의 충돌 에너지로 전지(100)를 다중 충돌시킬 수 있다.

충돌 테스트 장치(A)로 전지(100)를 충돌시킨 후, 환경 온도에서 2시간 동안 관찰하여 전지(100)의 발화 및 폭발 여부를 검출한다. 선택적으로, 충돌 테스트 장치(A)로 전지(100)에 충돌 테스트를 수행한 후, 전지(100)에 대해 인클로저 보호 레벨 등 테스트도 수행할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 이에 대해 한정하지 않는다.

표 1은 제1 치수(H1), 단일 전지 셀(3)의 중량(M) 및 H1/M의 값이 각각 다른 경우 상기 방법을 통해 전지(100)에 대해 충돌 테스트를 수행한 테스트 결과를 나타낸다.

No.	H1(mm)	M(Kg)	H1/M(mm/Kg)	충돌테스트
실시예1	5	10	0.5	발화없음,폭발없음
실시예2	10	5	2	발화없음,폭발없음
실시예3	15	3	5	발화없음,폭발없음
실시예4	30	1	30	발화없음,폭발없음
실시예5	25	0.5	50	발화없음,폭발없음
비교예1	3	5	0.2	발화있음,폭발있음
비교예2	52	1	52	발화있음,폭발있음

표 1에 나타낸 바와 같이, H1이 5mm≤H1≤30mm를 만족하고, H1/M이 0.5 mm/Kg≤H1/M≤50 mm/Kg을 만족할 때, 일정 강도의 충돌 테스트에서, 전지(100)는 발화 및 폭발이 없고, 비교적 양호한 안전성을 갖는다.

다른 선택적인 실시예에서, 전지 셀(3)은 캐링 바(42)에 탑재되지 않고 캐링 바(42)에 고정 연결될 수도 있다.

이때, 제1 치수(H1)는 0.5mm≤H1≤30mm를 만족하고, 제1 치수(H1) 대 단일 전지 셀(3)의 중량(M) 비율(H1/M)은 0.05 mm/Kg≤H1/M≤50 mm/Kg을 만족하며, 해당 값 범위 내에서, 전지(100)는 양호한 에너지 밀도 및 적절한 구조적 강도를 갖는다.

제1 치수(H1) 대 단일 전지 셀(3)의 중량(M) 비율(H1/M)이 적절한 범위 내일 때 전지(100)가 양호한 성능을 가짐을 검증하기 위해, 전지(100)에 대해 구조적 강도 테스트를 수행할 수 있다. 전지(100)에 대한 구조적 강도 테스트 과정에서, 예시적으로, 전단 강도 테스트, 압축 강도 테스트 등 여러 테스트를 통해 전지(100)의 구조적 강도를 판단할 수 있다.

전단 강도 테스트에서, 예시적으로, 전지(100)를 전단 시험기의 클램프 사이에 고정한 후, 전단 시험기의 검출 헤드를 사용하여 전지(100)를 5 mm/min의 속도로 제1 방향(X) 또는 제2 방향(Y)을 따라 이동하도록 구동하고, 박스체(1)가 파괴되었을 때 검출 헤드가 인가한 견인력(F)을 기록한다. 제3 방향(Z)에서 전지(100)의 투영 면적을 면적 A로 하면, F/A의 값은 전지(100)가 견딜 수 있는 전단 강도이다.

압축 강도 테스트에서, 예시적으로, 압출 헤드를 사용하여 제3 방향(Z) 및 제1 방향(X) 또는 제2 방향(Y)에서 전지(100)에 압력을 가하고, 2 m/s의 속도로 전지(100)를 향해 추진하여 압출력이 50KN에 도달하거나 전지(100)의 변형량이 30%에 도달하면 정지하여 10분간 유지하며, 압축 강도 테스트 후 전지(100)를 환경 온도에 정치시켜 2시간 동안 관찰한다.

선택적으로, 다른 구조적 강도 테스트를 통해 전지(100)의 구조적 강도를 테스트할 수도 있으며, 본 발명의 실시예는 여기서 이에 대해 한정하지 않는다.

표 2는 전지 셀(3)이 캐링 바(42)에 고정되었을 때 제1 치수(H1), 단일 전지 셀(3)의 중량(M) 및 H1/M의 값이 각각 다른 경우 상기 방법으로 전지(100)에 대해 구조적 강도 테스트를 수행한 결과를 나타낸다.

	H1(mm)	M(Kg)	H1/M(mm/Kg)	구조적 강도 테스트
실시예 1	0.5	10	0.05	비교적 양호함
실시예 2	5	5	1	비교적 양호함
실시예 3	10	4	2.5	양호함
실시예 4	10	2	5	양호함
실시예 5	20	1	20	우수함
실시예 6	30	0.6	50	비교적 양호함
비교예 1	0.2	5	0.04	불량임
비교예 2	52	1	52	불량임

표 2에 나타낸 바와 같이, H1이 0.5mm≤H1≤30mm를 만족하고, H1/M이 0.05 mm/Kg≤H1/M≤50 mm/Kg을 만족할 때, 강도 구조 테스트에서, 전지(100)는 비교적 양호한 구조적 강도를 갖는다.

전지(100)의 일부 실시예에 대한 상기 설명은 예시적인 것일 뿐이며, 전지(100)는 다른 구조를 가질 수도 있음을 이해해야 한다.

다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 박스체(1)는 지지판(11) 및 측판(12)을 포함하고, 지지판(11)은 최상부(101)에 설치되며, 측판(12)은 개구(103)의 주변측을 따라 분포된다. 즉, 지지판(11) 및 측판(12)은 제3 방향(Z)을 따라 위에서 아래로 순차적으로 배열되고, 지지판(11)은 제1 방향(X)을 따라 연장되는 판체이며, 측판(12)은 제3 방향(Z)을 따라 연장되는 판체이고, 측판(12)은 지지판(11)을 둘러싸고 설치되며, 바닥부(102)에는 개구(103)가 형성되어 박스체(1)가 중공 구조체로 형성된다. 전지 셀(3)은 지지판(11)에 설치되어 전지(100) 최상부(101)의 강성을 높이고, 전지(100) 충돌 시 손상 가능성을 줄일 수 있다.

선택적으로, 측판(12)은 지지판(11)과 일체로 성형될 수 있고, 용접, 접착, 패스너 또는 핫멜트 셀프 태핑 공정 중 적어도 하나에 의해 지지판(11)에 고정 연결될 수도 있으며, 본 발명의 실시예에서는 이에 대해 한정하지 않는다.

일부 선택적인 실시예에서, 지지판(11) 내부에는 채널(미도시)이 매설된다. 전지 셀(3)이 지지판(11)에 설치되고, 전지 셀(3)의 바닥부(102)는 지지판(11)과 접촉하므로, 전지(100) 성능을 고려하여 지지판(11) 내부에 채널을 매설하고 열매체인 기체 또는 액체를 통과시킴으로써, 전지(100) 작업 시 전지(100)에 대해 전지(100) 온도 조절 효과를 구현할 수 있어 전지(100)의 수명 및 가용성을 증가시킨다.

다른 선택적인 실시예에서, 채널은 열 관리 부재로서 전지 셀(3)과 지지판(11) 사이에 설치되거나, 전지(100) 온도 조절 기능을 수행할 수 있는 임의의 다른 부재로 형성될 수도 있으며, 본 발명의 실시예는 여기서 이에 대해 한정하지 않는다.

일부 선택적인 실시예에서, 박스체(1)는 직육면체 또는 원기둥체 등 단순한 입체 구조일 수 있고, 직육면체 또는 원기둥체 등 단순한 입체 구조의 조합에 의해 형성된 복잡한 입체 구조일 수도 있다. 박스체(1) 재료는 알루미늄 합금, 철 합금과 같은 합금 재료일 수 있고, 폴리카보네이트, 폴리이소시아누레이트 폼과 같은 고분자 재료, 또는 유리 섬유에 에폭시 수지가 첨가된 복합 재료일 수도 있다. 박스체(1)의 밀봉성을 향상시키기 위해, 커버체(2)와 측판(12) 사이에 실란트, 밀봉링 등과 같은 밀봉 부재를 설치할 수도 있다. 본 발명의 실시예는 상기 가능한 설치 모두에 대해 한정하지 않는다.

일부 선택적인 실시예에서, 전지(100)에서, 전지 셀(3)은 복수일 수 있으며, 복수 개의 전지 셀(3)은 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결될 수 있고, 혼합 연결은 복수 개의 전지 셀(3)이 직렬 연결될 뿐만 아니라 병렬 연결됨을 의미한다. 복수 개의 전지 셀(3)을 직접 직렬 연결시키거나 병렬 연결시키거나 혼합 연결시킨 후 복수 개의 전지 셀(3)로 구성된 전체를 박스체(1) 내에 수용할 수 있으며; 물론, 전지(100)는 복수 개의 전지 셀(3)을 먼저 직렬 연결하거나 병렬 연결하거나 혼합 연결하여 전지(100) 모듈 형태로 구성하고, 복수 개의 전지(100) 모듈을 다시 직렬 연결하거나 병렬 연결하거나 혼합 연결하여 하나의 전체를 형성하고 이를 박스체(1) 내에 수용할 수도 있다.

여기서, 각각의 전지 셀(3)은 2차 전지 또는 1차 전지일 수 있고; 리튬-황 전지, 나트륨 이온 전지 또는 마그네슘 이온 전지일 수도 있으나 이에 한정되지 않는다. 전지 셀(3)은 원기둥체, 편평체, 직육면체 또는 기타 형상 등일 수 있다.

도 9는 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지(100)의 커버체(2)의 구조 모식도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예에 따르면, 박스체(1)는 개구(103)에 설치된 커버체(2)를 더 포함하고, 커버체(2)는 측판(12)에 고정 연결되어 개구(103)를 덮으므로, 박스체(1)는 상대적으로 밀봉된 구조를 갖는다.

커버체(2)는 몸체부(21) 및 정합부(22)를 포함하고, 정합부(22)는 몸체부(21)의 둘레 방향에 설치되어 측판(12)과 정합된다. 즉, 몸체부(21)는 측판(12)에 의해 형성된 개구(103)를 커버하고, 정합부(22)는 측판(12)에 고정되어 커버체(2)를 측판(12)에 고정 연결한다. 선택적으로, 정합부(22)와 측판(12)은 나사 연결될 수 있으며, 정합부(22)와 측판(12)은 다른 방식으로 고정 연결될 수도 있다.

제3 방향(Z)에서, 몸체부(21)는 정합부(22)에 대해 바닥부(102)의 연장면으로부터 돌출된다. 이에 따라 박스체(1) 내부에 설치된 전지 셀(3)과 커버체(2) 사이에는 상대적으로 더 큰 거리가 구비되어 합류 부재(34) 또는 캐링 어셈블리(4)에 위치를 양보한다. 몸체부(21)가 정합부(22)에 대해 돌출된 거리는 전지(100)의 에너지 밀도를 기반으로 선택되어야 하는 바, 전지(100)의 부피가 증가되어 전지(100)의 에너지 밀도가 감소되지 않도록 너무 크지 않아야 함을 이해해야 한다.

도 10은 본 발명의 일부 실시예에 따른 전지 셀(3)의 내부 구조 모식도이다. 전지 셀(3)은 전지(100)를 구성하는 최소 단위이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 전지 셀(3)은 탑 커버판(31), 케이스(32), 전극 어셈블리(33) 및 다른 기능성 부재를 더 포함한다.

탑 커버판(31)은 케이스(32)의 개구에 커버 결합되어 전지 셀(3)의 내부 환경을 외부 환경으로부터 격리시키는 부재를 의미한다. 제한 없이, 탑 커버판(31)의 형상은 케이스(32)과 정합되도록 케이스(32)의 형상에 적응될 수 있다. 선택적으로, 탑 커버판(31)은 일정한 경도 및 강도를 갖는 재료(예: 알루미늄 합금)로 제조될 수 있으며, 이에 따라, 탑 커버판(31)은 압출 및 충돌 시에도 쉽게 변형되지 않아 전지 셀(3)이 더 높은 구조적 강도를 가질 수 있고, 안전 성능도 어느 정도 향상될 수 있다. 탑 커버판(31)에는 전극 단자(311) 및 방폭 밸브 등과 같은 기능성 부재가 설치된다. 전극 단자(311)는 전극 어셈블리(33)와 전기적으로 연결되어 전지 셀(3)의 전기 에너지를 출력 또는 입력하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 탑 커버판(31)에는 전지 셀(3)의 내부 압력 또는 온도가 임계값에 도달했을 때 내부 압력을 완화하기 위한 압력 완화 기구(312)가 더 설치될 수 있다. 탑 커버판(31)의 재료는 구리, 철, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 알루미늄 합금, 플라스틱 등과 같이 다양할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다. 일부 실시예에서, 탑 커버판(31)의 내측에는 절연 부재가 더 설치될 수 있으며, 절연 부재는 단락 위험을 줄이기 위해 케이스(32) 내의 전기적 연결판 부재와 탑 커버판(31)을 격리시킬 수 있다. 예시적으로, 절연 부재는 플라스틱, 고무 등일 수 있다.

케이스(32)는 전지 셀(3)의 내부 환경을 형성하기 위해 탑 커버판(31)과 정합되는 어셈블리로, 여기서, 형성된 내부 환경은 전극 어셈블리(33), 전해액(미도시) 및 다른 부재를 수용하는 데 사용될 수 있다. 케이스(32) 및 탑 커버판(31)은 독립적인 부재일 수 있으며, 케이스(32)에 개구를 설치하고, 개구에서 탑 커버판(31)이 개구에 커버 결합되어 전지 셀(3)의 내부 환경을 형성할 수 있다. 제한 없이, 탑 커버판(31)과 케이스(32)를 일체화하는 것도 가능하며, 구체적으로, 탑 커버판(31)과 케이스(32)는 다른 부재를 케이스에 넣기 전에 하나의 공동 연결면을 형성하여 케이스(32)의 내부를 패키징해야 할 경우, 다시 탑 커버판(31)이 케이스(32)에 커버 결합되도록 한다. 케이스(32)는 직육면체, 원기둥형, 프리즘 기둥형 등 다양한 형상 및 다양한 크기일 수 있다. 구체적으로, 케이스(32)의 형상은 전극 어셈블리(33)의 구체적인 형상 및 크기에 따라 결정될 수 있다. 케이스(32)의 재질은 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스 강, 알루미늄 합금, 플라스틱 등과 같이 다양할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.

전극 어셈블리(33)는 전지 셀(3)에서 전기 화학적 반응을 일으키는 부재이다. 케이스(32) 내에는 하나 이상의 전극 어셈블리(33)가 포함될 수 있다. 전극 어셈블리(33)는 주로 양극 시트 및 음극 시트가 권취되거나 적층 안착되어 형성되고, 또한 일반적으로 양극 시트와 음극 시트 사이에는 분리막이 설치된다. 양극 시트 및 음극 시트에서 활물질을 구비하는 부분은 전극 어셈블리(33)의 몸체부를 구성하고, 양극 시트 및 음극 시트에서 활물질을 구비하지 않는 부분은 각각 탭을 구성한다. 양극 탭과 음극 탭은 몸체부의 일단에 공동으로 위치하거나 몸체부의 양단에 각각 위치할 수 있다. 전지(100)의 충방전 과정에서, 양극 활물질 및 음극 활물질은 전해액과 반응하고, 탭은 전극 단자(311)에 연결되어 전류 루프를 형성한다.

본 발명의 일부 선택적인 실시예에서, 전지(100)는 박스체(1), 커버체(2), 복수 개의 전지 셀(3) 및 캐링 어셈블리(4)를 포함하고, 커버체(2)는 박스체(1) 바닥부(102)의 개구(103)에 커버 결합되어 박스체(1)에 고정 연결되며, 복수 개의 전지 셀(3)은 박스체(1) 내에 설치되고, 탑 커버판(31)은 개구(103)를 향해 박스체(1)에 거꾸로 설치되며, 캐링 어셈블리(4)는 전지 셀(3)과 커버체(2) 사이에 설치되고 메인 보드(41) 및 메인 보드(41)에 연결된 캐링 바(42)를 포함하며, 메인 보드(41)는 커버체(2)에 당접되고, 캐링 바(42)는 전지 셀(3)에 당접되어 전지 셀(3)을 지지 및 캐링한다. 캐링 바(42)는 복수 개가 설치되고, 복수 개의 캐링 바(42)는 제1 방향(X)에서 메인 보드(41)를 따라 간격을 두고 설치되며, 메인 보드(41)에서 제2 방향(Y)을 따라 연장된다. 전지 셀(3)의 탑 커버판(31)은 전극 단자(311)가 설치된 기능 영역(301) 및 제1 방향(X)을 따라 기능 영역(301)의 양측에 설치된 숄더부(302)를 포함하고, 전지 셀(3)은 숄더부(302)를 통해 캐링 바(42)에 당접되므로, 전극 단자(311)가 인접한 캐링 바(42) 사이에 위치하고 커버체(2)와 간격을 두고 설치되어 전극 단자(311)에 대한 보호 역할을 한다. 메인 보드(41)의 두께 방향, 즉 제3 방향(Z)에서, 캐링 바(42)의 두께는 제1 치수(H1)이고, 제1 치수(H1)가 5mm≤H1≤30mm를 만족하고, 제1 치수(H1) 대 단일 전지 셀(3)의 중량(M) 비율(H1/M)이 0.5 mm/Kg≤H1/M≤50 mm/Kg을 만족하면, 표 1에 나타낸 바와 같이, 일정 강도의 충돌 테스트에서, 전지(100)는 발화 및 폭발이 없고, 비교적 양호한 안전성을 갖는다.

일부 경우에, 본 발명의 실시예의 전지(100)는 전지 셀(3)을 박스체(1) 내에 거꾸로 설치함으로써, 박스체(1)의 강성 및 전지(100)의 에너지 밀도를 증가시킬 수 있으며; 또한, 캐링 어셈블리(4)를 통해 전지 셀(3)을 지지 및 캐링함으로써, 전지(100)의 구조적 강도를 높이고, 충돌 시 손상 발생 확률을 줄여 전지(100)가 더 나은 안전성을 갖도록 할 수 있다.

모순되지 않는 한 본 발명의 실시예 및 실시예의 특징은 서로 조합될 수 있음에 유의해야 한다.

마지막으로, 상기 각 실시예는 본 발명의 기술적 해결수단을 설명하기 위한 것일 뿐 이에 한정되지 않는다는 점에 유의해야 한다. 본 발명은 전술한 실시예를 참조하여 상세하게 설명되었으나 당업자는 전술한 실시예에 기재된 기술적 해결수단을 여전히 수정하거나 기술특징의 일부 또는 전부를 균등하게 대체할 수 있으며 이러한 수정 또는 대체에 의해 대응하는 기술적 해결수단의 본질이 본 발명의 각 실시예의 기술적 해결수단의 사상과 범위를 벗어나지 않는다.

구체적인 실시형태의 도면 부호는 하기와 같다.
1000, 차량; 100, 전지; 200, 컨트롤러; 300, 모터; 1, 박스체; 101, 최상부; 102, 바닥부; 103, 개구; 11, 지지판; 12, 측판; 2, 커버체; 21, 몸체부; 22, 정합부; 3, 전지 셀; 301, 기능 영역; 302, 숄더부; 31, 탑 커버판; 311, 전극 단자; 312, 압력 완화 기구; 32, 케이스; 33, 전극 어셈블리; 34, 합류 부재; 4, 캐링 어셈블리; 41, 메인 보드; 42, 캐링 바; 43, 회피 갭;
A, 충돌 테스트 장치; A1, 충격 헤드; A2, 방출 장치; A3, 프레임;
X, 제1 방향; Y, 제2 방향; Z, 제3 방향.

Claims (16)

1. 전지로서,
   박스체(1), 커버체(2), 복수 개의 전지 셀(3) 및 캐링 어셈블리(4)를 포함하되,
   상기 박스체(1)의 바닥부(102)에는 개구(103)가 설치되고;
   상기 커버체(2)는 상기 개구(103)에 커버 결합되어 상기 박스체(1)에 고정 연결되며;
   상기 복수 개의 전지 셀(3)은 상기 박스체(1) 내에 설치되고, 상기 전지 셀(3)의 탑 커버판(31)은 상기 개구(103)를 향해 상기 박스체(1)에 거꾸로 설치되며;
   상기 캐링 어셈블리(4)는 상기 전지 셀(3)과 상기 커버체(2) 사이에 설치되어 상기 전지 셀(3)을 지지 및 캐링하는 전지.
2. 제1항에 있어서,
   상기 캐링 어셈블리(4)는 메인 보드(41) 및 메인 보드(41)에 연결된 캐링 바(42)를 포함하고, 상기 메인 보드(41)는 상기 커버체(2)에 당접되며, 상기 캐링 바(42)는 상기 전지 셀(3)에 당접되는 전지.
3. 제2항에 있어서,
   상기 캐링 바(42)는 복수 개가 설치되고, 복수 개의 상기 캐링 바(42)는 제1 방향에서 상기 메인 보드(41)를 따라 간격을 두고 설치되며, 상기 메인 보드(41)에서 제2 방향을 따라 연장되는 전지.
4. 제3항에 있어서,
   상기 탑 커버판(31)은 기능 영역(301) 및 숄더부(302)를 포함하고, 상기 기능 영역(301)에는 전극 단자(311)가 설치되며, 상기 숄더부(302)는 상기 제1 방향을 따라 상기 기능 영역(301)의 양측에 위치하고, 상기 전지 셀(3)은 상기 숄더부(302)를 통해 상기 캐링 바(42)에 당접되는 전지.
5. 제4항에 있어서,
   상기 전극 단자(311)는 인접한 2 개의 상기 캐링 바(42) 사이에 설치되고, 상기 전극 단자(311)는 상기 커버체(2)와 간격을 두고 설치되는 전지.
6. 제5항에 있어서,
   상기 메인 보드(41)의 두께 방향에서, 상기 캐링 바(42)의 두께는 상기 전극 단자(311)의 연장 높이보다 큰 전지.
7. 제4항에 있어서,
   인접한 2 개의 전지 셀(3)의 상기 숄더부(302)는 동일한 상기 캐링 바(42)에 공동으로 당접되는 전지.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 방향에서, 상기 캐링 바(42)의 폭(D1)과 상기 숄더부(302)의 연장 폭(D2)은 0.5D2≤D1≤2D2를 만족하는 전지.
9. 제5항에 있어서,
   상기 기능 영역(301)에는 압력 완화 기구(312)가 더 설치되고, 상기 압력 완화 기구(312)는 상기 커버체(2)와 간격을 두고 설치되며, 상기 제1 방향에서, 상기 전극 단자(311)는 상기 압력 완화 기구(312)의 양측에 설치되는 전지.
10. 제4항에 있어서,
    인접한 2 개의 상기 전지 셀(3)의 상기 전극 단자(311)는 합류 부재(34)를 통해 전기적으로 연결되고, 상기 제2 방향에서, 인접한 2 개의 상기 캐링 바(42) 중 하나의 연장 길이는 다른 하나의 연장 길이보다 작아 상기 합류 부재(34)를 회피하기 위한 회피 갭(43)을 형성하는 전지.
11. 제2항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐링 바(42)는 상기 메인 보드(41)와 일체로 성형되거나 탈착 가능하게 연결되는 전지.
12. 제2항에 있어서,
    상기 메인 보드(41)는 상기 커버체(2)에 고정 연결되는 전지.
13. 제1항에 있어서,
    상기 캐링 어셈블리(4)는 절연 재료로 구성되거나, 상기 캐링 어셈블리(4)의 표면에는 절연 재료가 피복되는 전지.
14. 제2항에 있어서,
    상기 메인 보드(41)의 두께 방향에서, 상기 캐링 바(42)의 두께는 제1 치수(H1)이고, 상기 제1 치수(H1)는 5mm≤H1≤30mm를 만족하는 전지.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 치수(H1) 대 단일 상기 전지 셀(3)의 중량(M) 비율(H1/M)은 0.5 mm/Kg≤H1/M≤50 mm/Kg을 만족하는 전지.
16. 전기 장치로서,
    전기 에너지를 제공하기 위한 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 전지를 포함하는 전기 장치.